(57)【要約】【課題】  始動時の排気低減および低負荷領域での燃圧制御性能向上および高圧燃料系の異常検知。【解決手段】  燃料を昇圧してコモンレールに吐出する高圧ポンプと、コモンレールに蓄えられた燃料を噴射するインジェクタと、コモンレールに蓄えられた燃料の圧力を測定する燃圧センサと、高圧ポンプとインジェクタを燃圧センサの出力に基づいて制御する高圧燃料系の制御装置において、高圧ポンプの燃料吐出量が所定値以上であるときの圧力変化に基づいて燃料の等弾性係数を推定する等弾性係数推定手段と、等弾性係数と高圧ポンプとインジェクタの制御目標値に基づいてコモンレール内の燃料圧力を推定する燃料圧力推定手段と、燃料圧力推定手段により推定された圧力に基づいてインジェクタの噴射パルスを補正する燃料制御手段を備える。【選択図】図８
2008240532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ポンプにより圧送された燃料を蓄えるコモンレールに蓄えられた燃料を噴射するインジェクタを制御する燃料噴射制御部を備えた制御装置において、
前記燃料噴射制御部は、
前記高圧ポンプの燃料吐出前後の前記コモンレール内の圧力変化に基づいて等弾性係数を算出する等弾性係数算出手段と、
前記等弾性係数に基づいて前記コモンレール内の圧力を推定する燃圧推定手段と、
前記燃圧推定手段により推定された圧力に基づいてインジェクタ噴射パルス幅を算出し、算出されたインジェクタ噴射パルス幅に基づいてインジェクタ駆動パルスを前記インジェクタに出力する燃料制御手段と、
を有する制御装置。
【請求項２】
前記等弾性係数推定手段は、前記高圧ポンプの燃料吐出量が所定値以上であるときに前記等弾性係数を推定することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
前記所定値は、前記高圧ポンプの最大吐出量近傍に設定することを特徴とする請求項２記載の制御装置。
【請求項４】
前記等弾性係数推定手段は、前記高圧ポンプを駆動するカムが所定回転数以下の場合に、前記等弾性係数を推定することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項５】
前記等弾性係数推定手段は、前記高圧ポンプを駆動するカムのカム角度と、前記カムと連投するエンジンのクランク角度と、燃料の温度と、エンジンの水温と、前記コモンレール内の圧力とのうち少なくとも一つを用いて前記高圧ポンプからリークする燃料量を算出するリーク量算出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項６】
前記燃料制御手段は、燃料噴射時のエンジン筒内圧力を吸入空気量，エンジン回転数，燃料噴射時期の少なくともひとつから推定する筒内圧推定手段を備え、前記筒内圧力に基づいて前記インジェクタの噴射パルスを算出することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項７】
前記燃料圧力推定手段により推定された圧力と前記コモンレール内の圧力に基づいて、前記燃料圧力推定手段により推定される圧力を補正する補正量を算出する補正量演算手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項８】
前記補正量の積算値が所定範囲外になったときに、前記補正量の積算値が小さくなるように前記等弾性係数を補正する等弾性係数補正手段を備えたことを特徴とする請求項７記載の制御装置。
【請求項９】
前記補正量の積算値が所定範囲外になった時に前記等弾性係数をアイドル運転時に再推定する等弾性係数推定手段を備えたことを特徴とする請求項７記載の制御装置。
【請求項１０】
前記等弾性係数が所定範囲外であるときに高圧燃料系の異常と診断する異常判定手段を備えたことを特徴とする請求項９記載の制御装置。
【請求項１１】
前記等弾性係数補正手段により等弾性係数を補正した後に再び前記補正量の積算値が所定範囲外になったときに高圧燃料系の異常と診断する異常判定手段を備えたことを特徴とする請求項９記載の制御装置。
【請求項１２】
前記燃料制御手段は、前記等弾性係数にもとづいて前記インジェクタパルス幅を決める目標燃料量を設定することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項１３】
燃料を昇圧してコモンレールに吐出する高圧ポンプと、前記コモンレールに蓄えられた燃料を噴射するインジェクタと、前記コモンレールに蓄えられた燃料の圧力を測定する燃圧センサと、前記高圧ポンプと前記インジェクタを前記燃圧センサの出力に基づいて制御する高圧燃料系の制御装置において、
前記高圧ポンプの燃料吐出量が所定値以上であるときの圧力変化に基づいて燃料の等弾性係数を推定する等弾性係数推定手段と、
前記等弾性係数と前記高圧ポンプと前記インジェクタの制御目標値に基づいてコモンレール内の燃料圧力を推定する燃料圧力推定手段と、
前記燃料圧力推定手段により推定された燃料圧力に基づいて前記インジェクタの噴射パルスを補正する燃料制御手段を備えたことを特徴する高圧燃料系の制御装置。
【請求項１４】
燃料を昇圧してコモンレールに吐出する高圧ポンプと、前記コモンレールに蓄えられた燃料を噴射するインジェクタと、前記コモンレールに蓄えられた燃料の圧力を測定する燃圧センサと、前記高圧ポンプと前記インジェクタを前記燃圧センサの出力に基づいて制御する高圧燃料系の制御装置において、
前記高圧ポンプの燃料吐出量が所定値以上であるときの圧力変化に基づいて燃料の等弾性係数を推定する等弾性係数推定手段と、
前記等弾性係数と前記高圧ポンプと前記インジェクタの制御目標値に基づいてコモンレールの燃料圧力を推定する燃料圧力推定手段と、
前記燃料圧力推定手段により推定された燃圧と前記燃圧センサによる測定圧力値にもとづいて前記燃料圧力推定手段における燃料量積算値を補正する補正量を演算する補正量演算手段と、
前記燃料圧力推定手段により推定された燃圧に基づいて前記高圧ポンプと前記インジェクタを制御する燃料制御手段を備えたことを特徴とする高圧燃料系の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は筒内噴射式内燃機関における高圧燃料系の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒内噴射式内燃機関では、インジェクタから目標の燃料量を噴射するため、コモンレールの燃料圧力（燃圧）を計測し、燃圧に応じてインジェクタの開弁時間（噴射パルス幅）を算出する燃料制御手段を備えている。この筒内噴射式内燃機関の課題の一つとしてコモンレールの燃圧脈動がある。燃圧脈動は高圧ポンプの燃料吐出とインジェクタの燃料噴射が間欠的に行われるために発生し、この燃圧脈動によりインジェクタの燃料噴射量が目標制御量からずれて排気悪化を引き起こす場合がある。
【０００３】
また別の課題として高圧系からの燃料リークやインジェクタや高圧ポンプの故障があり、燃料リークや故障が発生すると燃料制御の精度が低下し排気悪化を引き起こす恐れがある。このため、これらの課題を解決する従来技術としてインジェクタや高圧ポンプの制御量から燃圧を推定する方法が提案されている。その具体例として、制御ゲインを可変にして燃圧脈動に対応するもの（特許文献１）、燃圧を推定して実測した燃圧と比較して故障を検知するもの（特許文献２）がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３４５４３号公報
【特許文献２】特許３５８７０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、これらの従来技術では燃料性状の変化や異種燃料（たとえばエタノールとガソリン）が混合した場合には排気悪化や誤診断を引き起こす虞がある。これは特定燃料（たとえばガソリン）の弾性係数のみに基づいて燃圧を推定しているためであり、弾性係数が異なる燃料が用いられると燃圧推定の誤差が大きくなるためである。また弾性係数の推定のみを行っても、吐出ばらつきや噴射ばらつきおよびリーク等を考慮なければ、始動や低負荷領域における燃圧の推定誤差が大きくなり、これらの領域の燃料制御や診断に適用できないという課題がある。
【０００６】
本発明はこのような事情を鑑みなされたもので、その目的は燃料脈動や燃料系の異常により生じる排気悪化を防止する高圧燃料系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】
高圧ポンプにより圧送された燃料を蓄えるコモンレールに蓄えられた燃料を噴射するインジェクタを制御する燃料噴射制御部を備えた制御装置において、燃料噴射制御部は、高圧ポンプの燃料吐出前後のコモンレール内の圧力変化に基づいて等弾性係数を算出する等弾性係数算出手段と、等弾性係数と高圧ポンプ及びインジェクタの制御量とに基づいてコモンレール内の圧力を推定する燃圧推定手段と、燃圧推定手段により推定された圧力に基づいてインジェクタ噴射パルス幅を算出し、算出されたインジェクタ噴射パルス幅に基づいてインジェクタ駆動パルスをインジェクタに出力する燃料制御手段と、を有する制御装置である。本構成により燃圧推定の精度が向上し、正確な燃料制御が実現できる。
【０００８】
また、高圧ポンプの燃料吐出量が所定値以上であるときに等弾性係数を推定すると、より燃圧推定の精度がより向上する。
【０００９】
また、所定値は高圧ポンプにおける最大吐出量近傍に設定する。高圧ポンプの吐出ばらつきが少ないからである。
【００１０】
あるいは等弾性係数推定手段は高圧ポンプを駆動するカムが所定回転数以下の時に等弾性係数を推定する。燃圧変化が緩やかなため、等弾性係数算出の誤差が少なくなるからである。
【００１１】
また、等弾性係数推定手段は高圧ポンプを駆動するカムのカム角度あるいはカムと連動するエンジンのクランク角度，燃料の温度あるいはエンジンの水温，コモンレール内の燃料圧力のうち少なくとも一つを用いて高圧ポンプからリークする燃料量（リーク量）を算出するリーク量算出手段を備える。
【００１２】
また、燃料噴射時のエンジン筒内圧力を吸入空気量，エンジン回転数，燃料噴射時期の少なくとも一つを用いて推定する筒内圧推定手段を備え、筒内圧力にもとづいてインジェクタの噴射パルスを補正する燃料制御手段を備える。本構成により等弾性係数の推定精度が向上し、特に始動時の燃料制御性能が向上する。
【００１３】
さらに、燃料を昇圧してコモンレールに吐出する高圧ポンプと、コモンレールに蓄えられた燃料を噴射するインジェクタと、コモンレールに蓄えられた燃料の圧力を測定する燃圧センサと、高圧ポンプとインジェクタを燃圧センサの出力に基づいて制御する高圧燃料系の制御装置において、高圧ポンプの燃料吐出量が所定値以上であるときの圧力変化に基づいて燃料の等弾性係数を推定する等弾性係数推定手段と、等弾性係数とポンプとインジェクタの制御目標値に基づいてコモンレールの燃料圧力を推定する燃料圧力推定手段と、燃料圧力推定手段による推定圧力値と燃圧センサによる測定圧力値にもとづいて圧力推定手段における内部変数（燃料量）を補正する補正量を演算する補正量演算手段と、燃料圧力推定手段による燃圧推定値に基づいて高圧ポンプとインジェクタを制御する燃料制御手段を備える。本構成により高圧ポンプの吐出ばらつきやインジェクタの噴射ばらつきにたいしてロバストな制御が実現でき、特に低負荷領域での燃料制御の性能が向上する。
【００１４】
また、補正量の積算値（Σ補正量）が所定範囲外になった時にΣ補正量が小さくなるように等弾性係数を補正する等弾性係数補正手段を備える。あるいはΣ補正量が所定範囲外になった時に等弾性係数をアイドル運転時に再推定する等弾性係数推定手段を備える。本構成により等弾性係数が運転中に変化した場合でも燃料制御の性能が確保される。
【００１５】
また、等弾性係数が所定範囲外であるときに高圧燃料系の異常と診断する異常判定手段を備える。あるいは、等弾性係数補正手段により等弾性係数を補正した後に再びΣ補正量が所定範囲外になったときに高圧燃料系の異常と診断する異常判定手段を備える。本構成により始動時や低負荷領域でも等弾性係数や補正量に基づく診断が実施できる。
【００１６】
また、等弾性係数にもとづいてインジェクタパルス幅を決める目標燃料量を設定する。本構成により等弾性係数が異なる燃料（軽油，エタノール等）が投入されたことを検知できる。このため其々の燃料の熱量や揮発性を考慮した燃料噴射が可能となり始動時の排気悪化を防止できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により燃料噴射量を始動直後から精度良く制御できるので、始動時の排気をより低減できる。また本発明により燃料噴射や吐出ばらつきに対してロバストになり低負荷領域での燃圧制御性能が向上する。また本発明により高圧燃料系の異常を速やかに検知できるので、異常の進行や異常による排気悪化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明を適用する筒内噴射式内燃機関の全体構成図の一例である。シリンダ
１０７ｂに導入される吸入空気は、エアクリーナ１０２の入口部１０２ａから取り入れられ、内燃機関の運転状態計測手段の一つである空気流量計（エアフロセンサ１０３）を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁１０５ａが収容されたスロットルボディ１０５を通ってコレクタ１０６に入る。エアフロセンサ１０３からは、吸気流量を表す信号が内燃機関制御装置であるコントロールユニット１１５に出力されている。また、スロットルボディ１０５には、電制スロットル弁１０５ａの開度を検出する内燃機関の運転状態計測手段の一つであるスロットルセンサ１０４が取り付けられており、その信号もコントロールユニット１１５に出力されるようになっている。コレクタ１０６に吸入された空気は、内燃機関１０７の各シリンダ１０７ｂに接続された各吸気管１０１に分配された後、シリンダ１０７ｂの燃焼室１０７ｃに導かれる。
【００２０】
一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク１０８から燃料ポンプ１０９により一次加圧されて燃料圧力レギュレータ１１０により一定の圧力に調圧されるとともに、高圧燃料ポンプ１１１でより高い圧力に二次加圧されてコモンレールへ圧送される。高圧燃料は各シリンダ１０７ｂに設けられているインジェクタ１１２から燃焼室１０７ｃに噴射される。燃焼室１０７ｃに噴射された燃料は、点火コイル１１３で高電圧化された点火信号により点火プラグ１１４で着火される。また、排気弁のカムシャフトに取り付けられたカム角センサ１１６は、カムシャフトの位相を検出するための信号をコントロールユニット１１５に出力する。ここで、カム角センサは吸気弁側のカムシャフトに取り付けてもよい。また、内燃機関のクランクシャフトの回転と位相を検出するためにクランク角センサ１１７をクランクシャフト軸上に設け、その出力をコントロールユニット１１５に入力する。さらに、排気管１１９中の触媒１２０の上流に設けられた空燃比センサ１１８は、排気ガス中の酸素を検出し、その検出信号をコントロールユニット１１５に出力する。
【００２１】
図２は燃料制御系の概要を示す構成図である。コントローラ２０１にはインジェクタ制御装置２０２と高圧ポンプ制御装置２０３があり、インジェクタ制御装置２０２は空気量，空燃比，エンジン回転数等にもとづいてインジェクタ２０４を制御することで目的の燃料量をシリンダに噴射し、高圧ポンプ制御装置２０３では燃料タンク２０９から燃料ポンプ２１０により吸い上げられた燃料をコモンレール２０５に設置された燃圧センサ２０６および高圧ポンプ２０７を駆動するカムのカム角センサ２０８から得られる出力にもとづいて高圧ポンプを制御することで目標とする圧力に昇圧する。
【００２２】
図３は高圧ポンプの一例である。本例ではプランジャ３０１の上下動によってタンク側の燃料配管から供給される燃料がポンプ室３０２へ吸入され、コモンレール側の燃料配管へと吐出される。この高圧ポンプの吐出量調整はプランジャ上昇中に吸入逆止弁３０３を電磁弁３０４で押し開けて燃料を燃料タンク側に逆流させることで行うが、エンジンのカム角と同期して間欠的に燃料を吐出する。
【００２３】
図４はプランジャのリフト量に対する高圧ポンプの駆動信号（電磁弁信号）とインジェクタの駆動信号（噴射パルス信号）とコモンレールで測定される燃圧の関係を模式的に示したタイムチャートの一例である。高圧ポンプはプランジャが上死点から下死点へと移動する間に燃料を吸入し、下死点から上死点から移動する間に燃料を吐出する。燃料吐出量は主に電磁弁の閉まるタイミング（ＯＦＦ角度）により決まり、電磁弁のＯＦＦ角度が下死点から遅れるほど吐出量は減少する。一方インジェクタは噴射パルス信号に応じて噴射弁を開弁し、同じ燃圧であれば噴射パルス信号の開時間が長いほど噴射量は多くなる。このときコモンレールで測定される燃圧は高圧ポンプの吐出によって上昇し、インジェクタの噴射によって下降するという燃圧脈動が発生する。
【００２４】
図５は目標燃料量を噴射するために必要なパルス幅と燃圧の関係を示したものである。一般に所定圧力Ｐ0 における所定噴射パルス幅Ｔ0 に対して等燃料となるパルス幅Ｔ1 は圧力Ｐ1 に対してＴ1＝Ｔ0＊sqrt（Ｐ0／Ｐ1）となることが知られている。そこで通常はこの関係を利用して燃圧に応じて燃料パルス幅を補正し、燃圧に対する燃料噴射量のロバスト性を確保しているが、次に説明する技術課題がある。
【００２５】
図６は始動時の燃圧タイムチャートである。クランキングによりポンプのカムが回転し燃料がポンプに吐出され、吐出による昇圧で所定の噴射開始圧（５−８ＭＰａ）に到達すると燃料がインジェクタから噴射される。そして燃料が爆発しエンジンが自立回転を始めると所定の目標圧（１０−１５Ｍｐａ）になるようにポンプの吐出量が制御される。ここでの技術課題はインジェクタの燃料噴射によって生じた燃圧低下による噴射誤差である。この噴射誤差は燃圧低下分を推定することによって補正できるが、従来の技術では燃圧の推定に特定燃料の弾性係数をもちいているため、燃料性状の変化や異種燃料の混合などがあると未燃燃料を増加させたり、燃焼不良を引き起こしたりして排気悪化を引き起こす可能性がある。そこで以下ではこの噴射誤差をポンプ吐出時の圧力変化から補償する方法を開示する。
【００２６】
本発明ではポンプ吐出時のコモンレール内の圧力変化から等弾性係数を推定し、この等弾性係数に基づいて制御・診断を実施する。次に本発明にかかる一実施形態の制御装置の概要について述べる。
【００２７】
図８は制御装置の全体ブロック図の一例である。
【００２８】
等弾性係数推定手段８０１は、高圧ポンプやインジェクタの制御量とセンサで測定された燃圧とに基づき燃料の等弾性係数を推定する。この等弾性係数は燃料の動きを考慮した弾性係数であり、コモンレール内の圧力変化により定義する。例えば、等弾性係数Ｋ＝Ｖ＊ｄＰ／Ｘｉで算出する。ここでＶはコモンレール容積、ｄＰは吐出前後の燃圧測定値の差、Ｘｉはポンプ吐出量とする。
【００２９】
燃圧推定手段８０２は高圧ポンプやインジェクタの制御量と等弾性係数と補正量(後述)にもとづいてコモンレールの燃圧を例えばＰｅ＝Ｋ／Ｖ（Σ（Ｘｉ−Ｘｏ）＋Ｘｃ）として推定する。ここで、Ｐｅは推定燃圧、Ｋは等弾性係数、Ｖはコモンレール容積、Ｘｉはポンプ吐出量、Ｘｏはインジェクタ噴射量、Ｘｃは補正量である。
【００３０】
補正量演算手段８０３では、推定燃圧とセンサで測定された燃圧にもとづき補正量を演算する。ここでの補正量演算としては例えばＸｃ＝（Ｐｅ−Ｐ）＊Ｃとする。ここでＸｃは補正量、Ｐｅは推定燃圧、Ｐは測定された燃圧、Ｃは運転状態によって算出される所定係数であり、オブザーバーゲインとよばれる。オブザーバーゲインの決め方としては極配置、最適レギュレータ法等がある。補正量演算手段８０３を備えることにより好適な推定燃圧を求めることができる。また、Ｘｃは、Σ（Ｐｅ−Ｐ）＊Ｃとし、Ｘｃは逐次更新してもよい。
【００３１】
異常判定手段８０４は等弾性係数と補正量にもとづいて高圧燃料系の異常を判定する。また燃料制御手段８０５は推定燃圧に基づいてポンプの吐出量やインジェクタの噴射量を制御する。
【００３２】
また次に述べる別の課題を解決できる。
【００３３】
図７はインジェクタの噴射ばらつきやポンプの吐出ばらつきを示す。このためパルス幅を燃料が噴射できない無効噴射パルス幅の近傍に制御するか、ポンプの吐出指令角度をポンプカム上死点の近傍に制御すると燃圧推定の誤差が拡大し、高圧燃料系の異常と誤診断する可能性がある。
【００３４】
これらの課題は所定燃料の弾性係数そのものを算出もしくは推定し、燃圧を算出したために生じている。
【００３５】
そこで、無効噴射パルス幅にくらべ噴射パルス幅がある程度長いとき、また、ポンプの吐出量が有る程度大きいときに等弾性係数を算出することにより、噴射ばらつきや、吐出ばらつきによる誤差を抑えることができる。
【実施例１】
【００３６】
図９と図１０を用いて本発明にかかる実施例を始動時の燃料制御に適用した場合について説明する。
【００３７】
図９は始動時の燃料量補正ブロックの一例である。等弾性係数推定手段９０１はポンプ制御量およびクランク角度信号あるいはカム角度信号からポンプの吐出量が所定値以上
（好ましくは最大吐出量近傍）であるかを判定し、この時の燃圧変化にもとづいて前述の定義により等弾性係数を推定する。なおここで温度が高くなるほど等弾性係数が大きくなるよう、等弾性係数を推定した際の燃温（あるいは水温）からの温度変化分に応じて等弾性係数を補正しても良い。燃温が上昇するとｄＰが大きくなるからである。また目標噴射量算出手段９０２は水温およびクランク信号に応じて燃料噴射量を算出する。目標噴射量の算出方法として望ましくはフリクションに打ち勝ち、かつ空気量に対して所定の空燃比になるような燃料量を算出する。燃料量の算出においては予め水温信号やクランク角信号に基づくマップを利用しても良いし、なんらかの手段で推定しても良い。さらに好ましくは推定された等弾性係数に基づき燃料を判別し、判別した燃料にもとづいて目標燃料量を算出する。燃圧推定手段９０３は等弾性係数と目標噴射量にもとづいてコモンレール内の燃圧と、インジェクタから燃料を噴射した前後の圧力変化とを推定する。燃料制御手段
９０４は目標噴射量と燃圧変化にもとづいてインジェクタ駆動パルス幅を制御する。インジェクタ駆動パルス幅の算出方法として例えばＴｉ＝Ｄ＊Ｘｏ＋Ｔｉ０とすれば良い。ここでＴｉは燃料噴射パルス幅、Ｄは圧力に応じて算出するインジェクタ係数、Ｘｏは目標燃料噴射量、Ｔｉ０は圧力に応じて算出する無効噴射パルス幅である。そしてインジェクタ係数の算出には噴射前の推定圧力Ｐｅから圧力変化ｄＰｅの半分を引いた値Ｐｅ−dPe／２を用い、無効噴射パルス幅の算出には噴射前の推定圧力Ｐｅを用いることで燃圧変化分を補正しながら目標とする噴射量をインジェクタから噴射することができる。ここで、ｄＰｅ＝Ｋ／Ｖ（Ｘｉ−Ｘｏ＋Ｘｃ′）で計算され、Ｘｃ′＝（Ｐｅ−Ｐ）＊Ｃである。
【００３８】
図１０は本発明にかかる一実施例を実施した際のタイムチャートとパルス幅補正結果を示す図である。図１０（ａ）のタイムチャートには始動時の燃圧変化と始動最初のインジェクタ駆動パルス信号を示す。ここでポンプが最大吐出を行った際の燃圧変化をｄＰA とし、最初のインジェクタパルス幅をＴB とし、さらに条件として水温，回転数，噴射開始圧はほぼ同じとすると図１０（ｂ）に示す関係が得られる。これは燃圧変化ｄＰが大きいほど等弾性係数が大きくなり燃料噴射パルス幅ＴB を増大補正するためである。従って仮にリーク異常が発生すると等弾性係数を大きく推定するため、正常時に比較して大きいパルス幅を出力するようになる。
【実施例２】
【００３９】
次に図１１から図１４を用い、プランジャからのリークを考慮した制御・診断について説明する。
【００４０】
図１１にポンプの吐出特性と流量低下要因をしめす。図１１（ａ）は１吐出あたりの最大吐出量を回転数毎に示したものである。図１１（ａ）に示すように低回転領域と高回転領域で吐出量が低下する要因を図１１（ｂ）に示す。低回転領域で流量が低下する要因は、回転数が低いとポンププランジャの隙間から燃料がリークするためである。このリーク流量は燃料の粘度および燃料ポンプ室の圧力に依存し、粘度が低いほど、あるいは圧力が高いほど多くなる。したがって特にエンジンクランキング時やエンジン完爆までの低回転数領域ではリーク量を考慮して等弾性係数を推定することが好ましい。なお高回転領域での吐出量低下は吐出弁の閉じ遅れの影響であり、弁が閉じるまでにコモンレールかポンプ室へ燃料が逆流（リターン）するため吐出量が低下する。このリターン量はコモンレール内の燃圧に応じて大きくなるが、このリターン量はばらつきが多いので、所定回転数以下で等弾性係数を推定する方が良い。
【００４１】
図１２はリーク量を考慮した等弾性係数推定方法のブロック図の一例である。吐出量算出手段１２０１はポンプ吐出弁の動作できまる吐出基本量Ｘｏをポンプ制御量，クランク角度信号，燃圧信号などから算出する。リーク量算出手段１２０２は、カム角度信号，クランク角度信号，水温信号，燃温信号，燃圧信号からリーク量を算出する。リーク量の算出方法としては例えばＸｌ＝Σ（Ｐ−Ｐ0 ）＊Ｊとすれば良い。ここでＸｌはリーク量、Ｐは燃圧センサの値、Ｐ０は大気圧、Ｊは燃温によって変わる粘性係数であり、燃温の代わりにエンジン水温を用いて燃温を推定してもよい。Σは吐出により燃圧変化が生じている間だけ積算する。また燃圧差算出手段１２０３は吐出前後の燃圧測定値の差から圧力差ＤＰを算出する。そして等弾性係数算出手段１２０４は吐出量，リーク量，圧量差から等弾性係数を算出する。等弾性係数の算出方法としては、たとえばＫ＝Ｖ＊ＤＰ／（Ｘｉ−Ｘｌ）とすれば良い。ここでＫは等弾性係数、Ｖはコモンレール容積、ＤＰは圧力差、
Ｘｉは吐出基本量、Ｘｌはリーク量である。
【００４２】
図１３はリーク補償を実施した場合の始動後初の噴射パルス幅と噴射時の回転数との関係である。ポンプ吐出による圧力変化が同程度であっても、リーク量を考慮すると等弾性係数は大きくなる。このため圧力変化が大きく推定されるので本発明適用しない場合と比較して燃料パルスＴｂは大きくなり、より精度が高い制御・診断を実現できる。
【実施例３】
【００４３】
次に図１４，図１５を用いて、エンジン気筒の筒内圧を考慮した制御・診断について説明する。
【００４４】
図１４はエンジンの筒内圧変化を示す。燃料噴射は燃圧と筒内圧の差圧によって生じる。ここで吸気弁を閉じるタイミングを遅くすることで筒内圧のピークは下がる傾向にあるが、始動時に圧縮行程で燃料噴射を行う際にはこの筒内圧を補償することで、より精度の高い制御・診断が実現できる。
【００４５】
図１５は筒内圧を考慮した燃料制御手段のブロック図である。筒内圧推定手段１５０１では空気流量，エンジン回転数，燃料噴射時期から燃料噴射時の筒内圧を推定する。筒内圧推定方法として例えば予め図１４に示した様なＭＡＰを用意し、回転数や空気量に応じてＭＡＰ参照値を小さく補正して推定することができる。そして燃料パルス幅算出手段
１５０２では燃圧変化補正に筒内圧補正を加える。具体的には燃料噴射パルス幅Ｔｉ＝Ｄ＊Ｘｏ＋Ｔｉ０の算出にあたり、インジェクタ係数Ｄの算出にもちいる圧力をＰｅ−Ｄpe＋Ｐ０−Ｐｃとする。ここでＰｅは推定燃圧、Ｄｐｅは圧力変化、Ｐ０は大気圧、Ｐｃは燃料噴射時の筒内圧である。
【００４６】
図１６は筒内圧補償を実施した場合の始動最初のインジェクタ駆動パルス幅と燃料噴射時期の関係である。吸気行程噴射では筒内圧は大気圧なので補償はされないが、圧縮行程噴射では筒内圧に応じて燃料パルス幅が大きくなる。従って燃料噴射パルス信号のタイミングとパルス幅を測定することで本制御手段が正常に動作しているか確認できる。
【実施例４】
【００４７】
最後に図１７〜図１９を用いて補正量と等弾性係数にもとづく異常判定方法について説明する。
【００４８】
図１７は異常判定のフローチャートである。ステップＳ１７０１ではΣ補正量の算出を行う。ここでΣ補正量は例えば所定カム回転回数ごとに積算した補正量とすれば、推定燃圧と実測燃圧の差に基づく異常判定に利用できる。ここで所定カム回転数としては全ての気筒が噴射される回数としても良いし、特定の燃料量を噴射する回転数としても良い。ステップＳ１７０２ではΣ補正量が噴射や吐出ばらつきにもとづいて設定された所定範囲内に入っているかを判定し、所定範囲内に入っている場合は正常であると判定し以下の処理をスキップする。一方所定範囲内に入っていない場合はステップＳ１７０３に進む。ステップＳ１７０３では所定時間（所定回の噴射，所定量の噴射など）前に等弾性係数の再推定（後述）を実施したか否かを判別し、実施している場合はステップＳ１７０６に進み、実施していない場合はステップＳ１７０４に進む。ステップＳ１７０４では等弾性係数の再推定を実施する。
【００４９】
図１８を用いて等弾性係数の再推定方法の一例を説明する。図１８は等弾性係数を再推定している時の燃圧と燃料噴射パルス幅である。等弾性係数再推定はカムの回転数が低いアイドルで行う。そして等弾性係数を再推定するためポンプの吐出を少なくとも１回は所定値以上（好ましくは最大吐出）にし（再推定動作）、このときの圧力変化にもとづいて等弾性係数を再推定する。等弾性係数の推定方法はこれまでの実施例で述べた方法のいずれかを用いれば良いのでここでの説明は割愛する。また等弾性係数を再推定できたか否かは再推定動作の前後での燃料噴射パルス幅を測定すれば分かる。これは同じ目標燃圧でも再推定前後では燃料パルス幅が等弾性係数の推定結果により異なるためである。なお等弾性係数の再推定と併用としてΣ補正量が所定範囲からはずれた場合に燃料温度あるいは水温に応じて推定燃圧が測定燃圧にちかづくように等弾性係数の補正をおこなっても良い。
【００５０】
説明を図１７に戻す。ステップＳ１７０５では再推定した結果が所定範囲内に入っているか否かを判定し、入っている場合は処理を終了し、入っていない場合はステップＳ1706に進む。ステップＳ１７０６では異常判定処理を行う。
【００５１】
図１９はステップＳ１７０６の異常判定方法の一例を示す。等弾性係数が正常範囲よりも小さい値となった場合は、吐出異常と判定する。具体的な故障モードとして低圧ポンプの吐出量低下、低圧配管に設けられた燃料フィルタのつまり、高圧ポンプの弁の故障などがあり、これらのチェックを要求する警告を出力しても良い。一方等弾性係数が正常範囲よりも大きい値となった場合は、燃圧センサ異常もしくは燃料異常と判定する。具体的な故障モードとしては、燃圧センサへのノイズ混入や燃圧センサのゲイン故障、あるいは等弾性係数が異常に高い液体（たとえば水）の誤混入などがあり、これらのチェックを要求する警告を出力しても良い。また等弾性係数が正常範囲であってもΣ補正量が正常範囲から＋側に外れた場合は燃料噴射異常と判定する。具体的にはインジェクタのつまりが考えられ、これらのチェックを要求する警告を出力したり、インジェクタのつまりを回復する制御（たとえば高圧での燃料噴射）を実施しても良い。最後に等弾性係数が正常範囲でありかつΣ補正量が正常範囲から−側に外れた場合は燃料リークと判定する。具体的な故障モードとしては高圧燃料配管の継ぎ手からの漏れ、インジェクタや燃料ポンプのシール部からの漏れがあり、これらのチェックを要求する警告を出力しても良い。またリークの増大を防止するため燃圧を通常よりも下げるセーフ制御を実施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】筒内噴射式内燃機関の全体構成図。
【図２】燃料制御系の構成図。
【図３】高圧ポンプの一例。
【図４】燃料制御系の動作を示すタイムチャートの一例。
【図５】等燃料を噴射する際の燃圧とパルス幅の関係。
【図６】始動時の燃圧タイムチャートの一例。
【図７】インジェクタの噴射ばらつきやポンプの吐出ばらつき。
【図８】本発明の一実施形態を表す全体ブロック図。
【図９】始動時の燃料量補正ブロックの一例。
【図１０】本発明の位置実施例にかかるタイムチャートとパルス幅補正結果。
【図１１】ポンプの吐出特性と流量低下要因。
【図１２】リーク量を考慮した等弾性係数設定手段のブロック図の一例。
【図１３】始動最初の噴射パルス幅と噴射時回転数との関係。
【図１４】エンジンの筒内圧変化の一例。
【図１５】筒内圧を考慮した燃料制御手段のブロック図の一例。
【図１６】本発明にかかる一実施例の始動最初の噴射パルス幅と燃料噴射時期との関係。
【図１７】異常判定のフローチャートの一例。
【図１８】等弾性係数を再推定している時の燃圧と噴射パルス幅。
【図１９】異常判定方法の一例。
【符号の説明】
【００５３】
１０１  吸気管
１０２  エアクリーナ
１０２ａ  入口部
１０３  エアフロセンサ
１０４  スロットルセンサ
１０５  スロットルボディ
１０５ａ  電制スロットル弁
１０６  コレクタ
１０７  内燃機関
１０７ｂ  シリンダ
１０７ｃ  燃焼室
１０８，２０９  燃料タンク
１０９，２１０  燃料ポンプ
１１０  燃料圧力レギュレータ
１１１  高圧燃料ポンプ
１１２，２０４  インジェクタ
１１３  点火コイル
１１４  点火プラグ
１１５  コントロールユニット
１１６  カム角センサ
１１７  クランク角センサ
１１８  空燃比センサ
１１９  排気管
１２０  触媒
２０１  コントローラ
２０２  インジェクタ制御装置
２０３  高圧ポンプ制御装置
２０５  コモンレール
２０６  燃圧センサ
２０７  高圧ポンプ
２０８  カム角センサ
３０１  プランジャ
３０２  ポンプ室
３０３  吸入逆止弁
３０４  電磁弁
８０１  等弾性係数推定手段
８０２  燃圧推定手段
８０３  補正量演算手段
８０４  異常判定手段
８０５  燃料制御手段
９０１  等弾性係数決定手段
９０２  目標噴射量算出手段
９０３  燃圧推定手段
９０４  燃料推定手段
１２０１  吐出量算出手段
１２０２  リーク量算出手段
１２０３  燃圧差算出手段
１２０４  等弾性係数算出手段
１５０１  筒内圧推定手段
１５０２  燃料パルス幅算出手段
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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