JP2011085046A

JP2011085046A - 燃料噴射装置

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Publication number: JP2011085046A
Application number: JP2009237250A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Kuzutani; 佳史葛谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2009-10-14
Publication date: 2011-04-28
Anticipated expiration: 2029-10-14
Also published as: JP5310464B2

Abstract

【課題】燃料供給ポンプの吐出量を制御して、コモンレール圧力を目標圧力にフィードバック制御する燃料噴射装置において、印加電流または圧送期間の適切な補正値が全運転領域において得られるようにする。
【解決手段】高圧ポンプの吐出量が異なる第１運転領域および第２運転領域にて、コモンレール圧力のオーバーシュート量とＰＩＤ制御におけるＰＩＤ項の値とに基づいて、補正値を算出する。また、第１運転領域での補正値と第２運転領域での補正値とに基づいて、他の運転領域における補正値を算出する。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関に噴射される高圧燃料を蓄えるコモンレールを備える燃料噴射装置に関するものである。

従来、ディーゼルエンジン用の燃料噴射装置として、コモンレール式燃料噴射装置が知られている。コモンレールに燃料を供給する燃料供給ポンプとしては、例えば、印加電流に応じて弁開度が制御される吸入調量弁を有する燃料供給ポンプが用いられ、吸入調量弁の電磁駆動部への印加電流によって燃料吸入量を調整することにより、コモンレールへの高圧燃料の吐出量を制御して、コモンレール圧力を目標圧力にフィードバック制御している（例えば、特許文献１参照）。

そして、燃料供給ポンプにおける個々の吸入調量弁の印加電流と燃料供給ポンプの吐出量との関係（以下、実機Ｉ−Ｑ特性という）は、燃料供給ポンプを構成する機器の機差や経時変化により、基準となる機差中央特性のポンプの印加電流と吐出量との関係（以下、基準Ｉ−Ｑ特性という）からずれることが知られている。

そこで、アイドリング時における実機Ｉ−Ｑ特性のずれを検出してそのずれ分を補正値とし、燃料供給ポンプの目標吐出量に基づいて基準Ｉ−Ｑ特性から算出した印加電流値と上記補正値とに基づいて、印加電流の指令値を算出するようにしている。

また、燃料供給ポンプとして、圧送行程中にポンプ制御弁が燃料吸入経路を閉じている圧送期間だけコモンレールへ燃料を圧送する燃料供給ポンプも知られている。この燃料供給ポンプを用いるコモンレール式燃料噴射装置では、圧送期間を調整することによりコモンレールへの高圧燃料の吐出量を制御して、コモンレール圧力を目標圧力にフィードバック制御している。

そして、この場合も、個々の燃料供給ポンプの圧送期間と燃料供給ポンプの吐出量との関係（以下、実機Ｐ−Ｑ特性という）は、燃料供給ポンプを構成する機器の機差や経時変化により、基準となる機差中央特性のポンプの圧送期間と吐出量との関係（以下、基準Ｐ−Ｑ特性という）からずれることが知られている。

そこで、アイドリング時における実機Ｐ−Ｑ特性のずれを検出してそのずれ分を補正値とし、燃料供給ポンプの目標吐出量に基づいて基準Ｐ−Ｑ特性から算出した圧送期間と上記補正値とに基づいて、圧送期間の指令値を算出するようにしている。

特開２００９−５２５２８号公報

しかしながら、従来は、アイドリング時に算出した補正値をアイドリング以外の運転領域においても用いているため、アイドリング時とは吐出量が大きく異なる高負荷運転域では適切な印加電流の指令値或いは圧送期間の指令値を算出することができなかった。したがって、加速時等の過渡時にコモンレール圧力のオーバーシュートやアンダーシュートが大きくなり、これにより、内燃機関もしくは車両においてはドライバビリティの悪化や有害排気ガス成分の増加を招く虞があった。

本発明は上記点に鑑みて、燃料供給ポンプの吐出量を制御して、コモンレール圧力を目標圧力にフィードバック制御する燃料噴射装置において、印加電流または圧送期間の適切な補正値が全運転領域において得られるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、内燃機関に噴射される高圧燃料を蓄えるコモンレール（２０）と、印加電流に応じて弁開度が制御される吸入調量弁（１３）によって燃料を調量してコモンレール（２０）へ圧送する燃料供給ポンプ（１０）と、コモンレール（２０）内の燃料圧力を検出する圧力センサ（２２）と、圧力センサ（２２）で検出されるコモンレール圧力が目標圧力となるように、ＰＩＤ制御により燃料供給ポンプ（１０）の目標吐出量を算出して吸入調量弁（１３）への印加電流を調整する制御手段（５０）とを備え、さらに制御手段（５０）は、吸入調量弁（１３）への印加電流と燃料供給ポンプ（１０）の吐出量との関係が定義された基準特性を予め記憶し、燃料供給ポンプ（１０）の目標吐出量に基づいて基準特性から算出した吸入調量弁（１３）への基準印加電流値と、燃料供給ポンプ（１０）の目標吐出量に基づいて算出した印加電流補正値とにより、吸入調量弁（１３）への指令印加電流値を算出する燃料噴射装置において、制御手段（５０）は、燃料供給ポンプ（１０）の吐出量が異なる第１運転領域および第２運転領域にて、コモンレール圧力のオーバーシュート量とＰＩＤ制御におけるＰＩＤ項の値とに基づいて、印加電流補正値を算出する特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１、Ｓ１０４）と、特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１、Ｓ１０４）にて算出した第１運転領域での印加電流補正値と第２運転領域での印加電流補正値とに基づいて、他の運転領域における印加電流補正値を算出する全域補正値算出手段（Ｓ６）とを備えることを特徴とする。

これによると、燃料供給ポンプ（１０）の吐出量が異なる２つの運転領域で求めた２つの印加電流補正値に基づいて、他の運転領域における印加電流補正値を算出するため、他の運転領域においても適切な印加電流補正値を得ることができ、ひいては、全運転領域において適切な指令印加電流値を求めることができる。

したがって、過渡時に発生しやすいコモンレール圧力のオーバーシュートやアンダーシュートを抑制することができ、これにより、ドライバビリティの悪化や有害排気ガス成分の増加を抑制することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の燃料噴射装置において、特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１、Ｓ１０４）は、ＰＩＤ項の値のうちＰ項の積分値およびＩ項の値の少なくとも一方に基づいて、印加電流補正値を算出することを特徴とする。

これによると、Ｐ項の積分値はコモンレール圧力のオーバーシュート量と相関があり、Ｉ項の値は燃料供給ポンプ（１０）を構成する機器の機差や経時変化による基準特性からの吐出量ずれ分と相関があるため、コモンレール圧力のオーバーシュート量、さらには燃料供給ポンプ（１０）を構成する機器の機差や経時変化に応じた適切な印加電流補正値を得ることができ、コモンレール圧力のオーバーシュートやアンダーシュートを確実に抑制することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の燃料噴射装置において、特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１、Ｓ１０４）にて算出される印加電流補正値は、ＰＩＤ項の値が大きくなるのに伴って大きく設定されることを特徴とする。

これによると、燃料供給ポンプ（１０）を構成する機器の機差や経時変化による基準特性からの吐出量ずれ分、およびコモンレール圧力のオーバーシュート量が大きくなるのに伴って、印加電流補正値が大きくなるため、コモンレール圧力のオーバーシュートやアンダーシュートを確実に抑制することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料噴射装置において、特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１、Ｓ１０４）にて算出される印加電流補正値は、コモンレール圧力のオーバーシュート量が大きくなるのに伴って大きく設定されることを特徴とする。

これによると、コモンレール圧力のオーバーシュート量が大きくなるのに伴って印加電流補正値が大きくなるため、コモンレール圧力のオーバーシュートやアンダーシュートを確実に抑制することができる。

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料噴射装置において、特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１、Ｓ１０４）は、内燃機関が定常運転状態のときに印加電流補正値を算出することを特徴とする。

これによると、内燃機関が定常運転状態のときに印加電流補正値を算出するため、印加電流補正値を精度よく算出することができる。

請求項６に記載の発明では、内燃機関に噴射される高圧燃料を蓄えるコモンレール（２０）と、圧送行程中にポンプ制御弁が燃料吸入経路を閉じている圧送期間だけコモンレール（２０）へ燃料を圧送する燃料供給ポンプ（１０）と、コモンレール（２０）内の燃料圧力を検出する圧力センサ（２２）と、圧力センサ（２２）で検出されるコモンレール圧力が目標圧力となるように、ＰＩＤ制御により燃料供給ポンプ（１０）の目標吐出量を算出して圧送期間を調整する制御手段（５０）とを備え、さらに制御手段（５０）は、圧送期間と燃料供給ポンプ（１０）の吐出量との関係が定義された基準特性を予め記憶し、燃料供給ポンプ（１０）の目標吐出量に基づいて基準特性から算出した基準圧送期間と、燃料供給ポンプ（１０）の目標吐出量に基づいて算出した圧送期間補正値とにより、圧送期間の指令値を算出する燃料噴射装置において、制御手段（５０）は、燃料供給ポンプ（１０）の吐出量が異なる第１運転領域および第２運転領域にて、コモンレール圧力のオーバーシュート量とＰＩＤ制御におけるＰＩＤ項の値とに基づいて、圧送期間補正値を算出する特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１ａ、Ｓ１０４ａ）と、特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１ａ、Ｓ１０４ａ）にて算出した第１運転領域での圧送期間補正値と第２運転領域での圧送期間補正値とに基づいて、他の運転領域における圧送期間補正値を算出する全域補正値算出手段（Ｓ６ａ）とを備えることを特徴とする。

これによると、燃料供給ポンプ（１０）の吐出量が異なる２つの運転領域で求めた２つの圧送期間補正値に基づいて、他の運転領域における圧送期間補正値を算出するため、他の運転領域においても適切な圧送期間補正値を得ることができ、ひいては、全運転領域において適切な圧送期間の指令値を求めることができる。

請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の燃料噴射装置において、特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１ａ、Ｓ１０４ａ）は、ＰＩＤ項の値のうちＰ項の積分値およびＩ項の値の少なくとも一方に基づいて、圧送期間補正値を算出することを特徴とする。

これによると、Ｐ項の積分値はコモンレール圧力のオーバーシュート量と相関があり、Ｉ項の値は燃料供給ポンプ（１０）を構成する機器の機差や経時変化による基準特性からの吐出量ずれ分と相関があるため、コモンレール圧力のオーバーシュート量、さらには燃料供給ポンプ（１０）を構成する機器の機差や経時変化に応じた適切な圧送期間補正値を得ることができ、コモンレール圧力のオーバーシュートやアンダーシュートを確実に抑制することができる。

請求項８に記載の発明では、請求項６または７に記載の燃料噴射装置において、特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１ａ、Ｓ１０４ａ）にて算出される圧送期間補正値は、ＰＩＤ項の値が大きくなるのに伴って大きく設定されることを特徴とする。

これによると、燃料供給ポンプ（１０）を構成する機器の機差や経時変化による基準特性からの吐出量ずれ分、およびコモンレール圧力のオーバーシュート量が大きくなるのに伴って、圧送期間補正値が大きくなるため、コモンレール圧力のオーバーシュートやアンダーシュートを確実に抑制することができる。

請求項９に記載の発明では、請求項６ないし８のいずれか１つに記載の燃料噴射装置において、特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１ａ、Ｓ１０４ａ）にて算出される圧送期間補正値は、コモンレール圧力のオーバーシュート量が大きくなるのに伴って大きく設定されることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明では、請求項６ないし９のいずれか１つに記載の燃料噴射装置において、特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１ａ、Ｓ１０４ａ）は、内燃機関が定常運転状態のときに圧送期間補正値を算出することを特徴とする。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態におけるコモンレール式燃料噴射装置を示す全体構成図である。第１実施形態におけるエンジンＥＣＵ５０において実行されるコモンレール圧力制御処理を示すフローチャートである。第１実施形態における吸入調量弁１３への印加電流と高圧ポンプ１２の１回転当たりの吐出量との関係を示す特性図である。第１実施形態におけるエンジンＥＣＵ５０において実行される補正値学習処理を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態におけるコモンレール式燃料噴射装置を示す全体構成図である。第２実施形態におけるエンジンＥＣＵ５０において実行されるコモンレール圧力制御処理を示すフローチャートである。第２実施形態における圧送期間と高圧ポンプ１２の１回転当たりの吐出量との関係を示す特性図である。第２実施形態におけるエンジンＥＣＵ５０において実行される補正値学習処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は本実施形態におけるコモンレール式燃料噴射装置を示す全体構成図である。図１に示すように、コモンレール式燃料噴射装置は、車両用ディーゼルエンジン（図示せず）に燃料を噴射するものであり、燃料供給ポンプ１０、コモンレール２０、ＥＤＵ３０、インジェクタ４０、制御手段としてのエンジンＥＣＵ５０等を備えている。

燃料供給ポンプ１０は、コモンレール２０に高圧燃料を圧送するものである。具体的には、燃料供給ポンプ１０は、燃料配管６１および燃料フィルタ６２を介して燃料タンク７０から燃料を汲み上げるフィードポンプ１１、フィードポンプ１１から供給される燃料を加圧してコモンレール２０へ圧送する高圧ポンプ１２、フィードポンプ１１から高圧ポンプ１２へ供給される燃料流量を調整する吸入調量弁１３等を備えている。

燃料供給ポンプ１０は、フィードポンプ１１、高圧ポンプ１２、および吸入調量弁１３が共通の本体ハウジングに収容されて集合体となっている。燃料タンク７０および燃料フィルタ６２は、本体ハウジングの外部に配置されている。

本実施形態では、フィードポンプ１１として内接歯車ポンプであるトロコイドポンプを採用しており、高圧ポンプ１２のカム軸１２１に連結され、このカム軸１２１から回転駆動力が伝達される。

フィードポンプ１１の下流側に、本体ハウジング内の燃料経路１４を介して吸入調量弁１３が接続されている。吸入調量弁１３は、印加電流に応じて燃料経路１４の開口面積（すなわち弁開度）を連続的に変更可能に構成された、ノーマリオープンタイプのリニアソレノイド式の電磁弁であって、ディーゼルエンジンの運転状態に基づいてエンジンＥＣＵ５０から出力される駆動信号によって弁開度が制御される。そして、吸入調量弁１３の弁開度が変更されることにより、高圧ポンプ５２の燃料吸入量が調整され、ひいては高圧ポンプ１２の燃料圧送量が調整される。

吸入調量弁１３の下流側に、本体ハウジング内の燃料経路１５を介して高圧ポンプ１２が接続されている。高圧ポンプ１２は、ディーゼルエンジンに駆動されて回転するカム軸１２１、カム軸１２１の回転運動に伴ってシリンダの内部を往復運動して燃料を加圧するプランジャ１２２、カム軸１２１の回転運動を直線運動に変換してプランジャ１２２に伝達するカム１２３等を備えている。

シリンダの内部には、プランジャ１２２の往復運動に応じて容積変化する加圧室１２４が形成されている。この加圧室１２４には、燃料経路１５を介して燃料が供給されるようになっている。燃料経路１５には、加圧室１２４に燃料が吸入される際に開弁する吸入弁１２５が配置されている。また、加圧室１２４は、本体ハウジング内の燃料経路１６および燃料配管６３を介してコモンレール２０に接続されている。この燃料経路１６には、加圧室１２４より燃料が吐出される際に開弁する吐出弁１２６が配置されている。

カム１２３が配置されたカム室１２７には、本体ハウジング内の燃料経路１７を介して燃料が導入されるようになっており、カム室１２７へ導かれる燃料は、カム１２３とプランジャ１２２とが摺動する部位に対して潤滑油として作用する。そして、カム室１２７の燃料は燃料配管６４を介して燃料タンク７０に戻される。

なお、カム軸１２１はディーゼルエンジンによって駆動されるため、フィードポンプ１１および高圧ポンプ１２はエンジンの回転に同期して作動する。

コモンレール２０は、燃料供給ポンプ１０より供給された高圧燃料を目標圧力（以下、目標レール圧という）に保持して蓄える畜圧手段である。この目標レール圧は、例えば、アクセル開度信号、エンジン回転数信号といったディーゼルエンジンの運転状態に基づいて、エンジンＥＣＵ５０によって決定される。

また、コモンレール２０には、コモンレール２０内の燃料圧力が予め定めた上限値を超えたときに開弁してコモンレール２０の燃料圧力を逃がすプレッシャリミッタ２１が取り付けられている。プレッシャリミッタ２１より流出した燃料は、燃料配管６４を介して燃料タンク７０に戻される。

さらに、コモンレール２０にはレール圧センサ２２が取り付けられており、コモンレール２０内の実際の燃料圧力（以下、実レール圧という）に応じた信号がエンジンＥＣＵ５０に入力されるようになっている。

ＥＤＵ３０は、エンジンＥＣＵ５０から入力される駆動信号に基づいて、インジェクタ４０の噴孔を開閉させる開閉信号をインジェクタ４０に出力する駆動装置である。

インジェクタ４０には、燃料配管６５を介してコモンレール２０から高圧燃料が導入され、インジェクタ４０内部の余剰燃料は燃料配管６４を介して燃料タンク７０に戻される。そして、このインジェクタ４０は、ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに取り付けられ、ＥＤＵ３０から入力される開閉信号に基づいて噴孔が開閉され、噴孔が開かれたときにディーゼルエンジンの燃焼室内に噴孔から燃料を噴射するようになっている。

図１では、このようなインジェクタ４０が１つのみ示されているが、インジェクタ４０は、ディーゼルエンジンの各気筒にそれぞれ装着されており、各燃料配管６５を介して各インジェクタ４０に高圧燃料が供給されるようになっている。

エンジンＥＣＵ５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶したプログラムに従って演算処理を行うものである。

このエンジンＥＣＵ５０には、センサ類から信号が入力されるようになっており、エンジンＥＣＵ５０は、これらの入力信号等に基づいて、ディーゼルエンジンの運転状態に応じた最適な噴射時期や噴射量等を決定して各インジェクタ４０を駆動する。

また、エンジンＥＣＵ５０は、レール圧センサ２２により検出されるコモンレール２０の実レール圧が、噴射圧力に相当する目標レール圧に追従するように、高圧ポンプ１２の目標吐出量を算出し、吸入調量弁１３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。

ここで、センサ類として、例えば、上述のレール圧センサ２２の他に、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ８０、車速を検出する車速センサ８１、エンジン冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ８２、燃料供給ポンプ１０内の燃料の温度を検出する燃料温度センサ８３、および車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下アクセル開度という）を検出するアクセル開度センサ８４等を備えている。

図２はエンジンＥＣＵ５０において実行されるコモンレール圧力制御処理を示すフローチャートである。図２の制御処理は、ディーゼルエンジンの始動時に図示しないキースイッチの操作によりエンジンＥＣＵ５０に電源が投入されると開始され、ディーゼルエンジンの停止時にキースイッチの操作によりエンジンＥＣＵ５０への電力供給が停止されると終了する。

図２に示すように、まず、Ｓ１（Ｓはステップを表す）において、エンジンＥＣＵ５０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。Ｓ２では、算出したエンジン回転数とアクセル開度等から目標レール圧を算出し、続くＳ３で、レール圧センサ２２からの信号を基に実レール圧を算出する。

Ｓ４では、高圧ポンプ１２の目標吐出量Ｑ０を算出する。具体的には、Ｓ２、Ｓ３で算出された目標レール圧と実レール圧の差分に相当する必要燃料量を、公知のＰＩＤ手法を用いたフィードバック演算によって算出し、予測される燃料リターン量や噴射量等を加算して、目標吐出量Ｑ０を算出する。

Ｓ５では、機差中央特性のポンプにおける吸入調量弁１３への印加電流Ｉと高圧ポンプ１２の１回転当たりの吐出量Ｑとの関係を表す基準Ｉ−Ｑ特性に基づいて、Ｓ４で算出した目標吐出量Ｑ０に対応する電流値である基準印加電流値Ｉｅを算出する。

なお、周知のように、低回転域から高回転域までの多数の計測回転数にて、吸入調量弁１３への印加電流に対する高圧ポンプ１２の１回転当たりの吐出量を計測し、「計測回転数／基準回転数×計測回転数における高圧ポンプ１２の１回転当たりの吐出量」の式にて求めたデータを整理することにより、図３に示すように、Ｉ−Ｑ特性を高圧ポンプ１２の回転数に拘わらず１つの線で表すことができる。そして、エンジンＥＣＵ５０には、図３に実線で示す基準Ｉ−Ｑ特性が数式により記憶されており、Ｓ５ではこの基準Ｉ−Ｑ特性を用いて目標吐出量Ｑ０に対応する基準印加電流値Ｉｅを算出する。

続いて、Ｓ６では印加電流補正値ΔＩ０を算出し、Ｓ７では基準印加電流値Ｉｅに印加電流補正値ΔＩ０を加算して、吸入調量弁１３に実際に印加される印加電流値である指令印加電流値Ｉ０を算出する。なお、Ｓ６、Ｓ７の詳細については後述する。

図４は、印加電流補正値ΔＩ０を求めるためにエンジンＥＣＵ５０において実行される補正値学習処理を示すフローチャートである。図４の制御処理は、ディーゼルエンジンの始動時にキースイッチの操作によりエンジンＥＣＵ５０に電源が投入されると開始され、ディーゼルエンジンの停止時にキースイッチの操作によりエンジンＥＣＵ５０への電力供給が停止されると終了する。

なお、吸入調量弁１３の機差による実機Ｉ−Ｑ特性のずれ分を補正するために、燃料噴射装置をディーゼルエンジンに搭載した状態で工場内で学習処理が実行される。また、吸入調量弁１３の経時劣化による実機Ｉ−Ｑ特性のずれ分も補正するために、燃料噴射装置が車両に搭載されて使用されるときにも学習処理が実行される。

図４に示すように、まず、Ｓ１００において、エンジンＥＣＵ５０は、第１運転領域での学習条件が成立しているか否かを判定する。ここで、第１運転領域は、アイドリング時のように高圧ポンプ１２の吐出量が少ない運転領域である。

Ｓ１００では、次のａ〜ｄの条件を満足する場合に肯定判定する。（ａ）エンジン回転数センサ８０で検出したエンジン回転数が、予め定めた第１設定回転数範囲内にある。なお、第１設定回転数範囲は、アイドリング相当のエンジン回転数範囲（例えば、７５０±３０ｒｐｍ）である。（ｂ）アクセル開度センサ８４で検出したアクセル開度が０である。（ｃ）冷却水温度センサ８２で検出したエンジン冷却水の温度が、予め定めた冷却水温度範囲内である。なお、冷却水温度範囲は、エンジンの暖機が完了した状態に相当する温度範囲である。（ｄ）燃料温度センサ８３で検出した燃料供給ポンプ１０内の燃料の温度が、予め定めた燃料温度範囲内である。なお、燃料温度範囲は、エンジンの暖機が完了した状態に相当する温度範囲である。

そして、上記ａ〜ｄの条件を満足しない場合は、再度Ｓ１００の判定を実行する。一方、上記ａ〜ｄの条件を満足する場合、すなわちエンジン暖機完了後のアイドリング時である場合は、第１運転領域での学習条件が成立していると判定してＳ１０１に進む。

特定領域補正値算出手段としてのＳ１０１では、実レール圧のオーバーシュート量と前述したＰＩＤ手法を用いたフィードバック演算におけるＰＩＤ項の値とに基づいて、第１運転領域での印加電流補正値（以下、第１印加電流補正値という）ΔＩ１を算出する。

具体的には、まず、レール圧センサ２２で検出した実レール圧に基づいて、Ｓ１０１に移行後の実レール圧のオーバーシュート量を算出し、オーバーシュート量に応じた分の印加電流補正値を算出する。この印加電流補正値は、オーバーシュート量が大きくなるのに伴って大きく設定される。但し、Ｓ１０１に移行した時点ではアイドリング状態であり、実レール圧は安定しているため、基本的にはオーバーシュートは発生しない。

また、フィードバック演算におけるＰ項の値が所定範囲内になった時点、すなわちＰ項の値が安定した時点で、Ｓ１０１に移行してからＰ項の値が安定するまでの間のＰ項の値を積分し、Ｐ項の積分値に応じた分の印加電流補正値を算出する。ここで、Ｐ項の積分値はコモンレール圧力のオーバーシュート量と相関があり、このＰ項の積分値に応じた分の印加電流補正値は、Ｐ項の積分値が大きくなるのに伴って大きく設定される。

さらに、フィードバック演算におけるＰ項の値が安定した時点で、そのときのＩ項の値に応じた分の印加電流補正値を算出する。ここで、Ｉ項の値は燃料供給ポンプ１０を構成する機器の機差や経時変化による基準Ｉ−Ｑ特性からの吐出量ずれ分と相関があり、このＩ項の値に応じた分の印加電流補正値は、Ｉ項の値が大きくなるのに伴って大きく設定される。

そして、オーバーシュート量に応じた分の印加電流補正値、Ｐ項の積分値に応じた分の印加電流補正値、およびＩ項の値に応じた分の印加電流補正値を加算して、第１印加電流補正値ΔＩ１を算出する。

続いて、Ｓ１０２に進み、第１運転領域での目標吐出量Ｑ１とＳ１０１で算出した第１印加電流補正値ΔＩ１とを記憶する。

続いて、Ｓ１０３において、第２運転領域での学習条件が成立しているか否かを判定する。ここで、第２運転領域は、アイドリング時よりも高圧ポンプ１２の吐出量が多い運転領域である。

Ｓ１０３では、上記ｃ、ｄの条件および次のｅの条件を満足する場合に肯定判定する。（ｅ）エンジン回転数センサ８０で検出したエンジン回転数が、アイドリング時よりも高回転域である第２設定回転数範囲内にある。例えば、第２設定回転数範囲は、エンジンの最高出力発生時回転数範囲、または、エンジンの最大トルク発生時回転数範囲（例えば、２０５０±５０ｒｐｍ）とする。

そして、上記ｃ〜ｅの条件を満足しない場合は、再度Ｓ１０３の判定を実行する。一方、上記ｃ〜ｅの条件を満足する場合、すなわちエンジン暖機完了後の高回転運転時（すなわち高負荷運転時）である場合は、第２運転領域での学習条件が成立していると判定してＳ１０４に進む。

特定領域補正値算出手段としてのＳ１０４では、実レール圧のオーバーシュート量と前述したＰＩＤ手法を用いたフィードバック演算におけるＰＩＤ項の値とに基づいて、第２運転領域での印加電流補正値（以下、第２印加電流補正値という）ΔＩ２を算出する。

具体的には、まず、レール圧センサ２２で検出した実レール圧に基づいて、Ｓ１０４に移行後の実レール圧のオーバーシュート量を算出し、オーバーシュート量に応じた分の印加電流補正値を算出する。この印加電流補正値は、オーバーシュート量が大きくなるのに伴って大きく設定される。

また、フィードバック演算におけるＰ項の値が所定範囲内になった時点、すなわちＰ項の値が安定した時点で、Ｓ１０４に移行してからＰ項の値が安定するまでの間のＰ項の値を積分し、Ｐ項の積分値に応じた分の印加電流補正値を算出する。ここで、Ｐ項の積分値はコモンレール圧力のオーバーシュート量と相関があり、このＰ項の積分値に応じた分の印加電流補正値は、Ｐ項の積分値が大きくなるのに伴って大きく設定される。

そして、オーバーシュート量に応じた分の印加電流補正値、Ｐ項の積分値に応じた分の印加電流補正値、およびＩ項の値に応じた分の印加電流補正値を加算して、第２運転領域での印加電流補正値ΔＩ２を算出する。

続いて、Ｓ１０５に進み、第２運転領域での目標吐出量Ｑ２とＳ１０４で算出した第２印加電流補正値ΔＩ２とを記憶する。

次に、前述した図２におけるＳ６、Ｓ７の詳細について、図３を用いて説明する。

前述したように、全域補正値算出手段としてのＳ６では、目標吐出量Ｑ０に対応する印加電流補正値ΔＩ０を算出する。ここで、目標吐出量Ｑ０が第１運転領域での目標吐出量Ｑ１や第２運転領域での目標吐出量Ｑ２と異なる場合は、Ｓ１０１で算出した第１印加電流補正値ΔＩ１とＳ１０４で算出した第２印加電流補正値ΔＩ２とを用いて、重み付けで補完して目標吐出量Ｑ０に対応する印加電流補正値ΔＩ０を算出する。

続いて、Ｓ７では、Ｓ５で算出した基準印加電流値Ｉｅに、Ｓ６で算出した印加電流補正値ΔＩ０を加算して、指令印加電流値Ｉ０を算出する。

本実施形態では、高圧ポンプ１２の吐出量が異なる２つの運転領域で求めた２つの印加電流補正値ΔＩ１、ΔＩ２に基づいて、他の運転領域における印加電流補正値ΔＩ０を算出するため、他の運転領域においても適切な印加電流補正値ΔＩ０を得ることができ、ひいては、全運転領域において適切な指令印加電流値Ｉ０を求めることができる。

また、Ｓ１０１では、エンジン回転数およびアクセル開度が略一定の定常運転状態時（より詳細にはアイドリング時）に第１印加電流補正値ΔＩ１を算出するため、その第１印加電流補正値ΔＩ１を精度よく算出することができる。

なお、本実施形態では、Ｓ１０１およびＳ１０４において、ＰＩＤ項の値のうちＰ項の積分値およびＩ項の値に基づいて第１印加電流補正値ΔＩ１および第２印加電流補正値ΔＩ２を算出したが、ＰＩＤ項の値のうちＰ項の積分値およびＩ項の値の一方に基づいて、第１印加電流補正値ΔＩ１および第２印加電流補正値ΔＩ２を算出してもよい。

また、本実施形態では、高圧ポンプ１２の吐出量が異なる２つの運転領域で求めた２つの印加電流補正値ΔＩ１、ΔＩ２に基づいて、他の運転領域における印加電流補正値ΔＩ０を算出したが、高圧ポンプ１２の吐出量が異なる３つ以上の運転領域で求めた印加電流補正値に基づいて、他の運転領域における印加電流補正値ΔＩ０を算出してもよい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図５は本実施形態におけるコモンレール式燃料噴射装置を示す全体構成図である。

なお、第１実施形態では、吸入調量弁１３の弁開度を調整して高圧ポンプ１２の燃料圧送量を調整したが、本実施形態は、高圧ポンプ１２の実圧送ストロークを調整して高圧ポンプ１２の燃料圧送量を調整するようにしたものである。その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。

図５に示すように、燃料供給ポンプ１０は、吸入調量弁１３および吸入弁１２５が廃止され、代わりに、高圧ポンプ１２内にポンプ制御弁１８を備えている。

ポンプ制御弁１８は、加圧室１２４に燃料を導く燃料経路１５を開閉するノーマリオープンタイプの電磁弁であって、ディーゼルエンジンの運転状態に基づいてエンジンＥＣＵ５０から出力される駆動信号によって開閉作動が制御される。

そして、高圧ポンプ１２の吸入行程では、ポンプ制御弁１８は非通電状態で燃料経路１５が開かれており、燃料経路１５を介して加圧室１２４に燃料が吸入される。

高圧ポンプ１２の圧送行程の初期段階では、ポンプ制御弁１８は非通電状態で燃料経路１５が開かれており、加圧室１２４の燃料は燃料経路１５を介してフィードポンプ１１側に戻される。

高圧ポンプ１２の圧送行程の途中で、ポンプ制御弁１８に通電されてポンプ制御弁１８により燃料吸入経路としての燃料経路１５が閉じられる。そして、燃料経路１５が閉じられてから圧送行程が終了するまでの間は、プランジャ１２２によって加圧室１２４の燃料が加圧され、燃料経路１６および燃料配管６３を介してコモンレール２０に圧送される。

すなわち、高圧ポンプ１２の圧送行程中に燃料経路１５がポンプ制御弁１８により閉じられている期間を、高圧ポンプ１２のポンプ角で表したものを、圧送期間Ｐとすると、圧送期間Ｐだけ高圧ポンプ１２からコモンレール２０へ燃料が圧送される。したがって、圧送期間Ｐを調整することにより、高圧ポンプ１２の燃料圧送量を調整することができる。

図６はエンジンＥＣＵ５０において実行されるコモンレール圧力制御処理を示すフローチャートであり、Ｓ１〜Ｓ４は第１実施形態と共通している。

Ｓ５ａでは、機差中央特性のポンプにおける圧送期間Ｐと高圧ポンプ１２の１回転当たりの吐出量Ｑとの関係を表す基準Ｐ−Ｑ特性に基づいて、Ｓ４で算出した目標吐出量Ｑ０に対応する圧送期間である基準圧送期間Ｐｅを算出する。

なお、圧送期間は高圧ポンプ１２のポンプ角で表しているため、図７に示すように、Ｐ−Ｑ特性を高圧ポンプ１２の回転数に拘わらず１つの線で表すことができる。そして、エンジンＥＣＵ５０には、図７に実線で示す基準Ｐ−Ｑ特性が数式により記憶されており、Ｓ５ａではこの基準Ｐ−Ｑ特性を用いて目標吐出量Ｑ０に対応する基準圧送期間Ｐｅを算出する。

続いて、Ｓ６ａでは圧送期間補正値ΔＰ０を算出し、Ｓ７ａでは基準圧送期間Ｐｅに圧送期間補正値ΔＰ０を加算して、ポンプ制御弁１８に実際に通電される期間である指令圧送期間Ｐ０を算出する。なお、Ｓ６ａ、Ｓ７ａの詳細については後述する。

図８は、圧送期間補正値ΔＰ０を求めるためにエンジンＥＣＵ５０において実行される補正値学習処理を示すフローチャートである。

図８において、第１運転領域での学習条件が成立している場合は（Ｓ１００：ＹＥＳ）、Ｓ１０１ａに進む。特定領域補正値算出手段としてのＳ１０１ａでは、実レール圧のオーバーシュート量と前述したＰＩＤ手法を用いたフィードバック演算におけるＰＩＤ項の値とに基づいて、第１運転領域での圧送期間補正値（以下、第１圧送期間補正値という）ΔＰ１を算出する。

具体的には、まず、レール圧センサ２２で検出した実レール圧に基づいて、Ｓ１０１ａに移行後の実レール圧のオーバーシュート量を算出し、オーバーシュート量に応じた分の圧送期間補正値を算出する。この圧送期間補正値は、オーバーシュート量が大きくなるのに伴って大きく設定される。但し、Ｓ１０１ａに移行した時点ではアイドリング状態であり、実レール圧は安定しているため、基本的にはオーバーシュートは発生しない。

また、フィードバック演算におけるＰ項の値が所定範囲内になった時点、すなわちＰ項の値が安定した時点で、Ｓ１０１ａに移行してからＰ項の値が安定するまでの間のＰ項の値を積分し、Ｐ項の積分値に応じた分の圧送期間補正値を算出する。ここで、Ｐ項の積分値はコモンレール圧力のオーバーシュート量と相関があり、このＰ項の積分値に応じた分の圧送期間補正値は、Ｐ項の積分値が大きくなるのに伴って大きく設定される。

さらに、フィードバック演算におけるＰ項の値が安定した時点で、そのときのＩ項の値に応じた分の圧送期間補正値を算出する。ここで、Ｉ項の値は燃料供給ポンプ１０を構成する機器の機差や経時変化による基準Ｐ−Ｑ特性からの吐出量ずれ分と相関があり、このＩ項の値に応じた分の圧送期間補正値は、Ｉ項の値が大きくなるのに伴って大きく設定される。

そして、オーバーシュート量に応じた分の圧送期間補正値、Ｐ項の積分値に応じた分の圧送期間補正値、およびＩ項の値に応じた分の圧送期間補正値を加算して、第１圧送期間補正値ΔＰ１を算出する。

続いて、Ｓ１０２ａに進み、第１運転領域での目標吐出量Ｑ１とＳ１０１ａで算出した第１圧送期間補正値ΔＰ１とを記憶する。

続いて、Ｓ１０３において、第２運転領域での学習条件が成立しているか否かを判定し、第２運転領域での学習条件が成立している場合は（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、Ｓ１０４ａに進む。特定領域補正値算出手段としてのＳ１０４ａでは実レール圧のオーバーシュート量と前述したＰＩＤ手法を用いたフィードバック演算におけるＰＩＤ項の値とに基づいて、第２運転領域での圧送期間補正値（以下、第２圧送期間補正値という）ΔＰ２を算出する。

具体的には、まず、レール圧センサ２２で検出した実レール圧に基づいて、Ｓ１０４ａに移行後の実レール圧のオーバーシュート量を算出し、オーバーシュート量に応じた分の圧送期間補正値を算出する。この圧送期間補正値は、オーバーシュート量が大きくなるのに伴って大きく設定される。

また、フィードバック演算におけるＰ項の値が所定範囲内になった時点、すなわちＰ項の値が安定した時点で、Ｓ１０４ａに移行してからＰ項の値が安定するまでの間のＰ項の値を積分し、Ｐ項の積分値に応じた分の圧送期間補正値を算出する。ここで、Ｐ項の積分値はコモンレール圧力のオーバーシュート量と相関があり、このＰ項の積分値に応じた分の圧送期間補正値は、Ｐ項の積分値が大きくなるのに伴って大きく設定される。

そして、オーバーシュート量に応じた分の圧送期間補正値、Ｐ項の積分値に応じた分の圧送期間補正値、およびＩ項の値に応じた分の圧送期間補正値を加算して、第２運転領域での圧送期間補正値ΔＰ２を算出する。

続いて、Ｓ１０５ａに進み、第２運転領域での目標吐出量Ｑ２とＳ１０４ａで算出した第２圧送期間補正値ΔＰ２とを記憶する。

次に、前述した図６におけるＳ６ａ、Ｓ７ａの詳細について、図７を用いて説明する。

前述したように、全域補正値算出手段としてのＳ６ａでは、目標吐出量Ｑ０に対応する圧送期間補正値ΔＰ０を算出する。ここで、目標吐出量Ｑ０が第１運転領域での目標吐出量Ｑ１や第２運転領域での目標吐出量Ｑ２と異なる場合は、Ｓ１０１ａで算出した第１圧送期間補正値ΔＰ１とＳ１０４ａで算出した第２圧送期間補正値ΔＰ２とを用いて、重み付けで補完して目標吐出量Ｑ０に対応する圧送期間補正値ΔＰ０を算出する。

続いて、Ｓ７ａでは、Ｓ５ａで算出した基準圧送期間Ｐｅに、Ｓ６ａで算出した圧送期間補正値ΔＰ０を加算して、指令圧送期間Ｐ０を算出する。

本実施形態では、高圧ポンプ１２の吐出量が異なる２つの運転領域で求めた２つの圧送期間補正値ΔＰ１、ΔＰ２に基づいて、他の運転領域における圧送期間補正値ΔＰ０を算出するため、他の運転領域においても適切な圧送期間補正値ΔＰ０を得ることができ、ひいては、全運転領域において適切な指令圧送期間値Ｐ０を求めることができる。

また、Ｓ１０１ａでは、エンジン回転数およびアクセル開度が略一定の定常運転状態時（より詳細にはアイドリング時）に第１圧送期間補正値ΔＰ１を算出するため、その第１圧送期間補正値ΔＰ１を精度よく算出することができる。

なお、本実施形態では、Ｓ１０１ａおよびＳ１０４ａにおいて、ＰＩＤ項の値のうちＰ項の積分値およびＩ項の値に基づいて第１圧送期間補正値ΔＰ１および第２圧送期間補正値ΔＰ２を算出したが、ＰＩＤ項の値のうちＰ項の積分値およびＩ項の値の一方に基づいて、第１圧送期間補正値ΔＰ１および第２圧送期間補正値ΔＰ２を算出してもよい。

また、本実施形態では、高圧ポンプ１２の吐出量が異なる２つの運転領域で求めた２つの圧送期間補正値ΔＰ１、ΔＰ２に基づいて、他の運転領域における圧送期間補正値ΔＰ０を算出したが、高圧ポンプ１２の吐出量が異なる３つ以上の運転領域で求めた圧送期間補正値に基づいて、他の運転領域における圧送期間補正値ΔＰ０を算出してもよい。

１０燃料供給ポンプ
１３吸入調量弁
２０コモンレール
２２圧力センサ
５０エンジンＥＣＵ（制御手段）

Claims

内燃機関に噴射される高圧燃料を蓄えるコモンレール（２０）と、
印加電流に応じて弁開度が制御される吸入調量弁（１３）によって燃料を調量して前記コモンレール（２０）へ圧送する燃料供給ポンプ（１０）と、
前記コモンレール（２０）内の燃料圧力を検出する圧力センサ（２２）と、
前記圧力センサ（２２）で検出されるコモンレール圧力が目標圧力となるように、ＰＩＤ制御により前記燃料供給ポンプ（１０）の目標吐出量を算出して前記吸入調量弁（１３）への印加電流を調整する制御手段（５０）とを備え、
さらに前記制御手段（５０）は、前記吸入調量弁（１３）への印加電流と前記燃料供給ポンプ（１０）の吐出量との関係が定義された基準特性を予め記憶し、前記燃料供給ポンプ（１０）の目標吐出量に基づいて前記基準特性から算出した前記吸入調量弁（１３）への基準印加電流値と、前記燃料供給ポンプ（１０）の目標吐出量に基づいて算出した印加電流補正値とにより、前記吸入調量弁（１３）への指令印加電流値を算出する燃料噴射装置において、
前記制御手段（５０）は、
前記燃料供給ポンプ（１０）の吐出量が異なる第１運転領域および第２運転領域にて、前記コモンレール圧力のオーバーシュート量と前記ＰＩＤ制御におけるＰＩＤ項の値とに基づいて、前記印加電流補正値を算出する特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１、Ｓ１０４）と、
前記特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１、Ｓ１０４）にて算出した前記第１運転領域での印加電流補正値と前記第２運転領域での印加電流補正値とに基づいて、他の運転領域における印加電流補正値を算出する全域補正値算出手段（Ｓ６）とを備えることを特徴とする燃料噴射装置。
前記特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１、Ｓ１０４）は、ＰＩＤ項の値のうちＰ項の積分値およびＩ項の値の少なくとも一方に基づいて、前記印加電流補正値を算出することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
前記特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１、Ｓ１０４）にて算出される前記印加電流補正値は、前記ＰＩＤ項の値が大きくなるのに伴って大きく設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射装置。
前記特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１、Ｓ１０４）にて算出される前記印加電流補正値は、前記コモンレール圧力のオーバーシュート量が大きくなるのに伴って大きく設定されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
前記特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１、Ｓ１０４）は、前記内燃機関が定常運転状態のときに前記印加電流補正値を算出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
内燃機関に噴射される高圧燃料を蓄えるコモンレール（２０）と、
圧送行程中にポンプ制御弁が燃料吸入経路を閉じている圧送期間だけ前記コモンレール（２０）へ燃料を圧送する燃料供給ポンプ（１０）と、
前記コモンレール（２０）内の燃料圧力を検出する圧力センサ（２２）と、
前記圧力センサ（２２）で検出されるコモンレール圧力が目標圧力となるように、ＰＩＤ制御により前記燃料供給ポンプ（１０）の目標吐出量を算出して前記圧送期間を調整する制御手段（５０）とを備え、
さらに前記制御手段（５０）は、前記圧送期間と前記燃料供給ポンプ（１０）の吐出量との関係が定義された基準特性を予め記憶し、前記燃料供給ポンプ（１０）の目標吐出量に基づいて前記基準特性から算出した基準圧送期間と、前記燃料供給ポンプ（１０）の目標吐出量に基づいて算出した圧送期間補正値とにより、前記圧送期間の指令値を算出する燃料噴射装置において、
前記制御手段（５０）は、
前記燃料供給ポンプ（１０）の吐出量が異なる第１運転領域および第２運転領域にて、前記コモンレール圧力のオーバーシュート量と前記ＰＩＤ制御におけるＰＩＤ項の値とに基づいて、前記圧送期間補正値を算出する特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１ａ、Ｓ１０４ａ）と、
前記特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１ａ、Ｓ１０４ａ）にて算出した前記第１運転領域での前記圧送期間補正値と前記第２運転領域での前記圧送期間補正値とに基づいて、他の運転領域における前記圧送期間補正値を算出する全域補正値算出手段（Ｓ６ａ）とを備えることを特徴とする燃料噴射装置。
前記特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１ａ、Ｓ１０４ａ）は、ＰＩＤ項の値のうちＰ項の積分値およびＩ項の値の少なくとも一方に基づいて、前記圧送期間補正値を算出することを特徴とする請求項６に記載の燃料噴射装置。
前記特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１ａ、Ｓ１０４ａ）にて算出される前記圧送期間補正値は、前記ＰＩＤ項の値が大きくなるのに伴って大きく設定されることを特徴とする請求項６または７に記載の燃料噴射装置。
前記特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１ａ、Ｓ１０４ａ）にて算出される前記圧送期間補正値は、前記コモンレール圧力のオーバーシュート量が大きくなるのに伴って大きく設定されることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
前記特定領域補正値算出手段（Ｓ１０１ａ、Ｓ１０４ａ）は、前記内燃機関が定常運転状態のときに前記圧送期間補正値を算出することを特徴とする請求項６ないし９のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。