JP4292717B2 - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コモンレールに蓄圧した高圧燃料を多気筒内燃機関の各気筒に噴射供給するインジェクタを備えた蓄圧式燃料噴射装置に関するもので、特に多気筒内燃機関の特定気筒において多気筒内燃機関の１周期中に３回以上の多段噴射を行うことが可能な蓄圧式燃料噴射装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コモンレールに蓄圧した高圧燃料を多気筒内燃機関の各気筒の燃焼室内に噴射供給する蓄圧式燃料噴射装置（例えば特開平６−１０１５５２号公報等）が知られている。この蓄圧式燃料噴射装置には、主噴射の開始時から安定した燃焼を行って多気筒内燃機関の騒音振動を抑制する目的で、インジェクタを２回開弁させることによって、主噴射（メイン噴射）の前に少量の高圧燃料を先立ち噴射（パイロット噴射）を行うようにしている。
【０００３】
ここで、特開平６−１０１５５２号公報に記載の２段噴射（パイロット−メイン）では、直前気筒噴射終了後のコモンレール圧力：ＮＰＣとパイロット噴射通電期間：ＴＱＰとパイロットインターバル：ＴＩＮＴとからパイロット噴射終了遅れ時間：ＴＤＥＰとメイン噴射開始遅れ時間：ＴＤＭとを算出し、運転状態の検出値を用いて算出したメイン噴射時期：ＴＦＩＮ、パイロット噴射終了遅れ時間：ＴＤＥＰとメイン噴射開始遅れ時間：ＴＤＭとからメイン噴射通電開始時期：ＴＴＭＦを求めている。ここで、図７中のＴＴＰＦはパイロット噴射開始時期である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の技術では、図７の作動タイミングチャートに示したように、多気筒（本例では４気筒）のディーゼルエンジンの各気筒においてエンジンの１周期（１行程）中に最大２回の噴射を行っているが、最近、図７の最下段に示したような、多気筒（本例では４気筒）のディーゼルエンジンの各気筒においてエンジンの１周期（１行程）中に３段噴射（パイロット−メイン−アフター噴射）を行うことにより、メイン噴射での未燃ガスを燃やすことでスモークの排出を抑えて排気ガス性能の向上を図るという要望がある。ここで、図７のＴＱＰＦはパイロット噴射通電期間で、ＴＱＭＦはメイン噴射通電期間である。
【０００５】
しかし、アフター噴射開始時には、メイン噴射開始時に比べてコモンレール圧力が大幅に低下するため、パイロット噴射終了遅れ時間：ＴＤＥＰおよびメイン噴射開始遅れ時間：ＴＤＭを用いて、アフター噴射通電開始時期：ＴＴＡＦを演算すると、３回目以降のインジェクタの電磁弁への噴射開始時期の誤差が大きく、３回目以降の噴射開始時期の制御精度が悪化するため、スモークの排出が増え、排気ガス性能の向上効果を低減させてしまうという問題が生じる。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、多気筒内燃機関の特定気筒において多気筒内燃機関の１周期中に３回以上の多段噴射を行う際の３回目以降のアフター噴射開始時期の制御精度を向上させることにより、排気ガス性能を向上させることのできる蓄圧式燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、多気筒内燃機関の特定気筒において多気筒内燃機関の１周期中に３段噴射を行う際の３回目のアフター噴射開始時期を、直前気筒噴射終了後のインジェクタ噴射直前の噴射圧力の検出値とメイン噴射のメイン噴射期間とのパラメータに基づいて第１の２次元マップから算出したメイン噴射の噴射終了遅れ時間と、多気筒内燃機関の運転状態の検出値に基づいてマップまたは演算式から算出したメイン噴射とアフター噴射との間の目標インターバルと、直前気筒噴射終了後のインジェクタ噴射直前の噴射圧力の検出値とメイン噴射とアフター噴射との間の目標インターバルとのパラメータに基づいて、メイン噴射開始時に比べて低下する、メイン噴射終了時の噴射圧力の低下分を考慮した第２の２次元マップから算出したアフター噴射の噴射開始遅れ時間とを用いて演算している。
ここで、アフター噴射の噴射開始遅れ時間は、第２の２次元マップを用いると、メイン噴射開始遅れ時間に比べて長い時間に設定される。
【０００８】
それによって、演算されたメイン噴射とアフター噴射との間の目標インターバルに実際のインターバルが追従し、メイン噴射でメイン噴射開始時に比べてアフター噴射開始時の噴射圧力（コモンレール圧力）が大幅に低下することによって生じる３回目のアフター噴射開始時期の誤差が小さくなる。これにより、１回目のパイロット噴射および２回目のメイン噴射の後に実施される３回目のアフター噴射時のインジェクタの噴射開始時期の制御精度を向上させることができるので、３回目の燃料噴射（アフター噴射）によって、２回目の燃料噴射（メイン噴射）での未燃ガスを確実に燃やすことができる。よって、スモークの排出を抑えることができ、黒煙濃度を低下させることができる。したがって、排気ガス性能の向上を図ることができる。また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の第２の２次元マップは、インジェクタ噴射直前の噴射圧力の検出値とメイン噴射とアフター噴射との間の目標インターバルとをパラメータとしてアフター噴射の噴射開始遅れ時間を求めるためのアフター噴射開始遅れ時間マップであることを特徴としている。これにより、アフター噴射の噴射開始遅れ時間が、メイン噴射開始遅れ時間に比べて長い時間に設定される。
【０００９】
請求項３に記載の発明によれば、多気筒内燃機関の特定気筒において多気筒内燃機関の１周期中に３段噴射を行う際の３回目のアフター噴射開始時期を、直前気筒噴射終了後の噴射圧力の検出値とメイン噴射のメイン噴射期間とのパラメータに基づいて第１の２次元マップから算出したメイン噴射の噴射終了遅れ時間と、多気筒内燃機関の運転状態の検出値に基づいてマップまたは演算式から算出したメイン噴射とアフター噴射との間の目標インターバルと、直前気筒噴射終了後の噴射圧力の検出値とメイン噴射のメイン噴射量と多気筒内燃機関の運転状態の検出値とのパラメータに基づいてマップまたは演算式から算出したアフター噴射開始時の噴射圧力の予測値と、アフター噴射開始時の噴射圧力の予測値とメイン噴射とアフター噴射との間の目標インターバルとのパラメータに基づいて、第２の２次元マップから算出したアフター噴射の噴射開始遅れ時間とを用いて演算している。
【００１０】
それによって、演算されたメイン噴射とアフター噴射との間の目標インターバルに実際のインターバルが追従し、メイン噴射でメイン噴射開始時に比べてアフター噴射開始時の噴射圧力（コモンレール圧力）が大幅に低下することによって生じる３回目のアフター噴射開始時期の誤差が小さくなる。これにより、１回目のパイロット噴射および２回目のメイン噴射の後に実施される３回目のアフター噴射時のインジェクタの噴射開始時期の制御精度を向上させることができるので、３回目の燃料噴射（アフター噴射）によって、２回目の燃料噴射（メイン噴射）での未燃ガスを確実に燃やすことができる。よって、スモークの排出を抑えることができ、黒煙濃度を低下させることができる。したがって、排気ガス性能の向上を図ることができる。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の第２の２次元マップは、直前気筒噴射終了後の噴射圧力の検出値と、パイロット噴射とメイン噴射との間のパイロットインターバルとをパラメータとしてメイン噴射の噴射開始遅れ時間を求めるためのメイン噴射開始遅れ時間マップであることを特徴としている。これにより、アフター噴射の噴射開始遅れ時間を、メイン噴射開始遅れ時間マップを用いて精度良く演算することができるので、コストダウンを図ることができる。さらに、請求項５に記載の発明によれば、請求項１ないし請求項４のうちのいずれかに記載の運転状態検出手段は、少なくとも多気筒内燃機関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段、および多気筒内燃機関の負荷を検出する機関負荷検出手段を有している。
【００１２】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態の構成〕
図１ないし図４は本発明の第１実施形態を示したもので、図１および図２はコモンレール式燃料噴射装置を示した図である。
【００１３】
本実施形態のコモンレール式燃料噴射装置は、電子制御方式の蓄圧式燃料噴射装置であって、多気筒内燃機関としての多気筒ディーゼルエンジン（以下エンジンと略す）の各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射供給するための複数のインジェクタ１と、高圧燃料を蓄圧するサージタンクの一種であるコモンレール２と、燃料タンク３から燃料を汲み上げる公知の低圧供給ポンプ（フィードポンプ）４と、この低圧供給ポンプ４より吸入した燃料を高圧に加圧する可変吐出量型の高圧供給ポンプ５と、複数のインジェクタ１および高圧供給ポンプ５を電子制御する電子制御式コントロールユニット（以下ＥＣＵと言う）６とを備えている。
【００１４】
各インジェクタ１は、ノズルニードル１０、ノズルボデー１１、油圧ピストン１２およびノズルホルダー１３等よりなる燃料噴射ノズルと、この燃料噴射ノズルを駆動する電磁式アクチュエータとしての電磁弁７とから構成されている。なお、ノズルボデー１１の先端部には、エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料を噴射する噴射孔２１が形成されている。
【００１５】
ここで、１５は常に高圧燃料が供給される燃料溜り、１６はノズルニードル１０を閉弁方向に付勢するコイルスプリング、１７は油圧ピストン１２の背圧を制御する制御室、１８、１９は通過する燃料の流量を調節するオリフィス（絞り）である。そして、各インジェクタ１は、コモンレール２にそれぞれ連通する複数本の分岐管２２に逆止弁２３を介してそれぞれ接続されている。
【００１６】
そして、インジェクタ１からエンジンへの燃料の噴射は、電磁弁７を駆動するインジェクタ駆動回路（図示せず）への電磁弁制御信号により電子制御される。そして、電磁弁７が開弁している間、制御室１７内の燃料がオリフィス１９を介してリークされるので、ノズルニードル１０がノズルボデー１１の弁座よりリフトすることにより、噴射孔２１と燃料溜り１５とが連通する。これにより、コモンレール２から供給された高圧燃料がエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射される。
【００１７】
コモンレール２には、連続的に噴射圧力に相当する高い圧力が蓄圧される必要があり、そのために燃料配管２４、吐出弁２５を経て高圧供給ポンプ５が接続されている。また、各インジェクタ１、コモンレール２および高圧供給ポンプ５から燃料タンク３への燃料のリターン配管２６、２７は、内部圧力が、限界蓄圧圧力を越えることがないようにプレッシャリミッタ２８からも圧力を逃がせるように構成されている。
【００１８】
高圧供給ポンプ５は、エンジンのクランク軸の回転に伴って回転することで、燃料タンク３内の燃料を燃料配管２９を経て汲み上げるフィードポンプ４を内蔵し、このフィードポンプ４により吸い出された燃料を加圧して高圧燃料を圧送するサプライポンプである。この高圧供給ポンプ５のポンプハウジング３０の図示下端部にはカム室３１が形成されている。このカム室３１内には、エンジン回転速度の１／２の回転速度で回転するカム軸３２が挿通されており、このカム軸３２にはカム３３が形成されている。
【００１９】
また、ポンプハウジング３０の図示上端部には、シリンダ３４が取り付けられており、このシリンダ３４内にはプランジャ３５が往復移動、且つ摺動自在に嵌挿されている。このプランジャ３５は、リード類が全く設けられていない円柱形状を成している。また、プランジャ３５の図示上端面とシリンダ３４の内周面と電磁弁９の図示下端面との間に、シリンダ３４とプランジャ３５とから構成されるポンプエレメントのポンプ室を構成するプランジャ室３６が形成されている。
【００２０】
また、プランジャ３５の図示下端は摺動子３７に連結されており、摺動子３７はリターンスプリング３８によってカムローラ３９に押し付けられている。このカムローラ３９は、カム３３に摺接している。したがって、カム軸３２の回転によりカム３３が回転すると、カムローラ３９および摺動子３７を通じてプランジャ３５が往復駆動される。なお、プランジャ３５の往復ストロークは、カム３３の高低差により決定される。
【００２１】
この高圧供給ポンプ５には、電磁式アクチュエータとしての電磁弁９が取り付けられている。この電磁弁９は、ＥＣＵ６からの電磁弁制御信号によりポンプ駆動回路（図示せず）が電子制御されることにより、高圧供給ポンプ５から燃料配管２４を経てコモンレール２への高圧燃料の吐出量（圧送量）を調整する。したがって、電磁弁９は、各インジェクタ１からエンジンの各気筒の燃焼室内に燃料噴射する噴射圧力を変更する噴射圧力可変手段を構成する。
【００２２】
噴射量：ＱＦＩＮ、噴射時期：ＴＦＩＮおよび噴射圧力：ＰＦＩＮを最適値に制御するための電磁弁７、９を電子制御するために、図１に示したように、タイミングロータ４１ａがエンジンのクランクシャフトと同軸に取り付けられ、そのタイミングロータ４１ａに対峙して公知の電磁式ピックアップであるカムポジションセンサ４１が配置されている。このカムポジションセンサ４１は、図７の作動タイムチャートに示したエンジンのクランク角度（＝高圧供給ポンプ５のカム角度）を検出するクランク角度検出手段である。
【００２３】
なお、本実施形態では、エンジンの１周期、つまりクランクシャフトが２回転（７２０°）する間に、９０個のクランク角度信号（１パルス７．５°ＣＡ）が発生するように、タイミングロータ４１ａの外周面に歯状部（突起）を４５個設けている。なお、ＮＥパルスのＮｏ．２０とＮｏ．０との間に欠歯部が設けられている（図７参照）。
【００２４】
また、カム軸３２には、気筒判別センサ４２とロータ４２ａとが同じく同軸に取り付けられている。このロータ４２ａの外周面には７個の歯状部（突起、１個の余分歯）が形成されている。したがって、マイクロコンピュータは、気筒判別センサ４２よりポンプ１回転につき７個の信号を受け取る。この気筒判別センサ４２とカムポジションセンサ４１のクランク角度信号（ＮＥパルス信号）とからＥＣＵ６は、正確にポンプ特定気筒の下死点信号を判別入手することができる。
【００２５】
そして、コモンレール式燃料噴射装置を電子制御するＥＣＵ６は、本発明のインジェクタ制御手段に相当するもので、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ５１、各種の制御プログラムおよび制御マップを保存するＲＯＭ５２、入力データを保存するＲＡＭ５３、入力ポート５４、出力ポート５５等の機能を含んで構成されるマイクロコンピュータを内蔵している。
【００２６】
ここで、ＥＣＵ６には、例えばカムポジションセンサ４１、気筒判別センサ４２、アクセル開度センサ４３および冷却水温センサ４４より、クランク角度信号、気筒判別信号、アクセル開度信号および冷却水温信号がＡ／Ｄ変換された後に入力され、これらのエンジン情報と算出されるエンジン回転速度より判断される最適な噴射時期および最適な噴射量となるように、ＥＣＵ６は電磁弁７の電磁コイルへインジェクタ駆動電流を印加するインジェクタ駆動回路へ電磁弁制御（通電パルス）信号を出力する。なお、ＥＣＵ６およびカムポジションセンサ４１は、本発明の運転状態検出手段に相当するもので、エンジン回転速度を検出する機関回転速度検出手段である。また、アクセル開度センサ４３は、本発明の運転状態検出手段に相当するもので、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出する機関負荷検出手段である。
【００２７】
さらに、より好ましくは、エンジンの各気筒の燃焼室内へ燃料噴射する噴射圧力、すなわち、直前気筒噴射終了後のコモンレール圧力（ＮＰＣ）を検出する燃料圧力センサ（本発明の噴射圧力検出手段に相当する）４５をコモンレール２に配設し、燃料圧力センサ４５からのコモンレール圧力（Ｒａｉｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）信号が予めエンジン負荷やエンジン回転速度に対応して設定した最適な噴射圧力（コモンレール圧力）となるように、ＥＣＵ６は電磁弁９の電磁コイルへポンプ駆動電流を供給するポンプ駆動回路へ電磁弁制御（通電パルス）信号を出力する。また、吸気温センサ４６、吸気圧センサ４７、燃料温センサ（図示せず）等を設けても良い。
【００２８】
ここで、本実施形態のコモンレール式燃料噴射装置は、エンジンの各気筒においてエンジンの１周期（１行程：吸気行程−圧縮行程−爆発行程−排気行程）中、つまりエンジンのクランクシャフトが２回転（７２０°）する間に３回以上の多段噴射を行うことが可能である。すなわち、図３の作動タイミングチャートに示したように、エンジンの各気筒においてエンジンの１周期中に３段噴射（パイロット噴射−メイン噴射−アフター噴射）を行うことが可能である。
【００２９】
〔第１実施形態の制御方法〕
次に、本実施形態のコモンレール式燃料噴射装置の制御方法を図１ないし図４に基づいて簡単に説明する。ここで、図４はアフター噴射通電開始時期（ＴＴＡＦ）の演算処理を示したフローチャートである。
【００３０】
先ず、カムポジションセンサ４１から入力したクランク角度信号（ＮＥパルス信号）の間隔時間を計測することによってエンジン回転速度：ＮＥを検出する。また、アクセル開度センサ４３からのアクセル開度信号を入力してアクセル開度：ＡＣＣＰ等のエンジン負荷を検出する。また、冷却水温センサ４４からの冷却水温信号を入力してエンジン冷却水温：ＴＨＷを検出する（運転状態検出手段：ステップＳ１）。また、その他、吸気温センサ４６からの吸気温、吸気圧センサ４７からの吸気圧、燃料温センサからの燃料温等を検出しても良い。
【００３１】
次に、エンジン回転速度：ＮＥとアクセル開度：ＡＣＣＰとの制御パラメータに基づいて２次元マップまたは演算式からメイン噴射量：ＱＭＡＩＮおよびアフター噴射量：ＱＡＦＴＥＲを演算する（噴射量演算手段：ステップＳ２）。なお、エンジン冷却水温：ＴＨＷ、吸気圧、吸気温または燃料温等のエンジン運転条件によって噴射量を補正しても良い。
【００３２】
次に、エンジンの各気筒においてエンジンの１周期中に３段噴射（パイロット−メイン−アフター噴射）を行うか否かを判定する。すなわち、３段噴射を行う際の３回目以降の噴射（アフター噴射）を行うか否かを判定する（ステップＳ３）。この判定結果がＮＯの場合、すなわち、アフター噴射通電指令時ではない場合には、図４の演算処理を終了する。ここで、多段噴射における噴射回数が３回に設定された３段噴射時において、直前噴射である２回目の噴射をメイン噴射とすると、メイン噴射の前の先立ち噴射である１回目の噴射はメイン噴射量：ＱＭＡＩＮよりも少量のパイロット噴射となり、今回噴射である３回目の燃料噴射はメイン噴射量：ＱＭＡＩＮよりも少量のアフター噴射となる。
【００３３】
また、ステップＳ３の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、アフター噴射通電指令時である場合には、燃料圧力センサ４５からのコモンレール圧力信号を入力してインジェクタ１の噴射直前のコモンレール圧力：ＮＰＣを検出する（噴射圧力検出手段：ステップＳ４）。
【００３４】
次に、メイン噴射量：ＱＭＡＩＮとコモンレール圧力の検出値：ＮＰＣとの制御パラメータに基づいて２次元マップまたは演算式からメイン噴射通電期間：ＴＱＭを算出し、エンジン回転速度：ＮＥとアクセル開度：ＡＣＣＰとの制御パラメータに基づいて２次元マップまたは演算式からアフターインターバル：ＴＩＮＴＡ（本発明のメイン噴射とアフター噴射との間の目標インターバルに相当する）を算出する（ステップＳ５）。
【００３５】
次に、コモンレール圧力の検出値：ＮＰＣとメイン噴射通電期間：ＴＱＭとの制御パラメータに基づいて第１の２次元マップ：ＭＴＤＥＭからメイン噴射終了遅れ時間：ＴＤＥＭを演算する（メイン噴射終了遅れ時間演算手段：ステップＳ６）。次に、コモンレール圧力の検出値：ＮＰＣとアフターインターバル：ＴＩＮＴＡとの制御パラメータに基づいて、メイン噴射開始時のコモンレール圧力に比べて大幅に低下する、アフター噴射開始時のコモンレール圧力の低下分を見込んだ第２の２次元マップ：ＭＴＤＡ（新規マップ）からアフター噴射開始遅れ時間：ＴＤＡを演算する（アフター噴射開始遅れ時間演算手段：ステップＳ７）。
ここで、第２の２次元マップ：ＭＴＤＡを用いると、メイン噴射開始時のコモンレール圧力に比べて大幅に低下する、メイン噴射終了時、つまりアフター噴射開始時のコモンレール圧力の低下分を考慮して、アフター噴射開始遅れ時間：ＴＤＡがメイン噴射開始遅れ時間：ＴＤＭよりも長く設定される。
【００３６】
次に、下記の数１の演算式からアフター噴射通電開始時期：ＴＴＡＦを演算する（アフター噴射通電開始時期演算手段：ステップＳ１０）。その後に、図４の演算処理を終了する。
【００３７】
［数１］
ＴＴＡＦ＝ＴＴＭ＋ＴＱＭ＋ＴＤＥＭ＋ＴＩＮＴＡ−ＴＤＡ
ここで、ＴＴＭはメイン噴射通電開始時期で、ＴＱＭはメイン噴射通電期間で、ＴＤＥＭはメイン噴射終了遅れ時間で、ＴＩＮＴＡはアフターインターバルで、ＴＤＡはアフター噴射開始遅れ時間である。
【００３８】
ここで、エンジンの各気筒においてエンジンの１周期（１行程）中に３段噴射（パイロット−メイン−アフター噴射）を行う場合には、エンジン回転速度（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣＣＰ）等のエンジン負荷とから、パイロット噴射通電期間：ＴＱＰ、メイン噴射通電期間：ＴＱＭ、アフター噴射通電期間：ＴＱＡ、パイロットインターバル：ＴＩＮＴおよびアフターインターバル：ＴＩＮＴＡが算出される。
【００３９】
そして、インジェクタ噴射開始前（直前気筒の噴射終了後）のコモンレール圧力：ＮＰＣとパイロット噴射通電期間：ＴＱＰの２次元マップよりパイロット噴射終了遅れ時間：ＴＤＥＰが算出され、また、インジェクタ噴射開始前のコモンレール圧力：ＮＰＣとメイン噴射通電期間：ＴＱＭの２次元マップよりメイン噴射終了遅れ時間：ＴＤＥＭが算出される。
【００４０】
そして、インジェクタ噴射開始前のコモンレール圧力：ＮＰＣとパイロットインターバル：ＴＩＮＴの２次元マップよりメイン噴射開始遅れ時間：ＴＤＭが算出され、また、インジェクタ噴射開始前のコモンレール圧力：ＮＰＣとアフターインターバル：ＴＩＮＴＡの２次元マップ、つまりアフター噴射開始時のコモンレール圧の低下分を見込んで形成したＭＴＤＡマップを用いてアフター噴射開始遅れ時間：ＴＤＡが算出される。
【００４１】
そして、メイン噴射量：ＱＭＡＩＮとインジェクタ噴射開始前のコモンレール圧力：ＮＰＣとから、メイン噴射通電開始時期：ＴＴＭが算出され、また、上記の数１の演算式を用いてアフター噴射通電開始時期：ＴＴＡＦが算出される。これにより、ＥＣＵ６からインジェクタ駆動回路を介してインジェクタ１の電磁弁７へインジェクタ駆動電流を供給することで、エンジンの各気筒においてエンジンの１周期（１行程）中に３段噴射、つまりパイロット−メイン−アフター噴射が成される。
【００４２】
すなわち、例えば上死点前の所定のクランク角度のときにパイロット噴射通電期間：ＴＱＰの間、インジェクタ１の電磁弁７へインジェクタ駆動電流を供給することで、パイロット噴射通電開始時期ＴＴＰからパイロット噴射開始遅れ時間：ＴＤＥＰの後にノズルニードル１０がリフトしてエンジンの特定気筒の燃焼室内にパイロット噴射量：ＱＰＩＬＯＴに相当する少量の燃料噴射が成される。このパイロット噴射時の噴射率波形を図３の作動タイミングチャートに示す。
【００４３】
次に、パイロット噴射終了後にメイン噴射通電開始時期：ＴＴＭが来たらメイン噴射通電期間：ＴＱＭの間、インジェクタ１の電磁弁７へインジェクタ駆動電流を供給することで、メイン噴射通電開始時からメイン噴射開始遅れ時間：ＴＤＭの後にノズルニードル１０がリフトしてエンジンの特定気筒の燃焼室内にメイン噴射量：ＱＭＡＩＮに相当する燃料噴射が成される。このメイン噴射時の噴射率波形を図３の作動タイミングチャートに示す。
【００４４】
次に、メイン噴射終了後にアフター噴射通電開始時期：ＴＴＡＦが来たらアフター噴射通電期間：ＴＱＡの間、インジェクタ１の電磁弁７へインジェクタ駆動電流を供給することで、アフター噴射通電開始時からアフター噴射開始遅れ時間：ＴＤＡの後にノズルニードル１０がリフトしてエンジンの特定気筒の燃焼室内にアフター噴射量：ＱＡＦＴＥＲに相当する燃料噴射が成される。このアフター噴射時の噴射率波形を図３の作動タイミングチャートに示す。
【００４５】
〔第１実施形態の効果〕
本実施形態のコモンレール式燃料噴射装置は、３段噴射をする際の３回目の噴射開始時期を、あらゆる運転条件下でも、正確に所望のタイミングに合致させるために、インジェクタ１の電磁弁７へのアフター噴射時の通電開始時間を、▲１▼メイン噴射終了遅れ時間：ＴＤＥＭと▲２▼アフター噴射開始遅れ時間：ＴＤＡと▲３▼アフターインターバル：ＴＩＮＴＡとから演算してインジェクタ駆動回路へ通電パルス信号を指令するようにしている。
【００４６】
そして、図３の作動タイミングチャートに示したように、メイン噴射でコモンレール圧が低下することにより生じる、アフター噴射時の通電開始時期の制御精度の悪化を避けるために、コモンレール圧力：ＮＰＣとメイン噴射通電期間：ＴＱＭとの制御パラメータによりメイン噴射終了遅れ時間：ＴＤＥＭを算出するための第１の２次元マップ：ＭＴＤＥＭと、コモンレール圧力：ＮＰＣとアフターインターバル：ＴＩＮＴＡとの制御パラメータによりアフター噴射開始遅れ時間：ＴＤＡを算出するための第２の２次元マップ：ＭＴＤＡとをアフター噴射時の通電開始時期の演算のために新たに設定している。
【００４７】
そして、ＥＣＵ６の出力ポート５５からインジェクタ駆動回路へ通電パルス信号を送って、インジェクタ駆動回路からインジェクタ１の電磁弁７へインジェクタ駆動電流を供給するアフター噴射通電指令時に、それらの第１の２次元マップおよび第２の２次元マップを検索することにより、アフター噴射開始時期を精度良く演算できる。
【００４８】
それによって、演算されたアフターインターバル：ＴＩＮＴＡが実際のインターバルに追従し、アフター噴射時のインジェクタ１の電磁弁７へのアフター噴射時の通電開始時期が最適な時期となるため、メイン噴射でコモンレール圧力：ＮＰＣが大幅に低下することによって生じるアフター噴射開始時期の誤差が小さくなる。これにより、アフター噴射時のインジェクタ１の電磁弁７の噴射開始時期の制御精度を向上させることができるので、図３の作動タイミングチャートに実線で示したように、所望の噴射率波形が形成される。
【００４９】
そして、エンジンの特定気筒においてエンジンの１周期（１行程）中に３段噴射（パイロット−メイン−アフター噴射）を行うことによって、メイン噴射時にインジェクタ１からエンジンの特定気筒の燃焼室内に噴射された燃料中の未燃ガスを、アフター噴射時にインジェクタ１からエンジンの特定気筒の燃焼室内に噴射された燃料と一緒に確実に燃やすことができる。これにより、スモークの排出を抑えることができるので、エミッションの悪化を抑えることができる。
【００５０】
〔第２実施形態〕
図５および図６は本発明の第２実施形態を示したもので、図５はアフター噴射通電開始時期（ＴＴＡＦ）の演算処理を示したフローチャートで、図６（ａ）はメイン噴射開始遅れ時間マップを示した図で、図６（ｂ）はコモンレール式燃料噴射装置の作動タイミングチャートである。
【００５１】
図４のフローチャートと異なる演算処理のみ説明する。ステップＳ６でメイン噴射終了遅れ時間（ＴＤＥＭ）を演算した後に、コモンレール圧力（ＮＰＣ）とメイン噴射量（ＱＭＡＩＮ）とエンジン回転速度（ＮＥ）との制御パラメータに基づいて２次元マップまたは演算式からアフター噴射開始時のコモンレール圧力の予測値：ＮＰＣＡを演算する（アフター噴射開始時コモンレール圧力予測値演算手段：ステップＳ８）。
【００５２】
次に、アフター噴射開始時コモンレール圧力の予測値：ＮＰＣＡとアフターインターバル：ＴＩＮＴＡとの制御パラメータに基づいて２次元マップ：ＭＴＤＭ（既存マップ）からアフター噴射開始遅れ時間：ＴＤＡ）を演算する（アフター噴射開始遅れ時間演算手段：ステップＳ９）。その後に、ステップＳ１０の演算処理に進む。
【００５３】
ここで、アフター噴射開始遅れ時間は、アフター噴射開始時のコモンレール圧力とアフターインターバルとによって決定される。したがって、アフター噴射開始時のコモンレール圧力：ＮＰＣＡを正確に予測または推定できれば、図６（ａ）に示したようなメイン噴射開始遅れ時間マップ：ＭＴＤＭ（既存マップ）を用いてアフター噴射開始遅れ時間：ＴＤＡを精度良く演算することができるので、第１実施形態と比べて既存マップを使用できるので、コストダウンを図ることができる。
【００５４】
なお、図６（ａ）、（ｂ）において、ＮＰＣ▲２▼は直前気筒噴射後（メイン噴射後）のコモンレール圧力で、ＴＩＮＴ▲２▼はパイロットインターバルで、ＮＰＣＡ▲２▼はアフター噴射開始時のコモンレール圧力の予測値で、ＴＩＮＴＡ▲２▼はアフターインターバル、ＴＤＭはメイン噴射開始遅れ時間、ＴＤＡはアフター噴射開始遅れ時間である。
【００５５】
〔他の実施形態〕
本実施形態では、インジェクタ噴射直前の噴射圧力を、コモンレール２に配設した燃料圧力センサ４５によって検出したが、インジェクタ噴射直前の噴射圧力を、高圧供給ポンプ５から各インジェクタ１までの燃料配管系内の燃料圧力を検出する燃料圧力センサによって検出しても良い。また、高圧供給ポンプ５の吐出量からコモンレール圧力（インジェクタ噴射直前の噴射圧力）を算出しても良い。さらに、高圧供給ポンプ５の電磁弁９への噴射圧力指令値よりコモンレール圧力（インジェクタ噴射直前の噴射圧力）を算出しても良い。
【００５６】
本実施形態では、本発明を、エンジンの特定気筒においてエンジンの１周期中に３段噴射（パイロット−メイン−アフター噴射）を行うことが可能なコモンレール式燃料噴射装置に適用した例を説明したが、本発明を、エンジンの特定気筒においてエンジンの１周期中に４回噴射または５回噴射または６回噴射または７回以上の多段噴射を行うことが可能な蓄圧式燃料噴射装置に適用しても良い。
【００５７】
本実施形態では、３段噴射の１回目の噴射開始時期（パイロット噴射通電開始時期）を、ＢＴＤＣ３７．５°ＣＡとなるように制御しているが、３段噴射の１段目の噴射開始時期（パイロット噴射通電開始時期）を、上死点（ＴＤＣ）以前に噴射するように制御することが望ましく、例えばＢＴＤＣ１０°ＣＡ〜４０°ＣＡとなるように制御しても良く、また、ＢＴＤＣ２５°ＣＡ〜３５°ＣＡとなるように制御しても良い。
【００５８】
本実施形態では、３段噴射の１回目と３回目とを略同等の噴射量としているが、その比率は変えても良い。また、多段噴射の１回目の噴射量が１行程中の全噴射量の５％〜２５％、多段噴射の２回目の噴射量が１行程中の全噴射量の５０％〜７５％、多段噴射の３回目以降の噴射量が１行程中の全噴射量の５％〜２５％となるように制御しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】コモンレール式燃料噴射装置を示した概略図である（第１実施形態）。
【図２】コモンレール式燃料噴射装置を示したブロック図である（第１実施形態）。
【図３】コモンレール式燃料噴射装置の作動を示したタイミングチャートである（第１実施形態）。
【図４】アフター噴射通電開始時期の演算処理を示したフローチャートである（第１実施形態）。
【図５】アフター噴射通電開始時期の演算処理を示したフローチャートである（第２実施形態）。
【図６】（ａ）はメイン噴射開始遅れ時間マップを示した図で、（ｂ）はコモンレール式燃料噴射装置の作動を示したタイミングチャートである（第２実施形態）。
【図７】コモンレール式燃料噴射装置の作動を示したタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ インジェクタ
２ コモンレール
３ 燃料タンク
４ 低圧供給ポンプ
５ 高圧供給ポンプ
６ ＥＣＵ（インジェクタ制御手段、機関回転速度検出手段）
７ 電磁弁
９ 電磁弁
４１ カムポジションセンサ（運転状態検出手段、機関回転速度検出手段）
４３ アクセル開度センサ（運転状態検出手段、機関負荷検出手段）
４５ 燃料圧力センサ（噴射圧力検出手段）

Claims (5)

1. 高圧供給ポンプより吐出される高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、
   このコモンレールに蓄圧した高圧燃料を多気筒内燃機関の各気筒に噴射供給するインジェクタと、
   前記多気筒内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段を有し、この多気筒内燃機関の運転状態の検出値に応じて噴射時期および噴射量を演算して、前記インジェクタを制御するインジェクタ制御手段と
   を備え、
   前記多気筒内燃機関の特定気筒において前記多気筒内燃機関の１周期中に３回以上の多段噴射を行うことが可能な蓄圧式燃料噴射装置であって、
   前記インジェクタ制御手段は、直前気筒噴射終了後の前記インジェクタ噴射直前の噴射圧力を検出する噴射圧力検出手段を有し、
   少なくとも３段噴射を行う時に、直前噴射である２回目の噴射をメイン噴射とすると、前記メイン噴射の前の先立ち噴射である１回目の噴射は前記メイン噴射量よりも少量のパイロット噴射となり、今回噴射である３回目の噴射は前記メイン噴射量よりも少量のアフター噴射となり、
   前記３段噴射を行う際の３回目のアフター噴射開始時期を、
   （ａ）前記インジェクタ噴射直前の噴射圧力の検出値と前記メイン噴射のメイン噴射期間とのパラメータに基づいて第１の２次元マップから算出した前記メイン噴射の噴射終了遅れ時間と、
   （ｂ）前記多気筒内燃機関の運転状態の検出値に基づいてマップまたは演算式から算出した前記メイン噴射と前記アフター噴射との間の目標インターバルと、
   （ｃ）前記インジェクタ噴射直前の噴射圧力の検出値と前記目標インターバルとのパラメータに基づいて、前記メイン噴射開始時に比べて低下する、前記メイン噴射終了時の噴射圧力の低下分を考慮した第２の２次元マップから算出した前記アフター噴射の噴射開始遅れ時間と
   を用いて演算することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
2. 請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置において、
   前記第２の２次元マップは、前記インジェクタ噴射直前の噴射圧力の検出値と前記目標インターバルとをパラメータとして前記アフター噴射の噴射開始遅れ時間を求めるためのアフター噴射開始遅れ時間マップであることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
3. 高圧供給ポンプより吐出される高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、
   このコモンレールに蓄圧した高圧燃料を多気筒内燃機関の各気筒に噴射供給するインジェクタと、
   前記多気筒内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段を有し、この多気筒内燃機関の運転状態の検出値に応じて噴射時期および噴射量を演算して、前記インジェクタを制御するインジェクタ制御手段と
   を備え、
   前記多気筒内燃機関の特定気筒において前記多気筒内燃機関の１周期中に３回以上の多段噴射を行うことが可能な蓄圧式燃料噴射装置において、
   前記インジェクタ制御手段は、直前気筒噴射終了後の噴射圧力を検出する噴射圧力検出手段を有し、
   少なくとも３段噴射を行う時に、直前噴射である２回目の噴射をメイン噴射とすると、前記メイン噴射の前の先立ち噴射である１回目の噴射は前記メイン噴射量よりも少量のパイロット噴射となり、今回噴射である３回目の噴射は前記メイン噴射量よりも少量のアフター噴射となり、
   前記３段噴射を行う際の３回目のアフター噴射開始時期を、
   （ａ）前記直前気筒噴射終了後の噴射圧力の検出値と前記メイン噴射のメイン噴射期間とのパラメータに基づいて第１の２次元マップから算出した前記メイン噴射の噴射終了遅れ時間と、
   （ｂ）前記多気筒内燃機関の運転状態の検出値に基づいてマップまたは演算式から算出した前記メイン噴射と前記アフター噴射との間の目標インターバルと、
   （ｃ）前記直前気筒噴射終了後の噴射圧力の検出値と前記メイン噴射のメイン噴射量と前記多気筒内燃機関の運転状態の検出値とのパラメータに基づいてマップまたは演算式から算出したアフター噴射開始時の噴射圧力の予測値と、
   （ｄ）前記アフター噴射開始時の噴射圧力の予測値と前記目標インターバルとのパラメータに基づいて第２の２次元マップから算出した前記アフター噴射の噴射開始遅れ時間とを用いて演算することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
4. 請求項３に記載の蓄圧式燃料噴射装置において、
   前記第２の２次元マップは、前記直前気筒噴射終了後の噴射圧力の検出値と、前記パイロット噴射と前記メイン噴射との間のパイロットインターバルとをパラメータとして前記メイン噴射の噴射開始遅れ時間を求めるためのメイン噴射開始遅れ時間マップであることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれかに記載の蓄圧式燃料噴射装置において、
   前記運転状態検出手段は、少なくとも前記多気筒内燃機関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段、および前記多気筒内燃機関の負荷を検出する機関負荷検出手段を有していることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。

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