(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の回転軸に連結された駆動軸の回転に応じて、シリンダ内に摺動自在に設けられたプランジャを前記シリンダ内で往復させることによって、前記内燃機関の回転に同期してフィードポンプから前記シリンダ内に供給された燃料を吸入すると共に、該吸入した燃料を内燃機関に噴射供給可能な高圧に加圧して吐出する燃料噴射ポンプと、
前記フィードポンプから前記燃料噴射ポンプへの燃料供給経路に設けられ、該燃料供給経路を開閉して前記燃料噴射ポンプに吸入される燃料を調量する単一の調量弁と、
前記燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態が内燃機関の運転状態に応じた目標状態となるように、前記調量弁を駆動し、前記燃料噴射ポンプへの燃料吸入量を制御する制御手段と、
を備えた燃料噴射装置において、
前記制御手段は、前記燃料吸入量を制御するためのパラメータとして、前記調量弁を所定周期毎に開閉させるための開閉時間と、前記調量弁開時の開口面積とを使用し、前記内燃機関の低回転域では、該開閉時間と開口面積との両方を制御し、前記内燃機関の高回転域では、前記調量弁を開状態に保持して開口面積のみを制御することにより、前記燃料吸入量を制御することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記各パラメータを同時に制御する際の制御量を設定する手段として、
前記燃料噴射ポンプから吐出させるべき燃料量に応じて、前記各パラメータの制御量を第１制御量，第２制御量として夫々算出する第１・第２制御量算出手段と、
前記燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態の目標状態からのずれに応じて、該ずれが零になるように、前記基本制御量算出手段にて算出された第１制御量を補正する第１制御量補正手段と、
該第１制御量補正手段による補正後の第１制御量が、予め設定された制御範囲を越えたか否かを判断する判定手段と、
該判定手段にて前記補正後の第１制御量が前記制御範囲を越えていないと判断されると、前記補正後の第１制御量を、当該第１制御量に対応した第１パラメータの最終制御量として設定し、前記判定手段にて前記補正後の第１制御量が前記制御範囲を越えたと判断されると、前記制御範囲において前記補正後の第１制御量が越えた側の最大又は最小制御量を前記第１パラメータの最終制御量として設定する第１最終制御量設定手段と、
前記判定手段にて前記補正後の第１制御量が前記制御範囲を越えていないと判断されると、前記基本制御量算出手段にて算出された第２制御量を、当該第２制御量に対応した第２パラメータの最終制御量として設定し、前記判定手段にて前記補正後の第１制御量が前記制御範囲を越えたと判断されると、前記燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態の目標状態からのずれに応じて、該ずれが零になるように前記基本制御量算出手段にて算出された前記第２制御量を補正し、該補正後の第２制御量を前記第２パラメータの最終制御量として設定する第２最終制御量設定手段と、
を備え、前記各パラメータを同時に制御する際には、前記各最終制御量設定手段にて設定された第１及び第２最終制御量に応じて、前記調量弁を駆動す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】
前記調量弁は、前記開閉状態及び開口面積を、ソレノイドへの通電・非通電及び通電時に流す電流量によって各々制御可能に構成され、
前記制御手段は、前記ソレノイドへの通電・非通電及び通電時の電流量を各々制御することにより、前記調量弁の開閉状態及び開時の開口面積を各々制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記燃料噴射ポンプは、内燃機関の各気筒に設けられた燃料噴射弁に供給するための高圧燃料を蓄える蓄圧室に燃料を供給するよう構成され、
前記制御手段は、前記蓄圧室内の実燃料圧力と、前記燃料噴射弁から内燃機関に噴射供給する際の目標燃料噴射量及び目標燃料圧力と、内燃機関の回転速度とに基づき、前記燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態が前記蓄圧室内の実燃料圧力を前記目標燃料圧力に制御するのに必要な目標状態となるように前記各パラメータの制御量を設定し、該制御量に従い前記調量弁を駆動することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の回転に同期して燃料の吸入・吐出を行う燃料噴射ポンプからの燃料の吐出状態を、該燃料噴射ポンプに吸入される燃料量を調量することにより制御する燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、この種の燃料噴射装置では、例えば特開昭５９−６５５２３号公報に開示されているように、燃料タンクから燃料を汲み出すフィードポンプから燃料噴射ポンプに至る燃料供給経路に調量弁を設け、この調量弁を周期的に開閉させると共に、その開閉時間を制御することにより、燃料噴射ポンプへの燃料吸入量を調量している。
【０００３】
しかし、こうした調量弁の開閉制御では、全閉状態から全開状態或いはその逆方向へと調量弁を開閉させるため、開弁時間の変化に対する燃料吸入量の変化量が大きくなる。このため、調量弁の開弁時間を変化させることにより調量可能な燃料吸入量の変化幅が大きくなり、燃料噴射ポンプへの燃料吸入量を高精度に制御することができないといった問題があった。
【０００４】
また、燃料噴射ポンプは、内燃機関の回転に同期して燃料を吸入するため、内燃機関の回転速度が高いと、燃料を吸入可能な時間が短くなるのに対し、調量弁を開閉状態を切り替えるには、調量弁固有の応答時間が必要である。このため、例えば、内燃機関が高速高負荷運転されて、燃料噴射ポンプからの燃料吐出量を多くする必要がある場合には、調量弁の開閉に要する応答時間を確保するのが難しく、特に、調量弁の応答性が悪いと、燃料吸入量を制御できなくなることがあった。尚、この問題を解決するためには、調量弁の駆動電圧を高くすること等によって、調量弁の応答性を向上すればよいが、調量弁の応答性を向上するには、燃料噴射装置のコストアップを招き、しかも、調量弁の応答性を向上しただけでは、燃料吸入量の制御精度を高めることはできないという問題がある。
【０００５】
一方、調量弁の制御を、上述した従来の開閉制御から、開口面積の制御に変更することも考えられる。つまり、従来より、分配型燃料噴射ポンプ等では、燃料噴射の開始タイミングを制御するために、タイミングコントロールバルブに流す電流量を制御することにより、タイミングコントロールバルブの開口面積を制御しているが、こうした開口面積の制御を調量弁の制御に応用することにより、燃料噴射ポンプへの燃料吸入量を制御するのである。
【０００６】
しかし、調量弁の制御を、開閉制御から、開口面積制御に変更した場合、内燃機関が低回転している際には、燃料噴射ポンプが燃料を吸入する時間が長くなるため、調量弁の開口面積を小さくしなければならず、例えば、アイドル運転時等，内燃機関が低速低負荷運転されて、内燃機関側での要求燃料量が少ない場合に、燃料噴射ポンプへの燃料吸入量を良好に制御できなくなるといった問題がある。
【０００７】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、内燃機関に同期して駆動される燃料噴射ポンプからの燃料の吐出状態を、燃料噴射ポンプへの燃料吸入量を調量することにより制御する燃料噴射装置において、燃料噴射ポンプへの燃料吸入量を内燃機関の全回転領域で高精度に制御できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１記載の燃料噴射装置においては、制御手段が、燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態が内燃機関の運転状態に応じた目標状態となるように調量弁を駆動することにより、燃料噴射ポンプへの燃料吸入量を制御する。そして、制御手段は、この燃料吸入量制御のためのパラメータとして、調量弁を所定周期毎に開閉させるための開閉時間と調量弁開時の開口面積とを使用し、これら各パラメータを各々制御することにより、燃料噴射ポンプへの燃料吸入量を制御する。
【０００９】
つまり、本発明では、従来装置のように、調量弁を所定周期で開閉させ、その開閉時間を制御するだけでなく、調量弁が開状態にあるときの開口面積をも制御することにより、燃料噴射ポンプへの燃料吸入量を制御する。
従って、本発明によれば、調量弁の所定周期当たりの開弁時間とその開弁時の開口面積とにより、燃料噴射ポンプへの燃料吸入量を高精度に制御することが可能になり、調量弁を単に開閉させる従来装置のように、内燃機関の低回転域での制御精度が低下するとか、内燃機関の高回転域で制御が困難になるといったことを防止できる。つまり、本発明によれば、内燃機関の低回転域から高回転域まで、広範囲に亘って、燃料吸入量を高精度に制御することができ、燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態，延いては内燃機関の燃料噴射を、良好に制御することが可能になる。
【００１０】
また、制御手段は、燃料噴射ポンプから吐出させるべき燃料量に応じて、前記各パラメータを常時制御するように構成することもできるが、内燃機関の高回転域で調量弁を開閉するには、調量弁の応答性を高くする必要があることから、本発明では、内燃機関の低回転域では、開閉時間と開口面積との両方を制御し、内燃機関の高回転域では、調量弁を開状態に保持して開口面積のみを制御するようにしている。
【００１１】
従って、本発明によれば、内燃機関の低回転域では、調量弁の開閉制御と開口面積制御とにより、燃料吸入量を高精度に制御でき、内燃機関の高回転域では、調量弁の開口面積制御のみによって、燃料吸入量を高精度に制御できることになる。
【００１２】
また、制御手段において、調量弁の所定周期当たりの開閉時間及び調量弁開時の開口面積の内の一方のパラメータを制御することにより、燃料噴射ポンプへの燃料吸入量を制御する場合には、従来より一般的に行われているフィードバック制御によって、燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態の目標状態からのずれが零となるように、調量弁の制御量を設定すればよいが、上記各パラメータを同時に制御する際には、各パラメータを個々にフィードバック制御するようにすると、各制御が干渉し合い、燃料噴射ポンプへの燃料吸入量（延いては燃料吐出状態）が安定しなくなることが考えられる。
【００１３】
そこで、制御手段において、前記各パラメータを同時に制御させるには、制御手段を請求項２に記載のように構成することが望ましい。即ち、請求項２に記載の燃料噴射装置では、制御手段が各パラメータを同時に制御する際には、まず、第１・第２制御量算出手段が、燃料噴射ポンプから吐出させるべき燃料量に応じて、前記各パラメータの制御量を第１制御量，第２制御量として夫々算出する。すると、第１制御量補正手段が、燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態の目標状態からのずれに応じて、そのずれが零になるように、基本制御量算出手段にて算出された第１制御量を補正し、判定手段が、その補正後の第１制御量が、予め設定された制御範囲を越えたか否かを判断する。
【００１４】
そして、判定手段にて、補正後の第１制御量が前記制御範囲を越えていないと判断された場合には、第１最終制御量設定手段が、補正後の第１制御量を、第１制御量に対応した第１パラメータの最終制御量として設定し、第２最終制御両設定手段が、基本制御量算出手段にて算出された第２制御量を、第２制御量に対応した第２パラメータの最終制御量として設定し、制御手段は、これら各最終制御量設定手段にて設定された各パラメータの最終制御量に応じて、調量弁を駆動する。
【００１５】
また、判定手段にて、補正後の第１制御量が前記制御範囲を越えたと判断された場合には、第１最終制御量設定手段が、その制御範囲において補正後の第１制御量が越えた側の最大又は最小制御量を第１パラメータの最終制御量として設定し、第２最終制御量設定手段が、燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態の目標状態からのずれに応じて、そのずれが零になるように基本制御量算出手段にて算出された第２制御量を補正し、その補正後の第２制御量を第２パラメータの最終制御量として設定する。そして、制御手段は、これら各最終制御量設定手段にて設定された各パラメータの最終制御量に応じて調量弁を駆動する。
【００１６】
つまり、請求項２に記載の燃料噴射装置においては、上記各パラメータを同時に制御する際には、通常は、第１パラメータをフィードバック制御し、第２パラメータをオープンループ制御しており、第１パラメータのフィードバック制御では、燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態を目標状態に良好に制御できず、その制御量が予め設定された制御範囲から外れた際にだけ、第１パラメータの制御量（第１制御量）を制御範囲内の最大又は最小制御量に制限して、第２パラメータをフィードバック制御するのである。
【００１７】
このため、請求項２に記載の燃料噴射装置によれば、上記各パラメータを同時に制御する際に、各パラメータの制御が干渉し合うことなく、燃料噴射ポンプへの燃料吸入量を最適にフィードバック制御することが可能になり、燃料噴射ポンプへの燃料吸入量（延いては燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態）を安定して制御することができる。
【００１８】
尚、本発明（請求項１又は請求項２）を実現するに当たって使用する調量弁としては、その開閉状態と開時の開口面積とを制御できるものであればよいが、調量弁の駆動系を簡単にするには、請求項３に記載のように、開閉状態及び開口面積を、ソレノイドへの通電・非通電及び通電時に流す電流量によって各々制御し得る電磁弁を使用するとよい。つまり、このような電磁弁からなる調量弁を使用すれば、制御手段側では、請求項３に記載のように、ソレノイドへの通電・非通電及び通電時の電流量を制御するだけで、調量弁の開閉状態及び開時の開口面積を制御することが可能になり、その駆動系を簡単に実現できる。
【００１９】
具体的には、例えば、直流電源からソレノイドに至る通電経路にトランジスタ等からなるスイッチング素子を設け、このスイッチング素子をデューティ比を制御したパルス幅変調信号によりオン・オフさせるようにすれば、そのパルス幅変調信号のデューティ比により調量弁の開度を簡単に制御することができるようになり、また、このパルス幅変調信号の出力・停止を切り替えるようにすれば、調量弁の開閉状態を切り替えることができるようになることから、調量弁の駆動系を、ソレノイドの通電・非通電を切り替えるスイッチング素子を中心とする簡単な回路で実現できることになる。
【００２０】
また、本発明（請求項１〜請求項３）は、前述の特開昭５９−６５５２３号公報に開示されたような、ディーゼル機関に設けられた燃料噴射弁に燃料噴射量の高圧燃料を直接供給する燃料噴射ポンプを備え、この燃料噴射ポンプへの燃料吸入量を制御する燃料噴射装置に適用できるのは勿論のこと、例えば、請求項４に記載のように、内燃機関の各気筒に設けられた燃料噴射弁に供給するための高圧燃料を蓄える蓄圧室に燃料を供給するように構成された燃料噴射ポンプを備えた、所謂蓄圧式の燃料噴射装置にも適用できる。
【００２１】
そして、こうした蓄圧式の燃料噴射装置に本発明を適用する場合、制御手段は、請求項４に記載のように、蓄圧室内の実燃料圧力と、燃料噴射弁から内燃機関に噴射供給する際の目標燃料噴射量及び目標燃料圧力と、内燃機関の回転速度とに基づき、燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態が蓄圧室内の実燃料圧力を目標燃料圧力に制御するのに必要な目標状態となるように、各パラメータの制御量を設定し、その制御量に従い調量弁を駆動するように構成すればよい。
【００２２】
また更に、本発明（請求項１〜請求項４）は、ディーゼル機関に設けられた燃料噴射弁からの燃料噴射量を制御するための燃料噴射装置に適用できるのはいうまでもないが、例えば、ガソリンを内燃機関の気筒内に直接噴射する直噴式のガソリンエンジン等、ディーゼル機関以外の内燃機関に燃料を噴射供給するための燃料噴射装置にも適用できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。
まず図１は実施例の蓄圧式燃料噴射装置全体の構成を表す概略構成図である。
図１に示す如く本実施例の蓄圧式燃料噴射装置１は、６気筒のディーゼル機関２の各気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射弁（インジェクタ）３と、このインジェクタ３に供給する高圧燃料を蓄える蓄圧室（コモンレール）４と、コモンレール４に高圧燃料を圧送する燃料供給装置５と、これらを制御する制御手段としての電子制御装置（ＥＣＵ）６とを備える。
【００２４】
ＥＣＵ６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を中心とするマイクロコンピュータからなり、回転速度センサ７，アクセルセンサ８等の運転状態検出手段にて検出されたディーゼル機関２の回転速度ＮＥ，エンジン負荷を表すアクセル開度ＡCC等を取り込み、ディーゼル機関２の燃焼状態がこの検出された運転状態に応じて最適となるような燃料噴射圧を実現するための目標燃料圧力（目標コモンレール圧ＰFIN ）を算出し、コモンレール４に設けた圧力検出手段としてのコモンレール圧センサ９にて検出された実燃料圧力（実コモンレール圧Ｐｃ）が目標コモンレール圧ＰFIN と一致するように燃料供給装置５を駆動制御する、コモンレール圧のフィードバック制御を行う。
【００２５】
そして、燃料供給装置５は、このＥＣＵ６からの制御指令に従って、燃料タンク１０に蓄えられた燃料を汲み出すフィードポンプ１１からの低圧燃料を吸入すると共に、この吸入した燃料を高圧に加圧し、加圧後の高圧燃料を給油配管１２を介して、コモンレール４に圧送する。
【００２６】
一方、各インジェクタ３は、配管１３によって、高圧燃料を蓄圧したコモンレール４と連結されている。そして、各インジェクタ３に配設されたコントロール弁１４を開閉動作することで、このコモンレール４にて蓄圧されて目標燃料圧力となった高圧燃料が、ディーゼル機関２の各気筒の燃焼室へ噴射される。
【００２７】
このインジェクタ３のコントロール弁１４の開閉動作は、ＥＣＵ６からのインジェクタ制御指令に基づいて実行される。このインジェクタ制御指令は、燃料噴射量や燃料噴射時期を調節するためのものであって、回転速度センサ７やアクセルセンサ８等からの検出信号に基づいて算出され、回転速度センサ７や図示しない気筒判別センサ等からの検出信号に基づく所定のタイミングでＥＣＵ６から出力される。
【００２８】
次に、燃料供給装置５の構成を図２に基づき説明する。
図２に示す如く、本実施例の燃料供給装置５は、本発明の燃料噴射ポンプとしてのロータリポンプ２０と、ロータリポンプ２０に吸入される燃料量（燃料吸入量）を調量する調量弁４０とから構成される。
【００２９】
ロータリポンプ２０は、ディーゼル機関２の回転軸に連結された駆動軸２２と、この駆動軸２２の周囲に１２０度間隔で放射状に配置された３個のシリンダ２４ａ，２４ｂ，２４ｃと、各シリンダ内２４ａ〜２４ｃ内に摺動自在に設けられたプランジャ２６ａ，２６ｂ，２６ｃとを備える。
【００３０】
そして、各プランジャ２６ａ〜２６ｃの駆動軸２２側には、ロッド２８ａ，２８ｂ，２８ｃが突設され、各ロッド２８ａ〜２８ｃの先端には、駆動軸２２の周囲に偏心して設けられた偏心カム３０に当接される当接部３２ａ，３２ｂ，３２ｃが設けられ、更に、各当接部３２ａ〜３２ｃと各シリンダ２４ａ〜２４ｃとの間には、プランジャ２６ａ〜２６ｃを駆動軸２２方向に付勢するスプリング３４ａ，３４ｂ，３４ｃが設けられている。
【００３１】
このため、ロータリポンプ２０においては、ディーゼル機関２が１回転する度に、駆動軸２２，延いては偏心カム３０が１回転し、各プランジャ２６ａ〜２６ｃが各シリンダ２４ａ〜２４ｃ内を１往復することになる。また、各シリンダ２４ａ〜２４ｃは１２０度間隔で放射状に配置されているため、各シリンダ２４ａ〜２４ｃ内での各プランジャ２４ａ〜２４ｃの移動は、ディーゼル機関２の１２０℃Ａ分、位相がずれることになる。
【００３２】
また次に、シリンダ２４ａ〜２４ｃの駆動軸２２とは反対側端部には、夫々、プランジャ２６ａ〜２６ｃが駆動軸２２方向に移動したときに、シリンダ２４ａ〜２４ｃ内に燃料を吸入するための吸入孔Ｈ１と、プランジャ２６ａ〜２６ｃが駆動軸２２とは反対方向に移動したときに、シリンダ２４ａ〜２４ｃ内の燃料を加圧して吐出するための排出孔Ｈ２とが夫々形成されている。
【００３３】
そして、これら各シリンダ２４ａ〜２４ｃの排出孔Ｈ２は、夫々、シリンダ２４ａ〜２４ｃへの燃料の逆流を阻止する逆止弁３６ａ，３６ｂ，３６ｃを介して、給油配管１２に接続されている。このため、燃料供給装置５からコモンレール４には、ディーゼル機関２の１回転当たりに３回の割で、高圧燃料が供給されることになる。
【００３４】
一方、調量弁４０は、ロータリポンプ２０の各プランジャ２６ａ〜２６ｃが駆動軸２２方向に移動して各シリンダ２４ａ〜２４ｃに燃料を吸入する際に、各シリンダ２４ａ〜２４ｃ内に流入する燃料量（燃料吸入量）を調量するためのものであり、ロータリポンプ２０への燃料供給通路の一部を形成するシリンダ４２と、このシリンダ４２内に摺動自在に設けられて、シリンダ４２を通過する燃料量を調量するための弁体４４と、この弁体４４のシリンダ４２内での摺動位置を電磁力により変化させるソレノイド４６とを備える。
【００３５】
また、シリンダ４２において、弁体４４の摺動面となる側壁には、フィードポンプ１１から供給された燃料をシリンダ４２内に導く吸入孔４２ａが形成され、弁体４４のソレノイド４６とは反対側の端面には、吸入孔４２ａを通ってシリンダ４２内に流入してきた燃料をロータリポンプ２０側に排出する排出孔４２ｂが形成されている。そして、この排出孔４２ｂは、ロータリポンプ２０側に排出した燃料がシリンダ４２内に逆流するのを阻止する逆止弁４８ａ，４８ｂ，４８ｃを介して、ロータリポンプ２０側の各シリンダ２４ａ〜２４ｃに形成された吸入孔Ｈ１に連通されている。
【００３６】
また、このシリンダ４２内に設けられる弁体４４は、シリンダ４２内で側壁に当接して摺動する一対の摺動部４４ａ，４４ｂと、これら各摺動部４４ａ，４４ｂをシリンダ４２の吸入孔４２ａの開口径と略同じ間隔にて連結する連結部４４ｃとから構成され、弁体４４がシリンダ４２の排出孔４２ｂ側端面に当接した状態では、排出孔４２ｂとは反対側の摺動部４４ｂが吸入孔４２ａを閉塞して、フィードポンプ１１からロータリポンプ２０に至る燃料供給通路を遮断できるようにされている。
【００３７】
また、連結部４４ｃと、シリンダ４２の排出孔４２ｂ側摺動部４４ａとには、吸入孔４２ａからシリンダ４２内に流入した燃料を排出孔４２ｂ側に導く導孔４４ｄが穿設されている。このため、弁体４４がシリンダ４２の排出孔４２ｂ側端面から離れ、摺動部４４ｂが吸入孔４２ａの閉塞位置から外れると、フィードポンプ１１から供給された燃料が、吸入孔４２ａ，導孔４４ｄ，及び排出孔４２ｂを通って、ロータリポンプ２０側に供給されることになる。
【００３８】
そして、吸入孔４２ａの開口面積は、弁体４４の位置に応じて変化することから、シリンダ４２内での弁体４４の摺動位置をソレノイド４６を介して制御することにより、調量弁４０を通ってロータリポンプ２０の各シリンダ２４ａ〜２４ｃに吸入される燃料吸入量を調量することができる。
【００３９】
また、シリンダ４２内での弁体４４の摺動位置をソレノイド４６が発生する電磁力（換言すれば、ソレノイド４６に流す電流量）にて制御できるようにするために、弁体４４のソレノイド４６側摺動部４４ｂには、ソレノイド４６が発生した電磁力を受けて弁体４４をソレノイド４６側に変位させるためのロッド４４ｅが設けられ、更に、このロッド４４ｅの端部には、弁体４４を、シリンダ４２の排出孔４２ｂ側に付勢するスプリング４４ｆが設けられている。
【００４０】
この結果、調量弁４０は、ソレノイド４６に流す電流量を多くすればする程、吸入孔４２ａの開口面積が大きくなって、ロータリポンプ２０への燃料吸入量を多くすることができ、ソレノイド４６への通電を遮断すれば、スプリング４４ｆの付勢力により吸入孔４２ａが閉じられることになる。
【００４１】
次に、上記のように構成された燃料供給装置５を制御することによりコモンレール圧を制御するためにＥＣＵ６（詳しくはＣＰＵ）にて実行されるコモンレール圧制御処理について、図３に示すフローチャートに沿って説明する。
この処理は、ＥＣＵ６において、ロータリポンプ２０の燃料吐出周期に同期してディーゼル機関２の１２０℃Ａ毎に実行される処理であり、処理が開始されると、まずＳ１１０（Ｓはステップを表す）にて、インジェクタ３からディーゼル機関２に噴射供給すべき燃料の目標噴射量ＱFIN と、目標コモンレール圧ＰFIN とに基づき、ＲＯＭに格納された図４（ａ）に示す基本電流量算出用マップを用いて、調量弁４０のソレノイド４６に流す基本電流量ＩBAS を算出する。
【００４２】
ここで、目標噴射量ＱFIN 及び目標コモンレール圧ＰFIN は、図示しない制御量演算処理にてディーゼル機関２の回転速度ＮＥやアクセル開度ＡCC等に基づき算出された、インジェクタ制御及びコモンレール圧制御のための制御目標値であり、基本電流量算出用マップは、目標噴射量ＱFIN が大きい程、また、目標コモンレール圧ＰFIN が大きい程、基本電流量ＩBAS が大きくなるように予め設定されている。これは、インジェクタ３からディーゼル機関２の各気筒に供給する燃料量（目標噴射量ＱFIN ）が多い程、或いは、目標コモンレール圧ＰFIN が大きい程、コモンレール４に供給すべき燃料量が多くなり、調量弁４０の開口面積を大きくする必要があるためである。
【００４３】
次にＳ１２０では、図４（ｂ）に示す補正電流量算出用マップを用いて、ディーゼル機関２の回転速度ＮＥから、基本電流量ＩBAS に対する補正電流量ＩNPを算出する。この補正電流量ＩNPは、ソレノイド４６に流れる電流量が一定であっても、コモンレール４に供給される燃料量は、ディーゼル機関２の回転速度ＮＥに応じて変化する（回転速度ＮＥが高い程コモンレール４への供給燃料量が多くなる）ことから、Ｓ１１０にて算出された基本電流量ＩBAS を、ディーゼル機関２の回転速度ＮＥに応じて補正するためのものであり、図４（ｂ）に示すように、ディーゼル機関２の回転速度ＮＥが基本電流量算出用マップ設定時の回転速度（基準回転速度ＮＥ０）よりも高い領域では、回転速度ＮＥが高い程大きくなるように正の値が設定され、ディーゼル機関２の回転速度ＮＥが基本電流量算出用マップ設定時の回転速度（基準回転速度ＮＥ０）よりも低い領域では、回転速度ＮＥが低い程小さくなるように負の値が設定される。
【００４４】
そして、このように基本電流量ＩBAS 及び補正電流量ＩNPが算出されると、続くＳ１３０にて、これら各値ＩBAS ，ＩNPを加算することにより、ソレノイド４６に流すべき目標電流量ＩFIN （＝ＩBAS ＋ＩNP）を算出し、更に、続くＳ１４０にて、この目標電流量ＩFIN を、ソレノイド４６に流れる電流をパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）にてデューティ制御するための駆動デューティ比ＩDUTYに変換する。
【００４５】
つまり、本実施例では、図示しないバッテリからソレノイド４６に至る通電経路にスイッチング素子を設け、このスイッチング素子を、ＰＷＭ信号にて駆動することにより、ソレノイド４６に流れる電流（換言すれば調量弁４０の開口面積）をデューティ制御するようにされており、Ｓ１４０では、このデューティ制御のための駆動デューティ比ＩDUTYを算出する。尚、この駆動デューティ比ＩDUTYの算出には、図４（ｃ）に示す如き駆動デューティ算出用マップが使用され、駆動デューティ比ＩDUTYは、目標電流量ＩFIN とバッテリ電圧ＶＢとに基づき設定される。つまり、駆動デューティ比ＩDUTYは、目標電流量ＩFIN が大きく、バッテリ電圧ＶＢが大きい程、大きくなるように設定される。
【００４６】
次に、Ｓ１５０では、フラグＦが値１にセットされているか否かを判断する。このフラグＦは、現在、コモンレール圧制御の動作モードが低回転モードであるか、高回転モードであるかを表すフラグであり、Ｓ１５０では、フラグＦがセットされている場合には、Ｓ１５０にて、現在の動作モードは低回転モードであると判断され、Ｓ１６０に移行する。そして、Ｓ１６０では、ディーゼル機関２の回転速度ＮＥが高回転モードへの移行用に予め設定された基準速度ＮＨを越えたか否かを判断し、回転速度ＮＥが基準速度ＮＨを越えていなければ、Ｓ１８０に移行し、逆に、回転速度ＮＥが基準速度ＮＨを越えると、動作モードを低回転モードから高回転モードに移行させるために、フラグＦを値０にリセットした後、後述のＳ３１０に移行する。
【００４７】
次に、Ｓ１８０では、ディーゼル機関２の低回転時（低回転モード）には、上記デューティ制御によって調量弁４０の開口面積を制御するだけでなく、ディーゼル機関２の１２０℃Ａを１周期として、各周期毎に調量弁４０を開閉させる開閉制御を実行するために、ディーゼル機関２が１２０℃Ａ回転する間に調量弁４０閉弁させる基本閉弁時間ＴCVBAS を算出する。この基本閉弁時間ＴCVBAS の算出には、図４（ｄ）に示す基本閉弁時間算出用マップが使用され、基本閉弁時間ＴCVBAS は、ディーゼル機関２の回転速度ＮＥと目標コモンレール圧ＰFIN とに基づき、回転速度ＮＥが高く、目標コモンレール圧ＰFIN が低い程、大きくなるように設定される。
【００４８】
そして、続くＳ１９０では、目標コモンレール圧ＰFIN と、コモンレール圧センサ９にて検出された実コモンレール圧Ｐｃとの油圧偏差△Ｐに基づき、この油圧偏差△Ｐを零にするための閉弁補正時間ＴFBK を算出する。尚、この閉弁補正時間ＴFBK は、Ｓ１８０にて算出された基本閉弁時間ＴCVBAS に対するフィードバック補正量であり、Ｓ１９０では、例えば、上記油圧偏差△Ｐに比例定数Ｋｐを乗じた値と、上記油圧偏差△Ｐの積分値に積分定数Ｋｉを乗じた値と、上記油圧偏差△Ｐの微分値に微分定数Ｋｄを乗じた値とを加算し、この加算値にて開閉補正時間ＴFBK を更新する、といった手順で、開閉補正時間ＴFBK を算出する。
【００４９】
次に、Ｓ２００では、Ｓ１８０にて算出した基本閉弁時間ＴCVBAS と、Ｓ１９０にて算出した閉弁補正時間ＴFBK とを加算することにより、調量弁４０の開閉制御を行うために、ディーゼル機関２の１２０℃Ａ毎に調量弁４０を閉弁させる最終閉弁時間ＴCVFIN を算出する。そして、続くＳ２１０では、この最終閉弁時間ＴCVFIN が、予め設定された下限時間Ｔmin よりも小さい否かを判断し、最終閉弁時間ＴCVFIN が下限時間Ｔmin 以上であれば、更に、Ｓ２２０にて、最終閉弁時間ＴCVFIN が、予め設定された上限時間Ｔmax よりも大きいか否かを判断し、最終閉弁時間ＴCVFIN が上限時間Ｔmax 以下であれば、Ｓ２３０に移行する。
【００５０】
そして、Ｓ２３０では、Ｓ１４０にて算出した駆動デューティ比ＩDUTYを、調量弁４０の開口面積をソレノイド４６のデューティ制御によって実際に制御するための最終駆動デューティ比ＩDUTYF として設定し、続くＳ２４０にて、最終閉弁時間ＴCVFIN を駆動パルス出力禁止タイマにセットした後、当該処理を終了する。
【００５１】
尚、駆動パルス出力禁止タイマは、最終駆動デューティ比ＩDUTYF にてソレノイド４６を通電制御するための駆動パルス（ＰＷＭ信号）の出力を、Ｓ２４０にてセットされた最終閉弁時間ＴCVFIN だけ禁止させるためのものであり、Ｓ２４０にて最終閉弁時間ＴCVFIN が設定されると、その後、この最終閉弁時間ＴCVFIN を計時して、その計時期間中、ＥＣＵ６からソレノイド通電用のＰＷＭ信号が出力されるのを禁止する。また、ＥＣＵ６は、Ｓ２３０又は後述するＳ２８０にて最終駆動デューティ比ＩDUTYF が設定されると、例えば１ｍsec.当たりに最終駆動デューティ比ＩDUTYF に対応した時間だけハイレベルとなる駆動パルスを出力し、この駆動パルス（ＰＷＭ信号）にて、ソレノイド４６に流れる電流量、延いては調量弁４０の開口面積を制御する。
【００５２】
一方、Ｓ２１０にて、最終閉弁時間ＴCVFIN が下限時間Ｔmin よりも小さいと判断された場合には、Ｓ２５０にて、最終閉弁時間ＴCVFIN に下限時間Ｔmin を設定し、Ｓ２７０に移行する。また、Ｓ２２０にて、最終閉弁時間ＴCVFIN が上限時間Ｔmax よりも大きいと判断された場合には、Ｓ２６０にて、最終閉弁時間ＴCVFIN に上限時間Ｔmax を設定し、Ｓ２７０に移行する。
【００５３】
ここで、下限時間Ｔmin 及び上限時間Ｔmax は、調量弁４０を開閉制御するに当たって、ディーゼル機関２の回転速度ＮＥにかかわらず調量弁４０を確実に開閉制御することのできる最終閉弁時間ＴCVFIN の制御範囲を表すものであり、Ｓ２５０，Ｓ２６０では、最終閉弁時間ＴCVFIN がこの制御範囲を越えた際に、最終閉弁時間ＴCVFIN を、この制御範囲内に制限しているのである。
【００５４】
そして、このようにＳ２５０又はＳ２６０にて、最終閉弁時間ＴCVFIN を下限時間Ｔmin 又は上限時間Ｔmax に制限した際には、ロータリポンプ２０への燃料吸入量を、上記油圧偏差△Ｐが零となるように良好にフィードバック制御することができないことから、今度は、Ｓ２７０にて、目標コモンレール圧ＰFIN と、コモンレール圧センサ９にて検出された実コモンレール圧Ｐｃとの油圧偏差△Ｐに基づき、この油圧偏差△Ｐを零にするための駆動デューティ補正量ＩDFBKを算出する。尚、この駆動デューティ補正量ＩDFBKは、調量弁４０の開口面積をフィードバック制御するための補正量であり、上述した閉弁補正時間ＴFBK と同様の手順で算出される。
【００５５】
そして、続くＳ２８０では、Ｓ１４０にて算出した駆動デューティ比ＩDUTYと、Ｓ２７０にて算出した駆動デューティ補正量ＩDFBKとを加算することにより、調量弁４０の開口面積を制御するための最終駆動デューティ比ＩDUTYF を算出し、２４０にて、この最終閉弁時間ＴCVFIN を駆動パルス出力禁止タイマにセットした後、当該処理を終了する。
【００５６】
また次に、Ｓ１５０にて、フラグＦが値０にリセットされていると判断された場合、つまり、現在、コモンレール圧制御の動作モードが高回転モードである場合には、Ｓ２９０にて、ディーゼル機関２の回転速度ＮＥが低回転モードへの移行用に予め設定された基準速度ＮＬよりも低くなったか否かを判断し、回転速度ＮＥが基準速度ＮＬよりも低い場合には、Ｓ３００にて、フラグＦを値１にセットした後、上記Ｓ１８０以降の処理を実行する。一方、Ｓ２９０にて、ディーゼル機関２の回転速度ＮＥが基準速度ＮＬ以上であると判断された場合には、調量弁４０を高回転モードで制御すべく、Ｓ３１０に移行する。
【００５７】
尚、低回転モードへの移行判定用の基準速度ＮＬは、高回転モードへの移行判定用の基準速度ＮＨよりも小さな値が設定されている。これは、コモンレール圧制御の動作モードが高回転モードから低回転モード或いはその逆へと移行させる際の回転速度ＮＥにヒステリシスを設けて、動作モードが頻繁に切り替わるのを防止するためである。
【００５８】
次に、Ｓ３１０では、前述のＳ２７０と同様、目標コモンレール圧ＰFIN と、コモンレール圧センサ９にて検出された実コモンレール圧Ｐｃとの油圧偏差△Ｐに基づき、この油圧偏差△Ｐを零にするための駆動デューティ補正量ＩDFBKを算出し、続くＳ３２０では、前述のＳ２８０と同様、Ｓ１４０にて算出した駆動デューティ比ＩDUTYと、Ｓ３１０にて算出した駆動デューティ補正量ＩDFBKとを加算することにより、調量弁４０の開口面積を制御するための最終駆動デューティ比ＩDUTYF を算出する。そして、続くＳ３３０では、調量弁４０の開閉制御を禁止すべく、３３０にて、最終閉弁時間ＴCVFIN を零に設定した後、当該処理を終了する。
【００５９】
以上説明したように、本実施例の蓄圧式燃料噴射装置１においては、ディーゼル機関２の始動後、その回転速度ＮＥが基準速度ＮＨを越えるまでの間、或いは、ディーゼル機関２が一旦基準速度ＮＨを越えた後、回転速度ＮＥが基準速度ＮＬ（ＮＬ＜ＮＨ）よりも低くなると、コモンレール圧制御の動作モードが低回転モードに設定される。そして、この低回転モードでは、図５（ａ）に示すように、調量弁４０のソレノイド４６に、デューティ制御された駆動パルス（ＰＷＭ信号）に応じた電流が流れ、調量弁４０の開口面積がその電流量に応じて制御されると共に、調量弁４０が、ディーゼル機関２の１２０℃Ａ毎に、最終閉弁時間ＴCVFIN だけ閉弁される。このため、コモンレール４に供給すべき燃料量が少なく、コモンレール圧制御のためには、ロータリポンプ２０への燃料吸入量の制御精度が要求される、ディーゼル機関２の低回転時には、図５（ｂ）に示すように、調量弁４０の開弁時間と開口面積との複合制御によって、ロータリポンプ２０への燃料吸入量を高精度に制御することが可能になる。
【００６０】
また、ディーゼル機関２の回転速度ＮＥが一旦基準速度ＮＨを越えると、その後、回転速度ＮＥが基準速度ＮＬを下回るまで、コモンレール圧制御の動作モードが高回転モードに切り替えられる。そして、この高回転モードでは、調量弁４０の開閉制御が禁止されて、調量弁４０が開弁状態に保持され、コモンレール圧（換言すれば、ロータリポンプ２０への燃料吸入量）は、図５（ｃ）に示すように、駆動パルス（ＰＷＭ信号）のデューティ制御による調量弁４０の開口面積制御のみによって制御される。このため、ロータリポンプ２０の各シリンダ２４ａ〜２４ｃへの燃料吸入期間が短く、調量弁４０の開閉制御を良好に実行できないディーゼル機関２の高回転時には、調量弁４０の開口面積制御によってロータリポンプ２０への燃料吸入量を制御することが可能になり、ディーゼル機関２の高回転時の制御精度も確保できる。
【００６１】
よって、本実施例によれば、従来装置に比べて、コモンレール圧，延いては、インジェクタ３からディーゼル機関２の各気筒に噴射供給される燃料量を、ディーゼル機関２の全回転領域で精度よく制御することができる。
また、本実施例では、ディーゼル機関２の回転速度ＮＥが低く、調量弁４０の開弁時間と開口面積とを同時に制御する場合には、油圧偏差△Ｐに基づく最終閉弁時間ＴCVFIN のフィードバック演算を優先的に行い、最終駆動デューティ比ＩDUTYF に関しては、最終閉弁時間ＴCVFIN が予め設定された制御範囲から外れてその制御範囲内に制限したときにだけ、油圧偏差△Ｐに基づくフィードバック演算にて設定するようにしている。従って、調量弁４０の開弁時間と開口面積とを同時に制御する場合に、これら各パラメータの制御が互いに干渉し合い、制御が不安定になるといったことはなく、コモンレール圧（換言すればロータリポンプ２０への燃料吸入空気量）の制御を安定して実行することが可能になり、これによっても、制御精度を向上できる。
【００６２】
尚、本実施例では、ＥＣＵ６にて実行されるコモンレール圧制御処理の内、Ｓ１４０及びＳ１８０の処理が、請求項２に記載の第１・第２制御量算出手段として機能し、Ｓ１９０及びＳ２００の処理が、請求項２に記載の第１制御量補正手段として機能し、Ｓ２１０及びＳ２２０の処理が、請求項２に記載の判定手段として機能し、Ｓ２００並びにＳ２５０，Ｓ２６０の処理が、請求項２に記載の第１最終制御量設定手段として機能し、Ｓ２７０，Ｓ２８０及びＳ２３０の処理が、請求項２に記載の第２最終制御量設定手段として機能する。
【００６３】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、こうした実施例に限定されることはなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、上記実施例では、ディーゼル機関に対して燃料供給を行なう蓄圧式燃料噴射装置について説明したが、本発明は、ディーゼル機関の各気筒に設けられたインジェクタに直接高圧燃料を供給する分配型燃料噴射ポンプへの燃料吸入量を調量することにより、各気筒への燃料噴射量を制御する燃料噴射装置であっても、或いは、直噴式のガソリンエンジンの各気筒に設けられたインジェクタに高圧燃料を直接或いは蓄圧室（コモンレール）を介して供給する燃料噴射装置であっても、適用できる。
【００６４】
また、上記実施例では、調量弁４０の開閉制御を行うために、調量弁４０の開閉制御をディーゼル機関２の１２０℃Ａ毎に行い、その制御周期内での調量弁４０の閉弁時間を制御量として算出するように構成したが、調量弁４０の開閉制御は、必ずしもディーゼル機関の回転に同期させる必要はなく、予め設定した一定時間毎に行うようにしてもよく、また、その制御周期で調量弁を開閉させるための制御量としては、調量弁の開弁時間を算出するようにしてもよく、また、開弁時間と閉弁時間とを個々に算出して、各時間を交互に計時することにより、調量弁を開閉させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例の蓄圧式燃料噴射装置全体の構成を表す構成図である。
【図２】  実施例の燃料供給装置の構成を表す構成図である。
【図３】  ＥＣＵにて実行されるコモンレール圧制御処理を表すフローチャートである。
【図４】  コモンレール圧制御処理実行時に使用される制御量演算用のマップを表す説明図である。
【図５】  コモンレール圧制御処理による調量弁の制御動作を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
１…蓄圧式燃料噴射装置、２…ディーゼル機関、３…インジェクタ、４…コモンレール、５…燃料供給装置、６…ＥＣＵ、７…回転速度センサ、９…コモンレール圧センサ、１０…燃料タンク、１１…フィードポンプ、２０…ロータリポンプ、２２…駆動軸、２４ａ〜２４ｃ…シリンダ、Ｈ１…吸入孔、Ｈ２…排出孔、２６ａ〜２６ｃ…プランジャ、３０…偏心カム、３６ａ〜３６ｃ…逆止弁、４０…調量弁、４２…シリンダ、４２ａ…吸入孔、４２ｂ…排出孔、４４…弁体、４４ａ，４４ｂ…摺動部、４４ｃ…連結部、４４ｄ…導孔、４４ｆ…スプリング、４６…ソレノイド、４８ａ〜４８ｃ…逆止弁。
【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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