JPH11236847A - エンジンの燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は，作動流体の圧力と目標作動流体
圧力との偏差のＰＩＤ制御におけるゲインをエンジンの
運転状態に応じて変更することにより，燃料噴射量を定
める作動流体圧力を適正に制御するエンジンの燃料噴射
装置を提供する。 【解決手段】 アイドル又は非アイドル運転状態，作動
流体の圧力と目標作動流体圧力との圧力偏差，若しくは
作動流体の圧力変化のいずれかのエンジンの運転状態に
応じて，圧力偏差ΔＰｒのＰＩＤ動作を行うＰＩＤ制御
要素３５の制御ゲインが変更される。作動流体の圧力Ｐ
ｒが目標作動流体圧力Ｐｒｔと一致するようにＰＩＤ動
作に基づいて圧力制御弁６４を制御する際に，運転状態
に応じてより一層，適切で迅速に作動流体圧力が制御さ
れ，燃料の噴射圧力が適切に制御されるため，インジェ
クタから燃焼室への燃料噴射量がより適切に制御され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，エンジンの運転
状態に基づいて燃料を噴射するインジェクタを備えたエ
ンジンの燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，本体内を昇降して噴孔を開閉制御
する針弁と，その針弁を昇降させるため作動流体を制御
する駆動電流が供給される電磁弁とを具備したインジェ
クタを備え，コントローラによってエンジンの運転状態
に応じて前記インジェクタから噴射される燃料噴射時期
及び燃料噴射量を制御するエンジンの燃料噴射システム
が知られている。

【０００３】上記燃料噴射システムとして，作動流体を
エンジンオイルのような作動オイルとし，作動オイルの
本体内への流入を制御する電磁弁と作動オイルによって
作動する増圧ピストンとを有するインジェクタを備え，
増圧室内の燃料を増圧ピストンによって増圧し，増圧さ
れた燃料の圧力で針弁を昇降させ，針弁によって開弁さ
れた噴孔から増圧された燃料を噴射する型式のシステム
と，作動流体をコモンレールに貯留された高圧燃料と
し，制御圧力室を本体内に形成したインジェクタを備
え，制御圧力室への高圧燃料の流入と流出とを制御し，
その高圧燃料の圧力に基づいて針弁を昇降させ，針弁に
よって開弁された噴孔から高圧燃料を噴射する型式のシ
ステムとがある。

【０００４】前者の形式のインジェクタが組み込まれた
エンジンにおける燃料噴射システムとして，図１０に示
したものがある。近年のエンジンは，高出力を得るため
に４気筒，６気筒のように多気筒エンジンとなってお
り，各気筒には，燃焼室に燃料を噴射するためのインジ
ェクタ１がそれぞれ設けられている。図１０に示した燃
料噴射システムでは，燃料タンク５２の燃料は，燃料ポ
ンプ５３の駆動によって燃料フィルタ５４を通じて燃料
供給のための共通の通路であるコモンレール５１に供給
される。コモンレール５１は，各気筒のインジェクタ１
の燃料供給口１１と燃料排出口１２とに接続されてい
る。即ち，インジェクタ１は，その燃料供給口１１と燃
料排出口１２とに所定圧の燃料が常に供給されているコ
モンレール５１に配置されている。各インジェクタ１で
消費されなかった燃料は，燃料回収通路５５を通じて燃
料タンク５２に回収される。

【０００５】インジェクタ１には，燃料の噴射圧力を増
圧するために，高圧オイルマニホルド５６からの作動流
体即ち作動オイルが電磁弁１０を通じて導入される。高
圧オイルマニホルド５６には，オイル溜まり５７からの
オイルがオイルポンプ５８の作動によってオイル供給路
６１を通じて供給され，オイル供給路６１の途中にはオ
イルクーラ５９やオイルフィルタ６０が設けられてい
る。また，オイル供給路６１は，オイルギャラリ６２に
通じる潤滑系通路６７と高圧オイルポンプ６３に至る作
動オイル系通路６６に分岐している。作動オイル系通路
６６には，高圧オイルポンプ６３が設けられ，高圧オイ
ルポンプ６３から高圧オイルマニホルド５６へのオイル
の供給は圧力制御弁６４による作動オイルのリーク量を
制御することによりコントロールされている。コントロ
ーラ５０は，圧力制御弁６４の制御とインジェクタ１の
電磁弁１０の制御を行うように構成されている。コント
ローラ５０には，エンジンの運転状態として，回転数セ
ンサ６８で検出されたエンジン回転数，アクセル踏込み
量センサ６９で検出されたアクセル開度及びクランク角
センサ７０で検出されたクランク角が入力されている。
また，コントローラ５０には，高圧オイルマニホルド５
６に設置した圧力センサ７１で検出された高圧オイルマ
ニホルド５６の作動オイル圧力が入力される。なお，ク
ランク角センサ７０が検出したクランク角度は，基準気
筒又は各気筒においてピストンの圧縮上死点或いは圧縮
上死点前の所定位置に到達したことを検出する各センサ
の検出信号と共に，駆動電流の通電開始時期及び通電期
間の制御に用いられる。圧力制御弁６４は，常開式又は
常閉式の制御弁であり，コントローラ５０からの制御信
号により，その開度が制御され，高圧オイルポンプ６３
からの余剰の高圧オイルがリーク量として戻り通路６５
を通じてオイル溜まり５７に回収される。なお，作動オ
イルの温度はオイル温度センサ７２によって検出され
る。

【０００６】図１１は，図１０に示す燃料噴射システム
に用いられているインジェクタ１の断面図である。イン
ジェクタ１の本体は，先端に燃料を噴射する噴孔１３が
形成されたノズル本体２と，電磁アクチュエータ１５と
してのソレノイドを備えたソレノイド本体３，インジェ
クタ本体４及び燃料供給本体５を有している。インジェ
クタ１は，コモンレール５１からの燃料が供給される増
圧室７，作動流体が供給される圧力室８，圧力室８に供
給された作動流体で駆動され増圧室７内の燃料を増圧す
る増圧ピストン９，増圧ピストン９を復帰させるリター
ンスプリング１７，及び燃料チャンバ２０を形成するた
めコモンレール５１に開口する燃料供給口１１と燃料排
出口１２とが形成されたケース６を具備している。針弁
２３は，増圧室７からの燃料の圧力に基づいて昇降して
噴孔１３を開閉する。電磁弁１０は，作動流体の圧力室
８への供給を制御するため，電磁アクチュエータ１５で
作動される弁体１６を有している。増圧ピストン９は，
本体内に形成された中空穴２６に摺動可能に嵌合される
と共に圧力室８の壁面の一部を形成する大径部２５と，
燃料供給本体に形成された中空穴２７に摺動可能に嵌合
されると共に増圧室７の壁面の一部を形成する小径部２
４とから成っている。

【０００７】このような増圧ピストン式のインジェクタ
においては，噴孔からの燃料噴射圧力は，高圧オイルマ
ニホルド５６内の圧力，即ち，レール圧力によって決定
される。したがって，目標燃料噴射量を得るためには，
実際のレール圧力が目標レール圧力となるようにレール
圧力の制御が行われる。レール圧力の制御は，圧力制御
弁６４の開度（例えば，開弁制御用のパルス電流のデュ
ーティ比）を制御する等の手段により行われる。目標レ
ール圧力は，エンジンの運転状態に応じて求められた目
標燃料噴射量の燃料を所定の期間内（所定のクランク角
度の範囲内）に噴射させるべく，目標燃料噴射量と実際
のエンジン回転数とに基づいて決定される。目標燃料噴
射量は，通常の運転状態では，主としてエンジン回転数
とアクセル踏込み量とから，エンジンの出力特性や排気
特性が最適になるように予め決められたマップ等に基づ
いて決定される。しかしながら，アイドル運転状態では
エンジンの回転数が一定していることが好ましいので，
実際のエンジン回転数が目標エンジン回転数に等しくな
るように目標燃料噴射量が決定される。そのようにして
決定された目標燃料噴射量の燃料が実レール圧力の下で
実際に噴射されるように実現すべく，インジェクタの電
磁弁が駆動される。

【０００８】実際のレール圧力を目標レール圧力となる
ように制御するレール圧力制御では，ＰＩＤ制御が採用
されている。即ち，実際のレール圧力を目標レール圧力
との圧力偏差の比例動作（Ｐ制御），積分動作（Ｉ制
御）及び微分動作（Ｄ制御）によって得られる補正量
を，目標レール圧力に加算し，補正されたレール圧力に
対して圧力制御弁を駆動する制御電流のデューティ比を
算出することで，レール圧力の周期的な変化，レール圧
力のオフセット，急な変化への追従遅れ等を防止してい
る。

【０００９】このようなレール圧力制御において，ＰＩ
Ｄ制御のゲインが一定であると，エンジンのすべての運
転領域に応じた最適なレール圧力制御を行うことができ
ない。例えば，エンジンの通常の運転状態では，実レー
ル圧力の追従性を向上するために比較的大きなゲインを
設定することが好ましいが，このような大きなゲインの
ままでアイドル運転状態のエンジンのレール圧力のＰＩ
Ｄ制御に適用すると，実レール圧力の変動が大きくなり
過ぎるという不具合がある。また，エンジンの通常の運
転状態においても，実レール圧力と目標レール圧力との
間の圧力偏差が大きい場合に対応して設定されたゲイン
では，圧力偏差が小さくなるとレール圧力にハンチング
が生じる。更に，実レール圧力を上昇させる場合に対応
して設定されたゲインでは，逆にレール圧力を低下させ
る場合にレール圧力のアンダーシュートの規模が大きく
なってレール圧力が低下し過ぎることが分かっている。
この場合，インジェクタの増圧ピストンや針弁等の弁を
開弁させる圧力が得られないので，各気筒における燃料
の噴射が行われず，エンジンストールとなる。

【００１０】エンジンのレール圧力のＰＩＤ制御におい
て，ＰＩＤ制御のゲインを変更することについて，特開
平６−９３９１４号公報に開示されたものがある。この
公報に開示のＰＩＤ制御では，ＰＩＤ定数（ゲイン）の
設定手段は，エンジンの始動時におけるＰＩＤ制御のゲ
インを通常運転時のゲインと比較して大きく設定されて
いる。エンジンの始動時には作動流体の高圧ポンプの吐
出圧力が充分高くないので，実燃料噴射圧力が目標噴射
圧力よりも低くなりやすいが，エンジンの始動時にＰＩ
Ｄ制御のゲインを大きく設定するので，実燃料噴射圧力
が短時間で目標燃料噴射圧力にまで高めることを図って
いる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように，エンジン
がアイドル運転状態と非アイドル運転状態にあるとき，
作動流体圧力の目標値と実際値との偏差が大きいときと
小さいとき，或いは作動流体圧力の上昇時と低下時との
ように，エンジンの運転状態に合わせて，作動流体圧力
のＰＩＤ制御のゲインを変更して，作動流体圧力をエン
ジンの運転状態に応じて目標圧力に対して追従良く制御
して，エンジンの出力特性や排気ガス特性の最適な制御
を実現する点で解決すべき課題がある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
課題を解決することであり，アイドル運転状態か否か，
作動流体の実圧力と目標作動流体圧力との圧力偏差の大
きさ，又は作動流体の圧力が上昇中か低下中かの変化と
いうエンジンの運転状態に応じて，圧力偏差を制御偏差
としたＰＩＤ動作に基づいた作動流体圧力の制御の特性
を変更することにより，エンジンの運転状態に応じて作
動流体圧力を最適に制御することができるエンジンの燃
料噴射装置を提供することである。

【００１３】この発明は，エンジンの燃焼室内に燃料を
噴射するインジェクタ，燃料の噴射圧力を制御するため
前記インジェクタに供給される作動流体の圧力を制御す
る圧力制御弁，前記エンジンの運転状態を検出する検出
手段，及び前記作動流体の圧力が前記エンジンの運転状
態に応じて決められる目標作動流体圧力と一致するよう
に前記作動流体の圧力と前記目標作動流体圧力との圧力
偏差を制御偏差としたＰＩＤ動作に基づいて前記圧力制
御弁を制御するコントローラを備え，前記コントローラ
は，アイドル又は非アイドル運転状態，前記作動流体の
圧力と前記目標作動流体圧力との前記圧力偏差，若しく
は前記作動流体の圧力変化のいずれかの前記エンジンの
運転状態に応じて，前記ＰＩＤ動作の制御ゲインを変更
することから成るエンジンの燃料噴射装置に関する。

【００１４】このエンジンの燃料噴射装置において，前
記コントローラは，前記エンジンの運転状態が前記アイ
ドル運転状態であるときには前記エンジンの運転状態が
前記非アイドル運転状態であるときよりも，前記ＰＩＤ
動作の前記制御ゲインを小さい値に設定する。

【００１５】このエンジンの燃料噴射装置において，前
記検出手段は前記エンジンの回転数を検出する回転数セ
ンサ及びアクセル踏込み量を検出するアクセル踏込み量
センサを含み，前記コントローラは，前記回転数センサ
が検出した前記エンジンの回転数が予め決められた範囲
内にあり，且つ前記アクセル踏込み量センサが検出した
前記アクセル踏込み量が予め決められた値以下であると
きに，前記エンジンの運転状態を前記アイドル運転状態
と判別する。

【００１６】このエンジンの燃料噴射装置において，前
記コントローラは，前記作動流体の圧力と前記目標作動
流体圧力との前記圧力偏差の絶対値が小さいときには，
前記圧力偏差の前記絶対値が大きいときよりも，前記Ｐ
ＩＤ動作の前記制御ゲインを小さい値に設定する。

【００１７】このエンジンの燃料噴射装置において，前
記コントローラは，前記作動流体の圧力が低下中である
ときには，前記作動流体の圧力が上昇中であるときより
も，前記ＰＩＤ動作の前記制御ゲインを小さい値に設定
する。

【００１８】このエンジンの燃料噴射装置において，前
記コントローラは，前記ＰＩＤ動作によって得られた補
正量で前記目標作動流体圧力を補正し，補正された前記
目標作動流体圧力に応じて予め決められた関係に基づい
て求められる操作量で前記圧力制御弁を制御する。前記
操作量は，前記圧力制御弁の開度を決めるための制御パ
ルス電流のデューティ比とされる。

【００１９】このエンジンの燃料噴射装置において，前
記作動流体は，エンジンオイル又は燃料である。作動流
体をエンジンオイルとする場合は，前記インジェクタ
は，燃料を噴射する噴孔が形成されたノズル，本体に形
成され且つコモンレールからの燃料が供給される増圧
室，前記本体に形成され且つ前記作動流体が供給される
圧力室，前記増圧室内の燃料を増圧するため前記圧力室
における前記作動流体の圧力作用に基づいて昇降駆動さ
れる増圧ピストン，前記増圧室からの燃料の圧力に基づ
いて前記本体内を昇降して前記噴孔を開閉する針弁，燃
料チャンバを形成するため前記本体の外周に配置され且
つ前記コモンレールに開口する燃料供給口と燃料排出口
とが形成されたケース，及び前記コントローラから供給
される駆動電流によって駆動されて前記圧力室における
前記作動流体の圧力作用を制御する電磁弁を備えてい
る。

【００２０】この発明は，上記のように構成されている
ので，コントローラは，アイドル又は非アイドル運転状
態，作動流体の圧力と目標作動流体圧力との圧力偏差，
若しくは作動流体の圧力変化のいずれかのエンジンの運
転状態に応じて，圧力偏差のＰＩＤ動作の制御ゲインを
変更する。これらのいずれかの運転状態においては，作
動流体の圧力がエンジンの運転状態に応じて決められる
目標作動流体圧力と一致するように，圧力偏差を制御偏
差としたＰＩＤ動作に基づいて圧力制御弁を制御する際
に，運転状態に応じてより一層，適切で迅速に作動流体
圧力が制御される。したがって，そのように制御された
作動流体圧力に基づいて燃料の噴射圧力が適切に制御さ
れるため，インジェクタから燃焼室への燃料の噴射量が
より適切に制御される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下，添付図面を参照して，この
発明によるエンジンの燃料噴射装置の実施例を説明す
る。この発明の実施例においては，エンジンの燃料噴射
システム及びそのシステムに用いるインジェクタの具体
的な構造については，図１０に示した燃料噴射システム
に適用し，また図１１に示したインジェクタを採用する
ことができる。即ち，本発明によるエンジンの燃料噴射
装置においても，本体内を昇降して噴孔を開閉制御する
針弁と，その針弁を昇降させるため作動流体を制御する
駆動電流が供給される電磁アクチュエータを有する電磁
弁とを具備したインジェクタを備え，コントローラはエ
ンジンの運転状態に応じてインジェクタから噴射される
燃料噴射量を制御している。以下の説明において，図１
０及び図１１に示したものと対応し且つ同等の機能を奏
する構成要素及び部位には，図１０及び図１１において
用いられたのと同じ参照符号が用いられている。

【００２２】図１は，この発明によるエンジンの燃料噴
射装置の作動流体圧力であるレール圧力制御のブロック
図である。図１に示すレール圧力制御において，エンジ
ンの運転状態の検出手段に含まれる回転数センサ６８か
らの信号で求められるエンジン回転数Ｎｅと，後述する
最終目標燃料噴射量Ｑｆとの入力を受けて，第１目標レ
ール圧力算出手段３１が非アイドル運転状態における目
標レール圧力Ｐｒｔを出力する。一方，オイル温度セン
サ７２からの信号で求められるオイル温度Ｔｏに基づい
て，第２目標レール圧力算出手段３２がアイドル運転状
態における目標レール圧力Ｐｒｔを出力する。アイドル
判別手段３３は，エンジン回転数Ｎｅとアクセル踏込み
量センサ６９からの信号で求められるアクセル踏込み量
Ａｃとに基づいて，エンジンがアイドル運転状態か非ア
イドル運転状態かを判別し，判別結果に基づいて切換器
３４を作動させて，エンジンがアイドル運転状態のとき
には第１目標レール圧力算出手段３１からの目標レール
圧力Ｐｒｔを出力し，エンジンが非アイドル運転状態の
ときには第２目標レール圧力算出手段３２からの目標レ
ール圧力Ｐｒｔを出力する。

【００２３】切換器３４の出力である目標レール圧力Ｐ
ｒｔと圧力センサ７１が検出する実レール圧力Ｐｒとの
圧力偏差ΔＰｒが求められ，圧力偏差ΔＰｒに対してＰ
ＩＤ制御要素３５のＰＩＤ動作によって補正レール圧力
が求められる。フィードフォワード項としての目標レー
ル圧力Ｐｒｔと補正項としての補正レール圧力との和と
しての最終目標レール圧力（圧力偏差ΔＰｒの関数ｇ
（ΔＰｒ）として求められる）が，圧力制御弁６４のデ
ューティ比決定手段３６に入力され，予め決められたマ
ップから最終目標レール圧力に応じた圧力制御弁６４の
開度（あるいは，平均的な開弁時間）を決めるデューテ
ィ比Ｄｐｒが求められる。コントローラ５０はこのデュ
ーティ比Ｄｐｒでもって圧力制御弁６４に制御電流を出
力して圧力制御弁６４からの高圧オイルのリーク量を制
御するので，高圧オイルマニホルド５６におけるオイル
圧力が目標レール圧力Ｐｒｔとなるように制御される。

【００２４】図２は，図１における最終目標燃料噴射量
Ｑｆを出力するブロック図である。回転数センサ６８が
検出したエンジン回転数Ｎｅとアクセル踏込み量センサ
６９が検出したアクセル踏込み量Ａｃとに基づいて，予
め決められたマップを備えた第１基本燃料噴射量算出手
段４０が基本燃料噴射量Ｑｂを算出する。基本燃料噴射
量算出手段４０には，オイル温度Ｔｏに応じて複数枚の
マップが予め用意されている。一方，オイル温度センサ
７２が検出したオイル温度Ｔｏに基づいて，予め決めら
れたマップを備えた第２基本燃料噴射量算出手段４１が
アイドル運転状態における基本燃料噴射量Ｑｉを算出す
る。アイドル運転状態で回転数センサ６８が検出したエ
ンジン回転数Ｎｅと基準となるアイドル運転回転数Ｎｉ
との回転数偏差ΔＮに基づいて，補正燃料噴射量算出手
段４２が予め決められたマップに基づいて補正燃料噴射
量ΔＱを算出する。補正燃料噴射量ΔＱは，回転数偏差
ΔＮに対するＰＩＤ制御要素のＰＩＤ動作によって得ら
れる補正量である。コントローラ５０は，アイドル判別
手段３３がエンジンの運転状態を非アイドル運転状態と
判別したときには，切換器４３を制御して基本燃料噴射
量算出手段４０からの基本燃料噴射量Ｑｂを最終目標燃
料噴射量Ｑｆとして出力し，アイドル判別手段３３がエ
ンジンの運転状態をアイドル運転状態と判別したときに
は，切換器４３を制御して基本燃料噴射量算出手段４１
の出力Ｑｉと補正燃料噴射量算出手段４２が出力する補
正燃料噴射量ΔＱとの和を最終目標燃料噴射量Ｑｆとし
て出力する。

【００２５】エンジンの燃料噴射装置においては，コン
トローラ５０は，エンジンの運転状態，即ち，回転数セ
ンサ６８が検出したエンジンの回転数Ｎｅとアクセル踏
込み量センサ６９が検出したアクセル踏込み量Ａｃとに
基づいて基本となる燃料噴射量を求める。また，コント
ローラ５０には，駆動電流の基準通電期間と噴射される
燃料噴射量との間の基準燃料噴射特性が予め記憶されて
いる。

【００２６】図３は，この発明によるエンジンの燃料噴
射装置のメインルーチンを示すフローチャートである。
このフローチャートは，次の各ステップから成る。 （１）アイドル運転フラグが決定される（ステップ１，
Ｓ１と略す。以下同じ）。即ち，エンジンの運転状態が
アイドル運転状態と非アイドル運転状態とで異なるフラ
グの値が決定される。 （２）最終目標燃料噴射量Ｑｆが決定される（Ｓ２）。
エンジン回転数Ｎｅやアクセル踏込み量Ａｃ等のエンジ
ンの運転状態に応じて，予め決められているマップ等の
関係に基づいて，１回の燃料噴射で噴射すべき燃料量が
決定される。 （３）目標レール圧力Ｐｒｔが決定される（Ｓ３）。Ｓ
１の結果に基づいてエンジンの運転状態がアイドル運転
状態であると判別されると，作動流体の粘度を補償する
ように目標レール圧力Ｐｒｔが決定される。 （４）圧力制御弁６４が制御される（Ｓ４）。即ち，目
標レール圧力Ｐｒｔと実レール圧力Ｐｒとの偏差に基づ
いて，目標レール圧力Ｐｒｔが得られるように，圧力制
御弁６４への制御電流のデューティ比を決めて圧力制御
弁６４がリークする作動オイルのリーク量を定める。 （５）インジェクタ１が駆動される（Ｓ５）。即ち，最
終目標燃料噴射量Ｑｆ，実レール圧力Ｐｒ，及び作動流
体の粘度に基づいて，インジェクタ１の電磁弁１０を駆
動すべき駆動パルス幅Ｐｗが決定され，その駆動パルス
幅Ｐｗでインジェクタ１が駆動される。

【００２７】以下，上記Ｓ１〜Ｓ５の各ステップの詳細
を順に説明する。図４は，図３に示したメインルーチン
におけるアイドル運転フラグの決定ルーチン（Ｓ１）を
示すフローチャートである。 （１）エンジンの運転状態が読み込まれる（Ｓ１０）。
即ち，回転数センサ６８からの信号で求められるエンジ
ン回転数Ｎｅ，アクセル踏込み量センサ６９からの信号
で求められるアクセル踏込み量Ａｃが定期的にコントロ
ーラ５０に読み込まれる。 （２）アクセル踏込み量Ａｃが低負荷運転状態のときの
アクセル踏込み量に相当する場合は，アクセル踏込み量
Ａｃと予め決められた値Ａｃｌとの大きさが比較される
（Ｓ１１）。 （３）Ｓ１１における判定で，アクセル踏込み量Ａｃが
Ａｃｌよりも小さいときには，更に，エンジン回転数Ｎ
ｅが，予め決められた回転数ＮｌとＮｈとの間の所定の
回転数の範囲内に存在するか否かが判定される（Ｓ１
２）。 （４）Ｓ１２における判定で，ＹＥＳの場合には，アイ
ドル運転フラグＦｌａｇＩに１を代入して，エンジンが
アイドル運転状態にあると判別する（Ｓ１３）。 （５）Ｓ１１における判定，及びＳ１２における判定の
いずれかで，ＮＯの判定となった場合には，アイドル運
転フラグＦｌａｇＩに０を代入して，エンジンが非アイ
ドル運転状態であると判別する（Ｓ１４）。

【００２８】図５は，図３に示したメインルーチンにお
ける最終目標燃料噴射量Ｑｆの決定ルーチン（Ｓ２）を
示すフローチャートであり，以下の各ステップから成
る。 （１）エンジンの運転状態が読み込まれる（Ｓ２０）。
即ち，回転数センサ６８からの信号で求められたエンジ
ン回転数Ｎｅ，アクセル踏込み量センサ６９からの信号
で求められたアクセル踏込み量Ａｃが定期的にコントロ
ーラ５０に読み込まれる。 （２）アイドル運転フラグＦｌａｇＩが１であるか否か
が判定され，エンジンの運転状態がアイドル運転である
か否かが判別される（Ｓ２１）。 （３）Ｓ２１での判定がＹＥＳであると，作動流体であ
るオイルの温度Ｔｏに応じたアイドル運転時の目標燃料
噴射量Ｑｉがマップ等の予め決められた関係に基づいて
算出される（Ｓ２２）。 （４）エンジン回転数の偏差が次の式によって求めら
れ，回転数偏差ΔＮとして代入される（Ｓ２３）。ただ
し，Ｎｉは，エンジンのアイドル運転状態を定める基準
の回転数である。 ΔＮ←Ｎｅ−Ｎｉ （５）最終目標燃料噴射量Ｑｆが，回転数偏差ΔＮのＰ
ＩＤ動作に基づくフィードバック制御によって目標燃料
噴射量Ｑｉを補正することにより求められる（Ｓ２
４）。 Ｑｆ←Ｑｉ＋Ｋｐ×ΔＮ＋Ｋｉ×∫ΔＮｄｔ＋Ｋｄ×
（ｄΔＮ／ｄｔ） （６）Ｓ２１の判定結果がＮＯである場合には，エンジ
ンは非アイドル運転状態であるので，最終目標燃料噴射
量Ｑｆは，通常のとおり，エンジン回転数Ｎｅとアクセ
ル踏込み量Ａｃに基づいてマップ等の予め決められた関
係から求められる（Ｓ２５）。

【００２９】図６は，図３に示したメインルーチンにお
ける目標レール圧力Ｐｒｔの設定ルーチン（Ｓ３）を示
すフローチャートであり，以下の各ステップから成る。 （１）エンジン回転数Ｎｅ，最終目標燃料噴射量Ｑｆ，
及びオイル温度Ｔｏが読み込まれる（Ｓ３０）。 （２）アイドル運転フラグＦｌａｇＩが１であるか否か
が判定され，エンジンの運転状態がアイドル運転である
か否かが判別される（Ｓ３１）。 （３）Ｓ３１での判定がＹＥＳである場合には，Ｓ３０
で読み込んだオイル温度Ｔｏによって，マップ等の予め
決められた関係から目標レール圧力Ｐｒｔが設定される
（Ｓ３２）。即ち，エンジンの運転状態がアイドル運転
であると，目標レール圧力Ｐｒｔは，オイル温度Ｔｏの
みによって決められることになり，エンジン回転数等の
情報によって目標レール圧力Ｐｒｔを決めることがな
い。 （４）Ｓ３１での判定がＮＯである場合には，Ｓ３０で
読み込んだエンジン回転数Ｎｅ，最終目標燃料噴射量Ｑ
ｆ，及びオイル温度Ｔｏに基づいて，マップ等の予め決
められた関係から目標レール圧力Ｐｒｔが設定される
（Ｓ３３）。

【００３０】図７は，図３に示したメインルーチンにお
ける圧力制御弁の駆動ルーチン（Ｓ４）を示すフローチ
ャートであり，以下の各ステップから成る。 （１）Ｓ３２及びＳ３３において決定された目標レール
圧力Ｐｒｔ，及び圧力センサ７１からコントローラ５０
に入力された実レール圧力Ｐｒが読み込まれる（Ｓ４
０）。 （２）Ｓ４０で読み込んだ目標レール圧力Ｐｒｔと実レ
ール圧力Ｐｒとの偏差が次の式によって算出され，算出
結果が圧力偏差ΔＰｒとして代入される（Ｓ４１）。 ΔＰｒ←Ｐｒ−Ｐｒｔ （３）アイドル運転フラグＦｌａｇＩが１であるか否
か，即ち，エンジンの運転状態がアイドル運転状態であ
るか否かが判別される（Ｓ４２）。 （４）Ｓ４２の判定で，エンジン運転状態がアイドル運
転状態であると判別されると，レール圧力Ｐｒの補正量
を求めるためのＰＩＤ制御の各ゲインを，図９に示すゲ
イン特性Ｇ１で定められるゲインに決定する（Ｓ４
３）。アイドル運転においては，早過ぎる応答性を必要
としないので，ゲイン特性Ｇ１で定められるゲイン（絶
対値）は，ＰＩＤ動作のどの動作においても小さい値に
決定される。 （５）Ｓ４２で，エンジン運転状態が非アイドル運転状
態であると判別されると，レール圧力Ｐｒと目標レール
圧力Ｐｒｔとの圧力偏差ΔＰｒが，予め決められた比較
的大きな圧力偏差ΔＰｒｈよりも大きいか否かが判別さ
れる（Ｓ４４）。 （６）Ｓ４４でＹＥＳ（即ち，圧力偏差ΔＰｒ＞ΔＰｒ
ｈ）と判別されると，レール圧力Ｐｒの補正量を定める
ＰＩＤ制御の各ゲインを，図９に示すゲイン特性Ｇ２で
定められるゲインに決定する（Ｓ４５）。 （７）Ｓ４４でＮＯ（即ち，圧力偏差ΔＰｒ≦ΔＰｒ
ｈ）と判別されると，レール圧力Ｐｒと目標レール圧力
Ｐｒｔとの圧力偏差ΔＰｒが，予め決められた比較的小
さな圧力偏差ΔＰｒｌよりも大きいか否かが判別される
（Ｓ４６）。 （８）Ｓ４６でＹＥＳ（即ち，圧力偏差ΔＰｒ＜ΔＰｒ
ｌ）と判別されると，レール圧力Ｐｒの補正量を定める
ＰＩＤ制御の各ゲインを，図９に示すゲイン特性Ｇ３で
定められるゲインに決定する（Ｓ４７）。 （９）Ｓ４６でＮＯ（即ち，ΔＰｒｌ≦圧力偏差ΔＰｒ
≦ΔＰｒｈ）と判別されると，レール圧力Ｐｒの補正量
を定めるＰＩＤ制御の各ゲインを，図９に示すゲイン特
性Ｇ４で定められるゲインに決定する（Ｓ４８）。 （１０）Ｓ４３，Ｓ４５，Ｓ４７及びＳ４８でそれぞれ
ゲイン特性Ｇ１〜Ｇ４によって求められたゲインを用い
て，圧力制御弁６４に供給される駆動パルス電流のデュ
ーティ比Ｄｐｒが，目標レール圧力ＰｒｔとＳ４１にお
いて算出された圧力偏差ΔＰｒのＰＩＤ動作に基づくフ
ィードバック制御量との和の関数ｆｎとして求められる
（Ｓ４９）。 Ｄｐｒ←ｆｎ〔Ｐｒｔ＋Ｇｐ×ΔＰｒ＋Ｇｉ×∫ΔＰｒ
ｄｔ＋Ｇｄ×（ｄΔＰｒｔ／ｄｔ）〕 ここで，Ｇｐは圧力偏差ΔＰｒに乗じられる比例制御
（Ｐ制御）のゲインであり，Ｇｉは圧力偏差ΔＰｒの積
分値に乗じられる積分制御（Ｉ制御）のゲインであり，
Ｇｄは圧力偏差ΔＰｒの微分値に乗じられる微分制御
（Ｄ制御）のゲインである。 （１１）Ｓ４９で求められたデューティ比Ｄｐｒに従っ
て，圧力制御弁６４が駆動される。即ち，圧力制御弁６
４にはＳ４９で定められるデューティ比Ｄｐｒの駆動パ
ルス電流が供給されて，高圧オイルポンプ６３からの作
動オイルが圧力制御弁６４を通じてリークされるリーク
量が決められ，その結果，高圧オイルマニホルド５６に
供給される作動オイル量が制御され，高圧オイルマニホ
ルド５６におけるレール圧力Ｐｒが制御される（Ｓ４
３）。

【００３１】図９は，圧力偏差ΔＰｒに対する補正量
（例えば，比例制御による補正量）の関係を示すグラフ
である。アイドル運転時のゲインＧｐはゲイン特性Ｇ１
の傾きであり，緩やかな傾斜で示すとおり，ゲインＧｐ
（その絶対値）は小さい値である。圧力偏差ΔＰｒがΔ
Ｐｒｈよりも大きいときのゲインＧｐは，圧力偏差ΔＰ
ｒがΔＰｒｌよりも小さいときのゲインＧｐよりも絶対
値で僅かに大きい値に設定されている。圧力偏差ΔＰｒ
がΔＰｒｌ以上で且つΔＰｒｈ以下の場合には，ゲイン
特性Ｇ４の傾斜で示すように，ゲイン特性Ｇ２やＧ３の
場合のゲインよりも小さい値に設定されているので，制
御が緩やかに行われる。圧力偏差ΔＰｒに対する積分制
御（Ｉ制御）による補正量と微分制御（Ｄ制御）による
補正量も，図９と同様にして求められる。

【００３２】図８は，図３に示したメインルーチンにお
けるインジェクタの駆動ルーチン（Ｓ５）を示すフロー
チャートであり，以下の各ステップから成る。 （１）最終目標燃料噴射量Ｑｆ，実レール圧力Ｐｒ及び
オイル温度Ｔｏが読み込まれる（Ｓ６０）。 （２）インジェクタ１へ印加される制御電流のパルス幅
Ｐｗが決定される（Ｓ６１）。即ち，実レール圧力Ｐｒ
及びオイル温度Ｔｏの条件下で，インジェクタ１が最終
目標燃料噴射量Ｑｆの燃料を噴射するのに必要なインジ
ェクタ１の電磁弁１０の駆動パルス電流の通電期間とし
ての駆動パルス幅Ｐｗが決定される。 （３）Ｓ６１で求めた駆動パルス幅Ｐｗを有する制御電
流によってインジェクタ１が駆動される（Ｓ６２）。即
ち，駆動パルス幅Ｐｗを有する制御電流がインジェクタ
１の電磁弁１０に供給され，その通電期間で電磁弁１０
が作動することにより，インジェクタ１の噴孔１３が開
口して燃料が燃焼室内に噴射される。

【００３３】以上のように，このエンジンの燃料噴射装
置においては，コントローラ５０は，エンジンの運転状
態かアイドル運転状態であるときにはエンジンの運転状
態が非アイドル運転状態であるときよりも，ＰＩＤ動作
の制御ゲインを小さい値に設定するので，実レール圧力
Ｐｒの変動を抑制し，その結果，インジェクタ１からの
燃料噴射量が適切になる。また，コントローラ５０は，
実レール圧力Ｐｒと目標レール圧力Ｐｒｔとの圧力偏差
ΔＰｒの絶対値が小さいときには，圧力偏差ΔＰｒの絶
対値が大きいときよりも，ＰＩＤ動作の制御ゲインを小
さい値に設定するので，圧力偏差ΔＰｒが小さいときに
レール圧力Ｐｒのハンチングが生じるのを防止すること
ができる。更に，コントローラ５０は，レール圧力Ｐｒ
が低下中であるときはレール圧力Ｐｒが上昇中であると
きよりも，ＰＩＤ動作の制御ゲインを小さい値に設定す
るので，レール圧力Ｐｒが低下中のときに生じるレール
圧力Ｐｒのアンダーシュートで，インジェクタ１の針弁
２３が開弁しなくなる事態を回避することができる。

【００３４】

【発明の効果】この発明によるエンジンの燃料噴射装置
は，上記のように構成されているので，コントローラ
は，アイドル又は非アイドル運転状態，作動流体の圧力
と目標作動流体圧力との圧力偏差，若しくは作動流体の
圧力変化のいずれかのエンジンの運転状態に応じて，圧
力偏差のＰＩＤ動作の制御ゲインを変更することによ
り，作動流体の圧力が目標作動流体圧力に一致するよう
に圧力偏差を制御偏差としたＰＩＤ動作に基づいて圧力
制御弁を制御する際に，運転状態に応じてより一層，適
切で迅速に作動流体圧力を制御することができる。した
がって，そのように制御された作動流体圧力に基づいて
燃料の噴射圧力が適切に制御されるため，インジェクタ
から燃焼室に噴射される燃料の噴射量がより適切に制御
される。アイドル運転状態におけるエンジン回転数の変
動や，アイドル運転状態及び通常運転状態におけるハン
チング，或いはエンジンのストールを防止して，安定し
た適なエンジンの燃料噴射を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置の
レール圧力制御のブロック図である。

【図２】図１における最終目標燃料噴射量Ｑｆを出力す
るブロック図である。

【図３】この発明によるエンジンの燃料噴射装置のメイ
ンルーチンをしめすフローチャートである。

【図４】図３に示したメインルーチンにおけるアイドル
運転フラグの決定ルーチンを示すフローチャートであ
る。

【図５】図３に示したメインルーチンにおける最終目標
燃料噴射量の決定ルーチンを示すフローチャートであ
る。

【図６】図３に示したメインルーチンにおける目標レー
ル圧力の設定ルーチンを示すフローチャートである。

【図７】図３に示したメインルーチンにおける圧力制御
弁の駆動ルーチンを示すフローチャートである。

【図８】図３に示したメインルーチンにおけるインジェ
クタの駆動ルーチンを示すフローチャートである。

【図９】図７に示す圧力制御弁の駆動ルーチンで採用さ
れる圧力偏差と補正量の関係の一例を示すグラフであ
る。

【図１０】エンジンにおける燃料噴射システムの一例を
示す図である。

【図１１】図１０に示す燃料噴射システムに用いられて
いるインジェクタの断面図である。

【符号の説明】

１ インジェクタ ２ ノズル本体 ３ ソレノイド本体 ４ インジェクタ本体 ５ 燃料供給本体 ６ ケース ７ 増圧室 ８ 圧力室 ９ 増圧ピストン １０ 電磁弁 １１ 燃料供給口 １２ 燃料排出口 １３ 噴孔 １５ 電磁アクチュエータ ２０ 燃料チャンバ ２３ 針弁 ３１ 第１目標レール圧力算出手段 ３２ 第２目標レール圧力算出手段 ３３ アイドル判別手段 ３５ ＰＩＤ制御要素 ３６ デューティ比決定手段 ５０ コントローラ ５１ コモンレール ５６ 高圧オイルマニホルド ６３ 高圧オイルポンプ ６４ 圧力制御弁 ６８ 回転数センサ ６９ アクセル踏込み量センサ ７１ 圧力センサ ７２ オイル温度センサ Ｎｅ エンジン回転数 Ａｃ アクセル踏込み量 Ｐｒ レール圧力 Ｐｒｔ 目標レール圧力 Ｑｂ 基本燃料噴射量（非アイドル運転状態） Ｑｉ 基本燃料噴射量（アイドル運転状態） Ｑｆ 最終目標燃料噴射量 Ｐｗ 駆動パルス幅 Ｄｐｒ デューティ比

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの燃焼室内に燃料を噴射するイ
   ンジェクタ，燃料の噴射圧力を制御するため前記インジ
   ェクタに供給される作動流体の圧力を制御する圧力制御
   弁，前記エンジンの運転状態を検出する検出手段，及び
   前記作動流体の圧力が前記エンジンの運転状態に応じて
   決められる目標作動流体圧力と一致するように前記作動
   流体の圧力と前記目標作動流体圧力との圧力偏差を制御
   偏差としたＰＩＤ動作に基づいて前記圧力制御弁を制御
   するコントローラを備え，前記コントローラは，アイド
   ル又は非アイドル運転状態，前記作動流体の圧力と前記
   目標作動流体圧力との前記圧力偏差，若しくは前記作動
   流体の圧力変化のいずれかの前記エンジンの運転状態に
   応じて，前記ＰＩＤ動作の制御ゲインを変更することか
   ら成るエンジンの燃料噴射装置。
2. 【請求項２】 前記コントローラは，前記エンジンの運
   転状態が前記アイドル運転状態であるときには前記エン
   ジンの運転状態が前記非アイドル運転状態であるときよ
   りも，前記ＰＩＤ動作の前記制御ゲインを小さい値に設
   定することから成る請求項１に記載のエンジンの燃料噴
   射装置。
3. 【請求項３】 前記検出手段は前記エンジンの回転数を
   検出する回転数センサ及びアクセル踏込み量を検出する
   アクセル踏込み量センサを含み，前記コントローラは，
   前記回転数センサが検出した前記エンジンの回転数が予
   め決められた範囲内にあり，且つ前記アクセル踏込み量
   センサが検出した前記アクセル踏込み量が予め決められ
   た値以下であるときに，前記エンジンの運転状態を前記
   アイドル運転状態と判別することから成る請求項２に記
   載のエンジンの燃料噴射装置。
4. 【請求項４】 前記コントローラは，前記作動流体の圧
   力と前記目標作動流体圧力との前記圧力偏差の絶対値が
   小さいときには，前記圧力偏差の前記絶対値が大きいと
   きよりも，前記ＰＩＤ動作の前記制御ゲインを小さい値
   に設定することから成る請求項１に記載のエンジンの燃
   料噴射装置。
5. 【請求項５】 前記コントローラは，前記作動流体の圧
   力が低下中であるときには，前記作動流体の圧力が上昇
   中であるときよりも，前記ＰＩＤ動作の前記制御ゲイン
   を小さい値に設定することから成る請求項１に記載のエ
   ンジンの燃料噴射装置。
6. 【請求項６】 前記コントローラは，前記ＰＩＤ動作に
   よって得られた補正量で前記目標作動流体圧力を補正
   し，補正された前記目標作動流体圧力に応じて予め決め
   られた関係に基づいて求められる操作量で前記圧力制御
   弁を制御することから成る請求項１〜５のいずれか１項
   に記載のエンジンの燃料噴射装置。
7. 【請求項７】 前記操作量は，前記圧力制御弁の開度を
   決めるための制御パルス電流のデューティ比であること
   から成る請求項６に記載のエンジンの燃料噴射装置。
8. 【請求項８】 前記作動流体は，エンジンオイル又は燃
   料であることからなる請求項１〜７のいずれか１項に記
   載のエンジンの燃料噴射装置。
9. 【請求項９】 前記インジェクタは，燃料を噴射する噴
   孔が形成されたノズル，本体に形成され且つコモンレー
   ルからの燃料が供給される増圧室，前記本体に形成され
   且つ前記作動流体が供給される圧力室，前記増圧室内の
   燃料を増圧するため前記圧力室における前記作動流体の
   圧力作用に基づいて昇降駆動される増圧ピストン，前記
   増圧室からの燃料の圧力に基づいて前記本体内を昇降し
   て前記噴孔を開閉する針弁，燃料チャンバを形成するた
   め前記本体の外周に配置され且つ前記コモンレールに開
   口する燃料供給口と燃料排出口とが形成されたケース，
   及び前記コントローラから供給される駆動電流によって
   駆動されて前記圧力室における前記作動流体の圧力作用
   を制御する電磁弁を備えていることから成る請求項１〜
   ８のいずれか１項に記載のエンジンの燃料噴射装置。