(57)【要約】【課題】実機性能の機体差バラツキや経年変化に拘わらずコモンレール６の燃料圧力を応答性良く且つ精度良く制御する。【解決手段】上記燃料圧力を求める動的モデル５１の逆モデル５３により燃料圧送タイミングのフィードフォワード制御量を求め、該制御量をフィードバック補正する一方、逐次システム同定を行なってモデルパラメータを更新していく。【選択図】　　図２
2004108216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室内に燃料を供給する燃料噴射弁と、
上記燃料噴射弁に高圧燃料を供給するための蓄圧手段と、
上記蓄圧手段に高圧燃料を圧送する燃料ポンプと、
上記燃料ポンプから上記蓄圧手段への高圧燃料の圧送を調整する調整弁と、
上記蓄圧手段の燃料圧力が目標値となるように上記調整弁の作動を制御する制御手段とを備えたエンジンの燃料噴射装置において、
上記制御手段は、上記調整弁の作動条件、上記燃料ポンプの作動条件、並びに上記燃料噴射弁による燃料噴射量を変数として上記蓄圧手段の燃料圧力を求める動的モデルの逆モデルにより、上記燃料圧力を上記目標値にするための上記調整弁の作動条件を求めることを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記蓄圧手段の燃料圧力を検出する検出手段を備え、
上記制御手段は、上記逆モデルによって上記調整弁の作動条件を求めることに加えて、さらに上記検出手段による検出値が上記目標値に近付くように上記調整弁の作動条件をフィードバック補正することを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項２において、
上記動的モデルには、上記燃料圧力を求めるための上記調整弁の作動条件として該調整弁に対する実際の出力値が与えられるものであり、
上記制御手段は、上記調整弁に対する実際の出力値と、燃料噴射量と、燃料ポンプの作動条件とに基づいて、上記動的モデルの出力値と上記検出手段による検出値との差が小さくなるように、上記動的モデル及び逆モデルのパラメータを逐次調整して更新するモデル同定部を備えていることを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項１において、
上記動的モデルは、上記調整弁による上記蓄圧手段への燃料の圧送開始タイミングＰＣＶＴ、上記燃料ポンプの回転数Ｎｐ、並びに上記燃料噴射弁による燃料噴射量Ｑを変数として上記蓄圧手段の燃料圧力予測値Ｐｃｅを求めるものであることを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項４において、
上記動的モデルは次の式で表されることを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。
Ｐｃｅ＝ａ１×Ｎｐ（ｔ）＋ａ２×Ｎｐ（ｔ−１）＋ａ３×ＰＣＶＴ（ｔ）＋ａ４×ＰＣＶＴ（ｔ−１）ａ５×Ｑ（ｔ）＋ａ６×Ｑ（ｔ−１）
（但し、（ｔ）は今回値、（ｔ−１）は前回値であることを意味する。）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多気筒エンジンの燃料噴射装置として、各気筒の燃焼室に燃料を直接噴射供給する燃料噴射弁を設け、これら噴射弁を、燃料ポンプから供給される燃料を高圧状態で蓄えるコモンレール（エンジンの各気筒が共有する蓄圧室）に接続したものが知られている。コモンレール内の燃料圧力は上記噴射弁による燃料噴霧の形成状態に影響を与え、燃焼室における燃料の燃焼状態は燃料噴霧の状態によって大きく変わる。エンジン運転状態に応じた適切な燃料噴霧が形成されないと、燃費の悪化、エミッションの悪化等の不具合を招く。従って、コモンレール内の燃料圧力をエンジン運転状態に応じて精度良くコントロールする必要がある。
【０００３】
一般に上記燃料圧力はフィードバック制御によってコントロールされている。すなわち、実際の燃料圧力を検出し、該検出値と目標値との差に応じて燃料ポンプからコモンレールへの高圧燃料の供給を制御するというものである。しかし、このフィードバック制御は、目標値が不変であればそれほど問題がないが、目標値が変化する過渡時においては、実際の燃料圧力を目標値に速やかに近づけるべく制御の応答性を高めるとオーバーシュートを生じ易くなり、制御が難しい。
【０００４】
これに対して、特開平１０−２８８１０８号公報には、燃料ポンプから噴射弁に至る燃料供給系の燃料輸送モデルを設定し、このモデルに基づいて燃料ポンプの制御量を補正することにより、過渡応答性を高めることが記載されている。その燃料輸送モデルは、燃料ポンプの特性を模擬したモデルと、燃料配管の燃圧伝達遅れを模擬したモデルと、燃料配管の弾性係数による燃圧変化特性を模擬したモデルとからなる。この燃料輸送モデルを逆算して制御補正量演算モデルを導き出し、この逆モデルにより燃料ポンプの制御補正量が求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の如き燃料供給系の燃料輸送モデルは複雑なものになるから、各変数に与える係数（ゲイン）の設定が難しくなり、制御の安定性ないしは信頼性を高めることは容易ではない。また、燃料供給系を構成する燃料ポンプ等の各機器にはその性能に機体差（個体差）が見られ、また、経年変化もあることから、モデルを作ってもそれらの条件の違いに対応させることも難しい。また、目標値の変化に対して制御量をどの程度変化させるかを予め実験によって求めてマップ化し、そのマップによって制御することも考えられるが、機体差の問題に対して各機器毎にマップを設定することも現実的でなく、また、経年変化には対応できない。
【０００６】
すなわち、本発明の課題は、燃料噴射制御における制御の安定性ないしは信頼性を確保しながら過渡応答性を高めることにある。
【０００７】
また、本発明の課題は、燃料噴射制御における機体差及び経年変化の問題に対策することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題に対して、コモンレールのような蓄圧手段の燃料圧力を求める比較的簡単な動的モデルを設定し、その逆モデルによるフィードフォワードで燃料圧力を目標値にするための条件を求めることにより、過渡応答性を高めるようにした。
【０００９】
また、本発明は、上記動的モデルのシステム同定を逐次行なうことにより、上記機体差及び経年変化の問題に対策するようにした。
【００１０】
まず、請求項１に係る発明は、エンジンの燃焼室内に燃料を供給する燃料噴射弁と、
上記燃料噴射弁に高圧燃料を供給するための蓄圧手段と、
上記蓄圧手段に高圧燃料を圧送する燃料ポンプと、
上記燃料ポンプから上記蓄圧手段への高圧燃料の圧送を調整する調整弁と、
上記蓄圧手段の燃料圧力が目標値となるように上記調整弁の作動を制御する制御手段とを備えたエンジンの燃料噴射装置において、
上記制御手段は、上記調整弁の作動条件、上記燃料ポンプの作動条件、並びに上記燃料噴射弁による燃料噴射量を変数として上記蓄圧手段の燃料圧力を求める動的モデルの逆モデルにより、上記燃料圧力を上記目標値にするための上記調整弁の作動条件を求めることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、蓄圧手段の燃料圧力には、燃料ポンプのモータトルク、燃料配管における燃料圧力の伝達遅れ、燃料配管の弾性係数などが影響を与えるが、本発明者はどのような要因で蓄圧手段の燃料圧力が変化するか、どの要因が大きな影響を与えるかを調べ、要因を絞り込んでいった。その結果、エンジン回転数、目標燃料圧力及び目標燃料噴射量を把握すれば、目標燃料圧力を得るための調整弁の作動条件を精度良く制御できることを見出したものである。
【００１２】
そこで、本発明は、上記調整弁の作動条件、燃料ポンプの作動条件、並びに燃料噴射量を変数として蓄圧手段の燃料圧力を求める動的モデルを設定し、その逆モデルにより、蓄圧手段の燃料圧力を目標値にするための上記調整弁の作動条件を求めるフィードフォワードの制御を採用したものである。従って、目標値の変更に対して、燃料圧力を応答性よく制御することができ、オーバーシュートも避けられる。また、上記動的モデルは必須の変数が調整弁の作動条件、燃料ポンプの作動条件、並びに燃料噴射量の３つであるから、その設定が容易であり、信頼性も担保される。なお、変数として燃料温度を追加してもよい。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１において、
上記蓄圧手段の燃料圧力を検出する検出手段を備え、
上記制御手段は、上記逆モデルによって上記調整弁の作動条件を求めることに加えて、さらに上記検出手段による検出値が上記目標値に近付くように上記調整弁の作動条件をフィードバック補正することを特徴とする。
【００１４】
従って、上記逆モデルを用いた制御による過渡的な燃料圧力のずれをフィードバック補正によって小さくすることができ、燃料圧力制御の精度が高まる。この場合、上述のフィードフォワード制御によって制御応答性が高まるから、フィードバック補正にあたっては、出力が不安定になりやすいＤ（微分）制御を採用する必要がなく、ＰＩ制御で対応することができる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項２において、
上記動的モデルには、上記燃料圧力を求めるための上記調整弁の作動条件として該調整弁に対する実際の出力値が与えられるものであり、
上記制御手段は、上記調整弁に対する実際の出力値と、燃料噴射量と、燃料ポンプの作動条件とに基づいて、上記動的モデルの出力値と上記検出手段による検出値との差が小さくなるように、上記動的モデル及び逆モデルのパラメータを逐次調整して更新するモデル同定部を備えていることを特徴とする。
【００１６】
従って、上記動的モデルの出力値は、今回の調整弁の作動に基づく蓄圧手段の燃料圧力予測値となる。そうして、この出力値（燃料圧力の予測値）と上記検出手段による検出値（燃料圧力の実測値）との差が小さくなるようにモデル同定部においてシステム同定が行なわれる。換言すれば、モデル出力値と実測値との間の一致度が最良になるパラメータが数値的探索により求められ、その探索された数値が当該動的モデル及び逆モデルのパラメータとして逐次更新される。
【００１７】
よって、実際のハードウェア（燃料ポンプ、調整弁、コモンレール等）の性能に機体差バラツキがあっても、パラメータが逐次システム同定によって更新されていくから、そのようなバラツキによる制御不適合の問題はなくなる。すなわち、燃料圧力制御を適切なものにするための実機での合わせ込み作業は不要になり、また、機器の経年変化にも対応できることになる。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項１において、
上記動的モデルは、上記調整弁による上記蓄圧手段への燃料の圧送開始タイミングＰＣＶＴ、上記燃料ポンプの回転数Ｎｐ、並びに上記燃料噴射弁による燃料噴射量Ｑを変数として上記蓄圧手段の燃料圧力予測値Ｐｃｅを求めるものであることを特徴とする。
【００１９】
従って、モデル構成が簡単になり、制御の安定性が高いものになる。
【００２０】
請求項５に係る発明は、請求項４において、
上記動的モデルは次の式
Ｐｃｅ＝ａ１×Ｎｐ（ｔ）＋ａ２×Ｎｐ（ｔ−１）＋ａ３×ＰＣＶＴ（ｔ）＋ａ４×ＰＣＶＴ（ｔ−１）ａ５×Ｑ（ｔ）＋ａ６×Ｑ（ｔ−１）
（但し、（ｔ）は今回値、（ｔ−１）は前回値であることを意味する。）
で表されることを特徴とする。
【００２１】
このように、動的モデルの変数として今回値だけでなく前回値をも採用しているから、過渡時の燃料圧力の制御精度が高まる。なお、一般的には過去に遡って反映させるデータ数を多くする（例えば前々回値も反映させる）と制御精度が高まるが、本発明者の試行によれば、今回値に前回値を加えた２つの場合と、さらに前々回値を加えた３つの場合とでは制御精度に殆ど差がなく、むしろ上述のフィードバック補正で対応する方が制御精度の向上に有利であった。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、燃料噴射弁と、コモンレールのような蓄圧手段と、燃料ポンプと、該燃料ポンプから蓄圧手段への高圧燃料の圧送を調整する調整弁とを備えたエンジンの燃料噴射装置において、調整弁の作動条件、燃料ポンプの作動条件、並びに燃料噴射量を変数として蓄圧手段の燃料圧力を求める動的モデルの逆モデルにより、上記燃料圧力を目標値にするための調整弁の作動条件を求めるようにしたから、目標値の変更に対して、オーバーシュートを避けながら、燃料圧力を応答性よく制御することができ、しかもモデル構成が簡単であってその設定が容易であり、制御の安定性ないしは信頼性も高くなる。
【００２３】
また、上記逆モデルによって上記調整弁の作動条件を求めることに加えて、さらに検出手段による検出値（燃料圧力の実測値）が上記目標値に近付くように上記調整弁の作動条件をフィードバック補正するようにした発明によれば、上記逆モデルを用いた制御による過渡的な燃料圧力のずれをフィードバック補正によって小さくすることができ、燃料圧力制御の精度が高まる。
【００２４】
また、上記モデルパラメータを逐次調整して更新するモデル同定部を備えた発明によれば、機体差バラツキによる制御不適合の問題が解消され、また、機器の経年変化にも対応することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１は本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの制御装置Ａの全体構成を示し、１は車両に搭載される直列４気筒ディーゼルエンジンである。このエンジン１は４つの気筒２を有し、その各気筒２内にピストン（図示せず）が嵌装されている。また、各気筒２の燃焼室４の上面略中央部には、図には誇張して示すが、インジェクタ（燃料噴射弁）５が配設されている。これらのインジェクタ５は、燃料を噴射圧以上の高圧状態で蓄える共通のコモンレール６（蓄圧手段）に分岐管６ａにより接続されており、各気筒毎に所定の噴射タイミングになると開閉作動されて、先端部の複数の噴孔から高圧の燃料を燃焼室４に直接噴射供給するようになっている。
【００２７】
コモンレール６には、内部の燃料圧力（コモンレール圧）を検出する燃圧センサ（燃料圧力検出手段）６ｂが配設されている。コモンレール６は高圧燃料供給管７を介して燃料ポンプ８に接続され、その燃料ポンプ８は燃料供給管９を介して燃料タンク１０に接続されている。この燃料ポンプ８は、入力軸８ａによりエンジン１のクランク軸からの回転入力を受け入れて作動し、燃料供給管９を介して燃料タンク１０内の燃料を燃料フィルタ１１により濾過しながら吸い上げるとともに、この燃料をジャーク式圧送系によりコモンレール６に圧送する。
【００２８】
前記燃料ポンプ８には、燃料がコモンレール６に圧送されないようにリリーフする電磁式リリーフ弁が設けられており、このリリーフ弁が前記燃圧センサ６ｂによる検出値等に応じて制御されることにより、コモンレール圧が所定値に制御されるようになっており、このリリーフ弁は燃料ポンプ８からコモンレール６への高圧燃料の圧送を調整する調整弁を構成している。また、同図の符号１３は、コモンレール圧が所定値以上になったときに、燃料をコモンレール６から排出させるプレッシャリミッタを示し、このプレッシャリミッタから排出された燃料は燃料戻し管１４を流通して、燃料タンク１０に戻される。さらに、符号１５は燃料の一部をインジェクタ５から燃料タンク１０に戻すための燃料戻し管を示している。
【００２９】
このエンジン１には、詳細は図示しないが、クランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ１６と、吸排気系カム軸の回転角度を検出するカム角センサ１７と、冷却水温度（エンジン水温）を検出するエンジン水温センサ１８とが設けられている。尚、符号１９はカム軸により駆動されるバキュームポンプを示している。
【００３０】
エンジン１の一側（図の上側）には、図外のエアクリーナで濾過した空気を供給する吸気通路２０が接続され、この吸気通路２０の下流端部はサージタンク２１を介して気筒毎に分岐して、それぞれ吸気ポートにより各気筒２の燃焼室４に連通している。また、サージタンク２１には、ターボ過給機３１により過給された吸気の圧力を検出する過給圧センサ２２が設けられている。そして、前記吸気通路２０には、上流側から下流側に向かって順に、エンジン１に吸入される吸気流量を検出するホットフィルム式エアフローセンサ２３と、タービン２９により駆動されて吸気を圧縮するブロワ２４と、このブロワ２４により圧縮した吸気を冷却するインタークーラ２５と、吸気通路２０の途中を絞る吸気絞り弁２６とが設けられている。この吸気絞り弁２６は、全閉状態でも吸気が流通可能なように切り欠きが設けられたバタフライバルブからなり、図示しないアクチュエータにより開閉されるようになっている。
【００３１】
一方、エンジン１の他側（図の下側）には、排気マニホルド２７が接続され、この排気マニホルド２７の下流端集合部に続く排気通路２８には上流側から下流側に向かって順に、排気流により回転されるタービン２９と、排気中の有害成分を浄化する触媒３０とが配設されている。前記タービン２９及びブロワ２４からなるターボ過給機３１は、タービン２９の全周を囲むように配設された複数のフラップを有し、その各フラップの回動によりノズル断面積を変化させて、タービン２９への排気流速を調整するようにしたＶＧＴ（バリアブルジオメトリーターボ）である。
【００３２】
前記排気通路２８のタービン２９よりも排気上流側の部位からは、排気の一部を吸気側に還流させる排気還流通路（以下ＥＧＲ通路という）３３が分岐している。このＥＧＲ通路３３の下流端は吸気絞り弁２６よりも吸気下流側の吸気通路２０に接続されており、そのＥＧＲ通路３３の途中の下流端寄りには、開度調節可能な負圧作動式の排気還流量調節弁（以下ＥＧＲ弁という）３４が配置されている。このＥＧＲ弁３４は、バキュームポンプ１９からの負圧により駆動される負圧駆動式のアクチュエータ３５により開閉作動されるように構成され、ＥＧＲ通路３３の通路断面積をリニアに変化させて、吸気通路２０に還流される排気の流量を調節するようになっている。
【００３３】
前記各インジェクタ５、燃料ポンプ８のリリーフ弁、吸気絞り弁２６，ＥＧＲ弁３４等はコントロールユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｏｒｏｌ　Ｕｎｉｔ：以下ＥＣＵという）４０からの制御信号によって作動するようになっている。一方、このＥＣＵ４０には、前記燃圧センサ６ｂからの出力信号と、クランク角センサ１６及びカム角センサ１７からの出力信号と、エンジン水温センサ１８からの出力信号と、エアフローセンサ２３からの出力信号と、車両の運転者による図示しないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ３６からの出力信号とが少なくとも入力されている。
【００３４】
そして、インジェクタ５の作動による燃料噴射量及び噴射時期がエンジン１の運転状態に応じて制御される。また、燃圧センサ６ｂによって検出される実燃料圧力Ｐｃ、燃料ポンプ８の回転数Ｎｐ、並びにインジェクタ５による燃料噴射量Ｑに基づいてリリーフ弁の作動によりコモンレールの燃料圧力Ｐｃが制御される。また、吸気絞り弁２６の作動により吸入空気量が制御され、ＥＧＲ弁３４の作動により排気の還流状態が制御され、さらに、ターボ過給機３１のフラップの作動制御が行われるようになっている。
【００３５】
（燃料圧力制御）
図２はコモンレール６の燃料圧力Ｐｃを目標値Ｐｃｒにするための上記リリーフ弁の作動を制御する制御手段の全体構成を示す。
【００３６】
燃料圧力Ｐｃは上記リリーフ弁の閉弁時期を制御することによって目標値Ｐｃｒになるように制御される。そのための制御手段は、フィードバック制御部４１とフィードフォワード制御部４２とを備え、リリーフ弁の閉弁時期は、フィードバック制御量ＰＣＶ−ＦＢとフィードフォワード制御量ＰＣＶ−ＦＦとによって設定される。すなわち、制御手段は、制御量ＰＣＶ−ＦＢと制御量ＰＣＶ−ＦＦとを合算して得られる制御値に基づいて燃料ポンプ８のリリーフ弁に閉弁開始タイミング（燃料圧送開始タイミングＰＣＶＴ）を指示する。このリリーフ弁の閉弁により燃料ポンプ８からコモンレール６に高圧燃料が供給され、これにより、コモンレール６の燃料圧力Ｐｃがインジェクタ５による燃料噴射直前に目標値になる。
【００３７】
フィードバック制御部４１は、燃圧センサ６ｂによって検出される実燃料圧力Ｐｃと目標燃料圧力Ｐｃｒとの圧力差Ｅｒｒｏｒに基づいてＰＩ制御によりフィードバック制御量ＰＣＶ−ＦＢを演算する。すなわち、図３はその構成を示すものであり、圧力差Ｅｒｒｏｒ及び制御パラメータ（ゲイン）Ｐ、Ｉ、Ｄ、Ｋが、Ｐ演算部４３、Ｉ演算部４４及びＤ演算部４５に与えられる。得られたＰ値、Ｉ値及びＤ値は演算部４６で加減算され、その演算値にリミッタ４７で上限値又は下限値を越えないように制限が与えられて、フィードバック制御量ＰＣＶ−ＦＢが出力される。但し、本実施形態では、ゲインＤ＝０とすることにより、ＰＩ制御となるようにしている。
【００３８】
フィードフォワード制御部４２は、図２に示すように、動的システムであるコモンレール系の数学的モデルによってコモンレール６の燃料圧力を予測する動的モデル５１と、該動的モデル５１のシステム同定を逐次行なって更新するモデル同定部５２と、該動的モデル５１の逆モデル５３とを備えている。
【００３９】
上記モデルの作成に当たっては事前に要因分析を行なっている。すなわち、どのような要因でコモンレール６の燃料圧力が変化するか、どの要因が大きな影響を与えるかを調べ、要因を絞り込んでいった。その結果、エンジン回転数Ｎｅ、目標燃料圧力Ｐｃｒ及び目標燃料噴射量Ｑを把握すれば、目標燃料圧力Ｐｃｒを得るための燃料圧送タイミング（リリーフ弁の閉弁開始タイミング）ＰＣＶＴを精度良く制御できることを見出したものである。図４はエンジン回転数Ｎｅ、目標燃料圧力Ｐｃｒ及び目標燃料噴射量Ｑを種々に変化させたときの燃料圧送タイミングＰＣＶＴの実測値と予測値との関係を示すグラフである。実測値と予測値との間には大きな誤差はなく、相関係数が高い（０．９８６程度）ことがわかる。
【００４０】
この場合、エンジン回転数Ｎｅが要因となる理由は、燃料ポンプ８をエンジンのクランク軸で作動させ、ポンプの焼き付き防止のために燃料を隙間から洩らしているが、その洩れ量がエンジン回転数Ｎｅによって変化することにある。目標燃料圧力Ｐｃｒが要因となる理由は、燃料は非圧縮性ではあるが、コモンレール６の容積が一定であっても、高圧になるほど燃料質量が増大することにある。目標燃料噴射量Ｑが要因となる理由は、燃料噴射量が多くなるほどコモンレール６から逃げる燃料の量が多くなって圧力の降下代が大きくなり、多量に燃料を圧送する必要があることによる。
【００４１】
以上を踏まえ、動的モデル５１は、上記リリーフ弁によるコモンレール６への燃料の圧送タイミングＰＣＶＴ、燃料ポンプ８の回転数Ｎｐ、並びにインジェクタ５による燃料噴射量Ｑを変数としてコモンレール６の燃料圧力の予測値Ｐｃｅを求めるようにした。本実施形態の場合、ポンプ回転数Ｎｐはエンジン回転数Ｎｅに対応し、クランク角センサ１６を利用して求められる。動的モデル５１は次式で表される。
【００４２】
Ｐｃｅ＝ａ１×Ｎｐ（ｔ）＋ａ２×Ｎｐ（ｔ−１）＋ａ３×ＰＣＶＴ（ｔ）＋ａ４×ＰＣＶＴ（ｔ−１）ａ５×Ｑ（ｔ）＋ａ６×Ｑ（ｔ−１）
但し、（ｔ）は今回値、（ｔ−１）は前回値であることを意味する。
【００４３】
上記動的モデル５１では、図５に示すように、ポンプ回転数Ｎｐは乗算部５４に与えられるとともに、入力を１サンプル周期遅らせる遅延部（Ｕｎｉｔ　Ｄｅｌａｙ、以下同じ。）６１を介して乗算部５５に与えられる。圧送開始タイミングＰＣＶＴは乗算部５６に与えられるとともに、遅延部６２を介して乗算部５７に与えられる。燃料噴射量Ｑは乗算部５８に与えられるとともに、遅延部６３を介して乗算部５９に与えられる。乗算部５４〜５９にはそれぞれ上記係数ａ１〜ａ６が与えられ、各乗算部５４〜５９の出力値が加算部６０に与えられ、出力Ｐｃｅが得られる。
【００４４】
モデル同定部５２は、上記リリーフ弁によるコモンレール６への燃料の圧送開始タイミングＰＣＶＴ、燃料ポンプ８の回転数Ｎｐ、並びにインジェクタ５による燃料噴射量Ｑとに基づいて、上記動的モデル５１の出力値（燃料圧力の予測値）Ｐｃｅと燃圧センサ６ｂによって検出される実燃料圧力Ｐｃとの差（以下、予実差という。）が小さくなるように、上記逆モデル５３のための上記動的モデル５１のパラメータａ１〜ａ６を逐次調整して更新するものである。
【００４５】
そのために、モデル同定部５２は、図６に示すように同定アルゴリズム部６５及び逐次パラメータ変換部６６とを備えている。同定アルゴリズム部６５では、最急降下法を用い、パラメータａ１〜ａ６で決められる１つのベクトルが現在の方向からどのように変化すれば、上記予実差が小さくなるかを計算する。逐次パラメータ変換部６６では、同定アルゴリズム部６５の出力が遅延部６４を介して与えられ、上記ベクトルが動いたとき実際にパラメータａ１〜ａ６としてはどうなるかを計算する。
【００４６】
すなわち、図７に示すように、同定アルゴリズム部６５では、ポンプ回転数ＮｐがＦｃｎ（指定された式を当該入力に適用する。以下同じ。）６７に与えられるとともに（すなわち、（Ｎｐ（ｔ））２）、遅延部７３を介してＦｃｎ６８に与えられる（すなわち、（Ｎｐ（ｔ−１））２）。圧送開始タイミングＰＣＶＴはＦｃｎ６９に与えられるとともに（すなわち、（ＰＣＶＴ（ｔ））２）、遅延部７４を介してＦｃｎ７０に与えられる（すなわち、（ＰＣＶＴ（ｔ−１））２）。燃料噴射量ＱはＦｃｎ７１に与えられるとともに（すなわち、（Ｑ（ｔ））２）、遅延部７５を介してＦｃｎ７２に与えられる（すなわち、（Ｑ（ｔ−１））２）。Ｆｃｎ６７〜７２の出力は乗算部７６に与えられ、乗算部７６の出力と第１定数値発生部７７の出力とが比較演算部７８で比較され、該比較演算部７８の出力に応じてスイッチ８０において第２定数値発生部７９と上記乗算部７６の出力との間で出力が切り換えられる（パラメータの進み量の演算）。すなわち、乗算部７６の出力が第１定数値０になったとき、第２定数値発生部７９の第２定数値１０００がＯｕｔ１としてスイッチ８０から出力される。
【００４７】
そうして、上記予実差に対してゲイン乗算部８１でゲインｋが乗算され、上記スイッチ８０の出力Ｏｕｔ１とゲイン乗算部８１の出力ｉｎ２とが除算部８２に与えられ、除算値（ｉｎ２／Ｏｕｔ１）が逐次パラメータ変換部６６にＯｕｔ２として出力される。
【００４８】
図８に示すように、逐次パラメータ変換部６６では、ポンプ回転数Ｎｐが乗算部８４に与えられるとともに、遅延部９０を介して乗算部８５に与えられる。圧送開始タイミングＰＣＶＴは乗算部８６に与えられるとともに、遅延部９１を介して乗算部８７に与えられる。燃料噴射量Ｑは乗算部８８に与えられるとともに、遅延部９２を介して乗算部８９に与えられる。乗算部８４〜８９にはそれぞれ上記同定アルゴリズム部６５の出力が遅延部６４を介して与えられ、各乗算部８４〜８９の出力と遅延部９３〜９８で得られる前回値とが加算部９９〜１０４で加算されてパラメータａ１〜ａ６が生成され、該パラメータａ１〜ａ６が上述の動的モデル５１及び逆モデル５３に与えられて、パラメータの更新が行なわれる。
【００４９】
逆モデル５３は、インジェクタ５による目標燃料噴射量Ｑ、コモンレール６の目標燃料圧力Ｐｃｒ、並びに燃料ポンプ８の回転数Ｎｐに基づいて、上記リリーフ弁によるコモンレール６への燃料の圧送開始タイミングＰＣＶ−ＦＦを求めるものである。
【００５０】
すなわち、図９に示すように、モデル同定部５２で得られたモデルパラメータのベクトルはＤｅｍｕｘ１０９において複数の出力信号（スカラ項ａ１〜ａ５）に分解される。そうして、ポンプ回転数Ｎｐ、目標燃料圧力Ｐｃｒ、目標燃料噴射量Ｑ及びＤｅｍｕｘ１０９の出力信号が逆変換部（［Ｐｃｅ］−１）１０５に与えられ、圧送開始タイミングＰＣＶ−ＦＦが求められる。
【００５１】
次に図１０に示すフローに基づいてコモンレール圧制御を説明する。コモンレール圧制御は各気筒毎に行なわれるものであり、スタート後のステップＳ１でエンジン回転数、クランク角度、ポンプ回転数Ｎｐ、燃料圧力Ｐｃ等のデータが入力され、続くステップＳ２でクランク角度ＣＡはＡＴＤＣ（圧縮行程上死点後）９０゜ＣＡか否かが判別される。９０゜ＣＡであれば、ステップＳ３に進んでエンジン運転状態に応じて定まる主燃料噴射量及び副燃料噴射量（後噴射量）とに基づいて目標燃料噴射量（主噴射量と副噴射量との和）Ｑを設定する。続くステップＳ４ではエンジン運転状態に応じてコモンレール６の目標燃料圧力Ｐｃｒを設定する。
【００５２】
続くステップＳ５ではリリーフ弁を閉とする時期を制御するためのフィードフォワード制御量ＰＣＶ−ＦＦを上述の逆モデルにより目標燃料噴射量Ｑ、目標燃料圧力Ｐｃｒ及びポンプ回転数Ｎｐに基づいて設定する。また、ステップＳ６では、リリーフ弁を閉とする時期を制御するためのフィードバック制御量ＰＣＶ−ＦＢを上述のＰＩ制御により実燃料圧力Ｐｃと目標燃料圧力Ｐｃｒとの圧力差Ｅｒｒｏｒに基づいて設定する。
【００５３】
続くステップＳ７でフィードフォワード制御量ＰＣＶ−ＦＦにフィードバック制御量ＰＣＶ−ＦＢを加算して最終制御量ＰＣＶＴを算出する。続くステップＳ８で最終制御量ＰＣＶＴに基づいてリリーフ弁の閉弁時期になったことが判別されると、ステップＳ９に進んでその閉弁を行なう。これにより、燃料ポンプ８による燃料がコモンレール６に供給され、コモンレール圧Ｐｃが目標圧Ｐｃｒに上昇していく。続くステップＳ１０でクランク角が圧縮上死点後の所定角度（１８０゜直前）に達したことが判別されると、ステップＳ１１に進んでリリーフ弁を開く。これにより、コモンレール６への燃料の供給が停止される。なお、リリーフ弁は、これを開いても、コモンレール６及び燃料ポンプ８の燃料は燃料タンク１０へは戻らず、次回のコモンレール圧の上昇のために燃料タンク１０の燃料が燃料ポンプ８へ供給されるように構成されている。
【００５４】
本実施形態では、図１１に示すように、圧縮行程上死点付近の主燃料噴射として多段噴射を採用している。同図に示すように主燃料噴射が行われると、各噴射段毎にコモンレール６の燃料圧力Ｐｃが低下していくとともに、コモンレール６内にコモンレール圧の脈動を生じて収束する。後噴射が行なわれると燃料圧力Ｐｃがさらに低下し、また、この後噴射に伴って燃料圧力Ｐｃの脈動を生じ、やがて収束する。ＡＴＤＣ９０゜ＣＡになると、リリーフ弁の閉時期を制御するための制御量ＰＣＶＴ（フィードフォワード制御量ＰＣＶ−ＦＦ，フィードバック制御量ＰＣＶ−ＦＢ）が求められ、該制御量ＰＣＶＴに基づいてリリーフ弁が閉じられる。これにより、燃料ポンプ８による燃料がコモンレール６に供給され、コモンレール圧Ｐｃが目標圧Ｐｃｒに上昇していく。クランク角が圧縮上死点後の１８０゜直前になると、リリーフ弁が開かれる。
【００５５】
以上のように、本発明によれば、コモンレール６の燃料圧力Ｐｃを予測する動的モデルを設定し、その逆モデルにより、目標燃料圧力Ｐｃｒにするための上記リリーフ弁の閉弁時期に関するフィードフォワード制御量ＰＣＶ−ＦＦを求めるようにしたから、コモンレール６の燃料圧力Ｐｃをエンジン運転状態の変化に応じた目標値の変更に対して応答性よく制御することができ、オーバーシュートも避けられる。特に上記動的モデルは変数が燃料の圧送タイミング（リリーフ弁の閉弁開始タイミング）ＰＣＶＴ、ポンプ回転数Ｎｐ及び燃料噴射量Ｑの３つであるから、その設定が容易であり、信頼性も担保される。また、上記フィードフォワード制御に加えてフィードバック制御により上記圧送タイミングを補正するようにしたから、上記フィードフォワード制御による過渡的な燃料圧力のずれを補償することができ、燃料圧力制御の精度が高まる。
【００５６】
そうして、上記動的モデルによって上記燃料圧力の予測値を求め、この予測値と圧力センサ６ｂによる実燃料圧力との差が小さくなるように、モデルパラメータを逐次調整して更新するようにしたから、実際のハードウェア（燃料ポンプ、調整弁、コモンレール等）の性能に機体差バラツキがあっても、個々のハードウェアの特性に相応するモデルが作られていくことになり、機体差バラツキによる制御不適合の問題はなくなる。また、ハードウェアの経年変化に対しても、その変化に対応してモデルが変化していくことになり、燃料圧力制御の精度が悪化することが避けられる。また、動的モデルの変数として今回値だけでなく前回値をも採用しているから、過渡時の燃料圧力の制御精度が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジン制御装置の全体構成図。
【図２】同実施形態に係る燃料圧力制御の構成を示すブロック図。
【図３】同制御におけるフィードバック制御の構成を示すブロック図。
【図４】エンジン回転数、目標燃料圧力及び目標燃料噴射量を種々に変化させたときの燃料圧送タイミングＰＣＶＴの実測値と予測値との関係を示すグラフ図。
【図５】同制御における動的モデルの構成を示すブロック図。
【図６】同制御におけるモデル同定部の構成を示すブロック図。
【図７】同モデル同定部の同定アルゴリズムの構成を示すブロック図。
【図８】同モデル同定部の逐次パラメータ変換部の構成を示すブロック図。
【図９】同制御における逆モデルの構成を示すブロック図。
【図１０】同制御のフローを示す図。
【図１１】同制御のタイムチャート図。
【符号の説明】
Ａ　エンジンの制御装置
１　ディーゼルエンジン
２　気筒
４　燃焼室
５　インジェクタ（燃料噴射弁）
６　コモンレール（蓄圧手段）
６ｂ　燃料圧力センサ（検出手段）
８　燃料ポンプ
４０　ＥＣＵ
【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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