(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄圧室に貯留された燃料と増圧機構により増圧された燃料とを切換えてインジェクタにより燃焼室に噴射する燃料噴射装置において、
エンジンの運転状態に応じた目標燃料噴射量を設定する目標噴射量設定手段と、
上記インジェクタからの燃料噴射を噴射状態と非噴射状態とに切換えるインジェクタ電磁弁の開弁時期と、上記増圧機構の作動をオン・オフ切換えする増圧機構作動電磁弁のオン開始時期との時間差を運転状態に応じて設定する時間差設定手段と、
上記インジェクタ電磁弁が作動した場合の上記蓄圧室の燃料圧力に応じた経時圧力と上記時間差設定手段により与えられた時間差を基に初期の噴射量を算出する初期噴射量算出手段と、
上記目標燃料噴射量から上記初期の噴射量を減算して求めた後期の噴射量と、上記増圧機構作動電磁弁が作動した場合の増圧燃料の経時圧力とを基に上記インジェクタ電磁弁のオン状態の時間を算出する後期噴射期間設定手段と、を備えたことを特徴とする増圧型燃料噴射装置。
【請求項２】
上記初期噴射量算出手段により算出される初期噴射量は、上記蓄圧室の燃料圧力が増大するに従って増大するように設定されていることを特徴とする請求項1記載の増圧型燃料噴射装置。
【請求項３】
上記後期噴射期間設定手段は、上記後期噴射量と上記増圧機構作動電磁弁が作動した場合の増圧燃料の経時圧力とに応じて上記後期噴射期間を設定し、且つ当該後期噴射期間は、上記蓄圧室の燃料圧力が増大するに従って増大するように設定されていることを特徴とする請求項1記載の増圧型燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄圧室に貯留された燃料と増圧機構により増圧された燃料とを切換えてインジェクタにより燃焼室に噴射する増圧型燃料噴射装置、特に、内燃機関の運転状態に応じた負荷に対応する燃料噴射量を的確に噴射処理できる増圧型燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃焼室にインジェクタにより燃料噴射する燃料噴射装置の一つに増圧型燃料噴射装置がある。この増圧型燃料噴射装置は、蓄圧室を成すコモンレールに燃料供給系からの高圧燃料を貯留し、このコモンレールに連結されるインジェクタのノズル部を燃焼室に対設している。しかも、コモンレールとインジェクタを結ぶ高圧燃料路の途中に分岐路を設けて増圧機構を連結する。この増圧機構は高圧燃料路の燃圧を分岐路を介してパワーピストンで受けて高圧燃料路のインジェクタ側に増圧燃料を供給するもので、パワーピストンの作動を増圧ピストン電磁弁で切換え作動している。この増圧型燃料噴射装置は、例えば、図５に示すように、インジェクタ電磁弁の駆動信号ｎ１がオン時ｔ０１に燃料噴射を開始し、増圧ピストン電磁弁の駆動信号ｎ２がオン時ｔ０２にコモンレール圧Ｐｃが増圧され、符号Ｐｈで示す増圧燃料の経時圧力を発生し、符号ｐｍで示す噴射率の燃料噴射作動を行う。
【０００３】
ここでインジェクタ電磁弁のオン時ｔ０１と増圧ピストン電磁弁のオン時ｔ０２の間で初期噴射ｊ１が、増圧ピストン電磁弁のオン時ｔ０２とインジェクタ電磁弁のオフ時ｔ０３の間で後噴射ｊ２が２段階で成され、これによりエンジンの排出ガス低減ならびに騒音低減を図るようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常のコモンレール式燃料噴射装置は噴射圧がコモンレール圧力相当であることから、噴射直前にモニタしたコモンレール圧を噴射圧として代用し、目標噴射量に相当するインジェクタ駆動期間を決定している。
しかし、増圧型燃料噴射装置では、増圧後の噴射圧はコモンレール圧で代用することができないため、別途、噴射圧力をモニタする必要がある。
しかし、インジェクタ内の噴口手前に同位置の噴射圧を検出するセンサを設けるとした場合、取り付けスペース確保が困難な場合が多く、しかも、各インジェクタにセンサをそれぞれ取付ける必要があり、コスト増を招くという問題がある。
【０００５】
また、噴射圧力のモニタをやめるとした場合、エンジン運転条件に応じて変化するコモンレール圧、増圧ピストン駆動時期などに対応して目標噴射量に基くインジェクタ及び増圧ピストンの駆動期間の決定ができず、燃料噴射制御が的確に成されず、安定したエンジン制御ができない。
本発明は、以上のような課題に基づき、的確な燃料噴射制御が成され、安定したエンジン制御ができる増圧型燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、蓄圧室に貯留された燃料と増圧機構により増圧された燃料とを切換えてインジェクタにより燃焼室に噴射する燃料噴射装置において、エンジンの運転状態に応じた目標燃料噴射量を設定する目標噴射量設定手段と、上記インジェクタからの燃料噴射を噴射状態と非噴射状態とに切換えるインジェクタ電磁弁の開弁時期と、上記増圧機構の作動をオン・オフ切換えする増圧機構作動電磁弁のオン開始時期との時間差を運転状態に応じて設定する時間差設定手段と、上記インジェクタ電磁弁が作動した場合の上記蓄圧室の燃料圧力に応じた経時圧力と上記時間差設定手段により与えられた時間差を基に初期の噴射量を算出する初期噴射量算出手段と、上記目標燃料噴射量から上記初期の噴射量を減算して求めた後期の噴射量と、上記増圧機構作動電磁弁が作動した場合の増圧燃料の経時圧力とを基に上記インジェクタ電磁弁のオン状態の時間を算出する後期噴射期間設定手段と、を備えたことを特徴とする。
このように、初期噴射量算出手段がインジェクタ電磁弁が作動した場合の蓄圧室の燃料圧力に応じた経時圧力と時間差設定手段により与えられた時間差を基に初期の噴射量を算出し、目標燃料噴射量から初期の噴射量を減算して求めた後期の噴射量と、増圧機構作動電磁弁が作動した場合の増圧燃料の経時圧力とを基にインジェクタ電磁弁のオン状態の時間である後噴射期間を算出することができるので、インジェクタ内の噴口近傍の燃圧をモニタすることなく、的確な燃料噴射制御が成され、安定したエンジン制御ができる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項1記載の増圧型燃料噴射装置において、上記初期噴射量算出手段により算出される初期噴射量は、上記蓄圧室の燃料圧力が増大するに従って増大するように設定されていることを特徴とする。
このように、初期噴射量をインジェクタ電磁弁が作動した場合の蓄圧室の燃料圧力に応じた経時圧力と、時間差とに応じて設定し、しかも蓄圧室の燃料圧力が増大するに従って増大するように設定するので、的確な初期噴射量を求めることができ、的確な燃料噴射制御が成され、安定したエンジン制御ができる。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項1記載の増圧型燃料噴射装置において、上記後期噴射期間設定手段は、上記後期噴射量と上記増圧機構作動電磁弁が作動した場合の増圧燃料の経時圧力とに応じて上記後期噴射期間を設定し、且つ当該後期噴射期間は、上記蓄圧室の燃料圧力が増大するに従って増大するように設定されていることを特徴とする。
このように、後期噴射期間を後期噴射量と増圧燃料の経時圧力とに応じて設定し、しかも蓄圧室の燃料圧力が増大するに従って増大するように設定するので、的確な後期噴射量を求めることができ、的確な燃料噴射制御が成され、安定したエンジン制御ができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態としての増圧型燃料噴射装置を図１乃至図３を参照して説明する。
ここでの増圧型燃料噴射装置１は、図示しない車両に搭載された多気筒ディーゼルエンジン（以後単にエンジンと記す）２に装着される。
エンジン２はそのエンジン本体３上に増圧型燃料噴射装置１を装着しており、エンジン本体３内の各燃焼室（１つのみ示した）４に増圧型燃料噴射装置１により後述のブーツ型噴射モードＭ１或いは矩形型噴射モードＭ２での増圧燃料噴射を行う。
【００１０】
増圧型燃料噴射装置１は、エンジン本体３内の各燃焼室４に燃料噴射を行うインジェクタ５と、各インジェクタ５に高圧燃料を供給するコモンレール６と、コモンレール６に高圧燃料を供給する高圧燃料供給装置７と、各インジェクタ５のインジェクタ電磁弁８を駆動制御するエンジン制御装置としてのコントローラ９を備える。
高圧燃料供給装置７は燃料タンク１１と、同燃料タンク１１の燃料をコモンレール６に圧送する供給管１２と、供給管１２上に配備され、同燃料タンク１１の燃料をフィルタ１３を介し吸入して高圧化し、コモンレール６に圧送する供給ポンプ１４と、各インジェクタ５側からの戻り燃料を集合させて燃料タンク１１に導く低圧管１５とを備える。
【００１１】
コモンレール６は気筒配列方向に向けた状態でエンジン本体３に支持され、供給ポンプ１４からの高圧燃料を貯留し、各インジェクタ５との対向位置より同部に向う主噴射路１６を分岐して延出する。
各インジェクタ５は同一構成を採り、ノズル部１７とインジェクタ電磁弁８と噴射切換部１９を備える。ノズル部１７は燃焼室４に燃料噴射可能にエンジン本体３に支持される。インジェクタ電磁弁８はコントローラ９の駆動信号でオンオフ作動して主噴射路１６の高圧燃料をノズル部１７を介し燃焼室４に噴射供給可能に構成される。
【００１２】
噴射切換部１９は主噴射路１６を形成され、しかも、主噴射路１６に分岐して接続される増圧機構２１を備える。増圧機構２１は、主噴射路１６に対し、並列状に大小の内径のシリンダ室２２、２３を備え、ここに大小の外径で一体化して形成された増圧ピストン２４１を収容する。大径のシリンダ室２２の端部は主噴射路１６の上流分岐部（コモンレール側）ｂ１に小径のシリンダ室２３の端部は主噴射路１６の下流分岐部（インジェクタ側）ｂ２に連通する。大径シリンダ室２２の小径シリンダ室２３側部位には大径シリンダ室２２の燃圧を開放する増圧機構作動電磁弁としての増圧電磁弁２５を備えた開放路３０と、主噴射路１６の中間分岐部ｂ３に絞り２８を介し連通する調圧路２７とが接続される。更に、主噴射路１６の下流分岐部ｂ１と中間分岐部ｂ３の間にはインジェクタ５側からコモンレール６側への燃料流動を防止する逆止弁２９が配設される。
【００１３】
増圧電磁弁２５はコントローラ９の駆動信号でオンオフ作動して開放路３０及び大径のシリンダ室２２を開閉し、大径増圧ピストン２４１の表裏面に圧力差を生じさせて大小径の増圧ピストン２４１を図中左側に加圧作動させ、下流分岐部（インジェクタ側）ｂ２側の燃圧を加圧できる。
なお、開放路３０は開放口３０１が形成され、同口は低圧燃料を燃料タンク１１に導く低圧管１５に接続される。符号１８は増圧ピストン２４１を上流分岐部（コモンレール側）ｂ１に戻す戻しばねを示す。
【００１４】
コントローラ９はその入出力回路に多数のポートを有し、エンジンの運転情報を検出するための各種センサを接続しており、特に、エンジン２のアクセルペダル開度θａを検出するアクセルペダル開度センサ３１と、クランク角情報Δθを検出するクランク角センサ３２、水温ｗｔを検出する水温センサ３３とが接続される。ここでクランク角情報ΔθはエンジンＥＣＵ２においてエンジン回転数Ｎｅの導出に用いられる。
コントローラ９は周知のエンジン制御処理機能を備え、特に、増圧型燃料噴射装置１の制御機能として、目標噴射量設定手段Ａ１と、時間差設定手段Ａ２と、初期噴射量算出手段Ａ３と、後期噴射期間設定手段Ａ４、インジェクタ開弁期間設定手段Ａ５としての機能を有する。
【００１５】
ここで増圧型燃料噴射装置１は、図２に示すように、インジェクタ電磁弁１８の駆動信号ｓ１がオンする開弁時期ｔａに燃料噴射を開始し、増圧電磁弁２５の駆動信号ｓ２がオンするオン開始時期ｔｂ（開弁時期）に主噴射路１６の下流分岐部（インジェクタ側）ｂ２の燃圧が増圧され、符号Ｐｈで示す増圧燃料の経時圧力を発生し、ブーツ型噴射モードＭ１、或いは矩形型噴射モードＭ２で示す噴射率の燃料噴射作動を行うよう、制御機能を発揮する。
ブーツ型噴射モードＭ１の場合、インジェクタ電磁弁８の開弁時期ｔａと増圧電磁弁２５のオン開始時期ｔｂの間で初期噴射ｊ１が、増圧電磁弁２５のオン開始時期ｔｂとインジェクタ電磁弁のオフ時ｔｃの間で後噴射ｊ２が２段階で成され、これによりエンジンの暖機促進を図るようにしている。
【００１６】
目標噴射量設定手段Ａ１はエンジン２の運転状態であるエンジン回転数Ｎｅ、アクセルペダル開度θａに応じた目標燃料噴射量ｑtargetを図示しない目標燃料噴射量マップより算出する。
時間差設定手段Ａ２はインジェクタ５からの燃料噴射を噴射状態と非噴射状態とに切換えるインジェクタ電磁弁８の開弁時期ｔａと、増圧機構２１の作動をオン・オフ切換えする増圧電磁弁２５（増圧機構作動電磁弁）のオン開始時期ｔｂとの時間差Δｔｉｎｉ（図２参照）を運転状態に応じて設定する。
【００１７】
開弁時期ｔａも同様エンジンの運転状態に応じて設定される。
初期噴射量算出手段Ａ３はコモンレールの圧力毎に設定されたインジェクタ電磁弁８が作動した場合の経時圧力Ｐｈと、時間差Δｔｉｎｉとにより初期噴射量ｑｉｎｉを設定するマップで構成されており時間差設定手段Ａ２により与えられた時間差Δｔｉｎｉを基に初期の噴射量ｑｉｎｉを当該初期噴射量マップｍ１により算出する。
【００１８】
後期噴射期間設定手段Ａ４は目標燃料噴射量ｑtargetから初期の噴射量ｑｉｎｉを減算して求めた後期の噴射量ｑｍａｉｎと、増圧電磁弁２５が作動した場合の増圧燃料の経時圧力Ｐｈを基に、図３の後期噴射期間マップｍ２によりインジェクタ電磁弁８のオン状態の時間（後期噴射期間）Δｔｍａｉｎを算出する。
インジェクタ開弁期間設定手段Ａ５は、後期噴射期間Δｔｍａｉｎと時間差Δｔｉｎｉ（前期噴射期間）を加算して（時間差Δｔｉｎｉが負では減算）インジェクタ開弁期間Δｔを算出する。
【００１９】
次に、図１の増圧型燃料噴射装置の作動を図４に示す燃料噴射制御ルーチンに沿って説明する。
燃料噴射制御ルーチンのステップｓ１に達すると、最新のデータ、例えば、コモンレール圧Ｐｃｒ，エンジン回転数Ｎｅ、アクセルペダル開度θａ、クランク角度Δθ、水温ｗｔ等が取り込まれ、それぞれ記憶処理される。
【００２０】
ステップｓ２では運転状態であるエンジン回転数Ｎｅ、アクセルペダル開度θａに応じた目標燃料噴射量ｑtargetを図示しない目標燃料噴射量マップより算出する。
【００２１】
ステップｓ３ではインジェクタ電磁弁８の開弁時期ｔａと増圧電磁弁２５のオン開始時期ｔｂとの時間差Δｔｉｎｉを図示しない時間差マップより算出する。この場合、Δｔｉｎｉはエンジンの水温ｗｔ増に応じて短く成るよう図示しない演算マップで設定しても良い。
特に、ブーツ型噴射モードＭ１では、時間差Δｔｉｎｉ（＝ｔａ−ｔｂ）が正の値で設定され、矩形型噴射モードＭ２では負の値（−Δｔｉｎｉ）として設定される。
【００２２】
ステップｓ４に達すると、増圧電磁弁２５（増圧機構作動電磁弁）が作動した場合の経時圧力と現在のコモンレール圧Ｐｃｒと時間差Δｔｉｎｉに応じた初期噴射量ｑｉｎｉを初期噴射量設定マップｍ１より導出する。この際、ブーツ型噴射モードＭ１の場合は増圧電磁弁２５がインジェクタ電磁弁８よりも遅れて作動するので増圧燃料の経時圧の影響を受けないため、初期噴射量は略コモンレール圧Ｐｃｒと時間差Δｔｉｎｉの関係から求まる。また、矩形型噴射モードＭ２の場合は、増圧電磁弁２５がインジェクタ電磁弁よりも先に作動するのでΔｔｉｎｉがマイナスに設定され、そのΔｔｉｎｉ期間中の増圧燃料の経時圧とΔｔｉｎｉの関係からマイナスの初期噴射量がマップｍ１により与えられる。ステップｓ６では現在の目標燃料噴射量ｑtargetより初期噴射量ｑｉｎｉを減算して後期の噴射量ｑｍａｉｎを求める。この時、矩形型噴射モードＭ２の場合は、初期噴射量がマイナスとして与えられているため、目標燃料噴射量ｑtargetに加算されることになる。
【００２３】
更に、ステップｓ６では、増圧電磁弁２５が作動して場合の経時圧力と、後期の噴射量ｑｍａｉｎと現在のコモンレール圧Ｐｃｒとに応じたインジェクタ電磁弁８のオン状態の時間（後期噴射期間）Δｔｍａｉｎを後期噴射量設定マップｍ２より算出する。
ステップｓ７では時間差Δｔｉｎｉと後期噴射期間Δｔｍａｉｎを加算して今回のインジェクタ開弁期間Δｔを算出する。この場合、矩形型噴射モードＭ２では後期噴射期間Δｔｍａｉｎは減算されて、算出される。
【００２４】
次いで、ステップs８に達すると、今回のインジェクタ開弁期間Δｔ、時間差Δｔｉｎ相当のインジェクタ電磁弁８の開弁時期ｔａ、増圧電磁弁２５のオン開始時期ｔｂ、及び両電磁弁８、２５の閉弁時期ｔｃに相当する情報を含む出力を燃料噴射用ドライバ（図示せず）にセットし、この回の制御を終了させ、リターンする。
【００２５】
これに応じて燃料噴射用ドライバはクランク角Δθ信号に基き、インジェクタ電磁弁８に開弁時期ｔａを、増圧電磁弁２５にオン開始時期ｔｂを、更に両電磁弁に閉弁時期ｔｃをそれぞれカウントし、カウントアップ時に弁切換え出力を発し、ブーツ型噴射モードＭ１或いは矩形型噴射モードＭ２でインジェクタ５が噴射駆動する。
【００２６】
このように、図１の増圧型燃料噴射装置１は初期噴射量算出手段Ａ３が初期噴射量設定マップｍ１と時間差設定手段Ａ２により与えられた時間差Δｔｉｎｉを基に初期の噴射量ｑｉｎｉを算出し、目標燃料噴射量ｑtargetから初期の噴射量ｑｉｎｉを減算して求めた後期の噴射量ｑｍａｉｎと、切換え弁２１が作動した場合の増圧燃料の経時圧力Ｐｈとを基にインジェクタ電磁弁のオン状態の時間である後期噴射期間Δｔｍａｉｎを算出することができるので、インジェクタ５内の噴口近傍の燃圧をモニタするようなコスト増を招くことなく、的確な燃料噴射制御が成され、安定したエンジン制御ができる。
【００２７】
更に、ブーツ型噴射モードＭ１でも矩形型噴射モードＭ２でも初期噴射量ｑｉｎｉを同一の初期噴射量マップｍ１で求め、その際、時間差Δｔｉｎｉをブーツ型噴射モードＭ１では正の値である初期噴射量ｑｉｎｉとし、矩形型噴射モードＭ２では負の値−ｑｉｎｉとして設定する。その後で後期噴射量設定マップｍ２により算出された後期噴射期間Δｔｍａｉｎに対し、初期噴射量ｑｉｎｉが正の値ではこれを加算し、負の値ではこれを減算し、今回のインジェクタ開弁期間Δｔを求めており、同一のマップｍ１、ｍ２及び演算処理でブーツ型噴射モードＭ１或いは矩形型噴射モードＭ２の燃料噴射制御を実行でき、制御の簡素化を図ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、このように、初期噴射量算出手段がインジェクタ電磁弁が作動した場合の蓄圧室の燃料圧力に応じた経時圧力と時間差設定手段により与えられた時間差を基に初期の噴射量を算出し、目標燃料噴射量から初期の噴射量を減算して求めた後期の噴射量と、増圧機構作動電磁弁が作動した場合の増圧燃料の経時圧力とを基にインジェクタ電磁弁のオン状態の時間である後噴射期間を算出することができるので、インジェクタ内の噴口近傍の燃圧をモニタすることなく、的確な燃料噴射制御が成され、安定したエンジン制御ができる。
【００２９】
請求項２の発明は、初期噴射量をインジェクタ電磁弁が作動した場合の蓄圧室の燃料圧力に応じた経時圧力と、時間差とに応じて設定し、しかも蓄圧室の燃料圧力が増大するに従って増大するように設定するので、的確な初期噴射量を求めることができ、的確な燃料噴射制御が成され、安定したエンジン制御がＰＭ堆積量Ｍａできる。
【００３０】
請求項３の発明は、後期噴射期間を後期噴射量と増圧燃料の経時圧力とに応じて設定し、しかも蓄圧室の燃料圧力が増大するに従って増大するように設定するので、的確な後期噴射量を求めることができ、的確な燃料噴射制御が成され、安定したエンジン制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての増圧型燃料噴射装置と同装置を装着するエンジンの概略構成図である。
【図２】図１の増圧型燃料噴射装置のブーツ型噴射モード或いは矩形型噴射モードの説明図である。
【図３】図１の増圧型燃料噴射装置の機能ブロック図である。
【図４】図１の増圧型燃料噴射装置の燃料噴射制御ルーチンのフローチャートである。
【図５】燃料噴射装置の噴射率説明図である。
【符号の説明】
１            エンジン
５            インジェクタ
４            燃焼室
８            インジェクタ電磁弁
２１          増圧機構
２５          増圧電磁弁（増圧機構作動電磁弁）
ｔａ          開弁時期
ｔｂ          オン開始時期
Δｔｉｎｉ    時間差（前期噴射期間）
Δｔｍａｉｎ  後期噴射期間
ｑｉｎｉ      初期の噴射量
ｑtarget      目標燃料噴射量
ｑｍａｉｎ    後期の噴射量
Ｐｈ          経時圧力
Ａ１          目標噴射量設定手段
Ａ２          時間差設定手段
Ａ３          初期噴射量算出手段
Ａ４          後期噴射期間設定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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