(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に燃料を噴射するインジェクタと、
このインジェクタから燃料の噴射を開始させる噴射開始タイミング、前記インジェクタから噴射される噴射量、前記インジェクタに供給される燃料の供給圧を制御する制御装置と、
前記内燃機関の筒内圧あるいは熱発生率を検出する筒内圧センサとを具備し、
前記制御装置は、
前記インジェクタから燃料を噴射した場合における筒内圧あるいは熱発生率の標準状態を求める標準状態推定手段と、
この標準状態推定手段が求めた標準状態の立上り傾斜角度と、前記筒内圧センサによって検出した筒内圧あるいは熱発生率の立上り傾斜角度とに傾斜角度差がある場合、この傾斜角度差を無くす方向に供給圧を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射システムにおいて、
前記補正手段は、
前記標準状態推定手段が求めた標準状態の立上り開始時期と、前記筒内圧センサによって検出した筒内圧あるいは熱発生率の立上り開始時期とに時間差がある場合、この時間差を無くす方向に噴射開始タイミングを補正し、
前記標準状態推定手段が求めた標準状態のピーク値と、前記筒内圧センサによって検出した筒内圧あるいは熱発生率のピーク値とにピーク差がある場合、このピーク差を無くす方向に噴射量を補正することを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料噴射システムにおいて、
前記補正手段は、
前記標準状態推定手段が求めた標準状態の立上り傾斜角度より、前記筒内圧センサによって検出した立上り傾斜角度が小さい場合、その差が大きくなるに従って供給圧を高める補正を実行し、
前記標準状態推定手段が求めた標準状態の立上り傾斜角度より、前記筒内圧センサによって検出した立上り傾斜角度が大きい場合、その差が大きくなるに従って供給圧を下げる補正を実行することを特徴とする燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（以下、エンジン）に燃料を噴射する燃料噴射システムに関するものであり、特に燃料の粘度に伴う噴射量の補正制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射システムの制御装置は、エンジンにかかわる各パラメータから最適な噴射量と噴射開始タイミング等を算出し、インジェクタを駆動制御して演算によって得られた噴射量をエンジンに噴射供給している。
しかし、インジェクタ等の部品精度を極限まで高めたとしても、インジェクタに供給される燃料の粘度や、燃料の性能（ディーゼルエンジンであればセタン価、ガソリンエンジンであればオクタン価等）が変化すると、噴射開始タイミング、噴射量、燃焼量等が変動してしまう。
すると、アクセル開度に応じて得られるはずのエンジントルクに変化が生じてしまい（図３参照）、ドラビリ性能が悪化する原因になるとともに、高い精度の空燃比制御が困難になり、燃費を極限まで向上させたり、排気ガス性能を極限まで向上させる技術の妨げになってしまう（特許文献なし）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両に給油された燃料の粘度や性能が標準に対して変化していても、燃焼状態を標準へ補正することができる燃料噴射システムの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用する燃料噴射システムは、標準状態推定手段が求めた標準状態の立上り傾斜角度と、筒内圧センサによって検出した筒内圧あるいは熱発生率の立上り傾斜角度とに傾斜角度差がある場合、この傾斜角度差を無くす方向に供給圧を補正する。
これにより、燃料の粘度や性能が標準に対して変化していても、この補正によって筒内圧あるいは熱発生率の立上り傾斜角度を標準状態に補正できる。
【０００５】
［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する燃料噴射システムの補正手段は、標準状態推定手段が求めた標準状態の立上り開始時期と、筒内圧センサによって検出した筒内圧あるいは熱発生率の立上り開始時期とに時間差がある場合、この時間差を無くす方向に噴射開始タイミングを補正する。
これにより、燃料の粘度や性能が標準に対して変化していても、この補正によって筒内圧あるいは熱発生率の立上り開始時期を標準状態に補正できる。
【０００６】
また、補正手段は、標準状態推定手段が求めた標準状態のピーク値と、筒内圧センサによって検出した筒内圧あるいは熱発生率のピーク値とにピーク差がある場合、このピーク差を無くす方向に噴射量を補正する。
これにより、燃料の粘度や性能が標準に対して変化していても、この補正によって筒内圧あるいは熱発生率のピーク値を標準状態に補正できる。
【０００８】
［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用する燃料噴射システムの補正手段は、標準状態推定手段が求めた標準状態の立上り傾斜角度より、筒内圧センサによって検出した立上り傾斜角度が小さい場合、その差が大きくなるに従って供給圧を高める補正を実行し、標準状態推定手段が求めた標準状態の立上り傾斜角度より、筒内圧センサによって検出した立上り傾斜角度が大きい場合、その差が大きくなるに従って供給圧を下げる補正を実行する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
最良の形態１は、内燃機関に燃料を噴射するインジェクタと、このインジェクタから燃料の噴射を開始させる噴射開始タイミング、インジェクタから噴射される噴射量、インジェクタに供給される燃料の供給圧を制御する制御装置と、内燃機関の筒内圧あるいは熱発生率を検出する筒内圧センサとを具備する。
そして、制御装置は、インジェクタから燃料を噴射した場合における筒内圧あるいは熱発生率の標準状態を求める標準状態推定手段と、この標準状態推定手段が求めた標準状態と筒内圧センサによって検出した筒内圧あるいは熱発生率とに差がある場合、その差を無くす方向に噴射開始タイミング、噴射量、供給圧のうちの１または複数を補正する補正手段とを備えるものである。
【実施例１】
【００１３】
本発明をコモンレール式燃料噴射システムに適用した実施例を図１〜図３を参照して説明する。まず、コモンレール式燃料噴射システムの構成を図１を参照して説明する。
コモンレール式燃料噴射システムは、例えばディーゼルエンジン（以下、エンジン）１に燃料噴射を行うシステムであり、コモンレール２、インジェクタ３、サプライポンプ４、ＥＣＵ５（エレクトリック・コントロール・ユニットの略：制御装置に相当する）等から構成される。
エンジン１は、吸入・圧縮・爆発・排気の各工程を連続して行う気筒を複数備えたものであり、この実施例では４気筒エンジンを例に示すが、他の気筒数のエンジンであっても良い。
【００１４】
コモンレール２は、インジェクタ３に供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器であり、燃料噴射圧に相当するコモンレール圧が蓄圧されるように燃料配管（高圧燃料流路）６を介して高圧燃料を圧送するサプライポンプ４の吐出口と接続されている。
なお、インジェクタ３からのリーク燃料は、リーク配管（燃料還流路）７を経て燃料タンク８に戻される。
また、コモンレール２から燃料タンク８へのリリーフ配管（燃料還流路）９には、プレッシャリミッタ１１が取り付けられている。このプレッシャリミッタ１１は圧力安全弁であり、コモンレール２内の燃料圧が限界設定圧を超えた際に開弁して、コモンレール２の燃料圧を限界設定圧以下に抑える。
【００１５】
インジェクタ３は、エンジン１の各気筒毎に搭載されて燃料を各気筒内に噴射供給するものであり、コモンレール２より分岐する複数の分岐管の下流端に接続されて、コモンレール２に蓄圧された高圧燃料を各気筒に噴射供給する燃料噴射ノズル、およびこの燃料噴射ノズル内に収容されたニードルのリフト制御を行う電磁弁を搭載している。
そして、インジェクタ３の電磁弁は、ＥＣＵ５から与えられるインジェクタ開弁信号によって噴射開始タイミングおよび噴射量が制御されるものであり、インジェクタ開弁信号が電磁弁に与えられることにより高圧燃料を気筒内に噴射供給し、インジェクタ開弁信号がOFF することで燃料噴射が停止するものである。
【００１６】
サプライポンプ４は、コモンレール２へ高圧燃料を圧送する燃料ポンプであり、燃料タンク８内の燃料をサプライポンプ４へ吸引するフィードポンプと、このフィードポンプによって吸い上げられた燃料を高圧に圧縮してコモンレール２へ圧送する高圧ポンプとを搭載しており、フィードポンプおよび高圧ポンプは共通のカムシャフト１２によって駆動される。なお、このカムシャフト１２は、図１に示されるように、エンジン１のクランク軸１３等によって回転駆動されるものである。
また、サプライポンプ４には、高圧ポンプに吸引される燃料の量を調整するポンプ制御弁（以下、ＳＣＶ）１４が搭載されており、このＳＣＶ１４がＥＣＵ５によって調整されることにより、コモンレール圧（インジェクタ３への燃料の供給圧）が調整されるようになっている。
【００１７】
ＥＣＵ５には、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、スタンバイＲＡＭまたはＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路を含んで構成されている周知構造のマイクロコンピュータよりなる。なお、この実施例ではＥＣＵ５と一体にＥＤＵ（エレクトリック・ドライブ・ユニットの略：インジェクタ駆動回路およびポンプ駆動回路）が搭載される例を示すが、ＥＤＵをＥＣＵとは別に搭載しても良い。
ＥＣＵ５は、読み込まれたセンサ類の信号（エンジンパラメータ：乗員の運転状態、エンジン１の運転状態等に応じた信号）に基づいて各種の演算処理を行うようになっている。
なお、ＥＣＵ５には、エンジンパラメータを検出するセンサ類として、アクセル開度を検出するアクセルセンサ２１、エンジン回転数を検出する回転数センサ２２、エンジン１の冷却水温度を検出する水温センサ２３、コモンレール圧を検出するコモンレール圧センサ２４、インジェクタ３に供給される燃料温度を検出する燃料温度センサ２５等が接続されている。
【００１８】
ＥＣＵ５は、燃料の各噴射毎に、ＲＯＭに記憶されたプログラム（マップ等）と、ＲＡＭに読み込まれたエンジンパラメータとに基づいて、インジェクタ３の駆動制御（噴射制御）およびサプライポンプ４におけるＳＣＶ１４の駆動制御（開度制御）を実行する。
ＥＣＵ５は、インジェクタ３の駆動制御のプログラムとして、噴射タイミング算出機能と、噴射期間算出機能とを備える。
ＥＣＵ５は、ＳＣＶ１４の駆動制御のプログラムとして、ＳＣＶ開度算出機能を備える。
【００１９】
噴射タイミング算出機能は、現運転状態に応じた目標の噴射開始タイミングＴを求め、この噴射開始タイミングＴに噴射を開始させるための指令噴射タイミングを求め、この指令噴射タイミングにおいてＥＤＵのインジェクタ駆動回路に噴射開始信号（具体的には噴射信号のONの開始）を発生させる制御プログラムである。
噴射期間算出機能は、現運転状態に応じた目標の噴射量Ｑを求め、その噴射量Ｑを得るための指令噴射期間を求め、この指令噴射期間にわたって噴射を実行させる噴射継続信号（具体的には噴射信号のONの継続）を発生させる制御プログラムである。
ＳＣＶ開度算出機能は、現運転状態に応じた目標のコモンレール圧Ｐ（供給圧に相当する）を求め、コモンレール圧センサ２４で検出される実コモンレール圧がコモンレール圧ＰとなるＳＣＶ開度を算出し、算出されたＳＣＶ開度がＳＣＶ１４で得られるようにＥＤＵのポンプ駆動回路に開弁信号（例えば、ＰＷＭ信号）を発生させる制御プログラムである。
【００２０】
［実施例１の特徴］
上述したように、ＥＣＵ５は、現在の車両の運転状態（センサ類によって検出されるエンジンパラメータ）から最適な噴射開始タイミングＴ、噴射量Ｑ、コモンレール圧Ｐを算出し、演算によって得られたコモンレール圧Ｐにおいて、演算によって得られた噴射開始タイミングＴでインジェクタ３から燃料の噴射を開始し、演算によって得られた噴射量Ｑをインジェクタ３から噴射させる。
【００２１】
しかし、インジェクタ３等の部品精度を極限まで高めたとしても、インジェクタ３に供給される燃料の粘度や、燃料のセタン価等が変化すると、気筒内における熱発生率が、図２に示す目標熱発生率（標準状態）Ａに対し、図２に示す実際の熱発生率（以下、実熱発生率と称す）Ｂのように変化してしまう。
具体的には、燃料の粘度やセタン価等が変化すると、（１）目標熱発生率Ａの立上り開始時期ａ１に対し、実熱発生率Ｂの立上り開始時期ａ２が変化したり、（２）目標熱発生率Ａのピーク値ｂ１に対し、実熱発生率Ｂのピーク値ｂ２が変化したり、（３）目標熱発生率Ａの立上り傾斜角度ｃ１に対し、実熱発生率Ｂの立上り傾斜角度ｃ２が変化したりする場合がある。
【００２２】
このように、燃料の粘度やセタン価等が変化すると、図３に示すように、アクセル開度に応じて得られるはずのエンジントルクに変化が生じてドラビリ性能が悪化してしまう。また、空燃比が目標値に対して変動してしまい、排気ガス性能も悪化してしまう。なお、この図３中の実線は、標準状態（標準燃料）におけるアクセル開度とトルクの特性図であり、この図３中の破線は、標準状態（標準燃料）とは異なった粘度およびセタン価の燃料におけるアクセル開度とトルクの特性図である。
【００２３】
そこで、この実施例１のＥＣＵ５には、目標熱発生率Ａと実熱発生率Ｂとを比較し、その差から目標熱発生率Ａと実熱発生率Ｂとが一致するように、インジェクタ３およびＳＣＶ１４を補正する補正手段の機能がプログラムされている。
ここで、コモンレール式燃料噴射システムは、エンジン１の筒内圧を検出する筒内圧センサ２６を備える。この実施例１の筒内圧センサ２６は、略グロープラグのような形状を呈するものであり、先端に配置されたセンサ部がエンジン１の各燃焼室内にそれぞれ挿し入れられて、各筒内圧を直接的に検出する圧力センサである。なお、筒内圧センサ２６は、全気筒毎に設けても良いし、いずれか１気筒のみに設けても良い。
【００２４】
ＥＣＵ５には、燃料を噴射した場合における目標熱発生率Ａ（標準状態）を求める標準状態推定手段（プログラム）が設けられるとともに、筒内圧センサ２６によって検出された筒内圧から実熱発生率Ｂを推定するリアル状態推定手段（プログラム）が設けられている。
また、ＥＣＵ５には、標準状態推定手段で求められた目標熱発生率Ａと、リアル状態推定手段で求められた実熱発生率Ｂとに差がある場合、その差を無くす方向に噴射開始タイミング、噴射量、コモンレール圧のうちの１または複数を補正する補正手段（プログラム）が設けられている。
【００２５】
実施例１の補正手段は、標準状態推定手段が求めた目標熱発生率Ａと、リアル状態推定手段が求めた実熱発生率Ｂとを比較して、（１）噴射開始タイミングＴを補正するタイミング補正手段（プログラム）、（２）噴射量Ｑを補正する噴射量補正手段（プログラム）、（３）コモンレール圧Ｐを補正するレール圧補正手段（プログラム）からなる。
【００２６】
タイミング補正手段は、標準状態推定手段が求めた目標熱発生率Ａの立上り開始時期ａ１と、リアル状態推定手段が求めた実熱発生率Ｂの立上り開始時期ａ２とに時間差（Δａ＝ａ１−ａ２）がある場合（Δａ≠０）、この時間差Δａを無くす方向に噴射開始タイミングＴを補正するプログラムである。
具体的に、立上り開始時期ａ１より立上り開始時期ａ２が遅れる場合（０＜Δａ＝ａ１−ａ２）は、その差が大きくなるに従って噴射開始タイミングＴを早める補正を実行し、逆に、立上り開始時期ａ１より立上り開始時期ａ２が先になる場合は（０＞Δａ＝ａ１−ａ２）、その差が大きくなるに従って噴射開始タイミングＴを遅らせる補正を実行するものであり、この演算はマップあるいは式によって求められる。
【００２７】
噴射量補正手段は、標準状態推定手段が求めた目標熱発生率Ａのピーク値ｂ１と、リアル状態推定手段が求めた実熱発生率Ｂのピーク値ｂ２とにピーク差（Δｂ＝ｂ１−ｂ２）がある場合（Δｂ≠０）、このピーク差Δｂを無くす方向に噴射量Ｑを補正するプログラムである。
具体的に、ピーク値ｂ１よりピーク値ｂ２が小さい場合（０＜Δｂ＝ｂ１−ｂ２）は、その差が大きくなるに従って噴射量Ｑを多くする補正を実行し、逆に、ピーク値ｂ１よりピーク値ｂ２が大きい場合（０＞Δｂ＝ｂ１−ｂ２）は、その差が大きくなるに従って噴射量Ｑを少なくする補正を実行するものであり、この演算はマップあるいは式によって求められる。
【００２８】
レール圧補正手段は、標準状態推定手段が求めた目標熱発生率Ａの立上り傾斜角度ｃ１と、リアル状態推定手段が求めた実熱発生率Ｂの立上り傾斜角度ｃ２とに傾斜角度差（Δｃ＝ｃ１−ｃ２）がある場合（Δｃ≠０）、この傾斜角度差Δｃを無くす方向にコモンレール圧Ｐを補正するプログラムである。
具体的に、立上り傾斜角度ｃ１より立上り傾斜角度ｃ２が小さい場合（０＜Δｃ＝ｃ１−ｃ２）は、その差が大きくなるに従ってコモンレール圧Ｐを高める補正を実行し、逆に、立上り傾斜角度ｃ１より立上り傾斜角度ｃ２が大きい場合（０＞Δｃ＝ｃ１−ｃ２）は、その差が大きくなるに従ってコモンレール圧Ｐを下げる補正を実行するものであり、この演算はマップあるいは式によって求められる。
【００２９】
［実施例１の効果］
この実施例のコモンレール式燃料噴射システムは、上述したように、標準状態推定手段が求めた目標熱発生率Ａと、リアル状態推定手段が求めた実熱発生率Ｂとを比較し、両者に差がある場合に、補正手段がその差を無くす方向に噴射開始タイミングＴ、噴射量Ｑ、コモンレール圧Ｐのうちの１または複数を補正する。これによって、燃料の粘度やセタン価が標準に対して変化していても、各気筒の燃焼状態を目標熱発生率Ａへ補正することができる。
【００３０】
具体的には、標準状態推定手段が求めた目標熱発生率Ａの立上り開始時期ａ１と、リアル状態推定手段が求めた実熱発生率Ｂの立上り開始時期ａ２とに時間差Δａがある場合（Δａ≠０）、タイミング補正手段が時間差Δａを無くす方向に噴射開始タイミングＴを補正するため、燃料の粘度やセタン価が変化しても、実熱発生率Ｂの立上り開始時期ａ２を、標準（立上り開始時期ａ１）に補正できる。
【００３１】
また、標準状態推定手段が求めた目標熱発生率Ａのピーク値ｂ１と、リアル状態推定手段が求めた実熱発生率Ｂのピーク値ｂ２とにピーク差Δｂがある場合（Δｂ≠０）、噴射量補正手段がピーク差Δｂを無くす方向に噴射量Ｑを補正するため、燃料の粘度やセタン価が変化しても、実熱発生率Ｂのピーク値ｂ２を、標準（ピーク値ｂ１）に補正できる。  
【００３２】
さらに、標準状態推定手段が求めた目標熱発生率Ａの立上り傾斜角度ｃ１と、リアル状態推定手段が求めた実熱発生率Ｂの立上り傾斜角度ｃ２とに傾斜角度差Δｃがある場合（Δｃ≠０）、レール圧補正手段が傾斜角度差Δｃを無くす方向にコモンレール圧Ｐを補正するため、燃料の粘度やセタン価が変化しても、実熱発生率Ｂの立上り傾斜角度ｃ２を、標準（立上り傾斜角度ｃ１）に補正できる。
【００３３】
このように、この実施例１のコモンレール式燃料噴射システムは、燃料の粘度やセタン価が標準に対して変化していても、車両走行状態に応じた最適な燃焼を実現することが可能になり、燃料の粘度やセタン価が標準に対して変化することによって生じるドラビリ性能の悪化や排気ガス性能の悪化を防ぐことができる。即ち、燃料の粘度やセタン価が標準に対して変化していても、高い精度の空燃比制御が可能となり、燃費を極限まで向上させたり、排気ガス性能を極限まで向上させることが可能になる。
【実施例３】
【００４８】
［変形例］
上記の実施例では、筒内圧センサ２６としてエンジン１の筒内にセンサを挿し入れて、筒内圧を直接的に検出するタイプを例に示したが、エンジン１に加速度センサ等を取り付け、その加速度センサの検出するエンジン１の振動等から筒内圧を算出しても良い。また、インジェクタ３、グロープラグ、スパークプラグ（ガソリンエンジン等）のガスケット部にリング状の筒内圧センサ（圧力センサ）を用いるなど、他の手段を用いても良い。
【００４９】
上記の実施例では、筒内圧から熱発生率を算出し、目標熱発生率Ａと実熱発生率Ｂとを比較した例を示したが、筒内圧センサによって検出される筒内圧と目標筒内圧とを比較するように設けても良い。
【００５０】
上記の実施例では、本発明をインジェクタ３の作動時にリーク燃料が発生するコモンレール式燃料噴射システムに適用した例を示したが、インジェクタ３に搭載されたリニアソレノイドが直接ニードルを駆動してリーク燃料を発生しないタイプのコモンレール式燃料噴射システムに本発明を適用しても良い。即ち、ピエゾインジェクタ等で直接ニードルを駆動するタイプのインジェクタを搭載する燃料噴射システムに本発明を適用しても良い。  
【００５１】
上記の実施例では、本発明をコモンレール式燃料噴射システムに適用した例を示したが、コモンレールを用いない燃料噴射システムに本発明を適用しても良い。つまり、ディーゼルエンジン以外の例えばガソリンエンジン等に用いられる燃料噴射システムに本発明を適用して噴射量を補正するように設けても良い。なお、ガソリンエンジンに適用する場合は、実施例中で示したセタン価がオクタン価に置き替えられるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】コモンレール式燃料噴射システムの概略図である（実施例１）。
【図２】クランク角に対する熱発生率の変化を示すグラフである（実施例１）。
【図３】アクセル開度とエンジントルクとの関係を示すグラフである（実施例１）。
【符号の説明】
【００５３】
１    エンジン（内燃機関）
３    インジェクタ
５    ＥＣＵ（制御装置）
２５    燃料温度センサ
２６    筒内圧センサ
２７    圧力センサ（圧損センサ）
ａ１  目標熱発生率の立上り開始時期（標準状態の立上り開始時期）
ａ２  実熱発生率の立上り開始時期（筒内圧センサによる立上り開始時期）
ｂ１  目標熱発生率のピーク値（標準状態のピーク値）
ｂ２  実熱発生率のピーク値（筒内圧センサによるピーク値）
ｃ１  目標熱発生率の立上り傾斜角度（標準状態の立上り傾斜角度）
ｃ２  実熱発生率の立上り傾斜角度（筒内圧センサによる立上り傾斜角度）
【図１】
0004081819.tif 000002
【図２】
0004081819.tif 000003
【図３】
0004081819.tif 000004