JP5217514B2 - Engine fuel supply system - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの燃料供給装置に関し、特に圧縮行程にてエンジンの燃焼室に燃料を直接噴射してエンジンを始動するものに関する。 The present invention relates to an engine fuel supply apparatus, and more particularly to an apparatus for starting an engine by directly injecting fuel into a combustion chamber of an engine in a compression stroke.
特許文献1に記載のエンジンの燃料供給装置は、燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミング(噴射時期計算タイミング)になったとき、燃料噴射タイミングでの燃料噴射弁に作用する燃料圧力の推定値を前もって算出し、エンジンの始動時に燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値と所定の噴射許可燃料圧力との比較により、燃料圧力の推定値が噴射許可燃料圧力未満である間は燃料噴射を禁止し、燃料圧力の推定値が噴射許可燃料圧力以上になったときに圧縮行程噴射を許可している。ここで、噴射許可燃料圧力は、成層燃焼に適した燃料圧力に設定されている。
しかしながら、特許文献1では、燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値を算出する際に高圧燃料ポンプでの燃料の漏れ量を考慮していないので、燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値と実際値とに差異が生じてしまう。 However, in Patent Document 1, since the amount of fuel leakage at the high-pressure fuel pump is not considered when calculating the estimated value of the fuel pressure at the fuel injection timing, the estimated value of the fuel pressure at the fuel injection timing and the actual value There will be a difference between the values.
このため、特許文献1では、燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値が噴射許可燃料圧力以上であり、かつ、燃料噴射タイミングでの燃料圧力の実際値が噴射許可燃料圧力未満である場合においても、圧縮行程噴射が許可される場合がある。 For this reason, in Patent Document 1, even when the estimated value of the fuel pressure at the fuel injection timing is equal to or higher than the permitted fuel pressure, and the actual value of the fuel pressure at the fuel injection timing is less than the permitted fuel pressure. The compression stroke injection may be permitted.
この場合、燃料噴射タイミングでの燃料圧力の実際値が成層燃焼に適した燃料圧力に達する前に圧縮行程噴射が行われるので、燃料の霧化不良により良好な成層燃焼が行われず、排気エミッションが悪化すると共に始動性が悪化するという問題がある。 In this case, since the compression stroke injection is performed before the actual value of the fuel pressure at the fuel injection timing reaches the fuel pressure suitable for stratified combustion, good stratified combustion is not performed due to poor atomization of the fuel, and exhaust emission is not performed. There is a problem that the startability deteriorates with worsening.
本発明は、このような問題を鑑み、燃料噴射タイミングの前に噴射時期計算タイミングを設けている場合において、燃料噴射タイミングでの燃料圧力を精度よく推定することを目的とする。 In view of such a problem, an object of the present invention is to accurately estimate the fuel pressure at the fuel injection timing when the injection timing calculation timing is provided before the fuel injection timing.
そのため本発明では、燃料を高圧化して吐出する高圧燃料ポンプと、高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンの燃焼室に直接供給する燃料噴射弁とを備え、エンジンの始動時に圧縮行程にて燃料噴射を行う場合に、圧縮行程での燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミングになったとき、燃料噴射タイミングで燃料噴射弁に作用する燃料圧力の推定値を前もって算出する燃料圧力推定値算出手段と、エンジンの始動時に燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値と所定の噴射許可燃料圧力との比較により、燃料圧力の推定値が噴射許可燃料圧力未満である間は燃料噴射を禁止し、燃料圧力の推定値が噴射許可燃料圧力以上になったときに圧縮行程噴射を許可する燃料噴射禁止・圧縮行程噴射許可判定手段とを備える。更に、燃料圧力推定値算出手段は、エンジンの運転条件に応じて高圧燃料ポンプでの燃料漏れ量を算出する手段を有し、燃料漏れ量を算出する手段は、エンジン回転数と、エンジンの冷却水温度と、燃料漏れ量との関係を示すマップを備え、エンジン回転数が高いほど、燃料漏れ量を小さく算出するとともに、エンジンの冷却水温度が低いほど、燃料漏れ量を小さく算出し、この燃料漏れ量により補正して、燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値を算出する。 Therefore, the present invention includes a high-pressure fuel pump that discharges fuel at a high pressure, and a fuel injection valve that directly supplies high-pressure fuel from the high-pressure fuel pump to the combustion chamber of the engine. A fuel pressure estimated value calculating means for calculating in advance an estimated value of the fuel pressure acting on the fuel injection valve at the fuel injection timing when the predetermined timing before the fuel injection timing in the compression stroke is reached. By comparing the estimated value of the fuel pressure at the fuel injection timing with the predetermined injection permitted fuel pressure when starting the engine, the fuel injection is prohibited while the estimated fuel pressure value is less than the permitted fuel pressure. And a fuel injection prohibition / compression stroke injection permission determining means for permitting the compression stroke injection when the estimated value becomes equal to or higher than the injection permission fuel pressure. Further, the fuel pressure estimated value calculating means has means for calculating the amount of fuel leakage in the high-pressure fuel pump in accordance with the engine operating conditions, and the means for calculating the fuel leakage amount is the engine speed and the engine cooling. A map showing the relationship between the water temperature and the amount of fuel leakage is provided. The higher the engine speed, the smaller the fuel leakage amount, and the lower the engine cooling water temperature, the smaller the fuel leakage amount. The estimated value of the fuel pressure at the fuel injection timing is calculated by correcting with the amount of fuel leakage.
また本発明では、ポンププランジャの往復動によりポンプ室の容積を変化させ、ポンププランジャが下降する行程にてポンプ室に燃料を吸入し、ポンププランジャが上昇する行程にてポンプ室の燃料を高圧化して吐出する高圧燃料ポンプと、高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンの燃焼室に直接供給する燃料噴射弁とを備え、エンジンの始動時に圧縮行程にて燃料噴射を行う場合に、ポンププランジャが上昇する行程中に圧縮行程での燃料噴射タイミングが存在する気筒について、その気筒の燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミングになったとき、その気筒の燃料噴射タイミングで前記燃料噴射弁に作用する燃料圧力の推定値を前もって算出する燃料圧力推定値算出手段と、エンジンの始動時に前記気筒の燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値と所定の噴射許可燃料圧力との比較により、燃料圧力の推定値が噴射許可燃料圧力未満である間は前記気筒の燃料噴射を禁止し、燃料圧力の推定値が噴射許可燃料圧力以上になったときに前記気筒の圧縮行程噴射を許可する燃料噴射禁止・圧縮行程噴射許可判定手段とを備える。更に、燃料圧力推定値算出手段は、エンジンの運転条件に応じて高圧燃料ポンプでの燃料漏れ量を算出する手段を有し、燃料漏れ量を算出する手段は、エンジン回転数と、エンジンの冷却水温度と、燃料漏れ量との関係を示すマップを備え、エンジン回転数が高いほど、燃料漏れ量を小さく算出するとともに、エンジンの冷却水温度が低いほど、燃料漏れ量を小さく算出し、この燃料漏れ量により補正して、燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値を算出する。 Further, in the present invention, the volume of the pump chamber is changed by the reciprocating motion of the pump plunger, the fuel is sucked into the pump chamber in the stroke in which the pump plunger is lowered, and the pressure in the pump chamber is increased in the stroke in which the pump plunger is raised. The high pressure fuel pump that discharges the fuel and the fuel injection valve that directly supplies the high pressure fuel from the high pressure fuel pump to the combustion chamber of the engine. The fuel that acts on the fuel injection valve at the fuel injection timing of the cylinder at a predetermined timing before the fuel injection timing of the cylinder for the cylinder in which the fuel injection timing in the compression stroke exists during the stroke A fuel pressure estimated value calculating means for calculating an estimated value of the pressure in advance, and a fuel injection timing of the cylinder at the start of the engine. By comparing the estimated value of the fuel pressure with a predetermined permitted fuel pressure for injection, the fuel injection of the cylinder is prohibited while the estimated value of the fuel pressure is less than the permitted fuel pressure for injection. And a fuel injection prohibition / compression stroke injection permission judging means for permitting the compression stroke injection of the cylinder when the pressure becomes equal to or higher than the pressure. Further, the fuel pressure estimated value calculating means has means for calculating the amount of fuel leakage in the high-pressure fuel pump in accordance with the engine operating conditions, and the means for calculating the fuel leakage amount is the engine speed and the engine cooling. A map showing the relationship between the water temperature and the amount of fuel leakage is provided. The higher the engine speed, the smaller the fuel leakage amount, and the lower the engine cooling water temperature, the smaller the fuel leakage amount. The estimated value of the fuel pressure at the fuel injection timing is calculated by correcting with the amount of fuel leakage.
本発明によれば、燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミング(噴射時期計算タイミング)にて、高圧燃料ポンプでの燃料漏れ量に基づいて燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値を算出することにより、燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値と実際値とのズレを抑制することができるので、確実に噴射許可燃料圧力以上の燃料圧力にて圧縮行程噴射を行うことができる。これにより、エンジン始動時に安定した成層燃焼を実現することができるので、排気エミッションの悪化を抑制することができる。また、燃料圧力のロバスト性が向上するので、排気エミッションのばらつきを抑制することができる。 According to the present invention, the estimated value of the fuel pressure at the fuel injection timing is calculated based on the fuel leakage amount at the high-pressure fuel pump at a predetermined timing (injection timing calculation timing) before the fuel injection timing. Accordingly, it is possible to suppress the deviation between the estimated value and the actual value of the fuel pressure at the fuel injection timing, so that the compression stroke injection can be reliably performed at the fuel pressure equal to or higher than the injection permission fuel pressure. Thereby, since stable stratified combustion can be realized at the time of engine start, deterioration of exhaust emission can be suppressed. In addition, since the robustness of the fuel pressure is improved, it is possible to suppress variations in exhaust emission.
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態を示すエンジンの燃料供給装置の概略構成図、図2は高圧燃料ポンプの吸入・吐出動作を示す図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine fuel supply device showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing suction / discharge operations of a high-pressure fuel pump.
図1において、エンジンの燃料供給装置は、燃料タンク1と、低圧燃料ポンプ(フィードポンプ)2と、高圧燃料ポンプ3と、コモンレール(フュエルギャラリー)4と、燃料噴射弁5A〜5Dと、を主に備える。
In FIG. 1, the engine fuel supply apparatus mainly includes a fuel tank 1, a low-pressure fuel pump (feed pump) 2, a high-pressure fuel pump 3, a common rail (fuel gallery) 4, and
低圧燃料ポンプ2は電動モータ6により駆動され、燃料タンク1内の燃料を燃料供給通路7へと圧送する。低圧燃料ポンプ2の上流側、下流側にはそれぞれ燃料フィルタ8が設けられている。また、低圧燃料ポンプ2の吐出圧力を所定圧力に規制するため、燃料供給通路7より分岐して燃料タンク1に戻るリターン通路9に低圧プレッシャレギュレータ10が設けられている。
The low-
低圧燃料ポンプ2からの吐出燃料は、燃料供給通路7を介して、高圧燃料ポンプ3に供給される。燃料供給通路7には燃料圧力の脈動を吸収するためのダンパ11が設けられている。
The fuel discharged from the low
高圧燃料ポンプ3は、主にプランジャポンプ12により構成されている。プランジャポンプ12は、カム13駆動によるプランジャ12aの往復動により高圧室(ポンプ室)12bの容積を変化させ、プランジャ12aの下降行程(吸入行程)にて吸入チェックバルブ14を介して高圧室12bに燃料を吸入し、プランジャ12aの上昇行程(吐出行程)にて吐出チェックバルブ15を介して高圧室12b内の燃料を吐出する。尚、ポンプ駆動カム13は吸気バルブ用カムシャフトに連結されている。
The high-pressure fuel pump 3 is mainly composed of a
高圧燃料ポンプ3は、更に、制御ソレノイド16を含んで構成されている。制御ソレノイド16は、吸入チェックバルブ14に対し設けられ、通電により発生する電磁力により、高圧室12b内の圧力にかかわらず、吸入チェックバルブ14を開弁状態に保持することができる。
The high-pressure fuel pump 3 further includes a
また、高圧燃料ポンプ3には、プランジャポンプ12のシリンダ12cとプランジャ12aの摺動部などからの漏れ燃料を回収して燃料タンク1に戻す漏れ燃料通路17が接続している。
The high-pressure fuel pump 3 is connected to a leaked
次に、高圧燃料ポンプ3の動作について図2を用いて説明する。
図2は高圧燃料ポンプ3の吸入・吐出動作(及びソレノイドの通電開始時期)を示している。
Next, the operation of the high-pressure fuel pump 3 will be described with reference to FIG.
FIG. 2 shows the suction / discharge operation of the high-pressure fuel pump 3 (and the start of energization of the solenoid).
プランジャ12aが最高リフト位置(時刻t1)から下降する吸入行程においては、高圧室12b内の負圧により、吸入チェックバルブ14が開き、高圧室12b内に燃料が吸入される。
In the suction stroke in which the
その後、プランジャ12aが最低リフト位置(時刻t2)に達すると、ソレノイドON信号を立ち上げ、制御ソレノイド16に通電する。
プランジャ12aが最低リフト位置(時刻t2)に達した後、上昇して、スピル行程に入る。このスピル行程では、制御ソレノイド16により吸入チェックバルブ14が開弁状態に保持されているため、プランジャ12aの上昇により高圧室12b内の燃料は吸入側へ逆流し、その結果、高圧室12b内の圧力は上昇せず、吐出チェックバルブ15は閉弁状態に保持されたままで、吐出動作はなされない。
Thereafter, when the
After the
その後、プランジャ12aのリフト上昇中の任意の時期(t3)にソレノイドON信号を終了させて、制御ソレノイド16への通電を終了させ、実質的な吐出行程に入る。この吐出行程では、制御ソレノイド16への通電が終了しているので、吸入チェックバルブ14が閉弁状態である。このため、プランジャ12aの上昇によって高圧室12b内の圧力が上昇し、高圧室12b内の燃料が吐出チェックバルブ15を介して吐出する。この吐出燃料は、プランジャ12aが最高リフト位置(時刻t4)に達するまでの間、図1に示すオリフィス18を介してコモンレール4に供給される。
Thereafter, the solenoid ON signal is terminated at an arbitrary timing (t3) during the lift of the
従って、制御ソレノイド16への通電終了による吸入チェックバルブ14の閉弁時期、詳しくは、吐出行程における吸入チェックバルブ14の閉弁期間に対応した量の燃料が高圧燃料ポンプ3から吐出され、コモンレール4に供給される。
Therefore, the amount of fuel corresponding to the closing timing of the
図1に戻り、コモンレール4の後端には安全弁19を備えている。実際のコモンレール燃料圧力が許容圧力を超えるときには、この安全弁19が開いてコモンレール4内の高圧燃料の一部を燃料タンク1に戻す。
Returning to FIG. 1, a
コモンレール4に蓄えられた高圧燃料は各気筒の燃料噴射弁に分配される。図1は4気筒エンジンの場合を示しており、4つの燃料噴射弁5A、5B、5C、5Dにコモンレール4に蓄えられた高圧燃料が作用している。
The high-pressure fuel stored in the
各気筒の点火タイミングに従い、所定のタイミングで燃料噴射弁5A〜5Dを開くと、その開かれた燃料噴射弁を有する気筒の燃焼室に燃料が供給される。また、所定量の燃料が燃料噴射弁より消失することで、コモンレール燃料圧力が低下する。
When the
このため、エンジンコントロールユニット(ECU)20では、エンジン負荷とエンジン回転数とに応じたコモンレール4の目標燃料圧力をマップとして予め持っており、燃料圧力センサ21により検出される実際のコモンレール燃料圧力が、そのときのエンジン負荷とエンジン回転数とに応じた目標燃料圧力と一致するように、制御ソレノイド16を介して高圧燃料ポンプ3の吐出量を制御する。例えば、実際のコモンレール燃料圧力が目標燃料圧力より低いときには制御ソレノイド16が吐出行程における吸入チェックバルブ14の閉弁期間を長くして高圧燃料ポンプ3の吐出量を増やし実際のコモンレール燃料圧力を上昇させて目標燃料圧力に近づける。一方、実際のコモンレール燃料圧力が目標燃料圧力より高いときには制御ソレノイド16が吐出行程における吸入チェックバルブ14の閉弁期間を短くして高圧燃料ポンプ3の吐出量を減らし実際のコモンレール燃料圧力を下降させて目標燃料圧力に近づける。
Therefore, the engine control unit (ECU) 20 has a target fuel pressure of the
エンジン負荷とエンジン回転数とが定まれば1気筒、1サイクル当たり要求燃料量が一義的に定まり、その1気筒、1サイクル当たり要求燃料量とコモンレール燃料圧力が定まれば、燃料噴射弁の開弁パルス幅が定まる。従って、ECU20では、エンジン負荷とエンジン回転数とに応じた1気筒、1サイクル当たり要求燃料量のマップを持っており、そのときのエンジン負荷とエンジン回転数とから1気筒、1サイクル当たり要求燃料量のマップを検索して、1気筒、1サイクル当たり要求燃料量を求め、この1気筒、1サイクル当たり要求燃料量とコモンレール燃料圧力とから燃料噴射弁に与える開弁パルス幅を算出し、所定の噴射タイミングとなったとき、この開弁パルス幅で燃料噴射弁を開いて各気筒に燃料を供給する。
When the engine load and engine speed are determined, the required fuel amount per cylinder and cycle is uniquely determined. When the required fuel amount per cylinder and cycle and the common rail fuel pressure are determined, the fuel injection valve is opened. The valve pulse width is determined. Accordingly, the
本実施形態では、上記の燃料噴射弁5A〜5Dを各気筒の燃焼室に臨ませて設けており、ECU20により、エンジンの始動時(クランキング時)にて気筒毎に圧縮行程噴射を行って成層燃焼を行わせるように制御を行う。
In the present embodiment, the
次に、高圧燃料ポンプでの燃料漏れを想定していない従来技術(例えば特許文献1記載の技術)を用いた場合の高圧燃料ポンプでの燃料漏れによるコモンレール燃料圧力の影響について、図3及び図4に基づいて説明する。 Next, with respect to the influence of the common rail fuel pressure due to the fuel leakage in the high pressure fuel pump in the case of using the conventional technology (for example, the technology described in Patent Document 1) that does not assume the fuel leakage in the high pressure fuel pump, FIG. 3 and FIG. 4 will be described.
図3は従来技術を用いた場合のエンジン始動時のコモンレール燃料圧力の変化波形図、図4はプランジャリフトと噴射タイミング、REF信号の立ち上がりタイミングとの関係を説明するための波形図である。ここにおいて、図3に示すT1〜T8は、図4に示すT1〜T8に対応している。また、図3及び図4に示すNo.1〜4は気筒番号に対応している。また、図3の噴射タイミングにおいて、実線は燃料噴射が行われる噴射タイミングを示す一方、点線は燃料噴射が行われない噴射タイミングを示している。 FIG. 3 is a waveform diagram showing changes in the common rail fuel pressure when the engine is started when the conventional technology is used. FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the relationship between the plunger lift, the injection timing, and the rising timing of the REF signal. Here, T1 to T8 shown in FIG. 3 correspond to T1 to T8 shown in FIG. In addition, as shown in FIG. 1-4 correspond to cylinder numbers. In the injection timing of FIG. 3, the solid line indicates the injection timing at which fuel injection is performed, while the dotted line indicates the injection timing at which fuel injection is not performed.
図3の最上段は、スタータスイッチをONにし、エンジンのクランキングを開始した時期(図3のT0)からのコモンレール燃料圧力の変化を示している。
このコモンレール燃料圧力において、実線はコモンレール燃料圧力の実際値を示し、点線は後述する噴射時期計算タイミング(T5)にて従来技術を用いて算出したコモンレール燃料圧力の推定値を示している。
3 shows the change in the common rail fuel pressure from the time when the starter switch is turned on and engine cranking is started (T0 in FIG. 3).
In this common rail fuel pressure, a solid line indicates an actual value of the common rail fuel pressure, and a dotted line indicates an estimated value of the common rail fuel pressure calculated by using the conventional technique at an injection timing calculation timing (T5) described later.
また、コモンレール燃料圧力が上昇している区間は、図2のプランジャリフトの上昇行程(吐出行程)に対応している。
従来技術では、噴射時期計算タイミングとして各気筒のREF信号の立ち上がりタイミング(図3のT1、T3、T5、T7)を採用し、この噴射時期計算タイミングで圧縮行程噴射を許可するか否かを判定する。ここで、REF信号は公知のものであり、各気筒についてのクランク角基準位置の信号である。例えば、後述するように4気筒エンジンについて各気筒の圧縮上死点前110°で立ち上がるREF信号がある。
Further, the section in which the common rail fuel pressure is increased corresponds to the upward stroke (discharge stroke) of the plunger lift in FIG.
In the prior art, the rising timing (T1, T3, T5, T7 in FIG. 3) of the REF signal of each cylinder is adopted as the injection timing calculation timing, and it is determined whether or not the compression stroke injection is permitted at this injection timing calculation timing. To do. Here, the REF signal is a known signal and is a signal of a crank angle reference position for each cylinder. For example, as described later, there is a REF signal that rises at 110 ° before compression top dead center of each cylinder for a four-cylinder engine.
噴射時期計算タイミングでの圧縮行程噴射の禁止/許可判定は、具体的には、以下のように行う。
まず、ポンププランジャの上昇行程中(吐出行程中)に燃料噴射タイミングが存在する気筒について、噴射時期計算タイミングになったときに、上記気筒の燃料噴射タイミングにてコモンレール燃料圧力の推定値を前もって算出する。この燃料圧力の推定値は、噴射時期計算タイミングでのコモンレール燃料圧力の実際値と、高圧燃料ポンプでの燃料漏れを想定せずに算出された噴射時期計算タイミングから噴射タイミングまでのコモンレール燃料圧力上昇分ΔPとの和により算出される。
Specifically, the prohibition / permission determination of the compression stroke injection at the injection timing calculation timing is performed as follows.
First, for cylinders where fuel injection timing exists during the pump plunger ascending stroke (discharge stroke), the estimated value of the common rail fuel pressure is calculated in advance at the fuel injection timing of the cylinder when the injection timing is reached. To do. This estimated value of fuel pressure is the actual value of the common rail fuel pressure at the injection timing calculation timing, and the common rail fuel pressure increase from the injection timing calculation timing to the injection timing calculated without assuming fuel leakage at the high-pressure fuel pump. It is calculated by the sum with the minute ΔP.
次に、上記気筒の燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値と噴射許可燃料圧力(図3参照)とを比較する。
そして、燃料圧力の推定値が噴射許可燃料圧力未満である間は上記気筒の燃料噴射を禁止し、燃料圧力の推定値が噴射許可燃料圧力以上になったときに上記気筒の圧縮行程噴射を許可する。
Next, the estimated value of the fuel pressure at the fuel injection timing of the cylinder is compared with the injection permitted fuel pressure (see FIG. 3).
The fuel injection of the cylinder is prohibited while the estimated value of the fuel pressure is less than the permitted fuel pressure for injection, and the compression stroke injection of the cylinder is permitted when the estimated value of the fuel pressure exceeds the permitted fuel pressure for injection. To do.
ここで、高圧燃料ポンプでの燃料漏れを想定せずに算出されたコモンレール燃料圧力上昇分ΔPについて図4を参照して説明する。
図4は横軸をクランク角とした高圧燃料ポンプ3のプランジャリフトを示している。吸気バルブ用カムシャフトはクランクシャフト2回転に対して1回転すること、かつポンプ駆動カム13は1回転の間に2回リフトするので、結果的に、プランジャリフトの1周期はクランク角で360°になる。いま、簡単のため、1番気筒の圧縮上死点位置でプランジャリフトがゼロになるようにポンプ駆動カム13が吸気バルブ用カムシャフトに連結されているとし、1番気筒のREF信号が圧縮上死点よりクランク角で110°前のT3のタイミングで立ち上がるものとして考える。4気筒エンジンの点火順序を1−3−4−2とすれば、1番気筒の1つ前の気筒は2番気筒であり、この2番気筒のREF信号は1番気筒のREF信号よりもさらに180°前のT1のタイミングで立ち上がる。
Here, the common rail fuel pressure increase ΔP calculated without assuming fuel leakage in the high-pressure fuel pump will be described with reference to FIG.
FIG. 4 shows the plunger lift of the high-pressure fuel pump 3 with the horizontal axis as the crank angle. The intake valve camshaft makes one rotation with respect to two rotations of the crankshaft, and the
一方、1番気筒の噴射タイミングは、1番気筒のREF信号の立ち上がり(T3)よりも遅れたT4のクランク角で、また2番気筒の噴射タイミングは、2番気筒のREF信号の立ち上がり(T1)よりも遅れたT2のクランク角であるとする。 On the other hand, the injection timing of the first cylinder is a crank angle of T4 delayed from the rising of the REF signal of the first cylinder (T3), and the injection timing of the second cylinder is the rising of the REF signal of the second cylinder (T1). It is assumed that the crank angle of T2 is later than).
3番気筒、4番気筒については、プランジャリフトが360°進角側にずれた位置において、3番気筒、4番気筒のREF信号が2番気筒、1番気筒のREF信号の位置にくるし、3番気筒、4番気筒の噴射タイミングが2番気筒、1番気筒のREF信号の立ち上がりよりも遅れたT2、T4のクランク角にくるので、これら3番気筒、4番気筒についてのREF信号、噴射タイミングを図4の括弧書きで示している。 For the 3rd and 4th cylinders, the REF signal for the 3rd and 4th cylinders comes to the position of the REF signal for the 2nd and 1st cylinders at the position where the plunger lift is shifted to the 360 ° advance side. Since the injection timings of the third cylinder and the fourth cylinder come to the crank angles of T2 and T4 which are later than the rising of the REF signal of the second cylinder and the first cylinder, the REF signals for these third and fourth cylinders, The injection timing is shown in parentheses in FIG.
この場合に、REF信号の立ち上がりタイミングと噴射タイミングとがプランジャリフトの上昇側にある気筒、つまり2番気筒(または3番気筒)では、2番気筒のREF信号の立ち上がりタイミング(T1)でのコモンレール燃料圧力よりも、2番気筒の噴射タイミング(T2)でのコモンレール燃料圧力のほうがそのタイミング差の分だけ上昇する。このコモンレール燃料圧力上昇分ΔPをREF信号の立ち上がりタイミングで推定するのである。 In this case, in the cylinder in which the rising timing and the injection timing of the REF signal are on the plunger lift rising side, that is, the second cylinder (or the third cylinder), the common rail at the rising timing (T1) of the REF signal of the second cylinder. The common rail fuel pressure at the injection timing (T2) of the second cylinder rises by the timing difference rather than the fuel pressure. This common rail fuel pressure increase ΔP is estimated at the rising timing of the REF signal.
上述した従来技術を図3に示す3番気筒に適用して、噴射時期計算タイミングでの圧縮行程噴射の禁止/許可判定を行うと、以下のような問題がある。
図3に示す3番気筒では、プランジャリフトの上昇行程中(吐出行程中)に噴射時期計算タイミング(T5)及び噴射タイミング(T6)があるので、T5の噴射時期計算タイミングにて、T6でのコモンレール燃料圧力の推定値と噴射許可燃料圧力との比較により噴射タイミング(T5)での圧縮行程噴射を許可するか否かを判定する。
When the above-described prior art is applied to the third cylinder shown in FIG. 3 and the compression stroke injection is prohibited / permitted at the injection timing calculation timing, there are the following problems.
In the third cylinder shown in FIG. 3, since there is an injection timing calculation timing (T5) and an injection timing (T6) during the lift stroke (discharging stroke) of the plunger lift, at the injection timing calculation timing of T5, It is determined whether or not to permit the compression stroke injection at the injection timing (T5) by comparing the estimated value of the common rail fuel pressure and the injection permission fuel pressure.
このT5での判定において、T6でのコモンレール燃料圧力の推定値は、噴射時期計算タイミング(T5)でのコモンレール燃料圧力の実際値(判定時燃圧)と、高圧燃料ポンプでの燃料漏れを想定せずに算出されたコモンレール燃料圧力上昇分ΔPとの和により算出される。 In this determination at T5, the estimated value of the common rail fuel pressure at T6 is assumed to be the actual value of the common rail fuel pressure at the injection timing calculation timing (T5) (fuel pressure at the time of determination) and fuel leakage at the high-pressure fuel pump. It is calculated by the sum of the calculated common rail fuel pressure increase ΔP.
この算出の結果、T6でのコモンレール燃料圧力の推定値が噴射許可燃料圧力を上回っているので、噴射時期計算タイミング(T5)にて圧縮行程噴射が許可される。
ところが、噴射タイミング(T6)でのコモンレール燃料圧力の実際値(噴射時燃圧Pf)は、噴射許可燃料圧力を下回る場合がある。これは、高圧燃料ポンプでの燃料漏れにより、噴射タイミング(T6)でのコモンレール燃料圧力が低下するためである。
As a result of this calculation, since the estimated value of the common rail fuel pressure at T6 exceeds the injection permission fuel pressure, the compression stroke injection is permitted at the injection timing calculation timing (T5).
However, the actual value (injection fuel pressure Pf) of the common rail fuel pressure at the injection timing (T6) may be lower than the injection permission fuel pressure. This is because the common rail fuel pressure at the injection timing (T6) decreases due to fuel leakage in the high-pressure fuel pump.
このため、噴射タイミング(T6)でのコモンレール燃料圧力の実際値が成層燃焼に適した燃料圧力に達する前に圧縮行程噴射が行われる可能性があり、安定した成層燃焼を行うことができないという問題がある。 For this reason, there is a possibility that the compression stroke injection may be performed before the actual value of the common rail fuel pressure at the injection timing (T6) reaches the fuel pressure suitable for stratified combustion, and stable stratified combustion cannot be performed. There is.
そこで本発明では、高圧燃料ポンプでの燃料漏れを考慮したコモンレール燃料圧力の推定値を算出することにより、コモンレール燃料圧力の実際値が成層燃焼に適した燃料圧力に達する前に圧縮行程噴射が行われるのを抑制する。 Therefore, in the present invention, the compression stroke injection is performed before the actual value of the common rail fuel pressure reaches the fuel pressure suitable for stratified combustion by calculating the estimated value of the common rail fuel pressure in consideration of the fuel leakage in the high pressure fuel pump. Suppress it.
次に、本実施形態におけるエンジン始動時のコモンレール燃料圧力の変化について、図5を用いて説明する。
図5は本実施形態におけるエンジン始動時のコモンレール燃料圧力の変化波形図である。
Next, a change in the common rail fuel pressure at the time of engine start in the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a waveform diagram showing changes in the common rail fuel pressure when the engine is started in this embodiment.
図3にて示した従来技術との差異について説明する。
図5に示す本実施形態において、噴射時期計算タイミングでの圧縮行程噴射の禁止/許可判定は、以下のように行う。
Differences from the prior art shown in FIG. 3 will be described.
In the present embodiment shown in FIG. 5, the compression stroke injection prohibition / permission determination at the injection timing calculation timing is performed as follows.
まず、ポンププランジャの上昇行程中(吐出行程中)に燃料噴射タイミングが存在する気筒について、噴射時期計算タイミングになったときに、上記気筒の燃料噴射タイミングにてコモンレール燃料圧力の推定値を前もって算出する。この燃料圧力の推定値は、噴射時期計算タイミングでのコモンレール燃料圧力の実際値と、コモンレール燃料圧力上昇分ΔP(図4参照)との和から、高圧燃料ポンプでの燃料漏れによる燃料圧力低下分Δplを差し引く補正をすることにより算出される。 First, for cylinders where fuel injection timing exists during the pump plunger ascending stroke (discharge stroke), the estimated value of the common rail fuel pressure is calculated in advance at the fuel injection timing of the cylinder when the injection timing is reached. To do. The estimated value of the fuel pressure is calculated from the sum of the actual value of the common rail fuel pressure at the injection timing calculation timing and the common rail fuel pressure increase ΔP (see FIG. 4). It is calculated by correcting by subtracting Δpl.
次に、上記気筒の燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値と噴射許可燃料圧力(図5参照)とを比較する。
そして、燃料圧力の推定値が噴射許可燃料圧力未満である間は上記気筒の燃料噴射を禁止し、燃料圧力の推定値が噴射許可燃料圧力以上になったときに上記気筒の圧縮行程噴射を許可する。
Next, the estimated value of the fuel pressure at the fuel injection timing of the cylinder is compared with the injection permitted fuel pressure (see FIG. 5).
The fuel injection of the cylinder is prohibited while the estimated value of the fuel pressure is less than the permitted fuel pressure for injection, and the compression stroke injection of the cylinder is permitted when the estimated value of the fuel pressure exceeds the permitted fuel pressure for injection. To do.
この圧縮行程噴射の禁止/許可判定を、図5に示す3番気筒(噴射タイミングT6)と、2番気筒(噴射タイミングT10)とに適用した場合について説明する。
3番気筒(噴射タイミングT6)では、プランジャリフトの上昇行程中(吐出行程中)に噴射時期計算タイミング(T5)及び噴射タイミング(T6)があるので、T5の噴射時期計算タイミングにて、T6でのコモンレール燃料圧力の推定値と噴射許可燃料圧力との比較により噴射タイミング(T5)での圧縮行程噴射を許可するか否かを判定する。
The case where the compression stroke injection prohibition / permission determination is applied to the third cylinder (injection timing T6) and the second cylinder (injection timing T10) shown in FIG. 5 will be described.
In the third cylinder (injection timing T6), there are an injection timing calculation timing (T5) and an injection timing (T6) during the lift stroke (discharging stroke) of the plunger lift. It is determined whether or not the compression stroke injection at the injection timing (T5) is permitted by comparing the estimated value of the common rail fuel pressure with the injection permission fuel pressure.
このT5での判定において、T6でのコモンレール燃料圧力の推定値は、噴射時期計算タイミング(T5)でのコモンレール燃料圧力の実際値(判定時燃圧)と、コモンレール燃料圧力上昇分ΔPとの和から、高圧燃料ポンプでの燃料漏れによる燃料圧力低下分Δplを差し引く補正をすることにより算出されるので、上述した従来技術を適用した場合と異なり、T6でのコモンレール燃料圧力の推定値が噴射許可燃料圧力を下回る。従って、噴射時期計算タイミング(T5)にて圧縮行程噴射は許可されない(禁止される)。 In the determination at T5, the estimated value of the common rail fuel pressure at T6 is obtained from the sum of the actual value of the common rail fuel pressure (determination fuel pressure) at the injection timing calculation timing (T5) and the common rail fuel pressure increase ΔP. Unlike the case where the above-described conventional technique is applied, the estimated value of the common rail fuel pressure at T6 is the injection permitted fuel, because the calculation is performed by subtracting the fuel pressure drop Δpl due to fuel leakage at the high pressure fuel pump. Below pressure. Therefore, the compression stroke injection is not permitted (prohibited) at the injection timing calculation timing (T5).
一方、2番気筒(噴射タイミングT10)では、プランジャリフトの上昇行程中(吐出行程中)に噴射時期計算タイミング(T9)及び噴射タイミング(T10)があるので、T9の噴射時期計算タイミングにて、T10でのコモンレール燃料圧力の推定値と噴射許可燃料圧力との比較により噴射タイミング(T10)での圧縮行程噴射を許可するか否かを判定する。 On the other hand, in the second cylinder (injection timing T10), there is an injection timing calculation timing (T9) and an injection timing (T10) during the upward stroke of the plunger lift (during the discharge stroke), so at the injection timing calculation timing of T9, It is determined whether or not the compression stroke injection at the injection timing (T10) is permitted by comparing the estimated value of the common rail fuel pressure at T10 and the injection permitted fuel pressure.
このT9での判定において、T10でのコモンレール燃料圧力の推定値は、噴射時期計算タイミング(T9)でのコモンレール燃料圧力の実際値(判定時燃圧)と、コモンレール燃料圧力上昇分ΔPとの和から、高圧燃料ポンプでの燃料漏れによる燃料圧力低下分Δplを差し引く補正をすることにより算出される。このT10でのコモンレール燃料圧力の推定値は噴射許可燃料圧力を上回るので、噴射時期計算タイミング(T9)にて圧縮行程噴射が許可される。 In this determination at T9, the estimated value of the common rail fuel pressure at T10 is obtained from the sum of the actual value of the common rail fuel pressure (determination fuel pressure) at the injection timing calculation timing (T9) and the common rail fuel pressure increase ΔP. The correction is made by subtracting the fuel pressure drop Δpl due to fuel leakage at the high-pressure fuel pump. Since the estimated value of the common rail fuel pressure at T10 exceeds the injection permission fuel pressure, the compression stroke injection is permitted at the injection timing calculation timing (T9).
次に、ECU20により実行される燃料噴射制御について、図6〜図9に基づいて説明する。
図6は本実施形態における燃料噴射制御のフローチャート、図7は本実施形態における燃料圧力の推定値の算出フローチャート、図8はエンジン回転数と、燃料漏れ量ΔL(燃料漏れによる燃料圧力低下分Δpl)との関係を示す図、図9はエンジンの冷却水温度と、燃料漏れ量ΔL(燃料漏れによる燃料圧力低下分Δpl)との関係を示す図である。
Next, fuel injection control executed by the
FIG. 6 is a flowchart of fuel injection control in the present embodiment, FIG. 7 is a flowchart of calculating an estimated value of fuel pressure in the present embodiment, and FIG. 8 is an engine speed and fuel leakage amount ΔL (fuel pressure decrease Δpl due to fuel leakage). 9 is a diagram showing the relationship between the engine coolant temperature and the fuel leakage amount ΔL (the fuel pressure drop Δpl due to fuel leakage).
ECU20では、ステップS1にて、エンジンの始動時であるかどうかの判定を行う。具体的には、スタータスイッチからの信号がONであるときにエンジンの始動時(クランキング時)であると判定する。エンジンの始動時ではない場合は、ステップS8に進み、通常運転時の燃料噴射制御を行う。この燃料噴射制御では、例えば、エンジン回転数とエンジン負荷とをパラメータとし、大きなエンジン出力の要求されない低負荷側では圧縮行程噴射により成層燃焼を行うことで燃費を向上させる一方、大きなエンジン出力の要求される高負荷側では、吸気行程噴射により均質燃焼を行うことで要求出力を確保する。
In step S1, the
ステップS1にてエンジンの始動時であると判定された場合は、ステップS2に進み、エンジン始動からの経過時間Tと所定時間Tsとを比較し、経過時間Tが所定時間Ts未満であるか否かの判定を行う。ここで、経過時間Tは、スタータスイッチからの信号がONになった時期を開始時期として、ECU20に予め備えられたタイマにより計時される。また、所定時間Tsは、エンジン始動を成層燃焼で行うか均質燃焼で行うかの判定を行うための閾値である。経過時間Tが所定時間Ts以上の場合はステップS9に進み、始動性確保のために、吸気行程噴射により均質燃焼で始動する。
If it is determined in step S1 that the engine is being started, the process proceeds to step S2, where an elapsed time T from the engine start is compared with a predetermined time Ts to determine whether the elapsed time T is less than the predetermined time Ts. Judgment is made. Here, the elapsed time T is measured by a timer provided in advance in the
ステップS2にて経過時間Tが所定時間Ts未満である場合には、ステップS3に進み、燃料圧力センサ21により検出される実際のコモンレール燃料圧力Prが噴射許可燃料圧力Ps未満であるか否かの判定を行う。ここで、噴射許可燃料圧力Psは、圧縮行程噴射を許可するコモンレール圧力であり、具体的には、3MPa程度の値を設定しておく。実際のコモンレール燃料圧力Prが噴射許可燃料圧力Ps以上である場合は、ステップS6に進み、次回噴射タイミングでの燃料噴射を許可し、ステップS7にて圧縮行程噴射を実行する。
When the elapsed time T is less than the predetermined time Ts in step S2, the process proceeds to step S3, and whether or not the actual common rail fuel pressure Pr detected by the
ステップS3にて燃料圧力センサ21により検出される実際のコモンレール燃料圧力Prが噴射許可燃料圧力Ps未満である場合は、ステップS4に進み、図7に示すフローにより、コモンレール圧力の推定値Pestを算出する。
When the actual common rail fuel pressure Pr detected by the
ここで、コモンレール圧力の推定値Pestの算出について、図7に示すフローに基づいて説明する。
図7のステップS11では、今回のREF信号の立ち上がりタイミング(噴射時期計算タイミング)が2番気筒又は第3気筒のものであるか否かの判定を行う。今回のREF信号の立ち上がりタイミングが2番気筒又は3番気筒のものである場合には、現在のタイミングである噴射時期計算タイミングから噴射タイミングまでにコモンレール燃料圧力が上昇すると判定し、ステップS12に進んで現在のタイミングより噴射タイミングまでに昇圧し得るコモンレール燃料圧力上昇分ΔPを算出する。このコモンレール圧力上昇分ΔPは、プランジャ12aのプランジャリフト量をポンプ駆動カム13のカムプロフィールから算出し、このプランジャリフト量に基づき、予め記憶させたマップを用いて算出する。この後、ステップS13に進む。
Here, calculation of the estimated value Pest of the common rail pressure will be described based on the flow shown in FIG.
In step S11 of FIG. 7, it is determined whether or not the rising timing (injection timing calculation timing) of the current REF signal is that of the second cylinder or the third cylinder. If the rising timing of the current REF signal is that of the second cylinder or the third cylinder, it is determined that the common rail fuel pressure increases from the injection timing calculation timing to the injection timing, which is the current timing, and the process proceeds to step S12. The common rail fuel pressure increase ΔP that can be boosted from the current timing to the injection timing is calculated. The common rail pressure increase ΔP is calculated by calculating the plunger lift amount of the
一方、ステップS11にて、今回のREF信号の立ち上がりタイミングが2番気筒又は第3気筒のものでない場合、即ち1番気筒又は4番気筒のREF信号の立ち上がりタイミングである場合には、現在のタイミングより噴射タイミングまでにコモンレール燃料圧力が上昇することはないと判定し、ステップS22に進んでコモンレール燃料圧力上昇分ΔP=0とした後、ステップS13に進む。 On the other hand, if the rising timing of the current REF signal is not that of the second cylinder or the third cylinder in step S11, that is, the rising timing of the REF signal of the first cylinder or the fourth cylinder, the current timing. It is determined that the common rail fuel pressure does not increase before the injection timing, and the process proceeds to step S22 to set the common rail fuel pressure increase ΔP = 0, and then proceeds to step S13.
ステップS13では、高圧燃料ポンプ3での燃料漏れによるコモンレール燃料圧力低下分Δplを算出する。ここで、燃料圧力低下分Δplの算出には、図8及び図9を用いる。 In step S13, a common rail fuel pressure drop Δpl due to fuel leakage at the high-pressure fuel pump 3 is calculated. Here, FIGS. 8 and 9 are used to calculate the fuel pressure drop Δpl.
図8はエンジン回転数と、燃料漏れ量ΔL(これに対応する燃料圧力低下分Δpl)との関係を示しており、図9はエンジンの冷却水温度と、燃料漏れ量ΔL(これに対応する燃料圧力低下分Δpl)との関係を示している。尚、本実施形態において、図8及び図9は、高圧燃料ポンプ3の劣化による燃料漏れ量ΔL(これに対応する燃料圧力低下分Δpl)を予め盛り込んでいる。 FIG. 8 shows the relationship between the engine speed and the fuel leak amount ΔL (the corresponding fuel pressure drop Δpl), and FIG. 9 shows the engine coolant temperature and the fuel leak amount ΔL (corresponding to this). It shows the relationship with the fuel pressure drop Δpl). In this embodiment, FIGS. 8 and 9 preliminarily include a fuel leakage amount ΔL (a corresponding fuel pressure decrease Δpl) due to deterioration of the high-pressure fuel pump 3.
図8において、エンジン回転数が高くなるほど、燃料漏れ量ΔL(これに対応する燃料圧力低下分Δpl)は小さくなる。これは、エンジン回転数が高くなるほど、高圧燃料ポンプ3の吸込側での負圧が強化されると共に、吐出側での燃料の慣性力が大きくなるからである。 In FIG. 8, the higher the engine speed, the smaller the fuel leak amount ΔL (the corresponding fuel pressure drop Δpl). This is because the higher the engine speed, the stronger the negative pressure on the suction side of the high-pressure fuel pump 3 and the greater the inertial force of the fuel on the discharge side.
また、図9において、エンジンの冷却水温度が高くなるほど、燃料漏れ量ΔL(これに対応する燃料圧力低下分Δpl)は大きくなる。これは、エンジンの冷却水温度が高くなるほど、燃料の温度が高くなり、燃料の粘度が低くなるからである。 In FIG. 9, the higher the engine coolant temperature, the greater the fuel leakage amount ΔL (the corresponding fuel pressure drop Δpl). This is because the higher the engine coolant temperature, the higher the fuel temperature and the lower the fuel viscosity.
尚、燃料漏れ量ΔL(これに対応する燃料圧力低下分Δpl)の算出方法として、上述の他に、エンジン回転数と、エンジンの冷却水温度と、燃料漏れ量ΔL(これに対応する燃料圧力低下分Δpl)との関係を示すマップを予め作成し、このマップを用いてエンジン回転数とエンジンの冷却水温度との両方のパラメータに基づいて燃料漏れ量ΔL(これに対応する燃料圧力低下分Δpl)を算出するようにしてもよい。 As a method for calculating the fuel leakage amount ΔL (the corresponding fuel pressure drop Δpl), in addition to the above, the engine speed, the engine coolant temperature, and the fuel leakage amount ΔL (the corresponding fuel pressure) A map showing the relationship with the decrease Δpl) is created in advance, and using this map, the fuel leakage amount ΔL (corresponding to the fuel pressure decrease corresponding to this) is determined based on both the engine speed and the engine coolant temperature parameters. Δpl) may be calculated.
図7のステップS13にて高圧燃料ポンプ3での燃料漏れによるコモンレール燃料圧力低下分Δplを算出した後、ステップS14に進み、以下の式により、コモンレール燃料圧力の推定値Pestを算出する。 After calculating the common rail fuel pressure drop Δpl due to fuel leakage at the high-pressure fuel pump 3 in step S13 of FIG. 7, the process proceeds to step S14, and the estimated value Pest of the common rail fuel pressure is calculated by the following equation.
Pest=Pr+ΔP−Δpl
Pest:コモンレール燃料圧力の推定値
Pr:コモンレール燃料圧力の実際値
ΔP:コモンレール燃料圧力上昇分
Δpl:燃料漏れによるコモンレール燃料圧力低下分
この式において、コモンレール燃料圧力の実際値Prは、今回のREF信号の立ち上がりタイミング(噴射時期計算タイミング)におけるコモンレール燃料圧力の実際値である。
Pest = Pr + ΔP−Δpl
Pest: Estimated common rail fuel pressure
Pr: Actual value of common rail fuel pressure
ΔP: Common rail fuel pressure increase
Δpl: Common rail fuel pressure drop due to fuel leakage In this equation, the actual value Pr of the common rail fuel pressure is the actual value of the common rail fuel pressure at the rising timing (injection timing calculation timing) of the current REF signal.
ステップS14にてコモンレール燃料圧力の推定値Pestを算出した後、図6のステップS5に進む。
図6のステップS5では、コモンレール燃料圧力の推定値Pestが噴射許可燃料圧力Ps以上か否かの判定を行う。コモンレール燃料圧力の推定値Pestが噴射許可燃料圧力Ps未満の場合は、ステップS2に戻る。
After calculating the estimated value Pest of the common rail fuel pressure in step S14, the process proceeds to step S5 in FIG.
In step S5 of FIG. 6, it is determined whether or not the estimated value Pest of the common rail fuel pressure is equal to or higher than the injection permission fuel pressure Ps. When the estimated value Pest of the common rail fuel pressure is less than the injection permission fuel pressure Ps, the process returns to step S2.
一方、コモンレール燃料圧力の推定値Pestが噴射許可燃料圧力Ps以上の場合は、ステップS6に進み、次回噴射タイミングでの燃料噴射を許可し、ステップS7にて圧縮行程噴射を実行する。 On the other hand, when the estimated value Pest of the common rail fuel pressure is equal to or higher than the injection permission fuel pressure Ps, the process proceeds to step S6, fuel injection is permitted at the next injection timing, and compression stroke injection is executed in step S7.
本実施形態によれば、圧縮行程での燃料噴射タイミング(T2、T4、T6、T8、T10、T12)になる前の所定のタイミング(噴射時期計算タイミングT1、T3、T5、T7、T9、T11)になったとき、燃料噴射タイミング(T2、T4、T6、T8、T10、T12)で燃料噴射弁5A〜5Dに作用する燃料圧力の推定値(コモンレール燃料圧力の推定値Pest)を前もって算出する(ステップS4)。また、エンジンの始動時に燃料噴射タイミング(T2、T4、T6、T8、T10、T12)での燃料圧力の推定値Pestと所定の噴射許可燃料圧力(噴射許可燃料圧力Ps)との比較により、燃料圧力の推定値Pestが噴射許可燃料圧力Ps未満である間は燃料噴射を禁止し、燃料圧力の推定値Pestが噴射許可燃料圧力Ps以上になったときに圧縮行程噴射を許可する(ステップS5)。更に、エンジンの運転条件に応じて高圧燃料ポンプ3での燃料漏れ量ΔL(これに対応する高圧燃料ポンプ3での燃料漏れによる燃料圧力低下分Δpl)を算出する手段を有し、この燃料漏れ量ΔL(これに対応する高圧燃料ポンプ3での燃料漏れによる燃料圧力低下分Δpl)により補正して、燃料噴射タイミング(T2、T4、T6、T8、T10、T12)での燃料圧力の推定値Pestを算出する(ステップS13、S14)。これにより、燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値と実際値とのズレを抑制することができるので、確実に噴射許可燃料圧力以上の燃料圧力にて圧縮行程噴射を行うことができる。
According to this embodiment, the predetermined timing (injection timing calculation timings T1, T3, T5, T7, T9, T11) before the fuel injection timing (T2, T4, T6, T8, T10, T12) in the compression stroke is reached. ), An estimated value of fuel pressure (estimated value of common rail fuel pressure Pest) acting on the
また本実施形態によれば、高圧燃料ポンプ3のポンププランジャ12aが上昇する行程中に圧縮行程での燃料噴射タイミングが存在する気筒(2番気筒又は3番気筒)について、その気筒(2番気筒又は3番気筒)の燃料噴射タイミング(T2、T6、T10)になる前の所定のタイミング(噴射時期計算タイミングT1、T5、T9)になったとき、その気筒(2番気筒又は3番気筒)の燃料噴射タイミング(T2、T6、T10)で燃料噴射弁5A〜5Dに作用する燃料圧力の推定値(コモンレール燃料圧力の推定値Pest)を前もって算出する(ステップS4)。また、エンジンの始動時に上記気筒(2番気筒又は3番気筒)の燃料噴射タイミング(T2、T6、T10)での燃料圧力の推定値Pestと所定の噴射許可燃料圧力(噴射許可燃料圧力Ps)との比較により、燃料圧力の推定値Pestが噴射許可燃料圧力Ps未満である間は上記気筒(2番気筒又は3番気筒)の燃料噴射を禁止し、燃料圧力の推定値Pestが噴射許可燃料圧力Ps以上になったときに上記気筒(2番気筒又は3番気筒)の圧縮行程噴射を許可する(ステップS5)。更に、エンジンの運転条件に応じて高圧燃料ポンプ3での燃料漏れ量ΔL(これに対応する高圧燃料ポンプ3での燃料漏れによる燃料圧力低下分Δpl)を算出する手段を有し、この燃料漏れ量ΔL(これに対応する高圧燃料ポンプ3での燃料漏れによる燃料圧力低下分Δpl)により補正して、燃料噴射タイミング(T2、T6、T10)での燃料圧力の推定値Pestを算出する(ステップS13、S14)。これにより、燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値と実際値とのズレが生じやすい高圧燃料ポンプのポンププランジャの上昇行程(吐出行程)にて確実に噴射許可燃料圧力以上の燃料圧力にて圧縮行程噴射を行うことができる。
Further, according to the present embodiment, the cylinder (the second cylinder or the third cylinder) having the fuel injection timing in the compression stroke during the stroke in which the
また本実施形態によれば、所定のタイミング(噴射時期計算タイミングT1、T3、T5、T7、T9、T11)から燃料噴射タイミング(T2、T4、T6、T8、T10、T12)までの燃料圧力の上昇分ΔPを算出し(ステップS12、S22)、この算出値と燃料漏れ量ΔLによる補正値(高圧燃料ポンプ3での燃料漏れによる燃料圧力低下分Δpl)とに基づいて燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値Pestを算出する(ステップS14)。これにより、各噴射タイミングごとに最適な燃料圧力の推定値Pestを算出することができる。 Further, according to the present embodiment, the fuel pressure from the predetermined timing (injection timing calculation timings T1, T3, T5, T7, T9, T11) to the fuel injection timing (T2, T4, T6, T8, T10, T12). The amount of increase ΔP is calculated (steps S12 and S22), and the fuel at the fuel injection timing is calculated based on the calculated value and the correction value based on the fuel leakage amount ΔL (fuel pressure decrease Δpl due to fuel leakage in the high-pressure fuel pump 3). An estimated pressure value Pest is calculated (step S14). Thereby, the estimated value Pest of the optimal fuel pressure can be calculated for each injection timing.
また本実施形態によれば、燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値Pestは、所定のタイミング(噴射時期計算タイミングT1、T3、T5、T7、T9、T11)で燃料噴射弁5A〜5Dに作用する燃料圧力(コモンレール燃料圧力の実際値Pr)と、燃料圧力の上昇分ΔPとを足し合せた値から、高圧燃料ポンプ3での燃料漏れによる燃料圧力の低下分Δplを差し引いて補正した値であるので、簡易な計算式を用いて精度よく燃料圧力の推定値Pestを算出することができる。
Further, according to the present embodiment, the estimated value Pest of the fuel pressure at the fuel injection timing acts on the
また本実施形態によれば、エンジン回転数に応じて燃料漏れ量ΔL(これに対応する燃料漏れによる燃料圧力低下分Δpl)を算出することにより、エンジン回転数のばらつきによる燃料漏れ量ΔL(これに対応する燃料漏れによる燃料圧力低下分Δpl)のばらつきを抑制することができる。これにより、燃料圧力のロバスト性が向上するので、排気エミッションのばらつきを抑制することができる。 Further, according to the present embodiment, by calculating the fuel leakage amount ΔL (the corresponding fuel pressure decrease Δpl due to the fuel leakage) according to the engine speed, the fuel leakage amount ΔL (this corresponding to the variation in the engine speed) Variation in fuel pressure drop Δpl) due to fuel leakage corresponding to the above can be suppressed. As a result, the robustness of the fuel pressure is improved, so that variation in exhaust emission can be suppressed.
また本実施形態によれば、エンジン回転数が高いほど、燃料漏れ量ΔL(これに対応する燃料漏れによる燃料圧力低下分Δpl)を小さく算出するので、エンジン回転数が高い場合に良好な始動性を確保することができる。 In addition, according to the present embodiment, the higher the engine speed, the smaller the fuel leak amount ΔL (the corresponding fuel pressure drop Δpl due to fuel leak) is calculated, so that good startability can be obtained when the engine speed is high. Can be secured.
また本実施形態によれば、エンジンの冷却水温度に応じて燃料漏れ量ΔL(これに対応する燃料漏れによる燃料圧力低下分Δpl)を算出することにより、エンジンの冷却水温度のばらつきによる燃料漏れ量ΔL(これに対応する燃料漏れによる燃料圧力低下分Δpl)のばらつきを抑制することができる。これにより、燃料圧力のロバスト性が向上するので、排気エミッションのばらつきを抑制することができる。 Further, according to the present embodiment, by calculating the fuel leakage amount ΔL (the corresponding fuel pressure drop Δpl due to fuel leakage) according to the engine coolant temperature, the fuel leakage due to the engine coolant temperature variation is calculated. Variations in the amount ΔL (the corresponding fuel pressure drop Δpl due to fuel leakage) can be suppressed. As a result, the robustness of the fuel pressure is improved, so that variation in exhaust emission can be suppressed.
また本実施形態によれば、エンジンの冷却水温度が低いほど、燃料漏れ量ΔL(これに対応する燃料漏れによる燃料圧力低下分Δpl)を小さく算出するので、エンジンの冷却水温度が低い場合に良好な始動性を確保することができる。 Further, according to the present embodiment, the lower the engine coolant temperature, the smaller the fuel leak amount ΔL (the corresponding fuel pressure drop Δpl due to fuel leak) is calculated. Therefore, when the engine coolant temperature is low Good startability can be ensured.
尚、本実施形態では、噴射時期計算タイミングをREF信号の立ち上がりタイミングとする場合で説明したが、噴射時期計算タイミングをREF信号の立ち下がりタイミングとする場合でもかまわない。更に、REF信号のタイミングに限定されるものでない。要は、噴射タイミングより時間的に前の所定のクランク角を噴射時期計算タイミングとして設けているものに対して、本発明の適用が可能である。 In the present embodiment, the case where the injection timing calculation timing is set to the rising timing of the REF signal has been described. However, the injection timing calculation timing may be set to be the falling timing of the REF signal. Furthermore, it is not limited to the timing of the REF signal. In short, the present invention can be applied to the case where a predetermined crank angle temporally before the injection timing is provided as the injection timing calculation timing.
また、本実施形態では、吸気バルブ用カムシャフトにポンプ駆動カム13を連結させ、このポンプ駆動カムにより高圧燃料ポンプを駆動する場合で説明したが、この構成に限定されるものでない。例えば、排気バルブ用カムシャフトにポンプ駆動カム13を連結させてもかまわない。更に、ポンプ駆動カムはカムシャフト以外のシャフトにも設け得る。また、コモンレールを備えることも必須でない。
In the present embodiment, the
1 燃料タンク
2 低圧燃料ポンプ(フィードポンプ)
3 高圧燃料ポンプ
4 コモンレール(フュエルギャラリー)
5A〜5D 燃料噴射弁
6 電動モータ
7 燃料供給通路
8 燃料フィルタ
9 リターン通路
10 低圧プレッシャレギュレータ
11 ダンパ
12 プランジャポンプ
12a プランジャ
12b 高圧室(ポンプ室)
12c シリンダ
13 ポンプ駆動カム
14 吸入チェックバルブ
15 吐出チェックバルブ
16 制御ソレノイド
17 漏れ燃料通路
18 オリフィス
19 安全弁
20 エンジンコントロールユニット(ECU)
21 燃料圧力センサ
1
3 High-
5A to 5D
21 Fuel pressure sensor
Claims (6)
前記高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンの燃焼室に直接供給する燃料噴射弁と、を備え、
エンジンの始動時に圧縮行程にて燃料噴射を行うエンジンの燃料供給装置において、
圧縮行程での燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミングになったとき、前記燃料噴射タイミングで前記燃料噴射弁に作用する燃料圧力の推定値を前もって算出する燃料圧力推定値算出手段と、
エンジンの始動時に前記燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値と所定の噴射許可燃料圧力との比較により、燃料圧力の推定値が噴射許可燃料圧力未満である間は燃料噴射を禁止し、燃料圧力の推定値が噴射許可燃料圧力以上になったときに圧縮行程噴射を許可する燃料噴射禁止・圧縮行程噴射許可判定手段とを備え、
前記燃料圧力推定値算出手段は、エンジンの運転条件に応じて前記高圧燃料ポンプでの燃料漏れ量を算出する手段を有し、
前記燃料漏れ量を算出する手段は、エンジン回転数と、エンジンの冷却水温度と、燃料漏れ量との関係を示すマップを備え、前記エンジン回転数が高いほど、前記燃料漏れ量を小さく算出するとともに、前記エンジンの冷却水温度が低いほど、前記燃料漏れ量を小さく算出し、
前記燃料漏れ量により補正して、前記燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値を算出することを特徴とするエンジンの燃料供給装置。 A high-pressure fuel pump that discharges the fuel at a high pressure;
A fuel injection valve that directly supplies high-pressure fuel from the high-pressure fuel pump to a combustion chamber of the engine,
In an engine fuel supply device that performs fuel injection in a compression stroke at the start of the engine,
A fuel pressure estimated value calculating means for calculating in advance an estimated value of the fuel pressure acting on the fuel injection valve at the fuel injection timing at a predetermined timing before the fuel injection timing in the compression stroke;
By comparing the estimated value of the fuel pressure at the fuel injection timing with a predetermined injection permitted fuel pressure when the engine is started, fuel injection is prohibited while the estimated fuel pressure value is less than the permitted injection fuel pressure. Fuel injection prohibition / compression stroke injection permission determination means for permitting compression stroke injection when the estimated value of the fuel pressure is equal to or higher than the injection permitted fuel pressure,
The fuel pressure estimated value calculating means has means for calculating the amount of fuel leakage in the high-pressure fuel pump in accordance with engine operating conditions,
The means for calculating the fuel leakage amount includes a map showing a relationship among the engine speed, the engine coolant temperature, and the fuel leakage amount, and calculates the fuel leakage amount smaller as the engine speed is higher. In addition, the lower the coolant temperature of the engine, the smaller the amount of fuel leakage,
And corrected by the fuel leakage quantity, the fuel supply device for an engine, and calculates the estimated value of the fuel pressure at the fuel injection timing.
前記高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンの燃焼室に直接供給する燃料噴射弁と、を備え、
エンジンの始動時に圧縮行程にて燃料噴射を行うエンジンの燃料供給装置において、
前記ポンププランジャが上昇する行程中に圧縮行程での燃料噴射タイミングが存在する気筒について、その気筒の燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミングになったとき、その気筒の燃料噴射タイミングで前記燃料噴射弁に作用する燃料圧力の推定値を前もって算出する燃料圧力推定値算出手段と、
エンジンの始動時に前記気筒の燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値と所定の噴射許可燃料圧力との比較により、燃料圧力の推定値が噴射許可燃料圧力未満である間は前記気筒の燃料噴射を禁止し、燃料圧力の推定値が噴射許可燃料圧力以上になったときに前記気筒の圧縮行程噴射を許可する燃料噴射禁止・圧縮行程噴射許可判定手段とを備え、
前記燃料圧力推定値算出手段は、エンジンの運転条件に応じて前記高圧燃料ポンプでの燃料漏れ量を算出する手段を有し、前記燃料漏れ量を算出する手段は、エンジン回転数と、エンジンの冷却水温度と、燃料漏れ量との関係を示すマップを備え、前記エンジン回転数が高いほど、前記燃料漏れ量を小さく算出するとともに、前記エンジンの冷却水温度が低いほど、前記燃料漏れ量を小さく算出し、前記燃料漏れ量により補正して、前記燃料噴射タイミングでの燃料圧力の推定値を算出することを特徴とするエンジンの燃料供給装置。 The volume of the pump chamber is changed by the reciprocating motion of the pump plunger, the fuel is sucked into the pump chamber in the stroke in which the pump plunger is lowered, and the fuel in the pump chamber is increased in pressure and discharged in the stroke in which the pump plunger is raised. A high-pressure fuel pump;
A fuel injection valve that directly supplies high-pressure fuel from the high-pressure fuel pump to a combustion chamber of the engine,
In an engine fuel supply device that performs fuel injection in a compression stroke at the start of the engine,
For a cylinder that has fuel injection timing in the compression stroke during the stroke in which the pump plunger ascends, when the fuel injection timing of the cylinder reaches a predetermined timing, the fuel injection timing is the same as that of the cylinder. Fuel pressure estimated value calculating means for calculating in advance an estimated value of the fuel pressure acting on the valve;
By comparing the estimated value of the fuel pressure at the fuel injection timing of the cylinder with the predetermined injection permission fuel pressure at the time of starting the engine, the fuel injection of the cylinder is performed while the estimated value of the fuel pressure is less than the injection permission fuel pressure. A fuel injection prohibition / compression stroke injection permission determining means for prohibiting and permitting the compression stroke injection of the cylinder when the estimated value of the fuel pressure becomes equal to or higher than the fuel pressure permitted for injection;
The fuel pressure estimated value calculating means includes means for calculating a fuel leakage amount in the high-pressure fuel pump according to an engine operating condition, and the means for calculating the fuel leakage amount includes an engine speed, an engine A map showing the relationship between the coolant temperature and the amount of fuel leakage is provided, and the higher the engine speed, the smaller the fuel leak amount is calculated, and the lower the engine coolant temperature is, the lower the fuel leak amount is. A fuel supply device for an engine, wherein the estimated value of the fuel pressure at the fuel injection timing is calculated by calculating a smaller value and correcting the fuel leakage amount.
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