JP4424161B2 - コモンレール式燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、実レール圧を目標レール圧に一致させるためのフィードバック制御を行うコモンレール式燃料噴射装置に関する。

（従来の技術）
発明の背景となる技術をコモンレール式燃料噴射装置を参照して説明する。
コモンレール式燃料噴射装置は、サプライポンプに搭載された高圧ポンプからコモンレールに高圧燃料を供給し、コモンレール内に蓄圧された高圧燃料をインジェクタから噴射する構成となっている。
コモンレール内のレール圧は、噴射燃料圧に相当し、サプライポンプに搭載された吸入調量弁によって調整されるものであり、吸入調量弁の開度を可変することによってレール圧がコントロールされる。
この吸入調量弁の開度は、内燃機関（以下、エンジンと称す）の運転状態に応じて算出された目標レール圧と、レール圧センサで検出した実レール圧とが一致するようにフィードバック（以下、フィードバックをＦ／Ｂと称す）補正される（例えば、特許文献１参照）。

（従来技術の問題点）
ここで、コモンレール式燃料噴射装置は、サプライポンプを含むシステム内に、常に燃料が充填されている状態で運転される。
しかし、燃料タンクの残量が少ない時や、十分なエア抜きがなされていない場合などでは、サプライポンプの入口からエアが混入する可能性がある。
サプライポンプにエアが混入すると、次の事態が生じる。
（エアの混入）
サプライポンプにエアが混入→実レール圧が降下→Ｆ／Ｂ制御の積分項が過積分→これによって吸入調量弁の開度が過剰開口して、吸入調量弁の開度が全開になってポンプ全圧送指示状態になる。
（エア混入の解消）
サプライポンプのエアの混入が解消される→ポンプ全圧送指示によりサプライポンプが最大能力で燃料を圧送→実レール圧が上昇→積分項は「前回積分項」に「今回積分項」を加算した値で急激に変化しないため実レール圧のオーバーシュートが過大になる（図１中、破線α参照）。

上記で示したように、サプライポンプにエアが混入した後に、エアの混入が解消されると、過大なオーバーシュートの発生により実レール圧が異常高圧になる可能性がある。
また、上記の理由で実レール圧が異常高圧になると、ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニットの略）にプログラムされた異常回避のための安全装置が作動し、エンジン停止やリンプ走行等を実行する弊害が生じる。
特開２０００−２８２９２９号公報

本発明の目的は、サプライポンプにエアが混入するなどして実レール圧が目標レール圧に対して大きく降下した際に吸入調量弁の開度がフィードバック制御によって過剰開口するのを防ぎ、その後サプライポンプのエアの混入が解消されるなどして実レール圧が上昇する際に吸入調量弁の過剰開口による実レール圧の異常上昇を防ぐことのできるコモンレール式燃料噴射装置の提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用するコモンレール式燃料噴射装置は、乱れ強度検出手段の検出した乱れ強度が大きい場合に、制限手段が吸入調量弁の開度上昇を抑えるものである。
これによって、サプライポンプにエアが混入するなどして実レール圧が目標レール圧に対して大きく降下した際は、乱れ強度検出手段が大きな乱れ強度を検出するため、吸入調量弁の開度上昇が抑えられ、吸入調量弁の過剰開口が抑えられる。
この結果、その後に、サプライポンプのエアの混入が解消されるなどして実レール圧が上昇する際に、吸入調量弁の過剰開口が抑えられているため、実レール圧が異常上昇する不具合が生じない。
また、コモンレール式燃料噴射装置における目標修正手段は、制限手段が吸入調量弁の開度上昇を抑える場合に、目標レール圧を低い値に修正する。
これによって、サプライポンプのエアの混入が解消されるなどして実レール圧が上昇する際に、目標レール圧を低い値に修正したことにより、実レール圧が異常上昇するのを防ぐことができ、結果的にフェールセーフによる安全走行を実現できる。

ここで、請求項１の発明の概念を補足説明する。
フィードフォワードによって求められる「目標レール圧」や正常時において安定する「安定レール圧」などの『狙いレール圧』に対する『実レール圧』の変化度合を『実レール圧の乱れ』と称し、この実レール圧の乱れが大きくなることによって生じる数値的な要素（例えば、狙いレール圧に対する実レール圧の外れ程度の大きさ、狙いレール圧に対する実レール圧の外れ状態の維持時間の長さ、狙いレール圧に対する実レール圧の変化率、積分値の大きさ、積分値の変化率など）によって、実レール圧の乱れ強度の大きさを定義する。
そして、実レール圧の乱れ強度が大きい場合、従来であればその実レール圧の乱れ強度の大きい状態に即応した（そのまま用いた）吸入調量弁の開度（指令値）を算出し、その「算出値」に基づいて吸入調量弁の開度を制御していた。
これに対し、請求項１の手段は、実レール圧の乱れ強度に対応した「算出値」をそのまま用いるのではなく、この「算出値」による「吸入調量弁の開度（指令値）」よりも、『狙いレール圧』に近づく方向の「吸入調量弁の開度（指令値）」が得られるように「吸入調量弁の開度（指令値）」を制御する。つまり、吸入調量弁の開度上昇を抑えるものである。
このような制御を実施することにより、サプライポンプにエアが混入するなどして実レール圧が目標レール圧に対して大きく降下した際に、吸入調量弁の開度が過剰開口するのが防がれる。この結果、その後、サプライポンプのエアの混入が解消されるなどして実レール圧が上昇する際に吸入調量弁の開度が過剰開口するのが防がれ、実レール圧の異常上昇を防ぐことができる。これによって、実レール圧を目標レール圧に早期に収束させることが可能になる。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用するコモンレール式燃料噴射装置における乱れ強度検出手段は、目標レール圧と実レール圧の差圧の積分項に基づいて実レール圧の乱れ強度を検出するものである。

［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用するコモンレール式燃料噴射装置における乱れ強度検出手段は、目標レール圧と実レール圧の直接的な差圧に基づいて実レール圧の乱れ強度を検出するものである。

［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用するコモンレール式燃料噴射装置における制限手段は、フィードバック制御手段で算出される積分項に上限を設けることで、吸入調量弁の開度上昇を抑えるものである。

［請求項５の手段］
請求項５の手段を採用するコモンレール式燃料噴射装置における制限手段は、吸入調量弁の開度に上限を設けることで、吸入調量弁の開度上昇を抑えるものである。

［請求項６の手段］
請求項６の手段を採用するコモンレール式燃料噴射装置における制限手段は、吸入調量弁の開度変化率を下げることで、吸入調量弁の開度上昇を抑えるものである。

［請求項７の手段］
請求項７の手段を採用するコモンレール式燃料噴射装置における警告発生手段は、制限手段が吸入調量弁の開度上昇を抑える場合に、車両の乗員に警告を与えるものである。
これによって、乗員に「サプライポンプにエアが混入した旨」、「実レール圧が目標レール圧に対して大きく降下した旨」あるいは「安全性を考慮してフェールセーフを実行している旨」を知らせることができる。

最良の形態１のコモンレール式燃料噴射装置は、高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、このコモンレールに蓄えられた高圧燃料を噴射するインジェクタと、燃料を吸引して加圧する加圧室を有し、加圧した高圧燃料をコモンレールに供給する高圧ポンプを備えたサプライポンプと、加圧室が燃料を吸引する燃料通路に設けられ、開度を変化させることによってコモンレールに蓄圧される実レール圧をコントロールする吸入調量弁と、コモンレールに蓄圧された実レール圧を検出するレール圧センサと、このレール圧センサによって検出された実レール圧が目標レール圧に収束するように吸入調量弁の開度をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、レール圧センサによって検出された実レール圧の乱れ強度を検出する乱れ強度検出手段と、この乱れ強度検出手段の検出する乱れ強度が大きい場合に吸入調量弁の開度上昇を抑える制限手段とを具備するものである。

さらに、最良の形態１のコモンレール式燃料噴射装置は、制限手段が吸入調量弁の開度上昇を抑える場合に、目標レール圧を低い値に修正する目標修正手段を具備するものである。

実施例１を図１〜図４を参照して説明する。
まず、コモンレール式燃料噴射装置の構成を図３、図４を参照して説明する。
コモンレール式燃料噴射装置は、例えばディーゼルエンジン（以下、エンジン）１に燃料噴射を行う装置であり、コモンレール２、インジェクタ３、サプライポンプ４、ＥＣＵ５等から構成されている。

コモンレール２は、インジェクタ３に供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器であり、連続的に燃料噴射圧に相当するレール圧が蓄圧されるように燃料配管（高圧燃料流路）６を介して高圧燃料を吐出するサプライポンプ４の吐出口と接続されている。
なお、インジェクタ３からのリーク燃料は、リーク配管（燃料還流路）７を経て燃料タンク８に戻される。
また、コモンレール２から燃料タンク８へのリリーフ配管（燃料還流路）９には、プレッシャリミッタ１１が取り付けられている。このプレッシャリミッタ１１は、コモンレール２内の燃料噴射圧が限界設定圧を超えた際に開弁して、コモンレール２の燃料噴射圧を限界設定圧以下に抑えるための圧力安全弁である。

インジェクタ３は、エンジン１の各気筒毎に搭載されて燃料を各気筒へ噴射供給するものであり、コモンレール２より分岐する複数の分岐管の下流端に接続されて、コモンレール２に蓄圧された高圧燃料を各気筒に噴射供給する燃料噴射ノズル、およびこの燃料噴射ノズル内に収容されたニードルのリフト制御を行う電動アクチュエータ（例えば、電磁弁、ピエゾアクチュエータ等）を搭載する。

（サプライポンプ４の説明）
サプライポンプ４を図４を参照して説明する。
このサプライポンプ４は、コモンレール２へ高圧に圧縮した燃料を送るものであり、フィードポンプ１２（図中では９０°展開した状態で開示される）、レギュレータバルブ１３、吸入調量弁１４（制御対象装置に相当する）、複数（この実施例では２つ）の高圧ポンプ１５等から構成される。

フィードポンプ１２は、燃料タンク８から燃料を吸引して高圧ポンプ１５へ送る低圧供給ポンプであり、カムシャフト１６によって回転駆動されるトロコイドポンプによって構成される。このフィードポンプ１２が駆動されると燃料入口１７から吸引した燃料を吸入調量弁１４を介して２つの高圧ポンプ１５に供給するものである。
なお、カムシャフト１６はポンプ駆動軸であり、図３に示されるように、エンジン１のクランク軸１８によって回転駆動されるものである。

レギュレータバルブ１３は、フィードポンプ１２の吐出側と供給側とを連通する燃料流路１９に配置されてフィードポンプ１２の吐出圧が所定圧に上昇すると開弁して、フィードポンプ１２の吐出圧が所定圧を超えないようにするものである。

吸入調量弁１４は、フィードポンプ１２から高圧ポンプ１５へ燃料を導く燃料通路２１に配置されて、高圧ポンプ１５の加圧室２２（プランジャ室）に吸入される燃料の吸入量を調整して、レール圧をコントロールするものである。
この吸入調量弁１４は、フィードポンプ１２から高圧ポンプ１５へ燃料を導く燃料通路２１の開度を変更するバルブ２３と、ＥＣＵ５から与えられる駆動電流によってバルブ２３の弁開度を調整するための電動アクチュエータ（この実施例ではリニヤソレノイド２４）とを有するものであり、この実施例ではリニヤソレノイド２４の通電が停止されると弁開度が全閉状態となるノーマリクローズタイプを例に説明する。

２つの高圧ポンプ１５は、それぞれ１８０度位相の異なった周期で燃料の吸入と圧縮を繰り返すプランジャポンプであり、吸入調量弁１４で調量された燃料を高圧に圧縮してコモンレール２へ供給する。それぞれの高圧ポンプ１５は、共通のカムシャフト１６によって往復駆動されるプランジャ２５、このプランジャ２５の往復動によって容積が変化する加圧室２２に燃料を供給する吸入弁２６、加圧室２２で圧縮された燃料をコモンレール２へ向けて吐出する吐出弁２７を備える。

プランジャ２５は、カムシャフト１６のエキセンカム２８の周囲に装着されたカムリング２９にスプリング３０によって押し付けられており、カムシャフト１６が回転するとカムリング２９の偏心動作に伴ってプランジャ２５が往復動する。
プランジャ２５が下降して加圧室２２の圧力が低下すると、吐出弁２７が閉弁するとともに、吸入弁２６が開弁して吸入調量弁１４で調量された燃料が加圧室２２内に供給される。
逆に、プランジャ２５が上昇して加圧室２２の圧力が上昇すると吸入弁２６が閉弁する。そして、加圧室２２で加圧された圧力が所定圧力に達すると吐出弁２７が開弁して加圧室２２で加圧された高圧燃料がコモンレール２へ向けて吐出される。

（ＥＣＵ５の説明）
ＥＣＵ５には、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶手段（ＲＯＭ、スタンバイＲＡＭまたはＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路などを含んで構成される周知構造のコンピュータが設けられている。そして、ＥＣＵ５に読み込まれたセンサ類の信号（エンジンパラメータ：乗員の運転状態、エンジン１の運転状態等に応じた信号）に基づいて各種の演算処理を行うようになっている。

このＥＣＵ５には、インジェクタ３に駆動信号を与えるインジェクタ駆動回路、サプライポンプ４の吸入調量弁１４に駆動信号を与えるポンプ駆動回路など、電気機能部品に駆動電流を与えるＥＤＵ（エレクトリック・ドライブ・ユニットの略）の機能が内蔵されているが、ＥＤＵを別に搭載するものであっても良い。
なお、ＥＣＵ５に接続されるセンサ類は、図３に示されるように、アクセル開度を検出するアクセルセンサ４１、エンジン回転数を検出する回転数センサ４２、エンジン１の冷却水温度を検出する水温センサ４３、エンジン１に吸入される吸気温度を検出する吸気温度センサ４４、コモンレール２内に蓄圧された実際の燃料圧力である実レール圧ＰＣ’を検出するレール圧センサ４５、インジェクタ３に供給される燃料温度を検出する燃料温度センサ４６、およびその他のセンサ類４７がある。

（インジェクタ制御系）
ＥＣＵ５は、インジェクタ３の制御プログラムとして、燃料の噴射毎に、ＲＯＭに記憶されたプログラムと、ＲＡＭに読み込まれたセンサ類の信号（エンジンパラメータ）とに基づいて、噴射形態を決定する「噴射形態決定手段」、各噴射毎の目標噴射量を算出する「目標噴射量算出手段」、各噴射毎の目標噴射時期を算出する「目標噴射時期算出手段」を備える。
「噴射形態決定手段」は、現運転状態に応じたインジェクタ３の噴射形態（単噴射、マルチ噴射など）の決定を行う制御プログラムである。
「目標噴射量算出手段」は、現運転状態に応じた目標噴射量を求め、この目標噴射量を得るための指令インジェクタ駆動時間を求める制御プログラムである。
「目標噴射時期算出手段」は、現運転状態に応じた目標噴射時期を求め、この目標噴射時期に噴射を開始させるための噴射指令タイミングを求める制御プログラムである。

（レール圧制御系）
ＥＣＵ５は、コモンレール２に蓄圧される実レール圧ＰＣ’の制御プログラムとして、目標レール圧ＰＣを算出する「目標レール圧算出手段」、実レール圧ＰＣ’を目標レール圧ＰＣに収束させる「Ｆ／Ｂ制御手段」を備える。
「目標レール圧算出手段」は、ＲＯＭに記憶されたプログラムと、ＲＡＭに読み込まれたセンサ類の信号（エンジンパラメータ）とに基づき、フィードフォワード制御により目標レール圧ＰＣ（要求吐出量、要求電流値であっても良い）を求める制御プログラムである。

「Ｆ／Ｂ制御手段」は、「目標レール圧算出手段」で求めた目標レール圧ＰＣと、レール圧センサ４５によって検出された実レール圧ＰＣ’とを比較し、その差圧（偏差：ΔＰＣ＝ＰＣ−ＰＣ’）に基づいて実レール圧ＰＣ’を目標レール圧ＰＣに収束させる制御プログラムである。具体的に、「Ｆ／Ｂ制御手段」は、目標レール圧ＰＣと実レール圧ＰＣ’の差圧に基づいて比例項（Ｐ項）、積分項（Ｉ項）を求め、それらを加算したＰＩ値（フィードバック値）で、基本制御値（目標レール圧ＰＣ、要求吐出量、要求電流値など）を補正して、実レール圧ＰＣ’を目標レール圧ＰＣに収束させるものである。
なお、比例項（Ｐ項）、積分項（Ｉ項）の他に、微分項（Ｄ項）を求め、それらを加算したＰＩＤ値（フィードバック値）で、基本制御値（目標レール圧ＰＣ、要求吐出量、要求電流値など）を補正するものであっても良い。

レール圧制御系の具体例を説明する。なお、この具体例では、ＲＡＭに読み込まれたセンサ類の信号（エンジンパラメータ）に基づいて基本要求吐出量（基本制御値）を求め、その基本要求吐出量を「Ｆ／Ｂ制御手段」で補正する例を示す。
ＥＣＵ５は、上述した「目標レール圧算出手段」および「Ｆ／Ｂ制御手段」の他に、「基本値算出手段」、「ポンプ効率補正手段」、「機差学習補正手段」、「吐出量／電流量変換手段」、「電流量／デューティ比変換手段」等を備える。

「基本値算出手段」は、サプライポンプ４の１圧送あたりの基本要求吐出量を求めるものであり、インジェクタ３から噴射される噴射量とリーク量（静リーク量＋動リーク量）とを加算し、高圧ポンプ１５（プランジャ２５）の１圧送あたりにおける噴射回数を乗算（１圧送２噴射であれば２を乗算）して基本要求吐出量を求めるものである。
この具体例における「Ｆ／Ｂ制御手段」は、「目標レール圧算出手段」で求めた目標レール圧ＰＣと、レール圧センサ４５で検出した実レール圧ＰＣ’との差圧に基づいて、実レール圧ＰＣ’を目標レール圧ＰＣに収束させるためのＦ／Ｂ量（吐出量を補正するための比例項および積分項）を算出するものであり、「基本値算出手段」で求めた基本要求吐出量にＦ／Ｂ量（比例項＋積分項）を加算することで、基本要求吐出量を補正するものである。

「ポンプ効率補正手段」は、エンジン回転数に応じた吸入効率を算出し、その吸入効率で基本要求吐出量＋Ｆ／Ｂ量を補正（吸入効率を乗算）するものである。
「機差学習補正手段」は、出荷時や学習時に記憶されたポンプ機差吐出量を、（基本要求吐出量＋Ｆ／Ｂ量）×吸入効率に加算するものである。
「吐出量／電流量変換手段」は、｛（基本要求吐出量＋Ｆ／Ｂ量）×吸入効率｝＋ポンプ機差吐出量を目標電流値に変換するものである。
「電流量／デューティ比変換手段」は、目標電流値を駆動デューティ比に変換するものである。
そして、その駆動デューティ比がＥＤＵのポンプ駆動回路に与えられると、ポンプ駆動回路は与えられたデューティ比に応じた駆動電流を吸入調量弁１４に出力する。この結果、加圧室２２に通じる燃料通路２１の開度が制御されて、サプライポンプ４の吐出量がコントロールされることになり、コモンレール２の実レール圧ＰＣ’がコントロールされる。

［実施例１の特徴］
コモンレール式燃料噴射装置は、サプライポンプ４を含むシステム内に、常に燃料が充填されている状態で運転される。
しかし、燃料タンク８の残量が少ない時や、十分なエア抜きがなされていない場合などでは、サプライポンプ４の入口からエアが混入する場合が想定される。
サプライポンプ４にエアが混入すると、「背景技術」で説明したように、次の事態が生じる。
（エアの混入）
図１の丸Ａ内の実線に示すように、（１）サプライポンプ４にエアが混入すると、（２）目標レール圧ＰＣに対して実レール圧ＰＣ’が大きく降下する。（３）すると、図１の丸Ａ内の破線αに示すようにＦ／Ｂ制御の積分項（Ｉ項）が過積分になり、（４）吸入調量弁１４の開度が過剰開口する。（５）その結果、吸入調量弁１４の開度が全開になってポンプ全圧送指示状態になる。
（エア混入の解消）
（６）サプライポンプ４のエアの混入が解消されると、（７）ポンプ全圧送指示によりサプライポンプ４が最大能力で燃料を圧送してしまう。（８）すると、積分項は「前回積分項」に「今回積分項」を加算した値であって積分項は急激に変化しないため、図１の丸Ａ内の破線βに示すように実レール圧ＰＣ’が過大にオーバーシュートする。

（第１の特徴）
そこで、この実施例１のＥＣＵ５には、レール圧センサ４５によって検出された実レール圧ＰＣ’の乱れ強度を検出する「乱れ強度検出手段」、この乱れ強度検出手段の検出する乱れ強度が大きい場合に吸入調量弁１４の開度上昇を抑える「制限手段」の機能が設けられている。

「乱れ強度検出手段」は、目標レール圧ＰＣと実レール圧ＰＣ’の差圧に基づく積分項が大きくなると、「実レール圧ＰＣ’の乱れ強度が大きい旨」を検出するものである。
「制限手段」は、Ｆ／Ｂ制御手段で算出される積分項に上限を設けることで、吸入調量弁１４の開度上昇を抑える制御プログラムである。なお、積分項の上限値は、予め設定した一定の値であっても良いし、エンジン回転数などエンジンパラメータに応じて可変させるものであっても良い。
具体的に「乱れ強度検出手段」および「制限手段」は、レール圧センサ４５などコモンレール式燃料噴射装置に故障が無く、正常作動している状態の時に、Ｆ／Ｂ制御の積分項に予め設定した上限を設けるものであり、その上限値よりも大きな値に積分項が上昇するのを防ぐ制限プログラムである。
なお、この実施例では、「制限手段」によって積分項が制限され、且つ実レール圧ＰＣ’が目標レール圧ＰＣより低下している状態の時に、図１の下段に示すように、エア混入検知フラグを立てるように設けられている。

（第２の特徴）
また、この実施例１のＥＣＵ５には、「制限手段」が吸入調量弁１４の開度上昇を抑える場合に目標レール圧ＰＣを低い値に修正する「目標修正手段」、「制限手段」が吸入調量弁１４の開度上昇を抑える場合に車両の乗員に警告を与える「警告発生手段」の機能が設けられている。
「目標修正手段」は、「制限手段」によって積分項が制限され、且つ実レール圧ＰＣ’が目標レール圧ＰＣより低下している状態が、予め設定した所定時間以上経過する場合（エア混入検知フラグが立てられた時）に、目標レール圧ＰＣを低い値に修正するフェールセーフの制御プログラムである。なお、目標レール圧ＰＣを低い値に修正する修正量は、予め設定した一定の値であっても良いし、エンジン回転数などエンジンパラメータに応じて可変させるものであっても良い。
「警告発生手段」は、「制限手段」によって積分項が制限され、且つ実レール圧ＰＣ’が目標レール圧ＰＣより低下している状態が、予め設定した所定時間以上経過する場合（エア混入検知フラグが立てられた時）に、ランプ等の視覚表示手段を作動させて「フェールセーフを実行している旨」を乗員に知らせる制御プログラムである。なお、所定時間は、予め設定した一定の値であっても良いし、エンジン回転数などエンジンパラメータに応じて可変させるものであっても良い。

（フローチャートの説明）
サプライポンプ４にエアが混入した場合の制御例を、図２のフローチャートを参照して説明する。
この制御ルーチンに侵入すると（スタート）、まずレール圧センサ４５などコモンレール式燃料噴射装置に故障が無く、正常作動しているか否かの判断を行う（ステップＳ１）。
このステップＳ１の判断結果がＮＯ（異常）の場合は、この制御ルーチンを終了する（エンド）。
ステップＳ１の判断結果がＹＥＳ（正常）の場合は、「制限手段」によって積分項が制限され、且つ実レール圧ＰＣ’が目標レール圧ＰＣより低下しているか否かの判断を行う（ステップＳ２）。
このステップＳ２の判断結果がＮＯの場合は、サプライポンプ４の作動も正常であると判断してこの制御ルーチンを終了する（エンド）。
ステップＳ２の判断結果がＹＥＳの場合は、「制限手段」によって積分項が制限され、且つ実レール圧ＰＣ’が目標レール圧ＰＣより低下している状態が所定時間以上継続しているか否かの判断を行う（ステップＳ３）。
このステップＳ３の判断結果がＮＯの場合は、まだフェールセーフの実施は必要ないと判断してこの制御ルーチンを終了する（エンド）。
ステップＳ３の判断結果がＹＥＳの場合は、「制限手段」によって積分項が制限され、且つ実レール圧ＰＣ’が目標レール圧ＰＣより低下している状態が所定時間以上継続しているため、ランプ等の視覚表示手段を作動させて「フェールセーフを実行している旨」を乗員に知らせるとともに（ステップＳ４）、目標レール圧ＰＣを低い値に強制的に下げてフェールセーフを実行する（ステップＳ５）。その後、この制御ルーチンを終了する（エンド）。

（実施例１の作動および効果）
実施例１の作動および効果を、図１のタイムチャートを参照して説明する。
（エアの混入）
サプライポンプ４を含むシステム内に燃料が充填されている運転状態においてサプライポンプ４にエアが混入すると（時ｔ１）、目標レール圧ＰＣに対して実レール圧ＰＣ’が大きく降下する。すると、Ｆ／Ｂ制御の積分項（Ｉ項）が上昇を開始するが、「制限手段」によって積分項がある値に制限される（時ｔ２）。
（エア混入の解消）
サプライポンプ４のエアの混入が解消されると（時ｔ３）、サプライポンプ４が燃料を圧送するため、実レール圧ＰＣ’が上昇する。そして、実レール圧ＰＣ’が目標レール圧ＰＣまで昇圧した際（時ｔ４）、従来であれば積分項の過剰上昇によりサプライポンプ４が過剰圧送を行うことでオーバーシュートが発生していたが、この実施例１では実レール圧ＰＣ’の低下中は「制限手段」によって積分項がある値に抑えられていたため、実レール圧ＰＣ’が目標レール圧ＰＣに達した時（時ｔ４）の吸入調量弁１４の開度が抑えられることになり、時ｔ４直後における過大なオーバーシュートが抑えられる。
即ち、サプライポンプ４にエアが混入した後、サプライポンプ４のエアの混入が解消されて実レール圧ＰＣ’が上昇する際における実レール圧ＰＣ’の異常上昇を防ぐことができる。

また、この実施例１では、サプライポンプ４にエアが混入するなどして実レール圧ＰＣ’が大きく低下した際に、乗員に警告を行うため、「サプライポンプ４にエアが混入して出力が低下する旨」の情報を乗員に的確に与えることができる。
さらに、この実施例１では、サプライポンプ４にエアが混入して実レール圧ＰＣ’が低下した際に、安全性をさらに考慮して、目標レール圧ＰＣを一時的に下げるフェールセーフを実行するため、車両走行時にサプライポンプ４にエアが混入しても高い安全性を確保することができる。

実施例２を図５（ａ）を参照して説明する。
（第１の特徴）
上記の実施例１では、「乱れ強度検出手段」の一例として、目標レール圧ＰＣと実レール圧ＰＣ’の差圧ΔＰＣの積分項に基づいて実レール圧ＰＣ’の乱れ強度を検出する例を示した。
これに対し、この実施例２の「乱れ強度検出手段」は、目標レール圧ＰＣと実レール圧ＰＣ’の直接的な差圧ΔＰＣに基づいて実レール圧ＰＣ’の乱れを検出するものである。 具体的に、実施例２の「乱れ強度検出手段」は、図５（ａ）の上段に示すように、目標レール圧ＰＣと実レール圧ＰＣ’の直接的な差圧ΔＰＣの変化率（ΔＰＣ／ΔＴ）によって、実レール圧ＰＣ’の乱れを検出するものである。なお、乱れ強度が大きいことを検出する際の変化率は、予め設定した一定の値であっても良いし、エンジン回転数などエンジンパラメータに応じて可変させるものであっても良い。

（第２の特徴）
上記の実施例１では、「制限手段」の一例として、Ｆ／Ｂ制御手段における積分項に制限を与える例を示した。
これに対し、この実施例２の「制限手段」は、吸入調量弁１４の開度に上限を設けるものである。
具体的に、実施例２の「制限手段」は、図５（ａ）の下段に示すように、吸入調量弁１４の開度に上限を設け、吸入調量弁１４の開口面積を一定の範囲内に抑えるものである。なお、吸入調量弁１４の開度の上限値は、予め設定した一定の値であっても良いし、エンジン回転数などエンジンパラメータに応じて可変させるものであっても良い。
この実施例２を実施例１と組み合わせて、制御範囲を広げるようにしても良い。

実施例３を図５（ｂ）を参照して説明する。
上記の実施例１、２は、実レール圧ＰＣ’の乱れ強度が大きい場合のみ、吸入調量弁１４の制御に制限を加える例を示した。
これに対し、この実施例３は、実レール圧ＰＣ’の乱れ強度が中の場合であっても、その強度に応じた制限を吸入調量弁１４に加えるものである。

実施例３は、図５（ｂ）の上段の（１）、（２）に示すように、目標レール圧ＰＣと実レール圧ＰＣ’の直接的な差圧ΔＰＣが閾値を超える場合に「乱れ強度検出手段」が乱れ強度が大きくなったことを検出して、図５（ｂ）の下段の（１）、（２）に示すように、「制限手段」によって吸入調量弁１４の開度変化率を下げるものであり、この実施例では目標レール圧ＰＣと実レール圧ＰＣ’の直接的な差圧ΔＰＣが大きくなるに従い、「制限手段」によって吸入調量弁１４の開度変化率を連続的あるいは段階的に下げるものである。

この実施例３を実施例１と組み合わせてＦ／Ｂ制御手段における積分項に上限値を設けることで、目標レール圧ＰＣと実レール圧ＰＣ’の差圧ΔＰＣが大きくなった時の吸入調量弁１４の開度変化率を抑えるようにしても良い。また、実施例３を実施例２と組み合わせたり、実施例３を実施例１、２の両方と組み合わせても良い。
なお、図５（ｃ）は、実レール圧ＰＣ’の乱れ強度が小さく、「制限手段」が作動しない例を示すものである。

［変形例］
上記の実施例では、電動アクチュエータの一例としてリニヤソレノイド２４を用いる例を示したが、圧電素子を用いたアクチュエータ、電動モータを用いたアクチュエータなど、電気的に出力を可変できるアクチュエータを用いても良い。

エアの混入と解消を繰り返す際の実レール圧の変化、および積分項の変化を示すタイムチャートである。 サプライポンプにエアが混入した場合の制御例を示すフローチャートである。 コモンレール式燃料噴射装置の概略図である。 サプライポンプの断面図である。 実レール圧の変化、および流入調量弁の開口面積の変化を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）
２ コモンレール
３ インジェクタ
４ サプライポンプ
５ ＥＣＵ（フィードバック制御手段、乱れ強度検出手段、制限手段、目標修正手段、警告発生手段の機能を有する）
１４ 吸入調量弁（制御対象装置）
１５ 高圧ポンプ
２１ 加圧室に通じる燃料通路
２２ 加圧室
４５ レール圧センサ（センサ）

Claims (7)

1. （ａ）高圧燃料を蓄圧するコモンレールと、
   （ｂ）このコモンレールに蓄えられた高圧燃料を噴射するインジェクタと、
   （ｃ）燃料を吸引して加圧する加圧室を有し、加圧した高圧燃料を前記コモンレールに供給する高圧ポンプを備えたサプライポンプと、
   （ｄ）前記加圧室が燃料を吸引する燃料通路に設けられ、開度を変化させることによって前記コモンレールに蓄圧される実レール圧をコントロールする吸入調量弁と、
   （ｅ）前記コモンレールに蓄圧された実レール圧を検出するレール圧センサと、
   （ｆ）このレール圧センサによって検出された実レール圧が目標レール圧に収束するように前記吸入調量弁の開度をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、
   （ｇ）前記レール圧センサによって検出された実レール圧の乱れ強度を検出する乱れ強度検出手段と、
   （ｈ）この乱れ強度検出手段の検出する乱れ強度が大きい場合に前記吸入調量弁の開度上昇を抑える制限手段と、
   （ｉ）この制限手段が前記吸入調量弁の開度上昇を抑える場合に、目標レール圧を低い値に修正する目標修正手段と、
   を具備するコモンレール式燃料噴射装置。
2. 請求項１に記載のコモンレール式燃料噴射装置において、
   前記乱れ強度検出手段は、目標レール圧と実レール圧の差圧の積分項に基づいて実レール圧の乱れ強度を検出することを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
3. 請求項１に記載のコモンレール式燃料噴射装置において、
   前記乱れ強度検出手段は、目標レール圧と実レール圧の直接的な差圧に基づいて実レール圧の乱れ強度を検出することを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のコモンレール式燃料噴射装置において、
   前記制限手段は、前記フィードバック制御手段で算出される積分項に上限を設けることで、前記吸入調量弁の開度上昇を抑えることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
5. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のコモンレール式燃料噴射装置において、
   前記制限手段は、前記吸入調量弁の開度に上限を設けることで、前記吸入調量弁の開度上昇を抑えることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
6. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のコモンレール式燃料噴射装置において、
   前記制限手段は、前記吸入調量弁の開度変化率を下げることで、前記吸入調量弁の開度上昇を抑えることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載のコモンレール式燃料噴射装置において、
   このコモンレール式燃料噴射装置は、前記制限手段が前記吸入調量弁の開度上昇を抑える場合に、車両の乗員に警告を与える警告発生手段を備えることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。

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