JP2010190148A - 燃料圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コモンレール圧の予測圧に基づいて減圧弁を制御し、実コモンレール圧が目標コモンレールよりも過度に上昇することを防止する燃料圧力制御装置を提供する。
【解決手段】燃料圧力制御装置は、圧力センサの出力信号から検出する今回の実コモンレール圧と、高圧ポンプの燃料圧送量と高圧ポンプから圧送される燃料の消費量とに基づいて算出される予測昇圧量と、今回よりも前に予測したコモンレール圧と今回よりも前にコモンレール圧を予測してから２回の燃料圧送以降における実コモンレール圧と、に基づいて、２回の燃料圧送以降のコモンレール圧として、２圧送後予測圧２２２を予測する。そして、２圧送後予測圧２２２が目標コモンレール圧を超えて減圧弁を駆動する閾値以上になると、予め減圧弁を駆動して開弁させ、コモンレールから燃料を排出してコモンレール圧を減圧する。
【選択図】図５

Description

本発明は、燃料供給ポンプから圧送される燃料をコモンレールで蓄圧し、コモンレールの燃料圧力を減圧弁で減圧する燃料供給システムに適用され、コモンレール圧を制御する燃料圧力制御装置に関する。

燃料供給ポンプから圧送される燃料をコモンレールで蓄圧し内燃機関の各気筒に供給するコモンレール式の燃料供給システムにおいては、エンジン回転数、アクセル開度等の運転状態に基づいてコモンレール内の燃料圧力であるコモンレール圧の目標コモンレール圧が設定される。例えば、一定速度で走行しており、目標コモンレール圧と圧力センサ等で検出される実際のコモンレール圧（実コモンレール圧とも言う。）とがほぼ一致している状態から、アクセルが踏み込まれ加速運転が指令されると、目標コモンレール圧は実コモンレール圧よりも高く設定される。

この場合、特許文献１に開示されているように、実コモンレール圧と目標コモンレール圧との差に基づいて、実コモンレール圧が目標コモンレール圧に一致するように燃料供給ポンプの燃料圧送量をフィードバック制御することが知られている。

例えば、定常運転から加速運転に移行する場合、実コモンレール圧はフィードバック制御により目標コモンレール圧に向けて上昇していく。このとき、フィードバック制御により算出した燃料圧送量に基づいて実際に燃料を圧送するときに、燃料圧送量を算出したときよりも実コモンレール圧が目標コモンレール圧に近づいていることがある。その結果、算出した燃料圧送量が、目標コモンレール圧に実コモンレール圧を一致させるために必要な燃料圧送量よりも多くなり、コモンレール圧が目標コモンレール圧を過度に超える恐れがある。コモンレール圧が目標コモンレール圧を過度に超えてオーバーシュートすると、燃料配管、コモンレール等に過度に高い燃料圧力が加わり、燃料供給システムの信頼性が損なわれる恐れがある。

そこで、特許文献１では、今回の燃料圧送開始前のコモンレール圧と、今回の燃料噴射量と、今回の燃料圧送量とに基づいて、次回の燃料圧送開始前のコモンレール圧を予測する。そして、次回の燃料圧送量をフィードバック制御するときに、現在のコモンレール圧ではなく予測したコモンレール圧を目標コモンレール圧と比較するコモンレール圧としている。これにより、特許文献１では、次回の燃料圧送時のコモンレール圧に近い予測コモンレール圧と目標コモンレール圧とに基づいて次回の燃料圧送量を算出し、コモンレール圧が目標コモンレール圧を過度に超えることを防止しようとしている。

ここで、特許文献１のように、予測した次回の燃料圧送開始前のコモンレール圧に基づいて燃料圧送量を制御してコモンレール圧を目標コモンレール圧に近づけるときに、予測したコモンレール圧が目標コモンレール圧を超える場合には、燃料圧送量の制御に加え、減圧弁を開弁してコモンレール内の燃料を排出することにより、コモンレール圧を減圧することが考えられる。

特許第３２８７２９７号公報

しかしながら、減圧弁に開弁を指令してから実際に減圧弁が開弁するまでの応答性が低い場合、予測した次回の燃料圧送開始前のコモンレール圧に基づいて燃料圧送量を制御しても、減圧弁によるコモンレール圧の減圧が遅れ、コモンレール圧が目標コモンレール圧を過度に超える恐れがある。コモンレール圧が目標コモンレール圧を過度に超えると、燃料配管、コモンレール等に過度に高い燃料圧力が加わるという問題がある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、コモンレール圧の予測圧に基づいて減圧弁を制御し、実コモンレール圧が目標コモンレールよりも過度に上昇することを防止する燃料圧力制御装置を提供することを目的とする。

請求項１から６に記載の発明によると、圧力予測手段は、燃料供給ポンプによる２回の燃料圧送以降のコモンレール圧を予測し、減圧弁制御手段は、圧力予測手段が予測するコモンレール圧が目標コモンレール圧を超える場合、減圧弁を制御してコモンレール圧を減圧する。

このように、燃料供給ポンプによる１回の燃料圧送後よりも後の２回の燃料圧送以降のコモンレール圧を予測することにより、２回の燃料圧送以降のコモンレール圧が目標コモンレール圧を超えるときに、コモンレール圧が目標コモンレール圧を超えるときよりも前の２回の燃料圧送以前に減圧弁に対する駆動を指令できる。これにより、減圧弁に対する駆動を指令してから減圧弁が作動してコモンレール圧の減圧を開始するまでの応答性が低い場合にも、コモンレール圧が目標コモンレール圧を超える前に減圧弁が作動してコモンレール圧を減圧できる。その結果、コモンレール圧が目標コモンレール圧よりも過度に上昇することを防止し、コモンレール圧を目標コモンレール圧に近づけることができる。

ところで、圧力予測手段が今回よりも前に予測したコモンレール圧が、今回よりも前に圧力予測手段がコモンレール圧を予測してから２回の燃料圧送以降の実際のコモンレール圧と大きく異なっている場合は、今回よりも前に予測されたコモンレール圧が不適切であったことを表している。今回よりも前に予測されたコモンレール圧が実際のコモンレール圧と大きく異なっている原因には、作動量、リーク量、応答性に関して燃料供給ポンプ、燃料噴射弁、または調量弁等の機差のばらつき、または経時変化が含まれている。

そこで、請求項２に記載の発明によると、昇圧量予測手段は、実際のコモンレール圧から燃料供給ポンプによる２回の燃料圧送以降に上昇すると予測されるコモンレール圧の予測昇圧量を算出し、圧力フィードバック算出手段は、今回よりも前に圧力予測手段が予測したコモンレール圧と、今回よりも前に圧力予測手段がコモンレール圧を予測してから２回の燃料圧送以降における実際のコモンレール圧とに基づいて、圧力予測手段が予測するコモンレール圧に対する圧力フィードバック量を算出する。そして、圧力予測手段は、今回の実際のコモンレール圧と、昇圧量予測手段が予測する予測昇圧量と、圧力フィードバック算出手段が算出する圧力フィードバック量とに基づいて２回の燃料圧送以降のコモンレール圧を予測する。

これにより、燃料供給ポンプ、燃料噴射弁、または調量弁等の機差のばらつき、または経時変化を含めて圧力フィードバック量を算出できるので、今回の実際のコモンレール圧と、昇圧量予測手段が予測する予測昇圧量と、圧力フィードバック算出手段が算出する圧力フィードバック量とに基づいて、圧力予測手段は２回の燃料圧送以降のコモンレール圧を高精度に予測できる。その結果、予測された２回の燃料圧送以降のコモンレール圧が目標コモンレール圧を超える場合、減圧弁制御手段が予め減圧弁を作動させることにより、コモンレール圧が目標コモンレール圧よりも過度に上昇することを防止し、コモンレール圧を目標コモンレール圧に近づけることができる。

請求項３に記載の発明によると、昇圧量予測手段は、燃料供給ポンプから圧送される燃料の圧送量と燃料供給ポンプから圧送される燃料の消費量とに基づいて予測昇圧量を算出する。

燃料供給ポンプから圧送される燃料の圧送量と燃料供給ポンプから圧送される燃料の消費量との差は、コモンレールにおける燃料の増減量を表している。したがって、燃料供給ポンプから圧送される燃料の圧送量と燃料供給ポンプから圧送される燃料の消費量とに基づいて、実際のコモンレール圧から燃料供給ポンプによる２回の燃料圧送以降に上昇すると予測されるコモンレール圧の予測昇圧量を高精度に予測できる。

ところで、減圧弁を作動させると、コモンレール圧を減圧することができる。しかし、圧力予測手段が予測するコモンレール圧と目標コモンレール圧との差圧が所定値よりも小さい場合、つまり、圧力予測手段が予測するコモンレール圧が目標コモンレール圧を所定値以上超えていない場合に減圧弁を駆動すると、コモンレール圧が目標コモンレール圧から低下し過ぎる恐れがある。

そこで、請求項４に記載の発明によると、減圧弁制御手段は、圧力予測手段が予測するコモンレール圧と目標コモンレール圧との差圧が所定値よりも小さい場合、圧力予測手段が予測するコモンレール圧に基づく減圧弁の制御を停止する。

これにより、圧力予測手段が予測するコモンレール圧と目標コモンレール圧との差圧が所定値よりも小さい場合に減圧弁の駆動を停止し、コモンレール圧が目標コモンレール圧から低下し過ぎることを防止できる。

請求項５に記載の発明によると、燃料供給ポンプの燃料圧送量は、燃料供給ポンプが吸入する燃料の吸入量を調量弁が制御することにより調量される。

燃料供給ポンプの燃料吸入量を制御して燃料圧送量を調量する場合、燃料圧送量は燃料圧送の前に制御された燃料吸入量によって決定される。つまり、燃料吸入量に基づいて燃料圧送量を決定してから、決定された燃料圧送量の燃料が圧送されるまでには、時間遅れが生じる。このような場合に、本発明のように、２回の燃料圧送以降のコモンレール圧を高精度に予測することにより、コモンレール圧が目標コモンレール圧を超える前に予め減圧弁を作動させ、コモンレール圧が目標コモンレール圧よりも過度に上昇することを防止できる。

請求項６に記載の発明によると、減圧弁制御手段は、蓄電池からの電力により直接駆動される減圧弁を制御する。

蓄電池からの電力により直接駆動される減圧弁は、減圧弁の構成に関わらず、コンデンサ等にチャージした電荷により駆動される減圧弁に比べ、開弁が指令されてから実際に減圧弁が作動して開弁するまでの応答性が低い。このように応答性の低い駆動方式の減圧弁を使用する場合にも、本発明では、燃料供給ポンプによる１回の燃料圧送後よりも後の２回の燃料圧送以降のコモンレール圧を予測することにより、２回の燃料圧送以降のコモンレール圧が目標コモンレール圧を超えるときに、コモンレール圧が目標コモンレール圧を超える前に減圧弁が作動してコモンレール圧を減圧できる。これにより、コモンレール圧が目標コモンレール圧よりも過度に上昇することを防止し、コモンレール圧を目標コモンレール圧に近づけることができる。駆動方式だけでなく、減圧弁自体が応答性の低い構成である場合にも、２回の燃料圧送以降のコモンレール圧を予測して減圧弁を制御することにより、コモンレール圧が目標コモンレール圧よりも過度に上昇することを防止できる。

尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。

本実施形態による燃料供給システムを示すブロック図。 燃料供給ポンプを示す模式図。 調量弁の駆動電流と高圧ポンプの吸入量との関係を示す特性図。 減圧弁の通電時間と減圧量との関係を示す特性図。 コモンレール圧の予測過程を示すタイムチャート。 コモンレール圧のフィードバック量の算出を示すタイムチャート。 燃料圧力制御ルーチン１を示すフローチャート。 燃料圧力制御ルーチン２を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。

（燃料供給システム１０）
図１に、本実施形態の燃料供給システム１０を示す。燃料供給システム１０は、例えば、自動車用の４気筒のディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」ともいう。）２の各気筒に燃料を噴射するためのものである。燃料供給システム１０は、コモンレール７０に燃料を供給する高圧ポンプ２０と、高圧燃料を蓄えるコモンレール７０と、コモンレール７０から供給される高圧燃料をエンジン２の各気筒の燃焼室に噴射する燃料噴射弁８０と、本システムを制御する電子制御装置(Electronic Control Unit：ＥＣＵ)９０とを備えている。

高圧ポンプ２０は、燃料タンク１２から燃料を汲み上げるフィードポンプを内蔵している。高圧ポンプ２０は、カムシャフトのカムの回転に伴いプランジャが往復移動することにより、フィードポンプから加圧室１００（図２参照）に吸入した燃料を加圧するポンプである。尚、図１および図２ではフィードポンプを省略している。

図２に示すように、カムシャフト２２に偏心して円形のカム２４が取り付けられており、カム２４の外周に断面四角形状のカムリング２６が外挿されている。円形のカム２４がカムシャフト２２の回転にともない回転することにより、カムリング２６は、カム２４の外周面と摺動しながら自転することなく公転する。カムシャフト２２の回転に伴いカムリング２６が公転すると、プランジャ３０は往復移動する。高圧ポンプ２０のプランジャ３０は、断面四角形状のカムリング２６を挟んで１８０°反対側にカムリング２６の外周面と接して設置されているので、カムシャフト２２が１回転する間に、２本のプランジャ３０は１８０°反対の位相で吸入と圧送を繰り返す。カムシャフト２２は図示しないクランクシャフトが２回転する間に１回転するので、各プランジャ３０により、３６０°ＣＡ（クランクアングル）毎に燃料が圧送される。

調量アクチュエータとしての調量弁４０は、高圧ポンプ２０の吸入側に設置されており、電流制御されることにより高圧ポンプ２０が吸入行程で吸入する燃料吸入量を制御する。調量弁４０に対する電流制御はデューティ比制御により行われる。そして、燃料吸入量が制御されることにより、高圧ポンプ２０の燃料吐出量が調量される。調量弁４０は、通電をオフするときに開弁する常開弁である。したがって、図３に示すように、調量弁４０への駆動電流を大きくすると、加圧室１００に吸入される燃料吸入量は減少する。

高圧ポンプ２０の加圧室１００の燃料吸入側に、逆止弁５０が設置されている。逆止弁５０は、プランジャ３０が下降している吸入行程において開弁し、調量弁４０が吸入量を制御した燃料が加圧室１００に吸入されることを許可する。また、逆止弁５０は、プランジャ３０が上昇している圧送行程において閉弁し、加圧燃料が調量弁４０側に逆流することを防止する。

吐出弁６０は、加圧室１００の燃料吐出側に設置されている。吐出弁６０は、プランジャ３０が下降している吸入行程において閉弁する。また、吐出弁６０は、プランジャ３０が上昇している圧送行程において、加圧室１００の燃料圧力が所定圧以上になると開弁する。吐出弁６０が開弁すると、加圧室１００の燃料が加圧室１００からコモンレール７０に向けて圧送される。

図１に示すように、コモンレール７０には、コモンレール圧を検出する圧力センサ７２が設置されている。減圧弁７４は、通電オフ時に閉弁し、通電オン時に開弁する電磁弁である。減圧弁７４は、ＥＣＵ９０からの開弁指令により、図示しない蓄電池から電力を直接供給されて開弁する。減圧弁７４が開弁すると、コモンレール７０内の燃料が排出されることにより、コモンレール圧は減圧する。図４に示すように、減圧弁７４への通電オン時間が長くなると、コモンレール７０からの燃料排出量が増加するので、コモンレール圧の減圧量が増加する。減圧弁７４への通電をオンしてから減圧弁７４が開弁するまでには応答遅れがある。

燃料噴射弁８０は、例えば、噴孔を開閉するノズルニードルのリフトを制御室の圧力で制御する公知の電磁駆動式の噴射弁である。燃料噴射弁８０から燃料を噴射するときには、制御室と低圧側とを連通させることにより、コモンレール７０から制御室に供給された高圧燃料を低圧側に溢流させる。これにより、制御室の燃料圧力が低下し、ノズルニードルがリフトする。燃料噴射弁８０の制御室から低圧側に溢流した燃料は、燃料タンク１２にリターンされる。

エンジン２には、運転状態を検出するセンサとして、エンジン２の回転数を検出する回転数センサ８２が設置されている。さらに、運転状態を検出する他のセンサとして、アクセルペダルの操作量であるアクセル開度を検出するアクセルセンサ、吸入空気の温度（吸気温）および燃料温度（燃温）をそれぞれ検出する温度センサ等が燃料供給システム１０に設けられている。

ＥＣＵ９０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力インタフェース等を中心とするマイクロコンピュータにて構成されている。そして、ＥＣＵ９０は、圧力センサ７２、回転数センサ８２、アクセルセンサ、吸気温センサ、燃温センサを含む各種センサの出力信号を取り込んでエンジン運転状態を検出し、検出したエンジン運転状態に基づいてエンジン運転状態を制御する。

ＥＣＵ９０は、エンジン運転状態に基づいて、調量弁４０への通電を制御して高圧ポンプ２０の燃料圧送量を制御する。また、ＥＣＵ９０は、減圧弁７４への通電を制御してコモンレール圧を減圧する。また、ＥＣＵ９０は、燃料噴射弁８０への通電を制御して、燃料噴射量、燃料噴射時期を制御する。そして、ＥＣＵ９０は、ＲＯＭまたはフラッシュメモリに記憶している制御プログラムを実行することにより、以下の各制御を実行する。

（燃料圧力制御）
（１）通常フィードバック制御
ＥＣＵ９０は、エンジン運転状態に基づいて目標コモンレール圧を算出する。そして、圧力センサ７２の出力信号に基づいて検出する実コモンレール圧が目標コモンレール圧に一致するように、実コモンレール圧と目標コモンレール圧との差圧に基づいて、ＰＩＤ制御により調量弁４０を駆動する駆動電流をフィードバック制御する。これにより、高圧ポンプ２０の燃料吸入量が制御され、燃料圧送量が調量される。

ＥＣＵ９０は、実コモンレール圧が目標コモンレール圧よりも所定圧以上高い場合には、高圧ポンプ２０の燃料圧送量をフィードバック制御するだけではコモンレール圧を速やかに減圧できないと判断し、減圧弁７４を駆動してコモンレール圧を減圧する。
（２）予測圧制御
ＥＣＵ９０は、通常のフィードバック制御に加え、高圧ポンプ２０による１回の燃料圧送以降として、１圧送後および２圧送後のコモンレール圧を予測し、予測コモンレール圧と目標コモンレール圧との差圧に基づいてコモンレール圧を制御する。ＥＣＵ９０は、予測コモンレール圧が目標コモンレール圧よりも所定値以上高い場合には、減圧弁７４を駆動してコモンレール圧を減圧する。

例えば、一定速度で走行している定常運転から運転者がアクセルペダルを踏み込むことにより加速運転が指令されると、図５に示すように、ＥＣＵ９０は、エンジン運転状態に基づいて目標コモンレール圧（目標圧とも言う。）を定常運転時よりも高く設定する。

そして、ＥＣＵ９０は、１圧送後および２圧送後のコモンレール圧の予測圧を、次式（１）、（２）に基づいて算出する。本実施形態では、エンジン２は４気筒であるから、コモンレール７０から供給される燃料は１８０°ＣＡ毎にいずれかの気筒の燃料噴射弁８０から噴射される。そこで、ＥＣＵ９０は、１圧送後および２圧送後のコモンレール圧の予測圧を１８０°ＣＡ毎に算出する。

１圧送後予測圧［ｎ］＝今回の実コモンレール圧＋１圧送後予測昇圧量［ｎ］＋１圧送後Ｆ／Ｂ量［ｎ］ ・・・（１）
２圧送後予測圧［ｎ］＝１圧送後予測圧［ｎ］＋２圧送後予測昇圧量［ｎ］＋２圧送後Ｆ／Ｂ量［ｎ］ ・・・（２）
式（２）に式（１）の１圧送後予測圧［ｎ］を代入すると、２圧送後予測圧［ｎ］は次式（３）で表される。

２圧送後予測圧［ｎ］
＝今回の実コモンレール圧
＋（１圧送後予測昇圧量［ｎ］＋２圧送後予測昇圧量［ｎ］）
＋（１圧送後Ｆ／Ｂ量［ｎ］＋２圧送後Ｆ／Ｂ量［ｎ］）・・・（３）
式（２）、（３）において２圧送後予測昇圧量は、１圧送後予測圧［ｎ］から２圧送後に昇圧すると予測される予測昇圧量である。したがって、式（３）において（１圧送後予測昇圧量［ｎ］＋２圧送後予測昇圧量［ｎ］）は、今回の圧力制御タイミングを基準として２圧送後に昇圧すると予測される予測昇圧量である。また、式（３）において（１圧送後Ｆ／Ｂ量［ｎ］＋２圧送後Ｆ／Ｂ量［ｎ］）は、２圧送後のコモンレール圧を高精度に予測するための圧力Ｆ／Ｂ量である。圧力Ｆ／Ｂ量の詳細については後述する。

したがって、２圧送後予測圧［ｎ］は、今回の実コモンレール圧と、今回から２圧送後に昇圧すると予測される予測昇圧量と、圧力Ｆ／Ｂ量とに基づいて予測されると言える。

尚、１圧送後、２圧送後という場合、図５に示す圧力制御タイミングにおいて、今回の圧力制御を実施するタイミングを基準とし、今回の圧力制御タイミングが燃料吸入と燃料圧送との切り替わりタイミングであれば、今回の圧力制御タイミングで実行を開始する燃料圧送を１回目の圧送とする。また、今回の圧力制御タイミングが燃料圧送中であれば、今回の圧力制御タイミングで実行中の燃料圧送を１回目の圧送とする。そして、１回目の燃料圧送が終了するときを１圧送後、２回目の燃料圧送が終了するときを２圧送後とする。

例えば、今回の圧力制御タイミングが図５に示すタイミング１であり燃料吸入と燃料圧送との切り替わりタイミングの場合は、１圧送後は３６０°ＣＡ後のタイミング３を表し、２圧送後は７２０°ＣＡ後のタイミング５を表す。このように、圧力制御タイミングがタイミング１、３、５、７のときには燃料吸入と燃料圧送とが切り替わるので、１圧送後および２圧送後のタイミングは、プランジャ３０による圧送行程が終了するときと一致する。

一方、圧力制御タイミングがタイミング２、４、６であり燃料圧送中の場合には、今回の圧力制御タイミングから３６０°ＣＡを１圧送後、７２０°ＣＡを２圧送後とすると、１圧送後および２圧送後は圧送行程の途中になる。そこで、本実施形態では、圧力制御タイミングがタイミング２、４、６のときには、１圧送後を１８０°ＣＡ、２圧送後を５４０°ＣＡにし、タイミング１、３、５と同じく圧送行程が終了するときのコモンレール圧を予測する。つまり、現在実行中の燃料圧送を含め、１圧送後および２圧送後のタイミングを決定する。

ただし、１圧送後および２圧送後のタイミングが圧送途中であっても、コモンレール圧を予測することはできる。１圧送後の場合には、例えばタイミング２においてプランジャ＃２の燃料吸入量が算出されているので、タイミング３から開始される燃料圧送量を算出できる。したがって、タイミング２において、１圧送後としてタイミング４におけるコモンレール圧を予測できる。

２圧送後の場合には、今回の圧力制御タイミングがタイミング２の場合、７２０°ＣＡ後はタイミング６になる。タイミング５から開始されるタイミング６におけるプランジャ＃１による燃料圧送量は、タイミング３から始まるプランジャ＃１による燃料吸入量から算出される。しかし、タイミング２においてはタイミング３から開始される燃料吸入量はまだ算出されていないので、タイミング３から開始される燃料吸入量に基づいてタイミング６における燃料圧送量を算出できない。この場合、燃料圧送量の履歴、または直前のプランジャ＃２による燃料圧送量に基づいてタイミング６における燃料圧送量を算出し、タイミング６におけるコモンレール圧を予測することができる。

そして、式（２）に基づいて予測した２圧送後予測圧２２２が目標コモンレール圧よりも所定圧以上高くなると、予め減圧弁７４を駆動して開弁させ、コモンレール７０から燃料を排出してコモンレール圧を減圧する。

図５では、タイミング３で算出した２圧送後予測圧２２２が目標コモンレール圧よりも所定圧以上高く、減圧弁７４を駆動する閾値以上になるので、タイミング３で減圧弁７４を駆動してコモンレール圧の上昇を抑制する。タイミング３に続いて、タイミング４、５において算出した２圧送後予測圧２２２も減圧弁７４を駆動する閾値以上になるので、減圧弁７４を駆動してコモンレール圧の上昇を抑制する。

タイミング６においては、２圧送後予測圧２２２が減圧弁７４の駆動閾値よりも低いので、減圧弁７４の駆動を停止する。

このように、目標コモンレール圧に向けてコモンレール圧が上昇しながら近づいていく過程において、２回の燃料圧送以降のコモンレール圧の予測圧として、２圧送後予測圧２２２に基づいて予め減圧弁７４を駆動してコモンレール圧の上昇を抑制することにより、コモンレール圧の予測圧に基づいて減圧弁７４を駆動しない場合のコモンレール圧２１０のように、コモンレール圧が目標コモンレール圧に対して過度にオーバーシュートすることを防止しつつ、目標コモンレール圧に実コモンレール圧２００を近づけることができる。

特に、減圧弁７４が蓄電池からの電力により直接駆動される駆動方式の場合、減圧弁７４の構成に関わらず、コンデンサ等にチャージした電荷により減圧弁７４が駆動される駆動方式に比べ、開弁が指令されてから実際に減圧弁が作動して開弁するまでの応答性は低くなる。そこで、１圧送後よりも後の２圧送後予測圧を算出してコモンレール圧を予測することにより、２圧送後予測圧が目標コモンレール圧を超えるときに、コモンレール圧が目標コモンレール圧を超えるときよりも２圧送前に減圧弁７４に対する駆動を指令できる。これにより、減圧弁７４に対する駆動を指令してから減圧弁７４が作動してコモンレール圧の減圧を開始するまでの応答性が低い場合にも、コモンレール圧が目標コモンレール圧を超える前に減圧弁７４が作動してコモンレール圧を減圧できる。その結果、コモンレール圧が目標コモンレール圧よりも過度に上昇することを防止し、コモンレール圧を目標コモンレール圧に近づけることができる。

ＥＣＵ９０は、式（２）から算出した予測圧に基づいて減圧弁７４を駆動するとともに、目標コモンレール圧に実コモンレール圧が近づくように、調量弁４０に対する駆動電流を制御する。図５では、目標コモンレール圧に実コモンレール圧が近づくにしたがい、調量弁４０に対する駆動電流を増加して燃料圧送量を減少させる。

（２−１）予測昇圧量
ＥＣＵ９０は、式（１）の１圧送後予測昇圧量として、今回、圧力センサ７２の出力信号に基づいて検出した実コモンレール圧から１圧送後に上昇するコモンレール圧の昇圧量を、高圧ポンプ２０から圧送される今回の燃料圧送量と、高圧ポンプ２０から圧送される燃料圧送量を燃料供給システム１０が消費する燃料消費量とに基づいて算出する。燃料圧送量と燃料消費量との差は、コモンレール７０における燃料の増減量である。そして、コモンレール７０における燃料の増減量に基づいてコモンレール圧の昇圧量が算出される。

また、ＥＣＵ９０は、式（２）の２圧送後予測昇圧量として、式（１）により算出された１圧送後予測圧から２圧送後に上昇するコモンレール圧の昇圧量を、今回の燃料圧送量と燃料消費量とに基づいて算出する。

（２−２）圧力フィードバック量
例えば図６において、今回の圧力制御タイミングがタイミング［ｎ］である場合、ＥＣＵ９０は、式（１）の１圧送後Ｆ／Ｂ量［ｎ］を次式（４）の値に基づいて算出し、式（２）の２圧送後Ｆ／Ｂ量［ｎ］を次式（５）の値に基づいて算出する。

今回の実コモンレール圧−（１圧送後予測圧［ｎ−１］−減圧弁による減圧量［ｎ−１］） ・・・（４）
今回の実コモンレール圧−（２圧送後予測圧［ｎ−３］−減圧弁による減圧量［ｎ−１］−減圧弁による減圧量［ｎ−２］−減圧弁による減圧量［ｎ−３］）・・・（５）
ここで、式（１）、（２）は、１圧送後予測圧［ｎ］または２圧送後予測圧［ｎ］が目標コモンレール圧よりも所定圧以上高くなるときに減圧弁７４を駆動するための判定に使用される。したがって、式（１）、（２）により算出する１圧送後予測圧［ｎ］および２圧送後予測圧［ｎ］には、今回のタイミング［ｎ］でコモンレール圧の予測圧が目標コモンレール圧よりも所定圧以上高くなる場合に、減圧弁７４を駆動してコモンレール圧を減圧する減圧量は含まれていない。すなわち、減圧弁７４を駆動してコモンレール圧を減圧する場合、１圧送後予測圧［ｎ］および２圧送後予測圧［ｎ］から減圧弁７４による減圧量を減算した値が、実際の１圧送後および２圧送後の予測圧に相当する。

そこで、１圧送後Ｆ／Ｂ量［ｎ］を算出する場合、ＥＣＵ９０は、式（４）において、今回のタイミング［ｎ］よりも前の前回のタイミング［ｎ−１］で式（１）に基づいて予測した１圧送後予測圧［ｎ−１］から、前回のタイミング［ｎ−１］で減圧弁７４を駆動してコモンレール圧を減圧した場合の減圧量［ｎ−１］を減算した値と、今回の実コモンレール圧とを比較する。図６では、符号２３０で示されている。減圧弁７４を駆動しなかった場合、式（４）において減圧弁による減圧量［ｎ−１］は０になる。

ＥＣＵ９０は、前回のタイミング［ｎ−１］で式（１）に基づいて予測した１圧送後予測圧［ｎ−１］から減圧弁による減圧量［ｎ−１］を減算した値、つまり（１圧送後予測圧［ｎ−１］−減圧弁による減圧量［ｎ−１］）が今回の実コモンレール圧よりも高い場合には、式（４）に基づいて、今回予測する１圧送後予測圧［ｎ］を低下させるように１圧送後Ｆ／Ｂ量［ｎ］を算出する。（１圧送後予測圧［ｎ−１］−減圧弁による減圧量［ｎ−１］）が今回の実コモンレール圧よりも低い場合には、ＥＣＵ９０は、式（４）に基づいて、今回予測する１圧送後予測圧［ｎ］を上昇させるように１圧送後Ｆ／Ｂ量［ｎ］を算出する。

２圧送後Ｆ／Ｂ量［ｎ］を算出する場合、ＥＣＵ９０は、式（５）において、今回のタイミング［ｎ］よりも前の前回のタイミング［ｎ−３］で式（２）に基づいて予測した２圧送後予測圧［ｎ−３］から、前回のタイミング［ｎ−３］と今回のタイミング［ｎ］との間で今回のタイミング［ｎ］を除き減圧弁７４を駆動してコモンレール圧を減圧した場合の減圧量［ｎ−１］、減圧量［ｎ−２］、減圧量［ｎ−３］を減算した値と、今回の実コモンレール圧とを比較する。図６では、符号２３２で示されている。式（５）において、減圧弁７４を駆動しなかったタイミングにおける減圧弁による減圧量［ｎ−１］、減圧量［ｎ−２］、減圧量［ｎ−３］は０になる。

ＥＣＵ９０は、２圧送後予測圧［ｎ−３］から減圧弁７４による減圧量［ｎ−１］、減圧量［ｎ−２］、減圧量［ｎ−３］を減算した値、つまり（２圧送後予測圧［ｎ−３］−減圧弁による減圧量［ｎ−１］−減圧弁による減圧量［ｎ−２］−減圧弁による減圧量［ｎ−３］）が今回の実コモンレール圧よりも高い場合には、式（５）に基づいて、今回予測する２圧送後予測圧［ｎ］を低下させるように２圧送後Ｆ／Ｂ量［ｎ］を算出する。（２圧送後予測圧［ｎ−３］−減圧弁による減圧量［ｎ−１］−減圧弁による減圧量［ｎ−２］−減圧弁による減圧量［ｎ−３］）が今回の実コモンレール圧よりも低い場合には、ＥＣＵ９０は、式（５）に基づいて、今回予測する２圧送後予測圧［ｎ］を上昇させるように２圧送後Ｆ／Ｂ量［ｎ］を算出する。

式（４）、（５）において、今回よりも前に予測圧を算出したタイミングをタイミング［ｎ−１］、［ｎ−３］にしているのは、今回のタイミング［ｎ］に最も近いタイミングで算出された１圧送後予測圧および２圧送後予測圧から減圧弁による減圧量を減算した値と今回の実コモンレール圧とを比較することにより、より高精度に１圧送後Ｆ／Ｂ量および２圧送後Ｆ／Ｂ量を算出できるからである。

尚、図６において、１圧送後Ｆ／Ｂ量を算出するタイミングが燃料吸入と燃料圧送との切り替わりであるタイミング［ｎ−２］、［ｎ］の場合には、今回のタイミングよりも前のタイミング［ｎ−３］、［ｎ−１］で、今回のタイミング［ｎ−２］、［ｎ］のコモンレール圧を予測している。

これに対し、１圧送後Ｆ／Ｂ量を算出する今回の圧力制御タイミングが燃料圧送の途中であるタイミング［ｎ−３］、［ｎ−１］の場合には、今回の圧力制御タイミングよりも前のタイミングにおいて、１圧送後予測圧としてタイミング［ｎ−３］、［ｎ−１］のコモンレール圧は予測されていない。これは、前述したように、本実施形態では、コモンレール圧の予測圧は、燃料吸入と燃料圧送との切り替わりタイミングに対して算出されるからである。その結果、今回の圧力制御タイミングよりも前のタイミングで予測した１圧送後予測圧から減圧弁による減圧量を減算した値と、今回の実コモンレール圧とを比較して１圧送後Ｆ／Ｂ量を算出することができない。

そこで、本実施形態では、燃料圧送の途中であるタイミング［ｎ−３］、［ｎ−１］に関しては、１圧送後Ｆ／Ｂ量として、タイミング［ｎ−４］、［ｎ−２］で算出した１圧送後Ｆ／Ｂ量［ｎ−４］、［ｎ−２］を今回の１圧送後Ｆ／Ｂ量として使用する。

２圧送後Ｆ／Ｂ量についても同様に、図６において、２圧送後Ｆ／Ｂ量を算出する場合、燃料吸入と燃料圧送との切り替わりであるタイミング［ｎ］に関しては、今回のタイミングよりも前タイミング［ｎ−４］で、今回のタイミング［ｎ］のコモンレール圧を予測している。

これに対し、今回の圧力制御タイミングとして燃料圧送の途中であるタイミング［ｎ−１］に関しては、今回のタイミングよりも前のタイミングにおいて、２圧送後予測圧としてタイミング［ｎ−１］のコモンレール圧は予測されていない。

そこで、本実施形態では、燃料圧送の途中であるタイミング［ｎ−１］に関しては、２圧送後Ｆ／Ｂ量として、タイミング［ｎ−４］で算出した２圧送後Ｆ／Ｂ量［ｎ−４］を今回の２圧送後Ｆ／Ｂ量として使用する。

（燃料圧力制御ルーチン１）
図７に、燃料圧力制御ルーチン１を示す。図７のルーチンはコモンレール圧を予測するルーチンであり、１８０°ＣＡ毎に実行される。図７において、「Ｓ」はステップを表している。

Ｓ４００においてＥＣＵ９０は、各種パラメータとして、次に示すものを取得する。
・目標コモンレール圧
エンジン運転状態に基づいて算出される。
・実コモンレール圧
圧力センサ７２の出力信号から検出される。
・高圧ポンプ２０の吸入量
ＥＣＵ９０は、目標コモンレール圧と実コモンレール圧との差圧に基づいて、今回の燃料吸入量を算出している。ＥＣＵ９０は、高圧ポンプ２０の吸入量として、今回の燃料吸入量およびその履歴情報を取得する。
・燃料噴射弁８０の消費量
燃料噴射弁８０の今回の噴射量および燃料噴射弁８０からのリーク量を含む。
・エンジン運転状態を示す各種情報
エンジン回転数（ＮＥ）、吸気温度、燃料温度等。

Ｓ４０２においてＥＣＵ９０は、高圧ポンプ２０の燃料吸入量、エンジン回転数、燃料温度、実コモンレール圧、および高圧ポンプ２０のリーク量等に基づき、高圧ポンプ２０から圧送される燃料圧送量を算出する。

Ｓ４０４においてＥＣＵ９０は、燃料噴射弁８０におけるリーク量および噴射量の和である燃料消費量、燃料配管のリーク量等に基づいて、燃料供給システム１０の燃料消費量を算出する。

Ｓ４０６においてＥＣＵ９０は、Ｓ４０２において算出した燃料圧送量とＳ４０４において算出した燃料消費量とに基づいて、今回の実コモンレール圧から高圧ポンプ２０による１回の燃料圧送以降に上昇するコモンレール圧の昇圧量である１圧送後昇圧量および２圧送後昇圧量をそれぞれ算出する。

Ｓ４０８においてＥＣＵ９０は、式（４）、（５）に基づいて、１圧送後Ｆ／Ｂ量および２圧送後Ｆ／Ｂ量を算出する。そして、Ｓ４１０、Ｓ４１２においてＥＣＵ９０は、式（１）、（２）から１圧送後予測圧および２圧送後予測圧をそれぞれ算出する。

Ｓ４１４においてＥＣＵ９０は、予測圧を使用して減圧弁７４を制御する条件、つまり実コモンレール圧が目標コモンレール圧に向けて上昇しているかを、実コモンレール圧の変化率が継続して増加しているかにより判定する。実コモンレール圧の変化率が継続して所定値以上である場合、実コモンレール圧は目標コモンレール圧をオーバーシュートする可能性がある。

予測圧を使用して減圧弁７４を制御する条件が成立している場合（Ｓ４１４：Ｙｅｓ）、Ｓ４１６においてＥＣＵ９０は、２圧送後予測圧と目標コモンレール圧との差圧を予測差圧として算出する。

予測圧を使用して減圧弁７４を制御する条件が成立していない場合（Ｓ４１４：Ｎｏ）、Ｓ４１８においてＥＣＵ９０は、予測差圧を０に設定する。

（燃料圧力制御ルーチン２）
図８に、燃料圧力制御ルーチン２を示す。図８のルーチンは減圧弁７４への通電時間を制御するルーチンであり、燃料圧力制御ルーチン１に続いて１８０°ＣＡ毎に実行される。図８において、「Ｓ」はステップを表している。

Ｓ４２０においてＥＣＵ９０は、各種パラメータとして、図７の燃料圧力制御ルーチン１で算出した予測差圧、図７のＳ４００で取得したパラメータ等を取得する。

Ｓ４２２においてＥＣＵ９０は、コモンレール圧の圧力偏差を算出する。ＥＣＵ９０は、予測差圧が０でない場合には、圧力偏差として予測差圧を設定し、予測差圧が０の場合には、実コモンレール圧と目標コモンレール圧との差圧を圧力偏差として設定する。

Ｓ４２４においてＥＣＵ９０は、圧力偏差が所定値以上であるかを判定する。圧力偏差が所定値よりも小さい場合（Ｓ４２４：Ｎｏ）、ＥＣＵ９０は減圧弁７４を駆動する必要はないと判断し、本ルーチンを終了する。

圧力偏差が所定値以上の場合（Ｓ４２４：Ｙｅｓ）、Ｓ４２６においてＥＣＵ９０は、圧力偏差と実コモンレール圧とに基づいて、圧力偏差を解消するためにコモンレール７０の燃料を減圧弁７４から排出する燃料排出量を算出する。

そして、Ｓ４２８においてＥＣＵ９０は、Ｓ４２６で算出した燃料量を排出するために必要な減圧弁７４への通電時間を算出する。ただし、減圧弁７４には減圧弁７４の加熱による損傷を防止するために連続して通電する通電時間にガード値が設定されている。そこで、Ｓ４３０においてＥＣＵ９０は、Ｓ４２８において算出した減圧弁７４への通電時間がガード値を超える場合には、Ｓ４２８において算出した通電時間に代えてガード値を通電時間とする通電時間ガード処理を実行する。

Ｓ４３２においてＥＣＵ９０は、Ｓ４３０に実行された減圧弁７４への通電時間ガード処理の結果に基づき、必要であれば減圧弁７４を駆動することにより減圧弁７４から排出される燃料排出量と、燃料排出量により決定されるコモンレール圧の減圧量とを再度算出する。

そして、Ｓ４３４においてＥＣＵ９０は、減圧弁７４を実際に駆動する通電時間を設定し、本ルーチンを終了する。Ｓ４３４において設定された通電時間に基づいて、減圧弁７４への通電時間が制御される。

本実施形態では、高圧ポンプ２０が本発明の燃料供給ポンプに相当し、ＥＣＵ９０が本発明の燃料圧力制御装置、圧力予測手段、減圧弁制御手段、昇圧量予測手段、圧力フィードバック算出手段、に相当する。また、図７のＳ４００〜Ｓ４０６が本発明の昇圧量予測手段に相当し、Ｓ４０８が本発明の圧力フィードバック算出手段の機能に相当し、Ｓ４１０およびＳ４１２が本発明の圧力予測手段に相当する。また、本実施形態の図７のＳ４１４〜Ｓ４１８と図８のＳ４２０〜Ｓ４３４とが、本発明の減圧弁制御手段の機能に相当する。

以上説明した本実施形態によると、今回から２回の燃料圧送以降である２圧送後予測圧を、今回の実コモンレール圧と、今回の実コモンレール圧から昇圧すると予測される予測昇圧量と、圧力Ｆ／Ｂ量とに基づいて算出する。そして、２圧送後予測圧が目標コモンレール圧を超える場合、減圧弁７４を制御してコモンレール圧を減圧する。これにより、２圧送後予測圧が目標コモンレール圧を超えるときに、コモンレール圧が目標コモンレール圧を超えるときよりも２圧送前に減圧弁７４に対する駆動を指令できる。これにより、減圧弁７４の応答性が低い場合にも、コモンレール圧が目標コモンレール圧を超える前に減圧弁７４が作動してコモンレール圧を減圧できる。その結果、コモンレール圧が目標コモンレール圧よりも過度に上昇することを防止し、コモンレール圧を目標コモンレール圧に近づけることができる。

また、圧力Ｆ／Ｂ量は、今回の実コモンレール圧と、今回よりも前に予測したコモンレール圧とに基づいて算出される。尚、圧力Ｆ／Ｂ量を算出する場合、今回よりも前に予測したコモンレール圧として、式（２）により算出した２圧送後予測圧から、今回よりも前にコモンレール圧を予測してから今回を除いた今回までの減圧弁７４による減圧量を減算した値を採用する。減圧弁７４が駆動されなかった場合、減圧量は０である。今回よりも前に予測したコモンレール圧と今回の実コモンレール圧との差圧が小さい場合には、予測したコモンレール圧が適正であったことを表し、差圧が大きい場合には、予測したコモンレール圧が不適切であったことを表している。今回の実コモンレール圧と、今回よりも前に予測したコモンレール圧との差圧のばらつきは、高圧ポンプ２０、減圧弁７４および燃料噴射弁８０等の機差、または経時変化により生じると考えられる。

したがって、今回の実コモンレール圧と、今回よりも前に予測したコモンレール圧とに基づいて算出する圧力Ｆ／Ｂ量を使用してコモンレール圧の予測圧を算出することにより、高圧ポンプ２０、減圧弁７４および燃料噴射弁８０等の機差、または経時変化を含んでコモンレール圧の予測圧を高精度に予測できる。

また、本実施形態のように、燃料吸入量を調量弁４０で調量制御して高圧ポンプ２０の燃料圧送量を調量する場合には、燃料吸入量を調量し高圧ポンプ２０から燃料が圧送されるまでに時間遅れが生じる。このような吸入調量式の燃料供給システム１０では、本実施形態のように、２圧送後のコモンレール圧を予測し、コモンレール圧の予測圧が目標コモンレール圧を超えると予測される場合には、予め減圧弁７４を駆動してコモンレール圧の上昇を抑制することにより、コモンレール圧が目標コモンレール圧を過度にオーバーシュートすることを防止できる。

［他の実施形態］
上記実施形態では、２回の燃料圧送以降のコモンレール圧の予測圧として、２圧送後予測圧を採用した。これに対し、３回以上の燃料圧送後のコモンレール圧を予測圧としてもよい。

また、上記実施形態では、式（２）に示すように、１圧送後予測圧を使用して２圧送後予測圧を算出した。これに対し、１圧送後予測圧を算出せず、今回の実コモンレール圧と、今回から２圧送後に昇圧すると予測される予測昇圧量と、今回よりも２圧送前に予測したコモンレール圧と今回の実コモンレール圧との差圧に基づく圧力Ｆ／Ｂ量とに基づいて２圧送後予測圧を算出してもよい。

また、燃料吸入量を調量弁で制御して高圧ポンプ２０の燃料圧送量を調量するのではなく、高圧ポンプ２０の燃料圧送量を調量弁で直接調量してもよい。

上記実施形態では、圧力予測手段、減圧弁制御手段、昇圧量予測手段、圧力フィードバック算出手段の機能を、制御プログラムにより機能が特定されるＥＣＵ９０により実現している。これに対し、上記複数の手段の機能の少なくとも一部を、回路構成自体で機能が特定されるハードウェアで実現してもよい。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

２：ディーゼルエンジン（内燃機関）、１０：燃料供給システム、２０：高圧ポンプ（燃料供給ポンプ）、３０：プランジャ、４０：調量弁、７０：コモンレール、７２：圧力センサ、７４：減圧弁、８０：燃料噴射弁、９０：ＥＣＵ（燃料圧力制御装置、圧力予測手段、減圧弁制御手段、昇圧量予測手段、圧力フィードバック算出手段）

Claims (6)

1. 内燃機関の各気筒に供給する燃料を蓄圧するコモンレールと、
   前記コモンレールに燃料を圧送する燃料供給ポンプと、
   前記コモンレールの燃料圧力を減圧する減圧弁と、
   を備える燃料供給システムに適用され、前記コモンレールの燃料圧力であるコモンレール圧を制御する燃料圧力制御装置において、
   前記燃料供給ポンプによる２回の燃料圧送以降の前記コモンレール圧を予測する圧力予測手段と、
   前記圧力予測手段が予測する前記コモンレール圧が目標コモンレール圧を超える場合、前記減圧弁を制御して前記コモンレール圧を減圧する減圧弁制御手段と、
   を備えることを特徴とする燃料圧力制御装置。
2. 実際の前記コモンレール圧から前記燃料供給ポンプによる２回の燃料圧送以降に上昇すると予測される前記コモンレール圧の予測昇圧量を算出する昇圧量予測手段と、
   今回よりも前に前記圧力予測手段が予測した前記コモンレール圧と、今回よりも前に前記圧力予測手段が前記コモンレール圧を予測してから２回の燃料圧送以降における実際の前記コモンレール圧とに基づいて、前記圧力予測手段が予測する前記コモンレール圧に対する圧力フィードバック量を算出する圧力フィードバック算出手段と、
   を備え、
   前記圧力予測手段は、今回の実際の前記コモンレール圧と、前記昇圧量予測手段が予測する前記予測昇圧量と、前記圧力フィードバック算出手段が算出する前記圧力フィードバック量とに基づいて２回の燃料圧送以降の前記コモンレール圧を予測する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃料圧力制御装置。
3. 前記昇圧量予測手段は、前記燃料供給ポンプから圧送される燃料の圧送量と前記燃料供給ポンプから圧送される燃料の消費量とに基づいて前記予測昇圧量を算出することを特徴とする請求項２に記載の燃料圧力制御装置。
4. 前記減圧弁制御手段は、前記圧力予測手段が予測する前記コモンレール圧と前記目標コモンレール圧との差圧が所定値よりも小さい場合、前記圧力予測手段が予測する前記コモンレール圧に基づく前記減圧弁の制御を停止することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料圧力制御装置。
5. 前記燃料供給ポンプの燃料圧送量は、前記燃料供給ポンプが吸入する燃料の吸入量を調量弁が制御することにより調量されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料圧力制御装置。
6. 前記減圧弁制御手段は、蓄電池からの電力により直接駆動される前記減圧弁を制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料圧力制御装置。

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