燃料噴射装置
【課題】 現実の圧力変動に対して高い精度で追従して高圧ポンプを制御する。
【解決手段】 コモンレール内の圧力を目標圧力とするための必要燃料流量を決定し、この決定された必要燃料流量づいて高圧ポンプの作動を制御する。これにより、現実に圧力変動が発生していなくても、必要燃料流量に基づいて高圧ポンプの作動が制御されることとなる。このため、必要燃料流量と実流量との差分に基づいてＦ／Ｂ流量が決定されるので、コモンレール４内の圧を目標圧力Ｔｐとするために、実質的に必要燃料流量が学習補正された後に、高圧ポンプの作動が制御されることとなる。現実の圧力変動に対して高い精度で追従して高圧ポンプを制御することができる。
【解決手段】 コモンレール内の圧力を目標圧力とするための必要燃料流量を決定し、この決定された必要燃料流量づいて高圧ポンプの作動を制御する。これにより、現実に圧力変動が発生していなくても、必要燃料流量に基づいて高圧ポンプの作動が制御されることとなる。このため、必要燃料流量と実流量との差分に基づいてＦ／Ｂ流量が決定されるので、コモンレール４内の圧を目標圧力Ｔｐとするために、実質的に必要燃料流量が学習補正された後に、高圧ポンプの作動が制御されることとなる。現実の圧力変動に対して高い精度で追従して高圧ポンプを制御することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンレール（畜圧）方式の燃料噴射装置に関するものであり、特に、車両用の内燃機関に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
コモンレール方式の燃料噴射装置（以下、燃料噴射装置と略す。）とは、主にディーゼル式内燃機関に用いられる燃料供給装置である。具体的には、この燃料噴射装置は、燃料タンクに蓄えられた燃料を加圧供給する高圧ポンプ、高圧ポンプから供給された高圧燃料を畜圧するコモンレール、及びコモンレール内に畜圧された高圧燃料を内燃機関（以下、エンジンという。）に噴射供給するインジェクタ（噴射弁）を有して構成されている。
【０００３】
そして、車両用の燃料噴射装置では、コモンレール内の燃料圧力が目標圧力となるように、目標圧力とコモンレール内の実圧力との圧力偏差に基づいて、高圧ポンプの吐出流量がＰＩＤ制御法等にてフィードバック制御される（例えば、特許文献１参照）。因みに、目標圧力とは、通常、エンジンの負荷や回転数等のエンジンの運転状態に基づいて決定され、コモンレール内の実圧力は圧力センサにて検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９０１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の発明は、目標圧力と実圧力との圧力偏差が発生した後、その偏差を解消するように高圧ポンプが制御されるので、実圧力が目標圧力となるように精度よく追従して高圧ポンプを制御することが難しい。このため、特に、エンジンの運転状態が変化することによって、目標圧力が変化した場合には、新たに設定された目標圧力に対して実圧力がオーバシュート又はハンチングしてしまう可能性が高い。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、実圧力が目標圧力に対して高い精度で追従するよう高圧ポンプを制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、燃料を内燃機関（８）に供給する燃料噴射装置であって、燃料タンク（９）に蓄えられた燃料を加圧供給する高圧ポンプ（３）と、高圧ポンプ（３）から供給された高圧燃料を畜圧するコモンレール（４）と、コモンレール（４）内に畜圧された高圧燃料を内燃機関（８）に噴射供給するインジェクタ（６）と、コモンレール（４）内の圧力を検出する圧力センサ（１０）と、コモンレール（４）内の圧力を、内燃機関（８）の運転状態に基づいて決定される目標圧力（Ｔｐ）とするために必要な燃料の流量を決定する必要流量決定手段（７）と、高圧ポンプ（３）からコモンレール（４）に現実に供給された燃料の流量の検出する実流量検出手段（７）と、必要流量決定手段（７）により決定された必要燃料流量（Ｑｎ）と実流量検出手段（７）により検出された実流量（Ｑｒ）との差分に基づいて、コモンレール（４）内の圧力を目標圧力（Ｔｐ）とするためのＦ／Ｂ流量を決定するＦ／Ｂ流量決定手段（７）と、必要燃料流量（Ｑｎ）にＦ／Ｂ流量を加えた流量の燃料が高圧ポンプ（３）から吐出されるように高圧ポンプ（３）を制御するポンプ制御手段（７）とを備えることを特徴とする。
【０００８】
これにより、請求項１に記載の発明では、従来技術のように、目標圧力と実圧力との圧力偏差が発生した後、その偏差を解消するように高圧ポンプを制御するのではなく、コモンレール（４）内の圧力を目標圧力（Ｔｐ）とするための必要燃料流量（Ｑｎ）を決定し、この決定された必要燃料流量（Ｑｎ）に基づいて高圧ポンプ（３）の作動を制御するので、実圧力を目標圧力に精度よく追従させることが可能となる。
【０００９】
また、例えば、内燃機関（８）の運転状態が変化して目標圧力が変化した場合であっても、新たに設定された目標圧力（Ｔｐ）に対して実圧力がオーバシュート又はハンチングしてしまうことを抑制することができ、実圧力を更により高い精度で目標圧力に追従するよう高圧ポンプ（３）を制御することができる。
【００１０】
さらに、請求項１に記載の発明では、必要燃料流量（Ｑｎ）と実流量（Ｑｒ）との差分に基づいてＦ／Ｂ流量が決定されるので、コモンレール（４）内の圧力を目標圧力（Ｔｐ）とするために、実質的に必要燃料流量が学習補正された後に、高圧ポンプ（３）の作動が制御されることとなる。
【００１１】
したがって、高圧ポンプ（３）の製造バラツキ等が生じていた場合であっても、そのバラツキに応じて上記Ｆ／Ｂ流量が算出され、結果的に上記学習補正が即座に実行されるため、以降は、確実に実圧力を目標圧力に追従させることが可能となる。
【００１２】
なお、請求項１に記載の発明では、必要燃料流量（Ｑｎ）及びＦ／Ｂ流量は、正の値、０、及び負の値のいずれの値もであってもよい。また、流量とは、単位時間当たりに流れる燃料の量を意味するが、この流量は、連続的に燃料が流れる場合、及び間欠的に燃料が流れる場合のいずれであってもよく、特に、間欠的に燃料が流れる場合には、燃料が流れる時間（周期）当たりの燃料の量を流量とみなしてもよい。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、必要流量決定手段（７）は、今回の噴射供給時にインジェクタ（６）から噴射供給されるべき燃料の量、その今回の噴射供給時にインジェクタ（６）で発生する燃料の漏れ量、及び目標圧力（Ｔｐ）と圧力センサ（１０）により検出された圧力との差圧に基づいて必要燃料流量（Ｑｎ）を決定することを特徴とする。
【００１４】
なお、「今回の噴射供給時」とは、必要流量決定手段（７）が必要燃料流量を決定する時以降のタイミングをいう。つまり、内燃機関が４サイクルのレシプロエンジンの場合には、今回の圧縮行程又は吸入行程のうち所定の燃料噴射タイミングの時となる。
【００１５】
これにより、請求項２に記載の発明では、燃料が内燃機関（８）に噴射供給されることによりコモンレール（４）内から失われる燃料の量を予測して高圧ポンプ（３）から燃料をコモンレール（４）に供給するので、圧力偏差が発生してから高圧ポンプ（３）の制御を開始する従来制御に比べて、実圧力を目標圧力に対して高い精度で追従させて高圧ポンプ（３）を制御することができ、コモンレール（４）内の圧力を安定して目標圧力（Ｔｐ）に維持することができる。
【００１６】
なお、請求項３に記載の発明では、実流量検出手段（７）は、予め設定された期間に発生した高圧ポンプ（３）の吐出側圧力変化量、及び当該期間にインジェクタ（６）から噴射供給された燃料の量に基づいて実流量（Ｑｒ）を検出することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、必要燃料流量が負の値となったときに、コモンレール（４）内の圧力を低下させる減圧手段（５）を備えることを特徴とする。
これにより、請求項４に記載の発明では、高圧ポンプ（３）と減圧手段（５）とが同時に駆動されることを防止できるので、高圧ポンプ（３）の無用な作動を廃止してコモンレール（４）内の圧力を速やかに目標圧力（Ｔｐ）とすることが可能となる。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、ポンプ制御手段（７）は、必要燃料流量が０以上の値となったときに、高圧ポンプ（３）からコモンレール（４）に燃料を吐出供給させることを特徴とする。
【００１９】
これにより、請求項５に記載の発明では、減圧手段（５）の無用な作動を廃止してコモンレール（４）内の圧力を速やかに目標圧力（Ｔｐ）とすることが可能となる。
因みに、上記各手段等の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記各手段等の括弧内の符号に示された具体的手等に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）本発明の実施形態に係る燃料噴射装置のシステム図であり、（ｂ）はＥＣＵ７の入出力図である。
【図２】本発明の実施形態に係る高圧ポンプ３のプレストローク調量の説明図である。
【図３】演算開始タイミングを示すチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係る制御の特徴を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態に係る燃料噴射装置の特徴を示す図である。
【図６】従来方式の燃料噴射装置の問題点を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本実施形態は、本発明に係る燃料噴射装置を、車両用４サイクルディーゼルエンジンの燃料噴射装置に適用したものであり、以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
１．燃料噴射装置の構成（図１参照）
本実施形態に係る燃料噴射装置１は、いわゆる蓄圧式（コモンレール式）の燃料噴射装置である。この燃料噴射装置１は、図１（ａ）に示すように、フィードポンプ２、高圧ポンプ３、コモンレール４、減圧弁５、インジェクタ６及び電子制御装置７（図１（ｂ）参照）等から構成されているとともに、ディーゼル式内燃機関（以下、エンジンと記す。）８の各気筒に燃料を適切なタイミングで噴射・供給するための装置である。
【００２２】
フィードポンプ２は、燃料タンク９から燃料を吸入して高圧ポンプ３に供給するものであり、高圧ポンプ３は、エンジン８から駆動力を得てエンジン８と同期するように往復駆動されるプランジャ３Ａ（図２参照）により燃料を吸入・加圧して吐出するものである。
【００２３】
すなわち、高圧ポンプ３の吸入側には、図２に示すように、加圧室３Ｂに吸入される燃料の量を調節する吸入弁３Ｃが設けられており、この吸入弁３Ｃの開閉タイミングは、電子制御装置７（以下、ＥＣＵ７と記す。）により制御されている。一方、高圧ポンプ３の吐出（高圧）側には、加圧室３Ｂから燃料が流出することのみを許容し、燃料が高圧（コモンレール４）側から加圧室３Ｂに流入することを規制する逆止弁３Ｄが設けられている。
【００２４】
そして、吸入弁３Ｃを開いた状態でプランジャ３Ａが上死点（トップ）から下死点（ボトム）に向かって移動する際には加圧室３Ｂの体積が膨張するので、これに伴ってフィードポンプ２から供給されてきた燃料が加圧室３Ｂに吸引される（吸入期間）。
【００２５】
その後、プランジャ３Ａが下死点から上死点に向かって移動する際に、吸入弁３Ｃを開いたままに保持していると、加圧室３Ｂに吸引された燃料は吸入弁３Ｃを経由して燃料タンク９側に逆流する（プレストローク期間）。
【００２６】
そして、吸入弁３Ｃを所定時期で閉弁させるように制御すると、以降は、加圧室３Ｂ内の燃料の加圧が開始され、加圧室３Ｂ内の圧力がコモンレール４内の圧力を超えると、加圧室３Ｂ内の燃料が逆止弁３Ｄを経由してコモンレール４に供給される（燃料吐出期間）。
【００２７】
したがって、吸入弁３Ｃの開閉タイミングを制御することにより、高圧ポンプ３からコモンレール４に供給される燃料の量を制御することができる。つまり、吸入弁３Ｃを早期に閉じればコモンレール４への吐出量を多くすることができ、逆に、吸入弁３Ｃを遅く閉じれば吐出量を少なくすることができる。
【００２８】
因みに、本実施形態に係る吸入弁３Ｃは、アクチュエータとしてソレノイドコイルを用いた電磁方式の弁であるが、圧電素子等をアクチュエータとした弁にて吸入弁３Ｃを構成してもよい。
【００２９】
また、コモンレール４は、図１（ａ）に示すように、高圧ポンプ３から圧送されてきた燃料を蓄圧するとともに、燃料圧力をエンジン運転状態に応じた所定圧力に保持するための畜圧容器である。減圧弁５は、開弁することによりコモンレール４内の燃料を、燃料タンク９に連通する低圧側通路９Ａに排出してコモンレール４内の燃料圧力を低下させる減圧手段である。
【００３０】
複数個のインジェクタ６は、互いにコモンレール４に並列的に接続され、コモンレール４に蓄圧されている燃料を各気筒内に噴射する燃料噴射弁であり、これらのインジェクタ６は、ノズルニードルに閉弁方向に燃料圧力を加える制御室の圧力を制御することにより燃料噴射量を制御する公知の電磁駆動式又はピエゾ駆動方式の弁である。
【００３１】
圧力センサ１０はコモンレール４内の燃料圧力を検出する圧力検出手段であり、レール内燃料温度センサ１１はコモンレール４内の燃料温度を検出する第１温度検出手段であり、ポンプ内燃料温度センサ１２は高圧ポンプ３（加圧室３Ｂ）内の燃料温度を検出する第２温度検出手段である。
【００３２】
エンジン回転数センサ１３はエンジン８のクランクシャフトの回転数を検出するエンジン回転数検出手段であり、これらセンサ１０〜１３及びアクセルペダルの開度（踏み込み量）を検出するアクセルセンサの検出信号は、図１（ｂ）に示すように、ＥＣＵ７に入力されている。
【００３３】
ＥＣＵ７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びフラッシュメモリ等の書換可能な不揮発性メモリ等からなる周知のマイクロコンピュータにて構成された制御手段であり、吸入弁３Ｃ減圧弁５及びインジェクタ６はＥＣＵ７により制御されている。なお、後述する圧力制御等を実行するためのプログラムは、ＲＯＭ等の不揮発性メモリ（以下、ＲＯＭと記す。）に記憶されている。
【００３４】
２．燃料噴射装置（ＥＣＵ）の制御作動
２．１．圧力制御作動の概略
ＥＣＵ７は、エンジン回転数やアクセルペダルの開度等に基づいて取得されたエンジン８の運転状態を示すパラメータ、及び予めＲＯＭに記憶されている制御マップ等に基づいて、インジェクタ６の開閉タイミングを制御するとともに、目標とするコモンレール４内の圧力（以下、目標圧力Ｔｐという。）を決定し、コモンレール４内の圧力が目標圧力Ｔｐとなるように吸入弁３Ｃ及び減圧弁５の開閉タイミングを制御する。
【００３５】
すなわち、ＥＣＵ７は、コモンレール４内の燃料圧力を目標圧力Ｔｐにするために必要な燃料の流量（以下、この流量を必要燃料流量Ｑｎという。）を決定するとともに、高圧ポンプ３からコモンレール４に現実に供給された燃料の流量（以下、この流量を実流量Ｑｒという。）を検出する。
【００３６】
その後、ＥＣＵ７は、必要燃料流量Ｑｎと実流量Ｑｒとの差分に基づいて、コモンレール４内の燃料圧力を目標圧力Ｔｐとするための流量、つまり実流量Ｑｒを必要燃料流量Ｑｎとするための流量（以下、この流量をＦ／Ｂ流量Ｑｆという。）を決定した後、必要燃料流量ＱｎにＦ／Ｂ流量Ｑｆを加えた流量の燃料が高圧ポンプ３から吐出されるように高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃの開閉タイミング）を制御する。
【００３７】
このとき、ＥＣＵ７は、必要燃料流量Ｑｎが０以上の値となったときには、必要燃料流量ＱｎにＦ／Ｂ流量Ｑｆを加えた流量の燃料が高圧ポンプ３から吐出されるように高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）を制御し、一方、必要燃料流量Ｑｎが負の値となったときには、吸入弁３Ｃを開いたままとして高圧ポンプ３からの吐出量を実質的に０とした状態で、減圧弁５を開く。
【００３８】
なお、本実施形態では、高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）及び減圧弁５は共にＰＩＤ制御されており、高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆを決定するためのゲイン、及び減圧弁５を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆを決定するためのゲインそれぞれは、独立して設定されている。
【００３９】
ところで、高圧ポンプ３のプランジャ３Ａは、上述したように、エンジン８と同期して往復運動するので、プランジャ３Ａは、エンジン８内で往復運動するピストン（図示せず。）と同期して往復運動する。このため、本実施形態では、図３に示すように、プランジャ３Ａが上死点（トップ）に到達したタイミング毎に、必要燃料流量Ｑｎや実流量Ｑｒ等を決定する演算処理を実行して高圧ポンプ３及び減圧弁５の作動を制御している。
【００４０】
したがって、ＥＣＵ７は、演算処理の終了後、今回の演算開始タイミング前までに高圧ポンプ３及び減圧弁５を制御するための駆動信号を発し、今回の演算開始タイミング（プランジャ３Ａが上死点に到達したタイミング）で、再び、必要燃料流量Ｑｎや実流量Ｑｒ等を決定する演算処理を実行する。つまり、本実施形態では、高圧ポンプ３及び減圧弁５への制御指令は、プランジャ３Ａが１往復する周期（期間）毎にされる。
【００４１】
なお、必要燃料流量Ｑｎ及び実流量Ｑｒは、質量流量ではなく体積流量であるので、質量流量が一定であっても、燃料の温度及び圧力のうちいずれが変化しても流量（体積流量）が変化する。そこで、以下、必要燃料流量Ｑｎ及び実流量Ｑｒ等の流量とは、基準状態（例えば、燃料温度を４０℃とし、燃料圧力を１気圧とした状態）に変換した流量をいう。
【００４２】
２．２．必要燃料流量Ｑｎの算出
ＥＣＵ７は、今回の噴射供給時にインジェクタ６から噴射供給されるべき燃料の量、その今回の噴射供給時にインジェクタ６で発生する燃料の漏れ量、及び目標圧力Ｔｐと圧力センサ１０により検出された圧力との差圧ΔＰに基づいて必要燃料流量Ｑｎを決定（演算）する。
【００４３】
具体的には、今回の噴射供給時に、ＥＣＵ７からインジェクタ６に対して発せられた開指令信号に基づく指令噴射量を、原則として、今回の噴射供給時にインジェクタ６で噴射供給されるべき燃料の量として決定する。しかし、指令噴射量が予め設定された最小噴射量未満となるときには、当該最小噴射量を今回の噴射供給時にインジェクタ６で噴射供給されるべき燃料の量として決定する。
【００４４】
また、今回の噴射供給時にインジェクタ６で発生する燃料の漏れ量は、燃料噴射時間（インジェクタ開弁時間）、燃料の温度及び圧力等をパラメータとしてＲＯＭに記憶されているマップ等に基づいて決定される。
【００４５】
ここで、「今回の噴射供給時」とは、図３に示すように、現実に演算処理が開始された演算開始タイミングから次回の演算開始タイミングまでの期間をいう。「インジェクタ６から噴射供給されるべき燃料の量」、つまり「ＥＣＵ７からインジェクタ６に対して発せられた開指令信号に基づく指令噴射量」は、エンジン８の運転状態を示すパラメータ等に基づいてＥＣＵ７にて決定される。
【００４６】
また、目標圧力Ｔｐとは、現実に演算処理が開始された演算開始タイミングで決定された目標圧力Ｔｐをいい、差圧ΔＰとは、現実に演算処理が開始された演算開始タイミングで検出された圧力と目標圧力Ｔｐとの差圧をいう。
【００４７】
なお、本実施形態では、算出された必要燃料流量Ｑｎが高圧ポンプ３の能力（最大吐出量）を超えるときは、高圧ポンプ３の能力を必要燃料流量Ｑｎとして決定し、算出された必要燃料流量Ｑｎが高圧ポンプ３の最小吐出量より小さいときは、高圧ポンプ３の最小吐出量を必要燃料流量Ｑｎとして決定する。
【００４８】
因みに、高圧ポンプ３の最大吐出量及び最小吐出量は、高圧ポンプ３（加圧室３Ｂ）の寸法、高圧ポンプ３（加圧室３Ｂ）で発生する漏れ量、及びデッドボリューム等により決定される値であり、特に、漏れ量及びデットボリュームは、燃料の温度や圧力によって変化する値である。
【００４９】
なお、デッドボリュームとは、プランジャ３Ａによって加圧室３Ｂ内の燃料がコモンレール４へ圧送された後に加圧室３Ｂ内に残存してしまう燃料の体積をいい、高圧ポンプ３（加圧室３Ｂ）で発生する漏れ量とは、プランジャ３Ａによる燃料圧送時に、プランジャ３Ａとプランジャ３Ａを摺動保持するシリンダとの摺動隙間から低圧側のポンプ室へ僅かに流出する燃料量をいう。
【００５０】
２．３．実流量Ｑｒの算出
コモンレール４に燃料が供給されるとコモンレール４内の燃料圧力は上昇し、逆に、コモンレール４から燃料が排出されると、コモンレール４内の圧力が低下することから、ＥＣＵ７は、予め設定された期間に発生した高圧ポンプ３の吐出側（コモンレール４内）の圧力変化量、及び当該期間にインジェクタ６から噴射供給された燃料の量に基づいて実流量Ｑｒを決定する。
【００５１】
ここで、「予め設定された期間」とは、図３に示すように、現実に演算処理が開始された演算開始タイミングから１つ前の演算開始タイミングまでの期間（以下、前回期間という。）をいう。因みに、前回期間に発生した高圧ポンプ３の吐出側圧力変化量として、本実施形態では、圧力センサ１０にて検出したコモンレール４内の圧力変化量を用いている。
【００５２】
なお、ＥＣＵ７は、原則として、前回期間にインジェクタ６に対して発せられた開指令信号に基づく指令噴射量に、前回期間にインジェクタ６で発生した燃料の漏れ量を加えた値をインジェクタ６から噴射供給された燃料の量として決定する。
【００５３】
なお、このインジェクタ６で発生した燃料の漏れ量とは、インジェクタ６のノズルニードルとそれを摺動保持するボデーとの摺動隙間から低圧側の空間へ僅かに流出する燃料量や、上述した圧力室から低圧側に燃料を逃がすことでノズルニードルを開弁させる際の圧力室から流出する燃料量等をいう。
【００５４】
しかし、指令噴射量が予め設定された最小噴射量未満となるときには、当該最小噴射量に、前回期間にインジェクタ６で発生した燃料の漏れ量を加えた値を、前回期間にインジェクタ６から噴射供給された燃料の量として決定する。因みに、インジェクタ６で発生する燃料漏れ量は、燃料噴射時間（インジェクタ開弁時間）、燃料の温度及び圧力等に応じて変化する値である。
【００５５】
２．３．圧力制御作動の詳細（図４参照）
図４に示すフローチャートは、圧力制御作動の詳細を示すフローチャートであり、この圧力制御は、上述したように、プランジャ３Ａが上死点（トップ）に到達したタイミング毎に実行される。
【００５６】
そして、本制御を実行するためのプログラムが起動されると、先ず、ポンプ圧送損失（高圧ポンプ３の漏れ量及びデッドボリューム等）が算出された後（Ｓ１）、今回の噴射供給時にインジェクタ６で発生する燃料の漏れ量（燃料噴射による損失分）、及び基準状態における差圧ΔＰに相当する流量（圧力偏差補正分）が算出される（Ｓ３、Ｓ５）。
【００５７】
次に、燃料噴射による損失分に圧力偏差補正分を加算することにより、今回（現実に演算処理が開始された演算開始タイミングから次回の演算開始タイミングまでの期間）の必要燃料流量Ｑｎが算出された後（Ｓ７）、前回期間の実流量Ｑｒが算出される（Ｓ９）。
【００５８】
そして、前回、算出された必要燃料流量Ｑｎの値が０以上であるか否か判定され（Ｓ１１）、前回の必要燃料流量Ｑｎの値が０以上であると判定された場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆが新たに算出されてＦ／Ｂ流量Ｑｆが更新される（Ｓ１３）。
【００５９】
一方、前回の必要燃料流量Ｑｎの値が０未満であると判定された場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、減圧弁５を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆが新たに算出されてＦ／Ｂ流量Ｑｆが更新される（Ｓ１５）。
【００６０】
つまり、前回の必要燃料流量Ｑｎの値が０以上であると判定された場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、高圧ポンプ３を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆのみが更新され、減圧弁５を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆは更新されず、前回の値が維持される。
【００６１】
一方、前回の必要燃料流量Ｑｎの値が０未満であると判定された場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、減圧弁５を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆのみが更新され、高圧ポンプ３を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆは更新されず、前回の値が維持される。
【００６２】
そして、いずれかのＦ／Ｂ流量Ｑｆが更新されると（Ｓ１３、Ｓ１５）、今回、算出された必要燃料流量Ｑｎの値が０以上であるか否か判定され（Ｓ１９）、今回の必要燃料流量Ｑｎの値が０以上であると判定された場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、今回の必要燃料流量Ｑｎに、高圧ポンプ３を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆ及びＳ１にて算出されたポンプ圧送損失を加算した値を流量指令値として高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）が駆動される（Ｓ１９、Ｓ２１）。
【００６３】
なお、このとき、上記流量指令値が高圧ポンプ３の最大吐出流量に相当する流量指令値を超える場合には、最大吐出流量に相当する流量指令値にて高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）が駆動される。
【００６４】
一方、今回の必要燃料流量Ｑｎの値が０未満であると判定された場合には（Ｓ１７：ＮＯ）、今回の必要燃料流量Ｑｎに、減圧弁５を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆを加算した値を流量指令値として減圧弁５が駆動される（Ｓ２３、Ｓ２５）。
【００６５】
なお、このとき、上記流量指令値が減圧弁５の最大排出流量に相当する流量指令値を超える場合には、最大排出流量に相当する流量指令値にて減圧弁５が駆動される。
３．本実施形態に係る燃料噴射装置の特徴
本実施形態では、従来技術のように、目標圧力Ｔｐと圧力センサ１０にて検出された実圧力Ｐｒとの圧力偏差ΔＰが発生した後、その偏差ΔＰを解消するように高圧ポンプ３を制御するのではない。すなわち、本実施形態では、コモンレール４内の圧力を目標圧力Ｔｐとするための必要燃料流量Ｑｎを決定し、この決定された必要燃料流量Ｑｎに基づいて高圧ポンプ３の作動を制御するので、図５に示すように、常に、必要燃料流量Ｑｎに基づいて高圧ポンプ３の作動が制御されることとなる。
【００６６】
上述のような必要燃料流量Ｑｎを算出して、これに基づき高圧ポンプ３を制御すれば、目標圧力と実圧力との間に圧力偏差が生じたとしても、オーバーシュートやアンダーシュートすることなく、確実に実圧力Ｐｒを目標圧力Ｔｐに精度よく追従制御できる。
【００６７】
したがって、例えば、エンジン８の運転状態が変化して目標圧力Ｔｐが変化した場合であっても、新たに設定された目標圧力Ｔｐに対して実圧力Ｐｒがオーバシュート又はハンチングしてしまうことを抑制することができ、目標圧力に対して高い精度で実圧力を追従させるよう、高圧ポンプ３を制御することができる。
【００６８】
また、本実施形態によれば、仮に、高圧ポンプ３の製造バラツキや、必要燃料流量Ｑｎの算出プログラム（算出モデルでもよい）の誤差等によって、所望のポンプ吐出性能が得られない場合でも、必要燃料流量Ｑｎと実流量Ｑｒとの差分が発生するため、この差分に基づいてＦ／Ｂ流量Ｑｆが決定される。
【００６９】
そのため、コモンレール４内の圧力を目標圧力Ｔｐとするために、実質的に必要燃料流量が即座に学習補正され、以降は、この学習補正された必要燃料流量に基づいて高圧ポンプ３の作動が制御されることとなる。
【００７０】
したがって、高圧ポンプ３の製造バラツキや必要燃料流量Ｑｎの算出プログラムの誤差等が発生しても、学習補正の完了以降は、確実に実圧力を目標圧力に追従させることが可能となる。このため、高圧ポンプ３の製造バラツキや、要燃料流量Ｑｎの算出プログラムの誤差等が無い場合には、上記のＦ／Ｂ流量Ｑｆは、ほぼ０となる。
【００７１】
以上に述べた本実施形態に係る燃料噴射装置に対して、差圧ΔＰに基づいて、高圧ポンプ３から吐出される燃料の流量をＰＩＤ制御する従来方式のフィードバック制御法では、図６に示すように、目標圧力Ｔｐが実圧力Ｐｒより大きい状況が続くと、燃料圧力を上昇させるために徐々に積分項の値が蓄積、増大していき、結果的に、目標圧力Ｔｐを超えてオーバシュートする。
【００７２】
そしてオーバーシュートした後に、次第に燃料圧力を減圧するよう積分項の値が減少側に動き、実圧力Ｐｒが目標圧力Ｔｐに収束していくので、従来方式のフィードバック制御法では、現実の圧力変動に対して高い精度で追従して高圧ポンプ３を制御することができない。
【００７３】
また、本実施形態では、今回の噴射供給時にインジェクタ６から噴射供給されるべき燃料の量、その今回の噴射供給時にインジェクタ６で発生する燃料の漏れ量、及び目標圧力Ｔｐと実圧力Ｐｒとの差圧ΔＰに基づいて必要燃料流量Ｑｎを決定するので、本実施形態に係る燃料噴射装置１は、燃料がエンジン８に噴射供給されることによりコモンレール４内から失われる燃料の量を予測して高圧ポンプ３から燃料をコモンレール４に供給することとなる。
【００７４】
したがって、圧力偏差が発生してから高圧ポンプ３の制御を開始する従来制御に比べて、実圧力を目標圧力に高い精度で追従するよう高圧ポンプ３を制御することができるので、コモンレール４内の圧力を安定して目標圧力Ｔｐに維持することができる。
【００７５】
また、本実施形態では、必要燃料流量Ｑｎが負の値となったときに、減圧弁５を開いてコモンレール４内の圧力を低下させるので、高圧ポンプ３と減圧弁５とが同時に駆動されることを防止でき、高圧ポンプ３の無用な作動を廃止してコモンレール４内の圧力を速やかに目標圧力Ｔｐとすることが可能となる。
【００７６】
また、本実施形態では、必要燃料流量Ｑｎが０以上の値となったときに、高圧ポンプ３からコモンレール４に燃料を吐出供給させるので、減圧弁５の無用な作動を廃止してコモンレール４内の圧力を速やかに目標圧力Ｔｐとすることが可能となる。
【００７７】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、車両用ディーゼルエンジンの燃料噴射装置に適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。
【００７８】
また、必要燃料流量Ｑｎや実流量Ｑｒの算出・決定手法は、上述の実施形態に示された手法に限定されるものではない。
また、上述の実施形態では、コモンレール４内の圧力を急速低下させるための減圧弁５を備えるものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、減圧弁５に代えて、過剰圧力上昇を抑制するリリーフ弁（ＪＩＳ Ｂ ０１２５ 番号１４−１等参照）を備える燃料噴射装置にも適用できる。
【００７９】
また、上述の実施形態では、プレストローク調量方式の高圧ポンプ３であったが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、上述の実施形態は、本発明に係る燃料噴射装置を、車両用４サイクルディーゼルエンジンの燃料噴射装置に適用したが、本発明の適用はこれに限定されものではない。
【００８０】
また、上述の実施形態では、「予め設定された期間」として、現実に演算処理が開始された演算開始タイミングから１つ前の演算開始タイミングまでの期間を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００８１】
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８２】
１…燃料噴射装置、２…フィードポンプ、３…高圧ポンプ、３Ａ…プランジャ、
３Ｂ…加圧室、３Ｃ…吸入弁、３Ｄ…逆止弁、４…コモンレール、５…減圧弁、
６…インジェクタ、７…電子制御装置（ＥＣＵ）、８…エンジン、９…燃料タンク、
９Ａ…低圧側通路、１０…圧力センサ、１１…レール内燃料温度センサ、
１２…ポンプ内燃料温度センサ、１３…エンジン回転数センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンレール（畜圧）方式の燃料噴射装置に関するものであり、特に、車両用の内燃機関に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
コモンレール方式の燃料噴射装置（以下、燃料噴射装置と略す。）とは、主にディーゼル式内燃機関に用いられる燃料供給装置である。具体的には、この燃料噴射装置は、燃料タンクに蓄えられた燃料を加圧供給する高圧ポンプ、高圧ポンプから供給された高圧燃料を畜圧するコモンレール、及びコモンレール内に畜圧された高圧燃料を内燃機関（以下、エンジンという。）に噴射供給するインジェクタ（噴射弁）を有して構成されている。
【０００３】
そして、車両用の燃料噴射装置では、コモンレール内の燃料圧力が目標圧力となるように、目標圧力とコモンレール内の実圧力との圧力偏差に基づいて、高圧ポンプの吐出流量がＰＩＤ制御法等にてフィードバック制御される（例えば、特許文献１参照）。因みに、目標圧力とは、通常、エンジンの負荷や回転数等のエンジンの運転状態に基づいて決定され、コモンレール内の実圧力は圧力センサにて検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９０１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の発明は、目標圧力と実圧力との圧力偏差が発生した後、その偏差を解消するように高圧ポンプが制御されるので、実圧力が目標圧力となるように精度よく追従して高圧ポンプを制御することが難しい。このため、特に、エンジンの運転状態が変化することによって、目標圧力が変化した場合には、新たに設定された目標圧力に対して実圧力がオーバシュート又はハンチングしてしまう可能性が高い。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、実圧力が目標圧力に対して高い精度で追従するよう高圧ポンプを制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、燃料を内燃機関（８）に供給する燃料噴射装置であって、燃料タンク（９）に蓄えられた燃料を加圧供給する高圧ポンプ（３）と、高圧ポンプ（３）から供給された高圧燃料を畜圧するコモンレール（４）と、コモンレール（４）内に畜圧された高圧燃料を内燃機関（８）に噴射供給するインジェクタ（６）と、コモンレール（４）内の圧力を検出する圧力センサ（１０）と、コモンレール（４）内の圧力を、内燃機関（８）の運転状態に基づいて決定される目標圧力（Ｔｐ）とするために必要な燃料の流量を決定する必要流量決定手段（７）と、高圧ポンプ（３）からコモンレール（４）に現実に供給された燃料の流量の検出する実流量検出手段（７）と、必要流量決定手段（７）により決定された必要燃料流量（Ｑｎ）と実流量検出手段（７）により検出された実流量（Ｑｒ）との差分に基づいて、コモンレール（４）内の圧力を目標圧力（Ｔｐ）とするためのＦ／Ｂ流量を決定するＦ／Ｂ流量決定手段（７）と、必要燃料流量（Ｑｎ）にＦ／Ｂ流量を加えた流量の燃料が高圧ポンプ（３）から吐出されるように高圧ポンプ（３）を制御するポンプ制御手段（７）とを備えることを特徴とする。
【０００８】
これにより、請求項１に記載の発明では、従来技術のように、目標圧力と実圧力との圧力偏差が発生した後、その偏差を解消するように高圧ポンプを制御するのではなく、コモンレール（４）内の圧力を目標圧力（Ｔｐ）とするための必要燃料流量（Ｑｎ）を決定し、この決定された必要燃料流量（Ｑｎ）に基づいて高圧ポンプ（３）の作動を制御するので、実圧力を目標圧力に精度よく追従させることが可能となる。
【０００９】
また、例えば、内燃機関（８）の運転状態が変化して目標圧力が変化した場合であっても、新たに設定された目標圧力（Ｔｐ）に対して実圧力がオーバシュート又はハンチングしてしまうことを抑制することができ、実圧力を更により高い精度で目標圧力に追従するよう高圧ポンプ（３）を制御することができる。
【００１０】
さらに、請求項１に記載の発明では、必要燃料流量（Ｑｎ）と実流量（Ｑｒ）との差分に基づいてＦ／Ｂ流量が決定されるので、コモンレール（４）内の圧力を目標圧力（Ｔｐ）とするために、実質的に必要燃料流量が学習補正された後に、高圧ポンプ（３）の作動が制御されることとなる。
【００１１】
したがって、高圧ポンプ（３）の製造バラツキ等が生じていた場合であっても、そのバラツキに応じて上記Ｆ／Ｂ流量が算出され、結果的に上記学習補正が即座に実行されるため、以降は、確実に実圧力を目標圧力に追従させることが可能となる。
【００１２】
なお、請求項１に記載の発明では、必要燃料流量（Ｑｎ）及びＦ／Ｂ流量は、正の値、０、及び負の値のいずれの値もであってもよい。また、流量とは、単位時間当たりに流れる燃料の量を意味するが、この流量は、連続的に燃料が流れる場合、及び間欠的に燃料が流れる場合のいずれであってもよく、特に、間欠的に燃料が流れる場合には、燃料が流れる時間（周期）当たりの燃料の量を流量とみなしてもよい。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、必要流量決定手段（７）は、今回の噴射供給時にインジェクタ（６）から噴射供給されるべき燃料の量、その今回の噴射供給時にインジェクタ（６）で発生する燃料の漏れ量、及び目標圧力（Ｔｐ）と圧力センサ（１０）により検出された圧力との差圧に基づいて必要燃料流量（Ｑｎ）を決定することを特徴とする。
【００１４】
なお、「今回の噴射供給時」とは、必要流量決定手段（７）が必要燃料流量を決定する時以降のタイミングをいう。つまり、内燃機関が４サイクルのレシプロエンジンの場合には、今回の圧縮行程又は吸入行程のうち所定の燃料噴射タイミングの時となる。
【００１５】
これにより、請求項２に記載の発明では、燃料が内燃機関（８）に噴射供給されることによりコモンレール（４）内から失われる燃料の量を予測して高圧ポンプ（３）から燃料をコモンレール（４）に供給するので、圧力偏差が発生してから高圧ポンプ（３）の制御を開始する従来制御に比べて、実圧力を目標圧力に対して高い精度で追従させて高圧ポンプ（３）を制御することができ、コモンレール（４）内の圧力を安定して目標圧力（Ｔｐ）に維持することができる。
【００１６】
なお、請求項３に記載の発明では、実流量検出手段（７）は、予め設定された期間に発生した高圧ポンプ（３）の吐出側圧力変化量、及び当該期間にインジェクタ（６）から噴射供給された燃料の量に基づいて実流量（Ｑｒ）を検出することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、必要燃料流量が負の値となったときに、コモンレール（４）内の圧力を低下させる減圧手段（５）を備えることを特徴とする。
これにより、請求項４に記載の発明では、高圧ポンプ（３）と減圧手段（５）とが同時に駆動されることを防止できるので、高圧ポンプ（３）の無用な作動を廃止してコモンレール（４）内の圧力を速やかに目標圧力（Ｔｐ）とすることが可能となる。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、ポンプ制御手段（７）は、必要燃料流量が０以上の値となったときに、高圧ポンプ（３）からコモンレール（４）に燃料を吐出供給させることを特徴とする。
【００１９】
これにより、請求項５に記載の発明では、減圧手段（５）の無用な作動を廃止してコモンレール（４）内の圧力を速やかに目標圧力（Ｔｐ）とすることが可能となる。
因みに、上記各手段等の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記各手段等の括弧内の符号に示された具体的手等に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）本発明の実施形態に係る燃料噴射装置のシステム図であり、（ｂ）はＥＣＵ７の入出力図である。
【図２】本発明の実施形態に係る高圧ポンプ３のプレストローク調量の説明図である。
【図３】演算開始タイミングを示すチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係る制御の特徴を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態に係る燃料噴射装置の特徴を示す図である。
【図６】従来方式の燃料噴射装置の問題点を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本実施形態は、本発明に係る燃料噴射装置を、車両用４サイクルディーゼルエンジンの燃料噴射装置に適用したものであり、以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
１．燃料噴射装置の構成（図１参照）
本実施形態に係る燃料噴射装置１は、いわゆる蓄圧式（コモンレール式）の燃料噴射装置である。この燃料噴射装置１は、図１（ａ）に示すように、フィードポンプ２、高圧ポンプ３、コモンレール４、減圧弁５、インジェクタ６及び電子制御装置７（図１（ｂ）参照）等から構成されているとともに、ディーゼル式内燃機関（以下、エンジンと記す。）８の各気筒に燃料を適切なタイミングで噴射・供給するための装置である。
【００２２】
フィードポンプ２は、燃料タンク９から燃料を吸入して高圧ポンプ３に供給するものであり、高圧ポンプ３は、エンジン８から駆動力を得てエンジン８と同期するように往復駆動されるプランジャ３Ａ（図２参照）により燃料を吸入・加圧して吐出するものである。
【００２３】
すなわち、高圧ポンプ３の吸入側には、図２に示すように、加圧室３Ｂに吸入される燃料の量を調節する吸入弁３Ｃが設けられており、この吸入弁３Ｃの開閉タイミングは、電子制御装置７（以下、ＥＣＵ７と記す。）により制御されている。一方、高圧ポンプ３の吐出（高圧）側には、加圧室３Ｂから燃料が流出することのみを許容し、燃料が高圧（コモンレール４）側から加圧室３Ｂに流入することを規制する逆止弁３Ｄが設けられている。
【００２４】
そして、吸入弁３Ｃを開いた状態でプランジャ３Ａが上死点（トップ）から下死点（ボトム）に向かって移動する際には加圧室３Ｂの体積が膨張するので、これに伴ってフィードポンプ２から供給されてきた燃料が加圧室３Ｂに吸引される（吸入期間）。
【００２５】
その後、プランジャ３Ａが下死点から上死点に向かって移動する際に、吸入弁３Ｃを開いたままに保持していると、加圧室３Ｂに吸引された燃料は吸入弁３Ｃを経由して燃料タンク９側に逆流する（プレストローク期間）。
【００２６】
そして、吸入弁３Ｃを所定時期で閉弁させるように制御すると、以降は、加圧室３Ｂ内の燃料の加圧が開始され、加圧室３Ｂ内の圧力がコモンレール４内の圧力を超えると、加圧室３Ｂ内の燃料が逆止弁３Ｄを経由してコモンレール４に供給される（燃料吐出期間）。
【００２７】
したがって、吸入弁３Ｃの開閉タイミングを制御することにより、高圧ポンプ３からコモンレール４に供給される燃料の量を制御することができる。つまり、吸入弁３Ｃを早期に閉じればコモンレール４への吐出量を多くすることができ、逆に、吸入弁３Ｃを遅く閉じれば吐出量を少なくすることができる。
【００２８】
因みに、本実施形態に係る吸入弁３Ｃは、アクチュエータとしてソレノイドコイルを用いた電磁方式の弁であるが、圧電素子等をアクチュエータとした弁にて吸入弁３Ｃを構成してもよい。
【００２９】
また、コモンレール４は、図１（ａ）に示すように、高圧ポンプ３から圧送されてきた燃料を蓄圧するとともに、燃料圧力をエンジン運転状態に応じた所定圧力に保持するための畜圧容器である。減圧弁５は、開弁することによりコモンレール４内の燃料を、燃料タンク９に連通する低圧側通路９Ａに排出してコモンレール４内の燃料圧力を低下させる減圧手段である。
【００３０】
複数個のインジェクタ６は、互いにコモンレール４に並列的に接続され、コモンレール４に蓄圧されている燃料を各気筒内に噴射する燃料噴射弁であり、これらのインジェクタ６は、ノズルニードルに閉弁方向に燃料圧力を加える制御室の圧力を制御することにより燃料噴射量を制御する公知の電磁駆動式又はピエゾ駆動方式の弁である。
【００３１】
圧力センサ１０はコモンレール４内の燃料圧力を検出する圧力検出手段であり、レール内燃料温度センサ１１はコモンレール４内の燃料温度を検出する第１温度検出手段であり、ポンプ内燃料温度センサ１２は高圧ポンプ３（加圧室３Ｂ）内の燃料温度を検出する第２温度検出手段である。
【００３２】
エンジン回転数センサ１３はエンジン８のクランクシャフトの回転数を検出するエンジン回転数検出手段であり、これらセンサ１０〜１３及びアクセルペダルの開度（踏み込み量）を検出するアクセルセンサの検出信号は、図１（ｂ）に示すように、ＥＣＵ７に入力されている。
【００３３】
ＥＣＵ７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びフラッシュメモリ等の書換可能な不揮発性メモリ等からなる周知のマイクロコンピュータにて構成された制御手段であり、吸入弁３Ｃ減圧弁５及びインジェクタ６はＥＣＵ７により制御されている。なお、後述する圧力制御等を実行するためのプログラムは、ＲＯＭ等の不揮発性メモリ（以下、ＲＯＭと記す。）に記憶されている。
【００３４】
２．燃料噴射装置（ＥＣＵ）の制御作動
２．１．圧力制御作動の概略
ＥＣＵ７は、エンジン回転数やアクセルペダルの開度等に基づいて取得されたエンジン８の運転状態を示すパラメータ、及び予めＲＯＭに記憶されている制御マップ等に基づいて、インジェクタ６の開閉タイミングを制御するとともに、目標とするコモンレール４内の圧力（以下、目標圧力Ｔｐという。）を決定し、コモンレール４内の圧力が目標圧力Ｔｐとなるように吸入弁３Ｃ及び減圧弁５の開閉タイミングを制御する。
【００３５】
すなわち、ＥＣＵ７は、コモンレール４内の燃料圧力を目標圧力Ｔｐにするために必要な燃料の流量（以下、この流量を必要燃料流量Ｑｎという。）を決定するとともに、高圧ポンプ３からコモンレール４に現実に供給された燃料の流量（以下、この流量を実流量Ｑｒという。）を検出する。
【００３６】
その後、ＥＣＵ７は、必要燃料流量Ｑｎと実流量Ｑｒとの差分に基づいて、コモンレール４内の燃料圧力を目標圧力Ｔｐとするための流量、つまり実流量Ｑｒを必要燃料流量Ｑｎとするための流量（以下、この流量をＦ／Ｂ流量Ｑｆという。）を決定した後、必要燃料流量ＱｎにＦ／Ｂ流量Ｑｆを加えた流量の燃料が高圧ポンプ３から吐出されるように高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃの開閉タイミング）を制御する。
【００３７】
このとき、ＥＣＵ７は、必要燃料流量Ｑｎが０以上の値となったときには、必要燃料流量ＱｎにＦ／Ｂ流量Ｑｆを加えた流量の燃料が高圧ポンプ３から吐出されるように高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）を制御し、一方、必要燃料流量Ｑｎが負の値となったときには、吸入弁３Ｃを開いたままとして高圧ポンプ３からの吐出量を実質的に０とした状態で、減圧弁５を開く。
【００３８】
なお、本実施形態では、高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）及び減圧弁５は共にＰＩＤ制御されており、高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆを決定するためのゲイン、及び減圧弁５を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆを決定するためのゲインそれぞれは、独立して設定されている。
【００３９】
ところで、高圧ポンプ３のプランジャ３Ａは、上述したように、エンジン８と同期して往復運動するので、プランジャ３Ａは、エンジン８内で往復運動するピストン（図示せず。）と同期して往復運動する。このため、本実施形態では、図３に示すように、プランジャ３Ａが上死点（トップ）に到達したタイミング毎に、必要燃料流量Ｑｎや実流量Ｑｒ等を決定する演算処理を実行して高圧ポンプ３及び減圧弁５の作動を制御している。
【００４０】
したがって、ＥＣＵ７は、演算処理の終了後、今回の演算開始タイミング前までに高圧ポンプ３及び減圧弁５を制御するための駆動信号を発し、今回の演算開始タイミング（プランジャ３Ａが上死点に到達したタイミング）で、再び、必要燃料流量Ｑｎや実流量Ｑｒ等を決定する演算処理を実行する。つまり、本実施形態では、高圧ポンプ３及び減圧弁５への制御指令は、プランジャ３Ａが１往復する周期（期間）毎にされる。
【００４１】
なお、必要燃料流量Ｑｎ及び実流量Ｑｒは、質量流量ではなく体積流量であるので、質量流量が一定であっても、燃料の温度及び圧力のうちいずれが変化しても流量（体積流量）が変化する。そこで、以下、必要燃料流量Ｑｎ及び実流量Ｑｒ等の流量とは、基準状態（例えば、燃料温度を４０℃とし、燃料圧力を１気圧とした状態）に変換した流量をいう。
【００４２】
２．２．必要燃料流量Ｑｎの算出
ＥＣＵ７は、今回の噴射供給時にインジェクタ６から噴射供給されるべき燃料の量、その今回の噴射供給時にインジェクタ６で発生する燃料の漏れ量、及び目標圧力Ｔｐと圧力センサ１０により検出された圧力との差圧ΔＰに基づいて必要燃料流量Ｑｎを決定（演算）する。
【００４３】
具体的には、今回の噴射供給時に、ＥＣＵ７からインジェクタ６に対して発せられた開指令信号に基づく指令噴射量を、原則として、今回の噴射供給時にインジェクタ６で噴射供給されるべき燃料の量として決定する。しかし、指令噴射量が予め設定された最小噴射量未満となるときには、当該最小噴射量を今回の噴射供給時にインジェクタ６で噴射供給されるべき燃料の量として決定する。
【００４４】
また、今回の噴射供給時にインジェクタ６で発生する燃料の漏れ量は、燃料噴射時間（インジェクタ開弁時間）、燃料の温度及び圧力等をパラメータとしてＲＯＭに記憶されているマップ等に基づいて決定される。
【００４５】
ここで、「今回の噴射供給時」とは、図３に示すように、現実に演算処理が開始された演算開始タイミングから次回の演算開始タイミングまでの期間をいう。「インジェクタ６から噴射供給されるべき燃料の量」、つまり「ＥＣＵ７からインジェクタ６に対して発せられた開指令信号に基づく指令噴射量」は、エンジン８の運転状態を示すパラメータ等に基づいてＥＣＵ７にて決定される。
【００４６】
また、目標圧力Ｔｐとは、現実に演算処理が開始された演算開始タイミングで決定された目標圧力Ｔｐをいい、差圧ΔＰとは、現実に演算処理が開始された演算開始タイミングで検出された圧力と目標圧力Ｔｐとの差圧をいう。
【００４７】
なお、本実施形態では、算出された必要燃料流量Ｑｎが高圧ポンプ３の能力（最大吐出量）を超えるときは、高圧ポンプ３の能力を必要燃料流量Ｑｎとして決定し、算出された必要燃料流量Ｑｎが高圧ポンプ３の最小吐出量より小さいときは、高圧ポンプ３の最小吐出量を必要燃料流量Ｑｎとして決定する。
【００４８】
因みに、高圧ポンプ３の最大吐出量及び最小吐出量は、高圧ポンプ３（加圧室３Ｂ）の寸法、高圧ポンプ３（加圧室３Ｂ）で発生する漏れ量、及びデッドボリューム等により決定される値であり、特に、漏れ量及びデットボリュームは、燃料の温度や圧力によって変化する値である。
【００４９】
なお、デッドボリュームとは、プランジャ３Ａによって加圧室３Ｂ内の燃料がコモンレール４へ圧送された後に加圧室３Ｂ内に残存してしまう燃料の体積をいい、高圧ポンプ３（加圧室３Ｂ）で発生する漏れ量とは、プランジャ３Ａによる燃料圧送時に、プランジャ３Ａとプランジャ３Ａを摺動保持するシリンダとの摺動隙間から低圧側のポンプ室へ僅かに流出する燃料量をいう。
【００５０】
２．３．実流量Ｑｒの算出
コモンレール４に燃料が供給されるとコモンレール４内の燃料圧力は上昇し、逆に、コモンレール４から燃料が排出されると、コモンレール４内の圧力が低下することから、ＥＣＵ７は、予め設定された期間に発生した高圧ポンプ３の吐出側（コモンレール４内）の圧力変化量、及び当該期間にインジェクタ６から噴射供給された燃料の量に基づいて実流量Ｑｒを決定する。
【００５１】
ここで、「予め設定された期間」とは、図３に示すように、現実に演算処理が開始された演算開始タイミングから１つ前の演算開始タイミングまでの期間（以下、前回期間という。）をいう。因みに、前回期間に発生した高圧ポンプ３の吐出側圧力変化量として、本実施形態では、圧力センサ１０にて検出したコモンレール４内の圧力変化量を用いている。
【００５２】
なお、ＥＣＵ７は、原則として、前回期間にインジェクタ６に対して発せられた開指令信号に基づく指令噴射量に、前回期間にインジェクタ６で発生した燃料の漏れ量を加えた値をインジェクタ６から噴射供給された燃料の量として決定する。
【００５３】
なお、このインジェクタ６で発生した燃料の漏れ量とは、インジェクタ６のノズルニードルとそれを摺動保持するボデーとの摺動隙間から低圧側の空間へ僅かに流出する燃料量や、上述した圧力室から低圧側に燃料を逃がすことでノズルニードルを開弁させる際の圧力室から流出する燃料量等をいう。
【００５４】
しかし、指令噴射量が予め設定された最小噴射量未満となるときには、当該最小噴射量に、前回期間にインジェクタ６で発生した燃料の漏れ量を加えた値を、前回期間にインジェクタ６から噴射供給された燃料の量として決定する。因みに、インジェクタ６で発生する燃料漏れ量は、燃料噴射時間（インジェクタ開弁時間）、燃料の温度及び圧力等に応じて変化する値である。
【００５５】
２．３．圧力制御作動の詳細（図４参照）
図４に示すフローチャートは、圧力制御作動の詳細を示すフローチャートであり、この圧力制御は、上述したように、プランジャ３Ａが上死点（トップ）に到達したタイミング毎に実行される。
【００５６】
そして、本制御を実行するためのプログラムが起動されると、先ず、ポンプ圧送損失（高圧ポンプ３の漏れ量及びデッドボリューム等）が算出された後（Ｓ１）、今回の噴射供給時にインジェクタ６で発生する燃料の漏れ量（燃料噴射による損失分）、及び基準状態における差圧ΔＰに相当する流量（圧力偏差補正分）が算出される（Ｓ３、Ｓ５）。
【００５７】
次に、燃料噴射による損失分に圧力偏差補正分を加算することにより、今回（現実に演算処理が開始された演算開始タイミングから次回の演算開始タイミングまでの期間）の必要燃料流量Ｑｎが算出された後（Ｓ７）、前回期間の実流量Ｑｒが算出される（Ｓ９）。
【００５８】
そして、前回、算出された必要燃料流量Ｑｎの値が０以上であるか否か判定され（Ｓ１１）、前回の必要燃料流量Ｑｎの値が０以上であると判定された場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆが新たに算出されてＦ／Ｂ流量Ｑｆが更新される（Ｓ１３）。
【００５９】
一方、前回の必要燃料流量Ｑｎの値が０未満であると判定された場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、減圧弁５を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆが新たに算出されてＦ／Ｂ流量Ｑｆが更新される（Ｓ１５）。
【００６０】
つまり、前回の必要燃料流量Ｑｎの値が０以上であると判定された場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、高圧ポンプ３を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆのみが更新され、減圧弁５を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆは更新されず、前回の値が維持される。
【００６１】
一方、前回の必要燃料流量Ｑｎの値が０未満であると判定された場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、減圧弁５を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆのみが更新され、高圧ポンプ３を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆは更新されず、前回の値が維持される。
【００６２】
そして、いずれかのＦ／Ｂ流量Ｑｆが更新されると（Ｓ１３、Ｓ１５）、今回、算出された必要燃料流量Ｑｎの値が０以上であるか否か判定され（Ｓ１９）、今回の必要燃料流量Ｑｎの値が０以上であると判定された場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、今回の必要燃料流量Ｑｎに、高圧ポンプ３を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆ及びＳ１にて算出されたポンプ圧送損失を加算した値を流量指令値として高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）が駆動される（Ｓ１９、Ｓ２１）。
【００６３】
なお、このとき、上記流量指令値が高圧ポンプ３の最大吐出流量に相当する流量指令値を超える場合には、最大吐出流量に相当する流量指令値にて高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）が駆動される。
【００６４】
一方、今回の必要燃料流量Ｑｎの値が０未満であると判定された場合には（Ｓ１７：ＮＯ）、今回の必要燃料流量Ｑｎに、減圧弁５を制御する際に用いるＦ／Ｂ流量Ｑｆを加算した値を流量指令値として減圧弁５が駆動される（Ｓ２３、Ｓ２５）。
【００６５】
なお、このとき、上記流量指令値が減圧弁５の最大排出流量に相当する流量指令値を超える場合には、最大排出流量に相当する流量指令値にて減圧弁５が駆動される。
３．本実施形態に係る燃料噴射装置の特徴
本実施形態では、従来技術のように、目標圧力Ｔｐと圧力センサ１０にて検出された実圧力Ｐｒとの圧力偏差ΔＰが発生した後、その偏差ΔＰを解消するように高圧ポンプ３を制御するのではない。すなわち、本実施形態では、コモンレール４内の圧力を目標圧力Ｔｐとするための必要燃料流量Ｑｎを決定し、この決定された必要燃料流量Ｑｎに基づいて高圧ポンプ３の作動を制御するので、図５に示すように、常に、必要燃料流量Ｑｎに基づいて高圧ポンプ３の作動が制御されることとなる。
【００６６】
上述のような必要燃料流量Ｑｎを算出して、これに基づき高圧ポンプ３を制御すれば、目標圧力と実圧力との間に圧力偏差が生じたとしても、オーバーシュートやアンダーシュートすることなく、確実に実圧力Ｐｒを目標圧力Ｔｐに精度よく追従制御できる。
【００６７】
したがって、例えば、エンジン８の運転状態が変化して目標圧力Ｔｐが変化した場合であっても、新たに設定された目標圧力Ｔｐに対して実圧力Ｐｒがオーバシュート又はハンチングしてしまうことを抑制することができ、目標圧力に対して高い精度で実圧力を追従させるよう、高圧ポンプ３を制御することができる。
【００６８】
また、本実施形態によれば、仮に、高圧ポンプ３の製造バラツキや、必要燃料流量Ｑｎの算出プログラム（算出モデルでもよい）の誤差等によって、所望のポンプ吐出性能が得られない場合でも、必要燃料流量Ｑｎと実流量Ｑｒとの差分が発生するため、この差分に基づいてＦ／Ｂ流量Ｑｆが決定される。
【００６９】
そのため、コモンレール４内の圧力を目標圧力Ｔｐとするために、実質的に必要燃料流量が即座に学習補正され、以降は、この学習補正された必要燃料流量に基づいて高圧ポンプ３の作動が制御されることとなる。
【００７０】
したがって、高圧ポンプ３の製造バラツキや必要燃料流量Ｑｎの算出プログラムの誤差等が発生しても、学習補正の完了以降は、確実に実圧力を目標圧力に追従させることが可能となる。このため、高圧ポンプ３の製造バラツキや、要燃料流量Ｑｎの算出プログラムの誤差等が無い場合には、上記のＦ／Ｂ流量Ｑｆは、ほぼ０となる。
【００７１】
以上に述べた本実施形態に係る燃料噴射装置に対して、差圧ΔＰに基づいて、高圧ポンプ３から吐出される燃料の流量をＰＩＤ制御する従来方式のフィードバック制御法では、図６に示すように、目標圧力Ｔｐが実圧力Ｐｒより大きい状況が続くと、燃料圧力を上昇させるために徐々に積分項の値が蓄積、増大していき、結果的に、目標圧力Ｔｐを超えてオーバシュートする。
【００７２】
そしてオーバーシュートした後に、次第に燃料圧力を減圧するよう積分項の値が減少側に動き、実圧力Ｐｒが目標圧力Ｔｐに収束していくので、従来方式のフィードバック制御法では、現実の圧力変動に対して高い精度で追従して高圧ポンプ３を制御することができない。
【００７３】
また、本実施形態では、今回の噴射供給時にインジェクタ６から噴射供給されるべき燃料の量、その今回の噴射供給時にインジェクタ６で発生する燃料の漏れ量、及び目標圧力Ｔｐと実圧力Ｐｒとの差圧ΔＰに基づいて必要燃料流量Ｑｎを決定するので、本実施形態に係る燃料噴射装置１は、燃料がエンジン８に噴射供給されることによりコモンレール４内から失われる燃料の量を予測して高圧ポンプ３から燃料をコモンレール４に供給することとなる。
【００７４】
したがって、圧力偏差が発生してから高圧ポンプ３の制御を開始する従来制御に比べて、実圧力を目標圧力に高い精度で追従するよう高圧ポンプ３を制御することができるので、コモンレール４内の圧力を安定して目標圧力Ｔｐに維持することができる。
【００７５】
また、本実施形態では、必要燃料流量Ｑｎが負の値となったときに、減圧弁５を開いてコモンレール４内の圧力を低下させるので、高圧ポンプ３と減圧弁５とが同時に駆動されることを防止でき、高圧ポンプ３の無用な作動を廃止してコモンレール４内の圧力を速やかに目標圧力Ｔｐとすることが可能となる。
【００７６】
また、本実施形態では、必要燃料流量Ｑｎが０以上の値となったときに、高圧ポンプ３からコモンレール４に燃料を吐出供給させるので、減圧弁５の無用な作動を廃止してコモンレール４内の圧力を速やかに目標圧力Ｔｐとすることが可能となる。
【００７７】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、車両用ディーゼルエンジンの燃料噴射装置に適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。
【００７８】
また、必要燃料流量Ｑｎや実流量Ｑｒの算出・決定手法は、上述の実施形態に示された手法に限定されるものではない。
また、上述の実施形態では、コモンレール４内の圧力を急速低下させるための減圧弁５を備えるものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、減圧弁５に代えて、過剰圧力上昇を抑制するリリーフ弁（ＪＩＳ Ｂ ０１２５ 番号１４−１等参照）を備える燃料噴射装置にも適用できる。
【００７９】
また、上述の実施形態では、プレストローク調量方式の高圧ポンプ３であったが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、上述の実施形態は、本発明に係る燃料噴射装置を、車両用４サイクルディーゼルエンジンの燃料噴射装置に適用したが、本発明の適用はこれに限定されものではない。
【００８０】
また、上述の実施形態では、「予め設定された期間」として、現実に演算処理が開始された演算開始タイミングから１つ前の演算開始タイミングまでの期間を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００８１】
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８２】
１…燃料噴射装置、２…フィードポンプ、３…高圧ポンプ、３Ａ…プランジャ、
３Ｂ…加圧室、３Ｃ…吸入弁、３Ｄ…逆止弁、４…コモンレール、５…減圧弁、
６…インジェクタ、７…電子制御装置（ＥＣＵ）、８…エンジン、９…燃料タンク、
９Ａ…低圧側通路、１０…圧力センサ、１１…レール内燃料温度センサ、
１２…ポンプ内燃料温度センサ、１３…エンジン回転数センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を内燃機関に供給する燃料噴射装置であって、
燃料タンクに蓄えられた燃料を加圧供給する高圧ポンプと、
前記高圧ポンプから供給された高圧燃料を畜圧するコモンレールと、
前記コモンレール内に畜圧された高圧燃料を前記内燃機関に噴射供給するインジェクタと、
前記コモンレール内の圧力を検出する圧力センサと、
前記コモンレール内の圧力を、前記内燃機関の運転状態に基づいて決定される目標圧力とするために必要な燃料の流量を決定する必要流量決定手段と、
前記高圧ポンプから前記コモンレールに現実に供給された燃料の流量の検出する実流量検出手段と、
前記必要流量決定手段により決定された必要燃料流量と前記実流量検出手段により検出された実流量との差分に基づいて、前記コモンレール内の圧力を前記目標圧力とするためのＦ／Ｂ流量を決定するＦ／Ｂ流量決定手段と、
前記必要燃料流量に前記Ｆ／Ｂ流量を加えた流量の燃料が前記高圧ポンプから吐出されるように前記高圧ポンプを制御するポンプ制御手段と
を備えることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記必要流量決定手段は、今回の噴射供給時に前記インジェクタから噴射供給されるべき燃料の量、その今回の噴射供給時に前記インジェクタで発生する燃料の漏れ量、及び前記目標圧力と前記圧力センサにより検出された圧力との差圧に基づいて前記必要燃料流量を決定することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記実流量検出手段は、予め設定された期間に発生した前記高圧ポンプの吐出側圧力変化量、及び当該期間に前記インジェクタから噴射供給された燃料の量に基づいて前記実流量を検出することを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記必要燃料流量が負の値となったときに、前記コモンレール内の圧力を低下させる減圧手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記ポンプ制御手段は、前記必要燃料流量が０以上の値となったときに、前記高圧ポンプから前記コモンレールに燃料を吐出供給させることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射装置。
【請求項１】
燃料を内燃機関に供給する燃料噴射装置であって、
燃料タンクに蓄えられた燃料を加圧供給する高圧ポンプと、
前記高圧ポンプから供給された高圧燃料を畜圧するコモンレールと、
前記コモンレール内に畜圧された高圧燃料を前記内燃機関に噴射供給するインジェクタと、
前記コモンレール内の圧力を検出する圧力センサと、
前記コモンレール内の圧力を、前記内燃機関の運転状態に基づいて決定される目標圧力とするために必要な燃料の流量を決定する必要流量決定手段と、
前記高圧ポンプから前記コモンレールに現実に供給された燃料の流量の検出する実流量検出手段と、
前記必要流量決定手段により決定された必要燃料流量と前記実流量検出手段により検出された実流量との差分に基づいて、前記コモンレール内の圧力を前記目標圧力とするためのＦ／Ｂ流量を決定するＦ／Ｂ流量決定手段と、
前記必要燃料流量に前記Ｆ／Ｂ流量を加えた流量の燃料が前記高圧ポンプから吐出されるように前記高圧ポンプを制御するポンプ制御手段と
を備えることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記必要流量決定手段は、今回の噴射供給時に前記インジェクタから噴射供給されるべき燃料の量、その今回の噴射供給時に前記インジェクタで発生する燃料の漏れ量、及び前記目標圧力と前記圧力センサにより検出された圧力との差圧に基づいて前記必要燃料流量を決定することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記実流量検出手段は、予め設定された期間に発生した前記高圧ポンプの吐出側圧力変化量、及び当該期間に前記インジェクタから噴射供給された燃料の量に基づいて前記実流量を検出することを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記必要燃料流量が負の値となったときに、前記コモンレール内の圧力を低下させる減圧手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記ポンプ制御手段は、前記必要燃料流量が０以上の値となったときに、前記高圧ポンプから前記コモンレールに燃料を吐出供給させることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１７２５４９（Ｐ２０１２−１７２５４９Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３３５３６（Ｐ２０１１−３３５３６）
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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