JP4407731B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、所定の燃料噴射弁を通じて燃料を噴射する燃料供給システムに適用され、その燃料噴射特性を制御する燃料噴射制御装置に関する。

車載ディーゼルエンジン等においては、そのエミッションを改善する技術の１つとして、高圧化された燃料を、燃料噴射弁を通じてシリンダ内へ直接的に噴射供給する技術（高圧噴射）が知られている。そして少し前より、この高圧噴射を実現する燃料噴射システムとして、例えば特許文献１に記載されるようなシステム、いわゆるコモンレール式燃料噴射システムが注目されている。同システムにおいては、燃料ポンプから圧送された燃料が、コモンレールにより高圧状態で蓄圧され、その蓄圧された高圧燃料が、シリンダごとに設けられた配管（高圧燃料通路）を通じて、各シリンダの燃料噴射弁へそれぞれ供給されることになる。このシステムでは、上記コモンレールに対して、所定の圧力センサ（レール圧センサ）が設けられており、このレール圧センサの出力（センサ出力）に基づいて、燃料供給系を構成する各種装置の駆動を制御するように構成されている。

そして従来、こうしたコモンレール式燃料噴射システムにおいて、燃料噴射弁の噴射動作を制御する場合には、エンジン運転状態ごとの噴射パターン（適合値）が書き込まれたマップ（適合マップ）や数式を参照して、都度のエンジン運転状態に応じて噴射パターンを設定する制御方式が広く採用されている。この装置は、予め想定される各エンジン運転状態について実験等により求めた最適パターン（適合値）をマップや数式等として保持（例えばＲＯＭに記憶保持）することで、そのマップや数式等を参照しつつ、エンジン運転状態に応じた噴射パターンを設定するものである。
特開平１０−２２０２７２号公報

このように、適合値の書き込まれたマップや数式を用いることによって、都度のエンジン運転状態に適した噴射態様（噴射パターン）で、エンジンに対して燃料の供給を行うことが可能になる。しかしながら、例えばエンジン制御システムの各要素を大量生産して大量販売しようとする場合には通常、例えばエンジン間で、また多気筒エンジンの場合は気筒（シリンダ）間でも、上記燃料噴射弁を含めた各種の制御部品の特性について幾らかの個体差が生じることになる。そしてこの場合に、その全て（例えば大量生産されて車両に搭載された全てのシリンダ）について、個体差も加味した適合値（最適な噴射パターン）を求めることは、現行の生産システムで考えた場合、手間がかかり過ぎて実情に即したものとはいえない。したがって、適合値の書き込まれたマップや数式を用いた場合でも、個体差による影響の全てが考慮された制御を行うことは困難である。

また、噴射制御を高い精度で行う場合には、制御部品の経年変化等に起因する特性変化も無視することができないものとなる。この点、前述した特許文献１に記載される装置を含めた従来の装置では、初期の段階において高い精度で最適値が得られたとしても、その後の特性変化の影響については知ることができない。このため、時間の経過と共に最適値からのずれが懸念されるようになる。なお、この場合において、予め実験値等により劣化係数（経時的な劣化の度合に係る係数）の適合値を求めておき、これをマップや数式等として保持する構成なども考えられる。しかし、こうした経時的な特性変化についても部品ごとに上述の個体差があるため、やはり完全にその影響を消し去ることは困難である。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、経時的な特性変化も含めた時々の噴射特性に応じて、より適切な燃料噴射制御を行うことのできる燃料噴射制御装置を提供することを主たる目的とするものである。

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に記載の発明では、対象エンジンに対して燃料を噴射供給する際の燃料噴射特性を制御する燃料噴射制御装置として、所定の燃料噴射弁により、対象エンジンの燃料燃焼を行う部分であるシリンダ内又はその吸気通路又は排気通路へ、燃料を噴射する燃料供給システムに適用され、前記燃料噴射弁の噴射に伴い変動する燃料圧力を逐次検出する燃料圧力検出手段と、前記燃料圧力検出手段により逐次検出された燃料圧力推移に基づいて、前記燃料噴射弁から単位時間あたりに噴射される燃料量に相当する噴射率がその時にその推移として描く図形の幾何学的な重心である噴射重心を検出する噴射重心検出手段と、前記噴射重心検出手段により検出された噴射重心と所定の基本図形の噴射重心とに基づいて、実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心とその基本図形の噴射重心とを近づけるように、前記燃料噴射弁に対する噴射指令又はその噴射条件を可変とする噴射可変手段と、を備えることを特徴とする。

発明者は、同一の噴射量で噴射するにしても、噴射率推移の描く図形の幾何学的な重心（以下、噴射重心という）が異なることにより、噴射特性（対象エンジンの出力トルクやエミッション特性など）が変わることに注目し、上記装置を発明した。すなわちこの装置では、上記噴射重心検出手段により、その時の噴射率推移の描く図形の噴射重心を検出することができるとともに、上記噴射可変手段により、同一燃焼サイクル内で又は次回以降の燃焼サイクルにおいて、実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心と基本図形の噴射重心とを近づけるように、対象の燃料噴射弁に対する噴射指令又はその噴射条件を可変とすることができる。このため、上記構成によれば、時々の噴射特性に応じて、その噴射指令又は噴射条件、ひいては噴射重心の位置を調整して、より適切な燃料噴射制御を行うことができるようになる。

具体的には、請求項２に記載の発明のように、
・前記噴射可変手段が、実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心とその基本図形の噴射重心との両タイミングを近づけるように、前記燃料噴射弁に対する噴射指令又はその噴射条件を可変とするものである構成。
あるいは請求項７に記載の発明のように、
・前記噴射可変手段が、実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心とその基本図形の噴射重心とについて、両図形の噴射重心における噴射率の値を近づけるように、前記燃料噴射弁に対する噴射指令又はその噴射条件を可変とするものである構成。
のいずれかの構成、又は両者を組み合わせた構成が有効である。いずれの構成によっても、噴射特性（対象エンジンの出力トルクやエミッション特性など）が改善されることになる。ちなみに、発明者の実験等では、両図形間で噴射重心の噴射率を合わせる構成よりも噴射重心のタイミングを合わせる構成の方が噴射特性の改善効果は大きいことが確認されている。

請求項３に記載の発明では、上記請求項２に記載の装置において、前記噴射可変手段を、前記燃料噴射弁に対する噴射指令又はその噴射条件を可変とすることにより同燃料噴射弁の噴射開始タイミング及び噴射終了タイミングの少なくとも一方を調整して、前記実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心とその基本図形の噴射重心との両タイミングを近づけるものとする。こうすることで、より容易且つ的確に噴射重心のタイミングを調整することが可能になる。

さらにこの場合、前記噴射可変手段についてはこれを、請求項４に記載の発明のように、前記燃料噴射弁の噴射開始タイミング及び噴射終了タイミングの両方を所定の割合（例えば「１：１」、「３：７」、「１：９」、又は「１：−１」などの所定比率）で調整するものとすることが有効である。こうすることで、より簡易的に噴射重心のタイミングを調整することが可能になる。そしてこの場合、噴射開始タイミング及び噴射終了タイミングの両方を「１：１」の割合で調整することに合わせて、図形全体も調整するようにすれば、噴射重心のタイミングは、各タイミングの移動量と同じだけ移動することになり、ひいてはより簡易的に噴射重心のタイミングを調整することが可能になる。

ただし、上記請求項３又は４に記載の装置において、無制限に噴射実行タイミング（噴射開始タイミング）を変更してしまうと、着火時期が基準値（もともと想定していた値）よりも大きくずれてしまい、不測の事態（実験等で確認していない現象）を招くことが懸念されるようになる。そこで、請求項５に記載の発明では、前記噴射可変手段についてはこれを、前記噴射開始タイミングを所定の調整範囲内で調整するものとし、該噴射開始タイミングにて行われる噴射に係る着火時期を検出する着火時期検出手段と、前記着火時期検出手段により検出された着火時期に基づいて、前記調整範囲を可変設定する調整範囲可変手段と、を備える構成とする。こうすることで、着火時期を適正な範囲内に維持したまま、上記噴射重心のタイミング調整を行うことが可能になり、ひいては信頼性の高い噴射制御が実現されることになる。

そしてここで、前記着火時期検出手段としては、請求項６に記載の発明のように、前記噴射開始タイミングに基づいて、その噴射開始から着火するまでの時間（着火遅れ時間）を求めるとともに、その着火遅れ時間に基づいて、該噴射の着火時期を検出するものを採用することが有効である。こうした構成であれば、所定のマップや数式等を用いて、比較的高い精度で、しかも容易に、上記着火時期を検出することが可能になる。

一方、上記請求項７に記載の装置に関しては、例えば近年開発されつつある直動式ピエゾインジェクタなどの直動式の燃料噴射弁を用いて、この燃料噴射弁に対する噴射指令に基づき、上記噴射重心の噴射率の値を可変制御するようにしてもよい。ただし、こうした燃料噴射弁はまだ十分に普及しておらず、一般的な燃料噴射弁においては、その噴射指令だけに基づいて自由に噴射率を制御することは困難である。そこで、請求項８に記載の発明では、上記請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置において、前記噴射可変手段が、前記噴射条件として、前記燃料噴射弁の噴射圧力を可変とするものである、ことを特徴とする。

噴射率推移の描く図形は、前記燃料噴射弁の噴射圧力に応じて変化する。この点、請求項８に記載の装置では、前記燃料噴射弁の噴射圧力を可変とすることで、実際に噴射率推移の描く図形を可変とすることができる。

またこの場合、前記燃料噴射弁が、切替可能な複数種の噴孔（例えば形状の異なる複数の噴孔）を備えるものである場合には、噴孔を切り替えることにより、前記燃料噴射弁の噴射圧力を可変とするようにしてもよい。また、前記燃料噴射弁が、増圧機構を備えるものである場合には、その増圧機構を操作することにより、前記燃料噴射弁の噴射圧力を可変とするようにしてもよい。ただし、より一般的な燃料噴射弁への適用を考えた場合には、例えば請求項９に記載の発明のように、
・前記噴射可変手段が、前記燃料噴射弁に対して燃料を圧送供給する燃料ポンプの圧送量を可変とすることにより、前記燃料噴射弁の噴射圧力を可変とするものである構成。
あるいは請求項１０に記載の発明のように、
・前記噴射可変手段が、前記燃料噴射弁に対して燃料を圧送供給する燃料ポンプの圧送タイミングを可変とすることにより、前記燃料噴射弁の噴射圧力を可変とするものである構成。
あるいは請求項１１に記載の発明のように、
・前記噴射可変手段が、前記燃料噴射弁又はその燃料供給通路に設けられた減圧弁の弁開度を可変とすることにより、前記燃料噴射弁の噴射圧力を可変とするものである構成。
等々の構成が特に有効である。

上記請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置に関しては、請求項１２に記載の発明のように、実際の噴射重心の位置と所定の基本図形の噴射重心の位置との乖離量が許容レベルを超えているか否かを判断する噴射重心判断手段を備え、前記噴射可変手段が、前記噴射重心判断手段により噴射重心の位置の乖離量が許容レベルを超えている旨判断された場合に、前記実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心とその基本図形の噴射重心とを近づけるように、前記燃料噴射弁に対する噴射指令又はその噴射条件を可変とするものである構成とすることが有効である。

こうした構成であれば、噴射重心の位置の乖離量が許容レベルを超えている場合だけに上述の噴射重心の位置調整を行うことにより、その位置調整を効率的に行うことが可能になる。

またこの場合、請求項１３に記載の発明のように、前記燃料圧力検出手段により逐次検出された燃料圧力推移に基づいて、前記燃料噴射弁から単位時間あたりに噴射される燃料量に相当する噴射率がその噴射において最も大きくなった時の噴射率を検出する最大噴射率検出手段を備える構成とし、前記噴射重心判断手段についてはこれを、前記最大噴射率検出手段により検出された最大噴射率とその基本図形の最大噴射率との乖離量が許容レベルを超えているか否かに基づいて、前記両図形間での噴射重心の乖離量が許容レベルを超えているか否かを判断するものとすることが有効である。

最大噴射率のずれている図形は通常、噴射重心もずれている。したがって、こうした構成とすることで、前記噴射重心判断手段を、より容易且つ的確に実現することが可能になる。なお、上記最大噴射率検出手段としては、例えば前記燃料圧力検出手段により逐次検出される燃料圧力推移のうち、対象噴射による燃料圧力低下量（最大）に基づいて、その噴射における最大の噴射率を検出するものとすることが有効である。

なお、上記請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置における前記基本図形としては、請求項１４に記載の発明のように、三角形及び台形及び矩形のいずれか１つ、又はその少なくとも１種類を複数組み合わせた図形を採用することが有効である。

一般的な燃料噴射弁を採用した場合には通常、その噴射率推移の描く図形が、上記図形のうちの、いずれかに該当するようになる。したがって、上記請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置について、一般的な燃料噴射弁を採用する場合には、こうした構成とすることが有益である。

また、請求項１５に記載の発明では、上記請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置において、前記基本図形及びそのパラメータの少なくとも一方を、所定のパラメータ（例えば噴射圧力等の燃料噴射条件や、エンジン回転速度等のエンジン運転状態、運転者の運転操作に基づく要求トルクなど）に応じて可変設定する基本図形可変手段を備えることを特徴とする。

こうした構成であれば、時々の状況に応じて、前記基本図形やそのパラメータを変更することが可能になり、ひいてはより実用的なかたちで上記装置を実現することができるようになる。なお、こうした基本図形可変手段は、マップ等を用いることで容易且つ的確に実現することができる。

ところで、上記各装置はいずれも、噴射率推移の描く図形の噴射重心を調整するものである。しかし、こうした噴射重心の代わりに（又はこうした噴射重心と併せて）最大噴射率を調整する構成、すなわち、所定の燃料噴射弁により、対象エンジンの燃料燃焼を行う部分であるシリンダ内又はその吸気通路又は排気通路へ、燃料を噴射する燃料供給システムに適用され、前記燃料噴射弁の噴射に伴い変動する燃料圧力を逐次検出する燃料圧力検出手段と、前記燃料圧力検出手段により逐次検出された燃料圧力推移に基づいて、前記燃料噴射弁から単位時間あたりに噴射される燃料量に相当する噴射率がその噴射において最も大きくなった時の噴射率を検出する最大噴射率検出手段と、前記最大噴射率検出手段により検出された最大噴射率に基づいて、実際に噴射される最大噴射率を所定の基準値に近づけるように、前記燃料噴射弁に対する噴射指令又はその噴射条件を可変とする噴射可変手段と、を備える構成とすることによっても、上述の効果に準ずる効果が得られる。すなわち、時々の噴射特性に応じて、その噴射指令又は噴射条件、ひいては最大噴射率を調整して、より適切な燃料噴射制御を行うことができるようになる。

なお、より好ましくは、上記噴射重心及び最大噴射率の両方の調整を可能とする構成が有効である。具体的には、請求項１６に記載の発明のように、所定の燃料噴射弁により、対象エンジンの燃料燃焼を行う部分であるシリンダ内又はその吸気通路又は排気通路へ、燃料を噴射する燃料供給システムに適用され、前記燃料噴射弁の噴射に伴い変動する燃料圧力を逐次検出する燃料圧力検出手段と、前記燃料圧力検出手段により逐次検出された燃料圧力推移に基づいて、前記燃料噴射弁から単位時間あたりに噴射される燃料量に相当する噴射率がその時にその推移として描く図形の幾何学的な重心である噴射重心を検出する噴射重心検出手段と、前記燃料圧力検出手段により逐次検出された燃料圧力推移に基づいて、前記燃料噴射弁から単位時間あたりに噴射される燃料量に相当する噴射率がその噴射において最も大きくなった時の噴射率を検出する最大噴射率検出手段と、前記噴射重心検出手段により検出された噴射重心と前記最大噴射率検出手段により検出された最大噴射率とに基づいて、前記燃料噴射弁に対する噴射指令又はその噴射条件を可変設定することにより、実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心及び実際に噴射される最大噴射率の少なくとも一方を調整する噴射可変手段と、を備える構成とすることが有効である。こうした構成であれば、その時に検出された噴射重心と最大噴射率とに基づいて、これら噴射重心及び最大噴射率を（あるいはその一方だけを）、その時の状況に合った態様で好適に調整することが可能になる。

そしてこの場合、例えば前記噴射可変手段についてはこれを、請求項１７に記載の発明のように、前記実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心及び前記実際に噴射される最大噴射率の一方を調整した後に、さらに他方を調整するものとすることが有効である。こうした構成であれば、上記噴射重心及び最大噴射率の一方だけでなく、両者を併せて調整することが可能になり、ひいてはより適切な燃料噴射制御を行うことができるようになる。

また、請求項１８に記載の発明のように、上記請求項１６に記載の装置において、前記噴射可変手段についてはこれを、前記噴射重心検出手段により検出された噴射重心と前記最大噴射率検出手段により検出された最大噴射率とに基づいて、前記実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心及び前記実際に噴射される最大噴射率のうち、その時に調整すべき１つを選択するとともに、前記燃料噴射弁に対する噴射指令又はその噴射条件を可変設定することにより、その調整すべき１つを調整するものとすることも有効である。こうした構成であれば、上記噴射重心及び最大噴射率のうち、その時に調整すべき一方を選択してその一方だけを調整することが可能になり、ひいては時々の状況に応じてより効率的な燃料噴射制御を実現することが可能になる。

請求項１９に記載の発明では、上記請求項１〜１８のいずれか一項に記載の装置において、前記噴射可変手段が、前記燃料噴射弁による噴射制御を行う際に用いられる噴射指令の書き込まれた所定の基準マップに対する補正係数を更新可能とすることにより、前記燃料噴射弁に対する噴射指令を可変とするものである、ことを特徴とする。こうした構成であれば、より容易且つ的確に、前記燃料噴射弁に対する噴射指令を可変とすることが可能になる。

請求項２０に記載の発明では、上記請求項１〜１９のいずれか一項に記載の装置において、前記噴射可変手段についてはこれを、対象エンジンの今回の燃焼サイクルについて、前記燃料圧力検出手段により逐次検出された燃料圧力推移に基づいて得た噴射結果を、次回以降の燃焼サイクルの噴射に反映させるかたちで前記燃料噴射弁に対する噴射指令を作成するものとすることを特徴とする。このようなフィードバックをかけながら、噴射指令の作成を継続的に行うことで、長期にわたって適正な燃料噴射を行うことが可能になる。

一方、請求項２１に記載の発明では、上記請求項１〜１９のいずれか一項に記載の装置において、前記噴射可変手段が、対象エンジンの１燃焼サイクルにおいて、前記燃料圧力検出手段により逐次検出された燃料圧力推移に基づいてその時までに検出された圧力推移を用いて、同サイクル中でその時よりも後に行うべき前記燃料噴射弁の燃料噴射に係る所定動作についての、前記燃料噴射弁に対する噴射指令を作成するものである、ことを特徴とする。

このように、高い同時性で（リアルタイムに）噴射特性（圧力推移に相当）を検出しながら、先に検出された圧力推移に基づいて後の噴射動作を調整することで、前のタイミングの誤差を相殺することが可能になる。具体的には、前記燃料噴射に係る所定動作が、前記燃料噴射弁の閉弁動作である構成とすることが有効である。こうした構成であれば、その時までの検出図面の面積（噴射量）の誤差に応じて前記燃料噴射弁の閉弁タイミングを調整することが可能になる。このため、検出図面の面積ずれに起因した噴射量誤差を補償してその時の燃料噴射量を適正に維持することなどが可能になる。

上記請求項１〜２１のいずれか一項に記載の装置における前記燃料噴射弁としては、例えば請求項２２に記載の発明のように、
・所定の空間への流体の流入及び同空間からの流体の流出を制御する流体制御弁と、前記流体の流入及び流出に伴う前記空間の圧力変化に応じて当該燃料噴射弁の弁本体内部で往復動作して噴孔自体又は該噴孔までの燃料供給通路を開閉することにより当該燃料噴射弁の開弁及び閉弁を行うニードルと、を備えて構成される燃料噴射弁。
あるいは請求項２３に記載の発明のように、
・弁本体内部での所定の往復動作に基づいて噴孔（燃料噴射口に相当）自体又は該噴孔までの燃料供給通路を開閉（開放・閉鎖）することにより当該燃料噴射弁の開弁及び閉弁を行うニードルを有し、前記燃料噴射弁に対する噴射指令に応じて前記ニードルの往復移動量を連続的に可変とする燃料噴射弁。
といった燃料噴射弁を用いることが有効である。

請求項２４に記載の発明では、上記請求項１〜２３のいずれか一項に記載の装置において、前記燃料供給システムが、前記燃料噴射弁へ供給する燃料を蓄圧保持する蓄圧容器と、該蓄圧容器から前記燃料噴射弁の燃料噴射口までの燃料通路のうち、前記蓄圧容器の燃料吐出口近傍よりも燃料下流側に位置する所定箇所についてその燃料通路内を流れる燃料の圧力を検出する一乃至複数の燃料圧力センサと、を備える燃料噴射システムであり、前記燃料圧力検出手段が、前記燃料圧力センサの少なくとも１つの出力に基づいて、前記燃料圧力を逐次検出するものである、ことを特徴とする。

このように、蓄圧容器から燃料噴射弁の燃料噴射口までの燃料通路のうち、蓄圧容器の燃料吐出口近傍よりも燃料下流側に位置する所定箇所の圧力を測定する態様で、上記燃料圧力センサを配設することにより、そのセンサの配設位置において、所定の噴射に係る燃料噴射弁の噴射動作（例えば電磁弁の開閉に基づいてニードルを駆動するタイプの噴射弁ではその電磁弁の開閉動作など）及び実噴射（該噴射動作を通じて実際に行われた噴射）の少なくとも一方による圧力変動態様を的確に検出することが可能になる。詳しくは、上記特許文献１に記載の装置では、基本的には、蓄圧容器としてのコモンレール内の圧力（レール圧）を測定するレール圧センサのみにより上記燃料噴射弁の噴射圧力を制御している。この装置において、噴射（噴射動作も含む）による圧力変動は、燃料噴射弁の燃料噴射口からコモンレールに到達するまでに減衰してしまい、レール圧の変動としては現れない。このため、こうした装置では、上記噴射により生じた圧力変動を精度よく検出することは困難である。これに対し、上記請求項２４に記載の装置では、レール圧センサ（又はコモンレール近傍に設けられたセンサ）よりも燃料噴射口に近い位置で噴射圧力を測定する燃料圧力センサを備える。そのため、この圧力センサにより、噴射（噴射動作も含む）による圧力変動が減衰する前に、これを的確に捉えることが可能になる。したがって、このような装置によれば、前記燃料圧力検出手段により逐次検出された燃料圧力に基づいて、前記噴射可変手段により時々の噴射特性に応じて噴射特性をより適切に調整して、より適切な燃料噴射制御を行うことができるようになる。

また、コモンレール式燃料噴射システムを構成する燃料噴射制御装置においては、例えばコモンレール内の圧力脈動を低減して安定した圧力により燃料噴射弁へ燃料を供給するなどの目的で、コモンレールと同コモンレールの燃料吐出側配管との接続部分に対して、該接続部分にて同配管を通じて前記コモンレールへ伝播される燃料脈動を軽減する燃料脈動軽減手段を設けることがある。この場合には、噴射（噴射動作も含む）による圧力変動が、燃料噴射弁の燃料噴射口で生じ、コモンレール燃料吐出側配管を通じてコモンレールへ向かって伝播してゆき、燃料脈動軽減手段にてそのうちの燃料脈動が軽減（減衰）される。したがって、こうした構成では、コモンレール内の圧力（レール圧）で噴射（噴射動作も含む）による圧力変動態様を正確に検出することがより困難になる。

この点、請求項２５に記載の発明では、上記請求項１〜２３のいずれか一項に記載の装置において、前記燃料脈動軽減手段と共に、前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の燃料噴射口までの燃料通路のうち、前記燃料脈動軽減手段よりも燃料下流側に位置する所定箇所についてその燃料通路内を流れる燃料の圧力を検出する一乃至複数の燃料圧力センサを備える燃料噴射システムに適用され、前記燃料圧力検出手段が、前記燃料圧力センサの少なくとも１つの出力に基づいて、前記燃料圧力を逐次検出するものであることを特徴とする。こうした構成であれば、上記燃料脈動軽減手段により燃料脈動が軽減される前に、上記燃料圧力センサにて圧力変動態様を検出することが可能になり、ひいてはより高い精度で圧力変動態様を検出することが可能になる。

またこの場合、前記燃料脈動軽減手段としては、請求項２６に記載の発明のように、オリフィス（絞り部）、フローダンパ、又はそれらの組合せによって構成されるものを用いることが有益である。こうした構成であれば、上記目的を好適に達成することができる。また、オリフィスやフローダンパで燃料脈動を軽減する技術は、既に実用化され実績のある技術であるため、実用性や信頼性も高い。

また、上記請求項２４〜２６のいずれか一項に記載の装置における前記燃料圧力センサの配設位置については、例えば請求項２７に記載の発明のように、前記燃料圧力センサの少なくとも１つが、前記燃料噴射弁の内部又は近傍に設けられた構成が有効である。

前記燃料圧力センサの配設位置が前記燃料噴射弁の燃料噴射口に近い位置であるほどより高い精度で、その圧力センサのセンサ出力を通じて、噴射（噴射動作も含む）による圧力変動態様を検出することができるようになる。したがって、こうした圧力変動態様を高い精度で検出する上では、上記請求項２７に記載のように、前記燃料噴射弁の内部又は近傍に前記燃料圧力センサを設けるようにした構成とすることが有効である。またこの場合、特に前記燃料圧力センサの少なくとも１つが、前記燃料噴射弁の燃料取込口に設けられた構成とすれば、同燃料圧力センサの取付け性や保守性が容易になるとともに、比較的安定して高い精度で圧力を検出することが可能になる。

また一方、請求項２８に記載のように、前記燃料圧力センサを前記蓄圧容器の燃料吐出側配管に配設する場合にはそのセンサを、前記蓄圧容器よりも前記燃料噴射弁の燃料噴射口の方に近い位置に設けた構成が有益である。上記請求項２４〜２７のいずれか一項に記載の装置においては、こうしたセンサの少なくとも１つを、燃料噴射弁で生じた圧力変動が減衰しきらない程度に、蓄圧容器よりも燃料噴射弁側へ近づけた位置に配設することが重要であり、そのためには、燃料噴射弁へ近い位置に配設することが好ましい。

上記請求項２４〜２８のいずれか一項に記載の装置において、前記燃料圧力検出手段についてはこれを、請求項２９に記載の発明のように、前記燃料圧力センサのセンサ出力を、該センサ出力で圧力推移波形の軌跡が描かれる程度に短い間隔にて逐次取得するものとすることが有効である。

噴射（噴射動作も含む）による圧力変動態様は通常、圧力推移波形として検出することができる。そして、こうした圧力推移波形（圧力変動態様）を高い精度で的確に検出するためには、上記構成のように、前記燃料圧力センサのセンサ出力を、その圧力推移波形が把握可能な程度に短い間隔で逐次取得する構成が有益である。具体的には、請求項３０に記載の発明のように、前記燃料圧力検出手段を、前記燃料圧力センサのセンサ出力を「５０μsec」よりも短い間隔で逐次取得するものとすることが有効である。現状採用されて
いる一般的なコモンレールシステムに上記請求項２４〜２８のいずれか一項に記載の装置を適用する場合には、上記構成のように、「５０μsec」よりも短い間隔で上記センサ出
力を逐次取得する構成が、上述した圧力変動の傾向を的確に捉える上で特に有効である。ただし、高い精度で上記圧力変動態様を得る上では、より短い間隔でセンサ出力を逐次取得する構成がより好ましい。したがって通常、上記センサ出力（燃料圧力信号）の取得間隔は、センサ出力の取得回数が増えることによる不都合、例えば演算負荷の増大等の不都合を加味しつつ、より短い間隔に設定することが望ましい。

以下、本発明に係る燃料噴射制御装置を具体化した一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の装置は、例えばディーゼルエンジンを対象にしたコモンレール式燃料噴射システム（高圧噴射燃料供給システム）に搭載されている。すなわちこの装置も、先の特許文献１に記載の装置と同様、ディーゼルエンジンのシリンダ内の燃焼室に直接的に高圧燃料（例えば噴射圧力「１０００気圧」以上の軽油）を噴射供給（直噴供給）する際に用いられる。

はじめに、図１を参照して、本実施形態に係るコモンレール式燃料噴射制御システム（車載エンジンシステム）の概略について説明する。なお、本実施形態のエンジンとしては、４輪自動車用の多気筒（例えば直列４気筒）エンジンを想定している。詳しくは、４ストロークのレシプロ式ディーゼルエンジン（詳しくは内燃機関）である。このエンジンでは、吸排気弁のカム軸に設けられた気筒判別センサ（電磁ピックアップ）にてその時の対象シリンダが逐次判別され、４つのシリンダ＃１〜＃４について、それぞれ吸入・圧縮・燃焼・排気の４行程による１燃焼サイクルが「７２０°ＣＡ」周期で、詳しくは例えば各シリンダ間で「１８０°ＣＡ」ずらしてシリンダ＃１，＃３，＃４，＃２の順に逐次実行される。図中のインジェクタ２０は、燃料タンク１０側から、それぞれシリンダ＃１，＃２，＃３，＃４用のインジェクタである。

同図１に示されるように、このシステムは、大きくは、ＥＣＵ（電子制御ユニット）３０が、各種センサからのセンサ出力（検出結果）を取り込み、それら各センサ出力に基づいて燃料供給系を構成する各装置の駆動を制御するように構成されている。ＥＣＵ３０は、吸入調整弁１１ｃに対する電流供給量を調整して燃料ポンプ１１の燃料吐出量を所望の値に制御することで、コモンレール１２内の燃料圧力（燃圧センサ２０ａにて測定される時々の燃料圧力）を目標値（目標燃圧）にフィードバック制御（例えばＰＩＤ制御）している。そして、その燃料圧力に基づいて、対象エンジンの所定シリンダに対する燃料噴射量、ひいては同エンジンの出力（出力軸の回転速度やトルク）を所望の大きさに制御している。

燃料供給系を構成する諸々の装置は、燃料上流側から、燃料タンク１０、燃料ポンプ１１、コモンレール１２（蓄圧容器）、及びインジェクタ２０の順に、各装置が所定の配管で接続されて配設されている。このうち、燃料タンク１０と燃料ポンプ１１とは、燃料フィルタ１０ｂを介して配管１０ａにより接続されている。

ここで、燃料タンク１０は、対象エンジンの燃料（軽油）を溜めておくためのタンク（容器）である。また、燃料ポンプ１１は、高圧ポンプ１１ａ及び低圧ポンプ１１ｂを有し、低圧ポンプ１１ｂによって上記燃料タンク１０から汲み上げられた燃料を、高圧ポンプ１１ａにて加圧して吐出するように構成されている。そして、高圧ポンプ１１ａに送られる燃料圧送量、ひいては燃料ポンプ１１の燃料吐出量は、燃料ポンプ１１の燃料吸入側に設けられた吸入調整弁（ＳＣＶ：Suction Control Valve）１１ｃによって調量されるようになっている。すなわち、この燃料ポンプ１１では、吸入調整弁１１ｃ（例えば非通電時に開弁するノーマリオン型の調整弁）の駆動電流量（ひいては弁開度）を調整することで、同ポンプ１１からの燃料吐出量を所望の値に制御することができるようになっている。

燃料ポンプ１１を構成する２種のポンプのうち、低圧ポンプ１１ｂは、例えばトロコイド式のフィードポンプとして構成されている。これに対し、高圧ポンプ１１ａは、例えばプランジャポンプからなり、図示しない偏心カム（エキセントリックカム）にて所定のプランジャ（例えば３本のプランジャ）をそれぞれ軸方向に往復動させることにより加圧室に送られた燃料を逐次所定のタイミングで圧送するように構成されている。いずれのポンプも、駆動軸１１ｄによって駆動されるものである。ちなみにこの駆動軸１１ｄは、対象エンジンの出力軸であるクランク軸４１に連動し、例えばクランク軸４１の１回転に対して「１／１」又は「１／２」等の比率で回転するようになっている。すなわち、上記低圧ポンプ１１ｂ及び高圧ポンプ１１ａは、対象エンジンの出力によって駆動される。

こうした燃料ポンプ１１により燃料タンク１０から燃料フィルタ１０ｂを介して汲み上げられた燃料は、コモンレール１２へ加圧供給（圧送）される。そして、コモンレール１２は、その燃料ポンプ１１から圧送された燃料を高圧状態で蓄えてこれを、シリンダごとに設けられた配管１４（高圧燃料通路）を通じて、各シリンダ＃１〜＃４のインジェクタ２０（燃料噴射弁）へそれぞれ供給する。なお、コモンレール１２と配管１４（コモンレール燃料吐出側配管）との接続部分１２ａには、配管１４を通じてコモンレール１２へ伝播される燃料脈動（主に噴射時にインジェクタ２０の燃料噴射口にて発生）を軽減するオリフィス（燃料脈動軽減手段に相当する配管１４の絞り部）が設けられており、コモンレール１２内の圧力脈動を低減して安定した圧力で各インジェクタ２０へ燃料を供給することができるようになっている。また、インジェクタ２０（＃１）〜（＃４）の燃料排出口は、それぞれ余分な燃料を燃料タンク１０へ戻すための配管１８とつながっている。

図２に、上記インジェクタ２０の詳細構造を示す。なお、上記４つのインジェクタ２０（＃１）〜（＃４）は基本的には同様の構造（例えば図２に示す構造）となっている。いずれのインジェクタ２０も、燃焼用のエンジン燃料（燃料タンク１０内の燃料）を利用した油圧駆動式の燃料噴射弁であり、燃料噴射に際しての駆動動力の伝達が油圧室Ｃｄ（コマンド室）を介して行われる。

同図２に示されるように、このインジェクタ２０は、内開弁タイプの燃料噴射弁であり、非通電時に閉弁状態となる、いわゆるノーマリクローズ型の燃料噴射弁として構成されている。このインジェクタ２０には、コモンレール１２から高圧燃料が送られてくるようになっている。また、このインジェクタ２０の燃料取込口には、燃圧センサ２０ａ（図１も併せ参照）が設けられており、同燃料取込口における燃料圧力（インレット圧）の随時の検出が可能とされている。具体的には、この燃圧センサ２０ａの出力により、当該インジェクタ２０の実噴射や噴射動作に伴う燃料圧力変動（脈動パターンなど）や、無噴射時の静的な燃料圧力レベル（安定圧力）等を検出（測定）することができるようになっている。

このインジェクタ２０の燃料噴射に際しては、二方電磁弁２０ｂを構成するソレノイド２０１ｂに対する通電状態（通電／非通電）に応じてアウターバルブ２０２ｂ（流体制御弁）がオリフィス（絞り部）ｏｆ１を開閉し、油圧室Ｃｄの密閉度合、ひいては同油圧室Ｃｄの圧力（ニードル２０ｃの背圧に相当）が増減される。そして、その圧力の増減により、スプリング２０ｄ（コイルばね）の伸張力に従って又は抗して、ニードル２０ｃが弁筒内（ハウジング２０ｅ内）を往復動（上下）することで、噴孔２０ｆ（必要な数だけ穿設）までの燃料供給通路が、その中途（詳しくは往復動に基づきニードル２０ｃが着座又は離座するテーパ状のシート面）で開閉される。ここで、ニードル２０ｃの駆動制御は、いわゆるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を通じて行われる。すなわち、ニードル２０ｃの駆動部（上記二方電磁弁２０ｂ）には、ＥＣＵ３０からパルス信号（通電信号）が送られる。そして、ニードル２０ｃのリフト量（シート面からの離間度合）が、そのパルス幅（通電時間に相当）に基づいて可変制御され、その制御に際しては、通電時間が長いほどリフト量が大きくなり、基本的には、リフト量が大きくなるほど噴射率（単位時間あたりに噴射される燃料量）が大きくなる。ちなみに、上記油圧室Ｃｄの増圧処理は、コモンレール１２からの燃料供給によって行われる。他方、油圧室Ｃｄの減圧処理は、当該インジェクタ２０と燃料タンク１０とを接続する配管１８（図１）を通じてその油圧室Ｃｄ内の燃料が上記燃料タンク１０へ戻されることによって行われる。

このように、上記インジェクタ２０は、弁本体（ハウジング２０ｅ）内部での所定の往復動作に基づいて噴孔２０ｆまでの燃料供給通路を開閉（開放・閉鎖）することにより当該インジェクタ２０の開弁及び閉弁を行うニードル２０ｃを備える。そして、非駆動状態では、定常的に付与される閉弁側への力（スプリング２０ｄによる伸張力）でニードル２０ｃが閉弁側へ変位するとともに、駆動状態では、駆動力が付与されることにより上記スプリング２０ｄの伸張力に抗してニードル２０ｃが開弁側へ変位するようになっている。そしてこの際、それら非駆動状態と駆動状態とでは、ニードル２０ｃのリフト量が略対称に変化する。

本実施形態では、上記インジェクタ２０（＃１）〜（＃４）の近傍、特にその燃料取込口に対して、それぞれ燃圧センサ２０ａが設けられている。そして、これら燃圧センサ２０ａの出力に基づいて、所定の噴射について、インジェクタ２０の実噴射や噴射動作に伴う燃料圧力の変動態様を高い精度で検出することができるようになっている（詳しくは後述）。

一方、図３は、本システムの燃料供給の対象となるディーゼルエンジンが備える４つのシリンダ＃１〜＃４のうち、その１つの内部構造を模式的に示す側面図である。なお、４つのシリンダ＃１〜＃４の構成は基本的には同様の構成となっているため、ここでは１つのシリンダ５０（例えばシリンダ＃１）に注目して、各シリンダの内部構造についての説明を行うこととする。

同図３に示されるように、このシリンダ５０は、筒内にピストン５１を収容して構成されている。そして、このピストン５１に対しては、各シリンダ共通の出力軸としてフライホイール付きのクランク軸４１が設けられ、ピストン５１の往復動に連動してクランク軸４１が回転するようになっている。また筒内において、ピストン５１頂面とシリンダヘッドとの間には燃焼室Ｃｍが形成されている。上述のインジェクタ２０は、この燃焼室Ｃｍに取り付けられている。さらに燃焼室Ｃｍには、その内側に位置する検出部（燃焼室Ｃｍ内に差し込まれたプローブの先端部）にてシリンダ５０内の圧力（筒内圧力）を測定してその測定値に対応した検出信号（電気信号）を出力する筒内圧センサ５３が、例えば着火補助装置としてのグロープラグ（図示略）と一体にして設けられている。また、燃焼室Ｃｍと吸気管及び排気管とをそれぞれ連通可能とする態様で、シリンダヘッドの部分には、吸気ポート及び排気ポートが設けられており、これら各ポートに対しては、それぞれ吸気弁５２ａ及び排気弁５２ｂが設けられている。このシリンダ５０では、これら吸気弁５２ａと排気弁５２ｂが、それぞれ上記クランク軸４１に連動して回転するカム（詳しくはクランク軸４１が２回転する時間で１回転するカム軸に取り付けられたカム）により駆動されることで、それぞれ所定のタイミングで往復動し、それら各弁体により上記吸気ポート及び排気ポートが開閉されるようになっている。

対象エンジンの各シリンダは、このような構造を有して構成されている。そして、エンジンの運転時には、吸気弁５２ａの開動作により吸入空気が吸気管からシリンダ５０の燃焼室Ｃｍへ導入され、これがシリンダ５０内のピストン５１により圧縮されつつ、インジェクタ２０から直接的に噴射供給（直噴供給）された燃料と混ざり、混合気の状態で着火（自己着火）、燃焼し、排気弁５２ｂの開動作により燃焼後の排気が排気管へ排出されることになる。こうして、燃焼室Ｃｍでの燃料燃焼により各シリンダのピストンを順に往復動させることで、これら各ピストンの往復動に連動して上記出力軸としてのクランク軸４１が回転するようになっている。

また、図示しない車両（例えば４輪乗用車又はトラック等）には、上記各センサのほかにもさらに、車両制御のための各種のセンサが設けられている。例えば対象エンジンの出力軸であるクランク軸４１の外周側には、所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）クランク角信号を出力するクランク角センサ４２（例えば電磁ピックアップ）が、同クランク軸４１の回転角度位置や回転速度（エンジン回転速度）等を検出するために設けられている。また、アクセルペダル（運転操作部）には、同ペダルの状態（変位量）に応じた電気信号を出力するアクセルセンサ４４が、運転者によるアクセルペダルの操作量（踏み込み量）を検出するために設けられている。

こうしたシステムの中で、本実施形態の燃料噴射制御装置として機能するとともに、電子制御ユニットとして主体的にエンジン制御を行う部分がＥＣＵ３０である。このＥＣＵ３０（エンジン制御用ＥＣＵ）は、周知のマイクロコンピュータ（図示略）を備えて構成され、上記各種センサの検出信号に基づいて対象エンジンの運転状態やユーザの要求を把握し、それに応じて上記吸入調整弁１１ｃやインジェクタ２０等の各種アクチュエータを操作することにより、その時々の状況に応じた最適な態様で上記エンジンに係る各種の制御を行っている。また、このＥＣＵ３０に搭載されるマイクロコンピュータは、基本的には、各種の演算を行うＣＰＵ（基本処理装置）、その演算途中のデータや演算結果等を一時的に記憶するメインメモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラムメモリとしてのＲＯＭ（読み出し専用記憶装置）、データ保存用メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ（電気的に書換可能な不揮発性メモリ）やバックアップＲＡＭ（ＥＣＵ３０の主電源停止後も車載バッテリ等のバックアップ電源により常時給電されているメモリ）、さらにはＡ／Ｄ変換器やクロック発生回路等の信号処理装置、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等といった各種の演算装置、記憶装置、信号処理装置、通信装置、及び電源回路等によって構成されている。そして、ＲＯＭには、当該噴射特性検出や噴射指令補正に係るプログラムを含めたエンジン制御に係る各種のプログラムや制御マップ等が、またデータ保存用メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）には、対象エンジンの設計データをはじめとする各種の制御データ等が、それぞれ予め格納されている。

本実施形態では、ＥＣＵ３０が、随時入力される各種のセンサ出力（検出信号）に基づいて、その時に出力軸（クランク軸４１）に生成すべきトルク（要求トルク）、ひいてはその要求トルクを満足するための燃料噴射量を算出する。こうして、インジェクタ２０の燃料噴射量を可変設定することで、各シリンダ内（燃焼室）での燃料燃焼を通じて生成される図示トルク（生成トルク）、ひいては実際に出力軸（クランク軸４１）へ出力される軸トルク（出力トルク）を制御する（要求トルクへ一致させる）ようになっている。すなわち、このＥＣＵ３０は、例えば時々のエンジン運転状態や運転者によるアクセルペダルの操作量等に応じた燃料噴射量を算出し、所望の噴射時期に同期して、その算出した燃料噴射量での燃料噴射を指示する噴射制御信号（駆動量）を上記インジェクタ２０へ出力する。そしてこれにより、すなわち同インジェクタ２０の駆動量（例えば開弁時間）に基づいて、対象エンジンの出力トルクが目標値へ制御されることになる。

なお周知のように、ディーゼルエンジンにおいては、定常運転時、新気量増大やポンピングロス低減等の目的で、同エンジンの吸気通路に設けられた吸気絞り弁（スロットル弁）が略全開状態に保持される。したがって、定常運転時の燃焼制御（特にトルク調整に係る燃焼制御）としては燃料噴射量のコントロールが主となっている。以下、図４を参照して、本実施形態に係る燃料噴射制御の基本的な処理手順について説明する。なお、この図４の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばＥＣＵ３０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。そして、これら各図の一連の処理は、基本的には、ＥＣＵ３０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、対象エンジンの各シリンダについてそれぞれ１燃焼サイクルにつき１回の頻度で順に実行される。すなわち、このプログラムにより、１燃焼サイクルで休止シリンダを除く全てのシリンダに燃料の供給が行われることになる。

同図４に示すように、この一連の処理においては、まずステップＳ１１で、所定のパラメータ、例えばその時のエンジン回転速度（クランク角センサ４２による実測値）及び燃料圧力（燃圧センサ２０ａによる実測値）、さらには運転者によるその時のアクセル操作量（アクセルセンサ４４による実測値）等を読み込む。そして、続くステップＳ１２では、上記ステップＳ１１で読み込んだ各種パラメータに基づいて（必要に応じて外部負荷による損失等も含めた要求トルクを別途算出して）噴射パターンを設定する。

なお、この噴射パターンは、例えば上記ＲＯＭに記憶保持された所定の基準マップ（噴射制御用マップ、数式でも可）及び補正係数に基づいて取得される。詳しくは、例えば予め上記所定パラメータ（ステップＳ１１）の想定される範囲について実験等により最適噴射パターン（適合値）を求め、そのマップに書き込んでおく。ちなみに、この噴射パターンは、例えば噴射段数（１燃焼サイクル中の噴射回数）、並びにそれら各噴射の噴射時期（噴射タイミング）及び噴射時間（噴射量に相当）等のパラメータにより定められるものである。また本実施形態では、噴射率推移としてどのような図形を描かせるかを示す基準図形も、この噴射パターンのパラメータとして含ませるようにしている。この基準図形は、各噴射の特性を示す１パラメータとなっており、本実施形態では、この基準図形を、例えば面積及び噴射開始タイミングにて定義される図形（例えば台形や三角形）とする。ここで、基準図形の面積は、燃料噴射量（その噴射に係る噴射量）に相当し、例えば単段噴射の場合にはその噴射の図形面積（燃料噴射量）が、また多段噴射の噴射パターンの場合にはトルクに寄与する各噴射の図形面積の総和（総燃料噴射量）が、それぞれ上記出力軸（クランク軸４１）に生成すべきトルク（要求トルク、いわばその時のエンジン負荷に相当）に応じて可変設定される。

こうして、上記マップは、それらパラメータと最適噴射パターンとの関係を示すものとなっている。そして、このマップで取得された噴射パターンを、別途更新（詳しくは後述）されている補正係数（例えばＥＣＵ３０内のＥＥＰＲＯＭに記憶）に基づいて補正する（例えば「設定値＝マップ上の値／補正係数」なる演算を行う）ことで、その時に噴射すべき噴射パターンを得る。なお、上記噴射パターンの設定（ステップＳ１２）には、同噴射パターンの要素（上記噴射段数等）ごと別々に設けられた各マップを用いるようにしても、あるいはこれら噴射パターンの各要素を幾つか（例えば全て）まとめて作成したマップを用いるようにしてもよい。

続くステップＳ１３では、こうして設定された噴射パターンに基づいて、上記インジェクタ２０に対する指令信号を作成する。そして、こうして作成された噴射パターンに対応する指令値が、続くステップＳ１４で使用される。すなわち、同ステップＳ１４では、その指令値（指令信号）に基づいて（詳しくは上記インジェクタ２０へその指令信号を出力して）、同インジェクタ２０の駆動を制御する。これにより、車両の状況等に応じて、パイロット噴射、プレ噴射、アフタ噴射、ポスト噴射等が適宜メイン噴射と共に実行されることになる。このインジェクタ２０の駆動制御をもって、図４の一連の処理を終了する。

本実施形態では、燃圧センサ２０ａの出力に基づいて、対象とするインジェクタ２０の噴射率推移がその時に描く図形（そのパラメータも含む）を検出するとともに、その検出された図形と前述した基本図形（図４のステップＳ１２）とに基づいて、実際に噴射率推移の描く図形が、その基本図形に属する図形となり、且つ、実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心とその基本図形の噴射重心との相対的な位置関係が所定の関係になる（両噴射重心のタイミングが近づく）ように、当該インジェクタ２０に対する噴射指令を可変とするようにしている。具体的には、同インジェクタ２０による噴射制御を行う際に用いられる噴射指令の書き込まれた基準マップ（図４のステップＳ１２）に対する補正係数（厳密には複数種の係数のうちの上記基本図形に関する係数）を逐次更新することにより、同インジェクタ２０に対する噴射指令を可変としている。

以下、図５〜図１５を参照して、燃圧センサ２０ａの出力に基づいて、上記燃料噴射に係る各タイミング（噴射タイミング）を検出する場合の一態様について詳述する。

まず、この噴射タイミングの検出に際しては、燃圧センサ２０ａの出力を取り込み、その出力から、各タイミングにおける燃料圧力の１階微分値及び２階微分値を算出する。図５は、このデータ取得（センサ出力の取り込み及び保存、いわゆる学習処理）及び微分値算出に係る一連の処理を示すフローチャートである。なお、この図５に示す一連の処理は、基本的には、ＥＣＵ３０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、所定処理間隔で（例えば「２０μsec」間隔で）逐次実行される。また、同図５の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばＥＣＵ３０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。

同図５に示すように、この一連の処理に際しては、まずステップＳ２１で、燃圧センサ２０ａの出力を取り込み、続くステップＳ２２では、圧力値Ｐの前回値と今回値との差分として、圧力１階微分値dＰ（＝Ｐ（今回値）−Ｐ（前回値））を算出し、続くステップＳ２３では、圧力１階微分値dＰの前回値と今回値との差分として、圧力２階微分値ddＰ（＝dＰ（今回値）−dＰ（前回値））を算出する。そして、続くステップＳ２４において、それら各データＰ，dＰ，ddＰを保存して、この一連の処理を終了する。

次に、図６及び図７を参照して、図５の処理の実行期間、及びその設定態様について説明する。なお、図６及び図７において、（ａ）はインジェクタ２０に対する噴射指令信号（パルス信号）の推移を、（ｂ）は噴射率（単位時間あたりに噴射される燃料量）の推移を、（ｃ）は上記燃圧センサ２０ａ（図１）により検出される燃料圧力（インレット圧）の推移を、それぞれ示すタイムチャートである。

図６に示されるように、本実施形態では、エンジンの１燃焼サイクル中に複数の噴射（例えば図中のパイロット噴射Ｐrt、メイン噴射Ｍｎ、ポスト噴射Ｐstの３段噴射）がインジェクタ２０により行われることがある。センサ出力取得期間の設定に際しては、この燃焼サイクル中の最先の噴射（例えば図６中のパイロット噴射Ｐrt）に係る噴射開始指令により指示される（換言すれば通電が開始される）インジェクタ２０の噴射開始指示タイミング（タイミングｔ１０１）に対して、センサ出力取得期間（検出期間）の開始タイミングを設定することとする。さらに、同サイクル中の最後の噴射（例えば図６中のポスト噴射Ｐst）を実行した後の圧力変動態様に基づいて、より詳しくはポスト噴射Ｐstによる圧力変動が収束したタイミング（噴射終了タイミングに相当）に対して、上記検出期間の終了タイミング（タイミングｔ１０２）を設定することとする。こうすることにより、上記検出期間を、少なくともパイロット噴射Ｐrtによる圧力変動の開始からポスト噴射Ｐstによる圧力変動の終了までの期間、すなわちインジェクタ２０の実噴射による圧力変動の生じている期間（圧力変動期間）を含む所定の期間（タイミングｔ１０１〜ｔ１０２）に限定的に設定するようにしている。

このように限定された期間であっても、基本的には、所望のデータ（噴射に係る圧力変動の波形）が得られる。このことは、上記検出期間の限定により除外された部分が、検出対象外の期間、すなわち通常では必要としないデータしか取得（検出）されない期間であることによる。そして、こうして検出期間を限定してより短い期間として設定することで、ＥＣＵ３０の処理負荷を軽減したり、ＲＡＭの使用記憶領域を小さくしたりすることができるようになる。

さらに本実施形態では、図７に示すように、上記の態様で設定された燃圧センサ２０ａの出力の逐次取得を行う期間（検出期間）のうち、同燃圧センサ２０ａの配設位置における燃料圧力が安定している期間（圧力安定期間）の少なくとも一部に対して、センサ出力の取得を一時的に休止する期間（休止期間ｔ１０１ａ〜ｔ１０２ａ）を設けるようにしている。詳しくは、インジェクタ２０のニードル２０ｃ（図２）のリフト量が十分大きくなり、噴孔２０ｆ（図２）に対して十分な高圧燃料が供給されるようになると、噴孔２０ｆの口径（燃料出口面積）による噴射限界で、噴射率が略一定に収束するようになる。したがってこの間は、噴射率の安定に伴い、燃圧センサ２０ａにより検出される圧力、すなわち同センサ２０ａの配設された燃料通路内の燃料圧力も安定するようになる。本実施形態では、同センサ２０ａの時々のセンサ出力（圧力変動態様）に基づき、こうした圧力安定期間の開始タイミング（タイミングｔ１０１ａ）を検出して、休止期間の開始タイミングを、その検出された圧力安定期間の開始タイミングｔ１０１ａ（厳密にいえば圧力安定期間の開始タイミングが確定したタイミング）に設定することとする。さらに、この休止期間の終了タイミングについてはこれを、インジェクタ２０に対する噴射終了指令の指示する噴射終了指示タイミング（タイミングｔ１０２ａ）に設定することとする。

このように、本実施形態では、休止期間ｔ１０１ａ〜ｔ１０２ａを設けることにより上記検出期間をさらに限定するようにしている。ただし、こうしてさらに限定された検出期間ｔ１０１〜ｔ１０１ａ，ｔ１０２ａ〜ｔ１０２であっても、基本的には、所望のデータ（噴射に係る圧力変動の波形）が得られる。このことは、上記検出期間の限定により除外された部分が、燃料圧力の安定している期間であり、基本的には、休止期間ｔ１０１ａ〜ｔ１０２ａ前後の圧力値に基づく補間演算等により予測可能であることによる。そして、こうして検出期間を限定してより短い期間として設定することで、ＥＣＵ３０の処理負荷のさらなる軽減を図ったり、ＲＡＭの使用記憶領域をさらに小さくしたりすることができるようになる。

図８は、上記図５のステップＳ２１にて取得された圧力推移波形の一例を示すタイムチャートである。なお、この図８において、（ａ）にはインジェクタ２０に対する噴射指令信号（パルス信号）の推移が、（ｂ）には噴射率（単位時間あたりに噴射される燃料量）の推移が、また（ｃ）には上記燃圧センサ２０ａにより検出される燃料圧力（インレット圧）の推移が、それぞれ実線ＰＬ１０，Ｒ１０，Ｐ１０により示されている。

このように、先の図５のステップＳ２１にて取得したセンサ出力には、高周波ノイズが含まれている。本実施形態では、こうしたセンサ出力をローパスフィルタ（バンドパスフィルタでも可）に通すことによりフィルタリング処理を施し、続くステップＳ２２，Ｓ２３において、そのフィルタリング処理後のデータ（高周波ノイズの除去されたデータ）に対して１階，２階の微分処理を施すことにより、上述の微分データを導出（算出）するようにしている。これにより、より高い精度で実噴射状態や噴射動作状態の変化に伴う燃料圧力の変化を検出することが可能になる。

図９は、上記図５の処理を通じて取得、保存（いわゆる学習）された圧力推移波形の一例を示すタイムチャートである。なお、この図９において、（ａ）は噴射率（単位時間あたりに噴射される燃料量）の推移を、（ｂ）はセンサ出力に対して上記フィルタリング処理を施した後の波形データを、（ｃ）（ｄ）は、そのフィルタリング処理後のデータに対して１階，２階の微分処理を施した波形データを、それぞれ示すタイムチャートである。図９中、一点鎖線は燃料圧力レベル（噴射直前の燃料圧力）「７５ＭＰａ」のデータを、実線は燃料圧力レベル「８０ＭＰａ」のデータを、二点鎖線は燃料圧力レベル「８５ＭＰａ」のデータを、それぞれ示している。

同図９（ｂ）に示されるように、上記インジェクタ２０に対する噴射指令パルスの立ち上がり（通電開始）タイミング（タイミングｔ０よりも前のタイミングに相当）よりも後の圧力推移は、その大きな傾向として、まず圧力不変の短い期間があり、その期間を過ぎると、図中のタイミングｔ０で、圧力が徐々に降下し始め、その後、タイミングｔ１で圧力が急峻に下がり始める、といった傾向を示す。ここで、始めの圧力不変の期間、及びその後の圧力が徐々に降下する期間ｔ０〜ｔ１は、上記インジェクタ２０の無効噴射時間（無効噴射期間）に相当する。詳しくは、この無効噴射時間は、通電（噴射指令パルスの立ち上がり）からソレノイド２０１ｂ（図２）により正常な磁界が形成されるまでの遅れ、並びに、アウターバルブ２０２ｂやニードル２０ｃ（図２）の慣性、燃料の慣性、及びノズル内部の壁面との摩擦等による動作遅れ、等々の各種の遅れの総和であり、いわば同インジェクタ２０の駆動（通電）が開始されてから実際に燃料が噴射されるまでの時間に相当するものである。また、この無効噴射期間中、上記圧力不変の期間の後の期間では、圧力が徐々に降下している。これは、上記インジェクタ２０の噴射動作により圧力のリークが発生していることを示しており、詳しくは同インジェクタ２０が、噴射に係る動作（アウターバルブ２０２ｂの開動作）を開始してから実際に噴射が開始されるまでの間に圧力リークを伴うタイプの噴射弁であることに起因している。具体的には、前述したように、このインジェクタ２０では、通電（ＯＮ）時、ニードル２０ｃを駆動するために、オリフィスｏｆ１を開放して油圧室Ｃｄ内の燃料を燃料タンク１０へ戻すようにしている。このため、コモンレール１２による燃料圧力は、同インジェクタ２０の噴射動作中に、オリフィスｏｆ１（図２）を通じて漏れる（リークする）ことになる。すなわち、この時の圧力降下（期間ｔ０〜ｔ１における圧力降下）が、上記無効噴射期間における緩やかな圧力降下（圧力リーク）に相当する。そして、これらに対し、上記圧力の急峻に下がり始める圧力降下点、すなわちタイミングｔ１が、当該インジェクタ２０を通じて実際に噴射が開始されるタイミング、すなわち噴射開始タイミングに相当する。

同図９に示されるように、上記噴射開始タイミング（タイミングｔ１）後の圧力推移（圧力推移波形）は、その大きな傾向として、まずタイミングｔ１における前述の急峻な圧力降下から、タイミングｔ２の圧力極小点及びその圧力値での安定期間を経て、タイミングｔ２ａで圧力上昇へ転じ、その後、タイミングｔ２ｂで圧力はいったん安定するものの、再びタイミングｔ３でその圧力は急峻に上昇し、やがてタイミングｔ４で噴射前の圧力値（ゼロクロス点）近傍のレベルに到達すると、その圧力値の近傍で波打つ（脈動する）ようになる、といった傾向を示す。

ここで、上記タイミングｔ２は、噴射率が最大となるタイミング（最大噴射率到達タイミング）、タイミングｔ２ａは、アウターバルブ２０２ｂが閉じるタイミング、にそれぞれ相当する。またタイミングｔ３は、最大噴射率到達後に噴射率が降下を開始するタイミング（噴射率減少開始タイミング）に、タイミングｔ４は、当該インジェクタ２０による噴射が停止するタイミング、すなわち噴射終了タイミングに、それぞれ相当する。そして、当該インジェクタ２０では、噴射開始時の無効噴射時間と同様、噴射終了時にも、断電（噴射指令パルスの立ち下がり）から噴射終了タイミング（タイミングｔ４）までの間に遅れが生じることになる。

次に、図９に併せ図１０〜図１５を参照して、上記図９（ｂ）〜（ｄ）に示す圧力推移波形、すなわち上記図５の処理を通じて取得、保存（いわゆる学習）された圧力推移波形に基づいて、上記燃料噴射に係る各タイミング（タイミングｔ１〜ｔ４）を検出する処理について詳述する。なお、図１０、図１２〜図１４は、それら各タイミングの検出に係る一連の処理を示すフローチャートである。これら各図に示す一連の処理は、基本的には、ＥＣＵ３０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、所定処理間隔で（例えば「２０μsec」間隔で）逐次実行され、これら各処理が行われることで、上記各タイミングの検出、保存が、１噴射につき１回の頻度で、すなわち例えば単段噴射であれば１燃焼サイクルにつき１回、また２段噴射であれば１燃焼サイクルにつき２回の頻度で行われるようになっている。そして先の図５の処理と同様、これら各図の処理において用いられる各種パラメータの値も、例えばＥＣＵ３０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新されることになる。

まず、図１０の処理は、上記噴射開始タイミング（タイミングｔ１）を検出するための処理である。

同図１０に示されるように、この一連の処理においては、まずステップＳ３１で、当該噴射について、噴射開始指令（通電開始）がなされており、且つ、タイミングｔ１が未検出であるか否かを判断し、このステップＳ３１で、その噴射について、噴射開始指令がなされており、且つ、タイミングｔ１が未検出である旨判断された場合にのみ、ステップＳ３２以降の処理を実行する。すなわち、このステップＳ３１の条件を満足している期間が、上記タイミングｔ１の検出期間に相当する。

ステップＳ３２では、先の図５のステップＳ２３で算出した圧力２階微分値ddＰが、所定の閾値Ｋ１よりも小さい（ddＰ＜Ｋ１）か否かを判断する。

ここで、閾値Ｋ１は、「０」よりも小さい値（＜０）、すなわち負の値に設定される。また、その値の設定に際しては、予め実験等により求められた複数のマップ、例えば図１１（ａ）〜（ｃ）に示すようなマップに基づいて可変設定される。これは、上述の噴射開始に伴う圧力下降（図９参照）の勾配が、噴射直前の燃料圧力（図９のタイミングｔ０よりも前の安定時の燃料圧力レベル）、噴射実行タイミング、及び筒内圧力などに応じて変化することに対応したものである。すなわち、圧力下降の勾配がより急峻になるほど、閾値Ｋ１をより小さな値（負側に大きい値）に設定する。

図１１（ａ）は、燃料圧力レベル（燃圧センサ２０ａによる実測値）と、実験等により求められた閾値Ｋ１の適合値（最適値）との関係を示すマップである。同図１１（ａ）に示されるように、このマップによれば、燃料圧力レベルが収束点（この例では「８０ＭＰａ」）に到達するまでは、燃料圧力レベルが大きくなるほど閾値Ｋ１がより小さな値に設定される。そして、燃料圧力レベルが収束点に到達すると、燃料圧力レベルの増加に対して閾値Ｋ１の小さくなる度合が非常に小さくなる。

また、図１１（ｂ）は、噴射実行タイミングと、実験等により求められた閾値Ｋ１の適合値（最適値）との関係を示すマップである。なおここで、噴射実行タイミングは、インジェクタ２０に対する噴射開始指令で指示される噴射開始指示タイミング、詳しくは噴射指令パルスの立ち上がり（通電開始）タイミングとして検出される。同図１１（ｂ）に示されるように、このマップによれば、噴射実行タイミングがＴＤＣ（上死点）に近づくほど、閾値Ｋ１がより小さな値に設定される。

また、図１１（ｃ）は、対象エンジンのシリンダ内の圧力（図３に示した筒内圧センサ５３による実測値）と、実験等により求められた閾値Ｋ１の適合値（最適値）との関係を示すマップである。同図１１（ｃ）に示されるように、このマップによれば、筒内圧力が大きくなるほど、閾値Ｋ１がより小さな値に設定される。

このように、本実施形態では、圧力下降の勾配に合わせて閾値Ｋ１を可変設定することで、上記噴射に伴う圧力下降、ひいては噴射開始タイミング（図９のタイミングｔ１）をより高い精度で検出するようにしている。

このステップＳ３２の処理は、タイミングｔ１の検出期間において繰り返し行われる。そして、同ステップＳ３２で、圧力２階微分値ddＰが閾値Ｋ１よりも小さくない旨判断された場合には、図１０の一連の処理を終了し、圧力２階微分値ddＰが閾値Ｋ１よりも小さい旨判断された場合には、続くステップＳ３３にて、その時のタイミングを、噴射開始タイミング（タイミングｔ１）として、所定の記憶装置に保存する。また、そのタイミングｔ１における燃料圧力（噴射率の基準点（＝０）に相当）も併せ、同記憶装置に保存する。なおこの場合は、必要に応じて所定のパラメータ（例えばデータ取得時のエンジン状態など）に関連付けつつ、ＥＣＵ３０の主電源停止後もデータを保持可能とする所定の記憶装置（例えばＥＥＰＲＯＭやバックアップＲＡＭ）に対して、そのタイミング及び燃料圧力を保存することが有効である。こうすることで、例えば対象エンジンが停止され、当該ＥＣＵ３０に対する給電が遮断された後も消去されずに、記憶装置内にデータが不揮発に保持されるようになり、長期にわたるデータの保存、ひいてはそのデータの読み出しが可能になる。また、データを保存する際に所定パラメータに対して関連付けを行っておけば、データ読み出しの際にそのパラメータを利用することで必要なデータを容易に取り出すことが可能になり、データ解析等をより容易且つ的確に行うことができるようになる。

このように、本実施形態では、噴射開始に伴う圧力下降の生じたタイミング、ひいては噴射開始タイミング（図９のタイミングｔ１）を、圧力２階微分値ddＰが閾値Ｋ１の大側から小側へ移行するタイミング（クロス点）として検出するようにしている。こうした検出方式によれば、上記圧力下降を的確にとらえることが可能になり、ひいては噴射開始タイミングを高い精度で検出することが可能になる。

図１２の処理は、上記最大噴射率到達タイミング（タイミングｔ２）を検出するための処理である。

同図１２に示されるように、この一連の処理においては、まずステップＳ４１で、当該噴射について、タイミングｔ１が検出されており、且つ、タイミングｔ２が未検出であるか否かを判断し、このステップＳ４１で、その噴射について、タイミングｔ１の検出がなされており、且つ、タイミングｔ２が未検出である旨判断された場合にのみ、ステップＳ４２以降の処理を実行する。すなわち、このステップＳ４１の条件を満足している期間が、上記タイミングｔ２の検出期間に相当する。

ステップＳ４２では、先の図５のステップＳ２２で算出した圧力１階微分値dＰの前回値が「０」よりも小さくて（dＰ（前回値）＜０）、且つ、圧力１階微分値dＰの今回値が所定の閾値Ｋ２（例えば固定値、ただし可変値でもよい）以上である（dＰ（今回値）≧Ｋ２）か否かを判断する。ここで、閾値Ｋ２は、「０」よりも大きい値（＞０）、すなわち正の値に設定される。

このステップＳ４２の処理は、タイミングｔ２の検出期間において繰り返し行われる。そして、同ステップＳ４２にて、「dＰ（前回値）＜０」で且つ「dＰ（今回値）≧Ｋ２」ではない旨判断された場合には、図１２の一連の処理を終了し、「dＰ（前回値）＜０」で且つ「dＰ（今回値）≧Ｋ２」である旨判断された場合には、続くステップＳ４３にて、その時のタイミングを、最大噴射率到達タイミング（図９のタイミングｔ２）として、所定の記憶装置（例えばＥＥＰＲＯＭやバックアップＲＡＭなど）に保存する。また、そのタイミングｔ２における燃料圧力（タイミングｔ１からの燃料圧力の低下量が同タイミングｔ２における噴射率に相当する）も併せ、同記憶装置に保存する。

このように、本実施形態では、噴射開始の際に生じた燃料圧力の急峻な下降が終わって燃料圧力が安定するタイミング、ひいては最大噴射率到達タイミング（図９のタイミングｔ２）を、圧力１階微分値dＰが閾値Ｋ２の小側から大側へ移行するタイミング（クロス点）として検出するようにしている。こうした検出方式によれば、上記燃料圧力の安定するタイミングを的確にとらえることが可能になり、ひいては最大噴射率到達タイミングを高い精度で検出することが可能になる。

図１３の処理は、上記噴射終了タイミング（タイミングｔ４）を検出するための処理である。

同図１３に示されるように、この一連の処理においては、まずステップＳ５１で、当該噴射について、タイミングｔ２が検出されており、且つ、タイミングｔ４が未検出であるか否かを判断し、このステップＳ５１で、その噴射について、タイミングｔ２の検出がなされており、且つ、タイミングｔ４が未検出である旨判断された場合にのみ、ステップＳ５２以降の処理を実行する。すなわち、このステップＳ５１の条件を満足している期間が、上記タイミングｔ４の検出期間に相当する。

ステップＳ５２では、先の図５のステップＳ２２で算出した圧力１階微分値dＰの前回値が「０」よりも大きくて（dＰ（前回値）＞０）、且つ、圧力１階微分値dＰの今回値が所定の閾値Ｋ３（例えば固定値、ただし可変値でもよい）以下である（dＰ（今回値）≦Ｋ３）か否かを判断する。ここで、閾値Ｋ３は、「０」よりも小さい値（＜０）、すなわち正の値に設定される。

このステップＳ５２の処理は、タイミングｔ４の検出期間において繰り返し行われる。そして、同ステップＳ５２にて、「dＰ（前回値）＞０」で且つ「dＰ（今回値）≦Ｋ３」ではない旨判断された場合には、図１３の一連の処理を終了し、「dＰ（前回値）＞０」で且つ「dＰ（今回値）≦Ｋ３」である旨判断された場合には、続くステップＳ５３にて、その時のタイミングを、噴射終了タイミング（図９のタイミングｔ４）として、所定の記憶装置（例えばＥＥＰＲＯＭやバックアップＲＡＭなど）に保存する。また、そのタイミングｔ４における燃料圧力も併せ、同記憶装置に保存する。

このように、本実施形態では、噴射弁の閉弁に伴って生じた燃料圧力の急峻な上昇が終わって燃料圧力の脈動が始まるタイミング、ひいては噴射終了タイミング（図９のタイミングｔ４）を、圧力１階微分値dＰが閾値Ｋ３の大側から小側へ移行するタイミング（クロス点）として検出するようにしている。こうした検出方式によれば、上記圧力変動態様の変化を的確にとらえることが可能になり、ひいては噴射終了タイミングを高い精度で検出することが可能になる。

図１４の処理は、上記最大噴射率到達（タイミングｔ２）後に噴射率が降下を開始するタイミング（タイミングｔ３）を検出するための処理である。

同図１４に示されるように、この一連の処理においては、まずステップＳ６１で、当該噴射について、タイミングｔ４が検出されており、且つ、タイミングｔ３が未検出であるか否かを判断し、このステップＳ６１で、その噴射について、タイミングｔ４の検出がなされており、且つ、タイミングｔ３が未検出である旨判断された場合にのみ、ステップＳ６２以降の処理を実行する。

ステップＳ６２では、噴射終了タイミング（タイミングｔ４）よりも所定の戻り時間Ｔｃだけ前のタイミング（ｔ４−Ｔｃ）として、上記最大噴射率到達後に噴射率が降下を開始するタイミング（図９のタイミングｔ３）を検出し、続くステップＳ６３にて、そのタイミングｔ３を所定の記憶装置（例えばＥＥＰＲＯＭやバックアップＲＡＭなど）に保存する。また、そのタイミングｔ３における燃料圧力（噴射率に相当）も併せ、同記憶装置に保存する。

ここで、戻り時間Ｔｃは、予め実験等により求められた複数のマップ、例えば図１５（ａ）（ｂ）に示すようなマップに基づいて可変設定される。これは、噴射率が降下し始めてから噴射が終了するまでの時間が、噴射直前の燃料圧力（安定時の燃料圧力レベル）、及び噴射時間に応じて変化することに対応したものである。

図１５（ａ）は、燃料圧力レベル（燃圧センサ２０ａによる実測値）と、実験等により求められた戻り時間Ｔｃの適合値（最適値）との関係を示すマップである。同図１５（ａ）に示されるように、このマップによれば、燃料圧力レベル（ベース圧力）が大きくなるほど、戻り時間Ｔｃがより短い値に設定される。

また、図１５（ｂ）は、噴射時間（例えば噴射指令のパルス幅として検出）と、実験等により求められた戻り時間Ｔｃの適合値（最適値）との関係を示すマップである。同図１５（ｂ）に示されるように、このマップによれば、噴射時間が長くなるほど、戻り時間Ｔｃがより長い値に設定される。

このように、本実施形態では、上記図１３の処理により検出されたタイミングｔ４との相対的な位置関係に基づいて、上記最大噴射率到達後に噴射率が降下を開始するタイミング（図９のタイミングｔ３）を検出するようにしている。こうした検出方式によれば、図９のタイミングｔ３を容易に高い精度で検出することが可能になる。

以上のように、本実施形態では、上記燃圧センサ２０ａの出力に基づいて、各噴射について（多段噴射の場合は１燃焼サイクル中に複数の噴射について）、それぞれ上記図５、図１０、図１２〜図１４の処理により、噴射開始タイミング、最大噴射率到達タイミング、最大噴射率到達後に噴射率が降下を開始するタイミング、及び噴射終了タイミングを逐次検出する。そして、これら各タイミングから、詳しくは各タイミングの点を結線して図形とし、対象とするインジェクタ２０の噴射率推移がその時に描く図形自体（台形や三角形）及びそのパラメータ（図形の面積や角のタイミング・噴射率）を検出するようにしている。

そして次に、その検出された図形（検出図形）と前述した基本図形（図４のステップＳ１２）とに基づいて、実際に噴射率推移の描く図形が、その基本図形に属する図形となり、且つ、実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心とその基本図形の噴射重心（それら図形の幾何学的な重心）との相対的な位置関係が所定の関係になる（詳しくは両噴射重心のタイミングを近づける）ように、基準マップ（図４のステップＳ１２）に対する補正係数（厳密には複数種の係数のうちの上記基本図形に関する係数）を逐次更新する。すなわち、検出図形が基本図形以外の図形であった場合には、次回以降の燃焼サイクルにおいてはその噴射率推移の描く図形が基本図形に属する図形になるように、しかもその噴射重心のタイミングが基本図形に近づくように、補正係数を更新する。以下、図１６〜図１８を参照して、この補正係数の更新態様について説明する。なおここでは、説明の便宜上、基本図形が三角形（いわゆるデルタ型、いわば上記期間ｔ２〜ｔ３（図９）が「０」になった台形に相当）である場合を例にとって説明を行う。

図１６は、この補正係数の更新処理に係る一連の処理を示すフローチャートである。なお、この図１６に示す一連の処理は、基本的には、ＥＣＵ３０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、対象の噴射についてその噴射率推移の描く図形が検出されるごとに実行される。また、同図１６の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばＥＣＵ３０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。

同図１６に示されるように、この処理に際しては、まず、ステップＳ７１で、基本図形の最大噴射率、いわば最大噴射率の目標値と、検出図形の最大噴射率、いわば最大噴射率の検出値とを検出して、両者を比較することにより、最大噴射率の目標値と検出値との乖離量が許容レベル内に収まっている（例えば両値の乖離量＜所定の判定値）か否かを判断する。そして、このステップＳ７１で最大噴射率の乖離量が許容レベルを超えている旨判断された場合には、両図形間で噴射重心（それら図形の幾何学的な重心）のタイミングがずれているとして、ステップＳ７２に移行する。本実施形態では、検出図形の最大噴射率（最大噴射率の検出値）を検出するプログラムが「最大噴射率検出手段」に相当する。なお、基本図形が三角形である場合は、その三角形の頂点における噴射率が上記最大噴射率に相当する。ちなみに、台形の場合は、上記タイミングｔ２又はｔ３における噴射率、あるいは両タイミングから算出（例えば平均化）された噴射率などを、最大噴射率として用いることができる。

ステップＳ７２では、実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心と基本図形の噴射重心との両タイミングを近づけるように、上記インジェクタ２０に対する噴射指令の補正係数を更新する。図１７に、この噴射重心の調整態様を示す。

同図１７に示されるように、この例では、基本図形が、噴射開始点（タイミングｔ１０）、最大噴射率到達点（最大噴射率の目標値に相当する最大噴射率ＬＶ１０）、噴射終了点（タイミングｔ４０）による三角形Ｌ０となっており、検出図形が、噴射開始点（タイミングｔ１）、最大噴射率到達点（最大噴射率の検出値に相当する最大噴射率ＬＶ１）、噴射終了点（タイミングｔ４）による三角形Ｌ１となっている。両図形間では、基本図形の噴射重心のタイミングｔ５０と検出図形の噴射重心のタイミングｔ５とが乖離量Ｔｄだけずれている。先の図１６のステップＳ７２では、これら両図形の幾何学的な重心（噴射重心）を検出するとともに、両図形で噴射重心のタイミングを一致させるべく、上記補正係数（噴射指令に相当）を作成するようにしている。詳しくは、検出図形のタイミングｔ１，ｔ４をそれぞれ乖離量Ｔｄだけ（すなわち両タイミングを「１：１」の割合で）早めて図中のタイミングｔ１ａ，ｔ４ａに変更させるように、今回の燃焼サイクルで得た噴射結果（噴射データ）に対し、パルス信号の立ち上がりタイミング及び立ち下がりタイミングをそれぞれ乖離量Ｔｄだけ早めるような補正係数を、次回燃焼サイクル用の値として作成、更新する。これにより、噴射開始タイミング及び噴射終了タイミングが調整されることに合わせて、図形全体も調整されることになり、上記噴射重心のタイミングについてもこれが、各タイミングの移動量と同じだけ移動することになる。本実施形態では、このようにして、噴射タイミング（噴射開始タイミング及び噴射終了タイミング）を調整することにより、基本図形の噴射重心のタイミングｔ５０と検出図形の噴射重心のタイミングｔ５とを近づけるようにしている。なお、本実施形態においては、上記検出図形の噴射重心を検出するプログラムが「噴射重心検出手段」に相当する。

ただしこの場合において、無制限に噴射実行タイミング（噴射開始タイミング）を変更してしまうと、着火時期が基準値（もともと想定していた値）よりも大きくずれてしまい、不測の事態（実験等で確認していない現象）を招くことが懸念されるようになる。このため、本実施形態では、噴射開始タイミングの調整範囲に対してガード（上限・下限の少なくとも一方）を設けるようにしている。具体的には、図１８に示すようなマップ（詳しくは、噴射実行タイミングがＴＤＣに近づくほど着火遅れ時間が小さくなるといった傾向の書き込まれたマップ）を参照して、その時の噴射実行タイミング（上記タイミングｔ１）に基づいて、その噴射開始から着火するまでの時間（着火遅れ時間）を求め、その着火遅れ時間に基づいて、該噴射の着火時期を算出（着火時期＝タイミングｔ１＋着火遅れ時間）する。そして、その着火時期、すなわち今回の燃焼サイクルにおける着火時期が所定の許容範囲内に収まるように、上記噴射開始タイミングの調整範囲に対してガードを設けるようにする。こうすることで、着火時期を許容範囲内に維持したまま、上記基本図形の噴射重心のタイミングｔ５０と検出図形の噴射重心のタイミングｔ５とを近づけることが可能になり、ひいては信頼性の高い噴射制御が実現されることになる。

このように、本実施形態では、各噴射について（多段噴射の場合は１燃焼サイクル中に複数の噴射について）、それぞれ噴射の都度、上記態様で基準噴射マップ（図４のステップＳ１２）に対する補正係数を更新することにより、同マップに定められた各噴射に係る上記インジェクタ２０の噴射指令を継続的に更新して、長期にわたる適正な噴射制御を実現するようにしている。

以上説明したように、本実施形態に係る燃料噴射制御装置によれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。

（１）所定の燃料噴射弁（インジェクタ２０）により、対象エンジンの燃料燃焼を行う部分であるシリンダ内へ、燃料を噴射供給する燃料供給システムに適用され、対象エンジンに対する燃料の噴射供給を制御する燃料噴射制御装置（エンジン制御用ＥＣＵ３０）として、インジェクタ２０の噴射に伴い変動する燃料圧力を逐次検出するプログラム（燃料圧力検出手段、図５のステップＳ２１）と、このプログラムにより逐次検出された燃料圧力推移に基づいて、インジェクタ２０から単位時間あたりに噴射される燃料量（噴射率）がその時にその推移として描く図形の幾何学的な重心（噴射重心）を検出するプログラム（噴射重心検出手段、図１６のステップＳ７２）と、このプログラムにより検出された噴射重心と所定の基本図形の噴射重心とに基づいて、実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心とその基本図形の噴射重心との相対的な位置関係が所定の関係（より近いタイミング）になるように、上記インジェクタ２０に対する噴射指令（噴射タイミング）を可変とするプログラム（噴射可変手段）と、を備える構成とした。こうした構成とすることで、時々の噴射特性に応じて噴射指令、ひいては噴射重心の位置を調整して、より適切な燃料噴射制御を行うことができるようになる。

（２）図１６のステップＳ７２においては、実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心とその基本図形の噴射重心との両タイミングを近づけるように、上記インジェクタ２０に対する噴射指令を可変とするようにした。これにより、噴射特性（対象エンジンの出力トルクやエミッション特性など）が改善されることになる。

（３）図１６のステップＳ７２においては、噴射開始タイミング及び噴射終了タイミングを調整して、実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心とその基本図形の噴射重心との両タイミングを近づけるようにした。こうすることで、より容易且つ的確に噴射重心のタイミングを調整することができる。

（４）図１６のステップＳ７２においては、上記インジェクタ２０の噴射開始タイミング及び噴射終了タイミングの両方を所定の割合「１：１」で調整するようにした。こうすることで、より簡易的に噴射重心のタイミングを調整することが可能になる。

（５）噴射開始タイミング及び噴射終了タイミングの両方を「１：１」の割合で調整することに合わせて図形全体を調整するようにした。これにより、噴射重心のタイミングは、各タイミングの移動量と同じだけ移動することになり、ひいてはより簡易的に噴射重心のタイミングを調整することが可能になる。

（６）図１６のステップＳ７２においては、噴射開始タイミングを所定の調整範囲内で調整するようにした。そして、その噴射開始タイミングにて行われる噴射に係る着火時期を検出するプログラム（着火時期検出手段、同ステップＳ７２）と、このプログラムにより検出された着火時期に基づいて、上記調整範囲を可変設定するプログラム（調整範囲可変手段、同ステップＳ７２）と、を備える構成とした。こうすることで、着火時期を適正な範囲内に維持したまま、上記噴射重心のタイミング調整を適切に行うことが可能になり、ひいては信頼性の高い噴射制御が実現されることになる。

（７）上記着火時期を検出するプログラムとして、噴射実行タイミング（噴射開始タイミング）に基づいて、その噴射開始から着火するまでの時間（着火遅れ時間）を求めるとともに、その着火遅れ時間に基づいて、該噴射の着火時期を検出するものを採用した。こうした構成であれば、所定のマップ（図１８）等を用いて、比較的高い精度で、しかも容易に、上記着火時期を検出することが可能になる。

（８）実際の噴射重心の位置と所定の基本図形の噴射重心の位置との乖離量が許容レベルを超えているか否かを判断するプログラム、詳しくは検出図形の最大噴射率とその基本図形の最大噴射率との乖離量が許容レベルを超えているか否かに基づいてこれを判断するプログラム（噴射重心判断手段、図１６のステップＳ７１）を備える構成とした。そして、上記図１６のステップＳ７２においては、同ステップＳ７１の処理により噴射重心の位置の乖離量が許容レベルを超えている旨判断された場合に、実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心とその基本図形の噴射重心との相対的な位置関係がより近いタイミングになるように、上記インジェクタ２０に対する噴射指令（噴射タイミング）を可変とするようにした。こうした構成であれば、噴射重心の位置の乖離量が許容レベルを超えている場合だけに上述の噴射重心の位置調整を行うことにより、その位置調整を効率的に行うことが可能になる。

（９）基本図形自体（基本図形の種類）及び同図形のパラメータを、所定のパラメータ（図４のステップＳ１１で取得された燃料圧力や、エンジン回転速度、アクセル操作量など）に応じて可変設定するプログラム（基本図形可変手段、図４のステップＳ１２）を備える構成とした。こうした構成であれば、時々の状況に応じて、基本図形のパラメータを変更することが可能になり、ひいてはより実用的なかたちで上記装置を実現することができるようになる。

（１０）図４のステップＳ１２，Ｓ１３では、上記インジェクタ２０による噴射制御を行う際に用いられる噴射指令の書き込まれた所定の基準マップに対する補正係数を更新可能とすることにより、上記インジェクタ２０に対する噴射指令を可変とするようにした。こうすることで、より容易且つ的確に、上記インジェクタ２０に対する噴射指令を可変とすることが可能になる。

（１１）対象エンジンの今回の燃焼サイクルについて検出された燃料圧力推移に基づいて得た噴射結果（噴射データ）を、次回以降の燃焼サイクルの噴射に反映させるかたちで上記インジェクタ２０に対する噴射指令を作成するようにした。そして、このようなフィードバックをかけながら噴射指令の作成を継続的に行うようにした。こうすることで、長期にわたって適正な燃料噴射を行うことが可能になる。

（１２）対象エンジンに対して燃料を噴射供給する燃料噴射弁として、所定の空間（油圧室Ｃｄ）への流体の流入及び同空間（油圧室Ｃｄ）からの流体の流出を制御する流体制御弁（アウターバルブ２０２ｂ）と、その流体の流入及び流出に伴う油圧室Ｃｄの圧力変化に応じて当該燃料噴射弁の弁本体内部で往復動作して噴孔２０ｆまでの燃料供給通路を開閉することにより当該燃料噴射弁の開弁及び閉弁を行うニードル（ニードル２０ｃ）と、を備えて構成される燃料噴射弁（インジェクタ２０）を採用した。上記燃料噴射制御装置であれば、特別な燃料噴射弁を採用する必要はなく、こうした一般的な燃料噴射弁について、時々の噴射特性に応じて噴射特性を調整することで、より適切な燃料噴射制御を行うことができる。

（１３）上記インジェクタ２０へ供給する燃料を蓄圧保持するコモンレール１２と、該コモンレール１２からインジェクタ２０の燃料噴射口（噴孔２０ｆ）までの燃料通路（配管１４）のうち、コモンレール１２の燃料吐出口近傍よりも燃料下流側に位置する所定箇所、詳しくは接続部分１２ａ（オリフィス）よりもインジェクタ２０側、より詳しくはコモンレール１２よりもインジェクタ２０の燃料噴射口の方に近い位置に相当するインジェクタ２０の燃料取込口について、その燃料通路内を流れる燃料の圧力を検出する燃料圧力センサ（燃圧センサ２０ａ）と、を備えるコモンレール式燃料噴射システムを適用対象とした。詳しくは、燃料圧力を検出するための燃圧センサ２０ａを、コモンレール１２の燃料吐出側に接続された配管１４のうち、コモンレール１２よりもインジェクタ２０の燃料噴射口の方に近い位置、より具体的には上記インジェクタ２０の燃料取込口に取り付けるようにした。そして、図５のステップＳ２１においては、燃圧センサ２０ａの出力に基づいて、上記インジェクタ２０に供給される燃料の圧力を逐次検出するようにした。こうすることで、経時的な特性変化も含めた時々の噴射特性を示す脈動パターン（うねり特性など）を高い精度で検出することが可能になり、ひいてはその時々の噴射特性に応じて噴射特性をより適切に調整して、より適切な燃料噴射制御を行うことができるようになる。

（１４）上記燃圧センサ２０ａを接続部分１２ａ（オリフィス）よりもインジェクタ２０側に設けたことで、オリフィスにより燃料脈動が軽減される前に上記燃圧センサ２０ａにて圧力変動態様を検出することが可能になり、ひいてはより高い精度で圧力変動態様を検出することが可能になる。

（１５）一般にコモンレール１２に取り付けられるレール圧センサを割愛したことで、コモンレール１２近傍のスペースを大きく確保することが可能になる。そして、上記燃圧センサ２０ａを備える構成であれば、このようにレール圧センサを割愛した場合にも、燃圧センサ２０ａのセンサ出力に基づいて、通常の燃料噴射制御を適切に行うことが可能となる。

（１６）図５の処理において、上記燃圧センサ２０ａのセンサ出力を、該センサ出力にて圧力推移波形の軌跡が描かれる程度に短い間隔で逐次取得するように構成した。これにより、上記圧力推移波形（圧力変動態様）を高い精度で的確に検出することができるようになる。

（１７）図５の処理において、上記燃圧センサ２０ａのセンサ出力を「２０μsec」間隔で逐次取得するように構成した。これにより、上記圧力推移波形（圧力変動態様）を的確に捉えることができるようになる。

（１８）燃圧センサ２０ａが、シリンダ＃１〜＃４のインジェクタ２０の燃料取込口に対して、それぞれ１つずつ設けられた構成とした。これにより、燃圧センサ２０ａの取付け性や保守性が容易になるとともに、比較的安定して高い精度で圧力を検出することが可能になる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記実施形態では、図１６のステップＳ７２において、上記インジェクタ２０の噴射開始タイミング及び噴射終了タイミングの両方を所定の割合「１：１」で調整するようにした。しかしこれに限られず、別の割合、例えば「３：７」、「１：９」、又は「１：−１」などの所定比率で、これら両タイミングを調整する（移動させる）ようにしてもよい。なお、「１：１」以外の割合で両タイミングを変更した場合には、そのタイミングの変更に伴い図形が変形することになる。このため、その関係（調整割合とそれに対する図形の変形態様との関係）をマップ化しておき、そのマップを調整時に使用するようにしてもよい。

・上記実施形態では、接続部分１２ａにオリフィスを設け、このオリフィスでコモンレール１２内の圧力脈動を低減するようにした。しかし、このオリフィスに代えて、又はこのオリフィスと共に、フローダンパ（燃料脈動軽減手段）を設けることで、同コモンレール１２内の圧力脈動を低減するようにしてもよい。

・上記実施形態では、図６及び図７に示した態様で、検出期間や休止期間を設定するようにした。しかしこれに限定されず、検出期間や休止期間の設定態様は任意である。これら検出期間及び休止期間は、例えば実験等により求めた固定値として設定するようにしても、あるいはマップ等を用いて時々の状況（特にエンジン運転状態）に応じた可変値として設定するようにしてもよい。また必要がなければ、休止期間を割愛してもよい。

・１燃焼サイクル中において、上記インジェクタ２０に対する噴射指令を補正するようにしてもよい。具体的には、対象エンジンの１燃焼サイクルにおいて、上記図５のステップＳ２１の処理により逐次検出された燃料圧力推移に基づいてその時までに検出された圧力推移を用いて、同サイクル中でその時よりも後に行うべき上記インジェクタ２０の燃料噴射に係る所定動作についての、上記インジェクタ２０に対する噴射指令（例えば同噴射弁の通電時間（パルス幅））を補正するプログラムを備える構成とすることも可能である。こうすることで、その時までの検出図面の面積（噴射量）の誤差に応じてその時よりも後の動作に係る上記インジェクタ２０の噴射指令（例えば閉弁指令など）を調整することが可能になり、ひいては検出図面の面積ずれに起因した噴射量誤差を補償してその時の燃料噴射量を適正に維持することなどが可能になる。

・上記実施形態では、予め実験等により適合値を定めた適合マップ（図４のステップＳ１２にて使用）を採用することを想定して、その適合マップによる噴射特性を補正するための補正係数を更新するようにした。しかしこれに限られず、例えばその補正係数に代えて補正後の値（補正係数を反映させた値）を、ＥＥＰＲＯＭ等に格納する構成としてもよい。そしてこうした構成として、その補正後の値に十分な信頼性が得られれば、上記適合マップを必要としない構成、いわゆる適合レスの構成を採用することも可能になる。

・上記実施形態では、噴射率推移の描く図形のパラメータのうち、噴射重心だけを調整するようにした。しかしこれに限られず、この噴射重心に併せ、最大噴射率（噴射率がその噴射において最も大きくなった時の噴射率）も調整する構成とすることも有効である。図１９に、こうした構成の一例をフローチャートとして示す。すなわち、この例では、先の図１６の処理に代えて、この図１９に示す処理を行うことで、噴射率推移の描く図形の噴射重心のタイミングを調整した後に、さらに最大噴射率を調整するようにしている。

同図１９に示されるように、この一連の処理では、まず、ステップＳ８１，Ｓ８２において、先の図１６のステップＳ７１，Ｓ７２に準ずる処理、すなわち最大噴射率の乖離判断、及び噴射重心の調整を行う。そして、そのステップＳ８２における噴射重心の調整後に、続くステップＳ８３にて、さらに最大噴射率の調整を行うこととする。こうすることで、検出図形の噴射重心（ひいては実際の噴射重心）が、タイミング方向だけでなく噴射率方向にも、基本図形の噴射重心に対して近づけられることになり、ひいてはより好適なトルク制御やエミッション制御が実現されることになる。

ここで、噴射率の調整（最大噴射率、ひいては噴射重心の噴射率）は、所定の燃圧パラメータ、例えばコモンレール１２内の圧力、ひいては噴射圧力（燃料噴射弁の噴射条件の１つに相当）を調整（噴射圧力が大きくなるほど最大噴射率も大きくなることを利用）することによって行うことができる。

具体的には、例えば上記インジェクタ２０に対して燃料を圧送供給する燃料ポンプ１１の圧送量を可変とする、詳しくは吸入調整弁１１ｃ（図１）の駆動電流量を調整することにより、コモンレール１２内の圧力を可変とすることができる。例えば燃料ポンプ１１の圧送量を多くすることで、噴射率の昇降速度及び最大噴射率が大きくなる。

また、上記インジェクタ２０又はその燃料供給通路（例えばコモンレール１２）に減圧弁を設け、その減圧弁の弁開度を可変とすることにより、コモンレール１２内の圧力を可変とすることも可能である。例えば減圧弁の弁開度を開側に大きくすることで、噴射率の昇降速度及び最大噴射率が小さくなる。

また、上記インジェクタ２０に対して燃料を圧送供給する燃料ポンプ１１の圧送タイミングを可変とすることによっても、上記コモンレール１２内の圧力を可変とすることができる。図２０（ａ）〜（ｃ）に、この圧力可変態様の一例をタイムチャートとして示す。例えば燃料ポンプ１１の燃料圧送のタイミングｔ２０１を、噴射開始タイミングに近づけるべく、例えば図中のタイミングｔ２０２に変更する。このように、燃料ポンプの圧送タイミングを噴射開始タイミングに近づけることで、圧力推移（燃圧センサ２０ａによる実測値）が実線Ｌ２０１から破線Ｌ２０２へと、また噴射率推移が実線Ｌ２０１ａから破線Ｌ２０２ａへとそれぞれ変化し、ひいては噴射率の昇降速度及び最大噴射率が大きくなる。

また、対象エンジンに対して燃料を噴射供給する燃料噴射弁として、切替可能な複数種の噴孔（例えば形状の異なる複数の噴孔）を備えるものを採用した場合には、それら噴孔を切り替えることにより、その燃料噴射弁の噴射圧力を可変とするようにしてもよい。また、燃料噴射弁が、増圧機構を備えるものである場合には、その増圧機構を操作することにより、同燃料噴射弁の噴射圧力を可変とするようにしてもよい。

さらに、対象エンジンに対して燃料を噴射供給する燃料噴射弁として、弁本体内部での所定の往復動作に基づいて噴孔（燃料噴射口に相当）自体又は該噴孔までの燃料供給通路を開閉（開放・閉鎖）することにより当該燃料噴射弁の開弁及び閉弁を行うニードルを有し、当該燃料噴射弁に対する噴射指令に応じてニードルの往復移動量を連続的に可変とする燃料噴射弁を採用した場合には、より高い自由度で、当該燃料噴射弁に対する噴射指令によりその噴射率推移の描く図形を可変制御することが可能になる。

図２１に、この種の燃料噴射弁、いわゆる直動式のピエゾインジェクタの構成の一例を示す。

同図２１に示されるように、このインジェクタは、当該燃料噴射弁（より厳密には噴射孔１０１）の開弁及び閉弁を行うニードル１０２を直接的に駆動する駆動装置（アクチュエータ）として、例えばＰＺＴ等の圧電材料の積層体（ピエゾスタック）からなるピエゾ素子１０３を備える。すなわち、このインジェクタにより燃料噴射を行う場合には、そのピエゾ素子１０３に通電を行う。そして、燃料噴射を行うべくピエゾ素子１０３に通電が開始されると、ピエゾ素子１０３の伸長に伴い、ピエゾピストン１０４が弁先端（噴射孔１０１側）へ変位する。これにより、第２油密室１０５、伝達通路１０６及び第１油密室１０７内の燃圧が上昇し、ひいては第１油密室１０７内の燃料がニードルストッパ１０９を弁後方側に押す力が大きくなる。そして、この力と、ニードル室１０８内の高圧燃料がニードル１０２を弁後方側に押す力との総和が、スプリング１１０及び低圧燃料がニードルストッパ１０９を弁先端側に押す力と、バランス室１１１内の高圧燃料がバランスピストン１１２の背面を弁先端側に押す力との総和を上回ると、ニードル１０２が弁後方側に変位し、当該インジェクタが開弁することになる。すなわちこれにより、弁内部の燃料が噴射孔１０１を介して外部に噴射されることになる。

一方、ピエゾ素子１０３の放電が開始されると、ピエゾ素子１０３の収縮に伴い、ピエゾピストン１０４が弁後方側に変位する。このため、第２油密室１０５、伝達通路１０６及び第１油密室１０７内の燃圧が低下し、ひいては第１油密室１０７内の燃料がニードルストッパ１０９を弁後方側に押す力が小さくなる。そして、この力と、ニードル室１０８内の高圧燃料がニードル１０２を弁後方側に押す力との総和が、スプリング１１０及び低圧燃料がニードルストッパ１０９を先端側に押す力と、バランス室１１１内の高圧燃料がバランスピストン１１２の背面を弁先端側に押す力との総和を下回ると、ニードル１０２に弁先端側への力が付与され、ピエゾインジェクタが閉弁することになる。すなわちこれにより、燃料噴射が終了することになる。

このインジェクタでは、ピエゾ素子１０３の変位量に応じて、ひいては当該燃料噴射弁に対する噴射指令（ピエゾ素子１０３の通電量）に応じて、ニードル１０２の弁後方側への変位量（往復移動量）、いわゆるリフト量が連続的に変化する。このリフト量は、例えばピエゾ素子１０３の変位量に比例する。このため、当該燃料噴射弁の閉弁に対応するリフト量ゼロから最大のリフト量であるフルリフト量までの間で、リフト量を任意に制御することができる。すなわち、このような直動式の燃料噴射弁を採用した場合には、燃料噴射弁に対する噴射指令（ピエゾ素子１０３に対する電圧信号）に基づいて、実際の噴射重心における噴射率及びタイミングを、それぞれ基準図形の噴射重心における噴射率及びタイミングに対して近づけることが可能になる。

また用途等によっては、噴射重心は検出せずに最大噴射率だけを調整する構成とすることも有効である。あるいは、その時に検出した噴射重心と最大噴射率とに基づいて、噴射率推移の描く図形の噴射重心及び最大噴射率のうち、その時に調整すべき１つを選択するとともに、上記インジェクタ２０に対する噴射指令又はその噴射条件を可変設定することにより、その調整すべき１つ（噴射重心の位置又は最大噴射率）を調整する構成なども有効である。

なお、こうした噴射率特性（噴射率の変動態様）の推定や調整は、メイン噴射に限らず、多段噴射の場合はメイン噴射の前後に行われる噴射（例えばパイロット噴射やポスト噴射など）について行うようにしてもよい。

・前述の基本図形についてはこれを、任意の図形とすることができる。したがって、例えば図２２（ａ）に示すような方物形状の図形、図２２（ｂ）に示すような三角形状の図形、図２２（ｃ）に示すような四辺形状の図形、図２２（ｄ）に示すような台形状の図形、等々の図形を、前述の基本図形として採用することができる。なお、各図中の点Ｇは、各図形の重心を示している。

ただし、より一般的な燃料噴射弁の特性を反映するような実用性の高い構成とする上では、基本図形として、三角形及び台形及び矩形のいずれか１つ、又はその少なくとも１種類を複数組み合わせた図形を採用することが有効である。すなわち、上記三角形状（図２２（ｂ））及び台形状（図２２（ｄ））のほか、例えば図２３（ａ）に示すように、２つの台形を組み合わせたブーツ型の図形、あるいは図２３（ｂ）に示すように、より複雑に台形及び矩形を組み合わせた図形などについてもこれを、前述の基本図形として採用することができる。

・上記実施形態では、その都度、噴射率推移の描く図形を検出して、実際に噴射率推移の描く図形が基本図形に属する図形となるようにした。しかし、こうした構成に限定されることはなく、例えば基本図形とは異なる図形のままで、互いの重心の位置を合わせる（一致させる又は近づける）ようにしてもよい。すなわち、例えば実際の図形（検出図形）が三角形、基本図形が台形である場合に、図形自体の調整（三角形を台形にする調整）はせずに、それら三角形と台形との重心位置を合わせるようにしてもよい。

・上記インジェクタ２０の最大噴射率到達後に噴射率が降下を開始するタイミング（タイミングｔ３）は、単位時間あたりの圧力変化量が所定レベルを上回る急峻な圧力上昇の開始点として、例えば図５のステップＳ２３の処理を通じて取得された燃料圧力の２階微分値が所定の閾値の小側から大側へ移行するタイミングとして、圧力推移の変曲点を求め、その圧力変曲点に基づいて検出するようにしてもよい（図９（ｄ）参照）。こうすることで、上記タイミングｔ３をより的確に検出することが可能になる。

・上記実施形態では、燃料圧力を検出するための燃圧センサ２０ａ（燃料圧力センサ）を、上記インジェクタ２０の燃料取込口に取り付けるようにした。しかしこれに限られず、この燃圧センサ２０ａを、上記インジェクタ２０の内部（例えば図２の噴孔２０ｆ近傍）に設けるようにしてもよい。また、こうした燃料圧力センサの数は任意であり、例えば１つのシリンダの燃料流通経路に対して２つ以上のセンサを設けるようにしてもよい。また上記実施形態では、燃圧センサ２０ａを各シリンダに対して設けるようにしたが、このセンサを一部のシリンダ（例えば１つのシリンダ）だけに設け、他のシリンダについてはそのセンサ出力に基づく推定値を用いるようにしてもよい。

・上記実施形態では、筒内圧センサ５３を各シリンダに対して設けるようにしたが、このセンサを一部のシリンダ（例えば１つのシリンダ）だけに設けるようにしてもよい。そして、こうして筒内圧センサを全てのシリンダには設けずに一部のシリンダだけに設ける場合には、筒内圧センサを設けたシリンダで求めた筒内圧力の実測値を用いて他のシリンダの筒内圧力を推定するような構成とすることが有効である。こうすることで、センサの数や演算負荷を極力抑えつつ、多くのシリンダについて、その筒内圧力を測定するとともに、その測定値に基づき噴射特性（噴射量等）を高い精度で制御（コントロール）することができるようになる。また必要がなければ、筒内圧センサ５３を割愛してもよい。

・上記実施形態では、「２０μsec」間隔（周期）で上記燃圧センサ２０ａのセンサ出力を逐次取得する構成について言及したが、この取得間隔は、上述した圧力変動の傾向を捉えることができる範囲で適宜に変更可能である。ただし、発明者の実験によると、「５０μsec」よりも短い間隔が有効である。

・上記燃圧センサ２０ａに加えて、さらにコモンレール１２内の圧力を測定するレール圧センサを備える構成とすることも有効である。こうした構成であれば、上記燃圧センサ２０ａによる圧力測定値に加え、コモンレール１２内の圧力（レール圧）も取得することができるようになり、より高い精度で燃料圧力を検出することができるようになる。

・制御対象とするエンジンの種類やシステム構成も、用途等に応じて適宜に変更可能である。

例えば上記実施形態では、一例としてディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について言及したが、例えば火花点火式のガソリンエンジン（特に直噴エンジン）等についても、基本的には同様に本発明を適用することができる。例えば直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射システムでは、一般に燃料（ガソリン）を高圧状態で蓄えるデリバリパイプを備えており、このデリバリパイプに対して燃料ポンプから燃料が圧送されるとともに、同デリバリパイプ内の高圧燃料がインジェクタからエンジン燃焼室内に噴射供給される。本発明は、こうしたシステムについても適用可能である。ちなみに、このシステムでは、デリバリパイプが蓄圧容器に相当する。

また、本発明に係る装置及びシステムは、シリンダ内に燃料を直接的に噴射する燃料噴射弁に限らず、エンジンの吸気通路又は排気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁についても、その燃料噴射特性の制御等のために用いることができる。また、対象とする燃料噴射弁は、図２に例示したインジェクタに限られず、任意である。例えばニードルにより噴孔自体を開閉するものであっても、外開弁タイプの燃料噴射弁であってもよい。そして、上記実施形態についてこうした構成の変更を行う場合には、上述した各種の処理（プログラム）についても、その細部を、実際の構成に応じて適宜最適なかたちに変更（設計変更）することが好ましい。

・上記実施形態及び変形例では、各種のソフトウェア（プログラム）を用いることを想定したが、専用回路等のハードウェアで同様の機能を実現するようにしてもよい。

本発明に係る燃料噴射制御装置の一実施形態について、該装置の搭載されたシステムの概略を示す構成図。 同システムに用いられる燃料噴射弁の内部構造を模式的に示す内部側面図。 同システムの燃料供給の対象となるディーゼルエンジンが備える４つのシリンダ＃１〜＃４のうち、その１つの内部構造を模式的に示す側面図。 本実施形態に係る燃料噴射制御処理の基本的な手順を示すフローチャート。 データ取得（学習処理）及び微分値算出に係る一連の処理を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ同学習処理に係る実行期間の設定態様を示すタイムチャート。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ同学習処理に係る実行期間の設定態様を示すタイムチャート。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ噴射パラメータの推移を示すタイムチャート。 （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ噴射パラメータの推移を示すタイムチャート。 噴射開始タイミングを検出する一連の処理を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ同噴射開始タイミングの検出に用いられる閾値を可変設定するためのマップ。 最大噴射率到達タイミングを検出する一連の処理を示すフローチャート。 噴射終了タイミングを検出する一連の処理を示すフローチャート。 最大噴射率到達後に噴射率が降下を開始するタイミングを検出する一連の処理を示すフローチャート。 （ａ）（ｂ）は、それぞれ噴射率降下開始タイミングの検出に用いられる戻り時間を可変設定するためのマップ。 噴射指令信号の補正係数の更新手順を示すフローチャート。 （ａ）（ｂ）は、同補正係数の更新態様を示すタイムチャート。 着火時期の算出に用いられるマップ。 噴射指令信号の補正係数の別の更新態様を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｃ）は、圧力可変態様の一例を示すタイムチャート。 直動式のピエゾインジェクタの構成の一例を示す内部側面図。 （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ基本図形の変形例を示す図。 （ａ）（ｂ）は、それぞれ基本図形の変形例を示す図。

符号の説明

１０…燃料タンク、１２…コモンレール、２０…インジェクタ、２０ａ…燃圧センサ、３０…ＥＣＵ（電子制御ユニット）、５０…シリンダ。

Claims (30)

1. 所定の燃料噴射弁により、対象エンジンの燃料燃焼を行う部分であるシリンダ内又はその吸気通路又は排気通路へ、燃料を噴射する燃料供給システムに適用され、
   前記燃料噴射弁の噴射に伴い変動する燃料圧力を逐次検出する燃料圧力検出手段と、
   前記燃料圧力検出手段により逐次検出された燃料圧力推移に基づいて、前記燃料噴射弁から単位時間あたりに噴射される燃料量に相当する噴射率がその時にその推移として描く図形の幾何学的な重心である噴射重心を検出する噴射重心検出手段と、
   前記噴射重心検出手段により検出された噴射重心と所定の基本図形の噴射重心とに基づいて、実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心とその基本図形の噴射重心とを近づけるように、前記燃料噴射弁に対する噴射指令又はその噴射条件を可変とする噴射可変手段と、
   を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 前記噴射可変手段は、実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心とその基本図形の噴射重心との両タイミングを近づけるように、前記燃料噴射弁に対する噴射指令又はその噴射条件を可変とするものである請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記噴射可変手段は、前記燃料噴射弁に対する噴射指令又はその噴射条件を可変とすることにより同燃料噴射弁の噴射開始タイミング及び噴射終了タイミングの少なくとも一方を調整して、前記実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心とその基本図形の噴射重心との両タイミングを近づけるものである請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
4. 前記噴射可変手段は、前記燃料噴射弁の噴射開始タイミング及び噴射終了タイミングの両方を所定の割合で調整するものである請求項３に記載の燃料噴射制御装置。
5. 前記噴射可変手段が、前記噴射開始タイミングを、所定の調整範囲内で調整するものであり、
   該噴射開始タイミングにて行われる噴射に係る着火時期を検出する着火時期検出手段と、
   前記着火時期検出手段により検出された着火時期に基づいて、前記調整範囲を可変設定する調整範囲可変手段と、
   を備える請求項３又は４に記載の燃料噴射制御装置。
6. 前記着火時期検出手段は、前記噴射開始タイミングに基づいて、その噴射開始から着火するまでの時間を求めるとともに、その着火遅れ時間に基づいて、該噴射の着火時期を検出するものである請求項５に記載の燃料噴射制御装置。
7. 前記噴射可変手段は、実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心とその基本図形の噴射重心とについて、両図形の噴射重心における噴射率の値を近づけるように、前記燃料噴射弁に対する噴射指令又はその噴射条件を可変とするものである請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
8. 前記噴射可変手段は、前記噴射条件として、前記燃料噴射弁の噴射圧力を可変とするものである請求項７に記載の燃料噴射制御装置。
9. 前記噴射可変手段は、前記燃料噴射弁に対して燃料を圧送供給する燃料ポンプの圧送量を可変とすることにより、前記燃料噴射弁の噴射圧力を可変とするものである請求項８に記載の燃料噴射制御装置。
10. 前記噴射可変手段は、前記燃料噴射弁に対して燃料を圧送供給する燃料ポンプの圧送タイミングを可変とすることにより、前記燃料噴射弁の噴射圧力を可変とするものである請求項８又は９に記載の燃料噴射制御装置。
11. 前記噴射可変手段は、前記燃料噴射弁又はその燃料供給通路に設けられた減圧弁の弁開度を可変とすることにより、前記燃料噴射弁の噴射圧力を可変とするものである請求項８〜１０のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
12. 実際の噴射重心の位置と所定の基本図形の噴射重心の位置との乖離量が許容レベルを超えているか否かを判断する噴射重心判断手段を備え、
    前記噴射可変手段は、前記噴射重心判断手段により噴射重心の位置の乖離量が許容レベルを超えている旨判断された場合に、前記実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心とその基本図形の噴射重心とを近づけるように、前記燃料噴射弁に対する噴射指令又はその噴射条件を可変とするものである請求項１〜１１のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
13. 前記燃料圧力検出手段により逐次検出された燃料圧力推移に基づいて、前記燃料噴射弁から単位時間あたりに噴射される燃料量に相当する噴射率がその噴射において最も大きくなった時の噴射率を検出する最大噴射率検出手段を備え、
    前記噴射重心判断手段は、前記最大噴射率検出手段により検出された最大噴射率とその基本図形の最大噴射率との乖離量が許容レベルを超えているか否かに基づいて、前記両図形間での噴射重心の乖離量が許容レベルを超えているか否かを判断するものである請求項１２に記載の燃料噴射制御装置。
14. 前記基本図形は、三角形及び台形及び矩形のいずれか１つ、又はその少なくとも１種類を複数組み合わせた図形である請求項１〜１３のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
15. 前記基本図形自体及びそのパラメータの少なくとも一方を、所定のパラメータに応じて可変設定する基本図形可変手段を備える請求項１〜１４のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
16. 所定の燃料噴射弁により、対象エンジンの燃料燃焼を行う部分であるシリンダ内又はその吸気通路又は排気通路へ、燃料を噴射する燃料供給システムに適用され、
    前記燃料噴射弁の噴射に伴い変動する燃料圧力を逐次検出する燃料圧力検出手段と、
    前記燃料圧力検出手段により逐次検出された燃料圧力推移に基づいて、前記燃料噴射弁から単位時間あたりに噴射される燃料量に相当する噴射率がその時にその推移として描く図形の幾何学的な重心である噴射重心を検出する噴射重心検出手段と、
    前記燃料圧力検出手段により逐次検出された燃料圧力推移に基づいて、前記燃料噴射弁から単位時間あたりに噴射される燃料量に相当する噴射率がその噴射において最も大きくなった時の噴射率を検出する最大噴射率検出手段と、
    前記噴射重心検出手段により検出された噴射重心と前記最大噴射率検出手段により検出された最大噴射率とに基づいて、前記燃料噴射弁に対する噴射指令又はその噴射条件を可変設定することにより、実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心及び実際に噴射される最大噴射率の少なくとも一方を調整する噴射可変手段と、
    を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
17. 前記噴射可変手段は、前記実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心及び前記実際に噴射される最大噴射率の一方を調整した後に、さらに他方を調整するものである請求項１６に記載の燃料噴射制御装置。
18. 前記噴射可変手段は、前記噴射重心検出手段により検出された噴射重心と前記最大噴射率検出手段により検出された最大噴射率とに基づいて、前記実際に噴射率推移の描く図形の噴射重心及び前記実際に噴射される最大噴射率のうち、その時に調整すべき１つを選択するとともに、前記燃料噴射弁に対する噴射指令又はその噴射条件を可変設定することにより、その調整すべき１つを調整するものである請求項１６に記載の燃料噴射制御装置。
19. 前記噴射可変手段は、前記燃料噴射弁による噴射制御を行う際に用いられる噴射指令の書き込まれた所定の基準マップに対する補正係数を更新可能とすることにより、前記燃料噴射弁に対する噴射指令を可変とするものである請求項１〜１８のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
20. 前記噴射可変手段は、対象エンジンの今回の燃焼サイクルについて、前記燃料圧力検出手段により逐次検出された燃料圧力推移に基づいて得た噴射結果を、次回以降の燃焼サイクルの噴射に反映させるかたちで前記燃料噴射弁に対する噴射指令を作成するものである請求項１〜１９のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
21. 前記噴射可変手段は、対象エンジンの１燃焼サイクルにおいて、前記燃料圧力検出手段により逐次検出された燃料圧力推移に基づいてその時までに検出された圧力推移を用いて、同サイクル中でその時よりも後に行うべき前記燃料噴射弁の燃料噴射に係る所定動作についての、前記燃料噴射弁に対する噴射指令を作成するものである請求項１〜１９のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
22. 前記燃料噴射弁は、所定の空間への流体の流入及び同空間からの流体の流出を制御する流体制御弁と、前記流体の流入及び流出に伴う前記空間の圧力変化に応じて当該燃料噴射弁の弁本体内部で往復動作して噴孔自体又は該噴孔までの燃料供給通路を開閉することにより当該燃料噴射弁の開弁及び閉弁を行うニードルと、を備えて構成されるものである請求項１〜２１のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
23. 前記燃料噴射弁は、弁本体内部での所定の往復動作に基づいて噴孔自体又は該噴孔までの燃料供給通路を開閉することにより当該燃料噴射弁の開弁及び閉弁を行うニードルを有し、前記燃料噴射弁に対する噴射指令に応じて前記ニードルの往復移動量を連続的に可変とするものである請求項１〜２１のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
24. 前記燃料供給システムが、前記燃料噴射弁へ供給する燃料を蓄圧保持するコモンレールと、該コモンレールから前記燃料噴射弁の燃料噴射口までの燃料通路のうち、前記コモンレールの燃料吐出口近傍よりも燃料下流側に位置する所定箇所についてその燃料通路内を流れる燃料の圧力を検出する一乃至複数の燃料圧力センサと、を備えるコモンレール式燃料噴射システムであり、
    前記燃料圧力検出手段は、前記燃料圧力センサの少なくとも１つの出力に基づいて、前記燃料圧力を逐次検出するものである請求項１〜２３のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
25. 前記燃料供給システムが、前記燃料噴射弁へ供給する燃料を蓄圧保持する蓄圧容器と、該蓄圧容器と同蓄圧容器の燃料吐出側配管との接続部分にて同配管を通じて前記蓄圧容器へ伝播される燃料脈動を軽減する燃料脈動軽減手段と、前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の燃料噴射口までの燃料通路のうち、前記燃料脈動軽減手段よりも燃料下流側に位置する所定箇所についてその燃料通路内を流れる燃料の圧力を検出する一乃至複数の燃料圧力センサと、を備える燃料噴射システムであり、
    前記燃料圧力検出手段は、前記燃料圧力センサの少なくとも１つの出力に基づいて、前記燃料圧力を逐次検出するものである請求項１〜２３のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
26. 前記燃料脈動軽減手段は、オリフィス、フローダンパ、又はそれらの組合せによって構成されるものである請求項２５に記載の燃料噴射制御装置。
27. 前記燃料圧力センサの少なくとも１つは、前記燃料噴射弁の内部又は近傍に設けられてなる請求項２４〜２６のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
28. 前記燃料圧力センサの少なくとも１つは、前記蓄圧容器の燃料吐出側配管において、前記蓄圧容器よりも前記燃料噴射弁の燃料噴射口の方に近い位置に設けられてなる請求項２４〜２７のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
29. 前記燃料圧力検出手段は、前記燃料圧力センサのセンサ出力を、該センサ出力で圧力推移波形の軌跡が描かれる程度に短い間隔にて逐次取得するものである請求項２４〜２８のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
30. 前記燃料圧力検出手段は、前記燃料圧力センサのセンサ出力を「５０μsec」よりも短
    い間隔で逐次取得するものである請求項２４〜２８のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。

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