JP2006207375A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料圧力センサの要求性能を押さえることでシステムコストの増加を抑制し、さらに、燃料圧力の変動にかかわらず安定して所望量の燃料を各気筒に噴射供給することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】 燃料噴射制御装置１は、燃料噴射弁５が噴射すべき基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段５０１と、検出燃料圧力に基づいて燃料ポンプが燃料を圧送すべき期間を演算する燃料圧送期間演算手段５０６と、を備え、検出燃料圧力Ｐｆ、前記基本燃料噴射量、及び前記燃料圧送期間に基づいて、料噴射弁５の燃料噴射パルス幅を演算する燃料パルス幅演算手段５０３と、該燃料噴射パルス幅に基づいて燃料噴射弁５を制御する燃料噴射弁制御手段５０４とを備えてなる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、特に、燃料ポンプから蓄圧配管を介して圧送された燃料を燃料噴射弁により、各気筒の燃焼室に直接噴射する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

従来、ガソリンを燃料とする内燃機関の燃料噴射制御装置においては、各気筒に直接燃料を噴射する弁として、電磁式の燃料噴射弁を使用することが一般的であり、このような燃料噴射制御装置は、内燃機関の運転条件に応じて、燃料ポンプを駆動させて燃料を圧送し、前記燃料噴射弁が接続された蓄圧配管に燃料を所定の圧力で蓄圧し、さらに、燃料噴射弁へ開弁駆動信号を出力することで、燃料を内燃機関の各気筒に噴射供給している。

また、燃料ポンプにより燃料が圧送された蓄圧配管には、さらに燃料圧力調整弁が配置されており、該燃料圧力調整弁は、所定以上の燃料圧力になると開弁して、蓄圧配管内の燃料を排出することにより蓄圧配管内の燃料圧力を調整することが可能となっている。このように燃料圧力調整弁により蓄圧配管内の燃料圧力はほぼ一定に保持されるので、燃料噴射弁の開弁期間（燃料噴射パルス幅）を制御することにより、内燃機関の各気筒へ所定の必要な量の燃料を安定して噴射供給することが可能となる。

しかし、前記燃料圧力調整弁が動作しない程度の低い燃料圧力状態においては、燃料ポンプの圧送による燃料圧力の増加分が、蓄圧配管内の燃料圧力に対して支配的となって、蓄圧配管内を一定の燃料圧力に保持することができない。そして、内燃機関の各気筒へ必要な所定量の必要な燃料を噴射供給するためには、燃料噴射弁の開弁期間を、前記蓄圧配管内の燃料圧力により補正することが必要であった。

これに鑑み、例えば、高圧供給ポンプから圧送された高圧燃料を蓄圧するコモンレール（蓄圧配管）にコモンレール圧力センサを配置し、該コモンレール圧力センサで検出された前記高圧燃料の圧力に基づいてインジェクタ（燃料噴射弁）の噴射時間を算出し、該算出したインジェクタの噴射時間に基づいて各内燃機関に供給される燃料の噴射量を制御する燃料噴射制御装置が提案されている（特許文献１参照）。

このような燃料噴射制御装置によれば、例えば高圧供給ポンプの圧送期間と燃料噴射弁の開弁期間が同期せず、コモンレール内の燃料圧力が一定とならない状態においても、この変動のある燃料圧力の状態をコモンレール圧力センサが検出し、この燃料圧力に基づいて燃料噴射量を制御しているので、内燃機関の各気筒へ所望の量の燃料を噴射供給することができる。

特開平８−１４４８２６号公報

しかし、特許文献１に記載したような燃料噴射制御装置は、燃料圧力に基づいて燃料噴射弁の開弁時間（噴射時間）を算出し、噴射すべき量の燃料を制御しているが、例えば、算出した燃料噴射弁の開弁期間中に燃料圧力が変動した場合には、このような燃料圧力の変動を想定して燃料噴射量を制御しているわけではないので、前記算出した開弁期間では、所望の量の燃料を各気筒に噴射供給できなくなる虞がある。

このような不具合に対して、所望の量の燃料を各気筒に噴射供給するために、開弁期間中に検出した検出燃料圧力に応じて、前記算出した開弁期間を短縮または延長するように補正処理を行うことは可能である。しかし、このような場合には、開弁期間中の燃料圧力の変動をリアルタイムに検出する必要があるので、燃料圧力を検出するセンサは、非常に高い応答性と精度が要求されることになる。このような高い性能を具備する燃料圧力センサを燃料噴射装置に用いた場合には、システムコストが増加してしまうこととなる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、燃料圧力センサの要求スペックを押さえてシステムコストの増加を抑制し、さらに、燃料圧力の変動にかかわらず安定して所望量の燃料を各気筒に噴射供給することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、内燃機関の運転条件に応じて燃料を圧送する燃料ポンプと、該燃料ポンプにより圧送された燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料ポンプにより圧送された燃料圧力を検出する燃料圧力センサと、を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、該装置は、前記燃料噴射弁が噴射すべき基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、前記検出燃料圧力に基づいて前記燃料ポンプが燃料を圧送すべき期間を演算する燃料圧送期間演算手段と、前記検出燃料圧力、前記基本燃料噴射量、及び前記燃料圧送期間に基づいて、前記燃料噴射弁の燃料噴射パルス幅を演算する燃料噴射パルス幅演算手段と、該燃料噴射パルス幅に基づいて燃料噴射弁を制御する燃料噴射弁制御手段と、を備えることを特徴とする。

前記のごとく構成された本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置は、燃料を圧送すべき期間、すなわち、燃料ポンプが燃料を圧送する際の圧送開始時点及びその時点から燃料を圧送する時間に基づいて、燃料噴射パルス幅を演算するので、たとえ燃料噴射中に、ポンプの燃料圧送により圧力上昇が生じたとしても、燃料噴射弁が、気筒内に燃料を過剰に噴射供給することを防止することができる。また、本発明に係る燃料制御装置は、燃料ポンプが燃料を圧送すべき期間を演算して燃料圧力の変化を予測するので、燃料圧力センサの検出スペックを向上させることなくリアルタイムに燃料圧力の変化を得ることができ、さらに安価に実施することができる。

また、好ましくは、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記燃料噴射パルス幅演算手段が、前記基本燃料噴射量と前記検出燃料圧力に基づいて前記基本燃料噴射パルス幅を演算する基本燃料噴射パルス演算手段と、該基本燃料噴射パルス幅を前記燃料圧送期間に基づいて補正して前記燃料噴射弁の燃料噴射パルス幅とする燃料噴射パルス幅補正手段と、をさらに備えることを特徴としている。

このように、燃料を圧送すべき期間に基づいて演算した基本燃料噴射パルス幅を補正することで、燃料噴射中における燃料ポンプ起因の燃料圧力の上昇があったとしても、この圧力変動を予測して噴射制御を行うことになるので、安定して燃料を噴射することができる。また、燃料圧力センサで検出できない微少な圧力変動に対しても予測し、この圧力変動に基づいて補正を行うので、精度よく燃料噴射量を制御することができる。

本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、前記燃料噴射パルス幅補正手段は、前記燃料圧送期間中に燃料を噴射する際に、前記燃料ポンプが燃料を圧送していない期間における燃料噴射パルス幅に比べ、前記燃料噴射パルス幅が小さくなるように前記燃料噴射パルス幅を補正することを特徴としている。このように構成することで、燃料噴射パルス幅を簡易的に補正することが可能となり、制御装置の演算負荷を軽減することができる。

また、好ましくは、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、内燃機関の運転条件に応じて燃料を圧送する燃料ポンプと、該燃料ポンプにより圧送された燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料ポンプにより圧送された燃料圧力を検出する燃料圧力センサと、を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、該燃料噴射制御装置は、前記燃料噴射弁が噴射すべき基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、前記検出燃料圧力に基づいて前記燃料ポンプが燃料を圧送すべき期間を演算する燃料圧送期間演算手段と、前記燃料圧送期間に基づいて前記検出燃料圧力を補正する燃料圧力補正手段と、該補正した検出燃料圧力及び前記基本燃料噴射量に基づいて前記燃料噴射弁の燃料噴射パルス幅を演算する燃料噴射パルス幅演算手段と、該燃料噴射パルス幅に基づいて燃料噴射弁を制御する燃料噴射弁制御手段と、を備えることを特徴としている。

このように、燃料を圧送すべき期間に基づいて検出燃料圧力を補正し、該補正した燃料圧力に基づいて燃料噴射パルス幅を演算することで、燃料噴射中における燃料ポンプ起因の燃料圧力の上昇があったとしても、この圧力変動を予測して補正を行っているので、安定して燃料を噴射することができる。また、燃料圧力センサで検出できない微少な圧力変動に対しても予測し、この圧力変動に基づいて補正を行うので、精度よく燃料噴射量を制御することができる。

本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、燃料噴射弁の燃料噴射中に、燃料ポンプの燃料供給により燃料圧力に変動があったとしても、燃料圧力の変動にかかわらず安定して所望量の燃料を各気筒に噴射供給することができる。さらに、燃料圧力センサの要求スペックを上げることなく、システムコストを低減することができる。

以下、図面に基づき本発明である内燃機関の燃料噴射制御装置のいくつかの実施形態について説明する。図１は、第一実施形態に係る内燃機関（筒内噴射エンジン）２の制御システムの全体構成を示したものである。内燃機関２は３気筒からなり、各シリンダ２５に導入される空気は、エアクリーナ６５の入口部６４から取り入れられ、空気量センサ（エアフロセンサ）６３を通り、供給空気量（吸気流量）を制御する電制スロットル弁６が収容されたスロットルボディ６１を通って、前記内燃機関２の各シリンダ２５に接続された各吸気管６６に分配された後、ピストン２６と前記シリンダ２５で形成される燃焼室２１に導かれる。

一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク４２から低圧燃料ポンプ４１により一次加圧されて、該一次加圧された燃料は、燃圧レギュレータ４３で一定の圧力（例えば０．３ＭＰａ）に調圧されて、後述する高圧燃料ポンプ（燃料ポンプ）３で、より高い圧力にすべく二次加圧される。この二次加圧された燃料は、蓄圧配管４を介して各シリンダ２５に設けられた燃料噴射弁（インジェクタ）５から燃焼室２１に噴射される。そして、前記燃焼室２１に噴射された燃料は、点火コイル２７で高電圧化された点火信号により点火プラグ２８で着火される。

また、本実施形態の内燃機関の燃料噴射制御装置を有するエンジン制御装置（コントロールユニット）１には、内燃機関２の排気弁２２のカム軸に取り付けられたカム角センサ（回転センサ）９が検出したカム軸の回転位置の信号、エアフロセンサ６３で検出した供給空気量の信号、アクセルペダル８１に取り付けられたアクセル位置センサ８で検出したアクセル位置の信号、スロットルボディ６１に取り付けられたスロットル弁開度センサ６２で検出したスロットル弁開度の信号、蓄圧配管４に取り付けられた燃料圧力センサ７で検出した燃料圧力の信号、内燃機関２の冷却水通路に取り付けられた水温センサ２９で検出した冷却水温度の信号、排気管６８に取り付けられたＯ_２濃度センサ２４で検出した酸素濃度の信号等が入力される。

このコントロールユニット１では、これらの各種センサから出力された信号を入力し、該入力信号に基づいて、ドライバや車輛が要求する運転状態を達成するように、各種アクチュエータに制御信号を出力している。具体的には、コントロールユニット１は、所望の供給空気量を制御すべく電制スロットル弁６に駆動制御信号を出力し、蓄圧配管４に圧送する燃料圧力を制御すべく高圧燃料ポンプ３に圧送制御信号（駆動信号）を出力し、燃焼室２１に噴射される燃料噴射量を制御すべく燃料噴射弁５に開弁制御信号（開弁駆動信号）を出力し、さらに燃焼室２１内の燃料を所定のタイミングで着火すべく点火コイル２７を介して点火プラグ２８に点火制御信号を出力している。

図２は、コントロールユニット１の内部構成図である。コントロールユニット１は、ＭＰＵ２０３、ＥＰ−ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０４及びＡ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ２０１等で構成されており、このコントロールユニット１は、先に示した各種センサ等からの信号をＩ／ＯＬＳＩ２０１で入力として取り込み、この取り込まれた信号に基づいて所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された制御信号を、各種アクチュエータに出力して、内燃機関２に吸入される吸入空気量の制御、後述する高圧燃料ポンプ３から吐出される燃料の吐出量制御、気筒内に噴射される燃料の噴射量制御、及び点火コイル２７により点火される点火時期の制御等を実行する。

図３は、高圧燃料ポンプ３、燃料噴射弁５、及びコントロールユニット１を備えた燃料系システムの構成図を示す。

高圧燃料ポンプ３は、燃料吸入通路４４と、燃料吐出通路４８とに接続されており、主にポンプ本体３３と、アクチュエータ３０とを備えている。このポンプ本体３３は、シリンダ３３ｂを摺動するプランジャ３７を有し、該プランジャ３７は、前記内燃機関２の排気弁２２のカム軸と共に回転するポンプ駆動カム２３に圧接され、加圧室３３ａの容積を変化させるべく、シリンダ３３ｂ内を往復動可能となるように配置されている。

また、高圧燃料ポンプ３は、燃料吸入通路４４と加圧室３３ａとの間に吸入弁３１を備えており、この吸入弁３１は、吸入閉弁ばね３２によって加圧室３３ａ側から燃料吸入通路４４側に向う閉弁方向に付勢される逆止め弁となっている。また、高圧燃料ポンプ３は、前記加圧室３３ａと燃料吐出通路４８との間に吐出弁３８を備えており、この吐出弁３８は、吐出閉弁ばね３９によって、燃料吐出通路４８から加圧室３３ａに向う閉弁方向に付勢される逆止め弁となっている。

また、アクチュエータ３０は、電磁駆動式であり、ソレノイド３６、開弁ばね３５、及びプランジャ型の吸入弁係合部材３４を備えている。吸入弁係合部材３４は、ソレノイド３６への通電がない(ソレノイド制御信号がＯＦＦ）時には、開弁ばね３５によって、その先端が吸入弁３１に当接して、吸入弁３１を開く方向に付勢されている。この開弁ばね３５の付勢力は、吸入弁ばね３２の付勢力より大きくなっているため、ソレノイド３６の通電がない時は、吸入弁３１は開弁状態となる。次に、燃料噴射弁５への燃料供給の動作を以下に説明する。

燃料は、燃料タンク４２から低圧燃料ポンプ４１によって一次加圧され、一次加圧された燃料は、プレッシャレギュレータ４３によって一定の圧力状態に調圧されて、燃料吸入通路４４を介して高圧燃料ポンプ３の燃料導入口へと、導かれる。

高圧燃料ポンプ３のプランジャ３７の下降により加圧室３３ａの容積が増大して加圧室３３ａ内の圧力が減少し、かつ、ソレノイド３６に通電がない状態で吸入弁３１が開弁状態となったときに、高圧燃料ポンプ３に導かれた燃料は加圧室３３ａに吸入されるが、ソレノイド３６の通電(ソレノイド制御信号がＯＮ）によって吸入弁３１が閉弁状態であっても、プランジャ３７の下降による加圧室３３ａの負圧が高い場合にも、この負圧により、吸入閉弁ばね３２の付勢力に抗して前記吸入弁３１が開弁し、燃料吸入通路４４からの燃料は、加圧室３３ａに吸入される。

そして、プランジャ３７が上昇して加圧室３３ａの容積が減少するのに伴い、加圧室３３ａに吸入された燃料の圧力が増大しても、ソレノイド３６に通電がない状態（吸入弁３１が開弁状態）であれば、加圧室３３ａの燃料は、燃料吸入通路４４に戻る。一方、ソレノイド３６の通電によって吸入弁３１が閉弁状態であれば、加圧室３３ａの圧力が増大すると吐出閉弁ばね３９の付勢力に抗して吐出弁３８を開弁し、加圧室３３ａ内の燃料は燃料吐出通路４８に圧送される。この燃料吐出通路４８に圧送された燃料は、蓄圧配管４で蓄圧され、内燃機関２の各気筒に配置された燃料噴射弁５を介して、該燃料噴射弁５の開弁で燃焼室に噴射される。

また先に述べたように、コントロールユニット１は、カム角センサ９、前記燃料圧力センサ７などの各検出信号に基づいてソレノイド３６に駆動制御信号を出力して高圧燃料ポンプ３の燃料圧送量を制御し、燃料噴射弁５の開弁制御信号（開弁駆動信号）を出力して燃料噴射量を制御する。

図４は、高圧燃料ポンプ３と燃料噴射弁５の動作、およびこれらの機器の動作に伴う蓄圧配管４内の燃料圧力の状態を示すタイミングチャートである。本実施形態では、高圧燃料ポンプ３は、内燃機関２の１サイクル行程の間に蓄圧配管４に２回の燃料を圧送し、燃料噴射弁５は、各気筒に対して１サイクル中に１回の噴射（３気筒のため合計３回の噴射）を行なうものとする。なお、ポンプ駆動カム２３で駆動するプランジャ３７の実際のストローク（実位置）は曲線となるが、上死点と下死点の位置を分かり易くするために直線で表す。

図４に示すようにプランジャ３７が、ポンプ駆動カム２３の回転により上死点側から下死点側に移動中は、前記高圧燃料ポンプ３の吸入行程となる。この吸入行程では、プランジャ３７の移動に伴って高圧ポンプ３の加圧室３３ａ内の圧力が低下し、吸入弁係合部材３４が吸入弁３１を押圧して、吸入弁３１を開弁方向に移動させ、燃料吸入通路４４から導かれた燃料が加圧室３３ａ内に流入する。この時、加圧室３３ａ内が負圧のために吐出閉弁ばね３９の付勢力により、吐出弁３８は閉弁状態となり、蓄圧配管４へ燃料は圧送されない。

次に、プランジャ３７が、ポンプ駆動カム２３の回転により、下死点側から上死点側に移動を開始し、高圧燃料ポンプ３の圧縮行程が行われる。この圧縮行程において、まず、プランジャ３７が下死点から上死点に移動をし始めたときに、アクチュエータ３０のソレノイド３６が通電されていない状態である場合には、吸入弁３１は開弁状態を保持し、吸入行程で加圧室３３ａに流入した燃料は、吸入弁３１を介して燃料吸入通路４４に戻される。

そして、コントロールユニット１からアクチュエータ３０に駆動信号（ＯＮ信号）が出力されると、ソレノイド３６が通電（ＯＮ状態に）となり、開弁ばね３５の付勢力に抗して、吸入弁係合部材３４を移動させて、吸入弁３１を開弁させる。その結果、加圧室３３ａ内の圧力が上昇する。さらに、加圧室３３ａ内の圧力が上昇し続けると、やがて、この上昇した圧力により吐出閉弁ばね３９の付勢力を抗して吐出弁３８が押圧されて開弁し、加圧室３３ａの燃料が蓄圧配管４に圧送（吐出）される。なお、この状態でソレノイド３６の通電を停止（ＯＦＦ状態に）しても、加圧室３３ａ内の圧力が高いために吸入弁３１は閉弁状態が維持され、蓄圧配管４への燃料圧送が継続される。この燃料圧送により、前記蓄圧配管４内の燃料圧力は上昇する。そして、再度プランジャが上死点側から下死点側に移動を開始すると、高圧燃料ポンプ３の吸入行程となり、以後前記動作を繰り返す。

このように、コントロールユニット１によって、高圧燃料ポンプ３のソレノイド３６への駆動信号の出力タイミングを変化させることで、高圧燃料ポンプ３は、蓄圧配管４への燃料の圧送量を調節することができる。蓄圧配管４に配置された燃料圧力センサ７への信号に基づいてコントロールユニット１は、ソレノイド３６への駆動信号の出力タイミングを演算し、ソレノイド３６を適切に駆動することで、蓄圧配管４内の検出燃料圧力を所定の目標値にフィードバック制御することが可能である。

一方、前記燃料噴射弁５は、気筒ごとに、コントロールユニット１からの開弁駆動信号により開弁し、各気筒の燃焼室２１へ燃料を噴射供給する。この燃料噴射により、蓄圧配管４内の燃料の圧力は低下する。

以上より、実際の圧力変化は図中実線で示すような動作となる。また、燃料圧力センサ７による検出燃料圧力（計測圧力）は、若干の検出遅れが生じるため図中点線で示すような動作となる。本実施形態では、図４に示すように、１サイクル中において、燃料の圧送期間（圧力の増加）と燃料噴射期間（圧力の減少）が同期しておらず、燃料噴射弁５が、＃２気筒に燃料を噴射している間は、蓄圧配管４内の燃料圧力は減少するが、＃３気筒に燃料を噴射している間は、高圧燃料ポンプ３により蓄圧配管４内に燃料を圧送しているので、燃料圧力は他の気筒ほどには減少しない。

そして、各気筒に噴射開始直前の検出燃料圧力に基づいて燃料噴射弁５の開弁期間を設定すると、＃３気筒は、燃料噴射弁５の開弁中に、高圧燃料ポンプ３により燃料の圧送が行われるので、必要な量の燃料より多い燃料が、＃３気筒に噴射されてしてしまうことになる。すなわち、高圧燃料ポンプ３の圧送により蓄圧配管４内の燃料圧力の上昇の影響を大きく受ける気筒（＃３）と、まったく受けない気筒（＃２）が存在することになる。

このように特定の気筒に過多の燃料が噴射されることを回避するためには、燃料圧力のサンプリングタスクを短くし、燃料噴射弁５の開弁期間中においても燃料圧力の変化を検出し、この検出した検出燃料圧力に基づいて燃料噴射弁５の開弁期間を補正することが考えられる。しかし、図中点線で示すように、燃料圧力センサ７による検出圧力には若干の遅れが生じるため、逆に他の気筒の噴射期間で誤差を発生させる要因となる。そこで、このような場合には、以下に示す図５〜７に記載の如く高圧燃料ポンプ３からの燃料の圧送される期間を考慮して、燃料噴射弁５の適切な開弁期間を算出することが望ましい。

図５は、第一実施形態におけるコントロールユニット１の内燃機関の燃料噴射に関する制御ブロック図を示している。

図５に示すように、基本燃料供給量演算手段（基本燃料噴射量演算手段）５０１は、検出した供給空気量Ｑａとエンジン回転速度Ｎｅに基づいて、燃料噴射弁５が噴射すべき基本燃料供給量（基本燃料噴射量）を演算する。また、空燃比フィードバック補正係数演算手段５０２は、Ｏ_２濃度センサ２４で検出した酸素濃度Ｏ_２より空燃比がリッチ状態にあるかリーン状態にあるかを判断し、リッチ状態と判断すれば減量側に、リーン状態と判断すれば増量側に基本燃料供給量を補正する空燃比フィードバック補正係数を演算する。

一方、目標燃料圧力演算手段５０５は、検出した供給空気量Ｑａとエンジン回転速度Ｎｅに基づいて、燃料噴射弁５から燃料が噴射されるときの目標燃料圧力を演算し、その目標燃料圧力を燃料圧送期間演算手段５０６に出力する。燃料圧送期間演算手段５０６は、燃料圧力センサ７により検出した検出燃料圧力が、前記目標燃料圧力演算手段５０５で演算された目標燃料圧力になるように、高圧燃料ポンプ３が燃料を圧送すべき期間（燃料圧送期間）を演算する。燃料ポンプ制御手段５０７は、燃料圧送期間演算手段５０６で演算された燃料圧送期間に基づいて高圧燃料ポンプ３に駆動信号を出力する。

燃料噴射パルス幅演算手段５０３は、基本燃料供給量演算手段５０１で演算した基本燃料供給量を、空燃比フィードバック補正係数演算手段５０２で演算した空燃比フィードバック補正係数により補正し、この補正した燃料供給量と、燃料圧送期間演算手段５０６で演算した燃料圧送期間と、燃料圧力センサ７により検出した検出燃料圧力Ｐｆに基づいて、燃料噴射弁５の開弁時間である燃料噴射パルス幅を演算する。この演算された燃料噴射パルス幅に基づいて、燃料噴射弁制御手段５０４は、燃料噴射パルス幅に応じて燃料噴射弁に開弁駆動信号を出力する。

このように、燃料の圧送期間、すなわち、高圧燃料ポンプ３が燃料を蓄圧配管４に圧送する際の圧送開始時点及びその時点から燃料を圧送する時間に基づいて、燃料噴射パルス幅を演算するので、たとえ燃料噴射中に、高圧燃料ポンプ３の燃料圧送により圧力上昇が生じたとしても、燃料噴射弁５が、気筒（燃焼室２１）内に燃料を過剰に噴射供給することを防止することができる。また、高圧燃料ポンプ３が燃料を圧送すべき期間を演算することで、燃料圧力の変化を予測することができるので、燃料圧力センサ７の検出スペックを向上させることなく、安価に実施することができる。

図６は、第二実施形態におけるコントロールユニット１の内燃機関の燃料噴射に関する制御ブロック図を示している。図６において、図１〜５の第一実施形態と同一のものは、同一符号を付し、詳細の説明は、省略する。第二実施形態では、燃料圧力補正手段５０８を設けた点が第一実施形態と異なる構成となっている。

この燃料圧力補正手段５０８は、検出した検出燃料圧力Ｐｆを燃料圧送期間演算手段５０６で演算された燃料圧送期間（燃料の圧送開始タイミングと圧送時間）に基づいて補正する。具体的には、気筒ごとに設定される燃料噴射領域内にかかる気筒別圧送期間を算出し、蓄圧配管内の圧力変動を予測すべく算出した気筒別の圧送期間から燃料圧力平均増加量ｄＰｆを算出し、この燃料圧力平均増加量ｄＰｆを検出燃料圧力Ｐｆに加算して補正燃料圧力ＦＰｆを算出する。

ここで燃料圧力平均増加量ｄＰｆは、算出された気筒別圧送期間と燃料ポンプの特性から計算によって算出可能であるが、予め気筒別圧送期間と燃料圧力平均増加量ｄＰｆとの関係をテーブルとして記憶しておいて検索してもよい。

燃料噴射パルス幅演算手段５０３は、基本燃料供給量演算手段５０１で演算した基本燃料供給量を前記空燃比フィードバック補正係数演算手段５０２で演算した空燃比フィードバック補正係数により補正し、補正した燃料供給量を燃料圧力補正手段５０８で補正した補正燃料圧力ＦＰｆに応じて燃料噴射弁の燃料噴射パルス幅に変換（燃料噴射パルス幅を演算）し、燃料噴射弁制御手段５０４は、この燃料噴射パルス幅に応じて燃料噴射弁に開弁駆動信号を出力する。

図７は、第三実施形態におけるコントロールユニット１の内燃機関の燃料噴射に関する制御ブロック図を示している。図７において、図１〜５の第一実施形態と同一のものは、同一符号を付し、詳細の説明は、省略する。第三実施形態では、燃料噴射パルス幅演算手段５０３の代わりに、基本燃料噴射パルス幅演算手段５０９と、燃料噴射パルス幅補正手段５１０とを設けた点が第一実施形態と異なる構成となっている。

この基本燃料噴射パルス幅演算手段５０９は、基本燃料供給量演算手段５０１で演算した基本燃料供給量を、空燃比フィードバック補正係数演算手段５０２で演算した空燃比フィードバック補正係数により補正する。そして、補正した基本燃料供給量と検出した検出燃料圧力Ｐｆと基づいて基本燃料噴射パルス幅を演算する。

燃料噴射パルス幅補正手段５１０は、燃料圧送期間演算手段５０６で演算した燃料圧送期間に基づいて、蓄圧配管内の圧力変動を予測して（その変動代を考慮して）、基本燃料噴射パルス幅演算手段５０９で演算した基本燃料噴射パルス幅の補正を行う。そして、補正した基本燃料噴射パルス幅に基づいて、燃料噴射弁制御手段５０４は、燃料噴射弁５に開弁駆動信号を出力する。

このように構成された燃料噴射制御装置は、燃料噴射弁の燃料噴射中に、燃料ポンプの燃料供給により燃料圧力に変動があったとしても、この変動を予測して補正することにより、気筒に過多の燃料供給がされることなく、安定して所望の量の燃料を各気筒に噴射供給することができる。さらに、燃料圧力センサの要求スペックを上げることなく、その結果としてシステムコストを低減することができる。

以上、本発明の３つの実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

第三実施形態では、基本燃料噴射パルス幅を、燃料圧送期間演算手段で演算した燃料圧送期間に基づいてその圧力変動を予測して補正をしているが、簡易的な補正として、燃料圧送期間中に燃料を噴射する際には、燃料ポンプが燃料を圧送していない期間における燃料噴射パルス幅に比べ、前記燃料噴射パルス幅を小さくなるような補正をしてもよい。

前記実施形態では、燃料ポンプ制御手段と燃料噴射制御手段とを同じコントロールユニット内に具備する構成としたが、各々が別のコントロールユニットで制御されてもよい。ただしその場合には、あるコントロールユニットに設けられた燃料ポンプ制御手段の制御信号またはこれに準ずる所定の信号を、燃料噴射制御手段が設けられた別のコントロールユニットに入力するような構成にする必要がある。

また、本実施形態では、基本燃料供給量演算手段において、基本燃料供給量を演算し、燃料噴射パルス幅演算手段において、基本燃料供給量を空燃比フィードバック係数で補正していたが、この補正は、基本燃料供給演算手段であらかじめ演算してもよい。

本発明は、燃料高圧ポンプの圧送期間と、燃料噴射弁の噴射タイミングが、同期しない組み合わせに対して、安定した燃料噴射を行えるので特に有効である。

本発明の第一実施形態の内燃機関の燃料噴射制御装置を備えた内燃機関の全体構成図。 図１の内燃機関の燃料噴射制御装置の内部構成図。 図１の内燃機関の燃料噴射制御装置を備えた燃料系システムの全体構成図。 図３の高圧燃料ポンプの動作タイミングチャート。 図１の燃料噴射制御装置の燃料系に関する制御ブロック図。 本発明の第二実施形態に係る燃料噴射制御装置の燃料系に関する制御ブロック図。 本発明の第三実施形態に係る燃料噴射制御装置の燃料系に関する制御ブロック図。

符号の説明

１ コントロールユニット（内燃機関の燃料噴射制御装置）
２ 内燃機関
３ 高圧燃料ポンプ（燃料ポンプ）
４ 蓄圧配管
５ 燃料噴射弁
６ 電制スロットル弁
７ 燃料圧力センサ
８ アクセル位置センサ
９ 回転センサ
５０１ 基本燃料供給量演算手段（基本燃料噴射量演算手段）
５０３ 燃料噴射パルス幅演算手段
５０４ 燃料噴射弁制御手段
５０５ 目標燃料圧力演算手段
５０６ 燃料圧送期間演算手段
５０８ 燃料圧力補正手段
５０９ 基本燃料噴射パルス幅演算手段
５１０ 燃料噴射パルス幅補正手段

Claims (4)

1. 内燃機関の運転条件に応じて燃料を圧送する燃料ポンプと、該燃料ポンプにより圧送された燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料ポンプにより圧送された燃料圧力を検出する燃料圧力センサと、を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
   該燃料噴射制御装置は、前記燃料噴射弁が噴射すべき基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、前記検出燃料圧力に基づいて前記燃料ポンプが燃料を圧送すべき期間を演算する燃料圧送期間演算手段と、前記検出燃料圧力、前記基本燃料噴射量、及び前記燃料圧送期間に基づいて、前記燃料噴射弁の燃料噴射パルス幅を演算する燃料噴射パルス幅演算手段と、該燃料噴射パルス幅に基づいて燃料噴射弁を制御する燃料噴射弁制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 内燃機関の運転条件に応じて燃料を圧送する燃料ポンプと、該燃料ポンプにより圧送された燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料ポンプにより圧送された燃料圧力を検出する燃料圧力センサと、を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
   該燃料噴射制御装置は、前記燃料噴射弁が噴射すべき基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、前記検出燃料圧力に基づいて前記燃料ポンプが燃料を圧送すべき期間を演算する燃料圧送期間演算手段と、前記燃料圧送期間に基づいて前記検出燃料圧力を補正する燃料圧力補正手段と、該補正した検出燃料圧力及び前記基本燃料噴射量に基づいて前記燃料噴射弁の燃料噴射パルス幅を演算する燃料噴射パルス幅演算手段と、該燃料噴射パルス幅に基づいて燃料噴射弁を制御する燃料噴射弁制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記燃料噴射パルス幅演算手段は、前記基本燃料噴射量と前記検出燃料圧力に基づいて前記基本燃料噴射パルス幅を演算する基本燃料噴射パルス演算手段と、該基本燃料噴射パルス幅を前記燃料圧送期間に基づいて補正して前記燃料噴射弁の前記燃料噴射パルス幅とする燃料噴射パルス幅補正手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記燃料噴射パルス幅補正手段は、前記燃料圧送期間中に燃料を噴射する際に、前記燃料ポンプが燃料を圧送していない期間における燃料噴射パルス幅に比べ、前記燃料噴射パルス幅が小さくなるように前記燃料噴射パルス幅を補正することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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