JP3539275B2 - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄圧式燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル式の内燃機関（エンジン）の燃料噴射装置として、蓄圧式燃料噴射装置が知られている。蓄圧式燃料噴射装置では、各気筒に連通する共通の蓄圧配管（コモンレール）が設けられ、ここに燃料ポンプによって必要な流量の高圧燃料を圧送供給することにより、コモンレールの燃料圧を所定の圧力に保持している。コモンレールに保持された高圧燃料は所定のタイミングでインジェクタにより各気筒に噴射される。従来、この種の蓄圧式燃料噴射装置に関連する先行技術としては、特開昭６２−２５８１６０号公報にて開示されたものが知られている（第１従来例）。
【０００３】
上記公報には、各インジェクタの燃料噴射に同期して燃料ポンプから燃料をコモンレールに圧送し補充することが、噴射量の調量精度を向上させるのに適していると指摘されている。つまり、インジェクタの燃料噴射に非同期で燃料圧送を行った場合、燃料圧送に対する燃料噴射のタイミングが気筒ごとに異なり、その結果、インジェクタに供給される燃料圧が気筒間で異なり噴射量のばらつきが大きくなって好ましくない、としている。しかしながら、燃料噴射と燃料圧送とを同期させるには、燃料ポンプを、各気筒の燃料噴射が一巡する１サイクルで気筒数に対応した回数で燃料圧送を行うように構成する必要があり、例えば燃料ポンプを気筒数の異なるエンジンに汎用的に用いることができない。
【０００４】
そこで、燃料噴射と燃料圧送とが非同期であっても噴射量ばらつきを改善すべく特開平８−１４４８２６号公報にて開示された技術がある（第２従来例）。これは、各気筒ごとに実行される燃料噴射制御においてコモンレールの燃料圧を検出し、噴射時間を、全気筒共通の基本燃料噴射時間に検出燃料圧に応じた補正時間を加減して設定するようにしたもので、補正時間は検出燃料圧に対するマップ等を参照して決定される。この技術によれば、燃料噴射と燃料圧送とが非同期であってもその時々の運転状態に見合った噴射量での燃料噴射を行うことができる、としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インジェクタの経年劣化や製造公差、また燃料性状の違い等により適正な補正時間は異なり、補正時間を予め上記マップ等により固定的に与えたのでは、適正な噴射量にて燃料噴射が行われるとは限らない。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みなされたもので、適正な噴射量にて燃料噴射を行うことができる蓄圧式燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、内燃機関の気筒ごとに設けられて気筒内に燃料を噴射するインジェクタと、高圧に蓄圧された燃料を保持しインジェクタに供給する蓄圧配管と、各気筒の燃料噴射が一巡する間に蓄圧配管に所定の回数の燃料圧送を行う燃料ポンプと、蓄圧配管の燃料圧を検出する燃料圧検出手段と、検出された燃料圧に基づいてインジェクタの噴射時間を算出しインジェクタの燃料噴射制御を行う制御手段とを具備する蓄圧式燃料噴射装置において、上記制御手段には、今回の燃料噴射を行う気筒の、その燃料噴射における蓄圧配管の燃料圧を、順次、燃料噴射が行われる所定数の気筒であって上記今回燃料噴射を行う気筒を含む所定数の気筒を今回の所定数の気筒として、該今回の所定数の気筒の前に順次、燃料噴射が行われた上記所定数と同じ数の前回の所定数の気筒の中で、上記今回燃料噴射を行う気筒と燃料噴射順序が同一の気筒で燃料噴射が行われたときの燃料圧に基づいて予測する燃料圧予測手段を具備せしめる。上記所定数は、上記内燃機関の気筒数と同じ数、若しくは、上記内燃機関の気筒数を該気筒数と上記燃料圧送回数との公約数で除した数とする。
【０００８】
蓄圧配管の燃料圧の変化パターンは、主に燃料圧送および燃料噴射のタイミングにより規定される。したがって、この変化パターンは各気筒の燃料噴射が一巡すると近似のプロファイルにて繰り返される。また、気筒数を気筒数と上記燃料圧送回数との公約数で除した数の気筒にて順次、燃料噴射が行われると、その後にも近似のプロファイルにて繰り返される。したがって、上記のごとく、検出燃料圧から、次に燃料噴射が行われる同一燃料噴射順序の気筒の燃料噴射における燃料圧を予測することで、同期、非同期にかかわらず予測された燃料圧は正確である。しかして、インジェクタの経年劣化等の影響を受けることなく、適正な噴射量にて燃料噴射を行うことができる。
【０００９】
請求項２記載の発明では、上記燃料ポンプが上記燃料圧送回数が内燃機関の気筒数よりも少なく、燃料噴射と燃料圧送とが非同期となる場合には蓄圧配管の燃料圧は複雑に大きく変化するパターンとなるから、本発明は特に好適である。
【００１０】
請求項３記載の発明では、上記燃料圧予測手段を、燃料噴射に先立って検出された燃料圧を上記燃料噴射順序ごとに一時記憶し、記憶された、今回の燃料噴射を行う気筒と同一燃料噴射順序の燃料圧を、今回の燃料噴射を行う気筒の燃料噴射における燃料圧予測値とするように設定する。
【００１１】
蓄圧配管の燃料圧の変化パターンは実質的に上記のごとく繰り返されるとみなせるので、燃料噴射に先立って検出された燃料圧から直接に蓄圧配管の燃料圧の予測値を得ることができる。構成簡単で演算負荷の増加も招かない。
【００１２】
請求項４記載の発明では、上記燃料圧予測手段には、検出された燃料圧の平均値を算出する平均算出手段と、燃料噴射に先立って検出された燃料圧と平均燃料圧との偏差に基づいて偏差予測値を算出し上記燃料噴射順序ごとに一時記憶する偏差予測値算出手段と、今回の燃料噴射を行う気筒の燃料噴射における蓄圧配管の燃料圧予測値を、平均燃料圧と、上記偏差予測値算出手段により記憶された、今回の燃料噴射を行う気筒と同一燃料噴射順序の偏差予測値との加算により算出する燃料圧予測値算出手段とを具備せしめる。
【００１３】
燃料圧予測値を燃料圧平均値と偏差予測値とから得るようにすることで、特定の気筒においてノイズ等が重畳した場合にもその影響を抑えることができる。
【００１４】
請求項５記載の発明では、上記平均算出手段は、平均燃料圧を、燃料圧が検出されるごとに算出、更新するように設定する。
【００１５】
高い頻度で平均燃料圧を更新することで、蓄圧配管の燃料圧が変化する内燃機関の過渡状態において、ノイズ等の外乱に対して安定性を保持しつつ燃料圧予測値の高い応答性および追従性を得ることができる。
【００１６】
請求項６記載の発明では、上記偏差予測値算出手段は、偏差予測値を、検出燃料圧と平均燃料圧との偏差と前回の偏差予測値との重み付き平均により算出、更新するように設定する。
【００１７】
さらにノイズ等の外乱に対する安定性を高めることができる。
【００１８】
請求項７記載の発明では、上記燃料圧予測手段は、燃料噴射に先立って検出された燃料圧の、燃料噴射順序が当該気筒よりも所定の順序だけ前の気筒の燃料噴射における燃料圧からの変化に基づいて上記当該気筒と同一燃料噴射順序の気筒の変化予測値を算出し上記燃料噴射順序ごとに一時記憶する変化予測値算出手段と、今回の燃料噴射を行う気筒の燃料噴射における燃料圧予測値を、上記変化予測値算出手段に記憶された、今回の燃料噴射を行う気筒と同一燃料噴射順序の変化予測値と、上記今回の燃料噴射を行う気筒よりも燃料噴射順序が上記所定の順序だけ前の気筒における検出燃料圧との加算により算出する燃料圧予測値算出手段とを具備せしめる。
【００１９】
燃料圧予測値を、一時記憶された変化予測値とともに新しく、今回の燃料噴射を行う気筒よりも燃料噴射順序が上記所定の順序だけ前の気筒における検出燃料圧に基づいて算出するようにすることで、内燃機関が過渡状態にあっても応答性よく精度の高い燃料圧予測値を得ることができる。
【００２０】
請求項８記載の発明では、上記制御手段には、内燃機関の運転状態が急変状態にあるか否かを検出する機関状態検出手段と、内燃機関が急変状態にあると判定されると上記燃料圧予測手段の作動を禁止する禁止手段とを具備せしめる。
【００２１】
内燃機関の過渡状態においては、燃料噴射量は、インジェクタの経年劣化等に起因する誤差に増して追従遅れによる誤差が相対的に大きくなるが、急変状態においては上記燃料圧予測は禁止されるので、上記追従遅れを防止することができる。
【００２２】
請求項９記載の発明では、上記機関状態検出手段は、燃料噴射に先立って検出された燃料圧と燃料圧予測値との差が予め定めた所定値を越えると急変状態と判定するように設定する。請求項１０記載の発明では、上記機関状態検出手段は、上記燃料ポンプの燃料圧送制御における目標燃料圧の前気筒の目標燃料圧からの変化が予め定めた所定値を越えると急変状態と判定するように設定する。
【００２３】
これらの構成では、急変状態か否かを、燃料噴射制御に用いられるパラメータに基づいて判断できるので、実質的に新たな構成の付加は不要であり、演算負荷も小さくて済む。
【００２４】
請求項１１記載の発明では、上記禁止手段を、内燃機関が急変状態から復帰後の一定時間は上記燃料圧予測手段の作動禁止を保持するように設定する。
【００２５】
急変状態から復帰後にも燃料圧予測が禁止されるようにすることで、燃料圧予測再開時における燃料圧の予測精度を確保することができ、燃料噴***度の悪化を未然に防止することができる。
【００２６】
請求項１２記載の発明では、上記制御手段は、燃料圧検出手段による燃料圧の検出をインジェクタの噴射直前に行うように設定する。
【００２７】
燃料噴射タイミングにおける燃料圧をより正確に得られるようにすることで、燃料噴***度をさらに高めることができる。
【００２８】
請求項１３記載の発明では、上記制御手段は、燃料圧の検出をインジェクタの駆動指令の出力に対応して行う割り込み処理にて行うように設定する。
【００２９】
燃料圧の検出時期を時間やクランク角度等により管理することなく簡単に燃料圧の取り込みを行うことができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１に本発明の第１実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置の構成を示す。図において、エンジン１には各気筒に対応する複数のインジェクタ２が配設され、これらインジェクタ２は各気筒共通の蓄圧配管であるコモンレール３に接続されている。インジェクタ２からエンジン１の各気筒への燃料の噴射は、噴射制御用電磁弁２１のＯＮ／ＯＦＦにより制御され、電磁弁２１が開弁している間、コモンレール３内の燃料がインジェクタ２によりエンジン１に噴射される。なお、以下の説明においてエンジン１は６気筒として説明する。
【００３１】
コモンレール３を連続的に燃料噴射圧に相当する高い所定圧の燃料により蓄圧せしめる手段として、コモンレール３に燃料ポンプである高圧供給ポンプ４が接続される。高圧供給ポンプ４は、複数のプランジャバレル４１を備え、これに電磁弁４３を介して図略のフィードポンプから低圧燃料が吸入されるようになっている。吸入された燃料は、各プランジャバレル４１に摺動自在に挿置されたプランジャ４２が、クランクシャフト１０１から伝達されるエンジン動力でその１／２の回転数で回転するカム４５により上下往復動することで、電磁弁４３が閉じられた時に吐出弁４４を経てコモンレール３に圧送供給される。高圧供給ポンプ４は通常、エンジン１の１サイクルに対し、すなわち各気筒の燃料噴射が一巡する間に気筒数に対応した数の燃料圧送が行われるようにプランジャバレル４１を備えているが、本実施形態では６気筒ディーゼル機関に、４気筒ディーゼル機関用に設計され１サイクルに対し４回燃料圧送を行う高圧供給ポンプであるとして説明する。
【００３２】
また、インジェクタ２および高圧供給ポンプ４を制御する制御手段として電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）５を備えている。ＥＣＵ５はＣＰＵ等を有する一般的なハード構成のもので、これに各種センサからの信号が入力している。かかるセンサとして、例えば気筒Ｎｏ．を検出するクランク角センサ８１、アクセルペダル７の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ８２を備えている。また、コモンレール３には、コモンレール３内の燃料圧（以下、コモンレール圧）を検出する圧力センサ（コモンレール圧センサ）８３が配設されている。また、ＥＣＵ５および高圧供給ポンプ４の電磁弁４３の給電用のバッテリ６には電源電圧（＋Ｂ）が入力している。ＥＣＵ５は、これらの情報に基づき最適の噴射時期、噴射時間を決定して噴射制御用電磁弁２１に制御信号を出力するとともに、高圧供給ポンプ４の電磁弁４３に制御信号を出力し燃料圧送量を制御する。
【００３３】
次に上記ＥＣＵ５内のＣＰＵで実行される処理手順を図２、図３、図４、図５により説明する。なお、図２のフローチャートは、クランク角センサ８１からの出力信号に基づく各気筒のインジェクタ２の燃料噴射タイミング時すなわち６気筒ディーゼル機関では１２０°ＣＡ（クランクアングル）毎にＣＰＵにて実行される。なお４気筒ディーゼル機関では１８０°ＣＡ（クランクアングル）毎に実行される。
【００３４】
《燃料噴射制御メインルーチン》
図２は燃料噴射制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【００３５】
まず、ステップＳ１０１で運転状態に基づく負荷ＡＣＣＰを読み込み、ステップＳ１０２で機関回転数ＮＥを読み込む。続くステップＳ１０３では、ステップＳ１０１で読み込まれた負荷ＡＣＣＰおよびステップＳ１０２で読み込まれた機関回転数ＮＥから指令噴射量ＱＦＩＮを算出し、ステップＳ１０４では、上記指令噴射量ＱＦＩＮおよび機関回転数ＮＥから指令噴射タイミングＴＦＩＮを算出し、ステップＳ１０５では、上記指令噴射量ＱＦＩＮおよび機関回転数ＮＥから指令コモンレール圧ＰＦＩＮを算出する。
【００３６】
そして、ステップＳ１０６では、これらの算出された情報等に基づいてインジェクタ２に対して後述のインジェクタ制御処理を実行する。
【００３７】
ステップＳ１０７では、コモンレール圧力制御処理を実行する。圧力センサ８３からのコモンレール圧信号Ｐｃに基づいて、実際のコモンレール圧（実コモンレール圧）がステップＳ１０５で算出された指令コモンレール圧力ＰＦＩＮとなるように高圧供給ポンプ４内の電磁弁４３に対するＯＮ／ＯＦＦ制御を実行する。コモンレール圧を上昇するには、カム４５によりプランジャ４２が最下点に達した時点から早めに電磁弁４３をＯＮして閉じることで達成される。逆に、コモンレール圧を下降するには、カム４５によりプランジャ４２は最下点に達した時点から遅らせ電磁弁４３をＯＮして閉じることで達成される。コモンレール圧力制御処理の後、本メインルーチンを終了する。
【００３８】
《インジェクタ制御サブルーチン》
図３は図２のステップＳ１０６のインジェクタ制御処理を示すフローチャートである。
【００３９】
ステップＳ２０１では、ステップＳ１０３で算出された指令噴射量ＱＦＩＮを読み込む。ステップＳ２０２では、ＲＡＭの所定領域に保存されている実コモンレール圧ＮＰＣを読み込む。
【００４０】
ここで、ステップＳ２Ｏ２で読み込まれる実コモンレール圧ＮＰＣの取り込みは、本インジェクタ制御サブルーチンとは別に、燃料噴射に先立ち、図４に示すようにエンジン上死点（ＴＤＣ）の所定クランク角度前のクランク角センサ割り込み処理ルーチン（例えばＢＴＤＣ３０°ＣＡ割り込み）にて実施される。すなわち、先ずコモンレール圧センサ８３の出力信号のＡ／Ｄ変換を開始し（ステップＳ３０１）、それが終了すると（ステップＳ３０２）、その結果をＲＡＭの上記所定領域に保存する（ステップＳ３０３）。
【００４１】
なお、実コモンレール圧ＮＰＣの取り込みは、インジェクタ２の駆動直前に行うのがインジェクタ２への供給燃料圧を最も反映するので望ましい。また、実コモンレール圧ＮＰＣの取り込みはクランク角センサ割り込みで行うのではなく、インジェクタ２への駆動指令出力に応じて取り込み開始指令を発生するＯＣＲ（アウトプットコンペアレジスタ）割り込みにて行うのもよく、実コモンレール圧の取り込み時期を時間やクランク角度により管理する必要がなく簡単である。
【００４２】
ステップＳ２０２に続くステップＳ２０３では気筒ＮＯ．を読み込み、ステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４は燃料圧予測手段としての手順で、次回の自気筒の燃料噴射におけるコモンレール圧の予測を行うとともに、次気筒におけるコモンレール圧の予測値ＮＰＣＦを読み込む。ステップＳ２０４で実行される処理の詳細については後述する。
【００４３】
ステップＳ２０５では、ステップＳ２０１で読み込まれた指令噴射量ＱＦＩＮとステップＳ２０４で読み込まれたコモンレール圧予測値ＮＰＣＦとをパラメータとするマップから噴射パルスＴＱを算出する。
【００４４】
ステップＳ２０６では、インジェクタ２の燃料噴射を所望のタイミングで行うため、インジェクタ駆動処理としてステップＳ１０４で算出された指令噴射タイミングＴＦＩＮとステップＳ２０５で算出された噴射パルスＴＱとに対応してインジェクタ２の電磁弁２１を開弁するタイミングと閉弁するタイミングとをＥＣＵ５内のタイマーにセットする。セットされたタイミングにてインジェクタ２が駆動され燃料噴射が行われる。
【００４５】
《気筒別コモンレール圧予測サブルーチン》
図５はコモンレール圧予測のサブルーチンである。本サブルーチンはインジェクタ制御サブルーチンの実施ごとにコールされるため、インジェクタ制御サブルーチンと同様、６気筒ディーゼル機関では１２０°ＣＡごとに実行される。なお、４気筒ディーゼル機関では１８０°ＣＡ毎に実行される。
【００４６】
先ず、ステップＳ４０１ではコモンレール圧予測値として、ＲＡＭの所定領域に気筒別に保存されている実コモンレール圧ＮＰＣk+1 を読み込む。なおｋは気筒番号であり、ｋ＋１は次に噴射する気筒（次気筒）を示し、燃料噴射順に１から所定数である６まで順序付けしてある。次気筒のコモンレール圧を読み込むのは、前述したようにインジェクタ制御上の制約により１つ前の気筒の燃料噴射制御でＥＣＵ５内のタイマーにインジェクタ２の開閉タイミングをセットする必要があるからである。
【００４７】
ステップＳ４０２では、ステップＳ２０２で読み込まれた実コモンレール圧ＮＰＣを保存する（ＮＰＣk 保存）。これは次回の当該気筒（気筒番号ｋ）のインジェクタ２の噴射パルスＴＱの算出に供される気筒別コモンレール圧予測値となる。
【００４８】
図６は、気筒Ｎｏ．（＃１，＃２，＃３，・・・）ごとの噴射タイミングに対応するコモンレール圧および高圧供給ポンプからの高圧燃料の圧送量（ポンプ圧送量）の関係を示すタイミングチャートであり、本実施形態における高圧供給ポンプを本来の４気筒ディーゼル機関に付設した場合を併せて示している。
【００４９】
高圧供給ポンプは上記の４気筒ディーゼル機関用に設計されたものであり、そのポンプ圧送は４気筒ディーゼル機関の噴射タイミング（１８０°ＣＡ毎）に同期しているが、本実施形態の６気筒ディーゼル機関の噴射タイミング（１２０°ＣＡ毎）には同期していない。
【００５０】
６気筒ディーゼル機関において、高圧供給ポンプによるポンプ圧送中に同期して噴射される＃１気筒、＃４気筒とそれ以外のときに噴射される＃２気筒、＃３気筒、＃５気筒、＃６気筒とでは噴射時のコモンレール圧が異なっている。このため、取り込まれたコモンレール圧により次気筒におけるインジェクタ制御を実行したのでは（図６中の４気筒ディーゼル機関のタイムチャート参照）、噴射時の実コモンレール圧が噴射パルスの算出に用いるコモンレール圧と一致しないため所望の噴射量が得られず、結果として噴射量にばらつきが生じてしまうこととなる。上記第２従来例のようにコモンレール圧に応じて気筒別に噴射時間を補正するのもインジェクタの系年変化や製造公差等の要因で適正な噴射量が与えられる訳ではない。
【００５１】
図６より知られるように、６気筒ディーゼル機関では燃料噴射と燃料圧送とが非同期のため、１サイクルの間にコモンレール圧は大きく変化しているが、１サイクルはごく短い時間なので、現サイクルと次のサイクルとでコモンレール圧の変化プロファイルは近似している。したがって、同一気筒においては、コモンレール圧は今回燃料噴射を行う気筒と燃料噴射順序が同一の気筒で燃料噴射順序が行われたときの燃料圧である１つ前のサイクルにおけるコモンレール圧と実質的に等しいとみなせる。したがって、検出されたコモンレール圧を、次に噴射される同一気筒の燃料噴射におけるコモンレール圧として予測することにより、インジェクタ２の製造公差や経年劣化、また使用される燃料の性状の違い、そして燃料噴射と燃料圧送との同期・非同期によらず気筒ごとの噴射量精度を確保できるようになる。しかも検出コモンレール圧を気筒別に一時記憶するだけでよいので、上記第２従来例のように噴射パルスの気筒ごとの補正などでＥＣＵの演算負荷を増加させることもない。
【００５２】
（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置について説明する。第１実施形態において、ＥＣＵ５で実行される制御のうち、燃料圧予測手段としての作動手順であるコモンレール圧予測サブルーチンを別の設定に代えたものである。第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５３】
図７に本実施形態におけるコモンレール圧予測サブルーチンの手順を示す。ステップＳ５０１では気筒群Ｎｏ．が読み込まれる。ここで、気筒群Ｎｏ．は、燃料噴射を行う各気筒を３つに燃料噴射順に１から３まで順序付けしたもので、図８に示すように各気筒群には、１サイクルの前半に燃料噴射が行われる気筒と後半に燃料噴射が行われる気筒との２つの気筒が所属する。前掲の図６より知られるように、６気筒ディーゼル機関に４気筒ディーゼル機関用の高圧供給ポンプを付設した場合、エンジン１サイクルの前半と後半とでコモンレール圧は実質的に同じ変化パターンを繰り返す。すなわち、コモンレール圧は各気筒群が一巡し同一気筒群に属する気筒の燃料噴射時におけるコモンレール圧と実質的に等しく、コモンレール圧の変化パターンの周期はエンジン１サイクルの１／２と短い。
【００５４】
ステップＳ５０２では、次気筒におけるコモンレール圧予測値ＮＰＣＦとして気筒群別に記憶されている今回燃料噴射を行う気筒と燃料噴射順序が同一の気筒で燃料噴射順序が行われたときの燃料圧である実コモンレール圧ＮＰＣj+1 （ｊ：気筒群番号）を読み込む。
【００５５】
ステップＳ５０３では、ステップＳ２０２で読み込まれた実コモンレール圧ＮＰＣを記憶する（ＮＰＣj 記憶）。これは次回の当該気筒群（ｊ）の気筒の燃料噴射におけるコモンレール圧の予測値となる。
【００５６】
このように、コモンレール圧の予測値が、第１実施形態では各気筒で燃料噴射が一巡する７２０°ＣＡごとに更新されるのに対し、本実施形態ではその１／２の３６０°ＣＡごとに更新される。つまり、コモンレール圧予測値の更新周期が第１実施形態よりも短くなって１サイクルあたりのコモンレール圧予測回数が増え、予測の応答性や精度を高めることができる。これによりさらに精度の高い燃料噴射制御を行うことができる。
【００５７】
なお、コモンレール圧の変化パターンの１サイクルあたりの繰り返し回数は、一般的には、気筒数と、各気筒で燃料噴射が一巡する間すなわち１サイクルあたりの燃料圧送回数との公約数に対応する回数となる。したがって、所定数である気筒群の数は、気筒数を上記回数で除した数に設定することができる。
【００５８】
（第３実施形態）
本発明の第３の実施形態になるコモンレール式燃料噴射装置について説明する。第１実施形態において、ＥＣＵ５で実行される制御のうち、燃料圧予測手段としての作動手順であるコモンレール圧予測サブルーチンを別の設定に代えたものである。第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５９】
図９に本実施形態におけるコモンレール圧予測サブルーチンの手順を示す。
【００６０】
ステップＳ６０１は平均算出手段としての手順で、全気筒におけるコモンレール圧の平均（全気筒平均コモンレール圧）ＰＭＡＬＬi を式（１）により更新する。ここで、ｎはなまし定数である。ｎは２のべき乗とするのが望ましい。２のべき乗とすることで、ＥＣＵ５での演算が容易になるからである。また、ｉは今回の燃料噴射制御において算出されたことを示し、ｉ−１は前回の燃料噴射制御において算出されたことを示す。
ＰＭＡＬＬi ＝｛（ｎ−１）×ＰＭＡＬＬi-1 ＋ＮＰＣ｝／ｎ・・・（１）
【００６１】
ステップＳ６０２は、燃料圧予測値算出手段としての手順で、次気筒におけるコモンレール圧偏差の予測値として気筒別コモンレール圧偏差ＤＰＭk+1 を読み込み、気筒別コモンレール圧予測値ＮＰＣＦを式（２）により算出する。
ＮＰＣＦ＝ＰＭＡＬＬi ＋ＤＰＭk+1 ・・・（２）
【００６２】
続くステップＳ６０３は偏差予測値算出手段としての手順で、気筒別コモンレール圧偏差ＤＰＭk が、実コモンレール圧ＮＰＣと全気筒平均コモンレール圧ＰＭＡＬＬi との偏差に基づいて式（３）により更新される。
【００６３】
本実施形態では、図１０より知られるように、各気筒のコモンレール圧予測値として、第１実施形態のようにコモンレール圧センサから取り込まれたコモンレール圧を直接使うのではなく、実コモンレール圧と全気筒平均コモンレール圧との偏差であるコモンレール圧偏差とから得るようになっている。したがって、運転状態が変動した場合や特定の気筒においてノイズ等が重畳した場合にもその影響を抑えることができ、コモンレール圧予測の応答性を確保しつつ、ノイズ等の外乱に対してスタビリティをも確保することができる。
【００６４】
また、コモンレール圧偏差を、実コモンレール圧と全気筒平均コモンレール圧との偏差（ＮＰＣ−ＰＭＡＬＬi ）と前回の気筒別コモンレール圧偏差ＤＰＭk(i-1)とを用いた重み付き平均により算出することすることにより、さらにノイズ等の外乱に対する安定性を高めることができる。
【００６５】
なお、全気筒平均コモンレール圧は燃料噴射制御毎に順次、更新しているが、サイクルごとに更新するのでもよい。但し、図１１に示すように、毎燃料噴射更新の場合の方が実コモンレール圧に良好に追随できるから望ましい。
【００６６】
（第４実施形態）
本発明の第４の実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置について説明する。第１実施形態において、ＥＣＵ５で実行される制御のうち、燃料圧予測手段としての作動手順であるコモンレール圧予測サブルーチンを別の設定に代えたものである。第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６７】
図１２に本実施形態におけるコモンレール圧予測サブルーチンの手順を示す。
【００６８】
ステップＳ７０１では、上記ＲＡＭの所定領域に保存された前気筒コモンレール圧差ＤＰk+1 を読み込む。前気筒コモンレール圧差ＤＰk+1 は、次気筒（ｋ＋１）におけるコモンレール圧の前気筒（ｋ）のコモンレール圧からの変化である。その予測については後述する。
【００６９】
ステップＳ７０２は燃料圧予測値算出手段としての手順で、ステップＳ２０２で読み込まれたコモンレール圧ＮＰＣと上記前気筒コモンレール圧差ＤＰk+1 とに基づいて、気筒別コモンレール圧予測値ＮＰＣＦを式（４）により算出する。
ＮＰＣＦ＝ＮＰＣ＋ＤＰk+1 ・・・（４）
【００７０】
ステップＳ７０３は変化予測値算出手段としての作動で、上記コモンレール圧ＮＰＣと前気筒（ｋ−１）における実コモンレール圧ＮＰＣＯとに基づいて、前気筒コモンレール圧差ＤＰk(i)を式（５）により算出、更新し、ＲＡＭの上記所定領域に保存する。これは、次サイクルにおける当該気筒（ｋ）のコモンレール圧の、前気筒（ｋ−１）のコモンレール圧からの変化の予測値となる。
ＤＰk(i)＝ＮＰＣ−ＮＰＣＯ・・・（５）
【００７１】
ステップＳ７０４では、ステップＳ２０２で読み込まれた実コモンレール圧ＮＰＣにより前気筒実コモンレール圧ＮＰＣＯを更新する。これは次気筒（ｋ＋１）のインジェクタ制御におけるステップＳ７０３にて用いられる。ステップＳ７０４実行後、本サブルーチンを終了する。
【００７２】
本実施形態では、図１３に示すように、コモンレール圧予測値を、気筒別に一時記憶された前気筒コモンレール圧差ＤＰk+1 に加え、新たに読み込まれた実コモンレール圧ＮＰＣに基づいて算出するようにすることで、エンジンが過渡状態にありコモンレール圧が全体的に増減する場合でも応答性よく精度の高いコモンレール圧予測値を得ることができる。
【００７３】
しかも、コモンレール圧変化の予測値である前気筒コモンレール圧差ＤＰk は、式（５）より知られるように、所定の順序だけ前の気筒である前気筒における実コモンレール圧ＮＰＣＯからの変化であり、コモンレール圧予測値を得るに際しては、式（４）より知られるように前気筒コモンレール圧差ＤＰk+1 に前気筒における実コモンレール圧ＮＰＣを加算している。したがって、コモンレール圧予測値には、最新の実コモンレール圧が反映していることになり、特に応答性はよい。勿論、前気筒コモンレール圧差を、前々気筒を所定の順序だけ前の気筒として算出してもよく、この場合は、コモンレール圧予測値を、上記前気筒コモンレール圧差に前々気筒の実コモンレール圧を加算して求める。
【００７４】
（第５実施形態）
本発明の第５の実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置について説明する。第１実施形態において、ＥＣＵ５で実行される制御のうち、インジェクタ制御サブルーチンを別の設定に代えたものである。第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７５】
図１４に本実施形態におけるインジェクタ制御サブルーチンの手順を示す。本インジェクタ制御サブルーチンは、実質的に基本的な手順が第１実施形態（図３）と同じで、気筒別コモンレール圧予測処理（ステップＳ２０４）の次に、コモンレール圧予測反映禁止判定サブルーチン（ステップＳ２０４Ａ）を行うようにしたものであり、図１５に、このコモンレール圧予測反映禁止判定サブルーチンを示す。
【００７６】
ステップＳ８０１は機関状態検出手段としての手順で、ステップＳ１０５で算出された今回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮと前回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮＯの差が予め定めた所定値α（例えば５ＭＰａ）以内か否かを判断し、この差が所定値αを越えていればエンジンは急変状態にあると判定してステップＳ８０２に進む。
【００７７】
ステップＳ８０２は禁止手段としての手順で、コモンレール圧予測値ＮＰＣＦを、ステップＳ２０２で読み込まれた実コモンレール圧ＮＰＣにより書き換え、ステップＳ８０３で前回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮＯを今回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮにより更新する。
【００７８】
なお、ステップＳ８０１で今回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮと前回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮＯの差が所定値α以下であればステップＳ８０２をスキップしてステップＳ８０３に進みコモンレール圧予測を許容する。
【００７９】
このように、エンジンは急変状態にあれば噴射パルスＴＱの算出は実コモンレール圧ＮＰＣにより行われ、実質的にコモンレール圧予測は禁止され、予測値は燃料噴射パルスの算出（ステップＳ２０５）に反映されない。
【００８０】
エンジンの過渡状態においては、燃料噴射量は、インジェクタ２の経年劣化等に起因する誤差に増して追従遅れによる誤差が相対的に大きくなるが、本実施形態では、急変状態においてはコモンレール圧予測は禁止されるので、上記追従遅れを防止することができる。一方、急変状態とみなせない範囲においては上記のごとくコモンレール圧予測を実行するので、エンジンの運転状態によらず良好な燃料噴射制御を実現することができる。
【００８１】
しかも、急変状態か否かを燃料噴射制御に用いられるパラメータに基づいて判断できるので、実質的に新たな構成の付加は不要であり、演算負荷も小さくて済む。
【００８２】
（第６実施形態）
本発明の第６の実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置について説明する。第５実施形態において、ＥＣＵ５で実行される制御のうち、コモンレール圧予測反映禁止判定サブルーチンを別の設定に代えたものである。第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００８３】
図１６に本実施形態におけるコモンレール圧予測反映禁止判定サブルーチンの手順を示す。
【００８４】
ステップＳ９０１は機関状態検出手段としての手順で、ステップＳ２０２で読み込まれた実コモンレール圧ＮＰＣと予測コモンレール圧ＮＰＣＦ（図１４ステップＳ２０４）との差が予め定めた所定値α以内か否かを判断し、この差が所定値αを越えていれば、エンジンは急変状態にあると判定してステップＳ９０２に進む。
【００８５】
ステップＳ９０２は禁止手段としての手順で、コモンレール圧予測値ＮＰＣＦを上記実コモンレール圧ＮＰＣにより書き換える。
【００８６】
なお、ステップＳ９０１で上記実コモンレール圧ＮＰＣと予測コモンレール圧ＮＰＣＦとの差が所定値α以下であればステップＳ９０２をスキップして本サブルーチンを終了する。
【００８７】
このように、本実施形態の構成によっても、エンジンが急変状態にあれば噴射パルスＴＱの算出は実コモンレール圧ＮＰＣにより行われ、実質的にコモンレール圧予測は禁止され、予測値は燃料噴射パルスの算出（ステップＳ２０５）に反映されない。したがって、エンジンの運転状態によらず良好な燃料噴射制御を実現することができる。
【００８８】
しかも、急変状態か否かを燃料噴射制御に用いられるパラメータに基づいて判断できるので、実質的に新たな構成の付加は不要であり、演算負荷も小さくて済む。
【００８９】
（第７実施形態）
本発明の第７の実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置について説明する。第５実施形態において、ＥＣＵ５で実行される制御のうち、コモンレール圧予測反映禁止判定サブルーチンを別の設定に代えたものである。第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００９０】
図１７に本実施形態におけるコモンレール圧予測反映禁止判定サブルーチンの手順を示す。
【００９１】
ステップＳ１００１は機関状態検出手段としての手順で、ステップＳ１０５で算出された今回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮと前回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮＯの差が予め定めた所定値α（例えば５ＭＰａ）以内か否かを判断し、この差が所定値αを越えていれば、エンジンは急変状態にあると判定してステップＳ１００２に進む。
【００９２】
ステップＳ１００２では反映禁止フラグＸＳＴＰを「１」にセットする。反映禁止フラグＸＳＴＰは、「１」のときはコモンレール圧予測（ステップＳ２０４）の結果の噴射パルス算出（ステップＳ２０５）への反映禁止を意味し、「０」のときは上記コモンレール圧予測結果の反映許容を意味する。
【００９３】
ステップＳ１００３は禁止手段としての手順で、コモンレール圧予測値ＮＰＣＦをステップＳ２０２で読み込まれた実コモンレール圧ＮＰＣに書き換え、ステップＳ１００４で前回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮＯを今回の目標コモンレール圧ＰＦＩＮにより更新する。
【００９４】
ステップＳ１００１で今回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮと前回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮＯの差が所定値α以下であればステップＳ１００５に進み反映禁止フラグＸＳＴＰが「０」であるか否かを判断し、反映禁止フラグＸＳＴＰが「０」すなわち反映許容であればステップＳ１００６に進む。
【００９５】
ステップＳ１００６では反映解除カウンタＴＤＬＹを「０」にリセットし上記ステップＳ１００４に進む。この反映解除カウンタＴＤＬＹは、図１８に示す１０ｍｓｅｃ割り込みルーチンにより１０ｍｓｅｃごとに１ずつインクリメントされる（ステップＳ１１０１）カウンタである。
【００９６】
ステップＳ１００５で反映禁止フラグＸＳＴＰが「１」すなわち反映禁止であればステップＳ１００７に進む。ステップＳ１００７では反映解除カウンタＴＤＬＹが予め設定した所定カウント値γ（例えば２５（２５０ｍｓｅｃに相当））を越えているか否かを判断し、越えていなければステップＳ１００９に進む。ステップＳ１００７，Ｓ１００９は、上記ステップＳ１００３とともに禁止手段としての手順で、ステップＳ１００３と同様にコモンレール圧予測値ＮＰＣＦを実コモンレール圧ＮＰＣに書き換えて実質的に予測反映を禁止し、ステップＳ１００４に進む。
【００９７】
ステップＳ１００７で反映解除カウンタＴＤＬＹが所定カウント値γを越えるとステップＳ１００８に進み反映禁止フラグＸＳＴＰを「０」すなわち反映許容にセットし、実質的に予測反映を禁止する上記ステップＳ１００９は行わずにステップＳ１００４に進む。
【００９８】
加速時や減速時のように、ある定常状態から、過渡期を経て目標コモンレール圧の異なる別の定常状態へ移行する場合を考え、本コモンレール圧予測反映禁止判定サブルーチンの特徴を説明する。まず、定常状態では指令コモンレール圧ＰＦＩＮが急変することはなく、ステップＳ１００１からステップＳ１００５，Ｓ１００６という手順が実行され、ステップＳ２０４にて予測されたコモンレール圧がステップＳ２０５の燃料噴射パルスＴＱの算出に反映される。
【００９９】
その後、加減速の開始により指令コモンレール圧ＰＦＩＮが急変するとステップＳ１００１からステップＳ１００２，Ｓ１００３が実行され、目標コモンレール圧ＰＦＩＮが大きく変化する過渡期の間、コモンレール圧予測が実質的に禁止されてコモンレール圧予測値が燃料噴射パルスの算出（ステップＳ２０５）に反映されない。これにより、第５、第６実施形態と同様に上記追従遅れによる精度不良を回避することができる。
【０１００】
そして指令コモンレール圧ＰＦＩＮが収束し別の定常状態に移行するとステップＳ１００１からステップＳ１００５に進むが、上記過渡期においてコモンレール圧予測が禁止されている（反映禁止フラグＸＳＴＰ＝１、ステップＳ１００２）からステップＳ１００５からステップＳ１００７に進み、γにて規定される所定時間が経過するまでは過渡期同様にコモンレール圧予測が実質的に禁止されてコモンレール圧予測値が燃料噴射パルスの算出（ステップＳ２０５）に反映されない。これにより、過渡期脱出後におけるコモンレール圧の予測精度を確保することができ、燃料噴***度の悪化を未然に防止することができる。
【０１０１】
そして指令コモンレール圧ＰＦＩＮが再び急変することなく上記所定時間が経過するとステップＳ１００７からステップＳ１００８に進み、コモンレール圧予測値が反映された制御が行われる。
【０１０２】
なお、ステップＳ１００８で反映禁止フラグＸＳＴＰを「０」としているので、以降は、過渡期に入る前の定常状態と同様にステップＳ１００１，Ｓ１００５，Ｓ１００６が実行される。
【０１０３】
なお、上記第３〜第７実施形態の構成は、気筒群ごとにコモンレール圧を予測する第２実施形態の構成に適用することができる。
【０１０４】
また、本発明は、４気筒ディーゼル機関用に設計された高圧供給ポンプを６気筒ディーゼル機関に付設した場合のように燃料噴射と燃料圧送とが非同期となる構成の装置に適用したとき特に優れた作用効果を得るものであるが、燃料噴射と燃料圧送とが同期する構成の装置に適用してもなんら問題がないのは勿論であり、汎用性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置を適用したディーゼル機関の構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示す第１のフローチャートである。
【図３】本発明の第１実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示す第２のフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示す第３のフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示す第４のフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置の作動を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置の作動を説明する図である。
【図９】本発明の第３実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置の作動を示す第１のタイムチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置の作動を示す第２のタイムチャートである。
【図１２】本発明の第４実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第４実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置の作動を示すタイムチャートである。
【図１４】本発明の第５実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示す第１のフローチャートである。
【図１５】本発明の第５実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示す第２のフローチャートである。
【図１６】本発明の第６実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第７実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示す第１のフローチャートである。
【図１８】本発明の第７実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示す第２のフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン本体
２ インジェクタ
３ コモンレール（蓄圧配管）
４ 高圧供給ポンプ（燃料ポンプ）
５ 電子制御ユニット（制御手段、燃料圧予測手段、平均算出手段、偏差予測値算出手段、燃料圧予測値算出手段、変化予測値算出手段、機関状態検出手段、禁止手段）
８３ コモンレール圧センサ（燃料圧検出手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄圧式燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル式の内燃機関（エンジン）の燃料噴射装置として、蓄圧式燃料噴射装置が知られている。蓄圧式燃料噴射装置では、各気筒に連通する共通の蓄圧配管（コモンレール）が設けられ、ここに燃料ポンプによって必要な流量の高圧燃料を圧送供給することにより、コモンレールの燃料圧を所定の圧力に保持している。コモンレールに保持された高圧燃料は所定のタイミングでインジェクタにより各気筒に噴射される。従来、この種の蓄圧式燃料噴射装置に関連する先行技術としては、特開昭６２−２５８１６０号公報にて開示されたものが知られている（第１従来例）。
【０００３】
上記公報には、各インジェクタの燃料噴射に同期して燃料ポンプから燃料をコモンレールに圧送し補充することが、噴射量の調量精度を向上させるのに適していると指摘されている。つまり、インジェクタの燃料噴射に非同期で燃料圧送を行った場合、燃料圧送に対する燃料噴射のタイミングが気筒ごとに異なり、その結果、インジェクタに供給される燃料圧が気筒間で異なり噴射量のばらつきが大きくなって好ましくない、としている。しかしながら、燃料噴射と燃料圧送とを同期させるには、燃料ポンプを、各気筒の燃料噴射が一巡する１サイクルで気筒数に対応した回数で燃料圧送を行うように構成する必要があり、例えば燃料ポンプを気筒数の異なるエンジンに汎用的に用いることができない。
【０００４】
そこで、燃料噴射と燃料圧送とが非同期であっても噴射量ばらつきを改善すべく特開平８−１４４８２６号公報にて開示された技術がある（第２従来例）。これは、各気筒ごとに実行される燃料噴射制御においてコモンレールの燃料圧を検出し、噴射時間を、全気筒共通の基本燃料噴射時間に検出燃料圧に応じた補正時間を加減して設定するようにしたもので、補正時間は検出燃料圧に対するマップ等を参照して決定される。この技術によれば、燃料噴射と燃料圧送とが非同期であってもその時々の運転状態に見合った噴射量での燃料噴射を行うことができる、としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インジェクタの経年劣化や製造公差、また燃料性状の違い等により適正な補正時間は異なり、補正時間を予め上記マップ等により固定的に与えたのでは、適正な噴射量にて燃料噴射が行われるとは限らない。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みなされたもので、適正な噴射量にて燃料噴射を行うことができる蓄圧式燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、内燃機関の気筒ごとに設けられて気筒内に燃料を噴射するインジェクタと、高圧に蓄圧された燃料を保持しインジェクタに供給する蓄圧配管と、各気筒の燃料噴射が一巡する間に蓄圧配管に所定の回数の燃料圧送を行う燃料ポンプと、蓄圧配管の燃料圧を検出する燃料圧検出手段と、検出された燃料圧に基づいてインジェクタの噴射時間を算出しインジェクタの燃料噴射制御を行う制御手段とを具備する蓄圧式燃料噴射装置において、上記制御手段には、今回の燃料噴射を行う気筒の、その燃料噴射における蓄圧配管の燃料圧を、順次、燃料噴射が行われる所定数の気筒であって上記今回燃料噴射を行う気筒を含む所定数の気筒を今回の所定数の気筒として、該今回の所定数の気筒の前に順次、燃料噴射が行われた上記所定数と同じ数の前回の所定数の気筒の中で、上記今回燃料噴射を行う気筒と燃料噴射順序が同一の気筒で燃料噴射が行われたときの燃料圧に基づいて予測する燃料圧予測手段を具備せしめる。上記所定数は、上記内燃機関の気筒数と同じ数、若しくは、上記内燃機関の気筒数を該気筒数と上記燃料圧送回数との公約数で除した数とする。
【０００８】
蓄圧配管の燃料圧の変化パターンは、主に燃料圧送および燃料噴射のタイミングにより規定される。したがって、この変化パターンは各気筒の燃料噴射が一巡すると近似のプロファイルにて繰り返される。また、気筒数を気筒数と上記燃料圧送回数との公約数で除した数の気筒にて順次、燃料噴射が行われると、その後にも近似のプロファイルにて繰り返される。したがって、上記のごとく、検出燃料圧から、次に燃料噴射が行われる同一燃料噴射順序の気筒の燃料噴射における燃料圧を予測することで、同期、非同期にかかわらず予測された燃料圧は正確である。しかして、インジェクタの経年劣化等の影響を受けることなく、適正な噴射量にて燃料噴射を行うことができる。
【０００９】
請求項２記載の発明では、上記燃料ポンプが上記燃料圧送回数が内燃機関の気筒数よりも少なく、燃料噴射と燃料圧送とが非同期となる場合には蓄圧配管の燃料圧は複雑に大きく変化するパターンとなるから、本発明は特に好適である。
【００１０】
請求項３記載の発明では、上記燃料圧予測手段を、燃料噴射に先立って検出された燃料圧を上記燃料噴射順序ごとに一時記憶し、記憶された、今回の燃料噴射を行う気筒と同一燃料噴射順序の燃料圧を、今回の燃料噴射を行う気筒の燃料噴射における燃料圧予測値とするように設定する。
【００１１】
蓄圧配管の燃料圧の変化パターンは実質的に上記のごとく繰り返されるとみなせるので、燃料噴射に先立って検出された燃料圧から直接に蓄圧配管の燃料圧の予測値を得ることができる。構成簡単で演算負荷の増加も招かない。
【００１２】
請求項４記載の発明では、上記燃料圧予測手段には、検出された燃料圧の平均値を算出する平均算出手段と、燃料噴射に先立って検出された燃料圧と平均燃料圧との偏差に基づいて偏差予測値を算出し上記燃料噴射順序ごとに一時記憶する偏差予測値算出手段と、今回の燃料噴射を行う気筒の燃料噴射における蓄圧配管の燃料圧予測値を、平均燃料圧と、上記偏差予測値算出手段により記憶された、今回の燃料噴射を行う気筒と同一燃料噴射順序の偏差予測値との加算により算出する燃料圧予測値算出手段とを具備せしめる。
【００１３】
燃料圧予測値を燃料圧平均値と偏差予測値とから得るようにすることで、特定の気筒においてノイズ等が重畳した場合にもその影響を抑えることができる。
【００１４】
請求項５記載の発明では、上記平均算出手段は、平均燃料圧を、燃料圧が検出されるごとに算出、更新するように設定する。
【００１５】
高い頻度で平均燃料圧を更新することで、蓄圧配管の燃料圧が変化する内燃機関の過渡状態において、ノイズ等の外乱に対して安定性を保持しつつ燃料圧予測値の高い応答性および追従性を得ることができる。
【００１６】
請求項６記載の発明では、上記偏差予測値算出手段は、偏差予測値を、検出燃料圧と平均燃料圧との偏差と前回の偏差予測値との重み付き平均により算出、更新するように設定する。
【００１７】
さらにノイズ等の外乱に対する安定性を高めることができる。
【００１８】
請求項７記載の発明では、上記燃料圧予測手段は、燃料噴射に先立って検出された燃料圧の、燃料噴射順序が当該気筒よりも所定の順序だけ前の気筒の燃料噴射における燃料圧からの変化に基づいて上記当該気筒と同一燃料噴射順序の気筒の変化予測値を算出し上記燃料噴射順序ごとに一時記憶する変化予測値算出手段と、今回の燃料噴射を行う気筒の燃料噴射における燃料圧予測値を、上記変化予測値算出手段に記憶された、今回の燃料噴射を行う気筒と同一燃料噴射順序の変化予測値と、上記今回の燃料噴射を行う気筒よりも燃料噴射順序が上記所定の順序だけ前の気筒における検出燃料圧との加算により算出する燃料圧予測値算出手段とを具備せしめる。
【００１９】
燃料圧予測値を、一時記憶された変化予測値とともに新しく、今回の燃料噴射を行う気筒よりも燃料噴射順序が上記所定の順序だけ前の気筒における検出燃料圧に基づいて算出するようにすることで、内燃機関が過渡状態にあっても応答性よく精度の高い燃料圧予測値を得ることができる。
【００２０】
請求項８記載の発明では、上記制御手段には、内燃機関の運転状態が急変状態にあるか否かを検出する機関状態検出手段と、内燃機関が急変状態にあると判定されると上記燃料圧予測手段の作動を禁止する禁止手段とを具備せしめる。
【００２１】
内燃機関の過渡状態においては、燃料噴射量は、インジェクタの経年劣化等に起因する誤差に増して追従遅れによる誤差が相対的に大きくなるが、急変状態においては上記燃料圧予測は禁止されるので、上記追従遅れを防止することができる。
【００２２】
請求項９記載の発明では、上記機関状態検出手段は、燃料噴射に先立って検出された燃料圧と燃料圧予測値との差が予め定めた所定値を越えると急変状態と判定するように設定する。請求項１０記載の発明では、上記機関状態検出手段は、上記燃料ポンプの燃料圧送制御における目標燃料圧の前気筒の目標燃料圧からの変化が予め定めた所定値を越えると急変状態と判定するように設定する。
【００２３】
これらの構成では、急変状態か否かを、燃料噴射制御に用いられるパラメータに基づいて判断できるので、実質的に新たな構成の付加は不要であり、演算負荷も小さくて済む。
【００２４】
請求項１１記載の発明では、上記禁止手段を、内燃機関が急変状態から復帰後の一定時間は上記燃料圧予測手段の作動禁止を保持するように設定する。
【００２５】
急変状態から復帰後にも燃料圧予測が禁止されるようにすることで、燃料圧予測再開時における燃料圧の予測精度を確保することができ、燃料噴***度の悪化を未然に防止することができる。
【００２６】
請求項１２記載の発明では、上記制御手段は、燃料圧検出手段による燃料圧の検出をインジェクタの噴射直前に行うように設定する。
【００２７】
燃料噴射タイミングにおける燃料圧をより正確に得られるようにすることで、燃料噴***度をさらに高めることができる。
【００２８】
請求項１３記載の発明では、上記制御手段は、燃料圧の検出をインジェクタの駆動指令の出力に対応して行う割り込み処理にて行うように設定する。
【００２９】
燃料圧の検出時期を時間やクランク角度等により管理することなく簡単に燃料圧の取り込みを行うことができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１に本発明の第１実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置の構成を示す。図において、エンジン１には各気筒に対応する複数のインジェクタ２が配設され、これらインジェクタ２は各気筒共通の蓄圧配管であるコモンレール３に接続されている。インジェクタ２からエンジン１の各気筒への燃料の噴射は、噴射制御用電磁弁２１のＯＮ／ＯＦＦにより制御され、電磁弁２１が開弁している間、コモンレール３内の燃料がインジェクタ２によりエンジン１に噴射される。なお、以下の説明においてエンジン１は６気筒として説明する。
【００３１】
コモンレール３を連続的に燃料噴射圧に相当する高い所定圧の燃料により蓄圧せしめる手段として、コモンレール３に燃料ポンプである高圧供給ポンプ４が接続される。高圧供給ポンプ４は、複数のプランジャバレル４１を備え、これに電磁弁４３を介して図略のフィードポンプから低圧燃料が吸入されるようになっている。吸入された燃料は、各プランジャバレル４１に摺動自在に挿置されたプランジャ４２が、クランクシャフト１０１から伝達されるエンジン動力でその１／２の回転数で回転するカム４５により上下往復動することで、電磁弁４３が閉じられた時に吐出弁４４を経てコモンレール３に圧送供給される。高圧供給ポンプ４は通常、エンジン１の１サイクルに対し、すなわち各気筒の燃料噴射が一巡する間に気筒数に対応した数の燃料圧送が行われるようにプランジャバレル４１を備えているが、本実施形態では６気筒ディーゼル機関に、４気筒ディーゼル機関用に設計され１サイクルに対し４回燃料圧送を行う高圧供給ポンプであるとして説明する。
【００３２】
また、インジェクタ２および高圧供給ポンプ４を制御する制御手段として電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）５を備えている。ＥＣＵ５はＣＰＵ等を有する一般的なハード構成のもので、これに各種センサからの信号が入力している。かかるセンサとして、例えば気筒Ｎｏ．を検出するクランク角センサ８１、アクセルペダル７の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ８２を備えている。また、コモンレール３には、コモンレール３内の燃料圧（以下、コモンレール圧）を検出する圧力センサ（コモンレール圧センサ）８３が配設されている。また、ＥＣＵ５および高圧供給ポンプ４の電磁弁４３の給電用のバッテリ６には電源電圧（＋Ｂ）が入力している。ＥＣＵ５は、これらの情報に基づき最適の噴射時期、噴射時間を決定して噴射制御用電磁弁２１に制御信号を出力するとともに、高圧供給ポンプ４の電磁弁４３に制御信号を出力し燃料圧送量を制御する。
【００３３】
次に上記ＥＣＵ５内のＣＰＵで実行される処理手順を図２、図３、図４、図５により説明する。なお、図２のフローチャートは、クランク角センサ８１からの出力信号に基づく各気筒のインジェクタ２の燃料噴射タイミング時すなわち６気筒ディーゼル機関では１２０°ＣＡ（クランクアングル）毎にＣＰＵにて実行される。なお４気筒ディーゼル機関では１８０°ＣＡ（クランクアングル）毎に実行される。
【００３４】
《燃料噴射制御メインルーチン》
図２は燃料噴射制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【００３５】
まず、ステップＳ１０１で運転状態に基づく負荷ＡＣＣＰを読み込み、ステップＳ１０２で機関回転数ＮＥを読み込む。続くステップＳ１０３では、ステップＳ１０１で読み込まれた負荷ＡＣＣＰおよびステップＳ１０２で読み込まれた機関回転数ＮＥから指令噴射量ＱＦＩＮを算出し、ステップＳ１０４では、上記指令噴射量ＱＦＩＮおよび機関回転数ＮＥから指令噴射タイミングＴＦＩＮを算出し、ステップＳ１０５では、上記指令噴射量ＱＦＩＮおよび機関回転数ＮＥから指令コモンレール圧ＰＦＩＮを算出する。
【００３６】
そして、ステップＳ１０６では、これらの算出された情報等に基づいてインジェクタ２に対して後述のインジェクタ制御処理を実行する。
【００３７】
ステップＳ１０７では、コモンレール圧力制御処理を実行する。圧力センサ８３からのコモンレール圧信号Ｐｃに基づいて、実際のコモンレール圧（実コモンレール圧）がステップＳ１０５で算出された指令コモンレール圧力ＰＦＩＮとなるように高圧供給ポンプ４内の電磁弁４３に対するＯＮ／ＯＦＦ制御を実行する。コモンレール圧を上昇するには、カム４５によりプランジャ４２が最下点に達した時点から早めに電磁弁４３をＯＮして閉じることで達成される。逆に、コモンレール圧を下降するには、カム４５によりプランジャ４２は最下点に達した時点から遅らせ電磁弁４３をＯＮして閉じることで達成される。コモンレール圧力制御処理の後、本メインルーチンを終了する。
【００３８】
《インジェクタ制御サブルーチン》
図３は図２のステップＳ１０６のインジェクタ制御処理を示すフローチャートである。
【００３９】
ステップＳ２０１では、ステップＳ１０３で算出された指令噴射量ＱＦＩＮを読み込む。ステップＳ２０２では、ＲＡＭの所定領域に保存されている実コモンレール圧ＮＰＣを読み込む。
【００４０】
ここで、ステップＳ２Ｏ２で読み込まれる実コモンレール圧ＮＰＣの取り込みは、本インジェクタ制御サブルーチンとは別に、燃料噴射に先立ち、図４に示すようにエンジン上死点（ＴＤＣ）の所定クランク角度前のクランク角センサ割り込み処理ルーチン（例えばＢＴＤＣ３０°ＣＡ割り込み）にて実施される。すなわち、先ずコモンレール圧センサ８３の出力信号のＡ／Ｄ変換を開始し（ステップＳ３０１）、それが終了すると（ステップＳ３０２）、その結果をＲＡＭの上記所定領域に保存する（ステップＳ３０３）。
【００４１】
なお、実コモンレール圧ＮＰＣの取り込みは、インジェクタ２の駆動直前に行うのがインジェクタ２への供給燃料圧を最も反映するので望ましい。また、実コモンレール圧ＮＰＣの取り込みはクランク角センサ割り込みで行うのではなく、インジェクタ２への駆動指令出力に応じて取り込み開始指令を発生するＯＣＲ（アウトプットコンペアレジスタ）割り込みにて行うのもよく、実コモンレール圧の取り込み時期を時間やクランク角度により管理する必要がなく簡単である。
【００４２】
ステップＳ２０２に続くステップＳ２０３では気筒ＮＯ．を読み込み、ステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４は燃料圧予測手段としての手順で、次回の自気筒の燃料噴射におけるコモンレール圧の予測を行うとともに、次気筒におけるコモンレール圧の予測値ＮＰＣＦを読み込む。ステップＳ２０４で実行される処理の詳細については後述する。
【００４３】
ステップＳ２０５では、ステップＳ２０１で読み込まれた指令噴射量ＱＦＩＮとステップＳ２０４で読み込まれたコモンレール圧予測値ＮＰＣＦとをパラメータとするマップから噴射パルスＴＱを算出する。
【００４４】
ステップＳ２０６では、インジェクタ２の燃料噴射を所望のタイミングで行うため、インジェクタ駆動処理としてステップＳ１０４で算出された指令噴射タイミングＴＦＩＮとステップＳ２０５で算出された噴射パルスＴＱとに対応してインジェクタ２の電磁弁２１を開弁するタイミングと閉弁するタイミングとをＥＣＵ５内のタイマーにセットする。セットされたタイミングにてインジェクタ２が駆動され燃料噴射が行われる。
【００４５】
《気筒別コモンレール圧予測サブルーチン》
図５はコモンレール圧予測のサブルーチンである。本サブルーチンはインジェクタ制御サブルーチンの実施ごとにコールされるため、インジェクタ制御サブルーチンと同様、６気筒ディーゼル機関では１２０°ＣＡごとに実行される。なお、４気筒ディーゼル機関では１８０°ＣＡ毎に実行される。
【００４６】
先ず、ステップＳ４０１ではコモンレール圧予測値として、ＲＡＭの所定領域に気筒別に保存されている実コモンレール圧ＮＰＣk+1 を読み込む。なおｋは気筒番号であり、ｋ＋１は次に噴射する気筒（次気筒）を示し、燃料噴射順に１から所定数である６まで順序付けしてある。次気筒のコモンレール圧を読み込むのは、前述したようにインジェクタ制御上の制約により１つ前の気筒の燃料噴射制御でＥＣＵ５内のタイマーにインジェクタ２の開閉タイミングをセットする必要があるからである。
【００４７】
ステップＳ４０２では、ステップＳ２０２で読み込まれた実コモンレール圧ＮＰＣを保存する（ＮＰＣk 保存）。これは次回の当該気筒（気筒番号ｋ）のインジェクタ２の噴射パルスＴＱの算出に供される気筒別コモンレール圧予測値となる。
【００４８】
図６は、気筒Ｎｏ．（＃１，＃２，＃３，・・・）ごとの噴射タイミングに対応するコモンレール圧および高圧供給ポンプからの高圧燃料の圧送量（ポンプ圧送量）の関係を示すタイミングチャートであり、本実施形態における高圧供給ポンプを本来の４気筒ディーゼル機関に付設した場合を併せて示している。
【００４９】
高圧供給ポンプは上記の４気筒ディーゼル機関用に設計されたものであり、そのポンプ圧送は４気筒ディーゼル機関の噴射タイミング（１８０°ＣＡ毎）に同期しているが、本実施形態の６気筒ディーゼル機関の噴射タイミング（１２０°ＣＡ毎）には同期していない。
【００５０】
６気筒ディーゼル機関において、高圧供給ポンプによるポンプ圧送中に同期して噴射される＃１気筒、＃４気筒とそれ以外のときに噴射される＃２気筒、＃３気筒、＃５気筒、＃６気筒とでは噴射時のコモンレール圧が異なっている。このため、取り込まれたコモンレール圧により次気筒におけるインジェクタ制御を実行したのでは（図６中の４気筒ディーゼル機関のタイムチャート参照）、噴射時の実コモンレール圧が噴射パルスの算出に用いるコモンレール圧と一致しないため所望の噴射量が得られず、結果として噴射量にばらつきが生じてしまうこととなる。上記第２従来例のようにコモンレール圧に応じて気筒別に噴射時間を補正するのもインジェクタの系年変化や製造公差等の要因で適正な噴射量が与えられる訳ではない。
【００５１】
図６より知られるように、６気筒ディーゼル機関では燃料噴射と燃料圧送とが非同期のため、１サイクルの間にコモンレール圧は大きく変化しているが、１サイクルはごく短い時間なので、現サイクルと次のサイクルとでコモンレール圧の変化プロファイルは近似している。したがって、同一気筒においては、コモンレール圧は今回燃料噴射を行う気筒と燃料噴射順序が同一の気筒で燃料噴射順序が行われたときの燃料圧である１つ前のサイクルにおけるコモンレール圧と実質的に等しいとみなせる。したがって、検出されたコモンレール圧を、次に噴射される同一気筒の燃料噴射におけるコモンレール圧として予測することにより、インジェクタ２の製造公差や経年劣化、また使用される燃料の性状の違い、そして燃料噴射と燃料圧送との同期・非同期によらず気筒ごとの噴射量精度を確保できるようになる。しかも検出コモンレール圧を気筒別に一時記憶するだけでよいので、上記第２従来例のように噴射パルスの気筒ごとの補正などでＥＣＵの演算負荷を増加させることもない。
【００５２】
（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置について説明する。第１実施形態において、ＥＣＵ５で実行される制御のうち、燃料圧予測手段としての作動手順であるコモンレール圧予測サブルーチンを別の設定に代えたものである。第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５３】
図７に本実施形態におけるコモンレール圧予測サブルーチンの手順を示す。ステップＳ５０１では気筒群Ｎｏ．が読み込まれる。ここで、気筒群Ｎｏ．は、燃料噴射を行う各気筒を３つに燃料噴射順に１から３まで順序付けしたもので、図８に示すように各気筒群には、１サイクルの前半に燃料噴射が行われる気筒と後半に燃料噴射が行われる気筒との２つの気筒が所属する。前掲の図６より知られるように、６気筒ディーゼル機関に４気筒ディーゼル機関用の高圧供給ポンプを付設した場合、エンジン１サイクルの前半と後半とでコモンレール圧は実質的に同じ変化パターンを繰り返す。すなわち、コモンレール圧は各気筒群が一巡し同一気筒群に属する気筒の燃料噴射時におけるコモンレール圧と実質的に等しく、コモンレール圧の変化パターンの周期はエンジン１サイクルの１／２と短い。
【００５４】
ステップＳ５０２では、次気筒におけるコモンレール圧予測値ＮＰＣＦとして気筒群別に記憶されている今回燃料噴射を行う気筒と燃料噴射順序が同一の気筒で燃料噴射順序が行われたときの燃料圧である実コモンレール圧ＮＰＣj+1 （ｊ：気筒群番号）を読み込む。
【００５５】
ステップＳ５０３では、ステップＳ２０２で読み込まれた実コモンレール圧ＮＰＣを記憶する（ＮＰＣj 記憶）。これは次回の当該気筒群（ｊ）の気筒の燃料噴射におけるコモンレール圧の予測値となる。
【００５６】
このように、コモンレール圧の予測値が、第１実施形態では各気筒で燃料噴射が一巡する７２０°ＣＡごとに更新されるのに対し、本実施形態ではその１／２の３６０°ＣＡごとに更新される。つまり、コモンレール圧予測値の更新周期が第１実施形態よりも短くなって１サイクルあたりのコモンレール圧予測回数が増え、予測の応答性や精度を高めることができる。これによりさらに精度の高い燃料噴射制御を行うことができる。
【００５７】
なお、コモンレール圧の変化パターンの１サイクルあたりの繰り返し回数は、一般的には、気筒数と、各気筒で燃料噴射が一巡する間すなわち１サイクルあたりの燃料圧送回数との公約数に対応する回数となる。したがって、所定数である気筒群の数は、気筒数を上記回数で除した数に設定することができる。
【００５８】
（第３実施形態）
本発明の第３の実施形態になるコモンレール式燃料噴射装置について説明する。第１実施形態において、ＥＣＵ５で実行される制御のうち、燃料圧予測手段としての作動手順であるコモンレール圧予測サブルーチンを別の設定に代えたものである。第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５９】
図９に本実施形態におけるコモンレール圧予測サブルーチンの手順を示す。
【００６０】
ステップＳ６０１は平均算出手段としての手順で、全気筒におけるコモンレール圧の平均（全気筒平均コモンレール圧）ＰＭＡＬＬi を式（１）により更新する。ここで、ｎはなまし定数である。ｎは２のべき乗とするのが望ましい。２のべき乗とすることで、ＥＣＵ５での演算が容易になるからである。また、ｉは今回の燃料噴射制御において算出されたことを示し、ｉ−１は前回の燃料噴射制御において算出されたことを示す。
ＰＭＡＬＬi ＝｛（ｎ−１）×ＰＭＡＬＬi-1 ＋ＮＰＣ｝／ｎ・・・（１）
【００６１】
ステップＳ６０２は、燃料圧予測値算出手段としての手順で、次気筒におけるコモンレール圧偏差の予測値として気筒別コモンレール圧偏差ＤＰＭk+1 を読み込み、気筒別コモンレール圧予測値ＮＰＣＦを式（２）により算出する。
ＮＰＣＦ＝ＰＭＡＬＬi ＋ＤＰＭk+1 ・・・（２）
【００６２】
続くステップＳ６０３は偏差予測値算出手段としての手順で、気筒別コモンレール圧偏差ＤＰＭk が、実コモンレール圧ＮＰＣと全気筒平均コモンレール圧ＰＭＡＬＬi との偏差に基づいて式（３）により更新される。
本実施形態では、図１０より知られるように、各気筒のコモンレール圧予測値として、第１実施形態のようにコモンレール圧センサから取り込まれたコモンレール圧を直接使うのではなく、実コモンレール圧と全気筒平均コモンレール圧との偏差であるコモンレール圧偏差とから得るようになっている。したがって、運転状態が変動した場合や特定の気筒においてノイズ等が重畳した場合にもその影響を抑えることができ、コモンレール圧予測の応答性を確保しつつ、ノイズ等の外乱に対してスタビリティをも確保することができる。
【００６４】
また、コモンレール圧偏差を、実コモンレール圧と全気筒平均コモンレール圧との偏差（ＮＰＣ−ＰＭＡＬＬi ）と前回の気筒別コモンレール圧偏差ＤＰＭk(i-1)とを用いた重み付き平均により算出することすることにより、さらにノイズ等の外乱に対する安定性を高めることができる。
【００６５】
なお、全気筒平均コモンレール圧は燃料噴射制御毎に順次、更新しているが、サイクルごとに更新するのでもよい。但し、図１１に示すように、毎燃料噴射更新の場合の方が実コモンレール圧に良好に追随できるから望ましい。
【００６６】
（第４実施形態）
本発明の第４の実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置について説明する。第１実施形態において、ＥＣＵ５で実行される制御のうち、燃料圧予測手段としての作動手順であるコモンレール圧予測サブルーチンを別の設定に代えたものである。第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６７】
図１２に本実施形態におけるコモンレール圧予測サブルーチンの手順を示す。
【００６８】
ステップＳ７０１では、上記ＲＡＭの所定領域に保存された前気筒コモンレール圧差ＤＰk+1 を読み込む。前気筒コモンレール圧差ＤＰk+1 は、次気筒（ｋ＋１）におけるコモンレール圧の前気筒（ｋ）のコモンレール圧からの変化である。その予測については後述する。
【００６９】
ステップＳ７０２は燃料圧予測値算出手段としての手順で、ステップＳ２０２で読み込まれたコモンレール圧ＮＰＣと上記前気筒コモンレール圧差ＤＰk+1 とに基づいて、気筒別コモンレール圧予測値ＮＰＣＦを式（４）により算出する。
ＮＰＣＦ＝ＮＰＣ＋ＤＰk+1 ・・・（４）
【００７０】
ステップＳ７０３は変化予測値算出手段としての作動で、上記コモンレール圧ＮＰＣと前気筒（ｋ−１）における実コモンレール圧ＮＰＣＯとに基づいて、前気筒コモンレール圧差ＤＰk(i)を式（５）により算出、更新し、ＲＡＭの上記所定領域に保存する。これは、次サイクルにおける当該気筒（ｋ）のコモンレール圧の、前気筒（ｋ−１）のコモンレール圧からの変化の予測値となる。
ＤＰk(i)＝ＮＰＣ−ＮＰＣＯ・・・（５）
【００７１】
ステップＳ７０４では、ステップＳ２０２で読み込まれた実コモンレール圧ＮＰＣにより前気筒実コモンレール圧ＮＰＣＯを更新する。これは次気筒（ｋ＋１）のインジェクタ制御におけるステップＳ７０３にて用いられる。ステップＳ７０４実行後、本サブルーチンを終了する。
【００７２】
本実施形態では、図１３に示すように、コモンレール圧予測値を、気筒別に一時記憶された前気筒コモンレール圧差ＤＰk+1 に加え、新たに読み込まれた実コモンレール圧ＮＰＣに基づいて算出するようにすることで、エンジンが過渡状態にありコモンレール圧が全体的に増減する場合でも応答性よく精度の高いコモンレール圧予測値を得ることができる。
【００７３】
しかも、コモンレール圧変化の予測値である前気筒コモンレール圧差ＤＰk は、式（５）より知られるように、所定の順序だけ前の気筒である前気筒における実コモンレール圧ＮＰＣＯからの変化であり、コモンレール圧予測値を得るに際しては、式（４）より知られるように前気筒コモンレール圧差ＤＰk+1 に前気筒における実コモンレール圧ＮＰＣを加算している。したがって、コモンレール圧予測値には、最新の実コモンレール圧が反映していることになり、特に応答性はよい。勿論、前気筒コモンレール圧差を、前々気筒を所定の順序だけ前の気筒として算出してもよく、この場合は、コモンレール圧予測値を、上記前気筒コモンレール圧差に前々気筒の実コモンレール圧を加算して求める。
【００７４】
（第５実施形態）
本発明の第５の実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置について説明する。第１実施形態において、ＥＣＵ５で実行される制御のうち、インジェクタ制御サブルーチンを別の設定に代えたものである。第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７５】
図１４に本実施形態におけるインジェクタ制御サブルーチンの手順を示す。本インジェクタ制御サブルーチンは、実質的に基本的な手順が第１実施形態（図３）と同じで、気筒別コモンレール圧予測処理（ステップＳ２０４）の次に、コモンレール圧予測反映禁止判定サブルーチン（ステップＳ２０４Ａ）を行うようにしたものであり、図１５に、このコモンレール圧予測反映禁止判定サブルーチンを示す。
【００７６】
ステップＳ８０１は機関状態検出手段としての手順で、ステップＳ１０５で算出された今回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮと前回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮＯの差が予め定めた所定値α（例えば５ＭＰａ）以内か否かを判断し、この差が所定値αを越えていればエンジンは急変状態にあると判定してステップＳ８０２に進む。
【００７７】
ステップＳ８０２は禁止手段としての手順で、コモンレール圧予測値ＮＰＣＦを、ステップＳ２０２で読み込まれた実コモンレール圧ＮＰＣにより書き換え、ステップＳ８０３で前回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮＯを今回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮにより更新する。
【００７８】
なお、ステップＳ８０１で今回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮと前回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮＯの差が所定値α以下であればステップＳ８０２をスキップしてステップＳ８０３に進みコモンレール圧予測を許容する。
【００７９】
このように、エンジンは急変状態にあれば噴射パルスＴＱの算出は実コモンレール圧ＮＰＣにより行われ、実質的にコモンレール圧予測は禁止され、予測値は燃料噴射パルスの算出（ステップＳ２０５）に反映されない。
【００８０】
エンジンの過渡状態においては、燃料噴射量は、インジェクタ２の経年劣化等に起因する誤差に増して追従遅れによる誤差が相対的に大きくなるが、本実施形態では、急変状態においてはコモンレール圧予測は禁止されるので、上記追従遅れを防止することができる。一方、急変状態とみなせない範囲においては上記のごとくコモンレール圧予測を実行するので、エンジンの運転状態によらず良好な燃料噴射制御を実現することができる。
【００８１】
しかも、急変状態か否かを燃料噴射制御に用いられるパラメータに基づいて判断できるので、実質的に新たな構成の付加は不要であり、演算負荷も小さくて済む。
【００８２】
（第６実施形態）
本発明の第６の実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置について説明する。第５実施形態において、ＥＣＵ５で実行される制御のうち、コモンレール圧予測反映禁止判定サブルーチンを別の設定に代えたものである。第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００８３】
図１６に本実施形態におけるコモンレール圧予測反映禁止判定サブルーチンの手順を示す。
【００８４】
ステップＳ９０１は機関状態検出手段としての手順で、ステップＳ２０２で読み込まれた実コモンレール圧ＮＰＣと予測コモンレール圧ＮＰＣＦ（図１４ステップＳ２０４）との差が予め定めた所定値α以内か否かを判断し、この差が所定値αを越えていれば、エンジンは急変状態にあると判定してステップＳ９０２に進む。
【００８５】
ステップＳ９０２は禁止手段としての手順で、コモンレール圧予測値ＮＰＣＦを上記実コモンレール圧ＮＰＣにより書き換える。
【００８６】
なお、ステップＳ９０１で上記実コモンレール圧ＮＰＣと予測コモンレール圧ＮＰＣＦとの差が所定値α以下であればステップＳ９０２をスキップして本サブルーチンを終了する。
【００８７】
このように、本実施形態の構成によっても、エンジンが急変状態にあれば噴射パルスＴＱの算出は実コモンレール圧ＮＰＣにより行われ、実質的にコモンレール圧予測は禁止され、予測値は燃料噴射パルスの算出（ステップＳ２０５）に反映されない。したがって、エンジンの運転状態によらず良好な燃料噴射制御を実現することができる。
【００８８】
しかも、急変状態か否かを燃料噴射制御に用いられるパラメータに基づいて判断できるので、実質的に新たな構成の付加は不要であり、演算負荷も小さくて済む。
【００８９】
（第７実施形態）
本発明の第７の実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置について説明する。第５実施形態において、ＥＣＵ５で実行される制御のうち、コモンレール圧予測反映禁止判定サブルーチンを別の設定に代えたものである。第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００９０】
図１７に本実施形態におけるコモンレール圧予測反映禁止判定サブルーチンの手順を示す。
【００９１】
ステップＳ１００１は機関状態検出手段としての手順で、ステップＳ１０５で算出された今回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮと前回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮＯの差が予め定めた所定値α（例えば５ＭＰａ）以内か否かを判断し、この差が所定値αを越えていれば、エンジンは急変状態にあると判定してステップＳ１００２に進む。
【００９２】
ステップＳ１００２では反映禁止フラグＸＳＴＰを「１」にセットする。反映禁止フラグＸＳＴＰは、「１」のときはコモンレール圧予測（ステップＳ２０４）の結果の噴射パルス算出（ステップＳ２０５）への反映禁止を意味し、「０」のときは上記コモンレール圧予測結果の反映許容を意味する。
【００９３】
ステップＳ１００３は禁止手段としての手順で、コモンレール圧予測値ＮＰＣＦをステップＳ２０２で読み込まれた実コモンレール圧ＮＰＣに書き換え、ステップＳ１００４で前回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮＯを今回の目標コモンレール圧ＰＦＩＮにより更新する。
【００９４】
ステップＳ１００１で今回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮと前回の指令コモンレール圧ＰＦＩＮＯの差が所定値α以下であればステップＳ１００５に進み反映禁止フラグＸＳＴＰが「０」であるか否かを判断し、反映禁止フラグＸＳＴＰが「０」すなわち反映許容であればステップＳ１００６に進む。
【００９５】
ステップＳ１００６では反映解除カウンタＴＤＬＹを「０」にリセットし上記ステップＳ１００４に進む。この反映解除カウンタＴＤＬＹは、図１８に示す１０ｍｓｅｃ割り込みルーチンにより１０ｍｓｅｃごとに１ずつインクリメントされる（ステップＳ１１０１）カウンタである。
【００９６】
ステップＳ１００５で反映禁止フラグＸＳＴＰが「１」すなわち反映禁止であればステップＳ１００７に進む。ステップＳ１００７では反映解除カウンタＴＤＬＹが予め設定した所定カウント値γ（例えば２５（２５０ｍｓｅｃに相当））を越えているか否かを判断し、越えていなければステップＳ１００９に進む。ステップＳ１００７，Ｓ１００９は、上記ステップＳ１００３とともに禁止手段としての手順で、ステップＳ１００３と同様にコモンレール圧予測値ＮＰＣＦを実コモンレール圧ＮＰＣに書き換えて実質的に予測反映を禁止し、ステップＳ１００４に進む。
【００９７】
ステップＳ１００７で反映解除カウンタＴＤＬＹが所定カウント値γを越えるとステップＳ１００８に進み反映禁止フラグＸＳＴＰを「０」すなわち反映許容にセットし、実質的に予測反映を禁止する上記ステップＳ１００９は行わずにステップＳ１００４に進む。
【００９８】
加速時や減速時のように、ある定常状態から、過渡期を経て目標コモンレール圧の異なる別の定常状態へ移行する場合を考え、本コモンレール圧予測反映禁止判定サブルーチンの特徴を説明する。まず、定常状態では指令コモンレール圧ＰＦＩＮが急変することはなく、ステップＳ１００１からステップＳ１００５，Ｓ１００６という手順が実行され、ステップＳ２０４にて予測されたコモンレール圧がステップＳ２０５の燃料噴射パルスＴＱの算出に反映される。
【００９９】
その後、加減速の開始により指令コモンレール圧ＰＦＩＮが急変するとステップＳ１００１からステップＳ１００２，Ｓ１００３が実行され、目標コモンレール圧ＰＦＩＮが大きく変化する過渡期の間、コモンレール圧予測が実質的に禁止されてコモンレール圧予測値が燃料噴射パルスの算出（ステップＳ２０５）に反映されない。これにより、第５、第６実施形態と同様に上記追従遅れによる精度不良を回避することができる。
【０１００】
そして指令コモンレール圧ＰＦＩＮが収束し別の定常状態に移行するとステップＳ１００１からステップＳ１００５に進むが、上記過渡期においてコモンレール圧予測が禁止されている（反映禁止フラグＸＳＴＰ＝１、ステップＳ１００２）からステップＳ１００５からステップＳ１００７に進み、γにて規定される所定時間が経過するまでは過渡期同様にコモンレール圧予測が実質的に禁止されてコモンレール圧予測値が燃料噴射パルスの算出（ステップＳ２０５）に反映されない。これにより、過渡期脱出後におけるコモンレール圧の予測精度を確保することができ、燃料噴***度の悪化を未然に防止することができる。
【０１０１】
そして指令コモンレール圧ＰＦＩＮが再び急変することなく上記所定時間が経過するとステップＳ１００７からステップＳ１００８に進み、コモンレール圧予測値が反映された制御が行われる。
【０１０２】
なお、ステップＳ１００８で反映禁止フラグＸＳＴＰを「０」としているので、以降は、過渡期に入る前の定常状態と同様にステップＳ１００１，Ｓ１００５，Ｓ１００６が実行される。
【０１０３】
なお、上記第３〜第７実施形態の構成は、気筒群ごとにコモンレール圧を予測する第２実施形態の構成に適用することができる。
【０１０４】
また、本発明は、４気筒ディーゼル機関用に設計された高圧供給ポンプを６気筒ディーゼル機関に付設した場合のように燃料噴射と燃料圧送とが非同期となる構成の装置に適用したとき特に優れた作用効果を得るものであるが、燃料噴射と燃料圧送とが同期する構成の装置に適用してもなんら問題がないのは勿論であり、汎用性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置を適用したディーゼル機関の構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示す第１のフローチャートである。
【図３】本発明の第１実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示す第２のフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示す第３のフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示す第４のフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置の作動を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置の作動を説明する図である。
【図９】本発明の第３実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置の作動を示す第１のタイムチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置の作動を示す第２のタイムチャートである。
【図１２】本発明の第４実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第４実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置の作動を示すタイムチャートである。
【図１４】本発明の第５実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示す第１のフローチャートである。
【図１５】本発明の第５実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示す第２のフローチャートである。
【図１６】本発明の第６実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第７実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示す第１のフローチャートである。
【図１８】本発明の第７実施形態になる蓄圧式燃料噴射装置のＥＣＵにおいて実行される燃料噴射制御を示す第２のフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン本体
２ インジェクタ
３ コモンレール（蓄圧配管）
４ 高圧供給ポンプ（燃料ポンプ）
５ 電子制御ユニット（制御手段、燃料圧予測手段、平均算出手段、偏差予測値算出手段、燃料圧予測値算出手段、変化予測値算出手段、機関状態検出手段、禁止手段）
８３ コモンレール圧センサ（燃料圧検出手段）
Claims (13)
- 内燃機関の気筒ごとに設けられて気筒内に燃料を噴射するインジェクタと、高圧に蓄圧された燃料を保持しインジェクタに供給する蓄圧配管と、各気筒の燃料噴射が一巡する間に蓄圧配管に所定の回数の燃料圧送を行う燃料ポンプと、蓄圧配管の燃料圧を検出する燃料圧検出手段と、検出された燃料圧に基づいてインジェクタの噴射時間を算出しインジェクタの燃料噴射制御を行う制御手段とを具備する蓄圧式燃料噴射装置において、上記制御手段には、今回の燃料噴射を行う気筒の、その燃料噴射における蓄圧配管の燃料圧を、順次、燃料噴射が行われる所定数の気筒であって上記今回燃料噴射を行う気筒を含む所定数の気筒を今回の所定数の気筒として、該今回の所定数の気筒の前に順次、燃料噴射が行われた上記所定数と同じ数の前回の所定数の気筒の中で、上記今回燃料噴射を行う気筒と燃料噴射順序が同一の気筒で燃料噴射が行われたときの燃料圧に基づいて予測する燃料圧予測手段を具備せしめ、上記所定数は、上記内燃機関の気筒数と同じ数、若しくは、上記内燃機関の気筒数を該気筒数と上記燃料圧送回数との公約数で除した数としたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
- 請求項１記載の蓄圧式燃料噴射装置において、上記燃料ポンプが上記燃料圧送回数が内燃機関の気筒数よりも少ない蓄圧式燃料噴射装置。
- 請求項１または２いずれか記載の蓄圧式燃料噴射装置において、上記燃料圧予測手段を、燃料噴射に先立って検出された燃料圧を上記燃料噴射順序ごとに一時記憶し、記憶された、今回の燃料噴射を行う気筒と同一燃料噴射順序の燃料圧を、今回の燃料噴射を行う気筒の燃料噴射における燃料圧予測値とするように設定した蓄圧式燃料噴射装置。
- 請求項１または２いずれか記載の蓄圧式燃料噴射装置において、上記燃料圧予測手段には、検出された燃料圧の平均値を算出する平均算出手段と、燃料噴射に先立って検出された燃料圧と平均燃料圧との偏差に基づいて偏差予測値を算出し上記燃料噴射順序ごとに一時記憶する偏差予測値算出手段と、今回の燃料噴射を行う気筒の燃料噴射における蓄圧配管の燃料圧予測値を、平均燃料圧と、上記偏差予測値算出手段により記憶された、今回の燃料噴射を行う気筒と同一燃料噴射順序の偏差予測値との加算により算出する燃料圧予測値算出手段とを具備せしめた蓄圧式燃料噴射装置。
- 請求項４記載の蓄圧式燃料噴射装置において、上記平均算出手段は、平均燃料圧を、燃料圧が検出されるごとに算出、更新するように設定した蓄圧式燃料噴射装置。
- 請求項４または５いずれか記載の蓄圧式燃料噴射装置において、上記偏差予測値算出手段は、偏差予測値を、検出燃料圧と平均燃料圧との偏差と前回の偏差予測値との重み付き平均により算出、更新するように設定した蓄圧式燃料噴射装置。
- 請求項１または２いずれか記載の蓄圧式燃料噴射装置において、上記燃料圧予測手段は、燃料噴射に先立って検出された燃料圧の、燃料噴射順序が当該気筒よりも所定の順序だけ前の気筒の燃料噴射における燃料圧からの変化に基づいて上記当該気筒と同一燃料噴射順序の気筒の変化予測値を算出し上記燃料噴射順序ごとに一時記憶する変化予測値算出手段と、今回の燃料噴射を行う気筒の燃料噴射における燃料圧予測値を、上記変化予測値算出手段に記憶された、今回の燃料噴射を行う気筒と同一燃料噴射順序の変化予測値と、上記今回の燃料噴射を行う気筒よりも燃料噴射順序が上記所定の順序だけ前の気筒における検出燃料圧との加算により算出する燃料圧予測値算出手段とを具備せしめた蓄圧式燃料噴射装置。
- 請求項１ないし７いずれか記載の蓄圧式燃料噴射装置において、上記制御手段には、内燃機関の運転状態が急変状態にあるか否かを検出する機関状態検出手段と、内燃機関が急変状態にあると判定されると上記燃料圧予測手段の作動を禁止する禁止手段とを具備せしめた蓄圧式燃料噴射装置。
- 請求項８記載の蓄圧式燃料噴射装置において、上記機関状態検出手段は、燃料噴射に先立って検出された燃料圧と燃料圧予測値との差が予め定めた所定値を越えると急変状態と判定するように設定した蓄圧式燃料噴射装置。
- 請求項８記載の蓄圧式燃料噴射装置において、上記機関状態検出手段は、上記燃料ポンプの燃料圧送制御における目標燃料圧の前気筒の目標燃料圧からの変化が予め定めた所定値を越えると急変状態と判定するように設定した蓄圧式燃料噴射装置。
- 請求項８ないし１０いずれか記載の蓄圧式燃料噴射装置において、上記禁止手段を、内燃機関が急変状態から復帰後の一定時間は上記燃料圧予測手段の作動禁止を保持するように設定した蓄圧式燃料噴射装置。
- 請求項１ないし１１いずれか記載の蓄圧式燃料噴射装置において、上記制御手段は、燃料圧検出手段による燃料圧の検出をインジェクタの噴射直前に行うように設定した蓄圧式燃料噴射装置。
- 請求項１ないし１２いずれか記載の蓄圧式燃料噴射装置において、上記制御手段は、燃料圧の検出をインジェクタの駆動指令の出力に対応して行う割り込み処理にて行うように設定した蓄圧式燃料噴射装置。
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