(57)【要約】【課題】インジェクタの燃料噴射量を高精度に制御可能な燃料噴射制御装置および燃料噴射制御方法を提供することにある。【解決手段】インジェクタ３０の燃料噴射弁への通電時間と、通電時に燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量との間に成立する通電時間−燃料噴射量特性の計測結果である通電時間−燃料噴射量データを用いて、インジェクタ３０の燃料噴射量を制御する電子制御ユニット４０である。通電時間−燃料噴射量データは、通電時間−燃料噴射量特性の各計測点の分布を基に、少なくとも１つの直線区間と少なくとも１つのうねり区間とに分けられており、且つ、うねり区間に含まれる各計測点は、直線区間に含まれる各計測点よりも密になるように設定されている。【選択図】図１
2012149601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジェクタの燃料噴射弁への通電時間と、通電時に当該燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量との間に成立する通電時間−燃料噴射量特性の計測結果である通電時間−燃料噴射量データを用いて、上記インジェクタの燃料噴射量を制御する燃料噴射制御装置であって、
上記通電時間−燃料噴射量データは、上記通電時間−燃料噴射量特性の各計測点の分布を基に、少なくとも１つの直線区間と少なくとも１つのうねり区間とに分けられており、且つ、上記うねり区間に含まれる各計測点は、上記直線区間に含まれる各計測点よりも密になるように設定されていることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
上記直線区間は、上記直線区間の両端である２つの計測点を結ぶ直線として設定されており、
上記うねり区間は、上記うねり区間の両端である２つの計測点を結ぶうねり形状を持つ曲線として設定されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
上記通電時間−燃料噴射量データを記憶する記憶装置を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
上記インジェクタは、燃料供給ポンプから圧送され、コモンレールで蓄圧された燃料を内燃機関の各気筒に噴射するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
インジェクタの燃料噴射弁への通電時間と、通電時に当該燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量との間に成立する通電時間−燃料噴射量特性の計測結果である通電時間−燃料噴射量データを用いて、上記インジェクタの燃料噴射量を制御する燃料噴射制御方法であって、
上記通電時間−燃料噴射量データは、上記通電時間−燃料噴射量特性の各計測点の分布を基に、少なくとも１つの直線区間と少なくとも１つのうねり区間とに分けられており、且つ、上記直線区間に含まれる各計測点は疎に設定され、上記うねり区間に含まれる各計測点は密に設定されていることを特徴とする燃料噴射制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジェクタの燃料噴射量を制御可能な燃料噴射制御装置および燃料噴射制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料供給ポンプが圧送する燃料をコモンレールで蓄圧し、コモンレールで蓄圧された燃料をインジェクタから内燃機関の各気筒に噴射する蓄圧式の燃料噴射システムが知られている（たとえば、特許文献１を参照）。
【０００３】
このシステムは、たとえば、吸入空気量、スロットバルブ開度、エンジン回転速度、冷却水温、排気温度、排気中酸素濃度等の信号を、各センサを用いてコンピュータ処理し、エンジンの運転状態に対応した最適の燃料を各気筒（たとえば、燃焼室や吸気管）にインジェクタにより供給する。
【０００４】
上述した吸入空気量やスロットバルブ開度といったエンジンデータは、それぞれに設けられた各センサにより検出され、電気信号に変換された後、コンピュータを備えた電子制御ユニット（ＥＣＵ；Electronic Control Unit）に入力される。電子制御ユニットは、たとえば、ＣＰＵ等のマイクロコンピュータと、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置と、入出力処理回路と、から構成されたハードウェアを備えている。電子制御ユニットは、上述したエンジンデータを用いて最適な燃料噴射量を算出し、インジェクタから燃料を噴射させる。
【０００５】
また、このシステムは、常時高い燃料圧力を、圧送ポンプでインジェクタの近くに配置されたコモンレールに溜め、インジェクタにより燃料噴射する。このため、インジェクタの噴射圧力が負荷やエンジン回転速度に依存せずに設定でき、それにより、複数のインジェクタの独立制御や多段噴射が可能である。
【０００６】
ところで、インジェクタには通常、燃料噴射弁が内蔵されている。電子制御ユニットはその燃料噴射弁の通電時間を制御することによりインジェクタの開閉を行い、その開閉により、インジェクタの燃料噴射量を制御する。この燃料噴射量は、コモンレールに蓄えられた燃料の圧力と、上で述べた燃料噴射弁の通電時間、すなわち、燃料噴射弁の開弁時間と、から決定される。
【０００７】
電子制御ユニットは、インジェクタの燃料噴射弁の通電時間（Energizing Time、以下単に「ＥＴ」と記す場合もある）と、インジェクタの燃料噴射量（Fuel Quantity、以下単に「Ｑ」と記す場合もある）との間に成立する通電時間−燃料噴射量特性（以下、「ＥＴ−Ｑ特性」と記す場合もある）を予め計測した結果である、マップデータ（以下、「ＥＴ−Ｑマップデータ」と記す場合もある）を持っている。電子制御ユニットは、インジェクタの燃料噴射量を制御する際、ＥＴ−Ｑマップデータを基に、必要な燃料噴射量を噴射するための通電時間を決定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１５６１４０号公報（２００９年７月１６日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年の高燃費化等の要請により、燃料噴射量の制御をより高い精度で行うことが必要となっている。このような状況の下、本発明者らは鋭意研究の結果、特に燃料噴射量が少量である場合に、上述したＥＴ−Ｑ特性に、直線性が出ず、非直線性となっている区間がある、言い換えれば、「うねり」が生じていること、そして、その「うねり」の存在がインジェクタの燃料噴射量の制御精度を低下させる要因の１つであることを見出した。
【００１０】
従来、ＥＴ−Ｑ特性の計測結果であるＥＴ−Ｑマップデータは、このような燃料噴射量が少量であっても、直線性が出ているものとして設定されていた。つまり、ＥＴ−Ｑマップデータは、ＥＴ−Ｑ特性に存在する「うねり」を正確に表わすものとはなっていなかった。そのため、電子制御ユニットがこのようなＥＴ−Ｑマップデータを基にインジェクタの燃料噴射量を決定した場合、本来のＥＴ−Ｑ特性に存在する「うねり」により、決定された燃料噴射量と、インジェクタから実際に噴射される燃料噴射量との間に大きな誤差が生じていた。
【００１１】
このように、従来の燃料噴射システムには、電子制御ユニットによるインジェクタの燃料噴射量の制御精度を低下させてしまうといった課題があった。
【００１２】
上記課題に鑑み、本発明の目的は、インジェクタの燃料噴射量を高精度に制御可能な燃料噴射制御装置および燃料噴射制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係る燃料噴射制御装置は、インジェクタの燃料噴射弁への通電時間と、通電時に当該燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量との間に成立する通電時間−燃料噴射量特性の計測結果である通電時間−燃料噴射量データを用いて、上記インジェクタの燃料噴射量を制御する燃料噴射制御装置であって、上記通電時間−燃料噴射量データは、上記通電時間−燃料噴射量特性の各計測点の分布を基に、少なくとも１つの直線区間と少なくとも１つのうねり区間とに分けられており、且つ、上記うねり区間に含まれる各計測点は、上記直線区間に含まれる各計測点よりも密になるように設定されている。
【００１４】
本発明者らは、鋭意研究の結果、特に燃料噴射量が少量である場合に、通電時間−燃料噴射量特性に、直線性が出ず、非直線性となっている区間である「うねり区間」が生じていること、そして、その「うねり区間」の存在がインジェクタの燃料噴射量の制御精度を低下させる要因の１つであることを見出した。
【００１５】
従来では、このうねり区間では、直線性が出ていないにもかかわらず、直線区間と同程度の分布で計測点を設定しており、通電時間−燃料噴射量データはうねり区間を正確に表わすものではなかった。
【００１６】
上記の構成によれば、うねり区間に含まれる各計測点は、直線区間に含まれる各計測点よりも密になるように設定された通電時間−燃料噴射量データを用いて、インジェクタの燃料噴射量を制御する。
【００１７】
このため、通電時間−燃料噴射量データは、従来と比較して、うねり区間を正確に表わすものとなる。
【００１８】
したがって、このような通電時間−燃料噴射量データを基にインジェクタの燃料噴射量を決定した場合、本来の通電時間−燃料噴射量特性に存在するうねりにより、決定された燃料噴射量と、インジェクタから実際に噴射される燃料噴射量との間に大きな誤差が生じることがない。
【００１９】
それゆえ、燃料噴射量の制御を高い精度で行うことが可能となる。
【００２０】
上記の燃料噴射制御装置において、上記直線区間は、上記直線区間の両端である２つの計測点を結ぶ直線として設定されており、上記うねり区間は、上記うねり区間の両端である２つの計測点を結ぶうねり形状を持つ曲線として設定されていることが好ましい。
【００２１】
上記の構成によれば、通電時間−燃料噴射量特性のうねり区間をうねり形状を持つ曲線として設定されているので、うねり区間がより正確に表わされることになる。
【００２２】
それゆえ、燃料噴射量の制御精度をより向上させることができる。
【００２３】
上記の燃料噴射制御装置において、上記通電時間−燃料噴射量データを予め記憶する記憶装置を備えていることが好ましい。
【００２４】
上記の構成によれば、通電時間−燃料噴射量データを予め記憶する場合でも、通電時間−燃料噴射量特性のうねり区間のみ計測点を密に設定し、直線区間は従来技術と同様、計測点を疎に設定している。
【００２５】
このため、通電時間−燃料噴射量データの容量が必要以上に増大することがない。
【００２６】
それゆえ、通電時間−燃料噴射量データを予め記憶する記憶装置の容量が大幅に増大され、燃料噴射制御装置の製造コストを増大させることはない。
【００２７】
上記の燃料噴射制御装置において、上記インジェクタは、燃料供給ポンプから圧送され、コモンレールで蓄圧された燃料を内燃機関の各気筒に噴射するものであることが好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、燃料噴射量の制御を高い精度で行うことが可能なコモンレール式の燃料噴射システムを実現することができる。
【００２９】
本発明に係る燃料噴射制御方法は、インジェクタの燃料噴射弁への通電時間と、通電時に当該燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量との間に成立する通電時間−燃料噴射量特性の計測結果である通電時間−燃料噴射量データを用いて、上記インジェクタの燃料噴射量を制御する燃料噴射制御方法であって、上記通電時間−燃料噴射量データは、上記通電時間−燃料噴射量特性の各計測点の分布を基に、少なくとも１つの直線区間と少なくとも１つのうねり区間とに分けられており、且つ、上記うねり区間に含まれる各計測点は、上記直線区間に含まれる各計測点よりも密になるように設定されている。
【００３０】
上記の構成によれば、上記の燃料噴射制御装置と同様の効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る燃料噴射制御装置は、以上のように、インジェクタの燃料噴射弁への通電時間と、通電時に当該燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量との間に成立する通電時間−燃料噴射量特性の計測結果である通電時間−燃料噴射量データを用いて、上記インジェクタの燃料噴射量を制御する燃料噴射制御装置であって、上記通電時間−燃料噴射量データは、上記通電時間−燃料噴射量特性の各計測点の分布を基に、少なくとも１つの直線区間と少なくとも１つのうねり区間とに分けられており、且つ、上記うねり区間に含まれる各計測点は、上記直線区間に含まれる各計測点よりも密になるように設定されている。
【００３２】
本発明に係る燃料噴射制御方法は、以上のように、インジェクタの燃料噴射弁への通電時間と、通電時に当該燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量との間に成立する通電時間−燃料噴射量特性の計測結果である通電時間−燃料噴射量データを用いて、上記インジェクタの燃料噴射量を制御する燃料噴射制御方法であって、上記通電時間−燃料噴射量データは、上記通電時間−燃料噴射量特性の各計測点の分布を基に、少なくとも１つの直線区間と少なくとも１つのうねり区間とに分けられており、且つ、上記うねり区間に含まれる各計測点は、上記直線区間に含まれる各計測点よりも密になるように設定されている。
【００３３】
それゆえ、インジェクタの燃料噴射量を高精度に制御可能という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料噴射システムの全体構成図である。
【図２】上記燃料噴射システムに設けられたインジェクタの断面図である。
【図３】上記インジェクタの動作を説明するための説明図である（無噴射時）。
【図４】上記インジェクタの動作を説明するための説明図である（噴射開始時）。
【図５】上記インジェクタの動作を説明するための説明図である（噴射終了時）。
【図６】ＥＴ−Ｑ特性のうねり区間を示すグラフである。
【図７】ＥＴ−Ｑ特性の全体を示すグラフである。
【図８】ＥＴ−Ｑ特性の他の全体を示すグラフである。
【図９】エンジン回転数とエンジン出力との関係、および、エンジン回転数とエンジンの軸トルクとの関係を、それぞれ表わすグラフである（従来技術）。
【図１０】エンジン回転数とエンジン出力との関係、および、エンジン回転数とエンジンの軸トルクとの関係を、それぞれ表わすグラフである（本発明）。
【図１１】本発明の一実施形態に係る電子制御ユニットの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の一実施形態について図１〜図１１に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００３６】
先ず、図１を用いて、本発明の一実施形態に係る燃料噴射システム１の構成について説明する。燃料噴射システム１は、たとえば、高圧燃料を蓄えるコモンレール内の高圧燃料を内燃機関の各気筒内に噴射する複数のインジェクタを備えるものであり、たとえば、４気筒のディーゼルエンジンに適用されるものである。以下、この４気筒のディーゼルエンジンを例に説明する。
【００３７】
図１は、燃料噴射システム１の概略構成図である。燃料噴射システム１は、図１に示すように、高圧ポンプ（燃料供給ポンプ）１０と、コモンレール２０と、インジェクタ３０と、電子制御ユニット（燃料噴射制御装置）４０と、を少なくとも備えている。なお、燃料噴射システム１は４つのインジェクタ３０を備えているが、図１の見易さのため、インジェクタ３０は１つのみ示されている。
【００３８】
（高圧ポンプ１０）
高圧ポンプ１０は、コモンレール２０に高圧燃料を圧送するものである。高圧ポンプ１０は、絞り弁１１と、プランジャ１２と、吐出弁１３と、を有している。高圧ポンプ１０は、燃料の吸入量を調節することにより、燃料の吐出量の調節を可能とする吸入調量型のものである。
【００３９】
絞り弁１１は、流量計６１、セジメンタ６２、熱交換器６３、汲み上げポンプ６４および燃料フィルタ６５をこの順で通り、燃料タンク５０から高圧ポンプ１０へ汲み上げられる燃料の量を調節するための電磁弁である。絞り弁１１は、たとえばコイルと弁体とを備えた常開型のものであり、コイルに電流が流れない状態では弁体が燃料供給経路を開けるように作動するものである。すなわち、絞り弁１１は、コイルに流れる電流の大きさに比例して弁体を移動させることにより、高圧ポンプ１０に汲み上げられる燃料の量を減少させるように作動する。コイルに流れる電流の大きさは、電子制御ユニット４０により制御される。これにより、高圧ポンプ１０の燃料の吸入量、つまり、吐出量が調整される。
【００４０】
燃料タンク５０と絞り弁１１とを接続する吸入配管には、上述したように、流量計６１、セジメンタ６２、熱交換器６３と、汲み上げポンプ６４および燃料フィルタ６５がそれぞれ設けられている。流量計６１は、汲み上げポンプ６４が燃料タンク５０から汲み上げる燃料の量を計測するためのものである。燃料タンク５０から高圧ポンプ１０へ汲み上げられる燃料は、高圧ポンプ１０からコモンレール２０に送られ、最終的には、インジェクタ３０からそれぞれに対応する各気筒に供給される。このため、流量計６１は、インジェクタ３０から噴射される燃料の量を計測することも可能である。なお、流量計６１を用いて燃料の量を計測するときには、後述するような、高圧ポンプ１０内の過剰な燃料や、コモンレール２０のリミッター２１より流出した燃料はいずれも、燃料タンク５０に戻らないようにする必要がある。もちろん、燃料噴射システム１が実際に車両等に搭載されるときには、これらの燃料が燃料タンク５０に戻されることは言うまでもない。
【００４１】
セジメンタ６２は、燃料に混じっている水分や異物等を分離するためのものである。このセジメンタ６２は、燃料タンク５０から汲み上げられる燃料から水分や異物等を除去する。これにより、高圧ポンプ１０やコモンレール２０、インジェクタ３０を水分や異物等から保護することができる。
【００４２】
熱交換器６３は、燃料タンク５０から汲み上げられる燃料を冷却し、燃料の温度を低下させるためのものである。この熱交換器６３は、燃料タンク５０から汲み上げられる燃料の温度を低下させる。これにより、高圧ポンプ１０やコモンレール２０、インジェクタ３０を高温の燃料から発せられる熱から保護することができる。
【００４３】
汲み上げポンプ６４は、高圧ポンプ１０と燃料タンク５０とを接続する吸入配管を介して、燃料タンク５０から燃料を高圧ポンプ１０へ汲み上げる低圧ポンプである。吸入配管には、燃料タンク５０より吸入された燃料を濾過して異物を除去する燃料フィルタ６５が設けられている。
【００４４】
プランジャ１２は、ポンプ駆動軸により回転駆動するカムにより駆動されて上死点と下死点との間を往復運動するものである。このプランジャ１２の往復運動により、高圧ポンプ１０内の燃料が加圧される。
【００４５】
高圧ポンプ１０の吐出弁１３は、高圧ポンプ１０から加圧された燃料を吐出するための弁である。この吐出弁１３は、所定の開弁圧を超えると燃料を吐出するように構成されている。
【００４６】
このようにして、高圧ポンプ１０には、汲み上げポンプ６４により吸入配管を介して燃料タンク５０から燃料が汲み上げられる。その汲み上げられた燃料は、絞り弁１１の流量制御に従って、高圧ポンプ１０内に吸入される。また、プランジャ１２により高圧ポンプ１０内の燃料が加圧される。そして、加圧された燃料圧力が吐出弁１３の開弁圧を超えると、加圧された燃料が高圧ポンプ１０とコモンレール２０とを接続する供給配管を介して、コモンレール２０に供給される。上述したように、燃料噴射システム１が実際に車両等に搭載されるときには、高圧ポンプ１０内の過剰な燃料は再び、高圧ポンプ１０から燃料タンク５０に戻される。
【００４７】
（コモンレール２０）
コモンレール２０は、高圧ポンプ１０より供給された高圧燃料を目標レール圧に保持して蓄えるためのものである。この目標レール圧は、たとえば、エンジン回転数等のディーゼルエンジンの運転状態に基づいて、電子制御ユニット４０によって決定される。
【００４８】
また、コモンレール２０には、コモンレール２０内の燃料圧力があらかじめ定められた上限値を超えたときに開弁し、コモンレール２０の燃料圧力を逃がすためのリミッター２１が取り付けられている。上述したように、燃料噴射システム１が実際に車両等に搭載されるときには、このリミッター２１より流出した燃料は再び、燃料タンク５０に戻される。
【００４９】
さらに、コモンレール２０にはレール圧センサ２２が取り付けられており、コモンレール２０内の実際の燃料圧力を示す実レール圧に応じた圧力信号が電子制御ユニット４０に入力される。
【００５０】
（インジェクタ３０）
インジェクタ３０は、コモンレール２０に蓄圧された燃料を気筒内に噴射するためのものである。インジェクタ３０は、エンジンの気筒数に応じ、各気筒に備え付けられている。また、インジェクタ３０は燃料噴射弁を有し、電子制御ユニット４０により燃料噴射弁の開閉が制御されることで気筒内に燃料を噴射する。このため、インジェクタ３０は、コモンレール２０とインジェクタ３０とを接続する各高圧配管を介してインジェクタ３０に高圧燃料が供給されるようになっている。なお、上述したように、図１では１気筒のみが示されている。
【００５１】
インジェクタ３０は、高圧配管を介してコモンレール２０から燃料入口部３１に高圧燃料が導入され、燃料出口部３２から再び、インジェクタ３０内部の燃料が燃料タンク５０に向けて流出するようになっている。
【００５２】
（インジェクタ３０の動作）
図２は、インジェクタ３０の具体例を示す断面図である。インジェクタ３０は、図２に示すように、マグネット３０１と、バルブスプリング３０２と、アマチュアプレート３０３と、バルブボール３０４と、Ａオリフィス３０５と、Ｚオリフィス３０６と、制御室３０７と、バルブボディ３０８と、バルブピストン３０９と、ノズルスプリング３１０と、ノズルボディ３１１と、ノズルナット３１２と、ノズルニードル３１３と、を有している。
【００５３】
先ず、インジェクタ３０が無噴射のとき、図２に示すように、スイッチ３１７は開状態であり、マグネット３０１への通電は行われない。そのため、アマチュアプレート３０３は、バルブスプリング３０２の弾性力により、図２の紙面上の下方に押し付けられる。その押し付けにより、ボールシート３１４は閉じられている。
【００５４】
制御室３０７には、Ｚオリフィス３０６を介し、コモンレール２０による高圧の燃料圧力が印加されている。また、コモンレール２０による高圧の燃料圧力は、ノズルニードル３１３にも印加されている。
【００５５】
ノズルニードル３１３は、バルブピストン３０９との受圧面積の差による力およびノズルスプリング３１０の弾性力により、図２の紙面上の下方に押し付けられている。その押し付けにより、ノズルシート部３１５は閉じられている。
【００５６】
このようにしてインジェクタ３０は無噴射となる。
【００５７】
次に、インジェクタ３０が噴射を開始するとき、図３に示すように、スイッチ３１７は閉状態となり、マグネット３０１への通電が行われる。そのため、マグネット３０１の電磁力がバルブスプリング３０２の弾性力を上回り、アマチュアプレート３０３は図２の紙面の上方に吸引される。その吸引により、ボールシート３１４が開けられる。
【００５８】
ボールシート３１４が開けられると、コモンレール２０から制御室３０７に供給される高圧の燃料は、ボールシート３１４およびＡオリフィス３０５を通り、燃料出口部３２へ導かれる。燃料出口部３２に導かれた燃料は再び、燃料タンク５０に戻されることになる。
【００５９】
その結果、ノズルニードル３１３側の高圧の燃料３１６は、ノズルニードル３１３とバルブピストン３０９との受圧面積の差による力およびノズルスプリング３１０の弾性力に打ち勝ち、ノズルニードル３１３を図２の紙面の上方に押し上げる。その押し上げにより、ノズルシート部３１５が開けられる。
【００６０】
このようにしてインジェクタ３０は燃料の噴射を開始する。
【００６１】
最後に、インジェクタ３０が噴射を終了させるとき、図４に示すように、スイッチ３１７は再び、開状態となり、マグネット３０１への通電が停止する。その結果、マグネット３０１の電磁力は消失し、それにより、アマチュアプレート３０３は再び、バルブスプリング３０２の弾性力により、図２の紙面上の下方に押し付けられる。その押し付けにより、ボールシート３１４は再び閉じられる。
【００６２】
制御室３０７には依然として、Ｚオリフィス３０６を介し、コモンレール２０による高圧の燃料圧力が印加されている。また、コモンレール２０による高圧の燃料圧力は、ノズルニードル３１３にも印加されている。
【００６３】
ノズルニードル３１３は、バルブピストン３０９との受圧面積の差による力およびノズルスプリング３１０の弾性力により、図２の紙面上の下方に再び押し付けられる。その押し付けにより、ノズルシート部３１５は再び閉じられる。
【００６４】
このようにしてインジェクタ３０は噴射を終了させる。
【００６５】
（電子制御ユニット４０）
電子制御ユニット４０は、レール圧センサ２２の圧力信号、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するためのアクセル開度センサ７１のアクセル開度信号、エンジンのクランク軸の回転角度を検出するためのクランク角センサ７２のクランク角信号、および、エンジンのカム軸の回転角度を検出するためのカム角センサ７３のカム角信号を入力し、これらの信号により推定されるエンジン運転状態に基づき、インジェクタ３０の燃料噴射制御を行うものである。
【００６６】
電子制御ユニット４０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶したプログラムに従って演算処理を行う。
【００６７】
また、電子制御ユニット４０は、インジェクタ３０の燃料噴射制御を行うために、レール圧センサ２２、アクセル開度センサ７１、クランク角センサ７２、および、カム角センサ（気筒判別センサ）７３の他、図示しない水温センサ等の各種のセンサから信号をそれぞれ入力してもよい。気筒判別センサは、エンジンのカム軸の回転角を検出して燃料噴射する気筒を判別するセンサであり、水温センサはエンジン冷却水の温度を検出するセンサである。
【００６８】
電子制御ユニット４０は、これらのセンサの信号を用いて、エンジン状態に応じた最適な噴射時期や噴射量等を算出して駆動信号を生成し、この駆動信号をインジェクタ３０に出力する。電子制御ユニット４０がインジェクタ３０の燃料噴射弁を開閉すると、インジェクタ３０から燃料が噴射され、エンジンが動く。
【００６９】
電子制御ユニット４０は、上記のようなインジェクタ３０の燃料噴射制御を行うべく、エンジンの運転状態からコモンレール２０の圧力が、インジェクタ３０の噴射圧力に相当する目標レール圧に追従するように、高圧ポンプ１０からの吐出量を算出している。
【００７０】
そして、電子制御ユニット４０は、算出した吐出量が高圧ポンプ１０から吐出されるように絞り弁１１を駆動する。これにより、コモンレール２０の実レール圧が目標レール圧に変更される。
【００７１】
（電子制御ユニット４０のＥＴ−Ｑマップデータ）
背景技術でも述べたように、電子制御ユニット４０は、インジェクタ３０の燃料噴射弁の通電時間（ＥＴ；Energizing Time）と、インジェクタ３０の燃料噴射量（Ｑ；Fuel Quantity）との間に成立する通電時間−燃料噴射量特性（ＥＴ−Ｑ特性）を予め計測した結果である、マップデータ（ＥＴ−Ｑマップデータ）を持っている。電子制御ユニット４０は、インジェクタ３０の燃料噴射量を制御する際、ＥＴ−Ｑマップデータ（通電時間−燃料噴射量データ）を基に、必要な燃料噴射量を噴射するための通電時間を決定する。このＥＴ−Ｑマップデータは、たとえば、上で述べたようなＲＯＭやＥＥＰＲＯＭといった不揮発性の記憶装置に記憶されている。
【００７２】
以下図６および図７を用いて、電子制御ユニット４０に記憶されているＥＴ−Ｑマップデータと、従来技術のＥＴ−Ｑマップとの違いについて説明する。
【００７３】
図６は、インジェクタ３０のＥＴ−Ｑ特性１０１に、直線性が出ず、非直線性となっている区間、すなわち、発明が解決しようとする課題で述べたような「うねり」が生じていることを表わすグラフである。このグラフは、横軸が通電時間を示し、縦軸が燃料噴射量を示している。ここでは、この「うねり」が生じている区間を「うねり区間」と呼び、直線性が出ている区間を「直線区間」と呼ぶ。
【００７４】
図７は、図６に示した「うねり区間」を含む、インジェクタ３０のＥＴ−Ｑ特性１０１の全体を表わすグラフである。図７に示すように、インジェクタ３０のＥＴ−Ｑ特性１０１は、３つの「直線区間」と、１つの「うねり区間」と、に分けることができる。
【００７５】
インジェクタ３０がこのようなＥＴ−Ｑ特性１０１を持つとき、このＥＴ−Ｑ特性１０１をどのようにして計測し、その計測結果であるＥＴ−Ｑマップデータを設定するかについて、先ず、従来技術について説明し、その次に、電子制御ユニット４０の場合について説明する。
【００７６】
従来技術においては、先ず、ＥＴ−Ｑ特性１０１の３つの「直線区間」に関しては、それぞれの「直線区間」の両端である、計測点１０７と計測点１０８とを結ぶ直線、計測点１０８と計測点１０２とを結ぶ直線、計測点１０４と計測点１０９とを結ぶ直線、に従うものと設定される。
【００７７】
一方、ＥＴ−Ｑ特性１０１の１つの「うねり区間」に関しては、計測点１０２、計測点１０３および計測点１０４を結ぶ直線に従うものとして設定される。すなわち、従来技術では、「うねり区間」を計測点１０２、計測点１０３および計測点１０４を結ぶ１本の直線に従うものとして扱う。
【００７８】
これらにより、従来技術においては、インジェクタ３０のＥＴ−Ｑ特性１０１を予め計測した結果であるＥＴ−Ｑマップデータは、計測点１０７、計測点１０８、計測点１０２、計測点１０３、計測点１０４および計測点１０９をこの順に結んだ、４本の直線として設定されることになる。
【００７９】
このため、従来技術においては、図６に示すように、たとえば、インジェクタ３０の燃料噴射量をＱＴにする場合、上述したＥＴ−Ｑマップデータを用い、インジェクタ３０の燃料噴射弁の通電時間がＥＴ＿ＱＴ１に決定される。しかし、インジェクタ３０のＥＴ−Ｑ特性１０１は、上で述べたように、「うねり区間」を有しており、本来、燃料噴射量をＱＴにする場合であれば、通電時間をＥＴ＿ＱＴ２にする必要がある。通電時間をＥＴ＿ＱＴ１にした場合、インジェクタ３０から実際に噴射される燃料噴射量はＱＲとなる。
【００８０】
このように、従来技術においては、ＥＴ−Ｑマップデータに基づく燃料噴射量と、インジェクタ３０から実際に噴射される燃料噴射量との間に大きな誤差が生じている。
【００８１】
一方、電子制御ユニット４０の場合、このような大きな誤差の発生を防止することができる。すなわち、電子制御ユニット４０においては、ＥＴ−Ｑ特性１０１の３つの「直線区間」に関しては、それぞれ、計測点１０７と計測点１０８とを結ぶ直線、計測点１０８と計測点１０２とを結ぶ直線、計測点１０４と計測点１０９とを結ぶ直線、に従うものと設定される。つまり、従来技術と同様である。
【００８２】
これに対し、ＥＴ−Ｑ特性１０１の１つの「うねり区間」に関しては、計測点１０２、計測点１０３および計測点１０４に加え、多数の計測点１０５および多数の計測点１０６を、それぞれ順次結ぶうねり曲線に従うものと設定される。すなわち、電子制御ユニット４０では、「うねり区間」を計測点１０２、計測点１０３、計測点１０４、多数の計測点１０５および多数の計測点１０６を結ぶ１本のうねり曲線に従うものとして扱う。言い換えれば、「うねり区間」の両端である２つの計測点１０２、１０４を結ぶうねり形状を持つ曲線に従うものとして扱う。
【００８３】
なお、この「うねり区間」の「うねり」は、たとえば、「うねり区間」の両端である、計測点１０２と計測点１０４とを結ぶ直線に対し、上下変動、あるいは、増減する曲線であると言える。図６および図７の場合であれば、上記直線と、少なくとも１回交差する曲線である（ここでは、計測点１０３において交差している）。また、図８の場合であれば、上記直線に対し、下に凸状の曲線である。
【００８４】
上で述べたことは、ＥＴ−Ｑマップデータの計測点が、３つの「直線区間」では疎に設定され、「うねり区間」では密に設定されていると言うことができる。「直線区間」と「うねり区間」とを比較した場合、「うねり区間」に含まれる計測点が「直線区間」に含まれる計測点よりも密に設定されているとも言える。
【００８５】
なお、ここでいう「密に設定されている」とは、ＥＴ−Ｑ特性１０１を予め計測した多数の計測点のうち、ＥＴ−Ｑマップデータとして設定される計測点数を比較した場合、「うねり区間」の方が「直線区間」よりも多いことを意味する。
【００８６】
このため、電子制御ユニット４０では、図６に示すように、インジェクタ３０の燃料噴射量をＱＴにする場合、電子制御ユニット４０は上述したＥＴ−Ｑマップデータを用い、インジェクタ３０の燃料噴射弁の通電時間をＥＴ＿ＱＴ２に決定する。通電時間がＥＴ＿ＱＴ２に決定され、インジェクタ３０から実際に噴射される燃料噴射量がＱＴとなる。
【００８７】
このように、電子制御ユニット４０であれば、ＥＴ−Ｑマップデータに基づく燃料噴射量と、インジェクタ３０から実際に噴射される燃料噴射量との間に誤差が生じることがない。
【００８８】
したがって、インジェクタ３０の燃料噴射量を高精度に制御することができる。
【００８９】
なお、上述した各計測点は、たとえば、以下の手順で取得される。先ず、インジェクタ３０の燃料噴射弁の通電時間を変化させ、それぞれの通電時間におけるインジェクタ３０の燃料噴射量を測定する。この測定は、上述したように、流量計６１を用いて行われ、また、いくつかの燃料の圧力（たとえば、コモンレール圧）ごとに、数条件実施する。
【００９０】
このような手順により取得された多数の計測点の分布を基に、上述したようなＥＴ−Ｑ特性１０１の「直線区間」および「うねり区間」を特定する。たとえば、図８に示したように、ＥＴ−Ｑ特性１０１が下に凸になる区間を「うねり区間」とすればよい。
【００９１】
また、電子制御ユニット４０では、上述したように、ＥＴ−Ｑ特性１０１の「うねり区間」のみ計測点を密に設定し、「直線区間」は従来技術と同様、計測点を疎に設定している。このため、電子制御ユニット４０に予め記憶されるＥＴ−Ｑマップデータの容量が必要以上に増大することが回避される。したがって、電子制御ユニット４０に搭載される記憶装置の容量が大幅に増大され、電子制御ユニット４０の製造コストを増大させることもない。
【００９２】
なお、上述したようなＥＴ−Ｑ特性は、基準となるインジェクタの噴射特性に基づくものであり、また、個々のインジェクタの噴射特性は製造誤差等により、基準のインジェクタとは差異がある。したがって、電子制御ユニット４０のように、インジェクタが持つ本来のＥＴ−Ｑ特性をより正確に表わすＥＴ−Ｑマップデータを用いることにより、個々のインジェクタに対しても、それぞれの燃料噴射量をより精度良く制御することが可能となる。
【００９３】
（電子制御ユニット４０の効果）
電子制御ユニット４０の効果について説明する。図９および図１０は、エンジン回転数とエンジン出力との関係、および、エンジン回転数とエンジンの軸トルクとの関係を、それぞれ表わすグラフである。図９は、従来技術に対応するものであり、図１０は、電子制御ユニット４０に対応するものである。
【００９４】
図９に示すように、従来技術であれば、エンジン回転数の所定の範囲（１４００〜２０００ｒｐｍ）において、エンジンの軸トルクに凹が生じている（Ａで示す箇所）。つまり、エンジン回転数の増加に伴い、エンジンの軸トルクが増減し、作業者に違和感を与えることになる。
【００９５】
これに対し、図１０に示すように、電子制御ユニット４０であれば、図９のＡで示す箇所に対応する、図１０中Ｂで示す箇所において、エンジンの軸トルクの凹が解消され、エンジン回転数の増加に伴って滑らかに変化している。このため、上記のような違和感を作業者に与えることが無くなる。
【００９６】
（電子制御ユニット４０の構成例）
図１１に、電子制御ユニット４０の構成例を示す。図１１に示すように、電子制御ユニット４０は、入出力回路４１と、エンジン制御部４２と、不揮発性メモリ４３と、データ入力部４４と、を有している。
【００９７】
入出力回路４１は、たとえば、ＣＡＮ（Controller Area Network）８１に接続されており、高圧ポンプ１０やインジェクタ３０、アクセル開度センサ７１、クランク角センサ７２、カム角センサ７３との間において相互にデータ通信を行う。
【００９８】
データ入力部４４は、ＣＡＮ８１および入出力回路４１を介して、上述したＥＴ−Ｑマップデータを受け取る。データ入力部４４は、そのＥＴ−Ｑマップデータを不揮発性メモリ４３に記憶する。
【００９９】
たとえば、ＥＴ−Ｑマップデータは、電子制御ユニット４０に送信される際、暗号化されていてもよい。この場合、データ入力部４４は、暗号化されているＥＴ−Ｑマップデータを受け取ると、そのＥＴ−Ｑマップデータを復号化しつつ、不揮発性メモリ４３に記憶する。
【０１００】
このため、ＥＴ−Ｑマップデータは、ＣＡＮ８１を介して送信されている間、暗号化されたままである。ＣＡＮ８１から第三者がＥＴ−Ｑマップデータを読み出したとしても、そのＥＴ−Ｑマップデータを不正に利用することは困難となる。
【０１０１】
不揮発性メモリ４３は、電源を切ってもデータが破壊されないという不揮発性の特徴を有している。不揮発性メモリ４３は、たとえば、フラッシュメモリ、Ｐ−ＲＯＭ、ＥＰ−ＲＯＭ、Ｅ２Ｐ−ＲＯＭを用いることができる。
【０１０２】
エンジン制御部４２は、不揮発性メモリ４３に記憶されているＥＴ−Ｑマップデータを用いて、インジェクタ３０の燃料噴射量を調節することによって、エンジン制御を実行する。エンジン制御部４２は、たとえば、入出力回路４１を用いてＣＡＮ８１に接続されている高圧ポンプ１０やインジェクタ３０とデータ通信を行い、上記のエンジン制御を実行する。
【０１０３】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１０４】
たとえば、本発明は、インジェクタの燃料噴射弁への通電時間と、通電時に当該燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量との間に成立する通電時間−燃料噴射量特性の計測結果である通電時間−燃料噴射量データを作成する通電時間−燃料噴射量データ作成装置であって、通電時間を変化させて計測した燃料噴射量と、該燃料噴射量に対応する通電時間とからなる複数の計測点のうちから、少なくとも１つの直線区間と少なくとも１つのうねり区間と特定する手段と、上記うねり区間に含まれる各計測点が上記直線区間に含まれる各計測点よりも密になるように設定する手段とを備える通電時間−燃料噴射量データ作成装置である。
【０１０５】
最後に、電子制御ユニット４０のエンジン制御部４２は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【０１０６】
すなわち、エンジン制御部４２は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、前記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、前記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、前記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアであるエンジン制御部４２の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、前記エンジン制御部４２に供給し、そのコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
【０１０７】
前記記録媒体としては、たとえば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやコンパクトディスク−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／デジタルビデオデイスク／コンパクトディスク−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。
【０１０８】
また、エンジン制御部４２を通信ネットワークと接続可能に構成し、前記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、たとえば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、たとえば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、前記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明の燃料噴射制御装置によれば、高圧燃料を蓄えるコモンレール内の高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴射するインジェクタの燃料噴射量を高精度に制御することができるので、農業機械や建設機械等の作業機、乗用車や、トラック、バス等の車両等に適用して有益なものである。
【符号の説明】
【０１１０】
１    燃料噴射システム
１０    高圧ポンプ（燃料供給ポンプ）
２０    コモンレール
３０    インジェクタ
４０    電子制御ユニット（燃料噴射制御装置）
【図１】
2012149601.tif 000003
【図２】
2012149601.tif 000004
【図３】
2012149601.tif 000005
【図４】
2012149601.tif 000006
【図５】
2012149601.tif 000007
【図６】
2012149601.tif 000008
【図７】
2012149601.tif 000009
【図８】
2012149601.tif 000010
【図９】
2012149601.tif 000011
【図１０】
2012149601.tif 000012
【図１１】
2012149601.tif 000013