(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御室（１４）に連結されたコモンレール（２）を備えた燃料噴射装置における１回の燃料噴射パターンが、少量の燃料を噴射する前噴射段階とその直後の大量の燃料を噴射する主噴射段階からなる燃料噴射制御方法であって、
前記前噴射と前記主噴射の間の実噴射時間間隔(TＤ)が前記前噴射の終了時から前記制御室圧が前記コモンレール内の圧力に上昇するまでの時間より短い場合に、前記実噴射時間間隔(TＤ)と、前記前噴射の指令時間(TＰＣＯＭ)と前記主噴射の指令時間(TＭＣＯＭ)との間の指令時間間隔(TＤＣＯＭ)との間の予め定めた関係に基づいて、前記実噴射時間間隔(TＤ)を所定期間延長し、前記主噴射の指令時間(TＭＣＯＭ)を所定の期間短縮するようにした、燃料噴射制御方法。
【請求項２】
前記予め定めた関係は、前記実噴射時間間隔(TＤ)が、前記前噴射段階の終了から前記前噴射段階による制御室圧が前記コモンレール内の圧力にまで上昇するまでの期間を最大値とする所定値より小さいときは、前記実噴射時間間隔(TＤ)の変化量に対応する前記主噴射の指令時間(TＭＣＯＭ)の変化量が、前記実噴射時間間隔(TＤ)の変化量より少なくなるようにする関係である、請求項１に記載の燃料噴射制御方法。
【請求項３】
コモンレール式燃料噴射装置における１回の燃料噴射パターンが、少量の燃料を噴射する前噴射段階とその直後の大量の燃料を噴射する主噴射段階からなる燃料噴射制御方法であって、
前記主噴射段階における主噴射の指令時間(TＭＣＯＭ)と該主噴射の指令時間(TＭＣＯＭ)に対応する主噴射実時間(TＭ)と該主噴射実時間(TＭ)に対応する主噴射燃料噴射量(Q)とを関係付けた第１のマップと、前記前噴射段階と前記主噴射段階の間の実噴射時間間隔(TＤ)と、前記前噴射段階の指令時間（TＰＣＯＭ)と前記主噴射の指令時間(TＭＣＯＭ)との間の指令時間間隔(TＤＣＯＭ)とを関係付けた第２のマップとを制御装置に格納し、この場合前記第２のマップにおいては、前記実噴射時間間隔(TＤ)が前記前噴射段階の終了から前記前噴射段階による制御室圧が前記コモンレール内の圧力にまで上昇するまでの期間を最大値とする所定値（TＤ１)以上の場合に前記実噴射時間間隔(TＤ)の変化量と該変化量に対応する前記指令時間間隔(TＤＣＯＭ)の変化量とが実質的に等しく設定されており、前記実噴射時間間隔(TＤ)が前記所定値（TＤ１)より小さい場合に前記実噴射時間間隔(TＤ)の変化量が該変化量に対応する前記指令時間間隔(TＤＣＯＭ)の変化量より大きく設定されており、
前記前噴射段階と前記主噴射段階の間の所望の実噴射時間間隔(TＤ)と主噴射燃料噴射量（Q）とを定め、
前記第２のマップを参照して前記所望の実噴射時間間隔(TＤ)に対応する所望の指令時間間隔(TＤＣＯＭ)を求め、
前記所望の実噴射時間間隔(TＤ)が前記所定値以上の場合は、前記第１のマップを参照して前記所望の主噴射燃料噴射量(Q)に対応する所望の主噴射の指令時間(TＭＣＯＭ)を決定し、
前記所望の実噴射時間間隔(TＤ)が前記所定値より小さい場合は、前記第１のマップを参照して前記所望の主噴射燃料噴射量(Q)に対応する主噴射実時間(TＭ)を求め、次いで前記第２のマップを参照して、
ΔTＭ=｛(TＤ０-TＤ)-(TＤＣＯＭ０-TＤＣＯＭ)｝
により前記主噴射実時間の増加分ΔTＭを演算し、
ここで、TＤ０は前記第２のマップ上で、前記実噴射時間間隔（TＤ)が前記所定値以上の任意の点における実噴射時間間隔であり、TＤＣＯＭ０は前記実噴射時間間隔（TＤ０）に対応する指令時間間隔であり、
さらに、前記主噴射実時間(TＭ)から前記増加分を差し引いた値を実際の主噴射実時間(TＭ)として決定し、前記第１のマップを参照して前記実際の主噴射実時間(TＭ)に対応する所望の主噴射の指令時間(TMＣＯＭ)を求める、
という工程を備える、燃料噴射制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料噴射制御方法に関し、特に、コモンレール式燃料噴射装置における１回の燃料噴射パターンが、少量の燃料を噴射する前噴射段階とその直後の大量の燃料を噴射する主噴射段階からなるディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジン、特に自動車用ディーゼルエンジンにおける電子制御インジェクタを用いた燃料噴射制御において、騒音の低減及びエミッション低減を狙い、燃料噴射パターンを、いわゆるパイロット噴射と称せられる少量の前噴射とその直後の大量の主噴射に分割して噴射する燃料噴射制御方法が知られている。
この場合、前噴射と噴射との間の時間間隔は、騒音の低減及びエミッション低減の程度とエンジン特性とに応じて決定されている。例えば、特公平４−１９３８１号公報においては、上記時間間隔は２００〜４００μｓとして、インジェクタの各部品の大きさを決定している。
【０００３】
一方、エンジンの高負荷化、高速化に伴い、単位時間当たりのクランク回転角は大きくなってきており、これに伴って、上記前噴射と噴射との間の時間間隔を２００μS 以下とする噴射の制御を必要とする場合が生じている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記時間間隔を短くすると、前噴射後にエンジンの制御室圧がコモンレール圧にまで上昇する前に下降し始めるので、主噴射の開弁時期が早くなり、それにより主噴射量が所定の値よりも大きくなり、トルク過多、あるいは黒煙の排出につながるという問題生じる。また、主噴射の開弁時期を遅くするためには、上記前噴射と噴射との間の時間間隔をさらに短く設定しなければならなくなり、設計どおりに上記時間間隔を設定できないという問題もある。
【０００５】
本発明の目的は上記従来技術における問題に鑑み、予め制御回路内のメモリに格納したマップを用いて、上記前噴射と噴射との間の時間間隔が所定値以下の場合は、主噴射の開弁時期を遅らせるという構想に基づき、主噴射量の増大を防止してトルク過多、あるいは黒煙の排出を防止するとともに、上記前噴射と噴射との間の時間間隔を設計どおりに設定可能にすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１のようにすることにより、前噴射と主噴射の間の実噴射時間間隔(TＤ)が前噴射の終了時から制御室圧がコモンレール内の圧力に上昇するまでの時間より短い場合に、実噴射時間間隔(TＤ)と、前噴射の指令時間(TＰＣＯＭ)と主噴射の指令時間(TＭＣＯＭ)との間の指令時間間隔(TＤＣＯＭ)との間の予め定めた関係に基づいて、実噴射時間間隔(TＤ)を所定期間延長し、主噴射の指令時間(TＭＣＯＭ)を所定の期間短縮するようにし、それによって主噴射量の増大を防止してトルク過多、あるいは黒煙の排出を防止するとともに、上記前噴射と噴射との間の時間間隔を設計どおりに設定可能にすることができるという効果が得られる。
請求項２のように、上記予め定めた関係は、実噴射時間間隔(TＤ)が、前噴射段階の終了から前噴射段階による制御室圧がコモンレール内の圧力にまで上昇するまでの期間を最大値とする所定値より小さいときは、実噴射時間間隔(TＤ)の変化量に対応する主噴射の指令時間(TＭＣＯＭ)の変化量が、実噴射時間間隔(TＤ)の変化量より少なくなるようにする関係であり、それにより実噴射時間間隔が上記所定値より小さい場合でも燃料噴射量が増加しないという効果が得られる。
【０００７】
請求項３のようにすることにより、主噴射段階における主噴射の指令時間(TＭＣＯＭ)と該主噴射の指令時間(TＭＣＯＭ)に対応する主噴射実時間(TＭ)と該主噴射実時間(TＭ)に対応する主噴射燃料噴射量(Q)とを関係付けた第１のマップと、前噴射段階と主噴射段階の間の実噴射時間間隔(TＤ)と、前噴射段階の指令時間（TＰＣＯＭ)と主噴射の指令時間(TＭＣＯＭ)との間の指令時間間隔(TＤＣＯＭ)とを関係付けた第２のマップとを制御装置に格納し、この場合第２のマップにおいては、実噴射時間間隔(TＤ)が前噴射段階の終了から前噴射段階による制御室圧がコモンレール内の圧力にまで上昇するまでの期間を最大値とする所定値（TＤ１)以上の場合に実噴射時間間隔(TＤ)の変化量と該変化量に対応する指令時間間隔(TＤＣＯＭ)の変化量とが実質的に等しく設定されており、実噴射時間間隔(TＤ)が所定値（TＤ１)より小さい場合に実噴射時間間隔(TＤ)の変化量が該変化量に対応する指令時間間隔(TＤＣＯＭ)の変化量より大きく設定されており、
前噴射段階と主噴射段階の間の所望の実噴射時間間隔(TＤ)と主噴射燃料噴射量（Q）とを定め、
第２のマップを参照して所望の実噴射時間間隔(TＤ)に対応する所望の指令時間間隔(TＤＣＯＭ)を求め、
所望の実噴射時間間隔(TＤ)が所定値以上の場合は、第１のマップを参照して所望の主噴射燃料噴射量(Q)に対応する所望の主噴射の指令時間(TＭＣＯＭ)を決定し、
所望の実噴射時間間隔(TＤ)が所定値より小さい場合は、第１のマップを参照して所望の主噴射燃料噴射量(Q)に対応する主噴射実時間(TＭ)を求め、次いで第２のマップを参照して、
ΔTＭ=｛(TＤ０-TＤ)-(TＤＣＯＭ０-TＤＣＯＭ)｝
により主噴射実時間の増加分ΔTＭを演算し、
ここで、TＤ０は第２のマップ上で、実噴射時間間隔（TＤ)が所定値以上の任意の点における実噴射時間間隔であり、TＤＣＯＭ０は実噴射時間間隔（TＤ０）に対応する指令時間間隔であり、
さらに、主噴射実時間(TＭ)から増加分を差し引いた値を実際の主噴射実時間(TＭ)として決定し、第１のマップを参照して実際の主噴射実時間(TＭ)に対応する所望の主噴射の指令時間(TMＣＯＭ)を求めるように作用し、それによって備主噴射量の増大を防止してトルク過多、あるいは黒煙の排出を防止するとともに、上記前噴射と噴射との間の時間間隔を設計どおりに設定可能にすることが一層確実にできるという効果が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面によって詳述する。
図１は本発明による燃料噴射制御方法が適用されるコモンレール式燃料噴射装置のシステム構成の一例を示す断面図である。図において、１は圧力バランス型２方弁式電磁弁を用いる電子制御インジェクタ、２はコモンレール、３は高圧燃料配管、４は制御回路である。電子制御インジェクタ１は、制御回路４からの噴射指令により駆動されるソレノイド１１と、ソレノイド１１の駆動により引き上げられるアーマチャ１２と、アーマチャ１２に固定された弁１３と、制御室１４と、絞り１５と、絞り１５より大きめに作られた絞り１６と、低圧燃料流路１７と、ピストン１８と、ニードル１９と、高圧燃料流路２０と、ノズルシート２１と、ノズル２２と、バネ２３と、油だまり２４とを備えている。
【０００９】
図２は図１のシステムの動作を説明するグラフである。
まず、前噴射実時間TＰと主噴射実時間TＭとの間の実噴射時間間隔TＤが所定値より長い場合について、主噴射の動作を説明する。この場合は、主噴射開始前には、前噴射の終了から十分に時間が経過しているので、制御室圧はコモンレール圧まで上昇しており、ノズルシート２１の開弁時期が早まることはない。制御回路４からの主噴射の指令時間TＭＣＯＭを示す信号によりソレノイド１１が駆動されてアーマチャ１２が引き上げられる。するとアーマチャ１２に固定されている弁１３が開き制御室１４の燃料が絞り１５より大きめに作られた絞り１６を通って低圧燃料流路１７に抜ける。これにより、T２１で示されるように、制御室１４内の圧力は下降しはじめる。この減圧により制御室１４内のピストン１８及びニードル１９を押し下げる力が弱まり、コモンレール２、高圧燃料配管３、及びインジェクタ内高圧燃料流路２０における圧力に等しい油だまり２４の圧力によってピストン１８及びニードル１９が上昇を開始しノズルシート２１が開弁を開始する（T２２)。これにより燃料がノズル２２から噴射される。すると制御室１４内の圧力はピストン１８及びニードル１９の上昇が完了し、ノズルシート２１の開弁が完了するまでは一定に保たれる(T２３)。さらに燃料が噴射され続けることにより制御室圧は平衡化するまで(T２４)再び減少する。主噴射の指令時間TＭＣＯＭを示す信号を遮断するとバネ２３の力によりアーマチャ１２が下がり、弁１３が閉じる(T２５) 。弁１３が閉じると絞り１５より燃料が制御室１４に入るので制御室１４内の圧力は再び上昇する。制御室１４内の圧力が油だまり２４の油圧及びバネ２３の力よりも大きくなると、ピストン１８及びニードル１９は押し下げられ(T２６) 、ノズルシート２１が閉じて１回の主燃料噴射を終了する。
【００１０】
次に、実噴射時間間隔TＤが所定値より小さい場合について、主噴射の動作を図３のフローチャートにより説明する。ステップ３１で、前噴射における少量の燃料噴射量ｑと、主噴射における主噴射燃料噴射量Ｑと、所望の実噴射時間間隔TＤとを決定する。つぎに、ステップ３２でコモンレール圧３２をポンプに指令する。次いでステップ３３で、前噴射の噴射信号開始時期Tｐ０及び前噴射の指令時間TＰＣＯＭを実噴射時間間隔TＤによる噴射量の増加によらずに決定する。
【００１１】
従来は実噴射時間間隔TＤの短縮により主噴射における主噴射燃料噴射量Ｑが図２に斜線で示すように増加したが、本発明の実施例においては、主噴射の指令時間TＭＣＯＭと、前噴射の指令時間TＰＣＯＭと主噴射の指令時間TＭＣＯＭとの間の時間TＤＣＯＭとを補正することにより、実噴射時間間隔TＤが所定値より小さい場合でも主噴射燃料噴射量Ｑが増加しないようにする。
【００１２】
そのために、図４に示す第１のマップ及び図５に示す第２のマップを用いて以下の処理を行う。
第１のマップは、図４に示すように、主噴射の指令時間TＭＣＯＭとその主噴射の指令時間TＭＣＯＭに対応する主噴射実時間TＭとその主噴射実時間TＭに対応する主噴射燃料噴射量Ｑとを関係付けたテーブルであり、図１の制御装置４内のメモリに格納されている。
【００１３】
第２のマップは、図５に示すように、前噴射の指令時間TＰＣＯＭと主噴射の指令時間TＭＣＯＭとの間の指令時間間隔TＤＣＯＭと実噴射時間間隔TDとを関係付けたテーブルであり、やはり図１の制御装置４内のメモリに格納されている。この第２のマップにおいては、実噴射時間間隔TＤが所定値TＤ１以上の場合に実噴射時間間隔TＤの変化率と指令時間間隔TＤＣＯＭの変化率とが実質的に等しく設定されており（dTＤ/dTＤＣＯＭ=1)、実噴射時間間隔TＤが所定値TＤ１より小さい場合に前記実噴射時間間隔TＤの変化率が指令時間間隔TＤＣＯＭの変化率がより大きく設定されている（dTＤ/dTＤＣＯＭ＞1)。この所定値TＤ１は、前噴射の終了から前噴射による制御室圧がコモンレール圧にまで上昇するまでの期間を最大値とする適当な値である。
【００１４】
図３に戻り、ステップ３４で、第２のマップにより、ステップ３１で定めた所望の実噴射時間間隔TＤに対応する指令時間間隔TＤＣＯＭを求める。
次にステップ３５で、実噴射時間間隔TＤが上記所定値TＤ１以上であれば、前噴射による制御室圧がコモンレール圧にまで上昇した後に主噴射による制御室圧の下降が始まるので、ノズルの開弁が早くなることはなく、したがって、主噴射における燃料の増加はなく、燃料の減量補正をする必要はないので、ステップ３６で主噴射燃料噴射量Ｑに対応する主噴射の指令時間TＭＣＯＭを第１のマップから求める。
【００１５】
ステップ３５で、実噴射時間間隔TＤが上記所定値TＤ１より小さい場合は、前噴射による制御室圧がコモンレール圧にまで上昇する前に主噴射による制御室圧の下降が始まるので、ノズルの開弁が早くなり、したがって、主噴射における燃料が増加するので、燃料の減量補正をする必要がある。
この減量補正のために、ステップ３７で主噴射燃料噴射量Ｑに対応する仮の主噴射実時間TＭを求め、ステップ３８でこの主噴射実時間をTＭ−ΔTＭに補正する。
ここでΔTＭは
ΔTＭ＝=｛(TＤ０-TＤ)-(TＤＣＯＭ０-TＤＣＯＭ)｝
と表される。ただし、TＤ０は図５に示した第２のマップ上で、実噴射時間間隔TＤが所定値TＤ１以上の任意の点おける実噴射時間間隔であり、TＤＣＯＭ０は実噴射時間間隔TＤ０に対応する指令時間間隔TＤＣＯＭである。
【００１６】
次いで、ステップ３９では、第１のマップを参照して、上記ステップ３８で求めた主噴射実時間TＭに対応する主噴射の指令時間TＭＣＯＭを求める。
以上の動作により求められた指令時間間隔TＤＣＯＭ及び主噴射の指令時間TＭＣＯＭを用いる事により、実噴射時間間隔TＤの短縮による主噴射燃料噴射量Ｑの増加及び実噴射時間間隔TＤのさらなる短縮を防止することができる。
【００１７】
図６は本発明の効果を示すグラフである。同図に示されるように実噴射時間間隔TＤがTＤ１より短くなると、従来は主噴射燃料噴射量Ｑが増大したのに対し、本発明によれば指令時間間隔TＤＣＯＭを延ばし、その分だけ主噴射の指令時間TＭＣＯＭを短縮したことにより、主噴射燃料噴射量Ｑは増加していない。
以上の実施例では、実噴射時間間隔TＤ０を図５に示した第２のマップ上での所定値TＤ１以上の任意の点おける実噴射時間間隔とし、TＤＣＯＭ０を第２のマップ上での実噴射時間間隔TＤ０に対応する指令時間間隔としたが、マップ上で上記の値を求めることに代えて、予めメモリ内に上記実噴射時間間隔TＤ０及び指令時間間隔TＤＣＯＭ０を格納しておき、実噴射時間間隔TＤが所定値TＤ１より小さい場合に上記ΔTＭをこのメモリ内の値を用いて計算してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による燃料噴射制御方法が適用されるコモンレール式燃料噴射装置のシステム構成の一例を示す断面図である。
【図２】  図１のシステムの動作を説明するグラフである。
【図３】  本発明の実施例により、実噴射時間間隔TＤが所定値より小さい場合について、主噴射の動作を説明するフローチャートである。
【図４】  本発明の実施例に使用される第１のマップを示す図である。
【図５】  本発明の実施例に使用される第２のマップを示すグラフである。
【図６】  本発明の実施例の効果を従来技術と比較するグラである。
【符号の説明】
２…コモンレール
１４…制御室
TＤ…実噴射時間間隔
TＰＣＯＭ…前噴射の指令時間
TＭＣＯＭ…主噴射の指令時間
TＤＣＯＭ…指令時間間隔
TＭ…主噴射実時間
Q…主噴射燃料噴射量
【図１】
0003827367.tif 000002
【図２】
0003827367.tif 000003
【図３】
0003827367.tif 000004
【図４】
0003827367.tif 000005
【図５】
0003827367.tif 000006
【図６】
0003827367.tif 000007