(57)【要約】【課題】高圧ポンプの圧送効率の低下が生じても、従来に比して、より安定性、信頼性の高いレール圧制御を提供する。【解決手段】高圧ポンプ７の目標ポンプ吐出量は、プレコントロール量とＰＩＤ制御（２−Ｂ）に基づいて求められたフィードバック制御量の和として求められるようになっており、プレコントロール量は、指示噴射量とエンジン回転数に基づいて定められる燃料基本量（２−Ａ１）、レール圧と燃料温度に基づいて定められるリーク量（２−Ａ２）、及び、ポンプ効率補正量（２−Ａ３）の和として定められ（２−Ａ５）、ポンプ効率補正量は、燃料温度に応じて選択された補正量マップによって、指示レール圧とエンジン回転数に対する値が求められ、高圧ポンプ７の圧送効率低下による吐出量の低下が補償可能となっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続された燃料噴射弁を介してエンジンへ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、少なくとも前記高圧ポンプの上流側に調量弁が設けられ、実レール圧を目標レール圧とすべく前記高圧ポンプの吐出量が目標ポンプ吐出量となるよう少なくとも前記調量弁が駆動制御されて前記コモンレールのレール圧を制御可能に構成され、前記目標ポンプ吐出量が、指示噴射量とエンジン回転数に基づいて算出されたプレコントロール量とＰＩＤ制御に基づいて求められたフィードバック制御量とに基づいて決定されるよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置におけるレール圧制御方法であって、
前記プレコントロール量は、指示噴射量とエンジン回転数に基づいて定められる燃料基本量、レール圧と燃料温度に基づいて定められるリーク量、及び、ポンプ効率補正量の和として定められ、
前記ポンプ効率補正量は、前記高圧ポンプの圧送効率低下による前記高圧ポンプの吐出量の低下分を補償すべく、燃料温度、指示レール圧、及び、エンジン回転数に基づいて求められるものであることを特徴とするレール圧制御方法。
【請求項２】
前記ポンプ効率補正量は、指示レール圧とエンジン回転数を入力パラメータとして、入力された指示レール圧とエンジン回転数に対するポンプ効率補正量が読み出し可能に構成された補正量マップを用いて求められ、
前記補正量マップは、燃料温度に応じて複数設けられ、前記ポンプ移効率補正量を求める際の燃料温度に対応する補正量マップが選択されることを特徴とする請求項１記載のレール圧制御方法。
【請求項３】
燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続された燃料噴射弁を介してエンジンへ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、少なくとも前記高圧ポンプの上流側に調量弁が設けられ、電子制御ユニットにより、実レール圧を目標レール圧とすべく前記高圧ポンプの吐出量が目標ポンプ吐出量となるよう少なくとも前記調量弁が駆動制御されて前記コモンレールのレール圧を制御可能に構成され、前記目標ポンプ吐出量が、指示噴射量とエンジン回転数に基づいて算出されたプレコントロール量とＰＩＤ制御に基づいて求められたフィードバック制御量とに基づいて決定されるよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記プレコントロール量は、指示噴射量とエンジン回転数に基づいて定められる燃料基本量、レール圧と燃料温度に基づいて定められるリーク量、及び、ポンプ効率補正量の和として定められ、
前記電子制御ユニットは、
前記高圧ポンプの圧送効率低下による前記高圧ポンプの吐出量の低下分を補償する前記ポンプ効率補正量を、燃料温度、指示レール圧、及び、エンジン回転数に基づいて算出するよう構成されてなることを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記電子制御ユニットは、
指示レール圧とエンジン回転数を入力パラメータとして、入力された指示レール圧とエンジン回転数に対するポンプ効率補正量が読み出し可能に構成された補正量マップを、燃料温度に応じて複数有し、前記ポンプ効率補正量を求める際の燃料温度に対応する補正量マップを選択し、前記選択された補正量マップを用いて、その際の指示レール圧とエンジン回転数に対するポンプ移効率補正量を求めるよう構成されてなることを特徴とする請求項３記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンレール式燃料噴射制御装置におけるレール圧制御に係り、特に、高圧ポンプの効率低下に起因するレール圧制御の制御性の低下防止、制御性の改善等を図ったものに関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるコモンレール式燃料噴射制御装置は、高圧ポンプによって燃料を加圧して蓄圧器であるコモンレールへ圧送して蓄圧し、その蓄圧された高圧燃料を燃料噴射弁へ供給することにより、燃料噴射弁による内燃機関への高圧燃料の噴射を可能として、燃費やエミッション特性等に優れるものとして良く知られているものである。
【０００３】
かかるコモンレール式燃料噴射制御装置において、レール圧制御の制御性の良否は、燃料噴射弁の噴射量等の様々な要素によって定まることは従来から良く知られている通りであり、その様々は要素を考慮し、安定性、信頼性のあるレール圧制御を如何に実現するかは、コモンレール式燃料噴射制御装置にとって重要な問題であり、レール圧制御について、従来から種々な方策等が提案、実用化されている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００４】
ところで、コモンレール式燃料噴射制御装置において、高圧ポンプは、レールへの燃料の高圧圧送を担う重要な構成要素であり、その吐出量はレール圧制御の制御性に大きな影響を与えるため、正確な吐出量制御が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２７４８４３号公報（第４−９頁、図１−図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、高圧ポンプは、ポンプの回転数が極端に高い領域や低い領域にある場合や、燃料粘度が低下した場合等において、圧送効率が低下し、所望される本来の吐出量が正確に維持できなくなる虞がある。
一方、種々提案、実用化されている従来のレール圧制御の方策は、必ずしも上述のような高圧ポンプの圧送効率の低下を十分考慮したものとは言い難く、高圧ポンプの圧送効率の低下による起因するレール圧制御制御性への影響を極力抑圧、低減し、より制御性の良好なレール圧制御が所望されている。  
【０００７】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、高圧ポンプの圧送効率の低下が生じても、レール圧制御の制御性を損ねることなく、従来に比して、より安定性、信頼性の高いレール圧制御方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るレール圧制御方法は、
燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続された燃料噴射弁を介してエンジンへ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、少なくとも前記高圧ポンプの上流側に調量弁が設けられ、実レール圧を目標レール圧とすべく前記高圧ポンプの吐出量が目標ポンプ吐出量となるよう少なくとも前記調量弁が駆動制御されて前記コモンレールのレール圧を制御可能に構成され、前記目標ポンプ吐出量が、指示噴射量とエンジン回転数に基づいて算出されたプレコントロール量とＰＩＤ制御に基づいて求められたフィードバック制御量とに基づいて決定されるよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置におけるレール圧制御方法であって、
前記プレコントロール量は、指示噴射量とエンジン回転数に基づいて定められる燃料基本量、レール圧と燃料温度に基づいて定められるリーク量、及び、ポンプ効率補正量の和として定められ、
前記ポンプ効率補正量は、前記高圧ポンプの圧送効率低下による前記高圧ポンプの吐出量の低下分を補償すべく、燃料温度、指示レール圧、及び、エンジン回転数に基づいて求められるよう構成されてなるものである。
また、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るコモンレール式燃料噴射制御装置は、
燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続された燃料噴射弁を介してエンジンへ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、少なくとも前記高圧ポンプの上流側に調量弁が設けられ、電子制御ユニットにより、実レール圧を目標レール圧とすべく前記高圧ポンプの吐出量が目標ポンプ吐出量となるよう少なくとも前記調量弁が駆動制御されて前記コモンレールのレール圧を制御可能に構成され、前記目標ポンプ吐出量が、指示噴射量とエンジン回転数に基づいて算出されたプレコントロール量とＰＩＤ制御に基づいて求められたフィードバック制御量とに基づいて決定されるよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記プレコントロール量は、指示噴射量とエンジン回転数に基づいて定められる燃料基本量、レール圧と燃料温度に基づいて定められるリーク量、及び、ポンプ効率補正量の和として定められ、
前記電子制御ユニットは、
前記高圧ポンプの圧送効率低下による前記高圧ポンプの吐出量の低下分を補償する前記ポンプ効率補正量を、燃料温度、指示レール圧、及び、エンジン回転数に基づいて算出するよう構成されてなるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高圧ポンプの圧送効率の変化に起因する吐出量の変化が補償されるようにしたので、従来と異なり、高圧ポンプの圧送効率が低下しても、レール圧制御性を悪化させることなく、従来に比して、より安定性、信頼性の高いレール圧制御が実現されるという効果を奏するものである。
また、高圧ポンプの圧送効率の変化に起因する吐出量の変化に対する補償をオープンループで実行するよう構成したので、レール圧センサの故障などによる退避走行時の、オープンループの制御性が向上するという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態におけるレール圧制御方法が適用されるコモンレール式燃料噴射制御装置の構成例を示す構成図である。
【図２】図１に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置を構成する電子制御ユニットよる本発明の実施の形態におけるレール圧制御処理の実行するために電子制御ユニットにより実現される機能を機能ブロックにより表した機能ブロック図である。
【図３】図１に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置において実行される本発明の実施の形態におけるレール圧制御処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図３を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態におけるコモンレール式燃料噴射制御装置について、図１を参照しつつ説明する。
このコモンレール式燃料噴射制御装置は、高圧燃料の圧送を行う高圧ポンプ装置５０と、この高圧ポンプ装置５０により圧送された高圧燃料を蓄えるコモンレール１と、このコモンレール１から供給された高圧燃料をエンジン３の気筒へ噴射供給する複数の燃料噴射弁２−１〜２−ｎと、燃料噴射制御処理や後述するレール圧制御処理などを実行する電子制御ユニット（図１においては「ＥＣＵ」と表記）４を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
かかる構成自体は、従来から良く知られているこの種の燃料噴射制御装置の基本的な構成と同一のものである。
【００１２】
高圧ポンプ装置５０は、供給ポンプ５と、調量弁６と、高圧ポンプ７とを主たる構成要素として構成されてなる公知・周知の構成を有してなるものである。
かかる構成において、燃料タンク９の燃料は、供給ポンプ５により汲み上げられ、調量弁６を介して高圧ポンプ７へ供給されるようになっている。調量弁６には、電磁式比例制御弁が用いられ、その通電量が電子制御ユニット４に制御されることで、高圧ポンプ７への供給燃料の流量、換言すれば、高圧ポンプ７の吐出量が調整されるものとなっている。
【００１３】
なお、供給ポンプ５の出力側と燃料タンク９との間には、戻し弁８が設けられており、供給ポンプ５の出力側の余剰燃料を燃料タンク９へ戻すことができるようになっている。
また、供給ポンプ５は、高圧ポンプ装置５０の上流側に高圧ポンプ装置５０と別体に設けるようにしても、また、燃料タンク９内に設けるようにしても良いものである。
燃料噴射弁２−１〜２−ｎは、エンジン３の気筒毎に設けられており、それぞれコモンレール１から高圧燃料の供給を受け、電子制御ユニット４による噴射制御によって燃料噴射を行うようになっている。
【００１４】
電子制御ユニット４は、例えば、公知・周知の構成を有してなるマイクロコンピュータ（図示せず）を中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子（図示せず）を有すると共に、燃料噴射弁２−１〜２−ｎを駆動するための駆動回路（図示せず）や、調量弁６への通電を行うための通電回路（図示せず）を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
かかる電子制御ユニット４には、コモンレール１の圧力を検出する圧力センサ１１の検出信号が入力される他、エンジン回転数やアクセル開度、また、外気温度や大気圧などの各種の検出信号が、エンジン３の動作制御や燃料噴射制御、また、後述する本発明の実施の形態におけるレール圧制御等に供するために入力されるようになっている。
【００１５】
次に、本発明の実施の形態におけるレール圧制御処理について、図２及び図３を参照しつつ説明する。
最初に、本発明の実施の形態におけるレール圧制御処理の実行ために電子制御ユニット４が有する機能について、図２に示された機能ブロック図を参照しつつ説明する。
まず、本発明の実施の形態におけるコモンレール式燃焼噴射制御装置は、従来同様に、レール圧制御のための高圧ポンプ７の吐出量が、指示噴射量及びエンジン回転数によって定まるプレコントロール量と、圧力センサ１１により検出された実際のレール圧（実レール圧）と目標レール圧との差に基づいて行われるいわゆるＰＩＤ制御によるフィードバック制御により定まる量（以下、説明の便宜上「フィードバック制御量」と称する）との和となるように制御されるようになっているものであることを前提としている。
【００１６】
かかる前提の下、本発明の実施の形態におけるレール圧制御処理は、概括すれば、高圧ポンプ７の圧送効率が、ポンプ回転数やレール圧、さらに、燃料粘度により変化することに起因して所望する吐出量が確保できなくなることを抑圧、低減して、従来に比して、より安定性、信頼性の高いレール圧制御の実現を図ったものである。
特に、高圧ポンプ７の圧送効率が、ポンプ回転数が極端に低い領域、又は、極端に高い領域で低下したり、また、高いレール圧の領域や燃料粘度の低下により圧送効率が低下することより高圧ポンプ７の吐出量が本来の値を維持できななくことを、抑圧、低減し、かかる場合にあっても、本来の吐出量の確保を可能としたものである。
【００１７】
以下、図２の機能ブロック図を参照しつつ、より具体的に説明する。
まず、電子制御ユニット４におけるレール圧制御に関する機能は、プレコントロール部２−ＡとＰＩＤ制御部２−Ｂの２つに大別されるものとなっており、この内、ＰＩＤ制御部２−Ｂは、従来同様、圧力センサ１１により検出された実際のレール圧と、目標エンジン回転数とアクセル開度を基に算出される目標レール圧との差圧ΔＰに基づいて、プレコントロール量では不足する高圧ポンプ７の吐出量を補償するためのフィードバック制御量が算出されるようになっている。
【００１８】
一方、プレコントロール部２−Ａは、噴射量分算出部２−Ａ１と、リーク量分算出部２−Ａ２と、ポンプ効率補正分算出部２−Ａ３とを有して構成されてなるものとなっている。
噴射量分算出部２−Ａ１は、エンジン回転数と指示噴射量とに基づいて、予め電子制御ユニット４の適宜な記憶領域に記憶されたプレコントロール噴射量マップ（図２においては「プレコントロールＭＡＰ」と表記）により単位時間当たりの噴射量(mm3/st)と、噴射に伴って燃料噴射弁の作動に必要な燃料の量の和が決定されるようになっている。
ここで、”噴射に伴って燃料噴射弁の作動に必要な燃料の量”とは、インジェクタが例えば電磁弁を用いた構成のものである場合には、噴射のためにインジェクタのその電磁弁が開いた際に、インジェクタの上部から抜ける燃料の量を意味し、一般に”動リーク”などと称されるものである。
なお、このようにプレコントロール噴射量マップによって求められる単位時間当たりの噴射量と、噴射に伴って燃料噴射弁の作動に必要な燃料の量の和を、説明の便宜上、「燃料基本量」と称することとする。
【００１９】
ここで、指示噴射量は、電子制御ユニット４において従来同様に実行される燃料噴射制御処理によって、エンジン３の一つのシリンダ（図示せず）において噴射されるべき燃料量として演算算出されるものである。また、エンジン回転数は、実エンジン回転数であり、図示されないセンサによって検出されたクランクシャフト（図示せず）の角速度を基に演算算出されるものとなっている。
また、プレコントロール噴射量マップは、高圧ポンプ７が標準的な吐出特性を有するものである場合における、種々の指示噴射量とエンジン回転数の組み合わせに対する目標ポンプ吐出量を、指示噴射量とエンジン回転数を入力パラメータとして読み出し可能に構成されたデータマップである。
【００２０】
リーク量分算出部２−Ａ２においては、圧力センサ１１により検出された実レール圧と燃料温度とに基づいて、予め電子制御ユニット４の適宜な記憶領域に記憶されたリーク量分算出マップ（図示せず）によりリーク量が決定されるようになっている。
ここで、リーク量は、燃料噴射弁２−１〜２−ｎの摺動部分などの間隙から漏れる燃料の量である。
また、リーク量分算出マップは、高圧ポンプ７が標準的な吐出特性を有するものである場合における、種々のレール圧と燃料温度の組み合わせに対するリーク量を、レール圧と燃料温度を入力パラメータとして読み出し可能に構成されたデータマップである。
【００２１】
ポンプ効率補正分算出部２−Ａ３においては、高圧ポンプ７の圧送効率が、ポンプ回転数が極端に低い領域、又は、極端に高い領域で低下したり、また、高いレール圧の領域や燃料粘度の低下により圧送効率が低下することより高圧ポンプ７の吐出量が本来の値に対して不足する分を補正するための補正量（ポンプ効率補正量）が算出されるようになっている。
【００２２】
本発明の実施の形態におけるポンプ効率補正分算出部２−Ａ３において、圧送効率低下による吐出量の低下を補償するため補正量は、種々の指示レール圧とエンジン回転数の組み合わせに対する圧送効率低下による吐出量の低下を補償するため補正量が、指示レール圧とエンジン回転数を入力パラメータとして読み出し可能に構成された補正量マップに基づいて決定されるようになっている。
【００２３】
この補正量マップは、ポンプ効率が燃料温度の低下の影響を受けることを考慮して、燃料温度毎に設けられており、実際に検出された燃料温度によって補正量マップが選択され、その選択された補正量マップを用いて上述のように、算出時の指示レール圧とエンジン回転数に対する補正量が決定されるようになってる。
なお、補正量マップの数や、補正量マップにおける指定レール圧とエンジン回転数の組み合わせ数は、コモンレール式燃料噴射制御装置の具体的な仕様等を考慮して試験結果やシミュレーション結果等に基づいて定めるのが好適である。
また、該当する補正量マップが無い場合には、求めようとする指示レール圧とエンジン回転数に対する補正量をいわゆる補間法を用いて算出するようにするのが好適である。
【００２４】
ポンプ効率補正分算出部２−Ａ３において求められた補正量は、先のリーク量分算出部２−Ａ２において算出されたリーク量と加算され（図２の符号２−Ａ４参照）、その加算結果は、噴射量分算出部２−Ａ１において算出された燃料基本量に加算されて（図２の符号２−Ａ５参照）、プレコントロール量とされ、さらに、ＰＩＤ制御部２−Ｂにおいて算出されたフィードバック制御量と加算されて高圧ポンプ７の吐出量が決定されるようになっている（図２の符号２−Ａ６参照）。
【００２５】
次に、電子制御ユニット４により実行される本発明の実施の形態におけるレール圧制御処理について、図３に示されたサブルーチンフローチャートを参照しつつ説明する。
電子制御ユニット４による処理が開始されると、最初に、燃料基本量の算出が行われる（図３のステップＳ１０２参照）。
ここで、燃料基本量は、先に図２で説明したように、エンジン回転数と指示噴射量の組み合わせに対して、プレコントロール噴射量マップによって求められる単位時間当たりの噴射量である。
なお、指示噴射量は、電子制御ユニット４において、従来同様、別個に実行される燃料噴射制御処理において算出されるようになっているものであるので、ステップＳ１０２においては、改めて演算算出する必要は無く、別途実行されるレール圧制御処理において算出された値を流用すれば良いものである。
【００２６】
次いで、リーク量の算出が行われる（図３のステップＳ１０４参照）。
リーク量は、先に図２で説明したように、リーク量分算出マップを用いて求められる燃料噴射弁２−１〜２−ｎの摺動部分などの間隙から漏れる燃料の量であり、実レール圧と燃料温度の組み合わせに対して求められるものである。
【００２７】
次いで、補正量マップの選択が行われる（図３のステップＳ１０６参照）。
すなわち、この時点における燃料温度をパラメータとして、先に説明したように、電子制御ユニット４の適宜な記憶領域に予め記憶されている複数の補正量マップ（図２のポンプ効率補正分算出部２−Ａ３参照）から、燃料温度に対応する補正量マップが選択される。
ここで、補正量マップは、先に図２において説明したように、種々の指示レール圧とエンジン回転数の組み合わせに対する圧送効率低下による吐出量の低下を補償するため補正量が、指示レール圧とエンジン回転数を入力パラメータとして読み出し可能に構成されたものである。
【００２８】
次いで、ステップＳ１０６において選択された補正量マップを用いて、この時点の指示レール圧とエンジン回転数に対する補正量が求められる（図３のステップＳ１０８参照）。
なお、指示レール圧は、電子制御ユニット４において、従来同様、別個に実行されるレール圧制御処理において算出されるようになっているものであるので、ステップＳ１０８においては、改めて演算算出する必要は無く、別途実行されるレール圧制御処理において算出された値を流用すれば良いものである。
【００２９】
次いで、プレコントロール量の算出が行われる（図３のステップＳ１１０参照）。
すなわち、プレコントロール量は、ステップＳ１０２で算出された燃料基本量に、ステップＳ１０４で算出されたリーク量、及び、ステップＳ１０８で求められた補正量が加算されて求められる。
【００３０】
次いで、目標ポンプ吐出量の算出が行われる（図３のステップＳ１１２参照）。
すなわち、目標ポンプ吐出量は、ステップＳ１１０において求められたプレコントロール量に、ＰＩＤ制御によるフィードバック制御量（図２参照）が加算されて求められるものとなっている。
ステップＳ１１２の処理実行後は、図示されないメインルーチンへ戻り、高圧ポンプ７の吐出量がステップＳ１１２で求められた目標ポンプ吐出量となるように従来同様に動作制御が行われることとなる。
このように、本発明の実施の形態においては、従来と異なり、目標ポンプ吐出量の算出に、高圧ポンプ７の圧送効率低下を考慮した補正量が加味されているため、従来に比して、高圧ポンプ７の動作状態に応じたより適切な目標ポンプ吐出量が設定され、レール圧制御の制御性の向上が図られるものとなっている。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
高圧ポンプの圧送効率の低下が生じても、レール圧制御の制御性低下の抑圧、低減が所望されるコモンレール式燃料噴射制御装置に適用できる。
【符号の説明】
【００３２】
１…コモンレール
２−１〜２−ｎ…燃料噴射弁
３…エンジン
４…電子制御ユニット
６…調量弁
７…高圧ポンプ
１１…圧力センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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