(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク内の燃料を高圧ポンプで加圧してコモンレール内に蓄えておき、該コモンレール内の高圧燃料を燃料噴射弁を介してエンジンの燃焼室内に噴射供給するように構成された蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法であって、
前記高圧ポンプの下流側に高圧制御電磁弁を設けると共に前記高圧ポンプの上流側に低圧制御電磁弁を設け、運転開始後前記高圧制御電磁弁を閉ループ制御で運転すると共に前記低圧制御電磁弁を開ループ制御で運転して前記コモンレールのレール圧を所定の第１目標値にまで上昇させた後、前記第１目標値より低い第２目標値にまでレール圧を低下させるようレール圧を制御し、しかる後、前記低圧制御電磁弁を閉ループ制御動作に切り換えると共に前記高圧制御電磁弁を開ループ制御動作に切り換えてレール圧の制御を行うようにしたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法。
【請求項２】
前記蓄圧式燃料噴射装置の始動直後からレール圧が所定のレベルに達するまでの間は前記高圧制御電磁弁を全閉とすると共に前記低圧制御電磁弁を全開とするようにした請求項１記載の蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法。
【請求項３】
前記コモンレール内の燃料の温度が所定温度に達した場合にレール圧を第２目標値に低下させるレール圧制御が実行されるようにした請求項１記載の蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法。
【請求項４】
前記第１目標値を前記第２目標値に変更してから所定時間経過後に前記低圧制御電磁弁を閉ループ制御動作に切り換えると共に前記高圧制御電磁弁を開ループ制御動作に切り換えるようにした請求項１記載の蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法。
【請求項５】
前記低圧制御電磁弁を閉ループ制御動作に切り換えると共に前記高圧制御電磁弁を開ループ制御動作に切り換えた後は、そのときの運転条件に応じて定められる目標レール圧が維持されるように制御が行われる請求項１又は４記載の蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンへ燃料を噴射供給する燃料噴射装置の一つとして、高圧ポンプから圧送された燃料をコモンレール内に一旦蓄積しておき、電気的に演算され、設定された噴射タイミングでコモンレール内に蓄積された高圧燃料を燃料噴射弁からエンジンの気筒内に噴射するように構成された蓄圧式の内燃機関用燃料噴射装置が広く採用されるに到っている。従来の蓄圧式燃料噴射装置においては、コモンレール内に高圧燃料を供給する高圧ポンプをエンジン回転数及びアクセル操作量に応じて制御し、コモンレール内の高圧燃料の圧力、すなわちレール圧、がそのときの車両の運転状態に見合った値となるようにするため、エンジン回転数及びアクセル操作量に従ってそのときのドライバーの要求噴射量を演算し、この演算結果に応じてコモンレールの目標レール圧を決定し、レール圧がこの目標レール圧となるようにフィードバック制御が行われる構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の蓄圧式燃料噴射装置においては、レール圧を如何に安定、且つ確実に目標圧力とするかが噴射特性の良否に大きく影響する。このレール圧を所望の圧力に制御するための制御態様をその制御を行う位置で大別すれば、コモンレールへ燃料を圧送するための高圧ポンプの下流側に設けた高圧側制御電磁弁によってレール圧が所望の圧力となるように圧力制御を行う高圧側制御と、高圧ポンプの上流側に設けた低圧側制御電磁弁によってレール圧が所望の圧力となるように圧力制御を行う低圧側制御とに大別され、それぞれに長所、短所があり、従来からそれぞれの長所、短所を考慮した制御方法及び制御装置が種々提案されているが、未だ充分なものとは言い難い。
【０００４】
本発明の目的は、蓄圧式燃料噴射装置の様々な運転状態に応じて、レール圧の適切な制御を円滑に行うことができる蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明によれば、燃料タンク内の燃料を高圧ポンプで加圧してコモンレール内に蓄えておき、該コモンレール内の高圧燃料を燃料噴射弁を介してエンジンの燃焼室内に噴射供給するように構成された蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法であって、前記高圧ポンプの下流側に高圧制御電磁弁を設けると共に前記高圧ポンプの上流側に低圧制御電磁弁を設け、運転開始後前記高圧制御電磁弁を閉ループ制御で運転すると共に前記低圧制御電磁弁を開ループ制御で運転して前記コモンレールのレール圧を所定の第１目標値にまで上昇させた後、前記第１目標値より低い第２目標値にまでレール圧を低下させるようレール圧を制御し、しかる後、前記低圧制御電磁弁を閉ループ制御動作に切り換えると共に前記高圧制御電磁弁を開ループ制御動作に切り換えてレール圧の制御を行うようにしたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【０００６】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、前記蓄圧式燃料噴射装置の始動直後からレール圧が所定のレベルに達するまでの間は前記高圧制御電磁弁を全閉とすると共に前記低圧制御電磁弁を全開とするようにした蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【０００７】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明において、前記コモンレール内の燃料の温度が所定温度に達した場合にレール圧を第２目標値に低下させるレール圧制御が実行されるようにした蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【０００８】
請求項４の発明によれば、請求項１の発明において、前記第１目標値を前記第２目標値に変更してから所定時間経過後に前記低圧制御電磁弁を閉ループ制御動作に切り換えると共に前記高圧制御電磁弁を開ループ制御動作に切り換えるようにした蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【０００９】
請求項５の発明によれば、請求項１又は４の発明において、前記低圧制御電磁弁を閉ループ制御動作に切り換えると共に前記高圧制御電磁弁を開ループ制御動作に切り換えた後は、そのときの運転条件に応じて定められる目標レール圧が維持されるように制御が行われる蓄圧式燃料噴射装置の運転制御方法が提案される。
【００１０】
運転開始後、高圧制御電磁弁を閉ループ制御で運転するのでコモンレールのレール圧を第１目標値にまで応答性よく上昇させることができる。この場合燃料温度が大きく上昇するのでエンジンの始動性の向上を図ることができる。燃料温度が所定値に達したならば、第１目標値をこれより低い第２目標値に変更した上で所定時間だけ高圧制御電磁弁による閉ループ制御運転を行った後、高圧制御電磁弁を開ループ制御動作に切り換えると共に、低圧制御電磁弁を閉ループ制御動作に切り換える。この結果、制御電磁弁の制御動作の切り換えをオーバーシュートの発生なしに円滑に行うことができ、切り換えによるレール圧の変動を生じさせることがない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の方法によって運転が制御される蓄圧式燃料噴射装置の実施の形態の一例を示す構成図である。図１に示した蓄圧式燃料噴射装置Ａは、概略的にその構成を述べれば、燃料タンク１に蓄積された燃料が高圧ポンプ２を介して複数の噴射ノズル３が接続されたコモンレール４へ圧送され、噴射ノズル３に内蔵された電磁弁（図示せず）の動作が制御ユニット５により制御されることにより、噴射ノズル３からの燃料噴射が制御される構成となっている。本実施の形態では、噴射ノズル３は、車両を駆動するための多気筒エンジンの各気筒（図示せず）に取り付けられており、蓄圧式燃料噴射装置Ａによってこの車両用エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料を噴射供給する構成となっている。
【００１３】
以下、蓄圧式燃料噴射装置Ａの構成について、より具体的に説明する。燃料タンク１と高圧ポンプ２の低圧側との間には燃料パイプ８が配設されており、この燃料パイプ８の途中には、燃料タンク１側から順に、燃料中のごみ等を除去するためのフィルタ６及び低圧制御電磁弁７が設けられている。そして、フィルタ６と低圧制御電磁弁７との間の燃料パイプ８上の適宜の部位には、燃温センサ９が設けられており、燃温センサ９からは燃料パイプ８内を通る燃料の温度を示す燃温信号ＳＡが出力され、燃温信号ＳＡは、後述する制御ユニット５へ入力されるようになっている。また、フィルタ６と低圧制御電磁弁７との間の燃料パイプ８の適宜な部位には、機械式低圧制御弁１０が設けられており、燃料パイプ８内の燃料圧力が所定の開弁圧となると機械式低圧制御弁１０が開弁状態となり、低圧制御電磁弁７とフィルタ６との間の燃料パイプ８内の燃料が燃料タンク１内へ放出されるようになっている。
【００１４】
高圧ポンプ２の高圧側は、燃料パイプ１３によりコモンレール４の入力端４Ａに直接連結されている。そして、コモンレール４の出口端４Ｂは、途中に高圧制御電磁弁１１が設けられている燃料パイプ１４により燃料タンク１に接続されたものとなっている。また、コモンレール４には、レール圧を検出するための高圧力センサ１２が適宜の部位に設けられており、高圧力センサ１２から出力されレール圧を示すレール圧信号ＳＢは、制御ユニット５へ入力されるようになっている。
【００１５】
制御ユニット５は、後述するソフトウェアを実行して、先の低圧制御電磁弁７、高圧制御電磁弁１１及び噴射ノズル３の図示されない電磁弁の動作を制御するもので、具体的には、例えば、いわゆるマイクロコントローラ及び各種のインターフェイス回路等から構成されてなるものである。この制御ユニット５には、先に述べたように燃温センサ９及び高圧力センサ１２からの燃温信号ＳＡ、レール圧信号ＳＢが入力される他、蓄圧式燃料噴射装置Ａによって燃料が噴射供給されるエンジン（図示せず）の回転数Ｎｅ、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量Ａｃｃ及び車両始動の際に用いられるいわゆるイグニッションエンジンキー（図示せず）の位置情報Ｋｅｙが入力されるものとなっている。
【００１６】
低圧制御電磁弁７及び高圧制御電磁弁１１は、コモンレール４のレール圧を所要の値とするために設けられたもので、いずれも制御ユニット５によって制御される。制御ユニット５によるレール圧調整のための各制御電磁弁の制御態様は、
（１）制御ユニット５から制御電磁弁に対して駆動電流を出力するだけで、その結果と目標とする駆動状態との差をフィードバックすることのない制御（開ループ制御）。
（２）制御ユニット５から制御電磁弁に対して駆動電流を出力し、その結果と目標とする駆動状態との差をフィードバックするようにしてレール圧が所望の圧力となるように、制御ユニット５による制御電磁弁の駆動電流を、高圧力センサ１２のレール圧信号ＳＢに基づいて調整する制御（閉ループ制御）。
のいずれかによって行うことができる構成となっている。
【００１７】
図２〜図４は、図１に示した構成の蓄圧式燃料噴射装置Ａを本発明の方法に従って運転制御するための運転制御プログラム２０を示すフローチャートである。図２〜図４を参照して本発明による動作制御例につき説明する。
【００１８】
エンジン始動後に運転制御プログラム２０の実行が開始されると、先ず、ステップＳ２１で、高圧制御電磁弁１１を全閉とし且つ低圧制御電磁弁７を全開とする制御電磁弁の制御を制御ユニット５により開ループ制御で実行する。この結果、高圧ポンプ２からの高圧燃料がコモンレール４から排出しない状態で、高圧ポンプ２からの高圧燃料の送出量が最大となって高圧燃料がコモンレール４に送り込まれ、コモンレール４内の燃料圧力が素早く上昇する。ステップＳ２２ではレール圧信号ＳＢに基づいてレール圧が高圧制御電磁弁１１によるレール圧制御を行うべき所定圧力Ｐ0 に達したか否かが判別される。レール圧が所定圧力Ｐ0 に達していない場合にはステップＳ２２の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２１に戻る。一方、レール圧が所定圧力Ｐ0 に達したと判別されると、ステップＳ２２の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ２３に進む。
【００１９】
ステップＳ２３では、高圧ポンプ２による燃料の圧送回数をカウントするため制御ユニット５内にソフトウェア的に形成された圧送回数カウンタをリセットする。ここで、圧送回数はポンプのカムシャフトが１回転する毎にカウント値を１つだけ大きくすることによりカウントされる。
【００２０】
次のステップＳ２４で高圧制御電磁弁１１を閉ループ制御モードによる圧力調整動作に切り換えると共に低圧制御電磁弁７を開ループ制御モードによる圧力調整動作に切り換える。高圧制御電磁弁１１による閉ループ制御に対しては、蓄圧式燃料噴射装置Ａの通常運転において要求されるレール圧の上限値が第１目標レール圧として与えられ、低圧制御電磁弁７によるレール圧の開ループ制御に対しても同様に同一の第１目標レール圧が与えられる。
【００２１】
次のステップＳ２５では、圧送回数カウンタのカウント値Ｍが値ＭＡより大きくなったか否かが判別される。この値ＭＡは、ステップＳ２４による制御が開始された後、実レール圧が目標レール圧に略収束するまでに必要とされる燃料圧送回数に設定されており、ＭＡの値は予め実験等により得られたそのポンプ個有の値を制御ユニット５にセットしておくことができる。
【００２２】
圧送回数カウンタのカウント値ＭがＭＡより小さい場合にはステップＳ２５の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２４の制御状態が維持される。このようにして、カウント値Ｍが、実レール圧が目標レール圧に略収束するまでに必要とされる燃料圧送回数である値ＭＡより大きくなると、ステップＳ２５の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ２６に進む。上記説明から判るように、ステップＳ２５の判別結果がＹＥＳとなったときには、実レール圧はほぼ目標レール圧に収束した状態、すなわち、コモンレール４内の高圧燃料の圧力が略安定した状態となっている。
【００２３】
ステップＳ２６では、高圧制御電磁弁１１による閉ループ制御において目標レール圧と実レール圧とが略等しくなったレール圧制御の安定状態が得られたことにより、高圧制御電磁弁１１によるレール圧制御の監視が開始される。このレール圧制御の監視は、実レール圧と目標レール圧との差が所定値以上となった状態が所定時間以上継続したか否かをチェックすることにより行われる。ステップＳ２７では、ステップＳ２６における上述のレール圧制御監視によって高圧制御電磁弁１１によるレール圧制御が正常に実行されているか否かを判別する。レール圧制御が正常に行われていると判別されるとステップＳ２７の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ２８に入る。
【００２４】
ステップＳ２８では、燃温信号ＳＡに基づき燃料温度Ｔｆが所定値Ｔ0 以上となったか否かが判別され、Ｔｆ＜Ｔ0 の場合にはステップＳ２８の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２６に戻る。
【００２５】
このようにして高圧制御電磁弁１１による閉ループ制御によりレール圧の制御が行われると、燃料の温度が比較的速く上昇し、Ｔｆ≧Ｔ0 となったときにステップＳ２８の判別結果がＹＥＳとなり、ステップＳ２９に進む。
【００２６】
ステップＳ２４で高圧制御電磁弁１１の閉ループ制御動作が開始されてコモンレール４内の燃料圧の制御が行われると、レール圧の制御が応答性よく実行されると共に燃料の温度の上昇が促進されることになる。このように、エンジン始動直後に燃料の温度を速やかに上昇させることができるため、始動時におけるエンジンの運転を迅速に安定化できるようになるという利点が得られる。これは、特に、外気温が低い冬期等においてその効果は大きいものである。
【００２７】
このようにして燃料温度が所定値Ｔ0 以上となったことが判別されると、ステップＳ２９において、高圧制御電磁弁１１によるレール圧制御のための閉ループ制御動作を行うための第１目標レール圧をより低い別の第２目標レール圧とする目標レール圧の変更が行われる。
【００２８】
ステップＳ３０で、ステップＳ２９における目標レール圧の変更が行われてから所定時間が経過したか否かが判別される。ここで、所定時間が経過していないと判別された場合にはステップＳ３０の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ２９に戻る。このようにして第２目標レール圧による閉ループ制御が所定時間行われると、目標レール圧変更後の制御によりレール圧の実際値が第２目標レール圧に略収束したと判別されて、ステップＳ３０の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ３１に進む。
【００２９】
ステップＳ３１では圧送回数カウンタをリセットし、次のステップＳ３２で低圧制御電磁弁７を閉ループ制御モードにしてこれによりコモンレール４のレール圧をそのときの運転条件に見合った目標レール圧に維持するための圧力調整動作に切り換えると共に、高圧制御電磁弁１１を全閉状態とする開ループ制御モードに切り換える。そして、以後は、低圧制御電磁弁７の閉ループ制御によって、コモンレール４内のレール圧がその時の運転条件に従う目標レール圧に維持されるようにレール圧制御が行われる。この運転条件に従う目標レール圧は、エンジン回転数、目標噴射量、レール圧、エンジンの冷却水の温度（水温）、燃料の温度（燃温）等のパラメータに基づいて算出することができ、このようなパラメータを考慮することによって得られた目標レール圧を用いて低圧制御電磁弁７による閉ループ制御モードでレール圧の制御を行うことによりレール圧の値を最適な値とすることができる。
【００３０】
このように、エンジンの始動後には、高圧制御電磁弁１１を全閉で低圧制御電磁弁７を全開にしてコモンレール４内の燃料圧力を所定値Ｐ0 まで素早く高め、その後、高圧制御電磁弁１１を閉ループ制御モードで動作させて燃料温度を早めに上昇させつつレール圧を応答性よく第１目標レール圧に収束させ、燃料温度がエンジンの安定的な運転に必要な所定値Ｔ0 に達したならば、燃料温度の大きな上昇を伴わない低圧制御電磁弁７の閉ループ制御によるレール圧制御に移行させる構成となっている。この結果、エンジンの始動時に燃料温度を上昇させつつレール圧を素早くその安定運転を図ることができる圧力とすることができる。そして、高圧制御電磁弁１１による閉ループ制御動作から低圧制御電磁弁７の閉ループ制御動作への切り換えは、一旦目標レール圧を低くした状態で所定時間だけ高圧制御電磁弁１１による閉ループ制御運転を行ってから行うようにしたので、上記制御動作の切り換えをレール圧のオーバーシュートを発生させることなしに極めて円滑に行うことができ、切り換えによりレール圧に大きな変動を生じさせることがない。したがって、エンジンの運転は、上記制御動作の切り換えに拘らず一定レール圧の下で安定に行われ、良好な運転特性を確保できる。また、この制御は部品の追加を必要としないのでコストを上昇させることがない。
【００３１】
ステップＳ３３では、圧送回数カウンタのカウント値Ｍが値ＭＢより大きくなったか否かが判別される。この値ＭＢは、ステップＳ３２による制御が開始された後、コモンレール４の実レール圧がその時の運転条件に従う目標レール圧に略収束するまでに必要とされる燃料圧送回数に設定されており、ＭＢの値は予め実験等により得られたそのポンプ個有の値を制御ユニット５にセットしておくことができる。
【００３２】
圧送回数カウンタのカウント値ＭがＭＢより小さい場合にはステップＳ３３の判別結果はＮＯとなり、ステップＳ３２の制御状態が保持される。このようにして、カウント値Ｍが、実レール圧がその時の運転条件に従う目標レール圧に略収束するまでに必要とされる燃料圧送回数ＭＢより大きくなると、ステップＳ３３の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ３４に進む。上述の説明から判るように、ステップＳ３３の判別結果がＹＥＳとなったときには、実レール圧はほぼその時の運転条件に従う目標レール圧に収束した状態、すなわち、コモンレール４内の高圧燃料の圧力が略安定した状態となっている。
【００３３】
ステップＳ３４では、低圧制御電磁弁７による閉ループ制御においてその時の運転条件に従う目標レール圧と実レール圧とが略等しくなったレール圧制御の安定状態が得られたことにより、低圧制御電磁弁７によるレール圧制御の監視が開始される。ステップＳ３５では、ステップＳ３４における上述のレール圧制御監視によって低圧制御電磁弁７によるレール圧制御が正常に実行されているか否かを判別する。レール圧制御が正常に行われていると判別されるとステップＳ２７の判別結果はＹＥＳとなり、ステップＳ３４に入る。
【００３４】
一方、ステップＳ３５でレール圧の制御が正常に行われていない、すなわち、低圧制御電磁弁７による閉ループ制御が予定通り行われていないと判別された場合にはステップＳ３５の判別結果はＮＯなり、ステップＳ２４に入り、高圧制御電磁弁１１を閉ループ制御モードとしてこれによりコモンレール４のレール圧を所要の目標レール圧に維持するバックアップ制御が実行される。
【００３５】
同様に、ステップＳ２７で高圧制御電磁弁１１の閉ループ制御モードによってレール圧の制御が予定通り行われていないと判別された場合には、その判別結果はＮＯとなり、ステップＳ３２に入り、低圧制御電磁弁７を閉ループ制御モードに切り換え、これによりコモンレール４のレール圧を所要の目標レール圧に維持するバックアップ制御が実行される。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、上述の如く、エンジンの始動後には、高圧制御電磁弁を全閉にし、低圧制御電磁弁を全開にしてコモンレール内の燃料圧力を所定値まで素早く高め、その後、高圧制御電磁弁を閉ループ制御モードで動作させて燃料温度を上昇させつつレール圧を目標レール圧に応答性よく収束させ、燃料温度がエンジンの安定的な運転に必要な値に達したならば、燃料温度の大きな上昇を伴わない低圧制御電磁弁の閉ループ制御によるレール圧制御に移行させるようにした構成において、高圧制御電磁弁による閉ループ制御動作から低圧制御電磁弁の閉ループ制御動作への切り換えは、一旦目標レール圧を低くした状態で所定時間だけ高圧制御電磁弁による閉ループ制御運転を行ってから行うようにしたので、上記制御動作の切り換えをレール圧のオーバーシュートの発生なしに極めて円滑に行うことができ、切り換えによるレール圧の変動を生じさせることがない。この構成は、部品の追加の必要がなく、低コストですむと言う利点を有している。この結果、高圧制御電磁弁と低圧制御電磁弁とを上述のように動作切り換えしても、エンジンの運転は、上記制御動作の切り換えに拘らず一定レール圧の下で安定に行われるので、良好な運転特性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法によって運転が制御される蓄圧式燃料噴射装置の実施の形態の一例を示す構成図。
【図２】図１に示した構成の蓄圧式燃料噴射装置を本発明の方法に従って運転制御するための運転制御プログラムを示す一部フローチャート。
【図３】図１に示した構成の蓄圧式燃料噴射装置を本発明の方法に従って運転制御するための運転制御プログラムを示す一部フローチャート。
【図４】図１に示した構成の蓄圧式燃料噴射装置を本発明の方法に従って運転制御するための運転制御プログラムを示す一部フローチャート。
【符号の説明】
１  燃料タンク
２  高圧ポンプ
３  噴射ノズル
４  コモンレール
５  制御ユニット
６  フィルタ
７  低圧制御電磁弁
８、１３、１４  燃料パイプ
９  燃温センサ
１０  機械式低圧制御弁
１１  高圧制御電磁弁
１２  高圧力センサ
２０  運転制御プログラム
Ａ  蓄圧式燃料噴射装置
Ａｃｃ  踏み込み量
Ｎｅ  回転数
Ｋｅｙ  位置情報
ＳＡ  燃温信号
ＳＢ  レール圧信号
【図１】
0004451030.tif 000002
【図２】
0004451030.tif 000003
【図３】
0004451030.tif 000004
【図４】
0004451030.tif 000005