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JP2000018078A - コモンレール圧力の圧力降下開始時期特定方法，並びにエンジンの燃料噴射方法及びその装置 - Google Patents

コモンレール圧力の圧力降下開始時期特定方法，並びにエンジンの燃料噴射方法及びその装置

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Publication number
JP2000018078A
JP2000018078A JP10184210A JP18421098A JP2000018078A JP 2000018078 A JP2000018078 A JP 2000018078A JP 10184210 A JP10184210 A JP 10184210A JP 18421098 A JP18421098 A JP 18421098A JP 2000018078 A JP2000018078 A JP 2000018078A
Authority
JP
Japan
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injection
pressure
common rail
timing
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10184210A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhiro Nishiyama
康宏 西山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Isuzu Motors Ltd filed Critical Isuzu Motors Ltd
Priority to JP10184210A priority Critical patent/JP2000018078A/ja
Priority to EP99305116A priority patent/EP0969196B1/en
Priority to DE69924187T priority patent/DE69924187T2/de
Priority to US09/345,438 priority patent/US6227168B1/en
Publication of JP2000018078A publication Critical patent/JP2000018078A/ja
Priority to US09/802,864 priority patent/US6463910B2/en
Pending legal-status Critical Current

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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/401—Controlling injection timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
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    • F02D41/3836—Controlling the fuel pressure
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は，各インジェクタの燃料噴射時期に
バラツキがあっても，燃料噴射時期が基本目標噴射時期
に一致するようにインジェクタへの噴射指令信号の出力
時期を決定し，エンジンの排気ガス性能等の向上を図
る。 【解決手段】 本発明は，検出したコモンレール圧力の
波形のフィルタリング処理を行って圧力データを得ると
ともに，所定時点から圧力降下が始まって最初の極小値
を取る時点Ｔ3 までの圧力データを用いて近似直線Ｌｄ
を算出し，近似直線Ｌｄと圧力データとの差が最も大き
い時点をもってコモンレール圧力の圧力降下開始時期Ｔ
2 とみなす。時期Ｔ2 に基づいて，インジェクタへの噴
射指令信号の出力時期Ｔ0 から実際の燃料噴射時期Ｔ1
までの時間遅れΔＴｄを算出する。噴射指令信号の出力
時期Ｔ0 を，運転状態から求められる基本目標噴射時期
Ｔｂから時間遅れΔＴｄを逆上った時期として決定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，コモンレールか
ら燃料の供給を受けてインジェクタから燃料を燃焼室に
噴射するエンジンの燃料噴射方法及びその装置，並びに
それらに適用されるコモンレール圧力の圧力降下開始時
期特定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，ディーゼルエンジンのようなエン
ジンの燃料噴射制御に関して，燃料噴射圧力の高圧化を
図り，且つ燃料の噴射タイミング及び噴射量等の噴射特
性をエンジンの運転状態に応じて最適に制御する方法と
して，コモンレール式燃料噴射システムが知られてい
る。コモンレール式燃料噴射システムは，燃料ポンプに
よって所定圧力に加圧された燃料を複数のインジェクタ
に対して共通するコモンレールに貯留し，コモンレール
に貯留した燃料を各インジェクタから対応する燃焼室内
に噴射する燃料噴射システムである。コントローラは，
加圧された燃料が各インジェクタにおいてエンジンの運
転状態に対して最適な噴射条件で噴射されるように，コ
モンレールの燃料圧と各インジェクタに設けられた制御
弁の作動とを制御している。
【０００３】従来のコモンレール式燃料噴射システムを
図７を参照して説明する。複数のインジェクタ１への燃
料供給は，コモンレール２から，燃料流路の一部を構成
する分岐管３を通じて供給される。燃料タンク４からフ
ィルタ５を経てフィードポンプ６によって吸い上げられ
て所定の吸入圧力に加圧された燃料は，燃料管７を通じ
て燃料ポンプ８に送られる。燃料ポンプ８は，例えば，
エンジンによって駆動され，燃料をエンジンの運転状態
等に基づいて定められる高圧に昇圧して燃料管９を通じ
てコモンレール２に供給する，所謂，プランジャ式のサ
プライ用の燃料供給ポンプである。供給された燃料は所
定圧力に昇圧した状態でコモンレール２に貯留され，コ
モンレール２から各インジェクタ１に供給される。イン
ジェクタ１は，エンジンの型式（気筒数）に応じて複数
個設けられており，電子制御ユニットであるコントロー
ラ１２からの制御によって，コモンレール２から供給さ
れた燃料を，適当な噴射時期及び噴射量で対応する燃焼
室に噴射する。インジェクタ１から噴射される燃料の噴
射圧はコモンレール２に貯留されている燃料の圧力，即
ち，コモンレール圧力に略等しいので，噴射圧を制御す
るにはコモンレール圧力が制御される。
【０００４】燃料ポンプ８からリリーフされた燃料は，
戻し管１０を通じて燃料タンク４に戻される。また，分
岐管３からインジェクタ１に供給された燃料のうち，燃
焼室への噴射に費やされなかった燃料は，戻し管１１を
通じて燃料タンク４に戻される。コントローラ１２に
は，エンジン回転数Ｎｅを検出するためのエンジン気筒
判別センサ及びクランク角度センサ，アクセル操作量Ａ
ｃｃを検出するためのアクセル開度センサ，冷却水温度
を検出するための水温センサ，並びに吸気管内圧力を検
出するための吸気管内圧力センサ等のエンジンの運転状
態を検出するための各種センサからの信号が入力され
る。コントローラ１２は，これらの信号に基づいて，エ
ンジン出力が運転状態に即した最適出力になるように，
インジェクタ１による燃料の噴射特性，即ち，燃料の噴
射時期及び噴射量を制御する。また，コモンレール２に
は圧力センサ１３が設けられており，圧力センサ１３に
よって検出されたコモンレール圧力の検出信号がコント
ローラ１２に送られる。インジェクタ１から燃料が噴射
されることでコモンレール２内の燃料が消費されてコモ
ンレール圧力が圧力降下すると，コントローラ１２は，
コモンレール圧力が一定となるように燃料ポンプ８の吐
出量を制御する。
【０００５】従来，特公昭６０−６００２０号公報に記
載されているように，コモンレール式燃料噴射システム
では，エンジンの運転状態に応じて燃料の噴射圧力を目
標値に制御するとともに，この運転状態に応じた噴射特
性，即ち，燃料噴射量（燃料の噴射圧力と噴射期間とで
定まる）と燃料噴射時期とを算出し，その算出結果に基
づいて各インジェクタの作動を制御することによって，
エンジンの運転状態に対応した燃料噴射特性を実現して
いる。噴射圧力を定めるコモンレール圧力は，燃料ポン
プによって昇圧され且つ圧力調整弁で所定噴射圧に調整
される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】コモンレール式燃料噴
射システムは，コントローラがインジェクタに備わるソ
レノイド弁に噴射指令信号としてのコマンドパルスを供
給し，コマンドパルスに応答したソレノイドの励磁に基
づいて針弁がリフトし，インジェクタのノズル先端に設
けられた噴孔が開かれて燃料が噴射される。しかしなが
ら，通常は，コントローラがソレノイド弁へのコマンド
パルスを出力する時点から，実際にインジェクタの噴孔
から燃料噴射が開始される時点までの間には遅れ時間が
存在する。この遅れ時間は，駆動回路に存在する応答遅
れ，即ち，コントローラからソレノイドに向かってコマ
ンドパルスが発せられてからソレノイドが実際に励磁さ
れるまでの遅れと，ソレノイドが励磁されてから針弁が
リフトしそして燃料が噴孔から噴射されるまでのインジ
ェクタの機械的な遅れとに起因するものである。また，
コントローラから送られるコマンドパルスがＯＮする時
点が一定でも，インジェクタの個体差，経時変化等によ
り，各インジェクタの燃料噴射開始時期にバラツキが生
じることがある。
【０００７】従来のエンジンの燃料噴射装置では，この
ような遅れ時間を一定とみなして対応しており，遅れ時
間のバラツキを考慮していない。従って，遅れ時間の経
年変化や個々のインジェクタ毎のバラツキによって，燃
料の最適な燃焼が行われず，排気ガス性能の悪化を招い
たり，各気筒における燃料の燃焼の時期の相違によって
エンジンが振動するという問題がある。
【０００８】また，ディーゼルエンジンの燃料噴射時期
を正確に把握しようとする燃料噴射時期の検出方法及び
装置として，特開平８−２１０１７４号公報に開示され
たものがある。この公報に開示された燃料噴射時期の検
出方法及び装置は，ディーゼルエンジンの燃料噴射ポン
プと燃料噴射ノズルとを接続する燃料配管の圧力を検出
し，この検出圧力が一定の高圧値に達した後，最初に発
生した所定値以上の圧力降下を検知し，この圧力降下開
始時を燃料噴射開始時期と判定している。
【０００９】しかしながら，上記公報に開示された燃料
噴射時期の検出方法及び装置は，各インジェクタへ燃料
を分配する分配型又は列型のポンプを用いた燃料噴射シ
ステムを対象としており，コモンレール式燃料噴射シス
テムを対象としているのではなく，本来のシステムの型
式が異なっている。
【００１０】また，コモンレール式燃料噴射システムに
おける燃料噴射時期制御方法及び装置として，特開平１
０−４７１３７号公報に開示されたものがある。この公
報に開示されたものは，コモンレールに圧力センサを設
け，インジェクタからの燃料噴射後におけるコモンレー
ル圧力が減少する時期を検出し，この時期に対して噴射
ノズルからコモンレールへの圧力波の伝播時間を遡行さ
せることにより実際の燃料噴射の開始時期を算出し，こ
の実際の燃料噴射の開始時期と噴射開始時期の目標値と
の差を記憶しておき，この記憶値によって次回の噴射時
の目標噴射時期を補正するようにしたものである。即
ち，この公報に開示されたものは，コモンレール圧力の
圧力降下開始時期を検出し，補正制御するというもので
ある。
【００１１】しかしながら，燃料噴射に基づくコモンレ
ール圧力は実際には脈動を伴うので，コモンレール圧力
の圧力降下開始時期を正確に検出することは現実には非
常に困難なことである。この点に関し，上記特開平１０
−４７１３７号公報には，圧力降下開始時期をどのよう
な方法で検出するのかが具体的に何も記載されておら
ず，示唆もされていない。
【００１２】本願出願人は，コモンレール式燃料噴射シ
ステムにおいて，各インジェクタの燃料噴射開始時期を
正確に制御できるようにするためには，圧力降下開始時
期の正確な特定が重要であるとの認識から，既に先の出
願（特願平９−２７７９７４号）においても，コモンレ
ール圧力の圧力降下開始時期を正確に特定するための一
つの方法を提案し，ある程度満足のいく結果を得ている
が，まだ改良の余地が残されている。従って，コモンレ
ール式燃料噴射システムにおいては，各インジェクタの
燃料噴射開始時期を正確に制御するために，コモンレー
ル圧力の圧力降下開始時期を如何にして正確に特定する
かが重要な課題となっている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
課題を解決することであり，コモンレール式燃料噴射シ
ステムにおいて，各インジェクタからの燃料噴射時期に
バラツキがあっても，インジェクタが燃料を噴射すると
燃料噴射量に応じてコモンレール圧力が圧力降下するこ
とに着目して，コモンレール圧力を検出し，コモンレー
ル圧力が圧力降下し始める時期から実際にインジェクタ
が燃料を噴射した開始時期を正確に求めることができる
エンジンの燃料噴射方法及びその装置，並びにそれらに
適用されるコモンレール圧力の圧力降下開始時期特定方
法を提供することである。
【００１４】この発明は，コモンレール圧力を検出し，
検出した前記コモンレール圧力の波形のフィルタリング
処理を行って圧力データを得ると共に，時間と前記圧力
データとを座標軸とする前記圧力データの変動曲線にお
いて圧力降下前の所定時点から圧力降下が始まって最初
の極小値をとる時点までの前記圧力データを用いて前記
変動曲線の近似直線を算出し，前記近似直線と前記圧力
データとの差が最も大きい時点をもってコモンレール圧
力の圧力降下開始時期と決定することから成るコモンレ
ール圧力の圧力降下開始時期特定方法に関する。
【００１５】前記コモンレール圧力の圧力降下開始時期
特定方法において，圧力降下前の所定時点は燃料の噴射
指令信号を出力した時点であることが好ましい。なお，
コモンレール圧力の検出は噴射指令信号を出力した時点
から行ってもよいし，あるいはコマンドパルス発信前の
コモンレール圧力安定状態から行うようにしてもよい。
また，前記近似直線は圧力データを基に最小自乗法を用
いて算出することが好ましい。この圧力降下開始時期特
定方法によれば，圧力降下開始時期を正確に特定するこ
とができる。
【００１６】また，この発明は，燃料ポンプによって送
り出された燃料をコモンレールに貯留し，前記コモンレ
ールからの前記燃料を噴射指令信号に基づいて駆動され
るインジェクタに形成された噴孔から燃焼室に噴射し，
エンジン運転状態に基づいて予め決められている基本目
標噴射時期から現在の前記エンジン運転状態に対応した
前記基本目標噴射時期を決定し，少なくとも燃料噴射開
始後の前記コモンレール圧力の圧力降下開始時期を変数
とする予め定められた関数によって前記噴射指令信号の
出力時期から前記インジェクタの燃料噴射が開始される
燃料噴射時期までの噴射遅れ時間を求め，前記基本目標
噴射時期と前記噴射遅れ時間とから前記噴射指令信号の
前記出力時期を決定するものであって，前記圧力降下開
始時期を請求項１に記載の圧力降下開始時期特定方法に
よって算出した圧力降下開始時期としたことから成るエ
ンジンの燃料噴射方法に関する。
【００１７】更に，この発明は，燃料ポンプによって送
り出された燃料を貯留するコモンレール，前記コモンレ
ールから供給される前記燃料を燃焼室に噴射する噴孔が
形成されたインジェクタ，エンジン運転状態を検出する
運転状態検出手段，前記コモンレールの圧力を検出する
圧力センサ，及び前記インジェクタへの噴射指令信号を
出力すると共に前記運転状態検出手段が検出した前記エ
ンジン運転状態に基づいて予め決められた基本目標噴射
時期から現在の前記エンジン運転状態に対応した前記基
本目標噴射時期を決定し，且つ少なくとも燃料噴射開始
後の前記コモンレール圧力の圧力降下開始時期を変数と
する予め定められた関数によって前記噴射指令信号の出
力時期から前記インジェクタからの燃料噴射が開始され
る燃料噴射時期までの噴射遅れ時間を求め，前記基本目
標噴射時期と前記噴射遅れ時間とから前記噴射指令信号
の前記出力時期を決定するコントローラを具備し，前記
コントローラは，検出した前記コモンレール圧力の波形
のフィルタリング処理を行って圧力データを得るととも
に，時間と前記圧力データとを座標軸とする前記圧力デ
ータの変動曲線において圧力降下前の所定時点から圧力
降下が始まって最初の極小値をとる時点までの前記圧力
データを用いて前記変動曲線の近似直線を算出し，前記
近似直線と前記圧力データとの差が最も大きい時点をも
ってコモンレール圧力の圧力降下開始時期と決定するこ
とから成るエンジンの燃料噴射装置に関する。
【００１８】このエンジンの燃料噴射方法及びその装置
において，燃料噴射に基づくコモンレール圧力の圧力降
下開始時期は，時間とコモンレール圧力をローパスフィ
ルタでフィルタリング処理して得た圧力データ（コモン
レール圧力）とを座標軸とするグラフにおいて，圧力デ
ータが最初の極小値をとるまでの圧力降下中の変動曲線
を最小自乗法で近似した近似直線を算出し，近似直線と
圧力データとの差が最大値となる時点の時間座標として
求められる。即ち，近似直線と圧力データとの差が最大
値となる時点の時間座標をコモンレール圧力の圧力降下
開始時期とみなすこととする。また，そのようにみなし
たコモンレール圧力の圧力降下開始時期を用いても，実
験によって噴射指令時期からの燃料噴射時期までの噴射
遅れ時間を求める上で，実用上差し支えがない。
【００１９】更に，このエンジンの燃料噴射方法及びそ
の装置において，噴射指令信号の出力時期から燃料噴射
時期までの噴射遅れ時間は，複数個用意されたインジェ
クタ毎に算出される。気筒毎における差異，即ち，コモ
ンレール圧力を検出する圧力センサとインジェクタの噴
孔との距離の違いは，圧力変化の伝播時間に影響する。
なお，気筒毎における差異には，使用するインジェクタ
や分岐管等の個体バラツキも含められる。
【００２０】この発明は，上記のように，燃料噴射開始
後のコモンレール圧力の圧力降下開始時期に基づいて，
噴射指令信号の出力時期から燃料噴射時期までの噴射遅
れ時間を予め定められた関数によって求め，基本目標噴
射時期と噴射遅れ時間とから以後の噴射指令信号の出力
時期を決定している。即ち，圧力センサによって検出さ
れたコモンレール圧力の圧力データから，コモンレール
圧力が圧力降下し始める時期を算出し，算出されたコモ
ンレール圧力の圧力降下開始時期から，噴射指令信号が
出力されてから実際に燃料が噴射され始めるまでの時間
（噴射遅れ時間）が予め定められた関数によって求めら
れる。アクセル操作量及びエンジン回転数等のエンジン
の運転状態から最適な噴射時期として求められた基本目
標噴射時期と上記のようにして求められた噴射遅れ時間
とから，インジェクタに与える噴射指令信号の出力時期
が決定される。従って，インジェクタの噴射指令信号に
対する応答性能に経年変化等の変化があったり，複数個
のインジェクタが設けられる場合に各インジェクタ毎に
燃料噴射時期のバラツキが存在していても，実際の燃料
噴射は，排気ガス性能や出力性能が適切となるように予
め決められた基本目標噴射時期に開始され，燃料噴射が
最適な噴射時期として求められた基本目標噴射時期に行
われるので，排気ガス性能や出力性能が向上する。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下，添付図面を参照して，この
発明の実施例を説明する。図１はコマンドパルス（噴射
指令信号），燃料噴射率，及びコモンレール圧力の時間
の経過に伴う変化を説明するグラフ，図２はこの発明に
基づく燃料噴射のメイン処理を示すフローチャート，図
３は図２に示すフローチャートの実行において気筒判別
信号による割込み処理を示すフローチャート，図４は図
３に示すフローチャートの実行において噴射遅れ時間を
算出するＤＳＰのメイン処理を示すフローチャート，図
５は図３に示すフローチャートの実行において噴射遅れ
時間を算出するためのコモンレール圧力データをバッフ
ァリングする１００ＫＨｚ割込み処理を示すフローチャ
ート，及び図６は図５に示すフローチャートの実行によ
ってバッファリングされたコモンレール圧力のデータか
ら噴射遅れ時間を算出するためのフローチャートであ
る。
【００２２】この発明によるエンジンの燃料噴射方法及
びその装置は，燃料噴射システムとして，図７に示した
コモンレール式燃料噴射システムが用いることができ
る。従って，システムとして採用される構成要素には，
図７に示した符号と同じ符号を用い，重複する説明は省
略する。
【００２３】図１に示されたグラフに基づいて，コマン
ドパルス，燃料噴射率及びコモンレール圧力の時間の経
過に伴う変化を説明する。各気筒ｎにおいて，上死点前
の時刻Ｔ0 （噴射指令信号の出力時期）でコマンドパル
スがＯＮとされると，時間遅れΔＴｄ後の燃料噴射時刻
Ｔ1 にインジェクタ１から燃料が噴射される。コモンレ
ール２の実圧力Ｐｆ（コモンレール圧力）は，燃料の噴
射が開始されても，直ちに圧力降下を示さず，やや遅れ
て圧力降下し始める。圧力センサ１３がコモンレール２
の実圧力Ｐｆの圧力降下を検知すると燃料ポンプ８を制
御してコモンレール２の圧力を回復するように燃料を供
給する。エンジンの運転状態から，上死点前に逆上るべ
き目標噴射時期指令値ΔＴｂが求められて，基本目標噴
射時期Ｔｂが設定され，コモンレール２の圧力降下開始
時期から時間遅れΔＴｄが求められて，噴射指令信号
（コマンドパルス）の出力時期Ｔ0 が決定される。
【００２４】目標噴射時期指令値ΔＴｂは，実際に燃料
の噴射を開始したい基本目標噴射時期Ｔｂを定めるため
の指令値であり，上死点より逆上るべき時間として求め
られものであり，エンジンの運転状態に応じて予めマッ
プ化されている。燃料噴射時期制御が適正に行われてい
る状態では，燃料噴射時刻Ｔ1 は，基本目標噴射時期Ｔ
ｂと一致している。噴射時期指令値ΔＴｃは，インジェ
クタ１への噴射指令信号の出力時期Ｔ0 を定めるための
指令値であり，上死点より逆上るべき時間として求めら
れるものである。更に，噴射遅れ時間ΔＴｄは，噴射指
令信号が出力されてから実際に燃料の噴射が開始される
までの遅れであって，インジェクタ毎に異なる値を示す
（特に，インジェクタによって値が異なることを強調す
るときには，気筒番号ｎに依存することを表すために，
ΔＴｄ（ｎ）と表す）。
【００２５】図２に示されたフローチャートに基づい
て，燃料噴射のメイン処理を説明する。なお，メイン処
理も，エンジンの燃料噴射を司るコントローラにおいて
は，必要な時間間隔で割込み処理されるものである。エ
ンジンの出力軸に設けられた回転数検出器がエンジン回
転に伴って発生するパルスによりエンジン回転数Ｎｅを
算出する（ステップ１，以下，ステップをＳで示す）。
アクセル操作量センサによって検出された信号により，
アクセル操作量Ａｃｃを算出する（Ｓ２）。前記Ｓ１で
検出されたエンジン回転数Ｎｅと，前記Ｓ２で検出され
たアクセル操作量Ａｃｃから，予め排気ガス，エンジン
出力及び搭乗者のフィーリングが適切になるようにチュ
ーニングされたマップに基づいて，基本燃料噴射量を算
出する（Ｓ３）。前記Ｓ１で検出されたエンジン回転数
Ｎｅと，前記Ｓ２で検出されたアクセル操作量Ａｃｃか
ら，上死点前に逆上るべき指令値としての目標噴射時期
指令値ΔＴｂが求められ，基本目標噴射時期Ｔｂを算出
する（Ｓ４）。また，前記Ｓ２で検出されたアクセル操
作量Ａｃｃに代えて，前記Ｓ３で算出された基本燃料噴
射量を用いてもよい。コモンレール圧力センサ１３によ
って検出された信号により，コモンレール２の実圧力，
即ち，コモンレール圧力Ｐｆを算出する（Ｓ５）。前記
Ｓ１で検出されたエンジン回転数Ｎｅと，前記Ｓ３で算
出された基本燃料噴射量とを用いて，そのときのエンジ
ン回転数Ｎｅに対して，算出された基本燃料噴射量を得
るために必要なコモンレール２の目標圧力，即ち，目標
コモンレール圧力Ｐｆ0 を算出する（Ｓ６）。前記Ｓ５
で検出するコモンレール圧力ＰｆがＳ６で算出した目標
コモンレール圧力Ｐｆ0 に一致するように，コントロー
ラ１２が可変容量式燃料ポンプ８を制御する（Ｓ７）。
以上の各処理は，エンジンの運転中において繰り返し続
行される。
【００２６】次に，図３に示すフローチャートに基づい
て，気筒判別信号による割込み処理について説明する。
気筒番号はｎで表される。前記Ｓ４で算出された上死点
前に逆上るべき目標噴射時期指令値ΔＴｂと，後述する
フローチャートで求められる，気筒ｎについての噴射遅
れ時間ΔＴｄ（ｎ）とから，次式によって噴射時期指令
値ΔＴｃを算出する（Ｓ１０）。 ΔＴｃ＝ΔＴｂ＋ΔＴｄ（ｎ） ここで，ΔＴｄ（ｎ）は気筒ごとに異なる値を取り得る
正の値である。エンジン回転数Ｎｅと，アクセル操作量
Ａｃｃから算出されて上死点前に逆上る時間として設定
された目標噴射時期指令値ΔＴｂと後述する手法で求め
られたΔＴｄ（ｎ）とを加算することで，上死点時刻か
ら噴射時期指令値ΔＴｃだけ逆上る時期として，コント
ローラ１２が出力する噴射指令信号の出力時期Ｔ0 を決
定する。次に，燃料噴射時期が修正されることによって
噴射すべき燃料の量の修正が必要となるため，燃料噴射
量を補正する（Ｓ１１）。前記Ｓ１１で補正された燃料
噴射量を噴射指令信号であるコマンドパルスのパルス幅
に変換する（Ｓ１２）。即ち，補正された燃料噴射量を
噴射すべく，インジェクタ１のソレノイドに印加してソ
レノイド弁が開弁している期間を定めるコマンドパルス
の幅を決定する。実際に燃料の噴射を実行し，コマンド
パルスのタイミング及び幅を出力レジスタに書き込む
（Ｓ１３）。以上のように，それぞれの気筒ｎについて
爆発行程の上死点前所定の時間において気筒判別信号が
検出されると，上記の割込み処理が実行され，噴射が終
了すると割込み処理に移行する図２のメイン処理に戻
る。
【００２７】次に，図４に示すフローチャートに基づい
て，前記Ｓ１０で言及した噴射遅れ時間ΔＴｄ（ｎ）を
算出するＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒ
ｏｃｅｓｓｏｒ）のメイン処理について説明する。ＤＳ
Ｐは，噴射遅れ時間を算出するためのバッファリングす
るデータ量が大量であり且つ短い処理時間に演算をする
必要があることからＣＰＵと並列処理を行うために採用
されているが，十分高速なＣＰＵを用いるのであれば，
必ずしもＤＳＰによる並列処理をする必要はない。取り
扱う各変数の初期化を行う（Ｓ２０）。次いで，ＤＳＰ
の初期化を行い，ＤＳＰの割込み処理の設定を行う（Ｓ
２１）。噴射遅れ時間ΔＴｄ（ｎ）を算出するのに必要
なデータがバッファリングされているか否かを判断する
（Ｓ２２）。この判断は，データバッファリング終了フ
ラッグＦｌａｇ２の状態に基づいて行われる。Ｆｌａｇ
２は，後述する１００ＫＨｚ割込み処理の中でセットさ
れる。データバッファリングが終了しているのであれば
Ｓ２３へ進み，データバッファリングが終了していない
のであれば，終了するまで待機することになる。噴射遅
れ時間ΔＴｄ（ｎ）を算出する（Ｓ２３）。具体的な算
出の仕方については，後で図５及び図６に示すフローチ
ャートに基づいて説明する。データバッファリング終了
フラッグ（Ｆｌａｇ２）をクリアし（Ｓ２４），次の噴
射遅れ時間ΔＴｄ（ｎ）を算出するための必要なデータ
の蓄積を待つ。
【００２８】次に，図５に示すフローチャートに基づい
て，１００ＫＨｚ割込み処理について説明する。噴射遅
れ時間ΔＴｄ（ｎ）を算出するため，１００ＫＨｚ周期
で，コモンレール圧力Ｐｆの値のバッファリングを行
う。バッファリングは，インジェクタ１のコマンドパル
スのＯＮ（立ち下がり）を検出した時に開始される。バ
ッファリングの終了は，コモンレール圧力Ｐｆの減少と
振動が確認されるまでの時間分を取得できるように，予
め定めておく。即ち，噴射遅れ時間とコモンレール圧力
の減少のバラツキを考慮して実験によって予め決めてお
く。データバッファリング中であることを示すフラッグ
（Ｆｌａｇ１）がセットされているか否かを判定する
（Ｓ３０）。データバッファリング中であればＳ３４に
移行するが，データバッファリング中でなければＳ３１
に進む。データバッファリング中でなければ，インジェ
クタ１のソレノイドを駆動するコマンドパルスのエッジ
を検出する（Ｓ３１）。コマンドパルスのエッジが検出
されればＳ３２へ進み，コマンドパルスのエッジが検出
されなければ１００ＫＨｚ割込み処理を終了する。コマ
ンドパルスのエッジが検出，即ち，噴射指令信号が出力
されたことが検出されたので，フラッグ（Ｆｌａｇ１）
がセットされる（Ｓ３２）。そのときのインジェクタ１
へのコマンドパルスが何番目の気筒に設けられたインジ
ェクタに対するものであるのかを取得する（Ｓ３３）。
気筒番号ｎは，図３における気筒判別信号割込み処理に
おいてメモリに記憶されている。既に，データバッファ
リング中であってフラッグ（Ｆｌａｇ１）がセットされ
ている，或いはコマンドパルスのエッジを検出した時か
ら，コモンレール圧力Ｐｆが，データ〔Ｄａｔａ
（ｉ）〕としてバッファリングされる（Ｓ３４）。コモ
ンレール圧力Ｐｆのデータ数ｉが，必要数Ｔｓだけ取得
できたか否かを判定する（Ｓ３５）。データ数ｉが，必
要数Ｔｓに到達していなければ，再度Ｓ３０に戻ってデ
ータの取得を続行する。データ数ｉが，必要数Ｔｓに到
達していれば，Ｓ３６以下に進み，データのバッファリ
ング処理を終了する。必要数Ｔｓは，噴射遅れ時間ΔＴ
ｄのバラツキの範囲が一定幅であることから，噴射遅れ
時間ΔＴｄの最大値の数倍程度をカバーする数としてお
く。データのバッファリング処理は，フラッグ（Ｆｌａ
ｇ１）をクリアし（Ｓ３６），データ数を表すバッファ
リングカウンタｉをクリアし（Ｓ３７），データバッフ
ァリング終了フラッグ（Ｆｌａｇ２）をセットする（Ｓ
３８）。
【００２９】更に，図６に示すフローチャートに基づい
て，バッファリングされたコモンレール圧力Ｐｆのデー
タを基に行う噴射遅れ時間ΔＴｄの算出方法について説
明する。圧力センサ１３で検出したコモンレール圧力Ｐ
ｆのデータは，ノイズを含んでいるので，ローパスフィ
ルタ等でフィルタリング処理を行う（Ｓ４０）。コモン
レール圧力Ｐｆについての圧力変動を求めるため，時間
微分を行う（Ｓ４１）。取得したコモンレール圧力Ｐｆ
のデータは，時間の経過に従った離散値データであるの
で，隣合ったデータ値の差分によって微分を計算するこ
とができる。一群のデータは，コマンドパルスの立ち下
がりを検出してから取得が開始される。コモンレール圧
力Ｐｆが圧力降下し始めてから最初に極小値をとる時点
Ｔ3を求める（Ｓ４２）。時期Ｔ3 は，Ｓ４１で求めた
時間微分が負から正に最初に変わる時期として求めるこ
とができる。コマンドパルスの立ち下がり時期Ｔ0 から
時期Ｔ3 までのコモンレール圧力Ｐｆのデータ（圧力デ
ータ）から一次回帰計算により近似直線Ｌｄ（図１にお
いて一点鎖線で示す）を算出する（Ｓ４３）。即ち，コ
マンドパルスの立ち下がり時期Ｔ0 から時期Ｔ3 までの
コモンレール圧力Ｐｆのデータを用いて最小自乗法によ
りコモンレール圧力Ｐｆの降下曲線の近似直線Ｌｄを算
出する。フィルタリング後のコモンレール圧力Ｐｆと近
似直線Ｌｄとの差が最大となる時点Ｐ1 を算出し，その
時点を圧力降下開始時期Ｔ2 とする（Ｓ４４）。時期Ｔ
2 は，コモンレール圧力の圧力降下開始時期とみなされ
る。次式により，噴射遅れ時間ΔＴｄ（ｎ）を算出する
（Ｓ４５）。 ΔＴｄ（ｎ）＝ｆ（Ｔ2 ，Ｐｆ，ｎ） ΔＴｄ（ｎ）は，近似直線Ｌｄとコモンレール圧力Ｐｆ
との差が最大である点Ｐ1 における時期Ｔ2 ，コモンレ
ール圧力Ｐｆ及び気筒番号ｎを変数として予め求められ
ている関数ｆに，上記各ステップで実際に求められた値
を当てはめることによって算出される。時期Ｔ2 が遅い
ほど実際の燃料噴射の開始も遅くなる傾向にあり，ま
た，気筒番号ｎの違い，即ち，コモンレールに設けられ
る圧力センサから遠い気筒ほど噴射遅れ時間ΔＴｄ
（ｎ）は大きな値となる。更に，時期Ｔ 2 及び気筒番号
ｎ以外にも，圧力降下開始前のコモンレール圧力Ｐｆの
大きさが異なると，圧力伝播速度の違いによって噴射遅
れ時間ΔＴｄ（ｎ）に影響が及ぶことも考えられる。な
お，コモンレール圧力Ｐｆの大きさの違いによる影響が
小さいようであれば，次式 ΔＴｄ（ｎ）＝ｆ（Ｔ2 ，ｎ） によって，噴射遅れ時間ΔＴｄ（ｎ）を算出してもよ
い。
【００３０】以上のように，実施例では，時間の経過に
従って，コマンドパルス，燃料噴射率，及びコモンレー
ル圧力を示したが，実質的に時間を示すものであれば，
他のもの，例えば，クランク角であってもよい。
【００３１】
【発明の効果】この発明によるコモンレール式燃料噴射
システムにおいて，燃料の噴射指令信号の出力時期から
実際の燃料噴射時期までの噴射遅れ時間を一定とみなし
て噴射遅れ時間のバラツキを考慮していない従来の燃料
噴射装置では，噴射指令信号の出力時期が当初は最適に
設定されていたとしても，噴射遅れ時間の経年変化によ
って燃料噴射開始時期が最適でなくなることもあるし，
また複数個のインジェクタが備わっている場合には個々
のインジェクタからの燃料噴射開始時期にバラツキが通
常存在する。そのため，エンジン毎は勿論のこと，同じ
エンジンでも各気筒において順次行われる燃焼時期のバ
ラツキによって，排気ガス性能の悪化やエンジンの振動
が生じていたが，この発明によるエンジンの燃料噴射方
法及びその装置においては，各インジェクタにおいて，
常に実際の燃料噴射を最適な基本目標噴射時期に行うこ
とができ，エンジンの排気ガス性能の悪化やエンジンの
振動を防止することができる。
【００３２】また，この発明によるエンジンの燃料噴射
方法及びその装置では，燃料噴射開始時期の決定のため
に，新規な圧力センサを必要とせず，既存のコモンレー
ルシステムに用いられているコモンレール圧力検出用の
圧力センサを利用し，その検出情報を処理することで，
燃料噴射開始時期を決定している。従って，分配型又は
列型のポンプを用いた燃料噴射システムの場合のよう
に，圧力センサを，燃料噴射ポンプと各インジェクタと
を接続する配管毎に新規部品として必要としていないの
で，部品点数を増加させることがなく，部品点数増によ
るコストの増加もない。更に，コモンレール式燃料噴射
システムでは，コモンレールの圧力を検出しているの
で，燃料噴射ポンプと燃料噴射ノズルとを接続する燃料
配管の圧力を所定圧力（閾値）と比較することで燃料噴
射の開始時期を検出する情報を得るのに比べて，エンジ
ンの運転状態に応じてコモンレールの燃料圧力が大幅に
変化しても，逐次対応することができる。
【００３３】また，この発明によるエンジンの燃料噴射
方法及びその装置は，コモンレール圧力の圧力降下開始
時期特定方法として，フィルタリング処理後のコモンレ
ール圧力の変動曲線における最初の極小値をとる時点ま
での圧力データから前記変動曲線の近似直線を算出し，
該近似直線と圧力データとの差が最も大きい時点をもっ
てコモンレール圧力の圧力降下開始時期とする方法を採
用することにより，先に出願したものに比べて，ＤＳＰ
の負担を軽減することができるとともに，燃料噴射量の
影響を低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】コモンレール式燃料噴射システムにおけるコマ
ンドパルス，燃料噴射率，及びコモンレール圧力の時間
の経過に伴う変化を説明するグラフである。
【図２】この発明に基づく燃料噴射のメイン処理を示す
フローチャートである。
【図３】図２に示すフローチャートの実行において気筒
判別信号による割込み処理を示すフローチャートであ
る。
【図４】図３に示すフローチャートの実行において噴射
遅れ時間を算出するためのＤＳＰのメイン処理を示すフ
ローチャートである。
【図５】図３に示すフローチャートの実行において噴射
遅れ時間を算出するためのコモンレール圧力のデータを
バッファリングする１００ＫＨｚ割込み処理を示すフロ
ーチャートである。
【図６】図５に示すフローチャートの実行によってバッ
ファリングされたコモンレール圧力のデータから，噴射
遅れ時間を算出するためのフローチャートである。
【図７】コモンレール式燃料噴射システムを示す概略図
である。
【符号の説明】
１ インジェクタ ２ コモンレール ８ 燃料ポンプ １２ コントローラ １３ 圧力センサ Ｎｅ エンジン回転数 Ａｃｃ アクセル操作量 ｎ 気筒番号 Ｐｆ コモンレール圧力 Ｔ0 噴射指令信号の出力時期 Ｔ1 燃料噴射時期 Ｔ2 圧力降下開始時期 Ｔ3 極小値をとる時点 Ｔｂ 基本目標噴射時期 ΔＴｄ 噴射遅れ時間 ΔＴｃ 噴射時期指令値 ΔＴｂ 目標噴射時期指令値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G084 AA01 BA14 BA15 DA10 DA20 DA22 DA23 DA39 EA01 EA05 EA11 EB11 EB24 EB25 EC02 EC03 FA00 FA10 FA17 FA33 FA39 3G301 HA02 JA05 JA09 JA12 JA15 JA21 JA37 MA18 NA01 NA08 NB07 NB15 NC02 NC08 ND01 PB05A PB08A PB08Z PE01Z PE05Z PF03Z

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コモンレール圧力を検出し，検出した前
    記コモンレール圧力の波形のフィルタリング処理を行っ
    て圧力データを得ると共に，時間と前記圧力データとを
    座標軸とする前記圧力データの変動曲線において圧力降
    下前の所定時点から圧力降下が始まって最初の極小値を
    とる時点までの前記圧力データを用いて前記変動曲線の
    近似直線を算出し，前記近似直線と前記圧力データとの
    差が最も大きい時点をもってコモンレール圧力の圧力降
    下開始時期と決定することから成るコモンレール圧力の
    圧力降下開始時期特定方法。
  2. 【請求項２】 燃料ポンプによって送り出された燃料を
    コモンレールに貯留し，前記コモンレールからの前記燃
    料を噴射指令信号に基づいて駆動されるインジェクタに
    形成された噴孔から燃焼室に噴射し，エンジン運転状態
    に基づいて予め決められている基本目標噴射時期から現
    在の前記エンジン運転状態に対応した前記基本目標噴射
    時期を決定し，少なくとも燃料噴射開始後の前記コモン
    レール圧力の圧力降下開始時期を変数とする予め定めら
    れた関数によって前記噴射指令信号の出力時期から前記
    インジェクタの燃料噴射が開始される燃料噴射時期まで
    の噴射遅れ時間を求め，前記基本目標噴射時期と前記噴
    射遅れ時間とから前記噴射指令信号の前記出力時期を決
    定するものであって，前記圧力降下開始時期を請求項１
    に記載の圧力降下開始時期特定方法によって算出した圧
    力降下開始時期としたことから成るエンジンの燃料噴射
    方法。
  3. 【請求項３】 前記インジェクタは複数個設けられてお
    り，前記インジェクタ毎に前記噴射指令信号の前記出力
    時期から前記燃料噴射時期までの前記噴射遅れ時間が求
    められ且つ前記噴射指令信号の前記出力時期が決定され
    ることから成る請求項２に記載のエンジンの燃料噴射方
    法。
  4. 【請求項４】 燃料ポンプによって送り出された燃料を
    貯留するコモンレール，前記コモンレールから供給され
    る前記燃料を燃焼室に噴射する噴孔が形成されたインジ
    ェクタ，エンジン運転状態を検出する運転状態検出手
    段，前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサ，及
    び前記インジェクタへの噴射指令信号を出力すると共に
    前記運転状態検出手段が検出した前記エンジン運転状態
    に基づいて予め決められた基本目標噴射時期から現在の
    前記エンジン運転状態に対応した前記基本目標噴射時期
    を決定し，且つ少なくとも燃料噴射開始後の前記コモン
    レール圧力の圧力降下開始時期を変数とする予め定めら
    れた関数によって前記噴射指令信号の出力時期から前記
    インジェクタからの燃料噴射が開始される燃料噴射時期
    までの噴射遅れ時間を求め，前記基本目標噴射時期と前
    記噴射遅れ時間とから前記噴射指令信号の前記出力時期
    を決定するコントローラを具備し，前記コントローラ
    は，検出した前記コモンレール圧力の波形のフィルタリ
    ング処理を行って圧力データを得るとともに，時間と前
    記圧力データとを座標軸とする前記圧力データの変動曲
    線において圧力降下前の所定時点から圧力降下が始まっ
    て最初の極小値をとる時点までの前記圧力データを用い
    て前記変動曲線の近似直線を算出し，前記近似直線と前
    記圧力データとの差が最も大きい時点をもってコモンレ
    ール圧力の圧力降下開始時期と決定することから成るエ
    ンジンの燃料噴射装置。
  5. 【請求項５】 前記インジェクタは複数個設けられてお
    り，前記コントローラは，前記インジェクタ毎に前記噴
    射指令信号の前記出力時期から前記燃料噴射時期までの
    前記噴射遅れ時間を求め且つ前記噴射指令信号の前記出
    力時期を決定することから成る請求項４に記載のエンジ
    ンの燃料噴射装置。
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