(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内の低圧燃料を低圧ポンプで圧送するとともに、高圧ポンプで前記低圧燃料を加圧して複数の燃料噴射弁が接続されたコモンレールに高圧燃料を圧送し、前記燃料噴射弁から内燃機関の気筒内に前記高圧燃料を噴射する蓄圧式燃料噴射装置における前記コモンレール内の圧力を制御するためのコモンレール圧力の制御装置において、
前記コモンレールの目標圧力に応じて前記高圧ポンプに圧送する前記低圧燃料の流量を調節している間に、前記コモンレール内の圧力が前記目標圧力よりも所定値以上大きくなったときには前記コモンレール内の前記高圧燃料を排出するための圧力制御弁を一回開弁することにより前記コモンレール内の圧力と前記目標圧力の差を前記所定値未満とする制御が行われるように構成されており、
前記燃料噴射弁からの燃料噴射量が一時的に減少させられる制御によって前記コモンレール内の圧力が前記目標圧力よりも所定値以上大きくなったときの、前記圧力制御弁を一回開弁する制御の回数を制限するようにしたことを特徴とするコモンレール圧力の制御装置。
【請求項２】
前記圧力制御弁を一回開弁する制御の回数が一回に制限されるとともに、前記一回の開弁時の開度が、前記燃料噴射量が一時的に減少させられたときの前記高圧ポンプのプランジャの位置又は前記燃料噴射量の減少量のうちの少なくとも一つに応じて設定されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のコモンレール圧力の制御装置。
【請求項３】
前記圧力制御弁を一回開弁する制御の回数の制限は、前記燃料噴射量が一時的に減少させられるときの前記コモンレール内の圧力が所定の閾値以上のときに行われることを特徴とする請求項１又は２に記載のコモンレール圧力の制御装置。
【請求項４】
前記燃料噴射量が一時的に減少させられる制御は、前記内燃機関が搭載された車両のギア変速時におけるオートマチックトランスミッションのトルクを減少させるために行われる制御であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のコモンレール圧力の制御装置。
【請求項５】
前記コモンレール圧力の制御装置は、
前記コモンレール内の圧力を検出するレール圧検出部と、
前記目標圧力に応じて前記高圧ポンプに供給される前記低圧燃料の流量を調節する流量制御部と、
前記コモンレール内の圧力が前記目標圧力よりも所定値以上大きくなったときに前記圧力制御弁を一回開弁させることにより前記コモンレール内の圧力と前記目標圧力の差を前記所定値未満とする制御を行う高圧排出制御部と、
前記燃料噴射弁からの燃料噴射量が一時的に減少させられる制御の実行時に前記高圧排出制御部による前記圧力制御弁を一回開弁する制御の回数を制限する開弁回数制限部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のコモンレール圧力の制御装置。
【請求項６】
燃料タンク内の低圧燃料を低圧ポンプで圧送するとともに、高圧ポンプで前記低圧燃料を加圧して複数の燃料噴射弁が接続されたコモンレールに高圧燃料を圧送し、前記燃料噴射弁から内燃機関の気筒内に前記高圧燃料を噴射する蓄圧式燃料噴射装置における前記コモンレール内の圧力を制御するためのコモンレール圧力の制御方法において、
前記コモンレールの目標圧力に応じて前記高圧ポンプに圧送する前記低圧燃料の流量を調節している間に、前記コモンレール内の圧力が前記目標圧力よりも所定値以上大きくなったときには前記コモンレール内の前記高圧燃料を排出するための圧力制御弁を一回開弁することにより前記コモンレール内の圧力と前記目標圧力の差を前記所定値未満とする制御で前記コモンレール内の圧力が低下させられ、
前記燃料噴射弁からの燃料噴射量が一時的に減少させられる制御によって前記コモンレール内の圧力が前記目標圧力よりも所定値以上大きくなったときの前記圧力制御弁を一回開弁する制御の回数を制限することを特徴とするコモンレール圧力の制御方法。
【請求項７】
燃料タンク内の低圧燃料を低圧ポンプで圧送するとともに、高圧ポンプで前記低圧燃料を加圧して複数の燃料噴射弁が接続されたコモンレールに高圧燃料を圧送し、前記燃料噴射弁から内燃機関の気筒内に前記高圧燃料を噴射する蓄圧式燃料噴射装置において、
前記高圧ポンプに圧送される前記低圧燃料の流量を制御するための流量制御弁と、
前記コモンレールに設けられ前記コモンレール内の前記高圧燃料を排出するための圧力制御弁と、
前記コモンレールの目標圧力に応じて前記流量制御弁を制御することで前記コモンレール内の圧力を制御可能であるとともにこの制御中に前記コモンレール内の圧力が前記目標圧力よりも所定値以上大きくなったときには前記圧力制御弁を一回開弁することにより前記コモンレール内の圧力と前記目標圧力の差を前記所定値未満とする制御を行うレール圧制御装置と、を備え、
前記レール圧制御装置は、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量が一時的に減少させられる制御によって前記コモンレール内の圧力が前記目標圧力よりも所定値以上大きくなったときの前記圧力制御弁を一回開弁する制御の回数を制限することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンレール圧力の制御装置及び制御方法並びに蓄圧式燃料噴射装置に関し、高圧ポンプへの低圧燃料の圧送量とコモンレールからの高圧燃料の排出量とを調節することでコモンレール内の圧力を制御する形式のコモンレール圧力の制御装置及び制御方法並びに蓄圧式燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンをはじめとする内燃機関に燃料を噴射する装置として、複数の燃料噴射弁が接続されるとともに高圧燃料が蓄積されるコモンレールを備え、高圧燃料が各燃料噴射弁に供給された状態で燃料噴射弁の通電制御を行うことによって、燃料の緻密な噴射制御を可能にした蓄圧式燃料噴射装置が用いられている。【０００３】
このような蓄圧式燃料噴射装置は、低圧ポンプと、高圧ポンプと、コモンレールと、燃料噴射弁とを主たる要素として備えており、燃料タンク内の燃料が低圧ポンプによって高圧ポンプに圧送されるとともに高圧ポンプによって加圧されてコモンレールに圧送され、各燃料噴射弁に高圧燃料が供給される。この状態で燃料噴射弁への通電のオンオフによって燃料噴射弁の開弁時期及び開弁時間が制御されることで、内燃機関への様々な燃料噴射パターンが実現可能となっている。【０００４】
この蓄圧式燃料噴射装置では、高圧ポンプの加圧室に供給する低圧燃料の流量を調節したり、あるいは、コモンレールに圧送された高圧燃料の一部を低圧系に戻したり、さらには、これらの制御を併用したりすることによって、コモンレール内の圧力（以下「レール圧」と称する。）を調節している（例えば、特許文献１参照）。【０００５】
例えば、内燃機関の始動直後等の燃料噴射装置の温度が低い場合には、低圧燃料の流量を調節しないで大量の高圧燃料をコモンレールに圧送しつつ、レール圧の目標値に応じてコモンレールに接続された圧力制御弁を開閉して高圧燃料の一部を燃料タンクに戻す制御が行われる。このような圧力制御弁によるレール圧制御では、レール圧を直接調節できるために応答性が良いとともに、大量の高圧燃料が圧送されることによって燃料温度が上昇するために高圧燃料系の温度を速やかに適温まで上昇させることができる一方、燃料タンクに戻される高圧燃料が比較的多くなるために燃料の利用効率が低くなる。【０００６】
一方、燃料噴射装置の温度が上昇した後は、圧力制御弁を閉じ、加圧室に送る低圧燃料の流量を制御する流量制御弁の開度をレール圧の目標値に応じて調節して、必要な量の高圧燃料をコモンレールに圧送する制御が行われる。このような流量制御弁によるレール圧制御では、必要な量の高圧燃料のみがコモンレールに圧送されるため燃料の利用効率が向上する一方、制御装置によって流量制御弁の開度の指示が出力されてから実際にレール圧が変動するまでに時間差が生じることから応答性が低下しやすくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３６７９４号公報  （図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、蓄圧式燃料噴射装置において、レール圧が目標圧力よりも所定値以上大きくなった時にはレール圧が速やかに目標圧力に近づくように制御される必要があるが、流量制御弁によってレール圧が制御されている場合には、流量制御弁の開度の指示が出力されてから実際にレール圧が変動するまでに時間差が生じやすい。そのため、流量制御弁によってレール圧が制御されている場合にレール圧が目標圧力よりも所定値以上大きくなったときには、圧力制御弁を開弁してレール圧を低下させる制御が行われる場合がある。【０００９】
特に、流量制御弁によってレール圧が制御された状態において、アクセルが踏まれたままで一時的に燃料噴射量を減少させる制御（以下「燃料噴射カット制御」と称する。）が実行された場合に、燃料噴射量が減少したにもかかわらずコモンレールへの高圧燃料の圧送量の減少が追従できずにレール圧が高圧燃料系の許容圧力を超えるおそれがある。燃料噴射カット制御は、例えば、オートマチックトランスミッション仕様車のギヤシフトアップ時に、トランスミッションのトルクの低減を図ることを目的として行われる。【００１０】
このような燃料噴射カット制御時に圧力制御弁の開弁制御が行われると一旦レール圧が低下することになるが、その後に、圧力制御弁が徐々に閉じられるとともに流量制御弁の開度が増大されると、今度はレール圧が上昇に転じる。さらに、この圧力制御弁及び流量制御弁の開閉と前後して、燃料噴射カット制御も終了することから、レール圧は徐々に上昇し続けることになる。【００１１】
そして、以降は、レール圧上昇時の圧力制御弁の開弁及び流量制御弁の開度の絞りによるレール圧の低下と、レール圧低下時の圧力制御弁の閉弁及び流量制御弁の開度の増大によるレール圧の上昇とが繰り返されて、レール圧のハンチング現象が発生する。このようなレール圧のハンチング現象が生じるのは、従来の蓄圧式燃料噴射装置では、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は必ず圧力制御弁が開弁されるように設定されていることによる。このレール圧のハンチング現象が生じると、燃料噴射量の制御が困難になるとともに、高圧燃料系内の圧力脈動によって高圧燃料系の耐久性が低下するおそれがある。【００１２】
図５は、従来の燃料噴射カット制御実行時におけるレール圧のハンチング現象を示すタイミングチャートであり、燃料噴射量の指示値Qf、圧力制御弁のセット値Ppcv、流量制御弁への指示流量Vmeun、及びレール圧Prの変化を示している。
このチャートにおいて、オートマチックトランスミッションのトルクを減少させる要求（以下、「トルク減要求」と称する。）がオフのｔ０からｔ１の期間中、圧力制御弁のセット値Ppcvはレール圧の目標値Ptgtよりも高いP1にセットされている。この状態では、圧力制御弁は閉じられた状態にある。また、このｔ０からｔ１の期間中、燃料噴射量の指示値Qfはなだらかに推移しており、流量制御弁への指示流量Vmeunは燃料噴射量の指示値Qfの推移に応じてなだらかに推移する。そのため、レール圧Prはほぼレール圧の目標値Ptgtで保たれたまま推移している。【００１３】
ここで、ｔ１の時点でオートマチックトランスミッションによるギアの変速を行うためにトルク減要求がオンになると、燃料噴射量の指示値Qf及び流量制御弁への指示流量Vmeunが一時的に減少させられる。このとき、燃料噴射弁から噴射される高圧燃料の減少によってコモンレールから外部に出される高圧燃料の量は速やかに減る一方、高圧ポンプの入口側に設けられた流量制御弁への減少指示の出力のタイミングと、実際にコモンレールに圧送される高圧燃料の流量が減少するまでのタイミングとに時間差が生じることになる。【００１４】
そのため、ｔ１の時点以降しばらくの間はレール圧Prが上昇に転じる。そして、レール圧Prとレール圧の目標値Ptgtとの偏差ΔPが所定値ΔP0以上大きくなるｔ２の時点で、圧力制御弁のセット値Ppcvがレール圧の目標値Ptgtまで減少させられる結果、レール圧Prは減少傾向に転じる。【００１５】
その後、ｔ３の時点で、レール圧Prとレール圧の目標値Ptgtとの偏差ΔPが所定値ΔP0未満になると圧力制御弁のセット値Ppcvは徐々にP1に戻されるが、レール圧Prがさらに低下してレール圧の目標値Ptgtを下回ると、ｔ４の時点で、今度は流量制御弁への指示流量Vmeunが増加させられる。そうすると、レール圧Prが再び上昇に転じるとともに、その後ｔ５の時点で、オートマチックトランスミッションによるギアの変速が完了し燃料噴射量の指示値Qfの減少が解除されることで一旦レール圧Prの上昇が止まるため、流量制御弁への指示流量Vmeunがさらに増加させられ、再びレール圧Prが上昇する。そして、レール圧Prが再び上昇傾向に転じると流量制御弁への指示流量Vmeunが徐々に小さくされる。【００１６】
その後、ｔ６の時点でトルク減要求がオフにされ、その後レール圧Prがレール圧の目標値Ptgtを上回り、さらにｔ７の時点でレール圧Prとレール圧の目標値Ptgtとの偏差ΔPが所定値ΔP0以上になると、再び圧力制御弁のセット値Ppcvがレール圧の目標値Ptgtまで減少させられる。その結果、ｔ８の時点でレール圧Prが減少傾向に転じるため、ｔ９の時点でレール圧Prがレール圧の目標値Ptgtを下回ると、今度は再び流量制御弁への指示流量Vmeunが増加させられてレール圧Prが上昇傾向に転じる。【００１７】
その後は、レール圧Prとレール圧の目標値Ptgtとの偏差ΔPが所定値ΔP0以上になるたびに圧力制御弁のセット値Ppcvが減少させられるため、圧力制御弁及び流量制御弁の制御によってレール圧Prの増減が繰り返されてハンチング現象が発生している。【００１８】
このような理由で発生するレール圧のハンチング現象を抑えるために、圧力制御弁開弁時の開度や開弁時間を適切に設定することも考えられるが、圧力制御弁は製造時の加工精度等のばらつきによる個体差があるため設定値が個々に変わってしまう。そのため、ある圧力制御弁に合わせて開弁時の開度や開弁時間を設定したとしても、すべてのコモンレールの圧力のハンチング現象が防止されにくい。【００１９】
そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、高圧ポンプに圧送する低圧燃料の流量を調節することによるレール圧制御中での燃料噴射カット制御の実行時に、コモンレールに接続された圧力制御弁の開弁回数を制限することにより、上述した問題が解決されることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、燃料噴射カット制御に起因するレール圧のハンチング現象を防止できるコモンレール圧力の制御装置及び制御方法並びに蓄圧式燃料噴射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】
【００２０】
本発明によれば、燃料タンク内の低圧燃料を低圧ポンプで圧送するとともに、高圧ポンプで低圧燃料を加圧して複数の燃料噴射弁が接続されたコモンレールに高圧燃料を圧送し、燃料噴射弁から内燃機関の気筒内に高圧燃料を噴射する蓄圧式燃料噴射装置におけるコモンレール内の圧力を制御するためのコモンレール圧力の制御装置において、コモンレールの目標圧力に応じて高圧ポンプに圧送する低圧燃料の流量を調節している間に、コモンレール内の圧力が目標圧力よりも所定値以上大きくなったときにはコモンレール内の高圧燃料を排出するための圧力制御弁を一回開弁することによりコモンレール内の圧力と目標圧力の差を所定値未満とする制御が行われるように構成されており、燃料噴射弁からの燃料噴射量が一時的に減少させられる制御によってコモンレール内の圧力が目標圧力よりも所定値以上大きくなったときの、圧力制御弁を一回開弁する制御の回数を制限するようにしたことを特徴とするコモンレール圧力の制御装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
【００２１】
また、本発明のコモンレール圧力の制御装置を構成するにあたり、圧力制御弁を一回開弁する制御の回数が一回に制限されるとともに、一回の開弁時の開度が、燃料噴射量が一時的に減少させられたときの高圧ポンプのプランジャの位置又は燃料噴射量の減少量のうちの少なくとも一つに応じて設定されることが好ましい。
【００２２】
また、本発明のコモンレール圧力の制御装置において、圧力制御弁を一回開弁する制御の回数の制限は、燃料噴射量が一時的に減少させられるときのコモンレール内の圧力が所定の閾値以上のときに行われることが好ましい。
【００２３】
また、本発明のコモンレール圧力の制御装置において、燃料噴射量が一時的に減少させられる制御は、前記内燃機関が搭載された車両のギア変速時におけるオートマチックトランスミッションのトルクを減少させるために行われる制御であることが好ましい。【００２４】
また、本発明のコモンレール圧力の制御装置が、コモンレール内の圧力を検出するレール圧検出部と、目標圧力に応じて高圧ポンプに供給される低圧燃料の流量を調節する流量制御部と、コモンレール内の圧力が目標圧力よりも所定値以上大きくなったときに圧力制御弁を一回開弁させることによりコモンレール内の圧力と目標圧力の差を所定値未満とする制御を行う高圧排出制御部と、燃料噴射弁からの燃料噴射量が一時的に減少させられる制御の実行時に高圧排出制御部による圧力制御弁を一回開弁する制御の回数を制限する開弁回数制限部と、を備えることが好ましい。
【００２５】
また、本発明の別の態様は、燃料タンク内の低圧燃料を低圧ポンプで圧送するとともに、高圧ポンプで低圧燃料を加圧して複数の燃料噴射弁が接続されたコモンレールに高圧燃料を圧送し、燃料噴射弁から内燃機関の気筒内に高圧燃料を噴射する蓄圧式燃料噴射装置におけるコモンレール内の圧力を制御するためのコモンレール圧力の制御方法において、コモンレールの目標圧力に応じて高圧ポンプに圧送する低圧燃料の流量を調節している間に、コモンレール内の圧力が目標圧力よりも所定値以上大きくなったときにはコモンレール内の高圧燃料を排出するための圧力制御弁を一回開弁することによりコモンレール内の圧力と目標圧力の差を所定値未満とする制御でコモンレール内の圧力が低下させられ、
燃料噴射弁からの燃料噴射量が一時的に減少させられる制御によってコモンレール内の圧力が目標圧力よりも所定値以上大きくなったときの圧力制御弁を一回開弁する制御の回数を制限することを特徴とするコモンレール圧力の制御方法である。
【００２６】
また、本発明のさらに別の態様は、燃料タンク内の低圧燃料を低圧ポンプで圧送するとともに、高圧ポンプで低圧燃料を加圧して複数の燃料噴射弁が接続されたコモンレールに高圧燃料を圧送し、燃料噴射弁から内燃機関の気筒内に高圧燃料を噴射する蓄圧式燃料噴射装置において、高圧ポンプに圧送される低圧燃料の流量を制御するための流量制御弁と、コモンレールに設けられコモンレール内の高圧燃料を排出するための圧力制御弁と、コモンレールの目標圧力に応じて流量制御弁を制御することでコモンレール内の圧力を制御可能であるとともにこの制御中にコモンレール内の圧力が目標圧力よりも所定値以上大きくなったときには圧力制御弁を一回開弁することによりコモンレール内の圧力と目標圧力の差を所定値未満とする制御を行うレール圧制御装置と、を備え、レール圧制御装置は、燃料噴射弁からの燃料噴射量が一時的に減少させられる制御によってコモンレール内の圧力が目標圧力よりも所定値以上大きくなったときの圧力制御弁を一回開弁する制御の回数を制限することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のコモンレール圧力の制御装置及び制御方法によれば、燃料噴射カット制御時にレール圧が目標圧力よりも所定値以上大きくなったときの圧力制御弁の開弁回数が制限される。そのため、高圧ポンプに圧送する低圧燃料の流量が変化してから、この低圧燃料の流量の変化に伴いコモンレールに圧送される高圧燃料の流量が変化しレール圧が変化するまでの時間差によって、レール圧の上昇及び下降が繰り返されてレール圧のハンチング現象を生じることが抑えられる。また、圧力制御弁の開弁回数を制限したとしても、燃料噴射カット制御の終了後には燃料噴射量が安定しレール圧が安定しはじめることから、圧力制御弁を開弁しなくても、高圧ポンプに圧送する低圧燃料の流量の制御によってレール圧が安定的に維持される。【００２８】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置によれば、燃料噴射カット制御時にレール圧が目標圧力よりも所定値以上大きくなったときの圧力制御弁の開弁回数を制限するコモンレール圧力の制御装置を備えているため、燃料噴射カット制御によるレール圧のハンチング現象が抑えられ、その後の燃料噴射量の制御が精度よく行われるとともに、圧力の振幅による高圧燃料系の耐久性の低下が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射装置の構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるコモンレール圧力の制御装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかるコモンレール圧力の制御方法について説明するためのタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施の形態にかかるコモンレール圧力の制御方法について説明するためのフロー図である。
【図５】従来のコモンレール圧力の制御方法について説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して、本発明のコモンレール圧力の制御装置及び制御方法並びに蓄圧式燃料噴射装置に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものは同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
【００３１】
１．蓄圧式燃料噴射装置の基本的構成
図１は、本発明の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射装置５０の概略構成を示している。
この図１に示す蓄圧式燃料噴射装置５０は、車両に搭載されたオートマチックトランスミッション式の内燃機関の気筒内に燃料を噴射する蓄圧式燃料噴射装置であって、燃料タンク１と、低圧ポンプ２と、高圧ポンプ５と、コモンレール１０と、燃料噴射弁１３等を主たる要素として備えている。
【００３２】
低圧ポンプ２と高圧ポンプ５は低圧燃料通路１８ａで接続され、高圧ポンプ５とコモンレール１０、及びコモンレール１０と燃料噴射弁１３はそれぞれ高圧燃料通路３７ａ、３７ｂで接続されている。また、高圧ポンプ５やコモンレール１０、燃料噴射弁１３等には、排出される燃料を燃料タンク１に戻すための燃料リーク通路３０ａ〜３０ｃが接続されている。
【００３３】
なお、本明細書において、「高圧燃料系」とは蓄圧式燃料噴射装置５０のうちの高圧燃料が行き渡る領域及びその構成部材を意味し、本実施形態の例では、高圧燃料通路３７ａ、３７ｂ、コモンレール１０、燃料噴射弁１３が含まれる。
【００３４】
低圧燃料通路１８ａの途中には、高圧ポンプ５に供給される低圧燃料の流量を調節するための流量制御弁８が備えられている。また、流量制御弁８よりも上流側の低圧燃料通路１８ａにはオーバーフローバルブ１４が接続され、低圧燃料の圧力が所定の値に維持される。
【００３５】
低圧ポンプ２は、燃料タンク１内の低圧燃料を汲み上げて圧送し、低圧燃料通路１８ａを介して高圧ポンプ５の加圧室５ａに低圧燃料を供給する。図１に示される低圧ポンプ２は、低圧燃料が貯蔵された燃料タンク１内に備えられたインタンクの電動低圧ポンプであって、バッテリーから供給される電圧によって駆動され一定出力で定流量の低圧燃料を圧送する。
【００３６】
ただし、低圧ポンプ２はインタンクの低圧ポンプに限られるものではなく、燃料タンク１の外部に設けられるものであってもよい。また、低圧ポンプ２の駆動手段についても電動式のポンプ以外に、高圧ポンプ５のカムシャフトに連結されたギアポンプであってもよい。
【００３７】
低圧燃料通路１８ｂに備えられた流量制御弁８は、例えば、制御装置４０によって通電量が制御されることで通路面積が調節可能な電磁比例式の流量制御弁が用いられる。この流量制御弁８によって高圧ポンプ５の加圧室５ａに供給される低圧燃料の流量が調節されることで、高圧ポンプ５からコモンレール１０への高圧燃料の圧送量が調節され、レール圧を制御することができる。
【００３８】
例えば、内燃機関の始動直後等においては、高圧燃料系の温度を速やかに上昇させるために流量制御弁８の開度が大きく維持される。一方、内燃機関の通常運転状態においては、蓄圧式燃料噴射装置５０の負荷に対する燃料の利用効率を高くするために、要求されるレール圧及び内燃機関の要求噴射量等に応じて流量制御弁８の開度が調節され、加圧室５ａに供給される低圧燃料の流量が調節される。ただし、コモンレール１０に設けられた圧力制御弁１２によるレール圧制御に比べて、指示の出力からレール圧が変化するまでの時間差が大きくなる。
【００３９】
流量制御弁８よりも上流側の低圧燃料流路１８ａに接続されたオーバーフローバルブ１４は燃料タンク１に通じる燃料リーク通路３０ａに接続されている。本実施形態で用いられるオーバーフローバルブ１４は、前後の差圧、すなわち、低圧燃料通路１８ａ内の圧力と、燃料リーク通路３０ａ内の圧力との差が所定値を越えたときに開弁されるオーバーフローバルブが用いられている。したがって、低圧ポンプ２によって低圧燃料が圧送されている状態においては、低圧燃料流路１８ａ内の圧力が、燃料リーク通路３０ａ内の圧力に対して所定の差圧分大きくなるように維持される。
【００４０】
高圧ポンプ５は、低圧ポンプ２によって圧送され、燃料吸入弁６を介して加圧室５ａに導入された低圧燃料をプランジャ７によって加圧し、燃料吐出弁９及び高圧燃料通路３７ａを介してコモンレール１０に高圧燃料を圧送する。この高圧ポンプ５は、内燃機関のドライブシャフトにギアを介して連結されたカムシャフトに固定されているカム１５によって駆動される。また、図１に示す蓄圧式燃料噴射装置５０の高圧ポンプ５は、二本のプランジャ７がカム１５によって押し上げられ、二つの加圧室５ａ内で低圧燃料が加圧されて、各加圧室５ａからコモンレール１０に向けて高圧燃料が圧送される。
【００４１】
コモンレール１０は、高圧ポンプ５から圧送されてくる高圧燃料を蓄積するとともに、高圧燃料通路３７ｂを介して複数の燃料噴射弁１３に対して高圧燃料を供給する。このコモンレール１０には圧力センサ２１及び圧力制御弁１２が取り付けられている。このうち圧力センサ２１のセンサ値は、制御装置４０に伝達されて、コモンレール１０に備えられた圧力制御弁１２又は高圧ポンプ５に備えられた流量制御弁８によるレール圧制御に用いられる。
【００４２】
圧力制御弁１２としては、例えば、通電量が制御されることによって通路面積が調節可能な電磁比例制御弁が用いられる。例えば、内燃機関の始動直後等においては、要求されるレール圧及び内燃機関の要求噴射量等に応じて圧力制御弁１２の開度が調節され、コモンレール１０から燃料リーク通路３０ｂに排出される高圧燃料のリーク量が調節される。一方、エンジンの通常運転状態においては、圧力制御弁１２は基本的に閉じられた状態であり、レール圧が目標圧力よりも所定値（以下、「開弁閾値」と称する。）以上大きくなった時に圧力制御弁１２が開弁される。
【００４３】
コモンレール１０に接続された燃料噴射弁１３は、高圧燃料が供給された状態で、通電制御によって噴射孔の開閉の時期が制御されることで、高圧燃料の噴射を行う。燃料噴射弁１３は、例えば、背圧制御部としてソレノイドバルブが備えられた電磁制御型の燃料噴射弁や、背圧制御部としてピエゾ素子が備えられた電歪型の燃料噴射弁が用いられる。
【００４４】
２．制御装置（コモンレール圧力の制御装置）
図２は、本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置５０を制御する制御装置４０の構成のうち、レール圧制御に関する部分を機能的なブロックで表した図を示している。
この制御装置４０は、公知の構成からなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、レール圧検出部７１と、目標圧力演算部７２と、制御手段選択部７３と、流量制御部７４と、高圧排出制御部７５と、開弁回数制限部７６とを備えている。これらの各部は、具体的にはマイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現される。また、制御装置４０には、図示しないＲＡＭ（Random Access Memory）が備えられ、各部での演算結果や検出結果が記憶される。
【００４５】
レール圧検出部７１は、一定の時間ごとにコモンレール１０に設けられた圧力センサ２１のセンサ値S1を読込むとともに当該センサ値S1に基づいてレール圧Prを算出する。目標圧力演算部７２は、アクセル操作量Accや内燃機関の回転数Ne、燃料噴射量の指示値Qf等に基づいて、コモンレールの目標圧力Ptgtを演算する。算出されたレール圧Pr及び目標圧力Ptgtは、流量制御部７４及び高圧排出制御部７５に伝達され、レール圧制御に用いられる。また、本実施形態では、算出されたレール圧Prは開弁回数制限部７６にも伝達される。
【００４６】
制御手段選択部７３は、レール圧Pr及び目標圧力Ptgtを用いたレール圧Prのフィードバック制御を、流量制御弁８又は圧力制御弁１２のいずれを用いて行うかを決定する。流量制御弁８を用いたレール圧Prのフィードバック制御は、コモンレール１０への高圧燃料の供給量が調節されることでレール圧Prが調節されるのに対して、圧力制御弁１２を用いたレール圧Prのフィードバック制御は、コモンレール１０からの高圧燃料の排出量が調節されることでレール圧Prが調節される。
【００４７】
本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置５０の例では、高圧燃料系に設けられた温度センサによって検出される温度Tfが所定値に達していない場合には圧力制御弁１２を用いたレール圧制御が選択され、それ以外のときには流量制御弁８を用いたレール圧制御が選択される。すなわち、内燃機関の始動直後等、高圧燃料系の温度を速やかに上昇させたい状況では圧力制御弁１２を用いたレール圧制御が選択され、通常運転時においては流量制御弁８を用いたレール圧制御が選択される。制御手段選択部７３は、選択結果を流量制御部７４及び高圧排出制御部７５に伝達する。
【００４８】
流量制御部７４は、主として、内燃機関の通常運転状態においては、レール圧検出部７１及び目標圧力演算部７２から伝達されてくるレール圧Pr及び目標圧力Ptgtを用いて流量制御弁８の開度を調節し、低圧燃料の流量を調節することでレール圧Prのフィードバック制御を行う。一方、流量制御部７４は、内燃機関の始動時等においては流量制御弁８が所定の開度で維持されるよう制御を行う。
【００４９】
具体的には、内燃機関の始動時等においては、圧力制御弁１２によってレール圧のフィードバック制御が行われるために、あらゆる運転状態において想定される燃料噴射量の最大量以上の高圧燃料がコモンレール１０に供給されるように流量制御弁８の開度が設定される。
【００５０】
また、内燃機関の通常運転状態においては、流量制御部７４は、レール圧Prと目標圧力Ptgtとの偏差ΔPに応じて流量制御弁８のピストンの移動量を決定し、流量制御弁８のアクチュエータ（図示せず）に制御信号S2を出力する。その結果、高圧ポンプ５への低圧燃料の供給量が調節され、コモンレール１０に供給される高圧燃料の流量が変更される。
【００５１】
高圧排出制御部７５は、主として、内燃機関の始動時等においては、レール圧検出部７１及び目標圧力演算部７２から伝達されてくるレール圧Pr及び目標圧力Ptgtを用いて圧力制御弁１２の開度を調節することでレール圧Prのフィードバック制御を行う。一方、高圧排出制御部７５は、内燃機関の通常運転状態においては、基本的に圧力制御弁１２を全閉するよう制御を行う。圧力制御弁１２の開度を大きくするには目標圧力のセット値Ppcvが相対的に大きくされ、開度を小さくするには目標圧力のセット値Ppcvが相対的に小さくされる。
【００５２】
具体的には、内燃機関の始動時等においては、高圧排出制御部７５は、レール圧Prと目標圧力Ptgtとの偏差ΔPに応じて圧力制御弁１２のピストンの移動量を決定し、圧力制御弁１２のアクチュエータ（図示せず）に制御信号S3を出力する。その結果、コモンレール１０から排出される高圧燃料の流量が変更される。
【００５３】
また、内燃機関の通常運転状態においては、高圧排出制御部７５は、基本的に圧力制御弁１２を全閉するが、レール圧Prが目標圧力Ptgtよりも所定の開弁閾値ΔP0以上大きくなった時には圧力制御弁１２に対して開弁指示の制御信号S3を出力する。その結果、圧力制御弁１２の開度あるいは開弁時間に応じてコモンレール１０から高圧燃料の一部が排出され、レール圧Prが低下させられる。ただし、後述するように、燃料噴射カット制御時には圧力制御弁１２の開弁回数Nvが制限されるために、燃料噴射カット制御後にレール圧Prが複数回に渡って目標圧力Ptgtを超えた場合であっても、圧力制御弁１２の開弁指示の制御信号S3の出力回数が設定された開弁回数Nv0に制限される。
【００５４】
開弁回数制限部７６は、図示しない燃料噴射制御部に対して燃料噴射弁１３による燃料噴射量を一時的に減少させる燃料噴射カット制御の実行指示が伝達されたことを表す信号S4を受け取ると、圧力制御弁１２の開弁回数Nvを制限するよう高圧排出制御部７５に対して指示信号S5を伝達する。
【００５５】
本実施形態の制御装置４０の開弁回数制限部７６は、レール圧燃料噴射カット制御時におけるレール圧検出部７１から伝達されるレール圧Prが所定の閾値P0以上の場合にのみ圧力制御弁１２の開弁回数Nvを制限するように設定されている。レール圧Prのハンチング現象が生じた時にレール圧Prが高圧燃料系の許容圧力を超えると推定される場合にのみハンチング現象が防止されるようにするためであり、閾値P0は、例えば、レール圧Prのハンチング現象が生じた時にレール圧Prが高圧燃料系の許容圧力を超えると推定される値に設定される。
【００５６】
本実施形態の蓄圧式燃料装置５０は、内燃機関のギアの変速時に、トルク減要求に応じて燃料噴射量の指示値Qfが一時的に減少させられる。そして、本実施形態の開弁回数制限部７６は、燃料噴射カット制御の実行時であってレール圧Prが閾値P0以上の場合に、圧力制御弁１２が一回のみ開弁されるように高圧排出制御部７５に対して指示信号S5を伝達する。このとき同時に、開弁回数制限部７６は、一回のみ開弁される際の開度を設定し高圧排出制御部７５に指示するように構成されている。
ただし、設定される開弁回数Nv0は二回あるいはそれ以上の回数であってもよいが、レール圧Prの増減による高圧燃料系の破損を低減するためには、最大でも三回以下に設定することが好ましい。
【００５７】
設定される開弁時の開度は、例えば、燃料噴射カット制御実行時における高圧ポンプ５で燃料を加圧するプランジャのストローク位置、あるいは、燃料噴射量の減少量に基づいて算出される。開度を決定するためのこれらの要素は、すなわち、流量制御部７４から流量制御弁８への指示が出力されてから実際にコモンレール１０に供給される高圧燃料の流量が減少するまでの時間に影響を与えるものであり、上述した例に限られるものではない。制御装置４０の処理能力も要素となり得る。
【００５８】
これらの要素をもとに、流量制御部７４から流量制御弁８への指示が出力されてから実際にコモンレール１０に供給される高圧燃料の流量が減少するまでの時間が長ければ長いほど、圧力制御弁１２の開度、すなわち、圧力制御弁１２への制御指示に用いられるレール圧の目標値のセット値Ppcvが大きくされる。
【００５９】
３．タイミングチャート
図３は、本実施形態の制御装置４０によって圧力制御弁１２の開弁回数Nvを制限する制御が行われたときの燃料噴射量の指示値Qf、圧力制御弁１２のセット値Ppcv、流量制御弁８への指示流量Vmeun、及びレール圧Prの変化を示すタイミングチャートである。
トルク減要求がオフのｔ０からｔ１の期間中、圧力制御弁１２のセット値Ppcvはレール圧の目標値Ptgtよりも高いP1にセットされている。この状態は、圧力制御弁１２は閉じられた状態にある。また、このｔ０からｔ１の期間中、燃料噴射量の指示値Qfはなだらかに推移しており、流量制御弁８への指示流量Vmeunは燃料噴射量の指示値Qfの推移に応じてなだらかに推移する。そのため、レール圧Prはほぼレール圧の目標値Ptgtで保たれたまま推移している。このレール圧の目標値Ptgtは閾値P0よりも大きい値であり、レール圧Prも閾値P0以上の状態となっている。
【００６０】
ここで、ｔ１の時点でオートマチックトランスミッションによるギアの変速を行うためにトルク減要求がオンになると、燃料噴射量の指示値Qf及び流量制御弁８への指示流量Vmeunが一時的に減少させられる。このとき、燃料噴射弁１３から噴射される高圧燃料の減少によってコモンレール１０から外部に出される高圧燃料の量は速やかに減る一方、高圧ポンプ５の入口側に設けられた流量制御弁８への減少指示の出力のタイミングと、実際にコモンレール１０に圧送される高圧燃料の流量が減少するまでのタイミングとに時間差が生じることになる。
【００６１】
そのため、ｔ１の時点以降しばらくの間はレール圧Prが上昇に転じる。そして、レール圧Prとレール圧の目標値Ptgtとの偏差ΔPが開弁閾値ΔP0以上大きくなるｔ２の時点で、圧力制御弁１２のセット値Ppcvがレール圧の目標値Ptgtまで減少させられる結果、レール圧Prは減少傾向に転じる。
【００６２】
その後、ｔ３の時点で、レール圧Prとレール圧の目標値Ptgtとの偏差ΔPが開弁閾値ΔP0未満になり圧力制御弁１２のセット値Ppcvが徐々にP1に戻され始めると、今度は流量制御弁８への指示流量Vmeunが増加させられる。さらにレール圧Prが低下してレール圧の目標値Ptgtを一旦下回るが、ｔ４の時点で流量制御弁８への指示流量Vmeunの増加に追従してレール圧Prが再び上昇に転じる。その後ｔ５の時点で、オートマチックトランスミッションによるギアの変速が完了し燃料噴射量の指示値Qfの減少が解除されることで一旦レール圧Prの上昇が止まるが、流量制御弁８への指示流量Vmeunの増加に追従して、再びレール圧Prが上昇する。
【００６３】
そして、ｔ６の時点でトルク減要求がオフにされ、ｔ７の時点でレール圧Prがレール圧の目標値Ptgtを上回り、さらにｔ８の時点でレール圧Prとレール圧の目標値Ptgtとの偏差ΔPが開弁閾値ΔP0以上になっているが、燃料噴射カット制御実行時の圧力制御弁１２の開弁回数Nv0が一回に制限されているために圧力制御弁１２のセット値Ppcvが減少させられることがない。ただし、トルク減要求がオフにされた後の燃料噴射量の指示値Qfはなだらかに推移するとともに、それに応じて流量制御弁の指示流量Vmeunが調節されるために、それ以降、レール圧Prにハンチング現象は発生しておらず、レール圧Prはほぼレール圧の目標値Ptgtに保たれている。
【００６４】
４．レール圧の制御方法
次に、図２に示す本実施形態の制御装置４０によって行われるレール圧の制御方法について、図４の制御フローに基づいて説明する。
この制御フローの例では、まず、ステップＳ１で、流量制御弁８又は圧力制御弁１２のいずれを用いてレール圧制御を行うかが決定される。本実施形態の例では、蓄圧式燃料噴射装置５０のいずれかの箇所に設けられた燃料温度センサのセンサ値に基づいて算出される燃料温度Tfを所定の閾値Tf0と比較し、燃料温度Tfが閾値Tf0未満の場合には燃料温度Tfを速やかに上昇させるために圧力制御弁１２を用いてレール圧制御が行われる一方、燃料温度Tfが閾値Tf0以上の場合には流量制御弁８を用いてレール圧制御が行われる。ただし、制御手段の選択方法は上述の例に限られるものではない。
【００６５】
制御手段が選択されると、ステップＳ２で、流量制御弁８によるレール圧制御モードであるか否かが判別され、流量制御弁８によるレール圧制御モードの場合にはステップＳ３に進む。一方、圧力制御弁１２によるレール圧制御モードの場合にはステップＳ１７に進み、コモンレール１０に設けられた圧力センサ２１のセンサ値に基づいてレール圧Prを検出した後、ステップＳ１８でコモンレール１０の目標圧力Ptgtを算出し、ステップＳ１９で目標圧力Ptgtとレール圧Prとの偏差ΔPに基づいて圧力制御弁１２の制御信号S3を出力して本ルーチンを終了する。
【００６６】
流量制御弁８によるレール圧制御モードが選択されて進んだステップＳ３では、コモンレール１０に設けられた圧力センサ２１のセンサ値に基づいてレール圧Prを検出し、さらに、ステップＳ４でコモンレール１０の目標圧力Ptgtを算出する。次いで、ステップＳ５で、レール圧Prが所定の閾値P0以上であるか否かが判別され、レール圧Prが閾値P0未満の場合にはそのままステップＳ１６に進む一方、レール圧Prが閾値P0以上の場合にはステップＳ６に進む。
【００６７】
ステップＳ６では、目標圧力Ptgtとレール圧Prとの偏差ΔPが求められ、次いで、ステップＳ７で、求められた偏差ΔPが開弁閾値ΔP0以上であるか否かが判別される。偏差ΔPが開弁閾値ΔP0未満の場合にはそのままステップＳ１６に進む一方、偏差ΔPが開弁閾値ΔP0以上の場合にはステップＳ８に進む。
【００６８】
ステップＳ８では、トルク減要求がオンか否かが判別される。トルク減要求がオフの場合にはそのままステップＳ１２に進む一方、トルク減要求がオンの場合にはステップＳ９に進み、ＲＡＭに記憶された圧力制御弁１２の開弁回数Nvが０か否かが判別される。開弁回数Nvがゼロでない場合にはそのままステップＳ１１に進む一方、開弁回数Nvがゼロの場合にはステップＳ１０で圧力制御弁１２の開弁回数Nvを制限する指示信号S5を出力した後、ステップＳ１１に進む。
【００６９】
ステップＳ１１では、ＲＡＭに記憶された圧力制御弁１２の開弁回数Nvが設定値Nv0未満であるか否かが判別される。開弁回数Nvが設定値Nv0以上になっている場合にはそのままステップＳ１６に進む一方、開弁回数Nvが設定値Nv0未満の場合にはステップＳ１２に進んで圧力制御弁１２の開度を決定し、次いでステップＳ１３に進み圧力制御弁１２に対して開弁指示の制御信号S3を出力した後、ステップＳ１４に進む。
【００７０】
ステップＳ１４では、トルク減要求がオフか否かが判別され、トルク減要求がオンの場合にはそのままステップＳ１６に進む一方、トルク減要求がオフの場合にはステップＳ１５でＲＡＭに記憶された開弁回数Nvをリセットした後ステップＳ１６に進む。そして、ステップＳ１６では、ステップＳ６で求められた偏差ΔPに基づいて流量制御弁８の制御信号S2を出力して本ルーチンを終了する。
【００７１】
以上のように行われるレール圧の制御方法によれば、流量制御弁８によって低圧燃料の流量を調節することでレール圧制御が行われている間における、アクセル操作量とは無関係なトルク減要求に起因するレール圧の変動が生じた場合に、レール圧の増減が繰り返されレール圧のハンチング現象が発生することが防止される。特に、レール圧のハンチング現象が防止されることで、レール圧が高圧燃料系の許容圧力を超えるオーバーシュートの回数が低減されるため、高圧燃料系の破損のおそれも低減される。
【００７２】
また、圧力制御弁の開弁回数を制限することでレール圧のハンチング現象を抑える制御であるため、圧力制御弁の製造時の加工精度等のばらつきがあっても、確実にレール圧のハンチング現象が防止される。
【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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