JP5195842B2 - 減圧弁制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄圧容器の内部燃料を減圧させる減圧弁の作動を制御する、減圧弁制御装置に関する。

内燃機関が有する燃料噴射システムは、燃料ポンプから供給される燃料をコモンレール（蓄圧容器）で蓄圧して燃料噴射弁へ分配供給するのが一般的である。そして特許文献１には、コモンレール内の燃料圧力（レール圧）が目標値よりも高くなった場合には、コモンレールに設けられた減圧弁を開弁作動させてレール圧を低下させ、レール圧が目標値となった場合又は目標値よりも低くなった場合には減圧弁を閉弁作動させる旨が開示されている。

特開２００８−２７４８４２号公報

しかしながら、減圧弁へ開弁又は閉弁を指令する指令信号を出力してから、実際に開弁又は閉弁の作動を開始するまでにはタイムラグ（応答遅れ時間）がある。そのため、この応答遅れ時間を加味して減圧弁の作動を制御すれば、レール圧を目標値に一致させることを高精度で制御できる。しかしながら、応答遅れ時間を高精度で検出する手法が今までにはなかったため、応答遅れ時間を加味したレール圧の制御には改良の余地があった。

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、減圧弁の応答遅れ時間を高精度で検出して、蓄圧容器の内部圧力を高精度で制御できる減圧弁制御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、燃料ポンプから供給される燃料を蓄圧して燃料噴射弁へ供給する蓄圧容器と、前記蓄圧容器の内部燃料を減圧させる減圧弁と、前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料供給経路に配置されて燃料圧力を検出する燃圧センサと、を備えた燃料噴射システムに適用され、前記蓄圧容器の内部圧力を目標圧力に一致させるよう前記減圧弁の作動を制御する減圧弁制御装置において、前記減圧弁が開弁作動又は閉弁作動を開始したことに伴い前記燃圧センサの検出値に変化が生じた燃圧変化時期を検出する燃圧変化検出手段と、前記減圧弁へ開弁又は閉弁を指令する指令信号を出力した指令時期、及び前記燃圧変化検出手段により検出された前記燃圧変化時期に基づき、前記指令信号を出力してから前記減圧弁が開弁又は閉弁の作動を開始するまでの応答遅れ時間を算出する応答遅れ算出手段と、を備えることを特徴とする。

燃料供給経路内の燃料圧力は減圧弁が開弁作動すると急激に低下し、減圧弁が閉弁作動するとその圧力低下は停止する。つまり、前記燃料圧力の変化速度（傾き）は、減圧弁が開弁から閉弁に切り替わった時点で変化する。そして、このように燃圧変化速度が変化する時期（燃圧変化時期）と、減圧弁へ指令信号を出力してから減圧弁が作動を開始するまでの応答遅れ時間とは相関性が高いので、燃圧変化時期を検出すれば、応答遅れ時間を高精度で算出できる。

この点に着目した上記発明によれば、燃圧センサを用いて燃圧変化時期を検出し、検出した燃圧変化時期及び指令信号を出力した指令時期に基づき応答遅れ時間を算出するので、減圧弁の応答遅れ時間を高精度で検出できる。よって、高精度で検出された応答遅れ時間を加味して減圧弁の作動を制御できるようになるので、蓄圧容器の内部圧力を高精度で制御できる。

さらに、請求項１記載の発明では、前記燃圧センサは、前記減圧弁からの燃料供給経路長が異なる複数の位置にそれぞれ備えられており、複数の前記燃圧センサにより検出された各々の燃圧変化時期の時間差を算出する時間差算出手段と、前記時間差に基づき、前記燃料供給経路内における燃圧伝播速度を算出する伝播速度算出手段と、前記伝播速度算出手段により算出された前記燃圧伝播速度を用いて、前記減圧弁が開弁又は閉弁の作動を開始してから前記燃圧変化時期までの伝播遅れ時間を算出する伝播遅れ算出手段と、を備え、前記応答遅れ算出手段は、前記指令時期から前記燃圧変化時期までの所要時間から、前記伝播遅れ算出手段により算出された前記伝播遅れ時間を減算して、前記応答遅れ時間を算出することを特徴とする。

ここで、図４に例示されるように、減圧弁が開弁又は閉弁の作動を開始した時点ｔ１１，ｔ２１から燃圧変化時期ｔ１２，ｔ２２までには、減圧弁で生じた燃圧変化が燃圧センサにまで伝播されるまでに要する時間（伝播遅れ時間Ｍ５，Ｎ５）だけタイムラグがある。したがって、指令時期ｔ１０，ｔ２０から燃圧変化時期ｔ１２，ｔ２２までの所要時間Ｍ２，Ｎ２には、応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１に加え伝播遅れ時間Ｍ５，Ｎ５が含まれている。つまり、伝播遅れ時間Ｍ５，Ｎ５を高精度で検出できれば、所要時間Ｍ２，Ｎ２から伝播遅れ時間Ｍ５，Ｎ５を減算することにより、応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１を高精度で算出できることとなる。

この点を鑑みた上記発明では、減圧弁からの燃料供給経路長が異なる複数の位置に備えられた燃圧センサにより検出された各々の燃圧変化時期の時間差Ｍ４，Ｎ４を算出する（時間差算出手段）。燃圧センサの燃料供給経路長Ｌ２，Ｌ４（図１参照）は予め計測しておけば把握できるので、伝播速度算出手段において時間差Ｍ４，Ｎ４に基づけば、例えばｖ＝（Ｌ２−Ｌ４）／Ｍ４又はｖ＝（Ｌ２−Ｌ４）／Ｎ４の演算により、燃圧伝播速度ｖを算出できる。この燃圧伝播速度ｖは、その時の燃料温度や燃料の性状に応じて変化するものであるが、上記発明によれば、時間差Ｍ４，Ｎ４を検出して実際の燃圧伝播速度ｖを算出するので、燃圧伝播速度ｖを高精度で取得できる。その結果、伝播遅れ算出手段により、例えばＭ５＝Ｌ２／ｖの演算により伝播遅れ時間Ｍ５，Ｎ５を高精度で算出できる。したがって、所要時間Ｍ２，Ｎ２から伝播遅れ時間Ｍ５，Ｎ５を減算して得られる応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１を高精度で算出できる。

請求項２記載の発明では、前記減圧弁が開弁又は閉弁の作動を開始してから前記燃圧変化時期までの伝播遅れ時間の推定時間を予め記憶させておき、前記応答遅れ算出手段は、前記指令時期から前記燃圧変化時期までの所要時間から、記憶された前記推定時間を減算して、前記応答遅れ時間を算出することを特徴とする。

先述したように燃圧伝播速度ｖは燃料温度や燃料性状に応じて変化するものであるが、これらの温度及び性状を特定の想定値に固定して燃圧伝播速度ｖの検出を廃止し、伝播遅れ時間の推定時間を予め記憶させたのが上記発明である。これによれば、先述した時間差Ｍ４，Ｎ４の検出及び燃圧伝播速度ｖの算出を不要にできるので、演算処理負荷を軽減できる。

請求項３記載の発明では、前記燃圧センサは、前記蓄圧容器の吐出口よりも下流側に設けられており、前記燃圧センサの検出値を所定のサンプリング周期で連続して取得して、燃圧の変化を表した燃圧波形を生成する燃圧波形生成手段と、前記燃圧波形に基づき、前記噴孔から燃料を噴射する期間における噴射率の変化を算出する噴射率算出手段と、を備え、前記燃圧変化検出手段は、前記燃圧波形生成手段により生成された前記燃圧波形を用いて、前記燃圧変化時期を検出することを特徴とする。

ところで、蓄圧容器の吐出口よりも下流側に燃圧センサを設ければ、燃料噴射に伴い噴孔で生じた燃圧の変化を、蓄圧容器で緩和される前に燃圧センサで検出できる。そのため、燃圧センサの検出値を所定のサンプリング周期で連続して取得すれば、燃圧の変化を表した燃圧波形を生成することができる。この点を鑑みた上記発明では、上述の如く生成した燃圧波形に基づき、噴孔から燃料を噴射する期間における噴射率の変化を算出するので、実際の噴射率変化を高精度で算出できる。

一方、燃圧変化検出手段により燃圧変化時期を検出するためには、燃圧センサの検出値を極めて短いサンプリング周期（例えば１回の燃料噴射に伴い変化する燃圧の波形が描ける程度の周期）で連続して取得することが要求される。そこで上記発明では、上述の如く生成した燃圧波形を用いて燃圧変化時期を検出するので、噴射率変化の算出に用いる燃圧波形を有効利用できる。

請求項４記載の発明では、前記燃圧センサは、多気筒内燃機関の各気筒に対応して、前記蓄圧容器の吐出口よりも下流側に設けられており、前記燃圧変化検出手段は、燃料を噴射していない非噴射気筒に対応する前記燃圧センサの検出値に基づき、前記燃圧変化時期を検出することを特徴とする。

蓄圧容器の吐出口よりも下流側に燃圧センサを設ければ、燃料噴射に伴い噴孔で生じた燃圧の変化を、蓄圧容器で緩和される前に燃圧センサで検出できるので、燃圧変化時期を高精度で検出できる。但し、燃料噴射中に検出された燃圧波形は、燃料噴射開始に伴い燃圧が下降し、噴射終了に伴い燃圧が上昇するといった噴射による影響を受けているので、燃圧変化時期を高精度で検出する妨げとなる。そこで上記発明では、非噴射気筒に対応する燃圧センサの検出値に基づき燃圧変化時期を検出するので、噴射による影響を受けていない燃圧波形から、燃圧変化時期を高精度で検出できる。

本発明の第１実施形態にかかる減圧弁制御装置が適用される、燃料噴射システムの概略を示す図。 （ａ）は図１に示す燃料噴射弁への噴射指令信号、（ｂ）は噴射指令信号に伴い生じる燃料噴射率の変化を表す噴射率波形、（ｃ）は図１に示す燃圧センサによる検出波形に基づく噴射時燃圧波形を示す図。 第１実施形態において、レール圧を制御する手順を示すフローチャート。 第１実施形態において、減圧弁へ開弁又は閉弁を指令する指令信号を出力した時の減圧弁の応答遅れ時間を示すタイムチャート。 第１実施形態において、応答遅れ時間を算出する処理の手順を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態において、応答遅れ時間を算出する処理の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、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
本実施形態の燃料噴射状態検出装置は、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。

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２０、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、高圧ポンプ４１（燃料ポンプ）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。なお、高圧ポンプ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。

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は開弁作動する。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は閉弁作動する。

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。例えばＥＣＵ３０は、エンジン出力軸の回転速度及びエンジン負荷等に基づき、噴射開始時期、噴射終了時期及び噴射量等の目標噴射状態を算出し、算出した目標噴射状態となるようアクチュエータ１３へ噴射指令信号を出力して、燃料噴射弁１０の作動を制御する。

ＥＣＵ３０は、アクセル操作量等から算出されるエンジン負荷やエンジン回転速度に基づき目標噴射状態を算出する。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（噴射段数、噴射開始時期、噴射終了時期、噴射量等）を噴射状態マップにして記憶させておく。そして、現時点で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基づき噴射指令信号ｔ１、ｔ２、Ｔｑ（図２（ａ）参照）を設定する。例えば、目標噴射状態に対応する噴射指令信号を指令マップにして記憶させておき、算出した目標噴射状態に基づき、指令マップを参照して噴射指令信号を設定する。以上により、エンジン負荷及びエンジン回転速度に応じた噴射指令信号が設定され、ＥＣＵ３０から燃料噴射弁１０へ出力される。

ここで、噴孔１１ｂの磨耗等、燃料噴射弁１０の経年劣化に起因して、噴射指令信号に対する実際の噴射状態は変化していく。そこで、後に詳述するように燃圧センサ２０により検出された圧力波形に基づき燃料の噴射率波形を演算して噴射状態を検出し、検出した噴射状態と噴射指令信号（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）との相関関係を学習し、その学習結果に基づき、指令マップに記憶された噴射指令信号を補正する。これにより、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。

次に、燃圧センサ２０のハード構成について説明する。燃圧センサ２０は、以下に説明するステム２１（起歪体）、圧力センサ素子２２及びモールドＩＣ２３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出力する。

モールドＩＣ２３は、圧力センサ素子２２から出力された圧力検出信号を増幅する増幅回路や、圧力検出信号を送信する送信回路等の電子部品２３ａ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。ボデー１１上部にはコネクタ１５が設けられており、コネクタ１５に接続されたハーネス１６により、モールドＩＣ２３及びアクチュエータ１３とＥＣＵ３０とはそれぞれ電気接続される。そして、増幅された圧力検出信号はＥＣＵ３０に送信されて、ＥＣＵ３０が有する受信回路により受信される。この送受信にかかる通信処理は、各気筒の燃圧センサ２０毎に実施される。

ここで、噴孔１１ｂから燃料の噴射を開始することに伴い高圧通路１１ａ内の燃料の圧力（燃圧）は低下し、噴射を終了することに伴い燃圧は上昇する。つまり、燃圧の変化と噴射率（単位時間当たりに噴射される噴射量）の変化とは相関があり、燃圧変化から噴射率変化（実噴射状態）を検出できると言える。そして、検出した実噴射状態が目標噴射状態となるよう先述した噴射指令信号を補正する。これにより、噴射状態を精度良く制御できる。

次に、燃料噴射中の燃料噴射弁１０に搭載された燃圧センサ２０により検出された圧力の波形である検出波形と、その燃料噴射弁１０にかかる燃料噴射率の変化を表した噴射率波形との相関について、図２を用いて説明する。

図２（ａ）は、燃料噴射弁１０のアクチュエータ１３へＥＣＵ３０から出力される噴射指令信号を示しており、この指令信号のパルスオンによりアクチュエータ１３が通電作動して噴孔１１ｂが開弁する。つまり、噴射指令信号のパルスオン時期ｔ１により噴射開始が指令され、パルスオフ時期ｔ２により噴射終了が指令される。よって、指令信号のパルスオン期間（噴射指令期間Ｔｑ）により噴孔１１ｂの開弁時間を制御することで、噴射量Ｑを制御している。

図２（ｂ）は、上記噴射指令に伴い生じる噴孔１１ｂからの燃料噴射率の変化（噴射率波形）を示し、図２（ｃ）は、燃料噴射中の燃料噴射弁１０に設けられた燃圧センサ２０により検出された、噴射率の変化に伴い生じる検出圧力の変化を示す。なお、図２（ｃ）は噴射気筒に対応する燃圧センサ２０の検出値を、所定のサンプリング周期で連続して取得して生成された波形であり、高圧通路１１ａ内の燃料圧力が噴射開始及び終了とともに変化した時の波形（噴射時の燃圧波形）を示す。なお、前記サンプリング周期は燃料噴射開始から終了までの噴射期間よりも短い時間に設定されている。

噴射時燃圧波形と噴射率波形とは以下に説明する相関があるため、検出された噴射時燃圧波形から噴射率波形を推定（検出）することができる。すなわち、先ず、図２（ａ）に示すように噴射開始指令がなされたｔ１時点の後、噴射率がＲ１の時点で上昇を開始して噴射が開始される。一方、検出圧力は、Ｒ１の時点で噴射率が上昇を開始してから遅れ時間Ｃ１が経過した時点で、変化点Ｐ１にて下降を開始する。その後、Ｒ２の時点で噴射率が最大噴射率に到達したことに伴い、検出圧力の下降は変化点Ｐ２にて停止する。次に、Ｒ３の時点で噴射率が下降を開始してから遅れ時間Ｃ３が経過した時点で、検出圧力は変化点Ｐ３にて上昇を開始する。その後、Ｒ４の時点で噴射率がゼロになり実際の噴射が終了したことに伴い、検出圧力の上昇は変化点Ｐ５にて停止する。

以上に説明したように、噴射時燃圧波形と噴射率波形とは相関が高い。そして、噴射率波形には、噴射開始時期（Ｒ１出現時期）や、噴射終了時期（Ｒ４出現時期）、噴射量（図２（ｂ）中の網点部分の面積）が表されているので、噴射時燃圧波形から噴射率波形を推定することで噴射状態を検出できる。なお、燃圧センサ２０の検出値から噴射時燃圧波形を生成している時のＥＣＵ３０は燃圧波形生成手段に相当し、生成した燃圧波形から噴射率波形を算出している時のＥＣＵ３０は噴射率算出手段に相当する。

次に、コモンレール４２内の燃料圧力（レール圧）を目標圧にするレール圧制御について説明する。

コモンレール４２には減圧弁４３が取り付けられており、減圧弁４３が開弁するとコモンレール４２お内部燃料は燃料タンク４０へ戻され、レール圧は減圧される。減圧弁４３の電磁ソレノイド（図示せず）へ通電すると開弁作動し、通電を停止させるとスプリング（図示せず）の弾性力により閉弁作動する。減圧弁４３への通電状態はＥＣＵ３０により制御される。つまり、減圧弁４３の開閉状態はＥＣＵ３０により制御されている。したがって、レール圧を低下させたい場合にはＥＣＵ３０は減圧弁４３を開弁作動させてコモンレール４２内の燃料を燃料タンク４０へリターンさせる。

高圧ポンプ４１には調量弁４１ａが備えられており、この調量弁４１ａの開弁時間をＥＣＵ３０が制御することで、高圧ポンプ４１の吐出量（プランジャ１ストローク当りの吐出量）が制御される。したがって、レール圧を上昇させたい場合にはＥＣＵ３０は減圧弁４３を閉弁作動させるとともに、高圧ポンプ４１の吐出量を増大させる。

図３は、上述の如くレール圧を制御する手順を示すフローチャートであり、ＥＣＵ３０が有するマイクロコンピュータにより所定周期で繰り返し実行される。

先ずステップＳ１０において、エンジン負荷及びエンジン回転速度等のエンジン運転状態を取得する。続くステップＳ１１では、ステップＳ１０で取得したエンジン運転状態に基づき、レール圧の目標値である目標レール圧Ｐｔｒｇを算出する。例えば、高負荷高回転であるほど目標レール圧Ｐｔｒｇを高い値にするよう算出する。

続くステップＳ１２では、燃料を噴射していない非噴射気筒に対応する燃圧センサ２０の検出値を取得する。本実施形態では、非噴射気筒に対応する複数の燃圧センサ２０（例えば＃１気筒で燃料を噴射している時の非噴射気筒＃２，＃４の燃圧センサ２０）の検出値を取得している。

続くステップＳ１３では、ステップＳ１２で取得した検出燃圧Ｐ（＃２，＃４）に基づき、実レール圧Ｐａｃｔを算出する。例えば、複数気筒の検出燃圧Ｐ（＃２，＃４）の平均値を実レール圧Ｐａｃｔとして算出してもよいし、１つの検出燃圧Ｐ（＃２）を実レール圧Ｐａｃｔとして算出してもよいし、所定期間における検出燃圧Ｐ（＃２）の平均値を実レール圧Ｐａｃｔとして算出してもよい。

続くステップＳ１４では、実レール圧Ｐａｃｔと目標レール圧Ｐｔｒｇとの偏差Ｐａｃｔ−Ｐｔｒｇを算出し、前記偏差Ｐａｃｔ−Ｐｔｒｇが予め設定した閾値ＴＨ１以上であるか否かを判定する（図４（ａ）参照）。Ｐａｃｔ−Ｐｔｒｇ≧ＴＨ１と判定されれば（Ｓ１４：ＹＥＳ）、続くステップＳ１５にて減圧弁４３を開弁作動させる。これにより、実レール圧Ｐａｃｔは減圧されることとなる。

一方、Ｐａｃｔ−Ｐｔｒｇ＜ＴＨ１と判定されれば（Ｓ１４：ＮＯ）、続くステップＳ１６にて減圧弁４３を閉弁作動させ、次のステップＳ１７において、前記偏差Ｐａｃｔ−Ｐｔｒｇが予め設定した閾値ＴＨ２以下であるか否かを判定する（図４（ａ）参照）。Ｐａｃｔ−Ｐｔｒｇ≦ＴＨ２と判定されれば（Ｓ１７：ＹＥＳ）、続くステップＳ１８において、高圧ポンプ４１の吐出量を増大させるよう調量弁４１ａの作動を制御する。これにより、実レール圧Ｐａｃｔは昇圧されることとなる。

なお、Ｐａｃｔ−Ｐｔｒｇ＞ＴＨ２と判定されれば（Ｓ１７：ＮＯ）、高圧ポンプ４１の吐出量を現状維持させるよう調量弁４１ａの作動を制御する。つまり、目標レール圧Ｐｔｒｇに対して所定範囲ＴＨ２〜ＴＨ１内に実レール圧Ｐａｃｔがあれば、減圧弁４３を閉弁させて高圧ポンプ４１の吐出量を現状維持させる。以上により、実レール圧Ｐａｃｔは目標レール圧Ｐｔｒｇに近づくようフィードバック制御される。

図４（ｂ）は、上記フィードバック制御を実施している時にＥＣＵ３０から減圧弁４３へ出力される指令信号を示し、図４（ｃ）は減圧弁４３の開度を示し、図４（ｄ）（ｅ）は検出燃圧Ｐ（＃２，＃４）の変化を示す。そして、偏差Ｐａｃｔ−Ｐｔｒｇが閾値ＴＨ１にまで上昇したｔ１０時点で、ＥＣＵ３０から減圧弁４３へ開弁指令信号が出力されている（図４（ｂ）参照）。そして、ｔ１０時点から応答遅れ時間Ｍ１が経過したｔ１１時点で減圧弁４３は開弁作動を開始している（図４（ｃ）参照）。減圧弁４３が開弁して実レール圧Ｐａｃｔが低下すると、その燃圧低下が燃圧センサ２０（＃２，＃４）のダイヤフラム部２１ａにまで伝播されたｔ１２，ｔ１３時点（燃圧変化時期）で、燃圧波形の傾きが小さくなるよう変化する（図４（ｄ）（ｅ）参照）。図４の例では、燃圧変化時期ｔ１２，ｔ１３に、燃圧波形が上昇から下降に転じている。

また、偏差Ｐａｃｔ−Ｐｔｒｇが閾値ＴＨ２にまで下降したｔ２０時点で、ＥＣＵ３０から減圧弁４３へ閉弁指令信号が出力されている（図４（ｂ）参照）。そして、ｔ２０時点から応答遅れ時間Ｎ１が経過したｔ２１時点で減圧弁４３は閉弁作動を開始している（図４（ｃ）参照）。減圧弁４３が閉弁して実レール圧Ｐａｃｔが上昇すると、その燃圧上昇が燃圧センサ２０（＃２，＃４）のダイヤフラム部２１ａにまで伝播されたｔ２２，ｔ２３時点（燃圧変化時期）で、燃圧波形の傾きが大きくなるよう変化する（図４（ｄ）（ｅ）参照）。図４の例では、燃圧変化時期ｔ２２，ｔ２３に、燃圧波形が下降から上昇に転じている。

なお、図４の例では高圧ポンプ４１から燃料を圧送していることを想定しているので、燃圧変化時期ｔ１２，ｔ１３の直前、及び燃圧変化時期ｔ２２，ｔ２３の直後における燃圧は上昇している。これに対し、高圧ポンプ４１からの燃料圧送が停止している場合には、燃圧変化時期ｔ１２，ｔ１３の直前、及び燃圧変化時期ｔ２２，ｔ２３の直後における燃圧は、上昇することなく現状の圧力が維持されることとなる。よってこの場合には、燃圧が安定状態から下降に転じた時点を燃圧変化時期ｔ１２，ｔ１３として検出し、燃圧が下降から安定状態に転じた時点を燃圧変化時期ｔ２２，ｔ２３として検出することとなる。

このように、減圧弁４３へ開弁又は閉弁を指令する指令信号を出力したｔ１０，ｔ２０時点から、実際に開弁又は閉弁の作動を開始するｔ１１，ｔ２１時点までにはタイムラグ（応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１）がある。そして、減圧弁４３の開閉弁作動開始に伴い、燃圧波形中に燃圧変化時期ｔ１２，ｔ１３，ｔ２２，ｔ２３が現れることに着目し、本実施形態では図５に示す手順で応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１を算出して学習している。

この図５の処理は、ＥＣＵ３０が有するマイクロコンピュータにより所定周期で繰り返し実行される。前記所定周期は、例えばマイコンの演算周期でもよいし、所定距離を走行した時間周期でもよい。

図５の処理では先ずステップＳ２０（燃圧変化検出手段）において、ステップＳ１２で取得した２つの検出燃圧Ｐ（＃２），Ｐ（＃４）による燃圧波形を取得する。そして、これらの燃圧波形中に現れる燃圧降下開始時期ｔ１２，ｔ１３（燃圧変化時期）を検出する。例えば、前記燃圧波形の微分値を演算し、その微分値の変化（つまり２階微分値）が所定値を超えて大きくなった時期を燃圧降下開始時期ｔ１２，ｔ１３として検出する。

続くステップＳ２１（時間差算出手段）では、ステップＳ２０で取得した燃圧降下開始時期ｔ１２，ｔ１３の時間差Ｍ４（図４（ｅ）参照）を算出する。続くステップＳ２２（伝播速度算出手段）では、減圧弁４３から燃圧センサ２０（＃２，＃４）までの燃料供給経路長Ｌ２，Ｌ４の差Ｌ４−Ｌ２、及びステップＳ２１で算出した時間差Ｍ４に基づき、燃圧伝播速度ｖを算出する。例えば、ｖ＝Ｌ４−Ｌ２／Ｍ４の式を演算して算出すればよい。

燃料供給経路長Ｌ２，Ｌ４は、コモンレール４２内における減圧弁４３から吐出口４２ａ（＃２，＃４）の距離と、高圧配管４２ｂ（＃２，＃４）の長さと、ボデー１１内における高圧通路１１ａ、分岐通路１１ｅ、及びステム２１の内部通路２１ｂの長さと、を加算した長さである。本実施形態では、減圧弁４３から各吐出口４２ａ（＃１〜＃４）の距離が異なるため、各気筒に対応する各々の燃料供給経路長は異なる長さとなっている。なお、これらの燃料供給経路長は、予め計測してＥＣＵ３０に記憶させておけばよい。

続くステップＳ２３（伝播遅れ算出手段）では、減圧弁４３で生じた燃圧変化が燃圧センサ２０（＃２）にまで伝播されるに要する時間（伝播遅れ時間Ｍ５）を、ステップＳ２２で算出した燃圧伝播速度ｖ及び燃料供給経路長Ｌ２に基づき算出する。例えば、Ｍ５＝Ｌ２／ｖの式を演算して算出すればよい。

続くステップＳ２４（応答遅れ算出手段）では、指令時期ｔ１０から燃圧変化時期ｔ１２までの所要時間Ｍ２、及びステップＳ２３で算出した伝播遅れ時間Ｍ５に基づき、指令信号を出力したｔ１０時点から減圧弁４３が開弁作動を開始するｔ１１時点までの応答遅れ時間Ｍ１を算出する。例えば、Ｍ１＝Ｍ２−Ｍ５の式を演算して算出すればよい。

続くステップＳ２５では、ステップＳ２４で算出した伝播遅れ時間Ｍ５を学習値として記憶更新する。なお、伝播遅れ時間Ｍ５は、伝播速度ｖと相関の高い物理量（例えば燃料温度や燃料性状）と関連付けて記憶させるようにしてもよい。燃料温度は燃温センサで直接検出してもよいし、エンジン冷却水温度から推定してもよい。また、燃料性状については、例えば燃料のアルコール濃度を検出するアルコールセンサで直接検出すればよい。

図５の処理は、減圧弁４３を開弁作動させる時の応答遅れ時間Ｍ１の学習手順であるが、減圧弁４３を閉弁作動させる時の応答遅れ時間Ｎ１の学習手順についても同様である。すなわち、減圧弁４３が閉弁することに伴い生じる燃圧上昇開始時期ｔ２２，ｔ２３（燃圧変化時期）を検出し、上昇開始時期ｔ２２，ｔ２３の時間差Ｎ４を算出する。なお、図４の例では燃圧波形が下降から上昇に転じた時期が燃圧上昇開始時期ｔ２２，ｔ２３となっている。

そして、燃料供給経路長Ｌ２，Ｌ４の差Ｌ４−Ｌ２及び時間差Ｎ４に基づき燃圧伝播速度ｖを算出し、伝播遅れ時間Ｎ５を算出する（Ｎ５＝Ｌ２／ｖ）。なお、この算出に用いる燃圧伝播速度ｖは、ステップＳ２２で算出した速度ｖを用いてもよい。そして、指令時期ｔ２０から燃圧変化時期ｔ２２までの所要時間Ｎ２及び伝播遅れ時間Ｍ５に基づき、指令信号を出力したｔ２０時点から減圧弁４３が閉弁作動を開始するｔ２１時点までの応答遅れ時間Ｎ１を算出する（Ｎ１＝Ｎ２−Ｎ５）。

このようにして算出した減圧弁４３の閉弁作動時の応答遅れ時間Ｎ１と、開弁作動時の応答遅れ時間Ｍ１とを、別々に学習してもよいし、開弁作動時の応答遅れ時間Ｍ１のみを学習してもよい。そして、以上の如く応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１が学習されると、レール圧のフィードバック制御に用いる先述した閾値ＴＨ１，ＴＨ２を、応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１に基づき可変設定する。

例えば、応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１が所定の基準時間よりも長ければ、減圧弁４３の応答性が悪いとみなして閾値ＴＨ１，ＴＨ２を目標レール圧Ｐｔｒｇに近づけるように補正する。これにより、実レール圧Ｐａｃｔの目標レール圧Ｐｔｒｇに対するオーバーシュート量を小さくできる。一方、応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１が所定の基準時間よりも短ければ、閾値ＴＨ１，ＴＨ２を目標レール圧Ｐｔｒｇから離すように補正する。これにより、実レール圧Ｐａｃｔが目標レール圧Ｐｔｒｇに対してハンチングすることを抑制できる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）減圧弁４３が開弁作動又は閉弁作動を開始したことに伴い燃圧が変化した燃圧変化時期ｔ１２，ｔ２２を、燃圧センサ２０を用いて検出し、検出した燃圧変化時期ｔ１２，ｔ２２及び指令信号を出力した指令時期ｔ１０，ｔ２０に基づき応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１を算出するので、例えば燃料温度に基づき応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１を算出する場合に比べて、減圧弁４３の応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１を高精度で検出できる。

そして、高精度で検出された応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１に基づき、減圧弁４３の制御に用いる閾値ＴＨ１，ＴＨ２を可変設定するので、実レール圧Ｐａｃｔのオーバーシュートやハンチングを精度よく抑制でき、レール圧を目標レール圧Ｐｔｒｇに高精度で制御できる。

特に、減圧弁４３の経年劣化等に起因して応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１が変化した場合であっても、本実施形態によれば車両を市場に出荷した後にオンボードで応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１を検出するので、市場出荷前に試験により取得しておいた応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１に基づきレール圧を制御する場合に比べて、レール圧を目標レール圧Ｐｔｒｇに高精度で制御できる。

（２）燃料供給経路長Ｌ２，Ｌ４が異なる複数の燃圧センサ２０から燃圧変化時期ｔ１２，ｔ１３を検出し、その時間差Ｍ４に基づき伝播速度ｖを算出して伝播遅れ時間Ｍ５を算出するので、伝播遅れ時間Ｍ５を高精度で取得できる。よって、所要時間Ｍ２から伝播遅れ時間Ｍ５を減算して応答遅れ時間Ｍ１を算出するにあたり、その算出精度を向上できる。

（３）噴射率波形の演算に用いる圧力波形を取得すべく、燃圧センサ２０を燃料噴射弁１０に取り付けるとともに高速サンプリング周期で燃圧を取得しているが、このように噴射率波形の演算に用いる圧力波形を用いて燃圧変化時期ｔ１２，ｔ１３を検出するので、燃圧変化時期ｔ１２，ｔ１３を高精度で検出できるとともに、検出噴射率変化の算出に用いる燃圧波形を有効利用できる。

（４）燃圧センサ２０を燃料噴射弁１０に設ければ、燃料噴射に伴い噴孔１１ｂで生じた燃圧の変化を、コモンレール４２で緩和される前に燃圧センサ２０で検出できるので、燃圧変化時期ｔ１２，ｔ１３を高精度で検出できる。但し、燃料噴射中に検出された燃圧波形は、図２（ｃ）に例示されるように燃料噴射開始に伴い燃圧が下降し、噴射終了に伴い燃圧が上昇するといった噴射による影響を受けているので、燃圧変化時期ｔ１２，ｔ１３を高精度で検出する妨げとなる。そこで本実施形態では、非噴射気筒に対応する燃圧センサ２０（＃２，＃４）の検出値に基づき燃圧変化時期ｔ１２，ｔ１３を検出するので、噴射による影響を受けていない燃圧波形（図４（ｄ）（ｅ）参照）から、燃圧変化時期ｔ１２，ｔ１３を高精度で検出できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、燃圧変化時期ｔ１２，ｔ１３の時間差Ｍ４に基づき燃圧伝播速度ｖを算出し、算出した燃圧伝播速度ｖに基づき伝播遅れ時間Ｍ５を算出している。これに対し、本実施形態では、時間差Ｍ４、燃圧伝播速度ｖ及び伝播遅れ時間Ｍ５の算出を廃止して、伝播遅れ時間Ｍ５の推定時間Ｍ５’を予め記憶させておき、この推定時間Ｍ５’を所要時間Ｍ２から減算して応答遅れ時間Ｍ１を算出している。

図６は、本実施形態による応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１の算出手順を示すフローチャートであり、ＥＣＵ３０が有するマイクロコンピュータにより繰り返し実行されるものである。

図６の処理では先ずステップＳ３０（燃圧変化検出手段）において、非噴射気筒に対応する燃圧センサ２０の検出燃圧Ｐ（＃２）による燃圧波形を取得する。そして、取得した燃圧波形中に現れる燃圧降下開始時期ｔ１２，ｔ１３（燃圧変化時期）を検出する。例えば、前記燃圧波形の微分値を演算し、その微分値の変化（つまり２階微分値）が所定値を超えて大きくなった時期を燃圧降下開始時期ｔ１２，ｔ１３として検出する。

続くステップＳ３１では、ステップＳ３０で取得した燃圧降下開始時期ｔ１２、及び開弁指令信号を出力した指令時期ｔ１０に基づき、指令時期ｔ１０から燃圧降下開始時期ｔ１２までの所要時間Ｍ２を算出する（Ｍ２＝ｔ１２−ｔ１０）。続くステップＳ３２（応答遅れ算出手段）では、予め記憶された伝播遅れ時間Ｍ５の推定時間Ｍ５’を、ステップＳ３１で算出した所要時間Ｍ２から減算して、指令信号を出力したｔ１０時点から減圧弁４３が開弁作動を開始するｔ１１時点までの応答遅れ時間Ｍ１を算出する（Ｍ１＝Ｍ２−Ｍ５’）。続くステップＳ３３では、図５のステップＳ２５と同様にして、ステップＳ３２で算出した伝播遅れ時間Ｍ５を学習値として記憶更新する。

図６の処理は、減圧弁４３を開弁作動させる時の応答遅れ時間Ｍ１の学習手順であるが、減圧弁４３を閉弁作動させる時の応答遅れ時間Ｎ１の学習手順についても同様である。すなわち、減圧弁４３が閉弁することに伴い生じる燃圧上昇開始時期ｔ２２，ｔ２３（燃圧変化時期）を検出する。そして、指令時期ｔ２０から燃圧変化時期ｔ２２までの所要時間Ｎ２及び伝播遅れの推定時間Ｎ５’に基づき、閉弁指令信号を出力したｔ２０時点から減圧弁４３が閉弁作動を開始するｔ２１時点までの応答遅れ時間Ｎ１を算出する（Ｎ１＝Ｎ２−Ｎ５’）。

このようにして算出した減圧弁４３の閉弁作動時の応答遅れ時間Ｎ１と、開弁作動時の応答遅れ時間Ｍ１とを、別々に学習してもよいし、開弁作動時の応答遅れ時間Ｍ１のみを学習してもよい。そして、以上の如く応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１が学習されると、レール圧のフィードバック制御に用いる先述した閾値ＴＨ１，ＴＨ２を、応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１に基づき可変設定する。

以上詳述した本実施形態によっても、減圧弁４３が開弁作動又は閉弁作動を開始したことに伴い燃圧が変化した燃圧変化時期ｔ１２，ｔ２２を、燃圧センサ２０を用いて検出し、検出した燃圧変化時期ｔ１２，ｔ２２及び指令信号を出力した指令時期ｔ１０，ｔ２０に基づき応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１を算出するので、上記第１実施形態と同様にして応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１を高精度で検出でき、レール圧を目標レール圧Ｐｔｒｇに高精度で制御できる。

また、本実施形態では、上記第１実施形態で実施していた時間差Ｍ４、燃圧伝播速度ｖ及び伝播遅れ時間Ｍ５の算出を廃止して、伝播遅れ時間Ｍ５の推定時間Ｍ５’を用いて応答遅れ時間Ｍ１を算出するので、第１実施形態に比べれば応答遅れ時間Ｍ１，Ｎ１の検出精度は劣るものの、算出処理の負荷を軽減できる。

（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。

・上記各実施形態では、燃圧変化時期ｔ１２，ｔ２２の検出に用いる燃圧センサ２０を燃料噴射弁１０に搭載しているが、本発明にかかる燃圧センサはコモンレール４２から燃料噴射弁１０の噴孔１１ｂに至るまでの燃料供給経路内の燃圧を検出するよう配置された燃圧センサであればよい。よって、例えばコモンレール４２と燃料噴射弁１０とを接続する高圧配管４２ｂに燃圧センサを搭載してもよい。また、コモンレール４２に燃圧センサを搭載してもよい。つまり、コモンレール４２、高圧配管４２ｂ、ボデー１１内の高圧通路１１ａが「燃料供給経路」に相当する。

・上記各実施形態では、減圧弁４３に対して開閉弁の指令信号を出力してから開閉弁作動するまでの応答遅れ時間を、燃圧センサ２０の燃圧波形から検出しているが、高圧ポンプ４１に対して燃料吐出の指令信号を出力してから吐出するまでの応答遅れ時間を、燃圧センサ２０の燃圧波形から検出するようにしてもよい。

１０…燃料噴射弁、２０…燃圧センサ、３０…ＥＣＵ（燃圧波形生成手段、噴射率算出手段）、４２…コモンレール（蓄圧容器）、４３…減圧弁、Ｓ２０，Ｓ３０…燃圧変化検出手段、Ｓ２１…時間差算出手段、Ｓ２２…伝播速度算出手段、Ｓ２３…伝播遅れ算出手段、Ｓ２４，Ｓ３２…応答遅れ算出手段、Ｌ２，Ｌ４…燃料供給経路長、Ｍ１，Ｎ１…応答遅れ時間、Ｍ２，Ｎ２…所要時間、Ｍ４，Ｎ４…時間差、Ｍ５，Ｎ５…伝播遅れ時間、Ｍ５’…伝播遅れ時間の推定時間、ｔ１０，ｔ２０…指令時期、ｔ１２，ｔ１３…燃圧降下開始時期（燃圧変化時期）、ｔ２２，ｔ２３…燃圧上昇開始時期（燃圧変化時期）、ｖ…燃圧伝播速度。

Claims (4)

1. 燃料ポンプから供給される燃料を蓄圧して燃料噴射弁へ供給する蓄圧容器と、前記蓄圧容器の内部燃料を減圧させる減圧弁と、前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料供給経路に配置されて燃料圧力を検出する燃圧センサと、を備えた燃料噴射システムに適用され、前記蓄圧容器の内部圧力を目標圧力に一致させるよう前記減圧弁の作動を制御する減圧弁制御装置において、
   前記減圧弁が開弁作動又は閉弁作動を開始したことに伴い前記燃圧センサの検出値に変化が生じた燃圧変化時期を検出する燃圧変化検出手段と、
   前記減圧弁へ開弁又は閉弁を指令する指令信号を出力した指令時期、及び前記燃圧変化検出手段により検出された前記燃圧変化時期に基づき、前記指令信号を出力してから前記減圧弁が開弁又は閉弁の作動を開始するまでの応答遅れ時間を算出する応答遅れ算出手段と、
   を備え、
   前記燃圧センサは、前記減圧弁からの燃料供給経路長が異なる複数の位置にそれぞれ備えられており、
   複数の前記燃圧センサにより検出された各々の燃圧変化時期の時間差を算出する時間差算出手段と、
   前記時間差に基づき、前記燃料供給経路内における燃圧伝播速度を算出する伝播速度算出手段と、
   前記伝播速度算出手段により算出された前記燃圧伝播速度を用いて、前記減圧弁が開弁又は閉弁の作動を開始してから前記燃圧変化時期までの伝播遅れ時間を算出する伝播遅れ算出手段と、
   を備え、
   前記応答遅れ算出手段は、前記指令時期から前記燃圧変化時期までの所要時間から、前記伝播遅れ算出手段により算出された前記伝播遅れ時間を減算して、前記応答遅れ時間を算出することを特徴とする減圧弁制御装置。
2. 燃料ポンプから供給される燃料を蓄圧して燃料噴射弁へ供給する蓄圧容器と、前記蓄圧容器の内部燃料を減圧させる減圧弁と、前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料供給経路に配置されて燃料圧力を検出する燃圧センサと、を備えた燃料噴射システムに適用され、前記蓄圧容器の内部圧力を目標圧力に一致させるよう前記減圧弁の作動を制御する減圧弁制御装置において、
   前記減圧弁が開弁作動又は閉弁作動を開始したことに伴い前記燃圧センサの検出値に変化が生じた燃圧変化時期を検出する燃圧変化検出手段と、
   前記減圧弁へ開弁又は閉弁を指令する指令信号を出力した指令時期、及び前記燃圧変化検出手段により検出された前記燃圧変化時期に基づき、前記指令信号を出力してから前記減圧弁が開弁又は閉弁の作動を開始するまでの応答遅れ時間を算出する応答遅れ算出手段と、
   を備え、
   前記減圧弁が開弁又は閉弁の作動を開始してから前記燃圧変化時期までの伝播遅れ時間の推定時間を予め記憶させておき、
   前記応答遅れ算出手段は、前記指令時期から前記燃圧変化時期までの所要時間から、記憶された前記推定時間を減算して、前記応答遅れ時間を算出することを特徴とする減圧弁制御装置。
3. 前記燃圧センサは、前記蓄圧容器の吐出口よりも下流側に設けられており、
   前記燃圧センサの検出値を所定のサンプリング周期で連続して取得して、燃圧の変化を表した燃圧波形を生成する燃圧波形生成手段と、
   前記燃圧波形に基づき、前記噴孔から燃料を噴射する期間における噴射率の変化を算出する噴射率算出手段と、
   を備え、
   前記燃圧変化検出手段は、前記燃圧波形生成手段により生成された前記燃圧波形を用いて、前記燃圧変化時期を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の減圧弁制御装置。
4. 前記燃圧センサは、多気筒内燃機関の各気筒に対応して、前記蓄圧容器の吐出口よりも下流側に設けられており、
   前記燃圧変化検出手段は、燃料を噴射していない非噴射気筒に対応する前記燃圧センサの検出値に基づき、前記燃圧変化時期を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の減圧弁制御装置。

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