JP2016079880A - レール圧制御方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行状態がオーバラン状態となった際のレール圧の急変を抑圧、防止する。
【解決手段】アクセル開度が全開状態から急変し、アクセル開度変化後における指示噴射量Ｑ２が所定最小指示値Ｑminを下回った場合に(Ｓ１０２)、アクセル開度変化直後のレール圧Ｐが、所定最大圧Ｐmaxを超えているか、又は、アクセル開度変化前後におけるレール圧の差圧ΔＰが所定最大差圧ΔＰmaxを超えており（Ｓ１０４）、かつ、アクセル開度の変化が生じた時点から所定経過時間経過している場合に（Ｓ１０６）、指示噴射量が零に設定され（Ｓ１１０）、レール圧のオーバーシュートの発生が抑圧、防止されるものとなっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、コモンレール式燃料噴射制御装置に係り、特に、レール圧制御の安定性、信頼性の向上等を図ったものに関する。

いわゆるコモンレール式燃料噴射制御装置は、高圧ポンプによって燃料を加圧して蓄圧器であるコモンレールへ圧送して蓄圧し、その蓄圧された高圧燃料を燃料噴射弁へ供給することにより、燃料噴射弁による内燃機関への高圧燃料の噴射を可能として、燃費やエミッション特性等に優れるものとして良く知られているものである。

かかるコモンレール式燃料噴射制御装置において、レール圧制御の制御性の良否は、燃料噴射弁の噴射量等の様々な要素によって定まることは従来から良く知られている通りであり、その様々は要素を考慮し、安定性、信頼性のあるレール圧制御を如何に実現するかは、コモンレール式燃料噴射制御装置にとって重要な問題であり、レール圧制御について、従来から種々な方策等が提案、実用化されている（例えば、特許文献１等参照）。

ところで、車両の運転中において、アクセルペダルを完全に踏み込んで開度全開の状態から、急にアクセルペダルの踏み込みを弱めて、所要のアクセル開度とするようなことが、時として行われることがある。
このような場合、アクセル開度の急な減少に対応して、燃料噴射量の指示値は一気に低下せしめられるが、コモンレールへ高圧燃料を圧送する高圧ポンプ等はいわゆる動作遅れがあるため、高圧燃料の圧送量は直ちに変化したアクセル開度に応じたものとはならず、アクセル開度変化前の圧送状態が継続されるため、レール圧のオーバーシュートが生じることが良く知られている。

このようなレール圧のオーバーシュートは、コモンレール等の構成部品の製品寿命に悪影響を与え、装置の安全性、信頼性等の低下を招くため、例えば、アクセ開度が全開状態から急変した際に、指示噴射量を変化したアクセル開度に対応した値に即座に代えるのではなく、若干の時間、燃料噴射量をアクセル開度変化前の値に維持し、しかる後、指示噴射量を変化させることで、先のような高圧ポンプ等の動作遅延に起因するレール圧のオーバーシュートを抑圧、低減する手法が採られることがある。

国際公開第２０１０／１０９９６７Ａ１号

一方、車両によっては、アクセル開度が零、又は、それに近い開度となった場合に、いわゆるオーバーラン状態として、指示噴射量を即座に零とする機能を備えたものがあり、このような機能を有する車両においては、アクセル全開の状態から急にアクセル全閉の状態とされた場合には、先に述べたような燃料噴射量をアクセル開度急変前の値に暫時維持する機能よりも、オーバーラン状態として、指示噴射量を零とする機能が優先されてしまい、結局、先に述べたようなレール圧のオーバーシュートを招くという問題があった。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、車両の走行状態がオーバラン状態となった際のレール圧の急変を抑圧、低減し、安定性、信頼性の高いレール圧制御を可能とするレール圧制御方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置を提供するものである。

上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るレール圧制御方法は、
燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続された燃料噴射弁を介してエンジンへ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、前記高圧ポンプの上流側に設けられた調量弁の駆動制御により前記コモンレールのレール圧が制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置におけるレール圧制御方法であって、
アクセル開度が全開状態から急変し、アクセル開度変化後における指示噴射量が所定最小指示値を下回った場合に、前記アクセル開度変化直後のレール圧が、所定最大圧を超えておらず、かつ、前記アクセル開度変化前後におけるレール圧の差圧が所定最大差圧を超えていない場合に、前記指示噴射量を零とするよう構成されてなるものである。
また、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るコモンレール式燃料噴射制御装置は、
燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続された燃料噴射弁を介してエンジンへ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、前記高圧ポンプの上流側に調量弁が設けられ、電子制御ユニットによる前記調量弁の駆動制御により前記コモンレールのレール圧を制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
アクセル開度が全開状態から急変し、アクセル開度変化後における指示噴射量が所定最小指示値を下回ったと判定された場合に、前記アクセル開度変化直後のレール圧が、所定最大圧を超えておらず、かつ、前記アクセル開度変化前後におけるレール圧の差圧が所定最大差圧を超えていないと判定された場合に、指示噴射量を零とするよう構成されてなるものである。

本発明によれば、アクセル開度が小さくなる方向に変化した場合、従来と異なり、アクセル開度変化後のレール圧やアクセル開度変化前後におけるレール圧の変化における差圧の大きさと、アクセル開度の変化が生じてからの経過時間を考慮して指示噴射量が零に設定されるようにしたので、アクセル開度変化後直ぐに指示噴射量が零とされることによるレール圧のオーバーシュートの発生が的確に抑圧、防止され、従来に比して、より安定性、信頼性の高いレール圧制御を実現することができるという効果を奏するものである。

本発明の実施の形態におけるコモンレール式燃料噴射制御装置の構成例を示す構成図である。 図１に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置を構成する電子制御ユニットにより実行される本発明の実施の形態におけるレール圧制御処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態におけるコモンレール式燃料噴射制御装置について、図１を参照しつつ説明する。
このコモンレール式燃料噴射制御装置は、高圧燃料の圧送を行う高圧ポンプ装置５０と、この高圧ポンプ装置５０により圧送された高圧燃料を蓄えるコモンレール１と、このコモンレール１から供給された高圧燃料をエンジン３の気筒へ噴射供給する複数の燃料噴射弁２−１〜２−ｎと、燃料噴射制御処理や後述するレール圧制御処理などを実行する電子制御ユニット（図１においては「ＥＣＵ」と表記）４を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
かかる構成自体は、従来から良く知られているこの種の燃料噴射制御装置の基本的な構成と同一のものである。

高圧ポンプ装置５０は、供給ポンプ５と、調量弁６と、高圧ポンプ７とを主たる構成要素として構成されてなる公知・周知の構成を有してなるものである。
かかる構成において、燃料タンク９の燃料は、供給ポンプ５により汲み上げられ、調量弁６を介して高圧ポンプ７へ供給されるようになっている。調量弁６には、電磁式比例制御弁が用いられ、その通電量が電子制御ユニット４に制御されることで、高圧ポンプ７への供給燃料の流量、換言すれば、高圧ポンプ７の吐出量が調整されるものとなっている。

本発明の実施の形態におけるコモンレール式燃料噴射制御装置は、上述の電磁式の調量弁６によりレール圧制御を行う構成を前提としている。
なお、コモンレール１には、いわゆる機械式の安全弁（図示せず）が燃料戻し通路側に設けられており、レール圧が所定以上の値となった際に、安全弁が開き、コモンレール１内の燃料が排出され、安全が図られるようになっている。

供給ポンプ５の出力側と燃料タンク９との間には、戻し弁８が設けられており、供給ポンプ５の出力側の余剰燃料を燃料タンク９へ戻すことができるようになっている。
また、供給ポンプ５は、高圧ポンプ装置５０の上流側に高圧ポンプ装置５０と別体に設けるようにしても、また、燃料タンク９内に設けるようにしても良いものである。
燃料噴射弁２−１〜２−ｎは、エンジン３の気筒毎に設けられており、それぞれコモンレール１から高圧燃料の供給を受け、電子制御ユニット４による噴射制御によって燃料噴射を行うようになっている。

電子制御ユニット４は、例えば、公知・周知の構成を有してなるマイクロコンピュータ（図示せず）を中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子（図示せず）を有すると共に、燃料噴射弁２−１〜２−ｎを駆動するための駆動回路（図示せず）や、調量弁６への通電を行うための通電回路（図示せず）を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
かかる電子制御ユニット４には、コモンレール１の圧力を検出する圧力センサ１１の検出信号が入力される他、エンジン回転数やアクセル開度、また、外気温度や大気圧などの各種の検出信号が、エンジン３の動作制御や燃料噴射制御、また、後述する本発明の実施の形態におけるレール圧制御等に供するために入力されるようになっている。

次に、電子制御ユニット４により実行される本発明の実施の形態におけるレール圧制御処理について、図２に示されたサブルーチンフローチャートを参照しつつ説明する。
まず、前提として、図２に示されたレール圧制御処理は、電子制御ユニット４において実行される図示されないメインルーチンにおいて、種々実行されるサブルーチン処理の１つであり、特に、アクセル開度がある程度の大きさ、例えば８０％程度から小さい開度に急変した際に実行されるようになっているものとする。

しかして、電子制御ユニット４による処理が開始されると、指示噴射量Ｑ２が所定の最小指示値Ｑを下回っているか否かが判定される（図２のステップＳ１０２参照）。
ここで、指示噴射量は、電子制御ユニット４において、従来同様に実行される燃料噴射量制御処理において、エンジン回転数、アクセル開度等に基づいて、燃料噴射弁２−１〜２−ｎにおいて噴射されるべき燃料の量として、演算算出される計算上の燃料噴射量である。
また、Ｑ２は、変化したアクセル開度に対応する指示噴射量である。
そして、所定の最小指示値Ｑは、通常は零に極めて近い値が設定されるものとなっている。

ステップＳ１０２において、指示噴射量Ｑ２が所定の最小指示値Ｑを下回っていると判定された場合（ＹＥＳの場合）は、次述するステップＳ１０４の処理へ進む一方、指示噴射量Ｑ２は所定の最小指示値Ｑを下回っていないと判定された場合（ＮＯの場合）には、後述するステップＳ１１２の処理へ進むこととなる。
ステップＳ１０４においては、アクセル開度変化直後のレール圧Ｐが、所定の最大圧Ｐmaxを超えている（Ｐ＞Ｐmax）か否か、又は、アクセル開度変化前におけるレール圧Ｐ１とアクセル開度変化直後のレール圧Ｐ２との差圧ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１が、所定の最大差圧ΔＰmaxを超えている（ΔＰ＞ΔＰmax）か否かが判定される。
このステップＳ１０４においては、レール圧の値自体が高い場合のみならず、アクセル開度変化後のレール圧の値がさほど高くない場合であっても、レール圧の急激な変動を抑圧する観点から、アクセル開度の変化前後におけるレール圧の差が大きい場合も検出できるようにして、次述するステップＳ１０４の処理が実行されるようにしている。

ステップＳ１０４において、Ｐ＞Ｐmaxである、又は、ΔＰ＞ΔＰmaxであると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、次述するステップＳ１０６の処理へ進む一方、いずれでもないと判定された場合（ＮＯの場合）には、後述するステップＳ１０８の処理へ進むこととなる。
ステップＳ１０６においては、この図２に示されたサブルーチン処理が開始されてから所定経過時間が経過したか否かが判定される。

すなわち、先に述べたアクセル開度の急変が発生してから所定経過時間が経過したか否かが判定され、所定経過時間が経過していると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ドライバーの減速要求を優先する観点から次述するステップＳ１０８の処理へ進む一方、未だ所定経過時間を経過していないと判定された場合（ＮＯの場合）には、後述するステップＳ１１２の処理へ進むこととなる。

ステップＳ１０８においては、オーバーラン成立、すなわち、換言すれば、オーバーラン状態にあるとされ、指示噴射量Ｑは零とされ（図２のステップＳ１１０参照）、一連の処理が終了されて、図示されないメインルーチンへ戻ることとなる。なお、零と設定された指示噴射量は、図示されないメインルーチンにおいて、従来同様実行される燃料噴射制御処理に供され、燃料噴射弁２−１〜２−ｎからの燃料噴射量が零となるよう動作制御されることとなる。
本発明の実施の形態においては、従来と異なり、先のステップＳ１０２において、指示噴射量Ｑ２が所定の最小指示値Ｑを下回っていると判定されても、即座に指示噴射量を零とするのではなく、上述したステップＳ１０４、ステップＳ１０６におけるそれぞれにおいてＹＥＳの判定がなされた場合に、指示噴射量が零に設定されるため、指示噴射量Ｑ２が所定の最小指示値Ｑを下回っていると判定された際に、即座に指示噴射量を零を設定した場合に生ずることがあるレール圧のオーバーシュートが確実に抑圧、防止されることとなる。

一方、ステップＳ１１２においては、レール圧のオーバーシュートが過大となる状態か否かが判定される。
具体的には、アクセル開度変化直前の指示噴射量Ｑ１とアクセル開度変化直後の指示噴射量Ｑ２との差である指示噴射量差ΔＱの絶対値が、所定指示噴射量差ΔＱmaxを超えているか否かが判定され、指示噴射量差ΔＱの絶対値が、所定指示噴射量差ΔＱmaxを超えていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、次述するステップＳ１１４の処理へ進む一方、指示噴射量差ΔＱの絶対値は、所定指示噴射量差ΔＱmaxを超えていないと判定された場合（ＮＯの場合）は、後述するステップＳ１１８の処理へ進むこととなる。

ステップＳ１１４においては、レール圧のオーバーシュートが過大となる状態にあるとの判定結果に鑑みて、指示噴射量Ｑは、アクセル開度変化直前の指示噴射量Ｑ１に設定されることとなる。すなわち、指示噴射量は、アクセル開度の変化前の値に維持される。
次いで、上述のステップＳ１１４の実行回数Ｎが所定繰り返し回数Ｎrefに達したか否かが判定され（図２のステップＳ１１６参照）、実行回数Ｎが所定繰り返し回数に達したと判定された場合（ＹＥＳの場合）、又は、先のステップＳ１１２においてオーバーシュートは過大ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、アクセル開度変化に起因するレール圧の変動は無いか、問題ない程度に収束しているとして、指示噴射量Ｑは、アクセル開度変化直後の指示噴射量Ｑ２に設定され、一連の処理が終了されて、図示されないメインルーチンへ戻ることとなる。

一方、ステップＳ１１６において、ステップＳ１１４の実行回数Ｎが、未だ所定繰り返し回数Ｎrefを超えていないと判定された場合（ＮＯの場合）、実行回数Ｎは１つ繰り上げられて（図２のステップＳ１２０参照）、先のステップＳ１１４の処理へ戻ることで、指示噴射量ＱがＱ１に維持されることとなる、

上述のように、レール圧のオーバーシュートが過大となる状態にあると判定された場合に、暫時、アクセル開度変化前の指示噴射量を維持することで、レール圧のオーバーシュートの発生を抑圧、防止できることとなる。
アクセル開度が、ある程度の開度から小さい開度に急変した場合、指示噴射量は、変化したアクセル開度に対応した値に直ちに設定されるため、燃料噴射量は、アクセル開度の変化に伴って減少せしめられる。ところが、高圧ポンプ７による高圧燃料の圧送量の変化には若干の時間遅れが伴うため、指示噴射量が変化しても、コモンレール１には、アクセル開度変化前と同程度の高圧燃料の圧送が行われ、その結果、レール圧のオーバーシュートが発生することがある。

これに対して、アクセル開度急変後も、暫時、指示噴射量をアクセル開度急変前の値にして、上述のようなコモンレール１に圧送される燃料量と噴射される燃料量のアンバランスな状態が生じないようにし、高圧ポンプ７の圧送状態が、アクセル開度急変後に対応できる状態となった頃に、指示噴射量をアクセル開度急変後の本来の値とすることで、上述のようなレール圧のオーバーシュートの発生が抑圧、防止されるものとなっている。

車両が走行状態がオーバランとなった際のレール圧制御の安定性、信頼性の向上が所望されるコモンレール式燃料噴射制御装置に適用できる。

１…コモンレール
２−１〜２−ｎ…燃料噴射弁
３…エンジン
４…電子制御ユニット
６…調量弁
７…高圧ポンプ
１１…圧力センサ

Claims (4)

1. 燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続された燃料噴射弁を介してエンジンへ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、前記高圧ポンプの上流側に設けられた調量弁の駆動制御により前記コモンレールのレール圧が制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置におけるレール圧制御方法であって、
   アクセル開度が全開状態から急変し、アクセル開度変化後における指示噴射量が所定最小指示値を下回った場合に、前記アクセル開度変化直後のレール圧が、所定最大圧を超えておらず、かつ、前記アクセル開度変化前後におけるレール圧の差圧が所定最大差圧を超えていない場合に、前記指示噴射量を零とすることを特徴とするレール圧制御方法。
2. 前記アクセル開度が全開状態から急変し、アクセル開度変化後における指示噴射量が所定最小指示値を下回った場合に、前記アクセル開度変化直後のレール圧が、所定最大圧を超えているか、又は、前記アクセル開度変化前後におけるレール圧の差圧が所定最大差圧を超えており、かつ、前記アクセル開度の変化が生じた時点から所定経過時間経過している場合に、前記指示噴射量を零とすることを特徴とする請求項１記載のレール圧制御方法。
3. 燃料タンクの燃料が高圧ポンプによりコモンレールへ加圧、圧送され、当該コモンレールに接続された燃料噴射弁を介してエンジンへ高圧燃料の噴射を可能としてなると共に、前記高圧ポンプの上流側に調量弁が設けられ、電子制御ユニットによる前記調量弁の駆動制御により前記コモンレールのレール圧を制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
   前記電子制御ユニットは、
   アクセル開度が全開状態から急変し、アクセル開度変化後における指示噴射量が所定最小指示値を下回ったと判定された場合に、前記アクセル開度変化直後のレール圧が、所定最大圧を超えておらず、かつ、前記アクセル開度変化前後におけるレール圧の差圧が所定最大差圧を超えていないと判定された場合に、指示噴射量を零とするよう構成されてなることを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置。
4. 前記電子制御ユニットは、
   前記アクセル開度が全開状態から急変し、アクセル開度変化後における指示噴射量が所定最小指示値を下回ったと判定された場合に、前記アクセル開度変化直後のレール圧が、所定最大圧を超えているか、又は、前記アクセル開度変化前後におけるレール圧の差圧が所定最大差圧を超えていると判定され、かつ、前記アクセル開度の変化が生じた時点から所定経過時間経過している場合に、前記指示噴射量を零とするよう構成されてなることを特徴とする請求項３記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。

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