JP2007127080A - 蓄圧式燃料システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁等の保護を図りつつ、しかも意に反してエンジンの生成トルクが低下するといった不都合を解消する。
【解決手段】燃料ポンプ１１とコモンレール２０とインジェクタ２３とを有するコモンレール式燃料噴射システムにおいて、インジェクタ２３は、コモンレール２０から供給される高圧燃料をエンジンに噴射するとともに高圧燃料の一部をリークさせる。ＥＣＵ５０は、燃料タンク１０内の燃料残量に基づいてインジェクタ２３におけるリーク燃料の熱量を制限する。この場合特に、コモンレール２０内の燃料圧力の目標値を減圧側に変更し、該変更した目標値により前記燃料圧力の制限を実施する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蓄圧式燃料システムの制御装置に関するものである。

ディーゼルエンジンの燃料噴射システムとして、燃料の噴射圧に相当する高圧の燃料をコモンレール内に蓄圧するとともに、該コモンレール内に蓄圧した高圧燃料を燃料噴射弁を介してエンジンに噴射供給するコモンレール式燃料噴射システムが実用化されている。このコモンレール式燃料噴射システムでは、燃料噴射弁による燃料噴射が行われるとコモンレール内の燃料圧が低下するが、その際燃料供給ポンプからコモンレールに対して高圧燃料が吐出供給されることによりコモンレール内が所定の高圧状態で保持される。

コモンレール等を用いた高圧燃料システムでは、エンジン運転状態等の変化に伴い燃料温度が上昇することが考えられる。この場合、燃料温度が各構成要素の許容温度を超えて上昇すると故障等を引き起こすおそれが生じるため、その対策が必要になる。ただし、燃料温度の上昇を抑えるための冷却装置等を付加的に設けるのは得策とは言えない。

そこで、燃料温度を検出するとともに、燃料温度が所定値以上にならないように燃料噴射弁の燃料噴射量、燃料供給ポンプの吐出量、コモンレール内の燃料圧力等を制限する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、上記従来技術では単に燃料温度に依存する態様で燃料噴射量や燃料圧力等が制限されるため、結果的にドライバの要求トルクが高い場合に燃料噴射量が制限されてトルクが低下してしまうといった不都合が生じる。故に、ドライバの要求を満たすことができず、車両のドライバビリティが悪化するなどの問題が生じる。

燃料噴射弁では、二方電磁弁や三方電磁弁を用いた構成が採用されており、これら二方電磁弁や三方電磁弁が開閉動作することに伴い高圧燃料が供給又は排出（リーク）される。そして、その高圧燃料のリーク等に伴い弁体が動作し、それにより燃料噴射が行われるようになっている。かかる構成においては、高圧燃料のリーク時において燃料温度が急上昇し、その燃料温度の上昇に伴い燃料噴射弁に支障が及ぶことが懸念される。それ故に、燃料温度の高温化に対する好適なる対策が望まれている。
特開平１０−５４２６７号公報

本発明は、燃料噴射弁等の保護を図りつつ、しかも意に反してエンジンの生成トルクが低下するといった不都合を解消することができる蓄圧式燃料システムの制御装置を提供することを主たる目的とするものである。

蓄圧式燃料システムでは、燃料供給ポンプから高圧燃料が圧送され、その高圧燃料が蓄圧容器に蓄えられる。そして、蓄圧容器内の高圧燃料が燃料噴射弁によりエンジンに噴射される。またこのとき、燃料噴射弁では、高圧燃料の一部がリークされ、そのリーク燃料が燃料タンクに返戻（リターン）されるようになっている。上記構成では、燃料噴射弁における燃料リーク時に高圧燃料が急激に減圧されるため、リーク燃料の温度が急上昇する。なお、燃料噴射弁の構成としては一般に二方弁や三方弁を用いた構成があり、二方弁や三方弁からなるリーク燃料制御部の動作により高圧燃料のリークを行わせるとともに、その燃料リークに伴い弁体を動作させて燃料噴射を行わせるようにしている。

上記蓄圧式燃料システムにおいて、請求項１に記載の発明では、燃料タンク内の燃料残量を検出し、該検出した燃料残量に基づいて燃料噴射弁におけるリーク燃料の熱量を制限する。このとき具体的には、燃料残量が少ないほど、リーク燃料の熱量を小さくすると良い。要するに、エンジンの運転時には、燃料噴射弁での燃料リークに伴い燃料温度が上昇し、その温度上昇した燃料が燃料タンクに戻されるとともに、燃料供給ポンプにより蓄圧容器に圧送され再度燃料噴射弁に供給される。この場合、こうした燃料の循環によりシステム全体として燃料温度（例えば燃料タンク内の燃料温度）が上昇するが、その上昇度合は燃料タンク内の燃料残量に応じて相違すると考えられる。つまり、燃料タンク内の燃料残量が多ければシステム全体としての燃料温度の上昇度合は比較的小さく、燃料タンク内の燃料残量が少なければシステム全体としての燃料温度の上昇度合は比較的大きくなると考えられる。このとき、システム全体としての燃料温度が低ければ、燃料リーク時に燃料温度が急上昇してもさして問題にならないが、システム全体としての燃料温度が高いと、燃料リーク時の燃料温度の急上昇により燃料温度が燃料噴射弁の耐熱温度以上になるなどの不都合が生じる。

この点本発明によれば、燃料タンク内の燃料残量に応じてリーク燃料の熱量が制限されるため、例えば燃料残量が少ない場合にシステム全体としての燃料温度を比較的低くすることができる。この場合、燃料噴射弁での燃料リークに伴う温度上昇を見込んで適正に燃料温度を管理することができる。したがって、単に燃料温度に依存する態様で燃料噴射量や燃料圧力等を制限することで、結果的にドライバの要求トルクが高い場合にその要求が満たされなくなるといった不都合が解消される。以上により、燃料噴射弁等の保護を図りつつ、しかも意に反してエンジンの生成トルクが低下するといった不都合を解消することができる。

請求項２に記載の発明では、燃料噴射弁の燃料リーク時に生じる実リーク熱量を推定するとともに、燃料タンク内の燃料残量に基づいて、その都度許容されるリーク燃料熱量（許容熱量）を算出する。そして、実リーク熱量が許容熱量よりも大きい場合に、燃料噴射弁におけるリーク燃料の熱量の制限を実施する。本構成では、実リーク熱量（推定値）＞許容熱量となる場合にリーク燃料の熱量の制限が行われ、それに伴いシステム全体としての燃料温度の上昇が抑制される。これにより、当該システムにおいて燃料温度が好適に管理できる。

請求項３に記載したように、蓄圧容器内における都度の燃料圧力と燃料温度とに基づいて実リーク熱量を推定すると良い。これにより、実リーク熱量を好適に求めることができる。なお、上記した燃料圧力と燃料温度以外に、エンジン回転速度や燃料噴射量などのエンジン運転条件を実リーク熱量の算出パラメータとして追加したり、燃料圧力をエンジン運転条件により推定したりすることも可能である。

請求項４に記載の発明では、蓄圧容器内の燃料圧力の目標値を減圧側に変更し、該変更した目標値により燃料圧力を制限する。この場合、蓄圧容器内の燃料圧力が低減されることにより、燃料噴射弁で高圧燃料がリークする際において、リーク燃料の温度上昇量が減る。そのため、システム全体として燃料温度の上昇が抑制され、ひいては燃料噴射弁等の保護を好適に実現することができる。

蓄圧容器内の燃料圧力を制限する方法として、請求項５に記載したように、エンジン運転状態に基づいて設定した燃料圧力の目標値を減圧側に補正すると良い。

ここで、請求項６に記載したように、燃料圧力の目標値を減圧側に変更する変更量を、燃料タンク内の燃料残量又は燃料温度に応じて可変設定すると良い。これにより、都度の燃料の状態に応じて適正な圧力制限を実施することができる。

また、蓄圧容器内の燃料圧力を制限する方法として、請求項７に記載したように、燃料タンク内の燃料残量又はそれに相関するパラメータに基づいて蓄圧容器内の燃料圧力の目標値を設定し、該目標値により燃料圧力を制限すると良い。

請求項８に記載の発明では、蓄圧容器内の燃料圧力に対する制限を実施する際、燃料噴射弁による燃料噴射期間を延長側に変更する。この場合、蓄圧容器内の燃料圧力を制限しても、燃料噴射期間を延長することで実質的な燃料噴射量を保持することができる。これにより、エンジンの生成トルクを保持したまま（変更せずに）、リーク熱量の制限を図ることができる。なお、上記のような燃料噴射期間の延長は、要求トルクが所定値以上である場合において実施されると良い。

請求項９に記載の発明では、ドライバによるアクセル操作量を検出し、該検出したアクセル操作量が所定値以上の場合、又は同アクセル操作量の増加側の変化量が所定値以上の場合に、前記燃料圧力の制限を禁止する。これにより、高速走行時や急加速時などにおいてドライバの要求を優先し、所望とするトルクの応答性が実現できる。

請求項１０に記載の発明では、蓄圧容器内の燃料圧力に対する制限を実施する際、エンジンに駆動連結された補機類の作動状態を制限する。燃料圧力が制限される場合には、その分エンジンによる生成トルクが低下する。この場合、補機類の作動状態を制限することで、エンジンの負荷を軽減し、トルクアップを図ることができる。より望ましくは、燃料圧力の制限により要求トルクが満足できなくなると判断されることを条件として、補機類の作動状態を制限する。補機類としてはオルタネータやエアコン用コンプレッサなどが含まれ、例えば、オルタネータに関しては発電量を制限することでその作動状態を制限し、エアコン用コンプレッサに関してはコンプレッサ回転速度を制限することでその作動状態を制限する。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、車両ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムとして本発明を具体化しており、その詳細な構成を以下に説明する。

図１は、コモンレール式燃料噴射システムの概要を示す構成図である。図１において、燃料タンク１０と燃料ポンプ１１とは燃料配管１２を通じて接続されており、燃料ポンプ１１は、エンジン（図示略）の回転に伴い駆動されて燃料の吸入及び吐出を繰り返し実行する。図中の符号１３は燃料フィルタである。燃料ポンプ１１の燃料吸入部には電磁駆動式の吸入調量弁（ＳＣＶ）１４が設けられており、燃料タンク１０から汲み上げられた低圧燃料は吸入調量弁１４を介して当該ポンプ１１の燃料加圧室に吸入される。そして、燃料ポンプ１１では、エンジン回転に同期してプランジャが往復動することにより燃料加圧室内の燃料が高圧化され、その高圧燃料が吐出される。燃料ポンプ１１には、該ポンプ内の燃料温度を検出するための燃温センサ１６が設けられている。また、燃料タンク１０には燃料の残量を検出するための残量センサ１７が設けられている。

燃料ポンプ１１には、燃料吐出配管１８を介してコモンレール２０が接続されている。燃料ポンプ１１から吐出される高圧燃料は燃料吐出配管１８を通じてコモンレール２０に逐次給送され、それによりコモンレール２０内の燃料は高圧状態に保持されるようになっている。コモンレール２０には燃料圧センサ２１が設けられており、この燃料圧センサ２１によりコモンレール２０内の燃料圧（以下、実レール圧とも言う）が検出される。

また、エンジン（図示略）には気筒ごとに電磁駆動式のインジェクタ２３が設けられており、該インジェクタ２３には高圧燃料配管２４を通じてコモンレール２０から高圧燃料が供給される。インジェクタ２３の駆動によりエンジンの各気筒に燃料が噴射供給される。ただし、インジェクタ２３に供給される高圧燃料の一部はリターン配管２５を通じて燃料タンク１０に戻されるようになっている。

ここで、インジェクタ２３の構成について図２を用いて簡単に説明する。図２に示すように、インジェクタ２３は、インジェクタ本体部３１と二方電磁弁からなる電磁駆動部３２とを有している。インジェクタ本体部３１において、ボディ３３の内部には噴射ノズル３４及びコマンドピストン３５が摺動可能に収容されており、噴射ノズル３４の先端部側に設けられた燃料溜まり室３６と、コマンドピストン３５の背面側（図の上端部側）に設けられた圧力制御室３７とにはそれぞれ高圧燃料配管２４及び高圧燃料通路３８とを通じて高圧燃料が導入される。本構成において、噴射ノズル３４及びコマンドピストン３５は、圧力制御室３７内の圧力（図の下向きの力）と、燃料溜まり室３６内の圧力（図の上向きの力）と、噴射ノズル３４を下方に付勢するスプリング３９の付勢力とのバランスに応じて動作する。

圧力制御室３７は、オリフィス４１を介して低圧燃料室４２に接続されている。また、この低圧燃料室４２には、燃料溜まり室３６や圧力制御室３７から漏れ出たリーク燃料がリーク通路４３を通じて導入されるようになっている。低圧燃料室４２にはオリフィス４１の開口を開閉するための弁体４５が設けられている。弁体４５は、通常はオリフィス開口を閉じる方向にスプリング４６により付勢されており、電磁駆動部３２において、電磁ソレノイド４７の非通電時には弁体４５によってオリフィス開口が閉鎖される。これに対し、後述するＥＣＵ５０からの通電信号による電磁ソレノイド４７の通電時には弁体４５が図の上方向に移動し、オリフィス開口が開放される。これにより、圧力制御室３７と低圧燃料室４２とが連通される。また、低圧燃料室４２にはリターン燃料通路４８が接続されており、そのリターン燃料通路４８がリターン配管２５に接続されている。

上記構成において、電磁ソレノイド４７が通電されていない状態では、弁体４５が閉弁位置（オリフィス４１の開口を閉鎖する位置）にあるために圧力制御室３７内が高圧状態で保持されており、図示の如く噴射ノズル３４により先端噴口部４９が閉じられる。この状態では燃料噴射が行われない。これに対し、電磁ソレノイド４７が通電されると、弁体４５が開弁位置（オリフィス４１の開口を開放する位置）に移動し、圧力制御室３７内の高圧燃料がオリフィス４１を介して低圧燃料室４２に流れ込む。その際、圧力制御室３７内の圧力が一気に低下するため、それに伴い噴射ノズル３４が図の上方に移動する。これにより、先端噴口部４９が開き、燃料噴射が行われる。低圧燃料室４２に流れ込んだ燃料はリターン燃料通路４８やリターン配管２５を通じて燃料タンク１０に排出（リーク）される。

ただし、インジェクタ２３としては、上記のように二方電磁弁からなる電磁駆動部３２を有する二方弁式インジェクタの他、三方電磁弁からなる電磁駆動部を有する三方弁式インジェクタであっても良い。

図１の説明に戻り、コモンレール２０には機械式（又は電磁駆動式でも可）の減圧弁２７が設けられており、コモンレール圧が過剰に上昇した場合にはこの減圧弁２７が開放される。これにより、リターン配管２５を通じて高圧燃料が燃料タンク１０に戻され、コモンレール圧が減圧されるようになっている。

ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備えた電子制御ユニットであり、ＥＣＵ５０には、上記した燃温センサ１６、残量センサ１７、燃料圧センサ２１の検出信号やその他エンジンの回転速度を検出するための回転速度センサ５１、エンジン冷却水の温度を検出するための水温センサ５２、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ５３、ドライバによるアクセル操作量を検出するためのアクセルセンサ５４などの各種センサから検出信号が逐次入力される。そして、ＥＣＵ５０は、エンジン回転速度やアクセル操作量等のエンジン運転情報に基づいて最適な燃料噴射量及び噴射時期を決定し、それに応じた噴射制御信号をインジェクタ２３に出力する。これにより、各気筒においてインジェクタ２３から燃焼室への燃料噴射が制御される。

また、ＥＣＵ５０は、その時々のエンジン回転速度及び燃料噴射量に基づきコモンレール圧（噴射圧）の目標値を算出するとともに、実レール圧が目標レール圧となるように燃料ポンプ１１の燃料吐出量をフィードバック制御する。実際には、実レール圧と目標レール圧との偏差に基づいて燃料ポンプ１１の目標吐出量を決定し、それに応じて吸入調量弁１４の開度を制御する。このとき、吸入調量弁１４の電磁ソレノイドに対する指示電流値（駆動電流）が制御されることにより、吸入調量弁１４の開度が増減され、それに伴い燃料ポンプ１１による燃料吐出量が調整される。

ところで、上記のようなコモンレールシステムでは、インジェクタ２３による燃料噴射が行われる際、該インジェクタ２３に設けられた電磁駆動部３２を介して高圧燃料が低圧側にリークされ、その燃料リーク時には高圧燃料が急激に減圧されるためにリーク燃料の温度が急上昇すると考えられる。特に、レール圧が高圧である場合ほど、燃料リーク時の温度上昇が大きくなると考えられる。この場合、リーク燃料温度がインジェクタ２３の耐熱条件を超える温度まで上昇すると、インジェクタ２３の故障などを引き起こすおそれが生じる。

また、上記システムでは、リーク燃料として燃料タンク１０に戻された燃料が再び燃料ポンプ１１→コモンレール２０→インジェクタ２３の経路で流れるため、この循環が繰り返されることによりシステム全体の燃料温度が次第に上昇する。これにより、燃料リーク時における燃料温度がインジェクタ２３の耐熱条件を超える温度まで上昇する蓋然性が高まると考えられる。

システム全体の燃料温度の上昇度合は、燃料タンク１０内の燃料残量に応じて相違すると考えられる。つまり、燃料タンク１０内の燃料残量が多ければシステム全体としての燃料温度の上昇度合は比較的小さく、燃料タンク１０内の燃料残量が少なければシステム全体としての燃料温度の上昇度合は比較的大きくなると考えられる。このとき、システム全体としての燃料温度が低ければ、燃料リーク時に燃料温度が急上昇してもさして問題にならないが、システム全体としての燃料温度が高いと、燃料リーク時の燃料温度の急上昇により燃料温度がインジェクタ２３の耐熱温度以上になるなどの不都合が生じる。

そこで本実施の形態では、燃料タンク１０内の燃料残量に基づいてインジェクタ２３におけるリーク燃料の熱量を制限することとし、その熱量制限によりシステム全体の燃料温度の上昇を抑制する。

次に、燃料温度の上昇抑制に関するＥＣＵ５０の演算処理をフローチャート等を参照しながら詳細に説明する。まず図３は、目標レール圧の設定処理を示すフローチャートであり、本処理は所定の時間周期でＥＣＵ５０により繰り返し実行される。特に本処理は、燃料温度の上昇抑制処理を含むものとなっており、目標レール圧に対して減圧側の補正が適宜実施されることでインジェクタ２３の燃料リーク時における温度上昇が抑制されるようになっている。

図３において、まずステップＳ１０１では、エンジン運転状態を表す各種パラメータを読み込む。ここでは、エンジン回転速度、燃料噴射量、アクセル開度、実レール圧、エンジン水温、吸気温等が読み込まれる。その後ステップＳ１０２〜Ｓ１０５では、アクセル開度等に基づいて、ドライバが要求する要求トルクを算出する。

すなわち、ステップＳ１０２では、エンジン回転速度及び燃料噴射量を主たる演算パラメータとして、マップ等を参照して現状トルクを算出する。また、ステップＳ１０３では、アクセル開度に基づいて目標トルクを算出する。例えば図５の関係を用いて目標トルクを算出する。なお、現状トルクの算出時には、ターボチャージャなどによる過給圧情報や、ＥＧＲ装置のＥＧＲ率などに基づく補正が適宜実施されると良く、目標トルクの算出時には、アクセル開度の変化量に基づく補正が実施されると良い。

続いてステップＳ１０４では、前記ステップＳ１０３で算出した目標トルクに対してなまし演算を行い、なまし後トルクを算出する。このとき、一次遅れフィルタや二次遅れフィルタなどのフィルタ手段を用いてなまし演算が実施される。ステップ１０５では、目標トルクからなまし後トルクを減算して要求トルクを算出する（要求トルク＝なまし後トルク−現状トルク）。

その後、ステップＳ１０６では、燃料タンク１０内の燃料に関する燃料状態パラメータを算出する。具体的には、残量センサ１７の検出信号に基づいて燃料タンク１０内の燃料残量を算出するとともに、燃温センサ１６の検出信号に基づいて燃料タンク１０内の燃料温度を算出する。なお本実施の形態では、燃料ポンプ１１に燃温センサ１６が設けられており、燃温センサ１６では燃料ポンプ１１内の燃料温度が検出されるが、ポンプ内燃料温度とタンク内燃料温度とは相関があるため、燃温センサ１６の検出信号による燃料タンク１０内の燃料温度の算出が可能となっている。

その後、ステップＳ１０７では、あらかじめ定めた目標レール圧マップを用い、エンジン回転速度と要求トルクとに基づいて目標レール圧のベース値を算出する。その後、ステップＳ１０８ではレール圧制限処理を実施し、当該処理において目標レール圧を設定する。

次に、レール圧制限処理を図４のフローチャートに基づいて説明する。

図４において、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３では、インジェクタ２３でのリーク燃料の熱量（以下、実リーク熱量という）を推定する。詳しくは、ステップＳ２０１では、燃料圧センサ２１の検出信号に基づいて算出した実レール圧をパラメータとして、インジェクタ２３での燃料リークに伴い上昇する燃料温度（リーク上昇温度）を算出する。例えば図６の関係を用いてリーク上昇温度を算出する。図６によれば、実レール圧が高いほどリーク上昇温度として高い温度が算出される。

また、ステップＳ２０２では、前記算出したリーク上昇温度に対して各種運転条件に応じた補正を実施する。具体的には、エンジン回転速度、燃料温度、燃料噴射量、エンジン水温、吸気温を補正パラメータとし、該補正パラメータごとに補正係数を算出するとともに、それら補正係数を前記リーク上昇温度に乗算することでリーク上昇温度の補正を実施する。

ステップＳ２０３では、前記算出したリーク上昇温度（補正後のリーク上昇温度）とその時の燃料温度とリーク燃料量とに基づいて実リーク熱量を算出する（実リーク熱量＝（リーク上昇温度＋燃料温度）×リーク燃料量）。このとき、リーク燃料量は、燃料噴射量に依存するものであり、都度の燃料噴射量をパラメータとして算出されるようになっている。

その後、ステップＳ２０４では、燃料タンク１０内における燃料残量に基づいて目標リーク熱量を算出する。例えば図７の関係を用いて目標リーク熱量を算出する。図７によれば、燃料残量が多いほど目標リーク熱量として大きい値が算出される。なお、目標リーク熱量が許容熱量（その都度許容されるリーク燃料熱量）に相当する。

ステップＳ２０５では、実リーク熱量が目標リーク熱量よりも大きいか否かを判定する。実リーク熱量＜目標リーク熱量であればステップＳ２０６に進み、前記図３のステップＳ１０７で算出した目標レール圧のベース値を目標レール圧として設定する。つまりこのとき、リーク燃料の温度低減を目的とするレール圧の制限は実施されない。

また、実リーク熱量≧目標リーク熱量であればステップＳ２０７に進む。そして、ステップＳ２０７では、都度の要求トルクを満足する範囲内でレール圧低減量を算出し、続くステップＳ２０８では、目標レール圧のベース値をレール圧低減量にて減補正して第１の制限レール圧ＫＴ１を算出する（ＫＴ１＝目標レール圧のベース値−レール圧低減量）。例えば図８の関係を用いてレール圧低減量を算出する。図８によれば、エンジン回転速度が高いほどレール圧低減量として大きい値が算出される。ただし、レール圧低減量を固定値とすることも可能である。

つまり、目標レール圧のベース値は、マップデータを用いエンジン回転速度と要求トルクとに基づいて算出されることを上述したが、マップデータは通常要求トルクに対してある程度の余裕分を持った値となっている。それ故、レール圧低減量による目標レール圧の減補正を実施したとしても要求トルクを満足することが可能となる。

その後、ステップＳ２０９では、目標リーク熱量に基づいて第２の制限レール圧ＫＴ２を算出する。例えば図９の関係を用いて第２の制限レール圧ＫＴ２を算出する。図９によれば、目標リーク熱量が大きいほど第２の制限レール圧ＫＴ２として大きい値が算出される。なお、目標リーク熱量は燃料タンク１０内の燃料残量をパラメータとして算出されるものであり、燃料残量に基づいて第２の制限レール圧ＫＴ２を算出することも可能である。

ステップＳ２１０では、第１の制限レール圧ＫＴ１と第２の制限レール圧ＫＴ２とを比較し、ＫＴ１≦ＫＴ２であるか否かを判定する。そして、ＫＴ１≦ＫＴ２であればステップＳ２１１に進み、第１の制限レール圧ＫＴ１を目標レール圧として設定する。また、ＫＴ１＞ＫＴ２であればステップＳ２１２に進み、第２の制限レール圧ＫＴ２を目標レール圧として設定する。

次に、上記のようなレール圧制限を伴うレール圧制御について図１０のタイムチャートに基づいてより具体的に説明する。なお図１０では、燃料タンク１０内の燃料残量が比較的多い場合を（ａ）に示し、燃料タンク１０内の燃料残量が比較的少ない場合を（ｂ）に示している。（ａ），（ｂ）ではいずれも、エンジンの発熱等により燃料温度（ポンプ内燃料温度）が上昇する場合を想定しており、それに応じて実リーク熱量が上昇している。ただし説明の便宜上、エンジン運転状態が安定し、目標レール圧のベース値がほぼ一定となる状態を想定しており、故に実レール圧もほぼ一定となっている。

図１０の（ａ）の場合には、燃料残量が多いために目標リーク熱量が大きい値になっており、実リーク熱量≧目標リーク熱量となることはない。したがって、レール圧制限は実施されない。

これに対し、図１０の（ｂ）の場合には、燃料残量が少ないために目標リーク熱量が小さい値になっており、タイミングｔ１で実リーク熱量≧目標リーク熱量となる。したがって、タイミングｔ１以降、目標レール圧が減圧側に変更され、これによりレール圧制限が実施される。このとき、レール圧制限により実レール圧が低減されることから、インジェクタ２３における燃料リーク時の温度上昇が制限される。つまり、燃料タンク１０内の燃料温度の上昇が抑制され、ひいてはシステム全体の燃料温度の低減が図られる。

なお、タイミングｔ１以降において詳細には、第１，第２の制限レール圧ＫＴ１，ＫＴ２が算出され、その大小比較に応じてＫＴ１，ＫＴ２のいずれか小さい方が目標レール圧として設定されるが、図６ではその点についての図示を省略している。

以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

燃料タンク１０内の燃料残量に基づいてインジェクタ２３におけるリーク燃料の熱量を制限するようにしたため、例えば燃料残量が少ない場合にシステム全体としての燃料温度を比較的低くすることができる。この場合、インジェクタ２３での燃料リークに伴う温度上昇を見込んで適正に燃料温度を管理することができる。したがって、単に燃料温度に依存する態様で燃料噴射量や燃料圧力等を制限することで、結果的にドライバの要求トルクが高い場合にその要求が満たされなくなるといった不都合が解消される。以上により、インジェクタ２３等の保護を図りつつ、しかも意に反してエンジンの生成トルクが低下するといった不都合を解消することができる。また上記構成によれば、燃料温度を低下させるために付加的に燃料冷却装置を設けることなどが必要ないことから、構成の煩雑化やコストアップ等の不都合を回避することもできる。

また、リーク燃料の熱量を制限する手法としてレール圧制限を実施するようにした。これにより、実レール圧が低減され、インジェクタ２３で高圧燃料がリークする際において、リーク燃料の温度上昇量が減る。そのため、システム全体として燃料温度の上昇が抑制され、ひいてはインジェクタ２３等の保護を好適に実現することができる。

レール圧制限に際し、目標レール圧のベース値をレール圧低減量にて減補正して第１の制限レール圧ＫＴ１を算出するとともに、目標リーク熱量（燃料残量に相関するパラメータ）に基づいて第２の制限レール圧ＫＴ２を算出し、それら各制限レール圧ＫＴ１，ＫＴ２のうち小さい方を目標レール圧としたため、実レール圧を確実に低減させることができる。またその際、レール圧低減量を、燃料タンク１０内の燃料残量又は燃料温度に応じて可変設定するようにしたため、都度の燃料の状態に応じてより一層適正な圧力制限を実施することができる。

インジェクタ２３での実リーク熱量を推定するとともに、燃料タンク１０内の燃料残量から許容熱量としての目標リーク熱量を算出し、実リーク熱量≧目標リーク熱量の場合に、インジェクタ２３におけるリーク燃料の熱量制限（レール圧制限）を実施するようにしたため、リーク燃料の熱量制限（レール圧制限）を望ましい時機に実施することができ、本システムにおいて燃料温度を好適に管理することができる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。

上記実施の形態では、レール圧制限に際し、目標レール圧のベース値をレール圧低減量にて減補正して第１の制限レール圧ＫＴ１を算出するとともに、目標リーク熱量（燃料残量に相関するパラメータ）に基づいて第２の制限レール圧ＫＴ２を算出し、それら各制限レール圧ＫＴ１，ＫＴ２のうち小さい方を目標レール圧としたが、これを以下のように変更する。例えば、レール圧制限に際し、第１の制限レール圧ＫＴ１と第２の制限レール圧ＫＴ２とのうちいずれか一方を算出し、その算出値を目標レール圧とする。本構成であっても、上記のとおり実レール圧を低減させることができる。

目標レール圧の設定時において、燃料温度に基づくレール圧制限処理を実施しても良い。具体的には、図１１のフローチャートに示す処理を実行する。なお図１１の処理は、前記図４の最後に付加的に実施されても良いし、前記図４で説明したレール圧制限処理に置き換えて実施されても良い。

図１１において、ステップＳ３０１では、燃温センサ１６の検出信号により算出した燃料温度が所定の上限値（例えば９０℃）以上であるか否かを判定し、燃料温度＜上限値であればそのまま本処理を終了し、燃料温度≧上限値であれば後続のステップＳ３０２に進む。ステップＳ３０２では、その時の燃料温度と上限値との温度差を算出するとともに、その温度差に基づいて第３の制限レール圧ＫＴ３を算出する。例えば図１２の関係を用いて第３の制限レール圧ＫＴ３を算出する。図１２によれば、前記温度差が大きいほど第３の制限レール圧ＫＴ３として大きい値が算出される。このとき、図１２の関係に基づいて算出される第３の制限レール圧は、上述した第１，第２の制限レール圧ＫＴ１，ＫＴ２に対して概して小さい値である。

その後、ステップＳ３０３では、第３の制限レール圧ＫＴ３を目標レール圧として設定する。また、ステップＳ３０４では、エンジン出力を補助するための出力補助処理として、エンジンに駆動連結された補機類の作動状態を制限する。具体的には、補機類としてはオルタネータやエアコン用コンプレッサなどが含まれ、例えば、オルタネータに関しては発電量を制限することでその作動状態を制限し、エアコン用コンプレッサに関してはコンプレッサ回転速度を制限することでその作動状態を制限する。

上記図１１の処理によれば、燃料温度が過剰に高くなった場合において、好適なるレール圧制限を実施することができる。また、レール圧制限に際し、補機類の作動状態を制限することで、エンジンの負荷を軽減しトルクアップを図ることができる。なおこの場合、より望ましくは、レール圧制限により要求トルクが満足できなくなると判断されることを条件として、補機類の作動状態を制限する。

レール圧制限時における補機類の作動制限は、図１１の処理に限らず、上述した図４の処理においても実施しても良い。

また、レール圧制限に際し、インジェクタ２３による燃料噴射期間を延長側に変更するようにしても良い。つまり、エンジン回転速度等に基づいて設定したエンジン運転状態に対し、都度の制限レール圧に基づいて算出した期間補正値による補正を行い、その補正後の燃料噴射期間により燃料噴射を実行する。この場合、レール圧を制限しても、燃料噴射期間を延長することで実質的な燃料噴射量を保持することができる。これにより、エンジンの生成トルクを保持したまま（変更せずに）、リーク熱量の制限を図ることができる。なお、上記のような燃料噴射期間の延長は、要求トルクが所定値以上である場合において実施されると良い。

アクセルセンサ５４の検出信号により算出したアクセル操作量が所定値以上の場合、又は同アクセル操作量の増加側の変化量が所定値以上の場合に、レール圧制限を禁止するようにしても良い。つまり、アクセル操作量が所定値以上の場合、又は同アクセル操作量の増加側の変化量が所定値以上の場合は、ドライバが高速走行や急加速等を望んでいると考えられ、かかる場合にはドライバによる加速等の要求を優先する。これにより、所望とするトルクの応答性が実現できる。

発明の実施の形態におけるコモンレール式燃料噴射システムの概略を示す構成図である。 インジェクタの概略構成を示す図である。 目標レール圧の設定処理を示すフローチャートである。 レール圧制限処理を示すフローチャートである。 アクセル開度と目標トルクとの関係を示す図である。 実レール圧とリーク上昇温度との関係を示す図である。 燃料残量と目標リーク熱量との関係を示す図である。 エンジン回転速度とレール圧低減値との関係を示す図である。 目標リーク熱量と第２の制限レール圧との関係を示す図である。 レール圧制限を伴うレール圧制御をより具体的に説明するためのタイムチャートである。 別のレール圧制限処理を示すフローチャートである。 燃料温度と上限値との温度差と、第３の制限レール圧との関係を示す図である。

符号の説明

１０…燃料タンク、１１…燃料ポンプ、１６…燃温センサ、１７…残量センサ、２０…コモンレール、２３…インジェクタ、５０…ＥＣＵ。

Claims (10)

1. 噴射圧に相当する高圧の燃料を蓄える蓄圧容器と、燃料タンク内の燃料を高圧化して前記蓄圧容器に圧送する燃料供給ポンプと、前記蓄圧容器から供給される高圧燃料をエンジンに噴射するとともに前記高圧燃料の一部をリークさせる燃料噴射弁とを備え、前記燃料噴射弁からリークした燃料を前記燃料タンクに返戻させるようにした蓄圧式燃料システムに適用され、
   前記燃料タンク内の燃料残量を検出する残量検出手段と、
   前記残量検出手段により検出した燃料残量に基づいて前記燃料噴射弁におけるリーク燃料の熱量を制限する熱量制限手段と、
   を備えたことを特徴とする蓄圧式燃料システムの制御装置。
2. 前記燃料噴射弁の燃料リーク時に生じる実リーク熱量を推定する実リーク熱量推定手段と、
   前記残量検出手段により検出した燃料残量に基づいて、その都度許容されるリーク燃料熱量を算出する許容熱量算出手段とを備え、
   前記熱量制限手段は、前記実リーク熱量推定手段により推定した実リーク熱量が、前記許容熱量算出手段により算出した許容熱量よりも大きい場合に、前記燃料噴射弁におけるリーク燃料の熱量の制限を実施することを特徴とする請求項１に記載の蓄圧式燃料システムの制御装置。
3. 前記リーク時熱量推定手段は、前記蓄圧容器内における都度の燃料圧力と燃料温度とに基づいて前記リーク時熱量を推定することを特徴とする請求項２に記載の蓄圧式燃料システムの制御装置。
4. 前記熱量制限手段は、前記蓄圧容器内の燃料圧力の目標値を減圧側に変更し、該変更した目標値により前記燃料圧力を制限することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の蓄圧式燃料システムの制御装置。
5. エンジン運転状態に基づいて前記蓄圧容器内の燃料圧力の目標値を設定する目標値設定手段を備えた制御装置において、
   前記熱量制限手段は、前記目標値設定手段により設定した燃料圧力の目標値を減圧側に補正することを特徴とする請求項４に記載の蓄圧式燃料システムの制御装置。
6. 前記燃料圧力の目標値を減圧側に変更する変更量を、前記燃料タンク内の燃料残量又は燃料温度に応じて可変設定することを特徴とする請求項４又は５に記載の蓄圧式燃料システムの制御装置。
7. 前記熱量制限手段は、前記燃料タンク内の燃料残量又はそれに相関するパラメータに基づいて前記蓄圧容器内の燃料圧力の目標値を設定し、該目標値により前記燃料圧力を制限することを特徴とする請求項４に記載の蓄圧式燃料システムの制御装置。
8. 前記蓄圧容器内の燃料圧力に対する制限を実施する際、前記燃料噴射弁による燃料噴射期間を延長側に変更することを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の蓄圧式燃料システムの制御装置。
9. ドライバによるアクセル操作量を検出する手段と、
   前記検出したアクセル操作量が所定値以上の場合、又は同アクセル操作量の増加側の変化量が所定値以上の場合に、前記燃料圧力の制限を禁止する手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載の蓄圧式燃料システムの制御装置。
10. 前記蓄圧容器内の燃料圧力に対する制限を実施する際、前記エンジンに駆動連結された補機類の作動状態を制限することを特徴とする請求項４乃至９のいずれかに記載の蓄圧式燃料システムの制御装置。

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