(57)【要約】【課題】レール圧の異常上昇を防止するための減圧弁の消費電力を低減でき、これに起因する燃費悪化を最小限に抑制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が異常上昇していない通常時には、目標レール圧tgtＰrailよりオフセット量Ｐofst分だけ高圧側の通常セット圧Ｐnmlにシステム保護用の減圧弁の開弁圧Ｐsetを制御して減圧弁の消費電力を低減し、一方、レール圧Ｐrailの異常上昇を判定したときには、減圧弁の開弁圧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に達した時点で減圧弁を開弁させる。【選択図】図３
2010084726.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上昇させる特性を有し、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上限セット圧よりも低圧側に設定された通常セット圧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に上記通常セット圧を設定し、該通常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】
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ないときに、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、上記通常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、該補正後の通常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に備えて減圧弁の開弁圧を上記した上限セット圧に制御保持しておく必要がある。減圧弁には種々の形式が存在するが、例えば非通電時に開弁保持し、駆動電流のデューティ比の増加に応じて開弁圧を増大させる常開式の減圧弁を用いた場合には、常に上限セット圧に相当する大きなデューティ比の電流を減圧弁に供給する必要が生じる。これによる消費電力の増加はオルタネータの発電負荷の増大を招き、ひいては機関負荷の増大により燃費悪化を引き起こすという問題を発生してしまう。
【０００６】
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、レール圧の異常上昇を防止するための減圧弁の消費電力を低減でき、もってこれに起因する燃費悪化を最小限に抑制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上昇させる特性を有し、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、減圧弁の開弁圧を上限セット圧よりも低圧側に設定された通常セット圧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、燃料リークによりコモンレール内が減圧されてシステム破損が防止される。一方、レール圧が異常上昇していない通常時には、上限セット圧よりも低圧側の通常セット圧に減圧弁の開弁圧が制御される。供給電力の増加に応じて開弁圧を上昇させる特性の減圧弁では、開弁圧の上昇のために供給電力を増加させる必要があることから、通常時における減圧弁の開弁圧を低下させることは、減圧弁への供給電力、即ち消費電力を減少させることに繋がるため、オルタネータの発電負荷が軽減されて、機関負荷の低下により燃費悪化が最小限に抑制される。
【０００９】
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に通常セット圧を設定し、通常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。
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、この目標レール圧または実際のレール圧に対してオフセット分だけ高圧側に設定された通常セット圧となるように減圧弁の開弁圧が制御される。結果としてレール圧が異常上昇していない通常時には、通常セット圧は常にレール圧よりも僅かに高圧側の値に制御され、レール圧が通常セット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ると共に、必要最小限の低圧側に通常セット圧を制御することにより、減圧弁の消費電力を最大限に低減可能となる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２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ないときに、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、通常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、補正後の通常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。
【００１１】
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通常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、適切な通常レール圧に基づき減圧弁の開弁圧が制御され、不用意な減圧弁の開弁を防止した上で更なる消費電力の低減が達成される。
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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】
【００１５】
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、レール圧の異常上昇を防止するための減圧弁の消費電力を低減でき、もってこれに起因する燃費悪化を最小限に抑制することができる。
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、目標レール圧またはレール圧に倣った通常セット圧の設定により、レール圧が異常上昇していない通常時の不必要な減圧弁の開弁を確実に防止した上で、減圧弁の消費電力を最大限に低減することができる。
【００１６】
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、燃料温度の影響を補償することにより、レール圧が異常上昇していない通常時の不必要な減圧弁の開弁を確実に防止した上で、減圧弁の消費電力を最大限に低減することができる。
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。
【００１７】
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】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。減圧弁１５は駆動電流が供給されない非通電時に開弁状態に保持される所謂常開式として構成され、通電時には駆動電流のデューティ比の増加に応じて開弁圧を上昇させる方向に調整される。
【００２１】
なお、減圧弁１５としては、駆動電流のデューティ比の増加に応じて開弁圧を上昇させる特性であれば、必ずしも非通電時に完全に開弁保持される必要はなく、例えば非通電時の下限の開弁圧が所定値（例えば、３０MPa）に設定された減圧弁１５を用いてもよい。
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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の消費電力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別の開弁圧に基づく減圧弁１５の制御モードを実行している。そこで、当該減圧弁１５の開弁圧の制御を図２に示す制御ブロック図に従って詳述する。
【００２４】
まず、レール圧制御において適用されている目標レール圧tgtＰrail及び予め設定されたオフセット量Ｐofstが加算部３１に入力される。加算部３１では目標レール圧tgtＰrailにオフセット量Ｐofstを加算して通常セット圧Ｐnmlが算出され、算出された通常セット圧ＰnmlはＦ/Ｆ量切換部３２及び偏差算出部３３にそれぞれ入力される。
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るが、フィードバック制御の結果或いはそれ以外の種々の要因により、レール圧Ｐrailは目標レール圧tgtＰrailに対して高圧側または低圧側に常に誤差を生じている。このときに発生し得るレール圧Ｐrailの高圧側への最大誤差よりも若干大きな値としてオフセット量Ｐofstが設定されており、これによりレール圧Ｐrailが異常上昇していない通常時には、通常セット圧Ｐnmlは常にレール圧Ｐrailよりも僅かに高圧側の値として設定され、この通常セット圧Ｐnmlをレール圧Ｐrailが越えることはない。
【００２５】
上記偏差算出部３３では、通常セット圧Ｐnmlとレール圧センサ２２により検出された実レール圧Ｐrailとの偏差ΔＰ1（＝Ｐnml−Ｐrail）が算出される。算出された偏差ΔＰ1はモード指令部３４に入力され、モード指令部３４では、偏差ΔＰ1を０と比較して正の値である（ΔＰ1＞０）と判定したときには通常時制御モードが選択され、偏差ΔＰ1が０若しくは負の値である（ΔＰ1≦０）と判定したときにはレール圧Ｐrailの異常上昇と見なして異常時制御モードが選択され、選択された制御モードが上記Ｆ/Ｆ量切換部３２及び後述するＦ/Ｂ量切換部３９に出力される。なお、図２ではＦ/Ｆ量切換部３２及びＦ/Ｂ量切換部３９の通常時制御モードへの切換を＋で表し、異常時制御モードへの切換を−で表している。
【００２６】
Ｆ/Ｆ量切換部３２には上記した通常セット圧Ｐnml及びシステム耐圧限界を考慮して予め設定された上限セット圧Ｐlmtが入力され、Ｆ/Ｆ量切換部３２からは、上記モード指令部３４から通常時制御モードへの切換が指令されているときには、通常セット圧Ｐnmlが開弁圧Ｐsetとしてデューティ比変換部３５に出力され、異常時制御モードへの切換時が指令されているときには、上限セット圧Ｐlmtが開弁圧Ｐsetとしてデューティ比変換部３５に出力される。デューティ比変換部３５には開弁圧Ｐsetと共に燃料温度センサ２４により検出された燃料温度Ｔfが入力され、これらの開弁圧Ｐset及び燃料温度Ｔfに基づき、所定のマップから減圧弁１５に供給する駆動電流のデューティ比が算出されて加算部３６に入力される。
【００２７】
デューティ比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（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。
【００２８】
そこで、このような減圧弁の開弁特性を鑑みて、減圧弁１５のデューティ比（制御量）と減圧弁１５の開弁圧Ｐset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３５のマップ特性が上記試験結果に基づき設定されている。
【００２９】
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３７に入力され、偏差算出部３７では上限セット圧Ｐlmtlと実レール圧Ｐrailとの偏差ΔＰ2（＝Ｐlmt−Ｐrail）が算出される。算出された偏差ΔＰ2はＦ/Ｂ量算出部３８に入力され、Ｆ/Ｂ量算出部３８では偏差ΔＰ2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Ｆ/Ｂ量切換部３９に入力され、Ｆ/Ｂ量切換部３９からは、モード指令部３４から通常時制御モードへの切換が指令されているときには、０がＦ/Ｂ量として上記加算部３６に出力され、異常時制御モードへの切換時が指令されているときには、上記Ｐ項及びＩ項がＦ/Ｂ量として加算部３６に出力される。
【００３０】
加算部３６では、デューティ比変換部３５から入力された駆動電流のデューティ比とＦ/Ｂ量切換部３９から入力された０若しくは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が減圧弁１５の開弁圧制御に適用される。
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に基づく減圧弁１５の開弁圧Ｐsetの制御状況を、図３に示すタイムチャートに従って詳述する。
【００３１】
図３中の異常判定以前の期間は、レール圧Ｐrailが異常上昇していない通常時を示している。このときには、レール圧制御での目標レール圧tgtＰrailに基づくフィードバックにより、実際のレール圧Ｐrail（図３中に太い実線で示す）はエンジン運転状態に対応して刻々と変化する目標レール圧tgtＰrail（図３中に細い破線で示す）に追従するように制御されており、この目標レール圧tgtＰrailよりオフセット量Ｐofst分だけ高圧側に通常セット圧Ｐnml（図３中に太い一点鎖線で示す）が設定されている。
【００３２】
通常時のレール圧Ｐrailは通常セット圧Ｐnmlを越えることはないため、モード指令部３４では通常時制御モードが選択され、この制御モードの指令を受けて、Ｆ/Ｆ量切換部３２では開弁圧Ｐsetとして通常セット圧Ｐnmlが選択され、通常セット圧Ｐnmlに基づきデューティ比変換部３５でデューティ比が算出されて加算部３６に入力される。一方、通常時制御モードの指令に基づき、Ｆ/Ｂ量切換部３８から加算部３６には０が入力されるため、結果として減圧弁１５に供給される駆動電流は通常セット圧Ｐnmlに相当するデューティ比（図３中に太い一点鎖線で示す）に制御され、減圧弁１５の開弁圧Ｐsetは通常セット圧Ｐnmlに保持され続ける（減圧弁制御手段）。
【００３３】
レール圧Ｐrailは異常上昇しない限り通常セット圧Ｐnmlを越えないが、例えばレール圧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。図３中の異常判定以降の期間は、このレール圧Ｐrailの異常上昇時を示している。このときには、異常上昇したレール圧Ｐrailが通常セット圧Ｐnmlに達した時点で、モード指令部３４でレール圧Ｐrailの異常上昇と判定して通常時制御モードに代えて異常時制御モードが選択され（レール圧異常上昇判定手段）、この制御モードの切換指令を受けて、Ｆ/Ｆ量切換部３２では開弁圧Ｐsetとして上限セット圧Ｐlmtが選択され、上限セット圧Ｐlmtに基づきデューティ比変換部３５でデューティ比が算出されて加算部３６に入力される。一方、異常時制御モードへの切換指令に基づき、Ｆ/Ｂ量切換部３９から加算部３６にはＰ項及びＩ項が入力され、これらのＰ項及びＩ項を加算後のデューティ比に基づき減圧弁１５の開弁圧Ｐsetが制御される。
【００３４】
結果として上限セット圧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ΔＰ2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、これにより減圧弁１５の開弁圧Ｐsetは通常セット圧Ｐnmlからより高圧側の上限セット圧Ｐlmtに切り換えられる（減圧弁制御手段）。従って、異常上昇したレール圧Ｐrailが上限セット圧Ｐlmtに到達した時点で減圧弁１５が開弁され、燃料リーク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。
【００３５】
なお、レール圧Ｐrailの異常上昇以前において減圧弁１５の開弁圧Ｐsetは通常セット圧Ｐnmlに制御されているが、レール圧Ｐrailが通常セット圧Ｐnmlに達した瞬間に、開弁圧Ｐsetは制御モードの切換に呼応してより高圧側の上限セット圧Ｐlmtに切り換えられるため、この制御モード切換の瞬間に減圧弁１５が一時的に開弁することはない。但し、制御モードの切換を判定するための閾値は通常セット圧Ｐnmlに限ることはなく、より低圧側の所定値に設定してもよい。
【００３６】
上記のようにレール圧Ｐrailが異常上昇していない通常時において、減圧弁１５の開弁圧Ｐsetは目標レール圧tgtＰrailよりオフセット量Ｐofst分だけ高圧側の通常セット圧Ｐnmlに保持されており、このときの通常セット圧Ｐnmlは、異常時の開弁圧Ｐsetである上限セット圧Ｐlmtl、換言すれば［発明が解決しようとする課題］で述べた従来技術の減圧弁が常に制御される開弁圧に比較して、大幅に低圧側の値となる。
【００３７】
即ち、本発明は、レール圧Ｐrailが異常上昇していない通常時には、必ずしも減圧弁１５の開弁圧Ｐsetを上限セット圧Ｐlmtlまで高めて制御する必要はなく、レール圧制御の妨げとならないようにレール圧Ｐrailの制御領域よりも高圧側でさえあれば、開弁圧Ｐsetをより低下させる余地が存在することに着目したものである。そして、非通電時に開弁保持される常開式の減圧弁１５では、開弁圧Ｐsetを増加させるために駆動電流のデューティ比を増大させる必要があることから、通常時における減圧弁１５の開弁圧Ｐsetを低下させることは、駆動電流のデューティ比と共に消費電力を減少させることに繋がる。レール圧Ｐrailの異常上昇に備えてコモンレール３に減圧弁１５を装備して開弁圧Ｐsetを制御することは余分な電力消費の要因になることが避けられないが、このように通常時の減圧弁１５の駆動に要する消費電力を低減することで、エンジン１に駆動されるオルタネータの発電負荷を軽減でき、ひいては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】
しかも、本実施形態では通常セット圧Ｐnmlを固定値とせずに、目標レール圧tgtＰrailに対して常にレール圧Ｐrailの制御誤差を見込んだオフセット量Ｐofst分だけ高圧側の値に制御している。従って、レール圧Ｐrailが異常上昇していないにも拘わらず通常セット圧Ｐnmlに達して不用意に減圧弁１５が開弁される事態を未然に防止した上で、必要最小限の低圧側に通常セット圧Ｐnmlを制御することにより、消費電力を最大限に低減することができる。
【００３９】
但し、以上の本願発明の思想から明らかなように、必ずしも目標レール圧tgtＰrailに倣って通常セット圧Ｐnmlを制御する必要はなく、例えば目標レール圧tgtＰrailに基づいて制御される実際のレール圧Ｐrailを圧力センサにより検出し、このレール圧Ｐrailに倣って通常セット圧Ｐnmlを制御してもよい。また、目標レール圧tgtＰrailやレール圧Ｐrailに倣って通常セット圧Ｐnmlを可変制御することなく、例えば通常時のレール圧制御によりレール圧Ｐrailが制御され得る制御領域内の最大圧力よりも若干高圧側の固定値として通常セット圧Ｐnmlを設定してもよい。
【００４０】
一方、上記デューティ比変換部３５では、通常セット圧Ｐnmlと上限セット圧Ｐlmtとの何れが入力された場合でも燃料温度Ｔfを反映したマップからデューティ比が算出され、算出後のデューティ比に基づき減圧弁１５の駆動電流が制御される。これにより通常時とレール圧Ｐrailの異常上昇時との何れでも、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。
【００４１】
例えば図３に示す通常時には、燃料温度Ｔfを考慮せずにデューティ比に基づき通常セット圧Ｐnmlが低めに設定されたときの減圧弁１５の開弁圧Ｐsetの制御状況を細い一点鎖線で示しているが、この場合には、高圧側に僅かにレール圧Ｐrailが変動しただけで不用意に減圧弁１５が開弁してしまうことがあり得る。また、図示はしないが、逆に通常セット圧Ｐnmlが高めに設定されたときには、減圧弁１５を駆動するために余分な消費電力を必要とすることになる。一方、レール圧Ｐrailの異常上昇時において、燃料温度Ｔfを考慮しないデューティ比に基づき減圧弁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。
【００４２】
これらの懸念は燃料温度Ｔfを反映したデューティ比の設定により確実に解消でき、通常時には、適切な通常セット圧Ｐnmlの設定により、不用意な減圧弁１５の開弁を防止した上で更なる消費電力の低減を達成でき、一方、レール圧Ｐrailの異常上昇時には、適切なフィードフォワード成分のデューティ比に基づき減圧弁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。
【００４３】
ところで、レール圧Ｐrailの異常上昇は急激に発生することもあるが、その場合であっても、異常上昇したレール圧Ｐrailが上限セット値Ｐlmtlに達した時点では、既に通常セット圧Ｐnmlから上限セット値Ｐlmtlへの開弁圧Ｐsetの切換を完了して、直ちに減圧弁１５を開弁させる必要がある。本実施形態では、レール圧Ｐrailの異常上昇時には、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ΔＰ2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がフィードバック制御されている。このため、異常時制御モードへの切換（即ち、Ｆ/Ｆ量切換部３２の−から＋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、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、これらの要因によりシステム破損をより一層確実に防止することができる。
【００４４】
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に対する実際のレール圧Ｐrailの制御誤差を考慮した固定値としてオフセット量Ｐofstを設定した。しかしながら、通常時のレール圧Ｐrailが通常セット圧Ｐnmlを越えてしまう蓋然性は、例えばレール圧Ｐrailの高低や変動状況等に応じて異なることから、それに応じてオフセット量Ｐofstを可変制御すれば、減圧弁１５の開弁圧Ｐsetをより適切に制御可能となる。
【００４５】
そこで、例えば予めエンジン１の運転領域に応じて最適なオフセット量Ｐofstをマップとして設定しておき、エンジン運転領域に基づきマップから読み出したオフセット量Ｐofstに基づいて通常セット圧Ｐnmlを設定してもよい。また、目標レール圧tgtＰrail（若しくはレール圧Ｐrail）が上昇したときの時間当たりの変化量が大であるほど、レール圧Ｐrailが通常セット圧Ｐnmlを越えてしまう蓋然性が高いと見なしてオフセット量Ｐofstを増加補正し、補正後のオフセット量Ｐofstに基づいて通常セット圧Ｐnmlを設定してもよい。
【００４６】
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３５を、開弁圧Ｐsetから直接的にデューティ比を設定するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【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】減圧弁に供給する駆動電流のデューティ比を設定するためのＥＣＵの制御ブロック図である。
【図３】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】
【００４８】
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）
２２  レール圧センサ（レール圧異常上昇判定手段）
２４  燃料温度センサ（燃料温度相関値検出手段）
【図１】
2010084726.tif 000003
【図２】
2010084726.tif 000004
【図３】
2010084726.tif 000005