(57)【要約】【課題】  高圧ポンプの最小吐出流量が零を超える所定回転数域であっても、蓄圧室内の燃圧が過度に上昇することを防止する燃料噴射制御装置を得る。【解決手段】  機関運転状態に応じた目標空燃比となる基本燃料噴射流量を演算して燃料噴射弁を駆動制御する燃料噴射弁制御手段１０１と、蓄圧室内の燃圧を検出する燃圧センサ６１と、高圧ポンプから蓄圧室へ供給される燃料量を制御する吐出量制御弁１０と、蓄圧室内の燃圧が目標燃圧に一致するように吐出量制御弁を制御する燃圧制御手段１０５を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、機関の回転数が、高圧ポンプの最小吐出流量が零を超えることが予想される所定回転数域にあって、かつ、目標燃圧よりも蓄圧室内の燃圧の方が高くなった状態のときに、基本燃料噴射流量を増量する燃料増量補正手段１０２を設けたもの。【選択図】図１
2005325714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、機関運転状態に応じた目標空燃比となる基本燃料噴射流量を演算して前記燃料噴射弁を駆動制御する燃料噴射弁制御手段と、前記燃料噴射弁に接続され高圧の燃料を蓄える蓄圧室と、前記蓄圧室内の燃圧を検出する燃圧センサと、燃料タンクから移送される燃料を加圧室内で加圧して前記蓄圧室へ高圧の燃料を供給する高圧ポンプと、前記高圧ポンプから前記蓄圧室へ供給される燃料吐出流量を制御するための吐出流量制御弁と、前記燃圧センサにより検出された前記蓄圧室内の燃圧が予め設定された目標燃圧に一致するように前記吐出流量制御弁をフィードバック制御する燃圧制御手段と、を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関の回転数が、前記高圧ポンプの最小吐出流量が零を超えることが予想される予め設定した所定回転数域にあって、かつ、前記目標燃圧よりも前記蓄圧室内の燃圧の方が高くなった状態のときに、前記燃料噴射制御手段に増量指令を与え、前記基本燃料噴射流量を増量する燃料増量補正手段を設けたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記燃料増量補正手段は、前記高圧ポンプの最小吐出流量よりも前記基本燃料噴射流量の方が少なくなった状態のときに、前記基本燃料噴射流量を増量することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記燃料増量補正手段による増量値は、前記高圧ポンプの最小吐出流量と前記基本燃料噴射流量との差分を最小値として設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記燃料増量補正手段による増量は、予め空燃比のリッチ化可能なリッチ限界空燃比を定めておき、空燃比が前記リッチ限界空燃比よりもリッチにならないように前記基本燃料噴射流量の最大増量値を制限することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記燃料増量補正手段により前記基本燃料噴射流量を増量したときの点火時期は、前記燃料増量補正手段により前記基本燃料噴射流量が増量されなかったときと同等の機関発生トルクが得られるような点火時期へ変更するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
機関の排気管に配設された触媒の温度を検出する触媒温度検出手段を備え、検出された触媒の温度が予め設定した所定温度を超えたときは、前記燃料増量補正手段による前記基本燃料噴射流量の増量を禁止することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、特に、蓄圧室の燃圧を高圧の目標燃圧に制御しつつ、機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、蓄圧室内の燃圧が燃焼状態にとって最適の高圧値となるように制御しつつ、燃焼室内に燃料を直接噴射する内燃機関が実用化されており、この種の内燃機関における燃料供給系の構成の一例を、図４を用いて説明する。
図４において、高圧ポンプ２０は、燃料を高圧に加圧するためのものであり、シリンダ２１と、同シリンダ２１内で往復動するプランジャ２２と、シリンダ２１の内周壁面およびプランジャ２２の上端面により区画形成された加圧室２３とを備えている。プランジャ２２の下端は、機関のカムシャフト２４に設けられたカム２５に圧接され、カムシャフト２４の回転に伴ってカム２５が回転することにより、プランジャ２２がシリンダ２１内を往復動して加圧室２３内の容積が変化する。
また、加圧室２３の上流に接続された流入通路３０は、低圧ポンプ３１を介して燃料タンク３２に接続されており、低圧ポンプ３１は、燃料タンク３２の燃料を吸入して吐出し、低圧ポンプ３１から吐出された燃料は、低圧プレッシャレギュレータ３３によって所定の低圧値に調整された後、逆止弁３４を通じてプランジャ２２がシリンダ２１内で下動する際に加圧室２３内に導入される。
一方、加圧室２３の下流に接続された供給通路３５は、逆止弁３６を介して蓄圧室５０に接続されており、この蓄圧室５０は、加圧室２３から吐出された高圧の燃料を保持すると共に、燃料噴射弁５１に分配する。また、逆止弁３６は蓄圧室５０から加圧室２３への燃料の逆流を規制するためのものである。
【０００３】
蓄圧室５０に接続されたリリーフ弁３７は、所定の開弁圧以上で開弁する常閉弁であり、蓄圧室５０内の燃圧が同開弁圧以上に上昇しようとしたときに開弁し、蓄圧室５０内の燃料がリリーフ通路３８を通じて燃料タンク３２に戻され、蓄圧室５０内の燃圧が過大になることが防止される。
【０００４】
供給通路３５と、スピル通路３９との間に設けられた吐出流量制御弁１０は、例えば、常開式の電磁弁である。プランジャ２２がシリンダ２１内で上動する際、吐出流量制御弁１０が開弁制御されている間は、加圧室２３から供給通路３５へ吐出された燃料がスピル通路３９から流入通路３０へ戻され、蓄圧室５０には高圧の燃料が供給されない。
そして、プランジャ２２がシリンダ２１内で上動中の所定タイミングで吐出流量制御弁１０を閉弁した後は、加圧室２３から供給通路３５へ吐出された加圧燃料が、逆止弁３６を通じて蓄圧室５０へ供給される。
【０００５】
電子制御ユニットであるＥＣＵ６０には、エンジン４０の回転数を検出する回転速度センサ６２、アクセルペダル６３の踏込量を検出するアクセルポジションセンサ６４、などの検出信号が入力され、これらの機関運転情報に基づいて目標燃圧ＰＯを決定し、蓄圧室５０内の燃圧を検出する燃圧センサ６１により検出された燃圧ＰＲが、目標燃圧ＰＯに一致するように、吐出流量制御弁１０の開閉タイミングがフィードバック制御される。
また、ＥＣＵ６０は、例えば、エアーフローセンサ６５の検出する吸入空気流量、回転速度センサ６２の検出する機関回転数、燃圧センサ６１の検出する蓄圧室５０内の燃圧などに基づき、排気管に配設された空燃比センサ６６の検出する空燃比が目標空燃比となる基本燃料噴射流量を演算して、燃料噴射弁５１を駆動制御している。
【０００６】
次に、図５を用いて、吐出流量制御弁１０の内部構造の一例を説明する。
スピル弁プランジャ１１の一端には、該スピル弁プランジャ１１と連動するスピルバルブ１２が接続されており、スピル弁プランジャ１１のもう一方の一端には、スプリング１３が接続されている。ソレノイド１４が非通電の場合、スピルプランジャ１１と連動するスピルバルブ１２は、スプリング１３のスプリング力によって下方に押し下げられ、供給通路３５とスピル通路３９とが連通された開弁状態となっている。（図５（ａ））
一方、ＥＣＵ６０によってソレノイド１４が通電されると、ソレノイド１４の発生する電磁力が，スプリング１３のスプリング力に打ち勝ってスピルプランジャ１１を上方に吸引する。その結果、スピルプランジャ１１と連動するスピルバルブ１２も上方に引き上げられ、供給通路３５とスピル通路３９とが遮断された閉弁状態となる。（図５（ｂ））
【０００７】
次に、図６を用いて、吐出流量制御弁１０の動作と、高圧ポンプ２０から蓄圧室５０へ供給される燃料量の関係を説明する。
高圧ポンプ２０のプランジャ２２は、エンジン４０のカム２５の回転に連動して最小リフト位置と最大リフト位置の間で上下動を繰り返す。そして、前述したように、プランジャ２２が最大リフト位置から最小リフト位置に下動する燃料吸入行程において、吸入通路３０から高圧ポンプ２０の加圧室２３内に燃料が吸入される。
プランジャ２２が最小リフト位置から最大リフト位置に上動する燃料吐出行程においては、ソレノイド１４が非通電の場合は、吐出流量制御弁１０が開弁状態となっており、高圧ポンプ２０から吐出された燃料は、供給通路３５からスピル通路３９を通って流入通路３０へ戻されて燃料が蓄圧室５０へ供給されない。また、所定のタイミングでソレノイド１４が通電されると、吐出流量制御弁１０が閉弁状態となって供給通路３５とスピル通路３９とが遮断され、それ以降にプランジャ２２が上動する間に加圧室２３から供給通路３５へ吐出された燃料は、蓄圧室５０へ供給される。
【０００８】
前述の動作より、高圧ポンプ２０の吐出する燃料のうちの一部を蓄圧室５０へ供給するには、図６の〔１〕部分吐出制御の期間Ｔａに示すように、燃料吐出行程の途中からソレノイド１４の通電を行う。すると、ソレノイド１４が通電されている期間Ｔａの間に、加圧室２３から供給通路３５へ吐出された燃料（斜線部Ａ）のみが蓄圧室５０へ供給される。
【０００９】
また、高圧ポンプ２０の吐出する燃料の全てを蓄圧室５０へ供給するには、図６の〔２〕１００％吐出制御の期間Ｔｂに示すように、燃料吐出行程の最初からソレノイド１４の通電を行う。すると、ソレノイド１４が通電されている期間Ｔｂの間に加圧室２３から供給通路３５へ吐出された燃料（斜線部Ｂ）、すなわち、高圧ポンプ２０の吐出可能な最大量の燃料が蓄圧室５０へ供給される。
【００１０】
逆に、蓄圧室５０へ供給する燃料を零にするには、図６の〔３〕０％吐出制御（但しＮＥ＜Ｎｍ）の期間に示すように、燃料吐出行程の最初から最後までソレノイド１４を非通電とする。すると、高圧ポンプ２０の吐出する燃料の全てが、スピル通路３９を通って流入通路３０へ戻されて蓄圧室５０へは供給されなくなる。
【００１１】
次に、高圧ポンプ２０の吐出流量特性を図７で説明する。
図７において、横軸は機関回転数ＮＥであり、エンジン４０のカムシャフト２４に連動して高圧ポンプ２０が駆動される場合には、通常、高圧ポンプ２０の回転数ＮＰと機関回転数ＮＥとは、ＮＰ＝ＮＥ÷２の関係にある。
また、縦軸は高圧ポンプ２０の燃料吐出流量ＱＰであり、機関回転数ＮＥに対する高圧ポンプ２０の吐出可能な最大吐出流量は、図７の一点鎖線で示される１００％吐出制御時の流量となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
機関回転数ＮＥに対する高圧ポンプ２０の最小吐出流量は、図７の実線で示されるように、機関回転数ＮＥに関わらず零になるように設計されるが、実際の最小吐出流量にあっては、図７の破線で示される０％吐出制御時の流量となる事態が考えられる。
すなわち、機関回転数ＮＥがＮｍ以下のときの最小吐出流量は、設計通りの零に制御できるが、機関回転数ＮＥがＮｍ以上の高回転数域になると、最小吐出流量が零より増えて、例えば、機関回転数ＮＥがＮｎ（＞Ｎｍ）のときには、最低でも最小吐出流量ＱＰ＝ｑｎが吐出されてしまう。以下に、この原因を説明する。
【００１３】
蓄圧室５０へ供給する燃料を零にしたい場合、前述したように燃料吐出行程の最初から最後までの間、ソレノイド１４は非通電であり、スピルバルブ１２は、スプリング１３のスプリング力によって下方に押し下げられた状態にある（図５（ａ））。
このとき、加圧室２３から供給通路３５へ吐出された燃料は，開弁状態にあるスピルバルブ１２を通ってスピル通路３９へと流れ込むが、機関回転数ＮＥが速くなるにつれてスピルバルブ１２を通過する燃料の流速も早くなり，供給通路３５内に発生する最大圧力が次第に高くなる。
供給通路３５内の最大圧力が高くなりすぎると、高圧ポンプ２０の吐出する燃料の一部がスピル通路３９に流れ込まずに蓄圧室５０側へ流出する。また、最悪の場合、供給通路３５内の圧力が，スピルバルブ１２を押し下げているスプリング１３のスプリング力に勝ってスピルバルブ１２が押し上げられ、ソレノイド１４が非通電にも関わらず吐出流量制御弁１０が閉弁状態となる。このようにソレノイド１４が非通電にも関わらず吐出流量制御弁１０が自閉してしまった場合、図６の〔４〕０％吐出制御（但しＮＥ≧Ｎｍ）の期間に示すように、ソレノイド１４が非通電にも関わらず、吐出流量制御弁１０の自閉期間の吐出燃料（図６の斜線部Ｃ）が、蓄圧室５０へ不要に供給される恐れがある。
【００１４】
前述の不具合を改善する方策としては、スピルバルブ１２の燃料通路面積を拡大して供給通路３５内に発生する最大圧力を低減することが考えられるが、吐出流量制御弁１０の改造を伴うためコストアップとなる。また、スプリング１３のスプリング力を上げて吐出流量制御弁１０のスピルバルブ１２を自閉しないようにさせることも考えられるが、その弊害として、通常制御時のスピルバルブ１２の閉弁応答性が低下し、燃圧制御性が悪化することが懸念される。また、前記方策を実施したとしても、燃料に含まれる不純物がスピルバルブ１２の周辺に堆積して通路面積が狭くなってきたり、経年変化によってスプリング１３のスプリング力が低下したときにも同様の不具合が再発するものと考えられる。
【００１５】
上述の不具合が機関へ与える影響を図８のタイムチャートで説明する。
図８は、機関回転数ＮＥ＝Ｎｎ（＞Ｎｍ）で高負荷定常運転（燃料噴射流量＝ｑｆ）している状態から、所定量だけアクセルを戻したときの各種状態量の変化を示している。
図８の時刻ｔ１までは、アクセルペダル６３の踏込量ａｐ１（一定値）に応じた一定の吸入空気流量ｑａ１が機関へ吸気されており、吸入空気流量ｑａ１に応じた実線で示される燃料噴射流量ｑｆが燃料噴射弁５１より噴射されて、機関回転数ＮＥ＝Ｎｎで定常運転されている。このとき、料噴射流量ｑｆと等しいポンプ吐出流量が、高圧ポンプ２０より吐出されて蓄圧室５０へ供給されており、蓄圧室５０内の燃圧ＰＲは目標燃圧ＰＯと一致している。
【００１６】
時刻ｔ１にてアクセルペダル６３の踏込量がａｐ１からａｐ２（＜ａｐ１）に戻されると、吸入空気流量がｑａ１から減少することに応じて燃料噴射流量もｑｆから減少する。その結果、機関の発生トルクが低下して機関回転数ＮＥも次第に低下するが、前記吸入空気流量の低下速度に比べると機関の運動慣性により機関回転数ＮＥの低下速度は緩慢である。
【００１７】
時刻ｔ２を過ぎると吸入空気流量の減少に応じて燃料噴射流量がｑｎ以下に低下する。このとき、機関回転数ＮＥは若干低下しているものの、ほとんどＮｎに近い回転数のままのため、破線で示される高圧ポンプ２０の吐出流量は、機関回転数が略Ｎｎのときの最小吐出流量である略ｑｎ以下にさがらない。その結果、高圧ポンプ２０の吐出流量よりも燃料噴射流量の方が少なくなり、蓄圧室５０内の燃圧ＰＲが目標燃圧ＰＯに反して上昇を始める。ここで、蓄圧室５０内の燃圧ＰＲが上昇する理由は、蓄圧室５０内の燃料を消費する燃料噴射流量よりも、蓄圧室５０内へ燃料を供給する高圧ポンプ２０の燃料吐出流量の方が多くなったことで、蓄圧室５０内の燃料充填量が増加するためである。
【００１８】
時刻ｔ３になると、機関回転数ＮＥの低下により、ようやく燃料噴射流量よりも高圧ポンプ２０の最小吐出流量の方が少なくなって蓄圧室５０内の燃料の増加が止まる。
そして、時刻ｔ３以降は、燃料噴射流量よりも高圧ポンプ２０の最小吐出流量のほうが少なくなるように制御可能となるため、蓄圧室５０内の燃料量が減少を始めて燃圧ＰＲも低下を始める。なお、時刻ｔ４以降では機関回転数ＮＥ＜Ｎｍとなるため、高圧ポンプ２０の最小吐出流量を零に制御可能となって、蓄圧室５０内の燃圧ＰＲは目標燃圧ＰＯに低下していく。
【００１９】
このように、高圧ポンプ２０の吐出流量が燃料噴射流量よりも多くなって燃圧ＰＲが上昇し、目標燃圧ＰＯに一致しない状態にあっては、機関にとって最適な燃焼状態が得られなくなって排ガスの悪化を招いたり、燃圧ＰＲが高くなりすぎて燃料噴射弁５１が所定の応答性で駆動できなくなり、最悪の場合、エンストすることが懸念される。
かかる懸念を解消するための方策として、例えば、特開２０００−３０３８８３号公報
（以下特許文献１と称す。）に示されるものがある。
この特許文献１においては、前記図４で説明したリリーフ弁３７の代わりに、ＥＣＵ６０によって開閉制御可能な電磁放圧弁を採用し、燃圧ＰＲを下げたいときに該電磁放圧弁を開弁制御することが提案されている。しかしながら、このような従来装置においては、電磁放圧弁の制御システムが必要となりコストアップを招く。
【００２０】
【特許文献１】特開２０００−３０３８８３号公報
【００２１】
この発明は、上述のような従来装置の問題点に鑑みなされたものであって、高圧ポンプの最小吐出流量が零を超える所定回転数域であっても、蓄圧室内の燃圧が過度に上昇することを防止して、排ガスの悪化や、燃料噴射弁の応答性の低下に起因するエンストの発生を防止する内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【００２２】
また、この発明は、高圧ポンプの最小吐出流量が零を超える所定回転数域であっても、安定した燃焼状態が維持できる空燃比を確保しつつ、蓄圧室内の燃圧が過度に上昇することを防止して、排ガスの悪化や、エンストの発生を防止する内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
（１）  この発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、機関運転状態に応じた目標空燃比となる基本燃料噴射流量を演算して前記燃料噴射弁を駆動制御する燃料噴射弁制御手段と、前記燃料噴射弁に接続され高圧の燃料を蓄える蓄圧室と、前記蓄圧室内の燃圧を検出する燃圧センサと、燃料タンクから移送される燃料を加圧室内で加圧して前記蓄圧室へ高圧の燃料を供給する高圧ポンプと、前記高圧ポンプから前記蓄圧室へ供給される燃料吐出流量を制御するための吐出流量制御弁と、前記燃圧センサにより検出された前記蓄圧室内の燃圧が予め設定された目標燃圧に一致するように前記吐出流量制御弁をフィードバック制御する燃圧制御手段と、を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関の回転数が、前記高圧ポンプの最小吐出流量が零を超えることが予想される予め設定した所定回転数域にあって、かつ、前記目標燃圧よりも前記蓄圧室内の燃圧の方が高くなった状態のときに、前記燃料噴射制御手段に増量指令を与え、前記基本燃料噴射流量を増量する燃料増量補正手段を設けたものである。
【００２４】
（２）  また、前記（１）の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料増量補正手段は、前記高圧ポンプの最小吐出流量よりも前記基本燃料噴射流量の方が少なくなった状態のときに、前記基本燃料噴射流量を増量するようにしたものである。
【００２５】
（３）  また、この発明は、前記（１）または（２）の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料増量補正手段による増量値は、前記高圧ポンプの最小吐出流量と前記基本燃料噴射流量との差分を最小値として設定するようにしたものである。
【００２６】
（４）  また、この発明は、前記（１）〜（３）のいずれかの内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料増量補正手段による増量は、予め空燃比のリッチ化可能なリッチ限界空燃比を定めておき、空燃比が前記リッチ限界空燃比よりもリッチにならないように前記基本燃料噴射流量の最大増量値を制限するようにしたものである。
【００２７】
（５）  また、この発明は、前記（１）〜（４）のいずれかの内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料増量補正手段により前記基本燃料噴射流量を増量したときの点火時期は、前記燃料増量補正手段により前記基本燃料噴射流量が増量されなかったときと同等の機関発生トルクが得られるような点火時期へ変更するようにしたものである。
【００２８】
（６）  また、この発明は、前記（１）〜（５）のいずれかの内燃機関の燃料噴射制御装置において、機関の排気管に配設された触媒の温度を検出する触媒温度検出手段を備え、検出された触媒の温度が予め設定した所定温度を超えたときは、前記燃料増量補正手段による前記基本燃料噴射流量の増量を禁止するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２９】
この発明の、内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、高圧ポンプの最小吐出流量が零を超える所定回転数域であっても、蓄圧室内の燃圧が過度に上昇することを防止して、排ガスの悪化や、燃料噴射弁の応答性の低下に起因するエンストの発生を防止することができる。
【００３０】
また、この発明によれば、高圧ポンプの最小吐出流量が零を超える所定回転数域であっても、安定した燃焼状態が維持できる空燃比を確保しつつ、蓄圧室内の燃圧が過度に上昇することを防止して、排ガスの悪化や、エンストの発生を防止する内燃機関の燃料噴射制御装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
実施の形態１．
この発明が適用される内燃機関の燃料噴射制御装置は、基本的には前述した図４の燃料供給系構成図がそのまま適用可能であるため、ここでの詳細説明は省略する。
以下、この発明の実施の形態１における燃料噴射制御装置の、電子制御ユニットであるＥＣＵ６０の構成を図１のブロック図で説明する。
図１において、燃料噴射弁制御手段１０１は、エアーフローセンサ６５の検出する吸入空気流量、回転速度センサ６２の検出する機関回転数ＮＥ、燃圧センサ６１の検出する蓄圧室５０内の燃圧ＰＲ、といった機関運転状態に基づき、排気管に配設された空燃比センサ６６の検出する空燃比が、予め設定された目標空燃比となるような基本燃料噴射流量Ｑｂａｓｅを演算して燃料噴射弁５１を駆動制御する。
【００３２】
燃圧制御手段１０５は、回転速度センサ６２の検出する機関回転数、アクセルポジションセンサ６４の検出するアクセルペダル６３の踏込量といった機関運転状態に基づいて、目標燃圧ＰＯを決定すると共に、燃圧センサ６１の検出する蓄圧室５０内の燃圧ＰＲが、前記目標燃圧ＰＯに一致するように吐出流量制御弁１０の開閉タイミングをフィードバック制御する。
【００３３】
燃料増量補正手段１０２は、回転速度センサ６２の検出する機関回転数ＮＥが入力され、高圧ポンプの最小吐出流量が零を超えると予想される所定回転数域（ＮＥ≧Ｎｍ）で運転中か否かを判定する。また、ＥＣＵ６０のメモリに記憶された最小吐出流量特性（図７）により、機関回転数ＮＥで定まる高圧ポンプ２０の最小吐出流量を読み込む。
一方、燃料噴射制御手段１０１からは、基本燃料噴射流量Ｑｂａｓｅが入力され、該基本燃料噴射流量Ｑｂａｓｅが、前記高圧ポンプ２０の最小吐出流量よりも少ないか否かを判定する。また、燃圧センサ６１の検出する燃圧ＰＲと、燃圧制御手段１０５により演算された目標燃圧ＰＯとを比較し、目標燃圧ＰＯよりも燃圧ＰＲの方が高くなった状態にあるか否かを判定する。
【００３４】
ここで、機関回転数ＮＥが、高圧ポンプの最小吐出流量が零を超えると予想される所定回転数域（ＮＥ≧Ｎｍ）であって、かつ、基本燃料噴射流量Ｑｂａｓｅが高圧ポンプ２０の最小吐出流量よりも少なく、かつ、目標燃圧ＰＯよりも前記蓄圧室５０内の燃圧ＰＲの方が高くなった状態であるときは、燃料噴射制御手段１０１に対して、基本燃料噴射流量Ｑｂａｓｅを所定量Ｑａｄｄだけ増量するように指令する。
燃料噴射制御手段１０１は、この指令にもとづいて、基本燃料噴射流量Ｑｂａｓｅを所定量Ｑａｄｄだけ増量して最終噴射流量Ｑｆｉｎ＝（Ｑｂａｓｅ＋Ｑａｄｄ）で燃料噴射弁５１を駆動制御する。
【００３５】
なお、燃料増量補正手段１０２による増量値Ｑａｄｄは、例えば、高圧ポンプ２０の最小吐出流量と基本燃料噴射流量Ｑｂａｓｅとの差分を最小値として設定する。
また、機関運転状態毎に予め空燃比のリッチ化可能なリッチ限界空燃比を定めておき、空燃比が該リッチ限界空燃比よりもリッチにならない最大噴射流量Ｑｌｔｄで制限された最終噴射流量Ｑｆｉｎが、燃料噴射弁制御手段１０１へ指令される。
【００３６】
また、燃料増量補正手段１０２は、燃料噴射弁制御手段１０１へ最終噴射流量Ｑｆｉｎを指令すると共に、基本燃料噴射流量が増量されなかったときとほぼ同等の機関発生トルクが得られるように、点火時期制御手段１０３に対し点火時期の変更指令を出し、該指令された点火時期で点火コイル１０４が駆動される。
【００３７】
また、燃料増量補正手段１０２には、機関の排気管に配設された排気温度センサ６７の検出する排気温度ＴＥが入力され、該排気温度ＴＥを基に触媒温度を推定し、推定した該触媒温度が所定温度を超えたときには前述の増量制御を禁止する。
なお、この実施の形態１においては、排気温度ＴＥを直接検出する排気温度センサ６７を用いて触媒温度を推定する例を示したが、機関運転状態毎の触媒温度を実験的に計測しておき、実験で得た該触媒温度を予めＥＣＵのメモリへ記憶させて推定触媒温度として用いるようにしても良い。
【００３８】
次に、燃料増量補正手段１０２の制御動作を、図２のフローチャートで説明する。
先ず、ステップＳ１０１で、回転速度センサ６２の検出する機関回転数ＮＥ、燃圧センサ６１の検出する蓄圧室５０内の燃圧ＰＲ、排気温度センサ６７の検出する排気温度ＴＥ等、各種機関運転状態を読み込み、ステップＳ１０２で、燃料噴射制御手段１０１が演算した基本燃料噴射流量Ｑｂａｓｅを読み込み、ステップＳ１０３で、燃圧制御手段１０５が決定した目標燃圧ＰＯを読み込んで、ステップＳ１０４へ進む。
【００３９】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０１で読み込んだ機関回転数ＮＥと、高圧ポンプの最小吐出流量が零を超えることが予想される所定回転数Ｎｍとを比較する。
【００４０】
ステップＳ１０４においてＮＯ判定（機関回転数ＮＥ＜所定回転数Ｎｍ）の場合は、ステップＳ１１３へ進む。ステップＳ１１３では、直前に増量制御が実施されていたか否かを判定するが、今はＮＯ判定（直前に増量制御は実施されていなかった）として、ステップＳ１１５へ進んで、燃料噴射弁５１を駆動制御する最終噴射流量ＱｆｉｎにＱｂａｓｅをセットし、次のステップＳ１１６へ進んで通常時の点火時時期マップから点火時期を検索してステップＳ１１１へ進む。そして、ステップＳ１１１では、ステップＳ１１５にてセットされた最終噴射流量Ｑｆｉｎ＝Ｑｂａｓｅにて燃料噴射弁５１が駆動制御され、次のステップ１１２では、ステップＳ１１６にて検索された通常時の点火時期にて点火コイル１０４が駆動制御されて処理を抜ける。
【００４１】
一方、ステップＳ１０４においてＹＥＳ判定（機関回転数ＮＥ≧所定回転数Ｎｍ）の場合は、ステップＳ１０４からステップＳ１０５へ進む。
ステップＳ１０５では、ステップＳ１０１で読み込んだ機関回転数ＮＥと、図７の吐出流量特性とから現時点での高圧ポンプ２０の最小吐出流量ｑｎを演算し、ステップＳ１０２にて読み込んだ基本燃料噴射流量Ｑｂａｓｅと、最小吐出流量ｑｎとを比較する。
【００４２】
ステップＳ１０５においてＮＯ判定（基本燃料噴射流量Ｑｂａｓｅ＞高圧ポンプ２０の最小吐出流量ｑｎ）の場合は、ステップＳ１１３へ進む。ステップＳ１１３では、直前に増量制御が実施されていたか否かを判定するが、今はＮＯ判定（直前に増量制御は実施されていなかった）として、ステップＳ１１５へ進んで、燃料噴射弁５１を駆動制御する最終噴射流量ＱｆｉｎにＱｂａｓｅをセットし、次のステップＳ１１６へ進んで、通常時の点火時期マップから点火時期を検索してステップＳ１１１へ進む。そして、ステップＳ１１１では、ステップＳ１１５にてセットされた最終噴射流量Ｑｆｉｎ＝Ｑｂａｓｅにて燃料噴射弁５１が駆動制御され、次のステップ１１２では、ステップＳ１１６にて検索された通常時の点火時期にて点火コイル１０４が駆動制御されて処理を抜ける。
【００４３】
一方、ステップＳ１０５においてＹＥＳ判定（基本燃料噴射流量Ｑｂａｓｅ＞高圧ポンプ２０の最小吐出流量ｑｎ）の場合は、ステップＳ１０５からステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０６では、ステップＳ１０１にて読み込んだ燃圧センサ６１の検出する蓄圧室５０内の燃圧ＰＲとステップＳ１０３で読み込んだ目標燃圧ＰＯとの燃圧偏差（燃圧ＰＲ−目標燃圧ＰＯ）と、所定値△Ｐとを比較する。
【００４４】
ステップＳ１０６においてＮＯ判定（燃圧ＰＲ−目標燃圧ＰＯ≦所定値△Ｐ）の場合は、ステップＳ１１３へ進む。ステップＳ１１３では直前に増量制御が実施されていたか否かを判定するが、今はＮＯ判定（直前に増量制御は実施されていなかった）として、ステップＳ１１５へ進んで燃料噴射弁５１を駆動制御する最終噴射流量ＱｆｉｎにＱｂａｓｅをセットし、次のステップＳ１１６へ進んで通常時の点火時期マップから点火時期を検索してステップＳ１１１へ進む。そして、ステップＳ１１１では、ステップＳ１１５にてセットされた最終噴射流量Ｑｆｉｎ＝Ｑｂａｓｅにて燃料噴射弁５１が駆動制御され、次のステップ１１２では、ステップＳ１１６にて検索された通常時の点火時期にて点火コイル１０４が駆動制御されて処理を抜ける。
【００４５】
一方、ステップＳ１０６においてＹＥＳ判定（燃圧ＰＲ−目標燃圧ＰＯ＞所定値△Ｐ）の場合は、ステップＳ１０６からステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７では、ステップＳ１０１で読み込んだ排気温度センサ６７の検出する排気温度ＴＥと、触媒性能に障害をきたすような触媒温度（予め設定された所定温度Ｔｎ）とを比較する。
【００４６】
ステップＳ１０７においてＮＯ判定（排気温度ＴＥ＞所定温度Ｔｎ）の場合は、ステップＳ１１５へ進んで、燃料噴射弁５１を駆動制御する最終噴射流量ＱｆｉｎにＱｂａｓｅをセットし、次のステップＳ１１６へ進んで、通常時の点火時期マップから点火時期を検索してステップＳ１１１へ進む。そして、ステップＳ１１１では、ステップＳ１１５にてセットされた最終噴射流量Ｑｆｉｎ＝Ｑｂａｓｅにて燃料噴射弁５１が駆動制御され、次のステップ１１２では、ステップＳ１１６にて検索された通常時の点火時期にて点火コイル１０４が駆動制御されて処理を抜ける。
【００４７】
一方、ステップＳ１０７においてＹＥＳ判定（排気温度ＴＥ≦所定温度Ｔｎ）であった場合は、ステップＳ１０７からステップＳ１０８へ進み、ステップＳ１０２で読み込んだ基本燃料噴射流量Ｑｂａｓｅに増量値Ｑａｄｄを加算して、燃料噴射弁５１を駆動制御する最終噴射流量ＱｆｉｎにＱｂａｓｅ＋Ｑａｄｄをセットし、ステップＳ１０９へ進む。なお、増量値Ｑａｄｄは少なくとも高圧ポンプ２０の最小吐出流量ｑｎと基本燃料噴射流量Ｑｂａｓｅとの差分以上の値を設定する。
【００４８】
次のステップＳ１０９では、ステップＳ１０８にてセットした最終噴射流量Ｑｆｉｎ＝Ｑｂａｓｅ＋Ｑａｄｄが、リッチ化可能なリッチ限界空燃比よりもリッチにならないように上限規制して、ステップＳ１１０へ進む。
なお、上限を規制する方法の一例としては、例えば、現在の吸入空気流量Ｑａ、リッチ化可能なリッチ限界空燃比ＡＦ、最終噴射流量Ｑｆｉｎの上限規制値Ｑｌｔｄとすると、
Ｑｌｔｄ＜Ｑａ÷ＡＦとなる最終噴射流量Ｑｆｉｎの上限規制値Ｑｌｔｄを求め、ステップＳ１０８でセットした最終噴射流量Ｑｆｉｎが、該上限規制値Ｑｌｔｄを超えていたときには、最終噴射流量Ｑｆｉｎ＝Ｑｌｔｄとして制限するようにする。
【００４９】
ステップＳ１１０では、燃料噴射流量を増量制御したときに用いる点火時期マップから点火時期を検索し、次のステップＳ１１１では、ステップＳ１０９で増量された最終噴射流量Ｑｆｉｎ＝Ｑｂａｓｅ＋Ｑａｄｄ（但しＱｆｉｎは最大でもＱｌｔｄ以下の値に規制）にて燃料噴射弁５１が駆動制御され、次のステップ１１２では、ステップＳ１１０で検索された燃料噴射流量を増量したときに用いる点火時期にて点火コイル１０４が駆動制御されて処理を抜ける。
【００５０】
増量制御が実施された直後に、ステップＳ１０４、またはステップＳ１０５、またはステップＳ１０６からＮＯ判定によってステップＳ１１３に進んだ場合、ステップＳ１１３ではＹＥＳ判定（直前に増量制御が実施されていたと）として、ステップＳ１１４へ進み、ステップＳ１１４では、燃圧ＰＲが目標燃圧ＰＯ以下となったか否かを判定する。
すなわち、増量制御によって燃圧ＰＲが目標燃圧ＰＯにまで低下したか否かを判定する。
【００５１】
ステップＳ１１４にて、ＮＯ判定（燃圧ＰＲ＞目標燃圧ＰＯ）の場合は、未だ燃圧ＰＲが目標燃圧ＰＯにまで下がりきっていないと判断できるため、ステップＳ１１４からステップＳ１０８へ進み、ステップＳ１０８からステップＳ１１２までの増量制御のための処理を継続して処理を抜ける。
【００５２】
一方、ステップＳ１１４にて、ＹＥＳ判定（燃圧ＰＲ≦目標燃圧ＰＯ）の場合は、前回の増量制御によって燃圧ＰＲが目標燃圧ＰＯまで下がりきったと判断できるため、ステップＳ１１４からステップＳ１１５へ進んで、燃料噴射弁５１を駆動制御する最終噴射流量ＱｆｉｎにＱｂａｓｅをセットし、次のステップＳ１１６へ進んで通常時の点火時期マップから点火時期を検索して、ステップＳ１１１へ進む。そして、ステップＳ１１１では、ステップＳ１１５にてセットされた最終噴射流量Ｑｆｉｎ＝Ｑｂａｓｅにて燃料噴射弁５１が駆動制御され、次のステップ１１２ではステップＳ１１６にて検索された通常時の点火時期にて点火コイル１０４が駆動制御されて処理を抜ける。
【００５３】
図３は、以上説明した実施の形態１による内燃機関の燃料噴射制御装置を用いたときの、燃料供給系の各種状態量の変化の一例を示すタイムチャートである。
図３では、機関回転数ＮＥ＝Ｎｎ（＞Ｎｍ）で高負荷定常運転（燃料噴射流量＝ｑｆ）している状態から、所定量だけアクセルを戻したときの各種状態量の変化を示している。
【００５４】
図３において、時刻ｔ１までは、アクセルペダル６３の踏込量ａｐ１（一定値）に応じた一定の吸入空気流量ｑａ１が機関へ吸気されており、吸入空気流量ｑａ１に応じた実線で示される燃料噴射流量ｑｆが燃料噴射弁５１より噴射されて、機関回転数ＮＥ＝Ｎｎで定常運転されている。このとき、料噴射流量ｑｆと等しいポンプ吐出流量が高圧ポンプ２０より吐出されて蓄圧室５０へ供給されており、蓄圧室５０内の燃圧ＰＲは目標燃圧ＰＯと一致している。
【００５５】
時刻ｔ１で、アクセルペダル６３の踏込量がａｐ１からａｐ２（＜ａｐ１）に戻されると、吸入空気流量がｑａ１から減少することに応じて燃料噴射流量もｑｆから減少する。その結果、機関の発生トルクが低下して機関回転数ＮＥも次第に低下するが、前記吸入空気流量の低下速度に比べると機関の運動慣性により機関回転数ＮＥの低下速度は緩慢である。
【００５６】
時刻ｔ２を過ぎると、吸入空気流量の減少に応じて燃料噴射流量がｑｎ以下に低下する。このとき、機関回転数ＮＥは若干低下しているものの、ほとんどＮｎに近い回転数のままのため、破線で示される高圧ポンプ２０の吐出流量は、機関回転数が略Ｎｎのときの最小吐出流量である略ｑｎ以下にさがらない。その結果、高圧ポンプ２０の吐出流量よりも燃料噴射流量の方が少なくなり、蓄圧室５０内の燃圧ＰＲが目標燃圧ＰＯに反して上昇を始める。
【００５７】
その後時刻ｔ３’では、ＥＣＵ６０により、機関回転数ＮＥが高圧ポンプの最小吐出流量が零を超える状態となる所定回転数Ｎｍよりも高く、かつ、高圧ポンプの最小吐出流量よりも燃料噴射流量の方が少なく、かつ、蓄圧室内の燃圧ＰＲが目標燃圧ＰＯよりも△Ｐだけ高い値ｐｎになっていることが判定され、高圧ポンプの最小吐出流量よりも燃料噴射流量の方が多くなるように燃料噴射流量が増量補正される。
時刻ｔ３’で燃料噴射流量が増量補正されると、燃料噴射流量よりも高圧ポンプ２０の最小吐出流量の方が少なくなって、蓄圧室５０内の燃料の増加が止まる。
そして、時刻ｔ３’以降は蓄圧室５０内の燃料量が急速に減少し、蓄圧室５０内の燃圧ＰＲも迅速に低下する。
【００５８】
そして、従来と異なり、時刻ｔ４の時点では、既に蓄圧室５０内の燃圧ＰＲと目標燃圧ＰＯとが一致するので、従来に比べて急激な燃圧上昇の防止と、上昇した燃圧の迅速な低下が達成され、従来、問題となっていた排ガスの悪化やエンストの発生が可能な限り抑制される。
【００５９】
以上のように、この発明の実施の形態１の燃料噴射制御装置によれば、高圧ポンプの最小吐出流量が零を超える所定回転数域であって、かつ、目標燃圧ＰＯよりも蓄圧室内の燃圧ＰＲの方が高くなった状態が継続したときに、基本燃料噴射流量を増量する燃料増量補正手段を設けたので、蓄圧室内の燃圧が極端に上昇することが防止でき、排ガスの悪化や
、燃料噴射弁の応答性の低下に起因するエンストの発生を防止することができる。
【００６０】
また、燃料増量補正手段による増量値は、高圧ポンプの最小吐出流量と基本燃料噴射流量との差分を最小値として設定し、さらに、予め空燃比のリッチ化可能なリッチ限界空燃比を定めておき、空燃比がこのリッチ限界空燃比よりもリッチにならないように基本燃料噴射流量の最大増量値を制限するようにしたので、安定した燃焼状態が維持できる空燃比を確保しつつ、蓄圧室内の燃圧が過度に上昇することを防止することができる。
【００６１】
また、基本燃料噴射流量を増量している時に点火時期を変更し、基本燃料噴射流量が増量されなかった時と同等の機関発生トルクが得られるようにしたので、機関減速時において、乗員にとって違和感のないドライバビリティを確保しつつ、蓄圧室内の燃圧が過度に上昇することを防止することができる。
【００６２】
さらに、機関の配管に配設された触媒の温度が予め設定した所定温度を超えた時は、燃料増量補正手段による基本噴射流量の増量を禁止することによって、触媒性能に障害をきたすような触媒温度の上昇を回避することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
この発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に適用することができ、特に、蓄圧室の燃圧を高圧の目標燃圧に制御しつつ、機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射制御装置として好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態１による内燃機関の燃料噴射制御装置のブロック構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１による内燃機関の燃料噴射制御装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１による内燃機関の燃料噴射制御装置を使用したときの、燃料供給系の各種状態量の変化の一例を示すタイムチャートである。
【図４】本発明のベースとなる内燃機関の燃料供給系の一例を示す構成図である。
【図５】吐出流量制御弁の内部構造を示す図である。
【図６】吐出流量制御弁の動作と蓄圧室へ供給される燃料量の関係を示す説明図である。
【図７】高圧ポンプの吐出流量特性図である。
【図８】従来装置における燃料供給系の各種状態量の変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１０  吐出流量制御弁
１１  スピル弁プランジャ
１２  スピルバルブ
１３  スプリング
１４  ソレノイド
２０  高圧ポンプ
２１  シリンダ
２２  プランジャ
２３  加圧室
２４  カムシャフト
２５  カム
３０  流入通路
３１  低圧ポンプ
３２  燃料タンク
３３  低圧プレッシャレギュレータ
３４  逆止弁
３５  供給通路
３６  逆止弁
３７  リリーフ弁
３８  リリーフ通路
３９  スピル通路
４０  エンジン
５０  蓄圧室
５１  燃料噴射弁
６０  ＥＣＵ
６１  燃圧センサ
６２  回転速度センサ
６３  アクセルペダル
６４  アクセルポジションセンサ
６５  エアーフローセンサ
６６  空燃比センサ
６７  排気温度センサ
１０１  燃料噴射弁制御手段
１０２  燃料増量補正手段
１０３  点火時期制御手段
１０４  点火コイル
１０５  燃圧制御手段
【図１】
2005325714.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005325714.tif 000007
【図６】
2005325714.tif 000008
【図７】
2005325714.tif 000009
【図８】
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