(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コモンレールに蓄圧した燃料を、気筒ごとに設けられたインジェクタにより噴射し、このインジェクタからの燃料噴射開始時期を、クランク角パルス間の余り角部分を時間に変換し、この時間に従って燃料噴射開始時期を決定するコモンレール式燃料噴射制御装置において、
前回燃料噴射時の爆発行程中での所定パルス位置における内燃機関の瞬時回転数を記憶する第１のメモリと、
今回燃料噴射時の圧縮行程中での所定パルス位置における内燃機関の瞬時回転数を記憶する第２のメモリと、
前記今回の燃料噴射時の圧縮行程中での内燃機関の瞬時回転数と前記前回の燃料噴射時の爆発行程中での内燃機関の瞬時回転数との差をとりこれを回転変動量予測値として記憶する第３のメモリとを備え、
前記所定パルス位置は、機関が一定回転数で定常運転しているときに、前記爆発行程中での瞬時回転数と前記圧縮行程中での瞬時回転数とが同等になるように設定され、更に、前記爆発行程中での瞬時回転数と前記圧縮行程中での瞬時回転数が、機関が一定回転数で定常運転しているときの平均瞬時回転数に近い所を検出するように設定され、前記回転変動量予測値に基づいて前記余り角部分の時間を補正することを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記今回燃料噴射時の圧縮行程での内燃機関の瞬時回転数と前記前回燃料噴射時の爆発行程での内燃機関の瞬時回転数との差をとる代わりに前記今回燃料噴射時の圧縮行程での内燃機関の瞬時回転数と前記前回燃料噴射時の爆発行程での内燃機関の瞬時回転数との比をとることを特徴とする請求項１に記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記回転変動量予測値が所定値αを越える場合に前記余り角部分の時聞を補正することを特徴とする請求項１に記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
【請求項４】
内燃機関の平均瞬時回転数と、前記今回燃料噴射時の圧縮行程での内燃機関の瞬時回転数と前記前回燃料噴射時の爆発行程での内燃機関の瞬時回転数との差である回転変動量予測値とをマップ状に記憶することを特徴とする請求項１に記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば運転条件に応じて目標燃料噴射量や目標燃料噴射時期等の燃料噴射条件を算出し蓄圧室に一担蓄えた高圧燃料を上記燃料噴射条件に従って噴射する内燃機関のコモンレール式燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来このような分野の技術として特開昭５９−８２５３４号公報に記載のものがある。これに記載の内燃機関用燃料噴射量制御方法では多気筒相互間における燃料噴射量のバラツキがエンジン回転数に基づいて気筒別に補正され、具体的には燃料噴射量のバラツキは爆発前後の瞬時回転数の変動平均からのずれが検出され補正されている。このような制御方法の場合には、加速されるとき、又はクラッチミート等の過渡的なエンジン回転変化が生じるとき平均瞬時回転数と噴射開始時のエンジンの瞬時回転数の対応関係にズレが生じ噴射時期ズレによるトルク変動やハンチングなどの不具合が生じている。
【０００３】
この不具合を回避するために、特開昭６１−１１８５４５号公報に記載のものがあり、この公知技術には電磁弁制御方法として角度制御及び余り角度（時間）制御が用いられ、過渡特性を向上する以下の試みがなされている。
図５は従来の角度制御及び余り角制御を説明する図である。本図に示すように、クランク角センサからのＮＥパルスの信号を周波数−電圧変換等により処理したエンジンの瞬時回転数（Ｎ）に対して以下のようにインジェクトパルスを形成する。ここにＮＥパルス間の角度は１５°ＣＡとする。基準クランク位置からのＮＥパルス数を用いて目標噴射時期はＴＴＦＩＮｉ（°ＣＡ：Crank Angle ）と表す。ここにｉは今回気筒に対応するクランク角センサの測定領域、ｉ−１は前回気筒に対応するクランク角の測定領域を表すサフィクスである。上記目標噴射時期のうちＮＥパルス間の角度１５°ＣＡの整数倍である角度制御分をＴＡＮＧｉ（°ＣＡ）と表す。さらに余り角制御分はＴＲＥＭｉ（°ＣＡ）（＜１５°ＣＡ）と表す。ここに、ＴＲＥＭｉは、
ＴＲＥＭｉ＝ＴＴＦＩＮｉ−ＴＡＮＧｉとして得られる。
【０００４】
また、前回の余り角を含むＮＥパルスの時間間隔をＴｐｉ−１（μｓｅｃ）とする（図５のＮＥパルス２〜３の間隔）。この場合、余り角制御分を時間に変換した余り角時間ＴＴｉは、
ＴＴｉ＝（ＴＲＥＭｉ／１５）×Ｔｐｉ−１      …（１）と角から時間間隔に変換される。
【０００５】
ＴＴｉの演算にＴｐｉでなく、Ｔｐｉ−１を用いるのは、今回のＴｐｉを用いていたのでは間に合わないからである。このようにして、目標噴射時期が時間に変換されて設定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の角度制御及び余り角度（時間）制御方法では以下のような問題がある。
図６は加減速時の前回の余り角を含むＮＥパルスの時間間隔を説明する図である。本図に示すように、定速時には余り角を含むＮＥパルスの時間間隔は、
Ｔｐｉ−１≒Ｔｐｉ≒Ｔｐｉ＋１≒Ｔｐｉ＋２≒Ｔｐｉ＋３≒…となる。
【０００７】
加速時には余り角を含むＮＥパルスの時間間隔は、
Ｔｐｉ−１≒Ｔｐｉ≒Ｔｐｉ＋１＞Ｔｐｉ＋２＞Ｔｐｉ＋３＞…となる。
減速時には余り角を含むＮＥパルスの時間間隔は、
Ｔｐｉ−１≒Ｔｐｉ≒Ｔｐｉ＋１＜Ｔｐｉ＋２＜Ｔｐｉ＋３＜…となる。
上記加速時には上記式（１）での余り角時間ＴＴｉについて、前回のＮＥパルスの時間間隔を使用して得た場合の動的インジェクトパルス（実線）は、仮想的に今回の（又は定常時の前回の）ＮＥパルスの時間間隔を使用して得た場合の静的なインジェクトパルス（点線）よりも遅角する。
【０００８】
同様に、上記減速時には上記式（１）での余り角時間ＴＴｉについて、前回のＮＥパルスの時間間隔を使用して得た場合の動的インジェクトパルス（実線）は、仮想的に今回の（又は定常時の前回の）ＮＥパルスの時間間隔を使用して得た場合の静的なインジェクトパルス（点線）よりも進角する。
このように、１噴射間に生ずる急激な回転変化に対して噴射時期が追従できず、加速時には遅角によるトルク不足やＨＣ、スモークの悪化、さらに減速初期には進角によるデトネーションが発生するという問題がある。
【０００９】
次に、上記問題に加えて、加減速時の平均瞬時回転数と回転変動量との問題について説明する。
図７は平均瞬時回転数と回転変動量を説明する図である。本図に示すように、各回のクランク角センサの特定領域での平均瞬時回転数Ｎとこの平均瞬時回転数Ｎと最低瞬時回転数との差である回転数変動量は、準静的に平均瞬時回転数が変化する場合に回転数変動量がΔＮ１、ΔＮ２と変化し、アクセルがステップ状に加わるような場合にΔＮ３、ΔＮ４に変化するとする。
【００１０】
図８は平均回転数と回転変動量の関係を説明する図である。本図に示すように、準静的に定常的に減速負荷がかかる場合に点線に示すように、平均瞬時回転数はが大きくなるにつれてΔＮ１、ΔＮ２等は小さくなる。ΔＮ１、ΔＮ２は生成トルクと関係しているためである。ところが、過渡的な回転変化に対しては平均瞬時回転数に対して、減速負荷の場合には回転変動量は小さくなり、さらに加速負荷の場合には回転変動量はこれに対して符号が逆転する。
【００１１】
図９は同一噴射時期での静的、動的噴射時期の特性を示す図である。本図に示すように、平均瞬時回転数が急激にΔＮだけ上昇した場合には（準）静的な噴射時期特性に対して動的にΔＴだけ遅角しトルク不足やスモークが発生する。一方、平均瞬時回転数が急激に下降した場合には動的に進角しデトネーションが発生するという問題がある。
【００１２】
したがって、本発明は上記問題点に鑑み加減速時にトルク不足、スモーク発生、デトネーションの発生を防止できる燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記間題点を解決するために、コモンレールに蓄圧した燃料を、気筒ごとに設けられたインジェクタにより噴射し、このインジェクタからの燃料噴射開始時期を、クランク角パルス間の余り角部分を時間に変換し、この時間に従って燃料噴射開始時期を決定するコモンレール式燃料噴射制御装置において、
前回燃料噴射時の爆発行程中での所定パルス位置における内燃機関の瞬時回転数を記憶する第１のメモリと、
今回燃料噴射時の圧縮行程中での所定パルス位置における内燃機関の瞬時回転数を記憶する第２のメモリと、
前記今回の燃料噴射時の圧縮行程中での内燃機関の瞬時回転数と前記前回の燃料噴射時の爆発行程中での内燃機関の瞬時回転数との差をとりこれを回転変動量予測値として記憶する第３のメモリとを備え、
前記所定パルス位置は、機関が一定回転数で定常運転しているときに、前記爆発行程中での瞬時回転数と前記圧縮行程中での瞬時回転数とが同等になるように設定され、更に、前記爆発行程中での瞬時回転数と前記圧縮行程中での瞬時回転数が、機関が一定回転数で定常運転しているときの平均瞬時回転数に近い所を検出するように設定され、前記回転変動量予測値に基づいて前記余り角部分の時間を補正する。
【００１４】
【作用】
本発明の燃料噴射制御装置によれば、加減速時に、回転変動量予測値に対応する予測補正が前記余り角時間に施されることにより、予測補正が可能になり動的な噴射特性を静的特性に合わせ込むことができ、良好な過渡特性で噴射制御を行うことができ、これにより加速時のトルク不足、スモーク、ＨＣの排出量低減や減速時のデトネーションを防止できる。さらに加減速時に、平均瞬時回転数に対する回転変動率をも補正することができ、良好な過渡特性で噴射制御を行うことができる。
【００１５】
【実施例】
以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施例に係るコモンレール式燃料噴射制御装置であって可変吐出量ポンプを備えるものの構成を説明する図である。本図に示すコモンレール式燃料噴射制御装置１は、６気筒のディーゼルエンジン２と、ディーゼルエンジン２の各気筒に燃料を噴射するインジェクタ３と、このインジェクタ３に供給する高圧燃料を蓄圧するコモンレール４と、コモンレール４に高圧燃料を圧送する可変吐出量ポンプ５と、これらを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）６とを備える。
【００１６】
ＥＣＵ６は、ディーゼルエンジン２の状態、例えば回転数センサ７の検出値やアクセルセンサ８の検出値等の運転条件を取り込み、ディーゼルエンジン２の燃焼状態が最適となるような燃料噴射圧を実現するための目標コモンレール圧ＰＦＩＮを算出し、コモンレール４に設けたコモンレール圧センサ９の検出値に基づいて実コモンレール圧ＰＣを目標コモンレール圧ＰＦＩＮに維持するように可変吐出量高圧ポンプ５を駆動制御するコモンレール圧フィードバック制御を行う。
【００１７】
可変吐出量高圧ポンプ５は、このＥＣＵからの制御指令に従って、燃料タンク１０に蓄えられた燃料を低圧供給ポンプ１１を経て吸入し、自身の内部にて高圧に加圧し、この加圧された高圧燃料を供給配管１２を介してコモンレール４に圧送する。
各インジェクタ３は、配管１３によって、高圧燃料を蓄圧したコモンレール４に連結さている。そして、各インジェクタ３に配設されたコントロール弁１４を開閉動作することで、このコモンレール４にて蓄圧されて目標コモンレール圧ＰＦＩＮとなった高圧燃料が、ディーゼルエンジン２の各気筒の燃料室へ噴射される。このインジェクタ３のコントロール弁１４の開閉動作は、ＥＣＵ６からのインジェクタ制御指令に基づいて実行される。このインジェクタ制御指令は燃料噴射量や燃料噴射時期を調節するためのものであって、回転数センサ７やアクセルセンサ８等の運転条件検出手段からの検出値に基づいて算出され、クランク角センサ１５や気筒判別センサ１６等の検出値に基づいて、所定のタイミングでＥＣＵ６から出力される。なお、可変吐出量高圧ポンプ５に対する制御指令もクランク角センサ１５や可変吐出量高圧ポンプ５に搭載のカム角度センサ等からの検出値に基づいた所定のタイミングで出力されている。
【００１８】
ここで、インジェクタへ指令を行うための燃料噴射量と燃料噴射時期の算出方法について説明する。まず、燃料噴射量ＱＦＩＮはクランク軸回転数センサ７の出力回転数とアクセルセンサ８の検出値から求められる噴射量ＱＢＡＳＥとクランク軸回転数から一意的に求まる噴射量ＱＦＵＬＬの内の小さい噴射量が選択される。ここで、ＱＢＡＳＥ算出に用いるクランク軸回転数は噴射直前の瞬時回転数を用いることが望ましい。そして、インジェクタへの実際の指令には、コモンレール４の燃料圧力ＰＣとＱＦＩＮから算出される通電時間ＴＱＦＩＮが用いられる。
【００１９】
図２は本発明の実施例に係る燃料噴射時期の算出を説明するフローチャートである。次に、燃料噴射時期の算出について記述するが、この部分は本発明に係る部分であるため、図２のフローチャートに従って説明する。
ステップ１０１において、まずエンジンの瞬時回転数Ｎと目標噴射量ＱＦＩＮを入力する。
【００２０】
ステップ１０２において噴射時期ＴＴＦＩＮ（°ＣＡ）を算出する。ここでＴＴＦＩＮはＮとＱＦＩＮの２次元マップで、基準クランク位置から噴射開始までの角度として算出される。
ステップ１０３において、次にＴＴＦＩＮを角度制御分としてＮＥパルスの整数倍の角度ＴＡＮＧｉ（°ＣＡ）とＮＥパルス１歯の角度（本実施例では１５°ＣＡ）未満の余り角ＴＲＥＭ（°ＣＡ）に分割する。
【００２１】
この次のステップ１０４から１１０までが本発明の適用部分である。
ステップ１０４と１０５において、前回気筒爆発行程瞬時回転数ＮＥｉ−１と今回気筒圧縮行程瞬時回転数Ｎｃｉを入力し、それぞれをＥＣＵ６の第１及び第２のメモリに記憶する。
ステップ１０６では、回転変動量予測値ΔＮ’（＝ＮＥｉ−１−Ｎｃｉ）を以下のように算出してＥＣＵ６の第３のメモリに記憶する。
【００２２】
図３は回転変動量予測値ΔＮ’を説明する図である。本図に示すように、前回気筒爆発行程と今回気筒圧縮行程の二つの瞬時回転数ＮＥｉ−１、Ｎｃｉを監視し、定常から過渡又は負荷ＯＮ時になった場合には
上記瞬時回転数の差ΔＮ’を回転変動量予測値として、加速時に対して、
ΔＮ’＝ＮＥｉ−１−Ｎｃｉ
を算出する。
【００２３】
これにより前回噴射から１噴射間の瞬時回転数変動が予測可能となる。ここで、ＮＥｉ−１とＮｃｉはＮＥパルスの１歯時間から算出するが、それぞれのＮＥパルス位置は、エンジンが一定回転数で定常運転している時に、ＮＥｉ−１≒Ｎｃｉとなるようにされる。また、その瞬時回転数が平均瞬時回転数に近い所を検出することが望ましい。
【００２４】
ステップ１０７において、次に、回転変動量予測値ΔＮ’の絶対値｜ΔＮ’｜がある値以上（フローチャートではα以上）あれば過渡状態と判定する。
ステップ１０８において、ΔＮ’をパラメータとして予測補正係数ＫＤＴＡがマップ状に第４のメモリに記憶されてあり、ΔＮ’に対応する予測補正係数ＫＤＴＡがマップ検索される。
【００２５】
ステップ９において、ステップ１０７にて「過渡状態でない（定常回転）」の場合には予測補正係数ＫＤＴＡに１がセットされる。ここで、過渡状態を判定する係数αは、エンジンが定常回転している時の回転変動量を上回る量であればよい。
ステップ１１０において余り角ＴＲＥＭ（ｉ）（°ＣＡ）と１噴射前のＮＥパルス時間Ｔｐｉ−１（μｓｅｃ）、ＮＥパルス１歯角度（本実施例では１５°ＣＡ）、予測係数ＫＤＴＡを用いて余り角を時間ＴＴｉに変換する。ここで、ステップ１１０の計算式は、従来の余り角の時間間隔変換式（１）に予測補正係数ＫＤＴＡを乗じたものである。
【００２６】
ステップ１１１において、最後にインジェクタに指令を行って、燃料噴射時期制御を終了する。
この実施例によれば、余り角の時間変換時に回転変動の影響を予測量で考慮することによって、加減速時や負荷ＯＮ、ＯＦＦ時等の過渡的な回転変化時に噴射時期の動的遅れを解消し、加速時のトルク不足やスモーク悪化、減速初期のデトネーションを防止できる。
【００２７】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば図２のステップ１０６では、回転変動量予測値ΔＮ’を２つの瞬時回転数の差分で求めていたが、ΔＮ’を２つの瞬時回転数の商（例えば、ＮＥｉ−１／Ｎｃｉ等）で求めてもよい。
図４は予測補正係数マップを示す図である。また、図２のステップ１０７にて、過渡状態の判定を実施しているが、過渡状態判定の代わりに図４の予測補正係数マップに示すように不感帯を設けてもよい。
【００２８】
さらに図４の予測補正係数マップは、ΔＮ’の１次元マップであるが、瞬時回転数の影響を考慮した平均瞬時回転数ＮとΔＮの２次元マップとしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、加減速時に、回転変動量予測値に対応する予測補正が余り角時間に施されるので、予測補正が可能になり動的な噴射特性を静的特性に合わせ込むことができ、良好な過渡特性で噴射制御を行うことができ、これにより加速時のトルク不足、スモーク、ＨＣの排出量低減や減速時のデトネーションを防止できる。さらに加減速時に、平均瞬時回転数に対する回転変動率をも補正することができ、良好な過渡特性で噴射制御を行うことができる。なお、本発明はディーゼルエンジンだけでなくガソリンエンジンに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るコモンレール式燃料噴射制御装置であって可変吐出量高圧ポンプを備えるものの構成を説明する図である。
【図２】本発明の実施例に係る燃料噴射時期の算出を説明するフローチャートである。
【図３】回転変動量予測値ΔＮ’を説明する図である。
【図４】過渡時予測補正係数マップを示すグラフである。
【図５】従来の角度制御及び余り角制御を説明する図である。
【図６】加速時の前回の余り角を含むＮＥパルスの時間間隔を説明する図である。
【図７】平均瞬時回転数と回転変動量を説明する図である。
【図８】平均回転数と回転変動量の関係を説明する図である。
【図９】同一噴射時期での静的、動的噴射時期の特性を示す図である。
【符号の説明】
１…コモンレール式燃料噴射制御装置
２…ディーゼルエンジン
３…インジェクタ
４…コモンレール
５…可変吐出量高圧ポンプ
６…電子制御装置（ＥＣＵ）
７…回転数センサ
８…アクセルセンサ
９…コモンレール圧センサ
１０…燃料タンク
１１…低圧供給ポンプ
１２…供給配管
１３…配管
１４…コントロール弁
１５…クランク角センサ
１６…気筒判別センサ
【図１】
0003864424.tif 000002
【図２】
0003864424.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003864424.tif 000005
【図５】
0003864424.tif 000006
【図６】
0003864424.tif 000007
【図７】
0003864424.tif 000008
【図８】
0003864424.tif 000009
【図９】
0003864424.tif 000010