JPH11287149A - エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

エンジンの燃料噴射制御装置

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JPH11287149A
JPH11287149A JP10101870A JP10187098A JPH11287149A JP H11287149 A JPH11287149 A JP H11287149A JP 10101870 A JP10101870 A JP 10101870A JP 10187098 A JP10187098 A JP 10187098A JP H11287149 A JPH11287149 A JP H11287149A
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injector
pressure
fuel
engine
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進 高橋
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は,微小燃料噴射を開始する電子デ
パイスへの最小通電期間を学習によって求めることによ
り,個々のインジェクタに対応して微小燃料噴射を実現
するエンジンの燃料噴射制御装置を提供する。 【解決手段】 インジェクタの燃料噴射を実行するため
に電磁弁に供給される駆動電流としてのコマンドパルス
が,コントローラから時刻Tpに出力される。一定時間
0 を経過した後にコモンレール圧力がそれまでの平均
値P0 から低下し始める。コントローラは,パイロット
噴射のコマンドパルスの通電期間Pwpを極小の値から
次第に延長していき,低下した面積Arが予め決められ
た値以上になった時点を燃料噴射開始時点と決定し,目
標燃料噴射量が微小な場合には,その最小コマンドパル
ス幅に基づいて通電期間を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は,蓄圧器から供給
される作動流体の圧力作用に基づいて,燃料をエンジン
の燃焼室に噴射するエンジンの燃料噴射制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来,本体内を昇降して噴孔を開閉制御
する針弁と,その針弁を昇降させるため作動流体を制御
する駆動電流が供給される電子デバイスとを具備したイ
ンジェクタを備え,コントローラによってエンジンの運
転状態に応じてインジェクタから噴射される燃料噴射時
期及び燃料噴射量を制御するエンジンの電子制御燃料噴
射システムが知られている。
【0003】上記電子制御燃料噴射システムとして,例
えば,作動流体をコモンレールに貯留された高圧燃料と
し,圧力制御室を本体内に形成したインジェクタを備
え,電子デバイスである電磁弁によって圧力制御室への
高圧燃料の流入と流出とを制御し,その高圧燃料の圧力
に基づいて針弁を昇降させ,針弁によって開弁された噴
孔から高圧燃料を噴射する型式の燃料圧型燃料噴射シス
テムと,作動流体をエンジンオイルとし,エンジンオイ
ルの流入を制御する電子デバイスとしての電磁弁と流入
されたエンジンオイルによって作動する増圧ピストンと
を有するインジェクタを備え,増圧室内の燃料を増圧ピ
ストンによって増圧し,その増圧された燃料の圧力で針
弁を昇降させ,針弁によって開弁された噴孔から増圧さ
れた燃料を噴射する型式の油圧作動型燃料噴射システム
とが提案されている。いずれの型式の燃料噴射システム
であっても,各インジェクタに備わる電子デバイス(電
磁弁)の作動を,コントローラとしての電子制御装置か
ら出力される駆動電流によって制御している。高圧に昇
圧された作動流体が,電子デバイスの作動によってイン
ジェクタ内に供給され,作動流体の圧力作用に基づいて
針弁がリフトし,インジェクタの先端に形成されている
噴孔から予め決められた噴射量の燃料が予め決められた
燃料噴射時期に噴射される。
【0004】上記電子制御燃料噴射システムでは,作動
流体の圧力と電子デバイスへの通電パルス幅により実際
の噴射量が決まる。コントローラには,作動流体の圧力
毎に目標噴射量と通電パルス幅の相関データが記憶され
ており,その時の作動流体圧力と目標噴射量から当該相
関データを参照して,電子デバイスを作動させている時
間としての通電パルス幅を決定している。図11は,従
来のエンジンの燃料噴射制御装置において,ある噴射圧
力の下での目標燃料噴射量とパルス幅との相関データを
示すグラフである。相関データは,実験により予め求め
られた特定点におけるデータ(図11:×印)がマップ
として記憶されており,特定点〜特定点間は線形補間等
(図11:直線)の処理を行うことにより通電パルス幅
が求められる。電子制御燃料噴射システムにおいて,微
少量の燃料噴射を実行する場合,電子デバイスを駆動す
る通電パルス幅は,図11の特定点データ中の最小値と
原点との間で補間して求められることになる。
【0005】また,燃料噴射の態様として,1回の燃焼
に必要な燃料量をメイン噴射と,そのメイン噴射に先立
って微少量の燃料を噴射するパイロット噴射とに分割
し,パイロット噴射によって初期の熱発生率を抑制し,
騒音やNOX を低減させる噴射方法も知られている。こ
のような電磁弁を介して制御する電子制御燃料噴射シス
テムの例が特開平5−302537号に示されている。
この公報に開示された燃料噴射システムは,パイロット
噴射実行モードを備えたコモンレール式燃料噴射システ
ムであり,パイロット噴射モードがONで且つスタータ
もONである場合には,コモンレール圧力とその上昇率
とが所定値未満か否かを判定し,所定値未満の場合に
は,パイロット噴射モードをOFFに切り換えてパイロ
ット噴射を中止している。コモンレール圧力が充分に上
昇していないような始動クランキング状態にあるときに
は,パイロット噴射の指示が自動的に実行されず,燃料
リーク回数を増加させないようにすることを図ったもの
である。
【0006】実際に噴射が実行される最小コマンドパル
ス幅(図11の破線で示すPwmin)は,個体バラツ
キや経時変化に起因してインジェクタ毎に異なってい
る。計算上,目標噴射に対応する通電パルス幅にて電子
デバイス(電磁弁)に通電しているにもかかわらず,実
際には燃料噴射が行われない(燃料噴射量が0)ことが
ある。最小コマンドパルス幅Pwmin以下のコマンド
パルス幅ではインジェクタは燃料を噴射せず,燃料を噴
射するにはPwmin以上のパルス幅を有するコマンド
パルスを与える必要がある。各インジェクタからの燃料
噴射が開始される駆動電流の最小コマンドパルス幅Pw
minは,通常不明であり,たとえ,最小コマンドパル
ス幅Pwminが,当初,既知であっても,経時変化で
変化してしまうこともある。このような事態は,前述の
パイロット噴射を行う場合に顕著に表れ易く,その場
合,パイロット噴射の効果を得ることができず,騒音や
NOXの増大につながるという問題がある。また,シリ
ンダ当たりの排気量が小さいエンジンでも,目標噴射量
が微少量となるアイドル運転時において噴射量バラツキ
を引き起こす原因となり,アイドル安定性を損なう(回
転変動が大きくなる)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで,上記電子制
御燃料噴射システムにおいて,インジェクタから実際に
燃料が噴射されるとコモンレールの圧力が低下する。こ
のことに着目すると,コモンレールの圧力の変化は,イ
ンジェクタからの燃料噴射と関係があることがわかる。
コモンレールの圧力は,燃料噴射制御において,特に,
算出された必要な燃料噴射量が噴射される燃料噴射期間
を決定するのに必要な情報であり,コモンレールの圧力
を検出するためのセンサは,燃料噴射システムにおいて
圧力センサとして既にコモンレールに配設されている。
そこで,圧力センサが検出したコモンレール圧力のデー
タを利用することで,各インジェクタが燃料噴射を始め
る最小のパルス幅を自動的に学習させることができない
かという課題がある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は,上記
課題を解決することであり,実噴射量が0となる極小パ
ルス幅を徐々に増加させつつ,燃料噴射の実行が検出さ
れたときのパルス幅を,当該インジェクタにおいて燃料
噴射を実行可能な最小コマンドパルス幅として記憶さ
せ,先の特定点データ中の最小値と当該最小パルス幅の
間で微少目標噴射量を実現できる通電パルス幅を決定す
ることができる燃料噴射制御装置を提供するものであ
る。
【0009】この発明は,蓄圧器から供給される作動流
体の圧力作用に基づいてエンジンの燃焼室に燃料を噴射
するインジェクタ,駆動電流の供給を受けて前記作動流
体の圧力作用を制御する電子デバイス,前記エンジンの
運転状態を検出する検出手段からの検出信号に基づいて
目標燃料噴射量を決定すると共に前記目標燃料噴射量に
応じた前記電子デバイスへの前記駆動電流の通電期間を
決定するコントローラを具備し,前記コントローラは,
前記通電期間を前記インジェクタから燃料が噴射されな
い極小通電期間から徐々に延長させ,前記インジェクタ
が燃料噴射を開始したときの前記通電期間を最小通電期
間として決定し,微小な前記目標燃料噴射量に応じた前
記通電期間を前記最小通電期間に基づいて決定すること
から成るエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【0010】このエンジンの燃料噴射制御装置におい
て,前記検出手段は前記蓄圧器における前記作動流体の
圧力を検出する圧力センサを含み,前記コントローラ
は,前記圧力センサが検出した前記作動流体の圧力値が
予め決められた値以上に低下した時点を前記インジェク
タの燃料噴射開始時点と決定している。或いは,前記検
出手段は前記インジェクタの針弁のリフト量を検出する
リフトセンサを含み,前記リフトセンサが予め決められ
たリフト量を検出した時点を前記インジェクタの燃料噴
射開始時点と決定している。
【0011】このエンジンの燃料噴射制御装置におい
て,前記コントローラは,前記目標燃料噴射量をパイロ
ット噴射量とメイン燃料噴射量とに分割し,前記パイロ
ット噴射量に対応する前記通電期間を前記最小通電期間
に基づいて決定している。
【0012】このエンジンの燃料噴射制御装置におい
て,前記電子デバイスは,前記インジェクタに配設され
且つ前記作動流体の前記インジェクタへの供給を制御す
る電磁弁である。
【0013】このエンジンの燃料噴射制御装置におい
て,前記目標燃料噴射量に対応した前記通電期間は,前
記最小通電期間と,特定の前記目標燃料噴射量に対応し
た特定の前記通電期間との間における補間によって求め
られるものである。
【0014】最小通電期間の検出及び更新は,例えばエ
ンジンの始動直後に毎回行うことができる。あるいは,
エンジンの総運転時間が一定時間に達する毎(例えば,
100時間毎)に学習させても良い。また,作動流体の
圧力違いにより最小通電期間が異なる場合もあるが,こ
の場合は,エンジン運転中に各々の作動流体圧力に達し
たときに最小通電期間を学習させれば良い。実際に燃料
が噴射されているか否かを検出する手段としてのリフト
センサは,ホールセンサ等の高価な位置センサを用いる
必要がある。コスト及び耐久性の面でリフトセンサを採
用できない場合は,上記噴射システムが元々備えている
畜圧器内の作動流体圧センサを利用して,燃料噴射に伴
う圧力降下が検出されたときを噴射実行時と判定するこ
とができる。
【0015】この発明によるエンジンの燃料噴射制御装
置は,以上のように構成されており,次のように作動す
る。即ち,例えばパイロット噴射を行う場合,パイロッ
ト噴射の指令値,即ち,パイロット噴射を行うべく電子
デバイスに出力される駆動電流の通電期間を0,或いは
絶対に噴射が行われないと確信できる小さな値から徐々
に大きくしていき,インジェクタが燃料を噴射し始める
通電期間を見い出す。パイロット噴射が実際に行われた
ことは,通電開始から所定期間内にコモンレール圧力の
低下があったか否かによって判定することができる。
【0016】この発明による燃料噴射制御装置に基づく
目標噴射量と駆動電流の通電期間(コマンドパルス幅)
の関係は,例えば,図10のようなマップで与えられ
る。図10は,この発明によるエンジンの燃料噴射制御
装置において,目標燃料噴射量とパルス幅との改善され
た関係を示すグラフである。目標噴射量が0である部分
の値は,従来の相関データ(図11)によれば,エンジ
ン始動時には0の初期値を持つが,この発明によれば,
学習により最小コマンドパルス幅Pwminが与えられ
る。この最小コマンドパルス幅Pwminは,エンジン
の始動時毎に毎回学習され且つ記憶される。また,コモ
ンレール圧力違いにより最小コマンドパルス幅が変化す
る場合もある。この場合,図10の各コモンレール圧力
に対応した,最小コマンドパルス幅が必要となる。これ
は,エンジン運転中に,それぞれのコモンレール圧力を
超えたときにそのコモンレール圧力での最小コマンドパ
ルスを学習することにより,最終コマンドパルス幅を求
める。本発明により,微少噴射量を実現する通電パルス
幅を,個々のインジェクタ毎に求めることが可能となる
ため,パイロット噴射や小排気量エンジンにおける無噴
射現象を回避して,良好なパイロット噴射あるいはアイ
ドル安定性を得ることができる。なお,上記学習は安定
したコモンレール圧力下で行うことが望ましく,そのた
めには,エンジンの始動直後,アイドル回転数で運転さ
れるまではパイロット噴射を行わずに,メイン噴射のみ
を行うようにすると良い。
【0017】
【発明の実施の形態】以下,添付図面を参照して,この
発明によるエンジンの燃料噴射制御装置の一実施例を説
明する。図1はこの発明によるエンジンの燃料噴射シス
テムにおけるCPU処理のうちメイン処理を示すフロー
チャート,図2はCPU処理におけるREF信号割込み
処理を示すフローチャート,図3はCPU処理における
BTDC信号割込み処理を示すフローチャート,図4は
DSP処理におけるメイン処理を示すフローチャート,
図5はDSP処理におけるコマンドパルスによる割込み
処理を示すスローチャート,図6はDSP処理における
100kHz割込み処理を示すフローチャート,図7は
DSP処理におけるパイロット噴射の有無の判定処理を
示すフローチャート,図8はCPU処理における第n番
目のインジェクタの燃料噴射処理を示すフローチャー
ト,そして図9はこの発明によるエンジンの燃料噴射制
御装置において,入出力信号の変化とソフトウェアの作
動とを示すタイミングチャートである。
【0018】図12には,この発明によるエンジンの燃
料噴射制御装置が適用される作動流体を高圧燃料とした
燃料圧作動型の電子制御燃料噴射システムの一例の概略
が示されている。燃料タンク1からフィルタ2を経てフ
ィードポンプ3によって吸い上げられて所定の吸入圧力
に加圧された燃料は,燃料管4を通じて高圧燃料ポンプ
5に送られる。高圧燃料ポンプ5は,例えばエンジンに
よって駆動される,所謂,プランジャ式のサプライ用の
燃料供給ポンプであり,燃料を運転状態等に基づいて定
められる高圧に昇圧し,昇圧された燃料を燃料管7を通
じてコモンレール8に供給する。コモンレール8に所定
圧力に昇圧した状態で貯留された燃料は,コモンレール
8から燃料供給管9を通じて,複数のインジェクタ10
に供給される。図示の例では,4気筒エンジンであり,
4つの気筒(図示せず)には,内部に形成される燃焼室
にそれぞれ燃料を噴射するインジェクタ10が配設され
ている。多気筒エンジンの燃焼順序iは,気筒番号nを
列の並びに従って#1〜#4とすると,#1→#3→#
4→#2の順である。
【0019】高圧燃料ポンプ5からリリーフされた燃料
は,戻し管11aを通じて燃料タンク1に戻される。ま
た,燃料供給管9からインジェクタ10に供給された燃
料のうち,燃焼室への噴射に費やされなかった燃料は,
戻し管11bを通じて燃料タンク1に戻される。コント
ローラ13には,各種のセンサ,即ち,エンジン回転数
を検出するためのクランク角度センサ,アクセル開度を
検出するためのアクセル開度センサ,冷却水温度を検出
するための水温センサ,吸気管内圧力を検出するための
吸気管内圧力センサ等のエンジンの運転状態を検出する
ための各種センサからの信号が入力されている。また,
コントローラ13には,コモンレール8に設けられてい
る圧力センサ12が検出したコモンレール8内の燃料圧
の検出信号が送られる。コントローラ13は,これらの
信号に基づいて,エンジン出力が運転状態に即した最適
出力になるように,インジェクタ10による燃料の噴射
特性,即ち,燃料の噴射時期及び噴射量を制御して,燃
料が最適な噴射時期に最適な燃料噴射量でもって対応す
る燃焼室に噴射されるようにインジェクタ10に備わる
電磁弁を制御する。インジェクタ10から噴射される燃
料の噴射圧はコモンレール8に貯留されている燃料の圧
力に略等しい。燃料噴射量は,噴射期間と噴射圧力で定
まるので,流量制御弁6を制御してコモンレール8への
高圧燃料の供給量を制御することにより,燃料噴射圧が
制御される。インジェクタ10からの燃料の噴射でコモ
ンレール8内の燃料が消費された場合や,燃料噴射量を
変更する場合に,コントローラ13は,コモンレール8
内の燃料圧が所定の燃料圧となるように,流量制御弁6
を制御して高圧燃料ポンプ5からコモンレール8への燃
料の吐出量を制御する。コモンレール燃料噴射システム
それ自体は,従来公知のものであり,これ以上の詳細な
説明を省略する。
【0020】このエンジンのコントローラ13を中心と
する各種のセンサとインジェクタ10との関係が図13
に示されている。図13はエンジンの運転状態を検出す
る各種センサからの検出信号を受けて,各インジェクタ
10のパイロット噴射量制御を含む燃料噴射制御を行う
コントローラ13のブロック図である。センサには,気
筒#1〜#4のうち基準となる気筒,例えば#1の上死
点前の所定角度(例えば,120°)を判別する気筒判
別(REF)センサと,各気筒#1〜#4の爆発行程の
上死点前の所定角度(例えば,60°)を検出するBT
DC(before top dead cente
r)センサと,クランク角度を1°毎に検出するクラン
ク角度センサが含まれる。エンジンが4サイクルエンジ
ンであるとすると,クランク軸が2回転する間に,4つ
のBTDC信号と1つのREF信号とが発生される。気
筒判別REFセンサが検出した気筒判別信号及びクラン
ク角度センサが検出したクランク角度信号は,中央処理
装置(CPU)14へ入力される。
【0021】コントローラ13のCPU14には,更
に,エンジンの運転状態を表すものとして,アクセル開
度センサ,エンジンの冷却を行う冷却水の温度を検出す
る水温センサ,コモンレール等の圧力を検出するコモン
レール圧力センサ12等からの検出信号等が入力され
る。コモンレール圧力センサ12からの検出信号は,C
PU14と平行にDSP(digital signa
l processor)15にも入力される。DSP
は,高速加算演算が可能なプロセッサであり,データの
大量及び高速処理を行う必要がある噴射実行検出処理を
行う。
【0022】CPU14とDSP15との間のデータの
遣り取りは,CPU14とDSP15とのどちら側から
も読み書きが可能な共通RAMであるデュアルポートメ
モリ16を介して行われる。CPU14とデュアルポー
トメモリ16との間はCPUバス17を通じて接続され
ており,DSP15とデュアルポートメモリ16との間
はDSPバス18を通じて接続されている。コモンレー
ル圧力を検出するセンサ12が検出した筒内圧力のアナ
ログ信号は,AD変換器19に入力されてデジタル信号
に変換され,DSPバス18を通じてDSP15に送ら
れる。
【0023】CPU14は,各センサから直接に入力さ
れるエンジンの運転状態を表す情報と,コモンレール圧
力センサ12からのコモンレール圧力に関してDSP1
5で処理された結果等とに基づいて演算を行い,各気筒
#1〜#4にそれぞれ対応して設けられているインジェ
クタ10の燃料噴射時期や燃料噴射量等の燃料噴射に関
する制御を行う。DSP15は,コモンレール圧力に関
するデジタル信号の加減算の処理を高速で行う。また,
CPU14は,コモンレールの圧力を制御するため流量
制御弁6を制御することで可変式の燃料ポンプ5の吐出
量を制御し,その他,排気ガス循環量を制御するためE
GRバルブ等を制御する。
【0024】本発明の実施例を,図12のコモンレール
噴射システムにおけるパイロット噴射制御に適用して説
明する。コントローラ13の構成は,ブロック図として
図13に示したものが用いられる。図1は,コントロー
ラにおけるCPU14が行うメイン処理を示すフローチ
ャートである。このメイン処理は,以下の各ステップか
ら成る。 (1)CPU14の初期化が行われる(ステップ1,S
1と略す。以下同じ)。 (2)センサ信号の処理を行う(S2)。即ち,信号の
A/D変換や物理量への換算等を行う。 (3)S2で行われた信号処理で得られた情報から,ア
クセル開度及びエンジン回転数に基づいて,各インジェ
クタ10が噴射すべき燃料噴射量が算出される(S
3)。燃料噴射量は,アクセル開度,エンジン回転数を
パラメータとして予めマップデータとして求められ,且
つメモリに記憶されている。 (4)また,S2で行われた信号処理で得られたエンジ
ン回転数と燃料噴射量とに基づいて,各インジェクタ3
が燃料を噴射すべき燃料噴射時期が算出される(S
4)。燃料噴射時期は,燃料噴射量とエンジン回転数と
をパラメータとして予めマップデータとして求められて
いる。。 (5)エンジン回転数とS3で求められた燃料噴射量と
に基づいて,燃料噴射圧力(目標コモンレール圧力)が
算出される(S5)。燃料噴射圧力も,エンジン回転数
と燃料噴射量とをパラメータとして予めマップデータと
して求められている。燃料噴射圧力の制御は,具体的に
は,コモンレール圧力センサ12が検出するコモンレー
ル圧力(燃料圧力)が目標噴射圧力となるように,燃料
ポンプに関連して設けられる流量制御弁を制御すること
により行われる。S1でCPU14が初期化された後
は,エンジンの運転中,燃料噴射を実行すべき各インジ
ェクタ10に対して上記の各ステップS2〜S5がそれ
ぞれ順に繰り返して実行される。
【0025】気筒判別のための信号,即ち,REF信号
が出力されると,図2に示すようなREF割込み処理が
行われる。図2は,図1に示すメイン処理においてRE
F信号がCPU14に入力されたときの割込み処理を示
すフローチャートである。この割込み処理では,BTD
C信号のカウント値CNbを0にするリセット処理が行
われる。即ち,エンジン1は4気筒エンジンであるの
で,このカウント値CNbは0から3までの4つの整数
を取り得る。カウント値CNbが0のときから各気筒で
の燃料の噴射と着火とが一巡して,カウント値CNbが
4になる前に,REF信号が出力されて割込処理が行わ
れて,カウント値CNbが0にセットされる(S6)。
【0026】図3は,CPU処理におけるBTDC信号
割込み処理を示すフローチャートである。クランク角度
が,例えば,各気筒について圧縮上死点前60°に到達
したことをセンサが検出すると,そのタイミングでBT
DC信号がCPU14に入力されると,CPUではBT
DC信号割込み処理が起動される。BTDC信号割込み
処理は,次の各ステップから成る。 (1)エンジン1の回転速度が計算される(S11)。
即ち,前回のBTDC信号が出力されてから今回のBT
DC信号が出力されるまでに要した時間に基づいて,単
位時間当たりのエンジン1の回転速度が算出される。 (2)BTDC信号のカウント値CNbが0であるか否
かを判定する(S12)。カウント値CNbが0であれ
ば,燃焼順序i=1の気筒(#1)に設けられたインジ
ェクタ10の燃料噴射処理(S2〜S5とその後の燃料
噴射の実行)を行う(S13)。 (3)S12での判定においてカウント値CNbが0で
なければ,直ちにS14に移行し,カウント値CNbが
1であるか否かを判定する(S14)。 (4)カウント値CNbが1であれば,i=2の気筒
(#3)に設けられたインジェクタ10の燃料噴射処理
(S2〜S5とその後の燃料噴射の実行)を行う(S1
5)。 (5)S14での判定においてカウント値CNbが1で
なければ,直ちにS16に移行し,以下上記と同様な判
定処理と判定処理においてYESである場合のインジェ
クタの燃料噴射処理とが行われる(S16)。 (6)S13,S15,或いは,S16で,#1〜#4
の何れかのインジェクタ3の燃料噴射処理を行うと,対
応していたカウント値CNbの判定以外の判定では必ず
NOとなるので,カウント値CNbに1を増加したもの
を新たなカウント値CNbにして(S17),この割込
み処理を終了する。次回のこの割込み処理においても,
次のカウント値CNbに対する判定は,S12,S14
又はS16での同様の判定のいずれかでYESとなる。
順次増加するカウント値CNbが3になると,カウント
値CNbが4になる前にREF信号の割込み処理(S
6)にて,カウント値CNbは0にリセットされる。こ
のように,BTDC信号割込み処理では,カウント値C
Nbに応じて,次に噴射を行う気筒を判別し,各気筒に
配設されたインジェクタの燃料噴射処理を行う。
【0027】図4は,DSP処理のメイン処理を示すフ
ローチャートである。DSPは,CPUと並列処理され
るプロセッサである。DSP処理のメイン処理は,次の
各ステップから成る。 (1)まず,DSPの初期化を行う(S21)。 (2)次に,圧力データのサンプリングが終了したか否
かを判する(S22)。 圧力データのサンプリングが終了しているのであれば,
「パイロット噴射有無判定」ルーチンにより,パイロッ
ト噴射されているか否かを判定する(S23)。圧力デ
ータのサンプリングが終了しているいなければ,圧力デ
ータのサンプリングを継続する。S22,S23の詳細
な内容については,後述する。
【0028】図5は,DSP処理におけるコマンドパル
スによる割込み処理を示すフローチャートである。コマ
ンドパルスのエッジを検出することにより割り込み処理
が発生する。n番目の気筒に設けられているインジェク
タのCPUによる処理内にて割り込みが許容される。 (1)コマンドパルスエッジによる割込みが禁止される
(S31)。即ち,パイロット噴射のコマンドパルスに
対する割込みがあった場合には,メイン噴射のためのコ
マンドパルスに対する割込みをかけないようにする。 (2)100kHzのタイマ割込みが許可される(S3
2)。
【0029】図6は,DSP処理における100kHz
割込み処理を示すフローチャートである。 (1)100kHzのタイマ割込みがあった場合,その
ときのコモンレール圧力Pfを読み込む(S41)。 (2)コモンレール圧力をRAM上のデータバッファに
保存する。カウンタtをインクリメントし(S42)
て,順次,コモンレール圧力のサンプリングを行う。デ
ータは,気筒(n)別に設けられたメモリに保存され
る。 (3)カウンタtが,予め設定されたサンプリング期間
Tsaveに達したか否かを判定する(S43)。カウ
ンタtが,サンプリング期間Tsaveに達していなけ
れば,割込み禁止処理をせずにこのルーチンを終了す
る。 (4)サンプリング期間分のデータの取込みを終了する
と,100kHzタイマ割込みを終了し,100kHz
割込み処理を禁止する(S44)。 (5)カウンタtを0にリセットする(S45)。
【0030】図7は,DSP処理におけるパイロット噴
射の有無の判定を示すフローチャートである。このフロ
ーチャートは,データのサンプリング終了後に起動さ
れ,以下の各ステップから成る。 (1)パイロット噴射を行うためのコマンドパルスのパ
ルス幅,即ち,パイロット噴射パルス幅Pwpが0を超
える値であるか,即ち,燃料を噴射せよという命令が出
ているかどうかが判定される(S51)。 (2)コマンドパルスをトリガとして保存された圧力デ
ータの,先頭からある一定期間T0 のデータを平均しP
0 とする(S52)。コマンドパルスを与えてからイン
ジェクタが実際に燃料噴射してコモンレールの圧力低下
が生じるまでの期間は,インジェクタの個体差,経時変
化等によりばらつくが,一定の時間T0 以下にはならな
いことが判明している。この一定時間T0 は,予め実験
によって求められる。即ち,コマンドパルスが出力され
てから,一定時間T0 の間は,そのコマンドパルスによ
る燃料噴射に基づく圧力低下が生じない期間である。 (3)圧力低下した部分の面積Arを算出する(S5
3)。面積の算出期間Tsaveは,コモンレール圧力
のデータ取込み期間であって,上記一定期間T0 と,パ
イロット噴射とメイン噴射との間のインターバル期間T
intとの和よりも短くなる(Tsave<T0 +Ti
nt)ように予め設定しておけば良く,固定値として
も,インターバル期間Tintの関数値としても良い。 (4)面積Arがある閾値Ktを超えているか否かを判
定する(S54)。面積Arが閾値Ktを超えていると
判定された場合には,燃料噴射による圧力低下が生じた
と判断する。なお,面積Arではなく,サンプリングさ
れた圧力自体と所定の閾値とを比較して圧力低下の有無
を判定することもできるが,面積で判断することによ
り,圧力自体を判定する場合と比較して微小圧力変動や
ノイズなどから受ける影響を少なくすることができる。 (5)面積Arが閾値Ktを超えているときは,パイロ
ット噴射による燃料噴射が行われたと判断され,パイロ
ットフラグFpilotに1をセットする(S55)。 (6)面積Arが閾値Ktを超えていないときは,パイ
ロット噴射による燃料噴射が行われていないと判断さ
れ,パイロットフラグFpilotを0にリセットする
(S56)。 ここで判定されたパイロット噴射の有無は,その気筒で
の次回の噴射前のBTDC割込み処理にて使用される。
【0031】図8は,CPU処理における第n番目のイ
ンジェクタによるパイロット噴射を含む燃料噴射処理を
示すフローチャートである。この処理は,n番気筒にお
ける燃料噴射前のBTDC信号による割り込み処理であ
り,以下の各ステップから構成される。この処理では,
インジェクタが噴射を開始するときのコマンドパルス幅
がCPUによって学習される。それ以外の領域は,実験
によって得られたPw−Q(コマンドパルス幅−燃料噴
射量)マップによって与えられている。 (1)DSPのコマンドパルスによる割り込みを許可さ
れる(S61)。 (2)CPUメイン処理(図1)で算出された目標メイ
ン噴射量Qm,目標パイロット噴射量Qp,目標メイン
噴射時期Tm,目標パイロット噴射時期Tp及び圧力セ
ンサ12の検出値である実コモンレール圧力Pfを読み
込む(S62)。 (3)S62で読み込んだ目標パイロット噴射量Qpが
0を超えているか否かを判定する(S63),即ち,目
標パイロット噴射量Qpが正の値を有していれば,パイ
ロット噴射を実行すべきことになる。 (4)パイロット噴射を実行すべき時は,本発明による
最小パルス幅の学習を実行すべきか否かを判定する。こ
こでは,エンジン停止時(イグニッションキーOFF
時)に0にセットされるモードフラグFmodeに基づ
いて,モードフラグFmodeが0であるか否かが判定
される(S64)。 (5)S64の判定で,モードフラグFmode=0の
ときには,以下に述べるCPUの学習が実行される。即
ち,DSP処理のうちのパイロット噴射の有無の判定
(図7)で処理されるパイロットフラグFpilotが
1にセットされているか否かを判定する(S65)。即
ち,前サイクル時にパイロット噴射が実行されたか否か
を確認する。 (6)S65の判定で,前回パイロット噴射が実行され
ていないと判定されると,実際の燃料噴射量が0となる
パルス幅(例えば,0)を初期値としたパイロット噴射
パルス幅に,極小に設定された単位量を加算して,パイ
ロット噴射パルス幅Pwpを更新し(S66),S70
へ進む。本ルーチンの開始初期には,モードフラグFm
odeはエンジン停止時に0にセットされており,且つ
S64での判定でパイロット噴射噴射はなされていない
と判定されるから,S66へ進むことになり,パイロッ
ト噴射パルス幅Pwpが,加算更新される。 (7)S65の判定で,前回パイロット噴射が実行され
ていると判定されると,第n番目のインジェクタの電磁
弁への駆動電流の最小コマンドパルス幅Pwmin
(n)が,その判定時におけるパイロット噴射のための
コマンドパルス幅Pwpとして求められる(S67)。 (8)S67に続いて,モードフラグFmodeを1に
セットする(S68)。 (9)本ルーチンを繰り返し実行すると,パイロット噴
射が実行されてS68でモードフラグFmodeが1に
セットされるときが到来する。その次の本ルーチンの実
行では,S64の判定で,モードフラグFmodeが0
でないと判定されるため,S62で読み込まれた,目標
パイロット噴射量Qpと実コモンレール圧力Pfから,
マップ参照にてパイロット噴射パルス幅Pwpが決定さ
れる(S69)。即ち,マップデータの最小値と,S6
7で保存された最小パルス幅から,線形補間によりパル
ス幅を決定することになる。 (10)パイロット噴射時期Tp,パイロット噴射パル
ス幅Pwpが駆動パルス出力カウンタにセットされる
(S70)。 (11)S63の判定で,パイロット噴射量Qpが正の
値でない(即ち,目標パイロット噴射量自体が0であり
パイロット噴射を実行すべきではないと判定された)場
合,及びS70でパイロット噴射のためのコマンドパル
スの設定がなされた場合には,S62で読み込まれた目
標メイン噴射量Qmと実コモンレール圧力Pfからメイ
ン噴射パルス幅Pwmがマップ参照にて決定される(S
71)。 (12)S71で決定されたメイン噴射パルス幅Pwm
とS62で読み込まれたメイン噴射時期Tmを出力カウ
ンタにセット(S72)して,本ルーチンを終了する。
【0032】以上のルーチンに対応して,図9に示すタ
イミングチャートで,各種の入出力信号の変化と,ソフ
トウェアの働きを説明を説明する。(a)で示すよう
に,クランク角度の進行に応じてセンサがBTDC信号
を出力すると,第n番目の気筒のインジェクタ10によ
る燃料噴射処理が開始される(b)。続いてパイロット
噴射のコマンドパルスのエッジを検出することによりD
SP100kHz割り込み処理が発生し(c)(d),
パイロット噴射のコマンドパルスに対する割込みがあっ
た場合には,メイン噴射のためのコマンドパルスに対す
る割込みをかけないようにする。DSP100kHz割
り込み処理が発生する(d)と,コモンレール圧力のデ
ータのサンプリングが開始され,サンプリング期間Ts
aveの間コモンレール圧力のデータ採りが行われる
(g)。圧力データのサンプリングが終了すると,その
データの処理をしてパイロット噴射があったか否かが判
定される(e)。なお,パイロット噴射を行わない場合
(f)には,(d)(e)及び(g)の処理も実行され
ない。
【0033】以上の処理により,当初,S63の判定が
YESであってパイロット噴射を実行すべきであり,S
64の判定がYESであってエンジンの停止時のモード
であった場合,S65でまだパイロット噴射が実行され
ていないと判定されるときには,S66が繰り返し実行
されるうちに,初期値を0としたパイロット噴射パルス
幅Pwpが徐々に増加し,やがて実際のパイロット噴射
が実行される。これがDSP処理により検出されて,パ
イロットフラグFpilotがパイロット噴射有り(1
にセット)に変化する。この結果,本ルーチンにおいて
はS65からS67へ進むことになる。S67では,そ
のときまでにS66で更新されているパイロット噴射パ
ルス幅Pwpを最小コマンドパルス幅Pwminとして
メモリに保存し,S68でモードを1に設定した後,S
70へ進む。S68の処理により,次の本ルーチン実行
時にはS64からS69へ進むことになる。
【0034】S69においては,図10に示すように,
マップデータの最小値(Qp1,Pw1)と,S67で
保存された最小コマンドパルス幅Pwminから,線形
補間により,S62で読み込まれた目標パイロット噴射
量Qpと実コモンレール圧力に基づいて,目標パイロッ
ト噴射量Qpに対応したパイロット噴射パルス幅Pwp
が決定される。このように,DSP及びCPUによる以
上の処理により,パイロット噴射のような微少噴射量に
対応した通電パルス幅を,個々のインジェクタ毎に決定
することが可能になる。
【0035】以上,この発明をコモンレール式の燃料噴
射制御システムに適用した場合について説明したが,作
動流体として,高圧燃料ではなくエンジンオイルを用い
た燃料噴射制御システムや通常の噴射制御に適用しても
よいことは明らかである。エンジンオイルを作動流体と
する燃料噴射制御システムに本発明を適用する場合に
は,コモンレール圧力の代わりに,オイルポンプによっ
て高圧に昇圧されたエンジンオイルを蓄える高圧オイル
マニホルドの圧力を利用することになる。
【0036】図14にエンジンオイルを作動流体とする
油圧作動型の燃料噴射制御システムの一例が示されてい
る。図14に示した油圧作動型の燃料噴射制御システム
では,燃料タンク21の燃料は,燃料ポンプ22の駆動
によってフィルタ23を通じて燃料供給のための共通の
通路であるコモンレール24に供給される。コモンレー
ル24は,各気筒のインジェクタ40の燃料供給口と燃
料排出口とに接続されている。即ち,インジェクタ40
は,その燃料供給口と燃料排出口とに所定圧の燃料が常
に供給されているコモンレール24に配置されている。
各インジェクタ40で消費されなかった燃料は,燃料回
収通路25を通じて燃料タンク21に回収される。
【0037】インジェクタ40には,燃料の噴射圧力を
増圧するために,高圧オイルマニホルド36からの作動
流体即ち作動オイルが電磁弁39を通じて導入される。
高圧オイルマニホルド36には,オイル溜まり26から
のオイルがオイルポンプ27の作動によってオイル供給
路30を通じて供給され,オイル供給路30の途中には
オイルクーラ28やオイルフィルタ29が設けられてい
る。また,オイル供給路30は,オイルギャラリ31に
通じる潤滑系通路と高圧オイルポンプ32を含む作動オ
イル系通路35に分岐している。高圧オイルポンプ32
から高圧オイルマニホルド36へのオイルの供給は,流
量制御弁33による作動オイルのリーク量を制御するこ
とによりコントロールされている。コントローラ41
は,エンジンの作動状況として,アクセル開度センサで
検出されたアクセル開度,クランク角センサで検出され
たクランク角,高圧オイルマニホルド36に設置した圧
力センサ38で検出された高圧オイルマニホルド36の
作動オイル圧力が入力され,流量制御弁33の制御とイ
ンジェクタ40の電磁弁39の制御を行う。なお,クラ
ンク角センサが検出したクランク角度は,基準気筒又は
各気筒においてピストンの圧縮上死点或いは圧縮上死点
前の所定位置に到達したことを検出する各センサの検出
信号と共に,駆動電流の通電開始時期及び通電期間の制
御に用いられる。流量制御弁33は,コントローラ41
からの制御信号によりその開度が制御され,高圧オイル
ポンプ32からの余剰の高圧オイルがリーク量として戻
り通路34を通じてオイル溜まり26に回収される。そ
の他,コントローラ41には,オイル温度(又は水温)
センサや吸気管内圧センサの検出信号も入力される。
【0038】電磁弁39の作動をコントローラ41から
の駆動電流の通電時期及び通電期間によって制御するこ
とにより,高圧作動オイルのインジェクタ40内の圧力
室への供給時期及び供給期間が制御され,インジェクタ
40からの燃料噴射時期と燃料噴射量とが制御される。
インジェクタ40においては,コモンレール24から供
給された低圧燃料は増圧室に流入し,高圧オイルマニホ
ルド(オイルレール)36からの高圧オイルは電磁弁3
9の作動によって各インジェクタ40の加圧室に流入さ
れる。加圧室に流入した高圧オイルの圧力作用によっ
て,増圧ピストンが増圧室内の燃料を増圧する。増圧し
た燃料は,針弁をリフトさせ,ノズルの先端に形成され
て針弁のリフトで開口した噴孔から燃焼室内に噴射す
る。かかるインジェクタ40の内部構造及びこのインジ
ェクタを備えた燃料噴射システム自体については,例え
ば特表平6−511527号公報等に開示されているも
のを用いることができる。
【0039】インジェクタが燃料噴射を開始する時点を
検出する手段として,コモンレール又は高圧オイルマニ
ホルドに配置された圧力センサに例を取って説明した
が,かかる検出手段は,圧力センサに代えて,インジェ
クタの針弁のリフト量を検出するリフトセンサとしても
よい。リフトセンサが極僅かな予め決められたリフト量
を検出した時点をインジェクタの燃料噴射開始時点と決
定することができる。
【0040】
【発明の効果】この発明によるエンジンの燃料噴射制御
装置は,上記のように構成されているので,燃料噴射の
指令値である駆動電流のコマンドパルス幅を0,或いは
絶対に噴射が行われないと確信できる小さな値から徐々
に大きくしていき,インジェクタが燃料を噴射し始める
最小通電期間としての最小コマンドパルスを見い出す。
このような学習により,個々のインジェクタの特性が異
なっても,或いは同じインジェクタであっても経時変化
によって特性が変わるときであっても,燃料噴射が開始
される正確な最小コマンドパルス幅を得ることができ
る。この最小コマンドパルス幅は,エンジンの始動時毎
に毎回学習され且つ記憶される。その結果,微少噴射量
を実現する最小通電パルス幅を,個々のインジェクタ毎
に求めることができ,パイロット噴射や小排気量エンジ
ンにおける無噴射現象を回避して,騒音やNOX を抑制
する良好なパイロット噴射の効果を得ることができる。
また,シリンダ当たりの排気量が小さいエンジンでも,
目標噴射量が微少量となるアイドル運転時において噴射
量バラツキが少なくなり,回転変動が小さくなってアイ
ドル安定性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置に
おけるCPUメイン処理を示すフローチャートである。
【図2】図1に示すCPUメイン処理における,基準気
筒判別(REF)信号割込み処理を示すフローチャート
である。
【図3】図1に示すCPUメイン処理における,BTD
C信号割込み処理を示すフローチャートである。
【図4】この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置に
おけるDSPメイン処理を示すフローチャートである。
【図5】図4に示すDSPメイン処理における,コマン
ドパルス割込み処理を示すフローチャートである。
【図6】図4に示すDSPメイン処理における,100
kHz割込み処理を示すフローチャートである。
【図7】図4に示すDSPメイン処理における,パイロ
ット噴射の有無の判定処理を示すフローチャートであ
る。
【図8】図1に示すCPU処理における,第n番目のイ
ンジェクタの燃料噴射処理を示すフローチャートであ
る。
【図9】この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置に
おいて,入出力信号の変化とソフトウェアの作動とを示
すタイミングチャートである。
【図10】この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置
において,目標燃料噴射量とパルス幅との改善された関
係を示すグラフである。
【図11】従来のエンジンの燃料噴射制御装置による目
標燃料噴射量とパルス幅との関係を示すグラフである。
【図12】コモンレール式の燃料圧作動型燃料噴射制御
システム概要を示す図である。
【図13】図12のコントローラのブロック図である。
【図14】高圧オイルマニホルドを用いた油圧作動型燃
料噴射制御システム概要を示す図である。
【符号の説明】
8 コモンレール 10 インジェクタ 12 圧力センサ 13 コントローラ 32 高圧オイルマニホルド 38 圧力センサ 40 インジェクタ 41 コントローラ Pf コモンレール圧力 Qp パイロット噴射量 Pwp パイロット噴射パルス幅 Pwmin 最小コマンドパルス幅

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蓄圧器から供給される作動流体の圧力作
    用に基づいてエンジンの燃焼室に燃料を噴射するインジ
    ェクタ,駆動電流の供給を受けて前記作動流体の圧力作
    用を制御する電子デバイス,前記エンジンの運転状態を
    検出する検出手段からの検出信号に基づいて目標燃料噴
    射量を決定すると共に前記目標燃料噴射量に応じた前記
    電子デバイスへの前記駆動電流の通電期間を決定するコ
    ントローラを具備し,前記コントローラは,前記通電期
    間を前記インジェクタから燃料が噴射されない極小通電
    期間から徐々に延長させ,前記インジェクタが燃料噴射
    を開始したときの前記通電期間を最小通電期間として決
    定し,微小な前記目標燃料噴射量に応じた前記通電期間
    を前記最小通電期間に基づいて決定することから成るエ
    ンジンの燃料噴射制御装置。
  2. 【請求項2】 前記検出手段は前記蓄圧器における前記
    作動流体の圧力を検出する圧力センサを含み,前記コン
    トローラは,前記圧力センサが検出した前記作動流体の
    圧力値が予め決められた値以上に低下した時点を前記イ
    ンジェクタの燃料噴射開始時点と決定することから成る
    請求項1に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
  3. 【請求項3】 前記検出手段は前記インジェクタの針弁
    のリフト量を検出するリフトセンサを含み,前記リフト
    センサが予め決められたリフト量を検出した時点を前記
    インジェクタの燃料噴射開始時点と決定することから成
    る請求項1に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
  4. 【請求項4】 前記コントローラは,前記目標燃料噴射
    量をパイロット噴射量とメイン燃料噴射量とに分割し,
    前記パイロット噴射量に対応する前記通電期間を前記最
    小通電期間に基づいて決定することから成る請求項1〜
    3のいずれか1項に記載のエンジンの燃料噴射制御装
    置。
  5. 【請求項5】 前記電子デバイスは,前記インジェクタ
    に配設され且つ前記作動流体の前記インジェクタへの供
    給を制御する電磁弁であることから成る請求項1〜4の
    いずれか1項に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
  6. 【請求項6】 前記目標燃料噴射量に対応した前記通電
    期間は,前記最小通電期間と,特定の前記目標燃料噴射
    量に対応した特定の前記通電期間との間における補間に
    よって求められることから成る請求項1〜5のいずれか
    1項に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
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