(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧の燃料を貯留する蓄圧室と、
燃料通路を介して上記蓄圧室に接続され、燃料をエンジンの燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズルと、
上記蓄圧室に貯留された燃料を上記燃料噴射ノズルから噴射させるべく配設され、該燃料噴射ノズルからの燃料の噴射量及び噴射時期を制御する燃料噴射制御弁と、
上記エンジンの運転状態として少なくともアクセル開度とエンジン回転速度とを検出する運転状態検出手段と、
上記運転状態検出手段からの情報に基づき上記燃料噴射時期を設定する燃料噴射時期設定手段と、
上記エンジンの運転状態の移行に伴う上記設定噴射時期の変化に応じた該エンジンのトルク変化量を算出する噴射時期トルク変化量算出手段と、
上記運転状態検出手段からの情報に基づき上記蓄圧室内の燃料圧力を設定する燃料圧力設定手段と、
上記エンジンの運転状態の移行に伴う上記設定燃料圧力の変化に応じた該エンジンのトルク変化量を算出する燃料圧トルク変化量算出手段と、
上記運転状態検出手段におけるアクセル開度の変化量からエンジントルクの変化量を算出する要求トルク変化量算出手段と、
上記噴射時期トルク変化量算出手段により算出された値と上記燃料圧トルク変化量算出手段により算出された値との和が、上記要求トルク変化量算出手段により算出された値になるように、上記燃料噴射時期若しくは蓄圧室内の燃料圧力を調整制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射制御装置。
【請求項２】
高圧の燃料を貯留する第１蓄圧室と、
燃料通路を介して上記第１蓄圧室に接続され、燃料をエンジンの燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズルと、
上記第１蓄圧室内の高圧燃料を上記燃料通路の下流側へ排出制御する切換弁と、
上記切換弁より下流の上記燃料通路に分岐通路を介して接続され、上記第１蓄圧室の高圧燃料よりも低い燃料を貯留する第２蓄圧室と、
上記燃料通路の燃料を上記燃料噴射ノズルから噴射させるべく配設され、該燃料噴射ノズルからの燃料の噴射量及び噴射時期を制御する燃料噴射制御弁と、
上記エンジンの運転状態として少なくともアクセル開度とエンジン回転速度とを検出する運転状態検出手段と、
上記運転状態検出手段からの情報に基づき燃料噴射時期を設定する燃料噴射時期設定手段と、
上記エンジンの運転状態の移行に伴う上記設定噴射時期の変化に応じた該エンジンのトルク変化量を算出する噴射時期トルク変化量算出手段と、
上記運転状態検出手段からの情報に基づき上記第１蓄圧室内の燃料圧力を設定する燃料圧力設定手段と、
上記エンジンの運転状態の移行に伴う上記第１蓄圧室内の設定燃料圧力の変化に応じた該エンジンのトルク変化量を算出する第１燃料圧トルク変化量算出手段と、
上記運転状態検出手段からの情報に基づき上記第２蓄圧室内の燃料圧力を設定する第１の噴射波形設定手段と、
上記エンジンの運転状態の移行に伴う上記第２蓄圧室内の設定燃料圧力の変化に応じた該エンジンのトルク変化量を算出する第２燃料圧トルク変化量算出手段と、
上記運転状態検出手段からの情報に基づき上記切換弁の作動時期を設定する第２の噴射波形設定手段と、
上記エンジンの運転状態の移行に伴う上記切換弁の設定作動時期の変化に応じた該エンジンのトルク変化量を算出する切換弁作動時期トルク変化量算出手段と、
上記運転状態検出手段におけるアクセル開度の変化量からエンジントルクの変化量を算出する要求トルク変化量算出手段と、
上記噴射時期トルク変化量算出手段により算出された値、上記第１燃料圧トルク変化量算出手段により算出された値、上記第２燃料圧トルク変化量算出手段により算出された値、及び上記切換弁作動時期トルク変化量算出手段により算出された値の和が、上記要求トルク変化量算出手段により算出された値になるように、上記切換弁の作動時期を調整制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄圧室に貯留した高圧燃料を燃料噴射制御弁の開閉に応じて燃料噴射ノズルから噴射する蓄圧式燃料噴射制御装置に係り、詳しくは、燃料噴射量に影響する制御因子である燃料噴射時期や蓄圧室の燃料圧力等を設定する技術に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】
この種の蓄圧式燃料噴射制御装置では、サプライポンプにより燃料を加圧して蓄圧室に貯留すると共に、燃料噴射制御弁の開閉に応じて蓄圧室の高圧燃料を燃料噴射ノズルから噴射するように構成されている。燃料噴射制御弁の通電時間は、アクセル開度とエンジン回転速度から設定された目標燃料噴射量を達成可能な値に設定されるが、実際の燃料噴射量はレール圧（蓄圧室内の燃料圧力）の影響を受けることから、該レール圧を考慮した制御を実施している。具体的には、目標燃料噴射量とエンジン回転速度から噴射時期やレール圧を設定し、設定後の噴射時期に基づいて燃料噴射制御弁の開閉時期を制御すると共に、設定後のレール圧に基づいてサプライポンプの吐出圧力を制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の蓄圧式燃料噴射制御装置では、上記のように燃料噴射制御弁の通電時間に対して噴射時期及びレール圧を独立して設定しているため、アクセル開度に応じたエンジントルクが得られない場合があった。即ち、目標燃料噴射量を介してアクセル開度と相関する通電時間を設定しても、このときの通電時間の設定タイミングとは異なるタイミングで噴射時期やレール圧が設定されるため、これらの噴射時期やレール圧の変化が実際の燃料噴射量に影響を及ぼして、エンジントルクを変化させてしまう。この現象は事前のマッチングでは対処不能であり、結果として、例えばアクセル開度の変化方向と逆方向にエンジントルクが増減する等の不具合が生じて、運転者に違和感を与えてしまうという問題があった。
【０００４】
本発明は、常に運転者のアクセル操作に応じたエンジントルクを実現し、もって、違和感なく円滑にエンジンを運転させることができる蓄圧式燃料噴射制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、高圧の燃料を貯留する蓄圧室と、燃料通路を介して蓄圧室に接続され、燃料をエンジンの燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズルと、蓄圧室に貯留された燃料を燃料噴射ノズルから噴射させるべく配設され、燃料噴射ノズルからの燃料の噴射量及び噴射時期を制御する燃料噴射制御弁と、エンジンの運転状態として少なくともアクセル開度とエンジン回転速度とを検出する運転状態検出手段と、運転状態検出手段からの情報に基づき燃料噴射時期を設定する燃料噴射時期設定手段と、エンジンの運転状態の移行に伴う設定噴射時期の変化に応じたエンジンのトルク変化量を算出する噴射時期トルク変化量算出手段と、運転状態検出手段からの情報に基づき蓄圧室内の燃料圧力を設定する燃料圧力設定手段と、エンジンの運転状態の移行に伴う設定燃料圧力の変化に応じたエンジンのトルク変化量を算出する燃料圧トルク変化量算出手段と、運転状態検出手段におけるアクセル開度の変化量からエンジントルクの変化量を算出する要求トルク変化量算出手段と、噴射時期トルク変化量算出手段により算出された値と燃料圧トルク変化量算出手段により算出された値との和が、要求トルク変化量算出手段により算出された値になるように、燃料噴射時期若しくは蓄圧室内の燃料圧力を調整制御する制御手段とを備えた。
【０００６】
従って、燃料噴射制御弁の開弁に伴って燃料噴射ノズルからの燃料噴射が開始され、燃料噴射制御弁の閉弁に伴って燃料噴射が終了する。ここで、エンジンの運転状態が変化途中にあるとき、目標燃料噴射量に基づく噴射時期や燃料圧力が実際に要求される値から外れ、結果としてエンジントルクを変動させることになる。
【０００７】
ここで、燃料噴射時期は燃料噴射時期設定手段により設定され、蓄圧室内の燃料圧力は燃料圧設定手段により設定され、これらの設定噴射時期及び設定燃料圧力がエンジンの運転状態の移行に伴って変化すると、それに応じたエンジントルクの変化量が噴射時期トルク変化量算出手段及び燃料圧トルク変化量算出手段によりそれぞれ算出される。
【０００８】
そして、これらのエンジントルクの変化量の和が、要求トルク変化量算出手段によりアクセル開度の変化量から算出されたエンジントルクの変化量となるように、制御手段により燃料噴射時期若しくは蓄圧室内の燃料圧力が調整制御される。即ち、上記エンジントルクの変化量の和は、燃料噴射時期及び蓄圧室内の燃料圧力の変化に起因して発生すると予測されるエンジントルクの変化量を意味し、一方、要求トルク変化量算出手段の算出値は、運転者が要求するエンジントルクの変化量を意味する。よって、上記制御手段による調整制御の結果、常に運転者のアクセル操作に応じたエンジントルクが実現される。
【０００９】
又、請求項２の発明では、高圧の燃料を貯留する第１蓄圧室と、燃料通路を介して第１蓄圧室に接続され、燃料をエンジンの燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズルと、第１蓄圧室内の高圧燃料を燃料通路の下流側へ排出制御する切換弁と、切換弁より下流の燃料通路に分岐通路を介して接続され、第１蓄圧室の高圧燃料よりも低い燃料を貯留する第２蓄圧室と、燃料通路の燃料を燃料噴射ノズルから噴射させるべく配設され、燃料噴射ノズルからの燃料の噴射量及び噴射時期を制御する燃料噴射制御弁と、エンジンの運転状態として少なくともアクセル開度とエンジン回転速度とを検出する運転状態検出手段と、運転状態検出手段からの情報に基づき燃料噴射時期を設定する燃料噴射時期設定手段と、エンジンの運転状態の移行に伴う設定噴射時期の変化に応じたエンジンのトルク変化量を算出する噴射時期トルク変化量算出手段と、運転状態検出手段からの情報に基づき第１蓄圧室内の燃料圧力を設定する燃料圧力設定手段と、エンジンの運転状態の移行に伴う第１蓄圧室内の設定燃料圧力の変化に応じたエンジンのトルク変化量を算出する第１燃料圧トルク変化量算出手段と、運転状態検出手段からの情報に基づき第２蓄圧室内の燃料圧力を設定する第１の噴射波形設定手段と、エンジンの運転状態の移行に伴う第２蓄圧室内の設定燃料圧力の変化に応じたエンジンのトルク変化量を算出する第２燃料圧トルク変化量算出手段と、運転状態検出手段からの情報に基づき切換弁の作動時期を設定する第２の噴射波形設定手段と、エンジンの運転状態の移行に伴う切換弁の設定作動時期の変化に応じたエンジンのトルク変化量を算出する切換弁作動時期トルク変化量算出手段と、運転状態検出手段におけるアクセル開度の変化量からエンジントルクの変化量を算出する要求トルク変化量算出手段と、噴射時期トルク変化量算出手段により算出された値、第１燃料圧トルク変化量算出手段により算出された値、第２燃料圧トルク変化量算出手段により算出された値、及び切換弁作動時期トルク変化量算出手段により算出された値の和が、要求トルク変化量算出手段により算出された値になるように、切換弁の作動時期を調整制御する制御手段とを備えた。
【００１０】
従って、切換弁が閉弁された状態で燃料噴射制御弁が開弁されて、第２蓄圧室からの低圧燃料が燃料噴射ノズルから噴射され、切換弁の作動時期が到来すると、切換弁が開弁されて、第１蓄圧室からの高圧燃料が燃料噴射ノズルから噴射され、その後に燃料噴射制御弁が閉弁されて燃料噴射が終了する。その結果、高圧の燃料噴射に先行して低圧の燃料噴射が行われて、着火前に噴射される燃料量が少なくなり、予混合燃焼量の減少に伴って燃料噴射期間の初期段階での燃焼が比較的緩慢なものとなり、排ガス中のＮＯx量の減少、及び運転時の騒音の低減が達成される。
【００１１】
ここで、エンジンの運転状態が変化途中にあるとき、噴射時期、第１蓄圧室及び第２蓄圧室の燃料圧力、切換弁の作動時期が実際に要求される値から外れ、結果としてエンジントルクを変動させることになる。ここで、燃料噴射時期は燃料噴射時期設定手段により設定され、第１蓄圧室内の燃料圧力は燃料圧設定手段により設定され、第２蓄圧室内の燃料圧力は第１の噴射波形設定手段により設定され、切換弁の作動時期は第２の噴射波形設定手段により設定され、これらの設定噴射時期、設定燃料圧力、設定作動時期がエンジンの運転状態の移行に伴って変化すると、それに応じたエンジントルクの変化量が噴射時期トルク変化量算出手段、第１燃料圧トルク変化量算出手段、第２燃料圧トルク変化量算出手段、切換弁作動時期トルク変化量算出手段によりそれぞれ算出される。
【００１２】
そして、これらのエンジントルクの変化量の和が、要求トルク変化量算出手段によりアクセル開度の変化量から算出されたエンジントルクの変化量となるように、制御手段により切換弁の作動時期が調整制御される。即ち、上記エンジントルクの変化量の和は、燃料噴射時期、第１蓄圧室及び第２蓄圧室内の燃料圧力、切換弁の作動時期の変化に起因して発生すると予測されるエンジントルクの変化量を意味し、一方、要求トルク変化量算出手段の算出値は、運転者が要求するエンジントルクの変化量を意味する。よって、上記制御手段による調整制御の結果、常に運転者のアクセル操作に応じたエンジントルクが実現される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、請求項１の発明の蓄圧式燃料噴射制御装置を具体化した第１実施形態を説明する。
図１は本実施形態の蓄圧式燃料噴射制御装置を示す全体構成図であり、燃料噴射制御装置１は図示しないディーゼルエンジンに備えられている。燃料噴射制御装置１のサプライポンプ２はエンジンに駆動されて、燃料タンク３内の燃料を汲み上げて加圧するようになっている。サプライポンプ２は、例えば容積形プランジャポンプからなり、図示しない電磁弁の開閉時期に応じて圧送ストロークの有効区間が変更され、これにより燃料吐出圧力を調整するようになっている。
【００１４】
サプライポンプ２により加圧された燃料は、各気筒に共通の蓄圧室（コモンレール）４に貯留され、蓄圧室４は燃料通路５に連通している。燃料通路５はエンジンの各気筒に分岐して、各気筒に設けられた燃料噴射ノズル６内の制御室７及び燃料室８に接続されている。制御室７には、例えば二方電磁弁からなる噴射時期制御用の開閉弁９（燃料噴射制御弁）が接続され、開閉弁９は戻り通路１０を介して上記燃料タンク３に接続されている。
【００１５】
又、燃料噴射ノズル６は、そのノズル孔１１を開閉するニードル弁１２と、制御室７内に移動自在に配された油圧ピストン１３とを有し、ニードル弁１２は図示しないスプリングによりノズル孔１１側に付勢されている。尚、１４，１５はオリフィスである。
よって、燃料通路５からの燃料が燃料噴射ノズル６の制御室７及び燃料室８に供給され、開閉弁９が閉じているときには、スプリングの付勢力と制御室７内の燃料圧との合力が油圧ピストン１３を介してニードル弁１２に作用し、ニードル弁１２は燃料室８内の燃料圧に抗してノズル孔１１を閉鎖する。一方、開閉弁９が開くと、制御室７内の燃料がオリフィス１５及び戻り通路１０を経て燃料タンク３にドレーンされる。よって、制御室７内の燃料圧が低下して、燃料室８内の燃料圧によりニードル弁１２はスプリングの付勢力に抗して油圧ピストン１３側に移動してノズル孔１１を開放し、燃料室８内の燃料がノズル孔１１から噴射される。
【００１６】
一方、本実施形態の蓄圧式燃料噴射制御装置を制御するためのＥＣＵ（電子制御ユニット）２１は、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等から構成されている。ＥＣＵ２１の入力側には、蓄圧室４内の圧力であるレール圧Ｐを検出する圧力センサ２２、エンジン回転速度Ｎeを検出するエンジン回転速度センサ２３（運転状態検出手段）、アクセル開度（アクセルペダルの踏込量）Accを検出するアクセル開度センサ２４（運転状態検出手段）等の各種センサ類が接続され、出力側には、サプライポンプ２、開閉弁９等の各種デバイス類が接続されている。
【００１７】
ＥＣＵ２１は後述のように設定される開閉弁９の通電時間Ｔ及び噴射時期Ｉから定まる燃料噴射開始時期及び噴射終了時期に基づいて開閉弁９を駆動制御し、本実施形態では、通常の矩形波の噴射パターンで燃料噴射を実行する。即ち、燃料噴射開始時期が到来するまでの間は、ＥＣＵ２１は開閉弁９を閉弁状態に保持して、制御室７内の燃料圧をニードル弁１２に作用させてノズル孔１１を閉鎖している。燃料噴射開始時期になると、開閉弁９を開いて制御室７内の燃料圧を低下させ、ニードル弁１２によりノズル孔１１を開放して、燃料噴射を開始する。その後、燃料噴射終了時期に至ると、開閉弁９を閉じて再び制御室７内の燃料圧を上昇させ、ニードル弁１２によりノズル孔１１を閉鎖して、燃料噴射を終了する。
【００１８】
そして、ここで、エンジン尾運転状態が変化途中にあるとき、噴射時期Ｉ及び蓄圧室４のレール圧Ｐが実際に要求される値から外れ、結果としてエンジントルクを変動させることになる。
図２は燃料噴射制御の際のＥＣＵ２１による各制御因子の設定手順を示すフローチャートである。この図に示すように、まず、ＥＣＵ２１はステップＳ２でアクセル開度Ａccとエンジン回転速度Ｎeとを取り込み、ステップＳ４でこれらのアクセル開度Ａccとエンジン回転速度Ｎeに基づいて、図示しないマップから目標燃料噴射量Ｑを設定する。続くステップＳ６では、レール圧Ｐや温度等の諸条件を加味した上で目標燃料噴射量Ｑを達成可能な開閉弁９の通電時間Ｔを設定し、一方、ステップＳ８では目標燃料噴射量Ｑとエンジン回転速度Ｎeに基づいて、図示しないマップから噴射時期Ｉを設定する（燃料噴射時期設定手段）。その後、ステップＳ１０で後述する噴射時期Ｉの補正処理を実行し、補正後の噴射時期Ｉと通電時間Ｔとから求めた燃料噴射開始時期及び噴射終了時期に基づいて、ステップＳ１２で上記のように開閉弁９を駆動制御する。
【００１９】
これと並行して、ＥＣＵ２１はステップＳ１４で目標燃料噴射量Ｑとエンジン回転速度Ｎeに基づいて、図示しないマップから目標レール圧tgtＰを設定し（燃料圧力設定手段）、ステップＳ１６で圧力センサ２２にて検出されたレール圧Ｐに基づいてサプライポンプ２の燃料吐出圧力を調整して、上記蓄圧室４内の燃料圧を目標レール圧tgtＰに制御する。
【００２０】
図３は噴射時期補正処理の詳細を示すフローチャートである。ステップＳ１０の処理が開始されると、ＥＣＵ２１は図３のステップＳ２２に移行して、アクセル開度Ａcc及びエンジン回転速度Ｎeを取り込み、ステップＳ２４でアクセル開度Ａccとエンジン回転速度Ｎeに基づいて、マップから要求トルク変化量ΔＴを設定する（要求トルク変化量算出手段）。要求トルク変化量ΔＴは、前回処理と今回処理との間のアクセル開度Ａccの変化量に相当するエンジントルクの変化量として設定され、運転者が要求するトルク変化量を意味するものである。
【００２１】
次いで、ステップＳ２６で前回処理と今回処理との間のレール圧Ｐの変化に基づいて、このレール圧変化に起因して発生すると予想されるトルク変化量ΔＴpをマップから算出する（燃料圧トルク変化量設定手段）。同様に、ステップＳ２８で前回処理と今回処理との間の噴射時期Ｉの変化に基づいて、この噴射時期変化に起因して発生すると予測されるトルク変化量ΔＴtをマップから算出する（噴射時期トルク変化量設定手段）。
【００２２】
ステップＳ３０では上記トルク変化量ΔＴp，ΔＴtを加算して予測トルク変化量ΔＴ’を算出し、続くステップＳ３２で予測トルク変化量ΔＴ’が要求トルク変化量ΔＴと等しいか否かを判定する。判定がＮＯ（否定）のときには、ステップＳ３４に移行して噴射時期Ｉを再設定する。この場合の再設定処理は図中のステップＳ２８に示されたマップ特性に従って行われ、要求トルク変化量ΔＴに対して予測トルク変化量ΔＴ’が低い場合には、噴射時期Ｉが所定値だけ進角側に再設定され、逆に要求トルク変化量ΔＴに対して予測トルク変化量ΔＴ’が高い場合には、噴射時期Ｉが所定値だけ遅角側に再設定される。
【００２３】
その後、前記ステップＳ２８に戻って、今回処理の噴射時期Ｉとして再設定した値を用いてトルク変化量ΔＴtを算出した後、ステップＳ３０及びステップＳ３２を実行する。以上のステップＳ２８〜３４の処理を繰り返すことにより、予測トルク変化量ΔＴ’は要求トルク変化量ΔＴと一致し、ステップＳ３２でＹＥＳ（肯定）の判定してルーチンを終了する（制御手段）。
【００２４】
以上のように本実施形態の蓄圧式燃料噴射制御装置では、アクセル開度Ａccの変化量に基づいて運転者が要求する要求トルク変化量ΔＴを算出する一方、レール圧Ｐ及び噴射時期Ｉの変化に起因して発生すると予測される予測トルク変化量ΔＴ’を算出し、要求トルク変化量ΔＴに対して予測トルク変化量ΔＴ’が過不足する場合には噴射時期Ｉを再設定することにより、予測トルク変化量ΔＴ’を要求トルク変化量ΔＴに一致させている。よって、常に運転者のアクセル操作に応じたエンジントルクを実現し、もって、違和感なく円滑にエンジンを運転させることができる。
【００２５】
［第２実施形態］
次に、請求項２の発明の蓄圧式燃料噴射制御装置を具体化した第２実施形態を説明する。第１実施形態に対する本実施形態の相違点は、レール圧の異なる２つの蓄圧室からの燃料供給を用いることで、噴射初期の燃料噴射率を抑制した図５に示す噴射パターンを実現する点にある。よって、共通の構成部分の説明は省略して、相違点を重点的に述べる。
【００２６】
図４は本実施形態の蓄圧式燃料噴射制御装置を示す全体構成図である。燃料通路５の途中には、例えば二方向電磁弁からなる燃料噴射率切換用の切換弁３１が各気筒毎に設けられ、切換弁３１の直下流には逆止弁３２が設けられている。逆止弁３２の直下流において燃料通路５には分岐通路３３が分岐しており、この分岐通路３３は燃料タンク３に接続されている。分岐通路３３には逆止弁３４とオリフィス３５が並列接続されると共に、これらの部材３４，３５の燃料タンク３側には低圧蓄圧室３６及び圧力制御弁３７が設けられている。
【００２７】
従って、燃料通路５内の燃料圧力が分岐通路３３内の圧力よりも高いときには、燃料通路５内の燃料がオリフィス３５及び分岐通路３３を経て徐々に低圧蓄圧室３６に流入する。
前記した低圧蓄圧室３６（第２蓄圧室）に対して、本実施形態では燃料通路５側の蓄圧室４を高圧蓄圧室（第１蓄圧室）とし、ＥＣＵ２１の入力側には、高圧蓄圧室４内の高圧レール圧ＰHPを検出する圧力センサ２２に加えて、低圧蓄圧室３６内の低圧レール圧ＰLPを検出する圧力センサ３８が接続されている。
【００２８】
ＥＣＵ２１は図５に示す噴射パターンで燃料を噴射し、この噴射パターンを実現するために、以下の順序で開閉弁９、切換弁３１、圧力制御弁３７を駆動制御している。
燃料噴射開始時期が到来するまでの間は、ＥＣＵ２１は開閉弁９及び切換弁３１を共に閉弁状態に保持している。よって、切換弁３１の下流側の燃料通路５には低圧蓄圧室３６から低圧燃料が供給され、この低圧燃料が燃料噴射ノズル６の制御室７及び燃料室８に供給されている。この状態では、開閉弁９が閉じているので、制御室１１内の燃料圧を受けてニードル弁１２がノズル孔１１を閉鎖している。
【００２９】
燃料噴射開始時期になると、ＥＣＵ２１は開閉弁９のみを開く。制御室７内の低圧燃料がオリフィス１５及び戻り通路１０を経てドレーンされるため、制御室７内の燃料圧が低下する。その結果、ニードル弁１２によりノズル孔１１が開放されて低圧燃料が噴射され、比較的小さな燃料噴射率の初期噴射が開始される。初期噴射が開始されてから後述する燃料圧切換時期ｔに至ると、開閉弁９を開弁状態に保持したまま切換弁３１を開弁する。よって、燃料室８内に高圧燃料が供給されてノズル孔１１から噴射され、比較的大きな燃料噴射率の主噴射に切換えられる。
【００３０】
その後、燃料噴射終了時期に至ると、ＥＣＵ２１は開閉弁９を閉弁する。再び制御室７内の燃料圧が上昇して、ニードル弁１２によりノズル孔１１が閉鎖されて、燃料噴射が終了する。これと並行してＥＣＵ２１は圧力制御弁３７を駆動し、燃料通路５からオリフィス３５を介して徐々に低圧蓄圧室３６に流入する燃料を燃料タンク３に戻しながら、低圧蓄圧室３６の燃料圧を後述する目標低圧レール圧tgtＰLPに保持する。尚、切換弁３１は、開閉弁９の閉弁と同時に、或いは所定時間後に閉じられる。
【００３１】
そして、エンジンの運転状態が変化途中にあるとき、噴射時期Ｉ、高圧及び低圧レール圧ＰHP,ＰLP、燃料圧切換時期ｔが実際に要求される値から外れ、結果としてエンジントルクを変動させることになる。
図６は燃料噴射制御の際のＥＣＵ２１による各制御因子の設定手順を示すフローチャートである。本実施形態では、ステップＳ１０の噴射時期Ｉに対する補正処理が省略されると共に、上記した図５の噴射パターンを実現するために、ステップＳ１０２以降の処理が追加されている。詳述すると、ＥＣＵ２１は通電時間Ｔ及び噴射時期Ｉに基づいてステップＳ１２で開閉弁９を駆動制御し、目標高圧レール圧tgtＰHPに基づいてステップＳ１６でサプライポンプ２を駆動制御する一方、ステップＳ１０２で波形制御因子の設定処理を行う。この場合の波形制御因子とは、上記した目標低圧レール圧tgtＰLP及び燃料圧切換時期ｔを意味し、ステップＳ１０２では、これらの値を目標燃料噴射量Ｑとエンジン回転速度Ｎeに基づいてそれぞれ設定する（第１の噴射波形設定手段、第２の噴射波形設定手段）。
【００３２】
その後、ステップＳ１０４では後述する波形制御因子の補正処理を実行し、続くステップＳ１０６では補正後の波形制御因子に基づいて燃料噴射制御を実行する。即ち、上記のように燃料圧切換時間ｔに至った時点で切換弁３１を切換えて、燃料噴射を低圧から高圧に切換える一方、燃料噴射終了時期に至ったときに圧力制御弁３７を駆動して、次回の初期噴射に備えて低圧蓄圧室３６のレール圧ＰLPを目標低圧レール圧tgtＰLPに調整する。
【００３３】
図７は波形制御因子補正処理の詳細を示すフローチャートである。ステップＳ１０４の処理が開始されると、ＥＣＵ２１は図７のステップＳ１２２に移行して、第１実施形態で説明した図３のステップＳ２２〜２８と同様に、ステップＳ１２２でアクセル開度Ａcc及びエンジン回転速度Ｎeを取り込み、ステップＳ１２４で運転者による要求トルク変化量ΔＴを設定し（要求トルク変化量算出手段）、ステップＳ１２６で高圧レール圧ＰHPの変化に起因するトルク変化量ΔＴpをマップから算出し（第１燃料圧トルク変化量設定手段）、ステップＳ１２８で噴射時期Ｉの変化に起因するトルク変化量ΔＴtをマップから算出する（噴射時期トルク変化量設定手段）。
【００３４】
続くステップＳ１３０では前回処理と今回処理との間の波形制御因子（燃料圧切換時期ｔ及び低圧レール圧ＰLP）の変化に基づいて、これらの波形制御因子の変化に起因して発生すると予想されるトルク変化量ΔＴrをマップから算出する（切換弁作動時期トルク変化量設定手段、第２燃料圧トルク変化量設定手段）。ステップＳ１３２では上記トルク変化量ΔＴp，ΔＴt，ΔＴrを加算して予測トルク変化量ΔＴ’を算出し、続くステップＳ１３４で予測トルク変化量ΔＴ’が要求トルク変化量ΔＴと等しいか否かを判定する。判定がＮＯ（否定）のときには、ステップＳ１３６に移行して燃料圧切換時期ｔを再設定する。この場合の再設定処理は図中のステップＳ１３０に示されたマップ特性に従って行われ、要求トルク変化量ΔＴに対して予測トルク変化量ΔＴ’が低い場合には、燃料圧切換時期ｔが所定値だけ進角側に再設定され、逆に要求トルク変化量ΔＴに対して予測トルク変化量ΔＴ’が高い場合には、燃料圧切換時期ｔが所定値だけ遅角側に再設定される。以上のステップＳ１３０〜１３６の処理を繰り返すことにより、予測トルク変化量ΔＴ’は要求トルク変化量ΔＴと一致する（制御手段）。
【００３５】
尚、このように低圧レール圧ＰLPを設定値のままとして、燃料圧切換時期ｔを再設定して予測トルク変化量ΔＴ’を調整しているのは、初期噴射によって得られるＮＯx減少及び騒音低減効果に対して、低圧レール圧ＰLPの方が寄与度が高くて重要なためである。
以上のように本実施形態の蓄圧式燃料噴射制御装置では、図５の噴射パターンに基づき高圧の主噴射に先行して低圧の初期噴射を行うようにしたため、着火前に噴射される燃料量が少なくなり、予混合燃焼量の減少に伴って燃料噴射期間の初期段階での燃焼が比較的緩慢なものとなる。その結果、排ガス中のＮＯx量を減少できると共に、運転時の騒音を低減することができる。
【００３６】
そして、このような噴射パターンを実現するために、例えば第１実施形態の矩形波の噴射パターンに適用する噴射時期Ｉ及びレール圧Ｐ（高圧レール圧ＰHP）に加えて、波形制御に関する燃料圧切換時間ｔ及び低圧レール圧ＰLPを制御する必要が生ずる。その結果、各制御因子を独立して設定するだけの従来の手法では、アクセル開度Ａccと相関するエンジントルクが第１実施形態より更に得難くなる。
【００３７】
これに対して本実施形態では、アクセル開度Ａccの変化量に基づいて運転者が要求する要求トルク変化量ΔＴを算出する一方、高圧及び低圧レール圧ＰHP,ＰLP、噴射時期Ｉ、燃料圧切換時期ｔの変化に起因して発生する予測トルク変化量ΔＴ’を算出し、要求トルク変化量ΔＴに対して予測トルク変化量量ΔＴ’が過不足する場合には燃料圧切換時間ｔを再設定することにより、予測トルク変化量ΔＴ’を要求トルク変化量ΔＴに一致させている。よって、常に運転者のアクセル操作に応じたエンジントルクを実現し、もって、違和感なく円滑にエンジンを運転させることができる。
【００３８】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。従って、例えば上記第１及び第２実施形態の図１，４に示す回路構成、或いは図２，３，６，７に示す燃料噴射量Ｑ等の設定手順を変更してもよい。
又、上記第１実施形態では、レール圧Ｐを設定値のままとして、噴射時期Ｉを再設定して予測トルク変化量ΔＴ’を調整したが、逆に噴射時期Ｉを設定値のままとして、レール圧Ｐを再設定してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１の発明の蓄圧式燃料噴射制御装置によれば、アクセル開度の変化量に基づいて運転者が要求するエンジンのトルク変化量を算出する一方、燃料噴射時期及び蓄圧室内の燃料圧力の変化に応じたトルク変化量を算出し、両者を一致させるように噴射時期若しくは蓄圧室内の燃料圧力を調整するようにしたため、常に運転者のアクセル操作に応じたエンジントルクを実現し、もって、違和感なく円滑にエンジンを運転させることができる。
【００４０】
又、請求項２の発明の蓄圧式燃料噴射制御装置によれば、高圧の燃料噴射に先行して低圧の燃料噴射を実施するため、燃料噴射期間の初期段階での燃焼を緩慢化して、排ガス中のＮＯx減少及び運転時の騒音低減を達成でき、しかも、アクセル開度の変化量に基づいて運転者が要求するエンジンのトルク変化量を算出する一方、燃料噴射時期、第１蓄圧室及び第２蓄圧室内の燃料圧力、切換弁の作動時期の変化に応じたトルク変化量を算出し、両者を一致させるように切換弁の作動時期を調整するようにしたため、常に運転者のアクセル操作に応じたエンジントルクを実現し、もって、違和感なく円滑にエンジンを運転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の蓄圧式燃料噴射制御装置を示す全体構成図である。
【図２】燃料噴射制御の際のＥＣＵによる各制御因子の設定手順を示すフローチャートである。
【図３】噴射時期補正処理の詳細を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態の蓄圧式燃料噴射制御装置を示す全体構成図である。
【図５】第２実施形態の蓄圧式燃料噴射制御装置による噴射パターンを示すタイムチャートである。
【図６】燃料噴射制御の際のＥＣＵによる各制御因子の設定手順を示すフローチャートである。
【図７】波形制御因子補正処理の詳細を示すフローチャートである。
【符号の説明】
４      高圧蓄圧室（第１蓄圧室）
５      燃料通路
６      燃料噴射ノズル
９      開閉弁（燃料噴射制御弁）
２３    回転速度センサ（運転状態検出手段）
２４    アクセル開度センサ（運転状態検出手段）
３１    切換弁
３３    分岐通路
３６    低圧蓄圧室（第２蓄圧室）
２１    ＥＣＵ（燃料噴射時期設定手段、燃料圧力設定手段、第１の噴射波形設定手段、第２の噴射波形設定手段、噴射時期トルク変化量設定手段、燃料圧トルク変化量設定手段、第１燃料圧トルク変化量設定手段、第２燃料圧トルク変化量設定手段、切換弁作動時期トルク変化量設定手段、要求トルク変化量設定手段、制御手段）
【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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