JP2007023796A - 燃料噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 燃焼騒音および排気ガスの更なる低減のために、インターバルの短縮が要求されるが、指令インターバルが極めて短くなると実噴射量が急激に大きくなるインジェクタのバラツキによって、実インターバルを最短にすることができない。
【解決手段】 燃料噴射装置の制御装置は、学習条件（エンジン安定運転状態を含む）が成立すると、各インジェクタ毎に１サイクルの噴射期間におけるパイロット噴射とメイン噴射の間の指令インターバルを徐々に短縮してゆく。そして、各インジェクタから噴射される実噴射量が急増した時あるいは急増する直前の最短指令インターバルを求める。このように、インターバルが極めて短い所では実噴射量が急増するのを逆に利用して各インジェクタ毎において実インターバルが最短になる指令インターバルを求める。これによって、実インターバルを最短にできる。
【選択図】 図１
【解決手段】 燃料噴射装置の制御装置は、学習条件（エンジン安定運転状態を含む）が成立すると、各インジェクタ毎に１サイクルの噴射期間におけるパイロット噴射とメイン噴射の間の指令インターバルを徐々に短縮してゆく。そして、各インジェクタから噴射される実噴射量が急増した時あるいは急増する直前の最短指令インターバルを求める。このように、インターバルが極めて短い所では実噴射量が急増するのを逆に利用して各インジェクタ毎において実インターバルが最短になる指令インターバルを求める。これによって、実インターバルを最短にできる。
【選択図】 図１
Description
本発明は、１サイクルの噴射期間内に複数回の噴射（例えば、パイロット噴射とメイン噴射等）を実行可能な燃料噴射装置に関する。
（従来技術）
ディーゼルエンジン等の内燃機関（以下、エンジン）では、燃焼時の着火遅れ期間中に噴射された燃料の燃焼は急激であり、局部的に爆発的な燃焼を伴う拡散燃焼となり、燃焼騒音（ディーゼルノック、振動）、排気ガスの悪化の原因になっている。
そこで、メイン噴射に先立って、微少量の燃料を噴射するパイロット噴射を行い、メイン噴射の前に燃焼室内に予混合燃焼を生成し、着火遅れを短くすることにより爆発的な燃焼を防止して、燃焼騒音および排気ガスの悪化を低減する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
なお、パイロット噴射は前噴射の一例であり、メイン噴射は後噴射の一例である。
ディーゼルエンジン等の内燃機関（以下、エンジン）では、燃焼時の着火遅れ期間中に噴射された燃料の燃焼は急激であり、局部的に爆発的な燃焼を伴う拡散燃焼となり、燃焼騒音（ディーゼルノック、振動）、排気ガスの悪化の原因になっている。
そこで、メイン噴射に先立って、微少量の燃料を噴射するパイロット噴射を行い、メイン噴射の前に燃焼室内に予混合燃焼を生成し、着火遅れを短くすることにより爆発的な燃焼を防止して、燃焼騒音および排気ガスの悪化を低減する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
なお、パイロット噴射は前噴射の一例であり、メイン噴射は後噴射の一例である。
（従来技術の問題点）
近年では、更なる燃焼騒音および排気ガスの更なる低減を目指して、パイロット噴射とメイン噴射の時間間隔（以下、インターバル）を短縮する技術が提案されている。
ところが、インターバルが極めて短くなると、実噴射量が急激に大きくなる特性がある。
この実噴射量が急激に大きくなる指令インターバルは、インジェクタの機差バラツキによって異なる。即ち、実噴射量が急激に大きくなる指令インターバルは、図２（ｂ）に示すように、インジェクタの個体差によってバラツキがある。
このようにして、指令インターバルが極めて短い所では、実噴射量にバラツキが生じることになるため、指令インターバルを極めて短くすると、噴***度が悪化する。また、複数の気筒を備えた多気筒エンジンでは、指令インターバルを極めて短くすると、実噴射量のバラツキによってエンジン回転の安定性が悪化する。
近年では、更なる燃焼騒音および排気ガスの更なる低減を目指して、パイロット噴射とメイン噴射の時間間隔（以下、インターバル）を短縮する技術が提案されている。
ところが、インターバルが極めて短くなると、実噴射量が急激に大きくなる特性がある。
この実噴射量が急激に大きくなる指令インターバルは、インジェクタの機差バラツキによって異なる。即ち、実噴射量が急激に大きくなる指令インターバルは、図２（ｂ）に示すように、インジェクタの個体差によってバラツキがある。
このようにして、指令インターバルが極めて短い所では、実噴射量にバラツキが生じることになるため、指令インターバルを極めて短くすると、噴***度が悪化する。また、複数の気筒を備えた多気筒エンジンでは、指令インターバルを極めて短くすると、実噴射量のバラツキによってエンジン回転の安定性が悪化する。
上記の理由により、従来では、指令インターバルが極めて短い所で実噴射量にバラツキが生じるのを回避するために、図２（ｂ）に示すように、インジェクタ毎の噴射バラツキが生じない最短指令インターバルＪにしていた。
即ち、従来では、インジェクタ毎の噴射バラツキの生じないマージンを確保した最短指令インターバルＪに設定しているので、実インターバルを実質的には最短にできなかった。
即ち、従来では、インジェクタ毎の噴射バラツキの生じないマージンを確保した最短指令インターバルＪに設定しているので、実インターバルを実質的には最短にできなかった。
一方、インジェクタの公差を縮小して、機差バラツキを抑えることで実噴射量のバラツキを抑えることも考えられるが、公差の縮小のためにインジェクタの製造コストが上昇する。また、公差を縮小しても縮小された中でも機差バラツキは生じるため、噴射バラツキの生じないマージンを確保した最短指令インターバルＪを設定することに変わりはなく、実インターバルを最短にすることはできない。
特開平１０−２５２４７６号公報
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、前噴射と後噴射の間の実インターバルを最短にすることが可能な燃料噴射装置の提供にある。
［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用する燃料噴射装置における制御装置は、エンジンの安定運転状態を含む学習条件が成立すると、最短指令インターバル測定手段によって、１サイクルの噴射期間における前噴射と、その前噴射に続く後噴射との指令インターバルを徐々に短縮してゆき、インジェクタから噴射される実噴射量が急増した時、あるいは急増する直前の最短指令インターバルを求める。
なお、制御装置は、エンジンの運転状態が所定の運転状態の時に、最短指令インターバル測定手段で求めた最短指令インターバルを用いて噴射制御を実行する。
請求項１の手段を採用する燃料噴射装置における制御装置は、エンジンの安定運転状態を含む学習条件が成立すると、最短指令インターバル測定手段によって、１サイクルの噴射期間における前噴射と、その前噴射に続く後噴射との指令インターバルを徐々に短縮してゆき、インジェクタから噴射される実噴射量が急増した時、あるいは急増する直前の最短指令インターバルを求める。
なお、制御装置は、エンジンの運転状態が所定の運転状態の時に、最短指令インターバル測定手段で求めた最短指令インターバルを用いて噴射制御を実行する。
このように、インジェクタ毎に実噴射量の急増する指令インターバルが異なることを利用して最短指令インターバルを求めるため、前噴射と後噴射の間の実インターバルを最短にできる。
即ち、インジェクタ毎のバラツキを考慮して設定された最短指令インターバルより短い最短指令インターバルにできるため、燃焼騒音および排気ガスの悪化をより低減することが可能になる。
また、最短の実インターバルを実現するために、インジェクタの公差を縮小する必要がないため、インジェクタの製造コストの上昇を抑えることが可能になる。また、インジェクタに摩耗等による経時変化が生じたとしても、学習条件が成立する毎に最短指令インターバルが求められるため、長期に亘って高い精度と信頼性を得ることができる。
即ち、インジェクタ毎のバラツキを考慮して設定された最短指令インターバルより短い最短指令インターバルにできるため、燃焼騒音および排気ガスの悪化をより低減することが可能になる。
また、最短の実インターバルを実現するために、インジェクタの公差を縮小する必要がないため、インジェクタの製造コストの上昇を抑えることが可能になる。また、インジェクタに摩耗等による経時変化が生じたとしても、学習条件が成立する毎に最短指令インターバルが求められるため、長期に亘って高い精度と信頼性を得ることができる。
［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する燃料噴射装置における制御装置は、複数の気筒のエンジンにおいて、各インジェクタ毎に最短指令インターバルを求めるものである。
各インジェクタ毎に実噴射量が急増した時あるいは急増する直前の最短指令インターバルが求められるため、指令インターバルが極めて短い所でも、インジェクタ毎において実噴射量がバラつく不具合がない。このため、複数の気筒を備えたエンジンであっても、エンジン回転が不安定になることがない。
請求項２の手段を採用する燃料噴射装置における制御装置は、複数の気筒のエンジンにおいて、各インジェクタ毎に最短指令インターバルを求めるものである。
各インジェクタ毎に実噴射量が急増した時あるいは急増する直前の最短指令インターバルが求められるため、指令インターバルが極めて短い所でも、インジェクタ毎において実噴射量がバラつく不具合がない。このため、複数の気筒を備えたエンジンであっても、エンジン回転が不安定になることがない。
［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用する燃料噴射装置における制御装置は、エンジンの安定運転状態を含む学習条件が成立すると、偏差計測手段によって、１サイクルの噴射期間における前噴射と、その前噴射に続く後噴射との指令インターバルを徐々に短縮してゆき、インジェクタから噴射される実噴射量が急増する時の指令インターバルと、予め与えられた基準インターバルとの偏差を求める。
そして、制御装置における指令インターバル補正手段は、偏差計測手段で求めた偏差に基づいて指令インターバルを補正する。
請求項３の手段を採用する燃料噴射装置における制御装置は、エンジンの安定運転状態を含む学習条件が成立すると、偏差計測手段によって、１サイクルの噴射期間における前噴射と、その前噴射に続く後噴射との指令インターバルを徐々に短縮してゆき、インジェクタから噴射される実噴射量が急増する時の指令インターバルと、予め与えられた基準インターバルとの偏差を求める。
そして、制御装置における指令インターバル補正手段は、偏差計測手段で求めた偏差に基づいて指令インターバルを補正する。
この請求項３のように設けても、上述した「請求項１の手段」と同様の効果を得ることができる。
具体的に、インジェクタ毎に実噴射量の急増する指令インターバルが異なることを利用して基準インターバルに対する偏差を求めるため、前噴射と後噴射の間の実インターバルを最短にすることが可能になる。
即ち、インジェクタ毎のバラツキを考慮して設定された最短指令インターバルより短い最短指令インターバルにできるため、更なる燃焼騒音の低減、排気ガスの低減を実現できる。
また、最短の実インターバルを実現するために、インジェクタの公差を縮小する必要がないため、インジェクタの製造コストの上昇を抑えることが可能になる。また、インジェクタに摩耗等による経時変化が生じたとしても、学習条件が成立する毎に最短指令インターバルが求められるため、長期に亘って高い精度と信頼性を得ることができる。
具体的に、インジェクタ毎に実噴射量の急増する指令インターバルが異なることを利用して基準インターバルに対する偏差を求めるため、前噴射と後噴射の間の実インターバルを最短にすることが可能になる。
即ち、インジェクタ毎のバラツキを考慮して設定された最短指令インターバルより短い最短指令インターバルにできるため、更なる燃焼騒音の低減、排気ガスの低減を実現できる。
また、最短の実インターバルを実現するために、インジェクタの公差を縮小する必要がないため、インジェクタの製造コストの上昇を抑えることが可能になる。また、インジェクタに摩耗等による経時変化が生じたとしても、学習条件が成立する毎に最短指令インターバルが求められるため、長期に亘って高い精度と信頼性を得ることができる。
［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用する燃料噴射装置における制御装置は、複数の気筒のエンジンにおいて、各インジェクタ毎に偏差を求めるものである。
各インジェクタ毎に基準インターバルに対する偏差が求められるため、指令インターバルが極めて短い所でも、インジェクタ毎において実噴射量がバラつく不具合がない。このため、複数の気筒を備えたエンジンであっても、エンジン回転が不安定になることがない。
請求項４の手段を採用する燃料噴射装置における制御装置は、複数の気筒のエンジンにおいて、各インジェクタ毎に偏差を求めるものである。
各インジェクタ毎に基準インターバルに対する偏差が求められるため、指令インターバルが極めて短い所でも、インジェクタ毎において実噴射量がバラつく不具合がない。このため、複数の気筒を備えたエンジンであっても、エンジン回転が不安定になることがない。
［請求項５の手段］
請求項５の手段を採用する燃料噴射装置においてインジェクタから噴射される実噴射量が急増することを検出する手段は、エンジンの運転状態あるいは燃焼室の燃焼状態を検出するセンサ（例えば、エンジン回転数センサ、筒内圧センサ、筒内のイオン電流センサ、エンジン振動センサ、排気ガスの空燃比センサなど）である。
請求項５の手段を採用する燃料噴射装置においてインジェクタから噴射される実噴射量が急増することを検出する手段は、エンジンの運転状態あるいは燃焼室の燃焼状態を検出するセンサ（例えば、エンジン回転数センサ、筒内圧センサ、筒内のイオン電流センサ、エンジン振動センサ、排気ガスの空燃比センサなど）である。
最良の形態１の燃料噴射装置は、エンジンの燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタと、このインジェクタの噴射開始および噴射停止を制御して、１サイクルの噴射期間に複数回の噴射を実行可能な制御装置とを備える。
そして、制御装置は、エンジンの安定運転状態を含む学習条件が成立すると、１サイクルの噴射期間における前噴射と、その前噴射に続く後噴射との指令インターバルを徐々に短縮してゆき、インジェクタから噴射される実噴射量が急増した時あるいは急増する直前の最短指令インターバルを求める最短指令インターバル測定手段を備える。
なお、制御装置は、エンジンの運転状態が所定の運転状態の時に、最短指令インターバル測定手段で求めた最短指令インターバルを用いて噴射制御を実行する。
そして、制御装置は、エンジンの安定運転状態を含む学習条件が成立すると、１サイクルの噴射期間における前噴射と、その前噴射に続く後噴射との指令インターバルを徐々に短縮してゆき、インジェクタから噴射される実噴射量が急増した時あるいは急増する直前の最短指令インターバルを求める最短指令インターバル測定手段を備える。
なお、制御装置は、エンジンの運転状態が所定の運転状態の時に、最短指令インターバル測定手段で求めた最短指令インターバルを用いて噴射制御を実行する。
最良の形態２の燃料噴射装置は、エンジンの燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタと、このインジェクタの噴射開始および噴射停止を制御して、１サイクルの噴射期間に複数回の噴射を実行可能な制御装置とを備える。
そして、制御装置は、エンジンの安定運転状態を含む学習条件が成立すると、１サイクルの噴射期間における前噴射と、その前噴射に続く後噴射との指令インターバルを徐々に短縮してゆき、インジェクタから噴射される実噴射量が急増する時の指令インターバルと、予め与えられた基準インターバルとの偏差を求める偏差計測手段と、この偏差計測手段で求めた偏差に基づいて指令インターバルを補正する指令インターバル補正手段とを備える。
そして、制御装置は、エンジンの安定運転状態を含む学習条件が成立すると、１サイクルの噴射期間における前噴射と、その前噴射に続く後噴射との指令インターバルを徐々に短縮してゆき、インジェクタから噴射される実噴射量が急増する時の指令インターバルと、予め与えられた基準インターバルとの偏差を求める偏差計測手段と、この偏差計測手段で求めた偏差に基づいて指令インターバルを補正する指令インターバル補正手段とを備える。
実施例１を図を参照して説明する。なお、この実施例１では、先ず「コモンレール式燃料噴射装置の基本構成」を説明し、その後で本発明にかかる「実施例１の特徴」について説明する。
（コモンレール式燃料噴射装置の基本構成）
図３に示すコモンレール式燃料噴射装置は、４気筒のエンジン（例えばディーゼルエンジン：図示しない）に燃料噴射を行う噴射システムであり、コモンレール１、インジェクタ２、サプライポンプ３、制御装置４等から構成されている。この制御装置４は、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）とＥＤＵ（駆動ユニット）から構成されるものであり、図３では１つの制御装置４内にＥＣＵとＥＤＵを搭載する例を示すが、ＥＣＵとＥＤＵを別搭載するものであっても良い。
なお、エンジンは、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、実施例１では一例として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。
図３に示すコモンレール式燃料噴射装置は、４気筒のエンジン（例えばディーゼルエンジン：図示しない）に燃料噴射を行う噴射システムであり、コモンレール１、インジェクタ２、サプライポンプ３、制御装置４等から構成されている。この制御装置４は、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）とＥＤＵ（駆動ユニット）から構成されるものであり、図３では１つの制御装置４内にＥＣＵとＥＤＵを搭載する例を示すが、ＥＣＵとＥＤＵを別搭載するものであっても良い。
なお、エンジンは、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、実施例１では一例として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。
コモンレール１は、インジェクタ２に供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器であり、連続的に燃料噴射圧に相当するレール圧が蓄圧されるようにポンプ配管（高圧燃料流路）６を介して高圧燃料を吐出するサプライポンプ３の吐出口と接続されるとともに、各インジェクタ２へ高圧燃料を供給する複数のインジェクタ配管７が接続されている。
コモンレール１から燃料タンク８へ燃料を戻すリリーフ配管９には、プレッシャリミッタ１０が取り付けられている。このプレッシャリミッタ１０は安全弁であり、コモンレール１内の実レール圧が限界設定値を超えた際に開弁して、コモンレール１の実レール圧を限界設定値以下に抑える。
コモンレール１には、コモンレール１内の実レール圧が所定の開弁圧（目標レール圧）を超えた状態の時に開弁してコモンレール１内の燃料を低圧側へ流す減圧弁１１が取り付けられている。この減圧弁１１は搭載されない場合もある。
コモンレール１から燃料タンク８へ燃料を戻すリリーフ配管９には、プレッシャリミッタ１０が取り付けられている。このプレッシャリミッタ１０は安全弁であり、コモンレール１内の実レール圧が限界設定値を超えた際に開弁して、コモンレール１の実レール圧を限界設定値以下に抑える。
コモンレール１には、コモンレール１内の実レール圧が所定の開弁圧（目標レール圧）を超えた状態の時に開弁してコモンレール１内の燃料を低圧側へ流す減圧弁１１が取り付けられている。この減圧弁１１は搭載されない場合もある。
インジェクタ２は、エンジンの各気筒毎に搭載されて燃料を各気筒の燃焼室内に噴射供給するものであり、コモンレール１より分岐する複数のインジェクタ配管７の下流端に接続されて、制御装置４から与えられる信号（噴射の指令パルス）に基づいてコモンレール１に蓄圧された高圧燃料を噴射する。
サプライポンプ３は、コモンレール１へ高圧燃料を圧送する燃料ポンプであり、燃料タンク８内の燃料を燃料フィルタ８ａを介してサプライポンプ３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１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によって駆動される。なお、このカムシャフトは、エンジン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３には、高圧ポンプに吸引される燃料の量を調整するＳＣＶ（吸入調量弁）１２が搭載されており、このＳＣＶ１２が制御装置４によって調整されることにより、コモンレール１に蓄圧される実レール圧が調整される。
また、サプライポンプ３には、高圧ポンプに吸引される燃料の量を調整するＳＣＶ（吸入調量弁）１２が搭載されており、このＳＣＶ１２が制御装置４によって調整されることにより、コモンレール１に蓄圧される実レール圧が調整される。
（制御装置４の説明）
制御装置４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、ＳＲＡＭまたはＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路、インジェクタ駆動回路およびポンプ駆動回路等の機能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が設けられている。そして、制御装置４に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、制御装置４に接続されるセンサ類には、アクセル開度を検出するアクセルセンサ１３、エンジン回転数を検出する回転数センサ１４、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ１５、コモンレール１に蓄圧されたレール圧を検出するレール圧センサ１６、インジェクタ２に供給される燃料の温度を検出する燃料温度センサ１７、およびその他のセンサ類１８がある。
制御装置４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、ＳＲＡＭまたはＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路、インジェクタ駆動回路およびポンプ駆動回路等の機能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が設けられている。そして、制御装置４に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、制御装置４に接続されるセンサ類には、アクセル開度を検出するアクセルセンサ１３、エンジン回転数を検出する回転数センサ１４、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ１５、コモンレール１に蓄圧されたレール圧を検出するレール圧センサ１６、インジェクタ２に供給される燃料の温度を検出する燃料温度センサ１７、およびその他のセンサ類１８がある。
［実施例１の特徴］
本発明にかかる燃料噴射制御について説明する。
制御装置４は、エンジン騒音およびエンジン振動の防止、排気ガスの浄化、エンジン出力と燃費を高い次元で両立するために、現運転状態に応じて１サイクルの噴射期間における噴射形態（単噴射モード、パイロット噴射モードなど）を変更する制御を実施する。
また、制御装置４は、パイロット噴射モード等のマルチ噴射を実行する際にも、エンジン騒音およびエンジン振動の防止、排気ガスの浄化、エンジン出力と燃費を高い次元で両立するために、現運転状態に応じて前噴射（例えば、パイロット噴射）と、その前噴射に続く後噴射（例えば、メイン噴射）のインターバルを変更する制御を実施する。
本発明にかかる燃料噴射制御について説明する。
制御装置４は、エンジン騒音およびエンジン振動の防止、排気ガスの浄化、エンジン出力と燃費を高い次元で両立するために、現運転状態に応じて１サイクルの噴射期間における噴射形態（単噴射モード、パイロット噴射モードなど）を変更する制御を実施する。
また、制御装置４は、パイロット噴射モード等のマルチ噴射を実行する際にも、エンジン騒音およびエンジン振動の防止、排気ガスの浄化、エンジン出力と燃費を高い次元で両立するために、現運転状態に応じて前噴射（例えば、パイロット噴射）と、その前噴射に続く後噴射（例えば、メイン噴射）のインターバルを変更する制御を実施する。
（パイロット噴射モードの基本説明）
次に、インターバルを最短にする制御を、パイロット噴射と、それに続くメイン噴射との間のインターバルを例に説明する。
ここで、「パイロット噴射モード」は、１サイクルの噴射期間内に「パイロット噴射→インターバル→メイン噴射」を行う噴射形態である。
具体的に、制御装置４は、図２（ａ）の上段に示すように、現運転状態に応じた噴射開始時期に達すると、（１）インジェクタ２を開弁させる指令パルス（ＯＮ）を現運転状態に応じて算出されたパイロット指令期間ＴＱｐに亘って出力し、（２）インジェクタ２を閉弁させる指令パルス停止（ＯＦＦ）を現運転状態に応じて算出された指令インターバルＴint に亘って行い、（３）再びインジェクタ２を開弁させる指令パルス（ＯＮ）を現運転状態に応じて算出されたメイン指令期間ＴＱｍに亘って出力するものである。
これによって、インジェクタ２の噴射率は、図２（ａ）の下段に示すように変化し、パイロット噴射モードが実行される。
次に、インターバルを最短にする制御を、パイロット噴射と、それに続くメイン噴射との間のインターバルを例に説明する。
ここで、「パイロット噴射モード」は、１サイクルの噴射期間内に「パイロット噴射→インターバル→メイン噴射」を行う噴射形態である。
具体的に、制御装置４は、図２（ａ）の上段に示すように、現運転状態に応じた噴射開始時期に達すると、（１）インジェクタ２を開弁させる指令パルス（ＯＮ）を現運転状態に応じて算出されたパイロット指令期間ＴＱｐに亘って出力し、（２）インジェクタ２を閉弁させる指令パルス停止（ＯＦＦ）を現運転状態に応じて算出された指令インターバルＴint に亘って行い、（３）再びインジェクタ２を開弁させる指令パルス（ＯＮ）を現運転状態に応じて算出されたメイン指令期間ＴＱｍに亘って出力するものである。
これによって、インジェクタ２の噴射率は、図２（ａ）の下段に示すように変化し、パイロット噴射モードが実行される。
（実施例１の背景）
近年では、更なる燃焼騒音および排気ガスの更なる低減を目指して、パイロット噴射とメイン噴射のインターバルを短縮する技術が提案されている。
ところで、指令インターバルが極めて短くなると、インジェクタ２から噴射される実噴射量が急激に大きくなる特性があるが、実噴射量が急激に大きくなる指令インターバルは、図２（ｂ）に示すように、インジェクタ２の機差バラツキによって異なる。そこで、従来技術では、指令インターバルが極めて短い所で実噴射量にバラツキが生じるのを回避するために、図２（ｂ）に示すように、インジェクタ２毎の噴射バラツキが生じないところで最短指令インターバルＪを設定していた。
このように、従来技術では、インジェクタ２毎に噴射バラツキが生じないマージンを確保して最短指令インターバルＪを設定しているので、実インターバルを実質的な最短にすることはできなかった。
近年では、更なる燃焼騒音および排気ガスの更なる低減を目指して、パイロット噴射とメイン噴射のインターバルを短縮する技術が提案されている。
ところで、指令インターバルが極めて短くなると、インジェクタ２から噴射される実噴射量が急激に大きくなる特性があるが、実噴射量が急激に大きくなる指令インターバルは、図２（ｂ）に示すように、インジェクタ２の機差バラツキによって異なる。そこで、従来技術では、指令インターバルが極めて短い所で実噴射量にバラツキが生じるのを回避するために、図２（ｂ）に示すように、インジェクタ２毎の噴射バラツキが生じないところで最短指令インターバルＪを設定していた。
このように、従来技術では、インジェクタ２毎に噴射バラツキが生じないマージンを確保して最短指令インターバルＪを設定しているので、実インターバルを実質的な最短にすることはできなかった。
（実施例１の構成）
上記の不具合を解決するために、実施例１の制御装置４は、「最短指令インターバル測定手段」と「最短指令インターバル実行手段」が設けられている。
「最短指令インターバル測定手段」は、エンジンの安定運転状態（例えば、暖機完了後のアイドリング状態）を含む学習条件（例えば、車両走行距離が所定距離に達する毎）が成立すると、各インジェクタ２毎に１サイクルの噴射期間におけるパイロット噴射（前噴射）と、それに続くメイン噴射（後噴射）との指令インターバルを、予め設定された基準インターバル（例えば、噴射バラツキが生じないマージンが確保されたインターバル：例えば従来の最短指令インターバルＪ）から徐々に短縮してゆき、各インジェクタ２から噴射される実噴射量が急増した時あるいは急増する直前の最短指令インターバルＡ１〜Ａ４を各インジェクタ毎２に測定する学習プログラムであり、各インジェクタ２毎に測定された各最短指令インターバルＡ１〜Ａ４は、記憶装置に記憶される。
上記の不具合を解決するために、実施例１の制御装置４は、「最短指令インターバル測定手段」と「最短指令インターバル実行手段」が設けられている。
「最短指令インターバル測定手段」は、エンジンの安定運転状態（例えば、暖機完了後のアイドリング状態）を含む学習条件（例えば、車両走行距離が所定距離に達する毎）が成立すると、各インジェクタ２毎に１サイクルの噴射期間におけるパイロット噴射（前噴射）と、それに続くメイン噴射（後噴射）との指令インターバルを、予め設定された基準インターバル（例えば、噴射バラツキが生じないマージンが確保されたインターバル：例えば従来の最短指令インターバルＪ）から徐々に短縮してゆき、各インジェクタ２から噴射される実噴射量が急増した時あるいは急増する直前の最短指令インターバルＡ１〜Ａ４を各インジェクタ毎２に測定する学習プログラムであり、各インジェクタ２毎に測定された各最短指令インターバルＡ１〜Ａ４は、記憶装置に記憶される。
なお、この実施例１では、インジェクタ２から噴射される実噴射量が急増することを検出する手段として、エンジン回転数（エンジンの運転状態の一例）を検出する回転数センサ１４を用いる例を示す。
「最短指令インターバル実行手段」は、エンジンの運転状態が所定の運転状態時（例えば、エンジン負荷が小さい時）に、各インジェクタ２毎に記憶された最短指令インターバルＡ１〜Ａ４を用いて各インジェクタ２の噴射制御を実行する実行プログラムである。
「最短指令インターバル実行手段」は、エンジンの運転状態が所定の運転状態時（例えば、エンジン負荷が小さい時）に、各インジェクタ２毎に記憶された最短指令インターバルＡ１〜Ａ４を用いて各インジェクタ２の噴射制御を実行する実行プログラムである。
「最短指令インターバル測定手段」の制御例を、図１のフローチャートを参照して説明する。
エンジンの運転中に、この制御ルーチンに侵入すると（スタート）、先ずステップＳ１、Ｓ２において、学習条件が成立しているか否かの判定を行う。具体的に、ステップＳ１では、車両走行距離が所定距離に達した場合、あるいはインジェクタ２の劣化を判定する時期に達した場合に、最短の指令インターバルを学習実行時期であると判定する。ステップＳ２では、現在のエンジンの運転状態がアイドリングで安定しているか否かの判定を行う。このステップＳ２の判定結果がＮＯの場合は、ステップＳ１へ戻る。
エンジンの運転中に、この制御ルーチンに侵入すると（スタート）、先ずステップＳ１、Ｓ２において、学習条件が成立しているか否かの判定を行う。具体的に、ステップＳ１では、車両走行距離が所定距離に達した場合、あるいはインジェクタ２の劣化を判定する時期に達した場合に、最短の指令インターバルを学習実行時期であると判定する。ステップＳ２では、現在のエンジンの運転状態がアイドリングで安定しているか否かの判定を行う。このステップＳ２の判定結果がＮＯの場合は、ステップＳ１へ戻る。
ステップＳ２の判定結果がＹＥＳの場合は、学習条件が成立していると判断して、各インジェクタ２の指令インターバル（具体的には、短縮完了フラグの立っていないインジェクタ２の指令インターバル）を、徐々に短縮する（ステップＳ３）。なお、短縮を開始する際の指令インターバルは、例えば予め設定された基準インターバルである。
次に、エンジンの回転変動が大きくなったか否かの判定を行う（ステップＳ４）。言い方を変えると、実インターバルの短縮によって実噴射量の急増があったか否かの判断を行う。このステップＳ４の判定結果がＮＯの場合は、ステップＳ３へ戻る。
ステップＳ４の判定結果がＹＥＳの場合は、エンジンの回転変動を大きくした気筒（実インターバルの短縮によって実噴射量の急増があった図中♯ｎ気筒）のインジェクタ２の指令インターバルの短縮を終了する（短縮完了フラグを立てる）とともに、そのインジェクタ２におけるその時（エンジンの回転変動を大きくした時）の指令インターバルを、そのインジェクタ２における最短指令インターバルとしてキャッシュ等に一時記憶する（ステップＳ５）。
ステップＳ４の判定結果がＹＥＳの場合は、エンジンの回転変動を大きくした気筒（実インターバルの短縮によって実噴射量の急増があった図中♯ｎ気筒）のインジェクタ２の指令インターバルの短縮を終了する（短縮完了フラグを立てる）とともに、そのインジェクタ２におけるその時（エンジンの回転変動を大きくした時）の指令インターバルを、そのインジェクタ２における最短指令インターバルとしてキャッシュ等に一時記憶する（ステップＳ５）。
次に、全気筒のインジェクタ２の指令インターバルの短縮が終了したか（即ち、全ての気筒で短縮完了フラグが立ったか）否かの判定を行う（ステップＳ６）。このステップＳ６の判定結果がＮＯの場合は、最短指令インターバルの測定が完了していない気筒があると判断して、ステップＳ３へ戻る。
ステップＳ６の判定結果がＹＥＳの場合は、全気筒の最短指令インターバルＡ１〜Ａ４を、記憶装置に記憶させ（ステップＳ７）、この制御ルーチンを終了する（エンド）。
ステップＳ６の判定結果がＹＥＳの場合は、全気筒の最短指令インターバルＡ１〜Ａ４を、記憶装置に記憶させ（ステップＳ７）、この制御ルーチンを終了する（エンド）。
（実施例１の効果）
上述したように、実施例１の燃料噴射装置は、インジェクタ２毎に実噴射量の急増する指令インターバルが異なることを利用して最短指令インターバルＡ１〜Ａ４を求めるため、パイロット噴射とメイン噴射の間の実インターバルを最短にすることができる。即ち、インジェクタ２毎のバラツキを考慮して設定された従来の最短指令インターバルＪより短い最短指令インターバルＡ１〜Ａ４に設定できるため、更なる燃焼騒音の低減、排気ガスの低減を実現できる。
上述したように、実施例１の燃料噴射装置は、インジェクタ２毎に実噴射量の急増する指令インターバルが異なることを利用して最短指令インターバルＡ１〜Ａ４を求めるため、パイロット噴射とメイン噴射の間の実インターバルを最短にすることができる。即ち、インジェクタ２毎のバラツキを考慮して設定された従来の最短指令インターバルＪより短い最短指令インターバルＡ１〜Ａ４に設定できるため、更なる燃焼騒音の低減、排気ガスの低減を実現できる。
また、最短の実インターバルを実現するために、インジェクタ２の公差を縮小する必要がないため、インジェクタ２の製造コストの上昇を抑えることが可能になる。また、インジェクタ２に摩耗等による経時変化が生じたとしても、学習条件が成立する毎に最短指令インターバルＡ１〜Ａ４が求められるため、長期に亘って高い精度と信頼性を得ることができる。
さらに、複数の気筒の各インジェクタ２毎に最短指令インターバルＡ１〜Ａ４を求めるため、指令インターバルが極めて短い運転状態でも、各インジェクタ２の実噴射量がバラつく不具合がない。このため、複数の気筒を備えたエンジンで、各気筒のインターバルを極めて短くしても、エンジン回転が不安定になることがない。
実施例２を説明する。なお、実施例１と同一符号は、実施例１と同一機能物を示すものである。
上記の実施例１の制御装置４は、「最短指令インターバル測定手段」によって各インジェクタ２毎に最短指令インターバルＡ１〜Ａ４を求め、「最短指令インターバル実行手段」によって所定のエンジン運転状態の時に「最短指令インターバル測定手段」で求めておいた各最短指令インターバルＡ１〜Ａ４をそのまま用いる例を示した。
上記の実施例１の制御装置４は、「最短指令インターバル測定手段」によって各インジェクタ２毎に最短指令インターバルＡ１〜Ａ４を求め、「最短指令インターバル実行手段」によって所定のエンジン運転状態の時に「最短指令インターバル測定手段」で求めておいた各最短指令インターバルＡ１〜Ａ４をそのまま用いる例を示した。
これに対し、この実施例２の制御装置４は、「偏差計測手段」と「指令インターバル補正手段」により、各最短指令インターバルＡ１〜Ａ４を得るものである。
「偏差計測手段」は、各インジェクタ２毎に最短指令インターバル（指令インターバルを徐々に短縮していって実噴射量が急増する時の指令インターバル）を求め（ここまでは、実施例１と同じ）、その最短指令インターバルと、予め与えられた基準インターバル（例えば、噴射バラツキが生じないマージンが確保された例えば従来の最短指令インターバルＪ、あるいは機差中央値Ｃ）との偏差Ｂ１〜Ｂ４を求めて記憶装置に記憶させるプログラムである。
「偏差計測手段」は、各インジェクタ２毎に最短指令インターバル（指令インターバルを徐々に短縮していって実噴射量が急増する時の指令インターバル）を求め（ここまでは、実施例１と同じ）、その最短指令インターバルと、予め与えられた基準インターバル（例えば、噴射バラツキが生じないマージンが確保された例えば従来の最短指令インターバルＪ、あるいは機差中央値Ｃ）との偏差Ｂ１〜Ｂ４を求めて記憶装置に記憶させるプログラムである。
「偏差計測手段」の具体的な例を図４を参照して２つ説明する。
（１）「偏差計測手段」の第１例は、実施例１のステップＳ１〜Ｓ６に示すように、各インジェクタ２毎に最短指令インターバルＡ１〜Ａ４を求める。
次に、実施例１のステップＳ７に相当するステップにおいて、図４（ａ）に示すように、各インジェクタ２毎における最短指令インターバルＡ１〜Ａ４と、予め与えられた機差中央値Ｃ（基準インターバルの一例）との偏差Ｂ１〜Ｂ４を求めて記憶装置に記憶させるものである。
（１）「偏差計測手段」の第１例は、実施例１のステップＳ１〜Ｓ６に示すように、各インジェクタ２毎に最短指令インターバルＡ１〜Ａ４を求める。
次に、実施例１のステップＳ７に相当するステップにおいて、図４（ａ）に示すように、各インジェクタ２毎における最短指令インターバルＡ１〜Ａ４と、予め与えられた機差中央値Ｃ（基準インターバルの一例）との偏差Ｂ１〜Ｂ４を求めて記憶装置に記憶させるものである。
（２）「偏差計測手段」の第２例は、実施例１のステップＳ１〜Ｓ６に示すように、各インジェクタ２毎に最短指令インターバルＡ１〜Ａ４を求める。
次に、実施例１のステップＳ７に相当するステップにおいて、図４（ｂ）に示すように、各インジェクタ２毎における最短指令インターバルＡ１〜Ａ４と、予め与えられた最短指令インターバルＪ（基準インターバルの一例）との偏差Ｂ１〜Ｂ４を求めて記憶装置に記憶させるものである。
次に、実施例１のステップＳ７に相当するステップにおいて、図４（ｂ）に示すように、各インジェクタ２毎における最短指令インターバルＡ１〜Ａ４と、予め与えられた最短指令インターバルＪ（基準インターバルの一例）との偏差Ｂ１〜Ｂ４を求めて記憶装置に記憶させるものである。
「指令インターバル補正手段」は、エンジンの運転状態が所定の運転状態時（例えば、エンジン負荷が小さい時）に、「偏差計測手段」で求めた偏差（即ち、記憶装置に記憶された偏差）Ｂ１〜Ｂ４に基づいて指令インターバルを補正することで各最短指令インターバルＡ１〜Ａ４を実行するプログラムである。
このように設けても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
具体的に、インジェクタ２毎に実噴射量の急増する指令インターバルが異なることを利用して基準インターバルに対する偏差Ｂ１〜Ｂ４を求めるため、パイロット噴射とメイン噴射の間の実インターバルを最短にすることが可能になる。即ち、インジェクタ２毎のバラツキを考慮して設定された従来の最短指令インターバルＪより短い最短指令インターバルＡ１〜Ａ４にできるため、燃焼騒音および排気ガスの悪化をより低減することが可能になる。
また、最短の実インターバルを実現するために、インジェクタ２の公差を縮小する必要がないため、インジェクタ２の製造コストの上昇を抑えることが可能になる。また、インジェクタ２に摩耗等による経時変化が生じたとしても、学習条件が成立する毎に偏差Ｂ１〜Ｂ４が求められるため、長期に亘って高い精度と信頼性を得ることができる。
具体的に、インジェクタ２毎に実噴射量の急増する指令インターバルが異なることを利用して基準インターバルに対する偏差Ｂ１〜Ｂ４を求めるため、パイロット噴射とメイン噴射の間の実インターバルを最短にすることが可能になる。即ち、インジェクタ２毎のバラツキを考慮して設定された従来の最短指令インターバルＪより短い最短指令インターバルＡ１〜Ａ４にできるため、燃焼騒音および排気ガスの悪化をより低減することが可能になる。
また、最短の実インターバルを実現するために、インジェクタ２の公差を縮小する必要がないため、インジェクタ２の製造コストの上昇を抑えることが可能になる。また、インジェクタ２に摩耗等による経時変化が生じたとしても、学習条件が成立する毎に偏差Ｂ１〜Ｂ４が求められるため、長期に亘って高い精度と信頼性を得ることができる。
さらに、複数の気筒の各インジェクタ２毎に基準インターバルに対する偏差Ｂ１〜Ｂ４が求められるため、指令インターバルが極めて短い運転状態でも、各インジェクタ２の実噴射量がバラつく不具合がない。このため、複数の気筒を備えたエンジンで、各気筒のインターバルを極めて短くしても、エンジン回転が不安定になることがない。
［変形例］
上記の実施例では、インジェクタ２から噴射される実噴射量が急増することを検出する手段として、エンジン回転数を検出する回転数センサ１４を用いる例を示したが、筒内圧センサ、筒内のイオン電流センサ、エンジン振動センサ、排気ガスの空燃比センサなど、他のセンサによってエンジンの運転状態あるいは燃焼室の燃焼状態を検出することで、インジェクタ２から噴射される実噴射量が急増することを検出しても良い。もちろん、複数のセンサを組み合わせてインジェクタ２から噴射される実噴射量が急増することを検出しても良い。
上記の実施例では、インジェクタ２から噴射される実噴射量が急増することを検出する手段として、エンジン回転数を検出する回転数センサ１４を用いる例を示したが、筒内圧センサ、筒内のイオン電流センサ、エンジン振動センサ、排気ガスの空燃比センサなど、他のセンサによってエンジンの運転状態あるいは燃焼室の燃焼状態を検出することで、インジェクタ２から噴射される実噴射量が急増することを検出しても良い。もちろん、複数のセンサを組み合わせてインジェクタ２から噴射される実噴射量が急増することを検出しても良い。
上記の実施例では、パイロット噴射モードを例にインターバルを短縮する例を説明した。これに対し、メイン噴射の前に複数回のプレ噴射（微小噴射）を行う噴射形態においてプレ噴射とプレ噴射の間のインターバルを短縮する手段として本発明を適用しても良い。あるいは、略同等量の噴射を複数回に分けて噴射する噴射形態において前後の噴射のインターバルを短縮する手段として本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、本発明をコモンレール式燃料噴射装置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装置に本発明を適用しても良い。即ち、例えば、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装置に本発明を適用しても良い。
２ インジェクタ
４ 制御装置（最短指令インターバル測定手段、最短指令インターバル実行手段、偏差計測手段、指令インターバル補正手段の機能を含む）
１４ 回転数センサ（インジェクタから噴射される実噴射量が急増することを検出する手段）
４ 制御装置（最短指令インターバル測定手段、最短指令インターバル実行手段、偏差計測手段、指令インターバル補正手段の機能を含む）
１４ 回転数センサ（インジェクタから噴射される実噴射量が急増することを検出する手段）
Claims (5)
- 内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタと、このインジェクタの噴射開始および噴射停止を制御して、１サイクルの噴射期間に複数回の噴射を実行可能な制御装置とを備える燃料噴射装置であって、
前記制御装置は、
前記内燃機関の安定運転状態を含む学習条件が成立すると、１サイクルの噴射期間における前噴射と、その前噴射に続く後噴射との指令インターバルを徐々に短縮してゆき、前記インジェクタから噴射される実噴射量が急増した時あるいは急増する直前の最短指令インターバルを求める最短指令インターバル測定手段を備えることを特徴とする燃料噴射装置。 - 請求項１に記載の燃料噴射装置において、
前記内燃機関は複数の気筒を備え、前記インジェクタは前記複数の気筒毎に設けられるものであり、
前記制御装置は、各インジェクタ毎に前記最短指令インターバルを求めることを特徴とする燃料噴射装置。 - 内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタと、このインジェクタの噴射開始および噴射停止を制御して、１サイクルの噴射期間に複数回の噴射を実行可能な制御装置とを備える燃料噴射装置であって、
前記制御装置は、
前記内燃機関の安定運転状態を含む学習条件が成立すると、１サイクルの噴射期間における前噴射と、その前噴射に続く後噴射との指令インターバルを徐々に短縮してゆき、前記インジェクタから噴射される実噴射量が急増する時の前記指令インターバルと、予め与えられた基準インターバルとの偏差を求める偏差計測手段と、
この偏差計測手段で求めた前記偏差に基づいて前記指令インターバルを補正する指令インターバル補正手段と、
を備えることを特徴とする燃料噴射装置。 - 請求項３に記載の燃料噴射装置において、
前記内燃機関は複数の気筒を備え、前記インジェクタは前記複数の気筒毎に設けられるものであり、
前記制御装置は、各インジェクタ毎に前記偏差を求めることを特徴とする燃料噴射装置。 - 請求項１〜請求項４に記載の燃料噴射装置において、
前記インジェクタから噴射される実噴射量が急増することを検出する手段は、前記内燃機関の運転状態あるいは前記燃焼室の燃焼状態を検出するセンサであることを特徴とする燃料噴射装置。
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2005
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081202 |