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発明の名称 エンジンの燃料供給方法及びエンジンの燃料供給装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−16616(P2007−16616A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−196208(P2005−196208)
出願日 平成17年7月5日(2005.7.5)
代理人 【識別番号】100075513
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 政喜
発明者 岡村 学武 / 中沢 孝志
要約 課題
実際の燃料噴射タイミングにおける燃料噴射量を多すぎることなく供給し得る方法を提供する。

解決手段
クランクシャフトにより駆動されるアクチュエータ(12)と、このアクチュエータ(12)により駆動される高圧の燃料を吐出する高圧燃料ポンプ(11)と、所定の燃料噴射タイミングで開いて、この高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンに供給する燃料噴射弁(31A〜31D)とを備えるエンジンの燃料供給方法において、燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミングになったとき、燃料噴射タイミングで燃料噴射弁に作用する燃料圧力の推定値を前もって算出する処理手順と、この燃料噴射タイミングでの燃料圧力推定値に基づいて燃料噴射量を補正する処理手順と、この補正された燃料噴射量が供給されるように燃料噴射タイミングが訪れたとき燃料噴射弁を開く処理手順とをエンジンコントローラ(41)が含んでいる。
特許請求の範囲
【請求項1】
クランクシャフトにより駆動されるアクチュエータと、
このアクチュエータにより駆動される高圧の燃料を吐出する高圧燃料ポンプと、
所定の燃料噴射タイミングで開いて、この高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンに供給する燃料噴射弁と
を備えるエンジンの燃料供給方法において、
運転条件に応じた燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出処理手順と、
前記燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミングになったとき、燃料噴射タイミングで前記燃料噴射弁に作用する燃料圧力の推定値を前もって算出する燃料圧力推定値算出処理手順と、
この燃料噴射タイミングでの燃料圧力推定値に基づいて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正処理手順と、
この補正された燃料噴射量が供給されるように前記燃料噴射タイミングが訪れたとき前記燃料噴射弁を開く燃料噴射弁開閉処理手順と
を含むことを特徴とするエンジンの燃料供給方法。
【請求項2】
クランクシャフトにより駆動されるポンプ駆動カムと、
このポンプ駆動カムにより駆動されるポンププランジャが上昇する行程で高圧燃料を吐出し、このポンププランジャが下降する行程で一定の燃料圧力を保持する高圧燃料ポンプと、
所定の燃料噴射タイミングで開いて、この高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンの燃焼室に供給する燃料噴射弁と
を備えるエンジンの燃料供給方法において、
運転条件に応じた燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出処理手順と、
前記ポンププランジャが上昇する行程中に前記燃料噴射タイミングが存在する気筒について、その気筒の燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミングになったとき、その気筒の燃料噴射タイミングで前記燃料噴射弁に作用する燃料圧力の推定値を前もって算出する燃料圧力推定値算出処理手順と、
この燃料噴射タイミングでの燃料圧力推定値に基づいて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正処理手順と、
この補正された燃料噴射量が供給されるように前記燃料噴射タイミングが訪れたとき前記燃料噴射弁を開く燃料噴射弁開閉処理手順と
を含むことを特徴とするエンジンの燃料供給方法。
【請求項3】
前記燃料噴射弁を気筒別に備え、前記燃料噴射量補正処理手順と前記燃料噴射弁開閉処理手順とを気筒毎に実行することを特徴とする請求項1または2に記載のエンジンの燃料供給方法。
【請求項4】
前記燃料噴射タイミングでの燃料圧力推定値は、前記所定のタイミングで前記燃料噴射弁に実際に作用している燃料圧力と、前記所定のタイミングより前記燃料噴射タイミングまでの燃料圧力の上昇分の推定値とを足し合せた値であることを特徴とする請求項2に記載のエンジンの燃料供給方法。
【請求項5】
前記所定のタイミングより前記燃料噴射タイミングまでの燃料圧力の上昇分の推定値を、前記ポンプ駆動カムのカムプロフィールまたは前記ポンププランジャのプランジャリフトと、前記所定のタイミングより前記燃料噴射タイミングまでのクランク角区間とから推定することを特徴とする請求項4に記載のエンジンの燃料供給方法。
【請求項6】
前記所定のタイミングより前記燃料噴射タイミングまでの燃料圧力の上昇分の推定値を、燃料温度によって補正することを特徴とする請求項5に記載のエンジンの燃料供給方法。
【請求項7】
前記燃料噴射弁がエンジンの燃焼室に直接臨んでいる場合に、前記燃料噴射タイミングでの燃料圧力推定値と所定の噴射許可燃料圧力とを比較し、燃料噴射タイミングでの燃料圧力推定値が噴射許可燃料圧力を超えているとき、圧縮行程にある燃料噴射タイミングで前記燃料噴射弁を開き、また燃料噴射タイミングでの燃料圧力推定値が噴射許可燃料圧力未満のとき、吸気行程にある燃料噴射タイミングで前記燃料噴射弁を開くことを特徴とする請求項1または2に記載のエンジンの燃料供給方法。
【請求項8】
クランクシャフトにより駆動されるアクチュエータと、
このアクチュエータにより駆動される高圧の燃料を吐出する高圧燃料ポンプと、
所定の燃料噴射タイミングで開いて、この高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンに供給する燃料噴射弁と
を備えるエンジンの燃料供給装置において、
運転条件に応じた燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、
前記燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミングになったとき、燃料噴射タイミングで前記燃料噴射弁に作用する燃料圧力の推定値を前もって算出する燃料圧力推定値算出手段と、
この燃料噴射タイミングでの燃料圧力推定値に基づいて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、
この補正された燃料噴射量が供給されるように前記燃料噴射タイミングが訪れたとき前記燃料噴射弁を開く燃料噴射弁開閉手段と
を備えることを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
【請求項9】
クランクシャフトにより駆動されるポンプ駆動カムと、
このポンプ駆動カムにより駆動されるポンププランジャが上昇する行程で高圧燃料を吐出し、このポンププランジャが下降する行程で一定の燃料圧力を保持する高圧燃料ポンプと、
所定の燃料噴射タイミングで開いて、この高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンの燃焼室に供給する燃料噴射弁と
を備えるエンジンの燃料供給装置において、
運転条件に応じた燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、
前記ポンププランジャが上昇する行程中に前記燃料噴射タイミングが存在する気筒について、その気筒の燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミングになったとき、その気筒の燃料噴射タイミングで前記燃料噴射弁に作用する燃料圧力の推定値を前もって算出する燃料圧力推定値算出手段と、
この燃料噴射タイミングでの燃料圧力推定値に基づいて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、
この補正された燃料噴射量が供給されるように前記燃料噴射タイミングが訪れたとき前記燃料噴射弁を開く燃料噴射弁開閉手段と
を備えることを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
【請求項10】
前記燃料噴射弁を気筒別に備え、前記燃料噴射量補正処理手順と前記燃料噴射弁開閉処理手順とを気筒毎に実行することを特徴とする請求項8または9に記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項11】
前記燃料噴射タイミングでの燃料圧力推定値は、前記所定のタイミングで前記燃料噴射弁に実際に作用している燃料圧力と、前記所定のタイミングより前記燃料噴射タイミングまでの燃料圧力の上昇分の推定値とを足し合せた値であることを特徴とする請求項9に記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項12】
前記所定のタイミングより前記燃料噴射タイミングまでの燃料圧力の上昇分の推定値を、前記ポンプ駆動カムのカムプロフィールまたは前記ポンププランジャのプランジャリフトと、前記所定のタイミングより前記燃料噴射タイミングまでのクランク角区間とから推定することを特徴とする請求項11に記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項13】
前記所定のタイミングより前記燃料噴射タイミングまでの燃料圧力の上昇分の推定値を、燃料温度によって補正することを特徴とする請求項12に記載のエンジンの燃料供給装置。
【請求項14】
前記燃料噴射弁がエンジンの燃焼室に直接臨んでいる場合に、前記燃料噴射タイミングでの燃料圧力推定値と所定の噴射許可燃料圧力とを比較し、燃料噴射タイミングでの燃料圧力推定値が噴射許可燃料圧力を超えているとき、圧縮行程にある燃料噴射タイミングで前記燃料噴射弁を開き、また燃料噴射タイミングでの燃料圧力推定値が噴射許可燃料圧力未満のとき、吸気行程にある燃料噴射タイミングで前記燃料噴射弁を開くことを特徴とする請求項8または9に記載のエンジンの燃料供給装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明はエンジンの燃料供給方法及びエンジンの燃料供給装置、特にエンジンにより駆動される高圧燃料ポンプから吐出した燃料を燃料噴射弁に供給するようにしたものに関する。
【背景技術】
【0002】
クランクシャフトにより駆動されるアクチュエータと、このアクチュエータにより駆動される高圧の燃料を吐出する高圧燃料ポンプと、所定の燃料噴射タイミングで開いて、この高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンに供給する燃料噴射弁とを備えるエンジンの燃料供給装置において、燃料噴射に先立って検出された燃料圧力を、1サイクル後の当該気筒における燃料圧力の予測値として、1サイクル後の当該燃料噴射時間を算出するものがある(特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2000−320385号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ところで、クランクシャフトにより駆動されるアクチュエータと、このアクチュエータにより駆動される高圧の燃料を吐出する高圧燃料ポンプと、圧縮行程にある燃料噴射タイミングで開いて、この高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンの燃焼室に直接供給する燃料噴射弁とを備えるエンジンにおいて、一層の燃費向上のため、エンジンのクランクキングの当初より圧縮行程噴射による成層燃焼を行わせることが考えられている。
【0004】
この場合に、圧縮行程中にある噴射終了時期を固定とすれば、この固定の噴射終了時期より、要求燃料量に応じた所定の燃料噴射パルス幅Tiをそのときのエンジン回転速度を用いてクランク角に換算した値だけ進角側のクランク角位置が噴射開始時期となる。このため、実際の燃料噴射タイミングが訪れる前の所定のクランク角位置を噴射時期計算タイミングとして定め、この噴射時期計算タイミングにおいて噴射時期(噴射開始時期)の計算を行うこととなる。つまり、噴射時期計算タイミングと、実際の燃料噴射タイミングとの間に時間的なズレが生じる。
【0005】
このように、噴射時期計算タイミング(燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミング)と実際の燃料噴射タイミングとの間に時間的なズレがあると、噴射時期の計算に誤差を生じて燃料供給が過多となり、排気エミッションや燃費を悪くすることがある。
【0006】
これを図4を参照して説明すると、図4の最上段にはクランキング直後にコモンレール燃料圧力が上昇していく過程をモデルで示している。図4の最上段において、クランキングの開始と共に高圧燃料ポンプが働き始めコモンレール燃料圧力がt1より上昇しt3で2番気筒において圧縮行程噴射を経験している。この2番気筒の圧縮行程噴射によりコモンレール燃料圧力が少し低下するものの、その後もt4までコモンレール燃料圧力が上昇する。t4よりコモンレール燃料圧力は一定となり、t6で1番気筒の圧縮行程噴射が行われる。1番気筒の圧縮行程噴射でコモンレール燃料圧力が少し低下しその後は一定で安定している。
【0007】
t7になると再びコモンレール燃料圧力が上昇しt9で3番気筒において圧縮行程噴射を経験している。この3番気筒の圧縮行程噴射によりコモンレール燃料圧力が少し低下するものの、その後もt10までコモンレール燃料圧力が上昇する。t10よりコモンレール燃料圧力は一定となり、t12で4番気筒の圧縮行程噴射が行われる。4番気筒の圧縮行程噴射でコモンレール燃料圧力が少し低下しその後は一定で安定している。
【0008】
こうしたコモンレール燃料圧力の変化を図4の第二段目に示した高圧燃料ポンプのプランジャリフトと対応させると、t1〜t4とt7〜t10の各区間がプランジャリフト(ポンププランジャ)の上昇行程に、これに対してt4〜t7とt10以降の区間がプランジャリフトの下降行程に対応している。
【0009】
ここで、噴射開始時期計算タイミングとして各気筒のRef信号の立ち上がりタイミングを採用する場合で考えてみる。Ref信号は公知であり、各気筒についてのクランク角基準位置の信号である。
【0010】
1番気筒では、t5の噴射開始時期計算タイミングでt5での実際のコモンレール燃料圧力に基づいて噴射開始時期を計算する。このとき、その直後に訪れる1番気筒の燃料噴射タイミング(t6)になってもコモンレール燃料圧力はt5での値と同じであるため、1番気筒の燃料噴射タイミングであるt6の手前のt5で予め1番気筒の噴射開始時期の計算を行っても噴射開始時期の計算に誤差が生じてしまうことはない。同様にして、4番気筒では、t11の噴射時期計算タイミングでt11での実際のコモンレール燃料圧力に基づいて噴射開始時期を計算する。このとき、その直後に訪れる4番気筒の燃料噴射タイミング(t12)になってもコモンレール燃料圧力はt11での値と同じであるため、4番気筒の燃料噴射タイミングであるt12の手前のt11で予め4番気筒の噴射開始時期の計算を行っても噴射開始時期の計算に誤差が生じてしまうことはない。
【0011】
これに対して、2番気筒では、t1からt4までのプランジャリフトの上昇行程中に噴射開始時期計算タイミング(t2)と燃料噴射タイミング(t3)とがあるため、t2の噴射開始時期計算タイミングでt2でのコモンレール燃料圧力に基づいて噴射開始時期を計算したとすると、t3の燃料噴射タイミングでは、t2でのコモンレール燃料圧力よりコモンレール燃料圧力が上昇する分ΔPだけ、噴射開始時期の計算に誤差を生じて2番気筒の燃料供給が多すぎることとなってしまう。同様にして、3番気筒では、t7からt10までのプランジャリフトの上昇行程中に噴射開始時期計算タイミング(t8)と燃料噴射タイミング(t9)とがあるため、t8の噴射開始時期計算タイミングでt8での実際のコモンレール燃料圧力に基づいて3番気筒の噴射開始時期を計算したとすると、その後のt9の燃料噴射タイミングでは、コモンレール燃料圧力がt8での値より図示の燃料圧力上昇分ΔPだけ上昇しているため、3番気筒の噴射開始時期の計算に誤差を生じて3番気筒の燃料供給が多すぎることとなる。
【0012】
しかしながら、上記特許文献1には噴射時期計算タイミング(燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミング)と実際の燃料噴射タイミングとの間に時間的なズレがあることの記載は一切ない。
【0013】
そこで本発明は、燃料噴射タイミングの前に噴射時期計算タイミングを設けている場合においても実際の燃料噴射タイミングにおける燃料噴射量を多すぎることなく供給し得るエンジンの燃料供給方法及びエンジンの燃料供給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】
【0014】
本発明は、クランクシャフトにより駆動されるアクチュエータと、このアクチュエータにより駆動される高圧の燃料を吐出する高圧燃料ポンプと、所定の燃料噴射タイミングで開いて、この高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンに供給する燃料噴射弁とを備えるエンジンの燃料供給方法またはエンジンの燃料供給装置において、運転条件に応じた燃料噴射量を算出し、前記燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミングになったとき、燃料噴射タイミングで前記燃料噴射弁に作用する燃料圧力の推定値を前もって算出し、この燃料噴射タイミングでの燃料圧力推定値に基づいて前記燃料噴射量を補正し、この補正された燃料噴射量が供給されるように前記燃料噴射タイミングが訪れたとき前記燃料噴射弁を開くように構成している。
【0015】
また、本発明は、クランクシャフトにより駆動されるポンプ駆動カムと、このポンプ駆動カムにより駆動されるポンププランジャが上昇する行程で高圧燃料を吐出し、このポンププランジャが下降する行程で一定の燃料圧力を保持する高圧燃料ポンプと、所定の燃料噴射タイミングで開いて、この高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンの燃焼室に供給する燃料噴射弁とを備えるエンジンの燃料供給方法またはエンジンの燃料供給装置において、運転条件に応じた燃料噴射量を算出し、前記ポンププランジャが上昇する行程中に前記燃料噴射タイミングが存在する気筒について、その気筒の燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミングになったとき、その気筒の燃料噴射タイミングで前記燃料噴射弁に作用する燃料圧力の推定値を前もって算出し、この燃料噴射タイミングでの燃料圧力推定値に基づいて前記燃料噴射量を補正し、この補正された燃料噴射量が供給されるように前記燃料噴射タイミングが訪れたとき前記燃料噴射弁を開くように構成している。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミングにおける燃料圧力に基づいて燃料噴射量を補正するのではなく、燃料噴射タイミングよりも前のタイミングで燃料噴射タイミングにおいて燃料噴射弁に作用するであろう燃料圧力を推定し、その燃料圧力の推定値に基づいて燃料噴射量を補正するので、燃料噴射タイミングにおける実際の燃料圧力に応じた燃料噴射量を多すぎることなく与えることができ、燃料噴射量の燃料圧力による補正精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
図1は本発明の一実施形態のエンジンの燃料供給装置の概略構成図、図2はポンプ駆動カム12(板カム)の平面図、図3は高圧燃料ポンプ11の作用を示すための波形図である。
【0018】
図1において、エンジンの燃料供給装置は、燃料タンク1と、フィードポンプ2と、高圧燃料ポンプ11と、コモンレール(フュエルギャラリー)21と、燃料噴射弁とを主に備える。
【0019】
フィードポンプ2は電動モータ3により駆動され、燃料タンク1内の燃料を燃料供給通路8へと圧送する。フィードポンプ2の上流側、下流側にはそれぞれ燃料フィルタ4、5が設けられている。また、フィードポンプ2の吐出圧力が一定圧力以上とならないようにするため、燃料供給通路8より分岐して燃料タンク1に戻るリターン通路9に低圧プレッシャレギュレータ6が設けられている。
【0020】
フィードポンプ2からの吐出燃料は、燃料供給通路8を介して、高圧燃料ポンプ11に供給される。燃料供給通路8には燃料圧力の脈動を抑制するためのダンパ10が設けられている。
【0021】
高圧燃料ポンプ11の構成(公知でない)について説明すると、高圧燃料ポンプ11は、クランクシャフトにより駆動されるアクチュエータとしてのポンプ駆動カム12(板カム)、このポンプ駆動カム12により駆動されるプランジャポンプ14、常閉の吸入チェックバルブ15、常閉の吐出チェックバルブ16、制御ソレノイド17からなっている。上記のプランジャポンプ14は、さらに、シリンダ14aと、ポンプ駆動カム12の周面を従動して図で上下方向に往復動する一つのプランジャ14bと、このプランジャ14bとシリンダ14aにより区画される高圧室14cと、プランジャ14bをカム12の周面に向けて付勢するスプリング14dと、高圧室14cの燃料を燃料タンク1に戻すスピル通路18とからなるものである。
【0022】
上記のポンプ駆動カム12は、図2に示したように、180度離れた左右の対向位置にベースサークルより盛り上がるリフト部をそれぞれ有しており、ポンプ駆動カム12が図2において時計方向に回転するとして、図2に示す左右いずれかの最大リフト位置よりベースサークルへと降りてくるとき、スプリング14dがプランジャ14bをカム12の方向に付勢するため、プランジャ14bが図1において下方に移動する。さらにポンプ駆動カム12が回転し、今度はベースサークルを離れて180度離れた反対側のもう一つの最大リフト位置に向けて上昇するとき、プランジャ14bがスプリング14dの付勢力に抗し図1において上方に移動する。
【0023】
図3は高圧燃料ポンプ11の動作をモデルで示している。いま、プランジャ14bが最高リフト位置にあるt1のタイミングで吸入チェックバルブ15を開くと共に、プランジャ14bを最高リフト位置より最低リフト位置となるt2のタイミングまで下降するとき、高圧室14cにフィードポンプ2からの低圧燃料が吸入される。つまり、t1よりt2までの区間が高圧燃料ポンプ11の吸入行程である。
【0024】
t2よりプランジャ14bが最高リフト位置に向けて上昇するが、このとき、制御ソレノイド17がスピル通路18を開放しているため、高圧室14cの燃料はスピル通路18を介して燃料タンク1に戻されるだけであり、高圧室14cの燃料がコモンレール21へと圧送されることはない。
【0025】
プランジャ14bが上昇して、t3のタイミングで制御ソレノイド17がスピル通路18を閉塞すると、このt3のタイミングよりプランジャ14bが最高リフト位置に達するt4のタイミングまでの区間で、高圧室14cの燃料圧力が上昇して吐出チェックバルブ16が開かれ、高圧の燃料がオリフィス19を介してコモンレール21へと供給される。つまり、t2よりt3までの区間が高圧燃料ポンプ11のスピル行程、t3よりt4までの区間が高圧燃料ポンプ11の吐出行程である。そして、t1からt4までの区間における一連の動作がひとまとまりであり、t4のタイミング以降は、このひとまとまりの動作が繰り返される。
【0026】
制御ソレノイド17がスピル通路18を閉塞するタイミング(t3のタイミング)を早めるほど高圧燃料ポンプ11の吐出量が増し、この逆に制御ソレノイド17がスピル通路18を閉じるタイミングを遅くするほど高圧燃料ポンプ11の吐出量が減るのであり、制御ソレノイド17がスピル通路18を閉じるタイミングを進角側あるいは遅角側へと制御することにより高圧燃料ポンプ11の吐出量を制御できる。
【0027】
図1に戻り、上記のポンプ駆動カム12は吸気バルブ用カムシャフト13に一体に設けられており、この吸気バルブ用カムシャフト13の前端に固定されるカムスプロケットと、図示しないクランクシャフトの前端に固定されるクランクスプロケットとにチェーンあるいはベルトが掛け回されており、吸気バルブ用カムシャフト13はクランクシャフトにより間接的に駆動される。
【0028】
コモンレール21の後端には安全弁22を備えている。実際のコモンレール燃料圧力が許容圧力を超えるときには、この安全弁22が開いてコモンレール21内の高圧燃料の一部を燃料タンク1へと戻す。
【0029】
コモンレール21に蓄えられた高圧燃料は各気筒の高圧燃料噴射弁に分配される。図1には4気筒エンジンの場合を示しており、4つの高圧燃料噴射弁31A、31B、31C、31Dにコモンレール21に蓄えられた高圧燃料が作用している。
【0030】
各気筒の点火タイミングに従い、所定のタイミングで燃料噴射弁31A〜31Dを開くと、その開かれた燃料噴射弁を有する気筒の燃焼室に燃料が供給される。例えば燃料噴射弁31Aが1番気筒用、燃料噴射弁31Bが2番気筒用、燃料噴射弁31Cが3番気筒用、燃料噴射弁31Dが4番気筒用であるとし、点火順序が1−3−4−2の順であるとすると、所定の燃料噴射タイミングで燃料噴射弁31A、31C、31D、31Bの順に開かれる。また、所定量の燃料が燃料噴射弁31A〜31Dより消失することで、コモンレール燃料圧力が低下する。
【0031】
エンジンコントローラ41では、エンジン負荷と回転速度に応じたコモンレール21の目標燃料圧力をマップとして予め持っており、燃料圧力センサ42により検出される実際のコモンレール燃料圧力が、そのときのエンジンの負荷と回転速度に応じた目標燃料圧力と一致するように、制御ソレノイド17を介して高圧燃料ポンプ11の吐出量を制御する。例えば、実際のコモンレール燃料圧力が目標燃料圧力より低いときには制御ソレノイド17がスピル通路18を閉塞するタイミングを早めて高圧燃料ポンプ11の吐出量を増やし実際のコモンレール燃料圧力を上昇させて目標燃料圧力に近づける。この逆に、実際のコモンレール燃料圧力が目標燃料圧力より高いときには制御ソレノイド17がスピル通路18を閉塞するタイミングを遅くして高圧燃料ポンプ11の吐出量を減らし実際のコモンレール燃料圧力を下降させて目標燃料圧力に近づける。
【0032】
また、エンジンコントローラ41では、エアフローセンサ46により検出される吸入空気量Qaとエンジン回転速度Neとに基づいて基本噴射パルス幅Tpを算出すると共に、燃料圧力センサ42により検出される実際のコモンレール燃料圧力に基づいて燃圧補正係数KINJを算出し、この燃圧補正係数KINJを基本噴射パルス幅Tpに乗算して(基本噴射パルス幅Tpを補正)燃料噴射弁に与える燃料噴射パルス幅Tiを算出し、所定の燃料噴射タイミングとなったとき、この燃料噴射パルス幅Tiの期間だけ燃料噴射弁31A〜31Dを気筒別に開いて各気筒に燃料を供給する。
【0033】
上記の燃圧補正係数KINJは図11のように与えられる。コモンレール燃料圧力基準値のとき1.0であり、実際のコモンレール燃料圧力がコモンレール燃料圧力基準値より高くなるほど1.0より小さくなり、この逆に実際のコモンレール燃料圧力がコモンレール燃料圧力基準値より低くなるほど1.0より大きくなる。
【0034】
実際のコモンレール燃料圧力がコモンレール燃料圧力基準値より高い場合に燃圧補正係数KINJに1.0より小さな正の値を与えているのは、次の理由からである。すなわち、燃料噴射量は、基本噴射パルス幅Tpが同じであればコモンレール燃料圧力が高くなるほど、またコモンレール燃料圧力が同じであれば基本噴射パルス幅Tpが大きくなるほど多くなる。コモンレール燃料圧力基準値に対して要求燃料量が供給されるように基本噴射パルス幅Tpを定めた場合に、実際のコモンレール燃料圧力がこのコモンレール燃料圧力基準値より高くなったときにも同じ基本噴射パルス幅Tpを与えたのでは、コモンレール燃料圧力基準値より燃料圧力が高い分だけ燃料量の供給が多すぎることとなる。そこで、実際のコモンレール燃料圧力がコモンレール燃料圧力基準値より高くなったときには燃圧補正係数KINJに1.0より小さな正の値を与えて基本噴射パルス幅Tpを減量補正し、これによって実際のコモンレール燃料圧力がコモンレール燃料圧力基準値より高くなったときにも、要求燃料量を超える燃料が供給されないようにするためである。
【0035】
同様に実際のコモンレール燃料圧力がコモンレール燃料圧力基準値より低い場合に燃圧補正係数KINJに1.0より大きな正の値を与えているのも、実際のコモンレール燃料圧力がコモンレール燃料圧力基準値より低くなったときにも、要求燃料量を下回る燃料が供給されないようにするためである。
【0036】
さて、本実施形態では、上記の高圧燃料噴射弁31A〜31Dを各気筒の燃焼室に臨ませて設けており、エンジン始動時には気筒毎に圧縮行程噴射を行って成層燃焼を行わせるようにしている。
【0037】
一方、噴射終了時期を固定とすれば、この固定の噴射終了時期より、要求燃料量に応じた所定の燃料噴射パルス幅Ti(=Tp×KINJ)をそのときのエンジン回転速度を用いてクランク角に換算した値だけ進角側のクランク角位置が噴射開始時期(燃料噴射タイミング)となる。このため、実際の燃料噴射タイミングが訪れる前に予め噴射時期計算タイミングを定めて噴射開始時期の計算を行っている。つまり、噴射開始時期計算タイミングと、実際の燃料噴射タイミングとの間には時間的なズレがある。
【0038】
このように、噴射時期計算タイミングと、実際の燃料噴射タイミングとの間に時間的なズレがあると、噴射開始時期の計算に誤差を生じて燃料供給が過多となり、排気エミッションや燃費を悪くすることがある。
【0039】
これを図4を参照して説明すると、図4の最上段にはクランキング直後のコモンレール燃料圧力の変化をモデルで示している。図4の最上段において、クランキングの開始と共に高圧燃料ポンプ11が働き始めコモンレール燃料圧力がt1より上昇しt3で2番気筒において圧縮行程噴射を経験している。この2番気筒の圧縮行程噴射によりコモンレール燃料圧力が少し低下するものの、その後もt4までコモンレール燃料圧力が上昇する。t4よりコモンレール燃料圧力は一定となり、t6で1番気筒の圧縮行程噴射が行われる。1番気筒の圧縮行程噴射でコモンレール燃料圧力が少し低下しその後は一定で安定している。
【0040】
t7より再びコモンレール燃料圧力が上昇しt9で3番気筒において圧縮行程噴射を経験している。この3番気筒の圧縮行程噴射によりコモンレール燃料圧力が少し低下するものの、その後もt10までコモンレール燃料圧力が上昇する。t10よりコモンレール燃料圧力は一定となり、t12で4番気筒の圧縮行程噴射が行われる。4番気筒の圧縮行程噴射でコモンレール燃料圧力が少し低下しその後は一定で安定している。
【0041】
こうしたコモンレール燃料圧力の変化を図4の第二段目に示した高圧燃料ポンプ11のプランジャリフトと対応させると、t1〜t4とt7〜t10の各区間がプランジャリフト(ポンププランジャ14b)の上昇行程に、これに対してt4〜t7とt10以降の区間がプランジャリフト(ポンププランジャ14b)の下降行程に対応している。
【0042】
ここで、噴射開始時期計算タイミングとして各気筒のRef信号の立ち上がりタイミングを採用する。Ref信号は公知であり、各気筒についてのクランク角基準位置の信号である。
【0043】
1番気筒では、t5の噴射開始時期計算タイミングでt5での実際のコモンレール燃料圧力に基づいて噴射開始時期を計算する。このとき、その直後に訪れる1番気筒の燃料噴射タイミング(t6)になってもコモンレール燃料圧力はt5での値と同じであるため、1番気筒の燃料噴射タイミングであるt6の手前のt5で予め1番気筒の噴射開始時期の計算を行っても噴射開始時期の計算に誤差が生じてしまうことはない。同様にして、4番気筒では、t11の噴射開始時期計算タイミングでt11での実際のコモンレール燃料圧力に基づいて噴射開始時期を計算する。このとき、その直後に訪れる4番気筒の燃料噴射タイミング(t12)になってもコモンレール燃料圧力はt11での値と同じであるため、4番気筒の燃料噴射タイミングであるt12の手前のt11で予め4番気筒の噴射開始時期の計算を行っても噴射開始時期の計算に誤差が生じてしまうことはない。
【0044】
これに対して、2番気筒では、t1からt4までのプランジャリフトの上昇行程中に噴射開始時期計算タイミング(t2)と燃料噴射タイミング(t3)とがあるため、t2の計算タイミングでt2でのコモンレール燃料圧力に基づいて噴射開始時期を計算したとすると、t3の燃料噴射タイミングでは、t2でのコモンレール燃料圧力よりコモンレール燃料圧力が上昇する分ΔPだけ、2番気筒の噴射開始時期の計算に誤差を生じて2番気筒の燃料供給が過多となってしまう。同様にして、3番気筒では、t7からt10までのプランジャリフトの上昇行程中に噴射開始時期計算タイミング(t8)と燃料噴射タイミング(t9)とがあるため、t8の噴射開始時期計算タイミングでt8での実際のコモンレール燃料圧力に基づいて3番気筒の噴射開始時期を計算したとすると、その後のt9の燃料噴射タイミングでは、コモンレール燃料圧力がt8での値より図示の燃料圧力上昇分ΔPだけ上昇しているため、3番気筒の噴射開始時期の計算に誤差を生じて3番気筒の燃料供給が過多となる。
【0045】
これについて図5をさらに参照して説明すると、図5は横軸をクランク角としたプランジャポンプ14のプランジャリフトを示している。吸気バルブ用カムシャフト13はクランクシャフトが2回転してやっと1回転すること、かつポンプ駆動カム12はカムシャフト1回転の間に2回リフトするから、結果的に、プランジャリフトの1周期はクランク角でちょうど360°になる。いま、プランジャポンプ14のプランジャリフト量がゼロになる位置(左端または右端)を基準として右端よりクランク角で163、2°前のt3のタイミングで1番気筒のRef信号が立ち上がるものとして考える。4気筒エンジンの点火順序を1−3−4−2とすれば、1番気筒の1つ前の気筒は2番気筒であり、この2番気筒のRef信号は1番気筒のRef信号よりもさらに180°前のt1のクランク角で立ち上がる。
【0046】
一方、1番気筒の燃料噴射タイミングは、1番気筒のRef信号の立ち上がり(t3)よりも遅れたt4のクランク角で、また2番気筒の燃料噴射タイミングは、2番気筒のRef信号の立ち上がり(t1)よりも遅れたt2のクランク角であるとする。
【0047】
3番気筒、4番気筒については、プランジャリフトが360°進角側にずれた位置において、3番気筒、4番気筒のRef信号が2番気筒、1番気筒のRef信号の位置にくるし、3番気筒、4の噴射タイミングが2番気筒、1番気筒のRef信号の立ち上がりよりも遅れたt2、t4のクランク角にくるので、これら3番気筒、4番気筒についてのRef信号、燃料噴射タイミングを図5の括弧書きで示している。
【0048】
この場合に、Ref信号の立ち上がりタイミングと燃料噴射タイミングとがプランジャリフトの上昇側にある気筒、つまり2番気筒と3番気筒では、2番気筒と3番気筒のRef信号の立ち上がりタイミング(t1)でのコモンレール燃料圧力よりも、2番気筒と3番気筒の燃料噴射タイミング(t2)でのコモンレール燃料圧力のほうがそのタイミング差の分だけ上昇している。従って、t1のタイミングでのコモンレール燃料圧力に基づいて燃圧補正係数KINJを算出し、この燃圧補正係数KINJを基本噴射パルス幅Tpに乗算して2番気筒と3番気筒の燃料噴射弁31B、31Cに与える燃料噴射パルス幅Tiを算出し、その燃料噴射パルス幅Tiとエンジン回転速度に基づいて2番気筒と3番気筒の噴射開始時期を計算したのでは、2番気筒と3番気筒の噴射開始時期計算タイミングより2番気筒と3番気筒の燃料噴射タイミングまでのコモンレール燃料圧力上昇分ΔPのぶんだけ2番気筒と3番気筒の燃料噴射量が多くなってしまい、燃費が悪くなる。
【0049】
そこで、本発明では、Ref信号の立ち上がりタイミングと燃料噴射タイミングとがプランジャリフトの上昇側にある気筒(つまり2番気筒と3番気筒)について、噴射開始時期計算タイミングで、時間的に遅れて訪れる燃料噴射タイミングまでのコモンレール燃料圧力上昇分ΔPを算出し、噴射開始時期計算タイミングでの実際のコモンレール燃料圧力Pf(あるいはその加重平均値AVEPF)にこのコモンレール燃料圧力上昇分ΔPを加算した値を燃料噴射タイミングにおけるコモンレール燃料圧力推定値PFUEL Yとして算出し、このコモンレール燃料圧力推定値PFUEL Yに基づいて2番気筒と3番気筒の燃圧補正係数KINJ2・3を算出し、この2番気筒と3番気筒の燃圧補正係数KINJ2・3を基本噴射パルス幅Tpに乗算して2番気筒と3番気筒の燃料噴射パルス幅Ti2・3を算出し、この算出した燃料噴射パルス幅Ti2・3とそのときのエンジン回転速度Neに基づいて2番気筒と3番気筒の噴射開始時期ITst2・3を計算する。
【0050】
これに対して、Ref信号の立ち上がりタイミングと燃料噴射タイミングとがプランジャリフトの下降側にある気筒、つまり1番気筒と4番気筒では、1番気筒と4番気筒のRef信号の立ち上がりタイミング(t3)でのコモンレール燃料圧力と、1番気筒と4番気筒の燃料噴射タイミング(t4)でのコモンレール燃料圧力とが変わらない。従って、1番気筒と4番気筒では、t3のタイミングでのコモンレール燃料圧力に基づいて燃圧補正係数KINJを算出し、この燃圧補正係数KINJを用いてt4での燃料噴射パルス幅Tiを算出しても、噴射開始時期計算タイミングより燃料噴射タイミングまでのコモンレール燃料圧力上昇分ΔPがないので、問題はない。
【0051】
そこで、本発明では、Ref信号の立ち上がりタイミングと燃料噴射タイミングとがプランジャリフトの下降側にある気筒については、上記のコモンレール燃料圧力上昇分ΔPに応じたコモンレール燃料圧力の補正を行うことはしない。すなわち、1番気筒と4番気筒については従来と同様にして噴射開始時期を計算する。
【0052】
エンジンコントローラ41より実行されるこの制御を以下のフローチャートに従って詳述する。
【0053】
図6は成層燃焼許可フラグを設定するためのもので、一定時間毎(例えば10msec毎)に実行する。
【0054】
ステップ1ではスタータスイッチ45からの信号をみる。スタータスイッチ45からの信号がONであるときにエンジン始動時であると判断しステップ2に進んで成層燃焼の要求があるか否かをみる。エンジン回転速度とエンジン負荷とをパラメータとする運転領域は、低負荷側にあって成層燃焼を行う成層燃焼域と、高負荷にあって均質燃焼を行う均質燃焼域とに大きく二つに分かれている。これは、大きなエンジン出力の要求されない低負荷側では圧縮行程噴射により成層燃焼を行わせることで燃費を向上し、この反対に大きなエンジン出力の要求される高負荷側になると、燃焼状態を成層燃焼から、吸気行程噴射を行い燃焼するまでに燃料の気化を燃焼室全体で十分に促進した後に燃焼させる、いわゆる均質燃焼へと切換えるためである。そのため、そのときのエンジン回転速度とエンジン負荷とから定まる運転条件が成層燃焼域にあれば成層燃焼の要求があることになり、これに対してそのときのエンジン回転速度とエンジン負荷とから定まる運転条件が均質燃焼域にあれば成層燃焼の要求がないことになる。
【0055】
また、本実施形態では、スタータスイッチ45がONとなるエンジンのクランキング時においても圧縮行程噴射を行って成層燃焼を行わせるようにしている。このため、スタータスイッチ45がONであるときには成層燃焼の要求があると判断し、ステップ3に進んでコモンレール燃料圧力センサ42により検出される実際のコモンレール燃料圧力Pfを読み込み、ステップ4においてこの実際のコモンレール燃料圧力Prと規定値を比較する。
【0056】
この規定値は成層燃焼許可燃料圧力(成層燃焼を許可するコモンレール燃料圧力)である。燃料噴射弁から供給される1気筒、1サイクル当たり燃料量はコモンレール燃料圧力と燃料噴射パルス幅により定まる。ここで、成層燃焼によりエンジンを安定して回転させるのに必要な最小の燃料量と、開弁精度が補償される最小の燃料噴射パルス幅とは予め決まっている。よって、この2つの値より、成層燃焼によりエンジンを安定して回転させるのに必要なコモンレール燃料圧力の最小値が定まる。規定値は、この成層燃焼によりエンジンを安定して回転させるのに必要なコモンレール燃料圧力の最小の値である。規定値として具体的には2MPa程度の値を設定しておく。従って、実際のコモンレール燃料圧力Pfが規定値以上であれば成層燃焼を行うことが可能なコモンレール燃料圧力になっていると判断し、ステップ5に進んで成層燃焼許可フラグ(ゼロに初期設定)=1とする。
【0057】
これに対して、ステップ4で実際のコモンレール燃料圧力Pfが規定値未満であるときには成層燃焼を行うことが可能なコモンレール燃料圧力に達しておらず成層燃焼を行わせることができないと判断し、ステップ6に進んで噴射禁止フラグ(ゼロに初期設定)=1とする。
【0058】
また、ステップ2で成層燃焼の要求がないときにもステップ6に進んで噴射禁止フラグ=1とする。
【0059】
一方、ステップ1でスタータスイッチ45がOFFであるとき(ただしイグニッションスイッチはON状態にある)にはステップ7以降に進む。ステップ7以降はエンジン始動後の制御である。すなわち、ステップ7では成層燃焼の要求があるか否かをみる。前述のようにそのときのエンジン回転速度とエンジン負荷とから定まる運転条件が成層燃焼域にあれば成層燃焼の要求があることになり、これに対してそのときのエンジン回転速度とエンジン負荷とから定まる運転条件が均質燃焼域にあれば成層燃焼の要求がないことになるので、成層燃焼の要求があるときにはステップ5に進んで成層燃焼許可フラグ=1とし、成層燃焼の要求がないときにはステップ8に進んで成層燃焼許可フラグ=0とする。
【0060】
図7はコモンレール燃料圧力の加重平均値AVEPFを算出するためのもので、一定時間毎(例えば2msec毎)に実行する。
【0061】
ステップ11では燃料圧力センサ42により検出されるコモンレール燃料圧力Pfを読み込み、ステップ12で次式によりコモンレール燃料圧力の加重平均値AVEPFを算出する。
【0062】
AVEPF=Pf×加重平均係数+AVEPF(前回値)×(1−加重平均係数)
…(1)
ただし、AVEPF(前回値):AVEPFの前回値、
このようにして算出されたコモンレール燃料圧力加重平均値AVEPFは、後述する図12(A)のステップ52でのコモンレール燃料圧力推定値PFUEL Yの算出と図12(B)のステップ57での1番気筒または4番気筒の燃圧補正係数KINJ1・4の算出とに用いられる。
【0063】
図8はプランジャポンプ14の圧縮開始クランク角STANGを算出するためのもので、一定時間毎(例えば10msec毎)に実行する。
【0064】
ステップ21ではエンジン回転速度Neとエンジン負荷より所定のマップを検索することによりプランジャポンプ14の圧縮開始クランク角基本値STANG0[°]を算出する。この圧縮開始クランク角基本値STANG0は目標燃料圧力が得られるように定めている。
【0065】
ここで、圧縮開始クランク角基本値STANG0(後述する圧縮開始クランク角STANGについても)は、プランジャポンプ14のプランジャリフト量がゼロとなる位置を基準として、これよりプランジャポンプ14の圧縮開始までのクランク角区間である(図4第2段目のSTANG参照)。
【0066】
ステップ22ではエンジン回転速度Neとエンジン負荷より所定のマップを検索することにより目標燃料圧力Pmを算出する。目標燃料圧力Pmは基本的にエンジン負荷が大きくなるほど、またエンジン回転速度Neが高くなるほど高くなる値である。
【0067】
ステップ23では燃料圧力センサ42により検出される実際のコモンレール燃料圧力Pf[Pa]を読み込み、ステップ24で目標燃料圧力Pmと実際のコモンレール燃料圧力Pfの差dp(=Pm−Pf)を算出し、この目標燃料圧力からの燃料圧力差dp[Pa]からステップ25において図9を内容とするテーブルを検索することにより圧縮開始クランク角補正量ANGHOS[°]を算出し、ステップ26でこの圧縮開始クランク角補正量ANGHOSを圧縮開始クランク角基本値STANG0に加算(実質的には減算)した値をプランジャポンプ14の圧縮開始クランク角STANG[°]として算出する。
【0068】
図9のように、圧縮開始クランク角補正量ANGHOSは、燃料圧力差dpがゼロのときゼロであり、燃料圧力差dpが正の値であるとき負の値を採り、また燃料圧力差dpが負の値であるときゼロとなる値である。燃料圧力差dpが正の値であるときに圧縮開始クランク角補正量ANGHOSを負の値とするのは次の理由からである。燃料圧力差dpが正の値である、つまり実際のコモンレール燃料圧力Pfが目標燃料圧力Pmより低いときには実際のコモンレール燃料圧力Pfを目標燃料圧力Pmまで上昇させる必要がある。そのためには、プランジャポンプ14の圧縮開始クランク角を小さくして、つまり圧縮開始クランク角補正量ANGHOSに負の値を与えて、圧縮開始タイミングを進角させ、ポンプ吐出量を増やしてやればコモンレール燃料圧力が上昇して目標燃料圧力へと向かうことになるためである。
【0069】
図示しないフローでは、このようにして得られたプランジャポンプの14の圧縮開始クランク角STANGが得られるように上記制御ソレノイド17が制御される。
【0070】
また、このようにして求めた圧縮開始クランク角STANGは、後述する図12(A)のステップ43、45でのリフト量演算開始クランク角Aの算出に用いられる。
【0071】
上記の圧縮開始クランク角STANGの算出方法はこれに限られない。実施形態では目標燃料圧力からの燃料圧力差dpを加味して圧縮開始クランク角STANGを算出しているが、簡単にはこの目標燃料圧力からの燃料圧力差dpを加味しないものでもかまわない。
【0072】
さらに、圧縮開始クランク角STANGを求める公知の方法(特開2003−106208公報参照)を採用することもできる。公知の当該方法では、圧縮開始クランク角STANGを次の式により算出している。
【0073】
STANG=REFANG−PUMRE …(補1)
ただし、REFANG:基準角度、
PUMRE :ポンプ遅れ角度、
ここで、(補1)式の基準角度REFANGは実際のコモンレール燃料圧力が目標燃料圧力より小さいときにポンプ吐出量を増やして実際のコモンレール燃料圧力を目標燃料圧力へと戻すため進角側に移る値である。(補1)式のポンプ遅れ角度PUMREはバッテリ電圧VBが高いほど小さくなる値である。
【0074】
公知の当該方法でいうSTANGはRef信号の入力タイミングを起点としているので、プランジャポンプ14のプランジャリフト料がゼロとなる位置を起点とする本実施形態のSTANGとの間には次の関係がある。
【0075】
公知の当該方法のSTANG=本実施形態のSTANG+163.2°
…(補2)
従って、公知の当該方法を用いる場合には、(補2)式を用いて本実施形態のSTANGへと換算する必要がある。
【0076】
図10は噴射開始クランク角ANGTMを算出するためのもので、一定時間毎(例えば10msec毎)に実行する。
【0077】
ステップ31では燃料圧力センサ42により検出される実際のコモンレール燃料圧力Pfを読み込み、ステップ32でこのコモンレール燃料圧力Pfから図11を内容とするテーブルを検索することにより燃圧補正係数KINJを算出し、この燃圧補正係数KINJを用いてステップ33で次式により燃料噴射弁に与える燃料噴射パルス幅Ti[msec]を算出する。
【0078】
Ti=Tp×Tfbya×KINJ×2+Ts …(2)
ただし、Tp :基本噴射パルス幅、
Tfbya:目標当量比、
Ts :無効噴射パルス幅、
(2)式の基本噴射パルス幅Tp[msec]はシリンダ吸入吸気量Qcylとエンジン回転速度Neとから定まる値(=K×Qcyl/Ne)で、この基本噴射パルス幅Tpによりほぼ理論空燃比の混合気が得られる。シリンダ吸入吸気量Qcylはエアフローセンサ46により検出される吸入空気量Qaに基づいて算出される公知の値である。
【0079】
(2)式の目標当量比Tfbya[無名数]は均質燃焼域のうちのストイキ運転域や成層燃焼域のとき1.0となる。均質燃焼域のうちリーン空燃比域では1.0より小さな正の値となり、いわゆる希薄燃焼が行われる。
【0080】
(2)式の無効噴射パルス幅Ts[msec]はバッテリ電圧に応じた値である。
【0081】
これら基本噴射パルス幅Tp、目標当量比Tfbya、無効噴射パルス幅Tsは図示しないバックグランドジョブにおいて算出している。
【0082】
ステップ34ではこの燃料噴射パルス幅Tiを、そのときのエンジン回転速度Neを用いてクランク角[°]に換算し、噴射終了時期ITend[°BTDC]からこの換算したクランク角だけ進角側のクランク角を噴射開始時期ITst[°BTDC]として算出する。ここで、噴射終了時期ITendは各気筒の圧縮上死点から進角側に計測したクランク角で、固定値である。このため、噴射開始時期ITstも各気筒の圧縮上死点から進角側に計測したクランク角になる。
【0083】
ステップ35では、この噴射開始時期ITstに基づいて、Ref信号の立ち上がりのタイミングよりこの噴射開始時期ITstまでのクランク角である噴射開始クランク角ANGTM[°]を算出する。ここで求めたい噴射開始クランク角ANGTMは、各気筒についてRef信号の立ち上がりのタイミングから噴射開始時期ITstまでのクランク角区間である。図4には3番気筒で代表させて噴射開始クランク角ANGTMを示している。
【0084】
この場合に、各気筒のRef信号の立ち上がりのタイミングはエンジン仕様により、例えば圧縮上死点前110°のように予め定まっている。このため、この例であれば、Ref信号の立ち上がりのタイミングである110°BTDCより噴射開始時期ITSt[°BTDC]を差し引いた値を噴射開始クランク角ANGTM[°]として求めればよい。
【0085】
このようにして求めた噴射開始クランク角ANGTMは、後述する図12(A)のステップ46でのリフト量演算終了クランク角Bの算出に用いられる。
【0086】
図12(A)及び図12(B)は噴射開始時期(噴射時期)を計算するためのもので、各気筒のRef信号の立ち上がりタイミング毎に実行する。Ref信号は、クランクシャフトポジションセンサ43からの信号とカムシャフトポジションセンサ44からの信号とから算出される、各気筒についてのクランク角基準位置の信号である。
【0087】
ステップ41では図6により設定されている成層燃焼許可フラグをみる。成層燃焼許可フラグ=0であるときには圧縮行程噴射を許可すべきでないため、図12(B)のステップ62に進み圧縮行程噴射許可フラグ=0とする。
【0088】
成層燃焼許可フラグ=1であるときにはステップ42に進み、今回のRef信号の立ち上がりタイミングが2番気筒または3番気筒のものであるか否かをみる。今回のRef信号の立ち上がりタイミングが2番気筒または3番気筒のものである場合には、現在のタイミングよりその直後に訪れる燃料噴射タイミングまでにコモンレール燃料圧力が上昇すると判断し、ステップ43〜51に進んで現在のタイミングより燃料噴射タイミングまでに上昇し得るコモンレール燃料圧力上昇分ΔP[Pa]を算出し、ステップ52において現在のタイミングにおけるコモンレール燃料圧力加重平均値AVEPFにこのコモンレール燃料圧力上昇分ΔPを加えた値を、2番気筒または3番気筒の燃料噴射タイミングにおけるコモンレール燃料圧力推定値PFUEL Y[Pa]として算出する。
【0089】
詳細にはステップ43で、図8により算出されている圧縮開始クランク角STANGが2番気筒または3番気筒のRef信号の立ち上がりタイミングより進角側にあるか否かをみる。具体的に説明すると、図5において圧縮開始クランク角が2番気筒または3番気筒のRef信号の立ち上がりタイミングより進角側にあるときの圧縮開始クランク角をSTANGaで、圧縮開始クランク角STANGが2番気筒または3番気筒のRef信号の立ち上がりタイミングより遅角側にあるときの圧縮開始クランク角をSTANGbで示している。
【0090】
この場合に、圧縮開始クランク角STANGが図示のSTANGaであるときにはt1のタイミングよりt2のタイミングまでの区間(図示の区間a)でコモンレール燃料圧力が上昇するので、プランジャポンプ14のプランジャリフト量がゼロの位置を起点としてt1までのクランク角区間(16.8°)がリフト量演算開始クランク角A、同じくプランジャポンプ14のプランジャリフト量がゼロの位置を起点としてt2までのクランク角区間(16.8°+ANGTM)がリフト量演算終了クランク角Bとなる。
【0091】
一方、圧縮開始クランク角STANGが図示のSTANGbであるときにはtbのタイミングよりt2のタイミングまでの区間(図示の区間b)でコモンレール燃料圧力が上昇するので、プランジャポンプ14のプランジャリフト量がゼロの位置を起点としてtbまでのクランク角区間(STANG)がリフト量演算開始クランク角A、同じくプランジャポンプ14のプランジャリフト量がゼロの位置を起点としてt2までのクランク角区間(16.8°+ANGTM)がリフト量演算終了クランク角Bとなる。
【0092】
このため、圧縮開始クランク角STANGが2番気筒または3番気筒のRef信号より進角側にあるときにはステップ44に進みリフト量演算開始クランク角A[°]に2番気筒または3番気筒のRef信号の入力タイミングである16.8°を入れる。ここで、16.8°は図5に示したようにプランジャポンプ14のプランジャリフト量がゼロとなる位置を起点として2番気筒(または3番気筒)のRef信号の立ち上がりタイミングまでのクランク角区間である。圧縮開始クランク角STANGが2番、3番気筒のRef信号より進角側にあるときに2番気筒または3番気筒のRef信号の入力タイミングをリフト量演算開始クランク角Aとするのは、プランジャポンプ14の圧縮開始は2番気筒または3番気筒のRef信号の立ち上がりタイミングの前であっても、噴射開始時期計算タイミングは2番気筒または3番気筒のRef信号の立ち上がりタイミングであり、このタイミングで、燃料噴射タイミングでの燃料圧力を予測するためである。
【0093】
一方、圧縮開始クランク角STANGが2番気筒または3番気筒のRef信号の立ち上がりタイミングより遅角側にあるときにはステップ43よりステップ45に進みリフト量演算開始クランク角A[°]に、図8により算出している圧縮開始クランク角STANGを入れる。圧縮開始クランク角STANGが2番気筒または3番気筒のRef信号の立ち上がりタイミングより遅角側にあるときに圧縮開始クランク角STANGをリフト量演算開始クランク角Aとするのは、この圧縮開始クランク角STANGになって初めてプランジャポンプ14が圧縮を開始するためである。
【0094】
ステップ46では、図10により算出している噴射開始クランク角ANGTMに16.8°を加算した値をリフト量演算終了クランク角B[°]として算出する。16.8°を加算する理由は、リフト量演算開始クランク角Aと単位を揃えるためである。すなわち、噴射開始クランク角ANGTMはRef信号の立ち上がりタイミングを起点とする値であるため、これをプランジャポンプ14のプランジャリフト量がゼロとなる位置を起点とする値に変換してやるには16.8°を加算してやればよいからである。
【0095】
ステップ47ではリフト量演算開始クランク角A、リフト量演算終了クランク角Bから図13を内容するテーブルを検索することにより、リフト量演算開始クランク角Aのときのプランジャリフト量y0[mm]及びリフト量演算終了クランク角Bのときのプランジャリフト量y1[mm]を求める。
【0096】
図13に示したようにプランジャリフト量のテーブルは、プランジャリフト特性のうちプランジャリフト量がゼロの位置よりプランジャリフト量が最大となる位置までの特性をテーブルにしたものである。
【0097】
ステップ48ではこれらプランジャリフト量y0及びy1を用いて次式によりコモンレール燃料圧力上昇分基本値ΔP0[Pa]を算出する。
【0098】
ΔP0=K・(y1−y0)・Apump
/(Vcom+V0pump−y0・Apump)…(3)
ただし、K :体積弾性係数、
Apump :プランジャポンプのプランジャ断面積、
V0pump:プランジャポンプの圧縮室の最大容積、
Vcom :コモンレール容積、
ここで、リフト量演算開始クランク角Aからリフト量演算終了クランク角Bまでの区間が、噴射時期計算タイミングより燃料噴射タイミングまでのクランク角区間に相当するので、(3)式はこのクランク角区間(B−A)とポンププランジャ14bのプランジャリフト(図13)とから、つまりy1−y0からコモンレール燃料圧力上昇分を推定している。
【0099】
(3)式の体積弾性係数K、プランジャポンプのプランジャ断面積Apump、プランジャポンプの圧縮室の最大容積V0pump、コモンレール容積Vcomは一定値である。
【0100】
ここで、(3)式は次のようにして得たものである。図17はプランジャポンプ14及びコモンレール21の容積モデルを示している。図17においてポンププランジャ14bがプランジャリフト量y0の位置よりプランジャリフト量y1の位置へと上昇して圧縮室の容積を圧縮したときの圧力上昇分ΔPは、
ΔP=K・ΔV/V …(補3)
の式で表現される。
【0101】
(補3)式右辺の容積減少量ΔVはプランジャ断面積をApumpとしてΔV=(y1−y0)×Apumpである。また、(補3)式右辺の容積減少後の容積Vはプランジャポンプ14の圧縮室の最大容積をV0pump、コモンレール容積をVcomとして、V=Vcom+Vopump−y0×Apumpである。これらを(補3)式右辺に代入すると、上記(3)式が得られる。
【0102】
ステップ49では燃料温度センサ47により検出されるコモンレール燃料温度Tfを読み込み、ステップ50でこのコモンレール燃料温度Tfから図14を内容とするテーブルを検索することにより、燃温補正係数を求め、この求めた燃温補正係数をステップ51においてコモンレール燃料圧力上昇分基本値ΔP0に乗算した値を、現在のタイミングより燃料噴射タイミングまでに上昇し得るコモンレール燃料圧力上昇分ΔP[Pa]として算出する。
【0103】
コモンレール燃料温度Tfがコモンレール燃料温度基準値(例えば20℃)より外れるとプランジャポンプ14のポンプ効率が変化する。燃温補正係数はそのコモンレール燃料温度基準値に対するポンプ効率から外れた分を補正するためのものである。
【0104】
図14に示したように燃温補正係数はコモンレール燃料温度基準値(20℃)より高いとき1.0より小さな値となり、コモンレール燃料温度基準値より低いとき1.0を超える値である。これは、コモンレール燃料温度基準値より高い温度域になると、プランジャポンプ14のポンプ効率がコモンレール燃料温度基準値のときより低下し、この逆にコモンレール燃料温度基準値より低い温度域になると、プランジャポンプ14のポンプ効率がコモンレール燃料温度基準値のときより上昇するためである。
【0105】
ステップ52では図7により算出されているコモンレール燃料圧力加重平均値AVEPFを読み込み、この値に現在のタイミングより燃料噴射タイミングまでに上昇し得るコモンレール燃料圧力上昇分ΔPを加算した値を2番気筒または3番気筒の燃料噴射タイミングにおけるコモンレール燃料圧力推定値PFUEL Y[Pa]として、つまり次式により2番気筒または3番気筒の燃料噴射タイミングにおけるコモンレール燃料圧力推定値PFUEL Yを算出する。
【0106】
PFUEL Y=AVEPF+ΔP …(4)
ここで、(4)式右辺第1項のコモンレール燃料圧力加重平均値AVEPFは、図12(A)、図12(B)の計算タイミングにおいて図7の値をサンプリングすることになるので、2番気筒または3番気筒のRef信号の入力タイミングにおける値になる。
【0107】
本実施形態では、現在のタイミングにおけるコモンレール燃料圧力として、コモンレール燃料圧力の加重平均値AVEPFを用いているが、簡単には実際のコモンレール燃料圧力Pfを用いることができる。
【0108】
図12(B)のステップ53〜55の操作そのものは図10のステップ32〜34と同様である。すなわち、ステップ53ではこのコモンレール燃料圧力推定値PFUEL Yから図15を内容とするテーブルを検索することにより2番気筒または3番気筒の燃圧補正係数KINJ2・3を算出する。図15の特性は図11における横軸、縦軸のパラメータPf、KINJをそれぞれPFUEL Y、KINJ2・3へと変換しただけのものである。
【0109】
ステップ54ではこの2番気筒または3番気筒の燃圧補正係数KINJ2・3を用いて次式により2番気筒または3番気筒の燃料噴射パルス幅Ti2・3[msec]を算出する。
【0110】
Ti2・3=Tp×Tfbya×KINJ2・3×2+Ts …(5)
(5)式の基本噴射パルス幅Tp、目標当量比Tfbya、無効噴射パルス幅Tsは、前述したように図示しないバックグランドジョブにおいて算出している。
【0111】
ステップ55ではこの2番気筒または3番気筒の燃料噴射パルス幅Ti2・3を、そのときのエンジン回転速度Neを用いてクランク角に換算し、噴射終了時期ITend[°BTDC]からこの換算したクランク角だけ進角側のクランク角を、2番気筒または3番気筒の噴射開始時期ITst2・3[°BTDC]として算出する。ここで、噴射終了時期ITendは各気筒の圧縮上死点から進角側に計測したクランク角で、固定値である。このため、2番気筒または3番気筒の噴射開始時期ITst2・3も2番気筒または3番気筒の圧縮上死点から進角側に計測したクランク角になる。
【0112】
ステップ56ではこのようにして計算した2番気筒または3番気筒の噴射開始時期ITst2・3を出力レジスタに移しておく。
【0113】
一方、図12(A)のステップ42で今回のRef信号の立ち上がりタイミングが1番気筒または4番気筒のものである場合には、図12(B)のステップ57〜60に進み、図10のステップ32〜34と同様にして1番気筒または4番気筒の噴射開始時期を算出する。すなわち、ステップ57では図7により算出されているコモンレール燃料圧力加重平均値AVEPFを1番気筒または4番気筒のRef信号の立ち上がりタイミングで読み込み、このコモンレール燃料圧力加重平均値AVEPFの値から図11を内容とするテーブルを検索することにより1番気筒または4番気筒の燃圧補正係数KINJ1・4を算出し、この燃圧補正係数KINJ1・4を用いてステップ58で次式により1番気筒または4番気筒の燃料噴射パルス幅Ti1・4[msec]を算出する。
【0114】
Ti1・4=Tp×Tfbya×KINJ1・4×2+Ts …(6)
(6)式の基本噴射パルス幅Tp、目標当量比Tfbya、無効噴射パルス幅Tsも、前述したように図示しないバックグランドジョブにおいて算出している。
【0115】
ステップ59ではこの燃料噴射パルス幅Ti1・4を、そのときのエンジン回転速度Neを用いてクランク角に換算し、噴射終了時期ITend[°BTDC]からこの換算したクランク角だけ進角側のクランク角を1番気筒または4番気筒の噴射開始時期ITst1・4[°BTDC]として設定する。ここで、噴射終了時期ITendは各気筒の圧縮上死点から進角側に計測したクランク角で、固定値である。このため、1番気筒または4番気筒の噴射開始時期ITst1・4も1番気筒または4番気筒の圧縮上死点から進角側に計測したクランク角になる。
【0116】
ステップ60ではこのようにして計算した1番気筒または4番気筒の噴射開始時期ITst1・4を出力レジスタに移しておく。
【0117】
最後にステップ61では、圧縮行程噴射許可フラグ=1として今回の処理を終了する。
【0118】
なお、本発明では、均質燃焼域で吸気行程噴射を行わせることにしており、均質燃焼域、つまり成層燃焼許可フラグ=0のときの燃料噴射制御は本発明と関係しないので、均質燃焼域での燃料噴射パルス幅の算出については省略して示していない。
【0119】
図16は燃料噴射を実行するためのもので、実行タイミングは各気筒の燃料噴射タイミング(燃料噴射開始タイミング)である。
【0120】
ステップ71では図6で設定されている噴射禁止フラグをみる。噴射禁止フラグ=1であるときには燃料噴射を実行することなくそのまま今回の処理を終了する。
【0121】
ステップ71で噴射禁止フラグ=0であるときにはステップ72に進み図7で設定されている圧縮行程噴射許可フラグをみる。圧縮行程噴射許可フラグ=1であるときにはステップ73に進み2番気筒または3番気筒の燃料噴射タイミングであるか否かをみる。2番気筒または3番気筒の燃料噴射タイミングであるときにはステップ74に進み2番気筒または3番気筒の噴射開始時期ITs2・3と噴射終了時期ITeとを用いて2番気筒または3番気筒について圧縮行程での燃料噴射を実行する。すなわち、噴射開始時期ITs2・3を起点として噴射終了時期ITeまでの期間、2番気筒の燃料噴射弁31Bまたは3番気筒の燃料噴射弁31Cを開弁する。
【0122】
1番、4番気筒の噴射開始タイミングであるときにはステップ73よりステップ75に進み1番気筒または4番気筒の噴射開始時期ITs1・4と噴射終了時期ITeとを用いて1番気筒または4番気筒について圧縮行程での燃料噴射を実行する。すなわち、噴射開始時期ITs1・4を起点として1番気筒または4番気筒の噴射終了時期ITeまでの期間、1番気筒の燃料噴射弁31Aまたは4番気筒の燃料噴射弁31Dを開弁する。
【0123】
一方、圧縮行程噴射許可フラグ=0であるときにはステップ72よりステップ76に進み各気筒について吸気行程での燃料噴射を実行する。
【0124】
ここで、本実施形態の効果を説明する。
【0125】
本実施形態(請求項2に記載の発明)によれば、クランクシャフトにより駆動されるポンプ駆動カム12と、このポンプ駆動カム12により駆動されるポンププランジャ14bが上昇する行程で高圧燃料を吐出し、このポンププランジャ14bが下降する行程で一定の燃料圧力を保持する高圧燃料ポンプ11と、所定の燃料噴射タイミングで開いて、この高圧燃料ポンプ11からの高圧燃料をエンジンの燃焼室に供給する燃料噴射弁31A〜31Dとを備えるエンジンの燃料供給方法において、ポンププランジャ14bが上昇する行程中に燃料噴射タイミングが存在する気筒である2番と3番気筒について、2番気筒または3番気筒の噴射開始時期計算タイミング(燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミング)になったとき、2番気筒または3番気筒の燃料噴射タイミングで2番気筒または3番気筒の燃料噴射弁に作用するコモンレール燃料圧力の推定値PFUEL Yを前もって算出し、この燃料噴射タイミングでのコモンレール燃料圧力の推定値PFUEL Yに基づいて基本噴射パルス幅Tp(燃料噴射量)を補正して2番気筒または3番気筒の燃料噴射パルス幅Ti2・3を算出し、この算出した燃料噴射パルス幅Ti2・3の燃料量(補正された燃料噴射量)が2番気筒または3番気筒に供給されるように2番気筒または3番気筒の燃料噴射タイミングが訪れたとき2番気筒の燃料噴射弁31Bまたは3番気筒の燃料噴射弁31Cを開いている(図12(A)のステップ42、48、52、図12(B)のステップ53、54、55、56、図16のステップ73、74)。
【0126】
このように本実施形態(請求項2に記載の発明)によれば、燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミングにおける燃料圧力(Pf)に基づいて燃料噴射量(Tp)を補正するのではなく、燃料噴射タイミングよりも前のタイミングで燃料噴射タイミングにおいて燃料噴射弁に作用するであろう燃料圧力を推定し、その燃料圧力の推定値(PFUEL Y)に基づいて燃料噴射量(Tp)を補正するので、燃料噴射タイミングにおける実際の燃料圧力に応じた燃料噴射量を多すぎることなく与えることができ、燃料噴射量の燃料圧力による補正精度を高めることができる。
【0127】
次に、図19(A)、図19(B)のフローは第2実施形態で、図12(A)、図12(B)と置き換わるものである。図19(A)、図19(B)において図12(A)、図12(B)と同一部分には同一のステップ番号をつけている。
【0128】
第2実施形態は、吸気バルブ用カムシャフトの前部などに、作動角を一定に保ったまま吸気バルブの位相を連続的に任意の位置に制御できるバルブタイミングコントロール機構(以下「VTC機構」という。)を備えるものを対象としている。
【0129】
ここで、VTC機構の構成は公知であるため、その詳細な説明は省略するが、例えば電磁式のものでは、電磁リターダーに電圧を印加し磁力を発生させるとねじりスプリングに打ち勝ってドラムの回転にブレーキがかかり、この作用を利用して吸気バルブ用カムシャフトを進角させるようになっている。また、電磁リターダーに電圧を印加していない状態が初期状態であり、吸気バルブ用カムシャフト(吸気バルブ)が最遅角位置にある。エンジンコントローラ41では、VTC機構を介し、運転条件に応じて吸気バルブ開時期を連続的に制御することで、出力・トルクの向上および燃費・排気性能の両立を図ることができる。
【0130】
図19(A)、図19(B)において、第1実施形態との違いは主に図19(A)のステップ81、82、83にある。すなわち、ステップ81ではVTC機構の作動中であるか否かをみる。これは、エンジンコントローラ41よりVTC機構に信号が出ているか否かによりわかる。VTC機構に信号が出力されていないとき(VTC機構の非作動時)にはステップ47に進み、第1実施形態と同じに、リフト量演算開始クランク角A、リフト量演算終了クランク角Bから図13を内容するテーブルを検索することにより、リフト量演算開始クランク角Aのときのプランジャリフト量y0[mm]及びリフト量演算終了クランク角Bのときのプランジャリフト量y1[mm]を求める。

一方、VTC機構に信号が出力されているとき(VTC機構の作動中)にはステップ81よりステップ82に進み、VTC機構による吸気弁の開閉時期進角量ADVを算出する。これは、VTC機構への制御量よりわかる。ステップ83ではステップ44〜46で求めているリフト量演算開始クランク角A、リフト量演算終了クランク角Bのそれぞれにこの吸気弁開閉時期進角量ADVを加算した値を改めてリフト量演算開始クランク角A、リフト量演算終了クランク角Bとおく。 ステップ47ではこのようにして求めたリフト量演算開始クランク角A、リフト量演算終了クランク角Bから図13を内容するテーブルを検索することにより、リフト量演算開始クランク角Aのときのプランジャリフト量y0[mm]及びリフト量演算終了クランク角Bのときのプランジャリフト量y1[mm]を求める。
【0131】
ここで、ステップ83で吸気弁開閉時期進角量ADVを加算した点について図18を参照して説明すると、VTC機構を備えるエンジンでは、VTC機構の非作動時にプランジャリフトが図18において実線の位置にあったものが、VTC機構の作動時に吸気弁の開閉時期を進角量ADVだけ進めたとき一点鎖線の位置へと移動(進角)する。このため、VTC機構の作動時になると、リフト量演算開始クランク角Aに対するプランジャリフト量はプランジャリフト量y0よりプランジャリフト量y0’へと、またリフト量演算終了クランク角Bに対するプランジャリフト量はプランジャリフト量y1よりプランジャリフト量y1’へとそれぞれ大きくなる。したがって、VTC機構の作動時にはy0’、y1’を算出させることが必要である。ここで、一点鎖線のプランジャリフト特性は実線のプランジャリフト特性を左方向に吸気弁の開閉時期進角量ADVだけ平行移動したものであるので、クランク角A、Bから一点鎖線のプランジャリフト特性を検索してy0’、y1’を求めることと、クランク角A、BにADVを加算したADV、B+ADVから実線のプランジャリフト特性を検索してy0’、y1’を求めることとは等価である。よって、A+ADV、B+ADVからVTC機構の非作動時の特性である実線の特性、つまり図13の特性を検索させればy0’、y1’を求めることができる。
【0132】
このように第2実施形態によれば、VTC機構を備えるエンジンにおいても、VTC機構の非作動時のプランジャリフト特性(図13)を用いて、リフト量演算開始クランク角Aに対するプランジャリフト量y0’とリフト量演算終了クランク角Bに対するプランジャリフト量y1’とを求めることができる。
【0133】
実施形態では、ポンプ駆動カム12と、高圧燃料ポンプ11と、燃料噴射弁31A〜31Dとを備えるエンジンの燃料供給方法において、運転条件に応じた燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出処理手順と、ポンププランジャ14bが上昇する行程中に燃料噴射タイミングが存在する気筒について、その気筒の燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミングになったとき、その気筒の燃料噴射タイミングで燃料噴射弁に作用する燃料圧力の推定値を前もって算出する燃料圧力推定値算出処理手順と、この燃料噴射タイミングでの燃料圧力推定値に基づいて燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正処理手順と、この補正された燃料噴射量が供給されるように燃料噴射タイミングが訪れたとき燃料噴射弁を開く燃料噴射弁開閉処理手順とを含む場合で説明したが、クランクシャフトにより駆動されるアクチュエータと、このアクチュエータにより駆動される高圧の燃料を吐出する高圧燃料ポンプと、所定の燃料噴射タイミングで開いて、この高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンに供給する燃料噴射弁とを備えるエンジンの燃料供給方法において、運転条件に応じた燃料噴射量(Tp)を算出する燃料噴射量算出処理手順と、前記燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミングになったとき、燃料噴射タイミングで前記燃料噴射弁に作用する燃料圧力の推定値(PFUEL Y)を前もって算出する燃料圧力推定値算出処理手順と、この燃料噴射タイミングでの燃料圧力推定値(PFUEL Y)に基づいて前記燃料噴射量(Tp)を補正する燃料噴射量補正処理手順と、この補正された燃料噴射量が供給されるように前記燃料噴射タイミングが訪れたとき前記燃料噴射弁を開く燃料噴射弁開閉処理手順とを含む構成とすることもできる(請求項1に記載の発明)。
【0134】
実施形態では、エンジンの燃料供給方法を説明したが、エンジンの燃料供給装置としては、クランクシャフトにより駆動されるアクチュエータと、このアクチュエータにより駆動される高圧の燃料を吐出する高圧燃料ポンプと、所定の燃料噴射タイミングで開いて、この高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンに供給する燃料噴射弁とを備えるエンジンの燃料供給装置において、運転条件に応じた燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、前記燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミングになったとき、燃料噴射タイミングで前記燃料噴射弁に作用する燃料圧力の推定値を前もって算出する燃料圧力推定値算出手段と、この燃料噴射タイミングでの燃料圧力推定値に基づいて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、この補正された燃料噴射量が供給されるように前記燃料噴射タイミングが訪れたとき前記燃料噴射弁を開く燃料噴射弁開閉手段とを備えるエンジンの燃料供給装置が考えられる(請求項8に記載の発明)。また、クランクシャフトにより駆動されるポンプ駆動カムと、このポンプ駆動カムにより駆動されるポンププランジャが上昇する行程で高圧燃料を吐出し、このポンププランジャが下降する行程で一定の燃料圧力を保持する高圧燃料ポンプと、所定の燃料噴射タイミングで開いて、この高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンの燃焼室に供給する燃料噴射弁とを備えるエンジンの燃料供給装置において、運転条件に応じた燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、前記ポンププランジャが上昇する行程中に前記燃料噴射タイミングが存在する気筒について、その気筒の燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミングになったとき、その気筒の燃料噴射タイミングで前記燃料噴射弁に作用する燃料圧力の推定値を前もって算出する燃料圧力推定値算出手段と、この燃料噴射タイミングでの燃料圧力推定値に基づいて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段と、この補正された燃料噴射量が供給されるように前記燃料噴射タイミングが訪れたとき前記燃料噴射弁を開く燃料噴射弁開閉手段とを備えるエンジンの燃料供給装置が考えられる(請求項9に記載の発明)。
【0135】
実施形態では、噴射開始時期計算タイミングより燃料噴射タイミングまでの燃料圧力上昇分推定値ΔPを、ポンププランジャ14bのプランジャリフトと、噴射開始時期計算タイミングより燃料噴射タイミングまでのクランク角区間(ANGTM)とから推定する場合で説明したが、ポンププランジャ14bのプランジャリフトに代えて、ポンプ駆動カム12のカムプロフィールを用いてもかまわない(請求項5、12に記載の発明)。
【0136】
実施形態では、噴射終了時期を固定として噴射開始時期を算出する場合で説明したが、噴射開始時期を固定として噴射終了時期を算出する場合にも本発明を適用できる。
【0137】
実施形態では、噴射開始時期計算タイミングをRef信号の立ち上がりタイミングとする場合で説明したが、噴射開始時期計算タイミングをRef信号の立ち下がりタイミングとする場合でもかまわない。さらに、Ref信号のタイミングに限定されるものでない。要は、燃料噴射タイミングより時間的に前に噴射開始時期(あるいは噴射終了時期)を計算するタイミングを設けているものに対しては本発明の適用がある。
【0138】
実施形態では、吸気バルブ用カムシャフトにポンプ駆動カム12を設け、このポンプ駆動カム12により高圧燃料ポンプを駆動する場合で説明したが、この構成に限定されるものでない。例えば、高圧燃料ポンプは斜板式のものでもよいし、排気バルブ用カムシャフトにポンプ駆動カム12を設けてもかまわない。さらに、ポンプ駆動カムはカムシャフト以外のシャフトにも設け得る。
【0139】
実施形態では、燃料噴射弁を燃料室に直接的に臨んで設けている場合で説明したが、吸気ポートに臨んで設けている場合にも適用がある。また、コモンレールを備えることも必須でない。
【0140】
請求項1、2の燃料噴射量算出処理手順の機能は図12(B)のステップ54により、燃料圧力推定値算出処理手順の機能は図12(B)のステップ48、52により、燃料噴射量補正処理手順の機能は図12(B)のステップ54により、燃料噴射弁開閉処理手順の機能は図16のステップ73、74によりそれぞれ果たされている。
【0141】
請求項8、9の燃料噴射量算出手段の機能は図12(B)のステップ54により、燃料圧力推定値算出手段の機能は図12(B)のステップ48、52により、燃料噴射量補正手段の機能は図12(B)のステップ54により、燃料噴射弁開閉手段の機能は図16のステップ73、74によりそれぞれ果たされている。
【図面の簡単な説明】
【0142】
【図1】本発明の第1実施形態の燃料供給装置の概略構成図。
【図2】ポンプ駆動カムの平面図。
【図3】高圧燃料ポンプの作動を説明するための波形図。
【図4】本発明の作用を説明するための波形図。
【図5】本発明の作用を説明するための波形図。
【図6】成層燃焼許可フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図7】コモンレール燃料圧力加重平均値の算出を説明するためのフローチャート。
【図8】圧縮開始クランク角の算出を説明するためのフローチャート。
【図9】圧縮開始クランク角補正量の特性図。
【図10】噴射開始クランク角の算出を説明するためのフローチャート。
【図11】燃圧補正係数の特性図。
【図12(A)】噴射開始時期の計算を説明するためのフローチャート。
【図12(B)】噴射開始時期の計算を説明するためのフローチャート。
【図13】プランジャリフト量の特性図。
【図14】燃温補正係数の特性図。
【図15】2番気筒または3番気筒の燃圧補正係数の特性図。
【図16】燃料噴射の実行を説明するためのフローチャート。
【図17】プランジャポンプ及びコモンレールの容積モデル図。
【図18】第2実施形態のプランジャリフト量の特性図。
【図19(A)】第2実施形態の噴射開始時期の計算を説明するためのフローチャート。
【図19(B)】第2実施形態の噴射開始時期の計算を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【0143】
12 ポンプ駆動カム(板カム)
13 吸気バルブ用カムシャフト
14 プランジャポンプ
31A 1番気筒の燃料噴射弁
31B 2番気筒の燃料噴射弁
31C 3番気筒の燃料噴射弁
31D 4番気筒の燃料噴射弁
41 エンジンコントローラ




 

 


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