(57)【要約】【課題】  増圧燃料噴射時の燃料噴射制御を簡素化する。【解決手段】  機関１に増圧ユニット付燃料噴射弁１０を設け、コモンレール３から燃料噴射弁に供給される燃料圧力を増大する増圧燃料噴射を行う。ＥＣＵ２０は、機関燃料噴射量と機関回転数とをパラメータとする数値テーブルを用いて増圧開始から燃料噴射開始までの時間として定義される増圧時間を決定し、この増圧時間に基づいて燃料噴射期間、増圧開始時期などの燃料噴射制御パラメータを設定する。従来の通常圧力燃料噴射ではまず燃料噴射量と機関回転数とからコモンレール圧力を決定し、このコモンレール圧力に基づいて燃料噴射期間等の燃料噴射制御パラメータを決定していたため、燃料噴射中に燃料噴射圧力が変化する増圧燃料噴射では制御の複雑化が生じる場合がある。増圧時間に基づいて燃料噴射制御パラメータを設定するようにしたことにより、増圧燃料噴射時の制御が簡素化される。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
所定圧力の燃料を貯蔵し前記燃料噴射弁に供給するコモンレールと、
前記コモンレールから燃料噴射弁に供給される燃料の圧力をコモンレール内の燃料圧力より高い所定の増圧圧力まで昇圧する増圧手段とを備え、
必要に応じて前記増圧手段を作動させて燃料噴射弁からの燃料噴射圧力を増大させる増圧燃料噴射を行う増圧コモンレール式燃料噴射装置の、燃料噴射特性を制御する燃料噴射制御方法であって、
前記増圧燃料噴射時に、まず機関運転状態に応じて前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を決定し、
前記決定された燃料噴射量と機関回転数とを用いて、予め定めた関係に基づいて前記増圧手段作動開始から燃料噴射開始までの時間間隔として定義される増圧時間を決定する、
増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法。
【請求項２】
前記増圧燃料噴射時に、機関運転状態にかかわらず前記コモンレール内の燃料圧力を一定のベースレール圧に制御するとともに、燃料噴射量と機関回転数とを用いて予め定めた関係に基づいて燃料噴射開始時期を決定し、決定された燃料噴射開始時期と前記増圧時間とに基づいて増圧手段作動開始時期を決定する、請求項１に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法。
【請求項３】
前記増圧時間は、増圧手段作動開始より前に燃料噴射が開始される場合には負の値として、増圧手段作動開始後に燃料噴射が開始される場合には正の値として、それぞれ定義される、請求項２に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法。
【請求項４】
前記増圧手段作動開始時期と燃料噴射時期との関係は、機関運転状態に応じて、
（１）機関軽負荷運転時には、増圧手段作動開始前に燃料噴射を終了し、
（２）機関中負荷運転時には、増圧手段作動開始前に燃料噴射を開始して増圧手段作動開始後、かつ燃料圧力が前記増圧圧力に到達する前に燃料噴射を終了し、
（３）機関の最大トルク発生点付近の運転では、増圧手段作動開始後、かつ燃料圧力が前記増圧圧力に到達する前に燃料噴射を開始し、燃料圧力が前記増圧圧力に到達した後に燃料噴射を終了し、
（４）機関の最大出力発生点付近の運転では、増圧手段作動開始後、かつ燃料圧力が前記増圧圧力に到達後に燃料噴射を開始する、
ように設定される、請求項３に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法。
【請求項５】
前記増圧手段作動開始前に燃料噴射を終了する場合には、増圧手段の作動を禁止する請求項２から４のいずれかに記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法。
【請求項６】
必要に応じて、前記増圧燃料噴射と、増圧手段を非作動状態とする通常圧力燃料噴射とを切換えるととにも、前記ベースレール圧を増圧燃料噴射を行う際の最低燃料噴射圧力に等しく設定し、前記通常圧力燃料噴射を行う際に前記ベースレール圧より低い燃料噴射圧力が要求される場合には、コモンレールに設けた減圧弁を開弁することによりコモンレール内燃料圧力をベースレール圧より低い値に設定する、請求項２から４のいずれか１項に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法。
【請求項７】
必要に応じて、前記増圧燃料噴射と、増圧手段を非作動状態とする通常圧力燃料噴射とを切換えるととにも、増圧燃料噴射を行う際の最低燃料噴射圧力を前記ベースレール圧に等しく設定し、前記通常圧力燃料噴射を行う際に前記ベースレール圧より低い燃料噴射圧力が要求される場合には、コモンレールに燃料を供給する高圧燃料噴射ポンプの吐出流量を制御することにより、コモンレール内燃料圧力をベースレール圧より低い値に設定する、請求項２から４のいずれか１項に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法。
【請求項８】
機関高負荷運転側の第１の運転領域では前記増圧燃料噴射を行い、前記第１の運転領域より低負荷側の第２の運転領域では燃料噴射圧力を前記ベースレール圧より低い値に設定した通常圧力燃料噴射を行うとともに、前記第１と第２の運転領域の中間の負荷領域にコモンレール内燃料圧力をベースレール圧に設定し増圧手段を非作動とした燃料噴射を行う運転領域を設けた、請求項６または７に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法。
【請求項９】
更に、前記増圧燃料噴射時に、燃料噴射弁の開弁時間を前記増圧時間と燃料噴射量とを用いて予め定めた関係に基づいて決定する、請求項２に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法。
【請求項１０】
前記増圧燃料噴射時には燃料噴射弁の開弁時間を前記増圧時間と燃料噴射量とを用いて予め定めた関係に基づいて決定し、前記通常圧力燃料噴射時には燃料噴射弁の開弁時間をコモンレール内燃料圧力と燃料噴射量とを用いて予め定めた関係に基づいて決定する、請求項６から８のいずれか１項に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法。
【請求項１１】
前記増圧燃料噴射時に、燃料噴射弁からの燃料噴射終了と同時に増圧手段の作動を停止する、請求項２に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法。
【請求項１２】
前記増圧燃料噴射時に、燃料噴射弁からの燃料噴射終了より前に増圧手段の作動を停止する、請求項２に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射制御方法に関し、詳細にはコモンレールから供給された燃料を更に昇圧して燃料噴射弁から噴射する増圧手段を備えた増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ポンプから供給された高圧の燃料をコモンレール（蓄圧室）に貯留し、この燃料を内燃機関の各気筒に設けた気筒内燃料噴射弁に供給し、気筒燃焼室に直接噴射する、いわゆるコモンレール式燃料噴射装置が一般に知られている。
【０００３】
コモンレール式燃料噴射装置では、コモンレール圧力を任意の圧力に制御することができるため、燃料噴射弁からの噴射率を機関運転状態に応じて適切な値に制御し機関運転状態にかかわらず気筒内燃焼状態を良好に維持することが可能となる。
【０００４】
特に、直噴式のディーゼルエンジンでは気筒内への燃料噴射を行うことができる期間がピストンの位置との関係で制限されるため、機関の高回転運転時には実際に燃料噴射を行うことができる時間が極めて短くなり、多量の燃料を気筒に供給することが困難になる場合がある。しかし、コモンレール式燃料噴射装置では機関回転数にかかわらず燃料噴射圧力を高圧に維持することができるため、短時間に多量の燃料を燃焼室内に供給することができる。このため、コモンレール式燃料噴射装置を用いることによりディーゼルエンジンを高回転高出力化することが可能となっている。
【０００５】
一方、ディーゼルエンジンの過給が一般に行われるようになった結果、過給とともに噴射量の増大による更なるディーゼルエンジンの高出力化の要求が高まり、燃料噴射圧力を更に高圧にして気筒内に供給する燃料量を更に増大することが要求されるようになっている。
【０００６】
ところが、コモンレール式燃料噴射装置においては、コモンレール燃料圧力は既に限界近くまで高圧（例えば、１８０ＭＰａ程度）に設定されており、これ以上コモンレール燃料圧力を増大させるためには、燃料ポンプ、コモンレール、デリバリ配管などの全ての燃料噴射系要素の設計圧力を増大させる必要がある。しかし、現実にはコスト増大や信頼性の低下等の問題を考慮した場合、全ての燃料噴射要素の設計圧力を増大させることは実際的でない。
【０００７】
そこで、この問題を解決するためにコモンレール内燃料圧力は従来と同程度もしくは従来より低い圧力に設定し、コモンレールから燃料噴射弁に供給される燃料をできるだけ燃料噴射弁の噴孔に近い部分で更に昇圧する増圧装置を使用する、増圧コモンレール式燃料噴射装置が提案されている。
【０００８】
増圧コモンレール式燃料噴射装置では、コモンレールから燃料噴射弁に供給される燃料をさらに昇圧する増圧装置を用いたことにより燃料ポンプ、コモンレールなどの要素の設計圧力は従来と同程度（若しくはそれより低い圧力）に設定しながら、増圧装置から燃料噴射弁に至る部分のみ設計圧力を高く設定するだけで、燃料噴射弁の実際の燃料噴射圧力を更に高圧（例えば、２５０ＭＰａ程度）に設定することが可能となるため、コストの大幅な上昇を抑制しつつ燃料噴射圧力を増大することが可能となっている。
【０００９】
この種の増圧装置を用いた増圧コモンレール式燃料噴射装置の例としては、特許文献１に記載されたものがある。
【００１０】
特許文献１の増圧コモンレール式燃料噴射装置では、増圧装置としてコモンレールと燃料噴射弁噴射孔との間に配置された増圧ピストンを有する増圧ユニットが使用されている。増圧ピストンは大径の受圧ピストンと小径の加圧ピストンとを連結した構成とされ、受圧ピストンと加圧ピストンとの面積比に応じて燃料を加圧するものである。すなわち、増圧ピストンでは、大径の受圧ピストン側にコモンレール内の燃料圧力を作用させることにより小径の加圧ピストンで加圧室内にコモンレールから供給される燃料を加圧し、燃料噴射弁に供給する燃料圧力を大径ピストンと小径ピストンとの面積比により定まるコモンレール燃料圧力より高い圧力まで昇圧することが可能となっている。
【００１１】
【特許文献１】特表２００２−５３９３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１の排気浄化装置では、増圧装置により燃料噴射弁に供給する燃料圧力を昇圧することにより、燃料噴射装置全体の要素の設計圧力を増大させることなく燃料噴射圧力を増大することが可能となっている。
ところが、増圧装置を設けて燃料噴射圧力を増大させた場合には従来のコモンレール式燃料噴射装置と同様な燃料噴射制御を行うと制御が複雑になる問題がある。
【００１３】
従来のコモンレール式燃料噴射装置では、コモンレール容積が１回の燃料噴射量に較べて十分に大きいため、燃料噴射期間（燃料噴射弁の開弁期間）を通じて燃料噴射弁に供給される燃料圧力は一定になっていた。
そこで、従来のコモンレール式燃料噴射装置では、機関運転条件（アクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）と機関回転数）に基づいて、予め作成した数値テーブル（マップ）を用いて、まず燃料噴射量を決定し、決定した燃料噴射量と機関回転数とを用いて、これも予め準備したそれぞれ燃料噴射量と機関回転数とをパラメータとした別個のマップから必要とされるコモンレール燃料圧力（燃料噴射圧力）と噴射時期（噴射開始時期）とを決定していた。また、燃料噴射時間（燃料噴射弁の開弁時間）は、燃料噴射量とコモンレール圧力とをパラメータとしたマップにより決定されていた。
【００１４】
これに対して、特許文献１のような増圧ピストンを有する増圧コモンレール式燃料噴射装置を使用した場合には、燃料圧力は増圧装置の作動開始後、最終的な圧力（増圧圧力）まで上昇するのにある程度の時間を要し、増圧圧力に到達するまでは時間とともに燃料圧力が変化（上昇）する。このため、燃料噴射期間が増圧時の圧力上昇中に重なると燃料噴射中に燃料噴射圧力が変化することになる。
【００１５】
このため、例えば燃料噴射量と機関回転数とから目標燃料圧力を決定しても、実際の燃料噴射圧力が上記目標燃料圧力になるタイミングを決定するためには、増圧手段作動開始から燃料噴射開始までの時間（増圧時間）における燃料圧力上昇と、増圧開始時期とを考慮した複雑な計算を再計算する必要がある。
【００１６】
更に、燃料噴射時間を燃料噴射量とコモンレール圧力とをパラメータとしたマップにより決定する従来の方法では、噴射中に燃料噴射圧力が変化する場合（噴射率が変化する場合）には、どの時点の燃料圧力を用いるかにより燃料噴射時間が異なってくるため、例えば増圧時の燃料噴射圧力の変化パターンや噴射開始時期に応じた多数のパラメータを用いたマップが必要となり、燃料噴射時間の算出が煩雑になる。
このため、増圧コモンレール式燃料噴射装置を用いた場合に従来と同様なマップを用いて燃料噴射制御を行おうとすると、制御が複雑化してしまう問題が生じるのである。
【００１７】
本発明は上記問題に鑑み、増圧コモンレール式燃料噴射装置を用いた場合にも、マップやパラメータの数の増大を生じず、制御を簡素化することが可能とな増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、所定圧力の燃料を貯蔵し前記燃料噴射弁に供給するコモンレールと、前記コモンレールから燃料噴射弁に供給される燃料の圧力をコモンレール内の燃料圧力より高い所定の増圧圧力まで昇圧する増圧手段とを備え、必要に応じて前記増圧手段を作動させて燃料噴射弁からの燃料噴射圧力を増大させる増圧燃料噴射を行う増圧コモンレール式燃料噴射装置の、燃料噴射特性を制御する燃料噴射制御方法であって、前記増圧燃料噴射時に、まず機関運転状態に応じて前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を決定し、前記決定された燃料噴射量と機関回転数とを用いて、予め定めた関係に基づいて前記増圧手段作動開始から燃料噴射開始までの時間間隔として定義される増圧時間を決定する、増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法が提供される。
【００１９】
すなわち、請求項１の発明では、従来と同様にアクセル開度、機関回転数などの機関運転状態に応じて予め定めた数値マップなどにより燃料噴射量が決定されると、次に決定された燃料噴射量と機関回転数とに基づいて予め定めた関係（例えば数値マップなど）により増圧時間が決定される。
【００２０】
増圧手段による増圧が開始されると、燃料噴射弁に供給される燃料圧力は上昇を開始し、ある時間が経過するとコモンレール圧力より高い所定の増圧圧力に到達して一定になる。増圧を開始してからの燃料圧力の時間的変化はコモンレール圧力や増圧手段の諸元などにより異なってくるが、コモンレール圧力と増圧手段の諸元が定まれば増圧開始（例えば増圧手段に指令信号出力時）後の燃料圧力は増圧開始後の経過時間のみにより決定される。
【００２１】
従って、この場合には増圧手段作動開始時（実際の燃料圧力上昇開始時）から燃料噴射開始時までの時間として定義される増圧時間が定まれば、燃料噴射開始時の燃料噴射圧力とその後の燃料噴射圧力の変化が定まることになり、燃料噴射特性（例えば燃料噴射率の変化）は増圧時間のみにより表す事ができる。
【００２２】
本発明では、各コモンレール圧力毎に機関回転数と要求される燃料噴射量とに応じて最適な燃料噴射率などの燃料噴射特性が得られる増圧時間を予め求めておき、実際の燃料噴射制御では燃料噴射量と機関回転数とから必要とされる増圧時間を決定する。
これにより、増圧燃料噴射を行う際にも演算用のパラメータの数の増大や制御の複雑化を生じることなく簡易に燃料噴射特性を制御することが可能となる。
【００２３】
なお、燃料噴射量と機関回転数に応じた、最適な燃料噴射特性を与える増圧時間は、例えば、予め実際の燃料噴射装置を用いた実験を行うことなどにより求めておき、燃料噴射量と機関回転数とをパラメータとした３次元数値マップなどの形で制御装置に格納しておくことができる。
【００２４】
請求項２に記載の発明によれば、前記増圧燃料噴射時に、機関運転状態にかかわらず前記コモンレール内の燃料圧力を一定のベースレール圧に制御するとともに、燃料噴射量と機関回転数とを用いて予め定めた関係に基づいて燃料噴射開始時期を決定し、決定された燃料噴射開始時期と前記増圧時間とに基づいて増圧手段作動開始時期を決定する、請求項１に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法が提供される。
【００２５】
すなわち、請求項２の発明では増圧燃料噴射時のコモンレール内圧力は機関運転状態にかかわらず一定のベースレール圧に設定される。これにより、燃料噴射量と機関回転数とから増圧時間を決定する際にコモンレール圧毎のマップを持つ必要がなくなるため、増圧時間の算出が簡素化される。
【００２６】
また、本発明においても燃料噴射時期（燃料噴射開始時期）は従来と同様に燃料噴射量と機関回転数とから定まるが、燃料噴射時期が定まると上記により算出した増圧時間から直ちに増圧開始時期が決定されるため、増圧開始時期の算出が容易になる。
これにより、本発明では増圧燃料噴射を行う際にも演算用のパラメータの数の増大や制御の複雑化を生じることなく簡易に燃料噴射特性を制御することが可能となる。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、前記増圧時間は、増圧手段作動開始より前に燃料噴射が開始される場合には負の値として、増圧手段作動開始後に燃料噴射が開始される場合には正の値として、それぞれ定義される、請求項２に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法が提供される。
【００２８】
すなわち、請求項３の発明では増圧時間は正負両方の値を取るように定義されている。これにより、増圧手段作動開始より前に燃料噴射が開始される場合（すなわち、燃料噴射期間中にベースレール圧での燃料噴射を含む場合）と増圧手段作動開始後に燃料噴射が開始される場合との両方を一つの数値マップまたは関係式で表すことが可能となるため、増圧燃料噴射時の燃料噴射特性制御が更に簡素化される。
【００２９】
請求項４に記載の発明によれば、前記増圧手段作動開始時期と燃料噴射時期との関係は、機関運転状態に応じて、（１）機関軽負荷運転時には、増圧手段作動開始前に燃料噴射を終了し、（２）機関中負荷運転時には、増圧手段作動開始前に燃料噴射を開始して増圧手段作動開始後、かつ燃料圧力が前記増圧圧力に到達する前に燃料噴射を終了し、（３）機関の最大トルク発生点付近の運転では、増圧手段作動開始後、かつ燃料圧力が前記増圧圧力に到達する前に燃料噴射を開始し、燃料圧力が前記増圧圧力に到達した後に燃料噴射を終了し、（４）機関の最大出力発生点付近の運転では、増圧手段作動開始後、かつ燃料圧力が前記増圧圧力に到達後に燃料噴射を開始する、ように設定される、請求項３に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法が提供される。
【００３０】
すなわち、請求項４の発明では機関運転状態に応じて増圧時間が変更される。例えば、（１）機関軽負荷時には増圧手段を用いずにコモンレール燃料圧力のみで燃料噴射が行われ、（２）機関中負荷運転時には、コモンレール燃料圧力で燃料噴射を開始し、燃料噴射途中から増圧を開始するが噴射圧力が最終的な増圧圧力に到達する前に燃料噴射を終了する。また、（３）機関の最大トルク発生点付近では増圧途中から燃料噴射を開始し、燃料噴射中に燃料噴射圧力が増圧圧力に到達するようにし、（４）機関の最大出力発生点付近では、燃料噴射開始から終了まで増圧圧力での燃料噴射が行われる。
【００３１】
本発明では、機関運転状態に応じて増圧時間を変更しているため、燃料噴射開始から終了までの燃料噴射圧力の変化パターンは機関運転状態に応じて変更される。このため、本発明では、機関運転状態に応じて燃料噴射率を最適な値に設定し、運転状態にかかわらず機関の燃焼状態を最適に維持することが可能となる。
【００３２】
請求項５に記載の発明によれば、前記増圧手段作動開始前に燃料噴射を終了する場合には、増圧手段の作動を禁止する請求項２から４のいずれかに記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法が提供される。
【００３３】
すなわち、請求項５の発明では、燃料噴射時に増圧手段を作動させない燃料噴射（ベースレール圧での燃料噴射）時には、増圧手段の作動を禁止する。増圧手段を作動させると、増圧手段駆動のための動力や作動油として用いるリーク燃料油の消費量が増大する。このため、ベースレール圧で燃料噴射を行う場合に増圧手段の作動を禁止することにより、動力やリーク燃料量の増大が防止される。
【００３４】
請求項６に記載の発明によれば、必要に応じて、前記増圧燃料噴射と、増圧手段を非作動状態とする通常圧力燃料噴射とを切換えるととにも、前記ベースレール圧を増圧燃料噴射を行う際の最低燃料噴射圧力に等しく設定し、前記通常圧力燃料噴射を行う際に前記ベースレール圧より低い燃料噴射圧力が要求される場合には、コモンレールに設けた減圧弁を開弁することによりコモンレール内燃料圧力をベースレール圧より低い値に設定する、請求項２から４のいずれか１項に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法が提供される。
【００３５】
すなわち、請求項６の発明では、ベースレール圧は増圧燃料噴射を行う際の最も低い燃料噴射圧力に等しく設定されるため、増圧燃料噴射時の最低圧力とベースレール圧とが大きく離れている場合に較べて増圧手段の増圧比（増圧圧力とコモンレール圧力との比）を小さく設定することが可能となる。
これにより、増圧手段の駆動動力と増圧手段作動のためのリーク燃料量を低減することが可能となる。
【００３６】
請求項７に記載の発明によれば、必要に応じて、前記増圧燃料噴射と、増圧手段を非作動状態とする通常圧力燃料噴射とを切換えるととにも、増圧燃料噴射を行う際の最低燃料噴射圧力を前記ベースレール圧に等しく設定し、前記通常圧力燃料噴射を行う際に前記ベースレール圧より低い燃料噴射圧力が要求される場合には、コモンレールに燃料を供給する高圧燃料噴射ポンプの吐出流量を制御することにより、コモンレール内燃料圧力をベースレール圧より低い値に設定する、請求項２から４のいずれか１項に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法が提供される。
【００３７】
すなわち、請求項７の発明では、請求項６と同様にベースレール圧は増圧燃料噴射を行う際の最も低い燃料噴射圧力に等しく設定されるため、増圧手段の増圧比（増圧圧力とコモンレール圧力との比）を小さく設定することが可能となり、増圧手段の駆動動力と増圧手段作動のためのリーク燃料量を低減することが可能となる。
【００３８】
また、本発明では通常圧力燃料噴射時に燃料噴射圧力をベースレール圧より低く設定する場合には、減圧弁を用いることなくコモンレールへの燃料供給量を制御（低減）することによりコモンレール圧力を低下させるようにすることにより、高圧燃料の無駄な供給を防止し、高圧燃料噴射ポンプの駆動力を低減することが可能となる。
【００３９】
請求項８に記載の発明によれば、機関高負荷運転側の第１の運転領域では前記増圧燃料噴射を行い、前記第１の運転領域より低負荷側の第２の運転領域では燃料噴射圧力を前記ベースレール圧より低い値に設定した通常圧力燃料噴射を行うとともに、前記第１と第２の運転領域の中間の負荷領域にコモンレール内燃料圧力をベースレール圧に設定し増圧手段を非作動とした燃料噴射を行う運転領域を設けた、請求項６または７に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法が提供される。
【００４０】
すなわち、請求項８の発明では高負荷の運転領域では増圧燃料噴射を行い、低負荷運転領域では通常圧力燃料噴射、中間負荷領域では増圧手段を用いない燃料噴射が行われる。このため、実際の運転では、広い運転領域で通常圧力燃料噴射が行われるようになり増圧手段の作動による消費動力やリーク燃料の増大が防止される。
【００４１】
また、前述したようにベースレール圧は増圧燃料噴射を行う場合の最低燃料噴射圧力に設定されているため、ベースレール圧より低圧の通常圧力燃料噴射からベースレール圧での増圧燃料噴射を経て増圧圧力での増圧燃料噴射まで機関運転状態に応じて燃料噴射圧力を連続して変化させることが可能となる。
【００４２】
請求項９に記載の発明によれば、更に、前記増圧燃料噴射時に、燃料噴射弁の開弁時間を前記増圧時間と燃料噴射量とを用いて予め定めた関係に基づいて決定する、請求項２に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法が提供される。
【００４３】
すなわち、請求項９の発明では燃料噴射弁の開弁時間（燃料噴射期間）は増圧時間と燃料噴射量とに基づいて決定される。従来コモンレール式燃料噴射装置では燃料噴射期間はコモンレール圧力（燃料噴射圧力）と燃料噴射量とを用いた数値マップから決定していたが、増圧コモンレール式燃料噴射装置では燃料噴射中に燃料噴射圧力が変化するため従来と同様な方法で燃料噴射期間を決定することは困難である。
【００４４】
一方、本発明ではコモンレール圧力は一定値（ベースレール圧）に設定されているため、増圧時間が定まれば燃料噴射中の燃料噴射圧力の変化が決定されるため、燃料噴射期間は燃料噴射量と増圧時間のみによって表すことができる。このため、例えば予め実際の燃料噴射弁を用いた実験等により、燃料噴射量と増圧時間との組み合わせを変えた場合の燃料噴射期間を求めて燃料噴射量と増圧時間とをパラメータとする数値マップの形などで保持しておくことにより、機関運転中に増圧時間と燃料噴射量とから簡易に燃料噴射弁の開弁時間（燃料噴射期間）を算出することができる。
【００４５】
請求項１０に記載の発明によれば、前記増圧燃料噴射時には燃料噴射弁の開弁時間を前記増圧時間と燃料噴射量とを用いて予め定めた関係に基づいて決定し、前記通常圧力燃料噴射時には燃料噴射弁の開弁時間をコモンレール内燃料圧力と燃料噴射量とを用いて予め定めた関係に基づいて決定する、請求項６から８のいずれか１項に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法が提供される。
【００４６】
すなわち、請求項１０の発明では増圧燃料噴射時には燃料噴射期間を増圧時間と燃料噴射量とを用いて決定する燃料噴射制御を、通常圧力燃料噴射時には燃料噴射期間をコモンレール内燃料圧力と燃料噴射量とを用いて決定する従来のコモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御が行われるため、増圧燃料噴射時、通常圧力燃料噴射時それぞれにおいて燃料噴射方法に適した燃料噴射制御が行われる。
【００４７】
請求項１１に記載の発明によれば、前記増圧燃料噴射時に、燃料噴射弁からの燃料噴射終了と同時に増圧手段の作動を停止する、請求項２に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法が提供される。
【００４８】
すなわち、請求項１１の発明では燃料噴射終了と同時に増圧手段の作動が停止する。増圧手段作動中に燃料噴射を行う場合、増圧手段作動停止前に燃料噴射が終了すると燃料噴射終了と同時に燃料噴射弁と増圧手段とを結ぶ配管中の燃料圧力が急激に上昇（オーバーシュート）しピーク時に増圧圧力以上になる場合がある。このため、燃料噴射弁と増圧手段との間の配管部材は増圧燃料噴射の終了時の圧力オーバーシュートを考慮して設計圧力を設定する必要がある。
【００４９】
本発明では燃料噴射終了と同時に増圧手段の作動を停止することにより、燃料噴射終了時の圧力オーバーシュート発生を防止することができるため、燃料噴射弁と増圧手段との間の配管部材の設計圧力を不必要に高く設定する必要がなくなる利点がある。
【００５０】
請求項１２に記載の発明によれば、前記増圧燃料噴射時に、燃料噴射弁からの燃料噴射終了より前に増圧手段の作動を停止する、請求項２に記載の増圧コモンレール式燃料噴射装置の燃料噴射制御方法が提供される。
【００５１】
すなわち、請求項１２の発明では燃料噴射終了より前に増圧手段の作動が停止し燃料噴射圧力が低下を開始する。このため、請求項１１と同様圧力オーバーシュートが発生することを防止すできる他、燃料噴射終期での燃料噴射率を低下させることが可能となり、従来得ることができなかった燃料噴射率変化パターンを得ることができる。
【発明の効果】
【００５２】
各請求項に記載の発明によれば、増圧コモンレール式燃料噴射装置を用いた場合にマップやパラメータの数の増大が生じることを防止し、制御を簡素化することが可能となる共通の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００５４】
図１は、本発明の燃料噴射制御方法を実施する燃料噴射装置を自動車用ディーゼル機関に使用する場合の概略構成を示す図である。
【００５５】
図１において、１は内燃機関（本実施形態では＃１から＃４の４つの気筒を備えた４気筒４サイクルディーゼル機関が使用される）、１０ａから１０ｄは機関１の＃１から＃４の各気筒内に直接燃料を噴射する増圧ユニット付燃料噴射弁を示す。燃料噴射弁１０ａから１０ｄは、それぞれ高圧燃料配管１１ａから１１ｄを介して共通の蓄圧室（コモンレール）３に接続されている。コモンレール３は、高圧燃料噴射ポンプ５から供給される加圧燃料を貯留し、貯留した高圧燃料を高圧燃料配管１１ａから１１ｄを介して各燃料噴射弁１０ａから１０ｄに分配する機能を有する。
【００５６】
本実施形態では、高圧燃料噴射ポンプ５は、例えば吐出量調節機構を有するプランジャ形式のポンプとされ、図示しない燃料タンクから供給される燃料を所定の圧力に昇圧しコモンレール３に供給する。ポンプ５からコモンレール３への燃料圧送量は、コモンレール３圧力が目標圧力になるようにＥＣＵ２０によりフィードバック制御される。
【００５７】
図１に２０で示すのは、機関の制御を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ２０は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の構成のディジタルコンピュータとして構成されている。ＥＣＵ２０は、燃料噴射弁１０ａから１０ｄの開弁時期、開弁期間及び、後述する増圧ユニット１１０ａから１１０ｄの作動タイミング等を制御して燃料噴射弁１０からの燃料噴射時期及び噴射量を制御する他、機関回転数制御などの機関の基本制御を行う。
【００５８】
これらの制御を行なうために、本実施形態ではコモンレール３にはコモンレール内燃料圧力を検出する燃料圧センサ２７が設けられている他、機関１のアクセルペダル（図示せず）近傍にはアクセル開度（運転者のアクセルペダル踏み込み量）を検出するアクセル開度センサ２１が設けられている。
【００５９】
また、図１に２５で示すのは機関１のクランク軸の回転位相を検出するクランク角センサである。クランク角センサはクランク軸近傍に配置され、所定クランク回転角毎（例えば１５度毎）にクランク角パルスを発生する他、クランク回転角度７２０度毎に基準パルスを出力する。
【００６０】
ＥＣＵ２０は、クランク角センサ２５から入力するクランク回転角パルス信号の周波数から機関回転数を算出する。本実施形態では、アクセル開度センサ２１出力とクランク角センサ２５出力から算出された機関回転数とは燃料噴射弁からの燃料噴射制御に用いられる。
また、ＥＣＵ２０はクランク角センサ２５の基準パルス信号入力後の回転角パルス信号の数からクランク軸の回転位相（現在のクランク回転角）を算出する。
【００６１】
次に、本実施形態の増圧ユニット付燃料噴射弁１０（燃料噴射弁１０ａから１０ｄは同一の構造であるため、以下の説明では、参照符号１０で総称する）の構造について説明する。
図２は、本実施形態における増圧ユニット付燃料噴射弁１０の概略構成を説明する図である。
【００６２】
図２において、１０は増圧ユニット付燃料噴射弁の全体を示す。図１に示したように、燃料噴射弁１０はコモンレール３と高圧配管１１で接続されている。図２では説明の便宜上高圧配管１１は３つ（１１−１、１１−２、１１−３）に分けて示しているが、実際にはこれらの３つの配管は１本の高圧配管１１から分岐させても良い。
【００６３】
図２において、１１０は増圧ユニット、１１１は増圧制御弁を示す。
また、１１３は燃料噴射弁１０のノズル部１０５の噴孔１１６を開閉するニードル、１０６はノズル部１０５内のニードル１１３の周囲に形成された燃料溜まりを示す。
【００６４】
図２に１１２で示すのは、後述する噴射制御室１０３内の油圧を受けてニードル１１３を図２下方向（閉弁方向）に押圧するコマンドピストン、１１２ａで示すのはコマンドピストンとは独立してニードル１１３を閉弁方向に押圧するスプリングである。
【００６５】
１０３はコマンドピストン１１２上端に形成された噴射制御室を示す。制御室１０３にはソレノイドアクチュエータ１０９ａを有する噴射制御弁１０９が設けられ、ソレノイドアクチュエータ１０９ａを作動させることにより、制御室１０３内の油圧をオリフィス１１９を介して図示しないドレーン配管１１１ａに逃がすようにされている。また、制御室１０３はオリフィス１１８を介して増圧油路１０８に、また逆止弁１１７を介して高圧配管１１−１に、それぞれ接続されている。
【００６６】
また、図２に１０７で示すのは燃料噴射油路である。燃料噴射油路１０７はノズル部１０５の燃料溜まり１０６に接続され、増圧燃料噴射時には増圧ユニット１１０から増圧された燃料を、また非増圧燃料噴射時にはコモンレール３からの燃料を燃料溜まり１０６に供給する。
【００６７】
噴射制御弁１０９閉弁時には噴射制御室１０３内の燃料圧力は噴射油路１０７及び燃料溜まり１０６の圧力とほぼ等しくなっている。この状態では、ニードル１１３はスプリング１１２ａとコマンドピストン１１２とに押圧され、ノズル部先端のシートに密着して噴孔１１６を閉鎖している。
【００６８】
一方、アクチュエータ１０９ａが通電され、噴射制御弁１０９が開弁すると、制御室１０３内の燃料はオリフィス１１９を通ってドレーン配管１１１ａに流出し、制御室１０３内の圧力が低下する。
これにより、制御室１０３内の圧力は噴射油路１０７、燃料溜まり１０６の圧力より低くなるためニードル１１３は燃料溜まり１０６内の油圧に押動され、スプリング１１２ａとコマンドピストン１１２との押圧力に抗して上方（開弁方向）に移動する。このため、噴孔１１６が開放され燃料溜まり１０６内の燃料油が噴孔１１６から噴射される。
【００６９】
次に増圧ユニット１１０について説明する。
増圧ユニットは大径ピストン部１０４ａと小径ピストン部１０４ｂとを有する増圧ピストン１０４を備えている。大径ピストン部１０４ａの小径ピストン部１０４ｂ側には増圧制御室１１４ｂが、また、大径ピストン部１０４ｂの増圧制御室１１４ｂと反対の側には、高圧配管１１−２を介してコモンレール３に連通する油圧室１１４ａが、それぞれ形成されている。更に、増圧ピストン１０４の小径ピストン部１０４ｂ端部には増圧油路１０８に連通する増圧室１１４ｃが形成されている。
また、増圧ピストン１０４は増圧制御室１１４ｂ内に設けたスプリング１１５により、常時図２上方に向けて付勢されている。
【００７０】
図２に１１１で示すのは増圧制御弁である。増圧制御弁１１１はソレノイド駆動の切換弁であり増圧制御室１１４ｂを高圧配管１１−３を介してコモンレール３とドレーン配管１１１ａとに選択的に接続する。
【００７１】
増圧ユニット１１０の非作動時には増圧制御弁１１１のソレノイドアクチュエータの通電は停止されており、増圧制御室１１４ｂは制御弁１１１を介して高圧配管１１−３に接続されているため増圧制御室１１４ｂ内にはコモンレール３内の燃料油圧力が作用している。また、増圧ユニット１１０の油圧室１１４ａには高圧配管１１−２を介してコモンレール３の圧力が作用しているため、増圧ピストン１０４の大径ピストン部１０４ａの両側の圧力は等しくなる。
【００７２】
この状態では、増圧ピストン１０４は大径ピストン部１０４ａを油圧室１１４ａ側に向けて付勢するスプリング１１５に押されて上方に移動しており、増圧室１１４ｃ内には配管１１−１と逆止弁１１７を通ってコモンレール３から燃料が流入する。このため、増圧油路１０８及び燃料噴射油路１０７内の燃料圧力はコモンレール３圧力と等しくなっている。
すなわち、増圧ユニット１１０非作動時には燃料噴射弁１０の噴射圧力はコモンレール３燃料圧力となる。
【００７３】
一方、増圧制御弁１１１のソレノイドが通電されると増圧制御室１１４ｂは増圧制御弁１１１を介してドレーン配管１１１ａに接続される。これにより、増圧制御室１１４ｂ内の燃料が増圧制御弁１１１からドレーン配管１１１ａに流出し、増圧制御室１１４ｂの圧力は急激に低下する。
【００７４】
このため、増圧ピストン１０４は大径ピストン部１０４ａに作用する油圧室１１４ａ内の油圧によって押圧され、増圧室１１４ｃ内の燃料油は小径ピストン部１０４ｂにより加圧される。これにより、増圧室１１４ｃ内の燃料圧力は油圧室１１４ａ内のコモンレール燃料圧力に大径ピストン部１０４ａと小径ピストン部１０４ｂとの断面積比を乗じた値にほぼ等しくなる。
【００７５】
すなわち、増圧ユニット１１０作動時には増圧油路１０８及び噴射油路１０７内の圧力、及び噴射制御室１０３内の圧力はコモンレール内燃料圧に増圧ピストン４の大径ピストンと小径ピストンとの面積比倍の増圧圧力まで増圧される。
【００７６】
ＥＣＵ２０は噴射制御弁１０９の開閉動作を制御することにより燃料噴射弁１０からの燃料噴射開始時期と燃料噴射期間（噴射量）とを制御するとともに、増圧制御弁１１１の開閉動作を制御することにより、増圧の有無を制御している。また、ＥＣＵ２０は、後述するように増圧制御弁１１１と噴射制御弁１０９との作動タイミング差を制御することにより、増圧ピストン１０４が作動を開始（燃料圧力が実際に上昇を開始）してから燃料噴射が開始されるまでの時間間隔（すなわち増圧時間）を変化させ、増圧燃料噴射時の燃料噴射特性を制御する。
【００７７】
このように、本実施形態の増圧ユニット付燃料噴射弁１０では、増圧ユニット１１０の作動、非作動を切り換えることにより、燃料噴射圧力を低圧（コモンレール３内燃料圧力）から高圧（増圧圧力）に増大させることができる。また、この場合、増圧時に増圧圧力が作用するのは増圧ユニット１１０の増圧室１１４ｃから増圧油路１０８、燃料噴射油路１０７とノズル部１０５、噴射制御室１０３等の限られた部分である。従って、増圧ユニット１１０を用いることにより、コモンレール３や燃料ポンプ５等燃料噴射装置のほとんどの要素は従来と同等の比較的低い設計圧力に設定することができるため、燃料噴射圧力を大幅に増大させながら装置全体のコストの上昇を抑制することができる。
【００７８】
次に、増圧ユニット１１０作動時の燃料噴射圧力の変化特性（増圧特性）について説明する。
図３は増圧ユニット１１０の増圧制御弁１１１に駆動信号が到達した時点からの燃料噴射油路１０７の燃料油圧力の変化を説明する図であ、図３の縦軸は燃料圧力を、横軸は増圧制御弁１１１への駆動信号到達時（増圧指令時）からの経過時間を示している。
【００７９】
図３に示すように、増圧制御弁１１１に駆動信号が供給されても実際に増圧ピストン１０４が移動を始めて燃料圧力が上昇を開始するまでには遅れ時間ＴＤが存在するため、この期間は燃料圧力はコモンレール圧力ＰＣのまま変化しない。
【００８０】
そして、上記遅れ時間ＴＤが経過すると増圧ピストン１０４が移動を開始して燃料圧力はほぼ直線的に上昇するようになる（図３、ＰＳ部）。
本実施形態では、上記遅れ時間ＴＤ経過後の時点Ｉｅｔ、すなわち増圧ピストン１０４が作動を開始して実際の燃料圧力が上昇を開始する時点を増圧ユニット１１０の作動開始タイミングとして定義する。
【００８１】
この圧力上昇期間ＰＳが経過して、燃料圧力がコモンレール圧力ＰＣと増圧ピストンの面積比（増圧比）とにより定まる増圧圧力ＰＥに到達すると燃料圧力は一定になるが、圧力上昇期間ＰＳ中に燃料噴射が行われると燃料噴射中に燃料噴射圧力が変化するようになる。
【００８２】
ところで、前述したように、従来のコモンレール式燃料噴射装置では、燃料噴射の量、タイミング、期間などの燃料噴射制御パラメータは以下の手順で決定されている。
【００８３】
（１）現在のアクセル開度（要求負荷）と機関回転数とからアクセル開度と機関回転数をパラメータとする数値テーブル（マップ）の形で与えられる燃料噴射量を算出。
【００８４】
（２）算出した燃料噴射量と機関回転数とを用いて、燃料噴射量と機関回転数とをパラメータとするマップの形で与えられるコモンレール圧力（燃料噴射圧力）を算出。
【００８５】
（３）燃料噴射量と算出したコモンレール圧力（燃料噴射圧力）とを用いて、燃料噴射量とコモンレール圧力とをパラメータとするマップの形で与えられる燃料噴射期間（燃料噴射弁の開弁時間）を算出
（４）燃料噴射量と機関回転数とを用いて、燃料噴射量と機関回転数とをパラメータとするマップの形で与えられる燃料噴射時期を算出。
【００８６】
上記の従来手順では燃料噴射圧力（コモンレール圧力）が燃料噴射制御パラメータとして決定されるとともに、燃料噴射期間の算出にも使用される。ところが、上述したように、増圧燃料噴射を行う場合は燃料噴射圧力が変化する場合があるため、例えば上記の手順で燃料噴射圧力を算出したとしても、算出した燃料噴射圧力になるように実際の燃料噴射圧力を制御することは困難である。
【００８７】
また、例えば燃料噴射開始、終了等の特定のタイミングにおける燃料噴射圧力を代表燃料噴射圧力として定義し、この代表燃料噴射圧力が算出した燃料噴射圧力になるように制御することも理論的には可能であるが、このためには増圧開始後の燃料圧力上昇と燃料噴射開始時期との関係を考慮した複雑な計算を再計算する必要がある。
【００８８】
更に、コモンレール圧力（燃料噴射圧力）とをパラメータとしたマップにより燃料噴射時間を決定する従来の方法では、燃料噴射圧力が変化する場合にはどの時点の燃料圧力を用いるかにより燃料噴射時間が異なってくるため、例えば増圧時の燃料噴射圧力の変化パターンや噴射開始時期に応じた多数のパラメータを用いたマップが必要となり、燃料噴射時間の算出も複雑化してしまう問題が生じる。
【００８９】
本実施形態では、増圧燃料噴射時にコモンレール圧力に代えて、増圧ユニット（増圧ピストン１０４）の作動開始（図３、Ｉｅｔ）から燃料噴射開始（図３、Ｉｊｔ）までの時間間隔として定義される増圧時間（図３、ＴＥ）を燃料噴射制御パラメータとして用いることにより上記問題を解決している。
【００９０】
増圧ユニット（図２、１１０）と増圧制御弁（図２、１１１）とが定まれば図３の増圧特性（遅れ時間ＴＤ、増圧スロープＰＣの傾き、増圧比ＰＥ／ＰＣ等）も一定になる。
このため、コモンレール圧力毎に図３の特性を数値マップの形で保持していれば、コモンレール圧力が定まれば、燃料噴射圧力の変化を特定することができる。
また、図３の燃料噴射特性が定まれば、例えば図３の特性曲線上での燃料噴射タイミング位置を規定する事により、燃料噴射開始後の燃料噴射圧の変化を定める事ができる。
【００９１】
本実施形態では、図３の特性曲線上で燃料噴射タイミングを特定するためのパラメータとして増圧開始から燃料噴射までの時間（増圧時間）ＴＥを用いるとともに、制御を更に簡素化するために実際の運転ではコモンレール圧力を従来のように機関運転状態に応じて変化させずに、増圧燃料噴射時には運転状態にかかわらず一定に制御している。
これにより、本実施形態では燃料噴射開始後の燃料噴射率の変化特性は増圧時間ＴＥのみを用いて表すことが可能となっている。
【００９２】
本実施形態では、更に実際の機関を用いて機関回転数と燃料噴射量とを変えて運転を行い、各機関回転数と燃料噴射量との組み合わせ毎に最適な燃料噴射特性が得られる増圧時間ＴＥを求める適合作業を行い、得られた結果を燃料噴射量と機関回転数とをパラメータとした二次元数値テーブル（増圧時間マップ）の形でＥＣＵ２０のＲＯＭに格納してある。
【００９３】
本実施形態では、機関運転中に従来と同様、まずアクセル開度と機関回転数とを用いて燃料噴射量を算出し、この算出した燃料噴射量と機関回転数とを用いて、上述の増圧時間マップから増圧時間ＴＥを算出している。
これにより、本実施形態では増圧燃料噴射実行時にもパラメータの増大や制御の複雑化を生じることなく燃料噴射制御を行うことが可能となっている。
【００９４】
図４は、本実施形態における燃料噴射制御操作を示すフローチャートである。本操作はＥＣＵ２０により一定クランク角毎（各気筒の燃料噴射量演算タイミング毎）に実行される。
図４の操作では、まずステップ４０１で現在のアクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）ＡＣＣＰと機関回転数ＮＥとが読み込まれる。本実施形態では、アクセル開度ＡＣＣＰはアクセル開度センサ２１（図１）の出力が使用され、機関回転数ＮＥはクランク角センサ２５の出力に基づいて、それぞれ算出される。
そして、ステップ４０３では、読み込んだアクセル開度ＡＣＣＰと機関回転数ＮＥとに基づいて、燃料噴射量Ｑｉｊを算出する。
【００９５】
本実施形態においても、燃料噴射量Ｑｉｊは従来のコモンレール式燃料噴射の場合と同様に、予めアクセル開度ＡＣＣＰと機関回転数ＮＥとをパラメータとする二次元数値テーブル（燃料噴射量マップ）の形でＥＣＵ２０に格納されている。
【００９６】
また、ステップ４０５では、上記により算出した燃料噴射量Ｑｉｊと機関回転数ＮＥとに基づいて、現在機関が増圧燃料噴射を行う運転領域で運転されているか否かが判定される。
【００９７】
本実施形態では、増圧ユニットを用いた増圧燃料噴射を実行する運転領域は予め燃料噴射量Ｑｉｊと機関回転数ＮＥとを用いて規定されており、ＥＣＵ２０のＲＯＭにＱｉｊとＮＥとを用いた二次元数値テーブル（運転領域マップ）の形で格納されている。ステップ４０５では現在の燃料噴射量Ｑｉｊと機関回転数ＮＥとがこの領域にあるか否かにより増圧燃料噴射の要否を判定する。
【００９８】
ステップ４０５で、機関が現在増圧燃料噴射を実行する領域で運転されている場合には、次にステップ４０７に進む。
ステップ４０７は、前述した増圧時間ＴＥの算出操作を示す。前述したように、増圧時間ＴＥはステップ４０３で算出した燃料噴射量Ｑｉｊと機関回転数ＮＥとを用いて、ＥＣＵ２０のＲＯＭに格納した前述の増圧時間マップから算出される。
【００９９】
更に、ステップ４０９では燃料噴射期間（燃料噴射弁の開弁時間）Ｉｊｐが算出される。本実施形態では、燃料噴射期間Ｉｊｐは、燃料噴射弁が定まれば、燃料噴射量Ｑｉｊと増圧時間ＴＥとの関数として与えられる。すなわち、本実施形態では増圧時間ＴＥが定まれば、燃料噴射開始後の燃料噴射圧力変化（燃料噴射率）が決定される。このため、必要な燃料噴射量Ｑｉｊを噴射するのに必要な時間ＩｊｐはＱｉｊとＴＥの関数として表すことができるのである。
【０１００】
図５は、燃料噴射期間Ｉｊｐと燃料噴射量Ｑｉｊ及び増圧時間ＴＥの関係の一例を示す。本実施形態では、図５の関係をＥＣＵ２０のＲＯＭに数式として記憶、または燃料噴射期間Ｉｊｐの値をＱｉｊとＴＥとを用いた２次元数値テーブル（燃料噴射期間マップ）として保持しており、ステップ４０５と４０７で算出された燃料噴射量Ｑｉｊと増圧時間ＴＥとを用いてこの関係または燃料噴射期間マップから燃料噴射期間Ｉｊｐを算出する。
【０１０１】
上記により燃料噴射期間Ｉｊｐを算出後、次にステップ４１１では燃料噴射タイミング（燃料噴射開始タイミング）Ｉｊｔが従来の手順と同様に燃料噴射量Ｑｉｊと機関回転数ＮＥとを用いて算出される。本実施形態では、予め燃料噴射量Ｑｉｊを噴射するための最適な燃料噴射開始タイミングＩｊｔを、燃料噴射量Ｑｉｊと機関回転数ＮＥとを変えて機関を運転し、実測などにより求めてあり、燃料噴射タイミングＩｊｔの値をＱｉｊとＮＥとをパラメータとして用いた二次元数値マップ（燃料噴射タイミングマップ）として、或いは数式としてＥＣＵ２０のＲＯＭに格納してある。ステップ４１１では、この燃料噴射タイミングマップ（或いは数式）を用いて、燃料噴射量Ｑｉｊと機関回転数ＮＥとから燃料噴射タイミングＩｊｔが算出される。
【０１０２】
上記により燃料噴射タイミングＩｊｔを算出後、ステップ４１３では増圧開始タイミングＩｅｔが増圧時間ＴＥとステップ４１１で算出された燃料噴射タイミングＩｊｔとを用いて算出される。
すなわち、増圧時間ＴＥは増圧開始タイミングＩｅｔと燃料噴射タイミングＩｊｔとの時間間隔として定義される。このため、燃料噴射タイミングＩｊｔと増圧時間ＴＥとが定まれば、燃料噴射タイミングＩｊｔから増圧開始タイミングＩｅｔを逆算することができる。
【０１０３】
上記操作を終了後、ステップ４１５では各操作で算出した増圧開始タイミングＩｅｔを増圧制御弁１１１の駆動回路に、または燃料噴射タイミングＩｊｔと燃料噴射期間Ｉｊｐとを該当する気筒の燃料噴射弁の駆動回路に、それぞれ出力して今回の操作を終了する。
【０１０４】
なお、それぞれの駆動回路は増圧開始タイミングと燃料噴射タイミングとが、上記により算出されたＩｅｔ、Ｉｊｐに一致するように作動遅れ時間（例えば図３、ＴＤ）だけ早いタイミングで増圧制御弁１１１と噴射制御弁１０９とに駆動信号を出力する。
【０１０５】
一方、ステップ４０５で、現在増圧燃料噴射を行う運転領域でなかった場合には、ステップ４１７以降の従来と同一のコモンレール圧燃料噴射（通常圧力燃料噴射）制御が行われる。
すなわち、ステップ４１７ではステップ４０３で算出した燃料噴射量Ｑｉｊと機関回転数ＮＥとからコモンレール圧力ＰＣか算出される。
【０１０６】
そしてステップ４１９では、コモンレール圧力ＰＣと燃料噴射量Ｑｉｊとから燃料噴射期間Ｉｊｐが算出される。図６は燃料噴射期間Ｉｊｐとコモンレール圧力ＰＣ、燃料噴射量Ｑｉｊとの関係を示す図５と同様な図である。
【０１０７】
上記により燃料噴射期間Ｉｊｐを算出後、ステップ４２１では燃料噴射量Ｑｉｊと機関回転数ＮＥとを用いて燃料噴射タイミングＩｊｔが算出される。
そして、ステップ４２３では、上記により算出された目標コモンレール圧力ＰＣがコモンレール圧力制御回路（図示せず）に、燃料噴射期間Ｉｊｐと燃料噴射タイミングｉｊｔが燃料噴射弁駆動回路に、それぞれ出力され、今回の操作を終了する。
【０１０８】
すなわち、本実施形態では、ＥＣＵ２０には増圧燃料噴射時用の増圧時間ＴＥと燃料噴射量Ｑｉｊとの関数としての燃料噴射期間Ｉｊｐ（図５）と、通常圧力燃料噴射時用のコモンレール圧力ＰＣと燃料噴射量Ｑｉｊとの関数としての燃料噴射期間Ｉｊｐ（図６）の両方が格納されている。増圧燃料噴射時には図５の関係（又は数値マップ）を用いて燃料噴射期間Ｉｊｐが算出される（ステップ４０９）。また、通常圧力燃料噴射時には図６の関係（又は数値マップ）を用いて燃料噴射期間Ｉｊｐが算出される（ステップ４１９）。
これにより、増圧燃料噴射時と通常圧力燃料噴射時とに、それぞれの燃料噴射形態に適した制御が行われる。
【０１０９】
次に、増圧燃料噴射時の増圧時間ＴＥと燃料噴射パターンとについて説明する。
前述したように、本実施形態では増圧時間ＴＥは増圧開始タイミングＩｅｔと燃料噴射開始タイミングＩｊｔとの間隔として定義され、ＴＥが変化すると燃料噴射期間中の燃料噴射圧力（燃料噴射率）が変化する。このため、ＴＥを制御パラメータとして用いることにより燃料噴射時の燃料噴射率変化パターンを変更することができる。
【０１１０】
また、前述したように、本実施形態では増圧燃料噴射時にはコモンレール圧力ＰＣを機関運転状態にかかわらず一定値（ベースレール圧）に維持することにより増圧燃料噴射時の燃料噴射制御を簡素化しているが、更に、本実施形態では、後述するように、このコモンレール圧力ＰＣを増圧燃料噴射を行う場合の燃料噴射圧力の最低圧力に設定している。
【０１１１】
ベースレール圧を増圧燃料噴射時の最低燃料噴射圧力に設定することにより、増圧燃料噴射時にも燃料噴射期間中にベースレール圧での燃料噴射が含まれる場合、すなわち増圧開始より前に燃料噴射が開始される場合が生じることになる。
【０１１２】
この場合、増圧燃料噴射時に燃料噴射開始時期が増圧開始時期より前か後かに応じて別個の制御を行うことは煩雑である。そこで、本実施形態では、ＴＥが正負両方の値をとるようにして、増圧開始より後に燃料噴射が開始される場合にはＴＥの値を正、前に燃料噴射が開始される場合にはＴＥの値を負で表している。これにより、燃料噴射開始時期が増圧開始時期より前か後かにかかわらず、１つの数値テーブルでＴＥを表す事が可能となり、燃料噴射制御が簡素化される。
【０１１３】
図７（Ａ）〜（Ｅ）は、増圧時間ＴＥを変化させた場合の燃料噴射率変化パターンを模式的に示す図である。
【０１１４】
図７（Ａ）〜（Ｅ）において、上段のカーブは図３と同様な増圧ユニットの増圧特性曲線を、下段は燃料噴射時の燃料噴射率変化を示している。また、Ｉｊｔは燃料噴射開始タイミング、Ｉｊｅは燃料噴射終了タイミング、Ｉｅｔは増圧開始タイミングを、それぞれ示している。また、図７（Ａ）、（Ｂ）は増圧時間ＴＥが負、すなわち燃料噴射開始タイミングＩｊｔが増圧開始タイミングＩｅｔより前の場合を、図７（Ｃ）〜（Ｅ）は増圧時間ＴＥが正の場合、すなわち燃料噴射開始タイミングＩｊｔが増圧開始タイミングＩｅｔより後の場合を、それぞれ示している。
【０１１５】
以下、それぞれについて説明する。
図７（Ａ）は、燃料噴射開始タイミングＩｊｔ、燃料噴射終了タイミングＩｊｅの両方が増圧開始タイミングＩｅｔの前である場合を示す。この場合には、燃料噴射期間中燃料噴射圧力はベースレール圧に維持される。
【０１１６】
図７（Ａ）の燃料噴射パターンは、機関が比較的軽負荷で運転されている場合に用いられる。
【０１１７】
図７（Ｂ）は、燃料噴射開始タイミングＩｊｔが増圧開始タイミングＩｅｔより前（ＴＥ＜０）であるが、燃料噴射終了タイミングＩｊｅは増圧開始タイミングＩｅｔより後の場合を示す。この場合には、下段の燃料噴射率カーブに示すように燃料噴射率は燃料噴射初期には比較的低い一定値に維持され、燃料噴射の途中から燃料噴射率が増大する。
【０１１８】
図７（Ｂ）の燃料噴射パターンでは、燃料噴射初期に比較的少量の燃料が燃焼室内に噴射され、この燃料の燃焼により気筒内温度が上昇した状態で燃料噴射後半に大部分の燃料が噴射されるようになるため、燃料の燃焼が良好になり排気スモークと燃焼騒音とが低減される。図７（Ｂ）の燃料噴射パターンは主に機関中負荷運転時に用いられる。
【０１１９】
図７（Ｃ）は、燃料噴射開始タイミングＩｊｔと燃料噴射終了タイミングＩｊｅとが、ともに増圧スロープＰＳ（図３参照）上にある場合を示す。図７（Ｃ）のケースはＴＥ≧０となる。
【０１２０】
この場合、燃料噴射率は燃料噴射開始時に急増し、その後燃料噴射圧力の増加（増圧スロープの傾斜）に応じて増大する。このように、燃料噴射初期に燃料噴射率が大きく、その後燃料噴射率が低下する噴射パターンでは、燃料噴射終期の燃焼温度が高くなっている時に燃焼室に供給される燃料量が相対的に少なくなるためＮＯXの発生量が低減されるとともに、燃焼騒音が低減される効果がある。
【０１２１】
図７（Ｄ）は燃料噴射開始タイミングＩｊｔが増圧スロープＰＳ上にあり、燃料噴射終了タイミングＩｊｅが増圧終了後にある場合を示す。この場合には燃料噴射率は噴射初期は図７（Ｃ）と同様な変化をするが、その後増圧圧力（最大燃料噴射率）での燃料噴射が一定時間続く形になる。このように、燃料噴射前半で燃料噴射率を相対的に低く、後半で高く設定することにより、燃料噴射後半で多量の燃料を燃焼させたときに燃焼騒音やスモークの発生を低減することができる。このため、図７（Ｄ）の燃料噴射パターンは多量の燃料を噴射する必要がある最大出力トルク発生点付近での運転で用いられる。
【０１２２】
図７（Ｅ）は、燃料噴射圧力が増圧圧力ＰＥに到達してから燃料噴射が開始される場合を示す。この場合には燃料噴射開始時から燃料噴射圧力（燃料噴射率）は最大値に固定され、最小の燃料噴射期間で多量の燃料を噴射可能となる。
このため、図７（Ｅ）の燃料噴射パターンは燃料噴射期間を短く設定し、しかも大量の燃料を噴射する必要のある最大出力発生点付近の高回転高出力トルク領域で用いられる。
【０１２３】
次にベースレール圧での燃料噴射（図７（Ａ））の場合の増圧ユニットの作動について説明する。
【０１２４】
上述したように、本実施形態ではベースレール圧を増圧燃料噴射時の最低噴射圧力に設定している。このため、増圧燃料噴射時には増圧が開始される前に燃料噴射が終了する場合がある。すなわち、この場合には燃料噴射圧力はベースレール圧のままであり増圧を必要としないため、増圧ユニットを作動させる必要はない。
【０１２５】
そこで、本実施形態では、図４ステップ４０７で算出された増圧時間ＴＥが負の値であり、かつ絶対値が予め定めた値αより大きい場合（ＴＥ＜−α）、すなわち燃料噴射開始時期が増圧開始時期より十分に前である場合には増圧開始前に燃料噴射が終了すると判断して増圧ユニット１１０の作動を行わない（すなわち、この場合にはＥＣＵ２０は増圧制御弁１１１への駆動信号を出力しない）。
【０１２６】
ここで、所定値αはＴＥが負になる運転領域での燃料噴射期間の最大値より大きい値であり、詳細には実際の機関を用いた実験等により決定されるが、通常数ミリ秒程度の値である。
また、この場合には増圧ユニット１１０の作動を行わないものの、燃料噴射期間Ｉｊｐについては通常の増圧燃料噴射の場合と同様に図４ステップ４０９で算出される。
【０１２７】
このように、増圧燃料噴射時に必要のない場合には増圧ユニット１１０の作動を禁止するようにしたことにより、増圧ピストン１０４の作動油としてドレーン配管１１１ａに排出される加圧燃料油の消費が生じないため、燃料噴射ポンプ５（図１）の消費動力が低減される。
【０１２８】
次に、増圧ユニット１１０の作動停止タイミングについて説明する。
図４の操作では増圧開始タイミングＩｅｔが燃料噴射開始タイミングＩｊｔと増圧時間ＴＥとに応じて決定されるものの、増圧終了（増圧ユニット１１０の作動停止）タイミングについては、例えば燃料噴射期間より十分に長い一定値とされていた。
【０１２９】
ところが、燃料噴射終了後に増圧操作が続いていると問題が生じる場合がある。例えば、燃料噴射終了時には燃料噴射弁の急激な閉鎖に伴って燃料噴射弁内の燃料油圧力が急激に上昇（オーバーシュート）する。この圧力上昇は圧力波となって燃料噴射弁への燃料油配管中を伝播するため、圧力波通過時には各部分の燃料油圧力が上昇する。この圧力波は燃料油通路の両端（燃料噴射弁とコモンレール）で反射して燃料油通路内の往復を繰り返すため、燃料油通路内の燃料油圧力は燃料噴射終了後脈動を繰り返すようになる。この圧力脈動時のピーク圧力は圧力波発生直前、すなわち燃料噴射終了時の燃料圧力が高い程高くなる。
【０１３０】
このため、例えば増圧圧力が２００ＭＰａ程度であった場合にも燃料噴射弁閉弁時にはピーク圧力が３００ＭＰａ近くまで上昇する場合があり、最大燃料噴射圧力が２００ＭＰａであっても各部の設計圧力を３００ＭＰａ以上としなければならない問題が生じる。
本実施形態では、増圧ユニット１１０の作動を燃料噴射終了と同時に停止することでこの問題を解決している。
【０１３１】
前述のように、本実施形態では図４の操作により増圧燃料噴射時の燃料噴射開始タイミングＩｊｔ、燃料噴射期間Ｉｊｐ及び増圧開始タイミングＩｅｔがそれぞれ決定される。
本実施形態では、更に燃料噴射量Ｑｉｊと機関回転数ＮＥとに基づいて燃料噴射終了と同時に増圧ユニット１１０の作動が停止するように増圧継続期間ＴＥＰが決定される。
【０１３２】
図４で説明したように、本実施形態では燃料噴射量Ｑｉｊと機関回転数ＮＥとに基づいて増圧時間ＴＥが決定され（図４ステップ４０７）、この増圧時間ＴＥと燃料噴射量Ｑｉｊとに基づいて燃料噴射期間Ｉｊｐが決定される（同ステップ４０９）。増圧継続期間ＴＥＰは増圧時間ＴＥと燃料噴射期間Ｉｊｐとの和であるため、燃料噴射量Ｑｉｊと機関回転数ＮＥとから定めることができる。
【０１３３】
本実施形態では、増圧継続期間ＴＥＰの値を、予め各ＱｉｊとＮＥとの組み合わせに対して計算して、例えばＱｉｊとＮＥとをパラメータとした二次元数値テーブル（増圧継続期間マップ）の形でＥＣＵ２０のＲＯＭに格納してあり、図４のステップ４０７〜４１３の操作とともにＱｉｊとＮＥとに基づいて増圧継続期間ＴＥＰが上記増圧継続期間マップに基づいて算出される。
【０１３４】
また、ステップ４１５では、増圧開始タイミングＩｅｔとともに増圧継続時間ＴＥＰが増圧制御弁１１１の図示しない駆動回路に出力される。増圧制御弁１１１の駆動回路は、増圧制御弁１１１、増圧ピストン１０４等の増圧系の作動遅れを考慮して、増圧開始タイミングＩｅｔに増圧が開始され、実際の増圧が増圧継続時間ＴＥＰだけ継続して終了するように増圧制御弁１１１に出力する駆動信号のオン・オフのタイミングを調整する。
【０１３５】
このように、燃料噴射終了と同時に増圧ユニット１１０の作動を終了することにより、燃料噴射終了と同時に燃料噴射圧力が低下を開始するため、燃料噴射終了後も増圧ユニット１１０の作動を継続した場合に較べて燃料噴射終了による圧力脈動のピーク圧力が低くなり、燃料油系統の設計圧力を低く設定することが可能となる。
【０１３６】
図８は、上記と同様に燃料噴射期間に合わせて増圧ユニット１１０の作動停止タイミングを制御する場合に、燃料噴射終了より前に増圧ユニット１１０の作動を停止する場合を示しており、上段は燃料噴射圧力の変化を、下段はその場合の燃料噴射率の変化を、それぞれ示している。
【０１３７】
図８のように燃料噴射終了前に増圧を停止すると、図８上段に示すように燃料噴射中に燃料噴射圧力が低下するため、図８下段に示すように燃料噴射率が前半で増大し、後半で急激に減少する、Δ形の燃料噴射率特性を得ることができる。
【０１３８】
このように、燃料噴射終了より前に増圧ユニット１１０の作動を停止することにより、従来得ることができなかった燃料噴射率特性を得ることができるようになり、燃料噴射率特性設定の自由度が大幅に拡大する。なお、図８に示したΔ形の燃料噴射率特性については、機関燃焼状況や排気性状にどのような影響を及ぼすかは今後の研究を待つが、何らかの好ましい効果が得られるものと期待されている。
【０１３９】
また、図８のように燃料噴射終了前に増圧ユニット１１０の作動を停止して燃料噴射圧力を低下させることにより、燃料噴射終了の際の圧力脈動時ピーク圧力は上記の例より更に低くなるため、設計圧力がいたずらに増大することを更に効果的に防止することが可能となるのはいうまでもない。
【０１４０】
次に、ベースレール圧について説明する。
前述したように、本実施形態ではベースレール圧を増圧燃料噴射時の最低燃料噴射圧力に設定している。
これにより、本実施形態ではベースレール圧を増圧燃料噴射時の最低燃料噴射圧力より低く設定した場合に較べて増圧ユニット１１０の増圧比を小さく設定することが可能となる。
【０１４１】
増圧ユニット１１０の増圧比は小さいほど、作動時に増圧制御弁１１１を通ってドレーン配管１１１ａに流出する油（リーク油）の量が低減されるため、燃料噴射ポンプ５の負荷が低減されるとともに、増圧ユニット１１０の応答性が向上する利点がある。
【０１４２】
図９は、本実施形態の増圧燃料噴射を実施する運転領域を示す図である。
図９の縦軸は燃料噴射量Ｑｉｊ、横軸は機関回転数ＮＥを示し、燃料噴射量Ｑｉｊが同一であれば機関回転数ＮＥが高いほど、また機関回転数ＮＥが同一であれば燃料噴射量Ｑｉｊが大きいほど機関負荷は高くなる。
【０１４３】
図９に示すように、本実施形態では、比較的高負荷の運転領域（燃料噴射量大、機関回転数高）では増圧燃料噴射が行われ、比較的低負荷の運転領域（燃料噴射量小、機関回転数低）では、通常圧力燃料噴射（機関運転状態に応じてコモンレール圧力を変化させる燃料噴射）が行われる。また、本実施形態では増圧燃料噴射運転領域内の、通常圧力燃料噴射領域との境界付近にはベースレール圧での燃料噴射領域が設けられている。前述したように、このベースレール圧での燃料噴射領域では、増圧ユニット１１０を作動することなく増圧燃料噴射が行われるため、燃料噴射圧力は一定（ベースレール圧）になる。
また、通常圧力燃料噴射領域では、機関運転状態に応じてコモンレール圧力が制御されるが、通常圧力燃料噴射領域での最大燃料噴射圧力はベースレール圧となる。
【０１４４】
図９のように、増圧ユニット１１０を作動させる高負荷側の増圧燃料噴射領域と低負荷側の通常圧力燃料噴射領域との間にベースレール圧での燃料噴射領域を設けたことにより、燃料噴射圧力をベースレール圧より低い圧力から最大燃料噴射圧力（増圧圧力）まで運転条件に応じて連続的に変化させた燃料噴射が可能となる。
【０１４５】
本実施形態では前述したように、ＥＣＵ２０は燃料噴射ポンプ５の吐出容量を燃料圧センサ２７で検出したコモンレール圧力に基づいてフィードバック制御することによりコモンレール圧力を目標値に制御する。ここで、コモンレール圧力の目標値とは、増圧燃料噴射領域では増圧燃料噴射における最低燃料噴射圧力（一定値）、通常燃料噴射では燃料噴射量Ｑｉｊと機関回転数ＮＥとに応じて定まる値となる。
【０１４６】
なお、通常、コモンレール３には減速時のフュエルカット後の燃料噴射などの場合に急激にコモンレール圧力を低下させるために用いる圧力調整弁（減圧弁）が設けられている。このため、通常圧力燃料噴射領域では燃料噴射ポンプの容量変更によるコモンレール圧力制御に代えて、上記燃料圧センサ２７で検出したコモンレール圧力に基づいて上記減圧弁をフィードバック制御することによりコモンレール圧力をベースレール圧以下の任意の圧力に制御するようにしても良い。
減圧弁を用いたコモンレール圧力制御は、燃料噴射ポンプ容量変更によるコモンレール圧力制御に較べて、加圧燃料の放出による燃料噴射ポンプ駆動動力増大が生じる欠点があるが、圧力制御自体は燃料噴射ポンプ容量変更に較べて簡単になる利点がある。
【０１４７】
以上、本発明を増圧ピストンを有する増圧手段を用いた増圧コモンレール式燃料噴射装置に例をとって説明したが、本発明は他の形式の増圧手段を用いた増圧コモンレール式燃料噴射装置にも全く同様に適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の、実施形態の概略構成を説明する図である。
【図２】増圧ユニット付燃料噴射弁の概略構成の一例を説明する図である。
【図３】増圧ユニットの増圧特性を示す図である。
【図４】図１の実施形態の燃料噴射制御操作の一例を説明するフローチャートである。
【図５】増圧燃料噴射時の燃料噴射期間の設定方法を説明する図である。
【図６】通常圧力燃料噴射時の燃料噴射期間の設定方法を説明する図である。
【図７】増圧時間ＴＥを変化させた場合の燃料噴射率変化パターン（（Ａ）〜（Ｅ））を模式的に示す図である。
【図８】燃料噴射終了以前に増圧ユニットの作動を停止した場合の燃料噴射率変化を説明する図である。
【図９】増圧燃料噴射を行う機関運転領域を説明する図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１…ディーゼル機関
３…コモンレール
５…燃料ポンプ
１０（１０ａ〜１０ｄ）…増圧ユニット付燃料噴射弁
２０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２１…アクセル開度センサ
２５…クランク角センサ
２７…燃料圧センサ
１０４…増圧ピストン
１０４ａ…大径ピストン部（大径ピストン）
１０４ｂ…小径ピストン部（小径ピストン）
１０５…燃料噴射弁のノズル部
１０９…噴射制御弁
１１０（１１０ａから１１０ｄ）…増圧ユニット（増圧手段）
１１１…増圧制御弁
【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】
2005315195.tif 000008
【図７】
2005315195.tif 000009
【図８】
2005315195.tif 000010
【図９】
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