JP2010043614A

JP2010043614A - エンジンの制御装置

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Publication number: JP2010043614A
Application number: JP2008209026A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Ohisa; 智弘大久; Takashi Okamoto; 多加志岡本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2008-08-14
Filing date: 2008-08-14
Publication date: 2010-02-25

Abstract

【課題】燃料噴射弁に個体差や経年変化があっても、気筒間での空燃比のばらつきを効果的に低減し得て、燃焼安定性や排気性能を向上させることのできるエンジンの制御装置を提供する。
【解決手段】気筒間での空燃比のばらつきを低減すべく、燃圧センサにより検出される燃料圧力に基づいて、各気筒毎に燃料噴射弁による燃料噴射前後の期間における燃圧降下量を算出し、この算出された燃圧降下量に基づき、各気筒毎に燃料噴射弁の駆動パルス幅を補正する。
【選択図】図１５

Description

本発明は、各気筒毎に燃料噴射量を制御する筒内噴射型エンジンの制御装置に係り、特に、各気筒毎に燃料噴射弁による燃料噴射に伴う燃圧降下量等を求め、この燃圧降下量等に基づき、各気筒毎に燃料噴射量（燃料噴射弁駆動パルス幅＝駆動時間＝開弁時間）を補正するようにして、気筒間での空燃比のばらつきを低減するようにしたエンジンの制御装置に関する。

昨今の地球環境問題対策における自動車開発の課題として、燃費や排気性能（排気エミッション特性）の向上が挙げられる。その手法の一つに、理想空燃比での燃焼の実現がある。そのためには、吸入空気量に対して定まった量の燃料を噴射する必要がある。燃料噴射量は、通常、燃料噴射弁に供給される駆動パルスのパルス幅（駆動パルス幅＝駆動時間＝開弁時間）と燃料噴射時の燃圧によって決定される。しかし、燃料噴射弁の個体差や経年変化により、駆動パルス幅が同一であっても各気筒の燃料噴射量が同じになるとは限らないという課題がある。

この課題を解決する技術として、燃料噴射に伴う実燃圧変化と燃圧変化推定値の比較から燃料噴射弁駆動時間の補正を行うことが知られている。例えば、下記特許文献１には、実燃圧から検出した燃圧変化により過渡状態と判定されたときに燃圧変化速度を演算し、演算結果と前回の実燃圧に基づいて燃料噴射弁駆動時間を補正することが開示されている。

特開２００１−３３６４３６号公報

しかし、特許文献１に所載の技術では、燃圧変化速度を用いる推定値は全ての気筒の平均値であるため、各気筒毎には燃焼状態の改善を図ることができない。さらに燃料噴射弁の経年変化による噴射流量特性の変化等にも対応することができない。そのため、気筒間で燃料噴射量ひいては空燃比にばらつきが生じやすく、所望の燃焼安定性や排気性能を得ることが難しいという問題があった。

このように、従来の空燃比改善技術は、各気筒から排出された排気ガスの集合部に配設された空燃比センサの出力やエンジン回転周期毎の燃圧センサの出力を基にして、全気筒一括で処理されてきた。ここで、さらなる燃焼安定性や排気性能の向上等を図るためには、気筒毎に燃料噴射量の適正化を図る必要がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、燃料噴射弁に個体差や経年変化があっても、気筒間での空燃比のばらつきを効果的に低減し得て、燃焼安定性や排気性能を向上させることのできるエンジンの制御装置を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係るエンジンの制御装置は、基本的には、燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、該高圧燃料ポンプにより加圧される燃料蓄圧室と、該蓄圧室内の燃料を各気筒のピストン上方に画成される燃焼室に直接噴射する燃料噴射弁と、前記蓄圧室内の燃料圧力を検出する燃圧センサと、前記各気筒の燃料噴射弁に、それぞれ噴射すべき燃料量に対応したパルス幅を持つ駆動パルスを供給する制御手段と、を有し、前記制御手段は、気筒間での空燃比のばらつきを低減すべく、前記燃圧センサにより検出される燃料圧力に基づいて、各気筒毎に特定期間における燃圧変化量、燃圧変化速度、あるいは燃圧変化率を算出し、この算出された燃圧変化量、燃圧変化速度、あるいは燃圧変化率に基づき、各気筒毎に前記燃料噴射弁の駆動パルス幅を補正することを特徴としている。

前記制御手段は、好ましい態様では、前記燃圧センサにより検出される燃料圧力に基づいて、各気筒毎に前記燃料噴射弁による燃料噴射に伴う燃圧変化量を算出し、この算出された燃圧変化量に基づき、各気筒毎に前記駆動パルス幅を補正するようにされる。

前記制御手段は、他の好ましい態様では、前記燃圧センサにより検出される燃料圧力に基づいて、各気筒毎に前記燃料噴射弁による燃料噴射前後の期間における燃圧降下量を算出し、この算出された燃圧降下量に基づき、各気筒毎に前記駆動パルス幅を補正するようにされる。

より好ましい態様では、前記制御手段は、前記燃圧変化量もしくは燃圧降下量を、前記燃料ポンプの無吐出期間中に検出される燃料圧力に基づいて算出するようにされる。

前記制御手段は、好ましくは、前記燃料噴射前後の期間を、前記各気筒における燃料噴射弁の噴射タイミング、前記駆動パルス幅、及びエンジン回転数に基づいて推定するようにされる。

前記制御手段は、好ましい態様では、各気筒毎に、予め算出される前記燃料噴射に伴う燃圧降下量の推定値と前記燃料ポンプの無吐出期間中における前記燃料噴射前後の期間において算出された実際の燃圧降下量とを比較し、この比較結果に基づいて各気筒毎に前記駆動パルス幅を補正するようにされる。

前記制御手段は、好ましくは、前記燃料噴射に伴う燃圧降下量の推定値を、各気筒毎に求められる前記燃料圧力、前記駆動パルス幅、及び燃料噴射弁の噴射流量特性、並びにコモンレール容積のうちの少なくとも一つに基づいて算出するようにされる。

より好ましい態様では、前記制御手段は、各気筒毎に求められる前記燃料圧力と前記駆動パルス幅とを用いて算出した燃料噴射に伴う燃圧降下量の推定値と前記燃料ポンプの無吐出期間中における前記燃料噴射前後の期間において算出された実際の燃圧降下量とを比較し、この比較結果に基づいて各気筒毎に前記駆動パルス幅を補正するようにされる。

本発明に係るエンジンの制御装置の好ましい態様では、各気筒毎に燃料噴射弁による燃料噴射前後の期間における燃圧降下量を算出し、この算出された燃圧降下量に基づき、各気筒毎に燃料噴射弁駆動パルス幅を補正するようにされ、より好ましい態様では、各気筒毎に求められる燃料圧力と駆動パルス幅とを用いて算出した燃料噴射に伴う燃圧降下量の推定値と燃料ポンプの無吐出期間中における燃料噴射前後の期間において算出された実際の燃圧降下量とを比較し、この比較結果に基づいて各気筒毎に駆動パルス幅を補正するようにされるので、燃料噴射弁に個体差や経年変化があっても、気筒間での空燃比のばらつきを効果的に低減し得て、燃焼安定性や排気性能を向上させることができる。

以下、本発明のエンジンの制御装置の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る制御装置の一実施形態をそれが適用された車載用筒内噴射型エンジンと共に示す概略構成図である。

図示例の筒内噴射型エンジン１は、複数の気筒を備えた多気筒エンジンであり、各気筒にはそれぞれピストン３が摺動自在に嵌挿されている。各気筒のピストン３上方に画成される燃焼室２に吸入される空気はエアクリーナ３０の入口部から取り入れられ、空気流量計（エアフローセンサ）３１を通り、吸気流量を制御する電制絞り弁（スロットル）３４が収容されたスロットルボディ３３を通ってコレクタ３５に入る。ここで、前記スロットル３４は、モータ３７を駆動することによって操作され、前記モータ３７の駆動制御によって吸入空気量を制御できるようになっている。

前記コレクタ３５に至った吸入空気は、各気筒の燃焼室２に接続された各吸気通路３６に分配された後、各気筒の燃焼室２に導かれる。ここで、前記エアフロセンサ３１からは、前記吸気流量を表す信号がエンジン制御装置（コントロールユニット）１００に出力されている。また、前記スロットルボディ３３には、電制スロットル３４の開度を検出するスロットルセンサ３２が取り付けられており、その信号もコントロールユニット１００に出力される。

一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク２０から低圧燃料ポンプ２１により加圧され可変燃圧レギュレータ２２により一定の圧力に調圧された後、後述する高圧燃料ポンプ２３でより高い圧力に加圧され、コモンレール２４を介して各気筒に配備されている燃料噴射弁（インジェクタ）２７から燃焼室２内に噴射される。燃圧は、コモンレール２４に取り付けられている燃圧センサ２６で検出され、燃圧を表す信号がコントロールユニット１００に出力される。

前記燃焼室２内で混合された吸入空気と噴射燃料は、点火コイル９で高電圧化された点火信号により点火プラグ１０で着火されて燃焼する。燃焼後の排気は、排気通路１２を通り外部に排出される。このとき、排気通路１２（各気筒の燃焼室２からの排気ガス集合部）に取り付けられたＡ／Ｆセンサ１３は、排気ガスの空燃比を検出し、空燃比を表す信号をコントロールユニット１００に出力する。

エンジン１のクランク軸４に添設されたクランク角センサ５は、クランク軸４の回転位置を検出し、その角度信号をコントロールユニット１００に出力する。また、排気弁６を駆動するカム軸７に取り付けられたカム角センサ８は、前記カム軸の回転位置を検出し、その角度信号をコントロールユニット１００に出力する。

図２は、高圧燃料系システム構成及び高圧燃料ポンプ２３の縦断面図を示している。高圧燃料ポンプ２３は、低圧燃料ポンプ２１により加圧されプレッシャレギュレータ２２によって一定の圧力に調圧された燃料タンク２０からの燃料をさらに昇圧してコモンレール２４に圧送するものであり、燃料通路として燃料吸入通路４９、吐出通路５０、加圧室４１で構成されている。加圧室４１には、加圧部材であるプランジャ４０が摺動可能に保持されている。吐出通路５０には、下流側の高圧燃料を加圧室に逆流させないため逆止弁である吐出弁４７が設けられている。また、吸入通路４９には、燃料吐出量を制御する電磁弁４３が設けられている。電磁弁４３はノーマルクローズ型の電磁弁であり、非通電時に閉弁方向に力が作用し、通電時には開弁方向に力が作用する。

コモンレール２４には、燃料噴射弁２７、燃圧センサ２６、圧力調整弁（リリーフ弁）２５が装着されている。リリーフ弁２５は前記プレッシャレギュレータと同様にコモンレール２４内の燃料圧力が所定値を超えた際に開弁し、高圧配管系の動作を保証するとともに破損を防止する。燃料噴射弁２７はエンジンの気筒数と同数装着されており、コントロールユニット１００から供給される、噴射すべき燃料量に対応したパルス幅を持つ駆動パルスに従って燃料を噴射する。前記燃圧センサ２６は検出した圧力信号をコントロールユニット１００に出力する。

コントロールユニット１００は各種センサから得られるエンジン状態（例えばクランク角、スロットル開度、空燃比、燃料圧力等）に基づいて適切な噴射燃料量や燃料圧力等を演算し、高圧燃料ポンプ２３や燃料噴射弁２７を制御する。

プランジャ４０は、エンジン１における排気弁６のカム軸７の回転に伴って回転するポンプ駆動カム１１により上下に摺動し、加圧室４１の容積を変化させている。プランジャ４０が下降して加圧室４１の容積が拡大すると、差圧により電磁弁４３が開弁し、燃料吸入通路４９から加圧室４１に燃料が流入する。このプランジャ４０が下降する行程を以下、吸入行程と記す。プランジャ４０が上昇し、電磁弁４３が閉弁すると、加圧室４１内の燃料は昇圧され、吐出弁４７を通過してコモンレール２４へ圧送される。このプランジャ４０が上昇する行程を以下、圧縮行程と記す。

圧縮行程中に電磁弁４３が閉じれば、吸入行程中に加圧室４１に吸入された燃料は加圧され、コモンレール２４側へ吐出される。もし圧縮行程中に電磁弁４３が開弁していれば、その間、燃料は吸入通路４９側へ押し戻され、加圧室４１内の燃料はコモンレール２４側へは吐出されない。このように、ポンプ２３の燃料吐出は電磁弁４３の開閉によって操作される。電磁弁４３の開閉はコントロールユニット１００によって操作される。

電磁弁４３は弁体４２、弁体４２を閉弁方向に付勢するばね４５、ソレノイド４６、アンカ４４を構成部品として有する。ソレノイド４６に電流が流れると、アンカ４４に電磁力が発生して図中右側に引き寄せられ、アンカ４４と一体に形成された弁体４２が開弁する。ソレノイド４６に電流が流れないと、弁体４２を閉弁方向に付勢するばね４５により、弁体４２は閉じる。電磁弁４３は前記ノーマルクローズ型であり駆動電流を流さない状態で閉弁する構造の弁である。

吸入行程中は、加圧室４１の圧力が吸入通路４９の圧力よりも低くなり、その圧力差によって弁体４２が開弁し、燃料が加圧室４１に吸入される。このとき、ばね４５は弁体４２を閉弁方向に付勢するが、差圧による開弁力の方が大きくなるように設定されているため、弁体４２は開弁する。ここで、もしソレノイド４６に駆動電流が流れていれば、磁気吸引力が開弁方向へ作用して、弁体４２は更に開弁しやすくなる。

一方、圧縮行程中は加圧室４１の圧力の方が吸入通路４９よりも高くなるため、弁体４２を開弁させる差圧は発生しない。ここで、ソレノイド４６に駆動電流が流れていなければ、弁体４２を閉弁方向に付勢するばね力やプランジャ４０の摺動による流体力により、弁体４２は閉弁する。一方、ソレノイド４６に駆動電流が流れ十分な磁気吸引力が発生していれば、磁気吸引力により弁体４２は開弁方向に付勢される。その後圧縮行程中のあるタイミングで駆動電流を与えるのを止めると、弁体４２は閉弁し、加圧室４１内の燃料が加圧され、吐出通路５０側へ吐出される。駆動電流を与えるのを止めるタイミングが早いと、加圧される燃料の容量が大きく、タイミングが遅いと、加圧される燃料の容量が小さくなる。よって、コントロールユニット１００は弁体４２が閉じるタイミングを制御することにより、ポンプ２３の吐出流量を制御することができる。

さらに、燃圧センサ２６からの信号に基づき、コントロールユニット１００にて適切な通電ＯＦＦタイミングを演算し、ソレノイド４６をコントロールすることにより、コモンレール２４の圧力を目標値にフィードバック制御させることができる。

図３は、本実施形態の制御装置のシステム構成を機能ブロックで示したものである。本制御装置は、燃圧センサ２６からの信号をフィルタ処理して実燃圧を出力する燃圧入力処理手段２００、クランク角センサ信号及びカム角センサ信号の位相からポンプ駆動カムの上死点及び下死点を算出するポンプ駆動カム上・下死点算出手段２０１、前記燃圧入力処理手段２００による燃圧を前記ポンプ駆動カム上・下死点算出手段２０１で算出した位置で測定して各気筒毎に燃圧降下量を算出する燃圧降下量算出手段２０２、エンジン回転数と負荷から各気筒の噴射タイミングを算出する燃料噴射タイミング算出手段２０３、エンジン回転数と負荷、燃圧、実空燃比から各気筒毎に駆動パルス幅を算出する燃料噴射弁駆動パルス幅算出手段２０４、燃料噴射弁駆動パルス幅から燃圧降下量を推定する燃圧降下量推定値算出手段２０５、エンジン回転数と前記燃料噴射タイミング、前記燃料噴射弁駆動パルス幅、前記ポンプ駆動カム上・下死点から各気筒毎に燃料噴射期間を算出する噴射期間算出手段２０６、前記燃圧降下量算出値と前記燃圧降下量推定値を比較する燃圧降下量算出値・推定値比較手段２０７、前記燃圧降下量算出値・推定値比較手段から燃料噴射弁駆動パルス幅を補正する燃料噴射弁駆動パルス幅補正手段２０８から構成される。

図４は、燃圧降下量算出手段２０２の一構成例を示す。燃圧降下量は、ポンプ駆動カム上死点位置に燃圧応答遅れ算出手段２１０による燃圧応答遅れを加えた位置で燃料噴射前燃圧測定処理２１１によって、測定した燃料噴射前燃圧から、ポンプ駆動カム下死点位置に燃圧応答遅れを加えた位置で燃料噴射後燃圧測定処理２１２によって、測定した燃料噴射後燃圧を減じ、算出される。

図５は、燃圧降下量推定値算出手段２０５の一構成例を示す。燃圧降下量推定値は、燃料噴射弁駆動パルス幅からそれに対応した噴射流量に１００ｃｃに対するコモンレール容積の割合を乗じ、算出される。

図６は、噴射期間算出手段２０６の一構成例を示す。噴射開始角度は噴射タイミング算出値を基に噴射開始角度算出処理２３０で算出する。噴射終了角度は駆動パルス幅算出値とクランク角センサ信号を基に噴射期間中角度算出処理２３１による結果に噴射開始角度を加えた噴射終了角度算出処理２３４によって算出される。噴射開始角度がポンプ駆動カム上死点より遅角しているかを判定処理２３２で判定し、さらに噴射終了角度がポンプ駆動カム下死点より進角しているかを判定処理２３５で判定し、燃圧降下量を算出可能であるか否かを判定する。ここで、両者を満足した場合に算出した燃圧降下量が有効となる。

図７は、コントロールユニット１００が実行する高圧燃料ポンプ２３の制御システムの一例を示す機能ブロック図である。高圧燃料ポンプ制御システムは、燃圧センサ２６からの信号をフィルタ処理して実燃圧を出力する燃圧入力処理手段２４０、エンジン回転数と負荷からその動作点に最適な目標燃圧を算出する目標燃圧算出手段２４１、ポンプの吐出流量を制御するための角度制御位置を演算するポンプ制御角度算出手段２４２、ポンプ駆動信号であるオープン電流制御用デューティ信号のパラメータを演算するポンプ制御ＤＵＴＹ算出手段２４３、筒内噴射エンジン１の状態を判定してポンプ制御モードを遷移させるポンプ状態遷移判定手段２４４、ソレノイド４６に前記デューティ信号から生成される電流を与えるソレノイド駆動手段２４５から構成される。

図８は、ポンプ制御角度算出手段２４２の一構成例を示す。ポンプ制御角度算出手段２４２は、通電開始角度算出手段２５０および通電終了角度算出手段２５１から構成される。

図９は、図７示される高圧燃料ポンプ状態遷移判定手段２４４の説明に供される図（状態遷移図）である。このポンプ状態遷移判定手段２４４では、Ａ制御とフィードバック制御（以下Ｆ／Ｂ制御と記す）が行われる。Ａ制御は、デフォルト制御であり、もし始動時においてエンジンが回転中である場合、ポンプは全吐出を実施する。Ｆ／Ｂ制御は、目標燃圧となるように制御することを目的としている。

まず、イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮになり、コントロールユニット１００がリセット状態になるとＡ制御ブロック２６１である無通電制御状態になり、ポンプ状態変数ＰＵＭＰＭＤ＝０とし、ソレノイド４６に対する通電は行われない。

次に、スタータスイッチがＯＮになり、エンジン１がクランキング状態となって、クランク角信号とカム角信号とのプランジャ位相が確定し、基準ＲＥＦを生成可能な運転状態となり、条件１が成立してＦ／Ｂ制御ブロック２６２に遷移し、ＰＵＭＰＭＤ＝２とするとともに、燃圧入力処理手段２４０で算出された実燃圧が、目標燃圧算出手段２４１で算出された目標燃圧となるようにソレノイド制御信号を出力する。エンジンストールにより条件２が成立した場合にはＰＵＭＰＭＤ＝０とし無通電制御に移行する。

図１０は、通電開始角度算出手段２５０の一構成例を示す。エンジン回転数とバッテリ電圧を入力とした基本通電開始角度算出マップ２７０から通電開始角度ＳＴＡＮＧを演算する。可変バルブタイミング機構による位相差の補正は、動作角０位置に対して進角側に動作する場合は、減算をし、遅角側に動作する可変バルブタイミング機構であれば加算する。

図１１は、通電終了角度算出手段２５１の一構成例を示す。本ノーマルクローズ型ポンプ２３は通電終了角度の位置変化により吐出量が制御される。燃料噴射弁による噴射量とエンジン回転数を入力とした基本角度マップ２８０より基本角度ＢＡＳＡＮＧを演算する。ＢＡＳＡＮＧは、定常運転状態における要求吐出量を満足するための閉弁角度である。

燃圧Ｆ／Ｂ制御演算部２８１では、目標燃圧と実燃圧より演算されたＦ／Ｂ分を基本角度ＢＡＳＡＮＧに加算することにより基準角度ＲＥＦＡＮＧを演算する。基準角度ＲＥＦＡＮＧは、可変バルブタイミング動作が無いと仮定した場合の、基準ＲＥＦからの電磁弁４３を閉弁したい角度を示している。基準ＲＥＦとは、角度制御の基準点となる位置である。コントロールユニット１００は、設定した基準点からの要求角度に信号出力する。

燃料噴射弁の噴射時期設定基準点も同様に角度制御の基準点を使用して、角度制御を実施する。基準角度ＲＥＦＡＮＧに、閉弁遅れＰＵＭＤＬＹと可変バルブタイミング動作角を加減算することにより通電終了角度ＯＦＦＡＮＧを演算する。通電開始角度ＳＴＡＮＧから通電終了角度ＯＦＦＡＮＧまでオープン電流制御デューティを出力する（処理２８２、２８３）。

図１２は、前記高圧燃料ポンプ２３の動作タイミングチャートと前記コントロールユニット１００による燃圧の制御に対するソレノイド制御信号の通電開始角度ＳＴＡＮＧ及び通電終了角度ＯＦＦＡＮＧに用いられる各パラメータを示したものである。ここで、図１２で直線的に示しているポンププランジャ変位は、実際には図１３に示す変位となる。
クランク角センサ信号とカム角センサ信号に基づいて生成される基準ＲＥＦと、プランジャ４０のストロークから前記ソレノイド信号の通電開始角度ＳＴＡＮＧ及び通電終了角度ＯＦＦＡＮＧが設定される。通電終了角度ＯＦＦＡＮＧは、式１のように求めることができる。

ＯＦＦＡＮＧ＝ＲＥＦＡＮＧ−ＰＵＭＤＬＹ・・・（式１）
ここで、ＲＥＦＡＮＧは基準角度であり、式２のように求めることができる。

ＲＥＦＡＮＧ＝ＢＡＳＡＮＧ＋ＦＢＧＡＩＮ・・・（式２）
ここで、ＢＡＳＡＮＧは基本角度であり、エンジン１の運転状態に基づいて基本角度マップ２８０（図１１）で演算される。ＰＵＭＤＬＹはポンプ遅れ角度であり、ＦＢＧＡＩＮは、フィードバック分である。

図１４に、最適な高圧燃料ポンプ吐出と燃料噴射時期の一例を示す。ここでは、噴射による燃圧降下量を測定するためにポンプ吐出の影響が無いポンプ吸入行程における噴射時に適用する。

図１５に、本実施形態（４気筒４葉カムシステム）で上記制御を行った場合のタイムチャートを示す。本実施形態では、ポンプ吸入行程時の燃料噴射に伴う燃圧降下量を測定するため、プランジャ位相と燃料噴射の周期が合致している場合に燃圧降下量測定回数が最も多くなる。ただし、図１６に示すようにプランジャ位相と燃料噴射の周期が合致していない場合にも噴射期間算出手段２０６（図６）により、本発明を適用可能である。

次に、本実施形態の効果を図１７を参照しながら説明する。図１７（Ａ）に従来例のタイムチャート、図１７（Ｂ）に本実施形態のタイムチャートを示す。空燃比フィードバック制御は、各気筒の排気ガス集合部に配設されたＡ／Ｆセンサ１３の出力を基に実施するため、気筒全体の空燃比しか制御できない。従来例では、噴射周期毎の燃圧変化速度から燃圧変化を推定することで、気筒間での燃料噴射量のばらつき、つまり気筒間での空燃比のばらつきの低減については考慮されていない。

本実施形態では、駆動パルス幅から燃圧降下量を推定することで、１回の噴射量設定に用いる駆動パルス幅と燃料噴射量の一対一対応により気筒毎に燃料噴射量を精度良く制御でき、燃料噴射弁に個体差や経年変化があっても、気筒間での空燃比のばらつきを効果的に低減し得て、燃焼安定性や排気性能を向上させることができる。尚、燃圧降下量の代りに燃圧変化量、燃圧変化速度、あるいは燃圧変化率を用いても同様である。

本発明に係る制御装置の一実施形態をそれが適用された車載用筒内噴射型エンジンと共に示す概略構成図。図１の燃料系である高圧燃料系システム構成及び高圧燃料ポンプの縦断面図。図１に示される制御装置のシステム構成を示す機能ブロック図。図３示される燃圧降下量算出手段の一構成例を示すブロック図。図３示される燃圧降下量推定値算出手段の一構成例を示すブロック図。図３示される噴射期間算出手段の一構成例を示すブロック図。図１の高圧燃料ポンプ制御システムの一例を示す機能ブロック図図７示される高圧燃料ポンプ制御角度算出手段の一構成例を示すブロック図。図７示される高圧燃料ポンプ状態遷移判定手段の説明に供される図。図８に示される高圧燃料ポンプ通電開始角度算出手段の一構成例を示すブロック図。図８に示される高圧燃料ポンプ通電終了角度算出手段の一構成例を示すブロック図。図１に示される高圧燃料ポンプの動作タイミングチャート。図１２に示される動作タイミングチャートの補足説明図。最適な高圧燃料ポンプ吐出と燃料噴射時期の一例を示す図。図１に示される実施形態で制御を行った場合のタイムチャート。高圧燃料ポンプ吐出と燃料噴射周期が合致しない場合のタイムチャート本実施形態の効果の説明に供される図であり、（Ａ）は従来例のタイムチャート、（Ｂ）は本発明実施形態のタイムチャート。

符号の説明

１筒内噴射型エンジン
９点火コイル
１０点火プラグ
１１高圧燃料ポンプ駆動カム
２１低圧燃料ポンプ
２３高圧燃料ポンプ
２４コモンレール
２６燃圧センサ
２７燃料噴射弁
１００コントロールユニット

Claims

燃料を加圧する高圧燃料ポンプと、該高圧燃料ポンプにより加圧される燃料蓄圧室と、該蓄圧室内の燃料を各気筒のピストン上方に画成される燃焼室に直接噴射する燃料噴射弁と、前記蓄圧室内の燃料圧力を検出する燃圧センサと、前記各気筒の燃料噴射弁に、それぞれ噴射すべき燃料量に対応したパルス幅を持つ駆動パルスを供給する制御手段と、を有するエンジンの制御装置であって、
前記制御手段は、気筒間での空燃比のばらつきを低減すべく、前記燃圧センサにより検出される燃料圧力に基づいて、各気筒毎に特定期間における燃圧変化量、燃圧変化速度、あるいは燃圧変化率を算出し、この算出された燃圧変化量、燃圧変化速度、あるいは燃圧変化率に基づき、各気筒毎に前記燃料噴射弁の駆動パルス幅を補正することを特徴とするエンジンの制御装置。
前記制御手段は、前記燃圧センサにより検出される燃料圧力に基づいて、各気筒毎に前記燃料噴射弁による燃料噴射に伴う燃圧変化量を算出し、この算出された燃圧変化量に基づき、各気筒毎に前記駆動パルス幅を補正することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
前記制御手段は、前記燃圧センサにより検出される燃料圧力に基づいて、各気筒毎に前記燃料噴射弁による燃料噴射前後の期間における燃圧降下量を算出し、この算出された燃圧降下量に基づき、各気筒毎に前記駆動パルス幅を補正することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
前記制御手段は、前記燃圧変化量もしくは燃圧降下量を、前記燃料ポンプの無吐出期間中に検出される燃料圧力に基づいて算出することを特徴とする請求項２又は３に記載のエンジンの制御装置。
前記制御手段は、前記燃料噴射前後の期間を、前記各気筒における燃料噴射弁の噴射タイミング、前記駆動パルス幅、及びエンジン回転数に基づいて推定することを特徴とする請求項３又は４に記載のエンジンの制御装置。
前記制御手段は、各気筒毎に、予め算出される前記燃料噴射に伴う燃圧降下量の推定値と前記燃料ポンプの無吐出期間中における前記燃料噴射前後の期間において算出された実際の燃圧降下量とを比較し、この比較結果に基づいて各気筒毎に前記駆動パルス幅を補正することを特徴とする請求項４又は５に記載のエンジンの制御装置。
前記制御手段は、前記燃料噴射に伴う燃圧降下量の推定値を、各気筒毎に求められる前記燃料圧力、前記駆動パルス幅、及び燃料噴射弁の噴射流量特性、並びにコモンレール容積のうちの少なくとも一つに基づいて算出することを特徴とする請求項６に記載のエンジンの制御装置。
前記制御手段は、各気筒毎に求められる前記燃料圧力と前記駆動パルス幅とを用いて算出した燃料噴射に伴う燃圧降下量の推定値と前記燃料ポンプの無吐出期間中における前記燃料噴射前後の期間において算出された実際の燃圧降下量とを比較し、この比較結果に基づいて各気筒毎に前記駆動パルス幅を補正することを特徴とする請求項４又は５に記載のエンジンの制御装置。