(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を内燃機関に供給する燃料噴射装置であって、
燃料タンクに蓄えられた燃料を加圧供給するポンプと、
前記ポンプの吐出口に連通する高圧燃料経路に存在する燃料を前記内燃機関に噴射供給するインジェクタと、
前記高圧燃料経路のうち前記ポンプの吐出口より前記インジェクタ側に設けられ、前記高圧燃料経路内の燃料圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段により検出された圧力に基づいて、前記ポンプの吐出圧を演算する吐出圧演算手段とを備え、
前記吐出圧演算手段は、
前記吐出圧の演算開始時より以前に前記圧力検出手段により検出された検出圧力の検出時から前記演算開始時までに経過した時間と、前記ポンプの吐出口から前記圧力検出手段まで圧力が伝わるために要する時間とを加算して圧力変動考慮時間を算出する伝播時間算出手段、
前記圧力変動考慮時間内に前記高圧燃料経路に存在する燃料の変化量を算出する燃料増減量算出手段、
前記燃料増減量算出手段により算出された燃料の変化量を圧力の変化量に換算・算出する換算手段、及び
前記換算手段により算出された圧力変化量及び前記検出圧力に基づいて前記ポンプの吐出圧を算出する吐出圧算出手段
を有していることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記燃料増減量算出手段は、
前記圧力変動考慮時間内に前記ポンプからの吐出量を算出する吐出量算出手段、
前記圧力変動考慮時間内に前記インジェクタから噴射された燃料の量を算出する噴射量算出手段、及び
前記圧力変動考慮時間内に前記高圧燃料経路から低圧側に排出された燃料の量を算出する排出量算出手段
を有していることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記ポンプは、プランジャの往復運動により燃料を間欠的に吐出するとともに、１サイクル当たりの吐出量を調整する流量調整弁を有し、
前記高圧燃料経路の燃料圧力が、前記内燃機関の運転状態に基づいて決定される目標圧力となるように、前記ポンプの吐出圧に基づいて前記流量調整弁を制御する制御手段を備えており、
さらに、前記吐出圧演算手段は、少なくとも前記流量調整弁の作動時間を含む時間を１サイクルの所要時間で除した値が予め設定された所定比率以上となる場合に、前記圧力変化量及び前記検出圧力に基づいて前記ポンプの吐出圧を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記高圧燃料経路の燃料圧力が、前記内燃機関の運転状態に基づいて決定される目標圧力となるように、前記ポンプの吐出圧に基づいて前記ポンプの吐出量を制御する制御手段を備えており、
前記制御手段は、前記演算開始時に前記圧力検出手段により検出された圧力が予め設定された所定圧力以上の場合には、その検出された圧力を前記吐出圧として前記吐出量を制御し、
さらに、前記制御手段は、前記演算開始時に前記圧力検出手段により検出された圧力が予め設定された所定圧力未満の場合には、前記圧力変化量及び前記検出圧力に基づいて算出された圧力を前記吐出圧として前記吐出量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用の燃料噴射装置に関するものであり、特に、コモンレール（畜圧）方式のディーゼルエンジン用の燃料噴射装置に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射装置では、適切な量の燃料を内燃機関に噴射供給する必要があるので、これに呼応して燃料を圧送するポンプの吐出量を緻密に制御する必要がある。
すなわち、通常、燃料噴射装置では、現在の内燃機関の運転状態等に基づいて、次回、供給すべき燃料の量（流量）を決定し、その決定した流量となるようにインジェクタを作動させる。
【０００３】
そして、インジェクタの噴射量は、インジェクタの作動時（開弁時）の燃料圧力に大きく影響されるので、燃料噴射装置は、その燃料圧力が、内燃機関の運転状態等に基づいて設定された目標圧力となるようにポンプの吐出量を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１８６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ポンプの制御は、一般的に、ポンプの吐出圧力（吐出口における燃料圧力）に基づいて制御されるが、通常、圧力センサは、ポンプの吐出口からインジェクタに至る高圧燃料経路のうちポンプの吐出口よりインジェクタ側に設けられているので、圧力センサにて検出した圧力が現実のポンプの吐出圧力と異なる可能性が高い。
【０００６】
すなわち、例えばポンプから燃料が吐出されると、その時点で吐出圧力が上昇変化するものの、圧力センサは、その圧力変化が圧力センサに伝播するまでの間は圧力変化を検出することができない。このため、吐出圧が時々刻々と変化している場合には、圧力センサが検出した圧力と現実のポンプの吐出圧力と一致していない可能性が非常に高い。
【０００７】
これに対して、圧力センサを吐出口に配置すれば解決するものの、インジェクタからの燃料噴射量を緻密に制御するには、インジェクタでの燃料圧力を正確に検出する必要があるので、仮に、圧力センサを吐出口に配置すると、上記したように圧力伝播を原因として、インジェクタでの燃料圧力を正確に検出することができない。
【０００８】
本発明は、上記点に鑑み、ポンプの吐出圧力（吐出口における燃料圧力）をより正確に検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、燃料を内燃機関（８）に供給する燃料噴射装置であって、燃料タンク（９）に蓄えられた燃料を加圧供給するポンプ（３）と、ポンプ（３）の吐出口に連通する高圧燃料経路（４）に存在する燃料を内燃機関（８）に噴射供給するインジェクタ（６）と、高圧燃料経路（４）のうちポンプ（３）の吐出口よりインジェクタ（６）側に設けられ、高圧燃料経路（４）内の燃料圧力を検出する圧力検出手段（１０）と、圧力検出手段（１０）により検出された圧力に基づいて、ポンプ（３）の吐出圧を演算する吐出圧演算手段（７）とを備え、吐出圧演算手段（７）は、吐出圧の演算開始時より以前に圧力検出手段（１０）により検出された検出圧力（Ｐｓｅｎｓ）の検出時から演算開始時までに経過した時間（Ｔ１）と、ポンプ（３）の吐出口から圧力検出手段（１０）まで圧力が伝わるために要する圧力伝播時間（Ｔ２）とを加算して圧力変動考慮時間（Ｔｐ）を算出する伝播時間算出手段（７）、圧力変動考慮時間（Ｔｐ）内に高圧燃料経路（４）に存在する燃料の変化量（ΔＱ）を算出する燃料増減量算出手段（７）、燃料増減量算出手段（７）により算出された燃料の変化量（ΔＱ）を圧力の変化量に換算・算出する換算手段（７）、及び換算手段（７）により算出された圧力変化量（ΔＰ）及び検出圧力（Ｐｓｅｎｓ）に基づいてポンプ（３）の吐出圧を算出する吐出圧算出手段（７）を有していることを特徴とする。
【００１０】
これにより、請求項１に記載の発明では、圧力検出手段（１０）が検出した圧力を補正してポンプ（３）の吐出圧を演算するので、上記したような圧力伝播を原因とする検出誤差がある場合であっても、従来より正確にポンプの吐出圧力（吐出口における燃料圧力）を検出することができる。
【００１１】
なお、燃料増減量算出手段（７）は、請求項２に記載の発明のごとく、圧力変動考慮時間（Ｔｐ）内にポンプ（３）からの吐出量を算出する吐出量算出手段（７）、圧力変動考慮時間（Ｔｐ）内にインジェクタ（６）から噴射された燃料の量を算出する噴射量算出手段（７）、及び圧力変動考慮時間（Ｔｐ）内に高圧燃料経路（４）から低圧側に排出された燃料の量を算出する排出量算出手段（７）を有して構成することが望ましい。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、ポンプ（３）は、プランジャ（３Ａ）の往復運動により燃料を間欠的に吐出するとともに、１サイクル当たりの吐出量を調整する流量調整弁（３Ｃ）を有し、高圧燃料経路（４）の燃料圧力が、内燃機関（８）の運転状態に基づいて決定される目標圧力となるように、ポンプ（３）の吐出圧に基づいて流量調整弁（３Ｃ）を制御する制御手段（７）を備えており、吐出圧演算手段（７）は、少なくとも流量調整弁（３Ｃ）の作動時間を含む時間を１サイクルの所要時間で除した値（以下、作動時間率いう。）が予め設定された所定比率以上となる場合に、圧力変化量（ΔＰ）及び検出圧力（Ｐｓｅｎｓ）に基づいてポンプ（３）の吐出圧を算出することを特徴とする。
【００１３】
ところで、ポンプ（３）の吐出口から圧力検出手段（１０）まで圧力が伝わるために要する時間（以下、伝播時間という。）が経過した時に圧力検出手段（１０）が検出した圧力を吐出圧とすれば、正確な吐出圧を直接的に検出することができ得る。
【００１４】
しかし、作動時間率が大きい場合に、伝播時間が経過した後に流量調整弁（３Ｃ）の制御を開始すると、流量調整弁（３Ｃ）が現実に作動するときに、既にプランジャ（３Ａ）は次のサイクルに移行してしまっている可能性があり、このような場合には、ポンプ（３）の吐出量を緻密に制御することができない。
【００１５】
これに対して、請求項３に記載の発明では、作動時間率が予め設定された所定比率以上となる場合に、圧力変化量（ΔＰ）及び検出圧力（Ｐｓｅｎｓ）に基づいてポンプ（３）の吐出圧を算出するので、伝播時間が経過する前に流量調整弁（３Ｃ）の制御を開始することができ得る。したがって、ポンプ（３）の吐出量を緻密に制御することが可能となる。
【００１６】
ところで、通常、ポンプ（３）やインジェクタ（６）等が正常に作動していれば、圧力検出手段（１０）により検出された圧力が過度に大きくなることはないが、これらの機器に異常が生じた場合には、圧力検出手段（１０）により検出された圧力が大きくなって予め設定された所定圧力以上となる可能性がある。
【００１７】
これに対して、請求項４に記載の発明では、制御手段（７）は、演算開始時に圧力検出手段（１０）により検出された圧力が予め設定された所定圧力以上の場合には、その検出された圧力を吐出圧として吐出量を制御し、さらに、制御手段（７）は、演算開始時に圧力検出手段（１０）により検出された圧力が予め設定された所定圧力未満の場合には、圧力変化量（ΔＰ）及び検出圧力（Ｐｓｅｎｓ）に基づいて算出された圧力を吐出圧として吐出量を制御することを特徴とする。
【００１８】
これにより、請求項４に記載の発明では、圧力検出手段（１０）により検出された圧力が過度に大きくなった場合には、速やかにこれに応じた制御が実行されるので、燃料噴射装置の信頼性を高めることができる。
【００１９】
因みに、上記各手段等の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記各手段等の括弧内の符号に示された具体的手段等に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）本発明の実施形態に係る燃料噴射装置のシステム図であり、（ｂ）はＥＣＵ７の入出力図である。
【図２】本発明の実施形態に係る高圧ポンプ３のプレストローク調量の説明図である。
【図３】演算開始タイミング等を示すチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係る制御の特徴を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本実施形態は、本発明に係る燃料噴射装置を、車両用ディーゼルエンジンの燃料噴射装置に適用したものであり、以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
１．燃料噴射装置の構成（図１参照）
本実施形態に係る燃料噴射装置１は、いわゆる蓄圧式（コモンレール式）の燃料噴射装置である。この燃料噴射装置１は、図１（ａ）に示すように、フィードポンプ２、高圧ポンプ３、コモンレール４、減圧弁５、インジェクタ６及び電子制御装置７（図１（ｂ）参照）等から構成されているとともに、ディーゼル式内燃機関（以下、エンジンと記す。）８の各気筒に燃料を適切なタイミングで噴射・供給する装置である。
【００２２】
フィードポンプ２は、燃料タンク９から燃料を吸入して高圧ポンプ３に供給するものであり、この高圧ポンプ３は、エンジン８から駆動力を得てエンジン８と同期するように往復駆動されるプランジャ３Ａ（図２参照）により燃料を吸入・加圧して間欠的に吐出するものである。
【００２３】
因みに、プランジャ３Ａは、エンジン８のクランクシャフトと同期して回転する三角状のカムにより往復駆動されるので、カムが１回転（３６０度回転）すると、プランジャ３Ａは１往復する。つまり、上死点位置を基準として、カムの角度が０又は１８０の偶数倍であるときには、プランジャ３Ａは上死点に位置し、カムの角度が１８０の奇数倍であるときには、プランジャ３Ａは下死点に位置する。
【００２４】
また、高圧ポンプ３の吸入側には、図２に示すように、加圧室３Ｂに吸入される燃料の量を調節する吸入弁３Ｃが設けられており、この吸入弁３Ｃの開閉タイミングは、電子制御装置７（以下、ＥＣＵ７と記す。）により制御されている。一方、高圧ポンプ３の吐出（高圧）側には、加圧室３Ｂから燃料が流出することのみを許容し、燃料が加圧室３Ｂに流入することを規制する逆止弁３Ｄが設けられている。
【００２５】
そして、吸入弁３Ｃを開いた状態でプランジャ３Ａが上死点（トップ）から下死点（ボトム）に向かって移動する際には加圧室３Ｂの体積が膨張するので、これに伴ってフィードポンプ２から供給されてきた燃料が加圧室３Ｂに吸引される（吸入期間）。
【００２６】
その後、プランジャ３Ａが下死点から上死点に向かって移動する際に、吸入弁３Ｃが開いていると、加圧室３Ｂに吸引された燃料は吸入弁３Ｃを経由して燃料タンク９側に逆流する（プレストローク期間）。
【００２７】
そして、吸入弁３Ｃが閉じると、加圧室３Ｂ内に残存する燃料の加圧が開始され、加圧室３Ｂ内の圧力がコモンレール４内の圧力を超えると、加圧室３Ｂ内の燃料が逆止弁３Ｄを経由してコモンレール４に供給される（燃料吐出期間）。したがって、吸入弁３Ｃの開閉タイミングを制御することにより、高圧ポンプ３からコモンレール４に供給される燃料の量を制御することができる。
【００２８】
因みに、本実施形態に係る吸入弁３Ｃは、アクチュエータとしてソレノイドコイルを用いた電磁方式の弁であるが、圧電素子等をアクチュエータとした弁にて吸入弁３Ｃを構成してもよい。
【００２９】
コモンレール４は、図１（ａ）に示すように、高圧ポンプ３の吐出口に連通する高圧燃料経路を構成するとともに、高圧ポンプ３から圧送されてきた燃料を蓄圧して燃料圧力をエンジン運転状態に応じた所定圧力に保持するための畜圧容器である。減圧弁５は、開弁することによりコモンレール４内の燃料を、燃料タンク９に連通する低圧側通路９Ａに排出してコモンレール４内の燃料圧力を低下させる減圧手段である。
【００３０】
また、複数個のインジェクタ６は、互いにコモンレール４に並列的に接続され、コモンレール４に蓄圧されている燃料を各気筒内に噴射する燃料噴射弁であり、これらのインジェクタ６は、ノズルニードルに閉弁方向に燃料圧力を加える制御室の圧力を制御することにより燃料噴射量を制御する公知の電磁駆動式又はピエゾ駆動方式の弁である。
【００３１】
圧力センサ１０はコモンレール４のうち高圧ポンプ３の吐出口よりインジェクタ６側に設けられてコモンレール４内の燃料圧力を検出する圧力検出手段であり、レール内燃料温度センサ１１はコモンレール４内の燃料温度を検出する第１温度検出手段であり、ポンプ内燃料温度センサ１２は高圧ポンプ３（加圧室３Ｂ）内の燃料温度を検出する第２温度検出手段である。
【００３２】
エンジン回転数センサ１３はエンジン８のクランクシャフトの回転数を検出する回転数検出手段であり、これらセンサ１０〜１３及びアクセルペダルの開度（踏み込み量）を検出するアクセルセンサの検出信号は、図１（ｂ）に示すように、ＥＣＵ７に入力されている。
【００３３】
因みに、各センサ１０〜１３自体は、検出信号を連続してＥＣＵ７に向けて出力するが、ＥＣＵ７は、予め設定されたプログラムに従って所定のタイミングで検出信号を読み込む。
【００３４】
また、ＥＣＵ７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びフラッシュメモリ等の書換可能な不揮発性メモリ等からなる周知のマイクロコンピュータにて構成された制御手段であり、吸入弁３Ｃ減圧弁５及びインジェクタ６はＥＣＵ７により制御されている。そして、後述する吐出圧推定制御等を実行するためのプログラムは、ＲＯＭ等の不揮発性メモリ（以下、ＲＯＭと記す。）に記憶されている。
【００３５】
２．燃料噴射装置（ＥＣＵ）の制御作動
２．１．圧力制御作動の概略
ＥＣＵ７は、エンジン回転数やアクセルペダルの開度等に基づいて取得したエンジン８の運転状態を示すパラメータ、及び予めＲＯＭに記憶されている制御マップ等に基づいて、インジェクタ６の開閉タイミングを制御するとともに、目標とするコモンレール４内の圧力（以下、目標圧力Ｔｐという。）を決定し、コモンレール４内の圧力が目標圧力Ｔｐとなるように吸入弁３Ｃ及び減圧弁５の開閉タイミングを制御する。
【００３６】
すなわち、ＥＣＵ７は、コモンレール４内の燃料圧力を目標圧力Ｔｐにするために必要な燃料の流量（以下、この流量を必要燃料流量Ｑｎという。）を決定するとともに、高圧ポンプ３からコモンレール４に現実に供給された燃料の流量（以下、この流量を実流量Ｑｒという。）を検出する。
【００３７】
その後、ＥＣＵ７は、必要燃料流量Ｑｎと実流量Ｑｒとの差分に基づいて、コモンレール４内の燃料圧力を目標圧力Ｔｐとするため流量、つまり実流量Ｑｒを必要燃料流量Ｑｎとするための流量（以下、この流量をＦ／Ｂ流量Ｑｆという。）を決定した後、必要燃料流量ＱｎにＦ／Ｂ流量Ｑｆを加えた流量の燃料が高圧ポンプ３から吐出されるように高圧ポンプ３を制御する。
【００３８】
このとき、ＥＣＵ７は、必要燃料流量Ｑｎが０以上の値となったときには、必要燃料流量ＱｎにＦ／Ｂ流量Ｑｆを加えた流量の燃料が高圧ポンプ３から吐出されるように高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）を制御し、一方、必要燃料流量Ｑｎが負の値となったときには、吸入弁３Ｃを開いたままとして高圧ポンプ３からの吐出量を実質的に０とした状態で、減圧弁５を開く。
【００３９】
なお、本実施形態では、高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）及び減圧弁５は共にＰＩＤ制御されており、高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆを決定するためのゲイン、及び減圧弁５を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆを決定するためのゲインそれぞれは、独立して設定されている。
【００４０】
ところで、高圧ポンプ３のプランジャ３Ａは、上述したように、エンジン８と同期して往復運動するので、プランジャ３Ａは、エンジン８内で往復運動するピストン（図示せず。）と同期して往復運動する。このため、本実施形態では、プランジャ３Ａが上死点（トップ）に到達したタイミング毎に、必要燃料流量Ｑｎや実流量Ｑｒ等を決定する演算処理を開始して高圧ポンプ３及び減圧弁５の作動を制御している。
【００４１】
したがって、ＥＣＵ７は、高圧ポンプ３がプレストローク期間に移行する前、つまり吸入期間内に必要燃料流量Ｑｎや実流量Ｑｒ等を決定する演算処理を完了させて高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）及び減圧弁５を制御するための駆動信号を発する。つまり、本実施形態では、上記演算処理、並びに高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）及び減圧弁５への制御指令は、プランジャ３Ａが１往復する周期（サイクル）毎にされる。
【００４２】
因みに、必要燃料流量Ｑｎ及び実流量Ｑｒは、質量流量ではなく体積流量であり、かつ、燃料の温度及び圧力のうちいずれが変化しても流量が変化するので、以下、必要燃料流量Ｑｎ及び実流量Ｑｒ等の流量とは、基準状態に変換した流量をいう。ここで、基準状態とは、例えば、燃料温度を４０℃とし、燃料圧力を１気圧とした状態をいう。
【００４３】
２．２．必要燃料流量Ｑｎの算出
ＥＣＵ７は、今回の噴射供給時にインジェクタ６から噴射供給されるべき燃料の量、その今回の噴射供給時にインジェクタ６で発生する燃料の漏れ量、及び目標圧力Ｔｐとコモンレール４内の燃料圧力（圧力センサ１０により検出された圧力）との差圧ΔＰに基づいて必要燃料流量Ｑｎを決定（演算）する。
【００４４】
ここで、今回の噴射供給時とは、図３に示すように、現実に演算処理が開始された演算開始タイミング（プランジャ３Ａが上死点に到達したタイミング）から次回の演算開始タイミングまでの期間をいう。インジェクタ６から噴射供給されるべき燃料の量は、アクセセル開度やエンジン回転数等のエンジン８の運転状態を示すパラメータに基づいて決定される。
【００４５】
なお、今回の噴射供給時に、ＥＣＵ７からインジェクタ６に対して発せられた開指令信号に基づく指令噴射量は、原則として、今回の噴射供給時にインジェクタ６で噴射供給されるべき燃料の量と一致するが、指令噴射量が予め設定された最小噴射量未満となるときには、当該最小噴射量を今回の噴射供給時にインジェクタ６で噴射供給されるべき燃料の量となる。
【００４６】
また、今回の噴射供給時にインジェクタ６で発生する燃料の漏れ量は、燃料噴射時間（インジェクタ開弁時間）、燃料の温度及び圧力等をパラメータとしてＲＯＭに記憶されているマップ等に基づいて決定される。
【００４７】
また、目標圧力Ｔｐとは、現実に演算処理が開始された演算開始タイミングで決定された目標圧力Ｔｐをいい、差圧ΔＰとは、現実に演算処理が開始された演算開始タイミングで検出された圧力と目標圧力Ｔｐとの差圧をいう。
【００４８】
なお、本実施形態では、算出された必要燃料流量Ｑｎが高圧ポンプ３の能力（最大吐出量）を超えるときは、高圧ポンプ３の能力が必要燃料流量Ｑｎとして決定され、算出された必要燃料流量Ｑｎが高圧ポンプ３の最小吐出量より小さいときは、高圧ポンプ３の最小吐出量が必要燃料流量Ｑｎとして決定される。
【００４９】
因みに、高圧ポンプ３の最大吐出量及び最小吐出量は、高圧ポンプ３（加圧室３Ｂ）の寸法、高圧ポンプ３（加圧室３Ｂ）で発生する漏れ量、及びデッドボリューム（加圧室３Ｂ内に残存してしまう燃料の体積）等により決定される値であり、特に、漏れ量及びデットボリュームは、燃料の温度や圧力によって変化する値である。
【００５０】
２．３．実流量Ｑｒの算出
コモンレール４に燃料が供給されるとコモンレール４内の燃料圧力は上昇し、逆に、コモンレール４から燃料が排出されると、コモンレール４内の圧力が低下することから、ＥＣＵ７は、予め設定された期間に発生した高圧ポンプ３の吐出圧力変化量、及び当該期間にインジェクタ６から噴射供給された燃料の量に基づいて実流量Ｑｒを決定する。
【００５１】
ここで、予め設定された期間とは、現実に演算処理が開始された演算開始タイミングから１つ前の演算開始タイミングまでの期間（以下、前回期間という。）をいう。
なお、ＥＣＵ７は、原則として、前回期間にインジェクタ６に対して発せられた開指令信号に基づく指令噴射量に、前回期間にインジェクタ６で発生した燃料の漏れ量を加えた値をインジェクタ６から噴射供給された燃料の量として決定する。
【００５２】
しかし、ＥＣＵ７は、指令噴射量が予め設定された最小噴射量未満となるときには、当該最小噴射量に、前回期間にインジェクタ６で発生した燃料の漏れ量を加えた値を、前回期間にインジェクタ６から噴射供給された燃料の量として決定する。因みに、インジェクタ６で発生する燃料漏れ量は、燃料噴射時間（インジェクタ開弁時間）、燃料の温度及び圧力等に応じて変化する値である。
【００５３】
ところで、圧力センサ１０は、コモンレール４のうち高圧ポンプ３の吐出口よりインジェクタ６側に設けられているので、「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたように、圧力伝播を原因として、圧力センサ１０が検出した圧力と現実の高圧ポンプ３の吐出圧力と一致していない可能性が非常に高い。
【００５４】
このため、圧力センサ１０で検出した圧力変化量をそのまま利用して実流量Ｑｒを演算すると、正確な実流量Ｑｒを把握することができない可能性があるので、本実施形態では、実流量Ｑｒ等の演算処理開始時に、圧力伝播時間を考慮して高圧ポンプ３の吐出圧力（吐出口における燃料圧力）を推定する吐出圧推定制御も実行し、吐出圧推定制御にて演算された吐出圧を用いて実流量Ｑｒを演算する。
【００５５】
３．吐出圧推定制御
３．１．吐出圧推定制御の概要
吐出圧推定制御は、実流量Ｑｒの演算処理開始時にＥＣＵ７により実行される演算処理であり、この吐出圧推定制御を実行するためのプログラムはＲＯＭに記憶されている。
【００５６】
先ず、吐出圧推定制御の演算開始時より以前のタイミング（本実施形態では、予め設定された期間（前回期間）のうちカムの角度が３０度となるタイミング）で圧力センサ１０により検出された圧力（以下、検出圧力Ｐｓｅｎｓという。）がＲＡＭに記憶される。
【００５７】
そして、その検出圧力Ｐｓｅｎｓの検出時から演算開始時までに経過した時間Ｔ１（図３参照）と、高圧ポンプ３の吐出口から圧力センサ１０まで圧力が伝わるために要する時間Ｔ２とが加算されて圧力変動考慮時間Ｔｐが算出される。
【００５８】
次に、圧力変動考慮時間Ｔｐ内にコモンレール４内に存在する燃料の変化量ΔＱが算出され、その算出された燃料の変化量ΔＱを圧力変化量ΔＰに換算・算出された後、圧力変化量ΔＰと検出圧力Ｐｓｅｎｓとが加算されて高圧ポンプ３の推定吐出圧Ｐｔｏｐ（以下、吐出圧Ｐｔｏｐと記す。）が算出される。
【００５９】
つまり、検出圧力Ｐｓｅｎｓは、図３に示すように、実流量Ｑｒの演算処理（出圧推定制御の演算処理も含む。）の演算開始タイミングに対して時間Ｔ１前に検出された圧力であるが、高圧ポンプ３の吐出口から圧力センサ１０まで圧力が伝わるために要する時間Ｔ２であるため、検出圧力Ｐｓｅｎｓは、演算開始タイミングに対して、時間Ｔ１＋時間Ｔ２（＝圧力変動考慮時間Ｔｐ）前の吐出圧（以下、この吐出圧を伝播時間前吐出圧Ｐｔという。）である。
【００６０】
そして、圧力変動考慮時間Ｔｐの間に高圧ポンプ３から燃料がコモンレール４内に吐出供給され、かつ、インジェクタ６及び減圧弁５からコモンレール４外に排出されて、コモンレール４内に存在する燃料の変化量ΔＱだけ変化することにより、吐出圧は、伝播時間前吐出圧Ｐｔから燃料の変化量ΔＱに相当する圧力変化量ΔＰだけ変化する。
【００６１】
したがって、圧力変動考慮時間Ｔｐ内にコモンレール４内に存在する燃料の変化量ΔＱを圧力変化量に換算した圧力変化量ΔＰに検出圧力Ｐｓｅｎｓ（＝吐出圧を伝播時間前吐出圧Ｐｔ）を加算すれば、実流量Ｑｒの演算処理（出圧推定制御の演算処理も含む。）の演算開始タイミングにおける吐出圧Ｐｔｏｐを得ることができる。
【００６２】
因みに、燃料の変化量ΔＱは正の場合には圧力変化量ΔＰは正となり、燃料の変化量ΔＱは負の場合には圧力変化量ΔＰは負となり、燃料の変化量ΔＱは０の場合には圧力変化量ΔＰは０となる。
【００６３】
３．２．吐出圧推定制御の詳細（図４参照）
図４に示す吐出圧推定制御は、イグニッションスイッチ等の車両の始動スイッチ（図示せず。）が投入されると起動され、始動スイッチが遮断されると停止される。
【００６４】
そして、吐出圧推定制御が起動されると、先ず、エンジン回転数センサ１３からの検出信号に基づいて、プランジャ３Ａの位置が上死点後の所定の位置（本実施形態では、上死点後、３０度の位置）にあるか否かが判定され（Ｓ１）、当該位置にプランジャ３Ａが位置しないと判定された場合には（Ｓ１：ＮＯ）、再び、Ｓ１が実行される。
【００６５】
一方、当該位置にプランジャ３Ａが位置すると判定された場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、圧力センサ１０の検出圧力が読み込まれてＲＡＭに記憶された後（Ｓ５）、プランジャ３Ａの位置が上死点であるか否かが判定され（Ｓ１０）、プランジャ３Ａの位置が上死点でないと判定された場合には（Ｓ１０：ＮＯ）、再び、Ｓ１０が実行される。
【００６６】
また、プランジャ３Ａの位置が上死点であると判定された場合には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、エンジン回転数が予め設定された所定回転数以上であるか否かが判定され（Ｓ１５）、エンジン回転数が予め設定された所定回転数以上であると判定された場合には（Ｓ１５：ＹＥＳ）、燃料の変化量ΔＱが算出される（Ｓ２０）。
【００６７】
具体的には、圧力変動考慮時間Ｔｐ内に高圧ポンプ３から吐出される理論上の燃料の量ΔＱｐ、圧力変動考慮時間Ｔｐ内にインジェクタ６から噴射された燃料の量ΔＱｉｎｊ、及び圧力変動考慮時間Ｔｐ内に減圧弁５から排出された燃料の量ΔＱｐｒｖが算出された後、これら算出結果に基づいて燃料の変化量ΔＱ（＝ΔＱｐ−ΔＱｉｎｊ−ΔＱｐｒｖ）が算出される。
【００６８】
因みに、圧力変動考慮時間Ｔｐ内に高圧ポンプ３から吐出される理論上の燃料の量ΔＱｐは、吸入弁３Ｃを閉じたタイミング及びプランジャ３Ａが上死点に位置したときの加圧室３Ｂの容積（以下、高圧部容積という。）に基づいて算出される。圧力変動考慮時間Ｔｐ内にインジェクタ６から噴射された燃料の量ΔＱｉｎｊは、インジェクタ６から燃料が噴射されていた時間及びそのときのコモンレール４内の圧力に基づいて算出される。圧力変動考慮時間Ｔｐ内に減圧弁５から排出された燃料の量ΔＱｐｒｖは、減圧弁５から燃料が排出されていた時間及びそのときのコモンレール４内の圧力に基づいて算出される。
【００６９】
そして、燃料の変化量ΔＱが算出されると（Ｓ２０）、燃料の変化量ΔＱに燃料の体積弾性係数Ｋを乗じた値を高圧部容積Ｖで除することにより、燃料の変化量ΔＱが圧力変化量ΔＰ（＝ΔＱ・Ｋ／Ｖ）に換算され（Ｓ２５）、この圧力変化量ΔＰと検出圧力Ｐｓｅｎｓとの和が吐出圧Ｐｔｏｐ（＝ΔＰ＋Ｐｓｅｎｓ）とされる（Ｓ３０）。
【００７０】
一方、Ｓ１５にて、エンジン回転数が予め設定された所定回転未満であると判定された場合には（Ｓ１５：ＮＯ）、圧力センサ１０の検出圧力が読み込まれて、その読み込まれた圧力が吐出圧Ｐｔｏｐとされる（Ｓ３５）。
【００７１】
そして、Ｓ３０又はＳ３５にて吐出圧Ｐｔｏｐが設定されると、圧力センサ１０の検出圧力が読み込まれて（Ｓ４０）、その読み込まれた圧力Ｐｓが予め設定されている所定圧力以上であるか否かが判定され（Ｓ４５）、圧力Ｐｓが予め設定されている所定圧力以上であると判定された場合には（Ｓ４５：ＹＥＳ）、Ｓ４０にて読み込まれた圧力Ｐｓが吐出圧Ｐｔｏｐとして再設定される（Ｓ５０）。
【００７２】
一方、圧力Ｐｓが予め設定されている所定圧力未満であると判定された場合には（Ｓ４５：ＮＯ）、吐出圧Ｐｔｏｐは再設定されず、Ｓ３０又はＳ３５にて設定された圧力が吐出圧Ｐｔｏｐとして維持され、この吐出圧Ｐｔｏｐにて実流量Ｑｒ等が演算されて、高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）又は減圧弁５が制御された後（Ｓ５５）、再び、Ｓ１が実行される。
【００７３】
また、Ｓ５０にて圧力Ｐｓが吐出圧Ｐｔｏｐとして再設定された場合には、この再設定された吐出圧Ｐｔｏｐにて実流量Ｑｒ等が演算されて、高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）又は減圧弁５が制御された後（Ｓ５５）、再び、Ｓ１が実行される。
【００７４】
３．本実施形態に係る燃料噴射装置の特徴
本実施形態では、圧力センサ１０が検出した検出圧力Ｐｓｅｎｓを、圧力変動考慮時間Ｔｐ内の燃料の変化量ΔＱに対応する圧力変化量ΔＰを用いて補正することにより、吐出圧Ｐｔｏｐを決定するので、圧力伝播を原因とする検出誤差がある場合であっても、従来より正確に高圧ポンプ３の吐出圧力（吐出口における燃料圧力）を検出することができる。
【００７５】
ところで、高圧ポンプ３の吐出口から圧力センサ１０まで圧力が伝わるために要する時間（以下、伝播時間Ｔ２という。）が経過した時に圧力センサ１０が検出した圧力を吐出圧とすれば、正確な吐出圧を直接的に検出することができ得る。
【００７６】
しかし、吸入弁３Ｃの作動時間と吸入弁３Ｃの作動タイミングを演算するための演算処理時間との和ｔ１を、１サイクル所要時間（＝プランジャ３Ａの１往復に要する時間ｔ２）で除した値（＝ｔ１／ｔ２  以下、この値を作動時間率ηという。）が大きい場合に、伝播時間Ｔ２が経過した後に吸入弁３Ｃの制御を開始すると、吸入弁３Ｃが現実に作動するときに、既にプランジャ３Ａは次のサイクルに移行してしまっている可能性があり、このような場合には、高圧ポンプ３の吐出量を緻密に制御することができない。
【００７７】
逆に、作動時間率ηが小さい場合には、１サイクル所要時間に対する吸入弁３Ｃの作動時間等の占める割合が小さくなり、１サイクル内で吸入弁３Ｃを確実に作動させることが可能となるので、高圧ポンプ３の吐出量を緻密に制御することができる。
【００７８】
したがって、作動時間率ηが予め設定された所定比率以上となる場合に、吐出圧推定制御を用いて吐出圧Ｐｔｏｐを算出すれば、伝播時間Ｔ２が経過する前に吸入弁３Ｃの制御を開始することができ、高圧ポンプ３の吐出量を緻密に制御することが可能となる。
【００７９】
ところで、圧力センサ１０を高圧ポンプ３の吐出口及びインジェクタ側の２箇所に設けても、高圧ポンプ３の吐出圧及びインジェクタ６での燃料圧力を正確に検出することができるものの、この解決手段では、部品点数の増加に伴って燃料噴射装置１の製造原価上昇を招いてしまう。
【００８０】
これに対して、本実施形態では、上述したように、複数箇所に圧力センサ１０を設けることなく、正確な吐出圧を直接的に検出することができ得るので、燃料噴射装置１の製造原価上昇を招くことなく、高圧ポンプ３の吐出量を緻密に制御することが可能となる。
【００８１】
また、本実施形態では、吸入弁３Ｃの作動時間と吸入弁３Ｃの作動タイミングを演算するための演算処理時間との和ｔ１を一定時間とみなすことができる。そして、１サイクル所要時間は、エンジン回転数が大きくなるほど短くなる。
【００８２】
そこで、本実施形態では、エンジン回転数が、予め設定された所定の作動時間率ηに対応する回転数以上となったときに、吐出圧推定制御を用いて吐出圧Ｐｔｏｐを算出し、所定回転数未満であるときには、検出圧力Ｐｓｅｎｓを吐出圧Ｐｔｏｐとしている。
【００８３】
ところで、通常、高圧ポンプ３やインジェクタ６等が正常に作動していれば、圧力センサ１０により検出された圧力が過度に大きくなることはないが、これらの機器３、６に異常が生じた場合には、圧力センサ１０により検出された圧力が大きくなって予め設定された所定圧力以上となる可能性がある。
【００８４】
これに対して、本実施形態では、吐出圧推定制御による吐出圧Ｐｔｏｐの演算時に圧力センサ１０により検出された圧力が予め設定された所定圧力未満の場合には、吐出圧推定制御により算出された圧力を吐出圧Ｐｔｏｐとして高圧ポンプ３及び減圧弁５を制御し、吐出圧推定制御による吐出圧Ｐｔｏｐの演算時に圧力センサ１０により検出された圧力が予め設定された所定圧力以上である場合には、その検出圧力Ｐｓｅｎｓを吐出圧Ｐｔｏｐとして高圧ポンプ３及び減圧弁５を制御している。
【００８５】
したがって、本実施形態では、圧力センサ１０により検出された圧力が過度に大きくなった場合には、速やかにこれに応じた制御が実行されるので、燃料噴射装置の信頼性を高めることができる。
【００８６】
なお、本実施形態では、Ｓ４０にて検出された圧力Ｐｓと予め設定されている所定圧力とを比較しているが、Ｓ１〜Ｓ４５までの制御ステップを実行する必要な時間は非常に短いので、Ｓ４０にて検出された圧力Ｐｓは、吐出圧推定制御の開始時に検出された圧力とみなしてもよい。
【００８７】
ところで、インジェクタ６から燃料が噴射されているとき、又は減圧弁５から燃料が排出されているときに、圧力センサ１０にて圧力を検出すると、検出圧力Ｐｓｅｎｓがその影響を受けるので、正確な吐出圧を検出することができなくなるおそれがある。
【００８８】
しかし、本実施形態では、圧力変動考慮時間Ｔｐ内にコモンレール４内に存在する燃料の変化量ΔＱ、つまり、高圧ポンプ３から吐出される理論上の燃料の量ΔＱｐ、圧力変動考慮時間Ｔｐ内にインジェクタ６から噴射された燃料の量ΔＱｉｎｊ、及び圧力変動考慮時間Ｔｐ内に減圧弁５から排出された燃料の量ΔＱｐｒｖに基づいて圧力変化量ΔＰが考慮されて吐出圧Ｐｔｏｐが決定されるので、インジェクタ６から燃料噴射及び減圧弁５から燃料排出の影響を排除して正確な吐出圧Ｐｔｏｐを検出することができる。
【００８９】
つまり、本実施形態に係る燃料噴射装置１（吐出圧推定制御を用いた吐出圧Ｐｔｏｐの算出）は、圧力センサ１０による圧力取得タイミングとインジェクタ６の燃料噴射タイミング又は減圧弁５による燃料排出タイミングとがずれている場合は勿論のこと、両タイミングが重なった場合であっても、正確な吐出圧Ｐｔｏｐを検出することができる。
【００９０】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、コモンレール方式のディーゼルエンジンの燃料噴射装置に本発明を適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、通常のディーゼルエンジン、又は直噴方式のガソリンエンジンの燃料噴射装置にも適用できる。
【００９１】
また、必要吐出量Ｑｎや実吐出量Ｑｒの算出・決定手法は、上述の実施形態に示された手法に限定されるものではない。
また、上述の実施形態では、プレストローク調量方式の高圧ポンプ３であったが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９２】
また、上述の実施形態では、演算開始時に圧力センサ１０により検出された検出圧力Ｐｓｅｎｓが予め設定された所定圧力未満の場合には、吐出圧推定制御により算出された圧力を吐出圧Ｐｔｏｐとして高圧ポンプ３及び減圧弁５を制御したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図４のＳ４０〜Ｓ５０を廃止し、演算開始時の検出圧力Ｐｓｅｎｓによらず、吐出圧推定制御により算出された圧力を吐出圧Ｐｔｏｐとして高圧ポンプ３及び減圧弁５を制御してもよい。
【００９３】
また、上述の実施形態では、作動時間率ηが予め設定された所定比率以上となる場合、つまりエンジン回転数が予め設定された所定回転数以上の場合に、吐出圧推定制御を用いて吐出圧Ｐｔｏｐを算出したが、本発明はこれに限定されるものではなく、作動時間率ηの値によらず、常に、吐出圧推定制御を用いて吐出圧Ｐｔｏｐを算出してもよい。
【００９４】
また、上述の実施形態では、吸入弁３Ｃの作動時間と吸入弁３Ｃの作動タイミングを演算するための演算処理時間との和ｔ１を一定時間とみなすことができたので、エンジン回転数のみに基づいて作動時間率ηを判断したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、吸入弁３Ｃの作動時間の変化も考慮して作動時間率ηを判断する、又は吸入弁３Ｃの作動タイミングを演算するための演算処理時間を０とみなして作動時間率ηを判断してもよい。
【００９５】
また、上述の実施形態では、コモンレール４内の圧力を急速低下させるための減圧弁５を備えるものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、減圧弁５に代えて、過剰圧力上昇を抑制するリリーフ弁（ＪＩＳ  Ｂ  ０１２５  番号１４−１等参照）を備える燃料噴射装置にも適用できる。
【００９６】
また、上述の実施形態では、吐出圧の演算開始時より以前に検出された圧力として、プランジャ３Ａの位置が上死点後、３０度の位置となった時の検出圧を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９７】
また、圧力センサ１０を設ける位置は、上述の実施形態の実施形態に示された位置に限定されるものではなく、例えばインジェクタ６、コモンレール４若しくは高圧ポンプ３、又はこれらと連通する高圧燃料経路であってもよい。
【００９８】
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９９】
１…燃料噴射装置、２…フィードポンプ、３…高圧ポンプ、３Ａ…プランジャ、
３Ｂ…加圧室、３Ｃ…吸入弁、３Ｄ…逆止弁、４…コモンレール、５…減圧弁、
６…インジェクタ、７…電子制御装置（ＥＣＵ）、８…エンジン、９…燃料タンク、
９Ａ…低圧側通路、１０…圧力センサ、１１…レール内燃料温度センサ、
１２…ポンプ内燃料温度センサ、１３…エンジン回転数センサ。
【図１】
0005212502.tif 000002
【図２】
0005212502.tif 000003
【図４】
0005212502.tif 000004
【図３】
0005212502.tif 000005