(57)【要約】【課題】  高圧燃料ポンプがエンジン始動時から燃圧の上昇の促進を行い、エンジン始動時間の短縮化、排気ガス物質の削減及びエンジン出力の向上等を図ることができる筒内噴射エンジンの制御装置を提供する。【解決手段】  気筒に備えられた燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に燃料を圧送させる高圧燃料ポンプと、前記気筒のクランク軸の位置を検出するクランク角センサとを有する筒内噴射エンジンを制御する筒内噴射エンジンの制御装置であって、前記高圧燃料ポンプは、該高圧燃料ポンプ内の燃料を加圧するプランジャと、該プランジャを駆動させるポンプ駆動カムと、該ポンプ駆動カムの位置を検出するカム角センサとを備え、前記高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、前記クランク角センサの信号検出時期から、該クランク角センサと前記カム角センサとの位相が確定する時期までに、前記高圧燃料ポンプに少なくとも２回以上の駆動信号を出力する駆動信号設定手段を備えてなる。【選択図】  図２１
2005023942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒に備えられた燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に燃料を圧送させる高圧燃料ポンプと、前記気筒のクランク軸の位置を検出するクランク角センサとを有する筒内噴射エンジンを制御する高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置において、
前記高圧燃料ポンプは、該高圧燃料ポンプ内の燃料を加圧するプランジャと、該プランジャを駆動させるポンプ駆動カムと、該ポンプ駆動カムの位置を検出するカム角センサとを備え、
前記高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、前記クランク角センサの信号検出時期から、該クランク角センサと前記カム角センサとの位相が確定する時期までに、前記高圧燃料ポンプに少なくとも２回以上の駆動信号を出力する駆動信号設定手段を備えていることを特徴とする高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項２】
気筒に備えられた燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に燃料を圧送させる高圧燃料ポンプとを有する筒内噴射エンジンを制御する高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置において、
前記高圧燃料ポンプは、該高圧燃料ポンプ内の燃料を加圧するプランジャと、該プランジャを駆動させるポンプ駆動カムとを備え、
前記高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、前記プランジャが一回往復動する間に、前記高圧燃料ポンプに所定周期で所定幅の駆動信号を繰り返し出力する駆動信号設定手段を備えていることを特徴とする高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項３】
前記駆動信号設定手段は、前記筒内噴射エンジンの始動時から前記プランジャが一回往復動する間に、前記駆動信号を出力していることを特徴とする請求項１又は２記載の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項４】
前記高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、前記気筒のクランク軸の位置を検出するクランク角センサの信号の立上がり若しくは立下がりに同期して、又は立上がり及び立下がりに同期して、前記高圧燃料ポンプに駆動信号を出力していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項５】
前記ポンプ駆動カムは、前記気筒における排気弁のカム軸の位置を検出するカム角センサの信号によって位置が検出されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項６】
前記高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、前記気筒における排気弁のカム軸の位置を検出するカム角センサの信号が検出できない場合には、前記気筒における吸気弁のカム軸の位置を検出するカム角センサの信号若しくは前記気筒のクランク軸の位置を検出するクランク角センサの信号に切換える検出信号切換え手段を備えていることを特徴とする請求項５記載の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項７】
前記ポンプ駆動カムは、前記気筒における吸気弁のカム軸の位置を検出するカム角センサの信号によって位置が検出されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項８】
前記高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、前記気筒における吸気弁のカム軸の位置を検出するカム角センサの信号が検出できない場合には、前記気筒における排気弁のカム軸の位置を検出するカム角センサの信号若しくは前記気筒のクランク軸の位置を検出するクランク角センサの信号に切換える検出信号切換え手段を備えていることを特徴とする請求項７記載の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項９】
前記ポンプ駆動カムは、前記気筒のクランク軸の位置を検出するクランク角センサの信号によって位置が検出されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項１０】
前記高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、前記気筒のクランク軸の位置を検出するクランク角センサの信号が検出できない場合には、前記高圧燃料ポンプに所定周期で所定幅の駆動信号を繰り返し出力する他の駆動信号設定手段を備えていることを特徴とする請求項９記載の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項１１】
前記高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、前記気筒の吸気弁若しくは排気弁の開閉タイミングを調整する可変バルブタイミング駆動手段を備え、前記気筒における吸気弁若しくは排気弁のカム軸の位置を検出するカム角センサの信号が検出できない場合には、前記可変バルブタイミング駆動手段による開閉タイミングの調整を中止していることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項１２】
前記高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、前記可変バルブタイミング駆動手段による開閉タイミングの調整が中止されている場合には、前記高圧燃料ポンプに所定周期で所定幅の駆動信号を繰り返し出力する他の駆動信号設定手段を備えていることを特徴とする請求項１１記載の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項１３】
前記高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、前記可変バルブタイミング駆動手段による開閉タイミングの調整が再開された場合には、前記他の駆動信号設定手段から前記駆動信号設定手段に戻すことを特徴とする請求項１２記載の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項１４】
前記高圧燃料ポンプは、ポンプ室と、ソレノイド室と、シリンダ室とから構成され、前記ポンプ室は、前記ソレノイド室側に吸入弁を備えるとともに、該吸入弁を閉弁させる方向に付勢する閉弁ばねを備え、前記ソレノイド室は、ソレノイドと、前記吸入弁に係合する吸入弁係合部材と、前記吸入弁を開弁させる方向に付勢する開弁ばねとを備えていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項１５】
気筒に備えられた燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に燃料を圧送させる高圧燃料ポンプと、前記気筒のクランク軸の位置を検出するクランク角センサとを有する筒内噴射エンジンを制御する高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置において、
前記高圧燃料ポンプは、ソレノイド信号に基づいて該高圧燃料ポンプ内の燃料を加圧するプランジャと、該プランジャを駆動させるポンプ駆動カムと、該ポンプ駆動カムの位置を検出するカム角センサとを備え、
前記高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、前記クランク角センサ、前記燃料噴射弁に備えられた燃圧センサからの検出信号に基づいて、前記ソレノイド信号の基本角度を演算する基本角度演算手段と、目標燃圧を算出する目標燃圧算出手段と、実燃圧を出力する燃圧入力処理手段とを備えるとともに、これらの各手段に基づいて前記ソレノイド信号の基準角度を演算するソレノイド制御信号演算手段と、前記筒内噴射エンジンの状態を判定して遷移させる状態遷移判定手段と、前記高圧燃料ポンプのソレノイドを駆動させるソレノイド駆動手段とを備え、
前記ソレノイド制御信号演算手段は、前記クランク角センサの信号検出時期から、該クランク角センサと前記カム角センサとの位相が確定する時期までに、前記高圧燃料ポンプに少なくとも２回以上の駆動信号を与える等間隔通電制御ブロックと、前記筒内噴射エンジンの完爆後のフィードバック制御ブロックとを有し、前記状態遷移判定手段によって前記各制御ブロックの遷移が行われていることを特徴とする高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置。
【請求項１６】
前記高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、前記ソレノイド制御信号演算手段における前記ソレノイド信号の基準角度に基づいて、前記ソレノイドの作動遅れを補正するソレノイド作動遅れ補正手段を備えていることを特徴とする請求項１５記載の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置に係り、特に、燃料噴射弁のコモンレールに高圧燃料を圧送する高圧燃料ポンプの動作を制御する高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の自動車は、環境保全の観点から自動車の排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の排気ガス物質の削減が要求されており、これらの削減を目的としては、ダイレクトインジェクションエンジン（筒内噴射エンジン）の開発が行われている。該筒内噴射エンジンは、燃料噴射弁による燃料噴射を気筒の燃焼室内で直接に行うものであり、そして、該燃料噴射弁から噴射される燃料の粒径を小さくさせることによって前記噴射燃料の燃焼を促進し、排気ガス物質の削減及びエンジン出力の向上等を図っている。
【０００３】
ここで、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の粒径を小さくするには、前記燃料の高圧化を図る手段が必要になり、前記燃料噴射弁に高圧の燃料を圧送する高圧燃料ポンプの技術が各種提案されている（例えば、特許番号第２６９０７３４号、特開平１０−１５３１５７号公報等参照）。
【０００４】
前記特許番号第２６９０７３４号の技術は、燃料噴射装置のコモンレール（気筒間に共通した貯油通路）内に高圧燃料を圧送する可変吐出量高圧ポンプに関するものであり、該可変吐出量高圧ポンプは、シリンダと、該シリンダに内蔵されてエンジンによって駆動されるプランジャと、該プランジャの上端面と前記シリンダの内周面とによって形成される加圧室と、該加圧室に面するとともに前記シリンダに固定された電磁弁とからなり、該電磁弁を通電することによって前記加圧室に連通する低圧通路を閉塞し、さらに、前記プランジャの上昇によって前記加圧室内の燃料が昇圧されてコモンレールに圧送され、前記電磁弁の開閉動作を行うことによって前記コモンレールに対する燃料吐出量を調整するものである。
【０００５】
また、前記特開平１０−１５３１５７号公報の技術は、電磁弁である燃料スピル弁によってエンジンに供給される燃料量を調整する可変吐出量高圧ポンプに関するものであり、該可変吐出量高圧ポンプは、シリンダと、該シリンダ内に内蔵されたプランジャと、該プランジャの上端面と前記シリンダの内周面とによって形成される加圧室とからなり、該加圧室には、低圧フィードポンプから燃料が流入される流入通路と、コモンレールに高圧燃料を圧送する供給通路と、前記加圧室から溢れる（スピル）燃料を燃料タンクに戻す燃料スピル弁に連通されるスピル通路とが接続され、前記燃料スピル弁の開閉動作を行うことによって、前記コモンレールに対する燃料吐出量を調整するものである。
【０００６】
【特許文献１】特許番号第２６９０７３４号
【特許文献２】特開平１０−１５３１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記特許番号第２６９０７３４号の従来技術は、前記プランジャの吸入行程における前記加圧室内の圧力の大幅な低減によるベーパロックの発生を抑制するために、前記コモンレールの開閉を行っている電磁弁を常開式のものにしなければならず、前記加圧室から最大の流量が吐出される場合には、前記プランジャが圧縮行程に移る際に前記電磁弁の閉弁遅れによる加圧時間のロスが生じ、燃料吐出能力が低下するとともに、前記加圧室から小流量が吐出される場合には、前記プランジャによる圧縮行程の殆どの時間を前記電磁弁の開弁状態の維持に要するため、前記プランジャの吸入行程と圧縮行程とのわずかな時間内に前記電磁弁の開閉を行わなければならないという問題がある。
【０００８】
また、前記特開平１０−１５３１５７号公報の従来技術は、前記流入通路と前記スピル通路とが別々に設けられており、前記プランジャの吸入行程と前記スピル弁の開閉とが燃料の流入に無関係であるため、前記問題点については解消されているが、前記スピル通路を設けることによる可変吐出量高圧ポンプの大型化のほか、前記流入通路の吸入弁と前記スピル通路のスピル弁とに対する２箇所の弁シートを要するとともに、該弁シートからの漏れによる吐出能力低下の防止を図るために弁シート加工精度の向上をも要するので、製造コストが高くなり、さらに、前記スピル弁を閉じている間は、連続通電しなければならないので消費電力が多くなるという不都合が生ずる。さらに、前記各従来技術は、いずれも前記プランジャの往復行程に前記電磁弁の動作を完全に同期させなければならず、前記電磁弁の高応答性及び同期信号の高精度化が必要になり、そのシステムが非常に高価になるという問題がある。
【０００９】
ここで、本出願人は、前記問題点の解決を図るために研究し、可変吐出量高圧ポンプの発明を先の出願として各種提案しており、例えば、カムの回転に伴って往復動をするプランジャによる加圧室内の容積の変化により、流入通路における吸入弁の下流側（前記加圧室側）の圧力が前記吸入弁の上流側（前記流入通路側）の圧力に対して同等、又はそれ以上になった場合には、前記吸入弁を閉弁させるように付勢する閉弁ばねを設けることによって前記吸入弁を閉弁させるとともに、前記吸入弁を開弁させるように付勢する開弁ばねを備えたプッシュロッドを設け、ソレノイドの通電・無通電によって前記プッシュロッドを作動させる可変吐出量高圧ポンプの技術がある。そして、前記吸入弁を前記電磁弁とを別にするとともに、前記吸入弁と前記プッシュロッドとを別にし、しかも、前記弁シートを２箇所にしない構成等により、前記問題点の解決を図っている。
【００１０】
ところで、前記可変吐出量高圧ポンプによるエンジン始動時からの動作タイミングチャートは、図２２に示されており、エンジン始動からクランキングが開始されてクランク角信号が確定し、プランジャを駆動させるカム角信号とのプランジャ位相が確定するまでの時間は、ソレノイド制御信号を出力することができず、前記プランジャ位相が確定した後に始めて、ＲＥＦ信号に基づいて第１発目のソレノイド制御信号を出力し、コモンレールに高圧の燃料を圧送して燃圧が上昇し始め、第２発目のソレノイド制御信号が出力されてコモンレールに対する燃料の圧送が行われたときの燃料噴射弁は、燃圧２２ｂを有することが分かる。
【００１１】
よって、図２２に示すように、例え、前記プランジャ位相が確定するまでの時間中に、前記プランジャが停止位置２２ａから下死点を経て圧縮行程に移行している場合であっても前記吸入弁を閉じることができないことになり、この時間分については燃圧の上昇が図れず、目標燃圧に至るまでの時間遅れが生ずることになる。そして、これは、エンジン始動時間の長時間化を生じさせるとともに、燃料噴射弁による噴霧粒径の微粒化をも遅らせて、ＨＣの排出量に大きな影響を与えるという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明者は、前記クランキング開始から前記カム角信号とのプランジャ位相が確定するまでの間にも、前記コモンレールに高圧燃料の圧送が行えるように高圧燃料ポンプを制御する必要があるとの新たな知見を得たが、前記従来の技術は、前記エンジン始動時から燃圧の上昇の促進を図る点についてはいずれも格別の配慮がなされていない。
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、高圧燃料ポンプがエンジン始動時から燃圧の上昇の促進を行い、エンジン始動時間の短縮化、排気ガス物質の削減及びエンジン出力の向上等を図ることができる高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成すべく、本発明に係る高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、基本的には、気筒に備えられた燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に燃料を圧送させる高圧燃料ポンプと、前記気筒のクランク軸の位置を検出するクランク角センサとを有し、前記高圧燃料ポンプは、該高圧燃料ポンプ内の燃料を加圧するプランジャと、該プランジャを駆動させるポンプ駆動カムと、該ポンプ駆動カムの位置を検出するカム角センサとを備え、前記高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、前記クランク角センサの信号検出時期から、該クランク角センサと前記カム角センサとの位相が確定する時期までに、前記高圧燃料ポンプに少なくとも２回以上の駆動信号を出力する駆動信号設定手段を備えていることを特徴としている。
【００１５】
また、気筒に備えられた燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に燃料を圧送させる高圧燃料ポンプとを有する筒内噴射エンジンを制御し、前記高圧燃料ポンプは、該高圧燃料ポンプ内の燃料を加圧するプランジャと、該プランジャを駆動させるポンプ駆動カムとを備え、前記高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、前記筒内噴射エンジンの始動時から前記プランジャが一回往復動する間に、前記高圧燃料ポンプに所定周期で所定幅の駆動信号を繰り返し出力する駆動信号設定手段を備えていることを特徴としている。
【００１６】
前記の如く構成された本発明の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、前記気筒のクランク軸の位置を検出するクランク角センサの信号検出時期から、該クランク角センサと前記ポンプ駆動カムの位置を検出するカム角センサとの位相が確定する時期まで、すなわちエンジン始動時におけるプランジャ位相の検出ができない状態であっても、高圧燃料ポンプに所定周期で所定幅の駆動信号を繰り返し出力するため、プランジャの下死点付近で前記駆動信号のいずれかを適用させてエンジン始動時から燃圧を促進させ、エンジン始動時間の短縮化を図ることができるとともに、排気ガス物質の排出量の削減及びエンジン出力の向上等を図ることができる。
【００１７】
また、前記駆動信号設定手段は、エンジン始動時に拘わらず、前記高圧燃料ポンプに所定周期で所定幅の駆動信号を繰り返し出力させることもでき、これによって、クランク角センサ及びカム角センサの信号が断線等により全く検出できない状態になっても、燃料噴射弁に燃料を圧送することができ、フェイルセーフを達成することができる。
【００１８】
また、本発明に係る高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置の具体的態様は、該高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置が、前記気筒のクランク軸の位置を検出するクランク角センサの信号の立上がり若しくは立下がりに同期して、又は立上がり及び立下がりに同期して、前記高圧燃料ポンプに駆動信号を出力していることを特徴としている。
【００１９】
さらに、前記ポンプ駆動カムは、前記気筒における排気弁若しくは吸気弁のカム軸の位置を検出するカム角センサの信号によって位置が検出されていること、又は前記気筒のクランク軸の位置を検出するクランク角センサの信号によって位置が検出されていることを特徴としている。
【００２０】
さらにまた、前記高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、前記気筒における排気弁のカム軸の位置を検出するカム角センサの信号が検出できない場合には、前記気筒における吸気弁のカム軸の位置を検出するカム角センサの信号若しくは前記気筒のクランク軸の位置を検出するクランク角センサの信号に切換える検出信号切換え手段を備えていること、前記気筒における吸気弁のカム軸の位置を検出するカム角センサの信号が検出できない場合には、前記気筒における排気弁のカム軸の位置を検出するカム角センサの信号若しくは前記気筒のクランク軸の位置を検出するクランク角センサの信号に切換える検出信号切換え手段を備えていること、又は前記気筒のクランク軸の位置を検出する前記クランク角センサの信号が検出できない場合には、前記高圧燃料ポンプに所定周期で所定幅の駆動信号を繰り返し出力する他の駆動信号設定手段を備えていることを特徴としている。
【００２１】
さらに、本発明に係る高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置の他の具体的態様は、該高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置が、前記気筒の吸気弁若しくは排気弁の開閉タイミングを調整する可変バルブタイミング駆動手段を備え、前記気筒における吸気弁若しくは排気弁のカム軸の位置を検出するカム角センサの信号が検出できない場合には、前記可変バルブタイミング駆動手段による開閉タイミングの調整を中止していること、前記可変バルブタイミング駆動手段による開閉タイミングの調整が中止されている場合には、前記高圧燃料ポンプに所定周期で所定幅の駆動信号を繰り返し出力する他の駆動信号設定手段を備えていること、又は前記可変バルブタイミング駆動手段による開閉タイミングの調整が再開された場合には、前記他の駆動信号設定手段から前記駆動信号設定手段に戻すことを特徴としている。
【００２２】
さらにまた、前記高圧燃料ポンプは、ポンプ室と、ソレノイド室と、シリンダ室とから構成され、前記ポンプ室は、前記ソレノイド室側に吸入弁を備えるとともに、該吸入弁を閉弁方向に付勢する閉弁ばねを備え、前記ソレノイド室は、ソレノイドと、前記吸入弁に係合する吸入弁係合部材と、前記吸入弁を開弁させる方向に付勢する開弁ばねとを備えていることを特徴としている。
【００２３】
また、本発明に係る高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、気筒に備えられた燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に燃料を圧送させる高圧燃料ポンプと、前記気筒のクランク軸の位置を検出するクランク角センサとを有する筒内噴射エンジンを制御し、前記高圧燃料ポンプは、ソレノイド信号に基づいて該高圧燃料ポンプ内の燃料を加圧するプランジャと、該プランジャを駆動させるポンプ駆動カムと、該ポンプ駆動カムの位置を検出するカム角センサとを備え、前記高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、前記クランク角センサ、前記燃料噴射弁に備えられた燃圧センサからの検出信号に基づいて、前記ソレノイド信号の基本角度を演算する基本角度演算手段と、目標燃圧を算出する目標燃圧算出手段と、実燃圧を出力する燃圧入力処理手段とを備えるとともに、これらの各手段に基づいて前記ソレノイド信号の基準角度を演算するソレノイド制御信号演算手段と、前記筒内噴射エンジンの状態を判定して遷移させる状態遷移判定手段と、前記高圧燃料ポンプのソレノイドを駆動させるソレノイド駆動手段とを備え、前記ソレノイド制御信号演算手段は、前記クランク角センサの信号検出時期から、該クランク角センサと前記カム角センサとの位相が確定する時期までに、前記高圧燃料ポンプに少なくとも２回以上の駆動信号を与える等間隔通電制御ブロックと、前記筒内噴射エンジンの完爆後のフィードバック制御ブロックとを有し、前記状態遷移判定手段によって前記各制御ブロックの遷移が行われていること、又は前記ソレノイド制御信号演算手段における前記ソレノイド信号の基準角度に基づいて、前記ソレノイドの作動遅れを補正するソレノイド作動遅れ補正手段を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
以上の説明から理解されるように、本発明に係る高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置は、クランク角信号の検出から高圧燃料ポンプに対する等間隔通電制御が行われるので、エンジン始動時から燃圧を促進させ、エンジン始動時間の短縮化を図ることができる。
【００２５】
また、燃料噴射時の燃圧を促進させることから、排気ガス物質の排出量の削減及びエンジン出力の向上等を図ることができる。
【００２６】
さらに、エンジン始動時のほか、通常の運転時においても高圧燃料ポンプに対する等間隔通電制御を適用させることにより、フェイルセーフを達成することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面に基づき本発明の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の筒内噴射エンジン５０７の制御システムの全体構成を示したものである。筒内噴射エンジン５０７は４気筒からなり、各シリンダ５０７ｂに導入される空気は、エアクリーナ５０２の入口部５０２ａから取り入れられ、空気流量計（エアフロセンサ）５０３を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁５０５ａが収容されたスロットルボディ５０５を通ってコレクタ５０６に入る。前記コレクタ５０６に吸入された空気は、エンジン５０７の各シリンダ５０７ｂに接続された各吸気管５０１に分配された後、ピストン５０７ａ、前記シリンダ５０７ｂ等によって形成される燃焼室５０７ｃに導かれる。
【００２８】
また、前記エアフロセンサ５０３からは、前記吸気流量を表わす信号が高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置（コントロールユニット）５１５に出力されている。さらに、前記スロットルボディ５０５には、電制スロットル弁５０５ａの開度を検出するスロットルセンサ５０４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５１５に出力されるようになっている。
【００２９】
一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク５０から燃料ポンプ５１により一次加圧されて燃圧レギュレータ５２により一定の圧力（例えば３kg/cm2）に調圧されるとともに、後述する高圧燃料ポンプ１でより高い圧力（例えば５０kg/cm2）に２次加圧され、コモンレール５３を介して各シリンダ５０７ｂに設けられている燃料噴射弁（インジェクタ）５４から燃焼室５０７ｃに噴射される。該燃焼室５０７ｃに噴射された燃料は、点火コイル５２２で高電圧化された点火信号により点火プラグ５０８で着火される。
【００３０】
エンジン５０７のクランク軸５０７ｄに取り付けられたクランク角センサ５１６は、クランク軸５０７ｄの回転位置を表わす信号をコントロールユニット５１５に出力され、また、排気弁５２６のカム軸（図示省略）に取り付けられたカム角センサ５１１は、前記カム軸の回転位置を表わす基準角信号をコントロールユニット５１５に出力されるとともに、高圧燃料ポンプ１のポンプ駆動カム１００の回転位置を表わす基準角信号をもコントロールユニット５１５に出力され、さらに、排気管５１９中の触媒５２０の上流に設けられたＡ／Ｆセンサ５１８は、排気ガスを検出し、その検出信号がコントロールユニット５１５に出力されている。なお、吸入弁５１４のカム軸５１０には、バルブタイミング駆動手段（図示省略）を介して吸入弁５１４の開閉タイミングの調整が図られている。
【００３１】
該コントロールユニット５１５の主要部は、図２に示すように、ＭＰＵ６０３、ＥＰ−ＲＯＭ６０２、ＲＡＭ６０４及びＡ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ６０１等で構成され、クランク角センサ５１６、カム角センサ５１１、エンジン冷却水温センサ５１７、並びに燃圧センサ５６を含む各種のセンサ等からの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を出力し、ソレノイド２００、前記各インジェクタ５４及び点火コイル５２２等に所定の制御信号を供給して、燃料吐出量制御、燃料供給量制御及び点火時期制御等を実行するものである。
【００３２】
図３及び図４は、前記高圧燃料ポンプ１について示しており、図３は、該高圧燃料ポンプ１を備えた燃料系システムの全体構成図を示し、図４は、該高圧燃料ポンプ１の縦断面図を示している。
前記高圧燃料ポンプ１は、燃料タンク５０からの燃料を加圧してコモンレール５３に高圧の燃料を圧送するものであり、シリンダ室７と、ポンプ室８と、ソレノイド室９とからなり、前記シリンダ室７は前記ポンプ室８の下方に配置され、前記ソレノイド室９は前記ポンプ室８の右方に配置されている。
【００３３】
前記シリンダ室７は、プランジャ２、リフタ３、プランジャ下降ばね４を有し、前記プランジャ２は、エンジン５０７における排気弁５２６の前記カム軸の回転に伴って回転するポンプ駆動カム１００に圧接されたリフタ３を介して往復動し、ポンプ室８内の加圧室１２の容積を変化させている。
【００３４】
前記ポンプ室８は、低圧燃料の吸入通路１０、加圧室１２、高圧燃料の吐出通路１１から構成され、吸入通路１０と加圧室１２との間には吸入弁５が設けられており、該吸入弁５は、ポンプ室８からソレノイド室９に向かって吸入弁５の閉弁方向に付勢する閉弁ばね５ａを介して、燃料の流通方向を制限する逆止弁である。前記加圧室１２と吐出通路１１との間には吐出弁６が設けられており、該吐出弁６もまた、ポンプ室８からソレノイド室９に向かって吐出弁６の閉弁方向に付勢する閉弁ばね６ａを介して、燃料の流通方向を制限する逆止弁である。なお、閉弁ばね５ａは、プランジャ２による加圧室１２内の容積変化により、吸入弁５を挟んで、加圧室１２側の圧力が流入通路１０側の圧力に対して同等、又はそれ以上になった場合には、前記吸入弁５を閉弁させるように付勢するものである。
【００３５】
前記ソレノイド室９は、ソレノイド２００、吸入弁係合部材２０１、開弁ばね２０２から構成されており、前記吸入弁係合部材２０１は、その先端が前記吸入弁５に接離自在に当接されているとともに、該吸入弁５に相対する位置に配設され、ソレノイド２００の通電によって前記吸入弁５を閉弁させる方向に移動する。一方、ソレノイド２００の通電が解かれている状態では、前記吸入弁係合部材２０１の後端に係合する開弁ばね２０２を介して前記吸入弁５を開弁させる方向に移動し、前記吸入弁５を開弁状態にする。
【００３６】
燃料タンク５０から燃料ポンプ５１及び燃圧レギュレータ５２を介して一定圧力に調圧された燃料は、前記ポンプ室８の吸入通路１０に導かれ、その後、前記ポンプ室８内の加圧室１２で前記プランジャ２の往復動により加圧され、前記ポンプ室８の吐出通路１１からコモンレール５３に圧送される。
【００３７】
該コモンレール５３には、エンジンの気筒数にあわせて設けられた各インジェクタ５４のほか、リリーフ弁５５、燃圧センサ５６が備えられており、コントロールユニット５１５は、クランク角センサ５１６、カム角センサ５１１、並びに燃圧センサ５６の各検出信号に基づいてソレノイド２００の駆動信号を出力して燃料吐出の制御を行っているとともに、各インジェクタ５４の駆動信号を出力して燃料噴射の制御を行っている。なお、リリーフ弁５５は、前記コモンレール５３内の圧力が所定値を超えた場合に開弁され、配管系破損の防止を図っている。
【００３８】
図５は、前記高圧燃料ポンプ１の動作タイミングチャートを示している。なお、ポンプ駆動カム１００で駆動するプランジャ２の実際のストローク（実位置）は、図６に示すような曲線になるが、上死点と下死点の位置を分かり易くするために、以下、プランジャ２のストロークを直線的に表わすこととする。
【００３９】
プランジャ２は、前記カム１００の回転によりプランジャ下降ばね４の付勢力に応じて上死点側から下死点側に移動すると、前記ポンプ室８の吸入行程が行われる。該吸入行程では、前記吸入弁係合部材２０１であるロッドの位置が開弁ばね２０２の付勢力に応じて吸入弁５と係合して該吸入弁５を開弁方向に移動させ、加圧室１２内の圧力が低下する。
【００４０】
次に、プランジャ２が、前記カム１００の回転によりプランジャ下降ばね４の付勢力に抗して下死点側から上死点側に移動すると、前記ポンプ室８の圧縮行程が行われる。該圧縮行程では、コントロールユニット５１５からソレノイド２００の駆動信号が出力されてソレノイド２００が通電（ＯＮ状態）にされると、前記吸入弁係合部材２０１であるロッドの位置が開弁ばね２０２の付勢力に抗して吸入弁５を閉弁方向に移動されるとともに、その先端が前記吸入弁５との係合を解かれ、該吸入弁５が閉弁ばね５ａの付勢力に応じて閉弁方向に移動することにより、加圧室１２内の圧力が上昇する。よって、吸入弁５は、ソレノイド２００の応答性と無関係に最大吐出を行うことができる。
【００４１】
そして、前記吸入弁係合部材２０１がソレノイド２００側に最も吸引され、プランジャ２の往復動に同期する吸入弁５が閉弁して加圧室１２内の圧力が最高点に達すると、加圧室１２内の燃料が吐出弁６を押圧し、該吐出弁６は、閉弁ばね６ａの付勢力に抗して自動的に開弁し、加圧室１２の容積減少分の高圧の燃料がコモンレール５３側に吐出される。なお、ソレノイド２００の駆動信号は、前記吸入弁係合部材２０１がソレノイド２００側に最も吸引されると、その通電が停止（ＯＦＦ状態）されるが、上記のように、前記加圧室１２内の圧力が高いため、吸入弁５は閉弁状態で維持されてコモンレール５３側への燃料の吐出が行われる。よって、ＯＮ−ＯＦＦの高応答性等を必要としない。
【００４２】
また、プランジャ２が、前記カム１００の回転によりプランジャ下降ばね４の付勢力に応じて上死点側から下死点側に移動すると、前記ポンプ室８の吸入行程が行われ、前記加圧室１２内の圧力低下に伴って、前記吸入弁係合部材２０１が開弁ばね２０２の付勢力に応じて吸入弁５と係合されて開弁方向に移動するとともに、吸入弁５がプランジャ２の往復動に同期して自動的に開弁し、該吸入弁５の開弁状態が保持される。そして、加圧室１２内は圧力の低下が生じていることにより吐出弁６の開弁が行われない。以後前記動作を繰り返す。
【００４３】
なお、加圧室１２内の圧力が最高点に達する前の圧縮工程の途中で、ソレノイド２００がＯＮ状態にされる場合には、このときから、コモンレール５３への燃料圧送が行われ、また、燃料圧送が一度始まれば、加圧室１２内の圧力は上昇しているので、その後に、ソレノイド２００をＯＦＦ状態にしても、吸入弁５は閉塞状態を維持する一方で、吸入工程の始まりに同期して自動開弁することができ、ソレノイド２００のＯＮタイミングにより、コモンレール５３側への燃料の吐出量を調節することができる。さらに、圧力センサ５６の信号に基づき、コントロールユニット５１５にて適切な吐出タイミングを演算し、ソレノイド２００をコントロールすることにより、コモンレール５３の圧力を目標値にフィードバック制御させることもできる。
【００４４】
図７は、前記コントロールユニット５１５による高圧燃料ポンプ１の制御ブロック図である。前記コントロールユニット５１５の駆動信号設定手段７１６は、クランク角センサ５１６等の運転条件に基づいて、エンジン回転数ＮＤＡＴＡとエンジン負荷ＬＤＡＴＡとからソレノイド信号の基本角度を演算する基本角度演算手段７０１と、同じくエンジン回転数ＮＤＡＴＡと負荷ＬＤＡＴＡとからその動作点に最適な目標燃圧を算出する目標燃圧算出手段７０２と、燃圧センサ７６からの信号をフィルタ処理して実燃圧を出力する燃圧入力処理手段７０３と、前記基本角度演算手段７０１、前記目標燃圧算出手段７０２及び前記燃圧入力処理手段７０３に基づいて高圧燃料ポンプ１のソレノイド２００に対する制御信号を演算するソレノイド制御信号演算手段７１４と、筒内噴射エンジン５０７の状態を判定して遷移させる状態遷移判定手段７１０とを備えるとともに、バッテリ電圧に基づいてソレノイド２００の作動遅れを補正するソレノイド作動遅れ補正手段７１１と、カム１００の進角値に基づいてクランク軸５０７ｄと前記カム軸との位相差を補正するバルブタイミング補正手段７１２と、前記高圧燃料ポンプ１のソレノイド２００に駆動信号を出力するソレノイド駆動手段７１３とから構成され、前記ソレノイド制御信号演算手段７１４におけるソレノイド信号の基準角度に、ソレノイド２００の電磁力ひいては作動遅れ時間がバッテリ電圧により変化することを鑑みたソレノイド作動遅れ補正手段７１１による補正分、及び前記バルブタイミング駆動手段によるソレノイド２００の駆動角度に対する影響を抑制させることを鑑みたバルブタイミング補正手段７１２による補正分をそれぞれ加えた最終角度をソレノイド駆動手段７１３に入力している。
【００４５】
前記ソレノイド制御信号演算手段７１４は、Ａ制御（無通電制御）ブロック７０４、Ｂ制御（等間隔通電制御）ブロック７０５、Ｃ制御（全吐出制御）ブロック７０６、Ｄ制御（固定位相制御）ブロック７０７、Ｆ／Ｂ制御ブロック７０８、並びにＦ／Ｂ停止（無通電制御）ブロック７０９の後述する６つの制御ブロックで構成され、該各制御ブロックの遷移は、状態遷移判定手段７１０によって行われてソレノイド信号の基準角度が選択的に算出されている。
【００４６】
また、前記コントロールユニット５１５は、該高圧燃料ポンプ制御装置及びエンジン制御装置５１５の信頼性を高めるために、断線等により前記ポンプ駆動カム１００等の位置を検出する前記カム角センサ５１１の信号が検出できない場合には、前記吸入弁５１４のカム角センサの信号若しくは前記クランク角センサ５１６の信号に切換える検出信号切換え手段７１５を備えている。なお、前記各センサ５１１、５１６等の信号がいずれも検出できない場合には、前記ＲＯＭ６０２内に格納されたテーブルに基づいて高圧燃料ポンプ１に駆動信号を出力する他の駆動信号設定手段７１７を備えており、フェイルセーフが図られている。また、該他の駆動信号設定手段７１７は、上記のように断線等により前記各センサ５１１、５１６等の信号が検出できないために、前記バルブタイミング駆動手段が作動していないときにも、エンジン５０７の状態に応じて高圧燃料ポンプ１に駆動信号を出力し、前記バルブタイミング駆動手段が再び作動するまで続けられる。
【００４７】
図８は、前記ソレノイド制御信号演算手段７１４における前記Ａ制御ブロック７０４から前記Ｆ／Ｂ停止ブロック７０９における各制御ブロックの状態遷移図である。
まず、イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮになり、コントロールユニット５１５のＭＰＵ６０３がリセット状態になると、Ａ制御ブロック７０４である無通電制御状態になり、ソレノイド２００に対する通電は行われない。
【００４８】
次に、前記イグニッションスイッチがＯＮになり、エンジン５０７がクランキング状態となってクランク角信号ＣＲＡＮＫを検出すると、条件１が成立してＢ制御ブロック７０５である等間隔通電制御状態に遷移する。ここで、Ｂ制御ブロック７０５は、クランク角信号ＣＲＡＮＫのパルスは検出しているものの、ＲＥＦ信号であるプランジャ２のストロークの認識は行われておらず、未だクランク角信号ＣＲＡＮＫとカム角信号ＣＡＭとのプランジャ位相が確定されていない状態であり、すなわち高圧燃料ポンプ１のプランジャ２が下死点位置に来る時期を認識できない状態である。本実施形態では、後述するＢ制御ブロック７０５を選択し、等間隔の通電を行って断続的なソレノイド制御信号を出力している。
【００４９】
そして、クランキング状態が初期から中期に入り、クランク角信号ＣＲＡＮＫとカム角信号ＣＡＭとのプランジャ位相が確定し、ＲＥＦ信号が認識できると、条件３が成立してＣ制御ブロック７０６である全吐出制御状態に遷移し、プランジャ２の下死点から吸入弁５が閉じられるようにソレノイド制御信号を出力する。
【００５０】
また、エンジン５０７に初爆が起こり、クランキングを続けなくてもエンジン回転数が上昇することを認識すると、条件４が成立してＤ制御ブロック７０７である固定位相制御状態に遷移し、プランジャ２の下死点から所定角度経過したところで吸入弁５が閉じられるようにソレノイド制御信号を出力する。なお、エンジン回転数が所定値以下になると、条件５が成立してＣ制御ブロック７０６に遷移する。
【００５１】
さらに、エンジン５０７の完爆から所定時間が経過した場合には、条件６が成立してＦ／Ｂ制御ブロック７０８に遷移し、燃圧入力処理手段７０３で算出された実燃圧が、目標燃圧算出手段７０２で算出された目標燃圧になるように、吸入弁５が閉じ始める位相を変化させてフィードバック制御を行う。以降、前記イグニッションスイッチがＯＦＦ、又はエンストが生じない限り、該Ｆ／Ｂ制御ブロック７０８が継続する。しかし、前記Ｆ／Ｂ制御ブロック７０８において、車両の減速等による燃料カットが生ずる場合には、インジェクタ５４による燃料噴射は行われず、コモンレール５３からの燃料量の減少がないので、条件７が成立してＦ／Ｂ停止ブロック７０９に遷移し、高圧燃料ポンプ１からコモンレール５３への燃料圧送が止まる。なお、前記Ｆ／Ｂ停止ブロック７０９からは、燃料カットの終了により条件８が成立してＦ／Ｂ制御ブロック７０８に遷移し、前記通常のフィードバック制御に戻る。なお、前記イグニッションスイッチがＯＦＦ、又はエンストが生じると、条件２、条件９乃至条件１２が成立し、Ａ制御ブロック７０４に遷移する。
【００５２】
図９は、前記コントロールユニット５１５の動作タイミングチャートである。コントロールユニット５１５は、カム角センサ５１１からの検出信号（ＣＡＭ信号）とクランク角センサ５１６からの検出信号(ＣＲＡＮＫ信号)に基づいて各ピストン５０７ａの上死点位置を検出し、燃料噴射制御及び点火時期制御を行っているとともに、前記カム角センサ５１１からの検出信号（ＣＡＭ信号）と前記クランク角センサ５１６からの検出信号(ＣＲＡＮＫ信号)に基づいてプランジャ２のストロークを検出し、高圧燃料ポンプ１の燃料吐出制御であるソレノイド制御を行っている。なお、ＲＥＦ信号であるプランジャ２のストロークは、上記のように、ＣＲＡＮＫ信号とＣＡＭ信号とに基づいて生成される。
【００５３】
ここで、図９のＣＲＡＮＫ信号の信号が欠けた部分（点線で示す）は、基準位置となるものであり、ＣＹＬ＃１の上死点、又はＣＹＬ＃４の上死点から所定の位相分ずれた位置にある。そして、コントロールユニット５１５は、前記ＣＲＡＮＫ信号の信号が欠けた時に、前記ＣＡＭ信号がＨｉ又はＬｏであるかによって、ＣＹＬ＃１側又はＣＹＬ＃４側であるかを判別する。なお、前記バルブタイミング駆動手段によって吸入弁５１４の前記カム軸の位相がずれている場合には、一点鎖線と実線とに示すように、ＣＲＡＮＫ信号に対してＣＡＭ信号の位相がＶＶＴ分ずれることになる。
【００５４】
ところで、本実施形態では、前記バルブタイミング駆動手段によるカム位相が最遅角である場合（一点鎖線で示す）の位相を基準にしてソレノイド制御を行い、前記バルブタイミング補正手段７１２でＶＶＴ分進めた信号を出力している。そして、高圧燃料ポンプ１からの燃料の吐出は、ソレノイド信号の立上がりからソレノイド２００の作動遅れ分の所定時間経過後に開始される一方で、この吐出は、ソレノイド信号が立下がっても、加圧室１２からの圧力によって吸入弁５が押されているので、プランジャストロークが上死点に達するまで続けられる。
【００５５】
図１０は、前記コントロールユニット５１５による燃圧の制御に対するソレノイド制御信号の出力開始角度ＳＴＡＮＧ及び出力終了角度ＥＮＤＡＮＧに用いられる各パラメータを示したものである。
ＣＲＡＮＫ信号とＣＡＭ信号に基づいて生成されるＲＥＦ信号と、プランジャ２のストロークと、ソレノイド制御信号とから前記ソレノイド信号の出力開始角度ＳＴＡＮＧ及び出力終了角度ＥＮＤＡＮＧが求められ、まず、前記出力開始角度ＳＴＡＮＧは、数１のように求めることができる。
【００５６】
[数１]
ＳＴＡＮＧ＝ＲＥＦＡＮＧ−ＣＡＭＡＤＶ−ＰＵＭＲＥ
【００５７】
ここで、ＲＥＦＡＮＧは基本角度であり、エンジン５０７の運転状態に基づいて基本開度算出手段７０１（図７）で算出され、ＣＡＭＡＤＶはカム進角値であり、ＶＶＴ分（図９）の角度に相当する。ＰＵＭＲＥはポンプ遅れ角度であり、ソレノイド作動遅れ補正手段７１１（図７）で算出され、例えば、バッテリ電圧により変化するソレノイド通電に基づいた吸入弁係合部材２０１の作動遅れを表している。
また、前記出力終了角度ＥＮＤＡＮＧは、数２のように求めることができる。
【００５８】
[数２]
ＥＮＤＡＮＧ＝ＲＥＦＡＮＧ−ＣＡＭＡＤＶ＋ＫＥＰＵ＃
【００５９】
ここで、ＫＥＰＵ＃はポンプ保持角度であり、ポンプ通電時間を表している。なお、ポンプ保持時間ＫＥＰＵ＃を加えて出力終了角度を遅らせるのは、燃料の全吐出において、プランジャ２の下死点から吐出を開始したい場合に、万一、ソレノイド２００の電磁力が切れて吸入弁係合部材２０１と吸入弁５とが係合しても、加圧室１２内の圧力によって吸入弁５が閉じられるようになるまで前記吸入弁係合部材２０１を保持させておくためである。
【００６０】
図１１乃至図１３は、前記コントロールユニット５１５による高圧燃料ポンプ１の制御のタイミングチャートであり、まず、図１１は、コントロールユニット５１５におけるＡ制御ブロックからＢ制御ブロックの動作タイミングチャートである。
【００６１】
まず、コントロールユニット５１５は、無通電制御状態であるＡ制御ブロックから、前記イグニッションスイッチがＯＮになり、エンジン５０７がクランキングを開始して第１番目のクランク角信号ＣＲＡＮＫを検出すると、等間隔通電制御状態であるＢ制御ブロックに遷移し、該Ｂ制御ブロックは、前記プランジャ２が一回往復動する間に、高圧燃料ポンプ１のソレノイド２００に少なくとも２回以上の駆動信号を出力する等間隔の通電を行い、連続的にソレノイド制御信号のＯＮ−ＯＦＦを繰り返すものであり、このＯＮ−ＯＦＦ信号は、クランク角センサ５１６の信号の立上がりに同期して所定の周期ＭＤＬＩＮＴ＃（例えば５０ms）で、所定角度（時間）ＭＤＬＷＩＤ＃（例えば２０ms）のＯＮ期間に設定されており、前記ＣＲＡＮＫ信号の信号が欠けた時に前記ＣＡＭ信号がＨｉ又はＬｏであるかによって、ＲＥＦ信号が生成されて認識できるまで出力される。
【００６２】
これにより、ＣＲＡＮＫ信号歯欠け部及びＣＡＭ信号を検出するまで、すなわち高圧燃料ポンプ１のプランジャ２の下死点位置の来る時期が認識できない場合であっても、プランジャ２の下死点位置に拘わらず、コモンレール５３に対する高圧燃料の最大吐出し量の圧送を可能にし、インジェクタ５４の燃圧をエンジン始動時からできる限り高めることを図っている。そして、前記ＲＥＦ信号が認識されると、Ｃ制御ブロックに遷移する。
【００６３】
図１２は、前記コントロールユニット５１５におけるＢ制御ブロックからＣ制御ブロックの動作タイミングチャートである。
上記のように、コントロールユニット５１５で前記ＲＥＦ信号が認識されてプランジャ位相が確定すると、Ｂ制御ブロックから全吐出制御であるＣ制御ブロックに遷移し、前記ＲＥＦ信号の認識から所定の前記出力開始角度ＳＴＡＮＧ及び所定の前記出力終了角度ＥＮＤＡＮＧにおいて、プランジャ２の下死点を挟むようなソレノイド制御信号の出力が行われる。そして、エンジン回転数の上昇が認識されると、Ｄ制御ブロックに遷移する。
【００６４】
図１３は、コントロールユニット５１５におけるＣ制御ブロックから制御の動作タイミングチャートである。
【００６５】
コントロールユニット５１５は、エンジン回転数の上昇を認識すると、Ｃ制御ブロックから固定位相制御であるＤ制御ブロックに遷移する。Ｄ制御ブロックは、Ｃ制御ブロックの全吐出制御とＦ／Ｂ制御ブロックとの繋がりを良くするために、前記ＲＥＦ信号の認識から所定の前記出力開始角度ＳＴＡＮＧ及び所定の前記出力終了角度ＥＮＤＡＮＧに基づいて、エンジン完爆後の所定時間（例えば２００ms間）で吐出を開始するようなソレノイド制御信号の出力が行われる。そして、これ以後は、前記エンジン完爆後の前記所定時間が経過すると、前記Ｆ／Ｂ制御ブロックに遷移する。
【００６６】
図１４乃至図２０は、前記コントロールユニット５１５による高圧燃料ポンプ１の制御のフローチャートであり、まず、図１４は、図７の各処理のフローチャートである。
ステップ１４０１では、例えば１０ms毎のように時間に同期した割込み処理が行われる。なお、該割込み処理は、クランク角度１８０°毎のように回転に同期したものでも良い。
【００６７】
ステップ１４０２では、状態遷移判定手段７１０でエンジン５０７の状態遷移判定の処理が行われ、Ａ制御ブロック乃至Ｆ／Ｂ停止ブロックのうちどの状態に遷移するかを決定し、ステップ１４０３では、前記状態遷移判定手段７１０で決定された状態に応じて、ソレノイド制御信号演算手段７１４でソレノイド制御信号が演算され、ステップ１４０４では、ソレノイド作動遅れ補正手段７１１でソレノイド２００の作動遅れの補正が行われ、ステップ１４０５では、バルブタイミング補正手段７１２で可変バルブタイミング分の補正が行われる。
【００６８】
次に、ステップ１４０６では、求められたソレノイド信号の基準角度に基づいて最終角度を計算し、ステップ１４０７では、該最終角度に基づいてソレノイド駆動手段７１３でソレノイド２００に対する駆動パルスが出力される。
【００６９】
図１５乃至図２０は、前記状態遷移判定手段７１０におけるエンジン５０７の状態遷移判定の処理のフローチャートであり、図１５は、コントロールユニット５１５のＡ制御ブロックでの状態遷移判定処理のフローチャートである。
【００７０】
ステップ１５０１は、前記ステップ１４０１と同様の割込み処理であり、ステップ１５０２では、前記イグニッションスイッチがＯＮであるか否かを判定し、ＯＮである場合、すなわちＹＥＳのときにはステップ１５０３に進み、クランク角信号ＣＲＡＮＫの検出がされているか否かを判定する。一方、前記イグニッションスイッチがＯＦＦのときにはステップ１５０５に進んでＡ制御ブロックが保持され、イニシャル状態として、ソレノイド２００に対する通電は行われずにステップ１５０６に進み、本ルーチンを終了する。
【００７１】
ステップ１５０３でクランキングを開始して第１番目のクランク角信号ＣＲＡＮＫの検出がされている場合、すなわちＹＥＳのときにはステップ１５０４に進んでＢ制御ブロックに遷移され、ステップ１５０６に進んで本ルーチンを終了する。一方、第１番目のクランク角信号ＣＲＡＮＫの検出がされていないときには、ステップ１５０５に進んでＡ制御ブロックが保持させる。
【００７２】
図１６は、コントロールユニット５１５のＢ制御ブロックでの状態遷移判定処理のフローチャートである。
【００７３】
ステップ１６０１は、前記ステップ１４０１と同様の割込み処理であり、ステップ１６０２では、ＲＥＦ信号が認識されたか否かを判定し、認識された場合、すなわちＹＥＳのときにはステップ１６０７に進み、Ｃ制御ブロックに遷移されてステップ１６０８に進んで本ルーチンを終了する。一方、前記ＲＥＦ信号が認識されていないときにはステップ１６０３に進んで前記イグニッションスイッチがＯＮであるか否かを判定し、ＯＮである場合、すなわちＹＥＳのときにはステップ１６０４に進み、前記イグニッションスイッチがＯＦＦのときにはステップ１６０６に進んでＡ制御ブロックに遷移され、ソレノイド２００に対する通電は行われずにステップ１６０８に進み、本ルーチンを終了する。
【００７４】
ステップ１６０４では、クランク角信号を検出してから所定時間ＭＤＬＴＩＭ（例えば１sec）以上経過しているか否かを判定し、所定時間ＭＤＬＴＩＭ以上経過している場合、すなわちＹＥＳのときにはステップ１６０６に進んでＡ制御ブロックに戻り、所定時間ＭＤＬＴＩＭ以上経過していないときには、１６０５に進んでＢ制御ブロックに保持されてステップ１６０８に進み、本ルーチンを終了する。
【００７５】
なお、前記のように、ステップ１６０４からステップ１６０６へのパスがあるのは、クランキングの途中でエンストした場合にＢ制御ブロックが連続して行われることによるバッテリ上がりを防止するためである。
【００７６】
図１７は、コントロールユニット５１５のＣ制御ブロックでの状態遷移判定処理のフローチャートである。
【００７７】
ステップ１７０１は、前記ステップ１４０１と同様の割込み処理であり、ステップ１７０２では、エンジン回転数がＮＫＴＨ（例えば１０００rpm）以上であるか否か、つまり完爆したかどうか判定し、所定回転数ＮＫＴＨ以上である場合、すなわちＹＥＳのときにはステップ１７０７に進み、Ｄ制御ブロックに遷移されてステップ１７０８に進んで本ルーチンを終了する。一方、前記エンジン回転数が所定回転数ＮＫＴＨ以上でないときにはステップ１７０３に進んで前記イグニッションスイッチがＯＮであるか否かを判定し、ＯＮである場合、すなわちＹＥＳのときにはステップ１７０４に進み、前記イグニッションスイッチがＯＦＦのときにはステップ１７０６に進んでＡ制御ブロックにジャンプして遷移され、ソレノイド２００に対する通電は行われずにステップ１６０８に進み、本ルーチンを終了する。
【００７８】
ステップ１７０４では、エンジン回転数が所定回転数ＮＥＮＳＴ（例えば２００rpm）以下であるか否かを判定し、所定回転数ＮＥＮＳＴ以下である場合、すなわちＹＥＳのときにはエンストと判定してステップ１７０６に進んでＡ制御ブロックにジャンプして戻り、エンジン回転数が所定回転数ＮＥＮＳＴ以上のときには、１７０５に進んでＣ制御ブロックに保持されてステップ１７０８に進み、本ルーチンを終了する。
【００７９】
図１８は、コントロールユニット５１５のＤ制御ブロックでの状態遷移判定処理のフローチャートである。
【００８０】
ステップ１８０１は、前記ステップ１４０１と同様の割込み処理であり、ステップ１８０２では、前記イグニッションスイッチがＯＮであるか否かを判定し、ＯＮである場合、すなわちＹＥＳのときにはステップ１８０３に進み、前記イグニッションスイッチがＯＦＦのときにはステップ１８０９に進んでＡ制御ブロックにジャンプして遷移され、ソレノイド２００に対する通電は行われずにステップ１６０８に進み、本ルーチンを終了する。
【００８１】
ステップ１８０３では、エンジン回転数が所定回転数ＮＥＮＳＴ（例えば２００rpm）以下であるか否かを判定し、所定回転数ＮＥＮＳＴ以下である場合、すなわちＹＥＳのときにはエンストと判定し、ステップ１８０９でＡ制御ブロックにジャンプして戻り、一方、エンジン回転数が所定回転数ＮＥＮＳＴ以上のときには、ステップ１８０４に進んでエンジン回転数が所定回転数ＮＤＯＫ（例えば４００rpm）以下かどうか判定し、所定回転数ＮＤＯＫ以下の場合、すなわちＹＥＳのときにはステップ１８０８に進んでＣ制御ブロックに遷移されてステップ１８１０に進み、本ルーチンを終了する。
【００８２】
一方、ステップ１８０４でエンジン回転数が所定回転数ＮＤＯＫ以上のときには、ステップ１８０５に進み、Ｄ制御ブロックが所定時間ＦＢＩＮＴ（例えば３００ms）以上継続しているか否かを判定し、所定時間ＦＢＩＮＴ以上継続している場合、すなわちＹＥＳのときにはステップ１８０７に進んでＦ／Ｂ制御ブロックに遷移されてステップ１８１０に進み、本ルーチンを終了する。また、ステップ１８０５で所定時間ＦＢＩＮＴ以上継続していないときには、ステップ１８０６に進んでＤ制御ブロックに保持されてステップ１８１０に進み、本ルーチンを終了する。
【００８３】
図１９は、コントロールユニット５１５のＦ／Ｂ制御ブロックでの状態遷移判定処理のフローチャートである。
【００８４】
ステップ１９０１は、前記ステップ１４０１と同様の割込み処理であり、ステップ１９０２では、前記イグニッションスイッチがＯＮであるか否かを判定し、ＯＮである場合、すなわちＹＥＳのときにはステップ１９０３に進み、前記イグニッションスイッチがＯＦＦのときにはステップ１９０７に進んでＡ制御ブロックにジャンプして遷移され、ソレノイド２００に対する通電は行われずにステップ１９０８に進み、本ルーチンを終了する。
【００８５】
ステップ１９０３では、エンジン回転数が所定回転数ＮＥＮＳＴ（例えば２００rpm）以下であるか否かを判定し、所定回転数ＮＥＮＳＴ以下である場合、すなわちＹＥＳのときにはエンストと判定し、ステップ１９０７でＡ制御ブロックにジャンプして戻り、ソレノイド２００に対する通電は行われずにステップ１９０８に進み、本ルーチンを終了する。一方、エンジン回転数が所定回転数ＮＥＮＳＴ以上のときには、ステップ１９０４に進む。
【００８６】
ステップ１９０４では、燃料カット中であるか否かを判定し、燃料カット中である場合、すなわちＹＥＳのときにはステップ１９０６に進んでＦ／Ｂ停止ブロックに遷移される。これは、コモンレール５３から各インジェクタ５４に向かう燃料が０の場合には、高圧燃料ポンプ１からの燃料圧送を止めてコモンレール５３の圧力上昇を防止するためであり、そして、ステップ１９０８に進んで本ルーチンを終了する。一方、燃料カット中でないときには、ステップ１９０５に進んでＦ／Ｂ制御ブロックに保持されてステップ１９０８に進み、本ルーチンを終了する。
【００８７】
図２０は、コントロールユニット５１５のＦ／Ｂ停止ブロックでの状態遷移判定処理のフローチャートである。
【００８８】
ステップ２００１は、前記ステップ１４０１と同様の割込み処理であり、ステップ２００２では、前記イグニッションスイッチがＯＮであるか否かを判定し、ＯＮである場合、すなわちＹＥＳのときにはステップ２００３に進み、前記イグニッションスイッチがＯＦＦのときにはステップ２００７に進んでＡ制御ブロックにジャンプして遷移され、ソレノイド２００に対する通電は行われずにステップ２００８に進み、本ルーチンを終了する。
【００８９】
ステップ２００３では、エンジン回転数が所定回転数ＮＥＮＳＴ（例えば２００rpm）以下であるか否かを判定し、所定回転数ＮＥＮＳＴ以下である場合、すなわちＹＥＳのときにはエンストと判定し、ステップ２００７でＡ制御ブロックにジャンプして戻り、ソレノイド２００に対する通電は行われずにステップ２００８に進んで本ルーチンを終了する。一方、エンジン回転数が所定回転数ＮＥＮＳＴ以上のときには、ステップ２００４に進む。
【００９０】
ステップ２００４では、燃料カット中であるか否かを判定し、燃料カット中である場合、すなわちＹＥＳのときにはステップ２００５に進んでＦ／Ｂ停止ブロックに保持され、ソレノイド２００に対する通電は行われずにステップ２００８に進んで本ルーチンを終了する。一方、燃料カット中でないときにはステップ２００６に進んでＦ／Ｂ制御ブロックに遷移されてステップ２００８に進み、本ルーチンを終了する。
以上のように、本発明の前記実施形態は、上記の構成によって次の機能を奏するものである。
【００９１】
前記実施形態のコントロールユニット５１５は、シリンダ５０７ｂに備えられたインジェクタ５４と、該インジェクタ５４に燃料を圧送させる高圧燃料ポンプ１と、前記クランク軸５０７ｄの位置を検出するクランク角センサ５１６とを有するエンジン５０７を制御し、前記高圧燃料ポンプ１は、ソレノイド信号に基づいて該ポンプ室８内の燃料を加圧するプランジャ２と、該プランジャ２を駆動させるポンプ駆動カム１００と、該ポンプ駆動カム１００の位置を検出するカム角センサ５１１とを備え、前記コントロールユニット５１５は、前記クランク角センサ５１６、燃圧センサ５６からの検出信号に基づいて、前記ソレノイド信号の基本角度を演算する基本角度演算手段７０１と、目標燃圧を算出する目標燃圧算出手段７０２と、実燃圧を出力する燃圧入力処理手段７０３とを備えるとともに、これらの各手段に基づいて前記ソレノイド信号の基準角度を演算するソレノイド制御信号演算手段７１４と、前記コントロールユニット５１５の状態を判定して遷移させる状態遷移判定手段７１０と、前記高圧燃料ポンプ１のソレノイド２００を駆動させるソレノイド駆動手段７１３とを備え、前記ソレノイド制御信号演算手段７１４は、前記クランク角センサ５１６の信号検出時期から、該クランク角センサ５１６と前記カム角センサ５１１との位相が確定する時期までに、前記高圧燃料ポンプ１に少なくとも２回以上の駆動信号を与える等間隔通電制御ブロック７０５と、前記コントロールユニット５１５の完爆後のフィードバック制御ブロック７０８等とを有し、前記状態遷移判定手段７１０によって前記６つの各制御ブロックの遷移が行われているので、プランジャ２の位置がどこにあるか認識できない時期であっても、エンジン５０７の始動時からプランジャ２の一往復行程内でコモンレール５３に燃料を確実に吐出させることができる。
【００９２】
図２１は、前記コントロールユニット５１５における前記高圧ポンプ１によるエンジン始動時の動作タイミングチャートであり、エンジン始動からクランキングが開始されて第１番目のクランク角信号が確定すると、Ｂ制御ブロックに遷移して等間隔通電制御がなされ、ソレノイド２００に対するＯＮ−ＯＦＦの制御信号が繰り返される。ここで、ＯＮ信号毎に吸入弁係合部材２０１が吸入弁５を閉弁させる方向に作動し、プランジャ２が停止位置２１ａから下死点を経て圧縮行程に移行しているものの、その下死点に来る時期が判別できない場合であっても、該プランジャ２の下死点付近におけるいずれかのＯＮ信号がトリガーとなり、前記高圧燃料ポンプ１によるコモンレール５３への燃料吐出が開始され、従来に比して燃料の圧送を１サイクル程早く行うことができ、エンジン始動時間の長時間化の抑制を図ることができる。
【００９３】
そして、プランジャ位相確定以降は、ＲＥＦ信号に基づいて角度又は時間制御でソレノイド制御信号が出力され、各インジェクタ５４による燃料噴射時の燃圧２１ｂは、従来の燃料噴射時の燃圧２２ｂ（図２２）に比して高くさせることができ、燃圧の上昇が促進され、各インジェクタ５４からの噴霧粒径の微粒化を促進させることができるとともに、ＨＣの排出量の低減も達成することができる。
【００９４】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱することなく設計において種々の変更ができるものである。
【００９５】
例えば、前記実施形態では、高圧燃料ポンプ１が排気弁５２６のカム軸上に配置されているが、吸入弁５１４のカム軸上に配置、又はシリンダ５０７ｂのクランク軸５０７ｄに同期させたものであっても良く、この場合にも、前記検出信号切換え手段７１５、他の駆動信号設定手段７１７を信号の断線等に対して適用させることができるとともに、前記バルブタイミング駆動手段によるタイミングの調整をも行うことができる。
【００９６】
また、前記Ｂ制御のソレノイド駆動信号は、エンジン始動時において所定周期で所定幅の駆動信号を繰り返し出力する等間隔通電制御がなされているが、エンジン始動時のほか、例えば、通常の運転中に信号の断線等によって、前記クランク角信号５１６及び前記カム角信号５１１等からの信号が全く検出できない状態に陥った場合にも前記等間隔通電制御を適用させることができ、これによりコモンレール５３を介してインジェクタ５４に対する燃料の供給を行い、自動車を安全な地点に移動させて運転者の安全を確保することができる。さらに、クランク角センサ５１６の信号の立上がりに同期させているが、前記クランク角センサ５１６の信号の立下がりに同期、又は立上がりと立下がりとに同期させたものであっても良く、さらにまた、前記クランク角センサ５１６の信号の歯欠け部による検出については、他の特徴のある信号を検出するものであっても良いものである。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本実施形態の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置を備えたエンジンの全体構成図。
【図２】図1の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置の内部構成図。
【図３】図１の高圧燃料ポンプを備えた燃料系システムの全体構成図。
【図４】図３の高圧燃料ポンプの縦断面図。
【図５】図３の高圧燃料ポンプの動作タイミングチャート。
【図６】図５の動作タイミングチャートの補足説明図。
【図７】図１の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置による高圧燃料ポンプの制御ブロック図。
【図８】図７の状態遷移図。
【図９】図１の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置の動作タイミングチャート。
【図１０】図１の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置の動作タイミングチャート。
【図１１】図１の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置におけるＡ制御ブロックからＢ制御ブロックの動作タイミングチャート。
【図１２】図１の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置におけるＢ制御ブロックからＣ制御ブロックの動作タイミングチャート。
【図１３】図１の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置におけるＣ制御ブロックからＤ制御ブロックの動作タイミングチャート。
【図１４】図１の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置の動作フローチャート。
【図１５】図１の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置のＡ制御ブロックでの状態遷移判定処理の動作フローチャート。
【図１６】図１の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置のＢ制御ブロックでの状態遷移判定処理の動作フローチャート。
【図１７】図１の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置のＣ制御ブロックでの状態遷移判定処理の動作フローチャート。
【図１８】図１の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置のＤ制御ブロックでの状態遷移判定処理の動作フローチャート。
【図１９】図１の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置のＦ／Ｂ制御ブロックでの状態遷移判定処理の動作フローチャート。
【図２０】図１の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置のＦ／Ｂ停止ブロックでの状態遷移判定処理の動作フローチャート。
【図２１】図１の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置におけるエンジン始動時の動作タイミングチャート。
【図２２】従来の高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置におけるエンジン始動時の動作タイミングチャート。
【符号の説明】
【００９８】
１  高圧燃料ポンプ
２  プランジャ
５  吸入弁
５ａ  閉弁ばね
７  シリンダ室
８  ポンプ室
９  ソレノイド室
５４  燃料噴射弁（インジェクタ）
５６  燃圧センサ
１００  ポンプ駆動カム
２００  ソレノイド
２０１  吸入弁係合部材
２０２  開弁ばね
５０７  筒内噴射エンジン
５０７ｂ  気筒
５０７ｄ  クランク軸
５１１  カム角センサ
５１４  吸気弁
５１５  高圧燃料ポンプ制御装置及び筒内噴射エンジン制御装置（コントロールユニット）
５１６  クランク角センサ
５２６  排気弁
７０１  基本角度演算手段
７０２  目標燃圧算出手段
７０３  燃圧入力処理手段
７０５  等間隔通電制御ブロック
７０８  フィードバック制御ブロック
７１０  状態遷移判定手段
７１１  ソレノイド作動遅れ補正手段
７１２  バルブタイミング補正手段
７１３  ソレノイド駆動手段
７１４  ソレノイド制御信号演算手段
７１５  検出信号切換え手段
７１６  駆動信号設定手段
７１７  他の駆動信号設定手段
【図１】
2005023942.tif 000003
【図２】
2005023942.tif 000004
【図３】
2005023942.tif 000005
【図４】
2005023942.tif 000006
【図５】
2005023942.tif 000007
【図６】
2005023942.tif 000008
【図７】
2005023942.tif 000009
【図８】
2005023942.tif 000010
【図９】
2005023942.tif 000011
【図１０】
2005023942.tif 000012
【図１１】
2005023942.tif 000013
【図１２】
2005023942.tif 000014
【図１３】
2005023942.tif 000015
【図１４】
2005023942.tif 000016
【図１５】
2005023942.tif 000017
【図１６】
2005023942.tif 000018
【図１７】
2005023942.tif 000019
【図１８】
2005023942.tif 000020
【図１９】
2005023942.tif 000021
【図２０】
2005023942.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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