JP2009108800A - 内燃機関の燃料噴射システム - Google Patents
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Abstract
【課題】コモンレール式燃料噴射システムにおいて、燃料噴射に起因してコモンレール内に生じる圧力の変化より、燃料噴射時期をより簡単な手法で且つ精度良く算出し、燃料噴射時期又は燃料噴射期間をより精度良く制御できる技術を提供する。
【解決手段】コモンレール式燃料噴射システムにおいて、燃料噴射に起因してコモンレール内の圧力が低下した際に、その圧力の低下曲線の2点をサンプリングし、その2点を結ぶことによって定まる直線と、燃料噴射前のコモンレール内の圧力を示す直線との交点をもって、燃料噴射開始時期を特定する。
【選択図】図3
【解決手段】コモンレール式燃料噴射システムにおいて、燃料噴射に起因してコモンレール内の圧力が低下した際に、その圧力の低下曲線の2点をサンプリングし、その2点を結ぶことによって定まる直線と、燃料噴射前のコモンレール内の圧力を示す直線との交点をもって、燃料噴射開始時期を特定する。
【選択図】図3
Description
本発明は、コモンレールに蓄圧状態で貯留された燃料を燃料噴射弁から燃焼室内に噴射する内燃機関の燃料噴射システムに関する。
ディーゼル機関のような内燃機関の燃料噴射制御に関して、燃料噴射圧力の高圧化を図り、燃料の噴射時期及び噴射量等の噴射特性を運転状態に応じて最適に制御する方法として、コモンレール式燃料噴射システムが知られている。コモンレール式燃料噴射システムは、燃料ポンプによって所定圧力に加圧された燃料を複数の燃料噴射弁に対して共通するコモンレールに貯留し、コモンレールに貯留した燃料を各燃料噴射弁から対応する燃焼室内に噴射する燃料噴射システムである。コントローラは、加圧された燃料が各燃料噴射弁において運転状態に対して最適な噴射条件で噴射されるように、コモンレールの燃料圧と各燃料噴射弁の作動とを制御している。
ここで、上述の内燃機関において、燃料噴射時期は機関の性能に大きく影響を及ぼす。すなわち、燃料噴射時期が最適値からずれてくると排気ガス中の有害成分の量が多くなったり、騒音が増大したりする不都合が発生するため、燃料噴射時期は常に最適値に制御する必要がある。これに対し、電子制御式の内燃機関では、燃料噴射時期について機関回転数と負荷とよりなるマップを設け、機関の運転中においてその回転数と負荷に対応した燃料噴射時期をマップより演算し、この算出された燃料噴射時期が得られるように燃料噴射弁を駆動している。ところが、燃料噴射弁の個々の変動や経時変化によって、コントローラがマップより計算される燃料噴射時期で噴射するよう指令しても、実際の燃料噴射時期が内燃機関に最適な燃焼を行わせる時期からずれてくる場合があった。そうすると、排気ガス中の有害成分の量が増大したり、騒音が大きくなったりするおそれがあった。
これに対し、コモンレールの圧力の低下開始前の平均圧力を示す直線と、コモンレールの圧力の最大低下傾斜を有する一次近似直線との交点の時間をコモンレール圧力の低下開始時期とみなす技術が提案されている(特許文献1参照。)。この技術では、燃料噴射弁からの燃料噴射が開始されると燃料噴射時期までの噴射遅れ時間を求め、基本目標噴射時期と噴射遅れ時間とから噴射指令信号の出力時期を決定する。
この技術においては、コモンレールの圧力の低下において、低下する圧力の最大傾斜の傾きを有する曲線上の点(変曲点)における一時回帰直線に近似するため、その演算量も多く、制御が複雑になる場合があった。
その他の関連技術としては、コモンレールの圧力の変化率が予め定められた閾値とクロスした時期から算出した燃料噴射開始時期に基づいて、噴射指令信号を制御する技術が提案されている(特許文献2参照。)。
特開平11−101149号公報
特許3695207号公報
特開平11−148410号公報
特開平11−153056号公報
特開2003−227394号公報
特開2003−262152号公報
本発明の目的とするところは、コモンレール式燃料噴射システムにおいて、燃料噴射に起因してコモンレール内に生じる圧力の変化より、燃料噴射時期をより簡単な手法で且つ精度良く算出し、燃料噴射時期又は燃料噴射期間をより精度良く制御できる技術を提供することである。
上記目的を達成するための本発明においては、コモンレール式燃料噴射システムにおいて、燃料噴射に起因してコモンレール内の圧力が低下した際に、その圧力の低下曲線の2点をサンプリングし、その2点を結ぶことによって定まる直線と、燃料噴射前のコモンレール内の圧力を示す直線との交点をもって、燃料噴射開始時期を特定することを最大の特徴とする。
より詳しくは、内燃機関の燃料タンクから燃料ポンプによって圧送された燃料を貯留するコモンレールと、
前記コモンレールに接続され、前記コモンレールから供給された燃料を燃焼室に噴射する燃料噴射弁と、
前記内燃機関の要求運転状態に応じて、所定のタイミングで前記燃料噴射弁に燃料噴射指令を提供する噴射時期制御手段と、
前記噴射時期制御手段による燃料噴射指令と前記燃料噴射弁による実際の燃料噴射との時間差の、目標値からのずれを検出するとともに、該ずれを修正する噴射時期修正手段と、
を備え、
前記噴射時期修正手段は、
前記燃料噴射弁による燃料噴射に起因する前記コモンレール内の圧力の低下を検出する圧力検出手段を有し、
前記コモンレール内の圧力の低下曲線における2点をサンプリングすることにより前記圧力の低下を直線近似し、
前記直線近似によって得られた直線と、前記燃料噴射前のコモンレール内の圧力を示す直線とが交わる時間をもって、燃料噴射開始時期とし、
前記燃料噴射開始時期に基づいて前記ずれを修正することを特徴とする。
前記コモンレールに接続され、前記コモンレールから供給された燃料を燃焼室に噴射する燃料噴射弁と、
前記内燃機関の要求運転状態に応じて、所定のタイミングで前記燃料噴射弁に燃料噴射指令を提供する噴射時期制御手段と、
前記噴射時期制御手段による燃料噴射指令と前記燃料噴射弁による実際の燃料噴射との時間差の、目標値からのずれを検出するとともに、該ずれを修正する噴射時期修正手段と、
を備え、
前記噴射時期修正手段は、
前記燃料噴射弁による燃料噴射に起因する前記コモンレール内の圧力の低下を検出する圧力検出手段を有し、
前記コモンレール内の圧力の低下曲線における2点をサンプリングすることにより前記圧力の低下を直線近似し、
前記直線近似によって得られた直線と、前記燃料噴射前のコモンレール内の圧力を示す直線とが交わる時間をもって、燃料噴射開始時期とし、
前記燃料噴射開始時期に基づいて前記ずれを修正することを特徴とする。
本発明によれば、燃料噴射の際の、コモンレール内の圧力の低下曲線における2点をサンプリングするという簡単な手法により、前記圧力の低下を直線近似し、この近似直線と前記燃料噴射前のコモンレール内の圧力を示す直線とが交わる時間をもって、燃料噴射開始時期とする。よって、より簡単な制御でより正確に、実際の燃料噴射開始時期を特定することができる。
また、本発明においては、前記噴射時期制御手段によって、前記内燃機関の1サイクルに複数回の燃料噴射指令を前記燃料噴射弁に供給させることで副噴射制御を実施し、
前記複数回の燃料噴射指令の時期は、各燃料噴射における前記燃料噴射開始時期の間のインターバルに基づいて制御されるようにしてもよい。
前記複数回の燃料噴射指令の時期は、各燃料噴射における前記燃料噴射開始時期の間のインターバルに基づいて制御されるようにしてもよい。
ここで、パイロット噴射など、内燃機関の1サイクルに複数回の燃料噴射を行う副噴射制御においては、副噴射と主噴射の燃料噴射間のインターバルが、機関の運転性能や排気浄化性能に影響を及ぼす。そして、副噴射の各燃料噴射における燃料噴射時期の制御を正確に行うためには、副噴射と主噴射の燃料噴射間のインターバルを簡単な手法で迅速に取得することが必要となる。
ここで、本発明を副噴射と主噴射の各々に対して適用すれば、副噴射と主噴射の燃料噴射開始時期をより簡単な手法により、且つより正確に取得することができる。そうすると
、各燃料噴射における燃料噴射開始時期の差から各燃料噴射のインターバルをより簡単に、且つより正確に取得することができる。結果として、内燃機関の副噴射制御における副噴射と主噴射のインターバルをより高速且つ正確に最適化することができ、より確実に、内燃機関の運転性能または排気特性を向上させることができる。
、各燃料噴射における燃料噴射開始時期の差から各燃料噴射のインターバルをより簡単に、且つより正確に取得することができる。結果として、内燃機関の副噴射制御における副噴射と主噴射のインターバルをより高速且つ正確に最適化することができ、より確実に、内燃機関の運転性能または排気特性を向上させることができる。
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
本発明にあっては、コモンレール式燃料噴射システムにおいて、燃料噴射に起因してコモンレール内に生じる圧力の変化より、燃料噴射時期をより簡単な手法で且つ精度良く算出し、燃料噴射時期又は燃料噴射期間をより精度良く制御することができる。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。
図1は、本実施例に係る燃料噴射システム10の概略構成を示す図である。図1において、燃料噴射システム10は、4気筒ディーゼル機関の各気筒に設けられる電子制御型の燃料噴射弁1を4つ備えている。この燃料噴射弁1は、高圧配管2によってコモンレール3に接続されている。コモンレール3には燃料ポンプ4が接続され、燃料タンク5の燃料が燃料ポンプ4によってコモンレール3に圧送され供給される。燃料ポンプ4は周知の圧力制御機構を内蔵しており、これによってコモンレール3内の燃料圧力は運転条件に応じた所定の値に制御される。
燃料噴射システム10には、燃料噴射弁1を制御するための電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)6が併設されている。このECU6は、内燃機関の運転条
件や運転者の要求に応じて燃料噴射弁1に燃料噴射指令を提供する。従ってECU6は、本実施例における噴射時期制御手段を構成する。
件や運転者の要求に応じて燃料噴射弁1に燃料噴射指令を提供する。従ってECU6は、本実施例における噴射時期制御手段を構成する。
ECU6には、燃料噴射弁1や燃料ポンプ4などが電気配線を介して接続され、ECU6によって制御されるようになっている。また、ECU6には、CPU、ROM、RAM等が備えられており、ROMには、内燃機関の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。
また、コモンレール3には圧力センサ7が設けられている。この圧力センサ7はコモンレール3内に充填される燃料の圧力を検出する。圧力センサ7からのコモンレール3内の燃料圧力に応じた信号はECU6に送られる。後述のように、燃料噴射弁1からの現実の燃料噴射の開始は圧力センサ7によって検出されるコモンレール3内の燃料圧力の降下時期より把握することができる。
ECU6には圧力センサ7に加え、内燃機関のクランク軸の例えば30°及び720°毎の回転角度に応じたパルス信号を発生するクランクポジションセンサ8、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセルポジションセンサ9が接続され、これらのセンサの信号よりプログラムに従って必要な演算処理を実行し、各気筒の燃料噴射弁1の駆動のための燃料噴射信号の形成が行われる。
ここで、例えば経年変化などにより燃料噴射弁1が劣化した場合について考える。燃料噴射弁1が劣化すると、ECU6から燃料噴射指令が同じタイミングで供給されたとして
も、図2(a)に示すように、燃料噴射弁1の開弁時間τと、燃料噴射量Qの関係が変化する場合がある。そうすると、同じ開弁時間τによって噴射できる燃料噴射量Qが減少する場合があった。これは、図2(b)に示すように、燃料噴射指令に対する燃料噴射弁1の応答が遅れ、実際の燃料噴射開始時期が遅れることに起因する。
も、図2(a)に示すように、燃料噴射弁1の開弁時間τと、燃料噴射量Qの関係が変化する場合がある。そうすると、同じ開弁時間τによって噴射できる燃料噴射量Qが減少する場合があった。これは、図2(b)に示すように、燃料噴射指令に対する燃料噴射弁1の応答が遅れ、実際の燃料噴射開始時期が遅れることに起因する。
このような実際の燃料噴射開始時期の遅れや、それに伴う燃料噴射量Qの減少は、最適時期における燃料噴射を困難とし、内燃機関の運転性能や排気浄化性能が悪化してしまう場合があった。従って、上記のような実際の燃料噴射タイミングの初期値に対する遅れを修正する必要がある。
それに対して本実施例においては、燃料噴射弁1からの燃料噴射があった際の、コモンレール3における圧力の低下が開始する時を実際の燃料噴射開始時期として、この値に基づいて、燃料噴射タイミングの修正を行うこととした。より具体的には、図3に示すように、燃料噴射に起因するコモンレール3内の圧力の低下曲線における2点をサンプリングし、この2点を結んだ直線と、圧力低下前のコモンレール3内の圧力値を示す直線との交点の時間をもって、燃料噴射開始時期とする。
そうすれば、2つの時点におけるコモンレール内圧力を検出し、簡単な演算を行うだけで、より精度よく、実際の燃料噴射開始時期を取得することが可能となる。なお、2回のサンプリングを行う時間は、予め実験などにより最も精度よく燃料噴射開始時期を求められる2点の時間を求めた上で定めてもよい。そして、例えば、サンプル点1におけるコモンレール内圧力が、燃料噴射前のコモンレール内圧力と一致した場合には、実際の燃料噴射時期の遅れによって正常にサンプリングすることが不可能になったと判断し、2点のサンプリングの時間を所定時間遅らせるようにしてもよい。
これによれば、より簡単な手法でより正確に、実際の燃料噴射開始時期を取得できるので、より正確に、実際の燃料噴射開始時期の経年変化などによるずれを修正することが可能となる。その結果、図3(b)に示すような、ECU6からの燃料噴射指令時期と、実際の燃料噴射開始時期の時間差をより精度よく制御することが可能となる。ここで、実際の燃料噴射開始時期の経年変化などによるずれを修正する制御そのものはECU6によって実行される。従ってECU6は本実施例において噴射時期修正手段を構成する。
なお、上記において、圧力低下前のコモンレール3内の圧力値を示す直線は、圧力低下前の圧力センサ7の検出値の平均値としてもよい。この圧力センサ7は、本実施例において圧力検出手段に相当する。
次に、本発明の実施例2について説明する。本実施例においては、本発明をパイロット噴射制御など、内燃機関の1サイクルに複数回の燃料噴射を行う制御に適用した例である。
図4には、パイロット噴射制御に本発明を適用した例を示す。この場合は、パイロット噴射と主噴射のそれぞれ対して、コモンレール内圧力を2点サンプリングし、当該2点を結んだ直線と、燃料噴射前コモンレール内圧力との交点を、それぞれの燃料噴射開始時期とする。そうすると、パイロット噴射と主噴射の間の実インターバルを、より簡単な手法によって、より精度よく求めることができる。
この情報をもとにすれば、最適の実インターバルを得るために、各燃焼噴射指令をいつ出せばよいかの判断を、より確実に行うことができる。また、経年変化などにより燃料噴射弁1の応答に遅れが生じ、実インターバルが最適値からずれた場合にも、パイロット噴
射及び主噴射の燃料噴射指令時期を適宜修正することで、より確実に最適の実インターバルに修正することが可能となる。
射及び主噴射の燃料噴射指令時期を適宜修正することで、より確実に最適の実インターバルに修正することが可能となる。
1・・・燃料噴射弁
2・・・高圧配管
3・・・コモンレール
4・・・燃料ポンプ
5・・・燃料タンク
6・・・ECU
7・・・圧力センサ
8・・・クランクポジションセンサ
9・・・アクセルポジションセンサ
10・・・燃料噴射システム
2・・・高圧配管
3・・・コモンレール
4・・・燃料ポンプ
5・・・燃料タンク
6・・・ECU
7・・・圧力センサ
8・・・クランクポジションセンサ
9・・・アクセルポジションセンサ
10・・・燃料噴射システム
Claims (2)
- 内燃機関の燃料タンクから燃料ポンプによって圧送された燃料を貯留するコモンレールと、
前記コモンレールに接続され、前記コモンレールから供給された燃料を燃焼室に噴射する燃料噴射弁と、
前記内燃機関の要求運転状態に応じて、所定のタイミングで前記燃料噴射弁に燃料噴射指令を提供する噴射時期制御手段と、
前記噴射時期制御手段による燃料噴射指令と前記燃料噴射弁による実際の燃料噴射との時間差の、目標値からのずれを検出するとともに、該ずれを修正する噴射時期修正手段と、
を備え、
前記噴射時期修正手段は、
前記燃料噴射弁による燃料噴射に起因する前記コモンレール内の圧力の低下を検出する圧力検出手段を有し、
前記コモンレール内の圧力の低下曲線における2点をサンプリングすることにより前記圧力の低下を直線近似し、
前記直線近似によって得られた直線と、前記燃料噴射前のコモンレール内の圧力を示す直線とが交わる時間をもって、燃料噴射開始時期とし、
前記燃料噴射開始時期に基づいて前記ずれを修正することを特徴とする内燃機関の燃料噴射システム。 - 前記噴射時期制御手段によって、前記内燃機関の1サイクルに複数回の燃料噴射指令を前記燃料噴射弁に供給させることで副噴射制御を実施し、
前記複数回の燃料噴射指令の時期は、各燃料噴射における前記燃料噴射開始時期の間のインターバルに基づいて制御されることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007283261A JP2009108800A (ja) | 2007-10-31 | 2007-10-31 | 内燃機関の燃料噴射システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007283261A JP2009108800A (ja) | 2007-10-31 | 2007-10-31 | 内燃機関の燃料噴射システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009108800A true JP2009108800A (ja) | 2009-05-21 |
Family
ID=40777527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007283261A Withdrawn JP2009108800A (ja) | 2007-10-31 | 2007-10-31 | 内燃機関の燃料噴射システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009108800A (ja) |
-
2007
- 2007-10-31 JP JP2007283261A patent/JP2009108800A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20110104 |