WO2020116426A1 - 燃料噴射システム - Google Patents
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- F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
- F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
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- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
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Definitions
- the present disclosure relates to a fuel injection system.
- a fuel injection system in which a common rail as a pressure accumulator for accumulating high-pressure fuel is arranged in the middle of a fuel path connecting a fuel tank and a fuel injection valve, and high-pressure fuel in the common rail is injected from the fuel injection valve.
- a pressure reducing valve is provided in the common rail, and the pressure reducing valve is opened at the time of deceleration or the like to rapidly reduce the fuel pressure in the common rail to the target pressure.
- the flow rate characteristic of the pressure reducing valve is learned by detecting the amount of decrease in fuel pressure in the common rail with respect to the energization time of the pressure reducing valve, and the learning result is used to energize the pressure reducing valve. Control is performed to correct the time.
- the number of fuel injection valves used as the pressure reducing valve may be limited depending on the operating state of the internal combustion engine. is there. In such a situation, if the fuel pressure in the common rail is reduced by the same control as when the number of fuel injection valves used as pressure reducing valves is not limited, the common rail cannot be depressurized rapidly and the fuel inside the common rail cannot be reduced. There is a concern that the accuracy of pressure control will decrease.
- the present disclosure has been made in view of the above problems, and a main object of the present disclosure is to provide a fuel injection system that can improve the accuracy of pressure control of internal fuel in a pressure accumulator.
- the present disclosure relates to a fuel injection system including a pressure accumulator that stores fuel in a high pressure state and a fuel injection valve that is provided for each cylinder of an internal combustion engine for each cylinder and injects high pressure fuel in the accumulator.
- the fuel injection valve moves in an axial direction according to a control chamber to which the high-pressure fuel from the pressure accumulator is supplied through a high-pressure fuel passage, and a fuel pressure inside the control chamber.
- the fuel injection system is provided with a needle valve for injecting fuel from the injection hole, and a pressure adjusting valve for opening the valve with the energization to adjust the fuel pressure inside the control chamber.
- a decompression request for decompressing the internal fuel of the container is made, by energizing one or more of the fuel injection valves of the plurality of fuel injection valves to open the pressure adjustment valve, the target of the energization And a pressure reducing control unit for performing a pressure reducing drive control for reducing the pressure of the internal fuel of the pressure accumulating container without injecting fuel from the injection hole of the fuel injection valve, and performing the pressure reducing drive control in accordance with the pressure reduction request.
- a pressure reduction number setting unit that sets the number of the fuel injection valves to be commanded, wherein the pressure reduction control unit performs the pressure reduction drive control based on the number of the fuel injection valves set by the pressure reduction number setting unit.
- the energization time of the fuel injection valve to be executed is controlled.
- the energization time of the fuel injection valves to be implemented is controlled according to the number of fuel injection valves to be subjected to the pressure reduction drive control.
- the fuel flow rate discharged from the accumulator May be too small. In such a case, there is a concern that the internal fuel in the pressure accumulator cannot be quickly depressurized.
- the energization time of the fuel injection valve is variably controlled according to the number of fuel injection valves to which the internal fuel of the pressure accumulator is depressurized. Even when the number of fuel injection valves to be set is limited, an appropriate energization time can be set according to the number. As a result, the pressure of the internal fuel of the pressure accumulator can be quickly reduced to the target pressure, and the accuracy of the pressure control of the internal fuel of the pressure accumulator can be improved.
- FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel injection system
- FIG. 2 is a diagram showing an example of an injection rate pattern of the fuel injection valve
- FIG. 3 is a diagram showing a fuel injection valve when the valve is closed
- FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the fuel injection valve in the high speed valve opening mode
- FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the fuel injection valve when shifting from the high speed valve opening mode to the high speed valve closing mode
- FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the fuel injection valve in the high speed valve closing mode
- FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel injection system
- FIG. 2 is a diagram showing an example of an injection rate pattern of the fuel injection valve
- FIG. 3 is a diagram showing a fuel injection valve when the valve is closed
- FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the fuel injection valve in the high speed valve opening mode
- FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the fuel injection valve when shifting from the high
- FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the fuel injection valve in the low speed valve opening mode
- FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the fuel injection valve when shifting from the low speed valve opening mode to the low speed valve closing mode
- FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the fuel injection valve in the low speed valve closing mode
- FIG. 10 is a diagram showing a pressure reducing operation by the second opening/closing valve
- FIG. 11 is a time chart showing the pressure reduction drive control of the fuel injection valve
- FIG. 12 is a time chart showing a specific mode of drive control of the fuel injection valve when a request to reduce the rail pressure occurs.
- FIG. 13 is a diagram for explaining energization time correction at the time of pressure reduction driving
- FIG. 14 is a flowchart showing a processing procedure of pressure reduction drive control of the fuel injection valve
- FIG. 15 is a diagram showing a map for setting the number of pressure-reducing drives
- FIG. 16 is a diagram showing a reduced pressure flow rate characteristic map.
- the present embodiment is embodied in a fuel injection system applied to an in-vehicle multi-cylinder diesel engine which is an internal combustion engine.
- an electronic control unit hereinafter, referred to as "ECU" is the center for controlling the fuel injection of the engine.
- the fuel injection system 10 includes a common rail 11, a fuel injection valve 20, and an ECU 90.
- the common rail 11 is connected to the downstream side of a high-pressure pump (not shown), and fuel pressurized by the high-pressure pump (hereinafter referred to as “high-pressure fuel”) is supplied. Inside the common rail 11, the high-pressure fuel pumped from the high-pressure pump is held in a high pressure state.
- the common rail 11 is not provided with a pressure reducing valve that lowers the fuel pressure inside the common rail 11 (hereinafter referred to as “rail pressure”).
- a fuel injection valve 20 is connected to the common rail 11 via a high-pressure pipe 12.
- the fuel injection valve 20 is a direct injection type that directly injects fuel into the combustion chamber of the engine 70, and one fuel injection valve is attached to each of a plurality of cylinders (four cylinders in this embodiment). It should be noted that FIG. 1 shows only the fuel injection valve 20 of one cylinder, and the description of the fuel injection valve 20 is omitted for the remaining cylinders.
- the ECU 90 is a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, drive circuit, input/output interface, and the like. Detection signals are sequentially input to the ECU 90 from various sensors such as a crank angle sensor that detects a rotation speed of the engine 70 and an accelerator sensor that detects an accelerator operation amount. The ECU 90 calculates an optimum fuel injection amount and injection timing based on engine operation information such as engine rotation speed and accelerator operation amount, and outputs a corresponding energization pulse (injection signal) to the fuel injection valve 20. As a result, fuel injection by the fuel injection valve 20 is controlled in each cylinder.
- the fuel injection valve 20 includes first to fourth main body portions 21 to 24, and the first to fourth main body portions 21 to 24 are integrated to form an injection valve main body.
- the first to fourth main body portions 21 to 24 are arranged in this order in the axial direction of the fuel injection valve 20, and the fuel supplied from the common rail 11 to the first main body portion 21 is provided in the fourth main body portion 24. It injects from the injection hole 34.
- the axial direction of the fuel injection valve 20 will be referred to as “vertical direction”
- the first body portion 21 side of the fuel injection valve 20 will be referred to as “upward direction”
- the fourth body portion 24 side will be referred to as “downward direction”. ..
- the first main body 21 is provided with a first high pressure passage 13 and a low pressure chamber 57.
- the first high-pressure passage 13 is formed across the first body portion 21, the second body portion 22, and the third body portion 23, and penetrates the first to third body portions 21 to 23.
- the first high-pressure passage 13 is connected to the high-pressure pipe 12 at the end opposite to the second main body 22 side.
- a fuel pressure sensor 73 that detects the pressure of the fuel in the first high pressure passage 13 is attached to the first high pressure passage 13. The detection signal of the fuel pressure sensor 73 is input to the ECU 90.
- the low-pressure chamber 57 is formed at the boundary between the first main body 21 and the second main body 22 by denting the surface facing the second main body 22 upward.
- the high-pressure fuel in the first high-pressure passage 13 passes through the second main body portion 22, the third main body portion 23, and the fourth main body portion 24, and the low-pressure chamber 57 stores the fuel whose pressure has been reduced.
- the low pressure chamber 57 is connected to the return pipe 65 via the low pressure passage 58, and further connected to the fuel tank 61. As a result, part of the high pressure fuel supplied to the fuel injection valve 20 is returned from the low pressure chamber 57 to the fuel tank 61 through the return pipe 65.
- An opening/closing valve 50 that controls the fuel injection state of the fuel injection valve 20 is provided inside the low pressure chamber 57.
- the on-off valve 50 is of an electromagnetic drive type, and the opening and closing of the valve is controlled by the ECU 90.
- the second main body 22 is provided with a second high pressure passage 14, an intermediate chamber 26, a first passage 25, and a second passage 27.
- the second high-pressure passage 14 is a branch passage that branches from the first high-pressure passage 13, and is a fuel passage to which the high-pressure fuel from the common rail 11 is supplied.
- the second high pressure passage 14 is provided with a pressure rising orifice 14a.
- the boost orifice 14a limits the flow rate of the fuel flowing through the second high pressure passage 14.
- an annular chamber 14b is formed at the end portion on the side opposite to the first high pressure passage 13.
- the annular chamber 14b is a fuel passage portion formed in an annular shape in the boundary portion of the second main body portion 22 with the third main body portion 23.
- the high pressure fuel from the first high pressure passage 13 is introduced into the annular chamber 14b through the second high pressure passage 14.
- the intermediate chamber 26 is a cylindrical chamber, and is formed at the boundary between the second main body 22 and the third main body 23.
- the first passage 25 extends in the axial direction (vertical direction) of the fuel injection valve 20 inside the second main body portion 22 and penetrates the second main body portion 22.
- the first passage 25 has one end communicating with the low pressure chamber 57 and the other end communicating with the intermediate chamber 26. As a result, the intermediate chamber 26 communicates with the low pressure chamber 57 via the first passage 25.
- the second passage 27 is formed inside the second main body portion 22 and extends in the same direction (vertical direction) as the first passage 25.
- the second passage 27 penetrates through the second main body 22, one end of which communicates with the low-pressure chamber 57, and the other end of which communicates with the first control chamber 46 of the third main body 23. ..
- a decompression orifice 27 a is provided in the second passage 27 at a position close to the first main body portion 21.
- the pressure reducing orifice 27a limits the flow rate of the fuel flowing through the second passage 27.
- the second passage 27 corresponds to the "second fuel passage"
- the pressure reducing orifice 27a corresponds to the "second orifice”.
- the first body 23 is provided with a first control chamber 46 and a connection passage 47.
- the first control chamber 46 is a chamber formed inside the injection valve body by denting the surface facing the second body portion 22 downward, and is in communication with the annular chamber 14b.
- the high pressure fuel from the first high pressure passage 13 is supplied to the first control chamber 46 via the second high pressure passage 14.
- a driven valve 41 which is displaceable in the axial direction (vertical direction) of the fuel injection valve 20 is arranged.
- the driven valve 41 has a cylindrical shape, and has a third passage 42 formed in the center thereof so as to penetrate therethrough in the axial direction.
- the third passage 42 has an opening on the side of the second main body 22 that is open to the intermediate chamber 26, and an opening on the side of the fourth main body 24 that is open to the inside of the first control chamber 46.
- the third passage 42 is provided with a decompression orifice 42a. The flow rate of the fuel flowing through the third passage 42 is limited by the pressure reducing orifice 42a.
- the fuel flow rate on the outlet side of the pressure reducing orifice 27a included in the second passage 27 is set to be smaller than the fuel flow rate on the outlet side of the pressure reducing orifice 42a.
- the first passage 25 and the third passage 42 form a “first fuel passage”.
- the decompression orifice 42a corresponds to the "first orifice”.
- a spring 45 is attached to the driven valve 41 to bias the driven valve 41 toward the second main body portion 22 (upward).
- the driven valve 41 is in contact with the lower surface of the second main body portion 22 by the upward force due to the fuel pressure inside the first control chamber 46 and the biasing force of the spring 45.
- the driven valve 41 blocks the communication between the annular chamber 14b and the first control chamber 46, while the intermediate chamber 26 communicates with the first control chamber 46 through the third passage 42.
- the fuel in the first control chamber 46 can flow into the low pressure chamber 57 via the third passage 42, the intermediate chamber 26 and the first passage 25.
- the driven valve 41 In the state where the driven valve 41 is in contact with the lower surface of the second body portion 22, the fuel pressure inside the first control chamber 46 decreases, and the upward force due to the fuel pressure inside the first control chamber 46 and When the biasing force of the spring 45 falls below the downward force due to the fuel pressure inside the annular chamber 14b and the intermediate chamber 26, the driven valve 41 is displaced in the direction away from the lower surface of the second main body portion 22. As a result, the intermediate chamber 26 communicates with the first control chamber 46 without passing through the third passage 42, and the annular chamber 14b communicates with the first control chamber 46.
- the second passage 27 directly connects the low pressure chamber 57 and the first control chamber 46. That is, the first control chamber 46 communicates with the low pressure chamber 57 via the second passage 27 regardless of the position (lifted state) of the driven valve 41. Further, a connection passage 47 extending from the first control chamber 46 to the fourth body portion 24 is formed in the third body portion 23. The connection passage 47 is provided with an orifice 47a, and the orifice 47a limits the flow rate of the fuel flowing through the connection passage 47.
- the fourth body 24 is provided with a cylinder 35, a needle valve 31, a high pressure chamber 33, and a second control chamber 36.
- a plurality of injection holes 34 for injecting fuel toward the outside are formed at the tip of the cylinder 35.
- the needle valve 31 is housed inside the cylinder 35 so as to be capable of reciprocating in the vertical direction.
- a spring 32 that biases the needle valve 31 downward is attached to the upper surface of the needle valve 31.
- the high pressure chamber 33 is provided in the middle of the passage that connects the first high pressure passage 13 and the injection hole 34. Inside the high pressure chamber 33, the tip of the needle valve 31 is arranged.
- the second control chamber 36 is provided inside the cylinder 35 on the side opposite to the injection hole 34 (above the needle valve 31). The second control chamber 36 communicates with the first control chamber 46 via a connection passage 47.
- the high-pressure fuel from the first high-pressure passage 13 is supplied to the second control chamber 36 via the first control chamber 46 and the connection passage 47.
- the fuel pressure inside the second control chamber 36 and the urging force of the spring 32 attached to the needle valve 31 act on the needle valve 31, so that the needle valve 31 closes the injection hole 34 (downward). It is displaced and the fuel injection valve 20 is closed.
- the needle valve 31 opens the injection hole 34 (upward direction). ), the fuel injection valve 20 is opened.
- the fuel injection valve 20 is opened, the high pressure fuel in the high pressure chamber 33 is injected from the injection hole 34.
- the on-off valve 50 is arranged inside the low pressure chamber 57 in the fuel passage that connects the first control chamber 46 and the low pressure chamber 57.
- the on-off valve 50 regulates the fuel pressure inside the first control chamber 46 by allowing and blocking the outflow of fuel from the first control chamber 46 to the low pressure chamber 57 under drive control by the ECU 90.
- the opening/closing valve 50 has a first opening/closing valve 51 and a second opening/closing valve 52.
- the first opening/closing valve 51 is arranged on the first passage 25, and the open/close state thereof is controlled to switch between communication and cutoff between the low pressure chamber 57 and the first passage 25.
- the second opening/closing valve 52 is arranged on the second passage 27, and the open/close state of the second opening/closing valve 52 is controlled to switch the communication between the low pressure chamber 57 and the second passage 27 and the disconnection thereof.
- the ECU 90 independently controls the open/closed state of the first open/close valve 51 and the open/closed state of the second open/close valve 52 by electrically driving the first solenoid 53 and the second solenoid 54 independently of each other.
- the first opening/closing valve 51 when the first solenoid 53 is not energized, the first opening/closing valve 51 is in contact with the second body portion 22 by the urging force of the first spring 55. In this abutting state, the first on-off valve 51 blocks the communication between the low pressure chamber 57 and the first passage 25 (valve closed state).
- the first solenoid 53 When the first solenoid 53 is energized while the first opening/closing valve 51 is closed, the first opening/closing valve 51 moves upward against the biasing force of the first spring 55 and is separated from the second main body portion 22. To do. In this state, the low pressure chamber 57 and the first passage 25 are in communication with each other (valve open state), and the fuel is allowed to flow from the first passage 25 into the low pressure chamber 57.
- the second opening/closing valve 52 when the second solenoid 54 is not energized, the second opening/closing valve 52 is in contact with the second body portion 22 by the urging force of the second spring 56. In this abutting state, the communication between the low pressure chamber 57 and the second passage 27 is blocked by the second opening/closing valve 52 (valve closed state). Further, when the second solenoid 54 is energized in the closed state of the second opening/closing valve 52, the second opening/closing valve 52 moves upward against the biasing force of the second spring 56 and is separated from the second main body portion 22. To do. In this state, the low pressure chamber 57 and the second passage 27 are in communication with each other (valve open state), and the inflow of fuel from the second passage 27 into the low pressure chamber 57 is allowed.
- the ECU 90 moves the needle valve 31 to the valve opening position and valve closing position by switching the valve opening and closing of the first opening/closing valve 51.
- the ECU 90 switches the opening/closing of the second opening/closing valve 52 in accordance with the drive control of the first opening/closing valve 51, so that the movement when the needle valve 31 moves to the opening position and the closing position.
- Control the speed That is, the ECU 90 independently controls the opening/closing of the first opening/closing valve 51 and the second opening/closing valve 52 to determine the slope of the fuel injection rate, more specifically, the rising speed and the falling speed of the injection rate. Control each.
- FIG. 2 shows an example of the injection rate pattern of the fuel injection valve 20.
- the first opening/closing valve 51 is opened at the start of fuel injection by the fuel injection valve 20, and the first opening/closing valve 51 is closed at the end of fuel injection.
- the second opening/closing valve 52 is controlled to open and close according to the rising speed and the falling speed of the injection rate.
- the second opening/closing valve 52 is opened (Fig. 2(a) and (See (c))
- the second opening/closing valve 52 is closed (see FIGS. 2B and 2D).
- the high-speed valve closing mode injection end (H) mode
- the second opening/closing valve 52 is closed (FIGS. 2A and 2B).
- the second on-off valve 52 is opened in the low-speed valve closing mode (injection end (L) mode) in which the falling rate of the injection rate is slowed (see FIGS. 2C and 2D). Further, the rising speed and the falling speed of the injection rate may be changed midway.
- the fuel injection valve 20 for example, as shown in FIG. 2E, an injection rate pattern (injection end (H ⁇ L) mode) for changing from the high speed valve closing mode to the low speed valve closing mode is realized, As shown in 2(f), it is also possible to realize an injection rate pattern (injection start (L ⁇ H) mode) for changing from the low speed valve opening mode to the high speed valve opening mode.
- the first control chamber 46 communicates with the low pressure chamber 57 via the first passage 25, the third passage 42, and the second passage 27.
- the fuel inside the first control chamber 46 and the second control chamber 36 passes through two routes, a route passing through the first passage 25 and the third passage 42 and a route passing through the second passage 27. Flow into the low pressure chamber 57.
- the fuel pressure inside the first control chamber 46 and the second control chamber 36 decreases at high speed, and the needle valve 31 is displaced at high speed in the valve opening direction (upward direction). As a result, fuel is injected from the injection hole 34. In this case, the injection rate rises at a high speed as shown in FIG.
- a differential pressure is generated before and after the decompression orifice 42a, and the sum of the upward force due to the fuel pressure inside the first control chamber 46 and the biasing force of the spring 45 is the inside of the intermediate chamber 26 and the annular chamber 14b. It is higher than the downward force due to fuel pressure. Therefore, the driven valve 41 is kept in contact with the second main body portion 22 when both the first opening/closing valve 51 and the second opening/closing valve 52 are open (see FIG. 4 ).
- the fuel in the first control chamber 46 flows into the intermediate chamber 26 via the third passage 42, so that the inside of the intermediate chamber 26 The fuel pressure rises (see FIG. 5). Further, by closing the second opening/closing valve 52, the communication between the low pressure chamber 57 and the first control chamber 46 is cut off. In this case, the downward force due to the fuel pressure inside the intermediate chamber 26 and the annular chamber 14b becomes larger than the total of the upward force due to the fuel pressure inside the first control chamber 46 and the biasing force of the spring 45. As a result, the driven valve 41 moves downward (see FIG. 6). The downward movement of the driven valve 41 causes the high-pressure fuel in the first high-pressure passage 13 to flow into the first control chamber 46.
- the fuel pressure inside the first control chamber 46 rises at a high speed.
- the needle valve 31 starts to descend and closes. The operation shifts (see FIG. 6). In this case, as shown in FIG. 2A, the injection rate falls at a high speed. After that, the injection hole 34 is closed by the needle valve 31, so that the fuel injection by the fuel injection valve 20 is stopped.
- the second opening/closing valve 52 is maintained in the closed state as shown in FIG.
- the on-off valve 51 is opened, the fuel inside the first control chamber 46 flows into the intermediate chamber 26 via the third passage 42 and the first passage 25.
- a differential pressure is generated before and after the decompression orifice 42a, and the sum of the upward force due to the fuel pressure inside the first control chamber 46 and the urging force of the spring 45 is the intermediate chamber 26 and the annular chamber 14b. It is higher than the downward force due to the internal fuel pressure. Therefore, the driven valve 41 is maintained in a state of being in contact with the second main body portion 22.
- the injection rate rises at a low speed. That is, the rate of increase (inclination) of the injection rate when the first opening/closing valve 51 is open and the second opening/closing valve 52 is closed is the injection rate when the first opening/closing valve 51 and the second opening/closing valve 52 are both open. Is smaller than the rising speed (slope) of. After the injection rate reaches the maximum, the operation is the same as the operation at the time of high speed fall shown in FIG.
- the operation at high speed startup is similar to the operation at high speed startup shown in FIG.
- the injection rate reaches the maximum, as shown in FIG. 8, when the second opening/closing valve 52 is maintained in the open state and the first opening/closing valve 51 is closed, the fuel in the first control chamber 46 passes through the third passage. It flows into the intermediate chamber 26 via 42, and the fuel pressure inside the intermediate chamber 26 rises. Further, since the second opening/closing valve 52 is in the open state, the fuel inside the first control chamber 46 flows into the low pressure chamber 57 via the second passage 27.
- the fuel pressure inside the intermediate chamber 26 rises, and the downward force due to the fuel pressure inside the intermediate chamber 26 and the annular chamber 14b increases the upward force due to the fuel pressure inside the first control chamber 46 and the spring 45.
- the driven valve 41 moves downward (see FIG. 9). The downward movement of the driven valve 41 causes the high-pressure fuel in the first high-pressure passage 13 to flow into the first control chamber 46.
- the second opening/closing valve 52 since the second opening/closing valve 52 is maintained in the open state, the fuel pressure inside the first control chamber 46 rises at a low speed.
- the needle valve 31 starts to descend and closes. The operation shifts (see FIG. 9).
- the injection rate falls at a low speed. That is, the rate of decrease (inclination) of the injection rate when the first opening/closing valve 51 is closed and the second opening/closing valve 52 is open is the injection rate when both the first opening/closing valve 51 and the second opening/closing valve 52 are closed. Is smaller than the decreasing speed (slope) of. After that, the injection hole 34 is closed by the needle valve 31, so that the fuel is not injected from the injection hole 34.
- FIG. 10 is a diagram showing an operation in the pressure reducing valve mode in which the second on-off valve 52 reduces the fuel pressure in the common rail 11 without injecting fuel from the fuel injection valve 20.
- the fuel pressure inside the second control chamber 36, the first control chamber 46, and the intermediate chamber 26 is equal to that of the first high-pressure passage 13.
- the fuel pressure is equal to the internal fuel pressure
- the driven valve 41 is in contact with the second body portion 22 (see FIG. 3 ).
- the second opening/closing valve 52 is opened from this state.
- the fuel in the first control chamber 46 is discharged to the low pressure chamber 57 via the second passage 27, and the driven valve 41 is lowered as the pressure inside the first control chamber 46 decreases. Move in the direction.
- the flow rate of fuel through the pressure increasing orifice 14a is larger than the flow rate of fuel through the pressure reducing orifice 27a. It is set. Therefore, when the first opening/closing valve 51 is closed and the second opening/closing valve 52 is opened, the pressure loss of the fuel discharged from the inside of the first control chamber 46 through the second passage 27 in the second passage 27 is reduced. In this case, the pressure loss of the fuel flowing from the second high pressure passage 14 into the first control chamber 46 becomes larger than the pressure loss in the second high pressure passage 14.
- the needle valve 31 blocks the high pressure chamber 33 from the injection hole 34, that is, the fuel is injected from the injection hole 34. The state that is not done is maintained.
- the fuel pressure inside the common rail 11 decreases. That is, the fuel pressure in the common rail 11 is reduced in a state where fuel is not injected from the fuel injection valve 20. Therefore, the fuel injection valve 20 has a function as a pressure reducing valve that reduces the fuel pressure in the common rail 11.
- the driven valve 41 blocks communication between the annular chamber 14b and the first control chamber 46.
- the opening area and the biasing force of the spring 45 are set.
- the first control chamber 46 and the intermediate chamber 26 are communicated with each other by the driven valve 41 via the third passage 42. This is achieved by limiting the fuel flow rate by the decompression orifice 42a, the exposed area of the driven valve 41 to the intermediate chamber 26, the exposed area of the driven valve 41 to the first high pressure passage 13, and the biasing force set by the spring 45. ing.
- FIG. 11 is a time chart showing the pressure reduction drive control of the fuel injection valve 20.
- the second solenoid 54 is sent along with the pressure reduction request. Energization is started (time t11). At this time, the first solenoid 53 is not energized. With the start of energization of the second solenoid 54, the second opening/closing valve 52 starts to move in the axial direction after a predetermined valve opening delay time Td(i) has elapsed (time t12).
- the second opening/closing valve 52 is opened while the first opening/closing valve 51 is closed.
- the second opening/closing valve 52 high-pressure fuel is discharged from the inside of the common rail 11, and the rail pressure starts to decrease (time t13).
- the depressurizing energization time TmF has elapsed from the start of energization
- the energization of the second solenoid 54 is stopped (time t14), and the second opening/closing valve 52 is closed.
- Such a depressurizing operation causes the rail pressure to decrease by the depressurized amount Pa.
- the rail pressure reduction amount depends on the number of the fuel injection valves 20 that are driven to reduce the rail pressure (hereinafter, also referred to as “pressure reduction driving”). Be different. Specifically, when the energization time to each fuel injection valve 20 is the same, the rail pressure is reduced as the number of fuel injection valves 20 to be pressure-reduced (hereinafter, also referred to as “pressure-reduction driving number Nd”) increases. The amount becomes large, and conversely, the smaller the number Nd of pressure reduction driving, the smaller the pressure reduction amount of the rail pressure.
- the rail pressure is reduced to the target pressure. There is a concern that it may take a long time.
- the energization time for the fuel injection valve 20 performing the pressure reduction operation of the rail pressure is changed according to the pressure reduction driving number Nd of the fuel injection valve 20. It is supposed to be controlled.
- FIG. 13 shows energization pulses to the second on-off valve 52 at the timing A and the timing B in FIG. 12 with respect to the fuel injection valve 20 instructing the pressure reduction drive.
- the target rail pressure PTrg is changed from P1 to P2 (P1>P2) on the low pressure side, and a pressure reduction request occurs. ..
- the fuel injection valves 20 of at least some of the cylinders are depressurized in the period after time t21.
- the accelerator opening is zero, and no injection command is issued to any of the fuel injection valves 20.
- the maximum value "4" is set as the pressure reduction driving number Nd.
- the driver operates the accelerator to change the accelerator opening to the second opening ⁇ 2 ( ⁇ 2 ⁇ 1), and when the engine load increases, the number Na of injections increases according to the accelerator opening.
- the pressure reduction driving number Nd decreases.
- “1” is set as the injection number Na
- “3” is set as the pressure reduction driving number Nd.
- one cylinder for example, the fourth cylinder
- the remaining cylinders first cylinder to third cylinder
- Decompression drive is commanded.
- the injection timing and the drive timing are calculated based on the engine operating state (engine rotation speed and engine load), respectively.
- the actual rail pressure is gradually reduced by driving the fuel injection valves 20 of some cylinders (three cylinders in FIG. 12) to reduce pressure.
- the pressure reduction drive is terminated for the fuel injection valve 20 that is instructed to perform the pressure reduction drive, and normal fuel injection control is performed (time t23 and thereafter).
- the energization time of the fuel injection valve 20 is variably controlled according to the number Nd of pressure-reduction driving. Specifically, the smaller the number Nd of pressure reduction drives, the longer the energization time of each fuel injection valve 20 to be pressure-reduced.
- FIG. 13 (a) shows the energization pulse output to the fuel injection valve 20 at the timing A in FIG. 12, and (b) shows the energization pulse output to the fuel injection valve 20 at the timing B in FIG. The pulse is shown.
- the pressure reduction driving number Nd at the time A is “4”
- the pressure reduction driving number Nd at the time B is “3”.
- the length of the energizing pulse is calculated based on the difference between the actual rail pressure and the target pressure PTrg (hereinafter referred to as “pressure deviation ⁇ P”). Specifically, the larger the pressure deviation ⁇ P, the longer the energization time is set.
- the pressure deviation ⁇ P is as large as ⁇ P1
- a relatively long time TmFA is set as the energization time of the fuel injection valve 20.
- the time TmFA is set as the command value of the energization time, and each fuel injection valve 20 is depressurized based on the set command value.
- the rail pressure is reduced using the fuel injection valves 20 of all the cylinders (first cylinder to fourth cylinder).
- the pressure deviation ⁇ P is as small as ⁇ P2 ( ⁇ P2 ⁇ P1).
- a time TmFB shorter than the time TmFA is set as the energization time of the fuel injection valve 20 calculated based on the pressure deviation ⁇ P (see the alternate long and short dash line in FIG. 13B).
- the pressure reduction driving number Nd is limited to "3".
- the fuel injection valve 20 is pressure-reduced for the time TmFB calculated based on the pressure deviation ⁇ P, it takes time for the rail pressure to decrease to the target pressure PTrg.
- the energization time of the fuel injection valve 20 during the pressure reducing drive is corrected to be longer because the number Nd of the pressure reducing drive is smaller.
- the basic energization time TmFB calculated based on the pressure deviation ⁇ P is corrected to be longer according to the pressure reduction driving number Nd, and the fuel injection valve 20 is instructed to perform the pressure reduction driving at the corrected time TmFk.
- the rail pressure is controlled so as to quickly converge to the target pressure PTrg.
- step S101 the target pressure PTrg is calculated.
- the engine speed detected by the crank angle sensor and the accelerator operation amount detected by the accelerator sensor are input, and the target pressure PTrg is calculated using the sensor detection values.
- the target pressure PTrg is set to a value on the high pressure side as the engine speed increases or the accelerator operation amount increases.
- step S102 the actual rail pressure P detected by the fuel pressure sensor 73 is acquired.
- step S103 the basic depressurization flow rate QmB of the common rail 11 is calculated based on the difference (pressure deviation ⁇ P) between the actual rail pressure P and the target pressure PTrg.
- the basic reduced pressure flow rate QmB is calculated by the following equation (1).
- V represents the volume of the common rail 11
- K represents the bulk elastic coefficient.
- QmB ⁇ P ⁇ V ⁇ K (1)
- the basic depressurization flow rate QmB may be calculated using a two-dimensional map of the pressure deviation ⁇ P and the actual rail pressure P.
- step S104 the feedback correction amount QmFB stored in the RAM or the like of the ECU 90 is acquired, and the reduced pressure flow amount Qm of the common rail 11 is calculated using the basic reduced pressure flow amount QmB and the feedback correction amount QmFB.
- the reduced pressure flow rate Qm is calculated by the following equation (2).
- Qm QmB+QmFB (2)
- step S105 the pressure reduction driving number Nd is calculated.
- the pressure reduction driving number Nd is calculated based on the engine operating state (engine load and engine rotation speed). At this time, the higher the engine load is, or the higher the engine speed is, the larger the number of injections Na is set and the smaller the number of pressure-reducing drive Nd is set.
- FIG. 15 shows an example of a map for setting the number Nd of pressure reduction drives. According to the map of FIG. 15, the pressure reduction driving number Nd is set to “4” in the engine low rotation/low load region, and the pressure reduction driving number Nd decreases as the engine 70 increases in rotation/high load.
- the total number of the reduced pressure drive number Nd and the injection number Na is equal to or less than the total number of the fuel injection valves 20 mounted on the engine 70.
- the effective flow coefficient k(i) of each cylinder (where i represents the cylinder number, the same applies hereinafter) is calculated.
- the effective depressurization flow rate QmF is calculated by performing a guard process using the maximum depressurization flow rate set based on the depressurization performance of each fuel injection valve 20.
- the maximum depressurization flow rate is calculated using the engine speed, the actual rail pressure P, and the integrated value ⁇ k(i) of the effective flow coefficient k(i) of each cylinder, and the maximum depressurization flow rate and the depressurization flow rate Qm are calculated. The smaller value is set as the effective depressurization flow rate QmF.
- QmF min(Qm,f(Ne,P)* ⁇ k(i))
- step S108 the effective pressure reduction flow rate QmF and the effective flow rate coefficient k(i) are used to calculate the pressure reduction flow rate QmI per one in the fuel injection valve 20 of the pressure reduction drive cylinder by the following equation (3).
- QmI QmF/( ⁇ k(i)) (3)
- step S109 the reduced pressure flow rate QmI is converted into time to calculate the reduced pressure basic energization time Tm per fuel injection valve of the reduced pressure drive cylinder.
- Tm f (P, QmI)
- step S110 the decompression start delay is corrected for the decompression basic energizing time Tm.
- the time from the start of energization of the second solenoid 54 of the pressure-reduction driven cylinder to the actual opening of the second opening/closing valve 52 (hereinafter, referred to as "valve opening delay time Td(i)") is individual difference. There is.
- the time from the start of energization of the second solenoid 54 of the pressure-reduction driven cylinder until the rail pressure actually starts to decrease, that is, the pressure-reduction start delay time Ty(i) also differs for each fuel injection valve 20.
- the depressurization flow rate characteristic of each fuel injection valve 20 is stored in the memory of the ECU 90 as a map or the like, and the depressurization drive characteristic corresponding to the fuel injection valve 20 of the depressurization drive cylinder is stored in the memory.
- the basic depressurization energization time Tm is corrected in accordance with the depressurized flow rate characteristics of each fuel injection valve 20 by reading from.
- FIG. 16 shows an example of the reduced pressure flow rate characteristic map.
- the relationship between the reduced pressure energization time and the reduced pressure flow rate of the common rail 11 is determined for each fuel injection valve 20 according to the rail pressure.
- the period from the depressurization energizing time 0 to the elapse of a predetermined time is a dead zone in which the rail pressure does not change even when the second solenoid 54 is energized, and the depressurization start delay time Ty(i) is set for each fuel injection valve 20. It is stored in advance.
- the pressure reduction start delay times Ty(1), Ty(2), Ty(4) of the first cylinder #1, the second cylinder #2, and the fourth cylinder #4 are the time TyA
- the pressure reduction start delay time Ty(3) of #3 is a time TyB that is longer than the time TyA.
- the microcomputer of the ECU 90 reads out the decompression start delay time Ty(i) of each fuel injection valve 20 with reference to the decompression flow rate characteristic map, and corrects the decompression basic energization time Tm by the following formula (4) to drive the decompression.
- the pressure reducing energization time TmF(i) for instructing the fuel injection valve 20 of the cylinder is calculated for each fuel injection valve 20.
- TmF(i) Tm+Ty(i) (4)
- step S111 a drive command corresponding to the pressure-reducing energization time TmF(i) is issued to the pressure-reducing cylinder, and pressure-reducing energization for reducing the rail pressure is executed.
- which cylinder is to be the pressure-reduction driven cylinder is determined according to, for example, a predetermined selection order. Specifically, when the selection order is determined to be the first cylinder #1, the second cylinder #2, the third cylinder #3, and the fourth cylinder #4, when there are three pressure-reduction driven cylinders, the first cylinder is selected.
- the third cylinder is set as the pressure-reduced drive cylinder.
- the injection command for the injection command cylinder is executed by another routine (not shown).
- step S112 the actual rail pressure (post-energization rail pressure Pb) is acquired after the power supply to the fuel injection valve 20 of the pressure-reduction driven cylinder is completed.
- step S113 the feedback correction amount QmFB is calculated according to the difference between the actual rail pressure P before the start of the current energization and the post-energization rail pressure Pb, and stored in the memory.
- the feedback correction amount QmFB is calculated by the following equation (5).
- V represents the volume of the common rail 11
- K represents the bulk elastic coefficient.
- QmFB QmF ⁇ (P ⁇ Pb) ⁇ V ⁇ K (5)
- the energization time of the fuel injection valves 20 to be pressure-reduced is controlled.
- the opening of the second opening/closing valve 52 is controlled by the same energization time as when the limitation is not imposed. It is feared that the rail pressure cannot be quickly reduced due to the low flow rate of reduced pressure.
- the energization time for pressure reduction drive to the fuel injection valves 20 is variably controlled according to the number of fuel injection valves 20 to be pressure-reduced, so that the number of fuel injection valves 20 to be pressure-reduced is limited.
- an appropriate energizing time can be set according to the number.
- the rail pressure can be quickly reduced to the target pressure RTrg, and the accuracy of rail pressure control can be improved.
- the depressurization energization time TmF is set so that the energization time of the second solenoid 54 becomes longer as the depressurization driving number Nd is smaller.
- the pressure reducing function of the fuel injection valve 20 is used. Since the pressure reducing control is performed, even if the pressure reducing valve is not provided in the common rail 11 or if the pressure reducing valve fails in a system in which the common rail 11 is provided with the pressure reducing valve, the rail pressure can be accurately measured. Can be controlled by.
- the decompression flow rate characteristic map is stored in advance, and the decompression basic energization time Tm is corrected using the decompression start delay time Ty(i) read from the decompression flow rate characteristic map.
- the number of fuel injection valves 20 included in the engine 70 (that is, the number of cylinders) is subtracted from the number Na of injections, and the pressure reduction drive number Nd is set to be equal to or less than the number obtained.
- the fuel injection valve 20 instructed to inject fuel and the fuel injection valve 20 instructed to reduce the rail pressure can be separated from each other, and both combustion of the engine 70 and reduction of the rail pressure can be achieved at the same time. it can.
- the pressure reduction driving number Nd is calculated based on the engine load and the engine rotation speed to calculate the pressure reduction driving number Nd based on the engine operating state.
- the pressure reduction driving number Nd is calculated based on the engine operating state.
- the configuration to be performed is not limited to this.
- the number Nd of pressure-reduced drive is set. May be calculated. Specifically, when no fuel injection command is issued to any of the fuel injection valves 20 (when the accelerator opening is zero, etc.), the fuel injection valves mounted on the engine 70 are set as the pressure reduction driving number Nd.
- a total number of 20 (“4” in the fuel injection system of FIG. 1) is set.
- a predetermined number (d) as the pressure reducing drive number Nd is set.
- the pressure reduction drive number Nd may be calculated by setting the injection number Na based on the engine operating state and subtracting the injection number Na from the total number Nt of the fuel injection valves 20 mounted on the engine 70. At this time, the difference between the total number Nt and the injection number Na may be the pressure reduction driving number Nd, or the number smaller than the difference between the total number Nt and the injection number Na may be the pressure reduction driving number Nd.
- the relationship between the pressure reduction energization time of the fuel injection valve 20 and the rail pressure reduction flow rate is learned and learned as the pressure reduction flow rate characteristic for each fuel injection valve 20. It is also possible to use the depressurized flow rate characteristic of each fuel injection valve 20 to calculate the energization time of the fuel injection valve 20 to be depressurized. According to this configuration, since the depressurized flow rate characteristic is acquired by learning, even when the depressurized flow rate characteristic changes from the initial state due to aged deterioration or the like, the energization time can be calculated corresponding to the change. The learning is performed, for example, by acquiring the reduced pressure flow rate of the rail pressure with respect to the command value during a period in which fuel injection is not performed from any of the fuel injection valves 20.
- the decompression start delay time Ty(i) is used to correct the decompression basic energization time Tm, but the valve opening delay time Td(i) is used instead of the decompression start delay time Ty(i). It may be configured to correct the basic energizing time Tm for pressure reduction.
- the decompression start delay time Ty(i) is calculated using the valve opening delay time Td(i)
- the decompression energization time TmF(i) is calculated using the calculated decompression start delay time Ty(i). It may be configured. Also in this case, the pressure-reduction energizing time TmF(i) can be accurately calculated according to the pressure-reduction flow rate characteristics of each fuel injection valve 20. Specifically, in the case of performing fuel injection from the fuel injection valve 20 into the cylinder, it is the time from the start of energization of the fuel injection valve 20 until the actual injection of fuel from the injection hole 34.
- a certain valve opening delay time Td(i) is learned. Then, the learned valve opening delay time Td(i) is used to calculate the depressurization start delay time Ty(i), and the depressurization energization time TmF(i) is calculated by the above equation (4).
- a part of all the cylinders is the pressure-reduction driven cylinder and the rest are the injection command cylinders, so that the fuel injection valve 20 for the pressure reduction drive and the fuel injection valve 20 for the injection command are separated from each other.
- the rail pressure may be reduced by reducing the pressure of the fuel injection valve 20 that issues an injection command. In this case, the fuel injection valve 20 is depressurized during the period when fuel injection is not performed.
- the fuel pressure sensor 73 in the above embodiment is attached to the first high pressure passage 13 and detects the pressure of the high pressure fuel supplied to the fuel injection valve 20, but the fuel pressure sensor is attached to the first high pressure passage 13. It is not limited to what is present.
- a fuel pressure sensor may be mounted on the common rail 11 to detect the pressure of the high pressure fuel supplied to the fuel injection valve 20.
- the fuel pressure sensor mounted on the fuel injection valve 20 may be used to detect the pressure inside the injection valve as the pressure of the high-pressure fuel, or the fuel discharge sensor mounted on the high-pressure pump may be used to detect the pump discharge pressure. It may be detected as the pressure of the high-pressure fuel.
- the configuration of the fuel injection valve 20 is not limited to the configuration shown in FIG.
- the second passage 27 is formed inside the driven valve 41 and the third passage 27 is formed. It may be configured to communicate with the first control chamber 46 via a passage different from the passage 42.
- the second passage 27 communicates with the intermediate chamber 26 and the driven valve 41 blocks the first high pressure passage 13 and the first control chamber 46
- the second passage 27 connects the intermediate chamber 26 and the third passage 42. It may be configured to communicate with the first control chamber 46 via the.
- the second opening/closing valve 52 for adjusting the moving speed of the needle valve 31, and opening/closing of these two or more opening/closing valves are individually controlled. Therefore, the moving speed of the needle valve 31 may be adjusted with higher accuracy.
- the flow rate of fuel through the pressure increasing orifice 14a is set to be larger than the total flow rate of fuel through the pressure reducing orifices provided in the fuel passages of the two or more on-off valves.
- control unit and the method described in the present disclosure are realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and a memory programmed to execute one or more functions embodied by a computer program. May be done.
- control unit and its method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits.
- control unit and its method described in the present disclosure are configured by a combination of a processor and a memory programmed to execute one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers.
- the computer program may be stored in a computer-readable non-transition tangible recording medium as an instruction executed by a computer.
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Abstract
燃料噴射システムは、燃料を高圧状態で蓄える蓄圧容器(11)と、内燃機関の複数の気筒に対し気筒毎に設けられ蓄圧容器内の高圧燃料を噴射する燃料噴射弁(20)とを備える。燃料噴射弁は、制御室(36,46)と、ニードル弁(31)と、圧力調整弁(52)とを備える。燃料噴射システムは、蓄圧容器の内部燃料を減圧させる減圧要求が生じた場合に、複数の前記燃料噴射弁のうち1つ以上の燃料噴射弁に通電して圧力調整弁を開弁することにより、当該通電の対象としている燃料噴射弁の噴射孔(34)からは燃料を噴射させずに蓄圧容器の内部燃料を減圧させる減圧駆動制御を実施する減圧制御部と、減圧要求に伴い減圧駆動制御の実施を指令する燃料噴射弁の数を設定する減圧数設定部と、を備える。減圧制御部は、減圧数設定部により設定された燃料噴射弁の数に基づいて、減圧駆動制御を実施する前記燃料噴射弁の通電時間を制御する。
Description
本出願は、2018年12月4日に出願された日本特許出願番号2018-227254号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
本開示は、燃料噴射システムに関する。
燃料タンクと燃料噴射弁とを接続する燃料経路の途中に、高圧燃料が蓄圧される蓄圧容器としてのコモンレールを配置し、コモンレール内の高圧燃料を燃料噴射弁から噴射させる燃料噴射システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の燃料噴射システムにおいては、コモンレールに減圧弁を設け、減速時等に減圧弁を開いてコモンレール内の燃料圧力を目標圧まで速やかに低下させることが行われている。また、この特許文献1に記載のものでは、減圧弁の通電時間に対するコモンレール内の燃料圧力の降下量を検出することで減圧弁の流量特性を学習し、その学習結果を用いて減圧弁の通電時間を補正する制御を行っている。
多気筒の内燃機関において、燃料噴射弁を減圧弁として用いてコモンレール内の燃料圧力を低下させる場合、内燃機関の運転状態によっては、減圧弁として用いる燃料噴射弁の数に制限が設けられることがある。こうした状況において、減圧弁として用いる燃料噴射弁の数が制限されていない場合と同様の制御によりコモンレール内の燃料圧力を低下させるものとすると、コモンレール内を速やかに減圧できず、コモンレールの内部燃料の圧力制御の精度が低下することが懸念される。
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、蓄圧容器の内部燃料の圧力制御の精度を向上させることができる燃料噴射システムを提供することを主たる目的とする。
上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
本開示は、燃料を高圧状態で蓄える蓄圧容器と、内燃機関の複数の気筒に対し気筒毎に設けられ前記蓄圧容器内の高圧燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える燃料噴射システムに関する。請求項1に記載の開示は、前記燃料噴射弁は、前記蓄圧容器からの前記高圧燃料が高圧燃料通路を通じて供給される制御室と、前記制御室の内部の燃料圧力に応じて軸方向に移動することにより噴射孔から燃料を噴射させるニードル弁と、通電に伴い開弁して前記制御室の内部の燃料圧力を調整する圧力調整弁と、を備えており、前記燃料噴射システムは、前記蓄圧容器の内部燃料を減圧させる減圧要求が生じた場合に、複数の前記燃料噴射弁のうち1つ以上の前記燃料噴射弁に通電して前記圧力調整弁を開弁することにより、当該通電の対象としている前記燃料噴射弁の前記噴射孔からは燃料を噴射させずに前記蓄圧容器の内部燃料を減圧させる減圧駆動制御を実施する減圧制御部と、前記減圧要求に伴い前記減圧駆動制御の実施を指令する前記燃料噴射弁の数を設定する減圧数設定部と、を備え、前記減圧制御部は、前記減圧数設定部により設定された前記燃料噴射弁の数に基づいて、前記減圧駆動制御を実施する前記燃料噴射弁の通電時間を制御する。
上記構成によれば、減圧駆動制御の実施対象とする燃料噴射弁の数に応じて、その実施対象の燃料噴射弁の通電時間を制御する構成とした。蓄圧容器の減圧に用いる燃料噴射弁の数が制限される状況において、その制限が課されていない場合と同様の通電時間により燃料噴射弁を制御するものとすると、蓄圧容器から排出される燃料流量が少なすぎる場合がある。かかる場合、蓄圧容器の内部燃料を速やかに減圧できないことが懸念される。これに対し、上記構成によれば、蓄圧容器の内部燃料の減圧の実施対象とする燃料噴射弁の数に応じて、燃料噴射弁の通電時間を可変に制御するため、減圧駆動制御の実施対象とする燃料噴射弁の数が制限されている場合にも、その数に応じて適切な通電時間を設定することができる。その結果、蓄圧容器の内部燃料の圧力を目標圧まで速やかに減圧させることができ、ひいては蓄圧容器の内部燃料の圧力制御の精度を向上させることができる。
本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、燃料噴射システムの概略構成を示す図であり、
図2は、燃料噴射弁の噴射率パターンの一例を示す図であり、
図3は、閉弁時の燃料噴射弁を表す図であり、
図4は、高速開弁モードの燃料噴射弁の動作を説明する図であり、
図5は、高速開弁モードから高速閉弁モードへ移行するときの燃料噴射弁の動作を説明する図であり、
図6は、高速閉弁モードの燃料噴射弁の動作を説明する図であり、
図7は、低速開弁モードの燃料噴射弁の動作を説明する図であり、
図8は、低速開弁モードから低速閉弁モードへ移行するときの燃料噴射弁の動作を説明する図であり、
図9は、低速閉弁モードの燃料噴射弁の動作を説明する図であり、
図10は、第2開閉弁による減圧動作を示す図であり、
図11は、燃料噴射弁の減圧駆動制御を表すタイムチャートであり、
図12は、レール圧の減圧要求が生じた場合の燃料噴射弁の駆動制御の具体的態様を示すタイムチャートであり、
図13は、減圧駆動時の通電時間補正を説明する図であり、
図14は、燃料噴射弁の減圧駆動制御の処理手順を示すフローチャートであり、
図15は、減圧駆動本数の設定用マップを示す図であり、
図16は、減圧流量特性マップを示す図である。
以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態の相互において、互いに同一又は均等である部分には図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
本実施形態は、内燃機関である車載多気筒ディーゼルエンジンに適用される燃料噴射システムに具体化している。この燃料噴射システムでは、電子制御ユニット(以下、「ECU」という。)を中枢としてエンジンの燃料噴射を制御している。図1に示すように、燃料噴射システム10は、コモンレール11、燃料噴射弁20及びECU90を備える。
図1において、コモンレール11は、図示しない高圧ポンプの下流側に接続されており、高圧ポンプで高圧化された燃料(以下「高圧燃料」という。)が供給される。コモンレール11の内部には、高圧ポンプから圧送された高圧燃料が高圧状態で保持される。コモンレール11には、コモンレール11の内部の燃料圧力(以下「レール圧」という。)を低下させる減圧弁が設けられていない。
コモンレール11には、高圧配管12を介して燃料噴射弁20が接続されている。燃料噴射弁20は、エンジン70の燃焼室内に燃料を直接噴射する直噴式であり、複数の気筒(本実施形態では4気筒)のそれぞれに1本ずつ取り付けられている。なお、図1には、1つの気筒の燃料噴射弁20のみを示し、残りの気筒については燃料噴射弁20の記載を省略している。
ECU90は、CPU、ROM、RAM、駆動回路、入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータである。ECU90には、エンジン70の回転速度を検出するクランク角センサ、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ等の各種センサから検出信号が逐次入力される。ECU90は、エンジン回転速度やアクセル操作量等のエンジン運転情報に基づいて最適な燃料噴射量及び噴射時期を算出し、それに応じた通電パルス(噴射信号)を燃料噴射弁20に出力する。これにより、各気筒において燃料噴射弁20による燃料噴射が制御される。
次に、燃料噴射弁20の構成について詳細に説明する。燃料噴射弁20は、第1~第4本体部21~24を備え、これら第1~第4本体部21~24が一体化されることにより噴射弁本体が構成されている。第1~第4本体部21~24は、燃料噴射弁20の軸方向にこの順に並べて配置されており、コモンレール11から第1本体部21に供給された燃料を、第4本体部24に設けられた噴射孔34から噴射する。なお、以下の説明では、燃料噴射弁20の軸方向を「上下方向」、燃料噴射弁20における第1本体部21側を「上方向」、第4本体部24側を「下方向」とする。
第1本体部21には、第1高圧通路13と、低圧室57とが設けられている。第1高圧通路13は、第1本体部21、第2本体部22及び第3本体部23に亘って形成されており、第1~第3本体部21~23を貫通している。第1高圧通路13は、第2本体部22側とは反対側の端部が高圧配管12に連通されている。これにより、コモンレール11からの高圧燃料が高圧配管12を介して第1高圧通路13に供給される。第1高圧通路13には、第1高圧通路13内の燃料の圧力を検出する燃圧センサ73が取り付けられている。燃圧センサ73の検出信号はECU90に入力される。
低圧室57は、第2本体部22を向いた面が上方向に凹むことにより、第1本体部21において第2本体部22との境界部に形成されている。低圧室57には、第1高圧通路13内の高圧燃料が第2本体部22、第3本体部23及び第4本体部24を経由し、これにより低圧化された燃料が収容されている。低圧室57は、低圧通路58を介してリターン配管65に接続されており、更に燃料タンク61に接続されている。これにより、燃料噴射弁20に供給される高圧燃料の一部は、低圧室57からリターン配管65を通じて燃料タンク61に戻される。低圧室57の内部には、燃料噴射弁20の燃料の噴射状態を制御する開閉弁50が設けられている。開閉弁50は電磁駆動式であり、ECU90により開弁及び閉弁が制御される。
第2本体部22には、第2高圧通路14と、中間室26と、第1通路25と、第2通路27とが設けられている。第2高圧通路14は、第1高圧通路13から分岐する分岐路であり、コモンレール11からの高圧燃料が供給される燃料通路である。第2高圧通路14には、昇圧オリフィス14aが設けられている。この昇圧オリフィス14aにより、第2高圧通路14を流れる燃料の流量が制限される。第2高圧通路14において、第1高圧通路13とは反対側の端部には環状室14bが形成されている。環状室14bは、第2本体部22において第3本体部23との境界部に環状に形成された燃料通路部である。環状室14bには、第1高圧通路13からの高圧燃料が第2高圧通路14を通じて導入される。
中間室26は、円柱状に形成されたチャンバであり、第2本体部22と第3本体部23との境界部に形成されている。第1通路25は、第2本体部22の内部において燃料噴射弁20の軸方向(上下方向)に延びており、第2本体部22を貫通している。第1通路25は、その一方の端部が低圧室57に連通され、他方の端部が中間室26に連通されている。これにより、中間室26は、第1通路25を介して低圧室57に連通されている。
第2通路27は、第2本体部22の内部に形成されており、第1通路25と同じ方向(上下方向)に延びている。第2通路27は第2本体部22を貫通しており、その一方の端部が低圧室57に連通され、他方の端部が第3本体部23の第1制御室46に連通されている。第2通路27には、第1本体部21に近い位置に減圧オリフィス27aが設けられている。減圧オリフィス27aにより第2通路27を流れる燃料の流量が制限される。なお、第2通路27が「第2燃料通路」に相当し、減圧オリフィス27aが「第2オリフィス」に相当する。
第3本体部23には、第1制御室46と、接続通路47とが設けられている。第1制御室46は、第2本体部22を向いた面が下方向に凹むことにより噴射弁本体の内部に形成されたチャンバであり、環状室14bに連通されている。第1制御室46には、第1高圧通路13からの高圧燃料が第2高圧通路14を介して供給される。
第1制御室46の内部には、燃料噴射弁20の軸方向(上下方向)に変位可能な従動弁41が配置されている。従動弁41は円柱状であり、その中央部において軸方向に貫通する第3通路42が形成されている。第3通路42は、第2本体部22側の開口部が中間室26に開放されており、第4本体部24側の開口部が第1制御室46の内部に開放されている。第3通路42には減圧オリフィス42aが設けられている。減圧オリフィス42aによって第3通路42を流れる燃料の流量が制限される。減圧オリフィス42aの出口側の燃料流量よりも、第2通路27が有する減圧オリフィス27aの出口側の燃料流量の方が小さく設定されている。なお、第1通路25及び第3通路42により「第1燃料通路」が構成されている。減圧オリフィス42aが「第1オリフィス」に相当する。
従動弁41には、従動弁41を第2本体部22に向かう方向(上方向)へ付勢するスプリング45が取り付けられている。従動弁41は、第1制御室46の内部の燃料圧力による上方向の力及びスプリング45の付勢力により第2本体部22の下面に当接している。この当接状態では、従動弁41によって環状室14bと第1制御室46との連通は遮断される一方、中間室26は第3通路42を介して第1制御室46に連通された状態となる。この状態では、第1制御室46内の燃料は、第3通路42、中間室26及び第1通路25を介して低圧室57に流入可能である。
従動弁41が第2本体部22の下面に当接している状態において、第1制御室46の内部の燃料圧力が低下して、第1制御室46の内部の燃料圧力による上方向の力及びスプリング45の付勢力が、環状室14b及び中間室26の内部の燃料圧力による下方向の力を下回ると、従動弁41が第2本体部22の下面から離間する方向に変位する。これにより、中間室26が第3通路42を介さずに第1制御室46に連通されるとともに、環状室14bが第1制御室46に連通される。
第2通路27は、低圧室57と第1制御室46とを直接連通している。つまり、第1制御室46は、従動弁41の位置(リフト状態)に依らずに第2通路27を介して低圧室57に連通されている。また、第3本体部23には、第1制御室46から第4本体部24へ延びる接続通路47が形成されている。接続通路47にはオリフィス47aが設けられており、オリフィス47aによって接続通路47を流れる燃料の流量が制限される。
第4本体部24には、シリンダ35と、ニードル弁31と、高圧室33と、第2制御室36とが設けられている。シリンダ35の先端部には、外部に向かって燃料が噴射される噴射孔34が複数形成されている。ニードル弁31は、シリンダ35の内部において上下方向に往復動可能に収容されている。ニードル弁31の上面には、ニードル弁31を下方向へ付勢するスプリング32が取り付けられている。
高圧室33は、第1高圧通路13と噴射孔34とを連通する通路の途中に設けられている。この高圧室33の内部に、ニードル弁31の先端部が配置されている。第2制御室36は、シリンダ35の内部において噴射孔34とは反対側(ニードル弁31の上方)に設けられている。第2制御室36は、接続通路47を介して第1制御室46に連通されている。これにより、第1高圧通路13からの高圧燃料が、第1制御室46及び接続通路47を介して第2制御室36に供給される。第2制御室36の内部の燃料圧力と、ニードル弁31に取り付けられたスプリング32の付勢力とがニードル弁31に作用することにより、ニードル弁31が噴射孔34を塞ぐ方向(下方向)に変位し、燃料噴射弁20が閉弁状態となる。
また、高圧室33の内部の燃料圧力が、第2制御室36の内部の燃料圧力及びスプリング32の付勢力の合計の力よりも大きくなると、ニードル弁31が噴射孔34を開く方向(上方向)に変位し、燃料噴射弁20が開弁状態となる。燃料噴射弁20が開弁状態となることにより、高圧室33内の高圧燃料が噴射孔34から噴射される。
次に、開閉弁50の構成について説明する。開閉弁50は、低圧室57の内部において、第1制御室46と低圧室57とを接続する燃料通路に配置されている。開閉弁50は、ECU90により駆動制御により第1制御室46から低圧室57への燃料の流出を許容及び遮断することにより、第1制御室46の内部の燃料圧力を調整する。
開閉弁50は、第1開閉弁51と、第2開閉弁52とを有している。第1開閉弁51は、第1通路25上に配置されており、その開閉状態が制御されることにより低圧室57と第1通路25との連通及び遮断を切り替える。第2開閉弁52は、第2通路27上に配置されており、その開閉状態が制御されることにより低圧室57と第2通路27との連通及び遮断を切り替える。ECU90は、第1ソレノイド53と第2ソレノイド54とを互いに独立して通電駆動することにより、第1開閉弁51の開閉状態と第2開閉弁52の開閉状態とを互いに独立して制御する。
具体的には、第1ソレノイド53の非通電時には、第1開閉弁51は、第1スプリング55の付勢力により第2本体部22に当接している。この当接状態では、第1開閉弁51により低圧室57と第1通路25との連通が遮断された状態(閉弁状態)となる。また、第1開閉弁51の閉弁状態において第1ソレノイド53に通電すると、第1スプリング55の付勢力に抗して第1開閉弁51が上方向に移動し、第2本体部22から離間する。この状態では、低圧室57と第1通路25とが連通された状態(開弁状態)となり、第1通路25から低圧室57への燃料の流入が許容される。
また、第2ソレノイド54の非通電時には、第2開閉弁52は、第2スプリング56の付勢力により第2本体部22に当接している。この当接状態では、第2開閉弁52により低圧室57と第2通路27との連通が遮断された状態(閉弁状態)となる。また、第2開閉弁52の閉弁状態において第2ソレノイド54に通電すると、第2スプリング56の付勢力に抗して第2開閉弁52が上方向に移動し、第2本体部22から離間する。この状態では、低圧室57と第2通路27とが連通された状態(開弁状態)となり、第2通路27から低圧室57への燃料の流入が許容される。
燃料噴射制御において、ECU90は、第1開閉弁51の開弁及び閉弁を切り替えることにより、ニードル弁31を開弁位置及び閉弁位置に移動させる。これにより、噴射孔34から燃料が噴射される噴射動作と、燃料の噴射が停止される噴射停止動作とが切り替えられる。また、ECU90は、第1開閉弁51の駆動制御に併せて、第2開閉弁52の開弁及び閉弁を切り替えることにより、ニードル弁31が開弁位置及び閉弁位置に移動するときの移動速度を制御する。すなわち、ECU90は、第1開閉弁51及び第2開閉弁52の開閉を独立して制御することにより、燃料の噴射率の傾き、より具体的には、噴射率の立ち上がり速度及び立ち下がり速度をそれぞれ制御する。
図2に、燃料噴射弁20の噴射率パターンの例を示している。いずれの噴射率パターンにおいても、燃料噴射弁20による燃料噴射の開始時には第1開閉弁51を開弁し、燃料噴射の終了時には第1開閉弁51を閉弁する。第2開閉弁52については、噴射率の立ち上がり速度、立ち下がり速度に応じて開弁及び閉弁を制御する。
具体的には、燃料噴射の開始時における噴射率の立ち上がり速度を急峻にする高速開弁モード(噴射開始(H)モード)では、第2開閉弁52を開弁し(図2(a)及び(c)参照)、噴射率の立ち上がり速度を緩慢にする低速開弁モード(噴射開始(L)モード)では、第2開閉弁52を閉弁する(図2(b)及び(d)参照)。また、燃料噴射の終了時における噴射率の立ち下がり速度を急峻にする高速閉弁モード(噴射終了(H)モード)では、第2開閉弁52を閉弁し(図2(a)及び(b)参照)、噴射率の立ち下がり速度を緩慢にする低速閉弁モード(噴射終了(L)モード)では、第2開閉弁52を開弁する(図2(c)及び(d)参照)。また、噴射率の立ち上がり速度及び立ち下がり速度を途中で変更してもよい。燃料噴射弁20によれば、例えば図2(e)に示すように、高速閉弁モードから低速閉弁モードへ変更する噴射率パターン(噴射終了(H→L)モード)を実現したり、図2(f)に示すように、低速開弁モードから高速開弁モードへ変更する噴射率パターン(噴射開始(L→H)モード)を実現したりすることもできる。
第1開閉弁51及び第2開閉弁52の開閉状態と燃料噴射弁20の動作との関係について図3~8を用いて説明する。噴射開始前は、第1ソレノイド53及び第2ソレノイド54を非通電とすることにより、図3に示すように、第1開閉弁51及び第2開閉弁52は共に閉じており、ニードル弁31によって高圧室33と噴射孔34との連通が遮断されている。
高速開弁モード且つ高速閉弁モードの噴射パターン(図2(a)参照)の場合について、図3~6を用いて説明する。噴射開始前において、第1開閉弁51及び第2開閉弁52が閉弁した状態では、第1高圧通路13からの高圧燃料が導入されることにより、第2~第4本体部22~24に形成された燃料貯留部(環状室14b、中間室26、第1制御室46、第2制御室36、高圧室33)及び燃料通路(第1通路25、第2通路27、第3通路42、接続通路47)は、第1高圧通路13内の燃料圧力と同等の高圧状態で保持されている(図3参照)。
第1開閉弁51及び第2開閉弁52が閉じられた状態において、第1ソレノイド53及び第2ソレノイド54への通電により第1開閉弁51及び第2開閉弁52を共に開弁すると、図4に示すように、第1制御室46が、第1通路25、第3通路42及び第2通路27を介して低圧室57に連通される。これにより、第1制御室46及び第2制御室36の内部の燃料が、第1通路25及び第3通路42を通過する経路と、第2通路27を通過する経路との2つの経路を介して低圧室57へ流入される。このため、第1制御室46及び第2制御室36の内部の燃料圧力が高速で低下し、ニードル弁31が高速で開弁方向(上方向)に変位する。これにより噴射孔34から燃料が噴射される。この場合、図2(a)に示すように噴射率が高速で立ち上がる。
なお、減圧オリフィス42aの前後には差圧が生じており、第1制御室46の内部の燃料圧力による上方向の力及びスプリング45の付勢力の合計が、中間室26及び環状室14bの内部の燃料圧力による下方向の力よりも高くなっている。このため、従動弁41は、第1開閉弁51及び第2開閉弁52を共に開いた状態において、第2本体部22に当接している状態に維持されている(図4参照)。
噴射率が最大になった後、第1開閉弁51を閉弁すると、第1制御室46内の燃料が第3通路42を介して中間室26へ流入することにより、中間室26の内部の燃料圧力が上昇する(図5参照)。また、第2開閉弁52を閉弁することにより、低圧室57と第1制御室46との連通が遮断される。この場合、中間室26及び環状室14bの内部の燃料圧力による下方向の力が、第1制御室46の内部の燃料圧力による上方向の力及びスプリング45の付勢力の合計よりも大きくなることにより、従動弁41が下方向へ移動する(図6参照)。この従動弁41の下方向への移動により、第1高圧通路13の高圧燃料が第1制御室46に流入する。
このとき、第1開閉弁51及び第2開閉弁52が共に閉弁しているため、第1制御室46の内部の燃料圧力は高速で上昇する。第1制御室46から接続通路47を介して第2制御室36へ燃料が流入し、第2制御室36の内部の燃料圧力が所定圧力よりも高くなると、ニードル弁31が下降し始めて閉弁動作に移行する(図6参照)。この場合、図2(a)に示すように、噴射率が高速で立ち下がる。その後、ニードル弁31によって噴射孔34が塞がれることにより、燃料噴射弁20による燃料噴射が停止される。
次に、低速開弁モード且つ高速閉弁モードの噴射パターン(図2(b)参照)の場合について説明する。噴射開始前において、第1開閉弁51及び第2開閉弁52が閉じられた状態(図3参照)において、図7に示すように、第2開閉弁52を閉じた状態で維持し、第1開閉弁51を開くと、第1制御室46の内部の燃料が第3通路42及び第1通路25を介して中間室26に流入する。このとき、減圧オリフィス42aの前後には差圧が生じており、第1制御室46の内部の燃料圧力による上方向の力及びスプリング45の付勢力の合計が、中間室26及び環状室14bの内部の燃料圧力による下方向の力よりも高くなっている。このため、従動弁41は、第2本体部22に当接している状態に維持される。
第2開閉弁52が閉じられた状態では、第2通路27を介した燃料の流通が許容されていないため、第1制御室46の内部の燃料圧力は低速で低下し、ニードル弁31は低速で開弁方向に変位する。この場合、図2(b)に示すように、噴射率が低速で立ち上がる。つまり、第1開閉弁51が開き、かつ第2開閉弁52が閉じた状態における噴射率の上昇速度(傾き)は、第1開閉弁51及び第2開閉弁52が共に開いた状態における噴射率の上昇速度(傾き)よりも小さくなる。噴射率が最大となった後は、図2(a)に示す高速立下げ時の動作と同様である。
次に、高速開弁モード且つ低速閉弁モードの噴射パターン(図2(c)参照)の場合について説明する。まず、高速立上げ時の動作は、図2(a)に示す高速立上げ時の動作と同様である。噴射率が最大になった後、図8に示すように、第2開閉弁52を開いた状態で維持し、第1開閉弁51を閉じると、第1制御室46内の燃料が第3通路42を介して中間室26へ流入し、中間室26の内部の燃料圧力が上昇する。また、第2開閉弁52は開いた状態であるため、第1制御室46の内部の燃料は、第2通路27を介して低圧室57に流入する。中間室26の内部の燃料圧力が上昇し、中間室26及び環状室14bの内部の燃料圧力による下方向の力が、第1制御室46の内部の燃料圧力による上方向の力及びスプリング45の付勢力の合計よりも大きくなると、従動弁41が下方向へ移動する(図9参照)。この従動弁41の下方向への移動により、第1高圧通路13の高圧燃料が第1制御室46に流入する。
このとき、第2開閉弁52は開いた状態で維持されているため、第1制御室46の内部の燃料圧力は低速で上昇する。第1制御室46から接続通路47を介して第2制御室36に燃料が流入し、第2制御室36の内部の燃料圧力が所定圧力よりも高くなると、ニードル弁31が下降し始めて閉弁動作に移行する(図9参照)。この場合、図2(c)に示すように、噴射率が低速で立ち下がる。つまり、第1開閉弁51が閉じ、かつ第2開閉弁52が開いた状態における噴射率の低下速度(傾き)は、第1開閉弁51及び第2開閉弁52が共に閉じた状態における噴射率の低下速度(傾き)よりも小さくなる。その後、ニードル弁31によって噴射孔34が塞がれることにより、噴射孔34から燃料が噴射されなくなる。
図10は、第2開閉弁52により、燃料噴射弁20から燃料を噴射させずにコモンレール11内の燃料圧力を減圧させる減圧弁モードの動作を示す図である。
上述したように、第1開閉弁51及び第2開閉弁52が共に閉じた状態では、第2制御室36、第1制御室46及び中間室26の内部の燃料圧力は第1高圧通路13の内部の燃料圧力と同等であり、従動弁41は第2本体部22に当接している(図3参照)。減圧動作では、この状態から第2開閉弁52を開く。これにより、図10に示すように、第1制御室46内の燃料が第2通路27を介して低圧室57へ排出され、第1制御室46の内部の圧力低下に伴い従動弁41が下方向へ移動する。
燃料噴射弁20では、第1開閉弁51が閉じられ且つ第2開閉弁52が開かれた状態において、昇圧オリフィス14aを介した燃料の流量が、減圧オリフィス27aを介した燃料の流量よりも大きく設定されている。このため、第1開閉弁51が閉じられ且つ第2開閉弁52が開かれた状態では、第1制御室46の内部から第2通路27を通じて排出される燃料の第2通路27における圧力損失の方が、第2高圧通路14から第1制御室46へ流入する燃料の第2高圧通路14における圧力損失よりも大きくなる。これにより、第1開閉弁51が閉じられ且つ第2開閉弁52が開かれた状態では、ニードル弁31により高圧室33と噴射孔34とが遮断された状態、つまり噴射孔34から燃料が噴射されない状態が維持される。
また、コモンレール11から第1高圧通路13及び第2高圧通路14を介して第1制御室46へ燃料が流入し、その流入した燃料が第1制御室46から低圧室57へ排出され、燃料噴射システムの上流側(低圧側)へ戻されることにより、コモンレール11の内部の燃料圧力が低下する。すなわち、燃料噴射弁20から燃料を噴射させない状態で、コモンレール11内の燃料圧力が減圧される。このため、燃料噴射弁20は、コモンレール11内の燃料圧力を減圧する減圧弁としての機能を有する。
なお、燃料噴射弁20においては、第1開閉弁51により第1通路25と低圧室57とが連通された場合に、従動弁41により環状室14bと第1制御室46との連通が遮断されるように、減圧オリフィス42aの流路面積、中間室26の第3本体部23(第1制御室46)側の開口面積、環状室14bの第3本体部23(第1制御室46)側の開口面積、及びスプリング45による付勢力が設定されている。すなわち、第1開閉弁51により第1通路25と低圧室57とが連通された場合に、従動弁41により第1制御室46と中間室26とを第3通路42を介して連通した状態となることが、減圧オリフィス42aによる燃料流量の制限、中間室26への従動弁41の露出面積、第1高圧通路13への従動弁41の露出面積、及びスプリング45による付勢力の設定により実現されている。
図11は、燃料噴射弁20の減圧駆動制御を表すタイムチャートである。例えば車両減速時に、第1開閉弁51及び第2開閉弁52が共に閉じられた状態において、レール圧を目標圧まで減圧させる減圧要求が有ると、その減圧要求に伴い、第2ソレノイド54への通電が開始される(時刻t11)。このとき、第1ソレノイド53への通電は行われない。第2ソレノイド54への通電開始に伴い、所定の開弁遅れ時間Td(i)が経過した後に第2開閉弁52が軸方向に移動を開始する(時刻t12)。これにより、第1開閉弁51が閉じられた状態のまま第2開閉弁52が開弁される。第2開閉弁52の開弁によりコモンレール11内から高圧燃料が排出され、レール圧が低下し始める(時刻t13)。その後、通電開始から減圧用通電時間TmFが経過したタイミングで第2ソレノイド54への通電が停止され(時刻t14)、第2開閉弁52が閉弁する。こうした減圧動作により減圧量Paのレール圧の低下が生じる。
ここで、エンジン70の運転中において、エンジン70での燃焼を継続したまま、つまり燃料噴射弁20からの燃料噴射を行いつつ、レール圧を目標圧まで低下させる必要が生じることがある。こうした場合、本システムでは、複数気筒のうち一部の気筒を、燃料噴射を指令する噴射指令気筒とし、噴射指令気筒に設けられた燃料噴射弁20を用いて燃料噴射を継続する。一方、残りの気筒については、燃料噴射弁20からの燃料噴射を行わず、燃料噴射弁20を減圧弁として用いてレール圧を減圧させる。これにより、エンジン70の運転継続とレール圧の目標圧への減圧とを両立させている。
ところで、燃料噴射弁20を減圧弁として用いる場合、レール圧を減圧させるための駆動(以下、「減圧駆動」ともいう。)を行う燃料噴射弁20の本数に応じて、レール圧の減圧量が相違する。具体的には、各燃料噴射弁20への通電時間を同じとした場合、減圧駆動させる燃料噴射弁20の本数(以下、「減圧駆動本数Nd」ともいう。)が多いほど、レール圧の減圧量が大きくなり、逆に減圧駆動本数Ndが少ないほどレール圧の減圧量が小さくなる。そのため、エンジン70の運転を継続させながらレール圧を目標圧まで減圧させる場合のように、減圧駆動させることが可能な燃料噴射弁20の本数が制限される状況では、レール圧を目標圧まで低下させる時間が長引くことが懸念される。
そこで本実施形態では、レール圧を目標圧まで減圧させる減圧要求が生じた場合、燃料噴射弁20の減圧駆動本数Ndに応じて、レール圧の減圧動作を行う燃料噴射弁20に対する通電時間を可変に制御することとしている。
エンジン70の運転中にレール圧の減圧要求が生じた場合における燃料噴射弁20の駆動制御の具体的態様について、図12及び図13のタイムチャートを用いて説明する。図12及び図13は、運転者がアクセル操作を行って車両を減速させている場面を想定している。図13は、減圧駆動を指令する燃料噴射弁20に対する、図12中の時期A及び時期Bにおける第2開閉弁52への通電パルスを示している。
図12において、アクセル開度が第1開度θ1である状態から、アクセル操作が解除されてアクセル開度ゼロになった場合を考える。アクセル開度が第1開度θ1とされている期間(時刻t21以前)では、実レール圧が目標圧PTrg(図12中の破線)で制御されており、コモンレール11の減圧要求は生じていない。この場合、通常の燃料噴射制御、すなわち全ての気筒(本実施形態では4気筒)の各燃料噴射弁20を、燃料噴射を指令する噴射指令気筒として燃料噴射制御が実施される。エンジン70の気筒数をNとすると、燃料噴射が指令される燃料噴射弁20の本数(以下、「噴射本数Na」ともいう。)は「N」、減圧駆動本数Ndは「0」となる。
時刻t21で運転者がアクセル操作を解除したことに伴いエンジン負荷が低下し、レール圧の目標圧PTrgがP1からP2(P1>P2)に低圧側に変更され、減圧要求が生じた場合を考える。この場合、実レール圧を目標圧PTrgに一致させるべく、時刻t21以降の期間において、全気筒のうち少なくとも一部の気筒の燃料噴射弁20を減圧駆動させる。時刻t21でレール圧の減圧要求が発生したときにはアクセル開度はゼロであり、いずれの燃料噴射弁20に対しても噴射指令されない。この場合、実レール圧を目標圧PTrgに速やかに減圧させるべく、減圧駆動本数Ndとして最大値の「4」が設定される。
その後、時刻t22で運転者がアクセル操作することによりアクセル開度が第2開度θ2(θ2<θ1)になり、エンジン負荷が増大すると、アクセル開度に応じて噴射本数Naが増加されるとともに、噴射本数Naの増加に伴い減圧駆動本数Ndが減少される。図12では、時刻t22において、噴射本数Naとして「1」が設定され、減圧駆動本数Ndとして「3」が設定される。これにより、全気筒のうち1つの気筒(例えば第4気筒)に対し、所定の噴射タイミングで燃料噴射が指令され、残りの気筒(第1気筒~第3気筒)に対し、所定の駆動タイミングで減圧駆動が指令される。噴射タイミング及び駆動タイミングはそれぞれ、エンジン運転状態(エンジン回転速度及びエンジン負荷)に基づき算出される。
一部の気筒(図12では3つの気筒)の燃料噴射弁20を減圧駆動させることにより実レール圧が徐々に低下する。やがて、実レール圧が目標圧PTrgに一致すると、減圧駆動を指令している燃料噴射弁20について減圧駆動を終了させ、通常の燃料噴射制御に移行する(時刻t23以降)。
ここで、エンジン負荷の増大に伴い減圧駆動本数Ndを単に減らした場合、全部の燃料噴射弁20を用いてレール圧を低下させる場合に比べて、レール圧の減圧量が少なくなる。この場合、レール圧を目標圧PTrgに一致させるまでに時間がかかることが懸念される(図12中の一点鎖線参照)。こうした点を考慮し、本実施形態では、減圧駆動本数Ndに応じて、燃料噴射弁20の通電時間を可変に制御している。具体的には、減圧駆動本数Ndが少ないほど、減圧駆動させる各燃料噴射弁20の通電時間を長く設定している。
図13中、(a)には、図12中の時期Aにおいて燃料噴射弁20に出力する通電パルスを示し、(b)には、図12中の時期Bにおいて燃料噴射弁20に出力する通電パルスを示している。時期Aの減圧駆動本数Ndは「4」であり、時期Bの減圧駆動本数Ndは「3」である。
通電パルスの長さ(通電時間)は、実レール圧と目標圧PTrgとの差分(以下、「圧力偏差ΔP」という。)に基づいて算出される。具体的には、圧力偏差ΔPが大きいほど、通電時間としては長い時間が設定される。時期Aでは、圧力偏差ΔPがΔP1と大きく、燃料噴射弁20の通電時間としては比較的長めの時間TmFAが設定される。各燃料噴射弁20において、通電時間の指令値として時間TmFAが設定され、その設定された指令値に基づき各燃料噴射弁20が減圧駆動される。ここでは、全ての気筒(第1気筒~第4気筒)の燃料噴射弁20を用いてレール圧の減圧が行われる。
一方、時期Bでは、圧力偏差ΔPがΔP2(ΔP2<ΔP1)と小さくなっている。この場合、圧力偏差ΔPに基づき算出される燃料噴射弁20の通電時間としては、時間TmFAよりも短い時間TmFBが設定される(図13(b)の一点鎖線を参照)。ところが、時期Bでは、エンジン負荷の増大に伴い出力を確保する必要があり、減圧駆動本数Ndが「3」に制限されている。この場合、圧力偏差ΔPに基づき算出した時間TmFBにより燃料噴射弁20を減圧駆動させるとすると、レール圧が目標圧PTrgに低下するまでに時間がかかる。そこで時刻t22以降では、減圧駆動本数Ndが少ない分、減圧駆動時における燃料噴射弁20の通電時間を長くなる側に補正する。図13では、圧力偏差ΔPに基づき算出した基本通電時間TmFBを、減圧駆動本数Ndに応じて長くなる側に補正し、その補正後の時間TmFkにより燃料噴射弁20に減圧駆動を指令する。これにより、レール圧が速やかに目標圧PTrgに収束するように制御している。
次に、燃料噴射弁20の減圧駆動制御の処理手順について、図14のフローチャートを用いて説明する。この処理は、ECU90のマイコンにより所定周期ごと(例えば180℃Aごと)に実行される。
図14において、ステップS101では、目標圧PTrgを演算する。ここでは、クランク角センサにより検出したエンジン回転速度と、アクセルセンサにより検出したアクセル操作量とを入力し、それらセンサ検出値を用いて目標圧PTrgを算出する。エンジン回転速度が高いほど、又はアクセル操作量が多いほど、目標圧PTrgは高圧側の値に設定される。
続くステップS102では、燃圧センサ73によって検出された実レール圧Pを取得する。ステップS103では、実レール圧Pと目標圧PTrgとの差分(圧力偏差ΔP)に基づいて、コモンレール11の基本減圧流量QmBを演算する。ここでは、下記式(1)により基本減圧流量QmBを算出する。下記式(1)中、Vはコモンレール11の容積を表し、Kは体積弾性係数を表す。
QmB=ΔP×V÷K …(1)
なお、上記式(1)を用いる代わりに、圧力偏差ΔPと実レール圧Pとの二次元マップにより基本減圧流量QmBを算出してもよい。
QmB=ΔP×V÷K …(1)
なお、上記式(1)を用いる代わりに、圧力偏差ΔPと実レール圧Pとの二次元マップにより基本減圧流量QmBを算出してもよい。
ステップS104では、ECU90のRAM等に記憶されているフィードバック補正量QmFBを取得し、基本減圧流量QmBとフィードバック補正量QmFBとを用いて、コモンレール11の減圧流量Qmを演算する。本実施形態では、以下の式(2)により減圧流量Qmを算出する。
Qm=QmB+QmFB …(2)
Qm=QmB+QmFB …(2)
続くステップS105では、減圧駆動本数Ndを演算する。本実施形態では、エンジン運転状態(エンジン負荷及びエンジン回転速度)に基づいて減圧駆動本数Ndを算出する。このとき、エンジン負荷が高負荷ほど、又はエンジン回転速度が高回転ほど、噴射本数Naとしては大きい値が設定され、減圧駆動本数Ndとしては小さい値が設定される。図15に、減圧駆動本数Ndの設定用マップの一例を示す。図15のマップによれば、エンジン低回転・低負荷領域では、減圧駆動本数Ndは「4」が設定され、エンジン70が高回転・高負荷になるほど、減圧駆動本数Ndが少なくなる。減圧駆動本数Ndと噴射本数Naとの合計数は、エンジン70に搭載された燃料噴射弁20の全数以下の数となる。
続くステップS106では、各気筒の実効流量係数k(i)(ただし、iは気筒番号を表す。以下同じ。)を算出する。実効流量係数k(i)は、現時点のエンジン運転状態における各燃料噴射弁20の減圧性能を表す係数であり、実レール圧Pと、燃料噴射弁1本あたりの減圧流量(=Qm/Nd)とに基づいて燃料噴射弁20ごとに算出される。現時点のエンジン運転状態において、各燃料噴射弁20の減圧流量の理論値と実際値との間に誤差がない場合には、実効流量係数k(i)として「1」が設定され、誤差がある場合には1未満の値が設定される。したがって、燃料噴射弁20を減圧駆動させる気筒(以下、「減圧駆動気筒」ともいう。)では0<k(i)≦1となり、それ以外の気筒(すなわち噴射指令気筒)ではk(i)=0となる。
減圧駆動気筒:k(i)=f(P,Qm/Nd)
噴射指令気筒:k(i)=0
減圧駆動気筒:k(i)=f(P,Qm/Nd)
噴射指令気筒:k(i)=0
ステップS107では、各燃料噴射弁20の減圧性能に基づき設定される最大減圧流量を用いてガード処理することにより有効減圧流量QmFを算出する。ここでは、エンジン回転速度と、実レール圧Pと、各気筒の実効流量係数k(i)の積算値Σk(i)とを用いて最大減圧流量を算出し、最大減圧流量及び減圧流量Qmのうち小さい方の値を有効減圧流量QmFに設定する。
QmF=min(Qm,f(Ne,P)*Σk(i))
QmF=min(Qm,f(Ne,P)*Σk(i))
続くステップS108では、有効減圧流量QmFと実効流量係数k(i)とを用いて、下記式(3)により減圧駆動気筒の燃料噴射弁20における1本あたりの減圧流量QmIを演算する。
QmI=QmF/(Σk(i)) …(3)
また、ステップS109では、減圧流量QmIを時間に換算することにより、減圧駆動気筒の燃料噴射弁1本あたりの減圧用基本通電時間Tmを演算する。
Tm=f(P,QmI)
QmI=QmF/(Σk(i)) …(3)
また、ステップS109では、減圧流量QmIを時間に換算することにより、減圧駆動気筒の燃料噴射弁1本あたりの減圧用基本通電時間Tmを演算する。
Tm=f(P,QmI)
ステップS110では、減圧用基本通電時間Tmの減圧開始遅れ補正を行う。減圧駆動気筒の第2ソレノイド54への通電を開始してから第2開閉弁52が実際に開弁するまでの時間(以下、「開弁遅れ時間Td(i)」という。)には個体差がある。また、減圧駆動気筒の第2ソレノイド54への通電を開始してから実際にレール圧が低下し始めるまでの時間、すなわち減圧開始遅れ時間Ty(i)についても、燃料噴射弁20ごとに異なる。この点を考慮して本処理では、燃料噴射弁20ごとの減圧流量特性が、例えばマップ等としてECU90のメモリに記憶されており、減圧駆動気筒の燃料噴射弁20に対応する減圧駆動特性をメモリから読み出すことにより、各燃料噴射弁20の減圧流量特性に応じて減圧用基本通電時間Tmを補正することとしている。
図16に、減圧流量特性マップの一例を示す。図16の減圧流量特性マップには、減圧用通電時間とコモンレール11の減圧流量との関係が、燃料噴射弁20ごとにレール圧に応じて定められている。減圧用通電時間が0から所定時間が経過するまでの期間は、第2ソレノイド54に通電してもレール圧が変化しない不感帯であり、減圧開始遅れ時間Ty(i)として燃料噴射弁20ごとに予め記憶されている。本実施形態では、第1気筒♯1、第2気筒♯2及び第4気筒♯4の減圧開始遅れ時間Ty(1)、Ty(2)、Ty(4)は時間TyAであり、第3気筒♯3の減圧開始遅れ時間Ty(3)は、時間TyAよりも長い時間TyBである。この減圧流量特性マップによれば、減圧開始遅れ時間Ty(i)、及び燃料噴射弁20を単独で減圧駆動させた場合の減圧流量を取得可能である。ECU90のマイコンは、減圧流量特性マップを参照して各燃料噴射弁20の減圧開始遅れ時間Ty(i)を読み出し、下記式(4)により減圧用基本通電時間Tmを補正することにより、減圧駆動気筒の燃料噴射弁20に指令する減圧用通電時間TmF(i)を燃料噴射弁20ごとに算出する。
TmF(i)=Tm+Ty(i) …(4)
TmF(i)=Tm+Ty(i) …(4)
図14の説明に戻り、ステップS111では、減圧用通電時間TmF(i)に対応する駆動指令を減圧駆動気筒に対して行い、レール圧を低減させるための減圧用通電を実行する。なお、いずれの気筒を減圧駆動気筒とするかは、例えば予め定められた選択順位に従って行う。具体的には、選択順位が第1気筒♯1→第2気筒♯2→第3気筒♯3→第4気筒♯4と定められている場合、減圧駆動気筒が3つの場合には、第1~第3気筒を減圧駆動気筒として設定する。噴射指令気筒に対する噴射指令は、図示しない別ルーチンにより実行される。
続くステップS112では、減圧駆動気筒の燃料噴射弁20への通電終了後、実レール圧(通電後レール圧Pb)を取得する。ステップS113では、今回の通電開始前の実レール圧Pと通電後レール圧Pbとの差分に応じてフィードバック補正量QmFBを算出し、メモリに記憶する。ここでは、下記式(5)によりフィードバック補正量QmFBを算出する。式(5)中、Vはコモンレール11の容積を表し、Kは体積弾性係数を表す。
QmFB=QmF-(P-Pb)×V÷K …(5)
QmFB=QmF-(P-Pb)×V÷K …(5)
こうした一連の制御を一定周期で繰り返し実行することにより実レール圧Pが目標圧PTrgに収束すると、目標圧PTrgと実レール圧Pとの圧力偏差ΔPが0になり、燃料噴射弁20を用いた減圧駆動が終了される。
以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。
減圧駆動させる燃料噴射弁20の数に応じて、減圧駆動させる燃料噴射弁20の通電時間を制御する構成とした。レール圧の減圧に用いる燃料噴射弁20の数が制限される状況において、その制限が課されていない場合と同様の通電時間により第2開閉弁52の開弁を制御するものとすると、コモンレール11の減圧流量が少なく、レール圧を速やかに減圧できないことが懸念される。この点、上記構成では、減圧駆動させる燃料噴射弁20の数に応じて、燃料噴射弁20に対する減圧駆動用の通電時間を可変に制御するため、減圧駆動させる燃料噴射弁20の数が制限される場合にも、その数に応じて適切な通電時間を設定することができる。その結果、レール圧を目標圧RTrgまで速やかに減圧させることができ、ひいてはレール圧制御の精度を向上させることができる。
具体的には、減圧駆動本数Ndが少ないほど、第2ソレノイド54の通電時間が長くなるように減圧用通電時間TmFを設定した。これにより、減圧駆動させることが可能な燃料噴射弁20の本数が制限される状況でも、燃料噴射弁20の1本当たりの減圧流量を増加させることにより本数低減分の減圧流量を賄うことができる。
また、第1開閉弁51及び第2開閉弁52を備える燃料噴射弁20を用いて燃料噴射弁20の噴射率を可変に制御する燃料噴射システムにおいて、燃料噴射弁20の減圧機能を利用して上記減圧制御を実施することから、コモンレール11に減圧弁が設けられていなかったりコモンレール11に減圧弁が設けられているシステムにおいて減圧弁の故障が発生したりした場合にも、レール圧を高い精度で制御することができる。
第2ソレノイド54の通電時間と、減圧流量との関係を減圧流量特性として燃料噴射弁ごとに予め記憶しておき、その記憶された減圧流量特性を用いて減圧用基本通電時間Tmを算出する構成とした。第2ソレノイド54への通電開始から実際にレール圧が低下するまでの時間には個体差があり、その個体差に起因して、減圧特性が燃料噴射弁20ごとに異なることが考えられる。そこで上記構成とすることにより、レール圧制御をより高精度に実施することができる。
また、本実施形態では、減圧流量特性マップを予め記憶させておき、減圧流量特性マップから読み出した減圧開始遅れ時間Ty(i)を用いて減圧用基本通電時間Tmを補正する構成とした。この構成によれば、燃料噴射弁20ごとの減圧流量特性を正確に把握でき、ひいてはレール圧の制御精度の向上を図ることができる。
複数の燃料噴射弁20のうち、エンジン70が有する燃料噴射弁20の本数(つまり気筒数)から噴射本数Naを減算して求められた数以下を減圧駆動本数Ndとする構成とした。この場合、燃料噴射が指示される燃料噴射弁20と、レール圧の減圧が指示される燃料噴射弁20とを切り分けることができ、エンジン70の燃焼継続とレール圧の減圧とを両立させることができる。
減圧駆動させる燃料噴射弁20では、第2開閉弁52の開弁と閉弁とを行うことにより、第1高圧通路13及び第2高圧通路14内で圧力脈動が生じやすい。そのため、減圧駆動に用いた燃料噴射弁20から燃料を噴射させると噴射圧が安定せず、気筒内に噴射される燃料量が不安定になるおそれがある。これに対し、燃料噴射が指示される燃料噴射弁20と、減圧駆動が指示される燃料噴射弁20とを切り分けることにより、レール圧の減圧と並行してエンジン70の燃焼を継続する場合において、燃料噴射制御を精度良く実施することができる。
(他の実施形態)
本開示は上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施されてもよい。
本開示は上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施されてもよい。
・上記実施形態では、エンジン負荷及びエンジン回転速度に基づいて減圧駆動本数Ndを算出することにより、エンジン運転状態に基づき減圧駆動本数Ndを算出したが、エンジン運転状態に基づき減圧駆動本数Ndを算出する構成はこれに限定されない。例えば、第1気筒~第4気筒のうち1つ以上の気筒において燃料噴射弁20による燃料噴射を実施するか否かに応じて、つまり噴射要求があるか否かに応じて、減圧駆動本数Ndを算出してもよい。具体的には、いずれの燃料噴射弁20に対しても燃料噴射を指令しない場合(アクセル開度がゼロの場合等)には、減圧駆動本数Ndとして、エンジン70に搭載されている燃料噴射弁20の全数(図1の燃料噴射システムでは「4」)を設定する。一方、少なくともいずれかの燃料噴射弁20に燃料噴射を指令してエンジン70の燃焼を行う場合(アクセル開度がゼロよりも大きい場合等)には、減圧駆動本数Ndとして予め定めた所定数(例えば「3」)を設定する。
・エンジン運転状態に基づいて噴射本数Naを設定し、エンジン70に搭載された燃料噴射弁20の全数Ntから噴射本数Naを差し引くことにより減圧駆動本数Ndを算出してもよい。このとき、全数Ntと噴射本数Naとの差分を減圧駆動本数Ndとしてもよいし、全数Ntと噴射本数Naとの差分よりも小さい数を減圧駆動本数Ndとしてもよい。
・予め記憶させた減圧流量特性マップを用いる構成に代えて、燃料噴射弁20の減圧用通電時間とレール圧の減圧流量との関係を減圧流量特性として燃料噴射弁20ごとに学習し、学習された燃料噴射弁20ごとの減圧流量特性を用いて、減圧駆動させる燃料噴射弁20の通電時間を算出する構成としてもよい。この構成によれば、減圧流量特性を学習により取得するため、経年劣化等により減圧流量特性が初期状態から変化した場合にも、その変化に対応させて通電時間を算出することができる。上記学習は、例えばいずれの燃料噴射弁20からも燃料噴射が実施されていない期間に、指令値に対するレール圧の減圧流量を取得することにより行う。
・上記実施形態では、減圧開始遅れ時間Ty(i)を用いて減圧用基本通電時間Tmを補正したが、減圧開始遅れ時間Ty(i)に代えて開弁遅れ時間Td(i)を用いて減圧用基本通電時間Tmを補正する構成としてもよい。この場合、下記式(6)により減圧駆動気筒の燃料噴射弁20に指令する減圧用通電時間TmF(i)を算出する。
TmF(i)=Tm+Td(i) …(6)
TmF(i)=Tm+Td(i) …(6)
・開弁遅れ時間Td(i)と減圧開始遅れ時間Ty(i)とは相関がある。そこで、開弁遅れ時間Td(i)を用いて減圧開始遅れ時間Ty(i)を算出し、その算出した減圧開始遅れ時間Ty(i)を用いて減圧用通電時間TmF(i)を算出する構成としてもよい。この場合にも、各燃料噴射弁20の減圧流量特性に応じて減圧用通電時間TmF(i)を精度良く算出することができる。具体的には、気筒内に燃料噴射弁20から燃料噴射を実施する場合において、燃料噴射弁20への通電を開始してから実際に噴射孔34から燃料の噴射が開始されるまでの時間である開弁遅れ時間Td(i)を学習する。そして、その学習した開弁遅れ時間Td(i)を用いて減圧開始遅れ時間Ty(i)を算出し、上記式(4)により減圧用通電時間TmF(i)を算出する。
・上記実施形態では、全気筒のうち一部を減圧駆動気筒とし、残りを噴射指令気筒とすることにより、減圧駆動させる燃料噴射弁20と噴射指令する燃料噴射弁20とを切り分ける構成としたが、噴射指令する燃料噴射弁20を減圧駆動させることによりレール圧を低下させる構成としてもよい。この場合、燃料噴射が実施されない期間に燃料噴射弁20を減圧駆動させる。
・上記実施形態における燃圧センサ73は第1高圧通路13に取り付けられ、燃料噴射弁20に供給される高圧燃料の圧力を検出するものであるが、燃圧センサは第1高圧通路13に取り付けられているものに限定されない。例えば、コモンレール11に燃圧センサを搭載し、燃料噴射弁20に供給される高圧燃料の圧力を検出してもよい。あるいは、燃料噴射弁20に搭載された燃圧センサを用いて、噴射弁内部の圧力を高圧燃料の圧力として検出してもよいし、高圧ポンプに搭載された燃圧センサを用いて、ポンプ吐出圧を高圧燃料の圧力として検出してもよい。
・燃料噴射弁20の構成は、図1に示す構成に限定されない。例えば、図1の燃料噴射弁20において、従動弁41が第1高圧通路13と第1制御室46とを遮断した状態では、第2通路27が、従動弁41の内部に形成され且つ第3通路42とは別の通路を介して第1制御室46に連通される構成としてもよい。あるいは、第2通路27が中間室26に連通され、従動弁41が第1高圧通路13と第1制御室46とを遮断した状態では、第2通路27が中間室26及び第3通路42を介して第1制御室46に連通される構成としてもよい。
また、図1の燃料噴射弁20において、ニードル弁31の移動速度を調整する第2開閉弁52として2個以上の開閉弁を設け、これら2個以上の開閉弁の開閉を個別に制御することにより、ニードル弁31の移動速度を更に高精度に調整するようにしてもよい。この場合、昇圧オリフィス14aを介した燃料の流量が、2個以上の開閉弁のそれぞれの燃料通路に設けられた減圧オリフィスを介した燃料の流量の合計よりも大きく設定する。
・上記実施形態では、コモンレール11に減圧弁が設けられていない燃料噴射システムに適用する場合について説明したが、コモンレール11に減圧弁が設けられている燃料噴射システムにおいて、燃料噴射弁20を減圧弁として機能させるようにしてもよい。
・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された1つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、1つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、1つ又は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと1つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された1つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに1要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
Claims (9)
- 燃料を高圧状態で蓄える蓄圧容器(11)と、内燃機関の複数の気筒に対し気筒毎に設けられ前記蓄圧容器内の高圧燃料を噴射する燃料噴射弁(20)とを備える燃料噴射システムであって、
前記燃料噴射弁は、
前記蓄圧容器からの前記高圧燃料が高圧燃料通路(13,14)を通じて供給される制御室(36,46)と、
前記制御室の内部の燃料圧力に応じて軸方向に移動することにより噴射孔(34)から燃料を噴射させるニードル弁(31)と、
通電に伴い開弁して前記制御室の内部の燃料圧力を調整する圧力調整弁(52)と、
を備えており、
前記燃料噴射システムは、
前記蓄圧容器の内部燃料を減圧させる減圧要求が生じた場合に、複数の前記燃料噴射弁のうち1つ以上の前記燃料噴射弁に通電して前記圧力調整弁を開弁することにより、当該通電の対象としている燃料噴射弁の前記噴射孔からは燃料を噴射させずに前記蓄圧容器の内部燃料を減圧させる減圧駆動制御を実施する減圧制御部と、
前記減圧要求に伴い前記減圧駆動制御の実施を指令する前記燃料噴射弁の数を設定する減圧数設定部と、
を備え、
前記減圧制御部は、前記減圧数設定部により設定された前記燃料噴射弁の数に基づいて、前記減圧駆動制御を実施する前記燃料噴射弁の通電時間を制御する、燃料噴射システム。 - 前記高圧燃料の燃料圧力を検出する燃圧検出部(73)と、
前記燃圧検出部により検出された燃料圧力と、前記高圧燃料の目標圧力との偏差に基づいて、前記減圧駆動制御のための前記燃料噴射弁の通電時間として基本駆動時間を演算する基本時間演算部と、
を備え、
前記減圧制御部は、前記減圧駆動制御の実施を指令する燃料噴射弁の数が少ないほど、前記圧力調整弁の開弁時間が長くなるように前記基本駆動時間を補正する、請求項1に記載の燃料噴射システム。 - 前記燃料噴射弁の通電時間と前記蓄圧容器の内部燃料の減圧流量との関係を減圧流量特性として複数の前記燃料噴射弁ごとに記憶する特性記憶部を備え、
前記減圧制御部は、前記特性記憶部に記憶された前記燃料噴射弁ごとの前記減圧流量特性を用いて前記燃料噴射弁の通電時間を算出する、請求項1又は2に記載の燃料噴射システム。 - 前記燃料噴射弁の通電時間と前記蓄圧容器の内部燃料の減圧流量との関係を減圧流量特性として複数の前記燃料噴射弁ごとに学習する特性学習部を備え、
前記減圧制御部は、前記特性学習部により学習された前記燃料噴射弁ごとの前記減圧流量特性を用いて前記燃料噴射弁の通電時間を算出する、請求項1又は2に記載の燃料噴射システム。 - 前記減圧数設定部は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記減圧駆動制御の実施を指令する燃料噴射弁の数を設定する、請求項1~4のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。
- 複数の前記燃料噴射弁のうち燃料噴射を指令する燃料噴射弁の数を設定する噴射数設定部を備え、
前記減圧数設定部は、前記内燃機関が備える前記燃料噴射弁の全数と、前記燃料噴射を指令する燃料噴射弁の数との差分の数以下を、前記減圧駆動制御の実施を指令する燃料噴射弁の数として設定する、請求項1~5のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。 - 前記燃料噴射弁から燃料を噴射する噴射要求と前記減圧要求とが生じた場合に、複数の前記燃料噴射弁のうち一部を、前記燃料噴射を指令する燃料噴射弁とし、残りを、前記減圧駆動制御の実施を指令する燃料噴射弁とする、請求項1~6のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。
- 前記燃料噴射弁は、
前記制御室に接続され且つ第1オリフィス(42a)を有する第1燃料通路(25,42)に配置された第1開閉弁(51)と、
前記制御室に接続され且つ前記第1オリフィスより小さい流路面積によって燃料の流量を制限する第2オリフィス(27a)を有する第2燃料通路(27)に配置された第2開閉弁(52)と、
を有し、
前記圧力調整弁は、前記第2開閉弁であり、
前記第1開閉弁及び前記第2開閉弁の開閉を制御することにより、前記燃料噴射弁の噴射率を可変に制御する噴射制御部を更に備える、請求項1~7のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。 - 前記減圧制御部は、前記第1開閉弁を閉弁したまま前記第2開閉弁を開弁することにより、前記減圧駆動制御の実施が指令される燃料噴射弁の前記噴射孔からは燃料を噴射させずに前記蓄圧容器の内部燃料を減圧させる、請求項8に記載の燃料噴射システム。
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JP2003184616A (ja) * | 2001-12-17 | 2003-07-03 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料噴射システムのフェールセーフ制御装置 |
JP2008128163A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Denso Corp | 内燃機関用燃料噴射装置 |
JP2011169242A (ja) * | 2010-02-18 | 2011-09-01 | Denso Corp | 燃料噴射装置 |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000297675A (ja) * | 1999-04-13 | 2000-10-24 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関 |
JP2003184616A (ja) * | 2001-12-17 | 2003-07-03 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料噴射システムのフェールセーフ制御装置 |
JP2008128163A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Denso Corp | 内燃機関用燃料噴射装置 |
JP2011169242A (ja) * | 2010-02-18 | 2011-09-01 | Denso Corp | 燃料噴射装置 |
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