JP4497044B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

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について、これを操作することで内燃機関の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、燃料ポンプの燃料の吐出特性には、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、燃料ポンプによる指令吐出量を固定しても、個体差や経時変化に起因して実際に吐出される燃料量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がある。

更に、燃料ポンプが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圧送を行なうものである場合には、各プランジャ毎に吐出特性が異なり得る。このため、特定の気筒における燃料の噴射期間と圧送期間が重複するプランジャが時とともに変化する非同期システムを多気筒内燃機関等に適用する際には、これらプランジャの吐出特性のばらつきによる噴射量のずれを、気筒毎の噴射量の学習制御等によって補償することができない。このため、複数のプランジャを備える燃料ポンプが非同期システムに適用される場合には、上記個体差や経時変化の影響が特に深刻なものとなる。
特開２００３−２２２０４６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、燃料ポンプの個体差や経時変化に起因したばらつきにより燃料噴射制御の精度が低下することを好適に抑制する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、前記燃料噴射弁の操作がなされるときに前記加圧供給の影響が及ぶと判断されるときと影響が及ばないと判断されるときとで各別に前記燃料噴射弁の操作量を設定する設定手段と、前記燃料ポンプの燃料の吐出特性値についての前記検出結果に基づく検出値と予め定められた基準値との差に基づき、前記燃料噴射弁の操作量についての補正量を算出する算出手段と、前記燃料噴射弁の操作がなされるときに前記加圧供給の影響が及ぶと判断されるとき、前記算出手段によって算出される補正量により前記設定手段により設定される操作量を補正する補正手段とを備え、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、
前記算出手段は、前記吐出特性値の検出値についての各プランジャ固有の値と前記基準値との差に基づき、前記補正量を前記各プランジャ毎に算出するものであり、前記補正手段は、前記燃料噴射弁の操作がなされるときに任意のプランジャによる燃料の加圧供給の影響が及ぶと判断されるとき、前記算出手段によって算出される補正量のうち当該プランジャに対応した補正量により、前記設定手段により設定される操作量を補正することを特徴とする。

上記構成では、燃料噴射弁の操作がなされるときに前記加圧供給の影響が及ぶと判断されるときと影響が及ばないと判断されるときとで各別に燃料噴射弁の操作量が設定される。このため、燃料噴射弁の操作に際して加圧供給により蓄圧室内の燃圧が変動することに起因して、実際の噴射量が要求噴射量からずれることを好適に抑制することができる。しかも、上記燃圧の変動による影響を補償すべく設定手段により設定される操作量が上記補正量にて補正される。この補正量は、燃料ポンプの吐出特性が基準値からずれることに起因して実際の噴射量が要求噴射量からずれることを補償するものである。このため、上記構成によれば、燃料ポンプの個体差や経時変化に起因したばらつきにより燃料噴射制御の精度が低下することを好適に抑制することができる。

特に、上記構成では、各プランジャ毎に吐出特性にばらつきが生じ得る。この点、上記構成によれば、蓄圧室への燃料の加圧供給が燃料噴射弁の操作に影響を及ぼすと判断されるときに、加圧供給にかかわるプランジャに対応した補正量により設定手段により設定される操作量が補正される。このため、上記構成によれば、各プランジャの個体差や経時変化に起因して実際の噴射量が要求噴射量からずれることを好適に抑制することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記内燃機関は多気筒内燃機関であり、前記燃料噴射装置は、前記複数のプランジャの各プランジャと、該プランジャによる燃料の加圧供給タイミングに近接して噴射を行なう気筒とが一対一に対応しない非同期システムであることを特徴とする。

上記構成では、各気筒における燃料噴射に際して蓄圧室への燃料の加圧供給がなされるとき、この加圧供給にかかわるプランジャは、時とともに変化する。このため、プランジャの個体差に起因した実際の噴射量の要求噴射量からのずれを、気筒毎に補正量を定めることによっては適切に補償することができない。このため、上記構成は、請求項３記載の構成の効果を特に好適に奏することができるものとなっている。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記燃料ポンプによる燃料の吐出の周期と前記多気筒内燃機関の燃料噴射の周期とが所定の整数比にて設定されてなるとともに、前記設定手段は、前記燃料噴射弁の操作量の設定に際してそれ以前の燃料噴射弁の操作時に検出される燃圧の挙動を加味することを特徴とする。

上記構成では、吐出の周期と燃料噴射の周期とが所定の整数比にて設定されてなるために、次のケースが生じる。
ケースＡ．プランジャを区別しなければ、特定の気筒の燃料噴射のタイミングと加圧供給のタイミングとの関係が周期的に全く同一となるケース。
ケースＢ．プランジャを区別しなければ、ある気筒の燃料噴射のタイミングと加圧供給のタイミングとの関係が、別の気筒の燃料噴射のタイミングと加圧供給のタイミングとの関係と周期的に全く同一となるケース。

ここでケースＡの場合、プランジャの個体差や経時変化を除けば、前周期の燃料噴射時の燃圧の挙動に基づき今周期の燃料噴射時の燃圧の挙動を予測しつつ今周期の燃料噴射に際しての操作量を設定することができる。

また、ケースＢでは、プランジャ及び燃料噴射弁の個体差や経時変化を除けば、ある気筒の燃料噴射時の燃圧の挙動に基づき別の気筒の燃料噴射時の燃圧の挙動を予測しつつ別の気筒の燃料噴射に際しての操作量を設定することができる。

こうした制御によれば、燃料噴射弁の操作に先立ち該操作のための操作量を設定するにもかかわらず、この操作がなされる際に予測される燃圧の挙動を上記操作量の設定に反映させることができるため、操作量の設定をより適切に行なうことができる。そして、こうして設定される操作量を、プランジャの個体差や経時変化に応じた補正量により補正することで、予測に用いる燃圧の検出時に加圧供給にかかわるプランジャが今回のものと異なる場合であっても、操作量の設定を適切に行なうことができる。

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、前記設定手段は、前記燃料ポンプによる前記加圧供給の期間と前記燃料噴射弁による燃料の噴射期間との重複の有無のそれぞれに対応して且つ、前記検出される燃圧と要求される噴射量とから前記燃料噴射弁の操作に際しての基本となる操作量を定める第１及び第２の設定手段と、前記加圧供給の期間と前記噴射期間との重複の態様に基づき２つの重み係数を算出して且つ、前記第１の設定手段及び前記第２の設定手段によって定められる前記２つの基本となる操作量を前記２つの重み係数により加重平均処理することで前記操作量を定める手段とを備えることを特徴とする。

上記構成では、加圧供給の期間と噴射期間との重複がないときの基本となる操作量が第１の設定手段により定められて且つ、重複があるときの基本となる操作量が第２の設定手段によって定められる。ただし、重複があるときの基本となる操作量として適切な値は、重複の態様に応じて変化する。この点、上記構成では、第１の設定手段及び第２の設定手段により定められる２つの基本となる操作量を加重平均処理することで、操作態様に応じて適切な操作量を設定することができる。
請求項５記載の発明は、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について、これを操作することで内燃機関の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、前記燃料噴射弁の操作がなされるときに前記加圧供給の影響が及ぶと判断されるときと影響が及ばないと判断されるときとで各別に前記燃料噴射弁の操作量を設定する設定手段と、前記燃料ポンプの燃料の吐出特性値についての前記検出結果に基づく検出値と予め定められた基準値との差に基づき、前記燃料噴射弁の操作量についての補正量を算出する算出手段と、前記燃料噴射弁の操作がなされるときに前記加圧供給の影響が及ぶと判断されるとき、前記算出手段によって算出される補正量により前記設定手段により設定される操作量を補正する補正手段とを備え、前記設定手段は、前記燃料ポンプによる前記加圧供給の期間と前記燃料噴射弁による燃料の噴射期間との重複の有無のそれぞれに対応して且つ、前記検出される燃圧と要求される噴射量とから前記燃料噴射弁の操作に際しての基本となる操作量を定める第１及び第２の設定手段と、前記加圧供給の期間と前記噴射期間との重複の態様に基づき２つの重み係数を算出して且つ、前記第１の設定手段及び前記第２の設定手段によって定められる前記２つの基本となる操作量を前記２つの重み係数により加重平均処理することで前記操作量を定める手段とを備えることを特徴とする。
上記構成では、燃料噴射弁の操作がなされるときに前記加圧供給の影響が及ぶと判断されるときと影響が及ばないと判断されるときとで各別に燃料噴射弁の操作量が設定される。このため、燃料噴射弁の操作に際して加圧供給により蓄圧室内の燃圧が変動することに起因して、実際の噴射量が要求噴射量からずれることを好適に抑制することができる。しかも、上記燃圧の変動による影響を補償すべく設定手段により設定される操作量が上記補正量にて補正される。この補正量は、燃料ポンプの吐出特性が基準値からずれることに起因して実際の噴射量が要求噴射量からずれることを補償するものである。このため、上記構成によれば、燃料ポンプの個体差や経時変化に起因したばらつきにより燃料噴射制御の精度が低下することを好適に抑制することができる。
特に、上記構成では、加圧供給の期間と噴射期間との重複がないときの基本となる操作量が第１の設定手段により定められて且つ、重複があるときの基本となる操作量が第２の設定手段によって定められる。ただし、重複があるときの基本となる操作量として適切な値は、重複の態様に応じて変化する。この点、上記構成では、第１の設定手段及び第２の設定手段により定められる２つの基本となる操作量を加重平均処理することで、操作態様に応じて適切な操作量を設定することができる。
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記算出手段は、前記燃料ポンプの吐出開始タイミング及び吐出終了タイミングのいずれかについての前記燃料ポンプの吐出量に応じた基準値と前記検出結果に基づく検出値との差、及び前記蓄圧室内の燃圧の上昇量についての前記吐出量に応じた基準値と前記検出結果に基づく検出値との差の少なくとも一方に基づき、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、燃料ポンプの吐出特性に個体差や経時変化に起因したばらつきがないなら、上記各タイミングは、吐出量によって一義的に定まる。また、燃料ポンプの吐出特性に個体差や経時変化に起因したばらつきがないなら、燃圧の上昇量は吐出量によって一義的に定まる。このため、上記構成では、上記各タイミングや上昇量の基準値と検出値との差によって、燃料ポンプの吐出特性についての個体差や経時変化に起因したばらつきを定量化することができる。

（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、５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）〜図２（ｅ）に、１番気筒から５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（ちなみに、ここでは１段のパイロット噴射ｐと１段のメイン噴射ｍとを例示した）。また図２（ｆ）に、コモンレール１２内の燃圧の推移を示す。また、図２（ｇ）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（ｈ）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。

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。

本実施形態では、第１プランジャ又は第２プランジャによる燃料の圧送の周期が「４８０°ＣＡ」となっており、燃料ポンプ６による燃料の圧送周期は「２４０°ＣＡ」となっている。一方、燃料噴射が行なわれる周期は、「１４４°ＣＡ」毎となっている。このため、本実施形態における燃料噴射装置は、第１プランジャや第２プランジャによる圧送タイミングと各気筒の燃料噴射のタイミングとは一対一に対応しない非同期システムとなっている。

上記燃料ポンプ６による圧送周期と燃料噴射の周期とが整数比（ここでは、「５：３」）に設定されるために、燃料ポンプ６による圧送タイミングと燃料噴射のタイミングとの関係は、所定の周期で等しくなる。この周期は、ここでは「７２０°ＣＡ」である。例えば、図示されるように、４番気筒の燃料噴射は、燃料ポンプによる前回の圧送と今回の圧送との間の期間において行なわれている。そして、これら圧送期間と燃料噴射のタイミングとの各間隔は、今回の噴射と前回の噴射とで等しいクランク角度となっている。

ところで、燃料噴射弁１６を介して噴射される燃料量は、燃料噴射弁１６の指令噴射期間とコモンレール１２内の燃圧とによって定まる。このため、指令噴射期間を定めるに際しては、燃料噴射時に燃圧センサ２０により検出される燃圧を用いることが望ましい。そこで本実施形態では「７２０°ＣＡ」前の燃料噴射時に検出された燃圧に基づき今回の燃料噴射時の燃圧を推定し、これに基づき今回の指令噴射期間を定める。これにより、指令噴射期間を燃料噴射弁１６の操作に先立って定めつつも、その設定を適切に行なうことができる。すなわち、上述したように、「７２０°ＣＡ」前の噴射と今回の噴射とで圧送期間と噴射期間とのタイミングの関係が等しくなるために、「７２０°ＣＡ」前の燃圧の挙動は、今回の燃圧の挙動と近似するものと考えられる。このため、「７２０°ＣＡ」前の燃圧の挙動に基づき今回の燃圧の挙動を推定することができる。

具体的には、燃料噴射に先立ち、噴射を行なう気筒の上死点から所定クランク角度前のタイミングで、コモンレール１２内の燃圧を検出する（図中、計測点Ａ、Ｃ）。更に、メイン噴射の噴射時（ここでは、指令噴射期間の開始タイミング）にも燃圧を検出する（図中、計測点Ｂ）。ここで、本実施形態では、前回の噴射に先立つ検出値（計測点Ａでの検出値）を燃圧ＮＰＣ（ｉ−１）とし、前回の噴射時の検出値（計測点Ｂでの検出値）を燃圧ＮＰＣＭとし、今回の噴射に先立つ検出値（計測点Ｃでの検出値）を燃圧ＮＰＣ（ｉ）として、今回の燃料噴射時の燃圧を、「ＮＰＣ（ｉ）＋ＮＰＣＭ−ＮＰＣ（ｉ−１）」にて推定する。そして、これに基づき今回の指令噴射期間を算出する。

ただし、「７２０°ＣＡ」前の噴射と今回の噴射とでは、これらのタイミングに近接するタイミングでの圧送にかかわるプランジャが異なったものとなる。例えば図２に４番気筒の例を示すように、前回の噴射は、第１プランジャによる圧送の後であって第２プランジャによる圧送の前に行なわれたのに対し、今回の噴射は、第２プランジャによる圧送の後であって第１プランジャによる圧送の前に行なわれる。このため、第１プランジャと第２プランジャとに個体差や経時変化に起因した吐出特性のばらつきが生じるときには、このばらつきに起因して、噴射のタイミングと、これに近接する圧送のタイミングとの関係が変化する。これにより、実際の燃料量が要求される燃料量からずれるおそれがある。

上記ばらつきに起因した制御精度の低下は、「１４４０°ＣＡ」前の噴射時の燃圧に基づき今回の噴射時の燃圧を推定することで解消される。これは、本実施形態では、「１４４０°ＣＡ」毎に、燃料噴射とプランジャによる圧送とのタイミングの関係が等しくなるからである。ただし、今回の噴射時の燃圧の推定の精度を高く保つ観点からは、同推定に用いる燃圧の検出時と今回の噴射時との間隔が短い方が望ましい。

そこで本実施形態では、「７２０°ＣＡ」前の噴射時の燃圧に基づき今回の噴射時の燃圧を推定して且つ、この推定される燃圧に基づき定められる指令噴射期間を燃料ポンプ６の各プランジャの固有の吐出特性に基づき補正する。以下、これについて説明する。

図３に、上記固有の吐出特性に基づく指令噴射期間の補正量の算出にかかる処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、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Ｓ１２において、燃料ポンプ６によりコモンレール１２へ圧送される今回の燃料の圧送量を推定する。この圧送量は、燃料噴射弁１６による噴射量と燃料噴射に際して燃料噴射弁１６から低圧燃料通路１８へとリークするリーク燃料量とが上記フィードバック制御により補償されるとの仮定の下に算出することができる。ちなみに、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回転速度とに基づいた要求トルクを生成するための要求噴射量とすることができる。換言すれば、これは、燃料噴射弁１６に対する指令噴射量となる。また、リーク燃料量は、コモンレール１２内の燃圧や回転速度等との関係を定めたマップを予め実験によって作成しておくことで、このマップにより算出することができる。ちなみに、コモンレール１２内の目標燃圧が変化するときには、フィードバック制御によりこの変化に追従するための燃料量を圧送量に加えるようにする。もっとも、これに代えて、目標燃圧が変化しない定常状態を、この図３に示す処理の実行条件とすることがより望ましい。

続くステップＳ１４では、ステップＳ１２で推定される圧送量に基づき、圧送開始タイミングを算出する。上述したように燃料ポンプ６は、吸入調量弁１０を備えるために、吸入量に応じて吐出開始タイミングが変化する。このため、圧送開始タイミングは、吸入量（圧送量）に応じて変化する。この圧送開始タイミングの算出は、燃料ポンプ６の吐出特性が基準となる特性であるものとして行なわれる。ここで基準とは、例えば燃料ポンプ６を複数製造した際の平均的な吐出特性（中央特性値）とすればよい。これにより、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Ｓ１４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。なお、この圧送開始タイミングは、燃料ポンプ６が燃料の吐出を開始するタイミングとすればよいが、燃料ポンプ６から吐出された燃料が燃料通路を介してコモンレール１２に圧送されるまでの遅延時間を考慮してもよい。

続くステップＳ１６では、クランク軸８の回転角度から、今回圧送にかかわるプランジャが第１プランジャであるか第２プランジャであるかを判断する。更にステップＳ１８では、圧送期間と噴射期間とが重複するか否かを判断する。この処理は、圧送開始タイミングをコモンレール１２内の燃圧の変化として検出する際に、噴射による燃圧の低下の影響を排除するために行なう。具体的には、この判断は、例えばステップＳ１４にて算出される圧送開始タイミングと、今回の指令噴射期間の開始タイミングとに基づき行なわれる。

ステップＳ１８にて重複しないと判断されるときには、ステップＳ２０に移行する。このステップＳ２０では、コモンレール１２内の燃圧の上昇開始タイミングに基づき圧送開始タイミングを検出する。

一方、ステップＳ２２では、圧送開始タイミングについてのステップＳ１４にて算出される基準値とステップＳ２０にて検出される検出値との差に基づき、プランジャ別の補正量を算出する。すなわち、ステップＳ１６において第１プランジャであると判断されているときには、第１プランジャの補正量ΔＴＱ１を算出し、ステップＳ１６において第２プランジャであると判断されているときには、第２プランジャの補正量ΔＴＱ２を算出する。

なお、ステップＳ１８において重複していると判断されるときや、ステップＳ２２の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。

次に、上記補正量を用いた指令噴射期間の算出にかかる処理及び同指令噴射期間による燃料噴射弁１６の操作にかかる処理について説明する。

図４に、上記処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、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３０において、指令噴射量、燃圧センサ２０による燃圧の検出値、今回の燃料噴射の行なわれる気筒番号、コモンレール１２に今回燃料を圧送するプランジャの番号、噴射開始タイミング、クランク軸８の回転速度を読み込む。続くステップＳ３２では、ステップＳ３０で読み込まれた指令噴射量や回転速度等に基づき、先の図３のステップＳ１２、Ｓ１４の処理と同様にして圧送量の推定と圧送開始タイミングの算出とを行なう。

続くステップＳ３４では、今回の噴射に際して燃料ポンプ６からコモンレール１２内への燃料の圧送の影響度合いを定量化した重み係数α、βを算出する。ここで、重み係数α，βは規格化されており、「α＋β＝１」となっている。また、重み係数αは、圧送の影響が全くない場合に「１」となり、重み係数βは、圧送の影響が全くない場合に「０」となる。

続くステップＳ３６では、先の図３に示した処理により算出される補正量のうち、ステップＳ３０にて読み込まれたプランジャ番号と対応するプランジャの補正量（補正量ΔＴＱ１又は補正量ΔＴＱ２）を取り込む。

続くステップＳ３８では、指令噴射期間ＴＱを算出する。この算出は、基本的には、圧送期間と噴射期間とが重複しないときの（圧送の影響が全くないときの）マップ（図中、圧送非重複気筒）と、圧送期間と噴射期間とが重複するときのマップ（図中、圧送重複気筒）とを用いて行なう。これらマップは、燃圧ＮＰＣ（詳しくは、先の図２を用いて説明した予測燃圧）と指令噴射量ＱＦＩＮとから、基本となる指令噴射期間ＴＱＢ１（ＴＱＢ２）を算出するものである。

上記重複するときのマップは、噴射タイミングと重複タイミングとが予め定められた関係となるときのものとされている。ただし、圧送期間と噴射期間とが重複したとしても、その重複態様は様々である。例えば先の図２に示す例では、３番気筒と４番気筒とはともに圧送期間と噴射期間とが重複しているが、その重複態様は異なっている。このため、図４に示す重複時のマップ１つのみでは、重複時の指令噴射期間を精度良く算出することはできない。そこで、本実施形態では、重複態様を、圧送の影響度合いとして、ステップＳ３４で算出した重み係数α、βにて定量化する。これにより、上記２つのマップから算出される値に、それぞれ対応する重み係数α、βを乗算して加える（加重平均処理）ことで、圧送の影響度合いに基づいた指令噴射期間を算出することができる。

ただし、この際、燃料ポンプ６の各プランジャの吐出特性にばらつきがあると、重複時のマップにて算出される指令噴射期間を用いたのでは、吐出特性のばらつきに起因した噴射量のずれを生じるおそれがある。そこで本実施形態では、上記加重平均処理に際し、重複時のマップから算出される基本となる指令噴射期間ＴＱＢ２に補正量ΔＴＱ１（ΔＴＱ２）を加算するようにする。ちなみに、重複時のマップは、燃料ポンプ６の吐出特性が、基準となる値であるとの前提で作成されている。この基準となる値は、複数の燃料ポンプ６を製造した際の平均的な吐出特性（中央特性値）とすればよい。

このステップＳ３８の処理により、指令噴射期間ＴＱは、以下のように算出される。

ＴＱ＝α×ＴＱＢ１＋β｛ＴＱＢ２＋ΔＴＱ１｝
又は、
ＴＱ＝α×ＴＱＢ１＋β｛ＴＱＢ２＋ΔＴＱ２｝
ステップＳ３８にて指令噴射期間ＴＱが算出されると、ステップＳ４０において、指令噴射期間ＴＱに基づき燃料噴射弁１６が操作される。

なお、ステップＳ４０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れば、以下の効果が得られるようになる。

（１）燃料ポンプ６の吐出開始タイミングについての基準値と検出値との差に基づき、指令噴射期間の補正量ΔＴＱ１（ΔＴＱ２）を算出した。この吐出開始タイミングの基準値と検出値との差によって、燃料ポンプ６の吐出特性に個体差や経時変化に起因したばらつきを定量化することができる。このため、燃料ポンプ６の個体差や経時変化に起因した噴射量の指令噴射量からのずれを好適に抑制することができる。

（２）燃料ポンプ６として、２つ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を用いるとともに、指令噴射期間の補正量を各プランジャ毎に算出した。これにより、各プランジャの個体差や経時変化に起因して実際の噴射量が指令噴射量からずれることを好適に抑制することができる。

（３）燃料噴射装置に、複数のプランジャの各プランジャと、該プランジャによる燃料の加圧供給タイミングに近接するタイミングで燃料を噴射する気筒とが一対一に対応しない非同期システムを適用した。この場合、気筒毎に補正量を定めることによってはプランジャの個体差に起因した噴射量のずれを適切に補償することができないため、本実施形態は、上記（１）及び（２）の効果を特に好適に相することができる構成ともなっている。

（４）今回の指令噴射期間を算出するに際し、「７２０°ＣＡ」前の燃料噴射時に検出される燃圧に基づき今回の噴射時の燃圧を推定し、これに基づき今回の指令噴射期間を算出した。これにより、指令噴射期間をより適切に設定することができる。

（５）圧送期間と噴射期間との重複の有無に対応してそれぞれ基本となる指令噴射期間ＴＱＢ１、ＴＱＢ２を算出する２つのマップを備えて且つ、指令噴射期間ＴＱを、２つの基本となる指令噴射期間ΔＴＱＢ１及びΔＴＱＢ２を加重平均処理することで算出した。これにより、圧送期間と噴射期間との重複の態様に応じて適切な操作量を設定することができる。

（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、図５に示す処理にて補正量ΔＴＱ１、ΔＴＱ２を算出する。図５に、補正量の算出にかかる処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、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Ｓ５２において先の図３のステップＳ１２と同様にして圧送量を推定する。続くステップＳ５４では、圧送量に基づきコモンレール１２内の燃圧の上昇量を算出する。これは、例えば、燃料ポンプ６からコモンレール１２までの間の燃料通路の容積とコモンレール１２の容積との和Ｖと、燃料の体積膨張係数Ｅと、圧送量Ｆとを用いて、Ｆ×Ｅ／Ｖとして算出すればよい。

続くステップＳ５６、Ｓ５８では、先の図３のステップＳ１６、Ｓ１８と同様の処理を行なう。そして、ステップＳ５８にて重複していないと判断されると、ステップＳ６０においてコモンレール１２内の燃圧の上昇量を検出する。ここでは、例えば上昇する燃圧のピーク値を検出すればよい。

続くステップＳ６２では、上昇量についてのステップＳ５４にて算出される基準値とステップＳ６０において検出される検出値との差に基づき、プランジャ別の補正量を算出する。すなわち、ステップＳ５６において第１プランジャであると判断されているときには、第１プランジャの補正量ΔＴＱ１を算出し、ステップＳ５６において第２プランジャであると判断されているときには、第２プランジャの補正量ΔＴＱ２を算出する。

なお、ステップＳ５８において重複していると判断されるときや、ステップＳ６２の処理が完了するときにはこの一連の処理を一旦終了する。

以上説明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）〜（５）に準じた効果を得ることができる。

（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。

・ディーゼル機関としては、５気筒のものに限らない。例えば「５」以外の任意の複数気筒であってもよい。ただし、多気筒内燃機関とする場合には、燃料噴射装置を非同期システムとすることが特に有効である。これは、圧送期間と噴射期間とが重複するとき、圧送にかかわるプランジャが時とともに変化するために、気筒毎の補正量を定めることによっては、プランジャの個体差や経時変化に起因した噴射量のずれを適切に補償することができないことによる。

なお、この際、燃料噴射及び燃料ポンプの吐出をクランク角周期とするとともに、これらの周期間に所定の整数比が成立するようにすることが望ましい。これにより、任意の噴射時における噴射タイミングと圧送タイミングとの関係と等しい関係となる噴射が周期的に生じるようになる。このため、今回の噴射に際して、上記等しい関係となる以前の噴射時の燃圧を参照することで、指令噴射期間をより適切に設定することができる。

図６（ａ）に、４気筒の内燃機関において、噴射周期が「１８０°ＣＡ」、吐出周期が「１４４°ＣＡ」の場合を示す。この場合、例えば１番気筒の噴射タイミングと圧送タイミングとの関係は、「１０８０°ＣＡ」前の４番気筒の噴射タイミングと圧送タイミングとの関係と等しくなる。このため、この関係を用いて１番気筒の噴射時の燃圧を推定し、これに基づき指令噴射期間を定めることができる。

図６（ｂ）に、４気筒の内燃機関において、噴射周期が「１８０°ＣＡ」、吐出周期が「２４０°ＣＡ」の場合を示す。この場合、例えば１番気筒の噴射タイミングと圧送タイミングとの関係は、「７２０°ＣＡ」前の１番気筒の噴射タイミングと圧送タイミングとの関係と等しくなる。このため、この関係を用いて今回の１番気筒の噴射時の燃圧を推定し、これに基づき指令噴射期間を定めることができる。

なお、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す例では、いずれも噴射タイミングと圧送タイミングとの関係同士が等しくなる最短の周期では、プランジャは同一とはならない。このため、プランジャ毎に固有の補正量を算出することが特に有効となる。

・ディーゼル機関としては、単気筒の内燃機関としてもよい。この場合であっても、複数のプランジャを備える燃料ポンプを用いる場合には、各プランジャの個体差や経時変化に起因して噴射量が要求噴射量からずれるときには、このずれを補償する補正量を算出することは有効である。

・燃料ポンプのプランジャの数としては、２つに限らず任意の複数でよい。こうした場合であれ、各プランジャの個体差や経時変化に起因した吐出特性のばらつきによる噴射量のずれを補償する補正量を算出することは有効である。更に、プランジャの数は、１つでもよい。この場合であっても、プランジャの吐出特性（この場合、燃料ポンプの吐出特性）に個体差や経時変化に起因したばらつきがある場合、基準となる吐出特性に基づき指令噴射期間を算出したのでは、実際の噴射量が要求噴射量からずれることとなるため、これを補償する補正量を算出することは有効である。

・圧送期間と噴射期間との圧送度合いに応じた指令噴射期間の算出手法としては、重複の有無に応じた２つのマップを備えて、これらによって算出される値を加重平均処理するものに限らない。例えば推定される圧送開始タイミングと、圧送量と、噴射開始タイミングと、指令噴射期間とに基づき、重複時の燃圧変化を平均化し、これに基づき指令噴射期間を算出してもよい。この場合であっても、圧送開始タイミングの推定には、燃料ポンプ６の吐出特性について基準となる特性を用いざるを得ないため、燃料ポンプ（各プランジャ）の吐出特性のばらつきによる噴射量のばらつきを補償するための補正量の算出は有効である。

なお、上記指令噴射期間の算出に際して用いる圧送開始タイミングの推定は、先の図３において検出される各プランジャ固有の吐出特性に基づいて行なうようにしてもよい。この場合、この圧送開始タイミングが、燃料噴射弁の操作量を補正する補正量に相当する。

・燃料ポンプ６としては、吸入調量弁を備えるものに限らない。例えば吐出時に吐出量を制御する燃料調量弁を備えるものであってもよい。この場合、先の図３において圧送開始タイミングを圧送終了タイミングとすることが望ましい。

・指令噴射期間の補正量の算出手法としては、上記第１の実施形態及び第２の実施形態において例示したものに限らない。例えば、圧送開始タイミング及び上昇量の双方に基づき補正量を算出するようにしてもよい。

・補正対象を、指令噴射期間の代わりに指令噴射量としてもよい。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クランク軸８の回転速度とによって要求されるトルクを生成するための要求噴射量を、燃料ポンプ（各プランジャ）の個体差や経時変化に起因した実際の噴射量のずれの補償に用いられる補正量により補正して指令噴射量を設定する。

・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。

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。 同実施形態における燃料噴射タイミングを示すタイムチャート。 同実施形態における指令噴射期間の補正量の算出の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態における指令噴射期間の算出の処理手順を示すフローチャート。 第２の実施形態における指令噴射期間の補正量の算出の処理手順を示すフローチャート。 非同期システムを例示するタイムチャート。

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 (6)

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について、これを操作することで内燃機関の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、
   前記燃料噴射弁の操作がなされるときに前記加圧供給の影響が及ぶと判断されるときと影響が及ばないと判断されるときとで各別に前記燃料噴射弁の操作量を設定する設定手段と、
   前記燃料ポンプの燃料の吐出特性値についての前記検出結果に基づく検出値と予め定められた基準値との差に基づき、前記燃料噴射弁の操作量についての補正量を算出する算出手段と、
   前記燃料噴射弁の操作がなされるときに前記加圧供給の影響が及ぶと判断されるとき、前記算出手段によって算出される補正量により前記設定手段により設定される操作量を補正する補正手段とを備え、
   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、
   前記算出手段は、前記吐出特性値の検出値についての各プランジャ固有の値と前記基準値との差に基づき、前記補正量を前記各プランジャ毎に算出するものであり、
   前記補正手段は、前記燃料噴射弁の操作がなされるときに任意のプランジャによる燃料の加圧供給の影響が及ぶと判断されるとき、前記算出手段によって算出される補正量のうち当該プランジャに対応した補正量により、前記設定手段により設定される操作量を補正することを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 前記内燃機関は多気筒内燃機関であり、
   前記燃料噴射装置は、前記複数のプランジャの各プランジャと、該プランジャによる燃料の加圧供給タイミングに近接して噴射を行なう気筒とが一対一に対応しない非同期システムであ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. 前記燃料ポンプによる燃料の吐出の周期と前記多気筒内燃機関の燃料噴射の周期とが所定の整数比にて設定されてなるとともに、
   前記設定手段は、前記燃料噴射弁の操作量の設定に際してそれ以前の燃料噴射弁の操作時に検出される燃圧の挙動を加味することを特徴とする請求項２記載の燃料噴射制御装置。
4. 前記設定手段は、前記燃料ポンプによる前記加圧供給の期間と前記燃料噴射弁による燃料の噴射期間との重複の有無のそれぞれに対応して且つ、前記検出される燃圧と要求される噴射量とから前記燃料噴射弁の操作に際しての基本となる操作量を定める第１及び第２の設定手段と、前記加圧供給の期間と前記噴射期間との重複の態様に基づき２つの重み係数を算出して且つ、前記第１の設定手段及び前記第２の設定手段によって定められる前記２つの基本となる操作量を前記２つの重み係数により加重平均処理することで前記操作量を定める手段とを備え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. 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について、これを操作することで内燃機関の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、
   前記燃料噴射弁の操作がなされるときに前記加圧供給の影響が及ぶと判断されるときと影響が及ばないと判断されるときとで各別に前記燃料噴射弁の操作量を設定する設定手段と、
   前記燃料ポンプの燃料の吐出特性値についての前記検出結果に基づく検出値と予め定められた基準値との差に基づき、前記燃料噴射弁の操作量についての補正量を算出する算出手段と、
   前記燃料噴射弁の操作がなされるときに前記加圧供給の影響が及ぶと判断されるとき、前記算出手段によって算出される補正量により前記設定手段により設定される操作量を補正する補正手段とを備え、
   前記設定手段は、前記燃料ポンプによる前記加圧供給の期間と前記燃料噴射弁による燃料の噴射期間との重複の有無のそれぞれに対応して且つ、前記検出される燃圧と要求される噴射量とから前記燃料噴射弁の操作に際しての基本となる操作量を定める第１及び第２の設定手段と、前記加圧供給の期間と前記噴射期間との重複の態様に基づき２つの重み係数を算出して且つ、前記第１の設定手段及び前記第２の設定手段によって定められる前記２つの基本となる操作量を前記２つの重み係数により加重平均処理することで前記操作量を定める手段とを備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
6. 前記算出手段は、前記燃料ポンプの吐出開始タイミング及び吐出終了タイミングのいずれかについての前記燃料ポンプの吐出量に応じた基準値と前記検出結果に基づく検出値との差、及び前記蓄圧室内の燃圧の上昇量についての前記吐出量に応じた基準値と前記検出結果に基づく検出値との差の少なくとも一方に基づき、前記補正量を算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置。

Images