JP6398631B2

JP6398631B2 - 燃料噴射状態取得装置

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Publication number: JP6398631B2
Application number: JP2014229435A
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Inventors: 暢明市原
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Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-11-12
Filing date: 2014-11-12
Publication date: 2018-10-03
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Description

本発明は、燃料噴射弁から噴射された燃料の噴射量と内燃機関の出力との相関関係を取得する燃料噴射状態取得装置に関する。

コモンレールの吐出口から燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料通路に燃圧センサを搭載して、燃料噴射に伴い生じた圧力変化を表す燃圧波形を検出し、燃圧波形から実際の噴射量を検出する技術が提案されている。この技術によれば、指令噴射量と実際の噴射量とのずれに基づいて、燃料噴射弁の開弁期間指令値を補正することができる。ただし、全ての気筒において補正を実施するためには、各気筒に対して燃圧センサを搭載する必要があり、多大なコストアップを招くことになる。

そこで、特許文献１に記載の燃料噴射制御装置では、特定の気筒に対してのみ燃圧センサを搭載し、特定の気筒について、内燃機関の出力と実際の噴射量との相関関係を取得している。そして、上記装置では、燃圧センサを搭載していない未搭載気筒において、噴射された燃料の燃焼に伴い生じた内燃機関の出力と上記相関関係とから、未搭載気筒における実際の噴射量を推定している。

特開２０１３−４４２３７号公報

指令噴射量が微小な微小噴射量域では、指令噴射量に対する内燃機関の出力のばらつきが大きくなる。そのため、上記装置では、微小噴射量域において、内燃機関の出力と実際の噴射量との相関関係に含まれる誤差が大きくなる。

本発明は、上記実情に鑑み、内燃機関の出力と燃料の噴射量との相関関係を高精度に取得可能な燃料噴射状態取得装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、内燃機関の第１気筒に備えられた第１燃料噴射弁と、前記第１燃料噴射弁からの燃料の噴射時に、前記第１燃料噴射弁の内部で生じた燃料の圧力変化を検出する燃圧センサと、を備える燃料噴射システムに適用される燃料噴射状態取得装置であって、前記燃圧センサの検出値に基づき、前記第１燃料噴射弁から噴射された第１噴射量を算出する第１噴射量算出手段と、前記第１燃料噴射弁による前記第１噴射量の燃料の噴射に伴う前記内燃機関の第１出力を検出する第１出力検出手段と、前記第１燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼したか判定する燃焼判定手段と、前記燃焼判定手段により燃焼したと判定された噴射であることを条件として、前記第１出力検出手段により検出された前記第１出力及び前記第１噴射量算出手段により算出された前記第１噴射量に基づいて、前記内燃機関の出力と燃料の噴射量との相関関係を算出する相関算出手段と、を備える。

本発明によれば、内燃機関の第１気筒に備えられた第１燃料噴射弁からの燃料の噴射時に、燃圧センサにより燃料の圧力変化が検出され、検出された圧力変化に基づいて、第１燃料噴射弁から噴射された第１噴射量が算出される。さらに、第１燃料噴射弁による第１噴射量の燃料の噴射に伴う内燃機関の第１出力が検出される。

燃圧センサの検出値に基づいて第１噴射量を算出する場合、燃料が燃焼されなかった噴射であっても第１噴射量が算出される。燃料が燃焼されなかった噴射の場合、燃焼に伴う内燃機関の出力は得られず、得られる内燃機関の出力はノイズに相当する。本発明者は、燃料の燃焼に伴う内燃機関の出力が得られない噴射を含めることにより、指令噴射量に対する内燃機関の出力のばらつきが生じ、内燃機関の出力と噴射量との相関関係に含まれる誤差が大きくなるという知見を得た。

そこで、第１燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼したと判定された噴射であることを条件として、第１出力及び第１噴射量に基づいて、内燃機関の出力と燃料の噴射量との相関関係が算出される。これにより、内燃機関の出力を発生させていない噴射を除外し、内燃機関の出力と燃料の噴射量との相関関係を高精度に取得することができる。特に、微小噴射量域において、従来よりも高精度に上記相関関係を取得することができる。

燃料噴射システムの構成を示す模式図。噴射指令信号に対応する噴射率及び燃圧の変化を示す図。噴射量に対するトルクの分布を示す図。トルクと噴射量との相関を算出する処理手順を示すフローチャート。

以下、燃料噴射状態取得装置を具現化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る噴射状態取得装置は、４気筒のディーゼルエンジン（内燃機関）の燃料噴射システムに適用することを想定している。

図１は、ＥＣＵ３０（燃料噴射状態取得装置）を適用する燃料噴射システムの概略を示す模式図である。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る。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を噴孔１１ｂの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を噴孔１１ｂと反対の方向へ作動させると、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。よって、アクチュエータ１３への通電期間（指令信号のパルスオン期間Ｔｑ）により、燃料の噴射量が制御される。

燃料噴射弁１０の内部燃料の圧力変化を検出する燃圧センサ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。本実施形態では、＃１，＃３の燃料噴射弁１０（センサ有り燃料噴射弁）に燃圧センサ２２が搭載され、＃２，＃４の燃料噴射弁１０（センサ無し燃料噴射弁）には燃圧センサ２２が搭載されていない。なお、気筒＃１，＃３が第１気筒に相当し、気筒＃２，＃４が第２気筒に相当する。また、気筒＃１，＃３のセンサ有り燃料噴射弁１０（＃１，＃３）が第１燃料噴射弁に相当し、気筒＃２，＃４のセンサ無し燃料噴射弁１０（＃２，＃４）が第２燃料噴射弁に相当する。

燃圧センサ２２を有するセンサ装置２０は、以下に説明するステム２１（起歪体）、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。ただし、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へ送信される。

ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏ等を備えたマイクロコンピュータを含んで構成され、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。エンジン回転速度ＮＥはクランク角センサ５０により検出され、クランク角センサ５０により検出された検出信号はＥＣＵ３０へ送信される。

例えば、ＥＣＵ３０は、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した記憶装置を備え、現状のエンジン負荷及びエンジン回転速度ＮＥ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、ＥＣＵ３０は、図２（ａ）に示すように、算出した目標噴射状態に対応する噴射指令信号ｔ１、ｔ２、Ｔｑを、後に詳述する噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｈ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。

また、ＥＣＵ３０は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されている各種プログラムを実行することにより、第１噴射量算出手段、第１出力検出手段、燃焼判定手段、相関算出手段、閾値算出手段、判別手段、更新手段、第２出力検出手段、第２噴射量算出手段及び第２燃焼判定手段の各機能を実現する。

次に、センサ有り燃料噴射弁１０（＃１，＃３）から燃料を噴射させる場合における噴射量の算出手法について、図２を参照して説明する。

図２（ｂ）及び（ｃ）は図２（ａ）の噴射指令信号に対応するものであり、図２（ｂ）は単位時間当たりの噴射量である噴射率を示し、図２（ｃ）は燃圧センサ２２で検出された検出圧力の時間変化である燃圧波形を示す。指令信号のパルスオンに伴い弁体１２が上昇を開始するＲ１時点から噴射率が上昇を開始する。そして、Ｒ１時点からＣ１時間経過したＰ１時点で、検出圧力は下降を開始する。その後、Ｒ２時点で噴孔１１ｂが完全に開いて噴射率が最大噴射率に到達したことに伴い、燃料圧力の下降はＰ２時点で停止する。次に、指令信号のパルスオフに伴い弁体１２が下降を開始するＲ３時点から噴射率が下降を開始する。そして、Ｒ３時点からＣ３時間経過したＰ３時点で燃料圧力は上昇を開始する。その後、噴孔１１ｂが完全に閉じて噴射率がゼロになり実際の噴射が終了したことに伴って、燃料圧力の上昇は停止する。

よって、燃圧波形と噴射率波形とは相関が高い。詳しくは、圧力波形において基準圧Ｐbaseから圧力降下を開始する時点Ｐ１と、実際の噴射開始点Ｒ１とには相関がある。基準圧Ｐbaseは、例えば、噴射指令信号の噴射開始指令時期ｔ１から所定時間経過するまでの圧力平均値とすればよい。また、基準圧Ｐbaseよりも所定圧だけ低下させた圧力を検出基準圧Ｐｄとする。所定圧は、例えば、噴射指令信号のパルスオン期間Ｔｑが長いほど大きい値に設定される。検出基準圧Ｐｄ及び燃圧波形の交点であるＰ４時点と、実際の噴射終了点Ｒ４とには相関がある。また、燃圧波形における燃圧下降の傾きＰαと噴射率が上昇する部分の噴射率上昇傾きＲαとには相関があり、燃圧波形においてＰ３時点からの燃圧上昇の傾きＰβと噴射率が下降する部分の噴射率下降傾きＲβとには相関がある。さらに、Ｐ１時点における燃料圧力からＰ２時点における燃料圧力までの圧力降下量ΔＰｄと最大噴射率Ｒｈとには相関がある。

このように、燃圧波形と噴射率波形とは相関が高いため、燃圧波形から噴射率パラメータＲα，Ｒβ，Ｒｈを算出することができる。さらに、噴射開始指令時期ｔ１に対する噴射開始遅れ時期ｔｄ、噴射終了指令時期ｔ２に対する噴射終了遅れ時期ｔｅを算出できる。よって、ＥＣＵ３０は、燃圧波形から噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｈを算出することができる。また、噴射率波形の内側の面積は噴射量に相当するので、ＥＣＵ３０は、算出した噴射率パラメータに基づき噴射量を算出できる。

ＥＣＵ３０は、算出した噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｈを学習する。なお、噴射率パラメータは、その時の供給圧（コモンレール４２内の圧力）や燃料温度等に応じて異なる値となるため、供給圧又は基準圧Ｐbaseや、燃温センサ２３により検出された燃温と関連付けて学習することが望ましい。ＥＣＵ３０は、供給圧ごとに、学習した噴射率パラメータの値を噴射率パラメータマップに記憶する。

ＥＣＵ３０は、現状の供給圧に対応する噴射率パラメータの学習値を噴射率パラメータマップから取得し、取得した噴射率パラメータに基づいて、目標噴射量に対応する噴射指令信号ｔ１，ｔ２，Ｔｑを設定する。よって、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になり、燃料噴射弁１０の経年劣化が進行したりしても、実際の噴射量である実噴射量が目標噴射量と一致するように、燃料噴射を高精度に制御できる。

ただし、燃圧センサ２２により検出された燃圧波形は、噴射による燃圧変化を表した噴射波形の成分に、その他の成分が重畳したものである。その他の成分としては、燃料ポンプ４１による燃料の圧送成分、多段噴射を実施する場合における前段噴射に伴う脈動成分等がある。よって、燃圧センサ２２により検出された燃圧波形から、その他の成分を差し引いて噴射波形を抽出し、抽出した噴射波形から噴射率パラメータを算出することが望ましい。

次に、エンジンのトルク（出力）と燃料の噴射量との相関関係の算出手法について説明する。ここでは、第１燃料噴射弁を燃料噴射弁１０（＃１）とする。第１噴射量算出手段は、燃圧センサ２２の検出値に基づき、燃料噴射弁１０（＃１）から噴射された実噴射量である第１噴射量を算出する。すなわち、第１噴射量算出手段は、燃圧センサ２２により検出された燃圧波形から噴射率パラメータを算出し、第１噴射量を算出する。第１出力検出手段は、燃料噴射弁１０（＃１）による第１噴射量の燃料の燃焼に伴うエンジンのトルクＴ１（第１出力）を検出する。エンジンのトルクＴ１は、第１噴射量の燃料の燃焼に伴い生じたトルクの増大分であり、第１噴射量の燃料の噴射に伴い生じたエンジン回転速度ＮＥの増大分を、イナーシャを用いてトルクに換算することで算出される。

図３に、指令噴射量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３（Ｑ１＜Ｑ２＜Ｑ３）ごとに、燃料噴射弁１０（＃１）から指令噴射量に応じた燃料を複数回噴射した場合における第１噴射量に対するトルクＴ１の分布を示す。バツ印及びプラス印は、１回の噴射における第１噴射量とトルクＴ１を示す。点線に囲まれた領域内は、同じ指令噴射量に対応する第１噴射量とトルクＴ１を示す。判定閾値Ｔｈ（判定閾値）は、エンジンのトルクＴ１がノイズではなく、燃料の燃焼による出力であると判別できる閾値である。トルクＴ１が判定閾値Ｔｈよりも大きい分布は、燃料の燃焼に伴うトルクが得られた場合を示し（バツ印）、トルクＴ１が判定閾値Ｔｈよりも小さい分布は、燃料の燃焼に伴うトルクが得られなかった場合を示す（プラス印）。

図３に示すように、指令噴射量が微小なＱ１の場合は、第１噴射量に対するトルクＴ１の分布がばらついており、トルクＴ１が判定閾値Ｔｈよりも小さい分布Ａ，Ｂが含まれている。

燃料の燃焼に伴うトルクが得られない要因としては、以下の二つの場合が考えられる。一つは、指令噴射量に対する気筒（＃１）の吸気圧力、噴射タイミング、着火タイミングのばらつきにより、燃料の着火性が低下して失火した場合である。指令噴射量が微小な領域では、吸気圧力、噴射タイミング及び着火タイミングのばらつきの着火性に対する影響が大きく、失火となりやすい。この場合の第１噴射量に対するトルクＴ１の分布は、分布Ｂに相当する。

もう一つは、第１噴射量が、燃料の燃焼に伴い発生するトルクをノイズと区別して検出可能な最小量Ｑｉよりも小さく、燃料が燃焼してもノイズレベルのトルクしか得られない場合である。このようなことは、指令噴射量が微小な領域において、燃料噴射弁１０（＃１）の経年劣化等により、指令噴射量よりも第１噴射量が少なくなった場合に生じやすい。この場合の第１噴射量に対するトルクＴ１の分布は、分布Ａに相当する。

本発明者は、従来の相関関係算出手法では、失火状態の噴射や、エンジンのトルクが小さくノイズとの区別が困難な噴射を含めて相関関係を算出していたため、エンジンのトルクと燃料の噴射量との相関関係に含まれる誤差が大きくなっていたという知見を得た。そこで、本実施形態では、燃料の燃焼によりノイズレベルよりも大きいエンジンの出力が発生している噴射のみから、エンジンのトルクと燃料の噴射量との相関関係を算出する。

燃焼判定手段は、燃料噴射弁１０（＃１）から噴射された燃料が燃焼したか否か判定する。詳しくは、燃焼判定手段は、第１出力検出手段により検出されたトルクＴ１が判定閾値Ｔｈよりも大きい場合に、燃焼したと判定する。本実実施形態では、指令噴射量よりも第１噴射量が少なくなり、燃料が燃焼したものの判定閾値Ｔｈを超えるトルクＴ１が得られなかった場合は、燃料が燃焼していないと判定される。

また、燃焼判定手段は、算出された第１噴射量が最小量Ｑｉよりも小さい場合（分布Ａ）に、噴射された燃料が燃焼していないと判定してもよい。第１噴射量が最小量Ｑｉよりも小さい場合は、たとえ噴射された燃料が燃焼したとしても、判定閾値Ｔｈよりも大きなトルクＴ１が得られるとは考えにくい。よって、第１噴射量が最小量Ｑｉよりも小さい場合は、噴射された燃料が燃焼していないと判定してもよい。なお、最小量Ｑｉは、予め実験等により算出された値がＥＣＵ３０の記憶装置に記憶されている。

閾値算出手段は、判定閾値Ｔｈを算出する。詳しくは、例えば減速時に、燃料の噴射を停止してエンジンを運転している際に、エンジンのトルクの変動を検出し、検出したトルクの変動における最大値よりも大きい値を判定閾値Ｔｈとして算出する。燃料の噴射を停止しているときのエンジンのトルクは、燃料が燃焼されていない状態での出力と同様にノイズに相当する。ノイズの最大値よりも大きい値を判定閾値Ｔｈとすることで、燃焼に伴う出力が得られているか判定できる。

相関算出手段は、燃焼判定手段により燃焼したと判定された噴射であることを条件として、トルクＴ１及び第１噴射量に基づいて、エンジンのトルクと燃料の噴射量との相関関係を算出する。詳しくは、相関算出手段は、同じ噴射指令に対応する噴射であり、且つ燃焼判定手段により燃焼したと判定された噴射であることを条件として、トルクＴ１及び第１噴射量をそれぞれ平均する。そして、相関算出手段は、複数の指令噴射量に対応する平均したトルクＴ１及び第１噴射量から、相関関係を算出する。

図３において、Ａ３点は、指令噴射量Ｑ３に応じた複数の噴射において、燃焼していると判定された噴射のトルクＴ１及び第１噴射量を平均した値を示す。指令噴射量Ｑ３に応じた複数の噴射は、全て燃焼していると判定された噴射になっている。Ａ２点も同様ようである。

Ａ１点は、指令噴射量Ｑ１に応じた複数の噴射において、燃焼していると判定された噴射のトルクＴ１及び第１噴射量を平均した値を示し、Ａ１´点は、指令噴射量Ｑ１に応じた複数の噴射において、全ての噴射のトルクＴ１及び第１噴射量を平均した値を示す。従来は相関関係の算出にＡ１´点を用いていたのに対して、本実施形態では相関関係の算出にＡ１点を用いる。Ａ１点とＡ２点、Ａ２点とＡ３点を繋ぐ実線の直線が、本実施形態において算出する相関関係に相当する。一方、Ａ１´点とＡ２点、Ａ２点とＡ３点とを繋ぐ二点鎖線の直線が、従来の手法で算出する相関関係に相当する。従来の手法で算出した相関関係には、点Ａ１と点Ａ１´の誤差に相当する誤差が含まれていたことがわかる。なお、相関関係は、Ａ１点、Ａ２点、及びＡ３点を通る曲線として算出してもよい。

更新手段は、最小量Ｑｉを、相関算出手段により算出された相関関係において判定閾値Ｔｈと対応する噴射量に更新する。すなわち、初期の最小量Ｑｉは予め実験等により算出されて記憶されているものであるが、相関関係を算出した都度、最小量Ｑｉは更新される。これにより、最小量Ｑｉを、実機の個体差に応じた値に設定できる。

判別手段は、燃焼判定手段により燃焼していないと判定された要因を判別する。具体的には、判別手段は、トルクＴ１が判定閾値Ｔｈよりも小さく、且つ第１噴射量が最小量Ｑｉよりも大きい場合（分布Ｂ）には、指令噴射量に対する吸気圧又は噴射タイミング又は着火タイミングのばらつきとする。また、判別手段は、トルクＴ１が判定閾値Ｔｈよりも小さく、且つ第１噴射量が最小量Ｑｉよりも小さい場合（分布Ａ）には、指令噴射量に対する第１噴射量のばらつきとする。このように上記要因を判別することにより、上記要因を他の制御に反映させることができる。

次に、エンジンのトルクと燃料の噴射量との相関関係を算出する処理手順について、図４のフローチャートを参照しつつ説明する。本処理手順は、ＥＣＵ３０が所定間隔で開始する。

まず、無噴射減速運転中か否か判定する（Ｓ１０）。無噴射減速運転中でない場合は（Ｓ１０：ＮＯ）、本処理を終了する。無噴射減速運転中の場合は（Ｓ１０：ＹＥＳ）、判定閾値Ｔｈの算出要求があるか否か判定する（Ｓ１１）。判定閾値Ｔｈは、一旦算出すれば、エンジンの特性が変わらない限り、算出した値を使い続けることができる。そこで、前回判定閾値Ｔｈを算出してから、エンジンの特性が変化するような時間（第１時間）が経過したか否か判定する。すなわち、前回判定閾値Ｔｈを算出してから第１時間経過した場合には、判定閾値Ｔｈの算出要求があると判定し、前回判定閾値Ｔｈを算出してから第１時間経過していない場合には、判定閾値Ｔｈの算出要求がないと判定する。なお、第１時間経過したか否か判定する代わりに、第１距離を走行したか否か判定してもよい。

判定閾値Ｔｈの算出要求がある場合は（Ｓ１１：ＹＥＳ）、トルクの検出を行う（Ｓ１２）。ここでは、燃料の噴射が行われていないので、検出するトルクはノイズに相当する。続いて、Ｓ１２で検出したトルクのうちの最大値よりも大きい値を、判定閾値Ｔｈとして算出する（Ｓ１３）。以上で一旦本処理を終了し、再びＳ１０の処理から開始する。

Ｓ１１の処理では、前回判定閾値Ｔｈを算出しているため、判定閾値Ｔｈの算出要求なしとなる（Ｓ１１：ＮＯ）。よって、次に、エンジンのトルクと燃料の噴射量との相関関係の算出要求があるか否か判定する（Ｓ１４）。相関関係も判定閾値Ｔｈと同様に、一旦算出すれば、エンジンや燃料噴射弁１０の特性が変わらない限り、算出した相関関係を使い続けることができる。そこで、Ｓ１１の処理と同様に、前回相関関係を算出してから第２時間経過した場合には、相関関係の算出要求があると判定し、前回相関関係を算出してから第２時間経過していない場合には、相関関係の算出要求がないと判定する。第２時間経過したか否か判定する代わりに、第２距離を走行したか否か判定してもよい。なお、第１時間と第２時間は同じでもよい。また、第１距離と第２距離は同じでもよい。

相関関係の算出要求がない場合は（Ｓ１４：ＮＯ）、本処理を終了する。一方、相関関係の算出要求がある場合は（Ｓ１４：ＹＥＳ）、次に、燃圧センサ２２を搭載した気筒（＃１）で、指令噴射量に応じた燃料を噴射させる（Ｓ１５）。続いて、Ｓ１５の燃料噴射時に燃圧センサ２２により検出された燃圧波形に基づいて、噴射された燃料の量である第１噴射量を検出する（Ｓ１６）。続いて、Ｓ１５の燃料噴射に伴い発生したエンジンのトルクＴ１を検出する（Ｓ１７）。

続いて、Ｓ１６で検出した第１噴射量が最小量Ｑｉよりも大きいか否か判定する（Ｓ１８）。第１噴射量が最小量Ｑｉよりも小さい場合は（Ｓ１８：ＮＯ）、検出データ、すなわちＳ１６で検出した第１噴射量及びＳ１７で検出したトルクＴ１を採用しない（Ｓ２０）。一方、第１噴射量が最小量Ｑｉよりも大きい場合は（Ｓ１８：ＹＥＳ）、次に、Ｓ１７で検出したトルクＴ１が判定閾値Ｔｈよりも大きいか否か判定する（Ｓ１９）。トルクＴ１が判定閾値Ｔｈよりも小さい場合は（Ｓ１９：ＮＯ）、検出データ、すなわちＳ１６で検出した第１噴射量及びＳ１７で検出したトルクＴ１を採用しない（Ｓ２０）。

一方、トルクＴ１が判定閾値Ｔｈよりも大きい場合は（Ｓ１９：ＮＯ）、Ｓ１６で検出した第１噴射量及びＳ１７で検出したトルクＴ１を採用する。さらに、同じ指令噴射量でＳ１５〜Ｓ２０の処理を繰り返し実行するとともに、指令噴射量を変化させて、指令噴射量ごとにＳ１５〜Ｓ２０の処理を繰り返し実行する。そして、指令噴射量ごとに、採用したトルクＴ１及び第１噴射量をそれぞれ平均し、エンジンのトルクと燃料の噴射量との相関関係を算出する（Ｓ２１）。続いて、Ｓ２１で算出した相関関係になまし処理をする（Ｓ２２）。センサ無し気筒（＃２，＃４）において燃料の噴射量を算出する際には、なまし処理をした相関関係を用いる。以上で本処理を終了する。

次に、センサ無し燃料噴射弁１０（＃２，＃４）から燃料を噴射させる場合における噴射量の算出方法について説明する。ここでは、第２燃料噴射弁を燃料噴射弁１０（＃２）とする。第２出力検出手段は、燃料噴射弁１０（＃２）による燃料の噴射に伴うエンジンのトルクＴ２（第２出力）を検出する。エンジンのトルクＴ２はトルクＴ１と同様に、燃料の燃焼に伴い生じたトルクの増大分であり、燃料の燃総に伴い生じたエンジン回転速度ＮＥの増大分を、イナーシャを用いてトルクに換算することで算出される。第２噴射量算出手段は、算出されたエンジンのトルクと燃料の噴射量との相関関係と、第２出力検出手段により検出されたトルクＴ２とから、燃料噴射弁１０（＃２）から噴射された実噴射量である第２噴射量を算出する。

また、第２燃焼判定手段は、燃料噴射弁１０（＃２）から噴射された燃料が燃焼したか否か判定する。詳しくは、第２燃焼判定手段は、燃焼判定手段と同様に、検出されたトルクＴ２が判定閾値Ｔｈよりも大きい場合に、燃焼したと判定する。第２噴射量算出手段は、不適切なトルクＴ２に基づいて第２噴射量を算出しないように、第２燃焼判定手段により燃焼したと判定された噴射であることを条件として、第２噴射量を算出するようにしてもよい。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。

・燃料噴射弁１０（＃１，＃３）から噴射された燃料が燃焼したと判定された噴射であることを条件として、トルクＴ１及び第１噴射量に基づいて、エンジンのトルクと燃料の噴射量との相関関係が算出される。これにより、エンジンのトルクを発生させていない噴射を除外し、エンジンのトルクと燃料の噴射量との相関関係を高精度に取得することができる。特に、微小噴射量域において、従来よりも高精度にエンジンのトルクと燃料の噴射量との相関関係を取得することができる。

・トルクＴ１が判定閾値Ｔｈよりも大きい場合には、燃料の燃焼によりエンジンのトルクが発生していると考えられるため、燃焼したと判定することができる。

・燃料の噴射を停止しているときのエンジンのトルクは、噴射された燃料が燃焼されていない状態でのトルクと同様にノイズに相当する。よって、燃料噴射停止状態でのエンジンのトルクの変動における最大値よりも大きい値を判定閾値とすることとにより、エンジンのトルクがノイズよりも確実に大きい場合、すなわち燃料の燃焼に伴うトルクが得られている場合に限って、燃料が燃焼したと判定できる。

・燃料の燃焼可能な噴射量よりも第１噴射量が少ない、又は検出可能なエンジンのトルクを発生する噴射量よりも第１噴射量が少ない場合に、その噴射を相関関係の取得から除外することができる。したがって、より高精度に相関関係を取得することができる。

・同じ指令噴射量に対応する噴射で、且つ燃料が燃焼した噴射である場合に限って、トルクＴ１及び第１噴射量がそれぞれ平均され、複数の指令噴射量に対応する平均されたトルクＴ１及び第１噴射量から、エンジンのトルクと燃料の噴射量との相関関係が算出される。これにより、エンジンのトルクと燃料の噴射量との相関関係を高精度に算出できる。

・吸気圧力、噴射タイミング、及び着火タイミングのばらつきは、着火性に影響を与える。特に、微小噴射量域では、これらのばらつきの着火性に対する影響が大きく、これらのばらつきは燃料の未燃焼の要因となる。よって、燃料が燃焼していないと判定された場合で、且つ第１噴射量が最小量よりも大きい場合は、燃料が燃焼していないと判定された要因を、第１気筒の吸気圧力、又は第１燃料噴射弁の噴射タイミング、又は燃料の着火タイミングのばらつきと判別できる。

・第１噴射量が指令噴射量に対してばらついて、第１噴射量が最小量Ｑｉよりも小さくなると、燃料の燃焼によるエンジンのトルクが得られなくなる。よって、燃料が燃焼していないと判定された場合で、且つ第１噴射量が最小量よりも小さい場合は、燃料が燃焼していないと判定された要因を、第１噴射量のばらつきと判別できる。

・エンジンのトルクと燃料の噴射量との相関関係と判定閾値Ｔｈとから、判定閾値Ｔｈに対応する噴射量を算出できる。判定閾値Ｔｈに対応する噴射量は、エンジンのトルクを検出可能な最小量に相当するので、最小量を判定閾値Ｔｈに対応する噴射量に更新することができる。

・エンジンの気筒（＃２，＃４）に備えられた燃料噴射弁１０（＃２，＃４）により、燃料の噴射に伴うエンジンのトルクＴ２が検出される。気筒（＃１，＃３）におけるエンジンの出力と燃料の噴射量との相関関係と、気筒（＃２，＃４）における相関関係とは等しいとみなすことができるため、気筒（＃１，＃３）において算出された相関関係とトルクＴ２とから、燃料噴射弁１０（＃２，＃４）から噴射された第２噴射量が算出される。よって、燃圧センサ２２を搭載していない気筒（＃２，＃４）においても、高精度に噴射量を算出することができる。

・燃料噴射弁１０（＃２，＃４）から噴射された燃料が燃焼したと判定された噴射であることを条件として、相関関係及びトルクＴ２から第２噴射量が算出される。よって、燃料噴射弁１０（＃２，＃４）から噴射された燃料が燃焼していない、及び燃料の燃焼に伴いノイズレベルよりも大きいトルクを発生していない場合に、不適切なトルクＴ２に基づいて第２噴射量を算出することを抑制することができる。

（他の実施形態）
・指令噴射量ごとに、指令噴射量応じた燃料を１回噴射させ、指令噴射量ごとに検出したトルクＴ１及び第１噴射量から相関関係を算出してもよい。

・エンジンの出力を、燃料の燃焼に伴うエンジン回転速度ＮＥの増加量としてもよい。また、気筒（＃１〜４）に筒内圧センサが搭載されている場合は、エンジンの出力として、燃料の燃焼に伴う筒内圧の増加量としてもよい。

・図４のフローチャートにおいて、Ｓ１８の処理は省略してもよい。すなわち、燃料が燃焼しているか否かの判定は、トルクＴ１が判定閾値Ｔｈよりも大きいか否かだけに基づいて、判定してもよい。

・燃圧センサ２２は少なくとも１つの気筒に搭載されていればよい。

１０（＃１，＃３）…第１燃料噴射弁、１０（＃２，＃４）…第１燃料噴射弁、２２…燃圧センサ、３０…ＥＣＵ。

Claims

内燃機関の第１気筒に備えられた第１燃料噴射弁（１０＃１，＃３）と、前記第１燃料噴射弁からの燃料の噴射時に、前記第１燃料噴射弁の内部で生じた燃料の圧力変化を検出する燃圧センサ（２２）と、を備える燃料噴射システムに適用される燃料噴射状態取得装置（３０）であって、
前記燃圧センサの検出値に基づき、前記第１燃料噴射弁から噴射された第１噴射量を算出する第１噴射量算出手段と、
前記第１燃料噴射弁による前記第１噴射量の燃料の噴射に伴う前記内燃機関の第１出力を検出する第１出力検出手段と、
前記第１燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼したか判定する手段であって、前記第１噴射量算出手段により算出された前記第１噴射量が、前記内燃機関の出力を検出可能な最小量よりも小さい場合に、前記第１燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼していないと判定する燃焼判定手段と、
前記燃焼判定手段により燃焼したと判定された噴射であることを条件として、前記第１出力検出手段により検出された前記第１出力及び前記第１噴射量算出手段により算出された前記第１噴射量に基づいて、前記内燃機関の出力と燃料の噴射量との相関関係を算出する相関算出手段と、を備えることを特徴とする燃料噴射状態取得装置。
前記第１燃料噴射弁は、指令噴射量ごとに、前記指令噴射量に応じた燃料を複数回噴射し、
前記相関算出手段は、同じ前記指令噴射量に対応する噴射であり、且つ前記燃焼判定手段により燃焼したと判定された噴射であることを条件として、前記第１出力及び前記第１噴射量をそれぞれ平均するとともに、複数の前記指令噴射量に対応する平均した前記第１出力及び前記第１噴射量から、前記相関関係を算出する請求項１に記載の燃料噴射状態取得装置。
内燃機関の第１気筒に備えられた第１燃料噴射弁（１０＃１，＃３）と、前記第１燃料噴射弁からの燃料の噴射時に、前記第１燃料噴射弁の内部で生じた燃料の圧力変化を検出する燃圧センサ（２２）と、を備える燃料噴射システムに適用される燃料噴射状態取得装置（３０）であって、
前記燃圧センサの検出値に基づき、前記第１燃料噴射弁から噴射された第１噴射量を算出する第１噴射量算出手段と、
前記第１燃料噴射弁による前記第１噴射量の燃料の噴射に伴う前記内燃機関の第１出力を検出する第１出力検出手段と、
前記第１燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼したか判定する燃焼判定手段と、
前記燃焼判定手段により燃焼したと判定された噴射であることを条件として、前記第１出力検出手段により検出された前記第１出力及び前記第１噴射量算出手段により算出された前記第１噴射量に基づいて、前記内燃機関の出力と燃料の噴射量との相関関係を算出する相関算出手段と、を備え、
前記第１燃料噴射弁は、指令噴射量ごとに、前記指令噴射量に応じた燃料を複数回噴射し、
前記相関算出手段は、同じ前記指令噴射量に対応する噴射であり、且つ前記燃焼判定手段により燃焼したと判定された噴射であることを条件として、前記第１出力及び前記第１噴射量をそれぞれ平均するとともに、複数の前記指令噴射量に対応する平均した前記第１出力及び前記第１噴射量から、前記相関関係を算出することを特徴とする燃料噴射状態取得装置。
前記第１噴射量算出手段により算出された前記第１噴射量が、前記内燃機関の出力を検出可能な最小量よりも大きい場合には、前記燃焼判定手段により燃焼していないと判定された要因を、指令噴射量に対する前記第１気筒の吸気圧力又は前記第１燃料噴射弁の噴射タイミング又は燃料の着火タイミングのばらつきとする判別手段を備える請求項１〜３のいずれかに記載の燃料噴射状態取得装置。
内燃機関の第１気筒に備えられた第１燃料噴射弁（１０＃１，＃３）と、前記第１燃料噴射弁からの燃料の噴射時に、前記第１燃料噴射弁の内部で生じた燃料の圧力変化を検出する燃圧センサ（２２）と、を備える燃料噴射システムに適用される燃料噴射状態取得装置（３０）であって、
前記燃圧センサの検出値に基づき、前記第１燃料噴射弁から噴射された第１噴射量を算出する第１噴射量算出手段と、
前記第１燃料噴射弁による前記第１噴射量の燃料の噴射に伴う前記内燃機関の第１出力を検出する第１出力検出手段と、
前記第１燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼したか判定する燃焼判定手段と、
前記燃焼判定手段により燃焼したと判定された噴射であることを条件として、前記第１出力検出手段により検出された前記第１出力及び前記第１噴射量算出手段により算出された前記第１噴射量に基づいて、前記内燃機関の出力と燃料の噴射量との相関関係を算出する相関算出手段と、を備え、
前記第１噴射量算出手段により算出された前記第１噴射量が、前記内燃機関の出力を検出可能な最小量よりも大きい場合には、前記燃焼判定手段により燃焼していないと判定された要因を、指令噴射量に対する前記第１気筒の吸気圧力又は前記第１燃料噴射弁の噴射タイミング又は燃料の着火タイミングのばらつきとする判別手段を備えることを特徴とする燃料噴射状態取得装置。
前記第１噴射量算出手段により算出された前記第１噴射量が、前記内燃機関の出力を検出可能な最小量よりも小さい場合には、前記燃焼判定手段により燃焼していないと判定された要因を、指令噴射量に対する前記第１噴射量のばらつきとする判別手段を備える請求項１〜５のいずれかに記載の燃料噴射状態取得装置。
内燃機関の第１気筒に備えられた第１燃料噴射弁（１０＃１，＃３）と、前記第１燃料噴射弁からの燃料の噴射時に、前記第１燃料噴射弁の内部で生じた燃料の圧力変化を検出する燃圧センサ（２２）と、を備える燃料噴射システムに適用される燃料噴射状態取得装置（３０）であって、
前記燃圧センサの検出値に基づき、前記第１燃料噴射弁から噴射された第１噴射量を算出する第１噴射量算出手段と、
前記第１燃料噴射弁による前記第１噴射量の燃料の噴射に伴う前記内燃機関の第１出力を検出する第１出力検出手段と、
前記第１燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼したか判定する燃焼判定手段と、
前記燃焼判定手段により燃焼したと判定された噴射であることを条件として、前記第１出力検出手段により検出された前記第１出力及び前記第１噴射量算出手段により算出された前記第１噴射量に基づいて、前記内燃機関の出力と燃料の噴射量との相関関係を算出する相関算出手段と、を備え、
前記第１噴射量算出手段により算出された前記第１噴射量が、前記内燃機関の出力を検出可能な最小量よりも小さい場合には、前記燃焼判定手段により燃焼していないと判定された要因を、指令噴射量に対する前記第１噴射量のばらつきとする判別手段を備えることを特徴とする燃料噴射状態取得装置。
前記燃焼判定手段は、前記第１出力検出手段により検出された前記第１出力が判定閾値よりも大きい場合に、燃焼したと判定し、
前記相関算出手段により算出された前記相関関係において前記判定閾値と対応する噴射量を、前記最小量として更新する更新手段を備える請求項４〜７のいずれかに記載の燃料噴射状態取得装置。
前記燃料噴射システムは、内燃機関の第２気筒に備えられた第２燃料噴射弁を備え、
前記第２燃料噴射弁による燃料の噴射に伴う前記内燃機関の第２出力を検出する第２出力検出手段と、
前記相関算出手段により算出された前記相関関係と、前記第２出力検出手段により検出された前記第２出力とから、前記第２燃料噴射弁から噴射された第２噴射量を算出する第２噴射量算出手段と、を備える請求項１〜８のいずれかに記載の燃料噴射状態取得装置。
前記第２燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼したか判定する第２燃焼判定手段を備え、
前記第２噴射量算出手段は、前記第２燃焼判定手段により燃焼したと判定された噴射であることを条件として、前記相関算出手段により算出された前記相関関係と、前記第２出力検出手段により検出された前記第２出力とから、前記第２燃料噴射弁から噴射された第２噴射量を算出する請求項９に記載の燃料噴射状態取得装置。
内燃機関の第１気筒に備えられた第１燃料噴射弁（１０＃１，＃３）と、前記第１燃料噴射弁からの燃料の噴射時に、前記第１燃料噴射弁の内部で生じた燃料の圧力変化を検出する燃圧センサ（２２）と、を備える燃料噴射システムに適用される燃料噴射状態取得装置（３０）であって、
前記燃圧センサの検出値に基づき、前記第１燃料噴射弁から噴射された第１噴射量を算出する第１噴射量算出手段と、
前記第１燃料噴射弁による前記第１噴射量の燃料の噴射に伴う前記内燃機関の第１出力を検出する第１出力検出手段と、
前記第１燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼したか判定する燃焼判定手段と、
前記燃焼判定手段により燃焼したと判定された噴射であることを条件として、前記第１出力検出手段により検出された前記第１出力及び前記第１噴射量算出手段により算出された前記第１噴射量に基づいて、前記内燃機関の出力と燃料の噴射量との相関関係を算出する相関算出手段と、を備え、
前記燃料噴射システムは、内燃機関の第２気筒に備えられた第２燃料噴射弁を備え、
前記第２燃料噴射弁による燃料の噴射に伴う前記内燃機関の第２出力を検出する第２出力検出手段と、
前記相関算出手段により算出された前記相関関係と、前記第２出力検出手段により検出された前記第２出力とから、前記第２燃料噴射弁から噴射された第２噴射量を算出する第２噴射量算出手段と、を備え
前記第２燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼したか判定する第２燃焼判定手段を備え、
前記第２噴射量算出手段は、前記第２燃焼判定手段により燃焼したと判定された噴射であることを条件として、前記相関算出手段により算出された前記相関関係と、前記第２出力検出手段により検出された前記第２出力とから、前記第２燃料噴射弁から噴射された第２噴射量を算出することを特徴とする燃料噴射状態取得装置。
前記燃焼判定手段は、前記第１出力検出手段により検出された前記第１出力が判定閾値よりも大きい場合に、燃焼したと判定する請求項１〜１１のいずれかに記載の燃料噴射状態取得装置。
燃料の噴射を停止して前記内燃機関を運転しているときに前記内燃機関の出力の変動を検出し、検出した前記出力の変動における最大値よりも大きい値を、前記判定閾値として算出する閾値算出手段を備える請求項１２に記載の燃料噴射状態取得装置。
前記燃焼判定手段は、前記第１噴射量算出手段により算出された前記第１噴射量が、前記内燃機関の出力を検出可能な最小量よりも小さい場合に、前記第１燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼していないと判定する請求項１〜１３のいずれかに記載の燃料噴射状態取得装置。