図面 (/)

技術 コモンレール式燃料噴射装置の燃料リターン量算出方法と実燃料噴射量算出方法、及び燃料噴射制御方法

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 小田富久福間隆雄
出願日 1998年4月6日 (22年8ヶ月経過) 出願番号 1998-093626
公開日 1999年10月26日 (21年2ヶ月経過) 公開番号 1999-294243
状態 特許登録済
技術分野 液体燃料の供給 燃料噴射装置 内燃機関に供給する空気・燃料の電気的制御
主要キーワード 中心圧力 体積弾性 アウトレットオリフィス リターン量 計量オリフィス 前回サンプリング 出力トルク差 粘度係数
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年10月26日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (12)

課題

気筒燃料噴射量のばらつきを抑制する方法を提供する。

解決手段

各燃料噴射弁1から燃料噴射が行われておらず、かつコモンレール3に燃料ポンプ5からの燃料供給が行われていない時期に、コモンレール圧力変化に基づいて、燃料噴射弁燃料噴射動作とは無関係に常時コモンレールから流出する静的リターン燃料量を算出し、次いで燃料噴射弁に実際の燃料噴射を生じないように燃料噴射動作を行わせたときのコモンレール圧力変化から、燃料噴射弁の燃料噴射動作に伴ってリークする燃料量である動的リターン燃料量を算出する。実際の燃料噴射時には、噴射前後のコモンレール圧力変化から実燃料噴射量と上記リターン量との合計量を算出し、合計量から上記各リターン量を差し引くとにより実燃料噴射量を算出する。実燃料噴射量が目標燃料噴射量に一致するように燃料噴射指令値補正することによりばらつきが抑制される。

概要

背景

高圧燃料ポンプから燃料を共通のコモンレール蓄圧室)に供給し、このコモンレールに各気筒毎の燃料噴射弁を接続してコモンレール内貯留した高圧燃料内燃機関の各気筒に噴射する、いわゆるコモンレール式燃料噴射装置が知られている。

コモンレール式燃料噴射装置では、コモンレール内燃料圧力により燃料噴射弁の噴射率が制御され、コモンレール内燃料圧力と燃料噴射弁の開弁燃料噴射)時間との両方により燃料噴射量が制御される。このような蓄圧式燃料噴射装置の例としては、例えば特開昭64−73166号公報に記載されたものがある。同公報の装置は、コモンレール内の燃料圧力目標圧力機関負荷回転数に応じて設定し、圧力センサで検出したコモンレール内の実際の燃料圧力がこの目標圧力になるように燃料ポンプからコモンレールへの燃料圧送量を制御している。同公報の装置は、コモンレール圧力を正確に目標圧力に制御することにより、各燃料噴射弁からの燃料噴射量及び燃料噴射率を正確に制御することを目的としている。

概要

各気筒の燃料噴射量のばらつきを抑制する方法を提供する。

各燃料噴射弁1から燃料噴射が行われておらず、かつコモンレール3に燃料ポンプ5からの燃料供給が行われていない時期に、コモンレール圧力変化に基づいて、燃料噴射弁の燃料噴射動作とは無関係に常時コモンレールから流出する静的リターン燃料量を算出し、次いで燃料噴射弁に実際の燃料噴射を生じないように燃料噴射動作を行わせたときのコモンレール圧力変化から、燃料噴射弁の燃料噴射動作に伴ってリークする燃料量である動的リターン燃料量を算出する。実際の燃料噴射時には、噴射前後のコモンレール圧力変化から実燃料噴射量と上記リターン量との合計量を算出し、合計量から上記各リターン量を差し引くとにより実燃料噴射量を算出する。実燃料噴射量が目標燃料噴射量に一致するように燃料噴射指令値補正することによりばらつきが抑制される。

目的

本発明の一つの目的は、上記静的リターン量と動的リターン量とを簡易にかつ正確に算出することにより、静的リターン量と動的リターン量との和であるリターン燃料量を算出することが可能な方法を提供することである。また、本発明の他の目的は、上記により算出されたリターン燃料量を用いて正確に各燃料噴射弁の実燃料噴射量を算出可能な方法を提供することである。

更に,本発明の他の目的は、上記により算出された各燃料噴射弁の実燃料噴射量に基づいて、各燃料噴射弁からの燃料噴射量のばらつきを補正する燃料噴射制御方法を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
5件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

加圧燃料貯留するコモンレールと、該コモンレール内燃料を所定のタイミングで内燃機関噴射する燃料噴射弁と、燃料タンク内の燃料を前記コモンレールに供給する燃料ポンプとを備えたコモンレール式燃料噴射装置において前記コモンレールから流出する燃料のうち内燃機関に噴射されずに燃料タンクに返戻される燃料リターン量を算出する方法であって、前記燃料噴射弁から燃料噴射が行われておらず、かつ前記燃料ポンプからコモンレールに燃料が供給されていないときのコモンレール圧力変化を計測するステップと、前記計測したコモンレール圧力変化に基づいて、前記燃料リターン量のうち前記燃料噴射弁の燃料噴射動作の有無にかかわらずコモンレールからタンクに返戻される燃料の量である静的リターン量を算出するステップと、を含む、コモンレール式燃料噴射装置における燃料リターン量算出方法

請求項2

更に、前記燃料噴射弁に実際の燃料噴射を生じない燃料噴射動作である無効噴射動作を行わせるステップと、前記無効噴射動作を行ったときのコモンレール圧力変化を計測するステップと、前記無効噴射動作を行ったときのコモンレール圧力変化と、前記算出した静的リターン量とに基づいて、前記燃料リターン量のうち前記燃料噴射弁の燃料噴射動作に伴ってコモンレールからタンクに返戻される燃料量である動的リターン量を算出するステップと、を含む、請求項1に記載のコモンレール式燃料噴射装置における燃料リターン量算出方法。

請求項3

加圧燃料を貯留するコモンレールと、該コモンレール内の燃料を所定のタイミングで内燃機関に噴射する燃料噴射弁と、燃料タンク内の燃料を前記コモンレールに供給する燃料ポンプとを備えたコモンレール式燃料噴射装置において前記燃料噴射弁の実燃料噴射量を算出する方法であって、前記燃料噴射弁に実際の燃料噴射を生じない燃料噴射動作である無効噴射動作を行わせるステップと、前記無効噴射動作を行ったときのコモンレール圧力変化を計測するステップと、前記無効噴射動作を行ったときのコモンレール圧力変化に基づいて、コモンレールから流出する燃料のうち内燃機関に噴射されずに燃料タンクに返戻される燃料リターン量を算出するステップと、前記燃料噴射弁に実際の燃料噴射を生じる燃料噴射動作である実噴射動作を行わせるステップと、前記実噴射動作を行ったときのコモンレール圧力変化に基づいて、コモンレールから流出する燃料量を算出するステップと、前記流出燃料量と前記燃料リターン量とに基づいて前記燃料噴射弁の実噴射動作における実燃料噴射量を算出するステップと、を含むコモンレール式燃料噴射装置における実燃料噴射量算出方法。

請求項4

前記燃料リターン量を算出するステップは更に、前記燃料噴射弁から燃料噴射が行われておらず、かつ前記燃料ポンプからコモンレールに燃料が供給されていないときのコモンレール圧力変化を計測するステップと、前記計測したコモンレール圧力変化に基づいて、前記燃料リターン量のうち前記燃料噴射弁の燃料噴射動作の有無にかかわらずコモンレールからタンクに返戻される燃料量である静的リターン量を算出するステップと、前記無効噴射動作を行ったときのコモンレール圧力変化と、前記算出した静的リターン量とに基づいて、前記燃料リターン量のうち前記燃料噴射弁の燃料噴射動作に伴ってコモンレールからタンクに返戻される燃料量である動的リターン量を算出するステップと、前記静的リターン量と前記動的リターン量とに基づいて前記燃料リターン量を算出するステップと、を含む請求項3に記載のコモンレール式燃料噴射装置における実燃料噴射量算出方法。

請求項5

加圧燃料を貯留するコモンレールと、該コモンレール内の燃料を所定のタイミングで内燃機関に噴射する燃料噴射弁と、燃料タンク内の燃料を前記コモンレールに供給する燃料ポンプとを備えたコモンレール式燃料噴射装置において前記コモンレールから流出する燃料のうち内燃機関に噴射されずに燃料タンクに返戻される燃料リターン量を算出する方法であって、前記燃料リターン量のうち前記燃料噴射弁の燃料噴射動作に伴ってコモンレールからタンクに返戻される燃料量である動的リターン量とコモンレール圧力との関係とを予め記憶するステップと、前記コモンレールの圧力を検出するステップと、前記検出した圧力から前記記憶した関係に基づいて、前記燃料噴射弁の燃料噴射動作中の動的リターン量を算出するステップと、を含むコモンレール式燃料噴射装置における燃料リターン量算出方法。

請求項6

更に、前記燃料噴射弁に実際の燃料噴射を生じない燃料噴射動作である無効噴射動作を行わせるステップと、前記無効噴射動作を行ったときのコモンレール圧力変化を計測するステップと、前記無効噴射動作を行ったときのコモンレール圧力変化に基づいて、無効噴射時の動的リターン量を算出するステップと、前記算出した無効噴射時の動的リターン量に基づいて、前記コモンレール圧力と前記記憶した関係とを用いて算出した燃料噴射弁の燃料噴射動作中の動的リターン量を補正するステップと、を含む請求項5に記載のコモンレール式燃料噴射装置における燃料リターン量算出方法。

請求項7

加圧燃料を貯留するコモンレールと、該コモンレール内の燃料をそれぞれ所定のタイミングで内燃機関に噴射する複数の燃料噴射弁と、燃料タンク内の燃料を前記コモンレールに供給する燃料ポンプとを備えたコモンレール式燃料噴射装置において前記燃料噴射弁の実燃料噴射量を算出する方法であって、前記各燃料噴射弁の燃料噴射動作の有無にかかわらずコモンレールから燃料タンクに返戻される燃料量である静的リターン量を算出するステップと、前記各燃料噴射弁の燃料噴射動作に伴ってコモンレールから燃料タンクに返戻される燃料量である動的リターン量を各燃料噴射弁それぞれについて算出するステップと、前記静的リターン量と前記各燃料噴射弁の動的リターン量とに基づいて、前記各燃料噴射弁の燃料噴射動作中に内燃機関に噴射されずにコモンレールから燃料タンクに返戻される燃料量である燃料リターン量を算出するステップと、前記各燃料噴射弁の燃料噴射動作中のコモンレール圧力変化に基づいて各燃料噴射弁の燃料噴射動作中にコモンレールから流出する燃料量を各燃料噴射弁それぞれについて算出するステップと、前記各燃料噴射弁における流出燃料量と、前記各燃料噴射弁における燃料リターン量とに基づいて前記各燃料噴射弁の燃料噴射動作時の実燃料噴射量をそれぞれ算出するステップと、目標燃料噴射量と前記各燃料噴射弁の実燃料噴射量との偏差を算出するステップと、前記偏差に基づいて、各燃料噴射弁の実燃料噴射量が目標燃料噴射量に一致するように各燃料噴射弁に対する燃料噴射指令値を補正するステップと、を含むコモンレール式燃料噴射装置における燃料噴射制御方法

請求項8

コモンレール圧力が予め設定した複数の圧力領域にあるときに、各燃料噴射弁の前記静的リターン量の算出から前記燃料噴射量の偏差の算出までのステップを実行し、各燃料噴射弁について各圧力領域毎の偏差の平均値を算出し、算出した各燃料噴射弁の平均偏差に基づいて各燃料噴射弁の実燃料噴射量が目標燃料噴射量に一致するように各燃料噴射弁に対する燃料噴射指令値を補正する請求項7に記載のコモンレール式燃料噴射装置における燃料噴射制御方法。

請求項9

コモンレール圧力が予め設定した複数の圧力領域にあるときに、各燃料噴射弁の前記静的リターン量の算出から前記燃料噴射量の偏差の算出までのステップを実行し、算出した燃料噴射量偏差を各圧力領域の中心圧力における偏差として記憶し、燃料噴射時には、燃料噴射時のコモンレール圧力の両側に位置する2つの前記中心圧力における偏差に基づいて補間計算を行うことにより、燃料噴射時のコモンレール圧力における各燃料噴射弁の目標燃料噴射量に対する実燃料噴射量の偏差を推定し、各燃料噴射弁の前記推定した偏差に基づいて各燃料噴射弁の実燃料噴射量が目標燃料噴射量に一致するように各燃料噴射弁に対する燃料噴射指令値を補正する請求項7に記載のコモンレール式燃料噴射装置における燃料噴射制御方法。

請求項10

コモンレール圧力が予め設定した複数の圧力領域にあり、かつ目標燃料噴射量が予め設定した噴射量範囲にあるときに、各燃料噴射弁の前記静的リターン量の算出から前記燃料噴射量の偏差の算出までのステップを実行する請求項8または請求項9に記載のコモンレール式燃料噴射装置における燃料噴射制御方法。

請求項11

機関アイドル運転時には、前記燃料噴射量偏差に基づく燃料噴射指令値補正に代えて、機関回転数変動を抑制するように各燃料噴射弁に対する燃料噴射指令値を補正する、請求項7から請求項10のいずれか1項に記載のコモンレール式燃料噴射装置における燃料噴射制御方法。

技術分野

0001

本発明はコモンレール式燃料噴射装置に関し、詳細にはコモンレール式燃料噴射装置の燃料リターン量算出方法実燃料噴射量算出方法、及び燃料噴射制御方法に関する。

背景技術

0002

高圧燃料ポンプから燃料を共通のコモンレール蓄圧室)に供給し、このコモンレールに各気筒毎の燃料噴射弁を接続してコモンレール内貯留した高圧燃料内燃機関の各気筒に噴射する、いわゆるコモンレール式燃料噴射装置が知られている。

0003

コモンレール式燃料噴射装置では、コモンレール内燃料圧力により燃料噴射弁の噴射率が制御され、コモンレール内燃料圧力と燃料噴射弁の開弁燃料噴射)時間との両方により燃料噴射量が制御される。このような蓄圧式燃料噴射装置の例としては、例えば特開昭64−73166号公報に記載されたものがある。同公報の装置は、コモンレール内の燃料圧力目標圧力機関負荷回転数に応じて設定し、圧力センサで検出したコモンレール内の実際の燃料圧力がこの目標圧力になるように燃料ポンプからコモンレールへの燃料圧送量を制御している。同公報の装置は、コモンレール圧力を正確に目標圧力に制御することにより、各燃料噴射弁からの燃料噴射量及び燃料噴射率を正確に制御することを目的としている。

発明が解決しようとする課題

0004

上記特開昭64−73166号公報の装置では、コモンレール圧力は正確に目標値に制御されるものの、各燃料噴射弁からの燃料噴射量を正確に目標燃料噴射量に制御することはできない。各燃料噴射弁は正常な状態であっても、公差の範囲内で燃料噴射量にばらつきを生じている。また、燃料噴射弁の使用期間とともに噴射特性が変化する場合があるため、長期間使用した燃料噴射弁では目標燃料噴射量に対する燃料噴射量のばらつきが大きくなっている可能性がある。

0005

各燃料噴射弁の燃料噴射量にばらつきが生じると、各気筒に供給される燃料量のばらつきにより気筒毎に発生トルクの変動が生じたり、排気性状の悪化が生じたりする問題がある。この問題を防止するためには、例えば予め各燃料噴射弁の燃料噴射量のばらつきを正確に測定しておき、各燃料噴射弁毎にばらつきに応じて燃料噴射量指令値補正することが考えられる。しかし、予め燃料噴射量のばらつきを計測しておく方法では、燃料噴射弁自体にばらつき量に対応した識別装置を設け、この識別装置からばらつき量を判別して燃料噴射量指令値を補正する必要が生じるため、燃料噴射制御装置の複雑化や識別装置の付加のためのコストアップが生じる問題がある。また、たとえ上記のような識別装置を設けた場合でも、長期間の使用により燃料噴射弁の燃料噴射量ばらつきが変化したような場合には正確に燃料噴射量を制御することはできなくなってしまう。

0006

従って、各燃料噴射弁の燃料噴射量を正確に制御するためには、運転中に各燃料噴射弁の実際の燃料噴射量を正確に推定することが必要となる。ところで、機関運転中にコモンレールから外部に流出する燃料が各燃料噴射弁からの燃料噴射によるもののみであれば、各燃料噴射弁からの燃料噴射量は燃料噴射前後のコモンレール圧力変化を計測することにより、以下の式から算出することが可能である。

0007

Q=(V/K)×DPD×Kf
ここで、Qは燃料噴射量、DPDはそれぞれの燃料噴射弁からの燃料噴射前後の圧力変化(降下)量、Kfは燃料温度により定まる粘度補正係数、Vはコモンレール体積、Kは燃料の体積弾性計数である。しかし、実際には機関運転中にコモンレールから流出する燃料は燃料噴射によるものに加えて、燃料噴射弁等の摺動部等からのリークによるものや、燃料噴射弁に燃料噴射動作を行わせるために必要とされる流出燃料等がある。本明細書では、上記摺動部等からのリーク等によりコモンレールから流出する燃料等のように燃料噴射弁の燃料噴射動作とは無関係に常時生じているリークを静的リーク、燃料噴射弁に燃料噴射動作を行わせるために必要とされる燃料等のように各燃料噴射弁の燃料噴射動作に伴ってコモンレールから流出する燃料を動的リークと呼ぶ。静的リークと動的リークとによりコモンレールから流出した燃料は、内燃機関に噴射されることなくコモンレールから燃料タンクに返戻される。このため、以下の説明では静的リークにより燃料タンクに返戻される燃料の量を静的リターン量、動的リークにより燃料タンクに返戻される燃料の量を動的リターン量と呼ぶ。

0008

上述のように、機関運転中は燃料噴射によりコモンレールから流出する燃料量以外に上記静的リターン量と動的リターン量の燃料がコモンレールから流出している。このため、上述の計算式により算出されるQには実際の燃料噴射量以外にも静的リターン量と動的リターン量とに相当する量の燃料が含まれていることになり、燃料噴射前後のコモンレール圧力変化のみからでは正確な燃料噴射量を知ることができない。

0009

本発明の一つの目的は、上記静的リターン量と動的リターン量とを簡易にかつ正確に算出することにより、静的リターン量と動的リターン量との和であるリターン燃料量を算出することが可能な方法を提供することである。また、本発明の他の目的は、上記により算出されたリターン燃料量を用いて正確に各燃料噴射弁の実燃料噴射量を算出可能な方法を提供することである。

0010

更に,本発明の他の目的は、上記により算出された各燃料噴射弁の実燃料噴射量に基づいて、各燃料噴射弁からの燃料噴射量のばらつきを補正する燃料噴射制御方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0011

請求項1に記載の発明によれば、加圧燃料を貯留するコモンレールと、該コモンレール内の燃料を所定のタイミングで内燃機関に噴射する燃料噴射弁と、燃料タンク内の燃料を前記コモンレールに供給する燃料ポンプとを備えたコモンレール式燃料噴射装置において前記コモンレールから流出する燃料のうち内燃機関に噴射されずに燃料タンクに返戻される燃料リターン量を算出する方法であって、前記燃料噴射弁から燃料噴射が行われておらず、かつ前記燃料ポンプからコモンレールに燃料が供給されていないときのコモンレール圧力変化を計測するステップと、前記計測したコモンレール圧力変化に基づいて、前記燃料リターン量のうち前記燃料噴射弁の燃料噴射動作の有無にかかわらずコモンレールからタンクに返戻される燃料の量である静的リターン量を算出するステップと、を含む、コモンレール式燃料噴射装置における燃料リターン量算出方法が提供される。

0012

すなわち、請求項1の発明では燃料噴射と燃料供給との両方が行われていないときのコモンレール圧力変化に基づいてコモンレールから流出する燃料量が算出される。燃料噴射が行われていないときには動的リークが生じないため、上記により算出された燃料量は燃料噴射弁の燃料噴射動作の有無とは無関係に常時生じている静的リークにより流出する燃料量、すなわち静的リターン量に相当する。従って、請求項1の発明では、機関運転中に静的リターン燃料量が正確に算出される。

0013

請求項2に記載の発明によれば、更に、前記燃料噴射弁に実際の燃料噴射を生じない燃料噴射動作である無効噴射動作を行わせるステップと、前記無効噴射動作を行ったときのコモンレール圧力変化を計測するステップと、前記無効噴射動作を行ったときのコモンレール圧力変化と、前記算出した静的リターン量とに基づいて、前記燃料リターン量のうち前記燃料噴射弁の燃料噴射動作に伴ってコモンレールからタンクに返戻される燃料量である動的リターン量を算出するステップと、を含む、請求項1に記載のコモンレール式燃料噴射装置における燃料リターン量算出方法が提供される。

0014

すなわち、請求項2の発明では、実際に燃料噴射を生じない無効噴射動作がおこなわれる。この無効噴射動作は、例えば燃料噴射弁の弁体が動作しない程度の短時間燃料噴射動作を実行することにより行われる。この無効噴射動作においても、燃料噴射動作のために動的リターン量に相当する燃料が必要とされるが、燃料噴射は生じないため無効噴射動作時のコモンレール圧力変化は、動的リターン量と静的リターン量とのみにより生じる。このため、無効噴射動作時のコモンレール圧力変化と請求項1の方法で算出された静的リターン量とに基づいて正確に無効噴射動作中の動的リターン量が算出される。

0015

請求項3に記載の発明によれば、加圧燃料を貯留するコモンレールと、該コモンレール内の燃料を所定のタイミングで内燃機関に噴射する燃料噴射弁と、燃料タンク内の燃料を前記コモンレールに供給する燃料ポンプとを備えたコモンレール式燃料噴射装置において前記燃料噴射弁の実燃料噴射量を算出する方法であって、前記燃料噴射弁に実際の燃料噴射を生じない燃料噴射動作である無効噴射動作を行わせるステップと、前記無効噴射動作を行ったときのコモンレール圧力変化を計測するステップと、前記無効噴射動作を行ったときのコモンレール圧力変化に基づいて、コモンレールから流出する燃料のうち内燃機関に噴射されずに燃料タンクに返戻される燃料リターン量を算出するステップと、前記燃料噴射弁に実際の燃料噴射を生じる燃料噴射動作である実噴射動作を行わせるステップと、前記実噴射動作を行ったときのコモンレール圧力変化に基づいて、コモンレールから流出する燃料量を算出するステップと、前記流出燃料量と前記燃料リターン量とに基づいて前記燃料噴射弁の実噴射動作における実燃料噴射量を算出するステップと、を含むコモンレール式燃料噴射装置における実燃料噴射量算出方法が提供される。

0016

すなわち、請求項3の発明では、無効噴射動作を行うことにより燃料リターン量を算出するとともに、実際の燃料噴射時にコモンレールから流出する燃料量を燃料噴射時のコモンレール圧力変化から算出する。実際の燃料噴射時にコモンレールから流出する燃料量は、実燃料噴射量と燃料リターン量との和になるため、実際の燃料噴射時にコモンレールから流出する燃料量から燃料リターン量を差し引くことにより実燃料噴射量が算出される。

0017

請求項4に記載の発明によれば、前記燃料リターン量を算出するステップは更に、前記燃料噴射弁から燃料噴射が行われておらず、かつ前記燃料ポンプからコモンレールに燃料が供給されていないときのコモンレール圧力変化を計測するステップと、前記計測したコモンレール圧力変化に基づいて、前記燃料リターン量のうち前記燃料噴射弁の燃料噴射動作の有無にかかわらずコモンレールからタンクに返戻される燃料量である静的リターン量を算出するステップと、前記無効噴射動作を行ったときのコモンレール圧力変化と、前記算出した静的リターン量とに基づいて、前記燃料リターン量のうち前記燃料噴射弁の燃料噴射動作に伴ってコモンレールからタンクに返戻される燃料量である動的リターン量を算出するステップと、前記静的リターン量と前記動的リターン量とに基づいて前記燃料リターン量を算出するステップと、を含む請求項3に記載のコモンレール式燃料噴射装置における実燃料噴射量算出方法が提供される。

0018

すなわち、請求項4の発明では請求項3の発明において、請求項2と同様な方法を用いて静的リターン量と無効噴射時の動的リターン量とが算出され、これらを用いて実際の燃料噴射時の燃料リターン量が算出される。請求項5に記載の発明によれば、加圧燃料を貯留するコモンレールと、該コモンレール内の燃料を所定のタイミングで内燃機関に噴射する燃料噴射弁と、燃料タンク内の燃料を前記コモンレールに供給する燃料ポンプとを備えたコモンレール式燃料噴射装置において前記コモンレールから流出する燃料のうち内燃機関に噴射されずに燃料タンクに返戻される燃料リターン量を算出する方法であって、前記燃料リターン量のうち前記燃料噴射弁の燃料噴射動作に伴ってコモンレールからタンクに返戻される燃料量である動的リターン量とコモンレール圧力との関係とを予め記憶するステップと、前記コモンレールの圧力を検出するステップと、前記検出した圧力から前記記憶した関係に基づいて、前記燃料噴射弁の燃料噴射動作中の動的リターン量を算出するステップと、を含むコモンレール式燃料噴射装置における燃料リターン量算出方法が提供される。

0019

すなわち、請求項5の発明では、予めコモンレール圧力と動的リターン量との関係を実験等により求めておき、例えば実験式の形で設定しておく。そして、機関運転中には無効噴射動作を行うことなくコモンレール圧力に基づいて上記実験式等を用いて動的リターン量を算出する。無効噴射動作は実際の燃料噴射が生じない程度の短時間燃料噴射動作を行うため、条件によっては動的リターン量がばらつき、算出された値が不正確になる場合がある。本発明では、予め精度良く設定した実験式に基づいて動的リターン量を算出することにより、測定条件による動的リターン量のばらつきを排除することができる。

0020

請求項6に記載の発明によれば、更に、前記燃料噴射弁に実際の燃料噴射を生じない燃料噴射動作である無効噴射動作を行わせるステップと、前記無効噴射動作を行ったときのコモンレール圧力変化を計測するステップと、前記無効噴射動作を行ったときのコモンレール圧力変化に基づいて、無効噴射時の動的リターン量を算出するステップと、前記算出した無効噴射時の動的リターン量に基づいて、前記コモンレール圧力と前記記憶した関係とを用いて算出した燃料噴射弁の燃料噴射動作中の動的リターン量を補正するステップと、を含む請求項5に記載のコモンレール式燃料噴射装置における燃料リターン量算出方法が提供される。

0021

すなわち、請求項6の発明では、上記実験式に基づいて算出した動的リターン量を補正するために、無効噴射動作により求めた動的リターン量が使用される。燃料噴射弁が長期間使用されると、実際の動的リターン量も変化するため上記実験式に基づく動的リターン量が実際の値からずれてくる場合がある。本発明では、時間の経過による動的リターン量の変化を無効噴射時の動的リターン量に基づいて算出し、実験式に基づいて算出した動的リターン量を補正するようにしている。これにより、動的リターン量に経年的変化が生じたような場合でも正確に現在の動的リターン量を算出することが可能となる。

0022

請求項7に記載の発明によれば、加圧燃料を貯留するコモンレールと、該コモンレール内の燃料をそれぞれ所定のタイミングで内燃機関に噴射する複数の燃料噴射弁と、燃料タンク内の燃料を前記コモンレールに供給する燃料ポンプとを備えたコモンレール式燃料噴射装置において前記燃料噴射弁の実燃料噴射量を算出する方法であって、前記各燃料噴射弁の燃料噴射動作の有無にかかわらずコモンレールから燃料タンクに返戻される燃料量である静的リターン量を算出するステップと、前記各燃料噴射弁の燃料噴射動作に伴ってコモンレールから燃料タンクに返戻される燃料量である動的リターン量を各燃料噴射弁それぞれについて算出するステップと、前記静的リターン量と前記各燃料噴射弁の動的リターン量とに基づいて、前記各燃料噴射弁の燃料噴射動作中に内燃機関に噴射されずにコモンレールから燃料タンクに返戻される燃料量である燃料リターン量を算出するステップと、前記各燃料噴射弁の燃料噴射動作中のコモンレール圧力変化に基づいて各燃料噴射弁の燃料噴射動作中にコモンレールから流出する燃料量を各燃料噴射弁それぞれについて算出するステップと、前記各燃料噴射弁における流出燃料量と、前記各燃料噴射弁における燃料リターン量とに基づいて前記各燃料噴射弁の燃料噴射動作時の実燃料噴射量をそれぞれ算出するステップと、目標燃料噴射量と前記各燃料噴射弁の実燃料噴射量との偏差を算出するステップと、前記偏差に基づいて、各燃料噴射弁の実燃料噴射量が目標燃料噴射量に一致するように各燃料噴射弁に対する燃料噴射指令値を補正するステップと、を含むコモンレール式燃料噴射装置における燃料噴射制御方法が提供される。

0023

すなわち、請求項7の発明では燃料噴射弁の燃料噴射動作時の燃料リターン量と燃料噴射動作時のコモンレール圧力変化とから各燃料噴射弁の実燃料噴射量が正確に算出される。これにより、各燃料噴射弁の噴射量ばらつき、すなわち目標燃料噴射量と実燃料噴射量との偏差が正確に算出され、この偏差をなくすように各燃料噴射弁への燃料噴射指令値を補正することにより、各燃料噴射弁からの燃料噴射量が目標燃料噴射量に一致するようになる。

0024

請求項8に記載の発明によれば、コモンレール圧力が予め設定した複数の圧力領域にあるときに、各燃料噴射弁の前記静的リターン量の算出から前記燃料噴射量の偏差の算出までのステップを実行し、各燃料噴射弁について各圧力領域毎の偏差の平均値を算出し、算出した各燃料噴射弁の平均偏差に基づいて各燃料噴射弁の実燃料噴射量が目標燃料噴射量に一致するように各燃料噴射弁に対する燃料噴射指令値を補正する請求項7に記載のコモンレール式燃料噴射装置における燃料噴射制御方法が提供される。

0025

すなわち、請求項8の発明では、燃料リターン量の算出精度の良好な圧力領域を予め複数設定し、各燃料噴射弁の実燃料噴射量の算出とその目標燃料噴射量からの偏差の算出をこれらの圧力領域において行う。従って、それぞれの偏差算出精度が向上し、各燃料噴射弁について各圧力領域における偏差の平均値に基づいて燃料噴射指令値を補正することにより、実燃料噴射量を更に正確に目標燃料噴射量に一致させることができる。

0026

請求項9に記載の発明によれば、コモンレール圧力が予め設定した複数の圧力領域にあるときに、各燃料噴射弁の前記静的リターン量の算出から前記燃料噴射量の偏差の算出までのステップを実行し、算出した燃料噴射偏差を各圧力領域の中心圧力における偏差として記憶し、燃料噴射時には、燃料噴射時のコモンレール圧力の両側に位置する2つの前記中心圧力における偏差に基づいて補間計算を行うことにより、燃料噴射時のコモンレール圧力における各燃料噴射弁の目標燃料噴射量に対する実燃料噴射量の偏差を推定し、各燃料噴射弁の前記推定した偏差に基づいて各燃料噴射弁の実燃料噴射量が目標燃料噴射量に一致するように各燃料噴射弁に対する燃料噴射指令値を補正する請求項7に記載のコモンレール式燃料噴射装置における燃料噴射制御方法が提供される。

0027

すなわち、請求項9の発明では、請求項8の発明と同様に偏差算出精度が高い複数のコモンレール圧力領域を設定し、コモンレール圧力がこれらの領域内にあるときに各燃料噴射弁の燃料噴射量偏差を算出する。そして、算出した偏差を各圧力領域の中心圧力における偏差として使用し、燃料噴射時のコモンレール圧力における偏差を、各中心圧力における偏差から補間計算により算出する。これにより、各燃料噴射弁の燃料噴射量偏差はコモンレール圧力に応じて連続的に変化する値となり、燃料噴射量偏差の算出精度が向上する。このため、実燃料噴射量を更に正確に目標燃料噴射量に一致させることができる。

0028

請求項10に記載の発明によれば、コモンレール圧力が予め設定した複数の圧力領域にあり、かつ目標燃料噴射量が予め設定した噴射量範囲にあるときに、各燃料噴射弁の前記静的リターン量の算出から前記燃料噴射量の偏差の算出までのステップを実行する請求項8または請求項9に記載のコモンレール式燃料噴射装置における燃料噴射制御方法が提供される。

0029

すなわち、請求項10の発明では偏差算出精度が高い複数のコモンレール圧力領域を設定し、コモンレール圧力がこれらの領域内にある場合に燃料噴射量偏差の算出を行うだけでなく、更に燃料噴射弁からの燃料噴射量が偏差算出精度の高い領域にある場合にのみ各燃料噴射弁の燃料噴射量偏差を算出する。このため、各燃料噴射弁の燃料噴射量偏差が更に正確に算出されるようになる。

0030

請求項11に記載の発明によれば、機関アイドル運転時には、前記燃料噴射量偏差に基づく燃料噴射指令値補正に代えて、機関回転数変動を抑制するように各燃料噴射弁に対する燃料噴射指令値を補正する、請求項7から請求項10のいずれか1項に記載のコモンレール式燃料噴射装置における燃料噴射制御方法が提供される。

0031

すなわち、請求項11の発明では機関がアイドル状態にある場合には、各燃料噴射弁の燃料噴射量偏差に基づく補正を行わず、機関回転数変動に基づく燃料噴射指令値補正を行う。これにより、機関低回転時の各気筒のフリクション圧縮比のばらつき等も含めた補正が行われ、機関回転数変動が低減される。

発明を実施するための最良の形態

0032

以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明を自動車用ディーゼル機関のコモンレール式燃料噴射装置に適用する場合の実施形態の概略構成を示す図である。図1において、1は、内燃機関10(本実施形態では4気筒ディーゼル機関)の各気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁、3は各燃料噴射弁1が接続される共通のコモンレールを示す。コモンレール3は、後述する高圧燃料噴射ポンプ5から供給される加圧燃料を貯留し、各燃料噴射弁1に分配する機能を有する。

0033

また、図1において7は機関10の燃料(本実施形態では軽油)を貯留する燃料タンク、9は高圧燃料ポンプに燃料を供給する低圧フィードポンプ、9bは低圧燃料ポンプ9から高圧燃料ポンプ5に燃料を供給する燃料供給配管13に設けられた燃料フィルタをそれぞれ示している。機関運転中、タンク7内の燃料は、フィードポンプ9により一定圧力に昇圧され、燃料フィルタ9bで異物、水分等を除去された後、燃料供給配管13を通って高圧燃料噴射ポンプ5に供給される。また、高圧燃料噴射ポンプ5から吐出された燃料は、逆止弁15、高圧配管17を通ってコモンレール3に供給され、コモンレール3から各燃料噴射弁1を介して内燃機関の各気筒内に噴射される。

0034

なお、図1において19で示したのは各燃料噴射弁1からのリターン燃料を燃料タンク7に返戻するリターン燃料配管である。燃料噴射弁からのリターン燃料については後述する。図1に20で示すのは、機関の制御を行うエンジン制御回路(ECU)である。ECU20は、リードオンリメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、マイクロプロセッサ(CPU)、入出力ポート双方向バスで接続した公知の構成のディジタルコンピュータとして構成され、更にメインスイッチがオフにされている間も記憶内容保持可能なバックアップRAMを備えている。ECU20は、後述するように高圧燃料噴射ポンプ5の吸入弁5aの開閉動作を制御してコモンレール3内の燃料油圧力を機関負荷、回転数等に応じて制御する燃料圧力制御を行い燃料噴射弁の噴射率を機関負荷、回転数等に応じて調節するとともに、燃料噴射弁1の開弁時間を制御して気筒内に噴射される燃料量を制御する燃料噴射制御を行う。

0035

また、本実施形態では後述するように、ECU20はコモンレール内の圧力変動に基づいて、各燃料噴射弁からの燃料の静的リターン量と動的リターン量を算出するとともに、これらの燃料リターン量と各燃料噴射弁の燃料噴射時のコモンレール圧力変化とに基づいて各燃料噴射弁の実燃料噴射量を算出し、実燃料噴射量が目標燃料噴射量に一致するように制御する。

0036

上記制御のため、ECU20の入力ポートには、コモンレール3に設けた燃料圧力センサ31と燃料温度センサ33とから、それぞれコモンレール3内の燃料圧力と燃料温度とに対応する電圧信号AD変換器34を介して入力されている他、機関アクセルペダル(図示せず)に設けたアクセル開度センサ35からアクセルペダルの操作量踏み込み量)に対応する信号が同様にAD変換器34を介して入力されている。更に、ECU20の入力ポートには、機関のクランク軸(図示せず)近傍に設けたクランク角センサ37から、クランク軸が基準回転位置(例えば第1気筒の上死点)になったときに発生する基準パルス信号クランク回転角に応じて(例えばクランク回転角30度毎に)発生する、回転パルス信号との2つの信号が入力されている。

0037

また、ECU20の出力ポートは、駆動回路40を介して燃料噴射弁1に接続され、各燃料噴射弁1の作動を制御している他、駆動回路40を介して高圧燃料噴射ポンプ5の吸入弁5aの開閉を制御するソレノイドアクチュエータに接続され、ポンプ5の吐出量を制御している。

0038

本実施形態では、高圧燃料噴射ポンプ5は2つのシリンダを有するピストンポンプ形式とされている。ポンプ5の各シリンダ内ピストンは、ポンプ内のピストン駆動軸に形成されたカム押圧されてシリンダ内を往復運動する。また、各シリンダの吸入ポートには、ソレノイドアクチュエータにより開閉駆動される吸入弁が設けられている。本実施形態ではピストン駆動軸は機関10のクランク軸(図示せず)により駆動され、クランク軸と同期してクランク軸の2分の1の速度で回転する。また、ポンプ5のピストン駆動軸には、それぞれのピストンと係合する部分に2つのリフト部を持つカムが形成されており、ポンプ10のピストンは機関10の各気筒のストロークに同期して燃料を吐出するようになっている。すなわち、本実施形態では4気筒ディーゼル機関が使用されているため、ポンプ10の2つのシリンダはクランク軸が720度回転する間にそれぞれ2回ずつ、機関の気筒のストロークに同期して(例えば各気筒の排気行程毎に)コモンレール3に燃料を圧送する。

0039

また、ECU20はポンプ5の各シリンダの吸入弁5aの閉弁タイミングを調節することにより、ポンプ5のピストン有効ストロークを変化させコモンレール3に圧送する燃料量を制御している。本実施形態では、ECU20は機関負荷(アクセル開度)、回転数に応じて予めROMに格納した関係に基づいて目標コモンレール燃料圧力を設定するとともに、燃料圧力センサ31で検出したコモンレール燃料圧力が設定した目標コモンレール燃料圧力になるようにポンプ5の吐出量を制御する。また、ECU20は機関負荷、回転数に応じて予めROMに格納した関係に基づいて燃料噴射弁1の開弁時間(燃料噴射時間)を制御する。

0040

すなわち、本実施形態ではコモンレール3の燃料圧力を機関運転条件に応じて変化させることにより、燃料噴射弁1の噴射率を運転条件に応じて調節し、燃料圧力と燃料噴射時間とを変化させることにより燃料噴射量を運転条件に応じて調節している。このため、本実施形態のようなコモンレール式燃料噴射装置では、コモンレール内の燃料圧力は機関の運転条件(負荷、回転数)に応じて極めて広い範囲で(例えば、本実施形態では10MPaから150MPa程度までの範囲で)変化することになる。

0041

次に、コモンレール3から燃料噴射弁1のリターン燃料配管19を経由して、燃料タンク7に返戻されるリターン燃料について説明する。本実施形態では、配管19を経由して燃料タンク7に戻る燃料は静的リークによるリターン燃料と動的リークによるリターン燃料との2つがある。静的リークは、燃料噴射弁の摺動部クリアランス等からのリークであり、燃料噴射弁の燃料噴射動作とは無関係に常時発生している。静的リークによるリターン燃料量(静的リターン量)はコモンレール圧力や摺動部クリアランスの大きさなどにより変化する。

0042

また、動的リークは燃料噴射弁1の燃料噴射動作(開弁動作)に伴って生じるリターン燃料である。本実施形態の燃料噴射弁1は燃料噴射弁の開弁動作を燃料油の圧力を利用して行うため燃料噴射動作に伴って燃料噴射条件から定まる一定量の燃料油が燃料タンクに返戻される。より詳細には、本実施形態の燃料噴射弁では、閉弁時には弁体の下部(噴孔側)と上部との両方に燃料圧力を作用させることにより燃料圧力により弁体に加わる力をバランスさせ、スプリングの力で弁体を弁座に押圧している。一方、燃料噴射時には弁体上部の燃料油を電磁弁計量オリフィスとを経由してリターン配管に逃がすことにより弁体上部に作用する圧力を低下させる。これにより、弁体下部に作用する燃料油圧力により弁体がスプリングに抗して押し上げられ噴孔開放されるため燃料噴射が行われる。動的リークによるリターン燃料量(動的リターン量)は、燃料噴射時間(開弁時間)、コモンレール圧力(噴射圧力)、燃料温度(燃料油粘度)等に応じて変化する。

0043

上述のように、本実施形態では各燃料噴射弁1から噴射される燃料以外に、燃料噴射弁から内燃機関10に噴射されることなく燃料タンク7に戻る燃料がコモンレール3から流出する。次に、コモンレール3から流出する燃料量の算出について説明する。本実施形態では、燃料圧力センサ31で検出したコモンレール3圧力の変化に基づいてコモンレール3から流出する燃料量を算出している。図2は、燃料噴射弁からの燃料噴射時のコモンレール3圧力変化を模式的に示す図である。図2において、PDはいずれかの燃料噴射弁からの燃料噴射が行われる期間、PUは燃料ポンプ5からコモンレール3への燃料圧送が行われる期間を示している。図2に示すように、燃料圧送は各燃料噴射弁からの燃料噴射実施毎に行われ、燃料噴射タイミングと燃料圧送タイミングはオーバラップしないように設定されている。

0044

いま、燃料噴射期間PD直前のコモンレール圧力をPC1、燃料噴射期間終了後のコモンレール圧力をPC2とすると、燃料噴射期間PDのコモンレール圧力変化(降下)DPDは、DPD=PC1−PC2となる。このとき、燃料噴射期間PD中にコモンレール3から流出した燃料量QT は、以下の式で表される。
QT =(V/K)×DPD×Kf …(1)
Vはコモンレール容積一定値)、Kは燃料油の体積弾性率(一定値)、Kfは粘度補正係数で予め定めた関係式を用いて燃料油温度から算出される。

0045

前述のように、上記燃料量QT は燃料噴射弁からの燃料噴射量と、燃料噴射弁を経由して内燃機関に噴射されることなく燃料タンクに戻される燃料リターン量QIR との和となる。従って、燃料噴射弁からの実燃料噴射量QIINJ は、
QIINJ =QT −QIR =(V/K)×DPD×Kf−QIR …(2)
で表される。

0046

このため、燃料リターン量QR を正確に求めることができれば実燃料噴射量Qi を上記の式から算出することが可能となる。燃料リターン量QIR は静的リターン量QSRと動的リターンQDRとの和として表される(QIR =QSR+QDR)。ところが、静的リターン量QSRと動的リターン量QDRはコモンレール圧力や燃料噴射弁の経年変化運転状態に応じて変化する。このため、実燃料噴射量を正確に算出するためには運転中に現在の静的リターン量QSRと動的リターン量QDRとを求める必要がある。そこで、本発明では以下の実施形態に示す方法で運転中に燃料リターン量QIR を正確に算出し、実燃料噴射量を求めている。

0047

以下、燃料リターン量QIR 、実燃料噴射量の算出、及び燃料噴射制御の方法の実施形態について説明する。
(1)第1の実施形態
本実施形態では、運転中に静的リターン量QSRをコモンレール圧力変化から算出する。これにより、静的リターン量QSRが時間とともに変化するような場合でも、常に正確な燃料リターン量QIR の算出が可能となる。

0048

本実施形態では、例えば車両の減速走行中フュエルカット等、燃料噴射が停止されている状態で計測したコモンレール圧力変化から静的リターン量QSRを算出する。フュエルカット時には、燃料噴射の停止に伴ってコモンレール3への燃料ポンプ5からの燃料供給も停止されるため、この期間で計測されたコモンレール圧変化は、燃料噴射も燃料供給もされない状態下での圧力変化となる。

0049

燃料噴射が行われない状態では、燃料噴射弁からの動的リークは生じず、また燃料供給によるコモンレールの圧力変化も生じないため、この状態におけるコモンレール圧力変化は静的リークによりコモンレール3から流出する燃料によってのみ生じることになる。図3は、燃料噴射と燃料供給とが停止された状態におけるコモンレール圧力PCR時間変化を模式的に示す図である。燃料噴射と燃料供給との両方が停止された状態では、コモンレール圧力は静的リークにより時間と共に低下する。本実施形態では、燃料噴射と燃料供給との両方が停止された状態で、コモンレール圧力が予め定めた圧力領域(P1 ≦PCR≦P2 )にあるときに、一定のサンプリングタイミング(例えばクランク軸回転角180度毎)で燃料圧力センサ31の出力をAD変換して読み込み、前述の(1) 式により静的リターン燃料量QSRを算出する。

0050

QSRi =(V/K)×DPDSi ×Kf …(3)
ここで、DPDSi は各圧力サンプリングタイミングSi (図3参照)における前回サンプリング時(Si-1 )からのコモンレール圧力変化である。そして、静的リターン量QSRは、上記により算出した各サンプリングタイミングにおける静的リターン量QSRi の平均値として、以下の式により算出される。

0051

QSR=(1/n)×i=1 Σi=n QSRi …(4)
なお、静的リターン量QSRを算出する圧力領域P1 ≦PCR≦P2 を設定したのは、コモンレール圧力に対する静的リターン量QSRの変化率図3に示すようにコモンレール圧力PCRにより変化するため、QSRの変化率が略一様となる範囲でQSRの算出を行うためである。
(2)第2の実施形態
本実施形態では、燃料噴射と燃料供給との両方が停止されている状態で燃料噴射弁の無効燃料噴射動作を行ったときのコモンレール圧力変化に基づいて動的リターン量を算出する。

0052

前述のように、燃料噴射弁からの動的リークは、燃料噴射弁の弁体を作動させるために弁体上部に圧力を作用する燃料油をオリフィスを介してリターン燃料配管19に逃がすことにより生じる。ところが、通常、電磁弁を開弁して弁体上部の燃料油を逃がし始めてから弁体が実際に移動するまでにはある程度の時間が必要とされ、短時間弁体上部から燃料油を逃がしただけでは弁体は移動を開始せず燃料噴射弁からの燃料噴射は生じない。しかし、この場合にもオリフィスを通って弁体上部からのオイルの放出、すなわち動的リークが生じる。そこで、本実施形態では、弁体上部からの燃料油逃がし通路の電磁弁を通常の燃料噴射動作時の電磁弁開弁時間(例えば、1000×10-6秒程度)より大幅に短い時間(例えば300×10-6秒程度)だけ開弁させ、実際の燃料噴射を伴うことなく動的リークのみを生じさせている。そして、第1の実施形態と同様この時のコモンレール圧力変化からコモンレールから流出する燃料の量を算出している。

0053

図4は、燃料噴射と燃料供給との両方を停止したときに上述の無効燃料噴射動作を行った場合のコモンレール圧力変化を説明する図である。本実施形態では、第1の実施形態と同様のサンプリングタイミング(例えばクランク軸回転角180度毎)にコモンレール圧力のサンプリングを行い。各サンプリングタイミング間に1回燃料噴射弁の無効燃料噴射動作を行っている。この場合、各サンプリングタイミング間にコモンレールから流出した燃料の量QRiは、各サンプリングタイミング間におけるコモンレール圧力変化DPDDi を用いて前述の(1) 式から算出することができる。一方、各サンプリングタイミング間にコモンレールから流出する燃料の量は、無効燃料噴射動作により生じた動的リターン量QDRとサンプリングタイミング間に生じる静的リターン量QSRとの和QRiになっている。

0054

本実施形態では、各燃料噴射弁につき複数回の無効燃料噴射動作を行って、そのときの圧力変化DPDDi から算出したQRiの平均値QR を算出し、このQRから、予め第1の実施形態の方法により求めておいた静的リターン量QSRを差し引くことにより、無効燃料噴射動作を行ったときの動的リターン量QDRを算出している。

0055

すなわち、QRi=(V/K)×DPDDi ×Kf …(5)
QR =(1/n)×i=1 Σi=n QRi …(6)
QDR=QR −QSR …(7)
これにより、無効噴射時の動的リターン量QDRが算出される。
(3)第3の実施形態
本実施形態では、第1の実施形態の方法を用いて算出した静的リターン量QSRと、第2の実施形態の方法を用いて算出した無効燃料噴射動作時の動的リターン量QDRとを用いて、実際の燃料噴射が行われる期間(図2、期間PD)の間の燃料リターン量(以下インジェクタリターン量という)を算出している。

0056

インジェクタリターン量QIR は、実際の燃料噴射期間中の静的リターン量と動的リターン量であるため、第1と第2の実施形態で求めた静的リターン量QSRと動的リターン量QDRとをそのままの形で使用することはできず、実際の燃料噴射時の燃料噴射時間やコモンレール圧力等の条件に応じて補正する必要がある。本実施形態では、実際の燃料噴射期間中の静的リターン量QISRと動的リターン量QIDRとを以下の式を用いて算出し、インジェクタリターン量QIR をQIR=QISR+QIDRとして算出する。
QISR=QSR×(PCR/((P1 +P2 )/2))×(NE1 /NE)×Kf2
…(8)
QIDR=(QDR+C1 ×(PCR−((P1 +P2 )/2)))×(t/t1 )×
C2 ×Kf1 …(9)
QIR =QISR+QIDR …(10)
(8) 式において、(PCR/(P1 +P2 )/2))項はコモンレール圧力補正項であり、P1 、P2 はQSRを求めた圧力領域(図3参照)、PCRは実際の燃料噴射が行われた時のコモンレール圧力である。静的リターン量は摺動部クリアランスが同一であればコモンレール圧力に略比例して大きくなるためP1 とP2 の平均値とPCRとの比に応じた補正を行う。また、(NE1 /NE)は回転数補正項であり、NE1 はQSRを求めたときのエンジン回転数、NEは実際の燃料噴射時のエンジン回転数である。前述のように、本実施形態ではQSRはクランク軸が一定角度(例えば180度)回転する間に生じる静的リークの量として算出されている。このため、エンジン回転数が高くなるほど、この期間(時間)は短くなるため、静的リークの量も小さくなる。そこで、本実施形態では回転数NE1 とNEとの比により回転数補正を行い、実際の燃料噴射時の回転数NEにおける静的リターン量を算出する。また、Kf1 、Kf2 は第1の実施形態におけるKfと同様に燃料油温度により定まる粘度補正係数である。Kf1 、Kf2 、Kfは基準燃料温度(例えば40℃)の粘度係数に対する補正値であり、このKf2 によって実際に噴射される燃料の温度補正をおこなう。当然燃料温度が高ければ、静的リターン量QISRは大きくなる。

0057

一方、(9) 式において(C1 ×(PCR−((P1 +P2 )/2)))項は動的リターン量の圧力補正項を示す。後述するように、燃料噴射時間等の他の条件が同一であれば、動的リターン量は近似的にコモンレール圧力PCRに応じて略直線的に増加するとみなされる。圧力補正項の係数C1 はこの直線の傾きを表し、実験等により予め設定される。(QDR+C1 ×(PCR−((P1 +P2 )/2)))は、コモンレール圧力が((P1 +P2 )/2)のときに無効燃料噴射により求めたQDRを、現在のコモンレール圧力PCRで無効燃料噴射を行った場合に換算した値である。また、(t/t1 )は燃料噴射動作時間の補正項を表し、tは実際の燃料噴射時の燃料噴射時間、t1 はQDRを求めた無効燃料噴射動作時の時間を表す。燃料噴射動作時間、すなわち、弁体上部から燃料油を逃がす時間が長ければそれに応じて動的リターン量も大きくなるため、本実施形態では燃料噴射時間に応じた補正を行っている。

0058

実際の燃料噴射における実燃料噴射量QIINJ は、燃料噴射前後のコモンレール圧力変化DPD(図2)から前述の(1) 式を用いて算出した燃料量(燃料噴射期間中にコモンレールから流出した燃料量)QT と上記(8) 式と(9) 式とで算出されたQISRとQIDRとを用いて、前述の(2) 式により算出される。
QIINJ =QT −QIR =(V/K)×DPD×Kf−QIR …(2)
図5は、上記実燃料噴射量QIINJ の算出操作を説明するフローチャートである。本操作は、ECU20により一定クランク回転角毎に実行されるルーチンにより行われる。

0059

図5において、ステップ501、505は静的リターン量と動的リターン量との算出のためのコモンレール圧力変化計測条件成立しているか否かの判定を示す。すなわち、ステップ501では、現在燃料噴射と燃料供給との両方が停止されている状態(例えばフュエルカット運転中)か否かの判定が、またステップ505ではコモンレール圧力領域が予め定めた範囲(P1 ≦PCR≦P2 )にあるか否かが判定される。ステップ501、505の両方の条件が成立した場合にはステップ507から525の静的リターン量と動的リターン量との算出が行われる。また、ステップ501で条件が成立していた場合にはステップ503で、後述するフラグFCLの値が0にセットされる。

0060

ステップ509から513は静的リターン量の算出を、ステップ515から523は各気筒の無効燃料噴射時のリターン量の算出をそれぞれ示している。すなわち、ステップ509では圧力センサ31の出力に基づいてコモンレールの圧力変化DPDSi が算出され、ステップ511では前述の(3) 式により静的リターン量QSRi が算出される。

0061

また、ステップ515では、現在燃料噴射タイミングにある気筒番号m(本実施形態ではm=1から4)が判別され、ステップ517では、判別された気筒(第m気筒)の燃料噴射弁について無効燃料噴射動作が行われる。そして、ステップ519では第m気筒の無効燃料噴射動作時のコモンレール圧力変化DPDDmiが算出され、ステップ521ではDPDDmiを用いて前述の(5) 式から第m気筒のQRiの値QRmi が算出される。ステップ507、513、523のFLは、ステップ509から513とステップ515から523とを交互に実行させるためのフラグである(以下、添字mは第m気筒についての値であることを意味するものとする。)。

0062

上記によりQSRi と各気筒のQRmi とを算出後、フュエルカット運転が終了し燃料噴射が再開されると、ステップ501の次にステップ525から539が実行されるようになる。ここで、燃料噴射再開後の最初の操作実行時にはステップ527が実行され、フュエルカット運転中に算出したQSRi を用いて、前述の(4) 式から静的リターン量QSRが、また、算出されたQSRと各気筒のQRmi とを用いて前述の(6) (7) 式から各気筒の動的リターン量QDRm が、それぞれ算出される。なお、ステップ503、525、529のFCLは、フュエルカット運転後の最初の操作実行時のみにステップ527を実行させるためのフラグである。

0063

ステップ527とステップ529実行後、ステップ531では現在燃料噴射タイミングにある気筒番号mが判別され、ステップ533では判別された気筒の燃料噴射前後のコモンレール圧力変化DPDm が燃料圧力センサ31の出力に基づいて算出され、ステップ535では第m気筒の燃料噴射時にコモンレールから流出した燃料の量QTmが(1) 式に基づいて算出される。また、ステップ537では第m気筒の燃料噴射タイミングにおけるコモンレール圧力、エンジン回転数、燃料噴射時間等を用いて(8) 式、(9) 式により、ステップ527で算出したQSR、QDRの値が補正され、静的リターン量QISRm 、動的リターン量QIDRm 、及びこれらQISRm 、QIDRm に基づいて第m気筒のインジェクタリターン量QIRmが算出される。

0064

そして、ステップ539では第m番気筒の実燃料噴射量QIINJmが、QIINJm=QTm−QIRmとして算出される。上述のように、本実施形態によれば、機関運転中にコモンレールからの静的リターン量と動的リターン量とを求めることにより、正確に各燃料噴射弁の実燃料噴射量が算出される。
(4)第4の実施形態
次に、動的リターン量算出の第2の実施形態とは異なる算出方法について説明する。

0065

第2の実施形態では、動的リターン量はフュエルカット運転中等の燃料噴射と燃料供給との両方が停止された状態で燃料噴射弁に無効噴射動作を行わせることにより求めていた。しかし、前述したように無効噴射動作では極めて短時間燃料噴射動作を実施するため、燃料噴射弁によっては無効噴射動作時の動的リターン量が大きくばらついて安定しない場合がある。そこで、本実施形態では無効噴射を行わずに予め設定しておいた実験式により燃料噴射時の動的リターン量を算出するようにしている。

0066

すなわち、本実施形態では、燃料噴射弁について予め実験等により、コモンレール圧力と動的リターン量との関係を測定し、この測定結果に基づいて動的リターン量とコモンレール圧力との関係を表す実験式を設定しておく。そして、機関運転中には、燃料噴射時のコモンレール圧力に基づいて各燃料噴射弁からの動的リターン量を算出する。

0067

前述のように、燃料噴射時には動的リーク燃料は、燃料噴射弁弁体上部から計量オリフィス(アウトレットオリフィス)を通って燃料リターン配管19に逃がされる。この燃料噴射弁のアウトレットオリフィスの精度は非常に厳しく管理されているため、実際には初期の状態では動的リークの燃料噴射弁毎のばらつきは小さくなっている。このため、上記測定結果に基づく実験式を用いて実際の燃料噴射時の動的リターン量を算出しても大きな誤差は生じない。

0068

図6は、コモンレール圧力PCRを変化させて燃料噴射弁の動的リーク量QDRを測定した結果の一例を示す。図6では、燃料噴射時間を一定時間t0 に固定した場合の測定結果を示している。図6に示すように、動的リターン量QDRはコモンレール圧力の高圧領域または低圧領域以外の中間の圧力領域(図6にP1 ≦PCR≦P2 )ではコモンレール圧力に対して略直線的に変化する。なお、前述の実施形態で動的リターン量と静的リターン量とを算出する圧力領域は、この圧力領域(P1 ≦PCR≦P2 )に設定されている。

0069

本実施形態では、上記測定結果に基づいて、実際の燃料噴射時における動的リターン量を以下の実験式を用いて算出する。
QIDR=(a+b×PCR)×(t/t0 )×Kf1 …(11)
ここで、上記(11)式の係数aは、図6の圧力領域(P1 ≦PCR≦P2 )における動的リーク量QIDRを直線で近似したときのPCR=0における動的リーク量(図6参照)、bはこの直線の傾きである。また、tは実際の燃料噴射時における燃料噴射時間、t0 は図6の動的リーク量を測定した時の燃料噴射時間(一定値)である。また、Kf1 は燃料油温度により定まる補正係数である。なお、前述の第3の実施形態の(9) 式における係数C1 は上記直線の傾きbに相当する。

0070

本実施形態では、測定結果に基づく実験式((11)式)を予め設定しておき、機関運転中にコモンレール圧力と温度とからこの実験式を用いて動的リターン量QIDRを算出するようにしたことにより、簡易かつ正確に動的リターン量を算出することが可能となっている。
(5)第5の実施形態
次に、動的リターン量の算出方法の別の実施形態について説明する。第4の実施形態では、測定結果に基づいて予め設定した実験式により動的リターン量を算出している。しかし、実際には動的リターン量も燃料噴射弁の使用ととともに経年的に変化する場合があり、実験式だけに基づいて動的リターン量を算出していると実際の値からずれてしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、第2の実施形態と同様、燃料噴射と燃料供給との両方が行われていないときに燃料噴射弁の無効噴射動作を行って動的リターン量を算出し、この無効噴射時の動的リターン量を用いて、前述の(11)式で算出した実際の燃料噴射時の動的リターン量を補正するようにしている。

0071

すなわち、本実施形態では無効噴射時の動的リターン量は、動的リターン量の経年変化を補正するためにのみ用いられる。本実施形態では、動的リターン量の補正式として以下の(12)式を使用する。
QIDR′=QIDR×QIDRF/QIDR0 …(12)
ここで、QIDR′は動的リターン量の補正後の値、QIDRは実験式(11)により算出した動的リターン量、QIDRF は機関運転中に前述の第2の実施形態の方法により求めた無効噴射時の動的リターン量、QIDR0 は燃料噴射弁使用開始時(新品時)に第2の実施形態の方法により求めた無効噴射時の動的リターン量初期値である。

0072

図7は、本実施形態の動的リターン量算出方法を用いた場合の実燃料噴射量算出操作を説明するフローチャートである。本操作は、図5の操作と同様ECU20により一定クランク回転角毎に実行されるルーチンにより行われる。図7において、ステップ701から735は図5のステップ501から535と同一の操作であるため、ここでは詳細な説明は省略する。

0073

本実施形態では、ステップ737ではステップ727で算出したQSRとQDRmとに基づいて、それぞれ(8) 式、(9) 式から第m気筒の静的リターン量QISRmと無効噴射時の動的リターン量QIDRFmが算出される。そして、ステップ739では実験式(11)に基づいて、現在のコモンレール圧力PCRと燃料油温度とから動的リターン量QIDRが算出され、ステップ741ではステップ737で算出したQIDRFmと、予めECU20のRAMに記憶した初期値QIDR0 とを用いて(12)式に基づく補正が行われ、第m気筒の補正後の動的リターン量QIDRm ′が算出される。そして、ステップ743では、補正後の動的リターン量QIDRm ′とステップ737で求めた静的リターン量QISRm を用いて、ステップ735で算出した燃料噴射時の流出燃料量QTmから第m気筒の実燃料噴射量QIINJmが求められる。

0074

本実施形態によれば、動的リターン量や静的リターン量の経年変化にかかわらず正確な実燃料噴射量を算出することができる。
(6)第6の実施形態
次に、本発明の別の実施形態について説明する。前述の第3の実施形態と第5の実施形態とでは、静的リターン量と動的リターン量とを算出することにより各燃料噴射弁の実燃料噴射量を求めていた。前述のように、ECU20は運転条件に応じて燃料噴射弁の開弁時間を制御し、各燃料噴射弁の燃料噴射量が目標燃料噴射量と一致するようにしている。しかし、各燃料噴射弁の燃料噴射特性は公差によるばらつきや経年変化などにより同一にはならず、各燃料噴射弁で燃料噴射量が僅かにばらつきを生じている。

0075

そこで、本実施形態では上記の方法で算出された各燃料噴射弁の実燃料噴射量の目標燃料噴射量からの偏差(ばらつき)を求め、各燃料噴射弁の開弁時間指令値を補正することにより、実燃料噴射量が目標燃料噴射量に一致するように各燃料噴射弁を制御している。図8は、本実施形態の燃料噴射制御操作を説明するフローチャートである。本操作は、ECU20により一定クランク回転角毎に実行されるルーチンにより行われる。

0076

図8ステップ801では、図5または図7の操作により算出された各燃料噴射弁の実燃料噴射量QIINJmが読み込まれる。なお、ここでもmは気筒番号を表し、ステップ801では第1気筒(m=1)から第4気筒(m=4)の4つの気筒の燃料噴射弁の実燃料噴射量が読み込まれる。ステップ803は、各燃料噴射弁の実燃料噴射量QIINJmの、目標燃料噴射量QIINJ0からの偏差ΔQBm (m=1〜4)の算出を示す。

0077

ステップ805では、上記により求めた偏差ΔQBm を予め各燃料噴射弁の目標燃料噴射量に上乗せして、各燃料噴射弁の目標燃料噴射量QIINJm0 がそれぞれ、QIINJm0 =QIINJ0−ΔQBm として算出される。本実施形態では、各燃料噴射弁の実燃料噴射量のばらつきを予め考慮して各燃料噴射弁毎に目標燃料噴射量(指令値)を補正することにより、各気筒の燃料噴射量のばらつきをなくすことが可能となっている。
(7)第7の実施形態
次に、燃料噴射制御の別の実施形態について説明する。上述の第6の実施形態では、コモンレールの所定の圧力領域(P1 ≦PCR≦P2 )のときに計測したコモンレール圧力変化に基づいて静的リターン量と動的リターン量とを算出している。このため、各燃料噴射弁の燃料噴射量のばらつきを算出する際には、コモンレール圧力が上記範囲外にある場合には、静的リターン量と動的リターン量とを前述の(8) 式と(9) 式とを用いて圧力補正する必要が生じていた。

0078

これに対して、本実施形態ではコモンレール圧力の範囲を複数設定して、コモンレール圧力がそれぞれの圧力領域にあるときに、第1の実施形態の方法を用いて静的リターン量を算出する。また、動的リターン量は、コモンレール圧力がそれぞれの圧力領域にある時に第2または第5の実施形態の方法で算出するか、若しくは第4の実施形態の方法で算出する。

0079

そして、実燃料噴射量と目標燃料噴射量との偏差(ばらつき)についてもコモンレール圧力が上記それぞれの圧力領域にあるときに、それぞれの圧力領域で求めた静的リターン量と動的リターン量とを用いて算出、記憶しておく。この場合、実燃料噴射量を算出する圧力領域と静的リターン量、動的リターン量を求めた圧力領域とが同じになるため、各リターン量のコモンレール圧力補正は不要となる。

0080

そして、各燃料噴射弁の目標燃料噴射量(指令値)の補正には、上記各圧力領域で算出したばらつきの平均値を使用するようにする。すなわち、本実施形態では、例えば各リターン量の算出を行う圧力領域をR1、R2、R3、……、Rj のように複数(j 個)設定している。そして、コモンレール圧力がこれらの圧力領域になったときに前述の方法で静的リターン量と動的リターン量とを算出、記憶しておく。次に、コモンレール圧力がこれらの圧力領域になって実際に燃料噴射が実施されたときに、それぞれの領域で算出しておいた静的リターン量と動的リターン量とを用いて各燃料噴射弁の実燃料噴射量を算出し、目標燃料噴射量からの偏差を算出する。

0081

この場合、上述したように実燃料噴射量を算出する圧力領域と各リターン量を算出した圧力領域とが同じであるため、各リターン量の圧力補正は不要となり、前述の(8) 式と(9) 式とは以下の形に簡略化される。また、圧力補正を行わずに直接その圧力領域のリターン量を使用するため実燃料噴射量の算出精度が向上する。

0082

QISR=QSR×(NE1 /NE)×Kf2 …(8)
QIDR=QDR×(t/t1 )×C2 ×Kf1 …(9)
上記により、各燃料噴射弁の各圧力領域における偏差が各燃料噴射弁当たりj個算出される。すなわち、
第1気筒燃料噴射弁:ΔQB11、ΔQB12……、 ΔQB1j
第2気筒燃料噴射弁:ΔQB21、ΔQB22……、 ΔQB2j
第3気筒燃料噴射弁:ΔQB31、ΔQB32……、 ΔQB3j
第m気筒燃料噴射弁:ΔQBm1、ΔQBm2……、 ΔQBmj
各気筒の燃料噴射弁の燃料噴射量のばらつき(偏差)は上記各圧力領域におけるばらつきの平均値として算出される。

0083

すなわち、
第1気筒ばらつき:ΔQB1 =(1/j)×i=1 Σi=j ΔQB1i
第2気筒ばらつき:ΔQB2 =(1/j)×i=1 Σi=j ΔQB2i
第3気筒ばらつき:ΔQB3 =(1/j)×i=1 Σi=j ΔQB3i
第m気筒ばらつき:ΔQBm =(1/j)×i=1 Σi=j ΔQBmi
そして、各気筒の補正後の目標燃料噴射量は以下のように算出される。

0084

第1気筒: QIINJ10 =QIINJ0−ΔQB1
第2気筒: QIINJ20 =QIINJ0−ΔQB2
第3気筒: QIINJ30 =QIINJ0−ΔQB3
第m気筒: QIINJm0 =QIINJ0−ΔQBm
本実施形態では、コモンレール圧力領域を複数設定し、それぞれの圧力領域における各燃料噴射弁の燃料噴射量ばらつきを算出し、各圧力領域におけるばらつきの平均値を各燃料噴射弁の燃料噴射量のばらつきとして使用し、各燃料噴射弁の目標燃料噴射量を補正するようにしたことにより、補正の精度が向上する。また、一旦各燃料噴射弁の燃料噴射量ばらつきを算出した後は常時計算を行う必要がないため、ECU20の計算負荷が軽減される効果がある。
(8)第8の実施形態
次に、燃料噴射制御の別の実施形態について説明する。前述の第7の実施形態では、コモンレールの圧力領域を複数設定して、それぞれの領域毎に算出したばらつきの平均値を各燃料噴射弁の燃料噴射量ばらつきとして用いていた。この場合には各燃料噴射弁の燃料噴射量ばらつきとして、コモンレール圧力にかかわらず一定の値が使用されることになる。しかし、実際には各燃料噴射弁の燃料噴射量ばらつきはコモンレール圧力に応じて連続的に変化する量である。このため、第7の実施形態の方法を用いた場合には一部の圧力領域では実際の燃料噴射量ばらつきと算出したばらつきとの間に差が生じる場合がある。

0085

これに対して、本実施形態では第7の実施形態と同様それぞれの圧力領域毎にばらつきを算出するものの、これらの平均値を使用するのではなく、各圧力領域で算出された燃料噴射量ばらつきをそれぞれの圧力領域の中心圧力(例えばP1i≦PCR≦P2iの圧力領域であった場合には(P1i+P2i)/2)における燃料噴射量ばらつきとして使用する。そして、各中心圧力の中間のコモンレール圧力では両側の中心圧力におけるばらつきを用いて各燃料噴射弁の燃料噴射量ばらつきをコモンレール圧力に基づく補間計算により算出する。

0086

本実施形態では、上記補間計算により燃料噴射量ばらつきを求めることにより、各燃料噴射弁の燃料噴射量ばらつきは各中心圧力を結ぶ連続的な値となり、コモンレール圧力変化に対して実際の燃料噴射量ばらつきに極めて近い変化をするようになる。このため、各燃料噴射弁の燃料噴射量ばらつき推定精度が向上し、精度の良い燃料噴射量補正が可能となる。

0087

すなわち、第m気筒の場合を例にとって説明すると、本実施形態においても、第7の実施形態と同じ方法で各圧力領域R1、R2、……Rjにおける第m気筒の燃料噴射弁の燃料噴射量のばらつき、ΔQBm1、ΔQBm2……、 ΔQBmjが算出される。そして、実際の燃料噴射時のコモンレール圧力PCRが、例えば領域Riの中心圧力PCiと領域R(i+1)の中心圧力PC(i+1) との間であった場合には両側の圧力領域におけるばらつきΔQBmiとΔQBm(i+1)とを用いて、以下の補間計算により現在のコモンレール圧力PCRにおける第m気筒の燃料噴射弁の燃料噴射量ばらつきΔQBm を算出する。
ΔQBm =(ΔQBm(i+1)−ΔQBmi)/(PC(i+1) −PCi )×(PCR−P
Ci )+ΔQBmi …(13)
ここで、PC(i+1) は高圧側の圧力領域R(i+1)の中心圧力、PCi は低圧側の圧力領域Riの中心圧力である。すなわち、(13)式では、両側の圧力領域におけるばらつきをコモンレール圧力に基づいて線型補間することにより現在のコモンレール圧力におけるばらつきを算出する。これにより、計算負荷を増大させることなくコモンレール圧力に応じて連続的に変化する実際に近いばらつきが算出されるようになり、精度良く噴射量補正を行うことが可能となる。
(9)第9の実施形態
本実施形態では、第7、第8の実施形態と同様に複数の圧力領域を設定して、各圧力領域毎に各燃料噴射弁の燃料噴射量ばらつきを算出する。しかし、本実施形態では、燃料噴射量ばらつきの算出を行う条件を更に制限して、コモンレール圧力が圧力領域にあり、更に実際の燃料噴射時の燃料噴射量が予め定めた範囲内にある場合にのみ燃料噴射量のばらつきを算出するようにする点が相違している。各燃料噴射弁の燃料噴射量のばらつきは燃料噴射量によっては再現性が悪化する場合があり、ばらつき算出精度が低下する。本実施形態では、これを防止するために、予め燃料噴射量ばらつきの再現性の良い燃料噴射量範囲を設定し、コモンレール圧力が予め設定した圧力領域にあり、しかも燃料噴射量がばらつきの再現性の良い範囲にある場合にのみ各燃料噴射弁の燃料噴射量ばらつきを算出するようにしたことにより、ばらつきの算出精度を更に向上させることができる。

0088

なお、各燃料噴射弁の目標燃料噴射量の補正に使用するばらつきは、第7の実施形態と同様に各圧力領域のばらつきの平均値としても良いし、第8の実施形態と同様両側の圧力領域のばらつきをコモンレール圧力により線型補間した値としても良い。
(10)第10の実施形態
本実施形態では、機関のアイドル運転以外の運転状態では、例えば第7から第9の実施形態のいずれかの方法を用いて各燃料噴射弁の目標燃料噴射量の補正を行うが、機関アイドル運転時には機関回転数変動に基づいて上記とは異なる方法で目標燃料噴射量の補正を行う。

0089

第7から第9の実施形態の方法は各気筒への燃料噴射量を目標燃料噴射量に一致させることを目的としており、排気性状の改善の上で効果がある。しかし、完全に各気筒の燃料噴射量を一致させた場合でも、各気筒では圧縮比やフリクションが同一ではないため各気筒の出力トルクは完全には一致しない。ところが、機関回転数や負荷が比較的高い場合にはこの出力トルクの気筒毎のばらつきの影響は小さいものの、機関アイドル運転時には出力トルクの気筒毎のばらつきにより回転数の変動や振動の増大を生じる場合があり、必ずしも各気筒への燃料噴射量を同一に制御することは好ましくない。

0090

そこで、本実施形態では各気筒の出力トルクのばらつきが問題となるアイドル運転時については、第7から第9の実施形態の燃料噴射制御を行わず、機関の各気筒毎の回転数変動を最小にするように各燃料噴射弁からの燃料噴射量を補正するようにしている。回転数変動を最小にするように補正を行うのは、各気筒の発生トルクのばらつきや、フリクションのばらつきが最終的に回転数変動となって現れるため、回転数変動を最小に抑制するように燃料噴射量を補正することにより圧縮比のばらつきの影響やフリクションのばらつきの影響等を含めた総合的な補正が可能となるからである。

0091

図9は、本実施形態の燃料噴射制御操作を説明するフローチャートである。本操作では、各気筒の爆発行程における最大クランク軸回転速度ωbと圧縮行程上死点におけるクランク軸回転速度ωa(図10参照)との二乗の差A(A=ωb2 −ωa2 )を各気筒の回転速度パラメータとして算出し、直前に爆発行程があった気筒の回転速度パラメータと比較することにより各気筒の燃料噴射補正値ΔQBを算出する。

0092

すなわち、図9において、ステップ901では現在機関がアイドル運転中か否かが判定され、アイドル運転中でない場合にはステップ921に進み通常時の燃料噴射制御(例えば第7から第9の燃料噴射制御のいずれか)が実行される。ステップ901でアイドル運転が行われている場合には、ステップ903以下の回転数変動に基づく燃料噴射制御が実行される。すなわち、ステップ903では現在爆発行程にある気筒の気筒番号mが判別され、ステップ905では、クランク角センサ37出力に基づいて計算されたクランク軸回転速度から、この気筒(第m気筒)の上記回転速度ωam とωbm とが算出される。そして、ステップ907では第m気筒の回転速度パラメータAm が、Am =ωbm 2 −ωam 2 として算出される。

0093

そして、ステップ909では、点火順序が第m気筒の直前の気筒(第(m−1)気筒とする)で算出された回転速度パラメータAm-1 とAm との差ΔAm が算出される。ΔAm は気筒発生トルクやフリクションの差を含めた第(m−1)気筒と第m気筒との出力トルクの差を表す。ステップ911では、ΔAm の絶対値|ΔAm |に基づいて第m気筒の燃料噴射量補正量ΔQBが算出される。本実施形態では、予め実験等により|ΔA|と|ΔA|に相当する出力トルク差をなくすために必要な補正量ΔQBの値が求められており、ECU20のROMに格納されている。

0094

次いで、ステップ913から917ではΔAm が正か負かに応じて前回本操作実行時の第m気筒の燃料噴射量補正量QBm(i-1)が上記ΔQBだけ増減補正され、第m気筒の燃料噴射量補正量QBm が算出される。そして、ステップ919では第m気筒の目標燃料噴射量QIINJm(指令値)がQBm だけ補正され、第m気筒の補正後の目標燃料噴射量QIINJm0 が、QIINJm0 =QIINJm+QBm として算出される。

0095

これにより、本実施形態では機関アイドル運転中には回転数変動を抑制するように各気筒の燃料噴射量が補正され、アイドル時の回転数変動や振動が低減ささる。なお、図9の操作では各気筒の回転速度ωa、ωbの両方を求め、回転数パラメータAを、A=ωb2 −ωa2 として算出しているが、近似的にωaまたはωbのいずれかを回転数パラメータとして使用して同様な操作を行っても同様な効果を得ることができる。図11は、ωaを回転数パラメータとして使用した場合の燃料噴射制御操作フローチャートを示す。本フローチャートの各ステップは図9のものと略同様である。

発明の効果

0096

請求項1、2及び請求項5、6に記載の発明によれば、機関運転中に正確に燃料リターン量を算出することが可能となる効果を奏する。また、請求項3、請求項4に記載の発明によれば、上記により算出した燃料リターン量を用いて正確に各気筒の燃料噴射弁の実際の燃料噴射量を算出することが可能となる効果を奏する。

0097

また、請求項7から請求項11の発明によれば、各燃料噴射弁からの燃料噴射量のばらつきをなくし、気筒発生トルクばらつきを抑制するとともに排気性状を向上することが可能となる効果を奏する。

図面の簡単な説明

0098

図1本発明を自動車用ディーゼルエンジンに適用する場合の装置構成概略を説明する図である。
図2燃料噴射時のコモンレール圧力変化を説明する図である。
図3静的リターン量算出時のコモンレール圧力変化を説明する図である。
図4動的リターン量算出時のコモンレール圧力変化を説明する図である。
図5実燃料噴射量算出方法の一実施形態を示すフローチャートである。
図6動的リターン量のコモンレール圧力による変化を示すグラフである。
図7実燃料噴射量算出方法の一実施形態を示すフローチャートである。
図8燃料噴射制御方法の一実施形態を示すフローチャートである。
図9燃料噴射制御方法の一実施形態を示すフローチャートである。
図10機関アイドル時の回転数変動を示す図である。
図11燃料噴射制御方法の一実施形態を示すフローチャートである。

--

0099

1…燃料噴射弁
3…コモンレール
5…燃料ポンプ
20…ECU
31…燃料圧力センサ

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 三菱電機株式会社の「 燃料供給装置」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】蓋部とポンプ部とを接続する燃料パイプの占有空間を低減すると共に、蓋部とポンプ部とが上下方向に相対移動しても、燃料パイプの形状が変形することを抑制し、燃料ホースの耐久性低下、性能低下が生じること... 詳細

  • 三菱電機株式会社の「 燃料供給装置」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】蓋部から燃料タンク外側への回路基板の突出高さの増加を抑制しつつ、回路基板に接続される電気接続部材の突出部を長くできる燃料供給装置を提供する。【解決手段】回路基板8は、燃料タンク内側X1から燃料... 詳細

  • 三菱電機株式会社の「 内燃機関の制御装置」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】アイドル・オフアイドルといった運転状態に関わらず、車両ばらつきによりフリクションロスが大きな車両に対しても、耐ストール性、ドライバビリティを確保しつつ、触媒の早期活性化を実現する。【解決手段】... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ