(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータの動作に応じて開閉する燃料通過弁を通して低圧側の燃料を加圧室に吸
入し、内燃機関に連動するプランジャで加圧することで高圧化して燃料蓄圧室に吐出する燃料ポンプの制御装
置において、
前記制御装置は、前記アクチュエータを制御することにより、前記燃料ポンプの吐出量
が第１の所定値以下とならないように前記燃料ポンプを制御し、
前記蓄圧室内の圧力低下要求が発生した場合には、前記燃料ポンプの吐出量が前記第１
の所定値以下とならないように前記燃料ポンプを制御することを禁止し、
前記第１の所定値は、内燃機関の回転数に応じて決定されることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置において、前記第１の所定値は、前記燃料ポンプ全吐出量の
半分以下とすることを特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の制御装置において、前記燃料ポンプと前記蓄圧室燃料との少なくとも
何れかには、高圧側の燃料を低圧側に戻す手段を有することを特徴とする制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の制御装置において、前記燃料を低圧側に戻す手段は、電気的な駆動信
号で開弁する電制圧力調整弁であることを特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の制御装置において、前記電制圧力調整弁は高圧燃料ポンプ吐出行程に
開弁し、蓄圧室内の圧力上昇要求が発生した場合には閉弁していることを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項６】
請求項４に記載の制御装置において、前記電制圧力調整弁の最小逃がし量は、前記第１
の所定値以下であることを特徴とする制御装置。
【請求項７】
請求項４に記載の制御装置において、蓄圧室内の圧力上昇要求が発生した場合には前記
電制圧力調整弁を閉弁することを特徴とする制御装置。
【請求項８】
請求項４に記載の制御装置において、前記所定値以上の吐出要求時となった場合は、前
記電制圧力調整弁を閉弁することを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項９】
アクチュエータの動作に応じて開閉する燃料通過弁を通して低圧側の燃料を蓄圧室に吸
入し、内燃機関に連動するプランジャで加圧することで高圧化して燃料蓄圧室に吐出する燃料ポンプの制御装
置において、
前記制御装置は、前記アクチュエータを駆動させる駆動信号を演算する演算手段を有し、
前記演算手段は、前記高圧燃料ポンプの吐出量が規定値以下とならないように、前記駆
動信号を演算し、
前記蓄圧室内の圧力低下要求が発生した場合には、前記燃料ポンプの吐出量が前記規定
値以下とならないように前記燃料ポンプを制御することを禁止し、
前記規定値は、内燃機関の回転数に応じて決定されることを特徴とする制御装置。
【請求項１０】
アクチュエータの動作に応じて開閉する燃料通過弁を通して低圧側の燃料を加圧室に吸
入し、内燃機関に連動するプランジャで加圧することで高圧化して燃料蓄圧室に吐出する燃料ポンプと、
前記燃料ポンプと前記蓄圧室との少なくとも何れかに備えられた電制圧力調整弁とを有
する内燃機関の制御装置において、
前記制御装置は、前記アクチュエータを制御することにより、前記燃料ポンプの吐出量
が第１の所定値以下とならないように前記燃料ポンプを制御すると共に、前記電制圧力調
整弁を制御することにより前記加圧室内の圧力を調整し、
前記蓄圧室内の圧力低下要求が発生した場合には、前記燃料ポンプの吐出量が前記第１
の所定値以下とならないように前記燃料ポンプを制御することを禁止し、
前記第１の所定値は、内燃機関の回転数に応じて決定されることを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等に搭載される内燃機関の装置に係り、特に筒内噴射式内燃機関の制御装置に関する。
【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出ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ），炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）等の排出ガス物質の削減が求められており、これらの削減を目的として、筒内噴射エンジンの開発が行われている。前記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に直接行うものであり、前記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、排出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ためには前記燃料の高圧化を図る手段が必要になり、高圧燃料供給装置の技術が各種提案されている。
【０００４】
例えば、特開２００７−２３９３０号公報所載の技術では、安定した燃焼状態及び運転性能を得るために、高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器と、前記蓄圧容器内の高圧燃料をエンジンの各気筒に噴射する燃料噴射弁と、吸入した燃料を加圧して前記蓄圧容器に圧送する燃料供給ポンプとを備えていて、前記燃料供給ポンプより燃料を目標コモンレール圧となるように前記蓄圧容器内に吐出調整し、前記燃料噴射弁より気筒内に燃料を噴射させる蓄圧式燃料噴射制御装置において、要求噴射量と目標コモンレール圧に基づいて噴射期間が設定され、前記噴射期間における前記蓄圧容器内の燃料の圧力推移状態を推定する圧力パターン推定手段と、前記圧力パターン推定手段による圧力パターンデータに基づいて、前記目標コモンレール圧が設定されており、前記噴射期間中における前記圧力パターンデータが前記目標コモンレール圧を上回る圧力領域を演算する余剰圧領域演算手段と、前記余剰圧領域演算手段により演算された余剰圧力領域を取り除くように、コモンレール圧を低圧側に排出制御する減圧弁とを具備している。
【０００５】
また、特開２００７−３２７４０９号公報所載の技術では、燃料圧送時における異音の発生を抑制することを目的として、内部に圧力室を有すると共に燃料の吸入口及び吐出口を有するケーシングと、前記吸入口を開閉する調量弁と、前記吸入口を開放する方向に前記調量弁を付勢する付勢部材と、前記吸入口を閉止する方向に前記調量弁に対して吸引力を付与するソレノイドと、クランクシャフトの回転に連動して往復運動することで前記圧力室に燃料を吸入して昇圧すると共に圧送可能なプランジャと、内燃機関の運転状態に応じて前記ソレノイドを制御するソレノイド制御手段とを具えた内燃機関の燃料供給装置において、前記ソレノイド制御手段は、前記ソレノイドが前記調量弁に対して付与する吸引力を該調量弁に作用する燃料の流体力に応じて設定している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２３９３０号公報
【特許文献２】特開２００７−３２７４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
筒内噴射式内燃機関に備えられた高圧燃料ポンプの加圧室に設けられた燃料通過弁（以下、吸入弁と呼ぶ）を操作することにより、ポンプの吐出量を制御する高圧燃料ポンプの技術が各種提案されている。
【０００８】
前記高圧燃料ポンプは、ポンプ圧縮行程中における吸入弁閉弁タイミングを変化させることにより、ポンプ吐出量を制御している。吸入弁を閉弁する力は、吸入弁を操作するアクチュエータによる電気的な駆動力と、ポンプ加圧室内から発生する流体力の和となる。
【０００９】
図１８に加圧室内のプランジャ変位に対する流体力，プランジャ速度の関係を示す。前記流体力は、加圧室内のポンププランジャ速度に比例し、ポンププランジャ速度は、プランジャに作用するポンプ駆動カムのプロフィールに依存する。
【００１０】
プランジャ速度の遅い領域では、流体力が小さくかつ相対的な力のバラツキが大きくなるため、同一ポンプ駆動信号に対するポンプ吸入弁の閉弁時間が１吐出行程毎にバラツキが発生する。
【００１１】
このバラツキは、吐出量のバラツキを意味し、蓄圧室（以下、コモンレールと呼ぶ）内の燃圧脈動幅が大きくなる。燃圧脈動の悪化は、燃焼の安定性および排出ガス性能の悪化を招く。
【００１２】
従来の技術においては、減圧弁またはおよび高圧燃料ポンプを具備した筒内噴射式内燃機関の制御装置において、高圧ポンプ内の流体力のバラツキに注目し、ポンプ吐出毎バラツキを低減することを目的としていない。
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高圧ポンプ内流体力が小さくない領域で高圧燃料ポンプを圧送させることにより、ポンプ吐出量のショットバラツキを低減し、燃料システムの安定化，燃焼の安定化及び排出ガス性能の改善に貢献する内燃機関の燃料供給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、本発明に係る内燃機関の燃料供給制御装置は、アクチュエータの動作に応じて開閉する燃料通過弁を通して低圧側の燃料を加圧室に吸入し、プランジャで加圧することで高圧化して燃料蓄圧室に吐出する燃料ポンプの制御装置において、
前記制御装置は、前記アクチュエータを制御することにより、前記燃料ポンプの吐出量が第１の所定値以下とならないように前記燃料ポンプを制御することを特徴とする制御装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る燃料ポンプ制御装置によれば、燃料システムの安定化，燃焼の安定化及び排出ガス性能の改善に貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態として、基本的には、燃料蓄圧室に備えられた燃料噴射弁と、前記蓄圧室へ低圧燃料ポンプから送り出された燃料を圧送する高圧燃料ポンプとを有する内燃機関の燃料供給制御装置において、前記高圧燃料ポンプは、加圧室と、前記加圧室内の燃料を加圧するプランジャと、前記加圧室内に設けた燃料通過弁と、前記通過弁を操作するアクチュエータとを有し、前記制御装置は、前記高圧燃料ポンプの吐出量および前記蓄圧室内の圧力を可変とするべく、前記アクチュエータの駆動信号を算出する手段を有し、前記駆動信号を算出する手段は、前記高圧燃料ポンプの吐出量を規定値以上とする手段を有する。
【００１７】
さらに、蓄圧室内の圧力低下要求が発生した場合には高圧燃料ポンプの吐出量を規定値以上とすることを禁止する。
【００１８】
また、前記高圧燃料ポンプの吐出量規定値は、前記ポンプ加圧室内に設けた燃料通過弁に閉弁方向の流体力が規定値以上発生するよう設定する。
【００１９】
また、前記高圧燃料ポンプの吐出量規定値は、内燃機関の回転数から演算する。
【００２０】
また、前記高圧燃料ポンプの吐出量規定値は、前記高圧燃料ポンプ全吐出量の半分以下とする。
【００２１】
また、高圧燃料ポンプまたは蓄圧室内の燃料を低圧側に戻す手段を有する。
【００２２】
また、燃料を低圧側に戻す手段は、電気的な駆動信号で開弁する圧力調整弁である。
【００２３】
また、前記圧力調整弁は高圧燃料ポンプ吐出行程に開弁している。
【００２４】
また、前記圧力調整弁の最小逃がし量は、前記高圧燃料ポンプ吐出量の規定値以下である。
【００２５】
また、蓄圧室内の圧力上昇要求が発生した場合には前記圧力調整弁を閉弁する。
【００２６】
また、前記高圧燃料ポンプ吐出量の規定値以上の吐出要求時となった場合は、前記圧力調整弁を閉弁することを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置とする。
【００２７】
以上のように構成された本発明の内燃機関の燃料供給制御装置は、高圧ポンプ内流体力が大きくなる領域を有効に利用して、高圧燃料ポンプを圧送することができる。これにより、ポンプ吐出量のショットバラツキを低減し、燃圧脈動を低減することが可能となる。その結果、燃料システムの安定化、燃焼の安定化及び排出ガス性能の改善に貢献することができるものである。
【００２８】
以下、図面に基づき本発明の内燃機関における高圧燃料供給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に導入する空気は、エアクリーナ５０２の入口部から取り入れられ、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。また、前記エアフロセンサ５０３からは、前記吸気流量を表す信号が本実施形態の高圧燃料ポンプ制御装置を有するエンジン制御装置（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から低圧燃料ポンプ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（以下、インジェクタと呼ぶ）５４から燃焼室５０７ｃに噴射される。前記燃焼室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（以下ポジションセンサと呼ぶ）５１６は、クランク軸５０７ｄの回転位置を表す信号をコントロールユニット５１５に出力し、また、排気弁５２６の開閉タイミングを可変にする機構を備えたカム軸（図示省略）に取り付けられたクランク角センサ（以下フェーズセンサと呼ぶ）５１１は、前記カム軸の回転位置を表す角度信号をコントロールユニット５１５に出力するとともに、排気弁５２６のカム軸の回転に伴って回転する高圧燃料ポンプ１のポンプ駆動カム１００の回転位置を表す角度信号をもコントロールユニット５１５に出力する。
【００３１】
前記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、ポジションセンサ５１６，フェーズセンサ５１１，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、アクチュエータである高圧ポンプソレノイド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、コモンレール内燃圧制御，燃料噴射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は、前記高圧燃料ポンプ１を備えた燃料系システムの全体構成図を示し、図４は、前記高圧燃料ポンプ１の縦断面図を示している。
【００３３】
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、燃料吸入通路１０，吐出通路１１，加圧室１２が形成されている。加圧室１２には、加圧部材であるプランジャ２が摺動可能に保持されている。吐出通路１１には、下流側の高圧燃料を加圧室に逆流させないために吐出弁６が設けられている。また、吸入通路１０には、燃料の吸入を制御する電磁弁８が設けられている。電磁弁８はノーマルクローズ型の電磁弁であり、非通電時に閉弁し、通電時には開弁する。
【００３４】
燃料はタンク５０から低圧燃料ポンプ５１にて高圧燃料ポンプ１の燃料導入口に、プレッシャレギュレータ５２によって一定の圧力に調圧されて導かれる。その後、高圧燃料ポンプ１にて加圧され、燃料吐出口からコモンレール５３に圧送される。コモンレール５３には、インジェクタ５４，燃圧センサ５６，電制圧力調整弁（以下電制リリーフ弁と呼ぶ）５５が装着されている。電制リリーフ弁５５はコモンレール５３内の燃料圧力が所定値を超えた際または電気的駆動信号が与えられた際に開弁し、高圧配管系の破損を防止および燃圧を制御する。
【００３５】
電制リリーフ弁の縦断面図を図２０に示す。電制リリーフ弁５５は、電磁コイルのピン端子７５を通じて供給されるコントロールユニット５１５からの電気信号により、通電及び非通電が制御される電磁コイル７０を備えている。電磁コイル７０が通電されるとリリーフ弁７１が上方に動き、コモンレールと接続されている燃料通路７２が開いて、燃料出口７３からコモンレール内の燃料を逃がす。コントロールユニット５１５からの通電が断たれると電磁力が消滅し、リリーフ弁７１を閉じ方向に付勢しているばね７４の力で弁が閉じる。また、コモンレール内の燃圧が高くなり、リリーフ弁７１を閉じ方向に付勢しているばね７４の力より勝ると、リリーフ弁７１が上方に動き、燃料通路７２が開いて、燃料出口７３からコモンレール内の燃料が排出される。
【００３６】
インジェクタ５４は、エンジンの気筒数にあわせて装着されており、コントロールユニット５１５から与えられる駆動電流に従って燃料を噴射する。燃圧センサ５６は取得した圧力データをコントロールユニット５１５に出力する。コントロールユニット５１５は各種センサから得られるエンジン状態量（例えばクランク回転角，スロットル開度，エンジン回転数，燃料圧力等）に基づいて適切な噴射燃料量や燃料圧力等を演算し、ポンプ１やインジェクタ５４を制御する。
【００３７】
プランジャ２は、エンジン５０７における排気弁５２６の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、加圧室１２の容積を変化させている。プランジャ２が下降して加圧室１２の容積が拡大すると、電磁弁８が開弁し、燃料吸入通路１０から加圧室１２に燃料が流入する。このプランジャ２が下降する行程を以下、吸入行程と記す。プランジャ２が上昇し、電磁弁８が閉弁すると、加圧室１２内の燃料は昇圧され、吐出弁６を通過してコモンレール５３へ圧送される。このプランジャ２が上昇する行程を以下、圧縮行程と記す。
【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すこととする。
【００３９】
圧縮行程中に電磁弁８が閉じれば、吸入行程中に加圧室１２に吸入された燃料は加圧され、コモンレール５３側へ吐出される。もし圧縮行程中に電磁弁８が開弁していれば、その間、燃料は吸入通路１０側へ押し戻され、加圧室１２内の燃料はコモンレール５３側へは吐出されない。このように、ポンプ１の燃料吐出は電磁弁８の開閉によって操作される。電磁弁８の開閉はコントロールユニット５１５によって操作される。
【００４０】
電磁弁８は弁体５，弁体５を閉弁方向に付勢するばね９２，ソレノイド２００，アンカ９１を構成部品として有する。ソレノイド２００に電流が流れると、アンカ９１に電磁力が発生して図中右側に引き寄せられ、アンカ９１と一体に形成された弁体５が開弁する。ソレノイド２００に電流が流れないと、弁体５を閉弁方向に付勢するばね９２により、弁体５は閉じる。電磁弁８は駆動電流を流さない状態で閉弁する構造の弁であるため、ノーマルクローズ型の電磁弁と称する。
【００４１】
吸入行程中は、加圧室１２の圧力が吸入通路１０の圧力よりも低くなり、その圧力差によって弁体５が開弁し、燃料が加圧室１２に吸入される。このとき、ばね９２は弁体５を閉弁方向に付勢するが、圧力差による開弁力の方が大きくなるように設定されているため、弁体５は開弁する。ここで、もしソレノイド２００に駆動電流が流れていれば、磁気吸引力が開弁方向へ作用して、弁体５は更に開弁しやすくなる。
【００４２】
一方、圧縮行程中は加圧室１２の圧力の方が吸入通路１０よりも高くなるため、弁体５を開弁させる差圧は発生しない。ここで、ソレノイド２００に駆動電流が流れていなければ、弁体５を閉弁方向に付勢するばね力などにより、弁体５は閉弁する。一方、ソレノイド２００に駆動電流が流れ十分な磁気吸引力が発生していれば、磁気吸引力により弁体５は開弁方向に付勢される。
【００４３】
よって、吸入行程中に電磁弁８のソレノイド２００に駆動電流を与え始め、圧縮行程中も与え続けると、弁体５は開弁保持される。その間、加圧室１２内の燃料は低圧通路１０に逆流するため、燃料はコモンレール内へ圧送されない。一方、圧縮行程中あるタイミングで駆動電流を与えるのを止めると、弁体５は閉弁し、加圧室１２内の燃料が加圧され、吐出通路１１側へ吐出される。駆動電流を与えるのを止めるタイミングが早いと、加圧される燃料の容量が大きく、タイミングが遅いと、加圧される燃料の容量が小さくなる。よって、コントロールユニット５１５は弁体５が閉じるタイミングを制御することにより、ポンプ１の吐出流量を制御することができる。
【００４４】
さらに、燃圧センサ５６の信号に基づき、コントロールユニット５１５にて適切なポンプ駆動通電信号ＯＦＦ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、ポンプ吐出量を変化させ、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ができる。つまり、ポンプ吐出量は、通電信号ＯＦＦタイミングに換算される。
【００４５】
図７は、前記高圧燃料ポンプ制御装置を有するコントロールユニット５１５のＭＰＵ６０３が実施する高圧燃料ポンプ１の制御ブロック図の一態様である。前記高圧燃料ポンプ制御装置は、燃圧センサ５６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７０１，エンジン回転数と負荷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，ポンプの吐出流量を制御するための位相パラメータを演算するポンプ制御角度算出手段７０３，ポンプ駆動信号であるデューティ信号のパラメータを演算するポンプ制御デューティ算出手段７０４，筒内噴射エンジン５０７の状態を判定してポンプ制御モードを遷移させるポンプ状態遷移判定手段７０５，ソレノイド２００に前記デューティ信号から生成される電流を与えるソレノイド駆動手段７０６から構成される。
【００４６】
図８にポンプ制御角度算出手段７０３の一態様を示す。ポンプ制御角度算出手段７０３は、通電開始角度算出手段８０１および通電終了角度算出手段８０２から構成される。
【００４７】
図９に通電開始角度算出手段８０１の一態様を示す。エンジン回転数とバッテリ電圧を入力としたマップから通電開始角度ＳＴＡＮＧを演算する。
【００４８】
図１０に、通電開始角度ＳＴＡＮＧの設定方法について示す。本ポンプはノーマルクローズ式であるため、ポンププランジャ下死点までに電磁弁８を開弁することが可能となる力が働いていなければ、電磁弁８は閉弁し全吐出となる。
【００４９】
このため、通電開始角度を正確に制御しなければ意図しない昇圧状態が発生する。また、画一的にポンププランジャ上死点から通電を開始した場合には、必要以上の電磁弁吸引力発生時間を与える可能性があり、ポンプソレノイドの消費電力増大，発熱量増加に繋がる。
【００５０】
前記開弁することが可能となる力は、回転数に比例しておおきくなり閉弁方向にはたらくポンプ内流体力に勝る力である。よって、ソレノイドに発生する力は電流に比例するので、ポンプ下死点までにソレノイド２００に一定値以上の電流が流れている必要がある。前記一定値まで到達する時間は、ソレノイド２００に対する電源であるバッテリの電圧に依存し、前記一定値は回転数に依存するので、エンジン回転数とバッテリ電圧を入力としたマップから基本通電開始角度を演算する。
【００５１】
図１１に通電終了角度算出手段８０２の一態様を示す。本ポンプは、通電終了角度を変化させることにより吐出量が制御される。インジェクタによる噴射量とエンジン回転数を入力とした基本角度マップ１１０１より基本角度ＢＡＳＡＮＧを演算する。ＢＡＳＡＮＧは、定常運転状態における要求吐出量を吐出に対応する閉弁角度を設定する。
【００５２】
図１２に、基本角度ＢＡＳＡＮＧの設定方法について示す。図１２は閉弁タイミングに対する高圧燃料ポンプ吐出量を表した図である。本ポンプは、電磁弁閉弁タイミングがプランジャ上死点に近づくほど吐出量が減少する。また、高圧燃料ポンプの吐出量は、エンジン回転数に応じて吐出効率が異なるため、変化する。よって、基本角度ＢＡＳＡＮＧは回転数により変化する。このため、インジェクタによる噴射量とエンジン回転数を入力としたマップより基本角度ＢＡＳＡＮＧを演算することにより制御応答性を高めることが可能となる。
【００５３】
燃圧Ｆ／Ｂ制御演算部では、目標燃圧と実燃圧より演算されたＦ／Ｂ分を基本角度ＢＡＳＡＮＧに加算することにより基準角度ＲＥＦＡＮＧを演算する。基準角度ＲＥＦＡＮＧは、基準ＲＥＦからの電磁弁８を閉弁したい角度を示している。
【００５４】
基準角度ＲＥＦＡＮＧに、ＲＥＦＡＮＧとエンジン回転数を入力としたマップより演算した閉弁遅れＰＵＭＤＬＹを減算することにより通電終了角度ＯＦＦＡＮＧを演算する。
【００５５】
また、ＯＦＦＡＮＧは、流体力確保タイミング演算手段１１０６により演算された流体力終了角度ＲＯＦＦＡＮＧを上限値に持つ。図１９にＲＯＦＦＡＮＧの設定方法を示す。ＲＯＦＦＡＮＧは、加圧室内において吸入弁閉弁方向の流体力が規定値以上発生する基準ＲＥＦからの最大角度とする。前記規定値は、ポンプ吐出量バラツキ幅許容値内となるよう決定する。
【００５６】
加圧室内の流体力は、エンジン回転数が高くなるほど大きくなる。よって、流体力確保タイミング演算手段１１０６においてＲＯＦＦＡＮＧは、エンジン回転数を入力としたテーブルにより演算する。ＲＯＦＦＡＮＧの精度を向上するため、流体力に影響を与えるパラメータの補正を加えても良い。
【００５７】
また、ポンプ高吐出量領域においても流体力は低下するが、ポンプ高吐出領域では、吸入弁閉弁速度バラツキによるショットバラツキが相対的に低くなるため、ポンプ吐出量確保を最優先とし、流体力確保を目的としたＯＦＦＡＮＧの下限値は設定しない。
【００５８】
出力強制終了角度ＣＰＯＦＦＡＮＧは、ポンプ無吐出運転を要求される燃料カット時および燃圧降下要求時に使用し、通電終了角度ＯＦＦＡＮＧを出力強制終了角度ＣＰＯＦＦＡＮＧとする。燃料カット時および燃圧降下要求時のＯＦＦＡＮＧは、流体力終了角度ＲＯＦＦＡＮＧを上限値として使用しない。
【００５９】
図１３に、出力強制終了角度ＣＰＯＦＦＡＮＧの設定方法について示す。ＣＰＯＦＦＡＮＧの目的は、通電を止めた場合においても無吐出になる角度領域は通電を止め、消費電力の低減・ソレノイド２００の発熱防止を図る目的である。図１３に示すように上死点以前に駆動信号を停止しても閉弁遅れがあるため上死点付近まで開弁し、ポンプは無吐出運転となる。
【００６０】
図１４に、ポンプ状態遷移判定手段７０５の一態様を表す状態遷移図を示す。制御ブロックは、Ａ制御，Ｂ制御，フィードバック制御（以下Ｆ／Ｂ制御と記す），燃料カット中制御（以下Ｆ／Ｃ中制御と記す）から構成される。
【００６１】
Ａ制御は、デフォルト制御である。Ｂ制御は、コモンレール内の残圧が高い場合においてＲＥＦ信号認識前の昇圧防止を目的としている。Ｆ／Ｂ制御は、目標燃圧となるように制御することを目的とし、Ｆ／Ｃ中制御はＦ／Ｃ中におけるコモンレール内燃圧の昇圧防止を目的として、圧送を停止する。
【００６２】
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１４０２である無通電制御状態になり、ポンプ状態変数：ＰＵＭＰＭＤ＝０とし、ソレノイド２００に対する通電は行われない。
【００６３】
次に、スタータスイッチが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を検出し、コモンレール５３内の燃圧が高い場合、条件１が成立してＢ制御ブロック１４０３である等間隔通電制御状態に遷移し、ポンプ状態変数：ＰＵＭＰＭＤ＝１とする。ここで、Ｂ制御ブロック１４０３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タイミングを認識できない状態である。
【００６４】
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、位相制御の基準点となる信号（以下基準ＲＥＦと呼ぶ）を生成可能な運転状態になると、条件３が成立してＦ／Ｂ制御ブロック１４０４に遷移し、ポンプ状態変数：ＰＵＭＰＭＤ＝２とするとともに、燃圧入力処理手段７０１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となるようにソレノイド制御信号を出力する。図１７に基準ＲＥＦ生成方法の一例を示す。クランク角センサ信号には歯欠け部分が存在する。エンジン始動時から初回歯欠け認識時のクランク角センサを基準ＲＥＦとし、以後一定角度毎にクランク角センサ値から基準ＲＥＦを生成する。歯欠け認識はクランク角センサ入力間隔より判定する。
【００６５】
なお、プランジャ位相が確定せずＲＥＦ信号が生成できない場合等は条件２が成立し、Ａ制御に遷移する。また、スタータスイッチがＯＮになり、エンジン５０７がクランキング状態となって、コモンレール５３内の燃圧が低い場合、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信号が生成できるまでＡ制御を実施することにより昇圧を促進し、条件４が成立後、Ｆ／Ｂ制御ブロック１４０４に遷移する。
【００６６】
以降、エンストが発生しない限り、Ｆ／Ｂ制御ブロック１４０４が継続する。しかし、前記Ｆ／Ｂ制御ブロック１４０４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５が成立してＦ／Ｃ中制御ブロック１４０５に遷移し、ポンプ状態変数：ＰＵＭＰＭＤ＝３とし、高圧燃料ポンプ１からコモンレール５３への燃料圧送を止める。なお、前記Ｆ／Ｃ中制御ブロック１４０５からは、燃料カットの終了により条件６が成立してＦ／Ｂ制御ブロック１４０４に遷移し、前記通常のフィードバック制御に戻る。
【００６７】
なお、Ｆ／Ｂ制御、またはＦ／Ｃ中制御中にエンストが生じると条件７が成立し、Ａ制御ブロック１４０２に遷移する。
【００６８】
図１５に、Ｆ／Ｂ制御中におけるソレノイド２００への通電信号のタイムチャートを示す。通電開始角度ＳＴＡＮＧから通電終了角度ＯＦＦＡＮＧまでオープン電流制御デューティを出力する。前記オープン電流制御デューティは、初期通電時間ＴＰＵＭＯＮおよび初期通電後のデューティにより構成される。ここで、初期通電時間ＴＰＵＭＯＮおよび初期通電後のデューティ比ＰＵＭＤＴＹは、ポンプ制御デューティ算出手段７０４内で演算する。
【００６９】
図１６に、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通電開始角度ＳＴＡＮＧ及び通電終了角度ＯＦＦＡＮＧに用いられる各パラメータを示したものである。
【００７０】
ＣＲＡＮＫ信号とＣＡＭ信号に基づいて生成される基準ＲＥＦと、プランジャ２のストロークから前記ソレノイド信号の通電開始角度ＳＴＡＮＧ及び通電終了角度ＯＦＦＡＮＧが設定され、まず、前記通電開始角度ＳＴＡＮＧは、図９に記したようにマップ値から演算する。
【００７１】
また、前記通電終了角度ＯＦＦＡＮＧは、式１のように求めることができる。
【００７２】
ＯＦＦＡＮＧ＝ＲＥＦＡＮＧ−ＰＵＭＤＬＹ  （式１）
ここで、ＲＥＦＡＮＧは基準角度であり、式２のように求めることができる。
【００７３】
ＲＥＦＡＮＧ＝ＢＡＳＡＮＧ＋ＦＢＧＡＩＮ  （式２）
ここで、ＢＡＳＡＮＧ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角度マップ１１０１（図１１）で演算される。ＰＵＭＤＬＹはポンプ遅れ角度であり、ＦＢＧＡＩＮは、フィードバック分である。
【００７４】
図２１に本発明の一実施形態を示した制御フローチャートを示す。ステップ２１０１は、割込み処理であり、例えば１０ｍｓ周期または基準ＲＥＦ周期で演算する。ステップ２１０２では、通電終了角度ＯＦＦＡＮＧ＝流体力終了角度ＲＯＦＦＡＮＧであるか否かを判定する。通電終了角度ＯＦＦＡＮＧ＝流体力終了角度ＲＯＦＦＡＮＧのとき、高圧燃料ポンプは固定吐出量となるため、電制リリーフ弁５５を使用して、燃圧制御を実施する。通電終了角度ＯＦＦＡＮＧ＝流体力終了角度ＲＯＦＦＡＮＧが成立している場合、ステップ２１０３に進み、電制リリーフバルブによる燃圧Ｆ／Ｂ制御を許可して、ステップ２１０４に進み、本ルーチンを終了する。
【００７５】
通電終了角度ＯＦＦＡＮＧ＝流体力終了角度ＲＯＦＦＡＮＧが成立している場合以外は、電制リリーフ弁５５を使用した燃圧制御を実施しないことにより、燃圧上昇要求時の応答性向上，消費電力の低減，コントロールユニット５１５の演算負荷低減に貢献する。
【００７６】
図２２に電制リリーフ弁５５を使用して燃圧制御を実施した場合の、リリーフ弁駆動信号のタイムチャートを示す。高圧燃料ポンプ制御と同様に基準ＲＥＦを設け、基準ＲＥＦよりリリーフ弁通電開始角度：ＲＥＬＳＴＡＮＧ後から、リリーフ弁通電時間：ＴＲＥＬＯＮ間通電する。ここで、高圧ポンプ吐出期間と電制リリーフ弁逃がし期間を重ね、電制リリーフ弁開弁時の燃圧下降代を少なくするため、ＯＦＦＡＮＧ＝ＲＥＬＳＴＡＮＧとする。
【００７７】
図２３にリリーフ弁通電時間：ＴＲＥＬＯＮ演算手段（リリーフ弁通電時間演算手段２３０１）の制御ブロック図の一態様を示す。ブロック２３０２では、リリーフ弁要求吐出量およびコモンレール内燃圧から基本パルス幅：ＲＢＡＳＯＮを演算する。ここでリリーフ弁要求吐出量は、インジェクタ噴射量と固定吐出量制御となっている高圧燃料ポンプの吐出量との差分である。Ｆ／Ｂ分であるＲＦＢＧＡＩＮとＲＢＡＳＯＮより、リリーフ弁通電時間：ＴＲＥＬＯＮを演算する。
【００７８】
Ｆ／Ｂ分：ＲＦＢＧＡＩＮは、目標燃圧が実燃圧より高い場合は、リリーフ弁通電時間を短くし、目標燃圧が実燃圧より低い場合は、リリーフ弁通電時間を長くする機能を有する。
【００７９】
また、リリーフ弁には、インジェクタ噴射量と固定吐出量制御となっている高圧燃料ポンプの吐出量との差分を逃がす性能が必要となるため、リリーフ弁の制御可能な最小逃がし量は、各運転状態に応じて設定されたポンプ固定吐出量における、最小値以下とする。
【００８０】
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。
【００８１】
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、前記インジェクタ５４に燃料を圧送する高圧燃料ポンプ１とコモンレール５３と燃圧センサ５６とを有する筒内噴射エンジン５０７の高圧燃料供給制御装置であって、前記高圧燃料ポンプの吐出毎の吐出量バラツキを低減する装置を提供している。吐出毎のバラツキを低減することにより、コモンレール内の燃圧脈動を低減することが可能となり、燃料システムの安定化，燃焼の安定化及び排出ガス性能の改善を図ることが出来る。
【００８２】
本発明の効果の一例を図２４により述べる。図２４は本発明の場合の制御装置と従来技術において、コモンレール内に同量の燃料量を供給することを意図した場合のタイムチャートである。従来技術は、吸入弁閉弁力が弱い領域となるため、吸入弁閉弁時間バラツキが大きくなる可能性がある。本発明は、流体力が確保された領域で高圧燃料ポンプの吐出制御を実施するので、吸入弁閉弁速度が向上し、吸入弁閉弁時間バラツキを小さくすることが可能となり、燃圧脈動を低減することが出来る。前記より燃料システムを安定化し、燃焼の安定化及び排出ガス性能の改善を図ることが出来る。
【００８３】
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。一実施形態としてノーマルクローズ型電磁弁を具備した高圧燃料ポンプの例を説明したが、ノーマルオープン型電磁弁を具備した高圧燃料ポンプにおいても同様の発明効果を得ることが可能である。
【００８４】
また、電制リリーフ弁を具備せずに、逃がし穴をコモンレール等の高圧部に設けることにより、高圧燃料ポンプの吐出量を一定値以上にした装置も同様の発明効果を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本実施形態の内燃機関の燃料供給制御装置を備えたエンジンの全体構成図。
【図２】図１の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の内燃機関制御装置による本発明制御ブロック図。
【図８】図１の内燃機関制御装置による本発明制御ブロック図。
【図９】図１の内燃機関制御装置による本発明制御ブロック図。
【図１０】高圧燃料ポンプ通電開始角度の設定方法を説明した図。
【図１１】図１の内燃機関制御装置による本発明制御ブロック図。
【図１２】図３の高圧燃料ポンプの吐出量特性。
【図１３】高圧燃料ポンプ出力強制終了角度の設定方法を説明した図。
【図１４】図１の内燃機関制御装置による本発明制御状態遷移図。
【図１５】図１の内燃機関制御装置による本発明制御タイムチャート。
【図１６】図１の内燃機関制御装置による本発明制御タイムチャート。
【図１７】高圧燃料ポンプ基準ＲＥＦ生成方法を説明した図。
【図１８】高圧燃料ポンプ加圧室内のプランジャ変位に対する流体力，プランジャ速度の関係を示した図。
【図１９】高圧燃料ポンプ流体力終了角度の設定方法を説明した図。
【図２０】図３の電制リリーフ弁の縦断面図。
【図２１】図１の内燃機関制御装置による本発明制御フローチャート。
【図２２】図１の内燃機関制御装置による本発明制御タイムチャート。
【図２３】図１の内燃機関制御装置による本発明制御フローチャート。
【図２４】本発明の効果を説明する図。
【符号の説明】
【００８６】
１  高圧燃料ポンプ    
３  リフタ
４  下降ばね
８  電磁弁
５１  低圧燃料ポンプ
５３  コモンレール
５４  インジェクタ
５５  電制リリーフ弁
５６  燃圧センサ
５０７  筒内噴射エンジン
５１５  コントロールユニット
７０１  燃圧入力処理手段
７０２  目標燃圧算出手段
７０３  ポンプ制御角度算出手段
７０４  ポンプ制御デューティ算出手段
７０５  ポンプ状態遷移判定手段
７０６  ソレノイド駆動手段
２３０１  リリーフ弁通電時間演算手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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