(57)【要約】【課題】コモンレール２の実レール圧が急激に上昇する時に、オーバーシュートを抑制してコモンレール２の耐久性低下を防止できること。【解決手段】ＥＣＵ６は、実レール圧が急上昇している時に、実レール圧が目標レール圧をオーバーシュートするか否かを予測する。この時、ＥＣＵ６は、圧力センサ１２から取り込む実レール圧の今回値と前回値との差が、予め設定された閾値以上であり、且つ所定時間以上継続した場合に、実レール圧が急上昇していると判断し、さらに、積分項の絶対値が所定値以上となった時に、オーバーシュートの発生を予測する。この後、実レール圧が、目標レール圧より低く設定された所定圧に到達した時点で減圧弁５を開弁制御する。これにより、コモンレール２内の燃料圧力がリーク通路８を介して燃料タンク７に開放されるため、コモンレール２内の圧力上昇が抑制されて、オーバーシュートの発生が抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を蓄圧するコモンレールと、
このコモンレールに蓄圧された燃料圧力（実レール圧と呼ぶ）を検出する圧力検出手段と、
エンジンの運転状態に基づき、前記コモンレールに蓄圧される燃料圧力の目標値（目標レール圧と呼ぶ）を設定する目標レール圧設定手段と、
前記実レール圧が前記目標レール圧に収束する様に、前記目標レール圧と前記実レール圧との偏差に基づき、前記実レール圧をフィードバック制御するレール圧制御手段と、
前記コモンレールに蓄圧された燃料圧力を低圧側に開放するためのリーク通路と、
このリーク通路を開閉可能に設けられた減圧弁と、
この減圧弁の開閉動作を制御する減圧弁制御手段とを備えた蓄圧式燃料噴射装置であって、
前記減圧弁制御手段は、前記実レール圧が急激に上昇している際に、前記実レール圧が前記目標レール圧より低い所定圧に到達した時点で、前記減圧弁を所定時間、開弁制御することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項２】
燃料を蓄圧するコモンレールと、
このコモンレールに蓄圧された燃料圧力（実レール圧と呼ぶ）を検出する圧力検出手段と、
エンジンの運転状態に基づき、前記コモンレールに蓄圧される燃料圧力の目標値（目標レール圧と呼ぶ）を設定する目標レール圧設定手段と、
前記実レール圧が前記目標レール圧に収束する様に、前記目標レール圧と前記実レール圧との偏差に基づき、前記実レール圧をフィードバック制御するレール圧制御手段と、
前記コモンレールに蓄圧された燃料圧力を低圧側に開放するためのリーク通路と、
このリーク通路を開閉可能に設けられた減圧弁と、
この減圧弁の開閉動作を制御する減圧弁制御手段とを備えた蓄圧式燃料噴射装置であって、
前記減圧弁制御手段は、
前記実レール圧が急激に上昇しているか否かを判定する圧力上昇判定手段と、
前記実レール圧が急激に上昇していると判定された場合に、前記実レールが前記目標レール圧をオーバーシュートするか否かを予測するオーバーシュート予測手段とを有し、
前記オーバーシュートが発生すると予測された場合に、前記実レール圧が前記目標レール圧より低い所定圧に到達した時点で、前記減圧弁を所定時間、開弁制御することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項２に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
前記圧力上昇判定手段は、前記圧力検出手段により検出される前記実レール圧の今回値と前回値との差が閾値以上であり、その閾値以上の状態が所定時間以上継続した場合に、前記実レール圧が急激に上昇していると判定することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。  
【請求項４】
請求項２または３に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
前記オーバーシュート予測手段は、前記レール圧制御手段により決定されるフィードバック積分項の絶対値が所定値以上となった時に、前記オーバーシュートの発生を予測することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項１〜４に記載した何れかの蓄圧式燃料噴射装置において、
前記減圧弁制御手段は、前記所定圧を複数段に設定して、前記実レール圧が、それぞれの所定圧に到達する毎に、前記減圧弁を所定時間、開弁制御することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項１〜４に記載した何れかの蓄圧式燃料噴射装置において、
前記減圧弁制御手段は、前記減圧弁の開閉動作をデューティ制御することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項７】
請求項１〜６に記載した何れかの蓄圧式燃料噴射装置において、
前記減圧弁制御手段は、エンジンの運転状態に応じて前記所定圧を可変することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項８】
請求項７に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、
前記減圧弁制御手段は、前記エンジンの運転状態として、前記目標レール圧、前記目標レール圧と前記実レール圧との偏差、エンジン回転数、要求噴射量の少なくとも１つを基に、前記所定圧を設定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、例えば、ディーゼル機関に適用される蓄圧式燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼル機関用のコモンレール式燃料噴射システムが知られている。この燃料噴射システムでは、コモンレールに蓄圧される燃料圧力（実レール圧）を目標レール圧に収束させるために、目標レール圧と実レール圧との差に基づき、燃料供給ポンプからコモンレールに圧送される燃料吐出量をフィードバック制御している。しかし、前記フィードバック制御では、例えば、エンジンの運転状態が急激に変化した場合に、目標レール圧に対して実レール圧がオーバーシュートあるいはアンダーシュートすることがある。
このオーバーシュートあるいはアンダーシュートを抑制する手段として、実レール圧が目標レール圧より所定値以上高くなった時に、コモンレールに接続された減圧弁を作動させてコモンレール内の燃料をリークさせる方法が提案されている（特許文献１参照）。
【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】
【０００３】
ところが、上記の方法では、実際に減圧弁が作動する時点で、既に実レール圧が目標レール圧より所定値以上高くなっているため、目標レール圧が非常に高い場合には、コモンレールの耐久性が低下する恐れがある。また、コモンレール式燃料噴射システムには、通常、実レール圧が高くなり過ぎた場合に、圧力を開放するための安全弁（プレッシャリミッタ）が設けられており、この安全弁が作動すると、実際の圧力が急激に下降して、目標レール圧から大きく外れてしまうことが懸念される。
【０００４】
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、コモンレールの燃料圧力（実レール圧）が急激に上昇する時に、オーバーシュートを抑制することにより、コモンレールの耐久性低下を防止できる蓄圧式燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（請求項１の発明）
本発明は、コモンレールに蓄圧された燃料圧力を低圧側に開放するためのリーク通路を開閉可能に設けられた減圧弁と、この減圧弁の開閉動作を制御する減圧弁制御手段とを備えた蓄圧式燃料噴射装置であって、減圧弁制御手段は、実レール圧が急激に上昇している際に、その実レール圧が目標レール圧より低い所定圧に到達した時点で、減圧弁を所定時間、開弁制御することを特徴とする。
【０００６】
実レール圧が急激に上昇している際に、減圧弁が開弁してリーク通路を開くと、コモンレールに蓄圧された燃料圧力がリーク通路を通じて低圧側（例えば、燃料タンク）に開放される。その結果、コモンレール内の圧力上昇が抑えられる、つまり、実レール圧の変化（上昇）が緩やかになるため、減圧弁を開弁制御しない場合と比較して、実レール圧のオーバーシュートが抑制される。
【０００７】
（請求項２の発明）
本発明は、コモンレールに蓄圧された燃料圧力を低圧側に開放するためのリーク通路を開閉可能に設けられた減圧弁と、この減圧弁の開閉動作を制御する減圧弁制御手段とを備えた蓄圧式燃料噴射装置であって、減圧弁制御手段は、実レール圧が急激に上昇しているか否かを判定する圧力上昇判定手段と、実レール圧が急激に上昇していると判定された場合に、実レール圧が目標レール圧をオーバーシュートするか否かを予測するオーバーシュート予測手段とを有し、オーバーシュートが発生すると予測された場合に、実レール圧が目標レール圧より低く設定された所定圧に到達した時点で、減圧弁を所定時間、開弁制御することを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、実レール圧が急激に上昇してオーバーシュートが発生すると予測されると、実レール圧が所定圧に到達した時点で、減圧弁が開弁してリーク通路を開くことにより、コモンレールに蓄圧された燃料圧力がリーク通路を通じて低圧側（例えば、燃料タンク）に開放される。その結果、コモンレール内の圧力上昇が抑えられる、つまり、実レール圧の変化（上昇）が緩やかになるため、減圧弁を開弁制御しない場合と比較して、実レール圧のオーバーシュートが抑制される。
【０００９】
（請求項３の発明）
請求項２に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、圧力上昇判定手段は、圧力検出手段により検出される実レール圧の今回値と前回値との差が閾値以上であり、その閾値以上の状態が所定時間以上継続した場合に、実レール圧が急激に上昇していると判定することを特徴とする。
コモンレールの燃料圧力が急激に上昇すると、圧力検出手段により検出される実レール圧の今回値（今回検出された実レール圧）と前回値（前回検出された実レール圧）との差が大きくなる。そこで、実レール圧の今回値と前回値との差が所定時間以上継続して閾値以上であれば、実レール圧が急激に上昇していると判断できる。
【００１０】
（請求項４の発明）
請求項２または３に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、オーバーシュート予測手段は、レール圧制御手段により決定されるフィードバック積分項の絶対値が所定値以上となった時に、オーバーシュートの発生を予測することを特徴とする。
比例制御と積分制御とを含むフィードバック制御では、比例制御によって生じる残留偏差（オフセット）を時間的に累積し、この大きさに応じて偏差を少なくするように修正する（積分制御）ことで、実レール圧を目標レール圧に収束させる。しかし、積分制御による修正量（積分項）が過大になると、実レール圧のオーバーシュートが発生する。従って、積分項を指標として、実レール圧がオーバーシュートするか否かを予測できる。
【００１１】
（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかの蓄圧式燃料噴射装置において、減圧弁制御手段は、所定圧を複数段に設定して、実レール圧が、それぞれの所定圧に到達する毎に、減圧弁を所定時間、開弁制御することを特徴とする。
この場合、実レール圧が目標レール圧に近づくに従って、コモンレール内の圧力上昇を段階的に抑制できるので、実レール圧のオーバーシュートを最小限に抑えることが可能である。
【００１２】
（請求項６の発明）
請求項１〜４に記載した何れかの蓄圧式燃料噴射装置において、減圧弁制御手段は、減圧弁の開閉動作をデューティ制御することを特徴とする。
これにより、減圧弁の開弁時間と閉弁時間とのデューティ比を調整することで、実レール圧の上昇速度を制御して、実レール圧のオーバーシュートを抑制することが可能である。
【００１３】
（請求項７の発明）
請求項１〜６に記載した何れかの蓄圧式燃料噴射装置において、減圧弁制御手段は、エンジンの運転状態に応じて所定圧を可変することを特徴とする。
エンジンの運転状態が変化すると、実レール圧のオーバーシュートしやすさが変化するため、エンジンの運転状態に応じて、減圧弁を開弁制御する時の所定圧を変更することで、実レール圧のオーバーシュートしやすさの変化に対応できる。
【００１４】
（請求項８の発明）
請求項７に記載した蓄圧式燃料噴射装置において、減圧弁制御手段は、エンジンの運転状態として、目標レール圧、目標レール圧と実レール圧との偏差、エンジン回転数、要求噴射量の少なくとも１つを基に、所定圧を設定することを特徴とする。
例えば、目標レール圧が大きく変化した場合と、小さく変化した場合とで、それぞれの目標レール圧の変化量に応じて所定圧を設定することができる。同様に、目標レール圧と実レール圧との偏差、エンジン回転数、要求噴射量の少なくとも１つを基に、所定圧を設定することで、実レール圧のオーバーシュートしやすさの変化に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は４気筒のディーゼル機関１に適用される蓄圧式燃料噴射装置の全体図である。
本実施例に示す蓄圧式燃料噴射装置は、燃料を所定の圧力状態に蓄えるコモンレール２と、このコモンレール２に燃料を圧送する燃料供給ポンプ３と、コモンレール２より供給される高圧燃料をディーゼル機関１の筒内に噴射するインジェクタ４等を有し、燃料供給ポンプ３の吐出量、インジェクタ４の噴射動作、および後述する減圧弁５の開閉動作等が電子制御装置（以下ＥＣＵ６と呼ぶ）により制御される。
【００１７】
コモンレール２は、燃料供給ポンプ３より供給された燃料を、ディーゼル機関１の運転状態に適した目標レール圧にて蓄圧する。目標レール圧は、例えば、アクセル開度（機関負荷）とディーゼル機関１の回転速度（機関回転数と呼ぶ）とに基づき、ＥＣＵ６により設定される。
コモンレール２には、燃料タンク７に通じるリーク通路８が接続されている。リーク通路８には、このリーク通路８を開閉可能な減圧弁５が設けられている。減圧弁５は、開閉動作がＥＣＵ６によって制御され、開弁する（リーク通路８を開く）と、コモンレール２に蓄圧された燃料圧力がリーク通路８を通じて燃料タンク７に開放される。
また、コモンレール２には、蓄圧する燃料圧力が高くなり過ぎた場合に、燃料圧力を開放するための安全弁（プレッシャリミッタ：図示せず）が設けられている。
【００１８】
燃料供給ポンプ３は、燃料タンク７から燃料を汲み上げるフィードポンプ（図示せず）を内蔵し、このフィードポンプによって汲み上げられた燃料をシリンダ内（図示せず）に吸入して、そのシリンダ内に挿入されたプランジャ（図示せず）の圧送行程により、所定の圧力まで加圧してコモンレール２に圧送する。この燃料供給ポンプ３は、シリンダ内に吸入される燃料量を調量する吸入調量弁９を有し、この吸入調量弁９の開弁量がＥＣＵ６により調整されることにより、コモンレール２への供給燃料圧が制御される。
【００１９】
インジェクタ４は、ディーゼル機関１の各気筒に取り付けられ、それぞれ高圧配管１０を介してコモンレール２に接続されている。このインジェクタ４は、ＥＣＵ６によって電子制御される電磁弁（図示せず）と、この電磁弁の開弁動作に伴って燃料を噴射するノズル（図示せず）とを有し、電磁弁への通電時期および通電時間により噴射タイミング及び噴射量が制御される。なお、インジェクタ４から噴射されない余剰燃料は、リターン通路１１を介して燃料タンク７へ戻される。
【００２０】
ＥＣＵ６は、各種センサ類（ＮＥセンサ、アクセル開度センサ、圧力センサ１２等）で検出されたセンサ情報を入力し、これらのセンサ情報を基に、以下に説明する噴射量制御および噴射圧制御を実施する。
ＮＥセンサ（図示せず）は、ディーゼル機関１の回転速度を検出して、検出結果をＥＣＵ６に出力する。アクセル開度センサ（図示せず）は、運転者が操作するアクセルペダルの操作量（踏込み量）よりアクセル開度を検出して、検出結果をＥＣＵ６に出力する。
圧力センサ１２は、本発明の圧力検出手段であり、コモンレール２に蓄圧された燃料圧力（実レール圧）を検出して、検出結果をＥＣＵ６に出力する。
【００２１】
噴射量制御は、インジェクタ４の噴射量および噴射時期を制御するもので、機関回転数とアクセル開度を基に、ディーゼル機関１の運転状態に最適な噴射量および噴射時期を演算し、その演算結果に従ってインジェクタ４の電磁弁を制御する。
噴射圧制御は、コモンレール２に蓄圧される燃料圧力を制御するもので、圧力センサ１２によって検出される実レール圧が目標レール圧に収束する様に、燃料供給ポンプ３の吐出量（すなわち吸入調量弁９の開弁量）、および減圧弁５の開閉動作を制御する。
【００２２】
次に、ＥＣＵ６による吸入調量弁９の制御方法を説明する。
ＥＣＵ６は、目標レール圧と実レール圧との偏差を基に、ＰＩ制御による補正量（比例項と積分項）を決定し、その補正量を基に、吸入調量弁９に指令する制御量を補正して、吸入調量弁９の開弁量をフィードバック制御する。ここで、目標レール圧が急激に変化すると、ＥＣＵ６からの指令を受けて吸入調量弁９が作動しても、実際にコモンレール２内の燃料圧力が制御されるまでに応答遅れが生じるため、図３の実線グラフで示す様に、燃料圧力が急激に上昇する時には、実レール圧が目標レール圧に到達した後、オーバーシュートが発生する。ＥＣＵ６による減圧弁５の制御は、前記オーバーシュートを抑制するために実施される。
【００２３】
続いて、ＥＣＵ６による減圧弁５の制御方法を図２を基に説明する。
なお、ＥＣＵ６は、本発明の減圧弁制御手段（圧力上昇判定手段およびオーバーシュート予測手段を含む）の機能を有している。
まず、実レール圧が急上昇している時に、実レール圧が目標レール圧をオーバーシュートするか否かを予測する。具体的には、圧力センサ１２から取り込む実レール圧ＰＮの今回値ＰＮ（ｎ）と前回値ＰＮ（ｎ−１）との差が、予め設定された閾値ＰＮｄ以上であり、且つ所定時間Ｔｔ以上継続している場合に、実レール圧ＰＮが急上昇していると判断する。
【００２４】
さらに、実レール圧ＰＮが急上昇している時に、積分制御により求められる積分項Ｉｐの絶対値が所定値Ｉｐｄ以上であるか否かを判定し、所定値Ｉｐｄ以上となった時に、オーバーシュートの発生を予測する。
この後、目標レール圧Ｐｔより低く設定された所定圧に実レール圧ＰＮが到達した時点で減圧弁５を所定時間、開弁制御する。言い換えると、ＥＣＵ６は、目標レール圧Ｐｔと実レール圧ＰＮとの偏差が閾値Ｐｄ以下となった時に減圧弁５を開弁制御する。なお、所定圧は、ディーゼル機関１の運転状態を基に設定される。また、減圧弁５の開弁時間は、例えば、目標レール圧Ｐｔ、実レール圧ＰＮ、閾値Ｐｄ等に応じて適宜に決定される。
【００２５】
（実施例１の効果）
上記の蓄圧式燃料噴射装置では、実レール圧ＰＮが急激に上昇してオーバーシュートが発生すると予測された場合に、実レール圧ＰＮが目標レール圧Ｐｔに到達する手前（所定圧）で減圧弁５を開弁制御することにより、コモンレール２内の燃料圧力がリーク通路８を通じて燃料タンク７に開放されるため、図３に示すように、減圧弁５を開弁制御しない場合（図中の実線グラフ）と比較して、コモンレール２内の圧力上昇（図中の一点鎖線グラフ）が抑制される。その結果、目標レール圧Ｐｔに対する実レール圧ＰＮのオーバーシュートが抑制されると共に、トルク変動や回転変動による乗員の違和感を低減でき、且つ、実レール圧ＰＮのオーバーシュートによる異音の発生を抑えることができる。
【００２６】
また、実レール圧ＰＮのオーバーシュートを抑制できるため、目標レール圧Ｐｔが非常に高く設定されている場合でも、その目標レール圧Ｐｔを実レール圧ＰＮが大きくオーバーシュートすることがないので、コモンレール２の耐久性低下を防止できる。
さらに、安全弁（プレッシャリミッタ）が作動する圧力まで実レール圧ＰＮがオーバーシュートすることもないので、安全弁が作動することによる不具合、つまり、実レール圧ＰＮが急激に下降して目標レール圧Ｐｔから大きく外れてしまうことを防止できる。
【実施例２】
【００２７】
図４は目標レール圧Ｐｔと実レール圧ＰＮの変化を示すグラフである。
この実施例２では、減圧弁５を開弁制御する時の所定圧を複数段に設定した一例である。例えば、図４に示す様に、所定圧を二段階（所定圧１と所定圧２）に設定し、実レール圧ＰＮが所定圧１および所定圧２に到達した際に、それぞれ減圧弁５を所定時間、開弁制御する。これにより、実レール圧ＰＮが目標レール圧Ｐｔに近づくに従って、コモンレール２内の圧力上昇を段階的に抑制できるので、実レール圧ＰＮのオーバーシュートを最小限に抑えることが可能である。
【実施例３】
【００２８】
図５（ａ）は減圧弁５の作動状態を示すタイムチャート、図５（ｂ）は目標レール圧Ｐｔと実レール圧ＰＮの変化を示すグラフである。
この実施例３は、実レール圧ＰＮが所定圧に到達した際に、減圧弁５の開閉動作をデューティ制御する一例である。つまり、図５（ａ）に示すように、減圧弁５の開弁動作と閉弁動作とを複数回繰り返すことで、減圧弁５の開弁時間を調整しても良い。これにより、デューティ比に応じて実レール圧ＰＮの上昇速度を変更できるので、図５（ｂ）に示すように、減圧弁５を開弁制御しない場合（図中の実線グラフ）と比較して、コモンレール２内の圧力上昇（図中の一点鎖線グラフ）が抑制されて、オーバーシュートを小さくできる。
【実施例４】
【００２９】
図６は目標レール圧Ｐｔと実レール圧ＰＮの変化を示すグラフである。
この実施例４では、図６に示す様に、ディーゼル機関１の運転状態に応じて所定圧を可変する一例である。
例えば、機関回転数が変化すると、実レール圧ＰＮのオーバーシュートしやすさが変化するため、ディーゼル機関１の運転状態に応じて、減圧弁５を開弁制御する時の所定圧を変更することで、実レール圧ＰＮのオーバーシュートしやすさの変化に対応できる。
なお、機関回転数以外にも、目標レール圧Ｐｔ、目標レール圧Ｐｔと実レール圧ＰＮとの偏差、要求噴射量の少なくとも１つを基に、所定圧を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】蓄圧式燃料噴射装置の全体構成図である。
【図２】減圧弁の制御方法を示す流れ図である（実施例１）。
【図３】目標レール圧と実レール圧の変化を示すグラフである（実施例１）。
【図４】目標レール圧と実レール圧の変化を示すグラフである（実施例２）。
【図５】（ａ）減圧弁の作動状態を示すタイムチャート、（ｂ）目標レール圧と実レール圧の変化を示すグラフである（実施例３）。
【図６】目標レール圧と実レール圧の変化を示すグラフである（実施例４）。
【符号の説明】
【００３１】
１  ディーゼル機関（エンジン）
２  コモンレール
５  減圧弁
６  ＥＣＵ（目標レール圧設定手段、レール圧制御手段、減圧弁制御手段）
８  リーク通路
１２  圧力センサ（圧力検出手段）
【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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