JP4082801B2 - 直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置に関し、詳しくは、燃料ポンプの吐出量の制御によって燃料圧力を制御する構成の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料を燃焼室内に直接噴射する燃料噴射弁を備え、低・中負荷領域では、燃料を圧縮行程で噴射することにより点火プラグ付近のみに可燃混合気を層状に生成して成層燃焼を行い、これにより、空燃比を大幅にリーンとした燃焼を可能とする一方、所定以上の高負荷領域では、限られたシリンダ容積で要求トルクを確保するために、燃料を吸気行程で噴射して均質な混合気を形成して均質燃焼を行なう構成の直噴式ガソリンエンジンが開発されている。
【０００３】
かかる直噴式ガソリンエンジンでは、成層燃焼と均質燃焼との切換に伴って噴射タイミングにおけるシリンダ内圧力が大きく変化するため、これに応じて燃料噴射弁に対する燃料の供給圧（噴射圧）を切り換える必要がある。
【０００４】
係る要求を満たすため、本出願人は以下のような燃料噴射装置を先に提案した（特願平１０−１３５５７６号参照）。
【０００５】
即ち、エンジンのカム軸に介装したカムによって往復動するプランジャーによって燃料の吸入・吐出を行う燃料ポンプ（単気筒ポンプ）を備える一方、前記燃料ポンプのピストン室と吸入側とを連通させるリリーフ通路にＯＮ・ＯＦＦ的に開閉動作する電磁弁を介装し、前記燃料ポンプの吐出行程において前記リリーフ通路を閉じる（開ける）期間を制御することで燃料ポンプの吐出量を制御できるように構成する。
【０００６】
そして、燃圧センサで検出される実際の燃料圧力が目標圧力に一致するように、前記電磁弁の閉期間（吐出量）をフィードバック制御する一方、目標圧力が変化しない場合にはエンジンに供給された分だけ燃料ポンプにより燃料を供給すれば良いので、シリンダ吸入空気量に応じた要求燃料噴射量に基づき吐出量のフィードフォワード制御量を決定し、該フィードフォワード制御量によって前記フィードバック制御の応答遅れを補うようにする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、燃料噴射制御のモードとしては、全気筒に対して通常にシーケンシャル噴射させる全気筒噴射モードと、エンジンの発生トルクを制御するために半数気筒において燃料カットを行う半数気筒噴射モードとがある。
【０００８】
しかしながら、従来では、前記半数気筒噴射モードにおいても、シリンダ吸入空気量が同じであれば、全気筒噴射モードと同じ量の要求燃料噴射量が演算されることになるため、全気筒噴射モードと同じフィードフォワード制御量を与えることになり、これによって、フィードフォワード制御上では、実際にエンジンに供給される燃料量の倍の燃料が燃料ポンプから供給されることになる。
【０００９】
従って、半数気筒噴射モードの間において、減量補正方向にフィードバック制御量が蓄積されることになり、半数気筒噴射モードから全気筒噴射モードに戻ったときに、それまでに蓄積されたフィードバック制御量によって過剰に吐出量が減量補正されることになるために、燃圧が目標よりも大きく低下して目標燃圧に戻るまでに時間を要し、この間に、空燃比のオーバーリーン化して失火が発生するなどの惧れがあった。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑みなれたものであり、一部気筒において燃料カットが行われた場合であっても、目標燃圧に安定的に制御できる直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に係る発明は、燃料を燃焼室内に直接噴射する燃料噴射弁を備え、燃料ポンプの吐出口に接続される燃料蓄圧室から各気筒の燃焼室に装着される前記燃料噴射弁それぞれに向けて分岐通路が延設される直噴式ガソリンエンジンにおいて、前記燃料ポンプの吐出量を電子制御することで、各気筒毎に設けられる燃料噴射弁に対する燃料の供給圧を制御する直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射制御装 置であって、前記燃料の供給圧の目標値と実際値とから前記吐出量のフィードバック制御量を設定するフィードバック制御量設定手段と、シリンダ吸入空気量に応じた要求燃料噴射量に基づいて前記吐出量のフィードフォワード制御量を設定するフィードフォワード制御量設定手段と、燃料噴射が停止される気筒数の比率に基づいて前記フィードフォワード制御量の設定に用いる前記要求燃料噴射量を減量補正する減量補正手段と、前記フィードバック制御量及びフィードフォワード制御量に基づいて前記燃料ポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によると、シリンダ吸入空気量に応じた要求燃料噴射量に基づき、全気筒で燃料噴射が行われるものとして、吐出量のフィードフォワード制御量が設定されるが、例えば半数気筒で燃料噴射が停止される場合には、前記要求燃料噴射量の半分の量に基づいて前記フィードフォワード制御量を設定させることで、結果的に、吐出行程１回当たりの吐出量を半分に修正する。
【００１３】
請求項２記載の発明は、燃料を燃焼室内に直接噴射する燃料噴射弁を備え、燃料ポンプの吐出口に接続される燃料蓄圧室から各気筒の燃焼室に装着される前記燃料噴射弁それぞれに向けて分岐通路が延設される直噴式ガソリンエンジンにおいて、前記燃料ポンプの吐出量を電子制御することで、各気筒毎に設けられる燃料噴射弁に対する燃料の供給圧を制御する直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置であって、前記燃料の供給圧の目標値と実際値とから前記吐出量のフィードバック制御量を設定するフィードバック制御量設定手段と、シリンダ吸入空気量に応じた要求燃料噴射量に基づいて前記吐出量のフィードフォワード制御量を設定するフィードフォワード制御量設定手段と、前記フィードバック制御量及びフィードフォワード制御量に基づいて前記燃料ポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段と、前記燃料ポンプにおける吐出行程数に対して実際に燃料の吐出を行わせる回数を、燃料噴射が停止される気筒数に応じて制御する吐出回数制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によると、吐出行程毎に、通常に吐出を行わせるか、又は、吐出を停止させるかを制御して、吐出が行われる場合の１回当たりの吐出量を変更せずに、吐出を停止させる回数によって吐出量の総和を変化させる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、燃料を燃焼室内に直接噴射する燃料噴射弁と、吐出行程が前記各燃料噴射弁による燃料噴射タイミングと同期する燃料ポンプとを備え、前記燃料ポンプの吐出口に接続される燃料蓄圧室から各気筒の燃焼室に装着される前記燃料噴射弁それぞれに向けて分岐通路が延設される直噴式ガソリンエンジンにおいて、前記燃料ポンプの吐出量を電子制御することで、各気筒毎に設けられる燃料噴射弁に対する燃料の供給圧を制御する直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置であって、前記燃料の供給圧の目標値と実際値とから前記吐出量のフィードバック制御量を設定するフィードバック制御量設定手段と、シリンダ吸入空気量に応じた要求燃料噴射量に基づいて前記吐出量のフィードフォワード制御量を設定するフィードフォワード制御量設定手段と、前記フィードバック制御量及びフィードフォワード制御量に基づいて前記燃料ポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段と、前記燃料ポンプによる燃料の吐出を燃料噴射が行われる気筒の噴射タイミングでのみ行わせ、燃料噴射が停止される気筒の噴射タイミングでの吐出を停止させる吐出停止制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によると、噴射タイミングに同期する吐出行程で、当該噴射タイミングで燃料噴射が行われる場合には燃料ポンプから燃料を吐出させるが、燃料噴射が停止される場合には、燃料ポンプからの燃料の吐出も停止させる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、吐出量のフィードフォワード制御量を決定するための要求燃料噴射量を、噴射が停止される気筒数の比率に応じて減量補正することで、結果的に、１回の吐出行程で吐出される燃料量を、噴射が停止される気筒数に応じて減量補正できるという効果がある。
【００１８】
請求項２記載の発明によると、噴射が停止される気筒数に応じて、燃料ポンプによる燃料の吐出を不連続に実行させて、吐出量の総和を、噴射が停止される気筒数に応じて減量できるという効果がある。
【００１９】
請求項３記載の発明によると、燃料噴射が行われるときにのみ、燃料ポンプからの燃料の吐出を行わせるので、一部気筒で燃料噴射が停止されても、吐出量が過剰になることがなく、かつ、燃料噴射が行われるときにのみ燃料の吐出を行わせるので、燃圧脈動の発生を低減できるという効果がある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、実施の形態に係る直噴式ガソリンエンジンの全体構成を示す。
【００２２】
この図１において、燃料タンク１内には、該タンク１内の燃料を圧送する電動式フィードポンプ２が設けられ、該フィードポンプ２から吐出された燃料は、燃料フィルタ３，燃料ダンパ４及び逆止弁５を介装した低圧側燃料通路６を介して単気筒型の燃料ポンプ７に吸入される。
【００２３】
前記燃料ポンプ７は、エンジンのカムシャフトに設けられたポンプ駆動カムにより駆動されて上下動するピストンの下降時に燃料を吸い込み、上昇時に燃料を吐出する構造を有している。
【００２４】
一方、前記燃料ポンプ７のポンプ室内と前記逆止弁５上流側の低圧側燃料通路６とを連通させるリターン通路８が設けられ、該リターン通路８の途中には、該リターン通路８を開閉する電磁弁９が介装されている。
【００２５】
一方、前記燃料ポンプ７の吐出口には、逆止弁10が介装された高圧側燃料通路11が接続され、該高圧側燃料通路11の他端には、燃料蓄圧室（コモンレール）12が接続される。そして、前記燃料蓄圧室12から各気筒の燃焼室に装着される燃料噴射弁13それぞれに向けて分岐通路14が分岐延設される。
【００２６】
前記燃料蓄圧室12には、該燃料蓄圧室12内の燃料圧力を検出する燃圧センサ15が装着されている。
【００２７】
前記電磁弁９は、コントロールユニット16からの制御信号により駆動制御され、該電磁弁９を制御することで燃料ポンプ７の吐出量を制御し、燃料蓄圧室12内の燃料圧力、引いては燃料噴射弁13の燃料噴射圧力が制御される。
【００２８】
前記コントロールユニット16は、前記燃圧センサ15からの燃圧信号を入力すると共に、エンジンの各種運転状態（エンジン負荷，エンジン回転速度等）を検出するセンサからの信号を入力し、これらセンサによる検出結果に基づいて後述するように電磁弁９を制御する。
【００２９】
ここで、前記電磁弁９の動作の概要を説明する。
【００３０】
図２に示すように、前記燃料ポンプ７のピストン上死点（ＴＤＣ）で前記電磁弁９を閉弁し、該上死点から下死点に至るピストン下降中（吸入行程中）にポンプ室内に燃料を吸入させる。そして、ピストンが上昇に転じると、電磁弁９が閉弁されリターン通路８が閉じている間は、燃料ポンプ７から燃料蓄圧室12に向けて燃料が吐出されるが、途中で電磁弁９を開弁させると、燃料ポンプ７のポンプ室内からリターン通路９を介して燃料が低圧側燃料通路６にリターンされ、燃料の吐出（燃料蓄圧室12への供給）は停止される。
【００３１】
従って、ピストン上死点で閉弁させてから吐出行程で開弁させるまでの閉弁期間θop（又はピストン上死点前の開弁時期）を制御することにより、燃料の吐出が行われる期間つまり吐出量が制御され、結果、燃料蓄圧室12内の燃料圧力、つまり燃料噴射圧力が制御される。
【００３２】
尚、吸入行程中に前記電磁弁９を閉弁させる一方、ピストン下死点で一旦電磁弁９を開弁させ、吐出行程の途中から再度電磁弁９を閉弁させて、該閉弁させてからピストン上死点までの間で燃料を吐出させる構成とし、前記ピストン下死点から電磁弁９を閉弁させるまでの期間によって吐出量を制御する構成としても良い。
【００３３】
図３のフローチャートは、前記コントロールユニット16による電磁弁９の制御の様子を示すものであり、燃料ポンプ７のピストンが上死点になる毎に前記図３のフローチャートに示すルーチンが実行されるものとする。
【００３４】
Ｓ１では、シリンダ吸入空気量に応じて演算される要求燃料噴射量Ｔｉを読み込む。
【００３５】
Ｓ２では、全気筒で燃料噴射が行われるモード（全気筒噴射モード）であるか、トルク制御のために半数気筒でのみ燃料噴射が行われるモード（半数気筒噴射モード）であるかを判別する。
【００３６】
そして、全気筒噴射モードであるときには、Ｓ３をジャンプしてＳ４へ進むが、半数気筒噴射モードであるときには、Ｓ３（減量補正手段）へ進み、閉弁期間θopによる吐出量制御のために前記Ｓ１で読み込んだ要求燃料噴射量Ｔｉに、燃料噴射が停止される気筒数の割合である１／２を乗算して減量補正する。
【００３７】
尚、燃料噴射弁13による燃料噴射は、前記Ｓ１で読み込んだ要求燃料噴射量Ｔｉに従って行われ、前記Ｓ３において減量補正された要求燃料噴射量Ｔｉは、閉弁期間θopの決定のためにのみ用いられる。
【００３８】
Ｓ４（フィードフォワード制御量設定手段）では、予め要求燃料噴射量Ｔｉに対応して前記閉弁期間θopのフィードフォワード制御量θFFを記憶したテーブルを参照し、そのときの要求燃料噴射量Ｔｉに対応するフィードフォワード制御量θFFを検索する。
【００３９】
ここで、全気筒噴射モードのときには、燃料噴射弁13から噴射される燃料量に対応してフィードフォワード制御量θFFが設定されることになるが、半数気筒噴射モードでは、燃料噴射を行う気筒の燃料噴射弁13から噴射される燃料量の半分の量に対応してフィードフォワード制御量θFFが設定されることになり、結果的に、半数気筒噴射モードでは、全気筒噴射モード時に比して燃料ポンプ７の吐出行程毎の吐出量が半分に減量されることになる。
【００４０】
従って、半数気筒噴射モード時に全気筒噴射モード時と同じ吐出量にフィードフォワード制御されて、燃圧が要求よりも高くなってしまうことを回避できる。
【００４１】
Ｓ５では、目標の燃圧を設定し、Ｓ６では、前記燃圧センサ15で検出される実際の燃圧を読み込む。
【００４２】
そして、Ｓ７（フィードバック制御量設定手段）では、実際の燃圧を前記目標の燃圧に一致させるべく、フィードバック制御量θFBを演算する。
【００４３】
Ｓ８では、前記フィードフォワード制御量θFFに前記フィードバック制御量θFBを加算して、最終的な閉弁期間θopを決定し、Ｓ９では、前記決定された閉弁期間θopに基づいて前記電磁弁９の開閉を制御する（吐出量制御手段）。
【００４４】
図４のフローチャートは、電磁弁９制御の第２の実施形態を示すものであり、Ｓ11で要求燃料噴射量Ｔｉを読み込むと、Ｓ12（フィードフォワード制御量設定手段）では、前記読み込んだ要求燃料噴射量Ｔｉに応じてフィードフォワード制御量θFFを決定する。
【００４５】
上記のように、ここでは、たとえ半数気筒噴射モード時であっても、要求燃料噴射量Ｔｉを減量補正することなく、フィードフォワード制御量θFFを決定させる。
【００４６】
Ｓ13では、目標の燃圧を設定し、Ｓ14では、前記燃圧センサ15で検出される実際の燃圧を読み込む。
【００４７】
そして、Ｓ15（フィードバック制御量設定手段）では、実際の燃圧を前記目標の燃圧に一致させるべく、フィードバック制御量θFBを演算する。
【００４８】
Ｓ16（吐出量制御手段）では、前記フィードフォワード制御量θFFに前記フィードバック制御量θFBを加算して、最終的な閉弁期間θopを決定する。
【００４９】
Ｓ17では、全気筒で燃料噴射が行われるモードであるか、トルク制御のために半数気筒でのみ燃料噴射が行われるモードであるかを判別する。
【００５０】
そして、全気筒噴射モードであるときには、Ｓ22へ進み、前記Ｓ16で決定された閉弁期間θopに基づき電磁弁９を制御する通常制御を行う。
【００５１】
一方、半数気筒噴射モードであるときには、Ｓ18へ進み、フラグＦの判別を行う。フラグＦが０であるときには、Ｓ19へ進んでフラグＦに１をセットし、その後、Ｓ22へ進んで、前記Ｓ16で決定された閉弁期間θopに基づき電磁弁９を制御する通常制御を行う。
【００５２】
一方、次回も半数気筒噴射モードであったときには、フラグＦに１がセットされているから、Ｓ18からＳ20へ進み、フラグＦを０リセットした後、Ｓ21へ進み、前記閉弁期間θopとして、吸入行程と同じ期間を設定し、ピストン下死点から上死点まで電磁弁９が閉弁され、吐出行程においては全期間において電磁弁９が開制御されて吐出が行われないようにする。
【００５３】
即ち、半数気筒噴射モードであるときには、吐出行程の２回に１回の割合で燃料の吐出が行われるようにし、吐出量の総和を半分に減少させるものであり、前記Ｓ 18 〜Ｓ 21 の処理が、吐出回数制御手段に相当する。
【００５４】
尚、上記図３及び図４に示す実施形態では、燃料噴射が全気筒又は半数で行われる構成としたが、燃料噴射が停止される気筒数を半分に限定するものではなく、例えば４気筒のうちの１気筒だけ燃料噴射が停止される場合には、前記図３のフローチャートにおける要求燃料噴射量Ｔｉの補正演算を、Ｔｉ←Ｔｉ・３／４とすれば良く、また、図４のフローチャートのように燃料噴射を不連続に行わせる構成の場合には、吐出行程の４回に１回の割合で吐出を停止させれば良いことになる。
【００５５】
図５のフローチャートは、電磁弁９制御の第３の実施形態を示すものである。但し、この図５のフローチャートに示す制御は、前記燃料ポンプ７が各気筒の噴射タイミングに同期して駆動され、気筒間の行程位相差毎に吐出行程となるように構成される場合に適用される。
【００５６】
図５のフローチャートにおいて、Ｓ31〜Ｓ36までは、前記図４のフローチャートのＳ11〜Ｓ16と同様な処理が行われる。
【００５７】
そして、Ｓ37では、全気筒で燃料噴射が行われるモードであるか、トルク制御のために半数気筒でのみ燃料噴射が行われるモードであるかを判別する。
【００５８】
全気筒噴射モードであるときには、Ｓ40へ進んで、前記Ｓ36で決定された閉弁期間θopに基づき電磁弁９を通常に制御する。
【００５９】
一方、半数気筒噴射モードであるときには、Ｓ38へ進み、今回の噴射タイミングが燃料噴射が行われる気筒のものであるか否かを判別する。そして、通常に燃料噴射を行う気筒の噴射タイミングであるときには、そのままＳ40へ進んで、前記Ｓ36で決定された閉弁期間θopに基づき電磁弁９を通常に制御する。
【００６０】
一方、Ｓ38で燃料噴射が停止される気筒における噴射タイミングであると判別されたときには、Ｓ39（吐出停止制御手段）へ進み、前記閉弁期間θopとして、吸入行程と同じ期間を設定し、ピストン下死点から上死点まで電磁弁９が閉弁され、吐出行程においては全期間において電磁弁９が開制御される設定としてから、Ｓ40へ進む。
【００６１】
この場合、吐出行程中は電磁弁９が開制御されて、リターン通路８を介して燃料が低圧側にリターンされて、燃料の吐出は全く行われない。
【００６２】
上記のように、実際に燃料噴射が行われる気筒の噴射タイミングでのみ燃料ポンプ７からの燃料の吐出を行わせれば、たとえ半数気筒噴射モードであっても余分な燃料が吐出されることがなく、燃圧を目標圧に安定的に制御できると共に、燃料噴射されるときにのみ吐出（燃料補給）を行わせることで、燃圧の脈動を抑制できることになる。
【００６３】
尚、上記のものは、噴射停止される気筒の噴射タイミングで吐出を行わせない構成であるから、燃料噴射を停止させる気筒数を半分に限定するものないことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態のシステム構成を示す図。
【図２】同上実施の形態の燃料ポンプの吐出量制御の様子を示すタイムチャート。
【図３】第１の実施の形態に係る制御内容を示すフローチャート。
【図４】第２の実施の形態に係る制御内容を示すフローチャート。
【図５】第３の実施の形態に係る制御内容を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…燃料タンク
２…フィードポンプ
３…燃料フィルタ
４…燃料ダンパ
５，10…逆止弁
６…低圧側燃料通路
７…燃料ポンプ
８…リターン通路
９…電磁弁
11…高圧側燃料通路
12…燃料蓄圧室
13…燃料噴射弁
14…分岐通路
15…燃圧センサ
16…コントロールユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置に関し、詳しくは、燃料ポンプの吐出量の制御によって燃料圧力を制御する構成の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料を燃焼室内に直接噴射する燃料噴射弁を備え、低・中負荷領域では、燃料を圧縮行程で噴射することにより点火プラグ付近のみに可燃混合気を層状に生成して成層燃焼を行い、これにより、空燃比を大幅にリーンとした燃焼を可能とする一方、所定以上の高負荷領域では、限られたシリンダ容積で要求トルクを確保するために、燃料を吸気行程で噴射して均質な混合気を形成して均質燃焼を行なう構成の直噴式ガソリンエンジンが開発されている。
【０００３】
かかる直噴式ガソリンエンジンでは、成層燃焼と均質燃焼との切換に伴って噴射タイミングにおけるシリンダ内圧力が大きく変化するため、これに応じて燃料噴射弁に対する燃料の供給圧（噴射圧）を切り換える必要がある。
【０００４】
係る要求を満たすため、本出願人は以下のような燃料噴射装置を先に提案した（特願平１０−１３５５７６号参照）。
【０００５】
即ち、エンジンのカム軸に介装したカムによって往復動するプランジャーによって燃料の吸入・吐出を行う燃料ポンプ（単気筒ポンプ）を備える一方、前記燃料ポンプのピストン室と吸入側とを連通させるリリーフ通路にＯＮ・ＯＦＦ的に開閉動作する電磁弁を介装し、前記燃料ポンプの吐出行程において前記リリーフ通路を閉じる（開ける）期間を制御することで燃料ポンプの吐出量を制御できるように構成する。
【０００６】
そして、燃圧センサで検出される実際の燃料圧力が目標圧力に一致するように、前記電磁弁の閉期間（吐出量）をフィードバック制御する一方、目標圧力が変化しない場合にはエンジンに供給された分だけ燃料ポンプにより燃料を供給すれば良いので、シリンダ吸入空気量に応じた要求燃料噴射量に基づき吐出量のフィードフォワード制御量を決定し、該フィードフォワード制御量によって前記フィードバック制御の応答遅れを補うようにする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、燃料噴射制御のモードとしては、全気筒に対して通常にシーケンシャル噴射させる全気筒噴射モードと、エンジンの発生トルクを制御するために半数気筒において燃料カットを行う半数気筒噴射モードとがある。
【０００８】
しかしながら、従来では、前記半数気筒噴射モードにおいても、シリンダ吸入空気量が同じであれば、全気筒噴射モードと同じ量の要求燃料噴射量が演算されることになるため、全気筒噴射モードと同じフィードフォワード制御量を与えることになり、これによって、フィードフォワード制御上では、実際にエンジンに供給される燃料量の倍の燃料が燃料ポンプから供給されることになる。
【０００９】
従って、半数気筒噴射モードの間において、減量補正方向にフィードバック制御量が蓄積されることになり、半数気筒噴射モードから全気筒噴射モードに戻ったときに、それまでに蓄積されたフィードバック制御量によって過剰に吐出量が減量補正されることになるために、燃圧が目標よりも大きく低下して目標燃圧に戻るまでに時間を要し、この間に、空燃比のオーバーリーン化して失火が発生するなどの惧れがあった。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑みなれたものであり、一部気筒において燃料カットが行われた場合であっても、目標燃圧に安定的に制御できる直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に係る発明は、燃料を燃焼室内に直接噴射する燃料噴射弁を備え、燃料ポンプの吐出口に接続される燃料蓄圧室から各気筒の燃焼室に装着される前記燃料噴射弁それぞれに向けて分岐通路が延設される直噴式ガソリンエンジンにおいて、前記燃料ポンプの吐出量を電子制御することで、各気筒毎に設けられる燃料噴射弁に対する燃料の供給圧を制御する直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射制御装 置であって、前記燃料の供給圧の目標値と実際値とから前記吐出量のフィードバック制御量を設定するフィードバック制御量設定手段と、シリンダ吸入空気量に応じた要求燃料噴射量に基づいて前記吐出量のフィードフォワード制御量を設定するフィードフォワード制御量設定手段と、燃料噴射が停止される気筒数の比率に基づいて前記フィードフォワード制御量の設定に用いる前記要求燃料噴射量を減量補正する減量補正手段と、前記フィードバック制御量及びフィードフォワード制御量に基づいて前記燃料ポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によると、シリンダ吸入空気量に応じた要求燃料噴射量に基づき、全気筒で燃料噴射が行われるものとして、吐出量のフィードフォワード制御量が設定されるが、例えば半数気筒で燃料噴射が停止される場合には、前記要求燃料噴射量の半分の量に基づいて前記フィードフォワード制御量を設定させることで、結果的に、吐出行程１回当たりの吐出量を半分に修正する。
【００１３】
請求項２記載の発明は、燃料を燃焼室内に直接噴射する燃料噴射弁を備え、燃料ポンプの吐出口に接続される燃料蓄圧室から各気筒の燃焼室に装着される前記燃料噴射弁それぞれに向けて分岐通路が延設される直噴式ガソリンエンジンにおいて、前記燃料ポンプの吐出量を電子制御することで、各気筒毎に設けられる燃料噴射弁に対する燃料の供給圧を制御する直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置であって、前記燃料の供給圧の目標値と実際値とから前記吐出量のフィードバック制御量を設定するフィードバック制御量設定手段と、シリンダ吸入空気量に応じた要求燃料噴射量に基づいて前記吐出量のフィードフォワード制御量を設定するフィードフォワード制御量設定手段と、前記フィードバック制御量及びフィードフォワード制御量に基づいて前記燃料ポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段と、前記燃料ポンプにおける吐出行程数に対して実際に燃料の吐出を行わせる回数を、燃料噴射が停止される気筒数に応じて制御する吐出回数制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によると、吐出行程毎に、通常に吐出を行わせるか、又は、吐出を停止させるかを制御して、吐出が行われる場合の１回当たりの吐出量を変更せずに、吐出を停止させる回数によって吐出量の総和を変化させる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、燃料を燃焼室内に直接噴射する燃料噴射弁と、吐出行程が前記各燃料噴射弁による燃料噴射タイミングと同期する燃料ポンプとを備え、前記燃料ポンプの吐出口に接続される燃料蓄圧室から各気筒の燃焼室に装着される前記燃料噴射弁それぞれに向けて分岐通路が延設される直噴式ガソリンエンジンにおいて、前記燃料ポンプの吐出量を電子制御することで、各気筒毎に設けられる燃料噴射弁に対する燃料の供給圧を制御する直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置であって、前記燃料の供給圧の目標値と実際値とから前記吐出量のフィードバック制御量を設定するフィードバック制御量設定手段と、シリンダ吸入空気量に応じた要求燃料噴射量に基づいて前記吐出量のフィードフォワード制御量を設定するフィードフォワード制御量設定手段と、前記フィードバック制御量及びフィードフォワード制御量に基づいて前記燃料ポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段と、前記燃料ポンプによる燃料の吐出を燃料噴射が行われる気筒の噴射タイミングでのみ行わせ、燃料噴射が停止される気筒の噴射タイミングでの吐出を停止させる吐出停止制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によると、噴射タイミングに同期する吐出行程で、当該噴射タイミングで燃料噴射が行われる場合には燃料ポンプから燃料を吐出させるが、燃料噴射が停止される場合には、燃料ポンプからの燃料の吐出も停止させる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、吐出量のフィードフォワード制御量を決定するための要求燃料噴射量を、噴射が停止される気筒数の比率に応じて減量補正することで、結果的に、１回の吐出行程で吐出される燃料量を、噴射が停止される気筒数に応じて減量補正できるという効果がある。
【００１８】
請求項２記載の発明によると、噴射が停止される気筒数に応じて、燃料ポンプによる燃料の吐出を不連続に実行させて、吐出量の総和を、噴射が停止される気筒数に応じて減量できるという効果がある。
【００１９】
請求項３記載の発明によると、燃料噴射が行われるときにのみ、燃料ポンプからの燃料の吐出を行わせるので、一部気筒で燃料噴射が停止されても、吐出量が過剰になることがなく、かつ、燃料噴射が行われるときにのみ燃料の吐出を行わせるので、燃圧脈動の発生を低減できるという効果がある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、実施の形態に係る直噴式ガソリンエンジンの全体構成を示す。
【００２２】
この図１において、燃料タンク１内には、該タンク１内の燃料を圧送する電動式フィードポンプ２が設けられ、該フィードポンプ２から吐出された燃料は、燃料フィルタ３，燃料ダンパ４及び逆止弁５を介装した低圧側燃料通路６を介して単気筒型の燃料ポンプ７に吸入される。
【００２３】
前記燃料ポンプ７は、エンジンのカムシャフトに設けられたポンプ駆動カムにより駆動されて上下動するピストンの下降時に燃料を吸い込み、上昇時に燃料を吐出する構造を有している。
【００２４】
一方、前記燃料ポンプ７のポンプ室内と前記逆止弁５上流側の低圧側燃料通路６とを連通させるリターン通路８が設けられ、該リターン通路８の途中には、該リターン通路８を開閉する電磁弁９が介装されている。
【００２５】
一方、前記燃料ポンプ７の吐出口には、逆止弁10が介装された高圧側燃料通路11が接続され、該高圧側燃料通路11の他端には、燃料蓄圧室（コモンレール）12が接続される。そして、前記燃料蓄圧室12から各気筒の燃焼室に装着される燃料噴射弁13それぞれに向けて分岐通路14が分岐延設される。
【００２６】
前記燃料蓄圧室12には、該燃料蓄圧室12内の燃料圧力を検出する燃圧センサ15が装着されている。
【００２７】
前記電磁弁９は、コントロールユニット16からの制御信号により駆動制御され、該電磁弁９を制御することで燃料ポンプ７の吐出量を制御し、燃料蓄圧室12内の燃料圧力、引いては燃料噴射弁13の燃料噴射圧力が制御される。
【００２８】
前記コントロールユニット16は、前記燃圧センサ15からの燃圧信号を入力すると共に、エンジンの各種運転状態（エンジン負荷，エンジン回転速度等）を検出するセンサからの信号を入力し、これらセンサによる検出結果に基づいて後述するように電磁弁９を制御する。
【００２９】
ここで、前記電磁弁９の動作の概要を説明する。
【００３０】
図２に示すように、前記燃料ポンプ７のピストン上死点（ＴＤＣ）で前記電磁弁９を閉弁し、該上死点から下死点に至るピストン下降中（吸入行程中）にポンプ室内に燃料を吸入させる。そして、ピストンが上昇に転じると、電磁弁９が閉弁されリターン通路８が閉じている間は、燃料ポンプ７から燃料蓄圧室12に向けて燃料が吐出されるが、途中で電磁弁９を開弁させると、燃料ポンプ７のポンプ室内からリターン通路９を介して燃料が低圧側燃料通路６にリターンされ、燃料の吐出（燃料蓄圧室12への供給）は停止される。
【００３１】
従って、ピストン上死点で閉弁させてから吐出行程で開弁させるまでの閉弁期間θop（又はピストン上死点前の開弁時期）を制御することにより、燃料の吐出が行われる期間つまり吐出量が制御され、結果、燃料蓄圧室12内の燃料圧力、つまり燃料噴射圧力が制御される。
【００３２】
尚、吸入行程中に前記電磁弁９を閉弁させる一方、ピストン下死点で一旦電磁弁９を開弁させ、吐出行程の途中から再度電磁弁９を閉弁させて、該閉弁させてからピストン上死点までの間で燃料を吐出させる構成とし、前記ピストン下死点から電磁弁９を閉弁させるまでの期間によって吐出量を制御する構成としても良い。
【００３３】
図３のフローチャートは、前記コントロールユニット16による電磁弁９の制御の様子を示すものであり、燃料ポンプ７のピストンが上死点になる毎に前記図３のフローチャートに示すルーチンが実行されるものとする。
【００３４】
Ｓ１では、シリンダ吸入空気量に応じて演算される要求燃料噴射量Ｔｉを読み込む。
【００３５】
Ｓ２では、全気筒で燃料噴射が行われるモード（全気筒噴射モード）であるか、トルク制御のために半数気筒でのみ燃料噴射が行われるモード（半数気筒噴射モード）であるかを判別する。
【００３６】
そして、全気筒噴射モードであるときには、Ｓ３をジャンプしてＳ４へ進むが、半数気筒噴射モードであるときには、Ｓ３（減量補正手段）へ進み、閉弁期間θopによる吐出量制御のために前記Ｓ１で読み込んだ要求燃料噴射量Ｔｉに、燃料噴射が停止される気筒数の割合である１／２を乗算して減量補正する。
【００３７】
尚、燃料噴射弁13による燃料噴射は、前記Ｓ１で読み込んだ要求燃料噴射量Ｔｉに従って行われ、前記Ｓ３において減量補正された要求燃料噴射量Ｔｉは、閉弁期間θopの決定のためにのみ用いられる。
【００３８】
Ｓ４（フィードフォワード制御量設定手段）では、予め要求燃料噴射量Ｔｉに対応して前記閉弁期間θopのフィードフォワード制御量θFFを記憶したテーブルを参照し、そのときの要求燃料噴射量Ｔｉに対応するフィードフォワード制御量θFFを検索する。
【００３９】
ここで、全気筒噴射モードのときには、燃料噴射弁13から噴射される燃料量に対応してフィードフォワード制御量θFFが設定されることになるが、半数気筒噴射モードでは、燃料噴射を行う気筒の燃料噴射弁13から噴射される燃料量の半分の量に対応してフィードフォワード制御量θFFが設定されることになり、結果的に、半数気筒噴射モードでは、全気筒噴射モード時に比して燃料ポンプ７の吐出行程毎の吐出量が半分に減量されることになる。
【００４０】
従って、半数気筒噴射モード時に全気筒噴射モード時と同じ吐出量にフィードフォワード制御されて、燃圧が要求よりも高くなってしまうことを回避できる。
【００４１】
Ｓ５では、目標の燃圧を設定し、Ｓ６では、前記燃圧センサ15で検出される実際の燃圧を読み込む。
【００４２】
そして、Ｓ７（フィードバック制御量設定手段）では、実際の燃圧を前記目標の燃圧に一致させるべく、フィードバック制御量θFBを演算する。
【００４３】
Ｓ８では、前記フィードフォワード制御量θFFに前記フィードバック制御量θFBを加算して、最終的な閉弁期間θopを決定し、Ｓ９では、前記決定された閉弁期間θopに基づいて前記電磁弁９の開閉を制御する（吐出量制御手段）。
【００４４】
図４のフローチャートは、電磁弁９制御の第２の実施形態を示すものであり、Ｓ11で要求燃料噴射量Ｔｉを読み込むと、Ｓ12（フィードフォワード制御量設定手段）では、前記読み込んだ要求燃料噴射量Ｔｉに応じてフィードフォワード制御量θFFを決定する。
【００４５】
上記のように、ここでは、たとえ半数気筒噴射モード時であっても、要求燃料噴射量Ｔｉを減量補正することなく、フィードフォワード制御量θFFを決定させる。
【００４６】
Ｓ13では、目標の燃圧を設定し、Ｓ14では、前記燃圧センサ15で検出される実際の燃圧を読み込む。
【００４７】
そして、Ｓ15（フィードバック制御量設定手段）では、実際の燃圧を前記目標の燃圧に一致させるべく、フィードバック制御量θFBを演算する。
【００４８】
Ｓ16（吐出量制御手段）では、前記フィードフォワード制御量θFFに前記フィードバック制御量θFBを加算して、最終的な閉弁期間θopを決定する。
【００４９】
Ｓ17では、全気筒で燃料噴射が行われるモードであるか、トルク制御のために半数気筒でのみ燃料噴射が行われるモードであるかを判別する。
【００５０】
そして、全気筒噴射モードであるときには、Ｓ22へ進み、前記Ｓ16で決定された閉弁期間θopに基づき電磁弁９を制御する通常制御を行う。
【００５１】
一方、半数気筒噴射モードであるときには、Ｓ18へ進み、フラグＦの判別を行う。フラグＦが０であるときには、Ｓ19へ進んでフラグＦに１をセットし、その後、Ｓ22へ進んで、前記Ｓ16で決定された閉弁期間θopに基づき電磁弁９を制御する通常制御を行う。
【００５２】
一方、次回も半数気筒噴射モードであったときには、フラグＦに１がセットされているから、Ｓ18からＳ20へ進み、フラグＦを０リセットした後、Ｓ21へ進み、前記閉弁期間θopとして、吸入行程と同じ期間を設定し、ピストン下死点から上死点まで電磁弁９が閉弁され、吐出行程においては全期間において電磁弁９が開制御されて吐出が行われないようにする。
【００５３】
即ち、半数気筒噴射モードであるときには、吐出行程の２回に１回の割合で燃料の吐出が行われるようにし、吐出量の総和を半分に減少させるものであり、前記Ｓ 18 〜Ｓ 21 の処理が、吐出回数制御手段に相当する。
【００５４】
尚、上記図３及び図４に示す実施形態では、燃料噴射が全気筒又は半数で行われる構成としたが、燃料噴射が停止される気筒数を半分に限定するものではなく、例えば４気筒のうちの１気筒だけ燃料噴射が停止される場合には、前記図３のフローチャートにおける要求燃料噴射量Ｔｉの補正演算を、Ｔｉ←Ｔｉ・３／４とすれば良く、また、図４のフローチャートのように燃料噴射を不連続に行わせる構成の場合には、吐出行程の４回に１回の割合で吐出を停止させれば良いことになる。
【００５５】
図５のフローチャートは、電磁弁９制御の第３の実施形態を示すものである。但し、この図５のフローチャートに示す制御は、前記燃料ポンプ７が各気筒の噴射タイミングに同期して駆動され、気筒間の行程位相差毎に吐出行程となるように構成される場合に適用される。
【００５６】
図５のフローチャートにおいて、Ｓ31〜Ｓ36までは、前記図４のフローチャートのＳ11〜Ｓ16と同様な処理が行われる。
【００５７】
そして、Ｓ37では、全気筒で燃料噴射が行われるモードであるか、トルク制御のために半数気筒でのみ燃料噴射が行われるモードであるかを判別する。
【００５８】
全気筒噴射モードであるときには、Ｓ40へ進んで、前記Ｓ36で決定された閉弁期間θopに基づき電磁弁９を通常に制御する。
【００５９】
一方、半数気筒噴射モードであるときには、Ｓ38へ進み、今回の噴射タイミングが燃料噴射が行われる気筒のものであるか否かを判別する。そして、通常に燃料噴射を行う気筒の噴射タイミングであるときには、そのままＳ40へ進んで、前記Ｓ36で決定された閉弁期間θopに基づき電磁弁９を通常に制御する。
【００６０】
一方、Ｓ38で燃料噴射が停止される気筒における噴射タイミングであると判別されたときには、Ｓ39（吐出停止制御手段）へ進み、前記閉弁期間θopとして、吸入行程と同じ期間を設定し、ピストン下死点から上死点まで電磁弁９が閉弁され、吐出行程においては全期間において電磁弁９が開制御される設定としてから、Ｓ40へ進む。
【００６１】
この場合、吐出行程中は電磁弁９が開制御されて、リターン通路８を介して燃料が低圧側にリターンされて、燃料の吐出は全く行われない。
【００６２】
上記のように、実際に燃料噴射が行われる気筒の噴射タイミングでのみ燃料ポンプ７からの燃料の吐出を行わせれば、たとえ半数気筒噴射モードであっても余分な燃料が吐出されることがなく、燃圧を目標圧に安定的に制御できると共に、燃料噴射されるときにのみ吐出（燃料補給）を行わせることで、燃圧の脈動を抑制できることになる。
【００６３】
尚、上記のものは、噴射停止される気筒の噴射タイミングで吐出を行わせない構成であるから、燃料噴射を停止させる気筒数を半分に限定するものないことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態のシステム構成を示す図。
【図２】同上実施の形態の燃料ポンプの吐出量制御の様子を示すタイムチャート。
【図３】第１の実施の形態に係る制御内容を示すフローチャート。
【図４】第２の実施の形態に係る制御内容を示すフローチャート。
【図５】第３の実施の形態に係る制御内容を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…燃料タンク
２…フィードポンプ
３…燃料フィルタ
４…燃料ダンパ
５，10…逆止弁
６…低圧側燃料通路
７…燃料ポンプ
８…リターン通路
９…電磁弁
11…高圧側燃料通路
12…燃料蓄圧室
13…燃料噴射弁
14…分岐通路
15…燃圧センサ
16…コントロールユニット
Claims (3)
- 燃料を燃焼室内に直接噴射する燃料噴射弁を備え、燃料ポンプの吐出口に接続される燃料蓄圧室から各気筒の燃焼室に装着される前記燃料噴射弁それぞれに向けて分岐通路が延設される直噴式ガソリンエンジンにおいて、前記燃料ポンプの吐出量を電子制御することで、各気筒毎に設けられる燃料噴射弁に対する燃料の供給圧を制御する直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置であって、
前記燃料の供給圧の目標値と実際値とから前記吐出量のフィードバック制御量を設定するフィードバック制御量設定手段と、
シリンダ吸入空気量に応じた要求燃料噴射量に基づいて前記吐出量のフィードフォワード制御量を設定するフィードフォワード制御量設定手段と、
燃料噴射が停止される気筒数の比率に基づいて前記フィードフォワード制御量の設定に用いる前記要求燃料噴射量を減量補正する減量補正手段と、
前記フィードバック制御量及びフィードフォワード制御量に基づいて前記燃料ポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段と、
を備えたことを特徴とする直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置。 - 燃料を燃焼室内に直接噴射する燃料噴射弁を備え、燃料ポンプの吐出口に接続される燃料蓄圧室から各気筒の燃焼室に装着される前記燃料噴射弁それぞれに向けて分岐通路が延設される直噴式ガソリンエンジンにおいて、前記燃料ポンプの吐出量を電子制御することで、各気筒毎に設けられる燃料噴射弁に対する燃料の供給圧を制御する直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置であって、
前記燃料の供給圧の目標値と実際値とから前記吐出量のフィードバック制御量を設定するフィードバック制御量設定手段と、
シリンダ吸入空気量に応じた要求燃料噴射量に基づいて前記吐出量のフィードフォワード制御量を設定するフィードフォワード制御量設定手段と、
前記フィードバック制御量及びフィードフォワード制御量に基づいて前記燃料ポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段と、
前記燃料ポンプにおける吐出行程数に対して実際に燃料の吐出を行わせる回数を、燃料噴射が停止される気筒数に応じて制御する吐出回数制御手段と、
を備えたことを特徴とする直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置。 - 燃料を燃焼室内に直接噴射する燃料噴射弁と、吐出行程が前記各燃料噴射弁による燃料噴射タイミングと同期する燃料ポンプとを備え、前記燃料ポンプの吐出口に接続される燃料蓄圧室から各気筒の燃焼室に装着される前記燃料噴射弁それぞれに向けて分岐通路が延設される直噴式ガソリンエンジンにおいて、前記燃料ポンプの吐出量を電子制御することで、各気筒毎に設けられる燃料噴射弁に対する燃料の供給圧を制御する直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置であって、
前記燃料の供給圧の目標値と実際値とから前記吐出量のフィードバック制御量を設定するフィードバック制御量設定手段と、
シリンダ吸入空気量に応じた要求燃料噴射量に基づいて前記吐出量のフィードフォワード制御量を設定するフィードフォワード制御量設定手段と、
前記フィードバック制御量及びフィードフォワード制御量に基づいて前記燃料ポンプの吐出量を制御する吐出量制御手段と、
前記燃料ポンプによる燃料の吐出を燃料噴射が行われる気筒の噴射タイミングでのみ行わせ、燃料噴射が停止される気筒の噴射タイミングでの吐出を停止させる吐出停止制御手段と、
を備えたことを特徴とする直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射制御装置。
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