(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧燃料ポンプから吐出された燃料を蓄圧状態に貯留するコモンレール、前記コモンレールから供給される燃料を燃焼室に噴射するインジェクタ、エンジンの運転状態を検出する検出手段、前記コモンレールの燃料圧力を検出する圧力センサ、及び前記検出手段からの検出信号に応じて前記インジェクタから噴射すべき燃料の目標噴射量を求め、前記目標噴射量に基づいて前記インジェクタからの燃料噴射を制御するコントローラを具備し、前記コントローラは、前記インジェクタからの前記燃料噴射を前記検出手段からの検出信号に応じて主噴射と該主噴射に先行又は遅延する副噴射とに分割し、目標副噴射量を前記検出手段からの検出信号に応じて算出し、前記コモンレールの前記燃料圧力の降下量に基づいて前記副噴射において実際に噴射された燃料の実副噴射量を算出し、前記実副噴射量が前記目標副噴射量に一致するように前記副噴射のフィードバック制御を行うことから成るコモンレール式燃料噴射装置において、前記コントローラは、前記目標副噴射量と前記圧力センサが検出した前記コモンレールの燃料圧力に対応して求められる燃料噴射量設定値とを比較し、前記目標副噴射量が前記燃料噴射量設定値よりも小さい場合には前記フィードバック制御を停止することを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
【請求項２】
前記燃料噴射量設定値は、前記コモンレールの燃料圧力と、前記コモンレールの燃料圧力に生じる圧力変化によって検出可能な最少燃料噴射量との間において予め定められた関係に基づいて、前記圧力センサからの検出信号に応じて求められた前記最少燃料噴射量以上の噴射量として算出されることから成る請求項１に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
【請求項３】
前記目標副噴射量が前記燃料噴射量設定値よりも小さい場合には、前記目標副噴射量を目標値としたオープンループ制御を行うことから成る請求項１又は２に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
【請求項４】
前記インジェクタは、前記コモンレールから供給される燃料の一部が導入される圧力制御室、前記圧力制御室内の燃料の圧力作用に基づいて昇降して前記インジェクタの先端部に形成された燃料を噴射する噴孔を開閉する針弁、前記圧力制御室内の燃料を排出することにより前記圧力制御室内の燃料圧力を解放する開閉弁、及び前記開閉弁を作動させるアクチュエータを具備することから成る請求項１〜３のいずれか１項に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
【請求項５】
前記コントローラは、前記開閉弁を開弁させるため前記アクチュエータへの駆動信号を制御するコマンドパルスを出力し、前記実副噴射量と前記目標副噴射量との偏差に基づいて、前記コマンドパルスのパルス幅を補正することにより前記副噴射の前記フィードバック制御を行うことから成る請求項４に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コモンレール式燃料噴射装置に関し、特に、燃料噴射を主噴射と該主噴射に先行して又は遅延して少量の燃料を噴射する副噴射とで行うコモンレール式燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンの燃料噴射に関して、噴射圧力の高圧化を図り、燃料の噴射タイミング及び噴射量等の噴射条件をエンジンの運転状態に応じて最適に制御する方式として、コモンレール燃料噴射システムが知られている。コモンレール燃料噴射システムは、燃料ポンプによって所定圧力に加圧された燃料をコモンレール内に蓄圧状態で貯留し、貯留された加圧燃料を燃料噴射量及び燃料噴射時期等のエンジンの運転状態に応じてコントローラが求めた最適な燃料噴射条件で複数の気筒にそれぞれ配置された各インジェクタから燃焼室内に噴射するシステムである。コモンレールから燃料供給管を通じて各インジェクタの先端に形成された噴孔に至る燃料流路内には、常時、噴射圧力相当の燃料圧が作用しており、各インジェクタは燃料供給管を通じて供給される燃料を通過又は遮断する制御を行うため電磁弁を備えている。コントローラは、加圧燃料が各インジェクタにおいてエンジンの運転状態に対して最適な噴射条件で噴射されるように、コモンレールの圧力と各インジェクタの電磁弁の作動とを制御している。コモンレール燃料噴射システムには、電磁弁の作動によって高圧燃料の一部を作動流体として利用してインジェクタを作動させる形式のものがある。
【０００３】
図５は、コモンレール燃料噴射システムの概要を示す図である。コモンレール燃料噴射システムにおいて、燃料タンク４内の燃料は、フィルタ５及びフィードポンプ６を経た後、燃料管７を通じて、例えばプランジャ式の可変容量式高圧ポンプである燃料ポンプ８に供給される。燃料ポンプ８は、エンジン出力によって駆動されるものであり、燃料を要求される所定圧力に昇圧し、燃料管９を通じてコモンレール２に供給する。燃料ポンプ８には、コモンレール２における燃料圧を所定圧力に維持するため流量制御弁１４が配設されている。燃料ポンプ８からリリーフされた燃料は、戻し管１０を通じて燃料タンク４に戻る。コモンレール２内の燃料は、燃料供給管３を通じて複数のインジェクタ１に供給される。燃料供給管３からインジェクタ１に供給された燃料のうち、燃焼室への噴射に費やされなかった燃料は、戻し管１１を通じて燃料タンク４に戻る。
【０００４】
電子制御ユニットであるコントローラ１２には、エンジンの気筒判別センサ、エンジン回転数Ｎｅや上死点（ＴＤＣ）を検出するためのクランク角センサ、アクセルペダル踏込み量Ａｃを検出するためのアクセル開度センサ、冷却水温度を検出するための水温センサ、吸気管内圧力を検出するための吸気管内圧力センサ等の、エンジンの運転状態を検出するための各種センサからの信号が入力される。コモンレール２には圧力センサ１３が設けられており、圧力センサ１３によって検出されたコモンレール２内の燃料圧力（以下、コモンレール圧力という）の検出信号もコントローラ１２に入力される。コントローラ１２は、これらの信号に基づいて、エンジン出力が運転状態に即した最適出力になるように、インジェクタ１による燃料の噴射条件、即ち、燃料の噴射時期（噴射開始時期と期間）及び噴射量等を制御する。インジェクタ１が燃料を噴射することでコモンレール２内の燃料が消費され、コモンレール内の燃料圧は低下するが、コントローラ１２は、コモンレール２内の燃料圧が一定となるように或いはエンジンの運転状態に応じて必要とされる燃料噴射圧力を得るため、燃料ポンプ８の流量制御弁１４を制御して吐出圧を制御する。図示の例では、エンジンは、６気筒エンジンであるが、４気筒等の他の気筒数であってもよい。
【０００５】
図６は、コモンレール式燃料噴射システムに用いられるインジェクタの一例を示す縦断面図である。インジェクタ１は、図示が省略されたシリンダヘッド等のベースに設けられた穴部にシール部材によって密封状態に取付けられる。インジェクタ１の上側側部には燃料入口継手２０を介して燃料供給管３が接続されている。インジェクタ１の本体内部には、燃料通路２１，２２が形成されており、燃料供給管３及び燃料通路２１，２２から燃料流路が構成されている。燃料流路を通じて供給された燃料は、燃料溜まり２３及び針弁２４の周囲の通路を通じて、針弁２４のリフト時に開く噴孔２５から燃焼室内に噴射される。
【０００６】
インジェクタ１には、針弁２４のリフトを制御するため、バランスチャンバ式の針弁リフト機構が設けられている。インジェクタ１の最上部には電磁弁を構成する電磁アクチュエータ２６が設けられており、コントローラ１２のコマンドパルスに応じた制御電流が信号線２７を通じて電磁アクチュエータ２６のソレノイド２８に送られる。ソレノイド２８が励磁されると、アーマチュア２９が上昇して燃料路３１の端部に設けられた開閉弁３２を開くので、燃料流路からバランスチャンバ３０に供給された燃料の燃料圧が燃料路３１を通じて解放される。インジェクタ１の本体内部に形成された中空穴３３内には、コントロールピストン３４が昇降可能に設けられている。低下したバランスチャンバ３０内の圧力に基づく力とリターンスプリング３５のばね力とによってコントロールピストン３４に働く押下げ力よりも、燃料溜まり２３に臨むテーパ面３６に作用する燃料圧に基づいてコントロールピストン３４を押し上げる力が勝るため、コントロールピストン３４は上昇する。その結果、針弁２４がリフトし、噴孔２５から燃料が噴射される。燃料噴射時期は針弁２４のリフト時期によって定められ、燃料噴射量は燃料流路内の燃料圧と針弁２４のリフト（リフト量、リフト期間）とによって定められる。
【０００７】
一般に、インジェクタ１の燃料噴射量とコントローラ１２が出力するコマンドパルスのパルス幅との関係が、コモンレール圧力Ｐｒ（コモンレール２内の燃料圧力）をパラメータとしたマップによって定められている。コモンレール圧力Ｐｒを一定とすると、パルス幅が大きいほど燃料噴射量は多くなり、また、同じパルス幅であっても、コモンレール圧力Ｐｒが大であるほど燃料噴射量は大きくなる。一方、燃料噴射は、コマンドパルスの立ち下がり時刻と立ち上がり時刻に対して一定時間遅れて開始又は停止されるので、コマンドパルスがオン又はオフとなる時期を制御することによって、噴射タイミングを制御することが可能である。基本噴射量とエンジン回転数との間には、アクセルペダル踏込み量をパラメータとして一定の関係が基本噴射量特性マップとして予め与えられており、燃焼サイクル毎の燃料噴射量は、エンジンの運転状態に応じて基本噴射量特性マップから計算によって求められる。
【０００８】
従来より、ディーゼルエンジンにおいて、主噴射に先立って少量の燃料を噴射する、所謂パイロット噴射制御が行われている。パイロット噴射を行うことによって、燃焼室の温度を予め上昇させて噴射された燃料が急激に燃焼することを防止し、その結果、所謂ディーゼルノックが生じるのを防止すると共に排気ガス中に含まれる窒素酸化物の割合を低減することが行われている。また、パイロット噴射量は、パイロット噴射の目的からすると、実験的に求めた窒素酸化物の発生量を考慮して決定される。そうした決定方法で決められたパイロット噴射量では、燃焼が緩慢になり、サージング等の悪影響が生じることもあり得る。パイロット噴射が必要とされるのはエンジンの運転領域が低負荷アイドル運転領域である場合が一般的であるので、パイロット噴射量は、総燃料噴射量に対する比率や一律的な絶対量として求められ、一般的には総噴射量に対する割合も小さく且つ絶対量としても少量である。
【０００９】
ところで、インジェクタの噴射特性（特に、噴射時期，噴射量）には、インジェクタ毎に特性が異なる個体バラツキ、及び同じインジェクタであっても時間の経過と共に特性が変化する径年変化があり、コモンレール圧力及びインジェクタを駆動させるためにオンとなるコマンドパルス期間が同一であっても、インジェクタから噴射される燃料噴射量も異なるのが普通である。燃料噴射量それ自体が大きな値であるときには各インジェクタの噴射量に多少の差はあっても大きな問題となることはないが、パイロット噴射の場合のように微小な燃料噴射量で燃料噴射を行うときには個体バラツキ及び径年変化の影響は顕著になり、パイロット噴射として多量の燃料が噴射されたり全く燃料噴射が行われないという事態に至ることがあり得る。パイロット噴射を必要とする低負荷又はアイドル運転時にパイロット噴射が行われる気筒と行われない気筒とが存在すると、燃焼が安定せず、却って車両の運転者に不快感を与えることになる。
【００１０】
燃料噴射量のバラツキを低減するために、本出願人は、実際の燃料噴射量を燃料噴射時のコモンレール圧力の降下量に基づいて算出し、エンジンの運転状態に基づいて求められる目標燃料噴射量に一致するように、制御量を補正する制御方法を提案している（特願平１０−１８６６３９号）。この制御方法によれば、燃料噴射直前のコモンレール圧力と、燃料噴射前後におけるコモンレール圧力の降下量とに対応して、マップデータから実際の燃料噴射量を求めることができる。即ち、コモンレール燃料噴射システムにおいてコモンレール圧力を検出するために設けられる圧力センサからの検出信号のデータを利用することによって、実際の燃料噴射量を求めることが提案されている。この制御方法においては、実際の燃料噴射量を求めるに際して、燃料噴射を行うためにインジェクタの圧力制御室から燃料がリークする動的な燃料リーク量が考慮されている。
【００１１】
ところで、コモンレール圧力の降下量と燃料噴射量との間の関係を示したマップには、コモンレール圧力の降下量からでは実際の燃料噴射量を正確に求めることができない領域がある。図２はコモンレール圧力をパラメータとして燃料噴射量とコモンレール圧力降下量との関係を示したグラフである。図２から分かるように、閾値ΔＰｓ（例えば、１Ｍｐａ）以下のコモンレール圧力の降下量では、グラフ上でコモンレール圧力Ｐｒと燃料噴射量Ｑとの関係が明確でなくなり、コモンレール圧力Ｐｒに応じて実際の燃料噴射量を正確に演算することができない。即ち、図２に示す閾値ΔＰｓ以下のコモンレール圧力の降下量では、実際の燃料噴射量を正確に演算できないので、実際の燃料噴射量を目標燃料噴射量に一致させる燃料噴射量の正確なフィードバック制御も行うことができない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、燃料噴射を主噴射と主噴射に先行又は遅延して行われる副噴射とで行い、コントローラが副噴射においてインジェクタから燃焼室に噴射されるべき燃料の目標副噴射量を演算し、副噴射において実際に噴射された実副噴射量が目標副噴射量になるように副噴射のフィードバック制御を行うコモンレール式燃料噴射装置においては、副噴射における目標噴射量が、コモンレール圧力の降下量から算出可能な噴射量未満になる場合に、副噴射のフィードバック制御における燃料噴射量の制御量が不安定になるのを回避する必要がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、高圧燃料ポンプから吐出された燃料を蓄圧状態にコモンレールに貯留し、コモンレールから供給された燃料をインジェクタが燃焼室に噴射し、コントローラがエンジンの運転状態を検出する検出手段からの検出信号に応じて求められる目標燃料噴射量に基づいてインジェクタからの燃料噴射を制御しているコモンレール式燃料噴射装置において、副噴射における目標副噴射量がコモンレール圧力に基づいて検出可能な最少の燃料噴射量よりも少ない噴射量であるときには、副噴射における燃料噴射のフィードバック制御が不安定になるのを回避して、正常な副噴射のフィードバック制御ができなくなることに起因した騒音や排気ガス特性の悪化等を防止することができるコモンレール式燃料噴射装置を提供することである。
【００１４】
この発明は、高圧燃料ポンプから吐出された燃料を蓄圧状態に貯留するコモンレール、前記コモンレールから供給される燃料を燃焼室に噴射するインジェクタ、エンジンの運転状態を検出する検出手段、前記コモンレールの燃料圧力を検出する圧力センサ、及び前記検出手段からの検出信号に応じて前記インジェクタから噴射すべき燃料の目標噴射量を求め、前記目標噴射量に基づいて前記インジェクタからの燃料噴射を制御するコントローラを具備し、前記コントローラは、前記インジェクタからの前記燃料噴射を前記検出手段からの検出信号に応じて主噴射と該主噴射に先行又は遅延する副噴射とに分割し、目標副噴射量を前記検出手段からの検出信号に応じて算出し、前記コモンレールの前記燃料圧力の降下量に基づいて前記副噴射において実際に噴射された燃料の実副噴射量を算出し、前記実副噴射量が前記目標副噴射量に一致するように前記副噴射のフィードバック制御を行うことから成るコモンレール式燃料噴射装置において、前記コントローラは、前記目標副噴射量と前記圧力センサが検出した前記コモンレールの燃料圧力に対応して求められる燃料噴射量設定値とを比較し、前記目標副噴射量が前記燃料噴射量設定値よりも小さい場合には前記フィードバック制御を停止することを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置に関する。
【００１５】
この発明によるコモンレール式燃料噴射装置によれば、コントローラは、インジェクタからの燃料噴射を、エンジンの運転状態を検出する検出手段からの検出信号に応じて主噴射と該主噴射に先行又は遅延する副噴射とに分割し、コモンレールの燃料圧力を検出する圧力センサからの検出信号に応じて副噴射において噴射すべき燃料の目標総噴射量の一部としての目標副噴射量を算出する。インジェクタから燃料噴射が行われるとコモンレールの燃料圧力が降下するが、目標副噴射量が充分大きな値であり、副噴射において実際に噴射された燃料量である実副噴射量がコモンレールの燃料圧力の降下量に基づいて算出可能であれば、コントローラは、実副噴射量が目標副噴射量に一致するように副噴射のフィードバック制御を行うが、目標副噴射量が実副噴射量を算出可能とするような充分大きな値でない場合には、不安定に陥り易い副噴射のフィードバック制御を停止して、正常な副噴射のフィードバック制御ができなくなることに起因した騒音や排気ガス特性の悪化等の不具合が防止される。
【００１６】
前記燃料噴射量設定値は、前記コモンレールの燃料圧力と、前記コモンレールの燃料圧力に生じる圧力変化によって検出可能な最少燃料噴射量との間において予め定められた関係に基づいて、前記圧力センサからの検出信号に応じて求められた前記最少燃料噴射量以上の噴射量として算出される。したがって、目標副噴射量は検出可能な最少燃料噴射量未満に設定されることはなく、そのように設定された目標副噴射量を目標として噴射される実副噴射量は、圧力センサが検出したコモンレールの燃料圧力データから算出可能となり、副噴射のフィードバック制御が不安定になることがない。前記コモンレールの前記燃料圧力と前記最少燃料噴射量との前記関係は、前記燃料噴射の直前における前記コモンレールの前記燃料圧力、前記燃料噴射によって降下した前記コモンレールの前記燃料圧力の降下量、及び前記燃料噴射において噴射された燃料噴射量の関係から、前記コモンレールの前記燃料圧力の検出可能な最少降下量に対応して定められている。具体的には、燃料噴射によって降下したコモンレールの燃料圧力の降下量とその燃料噴射によって噴射された燃料噴射量との関係が、その燃料噴射の直前におけるコモンレールの燃料圧力をパラメータとして、マップデータの形式で予め求められており、圧力センサによって検出可能な燃料圧力の最少降下量に対応して、最少燃料噴射量とコモンレールの燃料圧力との関係が求められる。
【００１７】
前記目標副噴射量が前記燃料噴射量設定値よりも小さい場合には、前記目標副噴射量を目標値としたオープンループ制御を行う。即ち、目標副噴射量が燃料噴射量設定値よりも小さい場合には、目標副噴射量と実副噴射量との偏差等に基づいて行っていたフィードバック制御に代えて、実副噴射量のフィードバックがないオープンループ制御を行う。
【００１８】
前記インジェクタは、前記コモンレールから供給される燃料の一部が導入される圧力制御室、前記圧力制御室内の燃料の圧力作用に基づいて昇降して前記インジェクタの先端部に形成された燃料を噴射する噴孔を開閉する針弁、前記圧力制御室内の燃料を排出することにより前記圧力制御室内の燃料圧力を解放する開閉弁、及び前記開閉弁を作動させるアクチュエータを具備している。コントローラがアクチュエータを作動させると、開閉弁が開いて、コモンレールから供給された圧力制御室内の燃料を排出して圧力制御室内の燃料圧力を解放する。圧力制御室内の燃料の圧力が低下することにより、燃料圧力に基づいて針弁が上昇し、インジェクタの先端部に形成された噴孔が開いて燃料を燃焼室に噴射する。
【００１９】
前記コントローラは、前記開閉弁を開弁させるため前記アクチュエータへの駆動信号を制御するコマンドパルスを出力し、前記実副噴射量と前記目標副噴射量との偏差に基づいて、前記コマンドパルスのパルス幅を補正することにより前記副噴射の前記フィードバック制御を行う。具体的な一制御例としては、同一のインジェクタに対して次回の燃料噴射における目標副噴射量を補正して修正目標副噴射量を求め、修正目標副噴射量に対応するコマンドパルスのパルス幅を変更することにより、インジェクタからの次回の副噴射において実副噴射量が目標副噴射量に一致するように制御される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明によるコモンレール式燃料噴射装置の実施例を説明する。図１は、図２に示すグラフからコモンレール圧力降下量の閾値、即ち、検出可能な最低のコモンレール圧力降下量に対応したコモンレール圧力と燃料噴射量との関係を示すグラフである。
【００２１】
コモンレール式燃料噴射システム及びこのシステムに用いられるインジェクタは、それぞれ図５及び図６に示したシステム及びインジェクタをそのまま適用することができる。即ち、インジェクタ１について言えば、コモンレール２から供給される燃料の一部が導入される圧力制御室としてのバランスチャンバ３０、バランスチャンバ３０内の燃料の圧力作用に基づいて昇降してインジェクタ１の先端部に形成された燃料を噴射する噴孔２５を開閉する針弁２４、バランスチャンバ３０内の燃料を排出することによりバランスチャンバ３０内の燃料圧力を解放する開閉弁３２、及び開閉弁３２を作動させる電磁アクチュエータ２６を有している点については、図６に示すインジェクタ１と同様であって良く、その他の細部についての再度の詳細な説明を省略する。
【００２２】
コモンレール圧力Ｐｒは、エンジンサイクルにおける各気筒毎での燃料噴射に対応して、噴射開始から時間遅れを伴って降下を開始し、噴射終了後には、燃焼順序に従って次に燃焼が行われる気筒での燃料噴射のために高圧燃料ポンプ８からの燃料の吐出に応じて回復するというサイクルを繰り返している。エンジンは、図５に示すように多気筒エンジンであるので、コントローラ１２は、インジェクタ１からの燃料噴射の制御を各気筒別に行っている。
【００２３】
図１のグラフにおいて、横軸はコモンレールの燃料圧力、即ち、コモンレール圧力Ｐｒであり、縦軸はコモンレール圧力の降下量から検出可能な最少燃料噴射量Ｑｌを示している。図１のグラフに示す曲線ｆは、コモンレール圧力Ｐｒの降下量から検出可能な最少燃料噴射量Ｑｌが、コモンレール圧力Ｐｒの大きさによって変化することを示している。即ち、コモンレール圧力Ｐｒが高いほど小さい値の最少燃料噴射量Ｑｌまで検出可能であるが、コモンレール圧力Ｐｒが低いほど検出可能な最少燃料噴射量は大きな値となる。図１のグラフから、コモンレール圧力Ｐｒに応じた検出可能な最少燃料噴射量が定められる。
【００２４】
図１に示すグラフは、図２に示すグラフから求められる。図２は、この発明によるコモンレール式燃料噴射装置において、燃料噴射量Ｑとコモンレール圧力の降下量ΔＰｒとの関係を、コモンレール２に配設されている圧力センサ１３によって検出されるコモンレール圧力Ｐｒ（噴射直前の値）をパラメータとして描いたグラフである。燃料噴射量Ｑは、インジェクタ１の燃料噴射期間が同じならばコモンレール圧力Ｐｒが高いほど多いが、燃料噴射の直前におけるコモンレール圧力Ｐｒが同じであれば、インジェクタ１からの燃料噴射量Ｑが多いほどコモンレールの圧力降下量ΔＰｒが多くなる。また、同じ燃料噴射量Ｑが噴射されるときコモンレール圧力Ｐｒが高いほどコモンレール圧力の降下量ΔＰｒは大きくなる。コモンレール圧力の降下量ΔＰｒの検出限界として閾値ΔＰｓがあるので、閾値ΔＰｓに応じて求められる最少燃料噴射量Ｑｌはコモンレール圧力Ｐｒに応じて変化することになり、この関係が図１のグラフに表されている。
【００２５】
燃料噴射を主噴射と該主噴射に先行又は遅延する副噴射とに分割して行う場合、副噴射の開始直前におけるコモンレール圧力Ｐｒに応じて、目標副噴射量Ｑｔが図１の曲線ｆで定められる最少燃料噴射量Ｑｌ未満として算出されるようなことがあると、副噴射において実際に噴射される燃料の実副噴射量Ｑａが図１の曲線ｆより下の領域の値となり、この場合、実副噴射量Ｑａをコモンレール圧力Ｐｒとその降下量ΔＰｒによって正確に算出することができなくなる。その結果、副噴射のフィードバック制御において燃料噴射量の制御量が不安定になり、燃焼が不安定になることがある。即ち、副噴射が主噴射に先行して行われるパイロット噴射である場合には、本来、噴射量が少ないので、コモンレール圧力Ｐｒの降下量ΔＰｒからでは実際の燃料噴射量を正確に検出することができなくなり、安定したパイロット噴射の制御ができなくなることがある。
【００２６】
したがって、エンジンの運転状態に応じて求められる目標副噴射量Ｑｔと、副噴射の開始直前において圧力センサが検出したコモンレール圧力Ｐｒに対応して求められる燃料噴射量の設定値とを比較して、目標副噴射量Ｑｔが燃料噴射量の設定値以上であると、コモンレール圧力Ｐｒの降下量が充分な値となり、コモンレール圧力Ｐｒの降下量から最少燃料噴射量Ｑｌ以上の実副噴射量Ｑａを検出することができ、実副噴射量Ｑａを目標副噴射量Ｑｔに一致させる副噴射における燃料噴射量のフィードバック制御を安定して行うことができる。目標副噴射量Ｑｔが燃料噴射量の設定値よりも小さい場合には、副噴射のフィードバック制御を停止し、例えば、オープンループ制御を行うことができる。燃料噴射量の設定値は、最少燃料噴射量Ｑｌそれ自体でもよいが、最少燃料噴射量Ｑｌに適宜の加算値を加算した値とすることが好ましい。
【００２７】
図１に示すグラフは有限個の点のデータよるものであるので、通常は、最少燃料噴射量Ｑｌは、データとして与えられた有限個の点を結ぶ折れ線に基づく補間、或いは有限個の点を結ぶ近似曲線によって求められる。
【００２８】
コントローラ１２は、開閉弁３２を開弁させるためアクチュエータ２６への駆動信号を制御するコマンドパルスを出力する。コントローラ１２は、燃料噴射の直前におけるコモンレール圧力Ｐｒ，コマンドパルスのパルス幅及び燃料噴射量の間における予め決められた関係をマップデータとして記憶しており、エンジンの運転状態に応じて求められた副噴射における目標副噴射量Ｑｔと、圧力センサ１３が検出した燃料噴射の直前におけるコモンレール圧力Ｐｒとに応じて求められたコマンドパルスのパルス幅をマップデータから求める。
【００２９】
この発明によるコモンレール式燃料噴射装置における燃料噴射制御について、図３〜図４に示すフローチャートに基づいて、以下に説明する。図３は、この発明によるコモンレール式燃料噴射装置における燃料噴射制御のメインルーチンを示すフローチャートである。ここでは、エンジンの運転状態を検出する検出手段として、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサと、エンジンへの負荷を表すものとしてアクセルペダル踏込み量のようなアクセル操作量Ａｃを検出するアクセル操作量センサがある。図３に示すように、エンジンの運転状態として、エンジン回転数Ｎｅがエンジン回転数センサによって検出され（ステップ１）、アクセル操作量Ａｃがアクセル操作量センサによって検出される（ステップ２）。ステップ１及びステップ２で検出されたエンジン回転数Ｎｅとアクセル操作量Ａｃとに基づいて、予め決められたマップデータ（図示せず）を参照することにより、目標副噴射量Ｑｔ及び目標副噴射時期Ｔが求められる（ステップ３、ステップ４）。コモンレール圧力Ｐｒが圧力センサ１３のサンプリング検出信号から算出される（ステップ５）。ステップ３で求められた目標副噴射量Ｑｔを得るために必要な目標コモンレール圧力Ｐｒ0 が決定される（ステップ６）。高圧燃料ポンプ８の流量制御弁１４の開閉を定める割合（例えば、電磁弁のデューティ比）を制御することにより、コモンレール圧力Ｐｒが目標コモンレール圧力Ｐｒ0 となるように制御される（ステップ７）。
【００３０】
図４は、副噴射における補正制御ルーチンを示すフローチャートである。圧力センサ１３によってサンプリング検出されたコモンレール圧力Ｐｒから、適宜の平滑化処理を経て、各気筒の副噴射の直前におけるコモンレール圧力Ｐｒｈと、副噴射終了直後におけるコモンレール圧力Ｐｒｌが求められ、コントローラ１２のメモリに記憶されている。先ず、コントローラ１２のメモリから副噴射の直前及び直後におけるコモンレール圧力ＰｒｈとＰｒｌとが読み出される（ステップ１０）。副噴射前のコモンレール圧力Ｐｒｈと、副噴射によって降下したコモンレール圧力の降下量ΔＰｒ（＝Ｐｒｈ−Ｐｒｌ）が求められる（ステップ１１）。副噴射前のコモンレール圧力Ｐｒｈ及びコモンレール圧力の降下量ΔＰｒから、副噴射において噴射された燃料の実副噴射量Ｑａが、図２に示すマップデータから算出され（ステップ１２）、ステップ３で求められた目標副噴射量Ｑｔが読み込まれる（ステップ１３）。図１においてコモンレール圧力Ｐｒと検出可能な最少燃料噴射量Ｑｌとの間における予め定められた関係を示すグラフ（マップデータ）に基づいて、副噴射の直前におけるコモンレール圧力Ｐｒｈに対応した燃料噴射量設定値Ｑｓ、即ち、この例では、最少燃料噴射量Ｑｌを算出する（ステップ１４）。なお、燃料噴射量設定値Ｑｓは、既に説明したように、最少燃料噴射量Ｑｌよりも僅かに大きい値とすることもできる。
【００３１】
ステップ１３で読み込まれた目標副噴射量Ｑｔとステップ１４で算出された最少燃料噴射量Ｑｌとが比較される（ステップ１５）。目標副噴射量Ｑｔが最少燃料噴射量Ｑｌ以上である場合には、前回の燃料噴射時における本ルーチンの実行の際に，ステップ１３で読み込まれた目標副噴射量Ｑｔ’と目標副噴射量Ｑｔ’に基づいて噴射された実副噴射量Ｑａ（ステップ１２で算出）とを用いて、補正係数Ｋ（Ｋ＝Ｑｔ’／Ｑａ）が求められる（ステップ１６）。補正係数Ｋを用いたフィードバック制御によって目標副噴射量Ｑｔが補正され、修正目標副噴射量Ｑｃ（Ｑｃ＝Ｋ×Ｑｔ）が求められる（ステップ１７）。修正目標副噴射量Ｑｃに対応したコマンドパルス幅をマップデータから算出する（ステップ１８）。コマンドパルス幅に応じた駆動信号がインジェクタ１の電磁アクチュエータ２６に供給され、インジェクタ１から燃料が噴射される（ステップ１９）。
【００３２】
ステップ１５の比較において、目標副噴射量Ｑｔが最少燃料噴射量Ｑｌ未満である場合は、修正目標副噴射量Ｑｃには目標副噴射量Ｑｔが設定され、以下、設定された修正目標副噴射量Ｑｃに応じてステップ１９及びステップ２０が実行される。
【００３３】
今回の燃料噴射における副噴射の目標副噴射量の補正において、今回の実副噴射量Ｑａに対する前回の目標副噴射量Ｑｔ’の比（Ｑｔ’／Ｑａ）として求めた補正係数を用いた例を示したが、今回の実副噴射量Ｑａと前記の目標副噴射量Ｑｔ’との偏差ΔＱ（Ｑａ−Ｑｔ’）に基づいて今回の副噴射量を補正してもよい。即ち、同一のインジェクタ１に対して偏差ΔＱに応じて今回の燃焼サイクルにおける目標副噴射量Ｑｔを補正して修正目標副噴射量Ｑｃを求め、修正目標副噴射量Ｑｃに対応したコマンドパルスのパルス幅を変更するか、又は偏差ΔＱに応じてコマンドパルスのパルス幅の補正量を求めてもい。
【００３４】
【発明の効果】
この発明によるコモンレール式燃料噴射装置によれば、高圧燃料ポンプから吐出された燃料は蓄圧状態にコモンレールに貯留され、コモンレールから供給された燃料がインジェクタから燃焼室に噴射され、コントローラは、エンジンの運転状態を検出する検出手段からの検出信号に応じて求められる目標燃料噴射量に基づいてインジェクタからの燃料噴射を制御しており、副噴射における目標副噴射量がコモンレール圧力に基づいて求められる燃料噴射量設定値よりも小さいときにはフィードバック制御を停止しているので、副噴射における燃料噴射のフィードバック制御が不安定になることがない。したがって、各インジェクタの個体差、或いは同じインジェクタであってもその噴射特性の径時変化に起因した振動・騒音や排気ガス特性の悪化等の不具合が生じるのを防止することができる。なお、この発明による燃料噴射制御は、常時行うのではなく、一時期の学習や個々のインジェクタにおける経時劣化の有無の判断に使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置において、コモンレール圧力とその検出限界から求められる最少燃料噴射量との関係を示すグラフである。
【図２】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置において、コモンレール圧力をパラメータとした燃料噴射量とコモンレール圧力の降下量との関係を示すグラフである。
【図３】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置における、副噴射制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図４】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置における、副噴射制御の補正制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】従来のコモンレール式燃料噴射システムを示す概略図である。
【図６】図５に示すコモンレール式燃料噴射システムに用いられるインジェクタの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１    インジェクタ
２    コモンレール
３    燃料供給管
８    燃料供給ポンプ
１２  コントローラ
１３  圧力センサ
２４  針弁
２５  噴孔
２６  電磁アクチュエータ
３０  バランスチャンバ
３２  開閉弁
Ｐｒ    コモンレール圧力
ΔＰｒ  コモンレール圧力の降下量
ΔＰｓ  コモンレール圧力の降下量の閾値
Ｑｔ    目標副噴射量
Ｑｔ’  前回の目標副噴射量
Ｑａ    実副噴射量
Ｑｓ    燃料噴射量設定値
Ｑｌ    最少燃料噴射量
Ｑｃ    修正目標副噴射量
Ｋ      補正係数
【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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