(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクから燃料を汲み上げる高圧ポンプと、
前記高圧ポンプから吐出された高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、
内燃機関の各気筒毎に設けられ、前記コモンレールに蓄圧された高圧燃料を前記気筒の燃焼室に噴射供給する複数の燃料噴射弁と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記コモンレール内に蓄圧された高圧燃料の燃料圧力を検出する燃料圧力検出手段と、
前記運転状態検出手段で検出された前記運転状態、および前記燃料圧力検出手段で検出された前記燃料圧力に応じて、前記高圧ポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段とを備え、
前記吐出量制御手段は、前記内燃機関の始動の際には前記運転状態検出手段によって所定の内燃機関回転数に到達する時間を検出し、かつ前記燃料圧力検出手段によって前記燃料圧力の昇圧特性を検出し、前記到達時間が所定始動時間を超えるとき、前記昇圧特性に応じて次回始動時での前記吐出量を増減することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項２】
前記高圧ポンプは、前記燃料タンクから汲み上げる燃料吸入量を調整する流量制御弁を備え、
前記吐出量制御手段は、前記流量制御弁へ出力する駆動量を変えることを特徴とする請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項３】
前記流量制御弁は、リニアソレノイドであることを特徴とする請求項２に記載の蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項４】
前記流量制御弁へ出力する前記駆動量は、デューティ制御で行われていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項５】
前記昇圧特性は、単位時間当たりの前記燃料圧力の上昇量であって、
前記吐出量制御手段は、所定上限上昇値および所定下限上昇値を有しており、前記昇圧特性が前記所定上限上昇値以上であるときには前記駆動量を増加するように補正することで次回始動時での吐出量を減少させ、前記昇圧特性が前記所定下限上昇値以下であるときには前記駆動量を減少するように補正することで次回始動時での吐出量を増加させることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の蓄圧式燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄圧式燃料噴射装置に関し、特に高圧ポンプから吐出される高圧燃料をコモンレールに蓄圧し、この蓄圧された高圧燃料を燃料噴射弁を介して内燃機関へ噴射供給するコモンレール式燃料噴射装置に係わる内燃機関始動性の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蓄圧式燃料噴射装置としては、例えばディーゼル機関用燃料噴射システムとしてのコモンレール式燃料噴射装置において、ディーゼル機関のクランク軸の回転力によって駆動され、燃料タンクから汲み上げた燃料を高圧化して吐出する高圧ポンプと、この高圧ポンプから吐出された高圧燃料を、一種のサージタンクとして機能するコモンレールとを備えたものが知られている。
【０００３】
この種の蓄圧式燃料噴射装置は、高圧ポンプに取付けられた調整用電磁弁が、制御装置としてのＥＣＵからの制御信号に基いて制御され、高圧ポンプから燃料配管を介してコモンレールへ圧送される高圧燃料の圧送量を調整する。そして、これにより、コモンレール圧力を所望の噴射圧力となるように変更する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の構成では、高圧ポンプの吐出量が調整用電磁弁の個体差によってバラツキが生じる。特に、始動する際には、この調整用電磁弁の個体差つまり高圧ポンプの個体差によって、燃料噴射弁からディーゼル機関すなわち内燃機関へ噴射される噴射量、噴射圧力のバラツキが生じ、結果としてエンジンの始動性のバラツキの一因となるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、したがってその目的は、高圧ポンプの個体間のバラツキに関係なく、内燃機関の所定の始動性の確保ができる蓄圧式燃料噴射装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１によれば、燃料タンクから燃料を汲み上げる高圧ポンプと、高圧ポンプから吐出された高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、内燃機関の各気筒毎に設けられ、コモンレールに蓄圧された高圧燃料をその気筒の燃焼室に噴射供給する複数の燃料噴射弁と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、コモンレール内に蓄圧された高圧燃料の燃料圧力を検出する燃料圧力検出手段と、運転状態検出手段で検出された運転状態、および燃料圧力検出手段で検出された燃料圧力に応じて、高圧ポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段とを備え、吐出量制御手段は、内燃機関の始動の際には運転状態検出手段によって所定の内燃機関回転数に到達する時間を検出し、かつ燃料圧力検出手段によって燃料圧力の昇圧特性を検出し、その到達時間が所定始動時間を超えるとき、昇圧特性に応じて次回始動時での吐出量を増減する。
【０００７】
内燃機関の始動の際に、例えばアイドル回転等の所定回転数に到達するまでの到達時間と、コモンレール内の燃料圧力の昇圧特性を検出し、この到達時間が所望の所定始動時間を超える場合には、上記昇圧特性に基いて、次回始動時の吐出量を増減するので、高圧ポンプの個体差に関係なく所定の始動性の確保が可能である。
【０００８】
本発明の請求項２によれば、高圧ポンプは、燃料タンクから汲み上げる燃料吸入量を調整する流量制御弁を備え、吐出量制御手段は、流量制御弁へ出力する駆動量を変える。
【０００９】
これにより、高圧ポンプの個体差の要因である燃料吸入量を調整する流量制御弁の個体差を、吐出量制御手段から出力される流量制御弁の駆動量を調整することで、相殺することができる。
【００１０】
本発明の請求項３によれば、流量制御弁は、リニアソレノイドである。始動時に、例えば流量制御弁の開口面積の全開状態と全閉状態との中間の所定の半開状態となるように、所定駆動量でリニアソレノイドを駆動する場合、上記駆動時間に基いて次回始動時の所定駆動量を増減させので、容易に所定の始動性確保のための学習制御ができる。
【００１１】
上記流量制御弁へ出力する駆動量は、本発明の請求項４に記載のように、デューティ制御で行われている。
【００１２】
これにより、デューティ比を変えることで例えば開閉期間の比率、つまり開弁期間と閉弁期間との比率を制御できるので、開弁期間に応じて燃料吸入量に調整でき、よって所望の始動性が確保できる。なお、デューティ比を変えることで流量制御弁の開口面積を所定の開口面積に制御してもよい。
【００１３】
本発明の請求項５によれば、昇圧特性は、単位時間当たりの燃料圧力の上昇量であって、吐出量制御手段は、所定上限上昇値および所定下限上昇値を有しており、昇圧特性が所定上限上昇値以上であるときには駆動量を増加するように補正することで次回始動時での吐出量を減少させ、昇圧特性が所定下限上昇値以下であるときには駆動量を減少するように補正することで次回始動時での吐出量を増加させる。
【００１４】
これにより、実験等に基いて所定の始動性の確保ができる昇圧特性としての所定上限上昇値および所定下限上昇値を設定しておき、所定上限上昇値、所定下限上昇値と比較して駆動量を変更することで、所定始動時間以下に達するまですなわち所定の始動性が確保されるまで、毎回の始動時毎に継続して学習制御を行なうことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の蓄圧燃料噴射装置を、ディーゼル機関に搭載されるコモンレール式燃料噴射装置に適用して、具体化した実施形態を図面に従って説明する。
【００３０】
（第１の実施形態）
（コモンレール式燃料噴射装置に適用する本実施形態の概略構成）
図１は、本発明の実施形態の蓄圧式燃料噴射装置を適用するコモンレール式燃料噴射装置のシステム概略構成を表す構成図である。図２は、図１中の制御系を表す概略構成図である。
【００３１】
図１に示すように、コモンレール式燃料噴射装置は、燃料タンク６から燃料を汲み上げる高圧ポンプ７と、高圧ポンプ７から吐出された高圧燃料を蓄圧するサージタンクの一種であるコモンレール５と、多気筒（図１では４気筒）ディーゼル機関（以下、エンジンと呼ぶ）の各気筒毎に設けられ、コモンレール５に蓄圧された高圧燃料をその気筒の燃焼室に噴射供給する燃料噴射弁（以下、インジェクタと呼ぶ）１〜４と、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段７０と、コモンレール５内に蓄圧された高圧燃料の燃料圧力を検出する燃料圧力検出手段８１と、運転状態検出手段７０で検出された運転状態、および燃料圧力検出手段８１で検出された燃料圧力に応じて、高圧ポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段１０とを備えている。なお、この制御手段１０は、エンジンを制御する制御装置であって、高圧ポンプ７の制御に限らず、複数のインジェクタ１〜４等を電子制御する電子式コントロールユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ）である。
【００３２】
ここで、エンジンは、バッテリーの電力で回転する図示しないスタータ（エンジン始動用モータ）によってエンジンのフライホイール（図示せず）が、エンジンを始動するのに必要な最低回転速度以上で回されることで始動する。スタータは、車両乗員がイグニッションスイッチをＯＦＦ位置からＳＴ位置に回すことで、ＥＣＵ１０により通電が開始される（スタータＯＮ信号がＯＮされる）。
【００３３】
複数個（本実施形態では４個）のインジェクタ１〜４は、エンジンの各気筒（シリンダー）の燃焼室に取り付けられて、エンジンの各燃焼室内に高圧燃料を噴射供給する。そして、各インジェクタ１〜４からエンジンへの燃料噴射量および燃料噴射時期等は、アクチュエータとしての噴射期間制御用電磁弁（噴射期間可変手段）１１〜１４への通電および通電停止をＥＣＵ１０で電子制御することにより決定される。
【００３４】
コモンレール５は、比較的に高い（大気圧の１００倍から１０００倍以上の範囲）圧力（以下、コモンレール圧力と呼ぶ）の高圧燃料を蓄える一種のサージタンクで、高圧パイプ８を介して各インジェクタ１〜４に接続されている。なお、各インジェクタ１〜４、コモンレール５および高圧ポンプ７から燃料タンク６への燃料のリターン配管９は、コモンレール５内のコモンレール圧力が、限界蓄圧圧力を超えることがないようにプレッシャリミッタ１５からも圧力を逃がせるように構成されている。
【００３５】
高圧ポンプ７は、エンジンのクランク軸（図示せず）の回転に伴って回転することで、燃料タンク６内の燃料を燃料フィルター１６を介在した燃料配管１７を経て汲み上げるフィードポンプ（図示せず）を内蔵し、このフィードポンプにより吸い出された燃料を加圧して高圧燃料を圧送するサプライポンプよりなる。この高圧ポンプ７には、吐出量調整用電磁弁としての流量制御電磁弁１９が取り付けられている。
【００３６】
その流量制御電磁弁（以下、噴射圧力制御用電磁弁と呼ぶ）１９は、ＥＣＵ１０からの制御信号により電子制御されることにより、高圧ポンプ７から燃料配管１８を経てコモンレール５への高圧燃料の圧送量を調整することで、各インジェクタ１〜４からエンジンの燃焼室内に燃料噴射する噴射圧力を変更等をする噴射圧力可変手段である。
【００３７】
ＥＣＵ１０は、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種の制御プログラムおよびデータを保存するＲＯＭ、入力データを保存するＲＡＭ、入力回路、出力回路、電源回路およびインジェクタ駆動回路（以下、ＥＤＵと呼ぶ）２０等より構成されている。このＥＣＵ１０は、後述の運転状態検出手段７０で検出したエンジンの運転状態等に応じて高圧ポンプ７の噴射圧力制御用電磁弁１９およびインジェクタ１〜４の噴射期間制御用電磁弁１１〜１４を制御する。
【００３８】
ＥＤＵ２０は、ＥＣＵ１０より出力される制御信号（例えば制御パルス信号）を受けて、ＥＣＵ１０で算出された燃料噴射時期（開弁時期）、燃料噴射量（＝噴射期間）に応じて開弁、閉弁させるように、図示しないバッテリーのバッテリー電圧を昇圧させ、各インジェクタ１〜４の各噴射期間制御用電磁弁１１〜１４へ供給（通電）または供給停止（通電停止）を制御する。
【００３９】
ＥＣＵ１０にエンジンの運転状態を示す信号を入力する運転状態検出手段７０としては、エンジンの回転速度を検出する回転速度センサ７１、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ７２、エンジンが吸入する吸入空気の温度を検出する吸気温センサ７３、エンジンの冷却水温を検出する冷却水温センサ７５、エンジンのクランク軸の回転角度およびエンジン回転速度を検出するクランク角センサ７７等がある。
【００４０】
さらに、ＥＣＵ１０に入力する基本センサとしては、コモンレール５内に蓄圧された高圧燃料の燃料圧力（噴射圧力、コモンレール圧力）を検出する燃料圧センサ（燃料圧力検出手段）８１、およびリターン配管９内の燃料の温度を検出する燃料温センサ（燃料温度検出手段）８２等がある。
【００４１】
ここで、ＥＣＵ１０は、エンジンの定常運転の運転状態においては、クランク角センサ７７からの例えばクランク軸回転パルス、カム軸回転パルスの信号などの信号を基準にして、インジェクタ１〜４の燃料噴射時期（開弁時期）や、高圧ポンプ７の吐出量（燃料圧送期間）を算出することで、コモンレール圧力を最適な噴射圧力（＝目標圧力）に保持するように高圧ポンプ７の噴射圧力制御用電磁弁１９への通電タイミングを制御する。
【００４２】
そして、回転速度センサ７１とアクセル開度センサ７２や、冷却水温センサ７５または燃料温センサ８２で測定した値から燃料噴射量を算出し、この算出した燃料噴射量を達成するために、運転状態毎にコモンレール５内の燃料圧力から算出されたインジェクタ通電時間指令（値）で各インジェクタ１〜４の噴射期間制御用電磁弁１１〜１４をそれぞれ駆動することで、エンジンが運転される。
【００４３】
そして、ＥＣＵ１０は、エンジンを始動する目的で、車両乗員がスタータへの通電を開始してエンジンのクランク軸を必要最低回転速度以上でクランキングしている時に、例えば、冷却水温センサ２５で検出されるエンジン冷却水温（ＴＷ）、あるいはエンジン冷却水温（ＴＷ）にスタータＯＮ継続時間を加味した補償量に応じてエンジン始動に最適な噴射開始圧力（始動時目標レール圧力＝目標圧力）を算出し（噴射開始圧力決定手段）、燃料圧センサ８１で検出されるコモンレール圧力（実レール圧力）がその目標圧力以上に上昇するまで、各インジェクタ１〜４へのインジェクタ通電時間指令（インジェクタ開弁指令）を禁止するように構成されている。なお、エンジンの所望の始動性を確保するための目標始動時間によっては、上記インジェクタ開弁指令を禁止する構成としなくてもよい。
【００４４】
なお、本実施形態で説明するＥＣＵでは、以下、コモンレール圧力（実レール圧力）が所定圧力以上に上昇するまではインジェクタ開弁指令を禁止する構成とする。これにより、燃料噴射を開始してから有効な燃焼が行なえる（完爆する）までの時間を短縮できる。
【００４５】
ここで、上述の構成のコモンレール式燃料噴射装置において、コモンレール圧が目標圧力となって以後、所定圧力を維持するのであれば、コモンレール式燃料噴射装置の個体差による始動時間のバラツキは生じない。しなしながら、始動時目標圧力は、定常運転時コモンレール圧より一般に低く設定されており、始動の際には、コモンレール圧が目標圧力となって以後、さらにコモンレール圧が上昇する過渡的な状態が存在する。このため、始動中のコモンレール圧の過渡特性は、コモンレール式燃料噴射装置の個体差、特に高圧燃料を圧送する高圧ポンプ７の個体差に影響され、エンジンの目標始動時間に対して実際の内燃機関ごと、つまりコモンレール式燃料噴射装置の個体間で始動時間がばらつきを生じて、目標時間を満足しない可能性がある。
【００４６】
一方、始動目標圧力を定常運転時コモンレール圧までコモンレール圧力が上昇するまではインジェクタ開弁指令を禁止する手段もあるが、そもそもエンジンが完爆するまでのスタータの無駄時間が長くなる。車両乗員がスタータへの通電を開始してから完爆までのエンジンをクランキングする始動時間が長くなってしまって、所望の始動性の確保が困難となる。場合によっては、バッテリーの電力消費量が増加し、バッテリー上がりとなって始動できなくなる可能性がある。
【００４７】
（本実施形態の要部およびその詳細説明）
そこで本実施形態では、以下の特徴を具備することで、高圧ポンプ７の個体間のバラツキに関係なく、内燃機関の所定の始動性の確保ができる蓄圧式燃料噴射装置を提供する。
【００４８】
高圧ポンプ７の個体差によるコモンレール圧Ｐｃの過渡特性のばらつき（図６（ｂ）参照）、すなわち高圧ポンプ７の吐出量ばらつきに対して、吐出量補正を行なう始動時高圧ポンプ制御Ｓ６００（図５、図６参照）を追加することで、解決した。
【００４９】
この始動時高圧ポンプ制御Ｓ６００は、高圧ポンプ７の吐出量調整用電磁弁としての流量制御弁１９を駆動する駆動量の補正をＥＣＵ１０によって行なうものである。なお、後述の流量制御弁１９の個体差によっても同一駆動量に対する吐出量のばらつきが生じるため、上記高圧ポンプ７の吐出量補正は、最初の始動時点で適性に行なえる補正ではなく、次回始動へ向けて吐出量の適性化を図る補正である。これにより、始動時毎に始動時高圧ポンプ制御Ｓ６００を継続して行なうことで最適化が図れ、従って所定の始動性の確保ができる。
【００５０】
以下、一実施例の始動時高圧ポンプ制御Ｓ６００を、図５および図６に従って説明する。図５は、図１中のＥＣＵにて実行される始動時高圧ポンプ制御の前処理を示すフローチャートである。図６は、本発明の一実施例を示す始動時高圧ポンプ制御のフローチャートである。
【００５１】
まず、エンジンを始動させる際には、車両乗員がイグニッションスイッチをＯＦＦ位置からＳＴ位置まで回すことにより、バッテリーからの電流でスタータモータが回転し、同時にオーバーランニングクラッチに押されたピニオンギヤがエンジンのクランク軸に直結したフライホイール外周のリングギヤと噛み合ってフライホイールを回転させる。これにより、クランク軸が回転するので、エンジンの気筒内をピストンが上下運動することで吸気管より気筒内に空気が吸入される。一方、高圧ポンプ７もエンジンのクランク軸の回転に伴って燃料タンク６から汲み上げた燃料を加圧することで、コモンレール５内の燃料圧力Ｐｃが上昇する。
【００５２】
このとき、図５に示すように、Ｓ５０１（Ｓはステップを表わす）にで、イグニッションスイッチをＳＴ位置まで回した際に、スタータの可動接点と固定接点とが当接することで発生するスタータＯＮ信号がＯＮ状態となっているか否かを判定する（スタータ通電開始検出手段）。スタータＯＮ信号がＯＦＦ状態であれば、当該処理を終了する。逆に、スタータＯＮ信号がＯＮ状態であれば、Ｓ６００の始動時高圧ポンプ制御に移行する。
【００５３】
なお、スタータ通電開始検出手段によってスタータＯＮ信号がＯＮ状態であると判定される始動時運転状態では、スタータによってエンジンが始動に必要な最低回転速度（例えば４００ｒｐｍ）以上でクランキングされるので、クランク軸の回転に伴って高圧ポンプ７が駆動されて噴射圧力制御用電磁弁１９が通電されることにより、コモンレール５内の燃料圧力（＝レール内燃料圧力）Ｐｃが徐々に上昇する。
【００５４】
次に、始動時高圧ポンプ制御Ｓ６００では、Ｓ６０１からＳ６０７の制御処理を行なうことにより、エンジンが所定回転数（本実施形態ではアイドル回転）に到達する時間が目標始動時間を超える場合、次回始動時の噴射圧力制御用電磁弁１９の所定駆動量を補正する。以下、図６に従って詳細説明する。
【００５５】
図６に示すように、Ｓ６０１では、高圧ポンプ７の噴射圧力制御用電磁弁１９の駆動量Ｄを所定値Ｄ１に設定する。なお、この所定値Ｄ１としては、最初の始動時では初期設定値すなわち工場出荷時の所定値であり、それ以後の始動時には、補正経歴によって、初期設定値（補正経歴なし）、補正により更新された値が用いられる。この所定駆動量Ｄ１に基いて、噴射圧力制御用電磁弁１９は、ＥＣＵ１０によって駆動制御が行なわれ、高圧ポンプ７から吐出される高圧燃料の吐出量の調整がなされる。そして、この吐出量に応じてコモンレール５内の燃料圧力（コモンレール圧）Ｐｃが徐々に上昇する。
【００５６】
なお、説明の簡便のため、所定値Ｄ１として初期設定値が駆動量Ｄに入力されたものとして、以下、Ｓ６０２以降の制御処理の説明をする。
【００５７】
Ｓ６０２では、運転状態検出手段７０としての回転速度センサ７１によって所定回転数（本実施形態では、アイドル回転）Ｎｓに到達する到達時間Ｔｓを検出する（図６中（ａ）参照）とともに、圧力検出手段としての燃料圧センサ８１によってコモンレール５内のコモンレール圧Ｐｃの昇圧特性を検出し、ＥＣＵ１０による単位時間当たりの燃料圧力の上昇量（ΔＰｃ／ΔＴ）を算出する。なお、ここで、Ｓ６０２中に示す（ａ）は、始動時でのいわゆるエンジン吹き上がり特性を示す模式図であって、スタータの始動（例えばスタータＯＮ信号がＯＮ状態になった時点）からエンジン吹き上がり状態を経てアイドル回転Ｎｓに戻るまでの到達時間Ｔｓを表わすグラフである。Ｓ６０２中に示す（ｂ）は、始動時でのコモンレール圧Ｐｃの昇圧特性を示す模式図であって、破線および二点鎖線の特性は、実線の昇圧特性に対して、それぞれ、ΔＰｃ／ΔＴが大きい場合、ΔＰｃ／ΔＴが小さい場合を示す比較例を示す
ここで、コモンレール５に圧送する高圧燃料の吐出量を調整する噴射圧力制御用電磁弁１９の個体差によるバラツキ要因について、以下図３および図４に従って説明する。図３は、図１中の高圧ポンプの流量制御弁を説明する模式図であって、図３（ａ）は流量制御弁の断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ方向からみた吸入ポートを示す拡大図である。図４は、図３の流量制御弁の一実施例の駆動特性を表わすグラフである。
【００５８】
図３（ａ）に示すように、本実施形態の噴射圧力制御用電磁弁１９は、周知の流量制御弁であって、可動子１９ａ、可動子１９ａとともに磁気回路を構成する固定子鉄心１９ａ、および通電により電磁力を発生する電磁コイル１９ｃとを有する電磁駆動部と、弁ボディ１９ｄ、弁ボディ１９ｄ内に摺動自在に収容され、可動子と連動して往復移動可能な弁部材１９ｅ、および弁部材１９ｅを可動子側に向かって付勢する付勢スプリング１９ｆとを有する弁部からなる。なお、この電磁弁１９は、ＯＮ−ＯＦＦ制御により吸入ポート（図３（ｂ）の開口面積Ａを可変にするもの（以下、ＯＮ−ＯＦＦ電磁弁と呼ぶ）でであっても、弁ボディ１９ｄ内を軸方向移動する弁部材１９ｅの軸方向位置によって吸入ポートの開口面積Ａが可変するリニアソレノイドであってもよい。ＯＮ−ＯＦＦ電磁弁では、ＥＣＵによって開閉弁期間を可変とするデューティ制御によりこの開口面積Ａを可変にでき、一方、リニアソレノイドにおいても、デューティ制御により平均駆動電流を変更することで開口面積Ａを可変にできる（図４参照）。
【００５９】
なお、本実勢形態で説明する噴射圧力制御用電磁弁１９は、リニアソレノイドとして以下説明する。
【００６０】
図４の横軸を駆動量Ｄ、縦軸を吸入ポートの開口面積Ａで表わす噴射圧力制御用電磁弁１９の駆動特性のように、噴射圧力制御用電磁弁１９は、駆動量を大きくすると開口面積Ａが減少しつまり吐出量が減少する。一方、駆動量を小さくすると噴射圧力制御用電磁弁１９の開口面積Ａが増加しつまり高圧ポンプ７の吐出量が増加する。
【００６１】
噴射圧力制御用電磁弁１９に係わる吐出量の変動要因としては、電磁駆動部では、電磁力を発生する電磁コイル１９ｃの個体差による吸引力Ｆｃの影響、弁部では、電磁コイル１９に発生する電磁力に応じた吸引力と釣合うことで弁部材の軸方向位置を決定する付勢スプリングのばね定数Ｋの影響、およびそのセット荷重Ｆｓの影響や、吸引力によって駆動される可動子と連動する弁部材の閉弁位置Ｈの影響等の設計公差内での製造上生じる影響因子がある。このため、ＥＣＵ１０から出力される駆動量が同一であったとしても、噴射圧力制御用電磁弁１９の個体差による高圧ポンプ７の吐出量のばらつきが生じる。
【００６２】
これに対して本発明の実施形態では、所定の始動性を確保できないもの、つまり始動に費やす到達時間Ｔｓが目標時間Ｔａを超えるものについて、以下の如く補正を実施する。
【００６３】
Ｓ６０３では、Ｓ６０２で計測する到達時間Ｔｓが目標時間（例えば、２０秒）Ｔａ以下であるか否かを判定する。到達時間Ｔｓが目標時間Ｔａ以内であれば、当該制御処理を終了する。逆に、到達時間Ｔｓが目標時間Ｔａを超えれば、Ｓ６０４に移行し、コモンレール圧Ｐｃの昇圧特性に応じて補正を行なう。なお、後述するＳ６０４およびＳ６０６が昇圧特性を判定する昇圧特性判定手段である。
【００６４】
Ｓ６０４では、Ｓ６０２で算出した昇圧特性ΔＰｃ／ΔＴ（以下、実ΔＰｃ／ΔＴ値と呼ぶ）が、予め実験等に基いて所定の始動性の確保ができることを確認した昇圧特性ΔＰｃ／ΔＴの範囲（以下、許容ΔＰｃ／ΔＴ範囲と呼ぶ）のうち、上限側の所定上限上昇値（以下、上限値と呼ぶ）と比較して大きいか否かを判定する。実ΔＰｃ／ΔＴ値が上限値以上であれば、Ｓ６０５にて駆動量（詳しくは、デューティ制御によるデューティ比）Ｄを増加させ（Ｄ１＝Ｄ１＋ΔＤ）、当該制御処理を終了する。逆に、実ΔＰｃ／ΔＴ値が上限値より小さければ、Ｓ６０６に移行する。
【００６５】
Ｓ６０６では、実ΔＰｃ／ΔＴ値が、上記許容ΔＰｃ／ΔＴ範囲のうち、下限側の所定下限上昇値（以下、下限値と呼ぶ）と比較して小さいか否かを判定する。実ΔＰｃ／ΔＴ値が下限値以下であれば、Ｓ６０７にて駆動量（デューティ比）Ｄを減少させ（Ｄ１＝Ｄ１−ΔＤ）、当該制御処理を終了する。逆に、実ΔＰｃ／ΔＴ値が下限値より大きければ、当該制御処理を終了する。
【００６６】
上記Ｓ６０４およびＳ６０６による昇圧特性（実ΔＰｃ／ΔＴ値）と上、下限値との比較判定によって、実ΔＰｃ／ΔＴ値が上限値以上の場合（例えば、図６Ｓ６０２中（ｂ）の破線特性）には、吐出量を調整する噴射圧力制御用電磁弁１９の駆動量Ｄが増加するように補正（Ｄ１＝Ｄ１＋ΔＤ）することで、次回始動時での吐出量を減少させることでき、一方、実ΔＰｃ／ΔＴ値が下限値以下の場合（例えば、図６Ｓ６０２中の（ｂ）の二点鎖線特性）には、駆動量Ｄが減少するように補正Ｄ１＝Ｄ１−ΔＤ）することで、次回始動時での吐出量を増加させることできる。
【００６７】
これにより、到達時間Ｔｓが目標始動時間Ｔａ以下に達するまですなわち所定の始動性が確保されるまで、毎回の始動時毎に継続して次回始動時への駆動量Ｄ補正、すなわち学習制御を行なうことができる。したがって、高圧ポンプ７の個体間のバラツキに関係なく、内燃機関の所定の始動性の確保ができる。
【００６８】
（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。
【００６９】
第２の実施形態では、図７に示すように、所定の始動性を確保するための補正を行なう規準として、始動から所定の経過時間Ｔ１に達したときの到達回転数（以下、実内燃機関回転数と呼ぶ）Ｎ１が、目標内燃機関回転数Ｎａに到達しているか否かを判断する。図７は、本実施形態に係わる始動時高圧ポンプ制御のフローチャートである。図７に示す始動時高圧ポンプ制御は、第１の実施形態で説明した構成（図１、図２）に適用される蓄圧式燃料噴射装置に係わる制御処理であって、この始動時高圧ポンプ制御の前処理として、第１の実施形態と同様に、スタータ通電開始検出手段による始動時を検出する制御処理（図５のＳ５０１参照）を行なう。
【００７０】
図７に示すように、始動時高圧ポンプ制御７００では、Ｓ６０１、およびＳ７０２からＳ７０６の制御処理を行なう。
【００７１】
Ｓ６０１の制御処理（図６参照）により高圧ポンプ７の噴射圧力制御用電磁弁１９の駆動量Ｄを所定値Ｄ１に設定後、Ｓ７０２では、スタータ通電開始検出手段によって検出した内燃機関の始動開始から、所定の経過時間Ｔ１に達したときの実内燃機関回転数Ｎ１の検出を行なう（図７中（ａ）参照）。さらに、燃料圧センサ８１によって所定の経過時間Ｔ１に達したとき、コモンレール圧Ｐｃの到達燃料圧力（以下、実燃料圧力）Ｐｃ１の検出を行なう。
【００７２】
なお、ここで、スタータ通電開始検出手段は、内燃機関の始動指令を検出する機関始動検出手段を構成する。スタータ通電開始検出手段によって、スタータＯＮ信号がＯＦＦ状態からＯＮ状態へ切替わる時期、つまりスタータの駆動が開始され内燃機関の始動開始時点が検出される。
【００７３】
Ｓ７０３では、Ｓ７０２で検出した実内燃機関回転数Ｎ１が所定の内燃機関回転数（以下、目標内燃機関回転数）Ｎａ（例えば、４００ｒｐｍ）を越えているか否かを判定する。実内燃機関回転数Ｎ１が目標内燃機関回転数Ｎａを越えていれば、当該制御処理を終了する。逆に、実内燃機関回転数Ｎ１が目標内燃機関回転数Ｎａに達していなければ、Ｓ７０４へ移行する。
【００７４】
Ｓ７０４では、所定の始動性を確保するための補正を行なうため、所定の経過時間Ｔ１時点での内燃機関の始動性を示す実データとして、実内燃機関回転数Ｎ１と、実燃料圧力Ｐｃ１をＥＣＵ１０に記憶し、Ｓ７０５に移行する。
【００７５】
Ｓ７０５およびＳ７０６では、実内燃機関回転数Ｎ１と実燃料圧力Ｐｃ１とを用い、予め記憶した補正のためのデータを参照して、駆動量Ｄの初期値Ｄ１を、その内燃機関に搭載された高圧ポンプ７に適した所定の初期値（目標駆動量）Ｄａに補正する（Ｄ＝Ｄ１をＤ＝Ｄａに置き換える）。Ｓ７０５では、実内燃機関回転数Ｎ１、実燃料圧力Ｐｃ１等を用いて、次回始動時に目標内燃機関回転数Ｎａとなるように、目標燃料圧力Ｐｃａを求め、Ｓ７０６では、その目標燃料圧力Ｐｃａから、次回始動時の目標駆動量Ｄａを決定する。
【００７６】
詳しくは、Ｓ７０５では、始動時における燃料圧力Ｐｃと内燃機関回転数Ｎの相関関係から、Ｓ７０５中のグラフに示すように、実内燃機関回転数Ｎ１に対応する目標燃料圧力Ｐｃａを求める。なお、この目標燃料圧力Ｐｃａを算出する方法としては、マップあるいは計算式により導き出す方法であればいずれでもよい。マップとしては、実内燃機関回転数Ｎ１の１次元マップ、実内燃機関回転数Ｎ１と燃料温センサ８１により検出した燃料温の２次元マップ、実内燃機関回転数Ｎ１と実燃料圧力Ｐｃ１と燃料温の３次元マップ等のいずれでもよい。計算式としては、実内燃機関回転数Ｎ１を変数とする関数Ｐｃａ＝ｆ（Ｎ１）、実内燃機関回転数Ｎ１および燃料温ｔを変数とする関数Ｐｃａ＝ｆ（Ｎ１、ｔ）、実内燃機関回転数Ｎ１、実燃料圧力Ｐｃ１および燃料温ｔを変数とする関数Ｐｃａ＝ｆ（Ｎ１、Ｐｃ１、ｔ）等のいずれでもよい。なお、単に実内燃機関回転数Ｎ１から目標燃料圧力Ｐｃａを求める方法に比べて、燃料温の影響を考慮した目標燃料圧力Ｐｃａの算出精度がよく、燃料温とその燃料温で生じた実燃料圧力Ｐｃ１とを考慮した目標燃料圧力Ｐｃａの算出精度はさらによい。燃料温を考慮した目標燃料圧力Ｐｃａの算出を行なうにより、低温始動時においても始動性の確保が可能となる。Ｓ７０６では、始動時における燃料圧力Ｐｃと駆動量（デューティ比）Ｄの相関関係から、Ｓ７０６中のグラフに示すように、目標燃料圧力Ｐｃａに対応する目標駆動量（目標デューティ比）Ｄａを求める。なお、この目標駆動量Ｄａを算出する方法としては、目標燃料圧力Ｐｃａの１次元マップ、目標燃料圧力Ｐｃａと燃料温の２次元マップ、目標燃料圧力Ｐｃａと始動時での固定駆動量Ｄ１と燃料温の３次元マップ等のマップによる算出、あるいは目標燃料圧力Ｐｃａを変数とする関数Ｄａ＝ｆ（Ｐｃａ）、目標燃料圧力Ｐｃａおよび燃料温ｔを変数とする関数Ｄａ＝ｆ（Ｐｃａ、ｔ）、目標燃料圧力Ｐｃａ、固定駆動量Ｄ１および燃料温ｔを変数とする関数Ｄａ＝ｆ（Ｐｃａ、Ｄ１、ｔ）等の計算式であってもよい。
【００７７】
これにより、次回始動時の高圧ポンプ７の吐出量を、高圧ポンプ７が搭載される内燃機関に適した吐出量に補正でき、よって高圧ポンプ７の個体差（詳しくは、噴射圧力制御用流量制御弁１９に係わる吐出量の個体差）による始動性への影響を低減可能である。この結果、所定の始動性の確保が可能である。例えば始動毎に目標駆動量量Ｄａの見直しを行い、始動時駆動量Ｄ１の補正が行なわれることで、所定の始動性の確保ができる。
【００７８】
以上説明した始動時高圧ポンプ制御Ｓ７００において、Ｓ７０２およびＳ７０３の制御処理は、内燃機関の始動を開始後、所定の経過時間Ｔ１に達すると、目標内燃機関Ｎａに到達したか否かを判断する始動性判断手段を構成する。これにより、始動性の判断方法として、始動が完了した状態でなくとも、始動途中の過渡的状態、例えば始動開始直後の比較的低い機関回転数にある内燃機関の運転状態であっても判断が可能である。始動性判断手段は、所定の経過時間Ｔ１での実内燃機関回転数Ｎ１と目標内燃機関Ｎａとを比較判定することで、所定の始動性の確保ができるか否かの判断あるいは所定の始動性が確保できるか否かの予測判断が可能である。
【００７９】
なお、始動性判断手段は、運転状態検出手段７０と機関始動指令検出手段とを備える。これにより、始動性判断手段は、内燃機関の始動開始の検出が容易となり、始動開始後の所定の経過時間Ｔ１を如何ように短くしても、実内燃機関回転数Ｎ１と目標内燃機関Ｎａとを比較判定が確実にできる。したがって、始動性判断手段によって、始動開始直後の過渡状態であっても始動性の確保のための判断が可能である。
【００８０】
Ｓ７０４からＳ７０６の制御処理は、所定の経過時間Ｔ１での実燃料圧力Ｐｃ１および実内燃機関回転数Ｎ１に応じて、次回始動時での吐出量Ｄ１を補正する吐出量補正手段を構成する。この吐出量補正手段によって、高圧ポンプ７の個体差に関係なく、始動性の向上が図れ、所定の始動性が確保できる。
【００８１】
なお、吐出量補正手段による吐出量Ｄ１の補正は、始動性判断手段によって実内燃機関回転数Ｎ１が目標内燃機関回転数Ｎａに達しなかったと判断された場合に、実行される。このため、実内燃機関回転数Ｎ１が目標内燃機関回転数Ｎａに対して高い、低いに係わらず吐出量の補正を行なう場合に比べて、吐出量補正手段つまりＥＣＵ１０の負荷低減が可能である。
【００８２】
なお、目標内燃機関回転数Ｎａは、始動開始から始動が完了するまでの運転状態に発生する回転数範囲であれば、いずれの内燃機関回転数であってもよい。
【００８３】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、図８に示すように、内燃機関の気筒を判別する気筒判別手段と、吐出量Ｄを気筒毎に制御可能なフィードバック制御手段を備える。図８は、実施形態に係わる高圧ポンプ制御のフローチャートである。以下の実施形態においては、第２の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。
【００８４】
気筒判別手段は、クランク角センサ７７および回転速度センサ７１（図２参照）を備える。例えば、高圧ポンプ７の１回転に１回信号がクランク角センサ７７によって発信され、高圧ポンプ７の１回転に複数回信号（例えば、４気筒の場合、その倍数の６０回）が回転速度７１によって発信され、ＥＣＵ１０がそれら信号を受信することで、高圧ポンプ７の特定気筒に対応する特定カム位相（図示せず）を知る周知の手段である。
【００８５】
フィードバック制御手段は、気筒判別手段によって判別された気筒に応じて、吐出量Ｄを制御する周知の手段である。
【００８６】
図８に示すように、Ｓ８０１では、気筒判別手段によって気筒判別ができるか否かを判定する。詳しくは、クランク角センサ７７および回転速度センサ７１のうち少なくとも一方が所定の信号出力（以下、検出可能な閾値と呼ぶ）以上になったか否かを判定する。信号出力が検出可能な閾値以上であれば、気筒判別が可能と判断し、Ｓ８０２へ移行する。逆に、閾値以下であれば、Ｓ７００へ移行する。なお、気筒別が可能か否かの判定の規準としては、上記閾値に限らず、それら信号が検出可能となる下限内燃機関回転数であってもよい。
【００８７】
Ｓ８０２では、気筒判別手段によって検出した内燃機関の気筒とその気筒に対応する特定カム位相との関係から、その気筒に応じた吐出量Ｄを制御する。
【００８８】
一方、Ｓ７００では、第２の実施形態で説明した始動時高圧ポンプ制御を行なう。すなわち、始動時の駆動量Ｄとして、所定駆動量Ｄ１が入力され、この駆動量Ｄ１に応じた高圧ポンプ７の吐出量の調整が行なわれ、始動性判断手段および吐出量補正手段によって次回始動時の目標駆動量Ｄａが求められる。その後、Ｓ８０２に移行する。
【００８９】
言い換えると、始動性判断手段によって目標内燃機関回転数Ｎａに到達したと判断される場合には、吐出量補正手段は実行されず、フィードバック制御手段が気筒に応じた吐出量の制御を実行する。これにより、始動性判断手段によって所定の始動性が確保されたと判断されるまでは、高圧ポンプ７の個体差による影響の補正を次回始動時に行なうための学習制御ができるとともに、目標内燃機関回転数Ｎａに達し所定の始動性が確保されたと判断されると、次回の始動時のためではなく、始動途中において始動性向上のための補正をフィードバック制御によって行なうことが可能である。例えば、目標内燃機関回転数Ｎａの設定値に応じて、その回転数Ｎａ以降の回転数域での始動性向上が効果的に図れる。なお、始動性判断手段によって所定の始動性が確保されたと判断されなかった場合でも、フィードバック制御によって、その回転数Ｎａ以降の回転数域での始動性向上が図れる。
【００９０】
ここで、本実施形態では、目標内燃機関回転数Ｎａが、気筒判別手段によって気筒の判別が可能な下限回転数Ｎｊ（図７のＳ７０２中（ａ）参照）より低く設定されている。これにより、次回始動時に行なうための学習制御と、始動途中において始動性向上のための補正をフィードバック制御とを効果的に実施でき、よって所定の始動性を効率的に確保可能である。なお、目標内燃機関回転数Ｎａがこの下限回転数の近傍であることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の蓄圧式燃料噴射装置を適用するコモンレール式燃料噴射装置のシステム概略構成を表す構成図である。
【図２】図１中の制御系を表わす概略構成図である。
【図３】図１中の高圧ポンプの流量制御弁を説明する模式図であって、図３（ａ）は流量制御弁の断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ方向からみた吸入ポートを示す拡大図である。
【図４】図３の流量制御弁の一実施例の駆動特性を表わすグラフである。
【図５】図１中のＥＣＵにて実行される始動時高圧ポンプ制御の前処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態に係わる始動時高圧ポンプ制御のフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係わる始動時高圧ポンプ制御のフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施形態に係わる高圧ポンプ制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１〜４  インジェクタ（燃料噴射弁）
５  コモンレール
６  燃料タンク
７  高圧ポンプ
１０  ＥＣＵ（制御装置、吐出量制御手段）
１１〜１４  噴射期間制御用電磁弁（噴射期間可変手段）
１９  噴射圧力制御用電磁弁（噴射圧可変手段、流量制御弁）
７０  運転状態検出手段
７１  回転数センサ（運転状態検出手段の一部）
８１  燃料圧センサ（燃料圧力検出手段）
Ａ  開口面積
Ｄ  駆動量
Ｄ１  所定値（所定駆動量）
Ｎｓ  所定内燃機関回転数
Ｎａ  目標内燃機関回転数
Ｎ１  （始動開始時から所定の経過時間Ｔ１に達したときの）実内燃機関回転数（到達内燃機関回転数）
Ｎｊ  （気筒判別手段によって気筒の判別が可能な）下限回転数
Ｐｃ  コモンレール圧（コモンレール５内の燃料圧力）
Ｐｃａ  目標燃料圧力
Ｐ１  （始動開始時から所定の経過時間Ｔ１に達したときの）実燃料圧力（到達燃料圧力）
Ｔｓ  到達時間
Ｔａ  目標始動時間（所定始動時間）
Ｔ１  所定の経過時間
ΔＰｃ／ΔＴ  （昇圧特性としての）単位時間当たりのコモンレール圧Ｐｃの上昇値
Ｓ５０１  始動時高圧ポンプ制御の前処理（スタータ通電開始検出手段による始動時を検出する制御処理）
Ｓ６００（Ｓ６０１〜Ｓ６０７）  第１の実施形態に係わる始動時高圧ポンプ制御処理
Ｓ７００（Ｓ６０１およびＳ７０２〜Ｓ７０６）  第２の実施形態に係わる始動時高圧ポンプ制御処理
Ｓ８００（Ｓ８０１、Ｓ８０２およびＳ７００）  第３の実施形態に係わる高圧ポンプ制御処理
【図１】
0003988541.tif 000002
【図２】
0003988541.tif 000003
【図３】
0003988541.tif 000004
【図４】
0003988541.tif 000005
【図５】
0003988541.tif 000006
【図６】
0003988541.tif 000007
【図７】
0003988541.tif 000008
【図８】
0003988541.tif 000009