JP2001082223A

JP2001082223A - コモンレール式燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2001082223A
Application number: JP26519499A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Nishiyama; 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: 2001-03-27
Anticipated expiration: 2019-09-20
Also published as: EP1085193A3; DE60009623D1; DE60009623T2; JP3849367B2; EP1085193A2; EP1085193B1; US6349702B1

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、燃料噴射に起因して降下したが
脈動状態にあるコモンレール圧力の平均値を、燃料噴射
後の正味のコモンレールの圧力として算出し、燃料噴射
量を正確に求めるコモンレール式燃料噴射装置を提供す
る。【解決手段】コモンレール圧力Ｐｒは、燃料噴射開始
前圧力Ｐｒ０から燃料噴射に起因した油撃による脈動を
開始する。コマンドパルスの開始時刻ｔ₀からデータサ
ンプリング期間Ｔｄｓに渡ってコモンレール圧力Ｐｒを
検出し、その平均値Ｐｒａｖｅを算出する。平均値Ｐｒ
ａｖｅは、燃料噴射に起因して降下した正味のコモンレ
ール圧力Ｐｒの良い近似値と考えられる。燃料噴射量
は、燃料噴射開始前圧力Ｐｒ０から平均値Ｐｒａｖｅま
での正味の降下量ΔＰｒに応じて求められるので、イン
ジェクタの個体差等によるバラツキなしに正確に算出さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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２
０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３
４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２
３から分岐した供給路３８を通じてバランスチャンバ３
０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４
６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４
５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Ｐ
ｒ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１
３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】この発明は、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
として算出することから成るコモンレール式燃料噴射装
置に関する。

【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。

【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。

【００２８】前記コントローラは、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。

【００２９】また、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。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、エンジンの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。

【００３０】前記コントローラは、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前記学習制御で得る。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の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。また、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ＤＳ
Ｐ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ＤＳ
Ｐ処理２を示すフローチャート、図９は図８に示すＤＳ
Ｐ処理２の処理中に１００ｋＨｚ割込み処理を行うＤＳ
Ｐ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ＤＳ
Ｐ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Ｄ
ＳＰ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１
０）。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ＣＮ
Ｔｂｔｄｃ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，Ｎ
ｏ．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ＣＮＴ
ｂｔｄｃが１増加される（ステップ１９）ので、ＢＴＤ
Ｃ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２
１）。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２
２）、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Ｄ
ＳＰ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Ｐ
ｗ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、Ｐｗ
１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５
１）。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Ｄ
ＳＰ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Ｐｒａ
ｖｅ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ΔＰ
ｒ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ＤＳ
Ｐ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９
０）。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Ｔｐｅａ
ｋ（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Ｐｐｅ
ａｋ（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，Ｔ
ｃ２，・・・）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ΔＰ
ｒ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１００ｋＨ
ｚ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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｍ 37/08 Ｆ０２Ｍ 37/08 Ａ 65/00 ３０４ 65/00 ３０４Ｆターム(参考） 3G084 AA01 BA13 BA14 DA02 DA21 DA22 DA39 EA04 EB12 EB17 EB25 FA00 FA13 FA33 FA38 3G301 HA02 HA06 JA02 JA15 JA17 JA37 KA21 LB06 MA23 NA01 NA05 NB03 ND01 ND21 NE17 NE19 PB03A PB03Z PB08A PB08Z PE01Z PE05Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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
することから成るコモンレール式燃料噴射装置。
【請求項２】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ことから成る請求項１に
記載のコモンレール式燃料噴射装置。
【請求項３】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
して求めることから成る請求項１又は２に記載のコモン
レール式燃料噴射装置。
【請求項４】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
ることから成る請求項３に記載のコモンレール式燃料噴
射装置。
【請求項５】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
ことから成る請求項３又は４に記載のコモンレール式燃
料噴射装置。
【請求項６】前記コントローラは、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こ
とから成る請求項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。
【請求項７】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
で得ることから成る請求項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。
【請求項８】前記コントローラは、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前記学習制御で得ることから
成る請求項７に記載のコモンレール式燃料噴射装置。
【請求項９】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こと
から成る請求項８に記載のコモンレール式燃料噴射装
置。
【請求項１０】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ことから成る請求項１〜９のいずれ
か１項に記載のコモンレール式燃料噴射装置。