JP5975571B2

JP5975571B2 - 蓄圧式燃料噴射制御装置及び蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法

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Publication number: JP5975571B2
Application number: JP2012277651A
Authority: JP
Inventors: 浩太橋本; 松村　和幸; 和幸松村
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Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2016-08-23
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Also published as: JP2014122557A

Description

本発明は、内燃機関の気筒内に燃料噴射を行うための蓄圧式燃料噴射制御装置及び蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法に関する。特に、低圧燃料の供給量と高圧燃料の放出量とを同時に制御することによりレール圧制御を行うモードを含む内燃機関の燃料噴射装置の制御方法及びそのような制御を実行可能な内燃機関の燃料噴射装置の制御装置に関する。

従来、内燃機関に燃料を供給する装置として、高圧ポンプによって燃料を加圧して蓄圧器であるコモンレールに圧送し、その蓄圧された燃料をインジェクタに供給し、インジェクタから内燃機関へ高圧燃料の噴射を行う蓄圧式燃料噴射制御装置が知られている。

蓄圧式燃料噴射制御装置においては、コモンレール内の圧力（以下「レール圧」と称する）がそのときの車両の運転状態に見合った値となるようにするため、内燃機関の回転数及びアクセル操作量に応じてそのときの要求噴射量を演算し、この演算結果に応じてコモンレールの目標レール圧を決定し、実レール圧が目標レール圧となるように蓄圧式燃料噴射装置のフィードバック制御が行われるようになっている。

従って、レール圧をいかに安定かつ確実に目標レール圧とするかが蓄圧式燃料噴射制御装置の噴射特性の良否に大きく影響する。このレール圧を所望の値に調整するため、高圧ポンプの加圧室の上流側に備えられた、加圧室への燃料供給量を調節する流量制御弁や、高圧ポンプの下流側に備えられた、高圧燃料の一部を放出する圧力制御弁が従来より使用されている。

具体的には、流量制御弁及び圧力制御弁は、制御装置によって通電制御が行われ、通電量に応じて燃料通過面積が比例的に変化し、通過する燃料の流量が調節されるようになっている。そして流量制御弁のみを閉ループ制御する制御モード、圧力制御弁のみを閉ループ制御する制御モード、及び、双方の制御弁を共に閉ループ制御する制御モードを、内燃機関の運転状態に応じて使い分けることにより、圧力センサによって検出される実レール圧が目標レール圧となるようにレール圧の制御が行われる（例えば、特許文献１参照）。

このうち、高圧ポンプの下流側の圧力制御弁による制御モード（以下、本明細書においては「第２の制御モード」と称する。）は、流量制御弁が開ループで制御される一方、圧力制御弁が閉ループで制御されるものとなっている。

第２の制御モードにおいては、流量制御弁によって調節され、加圧室に供給される低圧燃料の流量は、高圧ポンプの回転数に応じて規定されているため、加圧室内で高圧化される高圧燃料は、高圧ポンプの回転数に応じて定量的にコモンレールに圧送されるものとなっている。また、高圧ポンプの加圧室への低圧燃料の供給量は、コモンレールに圧送される高圧燃料の流量が目標レール圧を達成するために必要な流量以上となるように設定されている。

そして、圧力制御弁の開度が、レール圧センサによって検出された実レール圧に基づいて制御装置によりフィードバック制御され、所定量の高圧燃料がコモンレールから放出されることによって、実レール圧が目標レール圧に調整されるようになっている。

この第２の制御モードは、圧力制御弁によりレール圧が直接的に制御されるため、レール圧制御の応答性に優れている。また、比較的大量の高圧燃料がコモンレールに定量的に圧送されるため、内燃機関の始動後、速やかに燃料温度を上昇させることができるという長所もある。但し、大量の高圧燃料をコモンレールに供給した上で、圧力制御弁から高圧燃料の一部を放出する制御であるため、燃費が非効率的になり易く、そのため、この第２の制御モードは、内燃機関の始動時や燃料温度が低下している状態等において行われるようになっている。

一方、高圧ポンプの加圧室の上流側の流量制御弁による制御モード（以下、本明細書においては「第３の制御モード」と称する。）は、流量制御弁が閉ループで制御される一方、圧力制御弁が開ループで制御されるものとなっている。

第３の制御モードにおいては、通常運転時には、圧力制御弁は全閉状態とされ、コモンレールからの圧力制御弁を介しての高圧燃料の放出は行われない。

一方、流量制御弁はその弁開度が実レール圧を基にしてフィードバック制御され、コモンレールへ圧送される高圧燃料の流量が調節されることによって、実レール圧が目標レール圧となるように制御されるものとなっている。

この第３の制御モードでは、加圧室に供給される低圧燃料の流量を制御することにより、コモンレールに圧送される高圧燃料の流量が調節されるため、必要なときに必要な量の高圧燃料がコモンレールへ圧送できる。従って駆動トルクを必要以上に増大させることなく、燃費の効率化が図られるものとなっている。但し、流量制御弁の弁開度を変えてからレール圧が変動するまでに時間差が生ずるため、レール圧を急速に減圧したい場合等におけるレール圧制御の応答性が、先の第２の制御モードに対して劣っている。

このような第２及び第３の制御モードのそれぞれの特徴を生かし、双方の短所を補う制御モードとして、第１の制御モードがある。すなわち、第１の制御モードにおいては、流量制御弁及び圧力制御弁が共に閉ループで制御され、コモンレールに圧送される高圧燃料の流量とコモンレールからの高圧燃料の放出量がバランスよく調節されて、レール圧制御の負担が分散できるものとなっている。（例えば、特許文献１を参照）

：特開２００９−１７４４５１号公報

上記第１、第２、及び第３の制御モードの使い分けは以下の様になされている。すなわち、内燃機関の始動時及び燃料温度が低下している状態においては、燃料温度を速やかに上昇させるべく、第２の制御モードによるレール圧制御が使用され、また、それ以外の状態においては、第３の制御モード及び第１の制御モードが、図４に示す様に使い分けられる。

図４において、縦軸は噴射量を表し、横軸は内燃機関の回転数を表す。図４に示す様に、噴射量が少ない領域においては、第１の制御モードによってレール圧制御が行われる。この領域は、例えば、内燃機関が低負荷運転状態である場合や、通常運転状態からアクセル操作量を急にゼロに戻した場合を意味している。すなわち、例えば、第３の制御モードでレール圧制御が行われている運転状態でアクセルを急に戻した時には、速やかにレール圧を低下させたいが、流量制御弁による制御のみでは減圧性が悪いため、第１の制御モードに移行して圧力制御弁による減圧制御を同時に行う様にしている。

また、図４において、内燃機関の回転数が低い領域においては、噴射量が比較的高い領域まで第１の制御モードの使用域となっているが、これは、アイドリング状態、あるいはアイドリング状態に近い低負荷の状態に対応するものである。アイドリングを始めとする低負荷の運転状態においては、内燃機関の回転数が低く、不安定になり易いため、レール圧制御の応答性が良い第１の制御モードとされている。

ここで、アイドリングを始めとする低負荷時におけるレール圧制御について詳述すると、このような領域においては、できる限りレール圧を下げることにより、燃焼音を低減することが望ましい。一方、レール圧を下げ過ぎると、ささいな運転状況の変化等によりレール圧がアンダーシュートし、蓄圧式燃料噴射制御装置に異常がないにもかかわらず、制御装置により、レール圧異常の誤判定がなされる恐れがある。そのため、低負荷領域におけるレール圧は、この様なアンダーシュートを起こさない範囲で設定する必要がある。

第１の制御モードは、レール圧制御の応答性が第３の制御モードよりも優れているため、上述した様なレール圧のアンダーシュートによる誤判定を起こしにくい。このため、アイドリングを始めとする低負荷時においては、第１の制御モードとすることで、より低いレール圧に設定することが可能である。ここで、蓄圧式燃料噴射制御装置の設定可能最低レール圧は、蓄圧式燃料噴射制御装置の仕様にもよるが、第３の制御モードにおいては概ね３５ＭＰａ程度、第１の制御モードにおいては概ね２５ＭＰａ程度である。

しかしながら、第１の制御モードは高圧ポンプからの燃料圧送量が多いため、燃料温度が上がり易く、燃料温度が所定値以上となった場合には、これ以上の燃料温度の上昇を抑えるべく、先の図４で説明した運転領域に関わらず第３の制御モードとすることが従来より行われている。

そのため、第３の制御モードに移行した際には、上述の誤判定を起こさない程度のレール圧に設定する必要があり、換言すれば、低負荷領域において、第１の制御モードにおいてのみ実現可能となる様な低いレール圧を使用し続けることにより、燃焼音を低減させることができなかった。

そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、低負荷領域において、第１の制御モードから第３のレール圧制御モードに移行する場合に、レール圧を考慮の上移行を決定することによりこの様な問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち本発明は、アイドリングを始めとする低負荷時において、従来よりも低いレール圧を使用することにより燃焼音を低減し、内燃機関の静粛性を向上させることのできる蓄圧式燃料噴射制御装置及び蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、内燃機関に燃料を供給するインジェクタと、インジェクタが接続されたコモンレールと、加圧した高圧燃料をコモンレールに圧送する高圧ポンプと、高圧ポンプの上流側で高圧ポンプの加圧室への燃料供給量を調節する流量制御弁と、高圧ポンプの下流側で高圧燃料の排出量を調節する圧力制御弁と、流量制御弁及び圧力制御弁を用いてコモンレールのレール圧を制御する制御装置と、を備えた蓄圧式燃料噴射制御装置において、制御装置は、少なくとも、流量制御弁及び圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードと、流量制御弁のみを閉ループ制御する制御モードと、が実行可能に構成されてなり、コモンレールのレール圧が所定の閾値未満である場合、流量制御弁及び圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードでコモンレールのレール圧を制御することを特徴とする蓄圧式燃料噴射制御装置が提供される。

また、本発明の蓄圧式燃料噴射制御装置を構成するにあたり、制御装置は、内燃機関の回転数及び要求負荷に基づき、流量制御弁及び圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードと、流量制御弁のみを閉ループ制御する制御モードと、を切換え可能に構成されてなり、内燃機関が低負荷運転状態であり、かつコモンレールのレール圧が所定の閾値未満である場合、流量制御弁及び圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードでコモンレールのレール圧を制御することが好ましい。

また、本発明の別の態様は、内燃機関に燃料を供給するインジェクタと、インジェクタが接続されたコモンレールと、加圧した高圧燃料をコモンレールに圧送する高圧ポンプと、高圧ポンプの上流側で高圧ポンプの加圧室への燃料供給量を調節する流量制御弁と、高圧ポンプの下流側で高圧燃料の排出量を調節する圧力制御弁と、流量制御弁及び圧力制御弁を用いてコモンレールのレール圧を制御する制御装置と、を備え、少なくとも、流量制御弁及び圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードと、流量制御弁のみを閉ループ制御する制御モードと、が実行可能に構成された蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法において、コモンレールのレール圧が所定の閾値未満である場合、流量制御弁及び圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードでコモンレールのレール圧を制御することを特徴とする蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法である。

また、本発明の蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法を実施するにあたり、内燃機関の回転数及び要求負荷に基づき、流量制御弁及び圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードと、流量制御弁のみを閉ループ制御する制御モードと、を切換え可能であり、内燃機関が低負荷運転状態であって、かつコモンレールのレール圧が所定の閾値未満である場合、流量制御弁及び圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードでコモンレールのレール圧を制御することが好ましい。

本発明の蓄圧式燃料噴射制御装置及び蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法によれば、アイドリングを始めとする低負荷時において、従来よりも低いレール圧を使用することにより燃焼音を低減し、内燃機関の静粛性を向上させることができる。

蓄圧式燃料噴射制御装置の構成例を示す全体図である。本発明の実施の形態における、レール圧制御モード切換処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。低負荷運転時における第１及び第３の制御モードの区分けを示す図であり、図３（ａ）は本発明の実施の形態による区分け、図３（ｂ）は従来の区分けである。第１及び第３の制御モードの制御領域について説明するための図である。

以下、適宜図面を参照して、本発明の蓄圧式燃料噴射制御装置及び蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法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。

図１は、本発明の実施の形態に係る蓄圧式燃料噴射制御装置１０の全体構成を示している。この蓄圧式燃料噴射制御装置１０は、車両に搭載された図示されない内燃機関の気筒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１１と、高圧ポンプ１３と、流量制御弁１９と、コモンレール１５と、圧力制御弁２３と、インジェクタ１７と、制御装置５０（ＥＣＵ）等を主たる要素として備えている。

低圧ポンプ１１と高圧ポンプ１３の加圧室１３ａとは低圧燃料通路３１で接続され、高圧ポンプ１３の加圧室１３ａとコモンレール１５、及びコモンレール１５とインジェクタ１７はそれぞれ高圧燃料通路３３、３５で接続されている。また、高圧ポンプ１３、コモンレール１５、インジェクタ１７には、インジェクタ１７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３７、３８、３９がそれぞれ接続されている。

高圧ポンプ１３内の低圧燃料通路３１の途中には、加圧室１３ａに送られる燃料の流量を調節するための流量制御弁１９が備えられている。流量制御弁１９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１９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。

高圧ポンプ１３内の、流量制御弁１９よりも上流側の低圧燃料通路３１から分岐する燃料通路には、圧力調整弁２１が備えられている。この圧力調整弁２１は、燃料タンク１に通じるリターン通路３７に接続されており、前後の差圧、すなわち、低圧燃料通路３１内の圧力とリターン通路３７内の圧力との差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１１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３１内の圧力が、リターン通路３７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１１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３１を介して高圧ポンプ１３の加圧室１３ａに燃料を供給する。この低圧ポンプ１１は燃料タンク１内に備えられたインタンク式の電動ポンプであって、バッテリから供給される電流によって駆動させられる。ただし、低圧ポンプ１１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、図示されない内燃機関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１３は、低圧ポンプ１１によって燃料吸入弁２７を介して加圧室１３ａへ導入される燃料をプランジャ２９によって加圧し、高圧状態の燃料を燃料吐出弁２８及び高圧燃料通路３３を介してコモンレール１５に圧送する。燃料吐出弁２８は、吐出側に位置するコモンレール内の圧力（以下「レール圧」と称する）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１３を駆動するカム１４は、図示されない内燃機関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１３は二本のプランジャ２９を備えており、二本のプランジャ２９がカム１４によって押し上げられ、二つの加圧室１３ａ内で燃料が加圧されてコモンレール１５に対して高圧の燃料が圧送される。本実施形態の高圧ポンプ１３は、二つのプランジャ２９及び加圧室１３ａを備えて構成されているが、プランジャ数はこれに限定されない。

コモンレール１５は、高圧ポンプ１３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３５を介して接続された各インジェクタ１７に燃料を供給する。このコモンレール１５にはレール圧センサ２５及び圧力制御弁２３が取り付けられている。レール圧センサ２５のセンサ信号は制御装置５０に送られ、このセンサ信号に基づいてレール圧が検出される。

圧力制御弁２３は、コモンレール１５から燃料タンク１へと戻す高圧の燃料の流量を調節するために用いられる。圧力制御弁２３は、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２３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。

インジェクタ１７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。インジェクタ１７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。インジェクタ１７の背圧制御手段としては、ピエゾ素子が備えられた電歪型のアクチュエータや、電磁ソレノイド式のアクチュエータが用いられる。

流量制御弁１９及び圧力制御弁２３は、制御装置５０によって通電制御が行われるようになっており、通電量（操作量）に応じて燃料通過面積が比例的に変化し、通過する燃料の流量が調節される。蓄圧式燃料噴射制御装置１０は、これらの制御弁を用いて、レール圧センサ２５によって検出される実レール圧が目標レール圧となるように、レール圧制御を行う。具体的には、先に説明した、圧力制御弁２３を閉ループ制御する「第２の制御モード」、流量制御弁１９を閉ループ制御する「第３の制御モード」、および両方の制御弁を閉ループ制御する「第１の制御モード」を内燃機関の運転状態により使い分けることにより、レール圧制御を行うことが可能となっている。

制御装置５０は、公知の構成のマイクロコンピュータを中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子を有し、インジェクタ１７を駆動するための駆動回路や、流量制御弁１９や圧力制御弁２３への通電を行うための通電回路を備える。また制御装置５０には、レール圧センサ２５の検出信号が入力される他、内燃機関の回転数やアクセル開度、燃料温度などの各種の検出信号が、内燃機関の動作制御や燃料噴射制御に供するために入力されるようになっている。

ここで、燃料温度を検出するための燃料温度センサ（図示せず）は、本実施形態においては、高圧ポンプの燃料入口付近に設置されているが、これ以外の箇所に設置されていても構わない。

図２は、制御装置５０によって実行される、内燃機関の低負荷状態におけるレール圧制御モード切換処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。本実施形態におけるレール圧制御モード切換処理は、制御装置５０による種々の制御が実行される中で、サブルーチン処理の一つとして実行されるものである。以下、図２を参照しつつ、本実施形態におけるレール圧制御モード切換処理について、より具体的に説明する

制御装置５０による処理が開始されると、最初に、内燃機関が低負荷運転状態か否かが判定され（図２のステップＳ１０２）、低負荷運転状態と判定された場合（ＹＥＳの場合）には、次述するステップＳ１０４の処理へ進む一方、低負荷運転状態ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、以下の一連の処理を実行するに適した状態ではないとして、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。

ここで、ステップＳ１０２における低負荷運転状態であるか否かの判定は、例えば、内燃機関の回転数が所定値以下であり、かつ目標燃料噴射量が所定値以下であるか否か、を判断することで行うことができる。内燃機関の回転数及び目標燃料噴射量の如何なる値を閾値とするかは、内燃機関及び蓄圧式燃料噴射制御装置の仕様により、適宜設定することができる。また、内燃機関がアイドリング状態であるか否かを、ステップＳ１０２の判定基準とすることもできる。

ステップＳ１０４においては、蓄圧式燃料噴射制御装置の現在のレール圧制御モードが、第１の制御モードであるか否かが判定され、第１の制御モードであると判定された場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１０６に進む一方、第１の制御モードではないと判定された場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１１２に進むこととなる。

ステップＳ１０６においては、燃料温度が所定の閾値Ｔ２を超えているか否かが判定され、燃料温度がＴ２を超えていると判定された場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１０８に進む一方、燃料温度がＴ２以下であると判定された場合（ＮＯの場合）、図示されないメインルーチンに一旦戻ることとなり、第１の制御モードが継続される。

ステップＳ１０８においては、レール圧が所定の閾値Ｐ２を超えているか否かが判定され、レール圧がＰ２を超えていると判定された場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１１０に進む一方、レール圧がＰ２以下であると判定された場合（ＮＯの場合）、図示されないメインルーチンに一旦戻ることとなり、第１の制御モードが継続される。

ステップＳ１１０においては、燃料温度がＴ２を超え、かつレール圧がＰ２を超えていることから、これ以上の燃料温度上昇を抑えるべく、第３の制御モードに移行する。

ここで、燃料温度Ｔ２及びレール圧Ｐ２は、内燃機関及び蓄圧式燃料噴射制御装置の仕様により、適宜設定することができるものであり、試験やシミュレーションにより決定される。

また、先のステップＳ１０４においてＮＯと判定された場合、すなわち、蓄圧式燃料噴射制御装置のレール圧制御モードが第１の制御モードではないと判定された場合、ステップＳ１１２に進むこととなる。ステップＳ１１２においては、蓄圧式燃料噴射制御装置の現在のレール圧制御モードが、第３の制御モードであるか否かが判定され、第３の制御モードであると判定された場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１１４に進む一方、第３の制御モードではないと判定された場合（ＮＯの場合）、図示されないメインルーチンに一旦戻ることとなる。

ここで、ステップＳ１１２においてＮＯと判定される場合とは、すなわち、蓄圧式燃料噴射制御装置の現在のレール圧制御モードが第２の制御モードであることを意味する。

ステップＳ１１４においては、燃料温度が所定の閾値Ｔ１未満であるか否かが判定され、燃料温度がＴ１未満であると判定された場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１１８に進む一方、燃料温度がＴ１以上であると判定された場合（ＮＯの場合）、ステップＳ１１６に進むこととなる。

ステップＳ１１６においては、レール圧が所定の閾値Ｐ１未満であるか否かが判定され、レール圧がＰ１未満であると判定された場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１１８に進む一方、レール圧がＰ１以上であると判定された場合（ＮＯの場合）、図示されないメインルーチンに一旦戻ることとなり、第３の制御モードが継続される。

ステップＳ１１４においてＹＥＳと判定された場合、またはステップＳ１１６においてＹＥＳと判定された場合、ステップＳ１１８に進み、燃焼音低減の観点で有利な第１の制御モードへ移行することとなる。

ここで、燃料温度Ｔ１及びレール圧Ｐ１は、上述のＴ２及びＰ２と同様、内燃機関及び蓄圧式燃料噴射制御装置の仕様により、適宜設定することができるものであり、試験やシミュレーションにより決定される。またその値は、Ｔ１＜Ｔ２、Ｐ１＜Ｐ２となるように設定される。これは、第１の制御モードから第３の制御モードへの移行時と、第３の制御モードから第１の制御モードへの移行時における、ヒステリシスを意味する。

図３（ａ）は、本実施形態の、低負荷運転時における、燃料温度とレール圧から見た、第１の圧制御モードと第３の圧制御モードの区分けを示したものである。図３（ａ）において、燃料温度がＴ２を超え、かつレール圧がＰ２を超える領域は、第３の制御モードとなる。また、燃料温度がＴ１未満、あるいはレール圧がＰ１未満の領域は第１の制御モードとなる。また、燃料温度がＴ１以上Ｔ２以下、及びレール圧がＰ１以上Ｐ２以下の領域は、上述のヒステリシスを示し、直近の制御モードが第１の制御モードであった場合には第１の制御モードが継続され、また直近の制御モードが第３の制御モードであった場合には第３の制御モードが継続される。

これに対し、図３（ｂ）は、従来の、低負荷運転時における、燃料温度とレール圧から見た、第１の制御モードと第３の制御モードの区分けを示したものである。従来は、燃料温度条件のみにより、第１の制御モードと第３の制御モードを切換えていた。すなわち、燃料温度がＴ２を超える領域は第３の制御モードとされ、また、燃料温度がＴ１未満の領域は第１の制御モードとされていた。また、燃料温度がＴ１以上Ｔ２以下の領域は、ヒステリシスを示し、直近の制御モードが第１の制御モードであった場合には第１の制御モードが継続され、直近の制御モードが第３の制御モードであった場合には第３の制御モードが継続されていた。

また、図３（ｂ）において、第３の制御モードの低レール圧部分に示される「レール圧異常誤判定領域」とは、レール圧異常の誤判定を起こす恐れのある領域を示す。これは、先に述べた様に、第３の制御モードにおけるレール圧制御の応答性が第１の制御モードよりも劣ることに起因して、レール圧のアンダーシュートが起こり易いことによる。

よって、従来は、第３の制御モードにおいては、「レール圧異常誤判定領域」の上限のレール圧であるＰｂよりも低いレール圧を使用することにより、燃焼音を低減させることができなかった。

本実施形態によれば、燃料温度上昇時であっても低レール圧時であれば、第一の制御モードを使用するため、低負荷運転時に従来よりも低いレール圧を使用することができ、燃焼音を低減させることができる。

レール圧は車両の運転状態に応じて常に変動するものであることから、通常走行時に、レール圧に基づきレール圧制御モードを変更することは、レール圧制御の安定化、あるいはドライバビリティの観点から好ましくない。しかし本実施形態においては、レール圧制御モードの変更に対し、レール圧を条件として使用するのは低負荷運転時、換言すると、比較的レール圧が低い領域のみであるため、上述した様な不都合は生じない。

また、燃料温度上昇時に、燃料温度の観点で不利な第１の制御モードを使用し続けることは好ましくないように思われるが、低負荷運転状態においては、レール圧が低いため、通常の車両走行時と異なり、蓄圧式燃料噴射制御装置の構成部品に悪影響を及ぼす程に燃料温度が上昇し続けることはない。

また、内燃機関のアイドリング時は、車両の走行音がなく、エンジン回転数も低いことから、燃焼音が最もドライバーに聞こえ易い。よって、本発明をアイドリング時のみに使用することとしても好適である。

１：燃料タンク、１０：蓄圧式燃料噴射制御装置、１１：低圧ポンプ、１３：高圧ポンプ、１３ａ：加圧室、１４：カム、１５：コモンレール、１７：インジェクタ、１９：流量制御弁、２３：圧力制御弁、２５：レール圧センサ、２７：燃料吸入弁、２８：燃料吐出弁、２９：プランジャ、３１：低圧燃料通路、３３、３５：高圧燃料通路、３７、３８、３９：リターン通路、５０：制御装置

Claims

内燃機関に燃料を供給するインジェクタと、
前記インジェクタが接続されたコモンレールと、
加圧した高圧燃料を前記コモンレールに圧送する高圧ポンプと、
前記高圧ポンプの上流側で前記高圧ポンプの加圧室への燃料供給量を調節する流量制御弁と、
前記高圧ポンプの下流側で前記高圧燃料の排出量を調節する圧力制御弁と、
前記流量制御弁及び前記圧力制御弁を用いて前記コモンレールのレール圧を制御する制御装置と、
を備えた蓄圧式燃料噴射制御装置において、
前記制御装置は、
少なくとも、前記流量制御弁及び前記圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードと、前記流量制御弁のみを閉ループ制御する制御モードと、が実行可能に構成されてなり、
前記コモンレールのレール圧が所定の閾値未満である場合、前記流量制御弁及び前記圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードで前記コモンレールのレール圧を制御することを特徴とする蓄圧式燃料噴射制御装置。
前記制御装置は、前記内燃機関の回転数及び要求負荷に基づき、前記流量制御弁及び前記圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードと、前記流量制御弁のみを閉ループ制御する制御モードと、を切換え可能に構成されてなり、前記内燃機関が低負荷運転状態であり、かつ前記コモンレールのレール圧が所定の閾値未満である場合、前記流量制御弁及び前記圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードで前記コモンレールのレール圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射制御装置。
内燃機関に燃料を供給するインジェクタと、
前記インジェクタが接続されたコモンレールと、
加圧した高圧燃料を前記コモンレールに圧送する高圧ポンプと、
前記高圧ポンプの上流側で前記高圧ポンプの加圧室への燃料供給量を調節する流量制御弁と、
前記高圧ポンプの下流側で前記高圧燃料の排出量を調節する圧力制御弁と、
前記流量制御弁及び前記圧力制御弁を用いて前記コモンレールのレール圧を制御する制御装置と、を備え、
少なくとも、前記流量制御弁及び前記圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードと、前記流量制御弁のみを閉ループ制御する制御モードと、が実行可能に構成された蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法において、
前記コモンレールのレール圧が所定の閾値未満である場合、前記流量制御弁及び前記圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードで前記コモンレールのレール圧を制御することを特徴とする蓄圧式燃料噴射制御装置の制御方法。
前記内燃機関の回転数及び要求負荷に基づき、前記流量制御弁及び前記圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードと、前記流量制御弁のみを閉ループ制御する制御モードと、を切換え可能であり、前記内燃機関が低負荷運転状態であって、かつ前記コモンレールのレール圧が所定の閾値未満である場合、前記流量制御弁及び前記圧力制御弁を共に閉ループ制御する制御モードで前記コモンレールのレール圧を制御することを特徴とする請求項３に記載の蓄圧式燃料噴射制御装置の制御装置の制御方法。