JP3855389B2

JP3855389B2 - エンジンの燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JP3855389B2
Application number: JP24752597A
Authority: JP
Inventors: 進高橋; 昌明西頭
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2017-08-29
Also published as: DE69817105T2; US6408823B1; EP0899444B1; JPH1182104A; EP0899444A2; EP0899444A3; DE69817105D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は，燃料ポンプによって所定圧力に加圧された燃料をコモンレールに貯留し，コモンレールに貯留された燃料をインジェクタから燃焼室に噴射するコモンレール式燃料噴射システムを備えたエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，エンジンの燃料噴射制御に関して，噴射圧力の高圧化を図り，且つ燃料の噴射タイミング及び噴射量等の噴射特性をエンジンの運転状態に応じて最適に制御する方法として，コモンレール式燃料噴射システムが知られている。コモンレール式燃料噴射システムは，ポンプによって所定圧力に加圧された燃料をコモンレールに貯留し，コモンレールに貯留した燃料をインジェクタから対応する燃焼室内に噴射する燃料噴射システムである。加圧された燃料が各インジェクタからエンジンの運転状態に対して最適な噴射条件で噴射されるように，コントローラが，エンジンの運転状態に応じて，コモンレールの燃料圧と各インジェクタに設けられた制御弁の作動とを制御している。
【０００３】
従来のコモンレール燃料噴射システムの概略を図１１に基づいて説明する。複数のインジェクタ１への燃料供給は，コモンレール２から，燃料流路の一部を構成する分岐管３を通じて供給される。燃料タンク４からフィルタ５を経てフィードポンプ６によって吸い上げられて所定の吸入圧力に加圧された燃料は，燃料管７を通じて燃料ポンプ８に送られる。燃料ポンプ８は，例えばエンジンによって駆動され，燃料を運転状態等に基づいて定められる高圧に昇圧して燃料管９を通じてコモンレール２に供給する，所謂，プランジャ式のサプライ用の燃料供給ポンプである。供給された燃料は所定圧力に昇圧した状態でコモンレール２に貯留され，コモンレール２から各インジェクタ１に供給される。インジェクタ１は，エンジンの型式（気筒数）に応じて通常，複数個設けられており，コントローラ１２の制御によって，コモンレール２から供給された燃料を，最適な噴射時期に最適な燃料噴射量でもって対応する燃焼室に噴射する。インジェクタ１から噴射される燃料の噴射圧はコモンレール２に貯留されている燃料の圧力に略等しいので，噴射圧を制御するにはコモンレール２の燃料圧が制御される。
【０００４】
フィードポンプ６から燃料ポンプ８に流入する燃料は，流量制御弁１０によって制御される。また，分岐管３からインジェクタ１に供給された燃料のうち，燃焼室への噴射に費やされなかった燃料は，戻し管１１を通じて燃料タンク４に戻される。電子制御ユニット（ＥＣＵ）であるコントローラ１２には，エンジン回転数Ｎｅを検出すると共に噴射を行うべき気筒の決定と噴射タイミングを算出するためのエンジン気筒判別センサ及びクランク角度センサ，アクセル踏込み量等のアクセル操作量Ａｃｃを検出するためのアクセル開度センサ，冷却水温度を検出するための水温センサ，並びに吸気管内圧力を検出するための吸気管内圧力センサ等の各種センサから，エンジンの運転状態を示す情報が入力されている。コントローラ１２は，これらの信号に基づいて，エンジン出力，排気ガス及び燃費等の運転特性が運転状態に即して最適になるように，インジェクタ１による燃料の噴射特性，即ち，燃料の噴射タイミング及び噴射量（噴射圧力及び噴射期間）を制御する。また，コモンレール２には圧力センサ１３が設けられており，圧力センサ１３によって検出されたコモンレール２内の燃料圧の検出信号がコントローラ１２に送られる。インジェクタ１から燃料が噴射されるとコモンレール２内の燃料が消費されてコモンレール２の圧力が低下するが，コントローラ１２は，コモンレール２に所定の燃料圧を維持するため，流量制御弁１０を制御することによって燃料ポンプ８がコモンレール２に送り出す燃料吐出量を制御している。
【０００５】
従来，内燃機関の燃焼噴射制御装置として，例えば，特開昭６３−５０６４９号公報に開示されたものがある。この内燃機関の燃焼噴射制御装置は，一定容積を有するコモンレール，コモンレールに燃料供給路を通じて燃料を送り出す燃料供給ポンプ，コモンレールから供給された燃料を燃焼室に噴射する燃料噴射弁，燃料タンクから燃料供給ポンプに流入する燃料量を調整する流量調整弁，コモンレール圧力を検出する圧力検出手段，内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段，運転状態検出手段の検出結果に基づいてコモンレールの目標圧力を設定する圧力設定手段，及び圧力検出手段の検出結果に基づいて流量調整弁を制御してコモンレールの圧力を目標圧力に制御する圧力制御手段を備えている。
【０００６】
上記公報に開示された内燃機関の燃料噴射制御装置によれば，コモンレールを有する燃料供給通路を通じて燃料噴射弁に高圧燃料を供給する燃料供給ポンプの吸込み側において，燃料タンクからの供給される燃料の流量を制御する流量制御弁が設けられ，エンジンの運転状態を検出する検出手段の検出結果に応じて設定される燃料供給通路内の目標燃料圧力と燃料供給通路内の実際の燃料圧力との偏差に基づいて，圧力制御手段により前記偏差がなくなるように流量制御弁が制御される。流量制御弁による流量の制御は，流路の断面積を変更するか又はデューティ比を制御して開弁時間を変更することにより行われる。燃料供給通路内の実際の燃料圧力が目標燃料圧よりも予め定めた閾値よりも大であることが検出されると，流量制御弁によって燃料供給ポンプに供給される燃料流量が小となるように制御され，その結果，燃料供給ポンプがコモンレールに送り出す燃料流量も減少して，蓄圧室内の燃料圧力は直ちに減少する。
【０００７】
上記燃焼噴射制御装置に用いられている燃料供給ポンプは，ポンプケーシングに固定支持された固定軸，固定軸回りに回転するロータ，ポンプケーシングに軸受を介して回転可能に支持されたリングを備えており，ロータには放射状に配置された多数個のラジアルピストンが配設され，各ラジアルピストンとリングとの間にはラジアルピストンと共に回転するシューが挿入されている。固定軸には流量調整弁に連通する吸入口とコモンレールに連通する吐出口とが形成されており，ロータの回転に応じて，各ラジアルピストンが往復動するシリンダ室が吸入口と吐出口とに交互に連通し，かかる交互の連通に合わせてラジアルピストンが半径方向外方，又は内方に変位することで，燃料が吐出口から排出される。
【０００８】
コモンレール圧力の変動の様子が図１のグラフのうち，コモンレール圧力Ｐの欄に示されている。図１に示すグラフは，４気筒エンジンの場合のグラフであり，ポンプ室と噴射が行われる気筒のインジェクタとが一対一で対応している。気筒判別センサは，Ｎｏ．１のピストンが上死点よりクランク角１２０°前の位置で気筒判別信号（ＲＥＦ信号）を発生する。また，上死点前センサは，Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４の各ピストンが上死点よりクランク角６０°前の位置で上死点前信号（ＢＴＤＣ信号；ｂｅｆｏｒｅｔｏｐｄｅａｄｃｅｎｔｅｒ信号）を発生する。
【０００９】
エンジンの各気筒が順次，上死点に到達するのに合わせて，その直前に各気筒に対応するインジェクタからの燃料の噴射を直接制御する針弁等の開閉弁を駆動する駆動パルスが発生させられる。Ｎｏ．１の気筒に対応したＮｏ．１のインジェクタに供給される駆動パルスＩｐ１によってＮｏ．１のインジェクタが作動し，燃料が噴射されると，その噴射に対応してコモンレール圧力がＰｄ１に示すように低下する。しかしながら，Ｎｏ．１のインジェクタからの燃料噴射が終了すると，既に吐出行程に入っている燃料ポンプのＮｏ．２のピストンによって当該ピストンに対応するポンプ室（Ｎｏ．２のポンプ室）から燃料が送り出されるために，コモンレール圧力がＰｆ（１）に示すように回復する。次に，Ｎｏ．２の気筒に対応してＮｏ．２のインジェクタに駆動パルスＩｐ２が送られてＮｏ．２のインジェクタから燃料が噴射されると，再びコモンレール圧力がＰｄ２に示すように低下する。しかしながら，燃料ポンプのＮｏ．３のピストンによって当該ピストンに対応するポンプ室（Ｎｏ．３のポンプ室）から燃料が送り出されることによって，再度，コモンレール圧力がＰｆ（２）に示すように回復する。このように，コモンレールの圧力は，インジェクタから順次に行われる燃料噴射によって低下（Ｐｄ１，Ｐｄ２，Ｐｄ３，Ｐｄ４）すると，燃料ポンプのポンプ室からの燃料の送り出しによって回復する（Ｐｆ（１），Ｐｆ（２），Ｐｆ（３），Ｐｆ（４））ことを繰り返している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ポンプが吐出する燃料流量をポンプ入口流量制御弁で制御し，また，インジェクタによる燃料の噴射毎に作動するポンプ室を，順次作動する複数のポンプ室としたコモンレール式燃料噴射装置は，各ピストンやシリンダの寸法，流量制御弁のスリット等の各所の寸法，並びに燃料ポンプ内のポンプ室毎に対応した燃料通路及び逆止弁の各部の寸法や作動タイミング等の個々のポンプ室毎に関連するバラツキにより，ポンプの回転周期に同期した圧力変動が生じる。即ち，図１のコモンレール圧力Ｐのグラフに示したように，順次作動するポンプ室から送り出される燃料によって回復するコモンレールの圧力は，回復する毎に一定ではなく，ポンプの回転周期に同期して変動している。これは，燃料ポンプの吐出側に流量制御弁を設けた場合でも同様である。しかしながら，上記公報に開示された燃料噴射制御装置は，係る燃料供給ポンプの各シリンダ毎のバラツキとそのバラツキによるコモンレールの圧力変動を考慮していない。
【００１１】
吐出流量にバラツキがあると，エンジンが定常運転状態にあっても，目標噴射圧力に対して噴射開始時の圧力が各気筒毎に異なることになる。複数のポンプ室を有する燃料ポンプから送り出される燃料によってそれぞれ回復するコモンレールの圧力がその回復毎に変動していると，特にエンジン回転数が低いときには出力変動が現れやすく，エンジンの振動や騒音の原因となり，排気ガスの悪化につながる。特に，エンジンがアイドル運転状態のときには，この傾向が顕著である。したがって，インジェクタからの燃料噴射量のバラツキを低減し，特にアイドリング運転状態でのエンジン出力軸の回転を安定させて，エンジンの振動や騒音を低減させると共に排気ガスの悪化を防止するため，燃料ポンプの複数のポンプ室から順次送り出される燃料吐出量を均一化し，燃料噴射毎に回復するコモンレールの圧力変動を少なくすることが望まれている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は，上記課題を解決することであり，コモンレール式燃料噴射システムにおいて，燃料噴射で低下した後に回復するコモンレール圧力の変動は，ピストン毎の吐出量のバラツキと相関があることに基づき，上記コモンレールの回復圧力の偏差を基にして対応するピストンの吸込みのタイミングで流量制御弁の作動を補正することで，コモンレール圧力を均一化することができるエンジンの燃料噴射制御装置を提供することである。
【００１３】
この発明は，燃料ポンプによって送り出された燃料を貯留するコモンレール，前記コモンレールから供給される燃料を燃焼室に噴射するインジェクタ，前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサ，及び前記圧力センサが検出した前記コモンレールの前記圧力に基づいて前記燃料ポンプの燃料吐出量を制御するコントローラを具備し，前記燃料ポンプは，前記インジェクタが燃料を噴射する毎に順次に作動して燃料を送り出す複数のポンプ室を備えており，前記コントローラは，前記コモンレールの前記圧力の変動を小さくするため，前記燃料ポンプの相前後して作動する二つの前記ポンプ室がそれぞれ燃料を送り出した後に回復した前記コモンレールの前記圧力の差に基づいて，前記二つのポンプ室のうち後で作動する前記ポンプ室が送り出す前記燃料吐出量を制御することから成るエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【００１４】
この発明は，上記のように構成されているので，燃料ポンプの複数のポンプ室のうち相前後して作動する二つのポンプ室から順次送り出される燃料によってそれぞれ回復するコモンレールの圧力が互いに異なっていると，その圧力の差は，相前後して作動する二つのポンプ室から順次送り出される燃料と相関があるので，その圧力の差に基づいて，ポンプ室へ供給する燃料供給量を加減すれば，各ポンプ室から送り出される燃料吐出量が均一化される。その結果，コモンレールの圧力の変動を小さくすることができ，コモンレールからの供給を受けてインジェクタが噴射する燃料量が安定して，エンジン出力軸の回転が安定し，エンジンの振動や騒音が低減され，且つ排気ガスの悪化が防止される。
【００１５】
また，このエンジンの燃料噴射制御装置において，燃料ポンプの燃料吐出量の制御は，燃料ポンプの流入側に設けられた流量制御弁を制御することで前記ポンプ室への燃料送込み量を制御することにより行われる。流量制御弁の開度を制御すること等によって，燃料ポンプの各ポンプ室への燃料供給量を変えることによって，当該ポンプ室から送り出される燃料吐出量が変更される。
【００１６】
また，このエンジンの燃料噴射制御装置においては，エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段が設けられており，前記コントローラは，運転状態検出手段が検出した運転状態に基づいてコモンレールの目標圧力を決定し，且つコモンレールの圧力をコモンレールの目標圧力に一致させるように流量制御弁を制御している。即ち，一般的には，非定常状態である加速や減速の運転状態，或いは負荷の大小に応じて，コモンレールの目標圧力が決定され，流量制御弁を制御することで，その目標圧力に一致するようにコモンレール圧力を制御している。
【００１７】
更に，コモンレールの回復した圧力の差に基づく燃料ポンプの燃料吐出量の制御は，運転状態検出手段が検出したエンジンの運転状態がアイドル運転状態であり且つコモンレールの目標圧力の変化が予め定められた閾値以下である状態のときに行われる。上記したように，コモンレールの圧力変動がエンジンの回転数の変動等に与える影響は，アイドル運転状態のときが最も大きい。したがって，少なくとも，エンジンがアイドル運転状態であり且つコモンレールの目標圧力の変化が予め定められた閾値を超えて変動しない安定状態のときに，上記の相前後するコモンレールの回復した圧力の差に着目したコモンレール圧力の均一化の制御を行うと，振動や騒音，或いは排気ガス特性等が効果的に改善される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下，添付図面を参照しつつ，この発明の実施例を説明する。図１は，コモンレールの圧力の変動に応じて制御される流量制御弁の開閉の様子を示したグラフである。図２〜図７は，この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置において実行される処理を示すフローチャートである。図８はこの発明によるポンプ流量を制御する基本的な概念を示すフローチャートである。また，図９は，この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置が適用される燃料ポンプの縦断面図であって，図１０に示した矢視Ａ−Ａで見た断面図，図１０は図９に示した燃料ポンプの矢視Ｂ−Ｂで見た横断面図である。
【００１９】
この発明による制御装置が適用されるシステムとしては，図１１に示すコモンレール式燃料噴射システムをそのまま用いることができるので，図１１に用いられているのと同一の構成要素については，図１１に付された符号と同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２０】
図９及び図１０に基づいて可変容量型の燃料ポンプについて説明する。燃料ポンプは，ポンプボディ１５内にエンジンによって１／２に減速されて駆動される駆動軸１６を軸受１７を介して回転自在に支持しており，駆動軸１６上の軸方向に隔置した位置には，駆動軸１６に対して偏心した円形の輪郭を有する２つのカム１８，１９が取り付けられている。カム１８，１９は，駆動軸１６に取り付けられたカム板２０と，カム板２０の周囲に配置されたリング２１と，カム板２０とリング２１との間の環状空間に介装されたニードル軸受２２とから成る。したがって，リング２１は，カム板２０の周囲においてニードル軸受２２を介して回転自在である。
【００２１】
カム１８及びカム１９のそれぞれについて，駆動軸１６を挟んで対向する位置に同様の構造を有する２つのポンプ機構が，したがって，合計４つのポンプ機構が配置されている。以下，一つのポンプ機構についての符号（ａ）を付して説明するが，特に断らない限り他の符号（ｂ，ｃ，ｄ）についても同様である。各ポンプ機構は，駆動軸１６を挟んで対向する位置にシリンダブロック２３ａが配置され，シリンダブロック２３ａには，径方向外方に延びるシリンダボア２４ａが形成されており，シリンダボア２４ａと，シリンダボア２４ａ内を摺動するピストン２５ａとによって，ポンプ室２６ａが形成されている。したがって，この燃料ポンプ８は，４つのシリンダ及びピストンを有するピストン往復動型のポンプである。
【００２２】
燃料ポンプ８の吐出量を可変とする手段は，燃料ポンプ８に供給される燃料量を制御する流量制御弁１０である。流量制御弁１０は，開口調整形の弁体２７と，モータ２８とで構成されている。モータ２８は，コネクタ２９を介してコントローラ（電子制御ユニットＥＣＵ）１２に接続されており，コントローラ１２からの指令を受けて弁体２７を回動させることによって，燃料ポンプ８の吐出量を制御する。弁体２７は，同心状の二つの円筒体３０，３１で構成されており，内側の円筒体３０はモータ２８の出力軸に固定され，外側の円筒体３１は，ポンプボディ１５に固定されている。
【００２３】
外側の円筒体３１には，ポンプボディ１５及びシリンダブロック２３ａに形成された流入通路３２ａを経て各ポンプ室２６ａに連通する孔３３ａが形成されている。また，内側の円筒体３０には，外側の円筒体３１の孔３３ａの位置に対応して，それぞれスリット３４ａが形成されている。ポンプボディ１５に形成された燃料流入路３５は，外側の円筒体３１に形成された燃料供給孔３６及び燃料供給孔３６に対応して内側の円筒体３０に形成された燃料供給孔３７と連通している。フィードポンプ６によって低圧に加圧されて燃料流入路３５からポンプボディ１５内に流入した燃料は，外側の円筒体３１の燃料供給孔３６及び内側の円筒体３０の燃料供給孔３７を通じて円筒体３０の内部に流入する。
【００２４】
モータ２８の出力軸が回転して，外側の円筒体３１に対する内側の円筒体３０の回転角度が制御される。円筒体３０の内部に浸入している燃料は，外側の円筒体３１の孔３３ａから覗く内側の円筒体３０のスリット３４ａの開口面積により計量され，流入通路３２ａを経て各ポンプ室２６ａに供給される。
【００２５】
ピストン２５ａは，それぞれ，径方向内端に摺接板３８ａが取り付けられており，摺接板３８ａとシリンダブロック２３ａとの間に介装されたコイルばね３９によって，ピストン２５ａは，常に径方向内方に付勢されている。したがって，摺接板３８ａは，常にカム１８，１９のリング２１の外周面２１ａに追従しようとする。
【００２６】
各シリンダブロック２３ａにおいて，ポンプ室２６ａの入口側，即ち，流入通路３２ａにそれぞれ逆止弁４０ａが設けられている。また，ポンプ室２６ａの出口側にも逆止弁４１ａが設けられており，燃料が流入通路３２ａから流出通路４２ａに向かってのみ流れるように規制している。ポンプ室２６ａの出口側は，流出通路４２ａを通じて吐出ポート４３に連通しており，吐出ポート４３は，コモンレール２に接続している。逆止弁４０ａには，ダンパ機構４４が設けられている。ダンパ機構４４は，流入通路３２ａの圧力が導入される第１室４５と，ばね４７が収容された第２室４６とを区切る摺動隔壁４８に，オリフィス４９を設けたものであり，逆止弁４０ａの不必要な振動を減衰させる機能を有する。
【００２７】
４つのポンプ機構の吸込み，及び吐出を繰り返す作動位相は，順次に９０°ずれるように，カム１８，１９の輪郭が定められている。各ポンプ機構において，ピストン２５ａがカム１８の作動に応じて径方向内方に移動すると，ポンプ室２６ａの圧力が下がり，流入通路３２ａの燃料圧とポンプ室２６ａの燃料圧との差が逆止弁４０ａのばね４７のばね力よりも大きくなると，逆止弁４０ａが開いて燃料がポンプ室２６ａに入る。次に，カム１８のカム作用によってピストン２５ａが径方向外方へ移動するとポンプ室２６ａの燃料圧が高くなり，ポンプ室２６ａの圧力は逆止弁４０ａを閉じる方向に作用するが，流出通路４２ａとの差圧が出口側の逆止弁４１ａのばね５０のばね力よりも大きくなると，逆止弁４１ａが開弁して，吐出ポート４３からコモンレール２に燃料が吐出される。例えば，ポンプ室２６ａからの燃料の送出しをコモンレール２の回復圧力Ｐｆ（１）に対応させると，ポンプ室２６ｃ，２６ｂ，２６ｄからのそれぞれの燃料の送出しは，コモンレール２の回復圧力Ｐｆ（２），Ｐｆ（３），Ｐｆ（４）に対応する。
【００２８】
ところで，このような燃料ポンプ８では，既に説明したように，各ポンプ室２６ａからの吐出量は，それぞれのポンプ室２６ａに対する流量制御弁１０のスリット３４ａ，流入通路３２ａ，逆止弁４０ａ，逆止弁４１ａ，ポンプ室２６ａ，ピストン２５ａを経由するために，製造上及び組立上の個体差の影響を受けてバラツキが生じる。また，このバラツキは，吐出量が少ない程，即ち，アイドリング運転状態程，吐出量に対する割合が大きくなる。
【００２９】
図１において，既に説明したように，燃料の噴射時期とポンプの吐出時期とを検出するために，エンジン回転センサとして上死点前（ＢＴＤＣ）センサ，及び気筒判別センサを用いる。気筒判別センサは，Ｎｏ．１の気筒の上死点前１２０°に信号を出す。即ち，４気筒の場合，エンジンのクランク角度で７２０°毎に１回，気筒判別信号ＲＥＦを出力する。また，ＢＴＤＣセンサは各気筒の上死点前６０°に信号を出力する。即ち，４気筒の場合，エンジンのクランク角度で１８０°毎に１回，ＢＴＤＣ信号を出力する。
【００３０】
次に，ＣＰＵでの燃料噴射の制御のための処理について説明する。図２は，燃料噴射制御装置のメイン処理を示すフローチャートである。図２に示すメイン処理では，コントローラ１２のＣＰＵの初期化（Ｓ０），上記の気筒判別信号とＢＴＤＣ信号とのセンサ信号処理（Ｓ１），燃料噴射量の計算（Ｓ２），燃料噴射時期の計算（Ｓ３），コモンレールの目標圧力Ｐｆ₀の計算（Ｓ４）を行う。コモンレールの目標圧力Ｐｆ₀，即ち，目標となる燃料噴射圧力は，エンジンの運転状態に応じて求められる燃料噴射量とエンジン回転速度とから，予め設定されている噴射圧力特性マップを用いて計算される。図３は，気筒判別による割込み処理を示すフローチャートである。図３に示すように，Ｓ１での信号処理において，気筒判別（ＲＥＦ）信号に同期してＲＥＦ信号割込みが起動され，気筒判別用カウンタＣＮＴ（ｂｔｄｃ）をリセットする（Ｓ５）。即ち，各気筒に対応して気筒判別用カウンタＣＮＴ（ｂｔｄｃ）が０から３までカウントされるが，全気筒における燃焼噴射のサイクルが完了すると，その毎に気筒判別用カウンタＣＮＴ（ｂｔｄｃ）がリセットされる。
【００３１】
ＢＴＤＣ信号に同期してＢＴＤＣ信号割込みが起動される。ＢＴＤＣ信号割込みでは，図４に示すフローチャートにしたがって，次の処理が行われる。
（１）エンジン回転数の計算が行われる（Ｓ１０）。
（２）割込み時における気筒判別用カウンタＣＮＴ（ｂｔｄｃ）の値（０〜３）に応じて，次に燃料噴射を行う気筒を判定し（Ｓ１１，Ｓ１４，Ｓ１７，Ｓ２０），インジェクタの処理（Ｓ１３，Ｓ１６，Ｓ１９，Ｓ２３），即ち，メイン噴射パルス幅を計算し，メイン噴射用カウンタに噴射時期，パルス幅をセットすると共に，吐出量均一化補正（Ｓ１２，Ｓ１５，Ｓ１８，Ｓ２１）と，気筒判別用カウンタＣＮＴ（ｂｔｄｃ）の値が３の場合に吐出量均一化補正量ΔＵの計算（Ｓ２２）を行う。最後に，気筒判別用カウンタＣＮＴ（ｂｔｄｃ）が更新される（Ｓ２４，即ち，Ｓ５でリセットされる）。気筒判別用カウンタＣＮＴ（ｂｔｄｃ）の値（０〜３）は，それぞれＮｏ．１〜Ｎｏ．４のインジェクタ１が備わる気筒に対応している。
【００３２】
Ｓ１２，Ｓ１５，Ｓ１８，Ｓ２１における吐出量均一化補正は，図５に示されたフローチャートに従って次のように処理される。
（１）エンジンの運転状態は，アイドル運転状態であるか否かが判定される（Ｓ３０）。例えば，エンジン回転数が予め定めた回転数以下であり，且つアクセル操作量も予め定めた操作量以下であると判定されたときにアイドル運転状態であると判定される。
（２）Ｓ３０で，エンジンの運転状態がアイドル運転状態と判定された場合，コモンレールの目標圧力Ｐｆ₀の変化が閾値よりも大きい（即ち，安定状態になく過渡時であるということ）か否かが判定される（Ｓ３１）。
（３）Ｓ３１において，コモンレールの目標圧力Ｐｆ₀の変化が閾値よりも小さく，エンジンのアイドル運転状態が安定状態であると判定されると，コモンレールの燃料圧，即ち，コモンレール圧力Ｐｆ（ｉ）が読み込まれる（Ｓ３２）。ここで，ｉは噴射順序を示す数であり，気筒判別後から各噴射に対して１〜４と番号が付される。噴射前に吐出するポンプのピストンにも，同様に１〜４の番号を付ける（図１）。
（４）ポンプ吐出後の圧力は，次の噴射が行われるまで略一定であり，この圧力を吐出後の圧力として，前回のＢＴＤＣ信号割込みで検出した圧力との偏差ΔＰｆ（ｉ）を求める（Ｓ３３）。但し，Ｐｆ（０）＝Ｐｆ（４）（前回）とする。
ΔＰｆ（ｉ）＝Ｐｆ（ｉ）−Ｐｆ（ｉ−１）
例えば，Ｎｏ．２のインジェクタの処理のために読み込まれるコモンレール圧力は，燃焼噴射ポンプのＮｏ．２のピストンによる吐出後のコモンレール圧力Ｐｆ（１）である。その後，燃焼噴射ポンプのＮｏ．３のピストンによる燃料の送出しによって，コモンレール圧力がＰｆ（２）に回復する。Ｐｆ（２）とＰｆ（１）との圧力偏差ΔＰｆ（２）は，Ｎｏ．２のピストンの吐出量とＮｏ．３のピストンの吐出量との差に対して相関がある。
（５）次に，これから吸込みが行うポンプのピストンに対して，吐出量均一化補正を行う。例えば，Ｎｏ．３のポンプ室に燃料を吸い込むとして，この吸込みは，次回以降（演算に必要な時間を考慮すると，次々回）のＮｏ．２のインジェクタが噴射することによる圧力低下を回復するためのものである。ΔＰｆ（ｉ）に基づいて，図６に示すフローチャートのＳ４４で求めた吐出量均一化補正量ΔＵ（２）をΔＵに書き込む（Ｓ３４）。ＢＴＤＣ信号とポンプ吸込みの位相が合致していない場合は，補正量の書込み時期に遅れを設ければよい。
【００３３】
吐出量均一化補正量ΔＵの計算は，図６に示されたフローチャートに従って次のように処理される。
（１）エンジンの運転状態が，アイドル運転状態か否かが判定される（Ｓ４０）。判定の仕方は，Ｓ３０の場合と同様に行う。
（２）Ｓ４０で，エンジンの運転状態がアイドル運転状態と判定された場合，コモンレールの目標圧力Ｐｆ₀の変化が閾値よりも大きい（即ち，安定状態になく過渡時であるということ）か否かが判定される（Ｓ４１）。
（３）Ｓ３１において，コモンレールの目標圧力Ｐｆ₀の変化が閾値よりも小さく，エンジンのアイドル運転状態が安定状態であると判定されると，各ピストン（ｉ；１〜４）に対する吐出量均一化補正量ΔＵ（ｉ）の計算は，ポンプ１回転に１回行う。図４に示す吐出量均一化補正のルーチンで求められた各ポンプシリンダの圧力偏差ΔＰｆ（ｉ）に実験等で予め求められているゲインＧを掛けたものを，前回の計算（Ｓ４４）で求めた補正量ΔＵ（ｉ）に加え，その演算結果を次式のように今回の新たな補正量ΔＵ（ｉ）に置き換える（Ｓ４２）。
ΔＵ（ｉ）＝ΔＵ（ｉ）＋ΔＰｆ（ｉ）×Ｇ
（４）ｉ＝１〜４について補正量ΔＵ（ｉ）が求まると，補正量ΔＵ（ｉ）の総和Ｕｓｕｍを次の式によって計算する（Ｓ４３）。
Ｕｓｕｍ＝ΔＵ（１）＋ΔＵ（２）＋ΔＵ（３）＋ΔＵ（４）
（５）各ΔＵ（ｉ）について，ΔＵ（ｉ）からＵｓｕｍ／４を差し引き，その結果をΔＵ（ｉ）に再度置き換える（Ｓ４４）。
ΔＵ（ｉ）＝ΔＵ（ｉ）−Ｕｓｕｍ／４
このような処理をすると，新たに置き換えた補正量ΔＵ（ｉ）の総和はゼロになり，コモンレールの圧力変動を打ち消す補正のみを行い，コモンレールのトレンドとしての圧力変化を生じさせないようにすることができる。
【００３４】
コモンレールの圧力制御は，図７に示されたフローチャートに従って次のように処理される。即ち，ＣＰＵ内部タイマ等で起動される１ｍｓｅｃ毎の割込みで以下のように実行される。
（１）コモンレールに設けた圧力センサが検出したコモンレール圧力のＡＤ変換値を読み込む（Ｓ５０）。
（２）Ｓ５０の読込み値を，コモンレール圧力Ｐｆに変換する（Ｓ５１）。
（３）コモンレールの目標圧力Ｐｆ₀を読み込む（Ｓ５２）。
（４）コモンレール圧力Ｐｆと目標圧力Ｐｆ₀との偏差Ｐｆｅ（ｋ）を次式で求める（Ｓ５３）。
Ｐｆｅ（ｋ）＝Ｐｆ₀（ｋ）−Ｐｆ（ｋ）。
（５）ＰＩＤ制御によってポンプ流量制御弁の操作量Ｕｐｕｍｐを計算する。即ち，先ず，偏差Ｐｆｅ（ｋ）（ｋ；１〜４）の積算を次の式によって行う（Ｓ５４）。ただし，ＳＵＭＰｆｅ（０）＝０
ＳＵＭＰｆｅ（ｋ）＝ＳＵＭＰｆｅ（ｋ−１）＋Ｐｆｅ（ｋ）
（６）直前で燃料を噴射した気筒と当該気筒との間でのコモンレール圧力の偏差Ｐｆｅ（ｋ）の差を求める（Ｓ５５）。
ΔＰｆｅ（ｋ）＝Ｐｆｅ（ｋ）−Ｐｆｅ（ｋ−１）
（７）偏差Ｐｆｅに関するＰＩＤ制御が次のようにして行われる。即ち，比例制御については偏差Ｐｆｅそれ自体に比例制御係数Ｋｐを掛けたもの，積分制御については偏差Ｐｆｅ（ｋ）の総和ＳＵＭＰｆｅ（ｋ）に積分制御係数Ｋｉを掛けたもの，更に，微分制御については偏差Ｐｆｅ（ｋ）の差に微分制御係数Ｋｄを掛けたものをそれぞれ求め，それらの和としてＵｐｉｄ（ｋ）を求める（Ｓ５６）。即ち，
Ｕｐｉｄ（Ｋ）＝Ｋｐ×Ｐｆｅ（ｋ）＋Ｋｉ×ＳＵＭＰｆｅ（ｋ）
＋Ｋｄ×ΔＰｆｅ（ｋ）
（８）Ｕｐｉｄ（ｋ）を，燃料ポンプ８の流入側に設けられた流量制御弁１０の操作量Ｕｐｕｍｐ（ｋ）とする（Ｓ５７）。
（９）エンジンの運転状態が，アイドル運転状態か否かが判定される（Ｓ５８）。判定の仕方は，Ｓ３０の場合と同様に行う。
（１０）Ｓ５８で，エンジンの運転状態がアイドル運転状態と判定された場合，コモンレールの目標圧力Ｐｆ₀の変化が閾値よりも大きい（即ち，安定状態になく過渡時であるということ）か否かが判定される（Ｓ５９）。過渡状態であるとすると，Ｓ６２に移行する。
（１１）Ｓ５９で，コモンレールの目標圧力Ｐｆ₀の変化が閾値よりも小さくて安定状態にあると判定されると，図５のＳ３４で求められた吐出量均一化補正量ΔＵが読み込まれる（Ｓ６０）。
（１２）Ｓ５７で求めたポンプ流量制御弁の操作量Ｕｐｕｍｐ（ｋ）に対して，次の式で示すような吐出量均一化補正が施されて，置き換えられる（Ｓ６１）。
Ｕｐｕｍｐ（ｋ）＝Ｕｐｕｍｐ（ｋ）＋ΔＵ
（１３）Ｓ６１で求められたＵｐｕｍｐ（ｋ）が流量制御弁１０に対して出力されて，１ｍｓｅｃ毎の処理が終了する（Ｓ６２）。
【００３５】
流量制御弁の弁開度について，以下，具体的に説明する。例えば，Ｎｏ．２のインジェクタ１が燃料を噴射することによるコモンレール２の圧力が図１にＰｄ２で示すように低下すると，吐出行程にあるＮｏ．３のピストンが作動して対応するポンプ室から燃料がコモンレール２に送られ，コモンレール圧力が回復する。このとき，回復したコモンレール２の圧力Ｐｆ（２）が直前の燃料噴射の後に回復したコモンレール２の圧力Ｐｆ（１）と比較して低下していると，Ｎｏ．３のピストンによる燃料吐出量が少な過ぎたことを意味している。したがって，Ｎｏ．１からＮｏ．４までの各気筒におけるインジェクタからの燃料噴射が終了し，各燃料噴射の後におけるコモンレールの圧力偏差ΔＰｆ（ｉ）が求められた段階で，次の４気筒のサイクルにおいて，Ｎｏ．３のピストンが吸込み行程にあるときに，流量制御弁１０を制御して，Ｎｏ．３のピストンに対応するポンプ室への燃料供給量を増加させる制御が行われる。このような動作が各気筒について逐次繰り返され，エンジンがアイドル運転状態のときに，コモンレール圧力の無用な変動が回避される。
【００３６】
この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置は，図８に示すように，燃料圧力検出手段，即ち，圧力センサ１３と，ポンプ吸込み及び吐出時期検出手段，即ち，ＢＴＤＣ信号とに基づいて，複数のポンプ室からの燃料の送出しによって回復するコモンレールの圧力偏差が小さくなるように燃料ポンプの吐出量均一化補正計算手段を作動させ，補正量計算結果と燃料圧力検出手段の検出懸架とに基づいてポンプ流量制御手段，即ち，燃料ポンプの流入側に設けられた流量制御弁の開度を各ポンプシリンダ吸い込みに同期して制御する。
【００３７】
【発明の効果】
この発明は，上記のように構成されているので，次のような効果を奏する。即ち，この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置は，燃料ポンプが，インジェクタが燃料を噴射する毎に順次に作動して燃料を送り出す複数のポンプ室を備えており，コントローラが，コモンレールの圧力の変動を小さくするため，燃料ポンプの相前後して作動する二つのポンプ室が燃料を送り出した後にそれぞれ回復したコモンレールの圧力の差に基づいて，かかる二つのポンプ室のうち後で作動するポンプ室が送り出す前記燃料吐出量を制御しているので，燃料ポンプの複数のポンプ室のうち相前後して作動する二つのポンプ室から順次送り出される燃料によってそれぞれ回復するコモンレールの圧力が互いに異なっていると，その圧力の差に基づいて，ポンプ室から送り出す燃料吐出量が均一化され，コモンレールの圧力の変動を小さくすることができる。その結果，コモンレールからの供給を受けてインジェクタが噴射する燃料噴射量が安定して，特にアイドリング運転状態でのエンジン出力軸の回転が安定し，エンジンの振動や騒音が低減され且つ排気ガスの悪化が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンの気筒判別信号及びＢＴＤＣ信号に関連した，各インジェクタの駆動パルス，コモンレール圧力，燃料ポンプの各ピストンのストローク，及びこの発明による燃料噴射制御装置における流量制御弁の作動を示すグラフである。
【図２】この発明による燃料噴射制御装置におけるメイン処理を示すフローチャートである。
【図３】この発明による燃料噴射制御装置における気筒判別による割込み処理を示すフローチャートである。
【図４】この発明による燃料噴射制御装置におけるＢＴＤＣ信号割込み処理を示すフローチャートである。
【図５】図４における吐出量均一化補正の処理の内容を示すフローチャートである。
【図６】図４における吐出量均一化補正量ΔＵの計算の処理の内容を示すは，フローチャートである。
【図７】コモンレールの圧力制御の処理の内容を示すフローチャートである。
【図８】この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置における燃料ポンプの吐出流量制御の概念図である。
【図９】この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置が適用される燃料ポンプの図１０に示した矢視Ａ−Ａで見た縦断面図である。
【図１０】図９に示した燃料ポンプの矢視Ｂ−Ｂで見た横断面図である。
【図１１】コモンレール式燃料噴射システムの概略図である。
【符号の説明】
１インジェクタ
２コモンレール
８燃料ポンプ
１０流量制御弁
１２コントローラ
１３圧力センサ
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄポンプ室
Ｐｆ（１）〜Ｐｆ（４）回復したコモンレール圧力
Ｐｆ₀ コモンレールの目標圧力

Claims

燃料ポンプによって送り出された燃料を貯留するコモンレール，前記コモンレールから供給される燃料を燃焼室に噴射するインジェクタ，前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサ，及び前記圧力センサが検出した前記コモンレールの前記圧力に基づいて前記燃料ポンプの燃料吐出量を制御するコントローラを具備し，前記燃料ポンプは，前記インジェクタが燃料を噴射する毎に順次に作動して燃料を送り出す複数のポンプ室を備えており，前記コントローラは，前記コモンレールの前記圧力の変動を小さくするため，前記燃料ポンプの相前後して作動する二つの前記ポンプ室が燃料を送り出した後にそれぞれ回復した前記コモンレールの前記圧力の差に基づいて，前記二つのポンプ室のうち後に作動する前記ポンプ室が送り出す前記燃料吐出量を制御することから成るエンジンの燃料噴射制御装置。
前記燃料ポンプの前記燃料吐出量の制御は，前記燃料ポンプの流入側に設けられた流量制御弁を制御することで前記ポンプ室への燃料送込み量を制御することにより行われることから成る請求項１に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段が設けられており，前記コントローラは，前記運転状態検出手段が検出した前記運転状態に基づいて前記コモンレールの目標圧力を決定し，且つ前記コモンレールの前記圧力を前記コモンレールの前記目標圧力に一致させるように前記流量制御弁を制御することから成る請求項１又は２に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
前記コモンレールの回復した前記圧力の差に基づく前記燃料ポンプの前記燃料吐出量の制御は，前記運転状態検出手段が検出したエンジンの運転状態がアイドル運転状態であり且つ前記コモンレールの前記目標圧力の変化が予め定められた閾値以下である状態のときに行われることから成る請求項３に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。