JP2012219802A - 燃料噴射状態推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃圧センサの個数削減を図るにあたり、その削減対象となった燃料噴射弁における燃料噴射状態の正確な推定を可能にする。
【解決手段】第１および第２燃料噴射弁１０（＃２，＃３）には第１および第２燃圧センサ２０（＃２，＃３）が搭載され、第３燃料噴射弁１０（＃１）には燃圧センサが搭載されていない場合において、第１燃料噴射弁での燃料噴射時に、第１および第２燃圧センサにより噴射気筒波形および非噴射気筒波形を取得し、これらの噴射気筒波形と非噴射気筒波形との位相差に基づき伝播時間を算出する。そして、第３燃料噴射弁での燃料噴射時には、第１燃圧センサ２２（＃２）により推定用非噴射気筒波形を取得し、算出しておいた伝播時間および推定用非噴射気筒波形に基づき、第３燃料噴射弁での燃料噴射状態を推定する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、多気筒の内燃機関において、燃料の噴射開始時期や噴射終了時期、噴射異常発生等の噴射状態を推定する燃料噴射状態推定装置に関する。

特許文献１〜３等には、燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力を燃圧センサで検出することで、燃料噴射に伴い生じた圧力変化（噴射気筒波形）を検出し、その噴射気筒波形に基づき燃料の噴射状態を算出する発明が開示されている。噴射状態の具体例としては、以下に説明する噴射開始時期、噴射終了時期、噴射異常等が挙げられる。

すなわち、噴射開始に伴い生じた圧力降下開始時期と噴射開始時期とは相関が高いことに着目し、噴射気筒波形から検出される圧力降下開始時期に基づき噴射開始時期（噴射状態）を算出する。また、噴射終了に伴い生じた圧力上昇終了時期と噴射終了時期とは相関が高いことに着目し、噴射気筒波形から検出される圧力上昇終了時期に基づき噴射終了時期（噴射状態）を算出する。そして、このように算出した噴射状態に基づき燃料噴射弁の作動をフィードバック制御することで、噴射状態が所望の状態になるように高精度で噴射制御できる。

また、上述した圧力降下開始時期や圧力上昇終了時期が、燃料噴射弁へ指令信号を出力した時期から想定される時期から大きくずれている場合には、噴射を開始できない異常や噴射を終了できない異常状態（噴射状態）であると診断できる。

特開２００９−１０３０６３号公報 特開２０１０−３００４号公報 特開２０１０−２２３１８４号公報

しかし、上記従来技術を多気筒エンジンに適用させる場合には、複数の燃料噴射弁の各々に対して燃圧センサを備えることとなり、多くの燃圧センサを要するので多大なコストアップを招く。

そこで本発明者は、燃圧センサを搭載しない特定の燃料噴射弁（以下「センサ無し噴射弁」と記載）と、燃圧センサを搭載した他の燃料噴射弁（以下「センサ有り噴射弁」と記載）を多気筒エンジンに搭載した場合、上記センサ有り噴射弁の燃圧センサの検出値に基づき、センサ無し噴射弁での噴射状態を推定することを、以下のように検討した。

すなわち、センサ無し噴射弁で燃料噴射を開始させると、センサ無し噴射弁で生じた燃圧低下の脈動がコモンレール（蓄圧分配容器）を通じてセンサ有り噴射弁へ伝播していく。したがって、センサ無し噴射弁での噴射開始時期から前記伝播に要する時間（伝播時間）が経過した時点で、燃圧センサで検出される圧力波形（非噴射気筒波形）には圧力降下開始の変化点が現れる。同様にして、センサ無し噴射弁での燃料噴射を終了させると、センサ無し噴射弁での噴射終了時期から前記伝播時間が経過した時点で、非噴射気筒波形には圧力上昇終了の変化点が現れる。したがって、センサ無し噴射弁での噴射状態は、非噴射気筒波形に基づけば推定することができ、燃圧センサの個数削減を図ることができる。

しかしながら、使用されている燃料の性状や温度等、燃料中の音速に影響を与える物理量が変化すると、前記伝播時間は変化する。したがって、予め設定しておいた所定の伝播時間に基づいて、上述の如く非噴射気筒波形からセンサ無し噴射弁での噴射状態を推定しようとすると、正確な推定ができないことが本発明者らの検討により明らかとなった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃圧センサの個数削減を図るにあたり、その削減対象となった燃料噴射弁における燃料噴射状態の正確な推定を可能にした燃料噴射状態推定装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明では、内燃機関の第１気筒に備えられた第１燃料噴射弁、第２気筒に備えられた第２燃料噴射弁、および第３気筒に備えられた第３燃料噴射弁と、前記第１燃料噴射弁、前記第２燃料噴射弁、および前記第３燃料噴射弁の各々へ、蓄圧した高圧燃料を分配する蓄圧分配容器と、前記第１燃料噴射弁に設けられた第１燃圧センサ、および前記第２燃料噴射弁に設けられた第２燃圧センサと、を備える燃料噴射システムに適用されることを前提とする。

そして、前記第１燃料噴射弁での燃料噴射時に前記第１燃圧センサにより検出される圧力変化とその検出時刻との関係を表した噴射気筒波形、および前記第１燃料噴射弁での燃料噴射時に前記第２燃圧センサにより検出される圧力変化とその検出時刻との関係を表した非噴射気筒波形を取得する第１の波形取得手段と、前記第１の波形取得手段により取得された前記噴射気筒波形と前記非噴射気筒波形との位相差に基づき、第１燃料噴射弁で生じた燃料圧力変化が前記蓄圧分配容器を通じて前記第２燃料噴射弁まで伝播されるのに要する伝播時間を算出する伝播時間算出手段と、前記第３燃料噴射弁での燃料噴射時に前記第１燃圧センサまたは前記第２燃圧センサにより検出される圧力変化と、その検出時刻との関係を表した推定用非噴射気筒波形を取得する第２の波形取得手段と、前記第２の波形取得手段により取得された推定用非噴射気筒波形、および前記伝播時間算出手段により算出された前記伝播時間に基づき、前記第３燃料噴射弁での燃料噴射状態を推定する推定手段と、を備えることを特徴とする。

要するに、第１燃料噴射弁での燃料噴射時に、第１燃圧センサによる噴射気筒波形および第２燃圧センサによる非噴射気筒波形を取得する。そして、両波形の位相差に基づき、第１燃料噴射弁から第２燃料噴射弁まで燃圧変化が伝播されるのに要する伝播時間を算出する。そして、第３燃料噴射弁での燃料噴射時に、第１燃圧センサまたは第２燃圧センサによる推定用非噴射気筒波形を取得して、その推定用非噴射気筒波形および前記伝播時間に基づき、第３燃料噴射弁での燃料噴射状態（例えば噴射開始時期、噴射終了時期等）を推定する。

そのため、実際に使用されている燃料性状や燃料温度が変化して伝播時間が変化したとしても、２つの燃圧センサにより実際の伝播時間を検出し、その検出値（伝播時間）を用いて推定用非噴射気筒波形から第３燃料噴射弁（センサ無し噴射弁）での噴射状態を推定するので、その噴射状態を正確に推定できる。以上により、上記発明によれば、第３燃料噴射弁への燃圧センサ搭載を必要とすることなく、第３燃料噴射弁での噴射状態を正確に推定できる。

なお、推定手段により推定される前記「噴射状態」の具体例としては、以下に説明する時期や時間等が挙げられる。すなわち、第３燃料噴射弁からの燃料噴射開始時期、燃料噴射終了時期、これらの開始時期および終了時期から算出される噴射期間（噴射量に相当）、噴射率（単位時間当たりの噴射量）が最大に達した時期、閉弁作動を開始した時期、噴射率が低下を開始した時期、噴射開始を指令してから上記各時期に達するまでの時間、噴射終了を指令してから上記各時期に達するまでの時間、等である。

前記「位相差」の具体例としては、以下に説明する時刻のずれ量が挙げられる。すなわち、第１燃料噴射弁での噴射開始に伴い生じた噴射気筒波形での圧力降下開始時刻Ｐ１と、第１燃料噴射弁での噴射開始に伴い生じた非噴射気筒波形での圧力降下開始時刻Ｐ１ｕとのずれ量（図６参照）である。また、前記第１燃料噴射弁での噴射終了に伴い生じた噴射気筒波形での圧力上昇終了時刻Ｐ５と、第１燃料噴射弁での噴射終了に伴い生じた非噴射気筒波形での圧力上昇終了時刻Ｐ５ｕとのずれ量（図６参照）である。

また、第１燃料噴射弁での噴射率（単位時間当たりの噴射量）が最大になったことに伴い生じた噴射気筒波形での圧力降下終了時刻Ｐ２（図２（ｃ）参照）と、第１燃料噴射弁での噴射率が最大になったことに伴い生じた非噴射気筒波形での圧力降下終了時刻とのずれ量である。また、第１燃料噴射弁での噴射率が低下を開始したことに伴い生じた噴射気筒波形での圧力上昇開始時刻Ｐ３（図２（ｃ）参照）と、第１燃料噴射弁での噴射率が低下を開始したことに伴い生じた非噴射気筒波形での圧力上昇開始時刻とのずれ量である。

請求項２記載の発明では、前記第１燃料噴射弁から前記蓄圧分配容器を通じて前記第２燃料噴射弁に至るまでの燃料経路長を第１の経路長とし、前記第３燃料噴射弁から前記蓄圧分配容器を通じて前記第１燃料噴射弁または前記第２燃料噴射弁に至るまでの燃料経路長を第２の経路長とした場合において、前記第１の経路長と前記第２の経路長とが同じであることを特徴とする。

以下の説明では、第３燃料噴射弁での燃料噴射時に当該第３燃料噴射弁で生じた燃料の圧力変化と、その検出時刻との関係を表した波形を、「推定対象波形」と記載する。第３燃料噴射弁には燃圧センサが搭載されていないので、前記推定対象波形（図６（ｂ）参照）は直接検出することができないものである。

ここで、燃料経路長が異なれば、燃圧変化の伝播時間は異なってくる。したがって、第１燃料噴射弁から第２燃料噴射弁に至るまでの燃料経路長（第１の経路長）と、推定対象となる第３燃料噴射弁（センサ無し噴射弁）から第１または第２燃料噴射弁に至るまでの燃料経路長（第２の経路長）とが異なれば、伝播時間の算出に用いた噴射気筒波形および非噴射気筒波形との位相差は、推定用非噴射気筒波形と推定対象波形との位相差と異なってくる。そのため、この場合には、伝播時間算出手段により算出した伝播時間を用いて推定用非噴射気筒波形から第３燃料噴射弁（センサ無し噴射弁）での噴射状態を推定するにあたり、その推定精度が悪くなることが懸念される。

この点を鑑みた上記発明では、第１の燃料経路長と第２の燃料経路長とを同じにしている（図５、図１３参照）ので、上述した「推定精度が悪くなる」との懸念を解消できる。

請求項３記載の発明では、前記第１燃料噴射弁から前記蓄圧分配容器を通じて前記第２燃料噴射弁に至るまでの燃料経路長を第１の経路長とし、前記第３燃料噴射弁から前記蓄圧分配容器を通じて前記第１燃料噴射弁または前記第２燃料噴射弁に至るまでの燃料経路長を第２の経路長とし、前記第１の経路長と前記第２の経路長とが異なる場合において、前記第１の経路長と前記第２の経路長との差分、或いは前記差分と相関のある物理量を経路長情報として記憶する記憶手段を備え、前記推定手段は、前記伝播時間および前記経路長情報に基づいて前記推定を実施することを特徴とする。

先述したように、第１の経路長と第２の経路長とが異なれば、伝播時間の算出に用いた噴射気筒波形および非噴射気筒波形との位相差と、推定用非噴射気筒波形と推定対象波形との位相差とが異なってくるので、センサ無し噴射弁での噴射状態の推定精度が悪くなることが懸念される。

この点を鑑みた上記発明では、第１の経路長と第２の経路長との差分、或いは前記差分と相関のある物理量を経路長情報として予め記憶させておき、前記伝播時間および前記経路長情報に基づいて前記推定を実施する。そのため、例えば、伝播時間に基づき推定した噴射開始時期を、第１の経路長と第２の経路長との差分に応じて補正することができるので、上述した「推定精度が悪くなる」との懸念を解消できる。なお、「前記差分と相関のある物理量」の具体例としては、第１経路長での伝播時間と第２経路長での伝播時間とのずれ量（前記補正の値に相当）等が挙げられる。

請求項４記載の発明では、内燃機関の第１気筒に備えられた第１燃料噴射弁、第２気筒に備えられた第２燃料噴射弁、第３気筒に備えられた第３燃料噴射弁、および第４気筒に備えられた第４燃料噴射弁と、前記第１燃料噴射弁、前記第２燃料噴射弁、前記第３燃料噴射弁、および前記第４燃料噴射弁の各々へ、蓄圧した高圧燃料を分配する蓄圧分配容器と、前記第１燃料噴射弁に設けられた燃圧センサと、を備える燃料噴射システムに適用されることを前提とする。

そして、前記第２燃料噴射弁での燃料噴射時に前記燃圧センサにより検出される圧力変化を第２噴射時波形として取得し、前記第３燃料噴射弁での燃料噴射時に前記燃圧センサにより検出される圧力変化を第３噴射時波形として取得し、前記第４燃料噴射弁での燃料噴射時に前記燃圧センサにより検出される圧力変化を第４噴射時波形として取得する波形取得手段を備える。

さらに、前記第２燃料噴射弁へ噴射開始または噴射終了を指令してから、当該指令に伴い前記第２噴射時波形に変化が生じるまでの時間である第２噴射時応答時間を算出する第２噴射時応答時間算出手段と、前記第３燃料噴射弁へ噴射開始または噴射終了を指令してから、当該指令に伴い前記第３噴射時波形に変化が生じるまでの時間である第３噴射時応答時間を算出する第３噴射時応答時間算出手段と、前記第４燃料噴射弁へ噴射開始または噴射終了を指令してから、当該指令に伴い前記第４噴射時波形に変化が生じるまでの時間である第４噴射時応答時間を算出する第４噴射時応答時間算出手段と、を備える。

そしてさらに、前記第２噴射時応答時間、前記第３噴射時応答時間および前記第４噴射時応答時間の比較に基づき、前記第２燃料噴射弁、前記第３燃料噴射弁および前記第４燃料噴射弁での燃料噴射状態に異常が生じているか否かを診断する異常診断手段を備えることを特徴とする。

上記発明は、第１燃料噴射弁に設けられた燃圧センサの検出結果を、第２〜第４燃料噴射弁の異常診断に利用することで、第２〜第４燃料噴射弁への燃圧センサ搭載を不要にすることを図ったものである。なお、前記異常の具体例としては、燃料噴射弁の噴孔を開閉する弁体が、異物噛み込み等の原因により摺動不良の異常状態になっていたり、前記弁体を開弁作動させるアクチュエータが経年劣化していたりすることが挙げられる。このような異常が生じると、燃料噴射弁へ噴射開始を指令してから噴射が開始されるまでの応答遅れや、噴射終了を指令してから噴射が終了するまでの応答遅れが長くなるといった、燃料噴射状態の異常を来たす。

したがって、このような異常が生じると噴射時応答時間は長くなる。但し、先述したように燃料の性状や温度等が変化すると伝播時間が変化するので、この場合にも、第２噴射時応答時間や第３噴射時応答時間は長くなる可能性がある。しかしながら、このように燃料性状や温度に起因して伝播時間が変化した場合には、第２〜第４噴射時応答時間のいずれもが長くなる筈である。そのため、第２〜第４噴射時応答時間の各々を比較して違いが小さければ、応答時間が長くなっていたとしても前記異常は生じていない筈である。一方、いずれか１つの応答時間だけが他の応答時間と大きく異なっていれば、その大きく異なっている応答時間を検出した時の燃料噴射弁において前記異常が生じている筈である。

この点を鑑みた上記発明によれば、第２〜第４噴射時応答時間の比較に基づき、第２〜第４燃料噴射弁での燃料噴射状態に異常が生じているか否かを診断する。そのため、実際に使用されている燃料性状や燃料温度が変化して伝播時間が変化したとしても、第２〜第４燃料噴射弁での異常有無を正確に診断できる。よって、第２〜第４燃料噴射弁への燃圧センサ搭載を必要とすることなく、これらの燃料噴射弁での噴射状態（異常有無）を正確に診断できる。

本発明の第１実施形態にかかる燃料噴射状態推定装置が適用される、燃料噴射システムの概略を示す図。 噴射指令信号に対応する噴射率および燃圧の変化を示す図。 第１実施形態において、センサ有り噴射弁（＃２，＃３）に対する噴射指令信号の設定等の概要を示すブロック図。 噴射時燃圧波形Ｗａ、非噴射時燃圧波形Ｗｕ、噴射波形Ｗｂを示す図。 所定の噴射弁から他の噴射弁へ圧力変化が伝播していく伝播経路を示す図。 第１実施形態において、噴射時波形および非噴射時波形に基づき伝播時間を算出する手法を説明する図。 第１実施形態において、算出した伝播時間および非噴射時波形に基づき、センサ無し噴射弁の噴射状態を推定する手法を説明する図。 第１実施形態において、センサ無し噴射弁（＃１，＃４）に対する噴射指令信号の設定等の概要を示すブロック図。 第１実施形態において、伝播時間の算出手順を示すフローチャート。 第１実施形態において、センサ無し噴射弁にかかる噴射率パラメータの算出手順を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態における伝播経路を示す図。 本発明の第３実施形態における伝播経路を示す図。 本発明の第４実施形態における伝播経路を示す図。 本発明の第５実施形態における伝播経路を示す図。 第５実施形態において、噴射弁の異常診断手順を示すフローチャート。

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する燃料噴射状態推定装置は、車両用のエンジン（内燃機関）に搭載されたものであり、当該エンジンには、複数の気筒＃１〜＃４について高圧燃料を噴射して圧縮自着火燃焼させるディーゼルエンジンを想定している。

（第１実施形態）
図１は、上記エンジンの各気筒に搭載された燃料噴射弁１０、各々の燃料噴射弁１０に搭載された燃圧センサ２２、及び車両に搭載された電子制御装置であるＥＣＵ３０等を示す模式図である。

先ず、燃料噴射弁１０を含むエンジンの燃料噴射システムについて説明する。燃料タンク４０内の燃料は、燃料ポンプ４１によりコモンレール４２（蓄圧容器）に圧送されて蓄圧され、各気筒の燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）へ分配供給される。複数の燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）は、予め設定された順番で燃料の噴射を順次行う。本実施形態では、＃１→＃３→＃４→＃２の順番で噴射することを想定している。

なお、燃料ポンプ４１にはプランジャポンプが用いられているため、プランジャの往復動に同期して燃料は圧送される。そして、当該燃料ポンプ４１はエンジン出力を駆動源としてクランク軸により駆動するので、１燃焼サイクル中に決められた回数だけ燃料ポンプ４１から燃料を圧送することとなる。

燃料噴射弁１０は、以下に説明するボデー１１、ニードル形状の弁体１２及びアクチュエータ１３等を備えて構成されている。ボデー１１は、内部に高圧通路１１ａを形成するとともに、燃料を噴射する噴孔１１ｂを形成する。弁体１２は、ボデー１１内に収容されて噴孔１１ｂを開閉する。

ボデー１１内には弁体１２に背圧を付与する背圧室１１ｃが形成されており、高圧通路１１ａ及び低圧通路１１ｄは背圧室１１ｃと接続されている。高圧通路１１ａ及び低圧通路１１ｄと背圧室１１ｃとの連通状態は制御弁１４により切り替えられており、電磁コイルやピエゾ素子等のアクチュエータ１３へ通電して制御弁１４を図１の下方へ押し下げ作動させると、背圧室１１ｃは低圧通路１１ｄと連通して背圧室１１ｃ内の燃料圧力は低下する。その結果、弁体１２へ付与される背圧力が低下して弁体１２はリフトアップ（開弁作動）する。これにより、弁体１２のシート面１２ａがボデー１１のシート面から離座して、噴孔１１ｂから燃料が噴射される。

一方、アクチュエータ１３への通電をオフして制御弁１４を図１の上方へ作動させると、背圧室１１ｃは高圧通路１１ａと連通して背圧室１１ｃ内の燃料圧力は上昇する。その結果、弁体１２へ付与される背圧力が上昇して弁体１２はリフトダウン（閉弁作動）する。これにより、弁体１２のシート面１２ａがボデー１１のシート面に着座して、噴孔１１ｂからの燃料噴射が停止される。

したがって、ＥＣＵ３０がアクチュエータ１３への通電を制御することで、弁体１２の開閉作動が制御される。これにより、コモンレール４２から高圧通路１１ａへ供給された高圧燃料は、弁体１２の開閉作動に応じて噴孔１１ｂから噴射される。

燃圧センサ２２は、全ての燃料噴射弁１０に搭載されているわけではないが、最低でも２つの燃料噴射弁１０に搭載されている。要するに、燃圧センサ２２の搭載数は、燃料噴射弁１０の数より少なく、かつ、２つ以上である。本実施形態では、＃２，＃３の燃料噴射弁１０（センサ無し噴射弁）に燃圧センサ２２が搭載され、＃１，＃４の燃料噴射弁１０（センサ有り噴射弁）には燃圧センサ２２が搭載されていない。

センサ装置２０は、各々の燃料噴射弁１０に搭載されており、以下に説明するステム２１（起歪体）、燃圧センサ２２、燃温センサ２３及びモールドＩＣ２４等を備えて構成されている。ステム２１はボデー１１に取り付けられており、ステム２１に形成されたダイヤフラム部２１ａが高圧通路１１ａを流通する高圧燃料の圧力を受けて弾性変形する。圧力センサ素子により構成される燃圧センサ２２はダイヤフラム部２１ａに取り付けられており、ダイヤフラム部２１ａで生じた弾性変形量に応じて圧力検出信号をＥＣＵ３０へ出力する。

また、ダイヤフラム部２１ａには、温度センサ素子により構成される燃温センサ２３が取り付けられている。この燃温センサ２３により検出された温度は、分岐通路内の燃料の温度とみなすことができる。つまり、センサ装置２０は燃温センサの機能を備えていると言える。但し、本発明の実施にあたり、この燃温センサ２３は廃止してもよい。

モールドＩＣ２４は、燃圧センサ２２や燃温センサ２３から出力された検出信号を増幅する増幅回路や、検出信号を送信する送信回路等の電子部品を樹脂モールドして形成されており、ステム２１とともに燃料噴射弁１０に搭載されている。モールドＩＣ２４はＥＣＵ３０と電気接続されており、増幅された検出信号はＥＣＵ３０に送信される。

ＥＣＵ３０は、アクセルペダルの操作量やエンジン負荷、エンジン回転速度ＮＥ等に基づき目標噴射状態（例えば噴射段数、噴射開始時期、噴射終了時期、噴射量等）を算出する。例えば、エンジン負荷及びエンジン回転速度に対応する最適噴射状態を噴射状態マップにして記憶させておく。そして、現状のエンジン負荷及びエンジン回転速度に基づき、噴射状態マップを参照して目標噴射状態を算出する。そして、算出した目標噴射状態に対応する噴射指令信号ｔ１、ｔ２、Ｔｑ（図２（ａ）参照）を、後に詳述する噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘに基づき設定し、燃料噴射弁１０へ出力することで燃料噴射弁１０の作動を制御する。

次に、センサ有り噴射弁１０（＃２，＃３）から燃料を噴射させる場合における、噴射制御の手法について、図２〜図４を用いて以下に説明する。

例えば＃２気筒の燃料噴射弁１０（＃２）で燃料噴射した時には、そのセンサ有り噴射弁１０に搭載されている燃圧センサ２２（＃２）の検出値に基づき、噴射に伴い生じた燃料圧力の変化を燃圧波形（図２（ｃ）参照）として検出する。そして、検出した燃圧波形に基づき単位時間当たりの燃料噴射量の変化を表した噴射率波形（図２（ｂ）参照）を演算して噴射状態を検出する。そして、検出した噴射率波形（噴射状態）を特定する噴射率パラメータＲα，Ｒβ，Ｒｍａｘを学習するとともに、噴射指令信号（パルスオン時期ｔ１、パルスオフ時期ｔ２及びパルスオン期間Ｔｑ）と噴射状態との相関関係を特定する噴射率パラメータｔｄ，ｔｅを学習する。

具体的には、燃圧波形のうち、噴射開始に伴い燃圧降下を開始する変曲点Ｐ１から降下が終了する変曲点Ｐ２までの降下波形を、最小二乗法等により直線に近似した降下近似直線Ｌαを算出する。そして、降下近似直線Ｌαのうち基準値Ｂαとなる時期（ＬαとＢαの交点時期ＬＢα）を算出する。この交点時期ＬＢαと噴射開始時期Ｒ１とは相関が高いことに着目し、交点時期ＬＢαに基づき噴射開始時期Ｒ１を算出する。例えば、交点時期ＬＢαよりも所定の遅れ時間Ｃαだけ前の時期を噴射開始時期Ｒ１として算出すればよい。

また、燃圧波形のうち、噴射終了に伴い燃圧上昇を開始する変曲点Ｐ３から降下が終了する変曲点Ｐ５までの上昇波形を、最小二乗法等により直線に近似した上昇近似直線Ｌβを算出する。そして、上昇近似直線Ｌβのうち基準値Ｂβとなる時期（ＬβとＢβの交点時期ＬＢβ）を算出する。この交点時期ＬＢβと噴射終了時期Ｒ４とは相関が高いことに着目し、交点時期ＬＢβに基づき噴射終了時期Ｒ４を算出する。例えば、交点時期ＬＢβよりも所定の遅れ時間Ｃβだけ前の時期を噴射終了時期Ｒ４として算出すればよい。

次に、降下近似直線Ｌαの傾きと噴射率増加の傾きとは相関が高いことに着目し、図２（ｂ）に示す噴射率波形のうち噴射増加を示す直線Ｒαの傾きを、降下近似直線Ｌαの傾きに基づき算出する。例えば、Ｌαの傾きに所定の係数を掛けてＲαの傾きを算出すればよい。同様にして、上昇近似直線Ｌβの傾きと噴射率減少の傾きとは相関が高いので、噴射率波形のうち噴射減少を示す直線Ｒβの傾きを、上昇近似直線Ｌβの傾きに基づき算出する。

次に、噴射率波形の直線Ｒα，Ｒβに基づき、噴射終了を指令したことに伴い弁体１２がリフトダウンを開始する時期（閉弁作動開始時期Ｒ２３）を算出する。具体的には、両直線Ｒα，Ｒβの交点を算出し、その交点時期を閉弁作動開始時期Ｒ２３として算出する。また、噴射開始時期Ｒ１の噴射開始指令時期ｔ１に対する遅れ時間（噴射開始遅れ時間ｔｄ）を算出する。また、閉弁作動開始時期Ｒ２３の噴射終了指令時期ｔ２に対する遅れ時間（閉弁開始遅れ時間ｔｅ）を算出する。

また、降下近似直線Ｌα及び上昇近似直線Ｌβの交点に対応した圧力を交点圧力Ｐαβとして算出し、後に詳述する基準圧力Ｐbaseと交点圧力Ｐαβとの圧力差ΔＰγを算出し、この圧力差ΔＰγと最大噴射率Ｒｍａｘとは相関が高いことに着目し、圧力差ΔＰγに基づき最大噴射率Ｒｍａｘを算出する。具体的には、圧力差ΔＰγに相関係数Ｃγを掛けることで最大噴射率Ｒｍａｘを算出する。但し、圧力差ΔＰγが所定値ΔＰγｔｈ未満である小噴射の場合には、上述の如くＲｍａｘ＝ΔＰγ×Ｃγとする一方で、ΔＰγ≧ΔＰγｔｈである大噴射の場合には、予め設定しておいた値（設定値Ｒγ）を最大噴射率Ｒｍａｘとして算出する。

なお、上記「小噴射」とは、噴射率がＲγに達する前に弁体１２がリフトダウンを開始する態様の噴射を想定しており、シート面１２ａで燃料が絞られて噴射量が制限されている時の噴射率が最大噴射率Ｒｍａｘとなる。一方、上記「大噴射」とは、噴射率がＲγに達した後に弁体１２がリフトダウンを開始する態様の噴射を想定しており、噴孔１１ｂで燃料が絞られて噴射量が制限されている時の噴射率が最大噴射率Ｒｍａｘとなる。要するに、噴射指令期間Ｔｑが十分に長く、最大噴射率に達した以降も開弁状態を継続させる場合においては、図２（ｂ）に示す噴射率波形は台形となる。一方、最大噴射率に達する前に閉弁作動を開始させるような小噴射の場合には、噴射率波形は三角形となる。

大噴射時の最大噴射率Ｒｍａｘである上記設定値Ｒγは、燃料噴射弁１０の経年変化に伴い変化していく。例えば、噴孔１１ｂにデポジット等の異物が堆積して噴射量が減少するといった経年劣化が進行すると、図２（ｃ）に示す圧力降下量ΔＰは小さくなっていく。また、シート面１２ａが磨耗して噴射量が増大するといった経年劣化が進行すると、圧力降下量ΔＰは大きくなっていく。なお、圧力降下量ΔＰとは、噴射率上昇に伴い生じた検出圧力の降下量のことであり、例えば、基準圧力Ｐbaseから変曲点Ｐ２までの圧力降下量、又は、変曲点Ｐ１から変曲点Ｐ２までの圧力降下量のことである。

そこで本実施形態では、大噴射時の最大噴射率Ｒｍａｘ（設定値Ｒγ）と圧力降下量ΔＰとは相関が高いことに着目し、圧力降下量ΔＰの検出結果から設定値Ｒγを算出して学習する。つまり、大噴射時における最大噴射率Ｒｍａｘの学習値は、圧力降下量ΔＰに基づく設定値Ｒγの学習値に相当する。

以上により、燃圧波形から噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘを算出することができる。そして、これらの噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘの学習値に基づき、噴射指令信号（図２（ａ）参照）に対応した噴射率波形（図２（ｂ）参照）を算出することができる。なお、このように算出した噴射率波形の面積（図２（ｂ）中の網点ハッチ参照）は噴射量に相当するので、噴射率パラメータに基づき噴射量を算出することもできる。

図３は、これら噴射率パラメータの学習、及び＃２，＃３気筒の燃料噴射弁１０へ出力する噴射指令信号の設定等の概要を示すブロック図であり、ＥＣＵ３０により機能する各手段３１，３２，３３について以下に説明する。噴射率パラメータ算出手段３１は、燃圧センサ２２により検出された燃圧波形に基づき噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘを算出する。

学習手段３２は、算出した噴射率パラメータをＥＣＵ３０のメモリに記憶更新して学習する。なお、噴射率パラメータは、その時の供給燃圧（コモンレール４２内の圧力）に応じて異なる値となるため、供給燃圧又は後述する基準圧力Ｐbase（図２（ｃ）参照）と関連付けて学習させることが望ましい。図３の例では、燃圧に対応する噴射率パラメータの値を噴射率パラメータマップＭに記憶させている。

設定手段３３は、現状の燃圧に対応する噴射率パラメータ（学習値）を、噴射率パラメータマップＭから取得する。そして、取得した噴射率パラメータに基づき、目標噴射状態に対応する噴射指令信号ｔ１、ｔ２、Ｔｑを設定する。そして、このように設定した噴射指令信号にしたがって燃料噴射弁１０を作動させた時の燃圧波形を燃圧センサ２２で検出し、検出した燃圧波形に基づき噴射率パラメータ算出手段３１は噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘを算出する。

要するに、噴射指令信号に対する実際の噴射状態（つまり噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘ）を検出して学習し、その学習値に基づき、目標噴射状態に対応する噴射指令信号を設定する。そのため、実際の噴射状態に基づき噴射指令信号がフィードバック制御されることとなり、先述した経年劣化が進行しても、実噴射状態が目標噴射状態に一致するよう燃料噴射状態を高精度で制御できる。特に、実噴射量が目標噴射量となるように、噴射率パラメータに基づき噴射指令期間Ｔｑを設定するようフィードバック制御することで、実噴射量が目標噴射量となるように補償している。

以下の説明では、燃料噴射弁１０から燃料を噴射させている気筒を噴射気筒（表気筒）、この噴射気筒が燃料を噴射している時に燃料噴射させていない気筒を非噴射気筒（裏気筒）とし、かつ、噴射気筒に対応する燃圧センサ２２を噴射時燃圧センサ、非噴射気筒に対応する燃圧センサ２２を非噴射時燃圧センサと呼ぶ。

噴射時燃圧センサにより検出された燃圧波形である噴射時燃圧波形Ｗａ（図４（ａ）参照）は、噴射による影響のみを表しているわけではなく、以下に例示する噴射以外の影響で生じた波形成分をも含んでいる。すなわち、燃料タンク４０の燃料をコモンレール４２へ圧送する燃料ポンプ４１がプランジャポンプの如く間欠的に燃料を圧送するものである場合には、燃料噴射中にポンプ圧送が行われると、そのポンプ圧送期間中における噴射時燃圧波形Ｗａは全体的に圧力が高くなった波形となる。つまり、噴射時燃圧波形Ｗａ（図４（ａ）参照）には、噴射による燃圧変化を表した燃圧波形である噴射波形Ｗｂ（図４（ｃ）参照）と、ポンプ圧送による燃圧上昇を表した燃圧波形（図４（ｂ）中の実線Ｗｕ’参照）とが含まれていると言える。

また、このようなポンプ圧送が燃料噴射中に行われなかった場合であっても、燃料を噴射した直後は、その噴射分だけ噴射システム内全体の燃圧が低下する。そのため、噴射時燃圧波形Ｗａは全体的に圧力が低くなった波形となる。つまり、噴射時燃圧波形Ｗａには、噴射による燃圧変化を表した噴射波形Ｗｂの成分と、噴射システム内全体の燃圧低下を表した燃圧波形（図４（ｂ）中の点線Ｗｕ参照）の成分とが含まれていると言える。

そこで本実施形態では、非噴射気筒センサにより検出される非噴射時燃圧波形Ｗｕ’（Ｗｕ）はコモンレール内の燃圧（噴射システム内全体の燃圧）の変化を表していることに着目し、噴射気筒センサにより検出された噴射時燃圧波形Ｗａから、非噴射気筒センサによる非噴射時燃圧波形Ｗｕ’（Ｗｕ）を差し引いて噴射波形Ｗｂを演算する処理（裏消し処理）を実施している。なお、図２（ｃ）に示す燃圧波形は噴射波形Ｗｂである。

また、多段噴射を実施する場合には、前段噴射にかかる燃圧波形の脈動Ｗｃ（図２（ｃ）参照）が燃圧波形Ｗａに重畳する。特に、前段噴射とのインターバルが短い場合には、燃圧波形Ｗａは脈動Ｗｃの影響を大きく受ける。そこで、非噴射時燃圧波形Ｗｕ’（Ｗｕ）に加えて脈動Ｗｃを燃圧波形Ｗａから差し引く処理（うねり消し処理）を実施して、噴射波形Ｗｂを算出することが望ましい。

以上、センサ有り噴射弁１０（＃２，＃３）に対する噴射制御の手法について、図２〜図４を用いて説明してきたが、次に、センサ無し噴射弁１０（＃１，＃４）に対する噴射制御の手法について、図５〜図１０を用いて説明する。

図５は、コモンレール４２から高圧配管４２ｂを通じて各々の燃料噴射弁１０へ燃料が供給される経路を示す模式図である。そして、例えばセンサ無し噴射弁１０（＃１）で燃料噴射を開始させると、センサ無し噴射弁１０（＃１）で生じた燃圧低下の脈動は、高圧配管４２ｂ（＃１）を通じてコモンレール４２へ伝播し、その後さらに、他の高圧配管４２ｂ（＃２〜＃４）を通じて各々の噴射弁へ伝播していく。このうち、センサ有り噴射弁１０（＃２）へ伝播していく伝播経路を図５中の符号Ｋ１２は表している。つまり、当該伝播経路Ｋ１２は、センサ無し噴射弁１０（＃１）→高圧配管４２ｂ（＃１）→コモンレール４２→高圧配管４２ｂ（＃２）→センサ有り噴射弁１０（＃２）といった経路である。

同様にして、図５中の符号Ｋ２３は、センサ有り噴射弁１０（＃２）→高圧配管４２ｂ（＃２）→コモンレール４２→高圧配管４２ｂ（＃３）→センサ有り噴射弁１０（＃３）といった経路を表している。また、図５中の符号Ｋ４３は、センサ無し噴射弁１０（＃４）→高圧配管４２ｂ（＃４）→コモンレール４２→高圧配管４２ｂ（＃３）→センサ有り噴射弁１０（＃３）といった経路を表している。

各噴射弁１０（＃１〜＃４）に接続されている高圧配管４２ｂ（＃１〜＃４）の長さは、全て同じである。また、これらの高圧配管４２ｂ（＃１〜＃４）は、同一ピッチでコモンレール４２に接続されている。換言すれば、コモンレール４２のうち、高圧配管４２ｂ（＃１）の接続部および高圧配管４２ｂ（＃２）の接続部の間隔Ｌ１２と、高圧配管４２ｂ（＃２）の接続部および高圧配管４２ｂ（＃３）の接続部の間隔Ｌ２３と、高圧配管４２ｂ（＃３）の接続部および高圧配管４２ｂ（＃４）の接続部の間隔Ｌ３４とは、同一である。したがって、先述した各々の経路Ｋ１２，Ｋ２３，Ｋ４３の長さは、全て同一である。

ちなみに、センサ有り噴射弁１０（＃２）が第１燃料噴射弁に相当し、センサ有り噴射弁１０（＃３）が第２燃料噴射弁に相当し、センサ無し噴射弁１０（＃１）が第３燃料噴射弁に相当する。また、センサ有り噴射弁１０（＃２）に搭載されている燃圧センサ２２（＃２）が第１燃圧センサに相当し、センサ有り噴射弁１０（＃３）に搭載されている燃圧センサ２２（＃３）が第２燃圧センサに相当する。また、経路Ｋ２３の経路長が第１の経路長に相当し、経路Ｋ１２の経路長が第２の経路長に相当する。

図６（ａ）〜（ｃ）は、センサ有り噴射弁１０（＃２）で燃料を噴射させる際の、噴射指令信号、噴射時燃圧波形Ｗａ（＃２）および非噴射時燃圧波形Ｗｕ（＃３）を示すものである。この場合、噴射時燃圧波形Ｗａ（＃２）に示す燃圧変化の脈動は、経路２３を通じてセンサ有り噴射弁１０（＃３）の燃圧センサ２２で検出される。

また、図６では、噴射指令信号の出力時刻と、噴射時燃圧波形Ｗａ（＃２）の検出時刻と、非噴射時燃圧波形Ｗｕ（＃３）の検出時刻との関係も表している。すなわち、噴射開始指令時期ｔ１の出力時刻から所定時間Ｃ１（Ｃ１＝ｔｄ＋Ｃα）が経過した時刻に、噴射時燃圧波形Ｗａ（＃２）の変曲点Ｐ１が現れる。また、噴射終了指令時期ｔ２の出力時刻から所定時間Ｃ２（Ｃ２＝ｔｅｕ＋Ｃβｕ、またはＣ２＝ｔｅ＋Ｃβｕ’）が経過した時刻に、噴射時燃圧波形Ｗａ（＃２）の変曲点Ｐ５が現れる。

そして、変曲点Ｐ１の出現時刻から、燃圧変化が経路Ｋ２３を伝播していくのに要する時間（伝播時間ｔｗ）が経過した時刻に、非噴射時燃圧波形Ｗｕ（＃３）の変曲点Ｐ１ｕが現れる。また、変曲点Ｐ５の出現時刻から伝播時間ｔｗが経過した時刻に、非噴射時燃圧波形Ｗｕ（＃３）の変曲点Ｐ５ｕが現れる。変曲点Ｐ１の出現時刻と変曲点Ｐ１ｕの出現時刻との時間差、或いは変曲点Ｐ５の出現時刻と変曲点Ｐ５ｕの出現時刻との時間差が「位相差」に相当する。ちなみに、図４（ａ）（ｂ）に示す各々の波形Ｗａ，Ｗｕは、前記位相差を解消する補正が為されており、これにより、先述した裏消し処理の高精度化を図っている。

図７（ａ）〜（ｃ）は、センサ無し噴射弁１０（＃１）で燃料を噴射させる際の、噴射指令信号、噴射時燃圧波形Ｗａ（＃１）および非噴射時燃圧波形Ｗｕ（＃２）を示すものである。この場合、噴射時燃圧波形Ｗａ（＃１）に示す燃圧変化の脈動は、経路１２を通じてセンサ有り噴射弁１０（＃２）の燃圧センサ２２で検出される。但し、この場合の噴射時燃圧波形Ｗａ（＃１）は検出することができない。

図７においても図６と同様にして、噴射開始指令時期ｔ１の出力時刻から所定時間Ｃ１が経過した時刻に、噴射時燃圧波形Ｗａ（＃１）の変曲点Ｐ１が現れると予想される。また、噴射終了指令時期ｔ２の出力時刻から所定時間Ｃ２が経過した時刻に、噴射時燃圧波形Ｗａ（＃１）の変曲点Ｐ５が現れると予想される。

そして、変曲点Ｐ１の出現時刻から、燃圧変化が経路Ｋ１２を伝播していくのに要する時間（伝播時間ｔｗ）が経過した時刻に、非噴射時燃圧波形Ｗｕ（＃２）の変曲点Ｐ１ｕが現れると予想される。また、変曲点Ｐ５の出現時刻から伝播時間ｔｗが経過した時刻に、非噴射時燃圧波形Ｗｕ（＃２）の変曲点Ｐ５ｕが現れると予想される。ここで、経路２３と経路１２とでは経路長が同一であるため、図６に示す伝播時間ｔｗと図７に示す伝播時間ｔｗは同一であるとみなすことができる。

上記点に鑑み、本実施形態では、センサ有り噴射弁１０（＃２または＃３）での噴射時に、図６に示す伝播時間ｔｗを計測しておく。そして、センサ無し噴射弁１０（＃１または＃４）での噴射時に、非噴射時燃圧波形Ｗｕ（＃２または＃３）の変曲点Ｐ１ｕ，Ｐ５ｕの出現時刻を検出し、その検出時刻から、計測しておいた伝播時間ｔｗを遡った時刻を、センサ無し噴射弁１０にかかる変曲点Ｐ１，Ｐ５の出現時刻であると推定する。そして、この推定時刻に基づき、噴射開始時刻Ｒ１および噴射終了時刻Ｒ４を算出する。例えば、推定した変曲点Ｐ１の出現時刻から所定の遅れ時間Ｃαだけ前の時期を噴射開始時期Ｒ１として算出すればよい。また、推定した変曲点Ｐ５の出現時刻から所定の遅れ時間Ｃβｕ（図２参照）だけ前の時期を噴射終了時期Ｒ４として算出すればよい。

なお、図６および図７に示す例では、図４（ｂ）中の符号Ｗｕに対応する、ポンプ圧送が為されていない時の非噴射時波形Ｗｕを示しているが、ポンプ圧送時の非噴射時波形Ｗｕ’についても、上記手法と同様にして、伝播時間ｔｗの算出、変曲点Ｐ１ｕ，Ｐ５ｕの出現時刻の検出、噴射開始時期Ｒ１および噴射終了時期Ｒ４の算出を実施できる。

図８は、センサ無し噴射弁１０（＃１または＃４）を対象とした、伝播時間ｔｗの算出、噴射率パラメータｔｄ，ｔｅｕの算出、学習、及び＃１，＃４気筒の燃料噴射弁１０へ出力する噴射指令信号の設定等の概要を示すブロック図であり、ＥＣＵ３０により機能する各手段３４，３１ａ，３２ａ，３３ａについて以下に説明する。

伝播時間算出手段３４は、センサ有り噴射弁１０（＃２または＃３）での燃料噴射時に、図６（ｂ）（ｃ）に示す噴射時燃圧波形Ｗａ及び非噴射時燃圧波形Ｗｕを取得する。そして、これらの波形Ｗａ，Ｗｕから変曲点Ｐ１，変曲点Ｐ１ｕの出現時刻を検出して、伝播時間ｔｗを算出する（ｔｗ＝Ｐ１ｕ−Ｐ１）。なお、本実施形態ではＰ１ｕ−Ｐ１とＰ５ｕ−Ｐ５が同一であるとみなして、Ｐ５ｕ−Ｐ５の出現時刻の検出は実施しない。

噴射率パラメータ算出手段３１ａでは、センサ無し噴射弁１０（＃１または＃４）での燃料噴射時に、図７（ｃ）に示す非噴射時燃圧波形Ｗｕ（推定用非噴射気筒波形）を取得する。また、伝播時間算出手段３４で算出した伝播時間ｔｗを取得する。そして、この波形Ｗｕから変曲点Ｐ１ｕ，Ｐ５ｕの出現時刻を検出して、その検出時刻から伝播時間ｔｗおよび所定の遅れ時間Ｃα，Ｃβｕだけ前の時期を、噴射開始時期Ｒ１および噴射終了時期Ｒ４として算出する。そして、噴射開始指令時期ｔ１から噴射開始時期Ｒ１までの時間を噴射開始遅れ時間ｔｄ（噴射率パラメータ）として算出する。また、噴射終了指令時期ｔ２から噴射終了時期Ｒ４までの時間を、図２に示す噴射終了遅れ時間ｔｅｕ（噴射率パラメータ）として算出する。

なお、Ｐ５ｕの出現時刻から伝播時間ｔｗおよび所定の遅れ時間Ｃβｕ’（図２参照）だけ前の時期を、閉弁作動開始時期Ｒ２３として算出し、噴射終了指令時期ｔ２から閉弁作動開始時期Ｒ２３までの時間を閉弁開始遅れ時間ｔｅ（噴射率パラメータ）として算出してもよい。

学習手段３２ａでは、噴射率パラメータ算出手段３１ａで算出した噴射率パラメータｔｄ，ｔｅｕ（またはｔｅ）をＥＣＵ３０のメモリに記憶更新して学習する。なお、噴射率パラメータは、その時の供給燃圧（コモンレール４２内の圧力）に応じて異なる値となるため、供給燃圧又は後述する基準圧力Ｐbase（図２（ｃ）参照）と関連付けて学習させることが望ましい。また、燃温センサ２３の検出値に基づき、燃料温度と関連付けて学習させるようにしてもよい。図８の例では、燃圧に対応する噴射率パラメータの値を噴射率パラメータマップＭに記憶させている。

設定手段３３ａは、現状の燃圧に対応する噴射率パラメータ（学習値）を、噴射率パラメータマップＭから取得する。そして、取得した噴射率パラメータに基づき、目標噴射状態に対応する噴射指令信号ｔ１、ｔ２、Ｔｑを設定する。そして、このように設定した噴射指令信号にしたがって燃料噴射弁１０を作動させた時の燃圧波形を燃圧センサ２２で検出し、検出した燃圧波形に基づき噴射率パラメータ算出手段３１ａは噴射率パラメータｔｄ，ｔｅｕ（またはｔｅ）を算出する。

要するに、噴射指令信号に対する実際の噴射状態（つまり噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ）を検出して学習し、その学習値に基づき、目標噴射状態に対応する噴射指令信号を設定する。そのため、実際の噴射状態に基づき噴射指令信号がフィードバック制御されることとなり、先述した経年劣化が進行しても、実噴射状態が目標噴射状態に一致するよう燃料噴射状態を高精度で制御できる。特に、噴射量は噴射指令期間Ｔｑ（つまりｔ１とｔ２）に応じて変化するため、実噴射量が目標噴射量となるように、噴射率パラメータｔｄ，ｔｅに基づき噴射指令期間Ｔｑを設定するようフィードバック制御することで、実噴射量が目標噴射量となるように補償している。

次に、伝播時間算出手段３４により伝播時間ｔｗを算出する手順について、図９のフローチャートを用いて説明する。なお、図９に示す処理は、ＥＣＵ３０が有するマイクロコンピュータにより、センサ有り噴射弁１０（＃２，＃３）において燃料の噴射を１回実施する毎に実行される。

先ず、図９に示すステップＳ１０（第１の波形取得手段）において、２つの燃圧センサ２２から噴射時燃圧波形Ｗａ及び非噴射時燃圧波形Ｗｕをそれぞれ取得する。なお、噴射時燃圧波形Ｗａに替えて噴射波形Ｗｂ（Ｗｂ＝Ｗａ−Ｗｕ）を用いてもよい。また、非噴射時燃圧波形Ｗｕは、ポンプ圧送時の波形でもよいしポンプ非圧送時の波形でもよい。

続くステップＳ１１では、取得した噴射波形Ｗｂ（またはＷａ）から、変曲点Ｐ１の出現時刻（以下、降下開始時期Ｐ１と記載）を検出する。続くステップＳ１２では、取得した非噴射時燃圧波形Ｗｕ（またはＷｕ’）から、変曲点Ｐ１ｕの出現時刻（以下、降下開始時期Ｐ１ｕと記載）を検出する。続くステップＳ１３（伝播時間算出手段）では、検出した降下開始時期Ｐ１，Ｐ１ｕに基づき伝播時間ｔｗ（ｔｗ＝Ｐ１ｕ−Ｐ１）を算出する。なお、伝播時間ｔｗは燃料の性状や温度によって変化するので、所定周期で算出した伝播時間ｔｗを逐次更新して学習させることが望ましい。

次に、噴射率パラメータ算出手段３１ａにより、センサ無し噴射弁１０（＃１，＃４）についての噴射率パラメータｔｄ，ｔｅｕを算出する手順について、図１０のフローチャートを用いて説明する。なお、図１０に示す処理は、ＥＣＵ３０が有するマイクロコンピュータにより、センサ無し噴射弁１０（＃１，＃４）において燃料の噴射を１回実施する毎に実行される。

先ず、図１０に示すステップＳ２０（第２の波形取得手段）において、２つの燃圧センサ２２のうち以下の如く選択された燃圧センサから、非噴射時燃圧波形Ｗｕ（またはＷｕ’）を取得する。すなわち、選択した燃圧センサ２２と噴射指令している燃料噴射弁１０との経路長が、図９の処理で用いた２つの燃圧センサ２２の経路長（つまり経路Ｋ２３の経路長）と同一となるよう、燃圧センサ２２を選択する。図５の例では、＃１気筒で燃料噴射している場合には＃２気筒の燃圧センサ２２を選択して、経路Ｋ１２の経路長とする。また、＃４気筒で燃料噴射している場合には＃３気筒の燃圧センサ２２を選択して、経路Ｋ４３の経路長とする。

図５に示すように、４気筒エンジンであり４つの気筒（燃料噴射弁１０）が一列に配置されている場合には、４つの燃料噴射弁１０のうち中央に位置する２つの噴射弁１０（＃２、＃３）に燃圧センサ２２を搭載させればよい。そして、両端に位置する２つのセンサ無し噴射弁１０（＃１、＃４）から燃料噴射した時には、噴射した噴射弁の隣に位置するセンサ有り噴射弁の燃圧センサ２２の検出値（非噴射時波形）を、図１０のステップＳ２０および図８の噴射率パラメータ算出手段３１ａで取得すれば、上述の如く経路長を同一にできる。

続くステップＳ２１では、ステップＳ２０で取得した非噴射時燃圧波形Ｗｕ（またはＷｕ’）から、変曲点Ｐ１ｕの出現時刻（降下開始時期Ｐ１ｕ）、および変曲点Ｐ５ｕの出現時刻（上昇終了時期Ｐ５ｕ）を検出する。続くステップＳ２２（推定手段）では、ステップＳ２１で検出した降下開始時期Ｐ１ｕおよび上昇終了時期Ｐ５ｕと、図９の処理で算出した伝播時間ｔｗとに基づいて、噴射開始時期Ｒ１および噴射終了時期Ｒ４を推定する（Ｒ１＝Ｐ１ｕ−ｔｗ−Ｃα、Ｒ４＝Ｐ５ｕ−ｔｗ−Ｃβ）。

続くステップＳ２３では、ステップＳ２２で算出した噴射開始時期Ｒ１および噴射開始指令時期ｔ１に基づき、噴射開始遅れ時間ｔｄを算出する（ｔｄ＝Ｒ１−ｔ１）。また、ステップＳ２２で算出した噴射終了時期Ｒ４および噴射終了指令時期ｔ２に基づき、噴射終了遅れ時間ｔｅｕを算出する（ｔｅｕ＝Ｒ４−ｔ２）。続くステップＳ２４では、ステップＳ２３で算出した噴射率パラメータｔｄ，ｔｅｕをマップＭａ（図８参照）に記憶させて学習する。

以上により、本実施形態によれば、センサ有り噴射弁１０での燃料噴射時に、２つの燃圧センサ２２により実際の伝播時間ｔｗを検出しておく。そして、センサ無し噴射弁１０での燃料噴射時には、その噴射時に取得した非噴射時燃圧波形Ｗｕ（推定用非噴射気筒波形）および検出しておいた伝播時間ｔｗに基づいて、センサ無し噴射弁１０での噴射開始遅れ時間ｔｄや閉弁開始遅れ時間ｔｅ、噴射終了遅れ時間ｔｅｕ等の噴射率パラメータを算出する。そのため、実際に使用されている燃料性状や燃料温度が変化して伝播時間ｔｗが変化したとしても、実際に検出した伝播時間ｔｗに基づいてセンサ無し噴射弁１０にかかる噴射率パラメータ（噴射状態）を算出するので、噴射率パラメータの算出を正確にできる。

また、伝播時間ｔｗの検出に用いる噴射時燃圧波形Ｗａ及び非噴射時燃圧波形Ｗｕを検出する２つの燃圧センサ２２の経路Ｋ２３の長さと、センサ無し噴射弁での噴射状態算出に用いる燃圧センサ２２からセンサ無し噴射弁までの経路Ｋ１２の長さとを、同一に設定している。そのため、経路Ｋ２３において検出した伝播時間ｔｗと、センサ無し噴射弁で噴射した時の伝播時間とを同じにできるので、センサ無し噴射弁での噴射状態算出の精度を向上できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、４気筒エンジンを対象とするのに対し、図１１に示す本実施形態では、６気筒エンジンを対象とし、燃圧センサ２２を２つ搭載させている。図１１の例では、伝播時間ｔｗの検出に用いる噴射時燃圧波形Ｗａ及び非噴射時燃圧波形Ｗｕを検出する２つの燃圧センサ２２の経路Ｋ３４の長さと、センサ無し噴射弁での噴射状態算出に用いる燃圧センサ２２からセンサ無し噴射弁までの経路Ｋ１３，Ｋ２４，Ｋ５３，Ｋ６４の長さとは、同一ではない。但し、前記経路Ｋ１３，Ｋ２４，Ｋ５３，Ｋ６４の長さは全て同一となるように設定している。

なお、本実施形態においても第１実施形態と同様にして、各噴射弁１０（＃１〜＃６）に接続されている高圧配管４２ｂ（＃１〜＃６）の長さは、全て同じである。また、これらの高圧配管４２ｂ（＃１〜＃６）は、同一ピッチでコモンレール４２に接続されている。

また、本実施形態では、図９の処理で算出した伝播時間ｔｗを用いて、噴射開始時期Ｒ１および噴射終了時期Ｒ４を算出する（Ｒ１＝Ｐ１ｕ−ｔｗ×Ｃｗ−Ｃα、Ｒ４＝Ｐ５ｕ−ｔｗ×Ｃｗ−Ｃβ）にあたり、ＥＣＵ３０のメモリ（記憶手段）に予め記憶させておいた所定の係数Ｃｗ（経路長情報）を伝播時間ｔｗに乗算して算出している。前記係数Ｃｗには、経路長の違い（差分）を表した比率（例えば、経路Ｋ１３の長さ／経路Ｋ３４の長さ）を用いてもよいし、予め実施しておいた試験結果に基づき設定した値を用いてもよい。

本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様にして、実際に検出した伝播時間ｔｗに基づいてセンサ無し噴射弁１０にかかる噴射率パラメータ（噴射状態）を算出するので、噴射率パラメータの算出を正確にできる。また、センサ無し噴射弁での噴射状態算出に用いる燃圧センサ２２からセンサ無し噴射弁までの経路Ｋ１３，Ｋ２４，Ｋ５３，Ｋ６４の長さが全て同一となるように設定している。そのため、センサ無し噴射弁での噴射状態算出に用いる係数Ｃｗを、全てのセンサ無し噴射弁に対して同一にできる。よって、センサ無し噴射弁の間で生じる噴射状態の算出ばらつきを抑制できる。また、各々の経路長に応じた係数Ｃｗを試験等の実施に基づき設定する手間を軽減できる。

（第３実施形態）
図１２に示す本実施形態では、センサ無し噴射弁での噴射状態算出に用いる燃圧センサ２２からセンサ無し噴射弁までの経路Ｋ１３，Ｋ２３，Ｋ５４，Ｋ６４のうち、経路１３および経路６４の長さについては、伝播時間ｔｗの検出に用いる噴射時燃圧波形Ｗａ及び非噴射時燃圧波形Ｗｕを検出する２つの燃圧センサ２２の経路Ｋ３４の長さと異なる。但し、経路２３および経路５４については経路Ｋ３４の長さと同一となるように設定している。

そして、経路１３および経路６４にかかるセンサ無し噴射弁１０（＃１、＃６）については、上記第２実施形態と同様にして、伝播時間ｔｗを用いて噴射状態を算出するにあたり、伝播時間ｔｗに所定の係数Ｃｗを乗算して算出している。一方、経路２３および経路５３にかかるセンサ無し噴射弁１０（＃２、＃５）については、上記第１実施形態と同様にして、前記係数Ｃｗを用いることなく噴射状態を算出する。

以上により、本実施形態によれば、経路２３および経路５３にかかるセンサ無し噴射弁１０（＃２、＃５）については、経路２３および経路５４の長さが経路Ｋ３４の長さと同一となるように設定しているので、係数Ｃｗを用いることなく噴射状態を算出でき、センサ無し噴射弁１０（＃２、＃５）に対する噴射状態の算出精度を向上できる。

（第４実施形態）
上記第１〜第３実施形態では、複数の気筒（燃料噴射弁１０）が一列に配置されている直列エンジンを対象としているのに対し、図１３に示す本実施形態では、コモンレール４２を２本備えるＶ型エンジンまたは水平対向エンジンを対象としている。そして、コモンレール４２毎に燃圧センサ２２を２つ搭載させている。

図１３の例では、８気筒エンジンであり、１本のコモンレール４２に対して４つの燃料噴射弁１０および２つの燃圧センサ２２が搭載されている。また、上記第１実施形態と同様にして、センサ無し噴射弁での噴射状態算出に用いる燃圧センサ２２からセンサ無し噴射弁までの経路Ｋ１２，Ｋ４３，Ｋ５６，Ｋ８７の長さと、伝播時間ｔｗの検出に用いる噴射時燃圧波形Ｗａ及び非噴射時燃圧波形Ｗｕを検出する２つの燃圧センサ２２の経路Ｋ２３，Ｋ６７の長さとを、同一に設定している。

したがって、本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様にして、実際に検出した伝播時間ｔｗに基づいてセンサ無し噴射弁１０にかかる噴射率パラメータ（噴射状態）を算出するので、噴射率パラメータの算出を正確にできる。また、伝播時間ｔｗを検出する時の経路Ｋ２３，Ｋ６７の長さと、センサ無し噴射弁での噴射状態算出に用いる燃圧センサ２２からセンサ無し噴射弁までの経路Ｋ１２，Ｋ４３，Ｋ５６，Ｋ８７の長さとを、同一に設定している。そのため、経路Ｋ２３，Ｋ６７において検出した伝播時間ｔｗと、センサ無し噴射弁で噴射した時の伝播時間とを同じにできるので、センサ無し噴射弁での噴射状態算出の精度を向上できる。

（第５実施形態）
上記各実施形態では、燃圧センサ２２を少なくとも２つは搭載させているのに対し、本実施形態では、図１４に示すように燃圧センサ２２が１つであってもよい。なお、本実施形態における燃料噴射システムのハード構成は、＃３気筒の燃圧センサを廃止している点を除いては、図５に示す上記第１実施形態と同じである。

そして本実施形態では、センサ無し噴射弁への噴射開始指令時期ｔ１から、当該指令に伴い燃圧センサ２２の検出波形に変化が生じるまでの応答時間ｔｖ（図７参照）を検出する。或いは、センサ無し噴射弁への噴射終了指令時期ｔ２から、当該指令に伴い燃圧センサ２２の検出波形に変化が生じるまでの応答時間ｔｖを検出する。そして、各々のセンサ無し噴射弁１０（＃１，＃３，＃４）で噴射させた時の応答時間ｔｖ１２，ｔｖ３２，ｔｖ４２を比較して、センサ無し噴射弁１０で異常が生じているか否かを診断する。

以下、上記診断の手順について、図１５のフローチャートを用いて説明する。なお、図１５に示す処理は、ＥＣＵ３０が有するマイクロコンピュータにより、所定の周期で繰り返し実行される。

先ず、図１５のステップＳ３０において、＃１気筒のセンサ無し噴射弁１０（第２燃料噴射弁に相当）からの燃料噴射時に、そのセンサ無し噴射弁１０から＃２気筒のセンサ有り噴射弁１０（第１燃料噴射弁に相当）へ伝播してきた圧力変化（すなわち図７（ｃ）に示す非噴射時波形Ｗｕ）を取得する。そして、その非噴射時波形Ｗｕ（第２噴射時波形に相当）に現れる降下開始時期Ｐ１ｕまたは上昇終了時期Ｐ５ｕを検出する。そして、噴射開始指令時期ｔ１から降下開始時期Ｐ１ｕまでの時間、或いは、噴射終了指令時期ｔ２から上昇終了時期Ｐ５ｕまでの時間を、応答時間ｔ１２（第２噴射時応答時間に相当）として算出する。

次に、ステップＳ３１において、＃３気筒のセンサ無し噴射弁１０（第３燃料噴射弁に相当）からの燃料噴射時に、非噴射時波形Ｗｕ（第３噴射時波形に相当）を取得する。そして、その非噴射時波形Ｗｕの現れる降下開始時期Ｐ１ｕまたは上昇終了時期Ｐ５ｕを検出し、ステップＳ３０と同様にして応答時間ｔ３２（第３噴射時応答時間に相当）を算出する。次に、ステップＳ３２において、＃４気筒のセンサ無し噴射弁１０（第４燃料噴射弁に相当）からの燃料噴射時に、非噴射時波形Ｗｕ（第４噴射時波形に相当）を取得する。そして、その非噴射時波形Ｗｕの現れる降下開始時期Ｐ１ｕまたは上昇終了時期Ｐ５ｕを検出し、ステップＳ３０と同様にして応答時間ｔ４２（第３噴射時応答時間に相当）を算出する。

ここで、応答時間ｔ１２および応答時間ｔ３２についての圧力変化の伝播経路Ｋ１２、Ｋ３２は、経路長が同じである。これに対し、応答時間ｔ４２についての伝播経路Ｋ４２の長さは、伝播経路Ｋ１２、Ｋ３２に比べて長い。そこで、次のステップＳ３３では、この長さの違いに基づき応答時間ｔ４２を補正する。例えば、ＥＣＵ３０のメモリ（記憶手段）に予め記憶させておいた所定の係数Ｃｗ（経路長情報）を応答時間ｔ４２に乗算して算出している。前記係数Ｃｗには、経路長の違い（差分）を表した比率（例えば、経路Ｋ１２の長さ／経路Ｋ４２の長さ）を用いてもよいし、予め実施しておいた試験結果に基づき設定した値を用いてもよい。

次に、ステップＳ３４において、ステップＳ３０，Ｓ３１，Ｓ３３で算出した３つの応答時間ｔ１２，ｔ３２，ｔ４２を比較する。そして、いずれか１つの応答時間が、他の２つの応答時間に比べて大きく異なる値になっているか否かを判定する。例えば、３つの応答時間の平均を算出し、その平均に対する偏差を３つの応答時間ｔ１２，ｔ３２，ｔ４２の各々について算出する。そして、前記偏差が所定以上に大きくなっていれば、該当する応答時間は他の２つに比べて大きく異なっていると判定する。

そして、３つの応答時間のうち前記偏差が所定以上になっているものが存在していれば（Ｓ３４：ＹＥＳ）、ステップＳ３５に進み、その応答時間に該当する噴射弁に対して、弁体１２の応答性が悪くなる異常が生じていると異常診断する。一方、いずれの応答時間にも偏差が所定以上になっているものが存在していなければ（Ｓ３４：ＮＯ）、ステップＳ３６に進み、全ての噴射弁に対して弁体１２の応答性が正常であると診断する。

なお、上記ステップＳ３０，Ｓ３１，Ｓ３２の各々が、第２噴射時応答時間算出手段、第３噴射時応答時間算出手段、および第４噴射時応答時間算出手段に相当するとともに、波形取得手段に相当する。

以上により、本実施形態によれば、各々の応答時間ｔ１２，ｔ３２，ｔ４２を検出して比較することにより、いずれかのセンサ無し噴射弁１０（＃１，＃３，＃４）での燃料噴射状態に異常が生じているか否かを診断する。そのため、実際に使用されている燃料性状や燃料温度が変化して伝播時間が変化したとしても、センサ無し噴射弁１０（＃１，＃３，＃４）での異常有無を正確に診断できる。よって、全ての燃料噴射弁１０に燃圧センサ２２を搭載させることなく、少なくとも１つの燃料噴射弁１０に燃圧センサ２２を搭載させることで、センサ無し噴射弁での噴射状態（異常有無）を正確に診断できる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・図８の伝播時間算出手段３４において算出した伝播時間を、燃料の温度と関連付けて学習しておき、噴射率パラメータ算出手段３１ａでは、その学習値に基づき噴射率パラメータを算出するようにしてもよい。

１０（＃２）…第１燃料噴射弁、１０（＃３）…前記第２燃料噴射弁、１０（＃１）…前記第３燃料噴射弁、２２（＃２）…第１燃圧センサ、２２（＃３）…第２燃圧センサ、４２…コモンレール（蓄圧分配容器）、Ｓ１０…第１の波形取得手段、Ｓ１３，３４…伝播時間算出手段、Ｓ２０…第２の波形取得手段、Ｓ２２，３１ａ…推定手段、Ｓ３０…第２噴射時応答時間算出手段（波形取得手段）、Ｓ３１…第３噴射時応答時間算出手段（波形取得手段）、Ｓ３２…第４噴射時応答時間算出手段（波形取得手段）、Ｓ３４…異常診断手段。

Claims (4)

1. 内燃機関の第１気筒に備えられた第１燃料噴射弁、第２気筒に備えられた第２燃料噴射弁、および第３気筒に備えられた第３燃料噴射弁と、
   前記第１燃料噴射弁、前記第２燃料噴射弁、および前記第３燃料噴射弁の各々へ、蓄圧した高圧燃料を分配する蓄圧分配容器と、
   前記第１燃料噴射弁に設けられた第１燃圧センサ、および前記第２燃料噴射弁に設けられた第２燃圧センサと、
   を備える燃料噴射システムに適用され、
   前記第１燃料噴射弁での燃料噴射時に前記第１燃圧センサにより検出される圧力変化とその検出時刻との関係を表した噴射気筒波形、および前記第１燃料噴射弁での燃料噴射時に前記第２燃圧センサにより検出される圧力変化とその検出時刻との関係を表した非噴射気筒波形を取得する第１の波形取得手段と、
   前記第１の波形取得手段により取得された前記噴射気筒波形と前記非噴射気筒波形との位相差に基づき、第１燃料噴射弁で生じた燃料圧力変化が前記蓄圧分配容器を通じて前記第２燃料噴射弁まで伝播されるのに要する伝播時間を算出する伝播時間算出手段と、
   前記第３燃料噴射弁での燃料噴射時に前記第１燃圧センサまたは前記第２燃圧センサにより検出される圧力変化とその検出時刻との関係を表した推定用非噴射気筒波形を取得する第２の波形取得手段と、
   前記第２の波形取得手段により取得された推定用非噴射気筒波形、および前記伝播時間算出手段により算出された前記伝播時間に基づき、前記第３燃料噴射弁での燃料噴射状態を推定する推定手段と、
   を備えることを特徴とする燃料噴射状態推定装置。
2. 前記第１燃料噴射弁から前記蓄圧分配容器を通じて前記第２燃料噴射弁に至るまでの燃料経路長を第１の経路長とし、前記第３燃料噴射弁から前記蓄圧分配容器を通じて前記第１燃料噴射弁または前記第２燃料噴射弁に至るまでの燃料経路長を第２の経路長とした場合において、
   前記第１の経路長と前記第２の経路長とが同じであることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射状態推定装置。
3. 前記第１燃料噴射弁から前記蓄圧分配容器を通じて前記第２燃料噴射弁に至るまでの燃料経路長を第１の経路長とし、前記第３燃料噴射弁から前記蓄圧分配容器を通じて前記第１燃料噴射弁または前記第２燃料噴射弁に至るまでの燃料経路長を第２の経路長とし、前記第１の経路長と前記第２の経路長とが異なる場合において、
   前記第１の経路長と前記第２の経路長との差分、或いは前記差分と相関のある物理量を経路長情報として記憶する記憶手段を備え、
   前記推定手段は、前記伝播時間および前記経路長情報に基づいて前記推定を実施することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射状態推定装置。
4. 内燃機関の第１気筒に備えられた第１燃料噴射弁、第２気筒に備えられた第２燃料噴射弁、第３気筒に備えられた第３燃料噴射弁、および第４気筒に備えられた第４燃料噴射弁と、
   前記第１燃料噴射弁、前記第２燃料噴射弁、前記第３燃料噴射弁、および前記第４燃料噴射弁の各々へ、蓄圧した高圧燃料を分配する蓄圧分配容器と、
   前記第１燃料噴射弁に設けられた燃圧センサと、
   を備える燃料噴射システムに適用され、
   前記第２燃料噴射弁での燃料噴射時に前記燃圧センサにより検出される圧力変化を第２噴射時波形として取得し、前記第３燃料噴射弁での燃料噴射時に前記燃圧センサにより検出される圧力変化を第３噴射時波形として取得し、前記第４燃料噴射弁での燃料噴射時に前記燃圧センサにより検出される圧力変化を第４噴射時波形として取得する波形取得手段と、
   前記第２燃料噴射弁へ噴射開始または噴射終了を指令してから、当該指令に伴い前記第２噴射時波形に変化が生じるまでの時間である第２噴射時応答時間を算出する第２噴射時応答時間算出手段と、
   前記第３燃料噴射弁へ噴射開始または噴射終了を指令してから、当該指令に伴い前記第３噴射時波形に変化が生じるまでの時間である第３噴射時応答時間を算出する第３噴射時応答時間算出手段と、
   前記第４燃料噴射弁へ噴射開始または噴射終了を指令してから、当該指令に伴い前記第４噴射時波形に変化が生じるまでの時間である第４噴射時応答時間を算出する第４噴射時応答時間算出手段と、
   前記第２噴射時応答時間、前記第３噴射時応答時間および前記第４噴射時応答時間の比較に基づき、前記第２燃料噴射弁、前記第３燃料噴射弁および前記第４燃料噴射弁での燃料噴射状態に異常が生じているか否かを診断する異常診断手段と、
   を備えることを特徴とする燃料噴射状態推定装置。

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