レール圧制御及びコモンレール式燃料噴射制御装置
【課題】高圧ポンプの吐出特性が、高圧本ポンプの回転数によって変化する場合であっても適切なレール圧制御を可能とする。
【解決手段】コモンレール１へ高圧燃料を圧送する高圧ポンプ２への燃料流入量を調整可能に設けられた流入量調整用の電磁弁２４を、コモンレール１の実レール圧と目標レール圧との偏差に応じたＰＩＤフィードバック制御によって駆動制御することにより目標レール圧を得られるよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置において、高圧ポンプ２の吐出量に応じて、ＰＩＤ制御におけるＰＩＤ定数の切り替えを行い、高圧ポンプ２の吐出特性の変化に対応可能として、安定性、信頼性の高いレール圧制御を可能としたものである。
【解決手段】コモンレール１へ高圧燃料を圧送する高圧ポンプ２への燃料流入量を調整可能に設けられた流入量調整用の電磁弁２４を、コモンレール１の実レール圧と目標レール圧との偏差に応じたＰＩＤフィードバック制御によって駆動制御することにより目標レール圧を得られるよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置において、高圧ポンプ２の吐出量に応じて、ＰＩＤ制御におけるＰＩＤ定数の切り替えを行い、高圧ポンプ２の吐出特性の変化に対応可能として、安定性、信頼性の高いレール圧制御を可能としたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンレール式燃料噴射制御装置におけるレール圧制御に関し、特に、レール圧制御の安定性、信頼性の向上等を図ったものに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用内燃機関のためのコモンレール式燃料噴射制御装置は、コモンレールに蓄積された高圧燃料を、所定の噴射タイミングで燃料噴射弁により内燃機関の気筒内に噴射するよう構成されてなるものであり、近年、広く実用に供されている。
かかるコモンレール式燃料噴射制御装置において、コモンレール圧（レール圧）の制御は、燃料噴射特性の良否に直接に関係するため、如何に安定性、信頼性のある制御を行うか重要であり、そのような観点などから種々の制御方法が提案されている。
【０００３】
例えば、コモンレールの上流側に設けられた高圧ポンプのプランジャ室へ送り込む燃料の流量を、電磁比例式バルブによって制御できるようにし、エンジンが要求する燃料圧力となるように高圧ポンプのプランジャ室への燃料の流量を、その電磁比例式バルブによって調整することで所望のレール圧が得られるようにした方式等が種々提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００４】
ところで、上述のように電磁比例式バルブを用いて高圧ポンプのプランジャ室へ送り込む燃料の流量を調整することで、レール圧を制御するように構成された燃料噴射制御装置においては、電磁比例式バルブの通電電流に対する高圧ポンプの燃料の吐出量の変化特性の代表的なものをマップ化して標準特性として記憶し、これに基づいて、走行状態などから要求されるレール圧となるよう電磁比例式バルブへの通電を制御する方式などが採られる。さらに、この場合、電磁比例式バルブの通電制御をいわゆるＰＩＤ制御で行うようにすると共に、ＰＩＤ制御に学習制御を適用することで、上述のマップ化された標準特性と、実際の電磁式比例バルブの通電流に対する高圧ポンプの吐出量の変化特性のばらつきに対処できるようにするなどの手法も比較的良く用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１１３７０４号公報（第４−８頁、図１−図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、高圧ポンプの駆動条件が、マップ化された標準特性における駆動条件と極端に異なる状況となった場合や、高圧ポンプ自体のばらつき等によって、実際の電磁式比例バルブの通電流に対する高圧ポンプの吐出量の変化特性が標準特性と大きくことなる虞があり、最悪時には、十分なレール圧制御が得られなくなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、高圧ポンプの吐出特性が、高圧本ポンプの回転数によって変化する場合であっても適切なレール圧制御を可能とするレール圧制御方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るレール圧制御方法は、
コモンレールへ高圧燃料を圧送する高圧ポンプへの燃料流入量を調整可能に設けられた流入量調整用の電磁弁を、前記コモンレールのレール圧を目標レール圧とすべく、前記コモンレールの実レール圧と目標レール圧との偏差に応じたＰＩＤフィードバック制御によって駆動制御することにより前記高圧ポンプの吐出量を制御して前記コモンレールのレール圧を目標レール圧に制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置におけるレール圧制御方法であって、
前記高圧ポンプの吐出量に応じて、前記ＰＩＤ制御におけるＰＩＤ定数の切り替えを行い、前記高圧ポンプの吐出特性の変化に対応可能に構成されてなるものである。
また、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るコモンレール式燃料噴射制御装置は、
コモンレールへ高圧燃料を圧送する高圧ポンプへの燃料流入量を調整可能に設けられた流入量調整用の電磁弁を、制御ユニットにより、前記コモンレールのレール圧を目標レール圧とすべく、前記コモンレールの実レール圧と目標レール圧との偏差に応じたＰＩＤフィードバック制御により駆動制御し、前記高圧ポンプの吐出量を制御して前記コモンレールのレール圧を目標レール圧に制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記制御ユニットは、前記高圧ポンプの吐出量に応じて、前記ＰＩＤ制御におけるＰＩＤ定数の切り替えを行うよう構成されてなり、前記高圧ポンプの吐出特性の変化に対応可能に構成されてなるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＰＩＤ定数を吐出量によって切り替えるように構成することで、高圧ポンプの吐出特性が本来予定していた特性から大きく変化した場合に不適切なＰＩＤ定数がそのまま用いられてレール圧制御が実行されるようなことが回避でき、適切なＰＩＤ定数を用いたレール圧制御が可能となり、従来に比して、安定性、信頼性の高いレール圧制御を得ることができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態におけるレール圧制御方法が適用されるコモンレール式燃料噴射制御装置の構成例を示す構成図である。
【図２】図１に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置の電子制御ユニットによって実行されるレール圧制御の基本手順を示すサブルーチンフローチャートである。
【図３】図１に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置の電子制御ユニットによって実行される本発明の実施の形態におけるレール圧制御処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。
【図４】図１に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置の電子制御ユニットによって実行される本発明の実施の形態のレール圧制御処理におけるＰＩＤ定数の設定に用いられる高圧ポンプの吐出特性例を示す特性線図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるレール圧制御処理に用いられるＰＩＤ定数の設定例を示す表である。
【図６】従来装置における高圧ポンプの吐出特性の一例を示す特性線図である。
【図７】従来装置におけるＰＩＤ定数の設定例を示す表である。
【図８】本発明の実施の形態の第２の構成例における高圧ポンプの吐出特性例を示す特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図４及び図８を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における内燃機関の燃料噴射制御方法が適用される燃料噴射制御装置の構成例について、図１を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態の燃料噴射制御装置Ｓは、内燃機関としてのディーゼルエンジン１０を備えた自動車両において、ディーゼルエンジン１０への燃料の噴射供給を制御するためのコモンレール式式燃料噴射制御装置が構成されてなるものである。
【００１２】
すなわち、本発明の実施の形態の燃料噴射制御装置Ｓは、高圧燃料が蓄積されるコモンレール１と、このコモンレール１へ高圧燃料を供給する高圧ポンプ２と、コモンレール１に蓄積された高圧燃料をディーゼルエンジン１０の各気筒１１−１〜１１−Ｎへ噴射する複数の燃料噴射弁３−１〜３−Ｎと、制御ユニット（図１においては「ＥＣＵ」と表記）６を主たる構成要素として構成されてなるものである。
【００１３】
高圧ポンプ２は、ディーゼルエンジン１０によって駆動される高圧ポンプ本体２１と、フューエルメタリングユニット２２と、インレットバルブ２５と、アウトレットバルブ２６とに大別されて構成されたもので、これらが一体に組み立てられてなるものである。なお、高圧ポンプ２は、ディーゼルエンジン１０と直結されているが、回転数の比率は、高圧ポンプ２の設定によって必ずしも１：１となるものではない。
フューエルメタリングユニット２２には、燃料タンク４からの燃料がフィードポンプ５によって供給されるようになっている。
【００１４】
フューエルメタリングユニット２２は、電磁式比例バルブを用いてなるもので、フィードポンプ５から供給された燃料油を高圧ポンプ本体２１内のプランジャ室へ送り込むためのもので、そのプランジャ室への燃料油の送り込みは、フューエルメタリングユニット２２内に設けられた電磁弁２４の開閉制御によって行われるものとなっている。
すなわち、電磁弁２４の開閉制御により、高圧ポンプ本体２１からコモンレール１へ流れる高圧燃料の流量が調整され、その流量調整によってコモンレール１内の高圧燃料の圧力を所定の圧力（目標レール圧）に制御できるようになっている。
【００１５】
かかる電磁弁２４の開閉制御は、制御ユニット６によって生成される駆動制御信号ＳＶＸによって行われるようになっており、制御ユニット６においては、レール圧制御処理の実行により、コモンレール１における燃料圧力が、ディーゼルエンジン１０の動作状況に対応した要求噴射量に応じた圧力となるように駆動制御信号ＳＶＸが生成されるものとなっている。
【００１６】
なお、フューエルメタリングユニット２２の燃料油は、インレットバルブ２５へ送り込まれ、アウトレットバルブ２６により、高圧ポンプ２のプランジャ室（図示せず）に送出され、プランジャ室で高圧にされた後、コモンレール１へ供給されるようになっている。
【００１７】
一方、燃料噴射弁３−１〜３−Ｎは、それぞれ噴射制御用の電磁弁Ｖ１〜ＶＮを備えており、これら電磁弁Ｖ１〜ＶＮは、制御ユニット６から出力される開閉成信号ＳＶ１〜ＳＶＮに応じてそれぞれ独立して開閉制御されて、対応する気筒内に高圧燃料が所要のタイミングで所要量だけ噴射されるよう動作制御されるものとなっている。
【００１８】
制御ユニット６は、例えば、公知・周知の構成を有してなるマイクロコンピュータ（図示せず）を中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子（図示せず）を有すると共に、電磁弁Ｖ１〜ＶＮの開閉成制御のための開閉成信号ＳＶ１〜ＳＶＮを生成、出力する回路（図示せず）や、電磁弁２４の駆動制御信号ＳＶＸを生成、出力する回路等を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
この制御ユニット６には、回転センサ７により検出されたディーゼルエンジン１０の回転数に対応した回転信号Ｎや、アクセルセンサ８により検出されたアクセル（図示せず）の踏み込み量（アクセル開度）に対応したアクセル開度信号Ａ、さらには、圧力センサ９によって検出されたコモンレール１内の燃料圧力ＰＡなどが入力されて、これら種々の入力信号に基づいて燃料噴射制御や本発明の実施の形態におけるレール圧制御（詳細は後述）が実行されるようになっている。
【００１９】
図２には、制御ユニット６により実行されるレール圧制御の全体の概略処理手順がサブルーチンフローチャートに示されており、以下、同図を参照しつつ、レール圧制御の概略処理手順について説明する。
制御ユニット６においては、エンジン回転数と指示噴射量Ｑに基づいて、コモンレール１における目標レール圧が演算算出されるものとなっている（図２のステップＳ１００参照）。なお、指示噴射量Ｑは、エンジン回転数とアクセル開度に基づいて所定の演算式により算出されるものとなっている。
【００２０】
次いで、目標レール圧と実レール圧の差（偏差）が演算算出され（図２のステップＳ２００参照）、算出された偏差が零となるよう電磁弁２４の開度をＰＩＤフィードバック制御するためＰＩＤ制御演算が行われ、電磁弁２４をその演算結果に応じた開度に制御すべく制御駆動信号ＳＶＸが生成されることとなる（図２のステップＳ３００参照）。
そして、上述のようにして生成された駆動制御信号ＳＶＸによって電磁弁２４が駆動制御され（図２のステップＳ４００）、コモンレール１内の燃料圧力（実レール圧）が目標レール圧となるようフィードバック制御が実現されるものとなっている。
【００２１】
図３には、上述したＰＩＤ制御演算の実行に先立って行われるＰＩＤ定数設定処理の手順がサブルーチンフローチャートに示されており、以下、同図を参照しつつ、その内容について説明する。
最初に、本発明の実施の形態におけるＰＩＤ定数設定処理について概略的に説明する。
先に説明したように本発明の実施の形態のレール圧制御においては、従来同様、ＰＩＤ制御を用いたフィードバック制御が行われるようになっている。
すなわち、実際のレール圧と目標レール圧の偏差に応じた電磁弁２４に対する制御量がＰＩＤ演算処理によって定められるようになっている。
【００２２】
ＰＩＤ演算処理においては、実際のレール圧と目標レール圧の偏差に応じてＰＩＤ演算によって算出された制御量で電磁弁２４が制御されるようになっている。
ＰＩＤ定数を、どのように設定するかは、個々の装置の具体的な条件等によって適宜選択されるものである。
【００２３】
このようなＰＩＤ定数は、従来装置にあっては、次述するように設定された一種類の固定値が用いられていた。
まず、レール圧制御のためのＰＩＤ定数を設定するにあたっては、電磁弁２４の通電電流に対する高圧ポンプ２からの燃料油の吐出量の変化特性が考慮される。
図６には、従来装置における高圧ポンプの吐出特性の一例が示されている。
これは、従来装置において、本発明の実施の形態における電磁弁２４に相当する電磁弁の通電電流に対する高圧ポンプ（本発明の実施の形態における高圧ポンプ２に相当）の燃料油の吐出量の変化特性を示すもので、同図において、横軸は電磁弁の通電電流を、縦軸は高圧ポンプの吐出量を、それぞれ表している。
【００２４】
高圧ポンプの吐出量の変化特性は、高圧ポンプの最大回転数（ドライブシャフトの回転数）を如何なる大きさに設定して用いるかによって異なる傾向にある。
例えば、図６の例において、符号ｇ６−１が付された特性線は、高圧ポンプの最大回転数Ｎｐをｎmax／４に設定して使用した場合の電磁弁の通電電流に対する吐出量の変化を示すものである。
また、図６の例において、符号ｇ６−２が付された特性線は、高圧ポンプの最大回転数Ｎｐをｎmax／２（ｎmax／２＞ｎmax／４）に設定して使用した場合の電磁弁の通電電流に対する吐出量の変化を示すものである。
さらに、図６の例において、符号ｇ６−３が付された特性線は、高圧ポンプの最大回転数Ｎｐをｎmax（ｎmax＞ｎmax／２＞）に設定して使用した場合の電磁弁の通電電流に対する吐出量の変化を示すものである。
【００２５】
この例の場合、これら３つの特性ｇ６−１〜ｇ６−３は、その一部が互いに重複する領域があり、その領域は比較的広いものとなっている。すなわち、電磁弁の通電電流で言えば、Ｉmaxから大凡Ｉ１（Ｉ１＜Ｉmax）付近まで、吐出量で言えば、零から大凡Ｖａ付近までの範囲は、３つのいずれの特性ｇ６−１〜ｇ６−３もほぼ重複する範囲となっており、この重複範囲における電流変化に対する吐出量の変化は、ほぼ直線的なものとなっている（図６の符号ｌ１の範囲参照）。
【００２６】
ここで、電磁弁の通電電流Ｉ１、高圧本ポンプの吐出量Ｖａとなる箇所は、特性ｇ６−１において、電磁弁の通電電流に対する吐出量の変化がほぼ比例する範囲から曲線的な変化に変わりつつある位置、いわば変曲点にほぼ近い位置となっている。
【００２７】
次いで、電磁弁の通電電流で言えば、Ｉ１からＩ２（Ｉ１＜Ｉ２）付近まで、吐出量で言えば、Ｖａから大凡Ｖｂ（Ｖｂ＞Ｖａ）付近までの範囲は、特性ｇ６−２及びｇ６−３がほぼ重複する範囲となっている。そして、この重複範囲における電流変化に対する吐出量の変化は、ほぼ直線的なものとなっている（図６の符号ｌ２の範囲参照）。
ここで、電磁弁の通電電流Ｉ２、高圧本ポンプの吐出量Ｖｂとなる箇所は、特性ｇ６−２において、電磁弁の通電電流に対する吐出量の変化がほぼ比例する範囲から曲線的な変化に変わりつつある位置、いわば変曲点にほぼ近い位置となっている。
【００２８】
そして、電磁弁の通電電流で言えば、Ｉ２からＩ３（Ｉ２＜Ｉ３）付近まで、吐出量で言えば、Ｖｂから大凡Ｖｃ（Ｖｃ＞Ｖｂ）付近までの範囲は、特性ｇ６−３のみが、電流変化に対する吐出量の変化がほぼ直線的なものとなっている（図６の符号ｌ３の範囲参照）。
ここで、電磁弁の通電電流Ｉ３、高圧本ポンプの吐出量Ｖｃとなる箇所は、特性ｇ６−３において、電磁弁の通電電流に対する吐出量の変化がほぼ比例する範囲から曲線的な変化に変わりつつある位置、いわば変曲点にほぼ近い位置となっている。
【００２９】
このような従来特性の場合、図６において符号ｌ３で表された直線部分（ｇ６−３の直線部分）を、３つの特性ｇ６−１〜ｇ６−３の代表特性として記憶し、電磁弁（本発明の電磁弁２４に相当）の通電電流を定めると共に、ＰＩＤ制御定数は、図７に一例が示されたように、高圧ポンプの主要な回転数に対して、それぞれ一つのＰＩＤ定数が定められ、ＰＩＤ制御演算に用いられるものとなっていた。
【００３０】
ところが、常に図６に示されたような吐出特性が得られるとは限らず、例えば、図４に示されたような吐出特性となる場合もある。
このような吐出特性となるのは、例えば、本来予定している回転数を超える回転数で高圧ポンプが駆動された場合や、もともと最大回転数毎の吐出特性の重複する範囲が図６の例に比して比較的少ない場合などである。
同図において、符号ｇ４−１が付された特性線は、高圧ポンプ２の最大回転数Ｎｐをｎmax／４に設定して使用した場合の電磁弁２４の通電電流に対する吐出量の変化を、符号ｇ４−２が付された特性線は、高圧ポンプ２の最大回転数Ｎｐをｎmax／２（ｎmax／２＞ｎmax／４）に設定して使用した場合の電磁弁２４の通電電流に対する吐出量の変化を、符号ｇ４−３が付された特性線は、高圧ポンプ２の最大回転数Ｎｐをｎmax（ｎmax＞ｎmax／２＞）に設定して使用した場合の電磁弁２４の通電電流に対する吐出量の変化を、それぞれ示したものである。
【００３１】
このような吐出特性の場合、上述したと同様に、各特性ｇ４−１〜ｇ４−３との偏差が極力小さく、レール圧制御に用いることのできる適切な代表特性を一つ定めようとしても、現実的に無理がある。
また、仮に、最小二乗法などにより各特性ｇ４−１〜ｇ４−３との偏差が可能な範囲で極力小さい代表特性を定め、これに対してＰＩＤ制御定数を定めてレール圧制御を行っても、実用に耐え得るレール圧制御特性を得ることは困難である。
【００３２】
本発明の実施の形態におけるレール圧制御方法は、こように高圧ポンプの回転数によって、電磁弁の通電電流に対する吐出量の変化特性の傾きが異なる場合であっても、安定したレール圧制御を可能とするもので、概括的には、高圧ポンプの吐出量について、しきい値を定めて、吐出量に応じてＰＩＤ制御定数を切り替えるようにして、レール圧制御を実行するようにしたものである。
【００３３】
以下、図３を参照しつつ、具体的な処理手順について説明する。
制御ユニット６により、処理が開始されると、最初に、吐出量が第１の基準吐出量Ｖ１以下であるか否かが判定される（図３のステップＳ５０２参照）。
ここで、第１の基準吐出量Ｖ１について図４を参照しつつ説明する。
例えば、本発明の実施の形態において、高圧ポンプ２の吐出特性、すなわち、電磁弁２４の通電電流の変化に対する吐出される燃料油量の変化特性は、回転数によって異なるものである。すなわち、高圧ポンプ２を如何なる最大回転数で用いるかによってその吐出特性が異なり、本発明の実施の形態においては、例えば、図４において符号ｇ４−１〜ｇ４−３が付された特性線で表されたように、３つの最大回転数に対する３種類の吐出特性が予め把握されていると仮定する。
なお、図４において、横軸は電磁弁２４の通電電流を、縦軸は高圧ポンプ２の吐出量を、それぞれ表している。
【００３４】
図４において、符号ｇ４−１が付された特性線（以下「特性線ｇ４−１」と称する）は、高圧ポンプ２の最大回転数Ｎｐをｎmax／４に設定して使用した場合の吐出特性であり、符号ｇ４−２が付された特性線（以下「特性線ｇ４−２」と称する）は、高圧ポンプ２の最大回転数Ｎｐをｎmax／２（ｎmax／２＞ｎmax／４）に設定して使用した場合の吐出特性であり、符号ｇ４−３が付された特性線（以下「特性線ｇ４−３」と称する）は、高圧ポンプ２の最大回転数Ｎｐをｎmax（ｎmax＞ｎmax／２＞）に設定して使用した場合の吐出特性である。
【００３５】
そして、先の第１の基準吐出量Ｖ１は、図４の特性線ｇ４−１において、電磁弁２４の電流を最大値から減少させていった際に、特性線の傾きが変化する点（変曲点）における吐出量に相当する量である。
この変曲点について、図４において特性線ｇ４−２を例に採り説明する。
図４において、丸数字の２が付された点線の直線は、特性線ｇ４−２において、吐出量が零となる通電電流最大値の点を起点として、通電電流の減少と共に吐出量が増加し始めた特性線ｇ４−２の立ち上がり部分に接する接線である（以下「接線２」と称する）。
【００３６】
また、図４において、特性線ｇ４−２において、上述の接線２の傾き範囲からさらに吐出量が増加してゆくにつれて、特性線ｇ４−２の傾きは小さくなる方向に変化しており、丸数字の１が付された点線の直線は、その特性線ｇ４−２の新たな傾き部分に接する接線である（以下「接線１」と称する）。
そして、上述の接線１と接線２の交点が、特性線ｇ４−２の変曲点の内、最も吐出量の小さい領域にある変曲点であり、この変曲点における吐出量が基準吐出量となる。
なお、変曲点は、特性線ｇ４−１〜ｇ４−３のいずれにおいても、上述のように求められた変曲点一つだけではないが、本発明の実施の形態においては、吐出量が零から増加してゆく過程で最初に現れる点のみを用いるものとした。
【００３７】
すなわち、丸数字の３が付された点線の直線は、上述の接線１と接線２の交点を通り、図４の横軸に対して平行する直線であるが、この直線を、図４の縦軸方向へ延長した際に縦軸との交点における吐出量が基準吐出量であり、特に、特性線ｇ４−２における基準吐出量であることから”第２の基準吐出量”と称し、”Ｖ２”を以てその表記とする。
同様にして、特性線ｇ４−１における基準吐出量を”第１の基準吐出量”と称し、”Ｖ１”を以てその表記とし、特性線ｇ４−３における基準吐出量を”第３の基準吐出量”と称し、”Ｖ３”を以てその表記とする。
【００３８】
ここで、再び図３におけるレール圧制御処理手順の説明に戻ることとする。
しかして、ステップＳ５０２において、吐出量が第１の基準吐出量Ｖ１以下であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、この吐出量の範囲に適するＰＩＤ定数（以下便宜的に「第１のＰＩＤ定数」と称する）の設定が行われることとなる（図３のステップＳ５０４参照）。
すなわち、特性線ｇ４−１の内、第１の基準吐出量Ｖ１以下における吐出特性を基準として予め選定され、制御ユニット６の所定の記憶領域に記憶された第１のＰＩＤ定数が読み出されて、この時点におけるＰＩＤ制御に供されるＰＩＤ定数として設定されてＰＩＤ制御に用いられることとなる。
このようにしてステップＳ５０４の処理が実行された後は、メインルーチン（図２参照）へ一旦戻ることとなる。
【００３９】
ここで、ＰＩＤ定数の具体例について、図５を参照しつつ説明する。
図５においては、「１０」は、第１の基準吐出量Ｖ１の具体数値例を、「４０」は、第２の第１の基準吐出量Ｖ２の具体数値例を、「８０」は、第３の基準吐出量Ｖ３の具体数値例を、また、「＞８０」は、吐出量が第３の基準吐出量Ｖ３以上であることを、それぞれ示し、各基準吐出量毎に、ディーゼルエンジン１０の主要回転数に対するＰＩＤ定数の例が示されている。
【００４０】
この例においては、回転数５００(r.p.m)から回転数４５００(r.p.m)間での間、回転数５００(r.p.m)毎にＰＩＤ定数が定められたものとなっており、本発明の実施の形態においては、説明の便宜上、第１の基準吐出量における各回転数に対するＰＩＤ定数の総体を第１のＰＩＤ定数、第２の基準吐出量における各回転数に対するＰＩＤ定数の総体を第２のＰＩＤ定数、第３の基準吐出量における各回転数に対するＰＩＤ定数の総体を第３のＰＩＤ定数と、また、第３の基準吐出量超える吐出量における各回転数に対するＰＩＤ定数の総体を第４のＰＩＤ定数と、それぞれ称することとする。
なお、図５に示された各定数は、あくまでも一例であり、ＰＩＤ定数は、エンジンの規模等の車両の具体的な条件によって最適値が異なるもので、かかる具体的条件を加味してシミュレーションや試験等の結果に基づいて最適値が選定されるべきものである。
【００４１】
ここで、再び図３におけるレール圧制御処理手順の説明に戻ることとする。
ステップＳ５０２において、吐出量が第１の基準吐出量Ｖ１以下ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、吐出量が第１の基準吐出量Ｖ１を超え、第２の基準吐出量Ｖ２以下の範囲にあるか否かが判定される（図３のステップＳ５０６参照）。
そして、吐出量が第１の基準吐出量Ｖ１を超え、第２の基準吐出量Ｖ２以下の範囲にあると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、第２のＰＩＤ定数の設定が行われることとなる（図３のステップＳ５０８参照）。
【００４２】
すなわち、特性線ｇ４−２の内、吐出量が第１の基準吐出量Ｖ１を超え、第２の基準吐出量Ｖ２以下の範囲における吐出特性を基準として予め選定され、制御ユニット６の所定の記憶領域に記憶された第２のＰＩＤ定数が読み出されて、この時点におけるＰＩＤ制御に供されるＰＩＤ定数として設定されてＰＩＤ制御に用いられることとなる。
このようにしてステップＳ５０８の処理が実行された後は、メインルーチン（図２参照）へ一旦戻ることとなる。
【００４３】
一方、ステップＳ５０６において、吐出量は第１の基準吐出量Ｖ１を超え、第２の基準吐出量Ｖ２以下の範囲にないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ５１０の処理へ進み、吐出量が第２の基準吐出量Ｖ２を超え、第３の基準吐出量Ｖ３以下の範囲にあるか否かが判定される。
そして、吐出量が第２の基準吐出量Ｖ２を超え、第３の基準吐出量Ｖ３以下の範囲にあると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、第３のＰＩＤ定数の設定が行われることとなる（図３のステップＳ５１２参照）。
【００４４】
すなわち、特性線ｇ４−３の内、吐出量が第２の基準吐出量Ｖ２を超え、第３の基準吐出量Ｖ３以下の範囲における吐出特性を基準として予め選定され、制御ユニット６の所定の記憶領域に記憶された第３のＰＩＤ定数が読み出されて、この時点におけるＰＩＤ制御に供されるＰＩＤ定数として設定されてＰＩＤ制御に用いられることとなる。このようにしてステップＳ５１２の処理が実行された後は、メインルーチン（図２参照）へ一旦戻ることとなる。
一方、ステップＳ５１０において、吐出量が第２の基準吐出量Ｖ２を超え、第３の基準吐出量Ｖ３以下の範囲にないと判定された場合（ＮＯの場合）には、吐出量が第３の基準量Ｖ３を超えているとして、第４のＰＩＤ定数の設定が行われることとなる（図３のステップＳ５１４参照）。
すなわち、特性線ｇ４−３の内、吐出量が第３の基準吐出量Ｖ３を超える範囲における吐出特性を基準として予め選定され、制御ユニット６の所定の記憶領域に記憶された第４のＰＩＤ定数が読み出されて、この時点におけるＰＩＤ制御に供されるＰＩＤ定数として設定されてＰＩＤ制御に用いられることとなる。このようにしてステップＳ５１４の処理が実行された後は、メインルーチン（図２参照）へ一旦戻ることとなる。
【００４５】
このように、本発明の実施の形態においては、変化する高圧ポンプ２の吐出特性に合わせてＰＩＤ定数を切り替えるようにしたので、不適切なＰＩＤ定数を用いたレール圧制御が行われることを確実に回避することができ、安定性、信頼性の高いレール圧制御が得られることとなる。
【００４６】
次に、第２の構成例について、図８を参照しつつ説明する。
従来装置においては、高圧ポンプ２の吐出特性として、予め選定された一つ標準特性が制御ユニット６に記憶され、レール圧制御に用いられる構成が一般的である。これは、実際の吐出特性が標準特性から大きく変化しないことが前提であるが、実際には、回転により吐出特性が変化してしまう場合もあり得る。
第２の構成例は、このような場合に対処できるよう、複数の代表的な吐出特性を制御ユニット６内に記憶し、これら複数の吐出特性をレール圧制御に供するようにしたものである。
【００４７】
図８には、複数の吐出特性の例が示されており、以下、同図を参照しつつ説明する。
図８において、横軸は、電磁弁２４の通電電流を、縦軸は高圧ポンプ２の吐出量を、それぞれ表している。
同図において、符号ｇ８−１が付された特性線は、高圧ポンプ２の最大回転数Ｎｐをｎmax／４に設定して使用した場合の吐出特性であり、符号ｇ８−２が付された特性線は、高圧ポンプ２の最大回転数Ｎｐをｎmax／２（ｎmax／２＞ｎmax／４）に設定して使用した場合の吐出特性であり、符号ｇ８−３が付された特性線は、高圧ポンプ２の最大回転数Ｎｐをｎmax（ｎmax＞ｎmax／２＞）に設定して使用した場合の吐出特性である。
【００４８】
これらの特性は、それぞれいわゆるマップ化したものを制御ユニット６の所定の記憶領域に予め記憶し、運転状態における高圧ポンプ２の最大回転数によって、適合するマップを選択し、選択されたマップに基づいて電磁弁２４の通電制御を行うようにすると好適である。
【符号の説明】
【００４９】
１…コモンレール
２…高圧ポンプ
３−１〜３−Ｎ…燃料噴射弁
６…制御ユニット
１０…ディーゼルエンジン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンレール式燃料噴射制御装置におけるレール圧制御に関し、特に、レール圧制御の安定性、信頼性の向上等を図ったものに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用内燃機関のためのコモンレール式燃料噴射制御装置は、コモンレールに蓄積された高圧燃料を、所定の噴射タイミングで燃料噴射弁により内燃機関の気筒内に噴射するよう構成されてなるものであり、近年、広く実用に供されている。
かかるコモンレール式燃料噴射制御装置において、コモンレール圧（レール圧）の制御は、燃料噴射特性の良否に直接に関係するため、如何に安定性、信頼性のある制御を行うか重要であり、そのような観点などから種々の制御方法が提案されている。
【０００３】
例えば、コモンレールの上流側に設けられた高圧ポンプのプランジャ室へ送り込む燃料の流量を、電磁比例式バルブによって制御できるようにし、エンジンが要求する燃料圧力となるように高圧ポンプのプランジャ室への燃料の流量を、その電磁比例式バルブによって調整することで所望のレール圧が得られるようにした方式等が種々提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００４】
ところで、上述のように電磁比例式バルブを用いて高圧ポンプのプランジャ室へ送り込む燃料の流量を調整することで、レール圧を制御するように構成された燃料噴射制御装置においては、電磁比例式バルブの通電電流に対する高圧ポンプの燃料の吐出量の変化特性の代表的なものをマップ化して標準特性として記憶し、これに基づいて、走行状態などから要求されるレール圧となるよう電磁比例式バルブへの通電を制御する方式などが採られる。さらに、この場合、電磁比例式バルブの通電制御をいわゆるＰＩＤ制御で行うようにすると共に、ＰＩＤ制御に学習制御を適用することで、上述のマップ化された標準特性と、実際の電磁式比例バルブの通電流に対する高圧ポンプの吐出量の変化特性のばらつきに対処できるようにするなどの手法も比較的良く用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１１３７０４号公報（第４−８頁、図１−図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、高圧ポンプの駆動条件が、マップ化された標準特性における駆動条件と極端に異なる状況となった場合や、高圧ポンプ自体のばらつき等によって、実際の電磁式比例バルブの通電流に対する高圧ポンプの吐出量の変化特性が標準特性と大きくことなる虞があり、最悪時には、十分なレール圧制御が得られなくなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、高圧ポンプの吐出特性が、高圧本ポンプの回転数によって変化する場合であっても適切なレール圧制御を可能とするレール圧制御方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るレール圧制御方法は、
コモンレールへ高圧燃料を圧送する高圧ポンプへの燃料流入量を調整可能に設けられた流入量調整用の電磁弁を、前記コモンレールのレール圧を目標レール圧とすべく、前記コモンレールの実レール圧と目標レール圧との偏差に応じたＰＩＤフィードバック制御によって駆動制御することにより前記高圧ポンプの吐出量を制御して前記コモンレールのレール圧を目標レール圧に制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置におけるレール圧制御方法であって、
前記高圧ポンプの吐出量に応じて、前記ＰＩＤ制御におけるＰＩＤ定数の切り替えを行い、前記高圧ポンプの吐出特性の変化に対応可能に構成されてなるものである。
また、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るコモンレール式燃料噴射制御装置は、
コモンレールへ高圧燃料を圧送する高圧ポンプへの燃料流入量を調整可能に設けられた流入量調整用の電磁弁を、制御ユニットにより、前記コモンレールのレール圧を目標レール圧とすべく、前記コモンレールの実レール圧と目標レール圧との偏差に応じたＰＩＤフィードバック制御により駆動制御し、前記高圧ポンプの吐出量を制御して前記コモンレールのレール圧を目標レール圧に制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記制御ユニットは、前記高圧ポンプの吐出量に応じて、前記ＰＩＤ制御におけるＰＩＤ定数の切り替えを行うよう構成されてなり、前記高圧ポンプの吐出特性の変化に対応可能に構成されてなるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＰＩＤ定数を吐出量によって切り替えるように構成することで、高圧ポンプの吐出特性が本来予定していた特性から大きく変化した場合に不適切なＰＩＤ定数がそのまま用いられてレール圧制御が実行されるようなことが回避でき、適切なＰＩＤ定数を用いたレール圧制御が可能となり、従来に比して、安定性、信頼性の高いレール圧制御を得ることができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態におけるレール圧制御方法が適用されるコモンレール式燃料噴射制御装置の構成例を示す構成図である。
【図２】図１に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置の電子制御ユニットによって実行されるレール圧制御の基本手順を示すサブルーチンフローチャートである。
【図３】図１に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置の電子制御ユニットによって実行される本発明の実施の形態におけるレール圧制御処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。
【図４】図１に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置の電子制御ユニットによって実行される本発明の実施の形態のレール圧制御処理におけるＰＩＤ定数の設定に用いられる高圧ポンプの吐出特性例を示す特性線図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるレール圧制御処理に用いられるＰＩＤ定数の設定例を示す表である。
【図６】従来装置における高圧ポンプの吐出特性の一例を示す特性線図である。
【図７】従来装置におけるＰＩＤ定数の設定例を示す表である。
【図８】本発明の実施の形態の第２の構成例における高圧ポンプの吐出特性例を示す特性線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図４及び図８を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における内燃機関の燃料噴射制御方法が適用される燃料噴射制御装置の構成例について、図１を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態の燃料噴射制御装置Ｓは、内燃機関としてのディーゼルエンジン１０を備えた自動車両において、ディーゼルエンジン１０への燃料の噴射供給を制御するためのコモンレール式式燃料噴射制御装置が構成されてなるものである。
【００１２】
すなわち、本発明の実施の形態の燃料噴射制御装置Ｓは、高圧燃料が蓄積されるコモンレール１と、このコモンレール１へ高圧燃料を供給する高圧ポンプ２と、コモンレール１に蓄積された高圧燃料をディーゼルエンジン１０の各気筒１１−１〜１１−Ｎへ噴射する複数の燃料噴射弁３−１〜３−Ｎと、制御ユニット（図１においては「ＥＣＵ」と表記）６を主たる構成要素として構成されてなるものである。
【００１３】
高圧ポンプ２は、ディーゼルエンジン１０によって駆動される高圧ポンプ本体２１と、フューエルメタリングユニット２２と、インレットバルブ２５と、アウトレットバルブ２６とに大別されて構成されたもので、これらが一体に組み立てられてなるものである。なお、高圧ポンプ２は、ディーゼルエンジン１０と直結されているが、回転数の比率は、高圧ポンプ２の設定によって必ずしも１：１となるものではない。
フューエルメタリングユニット２２には、燃料タンク４からの燃料がフィードポンプ５によって供給されるようになっている。
【００１４】
フューエルメタリングユニット２２は、電磁式比例バルブを用いてなるもので、フィードポンプ５から供給された燃料油を高圧ポンプ本体２１内のプランジャ室へ送り込むためのもので、そのプランジャ室への燃料油の送り込みは、フューエルメタリングユニット２２内に設けられた電磁弁２４の開閉制御によって行われるものとなっている。
すなわち、電磁弁２４の開閉制御により、高圧ポンプ本体２１からコモンレール１へ流れる高圧燃料の流量が調整され、その流量調整によってコモンレール１内の高圧燃料の圧力を所定の圧力（目標レール圧）に制御できるようになっている。
【００１５】
かかる電磁弁２４の開閉制御は、制御ユニット６によって生成される駆動制御信号ＳＶＸによって行われるようになっており、制御ユニット６においては、レール圧制御処理の実行により、コモンレール１における燃料圧力が、ディーゼルエンジン１０の動作状況に対応した要求噴射量に応じた圧力となるように駆動制御信号ＳＶＸが生成されるものとなっている。
【００１６】
なお、フューエルメタリングユニット２２の燃料油は、インレットバルブ２５へ送り込まれ、アウトレットバルブ２６により、高圧ポンプ２のプランジャ室（図示せず）に送出され、プランジャ室で高圧にされた後、コモンレール１へ供給されるようになっている。
【００１７】
一方、燃料噴射弁３−１〜３−Ｎは、それぞれ噴射制御用の電磁弁Ｖ１〜ＶＮを備えており、これら電磁弁Ｖ１〜ＶＮは、制御ユニット６から出力される開閉成信号ＳＶ１〜ＳＶＮに応じてそれぞれ独立して開閉制御されて、対応する気筒内に高圧燃料が所要のタイミングで所要量だけ噴射されるよう動作制御されるものとなっている。
【００１８】
制御ユニット６は、例えば、公知・周知の構成を有してなるマイクロコンピュータ（図示せず）を中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子（図示せず）を有すると共に、電磁弁Ｖ１〜ＶＮの開閉成制御のための開閉成信号ＳＶ１〜ＳＶＮを生成、出力する回路（図示せず）や、電磁弁２４の駆動制御信号ＳＶＸを生成、出力する回路等を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
この制御ユニット６には、回転センサ７により検出されたディーゼルエンジン１０の回転数に対応した回転信号Ｎや、アクセルセンサ８により検出されたアクセル（図示せず）の踏み込み量（アクセル開度）に対応したアクセル開度信号Ａ、さらには、圧力センサ９によって検出されたコモンレール１内の燃料圧力ＰＡなどが入力されて、これら種々の入力信号に基づいて燃料噴射制御や本発明の実施の形態におけるレール圧制御（詳細は後述）が実行されるようになっている。
【００１９】
図２には、制御ユニット６により実行されるレール圧制御の全体の概略処理手順がサブルーチンフローチャートに示されており、以下、同図を参照しつつ、レール圧制御の概略処理手順について説明する。
制御ユニット６においては、エンジン回転数と指示噴射量Ｑに基づいて、コモンレール１における目標レール圧が演算算出されるものとなっている（図２のステップＳ１００参照）。なお、指示噴射量Ｑは、エンジン回転数とアクセル開度に基づいて所定の演算式により算出されるものとなっている。
【００２０】
次いで、目標レール圧と実レール圧の差（偏差）が演算算出され（図２のステップＳ２００参照）、算出された偏差が零となるよう電磁弁２４の開度をＰＩＤフィードバック制御するためＰＩＤ制御演算が行われ、電磁弁２４をその演算結果に応じた開度に制御すべく制御駆動信号ＳＶＸが生成されることとなる（図２のステップＳ３００参照）。
そして、上述のようにして生成された駆動制御信号ＳＶＸによって電磁弁２４が駆動制御され（図２のステップＳ４００）、コモンレール１内の燃料圧力（実レール圧）が目標レール圧となるようフィードバック制御が実現されるものとなっている。
【００２１】
図３には、上述したＰＩＤ制御演算の実行に先立って行われるＰＩＤ定数設定処理の手順がサブルーチンフローチャートに示されており、以下、同図を参照しつつ、その内容について説明する。
最初に、本発明の実施の形態におけるＰＩＤ定数設定処理について概略的に説明する。
先に説明したように本発明の実施の形態のレール圧制御においては、従来同様、ＰＩＤ制御を用いたフィードバック制御が行われるようになっている。
すなわち、実際のレール圧と目標レール圧の偏差に応じた電磁弁２４に対する制御量がＰＩＤ演算処理によって定められるようになっている。
【００２２】
ＰＩＤ演算処理においては、実際のレール圧と目標レール圧の偏差に応じてＰＩＤ演算によって算出された制御量で電磁弁２４が制御されるようになっている。
ＰＩＤ定数を、どのように設定するかは、個々の装置の具体的な条件等によって適宜選択されるものである。
【００２３】
このようなＰＩＤ定数は、従来装置にあっては、次述するように設定された一種類の固定値が用いられていた。
まず、レール圧制御のためのＰＩＤ定数を設定するにあたっては、電磁弁２４の通電電流に対する高圧ポンプ２からの燃料油の吐出量の変化特性が考慮される。
図６には、従来装置における高圧ポンプの吐出特性の一例が示されている。
これは、従来装置において、本発明の実施の形態における電磁弁２４に相当する電磁弁の通電電流に対する高圧ポンプ（本発明の実施の形態における高圧ポンプ２に相当）の燃料油の吐出量の変化特性を示すもので、同図において、横軸は電磁弁の通電電流を、縦軸は高圧ポンプの吐出量を、それぞれ表している。
【００２４】
高圧ポンプの吐出量の変化特性は、高圧ポンプの最大回転数（ドライブシャフトの回転数）を如何なる大きさに設定して用いるかによって異なる傾向にある。
例えば、図６の例において、符号ｇ６−１が付された特性線は、高圧ポンプの最大回転数Ｎｐをｎmax／４に設定して使用した場合の電磁弁の通電電流に対する吐出量の変化を示すものである。
また、図６の例において、符号ｇ６−２が付された特性線は、高圧ポンプの最大回転数Ｎｐをｎmax／２（ｎmax／２＞ｎmax／４）に設定して使用した場合の電磁弁の通電電流に対する吐出量の変化を示すものである。
さらに、図６の例において、符号ｇ６−３が付された特性線は、高圧ポンプの最大回転数Ｎｐをｎmax（ｎmax＞ｎmax／２＞）に設定して使用した場合の電磁弁の通電電流に対する吐出量の変化を示すものである。
【００２５】
この例の場合、これら３つの特性ｇ６−１〜ｇ６−３は、その一部が互いに重複する領域があり、その領域は比較的広いものとなっている。すなわち、電磁弁の通電電流で言えば、Ｉmaxから大凡Ｉ１（Ｉ１＜Ｉmax）付近まで、吐出量で言えば、零から大凡Ｖａ付近までの範囲は、３つのいずれの特性ｇ６−１〜ｇ６−３もほぼ重複する範囲となっており、この重複範囲における電流変化に対する吐出量の変化は、ほぼ直線的なものとなっている（図６の符号ｌ１の範囲参照）。
【００２６】
ここで、電磁弁の通電電流Ｉ１、高圧本ポンプの吐出量Ｖａとなる箇所は、特性ｇ６−１において、電磁弁の通電電流に対する吐出量の変化がほぼ比例する範囲から曲線的な変化に変わりつつある位置、いわば変曲点にほぼ近い位置となっている。
【００２７】
次いで、電磁弁の通電電流で言えば、Ｉ１からＩ２（Ｉ１＜Ｉ２）付近まで、吐出量で言えば、Ｖａから大凡Ｖｂ（Ｖｂ＞Ｖａ）付近までの範囲は、特性ｇ６−２及びｇ６−３がほぼ重複する範囲となっている。そして、この重複範囲における電流変化に対する吐出量の変化は、ほぼ直線的なものとなっている（図６の符号ｌ２の範囲参照）。
ここで、電磁弁の通電電流Ｉ２、高圧本ポンプの吐出量Ｖｂとなる箇所は、特性ｇ６−２において、電磁弁の通電電流に対する吐出量の変化がほぼ比例する範囲から曲線的な変化に変わりつつある位置、いわば変曲点にほぼ近い位置となっている。
【００２８】
そして、電磁弁の通電電流で言えば、Ｉ２からＩ３（Ｉ２＜Ｉ３）付近まで、吐出量で言えば、Ｖｂから大凡Ｖｃ（Ｖｃ＞Ｖｂ）付近までの範囲は、特性ｇ６−３のみが、電流変化に対する吐出量の変化がほぼ直線的なものとなっている（図６の符号ｌ３の範囲参照）。
ここで、電磁弁の通電電流Ｉ３、高圧本ポンプの吐出量Ｖｃとなる箇所は、特性ｇ６−３において、電磁弁の通電電流に対する吐出量の変化がほぼ比例する範囲から曲線的な変化に変わりつつある位置、いわば変曲点にほぼ近い位置となっている。
【００２９】
このような従来特性の場合、図６において符号ｌ３で表された直線部分（ｇ６−３の直線部分）を、３つの特性ｇ６−１〜ｇ６−３の代表特性として記憶し、電磁弁（本発明の電磁弁２４に相当）の通電電流を定めると共に、ＰＩＤ制御定数は、図７に一例が示されたように、高圧ポンプの主要な回転数に対して、それぞれ一つのＰＩＤ定数が定められ、ＰＩＤ制御演算に用いられるものとなっていた。
【００３０】
ところが、常に図６に示されたような吐出特性が得られるとは限らず、例えば、図４に示されたような吐出特性となる場合もある。
このような吐出特性となるのは、例えば、本来予定している回転数を超える回転数で高圧ポンプが駆動された場合や、もともと最大回転数毎の吐出特性の重複する範囲が図６の例に比して比較的少ない場合などである。
同図において、符号ｇ４−１が付された特性線は、高圧ポンプ２の最大回転数Ｎｐをｎmax／４に設定して使用した場合の電磁弁２４の通電電流に対する吐出量の変化を、符号ｇ４−２が付された特性線は、高圧ポンプ２の最大回転数Ｎｐをｎmax／２（ｎmax／２＞ｎmax／４）に設定して使用した場合の電磁弁２４の通電電流に対する吐出量の変化を、符号ｇ４−３が付された特性線は、高圧ポンプ２の最大回転数Ｎｐをｎmax（ｎmax＞ｎmax／２＞）に設定して使用した場合の電磁弁２４の通電電流に対する吐出量の変化を、それぞれ示したものである。
【００３１】
このような吐出特性の場合、上述したと同様に、各特性ｇ４−１〜ｇ４−３との偏差が極力小さく、レール圧制御に用いることのできる適切な代表特性を一つ定めようとしても、現実的に無理がある。
また、仮に、最小二乗法などにより各特性ｇ４−１〜ｇ４−３との偏差が可能な範囲で極力小さい代表特性を定め、これに対してＰＩＤ制御定数を定めてレール圧制御を行っても、実用に耐え得るレール圧制御特性を得ることは困難である。
【００３２】
本発明の実施の形態におけるレール圧制御方法は、こように高圧ポンプの回転数によって、電磁弁の通電電流に対する吐出量の変化特性の傾きが異なる場合であっても、安定したレール圧制御を可能とするもので、概括的には、高圧ポンプの吐出量について、しきい値を定めて、吐出量に応じてＰＩＤ制御定数を切り替えるようにして、レール圧制御を実行するようにしたものである。
【００３３】
以下、図３を参照しつつ、具体的な処理手順について説明する。
制御ユニット６により、処理が開始されると、最初に、吐出量が第１の基準吐出量Ｖ１以下であるか否かが判定される（図３のステップＳ５０２参照）。
ここで、第１の基準吐出量Ｖ１について図４を参照しつつ説明する。
例えば、本発明の実施の形態において、高圧ポンプ２の吐出特性、すなわち、電磁弁２４の通電電流の変化に対する吐出される燃料油量の変化特性は、回転数によって異なるものである。すなわち、高圧ポンプ２を如何なる最大回転数で用いるかによってその吐出特性が異なり、本発明の実施の形態においては、例えば、図４において符号ｇ４−１〜ｇ４−３が付された特性線で表されたように、３つの最大回転数に対する３種類の吐出特性が予め把握されていると仮定する。
なお、図４において、横軸は電磁弁２４の通電電流を、縦軸は高圧ポンプ２の吐出量を、それぞれ表している。
【００３４】
図４において、符号ｇ４−１が付された特性線（以下「特性線ｇ４−１」と称する）は、高圧ポンプ２の最大回転数Ｎｐをｎmax／４に設定して使用した場合の吐出特性であり、符号ｇ４−２が付された特性線（以下「特性線ｇ４−２」と称する）は、高圧ポンプ２の最大回転数Ｎｐをｎmax／２（ｎmax／２＞ｎmax／４）に設定して使用した場合の吐出特性であり、符号ｇ４−３が付された特性線（以下「特性線ｇ４−３」と称する）は、高圧ポンプ２の最大回転数Ｎｐをｎmax（ｎmax＞ｎmax／２＞）に設定して使用した場合の吐出特性である。
【００３５】
そして、先の第１の基準吐出量Ｖ１は、図４の特性線ｇ４−１において、電磁弁２４の電流を最大値から減少させていった際に、特性線の傾きが変化する点（変曲点）における吐出量に相当する量である。
この変曲点について、図４において特性線ｇ４−２を例に採り説明する。
図４において、丸数字の２が付された点線の直線は、特性線ｇ４−２において、吐出量が零となる通電電流最大値の点を起点として、通電電流の減少と共に吐出量が増加し始めた特性線ｇ４−２の立ち上がり部分に接する接線である（以下「接線２」と称する）。
【００３６】
また、図４において、特性線ｇ４−２において、上述の接線２の傾き範囲からさらに吐出量が増加してゆくにつれて、特性線ｇ４−２の傾きは小さくなる方向に変化しており、丸数字の１が付された点線の直線は、その特性線ｇ４−２の新たな傾き部分に接する接線である（以下「接線１」と称する）。
そして、上述の接線１と接線２の交点が、特性線ｇ４−２の変曲点の内、最も吐出量の小さい領域にある変曲点であり、この変曲点における吐出量が基準吐出量となる。
なお、変曲点は、特性線ｇ４−１〜ｇ４−３のいずれにおいても、上述のように求められた変曲点一つだけではないが、本発明の実施の形態においては、吐出量が零から増加してゆく過程で最初に現れる点のみを用いるものとした。
【００３７】
すなわち、丸数字の３が付された点線の直線は、上述の接線１と接線２の交点を通り、図４の横軸に対して平行する直線であるが、この直線を、図４の縦軸方向へ延長した際に縦軸との交点における吐出量が基準吐出量であり、特に、特性線ｇ４−２における基準吐出量であることから”第２の基準吐出量”と称し、”Ｖ２”を以てその表記とする。
同様にして、特性線ｇ４−１における基準吐出量を”第１の基準吐出量”と称し、”Ｖ１”を以てその表記とし、特性線ｇ４−３における基準吐出量を”第３の基準吐出量”と称し、”Ｖ３”を以てその表記とする。
【００３８】
ここで、再び図３におけるレール圧制御処理手順の説明に戻ることとする。
しかして、ステップＳ５０２において、吐出量が第１の基準吐出量Ｖ１以下であると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、この吐出量の範囲に適するＰＩＤ定数（以下便宜的に「第１のＰＩＤ定数」と称する）の設定が行われることとなる（図３のステップＳ５０４参照）。
すなわち、特性線ｇ４−１の内、第１の基準吐出量Ｖ１以下における吐出特性を基準として予め選定され、制御ユニット６の所定の記憶領域に記憶された第１のＰＩＤ定数が読み出されて、この時点におけるＰＩＤ制御に供されるＰＩＤ定数として設定されてＰＩＤ制御に用いられることとなる。
このようにしてステップＳ５０４の処理が実行された後は、メインルーチン（図２参照）へ一旦戻ることとなる。
【００３９】
ここで、ＰＩＤ定数の具体例について、図５を参照しつつ説明する。
図５においては、「１０」は、第１の基準吐出量Ｖ１の具体数値例を、「４０」は、第２の第１の基準吐出量Ｖ２の具体数値例を、「８０」は、第３の基準吐出量Ｖ３の具体数値例を、また、「＞８０」は、吐出量が第３の基準吐出量Ｖ３以上であることを、それぞれ示し、各基準吐出量毎に、ディーゼルエンジン１０の主要回転数に対するＰＩＤ定数の例が示されている。
【００４０】
この例においては、回転数５００(r.p.m)から回転数４５００(r.p.m)間での間、回転数５００(r.p.m)毎にＰＩＤ定数が定められたものとなっており、本発明の実施の形態においては、説明の便宜上、第１の基準吐出量における各回転数に対するＰＩＤ定数の総体を第１のＰＩＤ定数、第２の基準吐出量における各回転数に対するＰＩＤ定数の総体を第２のＰＩＤ定数、第３の基準吐出量における各回転数に対するＰＩＤ定数の総体を第３のＰＩＤ定数と、また、第３の基準吐出量超える吐出量における各回転数に対するＰＩＤ定数の総体を第４のＰＩＤ定数と、それぞれ称することとする。
なお、図５に示された各定数は、あくまでも一例であり、ＰＩＤ定数は、エンジンの規模等の車両の具体的な条件によって最適値が異なるもので、かかる具体的条件を加味してシミュレーションや試験等の結果に基づいて最適値が選定されるべきものである。
【００４１】
ここで、再び図３におけるレール圧制御処理手順の説明に戻ることとする。
ステップＳ５０２において、吐出量が第１の基準吐出量Ｖ１以下ではないと判定された場合（ＮＯの場合）には、吐出量が第１の基準吐出量Ｖ１を超え、第２の基準吐出量Ｖ２以下の範囲にあるか否かが判定される（図３のステップＳ５０６参照）。
そして、吐出量が第１の基準吐出量Ｖ１を超え、第２の基準吐出量Ｖ２以下の範囲にあると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、第２のＰＩＤ定数の設定が行われることとなる（図３のステップＳ５０８参照）。
【００４２】
すなわち、特性線ｇ４−２の内、吐出量が第１の基準吐出量Ｖ１を超え、第２の基準吐出量Ｖ２以下の範囲における吐出特性を基準として予め選定され、制御ユニット６の所定の記憶領域に記憶された第２のＰＩＤ定数が読み出されて、この時点におけるＰＩＤ制御に供されるＰＩＤ定数として設定されてＰＩＤ制御に用いられることとなる。
このようにしてステップＳ５０８の処理が実行された後は、メインルーチン（図２参照）へ一旦戻ることとなる。
【００４３】
一方、ステップＳ５０６において、吐出量は第１の基準吐出量Ｖ１を超え、第２の基準吐出量Ｖ２以下の範囲にないと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ５１０の処理へ進み、吐出量が第２の基準吐出量Ｖ２を超え、第３の基準吐出量Ｖ３以下の範囲にあるか否かが判定される。
そして、吐出量が第２の基準吐出量Ｖ２を超え、第３の基準吐出量Ｖ３以下の範囲にあると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、第３のＰＩＤ定数の設定が行われることとなる（図３のステップＳ５１２参照）。
【００４４】
すなわち、特性線ｇ４−３の内、吐出量が第２の基準吐出量Ｖ２を超え、第３の基準吐出量Ｖ３以下の範囲における吐出特性を基準として予め選定され、制御ユニット６の所定の記憶領域に記憶された第３のＰＩＤ定数が読み出されて、この時点におけるＰＩＤ制御に供されるＰＩＤ定数として設定されてＰＩＤ制御に用いられることとなる。このようにしてステップＳ５１２の処理が実行された後は、メインルーチン（図２参照）へ一旦戻ることとなる。
一方、ステップＳ５１０において、吐出量が第２の基準吐出量Ｖ２を超え、第３の基準吐出量Ｖ３以下の範囲にないと判定された場合（ＮＯの場合）には、吐出量が第３の基準量Ｖ３を超えているとして、第４のＰＩＤ定数の設定が行われることとなる（図３のステップＳ５１４参照）。
すなわち、特性線ｇ４−３の内、吐出量が第３の基準吐出量Ｖ３を超える範囲における吐出特性を基準として予め選定され、制御ユニット６の所定の記憶領域に記憶された第４のＰＩＤ定数が読み出されて、この時点におけるＰＩＤ制御に供されるＰＩＤ定数として設定されてＰＩＤ制御に用いられることとなる。このようにしてステップＳ５１４の処理が実行された後は、メインルーチン（図２参照）へ一旦戻ることとなる。
【００４５】
このように、本発明の実施の形態においては、変化する高圧ポンプ２の吐出特性に合わせてＰＩＤ定数を切り替えるようにしたので、不適切なＰＩＤ定数を用いたレール圧制御が行われることを確実に回避することができ、安定性、信頼性の高いレール圧制御が得られることとなる。
【００４６】
次に、第２の構成例について、図８を参照しつつ説明する。
従来装置においては、高圧ポンプ２の吐出特性として、予め選定された一つ標準特性が制御ユニット６に記憶され、レール圧制御に用いられる構成が一般的である。これは、実際の吐出特性が標準特性から大きく変化しないことが前提であるが、実際には、回転により吐出特性が変化してしまう場合もあり得る。
第２の構成例は、このような場合に対処できるよう、複数の代表的な吐出特性を制御ユニット６内に記憶し、これら複数の吐出特性をレール圧制御に供するようにしたものである。
【００４７】
図８には、複数の吐出特性の例が示されており、以下、同図を参照しつつ説明する。
図８において、横軸は、電磁弁２４の通電電流を、縦軸は高圧ポンプ２の吐出量を、それぞれ表している。
同図において、符号ｇ８−１が付された特性線は、高圧ポンプ２の最大回転数Ｎｐをｎmax／４に設定して使用した場合の吐出特性であり、符号ｇ８−２が付された特性線は、高圧ポンプ２の最大回転数Ｎｐをｎmax／２（ｎmax／２＞ｎmax／４）に設定して使用した場合の吐出特性であり、符号ｇ８−３が付された特性線は、高圧ポンプ２の最大回転数Ｎｐをｎmax（ｎmax＞ｎmax／２＞）に設定して使用した場合の吐出特性である。
【００４８】
これらの特性は、それぞれいわゆるマップ化したものを制御ユニット６の所定の記憶領域に予め記憶し、運転状態における高圧ポンプ２の最大回転数によって、適合するマップを選択し、選択されたマップに基づいて電磁弁２４の通電制御を行うようにすると好適である。
【符号の説明】
【００４９】
１…コモンレール
２…高圧ポンプ
３−１〜３−Ｎ…燃料噴射弁
６…制御ユニット
１０…ディーゼルエンジン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コモンレールへ高圧燃料を圧送する高圧ポンプへの燃料流入量を調整可能に設けられた流入量調整用の電磁弁を、前記コモンレールのレール圧を目標レール圧とすべく、前記コモンレールの実レール圧と目標レール圧との偏差に応じたＰＩＤフィードバック制御によって駆動制御することにより前記高圧ポンプの吐出量を制御して前記コモンレールのレール圧を目標レール圧に制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置におけるレール圧制御方法であって、
前記高圧ポンプの吐出量に応じて、前記ＰＩＤ制御におけるＰＩＤ定数の切り替えを行い、前記高圧ポンプの吐出特性の変化に対応可能とすることを特徴とするレール圧制御方法。
【請求項２】
ＰＩＤ定数の切り替えは、高圧ポンプの吐出特性の傾きの変化が生ずる箇所における吐出量を判定基準として行われ、
予め選定された少なくとも２つの異なる吐出特性において、吐出量の増加に沿って最初に現れる吐出特性の傾きの変化が生ずる箇所における吐出量を判定基準とし、前記２つの吐出特性の内、流入量調整用の電磁弁の同一の通電電流における前記高圧ポンプの吐出量が少ない方の吐出特性を第１の吐出特性とし、当該第１の吐出特性における前記判定基準となる吐出量を第１の基準吐出量とする一方、他方の吐出特性を第２の吐出特性とし、当該第２の吐出特性における前記判定基準となる吐出量を第２の基準吐出量とし、
前記高圧ポンプの吐出量が前記第１の基準吐出量を超えるまでは、前記第１の吐出特性に基づいて定められたＰＩＤ定数を選択し、前記高圧ポンプの吐出量が前記第１の基準吐出量を超え、前記第２の基準吐出量を超えない範囲においては、前記第２の吐出特性に基づいて定められたＰＩＤ定数に切り替えることを特徴とする請求項１記載のレール圧制御方法。
【請求項３】
コモンレールへ高圧燃料を圧送する高圧ポンプへの燃料流入量を調整可能に設けられた流入量調整用の電磁弁を、制御ユニットにより、前記コモンレールのレール圧を目標レール圧とすべく、前記コモンレールの実レール圧と目標レール圧との偏差に応じたＰＩＤフィードバック制御により駆動制御し、前記高圧ポンプの吐出量を制御して前記コモンレールのレール圧を目標レール圧に制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記制御ユニットは、前記高圧ポンプの吐出量に応じて、前記ＰＩＤ制御におけるＰＩＤ定数の切り替えを行うよう構成されてなり、前記高圧ポンプの吐出特性の変化に対応可能としたことを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置。
【請求項４】
制御ユニットは、
ＰＩＤ定数の切り替えを、高圧ポンプの吐出特性の傾きの変化が生ずる箇所における吐出量を判定基準として実行し、
予め選定された少なくとも２つの異なる吐出特性において、吐出量の増加に沿って最初に現れる吐出特性の傾きの変化が生ずる箇所における吐出量を判定基準とし、前記２つの吐出特性の内、流入量調整用の電磁弁の同一の通電電流における前記高圧ポンプの吐出量が少ない方の吐出特性を第１の吐出特性とし、当該第１の吐出特性における前記判定基準となる吐出量を第１の基準吐出量とする一方、他方の吐出特性を第２の吐出特性とし、当該第２の吐出特性における前記判定基準となる吐出量を第２の基準吐出量とし、
前記高圧ポンプの吐出量が前記第１の基準吐出量を超えるまでは、前記第１の吐出特性に基づいて定められたＰＩＤ定数を選択し、前記高圧ポンプの吐出量が前記第１の基準吐出量を超え、前記第２の基準吐出量を超えない範囲においては、前記第２の吐出特性に基づいて定められたＰＩＤ定数に切り替えるよう構成されてなることを特徴とする請求項３記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
【請求項１】
コモンレールへ高圧燃料を圧送する高圧ポンプへの燃料流入量を調整可能に設けられた流入量調整用の電磁弁を、前記コモンレールのレール圧を目標レール圧とすべく、前記コモンレールの実レール圧と目標レール圧との偏差に応じたＰＩＤフィードバック制御によって駆動制御することにより前記高圧ポンプの吐出量を制御して前記コモンレールのレール圧を目標レール圧に制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置におけるレール圧制御方法であって、
前記高圧ポンプの吐出量に応じて、前記ＰＩＤ制御におけるＰＩＤ定数の切り替えを行い、前記高圧ポンプの吐出特性の変化に対応可能とすることを特徴とするレール圧制御方法。
【請求項２】
ＰＩＤ定数の切り替えは、高圧ポンプの吐出特性の傾きの変化が生ずる箇所における吐出量を判定基準として行われ、
予め選定された少なくとも２つの異なる吐出特性において、吐出量の増加に沿って最初に現れる吐出特性の傾きの変化が生ずる箇所における吐出量を判定基準とし、前記２つの吐出特性の内、流入量調整用の電磁弁の同一の通電電流における前記高圧ポンプの吐出量が少ない方の吐出特性を第１の吐出特性とし、当該第１の吐出特性における前記判定基準となる吐出量を第１の基準吐出量とする一方、他方の吐出特性を第２の吐出特性とし、当該第２の吐出特性における前記判定基準となる吐出量を第２の基準吐出量とし、
前記高圧ポンプの吐出量が前記第１の基準吐出量を超えるまでは、前記第１の吐出特性に基づいて定められたＰＩＤ定数を選択し、前記高圧ポンプの吐出量が前記第１の基準吐出量を超え、前記第２の基準吐出量を超えない範囲においては、前記第２の吐出特性に基づいて定められたＰＩＤ定数に切り替えることを特徴とする請求項１記載のレール圧制御方法。
【請求項３】
コモンレールへ高圧燃料を圧送する高圧ポンプへの燃料流入量を調整可能に設けられた流入量調整用の電磁弁を、制御ユニットにより、前記コモンレールのレール圧を目標レール圧とすべく、前記コモンレールの実レール圧と目標レール圧との偏差に応じたＰＩＤフィードバック制御により駆動制御し、前記高圧ポンプの吐出量を制御して前記コモンレールのレール圧を目標レール圧に制御可能に構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記制御ユニットは、前記高圧ポンプの吐出量に応じて、前記ＰＩＤ制御におけるＰＩＤ定数の切り替えを行うよう構成されてなり、前記高圧ポンプの吐出特性の変化に対応可能としたことを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置。
【請求項４】
制御ユニットは、
ＰＩＤ定数の切り替えを、高圧ポンプの吐出特性の傾きの変化が生ずる箇所における吐出量を判定基準として実行し、
予め選定された少なくとも２つの異なる吐出特性において、吐出量の増加に沿って最初に現れる吐出特性の傾きの変化が生ずる箇所における吐出量を判定基準とし、前記２つの吐出特性の内、流入量調整用の電磁弁の同一の通電電流における前記高圧ポンプの吐出量が少ない方の吐出特性を第１の吐出特性とし、当該第１の吐出特性における前記判定基準となる吐出量を第１の基準吐出量とする一方、他方の吐出特性を第２の吐出特性とし、当該第２の吐出特性における前記判定基準となる吐出量を第２の基準吐出量とし、
前記高圧ポンプの吐出量が前記第１の基準吐出量を超えるまでは、前記第１の吐出特性に基づいて定められたＰＩＤ定数を選択し、前記高圧ポンプの吐出量が前記第１の基準吐出量を超え、前記第２の基準吐出量を超えない範囲においては、前記第２の吐出特性に基づいて定められたＰＩＤ定数に切り替えるよう構成されてなることを特徴とする請求項３記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１４４９８１（Ｐ２０１２−１４４９８１Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１７８２７（Ｐ２００９−１１７８２７）
【出願日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【出願人】（０００００３３３３）ボッシュ株式会社 (510)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【出願人】（０００００３３３３）ボッシュ株式会社 (510)
【Ｆターム（参考）】
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