(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の回転に同期してフィードポンプから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、
ソレノイドへの通電電流量に応じて変位する弁体を備え、該弁体の位置に応じて開口面積が変化する電磁弁からなり、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て、前記開口面積の変化によって前記燃料噴射ポンプに吸入される燃料量を調量する調量弁と、
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、前記調量弁のソレノイドへの通電電流量をデューティ制御することにより、前記弁体を所望位置に変位させて前記調量弁の開口面積を制御し、
前記燃料噴射ポンプへの吸入燃料量を制御する制御手段と、
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、前記ソレノイドへの通電電流量をデューティ制御する燃料噴射装置において、
前記調量弁の前記弁体は、前記デューティ制御による前記調量弁への電流の振幅に伴い変動する弁体であり、
前記制御手段が前記デューティ制御によって前記燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態を大きく変化させる制御の過渡時を判定し、過渡時判定後は、所定時間、前記制御手段による前記デューティ制御の制御周波数を定常時よりも低い周波数に変更する制御周波数変更手段を設け、
前記制御周波数変更手段は、前記目標燃料噴射量，目標燃料圧力，及び内燃機関の回転速度の少なくとも一つの変化量が予め設定された過渡判定値を越えたときに、前記制御の過渡時を判定して、前記制御周波数を定常時よりも低い周波数に変更することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記制御周波数変更手段は、前記制御の過渡時を判定してから、前記制御手段の制御動作によって前記燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態が目標状態に達するのに要する時間よりも短い所定時間だけ、前記制御周波数を定常時よりも低い周波数に変更することを特徴とする請求項１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吸入燃料量を調量している。
【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吸入燃料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吸入燃料量の変化幅が大きくなり、燃料噴射ポンプへの吸入燃料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】
そこで、本願出願人は、燃料噴射ポンプへの吸入燃料量（延いては燃料噴射ポンプからの燃料の吐出量）を高精度に制御するために、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を提案した（特願平１０−１０４７１４号）。
【０００５】
つまり、この提案の装置では、調量弁として、ソレノイドへの通電電流量に応じて開口面積が変化する電磁弁を使用し、調量弁のソレノイドへの通電電流量を制御することにより、調量弁の開口面積、延いては、燃料噴射ポンプへの吸入燃料量を、内燃機関の運転状態に応じて緻密に制御できるようにしている。
【０００６】
そして、このようにソレノイドへの通電電流量を制御する際には、通常、一制御周期当たりのソレノイドへの通電時間割合（デューティ比）を設定し、その設定したデューティ比に基づき、予め設定された制御周期毎に、所定時間、ソレノイドへの通電を行う、デューティ制御（換言すればＰＷＭ制御）が利用される。
【０００７】
ところで、こうしたデューティ制御によって調量弁の開口面積を制御するに当たっては、デューティ制御の制御周波数を低く設定し過ぎると（換言すれば制御周期を長くし過ぎると）、下記▲１▼，▲２▼の問題が生じ、逆に、制御周波数を高く設定し過ぎると（換言すれば制御周期を短くし過ぎると）、下記▲３▼，▲４▼の問題が発生する。
【０００８】
▲１▼  デューティ制御の制御周波数を低周波数に設定した低周波数制御の場合（図６（ａ）参照）には、制御周波数を高周波数に設定した高周波数制御（図６（ｂ）参照）の場合に比べて、ソレノイドへの通電電流（ソレノイド電流）の振幅が大きくなる。このため、図６（ｃ），（ｄ）から明らかなように、低周波数制御の場合には、高周波数制御の場合に比べて、調量弁においてソレノイド電流に応じて変位する弁体の動きが不安定となり、延いては、燃料噴射ポンプからの燃料の吐出量がばらつくことになる。従って、デューティ制御の制御周波数を低く設定し過ぎると、燃料噴射ポンプからの燃料の吐出量を安定させることができなくなる。
【０００９】
▲２▼  上記デューティ制御は、一制御周期当たりのソレノイドへの通電時間（デューティ比）を制御することにより、ソレノイドに流れる電流の平均値（平均電流）を制御し、調量弁の弁体の位置を制御するものであるが、制御装置側での演算によってデューティ比（Ｄｕｔｙ）が変化してから、そのデューティ比が実際に制御に反映されるのは、デューティ制御の一制御周期が完了して、次の制御周期に移行してからである。つまり、制御装置側での演算によってデューティ比が変化してから、そのデューティ比がソレノイド電流に反映されるまでには応答遅れがある。そして、図７（ａ）に示すように、低周波数制御の場合には、図７（ｂ）に示す高周波数制御の場合に比べて、一制御周期の時間が長くなるので、応答遅れ時間も長くなり易い。このため、デューティ制御の制御周波数を低く設定し過ぎると、制御の応答性が低下し、燃料噴射ポンプからの燃料の吐出量を内燃機関の運転状態に応じて速やかに制御することができなくなる。
【００１０】
▲３▼  一方、デューティ制御では、一制御周期当たりのソレノイドへの通電時間（デューティ比）を制御することにより、ソレノイド電流を制御するが、こうしたデューティ制御のための駆動信号（駆動パルス）を、マイクロコンピュータ等のデジタル回路からなる制御装置から出力するよう構成した場合には、駆動パルスの最小変化量が、制御装置のパルス出力分解能に依存することになる。そして、この場合には、デューティ制御の制御周波数を高くすればするほど（換言すれば制御周期を短くすればするほど）、制御可能なデューティ比の分解能が荒くなり、制御精度が低下する。
【００１１】
つまり、例えば、制御装置のパルス出力分解能が１ｍsec.である場合、デューティ制御の制御周期を１０ｍsec.に設定すると、ソレノイド電流を１０％の分解能でデューティ制御できることになるが、同じ制御装置を使って、５ｍsec.の制御周期でソレノイド電流をデューティ制御するようにすると、デューティ制御の分解能は２０％となり、ソレノイド電流の制御精度が低下する。
【００１２】
従って、制御装置として、一般的な燃料噴射装置で用いられているマイクロコンピュータを使用する場合には、デューティ制御の制御周波数を高く設定し過ぎると、ソレノイド電流（延いては燃料噴射ポンプからの燃料の吐出量）の制御精度が低下する。
【００１３】
▲４▼  また、調量弁のソレノイド電流をデューティ制御する場合、制御周波数を高くすると、図８（ｂ）に示すように、調量弁開弁時のデューティ比（Ｄｕｔｙ）変化に対する弁開度（リフト量）の増加特性と、調量弁閉弁時のデューティ比（Ｄｕｔｙ）変化に対する弁開度（リフト量）の低下特性とが異なる、所謂ヒステリシス現象が発生し、デューティ比が同じであっても、調量弁の開弁時と閉弁時とで、その開口面積（延いては燃料噴射ポンプの燃料の吐出量）を一義的に制御することができなくなる。
【００１４】
このため、制御周波数一定のデューティ制御によって調量弁のソレノイド電流（延いては調量弁の開口面積）を高精度に制御するには、図８（ａ）に示すように、弁体の開・閉弁特性にヒステリシスが発生しない程度の低周波数制御にて、ソレノイド電流をデューティ制御する必要がある。
【００１５】
従って、調量弁の開口面積を制御するためにソレノイド電流をデューティ制御するに当たっては、デューティ制御の制御周波数を、上記各問題▲１▼〜▲４▼が発生しないように設定する必要があり、実際に、デューティ制御によって調量弁のソレノイドへの通電電流量を制御する際には、制御対象となる燃料噴射装置の動作特性に適合した最適値となるように、デューティ制御の制御周波数を設定することになる。
【００１６】
しかしながら、デューティ制御の制御周波数を、制御対象となる燃料噴射装置の全運転条件下で最適値に適合させることは困難であり、設計者が制御周波数を設定する際に、定常時の制御性（換言すれば制御の安定性）を重視するか、過渡時の制御性（換言すれば制御の応答性）を重視するかで、制御特性が異なることになる。つまり、制御の安定性を重視して制御周波数を設定した場合には、制御の応答性が悪くなり、逆に、制御の応答性を重視して制御周波数を設定した場合には、制御の安定性が悪くなるという問題が発生する。
【００１７】
尚、上記▲４▼のヒステリシス現象に伴う制御精度の低下を防止するための技術として、特開昭５７−１５７８７８号公報，特開昭６２−１６５０８３号公報等には、ソレノイド電流をデューティ制御する際に、駆動パルスのデューティ比に応じて制御周波数を変化させる（具体的には、デューティ比が小さい場合や大きい場合には、制御周波数を低くする）ことにより、一制御周期当たりのソレノイドへの通電時間或いは通電停止時間を確保し、上述したヒステリシス現象の発生を防止することが開示されているが、こうした制御周波数の可変制御では、制御が定常状態であっても過渡状態であっても制御周波数がデューティ比に応じて一義的に設定されるので、制御の応答性と安定性とを共に確保することはできない。
【００１８】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、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おいて、定常時の制御性（制御の安定性）及び過渡時の制御性（制御の応答性）を共に確保し、燃料噴射ポンプからの燃料の吐出状態を常に最適に制御できるようにすることを目的とする。
【００１９】
【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、燃料噴射ポンプへの吸入燃料量を調量する調量弁として、ソレノイドへの通電電流量に応じて変位する弁体を備え、この弁体の位置に応じて開口面積が変化する電磁弁が使用される。そして、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、この調量弁のソレノイドへの通電電流量をデューティ制御する。
つまり、制御手段は、調量弁のソレノイドへの通電電流量をデューティ制御することにより、弁体を所望位置に変位させて調量弁の開口面積を制御し、この開口面積によって、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、燃料噴射ポンプへの吸入燃料量を制御する。
そして、制御手段がデューティ制御によって燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態を大きく変化させる、制御の過渡時には、制御周波数変更手段が、その旨を判定して、その後、所定時間、制御手段によるデューティ制御の制御周波数を定常時よりも低い周波数に変更する。
【００２０】
つまり、本発明では、デューティ制御の制御周波数を低く設定した場合（換言すれば制御周期を長くした場合）には、ソレノイド電流の振幅が大きくなって、電磁弁における弁体の動きは不安定になるものの、ソレノイドへの通電時間及び非通電時間が共に長くなるので、弁体の動きそのものは速くなる、といった点に着目し、制御の過渡時には、一時的にデューティ制御の制御周波数を低くすることにより、過渡時の応答性を確保するようにしているのである。
【００２１】
このため、本発明によれば、定常時の制御周波数を制御の安定性を重視して設定しておけば、定常時の制御の安定性と過渡時の制御の応答性とを共に満足できることになり、燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態を常時最適に制御することができるようになる。
【００２２】
尚、本発明では、制御の過渡時を判定した際に、その後所定時間だけ、制御周波数を定常時よりも低い周波数に変更するようにしていることから、過渡時に制御周波数を低周波数に切り換えることによって、上記▲２▼で説明したように応答性が低下する、といったことはない。
なお、本発明（請求項１）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する。
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１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、調量弁のソレノイドへの通電電流量をデューティ制御するように構成する。
また次に、制御周波数変更手段において、制御周波数を定常時よりも低い周波数に変更するには、制御手段によるデューティ制御の過渡時を判定する必要がある。そして、この過渡判定には、例えば、制御手段においてソレノイドへの通電電流量を制御するのに設定されたデューティ比（又はデューティ比に対応した通電時間等のパラメータ）の変化量を用い、その変化量が所定値以上であるとき、制御の過渡時を判定するようにしてもよい。
しかし、制御の過渡時を、ソレノイド電流を実際にデューティ制御するためのデューティ比（又はデューティ比に対応したパラメータ）の変化量から判定するようにしていると、制御周波数を低周波数に変更してから、その変更後の制御周波数でデューティ制御が実行されるまでに、応答遅れが生じることになる。
このため、制御周波数変更手段において、制御の過渡時を判定する際には、制御手段にて設定されたデューティ比（又はデューティ比に対応したパラメータ）を用いるのではなく、このデューティ比を決定するのに使用される制御目標を用いるようにするとよい。つまり、制御目標の変化から、制御の過渡時を判定して、制御周波数を低周波数に変更するようにすれば、制御目標が過渡的に変化した直後から、制御目標の変化に対応したデューティ比で、低周波数のデューティ制御を開始することができるようになり、過渡時の応答性を確保することができる。
そして、実際に制御目標の変化から制御の過渡時を判定するには、制御周波数変更手段を、目標燃料噴射量，目標燃料圧力，及び内燃機関の回転速度の少なくとも一つの変化量が予め設定された過渡判定値を越えたときに、制御の過渡時を判定して、制御周波数を定常時よりも低い周波数に変更するように構成する。
【００２３】
ここで、制御周波数を低周波数に変更する期間としては、制御の過渡時を判定してから、制御手段の制御動作によって燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態が目標状態に達するまでの時間内であればよいが、この期間を長く設定し過ぎると、燃料吐出状態が目標状態に達してから、燃料吐出状態が目標状態から大きくオーバシュート或いはアンダシュートしてしまい、燃料吐出状態が目標状態に収束するのに時間がかかるといったことも考えられる。
【００２４】
このため、こうした問題を解決して制御の安定性を確保するには、請求項２に記載のように、制御周波数変更手段を、制御の過渡時を判定してから、制御手段の制御動作によって燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態が目標状態に達するのに要する時間よりも短い所定時間だけ、制御周波数を定常時よりも低い周波数に変更するように構成するとよい。
【００２５】
つまり、このように制御周波数を低周波数に変更する期間を、制御の過渡時を判定してから、燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態が目標状態に達するのに要する時間よりも短い時間に設定しておけば、燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態が目標状態に達する手前で、制御周波数が定常時の高周波数に戻されることになるので、燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態が目標状態に達する時点では、弁体の挙動が安定し、燃料噴射ポンプからの燃料吐出状態が速やかに目標状態に収束することになる。
【００３２】
尚、本発明（請求項１〜請求項２）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。
【００３３】
【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、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、これらを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）６とを備える。
【００３４】
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等にて検出されたディーゼル機関２の運転状態を表す各種パラメータ（回転速度ＮＥ，アクセル開度ＡCC等）を取り込み、ディーゼル機関２の燃焼状態をこの検出された運転状態に応じた最適状態に制御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に設けられた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。
【００３５】
そして、燃料供給装置５は、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。
【００３６】
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コモンレール圧ＰFIN 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。
【００３７】
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。
【００３８】
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（吸入燃料量）を調量する調量弁４０とから構成される。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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側に移動したときに、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とは反対側に移動したときに、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。
【００４３】
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。
【００４４】
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側に移動して各シリンダ２４ａ〜２４ｃ内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（吸入燃料量）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。
【００４５】
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。
【００４６】
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とから構成されている。そして、通電によりソレノイド４６が発生する電磁力によって、弁体４４がシリンダ４２の排出孔４２ｂとは反対側の最後端位置に移動した状態では、排出孔４２ｂ側の摺動部４４ａ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。
【００４７】
また、連結部４４ｃと、排出孔４２ｂ側の摺動部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、吸入孔４２ａを閉塞する最後端位置よりも排出孔４２ｂ側に位置する際には、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。
【００４８】
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に吸入される吸入燃料量を調量することができる。
【００４９】
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。
【００５０】
この結果、本実施例の調量弁４０においては、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、弁体４４の摺動部４４ａがシリンダ４２の排出孔４２ｂ側内壁面に当接されて、吸入孔４２ａの開口面積が最大となり、ロータリポンプ２０への吸入燃料量を最大にすることができる。また、ソレノイド４６への通電時には、ソレノイド４６が発生する電磁力によって、弁体４４がソレノイド４６側に移動するので、吸入孔４２ａがソレノイド４６への通電電流量に応じて徐々に閉じられることになる。従って、ソレノイド４６への通電電流量を多くすればするほど、ロータリポンプ２０への吸入燃料量を少なくすることができる。
【００５１】
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。
尚、この処理は、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が目標コモンレール圧ＰFIN となるように、調量弁４０の開口面積（具体的には調量弁４０のソレノイド４６に流す電流）をフィードバック制御するための処理であり、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。
【００５２】
そして、この処理においては、最終的には、図示しないソレノイド４６への駆動パルス出力処理にて、ソレノイド４６への通電経路に設けられたスイッチング素子をオン・オフさせてソレノイド電流をデューティ制御するのに必要な制御量である、ソレノイド４６の駆動周期（換言すれば、ソレノイド電流をデューティ制御するための制御周期）ＦＲＥと、その一周期当たりのソレノイド４６への通電時間（最終通電時間）ＩDUTYF とを、夫々算出する。
【００５３】
図３に示すように、コモンレール圧制御処理が開始されると、まずＳ１１０〜Ｓ１３０（Ｓはステップを表す）の判定処理にて、コモンレール圧制御の過渡時を判定する過渡判定処理を実行する。
即ち、まずＳ１１０にて、制御目標である目標コモンレール圧ＰFIN の今回の値ＰFIN(i)と前回の値ＰFIN(i-1)との偏差の絶対値（換言すれば目標コモンレール圧ＰFIN の変化量）が、予め設定された過渡判定値「KPRAPID」 以上であるか否かを判定する。
【００５４】
またＳ１１０にて、コモンレール圧ＰFIN の変化量が過渡判定値「KPRAPID」 未満であると判定された場合には、Ｓ１２０にて、インジェクタ３からの目標噴射量ＱFIN の今回の値ＱFIN(i)と前回の値ＱFIN(i-1)との偏差の絶対値（換言すれば目標噴射量ＱFIN の変化量）が、予め設定された過渡判定値「KQRAPID」 以上であるか否かを判定する。
【００５５】
また更にＳ１２０にて、目標噴射量ＱFIN の変化量が過渡判定値「QPRAPID」 未満であると判定された場合には、Ｓ１３０にて、ディーゼル機関２の回転速度ＮＥの今回の値ＮＥ(i) と前回の値ＮＥ(i-1) との偏差の絶対値（換言すれば回転速度ＮＥの変化量）が、予め設定された過渡判定値「NEPRAPID」以上であるか否かを判定する。
【００５６】
そして、Ｓ１３０にて、回転速度ＮＥの変化量が過渡判定値「NEPRAPID」未満であると判定された場合には、現在、制御の過渡時ではないと判断して、続くＳ１５０に移行し、逆に、Ｓ１１０〜Ｓ１３０のいずれかで、目標コモンレール圧ＰFIN ，目標噴射量ＱFIN ，或いは回転速度ＮＥの変化量が、過渡判定値以上であると判定された場合には、現在、制御の過渡時であると判断して、Ｓ１４０に移行する。
【００５７】
尚、Ｓ１１０及びＳ１２０にて制御の過渡判定に用いられる目標噴射量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る。
【００５８】
そして、これら目標噴射量ＱFIN 及び目標コモンレール圧ＰFIN と、Ｓ１３０にて制御の過渡判定に用いられる回転速度ＮＥは、後述するように、本実施例のコモンレール圧制御処理において、ソレノイド４６をデューティ制御するための制御量（駆動周期ＦＲＥ及び最終通電時間ＩDUTYF ）を設定するのに使用されるパラメータである。
【００５９】
つまり、上記Ｓ１１０〜Ｓ１３０の過渡判定処理では、デューティ制御のための制御量（駆動周期ＦＲＥ及び最終通電時間ＩDUTYF ）の変化量から制御の過渡時を判定するのではなく、その制御量を設定するのに使用されるパラメータの変化量から、制御の過渡時を判定することにより、過渡判定を応答遅れなく速やかに行うことができるようにしているのである。
【００６０】
次に、Ｓ１１０〜１３０の過渡判定処理にて制御の過渡時が判定された際に実行されるＳ１４０では、ソレノイド電流をデューティ制御する際の制御周波数を定常時よりも低い低周波数に変更する旨を表す制御切換フラグＸRAPID をセットすると共に、デューティ制御の制御周期を定常時よりも長くする（換言すればデューティ制御の制御周波数を定常時よりも低くする）ための周期補正係数ＧFRE として、予め設定された値「KGFRE」 （本実施例では１より小さい値；例えば、０．５）をセットし、更に、制御周波数を定常時よりも低い低周波数に変更する期間を表す制御切換時間ＴFRE として、予め設定された時間「KTFRE」 （例えば、７５ｍsec.）をセットし、その後、Ｓ１５０に移行する。
【００６１】
尚、制御切換時間ＴFRE としてセットされる時間「KTFRE」 には、制御の過渡判定後、当該コモンレール圧制御処理を実行することにより、実コモンレール圧Ｐｃが目標コモンレール圧ＰFIN に達するのに要する時間よりも短い時間が、予め設定されている。
【００６２】
次に、Ｓ１５０では、現在、制御切換フラグＸRAPID がセットされているか否かを判断する。そして、制御切換フラグＸRAPID がセットされている場合には、続くＳ１６０に移行して、Ｓ１４０にて制御切換フラグＸRAPID がセットされてから、制御切換時間ＴFRE が経過したか否かを判断し、制御切換時間ＴFRE が経過していないと判断すると、Ｓ１８０に移行する。
【００６３】
一方、Ｓ１５０にて、制御切換フラグＸRAPID がセットされていないと判断されるか、或いは、Ｓ１６０にて、制御切換フラグＸRAPID がセットされてから制御切換時間ＴFRE が経過したと判断された場合には、Ｓ１７０に移行して、デューティ制御の制御周期を定常時の値に戻すために、周期補正係数ＧFRE に値「１」をセットすると共に、制御切換フラグＸRAPID をリセットし、その後、Ｓ１８０に移行する。
【００６４】
そして、Ｓ１８０では、上述した目標噴射量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）に示す如き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。この基本電流量算出用マップは、目標噴射量ＱFIN が小さい程、また、目標コモンレール圧ＰFIN が小さい程、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 ）が少ない程、或いは、目標コモンレール圧ＰFIN が小さい程、コモンレール４に供給すべき燃料量が少なくなり、調量弁４０の開口面積を小さくする必要があるためである。
【００６５】
次に続くＳ１９０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、ロータリポンプ２０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、ロータリポンプ２０への供給燃料量が少なくなるため、ソレノイド４６への通電電流量を小さくして開口面積を大きくする必要がある）ことから、Ｓ１８０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る。
【００６６】
そして、本実施例では、図４（ｂ）に示すように、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が高い程小さくなるように負の値が設定され、回転速度ＮＥが基準回転速度ＮＥ０よりも低い領域では、回転速度ＮＥが低い程大きくなるように正の値が設定される。
【００６７】
次に、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Ｓ２００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Ｓ２１０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パルス幅である、予め設定された一制御周期当たりのソレノイド４６への通電時間ＩDUTYF に変換する。
【００６８】
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、Ｓ２１０では、このデューティ制御のための一制御周期当たりの通電時間ＩDUTYを算出するのである。尚、この通電時間ＩDUTYの算出には、図４（ｃ）に示す如き通電時間算出用マップが使用され、通電時間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、通電時間ＩDUTYは、目標電流量ＩFIN が大きく、バッテリ電圧ＶＢが小さい程、大きくなるように設定される。
【００６９】
このように、Ｓ２１０にて、予め設定された一制御周期当たりにスイッチング素子をオンしてソレノイド４６への通電を行う通電時間ＩDUTYが設定されると、今度は、続くＳ２２０に移行して、目標コモンレール圧ＰFIN と実コモンレール圧Ｐｃとの油圧偏差△Ｐに基づき、この油圧偏差△Ｐを零にするための通電時間補正量ＩFBK を算出する。
【００７０】
尚、この通電時間補正量ＩFBK は、Ｓ２１０にて算出された通電時間ＩDUTYに対するフィードバック補正量であり、Ｓ２２０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、この加算値にて通電時間補正量ＩFBK を更新する、といった手順で、通電時間補正量ＩFBK を算出する。
【００７１】
そして、最後に、続くＳ２３０では、Ｓ１４０又はＳ１７０にて設定された最新の周期補正係数ＧFRE を用いて、ソレノイド電流をデューティ制御するためのソレノイドの駆動周期ＦＲＥ、及び、その駆動周期ＦＲＥに同期して実際にスイッチング素子をオンしてソレノイド４６への通電を行うための最終通電時間ＩDUTYF を算出する。
【００７２】
つまり、Ｓ２３０では、制御の安定性を重視して設定された制御周波数（例えば２００Ｈｚ）でソレノイド電流をデューティ制御するための駆動周期の基準値「KFRE 」を、Ｓ１４０又はＳ１７０にて設定された周期補正係数ＧFRE （０．５又は１）にて除算することにより、ソレノイド４６の駆動周期ＦＲＥ（＝KFRE／ＧFRE ）を算出し、更に、Ｓ２１０，Ｓ２２０にて算出された、駆動周期の基準値「KFRE 」に対応したソレノイド４６の一制御周期（＝KFRE ）当たりの通電時間ＩDUTY及びその補正量ＩDFBKの和を、Ｓ１４０又はＳ１７０にて設定された周期補正係数ＧFRE （０．５又は１）にて除算することにより、ソレノイド４６の実際の駆動周期当たりの通電時間である最終通電時間ＩDUTYF （＝（ＩDUTY＋ＩDFBK）／ＧFRE）を算出するのである。
【００７３】
この結果、Ｓ１１０〜Ｓ１３０の過渡判定処理にて、制御の過渡時が判定されてから、制御切換時間ＴFRE が経過するまでの間は、ソレノイド４６の駆動周期ＦＲＥ及びその一周期当たりの最終通電時間ＩDUTYF が、定常時の駆動周期である駆動周期基準値KFRE 及び最終通電時間「ＩDUTY＋ＩDFBK」よりも長く（本実施例では２倍）なり、制御周波数が定常時よりも低い低周波数（例えば、１００Ｈｚ）に変更されることになる。
【００７４】
尚、Ｓ２３０にて算出されたソレノイド４６の駆動周期ＦＲＥ及び最終通電時間ＩDUTYは、前述したように、ソレノイド４６への駆動パルス出力処理にて、ソレノイド４６への通電経路に設けられたスイッチング素子をオン・オフさせて、ソレノイド電流をデューティ制御するのに使用される。
また、本実施例においては、上記のように、制御量算出処理，コモンレール圧制御処理，及び駆動パルス出力処理を実行するＥＣＵ６が、本発明の制御手段として機能し、ＥＣＵ６にて実行される処理の内、上記コモンレール圧制御処理におけるＳ１１０〜Ｓ１３０の過渡判定処理、並びに、制御の過渡時を判定した際に、一定時間（制御切換時間ＴFRE ）だけ、ソレノイド４６の駆動周期ＦＲＥ及び最終通電時間ＩDUTYFを定常時よりも長い時間に変更するためになされる、Ｓ１４０〜Ｓ１７０及びＳ２３０の処理によって、本発明の制御周波数変更手段としての機能が実現される。
【００７５】
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、実コモンレールＰｃを目標コモンレール圧ＰFIN に制御するために、調量弁４０のソレノイド４６への通電電流をデューティ制御することにより、調量弁４０の開口面積を制御する。そして、このデューティ制御のためのソレノイド４６の駆動周期ＦＲＥとして、定常時には、予め設定された駆動周期基準値KFRE をそのまま使用するが、調量弁４０の開口面積を大きく変化させる制御の過渡時には、一定時間（制御切換時間ＴFRE ）だけ、駆動周期ＦＲＥ及びその一周期当たりのソレノイド４６の最終通電時間ＩDUTYF を、定常時の２倍の時間に変更して、デューティ制御の制御周波数を、定常時の２分の１の周波数に切り換える。
【００７６】
このため、本実施例によれば、制御の過渡時には、調量弁４０の弁体４４を速やかに移動させ、過渡時に要求される制御の応答性を確保することができる。
例えば、図５は、目標コモンレール圧をステップ的に大きく変化させた際の実際のコモンレール圧の挙動を、制御の過渡時にソレノイド４６の駆動電流の制御周波数を２００Ｈｚから１００Ｈｚへと変化させる本実施例の周波数可変制御の場合と、ソレノイド４６の駆動電流の制御周波数を２００Ｈｚに固定した従来の周波数一定制御の場合とで、夫々測定した測定結果を表す。
【００７７】
図５（ａ）に示すように、本実施例の周波数可変制御では、目標コモンレール圧が時点ｔ１で変化すると、その後、制御の過渡時が判定されて、制御周波数が低周波数に変更されるため、図５（ｂ）に示す周波数一定制御の場合に比べて、ソレノイド４６の駆動電流の振幅が大きくなり、これに伴い、調量弁４０の弁体４４のリフト量（弁リフト量）も大きく変動し、不安定となる（図５（ｃ）参照）。しかしながら、調量弁４０における弁体４４の移動速度自体は、周波数一定制御の場合よりも速くなるため、コモンレール圧は、目標コモンレール圧により速く近づき、過渡時の応答性を改善できることがわかる。
【００７８】
また次に、本実施例では、制御の過渡判定後に、制御周波数を低周波数に切り換える制御切換時間ＴFRE には、予め設定された時間「KTFRE」 を使用するようにしているが、この時間「KTFRE」 には、制御の過渡判定後、上述したコモンレール圧制御処理を実行することにより実コモンレール圧Ｐｃが目標コモンレール圧ＰFIN に達するのに要する時間よりも短い時間を設定していることから、実コモンレール圧Ｐｃが目標コモンレール圧ＰFIN に達するまでに、制御周波数が、低周波数から定常時の周波数に切り換えられ、実コモンレール圧Ｐｃが目標コモンレール圧ＰFIN に対してオーバシュート或いはアンダシュートするのを防止できる。尚、このことは、図５（ｄ）に示す、周波数可変制御におけるコモンレール圧の挙動からも明らかである。
【００７９】
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、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。
【００８０】
また、上記実施例では、Ｓ１１０〜Ｓ１３０の過渡判定処理にて制御の過渡時を判定した際には、周期補正係数ＧFRE 及び制御切換時間ＴFRE に、予め設定された固定値「KGFRE：例えば０．５」，「KTFRE：例えば７５ｍsec.」をセットするものとして説明したが、これらの制御周波数及び周波数変更時間を決定するパラメータについては、目標コモンレール圧ＰFIN ，目標噴射量ＱFIN ，回転速度ＮＥ等、過渡判定に用いたパラメータの変化量の大きさに応じて、段階的に設定するようにしてもよい。つまり、このようにすれば制御の過渡状態の程度に応じて、定常時よりも低周波数側に切り換える際の制御周波数及びその切換時間を設定できることになり、制御の応答性をより最適に設定することが可能になる。
【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】  実施例の周波数可変制御及び従来の周波数一定制御によるコモンレール圧の制御動作を比較して表すタイムチャートである。
【図６】  低周波数制御と高周波数制御とで生じるソレノイド電流及び弁体の挙動の違いを説明する説明図である。
【図７】  低周波数制御と高周波数制御とで生じる制御の応答性の違いを説明する説明図である。
【図８】  高周波数制御における電磁弁のヒステリシス現象を説明する説明図である。
【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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【図６】
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【図７】
0004206563.tif 000008
【図８】
0004206563.tif 000009