蓄圧式燃料噴射装置及びその制御装置
【課題】気筒内での燃焼状態が異なる場合であっても、基準噴射量の燃料が噴射される噴射時間が精度よく求められ、インジェクタの駆動制御を精度よく実行することができる蓄圧式燃料噴射装置及びその制御装置を提供する。
【解決手段】燃料無噴射状態が検出され、圧力が所定圧力となった後に、インジェクタ制御手段によって噴射時間を変えながら複数回の微小噴射を実行させ、微小噴射を実行したときの内燃機関のクランク角速度の変動量があらかじめ設定された基準噴射量によって得られる基準変動量となったときの噴射時間を学習する制御を実行する学習制御手段と、基準噴射量が得られると想定される基準噴射時間と学習された噴射時間とを用いてインジェクタの駆動制御を行う際の補正係数を算出する補正係数演算手段と、を備え、学習制御に使用する基準変動量を、燃焼環境検出手段によって検出される燃焼環境情報の値に応じて異ならせる。
【解決手段】燃料無噴射状態が検出され、圧力が所定圧力となった後に、インジェクタ制御手段によって噴射時間を変えながら複数回の微小噴射を実行させ、微小噴射を実行したときの内燃機関のクランク角速度の変動量があらかじめ設定された基準噴射量によって得られる基準変動量となったときの噴射時間を学習する制御を実行する学習制御手段と、基準噴射量が得られると想定される基準噴射時間と学習された噴射時間とを用いてインジェクタの駆動制御を行う際の補正係数を算出する補正係数演算手段と、を備え、学習制御に使用する基準変動量を、燃焼環境検出手段によって検出される燃焼環境情報の値に応じて異ならせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の気筒内に燃料噴射を行うための蓄圧式燃料噴射装置及びその制御装置に関するものである。特に、製造公差や劣化等に起因するインジェクタの個体差による燃料噴射量のずれの補正を実行可能に構成された蓄圧式燃料噴射装置及びその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されるエンジンの気筒内に燃料を噴射する装置として、高圧ポンプによって加圧された燃料を一時的に蓄積するためのコモンレールを備えた蓄圧式燃料噴射装置が用いられている。このコモンレールには複数のインジェクタが接続されており、高圧の燃料が各インジェクタに供給された状態で各インジェクタの通電制御が行われることにより、所望の噴射タイミングでエンジンの気筒内に燃料が噴射される。
【０００３】
近年、ディーゼルエンジンにおいては、気筒内での燃料の燃焼性を向上させて燃焼音やＮＯXの低減を図ることを目的として、メイン噴射の前に微小量のパイロット噴射を実施することが一般的になっている。このパイロット噴射を実施するにあたって、燃焼音やＮＯXを低減する効果を十分に得るためには、微小噴射の噴射量を正確に制御することが求められる。しかしながら、インジェクタは、製造公差や経時劣化によって生じるインジェクタごとの噴射特性のばらつきに起因して、指示噴射量と実噴射量との間にずれが生じる場合がある。
【０００４】
このような噴射量のずれを学習して、燃料噴射制御の精度を高めることができる制御装置として、追加装備によるコストアップがなく、かつ噴射量学習を高精度に実施できるディーゼル機関の燃料噴射制御装置が提案されている。具体的には、インジェクタに対する指令噴射量がゼロ以下となる無噴射時に単発噴射を実施し、その単発噴射によって上昇するエンジン回転数の変化量と、単発噴射を実施したときのエンジン回転数との積をトルク比例量として算出し、トルク比例量から算出する発生トルクから実噴射量を推定するように構成した燃料噴射制御装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３６７８８号公報 （全文、全図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、内燃機関の気筒内の燃焼環境が異なる場合には、同一の噴射量の燃料が噴射された場合であっても同一の燃焼状態が得られない場合がある。例えば、図６に示すように、内燃機関が平地におかれている場合と高地におかれている場合とでは、大気中の酸素量が異なるために、噴射量Qが同一であるにもかかわらず燃焼状態が異なり、発生トルク（エンジン回転数の変化量＝角速度変動量）に差が生じやすい。このほか、内燃機関の冷却水温や外気温が異なることで燃焼温度に差が生じたり、ブースト圧が異なることで爆発力に差が生じたりして燃焼状態が異なることも考えられる。
【０００７】
そのため、特許文献１に記載されたような噴射量の学習制御が、燃焼状態の違いを考慮しないで実行されるようになっていると、あらかじめ記憶されている発生トルクと噴射量との関係が、単発噴射を実施したときの現実の関係とは異なっている場合には、推定される実噴射量と現実の噴射量との間に誤差が生じてしまい、補正後の燃料噴射量と目標噴射量とのずれを解消できないおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、内燃機関の無噴射状態において微小噴射を実行したときのクランク角速度の変動量が基準変動量となるときの噴射時間を学習してインジェクタの駆動制御を行う際の補正係数を算出するにあたり、現在の燃焼環境情報を検出するとともに検出される燃焼環境情報の値に応じて学習制御に使用する基準変動量を異ならせることによりこのような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、気筒内での燃焼状態が異なる場合であっても、基準噴射量の燃料が噴射される噴射時間が精度よく求められ、インジェクタの駆動制御を精度よく実行することができる蓄圧式燃料噴射装置及びその制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、複数のインジェクタが接続されたコモンレールを備えた蓄圧式燃料噴射装置を制御して内燃機関の気筒内への燃料噴射制御を実行する蓄圧式燃料噴射装置の制御装置において、指示噴射量に基づいて噴射時間を求めてインジェクタの駆動制御を行うインジェクタ制御手段と、内燃機関の気筒内の燃焼環境情報を検出する燃焼環境検出手段と、内燃機関への燃料無噴射状態を検出する無噴射状態検出手段と、燃料無噴射状態が検出されたときにコモンレール内の圧力を所定圧力に制御する圧力制御手段と、燃料無噴射状態が検出され、圧力が所定圧力となった後に、インジェクタ制御手段によって噴射時間を変えながら複数回の微小噴射を実行させ、微小噴射を実行したときの内燃機関のクランク角速度の変動量があらかじめ設定された基準噴射量によって得られる基準変動量となったときの噴射時間を学習する制御を実行する学習制御手段と、基準噴射量が得られると想定される基準噴射時間と学習された噴射時間とを用いてインジェクタの駆動制御を行う際の補正係数を算出する補正係数演算手段と、を備え、学習制御に使用する基準変動量を、燃焼環境検出手段によって検出される燃焼環境情報の値に応じて異ならせることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
【００１０】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置を構成するにあたり、基準変動量が燃焼環境情報の値に応じて設定された複数の基準変動量からなり、学習制御手段は、複数の基準変動量に対応するそれぞれの燃焼環境情報の値と、燃焼環境検出手段によって検出された燃焼環境情報の値と、複数の基準変動量の値と、に基づいて学習制御に使用する基準変動量を求めることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置を構成するにあたり、燃焼環境検出手段が、燃焼環境情報として、周囲の大気圧、内燃機関の冷却水温、周囲の外気温、内燃機関のブースト圧のいずれかを検出することが好ましい。
【００１２】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置を構成するにあたり、補正係数は、内燃機関の気筒の一サイクル中におけるメイン噴射の前に実行される補助噴射のための補正係数であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の別の態様は、上述したいずれかの制御装置を備えた蓄圧式燃料噴射装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の蓄圧式燃料噴射装置及びその制御装置によれば、クランク角速度の変動量が基準変動量となるときの微小噴射の噴射時間を学習してインジェクタの駆動制御を行う際の補正係数を算出するにあたり、現在の燃焼環境情報の値に応じた基準変動量を用いることによって、基準噴射量が得られる噴射時間を精度よく求めることができる。したがって、得られた噴射時間と基準噴射時間とに基づいて求められる補正係数を用いて、インジェクタの駆動制御を精度よく実行することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】蓄圧式燃料噴射装置の構成例について説明するための図である。
【図２】本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置の構成例を説明するためのブロック図である。
【図３】学習制御について説明するための図である。
【図４】本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置の制御の全体的な流れを示すフローチャート図である。
【図５】本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置の制御の具体例を示すフローチャート図である。
【図６】大気圧の違いによる燃焼性の違いを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の蓄圧式燃料噴射装置及びその制御装置に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、以下の実施の形態は、本発明の一態様を示すものであってこの発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものは同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
【００１７】
１．蓄圧式燃料噴射装置の全体的構成
図１は、本発明の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射装置５０の構成例を示している。この蓄圧式燃料噴射装置５０は、内燃機関４０の気筒４１に燃料を噴射するための装置であり、燃料タンク１と、低圧フィードポンプ２と、流量制御弁８と、高圧ポンプ５と、コモンレール１０と、圧力制御弁１２と、インジェクタ１３と、制御装置６０等を主たる要素として備えている。
【００１８】
内燃機関４０は、クランクシャフト４３の回転に伴ってピストン４２が気筒４１を往復動し、気筒４１が圧縮状態のときに気筒４１に燃料が噴射されて気筒４１で爆発を生じ、ピストン４２が押し下げられてクランクシャフト４３がさらに回転させられることで駆動する。この内燃機関４０には、クランクシャフト４３の回転位相であるクランク角を検出するためのクランク角センサ４４が設けられている。
【００１９】
低圧フィードポンプ２は、燃料タンク１内の燃料を吸い上げて高圧ポンプ５に供給する。低圧フィードポンプ２は、エンジン４０の動力によって駆動されるギアポンプや、バッテリーから供給される電流によって駆動される電磁ポンプ等が用いられる。
【００２０】
高圧ポンプ５は、低圧フィードポンプ２によって供給される燃料を加圧してコモンレール１０へ圧送する。高圧ポンプ５には、エンジン４０の駆動力によって上下動されるプランジャ７が備えられている。このプランジャ７の上下動によって容積が可変する加圧室５ａには、燃料吸入弁１５を介して燃料が流入するとともに、加圧された燃料が燃料吐出弁１６を介してコモンレール１０に圧送されるようになっている。
【００２１】
低圧フィードポンプ２と高圧ポンプ５とは低圧供給通路１８で接続されている。この低圧供給通路１８の途中には、高圧ポンプ５の加圧室５ａに供給される燃料の流量を比例制御するための流量制御弁８が備えられている。流量制御弁８よりも上流側の低圧供給通路１８には第１のリターン通路３０ａが接続されており、第１のリターン通路３０ａの他端側は燃料タンク１に連通している。この第１のリターン通路３０ａにはオーバーフローバルブ１４が備えられている。低圧フィードポンプ２によって過剰に供給された燃料は、第１のリターン通路３０ａを介して燃料タンク１へ戻されるようになっている。
【００２２】
高圧ポンプ５と高圧供給通路３７を介して接続されたコモンレール１０は、高圧ポンプ５によって圧送される高圧の燃料を蓄積するとともに、複数のインジェクタ１３に対して、均等な圧力で燃料を供給する。コモンレール１０に接続されたそれぞれのインジェクタ１３は、通電制御によって開閉の制御が行われ、コモンレール１０から圧送される燃料をエンジン４０の気筒４１に噴射する。このインジェクタ１３には、インジェクタ１３の開閉の制御に伴って排出されるリーク燃料を燃料タンク１に戻すための第３のリターン通路３０ｃが接続されている。第３のリターン通路３０ｃの他端は燃料タンク１に連通している。
【００２３】
また、コモンレール１０にはレール圧センサ２１が設けられている。このレール圧センサ２１のセンサ値はレール圧制御に用いられる。また、コモンレール１０には、コモンレール１０から排出する燃料の流量を比例制御するための圧力制御弁１２が備えられた第２のリターン通路３０ｂが接続されている。第２のリターン通路３０ｂの他端は、燃料タンク１に連通している。
【００２４】
２．制御装置
図２は、本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置５０に備えられた制御装置６０の構成のうち、学習制御に関連する部分を機能的なブロックで表した図を示している。
この制御装置６０は、公知の構成からなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、インジェクタ制御手段６１と、無噴射状態検出手段６２と、圧力制御手段６３と、角速度検出手段６４と、燃焼環境検出手段６５と、学習制御手段６６と、補正係数演算手段６７等を主たる構成要素として備えている。これらの各手段は、具体的にはマイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現される。また、制御装置６０には図示しないＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶手段が備えられ、読み込んだ各種の情報や演算結果が記憶される。
【００２５】
このうち、インジェクタ制御手段６１は、エンジン回転数Neやアクセル操作量Acc等に基づいて目標燃料噴射量Qtgtを求めるとともに、レール圧センサ２１によって検出される実レール圧Pact及び目標燃料噴射量Qtgtに基づいてインジェクタ１３の通電時間を求めて、インジェクタ１３のアクチュエータに対して通電の指示を出力するようになっている。
【００２６】
また、インジェクタ制御手段６１は、学習制御手段６６から学習制御実行の指示を受けると、学習制御を行うインジェクタ１３から、一サイクル中に一回の微小噴射を、噴射時間を変えながら複数回実行する制御を行うようになっている。この微小噴射は、内燃機関４０の出力に大きく影響しない程度の微小量、例えば、１〜３mm3程度の燃料噴射が行われる。また、無噴射状態検出手段６２は、インジェクタ制御手段６１で求められる目標燃料噴射量Qtgtがゼロになったときに、無噴射状態を検出するようになっている。
【００２７】
圧力制御手段６３は、エンジン回転数Neやアクセル操作量Acc等に基づいてレール圧の目標値（以下「目標レール圧」と称する。）Ptgtを求めるとともに、目標レール圧Ptgtと実レール圧Pactとの差分に基づいて流量制御弁８又は圧力制御弁１２の少なくとも一つの弁への通電量をフィードバック制御するようになっている。また、圧力制御手段６３は、無噴射状態検出手段６２によって無噴射状態が検出されると、目標レール圧Ptgtを学習制御実行時目標圧Ptgt_calに設定し、レール圧の制御を行う。学習制御実行時目標圧Ptgt_calは一定の値であっても良いし、複数の値から選択されるようになっていてもよいが、本実施形態においては、メイン噴射の実行前に補助噴射が実行されうるレール圧に応じて設定されている。
【００２８】
角速度検出手段６４は、クランク角センサ４４のセンサ信号Sωを単位時間ごとに継続的に読込み、単位時間当たりのクランクシャフト４３の回転変位に基づいて角速度Ωを検出する。
【００２９】
燃焼環境検出手段６５は、内燃機関４０の気筒４１での燃料の燃焼条件に影響を与える燃焼環境情報を検出するようになっている。この燃焼環境検出手段６５は、内燃機関４０の発生トルクに影響を与える要素の状態を検出できるようになっていればよい。一例として、燃焼環境検出手段６５は、周囲の大気圧Pairや内燃機関４０の冷却水温Tcool、周囲の外気温Tair、内燃機関４０のブースト圧Pboost等を検出するように構成されるが、本実施形態において燃焼環境検出手段６５は大気圧センサのセンサ情報等に基づいて周囲の大気圧Pairを検出するようになっている。大気圧Pairは、現在車両がおかれている高度によって異なり、すなわち、大気中の酸素量が反映される情報である。
【００３０】
学習制御手段６６は、実際に使用されているインジェクタ１３によって基準微小噴射量Qzfc0の燃料が噴射される噴射時間ETzfc_actを学習する制御を実行するようになっている。具体的に、学習制御手段６６は、インジェクタ１３によって基準微小噴射量Qzfc0の燃料が噴射される噴射時間ETzfc_actを、後述するように内燃機関４０の角速度の変動量（以下「角速度変動量」と称する。）ΔΩzfcに基づいて求めるようになっている。
【００３１】
ここで、学習制御手段６６によって実行される学習制御の基本的な考え方を図３に基づいて具体的に説明する。
学習制御手段６６は、無噴射状態が検出され、実レール圧Pactが学習制御実行時目標圧Ptgt_calに制御されると、学習制御を行うインジェクタ１３から、一サイクル中に一回の微小噴射を、噴射時間ETを変えながら複数回実行させるよう、燃料噴射弁制御手段６１に対して学習制御実行の指示を送る。微小噴射が実行されると、燃料が噴射された気筒４１における圧縮行程から膨張工程にかけて、内燃機関４０の角速度Ωが増大する。
【００３２】
また、学習制御手段６６は、燃料噴射弁制御手段６１によって学習制御を行うインジェクタ１３から微小噴射が実行されるごとに、この微小噴射が行われたときの角速度Ωのピークを、微小噴射が行われなかったときの角速度のピークと比較し、角速度変動量ΔΩzfcを求める。このように微小噴射を噴射時間ETを変えながら複数回実行することで、生じた角速度変動量ΔΩzfcと噴射時間ETとの関係が得られる。
【００３３】
このとき、異なる噴射時間ETでの微小噴射実行時におけるそれぞれの角速度のピークは、例えば、ある噴射時間ETの微小噴射をそれぞれ一回ずつ実行したときの角速度のピーク値を用いるようにすることができる。あるいは、ある噴射時間ETの微小噴射をそれぞれ複数回実行し、それぞれの微小噴射実行時における角速度のピークの平均値をその噴射時間ETの微小噴射実行時の角速度のピーク値として用いるようにすることもできる。
【００３４】
また、学習制御手段６６は、制御装置６０にあらかじめ記憶されている実噴射量Qactと角速度変動量ΔΩzfcとの関係を示すデータ（図３中のデータＡ）を参照可能になっており、角速度変動量ΔΩzfcが基準変動量ΔΩzfc0となったときの微小噴射の噴射時間ETzfc_actを学習するようになっている。この基準変動量ΔΩzfc0は、基準微小噴射量Qzfc0の燃料が噴射されたときに生じる角速度変動量ΔΩzfcの値として、あらかじめ実験等により求められる値である。
【００３５】
このようにして噴射時間ETzfc_actを学習するにあたり、内燃機関４０の気筒４１における燃料の燃焼状態の違いによって、同じ基準微小噴射量Qzfc0の燃料が噴射されていても、生じる角速度変動量ΔΩzfc0に違いが生じる。そのため、学習制御手段６６は、燃焼環境検出手段６５で検出される燃焼環境情報に応じた基準変動量ΔΩzfc0を用いて学習制御を実行するようになっている。すなわち、学習制御が実行されるときの燃焼環境で基準微小噴射量Qzfc0の燃料が噴射されたときに想定される角速度変動量ΔΩを基準変動量ΔΩzfc0として噴射時間ETzfc_actが求められるため、燃焼環境にかかわらず基準微小噴射量Qzfc0の燃料を噴射するための噴射時間ETzfc_actが精度よく求められる。
【００３６】
本実施形態の制御装置６０においては、燃焼環境情報として大気圧Pairの値が用いられており、複数の大気圧PairA、PairB・・・の条件下において基準微小噴射量Qzfc0の燃料を噴射したときに生じる角速度Ωの基準変動量ΔΩzfc0A、ΔΩzfc0B・・・があらかじめ実験等で求められて制御装置６０に記憶されている。学習制御手段６６は、検出される大気圧Pair_actと、記憶されている基準変動量ΔΩzfc0A、ΔΩzfc0B・・・に対応する大気圧PairA、PairB・・・との関係に基づいて、現在の大気圧Pair_actに対応する基準変動量ΔΩzfc0を記憶されている基準変動量ΔΩzfc0A、ΔΩzfc0B・・・から補間計算によって求めるようになっている。そのため、記憶させる基準変動量ΔΩzfc0のサンプル数が少なくても、現在の大気圧Pair_actに応じた基準変動量ΔΩzfc0を用いて、基準微小噴射量Qzfc0の燃料を噴射するための噴射時間ETzfc_actが精度よく求められる。
【００３７】
補正係数演算手段６７は、インジェクタ制御手段６１によってインジェクタ１３の制御量を求める際の基準とされている基準インジェクタと、実際に使用されるインジェクタ１３との個体差に起因する指示噴射量Qtgtと実噴射量Qactとのずれを解消するための補正係数αを求めるようになっている。個体差のばらつきは、例えば、インジェクタ１３の噴射孔の大きさや弁体のストローク量、摺動性、噴射孔の詰まり具合、弁体のシート摩耗等の違いによって発生する。本実施形態の制御装置６０では、求められる補正係数αは、メイン噴射の前に実行される補助噴射実行時のインジェクタ１３の制御量の補正に用いられるようになっている。
【００３８】
具体的に、本実施形態において、制御装置６０には、基準インジェクタによって、あらかじめ定められた基準微小噴射量Qzfc0の燃料が噴射される基準噴射時間ETzfc0があらかじめ記憶されており、補正係数演算手段６７は、学習制御を行ったインジェクタ１３ごとに、基準噴射時間ETzfc0に対する学習された噴射時間ETzfc_actの比率（ETzfc_act／ETzfc0）を、学習制御実行時目標圧Ptgt_calにおける補正係数αとして求めるようになっている。
【００３９】
補正係数αが求められると、インジェクタ制御手段６１は、算出される目標燃料噴射量Qtgt又は通電時間に対して補正係数αを乗じる。その結果、インジェクタ１３による燃料の噴射時間が補正され、実噴射量Qactと目標燃料噴射量Qtgtとの誤差が低減される。特に、本実施形態の制御装置６０では、インジェクタ制御手段６１は、各気筒４１におけるメイン噴射の前に補助噴射を実行可能に構成されており、インジェクタ制御手段６１は、補助噴射を実行する際の制御量を、補正係数αを用いて補正するようになっている。補正係数αが、微小噴射を実行することによって得られるものであることから、この補助噴射を実行する際の目標補助噴射量Qtgt_pilotあるいはこれに対応する通電時間を補正した後の実際の補助噴射量Qact_pilotは、目標補助噴射量Qtgt_pilotに限りなく近づけられる。
【００４０】
３．制御方法のフローチャート
次に、これまで説明した制御装置６０によって実行される蓄圧式燃料噴射装置５０の制御方法の具体例を、図４及び図５のフローチャートに基づいて説明する。図４は、制御方法の全体的な流れを示すフローチャートであり、図５は、制御方法を具体的に示すフローチャートである。
【００４１】
まず、ステップＳ１において、制御装置６０は燃料無噴射状態を検出する。具体的には、ステップＳ１１においてアクセル操作量Accやエンジン回転数Neが検出された後、ステップＳ１２において目標燃料噴射量Qtgtが算出され、この目標燃料噴射量Qtgtの値に基づいてステップＳ１３において燃料無噴射状態か否かの判別が行われる。
【００４２】
燃料無噴射状態が検出されると、ステップＳ２において、制御装置６０は、学習制御を実行する際の基準変動量ΔΩzfc0を現在の燃焼環境情報に応じて設定する。具体的に、本実施形態の制御装置６０では、ステップＳ１４において大気圧Pair_actが検出された後、ステップＳ１５において、記憶されている基準変動量ΔΩzfc0A、ΔΩzfc0B・・・と、これらの基準変動量ΔΩzfc0A、ΔΩzfc0B・・・に対応する大気圧PairA、PairB・・・と、検出される大気圧Pair_actとに基づいて、現在の大気圧Pair_actに応じた基準変動量ΔΩzfc0が得られる。
【００４３】
基準変動数ΔΩzfc0が設定されると、ステップＳ３において、制御装置６０は学習制御を実行する。具体的には、ステップＳ１６において、今回の学習制御実行時目標圧Ptgt_calが目標レール圧Ptgtとして設定され、ステップＳ１７において、レール圧が制御される。次いで、ステップＳ１８において学習制御を実行するインジェクタ１３が選択された後、ステップＳ１９において、噴射時間ETを変えながら複数回の微小噴射が実行される。
【００４４】
微小噴射が実行される間、ステップＳ２０では角速度Ωが読込まれ、ステップＳ２１では、各噴射時間ETごとに角速度変動量ΔΩzfcが求められる。次いで、ステップＳ２２において、角速度変動量ΔΩzfcの値がステップＳ２（Ｓ１５）で設定された基準変動数ΔΩzfc0となる噴射時間ETzfc_actが求められる。このように実施される学習制御によって、現在の燃焼環境において、基準微小噴射量Qzfc0の燃料が噴射される噴射時間ETzfc_actが正確に学習される。
【００４５】
学習制御によって噴射時間ETzfc_actが学習されると、ステップＳ４（Ｓ２３）において、制御装置６０は、基準インジェクタによって基準微小噴射量Qzfc0の燃料が噴射されると想定される基準噴射時間ETzfc0に対する噴射時間ETzfc_actの比率（ETzfc_act／ETzfc0）を求め、その値を補正係数αとして更新する。
【００４６】
その結果、上述したステップＳ１３において、目標燃料噴射量Qtgtがゼロで無く、燃料無噴射状態にないと判別されて進んだステップＳ２４において、メイン噴射の前の補助噴射が実行される際には、目標補助噴射量Qtgt_pilot、又は目標補助噴射量Qtgt_pilot及びレール圧Prailに基づいて得られる通電時間に補正係数αを乗じることにより、補助噴射の噴射時間が補正され、補助噴射実行時の噴射量が目標補助噴射量Qtgt_pilotに合わせられるようになる。
【００４７】
燃焼環境情報として大気圧以外の情報を使用する場合においては、当該情報の複数の異なる値ごとに角速度Ωの基準変動量をあらかじめ実験等によって求めておくことで、同様の制御を実施することができる。異なる種類の複数の燃焼環境情報を使用して、学習制御に用いる基準変動数を得るようにしてもよい。
【００４８】
また、得られる補正係数αは、補助噴射実行時のインジェクタ１３の制御量の補正に用いるだけでなく、メイン噴射等の他の噴射を実行する際のインジェクタ１３の制御量の補正に用いることもできる。
【符号の説明】
【００４９】
１：燃料タンク、２：低圧フィードポンプ、５：高圧ポンプ、５ａ：加圧室、７：プランジャ、８：流量制御弁、１０：コモンレール、１２：圧力制御弁、１３：インジェクタ、１４：オーバーフローバルブ、１５：燃料吸入弁、１６：燃料吐出弁、１８：低圧供給通路、２１：レール圧センサ、３０ａ・３０ｂ・３０ｃ：リターン通路、３７：高圧供給通路、４０：内燃機関、４１：気筒、４２：ピストン、４３：クランクシャフト、４４：クランク角センサ、５０：蓄圧式燃料噴射装置、６０：制御装置、６１：インジェクタ制御手段、６２：無噴射状態検出手段、６３：圧力制御手段、６４：角速度検出手段、６５：燃焼環境検出手段、６６：学習制御手段、６７：補正係数演算手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の気筒内に燃料噴射を行うための蓄圧式燃料噴射装置及びその制御装置に関するものである。特に、製造公差や劣化等に起因するインジェクタの個体差による燃料噴射量のずれの補正を実行可能に構成された蓄圧式燃料噴射装置及びその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されるエンジンの気筒内に燃料を噴射する装置として、高圧ポンプによって加圧された燃料を一時的に蓄積するためのコモンレールを備えた蓄圧式燃料噴射装置が用いられている。このコモンレールには複数のインジェクタが接続されており、高圧の燃料が各インジェクタに供給された状態で各インジェクタの通電制御が行われることにより、所望の噴射タイミングでエンジンの気筒内に燃料が噴射される。
【０００３】
近年、ディーゼルエンジンにおいては、気筒内での燃料の燃焼性を向上させて燃焼音やＮＯXの低減を図ることを目的として、メイン噴射の前に微小量のパイロット噴射を実施することが一般的になっている。このパイロット噴射を実施するにあたって、燃焼音やＮＯXを低減する効果を十分に得るためには、微小噴射の噴射量を正確に制御することが求められる。しかしながら、インジェクタは、製造公差や経時劣化によって生じるインジェクタごとの噴射特性のばらつきに起因して、指示噴射量と実噴射量との間にずれが生じる場合がある。
【０００４】
このような噴射量のずれを学習して、燃料噴射制御の精度を高めることができる制御装置として、追加装備によるコストアップがなく、かつ噴射量学習を高精度に実施できるディーゼル機関の燃料噴射制御装置が提案されている。具体的には、インジェクタに対する指令噴射量がゼロ以下となる無噴射時に単発噴射を実施し、その単発噴射によって上昇するエンジン回転数の変化量と、単発噴射を実施したときのエンジン回転数との積をトルク比例量として算出し、トルク比例量から算出する発生トルクから実噴射量を推定するように構成した燃料噴射制御装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３６７８８号公報 （全文、全図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、内燃機関の気筒内の燃焼環境が異なる場合には、同一の噴射量の燃料が噴射された場合であっても同一の燃焼状態が得られない場合がある。例えば、図６に示すように、内燃機関が平地におかれている場合と高地におかれている場合とでは、大気中の酸素量が異なるために、噴射量Qが同一であるにもかかわらず燃焼状態が異なり、発生トルク（エンジン回転数の変化量＝角速度変動量）に差が生じやすい。このほか、内燃機関の冷却水温や外気温が異なることで燃焼温度に差が生じたり、ブースト圧が異なることで爆発力に差が生じたりして燃焼状態が異なることも考えられる。
【０００７】
そのため、特許文献１に記載されたような噴射量の学習制御が、燃焼状態の違いを考慮しないで実行されるようになっていると、あらかじめ記憶されている発生トルクと噴射量との関係が、単発噴射を実施したときの現実の関係とは異なっている場合には、推定される実噴射量と現実の噴射量との間に誤差が生じてしまい、補正後の燃料噴射量と目標噴射量とのずれを解消できないおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、内燃機関の無噴射状態において微小噴射を実行したときのクランク角速度の変動量が基準変動量となるときの噴射時間を学習してインジェクタの駆動制御を行う際の補正係数を算出するにあたり、現在の燃焼環境情報を検出するとともに検出される燃焼環境情報の値に応じて学習制御に使用する基準変動量を異ならせることによりこのような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、気筒内での燃焼状態が異なる場合であっても、基準噴射量の燃料が噴射される噴射時間が精度よく求められ、インジェクタの駆動制御を精度よく実行することができる蓄圧式燃料噴射装置及びその制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、複数のインジェクタが接続されたコモンレールを備えた蓄圧式燃料噴射装置を制御して内燃機関の気筒内への燃料噴射制御を実行する蓄圧式燃料噴射装置の制御装置において、指示噴射量に基づいて噴射時間を求めてインジェクタの駆動制御を行うインジェクタ制御手段と、内燃機関の気筒内の燃焼環境情報を検出する燃焼環境検出手段と、内燃機関への燃料無噴射状態を検出する無噴射状態検出手段と、燃料無噴射状態が検出されたときにコモンレール内の圧力を所定圧力に制御する圧力制御手段と、燃料無噴射状態が検出され、圧力が所定圧力となった後に、インジェクタ制御手段によって噴射時間を変えながら複数回の微小噴射を実行させ、微小噴射を実行したときの内燃機関のクランク角速度の変動量があらかじめ設定された基準噴射量によって得られる基準変動量となったときの噴射時間を学習する制御を実行する学習制御手段と、基準噴射量が得られると想定される基準噴射時間と学習された噴射時間とを用いてインジェクタの駆動制御を行う際の補正係数を算出する補正係数演算手段と、を備え、学習制御に使用する基準変動量を、燃焼環境検出手段によって検出される燃焼環境情報の値に応じて異ならせることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
【００１０】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置を構成するにあたり、基準変動量が燃焼環境情報の値に応じて設定された複数の基準変動量からなり、学習制御手段は、複数の基準変動量に対応するそれぞれの燃焼環境情報の値と、燃焼環境検出手段によって検出された燃焼環境情報の値と、複数の基準変動量の値と、に基づいて学習制御に使用する基準変動量を求めることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置を構成するにあたり、燃焼環境検出手段が、燃焼環境情報として、周囲の大気圧、内燃機関の冷却水温、周囲の外気温、内燃機関のブースト圧のいずれかを検出することが好ましい。
【００１２】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置を構成するにあたり、補正係数は、内燃機関の気筒の一サイクル中におけるメイン噴射の前に実行される補助噴射のための補正係数であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の別の態様は、上述したいずれかの制御装置を備えた蓄圧式燃料噴射装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の蓄圧式燃料噴射装置及びその制御装置によれば、クランク角速度の変動量が基準変動量となるときの微小噴射の噴射時間を学習してインジェクタの駆動制御を行う際の補正係数を算出するにあたり、現在の燃焼環境情報の値に応じた基準変動量を用いることによって、基準噴射量が得られる噴射時間を精度よく求めることができる。したがって、得られた噴射時間と基準噴射時間とに基づいて求められる補正係数を用いて、インジェクタの駆動制御を精度よく実行することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】蓄圧式燃料噴射装置の構成例について説明するための図である。
【図２】本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置の構成例を説明するためのブロック図である。
【図３】学習制御について説明するための図である。
【図４】本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置の制御の全体的な流れを示すフローチャート図である。
【図５】本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置の制御の具体例を示すフローチャート図である。
【図６】大気圧の違いによる燃焼性の違いを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の蓄圧式燃料噴射装置及びその制御装置に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、以下の実施の形態は、本発明の一態様を示すものであってこの発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものは同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
【００１７】
１．蓄圧式燃料噴射装置の全体的構成
図１は、本発明の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射装置５０の構成例を示している。この蓄圧式燃料噴射装置５０は、内燃機関４０の気筒４１に燃料を噴射するための装置であり、燃料タンク１と、低圧フィードポンプ２と、流量制御弁８と、高圧ポンプ５と、コモンレール１０と、圧力制御弁１２と、インジェクタ１３と、制御装置６０等を主たる要素として備えている。
【００１８】
内燃機関４０は、クランクシャフト４３の回転に伴ってピストン４２が気筒４１を往復動し、気筒４１が圧縮状態のときに気筒４１に燃料が噴射されて気筒４１で爆発を生じ、ピストン４２が押し下げられてクランクシャフト４３がさらに回転させられることで駆動する。この内燃機関４０には、クランクシャフト４３の回転位相であるクランク角を検出するためのクランク角センサ４４が設けられている。
【００１９】
低圧フィードポンプ２は、燃料タンク１内の燃料を吸い上げて高圧ポンプ５に供給する。低圧フィードポンプ２は、エンジン４０の動力によって駆動されるギアポンプや、バッテリーから供給される電流によって駆動される電磁ポンプ等が用いられる。
【００２０】
高圧ポンプ５は、低圧フィードポンプ２によって供給される燃料を加圧してコモンレール１０へ圧送する。高圧ポンプ５には、エンジン４０の駆動力によって上下動されるプランジャ７が備えられている。このプランジャ７の上下動によって容積が可変する加圧室５ａには、燃料吸入弁１５を介して燃料が流入するとともに、加圧された燃料が燃料吐出弁１６を介してコモンレール１０に圧送されるようになっている。
【００２１】
低圧フィードポンプ２と高圧ポンプ５とは低圧供給通路１８で接続されている。この低圧供給通路１８の途中には、高圧ポンプ５の加圧室５ａに供給される燃料の流量を比例制御するための流量制御弁８が備えられている。流量制御弁８よりも上流側の低圧供給通路１８には第１のリターン通路３０ａが接続されており、第１のリターン通路３０ａの他端側は燃料タンク１に連通している。この第１のリターン通路３０ａにはオーバーフローバルブ１４が備えられている。低圧フィードポンプ２によって過剰に供給された燃料は、第１のリターン通路３０ａを介して燃料タンク１へ戻されるようになっている。
【００２２】
高圧ポンプ５と高圧供給通路３７を介して接続されたコモンレール１０は、高圧ポンプ５によって圧送される高圧の燃料を蓄積するとともに、複数のインジェクタ１３に対して、均等な圧力で燃料を供給する。コモンレール１０に接続されたそれぞれのインジェクタ１３は、通電制御によって開閉の制御が行われ、コモンレール１０から圧送される燃料をエンジン４０の気筒４１に噴射する。このインジェクタ１３には、インジェクタ１３の開閉の制御に伴って排出されるリーク燃料を燃料タンク１に戻すための第３のリターン通路３０ｃが接続されている。第３のリターン通路３０ｃの他端は燃料タンク１に連通している。
【００２３】
また、コモンレール１０にはレール圧センサ２１が設けられている。このレール圧センサ２１のセンサ値はレール圧制御に用いられる。また、コモンレール１０には、コモンレール１０から排出する燃料の流量を比例制御するための圧力制御弁１２が備えられた第２のリターン通路３０ｂが接続されている。第２のリターン通路３０ｂの他端は、燃料タンク１に連通している。
【００２４】
２．制御装置
図２は、本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置５０に備えられた制御装置６０の構成のうち、学習制御に関連する部分を機能的なブロックで表した図を示している。
この制御装置６０は、公知の構成からなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、インジェクタ制御手段６１と、無噴射状態検出手段６２と、圧力制御手段６３と、角速度検出手段６４と、燃焼環境検出手段６５と、学習制御手段６６と、補正係数演算手段６７等を主たる構成要素として備えている。これらの各手段は、具体的にはマイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現される。また、制御装置６０には図示しないＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶手段が備えられ、読み込んだ各種の情報や演算結果が記憶される。
【００２５】
このうち、インジェクタ制御手段６１は、エンジン回転数Neやアクセル操作量Acc等に基づいて目標燃料噴射量Qtgtを求めるとともに、レール圧センサ２１によって検出される実レール圧Pact及び目標燃料噴射量Qtgtに基づいてインジェクタ１３の通電時間を求めて、インジェクタ１３のアクチュエータに対して通電の指示を出力するようになっている。
【００２６】
また、インジェクタ制御手段６１は、学習制御手段６６から学習制御実行の指示を受けると、学習制御を行うインジェクタ１３から、一サイクル中に一回の微小噴射を、噴射時間を変えながら複数回実行する制御を行うようになっている。この微小噴射は、内燃機関４０の出力に大きく影響しない程度の微小量、例えば、１〜３mm3程度の燃料噴射が行われる。また、無噴射状態検出手段６２は、インジェクタ制御手段６１で求められる目標燃料噴射量Qtgtがゼロになったときに、無噴射状態を検出するようになっている。
【００２７】
圧力制御手段６３は、エンジン回転数Neやアクセル操作量Acc等に基づいてレール圧の目標値（以下「目標レール圧」と称する。）Ptgtを求めるとともに、目標レール圧Ptgtと実レール圧Pactとの差分に基づいて流量制御弁８又は圧力制御弁１２の少なくとも一つの弁への通電量をフィードバック制御するようになっている。また、圧力制御手段６３は、無噴射状態検出手段６２によって無噴射状態が検出されると、目標レール圧Ptgtを学習制御実行時目標圧Ptgt_calに設定し、レール圧の制御を行う。学習制御実行時目標圧Ptgt_calは一定の値であっても良いし、複数の値から選択されるようになっていてもよいが、本実施形態においては、メイン噴射の実行前に補助噴射が実行されうるレール圧に応じて設定されている。
【００２８】
角速度検出手段６４は、クランク角センサ４４のセンサ信号Sωを単位時間ごとに継続的に読込み、単位時間当たりのクランクシャフト４３の回転変位に基づいて角速度Ωを検出する。
【００２９】
燃焼環境検出手段６５は、内燃機関４０の気筒４１での燃料の燃焼条件に影響を与える燃焼環境情報を検出するようになっている。この燃焼環境検出手段６５は、内燃機関４０の発生トルクに影響を与える要素の状態を検出できるようになっていればよい。一例として、燃焼環境検出手段６５は、周囲の大気圧Pairや内燃機関４０の冷却水温Tcool、周囲の外気温Tair、内燃機関４０のブースト圧Pboost等を検出するように構成されるが、本実施形態において燃焼環境検出手段６５は大気圧センサのセンサ情報等に基づいて周囲の大気圧Pairを検出するようになっている。大気圧Pairは、現在車両がおかれている高度によって異なり、すなわち、大気中の酸素量が反映される情報である。
【００３０】
学習制御手段６６は、実際に使用されているインジェクタ１３によって基準微小噴射量Qzfc0の燃料が噴射される噴射時間ETzfc_actを学習する制御を実行するようになっている。具体的に、学習制御手段６６は、インジェクタ１３によって基準微小噴射量Qzfc0の燃料が噴射される噴射時間ETzfc_actを、後述するように内燃機関４０の角速度の変動量（以下「角速度変動量」と称する。）ΔΩzfcに基づいて求めるようになっている。
【００３１】
ここで、学習制御手段６６によって実行される学習制御の基本的な考え方を図３に基づいて具体的に説明する。
学習制御手段６６は、無噴射状態が検出され、実レール圧Pactが学習制御実行時目標圧Ptgt_calに制御されると、学習制御を行うインジェクタ１３から、一サイクル中に一回の微小噴射を、噴射時間ETを変えながら複数回実行させるよう、燃料噴射弁制御手段６１に対して学習制御実行の指示を送る。微小噴射が実行されると、燃料が噴射された気筒４１における圧縮行程から膨張工程にかけて、内燃機関４０の角速度Ωが増大する。
【００３２】
また、学習制御手段６６は、燃料噴射弁制御手段６１によって学習制御を行うインジェクタ１３から微小噴射が実行されるごとに、この微小噴射が行われたときの角速度Ωのピークを、微小噴射が行われなかったときの角速度のピークと比較し、角速度変動量ΔΩzfcを求める。このように微小噴射を噴射時間ETを変えながら複数回実行することで、生じた角速度変動量ΔΩzfcと噴射時間ETとの関係が得られる。
【００３３】
このとき、異なる噴射時間ETでの微小噴射実行時におけるそれぞれの角速度のピークは、例えば、ある噴射時間ETの微小噴射をそれぞれ一回ずつ実行したときの角速度のピーク値を用いるようにすることができる。あるいは、ある噴射時間ETの微小噴射をそれぞれ複数回実行し、それぞれの微小噴射実行時における角速度のピークの平均値をその噴射時間ETの微小噴射実行時の角速度のピーク値として用いるようにすることもできる。
【００３４】
また、学習制御手段６６は、制御装置６０にあらかじめ記憶されている実噴射量Qactと角速度変動量ΔΩzfcとの関係を示すデータ（図３中のデータＡ）を参照可能になっており、角速度変動量ΔΩzfcが基準変動量ΔΩzfc0となったときの微小噴射の噴射時間ETzfc_actを学習するようになっている。この基準変動量ΔΩzfc0は、基準微小噴射量Qzfc0の燃料が噴射されたときに生じる角速度変動量ΔΩzfcの値として、あらかじめ実験等により求められる値である。
【００３５】
このようにして噴射時間ETzfc_actを学習するにあたり、内燃機関４０の気筒４１における燃料の燃焼状態の違いによって、同じ基準微小噴射量Qzfc0の燃料が噴射されていても、生じる角速度変動量ΔΩzfc0に違いが生じる。そのため、学習制御手段６６は、燃焼環境検出手段６５で検出される燃焼環境情報に応じた基準変動量ΔΩzfc0を用いて学習制御を実行するようになっている。すなわち、学習制御が実行されるときの燃焼環境で基準微小噴射量Qzfc0の燃料が噴射されたときに想定される角速度変動量ΔΩを基準変動量ΔΩzfc0として噴射時間ETzfc_actが求められるため、燃焼環境にかかわらず基準微小噴射量Qzfc0の燃料を噴射するための噴射時間ETzfc_actが精度よく求められる。
【００３６】
本実施形態の制御装置６０においては、燃焼環境情報として大気圧Pairの値が用いられており、複数の大気圧PairA、PairB・・・の条件下において基準微小噴射量Qzfc0の燃料を噴射したときに生じる角速度Ωの基準変動量ΔΩzfc0A、ΔΩzfc0B・・・があらかじめ実験等で求められて制御装置６０に記憶されている。学習制御手段６６は、検出される大気圧Pair_actと、記憶されている基準変動量ΔΩzfc0A、ΔΩzfc0B・・・に対応する大気圧PairA、PairB・・・との関係に基づいて、現在の大気圧Pair_actに対応する基準変動量ΔΩzfc0を記憶されている基準変動量ΔΩzfc0A、ΔΩzfc0B・・・から補間計算によって求めるようになっている。そのため、記憶させる基準変動量ΔΩzfc0のサンプル数が少なくても、現在の大気圧Pair_actに応じた基準変動量ΔΩzfc0を用いて、基準微小噴射量Qzfc0の燃料を噴射するための噴射時間ETzfc_actが精度よく求められる。
【００３７】
補正係数演算手段６７は、インジェクタ制御手段６１によってインジェクタ１３の制御量を求める際の基準とされている基準インジェクタと、実際に使用されるインジェクタ１３との個体差に起因する指示噴射量Qtgtと実噴射量Qactとのずれを解消するための補正係数αを求めるようになっている。個体差のばらつきは、例えば、インジェクタ１３の噴射孔の大きさや弁体のストローク量、摺動性、噴射孔の詰まり具合、弁体のシート摩耗等の違いによって発生する。本実施形態の制御装置６０では、求められる補正係数αは、メイン噴射の前に実行される補助噴射実行時のインジェクタ１３の制御量の補正に用いられるようになっている。
【００３８】
具体的に、本実施形態において、制御装置６０には、基準インジェクタによって、あらかじめ定められた基準微小噴射量Qzfc0の燃料が噴射される基準噴射時間ETzfc0があらかじめ記憶されており、補正係数演算手段６７は、学習制御を行ったインジェクタ１３ごとに、基準噴射時間ETzfc0に対する学習された噴射時間ETzfc_actの比率（ETzfc_act／ETzfc0）を、学習制御実行時目標圧Ptgt_calにおける補正係数αとして求めるようになっている。
【００３９】
補正係数αが求められると、インジェクタ制御手段６１は、算出される目標燃料噴射量Qtgt又は通電時間に対して補正係数αを乗じる。その結果、インジェクタ１３による燃料の噴射時間が補正され、実噴射量Qactと目標燃料噴射量Qtgtとの誤差が低減される。特に、本実施形態の制御装置６０では、インジェクタ制御手段６１は、各気筒４１におけるメイン噴射の前に補助噴射を実行可能に構成されており、インジェクタ制御手段６１は、補助噴射を実行する際の制御量を、補正係数αを用いて補正するようになっている。補正係数αが、微小噴射を実行することによって得られるものであることから、この補助噴射を実行する際の目標補助噴射量Qtgt_pilotあるいはこれに対応する通電時間を補正した後の実際の補助噴射量Qact_pilotは、目標補助噴射量Qtgt_pilotに限りなく近づけられる。
【００４０】
３．制御方法のフローチャート
次に、これまで説明した制御装置６０によって実行される蓄圧式燃料噴射装置５０の制御方法の具体例を、図４及び図５のフローチャートに基づいて説明する。図４は、制御方法の全体的な流れを示すフローチャートであり、図５は、制御方法を具体的に示すフローチャートである。
【００４１】
まず、ステップＳ１において、制御装置６０は燃料無噴射状態を検出する。具体的には、ステップＳ１１においてアクセル操作量Accやエンジン回転数Neが検出された後、ステップＳ１２において目標燃料噴射量Qtgtが算出され、この目標燃料噴射量Qtgtの値に基づいてステップＳ１３において燃料無噴射状態か否かの判別が行われる。
【００４２】
燃料無噴射状態が検出されると、ステップＳ２において、制御装置６０は、学習制御を実行する際の基準変動量ΔΩzfc0を現在の燃焼環境情報に応じて設定する。具体的に、本実施形態の制御装置６０では、ステップＳ１４において大気圧Pair_actが検出された後、ステップＳ１５において、記憶されている基準変動量ΔΩzfc0A、ΔΩzfc0B・・・と、これらの基準変動量ΔΩzfc0A、ΔΩzfc0B・・・に対応する大気圧PairA、PairB・・・と、検出される大気圧Pair_actとに基づいて、現在の大気圧Pair_actに応じた基準変動量ΔΩzfc0が得られる。
【００４３】
基準変動数ΔΩzfc0が設定されると、ステップＳ３において、制御装置６０は学習制御を実行する。具体的には、ステップＳ１６において、今回の学習制御実行時目標圧Ptgt_calが目標レール圧Ptgtとして設定され、ステップＳ１７において、レール圧が制御される。次いで、ステップＳ１８において学習制御を実行するインジェクタ１３が選択された後、ステップＳ１９において、噴射時間ETを変えながら複数回の微小噴射が実行される。
【００４４】
微小噴射が実行される間、ステップＳ２０では角速度Ωが読込まれ、ステップＳ２１では、各噴射時間ETごとに角速度変動量ΔΩzfcが求められる。次いで、ステップＳ２２において、角速度変動量ΔΩzfcの値がステップＳ２（Ｓ１５）で設定された基準変動数ΔΩzfc0となる噴射時間ETzfc_actが求められる。このように実施される学習制御によって、現在の燃焼環境において、基準微小噴射量Qzfc0の燃料が噴射される噴射時間ETzfc_actが正確に学習される。
【００４５】
学習制御によって噴射時間ETzfc_actが学習されると、ステップＳ４（Ｓ２３）において、制御装置６０は、基準インジェクタによって基準微小噴射量Qzfc0の燃料が噴射されると想定される基準噴射時間ETzfc0に対する噴射時間ETzfc_actの比率（ETzfc_act／ETzfc0）を求め、その値を補正係数αとして更新する。
【００４６】
その結果、上述したステップＳ１３において、目標燃料噴射量Qtgtがゼロで無く、燃料無噴射状態にないと判別されて進んだステップＳ２４において、メイン噴射の前の補助噴射が実行される際には、目標補助噴射量Qtgt_pilot、又は目標補助噴射量Qtgt_pilot及びレール圧Prailに基づいて得られる通電時間に補正係数αを乗じることにより、補助噴射の噴射時間が補正され、補助噴射実行時の噴射量が目標補助噴射量Qtgt_pilotに合わせられるようになる。
【００４７】
燃焼環境情報として大気圧以外の情報を使用する場合においては、当該情報の複数の異なる値ごとに角速度Ωの基準変動量をあらかじめ実験等によって求めておくことで、同様の制御を実施することができる。異なる種類の複数の燃焼環境情報を使用して、学習制御に用いる基準変動数を得るようにしてもよい。
【００４８】
また、得られる補正係数αは、補助噴射実行時のインジェクタ１３の制御量の補正に用いるだけでなく、メイン噴射等の他の噴射を実行する際のインジェクタ１３の制御量の補正に用いることもできる。
【符号の説明】
【００４９】
１：燃料タンク、２：低圧フィードポンプ、５：高圧ポンプ、５ａ：加圧室、７：プランジャ、８：流量制御弁、１０：コモンレール、１２：圧力制御弁、１３：インジェクタ、１４：オーバーフローバルブ、１５：燃料吸入弁、１６：燃料吐出弁、１８：低圧供給通路、２１：レール圧センサ、３０ａ・３０ｂ・３０ｃ：リターン通路、３７：高圧供給通路、４０：内燃機関、４１：気筒、４２：ピストン、４３：クランクシャフト、４４：クランク角センサ、５０：蓄圧式燃料噴射装置、６０：制御装置、６１：インジェクタ制御手段、６２：無噴射状態検出手段、６３：圧力制御手段、６４：角速度検出手段、６５：燃焼環境検出手段、６６：学習制御手段、６７：補正係数演算手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のインジェクタが接続されたコモンレールを備えた蓄圧式燃料噴射装置を制御して内燃機関の気筒内への燃料噴射制御を実行する蓄圧式燃料噴射装置の制御装置において、
指示噴射量に基づいて噴射時間を求めて前記インジェクタの駆動制御を行うインジェクタ制御手段と、
前記内燃機関の気筒内の燃焼環境情報を検出する燃焼環境検出手段と、
前記内燃機関への燃料無噴射状態を検出する無噴射状態検出手段と、
前記燃料無噴射状態が検出されたときに前記コモンレール内の圧力を所定圧力に制御する圧力制御手段と、
前記燃料無噴射状態が検出され、前記圧力が前記所定圧力となった後に、前記インジェクタ制御手段によって噴射時間を変えながら複数回の微小噴射を実行させ、前記微小噴射を実行したときの前記内燃機関のクランク角速度の変動量があらかじめ設定された基準噴射量によって得られる基準変動量となったときの噴射時間を学習する制御を実行する学習制御手段と、
前記基準噴射量が得られると想定される基準噴射時間と学習された前記噴射時間とを用いて前記インジェクタの駆動制御を行う際の補正係数を算出する補正係数演算手段と、を備え、
学習制御に使用する基準変動量を、前記燃焼環境検出手段によって検出される前記燃焼環境情報の値に応じて異ならせることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の制御装置。
【請求項２】
前記基準変動量が燃焼環境情報の値に応じて設定された複数の基準変動量からなり、
前記学習制御手段は、前記複数の基準変動量に対応するそれぞれの燃焼環境情報の値と、前記燃焼環境検出手段によって検出された燃焼環境情報の値と、前記複数の基準変動量の値と、に基づいて前記学習制御に使用する基準変動量を求めることを特徴とする請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置。
【請求項３】
前記燃焼環境検出手段が、前記燃焼環境情報として、周囲の大気圧、前記内燃機関の冷却水温、周囲の外気温、前記内燃機関のブースト圧のいずれかを検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置。
【請求項４】
前記補正係数は、前記内燃機関の気筒の一サイクル中におけるメイン噴射の前に実行される補助噴射のための補正係数であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載された制御装置を備えた蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項１】
複数のインジェクタが接続されたコモンレールを備えた蓄圧式燃料噴射装置を制御して内燃機関の気筒内への燃料噴射制御を実行する蓄圧式燃料噴射装置の制御装置において、
指示噴射量に基づいて噴射時間を求めて前記インジェクタの駆動制御を行うインジェクタ制御手段と、
前記内燃機関の気筒内の燃焼環境情報を検出する燃焼環境検出手段と、
前記内燃機関への燃料無噴射状態を検出する無噴射状態検出手段と、
前記燃料無噴射状態が検出されたときに前記コモンレール内の圧力を所定圧力に制御する圧力制御手段と、
前記燃料無噴射状態が検出され、前記圧力が前記所定圧力となった後に、前記インジェクタ制御手段によって噴射時間を変えながら複数回の微小噴射を実行させ、前記微小噴射を実行したときの前記内燃機関のクランク角速度の変動量があらかじめ設定された基準噴射量によって得られる基準変動量となったときの噴射時間を学習する制御を実行する学習制御手段と、
前記基準噴射量が得られると想定される基準噴射時間と学習された前記噴射時間とを用いて前記インジェクタの駆動制御を行う際の補正係数を算出する補正係数演算手段と、を備え、
学習制御に使用する基準変動量を、前記燃焼環境検出手段によって検出される前記燃焼環境情報の値に応じて異ならせることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の制御装置。
【請求項２】
前記基準変動量が燃焼環境情報の値に応じて設定された複数の基準変動量からなり、
前記学習制御手段は、前記複数の基準変動量に対応するそれぞれの燃焼環境情報の値と、前記燃焼環境検出手段によって検出された燃焼環境情報の値と、前記複数の基準変動量の値と、に基づいて前記学習制御に使用する基準変動量を求めることを特徴とする請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置。
【請求項３】
前記燃焼環境検出手段が、前記燃焼環境情報として、周囲の大気圧、前記内燃機関の冷却水温、周囲の外気温、前記内燃機関のブースト圧のいずれかを検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置。
【請求項４】
前記補正係数は、前記内燃機関の気筒の一サイクル中におけるメイン噴射の前に実行される補助噴射のための補正係数であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載された制御装置を備えた蓄圧式燃料噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２５６８３９（Ｐ２０１１−２５６８３９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３４３８９（Ｐ２０１０−１３４３８９）
【出願日】平成２２年６月１１日（２０１０．６．１１）
【出願人】（０００００３３３３）ボッシュ株式会社 (510)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１１日（２０１０．６．１１）
【出願人】（０００００３３３３）ボッシュ株式会社 (510)
【Ｆターム（参考）】
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