JP2007023990A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射装置の個体差や経時変化に起因して燃料の噴射に際しての燃料ポンプによる燃料の圧送態様が変化する場合であれ、燃料噴射制御を精度良く行なうことのできる燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】指令噴射期間ＴＱと圧送期間とが重複しないとの条件下、コモンレール内の燃圧と要求される燃料量とから指令噴射期間ＴＱが算出される。この指令噴射期間ＴＱにて燃料噴射制御を行うに際し、指令噴射期間ＴＱの開始タイミングと終了タイミングとにおける燃圧の差圧ΔＰｆを検出する。そして、上記条件下において想定される差圧ΔＰｓと差圧ΔＰrとが離間するときには、指令噴射期間ＴＱを補正する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室と、該蓄圧室に燃料を加圧供給する燃料ポンプと、前記蓄圧室に蓄えられた燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える燃料噴射装置を操作することで燃料噴射制御を行なう燃料噴射制御装置に関する。

この種の燃料噴射装置としては、ディーゼル機関の各気筒の燃料噴射弁に高圧の燃料を供給する共通の蓄圧室（コモンレール）を備えるものが周知である。このコモンレール式のディーゼル機関における燃料噴射制御装置は、燃料噴射弁を操作する際の指令噴射期間を、要求される燃料量とコモンレール内の燃圧とに基づき設定する。

ただし、上記コモンレール内の燃圧が燃料ポンプからの燃料の加圧供給（圧送）によって変動するため、燃料ポンプからの燃料の圧送期間と燃料の噴射期間との重複の有無により、同一の噴射期間を設定したとしても実際に噴射される燃料量は変動する。

そこで従来は、下記特許文献１に見られるように、燃料ポンプによる燃料の圧送期間と燃料噴射弁による燃料の噴射期間とが重複する気筒と重複しない気筒とで、燃料噴射期間を算出するための各別のマップを用いる制御装置も提案されている。これにより、重複期間の有無に応じて適切な燃料噴射期間を設定することができる。

ところで、実際の燃料噴射装置において、燃料噴射弁からディーゼル機関の燃焼室に噴射されることなくリークするリーク燃料量や燃料ポンプの吐出特性等の各特性には、個体差や経時変化に起因したばらつきがある。このため、上記制御装置では、燃料の噴射に際しての燃料ポンプによる燃料の圧送態様（圧送の有無等）がこのばらつきのために変化し、実際の噴射量が要求噴射量からずれるおそれがある。更に、粘性係数等の燃料の特性の違いによっても、上記リーク燃料量や圧送特性が変化し得る。このため、上記制御装置では、燃料の特性の違いに起因して燃料の噴射に際しての燃料ポンプによる燃料の圧送態様（圧送の有無等）が変化することにより、実際の噴射量が要求噴射量からずれるおそれもある。

なお、燃料噴射制御装置としては、上記特許文献１に記載のもの以外にも、例えば下記特許文献２、３に記載されているものもある。
特開２００３−２２２０４６号公報 特開平８−１４４８２６号公報 特開２００５−１２７１６４号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料噴射装置の個体差や経時変化に起因して燃料の噴射に際しての燃料ポンプによる燃料の圧送態様が変化する場合であれ、燃料噴射制御を精度良く行なうことのできる燃料噴射制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、前記蓄圧室内の燃圧を検出する検出手段の検出結果を取り込む手段と、前記燃料の噴射量についての要求値である要求噴射量と前記検出される燃圧とに基づき前記燃料噴射弁の操作量を設定する操作量設定手段と、該操作量設定手段により設定される操作量に基づき前記燃料噴射弁を操作する操作手段と、前記操作量により前記燃料噴射弁が操作される際に検出される前記燃圧の挙動と基準となる挙動との相違に基づき前記操作量を補正する補正量を算出して且つ、前記操作手段による次回以降の操作に際しての操作量を前記補正量に基づき補正する補正手段とを備えることを特徴とする。

上記構成において、燃料噴射弁が操作される際の蓄圧室内の燃圧の挙動は、この間の燃料ポンプから蓄圧室への燃料の圧送態様（圧送の有無等）に依存する。そして、この圧送態様は、燃料ポンプの圧送特性や、燃料噴射弁から噴射されることなくリークするリーク燃料量等によって変動する。このため、上記検出される燃圧の挙動と基準となる挙動との相違に基づき、燃料の圧送態様の変動を把握することができる。これに鑑み、上記構成では、上記相違に基づき操作量の補正量を算出する。このため、上記構成によれば、燃料噴射弁の操作量の算出に際して想定されている圧送態様（このとき燃圧の挙動は基準となる挙動に一致する）と異なる圧送態様においても、適切に燃料噴射弁を操作することができ、ひいては、燃料噴射制御を精度良く行なうことができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記燃料噴射装置は、複数の燃料噴射弁を備え、前記補正手段は、各燃料噴射弁のそれぞれが操作される際に検出される燃圧の挙動と前記基準となる挙動との相違に基づき、各燃料噴射弁に固有の補正量を算出することを特徴とする。

上記構成では、各燃料噴射弁から噴射されることなくリークするリーク燃料量は、各燃料噴射弁のボディとその内部の変位部材との間のクリアランス等に依存する。このため、各燃料噴射弁のリーク燃料量にはばらつきが生じ得る。そしてリーク燃料量がばらつくと、これを補償する制御がなされるときには、燃料ポンプによる圧送量が変化することに起因して噴射期間における圧送態様が変化することがある。この点、上記構成では、各燃料噴射弁毎に固有の補正量を算出することで、燃料噴射弁の個体差に起因した圧送態様の変動による噴射量の変動を好適に抑制することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記燃料ポンプは、複数のプランジャを備えて且つこれら各プランジャの往復運動により燃料の吸入及び加圧供給を行なうものであり、前記補正手段は、前記燃料噴射弁が操作される際に検出される燃圧の挙動と前記基準となる挙動との相違に基づき算出される前記補正量と、前記操作のタイミングと近接したタイミングにおいて加圧供給にかかわるプランジャとを対応付けることで、加圧供給にかかわるプランジャ毎に固有の前記補正量を算出することを特徴とする。

上記構成では、個体差や経時変化により、プランジャ毎に圧送特性が異なり得る。そして、プランジャ毎に圧送特性が異なると、燃料噴射弁が操作される際の蓄圧室への燃料の圧送態様が変動することとなる。この点、上記構成では、補正量と、補正量を算出する際に燃料の圧送にかかわるプランジャとを対応付けることで、プランジャの圧送特性のばらつきに起因した圧送態様の変動による噴射量の変動を好適に抑制することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記補正手段は、燃料の噴射終了時において検出される燃圧を、前記補正量の算出に供される燃圧の挙動として用いることを特徴とする。

上記構成では、噴射終了時において検出される燃圧に基づき補正量の算出が行なわれる。この噴射終了時における燃圧は、燃料の噴射期間における蓄圧室への燃料の圧送態様に応じて変化する。このため、噴射終了時における燃圧を基準となる燃圧と比較することで、基準となる燃圧において想定されている圧送態様と実際の圧送態様との相違を把握することができる。そして、この点に鑑み、上記構成では、噴射終了時における燃圧と基準となる燃圧との相違に基づき、実際の圧送態様に見合った補正量を算出することができる。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記補正手段は、燃料の噴射開始時において検出される燃圧と前記噴射終了時において検出される燃圧との差圧と、前記基準となる挙動としての基準となる差圧との差分に基づき前記補正量を算出することを特徴とする。

上記構成において、圧送態様は、噴射終了時の燃圧によっては一義的に把握できない。この点、上記構成では、噴射開始時における燃圧と噴射終了時における燃圧との差圧を用いることで、燃料の噴射期間における蓄圧室への燃料の圧送態様の変動を適切に反映した補正量を算出することができる。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明おいて、前記補正手段は、燃料の噴射開始のタイミング、該タイミングにおける燃圧及び噴射期間の３つのパラメータ毎に、これら３つのパラメータのそれぞれの値に固有の補正量を算出することを特徴とする。

上記構成において、噴射開始のタイミング、噴射期間が異なれば、噴射期間における燃料の圧送態様は変動する。また、燃圧の挙動に基づき圧送態様を把握するうえでは、燃圧の初期値、すなわち上記タイミングにおける燃圧を参照することが望ましい。この点、上記構成では、これら３つのパラメータ毎に補正量を算出することで、状況に適した補正量にて操作量を補正することができる。

請求項７記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記補正手段は、前記燃料ポンプから前記蓄圧室への燃料の供給量に基づき前記燃料ポンプからの燃料の供給開始タイミングを算出する供給開始タイミング算出手段と、燃料の噴射開始のタイミング、前記要求噴射量、前記供給開始タイミング及び前記供給量に基づき前記基準となる挙動を算出する基準値算出手段とを備えることを特徴とする。

上記構成において、燃料噴射弁が操作される際の燃圧の挙動は、燃料噴射装置の個体差や経時変化がないなら、噴射開始のタイミング、要求噴射量、供給開始タイミング及び供給量によって定まる。この点、上記構成によれば、基準となる挙動を適切に算出することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる燃料噴射制御装置をディーゼル機関の燃料噴射制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。

図示されるように、燃料タンク２内の燃料は、燃料フィルタ４を介して燃料ポンプ６によって汲み上げられる。この燃料ポンプ６は、ディーゼル機関の出力軸であるクランク軸８から動力を付与されて燃料を吐出するものである。詳しくは、燃料ポンプ６は、吸入調量弁１０を備えており、この吸入調量弁１０が操作されることで、外部に吐出される燃料量が決定される。また、燃料ポンプ６は、２つのプランジャを備えており、これらプランジャが上死点及び下死点間を往復運動することで、燃料が吸入及び吐出される。

燃料ポンプ６からの燃料は、コモンレール１２に加圧供給（圧送）される。コモンレール１２は、燃料ポンプ６から圧送された燃料を高圧状態で蓄え、これを高圧燃料通路１４を介して各気筒（ここでは、４気筒を例示）の燃料噴射弁１６に供給する。なお、燃料噴射弁１６は、低圧燃料通路１８を介して燃料タンク２と接続されている。

上記エンジンシステムは、コモンレール１２内の燃圧を検出する燃圧センサ２０や、クランク軸８の回転角度を検出するクランク角センサ２２等、ディーゼル機関の運転状態や運転環境等を検出する各種センサを備えている。更に、エンジンシステムは、ユーザによる加速要求に応じて操作されるアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ２４を備えている。

一方、電子制御装置（ＥＣＵ３０）は、マイクロコンピュータを主体として構成され、上記各種センサの検出結果を取り込み、これに基づきディーゼル機関の出力を制御するものである。

上記ＥＣＵ３０は、ディーゼル機関の出力制御を適切に行なうべく、燃料噴射制御を行う。そして、この燃料噴射制御に際しては、コモンレール１２内の燃圧を、ディーゼル機関の運転状態や運転環境に応じて設定される目標燃圧にフィードバック制御する。

ここで、本実施形態にかかる燃料噴射制御について、図２を用いて更に説明する。

図２（ａ）に、一方のプランジャ（第１プランジャ）による燃料の吸入、吐出（圧送）態様の推移を、図２（ｂ）に、他方のプランジャ（第２プランジャ）による燃料の吸入、吐出（圧送）態様の推移をそれぞれ示す。更に、図２（ｃ）〜図２（ｆ）に、１番気筒から４番気筒の燃料噴射弁１６に対する燃料噴射の指令期間（指令噴射期間）をそれぞれ示す。

図示されるように、第１プランジャや第２プランジャが下死点へ向けて変位しているときの吸入調量弁１０の操作態様により吸入量が決定される。そして、第１プランジャや第２プランジャが次回上死点へ向けて変位するときに前回吸入された燃料が吐出される。

また、本実施形態では、第１プランジャからコモンレール１２に燃料が圧送されるときと対応して１番気筒又は２番気筒の燃料噴射弁１６を介して燃料が噴射される。また、第２プランジャからコモンレール１２に燃料が圧送されるときと対応して３番気筒又は４番気筒の燃料噴射弁１６を介して燃料が噴射される。このように、本実施形態では、燃料ポンプ６によるコモンレール１２への燃料の供給のタイミングと、燃料噴射弁１６を介した燃料の噴射のタイミングとが１対１に対応している（同期している）。

本実施形態では、更に、指令噴射期間と、燃料ポンプ６からの燃料の圧送期間とが重複しないように燃料の噴射タイミングを設定している。このため、指令噴射期間に燃料ポンプ６からコモンレール１２に燃料が圧送されないことを前提として燃料噴射弁１６の操作量を設定する。ここで、実際の噴射量は、コモンレール１２内の燃圧と、指令噴射期間に応じて決まるため、指令噴射期間と圧送期間との重複の有無によって指令噴射期間が同一でも実際の噴射量が異なる。しかし、指令噴射期間と圧送期間との重複がないとの条件が成立するなら、所定のタイミングにおいて検出される燃圧と指令噴射期間とによって実際の噴射量を精度良く制御することができる。

ただし、実際には、各気筒の燃料噴射弁１６は、これらの個体差に起因して、低圧燃料通路１８を介して燃料タンク２側へ燃料をリークさせるリーク燃料量が互いに異なり得る。また、燃料噴射弁１６の経時変化によってリーク燃料量が変化することもある。また、燃料ポンプ６において、そのボディとプランジャとの間のクリアランスには個体差があるため、第１プランジャと第２プランジャとで燃料の吐出特性が異なり得る。更に、燃料ポンプ６の経時変化によってその吐出特性が変化することもある。加えて、燃料タンク２内の燃料の性質により粘性係数が異なると、上記リーク燃料量や吐出特性等に変化が生じる。こうした変化が生じたときには、検出される燃圧を目標燃圧に追従させるフィードバック制御により、この変化を補償するために燃料の圧送量を増加させる制御がなされる。そして、これにより、指令噴射期間と圧送期間とが重複する懸念が生じる。

図３に、指令噴射期間と圧送期間との重複がある場合とない場合とにおけるコモンレール１２内の燃圧の推移例を示す。詳しくは、図３（ａ）は上記いずれかの気筒における指令噴射期間を示し、図３（ｂ）はコモンレール１２内の燃圧の推移を示し、図３（ｃ）は上記いずれかのプランジャにおける圧送態様の推移を示す。

図３（ｂ）において、指令噴射期間と燃料の圧送期間とが重複しないときの燃圧の推移を実線にて示している。一方、圧送量が増大し、圧送期間が長くなることで指令噴射期間と圧送期間が重複した例を図３（ｃ）に一点鎖線にて示す。そして、このときの燃圧の推移は、図３（ｂ）に一点鎖線にて示すものとなる。

図示されるように、指令噴射期間と圧送期間との重複の有無により指令噴射期間におけるコモンレール１２内の燃圧の推移が異なったものとなる。例えば、指令噴射期間と圧送期間とが重ならない場合についての指令噴射期間の開始タイミングと終了タイミングとの燃圧の差圧ΔＰｓは、重なる場合の差圧ΔＰｒよりも大きくなる。このため、指令噴射期間を同一としたとしても、実際の噴射量は異なったものとなる。

そこで本実施形態では、図４に示す処理により、実際の噴射量を要求される噴射量に精度良く制御するようにする。図４に示す処理は、ＥＣＵ３０により、各気筒毎に、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理においては、まずステップＳ１０において、指令噴射期間の開始タイミング（噴射開始タイミング）直前において、燃圧センサ２０によって検出される燃圧Ｐｓをサンプリングする（取り込む）。続くステップＳ１２では、上記燃圧Ｐｓと指令噴射量とに基づき、指令噴射期間ＴＱを算出する。ここで、指令噴射量は、アクセルセンサ２４によって検出されるアクセルペダルの操作量とクランク角センサ２２によって検出されるクランク軸８の回転角度とに基づき算出される要求される噴射量である。また、この指令噴射期間ＴＱは、指令噴射期間と圧送期間とが重ならず、且つ指令噴射期間の開始タイミングにおける燃圧が燃圧Ｐｓであるときに、指令噴射量の燃料を実際に噴射するために適切な指令噴射期間ＴＱである。この指令噴射期間ＴＱの算出は、例えば予め定められたマップに基づき行なわれる。

続くステップＳ１４では、指令噴射期間ＴＱ、上記燃圧Ｐｓ及び噴射開始タイミングＴの３つのパラメータが、今回の燃料噴射における値相当となったものが以前にあったか否かを判断する。ここで、初めてこの図４に示す処理を行なう場合には、このステップＳ１４において否定判断され、ステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１８では、燃料噴射弁１６が操作されることで燃料噴射弁１６から燃料が噴射される。このステップＳ１８の処理がステップＳ１４における否定判断に続いて行なわれるときには、ステップＳ１２において算出された指令噴射期間ＴＱにて燃料噴射弁１６の操作がされる。

続くステップＳ２０では、指令噴射期間ＴＱの終了タイミング（噴射終了タイミング）において燃圧センサ２０によって検出される燃圧Ｐｆをサンプリングする（取り込む）。更に、ステップＳ２２では、噴射開始タイミングにおける燃圧Ｐｓと噴射終了タイミングにおける燃圧Ｐｆとの差圧ΔＰｒを算出する。

続くステップＳ２４では、算出された差圧ΔＰｒと基準となる差圧ΔＰｓとの差の絶対値が所定値Ａ以上か否かを判断する。ここで、基準となる差圧ΔＰｓは、先の図３に示したように、指令噴射期間と圧送期間とが重複しないとの条件下、噴射開始タイミングと噴射終了タイミングとの間の燃圧の差圧として想定される値である。詳しくは、ＥＣＵ３０は、上記噴射開始タイミングにおける燃圧Ｐｓ、指令噴射期間ＴＱ、及び噴射開始タイミングＴの３つのパラメータと基準となる差圧ΔＰｓとの関係を定めた図５に示す３次元マップを備えており、これら３つのパラメータの値に応じて基準となる差圧ΔＰｓを算出する。このため、算出された差圧ΔＰｒと基準となる差圧ΔＰｓとの差の絶対値が所定値Ａであるときには、指令噴射期間と燃料の圧送期間とが重複し、指令噴射期間ＴＱによっては、実際の噴射量が指令噴射量と大きく異なると考えられる。

このため、ステップＳ２４において所定値Ａ以上と判断されると、ステップＳ２６において上記ステップＳ２２で算出された差圧ΔＰｒ（指令噴射期間ＴＱを補正する補正量）を記憶する。詳しくは、この差圧ΔＰｒの記憶は、図６に示すように、上記燃圧Ｐｓ、指令噴射期間ＴＱ及び噴射開始タイミングＴの３つのパラメータ毎に行なう。すなわち、ステップＳ２６に示す処理は、これら３つのパラメータのそれぞれの値に固有の値を記憶する処理である。更に、本実施形態では、これら各差圧ΔＰｒを、各気筒毎に記憶する。これにより、ステップＳ２６によって算出される各差圧ΔＰｒには、燃料噴射弁１６のいずれか１つの個体差や経時変化、更には燃料ポンプ６のいずれか一方のプランジャの個体差や経時変化を反映させることができる。なお、このステップＳ２６の処理が完了するときには、図４に示す一連の処理を一旦終了する。

一方、ステップＳ１４において指令噴射期間ＴＱ、上記燃圧Ｐｓ及び噴射開始タイミングＴの３つのパラメータが、今回の燃料噴射における値相当となったものが以前にあったと判断されるときには、ステップＳ１６に移行する。このステップＳ１６では、ステップＳ１０にてサンプリングされた燃圧Ｐｓを下式にて補正する。

Ｐｓｎ＝Ｐｓ＋ｍ（ΔＰｓ−ΔＰｒ）
ここで、比例係数ｍを用いている。上式において、基準となる差圧ΔＰｓは、先の図５に示したマップのうち、上記３つのパラメータが今回の燃料噴射における値相当であるときのものとする。また、差圧ΔＰｒは、先の図６に示したもののうち、上記３つのパラメータが今回の燃料噴射における値相当であるときのものとする。上式「ｍ（ΔＰｓ−ΔＰｒ）」は、指令噴射期間ＴＱと圧送期間とが重複しないとの条件の下で指令噴射期間ＴＱを算出する処理を用いて適切な指令噴射期間ＴＱを算出するための見かけの燃圧を算出するための燃圧の補正値である。すなわち、先の図３に示したように、指令噴射期間ＴＱと圧送期間とが重複しない場合には、重複する場合よりもコモンレール１２内の燃圧の低下度合いが大きくなる。一方、指令噴射期間ＴＱを一定とするとコモンレール１２内の燃圧が高いほど実際に噴射される燃料量が多くなる。このため、指令噴射期間ＴＱと圧送期間とが実際には重複するにもかかわらず、重複しないとの条件の下で指令噴射期間ＴＱを算出する処理により適切な指令噴射期間ＴＱを算出するためには、コモンレール１２内の燃圧が実際の燃圧Ｐｓよりも高いとする補正を行なうことが望ましい。

こうして算出される見かけの燃圧Ｐｓｎを用いて、指令噴射期間ＴＱが補正される。この補正された指令噴射期間ＴＱは、ステップＳ１２において算出されたものよりも短くなる。そして、指令噴射期間ＴＱが補正されると、上述したステップＳ１８以降の処理を行なう。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）噴射開始タイミングと噴射終了タイミングとにおける燃圧の差圧ΔＰｆと基準となる差圧ΔＰｓとの相違に基づき、次回以降の燃料噴射弁１６の操作時の指令噴射期間ＴＱを補正した。これにより、指令噴射期間ＴＱの算出に際して想定されている燃料の圧送態様（具体的には、圧送期間と指令噴射期間ＴＱとが重複しないこと）と異なる圧送態様においても、適切に燃料噴射弁１６を操作することができ、ひいては、燃料噴射制御を精度良く行なうことができる。

（２）各気筒毎に検出される差圧ΔＰｆと、基準となる差圧ΔＰｓとの相違に基づき、各気筒毎に指令噴射期間ＴＱを補正した。これにより各燃料噴射弁１６毎に固有の補正量を算出することができる。そしてこれにより、燃料噴射弁１６の個体差に起因して燃料の圧送量が変動したり、コモンレール１２内の燃圧の低下度合いが変動したりすることに起因して実際の噴射量が変動することを好適に抑制することができる。

また、これにより、燃料噴射弁１６の操作のタイミングと近接したタイミングにおいて圧送にかかわるプランジャと当該燃料噴射弁１６とを対応付けることともなるため、プランジャの吐出特性のばらつきに起因した圧送態様の変動による実際の噴射量の変動を好適に抑制することもできる。

（３）燃料の噴射開始タイミング、該タイミングにおける燃圧及び噴射期間の３つのパラメータのそれぞれの値毎に、指令噴射期間ＴＱの補正を各別に行なった。これにより、状況に適した補正量にて指令噴射期間ＴＱを補正することができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、指令噴射期間ＴＱと圧送期間とが重複するようにして燃料の噴射制御を行う。図７に、本実施形態にかかる燃料噴射制御の態様を示す。詳しくは、図７（ａ）に、一方のプランジャ（第１プランジャ）による燃料の吸入、吐出（圧送）態様の推移を、図７（ｂ）に、他方のプランジャ（第２プランジャ）による燃料の吸入、吐出（圧送）態様の推移をそれぞれ示す。更に、図７（ｃ）〜図７（ｆ）に、１番気筒から４番気筒の燃料噴射弁１６に対する指令噴射期間をそれぞれ示す。

図示されるように、第１プランジャからコモンレール１２に燃料が圧送される期間と１番気筒又は２番気筒の燃料噴射弁１６の指令噴射期間とが重複している。また、第２プランジャからコモンレール１２に燃料が圧送される期間と３番気筒又は４番気筒の燃料噴射弁１６の指令噴射期間とが重複している。

そして、本実施形態では、燃料の圧送期間と指令噴射期間とが重複することを前提として指令噴射期間を算出する。詳しくは、先の図４のステップＳ１２においては、圧送期間と指令噴射期間との重複期間のクランク角度（又はカム角度）が予め定められた領域にあるとの条件下において、指令噴射量と燃圧Ｐｓとに基づき適切な指令噴射期間を算出する処理を行なう。

ただし、この場合であっても、圧送期間と指令噴射期間との重複態様が変動すると、ステップＳ１２において算出される指令噴射期間ＴＱが適切な値とならないことがある。そこで本実施形態でも、噴射開始タイミングと噴射終了タイミングとの燃圧の差圧ΔＰｆと基準となる差圧ΔＰｓとの相違に基づき指令噴射量を補正する。この処理は、基本的に、先の図４に示したものと同様である。

ただし、基準となる差圧ΔＰｓは、圧送期間と指令噴射期間とが所定のクランク角度領域で重複するとの条件下において想定される差圧とし、この値を先の図５に示したマップと同様のマップに予め記憶させておく。また、先の図４のステップＳ１６の比例係数ｍは、先の第１の実施形態におけるものと異なった値とすることが望ましい。

以上詳述した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）〜（３）の効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（４）圧送期間と指令噴射期間とを重複するようにして燃料噴射制御を行うとともに、これらが所定のクランク角度領域で重複するとの条件下、指令噴射期間の基本値を算出した。この圧送期間と指令噴射期間とが重複することを基本とする燃料噴射制御は、重複しないことを基本とするものと比較して、重複態様の変動が生じた場合の実際の噴射量の制御精度を高く維持できることが発明者らに知られている。このため、本実施形態によれば、燃料噴射制御をいっそう精度良く行うことができる。

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、燃料ポンプ６による燃料の圧送量、噴射開始タイミング及び指令噴射期間に基づき、指令噴射期間と圧送期間との重複期間を算出する。そして、算出される重複期間に基づき、燃圧と指令噴射量とに基づき算出される指令噴射期間を補正する。このように、本実施形態によれば、指令噴射期間と圧送期間との重複期間を算出することで、運転状態に応じて噴射開始タイミング等が変化した場合であっても、指令噴射量として適切な値を求めることができる。

ただし、このように指令噴射期間と圧送期間との重複期間を算出する場合、これは、燃料ポンプ６の吐出特性等が基準となる特性であることが前提となる。このため、例えば燃料ポンプ６の個体差や経時変化、更には使用燃料の粘性係数の相違等に起因して同一の圧送量であっても圧送開始タイミングが変動したりする場合には、これを的確に算出することはできない。

そこで本実施形態では、基本的には指令噴射期間と圧送期間との重複期間を算出して指令噴射期間を補正する処理を行ないつつも、実際の圧送期間の変動等を燃料の噴射に際しての燃圧の挙動に基づき検出し、同検出結果に基づき指令噴射期間を更に補正する。以下、これについて更に詳述する。

図８に、本実施形態にかかる指令噴射期間の算出の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、各気筒毎に、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ３０において、指令噴射量を取り込む。続くステップＳ３２では、クランク角センサ２２によって検出される回転速度や、燃圧センサ２０によって検出される燃圧、指令噴射量等に基づき、燃料噴射弁１６から低圧燃料通路１８側へとリークするリーク燃料量を算出する。続くステップＳ３４では、ステップＳ３０にて取り込まれた指令噴射量と、ステップＳ３２で算出されたリーク燃料量とに基づき、上記フィードバック制御によって決定される燃料ポンプ６の圧送量を算出（推定）する。ここで、上記燃圧のフィードバック制御によりコモンレール１２から外部へと流出する燃料量が補償されるため、圧送量は流出する燃料量となると考えられる。そして、リーク量と指令噴射量との和の燃料量がコモンレール１２の外部へと流出することに鑑み、この流出燃料量を圧送量として算出する。なおこの際、目標燃圧が変化する場合には、実際の燃圧と目標燃圧との差を補償する燃料量を更に圧送量に含めることが望ましい。

続くステップＳ３６では、燃料ポンプ６からコモンレール１２への燃料の圧送開始タイミングを算出する。すなわち、燃料ポンプ６は機関駆動式のポンプであるため、燃料ポンプ６の個体差や経時変化等を無視すれば、圧送を開始するクランク角度（又はカム角度）を圧送量によって一義的に定めることができる。このステップＳ３６は、圧送量と圧送開始タイミングとの関係を定めたマップを用いる処理としてもよく、また、燃料ポンプ６のプランジャのストローク変化とプランジャの形状とについての幾何学的な情報と、圧送量とに基づき、圧送開始タイミングを算出するようにしてもよい。

続くステップＳ３８では、噴射開始タイミングを取り込む。そして、ステップＳ４０では、圧送開始タイミング、圧送量及び噴射開始タイミングに基づき、指令噴射期間ＴＱの補正量を算出する。すなわち、燃圧と指令噴射量とに基づき算出される基本指令噴射期間の補正量を、圧送開始タイミング、圧送量、噴射開始タイミング等によって把握される噴射期間と圧送期間との重複期間に基づき算出する。続くステップＳ４２では、指令噴射量と燃圧とに基づき算出される基本噴射期間をステップＳ４０にて算出された補正量と後述する学習値とによって補正する。ここで、基本噴射期間は、先の図４のステップＳ１２と同様、指令噴射期間と圧送期間との重複態様が特定の態様となるとの条件下において算出されるものである。ここでは、先の第１の実施形態のように、指令噴射期間と圧送期間とが重複しないとの条件としてもよいし、第２の実施形態のように指令噴射期間と圧送期間とが所定の態様にて重複するとの条件としてもよい。

こうしてステップＳ４２の処理が完了すると、ステップＳ４４では、ステップＳ４２で算出された指令噴射期間に基づき、燃料噴射弁１６を操作することで同燃料噴射弁１６から燃料を噴射させる。

続くステップＳ４６では、噴射終了タイミングにおける燃圧の基準値を算出する。ここでは、燃料噴射弁１６からの燃料の噴射に伴い燃料がコモンレール１２から流出することでコモンレール１２内の燃圧が低下することと、燃料ポンプ６からコモンレール１２への燃料の圧送によって燃圧が上昇することとの２つの要因に基づき、噴射終了タイミングにおける燃圧の基準値を算出する。これは、噴射開始タイミングと、同タイミングにおける燃圧と、指令噴射量と、ステップＳ３６にて算出される圧送開始タイミングと、圧送量とに基づき算出される。

続くステップＳ４８では、噴射終了タイミングにおける燃圧の検出値と、ステップＳ４８において算出される基準値との差に基づき、実際の噴射量と指令噴射量との差を補償するための学習値を算出する。ここで、噴射終了タイミングにおける燃圧の検出値と、ステップＳ４８において算出される基準値との差は、燃料ポンプ６の吐出特性及び燃料の粘性係数等についてのステップＳ４０の処理において想定されているもの（中央特性値）との差を定量化したものとなっている。このため、この差を用いて、燃料ポンプ６の吐出特性のばらつき等に起因して実際に噴射される燃料量が指令噴射量からずれることを補償する学習値を算出することができる。この学習値は、次回以降、ステップＳ４２において用いられる。

なお、ステップＳ４８の処理が完了すると、この一連の処理を一旦終了する。

以上詳述した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）〜（３）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（５）燃料の噴射に先立ち、指令噴射期間と圧送期間との重複期間を予測算出して、これに基づき指令噴射期間ＴＱを算出することで、燃料の噴射に際しての燃圧の挙動を参照する以前から指令噴射期間ＴＱの算出精度を高めることができる。

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

・上記第１及び第２の実施形態において、噴射終了タイミングにおける燃圧Ｐｆ（あるいは差圧ΔＰｆ）に基づく指令噴射期間ＴＱの補正を各気筒毎に行なわなくても、プランジャ毎に指令噴射期間ＴＱを補正するなら、各プランジャの吐出特性のばらつきに起因した噴射量のばらつきを補償することはできる。

・燃料の噴射開始時や燃料の噴射終了時としては、指令噴射期間の開始タイミングや終了タイミングに限らない。例えば、実際の噴射期間を推定する手段を備えるなら、これによって推定される実際の噴射開始タイミングや実際の噴射終了タイミングとしてもよい。

・上記第１の実施形態では、指令噴射期間と圧送期間とが重ならないとの条件下において、指令噴射量と燃圧とから指令噴射期間を算出したが、上記条件に代えて、実際の噴射期間と圧送期間とが重ならないとの条件を用いてもよい。この場合、基準となる差圧ΔＰｓや差圧ΔＰｆは、指令噴射期間ＴＱと燃圧Ｐｓとの２つのパラメータ毎に各別に設定又は検出されるようにしてもよい。

・燃料噴射弁１６が操作される際に検出される燃圧の挙動と基準となる挙動との相違に基づき指令噴射期間ＴＱを補正する手法としては、上記差圧ΔＰｆと基準となる差圧ΔＰｓとの相違に基づいて行なうものに限らない。例えば指令噴射期間内の燃圧の時間積分値についての検出値と基準値との相違に基づいて行なうものであってもよい。

・燃料噴射弁１６が操作される際に検出される燃圧の挙動と基準となる挙動との相違に基づき燃料噴射弁１６の操作量を補正する手法としては、指令噴射期間ＴＱを補正するものに限らない。例えばこの操作量として指令噴射量を補正するものであってもよい。すなわち、この場合、アクセルセンサ２４によって検出されるアクセルペダルの操作量と回転速度とに基づき算出される要求される噴射量を、上記挙動の相違に基づき補正したものを最終的な指令噴射量とすればよい。この場合、指令噴射期間は、補正対象とならず最終的な指令噴射量によって一義的に定まる。

・燃料ポンプ６としては、吸入調量弁を備えるものに限らず、燃料の吐出時に吐出量を調整する調量弁を備えるものであってもよい。また、プランジャの数についても任意である。更に、上記各実施形態では、燃料噴射と圧送とが一対一に対応したもの（圧送が燃料噴射に同期した同期式のもの）としたが、これに限らず、圧送が燃料噴射と一対一に対応しない非同期式のものであってもよい。ただし、こうした非同期式のものを用いる場合、気筒毎に検出される差圧ΔＰｆ等を用いるのみでは、燃料噴射のタイミングと近接したタイミングにおいて圧送にかかわるプランジャとを対応付けたこととはならないことがある。このため、各プランジャ毎の吐出特性のばらつき等に起因した実際の噴射量の指令噴射量からのずれを補償するためには、圧送にかかわるプランジャ毎に差圧ΔＰｆ等を検出するようにすることが望ましい。

・その他、内燃機関としては、ディーゼル機関に限らず、例えば筒内噴射式ガソリン機関であってもよい。

本発明にかかる燃料噴射制御装置の第１の実施形態におけるエンジンシステムの全体構成を示す図。 同実施形態にかかる燃料噴射タイミングを示すタイムチャート。 同実施形態にかかる燃料噴射に伴うコモンレール１２内の燃圧の変動態様を例示するタイムチャート。 同実施形態にかかる燃料噴射制御の手順を示すフローチャート。 同実施形態において用いる３次元マップを示す図。 同実施形態における差圧の記憶態様を示す図。 第２の実施形態にかかる燃料噴射タイミングを示すタイムチャート。 第３の実施形態にかかる燃料噴射制御の手順を示すフローチャート。

符号の説明

６…燃料ポンプ、１０…吸入調量弁、１２…コモンレール、１６…燃料噴射弁、３０…ＥＣＵ（燃料噴射制御装置の一実施形態）。

Claims (7)

1. 燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室と、該蓄圧室に燃料を加圧供給する燃料ポンプと、前記蓄圧室に蓄えられた燃料を噴射する燃料噴射弁とを備える燃料噴射装置を操作することで燃料噴射制御を行なう燃料噴射制御装置において、
   前記蓄圧室内の燃圧を検出する検出手段の検出結果を取り込む手段と、
   前記燃料の噴射量についての要求値である要求噴射量と前記検出される燃圧とに基づき前記燃料噴射弁の操作量を設定する操作量設定手段と、
   該操作量設定手段により設定される操作量に基づき前記燃料噴射弁を操作する操作手段と、
   前記操作量により前記燃料噴射弁が操作される際に検出される前記燃圧の挙動と基準となる挙動との相違に基づき前記操作量を補正する補正量を算出して且つ、前記操作手段による次回以降の操作に際しての操作量を前記補正量に基づき補正する補正手段とを備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 前記燃料噴射装置は、複数の燃料噴射弁を備え、
   前記補正手段は、各燃料噴射弁のそれぞれが操作される際に検出される燃圧の挙動と前記基準となる挙動との相違に基づき、各燃料噴射弁に固有の補正量を算出することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記燃料ポンプは、複数のプランジャを備えて且つこれら各プランジャの往復運動により燃料の吸入及び加圧供給を行なうものであり、
   前記補正手段は、前記燃料噴射弁が操作される際に検出される燃圧の挙動と前記基準となる挙動との相違に基づき算出される前記補正量と、前記操作のタイミングと近接したタイミングにおいて加圧供給にかかわるプランジャとを対応付けることで、加圧供給にかかわるプランジャ毎に固有の前記補正量を算出することを特徴とする請求項１又は２記載の燃料噴射制御装置。
4. 前記補正手段は、燃料の噴射終了時において検出される燃圧を、前記補正量の算出に供される燃圧の挙動として用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。
5. 前記補正手段は、燃料の噴射開始時において検出される燃圧と前記噴射終了時において検出される燃圧との差圧と、前記基準となる挙動としての基準となる差圧との差分に基づき前記補正量を算出することを特徴とする請求項４記載の燃料噴射制御装置。
6. 前記補正手段は、燃料の噴射開始のタイミング、該タイミングにおける燃圧及び噴射期間の３つのパラメータ毎に、これら３つのパラメータのそれぞれの値に固有の補正量を算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。
7. 前記補正手段は、前記燃料ポンプから前記蓄圧室への燃料の供給量に基づき前記燃料ポンプからの燃料の供給開始タイミングを算出する供給開始タイミング算出手段と、燃料の噴射開始のタイミング、前記要求噴射量、前記供給開始タイミング及び前記供給量に基づき前記基準となる挙動を算出する基準値算出手段とを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。

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