(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジン(10)の複数の気筒にそれぞれ設けられ、電磁弁(25)の開閉によりコモンレール(13)に蓄圧された燃料を前記複数の気筒内に噴射する複数のユニットインジェクタ(11)と、
前記コモンレール(13)への高圧燃料を生成し吐出量制御弁(16)の開閉により前記高圧燃料の前記コモンレール(13)への吐出量が制御される供給ポンプ(14)と、
アクセルペダル(19)の踏込み量を検出するアクセルセンサ(39)と、
前記エンジンの回転速度を検出する回転センサ(38)と、
前記アクセルセンサ(39)及び前記回転センサ(38)の検出出力に基づいて前記ユニットインジェクタ(11)の目標噴射量を決めて前記電磁弁(25)の開放時間を制御し、かつ前記目標噴射量及び前記回転センサ(38)の検出出力の基づいて前記コモンレール(13)の目標燃料圧力を決めて前記吐出量制御弁(16)の開放時間を制御するコントローラ(20)と
を備えたディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、
前記コモンレール(13)に実際の燃料圧力を検出する圧力センサ(40)が設けられ、
前記コントローラ(20)が前記アクセルセンサ(39)の検出出力から前記アクセルペダル(19)の踏込み速度を演算する手段(20a)を有し、
前記アクセルペダル(19)の最大踏込み量を１００％とするときに前記アクセルペダル(19)の踏込み速度が１秒当たり２０％の踏込み量を越えるとき前記コントローラ(20)は前記圧力センサ(39)が前記目標燃料圧力を検出するまで前記アクセルセンサ(39)及び前記回転センサ(38)の検出出力に基づいた前記電磁弁(25)の開放による燃料増量時期を遅延制御するように構成された
ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコモンレール式ユニットインジェクタを有するディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置に関する。更に詳しくは、ユニットインジェクタの目標噴射量を決め、この目標噴射量及び回転センサの検出出力に基づいてコモンレールの目標燃料圧力を決めて燃料の噴射を制御するコントローラを備えたディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境汚染を防止するため、自動車用エンジンの排ガス規制は一段と厳しくなり、排ガス中のＮＯｘやパティキュレートの削減は急務となってきている。ディーゼルエンジンでは燃料の噴射圧を高めて燃料をより微粒子化すると、パティキュレートが低減することが知られている。この高圧噴射装置としてエンジンの回転速度に拘らず常に高圧の燃料を噴射できるユニットインジェクタがある。
【０００３】
従来、このユニットインジェクタを有するエンジンでは、気筒毎にユニットインジェクタが配設される。これらのインジェクタにはコモンレールが接続され、コモンレールには供給ポンプが接続される。供給ポンプには吐出量制御弁が設けられ、吐出量制御弁の開閉により高圧燃料のコモンレールへの吐出量が制御され、ポンプから圧送された燃料はコモンレールに蓄圧される。コントローラにはアクセルペダルの踏込み量を検出するアクセルセンサと、回転センサが接続され、アクセルセンサ及び回転センサの検出出力に基づいてユニットインジェクタの目標噴射量が決められる。この目標噴射量に基づいてコントローラはユニットインジェクタに設けられたユニットインジェクタの開放時間を制御すると同時に、目標噴射量及び回転センサの検出出力に基づいてコモンレールの目標燃料圧力を決めてコモンレールの燃料圧力を制御する。このようにコントローラがエンジンの回転数及びアクセルペダルの踏込み量から最適な噴射燃料圧力及び噴射条件を設定して燃料をエンジンの気筒内に噴射することにより、燃料の噴射圧が高められ燃料をより微粒子化してパティキュレートを低減することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コモンレールの実際の燃料圧力は、コモンレールの目標燃料圧力を決めてコントローラが制御し始めてから実際の目標値に達するまでに図３（ｃ）の実線で示すように僅かな時間のズレがある。従って、運転者が停車している状態から走行する場合や、低速、減速及び通常の走行状態から加速する場合のように、エンジンの出力を急激に上げる場合には、この間にコントローラがユニットインジェクタの開放時間を拡大制御すると目標圧力に達していない、コモンレールのいわゆる低圧力の燃料がディーゼルエンジンの気筒内に噴射されることになる。この低圧力の燃料の噴射は、燃料の不完全燃焼を招来し、排ガス中のＮＯｘやパティキュレートを増大させるだけでなく、燃費を悪化させる不具合がある。
本発明の目的は、加速時における適切な燃料噴射量を確保することにより、排ガスを浄化し、かつ燃費を向上させるディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、ディーゼルエンジン１０の複数の気筒にそれぞれ設けられ、電磁弁２５の開閉によりコモンレール１３に蓄圧された燃料を複数の気筒内に噴射する複数のユニットインジェクタ１１と、コモンレール１３への高圧燃料を生成し吐出量制御弁１６の開閉により高圧燃料のコモンレール１３への吐出量が制御される供給ポンプ１４と、アクセルペダル１９の踏込み量を検出するアクセルセンサ３９と、エンジンの回転速度を検出する回転センサ３８と、アクセルセンサ３９及び回転センサ３８の検出出力に基づいてユニットインジェクタ１１の目標噴射量を決めて電磁弁２５の開放時間を制御し、かつ目標噴射量及び回転センサ３８の検出出力に基づいてコモンレール１３の目標燃料圧力を決めて吐出量制御弁１６の開放時間を制御するコントローラ２０とを備えたディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置の改良である。
【０００６】
その特徴ある構成は、コモンレール１３に実際の燃料圧力を検出する圧力センサ４０が設けられ、コントローラ２０がアクセルセンサ３９の検出出力からアクセルペダル１９の踏込み速度を演算する手段２０ａを有し、アクセルペダル１９の最大踏込み量を１００％とするときにアクセルペダル１９の踏込み速度が１秒当たり２０％の踏込み量を越えるときコントローラ２０は圧力センサ３９が目標燃料圧力を検出するまでアクセルセンサ３９及び回転センサ３８の検出出力に基づいた電磁弁２５の開放による燃料増量時期を遅延制御するように構成されたところにある。
圧力センサは４０はコモンレール１３内の実際の燃料圧力を検出し、踏込み速度を演算する手段２０ａによりコントローラ２０が加速か否かを判断する。加速であれば、コントローラ２０が電磁弁２５の開放による燃料増量時期を遅延制御して、加速時におけるいわゆる低圧力の燃料がディーゼルエンジンの気筒内に噴射されることを防止する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１及び図２に示すように、この例ではディーゼルエンジン１０は６つの気筒を有し、これらの気筒毎にユニットインジェクタ１１が配設される。これらのインジェクタ１１には供給管１２（図１）を介してコモンレール１３が接続される。コモンレール１３には供給管１４ａを介して供給ポンプ１４が接続され、ポンプ１４から圧送された燃料がコモンレール１３に蓄圧される。図１に示すように、この供給ポンプ１４はカム１４ｂが回転することによりピストン１４ｃが上下動してフィードポンプ１４ｄにより燃料タンク１７から吸い上げられた燃料をコモンレール１３に供給する。この供給ポンプ１４には吐出量制御弁１６が設けられ、吐出量制御弁１６にはコントローラ２０の制御出力が接続される。コントローラ２０からの信号によりこの吐出量制御弁１６が開閉し、フィードポンプ１４ｄにより吸い上げられた燃料を調整することにより供給ポンプ１４からコモンレール１３への吐出量が制御される。
【０００８】
６つのユニットインジェクタ１１はそれぞれ同一の構成であるので、ユニットインジェクタ１１を代表して図１に基づいて説明する。
図１に示すように、ユニットインジェクタ１１は噴射ノズル２１、ニードル弁２２、複合ピストン２３、一方向オリフィス板２４及び電磁弁２５を備える。電磁弁２５はアウタバルブ２６、その内部に設けられたインナバルブ２７、コイル２５ａ、常開スイッチ２５ｂ及びリターンスプリング２５ｃを備える。スイッチ２５ｂが閉じてコイル２５ａが励磁されると、アウタバルブ２６が上昇するようになっている。
【０００９】
供給管１２から分岐した燃料管２１ａが噴射ノズル２１に配管される。ノズル２１の先端には噴孔２１ｂが設けられる。アウタバルブ２６はアウタシート２８に、またインナバルブ２７はインナシート２９に着座可能にそれぞれ設けられる。着座状態でアウタバルブ２６又はインナバルブ２７はオリフィス板２４との間でチャンバ３０を形成する。オリフィス２４はその中心に細孔２４ａを有する。アウタバルブ２６にはアウタシート２８に着座したときに供給管１２をチャンバ３０に連通させる流入孔２６ａが設けられる。またチャンバ３０にはアウタシート２８を介して連通する排出管３１が接続される。電磁弁２５の常開スイッチ２５ｂにはコントローラ２０の制御出力が接続される。２３ａ及び２４ｂはそれぞれリターンスプリングである。
【００１０】
図２に戻って、コントローラ２０の制御出力は６つのユニットインジェクタ１１の電磁弁のスイッチ（図示せず）にそれぞれ接続される。このコントローラ２０の制御入力には、回転センサ３８、アクセルセンサ３９及び圧力センサ４０が接続される。回転センサ３８はクランク軸１８の前端に設けられ、エンジンの回転速度を検出する。アクセルセンサ３９はアクセルペダル１９の基端に設けられ、アクセルペダル１９の踏込み量を検出する。圧力センサ４０はコモンレール１３に設けられ、コモンレール１３に蓄圧された実際の燃料圧力を検出する。
【００１１】
コントローラ２０は回転センサ３８及びアクセルセンサ３９の検出出力に基づいてユニットインジェクタ１１の目標噴射量を決めて電磁弁２５の開放時間を制御し、この目標噴射量及び回転センサ３８の検出出力に基づいてコモンレール１３の目標燃料圧力を決める。コントローラ２０はこの目標燃料圧力に基づいてコモンレール１３の燃料圧力を調整すべく吐出量制御弁１６を開閉制御するように構成される。また、コントローラ２０にはアクセルセンサ３９の検出出力からアクセルペダル１９の踏込み速度を演算する手段である回路２０ａを有する。
【００１２】
この態様における演算回路２０ａはアクセルペダル１９の最大踏込み量を１００％とするときに踏込み速度の所定値が１秒当たり２０％の踏込み量である場合には加速と判定するように構成される。アクセルペダル１９の踏込み速度が所定値を越えるとき、即ち演算回路２０ａが加速であると判定した場合には圧力センサ４０がコントローラ２０の定めた目標燃料圧力を検出するまで、コントローラ２０はアクセルセンサ３９及び回転センサ３８の検出出力に基づいた電磁弁２５の開放による燃料増量時期を遅延制御するように構成される。
【００１３】
このような構成のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置の動作を図１〜図５に基づいて説明する。
コントローラ２０にアクセルセンサ３９の図３（ａ）に示すような検出出力が入力すると、コントローラ２０は回転センサ３８及びこのアクセルセンサ３９の検出値に基づいて、図３（ｂ）に示すように、ユニットインジェクタ１１の目標噴射量を決めるとともに、この目標噴射量及び回転センサ３８の検出出力の基づいて、図３（ｃ）の破線に示すように、コモンレール１３の目標燃料圧力を決める。コントローラ２０は目標噴射量に基づき電磁弁２５の開閉時期及び開閉時間を決め、ユニットインジェクタ１１の噴射時期及び噴射時間を制御するとともに、目標燃料圧力に基づいてコモンレール１３の燃料圧力を調整すべく吐出量制御弁１６を開閉制御する。吐出量制御弁１６が制御された供給ポンプ１４はフィードポンプ１４ｄにより燃料タンク１７から吸い上げられた適量な燃料をカム１４ｂの回転により上下動するピストン１４ｃがコモンレール１３に供給する。コモンレールには供給ポンプにより最適な燃料圧力で燃料が貯留され、燃料は供給管１２を介してユニットインジェクタ１１に圧送される。
【００１４】
次に、電磁弁２５の開閉時のユニットインジェクタ１１の動作を図１及び図４により説明する。コントローラ２０から電磁弁２５の開放信号が到来する前は、図１に示すように、リターンスプリング２５ｃの弾性力でアウタバルブ２６がアウタシート２８に着座する。またコモンレール１３からの高圧の燃料が供給管１２ａ及び流入孔２６ａを介してチャンバ３０に流入し、ピストン２３及びニードル弁２２を押し下げる。これにより噴射ノズル２１からは燃料は噴射されない。
【００１５】
次いで、コントローラ２０から電磁弁２５の開放信号が到来すると、図４（ａ）に示すようにスイッチ２５ｂが閉じ、コイル２５ａが励磁される。これによりアウタバルブ２６が上昇してアウタシート２８から離れ、流入孔２６ａが閉じる。チャンバ３０内の高圧な燃料は排出管３１から排出され、これに伴いピストン２３及びニードル弁２２が上昇する。オリフィス板２４の細孔２４ａによりニードル弁２２は徐々に上昇する。コモンレール１３から燃料管２１ａを介して圧送された燃料は噴孔２１ｂから噴射される。
【００１６】
更に、コントローラ２０から電磁弁２５に対して開放信号が到来しなくなると、図４（ｂ）に示すようにスイッチ２５ｂが再び開き、アウタバルブ２６はアウタシート２８に着座する。コモンレール１３からの高圧の燃料が供給管１２ａと流入孔２６ａを通ってチャンバ３０に流入し、オリフィス板２４を押し下げ、瞬時に噴射を停止する。
【００１７】
本態様の特徴ある動作は、コントローラ２０がアクセルペダル１９の踏込み速度が所定値を越えると判断したとき、即ち演算回路２０ａが加速であると判定した場合の燃料の噴射制御にある。
演算回路２０ａはアクセルペダル１９の最大踏込み量を１００％とするときに例えば、踏込み速度の所定値が１秒当たり２０％以上の踏込み量である場合には加速と判定し、コントローラ２０は圧力センサ４０がコントローラ２０が定めた目標燃料圧力を検出するまでアクセルセンサ３９及び回転センサ３８の検出出力に基づいた電磁弁２５の開放による燃料増量時期を遅延制御する。この制御を図３を用いて説明する。
【００１８】
アクセルセンサ３９の図３（ａ）に示すような検出出力が入力すると、コントローラ２０は回転センサ３８及びこのアクセルセンサ３９の検出値に基づいて、図３（ｂ）に示すように、ユニットインジェクタ１１の目標噴射量を決めるとともに、この目標噴射量及び回転センサ３８の検出出力に基づいて、図３（ｃ）の破線に示すように、コモンレール１３の目標燃料圧力を決める。コントローラ２０は目標燃料圧力に基づいてコモンレール１３の燃料圧力を調整すべく吐出量制御弁１６を開閉制御してコモンレール１３内の燃料圧を上昇させる。吐出量制御弁１６が制御されると、図３（ｃ）の実線で示すように、コモンレール１３の実際の燃料圧力は上昇する。この圧力の上昇値は圧力センサ４０により検出され、このセンサ４０の検出出力と目標値とが一致したとき（図３（ｃ）のｅ点）に初めてコントローラ２０は、図３（ｄ）の実線で示すように、目標噴射量に基づき電磁弁２５を所定時間開放する。従って、加速時におけるコモンレール１３内の低圧力の燃料がディーゼルエンジン１０の気筒内に噴射されることを防止する。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、コモンレールに実際の燃料圧力を検出する圧力センサを設け、コントローラがアクセルペダルの踏込み速度を演算する手段を有し、コントローラはアクセルペダルの踏込み速度が所定値を越えるとき圧力センサが目標燃料圧力を検出するまで電磁弁の開放による燃料増量時期を遅延制御するように構成したので、加速時におけるいわゆる低圧力の燃料がディーゼルエンジンの気筒内に噴射されることを防止することができ、加速時における適切な燃料噴射量を確保することができる。この結果、燃料の噴射圧が高められ燃料をより微粒子化して排ガスを浄化し、かつ燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置のユニットインジェクタの無噴射時の断面図を含む構成図。
【図２】そのディーゼルエンジンの側面図。
【図３】その装置のアクセル踏込み量、目標噴射量、燃料圧力及び実際の噴射量の関係を示す図。
【図４】そのユニットインジェクタの噴射開始時及び終了時の断面図。
【符号の説明】
１０  ディーゼルエンジン
１１  ユニットインジェクタ
１３  コモンレール
１４  供給ポンプ
１６  吐出量制御弁
１９  アクセルペダル
２０  コントローラ
２０ａ  演算回路（演算手段）
２５  電磁弁
３８  回転センサ
３９  アクセルセンサ
４０  圧力センサ
【図１】
0003811989.tif 000002
【図２】
0003811989.tif 000003
【図３】
0003811989.tif 000004
【図４】
0003811989.tif 000005