JP5640776B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Description
このような燃料噴射制御装置において、圧力センサが異常になって正確な燃料圧力を検出できなくなると、燃料噴射を適切に制御できなくなるという問題がある。
しかしながら、特許文献1では、回転速度の変動量と噴射量との対応関係に基づいて回転速度の変動量から噴射量を推定しているものの、回転速度の変動量を検出する範囲に関する記載がないため、検出範囲によっては回転速度の変動量が小さくなることがある。その結果、回転速度の変動量に基づいて噴射量を推定する場合に、噴射量の推定精度が低下し、噴射量から推定する燃料圧力の推定精度が低下する恐れがある。
ところで、回転変動量に基づいて推定した燃料圧力と圧力センサが検出する燃料圧力との圧力差が所定値を超える原因として、圧力センサの異常だけでなく、燃料噴射弁の経年変化による噴射量異常も考えられる。この場合には、燃料噴射弁が噴射量異常となっている気筒だけで圧力差が所定値を超える。一方、圧力センサが異常になると、全気筒において推定圧力と検出圧力との圧力差が所定値を超える。
この構成によれば、全気筒において、推定圧力と検出圧力との圧力差を気筒毎に比較するので、推定圧力と検出圧力との圧力差が所定値を超える原因が、圧力センサの異常か否かを判定できる。
請求項2に記載の発明によると、範囲設定手段は、内燃機関の運転状態に基づいて、回転変動量の検出開始時期と検出終了時期と検出期間の長さとの少なくともいずれか一つを可変に設定する。
ここで、内燃機関の各気筒において、一般に、燃焼により回転速度が上昇する燃焼行程前半に対し回転速度が低下する燃焼行程後半では、燃焼による回転変動よりも慣性力による回転変動が支配的になる。したがって、回転変動量の検出範囲によっては、回転変動に対する噴射量の影響が殆ど現れなくなる。
このように、回転速度の変動量、あるいは回転速度の瞬時の変化量である加速度よりも、検出範囲における加速度の積算値を回転変動量として検出することにより、回転速度の検出誤差が回転変動量の検出誤差に与える影響を極力低減できる。
本実施形態による燃料噴射システムを図1に示す。
(燃料噴射システム10)
燃料噴射システム10は、例えば、自動車用の4気筒のディーゼルエンジン(以下、単に「エンジン」ともいう。)2に燃料を噴射するためのものである。燃料噴射システム10は、燃料供給ポンプ14と、コモンレール20と、燃料噴射弁30と、電子制御装置(Electronic Control Unit:ECU)40とを備えている。
ECU40は、燃料噴射弁30に噴射を指令する噴射指令信号のパルス幅と噴射量との相関を示す噴射特性マップを、コモンレール圧に応じてROMまたはフラッシュメモリに記憶している。そして、ECU40は、エンジン回転速度およびアクセル開度に基づいて燃料噴射弁30の噴射量が決定すると、圧力センサ22が検出したコモンレール圧に応じて該当する噴射特性マップを参照し、決定された噴射量を燃料噴射弁30に指令する噴射指令信号のパルス幅を噴射特性マップから取得する。
ECU40は、クランク角センサ32が出力するクランク角信号に基づいて、エンジン回転速度(rpm)を検出する。本実施形態のエンジン2は4気筒であるから、吸入行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程の4行程からなる1燃焼サイクルにおいて、燃焼行程は180°CA周期で発生する。
ここで、図3の(A)に示すように、燃焼行程の上死点からの加速度の積算期間によって、噴射量に対する加速度積算値の感度(rpm/mm3)、すなわち、加速度積算値から噴射量を推定する場合の推定感度は変化する。
また、エンジンの運転負荷が大きくなると、ECU40は調量弁16を制御してコモンレール圧を上昇させる。コモンレール圧が上昇すると、ハードウェア自体の耐圧限界に対する余裕代が低下するため、より高い推定感度が必要になる。したがって、エンジン運転負荷が所定負荷を超える高負荷状態の場合も、燃焼によるエンジン回転速度への影響がより顕著に現れるエンジン回転数が上昇している範囲内で適切に加速度積算値の検出範囲を設定することが望ましい。
また、加速度積算値と噴射量との特性マップは、エンジン運転環境である吸入空気温、吸入空気量、水温、過給圧、EGRガス量等の基準値において設定されている。そして、同じ噴射量および同じ加速度積算値の検出範囲であっても、前述したエンジン運転環境が変化すると、加速度積算値は変化する。
仕事量である加速度積算値は噴射量と相関関係にあるので、エンジン回転数に応じて設定された図4の(B)に示すマップに基づき、加速度積算値から噴射量を推定できる。
前述したように、ECU40は、燃料噴射弁30に噴射を指令する噴射指令信号のパルス幅と噴射量との相関を示す噴射特性マップを、燃料圧力であるコモンレール圧に応じて記憶装置に記憶している。つまり、噴射指令信号のパルス幅と噴射量との相関関係はコモンレール圧に応じて変化する。
(無噴射減速運転時の燃料圧力推定)
これに対し、アクセルペダルをオフして減速し、燃料噴射弁30からの燃料噴射を停止する無噴射減速運転時において所定の学習条件が成立すると、ECU40は、各気筒の燃料噴射弁30の噴射量を補正するために、噴射量学習用の燃料噴射を燃料噴射弁30に指令する。この場合、ECU40は、学習用噴射により生じたエンジン回転速度の変動量に基づいてエンジントルクを算出し、エンジントルクから噴射量を算出する。そして、噴射量と学習用の噴射指令信号のパルス幅とに基づいて、コモンレール圧を推定する。
ECU40は、噴射運転時または無噴射減速運転時において推定したコモンレール圧と、圧力センサ22が検出するコモンレール圧との圧力差が所定値以上の場合、圧力センサ22が異常であると判定する。
図5および図6に、圧力センサ22の異常判定処理を行うフローチャートを示す。図5の異常判定処理は、例えば各気筒の燃焼行程が終了したときに実行され、図6の異常判定処理は、図5の異常判定処理が終了すると実行される。図5および図6において、「S」はステップを表している。
S400の判定において、噴射運転状態ではなく、燃料噴射弁30から燃料を噴射しない無噴射減速運転状態の場合(S400:No)、ECU40は、マニュアルトランスミッション(MT)であればクラッチが断状態、オートマチックトランスミッション(AT)であればロックアップクラッチが解除状態、などの微少噴射量の学習条件が成立しているか否かを判定する(S412)。学習条件が成立していない場合(S412:No)、ECU40は本処理を終了する。
ECU40は、S410またはS420で推定した噴射量と噴射指令信号のパルス幅とから燃料圧力を推定し(S422)、燃料圧力の推定圧力と圧力センサ22により検出したコモンレール20の検出圧力との圧力差を算出し(S424)、算出した圧力差が所定値として設定した異常判定値を超えているか否かを判定する(S426)。圧力差が異常判定値以下の場合(S426:No)、ECU40は本処理を終了する。
次に、図6のS430においてECU40は、全気筒において図5の異常判定処理が終了したか否かを判定する。全気筒の異常判定処理が終了していない場合(S430:No)、ECU40は本処理を終了する。
全気筒にてセンサ仮異常と判定されている場合(S432:Yes)、ECU40は圧力センサ22が異常であると判定し(S434)、本処理を終了する。
上記実施形態では、エンジン2の回転変動量として加速度を積算した。これ以外にも、内燃機関の運転状態に基づいて設定した検出範囲において、燃料噴射弁30の噴射量に応じて変化するエンジン2の回転変動量として、回転速度の積算値、回転速度の差分、加速度の差分等を検出してもよい。
また、各気筒において燃料圧力を推定するのではなく、特定の1気筒において推定した燃料圧力と圧力センサ22で検出した燃料圧力との圧力差に基づいて、圧力センサ22の異常を判定してもよい。
Claims (6)
- 内燃機関の回転変動量を検出する変動量検出手段と、
前記変動量検出手段が検出する前記回転変動量の検出範囲を前記内燃機関の運転状態に基づいて可変に設定する範囲設定手段と、
前記範囲設定手段が設定した前記検出範囲において前記変動量検出手段が検出する前記回転変動量に基づいて噴射量を推定する噴射量推定手段と、
前記噴射量推定手段が推定する噴射量に基づいて燃料圧力を推定する圧力推定手段と、
前記噴射量推定手段が推定する気筒毎の噴射量に基づいて前記圧力推定手段が気筒毎に推定する燃料圧力と圧力センサが検出する燃料圧力との圧力差が全気筒において所定値を超える場合は前記圧力センサの異常と判定し、全気筒のうち少なくとも1気筒において前記圧力差が前記所定値以下の場合は、前記圧力センサの異常と判定せずに前記圧力差が前記所定値を超える気筒の燃料噴射弁の噴射量異常と判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。 - 前記範囲設定手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記回転変動量の検出開始時期と検出終了時期と検出期間の長さとの少なくともいずれか一つを可変に設定することを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射制御装置。
- 前記範囲設定手段は、前記内燃機関の運転状態として、前記内燃機関の回転数が所定回転数を超える高回転状態、ならびに前記内燃機関の運転負荷が所定負荷を超える高負荷状態の少なくともいずれかの場合、各気筒における燃焼により前記内燃機関の回転速度が上昇する範囲内で前記検出範囲を設定することを特徴とする請求項2に記載の燃料噴射制御装置。
- 同じ噴射量および同じ前記検出範囲において前記回転変動量が変化する要因となる前記内燃機関の運転環境に基づいて、前記変動量検出手段が検出する前記回転変動量を補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
- 前記変動量検出手段は、前記検出範囲において前記回転変動量として前記内燃機関の回転速度の加速度の積算値を検出することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
- 前記内燃機関の無噴射減速運転時に学習用噴射を指令する噴射指令手段を備え、
前記変動量検出手段は、前記無噴射減速運転時には、前記噴射指令手段が指令する学習用噴射により生じた前記内燃機関の回転速度の変動量を検出し、
前記噴射量推定手段は、前記無噴射減速運転時には、前記学習用噴射により生じた前記回転速度の変動量に基づいて噴射量を推定する、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
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