JP5382870B2

JP5382870B2 - 蓄圧式燃料噴射装置の制御装置及び制御方法並びに蓄圧式燃料噴射装置

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Publication number: JP5382870B2
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Inventors: 博隆金子
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Description

本発明は、蓄圧式燃料噴射装置の制御装置及び制御方法並びに蓄圧式燃料噴射装置に関する。特に、ノーマルオープン型の構造を有する圧力制御弁を備え、内燃機関のアイドリングストップ制御を実行可能な蓄圧式燃料噴射装置を制御するための制御装置及び制御方法、並びに蓄圧式燃料噴射装置に関する。

従来、ディーゼルエンジンをはじめとする内燃機関の気筒内に燃料を噴射する装置として、高圧ポンプによって加圧された燃料を蓄積するためのコモンレールを備えた蓄圧式燃料噴射装置が用いられている。このコモンレールには複数の燃料噴射弁が接続されており、高圧の燃料が各燃料噴射弁に供給された状態で各燃料噴射弁への通電制御が行われることにより、様々な噴射パターンで内燃機関の気筒内に燃料が噴射される。

このような蓄圧式燃料噴射装置では、コモンレール内の圧力（以下「レール圧」と称する。）が燃料噴射特性に大きく影響する。このレール圧の制御方法として、レール圧の目標値（以下「目標レール圧」と称する。）に応じてコモンレールに接続された圧力制御弁の開度を調節し、コモンレールから低圧側に排出される燃料の流量を調節することによりレール圧を制御する方法がある。

この圧力制御弁として、燃料の流路を開閉する弁部材がスプリングの付勢力により開弁方向に付勢されて、非通電状態で燃料の流路が開放されるノーマルオープン型の構造を有するものがある。一般に内燃機関の停止時にはレール圧が減少させられるが、ノーマルオープン型の構造を有する圧力制御弁が用いられていれば、内燃機関の停止時に通電制御を実施することなくレール圧を低下させることができる。

ところで、近年、蓄圧式燃料噴射装置を備えた内燃機関の制御において、燃費の向上や、排気ガス量及び騒音の低減等を目的として、内燃機関が搭載された車両の一時停止中に内燃機関を自動停止させるアイドリングストップ制御が実用化され始めている。アイドリングストップ制御においては、所定のアイドリングストップ条件が成立すると内燃機関が自動停止する一方、所定の再始動条件が成立すると内燃機関が再始動する。

この内燃機関のアイドリングストップ制御を実行可能な車両においては、自動停止状態からの再始動性が商品性に重要な影響を与える要素となっている。内燃機関が例えばディーゼルエンジンの場合、エンジンを自動停止状態から再始動させるためには、エンジンにおける気筒内の圧縮比が十分であり、かつ、蓄圧式燃料噴射装置による燃料噴射が可能であることが要因となる。これらの二つの要因のうち、圧縮比が十分であるか否かはエンジン側の問題であり、燃料噴射が可能であるか否かは蓄圧式燃料噴射装置側の問題である。

このうち、内燃機関の一時停止中に燃料噴射が可能な状態を維持して、アイドリングストップ制御時の内燃機関の再始動性を向上させることのできる制御装置が提案されている。具体的には、エンジンを自動的に停止しかつエンジンを自動的に再始動するエンジン自動停止・再始動装置を具備し、エンジン自動停止・再始動装置が作動されることなくエンジンが停止されるときにはレール圧を減少させ、エンジン自動停止・再始動装置が作動されることによってエンジンが停止されるときには、エンジン自動停止・再始動装置が作動されることなくエンジンが停止されるときのレール圧の減少量よりもレール圧の減少量を少なくする制御装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３７２４３９２号公報（全文、全図）

特許文献１に記載された制御装置は、コモンレールに接続されたノーマルクローズ型の減圧弁（圧力制御弁）を備えており、イグニションスイッチがオフにされて内燃機関が停止されるときには圧力制御弁を駆動しレール圧を低下させる一方、アイドリングストップ制御によって内燃機関が停止されるときには圧力制御弁を駆動しないで減圧弁が閉じられるように構成されている。

これに対し、ノーマルオープン型の圧力制御弁を用いる場合、アイドリングストップ制御によって内燃機関が自動停止するときに圧力制御弁を閉弁させるためには、圧力制御弁に対して通電を行い、弁部材を開弁方向に付勢するスプリングの付勢力及びレール圧の和に抗して当該弁部材を閉弁方向に付勢するための電磁力を発生させなければならない。

ここで、蓄圧式燃料噴射装置に用いられる燃料噴射弁には、噴射孔を開閉するノズルニードルの後端側に負荷された背圧を逃がすための背圧逃がし通路以外に、燃料噴射弁に送られる燃料を低圧側に戻すためのリーク通路を有する構造のものと、そのようなリーク通路を有しない構造のものがある。

リーク通路を有する構造の燃料噴射弁を用いた蓄圧式燃料噴射装置の場合においては、高圧の燃料が保持される領域に備えられた種々の弁が閉じられているにも関らずリーク通路を介して燃料が低圧側にリークし、内燃機関の自動停止制御の開始直後からレール圧が急激に低下して噴射可能圧力を下回る。
一方、リーク通路を有しない燃料噴射弁を用いた蓄圧式燃料噴射装置の場合であっても、高圧の燃料が保持される領域に備えられた種々の弁が閉じられているにも関らず、これらの弁の微細な隙間から高圧側の燃料の一部が低圧側にリークするため、レール圧が比較的短時間の間に噴射可能圧力を下回るおそれがある。

このため、ノーマルオープン型の圧力制御弁が採用された蓄圧式燃料噴射装置では、アイドリングストップ制御時にレール圧を維持する制御を実行しようとしても、比較的長時間レール圧を噴射可能圧力以上に維持することが困難であり、単にバッテリーが無駄に消費されてしまう結果となる。

バッテリーが無駄に消費され得るこのような問題に対して、アイドリングストップ条件成立後に圧力制御弁への通電を停止することが考えられる。しかしながら、圧力制御弁への通電を停止すると、圧力制御弁が開弁した状態で内燃機関の再始動条件が成立するまで待機させられる状態となる。この場合、再始動条件の成立時にレール圧を上昇させるために圧力制御弁を閉弁させる状態が生じ、弁部材がシート部分に激しく打ち付けられることになる。

これまでも、イグニションスイッチのオンオフによる内燃機関の運転開始及び停止の際にこのような状態が生じてはいたものの、内燃機関の始動開始時に一回に限られその頻度は比較的少ないものである。しかし、アイドリングストップ制御による内燃機関の自動停止及び再始動の度にこのような状態が生じてしまうと、その頻度は極めて増大してしまい圧力制御弁の耐久性が著しく低下する。

そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、ノーマルオープン型の構造の圧力制御弁を備えた蓄圧式燃料噴射装置において、アイドリングストップ条件成立後に、圧力制御弁への通電電流値を、圧力制御弁を閉弁状態で維持可能な範囲で低下させることにより、このような問題を解決できることを見出し、本発明を完成したものである。すなわち本発明は、自動停止中のバッテリーの浪費の低減を図りつつ、圧力制御弁の耐久性の低下を防止することができる蓄圧式燃料噴射装置の制御装置及び制御方法並びに蓄圧式燃料噴射装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、高圧ポンプによって圧送される燃料を蓄積するコモンレールと、コモンレール内の圧力を調節するための弁であって非通電状態で燃料通路を開放するノーマルオープン型の構造を有する圧力制御弁と、コモンレール内の圧力が所定の燃料噴射可能圧力以上であるときに燃料噴射が可能とされた燃料噴射弁と、を備えた蓄圧式燃料噴射装置を制御するための制御装置であって、内燃機関の自動停止及び再始動を行うアイドリングストップ制御を実行可能な蓄圧式燃料噴射装置の制御装置において、所定のアイドリングストップ条件が成立したときに内燃機関を自動停止させるアイドリングストップ条件成立検出手段と、内燃機関が自動停止状態にある間に所定の再始動条件が成立したときに内燃機関を再始動させる再始動条件成立検出手段と、アイドリングストップ条件の成立後、圧力制御弁への通電電流値を、圧力制御弁を閉弁状態で維持することが可能な範囲で低下させる圧力制御弁制御手段と、を備えることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の制御装置置が提供され、上述した課題を解決することができる。

また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置を構成するにあたり、低下させた後の通電電流値は、圧力制御弁を閉弁状態で維持することが可能な範囲の内の最小値であることが好ましい。

また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置を構成するにあたり、圧力制御弁制御手段は、アイドリングストップ条件成立後、コモンレール内の圧力が噴射可能圧力未満となる時に、圧力制御弁への通電電流値を低下させることが好ましい。

また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置を構成するにあたり、圧力制御弁制御手段は、アイドリングストップ条件成立後、燃料温度が所定値以上低下した時に、圧力制御弁への通電電流値を低下させることが好ましい。

また、本発明の別の態様は、高圧ポンプによって圧送される燃料を蓄積するコモンレールと、コモンレール内の圧力を調節するための弁であって非通電状態で燃料通路を開放するノーマルオープン型の構造を有する圧力制御弁と、コモンレール内の圧力が所定の燃料噴射可能圧力以上であるときに燃料噴射が可能とされた燃料噴射弁と、を備えた蓄圧式燃料噴射装置を制御するための制御方法であって、内燃機関の自動停止及び再始動を行うアイドリングストップ制御を実行可能な蓄圧式燃料噴射装置の制御方法において、所定のアイドリングストップ条件の成立後、圧力制御弁への通電電流値を、圧力制御弁を閉弁状態で維持することが可能な範囲で低下させることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の制御方法である。

また、本発明のさらに別の態様は、高圧ポンプによって圧送される燃料を蓄積するコモンレールと、コモンレール内の圧力を調節するための弁であって非通電状態で燃料通路を開放するノーマルオープン型の構造を有する圧力制御弁と、コモンレール内の圧力が所定の燃料噴射可能圧力以上であるときに燃料噴射が可能とされた燃料噴射弁と、を備えた蓄圧式燃料噴射装置であって、内燃機関の自動停止及び再始動を行うアイドリングストップ制御を実行可能な制御装置を備えた蓄圧式燃料噴射装置において、制御装置が、所定のアイドリングストップ条件が成立したときに内燃機関を自動停止させるアイドリングストップ条件成立検出手段と、内燃機関が自動停止状態にある間に所定の再始動条件が成立したときに内燃機関を再始動させる再始動条件成立検出手段と、アイドリングストップ条件の成立後、圧力制御弁への通電電流値を、圧力制御弁を閉弁状態で維持することが可能な範囲で低下させる圧力制御弁制御手段と、を備えることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置である。

本発明の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置及び制御方法並びに蓄圧式燃料噴射装置によれば、アイドリングストップ条件の成立後、圧力制御弁への通電電流値が圧力制御弁を閉弁状態で維持可能な範囲で低下させられ、自動停止中の圧力制御弁への通電電流量が抑えられてバッテリー消費量を低減することができる。また、圧力制御弁が閉弁した状態で再始動条件成立まで待機させられるために、内燃機関の再始動時に弁部材が激しくシート部分に打ち付けられることが防止され、圧力制御弁の耐久性の低下を防ぐことができる。

また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置において、低下させた後の電流値が、圧力制御弁を閉弁状態で維持可能な範囲の最小値であることにより、自動停止中のバッテリーの浪費を最大限に抑えることができる。

また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置において、圧力制御弁制御手段は、アイドリングストップ条件成立後、コモンレール内の圧力が噴射可能圧力未満となる時に、圧力制御弁への通電電流値を低下させることにより、コモンレール内の圧力が燃料噴射可能圧力を下回るまでの間に再始動条件が成立した場合には、内燃機関を速やかに再始動させやすくなる。

また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置において、圧力制御弁制御手段は、アイドリングストップ条件成立後、燃料温度が所定値以上低下した時に、圧力制御弁への通電電流値を低下させることにより、燃料密度の変化によってコモンレール内の圧力が低下しやすくなったときに圧力制御弁への通電電流値が低下させられ、バッテリーの浪費を低減することができる。

第１の実施の形態の蓄圧式燃料噴射装置の構成例を示す全体図である。第１の実施の形態の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置を説明するためのブロック図である。第１の実施の形態の蓄圧式燃料噴射装置の制御方法を説明するためのタイムチャート図である。第２の実施の形態の蓄圧式燃料噴射装置の制御方法を説明するためのタイムチャート図である。

以下、適宜図面を参照して、本発明の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置及び制御方法並びに蓄圧式燃料噴射装置に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、この実施形態は本発明の一態様を示すものであって本発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものは同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。

［第１の実施の形態］
１．蓄圧式燃料噴射装置
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る蓄圧式燃料噴射装置５０の全体構成を示している。この蓄圧式燃料噴射装置５０は、車両に搭載された内燃機関４０の気筒４１内に燃料を噴射するための装置であって、燃料タンク１と、低圧ポンプ２と、高圧ポンプ５と、流量制御弁８と、コモンレール１０と、圧力制御弁１２と、燃料噴射弁１３と、制御装置６０等を主たる要素として備えている。

低圧ポンプ２と高圧ポンプ５の加圧室５ａとは低圧燃料通路１８ａ、１８ｂで接続され、高圧ポンプ５の加圧室５ａとコモンレール１０、及びコモンレール１０と燃料噴射弁１３はそれぞれ高圧燃料通路３７、３９で接続されている。また、高圧ポンプ５やコモンレール１０、燃料噴射弁１３等には、燃料噴射弁１３から噴射されない余剰燃料を燃料タンク１に戻すためのリターン通路３０ａ〜３０ｃが接続されている。

高圧ポンプ５内の低圧燃料通路１８ｂの途中には、加圧室５ａに送られる燃料の流量を調節するための流量制御弁８が備えられている。流量制御弁８は、例えば供給電流値によって弁部材のストローク量が可変とされ、燃料通過路の面積が調節可能な電磁比例式の流量制御弁が用いられる。本実施形態の流量制御弁８は、非通電状態で燃料の流路が全開となるノーマルオープンの流量制御弁として構成されている。ただし、非通電状態で燃料の流路が全閉となるノーマルクローズの流量制御弁であってもよい。

流量制御弁８よりも上流側の低圧燃料通路１８ｂから分岐する燃料通路には、流量制御弁８と並列に配置された圧力調整弁１４が備えられている。この圧力調整弁１４は、燃料タンク１に通じるリターン通路３０ａに接続されており、前後の差圧、すなわち、低圧燃料通路１８ｂ内の圧力とリターン通路３０ａ内の圧力との差圧が所定値を越えたときに開弁されるオーバーフローバルブが用いられている。低圧ポンプ２によって燃料が圧送されている状態においては、低圧燃料通路１８ａ、１８ｂ内の圧力が、リターン通路３０ａ内の圧力に対して所定の差圧分大きくなるように調整される。

低圧ポンプ２は、燃料タンク１内の燃料を吸い上げて圧送し、低圧燃料通路１８ａ、１８ｂを介して高圧ポンプ５の加圧室５ａに燃料を供給する。この低圧ポンプ２は燃料タンク１内に備えられたインタンクの電動ポンプであって、バッテリーから供給される電圧によって駆動させられる。ただし、低圧ポンプ２は、燃料タンク１の外部に設けられるものであってもよく、また、内燃機関４０の動力によって駆動するギアポンプであってもよい。

高圧ポンプ５は、低圧ポンプ２によって燃料吸入弁６を介して加圧室５ａへ導入される燃料をプランジャ７によって加圧し、高圧状態の燃料を燃料吐出弁９及び高圧燃料通路３７を介してコモンレール１０に圧送する。燃料吐出弁９は、吐出側に位置するレール圧が高いほどシール性が高められる逆止弁構造となっている。

高圧ポンプ５を駆動するカム１５は、内燃機関４０のドライブシャフトにギアを介して連結されたカムシャフトに固定されている。図１に示す高圧ポンプ５は二本のプランジャ７を備えており、二本のプランジャ７がカム１５によって押し上げられ、二つの加圧室５ａ内で燃料が加圧されてコモンレール１０に対して高圧の燃料が圧送される。この高圧ポンプ５は、噴射用燃料を潤滑油として用いる燃料潤滑式の構成となっており、低圧燃料通路１８ａを介して高圧ポンプ５内に送られる燃料は一旦カム室１６内に流れ込み、そこからさらに低圧燃料通路１８ｂを介して加圧室５ａに送られる。

図１に示す高圧ポンプ５には温度センサ２５が備えられている。温度センサ２５のセンサ信号Stは制御装置６０に送られ、このセンサ信号Stに基づいて低圧燃料通路１８ｂ内を流通する燃料温度Tfが検出される。ただし、燃料温度を検出するための温度センサは、蓄圧式燃料噴射装置５０内の燃料通路のいずれの場所に備えられていても構わない。

コモンレール１０は、高圧ポンプ５によって加圧された高圧状態の燃料を蓄積し、高圧燃料通路３９を介して接続された燃料噴射弁１３に燃料を供給する。このコモンレール１０にはレール圧センサ２１及び圧力制御弁１２が取り付けられている。レール圧センサ２１のセンサ信号Spは制御装置６０に送られ、このセンサ信号Spに基づいてレール圧Prが検出される。

圧力制御弁１２は、例えば燃料の通路を開閉するための弁部材のストローク量が供給電流値によって可変とされ、燃料通過路の面積が調節可能な電磁比例式の制御弁が用いられる。本実施形態の圧力制御弁１２は、非通電状態で燃料の流路が全開となるノーマルオープン型の圧力制御弁として構成されている。ノーマルオープン型の圧力制御弁は、弁部材を開弁方向に付勢するスプリングの付勢力とレール圧の和が、弁部材を閉弁方向に付勢する力を上回っているときに開弁する。

燃料噴射弁１３は、噴射孔が設けられたノズルボディと、進退移動により噴射孔を開閉するノズルニードルとを備えている。燃料噴射弁１３は、ノズルニードルの後端側に背圧を負荷することで噴射孔が閉じられる一方、負荷された背圧が逃されることで噴射孔が開かれる。レール圧が噴射可能圧力以上のときに、燃料噴射弁１３による正常な燃料噴射が可能になっている。

燃料噴射弁１３としては、背圧制御手段としてピエゾ素子が備えられた電歪型のピエゾインジェクタや、背圧制御手段として電磁ソレノイドが備えられた電磁制御型のマグネットインジェクタが用いられる。本実施形態では、背圧を逃すための通路以外に、ノズルニードルやバルブピストン等の摺動部分からリターン通路３０ｃに燃料をリークさせるためのリーク通路を有する燃料噴射弁が用いられている。そのため、噴射が停止され、圧力制御弁１２が閉じられている場合であっても、リーク通路からの燃料リークによってレール圧が急激に低下する構成となっている。

ただし、リーク通路を有しない燃料噴射弁が備えられた蓄圧式燃料噴射装置であっても、圧力制御弁や燃料噴射弁、高圧ポンプの吐出弁等のシート部分の微細な隙間からの燃料リークによってレール圧が低下しやすいものもあることから、使用される燃料噴射弁は特に制限されるものではない。

２．制御装置
図２は、本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置５０を制御するための制御装置６０のうち、アイドリングストップ制御に関連する部分を機能的なブロックで表した構成例を示している。
この制御装置６０は、アイドリングストップ条件成立検出手段６１と、再始動条件成立検出手段６２と、目標レール圧演算手段６４と、レール圧検出手段６５と、燃料噴射弁制御手段６８と、流量制御弁制御手段６６と、圧力制御弁制御手段６７等を備えている。制御装置６０は、公知の構成からなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、各手段はマイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現される。

制御装置６０は、レール圧センサ２１や温度センサ２５、機関回転数Neを検出する回転数センサ、車両の車速Vを検出する車速センサ、アクセルペダルの操作量Accを検出するアクセルセンサ、ブレーキペダルの操作量Brkを検出するブレーキセンサ等の各種センサ信号が読込み可能になっている。また、制御装置６０には、各手段での演算結果や検出結果を記憶するための図示しないＲＡＭ（Random Access Memory）が備えられている。

アイドリングストップ条件成立検出手段６１は、所定のアイドリングストップ条件の成立を検出したときに、燃料噴射弁制御手段６８、流量制御弁制御手段６６及び圧力制御弁制御手段６７に対してアイドリングストップ条件成立信号を送信する。また、再始動条件成立検出手段６２は、内燃機関４０が自動停止状態にある間に所定の再始動条件の成立を検出したときに、燃料噴射弁制御手段６８及び圧力制御弁制御手段６７に対して再始動条件成立信号を送信する。

アイドリングストップ条件は、例えばエンジンスイッチSwがオンの状態にあること、ギアセンサの検出位置Sgがニュートラルであること、ブレーキペダルセンサの検出位置Sbが踏まれた状態にあること、機関回転数Neが所定の閾値以下であること、車速Vが０である状態が所定時間以上継続したこと等のうちの少なくとも一つ以上の条件がそろうこととすることができるが、これに制限されるものではない。

また、再始動条件は、内燃機関４０が自動停止状態にある間に、ギアセンサの検出位置Sgがニュートラル状態から解除されたこと、アクセルペダルAccが踏まれたこと等のうちのいくつかの条件がそろうこととすることができるが、これに制限されるものではない。

目標レール圧演算手段６４は、機関回転数Neやアクセル操作量Acc等に基づいて目標レール圧Ptgtを算出する。また、レール圧検出手段６５は、レール圧センサ２１のセンサ信号Spを継続的に読み込み、レール圧Prを算出する。

燃料噴射弁制御手段６８は、機関回転数Neやアクセル操作量Acc等に基づいて目標燃料噴射量Qtgtを算出するとともに、レール圧Prに応じて目標燃料噴射量Qtgtに見合う燃料噴射弁１３の制御信号を生成し、燃料噴射弁１３に対して制御信号を出力する。また、燃料噴射弁制御手段６８は、アイドリングストップ条件成立信号を受け取ると燃料噴射を停止させる一方、再始動条件成立を示す信号を受け取ると燃料噴射を再開させる。本実施形態において、燃料噴射弁制御手段６８は、レール圧Prが噴射可能圧力Pr_inj以上のときに燃料噴射弁１３への制御信号の出力が許可されるようになっている。

流量制御弁制御手段６６及び圧力制御弁制御手段６７は、基本的には、レール圧Prが目標レール圧Ptgtとなるように、それぞれ流量制御弁８あるいは圧力制御弁１２の通電制御を実行する。具体的に、流量制御弁制御手段６６は、流量制御弁８の開度を調節することで高圧ポンプ５の加圧室５ａに供給される燃料の流量を制御し、高圧ポンプ５からコモンレール１０に圧送される高圧の燃料の流量を変えることでレール圧Prを調節する。また、圧力制御弁制御手段６７は、圧力制御弁１２の開度を調節することでコモンレール１０からリターン通路３０ｂに排出される燃料の流量を制御し、レール圧Prを調節する。

レール圧Prの制御を流量制御弁制御手段６６によって行うか、圧力制御弁制御手段６７によって行うか、あるいは、二つの制御手段を併用して行うかは、車両の走行状態や内燃機関４０の運転状態に応じて切り分けられている。

また、流量制御弁制御手段６６は、アイドリングストップ条件成立信号を受け取ると流量制御弁８に対する通電を遮断する。本実施形態の流量制御弁８はノーマルオープン型の構成となっているために、通電が遮断されると流量制御弁８は全開となる。

また、圧力制御弁制御手段６７は、アイドリングストップ条件成立信号を受け取ると、圧力制御弁１２への通電電流値を、アイドリングストップ条件成立時の通電電流値A_baseよりも低い値である低電流値A_lowに低下させる制御を行う。

この低電流値A_lowは、レール圧Prが低下した後に圧力制御弁１２を閉弁状態で維持可能な範囲内の値として設定される。レール圧Prの低下後にも圧力制御弁１２を閉弁状態で維持可能な値であれば、内燃機関の自動停止中に圧力制御弁１２の弁体をシート面に当接させておくことができ、再始動時に弁部材がシート部分に打ち付けられる事象をなくすことができる。

特に、低電流値A_lowは、圧力制御弁１２を閉弁状態で維持可能な範囲の内の最小値A_minであることが好ましい。レール圧Prが低下しやすい蓄圧式燃料噴射装置５０においては、レール圧Prを噴射可能圧力Pr_inj以上に維持することはほぼ望めないために、レール圧Prを維持する制御を排除し、必要最小の値を圧力制御弁１２に通電することにより、圧力制御弁１２の耐久性の低下を防ぎつつ、バッテリーの浪費が最大限に抑えられる。

ただし、低下させた後の低電流値A_lowは、予めRAMに記憶させた所定の値を用いてもよく、あるいは、アイドリングストップ条件成立時の通電電流値から所定のオフセット値を減算して求めるようにしてもよい。

３．蓄圧式燃料噴射装置の制御方法
次に、上述した制御装置６０によって実行される蓄圧式燃料噴射装置５０の制御の一例について、図３のタイムチャートに基づいて具体的に説明する。

t1の時点までは、圧力制御弁１２の通電電流値は目標レール圧Ptgtに応じてフィードバック制御されている。t1の時点でアイドリングストップ条件が成立すると、内燃機関４０への燃料噴射が停止させられる。このとき、圧力制御弁１２への通電電流値が、その時点での通電電流値から低電流値A_lowに変化させられて、圧力制御弁１２が全開となる。これに伴い、レール圧Prは急激に低下し始める。

t1〜t2の期間では、機関回転数Neの低下に伴ってコモンレール１０に圧送される燃料の流量が減少し、t2の時点で機関回転数Neが０になる。その後、t3の時点でレール圧Prが低電流値A_lowに応じた圧力Pr_lowまで低下すると圧力制御弁１２が閉じられる。このt3の時点では、圧力制御弁１２を介してコモンレール１０内から低圧側に燃料が排出されながら圧力制御弁１２が閉じられるために、弁部材がシート部分に激しく当接することはない。

t3の時点以降、低電流値A_lowに応じた圧力Pr_lowまで低下したレール圧Prは、リーク通路を介した燃料のリークにより、大気圧Pairまで低下する。本実施形態では、レール圧Prが大気圧Pairである状態においても圧力制御弁１２に対して通電が行われ、圧力制御弁１２が閉弁した状態で再始動条件成立まで待機させられる。

t4の時点で、再始動条件の成立が検出されると、圧力制御弁１２の弁部材がシート部分に当接した状態で通電電流値が増大され、弁部材を閉弁方向に付勢する力が強められる。このt4の時点以降、スタータ等の補助装置によって内燃機関４０のドライブシャフトを回転させ噴射可能圧力Pr_inj未満まで低下したレール圧Prが高められて噴射可能圧力Pr_inj以上になったときに、燃料噴射が再開させられる。そして、t5の時点から、目標レール圧Ptgtに応じた圧力制御弁１２の通電電流値のフィードバック制御が開始される。

なお、図３のタイムチャートに示された圧力制御弁１２への通電電流値の変化のさせ方は一例にすぎないものであり適宜設定することができる。例えば、通電電流値を瞬時にステップ状に変化させたり、通電電流値を所定時間をかけてランプ状に変化させたりすることができる。

以上説明した本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置及び制御方法並びに蓄圧式燃料噴射装置によれば、アイドリングストップ条件が成立したときに、圧力制御弁への通電電流値を、圧力制御弁が閉弁状態で維持される範囲で低下させる制御が実行されるために、内燃機関の自動停止中のバッテリーの消費量が低減されるとともに、再始動時に弁部材がシート面に打ち付けられることが防止される。したがって、バッテリーの浪費が抑えられるとともに、圧力制御弁の耐久性の低下を防ぐことができる。
特に、低下させた後の電流値を、圧力制御弁を閉弁状態で維持可能な最小値とすることにより、バッテリーの消費を最小限に抑えることができる。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態は、アイドリングストップ条件成立後に圧力制御弁１２への通電電流値を低下させるタイミングが条件成立時から遅らされる例である。以下、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。

１．レール圧を基準に通電電流値を低下させる例
本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置は、燃料噴射を停止し、圧力制御弁１２を閉じている間は、レール圧が比較的維持されやすい構成となっている。
本実施形態において、アイドリングストップ条件成立後、圧力制御弁１２への通電電流値を低下させるタイミングは、レール圧Prが噴射可能圧力Pr_injを下回ったときに設定されている。レール圧Prが噴射可能圧力Pr_injを下回ったときに通電電流値を低下させるようにすれば、レール圧Prが噴射可能圧力Pr_injを下回るまでの間に再始動条件が成立したときに限っては、内燃機関を速やかに再始動させることができる。

本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置の制御の一例について、図４のタイムチャートに基づいて具体的に説明する。
t1の時点までは、圧力制御弁１２の通電電流値は目標レール圧Ptgtに応じてフィードバック制御され、t1の時点でアイドリングストップ条件が成立すると、内燃機関４０への燃料噴射が停止させられる。また、このt1の時点以降、圧力制御弁１２への通電電流値が、アイドリングストップ成立時の通電電流値で維持される。圧力制御弁１２への通電電流値は、アイドリングストップ条件成立時の通電電流値よりも大きい値に変化させるようにしてもよい。

t1〜t2の期間では、機関回転数Neが徐々に低下するものの、高圧ポンプ５からコモンレール１０に燃料が圧送されてレール圧Prが維持される。t2の時点で機関回転数Neが０になると、高圧ポンプ５によるコモンレール１０への燃料の圧送が停止して圧力制御弁１２が閉弁する。このとき、圧力制御弁１２を介してコモンレール１０内から低圧側に燃料が排出されながら圧力制御弁１２が閉じられるために、弁部材が激しい勢いでシート部分に当接することはない。

t2〜t3の期間では、燃料噴射弁や圧力制御弁、高圧ポンプの吐出弁が閉じられているものの、これらの弁等の微細な隙間から燃料の一部が低圧側に漏れ出してレール圧Prが徐々に低下する。その後、レール圧Prが噴射可能圧力Pr_injを下回ったt3の時点で、圧力制御弁１２への通電電流値が低電流値A_lowに切り替えられる。これに伴い、閉弁状態にあった圧力制御弁１２が開弁させられて、レール圧Prが急激に低下し始める。

図４に示す例では、t4の時点で低電流値A_lowに応じた圧力Pr_lowまでレール圧Prが低下すると、一時的に開弁した圧力制御弁１２が再び閉じられる。このときも、圧力制御弁１２を介してコモンレール１０内から低圧側に燃料が排出されながら圧力制御弁１２が閉じられるために、弁部材が激しい勢いでシート部分に当接することはない。

t4の時点以降、圧力制御弁１２が閉弁した状態で再始動条件成立まで待機させられ、t5の時点で、再始動条件の成立が検出されると、圧力制御弁１２の弁部材がシート部分に当接した状態で通電電流値が増大され、弁部材を閉弁方向に付勢する力が強められる。このt5の時点以降、スタータ等の補助装置によって内燃機関４０のドライブシャフトを回転させ噴射可能圧力Pr_inj未満まで低下したレール圧Prが高められて噴射可能圧力Pr_inj以上になったときに、燃料噴射が再開させられる。そして、t6の時点から、目標レール圧Ptgtに応じた圧力制御弁１２の通電電流値のフィードバック制御が開始される。

なお、図４のタイムチャートに示された圧力制御弁１２への通電電流値の変化のさせ方についても適宜設定することができる。例えば、通電電流値を瞬時にステップ状に変化させたり、通電電流値を所定時間をかけてランプ状に変化させたりすることができる。

以上説明した本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置及び制御方法並びに蓄圧式燃料噴射装置によれば、アイドリングストップ条件が成立した後、レール圧が噴射可能圧力を下回ったときに、圧力制御弁への通電電流値を、圧力制御弁が閉弁状態で維持される範囲で低下させる制御が実行されるために、内燃機関の自動停止中のバッテリーの消費量が低減されるとともに、再始動時に弁部材がシート面に打ち付けられることが防止される。したがって、バッテリーの浪費が抑えられるとともに、圧力制御弁の耐久性の低下を防ぐことができる。
特に、低下させた後の電流値を、圧力制御弁を閉弁状態で維持可能な最小値とすることにより、バッテリーの消費を最小限に抑えることができる。

２．応用例
以上説明した蓄圧式燃料噴射装置の制御装置及び制御方法並びに蓄圧式燃料噴射装置の態様は、上述した例に限られず、種々の変形が可能である。

例えば、圧力制御弁１２への通電電流値を、アイドリングストップ条件が成立してから所定時間が経過した時点で低下させるようにしてもよい。
この場合、アイドリングストップ条件が成立してから所定時間が経過するまで、アイドリングストップ条件成立時の通電電流値以上の値の電流を通電することができる。これにより、例えば比較的レール圧を維持しやすい構成の蓄圧式燃料噴射装置では、アイドリングストップ条件成立後、所定時間の間は、再始動条件の成立によって速やかに内燃機関を再始動させることができるようになる。

また、圧力制御弁１２への通電電流値を低下させるタイミングは、アイドリングストップ条件成立後、燃料温度Tfが所定値ΔTf0以上低下した時点とすることができる。これにより、アイドリングストップ条件成立後に燃料高圧系が閉じられた状態で燃料温度Tfが低下し燃料密度が低下することに起因して、レール圧Prが低下しやすい状態となったときに通電電流値が低下させられ、バッテリーの浪費が低減される。

燃料温度Tfは温度センサ２５のセンサ信号Stに基づいて算出可能であるが、排気ガス温度Tgや冷却水温度Tw、外気温度Ta、内燃機関の運転状態等に基づいて推定することもできる。温度センサ２５のセンサ信号Stに、排気ガス温度Tgや冷却水温度Tw、外気温度Ta、内燃機関の運転状態等を加味して、燃料温度Tfを推定するようにしてもよい。

これらの他、アイドリングストップ条件成立後の機関回転数Neが所定値まで減少した時点や、アイドリングストップ条件成立時から所定時間が経過した時点で、圧力制御弁１２への通電電流値を低下させるようにすることもできる。

１：燃料タンク、２：低圧ポンプ、５：高圧ポンプ、５ａ：加圧室、６：燃料吸入弁、７：プランジャ、８：流量制御弁、９：燃料吐出弁、１０：コモンレール、１２：圧力制御弁、１３：燃料噴射弁、１４：オーバーフローバルブ、１５：カム、１８ａ〜１８ｄ：燃料供給通路、２１：圧力センサ、３０ａ〜３０ｃ：リターン通路、３７、３９：高圧燃料通路、４０：内燃機関、４１：気筒、５０：蓄圧式燃料噴射装置、６０：制御装置、６１：アイドリングストップ条件成立検出手段、６２：再始動条件成立検出手段、６４：目標レール圧演算手段、６５：レール圧検出手段、６６：流量制御弁制御手段、６７：圧力制御弁制御手段、６８：燃料噴射弁制御手段

Claims

高圧ポンプによって圧送される燃料を蓄積するコモンレールと、前記コモンレール内の圧力を調節するための弁であって非通電状態で燃料通路を開放するノーマルオープン型の構造を有する圧力制御弁と、前記コモンレール内の圧力が所定の燃料噴射可能圧力以上であるときに燃料噴射が可能とされた燃料噴射弁と、を備えた蓄圧式燃料噴射装置を制御するための制御装置であって、内燃機関の自動停止及び再始動を行うアイドリングストップ制御を実行可能な蓄圧式燃料噴射装置の制御装置において、
所定のアイドリングストップ条件が成立したときに前記内燃機関を自動停止させるアイドリングストップ条件成立検出手段と、
前記内燃機関が自動停止状態にある間に所定の再始動条件が成立したときに前記内燃機関を再始動させる再始動条件成立検出手段と、
前記アイドリングストップ条件の成立後、前記圧力制御弁への通電電流値を、前記圧力制御弁を閉弁状態で維持することが可能な範囲で低下させる圧力制御弁制御手段と、
を備えることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の制御装置。
前記低下させた後の通電電流値は、前記圧力制御弁を閉弁状態で維持することが可能な範囲の内の最小値であることを特徴とする請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置。
前記圧力制御弁制御手段は、前記アイドリングストップ条件成立後、前記コモンレール内の圧力が前記噴射可能圧力未満となる時に、前記圧力制御弁への通電電流値を低下させることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置。
前記圧力制御弁制御手段は、前記アイドリングストップ条件成立後、前記燃料温度が所定値以上低下した時に、前記圧力制御弁への通電電流値を低下させることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄圧式燃料噴射装置の制御装置。
高圧ポンプによって圧送される燃料を蓄積するコモンレールと、前記コモンレール内の圧力を調節するための弁であって非通電状態で燃料通路を開放するノーマルオープン型の構造を有する圧力制御弁と、前記コモンレール内の圧力が所定の燃料噴射可能圧力以上であるときに燃料噴射が可能とされた燃料噴射弁と、を備えた蓄圧式燃料噴射装置を制御するための制御方法であって、内燃機関の自動停止及び再始動を行うアイドリングストップ制御を実行可能な蓄圧式燃料噴射装置の制御方法において、
所定のアイドリングストップ条件の成立後、前記圧力制御弁への通電電流値を、前記圧力制御弁を閉弁状態で維持することが可能な範囲で低下させることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の制御方法。
高圧ポンプによって圧送される燃料を蓄積するコモンレールと、前記コモンレール内の圧力を調節するための弁であって非通電状態で燃料通路を開放するノーマルオープン型の構造を有する圧力制御弁と、前記コモンレール内の圧力が所定の燃料噴射可能圧力以上であるときに燃料噴射が可能とされた燃料噴射弁と、を備えた蓄圧式燃料噴射装置であって、内燃機関の自動停止及び再始動を行うアイドリングストップ制御を実行可能な制御装置を備えた蓄圧式燃料噴射装置において、
前記制御装置が、
所定のアイドリングストップ条件が成立したときに前記内燃機関を自動停止させるアイドリングストップ条件成立検出手段と、
前記内燃機関が自動停止状態にある間に所定の再始動条件が成立したときに前記内燃機関を再始動させる再始動条件成立検出手段と、
前記アイドリングストップ条件の成立後、前記圧力制御弁への通電電流値を、前記圧力制御弁を閉弁状態で維持することが可能な範囲で低下させる圧力制御弁制御手段と、
を備えることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。