(57)【要約】      （修正有）【課題】レール圧力を正確に制御する、コモンレール燃料ポンプ用の制御方法及びこの方法を実施するための装置を提供する。【解決手段】燃料を高圧でレール容積部に送出するための複数のポンプエレメントを含み、ポンプエレメントの各々は、エンジンの回転毎に少なくとも一回の圧送イベント１−１〜３−２を実施するプランジャーと、ポンプチャンバの燃料の流れを制御する制御バルブとを含む。各ポンプエレメントの各圧送イベント毎に、制御バルブを少なくとも一つの前の圧送イベントから得られた出力制御信号５２ａ〜５２ｆに応じて制御する。レール容積部内のレール圧力計測値４２と要求レール圧力値との差であるレール圧力エラーについて比例−積分計算を行い、出力制御信号を得る。各ポンプエレメントの各圧送イベントについて積分項をモニターすることにより、燃料ポンプアッセンブリ又は関連した燃料システム内の故障状態を診断する。【選択図】図３
2011038524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ポンプアッセンブリを制御するための制御方法であって、
前記燃料ポンプアッセンブリは、
燃料を高圧でレール容積部に送出するための複数のポンプエレメント（１０）を含み、
これらのポンプエレメント（１０）の各々は、
関連したカムによって駆動され、エンジンの回転毎に少なくとも一回の圧送イベントを実施するプランジャー（１２）と、
ポンプチャンバ（１４）内への及び／又はポンプチャンバ（１４）から外への燃料の流れを制御するための制御バルブ（２０）とを含み、
各圧送イベントは、前記関連したカムの関連したカムローブと対応しており、
前記制御方法は、各ポンプエレメントの各圧送イベント毎に、前記ポンプエレメント（１０）の前記制御バルブ（２０）を、少なくとも一つの前の圧送イベントから得られた出力制御信号（５２ａ−５２ｆ、１１４）に応じて制御する工程を含み、
前記出力制御信号（５２ａ−５２ｆ、１１４）は、
前記レール容積部内の燃料圧力を計測し、レール圧力計測値（４２）を得る工程と、
前記レール圧力計測値（４２）を要求レール圧力値と比較して、レール圧力エラー（１０２）を得る工程と、
前記レール圧力エラー（１０２）について比例及び積分計算を行い、前記レール圧力エラー（１０２）についての比例項（１０４）と、前記レール圧力エラー（１０２）についての積分項（１１０）とを得る工程と、
前記比例項（１０４）及び前記積分項（１１０）を組み合わせ、前記出力制御信号（５２ａ−５２ｆ、１１４）を得る工程と、
によって得られる、制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の制御方法において、
前記レール圧力エラー（１０２）の前記積分項（１１０）は、前記関連したポンプエレメント（１０）の前記関連したカムローブについての複数の最新の圧送イベントから得られた累積積分項である、制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載の制御方法において、
前記積分項（１１０）は、定期的にリセットされる、制御方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の制御方法において、
前記比例項（１０４）は、比例利得係数を乗じた前記レール圧力エラー（１０２）として計算され、
前記レール圧力エラー（１０２）は、いずれのポンプエレメントが直前の圧送イベントと関連しているかとはかかわらず、前記直前の圧送イベントについて計測されたエラーである、制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載の制御方法において、
前記比例利得係数は一定である、制御方法。
【請求項６】
請求項４に記載の制御方法において、
前記比例利得係数は、一つ又はそれ以上のエンジン状態に従ってマッピングした値である、制御方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載の制御方法において、
前記出力制御信号（５２ａ−５２ｆ、１１４）は、前記ポンプエレメントの前記制御バルブ（２０）の閉鎖持続時間を制御する、制御方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の制御方法において、
前記制御方法は、複数のポンプエレメント（１０）を含む燃料ポンプアッセンブリを制御するための方法であって、
前記ポンプエレメント（１０）の各々は、エンジンの回転毎に少なくとも一つの圧送イベントを行うように、少なくとも二つのカムローブを持つ関連したカムによって駆動される、制御方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の制御方法において、更に、
各ポンプエレメントの各カムローブの積分項（１１０）をモニターし、故障状態の存在を確認する工程を含む、制御方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の制御方法において、更に、
ポンプエレメントの前記カムローブのうちの第１のカムローブの積分項（１１０）を、同じポンプエレメントの前記カムローブのうちの、他のカムローブ又はその他のカムローブの各々の積分項（１１０）と比較し、
前記比較に基づいて前記故障状態の性質を確認する工程を含む、制御方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の制御方法において、更に、
前記積分項（１１０）が、経時的に、異なる程度まで変化する場合、ポンプエレメントと関連しない故障があると決定する工程を含む、制御方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の制御方法において、更に、
前記積分項（１１０）が、経時的に、実質的に同じ程度だけ変化する場合、ポンプエレメントと関連した故障があると決定する工程を含む、制御方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の制御方法において、
実質的に同じエンジン状態と対応する積分項だけを比較する、制御方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の制御方法において、更に、
所与のポンプエレメントの所与のカムローブの前記積分項（１１０）を、予め記憶されたデータと比較し、故障があるかどうかを確認する工程を含む、制御方法。
【請求項１５】
燃料ポンプアッセンブリであって、
前記燃料ポンプアッセンブリは、燃料を高圧でレール容積部に送出するための複数のポンプエレメント（１０）を備えており、
これらのポンプエレメント（１０）の各々は、
関連したカムによって駆動され、エンジンの回転毎に少なくとも一つの圧送イベントを実施するプランジャー（１２）と、
ポンプチャンバ（１４）内への及び／又はポンプチャンバ（１４）から外への燃料の流れを制御するための制御バルブ（２０）とを備え、
各圧送イベントは、前記関連したカムの関連したカムローブと対応しており、
前記燃料ポンプアッセンブリは、更に、
前記ポンプエレメント（１０）の前記制御バルブ（２０）を、少なくとも一つの前の圧送イベントから得られた出力制御信号（５２ａ−５２ｆ、１１４）に応じて、制御するための制御手段（４０）を備え、
前記制御手段は、
前記レール容積部内の燃料圧力を計測し、レール圧力計測値（４２）を得るための手段（４４）と、
計測した燃料圧力を要求レール圧力と比較して、レール圧力エラー（１０２）を得るための手段（４８）と、
前記レール圧力エラー（１０２）について比例及び積分計算を行い、前記レール圧力エラー（１０２）についての比例項（１０４）及び前記レール圧力エラー（１０２）についての積分項（１１０）を得るための手段（５０）と、
前記比例項（１０４）及び前記積分項（１１０）を組み合わせ、前記制御バルブについての出力制御信号（５２ａ−５２ｆ、１１４）を得るための手段（１１２）とを含む、燃料ポンプアッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジンの燃料噴射システムで使用するためのコモンレール燃料ポンプ用の制御方法に関する。本発明は、更に、コモンレール燃料ポンプでこのような方法を実施するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮点火式内燃エンジン用のコモンレール燃料システムでは、燃料は、高圧燃料ポンプによって加圧される。高圧燃料ポンプには、燃料が燃料タンクから低圧移送ポンプによって供給される。代表的には、高圧燃料ポンプは、多数のポンプエレメントを支持する主ポンプハウジングを含む。各ポンプエレメントは、プランジャを有しており、プランジャは、エンジンによって駆動されるカムシャフトによる往復動で駆動され、高い燃料圧力を発生する。次いで、高圧の燃料は、燃料インジェクタに送出するためにコモン燃料レールに貯蔵される。
【０００３】
代表的には、入口が一つの計量バルブを使用し、全てのポンプエレメントに進入する燃料を計量する。ポンプエレメント内の燃料は、関連したプランジャーの圧送ストローク中に加圧される。入口計量バルブ手段を設けることにより、エンジンの全作動範囲に亘り、高圧燃料ポンプの圧送仕事は、ポンプエレメントがそれらの最大圧送容量よりも低い容量で作動しているか否かに関わらず、ポンプエレメント間で等しく分配される。従って、各ポンプエレメントが圧送ストロークを実行することを必要とされる回数は最大である。
【０００４】
本出願人の現在継続中の欧州特許第０９１５７９５９．９号には、別の燃料ポンプが記載されている。この燃料ポンプは、全てのポンプエレメントに亘って単一の入口計量バルブが設けられるのではなく、各ポンプエレメントにそれ自体の専用の計量バルブが設けられている。各ポンプエレメントのプランジャーは、一つ又はそれ以上のカムローブを持つ、関連した、エンジン駆動カムによって駆動される。各ポンプエレメントの制御バルブは、関連したカムローブの盛り上がったフランクと対応する、下死点と上死点との間の圧送ウィンドウ中に作動でき、レールに送出される燃料の量を制御する。圧送ウィンドウ内の各圧送イベントの持続時間が、ポンプエレメントによってコモンレールに送出される燃料の量を決定する。必要な圧送持続時間を得るため、圧送ウィンドウ中、カムに対するエンジンの回転の正しい位置でバルブを作動しなければならない。ポンプエレメントに対して全ポンプ容量を達成するため、当該エレメントの計量バルブは燃料圧送ウィンドウに亘って作動し、一方、ゼロ要求については、いずれの圧送ウィンドウに亘ってもバルブを作動しない。
【０００５】
欧州特許第０９１５７９５９．９号の発明は、少なくとも一つのポンプエレメント（即ち、一つのポンプエレメントと関連したカムローブのうちの少なくとも一つのカムローブ）の圧送仕事を、当該特定のポンプエレメントと関連した計量バルブを作動しないこと、即ち圧送ストロークの加圧相に露呈しないことによって、容易になくすことができる、という利点を提供する。従って、当該ポンプエレメントの圧送ストロークの回数が減少するとともに疲労破損の可能性も低下する。更に、圧送エレメントの構成要素間の隙間のため、ポンプエレメントは、圧送ストローク中に高圧燃料を漏洩することがわかっている。高圧燃料が漏れてしまうため、ポンプ効率が低下する。これは、加圧された燃料全てがコモン燃料レールに入れられるのでなくなるためである。欧州特許第０９１５７９５９．９号の発明は、この問題を解決する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第０９１５７９５９．９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようなコモンレール燃料ポンプの別の望ましい特徴は、噴射圧力を維持するように、レール圧力が、正確に制御され且つ維持されるということである。本発明の目的は、上述の種類のコモンレール燃料ポンプのレール圧力を制御する方法を提供することである。これによりこの目的が達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の特徴によれば、燃料ポンプを制御するための方法であって、
燃料ポンプは、燃料を高圧でレール容積部に送出するための複数のポンプエレメントを含み、これらのポンプエレメントの各々は、
関連したカムによって駆動され、エンジンの回転毎に少なくとも一回の圧送イベントを実施するプランジャーと、
ポンプチャンバ内への及び／又はポンプチャンバから外への燃料の流れを制御するための制御バルブとを含み、
各圧送イベントは、関連したカムの関連したカムローブと対応しており、
各ポンプエレメントの各圧送イベント毎に、ポンプエレメントの制御バルブを、少なくとも一つの前の圧送イベントから得られた出力制御信号に応じて、制御する。
【０００９】
出力制御信号は、
レール容積部内の燃料圧力を計測し、レール圧力計測値を得る工程と、
レール圧力計測値を要求レール圧力値と比較し、レール圧力エラー（レール圧力誤差）を得る工程とによって得られる。レール圧力エラーについて比例−積分計算を行い、レール圧力エラーについての比例項及びレール圧力エラーについての積分項を得、比例項及び積分項を組み合わせ（例えば加え）、出力制御信号を得る。
【００１０】
本方法は、任意の一つのポンプエレメントの性能に関わらず、レール容積部内のレール圧力を、実質的に必要なレベルに維持できるという利点を提供する。
【００１１】
好ましい実施例では、レール圧力エラーの積分項は、関連したポンプエレメントの関連したカムローブについての複数の前の（例えば最新の）圧送イベントから得られた累積積分項である。
【００１２】
一実施例では、積分項は定期的にリセットされる。例えば、好ましい実施例では、ゼロのレール圧力が要求される（例えばキーをオフ状態にすることを含む）度毎に、積分項をリセットしてもよい。この場合、レール圧力エラーの積分項は、関連したポンプエレメントの関連したカムローブについてのゼロレール圧力が要求されてから起こった圧送イベントから得られた累積積分項である。
【００１３】
別の好ましい実施例では、比例項は、比例利得係数（比例ゲインファクタ）を乗じたレール圧力エラーとして計算され、レール圧力エラーは、直前の圧送イベントについて計測されたエラーであって、いずれのポンプエレメントが前記直前の圧送イベントと関連しているかとは関わらない。
【００１４】
比例利得係数は一定値であってもよく、別の態様では、比例利得係数は、一つ又はそれ以上のエンジン状態（例えば、速度、負荷、及びレール圧力）に従ってマッピングした値であってもよい。
【００１５】
別の好ましい実施例では、レール容積部内の燃料圧力を計測する工程は、レール圧力を数回計測する工程と、平均レール圧力値を計算する工程とを含み、前記比較工程は、平均レール圧力値を要求レール圧力値と比較する工程を含む。
【００１６】
好ましい実施例では、方法は、複数のポンプエレメントを含むポンプアッセンブリに適用される。これらのポンプエレメントの各々は、少なくとも二つのカムローブを持つ関連したカム（即ち、多ローブカム）によって駆動され、エンジンの回転毎に少なくとも一回の圧送イベントを行う。
【００１７】
本発明の別の利点は、レール圧力についての積分項が、各ポンプエレメントの各カムローブごとに独立して計算されるため、診断目的でモニターでき、即ち故障状態の存在を確認し特徴付けることができるということである。
【００１８】
例として、多ローブカムを備えたポンプエレメントを持つ燃料ポンプでは、ポンプエレメントのカムローブのうちの第１のカムローブの積分項を、同じポンプエレメントの他のカムローブ又はその他のカムローブの各々の積分項と比較し、この比較に基づいて、故障状態の性質を確認できる。例えば、同じポンプエレメントと関連したカムローブのレール圧力エラーの積分項は、互いに異なる程度に変化することが観察された場合、このことは、ポンプエレメントと関連しない故障、例えばインジェクタの一つの故障であることを示す。
【００１９】
変形例では、同じポンプエレメントのカムローブの積分項が実質的に同じ量だけ変化する場合、このことは、ポンプエレメントと関連した故障、例えばポンプエレメントに漏洩の問題があるということを示す。
【００２０】
好ましくは、実質的に同じエンジン状態と対応する積分項だけを比較する。
【００２１】
別の方法では、所与のポンプエレメントの所与のカムローブの積分項を、予め記憶されたデータと比較し、故障があるかどうか及びその故障の性質を決定する。
【００２２】
本発明の第２の特徴では、本発明の第１の特徴の方法を実施するための装置が提供される。このような装置は、本発明の第１の特徴の方法の好ましい及び／又は随意の一つ又はそれ以上の工程を実施するための手段を含む。
【００２３】
本発明は、各ポンプエレメント用のカムが単ローブカムである燃料ポンプ並びにカムが多数のローブを持つポンプにも等しく適用できるということは理解されよう。本発明は、一つ又はそれ以上のコモンレールに燃料を供給する任意の多数（例えば二個、四個、六個、又はそれ以上）のポンプエレメントを持つ燃料ポンプに適用できる。
【００２４】
次に、添付図面を参照して本発明を例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、各々がそれ自体の専用の計量バルブを持つ複数のポンプエレメントを含む、エンジン用コモンレール燃料システムの高圧燃料ポンプのポンプエレメントのうちの一つのポンプエレメントの断面図である。
【図２】図２（ａ）乃至図２（ｅ）は、一つのカムに二つのカムローブが設けられた、エンジンクランクシャフトの半分の速度で回転するカムシャフトの一回の回転に亘り、エンジンの二つのシリンダに及び従って二つのインジェクタに連結された一つのコモンレールに燃料を圧送する、図１の燃料ポンプの一つのポンプエレメントの圧送サイクルについてのイベントの相対的タイミングを示す図であり、  図２（ａ）は、一つのインジェクタの噴射制御バルブの状態を示し、  図２（ｂ）は、レール圧力を示し、  図２（ｃ）は、ポンプエレメントと関連した計量バルブについての駆動パルスを示し、  図２（ｄ）は、圧送イベントの持続時間を示し、  図２（ｅ）は、カムのリフトを示す。
【図３】図３は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）を含む、図１の燃料ポンプ用の制御システムの概略ブロック図である。
【図４】図４は、図３のＥＣＵで実行されるプロセス工程を示す、システム制御ダイヤグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の制御方法は、位相をなして同期的に作動する多数のポンプエレメントを持つ圧縮点火式内燃エンジン用の高圧燃料ポンプアッセンブリに適用できる。
【００２７】
図１を参照すると、各ポンプエレメント１０は、同じであり、ポンプアッセンブリの他のポンプエレメントの各々と共通（コモン）の燃料レール容積部（図示せず）に送出するため、ポンプエレメント内の燃料の加圧に使用されるプランジャーを含む。簡略化を図る目的で、アッセンブリのポンプエレメントのうちの一つだけを詳細に説明するが、他のポンプエレメントの各々は同様に形成されており且つ同様に作動するということは理解されよう。
【００２８】
ここで、「ポンプエレメント」という用語は一般的な意味で使用されており、一連の圧送エレメントが共通のハウジングエレメント内に収容されたポンプ構成を含み、例えば、インラインコモンレールポンプとして周知のポンプで使用されるということは理解されるべきである。別の態様では、各ポンプエレメントは、夫々（個々）のハウジングエレメント内に収容されていてもよく、これによって、インジェクタモジュールと組み合わせた場合に当該技術分野で「ユニットポンプ」又は「ユニットインジェクタ」と呼ばれる別々の圧送モジュールを形成する。これらのユニットポンプモジュールの幾つかは一緒に作動し、コモンレールデバイスに供給する。
【００２９】
プランジャー１２は、エンジンにより駆動されるカムシャフトに取り付けられたカム（図示せず）によって駆動される。各カムは、代表的には、盛り上がったフランク及び窪み状のフランクを持つ少なくとも一つのカムローブを有する。ポンプエレメント１０は、ポンプチャンバ１４と、このポンプチャンバ１４に繋がる入口通路１６とを含む。入口通路１６は、供給通路１８を介して低圧移送ポンプ（図示せず）と連通している。入口通路１６は、全体に参照番号２０を付したソレノイドラッチバルブ（制御バルブと呼ばれる）によって、ポンプチャンバ１４から遮断できる。
【００３０】
制御バルブ２０はバルブ部材２２を有している。バルブ部材２２は、制御バルブばね２４によって開放状態に押圧されている。制御バルブ用のアクチュエータ２６は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）（図１には示さず）によって制御される。アクチュエータ２６が賦勢されたとき、バルブ部材２２をばね力に抗して閉鎖位置に押圧し、ポンプチャンバ１４と入口通路１６との間の連通を遮断するように作用する。制御バルブ２０が設けられているため、ポンプエレメント１０によって押し出される燃料を、プランジャー１２の移動とは無関係に計量できる。即ち、制御バルブは、プランジャー１２の移動に対して自動的に応答するのではない。
【００３１】
プランジャー１２は、図示の最も下の位置にある（即ち、ポンプチャンバ１４の容積／容量が最大である）とき、下死点位置（下死点と呼ぶ）にあり、最も上の位置にある（即ち、ポンプチャンバ１４の容積／容量が最小である）とき、上死点位置（上死点と呼ぶ）にある。ポンプのサイクルは、プランジャーが上死点から下死点まで移動し、上死点に戻るとき、完了する。
【００３２】
ポンプチャンバ１４からの出口通路２８は、液圧作動式の逆止（逆流防止）出口バルブ３０（出口バルブと呼ぶ）によって、ポンプチャンバ１４と遮断できる。このようなバルブは、当該技術分野において、「チェックバルブ（逆止弁）」とも呼ばれる。出口通路２８は、両方の内部の圧力がほぼ等しいように、コモンレールと直接的に連通している。コモンレールは、関連した出口バルブが開放しているとき、ポンプアッセンブリの各ポンプエレメントから、出口通路２８を通して加圧燃料を受け取る。出口バルブ３０は、出口バルブばね３２と組み合わせて作用するコモンレール内の高圧燃料によって、閉鎖位置に押圧される。実際には、入口バルブばね２４及び出口バルブばね３２が提供する押圧力は、比較的小さく、これらのバルブが露呈されている燃料の圧力よりも遥かに小さい。
【００３３】
使用に当たっては、制御バルブ２０が開放しており、プランジャー１２が上死点と下死点との間で移動しているとき（即ちカムローブの窪み状のフランクと対応する）、燃料は、入口通路１８からポンプチャンバ１４まで送出される。ポンプのサイクルのこの部分を充填ストロークと呼ぶ。これは、ポンプチャンバ１４が低圧の燃料で充填される、サイクルの部分であるためである。出口バルブ３０は、出口通路（及びコモンレール）内の高圧燃料の力及び出口バルブばね３２からの力のため、充填ストロークに亘って閉鎖位置に押圧される。充填ストロークの終了時に、プランジャー１２が下死点に達したとき、ポンプチャンバ１４への燃料の送出が終了する。
【００３４】
図１は、制御バルブ２０が消勢状態にある、プランジャーの充填ストローク中のポンプエレメント１０を示し、燃料は、移送ポンプによって、入口通路１８を通してポンプチャンバ１４に供給される。
【００３５】
続いて行われるプランジャー１２の圧送ストロークは、図２に最もよく示してある。
図２は、エンジンの一回の燃焼サイクル中、即ち、エンジンの７２０°の回転中のポンプのサイクルにおけるイベントの相対的タイミングを示す。ポンプのカムシャフトは、エンジンの回転の半分の速度で回転し、そのためエンジンの７２０°の回転中、一回完全に３６０°回転する。
【００３６】
エンジンの回転の０°の基準点を過ぎた直後、プランジャー１２は下死点にくる。下死点と上死点との間の期間を、図２（ｅ）に示すように、圧送ウィンドウと呼ぶ。これは、関連した制御バルブ２０が閉鎖されている場合に、プランジャー１２の移動により燃料の加圧を行うことができるポンプのサイクルの部分である。下死点後に所定時間経過した後、制御バルブ２０に制御信号が加えられ、これにより制御バルブ２０を閉鎖する。そのため、上死点に向かうプランジャー１２の連続的移動により、ポンプチャンバ１４内の燃料を加圧する。
【００３７】
ツインローブカム構成については、カムシャフトの一回の回転に亘り、二回の圧送イベントがある。そのため、図２（ｃ）において、二つの圧送イベントの開始に圧送イベント１及び圧送イベント２と記載してある。
【００３８】
制御バルブ２０は、ひとたび賦勢されると、ポンプチャンバ１４内の燃料圧力が出口通路２８内の燃料圧力に打ち勝つのに十分な量を越え、出口バルブ３０を開放するまで、圧送ストロークの残りに亘って閉鎖状態を保持する。従って、ポンプチャンバ１４内の加圧燃料は、出口通路２８を通ってコモンレールに流入できる。ポンプチャンバ１４内の燃料圧力が低下し始めると、制御バルブ２０を、ばね２４の作用で、再び開放する。
【００３９】
各ポンプエレメントの制御バルブ２０が所与の圧送イベントについて閉鎖される位置を制御することによって、制御バルブ２０が閉鎖状態に保持される持続時間を制御し、従って、（図２（ｂ）に示すような）レール圧力を、次の噴射イベントのために所望のレベルに維持できる。図２の圧送イベント１及び２について、制御バルブ２０は、各イベントにより異なる容積の燃料がコモンレールに送出されるように、異なる持続時間に亘って作動（賦勢）される。例えば、ポンプチャンバ１４の最大容積／容量と対応する最大量の燃料を押し退ける（圧送）するためには、制御バルブ２０を、圧送ウィンドウの開始時に閉鎖し、上死点に達するまで閉鎖状態に保持する。従って、ポンプアッセンブリの全てのポンプエレメントが全てのカムローブについて上述のように（即ち最大容量で）作動するとき、ポンプアッセンブリの最大ポンプ容量に達するということは理解されよう。他の作動モードでは、任意の所与の時期のエンジンの要求を正確に満たすため、圧送ストローク中にプランジャー１２によって圧送される（押し退けられる）燃料の量を計測するのに制御バルブ２０を使用できる。これは、図２（ｃ）に圧送イベント２について示すように、制御バルブ２０を圧送ウィンドウの後の方で閉鎖することによって行うことができる。
【００４０】
例として、６気筒エンジンについて、ポンプアッセンブリは、三つのポンプエレメントを備えていてもよく、これらのポンプエレメントの各々は、それ自体の夫々のカムを有し、各カムは同じであり且つ二つのカムローブを有する。これらのカムローブには、図２におけるようにカムローブ１及びカムローブ２と番号が付してある。カムローブ１は、第１ポンプエレメントについての圧送イベント１と対応し、これを「圧送イベント１−１」という用語で示す。同様に、カムローブ２は、第１ポンプエレメントについて、「圧送イベント１−２」という用語で示される。以下の説明において、第２ポンプエレメントについて、同じ用語を、即ち圧送イベント２−１、２−２を採用し、これをこれ以降のポンプエレメントについても採用する。このような例では、ポンプのカムシャフトの各回転に亘り、六回の圧送イベントがあり、即ち三つのポンプエレメントの各々について二回の圧送イベントがあるということは理解されよう。カムシャフトの回転毎に六回の圧送イベントを提供するのに他の組み合わせも可能であり、例えば六個のポンプエレメントの各々が単一のカムローブを備えていてもよく、二つのポンプエレメントの各々が３ローブカムを備えていてもよい。同様に、カムシャフトの回転毎の圧送イベントの数をエンジンのシリンダと同数にしてもよいが、これは本質的な要件ではない。
【００４１】
本発明は、レール圧力を評価し、続いて行われる圧送イベントをこの評価に従って調節し、噴射圧力を所望のレベルに維持する、図１の燃料ポンプの制御方法を提供する。
【００４２】
図３は、燃料システムに三つのポンプエレメントが設けられた図１のポンプアッセンブリ用の制御システムの概略図である。この制御システムは、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）４０を含む。ＥＣＵ４０は、レール圧力センサ４４からサンプリングした信号４２を受け取り、三つのポンプエレメント１０の各々の各圧送イベントのために、図４に示すプロセスを使用することによって、前記信号４２を独立して演算処理を行う。サンプリングしたレール圧力の信号４２は、要求レール圧力値４６と比較され、差をＥＣＵ４０のコンパレータ４８内で計算する。ＥＣＵ４０は、更に、比例積分（ＰＩ）制御装置５０を含む。この比例積分制御装置５０は、コンパレータ４８から差信号を受け取り、以下に更に詳細に説明するように、各圧送イベント毎に、独立して差信号に比例積分計算を行う。
【００４３】
ＥＣＵ４０は、関連したポンプエレメントの制御バルブを次の圧送イベントについて調節するように、ＰＩ計算に基づいて複数の出力信号５２ａ−５２ｆを発生する。換言すると、出力信号５２ａは、ポンプエレメント−１の制御バルブについて、各圧送イベント１−１毎に、ポンプエレメント−１の第１カムローブから発生される。同様に、出力信号５２ｂは、ポンプエレメント−１の制御バルブについて、各圧送イベント１−２毎に、ポンプエレメント−１の第２カムローブから発生される。同様に、出力信号５２ｃは、ポンプエレメント−２の制御バルブについて、各圧送イベント２−１毎に、ポンプエレメント−２の第１カムローブから発生され、出力信号５２ｄは、ポンプエレメント−２の制御バルブについて、各圧送イベント２−２毎に、ポンプエレメント−２の第２カムローブから発生される。最後に、出力信号５２ｅは、ポンプエレメント−３の制御バルブについて、各圧送イベント３−１毎に、ポンプエレメント−３の第１カムローブから発生され、出力信号５２ｆは、ポンプエレメント−３の制御バルブについて、各圧送イベント３−２毎に、ポンプエレメント−３の第２カムローブから発生される。
【００４４】
本発明の重要な特徴は、各カムローブの圧送イベントの制御が、同じポンプエレメントに設けられた他のカムローブの制御とは独立して、他のポンプエレメントの各々とは独立して行われるということである。
【００４５】
図４は、ＥＣＵが実行する制御方法を更に詳細に示す。レール圧力のＰＩ制御を使用し、レール圧力のエラー信号を評価して、積分項及び比例項を計算する。次いで、これらの項を使用し、続いて行われる圧送イベントについて適当な制御信号を得る。
【００４６】
本発明に対する背景によって、従来のＰＩ制御を使用して、所望の値又は理想的な値を持つプロセスの計測可能な出力と、前記プロセスへの制御入力とを制御する。ＰＩ制御方法は、理想値を計測によって得られた出力と比較し、エラー信号を計算し、次いでこのエラー信号を分析して、比例項及び積分項を得、これらの項を使用して、続いて行われる制御入力を修正し、計測によって得られた出力を適切に調節し、その理想値に収斂することによって行われる。
【００４７】
比例項は、現在のエラー値と比例する制御装置の出力を変化する。エラー（誤差）に比例利得係数（比例ゲインファクタ）を乗じることによって比例応答を調節できる。比例利得係数が高いと、制御装置への入力でのエラーの所与の変化に対する制御装置の出力の変化が大きくなる。比例利得係数が高過ぎると、システムは不安定になる。これとは対照的に、利得係数が小さいと、入力での大きなエラーに対する出力応答が小さくなり、制御装置の応答性（即ち感受性）が小さくなる。比例利得係数が低過ぎると、システムの外乱（ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ）に応答する場合に制御作用が小さくなり過ぎる。
【００４８】
外乱がない場合、純粋な比例制御はそのターゲット値で安定しないが、比例ゲイン（比例利得）及びプロセスゲイン（処理利得）の関数である定常状態誤差（ｓｔｅａｄｙ  ｓｔａｔｅ  ｅｒｒｏｒ）を保持する。積分項からの寄与は、エラーの大きさ及びエラーの持続時間の両方に比例する。瞬間的なエラーを経時的に加算する（エラーを積分する）ことにより、累積オフセット（ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ  ｏｆｆｓｅｔ）が与えられる。次いで、累積オフセットに積分ゲインを乗じ、制御装置の出力に加える。制御装置出力全体に対する積分項の寄与の大きさは、積分ゲインによって決定される。
【００４９】
積分項は、比例項に加えられたとき、プロセスの移動をその理想値に向かって加速し、比例のみの制御装置で生じる残留定常状態誤差をなくす。
【００５０】
図４を更に詳細に参照すると、本発明の特定の例では、各圧送イベントには、ＥＣＵへの入力１にタスク番号が割り当てられている。例えば、ポンプエレメント１についての圧送イベントには、参照符号１及び２が付してある（ツインローブカムについて）。各圧送イベント毎にレール圧力をサンプリングし、これをＥＣＵが入力２のところで受信する（図３の信号４２参照）。入力３では、ＥＣＵは、エンジンの現在の作動状態（例えば速度及び負荷）と対応するレール圧力の要求値である要求信号を受信する（図３の信号４６参照）。代表的には、各圧送イベント毎に、レール圧力を高い周波数で数回計測し、従来の方法で「バーストサンプル（ｂｕｒｓｔ  ｓａｍｐｌｅ）」を発生する。多数のレール圧力の読みを平均して単一の読みにすることによって、信号に及ぼされるノイズの効果を低減でき、センサ４４の感度限界を改善でき、続いてＥＣＵ内で信号のアナログ−デジタル変換を行う。
【００５１】
各ポンプエレメント１０の各圧送イベント毎に、要求されたレール圧力を、サンプリングしたレール圧力とコンパレータで比較し（工程１００）、レール圧力エラー１０２を得る。次いで、レール圧力エラー１０２に比例利得係数（比例ゲインファクタ）１０８を乗じることによって、工程１０６で、レール圧力エラー１０２についての比例項１０４を計算する。現在の圧送イベントについての比例項１０４は、直前の圧送イベントの前に計測したレール圧力エラー信号と比例利得係数（比例ゲインファクタ）１０８とから得られる。この計算について、直前の圧送イベントは、同じポンプエレメントの同じカムローブと対応する圧送イベントである必要はなく、他のポンプエレメントのうちの一つのポンプエレメントについての圧送イベントであってもよい。比例利得係数（比例ゲインファクタ）１０８は一定値であってもよいし、別の態様では、速度及びレール圧力等のエンジン条件に対してマッピングした値であってもよい。
【００５２】
次いで、この比例項１０４が、工程１１２で、レール圧力エラー信号についての対応する積分項１１０に加えられる。次いで、加えられた出力（組み合わせ出力信号）１１４を、関連したポンプエレメント１０の制御バルブ２０にフィードバックし、次の圧送サイクルで同じカムローブについて続いて行われる圧送イベントを制御する。
【００５３】
レール圧力エラー信号の積分項１１０を計算するため、工程１１８で、レール圧力エラー信号１０２に積分ゲイン１１６を適用し、積分ゲイン出力１２０を得る。次いで、積分ゲイン出力１２０を破線１２２で示す積分関数部で積分する。積分器関数部は、更に、現在のタスク番号を示す信号１３０を受信する。従来の積分関数部と同様に、積分ゲイン出力１２０を、存在する積分ゲイン出力（即ち、前のタスク番号の積分ゲイン出力項）に加え、相加積分項１１０を発生する。
【００５４】
前の圧送イベント（これは、必ずしも、同じポンプエレメントの同じカムローブと関連していない）の前に計測したレール圧力の読みから得られた比例項１０４とは異なり、積分項１１０は、同じポンプエレメントの同じカムローブについての最新のレール圧力の読みに基づかれており、同じポンプエレメントの同じカムローブについての前の圧送イベントについて得られた展開（ｅｖｏｌｖｉｎｇ）積分項である。従って、レール圧力エラーの積分項１１０は、関連したポンプエレメントの関連したカムローブについての前の圧送イベントから得られた累積積分項である。代表的には、積分項１１０は、ゼロのレール圧力が要求された時毎に定期的にリセットされてもよい。この場合、レール圧力エラーの積分項は、関連したポンプエレメントの関連したカムローブについて、ゼロレール圧力が要求されてから生じた最新の圧送イベントから得られた累積積分項である。
【００５５】
積分関数部１２２からの出力である積分項１１０に、関連したタスク番号を割り当てることによって、積分項データの記憶が工程１２６で更新される。上文中に説明したように、積分関数部１２２からの相和出力１１０が、工程１１２で、比例項１０４に加えられ、前記ポンプエレメントの関連したカムローブについての次の圧送イベントについての制御バルブ２０用の出力信号１１４が得られる。比例項に加えると、積分項は、レール圧力エラー信号の移動をゼロに向かって加速し、比例のみの制御装置で起こる残留定常状態エラーをなくす。積分項は、レール圧力エラーに対する迅速な応答を与える能力を持つ。
【００５６】
組み合わせ出力信号は、制御バルブが閉鎖状態に保持される持続時間を制御し、従って、関連したポンプエレメントの関連したカムローブについて、続いて行われる圧送イベントの持続時間を制御する。制御バルブが図１に示す例におけるようにラッチバルブである場合には、制御バルブが閉鎖状態に保持される持続時間は、プランジャーが下死点と上死点との間で移動するときに制御バルブが閉鎖する点によって決定され、制御バルブは、プランジャーが上死点に達しカムローブの窪み状のフランクを乗り越え始めるまで、その閉鎖位置でラッチ止めされる。制御バルブが閉鎖状態に保持される持続時間により、続いて行われる圧送イベント中にコモンレールに計量供給される燃料の量が決定され、従って、レール内の燃料を圧力が所望のレベルに維持される。
【００５７】
本発明の制御方法を使用し、各ポンプエレメントの制御バルブ用の出力信号は、各カムローブについて独立して制御される。積分項は、関連したカムローブイベント（即ち前の一回のカムの回転）についての前の圧送イベント後に計測された最新のレール圧力エラーに反応し、圧力のオーバーシュート（ｏｖｅｒｓｈｏｏｔ）又はショートフォール（ｓｈｏｒｔｆａｌｌ：不足）を補償する。各ポンプエレメントの各カムローブについてレール圧力をサンプリングすることによって、各ポンプエレメントの各カムローブを独立してモニターし、各圧送イベントについての独立した比例項及び積分項を計算し、前記比例項は、前の圧送イベント（即ち、いずれのカムローブと関連しているのかに関わらず、現在の圧送イベントの直前の圧送イベント）から得、前記積分項は、同じポンプエレメントの同じカムローブと対応する前の圧送イベントのみから得るということが、本発明の重要な特徴である。
【００５８】
本発明の別の利点は、各ポンプエレメントの各カムローブについての積分項１１０（即ち、積分器から得られた相和積分項）を、診断の目的で使用できる。これは、関連したポンプエレメントについての独特の情報を備えているためである。例えば、特定のポンプエレメントが、ポンプ漏れを引き起こした場合や性能のずれか生じた場合、当該ポンプエレメントについての各圧送イベントに、実質的に同じ方法で影響が及ぼされる。その結果、当該ポンプエレメントの各カムローブについての積分項１１０が、同様に変化する。しかしながら、こうした変化は、他のポンプエレメントのいずれの積分項１１０にも生じない。これとは対照的に、特定のポンプエレメントに帰すことができないシステムにおける外部漏れは、各ポンプエレメントの各カムローブについての積分項１１０を同様に変化する。これは、こうした場合には、各圧送イベントに、同様に影響が及ぼされるためである。別の例では、一つのポンプエレメントの一つのカムローブについての積分項１１０が、同じポンプエレメントの他のカムローブと関連した積分項と異なる速度で変化している場合、インジェクタの故障が確認される。更に別の例では、積分項をエンジンの所与の条件（例えば速度、負荷、レール圧力等）についてモニターし、前の値又は理想値と比較し、システムの劣化又は故障を確認することができる。
【００５９】
本出願人の現在継続中の欧州特許第ＥＰ９１５７９５９．９号には、ポンプエレメントについて特定の圧送イベントを選択的に不能にし、又は、特定のポンプエレメントを一緒に選択的に不能にし、ポンプエレメントに亘る圧送容量の不均等な分布を形成する方法が記載されている。一般的には、圧送イベント及び噴射イベントが同期するようにポンプシステムをセットアップするのが望ましく、そのため、この方法の潜在的欠点は、圧送イベント及び噴射イベントが同期しないということである。しかしながら、選択的ポンプエレメント／圧送イベントだけで作動するポンプアッセンブリで本発明の方法を実施することによって、選択された圧送イベントの持続時間が、コモンレール内に実質的に一定の燃料圧力を維持し、しかも非同期の圧送／噴射を許容するように適合される。
【符号の説明】
【００６０】
１０  ポンプエレメント
１２  プランジャー
１４  ポンプチャンバ
１６  入口通路
１８  供給通路
２０  制御バルブ
２２  バルブ部材
２４  制御バルブばね
２６  アクチュエータ
２８  出口通路
３０  液圧作動式逆止出口バルブ
３２  出口バルブばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2011038524000001.pdf