JP3849367B2

JP3849367B2 - コモンレール式燃料噴射装置

Info

Publication number: JP3849367B2
Application number: JP26519499A
Authority: JP
Inventors: 康宏西山
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2019-09-20
Also published as: DE60009623T2; EP1085193A3; EP1085193B1; EP1085193A2; DE60009623D1; US6349702B1; JP2001082223A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コモンレールに蓄圧状態に貯留された燃料をインジェクタから燃焼室に噴射するコモンレール式燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、エンジンの燃料噴射制御に関して、噴射圧力の高圧化を図り、且つ燃料の噴射タイミング及び噴射量等の噴射条件をエンジンの運転状態に応じて最適に制御する方法として、コモンレール式燃料噴射システムが知られている。コモンレール式燃料噴射システムは、ポンプによって所定圧力に加圧された燃料噴射制御用の作動流体をコモンレール内に蓄圧状態に貯留し、作動流体圧力を利用して各気筒にそれぞれ配置されたインジェクタを作動させて、インジェクタから対応する燃焼室内に燃料を噴射するシステムである。燃料が各インジェクタからエンジンの運転状態に対して最適な噴射条件で噴射されるように、コントローラが各インジェクタに設けられた制御弁（開閉弁）を制御している。
【０００３】
作動流体を燃料とする燃料圧力作動型のコモンレール式燃料噴射システムの場合、コモンレールから燃料供給管を通じて各インジェクタの先端に形成された噴孔に至る燃料流路内には、常時、噴射圧力相当の燃料圧力が作用しており、各インジェクタは、燃料供給管を通じて供給される燃料を通過又は遮断する制御を行うための開閉弁と当該開閉弁を開閉駆動するための電磁アクチュエータとを備えている。コントローラは、加圧燃料が各インジェクタにおいてエンジンの運転状態に対して最適な噴射条件で噴射されるように、コモンレールの圧力と各インジェクタの電磁アクチュエータの作動とを制御している。また、作動流体としてエンジンオイルをコモンレールに貯留し、コモンレールからインジェクタの圧力室に供給したオイル圧力でインジェクタ内の増圧室内に供給されている燃料を所定の圧力まで増圧する型式のコモンレール式燃料噴射システムも提案されている。
【０００４】
従来の燃料圧力作動型のコモンレール燃料噴射システムを図１７に基づいて説明する。燃料タンク７からフィードポンプ６によって吸い上げられた燃料は、燃料サプライポンプ１に送られる。燃料サプライポンプ１は、エンジンによって駆動されるプランジャ式の可変容量式高圧ポンプであり、燃料をコモンレール２に圧送する。コモンレール２に蓄圧状態に貯留された燃料は、燃料流路の一部を構成する燃料供給管２３を通じて、エンジンの型式に応じて気筒毎に設けられたインジェクタ３に供給され、各インジェクタ３からそれぞれ対応した燃焼室内に噴射される。燃料サプライポンプ１は、図示以外にも、エンジンの型式に応じて複数のプランジャを有するロータリ型、又は列型のポンプとすることができる。
【０００５】
燃料サプライポンプ１は、エンジンの出力によって駆動されるポンプ駆動カム１０と、ポンプ駆動カム１０に当接して往復動をするプランジャ１１とを備えており、プランジャ１１の頂面がポンプ室１２の壁面の一部を形成している。ポンプ室１２と燃料通路１３との間に配設されているインレットバルブ１５が、フィードポンプ６から燃料通路１３を通じてポンプ室１２に流入する燃料量を制御する。ポンプ室１２とコモンレール２との間を繋ぐ燃料吐出路１４には、燃料サプライポンプ１の所定の吐出圧で開弁する逆止弁１７が設けられている。
【０００６】
コモンレール２には、コモンレール圧力がシステム異常等に起因して異常上昇するのを防ぐため、所定の設定圧力よりも高くなると開弁し、コモンレール２内の燃料を排出路２１を通じて燃料タンク７へ放出してコモンレール圧力を低下させる常閉型のリリーフ弁２０が備えられている。また、コモンレール２に設けられた圧力センサ２２が検出したコモンレール圧力Ｐｒは、エンジンの電子制御モジュール（ＥＣＭ）であるコントローラ８に入力される。
【０００７】
インジェクタ３は、図示が省略されたシリンダヘッド等のベースに設けられた穴部にシール部材によって密封状態に取付けられる。インジェクタ３はインジェクタ本体内を往復動可能な針弁３１と、ノズルの先端に形成され且つ針弁３１がリフトしたときに開口して燃料を燃焼室（図示せず）に噴射する噴孔３２を備えている。針弁３１の頂面３３は、燃料供給管２３からの高圧燃料が供給されるバランスチャンバ３０の壁面の一部を形成している。燃料供給管２３に接続する燃料通路３４は、針弁３１の周囲に形成された燃料溜まり３５に連通している。燃料溜まり３５に臨む針弁３１の第１テーパ面３６には燃料圧力が作用して、針弁３１にリフト力を与える。一方、針弁３１には、バランスチャンバ３０内の燃料圧力に基づく押し下げ力と、リターンスプリング４７の戻し力とが作用する。
【０００８】
コモンレール２の高圧燃料は燃料供給管２３から分岐した供給路３８を通じてバランスチャンバ３０に供給され、バランスチャンバ３０内の燃料は排出路４０を通じて排出される。供給路３８及び排出路４０には、それぞれ、オリフィス３９，４１が設けられており、オリフィス４１の有効通路断面積はオリフィス３９の有効通路断面積よりも大となるように設定されている。また、排出路４０には、排出路４０を燃料戻し管４６に開放するための開閉弁４４が設けられている。
【０００９】
針弁３１のリフトは、リフト力、押し下げ力及び戻し力のバランスによって制御される。コントローラ８からの制御電流の供給を受けて電磁ソレノイド４５を作動し、排出路４０に設けられている開閉弁４４を開弁させると、オリフィス３９はオリフィス４１よりも燃料の流れをより強く制限するので、バランスチャンバ３０内の燃料圧が低下する。針弁３１を持ち上げるリフト力が、バランスチャンバ３０内の燃料圧に基づく押下げ力及びリターンスプリングのばね力との合力を上回り、針弁３１がリフトし、燃料は開口した噴孔３２から燃焼室（図示せず）内へと噴射される。開閉弁４４を閉弁させると、バランスチャンバ３０内の燃料圧が回復し、針弁３１の先端に形成された第２テーパ面３７がインジェクタ本体のテーパ状弁シートに着座して、燃料溜まり３５から噴孔３２への連通を閉じて噴射が停止する。燃焼に費やされずバランスチャンバ３０から排出路４０を通じて流出した燃料は、燃料戻り管４６を経て燃料タンク７に回収される。
【００１０】
コントローラ８には、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ、アクセルペダルの踏込み量Ａｃを検出するためのアクセル踏込み量センサ等の検出手段としての各種センサ９からの検出信号が入力される。その他、冷却水温センサ、エンジン気筒判別センサ、上死点検出センサ、大気温度センサ、大気圧センサ、吸気管内圧力センサ等のエンジンの運転状態を検出するための各種センサからの信号がコントローラ８へ入力される。
【００１１】
コントローラ８は、上記各センサ９からの検出信号と予め求められている噴射特性マップとに基づいて設定された目標噴射条件に従って、開閉弁４４を開閉して針弁３１のリフトを制御する。目標噴射条件は、エンジン出力がエンジンの運転状態に即した最適出力になるように、インジェクタ３からの燃料噴射のタイミングと噴射量とを定めるものである。燃料噴射の時期及び量は、噴射圧力と針弁３１のリフト（リフト量、リフト期間）とによって定められる。コントローラ８が出力した指令信号（コマンドパルス）に基づいて決定された駆動電流が電磁ソレノイド４５に送られ、開閉弁４４が開閉制御される。
【００１２】
具体的には、インジェクタ３の燃料噴射量とコントローラ８が出力する指令信号、即ち、コマンドパルスのパルス幅との関係が、コモンレール圧力Ｐｒ（コモンレール２内の燃料圧力）をパラメータとしたマップによって定められている。燃料噴射は、コマンドパルスの立ち下がり時刻と立ち上がり時刻に対して一定時間遅れて開始又は停止されるので、コマンドパルスがオン又はオフとなる時期を制御することによって、噴射タイミングを制御することが可能である。基本噴射量とエンジン回転数Ｎｅとの間には、アクセルペダル踏込み量Ａｃをパラメータとして一定の関係が基本噴射量特性マップとして予め与えられており、燃料噴射量は、エンジンの運転状態に応じて基本噴射量特性マップから計算によって求められる。図示の例では、インジェクタ３は１つのみ示されているが、エンジンは４気筒、６気筒のように多気筒エンジンであり、コントローラ８は各気筒に対応して配置されているインジェクタ３毎に燃料噴射制御を行う。
【００１３】
インジェクタ３から噴射される燃料の噴射圧力はコモンレール２に貯留されている燃料の圧力に略等しいので、噴射圧力を制御するにはコモンレール圧力Ｐｒが制御される。コモンレール圧力Ｐｒは、エンジンの運転状態が一定であっても燃料噴射に伴う燃料消費により低下し、また、エンジンの運転状態が変更されれば、その変更に対応してエンジンの運転状態に最適となるように増圧又は減圧制御される。コモンレール圧力Ｐｒの増圧は燃料サプライポンプ１による燃料圧送により、減圧はインジェクタ３からの燃料のリーク又は減圧のために例えばコモンレール２に取り付けられたリーク弁により行う。コントローラ８は、燃料サプライポンプ１の圧送量を制御することによりコモンレール２の圧力を、一定圧力に又は必要な圧力に制御する。
【００１４】
コモンレール圧力Ｐｒの制御は、エンジンの運転状態に応じて求められた目標燃料噴射量とエンジン回転数Ｎｅとに応じて目標コモンレール圧力を決定し、この目標コモンレール圧力と圧力センサ２２によって検出された実際のコモンレール圧力との偏差をなくすように、燃料サプライポンプ１の圧送量（プランジャのリフトに伴う圧送量）をフィードバック制御することによって行われる。
【００１５】
図１７に示すコモンレール式燃料噴射システムでは、燃料サプライポンプ１の圧送量を制御する方法の一つとして、プリストローク制御が知られている。プリストローク制御は、プランジャ１１がリフトされる圧送付行程中にあるときでも、燃料通路１３に配設されているインレットバルブ１５を開弁させている期間にはポンプ室１２内に吸入された燃料が燃料通路１３を通じて戻ることを利用し、インレットバルブ１５の閉弁後に吐出側に圧送される燃料圧送量を制御する方式である。コントローラ８が電磁ソレノイド１６の励磁時期を制御して、インレットバルブ１５の閉弁時期からプランジャ１１の上死点到達時点までの燃料圧送期間を制御することで、燃料サプライポンプ１の圧送量が制御され、その結果、コモンレール圧力Ｐｒが制御される。燃料通路１３での燃料圧（フィード圧）は、リリーフ弁１８により上限が制限されているので、フィードポンプ６が送る余剰の燃料はリリーフ弁１８及び戻し管１９を通じて燃料タンク７に戻される。
【００１６】
上記のように、燃料噴射に起因してコモンレール圧力が降下するが、コモンレール圧力の降下量と燃料噴射量との間には一定に関係がある。インジェクタの個体差や経時変化によってインジェクタからの燃料噴射量にバラツキが生じるが、コモンレール圧力の波形から圧力降下量を検出し、圧力降下量から燃料噴射量を推定して、燃料噴射量のバラツキを補正する考えがある（例えば、特開昭６２−１８６０３４号公報、特開平４−２０３４４１号公報、特開平４−２０３４５１号公報）。しかしながら、燃料サプライポンプ及びインジェクタは、コモンレールに対して連結されており、燃料サプライポンプの圧送及びインジェクタからの噴射によってそれぞれ生じた油撃がコモンレールに伝達される。図１３及び図１６のグラフに示すように、燃料噴射に起因して油撃が生じ、噴射終了後も相当の期間に渡ってコモンレール圧力に脈動を生じていることが分かる。先行例に記載されている燃料噴射制御においては、上記の燃料噴射に起因したコモンレール圧力の脈動に対する配慮が何らされていない。
【００１７】
上記の先行例では、燃料噴射開始後のコモンレール圧力のピーク値をホールドすることによって、噴射前のコモンレール圧力と圧力降下後のピーク値との偏差を燃料噴射に起因して生じたコモンレール圧力降下量とし、この圧力降下量から実際の燃料噴射量が算出されている。しかしながら、燃料噴射に起因して生じるコモンレール圧力降下のピークは、インジェクタから圧力センサまでの距離が違えば、インジェクタの特性が同じで且つ同じ燃料噴射量であっても異なる。また、同一の燃料噴射量であっても、運転状態に応じてコモンレール圧力の圧力水準やコマンドパルス幅が異なると、脈動の周期や振幅が変動し、同様にピーク値が異なる。したがって、コモンレール圧力の脈動ピーク値をホールドし降下前のコモンレール圧力とホールドされた脈動ピーク値との偏差を算出しても、実際の燃料噴射量を推定することは困難である。
【００１８】
また、上記先行例では、燃料サプライポンプからの燃料圧送中にインジェクタから燃料噴射することに起因して生じていた圧力検出バラツキを、燃料サプライポンプを停止させることで少なくしようとすることも図られている。しかし、実際にエンジンの運転中に燃料サプライポンプの供給停止を行うと、コモンレール圧力が降下し続けて、コモンレール圧力の変化が大きく現れ、燃料噴射率や燃料噴射量等に影響が大きく、気筒毎の噴射バラツキや燃焼バラツキを生じる。一時的な学習条件でコモンレール圧力を検出することになっても、脈動に起因して生じていた問題は解決されない。
【００１９】
また、燃料噴射によって生じるコモンレール圧力の降下量を検出するときにも、燃料サプライポンプによって加圧燃料をコモンレールに供給しているため、コモンレール圧力の降下量が精度良く検出されないことがあるが、コモンレール圧力が目標圧力に一致するように燃料サプライポンプの吐出量を制御することにより、燃料噴射によるコモンレール圧力の降下量をより一層精度良く検出すことが提案されている（例えば、特開平４−２０３４５２号公報参照）。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
コモンレール式燃料噴射装置においては、コモンレール圧力が燃料噴射に伴って圧力降下する際に、油撃によって脈動を生じ、しかもその脈動波形は、各インジェクタの個体差や経時変化、或いはインジェクタのコモンレールからの配置距離や、エンジンの運転状態に応じたコモンレール圧力の圧力水準や指令信号（コマンドパルスのパルス幅）によって異なっている。特に、メイン燃料噴射に先立ってパイロット噴射を行う燃料噴射においては、パイロット噴射での燃料噴射量が微小であるため、気筒毎のパイロット燃料噴射量のバラツキ程度が大きくなる現象が見られる。そこで、燃料噴射に起因して降下した後も脈動するコモンレール圧力から、燃料噴射後のコモンレール圧力を合理的に推定して、各インジェクタについて合理的な燃料噴射量を算出する点で解決すべき課題がある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、コモンレール圧力が燃料噴射に伴って圧力降下する際に、油撃によって脈動を生じ、しかもその脈動波形に、インジェクタの個体差、コモンレール式燃料噴射システムにおける配置、或いはエンジンの運転状態に起因してバラツキがあっても、燃料噴射に伴って生じるコモンレール圧力の合理的且つ安定な降下量を検出して、実際に噴射されたとすることができる妥当な燃料噴射量を知得して、エンジンの振動や騒音及び燃費を低減して排気ガス特性の良好なコモンレール式燃料噴射装置を提供することである。
【００２２】
前記目的を達成するためこの発明によるコモンレール式燃料噴射装置は、圧送された燃料を蓄圧状態に貯留するコモンレール、エンジンの各気筒に対応して配設され且つ前記コモンレールから供給された燃料を噴射する複数のインジェクタ、前記エンジンの運転状態を検出する検出手段、前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサ、及び前記検出手段からの検出信号に基づいて目標燃料噴射量を含む燃料噴射条件を求め、且つ前記圧力センサからの検出信号に基づいて前記各インジェクタからの燃料噴射に起因して降下する前記コモンレールの圧力降下量を算出し、前記圧力降下量に基づいて求められた実燃料噴射量と前記目標燃料噴射量との噴射量偏差に基づいて前記目標燃料噴射量を補正することにより燃料噴射量のフィードバック制御をするコントローラを具備し、前記コントローラは、前記燃料噴射に起因して降下する前の前記コモンレールの噴射前圧力と、前記燃料噴射に起因して降下した前記コモンレールの脈動圧力を平均した噴射後平均圧力との圧力偏差を前記圧力降下量として算出すると共に、前記エンジンの前記各気筒について連続した複数回の前記燃料噴射に起因してそれぞれ生じた前記コモンレールの前記圧力降下量の平均値を、前記各気筒についての前記燃料噴射に起因して生じる前記コモンレールの前記圧力降下量とするものであるコモンレール式燃料噴射装置において、前記コントローラは、前記インジェクタを前記噴射条件に応じて駆動するための指令信号を出力すると共に、前記エンジンの前記運転状態が定常状態か否かを検出し、前記エンジンの前記運転状態が前記定常状態にあるときに、前記燃料噴射量と前記指令信号との間の関係データを、出力された前記指令信号と前記指令信号に基づいて駆動された前記インジェクタからの前記燃料噴射に起因して生じた前記コモンレールの前記圧力降下量から求められた前記実燃料噴射量とによる学習制御で得るものであり、且つ前記燃料噴射量が予め定められた燃料噴射量以下の微少な燃料噴射量であるときの前記関係データを１気筒１噴射の条件で、アイドル運転の指令信号であるメインパルス幅とゼロとの間で数等分した値のうちのひとつであるパルス幅による微少量の燃料噴射を行い、前記微少量燃料噴射量と指令信号との関係を前記学習制御で得るものであることを特徴とする。
【００２３】
この発明によるコモンレール式燃料噴射装置によれば、燃料噴射に起因して降下したコモンレールの脈動圧力を平均化することでコモンレール圧力の噴射後平均圧力が算出される。コモンレール圧力が燃料噴射に伴って圧力降下する際に、油撃によって脈動を生じ、しかもその脈動波形に上記の各原因によってバラツキが生じていても、噴射後平均圧力はコモンレール圧力の脈動が収束するであろう推定値に良く近似していると考えられる。燃料噴射に起因して降下する前のコモンレールの噴射前圧力と算出された噴射後平均圧力との圧力偏差が、燃料噴射に伴って生じる圧力降下量として正確且つ安定して求められる。また、実燃料噴射量は、個々のインジェクタの特性が経時変化等によって変化することがある。したがって、コントローラは、エンジンの前記運転状態が定常状態か否かを検出し、エンジン運転状態が指令信号と実燃料噴射量との関係が安定している定常状態にあるときに、両者間の関係データを学習制御で得ることが可能になる。そして、燃料噴射量が微少な燃料噴射量であるときは、インジェクタ毎及び個々のインジェクタの経時変化によって燃料噴射量の変動率が大きくなることが想定されるので、燃料噴射量のフィードバック制御が困難になることがある。したがって、学習制御でエンジンの運転状態が定常状態で安定しているときのコマンドパルス幅とそのパルス幅に応じて生じたコモンレールの圧力降下量によって実燃料噴射量を求めることにより、前記信号幅と前記燃料噴射量との関係データが修正される。
【００２４】
このコモンレール式燃料噴射装置において、前記コントローラは、前記インジェクタを前記噴射条件に応じて駆動するための指令信号を出力し、前記指令信号の開始時期から前記燃料噴射に起因して前記コモンレール圧力が降下を開始する前の時間遅れ期間内における前記コモンレール圧力のサンプリング値を前記噴射前圧力として求める。
【００２５】
前記コントローラは、前記燃料噴射に起因して前記コモンレール圧力が降下を開始した後の前記コモンレール圧力の微分値がゼロとなる時期における前記コモンレール圧力の極値を求め、前記コモンレール圧力の連続する前記極値の平均値を前記噴射後平均圧力として求める。コモンレール圧力の微分値がゼロとなる時期におけるコモンレール圧力は、極大値又は極小値であるから、その平均値を求めることにより、燃料噴射後のコモンレールの平均圧力が求められる。
【００２６】
前記コントローラは、前記燃料噴射に起因して降下する前記コモンレール圧力の前記脈動の最初の一つの周期又は最初の複数の周期における極小値と極大値を、連続する前記コモンレール圧力の前記極値とする。コモンレール圧力の脈動の一つの周期には、交互に繰り返す極大値と極小値とが含まれるので、連続するこれらの極大値と極小値とを平均化することにより、燃料噴射後のコモンレールの平均圧力が求められる。
【００２７】
前記コントローラは、前記噴射前圧力と前記コモンレール圧力の前記極値との圧力偏差を求め、前記圧力偏差の平均値を前記圧力降下量として算出する。前記コモンレール圧力の前記極値の平均値を求めてから噴射前圧力との圧力偏差を求めても、噴射前圧力とコモンレール圧力の極値との圧力偏差を積算して平均値を求めても、算術上は、同等である。
【００３０】
前記コントローラは、前記噴射条件としてメイン噴射と前記メイン噴射に先立って前記微少な燃料噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射とにおけるそれぞれの噴射条件を求め、前記パイロット噴射における前記微少な燃料噴射量の制御を前記学習制御で得られた前記関係データに基づくオープンループ制御で行う。メイン噴射はパイロット噴射の直後に行われるので、パイロット噴射に起因したコモンレール圧力の降下量を算出することが困難な場合がある。したがって、パイロット噴射における燃料噴射量をコモンレール圧力の降下量から実燃料噴射量との偏差から求めるフィードバック制御することが困難であるので、パイロット噴射における燃料噴射量の制御を、学習制御で求めた関係データに基づいてオープンループ制御する。
【００３１】
前記コモンレールには、前記インジェクタからの前記燃料噴射に応じて、燃料サプライポンプにおけるプランジャのポンプ作用によって燃料が順次圧送され、前記コントローラは、前記噴射条件に従って、前記燃料サプライポンプの前記プランジャが圧送する燃料圧送量を制御する。燃料サプライポンプから圧送される燃料圧送量を制御することにより、インジェクタからの燃料噴射に伴って降下するコモンレール圧力を回復させたり、又はエンジンの運手状態に応じてコモンレール圧力を要求される圧力水準に変更される。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明によるコモンレール式燃料噴射装置の実施例を説明する。図１はこの発明によるコモンレール式燃料噴射装置における燃料噴射のメイン処理を示すフローチャート、図２は図１に示すメイン処理において気筒判別信号による割込み処理を示すフローチャート、図３は図１に示すメイン処理においてＢＴＤＣ（上死点前）判別信号による割込み処理を示すフローチャート、図４は図３に示すＢＴＤＣ判別信号による割込み処理において実行される各噴射弁処理を示すフローチャート、図５は図４に示す各噴射弁処理において実行される学習処理を示すフローチャート、図６は図５に示す学習処理において実行される学習条件判定処理を示すフローチャート、図７はこの発明によるコモンレール式燃料噴射装置における燃料噴射に伴う圧力降下量算出のためのメイン処理を行うＤＳＰ処理１を示すフローチャート、図８は図７に示すメイン処理中にコマンドパルスによる割込み処理を行うＤＳＰ処理２を示すフローチャート、図９は図８に示すＤＳＰ処理２の処理中に１００ｋＨｚ割込み処理を行うＤＳＰ処理３を示すフローチャート、図１０は図７に示すメイン処理中において燃料噴射に伴う圧力降下量の算出を行うＤＳＰ処理４を示すフローチャート、図１１はＤＳＰ処理４に変わり一周期で圧力降下量の算出を行う別のＤＳＰ処理４Ａのフローチャート、図１２はＤＳＰ処理４に変わり数周期で圧力降下量の算出を行う更に別のＤＳＰ処理４Ｂのフローチャート、図１３はこの発明によるコモンレール式燃料噴射装置において、コモンレールの圧力降下量の算出を説明するため、コマンドパルス（噴射指令信号）、燃料噴射率及びコモンレール圧力の時間経過に伴う変化を説明するグラフ、図１４は燃料温度Ｔｆをパラメータとして、燃料噴射量Ｑとコモンレール圧力降下量ΔＰｒとの間の関係を示すグラフ、図１５は燃料噴射量Ｑとコマンドパルス幅Ｐｗとの関係、即ちこの発明における関係データを示すグラフである。
【００３３】
この発明によるコモンレール式燃料噴射装置のインジェクタや燃料サプライポンプ、コモンレール等のシステム的な概略構成については、図１７に基づいて既に説明した構成で良く、再度の説明を省略する。この発明によるコモンレール式燃料噴射装置における燃料噴射のメイン処理、即ち、エンジンの回転数や基本噴射量の算出等の基本的な処理が、図１に示すフローチャートに従って実行される。先ず、コントローラのＣＰＵの初期化が行われ（ステップ１）、エンジンの運転状態を検出する検出手段からの検出信号に基づいてエンジン回転数Ｎｅとアクセル操作量Ａｃとが算出される（ステップ２，３）。算出されたエンジン回転数Ｎｅとアクセル操作量Ａｃとに基づいて、目標燃料噴射量Ｑｔと目標燃料噴射時期Ｔｔが計算される（ステップ４，５）。コモンレールに配設されている圧力センサが検出した圧力信号に基づいて、実コモンレール圧力Ｐｒａが算出される（ステップ６）。目標燃料噴射量Ｑｔとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、燃料の噴射圧力としての目標コモンレール圧力Ｐｒｔが算出される（ステップ７）。コモンレール圧力Ｐｒａを目標コモンレール圧力Ｐｒｔに一致させるコモンレール圧力Ｐｒの制御が実行される（ステップ８）。
【００３４】
図１に示すフローチャートの実行中に、気筒判別信号（ＲＥＦ）が検出されると、気筒判別信号による割込み処理が図２に示すフローチャートに従って実行される。即ち、特定の気筒（例えば、第１気筒）における燃料順序が到来したときに、その上死点前の所定のクランク角度で気筒判別信号（ＲＥＦ）が検出されると、気筒判別のカウント値ＣＮＴｂｔｄｃを０にリセットする（ステップ９）。なお、気筒番号をシリンダブロックに形成される列順に＃１〜＃４とすると、燃焼順序は＃１，＃３，＃４，＃２の順となる。気筒判別のカウント値ＣＮＴｂｔｄｃは、＃１〜＃４に対してそれぞれ０，１，２，３が対応している。
【００３５】
図１に示すメイン処理を実行中に各気筒についてＢＴＤＣ（上死点前）判別信号が検出されたときには、ＢＴＤＣ判別信号割込み処理として、各気筒における燃料噴射弁（インジェクタ）に対する燃料噴射処理が図３に示すフローチャートに従って実行される。即ち、クランク軸の回転に応じてセンサが検出したエンジン回転パルス周期の読込みが行われる（ステップ１０）。気筒判別のカウント値ＣＮＴｂｔｄｃが０であるか否かが判定される（ステップ１１）。カウント値ＣＮＴｂｔｄｃが０であれば、Ｎｏ．１燃料噴射弁（燃焼順序１の気筒に設けられている燃料噴射弁）における燃料噴射処理が行われる（ステップ１２）。以下、同様にして、カウント値ＣＮＴｂｔｄｃが１，２，３であるか否かの判定（ステップ１３，１５，１７）と、その判定がＹＥＳである場合に対応して、それぞれＮｏ．２，Ｎｏ．３，Ｎｏ．４（燃焼順序）の各燃料噴射弁の処理が行われる（ステップ１４，１６，１８）。ＢＴＤＣ判別信号割込み処理が１回行われる毎に、カウント値ＣＮＴｂｔｄｃが１増加される（ステップ１９）ので、ＢＴＤＣ判別信号割込み処理では燃料噴射弁の処理が燃焼順序に従って次々に実行される。
【００３６】
図３に示すＢＴＤＣ判別信号による割込み処理において実行される各噴射弁処理が、図４に示すフローチャートに従って実行される。即ち、コマンドパルス入力でＤＳＰの割込みがかかるように許可する（ステップ２０）。後述する学習処理を行う（ステップ２１）。コマンドパルス幅Ｐｗと燃料噴射量との間の学習した関係データ（マップ）によって目標燃料噴射量Ｑｔに対応したコマンドパルス幅が設定され（ステップ２２）、コントローラを構成するＣＰＵのレジスタにコマンドパルス幅が書き込まれ、実際の燃料噴射が実行される（ステップ２３）。
【００３７】
図４に示す各噴射弁処理において実行される学習処理が図５に示されるフローチャートに従って実行される。ディーゼルエンジンは、特にアイドリング運転状態のような低速且つ低負荷運転状態では、燃料の着火遅れに起因して燃焼騒音を発生し易い。燃焼騒音を低減させる手段として、燃焼サイクルにおける総燃料噴射量のうち一部の燃料量をメイン噴射に先行して噴射するパイロット噴射を行うことが有効であることが分かっている。燃料噴射量をコモンレール圧力の降下量から推定するには、コモンレール圧力についてのある一定時間のデータサンプリングを行う必要がある。パイロット噴射後のコモンレール圧力はメイン噴射によって更に下がってしまうので、データサンプリングはメイン噴射までに行わねばならない。しかし、パイロット噴射とメイン噴射との時間間隔が短い場合には充分なサンプリングデータを得ることができず、燃料噴射毎にコモンレール圧力の降下量からパイロット燃料噴射量を算出し制御することができない。そこで、１気筒１噴射の条件で微小量の燃料噴射を行い、微少燃料噴射量とコマンドパルス幅との間の関係をマップ（後述の図１５に示す）を学習にて作成する。マップが作成されれば、パイロット噴射を行うときの微少な目標パイロット燃料噴射量に対しては、マップに基づいてコマンドパルス幅が算出される。１気筒１噴射の条件としては、例えば、図６に示す学習条件判定処理において説明する。
【００３８】
学習処理において、先ず、学習条件判定処理を行う（ステップ３０）。学習開始条件が満たされているか否かを判定し、学習開始条件が整っていれば学習を開始する（ステップ３１）。学習最初のコマンドパルス幅Ｐｗ１を設定する（ステップ３２）。コマンドパルス幅Ｐｗ１は、図１５に示すように、アイドル運転時のメイン噴射パルス幅Ｐｗｓｔａｒｔとゼロ（Ｐｗ＝０）との間で数等分した値のうちの一つである。後述するＤＳＰ処理４から、燃料噴射に伴うコモンレール圧力の圧力降下量ΔＰｒを読み込む（ステップ３３）。ステップ３３で読み込んだ圧力降下量の圧力降下量平均化処理を行う（ステップ３４）。ここでの平均化処理は、ＤＳＰで行う時間方向の平均化処理ではなく、ＤＳＰで算出したΔＰｒ（噴射前圧力Ｐｒ０から、サンプリングしたデータを平均化した値Ｐｒａｖｅを減算した値）をショット方向に平均化処理を行うものである。この平均化処理は、検出された圧力降下量ΔＰｒにバラツキがあった場合に行われる処理であり、バラツキが大きくなければ行わなくてもよい。
【００３９】
図１４には、燃料温度Ｔｆをパラメータとして、燃料噴射量Ｑとコモンレール圧力降下量ΔＰｒとの間の関係を示すグラフが示されている。燃料噴射量Ｑとコモンレール圧力降下量ΔＰｒとは概して比例し、その比例係数は燃料温度Ｔｆが低いほど大きい。ΔＰｒから、図１４により燃料噴射量Ｑを推定値として算出する（ステップ３５）。図１４は、温度、圧力等が安定した条件で試験を行い、試験結果をマップにしたものである。予め用意したメモリに、コマンドパルス幅Ｐｗと燃料噴射量Ｑとの関係が記憶される（ステップ３６）。即ち、メモリを不揮発性とすれば、エンジン停止後もデータは記憶される。最初のコマンドパルス幅Ｐｗ１での学習が終了すれば、コマンドパルス幅Ｐｗを変えて学習をする（ステップ３７）。学習されるコマンドパルス幅Ｐｗは、例えば、Ｐｗｓと０であるＰｗの間を数等分、ここでは、図１５に示すように４等分して設定され、Ｐｗ１の次には，Ｐｗ２，Ｐｗ３の順でパルス幅が設定される。コマンドパルス幅Ｐｗが最終学習パルス幅Ｐｗ３であるか否かが判定され（ステップ３８）、コマンドパルス幅Ｐｗ３の学習が終了すればコマンドパルス幅Ｐｗを０とし、学習終了とする（ステップ３９）。図１５には、上記の各ステップで得られた燃料噴射量Ｑとコマンドパルス幅Ｐｗとの関係がグラフとして示され、このグラフの内容が関係データとしてコントローラ８に記憶される。
【００４０】
図５に示す学習処理のステップ３０における学習条件判定処理は、図６に示すフローチャートに従って実行される。学習条件判定処理は、学習を行う条件を判定するための処理である。学習条件の判定は、エンジンが安定した運転状態にあるか否かで行われる。エンジンが安定した運転状態にある一例として、アクセル開度が０％のアイドリング運転状態ときがある。そのとき実コモンレール圧力は、アイドリング時の目標コモンレール圧力に等しいように制御される。ステップ４０でメイン燃料噴射量Ｑｍが０であると判定され、且つステップ４１で実コモンレール圧力Ｐｒａがアイドル運転時の目標コモンレール圧力Ｐｒｔ（目標コモンレール圧力マップより求められる）に等しいと判定されたときに、学習開始フラグをオンにする（ステップ４２）。この例では、それ以外の条件では、学習処理を行わないように学習開始フラグをオフとされる（ステップ４３）が、必ずしも必須ではない。また、ステップ４０及び４１での条件が満たされたとしても、常に学習を行う必要はない。ここでの制御の目的は、インジェクタの個体差と、経時変化による燃料噴射量のバラツキに対する補正なので、エンジン始動後、停止までの間で１回、或いはＣＰＵ内部のカレンダに従ってある一定期間毎に行ってもよい。上記学習条件ではないが、アイドリング運転時にメイン噴射で生じる圧力降下から推定されるメイン燃料噴射量Ｑｍは、パイロット燃料噴射量Ｑｐの算出のためのコマンドパルス幅と燃料噴射量とのマップの上限値とされる。実際の運転中には、学習終了前に学習条件から外れてしまう場合があるが、途中までの値を記憶しておき、次に学習条件となったときに、残りの学習パルス幅で学習を行えばよい。工場出荷前に、学習開始して終了するまでの条件でエンジンを運転しておき、学習値が記憶される。
【００４１】
燃料噴射に伴う圧力降下量ΔＰｒの算出のためのＤＳＰ処理であって、メイン処理を行うＤＳＰ処理１が、図７に示されたフローチャートに従って行われる。ＤＳＰ処理１では、先ず、ＤＳＰの初期化が行われる（ステップ５０）。コモンレール圧力のデータサンプリングが終了したか否かが判定される（ステップ５１）。データサンプリングは、図１３に示すように、コマンドパルスの開始時期からコモンレール圧力Ｐｒの脈動が充分減衰するまでの一定期間（データサンプリング期間）Ｔｄｓに渡って行われる。データサンプリングが終了していなければ、データサンプリングが続行され、データサンプリング期間Ｔｄｓに渡るデータサンプリングが終了すれば、コモンレール圧力Ｐｒの降下量ΔＰｒが算出される（ステップ５２）。
【００４２】
コマンドパルスによる割込み処理を行うＤＳＰ処理２が図８に示すフローチャートに従って実行される。コマンドパルスによる割込みが検出されると、他のパルスによる割込みがかからないように、コマンドパルスによる割込みを禁止し（ステップ６０）、次に一定周期サンプリング（ここでは１００ｋＨｚ）のタイマによる割込み処理を許可する（ステップ６１）。
【００４３】
１００ｋＨｚ割込み処理を行うＤＳＰ処理３は、図９に示すフローチャートに従って実行される。１００ｋＨｚで作動するタイマにより一定周期サンプリングで、コモンレール圧力Ｐｒが読み込まれる（ステップ７０）。読み込まれたコモンレール圧力は、時間の経過、即ち、時間ｔ_iにおけるサンプリング値Ｐｒ（ｉ）としてサンプリングされる（ステップ７１）。データのサンプリングが終了したか否かが判定される（ステップ７２）。データのサンプリングが終了していなければ、次の１００ｋＨｚ割込み処理でＤＳＰ処理３が行われるが、データのサンプリングが終了すれば、１００ｋＨｚ割込み禁止処理をし（ステップ７３）、時間ｔを初期化（即ち、０）に設定する（ステップ７４）。
【００４４】
燃料噴射に伴うコモンレール圧力の圧力降下量ΔＰｒの算出を行うＤＳＰ処理４が、図１０に示すフローチャートに従って実行される。コマンドパルス開始時期，即ち、コマンドパルスが立ち上がる（又は立ち下がる）ことによってコマンドパルス割込み直後から、ある一定時間（圧力降下が始まる前の、ｔ_i＝０（ｉが０）〜ｔ_i＝Ｔｐｒｅ）のデータを平均化処理し、噴射前圧力Ｐｒ０を算出する（ステップ８０）。コモンレール圧力の圧力降下量ΔＰｒは、ステップ８０で算出した噴射前圧力Ｐｒ０から、コモンレール圧力のサンプル値Ｐｒ（ｉ）の積算値をサンプリング数Ｎｓａｍｐで除した噴射後平均圧力Ｐｒａｖｅを減算することにより算出される（ステップ８１）。ステップ８１の算出式は、コモンレール圧力の各サンプル値Ｐｒ（ｉ）について、噴射前圧力Ｐｒ０からコモンレール圧力のサンプル値Ｐｒ（ｉ）を減算した値の全サンプルについての積算値をサンプリング数Ｎｓａｍｐで除しても｛即ち、ΔＰｒ＝［Σ（Ｐｒ０ーＰｒ（ｉ））］／Ｎｓａｍｐ｝、同じ結果となる。
【００４５】
図１３に示す、コマンドパルス（噴射指令信号）、燃料噴射率ｑ、及びコモンレール圧力Ｐｒの時間経過に伴う変化を説明するグラフから分かるように、燃料噴射に起因してインジェクタ３で生じた油撃がインジェクタ３とコモンレール２との間の燃料供給管２３で圧力伝播を繰り返すため、コモンレール圧力Ｐｒは、燃料噴射に伴って脈動を生じながら低下する。そのため、コモンレール圧力Ｐｒの正味の圧力降下量を直ちには取得できない。そこで、コモンレール圧力Ｐｒの相当数のサンプル値Ｐｒ（ｉ）を取得し、その取得サンプル値の平均を取る、即ち、サンプル値Ｐｒ（ｉ）の積算値をサンプリング数Ｎｓａｍｐで除して噴射後平均圧力Ｐｒａｖｅを求めると、噴射後平均圧力Ｐｒａｖｅは圧力降下後における脈動が収束した時の正味のコモンレール圧力とみなすことができる。噴射前圧力Ｐｒ０から噴射後平均圧力Ｐｒａｖｅを減算することにより、燃料噴射に起因して生じたコモンレール圧力の正味の圧力降下量ΔＰｒが算出される。予め実験により求めていた圧力降下量と燃料噴射量とのマップから、圧力降下量ΔＰｒに対応した燃料噴射量Ｑを推定することができる。
【００４６】
ＤＳＰ処理４では、一定のサンプリング期間Ｔｄｓのコモンレール圧力Ｐｒのデータを平均化処理したが、平均処理する期間を、圧力降下後から圧力脈動周期の整数倍の区間で行えば、圧力脈動を周期に注意を払うことなく平均することによる平均値の偏りを除くことができ、好ましい。そのような例として、ＤＳＰ処理４に代えて、最初の一周期で圧力降下量を算出するＤＳＰ処理４Ａを、図１１に示すフローチャートで行うことができる。
【００４７】
ＤＳＰ処理４Ａでは、先ず、ＤＳＰ処理４と同様に、コマンドパルスが立ち上がる（又は立ち下がる）ことによるコマンドパルス開始時期の後、ある一定時間（時間遅れを伴ってコモンレール圧力の圧力降下が始まる前の、ｔ_i＝０〜ｔ_i＝Ｔｐｒｅ）のデータを平均化処理し、噴射前圧力Ｐｒ０を算出する（ステップ９０）。例えば、隣合う圧力データ値の差を時間間隔で除することにより、取得した圧力データの微分値を算出する（ステップ９１）。ステップ９１で算出したコモンレール圧力の微分値が０となる時期Ｔｐｅａｋ（ｊ）（ｊ＝０，１，２，・・・）を求める（ステップ９２）。
【００４８】
図１６は、この発明によるコモンレール式燃料噴射装置において、コモンレールの圧力降下量の算出を説明するための、コマンドパルス、コモンレール圧力とその微分値、及び燃料噴射率の時間変化を示すグラフである。図１６に示されているように、時期Ｔｐｅａｋ（ｊ）は、コモンレール圧力の微分値のゼロクロスポイントである。時期Ｔｐｅａｋ（ｊ）でのコモンレール圧力の圧力データＰｐｅａｋ（ｊ）を取得する（ステップ９３）。圧力データＰｐｅａｋ（ｊ）は、脈動するコモンレール圧力の極大値又は極小値である。コモンレール圧力波形が燃料噴射に起因して脈動を開始した最初の１周期Ｔｃ１における振幅を算出し、噴射前圧力Ｐｒ０を用いて、次の算出式により、コモンレール圧力降下量ΔＰｒが算出される（ステップ９４）。
ΔＰｒ＝Ｐｒ０−［Ｐｐｅａｋ（０）＋Ｐｐｅａｋ（１）］／２
【００４９】
コモンレール圧力の微分値が０となるときのコモンレール圧力のサンプル値Ｐｐｅａｋ（ｊ）は、コモンレール圧力波形の極値である。サンプル値Ｐｐｅａｋ（ｊ）は、充分長い期間を置けば収束する可能性はあるが、収束を待つのは現実的でない。その最初の１周期Ｔｃ１における極値、即ち、最初の極小値Ｐｐｅａｋ（０）と最初の極大値Ｐｐｅａｋ（１）との平均を取ると、その平均圧力は、圧力降下後の正味のコモンレール圧力についての充分良い近似値であり、噴射後平均圧力Ｐｒａｖｅとみなすことができる。噴射前圧力Ｐｒ０から噴射後平均圧力Ｐｒａｖｅを減算することにより、正味の圧力降下量ΔＰｒを算出することができる。
【００５０】
ＤＳＰ処理４Ａでは、コモンレール圧力波形の最初の１周期Ｔｃ１における極値を平均することにより、圧力降下後の正味のコモンレール圧力についての近似値を算出していたが、２以上の整数倍の周期の区間で極値を平均すれば、一層、圧力降下後の正味のコモンレール圧力Ｐｒに近い平均値を算出することができる。ＤＳＰ処理４Ａに代えて、最初の複数周期（Ｔｃ１，Ｔｃ２，・・・）で圧力降下量を算出するＤＳＰ処理４Ｂを、図１２に示すフローチャートで行うことができる。ＤＳＰ処理４Ｂでは、ステップ１００から１０３までは、ＤＳＰ処理４Ａにおけるステップ９０から９３と同様の処理が行われる。ステップ１０４では、周期数をｘ（≧１）とすると、正の奇数値ａをａ＝２ｘ＋１とし、次の計算式により、複数周期に現れる極値データを平均化して圧力降下後の正味のコモンレール圧力の近似値として求め、圧力降下前のコモンレール圧力Ｐｒ０から平均化されたコモンレール圧力を減算することにより、燃料噴射に起因して生じる圧力降下量を求めることができる。
ΔＰｒ＝Ｐｒ０−［Σ（ｋ＝０→ａ）Ｐｐｅａｋ（ｋ）］／（ａ＋１）
なお、圧力降下前のコモンレール圧力Ｐｒ０が既に分かっているから、次のように計算しても、圧力降下量ΔＰｒを求めることができる。
ΔＰｒ＝［Σ（ｋ＝０→ａ）（Ｐｒ０−Ｐｐｅａｋ（ｋ））］／（ａ＋１）
【００５１】
なお、上記の各実施例では、コモンレール圧力に関する演算をＤＳＰ（或いは更に、高速Ａ／Ｄ変換器）により実現しているが、ＣＰＵの能力が充分であれば、ＣＰＵで行ってもよい。更に、学習順序は、パルス幅ＰｗをＰｗｓｔａｒｔから徐々に小さくしていったが、逆に小さいパルス幅Ｐｗ３から開始してもよい。
【００５２】
【発明の効果】
このように、コモンレール式燃料噴射システムでは、一般に、コモンレール圧力が燃料噴射に伴って圧力降下する際に、油撃によって脈動を生じ、しかも個々のインジェクの個体バラツキや径年変化、コモンレール式燃料噴射システムにおける配置、或いはエンジンの運転状態に起因して脈動波形にバラツキが生じると、コモンレール圧力の正確な降下量を検出することができず、結果的に各インジェクタから噴射される燃料噴射量にバラツキが発生し、目標燃料噴射量で燃料噴射が行われずに各気筒毎に燃焼バラツキを生じ、エンジンの振動や騒音、或いは排気ガス特性の悪化等の原因になっていたが、この発明によるコモンレール式燃料噴射装置では、燃料噴射に起因して降下し且つ脈動を生じているコモンレール圧力について、コモンレール圧力の燃料噴射後の脈動が収束するであろう推定値に良く近似していると考えられる噴射後平均圧力を算出しているので、噴射前圧力と噴射後平均圧力との圧力偏差を、燃料噴射に伴って生じる圧力降下量として合理的に且つ安定して検出することができる。予め用意したマップに基づいて圧力偏差から妥当な実燃料噴射量を知得でき、実際の燃料噴射量を目標燃料噴射量に一致させる噴射量のフィードバック制御を行うことができる。特に、アイドリング等のエンジンが低回転する運転状態においても、気筒毎における燃料バラツキを無くし、エンジンの不快な振動や騒音及び燃費を低減して排気ガス特性を良好にすることができる。更に、アイドリング運転状態の燃料噴射、又はメイン噴射に先立って行われるパイロット噴射のように、燃料噴射量が微小であり燃料噴射量のフィードバック制御が困難な場合には、上記のように平均化によって求めたコモンレールの圧力降下量から学習制御によって得られた指令信号（コマンドパルス幅）と実燃料噴射量との間の関係データに基づいて、燃料噴射量のオープンループ制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置における燃料噴射のメイン処理を示すフローチャートである。
【図２】図１に示すメイン処理において気筒判別信号による割込み処理を示すフローチャートである。
【図３】図１に示すメイン処理においてＢＴＤＣ（上死点前）判別信号による割込み処理を示すフローチャートである。
【図４】図３に示すＢＴＤＣ判別信号による割込み処理において実行される各噴射弁処理を示すフローチャートである。
【図５】図４に示す各噴射弁処理において実行される学習処理を示すフローチャートである。
【図６】図５に示す学習処理において実行される学習条件判定処理を示すフローチャートである。
【図７】燃料噴射に伴う圧力降下量算出のためのメイン処理を行うＤＳＰ処理１を示すフローチャートである。
【図８】図７に示すメイン処理中にコマンドパルスによる割込み処理を行うＤＳＰ処理２を示すフローチャートである。
【図９】図８に示すＤＳＰ処理２の処理中に１００ｋＨｚ割込み処理を行うＤＳＰ処理３を示すフローチャートである。
【図１０】図７に示すメイン処理中において燃料噴射に伴う圧力降下量の算出を行うＤＳＰ処理４を示すフローチャートである。
【図１１】ＤＳＰ処理４に変わり一周期で圧力降下量の算出を行う別のＤＳＰ処理４Ａのフローチャートである。
【図１２】ＤＳＰ処理４に変わり数周期で圧力降下量の算出を行う更に別のＤＳＰ処理４Ｂのフローチャートである。
【図１３】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置において、コモンレールの圧力降下量の算出を説明するための、コマンドパルス（噴射指令信号）、燃料噴射率及びコモンレール圧力の時間変化を示すグラフである。
【図１４】燃料温度Ｔｆをパラメータとして、燃料噴射量Ｑとコモンレール圧力降下量ΔＰｆとの間の関係を示すグラフである。
【図１５】燃料噴射量Ｑとコマンドパルス幅Ｐｗとの関係を示すグラフである。
【図１６】この発明によるコモンレール式燃料噴射装置において、コモンレールの圧力降下量の算出を説明するための、コマンドパルス、コモンレール圧力とその微分値、及び燃料噴射率の時間変化を示すグラフである。
【図１７】従来のコモンレール式燃料噴射システムの概略を示す図である。
【符号の説明】
１燃料サプライポンプ
２コモンレール
３インジェクタ
８コントローラ
９センサ
１１プランジャ
２２圧力センサ
Ｐｒコモンレール圧力
Ｐｒｔ目標コモンレール圧力
Ｐｒａ実コモンレール圧力
Ｐｒ０噴射前圧力
Ｐｒａｖｅ噴射後平均圧力
ΔＰｒコモンレールの圧力降下量
Ｔｃ１，Ｔｃ２・・脈動の周期
Ｔｐｅａｋ（ｊ）コモンレール圧力がゼロとなる時期
Ｐｐｅａｋ（ｊ）コモンレール圧力の極値
Ｑ燃料噴射量
Ｑｔ目標燃料噴射量

Claims

圧送された燃料を蓄圧状態に貯留するコモンレール、エンジンの各気筒に対応して配設され、且つ前記コモンレールから供給された燃料を噴射する複数のインジェクタ、前記エンジンの運転状態を検出する検出手段、前記コモンレールの圧力を検出する圧力センサ、及び前記検出手段からの検出信号に基づいて目標燃料噴射量を含む燃料噴射条件を求め、且つ前記圧力センサからの検出信号に基づいて前記各インジェクタからの燃料噴射に起因して降下する前記コモンレールの圧力降下量を算出し、前記圧力降下量に基づいて求められた実燃料噴射量と前記目標燃料噴射量との噴射量偏差に基づいて前記目標燃料噴射量を補正することにより燃料噴射量のフィードバック制御をするコントローラを具備し、前記コントローラは、前記燃料噴射に起因して降下する前の前記コモンレールの噴射前圧力と、前記燃料噴射に起因して降下した前記コモンレールの脈動圧力を平均した噴射後平均圧力との圧力偏差を前記圧力降下量として算出すると共に、前記エンジンの前記各気筒について連続した複数回の前記燃料噴射に起因してそれぞれ生じた前記コモンレールの前記圧力降下量の平均値を、前記各気筒についての前記燃料噴射に起因して生じる前記コモンレールの前記圧力降下量とするものであるコモンレール式燃料噴射装置において、
前記コントローラは、前記インジェクタを前記噴射条件に応じて駆動するための指令信号を出力すると共に、前記エンジンの前記運転状態が定常状態か否かを検出し、前記エンジンの前記運転状態が前記定常状態であるときに、前記燃料噴射量と前記指令信号との間の関係データを、出力された前記指令信号と前記指令信号に基づいて駆動された前記インジェクタからの前記燃料噴射に起因して生じた前記コモンレールの前記圧力降下量から求められた前記実燃料噴射量とによる学習制御で得るものであり、且つ前記燃料噴射量が予め定められた燃料噴射量以下の微少な燃料噴射量であるときの前記関係データを１気筒１噴射の条件で、アイドル運転時の指令信号であるメインパルス幅とゼロとの間で数等分した値のうちのひとつであるパルス幅による微少量の燃料噴射を行い、前記微少量燃料噴射量と指令信号との間の関係を前記学習制御で得るものであることを特徴とするコモンレール式燃料噴射装置。
前記コントローラは、前記インジェクタを前記噴射条件に応じて駆動するための指令信号を出力し、前記指令信号の開始時期から前記燃料噴射に起因して前記コモンレール圧力が降下を開始する前の時間遅れ期間内における前記コモンレール圧力のサンプリング値を前記噴射前圧力として求めるものであることを特徴とする請求項１に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
前記コントローラは、前記燃料噴射に起因して前記コモンレール圧力が降下を開始した後の前記コモンレール圧力の微分値がゼロとなる時期における前記コモンレール圧力の極値を求め、前記コモンレール圧力の連続する前記極値の平均値を前記噴射後平均圧力として求めるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
前記コントローラは、前記燃料噴射に起因して降下する前記コモンレール圧力の前記脈動の最初の一つの周期又は最初の複数の周期における極小値と極大値を、連続する前記コモンレール圧力の前記極値とするものであることを特徴とする請求項３に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
前記コントローラは、前記噴射前圧力と前記コモンレール圧力の前記極値との圧力偏差を求め、前記圧力偏差の平均値を前記圧力降下量として算出するものであることを特徴とする請求項３又は４に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
前記コントローラは、前記噴射条件としてメイン噴射と前記メイン噴射に先立って前記微少な燃料噴射量で燃料を噴射するパイロット噴射とにおけるそれぞれの噴射条件を求め、前記パイロット噴射における前記微少な燃料噴射量の制御を前記学習制御で得られた前記関係データに基づくオープンループ制御で行うものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
前記コモンレールには、前記インジェクタからの前記燃料噴射に応じて、燃料サプライポンプにおけるプランジャのポンプ作用によって燃料が順次圧送され、前記コントローラは、前記噴射条件に従って、前記燃料サプライポンプの前記プランジャが圧送する燃料圧送量を制御するものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のコモンレール式燃料噴射装置。