JP2004293540A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 吸入調量弁の印加電流−吐出量特性の傾き方向のバラツキを学習補正することにより、燃料供給ポンプの機差による特性のバラツキを吸収し、燃料供給ポンプの吐出量を高精度に制御して、圧力応答性を向上させる。
【解決手段】 吸入調量弁６により調量された燃料を加圧して、コモンレール１へ送出する燃料供給ポンプ４を備え、ＥＣＵ３で吸入調量弁６の駆動を制御することによりコモンレール１の圧力を制御する。この圧力制御に先立ち、ＥＣＵ３は、温間アイドル時と強制アイドルアップ時において、吸入調量弁６の実際の印加電流−吐出量特性と予め設定された中央特性との電流方向のズレ量をそれぞれ算出するとともに、回転数方向の補正を行い、補正後のズレ量と対応する吐出量に基づいて印加電流−吐出量特性線の傾きズレ量を算出し、傾き方向の補正を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射制御装置に関し、詳しくは、コモンレールの燃料圧力を制御する燃料供給ポンプの学習制御に関する。

近年、ディーゼルエンジン用の燃料噴射システムとしてコモンレール式燃料噴射制御装置が注目されている。コモンレール式燃料噴射制御装置は、各気筒に共通のコモンレールに高圧燃料を蓄圧し、コモンレールに接続した噴射弁から各気筒に所定のタイミングで燃料を噴射するもので、吐出量可変の燃料供給ポンプからコモンレールに圧送される高圧燃料の量を制御することによって、コモンレール圧力をフィードバック制御している。

燃料供給ポンプとしては、吸入時に吐出量を決定する吸入調量型の燃料供給ポンプが好適に用いられる。かかる燃料供給ポンプは、電磁駆動式の吸入調量弁で加圧室内に吸入される燃料の量を制御し、吸入調量弁から加圧室へ至る流路に逆止弁を配置して、加圧開始時より圧送終了時まで加圧室への流路が閉鎖される構成となっている。この構成では、吸入調量弁が高圧の燃料圧力を受けないため、従来のプレストローク制御を行う燃料供給ポンプよりも電磁弁を小型にできる利点がある。

ここで、コモンレールを目標圧力に制御するには、燃料供給ポンプによる吐出量の制御を精度よく行うことが要求される。吸入調量弁の制御は、例えば、弁体の位置制御によってなされ、通電量に応じて弁体のリフト量を変化させ、流路の開口面積を変化させて流入速度を調整している。ところが、この場合、調量特性が、吸入調量弁の開口部形状や、弁体を付勢するばね部材のばね力のバラツキといった機差の影響を受けやすいことから、実機の印加電流−吐出量特性とマップに投入される中央特性との間にズレを生じ、コモンレール圧力の制御性が低下する問題があった。

これに対し、学習制御によって調量特性のバラツキを吸収する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、機差によるバラツキの影響が、主に実際の吸入開始電流値のズレとして表れることに着目し、吸入量ゼロが保証される電流から徐々に変化させて、実際の吸入開始電流値を算出する方法が開示されている。
特開２００１−８２２３０号公報

しかしながら、上記方法は、印加電流−吐出量特性の電流方向のズレについて補正を行うもので、傾き成分については未処置であった。これは、機差の影響が主に電流方向に表れるとしているためであるが、より高精度な制御特性を実現するためには、傾きのズレが無視できないものとなる。なお、この点について、特許文献１には、２つの安定した運転状態における印加電流と吐出量の関係を表す２つの式から傾き補正係数を算出する方法が記載されている。ところが、２つの運転状態におけるエンジン回転数が異なると、傾き補正係数も同じにはならないと考えられ、エンジン回転数による傾き成分のズレ量変化を考慮していない上記従来方法では、傾き補正を必ずしも正確に行えるものではなかった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、特に吸入調量弁の印加電流−吐出量特性の傾き方向のバラツキを学習補正することにより、燃料供給ポンプの機差による特性のバラツキを吸収し、燃料供給ポンプの吐出量を高精度に制御して、コモンレール圧力制御における圧力応答性を向上させることにある。

請求項１の発明において、燃料噴射制御装置は、内燃機関に噴射するための高圧燃料が蓄圧されるコモンレールと、吸入調量弁により調量された燃料を加圧して上記コモンレールに送出する燃料供給ポンプと、上記吸入調量弁の駆動を制御することにより上記コモンレールの圧力を制御する制御手段を備えており、上記制御手段は、アイドル回転域の複数の運転条件において、上記吸入調量弁の実際の印加電流−吐出量特性と予め設定された中央特性との電流方向のズレ量をそれぞれ算出する電流方向学習手段と、該電流方向学習手段において算出された電流方向のズレ量を内燃機関の回転数を基に補正する回転補正手段と、回転補正後の上記電流方向のズレ量と対応する吐出量に基づいて印加電流−吐出量特性線の傾きを補正する補正手段を有している。

上記吸入調量弁の機差により印加電流−吐出量特性の傾きにバラツキが生じると、指令電流に対して所望の吐出量が得られず、コモンレール圧力の制御性が低下する。印加電流−吐出量特性の傾きを補正するには、定常安定回転域の少なくとも２点における印加電流と吐出量の関係が分かればよく、上記制御手段は、まず、アイドル回転域の複数の運転条件において、印加電流−吐出量特性の電流方向のズレ量をそれぞれ学習する。ただし、回転数が異なるとズレ量も異なるため、予め知られるズレ量と回転数の関係を基に補正を行う。これにより、回転数成分を取り除き、傾きズレ成分だけ抽出することができるので、補正後のズレ量の比率と対応する吐出量の差から傾きズレ量を算出できる。これを用いて、傾きズレを精度よく補正することで、燃料供給ポンプの調量精度が向上し、コモンレール圧力の圧力応答性を大幅に向上することができる。

請求項２において、上記電流方向学習手段は、上記複数の運転条件として、通常アイドル運転時およびアイドルアップ運転時における電流方向のズレ量を算出する。学習条件は、機関の運転が安定しているアイドル運転時であることを前提とし、まず、通常の温間アイドル運転時において電流方向の学習を行った後、アイドルアップさせて同じ噴射圧力で電流の学習を行うことで、複数の安定した運転条件において、電流方向の学習を行うことができる。

請求項３において、好ましくは、上記電流方向学習手段は、通常温間アイドル運転時の電流方向のズレ量Ａを算出した後、強制的にアイドルアップさせて、強制アイドルアップ運転時の電流方向のズレ量Ｂを算出する。上記回転数補正手段では、予め算出されたズレ量と回転数の関係から、上記強制アイドルアップ運転時の電流方向のズレ量Ｂを、通常温間アイドル運転時の電流方向のズレ量Ｂ’に変換する。これにより、通常アイドル運転での２つのズレ量Ａ、Ｂ’が求められ、これらズレ量Ａ、Ｂ’を用いて傾きのズレ量を算出することができる。

請求項４において、上記補正手段は、上記ズレ量Ａ、Ｂ’と、対応する吐出量Ａ、Ｂに基づいて通常アイドル運転時の印加電流−吐出量特性線の傾きのズレ量を算出するとともに、これを基に全回転域における傾きを補正する。傾きのズレ量は機関の回転数との相関があることが考えられるので、この関係を予め算出しておき、全回転域に展開することで、機関回転数の全域において傾きのズレを学習補正することができる。

請求項５は上記課題を解決するための他の発明であり、燃料噴射制御装置は、内燃機関に噴射するための高圧燃料が蓄圧されるコモンレールと、吸入調量弁により調量された燃料を加圧して上記コモンレールに送出する燃料供給ポンプと、上記吸入調量弁の駆動を制御することにより上記コモンレールの圧力を制御する制御手段を備えている。上記制御手段は、現在の運転条件が予め設定された複数の回転領域のいずれに属するかを判定する領域判定手段と、各回転領域において、上記吸入調量弁への印加電流に対する実際の吐出量と予め設定された中央特性値とのズレ量を算出するズレ量算出手段と、該ズレ量算出手段において算出された複数のズレ量に基づいて、各回転領域における印加電流−吐出量特性線の傾きを補正する補正手段を有している。

上記吸入調量弁の機差により印加電流−吐出量特性の傾きにバラツキが生じると、指令電流に対して所望の吐出量が得られず、コモンレール圧力の制御性が低下する。上記制御手段は、まず、実際の吐出量と中央特性値とのズレ量を算出して多数サンプリングし、これらズレ量を例えば統計的に直線近似することにより，実特性の傾きを算出する。ただし、回転数が異なると特性も異なるため、これに先立って複数の回転領域に分割し、それぞれについて傾きの補正を行なうことで、全運転領域において燃料供給ポンプの調量精度が向上し、コモンレール圧力の圧力応答性を大幅に向上することができる。

請求項６において、上記ズレ量算出手段は、現在の運転条件が急加速・ 急減速・ フリーアクセル時を除く走行条件である時に、各回転領域の代表回転数における中央特性を用いて上記ズレ量を算出する。

具体的には、学習精度を保てる上記走行条件であることを前提とし、各回転領域においては、上記ズレ量を代表回転数でのズレ量とみなすことにより、容易に精度よい傾き補正が可能となる。

請求項７において、上記補正手段は、各運転領域における上記ズレ量を多点サンプリングし、直線近似することにより、印加電流−吐出量特性線の傾きズレ量を算出する。

上記ズレ量を多点サンプリングし、統計的手法等を用いて直線近似することにより、各回転領域における印加電流−吐出量特性を知ることができる。この際、サンプリング数が多ければ、直線近似によりリーク量や噴射量バラツキの影響を消去できるので、精度よく傾きズレ量を算出できる。

請求項８において、上記ズレ量算出手段は、上記コモンレールの圧力制御におけるフィードバック量を基に上記ズレ量を算出する。

目標とするコモンレール圧力と実際の圧力の差分を基にフィードバック制御している場合、このフィードバック量が中央特性からのズレに相当するので、これを用いて容易に上記ズレ量を算出できる。

請求項９において、上記制御手段は、各回転領域で上記吸入調量弁の実際の印加電流−吐出量特性と予め設定された中央特性との電流方向のズレ量を算出する電流方向学習手段を有している。

多点サンプリングによる傾き学習に際しては、予め電流方向の機差学習を完了させておくことで、傾き方向のズレを精度よく検出し、補正を行うことができる。

以下、本発明の第１の実施形態を図１〜７により説明する。図１は本発明を適用したディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射制御装置の全体構成を示す図で、高圧燃料が蓄圧されるコモンレール１と、該コモンレール１にそれぞれ接続されてエンジンの各気筒（図略）に燃料を噴射するための複数の燃料噴射弁２と、燃料噴射弁２の駆動を制御するとともに、燃料供給ポンプ４からコモンレール１への高圧燃料の供給を制御する制御手段としての電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）３を有している。なお、図１には、４気筒エンジンの１つに対応する燃料噴射弁２のみを示しているが、他の気筒についても同様の構成となっている。

燃料供給ポンプ４は、燃料タンクＴからフィルタＦを介して吸入される低圧燃料を高圧に加圧し、加圧された燃料を高圧流路１１を介してコモンレール１に圧送供給する。コモンレール１の圧力は圧力センサＳによって検出され、ＥＣＵ３は、コモンレール１の圧力が所定の噴射圧力となるように、燃料供給ポンプ４からの吐出量を制御する。なお、コモンレール１は減圧弁１３を介して燃料タンクＴに至る低圧流路１２へ連通し、必要に応じてコモンレール１圧力を減圧制御可能となっているとともに、高圧流路１１を安全弁１４を介して低圧流路１２へ連通してコモンレール１圧力が所定圧を超えて高くならないようにしている。

図２に燃料供給ポンプ４構成の一例を示す。図中、ポンプハウジング４１の上面にはシリンダヘッド５が固定され、シリンダヘッド５内にプランジャ５１を往復摺動自在に支持している。プランジャ５１の上方には、プランジャ５１の端面とシリンダヘッド５の内壁面とで形成される燃料の加圧室５２が設けられ、逆止弁５３を経て低圧燃料が流入するようになしてある。

ポンプハウジング４１内にはエンジンの１／２の回転と同期して回転駆動されるドライブシャフト４２が挿通配置され、その外周にカム４４が一体にかつ偏心して設けられている。カム４４の外周には、外形が四角形状のシュー４５がブッシュ４６を介して摺動自在に保持され、シュー４５の上端面にプランジャ５１と一体のプレート部材５４が、スプリング５５の付勢力によって押圧されている。これにより、カム４４の回転に伴い、プランジャ５１が上下動して加圧室５２内の燃料を加圧することが可能となる。なお、図示しないが、カム４４の下方にも同様の構成の加圧室が設けられ、ドライブシャフト４２の回転により吸入、圧送が交互に行われるように構成されている。

加圧室５２へは、燃料溜まり７１の燃料が、吸入調量弁６を経て吸入される。燃料溜まり７１へは、図１の燃料タンクＴから供給されフィードポンプ７で所定の低圧に加圧された燃料が、燃料流路７３を通って供給される。吸入調量弁６は、ハウジング６１内に摺動自在に保持されて、逆止弁５３へ至る燃料流路７２と燃料溜まり７１との間を開閉する弁体６２と、弁体８２を駆動するコイル６３を有している。コイル６３の印加電流はＥＣＵ３によって制御され、電流値に応じてテーパ状の弁体６２のリフト量を変化させるようになっている。

吸入調量弁６の弁体６２は、コイル６３へ通電しない状態で、スプリングのバネ力によって開弁方向（図の右方）へ付勢されて、燃料流路７２と燃料溜まり７１とを連通させる構成となっている。コイル６３に通電すると、弁体６２が閉弁方向（図の左方）へ移動し、印加電流値に応じて弁開度が変化する。従って、ＥＣＵ３によってコイル６３への印加電流を制御し、開口面積を調整して流入速度を変化させることにより、加圧室５２内への燃料の吸入量を制御することができる。

逆止弁５３は、燃料流路７２と加圧室５２の間に配設され、加圧室５２方向へのみ燃料を流入させる。逆止弁５３の弁体５６は、通常状態では、スプリングのバネ力によって閉弁方向（図の上方）へ付勢されており、吸入調量弁６から燃料流路７２を経て低圧燃料が流入すると、燃料の圧力で弁体５６が開弁して、加圧室５２に燃料が吸入される。加圧中は、弁体５６が燃料の圧力で閉弁する。加圧された燃料は、吐出弁５７より吐出され、図１に示す高圧流路１１からコモンレール１に供給される。

ＥＣＵ３には、圧力センサＳの他、アクセル開度センサ、エンジン回転数センサ、水温センサ等、エンジンの運転状態を検出するための図示しない各種センサが接続されている。ＥＣＵ３は、これらセンサからの信号に基づいて、エンジン状態に応じた最適な噴射時期や噴射量等を決定して各燃料噴射弁２を駆動する。また、ＥＣＵ３は、圧力センサＳにより検出されるコモンレール１の圧力が、噴射圧力に相当する目標圧力に追従するように、燃料供給ポンプ４からの吐出量を算出し、吸入調量弁６を駆動して、コモンレール圧力をフィードバック制御する。

図３に、ＥＣＵ３において実行されるコモンレール圧力制御処理のフローチャートを示す。まず、ステップ１０１において、ＥＣＵ３は、上述した各種センサの検出信号からエンジン回転数およびアクセル開度を算出する。ステップ１０２では、算出したエンジン回転数とアクセル開度、噴射量等から、目標コモンレール圧力を算出し、続くステップ１０３で、圧力センサＳからの信号を基に実コモンレール圧力を算出する。そして、ステップ１０４で、算出された目標コモンレール圧力と実コモンレール圧力の差分に相当する燃料量に、予測される燃料リーク量や噴射量等を考慮して、燃料供給ポンプ４からの必要吐出量を算出する。ステップ１０５では、ステップ１０４で算出した必要吐出量を、吐出量Ｑと回転数ＮＥをパラメータとする２次元マップ（Ｉ−Ｑベースマップ）を用いて、吸入調量弁６のコイル６３への印加電流Ｉに変換する。

ここで、吸入調量弁６の弁部形状やばね力のバラツキといった機差の影響等により、燃料供給ポンプ４の実際の調量特性（実特性）が、Ｉ−Ｑベースマップから大きくずれると、吸入調量弁６への指令電流値Ｉに対して目標とする吐出量Ｑが得られず、コモンレール１の圧力制御性が低下してしまう。そこで、本実施形態（発明）では、燃料供給ポンプ４の駆動に先立ってＩ−Ｑ特性の傾き方向のズレ係数を算出し、これを基にＩ−Ｑベースマップ全域の傾きズレを補正する。この傾きズレ係数を算出するための処理の一例を図４のフローチャートで説明する。

図４において、制御手段であるＥＣＵ３は、まず、ステップ２０１で、Ｉ−Ｑ特性の傾き方向の学習が可能な運転条件かどうかを判定する。学習条件は、例えば、通常の温間アイドル運転時で、かつ圧力補正積分項の値（＝ベースＩ−Ｑからのズレ量）が一定値以上である場合とする。温間アイドル時の判定は、上述した各種センサ、例えばエンジン回転数センサと水温センサの検出信号から行うことができる。また、ベースＩ−Ｑからのズレ量が一定以上でないと学習しないのは、調量精度が学習の必要のないレベルにある燃料供給ポンプ４まで学習するのを防止するためである。ステップ２０１が肯定判定された場合には、ステップ２０２へ進む。

ステップ２０２では、通常温間アイドル時 (例えば、ＮＥ＝６００ｒｐｍ）における電流方向の学習を実施する。これを図５（ａ）に基づいて説明する。図５（ａ）において、実線はマップに投入される中央特性であり、点線の実際の燃料供給ポンプ４の調量特性（実特性：電流方向学習前）に対して、電流方向および傾き方向のズレを有しているものとする。この場合、例えば、上述した図３のコモンレール圧力制御において、目標コモンレール圧力（噴射圧力）と実コモンレール圧力を基に算出される必要吐出量が、吐出量Ａ (例えば、Ｑ＝１５ｍｍ³ ／ｓｔ）である時、マップ中央特性を基に吸入調量弁６を駆動すると、吐出量Ａに対応するマップ投入値Ｉ0 では、実際の吐出量は０となってしまう。

そこで、まず、この吐出量Ａにおける電流方向の学習を行って、実特性と中央特性の電流方向のズレ量 (マップ投入値Ｉ0 と電流値ＩA の差）を算出し、学習量Ａを得る。具体的には、例えば周知のＰＩＤ手法等を用い、実吐出量が吐出量Ａに一致するように、未学習状態での積分項の値（＝ベースＩ−Ｑからのズレ分）を徐々に減少させていき、その分を電流値に変換して総変化量を学習量Ａとする。この学習量Ａを用いて、マップ中央特性の電流方向の補正を行うことができるが、図５（ａ）の破線に電流方向学習後（温間アイドル時）として示すように、傾き方向のズレは解消されない。このため、温間アイドル時とアイドルアップ時の釣り合い吐出量の差を利用して、各々の電流方向の学習量を基に、傾きのズレを補正する。

すなわち、ステップ２０３において、アイドルアップ時の電流方向の学習を行うために、強制的にエンジン回転数を上昇させ、強制アイドルアップ運転（通常温間アイドル時と同じ噴射圧力）状態とする。

次に、ステップ２０４では、図５（ｂ）に基づいて、強制アイドルアップ時 (例えば、ＮＥ＝１０００ｒｐｍ）における電流方向の学習を実施する。図５（ｂ）において、実線は中央特性、破線は電流方向学習後 (温間アイドル時）のＩ−Ｑ特性線であり、強制アイドルアップ時において、目標コモンレール圧力（噴射圧力）を維持するための必要吐出量を、吐出量Ｂ (例えば、Ｑ＝３０ｍｍ³ ／ｓｔ）とした時、この吐出量Ｂにおける電流方向の学習を同様の方法で行って、電流方向のズレ量を算出する。一点鎖線は、電流方向学習後 (強制アイドルアップ時）のＩ−Ｑ特性線であり、電流方向学習後 (温間アイドル時）との電流方向のズレ量を学習量Ｂとする。

ステップ２０５では、ステップ２０４で算出した学習量Ｂを、回転補正テーブル１を用いて学習量Ｂ’に変換する。通常温間アイドル時と強制アイドルアップ時のエンジン回転数は異なり、エンジン回転数によって電流方向のズレ量も異なるため、学習量Ｂをそのまま利用することはできない。ただし、電流方向のズレ量とエンジン回転数には一定の相関があると考えられるため、この関係を予め実験等により把握しておき、これを基に作成した回転補正テーブル１を用いて、強制アイドルアップ時の学習量Ｂを通常温間アイドル時の学習量Ｂ’に変換することができる。図６（ａ）は、ＮＥ＝６００ｒｐｍを基準とする補正テーブルの内容を示すもので、回転数と回転補正係数は、例えば図６（ｂ）のような比例関係にある。従って、得られた学習量Ｂにこの回転補正係数を乗じることで、学習量Ｂ’を得ることができ、電流方向のズレ量から回転数成分を除去し、傾きのズレ成分のみを抽出することが可能となる。なお、図６（ｂ）は回転数と回転補正係数の関係の一例を示すもので、比例関係でなくても相関があればよい。

次いで、ステップ２０６では、学習量Ａと学習量Ｂ’により通常アイドル回転数における傾きズレ量を算出する。図７（ａ）のように、学習量Ｂ’が判明すれば、電流方向学習後（通常温間アイドル時）のＩ−Ｑ特性線上の２点が判明することになり、図７（ｂ）に示すように、既知のマップ投入特性と、学習量Ｂ’、吐出量Ａおよび吐出量Ｂから特性線の傾きが一意に決まる。つまり、マップ中央特性からの傾きズレ量を求めることができる。ここで、傾きズレ量は、例えば指令電流値に対する吐出量ズレを計算する形としても（指令電流値Ｉ（ｍＡ）に対し吐出量が所定量Ｃ（ｍｍ³ ／ｓｔ）だけ多い側にズレているので指令吐出量が上記所定量Ｃ（ｍｍ³ ／ｓｔ）少なくする）、あるいは、中央特性値 (ＭＡＰ投入値) に対して、所定の補正係数を用いて比率計算をするようにしてもよい。

さらに、ステップ２０７で、ステップ２０６で算出したズレ量を基に、全回転域における傾きズレ量を算出する。傾きズレ量と回転数においても、基本的に前述の回転補正テーブル１と同じ関係が成り立つと考えられ、同様の回転補正テーブル２を用いて、補正を行うことができる。ただし、回転補正テーブル１の方が、より狭い回転数範囲で精度よい補正が求められるので、アイドル回転数からアイドルアップ回転数程度の回転領域に限定して回転補正テーブル１の回転数ピッチを細かく取り、より詳細な補正が行えるようにしてもよい。ここでは、例えば、傾きズレ係数を下記式のように定義し、アイドル回転数における傾きズレ係数から、回転補正テーブル２を用いて全回転域での傾きズレ係数を算出する。
傾きズレ係数＝実特性の傾き／中央特性の傾き

このようにして算出した傾きズレ係数を、上記図３のフローチャートにおけるＩ−Ｑベースマップに適用し、全回転域における傾きを補正することで、燃料供給ポンプ４の調量精度を高めることができる。

以上のように、本実施形態では、通常アイドル時と強制アイドルアップ時の電流方向の学習量（学習量Ａと学習量Ｂ）の比率と、釣り合い吐出量（吐出量Ａと吐出量Ｂ）から、比例計算により傾きズレ量を容易に算出できる。そして、この算出に際して、学習量のエンジン回転数に基づく補正を行うことで、傾きズレをより厳密に算出することが可能で、学習補正の精度が向上する。よって、吸入調量弁の機差等によるバラツキを吸収し、高精度な圧力制御が可能になる。

次に、本発明の第２の実施形態を図８〜１２により説明する。本実施形態においても、コモンレール式燃料噴射制御装置の全体構成および燃料噴射ポンプ４構成は、上述した第１の実施形態と同様である（図１、２参照）。第１の実施形態とは、コモンレール１の燃料圧力をフィードバック制御する際に、燃料供給ポンプ４の機差によるバラツキを吸収するための学習補正の方法が異なっており、以下、この相違点を中心に、制御手段としてのＥＣＵ３による学習制御について説明する。

図８は、ＥＣＵ３において実行されるコモンレール圧力制御処理のフローチャートである。ＥＣＵ３は、まず、ステップ３０１において、上述した各種センサの検出信号からエンジン回転数およびアクセル開度を算出し、ステップ３０２で、噴射量および予測される燃料リーク量を算出するとともに、ステップ３０３で、エンジン回転数とアクセル開度、噴射量等から、目標コモンレール圧力を算出する。続くステップ３０４では、圧力センサＳからの信号を基に実コモンレール圧力を算出し、ステップ３０５で、算出された目標コモンレール圧力と実コモンレール圧力の差分に相当する燃料量を、周知のＰＩＤ手法等によりフィードバック演算する。ステップ３０６では、このフィードバック量を、ステップ３０２で算出した噴射量や燃料リーク量に加算して、燃料供給ポンプ４からの必要吐出量を算出する。そして、ステップ３０７において、ステップ３０６で算出した必要吐出量を、吐出量Ｑと回転数ＮＥをパラメータとするＩ−Ｑベースマップ、傾きズレ係数補正テーブルを用いて、吸入調量弁６のコイル６３への印加電流Ｉに変換する。

図９に、傾きズレ係数補正テーブルに格納される傾きズレ係数を算出するための傾き学習処理のフローチャートを示す。上記第１の実施形態において詳述した通り、吸入調量弁６の弁部形状やばね力のバラツキといった機差の影響等で、図１０のように、燃料供給ポンプ４の実特性がマップに投入される中央特性に対して異なった傾きを持つと、吸入調量弁６への印加電流Ｉに対して目標とする吐出量Ｑが得られなくなる。一方、本実施形態のように、目標コモンレール圧力と実コモンレール圧力の差分をＰＩＤ補償器によりフィードバックしているような制御では、図１０のズレ量は、上記ステップ３０５で算出されるフィードバック量（例えば、積分項の値）で表現することが可能である。ただし、このフィードバック量は、Ｉ−Ｑ傾きだけでなく、運転状態や燃料温度のバラツキの影響を受ける。このため、図１１（ａ）のように、同じ印加電流値でも特性がバラつくおそれがある。そこで、本実施形態では、このズレ量を多点サンプリングし、例えば統計的に直線近似することで、バラツキ成分を除去し、実際の特性 (その個体固有の傾き）を把握する。

図９において、ＥＣＵ３は、まず、ステップ４０１で、Ｉ−Ｑ特性の傾き方向の学習が可能な運転条件かどうかを判定する。学習条件は、学習精度を保てる走行条件であればよく、バラツキが生じやすい急加速・急減速運転やフリーアクセル運転時等を除く条件とすることが望ましい。ここでは、例えば、積分量の学習精度が出やすい緩加速条件とする。ステップ２０１が肯定判定された場合には、ステップ４０２へ進み、ステップ４０１が否定判定された場合には、そのまま終了する。

ステップ４０２では、現在の運転条件から回転方向の領域を判定する。運転条件としては、図８のステップ３０１で算出した回転数を用い、図１２のように回転数方向に複数に分割された領域のいずれに入るかを判断する。これは、過渡状態では、吐出量レベルと同時に回転数も上昇し、回転数が異なると、上記図１０の中央特性（ＭＡＰ投入値）も変化するからであり、領域毎に多点サンプリングを行って、傾きズレを算出する。領域数は、回転領域が異なることによる学習値ズレが許容できる範囲となるように、内燃機関の最大回転数等に応じて適宜設定され、例えば、領域幅が５００回転から１０００回転程度となるように全運転領域を区画すればよい。ここで、各領域の中央回転数を代表回転数とし、代表回転数におけるＩ−Ｑ特性を各領域の中央特性とする。

ステップ４０３では、印加電流値に対する実際の吐出量と中央特性値とのズレ量を算出する。図１１（ａ）に示すように、中央特性値からのズレ量は、目標コモンレール圧に追従するように圧力フィードバックを実行した時のフィードバック量に相当し、このフィードバック量を多点サンプリングして直線近似すれば、実際の特性を知ることができる。ここで、ズレ量＝積分項 (＋微分項＋比例項）とし、積分項のみではズレ量を表現しきれない場合（車両状態によっては積分項の演算が追いつかない）、ズレ量に微分項＋比例項を含めてもよい。

ステップ４０４では、学習を終了してもよいかどうかを判定する。学習終了条件は、例えば、一定走行距離を満足するかどうかとし、傾きズレ係数の算出に必要なサンプリング数が確保できる走行距離、例えば５０００ｋｍの走行で学習終了とする。ステップ４０４が肯定判定された場合には、ステップ４０５へ進み、ステップ４０４が否定判定された場合には、ステップ４０２以降を繰り返す。

ステップ４０５では、回転領域毎の多点サンプリングデータを基に、傾きズレ係数を算出する。同一領域内におけるズレ量は、図１２に示した代表回転数（領域の中央回転数）におけるズレ量と考える。図１１（ａ）の各点は、これらズレ量に基づく実際の運転時のＩ−Ｑ特性（フィードバック前特性）値で、これを公知の統計的手法等を用いて直線近似することで、実際のＩ−Ｑ特性線を推定できることが分かる。フィードバック前特性値は、純粋なＩ−Ｑ傾きだけでなく、リーク量や噴射量バラツキ、積分項の誤差値等の影響を受けるが、多点プロットすることで、エラー成分を消去することができる。このようにして、実際の特性（その個体固有の傾き）を算出し、中央特性からの傾きズレを求めることができる。具体的には、中央特性線が例えばｙ＝ａｘ、実際のＩ−Ｑ特性線が例えばｙ＝ｂｘで近似される時、これらの傾きの比：ｂ／ａをこの領域の傾きズレ係数とすればよい。

続くステップ４０６では、ステップ４０５で算出した傾きズレ係数の値を、傾きズレ係数補正テーブルに格納し、傾き学習処理を終了する。

以上のように、図８の圧力制御処理において、毎回目標コモンレール圧に追従するようにフィードバックを行ない（図１１（ａ）の矢印部分）、毎回のフィードバック量 (学習量）をＥＣＵ３に記憶させて統計処理することによっても、傾き方向のズレを算出できる。この際、多点学習量を演算することで、バラツキ成分を吸収して固有の傾きを算出することが可能であり、運転領域を回転方向に分割し、各領域で傾きズレを算出することで、回転領域が異なることによる演算誤差を小さくすることができる。もしくは、フィードバック量をＥＣＵ３に記憶させる際に、同時に回転情報を記憶させてもよい。その結果、全回転領域において精度の高い学習値が得られる。

そして、中央特性（マップ投入値）に対する学習量（傾きズレ係数）を領域毎に予めＥＣＵ３に記憶させて、次回運転時より反映することにより、全回転領域において精度よくコモンレール圧力の制御を実現できる。図１１（ｂ）は、本実施形態の補正による効果を示す図である。補正前の図１１（ａ）では、中央特性と実際の特性との間にズレがあるため、毎回のフィードバック量が大きくなるが、補正後は、学習値反映後の特性を基に圧力制御を行なうことで、フィードバック補正量を小さくすることができる。

なお、本実施形態による補正を実施するに際しては、電流方向の機差学習は完了していることを前提とする。この電流方向の学習方法については、従来知られる方法等を採用することができる。

本発明の燃料噴射制御装置の全体構成図である。 燃料供給ポンプの全体断面図である。 第１の実施形態のＥＣＵによるコモンレール圧力制御のフローチャートを示す図である。 第１の実施形態のＥＣＵによる傾きズレ係数の算出処理のフローチャートを示す図である。 第１の実施形態を説明するための図で、（ａ）は温間アイドル時の、（ｂ）は強制アイドルアップ時の電流方向の学習方法を示す図である。 第１の実施形態を説明するための図で、（ａ）は電流方向のズレ量を回転補正するための回転補正テーブル、（ｂ）は回転数と回転補正係数の関係を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は温間アイドル時の傾きズレ量の算出方法を説明するための図である。 第２の実施形態のＥＣＵによるコモンレール圧力制御のフローチャートを示す図である。 第２の実施形態のＥＣＵによる傾きズレ係数の算出処理のフローチャートを示す図である。 実特性と中央特性とのズレ量を示す図である。 第２の実施形態の効果を説明するための図で、（ａ）は補正前、（ｂ）は補正後の特性とフィードバック量の関係を示す図である。 第２の実施形態における運転領域の分割方法を説明するための図である。

符号の説明

１ コモンレール
２ 燃料噴射弁
３ ＥＣＵ（制御手段）
４ 燃料供給ポンプ
５ 逆止弁
６ 吸入調量弁
Ｓ 燃料圧センサ
Ｔ 燃料タンク

Claims (9)

1. 内燃機関に噴射するための高圧燃料が蓄圧されるコモンレールと、吸入調量弁により調量された燃料を加圧して上記コモンレールに送出する燃料供給ポンプと、上記吸入調量弁の駆動を制御することにより上記コモンレールの圧力を制御する制御手段を備え、上記制御手段が、アイドル回転域の複数の運転条件において、上記吸入調量弁の実際の印加電流−吐出量特性と予め設定された中央特性との電流方向のズレ量をそれぞれ算出する電流方向学習手段と、該電流方向学習手段において算出された電流方向のズレ量を内燃機関の回転数を基に補正する回転補正手段と、回転補正後の上記電流方向のズレ量と対応する吐出量に基づいて印加電流−吐出量特性線の傾きを補正する補正手段を有することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 上記電流方向学習手段が、上記複数の運転条件としての通常アイドル運転時およびアイドルアップ運転時における電流方向のズレ量をそれぞれ算出する請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 上記電流方向学習手段が、通常温間アイドル運転時の電流方向のズレ量Ａと、強制アイドルアップ運転時の電流方向のズレ量Ｂを算出するものであり、上記回転補正手段が、予め算出されたズレ量と回転数の関係から、上記強制アイドルアップ運転時の電流方向のズレ量Ｂを、通常アイドル運転時の電流方向のズレ量Ｂ’に変換するものである請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 上記補正手段が、上記ズレ量Ａ、Ｂ’と、対応する吐出量Ａ、Ｂに基づいて通常温間アイドル運転時の印加電流−吐出量特性線の傾きズレ量を算出するとともに、該傾きズレ量を基に全回転域における傾きを補正する請求項３記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 内燃機関に噴射するための高圧燃料が蓄圧されるコモンレールと、吸入調量弁により調量された燃料を加圧して上記コモンレールに送出する燃料供給ポンプと、上記吸入調量弁の駆動を制御することにより上記コモンレールの圧力を制御する制御手段を備え、上記制御手段が、現在の運転条件が予め設定された複数の回転領域のいずれに属するかを判定する領域判定手段と、各回転領域において、上記吸入調量弁への印加電流に対する実際の吐出量と予め設定された中央特性値とのズレ量を算出するズレ量算出手段と、該ズレ量算出手段において算出された複数のズレ量に基づいて、各回転領域における印加電流−吐出量特性線の傾きを補正する補正手段を有することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 上記ズレ量算出手段は、現在の運転条件が急加速・ 急減速・ フリーアクセル時を除く走行条件である時に、各回転領域の代表回転数における中央特性を用いて上記ズレ量を算出する請求項５記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
7. 上記補正手段が、各回転領域において上記ズレ量を多点サンプリングし、直線近似することにより、各回転領域における印加電流−吐出量特性線の傾きズレ量を算出する請求項５または６記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
8. 上記ズレ量算出手段は、上記コモンレールの圧力制御におけるフィードバック量を基に上記ズレ量を算出する請求項５ないし７のいずれか記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
9. 上記制御手段は、各回転領域において、上記吸入調量弁の実際の印加電流−吐出量特性と予め設定された中央特性との電流方向のズレ量を算出する電流方向学習手段を有している請求項５ないし８のいずれか記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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