JP4618038B2

JP4618038B2 - エンジンの燃料供給方法及びエンジンの燃料供給装置

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Publication number: JP4618038B2
Application number: JP2005221089A
Authority: JP
Inventors: 孝志中沢
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2025-07-29
Also published as: JP2007032524A

Description

本発明はエンジンの燃料供給方法及びエンジンの燃料供給装置、特にエンジンにより駆動される高圧燃料ポンプから吐出した燃料を燃料噴射弁に供給するようにしたものに関する。

クランクシャフトにより駆動されるアクチュエータと、このアクチュエータにより駆動される高圧の燃料を吐出する高圧燃料ポンプと、所定の燃料噴射タイミングで開いて、この高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンに供給する燃料噴射弁とを備えるエンジンの燃料供給装置において、燃料噴射に先立って検出された燃料圧力を、１サイクル後の当該気筒における燃料圧力の予測値として、１サイクル後の当該燃料噴射時間を算出するものがある（特許文献１参照）。
特開２０００−３２０３８５号公報

ところで、クランクシャフトにより駆動されるアクチュエータと、このアクチュエータにより駆動される高圧の燃料を吐出する高圧燃料ポンプと、圧縮行程にある燃料噴射タイイミングで開いて、この高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンの燃焼室に直接供給する燃料噴射弁とを備えるエンジンにおいて、圧縮行程中にある噴射終了タイミングを固定とすれば、この固定の噴射終了タイミングより、要求燃料量に応じた所定の燃料噴射パルス幅Ｔｉをそのときのエンジン回転速度を用いてクランク角区間に換算した値だけ進角側のクランク角位置が噴射開始タイミングとなる。このため、実際の燃料噴射タイミングが訪れる前の所定のクランク角位置を燃料噴射時期計算タイミングとして定め、この燃料噴射時期計算タイミングにおいて燃料噴射開始タイミングの計算を行うこととなる。つまり、燃料噴射時期計算タイミングと、実際の燃料噴射タイミングとの間に時間的なズレが生じる。

このように、燃料噴射時期計算タイミング（燃料噴射タイミングになる前の所定のタイミング）と実際の燃料噴射タイミングとの間にズレがあっても、燃料噴射時期計算タイミングより燃料噴射タイミングまでの期間中ずっと燃料噴射弁に作用する燃料圧力が変化しないのであれば、各気筒に与える燃料噴射量を精度良く算出できるのであるが、燃料噴射時期計算タイミングより燃料噴射タイミングまでの期間中に燃料噴射弁に作用する燃料圧力が変化する場合には燃料噴射量を精度良く算出できない。

これについて図５を参照して説明すると、図５は横軸をクランク角とした高圧燃料ポンプのプランジャリフトを示している。吸気バルブ用カムシャフトはクランクシャフトが２回転してやっと１回転するため、ポンプ駆動カムを１回転の間に２回リフトするように形成してやれば、プランジャリフトの１周期はクランク角でちょうど３６０°になる。いま、簡単のため、１番気筒の圧縮上死点位置でプランジャリフトがゼロになるようにポンプ駆動カムを吸気バルブ用カムシャフト上に設定してあるとし、１番気筒のＲｅｆ信号が圧縮上死点よりクランク角で１１０ｄｅｇ前のｔ３のタイミングで立ち上がるものとして考える。４気筒エンジンの点火順序を１−３−４−２とすれば、１番気筒の１つ前の気筒は２番気筒であり、この２番気筒のＲｅｆ信号は１番気筒のＲｅｆ信号よりもさらに１８０°前のｔ１のタイミングで立ち上がる。

一方、１番気筒の噴射タイミングは、１番気筒のＲｅｆ信号の立ち上がり（ｔ３）よりも遅れたｔ４のクランク角で、また２番気筒の噴射タイミングは、２番気筒のＲｅｆ信号の立ち上がり（ｔ１）よりも遅れたｔ２のクランク角であるとする。

３番気筒、４番気筒については、プランジャリフトが３６０°進角側にずれた位置において、３番気筒、４番気筒のＲｅｆ信号が２番気筒、１番気筒のＲｅｆ信号の位置にくるし、３番気筒、４の噴射タイミングが２番気筒、１番気筒のＲｅｆ信号の立ち上がりよりも遅れたｔ２、ｔ４のクランク角にくるので、これら３番気筒、４番気筒についてのＲｅｆ信号、噴射タイミングを図５の括弧書きで示している。

さて、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングを燃料噴射時期計算タイミングとすれば、この燃料噴射時期計算タイミングと燃料噴射タイミングとがプランジャリフトの上昇側にある気筒、つまり２番気筒（または３番気筒）では、２番気筒のＲｅｆ信号の立ち上がりタイミング（ｔ１）でのコモンレール燃料圧力（燃料噴射弁に作用する燃料圧力）よりも、２番気筒の燃料噴射タイミング（ｔ２）でのコモンレール燃料圧力のほうがそのタイミング差の分だけ上昇する。

従って、このように燃料噴射時期計算タイミングより燃料噴射タイミングまでの期間中にコモンレール燃料圧力が変化する場合に、燃料噴射時期計算タイミングのコモンレール燃料圧力を用いて燃料噴射量を補正（算出）し、その燃料噴射時期計算タイミングのコモンレール燃料圧力を用いて補正（算出）した燃料噴射量を燃料噴射タイミングで２番気筒または３番気筒に供給しようとしたとき、２番気筒または３番気筒の燃料噴射タイミングでは、燃料噴射時期計算タイミングよりコモンレール燃料圧力が上昇している分だけ実際の燃料噴射量が多くなってしまう。つまり、燃料噴射時期計算タイミングと燃料噴射タイミングとがプランジャリフトの上昇側にある気筒において、燃料噴射時期計算タイミングにおけるコモンレール燃料圧力を用いたのでは、燃料噴射量を精度良く２番気筒または３番気筒に供給できないのである。

ここでは、燃料噴射時期計算タイミングより燃料噴射タイミングまでの期間中にコモンレール燃料圧力が上昇する場合で説明したが、理論的には燃料噴射時期計算タイミングより燃料噴射タイミングまでの期間中にコモンレール燃料圧力が下降する場合にも燃料噴射量を精度良く供給できないと考えられる。

そこで本発明は、燃料噴射タイミングの前に燃料噴射時期計算タイミングを設けている場合においても各気筒に供給する燃料噴射量を精度良く算出し得るエンジンの燃料供給方法及びエンジンの燃料供給装置を提供することを目的とする。

本発明は、クランクシャフトにより駆動されるアクチュエータと、このアクチュエータにより駆動される高圧の燃料を吐出する高圧燃料ポンプと、圧縮行程にある所定の燃料噴射タイミングで開いて、この高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンに供給する燃料噴射弁と、高圧燃料ポンプからの高圧燃料の圧力を検出する燃料圧力センサとを備えるエンジンの燃料供給方法またはエンジンの燃料供給装置において、吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量を算出し、予め定めている燃料噴射時期計算タイミングの燃料圧力と、前記算出した吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量と、予め定めている第一の燃料噴射終了タイミングとに基づいて、燃料噴射開始タイミングを計算し、この計算した燃料噴射開始タイミング直前の燃料圧力を前記燃料圧力センサで検出し、この検出した燃料噴射開始タイミング直前の燃料圧力と、前記算出した吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量とに基づいて、第二の燃料噴射終了タイミングを算出し、前記燃料噴射開始タイミングより前記第二の燃料噴射終了タイミングまでの期間、前記燃料噴射タイミングが訪れたとき前記燃料噴射弁を開くように構成する。

本発明によれば、吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量を算出し、予め定めている燃料噴射時期計算タイミングの燃料圧力と、前記算出した吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量と、予め定めている第一の燃料噴射終了タイミングとに基づいて、燃料噴射開始タイミングを計算し、この計算した燃料噴射開始タイミング直前の燃料圧力を燃料圧力センサで検出し、この検出した燃料噴射開始タイミング直前の燃料圧力と、前記算出した吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量とに基づいて、第二の燃料噴射終了タイミングを算出し、前記燃料噴射開始タイミングより前記第二の燃料噴射終了タイミングまでの期間、前記燃料噴射タイミングが訪れたとき前記燃料噴射弁を開くので、燃料噴射時期計算タイミングより燃料噴射タイミングまでの期間中に燃料噴射弁に作用する燃料圧力が上昇（変化）する場合においても、燃料噴射量を過不足無く供給できる。

図１はエンジンの燃料供給方法の実施に直接使用するエンジンの燃料供給装置の概略構成図を示している。図２はクランクシャフトにより駆動されるアクチュエータとしてのポンプ駆動カム１２（板カム）の平面図、図３は高圧燃料ポンプ１１の作用を示すための波形図である。

図１において、エンジンの燃料供給装置は、燃料タンク１と、フィードポンプ２と、高圧燃料ポンプ１１と、コモンレール（フュエルギャラリー）２１と、燃料噴射弁とを主に備える。

フィードポンプ２は電動モータ３により駆動され、燃料タンク１内の燃料を燃料供給通路８へと圧送する。フィードポンプ２の上流側、下流側にはそれぞれ燃料フィルタ４、５が設けられている。また、フィードポンプ２の吐出圧力が一定圧力以上とならないようにするため、燃料供給通路８より分岐して燃料タンク１に戻るリターン通路９に低圧プレッシャレギュレータ６が設けられている。

フィードポンプ２からの吐出燃料は、燃料供給通路８を介して、高圧燃料ポンプ１１に供給される。燃料供給通路８には燃料圧力の脈動を抑制するためのダンパ１０が設けられている。

高圧燃料ポンプ１１の構成（公知でない）について説明すると、高圧燃料ポンプ１１は、クランクシャフトにより駆動されるアクチュエータとしてのポンプ駆動カム１２（板カム）、このポンプ駆動カム１２により駆動されるプランジャポンプ１４、常閉の吸入チェックバルブ１５、常閉の吐出チェックバルブ１６、制御ソレノイド１７からなっている。上記のプランジャポンプ１４は、さらに、シリンダ１４ａと、ポンプ駆動カム１２の周面を従動して図で上下方向に往復動する一つのプランジャ１４ｂと、このプランジャ１４ｂとシリンダ１４ａにより区画される高圧室１４ｃと、プランジャ１４ｂをカム１２の周面に向けて付勢するスプリング１４ｄと、高圧室１４ｃの燃料を燃料タンク１に戻すスピル通路１８とからなるものである。

上記のポンプ駆動カム１２は、図２に示したように、１８０度離れた左右の対向位置にベースサークルより盛り上がるリフト部をそれぞれ有しており、ポンプ駆動カム１２が図２において時計方向に回転するとして、図２に示す左右いずれかの最大リフト位置よりベースサークルへと降りてくるとき、スプリング１４ｄがプランジャ１４ｂをカム１２の方向に付勢するため、プランジャ１４ｂが図１において下方に移動する。さらにポンプ駆動カム１２が回転し、今度はベースサークルを離れて１８０度離れた反対側のもう一つの最大リフト位置に向けて上昇するとき、プランジャ１４ｂがスプリング１４ｄの付勢力に抗し図１において上方に移動する。

図３は高圧燃料ポンプ１１の動作をモデルで示している。いま、プランジャ１４ｂが最高リフト位置にあるｔ１のタイミングで吸入チェックバルブ１５を開くと共に、プランジャ１４ｂを最高リフト位置より最低リフト位置となるｔ２のタイミングまで下降するとき、高圧室１４ｃにフィードポンプ２からの低圧燃料が吸入される。つまり、ｔ１よりｔ２までの区間が高圧燃料ポンプ１１の吸入行程である。

ｔ２よりプランジャ１４ｂが最高リフト位置に向けて上昇するが、このとき、制御ソレノイド１７がスピル通路１８を開放しているため、高圧室１４ｃの燃料はスピル通路１８を介して燃料タンク１に戻されるだけであり、高圧室１４ｃの燃料がコモンレール２１へと圧送されることはない。

プランジャ１４ｂが上昇して、ｔ３のタイミングで制御ソレノイド１７がスピル通路１８を閉塞すると、このｔ３のタイミングよりプランジャ１４ｂが最高リフト位置に達するｔ４のタイミングまでの区間で、高圧室１４ｃの燃料圧力が上昇して吐出チェックバルブ１６が開かれ、高圧の燃料がオリフィス１９を介してコモンレール２１へと供給される。つまり、ｔ２よりｔ３までの区間が高圧燃料ポンプ１１のスピル行程、ｔ３よりｔ４までの区間が高圧燃料ポンプ１１の吐出行程である。そして、ｔ１からｔ４までの区間における一連の動作がひとまとまりであり、ｔ４のタイミング以降は、このひとまとまりの動作が繰り返される。

制御ソレノイド１７がスピル通路１８を閉塞するタイミング（ｔ３のタイミング）を早めるほど高圧燃料ポンプ１１の吐出量が増し、この逆に制御ソレノイド１７がスピル通路１８を閉じるタイミングを遅くするほど高圧燃料ポンプ１１の吐出量が減るのであり、制御ソレノイド１７がスピル通路１８を閉じるタイミングを進角側あるいは遅角側へと制御することにより高圧燃料ポンプ１１の吐出量を制御できる。

図１に戻り、上記のポンプ駆動カム１２は吸気バルブ用カムシャフト１３に一体に設けられており、この吸気バルブ用カムシャフト１３の前端に固定されるカムスプロケットと、図示しないクランクシャフトの前端に固定されるクランクスプロケットとにチェーンあるいはベルトが掛け回されており、吸気バルブ用カムシャフト１３はクランクシャフトにより間接的に駆動される。

コモンレール２１の後端には安全弁２２を備えている。実際のコモンレール燃料圧力が許容圧力を超えるときには、この安全弁２２が開いてコモンレール２１内の高圧燃料の一部を燃料タンク１へと戻す。

コモンレール２１に蓄えられた高圧燃料は各気筒の高圧燃料噴射弁に分配される。図１には４気筒エンジンの場合を示しており、４つの高圧燃料噴射弁３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄにコモンレール２１に蓄えられた高圧燃料が作用している。

各気筒の点火タイミングに従い、所定のタイミングで燃料噴射弁３１Ａ〜３１Ｄを開くと、その開かれた燃料噴射弁を有する気筒の燃焼室に燃料が供給される。また、所定量の燃料が燃料噴射弁より消失することで、コモンレール燃料圧力が低下する。

このため、エンジンコントローラ４１では、エンジン負荷と回転速度に応じたコモンレール２１の目標燃料圧力をマップとして予め持っており、燃料圧力センサ４２により検出される実際のコモンレール燃料圧力が、そのときのエンジンの負荷と回転速度に応じた目標燃料圧力と一致するように、制御ソレノイド１７を介して高圧燃料ポンプ１１の吐出量を制御する。例えば、実際のコモンレール燃料圧力が目標燃料圧力より低いときには制御ソレノイド１７がスピル通路１８を閉塞するタイミングを早めて高圧燃料ポンプ１１の吐出量を増やし実際のコモンレール燃料圧力を上昇させて目標燃料圧力に近づける。この逆に、実際のコモンレール燃料圧力が目標燃料圧力より高いときには制御ソレノイド１７がスピル通路１８を閉塞するタイミングを遅くして高圧燃料ポンプ１１の吐出量を減らし実際のコモンレール燃料圧力を下降させて目標燃料圧力に近づける。

また、エンジンコントローラ４１では、エアフローセンサ４５により検出される吸入空気流量Ｑａとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて基本噴射パルス幅Ｔｐを算出すると共に、燃料圧力センサ４２により検出される実際のコモンレール燃料圧力に基づいて燃圧補正係数ＫＩＮＪを算出し、この燃圧補正係数ＫＩＮＪを基本噴射パルス幅Ｔｐに乗算して（基本噴射パルス幅Ｔｐを補正）、各燃料噴射弁３１Ａ〜３１Ｄに与える燃料噴射パルス幅Ｔｉを算出し、所定の燃料噴射タイミングとなったとき、この燃料噴射パルス幅Ｔｉの期間だけ燃料噴射弁３１Ａ〜３１Ｄを気筒別に開いて各気筒に燃料を供給する。

上記の燃圧補正係数ＫＩＮＪは図１６のように与えられる。コモンレール燃料圧力基準値のとき１．０であり、実際のコモンレール燃料圧力がコモンレール燃料圧力基準値より高くなるほど１．０より小さくなり、この逆に実際のコモンレール燃料圧力がコモンレール燃料圧力基準値より低くなるほど１．０より大きくなる。

実際のコモンレール燃料圧力がコモンレール燃料圧力基準値より高い場合に燃圧補正係数ＫＩＮＪに１．０より小さな正の値を与えているのは、次の理由からである。すなわち、燃料噴射量は、基本噴射パルス幅Ｔｐが同じであればコモンレール燃料圧力が高くなるほど、またコモンレール燃料圧力が同じであれば基本噴射パルス幅Ｔｐが大きくなるほど多くなる。コモンレール燃料圧力基準値に対して要求燃料量が供給されるように基本噴射パルス幅Ｔｐを定めた場合に、実際のコモンレール燃料圧力がこのコモンレール燃料圧力基準値より高くなったときにも同じ基本噴射パルス幅Ｔｐを与えたのでは、コモンレール燃料圧力基準値より燃料圧力が高い分だけ燃料量の供給が多すぎることとなる。そこで、実際のコモンレール燃料圧力がコモンレール燃料圧力基準値より高くなったときには燃圧補正係数ＫＩＮＪに１．０より小さな正の値を与えて基本噴射パルス幅Ｔｐを減量補正し、これによって実際のコモンレール燃料圧力がコモンレール燃料圧力基準値より高くなったときにも、要求燃料量を超える燃料が供給されないようにするためである。

同様に実際のコモンレール燃料圧力がコモンレール燃料圧力基準値より低い場合に燃圧補正係数ＫＩＮＪに１．０より大きな正の値を与えているのも、実際のコモンレール燃料圧力がコモンレール燃料圧力基準値より低くなったときにも、要求燃料量を下回る燃料が供給されないようにするためである。

さて、本実施形態では、上記の高圧燃料噴射弁３１Ａ〜３１Ｄを各気筒の燃焼室に臨ませて設けており、低負荷運転領域において気筒毎に圧縮行程噴射を行って成層燃焼を行わせ燃料消費を低減するように図っている。

一方、燃料噴射終了タイミングを固定とすれば、この固定の燃料噴射終了タイミングより、要求燃料量に応じた所定の燃料噴射パルス幅Ｔｉ（＝Ｔｐ×ＫＩＮＪ）をそのときのエンジン回転速度を用いてクランク角区間に換算した値だけ進角側のクランク角位置が燃料噴射開始タイミングとなる。このため、実際の燃料噴射開始タイミングが訪れる前に予め燃料噴射時期計算タイミングを定めて燃料噴射開始タイミングの計算を行っている。つまり、燃料噴射時期計算タイミングと、実際の燃料噴射開始タイミングとの間には時間的なズレがある。

このように、燃料噴射時期計算タイミングと、実際の燃料噴射開始タイミングとの間に時間的なズレがあると、実際の燃料噴射量に過不足が生じて、運転性や排気エミッション、燃費を悪くすることがある。

これを図４を参照して説明すると、図４はエンジン暖機完了後にアクセルペダルを踏み込んで加速を行ったときに吸入空気流量Ｑａ、有効噴射パルス幅Ｔｅ、コモンレール燃料圧力の加重平均値ＡＶＥＰＦ、燃料噴射パルスがどうなるかをモデルで示している。

図４において、仮にＲｅｆ信号の入力タイミングが吸気弁閉時期ＩＶＣ（吸気行程の終了タイミング）に一致しているとすると、吸気弁閉時期においてシリンダに流入する空気量が確定するので、この吸気弁閉時期における有効噴射パルス幅Ｔｅｃを用いれば、コモンレール燃料圧力基準値における燃料噴射噴射パルス幅Ｔｉを次式により求めることができる。

Ｔｉ＝Ｔｅｃ＋Ｔｓ …（１）
ただし、Ｔｓ：無効噴射パルス幅、
実際にはコモンレール燃料圧力は一定ではなく、上記高圧燃料ポンプ１１の作動に伴い脈動が生じるので、燃料圧力センサ４２により検出される実際のコモンレール燃料圧力の加重平均値ＡＶＥＰＦを２ｍｓ毎に演算しているのであるが、それでもこの加重平均値ＡＶＥＰＦは大きく変動している。このため、Ｒｅｆ信号の入力タイミング（燃料噴射時期計算タイミング）であるｔ１４において、このタイミングでのコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｒｅｆから、Ｒｅｆ信号の入力タイミングのコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｒｅｆに対する燃圧補正係数ＫＩＮＪｒｅｆを求め、このＲｅｆ信号の入力タイミングのコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｒｅｆに対する燃圧補正係数ＫＩＮＪｒｅｆで上記の吸気弁閉時期における有効噴射パルス幅Ｔｅｃを補正した、
Ｔｉｒｅｆ＝Ｔｅｃ×ＫＩＮＪｒｅｆ＋Ｔｓ …（２）
の式によりＲｅｆ信号の入力タイミングにおける燃料噴射パルス幅Ｔｉｒｅｆを演算し、予め定めている第１の燃料噴射終了タイミング（固定）であるｔ１６を基準として、このＲｅｆ信号の入力タイミングにおける燃料噴射パルス幅Ｔｉｒｅｆをそのときのエンジン回転速度Ｎｅを用いてクランク角区間に換算した値だけ進角側のクランク角位置（ｔ１５）を燃料噴射開始タイミングＩＴｓｔとして計算し、この燃料噴射開始タイミングＩＴｓｔ（ｔ１５）から第１の燃料噴射終了タイミング（ｔ１６）までの期間、燃料噴射弁を開いている。

この場合に、燃料噴射開始タイミング（ｔ１５）のコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｉｎｊがＲｅｆ信号の入力タイミング（ｔ１４）のコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｒｅｆより所定値ΔＰだけ低下するとすれば、上記（２）式の燃料噴射パルス幅Ｔｉｒｅｆに基づいて得られる燃料噴射開始タイミングＩＴｓｔでは、実際の燃料噴射量が少なくなり、望みの加速性が得られなくなるのである。

ただし、図４はあくまでモデルであり、Ｒｅｆ信号の入力タイミングより燃料噴射開始タイミングまでの期間でコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦは、実際には上昇する。このＲｅｆ信号の入力タイミング後のコモンレール燃料圧力加重平均値の上昇について図５をさらに参照して説明すると、図５は横軸をクランク角とした高圧燃料ポンプ１４のプランジャリフトを示している。吸気バルブ用カムシャフト１３はクランクシャフトが２回転してやっと１回転すること、かつポンプ駆動カム１２は１回転の間に２回リフトするから、結果的に、プランジャリフトの１周期はクランク角でちょうど３６０°になる。いま、簡単のため、１番気筒の圧縮上死点位置でプランジャリフトがゼロになるようにポンプ駆動カム１２を吸気バルブ用カムシャフト１３上に設定してあるとし、１番気筒のＲｅｆ信号が圧縮上死点よりクランク角で１１０°前のｔ３のタイミングで立ち上がるものとして考える。４気筒エンジンの点火順序を１−３−４−２とすれば、１番気筒の１つ前の気筒は２番気筒であり、この２番気筒のＲｅｆ信号は１番気筒のＲｅｆ信号よりもさらに１８０°前のｔ１のタイミングで立ち上がる。

この場合に、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングと燃料噴射タイミングとがプランジャリフトの上昇側にある気筒、つまり２番気筒（または３番気筒）では、２番気筒のＲｅｆ信号の立ち上がりタイミング（ｔ１）でのコモンレール燃料圧力（あるいはその加重平均値）よりも、２番気筒の噴射タイミング（ｔ２）でのコモンレール燃料圧力のほうがそのタイミング差の分だけ上昇している。

このようにＲｅｆ信号の立ち上がりタイミングと燃料噴射タイミングとがプランジャリフトの上昇側にある気筒（２番気筒と３番気筒）において、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミング（料噴射時期計算タイミング）より燃料噴射開始タイミングまでの期間中にコモンレール燃料圧力が上昇（変化）する場合に、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングのコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｒｅｆを用いて燃料噴射量を算出し、そのＲｅｆ信号の立ち上がりタイミングのコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｒｅｆを用いた燃料噴射量を燃料噴射開始タイミングで供給しようとしたのでは、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングからのコモンレール燃料圧力加重平均値の上昇代ΔＰの分だけ実際の燃料噴射量が多くなってしまい、燃費や排気エミッションが悪くなることが考えられる。つまり、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングと燃料噴射タイミングとがプランジャリフトの上昇側にある気筒においてＲｅｆ信号の立ち上がりタイミングのコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｒｅｆを用いたのでは、燃料噴射量を精度良く算出できないのである。

そこで本実施形態では、吸気弁閉時期の有効噴射パルス幅Ｔｅｃを算出し、燃料噴射タイミング前の燃料噴射時期計算タイミングでこの燃料噴射時期計算タイミングのコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｒｅｆと、前記算出した吸気弁閉時期の有効噴射パルス幅Ｔｅｃとに基づいて燃料噴射タイミング（燃料噴射開始タイミングＩＴｓｔ）を計算し、この計算した燃料噴射タイミング直前のコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｉｎｊを算出し、この算出した燃料噴射タイミング直前のコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｉｎｊと、前記算出した吸気弁閉時期の有効噴射パルス幅Ｔｅｃとに基づいて、燃料噴射タイミング直前のコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｉｎｊに対する燃料噴射量を算出し、この算出した燃料噴射タイミング直前のコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｉｎｊに対する燃料噴射量が、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングと燃料噴射タイミングとがプランジャリフトの上昇側にある気筒である２番気筒または３番気筒に供給されるように、前記計算した燃料噴射タイミングが訪れたとき、２番気筒または３番気筒の燃料噴射弁を開く。

詳細には、図４において右側のｔ１４が２番気筒のＲｅｆ信号の立ち上がりタイミングであるとすると、燃料噴射開始タイミングのｔ１５において、燃料噴射開始タイミング直前のコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｉｎｊと、前記算出した吸気弁閉時期の有効噴射パルス幅Ｔｅｃとに基づいて、燃料噴射開始タイミング直前のコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｉｎｊに対する燃料噴射パルス幅Ｔｉｉｎｊを算出し、燃料噴射開始タイミングであるｔ１５を基準として、この燃料噴射開始タイミング直前のコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｉｎｊに対する燃料噴射パルス幅Ｔｉｉｎｊをそのときのエンジン回転速度Ｎｅを用いてクランク角区間ＡＮＧＣＲＫ２に換算した値だけ遅角側のクランク角位置（ｔ１７）を第２の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ２として計算し、燃料噴射開始タイミングＩＴｓｔ（ｔ１５）からこの第２の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ２（ｔ１７）までの期間、２番気筒の燃料噴射弁を開く。本実施形態では、図４最下段に示したように２番気筒の噴射パルスが燃料圧力低下代ΔＰの分だけ長くなって２番気筒への実際の燃料噴射量が増すのであり、これにより、２番気筒への燃料噴射量が不足することがなくなる。

なお、第２の燃料噴射終了タイミング（ｔ１７）が第１の燃料噴射終了タイミング（ｔ１６）より遅角側にくるのは、、図４に示しているように、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミング（ｔ１４）より燃料噴射開始タイミング（ｔ１５）のほうがコモンレール燃料圧力加重平均値が下降する場合であり、図５で説明したように、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングより燃料噴射開始タイミングのほうがコモンレール燃料圧力加重平均値が上昇する場合には第２の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ２は第１の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ１より進角側にくることはいうまでもない。

エンジンコントローラ４１より実行されるこの制御を以下のフローチャートに従って詳述する。

図６は有効噴射パルス幅Ｔｅ［ｍｓ］（有効噴射量）を演算するためのもので、１０ｍｓ毎に実行する。

ステップ１ではエアフローセンサ４５により検出される吸入空気流量Ｑａ［ｋｇ／ｓ］を読み込み、ステップ２ではこの吸入空気流量Ｑａとエンジン回転速度Ｎｅ［ｒｐｍ］とを用いて、次式により、１燃焼当たりの吸入空気量に対応する基本噴射パルス幅ＲＴｐ［ｍｓ］を算出する。

ＲＴｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ …（３）
ただし、Ｋ：定数［ｍｓ／ｋｇ］、
この基本噴射パルス幅ＲＴｐの燃料により定常時であればほぼ理論空燃比の混合気が得られる。

ステップ３ではこの基本噴射パルス幅ＲＴｐに、吸入空気のマニホールド充填遅れ分の遅れ処理を施して、つまり次式によりシリンダ空気量に対応する基本噴射パルス幅Ｔｐ［ｍｓ］を算出する。

Ｔｐ＝ＲＴｐ×Ｆｌｏａｄ＋Ｔｐ（前回値）×（１−Ｆｌｏａｄ）
…（４）
ただし、Ｆｌｏａｄ：加重平均係数（０＜Ｋ１＜１）、
Ｔｐ（前回値）：Ｔｐの前回値、
過渡時、例えば加速時に基本噴射パルス幅ＲＴｐがステップ的に増加したとき（４）式の基本噴射パルス幅ＴｐはこのＲＴｐのステップ変化に対して遅れて応答する。

ステップ４では、シリンダ空気量に対応する基本燃料噴射パルス幅Ｔｐに各種の補正を施して、つまり次式により有効噴射パルス幅Ｔｅ［ｍｓ］を算出する。

Ｔｅ＝Ｔｐ×ＫＴＲ×Ｔｆｂｙａ×（α＋αｍ−１）×２ …（５）
ただし、ＫＴＲ：過渡補正係数［無名数］、
Ｔｆｂｙａ：目標当量比［無名数］、
α ：空燃比フィードバック補正係数［無名数］、
αｍ：空燃比学習値［無名数］、
（５）式の過渡補正量ＫＴＲ、目標当量比Ｔｆｂｙａ、空燃比フィードバック補正係数α、空燃比学習値αｍはすべて公知である。簡単に説明しておくと、過渡補正係数ＫＴＲは、例えば加速時に１．０より大きくなり、減速時に１．０より小さな正の値になる。目標当量比Ｔｆｂｙは成層燃焼時に１．０より小さい正の値であり、均質燃焼時になると１．０へと切換わる。空燃比フィードバック補正係数αは排気通路に設けた三元触媒を最適に働かせるためいわゆるウインドウに空燃比を収めるための値である。

図７は吸気弁閉時期ＩＶＣの有効噴射パルス幅Ｔｅｃを算出するためのもので、各気筒の吸気弁閉時期ＩＶＣに実行する。

可変動弁機構を備えないエンジンでは吸気弁閉時期ＩＶＣは一定値であり、予めわかっているためクランク角センサ（４３、４４）により検出される実際のクランク角が各気筒の吸気弁閉時期ＩＶＣと一致するタイミングで図７のフローを実行する。一方、可変動弁機構を備えるエンジンでは運転条件により吸気弁閉時期ＩＶＣが変化する。ただし、運転条件に応じてどのような吸気弁閉時期ＩＶＣに設定するかは予めわかっているので、クランク角センサにより検出される実際のクランク角が運転条件に応じて変化するそのときの吸気弁閉時期ＩＶＣと一致するタイミングで図７のフローを実行すればよい。

ステップ１１では図６により演算されている有効噴射パルス幅Ｔｅを読み込み、その有効噴射パルス幅Ｔｅをステップ１２において吸気弁閉時期の有効噴射パルス幅Ｔｅｃ［ｍｓ］に移す。

これは、シリンダ空気量は吸気弁が開いている間は定まらず吸気弁が閉じたタイミング（つまり吸気弁閉時期ＩＶＣ）で確定するため、図７のフローにより、この確定したシリンダ空気量に対応する有効噴射パルス幅Ｔｅｃを算出するようにしたものである。

図８はコモンレール燃料圧力の加重平均値ＡＶＥＰＦを算出するためのもので、２ｍｓ毎に実行する。

ステップ２１では燃料圧力センサ４２により検出される実際のコモンレール燃料圧力Ｐｆ［ＭＰａ］を読み込み、ステップ２２でこの実際のコモンレール燃料圧力Ｐｆに基づいてコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦ［ＭＰａ］を次式により算出する。

ＡＶＥＰＦ＝Ｐｆ×Ｋ１＋ＡＶＥＰＦ（前回値）×（１−Ｋ１）
…（６）
ただし、Ｋ１：加重平均係数（０＜Ｋ１＜１）、
ＡＶＥＰＦ（前回値）：ＡＶＥＰＦの前回値、
（６）式は、実際のコモンレール燃料圧力の脈動を均すものである。（６）式右辺のＡＶＥＰＦ（前回値）の初期値としては、エンジン始動時に実際のコモンレール燃料圧力Ｐｆを入れておけばよい。

図９は燃料噴射開始タイミング（燃料噴射タイミング）を計算するためのもので、各気筒のＲｅｆ信号の立ち上がりタイミング毎に実行する。つまり、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングが燃料噴射時期計算タイミングである。Ｒｅｆ信号は、クランクシャフトポジションセンサ４３からの信号とカムシャフトポジションセンサ４４からの信号とから算出される、各気筒についてのクランク角基準位置の信号である。

ステップ３１では、図７により算出されている吸気弁閉時期における有効噴射パルス幅Ｔｅｃ、図８により算出されているコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦを読み込み、このとき読み込んだコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦをＡＶＥＰＦｒｅｆに移す。つまりＡＶＥＰＦｒｅｆは、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングのコモンレール燃料圧力加重平均値を表す。

ステップ３２ではこのＲｅｆ信号の立ち上がりタイミングにおけるコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｒｅｆから図１１を内容とするテーブルを検索することにより、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングのコモンレール燃料圧力加重平均値に対する燃圧補正係数ＫＩＮＪｒｅｆを算出し、ステップ３３でこのＲｅｆ信号の立ち上がりタイミングのコモンレール燃料圧力加重平均値に対する燃圧補正係数ＫＩＮＪｒｅｆを、吸気弁閉時期における有効噴射パルス幅Ｔｅｃに乗算する（補正する）ことにより、つまり次式によりＲｅｆ信号の立ち上がりタイミングにおける燃料噴射パルス幅Ｔｉｒｅｆ［ｍｓ］を算出する。

Ｔｉｒｅｆ＝Ｔｅｃ×ＫＩＮＪｒｅｆ＋Ｔｓ …（７）
ただし、Ｔｓ：無効噴射パルス幅、
（７）式の無効噴射パルス幅Ｔｓは燃料噴射弁の応答遅れ（無駄時間）に対応する値で、バッテリ電圧に応じた値である。

ステップ３４では、このＲｅｆ信号の立ち上がりタイミングにおける燃料噴射パルス幅Ｔｉｒｅｆをそのときのエンジン回転速度Ｎｅを用いてクランク角区間ＡＮＧＣＲＫ１［ｄｅｇ］に換算し、ステップ３５で第１の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ１［ｄｅｇＢＴＤＣ］からこの換算したクランク角区間ＡＮＧＣＲＫ１だけ進角側のクランク角位置を燃料噴射開始タイミングＩＴｓｔ［ｄｅｇＢＴＤＣ］として算出する。

圧縮行程後期に予め設定している第１の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ１は各気筒の圧縮上死点（ＴＤＣ）から進角側に計測したクランク角（固定値）であるため、燃料噴射開始タイミングＩＴＳｔも各気筒の圧縮上死点から進角側に計測したクランク角になる。

ステップ３６ではこのようにして計算した燃料噴射開始タイミングＩＴｓｔを出力レジスタに移す。

図１０は上記第１の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ１とは別に第２の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ２を計算するためのもので、図９により計算している各気筒の燃料噴射開始タイミングＩＴｓｔの直前のクランク角毎に実行する。

燃料噴射終了タイミングを、予め設定されている第１の値であるＩＴｅｎｄ１から第２の値であるＩＴｅｎｄ２へと再設定するのは、燃料噴射時期計算タイミングより燃料噴射タイミングまでのコモンレール燃料圧力加重平均値の上昇代ΔＰを考慮するものある。すなわち、図５で前述したように、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングと燃料噴射タイミングとがプランジャリフトの上昇側にある気筒（２番気筒と３番気筒）では、燃料噴射時期計算タイミングより燃料噴射開始タイミングのほうがコモンレール燃料圧力加重平均値が高いため、第１の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ１まで燃料を供給をしたのでは燃料過多となってしまうので、燃料過多とならない第２の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ２を計算する必要がある。

一方、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングと燃料噴射タイミングとがプランジャリフトの下降側にある気筒（１番気筒と４番気筒）では、燃料噴射時期計算タイミングと燃料噴射開始タイミングとでコモンレール燃料圧力加重平均値が同じであるので、図１０のフローは不要である。

ただし、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングと燃料噴射タイミングとがプランジャリフトの下降側にある気筒（１番気筒と４番気筒）についても図１０のフローにより第２の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ２を計算させることはかまわない。このときには第２の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ２は第１の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ１と一致するだけである。

ここでは、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングと燃料噴射タイミングとがプランジャリフトの上昇側にある気筒（２番気筒と３番気筒）についてだけ図１０のフローを実行する場合で述べると、図１０のフローは、図９により計算している各気筒の燃料噴射開始タイミングＩＴｓｔの直前のクランク角が２番気筒または３番気筒のものである場合に限って実行する。

ステップ４１では、図７により算出されている吸気弁閉時期における有効噴射パルス幅Ｔｅｃ、図８により算出されているコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＴＦを読み込み、このとき読み込んだコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦをＡＶＥＰＦｉｎｊに移す。つまりＡＶＥＰＦｉｎｊは、燃料噴射開始タイミング直前のコモンレール燃料圧力加重平均値を表す。

ステップ４２ではこの燃料噴射開始タイミング直前のコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｉｎｊから図１１を内容とするテーブルを検索することにより、燃料噴射開始タイミング直前のコモンレール燃料圧力加重平均値に対する燃圧補正係数ＫＩＮＪｉｎｊを算出し、ステップ４３でこの燃料噴射開始タイミング直前のコモンレール燃料圧力加重平均値に対する燃圧補正係数ＫＩＮＪｉｎｊを、吸気弁閉時期における有効噴射パルス幅Ｔｅｃに乗算する（補正する）ことにより、つまり次式により燃料噴射開始タイミング直前における燃料噴射パルス幅Ｔｉｉｎｊ［ｍｓ］を算出する。

Ｔｉｉｎｊ＝Ｔｅｃ×ＫＩＮＪｉｎｊ＋Ｔｓ …（８）
ただし、Ｔｓ：無効噴射パルス幅、
ステップ４４では、この燃料噴射開始タイミング直前における燃料噴射パルス幅Ｔｉｉｎｊをそのときのエンジン回転速度Ｎｅを用いてクランク角区間ＡＮＧＣＲＫ２［ｄｅｇ］に換算し、ステップ４５で燃料噴射開始タイミングＩＴｓｔ［ｄｅｇＢＴＤＣ］からこの換算したクランク角区間ＡＮＧＣＲＫ２だけ遅角側のクランク角位置を第２の燃料噴射終了タイミングＩＴｓｔ２［ｄｅｇＢＴＤＣ］として算出する。

この場合、図５によればＲｅｆ信号の立ち上がりタイミングのコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｒｅｆより燃料噴射開始タイミング直前のコモンレール燃料圧力加重平均値値ＡＶＥＰＦｉｎｊのほうが大きいことより、図１１によればＲｅｆ信号の立ち上がりタイミングでの燃圧補正係数ＫＩＮＪｒｅｆより燃料噴射開始タイミング直前での燃圧補正係数ＫＩＮＪｉｎｊのほうが小さくなる。このため、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングより燃料噴射開始タイミングまでの期間に運転条件が変化しなければ、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングにおける燃料噴射パルス幅Ｔｉｒｅｆより噴射開始タイミング直前における燃料噴射パルス幅Ｔｉｉｎｊのほうが小さくなり、従って換算されるクランク角区間についてもＲｅｆ信号の立ち上がりタイミングでの値より燃料噴射開始タイミングでの値のほうが小さくなる（ＡＮＧＣＲＫ１＞ＡＮＧＣＲＫ２）。この結果、第２の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ２は第１の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ１より進角側にくる。

一方、図４に示したように、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングのコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｒｅｆより燃料噴射開始タイミング直前のコモンレール燃料圧力加重平均値値ＡＶＥＰＦｉｎｊのほうが小さいときには第２の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ２が第１の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ１より遅角側にくるので、第２番気筒または第３番気筒については第１の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ１は余裕を持って進角側に設定しておかなればならない。

ステップ４６ではこのようにして計算した燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ２を出力レジスタに移す。

図示しない燃料噴射を実行するフローでは、各気筒の燃料噴射開始タイミングＩＴｓｔ毎に、その燃料噴射開始タイミングが２番気筒または３番気筒のものであるか否かを判断し、２番気筒または３番気筒の燃料噴射開始タイミングであれば、出力レジスタに移されている燃料噴射開始タイミングＩＴｓｔと、第２の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ２とを用い、燃料噴射開始タイミングＩＴｓｔを起点として第２の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ２までの期間、２番気筒または３番気筒の燃料噴射弁を開弁する（圧縮行程噴射を行う）。

一方、燃料噴射開始タイミングＩＴｓｔが２番気筒または３番気筒のものでなく、１番気筒または４番気筒の燃料噴射開始タイミングであるときには、出力レジスタに移されている燃料噴射開始タイミングＩＴｓｔと、第１の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ１とを用い、燃料噴射開始タイミングＩＴｓｔを起点として第１の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ１までの期間、１番気筒または４番気筒の燃料噴射弁を開弁する（圧縮行程噴射を行う）。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、吸気弁閉時期の有効噴射パルス幅Ｔｅｃを算出し（図７のステップ１１、１２）、燃料噴射タイミング前の燃料噴射時期計算タイミングで燃料噴射開始タイミングＩＴＳｔを計算し（図９のステップ３５）、この計算した燃料噴射開始タイミングＩＴｓｔ直前のコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｉｎｊを算出し（図１０のステップ４１）、この算出した燃料噴射開始タイミング直前の燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｉｎｊと、前記算出した吸気弁閉時期の有効噴射パルス幅Ｔｅｃとに基づいて、燃料噴射開始タイミング直前のコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｉｎｊに対する燃料噴射パルス幅Ｔｉｉｎｊ（燃料噴射量）を算出し（図１０のステップ４３）、この算出した燃料噴射開始タイミング直前のコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｉｎｊに対する燃料噴射パルス幅Ｔｉｉｎｊの燃料（燃料噴射量）が、２番気筒または３番気筒に供給されるように、前記計算した燃料噴射タイミングＩＴＳｔが訪れたとき２番気筒または３番気筒の燃料噴射弁を開く（図９のステップ３６、図１０のステップ４６）ようにしたので、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングと燃料噴射タイミングとがプランジャリフトの上昇側にある気筒（２番気筒と３番気筒）においてＲｅｆ信号の立ち上がりタイミング（燃料噴射時期計算タイミング）より燃料噴射タイミング（ＩＴｓｔ）までの期間中にコモンレール燃料圧力加重平均値（燃料噴射弁に作用する燃料圧力）が上昇（変化）する場合においても、２番気筒または３番気筒に対して燃料噴射量を過不足無く供給できることになった。

図１２、図１３、図１４、図１５は第２実施形態で、それぞれ第１実施形態の図６、図７、図９、図１０と置き換わるものである。図１２、図１３、図１４、図１５において図６、図７、図９、図１０と同一部分には同一のステップ番号をつけている。

第１実施形態との違いを主に説明すると、まず図１２においてステップ５１ではエアフローセンサ４５により検出される吸入空気流量Ｑａに、吸入空気のマニホールド充填遅れ分の遅れ処理を施して、つまり次式によりシリンダ空気流量Ｑｃｙｌ［ｋｇ／ｓ］を算出する。

Ｑｃｙｌ＝Ｑａ×Ｆｌｏａｄ＋Ｑｃｙｌ（前回値）×（１−Ｆｌｏａｄ）
…（９）
ただし、Ｆｌｏａｄ：加重平均係数（０＜Ｋ１＜１）、
Ｑｃｙｌ（前回値）：Ｑｃｙｌの前回値、
シリンダ空気流量の演算方法はこれに限られるものでなく公知の演算方法により求められるものでよい。

図１３は吸気弁閉時期ＩＶＣのシリンダ空気流量Ｑｃを算出するためのもので、各気筒の吸気弁閉時期ＩＶＣに実行する。

ステップ６１では図１２により演算されているシリンダ空気流量Ｑｃｙｌを読み込み、そのシリンダ空気流量Ｑｃｙｌをステップ６２において吸気弁閉時期のシリンダ空気流量Ｑｃ［ｋｇ／ｓ］に移す。

これは、シリンダ空気量は吸気弁が開いている間は定まらず吸気弁が閉じたタイミング（つまり吸気弁閉時期ＩＶＣ）で確定されるため、図１３のフローにより、この確定したシリンダ空気量を算出するようにしたものである。

図１４ではステップ７１において図１３により算出されている吸気弁閉時期におけるシリンダ空気流量Ｑｃ、図８により算出されているコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦを読み込む。

ステップ７２ではこの吸気弁閉時期におけるシリンダ空気流量Ｑｃとエンジン回転速度Ｎｅ［ｒｐｍ］とを用いて、次式により、吸気弁閉時期のシリンダ空気量Ｑｃに対応する基本噴射パルス幅Ｔｐｃ［ｍｓ］を算出する。

Ｔｐｃ＝Ｋ×Ｑｃ／Ｎｅ …（１０）
ただし、Ｋ：定数［ｍｓ／ｋｇ］、
ステップ７３ではこの吸気弁閉時期のシリンダ空気量Ｑｃに対応する基本燃料噴射パルス幅Ｔｐｃに各種の補正を施して、つまり次式により吸気弁閉時期における有効噴射パルス幅Ｔｅｃ［ｍｓ］を算出する。

Ｔｅｃ＝Ｔｐｃ×ＫＴＲ×Ｔｆｂｙａ×（α＋αｍ−１）×２…（１１）
ただし、ＫＴＲ：過渡補正係数［無名数］、
Ｔｆｂｙａ：目標当量比［無名数］、
α ：空燃比フィードバック補正係数［無名数］、
αｍ：空燃比学習値［無名数］、
ステップ３３では、図９のステップ３３と同じに、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングのコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｒｅｆに対する燃圧補正係数ＫＩＮＪｒｅｆを、この吸気弁閉時期における有効噴射パルス幅Ｔｅｃに乗算する（補正する）ことにより、つまり上記の（７）式によりＲｅｆ信号の立ち上がりタイミングにおける燃料噴射パルス幅Ｔｉｒｅｆ［ｍｓ］を算出する。

次に、図１５ではステップ８１において図１３により算出されている吸気弁閉時期におけるシリンダ空気流量Ｑｃ、図８により算出されているコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦを読み込む。

ステップ８２ではこの吸気弁閉時期におけるシリンダ空気流量Ｑｃとエンジン回転速度Ｎｅ［ｒｐｍ］とを用いて、上記の（１０）式により、吸気弁閉時期のシリンダ空気量Ｑｃに対応する基本噴射パルス幅Ｔｐｃ［ｍｓ］を算出する。

ステップ８３ではこの吸気弁閉時期のシリンダ空気量Ｑｃに対応する基本燃料噴射パルス幅Ｔｐｃに各種の補正を施して、つまり上記の（１１）式により吸気弁閉時期における有効噴射パルス幅Ｔｅｃ［ｍｓ］を算出する。

ステップ４３では、図１０のステップ４３と同じに、燃料噴射開始タイミングＩＴｓｔ直前のコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｉｎｊに対する燃圧補正係数ＫＩＮＪｉｎｊを、この吸気弁閉時期における有効噴射パルス幅Ｔｅｃに乗算する（補正する）ことにより、つまり上記の（８）式により燃料噴射開始タイミング直前における燃料噴射パルス幅Ｔｉｉｎｊ［ｍｓ］を算出する。

このように第２実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、吸気弁閉時期のシリンダ空気量Ｑｃを算出し（図１３のステップ６１、６２）、燃料噴射タイミング前の燃料噴射時期計算タイミングで燃料噴射開始タイミングＩＴＳｔを計算し（図１４のステップ３５）、この計算した燃料噴射開始タイミングＩＴｓｔ直前のコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｉｎｊを算出し（図１５のステップ８１）、この算出した燃料噴射開始タイミング直前のコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｉｎｊと、前記算出した吸気弁閉時期のシリンダ空気量Ｑｃとに基づいて、燃料噴射開始タイミング直前のコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｉｎｊに対する燃料噴射パルス幅Ｔｉｉｎｊ（燃料噴射量）を算出し（図１５のステップ４３）、この算出した燃料噴射開始タイミング直前のコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｉｎｊに対する燃料噴射パルス幅Ｔｉｉｎｊの燃料（燃料噴射量）が、２番気筒または３番気筒に供給されるように、前記計算した燃料噴射タイミングＩＴＳｔが訪れたとき２番気筒または３番気筒の燃料噴射弁を開く（図１４のステップ３６、図１５のステップ４６）ようにしたので、第１実施形態と同じに、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングと燃料噴射タイミングとがプランジャリフトの上昇側にある気筒（２番気筒と３番気筒）においてＲｅｆ信号の立ち上がりタイミング（燃料噴射時期計算タイミング）より燃料噴射タイミング（ＩＴｓｔ）までの期間中にコモンレール燃料圧力加重平均値（燃料噴射弁に作用する燃料圧力）が上昇（変化）する場合においても、２番気筒または３番気筒に対して燃料噴射量を過不足無く供給できる。

実施形態では、コモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦで説明したが、このコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦに代えて実際のコモンレール燃料圧力Ｐｆを用いることができる。

実施形態では、燃料噴射時期計算タイミングをＲｅｆ信号の立ち上がりタイミングとする場合で説明したが、燃料噴射時期計算タイミングをＲｅｆ信号の立ち下がりタイミングとする場合でもかまわない。さらに、Ｒｅｆ信号のタイミングに限定されるものでない。要は、燃料噴射タイミングより時間的に前の所定のクランク角を燃料噴射時期計算タイミングとして設けているものに対しては本発明の適用がある。

実施形態では、吸気バルブ用カムシャフトにポンプ駆動カム１２を設け、このポンプ駆動カムにより高圧燃料ポンプを駆動する場合で説明したが、この構成に限定されるものでない。例えば、高圧燃料ポンプは斜板式のものでもよいし、排気バルブ用カムシャフトにポンプ駆動カム１２を設けてもかまわない。さらに、ポンプ駆動カムはカムシャフト以外のシャフトにも設け得る。また、コモンレールを備えることも必須でない。

実施形態では、燃料噴射開始タイミング前の燃料噴射時期計算タイミングのコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｒｅｆと、吸気弁閉時期のシリンダ空気量Ｑｃまたは有効噴射量Ｔｅｃとに基づいて、燃料噴射時期計算タイミングのコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｒｅｆに対する燃料噴射量（Ｔｉｒｅｆ）を算出し、この燃料噴射時期計算タイミングのコモンレール燃料圧力加重平均値ＡＶＥＰＦｒｅｆに対する燃料噴射量（Ｔｉｒｅｆ）と予め設定している第１の燃料噴射終了タイミングＩＴｅｎｄ１とから燃料噴射開始タイミングＩＴＳｔを計算する場合で説明したが、燃料噴射時期計算タイミングと燃料噴射タイミングとがプランジャリフトの上昇側にある気筒（２番気筒と３番気筒）については燃料噴射開始タイミングＩＴＳｔを予め定めた固定値としてもかまわない。

実施形態では、エンジンの燃料供給方法を説明したが、エンジンの燃料供給装置としては、クランクシャフトにより駆動されるアクチュエータと、このアクチュエータにより駆動される高圧の燃料を吐出する高圧燃料ポンプと、圧縮行程にある所定の燃料噴射タイミングで開いて、この高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンに供給する燃料噴射弁とを備えるエンジンの燃料供給装置において、吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量を算出するシリンダ空気量・有効噴射量算出手段と、前記燃料噴射弁に作用する前記燃料噴射タイミング直前の燃料圧力を算出する燃料噴射タイミング直前燃料圧力算出手段と、この算出した燃料噴射タイミング直前の燃料圧力と、前記算出した吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量とに基づいて、燃料噴射タイミング直前の燃料圧力に対する燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、この算出した燃料噴射タイミング直前の燃料圧力に対する燃料噴射量が供給されるように前記燃料噴射タイミングが訪れたとき前記燃料噴射弁を開く燃料噴射弁開閉手段とを備えるエンジンの燃料供給装置が考えられる（請求項４に記載の発明）。また、クランクシャフトにより駆動されるポンプ駆動カムと、このポンプ駆動カムにより駆動されるポンププランジャが上昇する行程で高圧燃料を吐出し、このポンププランジャが下降する行程で一定の燃料圧力を保持する高圧燃料ポンプと、圧縮行程にある所定の燃料噴射タイミングで開いて、この高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンの燃焼室に供給する燃料噴射弁とを備えるエンジンの燃料供給装置において、吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量を算出するシリンダ空気量・有効噴射量算出手段と、前記燃料噴射弁に作用する前記燃料噴射タイミング直前の燃料圧力を算出する燃料噴射タイミング直前燃料圧力算出手段と、この算出した燃料噴射タイミング直前の燃料圧力と、前記算出した吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量とに基づいて、燃料噴射タイミング直前の燃料圧力に対する燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、この算出した燃料噴射タイミング直前の燃料圧力に対する燃料噴射量が供給されるように前記計算した燃料噴射タイミングが訪れたとき前記燃料噴射弁を開く燃料噴射弁開閉手段とを備えるエンジンの燃料供給装置が考えられる（請求項５に記載の発明）。

請求項１、２のシリンダ空気量・有効噴射量算出処理手順の機能は図１３のステップ６１、６２、図７のステップ１１、１２により、燃料噴射タイミング直前燃料圧力算出処理手順の機能は図１５のステップ８１、図１０のステップ４１により、燃料噴射量算出処理手順の機能は図１５のステップ４３、図１０のステップ４３により、燃料噴射弁開閉処理手順の機能は図１４のステップ３６及び図１５のステップ４６、図９のステップ３６及び図１０のステップ４６によりそれぞれ果たされている。

請求項４、５のシリンダ空気量・有効噴射量算出手段の機能は図１３のステップ６１、６２、図７のステップ１１、１２により、燃料噴射タイミング直前燃料圧力算出手段の機能は図１５のステップ８１、図１０のステップ４１により、燃料噴射量算出手段の機能は図１５のステップ４３、図１０のステップ４３により、燃料噴射弁開閉手段の機能は図１４のステップ３６及び図１５のステップ４６、図９のステップ３６及び図１０のステップ４６によりそれぞれ果たされている。

本発明の第１実施形態の燃料供給装置の概略構成図。ポンプ駆動カムの平面図。高圧燃料ポンプの作動を説明するための波形図。エンジン暖機完了後における加速時のコモンレール燃料圧力の変化波形図。プランジャリフトと噴射タイミング、Ｒｅｆ信号の立ち上がりタイミングとの関係を説明するための波形図。有効噴射パルス幅の演算を説明するためのフローチャート。吸気弁閉時期の有効噴射パルス幅の算出を説明するためのフローチャート。コモンレール燃料圧力加重平均値の算出を説明するためのフローチャート。燃料噴射開始タイミングの計算を説明するためのフローチャート。第２の燃料噴射終了タイミングの計算を説明するためのフローチャート。燃圧補正係数の特性図。第２実施形態のシリンダ空気流量の演算を説明するためのフローチャート。第２実施形態の吸気弁閉時期のシリンダ空気流量の算出を説明するためのフローチャート。第２実施形態の燃料噴射開始タイミングの計算を説明するためのフローチャート。第２実施形態の第２の燃料噴射終了タイミングの計算を説明するためのフローチャート。燃圧補正係数の特性図。

符号の説明

１２ポンプ駆動カム（板カム）
１３吸気バルブ用カムシャフト
３１Ａ〜３１Ｄ燃料噴射弁
４１エンジンコントローラ
４２燃料圧力センサ

Claims

クランクシャフトにより駆動されるアクチュエータと、
このアクチュエータにより駆動される高圧の燃料を吐出する高圧燃料ポンプと、
圧縮行程にある所定の燃料噴射タイミングで開いて、この高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンに供給する燃料噴射弁と、
高圧燃料ポンプからの高圧燃料の圧力を検出する燃料圧力センサと
を備えるエンジンの燃料供給方法において、
吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量を算出するシリンダ空気量・有効噴射量算出処理手順と、
予め定めている燃料噴射時期計算タイミングの燃料圧力と、前記算出した吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量と、予め定めている第一の燃料噴射終了タイミングとに基づいて、燃料噴射開始タイミングを計算する燃料噴射開始タイミング計算処理手順と、
この計算した燃料噴射開始タイミング直前の燃料圧力を前記燃料圧力センサで検出する燃料噴射開始タイミング直前燃料圧力検出処理手順と、
この検出した燃料噴射開始タイミング直前の燃料圧力と、前記算出した吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量とに基づいて、第二の燃料噴射終了タイミングを算出する燃料噴射終了タイミング算出処理手順と、
前記燃料噴射開始タイミングより前記第二の燃料噴射終了タイミングまでの期間、前記燃料噴射弁を開く燃料噴射弁開閉処理手順と
を含むことを特徴とするエンジンの燃料供給方法。
前記燃料噴射開始タイミング計算処理手順は、
前記燃料噴射時期計算タイミングの燃料圧力と、前記算出した吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量とに基づいて、燃料噴射時期計算タイミングの燃料圧力に対する燃料噴射パルス幅を算出する燃料噴射パルス幅算出処理手順と、
この燃料噴射時期計算タイミングの燃料圧力に対する燃料噴射パルス幅と、前記第一の燃料噴射終了タイミングとから前記燃料噴射開始タイミングを計算する計算処理手順と
を含み、
前記燃料噴射終了タイミング算出処理手順は、
前記算出した燃料噴射開始タイミング直前の燃料圧力と、前記算出した吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量とに基づいて、燃料噴射開始タイミング直前の燃料圧力に対する燃料噴射パルス幅を算出する燃料噴射パルス幅算出処理手順と、
この算出した燃料噴射開始タイミング直前の燃料圧力に対する燃料噴射パルス幅と、前記燃料噴射開始タイミングとに基づいて、前記第二の燃料噴射終了タイミングを算出する算出処理手順と
を含むことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料供給方法。
前記燃料噴射時期計算タイミング及び前記算出された燃料噴射開始タイミングが燃料圧力が上昇する行程にある気筒のものであるか否かを判定し、燃料圧力が上昇する行程にある気筒の燃料噴射開始タイミングになったとき、この燃料噴射開始タイミングより前記算出された第二の燃料噴射終了タイミングまでの期間、前記燃料噴射弁を開くことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの燃料供給方法。
クランクシャフトにより駆動されるアクチュエータと、
このアクチュエータにより駆動される高圧の燃料を吐出する高圧燃料ポンプと、
圧縮行程にある所定の燃料噴射タイミングで開いて、この高圧燃料ポンプからの高圧燃料をエンジンに供給する燃料噴射弁と、
高圧燃料ポンプからの高圧燃料の圧力を検出する燃料圧力センサと
を備えるエンジンの燃料供給装置において、
吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量を算出するシリンダ空気量・有効噴射量算出手段と、
予め定めている燃料噴射時期計算タイミングの燃料圧力と、前記算出した吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量と、予め定めている第一の燃料噴射終了タイミングとに基づいて、燃料噴射開始タイミングを計算する燃料噴射開始タイミング計算手段と、
この計算した燃料噴射開始タイミング直前の燃料圧力を前記燃料圧力センサで検出する燃料噴射開始タイミング直前燃料圧力検出手段と、
この検出した燃料噴射開始タイミング直前の燃料圧力と、前記算出した吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量とに基づいて、第二の燃料噴射終了タイミングを算出する燃料噴射終了タイミング算出手段と、
前記燃料噴射開始タイミングより前記第二の燃料噴射終了タイミングまでの期間、前記燃料噴射弁を開く燃料噴射弁開閉手段と
を備えることを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
前記燃料噴射開始タイミング計算手段は、
前記燃料噴射時期計算タイミングの燃料圧力と、前記算出した吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量とに基づいて、燃料噴射時期計算タイミングの燃料圧力に対する燃料噴射パルス幅を算出する燃料噴射パルス幅算出手段と、
この燃料噴射時期計算タイミングの燃料圧力に対する燃料噴射パルス幅と、前記第一の燃料噴射終了タイミングとから前記燃料噴射開始タイミングを計算する計算手段と
を含み、
前記燃料噴射終了タイミング算出手段は、
前記算出した燃料噴射開始タイミング直前の燃料圧力と、前記算出した吸気弁閉時期のシリンダ空気量または有効噴射量とに基づいて、燃料噴射開始タイミング直前の燃料圧力に対する燃料噴射パルス幅を算出する燃料噴射パルス幅算出手段と、
この算出した燃料噴射開始タイミング直前の燃料圧力に対する燃料噴射パルス幅と、前記燃料噴射開始タイミングとに基づいて、前記第二の燃料噴射終了タイミングを算出する算出手段と
を含むことを特徴とする請求項４に記載のエンジンの燃料供給装置。
前記燃料噴射時期計算タイミング及び前記算出された燃料噴射開始タイミングが燃料圧力が上昇する行程にある気筒のものであるか否かを判定し、燃料圧力が上昇する行程にある気筒の燃料噴射開始タイミングになったとき、この燃料噴射開始タイミングより前記算出された第二の燃料噴射終了タイミングまでの期間、前記燃料噴射弁を開くことを特徴とする請求項４または５に記載のエンジンの燃料供給装置。