JP2003307149A - 蓄圧式燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）が急変した時の積
分項の過補正を防止することにより、ポンプ吐出量また
はポンプ圧送量、あるいはコモンレール内の燃料圧力が
ＰＦＩＮに到達した際のオーバーシュートまたはアンダ
ーシュートを防止することのできるコモンレール式燃料
噴射システムを提供することにある。 【解決手段】 要求吐出量および実燃料圧力等を用いて
ＳＣＶ駆動電流値算出マップより算出される駆動電流値
（ＩＰＭＰ）に、ＰＩ制御によって求められる補正項と
してのフィードバック補正量（ＩＦＢ）を加算して最終
的なＩＰＭＰを算出する制御ロジックにおいて、ＰＦＩ
Ｎが急変した時に、目標燃料圧力変化量を排除した第２
目標燃料圧力と実燃料圧力との偏差から積分項を求める
ことにより、燃料圧力変化成分だけで積分項を算出する
ことができるので、積分項が目標燃料圧力変化成分を燃
料圧力変化成分と誤認識することはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィードポンプか
らサプライポンプの加圧室に至るまでの燃料流路の開口
度合を調整して、サプライポンプよりコモンレール内に
圧送されるポンプ圧送量を変更する吸入調量弁を備えた
蓄圧式燃料噴射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ディーゼルエンジン用の燃料
噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射シ
ステムでは、蓄圧容器としてのコモンレール内に高圧燃
料を蓄圧し、コモンレールより分岐する燃料噴射弁から
所定のタイミングで各気筒に燃料を噴射するように構成
されている。コモンレールには、燃料噴射圧力に相当す
る燃料圧力を常時蓄圧する必要があるため、吸入調量型
の燃料供給ポンプから燃料配管を経て高圧燃料が圧送さ
れ、この圧送量（ポンプ吐出量）を制御することによ
り、コモンレール内の燃料圧力が目標燃料圧力と略一致
するようにフィードバック制御している。

【０００３】これは、エンジン回転速度と指令噴射量に
応じて設定される目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）を算出し、
次にコモンレールに設置された燃料圧力センサによって
検出された実燃料圧力（ＮＰＣ）と目標燃料圧力（ＰＦ
ＩＮ）との偏差（ΔＰ）に応じて、吸入調量型の燃料供
給ポンプに内蔵された吸入調量弁（ＳＣＶ）の電磁コイ
ルに印加する駆動電流値をフィードバック制御すること
で実行される。

【０００４】ここで、従来の技術によるＳＣＶの電磁コ
イルに印加する駆動電流値を、公知のＰＩＤ（比例積分
微分）制御を用いて算出する方法を簡単に説明する。こ
れは、先ず、指令噴射量とインジェクタリーク量と目標
燃料圧力（ＰＦＩＮ）とによって要求吐出量を算出す
る。さらに、その要求吐出量と実燃料圧力（ＮＰＣ）と
駆動電流値との関係を予め実験等により測定して作成し
たＳＣＶ駆動電流値算出マップを用いて、駆動電流値を
算出する。

【０００５】そして、実燃料圧力（ＮＰＣ）と目標燃料
圧力（ＰＦＩＮ）との偏差（ΔＰ）に基づいてフィード
バック補正量を算出し、次に駆動電流値とフィードバッ
ク補正量とを加算して、最終的な駆動電流値を算出す
る。そして、この最終的な駆動電流値を所定の変換係数
を用いてパルス状のポンプ駆動信号に変換して、ＳＣＶ
の電磁コイルに印加する。これにより、ＳＣＶのリフト
量（弁開度）が駆動電流値に応じて調整されるので、燃
料供給ポンプからコモンレールへ圧送されるポンプ吐出
量が駆動電流値に応じて変更される。したがって、コモ
ンレール内の燃料圧力（実燃料圧力）が目標燃料圧力と
略一致するようにフィードバック制御される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のコモ
ンレール式燃料噴射システムにおいて、図５のタイミン
グチャートに示したように、過渡時、例えば急加速時に
は、目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）が急激に上昇する。それ
に伴って、特性マップより駆動電流値（ＩＰＭＰ）を増
大させることができるが、ポンプ吐出量は駆動電流値
（ＩＰＭＰ）の変化に追従できない。すなわち、目標燃
料圧力（ＰＦＩＮ）が所定値以上に急上昇しても、実燃
料圧力（ＮＰＣ）は目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）の変化に
追従できず、実燃料圧力（ＮＰＣ）は燃料供給ポンプの
性能によって決定される、単位時間当たり所定の圧力上
昇率で上昇していく。

【０００７】また、同様に、図５のタイミングチャート
に示したように、例えば急減速時においても、目標燃料
圧力（ＰＦＩＮ）が所定値以上に急下降しても、実燃料
圧力（ＮＰＣ）は目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）の変化に追
従できず、実燃料圧力（ＮＰＣ）は燃料供給ポンプの性
能によって決定される、単位時間当たり所定の圧力下降
率で下降していく。このため、フィードバック補正量を
算出するための積分項が、目標燃料圧力変化成分を燃料
圧力変化成分と誤認識する。なお、今回積分項は数１の
演算式で示される。

【数１】 但し、ΔＰはＰＦＩＮとＮＰＣとの偏差（＝ＰＦＩＮ−
ＮＰＣ）である。

【０００８】したがって、上記のように、目標燃料圧力
（ＰＦＩＮ）が所定値以上に変化し、ポンプ吐出量がそ
れに追従できず、フィードバック補正量を算出するため
の積分項が誤認識作動することにより、目標燃料圧力
（ＰＦＩＮ）にポンプ吐出量またはポンプ圧送量が到達
しても、図５のタイミングチャートに示したように、上
記の積分項の誤認識による過補正分だけオーバーシュー
トまたはアンダーシュートするため、コモンレール内の
燃料圧力が不安定となるという問題が生じる。

【０００９】

【発明の目的】本発明の目的は、目標燃料圧力が急変し
た時の比例項または積分項の過補正を防止することによ
り、ポンプ吐出量またはポンプ圧送量、あるいは蓄圧容
器内の燃料圧力が目標燃料圧力に到達した際のオーバー
シュートまたはアンダーシュートを防止することのでき
る蓄圧式燃料噴射装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、目標燃料圧力が急変した際、つまり前回の目標
燃料圧力に対して今回の目標燃料圧力が急変した場合に
は、フィードバック補正量の算出に用いる比例項または
積分項の目標燃料圧力の変化量に制限を設けたことによ
り、フィードバック補正量の算出に用いる比例項または
積分項の過補正を防止することができる。それによっ
て、燃料圧力変化成分だけで比例項または積分項を算出
することができるので、比例項または積分項が目標燃料
圧力変化成分を燃料圧力変化成分と誤認識することはな
い。したがって、燃料供給ポンプより吐出されるポンプ
吐出量または燃料供給ポンプより圧送されるポンプ圧送
量、あるいは蓄圧容器内の燃料圧力が目標燃料圧力に到
達した際のオーバーシュートまたはアンダーシュートを
防止することができる。

【００１１】請求項２に記載の発明によれば、前回の目
標燃料圧力に対して今回の目標燃料圧力が所定値以上に
変化した場合には、燃料供給ポンプの昇圧性能または降
圧性能に対応して変更される蓄圧容器内の燃料圧力の変
化量を考慮すると共に、目標燃料圧力の変化量を排除し
た第２目標燃料圧力を算出するようにしている。そし
て、フィードバック補正量の算出に用いる比例項または
積分項の目標燃料圧力の変化量に制限を設けるとは、実
燃料圧力と第２目標燃料圧力との偏差に基づいて、フィ
ードバック補正量の算出に用いる比例項または積分項を
算出することにより、フィードバック補正量の算出に用
いる比例項または積分項の目標燃料圧力の変化量に制限
を設けることができる。

【００１２】請求項３に記載の発明によれば、内燃機関
の運転条件または運転状態に応じて指令噴射量を算出す
る噴射量決定手段と、燃料圧力決定手段によって設定さ
れた目標燃料圧力と噴射量決定手段によって設定された
指令噴射量とに応じて駆動電気量（例えば駆動電流値ま
たは駆動電圧値等）を算出する駆動電気量決定手段とを
備えるようにしても良い。この場合、目標燃料圧力に対
応した物理量（＝目標燃料圧力に関連する物理量）は、
駆動電気量決定手段によって設定された駆動電気量とな
り、フィードバック補正量は、駆動電気量決定手段によ
って設定された駆動電気量に加算する補正電流量（例え
ば補正電流値または補正電圧値等）となる。

【００１３】請求項４に記載の発明によれば、内燃機関
の運転条件または運転状態に応じて指令噴射量を算出す
る噴射量決定手段と、燃料圧力決定手段によって設定さ
れた目標燃料圧力と噴射量決定手段によって設定された
指令噴射量とに応じて要求吐出量を算出する要求吐出量
決定手段と、燃料圧力検出手段によって検出される実燃
料圧力と要求吐出量決定手段によって設定された要求吐
出量とに応じて駆動電気量（例えば駆動電流値または駆
動電圧値等）を算出する駆動電気量決定手段とを備える
ようにしても良い。この場合、目標燃料圧力に対応した
物理量（＝目標燃料圧力に関連する物理量）は、要求吐
出量決定手段によって設定された要求吐出量となり、フ
ィードバック補正量は、駆動電気量決定手段によって設
定された駆動電気量に加算する補正電流量（例えば補正
電流値または補正電圧値等）となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】［実施例の構成］発明の実施の形
態を実施例に基づき図面を参照して説明する。ここで、
図１はコモンレール式燃料噴射システムの全体構成を示
した図で、図２はＥＣＵの制御ロジックを示した図であ
る。

【００１５】本実施例のコモンレール式燃料噴射システ
ムは、例えば自動車等の車両に搭載された４気筒のディ
ーゼルエンジン等の内燃機関（以下エンジンと呼ぶ）１
の各気筒に噴射供給する燃料噴射圧力に相当する高圧燃
料を蓄圧する蓄圧容器としてのコモンレール２と、この
コモンレール２内に蓄圧された高圧燃料をエンジン１の
各気筒の燃焼室内に噴射供給する複数個のインジェクタ
３と、吸入した燃料を加圧してコモンレール２内に圧送
する燃料供給ポンプ（以下サプライポンプと呼ぶ）４
と、複数個のインジェクタ３およびサプライポンプ４を
電子制御する電子制御ユニット（以下ＥＣＵと呼ぶ）１
０とを備えている。

【００１６】コモンレール２には、連続的に燃料噴射圧
力に相当する高い圧力が蓄圧される必要があり、そのた
めにコモンレール２に蓄圧される高圧燃料は、高圧配管
１３を介してサプライポンプ４から供給されている。な
お、コモンレール２から燃料タンク１４へ燃料をリリー
フするリリーフ配管１５には、コモンレール圧が限界設
定圧を越えることがないように、圧力を逃がすためのプ
レッシャリミッタ１６が取り付けられている。

【００１７】複数個のインジェクタ３は、エンジン１の
シリンダブロックに各気筒に個別に対応して取り付けら
れ、各気筒毎の燃焼室内に高圧燃料を噴射する燃料噴射
ノズル、この燃料噴射ノズル内に収容されたノズルニー
ドルを開弁方向に駆動する電磁式アクチュエータ、およ
びノズルニードルを閉弁方向に付勢するスプリング等の
ニードル付勢手段等から構成された電磁式燃料噴射弁で
ある。これらのインジェクタ３からエンジン１の各気筒
の燃焼室内への燃料噴射は、ノズルニードルに連結した
コマンドピストンの背圧制御室内の圧力を制御する電磁
式アクチュエータとしての電磁弁への通電および通電停
止により電子制御される。つまり、各気筒のインジェク
タ３の電磁弁が開弁している間、コモンレール２内に蓄
圧された高圧燃料がエンジン１の各気筒の燃焼室内に噴
射供給される。ここで、インジェクタ３からのリーク燃
料または背圧制御室からの排出燃料（リターン燃料）
は、燃料還流路１７から燃料還流路１９を経て燃料タン
ク１４にリターンされる。

【００１８】サプライポンプ４は、エンジン１のクラン
ク軸１１の回転に伴ってポンプ駆動軸１２が回転するこ
とで、燃料タンク１４から低圧燃料を汲み上げる周知の
フィードポンプ（低圧供給ポンプ：図示せず）と、ポン
プ駆動軸１２により回転駆動されるカム（図示せず）
と、このカムに駆動される複数個のプランジャ（図示せ
ず）と、これらのプランジャがシリンダ内を往復摺動す
ることにより吸入された燃料を加圧する複数個の加圧室
（プランジャ室：図示せず）と、これらの加圧室内の燃
料圧力が所定値以上に上昇すると開弁する吐出弁（図示
せず）とを有している。

【００１９】そして、サプライポンプ４は、フィードポ
ンプにより燃料タンク１４からフィルタ（図示せず）を
介して吸入される低圧燃料を高圧に加圧して蓄圧容器と
してのコモンレール２へ圧送する吸入調量型の高圧供給
ポンプである。また、サプライポンプ４には、内部の燃
料温度が高温にならないように、リークポートが設けら
れており、サプライポンプ４からのリーク燃料は、燃料
還流路１８から燃料還流路１９を経て燃料タンク１４に
リターンされる。このサプライポンプ４内に形成される
燃料流路、すなわち、フィードポンプから加圧室に至る
燃料流路には、その燃料流路の開口度合（開度）を調整
することで、サプライポンプ４からコモンレ−ル２への
燃料の吐出量（ポンプ吐出量、ポンプ圧送量）を変更す
るリニアソレノイドアクチュエータとして吸入調量型の
電磁弁（ＳＣＶ：以下吸入調量弁と呼ぶ）５が取り付け
られている。

【００２０】吸入調量弁５は、図示しないＳＣＶ駆動回
路を介してＥＣＵ１０から印加される駆動電流量として
の駆動電流値（＝ＳＣＶ通電値または制御パルス信号）
によって電子制御されることにより、サプライポンプ４
の加圧室内に吸入される燃料の吸入量を調整する。この
吸入調量弁５は、サプライポンプ４の加圧室へ燃料を送
るための燃料流路の開度を調整するバルブ（図示せ
ず）、印加される駆動電流値が大きくなる程、バルブを
閉弁方向に駆動するリニアソレノイド（電磁コイル：図
示せず）、およびバルブを開弁方向に付勢するスプリン
グ等のバルブ付勢手段（図示せず）を有している。

【００２１】吸入調量弁５は、ＳＣＶ駆動回路を介して
電磁コイルに印加される駆動電流値の大きさに比例し
て、サプライポンプ４の加圧室から、コモンレール２へ
吐出される高圧燃料の圧送量を調整して、各インジェク
タ３からエンジン１の各気筒内へ噴射供給する燃料噴射
圧力に相当するコモンレール圧を変更する。なお、本実
施例の吸入調量弁５は、電磁コイルへの通電が停止され
るとバルブのリフト量が最大、つまり弁開度が全開状態
となるノーマリオープンタイプのポンプ流量制御弁であ
る。

【００２２】ＥＣＵ１０には、制御処理、演算処理を行
なうＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記
憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力
回路、電源回路、インジェクタ駆動回路（ＥＤＵ）等の
機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュ
ータが設けられている。そして、各種センサからのセン
サ信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後にマイク
ロコンピュータに入力されるように構成されている。

【００２３】ＥＣＵ１０は、クランク角度検出手段から
の回転角度信号を入力するように構成されている。クラ
ンク角度検出手段は、エンジン１のクランク軸１１に対
応して回転するシグナルロータ（例えばクランク軸１１
が１回転する間に１回転する回転体）と、このシグナル
ロータの外周に多数形成されたクランク角度検出用の歯
と、これらの歯の接近と離間によってＮＥ信号パルスを
発生する電磁ピックアップコイルよりなるクランク角度
センサ３１とから構成されている。このクランク角度セ
ンサ３１は、シグナルロータが１回転（クランク軸１１
が１回転）する間に複数のＮＥ信号パルスを出力する。
そして、ＥＣＵ１０は、ＮＥ信号パルスの間隔時間を計
測することによってエンジン回転速度を検出する。

【００２４】また、ＥＣＵ１０は、アクセルペダルの踏
み込み量（アクセル開度）を測定するアクセル開度セン
サ３２、エンジン１の冷却水温を検出する冷却水温セン
サ３３、サプライポンプ４のフィードポンプから加圧室
に至るまでの燃料流路内に流入する燃料温度を検出する
燃料温度センサ３４、およびコモンレール２内の燃料圧
力（所謂コモンレール圧）を検出する燃料圧力センサ
（燃料圧力検出手段）３５等からセンサ信号を入力する
ように構成されている。

【００２５】そして、ＥＣＵ１０は、クランク角度セン
サ３１からのＮＥ信号パルスより検出したエンジン回転
速度（ＮＥ）とアクセル開度センサ３２によって検出し
たアクセル開度（ＡＣＣＰ）とに応じて設定される指令
噴射量（ＱＦＩＮ）を算出する噴射量決定手段と、エン
ジン回転速度（ＮＥ）と指令噴射量（ＱＦＩＮ）とから
指令噴射時期（ＴＦＩＮ）を算出する噴射時期決定手段
と、指令噴射量（ＱＦＩＮ）と燃料圧力センサ３５によ
って検出される実燃料圧力（＝コモンレール圧：ＮＰ
Ｃ）とから指令噴射パルス時間（ＴＱ）を算出する噴射
期間決定手段と、インジェクタ駆動回路（ＥＤＵ）を介
して各気筒のインジェクタ３の電磁弁にパルス状のイン
ジェクタ駆動電流（噴射指令パルス）を印加するインジ
ェクタ駆動手段とから構成されている。

【００２６】そして、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転
条件または運転状態に応じた最適な燃料噴射圧力を演算
し、ＳＣＶ駆動回路を介してサプライポンプ４の吸入調
量弁５の電磁コイルを駆動する吐出量制御手段（ＳＣＶ
制御手段）を有している。すなわち、ＥＣＵ１０は、指
令噴射量（ＱＦＩＮ）とアクセル開度（ＡＣＣＰ）とに
よって目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）を算出し、この目標燃
料圧力（ＰＦＩＮ）を達成するために、サプライポンプ
４の吸入調量弁５の電磁コイルに印加する駆動電流値
（＝ＳＣＶ通電値または制御パルス信号）を調整して、
サプライポンプ４より吐出または圧送される燃料の吐出
量（ポンプ吐出量）または圧送量（ポンプ圧送量）を制
御するように構成されている。

【００２７】さらに、より好ましくは、燃料噴射量の制
御精度を向上させる目的で、燃料圧力センサ３５によっ
て検出される実燃料圧力（ＮＰＣ）が目標燃料圧力（Ｐ
ＦＩＮ）と略一致するように、ＰＩ制御によって、サプ
ライポンプ４の吸入調量弁５の電磁コイルへの駆動電流
値をフィードバック制御することが望ましい。なお、吸
入調量弁５の電磁コイルへの駆動電流値（＝ＳＣＶ通電
値または制御パルス信号）の制御は、デューティ（ＤＵ
ＴＹ）制御により行なうことが望ましい。すなわち、実
燃料圧力（ＮＰＣ）と目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）または
第２目標燃料圧力との偏差（ΔＰ）に応じて単位時間当
たりの制御パルス信号のオン／オフの割合（通電時間割
合・デューティ比）を調整して、吸入調量弁５の弁開度
を変化させるデューティ制御を用いることで、高精度な
デジタル制御が可能になる。

【００２８】ここで、本実施例のＥＣＵ１０は、図２の
制御ロジックに示したように、エンジン回転速度（Ｎ
Ｅ）とアクセル開度（ＡＣＣＰ）とに応じて指令噴射量
（ＱＦＩＮ）を算出する噴射量決定手段と、指令噴射量
（ＱＦＩＮ）とアクセル開度（ＡＣＣＰ）とに応じて目
標燃料圧力（ＰＦＩＮ）を算出する燃料圧力決定手段
と、エンジン回転速度（ＮＥ）と実燃料圧力（ＮＰＣ）
と燃料温度（ＴＨＦ）とに応じてインジェクタリーク量
（ＱＬＥＡＫ）を算出するインジェクタリーク量演算手
段と、インジェクタリーク量（ＱＬＥＡＫ）と目標燃料
圧力（ＰＦＩＮ）と指令噴射量（ＱＦＩＮ）とに応じて
要求吐出量（ＱＰＭＰ）を算出する要求吐出量決定手段
と、実燃料圧力（ＮＰＣ）と要求吐出量（ＱＰＭＰ）と
ＳＣＶ駆動電流値算出マップとに応じて駆動電流値（Ｉ
ＰＭＰ）を算出する駆動電気量決定手段と、目標燃料圧
力（ＰＦＩＮ）と第２目標燃料圧力とに応じて燃料圧力
変化成分量を算出する燃料圧力変化成分量決定手段と、
実燃料圧力（ＮＰＣ）と目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）また
は第２目標燃料圧力との偏差（ΔＰ）に応じてフィード
バック補正量（ＩＦＢ）を算出する補正量決定手段とを
備えている。なお、指令噴射量（ＱＦＩＮ）、目標燃料
圧力（ＰＦＩＮ）を冷却水温（ＴＨＷ）や燃料温度（Ｔ
ＨＦ）等の補正量を加味して算出するようにしても良
い。

【００２９】［実施例の制御方法］次に、本実施例の吸
入調量弁５の電磁コイルへの駆動電流値（＝ＳＣＶ通電
値または制御パルス信号）の制御方法を図１ないし図３
に基づいて簡単に説明する。ここで、図３は目標燃料圧
力、駆動電流値、積分項および実燃料圧力の推移を示し
たタイミングチャートである。

【００３０】ＥＣＵ１０は、クランク角度センサ３１か
らのＮＥ信号パルスより検出されるエンジン回転速度
（ＮＥ）とアクセル開度センサ３２によって検出される
アクセル開度（ＡＣＣＰ）とによって設定された基本噴
射量に、冷却水温センサ３３によって検出される冷却水
温（ＴＨＷ）や燃料温度センサ３４によって検出される
燃料温度（ＴＨＦ）等の噴射量補正量を加味して指令噴
射量（ＱＦＩＮ）を算出する（噴射量決定手段）。ま
た、ＥＣＵ１０は、指令噴射量（ＱＦＩＮ）とアクセル
開度（ＡＣＣＰ）とによって目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）
を算出する（燃料圧力決定手段）。

【００３１】ここで、吸入調量弁５の電磁コイルに印加
する駆動電流値（∝駆動ＤＵＴＹ）を、公知のＰＩ（比
例積分）制御を用いて算出する方法を、図２の制御ロジ
ックに示す。

【００３２】ＥＣＵ１０は、クランク角度センサ３１か
らのＮＥ信号パルスより検出されるエンジン回転速度
（ＮＥ）と燃料圧力センサ３５によって検出される実燃
料圧力（ＮＰＣ）とインジェクタリーク量の基準値との
関係を予め実験等により求めて作成した特性マップまた
は演算式を用いてインジェクタリーク量の基準値を算出
する。次に、インジェクタリーク量の基準値に、燃料温
度センサ３４によって検出される燃料温度（ＴＨＦ）を
考慮した燃料温度補正係数を乗算してインジェクタリー
ク量（ＱＬＥＡＫ）を算出する（インジェクタリーク量
演算手段）。

【００３３】次に、指令噴射量（ＱＦＩＮ）と目標燃料
圧力（ＰＦＩＮ）とインジェクタリーク量（ＱＬＥＡ
Ｋ）と要求吐出量（ＱＰＭＰ）との関係を予め実験等に
より求めて作成した特性マップまたは演算式を用いて要
求吐出量（ＱＰＭＰ）を算出する（要求吐出量決定手
段）。次に、要求吐出量（ＱＰＭＰ）と実燃料圧力（Ｎ
ＰＣ）と駆動電流値（ＩＰＭＰ）との関係を予め実験等
により測定して作成したＳＣＶ駆動電流値算出マップに
基づいて、駆動電流値（ＩＰＭＰ）を算出する（駆動電
気量決定手段）。

【００３４】また、ＥＣＵ１０は、目標燃料圧力（ＰＦ
ＩＮ）と実燃料圧力（ＮＰＣ）との偏差（＝ΔＰ）とフ
ィードバックゲイン（比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫ
ｉ）との関係を予め実験等により測定して作成したフィ
ードバックゲインマップに基づいて、フィードバックゲ
イン（比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉ）を算出する。
そして、下記の数２の演算式に基づいてフィードバック
補正量（ＩＦＢ）を算出する（補正量決定手段）。

【数２】 但し、ΔＰは目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）と実燃料圧力
（ＮＰＣ）との偏差（ＰＦＩＮ−ＮＰＣ）である。

【００３５】ここで、図３のタイミングチャートに基づ
いて本発明に係る第２目標燃料圧力の算出方法を説明す
る。図３のタイミングチャートに示したａ領域では、ア
クセル開度（ＡＣＣＰ）があまり変化しないので、目標
燃料圧力（ＰＦＩＮ）もあまり変化しない。このため、
目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）＝第２目標燃料圧力となり、
目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）と実燃料圧力（ＮＰＣ）との
偏差、つまり実燃料圧力の変化で積分項（Ｋｉ×∫Δ
Ｐ）が算出される。

【００３６】次に、図３のタイミングチャートに示した
ｂ領域、すなわち、過渡時、例えば急加速時には、アク
セル開度（ＡＣＣＰ）の増加に伴って目標燃料圧力（Ｐ
ＦＩＮ）がＡ→Ｂのように急激に上昇する。それに伴っ
て、ＳＣＶ駆動電流値算出マップより駆動電流値（ＩＰ
ＭＰ）はＡ→Ｂのように増大するが、ポンプ吐出量は駆
動電流値（ＩＰＭＰ）の変化に追従できない。すなわ
ち、目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）が所定値以上に急上昇し
ても、実燃料圧力（ＮＰＣ）は目標燃料圧力（ＰＦＩ
Ｎ）の変化に追従できず、実燃料圧力（ＮＰＣ）はサプ
ライポンプ４の昇圧性能によって決定される、単位時間
当たり所定の圧力上昇率で上昇していく。

【００３７】この場合、つまり｛目標燃料圧力（ＰＦＩ
Ｎ）−前回の第２目標燃料圧力｝≧０（ＭＰａ）の時に
は、下記の数３の演算式により今回の第２目標燃料圧力
を算出する。

【数３】

【００３８】このとき、フィードバック補正量（ＩＦ
Ｂ）を算出するための積分項は、「目標燃料圧力（ＰＦ
ＩＮ）−前回の第２目標燃料圧力」から、「燃料圧力変
化成分量＝目標燃料圧力変化成分量−最小目標燃料圧力
変化成分量」を特性マップ（図４参照）より算出する
（燃料圧力変化成分量決定手段）。そして、この燃料圧
力変化成分量を第２目標燃料圧力に加算し、下記の数４
の演算式に基づいて積分項を算出する。

【数４】

【００３９】これにより、実燃料圧力（ＮＰＣ）は第２
目標燃料圧力の変化に沿うように、すなわち、サプライ
ポンプ４の昇圧性能に沿うように、単位時間当たり所定
の圧力上昇率で上昇していく。そして、第２目標燃料圧
力は、目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）が変化してから所定時
間経過後に、目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）に収束する。次
に、図３のタイミングチャートに示したｃ領域では、目
標燃料圧力（ＰＦＩＮ）があまり変化しないので、目標
燃料圧力（ＰＦＩＮ）＝第２目標燃料圧力となり、目標
燃料圧力（ＰＦＩＮ）と実燃料圧力（ＮＰＣ）との偏
差、つまり実燃料圧力の変化で積分項（Ｋｉ×∫ΔＰ）
が算出される。

【００４０】また、図３のタイミングチャートに示した
ｄ領域、すなわち、過渡時、例えば急減速時には、アク
セル開度（ＡＣＣＰ）の減少に伴って目標燃料圧力（Ｐ
ＦＩＮ）がＢ→Ｃのように急激に下降する。それに伴っ
て、ＳＣＶ駆動電流値算出マップより駆動電流値（ＩＰ
ＭＰ）はＢ→Ｃのように減少するが、実燃料圧力（ＮＰ
Ｃ）は目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）の変化に追従できず、
実燃料圧力（ＮＰＣ）はサプライポンプ４の降圧性能に
よって決定される、単位時間当たり所定の圧力下降率で
下降していく。

【００４１】この場合、つまり｛目標燃料圧力（ＰＦＩ
Ｎ）−前回の第２目標燃料圧力｝≦０（ＭＰａ）の時に
は、下記の数５の演算式により今回の第２目標燃料圧力
を算出する。

【数５】

【００４２】このとき、特性マップ（図４参照）および
上記の数４の演算式に基づいて積分項を同様に算出する
ことにより、実燃料圧力（ＮＰＣ）は第２目標燃料圧力
の変化に沿うように、すなわち、サプライポンプ４の降
圧性能に沿うように、単位時間当たり所定の圧力下降率
で下降していく。そして、第２目標燃料圧力は、目標燃
料圧力（ＰＦＩＮ）が変化してから所定時間経過後に、
目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）に収束する。

【００４３】そして、ＥＣＵ１０は、下記の数６の演算
式に基づいて、駆動電流値（ＩＰＭＰ）とフィードバッ
ク補正量（ＩＦＢ）とを加算して最終的な駆動電流値
（ＩＰＭＰ）を算出する。

【数６】

【００４４】そして、ＥＣＵ１０は、この最終的な駆動
電流値（ＩＰＭＰ）をＤＵＴＹ発生回路（図示せず）に
て所定の変換係数を用いて制御パルス信号（パルス状の
ポンプ駆動信号）に変換する。そして、ＥＣＵ１０は、
パルス状のポンプ駆動信号を、ＳＣＶ駆動回路を介して
吸入調量弁５の電磁コイルに印加する。これにより、吸
入調量弁５のバルブのリフト量が調整され、サプライポ
ンプ４からコモンレール２へ加圧圧送される高圧燃料の
圧送量が制御され、ポンプ吐出量またはポンプ圧送量、
あるいはコモンレール２内の燃料圧力が目標燃料圧力
（ＰＦＩＮ）と略一致するようにフィードバック制御さ
れる。

【００４５】［実施例の効果］以上のように、指令噴射
量（ＱＦＩＮ）および目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）等を用
いて要求吐出量（ＱＰＭＰ）を算出し、この要求吐出量
（ＱＰＭＰ）および実燃料圧力（ＮＰＣ）等を用いてＳ
ＣＶ駆動電流値算出マップより算出される駆動電流値
（ＩＰＭＰ）に、ＰＩ制御によって求められる補正項と
してのフィードバック補正量（ＩＦＢ）を加算して最終
的な駆動電流値（ＩＰＭＰ）を算出する制御ロジックに
おいて、過渡時（例えば急加速時または急減速時等）の
ような目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）の急激な変化（上昇ま
たは減少）に対して、フィードバック補正量（ＩＦＢ）
を算出するための積分項が過補正することを防止する目
的で、目標燃料圧力変化量に制限を付けて、目標燃料圧
力変化量を排除した第２目標燃料圧力と実燃料圧力（Ｎ
ＰＣ）との偏差（ΔＰ）から積分項を求めることによ
り、積分項の過補正を防止するようにしている。それに
よって、燃料圧力変化成分だけで積分項を算出すること
ができるので、積分項が目標燃料圧力変化成分を燃料圧
力変化成分と誤認識することはない。

【００４６】したがって、急変した目標燃料圧力（ＰＦ
ＩＮ）にポンプ吐出量またはポンプ圧送量（∝実燃料圧
力ＮＰＣ）が到達した際には、スムーズにポンプ吐出量
またはポンプ圧送量（∝実燃料圧力ＮＰＣ）が目標燃料
圧力（ＰＦＩＮ）に収束するので、従来の技術のように
オーバーシュートやアンダーシュートが生じることはな
い。このため、目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）にポンプ吐出
量またはポンプ圧送量（∝実燃料圧力ＮＰＣ）が到達す
る際に、実燃料圧力（ＮＰＣ）がスムーズに目標燃料圧
力（ＰＦＩＮ）に収束するので、コモンレール２内の燃
料圧力が不安定とならず、指令噴射量（ＱＦＩＮ）に対
する実際の燃料噴射量が変動する不具合を解消すること
ができる。

【００４７】また、本実施例のように、今回の目標燃料
圧力（ＰＦＩＮ）が前回の目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）に
対して所定値（例えば０〜１００ＭＰａ）以上に急変す
る場合に、フィードバック補正量（ＩＦＢ）を算出する
ための積分項を（第２目標燃料圧力−実燃料圧力）によ
って算出するようにしている。これにより、従来のＰＩ
制御では、目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）が所定値以上に急
変する過渡時に、目標燃料圧力に対する実燃料圧力の追
従性が悪く、目標燃料圧力と実燃料圧力との差圧のばら
つきが非常に大きかったが、本実施例のＰＩ制御では、
目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）が所定値以上に急変する過渡
時に、第２目標燃料圧力に対する実燃料圧力（ＮＰＣ）
の追従性が良好で、オーバーシュートやアンダーシュー
トもなくなる。

【００４８】［変形例］本実施例では、本発明を、ＰＩ
（比例積分）制御によって吸入調量型のサプライポンプ
４に内蔵される吸入調量弁５の駆動電流値（＝ポンプ圧
送量またはポンプ吐出量またはリフト量または弁開度）
をフィードバック制御する方法に適用したが、本発明
を、ＰＩＤ（比例積分微分）制御によって吸入調量弁５
の駆動電流値（＝ポンプ圧送量またはポンプ吐出量また
はリフト量または弁開度）をフィードバック制御するよ
うにしても良い。

【００４９】本実施例では、インジェクタリーク量（Ｑ
ＬＥＡＫ）と燃料温度（ＴＨＦ）と実燃料圧力（ＮＰ
Ｃ）と目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）とから要求吐出量（Ｑ
ＰＭＰ）を算出し、要求吐出量（ＱＰＭＰ）と実燃料圧
力（ＮＰＣ）とＳＣＶ駆動電流値マップとから駆動電流
値（ＩＰＭＰ）を算出し、この駆動電流値（ＩＰＭＰ）
にフィードバック補正量（ＩＦＢ）を加算して最終的な
駆動電流値（ＩＰＭＰ）を求めるようにしているが、指
令噴射量（ＱＦＩＮ）と目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）と駆
動ベースＤＵＴＹマップとから駆動ベースＤＵＴＹ
（％）を算出し、この駆動ベースＤＵＴＹ（％）にフィ
ードバック補正量（ＦＢＤＵＴＹ）を加算して最終的な
駆動ベースＤＵＴＹ（％）を求めるようにしても良い。
この演算式を下記の数７、数８に示す。

【数７】

【００５０】但し、比例項または積分項のΔＰは目標燃
料圧力（ＰＦＩＮ）が急変する過渡時には（第２目標燃
料圧力−実燃料圧力）となり、定常時のΔＰは（ＰＦＩ
Ｎ−ＮＰＣ）となる。

【数８】 なお、駆動ベースＤＵＴＹ（％）およびＦＢＤＵＴＹ
（％）を駆動電流値（Ａ）および補正電流値（Ａ）とし
て算出するようにしても良い。

【００５１】また、本発明を次のようなＰＩＤ制御に用
いても良い。目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）または第２目標
燃料圧力と実燃料圧力（ＮＰＣ）との偏差（ΔＰ）を用
い、公知のＰＩＤ制御によって、フィードバック圧力量
（ＰＦＢ）を算出する。この演算式を下記の数９に示
す。

【数９】 但し、Ｋｄは微分ゲインである。

【００５２】このフィードバック圧力量（ＰＦＢ）に、
体積弾性係数（Ｋα）をコモンレール体積（Ｖ）で除算
した値を乗算してフィードバック燃料量（ＱＦＢ）を算
出する。次に、フィードバック燃料量（ＱＦＢ）とイン
ジェクタリーク量（ＱＬＥＡＫ）と指令噴射量（ＱＦＩ
Ｎ）とを加算して要求吐出量（ポンプ圧送量：ＱＰＭ
Ｐ）を算出し、この要求圧送量（ＱＰＭＰ）に所定の変
換係数を乗算して駆動電流値（ＩＰＭＰ）を算出する。

【００５３】本実施例では、前回の目標燃料圧力（ＰＦ
ＩＮ）に対して今回の目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）が所定
値以上に急変する過渡時（例えば急加速時または急減速
時）に、フィードバック補正量を算出するための比例項
または積分項、あるいは比例項および積分項を、Ｋｐ×
（第２目標燃料圧力−実燃料圧力）またはＫｉ×（第２
目標燃料圧力−実燃料圧力）により算出し、前回の目標
燃料圧力（ＰＦＩＮ）に対して今回の目標燃料圧力（Ｐ
ＦＩＮ）があまり変化しない定常時に、比例項または積
分項、あるいは比例項および積分項を、Ｋｐ×（目標燃
料圧力−実燃料圧力）またはＫｉ×（目標燃料圧力−実
燃料圧力）により算出するようにしているが、前回の目
標燃料圧力（ＰＦＩＮ）に対して今回の目標燃料圧力
（ＰＦＩＮ）があまり変化しない定常時も、比例項また
は積分項、あるいは比例項および積分項を、Ｋｐ×（第
２目標燃料圧力−実燃料圧力）またはＫｉ×（第２目標
燃料圧力−実燃料圧力）により算出するようにしても良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】コモンレール式燃料噴射システムの全体構成を
示した概略図である（実施例）。

【図２】ＥＣＵの制御ロジックを示した図である（実施
例）。

【図３】目標燃料圧力、駆動電流値、積分項および実燃
料圧力の推移を示したタイミングチャートである（実施
例）。

【図４】燃料圧力成分量算出マップを示した図である
（実施例）。

【図５】目標燃料圧力、駆動電流値、積分項および実燃
料圧力の推移を示したタイミングチャートである（従来
の技術）。

【符号の説明】

１ エンジン（内燃機関） ２ コモンレール（蓄圧容器） ３ インジェクタ（電磁式燃料噴射弁） ４ サプライポンプ（燃料供給ポンプ） ５ 吸入調量弁（電磁弁） １０ ＥＣＵ（燃料圧力決定手段、第２燃料圧力決定手
段、噴射量決定手段、補正量決定手段） ３５ 燃料圧力センサ（燃料圧力検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC01 AC09 AD12 BA12 BA51 CD25 CD26 CE22 DA06 DC00 DC04 DC05 DC09 DC14 DC15 DC18 3G084 AA01 BA13 DA08 EB15 FA00 FA10 FA20 FA38 3G301 HA02 HA04 JA07 LB11 MA11 NA03 NA04 NA08 ND05 PB01Z PB08A PE03Z PE08Z PF03Z

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）蓄圧容器内に高圧燃料を圧送する燃
   料供給ポンプと、 （ｂ）印加される駆動電気量に応じて前記燃料供給ポン
   プより前記蓄圧容器へ圧送されるポンプ圧送量を調整す
   る電磁弁と、 （ｃ）前記蓄圧容器内の燃料圧力を検出する燃料圧力検
   出手段と、 （ｄ）内燃機関の運転条件または運転状態に応じて目標
   燃料圧力を算出する燃料圧力決定手段と、 （ｅ）比例積分制御または比例積分微分制御を用いて、
   前記燃料圧力検出手段によって検出される実燃料圧力と
   前記燃料圧力決定手段によって決定された目標燃料圧力
   との偏差から、前記目標燃料圧力に対応した物理量に対
   して必要となるフィードバック補正量を算出する補正量
   決定手段とを備え、 少なくとも前記目標燃料圧力に対応した物理量と前記フ
   ィードバック補正量とを加算した値に対応した駆動電気
   量を前記電磁弁に印加して、前記燃料供給ポンプより吐
   出または圧送されるポンプ吐出量またはポンプ圧送量、
   あるいは前記蓄圧容器内の燃料圧力が前記目標燃料圧力
   と略一致するようにフィードバック制御する蓄圧式燃料
   噴射装置において、 前記目標燃料圧力が急変した際に、前記フィードバック
   補正量の算出に用いる比例項または積分項の目標燃料圧
   力の変化量に制限を設けたことを特徴とする蓄圧式燃料
   噴射装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置にお
   いて、 前記燃料供給ポンプの昇圧性能または降圧性能に対応し
   て変更される前記蓄圧容器内の燃料圧力の変化量を考慮
   すると共に、前記目標燃料圧力の変化量を排除した第２
   目標燃料圧力を算出する第２燃料圧力決定手段を備え、 前記フィードバック補正量の算出に用いる比例項または
   積分項の目標燃料圧力の変化量に制限を設けるとは、前
   記燃料圧力検出手段によって検出される実燃料圧力と前
   記第２燃料圧力決定手段によって設定された第２目標燃
   料圧力との偏差に基づいて、前記フィードバック補正量
   の算出に用いる比例項または積分項を算出することであ
   ることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の蓄圧式燃
   料噴射装置において、 前記内燃機関の運転条件または運転状態に応じて指令噴
   射量を算出する噴射量決定手段と、 前記燃料圧力決定手段によって設定された目標燃料圧力
   と前記噴射量決定手段によって設定された指令噴射量と
   に応じて駆動電気量を算出する駆動電気量決定手段とを
   備えたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
4. 【請求項４】請求項１または請求項２に記載の蓄圧式燃
   料噴射装置において、 前記内燃機関の運転条件または運転状態に応じて指令噴
   射量を算出する噴射量決定手段と、 前記燃料圧力決定手段によって設定された目標燃料圧力
   と前記噴射量決定手段によって設定された指令噴射量と
   に応じて要求吐出量を算出する要求吐出量決定手段と、 前記燃料圧力検出手段によって検出される実燃料圧力と
   前記要求吐出量決定手段によって設定された要求吐出量
   とに応じて駆動電気量を算出する駆動電気量決定手段と
   を備えたことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。