KR20190070860A - 연료 펌프를 위한 제어 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

연료 펌프를 위한 제어 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

연료 펌프를 위한 제어 장치는, 전자 제어 유닛 (100) 을 포함한다. 상기 연료 펌프 (40) 는 연료 배관 (34) 에 연료를 공급하도록 구성된 전동식의 연료 펌프 (40) 이다. 상기 연료 배관에는, 내연 기관 (10) 의 기통 내에 배치되어 있는 연료 분사 밸브 (15) 가 연결된다. 전자 제어 유닛 (100) 은, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 N 회째의 연료 분사와 N＋1 회째의 연료 분사 사이의 소정의 타이밍에 상기 연료 펌프 (40) 로부터 연료 토출을 실행하는 분사간 토출 제어를 실행하고, 분사간 토출 제어의 실행 중에는, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료의 분사 횟수에 대한 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로의 연료의 토출 횟수의 비율인 토출 비율을, 내연 기관 (10) 의 운전 상태에 따라 변경한다.

Description

연료 펌프를 위한 제어 장치 및 그 제어 방법{CONTROL DEVICE FOR FUEL PUMP AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 연료 펌프를 위한 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일본 공개특허공보 2004-052596 에 기재된 내연 기관은, 내연 기관의 기통 내에 연료를 분사하는 연료 분사 밸브와, 연료 분사 밸브가 연결되어 있는 연료 배관과, 연료 배관에 연료를 공급하는 연료 펌프를 가지고 있다. 연료 펌프는, 실린더 내에 배치된 봉상 (棒狀) 의 플런저를 가지고 있다. 플런저는, 자성체 소재로 구성되어 있다. 플런저는, 연료 펌프에 형성되어 있는 탄성 지지 스프링에 의해 실린더의 제 1 측으로 항상 탄성 지지되어 있다. 연료 펌프는, 플런저를 여자하기 위한 코일을 가지고 있다. 연료 펌프에 있어서 코일이 통전되면, 상기 코일의 주위에 발생하는 자계에 의해 플런저가 여자된다. 플런저가 여자되면, 상기 플런저는 탄성 지지 스프링의 탄성지지력에 저항하여 상기 제 1 측과는 반대의 제 2 측으로 이동한다. 코일에 대한 통전이 정지되면, 플런저의 여자가 해제되고, 플런저가 탄성 지지 스프링의 탄성지지력에 따라 제 1 측으로 이동한다. 상기 서술한 바와 같이, 연료 펌프에서는, 플런저가 실린더 내를 일방측 및 타방측의 사이에서 왕복동 (往復動) 한다. 연료 펌프는, 플런저가 왕복할 때마다, 연료를 흡인하는 흡인 기능과, 흡인한 연료를 가압하여 토출하는 토출 기능을 한다.
일본 공개특허공보 2004-052596 에 기재된 연료 펌프의 제어 장치에서는, 내연 기관의 회전 속도가 소정 범위 내일 때에는, 연료 펌프의 구동 개시 타이밍을, 연료 분사 밸브에 의한 연료 분사의 개시 타이밍보다 조금 빨리 설정하고, 연료 분사 밸브에 의한 연료의 분사 기간과, 연료 펌프로부터의 연료의 토출 기간을 겹치도록 하고 있다. 이에 따라, 연료 분사 밸브로부터 연료가 분사되고 있는 동안에 있어서의 연료 배관 내의 연료 압력의 변동을 억제하도록 하고 있다.
미국 특허출원공개 제2009/0217910 에 기재된 연료 펌프의 제어 장치에서는, 연료 분사 밸브로부터의 연료 분사량이 소정 범위 내일 때에는, 연료 분사 밸브의 구동 주기와 연료 펌프의 구동 주기를 동일하게 하고 있다.
일본 공개특허공보 2004-052596 에 기재된 연료 펌프의 제어 장치에서는, 내연 기관의 회전 속도가 소정 범위 내일 때에, 연료 분사 밸브로부터의 1 회의 연료 분사에 맞추어 연료 펌프로부터 1 회의 연료 토출을 실시함으로써 연료를 연료 배관에 공급한다. 미국 특허출원공개 제2009/0217910 에 기재된 연료 펌프의 제어 장치에서는, 연료 분사 밸브로부터의 연료 분사량이 소정 범위 내일 때에, 연료 분사 밸브로부터의 1 회의 연료 분사에 맞추어 연료 펌프로부터 1 회의 연료 토출을 실시함으로써 연료를 연료 배관에 공급한다. 일본 공개특허공보 2004-052596 과 미국 특허출원공개 제2009/0217910 의 구성에서는, 연료 분사 밸브로부터의 연료 분사량에 대하여 충분한 양의 연료를 연료 배관에 공급할 수 있도록 하기 위해서, 연료 펌프로부터 1 회에 토출 가능한 연료의 최대량을 크게 설계할 필요가 있다. 내연 기관의 소형화의 요망에 수반하여, 연료 펌프에 대해서도 소형화가 요망되고 있다.
소형의 연료 펌프에서는, 연료 펌프로부터 1 회에 토출 가능한 연료의 최대량이 적어진다. 그 때문에, 소형의 연료 펌프에 대해서 일본 공개특허공보 2004-052596 및 미국 특허출원공개 제2009/0217910 에 기재된 연료 펌프의 제어 장치를 적용한 경우, 연료 펌프로부터의 1 회의 연료 토출량이 연료 분사 밸브로부터의 1 회의 연료 분사량에 부족하고, 연료 배관에 충분한 양의 연료를 공급할 수 없을 가능성이 있다.
일본 공개특허공보 2004-052596 에 기재된 연료 펌프의 제어 장치에 있어서 내연 기관의 회전 속도가 상기 소정 범위 외일 때나, 미국 특허출원공개 제2009/0217910 에 기재된 연료 펌프의 제어 장치에 있어서 연료 분사 밸브로부터의 연료 분사량이 상기 소정 범위 외일 때에는, 연료 분사 밸브로부터의 연료 분사의 타이밍을 고려하지 않고, 미리 설정한 소정의 주기로 연료 펌프의 토출을 실시한다. 상기 서술한 경우에는, 연료 분사의 타이밍에 대한 연료 토출의 타이밍이 변동하기 쉬워진다. 연료의 분사 기간과 연료의 토출 기간이 겹친 경우와, 연료의 분사 기간과 연료의 토출 기간이 겹치지 않는 경우에서는, 연료의 분사 기간에 있어서의 연료 배관 내의 연료 압력의 변화 정도가 상이하다. 연료의 분사 제어에서는, 분사 기간에 있어서의 연료 압력의 변화 정도를 고려하여 연료의 분사 시간 등을 설정하는 것이 바람직하다. 그러나, 연료 분사의 타이밍에 대한 연료 토출의 타이밍이 변동함으로써, 분사 기간에 있어서의 연료 압력의 추정이 곤란해지는 경우도 있다. 내연 기관의 기통 내에 배치된 연료 분사 밸브와, 상기 연료 분사 밸브로부터 분사되는 고압의 연료를 축압하는 연료 배관과, 상기 연료 배관에 연료를 토출하는 연료 펌프를 구비하는 직분사 엔진에 있어서는, 고압의 연료를 분사하기 위해서, 분사 기간에 있어서의 연료 압력의 변동에 의해 공연비의 편차가 허용 범위를 초과할 가능성도 있다. 그 때문에, 고압의 연료를 기통 내에 분사하는 직분사 엔진에 있어서는, 공연비의 편차를 허용 범위 내로 억제하는 데 있어서, 분사 기간에 있어서의 연료 압력의 제어성을 보다 향상시키는 것이 바람직하다. 상기 서술한 점에 대해서는, 일본 공개특허공보 2004-52596 및 미국 특허출원공개 제2009/0217910 에는 개시가 없고, 연료 배관에 있어서의 연료 압력의 제어성의 향상을 도모하는 데 있어서는, 개선의 여지가 있다.
본 발명의 제 1 양태에 관련된 연료 펌프를 위한 제어 장치는, 실린더와, 상기 실린더 내를 슬라이딩 가능하게 형성되어 있는 가동자와, 상기 가동자를 이동시키도록 구성된 전동 액추에이터를 구비한 연료 펌프를 위한 제어 장치로서, 상기 연료 펌프는 내연 기관의 기통 내에 연료를 분사하도록 배치되어 있는 연료 분사 밸브가 연결되는 연료 배관에 연료를 공급하도록 구성된 전동식의 연료 펌프이며, 상기 전동 액추에이터에 대한 통전 제어를 통해서 상기 가동자가 왕복동함으로써 상기 연료 펌프는 연료의 흡인 및 연료의 토출을 실시하도록 구성되어 있다. 상기 제어 장치는, 전자 제어 유닛을 포함한다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 연료 분사 밸브로부터의 N 회째의 연료 분사와 N＋1 회째의 연료 분사 사이의 소정의 타이밍에 상기 연료 펌프로부터 연료 토출을 실행하는 분사간 토출 제어를 실행하도록 구성된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 분사간 토출 제어의 실행 중에는, 상기 연료 분사 밸브로부터의 연료의 분사 횟수에 대한 상기 연료 펌프로부터 상기 연료 배관으로의 연료의 토출 횟수의 비율인 토출 비율을, 상기 내연 기관의 운전 상태에 따라 변경하도록 구성된다.
상기 구성에 의하면, 연료 분사 밸브로부터의 N 회째의 연료 분사와 N＋1 회째의 연료 분사 사이의 소정의 타이밍에 연료 펌프로부터 연료 토출을 실행하는 분사간 토출 제어를 실행한다. 이에 따라, 연료 분사 밸브로부터의 연료 분사에 추종시켜 연료 펌프로부터 연료 토출을 실시할 수 있다. 분사간 토출 제어를 실행하고 있을 때에는, 연료 분사 밸브로부터의 연료의 분사 횟수에 대한 연료 펌프로부터 연료 배관으로의 연료의 토출 횟수의 비율을, 내연 기관의 운전 상태에 따라 변경한다. 즉, 상기 토출 비율이 1 보다 작은 경우, 연료 분사 밸브로부터 연료 분사가 실시되고 나서 다음에 연료 분사가 실시될 때까지의 사이에 연료 펌프로부터의 연료 토출이 1 회도 실시되지 않는 경우를 포함한다. 토출 비율이 1 이상인 경우, 연료 분사 밸브로부터 연료 분사가 실시되고 나서 다음에 연료 분사가 실시될 때까지의 사이에 연료 펌프로부터의 연료 토출이 2 회 이상 실시되는 경우를 포함한다. 내연 기관의 운전 상태는, 연료 분사량에 상관있기 때문에, 내연 기관의 운전 상태에 따라, 토출 비율을 변경한다. 이에 따라, 연료 분사량에 맞춘 양의 연료를 연료 배관에 공급하는 것이 가능해진다. 분사간 토출 제어에 의해, 연료 분사 밸브로부터의 N 회째의 연료 분사와 N＋1 회째의 연료 분사 사이의 소정의 타이밍에 있어서 연료 토출이 실행된다. 그 때문에, 연료 분사의 타이밍에 대한 연료 토출의 타이밍의 변동을 억제할 수 있고, 상기 서술한 변동에서 기인한 연료의 분사 기간에 있어서의 연료 압력의 변화 정도의 편차를 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제 1 양태의 제어 장치에 의하면, 연료 배관에 있어서의 연료 압력의 제어성의 향상의 효과가 얻어진다.
상기 제어 장치에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 다음의 제어 i) 및 ii) 중 어느 하나를 실행하도록 구성되어도 된다：i) 상기 내연 기관의 회전 속도가 높을 때에는, 상기 회전 속도가 낮을 때에 비하여, 상기 토출 비율을 작게 하는 제어； 및, ii) 상기 연료 분사 밸브에 있어서의 연료의 분사 간격이 짧을 때에는, 상기 분사 간격이 길 때에 비하여, 상기 토출 비율을 작게 하는 제어.
연료 펌프로부터 연료를 1 회 토출할 때에는 상응하는 시간이 필요해진다. 상기 구성에서는, 내연 기관의 회전 속도가 상대적으로 높을 때에는, 상기 회전 속도가 상대적으로 낮을 때에 비하여, 토출 비율을 작게 한다. 내연 기관의 회전 속도가 상대적으로 낮을 때에는, 연료 분사 밸브로부터의 연료의 분사 간격이 상대적으로 길어지는 경향이 있다. 연료 분사 밸브로부터 연료 분사가 실시되고 나서 다음에 연료 분사가 실시될 때까지의 사이의 연료의 분사 간격이 상대적으로 짧을 때에는, 상기 분사 간격이 상대적으로 길 때에 비하여, 상기 토출 비율을 작게 한다. 토출 비율을 작게 함으로써 연료의 분사 간격 내에 있어서의 연료의 토출 횟수를 줄일 수 있다. 그 때문에, 이러한 구성에 의하면, 한정된 기간인 연료의 분사 간격 내에서 연료의 토출 횟수를 실현 가능한 값으로 설정하면서, 분사 간격이 상대적으로 길 때에는 연료 분사 밸브로부터의 1 회의 연료 분사에 대하여 연료 펌프로부터 복수 회의 연료 토출을 실시하는 것도 가능해진다. 이에 따라, 연료 배관에 있어서의 연료 압력을 제어할 때에 연료 펌프의 구동을 적절히 제어할 수 있다.
상기 제어 장치에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 연료 펌프로부터의 연료 토출량의 목표값인 목표 토출량이 상대적으로 많을 때에는, 상기 목표 토출량이 상대적으로 적을 때에 비하여 상기 토출 비율을 높은 값으로 설정하도록 구성되어도 된다.
상기 구성에서는, 토출 비율을, 연료의 토출량의 목표값인 목표 토출량이 상대적으로 많을 때에는, 상기 목표 토출량이 상대적으로 적을 때에 비하여 높게 한다. 예를 들어, 연료 펌프로부터 1 회에 토출 가능한 연료의 최대량보다 목표 토출량이 많은 경우, 상기 최대량보다 목표 토출량이 적은 경우에 비하여, 토출 비율을 높게 함으로써, 연료 분사 밸브로부터의 1 회의 연료 분사에 대하여, 연료 펌프로부터 복수 회의 연료 토출을 실시할 수 있다. 목표 토출량은 연료 분사량에 상관있기 때문에, 목표 토출량이 상대적으로 많을 때에는, 상기 목표 토출량이 상대적으로 적을 때에 비하여, 토출 비율을 높게 함으로써, 연료 분사량에 맞춘 양의 연료를 연료 배관에 공급하는 것이 가능해진다.
상기 제어 장치에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 분사간 토출 제어의 실행 중에는, 상기 토출 비율을 1 보다 높은 값으로 설정하도록 구성되어도 된다. 상기 구성에 의하면, 연료 분사 밸브로부터 연료 분사가 실시되고 나서 다음에 연료 분사가 실시될 때까지의 사이에 연료 펌프로부터 복수 회의 연료 토출을 실시할 수 있다. 그 때문에, 연료 펌프의 최대 토출량을 보다 적게 설정하는 것이 가능해지고, 연료 펌프의 최대 토출량에 합치하도록, 보다 소형의 연료 펌프를 선택할 수도 있다.
상기 제어 장치에 있어서, 상기 분사간 토출 제어의 실행 중에는, 상기 토출 비율을 1 보다 낮은 값으로 설정하도록 구성되어도 된다. 본 발명의 제 1 양태의 제어 장치에 의하면, 연료 분사 밸브로부터 연료 분사가 실시되고 나서 다음에 연료 분사가 실시될 때까지의 사이의 연료 펌프로부터의 연료 토출의 횟수를 1 회보다 적게 할 수 있다. 즉, 연료 분사 밸브로부터 연료 분사가 실시되고 나서 다음에 연료 분사가 실시될 때까지의 사이에 연료 펌프로부터의 연료 토출이 1 회도 실시되지 않도록 할 수 있다. 그 때문에, 연료 펌프의 구동을 정지시키는 것도 가능해지고, 연료 펌프의 구동을 항상 계속하는 경우에 비하여, 연료 펌프의 구동 빈도를 저하시킬 수 있다. 따라서, 전력 소비를 억제하는 데에도 효과가 얻어진다.
상기 제어 장치에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 연료 분사 밸브에 있어서 연료 분사를 실행하고 나서 다음에 연료 분사를 실행할 때까지의 연료의 분사 간격에 기초하여, 상기 토출 비율의 상한을 제한하도록 구성되어도 된다.
연료 펌프로부터 연료를 토출할 때에 필요해지는 시간이, 연료 분사 밸브로부터의 연료의 분사 간격보다 길어지는 경우가 있다. 상기 구성에서는, 연료 분사 밸브로부터의 연료의 분사 횟수에 대한 연료 펌프로부터 연료 배관으로의 연료의 토출 횟수의 비율인 토출 비율의 상한을, 연료 분사 밸브에 있어서 연료 분사를 실행하고 나서 다음에 연료 분사를 실행할 때까지의 분사 간격에 기초하여 설정하고 있다. 그 때문에, 연료 펌프로부터 연료를 토출할 때에 필요해지는 시간이, 연료 분사 밸브로부터의 연료의 분사 간격보다 길어지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 한정된 기간인 연료의 분사 간격 내에서 연료의 토출 횟수가 실현 불가능한 값으로 설정되는 것을 억제할 수 있고, 연료 펌프의 구동을 적절히 제어할 수 있다.
상기 제어 장치에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 연료 펌프로부터 상기 연료 배관으로의 연료 토출량의 목표값인 목표 토출량에 기초하여 상기 토출 비율을 변경하도록 구성되어도 된다. 상기 구성에서는, 목표 토출량에 기초하여 토출 비율을 변경한다. 그 때문에, 연료 펌프로부터 1 회에 토출 가능한 연료의 최대량보다 목표 토출량이 많은 경우, 토출 비율을 높은 값으로 설정하고, 연료 분사 밸브로부터의 1 회의 연료 분사에 대하여 연료 펌프로부터 복수 회의 연료 토출을 실시함으로써 목표 토출량분의 연료를 연료 배관에 공급하는 것이 가능해진다. 따라서, 상기 구성에 의하면, 목표 토출량에 알맞은 토출 비율의 설정 제어를 실현할 수 있다.
상기 제어 장치에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 부하가 높은 경우에는 상기 부하가 낮은 경우에 비하여 상기 목표 토출량이 많아지도록 산출하도록 구성되어도 된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 회전 속도가 높을 때에는 상기 회전 속도가 낮을 때에 비하여 상기 목표 토출량이 많아지도록 산출하도록 구성되어도 된다.
내연 기관의 부하가 높은 경우에는, 상기 부하가 낮은 경우에 비하여, 연료 분사 밸브로부터의 1 회의 연료 분사량이 많아진다. 내연 기관의 회전 속도가 상대적으로 높을 때에는, 연료의 분사 간격이 짧아지기 때문에, 상기 회전 속도가 상대적으로 낮을 때에 비하여, 연료 배관에 있어서의 연료 압력을 높게 설정할 필요가 있다. 따라서, 상기 구성과 같이, 연료 펌프의 목표 토출량을, 내연 기관의 부하가 높은 경우에는, 상기 부하가 낮은 경우에 비하여 많아지도록 산출하고, 또한, 내연 기관의 회전 속도가 상대적으로 높을 때에는, 상기 회전 속도가 상대적으로 낮을 때에 비하여 많아지도록 산출함으로써, 연료 배관에 있어서의 연료의 압력을 적절히 제어할 수 있다.
상기 제어 장치에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 내연 기관의 부하가 높은 경우에는 상기 부하가 낮은 경우에 비하여 상기 토출 비율을 높은 값으로 설정하도록 구성되어도 된다. 내연 기관의 부하가 높은 경우에는, 상기 부하가 낮은 경우에 비하여 연료 분사 밸브로부터의 1 회의 연료 분사량이 많아진다. 연료 펌프로부터 1 회에 토출되는 연료의 최대량은 미리 구할 수 있기 때문에, 토출 비율을, 내연 기관의 부하가 높은 경우에는, 상기 부하가 낮은 경우에 비하여 높은 값으로 설정한다, 즉 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료의 양이 상대적으로 많을 때에는, 상기 연료의 양이 상대적으로 적을 때에 비하여 높은 값으로 설정함으로써, 연료 배관에 있어서의 연료의 압력을 적절히 제어할 수 있다.
상기 제어 장치에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 연료 분사 밸브에 있어서 연료 분사를 실행하고 나서 다음에 연료 분사를 실행할 때까지의 연료의 분사 간격이 필요 시간 이상인 경우에는 상기 분사간 토출 제어를 실행하도록 구성되어도 된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 분사 간격이 상기 필요 시간보다 짧은 경우에는 연료의 토출을 고정 주기로 반복 실시하는 개별 제어를 실행하도록 구성되어도 된다. 상기 필요 시간은, 상기 연료 펌프로부터 연료를 1 회 토출하는 데에 필요한 시간이어도 된다.
상기 구성에서는, 연료 분사 밸브에 있어서의 연료의 분사 간격이 연료 펌프로부터 연료를 1 회 토출할 때에 필요해지는 시간인 필요 시간 이상인 경우에는 분사간 토출 제어를 실행한다. 이에 따라, 연료의 분사 간격 내에 있어서, 연료 펌프로부터의 연료 토출을 완료할 수 있을 때에는, N 회째의 연료 분사와 N＋1 회째의 연료 분사 사이의 소정의 타이밍에 연료 토출이 실행된다. 그 때문에, 연료 배관에 있어서의 연료 압력의 제어성을 유지할 수 있다.
상기 분사 간격이 상기 필요 시간보다 짧은 경우에는, 연료 분사 밸브에 있어서의 연료의 분사 간격 내에 있어서 연료 펌프로부터의 연료 토출을 완료할 수 없다. 이 경우에는, 연료 분사의 타이밍에 관계없이 연료의 토출을 고정 주기로 반복 실행하는 개별 제어를 실행한다. 개별 제어에서는, 연료 분사 밸브로부터의 연료 분사의 타이밍을 고려하는 일 없이, 연료 펌프로부터 반복해서 연료를 토출한다.
상기 구성에 의하면, 연료의 분사 간격이 필요 시간보다 짧은 경우, 분사간 토출 제어로부터 개별 제어로 전환함으로써, 연료 분사량에 대한 연료 토출량의 확보를 우선하는 것도 가능해진다.
상기 제어 장치에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 분사간 토출 제어에 있어서, 상기 연료 분사 밸브에 있어서의 연료 분사 기간에 겹치지 않도록 연료 토출을 실행하는 타이밍을 설정하도록 구성되어도 된다.
상기 구성에서는, 연료 분사 밸브에 의한 연료 분사가 실시되고 있을 때에는, 연료 펌프로부터 연료의 토출이 실시되지 않는다. 그 때문에, 연료 펌프로부터 연료 토출이 실시되는 것에 의한 연료 배관 내의 연료 압력의 변동의 영향이 연료 분사에 잘 발생하지 않는다. 따라서, 연료 배관에 대한 연료 공급의 타이밍을 적절히 제어할 수 있다.
상기 제어 장치에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 분사간 토출 제어에 있어서, N 회째의 연료 분사의 종료 후부터 N＋1 회째의 연료 분사가 개시될 때까지의 사이에 상기 연료 펌프로부터의 연료 토출을 실행하도록 구성되어도 된다.
상기 구성에서는, 연료 분사 기간에 겹치지 않도록 연료 토출을 실행한다. 그 때문에, 연료 분사 밸브에 의한 연료 분사가 실시되고 있을 때에는, 연료 펌프로부터 연료의 토출이 실시되지 않도록 할 수 있다. 따라서, 상기 구성에 의하면, N 회째의 연료 분사 기간 및 N＋1 회째의 연료 분사 기간의 적어도 일방에 겹치도록 연료 토출을 실행하는 경우에 비하여, 연료 펌프로부터 연료 토출이 실시되는 것에 의한 연료 배관 내의 연료 압력의 변동의 영향을 연료 분사에 잘 발생하지 않게 할 수 있다.
상기 제어 장치에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 분사간 토출 제어에 있어서, 상기 N 회째의 연료 분사의 개시 후부터 상기 N＋1 회째의 연료 분사가 종료할 때까지의 사이로서, 상기 N 회째의 연료 분사 및 상기 N＋1 회째의 연료 분사 중 어느 일방의 분사 기간과 겹치도록 상기 연료 펌프로부터의 연료 토출을 실행하도록 구성되어도 된다.
상기 구성에서는, 연료 분사 밸브에 있어서의 N 회째의 연료 분사 기간 또는 N＋1 회째의 연료 분사 기간에 겹치지 않도록 연료 토출을 실행한다. 그 때문에, 연료 분사 밸브에 있어서의 N 회째의 연료 분사 기간 및 N＋1 회째의 연료 분사 기간의 쌍방에 겹치도록 연료 토출을 실행하는 경우에 비하여, 연료 펌프로부터 연료 토출이 실시되는 것에 의한 연료 배관 내의 연료 압력의 변동의 영향을 연료 분사에 잘 발생하지 않게 할 수 있다.
상기 제어 장치에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 분사간 토출 제어의 실행 중에는, 상기 연료 배관의 목표 연료 압력과 실제의 연료 압력의 차가 소정값 미만일 때에는, 상기 연료 펌프로부터의 상기 연료 배관으로의 연료의 토출을 실시하지 않도록 구성되어도 된다. 상기 전자 제어 유닛은, 상기 목표 연료 압력과 상기 실제의 연료 압력의 상기 차가 소정값 이상이 되었을 때에는, 다음에 연료 분사가 개시될 때까지의 사이에 상기 연료 펌프로부터의 상기 연료 배관으로의 연료의 토출을 실시하도록 구성되어도 된다.
상기 구성에서는, 분사간 토출 제어를 실행하고 있을 때에는, 연료 배관의 목표 연료 압력과 실제의 연료 압력의 차가 소정값 미만일 때에는, 연료 펌프로부터의 연료 배관으로의 연료의 토출을 실시하지 않는다. 그 때문에, 연료 분사 밸브로부터 연료 분사가 실시되고 나서 다음에 연료 분사가 실시될 때까지의 사이에 연료 펌프로부터의 연료 토출이 1 회도 실시되지 않는 경우를 포함하는 토출 양태를 실현할 수 있고, 연료 분사 밸브로부터의 연료의 분사 횟수에 대한 연료 펌프로부터 연료 배관으로의 연료의 토출 횟수의 비율을 1 보다 작게 할 수 있다. 연료 배관의 목표 연료 압력과 실제의 연료 압력의 차가 소정값 이상이 되었을 때에는, 다음에 연료 분사가 개시될 때까지의 사이에 연료 펌프로부터의 연료 배관으로의 연료의 토출을 실시한다. 상기 서술한 바와 같이, 연료 분사량에 따라, 연료의 토출의 실행 필요 여부를 판단함으로써, 연료 분사량에 맞춘 연료 토출의 실행을 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 제 2 의 양태는 연료 펌프의 제어 방법이다. 상기 연료 펌프는, 실린더와, 상기 실린더 내를 슬라이딩 가능하게 형성되어 있는 가동자와, 상기 가동자를 이동시키도록 구성된 전동 액추에이터를 구비한 연료 펌프를 위한 제어 방법으로서, 상기 연료 펌프는 내연 기관의 기통 내에 연료를 분사하도록 배치되어 있는 연료 분사 밸브가 연결되는 연료 배관에 연료를 공급하도록 구성된 전동식의 연료 펌프이며, 상기 전동 액추에이터에 대한 통전 제어를 통해서 상기 가동자가 왕복동함으로써 상기 연료 펌프는 연료의 흡인 및 연료의 토출을 실시하도록 구성되어 있다. 상기 제어 방법은, 상기 연료 분사 밸브로부터의 N 회째의 연료 분사와 N＋1 회째의 연료 분사 사이의 소정의 타이밍에 상기 연료 펌프로부터 연료 토출을 실행하는 분사간 토출 제어를, 전자 제어 유닛에 의해, 실행하는 것, 상기 분사간 토출 제어의 실행 중에는, 상기 연료 분사 밸브로부터의 연료의 분사 횟수에 대한 상기 연료 펌프로부터 상기 연료 배관으로의 연료의 토출 횟수의 비율인 토출 비율을, 상기 내연 기관의 운전 상태에 따라, 상기 전자 제어 유닛에 의해, 변경하는 것을 구비한다.
본 발명의 예시적인 실시형태들의 특징들, 장점들, 그리고 기술적 및 산업적 중요성은 첨부되는 도면들을 참조하여 이하에서 설명될 것이고, 동일한 도면 부호들은 동일한 엘리먼트들을 나타낸다.
도 1 은, 제 1 실시형태의 연료 펌프를 위한 제어 장치를 구비하는 내연 기관의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2 는, 고압 연료 펌프의 단면도이다.
도 3 은, 고압 연료 펌프에 있어서의 연료 토출시의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4 는, 고압 연료 펌프에 있어서의 연료 흡인시의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5 는, 제어 장치의 기능 블록도이다.
도 6 은, 분사간 토출 제어에 있어서의 각 파라미터의 추이를 모식적으로 나타내는 타이밍 차트이다.
도 7 은, 제 2 실시형태의 연료 펌프를 위한 제어 장치에 있어서의 일부의 기능 블록도이다.
도 8 은, 분사간 토출 제어에 있어서의 각 파라미터의 추이를 모식적으로 나타내는 타이밍 차트이다.
도 9 는, 제 3 실시형태의 연료 펌프를 위한 제어 장치에 있어서의 일부의 기능 블록도이다.
도 10 은, 부하와 토출 비율의 관계의 일례를 나타내는 맵이다.
도 11 은, 분사간 토출 제어에 있어서의 각 파라미터의 추이를 모식적으로 나타내는 타이밍 차트이다.
도 12 는, 제 4 실시형태의 연료 펌프를 위한 제어 장치에 있어서의 기능 블록도이다.
도 13 은, 분사간 토출 제어에 있어서의 각 파라미터의 추이를 모식적으로 나타내는 타이밍 차트이다.
도 14 는, 개별 제어에 있어서의 각 파라미터의 추이를 모식적으로 나타내는 타이밍 차트이다.
도 15 는, 부하 및 기관 회전 속도와, 목표 토출량의 관계의 일례를 나타내는 맵이다.
도 16 은, 기관 회전 속도와 토출 비율의 관계의 일례를 나타내는 맵이다.
도 17 은, 분사 간격과 토출 비율의 관계의 일례를 나타내는 맵이다.
도 18 은, 목표 토출량과 토출 비율의 관계의 일례를 나타내는 맵이다.
제 1 실시형태
연료 펌프를 위한 제어 장치의 제 1 실시형태에 대해서, 도 1 ∼ 도 6 을 참조하여 설명한다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 차량에 탑재되어 있는 내연 기관 (10) 의 기관 본체 (11) 에는, 4 개의 기통 (제 1 기통 (＃1) ∼ 제 4 기통 (＃4)) 이 형성되어 있다. 기관 본체 (11) 에는 흡기 통로 (12) 가 연결되어 있다. 흡기 통로 (12) 는, 흡기 매니폴드 (13) 와, 흡기 매니폴드 (13) 의 흡기 상류측의 단부 (端部) 에 접속되어 있는 흡기관 (14) 을 포함한다. 흡기 매니폴드 (13) 는, 흡기관 (14) 이 연결되어 있는 서지 탱크 (13A) 와, 서지 탱크 (13A) 의 흡기 하류측에 형성되어 있는 흡기 도입부 (13B) 와, 흡기 도입부 (13B) 의 흡기 하류측에 형성되어 있는 흡기 분기부 (13C) 로 이루어진다. 서지 탱크 (13A) 는, 흡기관 (14) 이나 흡기 도입부 (13B) 보다 통로 단면적이 크다. 흡기 분기부 (13C) 는, 흡기 하류측의 단부가 4 개로 분기되어 있고, 분기한 단부의 각각이 다른 기통에 접속되어 있다. 흡기관 (14) 에는, 스로틀 밸브 (21) 가 형성되어 있다. 스로틀 밸브 (21) 의 개도가 제어됨으로써, 흡기 통로 (12) 를 흐르는 흡기의 유량이 제어된다. 흡기관 (14) 으로부터 흡기 매니폴드 (13) 로 흐른 공기는, 각 기통 (＃1 ∼ ＃4) 에 공급된다. 흡기관 (14) 에는, 스로틀 밸브 (21) 보다 흡기 상류측에 흡기 통로 (12) 를 흐르는 흡기의 유량을 검출하는 에어 플로우 미터 (90) 가 형성되어 있다.
기관 본체 (11) 에는, 복수의 연료 분사 밸브 (15) 가 형성되어 있다. 연료 분사 밸브 (15) 는, 복수의 기통마다 1 개씩 형성되어 있다. 연료 분사 밸브 (15) 는, 기통 내에 배치되고, 상기 기통에 연료를 분사한다. 각 기통 (＃1 ∼ ＃4) 에는 점화 플러그 (16) 가 각각 형성되어 있다. 각 기통 (＃1 ∼ ＃4) 에서는, 흡기 통로 (12) 로부터 도입된 흡기와, 연료 분사 밸브 (15) 로부터 분사된 연료가 혼합하여 혼합기가 생성된다. 혼합기에 있어서의 흡기와 연료의 질량비를 공연비라고 한다. 혼합기는, 점화 플러그 (16) 에 의해 착화되어 연소한다.
기관 본체 (11) 에는 배기 통로 (17) 가 연결되어 있다. 배기 통로 (17) 는, 배기 매니폴드 (18) 와, 배기 매니폴드 (18) 의 배기 하류측의 단부에 접속되어 있는 배기관 (19) 을 포함한다. 배기 매니폴드 (18) 는, 기관 본체 (11) 에 연결되어 있는 배기 분기부 (18A) 와, 배기 분기부 (18A) 의 배기 하류측에 형성되어 있는 배기 합류부 (18B) 로 이루어진다. 배기 분기부 (18A) 는, 배기 상류측의 단부가 4 개로 분기되어 있고, 분기한 단부의 각각이 다른 기통에 접속되어 있다. 각 기통 (＃1 ∼ ＃4) 에 있어서, 혼합기의 연소에 의해 발생한 배기는, 배기 매니폴드 (18) 에 배출된다. 배기 통로 (17) 에는, 배기관 (19) 에 배치되어 배기를 정화하는 촉매 (20) 가 형성되어 있다. 배기관 (19) 에는, 촉매 (20) 보다 배기 상류측에 공연비 센서 (91) 가 배치되어 있다. 공연비 센서 (91) 는, 배기 통로 (17) 를 흐르는 배기의 산소 농도, 즉, 연소한 혼합기의 공연비에 따른 전기 신호를 출력한다.
내연 기관 (10) 에는, 상기 연료 분사 밸브 (15) 에 연료를 공급하기 위한 연료 공급 장치 (30) 가 형성되어 있다. 연료 공급 장치 (30) 는, 연료가 저류되어 있는 연료 탱크 (31) 를 가지고 있다. 연료 탱크 (31) 의 내부에는, 저압 연료 펌프 (32) 가 배치되어 있다. 저압 연료 펌프 (32) 에는, 저압 연료 배관 (33) 의 일단이 연결되어 있다. 저압 연료 펌프 (32) 는, 전동식의 연료 펌프로서, 연료 탱크 (31) 내의 연료를 퍼올려 저압 연료 배관 (33) 에 토출한다. 저압 연료 배관 (33) 의 타단에는, 고압 연료 펌프 (40) 가 연결되어 있다. 고압 연료 펌프 (40) 에는, 고압 연료 배관 (34) 이 연결되어 있다. 고압 연료 배관 (34) 은, 고압 연료 펌프 (40) 에 연결되어 있는 토출 배관 (34A) 과, 상기 토출 배관 (34A) 에 접속되어 있는 도출 배관 (34B) 으로 이루어진다. 도출 배관 (34B) 에는, 각 연료 분사 밸브 (15) 가 연결되어 있다. 저압 연료 펌프 (32) 로부터 저압 연료 배관 (33) 에 토출된 연료는, 고압 연료 펌프 (40) 에 흡인된다. 고압 연료 펌프 (40) 에서는, 흡인한 연료를 가압하여 토출 배관 (34A) 에 토출한다. 토출 배관 (34A) 에 토출된 연료는 도출 배관 (34B) 에 공급되고, 연료 분사 밸브 (15) 로부터 기통 내에 분사된다. 고압 연료 배관 (34) 에 있어서, 도출 배관 (34B) 에 있어서의 토출 배관 (34A) 측의 단부에는, 압력 센서 (92) 가 형성되어 있다. 압력 센서 (92) 는, 고압 연료 배관 (34) 내의 연료 압력 (Pr) 을 검출한다. 고압 연료 배관 (34) 에 있어서, 도출 배관 (34B) 에 있어서의 토출 배관 (34A) 과는 반대측의 단부에는, 연료 온도 센서 (93) 가 형성되어 있다. 연료 온도 센서 (93) 는, 고압 연료 배관 (34) 내의 연료의 온도를 측정한다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 고압 연료 펌프 (40) 는, 연료를 흡인하여 가압하는 펌프부 (50) 와, 펌프부 (50) 가 연결되어 있는 케이스부 (80) 를 가지고 있다. 케이스부 (80) 는, 박스 형상으로 형성되어 있다. 케이스부 (80) 는, 원판 형상으로 형성되어 있는 하벽 (81) 과, 상기 하벽 (81) 의 둘레 가장자리로부터 입설 (立設) 되어 있는 둘레측벽 (82) 을 가지고 있다. 하벽 (81) 의 중앙 부분에는, 케이스부 (80) 내역측에 돌출한 원주상 (圓柱狀) 의 돌출부 (83) 가 형성되어 있다. 둘레측벽 (82) 은, 하벽 (81) 의 둘레 가장자리의 전체 둘레에 걸쳐 연속해서 형성되어 있고, 원통 형상으로 형성되어 있다. 둘레측벽 (82) 의 상단은 상벽 (84) 에 의해 연결되어 있다. 상벽 (84) 은, 원판 형상으로 형성되어 있고, 상벽 (84) 의 중앙 부분에 관통공 (84A) 이 형성되어 있다.
펌프부 (50) 는, 상벽 (84) 의 상단면에 고정되어 있는 하우징 (51) 을 가지고 있다. 하우징 (51) 은, 원주상으로 형성되어 있는 본체부 (52) 와, 본체부 (52) 와 상벽 (84) 사이에 배치되어 있는 플랜지부 (55) 와, 플랜지부 (55) 로부터 입설되어 있는 삽입통과부 (56) 로 이루어진다. 플랜지부 (55) 는, 본체부 (52) 보다 확경 (擴徑) 되어 있고, 상벽 (84) 과 맞닿아 있다. 삽입통과부 (56) 는, 플랜지부 (55) 로부터 관통공 (84A) 을 관통하여, 케이스부 (80) 내역까지 연장되어 있다. 삽입통과부 (56) 의 외경은 관통공 (84A) 의 내경과 동일하다. 그 때문에, 삽입통과부 (56) 의 외주면은, 상벽 (84) 의 관통공 (84A) 의 내주면과 맞닿아 있다. 하우징 (51) 에는, 실린더 (57) 가 형성되어 있다. 실린더 (57) 는, 삽입통과부 (56) 의 일단면 (도 2 의 하단면) 으로부터 본체부 (52) 의 내부까지 연장되어 있다. 이하에서는, 실린더 (57) 의 중심축 (L) 의 연신 방향 (도 2 의 상하 방향) 을 간단히 축방향이라고 한다.
본체부 (52) 에는, 상기 축방향과 직교하는 직교 방향 (도 2 의 좌우 방향) 으로 연장되어 있어, 실린더 (57) 와 연통되어 있는 제 1 직교공 (53) 및 제 2 직교공 (54) 이 형성되어 있다. 제 1 직교공 (53) 과 제 2 직교공 (54) 은, 실린더 (57) 로부터 서로 반대 방향으로 연장되어 있다. 제 1 직교공 (53) 은, 실린더 (57) 와 연통하고 있는 제 1 소경부 (小徑部) (53A) 와, 제 1 소경부 (53A) 로부터 본체부 (52) 의 측둘레면까지 연장되어 개구하고 있는 제 1 대경부 (大徑部) (53B) 를 가지고 있다. 제 1 대경부 (53B) 에는, 흡입 밸브 (60) 가 삽입되어 끼워 맞춰져 있다.
흡입 밸브 (60) 는, 원주 형상으로 형성되어 있고, 본체부 (52) 로부터 돌출 한 상태로 붙어 있다. 흡입 밸브 (60) 에는, 상기 직교 방향으로 관통하여 연장되어 있는 흡입 통로 (61) 가 형성되어 있다. 흡입 통로 (61) 는, 제 1 소경부 (53A) 에 접속되어 있는 제 1 흡입로 (61A) 와, 제 1 흡입로 (61A) 에 접속되어 있고, 제 1 흡입로 (61A) 보다 확경되어 있는 제 2 흡입로 (61B) 와, 제 2 흡입로 (61B) 에 접속되어 있고, 제 1 흡입로 (61A) 와 직경이 동일한 제 3 흡입로 (61C) 로 이루어진다. 제 2 흡입로 (61B) 에는, 제 1 역지 밸브 (62) 가 배치되어 있다. 제 1 역지 밸브 (62) 는, 제 1 밸브체 (63) 와, 상기 제 1 밸브체 (63) 를 제 3 흡입로 (61C) 측에 탄성 지지하는 제 1 스프링 (64) 으로 이루어진다. 제 1 밸브체 (63) 는, 제 3 흡입로 (61C) 측 (도 2 의 좌측) 의 단면 (端面) 에 맞닿아 있는 제 1 탄성지지부 (63A) 와, 제 1 탄성지지부 (63A) 의 중앙부로부터 제 1 흡입로 (61A) 측 (도 2 의 우측) 에 팽출되어 있는 제 1 팽출부 (63B) 로 이루어진다. 제 1 팽출부 (63B) 는, 반구상 (半球狀) 으로 형성되어 있다. 제 1 스프링 (64) 은, 일단이 제 2 흡입로 (61B) 에 있어서의 제 1 흡입로 (61A) 측의 단면에 맞닿고, 타단이 제 1 밸브체 (63) 의 제 1 탄성지지부 (63A) 에 맞닿아 있다. 흡입 밸브 (60) 에는 저압 연료 배관 (33) 이 연결되어 있고, 제 3 흡입로 (61C) 에는 저압 연료 배관 (33) 으로부터 연료가 공급된다.
제 2 직교공 (54) 은, 실린더 (57) 와 연통되어 있는 제 2 소경부 (54A) 와, 제 2 소경부 (54A) 로부터 본체부 (52) 의 측둘레면까지 연장되어 개구하고 있는 제 2 대경부 (54B) 를 가지고 있다. 제 2 대경부 (54B) 에는, 토출 밸브 (70) 가 삽입되어 끼워 맞춰져 있다. 토출 밸브 (70) 는, 원주 형상으로 형성되어 있고, 본체부 (52) 로부터 돌출한 상태로 붙어 있다. 토출 밸브 (70) 와 흡입 밸브 (60) 는, 상기 직교 방향으로 연장되는 동일축 상에 늘어서 배치되어 있다. 토출 밸브 (70) 에는, 상기 직교 방향으로 관통하여 연장되어 있는 토출 통로 (71) 가 형성되어 있다. 토출 통로 (71) 는, 제 2 소경부 (54A) 에 접속되어 있는 제 1 토출로 (71A) 와, 제 1 토출로 (71A) 에 접속되어 있고, 제 1 토출로 (71A) 보다 확경되어 있는 제 2 토출로 (71B) 와, 제 2 토출로 (71B) 에 접속되어 있고, 제 1 토출로 (71A) 와 직경이 동일한 제 3 토출로 (71C) 로 이루어진다. 제 2 토출로 (71B) 에는, 제 2 역지 밸브 (72) 가 배치되어 있다.
제 2 역지 밸브 (72) 는, 제 2 밸브체 (73) 와, 상기 제 2 밸브체 (73) 를 제 1 토출로 (71A) 측에 탄성 지지하는 제 2 스프링 (74) 으로 이루어진다. 제 2 밸브체 (73) 는, 제 1 토출로 (71A) 측 (도 2 의 좌측) 의 단면에 맞닿아 있는 제 2 탄성지지부 (73A) 와, 제 2 탄성지지부 (73A) 의 중앙부로부터 제 3 토출로 (71C) 측 (도 2 의 우측) 에 팽출하고 있는 제 2 팽출부 (73B) 로 이루어진다. 제 2 팽출부 (73B) 는, 반구상으로 형성되어 있다. 제 2 스프링 (74) 은, 일단이 제 2 토출로 (71B) 에 있어서의 제 3 토출로 (71C) 측의 단면에 맞닿고, 타단이 제 2 밸브체 (73) 의 제 2 탄성지지부 (73A) 에 맞닿아 있다. 토출 밸브 (70) 에는 고압 연료 배관 (34) 이 연결되어 있다.
펌프부 (50) 는, 실린더 (57) 에 삽입 통과되고, 상기 실린더 (57) 내를 슬라이딩 가능한 플런저 (75) 를 가지고 있다. 플런저 (75) 는, 자성 소재로 구성되어 있다. 플런저 (75) 는, 원주 봉상으로 형성되어 있고, 플런저 (75) 의 일단부 (도 2 의 상단부) 가 삽입통과부 (56) 측으로부터 실린더 (57) 에 삽입 통과되어 있다. 플런저 (75) 의 타단부는, 케이스부 (80) 내역에 배치되어 있다. 플런저 (75) 의 타단부에는, 오목조 (75A) 가 형성되어 있다. 오목조 (75A) 는, 둘레 방향 전체 둘레에 걸쳐 연장되어 있다. 그 때문에, 플런저 (75) 는, 오목조 (75A) 가 형성되어 있는 부분이 부분적으로 축경 (縮徑) 된 것처럼 되어 있다. 오목조 (75A) 에는, 원환판 형상의 대좌 (76) 가 연결되어 있다. 대좌 (76) 는, 오목조 (75A) 에 삽입 통과되어 있는 중앙부 (76A) 와, 상기 중앙부 (76A) 로부터 직경 방향 외측으로 만곡하여 연장되어 있는 만곡부 (76B) 와, 만곡부 (76B) 로부터 직경 방향 외측에 평판 형상으로 연장되어 있는 평판부 (76C) 로 이루어진다. 평판부 (76C) 와 하우징 (51) 의 삽입통과부 (56) 의 사이에는, 압축 스프링 (77) 이 배치되어 있다. 압축 스프링 (77) 은, 대좌 (76) 를 하우징 (51) 으로부터 이간하는 방향, 즉, 플런저 (75) 를 실린더 (57) 로부터 인발하는 방향 (도 2 의 하방) 으로 탄성 지지하고 있다. 플런저 (75) 의 타단면은, 압축 스프링 (77) 의 탄성지지력에 의해, 케이스부 (80) 의 돌출부 (83) 의 상단면에 가압되고 있다. 플런저 (75) 의 타단부에는, 오목조 (75A) 보다 일단측에 볼록조 (75B) 가 형성되어 있다. 볼록조 (75B) 는, 둘레 방향 전체 둘레에 걸쳐 연장되어 있다. 그 때문에, 플런저 (75) 는, 볼록조 (75B) 가 형성되어 있는 부분이 부분적으로 확경된 것처럼 되어 있다. 볼록조 (75B) 의 직경은, 실린더 (57) 의 직경보다 크다. 실린더 (57), 플런저 (75), 제 1 소경부 (53A), 제 1 흡입로 (61A), 제 2 흡입로 (61B), 제 2 소경부 (54A), 및 제 1 토출로 (71A) 에 의해, 펌프부 (50) 의 가압실 (78) 이 구성되어 있다.
고압 연료 펌프 (40) 에는, 하우징 (51) 의 본체부 (52) 에, 실린더 (57) 의 주위를 둘러싸도록 코일 (85) 이 배치되어 있다. 코일 (85) 은, 통전됨으로써, 자계를 발생한다. 고압 연료 펌프 (40) 에 있어서 코일 (85) 이 통전되면, 상기 코일 (85) 의 주위에 발생하는 자계에 의해 플런저 (75) 가 여자된다.
도 3 에 속이 빈 화살표로 나타내는 바와 같이, 플런저 (75) 가 여자되면, 상기 플런저 (75) 는 압축 스프링 (77) 의 탄성지지력에 저항하여 상기 축방향에 있어서 일방측 (도 3 의 상측) 으로 이동한다. 플런저 (75) 는, 볼록조 (75B) 가 삽입통과부 (56) 에 맞닿을 때까지 일방측으로 이동한다. 상기 서술한 바와 같이, 플런저 (75) 가 이동했을 때에는, 펌프부 (50) 의 가압실 (78) 의 용적이 감소하여 상기 가압실 (78) 내의 압력이 증대한다. 펌프부 (50) 의 가압실 (78) 에는, 후술하는 바와 같이 연료가 공급되고 있기 때문에, 가압실 (78) 의 압력이 증대함으로써, 펌프부 (50) 의 토출 밸브 (70) 가 개변 (開弁) 한다. 즉, 토출 밸브 (70) 의 제 2 밸브체 (73) 에는, 개변 방향으로 가압실 (78) 내의 압력이 작용하고 있고, 폐변 (閉弁) 방향으로 고압 연료 배관 (34) 내의 압력 및 제 2 스프링 (74) 의 탄성지지력이 작용하고 있다. 가압실 (78) 내의 압력이 증대하여, 제 2 밸브체 (73) 를 개변 방향으로 탄성 지지하는 힘이 제 2 밸브체 (73) 를 폐변 방향으로 탄성 지지하는 힘보다 강해지면, 제 2 밸브체 (73) 가 개변한다. 제 2 밸브체 (73) 가 개변하면, 도 3 에 실선 화살표로 나타내는 바와 같이, 가압실 (78) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료가 토출된다. 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로 연료가 토출될 때에는, 흡입 밸브 (60) 는 가압실 (78) 내의 압력에 의해 폐변 상태로 유지된다. 코일 (85) 에 대한 통전이 정지되면, 플런저 (75) 의 여자가 해제된다.
도 4 에 속이 빈 화살표로 나타내는 바와 같이, 플런저 (75) 의 여자가 해제되면, 상기 플런저 (75) 는 압축 스프링 (77) 의 탄성지지력에 의해, 실린더 (57) 로부터 인발되도록, 상기 축방향에 있어서 타방측 (도 4 의 하측) 으로 이동한다. 플런저 (75) 는, 플런저 (75) 의 타단부가 돌출부 (83) 에 맞닿을 때까지 타방측으로 이동한다. 상기 서술한 바와 같이, 플런저 (75) 가 이동했을 때에는, 펌프부 (50) 의 가압실 (78) 의 용적이 증대하여 상기 가압실 (78) 내의 압력이 저하된다. 펌프부 (50) 의 흡입 밸브 (60) 의 제 1 밸브체 (63) 에는, 개변 방향으로 저압 연료 배관 (33) 내의 압력이 작용하고 있고, 폐변 방향으로 가압실 (78) 내의 압력 및 제 1 스프링 (64) 의 탄성지지력이 작용하고 있다. 가압실 (78) 내의 압력이 저하되어, 제 1 밸브체 (63) 를 폐변 방향으로 탄성 지지하는 힘이 제 1 밸브체 (63) 를 개변 방향으로 탄성 지지하는 힘보다 약해지면 제 1 밸브체 (63) 가 개변한다. 제 1 밸브체 (63) 가 개변하면, 도 4 에 실선 화살표로 나타내는 바와 같이, 저압 연료 배관 (33) 으로부터 가압실 (78) 에 연료가 공급된다. 상기 서술한 바와 같이, 고압 연료 펌프 (40) 가 저압 연료 배관 (33) 으로부터 연료를 흡인하고 있을 때에는, 토출 밸브 (70) 는 고압 연료 배관 (34) 내의 압력에 의해 폐변 상태로 유지된다.
상기 서술한 바와 같이, 플런저 (75) 는, 코일 (85) 에 대한 통전 상태에 따라, 실린더 (57) 내를 상기 축방향에 있어서의 일방측 및 타방측의 사이에서 왕복동한다. 그 때문에, 코일 (85) 은, 플런저 (75) 를 이동시키기 위한 전동 액추에이터에 상당한다. 고압 연료 펌프 (40) 는, 플런저 (75) 가 1 왕복할 때마다, 연료를 흡인하는 흡인 기능과, 흡인한 연료를 가압하여 토출하는 토출 기능을 한다. 연료 펌프의 본체부 (52) 에는, 코일 온도 센서 (94) 가 형성되어 있다. 코일 온도 센서 (94) 는, 코일 (85) 의 온도를 검출한다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 연료 공급 장치 (30) 는, 연료 펌프를 위한 전자 제어 유닛 (100) 을 가지고 있다. 내연 기관 (10) 에는, 배터리 (120) 가 형성되어 있다. 배터리 (120) 는, 연료 펌프를 위한 전자 제어 유닛 (100) 등, 내연 기관 (10) 의 각 부에 전력을 공급한다.
전자 제어 유닛 (100) 에는, 에어 플로우 미터 (90), 공연비 센서 (91), 압력 센서 (92), 연료 온도 센서 (93), 및 코일 온도 센서 (94) 로부터의 출력 신호가 입력된다. 전자 제어 유닛 (100) 에는, 내연 기관 (10) 의 크랭크 샤프트의 회전 속도인 기관 회전 속도 (NE) 와 크랭크 샤프트의 회전 위상인 크랭크각 (CA) 을 검출하는 크랭크각 센서 (95) 의 출력 신호도 입력된다. 전자 제어 유닛 (100) 에는, 액셀 페달의 조작량인 액셀 조작량 (Acc) 을 검출하는 액셀 센서 (96), 및 차속 (V) 을 검출하는 차속 센서 (97) 등의 각종 센서로부터의 출력 신호도 입력된다. 전자 제어 유닛 (100) 은, CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), 및 RAM (Random Access Memory) 을 구비하고 있다. 전자 제어 유닛 (100) 은, ROM 에 기억된 프로그램을 CPU 가 실행함으로써 연료 분사 밸브 (15) 의 구동, 스로틀 밸브 (21) 의 구동, 및 고압 연료 펌프 (40) 의 구동을 제어한다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 전자 제어 유닛 (100) 은, 기능부로서, 목표 회전 속도 산출부 (101), 목표 토크 산출부 (102), 목표 연료 압력 산출부 (103), 연료 압력 편차 산출부 (104), 분사 피드백량 산출부 (105), 요구 연료 분사량 산출부 (106), 분사 시간 산출부 (107), 분사 개시 타이밍 산출부 (108), 및 연료 분사 밸브 구동부 (109) 를 가지고 있다. 전자 제어 유닛 (100) 은, 목표 스로틀 개도 산출부 (110), 스로틀 구동부 (111), 및 분사간 토출 제어 실행부 (112) 를 가지고 있다.
목표 회전 속도 산출부 (101) 는, 크랭크각 센서 (95) 에 의해 검출된 기관 회전 속도 (NE) 와, 액셀 센서 (96) 에 의해 검출된 액셀 조작량 (Acc) 에 기초하여, 기관 회전 속도 (NE) 의 목표값인 목표 회전 속도 (NEt) 를 산출한다.
목표 토크 산출부 (102) 는, 차속 센서 (97) 에 의해 검출된 차속 (V) 과, 액셀 센서 (96) 에 의해 검출된 액셀 조작량 (Acc) 에 기초하여, 내연 기관 (10) 의 크랭크 샤프트의 축 토크의 목표값인 목표 토크 (TQt) 를 산출한다.
목표 연료 압력 산출부 (103) 는, 목표 회전 속도 산출부 (101) 에 의해 산출된 목표 회전 속도 (NEt) 와, 목표 토크 산출부 (102) 에 의해 산출된 목표 토크 (TQt) 에 기초하여, 고압 연료 배관 (34) 내의 연료 압력의 목표값인 목표 연료 압력 (Pt) 을 산출한다. 목표 연료 압력 산출부 (103) 에는, 목표 회전 속도 (NEt) 및 목표 토크 (TQt) 와, 목표 연료 압력 (Pt) 의 관계를 나타내는 맵이 기억되어 있다. 목표 회전 속도 (NEt) 및 목표 토크 (TQt) 와, 목표 연료 압력 (Pt) 의 관계를 나타내는 맵은, 미리 실험이나 시뮬레이션에 의해 구해져 있다. 목표 연료 압력 (Pt) 은, 목표 회전 속도 (NEt) 가 상대적으로 높을 때에는, 상기 목표 회전 속도 (NEt) 가 상대적으로 낮을 때에 비하여 높아지도록 산출된다. 목표 연료 압력 (Pt) 은, 목표 토크 (TQt) 가 상대적으로 클 때에는, 상기 목표 토크 (TQt) 가 상대적으로 작을 때에 비하여 높아지도록 산출된다.
연료 압력 편차 산출부 (104) 는, 목표 연료 압력 산출부 (103) 에 의해 산출된 목표 연료 압력 (Pt) 으로부터 압력 센서 (92) 에 의해 검출된 고압 연료 배관 (34) 내의 연료 압력 (Pr) 을 감산한 차인 연료 압력 편차 ΔP (= Pt ― Pr) 를 산출한다.
분사 피드백량 산출부 (105) 는, 공연비 센서 (91) 에 의해 검출된 실제의 공연비를, 공연비의 목표값인 목표 공연비에 피드백 제어하기 위한 분사 피드백량 (FAF) 을 산출한다. 목표 공연비는, 내연 기관 (10) 의 운전 상태에 기초하여, 전자 제어 유닛 (100) 에 의해 산출된다. 분사 피드백량 산출부 (105) 는, 목표 공연비로부터 실제의 공연비를 감산한 값을 입력으로 하는 비례 요소, 적분 요소, 및 미분 요소의 각 출력값의 합으로서 분사 피드백량 (FAF) 을 산출한다.
요구 연료 분사량 산출부 (106) 는, 각 연료 분사 밸브 (15) 로부터 분사되는 연료량의 각각의 목표값인 요구 연료 분사량 (Qt) 을 산출한다. 요구 연료 분사량 산출부 (106) 는, 목표 회전 속도 산출부 (101) 에 의해 산출된 목표 회전 속도 (NEt) 와, 목표 토크 산출부 (102) 에 의해 산출된 목표 토크 (TQt) 에 기초하여, 베이스 분사량 (Qb) 을 산출한다. 베이스 분사량 (Qb) 은, 목표 회전 속도 (NEt) 가 상대적으로 높을 때에는, 상기 목표 회전 속도 (NEt) 가 상대적으로 낮을 때에 비하여 많아지도록 산출된다. 베이스 분사량 (Qb) 은, 목표 토크 (TQt) 가 상대적으로 클 때에는, 상기 목표 토크 (TQt) 가 상대적으로 작을 때에 비하여 많아지도록 산출된다. 베이스 분사량 (Qb) 은, 목표 공연비에 대응한 연료 분사량으로서 산출된다. 요구 연료 분사량 산출부 (106) 는, 베이스 분사량 (Qb) 에 분사 피드백량 산출부 (105) 에 의해 산출된 분사 피드백량 (FAF) 을 곱셈함으로써, 요구 연료 분사량 (Qt) 을 산출한다.
분사 시간 산출부 (107) 는, 요구 연료 분사량 산출부 (106) 에 의해 산출된 요구 연료 분사량 (Qt) 과, 압력 센서 (92) 에 의해 검출된 연료 압력 (Pr) 에 기초하여, 각 연료 분사 밸브 (15) 에 있어서의 연료 분사의 실행 시간인 분사 시간 (Fi) 을 산출한다.
분사 개시 타이밍 산출부 (108) 는, 요구 연료 분사량 산출부 (106) 에 의해 산출된 요구 연료 분사량 (Qt) 과, 분사 시간 산출부 (107) 에 의해 산출된 분사 시간 (Fi) 과, 크랭크각 센서 (95) 에 의해 검출된 기관 회전 속도 (NE) 에 기초하여, 각 연료 분사 밸브 (15) 로부터 연료 분사를 개시하는 타이밍인 분사 개시 타이밍 (Fs) 을 산출한다. 연료 분사 밸브 (15) 에 있어서의 각각의 분사 개시 타이밍 (Fs) 은, 상기 연료 분사 밸브 (15) 가 배치되어 있는 기통의 점화 타이밍까지 요구 연료 분사량 (Qt) 분의 연료 분사가 완료하도록 산출된다.
연료 분사 밸브 구동부 (109) 는, 크랭크각 센서 (95) 에 의해 검출된 크랭크각 (CA) 에 기초하여 각 연료 분사 밸브 (15) 를 구동한다. 연료 분사 밸브 구동부 (109) 는, 분사 개시 타이밍 산출부 (108) 에 의해 산출된 각각의 연료 분사 밸브 (15) 의 분사 개시 타이밍 (Fs) 에 있어서, 상기 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사가 개시되도록 연료 분사 밸브 (15) 의 구동을 제어한다. 연료 분사 밸브 구동부 (109) 는, 연료 분사를 개시하고 나서, 분사 시간 산출부 (107) 에 의해 산출된 분사 시간 (Fi) 의 사이에 있어서, 연료 분사를 계속하면, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사를 종료한다.
목표 스로틀 개도 산출부 (110) 는, 목표 토크 산출부 (102) 에 의해 산출된 목표 토크 (TQt) 에 기초하여, 스로틀 밸브 (21) 의 개도의 목표값인 목표 스로틀 개도 (θt) 를 산출한다.
스로틀 구동부 (111) 는, 목표 스로틀 개도 산출부 (110) 에 의해 산출된 목표 스로틀 개도 (θt) 가 되도록, 스로틀 밸브 (21) 의 개도를 제어한다. 분사간 토출 제어 실행부 (112) 는, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 N 회째의 연료 분사와 N＋1 회째의 연료 분사 사이의 소정의 타이밍에 고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료 토출을 실행하는 분사간 토출 제어를 실행한다. 제 1 실시형태의 분사간 토출 제어에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 를 구동하여 연료를 토출할 때, 토출한 연료 토출량이 항상 최대 토출량이 되도록 토출량을 제어한다. 최대 토출량은, 고압 연료 펌프 (40) 에 있어서의 1 회의 연료 토출에 있어서, 실현 가능한 토출량의 최대값이다. 최대 토출량은, 가압실 (78) 의 용적 및 플런저 (75) 의 최대 이동량에 의해 결정되는 것으로서, 미리 구해져 전자 제어 유닛 (100) 에 기억되어 있다. 플런저 (75) 의 최대 이동량은, 플런저 (75) 의 타단이 돌출부 (83) 에 맞닿아 있는 상태로부터, 상기 플런저 (75) 의 볼록조 (75B) 가 삽입통과부 (56) 에 맞닿을 때까지의 이동량이다. 제 1 실시형태에 있어서, N 회째의 연료 분사와 N＋1 회째의 연료 분사의 사이란, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 N 회째의 연료 분사의 종료 후부터 N＋1 회째의 연료 분사가 개시될 때까지의 사이를 말한다.
분사간 토출 제어 실행부 (112) 는, 기능부로서, 토출 필요 여부 판정부 (113), 토출 횟수 설정부 (114), 토출 개시 타이밍 산출부 (115), 및 펌프 구동부 (116) 를 가지고 있다. 토출 필요 여부 판정부 (113) 는, 연료 압력 편차 산출부 (104) 에 의해 산출된 연료 압력 편차 (ΔP) 가 소정값 이상일 때에, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정한다. 소정값은, 고압 연료 펌프 (40) 의 최대 토출량분의 연료를 상기 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 공급했을 때의 연료 압력 (Pr) 의 변화량보다 약간 작은 값으로 설정되어 있다. 즉, 토출 필요 여부 판정부 (113) 는, 상기 연료 압력 편차 (ΔP) 가 소정값보다 작고, 실제의 연료 압력 (Pr) 과 목표 연료 압력 (Pt) 의 괴리가 작을 때에는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출은 불필요하다고 판정한다.
토출 횟수 설정부 (114) 는, 토출 필요 여부 판정부 (113) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정되었을 때에, 상기 연료 압력 편차 (ΔP) 에 기초하여, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료를 토출하는 횟수를 설정한다. 토출 횟수 설정부 (114) 는, 연료 압력 편차 (ΔP) 에 기초하여, 고압 연료 배관 (34) 내의 연료 압력 (Pr) 을 목표 연료 압력 (Pt) 으로 하기 위해서 필요한 연료 토출량을 산출한다. 산출한 연료 토출량분의 연료를 공급하기 위해서 필요한 토출 횟수 중에서 가장 적은 토출 횟수를 토출 횟수 (Tn) 로서 설정한다. 예를 들어, 필요한 연료 토출량이, 고압 연료 펌프 (40) 의 최대 토출량 이하인 경우에는, 토출 횟수 (Tn) 를 1 회로 설정한다. 필요한 연료 토출량이, 상기 최대 토출량보다 많고 최대 토출량의 2 배의 양 이하인 경우에는, 토출 횟수 (Tn) 를 2 회로 설정한다.
토출 개시 타이밍 산출부 (115) 는, 토출 필요 여부 판정부 (113) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정되었을 때에, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료 토출을 실시할 때의 개시 타이밍인 토출 개시 타이밍 (Ts) 을 산출한다. 토출 개시 타이밍 (Ts) 은, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사의 타이밍에 기초하여 산출된다. 제 1 실시형태에 있어서, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) 으로부터 소정의 준비 시간이 경과한 타이밍을 토출 개시 타이밍 (Ts) 으로 한다. 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) 은, 분사 시간 산출부 (107) 에 의해 산출된 분사 시간 (Fi) 과, 분사 개시 타이밍 산출부 (108) 에 의해 산출된 분사 개시 타이밍 (Fs) 에 기초하여 산출할 수 있다. 준비 시간은, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사가 종료하고 나서, 상기 연료 압력 편차 (ΔP) 가 안정될 때까지 필요한 시간으로 설정되어 있다.
펌프 구동부 (116) 는, 토출 필요 여부 판정부 (113) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정되어 있을 때에, 토출 개시 타이밍 산출부 (115) 에 의해 산출된 토출 개시 타이밍 (Ts) 에 고압 연료 펌프 (40) 의 코일 (85) 에 대한 통전 제어를 실시한다. 펌프 구동부 (116) 는, 통전 제어를 통해서 플런저 (75) 를 왕복동시킴으로써, 고압 연료 펌프 (40) 에 있어서, 연료의 흡인 및 연료의 토출을 실행시킨다. 펌프 구동부 (116) 는, 고압 연료 펌프 (40) 에 통전 제어를 개시하고 나서 미리 설정되어 있는 리프트 시간 (Ti) 이 경과했을 때에 통전을 종료한다. 리프트 시간 (Ti) 은, 플런저 (75) 의 타단이 돌출부 (83) 에 맞닿아 있는 상태로부터, 상기 플런저 (75) 의 볼록조 (75B) 가 삽입통과부 (56) 에 맞닿을 때까지 플런저 (75) 가 상기 일방측으로 이동할 때에 관련된 시간보다 약간 긴 시간으로 설정되어 있다. 리프트 시간 (Ti) 은, 미리 실험이나 시뮬레이션에 의해 구해져 전자 제어 유닛 (100) 에 기억되어 있다.
펌프 구동부 (116) 는, 토출 횟수 설정부 (114) 에 의해 설정된 토출 횟수 (Tn) 가 2 회 이상인 경우, 통전 제어를 개시하고 나서 리프트 시간 (Ti) 이 경과한 타이밍에 통전 제어를 종료하고, 상기 종료한 타이밍으로부터 소정의 대기 시간이 경과한 타이밍에 재차 통전 제어를 실행한다. 재차 통전 제어를 개시하고 나서 리프트 시간 (Ti) 이 경과한 타이밍에 다시 통전 제어를 종료한다. 상기 서술한 바와 같이, 통전 제어를 반복 실행함으로써, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 복수 회의 연료 토출을 실행한다. 대기 시간은, 고압 연료 펌프 (40) 의 플런저 (75) 의 볼록조 (75B) 가 삽입통과부 (56) 에 맞닿아 있는 상태로부터, 상기 플런저 (75) 가 돌출부 (83) 에 맞닿을 때까지 플런저 (75) 가 상기 타방측으로 이동할 때에 관련된 시간과 동등한 시간으로 설정되어 있다.
제 1 실시형태의 작용 및 효과에 대해서, 도 6 을 참조하여 설명한다.
(1-1)
도 6 에 나타내는 바와 같이, 내연 기관 (10) 의 운전에 수반하여, 연료 분사 밸브 (15) 로부터 연료 분사가 반복 실행된다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 타이밍 (t611) 에 있어서 연료 분사가 개시되기 전, 고압 연료 배관 (34) 내의 연료 압력 (Pr) 은, 목표 연료 압력 (Pt) 보다 높아져 있다. 연료 분사 밸브 구동부 (109) 는, 분사 개시 타이밍 산출부 (108) 에 의해 산출된 분사 개시 타이밍 (Fs) 인 타이밍 (t611) 에 있어서 연료 분사를 개시한다. 연료 분사 밸브 구동부 (109) 는, 분사 시간 산출부 (107) 에 의해 산출된 분사 시간 (Fi) 의 사이에 있어서 연료 분사를 계속하고, 타이밍 (t611) 으로부터 분사 시간 (Fi) 이 경과한 타이밍 (t612) 에 있어서 연료 분사를 종료한다.
상기 서술한 바와 같이, 연료 분사가 실행됨으로써, 고압 연료 배관 (34) 내의 연료는 기통에 공급되고, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 연료 압력 (Pr) 이 저하된다. 연료 분사가 종료한 타이밍 (t612) 에서는, 연료 압력 (Pr) 은 목표 연료 압력 (Pt) 보다 저하되어 있기는 하지만, 제 1 연료 압력 (P1) 보다는 높다. 제 1 연료 압력 (P1) 은, 제 2 연료 압력 (P2) 보다 약간 높은 값으로 설정되어 있다 (P1 ＞ P2). 제 2 연료 압력 (P2) 은, 고압 연료 펌프 (40) 의 최대 토출량분의 연료를 고압 연료 배관 (34) 에 공급했을 때의 연료 압력 (Pr) 의 변화량분의 압력을, 목표 연료 압력 (Pt) 으로부터 감산한 압력이다. 즉, 연료 압력 (Pr) 이 제 2 연료 압력 (P2) 으로 되어 있을 때에, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 최대 토출량분의 연료를 1 회 토출하면, 연료 압력 (Pr) 이 목표 연료 압력 (Pt) 이 된다. 제 1 연료 압력 (P1) 과 목표 연료 압력 (Pt) 의 차는, 토출 필요 여부 판정부 (113) 에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출의 필요 여부를 판정하기 위한 상기 소정값에 상당한다. 타이밍 (t612) 에 있어서, 연료 압력 편차 (ΔP) 가 소정값보다 작고, 실제의 연료 압력 (Pr) 과 목표 연료 압력 (Pt) 의 괴리가 작기 때문에, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출은 불필요하다고 판정된다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 타이밍 (t613) 부터 타이밍 (t614) 에 있어서 연료 분사 밸브 (15) 로부터 다음의 연료 분사가 실행됨으로써, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 더욱 연료 압력 (Pr) 이 저하된다. 타이밍 (t614) 에 있어서, 연료 압력 (Pr) 은 제 1 연료 압력 (P1) 보다 높고, 연료 압력 편차 (ΔP) 는 소정값보다 작다. 그 때문에, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출은 불필요하다고 판정된다.
그 후, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 타이밍 (t615) 부터 타이밍 (t617) 에 있어서 연료 분사 밸브 (15) 로부터 연료 분사가 실행되었을 때에는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 연료 압력 (Pr) 이 제 1 연료 압력 (P1) 보다 저하된다. 이에 따라, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 연료 압력 (Pr) 이 제 1 연료 압력 (P1) 보다 저하된 타이밍 (t616), 즉 연료 압력 편차 (ΔP) 가 소정값 이상이 된 타이밍에 있어서, 토출 필요 여부 판정부 (113) 가 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정한다. 상기 서술한 바와 같이, 연료 토출이 필요하다고 판정되면, 토출 횟수 설정부 (114) 는, 연료 분사가 종료한 타이밍 (t617) 후의 연료 압력 편차 (ΔP) 에 기초하여, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료를 토출할 때의 토출 횟수를 설정한다. 토출 횟수 설정부 (114) 는, 연료 압력 편차 (ΔP) 에 기초하여, 고압 연료 배관 (34) 내의 연료 압력 (Pr) 을 목표 연료 압력 (Pt) 으로 하기 위해서 필요한 연료 토출량을 산출한다. 도 6 에 나타내는 예에 있어서, 연료 압력 (Pr) 은 제 1 연료 압력 (P1) 보다 저하되어 있기는 하지만, 제 2 연료 압력 (P2) 보다는 높다 (P1 ＞ Pr ＞ P2). 그 때문에, 연료 압력 편차 (ΔP) 에 기초하여, 산출되는 상기 필요한 연료 토출량은, 고압 연료 펌프 (40) 의 최대 토출량보다 적어진다. 이 경우, 토출 횟수 설정부 (114) 는, 토출 횟수 (Tn) 로서 1 회를 설정한다.
토출 개시 타이밍 산출부 (115) 는, 타이밍 (t616) 에 있어서, 토출 필요 여부 판정부 (113) 가 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정 하면, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료 토출을 실시할 때의 개시 타이밍인 토출 개시 타이밍 (Ts) 을 산출한다. 토출 개시 타이밍 산출부 (115) 는, 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) (타이밍 (t617)) 으로부터 상기 준비 시간이 경과한 타이밍 (t618) 을 토출 개시 타이밍 (Ts) 으로 설정한다.
펌프 구동부 (116) 는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정되어 있을 때에 통전 제어를 실행하고, 설정되어 있는 토출 개시 타이밍 (Ts) 으로부터 설정되어 있는 토출 횟수 (Tn) 의 연료 토출이 실행되도록 고압 연료 펌프 (40) 를 구동한다.
도 6 에 나타내는 바와 같이, 고압 연료 펌프 (40) 는, 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t618)) 에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 1 회의 연료 토출을 실시한다. 연료 토출은, 타이밍 (t618) 부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t620) 까지 실행된다. 이에 따라, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 최대 토출량분의 연료가 공급되고, 연료 압력 (Pr) 이 목표 연료 압력 (Pt) 이상으로 상승한다. 연료 압력 (Pr) 이 목표 연료 압력 (Pt) 이상으로 상승하는 과정의 타이밍 (t619) 에서는, 연료 압력 (Pr) 이 제 1 연료 압력 (P1) 보다 높아지고, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 토출 필요 여부 판정부 (113) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출은 불필요하다고 판정된다.
상기 서술한 예에 있어서, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사가 3 회 실행되었을 때에, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로 연료가 1 회 토출된다. 따라서, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료의 분사 횟수에 대한 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로의 연료의 토출 횟수의 비율인 토출 비율은 「1/3」 이 된다.
상기 서술한 바와 같이, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사량은, 내연 기관 (10) 의 운전 상태, 즉 목표 회전 속도 (NEt) 나 목표 토크 (TQt) 등에 따라 변화한다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 타이밍 (t621) 부터 타이밍 (t623) 에 있어서의 연료 분사에 있어서, 상기 서술한 타이밍 (t611) 부터 타이밍 (t612) 에 있어서의 연료 분사 등에 비하여, 연료 분사량이 많이 설정되어 있다. 그 때문에, 상기 연료 분사에 있어서, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 연료 압력 (Pr) 이 제 2 연료 압력 (P2) 보다 낮은 압력까지 저하된다. 이 경우, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 연료 압력 (Pr) 이 제 1 연료 압력 (P1) 보다 저하된 타이밍 (t622), 즉, 연료 압력 편차 (ΔP) 가 소정값 이상으로 된 타이밍에 있어서, 토출 필요 여부 판정부 (113) 가 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정한다.
상기 서술한 바와 같이, 연료 토출이 필요하다고 판정되면, 토출 횟수 설정부 (114) 는 연료 분사가 종료한 타이밍 (t623) 후의 연료 압력 편차 (ΔP) 에 기초하여, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료를 토출하는 횟수를 설정한다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사가 종료한 타이밍 (t623) 에 있어서, 연료 압력 (Pr) 은 제 2 연료 압력 (P2) 보다 저하되어 있기는 하지만, 제 2 연료 압력보다 낮은 값으로 설정되어 있는 제 3 연료 압력 (P3) 보다는 높다 (P2 ＞ P3). 제 3 연료 압력 (P3) 은, 고압 연료 펌프 (40) 의 최대 토출량의 2 배의 양의 연료를 고압 연료 배관 (34) 에 공급했을 때의 연료 압력 (Pr) 의 변화량분의 압력을, 목표 연료 압력 (Pt) 으로부터 감산한 압력이다. 즉, 연료 압력 (Pr) 이 제 3 연료 압력 (P3) 으로 되어 있을 때에, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 최대 토출량분의 연료를 2 회 토출하면, 연료 압력 (Pr) 이 목표 연료 압력 (Pt) 까지 상승한다. 연료 압력 (Pr) 이 제 2 연료 압력 (P2) 보다 낮고 제 3 연료 압력 (P3) 보다 높을 때에는 (P2 ＞ Pr ＞ P3), 토출 횟수 설정부 (114) 에 있어서, 연료 압력 편차 (ΔP) 에 기초하여 산출되는 필요한 연료 토출량은, 고압 연료 펌프 (40) 의 최대 토출량보다 많고, 상기 최대 토출량의 2 배의 양부터는 적어진다. 그 때문에, 토출 횟수 설정부 (114) 는, 토출 횟수 (Tn) 로서 2 회를 설정한다. 제 1 연료 압력 (P1), 제 2 연료 압력 (P2), 및 제 3 연료 압력 (P3) 은, 목표 연료 압력 (Pt) 에 기초하여 설정되어 있기 때문에, 목표 연료 압력 (Pt) 이 변화했을 때에는, 목표 연료 압력 (Pt) 의 변화에 맞추어 제 1 연료 압력 (P1), 제 2 연료 압력 (P2), 및 제 3 연료 압력 (P3) 도 변화한다.
토출 개시 타이밍 산출부 (115) 는, 타이밍 (t622) 에 있어서, 토출 필요 여부 판정부 (113) 가 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정 하면, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료 토출을 실시할 때의 개시 타이밍인 토출 개시 타이밍 (Ts) 을 산출한다. 토출 개시 타이밍 산출부 (115) 는, 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) (타이밍 (t623)) 으로부터 상기 준비 시간이 경과한 타이밍 (t624) 을 토출 개시 타이밍 (Ts) 으로 설정한다.
펌프 구동부 (116) 는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정되어 있을 때에 통전 제어를 실행하고, 설정되어 있는 토출 개시 타이밍 (Ts) 으로부터 설정되어 있는 토출 횟수 (Tn) 의 연료 토출이 실행되도록 고압 연료 펌프 (40) 를 구동한다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 펌프 구동부 (116) 는, 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t624)) 에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 2 회의 연료 토출을 실시한다. 1 회째의 연료 토출은, 타이밍 (t624) 으로부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t626) 까지 실행된다. 이에 따라, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 최대 토출량분의 연료가 공급되고, 연료 압력 (Pr) 이 상승한다. 상기 서술한 예에 있어서, 연료 압력 (Pr) 은, 제 1 연료 압력 (P1) 보다 높고, 목표 연료 압력 (Pt) 보다 낮은 압력까지 상승한다. 그 때문에, 1 회째의 연료 토출은, 연료 압력 (Pr) 이 제 1 연료 압력 (P1) 보다 높아진 타이밍 (t625) 에 있어서, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 토출 필요 여부 판정부 (113) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출은 불필요하다고 판정된다. 이미 연료의 토출 횟수는 2 회로 설정되어 있기 때문에, 토출 필요 여부 판정부 (113) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출은 불필요하다고 판정된 후이더라도, 펌프 구동부 (116) 는 계속해서 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출을 실행한다. 펌프 구동부 (116) 는, 1 회째의 연료 토출을 종료한 타이밍 (t626) 으로부터 상기 대기 시간이 경과한 타이밍 (t627) 에 있어서, 연료 토출을 개시한다. 2 회째의 연료 토출은, 타이밍 (t627) 으로부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t628) 까지 실행된다. 이에 따라, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 최대 토출량분의 연료가 공급되고, 연료 압력 (Pr) 이 목표 연료 압력 (Pt) 이상으로 상승한다. 상기 서술한 바와 같이, 펌프 구동부 (116) 는 설정되어 있는 토출 횟수 (Tn) 가 되도록 연료 토출을 반복 실행하면, 고압 연료 펌프 (40) 의 구동을 정지한다. 그 후, 타이밍 (t629) 부터 타이밍 (t630) 에 있어서 다음의 연료 분사가 실행됨으로써, 연료 압력 (Pr) 은 저하된다. 이후는, 연료 압력 편차 (ΔP) 가 소정값 이상이 될 때마다, 소정의 토출 횟수로 연료의 토출이 실행된다.
상기 서술한 예에 있어서, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사가 1 회 실행되었을 때에, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로 연료가 2 회 토출되고 있다. 그 때문에, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료의 분사 횟수에 대한 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로의 연료의 토출 횟수의 비율인 토출 비율은 「2」 가 된다.
상기 서술한 바와 같이, 제 1 실시형태에 있어서, 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) 으로부터 준비 기간이 경과했을 때에 고압 연료 펌프 (40) 의 토출 개시 타이밍 (Ts) 을 설정하고, N 회째의 연료 분사와 N＋1 회째의 연료 분사 사이의 소정의 타이밍에 연료 토출을 실행하는 분사간 토출 제어를 실시한다. 분사간 토출 제어의 실행 중에는, 연료 압력 편차 (ΔP) 가 소정값 이상이 되었을 때에, 연료의 토출 횟수 (Tn) 를 설정하고, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출을 실행함으로써, 내연 기관의 운전 상태의 변화에 따라, 토출 비율을 변경하는 구성으로 하고 있다. 즉, 연료 압력 편차 (ΔP) 가 소정값 미만일 때에는, 연료 분사 밸브 (15) 로부터 연료 분사가 실시되고 나서 다음에 연료 분사가 실시될 때까지의 사이에 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출을 1 회도 실시하지 않는다. 이에 따라, 토출 비율을 1 보다 작은 값으로 변경할 수 있다. 연료 압력 편차 (ΔP) 가 소정값 이상일 때에는, 연료 분사 밸브 (15) 로부터 연료 분사가 실시되고 나서 다음에 연료 분사가 실시될 때까지의 사이에 고압 연료 펌프 (40) 로부터 1 회 또는 복수 회의 연료 토출을 실시한다. 이에 따라, 토출 비율을 1 이상의 값으로 변경할 수 있다. 따라서, 내연 기관의 운전 상태와 상관있는 연료 분사량에 따라 연료의 토출의 실행 필요 여부를 판단함으로써, 연료 분사량에 맞춘 연료 토출의 실행이 가능해진다.
분사간 토출 제어에 의해, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 N 회째의 연료 분사와 N＋1 회째의 연료 분사 사이의 소정의 타이밍에 있어서 연료 토출이 실행된다. 그 때문에, 연료 분사의 타이밍에 대한 연료 토출의 타이밍의 변동을 억제할 수 있고, 상기 서술한 변동에서 기인한 연료의 분사 기간에 있어서의 연료 압력 (Pr) 의 변화 정도의 편차를 억제할 수 있다. 그 때문에, 제 1 실시형태에 의하면, 고압 연료 배관 (34) 에 있어서의 연료 압력 (Pr) 의 제어성의 향상의 효과가 얻어진다.
(1-2)
제 1 실시형태에 있어서, 토출 필요 여부 판정부 (113) 가 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정했을 때에, 곧바로 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료 토출을 실시하는 것이 아니라, N 회째의 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) (타이밍 (t623)) 으로부터 상기 준비 시간이 경과한 토출 개시 타이밍 (Ts) 에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료 토출을 실시한다. 상기 서술한 바와 같이, N 회째의 연료 분사의 종료 후에 연료 토출을 실시하도록 분사간 토출 제어를 실행함으로써, 연료 분사 밸브 (15) 에 있어서의 N 회째의 연료 분사 기간에 겹치지 않도록 연료 토출을 개시한다. 그 때문에, 연료 분사 밸브 (15) 에 의한 연료 분사가 실시되고 있을 때에는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료의 토출이 실시되지 않도록 할 수 있다. 따라서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료 토출이 실시되는 것에 의한 고압 연료 배관 (34) 내의 연료 압력 (Pr) 의 변동의 영향을 연료 분사에 잘 발생하지 않게 할 수 있고, 고압 연료 배관 (34) 에 대한 연료 공급의 타이밍을 적절히 제어할 수 있다.
(1-3)
제 1 실시형태에 있어서, 고압 연료 배관 (34) 에 연료를 공급함에 있어서, 연료 분사 밸브 (15) 로부터 연료 분사가 실시되고 나서 다음에 연료 분사가 실시될 때까지의 사이에 고압 연료 펌프 (40) 로부터 복수 회의 연료 토출을 실시할 수 있다. 즉, 토출 비율을 1 이상의 값으로 변경할 수 있다. 그 때문에, 고압 연료 펌프 (40) 의 최대 토출량을 보다 적게 설정하는 것이 가능해지고, 고압 연료 펌프 (40) 의 최대 토출량에 합치하도록, 보다 소형의 고압 연료 펌프 (40) 를 선택할 수도 있다.
(1-4)
연료 압력 편차 (ΔP) 가 소정값 미만일 때에는, 연료 분사 밸브 (15) 로부터 연료 분사가 실시되고 나서 다음에 연료 분사가 실시될 때까지의 사이에 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출을 1 회도 실시하지 않는 구성으로 하였다. 그 때문에, 목표 연료 압력 (Pt) 과 연료 압력 (Pr) 의 차가 작을 때에는, 고압 연료 펌프 (40) 의 구동을 정지시키는 것도 가능해지고, 연료 압력 편차 (ΔP) 에 관계없이 고압 연료 펌프 (40) 의 구동을 계속하는 경우에 비하여, 고압 연료 펌프 (40) 의 구동 빈도를 저하시킬 수 있다. 그 때문에, 전력 소비를 억제하는 데에도 효과가 얻어진다.
제 2 실시형태
연료 펌프를 위한 제어 장치의 제 2 실시형태에 대해서, 도 7 및 도 8 을 참조하여 설명한다. 제 2 실시형태에 있어서, 분사간 토출 제어에 있어서의 연료의 토출 상태가 제 1 실시형태와 상이하다. 제 1 실시형태와 동일한 구성에 대해서는, 공통의 부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 7 에 나타내는 바와 같이, 전자 제어 유닛 (100) 의 분사간 토출 제어 실행부 (112) 는, 기능부로서, 토출 필요 여부 판정부 (113), 토출 횟수 산출부 (117), 분사 간격 산출부 (118), 최대 토출 횟수 산출부 (119), 토출 횟수 설정부 (122), 토출 개시 타이밍 산출부 (115), 및 펌프 구동부 (116) 를 가지고 있다.
토출 필요 여부 판정부 (113) 는, 연료 압력 편차 산출부 (104) 에 의해 산출된 연료 압력 편차 (ΔP) 가 소정값 이상일 때에, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정한다. 소정값은, 고압 연료 펌프 (40) 의 최대 토출량분의 연료를 상기 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 공급했을 때의 연료 압력 (Pr) 의 변화량보다 약간 작은 값으로 설정되어 있다. 즉, 토출 필요 여부 판정부 (113) 는, 상기 연료 압력 편차 (ΔP) 가 소정값보다 작고, 실제의 연료 압력 (Pr) 과 목표 연료 압력 (Pt) 의 괴리가 작을 때에는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출은 불필요하다고 판정한다.
토출 횟수 산출부 (117) 는, 토출 필요 여부 판정부 (113) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정되었을 때에, 상기 연료 압력 편차 (ΔP) 에 기초하여 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료를 토출할 때의 필요 토출 횟수 (Tnf) 를 산출한다. 토출 횟수 설정부 (122) 는, 연료 압력 편차 (ΔP) 에 기초하여, 고압 연료 배관 (34) 내의 연료 압력 (Pr) 을 목표 연료 압력 (Pt) 으로 하기 위해서 필요한 연료 토출량을 산출한다. 산출한 연료 토출량분의 연료를 공급하기 위해서, 필요한 토출 횟수 중에서 가장 적은 토출 횟수를 필요 토출 횟수 (Tnf) 로서 산출한다. 예를 들어, 필요한 연료 토출량이, 고압 연료 펌프 (40) 의 최대 토출량 이하인 경우에는, 필요 토출 횟수 (Tnf) 를 1 회로서 산출한다. 필요한 연료 토출량이, 상기 최대 토출량보다 많고 최대 토출량의 2 배의 양 이하인 경우에는 필요 토출 횟수 (Tnf) 를 2 회로서 산출한다.
분사 간격 산출부 (118) 는, 후술하는 토출 개시 타이밍 산출부 (115) 에 있어서, 산출된 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe), 분사 개시 타이밍 산출부 (108) 에 의해 산출된 분사 개시 타이밍 (Fs), 및 크랭크각 센서 (95) 에 의해 검출된 기관 회전 속도 (NE) 에 기초하여, 연료의 분사 간격 (Int) 을 산출한다. 제 2 실시형태에 있어서, 연료의 분사 간격 (Int) 은, 소정의 기통에 형성되어 있는 연료 분사 밸브 (15) 에 있어서, 연료 분사가 종료하고 나서, 상기 소정의 기통의 다음으로 점화가 실행되는 기통에 형성되어 있는 연료 분사 밸브 (15) 에 있어서, 연료 분사가 개시될 때까지의 시간으로서 산출된다. 예를 들어, 각 기통 (＃1 ∼ ＃4) 에서는, 제 1 기통 (＃1), 제 3 기통 (＃3), 제 4 기통 (＃4), 및 제 2 기통 (＃2) 의 순서로 점화가 실시된다. 연료의 분사 간격 (Int) 은, 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) 이 늦으면 늦을수록, 분사 개시 타이밍 (Fs) 이 빠르면 빠를수록, 및 기관 회전 속도 (NE) 가 높으면 높을수록 짧아진다.
최대 토출 횟수 산출부 (119) 는, 분사 간격 산출부 (118) 에 의해 산출된 분사 간격 (Int) 에 기초하여, 상기 분사 간격 (Int) 내에서 실행 가능한 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출의 최대 토출 횟수 (Tnmax) 를 산출한다. 즉, 최대 토출 횟수 산출부 (119) 는, 분사 간격 (Int) 으로부터 준비 시간을 감산한 시간을 토출 가능 시간 (Intc) 으로서 산출한다. 준비 시간은, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사가 종료하고 나서, 상기 연료 압력 편차 (ΔP) 가 안정될 때까지 필요한 시간으로 설정되어 있다. 상기 토출 가능 시간 (Intc) 과, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료의 토출을 실시하기 위한 필요 시간 (Tmin) 에 기초하여, 최대 토출 횟수를 산출한다. 필요 시간 (Tmin) 은, 고압 연료 펌프 (40) 가 연료의 토출을 1 회 실시할 때에는, 리프트 시간 (Ti) 과 동등한 시간이 된다. 필요 시간 (Tmin) 은, 고압 연료 펌프 (40) 가 연료의 토출을 복수인 n 회 실시할 때에는 (2 ≤ n), 리프트 시간 (Ti) 의 n 배의 시간과 대기 시간의 n－1 배의 시간의 합에 동등한 시간이 된다.
제 2 실시형태에 있어서, 리프트 시간 (Ti) 은, 고압 연료 펌프 (40) 에 통전 제어를 개시하고, 플런저 (75) 의 타단이 돌출부 (83) 에 맞닿아 있는 상태로부터, 상기 플런저 (75) 의 볼록조 (75B) 가 삽입통과부 (56) 에 맞닿을 때까지 플런저 (75) 가 상기 일방측으로 이동할 때에 관련된 시간과 동등한 시간으로 설정되어 있다. 대기 시간은, 고압 연료 펌프 (40) 에 통전 제어를 종료하고, 고압 연료 펌프 (40) 의 플런저 (75) 의 볼록조 (75B) 가 삽입통과부 (56) 에 맞닿아 있는 상태로부터, 상기 플런저 (75) 가 돌출부 (83) 에 맞닿을 때까지 플런저 (75) 가 상기 타방측으로 이동할 때에 관련된 시간과 동등한 시간으로 설정되어 있다. 리프트 시간 (Ti) 및 대기 시간은, 미리 실험이나 시뮬레이션에 의해 구해져 전자 제어 유닛 (100) 에 기억되어 있다. 최대 토출 횟수 산출부 (119) 는, 예를 들어, 토출 가능 시간 (Intc) 이 연료의 토출을 1 회 실시할 때의 필요 시간 (Tmin) 이상이고, 연료의 토출을 2 회 실시할 때의 필요 시간 (Tmin) 보다 짧을 때는, 최대 토출 횟수 (Tnmax) 를 1 로 설정한다. 최대 토출 횟수 산출부 (119) 는, 예를 들어, 토출 가능 시간 (Intc) 이 연료의 토출을 2 회 실시할 때에 필요 시간 이상이고, 연료의 토출을 3 회 실시할 때에 필요 시간 (Tmin) 보다 짧을 때는, 최대 토출 횟수 (Tnmax) 를 2 로 설정한다.
토출 횟수 설정부 (122) 는, 토출 횟수 산출부 (117) 에 의해 산출된 필요 토출 횟수 (Tnf) 와, 최대 토출 횟수 산출부 (119) 에 의해 산출된 최대 토출 횟수 (Tnmax) 에 기초하여, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료를 토출할 때의 토출 횟수 (Tn) 를 설정한다. 즉, 토출 횟수 설정부 (122) 는, 필요 토출 횟수 (Tnf) 가 최대 토출 횟수 (Tnmax) 이하인 경우에는 (Tnf ≤ Tnmax), 토출 횟수 (Tn) 로서 필요 토출 횟수 (Tnf) 와 동일한 횟수를 설정한다. 토출 횟수 설정부 (122) 는, 필요 토출 횟수 (Tnf) 가 최대 토출 횟수 (Tnmax) 보다 큰 경우에는 (Tnmax ＜ Tnf), 토출 횟수 (Tn) 로서 최대 토출 횟수 (Tnmax) 와 동일한 횟수를 설정한다. 상기 서술한 바와 같이, 토출 횟수 (Tn) 로서 최대 토출 횟수 (Tnmax) 와 동일한 횟수를 설정한 경우, 최대 토출 횟수분의 연료 토출을 실시한 분사 간격 (Int) (n) 의 다음의 분사 간격 (n ＋ 1) 에 있어서는, 필요 토출 횟수 (Tnf) 와 최대 토출 횟수 (Tnmax) 의 차분의 횟수에 기초하여, 연료의 토출 횟수 (Tn) 를 설정한다. 예를 들어, 다음의 분사 간격 (n ＋ 1) 에 있어서의 최대 토출 횟수 (Tnmax) 가 1 회이고, 차분의 횟수가 2 회일 때에는, 분사 간격 (n ＋ 1) 에 있어서의 토출 횟수 (Tn) 를 최대 토출 횟수 (Tnmax) 와 동일한 1 회로 설정하고, 필요 토출 횟수 (Tnf) 중 나머지 1 회를 추가로 다음의 분사 간격 (n ＋ 2) 이후에 토출하도록 설정한다.
토출 개시 타이밍 산출부 (115) 는, 토출 필요 여부 판정부 (113) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정되어 있을 때에, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료 토출을 실시할 때의 개시 타이밍인 토출 개시 타이밍 (Ts) 을 산출한다. 토출 개시 타이밍 (Ts) 은, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사의 타이밍에 기초하여 산출된다. 제 2 실시형태에 있어서, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) 을 산출하고, 상기 종료 타이밍 (Fe) 으로부터 상기 준비 시간이 경과한 타이밍을 토출 개시 타이밍 (Ts) 으로 한다. 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) 은, 분사 시간 산출부 (107) 에 의해 산출된 분사 시간 (Fi) 과, 분사 개시 타이밍 산출부 (108) 에 의해 산출된 분사 개시 타이밍 (Fs) 에 기초하여 산출할 수 있다. 토출 개시 타이밍 산출부 (115) 는, 토출 횟수 설정부 (122) 에 있어서, 토출 횟수 (Tn) 가 설정된 분사 간격 (Int) 에 있어서, 각각의 분사 간격에 있어서의 토출 개시 타이밍 (Ts) 을 산출한다.
펌프 구동부 (116) 는, 토출 필요 여부 판정부 (113) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정되어 있을 때에, 토출 횟수 설정부 (122) 로 설정되어 있는 토출 횟수 (Tn), 및 토출 개시 타이밍 산출부 (115) 에 의해 산출된 토출 개시 타이밍 (Ts) 에 고압 연료 펌프 (40) 의 코일 (85) 에 대한 통전 제어를 실시한다. 펌프 구동부 (116) 는, 통전 제어를 통해서 플런저 (75) 를 왕복동시킴으로써, 고압 연료 펌프 (40) 에 있어서, 연료의 흡인 및 연료의 토출을 실행시킨다. 펌프 구동부 (116) 는, 고압 연료 펌프 (40) 에 통전 제어를 개시하고 나서 상기 리프트 시간 (Ti) 이 경과했을 때에 통전을 종료한다. 펌프 구동부 (116) 는, 토출 횟수 설정부 (122) 에 의해 설정된 토출 횟수 (Tn) 가 2 회 이상인 경우, 통전 제어를 개시하고 나서 리프트 시간 (Ti) 이 경과한 타이밍에 통전 제어를 종료하고, 상기 종료한 타이밍으로부터 상기 대기 시간이 경과한 타이밍에 재차 통전 제어를 실행한다. 재차 통전 제어를 개시하고 나서 리프트 시간 (Ti) 이 경과한 타이밍에 다시 통전 제어를 종료한다. 상기 서술한 바와 같이, 통전 제어를 반복 실행함으로써, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 복수 회의 연료 토출을 실행한다.
제 2 실시형태의 작용 및 효과에 대해서, 도 8 을 참조하여 설명한다. 제 2 실시형태에 있어서, 상기 (1-3), (1-4) 와 동일한 작용 및 효과에 더하여, 이하의 작용 및 효과가 얻어진다.
(2－1)
도 8 에 나타내는 바와 같이, 내연 기관 (10) 의 운전에 수반하여, 연료 분사 밸브 (15) 로부터 연료 분사가 반복 실행된다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 타이밍 (t811) 에 있어서 연료 분사가 개시되기 전, 고압 연료 배관 (34) 내의 연료 압력 (Pr) 은, 목표 연료 압력 (Pt) 보다 높아져 있다. 연료 분사 밸브 구동부 (109) 는, 토출 개시 타이밍 산출부 (115) 에 의해 산출된 토출 개시 타이밍 (Ts) 인 타이밍 (t811) 에 있어서 연료 분사를 개시한다. 연료 분사 밸브 구동부 (109) 는, 분사 시간 산출부 (107) 에 의해 산출된 분사 시간 (Fi) 의 사이에 있어서, 연료 분사를 계속하고, 타이밍 (t811) 으로부터 분사 시간 (Fi) 이 경과한 타이밍 (t812) 에 있어서, 연료 분사를 종료한다. 상기 서술한 바와 같이, 연료 분사가 실행됨으로써, 고압 연료 배관 (34) 내의 연료는 기통에 공급되고, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 연료 압력 (Pr) 이 저하된다. 연료 분사가 종료한 타이밍 (t812) 에 있어서, 연료 압력 (Pr) 은 목표 연료 압력 (Pt) 보다 저하되어 있기는 하지만, 제 1 연료 압력 (P1) 보다는 높다. 타이밍 (t812) 에 있어서, 연료 압력 편차 (ΔP) 가 소정값보다 작고, 실제의 연료 압력 (Pr) 과 목표 연료 압력 (Pt) 의 괴리가 작기 때문에, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출은 불필요하다고 판정된다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 타이밍 (t813) 부터 타이밍 (t814) 에 있어서 연료 분사 밸브 (15) 로부터 다음의 연료 분사가 실행됨으로써, 더욱 연료 압력 (Pr) 이 저하된다. 타이밍 (t814) 에 있어서, 연료 압력 (Pr) 은 제 1 연료 압력 (P1) 보다 높고, 연료 압력 편차 (ΔP) 는 소정값보다 작다. 그 때문에, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출은 불필요하다고 판정된다.
그 후, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 타이밍 (t815) 부터 타이밍 (t817) 에 있어서 연료 분사 밸브 (15) 로부터 연료 분사가 실행되었을 때에는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 연료 압력 (Pr) 이 제 1 연료 압력 (P1) 보다 저하된다. 이에 따라, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 연료 압력 (Pr) 이 제 1 연료 압력 (P1) 보다 저하된 타이밍 (t816), 즉 연료 압력 편차 (ΔP) 가 소정값 이상이 된 타이밍에 있어서, 토출 필요 여부 판정부 (113) 가 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정한다. 상기 서술한 바와 같이, 연료 토출이 필요하다고 판정되면, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료를 토출할 때의 토출 횟수가 설정된다. 상기 서술한 처리에 있어서, 토출 횟수 산출부 (117) 가, 연료 분사가 종료한 타이밍 (t817) 후의 연료 압력 편차 (ΔP) 에 기초하여, 필요 토출 횟수 (Tnf) 를 산출한다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 타이밍 (t815) 부터 타이밍 (t817) 에 있어서의 연료 분사에 있어서, 타이밍 (t813) 부터 타이밍 (t814) 에 있어서의 연료 분사 등에 비교하여 연료 분사량이 많다. 그 때문에, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사가 종료한 타이밍 (t817) 에 있어서, 연료 압력 (Pr) 은 제 3 연료 압력 (P3) 보다 조금 낮은 압력까지 저하된다. 상기 서술한 바와 같이, 연료 압력 (Pr) 이 제 3 연료 압력 (P3) 보다 조금 낮은 압력인 경우, 토출 횟수 설정부 (122) 에 있어서 연료 압력 편차 (ΔP) 에 기초하여, 산출되는 필요한 연료 토출량은, 고압 연료 펌프 (40) 의 최대 토출량의 2 배의 양보다 많고, 상기 최대 토출량의 3 배의 양보다는 적어진다. 그 때문에, 토출 횟수 산출부 (117) 는, 필요 토출 횟수 (Tnf) 로서 3 회를 설정한다.
타이밍 (t816) 에 있어서 연료 토출이 필요하다고 판정되면, 최대 토출 횟수 산출부 (119) 는, 최대 토출 횟수 (Tnmax) 를 산출한다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 최대 토출 횟수 산출부 (119) 는, 분사 간격 산출부 (118) 에 의해 산출된 연료의 분사 간격 (Int) 으로부터 준비 시간을 감산한 시간을 토출 가능 시간 (Intc) 으로서 산출한다. 상기 토출 가능 시간 (Intc) 과, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료의 토출을 실시하기 위한 필요 시간 (Tmin) 에 기초하여, 최대 토출 횟수를 산출한다. 도 8 에 나타내는 예에 있어서, 토출 가능 시간 (Intc) 은, 고압 연료 펌프 (40) 가 연료의 토출을 1 회 실시할 때의 필요 시간 (Tmin) (= Ti) 과 동등하기 때문에, 최대 토출 횟수 산출부 (119) 는, 최대 토출 횟수 (Tnmax) 를 1 회로서 산출한다.
그 후, 토출 횟수 설정부 (122) 는, 토출 횟수 산출부 (117) 에 의해 산출된 필요 토출 횟수 (Tnf) 와, 최대 토출 횟수 산출부 (119) 에 의해 산출된 최대 토출 횟수 (Tnmax) 에 기초하여, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료를 토출할 때의 토출 횟수 (Tn) 를 설정한다. 제 2 실시형태에 있어서, 토출 횟수 설정부 (122) 는, 필요 토출 횟수 (Tnf) (= 3) 가 최대 토출 횟수 (Tnmax) (= 1) 보다 크기 때문에, 토출 횟수 (Tn) 로서 최대 토출 횟수 (Tnmax) 와 동일한 횟수를 설정한다 (Tn = 1). 상기 서술한 바와 같이, 토출 횟수 (Tn) 로서 최대 토출 횟수 (Tnmax) 와 동일 횟수가 설정된 경우, 필요 토출 횟수 (Tnf) (= 3) 와 최대 토출 횟수 (Tnmax) (= 1) 의 차분의 횟수 (= 2) 의 연료 토출은, 다음과 같이 하여 실시된다. 즉, 분사 간격 산출부 (118) 는, 다음의 분사 간격 (Int (2)), 즉 타이밍 (t819) 부터 타이밍 (t820) 에 있어서의 연료 분사와, 타이밍 (t823) 부터 타이밍 (t825) 에 있어서의 연료 분사의 사이의 간격을 산출한다. 최대 토출 횟수 산출부 (119) 는, 상기 분사 간격 (Int (2)) 에 있어서의 최대 토출 횟수 (Tnmax) 를 산출한다. 제 2 실시형태에 있어서, 도 8 에 나타내는 분사 간격 (Int (2)) 에 있어서의 토출 가능 시간 (Intc) 은, 고압 연료 펌프 (40) 가 연료의 토출을 1 회 실시할 때의 필요 시간 (Tmin) (= Ti) 과 동등하다. 그 때문에, 최대 토출 횟수 산출부 (119) 는, 분사 간격 (Int (2)) 에 있어서의 최대 토출 횟수 (Tnmax) 를 1 회로서 산출한다.
토출 횟수 설정부 (122) 는, 최대 토출 횟수 산출부 (119) 에 있어서 산출된 분사 간격 (Int (2)) 에 있어서의 최대 토출 횟수 (Tnmax) (= 1) 와, 상기 차분의 횟수 (= 2) 에 기초하여, 다음의 분사 간격 (Int (2)) 에 있어서의 연료의 토출 횟수 (Tn) 를 설정한다. 이 경우, 토출 횟수 설정부 (122) 는, 차분의 횟수 (= 2) 가 최대 토출 횟수 (Tnmax) (= 1) 보다 크기 때문에, 토출 횟수 (Tn) 로서 최대 토출 횟수 (Tnmax) 와 동일한 횟수를 설정한다 (Tn = 1). 이에 따라, 분사 간격 (Int (2)) 에 있어서의 토출 횟수 (Tn) 로서 1 회가 설정된다.
상기 서술한 바와 같이, 분사 간격 (Int (2)) 에 있어서의 토출 횟수 (Tn) 로서 1 회가 설정된 경우, 차분의 횟수 (= 2) 로부터 최대 토출 횟수 (Tnmax) (= 1) 를 감산한 나머지 횟수 (= 1) 의 연료 토출은, 다음과 같이 하여 실시된다. 즉, 분사 간격 산출부 (118) 는, 다음의 분사 간격 (Int (3)), 즉 타이밍 (t823) 부터 타이밍 (t825) 에 있어서의 연료 분사와, 타이밍 (t828) 부터 타이밍 (t829) 에 있어서의 연료 분사의 사이의 간격을 산출한다. 최대 토출 횟수 산출부 (119) 는, 상기 분사 간격 (Int (3)) 에 있어서의 최대 토출 횟수 (Tnmax) 를 산출한다. 제 2 실시형태에 있어서, 도 8 에 나타내는 분사 간격 (Int (3)) 에 있어서의 토출 가능 시간 (Intc) 은, 고압 연료 펌프 (40) 가 연료의 토출을 1 회 실시할 때의 필요 시간 (Tmin) (= Ti) 과 동등하다. 그 때문에, 최대 토출 횟수 산출부 (119) 는, 분사 간격 (Int (3)) 에 있어서의 최대 토출 횟수 (Tnmax) 를 1 회로서 산출한다.
토출 횟수 설정부 (122) 는, 최대 토출 횟수 산출부 (119) 에 있어서, 산출된 분사 간격 (Int (3)) 에 있어서의 최대 토출 횟수 (Tnmax) (= 1) 와, 상기 나머지 횟수 (= 1) 에 기초하여, 다음의 분사 간격 (Int (3)) 에 있어서의 연료의 토출 횟수 (Tn) 를 설정한다. 이 경우, 토출 횟수 설정부 (122) 는, 나머지 횟수 (= 1) 가 최대 토출 횟수 (Tnmax) (= 1) 이하이기 때문에, 토출 횟수 (Tn) 로서 나머지 횟수와 동일한 횟수를 설정한다 (Tn = 1). 이에 따라, 분사 간격 (Int (3)) 에 있어서의 토출 횟수 (Tn) 로서 1 회가 설정된다.
상기 서술한 바와 같이, 토출 횟수 설정부 (122) 는, 토출 횟수 산출부 (117) 에 의해 산출된 필요 토출 횟수 (Tnf) 분의 연료 토출이 실시되도록, 각 분사 간격 (Int) 에 있어서의 연료의 토출 횟수 (Tn) 를 설정한다.
토출 개시 타이밍 산출부 (115) 는, 타이밍 (t816) 에 있어서, 토출 필요 여부 판정부 (113) 가 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정 하면, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료 토출을 실시할 때의 개시 타이밍인 토출 개시 타이밍 (Ts) 을 산출한다. 토출 개시 타이밍 산출부 (115) 는, 토출 횟수 설정부 (122) 에 있어서, 토출 횟수가 설정된 분사 간격 (Int, Int (2), Int (3)) 에 있어서, 각각의 분사 간격에 있어서의 토출 개시 타이밍 (Ts) 을 산출한다. 토출 개시 타이밍 산출부 (115) 는, 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) (타이밍 (t817), 타이밍 (t820), 타이밍 (t825)) 으로부터 상기 준비 시간이 경과한 타이밍 (타이밍 (t818), 타이밍 (t821), 타이밍 (t826)) 을 토출 개시 타이밍 (Ts) 으로 설정한다.
펌프 구동부 (116) 는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정되어 있을 때에 통전 제어를 실행하고, 설정되어 있는 토출 개시 타이밍 (Ts) 으로부터 설정되어 있는 토출 횟수 (Tn) 의 연료 토출이 실행되도록 고압 연료 펌프 (40) 를 구동한다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 펌프 구동부 (116) 는, 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t818)) 에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 1 회의 연료 토출을 실시한다. 연료 토출은, 타이밍 (t818) 부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t819) 까지 실행된다. 상기 연료 토출은, 분사 간격 (Int) 내에 완료한다. 상기 서술한 바와 같이, 연료 토출을 실시함으로써, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 최대 토출량분의 연료가 공급되고, 연료 압력 (Pr) 이 제 3 연료 압력 (P3) 보다 높고, 제 2 연료 압력 (P2) 보다 낮은 압력까지 상승한다. 이 경우, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사가 3 회 실행되었을 때에 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로 연료가 1 회 토출된다. 따라서, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료의 분사 횟수에 대한 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로의 연료의 토출 횟수의 비율인 토출 비율은 「1/3」 이 된다. 제 2 실시형태에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료의 토출이 실시되었을 때를 기준으로 하여 토출 비율을 판단한다. 즉, 상기 연료의 분사 횟수는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 실시되었을 때부터, 그 전의 연료 토출이 실시되었을 때까지의 사이에 있어서, 실행된 연료의 분사 횟수를 사용한다. 상기 연료의 토출 횟수는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 실시된 타이밍을 포함하는 기간으로서, 연료 토출이 실시된 타이밍의 직전의 연료 분사의 분사 개시 타이밍 (Fs) 으로부터 그 직후의 연료 분사의 분사 개시 타이밍 (Fs) 까지의 기간 내에 있어서, 실행된 연료의 토출 횟수를 사용한다. 연료 분사가 실행되고 나서 다음의 연료 분사가 실행될 때까지의 사이에 복수 회의 연료 토출이 실시되었을 때에는, 상기 복수 회의 연료 토출 중에서 최초의 연료 토출을 기준으로 하여, 상기 서술한 바와 같이, 토출 비율을 판단하면 된다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 바와 같이, 연료 토출이 실시된 후, 연료 토출이 종료된 타이밍 (t819) 부터 타이밍 (t820) 까지 연료 분사가 실행된다. 이에 따라, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 연료 압력 (Pr) 이 저하된다. 연료 분사가 실행된 후, 펌프 구동부 (116) 는, 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t821)) 에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 1 회의 연료 토출을 실시한다. 연료 토출은, 타이밍 (t821) 부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t823) 까지 실행된다. 상기 연료 토출은, 분사 간격 (Int (2)) 내에 완료한다.
상기 서술한 바와 같이, 연료 토출을 실시함으로써, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 최대 토출량분의 연료가 공급되고, 연료 압력 (Pr) 이 제 1 연료 압력 (P1) 보다 높고, 목표 연료 압력 (Pt) 보다 낮은 압력까지 상승한다. 연료 압력 (Pr) 이 제 1 연료 압력 (P1) 보다 높아진 타이밍 (t822) 에 있어서, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 토출 필요 여부 판정부 (113) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출은 불필요하다고 판정된다. 이미 연료의 토출 횟수 (Tn) 가 설정되어 있기 때문에, 토출 필요 여부 판정부 (113) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출은 불필요하다고 판정된 후이더라도, 펌프 구동부 (116) 는 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 이후의 연료 토출을 계속한다. 상기 연료 토출에 있어서는, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료의 분사 횟수에 대한 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로의 연료의 토출 횟수의 비율인 토출 비율은 「1」 이 된다.
그 후, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 연료 토출이 종료된 타이밍 (t823) 부터 타이밍 (t825) 까지 연료 분사가 실행된다. 이에 따라, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 연료 압력 (Pr) 이 제 1 연료 압력 (P1) 보다 저하된다. 연료 압력 (Pr) 이 제 1 연료 압력 (P1) 보다 저하된 타이밍 (t824), 즉 연료 압력 편차 (ΔP) 가 소정값 이상이 된 타이밍에 있어서, 토출 필요 여부 판정부 (113) 는 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정한다. 타이밍 (t824) 에 있어서, 토출 필요 여부 판정부 (113) 가 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정했을 때, 토출 횟수 설정부 (122) 는, 이미 토출 횟수 (Tn) 를 설정하고 있다. 이 경우에는, 토출 횟수 설정부 (122) 는, 타이밍 (t824) 에 있어서, 재차 토출 횟수 (Tn) 의 설정을 실시하지 않고, 이미 설정되어 있는 토출 횟수 (Tn) 를 유지한다.
그 때문에, 타이밍 (t825) 에 있어서, 연료 분사가 종료한 후, 펌프 구동부 (116) 는, 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t826)) 에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 1 회의 연료 토출을 실시한다. 연료 토출은, 타이밍 (t826) 부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t828) 까지 실행된다. 상기 연료 토출은, 분사 간격 (Int (3)) 내에 완료한다. 상기 서술한 바와 같이, 연료 토출을 실시함으로써, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 최대 토출량분의 연료가 공급되고, 연료 압력 (Pr) 이 목표 연료 압력 (Pt) 보다 높은 압력까지 상승한다. 연료 압력 (Pr) 이 제 1 연료 압력 (P1) 보다 높아진 타이밍 (t827) 에 있어서, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 토출 필요 여부 판정부 (113) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출은 불필요하다고 판정된다. 상기 연료 토출에 있어서는, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료의 분사 횟수에 대한 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로의 연료의 토출 횟수의 비율인 토출 비율은 「1」 이 된다.
상기 서술한 바와 같이, 제 2 실시형태에 있어서, 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) 으로부터 준비 기간이 경과했을 때에 고압 연료 펌프 (40) 의 토출 개시 타이밍 (Ts) 을 설정하고, N 회째의 연료 분사와 N＋1 회째의 연료 분사 사이의 소정의 타이밍에 분사간 토출 제어를 실시한다. 분사간 토출 제어의 실행 중에는, 연료 압력 편차 (ΔP) 가 소정값 이상이 되었을 때에, 연료의 토출 횟수 (Tn) 를 설정하고, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출을 실행함으로써, 내연 기관의 운전 상태의 변화에 따라, 토출 비율을 변경하는 구성으로 하고 있다. 즉, 연료 압력 편차 (ΔP) 가 소정값 미만일 때에는, 연료 분사 밸브 (15) 로부터 연료 분사가 실시되고 나서 다음에 연료 분사가 실시될 때까지의 사이에 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출을 1 회도 실시하지 않는다. 이에 따라, 토출 비율을 1 보다 작은 값으로 변경할 수 있다. 연료 압력 편차 (ΔP) 가 소정값 이상일 때에는, 연료 분사 밸브 (15) 로부터 연료 분사가 실시되고 나서 다음에 연료 분사가 실시될 때까지의 사이에 고압 연료 펌프 (40) 로부터 1 회 또는 복수 회의 연료 토출을 실시한다. 이에 따라, 토출 비율을 1 이상의 값으로 변경할 수 있다.
(2－2)
제 2 실시형태에 있어서, 분사 간격 (Int) 내에 연료 토출이 실시되도록 연료의 토출 횟수를 설정하고 있다. 상기 서술한 바와 같은 구성의 차이를 분명히 하기 위해서, 제 2 실시형태의 비교예로서, 분사간 토출 제어에 있어서 토출 횟수 산출부 (117) 에 의해 산출된 필요 토출 횟수 (Tnf) 로 연속해서 연료 토출을 실시하는 경우를 설명한다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 펌프 구동부 (116) 는, 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t818)) 에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 필요 토출 횟수 (Tnf) (= 3) 의 연료 토출을 실시한다. 1 회째의 연료 토출은, 타이밍 (t818) 부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t819) 까지 실행된다. 펌프 구동부 (116) 는, 1 회째의 연료 토출을 실시하면, 대기 시간이 경과했을 때에 2 회째의 연료 토출을 개시한다. 2 회째의 연료 토출은, 연료 분사가 실시되는 타이밍 (t819) 부터 타이밍 (t820) 의 사이의 타이밍에 개시된다. 그 때문에, 연료 분사의 실행 기간과 연료 토출의 실행 기간이 겹치고, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료 토출이 실시됨으로써, 연료 분사의 실행 기간에 있어서 고압 연료 배관 (34) 내의 연료 압력에 변동이 생긴다.
펌프 구동부 (116) 는, 2 회째의 연료 토출을 개시하고 나서 리프트 시간 (Ti) 이 경과할 때까지 연료 토출을 실행한다. 펌프 구동부 (116) 는, 2 회째의 연료 토출을 실시하면, 대기 시간이 경과했을 때에 3 회째의 연료 토출을 개시한다. 3 회째의 연료 토출은, 타이밍 (t823) 에 있어서 연료 분사가 개시되기 전에 종료한다. 제 2 실시형태의 비교예에 있어서, 1 회째의 연료 토출을 실시했을 때의 토출 비율은 「1/3」 이 되고, 2 회째 및 3 회째의 연료 토출을 실시했을 때에 있어서의 토출 비율은 「2」 가 된다. 제 2 실시형태의 비교예에 있어서, 그 후, 토출 필요 여부 판정부 (113) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정되었을 때에, 펌프 구동부 (116) 가, 설정된 토출 개시 타이밍 (Ts) 에 있어서, 산출된 필요 토출 횟수 (Tnf) 로 연료 토출을 실시한다.
제 2 실시형태에 있어서, 분사 간격 (Int) 내에 연료 토출이 실시되도록, 분사 간격 (Int) 에 기초하여 산출한 최대 토출 횟수 (Tnmax) 에 의해 토출 횟수 (Tn) 를 제한하고 있다. 이에 따라, 연료 분사 밸브 (15) 에 의한 연료 분사가 실시되고 있을 때에는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료의 토출을 실시하지 않는다. 그 때문에, 연료 분사 밸브에 있어서의 N 회째의 연료 분사 기간 및 N＋1 회째의 연료 분사 기간의 쌍방에 겹치도록 연료 토출을 실행하는 경우에 비하여, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료 토출이 실시되는 것에 의한 고압 연료 배관 (34) 내의 연료 압력의 변동이 연료 분사에 영향을 미치는 것을 억제할 수 있고, 상기 제 2 실시형태의 비교예와 비교해도 연료 분사의 실행시에 있어서의 연료 분사량의 제어 정밀도를 높일 수 있다. 그 결과, 고압 연료 배관 (34) 에 대한 연료 공급의 타이밍을 적절히 제어할 수 있도록 된다. 고압 연료 펌프 (40) 의 전자 제어 유닛 (100) 에서는, 상기 제 2 실시형태의 비교예와 같이 연료 토출을 제어함으로써, 고압 연료 배관 (34) 내의 연료 압력 (Pr) 의 증대의 조기화를 도모하는 것도 가능하다.
(제 3 실시형태)
연료 펌프를 위한 제어 장치의 제 3 실시형태에 대해서, 도 9 ∼ 도 11 을 참조하여 설명한다. 제 3 실시형태에 있어서, 분사간 토출 제어에 있어서, 내연 기관 (10) 의 부하 (KL) 에 기초하여, 연료의 토출 비율을 설정하는 점이 제 1 실시형태와 상이하다. 제 1 실시형태와 동일한 구성에 대해서는, 공통의 부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 9 에 나타내는 바와 같이, 전자 제어 유닛 (100) 의 분사간 토출 제어 실행부 (130) 는, 기능부로서, 부하 산출부 (131), 토출 비율 설정부 (132), 토출 개시 타이밍 산출부 (115), 및 펌프 구동부 (116) 를 가지고 있다.
부하 산출부 (131) 는, 에어 플로우 미터 (90) 에 의해 검출된 흡기의 유량에 기초하여 내연 기관 (10) 의 부하 (KL) 를 산출한다. 토출 비율 설정부 (132) 는, 부하 산출부 (131) 에 의해 산출된 부하 (KL) 에 기초하여, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료의 분사 횟수에 대한 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로의 연료의 토출 횟수의 비율인 토출 비율을 설정한다. 토출 비율 설정부 (132) 에는, 부하 (KL) 와 토출 비율의 관계를 나타내는 맵이 기억되어 있다.
도 10 에 나타내는 바와 같이, 부하 (KL) 가 높은 경우에는, 상기 부하 (KL) 가 낮은 경우에 비하여 높은 값이 되도록 단계적으로 토출 비율이 설정되어 있다. 부하 (KL) 는, 내연 기관 (10) 의 운전 상태에 상관있는 파라미터이며, 상기 부하 (KL) 가 높은 경우에는, 연료 분사 밸브 (15) 에 있어서의 연료 분사량도 많아지는 경향이 있다. 부하 (KL) 에 기초하여, 토출 비율을 설정함으로써, 내연 기관 (10) 의 운전 상태에 따라, 토출 비율이 변경되게 된다.
도 9 에 나타내는 바와 같이, 토출 개시 타이밍 산출부 (115) 는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료 토출을 실시할 때의 개시 타이밍인 토출 개시 타이밍 (Ts) 을 상기 제 1 실시형태와 동일한 방법에 의해 산출한다.
펌프 구동부 (116) 는, 토출 비율 설정부 (132) 에 설정되어 있는 토출 비율이 되도록, 토출 개시 타이밍 산출부 (115) 에 의해 산출된 토출 개시 타이밍 (Ts) 에 고압 연료 펌프 (40) 의 코일 (85) 에 대한 통전 제어를 실시한다. 즉, 펌프 구동부 (116) 는, 연료 분사 밸브 구동부 (109) 에 의한 연료 분사 밸브 (15) 의 구동 횟수에 대하여, 고압 연료 펌프 (40) 의 토출 횟수를 제어한다. 펌프 구동부 (116) 에 있어서의 고압 연료 펌프 (40) 의 코일 (85) 에 대한 통전 제어에 대해서는, 상기 제 1 실시형태와 동일하다.
제 3 실시형태의 작용 및 효과에 대해서, 도 11 을 참조하여 설명한다. 제 3 실시형태에 있어서, 제 1 실시형태와 동일한 작용 및 효과에 더하여, 이하의 작용 및 효과가 얻어진다.
(3－1)
도 11 에 나타내는 바와 같이, 토출 비율이, 예를 들어, 「1/3」 로 설정되어 있을 때에는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 펌프 구동부 (116) 는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로 연료를 1 회 토출한 후, 연료가 3 회 분사되었을 때에, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로 재차 연료를 1 회 토출한다. 이 경우, 펌프 구동부 (116) 는, 연료 분사의 종료 타이밍 (t1111) 으로부터 상기 준비 시간이 경과한 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1112)) 에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 1 회의 연료 토출을 실시한다. 연료 토출은, 타이밍 (t1112) 부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t1113) 까지 실행된다. 이에 따라, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 최대 토출량분의 연료가 공급된다. 그 후, 펌프 구동부 (116) 는, 연료 분사가 3 회 실행될 때까지는 연료의 토출을 실시하지 않는다. 펌프 구동부 (116) 는, 연료 분사가 3 회 실행되었을 때에는, 3 회째의 연료 분사의 종료 타이밍 (t1114) 으로부터 상기 준비 시간이 경과한 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1115)) 에 있어서, 상기 서술한 바와 같이, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 1 회의 연료 토출을 실시한다.
도 11 에 나타내는 바와 같이, 토출 비율이, 예를 들어, 「1/2」 로 설정되어 있을 때에는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 펌프 구동부 (116) 는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로 연료를 1 회 토출한 후, 연료가 2 회 분사되었을 때에 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로 재차 연료를 1 회 토출한다. 이 경우, 펌프 구동부 (116) 는, 연료 분사의 종료 타이밍 (t1116) 으로부터 상기 준비 시간이 경과한 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1117)) 에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 1 회의 연료 토출을 실시한다. 연료 토출은, 타이밍 (t1117) 부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t1118) 까지 실행된다. 그 후, 펌프 구동부 (116) 는, 연료 분사가 2 회 실행될 때까지는 연료의 토출을 실시하지 않는다. 펌프 구동부 (116) 는, 연료 분사가 2 회 실행되었을 때에는, 2 회째의 연료 분사의 종료 타이밍 (t1119) 부터 상기 준비 시간이 경과한 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1120)) 에 있어서, 상기 서술한 바와 같이, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 1 회의 연료 토출을 실시한다.
도 11 에 나타내는 바와 같이, 토출 비율이 예를 들어 「1」 로 설정되어 있을 때에는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 펌프 구동부 (116) 는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로 연료를 1 회 토출한 후, 연료가 1 회 분사되었을 때에, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로 재차 연료를 1 회 토출한다. 이 경우, 펌프 구동부 (116) 는, 연료 분사가 1 회 실행될 때마다 1 회의 연료 토출을 실시하기 때문에, 연료 분사와 연료 토출이 1 회씩 반복 실행된다. 펌프 구동부 (116) 는, 연료 분사의 종료 타이밍 (t1121) 으로부터 상기 준비 시간이 경과한 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1122)) 에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 1 회의 연료 토출을 실시한다. 연료 토출은, 타이밍 (t1122) 부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t1123) 까지 실행된다.
도 11 에 나타내는 바와 같이, 토출 비율이, 예를 들어, 「2」 로 설정되어 있을 때에는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 펌프 구동부 (116) 는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로 연료를 2 회 토출한 후, 연료가 1 회 분사되었을 때에, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로 재차 연료를 2 회 토출한다. 이 경우, 펌프 구동부 (116) 는, 연료 분사의 종료 타이밍 (t1124) 으로부터 상기 준비 시간이 경과한 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1125)) 에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 2 회의 연료 토출을 실시한다. 1 회째의 연료 토출은, 타이밍 (t1125) 부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t1126) 까지 실행된다. 펌프 구동부 (116) 는 1 회째의 연료 토출을 종료한 타이밍 (t1126) 으로부터 상기 대기 시간이 경과한 타이밍 (t1127) 에 있어서 연료 토출을 개시한다. 2 회째의 연료 토출은, 타이밍 (t1127) 부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t1128) 까지 실행된다.
내연 기관 (10) 의 부하 (KL) 가 높은 경우에는, 상기 부하 (KL) 가 낮은 경우에 비하여 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 1 회의 연료 분사량이 많아지는 경향이 있다. 고압 연료 펌프 (40) 로부터 1 회에 토출되는 연료의 최대량은 미리 구할 수 있다. 그 때문에, 토출 비율을, 내연 기관 (10) 의 부하 (KL) 가 높은 경우에는, 상기 부하 (KL) 가 낮은 경우에 비하여 높은 값으로 설정한다, 즉 고압 연료 배관 (34) 로부터 분사되는 연료의 양이 많을 때에는, 상기 연료의 양이 적을 때에 비하여 높은 값으로 설정함으로써, 고압 연료 배관 (34) 에 있어서의 연료의 압력을 적절히 제어할 수 있다.
제 4 실시형태
연료 펌프를 위한 제어 장치의 제 4 실시형태에 대해서, 도 12 ∼ 도 14 를 참조하여 설명한다. 제 4 실시형태에 있어서, 연료 펌프를 위한 제어 장치의 구성이 제 1 실시형태와 상이하다. 제 1 실시형태와 동일한 구성에 대해서는, 공통의 부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 12 에 나타내는 바와 같이, 연료 펌프를 위한 전자 제어 유닛 (400) 은, 기능부로서, 목표 회전 속도 산출부 (101), 목표 토크 산출부 (102), 목표 연료 압력 산출부 (103), 연료 압력 편차 산출부 (104), 분사 피드백량 산출부 (105), 요구 연료 분사량 산출부 (106), 분사 시간 산출부 (107), 분사 개시 타이밍 산출부 (108), 및 연료 분사 밸브 구동부 (109) 를 가지고 있다. 전자 제어 유닛 (400) 은, 목표 스로틀 개도 산출부 (110), 스로틀 구동부 (111), 분사 간격 산출부 (401), 최대 토출 횟수 산출부 (402), 펌프 특성 학습부 (403), 제어 전환부 (404), 분사간 토출 제어 실행부 (405), 및 개별 제어 실행부 (406) 를 가지고 있다. 목표 회전 속도 산출부 (101), 목표 토크 산출부 (102), 목표 연료 압력 산출부 (103), 연료 압력 편차 산출부 (104), 분사 피드백량 산출부 (105), 요구 연료 분사량 산출부 (106), 분사 시간 산출부 (107), 분사 개시 타이밍 산출부 (108), 및 연료 분사 밸브 구동부 (109) 의 기능은, 제 1 실시형태의 것과 동일하다. 목표 스로틀 개도 산출부 (110), 및 스로틀 구동부 (111) 의 기능도, 제 1 실시형태의 것과 동일하다.
분사 간격 산출부 (401) 는, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe), 분사 개시 타이밍 산출부 (108) 에 의해 산출된 분사 개시 타이밍 (Fs), 및 크랭크각 센서 (95) 에 의해 검출된 기관 회전 속도 (NE) 에 기초하여, 연료의 분사 간격 (Int) 을 산출한다. 연료의 분사 간격 (Int) 은, 소정의 기통에 형성되어 있는 연료 분사 밸브 (15) 에 있어서, 연료 분사가 종료하고 나서, 상기 소정의 기통의 다음에 점화가 실행되는 기통에 형성되어 있는 연료 분사 밸브 (15) 에 있어서, 연료 분사가 개시될 때까지의 시간으로서 산출된다. 예를 들어, 각 기통 (＃1 ∼ ＃4) 에서는, 제 1 기통 (＃1), 제 3 기통 (＃3), 제 4 기통 (＃4), 및 제 2 기통 (＃2) 의 순서로 점화가 실시된다. 분사 간격 산출부 (401) 는, 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) 을, 분사 시간 산출부 (107) 에 의해 산출된 분사 시간 (Fi) 과, 분사 개시 타이밍 산출부 (108) 에 의해 산출된 분사 개시 타이밍 (Fs) 에 기초하여 산출한다. 연료의 분사 간격 (Int) 은, 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) 이 늦으면 늦을수록, 분사 개시 타이밍 (Fs) 이 빠르면 빠를수록, 및 기관 회전 속도 (NE) 가 높으면 높을수록 짧아진다.
최대 토출 횟수 산출부 (402) 는, 분사 간격 산출부 (401) 에 의해 산출된 연료의 분사 간격 (Int) 에 기초하여, 상기 분사 간격 (Int) 내에서 실행 가능한 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출의 최대 토출 횟수 (Tnmax) 를 산출한다. 즉, 최대 토출 횟수 산출부 (402) 는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료의 토출을 실시하기 위한 필요 시간 (Tmin) 을 산출한다. 필요 시간 (Tmin) 은, 고압 연료 펌프 (40) 가 연료의 토출을 1 회 실시할 때에는, 리프트 시간 (Ti) 과 동등한 시간이 된다. 필요 시간 (Tmin) 은, 고압 연료 펌프 (40) 가 연료의 토출을 복수인 n 회 실시할 때에는 (2 ≤ n), 리프트 시간 (Ti) 의 n 배의 시간과 대기 시간의 n－1 배의 시간의 합에 동등한 시간이 된다. 제 4 실시형태에 있어서, 리프트 시간 (Ti) 은, 고압 연료 펌프 (40) 에 통전 제어를 개시하고, 플런저 (75) 의 타단이 돌출부 (83) 에 맞닿아 있는 상태로부터, 상기 플런저 (75) 의 볼록조 (75B) 가 삽입통과부 (56) 에 맞닿을 때까지 상기 일방측으로 이동할 때에 관련된 시간과 동등한 시간으로 설정되어 있다. 대기 시간은, 고압 연료 펌프 (40) 에 통전 제어를 종료하고, 고압 연료 펌프 (40) 의 플런저 (75) 의 볼록조 (75B) 가 삽입통과부 (56) 에 맞닿아 있는 상태로부터, 상기 플런저 (75) 가 돌출부 (83) 에 맞닿을 때까지 상기 타방측으로 이동할 때에 관련된 시간과 동등한 시간으로 설정되어 있다. 리프트 시간 (Ti) 및 대기 시간은, 미리 실험이나 시뮬레이션에 의해 구해져 전자 제어 유닛 (400) 에 기억되어 있다.
고압 연료 펌프 (40) 에 있어서의 플런저 (75) 의 이동 속도는, 연료 성상 등의 여러 가지 요인에 의해 변화하는 경우가 있다. 그 때문에, 제 4 실시형태에 있어서, 전자 제어 유닛 (400) 은, 후술하는 펌프 특성 학습부 (403) 에 의해 통전 시간과 고압 연료 펌프 (40) 의 토출량의 관계를 나타내는 펌프 특성을 학습하고 있다. 최대 토출 횟수 산출부 (402) 에 있어서, 펌프 특성 학습부 (403) 에 의해 학습된 펌프 특성에 기초하여, 플런저 (75) 의 이동에 필요한 시간에 맞추어 리프트 시간 (Ti) 및 대기 시간을 보정함으로써, 고압 연료 펌프 (40) 의 현재의 특성에 적합시켜 필요 시간 (Tmin) 을 산출한다. 상기 필요 시간 (Tmin) 과 분사 간격 (Int) 에 기초하여, 최대 토출 횟수 (Tnmax) 를 산출한다. 예를 들어, 분사 간격 (Int) 이 연료의 토출을 1 회 실시할 때의 필요 시간 (Tmin) 미만일 때에는, 최대 토출 횟수 (Tnmax) 를 0 으로 설정한다. 분사 간격 (Int) 이 연료의 토출을 1 회 실시할 때의 필요 시간 (Tmin) 이상이고, 연료의 토출을 2 회 실시할 때의 필요 시간 (Tmin) 보다 짧을 때에는, 최대 토출 횟수 (Tnmax) 를 1 로 설정한다.
펌프 특성 학습부 (403) 는, 고압 연료 펌프 (40) 에 대한 통전 시간과, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로 토출된 연료량의 관계를 펌프 특성으로서 학습한다. 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출량은, 연료 온도 센서 (93) 에 의해 검출된 고압 연료 배관 (34) 내의 연료 온도, 코일 온도 센서 (94) 에 의해 검출된 코일 (85) 의 온도, 및 배터리 전압 등의 영향을 받는다. 즉, 연료 온도가 낮을 때에는, 상기 연료 온도가 높을 때에 비하여 연료의 점도가 높아진다. 그 때문에, 연료 온도가 낮을 때에는, 상기 연료 온도가 높을 때에 비하여 연료를 토출할 때의 저항이 커진다. 코일 (85) 의 온도가 높을 때에는, 상기 코일 (85) 의 온도가 낮을 때에 비하여 플런저 (75) 를 가압실 (78) 측에 이동시킬 때의 힘이 약해진다. 배터리 전압이 낮을 때에는, 상기 배터리 전압이 높을 때에 비하여, 플런저 (75) 를 가압실 (78) 측에 이동시킬 때의 힘이 약해진다.
상기 서술한 바와 같이, 연료 온도가 낮으면 낮을수록, 코일 (85) 의 온도가 높으면 높을수록, 및 배터리 전압이 낮으면 낮을수록, 플런저 (75) 를 이동시키는 힘이 약해져, 플런저 (75) 의 이동 속도가 늦어진다. 따라서, 플런저 (75) 를 이동시켜 최대 토출량분의 연료를 토출시키기 위해서 필요한 통전 시간은, 연료 온도가 낮으면 낮을수록, 코일 (85) 의 온도가 높으면 높을수록, 및 배터리 전압이 낮으면 낮을수록 길어지는 경향이 된다. 바꾸어 말하면, 통전 시간이 동일한 경우에는, 연료 온도가 낮으면 낮을수록, 코일 (85) 의 온도가 높으면 높을수록, 및 배터리 전압이 낮으면 낮을수록 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출량은 적어지는 경향이 있다. 배터리 전압은, 배터리 (120) 의 충방전 상황으로부터 구할 수 있다. 펌프 특성 학습부 (403) 에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 를 후술하는 목표 토출량 (TPt) 에 기초하여, 설정된 통전 시간으로 구동했을 때의 연료 토출량을, 연료 압력 편차 산출부 (104) 에 의해 산출된 연료 압력 편차 (ΔP) 에 기초하여 산출하고, 연료 온도, 코일 (85) 의 온도, 및 배터리 전압의 정보와 함께 기억한다.
제어 전환부 (404) 는, 최대 토출 횟수 산출부 (402) 에 의해 산출된 최대 토출 횟수 (Tnmax) 에 기초하여, 고압 연료 펌프 (40) 의 제어 양태를 전환한다. 즉, 제어 전환부 (404) 는, 최대 토출 횟수 (Tnmax) 가 1 이상일 때에는, 분사간 토출 제어 실행부 (405) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 의 제어를 실시하도록 설정한다. 제어 전환부 (404) 는, 최대 토출 횟수 (Tnmax) 가 0 일 때에는, 개별 제어 실행부 (406) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 의 제어를 실시하도록 전환한다. 상기 서술한 바와 같이, 최대 토출 횟수 (Tnmax) 가 0 일 때에는, 분사 간격 (Int) 이 고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료를 1 회 토출할 때에 필요해지는 필요 시간보다 짧은 경우이다. 바꾸어 말하면, 제어 전환부 (404) 는, 분사 간격 (Int) 이 필요 시간 (Tmin) 이상인 경우에는, 분사간 토출 제어를 실행하고, 분사 간격 (Int) 이 필요 시간 (Tmin) 보다 짧은 경우에는, 개별 제어를 실행하도록 제어를 전환한다.
분사간 토출 제어 실행부 (405) 는, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 N 회째의 연료 분사와 N＋1 회째의 연료 분사 사이의 소정의 타이밍에 고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료 토출을 실행하는 분사간 토출 제어를 실행한다. 분사간 토출 제어 실행부 (405) 는, 기능부로서, 토출 필요 여부 판정부 (407), 토출 개시 타이밍 산출부 (408), 목표 토출량 산출부 (409), 토출 횟수 산출부 (410), 토출 횟수 설정부 (411), 및 제 1 펌프 구동부 (412) 를 가지고 있다.
토출 필요 여부 판정부 (407) 는, 요구 연료 분사량 산출부 (106) 에 의해 산출된 요구 연료 분사량 (Qt) 에 기초하여, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요한지 여부를 판정한다. 토출 필요 여부 판정부 (407) 는, 요구 연료 분사량 (Qt) 이 산출될 때마다 적산하고, 요구 연료 분사량 (Qt) 의 적산값 (ΣQ) 을 산출한다. 토출 필요 여부 판정부 (407) 는, 산출한 적산값 (ΣQ) 이 판정값 이상이 되었을 때에, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정한다. 판정값은, 예를 들어, 고압 연료 펌프 (40) 의 최대 토출량의 절반의 양으로 설정되어 있다.
토출 개시 타이밍 산출부 (408) 는, 토출 필요 여부 판정부 (407) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정되었을 때에, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료 토출을 실시할 때의 개시 타이밍인 토출 개시 타이밍 (Ts) 을 산출한다. 토출 개시 타이밍 (Ts) 은, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사의 타이밍에 기초하여 산출된다. 제 4 실시형태에 있어서, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) 으로부터 소정의 준비 시간이 경과한 타이밍을 토출 개시 타이밍 (Ts) 으로 한다. 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) 은, 분사 시간 산출부 (107) 에 의해 산출된 분사 시간 (Fi) 과, 분사 개시 타이밍 산출부 (108) 에 의해 산출된 분사 개시 타이밍 (Fs) 에 기초하여 산출할 수 있다. 준비 시간은, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사가 종료하고 나서, 고압 연료 배관 (34) 내의 연료 압력 (Pr) 이 안정될 때까지 필요한 시간으로 설정되어 있다.
목표 토출량 산출부 (409) 는, 토출 필요 여부 판정부 (407) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정되었을 때에, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로의 연료 토출량의 목표값인 목표 토출량 (TPt) 을 산출한다. 목표 토출량 산출부 (409) 는, 요구 연료 분사량 산출부 (106) 에 의해 산출된 요구 연료 분사량 (Qt) 에 기초하여, 베이스 토출량 (TPb) 을 산출한다. 베이스 토출량 (TPb) 은, 요구 연료 분사량 (Qt) 과 동등한 양으로서 산출된다. 즉, 베이스 토출량 (TPb) 은, 요구 연료 분사량 (Qt) 이 많으면 많을수록 많아진다. 목표 토출량 산출부 (409) 는, 연료 압력 편차 산출부 (104) 에 의해 산출된 연료 압력 편차 (ΔP) 에 기초하여, 토출 피드백량 (TK) 을 산출한다. 토출 피드백량 (TK) 은, 목표 연료 압력 (Pt) 이 되도록 고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료의 토출을 실시했을 때의 연료 토출 후의 실제의 연료 압력 (Pr) 을, 상기 목표 연료 압력 (Pt) 으로부터 감산한 값을 입력으로 하는 비례 요소, 적분 요소, 및 미분 요소의 각 출력값의 합으로서 산출한다. 목표 토출량 산출부 (409) 는, 베이스 토출량 (TPb) 에 토출 피드백량 (TK) 을 곱셈함으로써, 목표 토출량 (TPt) 을 산출한다.
토출 횟수 산출부 (410) 는, 목표 토출량 산출부 (409) 에 의해 산출된 목표 토출량 (TPt) 에 기초하여, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료를 토출할 때의 필요 토출 횟수 (Tnf) 를 산출한다. 토출 횟수 산출부 (410) 는, 목표 토출량 (TPt) 분의 연료를 토출하기 위해서 필요한 토출 횟수 중에서 가장 적은 토출 횟수를 필요 토출 횟수 (Tnf) 로서 산출한다. 예를 들어, 목표 토출량 (TPt) 이, 고압 연료 펌프 (40) 의 최대 토출량 이하인 경우에는 필요 토출 횟수 (Tnf) 를 1 회로서 산출한다. 목표 토출량 (TPt) 이, 상기 최대 토출량보다 많고 최대 토출량의 2 배의 양 이하인 경우에는, 필요 토출 횟수 (Tnf) 를 2 회로서 산출한다.
토출 횟수 설정부 (411) 는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료를 토출하는 토출 횟수 (Tn) 를 설정한다. 토출 횟수 설정부 (411) 는, 펌프 특성 학습부 (403) 에 의해 학습된 펌프 특성에 기초하여, 토출 횟수 산출부 (410) 에 의해 산출된 필요 토출 횟수 (Tnf) 분의 연료 토출을 실시하기 위해서 필요한 실행 시간 (Tnes) 을 산출한다. 실행 시간 (Tnes) 은, 필요 토출 횟수 (Tnf) 가 1 회일 때에는, 리프트 시간 (Ti) 과 동등한 시간이 된다. 실행 시간 (Tnes) 은, 필요 토출 횟수 (Tnf) 가 복수인 n 회일 때에는 (2 ≤ n), 리프트 시간 (Ti) 의 n 배의 시간과 대기 시간의 n－1 배의 시간의 합에 동등한 시간이 된다. 리프트 시간 (Ti) 및 대기 시간은, 펌프 특성에 기초하여 산출된다. 상기 서술한 바와 같이, 실행 시간 (Tnes) 을 산출하면, 상기 실행 시간 (Tnes) 에 상기 준비 시간을 가산한 시간을 가산 시간 (Tad) 으로서 산출한다. 토출 횟수 설정부 (411) 는, 가산 시간 (Tad) 이 분사 간격 산출부 (401) 에 의해 산출된 분사 간격 (Int) 이하일 때에는, 토출 횟수 (Tn) 로서, 필요 토출 횟수 (Tnf) 와 동일한 수를 설정한다. 토출 횟수 설정부 (411) 는, 가산 시간 (Tad) 이 분사 간격 (Int) 을 초과하고 있는 경우에는, 토출 횟수 (Tn) 로서, 최대 토출 횟수 산출부 (402) 에 의해 산출된 최대 토출 횟수 (Tnmax) 와 동일한 수를 설정한다.
제 1 펌프 구동부 (412) 는, 토출 필요 여부 판정부 (407) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정되어 있을 때에, 토출 개시 타이밍 산출부 (408) 에 의해 산출된 토출 개시 타이밍 (Ts) 에 고압 연료 펌프 (40) 의 코일 (85) 에 대한 통전 제어를 실시한다. 제 1 펌프 구동부 (412) 는, 통전 제어를 통해서 플런저 (75) 를 왕복동시킴으로써, 고압 연료 펌프 (40) 에 있어서, 연료의 흡인 및 연료의 토출을 실행시킨다. 제 1 펌프 구동부 (412) 는, 고압 연료 펌프 (40) 에 통전 제어를 개시하고 나서, 펌프 특성 학습부 (403) 에 의해 학습된 펌프 특성에 기초한 리프트 시간 (Ti) 이 경과했을 때에 통전을 종료한다. 제 1 펌프 구동부 (412) 는, 토출 횟수 설정부 (411) 에 의해 설정된 토출 횟수 (Tn) 가 2 회 이상인 경우, 통전 제어를 개시하고 나서 리프트 시간 (Ti) 이 경과한 타이밍에 통전 제어를 종료하고, 상기 종료한 타이밍으로부터 소정의 대기 시간이 경과한 타이밍에 재차 통전 제어를 실행한다. 재차 통전 제어를 개시하고 나서 리프트 시간 (Ti) 이 경과한 타이밍에 다시 통전 제어를 종료한다. 상기 서술한 바와 같이, 통전 제어를 반복 실행함으로써, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 복수 회의 연료 토출을 실행한다.
개별 제어 실행부 (406) 는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료의 토출을 고정 주기로 반복 실시하는 개별 제어를 실행한다. 개별 제어에 있어서, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사의 타이밍과는 무관계로 연료 토출이 실시된다. 개별 제어 실행부 (406) 는, 기능부로서, 토출 주기 기억부 (413), 및 제 2 펌프 구동부 (414) 를 가지고 있다.
토출 주기 기억부 (413) 는, 고압 연료 펌프 (40) 에 통전 제어를 실행할 때의 통전 주기를 기억하고 있다. 제 4 실시형태에 있어서, 통전 주기는, 고정 주기로서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출량이 최대 토출량이 되고, 또한, 최고 속도의 구동 주기가 되도록 미리 실험이나 시뮬레이션에 의해 구해져 기억되어 있다.
제 2 펌프 구동부 (414) 는, 토출 주기 기억부 (413) 에 기억되어 있는 통전 주기로 통전 제어를 실시함으로써, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사의 타이밍에 추종하는 일 없이, 고압 연료 펌프 (40) 를 구동한다.
제 4 실시형태의 작용 효과에 대해서, 도 13 및 도 14 를 참조하여 설명한다.
(4－1)
도 13 을 참조하여, 분사 간격 (Int) 이 필요 시간 (Tmin) 이상이고, 제어 전환부 (404) 에 의해 분사간 토출 제어의 실행이 설정되어 있는 경우에 대해서 설명한다.
도 13 에 나타내는 바와 같이, 내연 기관 (10) 의 운전에 수반하여, 연료 분사 밸브 (15) 로부터 연료 분사가 반복 실행된다. 타이밍 (t1312) 부터 타이밍 (t1313) 에 있어서 실행되는 연료 분사의 요구 연료 분사량 (Qt1) 은, 타이밍 (t1311) 에 있어서 산출된다. 타이밍 (t1311) 에 있어서, 요구 연료 분사량 산출부 (106) 에 의해 요구 연료 분사량 (Qt1) 이 산출되면, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 토출 필요 여부 판정부 (407) 는, 요구 연료 분사량 (Qt) 을 적산하여 적산값 (ΣQ) 을 산출한다. 타이밍 (t1311) 의 전에 있어서 적산값 (ΣQ) 은 0 이기 때문에, 타이밍 (t1311) 에서는 적산값 (ΣQ) 은 요구 연료 분사량 (Qt1) 과 동등한 값이 된다. 타이밍 (t1311) 에 있어서, 적산값 (ΣQ) 은 판정값 미만이다. 그 때문에, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 토출 필요 여부 판정부 (407) 는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출은 불필요하다고 판정한다. 도 13 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 밸브 구동부 (109) 는, 토출 개시 타이밍 산출부 (115) 가 요구 연료 분사량 (Qt1) 에 기초한 분사 시간 (Fi) 및 분사 개시 타이밍 (Fs) 을 사용하여 산출한 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1312)) 에 연료 분사를 개시한다. 연료 분사 밸브 구동부 (109) 는, 분사 시간 산출부 (107) 가 요구 연료 분사량 (Qt1) 에 기초하여 산출한 분사 시간 (Fi) 의 사이에 있어서, 연료 분사를 계속하고, 타이밍 (t1312) 으로부터 분사 시간 (Fi) 이 경과한 타이밍 (t1313) 에 있어서, 연료 분사를 종료한다.
그 후, 요구 연료 분사량 산출부 (106) 에 의해 다음의 연료 분사에 있어서의 요구 연료 분사량 (Qt2) 이 산출된다. 요구 연료 분사량 산출부 (106) 는, 타이밍 (t1313) 에 있어서, 연료 분사가 종료하고 나서 소정 시간이 경과한 타이밍 (t1314) 에 있어서, 요구 연료 분사량 (Qt2) 을 산출한다. 소정 시간은, 연료 분사 후의 연료 압력 (Pr) 이 상응하게 안정될 때까지의 시간으로서, 상기 준비 시간보다는 짧다. 요구 연료 분사량 (Qt2) 은, 요구 연료 분사량 (Qt1) 보다 많다 (Qt2 ＞ Qt1). 요구 연료 분사량 산출부 (106) 에 의해 요구 연료 분사량 (Qt2) 이 산출되면, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 토출 필요 여부 판정부 (407) 는, 요구 연료 분사량 (Qt2) 을 적산값 (ΣQ) 에 가산하여 새롭게 적산값 (ΣQ) 을 산출한다 (ΣQ = Qt1 ＋ Qt2). 타이밍 (t1314) 에서는 적산값 (ΣQ) 이 판정값 이상이 된다. 이에 따라, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 토출 필요 여부 판정부 (407) 는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정한다.
상기 서술한 바와 같이, 연료 토출이 필요하다고 판정되면, 목표 토출량 산출부 (409) 는, 목표 토출량 (TPt) 을 산출한다. 목표 토출량 산출부 (409) 는, 요구 연료 분사량 산출부 (106) 에 의해 산출된 요구 연료 분사량 (Qt2) 에 기초하여, 베이스 토출량 (TPb) 을 산출한다. 산출한 베이스 토출량 (TPb) 에 타이밍 (t1314) 에 있어서의 연료 압력 편차 (ΔP) 에 기초하여 산출한 토출 피드백량 (TK) 을 곱셈함으로써, 목표 토출량 (TPt) 을 산출한다. 상기 서술한 바와 같이, 목표 토출량 (TPt) 이 산출되면, 토출 횟수 산출부 (410) 는, 상기 목표 토출량 (TPt) 에 기초하여, 필요 토출 횟수 (Tnf) 를 산출한다. 그 후, 토출 횟수 설정부 (411) 가, 필요 토출 횟수 (Tnf), 펌프 특성, 분사 간격 (Int), 및 최대 토출 횟수 (Tnmax) 에 기초하여, 토출 횟수 (Tn) 를 설정한다. 타이밍 (t1314) 에서는, 토출 횟수 (Tn) 가 2 회로 설정된다.
토출 개시 타이밍 산출부 (115) 는, 요구 연료 분사량 (Qt1) 에 기초한 분사 시간 (Fi) 및 분사 개시 타이밍 (Fs) 등을 사용하여, 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1315)) 을 산출한다. 토출 개시 타이밍 (Ts) 은, 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) (타이밍 (t1313)) 으로부터 준비 시간이 경과한 타이밍이다.
제 1 펌프 구동부 (412) 는, 토출 필요 여부 판정부 (407) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정되어 있을 때에, 토출 개시 타이밍 산출부 (408) 에 의해 산출된 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1315)) 으로부터, 토출 횟수 산출부 (410) 에 의해 설정된 토출 횟수 (Tn) (2 회) 의 연료 토출이 실행되도록 고압 연료 펌프 (40) 의 코일 (85) 에 대한 통전 제어를 실시한다.
도 13 에 나타내는 바와 같이, 제 1 펌프 구동부 (412) 는, 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1315)) 에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 2 회의 연료 토출을 실시한다. 1 회째의 연료 토출은, 타이밍 (t1315) 부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t1316) 까지 실행된다. 이에 따라, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 최대 토출량분의 연료가 공급된다. 제 1 펌프 구동부 (412) 는, 1 회째의 연료 토출을 종료한 타이밍 (t1316) 으로부터 상기 대기 시간이 경과한 타이밍 (t1317) 에 있어서 연료 토출을 개시한다. 2 회째의 연료 토출은, 타이밍 (t1317) 부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t1318) 까지 실행된다. 이에 따라, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 최대 토출량분의 연료가 공급된다. 제 1 펌프 구동부 (412) 는, 토출 횟수 (Tn) 의 연료 토출을 실행하면, 고압 연료 펌프 (40) 의 구동을 정지한다. 토출 필요 여부 판정부 (407) 는, 토출 횟수 (Tn) 의 연료 토출이 종료된 타이밍 (t1318) 에 있어서, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 적산값 (ΣQ) 을 0 으로 리셋한다. 이에 따라, 적산값 (ΣQ) 이 판정값 미만이 되고, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 타이밍 (t1318) 에 있어서, 토출 필요 여부 판정부 (407) 에 의해, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출은 불필요하다고 판정된다.
그 후, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 밸브 구동부 (109) 는, 토출 개시 타이밍 산출부 (115) 가 요구 연료 분사량 (Qt2) 에 기초하여 산출한 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1319)) 에 연료 분사를 개시한다. 연료 분사 밸브 구동부 (109) 는, 분사 시간 산출부 (107) 가 요구 연료 분사량 (Qt2) 에 기초하여 산출한 분사 시간 (Fi) 의 사이에 있어서, 연료 분사를 계속하고, 타이밍 (t1319) 으로부터 분사 시간 (Fi) 이 경과한 타이밍 (t1320) 에 있어서, 연료 분사를 종료한다.
이 경우, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사가 1 회 실행되었을 때에, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로 연료가 2 회 토출된다. 따라서, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료의 분사 횟수에 대한 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로의 연료의 토출 횟수의 비율인 토출 비율은 「2」 가 된다.
그 후, 요구 연료 분사량 산출부 (106) 에 의해 다음의 연료 분사에 있어서의 요구 연료 분사량 (Qt3) 이 산출된다. 요구 연료 분사량 산출부 (106) 는, 타이밍 (t1320) 에 있어서 연료 분사가 종료하고 나서 소정 시간이 경과한 타이밍 (t1321) 에 있어서, 요구 연료 분사량 (Qt3) 을 산출한다. 요구 연료 분사량 (Qt3) 은, 요구 연료 분사량 (Qt1) 보다 많고, 요구 연료 분사량 (Qt2) 보다 적다 (Qt2 ＞ Qt3 ＞ Qt1). 요구 연료 분사량 산출부 (106) 에 의해 요구 연료 분사량 (Qt3) 이 산출되면, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 토출 필요 여부 판정부 (407) 는, 요구 연료 분사량 (Qt) 의 적산값 (ΣQ) 을 산출한다. 타이밍 (t1318) 에 있어서, 적산값 (ΣQ) 은 0 으로 리셋되어 있기 때문에, 타이밍 (t1321) 에 있어서, 적산값 (ΣQ) 은 요구 연료 분사량 (Qt3) 과 동등한 값이 된다. 요구 연료 분사량 (Qt3) 은, 요구 연료 분사량 (Qt1) 보다 많고, 타이밍 (t1321) 에 있어서, 적산값 (ΣQ) 은 판정값 이상이 된다. 이에 따라, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 토출 필요 여부 판정부 (407) 는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정한다.
상기 서술한 바와 같이, 연료 토출이 필요하다고 판정되면, 목표 토출량 산출부 (409) 는, 목표 토출량 (TPt) 을 산출하고, 토출 횟수 산출부 (410) 는, 필요 토출 횟수 (Tnf) 를 산출한다. 그 후, 토출 횟수 설정부 (411) 가, 토출 횟수 (Tn) 를 설정한다. 타이밍 (t1321) 에 있어서, 요구 연료 분사량 (Qt3) 이 요구 연료 분사량 (Qt2) 보다 적기 때문에, 토출 횟수 (Tn) 가 1 회로 설정된다. 토출 개시 타이밍 산출부 (115) 가, 요구 연료 분사량 (Qt2) 에 기초한 분사 시간 (Fi) 및 분사 개시 타이밍 (Fs) 을 사용하여, 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1322)) 을 산출한다. 토출 개시 타이밍 (Ts) 은, 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) (타이밍 (t1320)) 으로부터 준비 시간이 경과한 타이밍이다.
제 1 펌프 구동부 (412) 는, 토출 필요 여부 판정부 (407) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정되어 있을 때에, 토출 개시 타이밍 산출부 (408) 에 의해 산출된 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1322)) 으로부터, 토출 횟수 산출부 (410) 에 의해 설정된 토출 횟수 (Tn) (1 회) 의 연료 토출이 실행되도록 고압 연료 펌프 (40) 의 코일 (85) 에 대한 통전 제어를 실시한다.
도 13 에 나타내는 바와 같이, 제 1 펌프 구동부 (412) 는, 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1322)) 에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 1 회의 연료 토출을 실시한다. 상기 연료 토출은, 타이밍 (t1322) 부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t1323) 까지 실행된다. 이에 따라, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 최대 토출량분의 연료가 공급된다. 제 1 펌프 구동부 (412) 는, 토출 횟수 (Tn) 의 연료 토출을 실행하면, 고압 연료 펌프 (40) 의 구동을 정지한다. 토출 필요 여부 판정부 (407) 는, 토출 횟수 (Tn) 의 연료 토출이 종료된 타이밍 (t1323) 에 있어서, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 적산값 (ΣQ) 을 0 으로 리셋한다. 이에 따라, 적산값 (ΣQ) 이 판정값 미만이 되고, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 타이밍 (t1323) 에 있어서, 토출 필요 여부 판정부 (407) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출은 불필요하다고 판정된다.
그 후, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 밸브 구동부 (109) 는, 토출 개시 타이밍 산출부 (115) 가 요구 연료 분사량 (Qt3) 에 기초하여 산출한 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1324)) 에 연료 분사를 개시한다. 연료 분사 밸브 구동부 (109) 는, 분사 시간 산출부 (107) 가 요구 연료 분사량 (Qt3) 에 기초하여 산출한 분사 시간 (Fi) 의 사이에 있어서, 연료 분사를 계속하고, 타이밍 (t1324) 으로부터 분사 시간 (Fi) 이 경과한 타이밍 (t1325) 에 있어서, 연료 분사를 종료한다.
이 경우, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사가 1 회 실행되었을 때에, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로 연료가 1 회 토출된다. 따라서, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료의 분사 횟수에 대한 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로의 연료의 토출 횟수의 비율인 토출 비율은 「1」 이 된다.
그 후, 요구 연료 분사량 산출부 (106) 에 의해 다음의 연료 분사에 있어서의 요구 연료 분사량 (Qt4) 이 산출된다. 요구 연료 분사량 산출부 (106) 는, 타이밍 (t1325) 에 있어서, 연료 분사가 종료하고 나서 소정 시간이 경과한 타이밍 (t1326) 에 있어서, 요구 연료 분사량 (Qt4) 을 산출한다. 요구 연료 분사량 (Qt4) 은, 요구 연료 분사량 (Qt2) 보다 많다 (Qt4 ＞ Qt2). 요구 연료 분사량 산출부 (106) 에 의해 요구 연료 분사량 (Qt4) 이 산출되면, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 토출 필요 여부 판정부 (407) 는, 요구 연료 분사량 (Qt) 의 적산값 (ΣQ) 을 산출한다. 타이밍 (t1323) 에 있어서, 적산값 (ΣQ) 은 0 으로 리셋되어 있기 때문에, 타이밍 (t1326) 에 있어서, 적산값 (ΣQ) 은 요구 연료 분사량 (Qt4) 과 동등한 값이 된다. 요구 연료 분사량 (Qt4) 은, 요구 연료 분사량 (Qt2) 보다 많고, 요구 연료 분사량 (Qt3) 보다 많기 때문에, 타이밍 (t1326) 에서는 적산값 (ΣQ) 이 판정값 이상이 된다. 이에 따라, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 토출 필요 여부 판정부 (407) 는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정한다.
상기 서술한 바와 같이, 연료 토출이 필요하다고 판정되면, 목표 토출량 산출부 (409) 는, 목표 토출량 (TPt) 을 산출하고, 토출 횟수 산출부 (410) 는 필요 토출 횟수 (Tnf) 를 산출한다. 그 후, 토출 횟수 설정부 (411) 가, 토출 횟수 (Tn) 를 설정한다. 타이밍 (t1326) 에 있어서, 요구 연료 분사량 (Qt4) 이 요구 연료 분사량 (Qt1) 과 요구 연료 분사량 (Qt2) 의 적산값보다 많기 때문에, 토출 횟수 (Tn) 가 3 회로 설정된다. 토출 개시 타이밍 산출부 (115) 가, 요구 연료 분사량 (Qt3) 에 기초한 분사 시간 (Fi) 및 분사 개시 타이밍 (Fs) 을 사용하여, 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1327)) 을 산출한다. 토출 개시 타이밍 (Ts) 은, 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) (타이밍 (t1325)) 으로부터 준비 시간이 경과한 타이밍이다.
제 1 펌프 구동부 (412) 는, 토출 필요 여부 판정부 (407) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정되어 있을 때에, 토출 개시 타이밍 산출부 (408) 에 의해 산출된 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1327)) 으로부터, 토출 횟수 산출부 (410) 에 의해 설정된 토출 횟수 (Tn) (3 회) 의 연료 토출이 실행되도록, 고압 연료 펌프 (40) 의 코일 (85) 에 대한 통전 제어를 실시한다.
도 13 에 나타내는 바와 같이, 제 1 펌프 구동부 (412) 는, 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1327)) 에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 3 회의 연료 토출을 실시한다. 1 회째의 연료 토출은, 타이밍 (t1327) 부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t1328) 까지 실행된다. 이에 따라, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 최대 토출량분의 연료가 공급된다. 제 1 펌프 구동부 (412) 는, 1 회째의 연료 토출을 종료한 타이밍 (t1328) 으로부터 상기 대기 시간이 경과한 타이밍 (t1329) 에 있어서, 연료 토출을 개시한다. 2 회째의 연료 토출은, 타이밍 (t1329) 부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t1330) 까지 실행된다. 이에 따라, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 최대 토출량분의 연료가 공급된다. 제 1 펌프 구동부 (412) 는, 2 회째의 연료 토출을 종료한 타이밍 (t1330) 으로부터 상기 대기 시간이 경과한 타이밍 (t1331) 에 있어서, 연료 토출을 개시한다. 3 회째의 연료 토출은, 타이밍 (t1331) 부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t1332) 까지 실행된다. 이에 따라, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 최대 토출량분의 연료가 공급된다. 제 1 펌프 구동부 (412) 는, 토출 횟수 (Tn) 의 연료 토출을 실행하면, 고압 연료 펌프 (40) 의 구동을 정지한다. 토출 필요 여부 판정부 (407) 는, 토출 횟수 (Tn) 의 연료 토출이 종료된 타이밍 (t1332) 에 있어서, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 적산값 (ΣQ) 을 0 으로 리셋한다. 이에 따라, 적산값 (ΣQ) 이 판정값 미만이 되고, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 타이밍 (t1332) 에 있어서, 토출 필요 여부 판정부 (407) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출은 불필요하다고 판정된다.
그 후, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 밸브 구동부 (109) 는, 토출 개시 타이밍 산출부 (115) 가 요구 연료 분사량 (Qt4) 에 기초하여 산출한 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1333)) 에 연료 분사를 개시한다. 연료 분사 밸브 구동부 (109) 는, 분사 시간 산출부 (107) 가 요구 연료 분사량 (Qt4) 에 기초하여 산출한 분사 시간 (Fi) 의 사이에 있어서, 연료 분사를 계속하고, 타이밍 (t1333) 으로부터 분사 시간 (Fi) 이 경과한 타이밍 (t1334) 에 있어서, 연료 분사를 종료한다.
이 경우, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사가 1 회 실행되었을 때에, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로 연료가 1 회 토출된다. 따라서, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료의 분사 횟수에 대한 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로의 연료의 토출 횟수의 비율인 토출 비율은 「3」 이 된다.
그 후, 요구 연료 분사량 산출부 (106) 에 의해 다음의 연료 분사에 있어서의 요구 연료 분사량 (Qt5) 이 산출된다. 요구 연료 분사량 산출부 (106) 는, 타이밍 (t1334) 에 있어서 연료 분사가 종료하고 나서 소정 시간이 경과한 타이밍 (t1335) 에 있어서 요구 연료 분사량 (Qt5) 을 산출한다. 요구 연료 분사량 (Qt5) 은, 요구 연료 분사량 (Qt1) 보다 적다 (Qt1 ＞ Qt5). 요구 연료 분사량 산출부 (106) 에 의해 요구 연료 분사량 (Qt5) 이 산출되면, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 토출 필요 여부 판정부 (407) 는, 요구 연료 분사량 (Qt) 의 적산값 (ΣQ) 을 산출한다. 타이밍 (t1332) 에 있어서, 적산값 (ΣQ) 은 0 으로 리셋되어 있기 때문에, 타이밍 (t1335) 에 있어서, 적산값 (ΣQ) 은 요구 연료 분사량 (Qt5) 과 동등한 값이 된다. 요구 연료 분사량 (Qt5) 은, 요구 연료 분사량 (Qt1) 보다 적기 때문에, 타이밍 (t1335) 에서는 적산값 (ΣQ) 이 판정값 미만이 된다. 그 때문에, 토출 필요 여부 판정부 (407) 는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출은 불필요하다고 판정한다. 도 13 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 밸브 구동부 (109) 는, 토출 개시 타이밍 산출부 (115) 가 요구 연료 분사량 (Qt5) 에 기초한 분사 시간 (Fi) 및 분사 개시 타이밍 (Fs) 을 사용하여 산출한 토출 개시 타이밍 (Ts) (타이밍 (t1336)) 에 연료 분사를 개시한다. 연료 분사 밸브 구동부 (109) 는, 분사 시간 산출부 (107) 가 요구 연료 분사량 (Qt5) 에 기초하여 산출한 분사 시간 (Fi) 의 사이에 있어서, 연료 분사를 계속하고, 타이밍 (t1336) 으로부터 분사 시간 (Fi) 이 경과한 타이밍 (t1337) 에 있어서, 연료 분사를 종료한다.
이 경우, 타이밍 (t1333) 부터 타이밍 (t1334) 에 있어서의 연료 분사와, 타이밍 (t1336) 부터 타이밍 (t1337) 에 있어서의 연료 분사의 사이에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로 연료가 토출되지 않는다.
상기 서술한 바와 같이, 제 4 실시형태에 있어서, 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) 으로부터 준비 기간이 경과했을 때에, 고압 연료 펌프 (40) 의 토출 개시 타이밍 (Ts) 을 설정하고, N 회째의 연료 분사와 N＋1 회째의 연료 분사 사이의 소정의 타이밍에 연료 토출을 실행하는 분사간 토출 제어를 실시한다. 분사간 토출 제어의 실행 중에는, 내연 기관의 운전 상태에 따라 설정되는 요구 연료 분사량 (Qt) 에 기초하여, 목표 토출량 (TPt) 을 산출하여 토출 횟수 (Tn) 를 설정함으로써, 내연 기관의 운전 상태의 변화에 따라 토출 비율을 변경하고 있다. 예를 들어, 요구 연료 분사량 (Qt) 이 적은 경우로서, 적산값 (ΣQ) 이 판정값 미만일 때에는, 연료 분사 밸브 (15) 로부터 연료 분사가 실시되고 나서 다음에 연료 분사가 실시될 때까지의 사이에 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출을 1 회도 실시하지 않는다. 이에 따라, 토출 비율을 1 보다 작은 값으로 변경할 수 있다. 적산값 (ΣQ) 이 판정값 이상일 때에는, 연료 분사 밸브 (15) 로부터 연료 분사가 실시되고 나서 다음에 연료 분사가 실시될 때까지의 사이에 고압 연료 펌프 (40) 로부터 1 회 또는 복수 회의 연료 토출을 실시한다. 이에 따라, 토출 비율을 1 이상의 값으로 변경할 수 있다.
따라서, 내연 기관의 운전 상태와 상관있는 요구 연료 분사량 (Qt), 즉 연료 분사량에 따라 연료의 토출의 실행 필요 여부를 판단함으로써, 연료 분사량에 맞춘 연료 토출의 실행이 가능해진다. 그 때문에, 제 4 실시형태에 의하면, 고압 연료 배관 (34) 에 있어서의 연료 압력의 제어성의 향상의 효과가 얻어진다.
(4－2)
제 4 실시형태에 있어서, 토출 필요 여부 판정부 (407) 가 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정했을 때에, 곧바로 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료 토출을 실시하는 것이 아니라, 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) 으로부터 준비 시간이 경과한 토출 개시 타이밍 (Ts) 에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료 토출을 실시한다. 상기 서술한 바와 같이, N 회째의 연료 분사의 종료 후에 연료 토출을 실시하도록 분사간 토출 제어를 실행함으로써, 연료 분사 밸브 (15) 에 있어서의 N 회째의 연료 분사 기간에 겹치지 않도록, 연료 토출을 개시한다. 그 때문에, 연료 분사 밸브 (15) 에 의한 연료 분사가 실시되고 있을 때에는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료의 토출이 실시되지 않도록 할 수 있다. 따라서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료 토출이 실시되는 것에 의한 고압 연료 배관 (34) 내의 연료 압력 (Pr) 의 변동의 영향을 연료 분사에 잘 발생하지 않게 할 수 있고, 고압 연료 배관 (34) 에 대한 연료 공급의 타이밍을 적절히 제어할 수 있다.
(4－3)
제 4 실시형태에 있어서, 목표 토출량 (TPt) 분의 연료를 고압 연료 배관 (34) 에 공급함에 있어서, 연료 분사 밸브 (15) 로부터 연료 분사가 실시되고 나서 다음에 연료 분사가 실시될 때까지의 사이에 고압 연료 펌프 (40) 로부터 복수 회의 연료 토출을 실시할 수 있다. 즉, 토출 비율을 1 이상의 값으로 변경할 수 있다. 그 때문에, 고압 연료 펌프 (40) 의 최대 토출량을 보다 적게 설정하는 것이 가능해지고, 고압 연료 펌프 (40) 의 최대 토출량에 합치하도록, 보다 소형의 고압 연료 펌프 (40) 를 선택할 수도 있다.
(4－4)
적산값 (ΣQ) 이 판정값 미만일 때에는, 연료 분사 밸브 (15) 로부터 연료 분사가 실시되고 나서 다음에 연료 분사가 실시될 때까지의 사이에 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출을 1 회도 실시하지 않는 구성으로 하였다. 그 때문에, 연료 분사 밸브 (15) 로부터 분사되는 연료량이 적을 때에는, 고압 연료 펌프 (40) 의 구동을 정지시키는 것도 가능해지고, 연료 분사 밸브 (15) 로부터 분사되는 연료량에 관계없이, 고압 연료 펌프 (40) 의 구동을 계속하는 경우에 비하여, 고압 연료 펌프 (40) 의 구동 빈도를 저하시킬 수 있다. 그 때문에, 전력 소비를 억제하는 데에도 효과가 얻어진다.
(4－5)
제 4 실시형태에 있어서, 목표 토출량 (TPt) 에 기초하여, 토출 횟수 (Tn) 를 설정함으로써, 토출 비율을 변경하고 있다. 그 때문에, 예를 들어, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 1 회에 토출 가능한 연료의 최대 토출량보다 목표 토출량 (TPt) 이 많은 경우, 토출 비율을 높은 값으로 설정하고, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 1 회의 연료 분사에 대하여 고압 연료 펌프 (40) 로부터 복수 회의 연료 토출을 실시함으로써, 목표 토출량 (TPt) 분의 연료를 고압 연료 배관 (34) 에 공급하는 것이 가능해진다. 따라서, 목표 토출량 (TPt) 에 알맞은 토출 비율의 설정 제어를 실현할 수 있다.
(4－6)
도 14 를 참조하여, 분사 간격 (Int) 이 필요 시간 (Tmin) 미만이고, 제어 전환부 (404) 에 의해 개별 제어의 실행이 설정되어 있는 경우에 대해서 설명한다. 도 14 에 나타내는 바와 같이, 내연 기관 (10) 의 기관 회전 속도 (NE) 가 높아짐으로써, 연료의 분사 간격 (Int) 은 짧아진다. 연료의 분사 간격 (Int) 이 짧아지고, 최대 토출 횟수 산출부 (402) 에 의해 산출되는 최대 토출 횟수 (Tnmax) 가 0 이 되면, 제어 전환부 (404) 는, 개별 제어 실행부 (406) 에 의해 고압 연료 펌프 (40) 의 제어를 실시하도록 한다. 즉, 분사 간격 (Int) 이 고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료를 1 회 토출할 때의 필요 시간 (Tmin) 미만이라고 판정하고, 상기 분사 간격 (Int) 내에 있어서, 1 회의 연료 토출을 완료할 수 없을 때에는, 제어 전환부 (404) 는, 고압 연료 펌프 (40) 의 제어를 분사간 토출 제어에서 개별 제어로 전환한다.
도 14 에 나타내는 바와 같이, 개별 제어에 있어서, 제 2 펌프 구동부 (414) 가, 토출 주기 기억부 (413) 에 기억되어 있는 통전 주기로 통전 제어를 실시한다. 통전 주기는, 고정 주기로서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출량이 최대 토출량이 되고, 또한, 최고 속도의 구동 주기가 되도록 설정되어 있다. 그 때문에, 제 2 펌프 구동부 (414) 는, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료 토출을 개시한 타이밍 (t1411) 부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t1412) 까지 연료 토출을 실행한다. 이에 따라, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 최대 토출량분의 연료가 공급된다. 제 2 펌프 구동부 (414) 는, 연료 토출을 종료하면, 연료 토출이 종료한 타이밍 (t1412) 으로부터 상기 대기 시간이 경과한 타이밍 (t1413) 에 있어서, 연료 토출을 개시한다. 제 2 펌프 구동부 (414) 는, 상기 연료 토출에 있어서도, 연료 토출을 개시한 타이밍 (t1413) 부터 리프트 시간 (Ti) 이 경과하는 타이밍 (t1414) 까지 연료 토출을 실행한다. 이에 따라, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 최대 토출량분의 연료가 공급된다. 그 후는, 개별 제어에서 분사간 토출 제어로 제어가 전환될 때까지, 상기 서술한 바와 같이, 연료 토출이 반복 실행된다. 상기 서술한 바와 같이, 개별 제어를 실행함으로써, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사의 타이밍에 추종하는 일 없이, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 연료가 토출된다.
제 4 실시형태에 있어서, 연료 분사 밸브 (15) 에 있어서의 연료의 분사 간격 (Int) 이 고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료를 1 회 토출할 때의 필요 시간 (Tmin) 이상인 경우에는, 분사간 토출 제어를 실행한다. 이에 따라, 연료의 분사 간격 (Int) 내에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 1 회 이상의 연료 토출을 완료할 수 있을 때에는, N 회째의 연료 분사와 N＋1 회째의 연료 분사 사이의 소정의 타이밍에 연료 토출이 실행된다. 그 때문에, 고압 연료 배관 (34) 에 있어서의 연료 압력의 제어성을 유지할 수 있다.
분사 간격 (Int) 이 필요 시간 (Tmin) 보다 짧은 경우에는, 연료 분사 밸브 (15) 에 있어서의 연료의 분사 간격 (Int) 내에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출을 완료할 수 없다. 이 경우에는, 연료 분사의 타이밍에 관계없이, 연료의 토출을 고정 주기로 반복 실행하는 개별 제어를 실행한다. 개별 제어에 있어서, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사에 추종하는 일 없이, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 반복해서 연료를 토출한다.
상기 서술한 바와 같이, 상기 제 4 실시형태에 의하면, 연료의 분사 간격 (Int) 이 필요 시간 (Tmin) 보다 짧은 경우, 분사간 토출 제어에서 개별 제어로 전환함으로써, 분사간 토출 제어를 실행하는 경우에 비하여, 연료 분사량에 대한 연료 토출량을 증대시키는 것이 가능해진다.
제 4 실시형태에 있어서, 개별 제어에 있어서, 설정되는 고정 주기를, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출량이 최대 토출량이 되고, 또한, 최고 속도의 구동 주기가 되도록 설정하고 있다. 그 때문에, 개별 제어를 실행함으로써, 단위시간당 연료 토출량을 최대로 할 수 있고, 연료 분사량에 대하여 연료 토출량이 과도하게 적어지는 것을 억제할 수도 있다.
(4－7)
고압 연료 펌프 (40) 로부터 연료를 1 회 토출할 때에는, 상응하는 시간이 필요해진다. 제 4 실시형태에 있어서, 토출 횟수 설정부 (411) 는, 필요 토출 횟수 (Tnf) 의 연료 토출을 실행할 때의 상기 가산 시간 (Tad) 이 분사 간격 (Int) 을 초과해 있는 경우에는, 토출 횟수 (Tn) 로서, 최대 토출 횟수 산출부 (402) 에 의해 산출된 최대 토출 횟수 (Tnmax) 와 동일한 수를 설정한다. 이에 따라, 토출 횟수 설정부 (411) 에 의해 설정되는 토출 횟수 (Tn) 의 상한이 최대 토출 횟수 (Tnmax) 로 제한된다. 즉, 토출 비율의 상한이 분사 간격 (Int) 에 기초하여 제한되게 된다. 그 때문에, 연료 펌프로부터 연료를 토출할 때에 필요해지는 시간이, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료의 분사 간격보다 길어지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 한정된 기간인 연료의 분사 간격 (Int) 내에서 연료의 토출 횟수가 실현 불가능한 값으로 설정되는 것을 억제할 수 있고, 고압 연료 펌프 (40) 의 구동을 적절히 제어할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 토출 비율의 상한을 설정하면, 필요 토출 횟수 (Tnf) 보다 적은 횟수로 연료 토출이 실행되는 경우도 있다. 토출 횟수 (Tn) 가 필요 토출 횟수 (Tnf) 보다 적은 횟수로 제한되어 있는 상황이 소정 시간 계속해서 발생하고 있는 경우에는, 분사간 토출 제어에서 개별 제어로 전환한다는 제어 양태를 채용해도 된다. 상기 서술한 바와 같은 구성을 채용한 경우, 개별 제어를 실행하여 연료 압력 (Pr) 이 상응하게 높아졌을 때에, 분사간 토출 제어로 전환되면 된다. 상기 서술한 바와 같은 구성에 있어서, 토출 비율이 제한되는 구성을 채용한 경우이더라도, 고압 연료 배관 (34) 내의 연료 압력 (Pr) 의 저하를 억제할 수 있다.
상기 각 실시형태는, 이하와 같이 변경하여 실시할 수 있다. 상기 각 실시형태 및 이하의 변경예는, 기술적으로 모순되지 않는 범위에서 서로 조합하여 실시할 수 있다. 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 있어서, 토출 필요 여부 판정부 (113) 는, 연료 압력 편차 (ΔP) 에 기초하여, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요한지 여부를 판정하였다. 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요한지 여부의 판정은, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 토출 필요 여부 판정부 (113) 는, 요구 연료 분사량 산출부 (106) 에 의해 산출된 요구 연료 분사량 (Qt) 에 기초하여, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요한지 여부를 판정하는 것도 가능하다. 이 경우, 토출 필요 여부 판정부 (113) 는, 요구 연료 분사량 (Qt) 이 산출될 때마다 적산함으로써, 요구 연료 분사량 (Qt) 의 적산값 (ΣQ) 을 산출하고, 상기 적산값 (ΣQ) 에 기초하여, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요한지 여부를 판정하는 것도 가능하다. 토출 필요 여부 판정부 (113) 는, 적산값 (ΣQ) 이 아니라, 예를 들어, 산출된 요구 연료 분사량 (Qt) 등의 다른 파라미터의 대소에 기초하여, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요한지 여부를 판정하는 것도 가능하다.
제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 있어서, 토출 횟수 설정부 (114, 122) 는, 연료 압력 편차 (ΔP) 에 기초하여, 토출 횟수 (Tn) 를 설정했지만, 토출 횟수 (Tn) 의 설정 양태는, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 토출 횟수 설정부 (114, 122) 는, 요구 연료 분사량 (Qt) 에 기초하여, 토출 횟수 (Tn) 를 설정하는 것도 가능하다. 분사간 토출 제어 실행부 (112) 에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 의 통전 시간과 토출량의 관계를 나타내는 펌프 특성을 학습하고, 학습한 펌프 특성을 토출 횟수 (Tn) 의 설정에 반영시키도록 해도 된다.
제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 있어서, 토출 필요 여부 판정부 (113) 에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출의 필요 여부의 판정에 사용되는 연료 압력 편차 (ΔP) 의 소정값을, 고압 연료 펌프 (40) 의 최대 토출량분의 연료를 상기 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 에 공급했을 때의 연료 압력 (Pr) 의 변화량보다 약간 작은 값으로 설정하였다. 소정값은, 적절히 변경이 가능하다. 예를 들어, 소정값을 연료 압력 (Pr) 의 변화량의 절반의 값으로 설정할 수도 있고, 상기 변화량과 동일한 값으로 설정할 수도 있다. 소정값을 큰 값측에 설정함으로써, 토출 필요 여부 판정부 (113) 에 있어서, 연료 토출이 불필요하다고 판정되기 쉽게 할 수 있다.
제 2 실시형태에 있어서, 연료 압력 편차 (ΔP) 가 소정값 이상이 되고, 토출 필요 여부 판정부 (113) 가 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정했을 때에, 토출 횟수 설정부 (122) 가 이미 토출 횟수 (Tn) 를 설정해 있었을 경우, 재차 토출 횟수 (Tn) 의 설정을 실시하지 않고, 이미 설정되어 있는 토출 횟수 (Tn) 를 유지하도록 하였다. 상기 서술한 바와 같은 구성은, 적절히 변경이 가능하다. 예를 들어, 토출 필요 여부 판정부 (113) 가 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출이 필요하다고 판정했을 때에, 토출 횟수 설정부 (122) 는 연료 분사가 종료한 후의 연료 압력 편차 (ΔP) 에 기초하여, 재차 토출 횟수 (Tn) 를 설정해도 된다.
제 3 실시형태에 있어서, 토출 비율 설정부 (132) 는, 부하 (KL) 가 높은 경우에는, 상기 부하 (KL) 가 낮은 경우에 비하여 높은 값이 되도록 단계적으로 토출 비율을 설정하였다. 상기 서술한 바와 같은 구성 대신에, 토출 비율 설정부 (132) 는, 부하 (KL) 가 높은 경우에는, 상기 부하 (KL) 가 낮은 경우에 비하여 높은 값이 되도록 직선상으로 토출 비율을 설정하는 것도 가능하다.
제 4 실시형태에 있어서, 목표 토출량 산출부 (409) 는, 요구 연료 분사량 (Qt) 과 연료 압력 편차 (ΔP) 에 기초하여, 목표 토출량 (TPt) 을 산출했지만, 목표 토출량 (TPt) 의 산출 양태는, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 목표 토출량 산출부 (409) 는, 내연 기관 (10) 의 부하 (KL) 와 기관 회전 속도 (NE) 에 기초하여, 목표 토출량 (TPt) 을 산출해도 된다.
이 경우, 도 15 에 나타내는 바와 같이, 목표 토출량 산출부 (409) 는, 내연 기관 (10) 의 부하 (KL) 가 높은 경우에는, 상기 부하 (KL) 가 낮은 경우에 비하여 많아지도록 목표 토출량 (TPt) 을 산출하고, 또한, 기관 회전 속도 (NE) 가 상대적으로 높을 때에는, 상기 기관 회전 속도 (NE) 가 상대적으로 낮을 때에 비하여 많아지도록 목표 토출량 (TPt) 을 산출한다.
내연 기관 (10) 의 부하 (KL) 가 높은 경우에는, 상기 부하 (KL) 가 낮은 경우에 비하여 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 1 회의 연료 분사량이 많아진다. 내연 기관 (10) 의 기관 회전 속도 (NE) 가 높을 때에는, 연료의 분사 간격 (Int) 이 짧아지기 때문에, 상기 기관 회전 속도 (NE) 가 낮을 때에 비하여 고압 연료 배관 (34) 에 있어서의 연료 압력 (Pr) 을 높게 설정할 필요가 있다. 따라서, 상기 서술한 바와 같은 구성과 같이, 고압 연료 펌프 (40) 의 목표 토출량 (TPt) 을 산출함으로써, 고압 연료 배관 (34) 에 있어서의 연료의 압력을 적절히 제어할 수 있다.
목표 토출량 산출부 (409) 는, 목표 연료 압력 (Pt) 과 요구 연료 분사량 (Qt) 에 기초하여, 목표 토출량 (TPt) 을 산출해도 된다. 제 4 실시형태에 있어서, 연료의 분사 간격 (Int) 과 필요 시간 (Tmin) 에 기초하여, 분사간 토출 제어와 개별 제어로 전환하도록 하고 있었다. 상기 서술한 바와 같은 구성에 있어서, 고압 연료 펌프 (40) 가 연료의 토출을 1 회 실시할 때에는, 필요 시간 (Tmin) 을 리프트 시간 (Ti) 과 동등한 시간으로 하고 있었다. 필요 시간 (Tmin) 의 설정은, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 고압 연료 펌프 (40) 가 연료의 토출을 1 회 실시할 때의 필요 시간 (Tmin) 을 리프트 시간 (Ti) 과 준비 시간의 합에 동등한 시간으로 하는 것도 가능하다. 이 경우, 최대 토출 횟수 산출부 (402) 는, 연료의 분사 간격 (Int) 이 리프트 시간 (Ti) 과 준비 시간의 합에 동등한 시간 미만일 때에 최대 토출 횟수 (Tnmax) 를 0 으로 설정한다.
제 4 실시형태에 있어서, 토출 필요 여부 판정부 (407) 에 있어서 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출의 필요 여부의 판정에 사용되는 적산값 (ΣQ) 의 판정값을, 고압 연료 펌프 (40) 의 최대 토출량의 절반의 양으로 설정하였다. 판정값은, 적절히 변경이 가능하다. 예를 들어, 판정값을 연료 압력 (Pr) 의 최대 토출량과 동일한 양으로 설정할 수도 있다. 판정값을 큰 값측에 설정함으로써, 토출 필요 여부 판정부 (407) 에 있어서 연료 토출이 불필요하다고 판정되기 쉽게 할 수 있다.
제 4 실시형태에 있어서, 개별 제어에 있어서의 통전 주기를 고압 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출량이 최대 토출량이 되고, 또한, 최고 속도의 구동 주기가 되는 고정 주기로 설정했지만, 고정 주기는 다른 주기를 채용하는 것도 가능하다.
제 2 실시형태 및 제 4 실시형태에 있어서, 분사 간격 (Int) 을, 연료 분사가 종료하고 나서 다음의 연료 분사가 개시할 때까지의 시간으로서 산출하였다. 분사 간격 (Int) 의 산출 양태는, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 연료 분사가 개시하고 나서 다음의 연료 분사가 개시할 때까지의 시간, 연료 분사가 개시하고 나서 다음의 연료 분사가 종료할 때까지의 시간, 및 연료 분사가 종료하고 나서 다음의 연료 분사가 종료할 때까지의 시간을 분사 간격 (Int) 으로서 산출해도 된다.
상기 각 실시형태에 있어서, 내연 기관의 운전 상태에 따라 토출 횟수를 변경함으로써, 토출 비율을 변경하였다. 상기 서술한 바와 같은 구성 대신에, 내연 기관의 운전 상태에 따라 토출 비율을 변경하는 토출 비율 설정부를 구비하고, 상기 토출 비율 설정부에 의해 설정된 토출 비율이 되도록, 고압 연료 펌프 (40) 의 토출 횟수 (Tn) 를 설정하는 구성을 채용하는 것도 가능하다. 상기 서술한 경우이더라도, 토출 비율의 상한을, 연료의 분사 간격 (Int) 에 기초하여 제한하는 것이 바람직하다. 내연 기관의 운전 상태에 따라 토출 횟수를 변경함으로써, 토출 비율을 변경하는 경우, 및 내연 기관의 운전 상태에 기초한 토출 비율을 설정함으로써, 상기 토출 비율을 변경하는 경우의 쌍방에 있어서, 다음과 같이 토출 비율이 설정된다.
도 16 에 나타내는 바와 같이, 기관 회전 속도 (NE) 가 높을 때에는, 상기 기관 회전 속도 (NE) 가 낮을 때에 비하여, 토출 비율을 작게 한다. 도 17 에 나타내는 바와 같이, 연료의 분사 간격 (Int) 이 상대적으로 짧을 때에는, 상기 분사 간격 (Int) 이 상대적으로 길 때에 비하여, 토출 비율을 작게 한다. 내연 기관 (10) 의 운전 상태가, 예를 들어, 고회전 저부하 상태일 때에는, 저회전 저부하일 때에 비하여, 분사 간격 (Int) 이 짧아진다. 이 경우, 토출 비율을 작게 함으로써, 분사 간격 (Int) 내에서 연료 토출을 완료할 수 있다. 제 4 실시형태의 예에 있어서, 내연 기관 (10) 의 운전 상태가 저부하 상태이고, 목표 토출량 (TPt) 이 적기 때문에, 토출 비율이 작은 경우이더라도, 고압 연료 펌프 (40) 로부터 고압 연료 배관 (34) 으로 목표 토출량 (TPt) 분의 연료를 토출할 수는 있다.
내연 기관 (10) 의 부하 (KL) 와 기관 회전 속도 (NE) 의 쌍방에 기초하여, 토출 비율을 맵 연산에 의해 산출하여 설정하는 것도 가능하다. 상기 서술한 바와 같은 구성을 채용한 경우, 복수의 연산식 등을 거쳐 토출 비율을 산출하는 경우에 비하여, 토출 비율을 산출할 때의 연산 부하를 경감할 수 있다.
도 18 에 나타내는 바와 같이, 목표 토출량 (TPt) 이 상대적으로 많을 때에는, 상기 목표 토출량 (TPt) 이 상대적으로 적을 때에 비하여 토출 비율을 높게 한다는 구성도 채용할 수 있다. 내연 기관의 운전 상태의 변화에 따라 토출 횟수를 변경함으로써, 토출 비율을 변경하는 경우, 토출 횟수를 작게 함으로써, 토출 비율을 작게 할 수 있다.
상기 각 실시형태에 있어서의 분사간 토출 제어에 있어서, N 회째의 연료 분사와 N＋1 회째의 연료 분사의 사이에 있어서, N 회째의 연료 분사가 종료하고 나서 준비 시간이 경과한 타이밍을 소정의 타이밍으로 하여 연료 토출을 개시하도록 하고 있었다. 분사간 토출 제어에 있어서의 소정의 타이밍은, 적절히 변경이 가능하다. 예를 들어, 준비 시간을 고려하지 않고, N 회째의 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) 을 토출 개시 타이밍 (Ts) 으로서 산출해도 된다. 이 경우에는, 연료 분사가 종료한 타이밍에 연료 토출이 개시된다. N 회째의 연료 분사의 개시 타이밍보다 늦고, 상기 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) 보다 빠른 소정의 타이밍을 토출 개시 타이밍 (Ts) 으로서 산출하는 구성을 채용해도 된다. 이 경우, N 회째의 연료 분사의 분사 기간 내의 소정의 타이밍에 연료 토출이 개시된다. 상기 구성에 있어서, 연료 토출의 종료 타이밍을 N 회째의 연료 분사가 종료하고 나서 N＋1 회째의 연료 분사가 개시될 때까지의 사이로 함으로써, 분사간 토출 제어에 있어서, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 N 회째의 연료 분사의 분사 기간과만 겹치도록 연료 토출을 실행할 수 있다. 상기 구성에 있어서, 연료 토출의 종료 타이밍을 N＋1 회째의 연료 분사가 개시하고 나서 N＋1 회째의 연료 분사가 종료할 때까지의 사이로 함으로써, 분사간 토출 제어에 있어서, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 N 회째의 연료 분사 및 N＋1 회째의 연료 분사의 쌍방의 분사 기간과 겹치도록 연료 토출을 실행할 수 있다. 분사간 토출 제어에 있어서, 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 N＋1 회째의 연료 분사의 분사 기간과만 겹치도록 연료 토출을 실행하는 것도 가능하다. 상기 서술한 바와 같은 구성은, 예를 들어, N＋1 회째의 연료 분사의 개시 타이밍보다 늦은 타이밍에 연료 토출을 개시하고, N＋1 회째의 연료 분사의 종료 타이밍 (Fe) 보다 빠른 타이밍에 연료 토출을 종료한다는 구성을 채용함으로써 실현할 수 있다. 연료 토출의 개시 타이밍을 N 회째의 연료 분사가 종료하고 나서 N＋1 회째의 연료 분사가 개시될 때까지의 사이로 설정하고, N＋1 회째의 연료 분사의 개시 타이밍보다 늦고 종료 타이밍보다 빠른 타이밍에 연료 토출을 종료한다는 구성을 채용함으로써도 실현할 수 있다. 상기 서술한 바와 같이, N 회째의 연료 분사와 N＋1 회째의 연료 분사의 사이란, N 회째의 연료 분사의 개시 타이밍으로부터 N＋1 회째의 연료 분사의 종료 타이밍의 소정의 기간이 상당한다.
상기 각 실시형태에 있어서, 대기 시간의 설정은, 적절히 변경이 가능하다. 예를 들어, 대기 시간은, 고압 연료 펌프 (40) 에 통전 제어를 종료하고, 고압 연료 펌프 (40) 의 플런저 (75) 의 볼록조 (75B) 가 삽입통과부 (56) 에 맞닿아 있는 상태로부터, 상기 플런저 (75) 가 돌출부 (83) 에 맞닿을 때까지 상기 타방측으로 이동할 때에 걸리는 시간보다 짧은 시간이나 긴 시간으로 설정하는 것도 가능하다. 대기 시간은, 고압 연료 펌프 (40) 에 대한 통전 시간인 리프트 시간 (Ti) 을 적절히 변경하여 설정하는 것도 가능하다.
상기 각 실시형태에 있어서, 토출 비율을 1 보다 작은 값으로부터, 1 보다 큰 값의 범위에서 설정하도록 하였다. 상기 서술한 바와 같은 구성 대신에, 토출 비율을 1 보다 큰 범위에서 설정하도록 함으로써, 1 회의 연료 분사에 대하여 반드시 1 회 이상의 연료 토출이 실시되도록 해도 된다. 토출 비율을 1 보다 작은 범위에서 설정하도록 함으로써, 항상 1 회의 연료 분사에 대한 연료 토출의 횟수가 1 회보다 작아지도록 해도 된다.
고압 연료 펌프 (40) 에 의해 연료 탱크 (31) 내의 연료를 흡인하도록 해도 된다. 이 경우, 저압 연료 펌프 (32) 나 저압 연료 배관 (33) 은 생략할 수 있다. 고압 연료 펌프 (40) 의 구성은, 적절히 변경이 가능하다. 예를 들어, 플런저 (75) 를, 자성 소재와는 상이한 소재로 구성되어 있어 실린더 (57) 에 삽입 통과되어 있는 환봉부 (丸棒部) 와, 상기 환봉부의 일단에 연결되어 있어 자성 소재로 이루어지는 자성부로 구성한다. 상기 자성부를 코일 (85) 에 통전함으로써 발생하는 자계에 의해 이동시킴으로써, 플런저 (75) 를 변위시켜 가압실 (78) 의 용적을 변화시킨다는 구성을 채용하는 것도 가능하다. 요점은, 통전을 실시함으로써 플런저 (75) 를 왕복동시키는 것이 가능하고, 플런저 (75) 를 왕복동시킴으로써, 연료를 흡인하는 흡인 기능과, 흡인한 연료를 가압하여 토출하는 토출 기능을 하는 연료 펌프이면, 상기 각 실시형태와 동일한 연료 펌프를 위한 제어 장치를 적용할 수 있다.
연료 펌프를 위한 전자 제어 유닛 (100, 400) 은, 연료 분사 밸브 (15) 의 구동을 제어하는 기능이나 스로틀 밸브 (21) 의 구동을 제어하는 기능을 가지고 있었다. 연료 펌프를 위한 전자 제어 유닛 (100, 400) 과는 상이한 제어부에, 전자 제어 유닛 (100, 400) 의 기능을 갖게 하는 것은 가능하다. 이 경우, 전자 제어 유닛 (100, 400) 과 제어부를 통신 가능한 구성으로 하고, 서로 필요한 정보를 송수신시킴으로써, 상기 각 실시형태와 마찬가지로 연료 펌프의 구동을 제어할 수 있다.

Claims (15)

  1. 실린더 (57) 와, 상기 실린더 (57) 내를 슬라이딩 가능하게 형성되어 있는 가동자 (75) 와, 상기 가동자 (75) 를 이동시키도록 구성된 전동 액추에이터 (85) 를 구비한 연료 펌프 (40) 를 위한 제어 장치로서,
    상기 연료 펌프 (40) 는 연료 분사 밸브 (15) 가 연결되는 연료 배관 (34) 에 연료를 공급하도록 구성된 전동식의 연료 펌프 (40) 이고, 상기 연료 분사 밸브 (15) 는 내연 기관 (10) 의 기통 내에 연료를 분사하도록 배치되어 있고, 상기 전동 액추에이터 (85) 에 대한 통전 제어를 통해서 상기 가동자 (75) 가 왕복동 (往復動) 함으로써 상기 연료 펌프 (40) 는 연료의 흡인 및 연료의 토출을 실시하도록 구성되어 있고,
    상기 제어 장치는,
    상기 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 N 회째의 연료 분사와 N＋1 회째의 연료 분사 사이의 소정의 타이밍에 상기 연료 펌프 (40) 로부터 연료 토출을 실행하는 분사간 토출 제어를 실행하고；
    상기 분사간 토출 제어의 실행 중에는, 상기 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료 분사 횟수에 대한 상기 연료 펌프 (40) 로부터 상기 연료 배관 (34) 으로의 연료 토출 횟수의 비율인 토출 비율을, 상기 내연 기관 (10) 의 운전 상태에 따라 변경하도록 구성된 전자 제어 유닛 (100；400) 을 구비하는, 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛 (100；400) 은 다음의 제어 i), 및 ii) 중 어느 하나를 실행하도록 구성되는, 제어 장치.
    i) 상기 내연 기관 (10) 의 회전 속도가 높을 때에는, 상기 회전 속도가 낮을 때에 비하여, 상기 토출 비율을 작게 하는 제어； 및
    ii) 상기 연료 분사 밸브 (15) 에 있어서의 연료의 분사 간격이 짧을 때에는, 상기 분사 간격이 길 때에 비하여, 상기 토출 비율을 작게 하는 제어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛 (100；400) 은, 목표 토출량이 많을 때에는, 상기 목표 토출량이 적을 때에 비하여 상기 토출 비율을 높은 값으로 설정하도록 구성되고,
    상기 목표 토출량은, 상기 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출량의 목표값인, 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛 (100；400) 은, 상기 분사간 토출 제어의 실행 중에는, 상기 토출 비율을 1 보다 높은 값으로 설정하도록 구성되는, 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛 (100；400) 은, 상기 분사간 토출 제어의 실행 중에는, 상기 토출 비율을 1 보다 낮은 값으로 설정하도록 구성되는, 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛 (100；400) 은, 이번 연료 분사를 실행하고 나서 다음에 연료 분사를 실행할 때까지의 연료의 분사 간격에 기초하여, 상기 토출 비율의 상한을 설정하도록 구성되는, 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛 (100；400) 은, 상기 연료 펌프 (40) 로부터 상기 연료 배관 (34) 으로의 연료 토출량의 목표값인 목표 토출량에 기초하여 상기 토출 비율을 변경하도록 구성되는, 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛 (100；400) 은, 상기 내연 기관 (10) 의 부하가 높을 때에는 상기 부하가 낮을 때에 비하여 상기 목표 토출량이 많아지도록 산출하도록 구성되고, 추가로,
    상기 전자 제어 유닛 (100；400) 은, 상기 내연 기관 (10) 의 회전 속도가 높을 때에는 상기 회전 속도가 낮을 때에 비하여 상기 목표 토출량이 많아지도록 산출하도록 구성되는, 제어 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛 (100；400) 은, 상기 내연 기관 (10) 의 부하가 높을 때에는 상기 부하가 낮을 때에 비하여 상기 토출 비율을 높은 값으로 설정하도록 구성되는, 제어 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛 (100；400) 은, 연료 분사를 실행하고 나서 다음에 연료 분사를 실행할 때까지의 연료의 분사 간격이 상기 연료 펌프로부터 연료를 1 회 토출할 때에 필요해지는 시간인 필요 시간 이상인 경우에는 상기 분사간 토출 제어를 실행하도록 구성되고,
    상기 전자 제어 유닛 (100；400) 은, 상기 분사 간격이 상기 필요 시간보다 짧은 경우에는 연료의 토출을 고정 주기로 반복 실시하는 개별 제어를 실행하도록 구성되는, 제어 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛 (100；400) 은, 상기 분사간 토출 제어에 있어서, 상기 연료 분사 밸브 (15) 로부터 연료가 분사되는 기간인 연료 분사 기간에 겹치지 않도록 연료 토출을 실행하는 타이밍을 설정하도록 구성되는, 제어 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛 (100；400) 은, 상기 분사간 토출 제어에 있어서, 상기 N 회째의 연료 분사의 종료 후부터 상기 N＋1 회째의 연료 분사가 개시될 때까지의 사이에 상기 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출을 실행하도록 구성되는, 제어 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛 (100；400) 은, 상기 분사간 토출 제어에 있어서, 상기 N 회째의 연료 분사의 개시 후부터 상기 N＋1 회째의 연료 분사가 종료할 때까지의 사이로서, 상기 N 회째의 연료 분사 및 상기 N＋1 회째의 연료 분사 중 어느 일방의 분사 기간과 겹치도록 상기 연료 펌프 (40) 로부터의 연료 토출을 실행하도록 구성되는, 제어 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛 (100；400) 은, 상기 분사간 토출 제어의 실행 중에는, 상기 연료 배관 (34) 의 목표 연료 압력과 실제의 연료 압력의 차가 소정값 미만일 때에는, 상기 연료 펌프 (40) 로부터의 상기 연료 배관 (34) 으로의 연료의 토출을 실시하지 않도록 구성되고,
    상기 전자 제어 유닛 (100；400) 은, 상기 목표 연료 압력과 상기 실제의 연료 압력의 상기 차가 소정값 이상이 되었을 때에는, 다음에 연료 분사가 개시될 때까지의 사이에 상기 연료 펌프 (40) 로부터의 상기 연료 배관 (34) 으로의 연료의 토출을 실시하도록 구성되는, 제어 장치.
  15. 실린더 (57) 와, 상기 실린더 (57) 내를 슬라이딩 가능하게 형성되어 있는 가동자 (75) 와, 상기 가동자 (75) 를 이동시키도록 구성된 전동 액추에이터 (85) 를 구비한 연료 펌프 (40) 를 위한 제어 방법으로서,
    상기 연료 펌프 (40) 는 내연 기관 (10) 의 기통 내에 연료를 분사하도록 배치되어 있는 연료 분사 밸브 (15) 가 연결되는 연료 배관 (34) 에 연료를 공급하도록 구성된 전동식의 연료 펌프 (40) 이고, 상기 전동 액추에이터 (85) 에 대한 통전 제어를 통해서 상기 가동자 (75) 가 왕복동함으로써 상기 연료 펌프 (40) 는 연료의 흡인 및 연료의 토출을 실시하도록 구성되어 있고,
    상기 제어 방법은,
    상기 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 N 회째의 연료 분사와 N＋1 회째의 연료 분사 사이의 소정의 타이밍에 상기 연료 펌프 (40) 로부터 연료 토출을 실행하는 분사간 토출 제어를, 전자 제어 유닛 (100；400) 에 의해, 실행하는 것； 및
    상기 분사간 토출 제어의 실행 중에는, 상기 연료 분사 밸브 (15) 로부터의 연료의 분사 횟수에 대한 상기 연료 펌프 (40) 로부터 상기 연료 배관 (34) 으로의 연료의 토출 횟수의 비율인 토출 비율을, 상기 내연 기관 (10) 의 운전 상태에 따라, 상기 전자 제어 유닛 (100；400) 에 의해 변경하는 것을 포함하는 제어 방법.
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