(57)【要約】【課題】減圧弁の開弁応答性を向上でき、もってレール圧の異常上昇時に減圧弁を直ちに開弁させてシステム破損を確実に防止できるコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置を提供する。【解決手段】レール圧Ｐrailが異常上昇せず且つ通常時モード切換判定値Ｐmode以上の通常時には、システム保護用の減圧弁の制御としてレール圧連動モードを実行し、目標レール圧tgtＰrailよりオフセット量Ｐofst分だけ高圧側に減圧弁の開弁圧Ｐsetを設定することにより、減圧弁の開弁圧を常に変動させて開弁応答性を向上させ、レール圧Ｐrailの異常上昇時には開弁圧Ｐsetを上限セット圧Ｐlmtlまで高めて、レール圧Ｐrailが上限セット圧Ｐlmtlに達した時点で直ちに減圧弁を開弁させる。【選択図】図５
2010084727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ポンプから供給される高圧燃料をコモンレールに蓄圧してレール圧を機関の運転状態に応じた目標レール圧に制御し、該コモンレール内の燃料を各気筒の燃料噴射弁に供給して筒内に噴射させるコモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、
供給電力の増加に応じて開弁圧を低下させる特性を有し、上記レール圧が開弁圧に達したときに開弁して上記コモンレール内の燃料をリークさせて減圧可能な減圧弁と、
上記レール圧の異常上昇を判定するレール圧異常上昇判定手段と、
上記レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されたときに、上記減圧弁の開弁圧を予め上記コモンレールの耐圧限界に基づいて設定された上限セット圧に制御し、上記レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されないときには、上記減圧弁の開弁圧を上記目標レール圧に基づき制御される上記レール圧よりも高圧側の領域で常に変動するように制御する減圧弁制御手段と
を備えたことを特徴とするコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置。
【請求項２】
上記減圧弁制御手段は、上記レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されないときに、上記目標レール圧または該目標レール圧に基づき制御される上記レール圧よりも予め設定されたオフセット分だけ高圧側の値に上記減圧弁の開弁圧を制御することを特徴とする請求項１記載のコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置。
【請求項３】
上記レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されないときに、上記目標レール圧または該目標レール圧に基づき制御される上記レール圧が上記上限セット圧よりも低圧側の値として予め設定された閾値以上か否かを判定するレール圧判定手段を備え、
上記減圧弁制御手段は、上記レール圧判定手段により上記目標レール圧またはレール圧が閾値以上であると判定されたときに、上記減圧弁の開弁圧を上記レール圧よりも高圧側の領域で常に変動するように制御し、上記レール圧判定手段により上記目標レール圧またはレール圧が閾値未満であると判定されたときに、上記減圧弁の開弁圧を該開弁圧の調整範囲の上限値近傍に制御することを特徴とする請求項１または２記載のコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置。
【請求項４】
上記減圧弁制御手段は、上記レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されたときに、上記上限セット圧をフィードフォワード成分とし、該上限セット圧と実レール圧との偏差からフィードバック項として設定したＰ項及びＩ項に基づき上記減圧弁の開弁圧をフィードバックすることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置。
【請求項５】
開弁時の上記減圧弁を流通する燃料温度と相関する値を検出する燃料温度相関値検出手段を備え、
上記減圧弁制御手段は、上記レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されたときに、上記減圧弁の制御量と該減圧弁の開弁圧との関係に対する上記減圧弁を流通する燃料温度の影響を補償すべく、上記上限セット圧を上記燃料温度相関値検出手段により検出された燃料温度相関値に基づいて補正し、該補正後の上限セット圧に基づき上記減圧弁の開弁圧を制御することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコモンレール式ディーゼルエンジンに係り、詳しくはレール圧が異常上昇したときに減圧弁の開弁によりコモンレール内の燃料をリークさせて減圧するレール圧制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の排ガス規制の強化に対応すべく、燃料ポンプから供給される高圧燃料を共通のコモンレールに蓄圧して各気筒の燃料噴射弁に供給するようにしたコモンレール式ディーゼルエンジンが実用化されている。この種のディーゼルエンジンでは、燃料噴射量や噴射時期の精度を向上できること、或いは従来からの主噴射の前後にパイロット噴射やポスト噴射等の種々の目的の燃料噴射を任意に追加できること等の種々のメリットを有するが、その特徴を最大限に活かすための要件の一つとして、機関の運転状態に対してレール圧を適切に制御する必要がある。
【０００３】
そこで、例えば燃料ポンプの吸込側に吸入量調整弁を設けて、吸入量調整弁の開度に応じて燃料ポンプへの燃料吸入量を制限し、それに応じて燃料ポンプから吐出される燃料量を調整することにより、実際のレール圧を機関の運転状態から求めた目標レール圧に制御している。
適切なレール圧の制御のために従来から種々の対策が講じられており、例えば特許文献１の技術を挙げることができる。当該特許文献１の技術は、機関の運転状態の変化に追従してレール圧を変化させる圧力過渡時において、目標レール圧に対して実レール圧に追従遅れが生じることに着目したものであり、コモンレールに減圧弁を接続して開弁に伴って内部の燃料を燃料タンク側にリークさせるように構成し、目標レール圧に対して実レール圧が所定値以上高くなったことを条件として、減圧弁を開弁して燃料リークによりコモンレール内を減圧してレール圧の追従遅れを軽減している。
【０００４】
コモンレールに接続した減圧弁の利用方法は上記特許文献１に限らず、例えばコモンレールシステムの保護にも用いられる。具体的には、上記レール圧制御用の吸入量調整弁の開固着等のトラブルに起因して、燃料ポンプが無制御状態となってコモンレールへの燃料供給が過剰になると、レール圧が異常上昇してコモンレールシステムの破損の虞が生じる。そこで、例えばコモンレールシステムの耐圧限界を考慮して予め設定された上限セット圧を実レール圧が越えたときに、減圧弁を開弁してコモンレール内を減圧させることで破損を回避している。
【特許文献１】特開２００２−３７１９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、レール圧の異常上昇の防止のために減圧弁を利用する場合、レール圧の異常上昇が急激に発生した場合であっても、異常上昇したレール圧が上限セット値に達した時点で直ちに減圧弁を開弁させて、システム保護のためにコモンレール内を減圧する必要がある。しかしながら、上記上限セット圧に開弁圧を制御保持された減圧弁は、その摺動部分が摩擦抵抗に打ち勝って摺動し始めないと開弁しないため、レール圧が上限セット圧に達してから減圧弁が開弁するまでには僅かではあるがタイムラグが存在する。このような減圧弁の特性に起因して異常上昇したレール圧が一時的に上限セット圧を越える現象が生じてしまい、コモンレールシステムの耐久性が低下したり、或いは甚だしい場合にはシステム破損を発生したりするという問題があった。
【０００６】
当然ではあるが、減圧弁の応答性を補うために単に上限セット圧を低圧側に設定し直した場合には、レール圧の制御範囲が制限されて本来のコモンレールシステムの性能が損なわれてしまうという別の問題が発生し、到底解決策とはなり得ない。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、減圧弁の開弁応答性を向上でき、もってレール圧の異常上昇時に減圧弁を直ちに開弁させてシステム破損を確実に防止することができるコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、燃料ポンプから供給される高圧燃料をコモンレールに蓄圧してレール圧を機関の運転状態に応じた目標レール圧に制御し、コモンレール内の燃料を各気筒の燃料噴射弁に供給して筒内に噴射させるコモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、供給電力の増加に応じて開弁圧を低下させる特性を有し、レール圧が開弁圧に達したときに開弁してコモンレール内の燃料をリークさせて減圧可能な減圧弁と、レール圧の異常上昇を判定するレール圧異常上昇判定手段と、レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されたときに、減圧弁の開弁圧を予めコモンレールの耐圧限界に基づいて設定された上限セット圧に制御し、レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されないときには、減圧弁の開弁圧を目標レール圧に基づき制御されるレール圧よりも高圧側の領域で常に変動するように制御する減圧弁制御手段とを備えたものである。
【０００８】
従って、レール圧の異常上昇時には、コモンレールの耐圧限界に基づいて設定された上限セット圧に減圧弁の開弁圧が制御されるため、異常上昇したレール圧が上限セット圧に到達した時点で減圧弁が開弁される。一方、レール圧が異常上昇していない通常時には、レール圧よりも高圧側の領域で常に変動するように減圧弁の開弁圧が制御されるため、レール圧が開弁圧に達して不用意に減圧弁が開弁される事態が防止された上で、常に開弁圧を変動させることにより、レール圧が上限セットに到達したとき直ちに減圧弁を開弁可能となる。
【０００９】
即ち、一定開弁圧に保持されているときの減圧弁は摺動部分を静止させた状態にあり、レール圧が上限セット圧に達しても摺動部分が摩擦抵抗に打ち勝って摺動し始めるまでは減圧弁は開弁しない。開弁圧を常に変動させることで摺動部分が摺動し続けることになり、結果としてレール圧が異常上昇して上限セット圧に達したときに減圧弁は直ちに開弁され、これによりコモンレール内を減圧してシステム破損を確実に防止可能となる。
【００１０】
好ましくは、請求項１の発明において、レール圧の異常上昇が判定されないときに、減圧弁の開弁圧を上限セット圧近傍で変動するように制御することが望ましい。このように構成すれば、レール圧の異常上昇時には、変動中の減圧弁の開弁圧を最小限の制御量で速やかに上限セット圧に変更可能となるため、システム破損を一層確実に防止することができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において、減圧弁制御手段が、レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されないときに、目標レール圧または目標レール圧に基づき制御されるレール圧よりも予め設定されたオフセット分だけ高圧側の値に減圧弁の開弁圧を制御するものである。
従って、実際のレール圧は機関の運転状態に応じて設定される目標レール圧に追従して制御され、この制御の結果、目標レール圧やレール圧は機関の運転状態に応じて常に変動している。そして、これらの目標レール圧またはレール圧に対してオフセット分だけ高圧側の値に減圧弁の開弁圧が制御されることから、結果として開弁圧はレール圧よりも高圧側の領域で目標レール圧又はレール圧に倣って常に変動することになる。このように目標レール圧や実際のレール圧を指標として減圧弁の開弁圧を制御することから、簡単な処理により開弁圧の変動制御を実現可能となる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２において、レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されないときに、目標レール圧または目標レール圧に基づき制御されるレール圧が上限セット圧よりも低圧側の値として予め設定された閾値以上か否かを判定するレール圧判定手段を備え、減圧弁制御手段が、レール圧判定手段により目標レール圧またはレール圧が閾値以上であると判定されたときに、減圧弁の開弁圧をレール圧よりも高圧側の領域で常に変動するように制御し、レール圧判定手段により目標レール圧またはレール圧が閾値未満であると判定されたときに、減圧弁の開弁圧を開弁圧の調整範囲の上限値近傍に制御するものである。
【００１３】
従って、目標レール圧またはレール圧が閾値以上であり、レール圧が異常上昇して上限セット圧に達する可能性が高いときには、開弁圧を常に変動させて異常上昇に備え、一方、目標レール圧またはレール圧が閾値未満であり、レール圧の異常上昇の可能性が低いときには、減圧弁の開弁圧が調整範囲の上限値近傍、即ち最も供給電力が少ない開弁圧に制御されることにより、減圧弁の消費電力が低減される。
【００１４】
好ましくは、請求項３の発明において、目標レール圧またはレール圧が閾値以上のときに、減圧弁の開弁圧を上限セット圧近傍で変動するように制御し、目標レール圧またはレール圧が閾値未満のときには、より高圧側である減圧弁の開弁圧の調整範囲の上限値近傍に減圧弁の開弁圧を制御することが望ましい。
このように構成すれば、目標レール圧またはレール圧が閾値以上のときに、レール圧の異常上昇に呼応して減圧弁の開弁圧を最小限の制御量で上限セット圧に変更可能となるため、システム破損を一層確実に防止でき、一方、目標レール圧またはレール圧が閾値未満のときには、最も供給電力が少ない開弁圧に制御されることにより減圧弁の消費電力を低減することができる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１乃至３において、減圧弁制御手段が、レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されたときに、上限セット圧をフィードフォワード成分とし、上限セット圧と実レール圧との偏差からフィードバック項として設定したＰ項及びＩ項に基づき減圧弁の開弁圧をフィードバックするものである。
従って、レール圧異常上昇判定手段による異常上昇の判定と同時にフィードフォワード成分として上限セット圧が適用されて、開弁圧が上限セット圧までステップ的に増加制御されるため、レール圧の異常上昇時に対して遅滞なく減圧弁を開弁させて速やかにコモンレール内を減圧可能となり、しかも、その後はＰ項及びＩ項に基づくフィードバックにより、減圧弁の開弁圧を正確に上限セット圧に保持可能となる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１乃至４において、開弁時の減圧弁を流通する燃料温度と相関する値を検出する燃料温度相関値検出手段を備え、減圧弁制御手段が、レール圧異常上昇判定手段により異常上昇が判定されたときに、減圧弁の制御量と減圧弁の開弁圧との関係に対する減圧弁を流通する燃料温度の影響を補償すべく、上限セット圧を燃料温度相関値検出手段により検出された燃料温度相関値に基づいて補正し、補正後の上限セット圧に基づき減圧弁の開弁圧を制御するものである。
【００１７】
従って、燃料温度相関値検出手段により検出された燃料温度相関値に基づき上限セット圧が補正されることで燃料温度の影響が補償されるため、適切な上限セット圧に基づき減圧弁の開弁圧が制御されてシステム破損が確実に防止される。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように請求項１の発明のコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置によれば、レール圧が異常上昇していない通常時において減圧弁の開弁圧を常に変動させることにより減圧弁の開弁応答性を向上でき、もってレール圧の異常上昇時に減圧弁を直ちに開弁させてシステム破損を確実に防止することができる。
請求項２の発明のコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置によれば、請求項１に加えて、レール圧が異常上昇していない通常時の減圧弁の開弁圧の変動制御を簡単な処理により実現することができる。
【００１９】
請求項３の発明のコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置によれば、請求項１または２に加えて、レール圧が異常上昇していない通常時の減圧弁の消費電力を低減でき、もってオルタネータの発電負荷と共に機関負荷を低下させて燃費悪化を最小限に抑制することができる。
請求項４の発明のコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置によれば、請求項１乃至３に加えて、上限セット圧をフィードフォワード成分としたフィードバック制御により減圧弁の開弁圧を上限セット圧に一層適切に制御でき、もってレール圧の異常上昇時のシステム破損をより一層確実に防止することができる。
【００２０】
請求項５の発明のコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置によれば、請求項１乃至４に加えて、燃料温度の影響を補償することにより、レール圧の異常上昇時のシステム破損をより一層確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化したコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置を示す全体構成図である。
ディーゼルエンジン１の各気筒には燃料噴射弁２が設けられ、各燃料噴射弁２は共通のコモンレール３に接続されている。コモンレール３は逆止弁４を備えた一対のサプライ燃料路５を介してサプライポンプ６（燃料ポンプ）に接続され、サプライポンプ６はフィルタ７及び電磁式の吸入量調整弁８を備えたフィード燃料路９を介してフィードポンプ１０に接続され、フィードポンプ１０はタンク燃料路１１を介して燃料タンク１２に接続されている。
【００２２】
なお、図１ではサプライポンプ６とフィードポンプ１０とを分離して示しているが、実際のこれらのポンプ６，１０は一体化されて共通の駆動軸１３により連結されており、図では表していないが、両ポンプ６，１０は駆動軸１３を介してエンジン１により駆動される。
燃料タンク１２内の燃料はフィードポンプ１０により汲み上げられてタンク燃料路１１及びフィード燃料路９を経てサプライポンプ６に供給され、サプライポンプ６により更に加圧されてサプライ燃料路５を経てコモンレール３に供給される。吸入量調整弁８の開度に応じてサプライポンプ６の燃料吸入量が制限され、それに応じてサプライポンプ６の燃料吐出量が制御されてコモンレール３内の燃料圧（レール圧）が後述する目標レール圧に調整される。このようにしてコモンレール３に蓄圧された高圧燃料が常に各気筒の燃料噴射弁２に供給されており、各気筒の圧縮上死点近傍の所定クランク角において燃料噴射弁２の開弁に伴って燃料が筒内に噴射されて燃焼に供される。
【００２３】
コモンレール３の一側はリーク燃料路１４を介して燃料タンク１２に接続され、このリーク燃料路１４には減圧弁１５が設けられている。減圧弁１５は所定の開弁圧をもってリーク燃料路１４を閉鎖して燃料の流通を遮断しており、レール圧が上昇して減圧弁１５の開弁圧を越えると、減圧弁１５は開弁してコモンレール３内の燃料をリーク燃料路１４を経て燃料タンク１２側にリークさせる。
【００２４】
減圧弁１５は駆動電流が供給されない非通電時に閉弁状態に保持される所謂常閉式として構成されている。図２は減圧弁１５の駆動電流のデューティ比Ｄと開弁圧Ｐsetとの関係を示す特性図である。通電時の減圧弁１５は、基本的には駆動電流のデューティ比Ｄの増加に応じて開弁圧Ｐsetを低下させる方向に調整される特性を有するが、所定デューティ比Ｄを下回る領域では、デューティ比Ｄの増減に関わらず減圧弁１５の開弁圧Ｐsetが一定の上限値に保持される。このときの所定デューティ比Ｄは、非通電時以外において減圧弁１５に供給すべきデューティ比Ｄの最小値であり、以下、最小デューティ比Ｄminと称する。
【００２５】
一方、車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ２１（電子制御ユニット）が設置されている。ＥＣＵ２１の入力側には、レール圧Ｐrailを検出するレール圧センサ２２（レール圧異常上昇判定手段）、エンジン１の回転速度Ｎeを検出する回転速度センサ２３、リーク燃料路１４に設置されて減圧弁１５からリークされた燃料温度Ｔfを検出する燃料温度センサ２４（燃料温度相関値検出手段）、車両のアクセル開度θaccを検出するアクセルセンサ２５等の各種センサ類が接続されている。また、ＥＣＵ２１の出力側には、上記燃料噴射弁２、吸入量調整弁８、減圧弁１５等の各種デバイス類が接続されている。
【００２６】
ＥＣＵ２１はアクセルセンサ２５により検出されたアクセル開度θaccや回転速度センサ２３により検出された回転速度Ｎe等のエンジン運転状態に関する各種情報に基づき、燃料噴射弁２による燃料噴射量や噴射時期の目標値、コモンレール３の目標レール圧tgtＰrail等を設定し、例えば、燃料噴射量や噴射時期の目標値に基づき燃料噴射弁２を駆動制御すると共に、目標レール圧tgtＰrailに基づき吸入量調整弁５を開度制御して実際のレール圧Ｐrailを目標レール圧tgtＰrailにフィードバック制御し、これによりエンジン１を運転する。
【００２７】
また、減圧弁１５の制御についてはコモンレールシステムの保護を目的として実行し、基本的にはシステム耐圧限界を考慮した上限セット圧Ｐlmtに減圧弁１５の開弁圧Ｐsetを制御することにより、レール圧Ｐrailの異常上昇時に減圧弁１５を開弁して燃料リークによりコモンレール３内を減圧するのであるが、［発明が解決しようとする課題］で述べた減圧弁１５の開弁応答性の問題を解消すべく、レール圧Ｐrailが異常上昇していない通常時には、開弁圧Ｐsetを常に変動させる制御モードを実行している。そこで、当該減圧弁１５の開弁圧Ｐsetの制御を図３に示すフローチャートに従って詳述する。
【００２８】
ＥＣＵ２１はエンジン１の運転中において図３に示す減圧弁制御ルーチンを所定の制御インターバルで実行している。まず、ステップＳ２で目標レール圧tgtＰrailが予め設定された通常時モード切換判定値Ｐmode（閾値）未満であるか否かを判定する（レール圧判定手段）。目標レール圧tgtＰrailに基づくレール圧制御により、レール圧Ｐrailはエンジン運転状態に応じて設定される目標レール圧tgtＰrailに追従して制御されており、目標レール圧tgtＰrailが低いときほど、レール圧Ｐrailが異常上昇して上限セット圧Ｐlmtに達する可能性が低いと見なすことができる。
【００２９】
ステップＳ２の判定がＹes（肯定）のときには、ステップＳ４で最小デューティ比モードを実行した後に、一旦ルーチンを終了する。当該最小デューティ比モードでは、減圧弁１５に供給する駆動電流のデューティ比Ｄとして上記最小デューティ比Ｄminを設定し、設定したデューティ比Ｄの駆動電流を減圧弁１５に供給し、これにより減圧弁１５の開弁圧Ｐsetを調整範囲の上限値に制御する。
【００３０】
また、ステップＳ２の判定がＮo（否定）のときにはステップＳ６に移行し、実際のレール圧Ｐrailが上記上限セット圧Ｐlmt未満であるか否かを判定する（レール圧異常上昇判定手段）。ステップＳ４の判定がＹesのときには、レール圧Ｐrailが異常上昇していない通常時であると見なし、ステップＳ８以降の処理でレール圧連動モードを実行する（減圧弁制御手段）。即ち、レール圧連動モードでは、まず、ステップＳ８で予め記憶されているオフセット量Ｐofstを読み出し、続くステップＳ１０で目標レール圧tgtＰrailにオフセット量Ｐofstを加算した値に相当する開弁圧Ｐsetを達成可能な減圧弁１５のデューティ比Ｄを算出する。更にステップＳ１２では算出したデューティ比Ｄが最小デューティ比Ｄminを越えているか否かを判定し、判定がＹesのときにはステップＳ１４でデューティ比Ｄの駆動電流を減圧弁１５に供給して駆動する。一方、ステップＳ１２の判定がＮoのときには、ステップＳ１６でデューティ比Ｄとして最小デューティ比Ｄminを設定し、ステップＳ１２でデューティ比Ｄの駆動電流を減圧弁１５に供給して駆動する。
【００３１】
例えばオフセット量Ｐofstとしては、レール圧連動モードにおいて設定される目標レール圧tgtＰrailの平均的な値を上限セット圧Ｐlmt近傍まで増加させる程度の大きさに設定されており、この場合の減圧弁１５の開弁圧Ｐsetは上限セット圧Ｐlmt近傍に制御される。但し、オフセット量Ｐofstは、これに限ることなく任意に変更可能である。
一方、上記ステップＳ４の判定がＮoのときには、レール圧Ｐrailの異常上昇時であると見なし、ステップＳ１６で異常時Ｆ/Ｂモードを実行する（減圧弁制御手段）。当該異常時Ｆ/Ｂモードは、減圧弁１５の開弁圧Ｐsetが上限セット圧Ｐlmtとなるようにフィードバックする制御モードであり、以下、図４に示す制御ブロック図に従って異常時Ｆ/Ｂモードを実行するためのＥＣＵ２１の構成を説明する。
【００３２】
燃料温度センサ２４により検出された燃料温度Ｔfがデューティ比変換部３１に入力され、デューティ比変換部３１では、予め設定されたマップに基づき減圧弁１５の開弁圧Ｐsetを上限セット圧Ｐlmtに調整するためのデューティ比Ｄが燃料温度Ｔfに応じて算出され、算出されたデューティ比Ｄが加算部３２に入力される。上限セット圧Ｐlmtは固定値であるため、実際の処理としては、入力された燃料温度Ｔfから上限セット圧Ｐlmtを考慮したマップ特性に従って一義的にデューティ比Ｄが算出される。
【００３３】
このようにデューティ比Ｄの算出処理に燃料温度Ｔfを反映させているのは、減圧弁１５の開弁圧Ｐsetに対する燃料温度Ｔfの影響を補償するためである。即ち、本発明者は減圧弁１５を流通する燃料温度Ｔfを変化させながら、減圧弁１５に供給する駆動電流のデューティ比Ｄ（換言すれば、減圧弁１５の制御量）と減圧弁１５の開弁圧Ｐsetとを測定する試験を実施したが、同一ディーティ比であっても燃料温度Ｔfが変化すると開弁圧Ｐsetが相違することを確認した。その要因としては、燃料の粘度によって減圧弁１５への燃料圧の作用状態が微妙に変化し、結果として同一デューティ比Ｄをもって減圧弁１５を制御しても、減圧弁１５が異なる圧力で開弁する現象が生じるものと推測される。
【００３４】
そこで、このような減圧弁１５の開弁特性を鑑みて、減圧弁１５のデューティ比Ｄ（制御量）と減圧弁１５の開弁圧Ｐset（具体的には目標値である上限セット圧Ｐlmt）との関係に対する燃料温度Ｔfの影響を補償できるように、換言すれば、燃料温度Ｔfに関わらず同一デューティ比Ｄであれば常に同一の開弁圧Ｐsetを達成可能なように、上記デューティ比変換部３１のマップ特性が上記試験結果に基づき設定されている。
【００３５】
一方、上記上限セット圧Ｐlmt及び実レール圧Ｐrailは偏差算出部３３に入力され、偏差算出部３３では上限セット圧Ｐlmtlと実レール圧Ｐrailとの偏差ΔＰ（＝Ｐlmt−Ｐrail）が算出される。算出された偏差ΔＰはＦ/Ｂ量算出部３４に入力され、Ｆ/Ｂ量算出部３４では偏差ΔＰに基づき減圧弁１５の開弁圧Ｐsetに対するフィードバック項としてＰ項及びＩ項が算出される。算出されたＰ項及びＩ項は加算部３２に入力され、加算部３２では、デューティ比変換部３１から入力された駆動電流のデューティ比ＤとＦ/Ｂ量切換部３４から入力されたＰ項及びＩ項とが加算され、加算後の最終的なデューティ比Ｄが減圧弁１５の開弁圧制御に適用される。
【００３６】
次に、以上のＥＣＵ２１の処理により算出された駆動電流のデューティ比Ｄに基づく減圧弁１５の開弁圧Ｐsetの制御状況を、図５に示すタイムチャートに従って詳述する。
図５では目標レール圧tgtＰrailと共にレール圧Ｐlmtlが異常上昇することなくエンジン運転状態に応じて正常に増加側に制御され、その後にレール圧Ｐlmtlの異常上昇が発生して異常判定された場合を示している。当初の目標レール圧tgtＰrailは通常時モード切換判定値Ｐmode未満であることから最小デューティ比モードが実行され、最小デューティ比Ｄminをデューティ比Ｄとして減圧弁１５の開弁圧Ｐsetは調整範囲の上限値に調整される。
【００３７】
図２に基づく説明から明らかなように、最小デューティ比Ｄminは減圧弁１５に供給すべきデューティ比Ｄの最小値（非通電時は除く）であるため、最小デューティ比モードのときの減圧弁１５は消費電力を最小限に抑制された作動状態に保持される。従って、レール圧Ｐlmtlが異常上昇していない通常時の減圧弁１５の消費電力を低減でき、もってオルタネータの発電負荷と共に機関負荷を低下させて燃費悪化を最小限に抑制することができる。
【００３８】
目標レール圧tgtＰrailに追従してレール圧Ｐlmtlが次第に上昇して通常時モード切換判定値Ｐmodeに達するとレール圧連動モードが実行され、減圧弁１５の開弁圧Ｐsetは目標レール圧tgtＰrailよりも常にオフセット量Ｐofst分だけ高圧側に制御される。なお、このときの駆動電流のデューティ比Ｄが最小デューティ比Ｄminを下回るときには最小デューティ比Ｄminに制限される。目標レール圧tgtＰrailはエンジン運転状態に応じて常に変動しており、目標レール圧に対してオフセット量Ｐofst分だけ高圧側の値に減圧弁１５の開弁圧Ｐsetが制御されることにより、開弁圧Ｐsetは実際のレール圧Ｐrailよりも高圧側の領域で目標レール圧tgtＰrailに倣って常に変動することになる。
【００３９】
レール圧Ｐrailは異常上昇しない限り上限セット圧Ｐlmtを越えないが、例えばレール圧Ｐrailを制御している吸入量調整弁８の開固着等のトラブルに起因してサプライポンプ６が無制御状態に陥ると、コモンレール３への燃料供給が過剰になってレール圧Ｐrailの異常上昇が発生する。このときには、異常上昇したレール圧Ｐrailが上限セット圧Ｐlmtに達した時点で、異常時Ｆ/Ｂモードが実行される。
【００４０】
異常時Ｆ/Ｂモードでは、上限セット圧Ｐlmtに対応するデューティ比Ｄが燃料温度Ｔfを反映させて算出され、このデューティ比Ｄをフィードフォワード成分とし、上限セット圧Ｐlmtlと実レール圧Ｐrailとの偏差ΔＰからフィードバック項として求めたＰ項及びＩ項に基づき開弁圧Ｐsetのフィードバック制御が実行される。これにより減圧弁１５の開弁圧Ｐsetは上限セット圧Ｐlmtに切り換えられ、減圧弁１５の開弁によりコモンレール３内が減圧されてシステム破損が未然に防止され、その後もレール圧Ｐrailは上限セット圧Ｐlmtに保持され続ける。
【００４１】
そして、レール圧Ｐrailの異常上昇が発生する以前には、レール圧連動モードにより減圧弁１５の開弁圧は目標レール圧tgtＰrailに倣って常に変動し、減圧弁１５の摺動部分が摺動し続けている。一定開弁圧に保持されているときの減圧弁１５は摺動部分を静止させた状態にあり、レール圧が上限セット圧Ｐlmtに達しても摺動部分が摩擦抵抗に打ち勝って摺動し始めるまでは開弁しないが、摺動部分を常に摺動させることにより減圧弁１５の開弁応答性が飛躍的に向上する。よって、レール圧Ｐrailが上限セット圧Ｐlmtに達した時点で直ちに減圧弁１５を開弁してコモンレール３内を迅速に減圧でき、もってシステム破損を確実に防止することができる。
【００４２】
なお、レール圧Ｐrailの異常上昇は、レール圧Ｐlmtlが低圧である最小デューティ比モードの実行時にも発生し得るが、この場合でも、レール圧Ｐrailが異常上昇する過程で一時的にレール圧連動モードが実行されて、減圧弁１５の開弁圧Ｐsetが変動制御される。従って、レール圧Ｐrailが上限レール圧Ｐlmtに達した時点では、既に減圧弁１５の摺動部分が摺動し続けており、直ちに減圧弁１５を開弁可能となる。よって、このような状況でレール圧Ｐrailが異常上昇した場合でも、システム破損を確実に防止することができる。
【００４３】
しかも、異常時Ｆ/Ｂモードでは、上限セット圧Ｐlmtをフィードフォワード成分とし、上限セット圧Ｐlmtlと実レール圧Ｐrailとの偏差ΔＰからフィードバック項として求めたＰ項及びＩ項に基づき減圧弁１５の開弁圧Ｐsetをフィードバック制御している。このため、異常時Ｆ/Ｂモードへの切換と同時にフィードフォワード成分として上限セット圧Ｐlmtが適用されて、開弁圧Ｐsetが上限セット圧Ｐlmtまでステップ的に増加側に制御される。従って、レール圧Ｐrailの異常上昇時に対して遅滞なく減圧弁１５を開弁させて速やかにコモンレール３内を減圧でき、且つ、その後はＰ項及びＩ項に基づくフィードバックにより、減圧弁１５の開弁圧Ｐset、ひいてはレール圧Ｐrailを正確に上限セット圧Ｐlmtに保持できる。これらの要因もシステム破損の確実な防止に有効に貢献する。
【００４４】
加えて、上記オフセット量Ｐofstは、レール圧連動モードでの目標レール圧tgtＰrailの平均的な値を上限セット圧Ｐlmt近傍まで増加させる程度の大きさに設定されているため、レール圧連動モード中に減圧弁１５の開弁圧Ｐsetは上限セット圧Ｐlmt近傍に制御され続ける。よって、レール圧Ｐrailの異常上昇時には、変動中の減圧弁１５の開弁圧Ｐsetを最小限の制御量で速やかに上限セット圧Ｐlmtに変更でき、この要因もシステム破損の確実な防止に有効に貢献する。
【００４５】
一方、上記のようにエンジン運転状態に応じて設定される目標レール圧tgtＰrailの変動を利用し、目標レール圧tgtＰrailよりもオフセット量Ｐofst分だけ高圧側に減圧弁１５の開弁圧Ｐsetを設定することにより、目標レール圧tgtＰrailに倣って減圧弁１５の開弁圧Ｐsetを常に変動させている。このように目標レール圧tgtＰrailを指標として減圧弁１５の開弁圧Ｐsetを制御することから、減圧弁１５の開弁圧Ｐsetの変動制御を簡単な処理により実現することができる。
【００４６】
加えて、異常時Ｆ/Ｂモードにおいては、デューティ比変換部３１で燃料温度Ｔfを反映したマップから上限セット圧Ｐlmtに対応するデューティ比Ｄが算出され、算出後のデューティ比Ｄに基づき減圧弁１５の駆動電流が制御される。これにより、燃料温度Ｔfに関わらず常に同一の開弁圧Ｐsetが達成されることになり、燃料温度Ｔfの影響が確実に補償される。例えば、燃料温度Ｔfを考慮しないデューティ比Ｄに基づき減圧弁１５の開弁圧Ｐsetが制御されたときには、不適切な制御により場合によってはシステム破損を確実に防止できない可能性もあるが、この懸念は燃料温度Ｔfを反映したデューティ比Ｄの設定により解消され、適切なフィードフォワード成分のデューティ比Ｄに基づき減圧弁１５の開弁圧Ｐsetをフィードバック制御することにより、システム破損を一層確実に防止することができる。
【００４７】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、目標レール圧tgtＰrailよりオフセット量Ｐofst分だけ高圧側に減圧弁１５の開弁圧Ｐsetを設定することにより、目標レール圧tgtＰrailに倣って開弁圧Ｐsetを変動させたが、これに限ることはなく、例えば目標レール圧tgtＰrailに代えてレール圧Ｐrailに倣って開弁圧Ｐsetを変動させてもよい。
【００４８】
また、目標レール圧tgtＰrailやレール圧Ｐrailの変動を利用することなく、所定の固定値を中心として高圧側及び低圧側に開弁圧Ｐsetを変動させてもよい。この場合の固定値は上限セット圧Ｐlmt若しくは上限セット圧Ｐlmt近傍の値に設定することが望ましく、上限セット圧Ｐlmtを中心として開弁圧Ｐsetを変動させることにより、レール圧Ｐrailの異常上昇時に開弁圧Ｐsetを速やかに上限セット圧Ｐlmtに変更することができる。
【００４９】
また、上記実施形態では、レール圧Ｐrailの異常上昇時に上限セット圧Ｐlmtをフィードフォワード成分としたフィードバック制御を実行したが、これに代えて通常のＰＩＤ制御を用いてもよい。
また、上記実施形態では、燃料温度Ｔfの影響を補償すべく燃料温度Ｔfを反映して駆動電流のデューティ比Ｄを設定したが、必ずしも当該処理を行う必要はなく、例えば上記デューティ比変換部３１を、開弁圧Ｐsetから直接的にデューティ比Ｄを設定するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施形態のコモンレール式ディーゼルエンジンのレール圧制御装置を示す全体構成図である。
【図２】減圧弁の駆動電流のデューティ比と開弁圧との関係を示す特性図である。
【図３】ＥＣＵが実行する減圧弁制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】異常時Ｆ/Ｂモードを実行するためのＥＣＵの制御ブロック図である。
【図５】通常時及びレール圧の異常上昇時における減圧弁の開弁圧の制御状況を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１    エンジン
２    燃料噴射弁
３    コモンレール
６    サプライポンプ（燃料ポンプ）
１５  減圧弁
２１  ＥＣＵ（レール圧異常上昇判定手段、減圧弁制御手段、レール圧判定手段）
２２  レール圧センサ（レール圧異常上昇判定手段、レール圧判定手段）
２４  燃料温度センサ（燃料温度相関値検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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