JP4089456B2

JP4089456B2 - エンジン制御装置

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Publication number: JP4089456B2
Application number: JP2003034232A
Authority: JP
Inventors: 智宏高橋; 康治石塚; 圭司大嶋
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2023-02-12
Also published as: CN100398797C; CN1526932A; EP1447546A3; JP2004245094A; EP1447546A2; EP1447546B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの目標トルクに応じてエンジントルクまたはエンジン回転速度を制御するエンジン制御装置に関するもので、特に目標トルク応答遅れを、位相進み補償で補償する位相進み補償器を備えたエンジン制御装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン回転数を安定させるためには、エンジン回転数の上昇に対して、エンジントルクが減少する特性が必要である。エンジンは、要求される負荷トルク特性と自身の発生するトルク特性とが交差するエンジン回転数で釣り合い、動いている。ここで、ディーゼルエンジン等の内燃機関（エンジン）は、吸入空気量はエンジン回転数やエンジン負荷によらず、略同量であり、エンジンの各気筒内に噴射される燃料噴射量を変更することで、エンジントルクを制御している。
【０００３】
そこで、従来より、エンジン回転数とアクセル開度とに基づき、特性マップ（図６参照）または演算式を用いて基本噴射量（Ｑ）を算出し、その算出された基本噴射量（Ｑ）に、エンジン冷却水温、吸気温等を考慮した噴射量補正量を加味して指令噴射量（ＱＦＩＮ）を算出し、その指令噴射量（ＱＦＩＮ）に応じて燃料噴射量を変更することで、エンジントルクを制御するディーゼルエンジン制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。上記のエンジン制御装置においては、基本噴射量（Ｑ）が、アクセル開度毎にエンジン回転数に対して所定の噴射量パターン（ガバナパターン）となるように設定されている。すなわち、ガバナパターンは、エンジン回転数とアクセル開度に対する静的なトルク特性を表す手段として公知である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１−１７０７４１号公報（第１−１１頁、第１図−第９図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のガバナパターンは、アクセル開度とエンジン回転数との静的なトルクの釣り合い特性を示すものであり、アクセル開度の変化に対して、目標となるエンジントルクまでの応答時間・加速性等が直線的にパラメータとして現れない。したがって、エンジントルクの推移を、定量的に時間経過で把握することは非常に困難である。このことから、従来の技術では、例えばアクセル開度の変化に対するドライバビリティ（加速感または減速感）を変更する際には、試行錯誤的に上記の釣り合い特性を変化させたり、もしくは適合者の熟練が必要であったりと、工数・人工が大きくなってしまい、コストアップとなるという問題が生じている。
【０００６】
【発明の目的】
本発明の目的は、アクセル開度の変化に対する加減速感（加速感・減速感）を定量的に時間経過で表現することができることで、試行錯誤的手法・熟練者の経験によらず、工数・人工の低減を図ることのできるエンジン制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、アクセル開度が変化した過度時に、目標トルク設定手段の目標トルクの応答を設定する位相進み補償手段を設けたことにより、アクセル開度の変化に対する目標トルク応答を、物理的に意味を持った定数によって定量的に時間経過で定義することが可能となる。それによって、アクセル開度の変化に対する加減速感（加速感・減速感）を定量的に時間経過で表現することができるので、試行錯誤的手法・熟練者の経験によらず、ドライバビリティの適合を簡易化できる。これにより、工数・人工の低減を図ることができる。
【０００８】
さらに、請求項１に記載の発明によれば、位相進み補償手段による目標トルクの応答は、アクセル開度の変化に対応する目標トルクのピーク値と、このピーク値からアクセル開度変化後におけるエンジン回転速度にて静的に釣り合うトルク点までの収束時間との設定よりなることを特徴としている。
【０００９】
請求項２、３に記載の発明によれば、位相進み補償手段により伝達関数が算出され、この伝達関数は、アクセル開度をＡＣＣＰ、目標トルクをＴＥ、アクセル開度の変化に対する目標トルクのピークゲインをＫ、位相進み補償の時定数をω、ラプラス演算子をｓとしたとき、ＴＥ＝｛（Ｋｓ＋ω）／（ｓ＋ω）｝・ＡＣＣＰの関係を満足することを特徴としている。したがって、アクセル開度の変化に対する目標トルクのピークゲインをＫで、また、目標トルクのピークから目標値の６３．２％に到達するまでの位相進み補償の時定数をωで直接的に表すことができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明によれば、エンジン回転速度に応じて、ピークゲイン（Ｋ）を連続的または段階的に変化させることにより、アクセル開度の変化に対する目標トルク応答のピーク値を増減させることができるので、アクセル開度の変化に対する加速感または減速感を柔軟に変化させることができる。これは主に、アクセル開度の変化の瞬間の加速感または減速感に影響を与えることができる。
【００１１】
請求項５に記載の発明によれば、エンジン回転速度に応じて、位相進み補償の時定数（ω）を連続的または段階的に変化させることにより、加速後または減速後の目標トルクまでの収束時間を増減させることができ、アクセル開度の変化に対する加速感または減速感を柔軟に変化させることができる。これは主に、加速後または減速後のエンジントルクまたはエンジン回転速度の伸びに影響を与えることができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明によれば、目標トルクに応じて燃料噴射量を算出する噴射量設定手段と、燃料噴射量とエンジン回転速度とに応じて燃料噴射圧力を算出する噴射圧力設定手段と、燃料噴射量とエンジン回転速度とに応じて噴射開始時期を算出する噴射時期設定手段を設けたことにより、目標トルクに応じて燃料噴射量、燃料噴射圧力、噴射開始時期を変更することで、エンジンを安定して動かすことができる。
【００１３】
請求項７に記載の発明によれば、回転速度検出手段によって検出されたエンジン回転速度に応じて、多段噴射の噴射回数を設定することにより、メイン噴射の前に複数回のパイロット噴射やプレ噴射を行う多段噴射（マルチ噴射）を実施することが可能となり、また、メイン噴射の後に複数回のアフタ噴射やポスト噴射を行う多段噴射（マルチ噴射）を実施することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態の構成］
図１ないし図３は本発明の第１実施形態を示したもので、図１はコモンレール式燃料噴射システムの全体構造を示した図である。
【００１５】
本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムは、例えば自動車等の車両に搭載された多気筒（本例では４気筒）のディーゼルエンジン等の内燃機関（以下エンジンと呼ぶ）１の各気筒に噴射供給する燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレール２と、吸入される燃料を加圧して高圧化する吸入調量型の燃料供給ポンプ（サプライポンプ）３と、エンジン１の運転状態に応じてサプライポンプ３より吐出される燃料吐出量を調節する吸入調量弁４と、エンジン１の各気筒内にコモンレール２内に蓄圧された高圧燃料を噴射する複数個（本例では４個）のインジェクタ５と、このインジェクタ５のノズルニードルを開弁方向に駆動するアクチュエータ（図示せず）と、サプライポンプ３の吸入調量弁４および複数個のインジェクタ５のアクチュエータを電子制御するエンジン制御装置（以下ＥＣＵと呼ぶ）１０とを備えている。
【００１６】
コモンレール２には、連続的に燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料が蓄圧される必要があり、そのためにコモンレール２内に蓄圧される高圧燃料は、燃料配管（高圧通路）１１を介してサプライポンプ３から供給されている。また、コモンレール２から燃料タンク６へのリターン配管（燃料還流路）１２には、プレッシャリミッタ７が取り付けられている。そのプレッシャリミッタ７は、コモンレール２内の燃料圧力が限界設定圧を超えた際に開弁して燃料圧力を限界設定圧以下に抑えるための圧力安全弁である。
【００１７】
サプライポンプ３は、エンジン１のクランクシャフト８の回転に伴ってポンプ駆動軸９が回転することで燃料タンク６内の燃料を汲み上げる周知のフィードポンプ（低圧供給ポンプ：図示せず）と、ポンプ駆動軸９により回転駆動されるカム（図示せず）と、このカムに駆動されて上死点と下死点との間を往復運動するプランジャ（図示せず）と、このプランジャがシリンダ内を往復摺動することにより吸入調量弁４を介して吸入された燃料を加圧して高圧化する加圧室（プランジャ室：図示せず）と、この加圧室内の燃料圧力が所定値以上に上昇すると開弁する吐出弁（図示せず）とを有している。なお、サプライポンプ３には、内部の燃料温度が高温にならないように、リークポートが設けられており、サプライポンプ３からのリーク燃料は、リーク配管（燃料還流路）１４、１６を経て燃料タンク６にリターンされる。
【００１８】
このサプライポンプ３内に形成される燃料流路、つまりフィードポンプから加圧室に至る燃料供給路には、その燃料供給路の開口度合（開度：弁体のリフト量または弁孔の開口面積）を調整することで、サプライポンプ３より吐出される燃料吐出量（ポンプ吐出量、ポンプ圧送量）を変更して、コモンレール２内の燃料圧力（コモンレール圧力）、つまり各気筒のインジェクタ５からエンジン１の各気筒内へ噴射供給する燃料の噴射圧力を制御するための吸入調量弁（以下ＳＣＶと言う）４が取り付けられている。
【００１９】
ＳＣＶ４は、フィードポンプから加圧室内へ燃料を送るための燃料供給路の開度を調整するバルブ（弁体：図示せず）、バルブを閉弁方向に駆動するソレノイドコイル（電磁コイル：図示せず）、およびバルブを開弁方向に付勢するバルブ付勢手段（スプリング：図示せず）を有している。このＳＣＶ４は、ポンプ駆動回路を介してソレノイドコイルに印加されるＳＣＶ駆動電流の大きさに比例して、サプライポンプ３の加圧室内に吸入される燃料の吸入量を調整するポンプ流量制御弁である。なお、本実施形態のＳＣＶ４は、ソレノイドコイルへの通電が停止されると弁開度が全開状態となるノーマリオープンタイプの電磁弁である。
【００２０】
複数個のインジェクタ５は、エンジン１の各気筒毎に対応して搭載されており、コモンレール２より分岐する複数の分岐管の下流端に接続されている。インジェクタ５は、エンジン１の各気筒内への燃料噴射を行う複数の噴射孔、これらの噴射孔よりも上流側に燃料溜まりを有するノズル（図示せず）、このノズル内に収容されたノズルニードルを開弁方向に駆動する電磁式アクチュエータ、およびノズルニードルを閉弁方向に付勢するニードル付勢手段（スプリング：図示せず）等から構成された電磁式燃料噴射弁である。
【００２１】
これらのインジェクタ５からエンジン１の各気筒への燃料噴射は、ノズルニードルに連結したコマンドピストンの背圧制御室内の燃料圧力を増減制御する電磁式アクチュエータとしての電磁弁（図示せず）への通電および通電停止により制御される。つまり、各気筒のインジェクタ５に対応して搭載された電磁弁が開弁している間、コモンレール２から背圧制御室内に供給される高圧燃料を燃料系の低圧側（燃料タンク６）へ溢流させてノズルニードルおよびコマンドピストンをニードル付勢手段の付勢力に抗してリフトさせてノズルの先端部に形成された複数の噴射孔を開弁させることで、コモンレール２内に蓄圧された高圧燃料がエンジン１の各気筒の燃焼室内に噴射供給される。これにより、エンジン１が運転される。なお、インジェクタ５からのリーク燃料は、リーク配管（燃料還流路）１５、１６を経て燃料タンク６にリターンされる。
【００２２】
ＥＣＵ１０には、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路、インジェクタ駆動回路（ＥＤＵ）およびポンプ駆動回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。また、ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチがオン（ＩＧ・ＯＮ）すると、ＥＣＵ電源の供給が成され、メモリ内に格納された制御プログラムに基づいて、例えばサプライポンプ３のＳＣＶ４およびインジェクタ５の電磁弁を電子制御するように構成されている。また、ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチがオフ（ＩＧ・ＯＦＦ）されてＥＣＵ電源の供給が断たれると、メモリ内に格納された制御プログラムに基づく上記の制御が強制的に終了されるように構成されている。
【００２３】
ここで、燃料圧力センサ２５からの電圧信号や、その他の各種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後に、ＥＣＵ１０に内蔵されたマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。そして、マイクロコンピュータには、エンジン１の運転状態を検出する運転状態検出手段としての、エンジン１のクランクシャフト８の回転角度を検出するためのクランク角度センサ２１、アクセル開度（ＡＣＣＰ）を検出するためのアクセル開度センサ２２、エンジン冷却水温（ＴＨＷ）を検出するための冷却水温センサ２３、サプライポンプ３内に吸入されるポンプ吸入側の燃料温度（ＴＨＦ）を検出するための燃料温度センサ２４等が接続されている。
【００２４】
上記の各種センサのうちクランク角度センサ２１は、エンジン１のクランクシャフト８、あるいはサプライポンプ３のポンプ駆動軸９に取り付けられたＮＥタイミングロータ（図示せず）の外周に対向するように設置されている。そのＮＥタイミングロータの外周面には、所定角度毎に凸状歯が複数個配置されている。そして、クランク角度センサ２１は、電磁ピックアップよりなり、ＮＥタイミングロータの各凸状歯がクランク角度センサ２１に対して接近離反することにより、電磁誘導によってパルス状の回転位置信号（ＮＥパルス）、特にエンジン１の回転速度、あるいはサプライポンプ３の回転速度と同期したＮＥ信号パルスが出力される。なお、ＥＣＵ１０は、クランク角度センサ２１より出力されたＮＥ信号パルスの間隔時間を計測することによってエンジン回転速度（以下エンジン回転数と言う：ＮＥ）を検出する回転速度検出手段として機能する。
【００２５】
また、アクセル開度センサ２２は、アクセルペダルに取り付けられて、エンジン負荷、例えば運転者（ドライバー）のアクセル操作量（アクセルペダルの踏み込み量）に対応した電気信号を出力する。そして、ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ２２より入力した電気信号に基づいてアクセル開度（ＡＣＣＰ）を算出するアクセル開度検出手段として機能する。また、燃料圧力センサ２５は、コモンレール２の図示右端部に設置されて、コモンレール２内の燃料圧力に対応した電圧信号を出力する。そして、ＥＣＵ１０は、燃料圧力センサ２５より入力した電圧信号に基づいて、各気筒のインジェクタ５からエンジン１の各気筒内へ噴射供給する燃料の噴射圧力、つまりコモンレール２内の燃料圧力（所謂実コモンレール圧力：ＮＰＣ）を検出する噴射圧力検出手段または燃料圧力検出手段として機能する。
【００２６】
ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態に応じた最適な燃料の噴射圧力を演算し、ポンプ駆動回路を介してＳＣＶ４のソレノイドコイルを駆動することで、サプライポンプ３より吐出される燃料の吐出量を変更して、コモンレール２内の燃料圧力（コモンレール圧力）を制御する燃料圧力制御手段を有している。ここで、サプライポンプ３のＳＣＶ４のソレノイドコイルへのＳＣＶ駆動電流は、燃料圧力センサ２５によって検出される実コモンレール圧力（ＮＰＣ）がエンジン回転数（ＮＥ）と指令噴射量（ＱＦＩＮ）とによって決定される目標コモンレール圧力（ＰＦＩＮ）と略一致するようにフィードバック制御される。
【００２７】
なお、ＳＣＶ４への駆動電流値の制御は、デューティ（ＤＵＴＹ）制御により行うことが望ましい。例えば実コモンレール圧力（ＮＰＣ）と目標コモンレール圧力（ＰＦＩＮ）との圧力偏差（ΔＰ）に応じて単位時間当たりのポンプ駆動信号のオン／オフの割合（通電時間割合・デューティ比）を調整して、ＳＣＶ４のバルブの弁開度を変化させるデューティ制御を用いることで、高精度なデジタル制御が可能となる。
【００２８】
また、ＥＣＵ１０は、アクセル開度（ＡＣＣＰ）に基づいてエンジン１の目標トルクを算出する目標トルク設定手段と、エンジン１の目標トルクに応じて基本噴射量（Ｑ）を算出する基本噴射量設定手段と、基本噴射量（Ｑ）に、エンジン冷却水温（ＴＨＷ）、ポンプ吸入側の燃料温度（ＴＨＦ）等を考慮した噴射量補正量を加味して指令噴射量（ＱＦＩＮ）を算出する指令噴射量設定手段と、エンジン回転数（ＮＥ）と指令噴射量（ＱＦＩＮ）とに応じて指令噴射時期（ＴＦＩＮ）を算出する噴射時期設定手段と、実コモンレール圧力（ＮＰＣ）と指令噴射量（ＱＦＩＮ）とに応じてインジェクタ５の電磁弁の通電時間（噴射パルス長さ、噴射パルス幅、噴射パルス時間、指令噴射期間：ＴＱ）を算出する噴射期間設定手段とを有している。
【００２９】
ここで、本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、エンジン１の特定気筒のインジェクタ５においてエンジン１の１周期（１行程：吸気行程−圧縮行程−膨張行程（爆発行程）−排気行程）中、つまりエンジン１のクランクシャフトが２回転（７２０°ＣＡ）する間、特にエンジン１の各気筒の１燃焼行程中に燃料を複数回に分けて噴射する多段噴射を実施する（噴射率制御手段）ことが可能である。例えばエンジン１の圧縮行程中、膨張行程中にインジェクタ５の電磁弁の駆動を複数回実施することで、メイン噴射の前に複数回のパイロット噴射やプレ噴射を行うマルチ噴射、あるいはメイン噴射の後に複数回のアフタ噴射を行うマルチ噴射、あるいはメイン噴射の前に１回以上のパイロット噴射を行うと共に、メイン噴射の後に１回以上のアフタ噴射やポスト噴射を行うマルチ噴射を実施することが可能である。
【００３０】
［第１実施形態の制御方法］
次に、本実施形態の燃料噴射量制御方法、燃料吐出量制御方法を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。ここで、図２は燃料噴射量制御方法、燃料吐出量制御方法を示したフローチャートである。この図２のフローチャートは、図示しないイグニッションスイッチがＯＮとなった後に、所定のタイミング毎に繰り返される。
【００３１】
先ず、図２のフローチャートが起動すると、エンジン回転数（ＮＥ）、アクセル開度（ＡＣＣＰ）、エンジン冷却水温（ＴＨＷ）、ポンプ吸入側の燃料温度（ＴＨＦ）等のエンジンパラメータ（エンジン運転情報）を取り込む（アクセル開度検出手段：ステップＳ１）。次に、図３（ａ）のＥＣＵ１０の制御ロジックに示したように、位相進み補償器２６を介してアクセル開度（ＡＣＣＰ）によってエンジン１の目標トルク（ＴＥ）を算出する（目標トルク設定手段：ステップＳ２）。
【００３２】
次に、目標トルク（ＴＥ）と予め実験等により測定して作成した特性マップまたは演算式とによって基本噴射量（Ｑ）を算出する（基本噴射量設定手段：ステップＳ３）。次に、上記の基本噴射量（Ｑ）に、エンジン冷却水温（ＴＨＷ）またはポンプ吸入側の燃料温度（ＴＨＦ）等を考慮した噴射量補正量（ΔＱ）を加味して指令噴射量（ＱＦＩＮ）を算出する（指令噴射量設定手段：ステップＳ４）。
【００３３】
次に、エンジン回転数（ＮＥ）と指令噴射量（ＱＦＩＮ）と予め実験等により測定して作成した特性マップまたは演算式とによって目標コモンレール圧力（ＰＦＩＮ）を算出する（ステップＳ５）。次に、エンジン回転数（ＮＥ）と指令噴射量（ＱＦＩＮ）と予め実験等により測定して作成した特性マップまたは演算式とによって指令噴射時期（噴射開始時期：ＴＦＩＮ）を算出する（噴射時期設定手段：ステップＳ６）。
【００３４】
次に、実コモンレール圧力（ＮＰＣ）を取り込む（ステップＳ７）。次に、インジェクタ制御量（ＩＮＪ制御量）を噴射パルス幅に変換する。具体的には、実コモンレール圧力（ＮＰＣ）と指令噴射量（ＱＦＩＮ）と予め実験等により測定して作成した特性マップまたは演算式とによってインジェクタ５の電磁弁の通電時間である指令噴射期間（噴射パルス幅：ＴＱ）を算出する（噴射期間設定手段：ステップＳ８）。
【００３５】
次に、ポンプ制御量（ＳＣＶ制御量）を演算する。具体的には、実コモンレール圧力（ＮＰＣ）と目標コモンレール圧力（ＰＦＩＮ）との圧力偏差に応じてＳＣＶ補正量｛Ｄｉ＝ｆ（ＮＰＣ−ＰＦＩＮ）｝を演算する。続いて、前回のＳＣＶ制御量（Ｄｓｃｖｉ）にＳＣＶ補正量（Ｄｉ）を加算して今回のポンプ制御量（ＳＣＶ制御量：Ｄｓｃｖ）を演算する（ステップＳ９）。次に、ＩＮＪ制御量である指令噴射時期（ＴＦＩＮ）および指令噴射期間（ＴＱ）をＥＣＵ１０の出力段にセットする。また、ポンプ制御量（Ｄｓｃｖ）をＥＣＵ１０の出力段にセットする（ステップＳ１０）。以降、ステップＳ１の処理に戻り、前述の制御を繰り返す。
【００３６】
そして、インジェクタ駆動回路（ＥＤＵ）を介して各気筒のインジェクタ５の電磁弁にパルス状のインジェクタ駆動電流（ＩＮＪ駆動電流値、インジェクタ噴射パルス）が印加されると、コマンドピストンの背圧制御室内に供給されている燃料が燃料系の低圧側に溢流し、背圧制御室内の燃料圧力が下がる。これにより、ノズルニードルをリフトさせる方向に作用する燃料溜まり内の燃料圧力がニードル付勢手段の付勢力に打ち勝ち、ノズルニードルがリフトし、複数の噴射孔と燃料溜まりとが連通する。すなわち、指令噴射時期（ＴＦＩＮ）から指令噴射期間（ＴＱ）が終了するまでの間、コモンレール２内に蓄圧された高圧燃料がエンジン１の各気筒の燃焼室内に噴射供給されることで、エンジン１の各気筒の燃焼室内に指令噴射量（ＱＦＩＮ）に対応した所定の燃料噴射量の燃料が噴射されるので、エンジントルクが目標トルクと略一致するようにエンジン１の回転速度が制御される。
【００３７】
［第１実施形態の特徴］
ここで、図５は、エンジン回転数（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣＣＰ）とによって基本噴射量（Ｑ）を算出するための噴射量パターンを示した図で、図６は、従来のガバナパターンで、アクセル開度（ＡＣＣＰ）をステップ的に４０％→７０％に変化させた場合（加速時）の目標トルク応答を示した図である。このガバナパターンは、アクセル開度（ＡＣＣＰ）とエンジン回転数（ＮＥ）との静的な釣り合い特性を示したものである。
【００３８】
例えばセレクトレバーをＮ（ニュートラル）レンジにセットした状態で、アクセルペダルを踏み込んでアクセル開度（ＡＣＣＰ）を４０％に保持した状態から、アクセルペダルを更に踏み込んでアクセル開度（ＡＣＣＰ）を過度的に４０％→７０％に変化させた場合には、従来公知のインジェクタ噴射量制御（燃料噴射量制御）では、先ずアクセル開度（ＡＣＣＰ）の増加に伴って目標トルクが約５０（Ｎｍ）から約１５０（Ｎｍ）増加する。
【００３９】
このとき、変更後のアクセル開度（ＡＣＣＰ）と変更前のエンジン回転数（ＮＥ）とによって決定される基本噴射量（Ｑ）に対応した燃料噴射量が、インジェクタ５の噴射孔からエンジン１の各気筒の燃焼室内に噴射供給される。その後に、エンジン１の実トルク（エンジントルク）の増加に伴ってエンジン回転数（ＮＥ）が増加していく。
【００４０】
なお、目標トルクは、エンジン回転数（ＮＥ）の増加に伴って右下がりの傾向にあるため、エンジン回転数（ＮＥ）の増加に伴い目標トルクおよび燃料噴射量が徐々に減少し、最終的には要求される目標トルク特性と自身の発生する実トルク特性とが交差するエンジン回転数（例えば３６００ｒｐｍ）で釣り合う。このような従来の噴射量制御によっては、アクセル開度（ＡＣＣＰ）をステップ的に４０％→７０％に変化させた場合（加速時）の目標トルク応答は、図６に示したようなガバナパターンの傾き（右下がりの傾き）によって決定され、定量的に時間経過で目標トルク応答を定義することは困難であった。
【００４１】
次に、図３（ｂ）は、アクセル開度（ＡＣＣＰ）がステップ的に変化した際の目標トルク応答の図を示す。本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムでは、アクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化に対する目標トルク応答を、物理的に意味を持った制御ゲインや時定数等の定数によって定量的に時間経過で定義するようにしている。本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムでは、図６のガバナパターンの代わりに、図３に示したように、アクセル開度（ＡＣＣＰ）の入力に対して、位相進み補償器２６を介して目標トルク応答を演算することで、定量的に時間経過で定義するようにしている。すなわち、４０％→７０％に変更したアクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化に対する目標トルクのピークゲインをＫで、目標トルクのピーク値から目標値の６３．２％に到達するまでの位相進み補償の時定数をωで直接的に時間経過で表現している。
【００４２】
ここで、位相進み補償の伝達関数は、下記の数１の演算式で表される。
【数１】

なお、ＡＣＣＰはアクセル開度であり、ＴＥは目標トルク応答であり、Ｋはアクセル開度の変化に対する目標トルクのピークゲインであり、ωは位相進み補償の時定数であり、ｓはラプラス演算子である。
【００４３】
なお、目標トルクのピークゲイン（Ｋ）および位相進み補償の時定数（ω）は、それぞれ定数で定義し、Ｋを増減させることで、アクセル開度（ＡＣＣＰ）に対する目標トルクを増減させることになり、これにより加速感を変化させることができる。これは主に、アクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化の瞬間の加減速感に影響を与える要素となる。また、ωを増減させることにより、加速後の目標トルクまでの収束時間を増減させることができ、Ｋと同様に加速感を変化させることができる。これは主に、加減速後のトルクの伸びに影響を与える要素となる。
【００４４】
したがって、アクセル開度（ＡＣＣＰ）を過度的に増加させた場合（加速時）の燃料噴射量（基本噴射量：Ｑ）は、上記の目標トルク応答に対応して変更されることになるので、運転者のアクセル操作量（アクセルペダルの踏み込み量）の変化に対する所望の加速感が得られる。また、アクセル開度（ＡＣＣＰ）を過度的に減少させた場合（減速時）も、加速時と同様に、物理的に意味を持った制御ゲインや時定数等の定数によって定量的に時間経過で定義することで、運転者のアクセル操作量（アクセルペダルの踏み込み量）の変化に対する所望の減速感が得られる。
【００４５】
以上のように、本実施形態のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、アクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化に対する目標トルク応答を、物理的に意味を持った制御ゲインや時定数等の定数によって定量的に時間経過で定義することで、アクセル開度の変化に対する加減速感（加速感・減速感）を定量的に時間経過で表現することができる。これにより、ドライバビリティ（運転者がアクセルペダルの踏み込み量を過度的に変化させた動作に伴うアクセル開度の変化に対する加減速感（加速感・減速感））の適合が非常に容易となり、試行錯誤的手法および熟練者の経験によらず、適合化を図るための工数および人工の低減を図ることができ、コストダウンとなる。
【００４６】
［第２実施形態］
図４は本発明の第２実施形態を示したもので、図４（ａ）はエンジン回転数（ＮＥ）に対する目標トルクのピークゲイン（Ｋ）の変化を示した図で、図４（ｂ）はエンジン回転数（ＮＥ）に対する位相進み補償の時定数（ω）の変化を示した図で、図４（ｃ）はアクセル開度の変化に対する目標トルク応答を示した図である。
【００４７】
本実施形態では、高回転域になる程、同一のアクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化に対する加速感を小さくする目的で、図４（ａ）に示したように、エンジン回転数（ＮＥ）が上昇する程、ピークゲイン（Ｋ）を連続的または段階的に小さくするようにしている。すなわち、エンジン回転数（ＮＥ）に応じて、アクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化に対する目標トルク（ＴＥ）のピークゲイン（Ｋ）を連続的または段階的に変化させることにより、アクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化に対する目標トルク応答のピーク値を増減させることができるので、アクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化に対する加速感または減速感を柔軟に変化させることができる。これは主に、アクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化の瞬間の加速感または減速感に影響を与えることができる。
【００４８】
また、高回転域になる程、加速後のエンジントルクまたはエンジン回転数（ＮＥ）の伸びを大きくする目的で、図４（ｂ）に示したように、エンジン回転数（ＮＥ）が上昇する程、位相進み補償の時定数（ω）を連続的または段階的に大きくするようにしている。すなわち、エンジン回転数（ＮＥ）に応じて、位相進み補償の時定数（ω）を連続的または段階的に変化させることにより、加速後または減速後の目標トルクまでの収束時間を増減させることができ、アクセル開度（ＡＣＣＰ）の変化に対する加速感または減速感を柔軟に変化させることができる。これは主に、加速後または減速後のエンジントルクまたはエンジン回転数（ＮＥ）の伸びに影響を与えることができる。
【００４９】
［他の実施形態］
本実施形態では、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関用燃料噴射装置の一例として、コモンレール式燃料噴射システム（蓄圧式燃料噴射装置）に適用した例を説明したが、コモンレール等の蓄圧容器または蓄圧配管を持たず、燃料供給ポンプから高圧配管を経て直接燃料噴射弁または燃料噴射ノズルに高圧燃料を供給するタイプの内燃機関用燃料噴射装置に適用しても良い。
【００５０】
ここで、本実施形態では、エンジン１の運転条件を検出する運転条件検出手段としてクランク角度センサ２１、アクセル開度センサ２２を用いて指令噴射量（ＱＦＩＮ）、指令噴射時期（ＴＦＩＮ）、目標コモンレール圧力（ＰＦＩＮ）を演算するようにしているが、運転条件検出手段としての冷却水温センサ２３および燃料温度センサ２４、その他のセンサ類（例えば吸気温センサ、吸気圧センサ、気筒判別センサ、噴射時期センサ等）からの検出信号（エンジン運転情報）を加味して指令噴射量（ＱＦＩＮ）、指令噴射時期（ＴＦＩＮ）、目標コモンレール圧力（ＰＦＩＮ）を補正するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】コモンレール式燃料噴射システムの全体構造を示した概略図である（第１実施形態）。
【図２】燃料噴射量制御方法、燃料吐出量制御方法を示したフローチャートである（第１実施形態）。
【図３】（ａ）はＥＣＵの制御ロジックを示した図で、（ｂ）はアクセル開度４０％←７０％での目標トルク応答を示した特性図である（第１実施形態）。
【図４】（ａ）はエンジン回転数（ＮＥ）に対する目標トルクのピークゲイン（Ｋ）の変化を示した特性図で、（ｂ）はエンジン回転数（ＮＥ）に対する位相進み補償の時定数（ω）の変化を示した特性図で、（ｃ）はアクセル開度の変化に対する目標トルク応答を示した特性図である（第２実施形態）。
【図５】アクセル開度４０％←７０％での目標トルク応答を示した特性図である（従来の技術）。
【図６】アクセル開度とエンジン回転数に対する噴射量パターンを示した特性図である（従来の技術）。
【符号の説明】
１エンジン
２コモンレール
３サプライポンプ（燃料噴射装置、燃料供給ポンプ）
４ＳＣＶ（吸入調量弁）
５インジェクタ（燃料噴射装置）
１０ＥＣＵ（エンジン制御装置）
２１クランク角度センサ（回転速度検出手段）
２２アクセル開度センサ（アクセル開度検出手段）
２６位相進み補償器（位相進み補償手段）

Claims

運転者のアクセル操作量に対応するアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
前記アクセル開度に基づいて、エンジンの目標トルクを算出する目標トルク設定手段と
を備え、
前記エンジンの目標トルクに応じて、前記エンジンの気筒内に噴射する燃料噴射量を変更して、エンジントルクまたはエンジン回転速度を制御するエンジン制御装置において、
前記アクセル開度が変化した過度時に、前記目標トルク設定手段の目標トルクの応答を設定する位相進み補償手段を備え、
前記位相進み補償手段による目標トルクの応答は、前記アクセル開度の変化に対応する目標トルクのピーク値と、このピーク値から前記アクセル開度変化後におけるエンジン回転速度にて静的に釣り合うトルク点までの収束時間との設定よりなることを特徴とするエンジン制御装置。
運転者のアクセル操作量に対応するアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
前記アクセル開度に基づいて、エンジンの目標トルクを算出する目標トルク設定手段と
を備え、
前記エンジンの目標トルクに応じて、前記エンジンの気筒内に噴射する燃料噴射量を変更して、エンジントルクまたはエンジン回転速度を制御するエンジン制御装置において、
前記アクセル開度が変化した過度時に、前記目標トルク設定手段の目標トルクの応答を設定する位相進み補償手段を備え、
前記位相進み補償手段により伝達関数が算出され、
この伝達関数は、前記アクセル開度をＡＣＣＰ、前記目標トルクをＴＥ、前記アクセル開度の変化に対する目標トルクのピークゲインをＫ、前記位相進み補償の時定数をω、ラプラス演算子をｓとしたとき、
ＴＥ＝｛（Ｋｓ＋ω）／（ｓ＋ω）｝・ＡＣＣＰ
の関係を満足することを特徴とするエンジン制御装置。
請求項１に記載のエンジン制御装置において、
前記位相進み補償手段により伝達関数が算出され、
この伝達関数は、前記アクセル開度をＡＣＣＰ、前記目標トルクをＴＥ、前記アクセル開度の変化に対する目標トルクのピークゲインをＫ、前記位相進み補償の時定数をω、ラプラス演算子をｓとしたとき、
ＴＥ＝｛（Ｋｓ＋ω）／（ｓ＋ω）｝・ＡＣＣＰ
の関係を満足することを特徴とするエンジン制御装置。
請求項２または３に記載のエンジン制御装置において、
前記エンジン回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記エンジン回転速度に応じて、前記ピークゲインを連続的または段階的に変化させる制御ゲイン可変手段と
を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
請求項２ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載のエンジン制御装置において、
前記エンジン回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記エンジン回転速度に応じて、前記時定数を連続的または段階的に変化させる応答時定数可変手段と
を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
請求項１ないし請求項５のうちいずれか１つに記載のエンジン制御装置において、
前記エンジン回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記目標トルクに応じて前記燃料噴射量を算出する噴射量設定手段と、
前記燃料噴射量と前記エンジン回転速度とに応じて燃料噴射圧力を算出する噴射圧力設定手段と、
前記燃料噴射量と前記エンジン回転速度とに応じて噴射開始時期を算出する噴射時期設定手段と
を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
請求項１ないし請求項６のうちいずれか１つに記載のエンジン制御装置において、
前記エンジン回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記エンジンの１燃焼行程中に、前記エンジンの気筒内に高圧燃料を噴射供給する燃料噴射装置を複数回駆動して、燃料噴射を複数回に分けて行う多段噴射を実施する噴射率制御手段と、
前記エンジン回転速度に応じて、前記多段噴射の噴射回数を算出する噴射回数設定手段と
を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。