(57)【要約】【課題】積分項の上限および下限として設定されているガード値を補正することにより、内燃機関の負荷に関わらず、外乱の影響を低減し、目標レール圧力への追従性を向上する燃料噴射システムの制御装置を提供す。【解決手段】積分項ガード値補正部４７は、圧力センサ３１で検出したコモンレール１６の実レール圧力ＮＰｃと、目標レール圧力算出部４５で算出した目標レール圧力ＰＦＩＮとが乖離しているとき、積分項の上限ガード値または下限ガード値を拡大する。目標レール圧力ＰＦＩＮに対し実レール圧力ＮＰｃが下回っていれば、積分項ガード値補正部４７は積分項の上限ガード値をさらに上方へ拡大する。一方、目標レール圧力ＰＦＩＮに対し実レール圧力ＮＰｃが上回っていれば、積分項ガード値補正部４７は積分項の下限ガード値をさらに下方へ拡大する。【選択図】図２
2010249000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を加圧する燃料ポンプと、前記燃料ポンプから吐出された燃料を貯えるコモンレールと、前記燃料ポンプから前記コモンレールへ供給される燃料の流量を調整する流量調整手段とを備え、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射システムの制御装置であって、
前記コモンレールにおける燃料の目標圧力を目標レール圧力として算出する目標レール圧力算出手段と、
前記コモンレールにおける燃料の圧力を実レール圧力として検出する実レール圧力検出手段と、
前記目標圧力算出手段で算出した前記目標レール圧力および前記実圧力検出手段で検出した前記実レール圧力に基づいて前記流量調整手段を制御するための制御量としてオープン項およびフィードバック項を算出する制御量算出手段と、
前記制御量算出手段で算出した前記制御量に基づいて前記流量調整手段を制御した際の前記コモンレールにおける前記実レール圧力と前記目標レール圧力とが乖離しているとき、前記フィードバック項に含まれる積分項の上限または下限として予め設定されているガード値を拡大する積分項ガード値補正手段と、
を備えることを特徴とする燃料噴射システムの制御装置。
【請求項２】
前記積分項ガード値補正手段は、前記ガード値の変化量を前記目標レール圧力と前記実レール圧力との圧力偏差に基づいて設定することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射システムの制御装置。
【請求項３】
前記積分項ガード値補正手段は、前記圧力偏差が大きくなると前記ガード値の変化量を増大することを特徴とする請求項２記載の燃料噴射システムの制御装置。
【請求項４】
前記積分項ガード値補正手段は、前記内燃機関の負荷に基づいて前記ガード値の変化量を補正することを特徴とする請求項１、２または３記載の燃料噴射システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射システムの制御装置に関し、特にコモンレールの圧力をフィードバック制御する燃料噴射システムの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コモンレール式の燃料噴射システムの場合、コモンレールにおける燃料の圧力すなわち実レール圧力は、燃料ポンプから吐出される燃料の流量を制御することによりフィードバック制御される。フィードバック制御では、内燃機関の負荷に基づいて算出される燃料消費量すなわちインジェクタからの噴射量にインジェクタからの燃料のリーク量を加えたオープン項と、比例項、積分項および微分項を加えたフィードバック項とが含まれる。このようなフィードバック制御を行う場合、一般にフィードバック項に含まれる積分項は上限および下限としてガード値が設定されている。これにより、例えば外乱などが生じたとき、積分項における過剰な制御量の積算を防止している（フィードバック制御における積分項の取り扱いについて特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００３】
ところで、オープン項およびフィードバック項によってコモンレールの圧力を目標レール圧力に追従させる制御の場合、インジェクタにおける燃料消費量のばらつきが増大すると、積分項により制御量を積算しても、ガード値によって積算される制御量が制限される。そのため、目標レール圧力に対する実レール圧力の追従性が低下するという問題がある。特に、内燃機関の負荷が大きいとき、インジェクタにおける燃料消費量はばらつきが拡大する。その結果、目標レール圧力に対する実レール圧力の追従性の低下は顕著になる。
【０００４】
一方、目標レール圧力に対する実レール圧力の追従性を高めるために、予めガード値の幅すなわち上限または下限を拡大して設定すると、内燃機関の負荷が小さいとき、積分項において制御量が過剰に積算される。そのため、例えば実レール圧力が目標レール圧力に達しないアンダーシュートを招いたり、コモンレールにおける圧力の制御性が低下するおそれがある。このような積分項において制御量が過剰に積算される現象は、例えば緩やかな加速状態などでも生じ、内燃機関からの排出音や排出ガスに影響を及ぼすおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１４７００５号公報
【特許文献２】特開２００３−３０７１４９号公報
【特許文献３】特開２００７−９２５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、積分項の上限および下限として設定されているガード値を補正することにより、内燃機関の負荷に関わらず、外乱の影響を低減し、目標レール圧力への追従性を向上する燃料噴射システムの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】
請求項１記載の発明では、積分項ガード値補正手段は、実レール圧力と目標レール圧力とが乖離しているとき、積分項のガード値を拡大する。例えば、目標レール圧力に対し実レール圧力が下回っていれば、上限側のガード値をさらに上方へ拡大する。一方、目標レール圧力に対し実レール圧力が上回っていれば、下限側のガード値をさらに下方へ拡大する。
【０００８】
ところで、積分項は、オープン項だけでは追従できない目標レール圧力と実レール圧力との偏差を積分し、目標レール圧力と実レール圧力の偏差を解消するために設定されている。このような積分項は、上限および下限としてガード値が設定されている。このガード値の幅すなわち上限と下限との間の幅は、小さくなるほど過剰な制御量の積算が回避されるものの、燃料消費量のばらつきの迅速な収束が困難となる。その結果、ガード値の幅を小さく設定すると、圧力の偏差は容易に解消されないおそれがある。一方、ガード値の幅を大きく設定すると、圧力の偏差は比較的迅速に解消されるものの、外乱などが生じたとき、積分項における制御量の過剰な積算を招く。その結果、コモンレールにおける圧力は、オーバーシュートまたはアンダーシュートを招きやすくなる。したがって、制御性を向上するためには、適切なガード値の設定が要求される。
【０００９】
コモンレールにおける燃料の圧力の制御は、高圧側の燃料消費量、すなわちインジェクタからの燃料噴射量およびリーク量に大きな影響を受ける。積分項のガード値は、インジェクタにおける燃料消費量に基づいて所定のばらつきを含めて設定される。しかし、この燃料消費量のばらつきは、内燃機関の負荷が大きい、すなわち燃料消費量が増加するほど拡大する。そのため、内燃機関の負荷が小さいときの燃料消費量のばらつきにあわせて積分項のガード値を設定すると、内燃機関の負荷が大きくなるにしたがって燃料消費量のばらつきを吸収することが困難となる。その結果、実レール圧力が目標レール圧力に追従することができず、圧力偏差を招くおそれがある。一方、内燃機関の負荷が大きいときの燃料噴射量のばらつきにあわせて積分項のガード値を設定すると、内燃機関の負荷が小さくなるにしたがって過剰な制御量の積算を招くこととなる。その結果、例えば減速時のように内燃機関の負荷が減少するとき、コモンレール圧力のアンダーシュートを招き、内燃機関の運転が不安定になるおそれがある。
【００１０】
そこで、請求項１記載の発明では、積分項のガード値を拡大することにより、内燃機関の負荷が変化し、燃料消費量のばらつきが変化しても、コモンレールの圧力は高精度に制御される。また、例えば機器に経時的な劣化や燃料の性状などの変化が生じても、積分項のガード値はその時々で最適な値に補正される。したがって、外乱の影響を低減することができるとともに、目標レール圧力への追従性を向上することができる。
【００１１】
請求項２または３記載の発明では、ガード値の変化量は目標レール圧力と実レール圧力との圧力偏差に基づいて設定される。例えば、積分項ガード値補正手段は、圧力偏差が大きいときガード値の変化量を大きく設定し、圧力偏差が小さいときガード値の変化量を小さく設定する。これにより、内燃機関の負荷が変化し、燃料消費量のばらつきが変化しても、コモンレールの圧力は高精度に制御される。また、ガード値の変化量は、刻々と変化する圧力偏差に応じて適切な値が設定される。したがって、内燃機関の負荷に応じて目標レール圧力への追従性を向上することができる。
【００１２】
請求項４記載の発明では、ガード値の変化量は内燃機関の負荷に基づいて補正される。例えば、積分項ガード値補正手段は、内燃機関の負荷に関連づけたガード値の変化量をマップとして有している。そのため、積分項ガード値補正手段は、内燃機関の負荷に基づいて適切な変化量を設定する。これにより、内燃機関の負荷が変化し、燃料消費量のばらつきが変化しても、コモンレールの圧力は高精度に制御される。したがって、内燃機関の負荷に応じて目標レール圧力への追従性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態による制御装置を適用した燃料噴射システムを示す概略図
【図２】本発明の第１実施形態による制御装置を示すブロック図
【図３】本発明の第１実施形態による制御装置における燃料ポンプの制御を示す概略図
【図４】本発明の第１実施形態による制御装置におけるＩ項ガード補正マップのガード値更新の流れを示す概略図
【図５】積分項と実レール圧力との関係を示す概略図
【図６】本発明の第１実施形態による制御装置におけるガード値補正処理の流れを示す概略図
【図７】Ｉ項ガード値補正マップの更新を示す概略図
【図８】吐出量と燃料消費量のばらつきとの関係を示す概略図
【図９】ディーゼルエンジンの負荷に相当する回転数と上限ガード値との関係を示す概略図
【図１０】本発明の第２実施形態の図３に相当する図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による制御装置を適用した燃料噴射システムの構成を図１に示す。制御装置１０は、コモンレール式の燃料噴射システム１１により燃料の噴射が制御される内燃機関としてのディーゼルエンジン１２に適用される。燃料噴射システム１１は、制御装置１０に加え、燃料タンク１３、吸入量制御弁１４、燃料ポンプ１５、コモンレール１６およびインジェクタ１７を備えている。制御装置１０は、ディーゼルエンジン１２を含む燃料噴射システム１１の全体を制御するＥＣＵ（Engine Control Unit）によって構成されている。吸入量制御弁１４および燃料ポンプ１５は、一体のポンプユニット１８を構成している。吸入量制御弁１４は、特許請求の範囲の流量調整手段を構成している。
【００１５】
燃料タンク１３は、常圧の燃料を貯えている。図示しない低圧ポンプは、吸入配管部２１を経由して燃料タンク１３の内部の燃料を吸入量制御弁１４へ供給する。燃料ポンプ１５は、図示しないプランジャが往復移動することにより、図示しない加圧室に吸入した燃料を加圧する。吸入量制御弁１４は、図示しないアクチュエータによって駆動される図示しない弁部材を有している。吸入量制御弁１４は、図示しない弁部材で燃料の通路を開閉することにより、燃料ポンプ１５の加圧室に吸入される燃料の流量を制御する。燃料ポンプ１５から吐出される燃料の量は、加圧室へ吸入される燃料の量に応じて変化する。そのため、吸入量制御弁１４によって燃料の流量を変化させることにより、燃料ポンプ１５からコモンレール１６へ吐出される燃料の流量が変化し、コモンレール１６における燃料の圧力すなわちレール圧力が変化する。燃料ポンプ１５のプランジャは、ディーゼルエンジン１２のクランクシャフト２２から駆動力が伝達される。燃料ポンプ１５で加圧された燃料は、コモンレール１６へ吐出される。燃料ポンプ１５の吐出側には、燃料配管部２３が接続している。燃料配管部２３は、燃料ポンプ１５とコモンレール１６とを接続している。
【００１６】
コモンレール１６は、燃料配管部２３と接続され、燃料ポンプ１５で加圧された燃料を蓄圧状態で貯える。コモンレール１６は、ディーゼルエンジン１２の各気筒２４へ燃料を噴射するインジェクタ１７が接続している。インジェクタ１７は、ディーゼルエンジン１２の各気筒２４にそれぞれ設けられている。コモンレール１６に蓄圧状態で貯えられた燃料は、インジェクタ１７から各気筒２４に形成されている燃焼室へ噴射される。燃料ポンプ１５、コモンレール１６およびインジェクタ１７で余剰となった燃料は、還流配管部２５を経由して燃料タンク１３へ戻される。
【００１７】
燃料噴射システム１１は、圧力センサ３１、温度センサ３２、アクセルセンサ３３および回転数センサ３４を備えている。圧力センサ３１は、コモンレール１６に設けられ、コモンレール１６に貯えられている燃料の圧力を実レール圧力として検出する。圧力センサ３１は、検出した実レール圧力を電気信号として制御装置１０へ出力する。このように圧力センサ３１は、特許請求の範囲の圧力検出手段を構成している。温度センサ３２は、燃料ポンプ１５から吐出された燃料の温度を検出する。温度センサ３２は、検出した燃料の温度を電気信号として制御装置１０へ出力する。温度センサ３２は、燃料ポンプ１５の吐出側であればいずれの位置に設けてもよい。すなわち、温度センサ３２は、例えば燃料配管部２３、コモンレール１６、インジェクタ１７あるいは還流配管部２５など、燃料ポンプ１５の吐出側から燃料タンク１３までの間において燃料の温度を検出する。図１の場合、温度センサ３２は、還流配管部２５に設けられている。アクセルセンサ３３は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量を検出し、検出したアクセルペダルの踏み込み量を電気信号として制御装置１０へ出力する。回転数センサ３４は、ディーゼルエンジン１２のクランクシャフト２２の回転数を検出し、検出したクランクシャフト２２の回転数を電気信号として制御装置１０へ出力する。
【００１８】
制御装置１０は、図２に示すように例えばＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２およびＲＡＭ４３を有するマイクロコンピュータで構成されている。ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２に格納されているコンピュータプログラムにしたがって燃料噴射システム１１の全体を制御する。制御装置１０は、噴射量設定部４４、目標レール圧力算出部４５、制御量算出部４６、積分項ガード値補正部４７および記憶部４８を有している。これら噴射量設定部４４、目標レール圧力算出部４５、制御量算出部４６および積分項ガード値補正部４７は、いずれも制御装置１０で実行されるコンピュータプログラムによってソフトウェア的に実現されている。なお、これら噴射量設定部４４、目標レール圧力算出部４５、制御量算出部４６および積分項ガード値補正部４７は、ハードウェアとして実現してもよい。記憶部４８は、図示しない不揮発性メモリなどを有し、制御装置１０のＲＯＭ４２やＲＡＭ４３とともに、制御装置１０で利用されるコンピュータプログラム、あるいは各種のデータなどを記憶する。
【００１９】
噴射量設定部４４は、例えばアクセルセンサ３３で検出したアクセルペダルの踏み込み量、および回転数センサ３４で検出したクランクシャフト２２の回転数などから、ディーゼルエンジン１２の運転状態を取得する。噴射量設定部４４は、取得したディーゼルエンジン１２の運転状態に応じてインジェクタ１７から噴射される燃料の噴射量を設定する。目標レール圧力算出部４５は、噴射量設定部４４で設定された燃料の噴射量に基づいて、コモンレール１６における燃料を圧力を目標レール圧力として算出する。
【００２０】
制御量算出部４６は、目標レール圧力算出部４５で算出した目標レール圧力と、圧力センサ３１で検出したコモンレール１６における燃料の実レール圧力とに基づいて、制御量を算出する。制御装置１０は、上述の吸入量制御弁１４のアクチュエータへ制御量に対応する電気信号を出力することにより、図示しない弁部材の開度すなわち燃料ポンプ１５の加圧室へ吸入される燃料の流量を制御する。このとき、吸入量制御弁１４は、制御装置１０から出力された制御量に基づいて図示しない弁部材による図示しない燃料通路の開度を制御する。制御装置１０は、目標レール圧力算出部４５で算出された目標レール圧力および圧力センサ３１で検出した実レール圧力に基づいて吸入量制御弁１４をフィードバック制御する。そのため、制御量算出部４６は、吸入量制御弁１４をフィードバック制御するために、オープン項およびフィードバック項から制御量を算出する。
【００２１】
積分項ガード値補正部４７は、制御量算出部４６で算出した制御量を用いて吸入量制御弁１４を制御した際に、必要があれば制御量に含まれる積分項を補正する。具体的には、積分項ガード値補正部４７は、制御量を用いて吸入量制御弁１４を制御したとき、実レール圧力と目標レール圧力とが乖離していれば、制御量のフィードバック項に含まれる積分項のガード値を拡大する補正を実施する。この場合、積分項ガード値補正部４７は、実レール圧力と目標レール圧力との差が予め設定した所定量となり、予め設定した所定時間を経過すると、積分項のガード値を補正する。例えば実レール圧力と目標レール圧力とが乖離してすぐに積分項を補正すると、外乱などの影響を受けやすくなる。そのため、積分項ガード値補正部４７は、これらの差が予め設定した所定量に達して所定時間を経過すると、積分項のガード値を補正する。所定量および所定時間は、制御の対象となる燃料噴射システム１１に応じて任意に設定することができる。積分項のガード値は、フィードバック項に含まれる積分項の上限の上限ガード値または下限の下限ガード値として予め設定されている。積分項ガード値補正部４７は、目標レール圧力に対し実レール圧力が下回っているとき、積分項の上限ガード値をさらに上方へ拡大させる。一方、積分項ガード値補正部４７は、目標レール圧力に対し実レール圧力が上回っているとき、積分項の下限ガード値をさらに下方へ拡大させる。
【００２２】
次に、上記の構成による制御装置１０の制御の流れについて図３に基づいて説明する。
制御装置１０は、吸入量制御弁１４によって燃料ポンプ１５の加圧室へ吸入される燃料の流量をフィードバック制御している。このフィードバック制御では、制御量である最終的な要求吐出量Ｑｐを算出する成分として、オープン項成分５１およびフィードバック項成分５２を含んでいる。すなわち、最終的な要求吐出量Ｑｐは、要求吐出量Ｑｐ＝オープン項成分５１＋フィードバック項成分５２として表わされる。オープン項成分５１は、インジェクタ１７をはじめとする燃料噴射システム１１で消費される燃料の流量を含んでいる。具体的には、制御量算出部４６は、動的リーク量、静的リーク量および燃料噴射量Ｑからオープン項成分５１を算出する。動的リーク量は、インジェクタ１７を駆動する作動流体として使用される燃料の流量である。この動的リーク量は、コモンレール１６における燃料の実レール圧力ＮＰｃ（ＭＰａ）とインジェクタ１７への通電時間ＴＱ（μｓｅｃ）との関係から動リークマップ５３に基づいて算出される。動的リーク量は、実レール圧力ＮＰｃが高く、通電時間ＴＱが長くなるほど増加する。
【００２３】
静的リーク量は、インジェクタ１７の作動の有無にかかわらず、燃料タンク１３へ還流される燃料の流量である。この静的リーク量は、実レール圧力ＮＰｃが高くなるほど増加するため、コモンレール１６の実レール圧力ＮＰｃとの関係から静リークマップ５４に基づいて算出される。燃料噴射量Ｑ（ｍｍ３／ｓｔ）は、文字通りインジェクタ１７から噴射される燃料の噴射量である。この燃料噴射量Ｑは、噴射量設定部４４で算出された燃料の噴射量に相当する。制御量算出部４６は、これら動的リーク量、静的リーク量および燃料噴射量Ｑからオープン項成分５１を算出する。
【００２４】
一方、フィードバック項成分５２は、その成分としてディーゼルエンジン１２の運転状態や燃料の温度など、燃料の流量を制御するための基となる燃料噴射システム１１の外的な要素を含んでいる。具体的には、制御量算出部４６は、エンジン回転数ＮＥ（ｒｐｍ）、目標レール圧力ＰＦＩＮ（ＭＰａ）、実レール圧力ＮＰｃ（ＭＰａ）、燃料温度ＴＨＬ（℃）および前回の要求吐出量Ｉ−１からフィードバック項成分５２を算出する。エンジン回転数ＮＥは、回転数センサ３４で取得される。目標レール圧力ＰＦＩＮは、目標レール圧力算出部４５で算出される。実レール圧力ＮＰｃは、圧力センサ３１で取得される。燃料温度ＴＨＬは、温度センサ３２で取得される。前回の要求吐出量Ｉ−１は、ディーゼルエンジン１２の負荷に応じて設定される値であり、前回の制御で最終的な要求吐出量Ｑｐとして算出した値である。
【００２５】
制御量算出部４６は、取得したエンジン回転数ＮＥからフィードバック項成分５２の比例項（Ｐ項）ゲイン、微分項（Ｄ項）ゲインおよび積分項（Ｉ項）ゲインを算出する。比例項ゲインおよび微分項ゲインは、それぞれエンジン回転数ＮＥに相関する比例項ゲインマップ５５および微分項ゲインマップ５６として設定されている。そこで、制御量算出部４６は、取得したエンジン回転数ＮＥに基づいて、比例項ゲインおよび微分項ゲインを算出する。
【００２６】
制御量算出部４６は、目標レール圧力ＰＦＩＮおよび実レール圧力ＮＰｃから圧力偏差ΔＮＰｃを、ΔＮＰｃ＝ＰＦＩＮ−ＮＰｃとして算出する。制御量算出部４６は、エンジン回転数ＮＥから算出した比例項ゲインを圧力偏差ΔＮＰｃによって補正する。また、制御量算出部４６は、この圧力偏差ΔＮＰｃについて前回の処理で算出した値と今回の処理で算出した値との差を変化量ΔＮとして算出する。制御量算出部４６は、エンジン回転数ＮＥから算出した微分項ゲインを算出した変化量ΔＮによって補正する。さらに、制御量算出部４６は、エンジン回転数ＮＥだけでなく圧力偏差ΔＮＰｃから積分項ゲインを算出する。積分項ゲインは、エンジン回転数ＮＥと圧力偏差ΔＮＰｃに相関する積分項ゲインマップ５７として設定されている。
【００２７】
制御量算出部４６は、取得したエンジン回転数ＮＥおよび燃料温度ＴＨＬからフィードバック項成分５２に含まれる積分項の上限および下限として予め設定されているガード値を算出する。ガード値は、エンジン回転数ＮＥと燃料温度ＴＨＬとに相関するＩ項上下限ガードマップ５８として設定されている。
積分項ガード値補正部４７は、取得したエンジン回転数ＮＥおよび前回の要求吐出量Ｉ−１から積分項ガード値補正量を算出する。積分項ガード値補正量は、エンジン回転数ＮＥと要求吐出量Ｉ−１とに相関するＩ項ガード補正マップ５９として設定されている。制御量算出部４６は、エンジン回転数ＮＥおよび燃料温度ＴＨＬを用いてＩ項上下限マップに基づいて算出したガード値を、積分項ガード値補正部４７でＩ項ガード補正マップ５９に基づいて算出した積分項ガード値補正量で補正する。そして、制御量算出部４６は、算出した積分項ゲインを補正したガード値によって上下限処置としてさらに補正する。このとき、上下限処置で用いられる積分項ゲインは、前回の処理で算出された積分項ゲインによっても補正される。
【００２８】
制御量算出部４６は、上記した処理によって算出された比例項ゲイン、微分項ゲインおよび積分項ゲインからフィードバック項成分５２を算出する。制御量算出部４６は、算出されたオープン項成分５１およびフィードバック項成分５２から最終的な要求吐出量Ｑｐを算出する。制御装置１０は、制御量算出部４６で算出された要求吐出量Ｑｐに基づいて、吸入量制御弁１４の弁部材を駆動する図示しないアクチュエータに供給する電流を算出し、算出した電流をアクチュエータへ供給する。
上述した動リークマップ５３、静リークマップ５４、比例項ゲインマップ５５、微分項ゲインマップ５６、積分項ゲインマップ５７およびＩ項上下限ガードマップ５８は、予め各要素に関連する既定のマップとして設定され、記憶部４８に記憶されている。
【００２９】
一方、第１実施形態の場合、Ｉ項ガード補正マップ５９は、ディーゼルエンジン１２の運転にともなう燃料噴射システム１１の作動に応じて逐次更新される。以下、Ｉ項ガード補正マップ５９におけるガード値の更新の流れについて詳細に説明する。
図４に示すように、積分項ガード値補正部４７は、Ｉ項ガード補正マップ５９のガード値の更新を開始すると、燃料噴射システム１１が正常に作動しているか否かを判断する（Ｓ１０１）。積分項ガード値補正部４７は、例えば圧力センサ３１など燃料噴射システム１１の各部が正常に作動しているか否かを判断する。積分項ガード値補正部４７は、燃料噴射システム１１が正常に作動していると判断すると（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、燃料ポンプ１５の制御学習が終了したか否かを判断する（Ｓ１０２）。制御装置１０は、燃料ポンプ１５から吐出する燃料の量を精度よく制御するために、燃料噴射システム１１の運転開始後において定期的に、吸入量制御弁１４のアクチュエータへ供給する電流とコモンレール１６の実レール圧力ＮＰｃとの関係を学習する。そのため、積分項ガード値補正部４７は、この燃料ポンプ１５の学習が終了したか否かを判断する。燃料ポンプ１５の学習の終了後にＩ項ガード補正マップ５９に含まれるガード値を更新することにより、燃料ポンプ１５の吐出量のばらつきを排除し、ガード値の精度を高めることができる。
【００３０】
積分項ガード値補正部４７は、燃料ポンプ１５の学習が終了したと判断すると（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、ディーゼルエンジン１２の運転状態を取得する（Ｓ１０３）。制御装置１０は、回転数センサ３４からディーゼルエンジン１２の回転数ＮＥ、アクセルセンサ３３からアクセルペダルの踏み込み量を取得する。また、制御装置１０は、温度センサ３２から燃料温度ＴＨＬを取得する。噴射量設定部４４は、取得した回転数ＮＥおよびアクセルペダルの踏み込み量から燃料噴射量Ｑを算出するとともに、インジェクタ１７へ指示する指令噴射量ＱＦＩＮを算出する。積分項ガード値補正部４７は、ディーゼルエンジン１２の運転状態として、これら取得または算出されたエンジン回転数ＮＥ、指令噴射量ＱＦＩＮおよび燃料温度ＴＨＬを取得する。この指令噴射量ＱＦＩＮは、上述のように回転数センサ３４で取得したディーゼルエンジン１２の回転数およびアクセルセンサ３３で取得したアクセルペダルの開度に基づいて設定される。例えばディーゼルエンジン１２の回転数が同一でも、アクセルペダルが大きく開いている加速時とアクセルペダルが閉じている減速時とでは、インジェクタ１７に要求される指令噴射量ＱＦＩＮは異なる。そのため、噴射量設定部４４は、ディーゼルエンジン１２の回転数およびアクセルペダルの開度からディーゼルエンジン１２の負荷状態を判断し、ディーゼルエンジン１２の負荷に応じて指令噴射量ＱＦＩＮを設定する。
【００３１】
積分項ガード値補正部４７は、ディーゼルエンジン１２の運転状態を取得すると、運転状態が安定しているか否かを判断する（Ｓ１０４）。積分項ガード値補正部４７は、アクセルセンサ３３で取得したアクセルペダルの開度の変化が予め設定された変化上限量より小さいか、および噴射量設定部４４で算出された指令噴射量ＱＦＩＮの変化が予め設定された変化上限量より小さいか否かを判断する。アクセルペダルの開度および指令噴射量ＱＦＩＮの変化が変化上限量より小さいとき、ディーゼルエンジン１２を含む燃料噴射システム１１は安定した運転状態にある。このように、積分項ガード値補正部４７は、ディーゼルエンジン１２を含む燃料噴射システム１１が定常的な運転状態にあるとき、ガード値の補正を実行する。
【００３２】
積分項ガード値補正部４７は、ディーゼルエンジン１２を含む燃料噴射システム１１の運転状態が安定していると判断すると（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、目標レール圧力ＰＦＩＮに対し実レール圧力ＮＰｃが上回っているか否かを判断する（Ｓ１０５）。積分項ガード値補正部４７は、目標レール圧力ＰＦＩＮに対し実レール圧力ＮＰｃが上回っていると判断すると（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、浮き側レール圧追従判定へ移行する。積分項ガード値補正部４７は、浮き側レール圧追従判定へ移行すると、目標レール圧力ＰＦＩＮから実レール圧力ＮＰｃを減じた差が予め設定されている判定値α１より小さいか否かを判断する（Ｓ１０６）。すなわち、積分項ガード値補正部４７は、ＰＦＩＮ−ＮＰｃ＜α１であるか否かを判断する。目標レール圧力ＰＦＩＮに対し実レール圧力ＮＰｃが上回っているとき、ＰＦＩＮ−ＮＰｃは「０」より小さな負の値となる。そこで、積分項ガード値補正部４７は、ＰＦＩＮ−ＮＰｃが判定値α１よりも小さな値であるか否かを判断する。
【００３３】
一方、積分項ガード値補正部４７は、目標レール圧力ＰＦＩＮに対し実レール圧力ＮＰｃが上回っていないと判断すると（Ｓ１０５：Ｎｏ）、沈み側レール圧追従判定へ移行する。積分項ガード値補正部４７は、沈み側レール圧追従判定へ移行すると、目標レール圧力ＰＦＩＮから実レール圧力ＮＰｃを減じた差が予め設定されている判定値β１より大きいか否かを判断する（Ｓ１０７）。すなわち、積分項ガード値補正部４７は、ＰＦＩＮ−ＮＰｃ＞β１であるか否かを判断する。目標レール圧力ＰＦＩＮに対し実レール圧力ＮＰｃが下回っているとき、ＰＦＩＮ−ＮＰｃは「０」より大きな正の値となる。そこで、積分項ガード値補正部４７は、ＰＦＩＮ−ＮＰｃが判定値β１よりも大きな値であるか否かを判断する。
【００３４】
積分項ガード値補正部４７は、Ｓ１０６においてＰＦＩＮ−ＮＰｃ＜α１であると判断すると（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、その状態が予め設定された設定時間を経過したか否かを判断する（Ｓ１０８）。同様に、積分項ガード値補正部４７は、Ｓ１０７においてＰＦＩＮ−ＮＰｃ＞β１であると判断すると（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、その状態が予め設定された設定時間を経過したか否かを判断する（Ｓ１０９）。ここで、Ｓ１０８における設定時間と、Ｓ１０９における設定時間とは、同一でもよく、異なっていてもよい。
【００３５】
積分項ガード値補正部４７は、ＰＦＩＮ−ＮＰｃ＜α１となる状態で設定時間が経過したと判断すると（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、積分項が下限の下限ガード値に一致しているか否かを判断する（Ｓ１１０）。また、積分項ガード値補正部４７は、ＰＦＩＮ−ＮＰｃ＞β１となる状態で設定時間が経過したと判断すると（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、積分項が上限の上限ガード値に一致しているか否かを判断する（Ｓ１１１）。積分項は、オープン項成分５１だけでは追従できない目標レール圧力ＰＦＩＮと実レール圧力ＮＰｃとの偏差を積分し、これらの偏差を解消するために設定されている。このような積分項は、上限および下限として上限ガード値および下限ガード値が設定されている。このガード値の幅、すなわち上限ガード値と下限ガード値との間の幅は、小さくなるほど過剰な制御量の積算が回避されるものの、燃料消費量のばらつきの迅速な収束が困難となる。その結果、上限ガード値と下限ガード値との幅を小さくすると、圧力の偏差は容易に解消されないおそれがある。一方、上限ガード値と下限ガード値との幅を大きく設定すると、圧力の偏差は比較的迅速に解消されるものの、外乱などが生じたとき、積分項における制御量の過剰な積算を招く。その結果、コモンレール１６における実レール圧力ＮＰｃは、目標レール圧力ＰＦＩＮを超えるオーバーシュート、または目標レール圧力ＰＦＩＮに達しないアンダーシュートを招きやすくなる。そのため、上限ガード値および下限ガード値は適切に設定する必要がある。
【００３６】
ＰＦＩＮ−ＮＰｃ＜α１となる状態が継続している場合、実レール圧力ＮＰｃが目標レール圧力ＰＦＩＮを上回っている状態が継続し、コモンレール１６における燃料の圧力が目標レール圧力ＰＦＩＮに制御されていないことになる。これは、算出されたフィードバック項成分５２に含まれる積分項が、例えば図５の破線に示すように下限ガード値にガードされるため、下限ガード値を下回らないことが原因である。これにより、積分項は、下限ガード値と等しい値に設定され、さらに小さくすることができない。その結果、吸入量制御弁１４から燃料ポンプ１５へ吸入される燃料の量、すなわちコモンレール１６へ供給される燃料の量のさらなる減量もなされず、コモンレール１６の実レール圧力ＮＰｃは目標レール圧力ＰＦＩＮに収束しない。
【００３７】
また、ＰＦＩＮ−ＮＰｃ＞β１となる状態が継続している場合、実レール圧力ＮＰｃが目標レール圧力ＰＦＩＮを下回っている状態が継続し、コモンレール１６における燃料の圧力が目標レール圧力ＰＦＩＮに制御されていないことになる。これは、算出されたフィードバック項成分５２に含まれる積分項が、上限ガード値にガードされるため、上限ガード値を上回らないことが原因である。これにより、積分項は、上限ガード値に設定され、さらに大きくすることができない。その結果、吸入量制御弁１４から燃料ポンプ１５へ吸入される燃料の量、すなわちコモンレール１６へ供給される燃料の量のさらなる増量もなされず、コモンレール１６の実レール圧力ＮＰｃは目標レール圧力ＰＦＩＮに収束しない。
【００３８】
そこで、積分項ガード値補正部４７は、Ｓ１１０において積分項が下限ガード値に一致していると判断すると（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、下限ガード値を徐々に小さくする下限ガード値補正処理を実施する（Ｓ１１２）。すなわち、積分項ガード値補正部４７は、下限ガード値をより小さな値に補正し、下限ガード値を下方へ拡大する。同様に、積分項ガード値補正部４７は、Ｓ１１１において積分項が上限ガード値に一致していると判断すると（Ｓ１１１：Ｙｅｓ）、上限ガード値を徐々に大きくする上限ガード値補正処理を実施する（Ｓ１１３）。すなわち、積分項ガード値補正部４７は、上限ガード値をより大きな値に補正し、上限ガード値を上方へ拡大する。
【００３９】
積分項ガード値補正部４７は、下限ガード値補正処理において、図６に示すような処理を実施する。積分項ガード値補正部４７は、目標レール圧力ＰＦＩＮと実レール圧力ＮＰｃとから圧力偏差ΔＮＰｃを算出する。積分項ガード値補正部４７は、算出した圧力偏差ΔＮＰｃを用いてこれまで使用していた下限ガード値を小さくした補正下限ガード値を算出する。この補正下限ガード値は、図６に示すように圧力偏差ΔＮＰｃに相関する補正ガード値マップ６１として予め記憶部４８に記憶されている。補正ガード値マップ６１は、圧力偏差ΔＮＰｃが大きくなるほど、補正下限ガード値の変化量を大きく設定している。積分項ガード値補正部４７は、算出した補正下限ガード値で図３に示すＩ項ガード補正マップ５９を作成する。積分項ガード値補正部４７は、上限ガード値補正処理においても、上述の下限ガード値補正処理と同様に、算出した圧力偏差ΔＮＰｃを用いてこれまで使用していた上限ガード値を大きくした補正上限ガード値を算出する。この補正上限ガード値も、圧力偏差ΔＮＰｃに相関する補正ガード値マップ６１として予め記憶部４８に記憶されている。補正ガード値マップ６１は、圧力偏差ΔＮＰｃが大きくなるほど、補正上限ガード値の変化量を大きく設定している。積分項ガード値補正部４７は、算出した補正上限ガード値で図３に示すＩ項ガード補正マップ５９を作成する。作成したＩ項ガード補正マップは、一時的に制御装置１０のＲＡＭ４３などに保管される。
【００４０】
制御装置１０は、Ｓ１１２またはＳ１１３において積分項ガード値補正部４７が作成したＩ項ガード補正マップ５９を利用して吸入量制御弁１４をフィードバック制御する。積分項ガード値補正部４７は、吸入量制御弁１４をフィードバック制御した後、Ｓ１０６およびＳ１０７と同様に目標レール圧力ＰＦＩＮと実レール圧力ＮＰｃとを対比する。
具体的には、積分項ガード値補正部４７は、Ｓ１１２において作成したＩ項ガード補正マップ５９を利用して吸入量制御弁１４を制御した後、目標レール圧力ＰＦＩＮから実レール圧力ＮＰｃを減じた差が予め設定されている判定値α２より小さいか否かを判断する（Ｓ１１４）。すなわち、積分項ガード値補正部４７は、ＰＦＩＮ−ＮＰｃ＜α２であるか否を判断する。この場合、判定値α２は、Ｓ１０６で用いる判定値α１と同一または異なってもよい。判定値α２は、判定値α１よりも収束度が高くなるように設定してもよい。また、同様に、積分項ガード値補正部４７は、Ｓ１１３において作成したＩ項ガード補正マップ５９を利用して吸入量制御弁１４を制御した後、目標レール圧力ＰＦＩＮから実レール圧力ＮＰｃを減じた差が予め設定されている判定値β２より大きいか否かを判断する（Ｓ１１５）。すなわち、積分項ガード値補正部４７は、ＰＦＩＮ−ＮＰｃ＞β２であるか否かを判断する。この場合、判定値β２は、Ｓ１０７で用いる判定値β１と同一または異なってもよい。判定値β２は、判定値β１よりも収束度が高くなるように設定してもよい。
【００４１】
積分項ガード値補正部４７は、Ｓ１１４においてＰＦＩＮ−ＮＰｃ＜α２でない、すなわち実レール圧力ＮＰｃが目標レール圧力ＰＦＩＮに近似していると判断すると（Ｓ１１４：Ｎｏ）、その状態が予め設定された設定時間を経過したか否かを判断する（Ｓ１１６）。同様に、積分項ガード値補正部４７は、Ｓ１１５においてＰＦＩＮ―ＮＰｃ＞β２でない、すなわち実レール圧力ＮＰｃが目標レール圧力ＰＦＩＮに近似していると判断すると（Ｓ１１５：Ｎｏ）、その状態が予め設定された設定時間を経過したか否かを判断する（Ｓ１１７）。ここで、Ｓ１１６における設定時間とＳ１１７における設定時間とは、互いに同一または異なっていてもよい。さらに、Ｓ１１６およびＳ１１７における設定時間は、上述のＳ１０８、Ｓ１０９における設定時間と同一または異なっていてもよい。
【００４２】
積分項ガード値補正部４７は、Ｓ１１４においてＰＦＩＮ−ＮＰｃ＜α２であると判断すると（Ｓ１１４：Ｙｅｓ）、下限ガード値の補正処理が不十分であると判断し、Ｓ１０３以降の処理を繰り返す。同様に積分項ガード値補正部４７は、Ｓ１１５においてＰＦＩＮ−ＮＰｃ＞β２であると判断すると（Ｓ１１５：Ｙｅｓ）、上限ガード値の補正処理が不十分であると判断し、Ｓ１０３以降の処理を繰り返す。
【００４３】
一方、積分項ガード値補正部４７は、Ｓ１１６またはＳ１１７において設定時間が経過したと判断すると（Ｓ１１６：Ｙｅｓ、Ｓ１１７：Ｙｅｓ）、記憶部４８にＳ１１２またはＳ１１３で設定したＩ項ガード補正マップ５９を記憶する。以上の手順により、Ｉ項ガード補正マップ５９が作成される。その結果、図７に示すように、Ｉ項ガード補正マップ５９は、含まれるガード値が変更される。例えば図７の場合、エンジン回転数ＮＥ＝１０００であり、要求吐出量Ｑｐ＝１００であるとき、下限ガード値は「０」から「−２５」のように下方へ拡大される。
【００４４】
以上説明した第１実施形態では、積分項ガード値補正部４７は、実レール圧力ＮＰｃと目標レール圧力ＰＦＩＮとが乖離しているとき、積分項の上限ガード値または下限ガード値を拡大する。すなわち、目標レール圧力ＰＦＩＮに対し実レール圧力ＮＰｃが下回っていれば、積分項ガード値補正部４７は上限ガード値をさらに上方へ拡大する。一方、目標レール圧力ＰＦＩＮに対し実レール圧力ＮＰｃが上回っていれば、積分項ガード値補正部４７は下限ガード値をさらに下方へ拡大する。
【００４５】
コモンレール１６における燃料の圧力の制御は、燃料噴射システム１１のうち高圧側の燃料消費量、すなわちインジェクタ１７からの燃料噴射量およびリーク量に大きな影響を受ける。積分項のガード値は、インジェクタにおける燃料消費量に基づいて所定のばらつきを含めて設定される。しかし、この燃料消費量のばらつきは、図８に示すようにディーゼルエンジン１２の負荷が大きい、すなわちエンジン回転数ＮＥが増大し、燃料消費量が増加するほど拡大する。そのため、ディーゼルエンジン１２の負荷が小さいときの燃料消費量のばらつきにあわせて積分項のガード値を設定すると、ディーゼルエンジン１２の負荷が大きくなるにしたがって燃料消費量のばらつきを吸収することが困難となる。その結果、実レール圧力ＮＰｃが目標レール圧力ＰＦＩＮに追従することができず、圧力偏差ΔＮＰｃが拡大しやすくなる。一方、ディーゼルエンジン１２の負荷が大きいときの燃料噴射量Ｑのばらつきにあわせて積分項のガード値を設定すると、ディーゼルエンジン１２の負荷が小さくなるにしたがって過剰な制御量の積算を招くこととなる。その結果、ディーゼルエンジン１２の減速時にコモンレール１６における実レール圧力ＮＰｃのアンダーシュートを招き、ディーゼルエンジン１２の運転が不安定になるおそれがある。
【００４６】
そこで、第１実施形態では、積分項のガード値を拡大することにより、ディーゼルエンジン１２の負荷が変化し、燃料消費量のばらつきが変化しても、コモンレール１６の圧力は高精度に制御される。例えば、図９に示すように、ディーゼルエンジン１２の負荷と上限ガード値との関係は、要求吐出量Ｑｐが大きくなるほど、上限ガード値を大きくする設定である。また、例えば燃料噴射システム１１を構成する各機器に経時的な劣化や燃料の性状などの変化が生じても、積分項のガード値はその時々で最適な値に補正される。したがって、外乱の影響を低減することができるとともに、目標レール圧力ＰＦＩＮに対する実レール圧力ＮＰｃの追従性を向上することができる。
【００４７】
また、第１実施形態では、ガード値の変化量、すなわち補正されたＩ項ガード補正マップ５９は、目標レール圧力ＰＦＩＮと実レール圧力ＮＰｃとの圧力偏差ΔＮＰｃに基づいて設定される。積分項ガード値補正部４７は、圧力偏差ΔＮＰｃが大きいときガード値の変化量を大きく設定し、圧力偏差ΔＮＰｃが小さいときガード値の変化量を小さく設定する。これにより、ディーゼルエンジン１２の負荷が変化し、燃料消費量のばらつきが変化しても、コモンレール１６における実レール圧力ＮＰｃは高精度に制御される。また、ガード値の補正量は、刻々と変化する圧力偏差ΔＮＰｃに応じて適切な値が設定される。したがって、ディーゼルエンジン１２の負荷に応じて目標レール圧力ＰＦＩＮに対する実レール圧力ＮＰｃの追従性を向上することができる。
【００４８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による制御装置について説明する。
第２実施形態の制御装置１０は、構成は第１実施形態と同一である。第２実施形態の場合、積分項ガード値補正部４７で用いるＩ項ガード補正マップが第１実施形態と異なる。第１実施形態では、Ｉ項ガード補正マップ５９は、圧力偏差ΔＮＰｃに応じて徐々に変化させる構成である。これに対し、第２実施形態の場合、図１０に示すようにＩ項ガード補正マップ７０は、回転数センサ３４で検出したディーゼルエンジン１２の回転数ＮＥと、ディーゼルエンジン１２の負荷とに相関する固定の値となっている。すなわち、積分項ガード値補正部４７は、回転数センサ３４で検出したエンジン回転数ＮＥと、ディーゼルエンジン１２の負荷とから、これらに相関する上限ガード値および下限ガード値を算出する。この場合、ディーゼルエンジン１２の負荷は、アクセルセンサ３３で検出したアクセルペダルの開度から求められる。また、ディーゼルエンジン１２の負荷は、アクセルペダルの開度などから求められた燃料ポンプ１５からの吐出量としてもよい。さらに、ディーゼルエンジン１２の負荷として、算出された燃料噴射量Ｑにリーク量を加えて簡易的に算出した燃料ポンプ１５からの燃料の吐出量を用いてもよい。
【００４９】
また、Ｉ項ガード補正マップ７０は、上限ガード値側と下限ガード値側とで補正量が異なる場合、それぞれ上限用補正マップおよび下限用補正マップとして独立させてもよい。
第２実施形態では、Ｉ項ガード補正マップ７０を構成するガード値の変化量は、ディーゼルエンジン１２の負荷に基づいて補正される。すなわち、積分項ガード値補正部４７は、ディーゼルエンジン１２の負荷に関連づけたガード値の変化量をＩ項ガード補正マップ７０として有している。そのため、積分項ガード値補正部４７は、ディーゼルエンジン１２の負荷に基づいて適切な変化量を設定する。これにより、ディーゼルエンジン１２の負荷が変化し、燃料消費量のばらつきが変化しても、コモンレール１６における実レール圧力ＮＰｃは高精度に制御される。したがって、ディーゼルエンジン１２の負荷に応じて目標レール圧力ＰＦＩＮに対する実レール圧力ＮＰｃの追従性を向上することができる。
【００５０】
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
図面中、１０は制御装置、１１は燃料噴射システム、１２はディーゼルエンジン（内燃機関）、１４は吸入量制御弁（流量調整手段）、１５は燃料ポンプ、１６はコモンレール、３１は圧力センサ（実レール圧力検出手段）、４５は目標レール圧力算出部（目標レール圧力算出手段）、４６は制御量算出部（制御量算出手段）、４７は積分項ガード値補正部（積分項ガード補正手段）を示す。
【図１】
2010249000.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010249000.tif 000005
【図４】
2010249000.tif 000006
【図５】
2010249000.tif 000007
【図６】
2010249000.tif 000008
【図７】
2010249000.tif 000009
【図８】
2010249000.tif 000010
【図９】
2010249000.tif 000011
【図１０】
2010249000.tif 000012