WO2020110555A1 - 内燃機関用制御装置 - Google Patents

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combustion engine
fuel injection
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英一郎 大畠
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0602—Fuel pressure

Definitions

  • the present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
  • One of the means is to reduce the pressure of the fuel sent from the fuel tank to the fuel injection valve. That is, the valve closing force of the fuel injection valve is determined by the sum of the elastic force of the elastic body such as a spring for urging the valve body of the fuel injection valve in the valve closing direction and the pressure of the fuel.
  • the drive power of the fuel injection valve can be reduced, which is effective in reducing power consumption.
  • the supply pressure and friction of the fuel pump that delivers fuel from the fuel tank to the fuel injection valve can be reduced, and the seating noise that occurs when the valve is closed can be reduced because the valve closing force of the fuel injection valve is reduced. ..
  • Patent Document 1 is known for reducing the drive current when opening and closing the fuel injection valve.
  • an in-cylinder pressure sensor that detects a pressure inside a cylinder in which a fuel injection valve is installed detects a collision of a movable core that is driven when the fuel injection valve is opened and closed, and a drive current is detected according to the detection result.
  • a technique for reducing the above is disclosed.
  • Patent Document 1 can detect opening/closing of the fuel injection valve, but cannot appropriately adjust the fuel pressure according to the closing force of the fuel injection valve.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to appropriately adjust the pressure of fuel according to the valve closing force of the fuel injection valve.
  • the control device for an internal combustion engine includes a fuel pressure control unit that controls the pressure of fuel supplied to a fuel injection valve that injects fuel into the internal combustion engine, and the fuel injection valve includes a valve body and the valve body. And a fuel injection hole that opens and closes in response to the driving of the valve element.
  • the internal combustion engine has a combustion pressure for detecting an in-cylinder pressure that is a pressure in a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • a sensor is attached, and the fuel pressure control unit, when the valve body is separated from the valve seat, the in-cylinder pressure detected by the combustion pressure sensor before the valve body is separated from the valve seat, and The pressure of the fuel is controlled based on the pressure difference from the in-cylinder pressure detected by the combustion pressure sensor.
  • the fuel pressure can be appropriately adjusted according to the valve closing force of the fuel injection valve.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a main part configuration of an internal combustion engine and a control device for an internal combustion engine according to an embodiment. It is a functional block diagram explaining the functional composition of the control device concerning an embodiment. It is a schematic diagram explaining the principal part structure of the internal combustion engine to which the control device is applied. It is a top view explaining the arrangement of a cylinder. It is a figure explaining a pressure pump. It is an example of a waveform of the in-cylinder pressure detected by the combustion pressure sensor. It is an example of a waveform of the in-cylinder pressure detected by the combustion pressure sensor. It is sectional drawing of a fuel injection valve and a combustion pressure sensor.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a fuel pressure control procedure according to the embodiment. It is a schematic diagram explaining a low required fuel pressure state.
  • control device 1 which is one mode of the control device for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention will be described.
  • the case where the control device 1 controls the four-cylinder internal combustion engine 100 will be described as an example.
  • a combination of a part or all of the internal combustion engine 100 and a part or all of the control device 1 is referred to as a control device 1 of the internal combustion engine 100.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a main part configuration of an internal combustion engine 100 and a control device 1 that controls the internal combustion engine 100.
  • the air sucked from the outside flows through the air cleaner 110, the intake pipe 111, the intake manifold 112, and flows into each cylinder 150.
  • the amount of air flowing into each cylinder 150 is adjusted by the throttle valve 113, and the amount of air adjusted by the throttle valve 113 is measured by the flow rate sensor 114.
  • the pressure of the air flowing into each cylinder 150 is measured by the intake pressure sensor 116 (see FIG. 3) provided in the intake manifold 112.
  • the throttle valve 113 is provided with a throttle opening sensor 113a that detects the throttle opening.
  • the opening information of the throttle valve 113 detected by the throttle opening sensor 113a is output to the control device (Electronic Control Unit: ECU) 1.
  • ECU Electronic Control Unit
  • throttle valve 113 is an electronic throttle valve driven by an electric motor, but any other system may be used as long as the flow rate of air can be appropriately adjusted.
  • the temperature of the gas flowing into each cylinder 150 is detected by the intake air temperature sensor 115.
  • a crank angle sensor 121 is provided outside the ring gear 120 attached to the crankshaft 123 in the radial direction.
  • the crank angle sensor 121 detects the rotation angle of the crankshaft 123.
  • the crank angle sensor 121 detects, for example, the rotation angle of the crankshaft 123 every 10° and each combustion cycle.
  • a water temperature sensor 122 is provided on a water jacket (not shown) of the internal combustion engine 100.
  • the water temperature sensor 122 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 100.
  • the vehicle is provided with an accelerator position sensor (APS) 126 that detects a displacement amount (depression amount) of the accelerator pedal 125.
  • the accelerator position sensor 126 detects the torque required by the driver.
  • the driver's required torque detected by the accelerator position sensor 126 is output to the control device 1 described later.
  • the control device 1 controls the throttle valve 113 based on this required torque.
  • the fuel stored in the fuel tank 130 is sucked by the feed pump 131, then flows through the fuel pipe 133, and is guided to the pressurizing pump 132.
  • the pressurizing pump 132 pressurizes the fuel supplied from the feed pump 131 to adjust it to a predetermined fuel pressure, and sends it to a fuel injection valve (injector) 134 installed in each cylinder 150 via a fuel pipe 133. ..
  • a fuel injection valve injector
  • the fuel injection valve 134 injects the fuel pressurized by the pressure pump 132 into each cylinder 150.
  • the fuel injection valve 134 is attached to the intake manifold 112 in FIG. 1, it is actually attached to the cylinder head 180 of the internal combustion engine 100 so that fuel can be injected into the cylinder 150.
  • a fuel pressure sensor 135 (see FIG. 5) that measures the fuel injection pressure of the fuel injection valve 134 is provided in the fuel pipe 133 between the pressurization pump 132 and the fuel injection valve 134.
  • a combustion pressure sensor 140 (Cylinder Pressure Sensor: CPS, also referred to as an in-cylinder pressure sensor) 140 is provided inside each cylinder 150 of the internal combustion engine 100.
  • the combustion pressure sensor 140 detects the pressure (combustion pressure) in the cylinder 150.
  • the combustion pressure sensor 140 is provided at the tip of the fuel injection valve 134.
  • the combustion pressure sensor 140 is a vibration detection type sensor that detects the combustion pressure by measuring the mechanical vibration of the internal combustion engine 100.
  • the combustion pressure sensor 140 is a non-resonance type vibration detection sensor, and can detect the vibration of the internal combustion engine 100 over a wide frequency band.
  • An exhaust manifold 160 that discharges the gas (exhaust gas) after combustion to the outside of the cylinder 150 is attached to each cylinder 150.
  • a three-way catalyst 161 is provided on the exhaust side of the exhaust manifold 160, and exhaust gas is discharged from the cylinder 150 to the exhaust manifold 160. The exhaust gas passes through the exhaust manifold 160, is purified by the three-way catalyst 161, and is then discharged to the atmosphere.
  • An upstream air-fuel ratio sensor 162 and an exhaust temperature sensor 164 are provided on the upstream side of the three-way catalyst 161.
  • the upstream air-fuel ratio sensor 162 continuously detects the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from each cylinder 150.
  • the exhaust temperature sensor 164 measures the temperature of the exhaust gas discharged from the cylinder 150.
  • a downstream side air-fuel ratio sensor 163 is provided on the downstream side of the three-way catalyst 161.
  • the downstream air-fuel ratio sensor 163 outputs a switch-like detection signal in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio.
  • the downstream air-fuel ratio sensor 163 is, for example, an O2 sensor.
  • a spark plug 200 is provided above each cylinder 150. Due to the discharge (ignition) of the spark plug 200, a spark is ignited in the mixture of air and fuel in the cylinder 150, an explosion occurs in the cylinder 150, and the piston 170 is pushed down. When the piston 170 is pushed down, the crankshaft 123 rotates.
  • An ignition coil 300 that generates electric energy (voltage) supplied to the spark plug 200 is connected to the spark plug 200.
  • the voltage generated in the ignition coil 300 causes discharge between the center electrode and the outer electrode of the spark plug 200.
  • Output signals from various sensors such as the throttle opening sensor 113a, the flow rate sensor 114, the crank angle sensor 121, the accelerator position sensor 126, the water temperature sensor 122, the fuel pressure sensor 135, and the combustion pressure sensor 140 are output to the control device 1.
  • the control device 1 the operating state of the internal combustion engine 100 is detected based on the output signals from these various sensors, and the air amount (target air amount) to be sent into the cylinder 150, the fuel injection amount, the ignition timing of the spark plug 200.
  • the amount of pressure applied to the fuel by the pressure pump 132 is controlled.
  • the target air amount calculated by the control device 1 is converted from a throttle opening (target throttle opening) into an electronic throttle drive signal and output to an electric motor (not shown) that drives the throttle valve 113. Further, the ignition timing calculated by the control device 1 is output to the ignition coil 300 as an ignition signal converted into the energization start angle and the energization angle, and the spark plug 200 is discharged (ignited) based on the ignition signal. ..
  • the control device 1 includes an analog input unit 10, a digital input unit 20, an A/D (Analog/Digital) conversion unit 30, a RAM (Random Access Memory) 40, and an MPU (Micro-). It has a Processing Unit 50, a ROM (Read Only Memory) 60, an I/O (Input/Output) port 70, and an output circuit 80.
  • the analog input unit 10 includes a throttle opening sensor 113a, a flow rate sensor 114, an accelerator position sensor 126, an upstream air-fuel ratio sensor 162, a downstream air-fuel ratio sensor 163, a combustion pressure sensor 140, a water temperature sensor 122, a fuel pressure sensor 135, etc.
  • the analog output signals from the various sensors are input.
  • A/D conversion unit 30 is connected to the analog input unit 10.
  • the analog output signals from the various sensors input to the analog input unit 10 are subjected to signal processing such as noise removal, converted into digital signals by the A/D conversion unit 30, and stored in the RAM 40.
  • the digital output signal from the crank angle sensor 121 is input to the digital input unit 20.
  • An I/O port 70 is connected to the digital input unit 20, and the digital output signal input to the digital input unit 20 is stored in the RAM 40 via the I/O port 70.
  • Each output signal stored in the RAM 40 is arithmetically processed by the MPU 50.
  • the MPU 50 executes a control program (not shown) stored in the ROM 60 to process the output signal stored in the RAM 40 according to the control program.
  • the MPU 50 calculates a control value that defines the operation amount of each actuator (for example, the throttle valve 113, the pressure pump 132, the spark plug 200, etc.) that drives the internal combustion engine 100 according to the control program, and temporarily stores it in the RAM 40. To do.
  • the control value that defines the actuator operation amount stored in the RAM 40 is output to the output circuit 80 via the I/O port 70.
  • the output circuit 80 controls a fuel injection control unit 82 (see FIG. 2) that controls the fuel injection valve 134, an ignition control unit 83 (see FIG. 2) that controls the voltage applied to the spark plug 200, and a pressurizing pump 132.
  • a fuel injection control unit 82 controls the fuel injection valve 134
  • an ignition control unit 83 controls the voltage applied to the spark plug 200
  • a pressurizing pump 132 controls the fuel pressure control unit 90.
  • FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a functional configuration of the control device 1 according to the embodiment.
  • Each function of the control device 1 is realized by the output circuit 80, for example, when the MPU 50 executes the control program stored in the ROM 60.
  • the output circuit 80 of the control device 1 has an overall control unit 81, a fuel injection control unit 82, an ignition control unit 83, and a fuel pressure control unit 90.
  • the overall control unit 81 is connected to the accelerator position sensor 126 and the combustion pressure sensor 140 (CPS), and requests torque (acceleration signal S1) from the accelerator position sensor 126 and output signal S2 from the combustion pressure sensor 140. Accept.
  • the overall control unit 81 based on the required torque (acceleration signal S1) from the accelerator position sensor 126 and the output signal S2 from the combustion pressure sensor 140, the fuel injection control unit 82, the ignition control unit 83, and the fuel pressure control unit. 90 for overall control.
  • At least the combustion pressure (vibration: output signal S2) information from the combustion pressure sensor 140 is input to the overall control unit 81, and the overall control unit 81 detects the combustion pressure based on this information. And the occurrence of knocking are detected.
  • the fuel injection control unit 82 includes a cylinder determination unit 84 that determines each cylinder 150 of the internal combustion engine 100, an angle information generation unit 85 that measures the crank angle of the crankshaft 123, and a rotation speed information generation unit that measures the engine speed. 86, and the cylinder discrimination information S3 from the cylinder discrimination unit 84, the crank angle information S4 from the angle information generation unit 85, and the engine rotation speed information S5 from the rotation speed information generation unit 86. Accept.
  • the fuel injection control unit 82 also measures an intake amount measurement unit 87 that measures the intake amount of the air taken into the cylinder 150, a load information generation unit 88 that measures the engine load, and the temperature of the engine cooling water.
  • the intake air amount information S6 from the intake air amount measuring unit 87, the engine load information S7 from the load information generating unit 88, and the cooling water temperature information S8 from the water temperature measuring unit 89 are connected to the water temperature measuring unit 89. , Is accepted.
  • the fuel injection control unit 82 calculates the injection amount and the injection time of the fuel injected from the fuel injection valve 134 based on the received information, and the fuel injection is performed based on the calculated fuel injection amount and the injection time.
  • the valve opening control signal S9 for controlling the valve 134 is output.
  • the ignition control unit 83 is connected to the cylinder control unit 84, the angle information generation unit 85, the rotation speed information generation unit 86, the load information generation unit 88, and the water temperature measurement unit 89 in addition to the overall control unit 81. And accepts each information from these.
  • the ignition control unit 83 supplies the amount of current (energization angle) for energizing the primary coil (not shown) of the ignition coil 300, the energization start time, and energizing the primary coil. Calculate the time to cut off the current (ignition time).
  • the ignition control unit 83 outputs an ignition signal SA to the primary coil of the ignition coil 300 based on the calculated energization angle, energization start time, and ignition time, so that the spark plug 200 controls discharge (ignition). Control).
  • combustion pressure (cylinder pressure) information and knocking information from the overall control unit 81 are input to the ignition control unit 83.
  • the ignition control unit 83 calculates an ignition timing correction value by the MBT control based on the combustion pressure information, and calculates a retard angle correction value based on the knocking information.
  • the ignition control unit 83 executes MBT (Minimum advance for the Best Torque) control and retard control when knocking occurs, based on these calculation results.
  • the fuel pressure control unit 90 is connected to the fuel pressure measurement unit 91 that measures the fuel pressure in addition to the overall control unit 81, and the combustion pressure (cylinder pressure) information from the overall control unit 81 and the fuel pressure measurement unit 91. From the fuel pressure information S10.
  • the fuel pressure control unit 90 calculates the pressure of the fuel injected from the fuel injection valve 134 based on the received information, and outputs the fuel pressure control information S11 to the pressurization pump 132, whereby the fuel injection valve 134. Control the pressure of the fuel supplied to.
  • the fuel pressure calculated by the fuel pressure control unit 90 is output to the fuel injection control unit 82.
  • the fuel pressure calculation result output from the fuel pressure control unit 90 to the fuel injection control unit 82 is used by the fuel injection control unit 82 to control the fuel injection valve 134.
  • the internal combustion engine 100 is, for example, a cylinder injection type gasoline engine for a vehicle.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a main part configuration of an internal combustion engine 100 to which the control device 1 is applied.
  • FIG. 4 is a plan view illustrating the arrangement of the cylinders 150.
  • an internal combustion engine 100 of the embodiment will be described by exemplifying a case of an in-line four-cylinder gasoline engine for a vehicle that performs spark ignition combustion.
  • a first cylinder 151, a second cylinder 152, a third cylinder 153, and a fourth cylinder 154 are provided in series in a cylinder block (not shown). There is.
  • the first cylinder 151 to the fourth cylinder 154 are simply referred to as the cylinder 150.
  • a spark plug 200 and a combustion pressure sensor 140 are mounted in the combustion chamber 150a of each cylinder 150.
  • the crankshaft 123 rotates at a rotation angle of 180 degrees, and ignition and combustion are performed by the spark plug 200.
  • combustion in each cylinder 150 is performed in the order of the first cylinder 151, the third cylinder 153, the fourth cylinder 154, and the second cylinder 152.
  • a cylinder head 180 is provided above each cylinder 150.
  • an intake camshaft 5a that operates an intake valve 6a that adjusts the intake of an air-fuel mixture (air-fuel mixture) into the cylinder 150, and the exhaust gas exhaust from the cylinder 150 are adjusted.
  • the exhaust camshaft 5b for operating the exhaust valve 6b is provided.
  • the high-pressure fuel pressurized by the pressurizing pump 132 is supplied to the fuel injection valve 134 attached to each cylinder 150 through the fuel pipe 133, and the fuel injection valve 134 causes each cylinder to operate. It is injected into 150.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the pressurizing pump 132.
  • the pressurizing pump 132 is connected to a feed pump 131 and a fuel injection valve 134 installed in the fuel tank 130 by a fuel pipe 133, respectively.
  • the pressurizing pump 132 is connected to a pump drive cam 500 that is rotationally driven in conjunction with the crankshaft 123 of the internal combustion engine 100, and is driven by the rotational drive of the pump drive cam 500.
  • the low-pressure fuel supplied from the feed pump 131 is pressurized, and the pressurized high-pressure fuel is delivered to the fuel injection valve 134.
  • the pressurizing pump 132 has a suction valve 1321, a pressurizing chamber 1322, a plunger 1323, a tappet 1324, a pressing spring 1325, and a discharge valve 1326.
  • the plunger 1323 is pressed against the pump drive cam 500 via the tappet 1324 by the elastic force of the pressing spring 1325.
  • the pump drive cam 500 has a quadrangular shape in a sectional view, and is rotationally driven in conjunction with the crankshaft 123 of the internal combustion engine 100.
  • the volume of the pressurizing chamber 1322 changes as the plunger 1323 moves up and down according to the rotational drive of the pump drive cam 500.
  • the fuel sucked out from the fuel tank 130 by the feed pump 131 is supplied to the pressurizing pump 132 through the path shown by the arrow in the figure.
  • the pressurizing pump 132 opens the intake valve 1321 and introduces fuel into the pressurizing chamber 1322, and then closes the intake valve 1321 at a predetermined timing.
  • the plunger 1323 rises with the rotational driving of the pump drive cam 500, so that the volume of the pressurizing chamber 1322 decreases and the fuel pressure in the pressurizing chamber 1322 rises.
  • the pressurizing pump 132 opens the discharge valve 1326 at a timing when the fuel pressure in the pressurizing chamber 1322 reaches a predetermined target value.
  • the high-pressure fuel pressurized by the pressurizing pump 132 is delivered to the fuel pipe 133 on the fuel injection valve 134 side, and the fuel injection valves 134 are attached via the common rail 1331 to which the plurality of fuel injection valves 134 are attached. Is supplied to.
  • the pressurizing process of the pressurizing pump 132 is a process from closing the intake valve 1311 to opening the discharge valve 1326. During this period, the drive torque of the pump drive cam 500 is required to raise the plunger 1323 by the rotational drive of the pump drive cam 500. Since the pump drive cam 500 is interlocked with the crankshaft 123 of the internal combustion engine 100, the drive torque of the pump drive cam 500 for operating the pressurizing pump 132 is the combustion torque generated by combustion of the internal combustion engine 100 (engine It becomes a reaction force against (torque). The total of the drive torque of the pump drive cam 500 and the combustion torque is output to the outside as the engine torque of the internal combustion engine 100.
  • the pump drive cam 500 is configured to rotate once (360 degrees) every time the crankshaft 123 rotates twice (720 degrees). Therefore, the drive torque of the pump drive cam 500 acts as a load on the crankshaft 123 every time the crankshaft 123 makes a half rotation (180 degrees rotation).
  • the pump drive cam 500 has a quadrangular shape which is a basic shape in a sectional view, but the shape of the pump drive cam 500 can be appropriately determined according to the number of cylinders of the internal combustion engine 100. At this time, it is desirable that the number of vertices of the pump drive cam 500 (for example, four vertices of a quadrangle) be the same as the number of cylinders. For example, in the case of a 6-cylinder internal combustion engine, two triangular pump drive cams 500 may be used, and the total number of peaks of the pump drive cam 500 may be the same as the number of cylinders. In the case of an 8-cylinder internal combustion engine, two pump drive cams 500 each having a rectangular shape may be used, and the total number of peaks of the pump drive cams 500 may be the same as the number of cylinders.
  • control device 1 controls the suction valve 1321 of the pressurizing pump 132 to be closed after the position of the piston 170 in the cylinder 150 exceeds the top dead center. Therefore, the mounting position of the pump drive cam 500 around the rotation axis is set so that the plunger 1323 is operated in the ascending direction after the piston 170 has passed the top dead center. Therefore, the drive torque of the pump drive cam 500 becomes maximum after the piston 170 has passed the top dead center.
  • FIG. 6 and 7 show examples of waveforms of the in-cylinder pressure detected by the combustion pressure sensor 140, respectively.
  • a waveform P11 in FIG. 6 shows an example of changes in the in-cylinder pressure P in a normal combustion state.
  • a waveform P12 in FIG. 7 shows an example of a change in the in-cylinder pressure P in the extinction state. 6 and 7, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents in-cylinder pressure P.
  • the in-cylinder pressure P of the cylinder 150 in the normal combustion state becomes the maximum value after the top dead center.
  • the maximum value of the in-cylinder pressure P of the cylinder 150 in the flame extinguishing state becomes smaller than that in the normal state, and the timing of reaching the maximum value approaches the top dead center.
  • the extinction state is a state in which combustion starts after ignition and then extinction occurs during combustion when the air-fuel ratio in the cylinder 150 is lean.
  • FIG. 8 is a sectional view of the fuel injection valve 134 and the combustion pressure sensor 140.
  • a cylindrical fuel injection valve 134 which is inserted into the cylinder head 180 from the outside of the internal combustion engine 100 toward the inside of each cylinder 150 and has a combustion pressure sensor 140 arranged at its tip, extends in the insertion direction.
  • the structure of the axial cross section cut along the central axis is shown.
  • the fuel injection valve 134 includes a nozzle holder 1342, a core 1343, a housing 1344, an orifice cup 1345, a plunger rod 1346, an anchor 1347, an upstream rod guide 1348, a downstream rod guide 1349, a spring 1351. , Adjuster pin 1352, and solenoid coil 1353.
  • the nozzle holder 1342 accommodates the orifice cup 1345, the plunger rod 1346, the anchor 1347, the upstream rod guide 1348, and the downstream rod guide 1349, and fixes them at predetermined positions.
  • the core 1343 accommodates the spring 1351 and the adjuster pin 1352, and fixes them at predetermined positions.
  • the housing 1344 houses the solenoid coil 1353.
  • the fuel injection valve 134 is attached to the cylinder head 180 via a tolerance ring 1341.
  • the tolerance ring 1341 contacts the seating surface of the cylinder head 180, and absorbs an unbalanced load when the fuel injection valve 134 is inclined and inserted with respect to the cylinder head 180.
  • a common rail 1331 (see FIG. 5) is arranged on the side opposite to the cylinder 150.
  • the fuel injection valve 134 is inserted into the mounting hole provided in the common rail 1331 via the O-ring 1354.
  • the O-ring 1354 comes into contact with the inner peripheral portion of the mounting hole of the common rail 1331, the inner space and the outer space of the mounting hole are sealed.
  • the backup ring 1355 supports the O-ring 1354 on the upper end surface of the core 103.
  • the high-pressure fuel from the common rail 1331 flows into the fuel injection valve 134 with foreign matters removed by a filter 1356 attached to the upper end side of the fuel injection valve 134, and passes through a fuel passage formed in the fuel injection valve 134. Then, it reaches the orifice cup 1345.
  • a plurality of fuel injection holes are formed in the orifice cup 1345, and the fuel is discharged from the fuel injection holes into the cylinder 150 in accordance with the operation of the plunger rod 1346 acting as a valve element.
  • the plunger rod 1346 is housed in the nozzle holder 1342 in a state of being slidable in the axial direction via an anchor 1347.
  • the outer circumference of the plunger rod 1346 is supported by an upstream rod guide 1348 fixed to the nozzle holder 1342 and a downstream rod guide 1349 fixed to the orifice cup 1345.
  • a tip seal 1350 is attached to the outer peripheral portion on the downstream side of the nozzle holder 1342, whereby the space inside the cylinder head 180 and the external space are sealed.
  • the spring 1351 is arranged between the plunger rod 1346 and the adjuster pin 1352. The position of the upper end of the spring 1351 is restricted by the adjuster pin 1352. The spring 1351 presses the plunger rod 1346 against the seat portion of the orifice cup 1345, whereby the fuel injection valve 134 is closed. At this time, the plunger rod 1346 acts as a valve element, and the seat portion of the orifice cup 1345 acts as a valve seat.
  • the solenoid coil 1353 is arranged radially outside the anchor 1347.
  • a drive current from a drive circuit (not shown) provided outside the fuel injection valve 134 is supplied to the solenoid coil 1353 via the wiring 1357.
  • This excites the core 1343 to generate a magnetic attraction force, and the anchor 1347 is pulled up in the axial direction.
  • the outer diameter side convex portion of the plunger rod 1346 engages with the anchor 1347, whereby the plunger rod 1346 is pulled upward in the axial direction, and the plunger rod 1346 is separated from the seat portion of the orifice cup 1345.
  • the solenoid coil 1353 acts as a drive unit that drives the plunger rod 1346 that is the valve body.
  • the fuel injection hole of the orifice cup 1345 is opened and closed, and the fuel injection valve 134 operates.
  • the combustion pressure sensor 140 is provided at the tip of the nozzle holder 1342 of the fuel injection valve 134, and has a diaphragm 1411 and a pressure detection element 1412.
  • the diaphragm 1411 of the combustion pressure sensor 140 is arranged closer to the combustion chamber of the cylinder 150 than the fuel injection hole formed in the orifice cup 1345 of the fuel injection valve 134. To be done. With this arrangement, the diaphragm 1411 flexibly deforms in accordance with the pressure in the cylinder 150 (cylinder pressure), so that the diaphragm 1411 acts as a pressure receiving portion. The deformation amount of the diaphragm 1411 according to the in-cylinder pressure is detected as the strain amount of the pressure detection element 1412 arranged around the diaphragm 1411, and the electric signal according to the strain amount is output from the pressure detection element 1412.
  • the pressure detection element 1412 acts as a pressure detection unit that detects the pressure received by the diaphragm 1411 as the in-cylinder pressure.
  • the pressure detection element 1412 is configured using, for example, a piezoelectric element. As a result, the in-cylinder pressure (combustion pressure) of the cylinder 150 can be detected over a wide temperature range.
  • the electric signal from the pressure detection element 1412 is transmitted to the charge amplifier 1414 formed integrally with the fuel injection valve 134 via the wiring 1413.
  • the charge amplifier 1414 integrates the electric signal from the pressure detection element 1412 and generates an output signal S2 corresponding to the magnitude of the in-cylinder pressure.
  • the output signal S2 from the charge amplifier 1414 is transmitted to the analog input unit 10 (see FIG. 1) of the control device 1 via the terminal 1415.
  • the terminal 1415 and the wiring 1413 are integrally molded with a synthetic resin together with the above-mentioned wiring 1357 for supplying a drive current to the solenoid coil 1353.
  • the charge amplifier 1414 be arranged as close to the pressure detection element 1412 as possible.
  • the charge amplifier 1414 may be omitted and the cost may be reduced.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of waveforms of the valve opening control signal S9 output from the fuel injection control unit 82 to the fuel injection valve 134 and the output signal S2 from the combustion pressure sensor 140.
  • the output signal S2 from the combustion pressure sensor 140 changes according to the valve opening control signal S9. That is, when the energization pulse of the valve opening control signal S9 is turned on at time t1, the valve opening instruction is given to the fuel injection valve 134, and the fuel injection is started. At this time, as described above, the solenoid coil 1353 pulls the plunger rod 1346 upward in the axial direction. When the movement amount of the plunger rod 1346 reaches a predetermined lift amount, the anchor 1347 and the core 1343 collide with each other. The mechanical vibration generated in the fuel injection valve 134 due to this collision is transmitted to the combustion pressure sensor 140, and is detected by the combustion pressure sensor 140 as a change in the in-cylinder pressure. As a result, as shown in FIG. 9, in the output signal S2 from the combustion pressure sensor 140, the amplitude fluctuates after the time t1.
  • a voltage displacement occurs due to the presence or absence of the valve closing force before and after the amplitude variation at the time of opening and closing of the valve.
  • This displacement of the voltage is due to the pressure in the cylinder 150 when the fuel injection valve 134 is closed, that is, before the plunger rod 1346 which is the valve body separates from the seat portion of the orifice cup 1345 which is the valve seat.
  • the in-cylinder pressure detected by 140 and the pressure in the cylinder 150 when the fuel injection valve 134 is opened, that is, the combustion pressure sensor 140 detects when the plunger rod 1346 is separated from the seat portion of the orifice cup 1345.
  • the pressure difference ⁇ P from the in-cylinder pressure is shown.
  • the valve closing force of the fuel injection valve 134 is determined by the sum of the force of the spring 1351 pressing the plunger rod 1346 against the seat portion of the orifice cup 1345 and the fuel pressure supplied from the pressure pump 132 to the fuel injection valve 134.
  • the combustion pressure sensor 140 detects the pressure in the cylinder 150 plus the valve closing force as the in-cylinder pressure.
  • the combustion pressure sensor 140 detects only the pressure in the cylinder 150. Therefore, according to the opening/closing of the fuel injection valve 134, a pressure difference ⁇ P corresponding to the valve closing force is generated in the detection result of the combustion pressure sensor 140.
  • the fuel pressure control unit 90 detects the pressure difference ⁇ P from the output signal S2 of the combustion pressure sensor 140, and operates the pressurizing pump 132 so that the pressure difference ⁇ P approaches a predetermined target value. To control the fuel pressure. As a result, the pressure of the fuel supplied from the pressurizing pump 132 to the fuel injection valve 134 is controlled to be reduced as much as possible within the range of the valve closing force that can secure the oil tightness. As a result, it becomes possible to reduce the drive power of the fuel injection valve 134.
  • the valve closing force may be calculated from the pressure difference ⁇ P, and the fuel pressure may be adjusted by controlling the operation of the pressurizing pump 132 so that the valve closing force approaches a predetermined target value. For example, it is possible to calculate the valve closing force from the pressure difference ⁇ P by using a calculation formula that has been previously calculated or obtained from an incident.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a fuel pressure control procedure according to the embodiment. The flowchart of FIG. 10 is executed by the control device 1 at predetermined processing cycles when the internal combustion engine 100 is powered on.
  • step S101 the fuel pressure control unit 90 determines whether the internal combustion engine 100 is in a predetermined low required fuel pressure state.
  • the low required fuel pressure state is a state in which the load of the internal combustion engine 100 is low and the pressure required for the fuel injected by the fuel injection valve 134 is low.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a low required fuel pressure state.
  • the internal combustion engine 100 when the rotation speed Ne of the internal combustion engine 100 is equal to or higher than a predetermined value and the torque is less than the predetermined value, the internal combustion engine 100 is in the low required fuel pressure state, and it is determined that the fuel pressure control is applicable. can do. That is, in step S101 of FIG. 10, it can be determined based on the rotation speed and the output torque of the internal combustion engine 100 whether the internal combustion engine 100 is in the low required fuel pressure state. As a result, if it is determined that the internal combustion engine 100 is in the low required fuel pressure state, the process proceeds to step S103, and if it is determined that the internal combustion engine 100 is not in the low required fuel pressure state, the process proceeds to step S102.
  • step S102 the fuel pressure control unit 90 controls the operation of the pressurizing pump 132 so that the fuel pressure becomes a constant value.
  • the fuel pressure control unit 90 sets, for example, a target value of the fuel pressure to a predetermined maximum pressure, and outputs fuel pressure control information S11 according to this target value to the pressurizing pump 132.
  • step S102 the process returns to step S101 to wait for the next processing cycle, and then the process is continued from step S101.
  • step S103 the fuel pressure control unit 90 sets a target value Pt for the pressure difference ⁇ P.
  • the target value Pt according to the operating state of the internal combustion engine 100 is set based on the map information stored in advance in the control device 1.
  • the map information used at this time can be determined from prior calculation and experimental results.
  • the set target value Pt may be changed in consideration of the secular change of the fuel injection valve 134 and the combustion pressure sensor 140. For example, the history of fuel injection by the fuel injection valve 134 is stored, and when the number of injections (number of valve closings) reaches a predetermined number, the target value Pt to be set is changed higher than before.
  • step S104 the fuel pressure control unit 90 detects the pressure difference ⁇ P from the output signal S2 of the combustion pressure sensor 140. For example, when the energizing pulse of the valve opening control signal S9 output from the fuel injection control unit 82 is turned on or before the output signal S2 of the combustion pressure sensor 140, a certain time has elapsed from that time. And the output signal S2 of the combustion pressure sensor 140 at the time until the energization pulse of the valve opening control signal S9 is turned off. Then, the pressure difference ⁇ P is detected by calculating the difference between the acquired output signals S2.
  • step S105 the fuel pressure control unit 90 compares the target value Pt set in step S103 with the pressure difference ⁇ P detected in step S104. As a result, if Pt ⁇ P, that is, if the difference between the target value Pt and the detected pressure difference ⁇ P is smaller than a predetermined value, the process returns to step S101, waits until the next processing cycle, and then the process starts from step S101. continue.
  • step S105 if Pt ⁇ P, that is, if the detected pressure difference ⁇ P is larger than the target value Pt, the process proceeds to step S106.
  • Pt> ⁇ P that is, when the detected pressure difference ⁇ P is smaller than the target value Pt, the process proceeds to step S108.
  • step S106 the fuel pressure control unit 90 controls the operation of the pressure pump 132 so as to reduce the fuel pressure.
  • the operation of the pressure pump 132 is controlled to adjust the fuel pressure so that the pressure difference ⁇ P approaches the target value Pt.
  • step S107 the width of the energizing pulse of the valve opening control signal S9 is widened by the fuel injection control unit 82 to open the fuel injection period, that is, the fuel injection hole formed in the orifice cup 1345 in the fuel injection valve 134.
  • the fuel injection valve 134 is controlled so as to lengthen the period from the opening to the closing. This reduces the valve closing force without changing the fuel injection amount.
  • step S108 the fuel pressure control unit 90 controls the operation of the pressurizing pump 132 to increase the fuel pressure.
  • the operation of the pressure pump 132 is controlled to adjust the fuel pressure so that the pressure difference ⁇ P approaches the target value Pt.
  • step S109 the width of the energizing pulse of the valve opening control signal S9 is narrowed by the fuel injection control unit 82 to open the fuel injection period, that is, the fuel injection hole formed in the orifice cup 1345 in the fuel injection valve 134.
  • the fuel injection valve 134 is controlled so as to shorten the period from the opening to the closing. As a result, the valve closing force is increased without changing the fuel injection amount.
  • step S109 the process returns to step S101, waits until the next processing cycle, and then the process continues from step S101.
  • the control device 1 for the internal combustion engine includes the fuel pressure control unit 90 that controls the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve 134 that injects the fuel into the internal combustion engine 100.
  • the fuel injection valve 134 includes a plunger rod 1346 that is a valve body, a solenoid coil 1353 that is a drive unit that drives the plunger rod 1346, and an orifice having a fuel injection hole that is opened and closed according to the drive of the plunger rod 1346. And a cup 1345.
  • a combustion pressure sensor 140 that detects an in-cylinder pressure that is a pressure in a combustion chamber of the internal combustion engine 100 is attached to the internal combustion engine 100.
  • the fuel pressure is controlled on the basis of the pressure difference ⁇ P from the in-cylinder pressure detected by the combustion pressure sensor 140. Since it did in this way, the fuel pressure can be adjusted appropriately according to the valve closing force of the fuel injection valve 134.
  • the fuel pressure control unit 90 controls the fuel pressure so that the pressure difference ⁇ P approaches the predetermined target value Pt (steps S105 to S109). Since it did in this way, the pressure adjustment of the fuel according to the valve closing force of the fuel injection valve 134 can be performed reliably.
  • the fuel pressure control unit 90 may change the target value Pt according to the fuel injection history of the fuel injection valve 134 (step S103). In this way, the fuel pressure can be appropriately adjusted in consideration of the secular change of the fuel injection valve 134 and the combustion pressure sensor 140.
  • the internal combustion engine 100 is provided with the pressurizing pump 132 for pressurizing the fuel.
  • the fuel pressure control unit 90 controls the pressure of the fuel by controlling the operation of the pressurizing pump 132. Since this is done, it is possible to reliably control the fuel pressure.
  • the control device 1 for the internal combustion engine further includes the fuel injection control unit 82 that controls the fuel injection valve 134.
  • the fuel injection control unit 82 changes the opening/closing period of the fuel injection hole according to the control result of the fuel pressure by the fuel pressure control unit 90 (steps S107 and S109). Since this is done, the fuel pressure can be adjusted without changing the fuel injection amount.
  • the fuel pressure control unit 90 determines whether or not the internal combustion engine 100 is in a predetermined low required fuel pressure state based on the rotation speed and the output torque of the internal combustion engine 100 (step S101), When it is determined that the fuel pressure is not in the low required fuel pressure state (step S101: No), the fuel pressure control based on the pressure difference ⁇ P is not performed (step S102). Since this is done, the fuel pressure can be adjusted according to the valve closing force of the fuel injection valve 134 without adversely affecting the operation of the internal combustion engine 100.
  • the fuel injection valve 134 has fuel injection holes arranged in the combustion chamber of the internal combustion engine 100.
  • the combustion pressure sensor 140 includes a diaphragm 1411 which is a pressure receiving portion arranged closer to the combustion chamber than the fuel injection hole, and a pressure detecting element 1412 which is a pressure detecting portion which detects the pressure received by the diaphragm 1411 as an in-cylinder pressure. Have. With this configuration, the combustion pressure sensor 140 can detect the valve closing force of the fuel injection valve 134 as the pressure difference ⁇ P.
  • the fuel pressure control unit 90 controls the pressure of fuel inside the fuel pipe 133 arranged between the fuel tank 130 for storing fuel and the fuel injection valve 134. Since it did in this way, the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve 134 can be adjusted appropriately according to the valve closing force of the fuel injection valve 134.
  • the combustion pressure sensor 140 is provided at the tip of the fuel injection valve 134
  • the arrangement of the combustion pressure sensor 140 is not limited to this.
  • the combustion pressure sensor 140 can be arranged at any position. Is possible.
  • the combustion pressure sensor 140 and the fuel injection valve 134 do not have to be integrated, and they can be arranged in the internal combustion engine 100 as separate components.
  • each functional configuration of the control device 1 described in FIG. 2 may be realized by software executed by the MPU 50 as described above, or an FPGA (Field-Programmable Gate Array). ) Or other hardware. Also, these may be used in combination.
  • the present invention may be a combination of all the above-described embodiments, or any two or more embodiments may be arbitrarily combined. Further, the present invention is not limited to the one including all the configurations of the above-described embodiment, and a part of the configuration of the above-described embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment. The configuration of the above-described embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment. Moreover, you may add, delete, and replace a part of structure of embodiment mentioned above with the structure of other embodiment.

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Abstract

燃料噴射弁の閉弁力に応じて燃料の圧力を適切に調節する。そのため、内燃機関用の制御装置は、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を制御する燃料圧制御部を備える。燃料噴射弁は、弁体であるプランジャロッド１３４６と、プランジャロッド１３４６を駆動させる駆動部であるソレノイドコイル１３５３と、プランジャロッド１３４６の駆動に応じて開閉される燃料噴射孔が形成されているオリフィスカップ１３４５と、を有する。内燃機関には、筒内圧を検出する燃焼圧センサが取り付けられている。燃料圧制御部は、プランジャロッド１３４６が弁座であるオリフィスカップ１３４５のシート部から離れる前に燃焼圧センサが検出した筒内圧と、プランジャロッド１３４６がオリフィスカップ１３４５のシート部から離れているときに燃焼圧センサが検出した筒内圧との圧力差ΔＰに基づいて、燃料の圧力を制御する。

Description

内燃機関用制御装置
　本発明は、内燃機関用制御装置に関する。
　近年、車両の燃費向上のため、車両における消費電力の削減が必要とされている。その手段の一つに、燃料タンクから燃料噴射弁へと送られる燃料の圧力低減がある。すなわち、燃料噴射弁の閉弁力は、燃料噴射弁の弁体を閉弁方向に付勢するばね等の弾性体の弾性力と燃料の圧力との合計によって決まるため、燃料の圧力を低減すると、燃料噴射弁の駆動電力を低減でき、消費電力の削減に有効である。さらに、燃料タンクから燃料噴射弁へ燃料を送出する燃料ポンプの供給圧やフリクションも低減できるとともに、燃料噴射弁の閉弁力が低下することにより、閉弁時に生じる着座音も低減することができる。
　しかしながら、燃料の圧力を低減し過ぎると、燃料噴射弁の油密性が低下して燃料漏れを引き起こすおそれがある。このため、燃料噴射弁の油密性を確保可能な閉弁力未満とならないように、閉弁力に応じて燃料の圧力を適切に調節する必要がある。
　燃料噴射弁の開閉時における駆動電流の低減に関して、特許文献１が知られている。特許文献１には、燃料噴射弁が設置されるシリンダ内部の圧力を検出する筒内圧センサにより、燃料噴射弁の開閉時に駆動される可動コアの衝突を検出し、その検出結果に応じて駆動電流を低減する技術が開示されている。
特開２０１６－２１７１８０号公報
　特許文献１に開示されている技術は、燃料噴射弁の開閉を検知することはできるが、燃料噴射弁の閉弁力に応じて燃料の圧力を適切に調節することができない。
　したがって、本発明は、上記の課題に着目してなされたもので、燃料噴射弁の閉弁力に応じて燃料の圧力を適切に調節することを目的とする。
　本発明による内燃機関用制御装置は、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を制御する燃料圧制御部を備え、前記燃料噴射弁は、弁体と、前記弁体を駆動させる駆動部と、前記弁体の駆動に応じて開閉される燃料噴射孔と、を有し、前記内燃機関には、前記内燃機関の燃焼室内の圧力である筒内圧を検出する燃焼圧センサが取り付けられており、前記燃料圧制御部は、前記弁体が弁座から離れる前に前記燃焼圧センサが検出した前記筒内圧と、前記弁体が前記弁座から離れているときに前記燃焼圧センサが検出した前記筒内圧との圧力差に基づいて、前記燃料の圧力を制御する。
　本発明によれば、燃料噴射弁の閉弁力に応じて燃料の圧力を適切に調節することができる。
実施の形態にかかる内燃機関及び内燃機機関の制御装置の要部構成を説明する図である。 実施の形態にかかる制御装置の機能構成を説明する機能ブロック図である。 制御装置を適用した内燃機関の要部構成を説明する模式図である。 気筒の配列を説明する平面図である。 加圧ポンプを説明する図である。 燃焼圧センサにより検出された筒内圧の波形の一例である。 燃焼圧センサにより検出された筒内圧の波形の一例である。 燃料噴射弁および燃焼圧センサの断面図である。 開弁制御信号と燃焼圧センサからの出力信号との波形の一例を示す図である。 実施の形態にかかる燃料圧の制御手順を示すフローチャートである。 低要求燃料圧状態を説明する概要図である。
　以下、本発明の実施の形態にかかる内燃機関用制御装置の一態様である制御装置１を説明する。この実施の形態では、制御装置１により、４気筒の内燃機関１００を制御する場合を例示して説明する。
　以下、実施の形態において、内燃機関１００の一部の構成又は全ての構成及び制御装置１の一部の構成又は全ての構成を組み合わせたものを、内燃機関１００の制御装置１と言う。
［内燃機関］
　図１は、内燃機関１００及び内燃機関１００を制御する制御装置１の要部構成を説明する図である。
　内燃機関１００では、外部から吸引した空気はエアクリーナ１１０、吸気管１１１、吸気マニホールド１１２を通流し、各気筒１５０に流入する。各気筒１５０に流入する空気量は、スロットル弁１１３により調整され、スロットル弁１１３で調整された空気量は、流量センサ１１４により測定される。また、各気筒１５０に流入する空気の圧力は、吸気マニホールド１１２に設けられた吸気圧センサ１１６（図３参照）により測定される。
　スロットル弁１１３には、スロットルの開度を検出するスロットル開度センサ１１３ａが設けられている。このスロットル開度センサ１１３ａで検出されたスロットル弁１１３の開度情報は、制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）１に出力される。
　なお、スロットル弁１１３は、電動機で駆動される電子スロットル弁が用いられるが、空気の流量を適切に調整できるものであれば、その他の方式によるものでもよい。
　各気筒１５０に流入したガスの温度は、吸気温センサ１１５で検出される。
　クランクシャフト１２３に取り付けられたリングギア１２０の径方向外側には、クランク角センサ１２１が設けられている。このクランク角センサ１２１により、クランクシャフト１２３の回転角度が検出される。実施の形態では、クランク角センサ１２１は、例えば１０°毎及び燃焼周期毎のクランクシャフト１２３の回転角度を検出する。
　内燃機関１００のウォータジャケット（図示せず）には、水温センサ１２２が設けられている。この水温センサ１２２により、内燃機関１００の冷却水の温度を検出する。
　また、車両には、アクセルペダル１２５の変位量（踏み込み量）を検出するアクセルポジションセンサ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｅｎｓｏｒ：ＡＰＳ）１２６が設けられている。このアクセルポジションセンサ１２６により、運転者の要求トルクを検出する。このアクセルポジションセンサ１２６で検出された運転者の要求トルクは、後述する制御装置１に出力される。制御装置１は、この要求トルクに基づいて、スロットル弁１１３を制御する。
　燃料タンク１３０に貯留された燃料は、フィードポンプ１３１によって吸引された後、燃料配管１３３を通流して加圧ポンプ１３２に誘導される。加圧ポンプ１３２は、フィードポンプ１３１から供給された燃料を加圧して所定の燃料圧に調整し、燃料配管１３３を介して、各気筒１５０に設置された燃料噴射弁（インジェクタ）１３４に送出する。加圧ポンプ１３２で圧力調整された結果、余分な燃料は戻り配管（図示せず）を介して燃料タンク１３０に戻される。
　燃料噴射弁１３４は、加圧ポンプ１３２により加圧された燃料を各気筒１５０内に噴射する。なお、図１では燃料噴射弁１３４が吸気マニホールド１１２に取り付けられているが、実際には、燃料を気筒１５０内に噴射できるように、内燃機関１００のシリンダヘッド１８０に取り付けられている。加圧ポンプ１３２と燃料噴射弁１３４の間の燃料配管１３３には、燃料噴射弁１３４での燃料の噴射圧力を計測する燃料圧センサ１３５（図５参照）が設けられている。
　内燃機関１００の各気筒１５０内には、燃焼圧センサ（Ｃｙｌｉｎｄｅｒ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｓｅｎｓｏｒ：ＣＰＳ、筒内圧センサとも言う）１４０が設けられている。燃焼圧センサ１４０は、気筒１５０内の圧力（燃焼圧）を検出する。実施の形態では、燃焼圧センサ１４０は、燃料噴射弁１３４の先端部に設けられている。
　燃焼圧センサ１４０は、内燃機関１００の機械的振動を計測することで燃焼圧を検出する振動検出型のセンサである。実施の形態では、燃焼圧センサ１４０は、非共振型の振動検出センサであり、広い周波数帯域に渡って内燃機関１００の振動を検出することができるようになっている。
　各気筒１５０には、燃焼後のガス（排気ガス）を気筒１５０の外側に排出する排気マニホールド１６０が取り付けられている。この排気マニホールド１６０の排気側には、三元触媒１６１が設けられており、気筒１５０から排気マニホールド１６０に排気ガスが排出される。この排気ガスは、排気マニホールド１６０を通って三元触媒１６１で浄化された後、大気に排出される。
　三元触媒１６１の上流側には、上流側空燃比センサ１６２と排気温センサ１６４とが設けられている。上流側空燃比センサ１６２は、各気筒１５０から排出された排気ガスの空燃比を連続的に検出する。排気温センサ１６４は、気筒１５０から排出された排気ガスの温度を測定する。
　また、三元触媒１６１の下流側には、下流側空燃比センサ１６３が設けられている。この下流側空燃比センサ１６３は、理論空燃比近傍でスイッチ的な検出信号を出力する。実施の形態では、下流側空燃比センサ１６３は、例えばＯ２センサである。
　また、各気筒１５０の上部には、点火プラグ２００が各々設けられている。点火プラグ２００の放電（点火）により、気筒１５０内の空気と燃料との混合気に火花が着火し、気筒１５０内で爆発が起こり、ピストン１７０が押し下げられる。ピストン１７０が押し下げられることにより、クランクシャフト１２３が回転する。
　点火プラグ２００には、点火プラグ２００に供給される電気エネルギー（電圧）を生成する点火コイル３００が接続されている。点火コイル３００で発生した電圧により、点火プラグ２００の中心電極と外側電極との間に放電が生じる。
　前述したスロットル開度センサ１１３ａ、流量センサ１１４、クランク角センサ１２１、アクセルポジションセンサ１２６、水温センサ１２２、燃料圧センサ１３５、燃焼圧センサ１４０等の各種センサからの出力信号は、制御装置１に出力される。制御装置１では、これら各種センサからの出力信号に基づいて、内燃機関１００の運転状態を検出し、気筒１５０内に送出する空気量（目標空気量）、燃料噴射量、点火プラグ２００の点火タイミング、加圧ポンプ１３２による燃料への加圧量等の制御を行う。
　制御装置１で演算された目標空気量は、スロットル開度（目標スロットル開度）から電子スロットル駆動信号に変換され、スロットル弁１１３を駆動する電動機（図示せず）に出力される。さらに、制御装置１で演算された点火タイミングは、通電開始角と通電角に変換された点火信号として点火コイル３００に出力され、その点火信号に基づいて、点火プラグ２００で放電（点火）される。
［制御装置のハードウェア構成］
　次に、制御装置１のハードウェアの全体構成を説明する。
　図１に示すように、制御装置１は、アナログ入力部１０と、デジタル入力部２０と、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換部３０と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）４０と、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ－Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）５０と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）６０と、Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）ポート７０と、出力回路８０と、を有する。
　アナログ入力部１０には、スロットル開度センサ１１３ａ、流量センサ１１４、アクセルポジションセンサ１２６、上流側空燃比センサ１６２、下流側空燃比センサ１６３、燃焼圧センサ１４０、水温センサ１２２、燃料圧センサ１３５等の各種センサからのアナログ出力信号が入力される。
　アナログ入力部１０には、Ａ／Ｄ変換部３０が接続されている。アナログ入力部１０に入力された各種センサからのアナログ出力信号は、ノイズ除去等の信号処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換部３０でデジタル信号に変換され、ＲＡＭ４０に記憶される。
　デジタル入力部２０には、クランク角センサ１２１からのデジタル出力信号が入力される。
　デジタル入力部２０には、Ｉ／Ｏポート７０が接続されており、デジタル入力部２０に入力されたデジタル出力信号は、このＩ／Ｏポート７０を介してＲＡＭ４０に記憶される。
　ＲＡＭ４０に記憶された各出力信号は、ＭＰＵ５０で演算処理される。
　ＭＰＵ５０は、ＲＯＭ６０に記憶された制御プログラム（図示せず）を実行することで、ＲＡＭ４０に記憶された出力信号を、制御プログラムに従って演算処理する。ＭＰＵ５０は、制御プログラムに従って、内燃機関１００を駆動する各アクチュエータ（例えば、スロットル弁１１３、加圧ポンプ１３２、点火プラグ２００等）の作動量を規定する制御値を算出し、ＲＡＭ４０に一時的に記憶する。
　ＲＡＭ４０に記憶されたアクチュエータの作動量を規定する制御値は、Ｉ／Ｏポート７０を介して出力回路８０に出力される。
　出力回路８０には、燃料噴射弁１３４を制御する燃料噴射制御部８２（図２参照）、点火プラグ２００に印加する電圧を制御する点火制御部８３（図２参照）、加圧ポンプ１３２を制御する燃料圧制御部９０（図２参照）の各機能などが設けられている。
［制御装置の機能ブロック］
　次に、実施の形態にかかる制御装置１の機能構成を説明する。
　図２は、実施の形態にかかる制御装置１の機能構成を説明する機能ブロック図である。
この制御装置１の各機能は、例えばＭＰＵ５０がＲＯＭ６０に記憶された制御プログラムを実行することで、出力回路８０で実現される。
　図２に示すように、実施の形態にかかる制御装置１の出力回路８０は、全体制御部８１と、燃料噴射制御部８２と、点火制御部８３と、燃料圧制御部９０とを有する。
　全体制御部８１は、アクセルポジションセンサ１２６と、燃焼圧センサ１４０（ＣＰＳ）に接続されており、アクセルポジションセンサ１２６からの要求トルク（加速信号Ｓ１）と、燃焼圧センサ１４０からの出力信号Ｓ２とを受け付ける。
　全体制御部８１は、アクセルポジションセンサ１２６からの要求トルク（加速信号Ｓ１）と、燃焼圧センサ１４０からの出力信号Ｓ２とに基づいて、燃料噴射制御部８２、点火制御部８３および燃料圧制御部９０の全体的な制御を行う。
　実施の形態では、全体制御部８１には、少なくとも燃焼圧センサ１４０からの燃焼圧（振動：出力信号Ｓ２）情報が入力されており、全体制御部８１は、この情報に基づいて燃焼圧の検出やノッキング発生を検出する。
　燃料噴射制御部８２は、内燃機関１００の各気筒１５０を判別する気筒判別部８４と、クランクシャフト１２３のクランク角を計測する角度情報生成部８５と、エンジン回転数を計測する回転数情報生成部８６と、に接続されており、気筒判別部８４からの気筒判別情報Ｓ３と、角度情報生成部８５からのクランク角度情報Ｓ４と、回転数情報生成部８６からのエンジン回転数情報Ｓ５と、を受け付ける。
　また、燃料噴射制御部８２は、気筒１５０内に吸気される空気の吸気量を計測する吸気量計測部８７と、エンジン負荷を計測する負荷情報生成部８８と、エンジン冷却水の温度を計測する水温計測部８９と、に接続されており、吸気量計測部８７からの吸気量情報Ｓ６と、負荷情報生成部８８からのエンジン負荷情報Ｓ７と、水温計測部８９からの冷却水温度情報Ｓ８と、を受け付ける。
　燃料噴射制御部８２は、受け付けた各情報に基づいて、燃料噴射弁１３４から噴射される燃料の噴射量と噴射時間を算出し、算出した燃料の噴射量と噴射時間とに基づいて、燃料噴射弁１３４を制御するための開弁制御信号Ｓ９を出力する。
　点火制御部８３は、全体制御部８１のほか、気筒判別部８４と、角度情報生成部８５と、回転数情報生成部８６と、負荷情報生成部８８と、水温計測部８９とに接続されており、これらからの各情報を受け付ける。
　点火制御部８３は、受け付けた各情報に基づいて、点火コイル３００の１次側コイル（図示せず）に通電する電流量（通電角）と、通電開始時間と、１次側コイルに通電した電流を遮断する時間（点火時間）を算出する。
　点火制御部８３は、算出した通電角と、通電開始時間と、点火時間とに基づいて、点火コイル３００の１次側コイルに点火信号ＳＡを出力することで、点火プラグ２００による放電制御（点火制御）を行う。
　さらに、この点火制御部８３には、全体制御部８１からの燃焼圧（筒内圧）情報と、ノッキング情報とが入力されている。
　点火制御部８３は、燃焼圧情報に基づくＭＢＴ制御による点火タイミングの補正値を演算し、ノッキング情報に基づく遅角補正値を演算する。点火制御部８３は、これらの演算結果に基づいて、ＭＢＴ（Ｍｉｎｉｍｕｍ　ａｄｖａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｂｅｓｔ　Ｔｏｒｑｕｅ）制御やノッキングが生じた時の遅角制御を実行する。
　燃料圧制御部９０は、全体制御部８１のほか、燃料圧を計測する燃料圧計測部９１に接続されており、全体制御部８１からの燃焼圧（筒内圧）情報と、燃料圧計測部９１からの燃料圧情報Ｓ１０とを受け付ける。
　燃料圧制御部９０は、受け付けた各情報に基づいて、燃料噴射弁１３４から噴射される燃料の圧力を算出し、加圧ポンプ１３２に燃料圧制御情報Ｓ１１を出力することで、燃料噴射弁１３４に供給される燃料の圧力を制御する。
　さらに、燃料圧制御部９０が算出した燃料の圧力は、燃料噴射制御部８２に出力される。燃料圧制御部９０から燃料噴射制御部８２に出力された燃料圧の算出結果は、燃料噴射制御部８２において燃料噴射弁１３４の制御に利用される。
［内燃機関の要部構成］
　次に、実施の形態にかかる制御装置１を適用した内燃機関１００の要部構成を説明する。なお、内燃機関１００は、例えば車両用の筒内噴射式ガソリンエンジンである。
　図３は、制御装置１を適用した内燃機関１００の要部構成を説明する模式図である。図４は、各気筒１５０の配列を説明する平面図である。
　図３に示すように、実施の形態の内燃機関１００は、火花点火式燃焼を実施する車両用の直列４気筒ガソリンエンジンである場合を例示して説明する。
　図３および図４に示すように、この内燃機関１００では、第１気筒１５１、第２気筒１５２、第３気筒１５３、第４気筒１５４が、シリンダブロック（図示せず）に直列に設けられている。以下、これら第１気筒１５１～第４気筒１５４を特に区別しない場合、単に気筒１５０と言う。
　図３および図４に示すように、各気筒１５０の燃焼室１５０ａ内に、点火プラグ２００と、燃焼圧センサ１４０とが取り付けられている。各気筒１５０の燃焼室１５０ａでは、クランクシャフト１２３の回転角度が１８０度周期で、点火プラグ２００による点火と燃焼がそれぞれ行われる。内燃機関１００が直列４気筒の場合、各気筒１５０における燃焼は、第１気筒１５１、第３気筒１５３、第４気筒１５４、第２気筒１５２の順番で行われる。
　図３に示すように、各気筒１５０の上方には、シリンダヘッド１８０が設けられている。シリンダヘッド１８０には、気筒１５０内への混合気（空気と燃料との混合気）の吸入を調整する吸気バルブ６ａを稼働させる吸気カムシャフト５ａと、気筒１５０内からの排気ガスの排気を調整する排気バルブ６ｂを稼働させる排気カムシャフト５ｂとが設けられている。
　図３に示すように、加圧ポンプ１３２により加圧された高圧の燃料は、燃料配管１３３を通って、各気筒１５０に取り付けられた燃料噴射弁１３４に供給され、燃料噴射弁１３４から各気筒１５０内に噴射される。
［加圧ポンプ］
　次に、燃料噴射弁１３４に高圧の燃料を供給する加圧ポンプ１３２を説明する。
　図５は、加圧ポンプ１３２を説明する図である。
　図５に示すように、加圧ポンプ１３２は、燃料配管１３３により、燃料タンク１３０に設置されたフィードポンプ１３１と燃料噴射弁１３４にそれぞれ接続されている。加圧ポンプ１３２は、内燃機関１００のクランクシャフト１２３と連動して回転駆動するポンプ駆動カム５００と連結されており、このポンプ駆動カム５００の回転駆動によって駆動される。これにより、フィードポンプ１３１から供給される低圧の燃料を加圧して、加圧後の高圧の燃料を燃料噴射弁１３４へ送出する。
　加圧ポンプ１３２は、吸入弁１３２１と、加圧室１３２２と、プランジャ１３２３と、タペット１３２４と、押圧ばね１３２５と、排出弁１３２６とを有する。プランジャ１３２３は、押圧ばね１３２５の弾性力により、タペット１３２４を介してポンプ駆動カム５００に押し付けられている。ポンプ駆動カム５００は、断面視において四角形形状を有しており、内燃機関１００のクランクシャフト１２３と連動して回転駆動される。ポンプ駆動カム５００の回転駆動に応じてプランジャ１３２３が上下運動することで、加圧室１３２２の容積が変化する。
　フィードポンプ１３１によって燃料タンク１３０から吸い出された燃料は、図中の矢印に示すような経路により、加圧ポンプ１３２に供給される。加圧ポンプ１３２は、吸入弁１３２１を開けて加圧室１３２２に燃料を導入した後、所定のタイミングで吸入弁１３２１を閉じる。この状態で、ポンプ駆動カム５００の回転駆動に伴ってプランジャ１３２３が上昇することにより、加圧室１３２２の容積が減少し、加圧室１３２２内の燃料圧が上昇する。
　加圧ポンプ１３２は、加圧室１３２２内の燃料圧が所定の目標値に到達するタイミングで、排出弁１３２６を開く。これにより、加圧ポンプ１３２によって加圧された高圧の燃料が燃料噴射弁１３４側の燃料配管１３３に送出され、複数の燃料噴射弁１３４が取り付けられたコモンレール１３３１を介して、各燃料噴射弁１３４へと供給される。
　加圧ポンプ１３２の加圧工程は、吸入弁１３１１を閉じてから排出弁１３２６を開くまでの過程である。この期間では、ポンプ駆動カム５００の回転駆動によりプランジャ１３２３を上昇させるために、ポンプ駆動カム５００の駆動トルクが必要となる。ポンプ駆動カム５００は、内燃機関１００のクランクシャフト１２３と連動しているため、加圧ポンプ１３２を動作させるためのポンプ駆動カム５００の駆動トルクは、内燃機関１００の燃焼により生じた燃焼トルク（エンジントルク）に対して反力となる。このポンプ駆動カム５００の駆動トルクと燃焼トルクとの合計が、内燃機関１００のエンジントルクとして外部に出力される。
　ここで、実施の形態では、ポンプ駆動カム５００は、クランクシャフト１２３が２回転（７２０度回転）する度に１回転（３６０度回転）するようになっている。よって、クランクシャフト１２３が半回転（１８０度回転）する度に、ポンプ駆動カム５００の駆動トルクがクランクシャフト１２３の負荷として作用することになる。
　なお、実施の形態では、ポンプ駆動カム５００が断面視において基本形状である四角形形状となっているが、ポンプ駆動カム５００の形状は、内燃機関１００の気筒数に応じて適宜決めることができる。このとき、ポンプ駆動カム５００の頂点の数（例えば、四角形の４つの頂点）が気筒数と同じになることが望ましい。例えば、６気筒の内燃機関であれば、三角形形状のポンプ駆動カム５００を２個用いて、ポンプ駆動カム５００の頂点の合計数を気筒数と同じにしてもよい。また、８気筒の内燃機関であれば、四角形形状のポンプ駆動カム５００を２個用いて、ポンプ駆動カム５００の頂点の合計数を気筒数と同じにしてもよい。
　また、実施の形態では、制御装置１は、気筒１５０におけるピストン１７０の位置が上死点を越えた後に、加圧ポンプ１３２の吸入弁１３２１を閉じるように制御している。そのため、ポンプ駆動カム５００の回転軸回りの取り付け位置は、ピストン１７０が上死点を越えた後に、プランジャ１３２３を上昇方向に稼働させるように設定されている。したがって、ポンプ駆動カム５００の駆動トルクは、ピストン１７０が上死点を越えた後に最大となる。
［筒内圧の変化］
　次に、内燃機関１００における燃焼状態に応じた気筒１５０内の筒内圧（燃焼圧）Ｐの変化を説明する。
　図６、図７は、燃焼圧センサ１４０により検出された筒内圧の波形例をそれぞれ示している。図６の波形Ｐ１１は、正常な燃焼状態における筒内圧Ｐの変化の一例を示している。図７の波形Ｐ１２は、消炎状態における筒内圧Ｐの変化の一例を示している。図６および図７では、横軸に時間、縦軸に筒内圧Ｐを取っている。
　図６の波形Ｐ１１に示すように、正常な燃焼状態における気筒１５０の筒内圧Ｐは、上死点の後に最大値となる。一方、図７の波形Ｐ１２に示すように、消炎状態における気筒１５０の筒内圧Ｐは、正常状態と比べて最大値が小さくなると共に、最大値となるタイミングが上死点に近くなる。なお、消炎状態とは、気筒１５０内の空燃比が希薄な場合などにおいて、点火後に燃焼が開始し、その後、燃焼中に消炎が発生した状態である。
［燃料噴射弁、燃焼圧センサ］
　次に、燃料噴射弁１３４および燃焼圧センサ１４０を説明する。
　図８は、燃料噴射弁１３４および燃焼圧センサ１４０の断面図である。図８では、内燃機関１００の外側から各気筒１５０内に向かってシリンダヘッド１８０に挿入され、先端部に燃焼圧センサ１４０が配置された筒状形状の燃料噴射弁１３４を、その挿入方向に延伸する中心軸に沿って切断した軸方向断面の構造を示している。
　燃料噴射弁１３４は、ノズルホルダ１３４２と、コア１３４３と、ハウジング１３４４と、オリフィスカップ１３４５と、プランジャロッド１３４６と、アンカー１３４７と、上流側ロッドガイド１３４８と、下流側ロッドガイド１３４９と、スプリング１３５１と、アジャスタピン１３５２と、ソレノイドコイル１３５３と、を有する。
　ノズルホルダ１３４２は、オリフィスカップ１３４５、プランジャロッド１３４６、アンカー１３４７、上流側ロッドガイド１３４８および下流側ロッドガイド１３４９を収納し、これらを所定の位置にそれぞれ固定する。コア１３４３は、スプリング１３５１およびアジャスタピン１３５２を収納し、これらを所定の位置にそれぞれ固定する。ハウジング１３４４は、ソレノイドコイル１３５３を収納する。
　図８に示すように、燃料噴射弁１３４は、トレランスリング１３４１を介してシリンダヘッド１８０に取り付けられる。トレランスリング１３４１は、シリンダヘッド１８０の着座面と当接し、シリンダヘッド１８０に対して燃料噴射弁１３４が傾いて挿入された際の偏荷重を吸収する。
　気筒１５０と反対側には、コモンレール１３３１（図５参照）が配置されている。燃料噴射弁１３４は、Ｏリング１３５４を介して、このコモンレール１３３１に設けられた取り付け孔に挿入される。コモンレール１３３１の取り付け孔の内周部にＯリング１３５４が接触することで、取り付け孔の内部空間と外部空間とがシールされる。
　バックアップリング１３５５は、Ｏリング１３５４をコア１０３の上端面で支持する。
コモンレール１３３１からの高圧燃料は、燃料噴射弁１３４の上端側に取り付けられたフィルタ１３５６により異物が除かれた状態で燃料噴射弁１３４に流入し、燃料噴射弁１３４内に形成された燃料通路を経由して、オリフィスカップ１３４５に到達する。オリフィスカップ１３４５には、複数の燃料噴射孔が形成されており、弁体として作用するプランジャロッド１３４６の動作に応じて、燃料噴射孔から気筒１５０内に吐出される。
　プランジャロッド１３４６は、アンカー１３４７を介して軸方向に摺動可能な状態でノズルホルダ１３４２内に収納されている。プランジャロッド１３４６の外周は、ノズルホルダ１３４２に固定された上流側ロッドガイド１３４８と、オリフィスカップ１３４５に固定された下流側ロッドガイド１３４９とにより支持される。ノズルホルダ１３４２の下流側の外周部にはチップシール１３５０が取り付けられ、これによりシリンダヘッド１８０の内部の空間と外部空間とがシールされる。
　スプリング１３５１は、プランジャロッド１３４６とアジャスタピン１３５２との間に配置される。アジャスタピン１３５２によってスプリング１３５１の上端部の位置が拘束される。スプリング１３５１がプランジャロッド１３４６をオリフィスカップ１３４５のシート部に押し付けることにより、燃料噴射弁１３４は閉弁状態となる。このとき、プランジャロッド１３４６が弁体として作用し、オリフィスカップ１３４５のシート部が弁座として作用する。
　ソレノイドコイル１３５３は、アンカー１３４７の径方向外側に配置される。ソレノイドコイル１３５３には、配線１３５７を介して、燃料噴射弁１３４の外部に設けられた駆動回路（図示せず）からの駆動電流が通電される。これにより、コア１３４３が励磁されて磁気吸引力が生じ、アンカー１３４７が軸方向上側に引き上げられる。それに伴い、プランジャロッド１３４６の外径側凸部がアンカー１３４７と係合することで、プランジャロッド１３４６が軸方向上側に引き上げられ、プランジャロッド１３４６がオリフィスカップ１３４５のシート部から離れる。その結果、オリフィスカップ１３４５に形成された複数の燃料噴射孔が開き、コモンレール１３３１を介して加圧ポンプ１３２から供給された高圧燃料が気筒１５０内に噴射される。すなわち、ソレノイドコイル１３５３は、弁体であるプランジャロッド１３４６を駆動させる駆動部として作用する。このソレノイドコイル１３５３によるプランジャロッド１３４６の駆動に応じて、オリフィスカップ１３４５の燃料噴射孔が開閉されることで、燃料噴射弁１３４が動作する。
　燃焼圧センサ１４０は、燃料噴射弁１３４のノズルホルダ１３４２の先端部に設けられており、ダイヤフラム１４１１と、圧力検出素子１４１２と、を有する。
　燃料噴射弁１３４がシリンダヘッド１８０に挿入されると、燃焼圧センサ１４０のダイヤフラム１４１１は、燃料噴射弁１３４においてオリフィスカップ１３４５に形成されている燃料噴射孔よりも、気筒１５０の燃焼室側に配置される。この配置により、気筒１５０内の圧力（筒内圧）に応じてダイヤフラム１４１１が撓み変形するため、ダイヤフラム１４１１が受圧部として作用する。筒内圧に応じたダイヤフラム１４１１の変形量は、ダイヤフラム１４１１の周囲に配置された圧力検出素子１４１２の歪み量として検出され、歪み量に応じた電気信号が圧力検出素子１４１２から出力される。すなわち、圧力検出素子１４１２は、ダイヤフラム１４１１が受けた圧力を筒内圧として検知する圧力検知部として作用する。圧力検出素子１４１２は、例えば圧電素子を用いて構成される。これにより、広い温度領域に渡って気筒１５０の筒内圧（燃焼圧）を検出することができるようになっている。
　圧力検出素子１４１２からの電気信号は、配線１４１３を介して、燃料噴射弁１３４と一体に形成されたチャージアンプ１４１４に伝送される。チャージアンプ１４１４は、圧力検出素子１４１２からの電気信号を積分し、筒内圧の大きさに対応した出力信号Ｓ２を生成する。チャージアンプ１４１４からの出力信号Ｓ２は、端子１４１５を介して、制御装置１のアナログ入力部１０（図１参照）に伝送される。端子１４１５および配線１４１３は、ソレノイドコイル１３５３への駆動電流を通電する前述の配線１３５７とともに、合成樹脂により一体にモールドされている。
　なお、ノイズの影響を低減するためには、チャージアンプ１４１４が圧力検出素子１４１２になるべく近接して配置されることが好ましい。あるいは、チャージアンプ１４１４の積分機能を制御装置１内のプロセッサで代替することにより、チャージアンプ１４１４を省略して低コスト化を図ってもよい。
［燃料圧の制御方法］
　次に、実施の形態にかかる燃料圧の制御方法を説明する。
　図９は、燃料噴射制御部８２から燃料噴射弁１３４に出力される開弁制御信号Ｓ９と、燃焼圧センサ１４０からの出力信号Ｓ２との波形の一例を示す図である。
　図９に示すとおり、燃焼圧センサ１４０からの出力信号Ｓ２は、開弁制御信号Ｓ９に応じて変化する。すなわち、時刻ｔ１で開弁制御信号Ｓ９の通電パルスがオンになると、燃料噴射弁１３４に対して開弁指示が行われ、燃料噴射が開始される。このとき、前述のようにしてソレノイドコイル１３５３により、プランジャロッド１３４６が軸方向上側に引き上げられる。プランジャロッド１３４６の移動量が所定のリフト量に達すると、アンカー１３４７とコア１３４３が衝突する。この衝突によって燃料噴射弁１３４に生じる機械的振動は、燃焼圧センサ１４０に伝達され、燃焼圧センサ１４０において筒内圧の変化として検出される。その結果、図９に示すように、燃焼圧センサ１４０からの出力信号Ｓ２において、時刻ｔ１の後に振幅の変動が生じる。
　また、時刻ｔ２で開弁制御信号Ｓ９の通電パルスがオフになると、燃料噴射弁１３４に対して閉弁指示が行われ、燃料噴射が停止される。このとき、ソレノイドコイル１３５３への駆動電流が停止されることで、プランジャロッド１３４６がスプリング１３５１によって押し戻され、プランジャロッド１３４６とオリフィスカップ１３４５のシート部が衝突する。この衝突によって燃料噴射弁１３４に生じる機械的振動も、開弁時の機械的振動と同様に燃焼圧センサ１４０に伝達され、燃焼圧センサ１４０において筒内圧の変化として検出される。その結果、図９に示すように、燃焼圧センサ１４０からの出力信号Ｓ２において、時刻ｔ２の後に振幅の変動が生じる。
　さらに、燃焼圧センサ１４０からの出力信号Ｓ２では、上記の開弁時および閉弁時の振幅変動の前後で、閉弁力の有無による電圧の変位が生じる。この電圧の変位は、燃料噴射弁１３４が閉弁状態のときの気筒１５０内の圧力、すなわち、弁体であるプランジャロッド１３４６が弁座であるオリフィスカップ１３４５のシート部から離れる前に燃焼圧センサ１４０が検出した筒内圧と、燃料噴射弁１３４が開弁状態のときの気筒１５０内の圧力、すなわち、プランジャロッド１３４６がオリフィスカップ１３４５のシート部から離れているときに燃焼圧センサ１４０が検出した筒内圧との圧力差ΔＰを表している。
　燃料噴射弁１３４における閉弁力は、スプリング１３５１がプランジャロッド１３４６をオリフィスカップ１３４５のシート部に押し付ける力と、加圧ポンプ１３２から燃料噴射弁１３４に供給される燃料圧との合計によって決まる。燃料噴射弁１３４が閉弁状態のときには、燃焼圧センサ１４０により、気筒１５０内の圧力に閉弁力を加えたものが筒内圧として検出される。一方、燃料噴射弁１３４が開弁状態のときには閉弁力が解放されるため、燃焼圧センサ１４０では、気筒１５０内の圧力のみが検出される。そのため、燃料噴射弁１３４の開閉に応じて、燃焼圧センサ１４０の検出結果において閉弁力に相当する圧力差ΔＰが生じることになる。
　実施の形態では、燃料圧制御部９０において、燃焼圧センサ１４０の出力信号Ｓ２から上記の圧力差ΔＰを検出し、この圧力差ΔＰが所定の目標値に近づくように、加圧ポンプ１３２の動作を制御して燃料圧を調節する。これにより、油密性を確保可能な閉弁力の範囲内で、加圧ポンプ１３２から燃料噴射弁１３４に供給される燃料の圧力を可能な限り低減するように制御する。その結果、燃料噴射弁１３４の駆動電力を低減することが可能となる。
　なお、圧力差ΔＰから閉弁力を算出し、この閉弁力が所定の目標値に近づくように、加圧ポンプ１３２の動作を制御して燃料圧を調節してもよい。例えば、予め計算や事件により求めた計算式を用いて、圧力差ΔＰから閉弁力を算出することが可能である。
　図１０は、実施の形態にかかる燃料圧の制御手順を示すフローチャートである。図１０のフローチャートは、内燃機関１００の電源が投入されると、制御装置１によって所定の処理周期ごとに実行される。
≪ステップＳ１０１≫
　ステップＳ１０１では、燃料圧制御部９０により、内燃機関１００が所定の低要求燃料圧状態であるか否かを判定する。低要求燃料圧状態とは、内燃機関１００の負荷が低く、燃料噴射弁１３４が噴射する燃料に対して要求される圧力が低い状態のことである。通常の内燃機関１００の制御では、始動時や高出力時以外の定常運転状態においては、燃料噴射弁１３４が高い圧力で燃料を噴射する必要がない。そのため、実施の形態では、内燃機関１００がこうした定常運転状態にある場合に、内燃機関１００が低要求燃料圧状態であると判断し、閉弁力に応じた燃料圧の制御を行うようにする。
　図１１は、低要求燃料圧状態を説明する概要図である。図１１に示すように、内燃機関１００の回転数Ｎｅが所定値以上であり、かつトルクが所定値未満のときには、内燃機関１００が低要求燃料圧状態であり、燃料圧制御の適用範囲と判断することができる。すなわち、図１０のステップＳ１０１では、内燃機関１００の回転数および出力トルクに基づいて、内燃機関１００が低要求燃料圧状態であるか否かを判断できる。その結果、内燃機関１００が低要求燃料圧状態であると判定した場合はステップＳ１０３に進み、低要求燃料圧状態ではないと判定した場合はステップＳ１０２に進む。
≪ステップＳ１０２≫
　ステップＳ１０２では、燃料圧制御部９０により、燃料圧を一定値にするように加圧ポンプ１３２の動作を制御する。この場合、燃料圧制御部９０は、例えば燃料圧の目標値を所定の最大圧力に設定し、この目標値に応じた燃料圧制御情報Ｓ１１を加圧ポンプ１３２に対して出力する。ステップＳ１０２を実行したら、ステップＳ１０１に戻って次の処理サイクルまで待機した後、ステップＳ１０１から処理を継続する。
≪ステップＳ１０３≫
　ステップＳ１０３では、燃料圧制御部９０により、圧力差ΔＰに対する目標値Ｐｔを設定する。ここでは、例えば制御装置１に予め記憶されたマップ情報を基に、内燃機関１００の運転状態に応じた目標値Ｐｔを設定する。このとき使用されるマップ情報は、事前の計算や実験結果から定めることができる。さらにこのとき、燃料噴射弁１３４や燃焼圧センサ１４０の経年変化を考慮して、設定する目標値Ｐｔを変化させてもよい。例えば、燃料噴射弁１３４による燃料の噴射履歴を記憶しておき、噴射回数（閉弁回数）が所定回数に達したら、それ以前よりも設定する目標値Ｐｔを高く変化させる。このようにすれば、経年変化によって燃料噴射弁１３４の油密性や燃焼圧センサ１４０の感度が低下しても、加圧ポンプ１３２から燃料噴射弁１３４に供給される燃料の圧力を適切に調節することが可能となる。
≪ステップＳ１０４≫
　ステップＳ１０４では、燃料圧制御部９０により、燃焼圧センサ１４０の出力信号Ｓ２から圧力差ΔＰを検出する。例えば、燃料噴射制御部８２から出力される開弁制御信号Ｓ９の通電パルスがオンになった時点、またはこれ以前の時点における燃焼圧センサ１４０の出力信号Ｓ２と、その時点から一定時間を経過して開弁制御信号Ｓ９の通電パルスがオフになるまでの時点における燃焼圧センサ１４０の出力信号Ｓ２とをそれぞれ取得する。
そして、取得した出力信号Ｓ２の差分を算出することで、圧力差ΔＰを検出する。
≪ステップＳ１０５≫
　ステップＳ１０５では、燃料圧制御部９０により、ステップＳ１０３で設定した目標値Ｐｔと、ステップＳ１０４で検出した圧力差ΔＰとを比較する。その結果、Ｐｔ≒ΔＰの場合、すなわち目標値Ｐｔと検出した圧力差ΔＰとの差が予め定めた値より小さい場合は、ステップＳ１０１へ戻り、次の処理サイクルまで待機した後にステップＳ１０１から処理を継続する。
　一方、ステップＳ１０５で目標値Ｐｔと圧力差ΔＰを比較した結果、Ｐｔ＜ΔＰの場合、すなわち目標値Ｐｔよりも検出した圧力差ΔＰが大きい場合は、ステップＳ１０６へ進む。また、Ｐｔ＞ΔＰの場合、すなわち目標値Ｐｔよりも検出した圧力差ΔＰが小さい場合は、ステップＳ１０８へ進む。
≪ステップＳ１０６、Ｓ１０７≫
　ステップＳ１０６では、燃料圧制御部９０により、燃料圧を下げるように加圧ポンプ１３２の動作を制御する。これにより、圧力差ΔＰが目標値Ｐｔに近づくように、加圧ポンプ１３２の動作を制御して燃料圧を調節する。続くステップＳ１０７では、燃料噴射制御部８２により、開弁制御信号Ｓ９の通電パルスの幅を広げることで、燃料噴射期間、すなわち、燃料噴射弁１３４においてオリフィスカップ１３４５に形成された燃料噴射孔が開いてから閉じるまでの期間を長くするように、燃料噴射弁１３４を制御する。これにより、燃料噴射量を変えずに閉弁力を下げるようにする。ステップＳ１０７を実行したら、ステップＳ１０１に戻って次の処理サイクルまで待機した後、ステップＳ１０１から処理を継続する。
≪ステップＳ１０８、Ｓ１０９≫
　ステップＳ１０８では、燃料圧制御部９０により、燃料圧を上げるように加圧ポンプ１３２の動作を制御する。これにより、圧力差ΔＰが目標値Ｐｔに近づくように、加圧ポンプ１３２の動作を制御して燃料圧を調節する。続くステップＳ１０９では、燃料噴射制御部８２により、開弁制御信号Ｓ９の通電パルスの幅を狭めることで、燃料噴射期間、すなわち、燃料噴射弁１３４においてオリフィスカップ１３４５に形成された燃料噴射孔が開いてから閉じるまでの期間を短くするように、燃料噴射弁１３４を制御する。これにより、燃料噴射量を変えずに閉弁力を上げるようにする。ステップＳ１０９を実行したら、ステップＳ１０１に戻って次の処理サイクルまで待機した後、ステップＳ１０１から処理を継続する。
　以上説明した本発明の実施の形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）内燃機関用の制御装置１は、内燃機関１００に燃料を噴射する燃料噴射弁１３４に供給される燃料の圧力を制御する燃料圧制御部９０を備える。燃料噴射弁１３４は、弁体であるプランジャロッド１３４６と、プランジャロッド１３４６を駆動させる駆動部であるソレノイドコイル１３５３と、プランジャロッド１３４６の駆動に応じて開閉される燃料噴射孔が形成されているオリフィスカップ１３４５と、を有する。内燃機関１００には、内燃機関１００の燃焼室内の圧力である筒内圧を検出する燃焼圧センサ１４０が取り付けられている。燃料圧制御部９０は、プランジャロッド１３４６が弁座であるオリフィスカップ１３４５のシート部から離れる前に燃焼圧センサ１４０が検出した筒内圧と、プランジャロッド１３４６がオリフィスカップ１３４５のシート部から離れているときに燃焼圧センサ１４０が検出した筒内圧との圧力差ΔＰに基づいて、燃料の圧力を制御する。このようにしたので、燃料噴射弁１３４の閉弁力に応じて燃料の圧力を適切に調節することができる。
（２）燃料圧制御部９０は、圧力差ΔＰが所定の目標値Ｐｔに近づくように、燃料の圧力を制御する（ステップＳ１０５～Ｓ１０９）。このようにしたので、燃料噴射弁１３４の閉弁力に応じた燃料の圧力調節を確実に行うことができる。
（３）燃料圧制御部９０は、燃料噴射弁１３４による燃料の噴射履歴に応じて目標値Ｐｔを変化させてもよい（ステップＳ１０３）。このようにすれば、燃料噴射弁１３４や燃焼圧センサ１４０の経年変化を考慮して、燃料の圧力を適切に調節することができる。
（４）内燃機関１００には、燃料を加圧する加圧ポンプ１３２が取り付けられている。燃料圧制御部９０は、この加圧ポンプ１３２の動作を制御することで、燃料の圧力を制御する。このようにしたので、燃料の圧力の制御を確実に行うことができる。
（５）内燃機関用の制御装置１は、燃料噴射弁１３４を制御する燃料噴射制御部８２をさらに備える。この燃料噴射制御部８２は、燃料圧制御部９０による燃料の圧力の制御結果に応じて、燃料噴射孔の開閉期間を変化させる（ステップＳ１０７、Ｓ１０９）。このようにしたので、燃料噴射量を変えずに、燃料の圧力調節を行うことができる。
（６）燃料圧制御部９０は、内燃機関１００の回転数および出力トルクに基づいて内燃機関１００が所定の低要求燃料圧状態であるか否かを判断し（ステップＳ１０１）、内燃機関１００が低要求燃料圧状態ではないと判断した場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）には、圧力差ΔＰに基づく燃料の圧力の制御を実施しない（ステップＳ１０２）。このようにしたので、内燃機関１００の動作に悪影響を及ぼすことなく、燃料噴射弁１３４の閉弁力に応じた燃料の圧力調節を行うことができる。
（７）燃料噴射弁１３４は、内燃機関１００の燃焼室内に燃料噴射孔が配置されている。
燃焼圧センサ１４０は、燃料噴射孔よりも燃焼室側に配置される受圧部であるダイヤフラム１４１１と、ダイヤフラム１４１１が受けた圧力を筒内圧として検知する圧力検知部である圧力検出素子１４１２と、を有する。このようにしたので、燃焼圧センサ１４０により、燃料噴射弁１３４の閉弁力を圧力差ΔＰとして検出することが可能となる。
（８）燃料圧制御部９０は、燃料を貯蔵する燃料タンク１３０と燃料噴射弁１３４との間に配置された燃料配管１３３の内部における燃料の圧力を制御する。このようにしたので、燃料噴射弁１３４に供給される燃料の圧力を、燃料噴射弁１３４の閉弁力に応じて適切に調節することができる。
　なお、以上説明した実施の形態では、燃焼圧センサ１４０が燃料噴射弁１３４の先端部に設けられている例を説明したが、燃焼圧センサ１４０の配置はこれに限定されない。内燃機関１００の燃焼圧（筒内圧）を適切に計測できるとともに、燃料噴射弁１３４の閉弁力に応じた圧力差ΔＰを確実に計測できる限り、燃焼圧センサ１４０を任意の位置に配置することが可能である。また、燃焼圧センサ１４０と燃料噴射弁１３４は一体化されていなくてもよく、これらを別個の構成として内燃機関１００にそれぞれ配置することも可能である。
　また、以上説明した実施の形態において、図２で説明した制御装置１の各機能構成は、前述のようにＭＰＵ５０で実行されるソフトウェアにより実現してもよいし、あるいはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアにより実現してもよい。また、これらを混在して使用してもよい。
　以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は、前述した実施の形態を全て組み合わせてもよく、何れか２つ以上の実施の形態を任意に組み合わせても好適である。
　また、本発明は、前述した実施の形態の全ての構成を備えているものに限定されるものではなく、前述した実施の形態の構成の一部を、他の実施の形態の構成に置き換えてもよく、また、前述した実施の形態の構成を、他の実施の形態の構成に置き換えてもよい。
　また、前述した実施の形態の一部の構成について、他の実施の形態の構成に追加、削除、置換をしてもよい。
　以上説明した実施の形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
　１：制御装置、５ａ：吸気カムシャフト、５ｂ：排気カムシャフト、６ａ：吸気バルブ、６ｂ：排気バルブ、１０：アナログ入力部、２０：デジタル入力部、３０：Ａ／Ｄ変換部、４０：ＲＡＭ、５０：ＭＰＵ、６０：ＲＯＭ、７０：Ｉ／Ｏポート、８０，８０ａ：出力回路、８１：全体制御部、８２：燃料噴射制御部、８３：点火制御部、８４：気筒判別部、８５：角度情報生成部、８６：回転数情報生成部、８７：吸気量計測部、８８：負荷情報生成部、８９：水温計測部、９０：燃料圧制御部、９１：燃料圧計測部、１００：内燃機関、１１０：エアクリーナ、１１１：吸気管、１１２：吸気マニホールド、１１３：スロットル弁、１１３ａ：スロットル開度センサ、１１４：流量センサ、１１５：吸気温センサ、１１６：吸気圧センサ、１２０：リングギア、１２１：クランク角センサ、１２２：水温センサ、１２３：クランクシャフト、１２５：アクセルペダル、１２６：アクセルポジションセンサ、１３０：燃料タンク、１３１：フィードポンプ、１３２：加圧ポンプ、１３３：燃料配管、１３４：燃料噴射弁、１３５：燃料圧センサ、１４０：燃焼圧センサ、１５０：気筒、１６０：排気マニホールド、１６１：三元触媒、１６２：上流側空燃比センサ、１６３：下流側空燃比センサ、１６４：排気温センサ、１７０：ピストン、１８０：シリンダヘッド、２００：点火プラグ、３００：点火コイル、５００：ポンプ駆動カム、１３２１：吸入弁、１３２２：加圧室、１３２３：プランジャ、１３２４：タペット、１３２５：押圧ばね、１３２６：排出弁、１３３１：コモンレール、１３４１：トレランスリング、１３４２：ノズルホルダ、１３４３：コア、１３４４：ハウジング、１３４５：オリフィスカップ、１３４６：プランジャロッド、１３４７：アンカー、１３４８：上流側ロッドガイド、１３４９：下流側ロッドガイド、１３５０：チップシール、１３５１：スプリング、１３５２：アジャスタピン、１３５３：ソレノイドコイル、１３５４：Ｏリング、１３５５：バックアップリング、１３５６：フィルタ、１３５７：配線、１４１１：ダイヤフラム、１４１２：圧力検出素子、１４１３：配線、１４１４：チャージアンプ、１４１５：端子

Claims (8)

  1. 　内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を制御する燃料圧制御部を備え、
    　前記燃料噴射弁は、弁体と、前記弁体を駆動させる駆動部と、前記弁体の駆動に応じて開閉される燃料噴射孔と、を有し、
    　前記内燃機関には、前記内燃機関の燃焼室内の圧力である筒内圧を検出する燃焼圧センサが取り付けられており、
    　前記燃料圧制御部は、前記弁体が弁座から離れる前に前記燃焼圧センサが検出した前記筒内圧と、前記弁体が前記弁座から離れているときに前記燃焼圧センサが検出した前記筒内圧との圧力差に基づいて、前記燃料の圧力を制御する内燃機関用制御装置。
  2. 　請求項１に記載の内燃機関用制御装置において、
    　前記燃料圧制御部は、前記圧力差が所定の目標値に近づくように、前記燃料の圧力を制御する内燃機関用制御装置。
  3. 　請求項２に記載の内燃機関用制御装置において、
    　前記燃料圧制御部は、前記燃料噴射弁による前記燃料の噴射履歴に応じて前記目標値を変化させる内燃機関用制御装置。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関用制御装置において、
    　前記内燃機関には、前記燃料を加圧する加圧ポンプが取り付けられており、
    　前記燃料圧制御部は、前記加圧ポンプの動作を制御することで、前記燃料の圧力を制御する内燃機関用制御装置。
  5. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関用制御装置において、
    　前記燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御部をさらに備え、
    　前記燃料噴射制御部は、前記燃料圧制御部による前記燃料の圧力の制御結果に応じて、前記燃料噴射孔の開閉期間を変化させる内燃機関用制御装置。
  6. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関用制御装置において、
    　前記燃料圧制御部は、前記内燃機関の回転数および出力トルクに基づいて前記内燃機関が所定の低要求燃料圧状態であるか否かを判断し、前記内燃機関が前記低要求燃料圧状態ではないと判断した場合には、前記圧力差に基づく前記燃料の圧力の制御を実施しない内燃機関用制御装置。
  7. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関用制御装置において、
    　前記燃料噴射弁は、前記内燃機関の燃焼室内に前記燃料噴射孔が配置されており、
    　前記燃焼圧センサは、前記燃料噴射孔よりも前記燃焼室側に配置される受圧部と、前記受圧部が受けた圧力を前記筒内圧として検知する圧力検知部と、を有する内燃機関用制御装置。
  8. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関用制御装置において、
    　前記燃料圧制御部は、前記燃料を貯蔵する燃料タンクと前記燃料噴射弁との間に配置された燃料配管の内部における前記燃料の圧力を制御する内燃機関用制御装置。
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