JP4670832B2 - 圧力制御装置及び燃料噴射制御システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射弁に供給する燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室と、前記蓄圧室に燃料を圧送する燃料ポンプと、前記蓄圧室内の燃料の圧力を検出する検出手段とを備える燃料噴射装置に適用され、前記検出手段の検出値を目標値にフィードバック制御すべく、前記燃料ポンプを操作する圧力制御装置及び燃料噴射制御システムに関する。

この種の圧力制御装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、各気筒に共通の蓄圧室（コモンレール）内の燃圧を制御する圧力制御装置、すなわち、コモンレール式ディーゼル機関に搭載される圧力制御装置も提案されている。この制御装置では、コモンレール内の燃圧の検出値と目標値（目標燃圧）との差に基づく比例積分微分（ＰＩＤ）制御を行うに際し、上記差の大小に応じて、ＰＩＤゲインを変更している。これにより、ゲインを固定した場合と比較して、上記差に応じてより適切なゲインを設定することができ、ひいては燃圧の検出値を目標燃圧により適切に制御することができる。
特開平１１−２３６８４７号公報

ところで、上記コモンレール内に蓄えられる燃料の粘性が想定しているものとは大きく相違する場合には、上記ゲインが適切なものとならないことがある。また、コモンレールに燃料を圧送する燃料ポンプへの異物の混入によってその作動に際しての抵抗力が変化する場合などにも、上記ゲインが適切な値とならないことがある。こうした場合、実際の燃圧が目標燃圧に向けてフィードバック制御されるに際し、検出値が目標燃圧に対して上下に振動するハンチングが生じ、且つこのハンチングの振動幅が大きくなることで、燃料噴射を行うことができなくなることが懸念される。そしてこの場合には、エンジンストールが生じることが懸念される。また、目標燃圧に対して燃圧が低下した状態において、燃圧が目標燃圧に追従する際の応答遅れが大きくなることで、燃料噴射を行うことができなくなり、エンジンストールが生じることも懸念される。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料ポンプを操作することで蓄圧室内の燃圧の検出値を目標値にフィードバック制御するに際し、フィードバック制御のゲインをより適切な値とすることができる圧力制御装置及び制御システムを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、前記検出手段の検出値に基づき、前記蓄圧室内の燃圧を監視する監視手段と、エンジンストールが生じたか否かを判断する判断手段と、前記判断手段によってエンジンストールが生じたと判断されて且つ該エンジンストールに先立って前記内燃機関の停止指令が出されていないこと及び該エンジンストール前における前記検出手段の検出値が前記燃料噴射弁の燃料噴射可能な圧力の最小値未満となったことの論理積が真のとき、該エンジンストールが生じる前の前記監視手段の監視結果に基づき、前記内燃機関の次回以降の稼動時における前記フィードバック制御に用いる積分項のゲインおよび比例項のゲインの少なくとも一方を変更する変更手段とを備えることを特徴とする。

フィードバック制御のためのゲインが適切な値でない場合、蓄圧室内の燃圧を適切に制御することができない。そして、蓄圧室内の燃圧が過度に低下した場合等には、燃料噴射弁による燃料の噴射を十分に行うことができず、ひいては内燃機関において十分な燃焼エネルギが得られないために、内燃機関が停止する懸念がある。上記発明では、この点に着目し、内燃機関の停止前の蓄圧室内の燃圧の監視結果に基づき、蓄圧室内の燃圧の異常によって内燃機関が停止したと判断される場合には、フィードバック制御のゲインが適切な値でないとして、これを変更する。このため、フィードバック制御ゲインをより適切な値とすることができる。

ところで、燃料噴射弁では、通常、燃料の噴射が可能な圧力の最小値が定まっている。上記発明では、この点に着目し、内燃機関の停止原因が圧力制御の異常に起因するものか否かを、内燃機関の停止前の圧力の検出値に基づき判断することができる。そして、圧力制御の異常に起因するものであると判断されるときにゲインを変更することで、ゲインの変更をより適切に行うことができる。

また、内燃機関の停止指令が出されているときには、圧力制御の異常の有無にかかわらず内燃機関が停止されると考えられる。このため、このときにゲインを変更をするのは適切ではない。この点、上記発明では、停止指令が出されていないことをゲイン変更の実行条件とすることで、こうした問題を回避することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記変更手段は、前記内燃機関の停止前の前記検出値が振動していたときには、前記ゲインを減少させることを特徴とする。

フィードバック制御のゲインが過度に大きいときには、検出値を目標値に追従させるべく燃料ポンプの吐出量を増量することで検出値が目標値を過度に上回り、また、燃料ポンプの吐出量を減量することで検出値が目標値を過度に下回る事態が生じ得る。そしてこの場合には、目標値に対する検出値の偏差がフィードバック制御によって増幅され、目標値の上下に検出値が振動しつつその振動の幅が増大していくことがある。そして、検出値が振動しつつ低下する過程で過度に低い値となることで内燃機関が停止する現象が生じ得る。上記発明では、この点に着目し、内燃機関の停止前の検出値が振動している場合に、ゲインが過度に大きいと判断し、ゲインを減少させることで、ゲインを適切に変更することができる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記変更手段は、前記振動の幅が大きくなるほど前記ゲインを小さくすることを特徴とする。

上述した振動の幅の増大は、ゲインが大きいほど顕著となる傾向にある。上記発明では、この点に鑑み、振動の幅が大きくなるほどゲインを小さくすることで、ゲインをより適切の変更することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに発明において、前記変更手段は、前記内燃機関の停止前に前記目標値が低下していた場合であって且つ、前記検出値が前記目標値と一致してから前記目標値を下回って低下を継続する時間が規定時間以上であるとき、前記ゲインを増大させることを特徴とする。

目標値が低下すると、検出値が低下するように、フィードバック制御がなされる。そして、検出値が目標値と一致した後、検出値が目標値を下回ると、検出値を目標値まで上昇させるようにフィードバック制御がなされる。この際、検出値が目標値を下回った状態で低下を継続する時間は、フィードバック制御のゲインに依存する。そして、ゲインが過度に小さいときには、継続時間が長くなることで燃圧が過度に低下し、ひいては燃料噴射を適切に行うことができなくなる。上記発明では、この点に着目し、上記継続時間が規定時間以上となるときには、ゲインが過度に小さいと判断し、ゲインを増大させることで、ゲインを適切に変更することができる。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記変更手段は、前記継続する時間が長いほど、前記ゲインの増大量を大きくすることを特徴とする。

上述した継続時間は、ゲインが小さいほど長くなる傾向にある。上記発明では、この点に鑑み、継続時間が長くなるほどゲインを大きくすることで、ゲインをより適切に変更することができる。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記フィードバック制御をすべく、積分項に基づき前記燃料ポンプを操作する操作手段を更に備え、前記操作手段は、前記燃料ポンプに対する指令吐出量が所定以下となるとき、前記検出値が前記目標値よりも大きい場合に前記積分項の算出を停止させることを特徴とする。

積分項に基づきフィードバック制御を行う場合、定常状態においては、蓄圧室内から流出する燃料量を積分項によって高精度に表現することができるため、検出値を目標値に高精度に追従させることができる。ただし、目標値が低下することで検出値が目標値よりも高くなるときには、積分項は、燃料ポンプの吐出量を減少させる側に単調強増加する。このため、検出値が目標値と一致した後にも吐出量を更に減少させるように制御がなされるおそれがある。この点、上記発明では、指令吐出量が所定以下となるとき、吐出量の減量側と対応する符号となるような積分項の算出を停止させる（検出値が目標値よりも大きい場合に積分項の算出を停止する）ために、こうした問題を回避することができる。

請求項７記載の発明は、請求項４〜６のいずれかに記載の発明において、前記変更手段は、前記検出値が前記目標値よりも小さい場合にゲインを増大させることを特徴とする。

目標値が低下した後、検出値が目標値を下回って低下することで燃料噴射制御を適切に行うことができなくなるときには、燃料ポンプの吐出量を増加させる側のゲインが過度に小さいと考えられる。上記発明では、この点に着目し、吐出量を増加させる側のゲインを増加させることで（検出値が目標値よりも小さい場合にゲインを増加させることで）、ゲインの変更をより適切に行うことができる。

なお、請求項１〜７のいずれかに記載の発明は、請求項８記載の発明によるように、前記フィードバック制御をすべく、積分項に基づき前記燃料ポンプを操作する操作手段を更に備え、前記変更手段は、前記積分項を算出するためのゲインを前記変更対象とすることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の圧力制御装置と、前記燃料噴射装置とを備えることを特徴とする燃料噴射制御システムである。

以下、本発明にかかる圧力制御装置及び燃料噴射制御システムを、車載ディーゼル機関の圧力制御装置及び燃料噴射制御システムに適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかる燃料噴射制御システムの全体構成を示す。図示されるように、燃料タンク１内の燃料は、燃料ポンプ２によって汲み上げられる。ここで、燃料ポンプ２は、ディーゼル機関の出力軸（クランク軸３）から動力を得る機関駆動式のポンプである。また、燃料ポンプ２は、吸入調量弁４を備えており、吸入調量弁４により燃料タンク１から吸入する燃料量が調節される。これにより、燃料ポンプ２から吐出される燃料量が調節されることとなる。そして、燃料ポンプ２から吐出された燃料は、加圧されてコモンレール６に供給される。コモンレール６は、燃料ポンプ２から加圧供給(圧送)された高圧状態の燃料（高圧燃料）を蓄えて、各気筒（ここでは、４気筒を例示）の燃料噴射弁１０（ここでは、１つの気筒の燃料噴射弁のみを例示）に高圧燃料を分配供給する全気筒共通の蓄圧室である。なお、コモンレール６には、その内部の燃圧を検出する燃圧センサ７が設けられている。

燃料噴射弁１０は、コモンレール６から供給される高圧燃料を、ディーゼル機関の燃焼室に噴射供給するものである。詳しくは、燃料噴射弁１０の先端には円柱状のニードル収納部１２が設けられている。そして、ニードル収納部１２には、その軸方向に変位可能なノズルニードル１４が収納されている。ノズルニードル１４は、燃料噴射弁１０の先端部に形成されている環状のニードルシート部１６に着座することで、ニードル収納部１２を外部（ディーゼル機関の燃焼室）から遮断する一方、ニードルシート部１６から離座することで、ニードル収納部１２を外部と連通させる。また、ニードル収納部１２には、コモンレール６から高圧燃料通路１８を介して高圧燃料が供給される。

ノズルニードル１４の背面側（ニードルシート部１６と対向する側の反対側）は、背圧室２０に対向している。背圧室２０には、高圧燃料通路１８、オリフィス１９を介してコモンレール６から高圧燃料が供給される。また、ノズルニードル１４の中間部には、ニードルスプリング２２が備えられており、ニードルスプリング２２によりノズルニードル１４は燃料噴射弁１０の先端側へ押されている。

一方、低圧燃料通路２４は燃料タンク１に連通しており、低圧燃料通路２４と背圧室２０との間は、バルブ２６によって連通及び遮断される。すなわち、背圧室２０と低圧燃料通路２４とを連通するオリフィス２８がバルブ２６によって塞がれることで、背圧室２０と低圧燃料通路２４とが遮断される一方、オリフィス２８が開放されることで背圧室２０と低圧燃料通路２４とが連通される。

バルブ２６は、バルブスプリング３０によって燃料噴射弁１０の先端側へ押されている。また、バルブ２６は、電磁ソレノイド３２の電磁力により吸引されることで、燃料噴射弁１０の後方側に変位可能となっている。

こうした構成において、電磁ソレノイド３２が通電されず電磁ソレノイド３２による吸引力が働いていないときには、バルブ２６は、バルブスプリング３０の力によって、オリフィス２８を塞ぐこととなる。一方、ノズルニードル１４は、ニードルスプリング２２によって燃料噴射弁１０の先端側へ押され、ニードルシート部１６に着座した状態（燃料噴射弁１０の閉弁状態）となる。

ここで、電磁ソレノイド３２が通電されると、電磁ソレノイド３２による吸引力によりバルブ２６は燃料噴射弁１０の後方側へ変位し、オリフィス２８を開放する。これにより、背圧室２０の高圧燃料は、オリフィス２８を介して低圧燃料通路２４へと流出する。このため、背圧室２０の高圧燃料がノズルニードル１４に加える力は、ニードル収納部１２内の高圧燃料がノズルニードル１４に加える力よりも小さくなる。そして、この力の差が、ニードルスプリング２２がノズルニードル１４を燃料噴射弁１０の先端側へ押す力よりも大きくなると、ノズルニードル１４がニードルシート部１６から離座した状態（燃料噴射弁１０の開弁状態）となる。

一方、電子制御装置（以下、ＥＣＵ４０）は、中央処理装置や、常時記憶保持装置４２を備えている。ここで、常時記憶保持装置４２は、ＥＣＵ４０の主電源の状態にかかわらず常時給電状態が維持されるバックアップＲＡＭや、給電の有無にかかわらずデータを保持するＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリなど、要は、ＥＣＵ４０の主電源の状態にかかわらずデータを保持する記憶装置である。

ＥＣＵ４０は、燃圧センサ７や、クランク軸３の回転角度を検出するクランク角センサ５０等、ディーゼル機関の運転状態を検出する各種センサの検出値や、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ５２の検出値に基づき、ディーゼル機関の燃焼状態を制御する。例えばディーゼル機関の運転状態に応じて、ディーゼル機関の出力性能や排気特性を良好に維持するように燃料噴射制御を行う。

図２に、ＥＣＵ４０の行う処理のうち、特に燃料噴射制御に関する処理を示す。

噴射量算出部Ｂ２は、クランク角センサ５０の検出値に基づくクランク軸３の回転速度と、アクセルセンサ５２によって検出されるアクセルペダルの操作量とに基づき、燃料噴射弁１０に対する噴射量の指令値（指令噴射量）をマップ演算する。

目標燃圧算出部Ｂ４は、上記指令噴射量と回転速度とに基づき、目標燃圧を算出する。詳しくは、指令噴射量が多いほど、また、回転速度が大きいほど、目標燃圧を高圧に算出する。

差圧算出部Ｂ６は、目標燃圧と、燃圧センサ７によって検出される燃圧とに基づき、目標燃圧に対する検出される燃圧の差圧ΔＰＣを算出する。この差圧ΔＰＣは、比例項算出部Ｂ８、微分項算出部Ｂ１０、及び積分項算出部Ｂ１２に取り込まれる。ここで、比例項算出部Ｂ８は、差圧ΔＰＣと、フィードバック制御の比例項ＦＢＰとの関係を定める１次元マップ（テーブル）を備えている。そして、差圧ΔＰＣに応じて、比例項ＦＢＰをマップ演算する。また、微分項算出部Ｂ１０は、差圧ΔＰＣと、フィードバック制御の微分項ＦＢＤとの関係を定める１次元マップ（テーブル）を備えている。そして、差圧ΔＰＣに応じて、微分項ＦＢＤをマップ演算する。更に、積分項算出部Ｂ１２は、差圧ΔＰＣと、積分演算における積分対象となる量（被積分量ΔＩ）との関係を定める１次元マップ（テーブル）を備えている。そして、差圧ΔＰＣに応じて、被積分量ΔＩをマップ演算する。そして、被積分量ΔＩに補正係数Ｋを乗算したものを加算することで、積分項ＦＢＩを算出する。ここで、補正係数Ｋは、補正係数格納部Ｂ１６の格納する補正係数のうち差圧ΔＰＣに応じたものが用いられる。

これら、比例項、積分項及び微分項は、いずれも燃料ポンプ２の吐出量と同一の次元を有する。そして、積分項ＦＢＩと、比例項ＦＢＰと、微分項ＦＢＤとが、加算部Ｂ１８によって加算される。この加算部Ｂ１８の出力が、燃料ポンプ２に対する吐出量の指令値（指令吐出量）となる。

上記加算部Ｂ１８の出力は、駆動電流換算部Ｂ２０に出力される。駆動電流換算部Ｂ２０は、上記指令吐出量を、燃料ポンプ２から吐出するために要求される燃料ポンプ２の操作信号である駆動電流の値に換算する。ここでは、例えば指令吐出量についての「ｎ」次（ｎ≧１）の多項式を用いて、指令吐出量を駆動電流値に換算する。この駆動電流換算部Ｂ２０にて算出される駆動電流値に基づき、燃料ポンプ２が操作される。

積分禁止処理部Ｂ２２は、加算部Ｂ１８から出力される指令吐出量がゼロ以下となるとき、積分禁止処理部Ｂ２２において、燃料ポンプ２の吐出量を減少させる側に対応する符号となるような積分項ＦＢＩの増大を禁止する処理を行う。これは、燃圧が低下することで目標燃圧へと追従しようとしているときに指令吐出量がゼロとなっても積分項が更に指令吐出量を減少させる側に増大する場合、燃圧が目標燃圧に一致した後にこれを大きく下回るアンダーシュートが生じることに鑑みてなさるものである。

上記ＰＩＤ制御により、コモンレール６内の燃圧を目標燃圧にフィードバック制御することができる。特に、比例項算出部Ｂ８、微分項算出部Ｂ１０、及び積分項算出部Ｂ１２では、差圧ΔＰＣに基づき、比例項ＦＢＰ、微分項ＦＢＤ、及び被積分量ΔＩをマップ演算した。これにより、燃料ポンプ２の操作信号に対する燃料ポンプ２の吐出特性の非線形性が強い場合であっても、フィードバックゲインを適切に設定することができる。

ところで、上記ゲインの設定に際しては、燃料タンク１に蓄えられる燃料の粘性や、燃料ポンプ２等の仕様が考慮される。このため、燃料タンク１に充填される燃料の粘性が想定されるものと大きく相違する場合や、吸入調量弁４のスプールの摺動不良が生じる場合等には、上記ゲインが適切な値とならないおそれがある。

すなわち、例えば図３に示すように、１点鎖線にて示す目標燃圧ＰＦＩＮのステップ状の変化に対して燃圧の応答が破線から実線へと変化することで、追従性が悪化するおそれなどがある。この場合、目標燃圧が急激に低下する場合に、燃料噴射弁１０による燃料の噴射ができなくなり、ディーゼル機関が停止するエンジンストールが生じるおそれがある。図４に、こうした状況を示す。

すなわち、図中、１点鎖線にて示す目標燃圧ＰＦＩＮが急激に低下することで、実線にて示す実際の燃圧が低下する。ここでは、目標燃圧ＰＦＩＮの低下に伴って差圧ΔＰＣが大きくなるため、比例項ＦＢＰ及び微分項ＦＢＤが大きくなり、指令吐出量がゼロ以下となる。これにより、積分項ＦＢＩは、ゼロとなるまで変化した後、上記積分禁止処理部Ｂ２２の処理のために、積分演算を停止する。そして、目標燃圧ＰＦＩＮに一致した後であっても、燃圧が上昇するまでには時間を要する。すなわち、目標燃圧ＰＦＩＮよりも実際の燃圧が低くなった直後から、吐出量を増量させる側に、比例項ＦＢＰが算出され、また、積分項ＦＢＩが増加していくのであるが、これにより算出される指令吐出量が必要な量となるまでには時間を要する。そして、この時間（応答遅れ時間Ｔ）は、ゲインが小さいほど長期化する。そして、応答遅れ時間Ｔが長期化するときには、コモンレール６内の燃圧が燃料噴射弁１０による燃料の噴射が可能な最低圧力（噴射限界圧：図中、２点鎖線）を下回るおそれがある。

この噴射限界圧は、先の図１に示したバルブ２６の開弁によって背圧室２０が低圧燃料通路２４と連通されたとき、ニードル収納部１２内の燃料がノズルニードル１４を開弁側に押す力が、ニードルスプリング２２と背圧室２０内の燃料とがノズルニードル１４を閉弁側に押す力に打ち勝つことができる圧力の最小値である。このため、コモンレール６内の燃圧が噴射限界圧を下回るときには、燃料噴射弁１０に対する通電操作にかかわらず、燃料噴射弁１０を開弁させることができず、ひいては燃料噴射を行うことができなくなる。そして、このときには、ディーゼル機関の回転力を生成することができず、ディーゼル機関が停止するおそれがある。

更に、ゲインが過度に大きくなる場合には、図５に示す現象が生じる懸念がある。ここでは、ゲインが過度に大きいために、１点鎖線に示す目標燃圧ＰＦＩＮと実線にて示す燃圧ＮＰＣとの差圧ΔＰＣが増幅されていく例を示している。この場合、燃圧が目標燃圧の上下に振動しているうちに、噴射限界圧を下回るようになる。そして、噴射限界圧を下回る期間がある時間以上となることで、ディーゼル機関が停止するエンジンストールが生じる。

こうした事態を回避すべく、本実施形態では、エンジンストールが生じるとき、それ以前の燃圧の挙動に応じてフィードバック制御のゲインを変更する。詳しくは、積分項ＦＢＩを変更すべく、先の図２の補正係数格納部Ｂ１６に、補正係数を格納する（又はすでに格納されている補正係数を更新する）。図６に、本実施形態にかかるフィードバック制御のゲインの変更処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、燃圧センサ７によって実燃圧を検出する。続くステップＳ１２においては、目標燃圧を算出する。そして、ステップＳ１４では、目標燃圧と実燃圧との差圧ΔＰＣを算出する。続くステップＳ１６では、規定期間（例えば１０秒）内において、上記ステップＳ１０の処理がなされる都度検出された実燃圧の複数個の検出値の最低値を算出する。すなわち、この図６に示す一連の処理が規定期間内にＮ回（例えば１０回）行われている場合、今回のステップＳ１０の処理によって取得される検出値までのＮ個の時系列上の検出値のうちの最低値を算出する。この処理は、規定期間内において、コモンレール６内の燃圧が噴射限界圧未満となったか否かを判断するための前処理である。続くステップＳ１８では、規定期間内における応答遅れ時間を算出する。この処理は、規定期間内に先の図４に示した現象が生じているときに、応答遅れ時間Ｔを算出するものである。

続くステップＳ２０においては、この図６に示す一連の処理の前回の処理タイミングから今回の処理タイミングまでの間に、エンジンストールが生じているか否かを判断する。そして、エンジンストールが生じていると判断されるときには、ステップＳ２２において、現在までの所定期間内に、ドライバによるディーゼル機関の起動スイッチ（イグニッションスイッチ）がオフ操作されたか否かを判断する。この処理は、ステップＳ２０によって発見されたエンジンストールの要因が、ドライバによる起動スイッチのオフ操作によるものであるのか否かを判断するものである。そして、ドライバによる起動スイッチの操作がなかったなら、ステップＳ２４に移行する。

続くステップＳ２４においては、上記ステップＳ１６にて算出された最低圧が噴射限界圧未満となったか否かを判断する。この処理は、エンジンストールの要因がフィードバック制御のゲインが不適切であることによるものであるのか否かを判断するものである。すなわち、エンジンストールの要因としては、ドライバによる起動スイッチがオフ操作されることや、ゲインが不適切であることに加えて、例えば燃料噴射弁１０の構造上又は電子制御上の異常があり得る。更には、当該ディーゼル機関が搭載される車両がマニュアルトランスミッションを搭載する場合には、変速機の切り替えに際してのクラッチの操作ミスも要因となり得る。

ステップＳ２４のおいて肯定判断されるときには、フィードバック制御のゲインが不適切であると判断し、ステップＳ２６に移行する。ステップＳ２６では、規定期間内において、差圧ΔＰＣが振動していて且つ、その幅が規定量α以上であったか否かを判断する。この処理は、エンジンストールの要因が、先の図５に示した現象に起因するものか否かを判断するものである。そして、差圧ΔＰＣが大きく振動していたと判断されるときには、フィードバック制御のゲインが過度に大きいと判断し、ステップＳ２８に移行する。

ステップＳ２８においては、積分項のゲインを低下させる。ここでは、先の図２に示した積分項算出部Ｂ１２の備える１次元マップ、すなわち、差圧ΔＰＣと、積分演算における積分対象となる量（被積分量ΔＩ）との関係を定めるテーブルを補正する。詳しくは、図７（ａ）に示す補正係数を用いて、全ての差圧ΔＰＣについての上記マップの被積分量ΔＩを補正する。補正係数は、振動幅（ハンチング幅）が規定量α未満であるときの値を「１」として、規定量αよりも大きいほど、小さくなるように設定されている。これにより、ゲインが大きければ大きいほど、これを減少させるように補正がなされる。

一方、ステップＳ２６において否定判断されるときには、ステップＳ３０に移行する。ステップＳ３０においては、ステップＳ１８において算出された圧力応答遅れが規定時間β以上であるか否かを判断する。この処理は、エンジンストールの要因が先の図４に示した現象によるものであるのか否かを判断するものである。そして、ステップＳ３０において肯定判断されるときには、ステップＳ３２に移行する。

ステップＳ３２においては、燃料ポンプ２の吐出量を増大させる側の積分項のゲインを増大させる。ここでは、先の図２に示した積分項算出部Ｂ１２の備える１次元マップ、すなわち、差圧ΔＰＣと、積分演算における積分対象となる量（被積分量ΔＩ）との関係を定めるテーブルを補正する。詳しくは、図７（ｂ）に示す補正係数を用いて、差圧ΔＰＣが負となるものについての上記マップの被積分量ΔＩを補正する。補正係数は、応答遅れ時間が規定時間β未満であるときの値を「１」として、規定時間βよりも長いほど大きくなるように設定されている。これにより、ゲインが小さければ小さいほど、これを増大させるように補正がなされる。

ステップＳ２８、Ｓ３０の処理が完了するときには、ステップＳ３４に移行する。ステップＳ３４においては、補正係数格納部Ｂ１６に、補正係数を格納する。ここでは、補正係数格納部Ｂ１６が、常時記憶保持装置４２を備えるようにすることが望ましい。

なお、上記ステップＳ２０において否定判断されるときや、ステップＳ２２において肯定判断されるとき、ステップＳ２４において否定判断されるとき、ステップＳ３０において否定判断されるとき、ステップＳ３４の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。これにより、ステップＳ２６及びステップＳ３０の双方において否定判断されるときにも、ゲインの変更処理がなされないこととなる。これは、この場合には、エンジンストールの要因が先の図４、図５のいずれの現象に起因するものでもないと判断できるためである。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）エンジンストールが生じたと判断されるとき、ストール前のコモンレール６内の燃圧の監視結果に基づき、フィードバック制御のためのゲインを変更した。これにより、フィードバック制御ゲインをより適切な値とすることができる。

（２）エンジンストール前における実燃圧の最低値が噴射限界圧未満となったことを条件に、ゲインの変更を行った。これにより、圧力制御の異常に起因するものであると判断されるときにゲインを変更することができ、ひいてはゲインの変更をより適切に行うことができる。

（３）起動スイッチがオフ操作されていないことを条件に、換言すれば、ディーゼル機関の停止指令が出されていないことを条件に、ゲインの変更を行った。これにより、停止指令が出されるときにゲインが適切でないと誤判断してこれを変更することを回避することができる。

（４）エンジンストール前の実燃圧が振動していたときには、ゲインを減少させた。これにより、ゲインが過度に大きいときに、ゲインを減少させることで、ゲインを適切に変更することができる。

（５）振動の幅（ハンチング幅）が大きくなるほどゲインを小さくした。これにより、ゲインをより適切に変更することができる。

（６）エンジンストール前に目標燃圧が低下していた場合であって且つ、実燃圧が目標燃圧と一致してから目標燃圧を下回って低下を継続する時間が規定時間β以上であるとき、ゲインを増大させた。これにより、ゲインが過度に小さいときに、ゲインを増大させることで、ゲインを適切に変更することができる。

（７）上記継続する時間が長いほど、ゲインの増大量を大きくした。これにより、ゲインをより適切に変更することができる。

（８）燃料ポンプ２に対する指令吐出量が所定以下となるとき、燃料ポンプ２の吐出量の減量側に対応する符合となるような積分項ＦＢＩの算出を禁止した。これにより、目標燃圧の低下に伴い実燃圧が低下してこれに一致した後における積分項によるアンダーシュートを回避することができる。

（９）エンジンストールの要因が燃圧のフィードバック制御の応答遅れであるとき、燃料ポンプ２の吐出量を増加させる側のゲインを増大させた。これにより、ゲインの変更をより適切に行うことができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・積分禁止処理部Ｂ２２を備えない場合であっても、先の図６のステップＳ３２のように、吐出量を増量する側のゲインのみを増量させる処理を行うなら、ゲインの変更を適切に行うことができる。すなわち、この場合、実燃圧が目標燃圧に一致した後であっても、積分項ＦＩＢの値が過度に減量側になっているために実燃圧が更に低下する応答遅れが生じ得る。この場合、上記ステップＳ３０において肯定判断されるときには吐出量を減量する側のゲインが過度に大きいか吐出量を増量させる側のゲインが過度に小さいと考えられる。このため、上記処理は有効である。なお、これに代えて、吐出量を減少させる側のゲインを小さくする変更を行ってもよい。

・先の図６のステップＳ３２の処理において、差圧ΔＰＣの全てについての積分項のゲインを変更してもよい。

・ゲインの変更対象としては、積分項に限らず、例えば比例項及び積分項の双方であってもよい。また、比例項のゲインのみを変更してもよい。更には、比例項、積分項、及び微分項のゲインを全て変更してもよい。

・比例項算出部Ｂ８は、上記１次元マップを用いて比例項ＦＢＰを算出するものに限らない。例えば、差圧ΔＰＣに比例ゲインを乗算するものであってもよい。この際、比例ゲインを差圧に応じて可変設定するなら、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

・微分項算出部Ｂ１０は、上記１次元マップを用いて微分項ＦＢＤを算出するものに限らない。例えば、差圧ΔＰＣに微分ゲインを乗算するものであってもよい。この際、微分ゲインを差圧に応じて可変設定するなら、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

・積分項算出部Ｂ１２は、上記１次元マップを用いて積分項ＦＢＩを算出するものに限らない。例えば、差圧ΔＰＣに積分ゲインを乗算するものであってもよい。この際、積分ゲインを差圧に応じて可変設定するなら、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

・ゲインの変更手法としては、既存の値に補正係数を乗算して行うものに限らない。例えば補正量を加算することで行ってもよい。また、補正量を加算する場合や補正係数を乗算する場合において、補正量や補正係数を差圧に応じて可変設定してもよい。

・燃料噴射弁としては、先の図１に例示したものに限らない。ただし、燃料噴射弁に供給される燃料によってノズルニードルを開弁方向に押す力を得て且つ適宜の弾性体によってノズルニードルを閉弁方向に押す力を得る構成にあっては、燃料噴射を可能とする圧力の下限値が存在するため、先の図６のステップＳ２４の処理を行うことができる。このため、エンジンストールが生じたとき、その要因がゲインの値が不適切なためであるのか否かを高精度に識別することができる。もっとも、こうした構成でなくても、コモンレール６内の燃圧が低下する場合、ディーゼル機関に噴射する燃料が不足するためエンジンストールが生じ得る。

・ディーゼル機関の停止指令としては、イグニッションスイッチのオフ操作に限らない。例えば車両停止時にディーゼル機関を一時的に自動停止させ車両の発進に際してディーゼル機関を自動的に始動させるいわゆるアイドルストップ機能を有する車両にあっては、自動停止機能による停止指令であってもよい。

・内燃機関としては、ディーゼル機関のような圧縮着火式内燃機関に限らず、例えば筒内噴射式ガソリン機関であってもよい。

一実施形態にかかる燃料噴射制御システムの全体構成を示す図。 同実施形態にかかる燃料噴射制御に関する処理を示すブロック図。 燃圧のフィードバック制御の応答性の変化を例示するタイムチャート。 フィードバック制御のゲインが過度に小さいときに生じる現象を示すタイムチャート。 フィードバック制御のゲインが過度に大きいときに生じる現象を示すタイムチャート。 上記実施形態にかかるフィードバック制御のゲインの変更処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかるゲインの補正係数を示す図。

符号の説明

２…燃料ポンプ、６…コモンレール、７…燃圧センサ、４０…ＥＣＵ（圧力制御装置の一実施形態）。

Claims (9)

1. 内燃機関の燃料噴射弁に供給する燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室と、前記蓄圧室に燃料を圧送する燃料ポンプと、前記蓄圧室内の燃料の圧力を検出する検出手段とを備える燃料噴射装置に適用され、前記検出手段の検出値を目標値にフィードバック制御すべく、前記燃料ポンプの備える吸入調量弁を操作する圧力制御装置において、
   前記検出手段の検出値に基づき、前記蓄圧室内の燃圧を監視する監視手段と、
   エンジンストールが生じたか否かを判断する判断手段と、
   前記判断手段によってエンジンストールが生じたと判断されて且つ該エンジンストールに先立って前記内燃機関の停止指令が出されていないこと及び該エンジンストール前における前記検出手段の検出値が前記燃料噴射弁の燃料噴射可能な圧力の最小値未満となったことの論理積が真のとき、該エンジンストールが生じる前の前記監視手段の監視結果に基づき、前記内燃機関の次回以降の稼動時における前記フィードバック制御に用いる積分項のゲインおよび比例項のゲインの少なくとも一方を変更する変更手段とを備えることを特徴とする圧力制御装置。
2. 前記変更手段は、前記内燃機関の停止前の前記検出値が振動していたときには、前記ゲインを減少させることを特徴とする請求項１記載の圧力制御装置。
3. 前記変更手段は、前記振動の幅が大きくなるほど前記ゲインを小さくすることを特徴とする請求項２記載の圧力制御装置。
4. 前記変更手段は、前記内燃機関の停止前に前記目標値が低下していた場合であって且つ、前記検出値が前記目標値と一致してから前記目標値を下回って低下を継続する時間が規定時間以上であるとき、前記ゲインを増大させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧力制御装置。
5. 前記変更手段は、前記継続する時間が長いほど、前記ゲインの増大量を大きくすることを特徴とする請求項４記載の圧力制御装置。
6. 前記フィードバック制御をすべく、積分項に基づき前記燃料ポンプを操作する操作手段を更に備え、
   前記操作手段は、前記燃料ポンプに対する指令吐出量が所定以下となるとき、前記検出値が前記目標値よりも大きい場合に前記積分項の算出を停止させることを特徴とする請求項５記載の圧力制御装置。
7. 前記変更手段は、前記検出値が前記目標値よりも小さい場合にゲインを増大させることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の圧力制御装置。
8. 前記フィードバック制御をすべく、積分項に基づき前記燃料ポンプを操作する操作手段を更に備え、
   前記変更手段は、前記積分項を算出するためのゲインを前記変更対象とすることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の圧力制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の圧力制御装置と、
   前記燃料噴射装置とを備えることを特徴とする燃料噴射制御システム。

Images