(57)【要約】【課題】機関の運転状態が急変する過渡時において増圧側へのレール圧制御時のオーバーシュートを回避した上でレール圧制御の応答性を向上でき、もって制御応答性が低いときのレール圧の追従遅れに起因するスモーク増大を確実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】機関負荷の増加に呼応して増圧モードに切り換えられたとき、レール圧制御の応答性を高めて目標レール圧tgtＰrailの増加に対して遅れることなくレール圧Ｐailを急増させる一方、増圧前の目標レール圧tgtＰrailよりも低圧側に減圧弁の開弁圧Ｐsetをステップ的に低下させた後に目標レール圧tgtＰrailに向けて次第に増加させ、これにより開弁圧Ｐsetを一時的にレール圧Ｐrailよりも低下させて減圧弁を開弁させ、コモンレールからの燃料リークによりレール圧Ｐrailのオーバーシュートを防止する。【選択図】図５
2010090845.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一方、開弁に伴って上記コモンレール内の燃料をリーク可能な減圧弁を備え、上記機関の運転状態が安定した定常時において、上記減圧弁の開弁圧を上記レール圧よりも高圧側に制御して上記レール圧の異常上昇時に該減圧弁を開弁させるコモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、
上記機関の運転状態が急変する過渡時において上記目標レール圧が所定変化率以上で増加したことを判定する増圧判定手段と、
上記増圧判定手段により目標レール圧の増加が判定されたときに、該目標レール圧に追従して増加するレール圧にオーバーシュートが発生する程度までレール圧制御の応答性を高める増圧時レール圧制御手段と、
上記増圧判定手段により目標レール圧の増加が判定されたときに、上記目標レール圧に追従して増加するレール圧よりも上記減圧弁の開弁圧を一時的に低圧側に制御して該減圧弁を開弁させる増圧時開弁圧制御手段と
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】
上記機関の運転状態が急変する過渡時において上記目標レール圧が所定変化率以上で減少したことを判定する減圧判定手段と、
上記減圧判定手段により目標レール圧の減少が判定されたときに、該目標レール圧に追従して減少するレール圧よりも上記減圧弁の開弁圧を一時的に低圧側に制御して該減圧弁を開弁させる減圧時開弁圧制御手段と
を備えた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】
上記増圧時開弁圧制御手段は、上記増圧判定手段により目標レール圧の増加が判定されたときに、上記減圧弁の開弁圧をステップ的に上記レール圧よりも低下させた後に、ランプ制御により該開弁圧を次第に増加させて上記目標レール圧に略一致させることを特徴とする請求項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】
上記増圧時開弁圧制御手段は、上記増圧判定手段により増加が判定される前の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所定の増圧時オフセット分だけ低圧側となるようにステップ的に開弁圧を低下させることを特徴とする請求項３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】
上記増圧時開弁圧制御手段は、上記ランプ制御により上記減圧弁の開弁圧を上記目標レール圧近傍まで増加させた後に、該目標レール圧を目標値として上記開弁圧をフィードバックし、該フィードバックにより上記目標レール圧とレール圧との偏差が所定の復帰判定値未満になったときに上記定常時の開弁圧制御に復帰することを特徴とする請求項３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６】
上記増圧時開弁圧制御手段は、上記目標レール圧をフィードフォワード成分とし、該目標レール圧と上記減圧弁の開弁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５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７】
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、
上記増圧時開弁圧制御手段は、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、上記ランプ制御時の上記減圧弁の開弁圧、及び上記開弁圧のフィードバック時にフィードフォワード成分として設定される目標レール圧の少なくとも一方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、該補正後の値に基づき上記減圧弁を制御することを特徴とする請求項３〜６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８】
上記減圧弁の開弁圧をステップ的に低下させるときの増圧時オフセット量、上記ランプ制御により開弁圧を増加させるときの増加量、及び上記フィードバックから定常制御への復帰を判定するときの復帰判定値の少なくとも一つを、上記燃料ポンプの回転速度及び上記燃料噴射弁の噴射量に基づき設定することを特徴とする請求項３〜７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９】
上記減圧時開弁圧制御手段は、上記減圧判定手段により目標レール圧の減少が判定されたときに、該減少後の目標レール圧近傍となるように上記減圧弁の開弁圧をステップ的に低下させることを特徴とする請求項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１０】
上記減圧時開弁圧制御手段は、上記減圧判定手段により目標レール圧の減少が判定されたときに、該減少後の目標レール圧よりも所定の減圧時オフセット分だけ低圧側となるように上記減圧弁の開弁圧をステップ的に低下させることを特徴とする請求項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１１】
上記減圧時開弁圧制御手段は、上記減圧判定手段により目標レール圧の減少が判定されたときに、上記燃料噴射弁の噴射量に応じて減圧時オフセットを設定し、該減圧時オフセットに基づき上記目標レール圧を中心として上記噴射量が大きいほど高圧側、該噴射量が小さいほど低圧側となるように上記減圧弁の開弁圧をステップ的に低下させることを特徴とする請求項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１２】
上記減圧時開弁圧制御手段は、上記レール圧よりも上記減圧弁の開弁圧を一時的に低圧側に制御した後に、上記目標レール圧とレール圧との偏差が所定の復帰判定値未満になったときに上記定常時の開弁圧制御に復帰することを特徴とする請求項２，９〜１１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１３】
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、
上記減圧時開弁圧制御手段は、上記減圧判定手段により目標レール圧の減少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、上記ステップ的に低下したときの減圧弁の開弁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、該補正後の値に基づき上記減圧弁を制御することを特徴とする請求項２，９〜１２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、その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の技術では、実際のコモンレール圧が目標レール圧よりも所定値以上高くなったときに、レール圧を減圧するための減圧弁を開弁してコモンレール内の燃料をリークさせ、これにより圧力過渡上昇時のオーバーシュートや圧力過渡下降時のアンダーシュートを防止している。
【０００４】
また、これとは別に特許文献２の技術を挙げることができ、当該特許文献２の技術では、燃料噴射量や燃料噴射に伴うリーク量が減少することに起因したコモンレール内の燃圧のオーバーシュート量ΔＰを算出し、燃圧の検出値とオーバーシュート量ΔＰとの和が所定値を上回ると判断したときに、レール圧を減圧するための減圧弁を開弁してコモンレール内の燃料を強制的に排出させている。
【特許文献１】特開２００２−３７１９４０号公報
【特許文献２】特開２００７−０２３８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１，２の技術は何れも、機関の運転状態が急変する過渡時において自然発生するオーバーシュートやアンダーシュートを防止する対策に過ぎず、これらの技術によれば過渡時のオーバーシュートやアンダーシュートは防止できるものの、レール圧制御の応答性に関しては何ら改善できない。
例えば運転者の加速要求に応答してレール圧を増圧する際には、目標レール圧に追従して実際のレール圧が増加方向に制御されるが、レール圧制御の応答性が低いとレール圧に追従遅れが生じ、一時的にレール圧が過小となる。このとき燃料噴射制御側では、レール圧の不足を補って目標燃料噴射量を達成すべく噴射期間が延長されるが、噴射期間の延長化は燃焼遅れを引き起こし、上記レール圧の追従遅れと相俟ってスモーク増大を発生してしまうという問題があった。
【０００６】
無論、その対策として単にレール圧制御の応答性を高めただけでは、上記オーバーシュートやアンダーシュートが顕著化してしまうため、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、機関の運転状態が急変する過渡時において増圧側へのレール圧制御時のオーバーシュートを回避した上でレール圧制御の応答性を向上でき、もって制御応答性が低いときのレール圧の追従遅れに起因するスモーク増大を確実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一方、開弁に伴ってコモンレール内の燃料をリーク可能な減圧弁を備え、機関の運転状態が安定した定常時において、減圧弁の開弁圧を上記レール圧よりも高圧側に制御してレール圧の異常上昇時に減圧弁を開弁させるコモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、機関の運転状態が急変する過渡時において目標レール圧が所定変化率以上で増加したことを判定する増圧判定手段と、増圧判定手段により目標レール圧の増加が判定されたときに、目標レール圧に追従して増加するレール圧にオーバーシュートが発生する程度までレール圧制御の応答性を高める増圧時レール圧制御手段と、増圧判定手段により目標レール圧の増加が判定されたときに、目標レール圧に追従して増加するレール圧よりも減圧弁の開弁圧を一時的に低圧側に制御して減圧弁を開弁させる増圧時開弁圧制御手段とを備えたものである。
【０００８】
従って、機関の運転状態が急変する過渡時において、増圧判定手段により所定変化率以上の目標レール圧の増加が判定されたときには、増圧時レール圧制御手段により目標レール圧に基づくレール圧制御の応答性が高められると共に、増圧時開弁圧制御手段により目標レール圧に追従して増加するレール圧よりも減圧弁の開弁圧が一時的に低圧側に制御されて減圧弁が開弁される。運転者の加速要求に応答してレール圧を増圧する際に、目標レール圧に対してレール圧に追従遅れが生じると一時的にレール圧が過小となり、例えば、レール圧の不足を補って目標燃料噴射量を達成すべく噴射期間が延長化されるため、燃焼遅れによるスモーク増大の要因となり得る。このような一時的なレール圧の過小はレール圧制御の応答性を向上することにより防止され、これに起因するスモーク増大が未然に抑制される。
【０００９】
一方、レール圧の増圧時には、増加方向に制御されるレール圧が一時的に目標レール圧を越えてしまう所謂オーバーシュートの可能性があり、上記のようにレール圧制御の応答性を一般的な応答性に比して積極的に高めたときにはオーバーシュートは避けられない。ここで、オーバーシュートに略同期して減圧弁が開弁されるため、コモンレール内の燃料がリークされてオーバーシュートが抑制され、レール圧は目標レール圧を越えることなく目標レール圧に倣って適切に制御される。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、機関の運転状態が急変する過渡時において目標レール圧が所定変化率以上で減少したことを判定する減圧判定手段と、減圧判定手段により目標レール圧の減少が判定されたときに、目標レール圧に追従して減少するレール圧よりも減圧弁の開弁圧を一時的に低圧側に制御して減圧弁を開弁させる減圧時開弁圧制御手段とを備えたものである。
【００１１】
従って、機関の運転状態が急変する過渡時において、減圧判定手段により所定変化率以上の目標レール圧の減少が判定されたときには、減圧時開弁圧制御手段により目標レール圧に追従して減少するレール圧よりも減圧弁の開弁圧が一時的に低圧側に制御されて減圧弁が開弁される。よって、減圧弁の開弁によりコモンレール内の燃料がリークされ、レール圧が迅速に低下する。運転者の減速要求に応答してレール圧を減圧する際に、目標レール圧に対してレール圧に追従遅れが生じると一時的にレール圧が過大となり、例えば、その直後に加速要求がなされると、過大なレール圧に下で高圧燃料噴射が実行され、結果としてＮＯx増大や所謂カリカリ音等の異常燃焼音の要因となり得る。このような一時的なレール圧の過大は減圧弁の開弁により防止され、これに起因するＮＯx増大や異常燃焼音の発生が未然に抑制される。
【００１２】
しかも、この減圧制御時にはレール圧制御の応答性を高めることなく通常の応答性が適用されており、結果として定常制御、増圧制御、及び減圧制御からなる制御全体で、レール圧制御の応答性が高められるのは増圧制御のみとなる。無用な制御応答性の向上はレール圧のオーバーシュートが発生する度に減圧弁を開弁させることに繋がり、燃料ポンプの圧送量の増大に伴って燃費悪化の要因になるが、このように制御応答性の向上が有用な増圧制御に限って応答性を高めているため、燃費悪化の弊害が未然に防止される。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２において、増圧時開弁圧制御手段が、増圧判定手段により目標レール圧の増加が判定されたときに、減圧弁の開弁圧をステップ的にレール圧よりも低下させた後に、ランプ制御により開弁圧を次第に増加させて目標レール圧に略一致させるものである。
従って、目標レール圧の増加判定時には、減圧弁の開弁圧がステップ的に低下させることにより減圧弁が迅速に開弁されて燃料リークが開始され、一方、その後に開弁圧が次第に増加して目標レール圧に略一致するため、結果としてレール圧をオーバーシュートさせることなく速やかに目標レール圧に保持可能となる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項３において、増圧時開弁圧制御手段が、増圧判定手段により増加が判定される前の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所定の増圧時オフセット分だけ低圧側となるようにステップ的に開弁圧を低下させるものである。
従って、減圧弁の開弁圧が目標レール圧の増圧判定以前の目標レール圧またはレール圧よりも増圧時オフセット分だけステップ的に低下されるため、減圧弁の開弁が一層迅速なものとなる。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項３において、増圧時開弁圧制御手段が、ランプ制御により減圧弁の開弁圧を目標レール圧近傍まで増加させた後に、目標レール圧を目標値として開弁圧をフィードバックし、フィードバックにより目標レール圧とレール圧との偏差が所定の復帰判定値未満になったときに定常時の開弁圧制御に復帰するものである。
従って、目標レール圧に基づくフィードバックにより減圧弁の開弁圧が確実に目標レール圧に制御され、結果として目標レール圧に対するレール圧の増減に応じて減圧弁が開閉してレール圧を目標レール圧に収束させる作用を奏するため、レール圧を目標レール圧に一層確実に保持可能となると共に、復帰判定値に基づく適切なタイミングで定常制御に復帰可能となる。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項５において、増圧時開弁圧制御手段が、目標レール圧をフィードフォワード成分とし、目標レール圧と減圧弁の開弁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、ランプ制御により減圧弁の開弁圧が目標レール圧近傍まで増加すると、フィードフォワード成分として目標レール圧が適用されて、開弁圧が目標レール圧までステップ的に増加制御されてＰ項及びＩ項に基づくフィードバックが遅滞なく開始されるため、開弁圧制御の応答性が向上される。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項３〜６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、増圧時開弁圧制御手段が、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、ランプ制御時の減圧弁の開弁圧、及び開弁圧のフィードバック時にフィードフォワード成分として設定される目標レール圧の少なくとも一方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、補正後の値に基づき上記減圧弁を制御するものである。
【００１８】
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、ランプ制御時の減圧弁の開弁圧、或いは開弁圧のフィードバック時にフィードフォワード成分として設定される目標レール圧を補正することにより燃料温度の影響が補償されるため、より適切に減圧弁の開弁圧を制御可能となる。
請求項８の発明は、請求項３〜７において、減圧弁の開弁圧をステップ的に低下させるときの増圧時オフセット量、ランプ制御により開弁圧を増加させるときの増加量、及びフィードバックから定常制御への復帰を判定するときの復帰判定値の少なくとも一つを、燃料ポンプの回転速度及び燃料噴射弁の噴射量に基づき設定するものである。
【００１９】
従って、燃料ポンプから圧送された燃料がコモンレールに供給され、コモンレール内の燃料が燃料噴射弁からの燃料噴射により消費されるため、これら双方の要件によりコモンレール内の燃料の増減状況が変化し、この燃料の増減状況に応じて、開弁圧を低下させる増圧時オフセット量、ランプ制御時の開弁圧の増加量、フィードバックから定常制御への復帰判定値の最適値が変化する。燃料ポンプからコモンレールへの燃料供給状況と相関する燃料ポンプの回転速度、及びコモンレールから燃料噴射弁への燃料消費状況と相関する燃料噴射弁の噴射量に基づき上記各要件を設定することにより、コモンレールに対する燃料供給及び燃料消費を反映した適切な設定が可能となり、これらの要件に基づき制御を一層適切に実行可能となる。
【００２０】
請求項９の発明は、請求項２において、減圧時開弁圧制御手段が、減圧判定手段により目標レール圧の減少が判定されたときに、減少後の目標レール圧近傍となるように減圧弁の開弁圧をステップ的に低下させるものである。
従って、目標レール圧の減少判定時には、減少後の目標レール圧近傍まで減圧弁の開弁圧がステップ的に低下され、このときの減圧弁はレール圧が目標レール圧近傍に達するまで開弁し続け、コモンレール内の燃料をリークさせてレール圧を目標レール圧近傍まで迅速に低下させる。
【００２１】
請求項１０の発明は、請求項２において、減圧時開弁圧制御手段が、減圧判定手段により目標レール圧の減少が判定されたときに、減少後の目標レール圧よりも所定の減圧時オフセット分だけ低圧側となるように減圧弁の開弁圧をステップ的に低下させるものである。
従って、目標レール圧の減少判定時には、減少後の目標レール圧よりも所定の減圧時オフセット分だけ低圧側となるように減圧弁の開弁圧がステップ的に低下されるため、レール圧が速やかに低下する。
【００２２】
請求項１１の発明は、請求項２において、減圧時開弁圧制御手段が、減圧判定手段により目標レール圧の減少が判定されたときに、燃料噴射弁の噴射量に応じて減圧時オフセットを設定し、減圧時オフセットに基づき目標レール圧を中心として噴射量が大きいほど高圧側、噴射量が小さいほど低圧側となるように減圧弁の開弁圧をステップ的に低下させるものである。
【００２３】
従って、コモンレール内の減圧は燃料噴射弁からの燃料噴射による消費によって行われるため、噴射量が大きい運転状態ではレール圧の減少が過剰になり、減少方向に制御されるレール圧が目標レール圧を下回ってしまう所謂アンダーシュートの可能性が生じる。目標レール圧を中心として燃料噴射弁の噴射量が大きいほど高圧側、噴射量が小さいほど低圧側となるように減圧弁の開弁圧がステップ的に低下するため、噴射量が小さいときにレール圧を速やかに低下可能とした上で、噴射量が大きくてレール圧の減少が過剰なときにはレール圧のアンダーシュートが未然に防止される。
【００２４】
請求項１２の発明は、請求項２，９〜１１において、減圧時開弁圧制御手段が、レール圧よりも減圧弁の開弁圧を一時的に低圧側に制御した後に、目標レール圧とレール圧との偏差が所定の復帰判定値未満になったときに定常時の開弁圧制御に復帰するものである。
従って、復帰判定値に基づく適切なタイミングで定常制御に復帰可能となる。
請求項１３の発明は、請求項２，９〜１２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、減圧時開弁圧制御手段が、減圧判定手段により目標レール圧の減少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、ステップ的に低下したときの減圧弁の開弁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、補正後の値に基づき減圧弁を制御するものである。
【００２５】
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、ステップ的に低下したときの減圧弁の開弁圧を補正することにより燃料温度の影響が補償されるため、より適切に減圧弁の開弁圧を制御可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
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、機関の運転状態が急変する過渡時においてレール圧を増圧側に制御する際にレール圧制御の応答性を高めることにより、制御応答性が低いときのレール圧の追従遅れに起因するスモーク増大を確実に抑制できると共に、このときに減圧弁を一時的に開弁してコモンレール内の燃料をリークさせることにより制御応答性の向上に伴うレール圧のオーバーシュートを未然に防止することができる。
【００２７】
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、機関の運転状態が急変する過渡時においてレール圧を減圧側に制御する際に減圧弁を一時的に開弁することにより、コモンレール内の燃料をリークさせてレール圧の追従遅れによる過大なレール圧の下での高圧燃料噴射を未然に防止し、これに起因するＮＯx増大や異常燃焼音を確実に抑制でき、一方、減圧制御及び定常制御では無用なレール圧制御の応答性向上を実施せず、これによる燃費悪化の弊害を未然に防止することができる。
【００２８】
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２に加えて、減圧弁の開弁圧をステップ的に低下させた後に次第に増加させて目標レール圧に略一致させるため、レール圧をオーバーシュートさせることなく速やかに目標レール圧に保持でき、増圧制御時のレール圧を一層的適切に制御することができる。
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３に加えて、増圧時オフセットに基づく開弁圧のステップ的な低下により減圧弁の開弁圧を一層迅速に開弁させて、レール圧のオーバーシュートをより確実に抑制することができる。
【００２９】
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３に加えて、目標レール圧に基づく開弁圧のフィードバックによりレール圧を目標レール圧に一層確実に保持できると共に、復帰判定値に基づく適切なタイミングで増圧制御から定常制御に復帰することができる。
請求項６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５に加えて、目標レール圧をフィードフォワード成分とすることにより開弁圧制御の応答性を向上して、レール圧を目標レール圧に一層迅速に保持することができる。
【００３０】
請求項７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３〜６に加えて、燃料温度の影響を補償することにより減圧弁の開弁圧を一層適切に制御でき、ひいてはレール圧のオーバーシュートをより確実に防止することができる。
請求項８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３〜７に加えて、コモンレールに対する燃料供給及び燃料消費を反映して、開弁圧を低下させる増圧時オフセット量、ランプ制御時の開弁圧の増加量、及びフィードバックから定常制御への復帰判定値を最適設定でき、これらの要件に基づき制御を一層適切に実行することができる。
【００３１】
請求項９，１０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２に加えて、減圧制御時において減圧弁の開弁圧を最適に制御し、これにより目標レール圧に対するレール圧の追従遅れを一層確実に防止することができる。
請求項１１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２に加えて、減圧制御時において減圧弁の開弁圧を最適に制御し、これにより目標レール圧に対するレール圧の追従遅れを一層確実に防止できると共に、レール圧のアンダーシュートを確実に防止することができる。
【００３２】
請求項１２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２，９〜１１に加えて、復帰判定値に基づく適切なタイミングで減圧制御から定常制御に復帰することができる。
請求項１３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２，９〜１２に加えて、燃料温度の影響を補償することにより減圧弁の開弁圧を一層適切に制御でき、ひいては減圧制御時のレール圧の追従遅れをより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】
【００３３】
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。
【００３４】
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１０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。
【００３５】
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。なお、減圧弁１５としてはどのような形式のものでもよく、例えば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を適用しても、逆特性の非通電時に閉弁状態に保持される所謂常閉式を適用してもよい。
【００３６】
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、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、サプライポンプ６の回転速度Ｎpを検出する回転速度センサ２６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。
【００３７】
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。
【００３８】
また、減圧弁１５の開弁圧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、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］で述べた過渡運転時におけるレール圧制御の応答性を改善するためにも減圧弁１５を利用している。そこで、当該減圧弁１５の開弁圧制御をレール圧制御と共に図２に示すフローチャートに従って詳述する。
【００３９】
図２はＥＣＵ２１が実行する制御モード切換ルーチンを示すフローチャートであり、ＥＣＵ２１は当該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、ＥＣＵ２１はステップＳ２で目標レール圧tgtＰrailの単位時間当たりの変化量ΔtgtＰrailが予め正の値として設定された増圧判定値ΔＰupを越えている（即ち、目標レール圧tgtＰrailが所定変化率以上で増加）か否かを判定し（増圧判定手段）、続くステップＳ４で変化量ΔtgtＰrailが予め負の値として設定された減圧判定値ΔＰdown未満（即ち、目標レール圧tgtＰrailが所定変化率以上で減少）か否かを判定する（減圧判定手段）。増圧判定値ΔＰup及び減圧判定値ΔＰdownは、レール圧制御においてレール圧Ｐrailに追従遅れが生じる下限付近の目標レール圧tgtＰrailの増加側及び減少側の変化量が設定されており、ステップＳ２，４の何れでもＮo（否定）の判定を下したときには、ステップＳ６で定常モードに基づきレール圧制御及び減圧弁１５の開弁圧制御を実行した後、一旦ルーチンを終了する。
【００４０】
当該定常モードにおいては、レール圧制御では、一般的な制御応答性をもって目標レール圧tgtＰrailに対するレール圧Ｐrailのフィードバックが実行され、レール圧Ｐrailのオーバーシュート抑制を考慮した小さめの一般的なＰＩＤゲインが適用される。また、減圧弁１５の開弁圧制御では、レール圧Ｐrailの異常上昇への対処として開弁圧Ｐsetが上限セット圧Ｐlmtに制御される。
【００４１】
また、ステップＳ２の判定がＹes（肯定）のときには、運転者のアクセルオン等に起因してエンジン１の運転状態が負荷増加方向に急変する過渡時であると見なし、ステップＳ８で増圧モードに基づきレール圧制御及び減圧弁１５の開弁圧制御を実行する。続くステップＳ１０では目標レール圧tgtＰrailとレール圧Ｐrailとの偏差ΔＰrailが予め設定された復帰判定値ΔＰ1未満であるか否かを判定し、判定がＮoの間はステップＳ８で増圧モードを継続し、ステップＳ１０の判定がＹesになるとルーチンを終了する。
【００４２】
上記増圧モードにおいては、レール圧制御では、定常モードに比較して目標レール圧tgtＰrailにレール圧Ｐrailをフィードバックするときの制御応答性が高められており、より具体的には、目標レール圧tgtＰrailに追従して増加するレール圧Ｐrailにオーバーシュートが発生する程度までＰＩＤゲインが増加設定される（増圧時レール圧制御手段）。また、減圧弁１５の開弁圧制御では、レール圧Ｐrailよりも減圧弁１５の開弁圧Ｐsetが一時的に低圧側に制御される（増圧時開弁圧制御手段）。この増圧モード時の減圧弁１５の開弁制御については図３に基づいて後述する。
【００４３】
また、ステップＳ４の判定がＹesのときには、運転者のアクセルオフ等に起因してエンジン１の運転状態が負荷減少方向に急変する過渡時であると見なし、ステップＳ１２で減圧モードに基づきレール圧制御及び減圧弁１５の開弁圧制御を実行する。続くステップＳ１４では目標レール圧tgtＰrailとレール圧Ｐrailとの偏差ΔＰrailが予め設定された復帰判定値ΔＰ2未満であるか否かを判定し、判定がＮoの間はステップＳ１２で減圧モードを継続し、ステップＳ１４の判定がＹesになるとルーチンを終了する。
【００４４】
上記減圧モードにおいては、レール圧制御では、定常モードと同じく一般的な制御応答性をもって目標レール圧tgtＰrailに対するレール圧Ｐrailのフィードバックが実行される。また、減圧弁１５の開弁圧制御では、レール圧Ｐrailよりも減圧弁１５の開弁圧Ｐsetが一時的に低圧側に制御される（減圧時開弁圧制御手段）。但し、この減圧モード時の減圧弁１５の開弁制御は増圧モード時のものとは内容が異なるため、図４に基づいて後述する。
【００４５】
なお、上記復帰判定値ΔＰ1,ΔＰ2は固定値とせずに、エンジン１の運転状態に応じて可変設定してもよく、例えば、ポンプ回転速度Ｎp及び燃料噴射量ｑに基づき予め設定したマップから復帰判定値ΔＰ1,ΔＰ2を設定してもよい。
上記ステップＳ８の増圧モード時のＥＣＵ２１の処理は図３に示す制御ブロック図に従って以下に述べる手順で実行され、最終的に算出されたデューティ比に基づき減圧弁１５に駆動電流が供給されて開弁制御が実行される。以下、この増圧モード時のＥＣＵ２１の処理を図３に従って説明する。
【００４６】
まず、増圧モードが開始された当初には、上記ステップＳ２による増圧判定前の目標レール圧tgtＰrailから増圧時オフセット量upＰofstを減算した値（＝tgtＰrail−upＰofst）が、以下に述べるランプ制御における減圧弁１５の開弁圧Ｐsetの初期値に設定され、この初期値が開弁圧Ｐsetの前回値Ｐset(n-1)として加算部３１に入力される。
なお、増圧モードが開始される直前の定常モードでは、目標レール圧tgtＰrailに基づくレール圧Ｐrailのフィードバックの結果、目標レール圧tgtＰrailとレール圧Ｐrailとはほとんど一致しているため、初期値の算出処理に目標レール圧tgtＰrailに代えてレール圧Ｐrailを適用してもよい。
【００４７】
増圧時オフセット量upＰofstは、この増圧モードの開始時（即ち、ランプ制御の開始時）において減圧弁１５の開弁圧Ｐsetをステップ的に低下させて、レール圧Ｐrailのオーバーシュート防止のために減圧弁１５を迅速に開弁させることを目的としたものであり、オーバーシュート抑制のために過不足のない最適な開弁圧Ｐsetの低下量として予め設定されている。但し、オフセット量upＰofstは固定値とせずに、エンジン１の運転状態に応じて可変設定してもよく、例えば、ポンプ回転速度Ｎp及び燃料噴射量ｑに基づき予め設定したマップから増圧時オフセット量upＰofstを設定してもよい。
【００４８】
また、ポンプ回転速度Ｎp及び燃料噴射量ｑが増加量算出部３２に入力され、これらのポンプ回転速度Ｎp及び燃料噴射量ｑから所定のマップに基づき、ランプ制御での開弁圧Ｐsetの増加量ΔＰrampが算出されて上記加算部３１に入力される。このときの増加量ΔＰrampは、ＥＣＵ２１の制御インターバル間における開弁圧Ｐsetの増加量として算出される。但し、ランプ制御の開始当初のみはマップ設定に関わらず増加量ΔＰrampとして０が加算部３１に入力される。加算部３１では、開弁圧Ｐsetの前回値Ｐset(n-1)に増加量ΔＰrampが加算され、加算後の値（＝Ｐset(n-1)＋ΔＰramp）が今回処理時のランプ制御の開弁圧Ｐset(n)としてＦ/Ｆ量切換部３３に入力される。
【００４９】
結果としてランプ制御が開始された初回のＥＣＵ２１の制御インターバルでは、目標レール圧tgtＰrailよりも増圧時オフセット量upＰofstだけ低圧側の初期値が開弁圧ＰsetとしてＦ/Ｆ量切換部３３に入力され、それ以降には、ＥＣＵ２１の制御インターバル毎に開弁圧Ｐsetの前回値Ｐset(n-1)に増加量ΔＰrampが加算されるため、開弁圧Ｐsetは増加量ΔＰramp分だけ順次増加することになる。
【００５０】
一方、目標レール圧tgtＰrail及び開弁圧Ｐsetは偏差算出部４０に入力され、偏差算出部４０では、目標レール圧tgtＰrailと開弁圧Ｐsetとの偏差ΔＰdef（＝tgtＰrail−Ｐset）が算出される。このときの開弁圧Ｐsetとしては、図３の制御ブロック図に従って算出される最終的なデューティ比に対応する開弁圧Ｐset、若しくは図示しないセンサにより検出した実際の減圧弁１５の開弁圧Ｐsetが適用される。
【００５１】
算出された偏差ΔＰdefはモード指令部３５に入力され、モード指令部３５では、偏差ΔＰdefが正の値として設定された切換判定値α以上である（ΔＰdef≧α）と判定したときには、減圧弁１５の開弁圧Ｐsetを増加させるランプ制御が選択され、偏差ΔＰdefが切換判定値α未満である（ΔＰdef＜α）と判定したときには、開弁圧Ｐsetを目標レール圧tgtＰrailに保持するフィードバック制御が選択され、選択結果が上記Ｆ/Ｆ量切換部３３及び後述するＦ/Ｂ量切換部３９に出力される。
【００５２】
なお、図３ではＦ/Ｆ量切換部３３及びＦ/Ｂ量切換部３９のランプ制御への切換を＋で表し、フィードバック制御への切換を−で表している。但し、モード切指令部３５の判定処理は増圧モードの開始当初から行われるものではなく、増圧モードの開始当初は強制的にランプ制御が選択され、ランプ制御で初期値に基づき減圧弁１５の開弁圧Ｐsetをステップ的に低下させた後に、上記偏差ΔＰdefに基づく判定処理が開始される。
【００５３】
Ｆ/Ｆ量切換部３３には上記したランプ制御の開弁圧Ｐset及び目標レール圧tgtＰrailが入力され、Ｆ/Ｆ量切換部３３からは、上記モード指令部３５からランプ制御への切換が指令されているときには、ランプ制御の開弁圧Ｐsetがデューティ比変換部３６に出力され、フィードバック制御への切換が指令されているときには、目標レール圧tgtＰrailが開弁圧Ｐsetとしてデューティ比変換部３６に出力される。デューティ比変換部３６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３７に入力される。
【００５４】
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。
【００５５】
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（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３６のマップ特性が上記試験結果に基づき設定されている。
一方、目標レール圧tgtＰrail及びレール圧センサ２２により検出されたレール圧Ｐrailは偏差算出部３４に入力され、偏差算出部３４では、目標レール圧tgtＰrailとレール圧Ｐrailとの偏差ΔＰrail（＝tgtＰrail−Ｐrail）が算出される。算出された偏差ΔＰrailはＦ/Ｂ量算出部３８に入力され、Ｆ/Ｂ量算出部３８では偏差ΔＰrail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３５からランプ制御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３７に出力され、フィードバック制御への切換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３７に出力される。
【００５６】
加算部３７では、デューティ比変換部３６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。
一方、上記ステップＳ１０の減圧モード時のＥＣＵ２１の処理は図４に示す制御ブロック図に従って以下に述べる手順で実行され、増圧モードと同じく最終的に算出されたデューティ比に基づき減圧弁１５に駆動電流が供給されて開弁制御が実行される。以下、この減圧モード時のＥＣＵ２１の処理を図４に従って説明する。
【００５７】
まず、燃料噴射制御において算出された燃料噴射量ｑがオフセット量算出部４１に入力され、オフセット量算出部４１では燃料噴射量ｑから所定のマップに基づき減圧時オフセット量dnＰofstが算出される。減圧時オフセット量dnＰofstは、０を中心とした正側及び負側の所定の領域内において燃料噴射量ｑが大きいほど正側の大きな値に設定され、燃料噴射量ｑが小さいほど負側の大きな値に設定される。算出された減圧時オフセットdnＰofstは加算部４２に入力され、加算部４２では減少後の目標レール圧tgtＰrailに減圧時オフセットdnＰofstが加算されて減圧弁１５の開弁圧Ｐset（＝tgtＰrail＋dnＰofst）が算出される。
【００５８】
加算部４２で算出された開弁圧Ｐsetはデューティ比変換部４３に入力され、デューティ比変換部４３では、上記増圧モードのデューティ比変換部３６と同じく、開弁圧Ｐset及び燃料温度Ｔfに基づき所定のマップから駆動電流のデューティ比が算出される。重複する説明はしないが、デューティ比の算出処理に燃料温度Ｔfを反映させるのは、燃料温度Ｔfの影響を補償するためである。このようにして算出された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。
【００５９】
次に、以上のＥＣＵ２１の処理によるレール圧制御及び減圧弁１５の開弁圧制御の実行状況を図５，６のタイムチャートに基づき各制御モード毎に詳述する。
図５は定常モードの実行中にアクセルオン等による機関負荷の増加に呼応して増圧モードに切り換えられ、その後に定常モードに復帰した場合を示している。定常モードでは、通常の制御応答性をもってレール圧制御が実行されて、実際のレール圧Ｐrailがエンジン１の運転状態に応じて設定される目標レール圧tgtＰrailに制御される一方、減圧弁１５の開弁圧Ｐsetが上限セット圧Ｐlmtに制御されて、レール圧Ｐrailの異常上昇時に減圧弁１５の開弁によりシステム破損の防止を図っている。なお、図５は常開式の減圧弁１５を用いたときのデューティ比の制御状況を示しているが、常閉式の減圧弁１５の場合には増減方向が逆転するだけで他の相違はない。
【００６０】
この状態から目標レール圧tgtＰrailの増加により増圧モードに切り換えられると、レール圧制御では応答性が高められ、増加設定された大きなＰＩＤゲインに基づき目標レール圧tgtＰrailに対するレール圧Ｐrailのフィードバックが行われる。図５では、この増圧モードによるレール圧Ｐrailの変化状況を太い実線で示し、目標レール圧tgtＰrailを破線で示し、参考として定常モードでの制御応答性によるレール圧Ｐrailの変化状況を一点鎖線で示している。ステップ的に増加設定される目標レール圧tgtＰrailに対して、定常モードの応答性ではレール圧Ｐrailが緩慢にしか増加せずに顕著な追従遅れを生じているのに対して、増圧モードの応答性によればレール圧Ｐailが急増して良好に追従していることが判る。
【００６１】
一方、減圧弁１５の開弁圧制御では、まず開弁圧Ｐsetがランプ制御の初期値、即ち、増圧判定前の目標レール圧tgtＰrailよりもさらに増圧時オフセット量upＰofstだけ低圧側の値までステップ的に低下され、その後に開弁圧Ｐsetは、ポンプ回転速度Ｎp及び燃料噴射量ｑから求められる増加量ΔＰrampが順次加算されることにより次第に増加される。開弁圧Ｐsetの増加中には、目標レール圧tgtＰrailと開弁圧Ｐsetとの偏差ΔＰdefが正の値であるためランプ制御が継続して実行され、偏差ΔＰdefが切換判定値α未満になったとき、即ち、増加中の開弁圧Ｐsetが目標レール圧tgtＰrail近傍に達したときにランプ制御からフィードバック制御に切り換えられる。
【００６２】
なお、フィードバック制御への切換タイミングはこれに限ることはなく、開弁圧Ｐsetが目標レール圧tgtＰrailと一致した時点でフィードバック制御に切り換えてもよい。
以降は目標レール圧tgtＰrailをフィードフォワード成分とし、目標レール圧tgtＰrailとレール圧Ｐrailとの偏差ΔＰrail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、これによりレール圧Ｐrailは目標レール圧tgtＰrailに制御される。レール圧Ｐrailのフィードバック制御は図２のステップＳ１０の判定がＹesになるまで継続され、判定がＹesになってレール圧Ｐrailが目標レール圧tgtＰrailに十分に収束したと判断されると、増圧モードから定常モードに復帰する。従って、以降は定常モードに基づき、通常の制御応答性をもってレール圧制御が実行されると共に、レール圧制御では減圧弁１５の開弁圧Ｐsetが上限セット圧Ｐlmtに制御される。
【００６３】
以上のように増圧モードではレール圧制御及び減圧弁１５の開弁圧制御を協調させており、以下の作用効果を実現している。
まず、レール圧制御では制御応答性を向上させることにより、目標レール圧tgtＰrailのステップ的な増加に対して遅れることなくレール圧Ｐailを急増させて良好に追従させている。レール圧Ｐrailの増圧時において、目標レール圧tgtＰrailに対してレール圧Ｐrailに追従遅れが生じると一時的にレール圧Ｐrailが過小となり、燃料噴射制御ではレール圧Ｐrailの不足を補って目標燃料噴射量を達成すべく噴射期間が延長化され、結果として燃焼遅れによるスモーク増大の要因となり得る。このような一時的なレール圧Ｐrailの過小がレール圧制御の応答性を向上することにより防止されるため、これに起因するスモーク増大を未然に抑制することができる。
【００６４】
一方、減圧弁１５の開弁圧制御では、減圧弁１５の開弁圧Ｐsetを、ランプ制御の開始当初にステップ的に低下させた後に増加量ΔＰrampに従って次第に増加しながら目標レール圧tgtＰrailに接近させ、目標レール圧tgtＰrail近傍に到達後にはフィードバック制御により目標レール圧tgtＰrailに保持している。このため、ランプ制御中において減圧弁１５の開弁圧Ｐsetは、目標レール圧tgtＰrailに追従して増加するレール圧Ｐrailよりも低圧側に制御されることになり、その間において減圧弁１５が一時的に開弁する。
【００６５】
レール圧Ｐrailの増圧時には、増加方向に制御されるレール圧Ｐrailが一時的に目標レール圧tgtＰrailを越えてしまう所謂オーバーシュートの可能性があり、特に上記のようにレール圧制御の応答性を積極的に高めた場合には、レール圧Ｐrailのオーバーシュートは避けられない（図５中に二点鎖線で示す）。上記開弁圧Ｐsetの制御により減圧弁１５はオーバーシュートに略同期して開弁されることになり、結果としてコモンレール３内の燃料がリークされてオーバーシュートが抑制される。従って、太い実線で示すように増圧時のレール圧Ｐrailのオーバーシュートを未然に防止して、目標レール圧tgtＰrailに倣って適切に制御することができる。
【００６６】
また、定常モードにおいて上限セット圧Ｐlmtに制御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、上限セット圧Ｐlmtから開弁圧Ｐsetを変化させる際には、その摺動部分を摩擦抵抗に打ち勝って摺動させる必要がある。このため、定常モードから増圧モードへの切換に伴って減圧弁１５をランプ制御時の開弁圧Ｐsetに制御するときには僅かながらタイムラグが生じ、この要因はオーバーシュート防止のための減圧弁１５の開弁を遅延させることに繋がるが、ランプ制御の開始当初に減圧弁１５の開弁圧Ｐsetをステップ的に低下させることで、減圧弁１５の摺動部分は迅速に摺動し始め、上記タイムラグが軽減される。特に本実施形態のように、目標レール圧tgtＰrailよりも増圧時オフセット量upＰofst分だけ大幅に低下させた場合には、開弁圧Ｐsetのタイムラグをより短縮化でき、もって減圧弁１５を一層迅速に開弁させてレール圧Ｐrailのオーバーシュートをより確実に抑制することができる。
【００６７】
また、ランプ制御により減圧弁１５の開弁圧Ｐsetを次第に増加させて目標レール圧tgtＰrail近傍に到達させた後には、目標レール圧tgtＰrailに基づくフィードバック制御を実行している。このため減圧弁１５の開弁圧Ｐsetは目標レール圧tgtＰrailに確実に制御され、このときの減圧弁１５は、目標レール圧tgtＰrailに対するレール圧Ｐrailの増減に応じて開閉してレール圧Ｐrailを目標レール圧tgtＰrailに収束させる作用を奏することから、増圧時のレール圧Ｐrailを目標レール圧tgtＰrailに一層確実に保持することができる。一方、復帰判定値ΔＰ1に基づき目標レール圧tgtＰrailに対するレール圧Ｐrailの収束、即ち、レール圧Ｐrailの増圧完了を正確に判断可能であり、適切なタイミングで定常モードに復帰することができる。
【００６８】
また、開弁圧Ｐsetが目標レール圧tgtＰrail近傍に達したとき（上記ΔＰdef＜α）には、デューティ比変換部３６で目標レール圧tgtＰrailから算出されるデューティ比をフィードフォワード成分とし、目標レール圧tgtＰrailとレール圧Ｐrailとの偏差ΔＰrail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をフィードバックしている。このため、何らかの要因によりフィードバック制御中に開弁圧Ｐsetが目標レール圧tgtＰrailを外れた場合であっても、フィードフォワード成分である目標レール圧tgtＰrailに基づきステップ的に開弁圧Ｐsetが補正されるため、開弁圧制御の応答性を向上できる。よって、このようなフィードバック手法を用いることで一般的なＰＩＤ制御に比較して、レール圧Ｐrailを目標レール圧tgtＰrailに一層迅速に保持することができる。
【００６９】
一方、上記デューティ比変換部３６では、ランプ制御とフィードバック制御との何れの場合でも、燃料温度Ｔfを反映したマップに基づき開弁圧Ｐsetに対応する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。これにより何れの場合でも、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。従って、増圧モード中において減圧弁１５の開弁圧Ｐsetを常に適切に制御でき、ひいてはレール圧制御の応答性を高めたことによるオーバーシュートをより確実に防止することができる。
【００７０】
しかも、本実施形態では、図３の増加量算出部３２において、ランプ制御の増加量ΔＰrampをポンプ回転速度Ｎp及び燃料噴射量ｑから求めている。コモンレール３の作動中には、サプライポンプ６から圧送された燃料がコモンレール３に供給され、コモンレール３内の燃料が燃料噴射弁２からの燃料噴射により消費されるため、これら双方の要件によりコモンレール３内の燃料の増減状況が変化し、この燃料の増減状況に応じて、増加量ΔＰrampの最適値が変化する。サプライポンプ６からコモンレール３への燃料供給状況と相関するサプライポンプ６の回転速度Ｎp、及びコモンレール３から燃料噴射弁２への燃料消費状況と相関する燃料噴射弁３の噴射量ｑに基づき上記増加量ΔＰrampを設定することにより、コモンレール３に対する燃料供給及び燃料消費を反映した適切な増加量ΔＰrampを設定可能となり、結果としてランプ制御を一層適切に実行することができる。
【００７１】
また、同様の発想の下に、ランプ制御の開始当初に開弁圧Ｐsetをステップ的に低下させるための増圧時オフセット量upＰofst、及び増圧モードから定常モードに復帰するための復帰判定値ΔＰ1を、所定のマップに基づきポンプ回転速度Ｎp及び燃料噴射量ｑから求めた場合も同様の作用効果が得られ、増圧時オフセット量upＰofstについては、適切な開弁圧Ｐsetの低下によりランプ制御を一層適切に実行でき、復帰判定値ΔＰ1については、増圧モードから定常モードへの復帰タイミングを一層適切に行うことができる。
【００７２】
一方、図６は定常モードの実行中にアクセルオフ等による機関負荷の減少に呼応して減圧モードに切り換えられ、その後に定常モードに復帰した場合を示している。
定常モードの実行中に目標レール圧tgtＰrailの減少により減圧モードに切り換えられると、レール圧制御では定常モードと同様の制御応答性を保持して、目標レール圧tgtＰrailに対するレール圧Ｐrailのフィードバックが行われる。
【００７３】
また、減圧弁１５の開弁圧制御では、減少後の目標レール圧tgtＰrailに燃料噴射量Ｑから求めた減圧時オフセット量dnＰofstが加算され、加算後の値に減圧弁１５の開弁圧Ｐsetが制御される。即ち、減圧弁１５の開弁圧Ｐsetは、減少後の目標レール圧tgtＰrail近傍となるようにステップ的に低下され、より具体的には、そのときの燃料噴射量ｑの大きさに応じて、減少後の目標レール圧tgtＰrailに対して正側或いは負側にオフセットして制御される。なお、図６は負の減圧時オフセット量dnＰofstに基づき開弁圧Ｐsetが目標レール圧tgtＰrsilよりも低圧側に制御された場合を示しているが、開弁圧Ｐsetが正側にオフセットした場合には、当然ながら目標レール圧tgtＰrailより高圧側に制御される。
【００７４】
図６では、目標レール圧tgtＰrailを破線で示し、参考として、減圧弁１５の開弁圧Ｐsetを協調制御しないときのレール圧Ｐrailの変化状況（定常モードの応答性によるレール圧Ｐrailの変化状況に相当）を一点鎖線で示しているが、ステップ的に減少設定される目標レール圧tgtＰrailに対して、レール圧Ｐrailが緩慢にしか減少せずに顕著な追従遅れを生じていることが判る。この追従遅れは、コモンレール３内の減圧が燃料噴射弁２の噴射による燃料消費によって行われることに起因するものであり、単にレール圧制御の応答性を高めることで解決できるものではない。
【００７５】
ここで、上記のように目標レール圧tgtＰrail近傍に減圧弁１５の開弁圧Ｐsetが制御されることにより、減圧弁１５の開弁圧Ｐsetは目標レール圧tgtＰrailに追従して減少するレール圧Ｐrailよりも一時的に低圧側に制御されて減圧弁１５が開弁される。よって、図６に太い実線で示すように、減圧弁１５の開弁によりコモンレール３内の燃料がリークされ、レール圧Ｐrailが迅速に低下する。減圧時オフセット量dnＰofstに基づく開弁圧Ｐsetの低下は図２のステップＳ１４の判定がＹesになるまで継続され、判定がＹesになってレール圧Ｐrailが目標レール圧tgtＰrail近傍まで低下したと判断されると、減圧モードから定常モードに復帰する。従って、以降は定常モードに基づき、レール圧制御で減圧弁１５の開弁圧Ｐsetが上限セット圧Ｐlmtに制御される。
【００７６】
また、コモンレール３内の減圧は燃料噴射状況に影響され、燃料噴射量ｑが大きい運転状態ではレール圧Ｐrailの減少が過剰になり、減少方向に制御されるレール圧Ｐrailが目標レール圧tgtＰrailを下回ってしまう所謂アンダーシュートの可能性が生じる。本実施形態では、燃料噴射量ｑに対応して設定される減圧時オフセット量dnＰofstに基づき、減圧弁１５の開弁圧Ｐsetは目標レール圧tgtＰrailを中心として燃料噴射量ｑが大きいほど高圧側に設定される一方、燃料噴射量ｑが小さいほど低圧側に設定される。よって、燃料噴射量ｑが小さいときにはレール圧Ｐrailを速やかに低下させて目標レール圧tgtＰrailに対するレール圧Ｐrailの追従遅れを防止するという本来の効果を確保した上で、燃料噴射量ｑが大きくてレール圧Ｐrailの減少が過剰なときにはレール圧Ｐrailのアンダーシュートを未然に防止できるという別の効果も実現することができる。
【００７７】
なお、本実施形態では、燃料噴射量ｑに対応する減圧時オフセット量dnＰofstに基づき、目標レール圧tgtＰrailを中心とした高圧側または低圧側となるように減圧弁１５の開弁圧Ｐsetをステップ的に低下させたが、これに限ることはなく、例えば減少後の目標レール圧tgtＰrail近傍となるように減圧弁１５の開弁圧Ｐsetをステップ的に低下させてもよい。このときの減圧弁１５はレール圧Ｐrailが目標レール圧tgtＰrail近傍に達するまで開弁し続けるため、コモンレール３内の燃料をリークさせてレール圧Ｐrailを目標レール圧tgtＰrail近傍まで迅速に低下させることができる。また、目標レール圧tgtＰrailよりも所定の減圧時オフセット分だけ低圧側となるように減圧弁１５の開弁圧Ｐsetをステップ的に低下させてもよく（図６に示した制御状況と同様）、この場合にはレール圧Ｐrailをより速やかに低下させることができる。
【００７８】
また、増圧モードの復帰判定値ΔＰ1と同じく、減圧モードでも復帰判定値ΔＰ2基づき定常モードへの復帰を判定している。このため、目標レール圧tgtＰrailに対するレール圧Ｐrailの収束、即ち、レール圧Ｐrailの減圧完了を正確に判断でき、適切なタイミングで定常モードに復帰することができる。
また、増圧モードのデューティ比変換部３６と同じく減圧モードのデューティ比変換部４３でも、燃料温度Ｔfを反映したマップに基づき開弁圧Ｐsetと対応するデューティ比を算出している。よって、燃料温度Ｔfの影響を確実に補償して、減圧モード中において減圧弁１５の開弁圧Ｐsetを常に適切に制御することができる。
【００７９】
一方、上記各制御モードの説明から明らかなように、本実施形態では定常モード、増圧モード、及び減圧モードからなる制御全体で、レール圧制御の応答性が高めているのは増圧モードのみである。無用な制御応答性の向上はオーバーシュートが発生する度に減圧弁１５を開弁させることに繋がり、サプライポンプ６の圧送量の増大に伴って燃費悪化の要因になるが、このように制御応答性の向上が有用な増圧モードに限って応答性を高めているため、燃費悪化の弊害を未然に防止することができる。
【００８０】
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、定常モードにおいて減圧弁１５の開弁圧Ｐsetをシステム耐圧限界を考慮した上限セット圧Ｐlmtに制御したが、定常モードの開弁圧制御はこれに限定されない。例えば減圧弁１５として非通電時に開弁状態に保持される所謂常開式を用いたときには、図５，６に一点鎖線で示すように、目標レール圧tgtＰrailよりも常にオフセット量Ｐofstだけ高圧側に減圧弁１５の開弁圧Ｐsetを制御するようにし、レール圧Ｐrailの異常上昇を判定したときに開弁圧Ｐsetを上限セット圧Ｐlmtまで高めるようにしてもよい。
【００８１】
常開式の減圧弁１５では、開弁圧Ｐsetを高めるほど駆動電流のデューティ比を増加させる必要があるが、上記構成によれば、定常モード中の開弁圧Ｐsetが上限セット圧Ｐlmtより低圧側の領域で目標レール圧tgtＰrailに倣って制御されているため、減圧弁１５の駆動電流のデューティ比を低下でき、結果として減圧弁１５の消費電力と共にオルタネータの発電負荷を低減して燃費悪化を抑制できるという利点が得られる。そして、このように定常モードにおいて減圧弁１５の開弁圧Ｐsetを低圧側で制御しているため、増圧モードや減圧モードへの切換に伴って開弁圧Ｐsetを低圧側の値（具体的にはtgtＰrail−upＰofst，tgtＰrail＋dnＰofst）に迅速に制御でき、ひいてはレール圧制御の応答性を一層向上することができる。
【００８２】
また、上記実施形態では、減圧モードではレール圧Ｐrailが目標レール圧tgtＰrail近傍まで低下した時点で定常モードに復帰したが、増圧モードのランプ制御後のフィードバックと同様の制御を実行するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、増圧モードのランプ制御後に目標レール圧tgtＰrail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。
【００８３】
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３６，４３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】
【００８４】
【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】ＥＣＵが実行する制御モード切換ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】増圧モード時の減圧弁への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４】減圧モード時の減圧弁への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５】増圧モード時のレール圧制御及び減圧弁の開弁圧制御の実行状況を示すタイムチャートである。
【図６】減圧モード時のレール圧制御及び減圧弁の開弁圧制御の実行状況を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００８５】
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（増圧判定手段、減圧判定手段、増圧時レール圧制御手段、
増圧時開弁圧制御手段、減圧時開弁圧制御手段）
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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【図６】
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