JP5263280B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、噴射に伴い変化する燃料圧力を燃圧センサで検出可能な燃料噴射システムに適用された、燃料噴射制御装置に関する。

特許文献１，２，３には、コモンレール（蓄圧容器）の下流側部分における燃料圧力を検出する燃圧センサを備え、燃料噴射に伴い生じる燃料圧力の変化を燃圧波形として検出する燃料噴射システムが開示されている。具体的には、燃圧波形に現れる燃圧降下開始の変曲点を検出し、その変曲点が出現する時期に基づき実噴射開始時期を検出する。そして、燃料噴射弁に指令した噴射開始時期から実噴射開始時期までの遅れ時間ｔｄを学習し、学習した遅れ時間ｔｄに基づいて、内燃機関の運転状態に応じた要求噴射開始時期となるように噴射開始時期の指令信号を設定する。これによれば、要求噴射開始時期となるように高精度で制御することを図ることができる。

特開２００８−１４４７４９号公報 特開２００９−７４５３５号公報 特開２０１０−２２３１８５号公報

図９（ａ）は、１燃焼サイクル中に複数回噴射する多段噴射を実施する場合における噴射率の時間変化を示す図であり、要求される噴射状態（噴射段数、噴射量、噴射開始時期等）における噴射間のインターバルＴｉｎｔが短くなってくると（図９（ｂ）参照）、複数回に分ける筈の噴射が１回でまとめて噴射されることが懸念されるようになる（図９（ｃ）中の点線参照）。そして、このように１回でまとめて噴射されると、気筒内での燃焼状態が所望する状態とは大きく異なってしまい、排気エミッション悪化や出力トルク変動等の不具合を招く。

特に、遅れ時間ｔｄの学習が初期段階でありその学習値が初期値のままになっている場合には、実噴射開始時期や実噴射終了時期が所望時期からずれることに起因して、実インターバルが要求インターバルよりも短くなる可能性が高くなり、１回でまとめて噴射されるといった上記懸念が顕著となる。

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、複数回に分ける筈の噴射が１回でまとめて噴射されることの回避を図った燃料噴射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、蓄圧容器で蓄圧した燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記蓄圧容器の吐出口から前記燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料通路に配置され、前記燃料通路内の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ることを前提とする。

そして、内燃機関の運転状態に基づき設定される要求噴射状態に基づき、噴射開始時期及び噴射終了時期を指令する噴射指令信号を設定し、設定した前記噴射指令信号を前記燃料噴射弁へ出力する噴射指令手段と、前記燃圧センサの検出値に基づき、噴射に伴い生じた燃料圧力の変化を燃圧波形として検出する燃圧波形検出手段と、検出した前記燃圧波形に基づき、多段噴射時の噴射間のインターバルが所定時間未満又はゼロであるインターバル不足であるか否かを判定する判定手段と、前記インターバル不足と判定された場合に、前記要求噴射状態に対応した噴射指令信号を、インターバルが長くなるよう補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。

上記発明によれば、燃圧波形に基づきインターバル不足と判定された場合には、要求噴射状態に対応した噴射指令信号を、インターバルが長くなるよう補正する。この補正を実施すれば、内燃機関の運転状態に基づき設定される要求噴射状態にかかるインターバル（要求インターバル）よりも実インターバルが長くなることも有り得るが、複数回に分ける筈の噴射が１回でまとめて噴射されることは回避できる。そして、上述の如く実インターバルが長くなったとしても、１回でまとめて噴射される場合に比べれば、燃焼状態が所望する状態から大きく異なってくることはない。要するに上記発明は、１回でまとめて噴射されることの回避を最優先して、強制的にインターバル不足を回避させるものである。以上により、上記発明によれば、複数回に分ける筈の噴射が１回でまとめて噴射されることによる排気エミッションの悪化抑制や出力トルク変動抑制を図ることができる。

請求項２記載の発明では、検出した前記燃圧波形のうち、噴射率が降下することに伴い燃圧が上昇する部分の波形を上昇波形とした場合において、前記上昇波形の圧力が所定圧力にまで上昇しなかった場合に、前記判定手段はインターバル不足であると判定することを特徴とする。

燃料噴射弁の閉弁作動を開始して噴射率を降下させていくと燃圧は上昇していく。一方、燃料噴射弁の開弁作動を開始して噴射率を上昇させていくと燃圧は降下していく。したがって、燃圧波形のうち上昇する部分の波形（上昇波形）や降下する部分の波形（降下波形）に基づけば、実噴射開始時期や実噴射終了時期を解析できる。そして、その解析結果に基づき実インターバルを算出すれば、インターバル不足であるか否かを判定できる。しかし、上記解析や実インターバルの算出に要する処理負荷が大きい。

この問題の解決を図ったのが上記発明であり、噴射率を降下させている最中であって噴射率がゼロになる前に次回の噴射を開始させると（つまりインターバルがゼロであると）、燃圧波形は、上昇している最中に次回噴射開始に伴い降下を開始する波形になる。つまり、上昇波形において所定圧力にまで上昇する前に、次回噴射開始に伴う降下波形が現れる波形になる。この点を鑑みた上記発明では、上昇波形が所定圧力にまで上昇しなかった場合にインターバル不足であると判定するので、上述した解析や実インターバルの算出を要することなくインターバル不足を判定でき、その判定に要する処理負荷を軽減できる。

請求項３記載の発明では、検出した前記燃圧波形のうち、噴射率が上昇することに伴い燃圧が降下を開始する前の部分の波形を基準波形とした場合において、前記基準波形に基づき算出された基準圧力に応じて、前記所定圧力を可変設定することを特徴とする。

例えば、燃圧降下開始時点での圧力が低ければ上昇波形の値も全体的に低くなる。この点を鑑みた上記発明では、基準波形に基づき算出された基準圧力に応じて、インターバル不足の判定に用いる前記所定圧力を可変設定するので、その判定精度を向上できる。

ちなみに、燃料ポンプから蓄圧容器へ燃料を圧送する期間と燃料噴射期間とが重複した場合には、ポンプによる燃料圧送による燃圧上昇の成分が燃圧波形に重畳することとなる。そこで、そのポンプ圧送による燃圧上昇成分が差し引かれた燃圧波形に基づき、上述の如くインターバル不足の判定を実施すれば、その判定精度をより一層向上できる。

請求項４記載の発明では、前記補正手段は、前記インターバル不足と判定された場合には、インターバルが所定の規定時間となるよう噴射指令信号を補正し、前記補正を実施した上でインターバル不足が解消したと判定された場合には、その解消判定が為される毎に前記規定時間を短くして補正を継続させることを特徴とする。

ここで、インターバル不足と判定された場合には直ちにインターバルを確保させるように補正して、１回でまとめて噴射される状況を迅速に解消することが望ましい。その一方で、インターバル不足が解消した場合には、補正を直ぐに止めてしまうとその途端にインターバル不足が再発することが懸念される。この点を鑑みた上記発明によれば、インターバル不足と判定された場合には、インターバルが所定の規定時間となるよう噴射指令信号を補正するので、１回でまとめて噴射される状況を迅速に解消できる。その一方で、補正を実施した上でインターバル不足が解消した場合には、その解消判定が為される毎に前記規定時間を短くして補正を継続させるので、インターバル不足再発のおそれを軽減できる。

請求項５記載の発明では、検出した前記燃圧波形に基づき、その燃圧波形に対応する噴射率波形を特定するのに要する噴射率パラメータを算出する噴射率パラメータ算出手段と、算出した前記噴射率パラメータを学習する噴射率パラメータ学習手段と、を備え、前記要求噴射状態に対応する前記噴射指令信号を、学習した前記噴射率パラメータに基づき設定することを特徴とする。

上記発明によれば、燃圧波形から算出される噴射率パラメータを学習し、その学習値に基づき噴射指令信号を設定するので、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る。そして、このようなフィードバック制御に用いる学習が進行していけば、実インターバルが要求インターバルよりも短くなるおそれが解消されていくので、インターバル不足に陥るおそれを抑制できる。

そして、先述したように、本発明にかかる補正を実施している期間中は要求インターバルよりも実インターバルが長くなることも有り得るが、その補正の実施期間中に上記学習が進行して、要求噴射状態に対応する噴射指令信号が適切な値（実インターバルを要求インターバルにできる値）になっていくことが期待できる。つまり、学習が十分に進行するまでのフェールセーフとして前記補正を機能させることができるようになる。

ちなみに、上記発明にかかる学習を実施しなくても、補正手段による補正を実施すればインターバル不足は解消できる。但し、解消判定後に再びインターバル不足になり補正が再実施されるといった、インターバル不足とその解消を繰り返す状況に陥ることが懸念される。これに対し上記発明による学習を実施すれば、その懸念は解消される。

請求項６記載の発明では、前記補正手段は、前記要求噴射状態に対応した噴射指令信号による噴射期間が変わらないように、噴射開始時期及び噴射終了時期を同じ時間だけ遅角又は進角させて前記補正を実施することを特徴とする。

ここで、噴射開始時期及び噴射終了時期のいずれか一方だけを進角又は遅角補正しても、インターバル不足を解消できる。しかしこのように補正した場合には、要求噴射状態に対応した噴射指令信号による噴射期間とは異なる噴射期間となってしまうので、補正により噴射量を変化させることになる。すると、補正した噴射による燃焼状態が、要求噴射状態による燃焼状態から大きく異なってくることが懸念される。この点を鑑みた上記発明では、要求噴射状態に対応した噴射指令信号（補正前の指令）による噴射期間（噴射量）が変わらないように、噴射開始時期及び噴射終了時期を同じ時間だけ遅角又は進角させて補正を実施するので、上記懸念を解消できる。

請求項７記載の発明では、前記補正手段が、多段噴射のうちｎ段目の噴射とｎ＋１段目の噴射とのインターバルを長くするよう補正する場合において、ｎ段目の噴射にかかる噴射開始時期及び噴射終了時期を所定量だけ進角させてインターバルを長くするよう補正する場合には、ｎ−１段目の噴射にかかる噴射開始時期及び噴射終了時期も前記所定量だけ進角させ、ｎ＋１段目の噴射にかかる噴射開始時期及び噴射終了時期を所定量だけ遅角させてインターバルを長くするよう補正する場合には、ｎ＋２段目の噴射にかかる噴射開始時期及び噴射終了時期も前記所定量だけ遅角させることを特徴とする。なお、上記「ｎ」は正の整数である。

上記発明では要するに、ｎ段目の噴射を進角補正する場合にはｎ−１段目の噴射も同じ両（所定量）だけ進角補正する。そのため、ｎ段目とｎ＋１段目とのインターバル不足を解消すべくｎ段目を進角補正することに起因した、ｎ段目とｎ−１段目とのインターバル不足を回避できる。また、上記発明では、ｎ＋１段目の噴射を遅角補正する場合にはｎ＋２段目の噴射も同じ両（所定量）だけ遅角補正する。そのため、ｎ段目とｎ＋１段目とのインターバル不足を解消すべくｎ＋１段目を遅角補正することに起因した、ｎ＋１段目とｎ＋２段目とのインターバル不足を回避できる。

本発明の一実施形態にかかる燃料噴射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である。 噴射指令信号に対応する噴射率、燃圧、微分値の変化を示す図である。 噴射率パラメータの学習、噴射指令信号の設定、補正等の概要を示すブロック図である。 噴射率パラメータの算出手順を示すフローチャートである。 噴射時燃圧波形Ｗａ、非噴射時燃圧波形Ｗｕ、噴射波形Ｗｂを示す図である。 本発明の一実施形態において、インターバル不足の判定及び噴射指令信号の補正を実施する手順を示すフローチャートである。 図６の補正処理により進角補正する例を示す図である。 図６の補正処理により遅角補正する例を示す図である。 噴射間のインターバルが短くなってくると、複数回に分ける筈の噴射が１回でまとめて噴射されてしまう状況を説明する図である。

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を、図面に基づいて説明する。本実施形態の燃料噴射制御装置は、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、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。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。

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。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。

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（信号線）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。

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等に基づき要求噴射状態（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要求噴射状態を算出する。そして、算出した要求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。なお、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、パルスオン期間Ｔｑにより噴射期間（噴射量に相当）が指令される。

ここで、噴孔１１ｂの磨耗や目詰まり等、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、燃圧センサ２０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）として検出し、検出した燃圧波形に基づき燃料の噴射率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、図２（ｂ）に例示する噴射開始遅れ時間ｔｄ、噴射終了遅れ時間ｔｅ、噴射率上昇傾きＲα、噴射率下降傾きＲβ、最大噴射率Ｒｍａｘ等を学習する。

図３は、これら噴射率パラメータの学習及び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３１，３２，３３，３４について以下に説明する。噴射率パラメータ算出手段３１（噴射状態解析手段）は、燃圧センサ２０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と関連付けて学習させることが望ましい。また、最大噴射率Ｒｍａｘを除く他の噴射率パラメータについては、噴射量とも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、要求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２０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、要求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、実噴射状態が要求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。

但し、設定手段３３で設定した噴射指令信号に基づき燃料噴射弁１０の作動を制御した結果、多段噴射にかかる噴射間のインターバルがゼロ、或いは所定時間未満となるインターバル不足に陥っている場合がある。この場合には設定手段３３で設定した噴射指令信号を、インターバルが長くなるように補正手段３４が補正する。インターバル不足の判定手法及び補正の詳細については、後に詳述する。

次に、検出した燃圧波形（図２（ｃ）参照）から噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘ（図２（ｂ）参照）を算出する手順について、図４のフローチャートを用いて説明する。なお、図４に示す処理は、ＥＣＵ３０が有するマイクロコンピュータにより、燃料の噴射を１回実施する毎に実行される。なお、前記燃圧波形とは、所定のサンプリング周期で取得した、燃圧センサ２０による複数の検出値の集合である。

先ず、図４に示すステップＳ１０において、噴射率パラメータの算出に用いる燃圧波形であって、以下に説明する噴射波形Ｗｂ（補正後燃圧波形）を算出する。なお、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とき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２０を噴射時燃圧センサ、非噴射気筒に対応する燃圧センサ２０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５（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５（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５（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５（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５（ｂ）中の点線Ｗｕ’参照）の成分とが含まれていると言える。

そこで図４のステップＳ１０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。

続くステップＳ１１では、噴射波形Ｗｂのうち、噴射開始に伴い燃圧が降下を開始するまでの期間に対応する部分の波形である基準波形に基づき、その基準波形の平均燃圧を基準圧力Ｐbaseとして算出する。例えば、噴射開始指令時期ｔ１から所定時間が経過するまでの期間ＴＡに対応する部分を、基準波形として設定すればよい。或いは、降下波形の微分値（図２（ｄ）参照）に基づき変曲点Ｐ１を算出し、噴射開始指令時期ｔ１から変曲点Ｐ１より所定時間前までの期間に相当する部分を基準波形として設定すればよい。

続くステップＳ１２では、噴射波形Ｗｂのうち、噴射率増大に伴い燃圧が降下していく期間に対応する部分の波形である降下波形に基づき、その降下波形の近似直線Ｌαを算出する。例えば、噴射開始指令時期ｔ１から所定時間が経過した時点からの所定期間ＴＢに対応する部分を、降下波形として設定すればよい。或いは、降下波形の微分値（図２（ｄ）参照）に基づき変曲点Ｐ１，Ｐ２を算出し、これら変曲点Ｐ１，Ｐ２の間に相当する部分を降下波形として設定すればよい。そして、降下波形を構成する複数の燃圧検出値（サンプリング値）から、最小二乗法により近似直線Ｌαを算出すればよい。或いは、降下波形のうち微分値（図２（ｄ）参照）が最小となる時点における接線を、近似直線Ｌαとして算出すればよい。

続くステップＳ１３では、噴射波形Ｗｂのうち、噴射率減少に伴い燃圧が上昇していく期間に対応する部分の波形である上昇波形に基づき、その上昇波形の近似直線Ｌβを算出する。例えば、噴射終了指令時期ｔ２から所定時間が経過した時点からの所定期間ＴＣに対応する部分を、上昇波形として設定すればよい。或いは、上昇波形の微分値（図２（ｄ）参照）に基づき変曲点Ｐ３，Ｐ５を算出し、これら変曲点Ｐ３，Ｐ５の間に相当する部分を上昇波形として設定すればよい。そして、上昇波形を構成する複数の燃圧検出値（サンプリング値）から、最小二乗法により近似直線Ｌβを算出すればよい。或いは、上昇波形のうち微分値（図２（ｄ）参照）が最大となる時点における接線を、近似直線Ｌβとして算出すればよい。

続くステップＳ１４では、基準圧力Ｐbaseに基づき基準値Ｂα，Ｂβを算出する。例えば、基準圧力Ｐbaseより所定量だけ低い値を基準値Ｂα，Ｂβとして算出すればよい。なお、両基準値Ｂα，Ｂβを同じ値に設定する必要はない。また、前記所定量は基準圧力Ｐbaseの値や燃料温度等に応じて可変設定してもよい。

続くステップＳ１５では、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。

続くステップＳ１６では、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。なお、上記遅れ時間Ｃα，Ｃβは、基準圧力Ｐbaseの値や燃料温度等に応じて可変設定してもよい。

続くステップＳ１７では、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、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。なお、ステップＳ１５で算出した噴射開始時期Ｒ１と当該ステップＳ１７で算出したＲαの傾きに基づき、噴射指令信号に対する噴射率波形の上昇部分を表した直線Ｒαを特定することができる。

さらにステップＳ１７では、近似直線Ｌβの傾きと噴射率減少の傾きとは相関が高いことに着目し、噴射率波形のうち噴射減少を示す直線Ｒβの傾きを、近似直線Ｌβの傾きに基づき算出する。例えば、Ｌβの傾きに所定の係数を掛けてＲβの傾きを算出すればよい。なお、ステップＳ１６で算出した噴射終了時期Ｒ４と当該ステップＳ１７で算出したＲβの傾きに基づき、噴射指令信号に対する噴射率波形の降下部分を表した直線Ｒβを特定することができる。なお、上記所定の係数は、基準圧力Ｐbaseの値や燃料温度等に応じて可変設定してもよい。

続くステップＳ１８では、ステップＳ１７で算出した噴射率波形の直線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。

続くステップＳ１９では、ステップＳ１５で算出した噴射開始時期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、ステップＳ１８で算出し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（噴射終了遅れ時間ｔｅ）を算出する。なお、噴射終了遅れ時間ｔｅとは、噴射終了を指令した時期ｔ２から、制御弁１４の作動を開始する時期までの遅れ時間のことである。要するにこれらの遅れ時間ｔｄ，ｔｅは、噴射指令信号に対する噴射率変化の応答遅れを表すパラメータであり、他にも、噴射開始指令時期ｔ１から最大噴射率到達時期Ｒ２までの遅れ時間、噴射終了指令時期ｔ２から噴射率低下開始Ｒ３までの遅れ時間、噴射終了指令時期ｔ２から噴射終了時期Ｒ４までの遅れ時間等が挙げられる。

続くステップＳ２０では、噴射波形Ｗｂの最大落込量ΔＰと最大噴射率Ｒｍａｘとは相関が高いことに着目し、噴射波形Ｗｂから最大落込量ΔＰを算出し、算出した最大落込量ΔＰに基づき最大噴射率Ｒｍａｘを算出する。例えば、ΔＰに所定の係数を掛けてＲｍａｘを算出すればよい。なお、上記所定の係数は、基準圧力Ｐbaseの値や燃料温度等に応じて可変設定してもよい。

以上により、図４の処理によれば、噴射波形Ｗｂ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。ちなみに、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、噴射率波形は図２（ｂ）に示すように台形となる。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。

次に、先述したインターバル不足の判定、及び補正手段３４による補正の手順について、図６のフローチャートを用いて説明する。なお、図６の処理は、ＥＣＵ３０が備えるマイコンにより、噴射が為される毎に繰り返し実行される。

先ず、図６に示すステップＳ３０（燃圧波形検出手段）において、図４のステップＳ１０で算出した噴射波形Ｗｂを取得する。続くステップＳ３１（判定手段）では、取得した噴射波形Ｗｂに基づき、次回の噴射とのインターバルが所定時間未満であるインターバル不足であるか否かを判定する。

図２（ｃ）中の点線に示すように、インターバル不足の場合には、n段目噴射の上昇波形にｎ＋１段目噴射の降下波形（近似直線Ｌαの算出に用いた部分）が重畳する。つまり、n段目噴射の上昇波形中にｎ＋１段目噴射の変曲点Ｐ１が現れて降下を開始する。その結果、n段目噴射の上昇波形の圧力は所定圧力Ｐｔｈに達することなく、ｎ＋１段目噴射の降下が開始される。この点に着目した本実施形態では、噴射波形Ｗｂのうち近似直線Ｌβの算出に用いた部分（上昇波形）の圧力が、所定圧力Ｐｔｈ（図２（ｃ）参照）に達していなかった場合に、次回噴射とのインターバル不足であると判定する。

なお、上記判定に用いた所定圧力Ｐｔｈは、先述した基準圧力Ｐbaseから所定量だけ減算した値に設定される。つまり、所定圧力Ｐｔｈは基準波形に基づき可変設定される。

インターバル不足（Ｓ３１：ＮＯ）と判定された場合には、次のステップＳ３２に進み、後述する補正量を規定時間に設定する。この規定時間は、予め決めておいた固定値であり、ステップＳ３１の判定でインターバル不足が解消されるように設定された値である。

続くステップＳ３３では、設定した補正量に基づき、インターバル不足の対象となった噴射に対する噴射指令信号の噴射開始指令時期ｔ１と噴射終了指令時期ｔ２を、同じ量だけ進角又は遅角させるよう補正する。

図７は多段噴射時の噴射率の時間変化を示す図であり、図７（ａ）に示すようにｎ段目の噴射とｎ＋１段目の噴射とのインターバルが不足していると判定された場合には、ｎ段目噴射にかかる噴射終了指令時期ｔ２とｎ＋１段目噴射にかかる噴射開始指令時期ｔ１との間隔が、予め設定しておいた所定の規定時間（補正量）となるように、ｎ段目噴射の噴射終了指令時期ｔ２を補正する。この規定時間は、インターバル不足が解消される程度に最低限の長さに設定されている。そのため、インターバル不足を招いたｎ段目噴射の噴射終了指令時期ｔ２は強制的に進角側へ補正されることとなり、ｎ段目噴射とｎ＋１段目噴射とのインターバルが確保されるように強制操作されることとなる（図７（ｂ）参照）。

なお、このようにｎ段目噴射にかかる噴射終了指令時期ｔ２を進角補正した場合には、その補正量と同じだけｎ段目噴射にかかる噴射開始指令時期ｔ１も進角補正する。これにより、ｎ段目噴射の噴射量（噴射指令期間Ｔｑ）は補正されないようになる。

また、ｎ−１段目の噴射が存在する場合には（ｎは正の整数）、ｎ段目噴射に対する上記進角補正の実施に伴い、ｎ−１段目噴射に対しても進角補正を実施する。具体的には、ｎ−１段目噴射にかかる噴射開始指令時期ｔ１及び噴射終了指令時期ｔ２を、ｎ段目噴射の補正にかかる進角補正量と同じだけ進角させる（図７（ｃ）参照）。これにより、補正後のｎ段目噴射とｎ−１段目噴射とがインターバル不足に陥ることの回避を図る。

但し、ｎ−１段目噴射にかかる噴射指令信号を補正しなくても、補正後のｎ段目噴射とｎ−１段目噴射とがインターバル不足に陥らない場合もあるので、上述したｎ−１段目噴射の補正は必須ではない。ちなみに、ｎ−１段目噴射の補正を実施しなかったことに伴い補正後のｎ段目噴射とｎ−１段目噴射とがインターバル不足に陥った場合には、その事後処理として、ステップＳ３１にてｎ段目噴射とｎ−１段目噴射とがインターバル不足と判定され、ステップＳ３３にてｎ−１段目噴射が補正されることとなる。

図７の例では、ｎ段目噴射とｎ＋１段目噴射とのインターバル不足を解消すべくｎ段目噴射を進角補正しているが、図８に例示するように、ｎ＋１段目噴射を遅角補正するようにしてもよい。すなわち、ｎ段目噴射とｎ＋１段目噴射とのインターバルが不足している場合に（図８（ａ）参照）、ｎ段目噴射にかかる噴射終了指令時期ｔ２とｎ＋１段目噴射にかかる噴射開始指令時期ｔ１との間隔が前記規定時間（補正量）となるように、ｎ＋１段目噴射の噴射開始指令時期ｔ１を遅角補正する（図８（ｂ）参照）。

なお、このようにｎ＋１段目噴射にかかる噴射開始指令時期ｔ１を遅角補正した場合には、その補正量と同じだけｎ＋１段目噴射の噴射終了指令時期ｔ２も遅角補正する。これにより、ｎ＋２段目噴射の噴射量（噴射指令期間Ｔｑ）は補正されないようになる。

また、ｎ＋２段目の噴射が存在する場合には（ｎは正の整数）、ｎ＋１段目噴射に対する上記遅角補正の実施に伴い、ｎ−１段目噴射に対しても遅角補正を実施する。具体的には、ｎ＋２段目噴射にかかる噴射開始指令時期ｔ１及び噴射終了指令時期ｔ２を、ｎ＋１段目噴射の補正にかかる遅角補正量と同じだけ遅角させる（図８（ｃ）参照）。これにより、補正後のｎ＋１段目噴射とｎ＋２段目噴射とがインターバル不足に陥ることの回避を図る。

但し、ｎ＋２段目噴射にかかる噴射指令信号を補正しなくても、補正後のｎ＋１段目噴射とｎ＋２段目噴射とがインターバル不足に陥らない場合もあるので、上述したｎ＋２段目噴射の補正は必須ではない。

また、図７に記載のｎ段目噴射の進角補正と、図８に記載のｎ＋１段目噴射の遅角補正とを同時に実施してもよい。すなわち、ｎ段目噴射にかかる噴射終了指令時期ｔ２とｎ＋１段目噴射にかかる噴射開始指令時期ｔ１との間隔が、予め設定しておいた所定の規定時間（補正量）となるように、ｎ段目噴射の噴射終了指令時期ｔ２を進角補正するとともに、ｎ＋１段目噴射の噴射開始指令時期ｔ１を遅角補正する。

図６のステップＳ３１においてインターバル不足が解消されたと判定された場合には（Ｓ３１：ＹＥＳ）、次のステップＳ３４に進み、ステップＳ３１の判定で用いられた燃圧波形Ｗｂは、補正が実施された噴射によるものであるか否かを判定する。換言すれば、補正を実施した上でインターバル不足が解消されているのか否かを判定する。

補正実施中であると判定された場合には（Ｓ３４：ＹＥＳ）、続くステップＳ３５において、ステップＳ３３にて用いた補正量を所定量だけ減算して短くする。これによれば、例えば、初めにインターバル不足と判定されると、規定時間のインターバルに対応した噴射指令信号に補正するが、この補正によりインターバル不足が解消されても直ぐに補正を止めることはせず、進角補正量又は遅角補正量を徐々に減らしていくこととなる。なお、ステップＳ３４での減算により補正量がゼロになった時点で、ステップＳ３３による補正は終了する。

以上により、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）インターバル不足と判定された場合には、次回の噴射ではインターバルを長くするよう噴射指令信号を補正するので、複数回に分ける筈の噴射が、図９（ｃ）中の点線の如く１回でまとめて噴射されることが継続することを回避できる。よって、排気エミッションの著しい悪化やエンジン出力トルクの変動を抑制できる。また、意図した量よりも多量の燃料を１回で噴射することが継続して為されることを回避できるので、内燃機関の温度が上限を超えて高温になることを未然に回避できる。

（２）上昇波形の圧力が所定圧力Ｐｔｈにまで上昇するか否かに基づきインターバル不足を判定する。そのため、ｎ回目噴射の噴射終了時期Ｒ４及びｎ＋１回目噴射の噴射開始時期Ｒ１の解析結果に基づき実インターバルを算出してインターバル不足を判定する場合に比べ、判定に要するＥＣＵ３０のマイコンの処理負荷を軽減できる。

（３）インターバル不足の判定に用いる所定圧力Ｐｔｈを、基準圧力Ｐbase（基準波形）に基づき可変設定する。また、噴射時燃圧波形Ｗａから非噴射時燃圧波形Ｗｕを差し引いて得られた噴射波形Ｗｂに基づきインターバル不足を判定する。これらによれば、インターバル不足の判定精度を向上できる。

（４）補正を実施した上でインターバル不足が解消している場合には、その解消判定が為される毎に補正量を短くして補正を継続させるので、インターバル不足再発のおそれを軽減できる。

（５）噴射開始遅れ時間ｔｄ及び噴射終了遅れ時間ｔｅ（噴射率パラメータ）を学習し、その学習値に基づき噴射指令信号を設定するので、前記補正を実施している期間（ステップＳ３５の減算により補正量がゼロになって補正が終了するまでの期間）中に学習が進行して高精度でインターバルを制御できるようになることが期待できる。よって、補正が終了した後に、インターバル不足が再発して補正と解消を繰り返すといった事態を回避できる。

（６）ステップＳ３３で補正するにあたり、噴射開始指令時期ｔ１と噴射終了指令時期ｔ２を同じ量だけ進角又は遅角補正するので、噴射量が変わらないように補正する。そのため、要求噴射状態による燃焼状態（要求燃焼状態）が補正により変化することを抑制できる。

（７）ステップＳ３３で補正するにあたり、インターバル不足と判定された噴射のみならず、その噴射の直前又は直後の噴射も同じ量だけ進角又は遅角補正するので、インターバル不足の対象となっている噴射を補正することに伴い、その対象となっていない噴射がインターバル不足になってしまうことを回避できる。

（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。

・ここで、多段噴射のうち最も噴射量が多く設定されている噴射をメイン噴射とした場合において、メイン噴射の噴射時期は、他の噴射の噴射時期に比べて噴射状態に与える影響が大きい。そこで、メイン噴射がインターバル不足の対象となっている場合には、メイン噴射の前又は後の噴射を補正して、メイン噴射は補正させないようにすることが望ましい。これによれば、要求噴射状態による燃焼状態（要求燃焼状態）が補正により変化することを抑制できる。

例えば、図７（ａ）及び図８（ａ）の場合には、図８（ｂ）（ｃ）の如くメイン噴射（ｎ＋１段目噴射）を補正させるよりも、図７（ｂ）（ｃ）の如くメイン噴射は補正させずにパイロット噴射（ｎ段目噴射）を補正することが望ましい。

・ところで、弁体１２とボデー１１との摺動部分に異物が噛み込んで、噴射終了を指令しているにも拘わらず完全に閉弁できずに噴射が継続されるといった噴射異常に陥る場合がある。すると、図６のステップＳ３１においてインターバル不足と誤判定することが懸念される。

そこで、上述した噴射異常とインターバル不足とを判別できるようにするために、噴射終了を指令してから所定時間以内に次の噴射の開始が指令されたことを条件として、ステップＳ３１による判定を実施すれば、上記誤判定の懸念を解消できる。

・図６のステップＳ３１では、上昇波形がＰｔｈに達したか否かに基づきインターバル不足を判定しているが、図４の処理で算出された噴射終了時期Ｒ４及び噴射開始時期Ｒ１に基づき実インターバルを算出し、その実インターバルが所定時間Ｔｔｈ未満である場合に（図９（ｂ）参照）、インターバル不足と判定するようにしてもよい。

・図１に示す上記実施形態では、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の吐出口４２ａから噴孔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。つまり、コモンレール４２及び燃料噴射弁１０を接続する高圧配管４２ｂと、ボデー１１内の高圧通路１１ａとが「燃料通路」に相当する。

１０…燃料噴射弁、２０…燃圧センサ、３１…噴射率パラメータ算出手段、３２…学習手段、３３…設定手段（噴射指令手段）、４２…コモンレール（蓄圧容器）、Ｓ３０…燃圧波形検出手段、Ｓ３１…判定手段、Ｐｔｈ…所定圧力、Ｐbase…基準圧力、Ｓ３３…補正手段。

Claims (7)

1. 蓄圧容器で蓄圧した燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   前記蓄圧容器の吐出口から前記燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料通路に配置され、前記燃料通路内の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、
   内燃機関の運転状態に基づき設定される要求噴射状態に基づき、噴射開始時期及び噴射終了時期を指令する噴射指令信号を設定し、設定した前記噴射指令信号を前記燃料噴射弁へ出力する噴射指令手段と、
   前記燃圧センサの検出値に基づき、噴射に伴い生じた燃料圧力の変化を燃圧波形として検出する燃圧波形検出手段と、
   検出した前記燃圧波形に基づき、多段噴射時の噴射間のインターバルが所定時間未満又はゼロであるインターバル不足であるか否かを判定する判定手段と、
   前記インターバル不足と判定された場合に、前記要求噴射状態に対応した噴射指令信号を、インターバルが長くなるよう補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 検出した前記燃圧波形のうち、噴射率が降下することに伴い燃圧が上昇する部分の波形を上昇波形とした場合において、前記上昇波形の圧力が所定圧力にまで上昇しなかった場合に、前記判定手段はインターバル不足であると判定することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. 検出した前記燃圧波形のうち、噴射率が上昇することに伴い燃圧が降下を開始する前の部分の波形を基準波形とした場合において、前記基準波形に基づき算出された基準圧力に応じて、前記所定圧力を可変設定することを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
4. 前記補正手段は、
   前記インターバル不足と判定された場合には、インターバルが所定の規定時間となるよう噴射指令信号を補正し、
   前記補正を実施した上でインターバル不足が解消したと判定された場合には、その解消判定が為される毎に前記規定時間を短くして補正を継続させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
5. 検出した前記燃圧波形に基づき、その燃圧波形に対応する噴射率波形を特定するのに要する噴射率パラメータを算出する噴射率パラメータ算出手段と、
   算出した前記噴射率パラメータを学習する噴射率パラメータ学習手段と、
   を備え、
   前記要求噴射状態に対応する前記噴射指令信号を、学習した前記噴射率パラメータに基づき設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
6. 前記補正手段は、前記要求噴射状態に対応した噴射指令信号による噴射期間が変わらないように、噴射開始時期及び噴射終了時期を同じ時間だけ遅角又は進角させて前記補正を実施することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
7. 前記補正手段が、多段噴射のうちｎ段目の噴射とｎ＋１段目の噴射とのインターバルを長くするよう補正する場合において、
   ｎ段目の噴射にかかる噴射開始時期及び噴射終了時期を所定量だけ進角させてインターバルを長くするよう補正する場合には、ｎ−１段目の噴射にかかる噴射開始時期及び噴射終了時期も前記所定量だけ進角させ、
   ｎ＋１段目の噴射にかかる噴射開始時期及び噴射終了時期を所定量だけ遅角させてインターバルを長くするよう補正する場合には、ｎ＋２段目の噴射にかかる噴射開始時期及び噴射終了時期も前記所定量だけ遅角させることを特徴とする請求項６に記載の燃料噴射制御装置。

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