JP7021595B2 - 燃料通過特性取得装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射システムのオリフィスを燃料が通過する通過特性を取得する燃料通過特性取得装置に関する。

従来、燃料噴射弁による燃料の噴射時に燃圧センサにより検出される燃料圧力に基づいて、燃料圧力の噴射時波形を取得する装置がある（特許文献１参照）。特許文献１に記載の装置では、噴射時波形のうち噴射終了直後に相当する噴射後脈動波形から、噴射後脈動波形の周期に同期した周期的な特徴点の時間情報を取得している。そして、取得した時間情報を用い、噴射後脈動波形の周期の所定倍遡った時点に基づいて、噴射終了点を算出している。

特開２０１６－６１１６６号公報

ところで、特許文献１に記載の装置では、燃圧センサの検出燃料圧力に基づく燃圧波形から、コモンレールと燃料配管との間のオリフィスを介して燃料噴射弁へ流れこむ燃料の流れによって発生する開弁脈動のモデル波形を差し引いて、上記噴射時波形を算出している。

ここで、オリフィスの寸法や形状にばらつきがあると、オリフィスを燃料が通過する通過特性が変化し、ひいては開弁脈動の波形が変化する。特許文献１に記載の装置は、噴射後脈動波形を用いて噴射終了点を算出しているものの、オリフィスの通過特性そのものを取得していない。このため、開弁脈動のモデル波形を補正することができず、適用範囲は噴射終了点の算出に限られる。さらに、オリフィスは燃料噴射弁の設けられる気筒毎に存在し、燃料の通過特性はオリフィス毎に異なる。

本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、燃料噴射システムにおける各オリフィスの通過特性をまとめて取得することのできる燃料通過特性取得装置を提供することにある。

上記課題を解決するための第１の手段は、
燃料を蓄圧保持する蓄圧容器（４２）と、内燃機関の各気筒に設けられ、前記蓄圧容器から各オリフィス（４２ａ）を介して燃料が供給される燃料噴射弁（１０）と、前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の噴射孔（１１ｂ）までの燃料通路（４２ｂ、１１ａ）内の燃料圧力を検出する燃圧センサ（２０）と、を備える燃料噴射システムに適用される燃料通過特性取得装置（３０）であって、
前記燃料噴射弁により前記燃料の噴射が実行される噴射気筒において前記噴射が実行される時に、前記噴射気筒に対応する前記燃圧センサにより検出された前記燃料圧力に基づいて、前記燃料圧力の変化を表す第１波形を取得する第１波形取得部と、
前記噴射気筒において前記噴射が実行される時に、前記燃料噴射弁により前記燃料の噴射が実行されない非噴射気筒に対応する前記燃圧センサにより検出された前記燃料圧力に基づいて、前記燃料圧力の変化を表す第２波形を取得する第２波形取得部と、
前記第１波形取得部により取得された前記第１波形に基づいて、前記第１波形の脈動の振幅を反映する振幅情報と前記第１波形の伝播時期を反映する時期情報とを取得する第１情報取得部と、
前記第２波形取得部により取得された前記第２波形に基づいて、前記第２波形の脈動の振幅を反映する振幅情報と前記第２波形の伝播時期を反映する時期情報とを取得する第２情報取得部と、
前記第１情報取得部により取得された前記振幅情報及び前記時期情報と、前記第２情報取得部により取得された前記振幅情報及び前記時期情報と、前記各オリフィスを燃料が通過する通過特性との関係を規定する複数の関係式を作成する作成部と、
前記作成部により作成された前記複数の関係式に基づいて、前記各オリフィスの前記通過特性を取得する特性取得部と、
を備える。

上記構成によれば、内燃機関の各気筒に、燃料噴射弁と燃圧センサとが設けられている。各燃料噴射弁には、蓄圧容器から各オリフィスを介して燃料が供給される。各燃圧センサは、蓄圧容器から各燃料噴射弁の噴射孔までの燃料通路内の燃料圧力を検出する。

第１波形取得部は、噴射気筒において噴射が実行される時に、噴射気筒に対応する燃圧センサにより検出された燃料圧力に基づいて、燃料圧力の変化を表す第１波形を取得する。第２波形取得部は、噴射気筒において噴射が実行される時に、非噴射気筒に対応する燃圧センサにより検出された燃料圧力に基づいて、燃料圧力の変化を表す第２波形を取得する。すなわち、第２波形は、噴射気筒における燃料圧力の変化が、噴射気筒のオリフィス、蓄圧容器、及び非噴射気筒のオリフィスを介して、非噴射気筒の燃圧センサにより検出された波形である。このため、第２波形は、噴射気筒のオリフィスを通過する際の第１減衰、非噴射気筒のオリフィスを通過する際の第２減衰、及び非噴射気筒の燃圧センサまでの伝播時間経過による第３減衰を受けている。

第１情報取得部は、第１波形に基づいて、第１波形の脈動の振幅を反映する振幅情報と第１波形の伝播時期を反映する時期情報とを取得する。第２情報取得部は、第２波形に基づいて、第２波形の脈動の振幅を反映する振幅情報と第２波形の伝播時期を反映する時期情報とを取得する。ここで、第１波形の振幅情報と第２波形の振幅情報との相違は、上記第１～第３減衰に相関している。また、第１波形の時期情報と第２波形の時期情報との相違は、第３減衰に相関している。そして、第１減衰は噴射気筒のオリフィスの通過特性に相関し、第２減衰は非噴射気筒のオリフィスの通過特性に相関している。

この点、作成部は、第１情報取得部により取得された振幅情報及び時期情報と、第２情報取得部により取得された振幅情報及び時期情報と、各オリフィスを燃料が通過する通過特性との関係を規定する複数の関係式を作成する。このとき、噴射気筒と非噴射気筒との各組み合わせで関係式を作成することができるとともに、内燃機関の運転に伴って噴射気筒は順次変更される。したがって、特性取得部は、作成部により作成された複数の関係式を、例えば連立方程式や行列式を用いて解くことにより、各オリフィスの通過特性をまとめて取得することができる。

具体的には、第２の手段では、前記通過特性は、前記各オリフィスを燃料が通過する際に、前記燃料圧力の脈動の振幅が減衰する度合を表す減衰係数である。こうした構成によれば、オリフィスの通過特性として、オリフィスの基本的な特性である減衰係数が取得されるため、種々の燃圧のモデル波形の補正に減衰係数を適用することが可能となる。

第３の手段では、前記第１情報取得部は、前記振幅情報として、前記第１波形の脈動における最初の極小値から最初の極大値までの圧力幅を取得し、前記第２情報取得部は、前記振幅情報として、前記第２波形の脈動における最初の極小値から最初の極大値までの圧力幅を取得する。

上記構成によれば、第１波形の脈動の振幅を反映する振幅情報として、第１波形の脈動における最初の極小値から最初の極大値までの圧力幅が取得される。また、第２波形の脈動の振幅を反映する振幅情報として、第２波形の脈動における最初の極小値から最初の極大値までの圧力幅が取得される。このため、振幅情報を容易に取得することができるとともに、最も振幅が大きい部分を用いて圧力幅を取得することができるため、振幅情報の精度を向上させることができる。

第４の手段では、前記第１情報取得部は、前記時期情報として、前記第１波形の脈動において最初の極大値が出現した時期を取得し、前記第２情報取得部は、前記時期情報として、前記第２波形の脈動において最初の極大値が出現した時期を取得する。

また、第５の手段では、前記第１情報取得部は、前記時期情報として、前記第１波形の脈動において最初の極小値が出現した時期を取得し、前記第２情報取得部は、前記時期情報として、前記第２波形の脈動において最初の極小値が出現した時期を取得する。

これらの構成によれば、時期情報を容易に取得することができるとともに、最も振幅が大きい部分の極値の出現時期を用いることができるため、時期情報の精度を向上させることができる。

第６の手段では、前記作成部は、前記噴射気筒の隣に位置する前記非噴射気筒と前記噴射気筒との組み合わせ、及び前記噴射気筒から１つ隔てた前記非噴射気筒と前記噴射気筒との組み合わせのみで、前記複数の関係式を作成する。

上記構成によれば、互いに近い噴射気筒と非噴射気筒との組み合わせのみで、各関係式を作成することができ、燃圧ノイズや信号ノイズが関係式に及ぼす影響を抑制することができる。

オリフィスの通過特性が第１所定範囲から外れた場合は、オリフィス、オリフィスを介して燃料が供給される燃料噴射弁、及びオリフィスから燃料噴射弁の噴射孔までの燃料通路のいずれかに、異常が生じている可能性がある。

この点、第７の手段では、前記特性取得部により取得された前記各オリフィスの前記通過特性のうち、１つのオリフィスの前記通過特性のみが第１所定範囲から外れた場合に、前記１つのオリフィスに対応する気筒において異常が生じたと判定する第１判定部を備える。したがって、取得した各オリフィスの通過特性を利用して、オリフィスに対応する気筒に異常が生じたことを判定することができる。

複数のオリフィス又は全てのオリフィスの通過特性が第２所定範囲から外れた場合は、オリフィス等の異常ではなく、燃料が異常である可能性がある。

この点、第８の手段では、前記特性取得部により取得された前記各オリフィスの前記通過特性のうち、複数のオリフィス又は全てのオリフィスの前記通過特性が第２所定範囲から外れた場合に、前記燃料が異常であると判定する第２判定部を備える。したがって、取得した各オリフィスの通過特性を利用して、燃料が異常であることを判定することができる。

噴射気筒において噴射が実行される時に、蓄圧容器からオリフィスを介して燃料噴射弁に供給される燃料によって、燃料圧力に開弁脈動が発生する。第１波形には、開弁脈動の波形が重畳しているため、第１波形から開弁脈動の波形を差し引いた波形を用いて、燃料の噴射状態を検出することが望ましい。そして、開弁脈動はオリフィスを介して燃料噴射弁に供給される燃料により発生するため、開弁脈動の大きさはオリフィスの通過特性の影響を受ける。

この点、第９の手段では、前記噴射気筒において前記噴射が実行される時に、前記蓄圧容器から前記オリフィスを介して前記燃料噴射弁に供給される燃料によって発生する開弁脈動のモデル波形を算出する第１モデル算出部と、前記特性取得部により取得された前記各オリフィスの前記通過特性に基づいて、前記開弁脈動のモデル波形を補正する第１補正部と、前記第１波形取得部により取得された前記第１波形から、前記第１補正部により補正された前記開弁脈動のモデル波形を差し引いた波形に基づいて、前記噴射気筒の前記燃料噴射弁による前記燃料の噴射状態を検出する第１検出部と、を備える。したがって、各オリフィスの通過特性に基づいて補正された開弁脈動のモデル波形を用いて、燃料噴射弁による燃料の噴射状態を正確に検出することができる。

噴射気筒における噴射が終了される時に、燃料噴射弁の噴射孔が閉じられることで、燃料圧力に閉弁脈動が発生する。第１波形には、閉弁脈動の波形が重畳しているため、第１波形から閉弁脈動の波形を差し引いた波形を用いて、燃料の噴射状態を検出することが望ましい。そして、閉弁脈動はオリフィスを介して燃料噴射弁に供給される燃料の流れが止められることで発生するため、閉弁脈動の大きさはオリフィスの通過特性の影響を受ける。

この点、第１０の手段では、前記噴射気筒における前記噴射が終了される時に、前記噴射孔が閉じられることで発生する閉弁脈動のモデル波形を算出する第２モデル算出部と、前記特性取得部により取得された前記各オリフィスの前記通過特性に基づいて、前記閉弁脈動のモデル波形を補正する第２補正部と、前記第１波形取得部により取得された前記第１波形から、前記第２補正部により補正された前記閉弁脈動のモデル波形を差し引いた波形に基づいて、前記噴射気筒の前記燃料噴射弁による前記燃料の噴射状態を検出する第２検出部と、を備える。したがって、各オリフィスの通過特性に基づいて補正された閉弁脈動のモデル波形を用いて、燃料噴射弁による燃料の噴射状態を正確に検出することができる。

なお、燃料通過特性取得装置は、第１波形取得部により取得された第１波形から、第１補正部により補正された開弁脈動のモデル波形、及び第２補正部により補正された閉弁脈動のモデル波形を差し引いた波形に基づいて、噴射気筒の燃料噴射弁による燃料の噴射状態を検出する第３検出部を備えていてもよい。

燃料噴射システムの構成を示す模式図。 噴射指令信号、燃料噴射率、及び検出圧力を示すタイムチャート。 噴射脈動及び開弁脈動の発生メカニズムを説明する模式図。 センサ波形の補正手順及び噴射率波形の推定手順を示すフローチャート。 センサ波形、開弁脈動のモデル波形、及び補正後のセンサ波形を示すタイムチャート。 脈動の減衰係数を説明する模式図。 燃料噴射時における各気筒のセンサ波形を示すタイムチャート。 減衰係数算出及びモデル波形補正の手順を示すフローチャート。

以下、４気筒の車載ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムに具現化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、燃料噴射システムの概略を示す模式図である。まず、燃料噴射弁１０を含むエンジン（内燃機関）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）に圧送されて蓄圧保持される。コモンレール４２には、各燃料配管４２ｂを介して、各気筒の燃料噴射弁１０（＃１～＃４）が接続されている。コモンレール４２と各燃料配管４２ｂとの接続部には、圧力脈動を減衰させるオリフィス４２ａが設けられている。コモンレール４２内の燃料は、各オリフィス４２ａから各燃料配管４２ｂを通じて、燃料噴射弁１０（＃１～＃４）へ分配供給される。なお、オリフィス４２ａは、コモンレール４２と各燃料配管４２ｂとの接続部に限らず、コモンレール４２から燃料噴射弁１０までの間に設けられていればよい。すなわち、コモンレール４２から各オリフィス４２ａを介して燃料噴射弁１０へ燃料が供給されればよい。

複数の燃料噴射弁１０（＃１～＃４）は、所定の順序で燃料の噴射を行う。本実施形態では、＃１→＃３→＃４→＃２の順番で繰り返し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おり、プランジャの往復動に同期して燃料が圧送される。そして、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され、＃１→＃３→＃４→＃２の順番で噴射される期間中に、決められた回数だけ燃料を圧送する。

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及び電動アクチュエータ１３等を備えている。ボデー１１には、内部に高圧通路１１ａが形成されているとともに、燃料を噴射する噴射孔１１ｂが形成されている。弁体１２は、ボデー１１内に収容されて噴射孔１１ｂを開閉する。なお、上記燃料配管４２ｂ及び高圧通路１１ａによって、コモンレール４２から噴射孔１１ｂまで燃料を流通させる燃料通路が構成されている。

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。電動アクチュエータ１３は、高圧通路１１ａ及び低圧通路１１ｄと背圧室１１ｃとの連通状態を切り換えるように、制御弁１４を作動させる。電動アクチュエータ１３の駆動は、ＥＣＵ３０により制御される。

背圧室１１ｃが低圧通路１１ｄと連通するよう制御弁１４を作動させると、背圧室１１ｃ内の燃料圧力は低下して弁体１２はリフトアップ（開弁作動）し、噴射孔１１ｂが開かれる。その結果、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、噴射孔１１ｂから燃焼室へ噴射される。一方、背圧室１１ｃが高圧通路１１ａと連通するよう制御弁１４を作動させると、背圧室１１ｃ内の燃料圧力は上昇して弁体１２はリフトダウン（閉弁作動）し、噴射孔１１ｂが閉じられて燃料噴射が停止される。

燃圧センサ２０は、以下に説明するステム２１（起歪体）及び圧力センサ素子２２等を備えている。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ＥＣＵ３０へ出力する。燃圧センサ２０は、全ての燃料噴射弁１０に搭載されている。

ＥＣＵ３０（電子制御装置）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶装置、及び入出力インターフェイス等を備える周知のマイクロコンピュータである。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、後述する第１波形取得部、第２波形取得部、第１情報取得部、第２情報取得部、作成部、特性取得部、第１モデル算出部、第１補正部、第１検出部、第２モデル算出部、第２補正部、第２検出部、第３検出部等の機能を実現する。

詳しくは、ＥＣＵ３０は、車両の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（噴射段数、噴射開始時期、噴射終了時期、噴射量等）を算出する。例えば、エンジン負荷及びエンジン回転速度に対応する最適噴射状態を、噴射状態マップにして記憶させておく。そして、現状のエンジン負荷及びエンジン回転速度に基づき、噴射状態マップを参照して目標噴射状態を算出する。

そして、ＥＣＵ３０は、算出した目標噴射状態に基づき噴射指令信号（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、噴射孔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、ＥＣＵ３０は、後述するように燃圧センサ２０により検出された燃料圧力のセンサ波形に基づき燃料の噴射率波形を演算して噴射状態を推定する。ＥＣＵ３０は、推定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に、燃料噴射状態を高精度で制御できる。

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により検出されたセンサ波形（図２（ｃ）参照）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（図２（ｂ）参照）との相関について説明する。

図２（ａ）は、燃料噴射弁１０の電動アクチュエータ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電動アクチュエータ１３が通電作動して噴射孔１１ｂが開かれる（燃料噴射弁１０が開弁される）。すなわち、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）により燃料噴射弁１０の開弁時間を制御することで、噴射量Ｑが制御される。

図２（ｂ）は、上記噴射指令に伴って、噴射孔１１ｂから噴射される燃料の噴射率の変化（噴射率波形）を示す。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（噴射気筒に対応する燃圧センサ）により検出された燃料圧力の変化を示す。

圧力波形と噴射率波形とには以下に説明する相関があるため、検出された圧力波形から噴射率波形を推定（検出）することができる。まず、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。

以上説明したように、圧力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、圧力波形から噴射率波形を推定することで噴射状態を推定できる。

ただし、燃圧センサ２０により検出されたセンサ波形は噴射状態をそのまま反映している訳ではなく、以下に説明する開弁脈動波形がセンサ波形に重畳している。そのため、この開弁脈動波形の成分をセンサ波形から除去する補正を実施して、その補正後のセンサ波形に基づき噴射状態を推定することが要求される。

図３は、オリフィス４２ａから、燃料配管４２ｂ及び燃料噴射弁１０の高圧通路１１ａを通じて噴射孔１１ｂに至るまでの燃料通路を模式化した図である。以下、「噴射脈動」及び「開弁脈動」の発生メカニズム等について図３を用いて説明する。

まず、噴射孔１１ｂからの燃料噴射が開始されると、高圧通路１１ａのうち噴射孔１１ｂの近傍部分では、燃圧低下の脈動（噴射脈動Ｍａ）が発生する（図３（ａ）参照）。その後、発生した噴射脈動Ｍａは、高圧通路１１ａ内をコモンレール４２へ向けて伝播していく（図３（ｂ）参照）。そして、燃圧センサ２０のダイヤフラム部２１ａに噴射脈動Ｍａが到達した図３（ｃ）の時点で、センサ波形は下降を開始する（すなわち変化点Ｐ１が現れる）。

その後、コモンレール４２のオリフィス４２ａに噴射脈動Ｍａが到達した図３（ｄ）の時点で、コモンレール４２内の高圧燃料がオリフィス４２ａから燃料配管４２ｂへ供給されることとなる。このように燃料供給が開始されると、燃料配管４２ｂ内のうちオリフィス４２ａの近傍部分では、燃圧上昇の脈動（開弁脈動Ｍｂ）が発生する（図３（ｅ）参照）。その後、発生した開弁脈動Ｍｂは、高圧通路１１ａ内を噴射孔１１ｂへ向けて伝播していく（図３（ｆ）参照）。そして、燃圧センサ２０のダイヤフラム部２１ａに開弁脈動Ｍｂが到達した図３（ｇ）の時点で、センサ波形は上昇を開始する（すなわち変化点Ｐ２が現れる）。

その後、高圧通路１１ａ内のうち燃圧センサ２０近傍部分において、コモンレール４２から供給される燃料の流量と、噴射孔１１ｂから噴射される燃料の流量とが釣り合った時点（図２（ｃ）に示す変化点Ｐ２ａ時点）で、センサ波形の上昇は停止して一定の値（平衡圧）に維持される。

要するに、センサ波形には噴射脈動Ｍａによる波形成分に、開弁脈動Ｍｂによる波形成分（図２（ｃ）中の変化点Ｐ２～Ｐ２ａの部分）が重畳していると言える。なお、センサ波形のうち変化点Ｐ２時点までの部分は、開弁脈動Ｍｂが未だ燃圧センサ２０に伝播していないため、噴射脈動Ｍａのみを表した波形であって開弁脈動Ｍｂが重畳していないと言える。

本実施形態では、開弁脈動Ｍｂの波形成分を予め作成された開弁脈動モデルに基づいて演算し（図５（ｂ）参照）、演算したモデル波形Ｗｍをセンサ波形Ｗα，Ｗβから差し引いて除去する補正を実施する。そして、その補正後のセンサ波形Ｗ’に基づき噴射状態を推定している。

次に、上記開弁脈動の補正の手順、及び補正後のセンサ波形Ｗ’から噴射率波形を推定する手順の一例を、図４のフローチャートを用いて説明する。この例では、上記開弁脈動の補正に加えて、後述する閉弁脈動補正を実行している。なお、図４に示す一連の処理は、ＥＣＵ３０によって、燃料の噴射を１回実施する毎に実行される。

まず、図４に示すＳ１０において、１回の燃料噴射期間中に噴射気筒の燃圧センサ２０から、所定のサンプリング周期で出力された複数の検出値（センサ波形Ｗα）、及び噴射終了直後に噴射気筒の燃圧センサ２０から、所定のサンプリング周期で出力された複数の検出値（センサ波形Ｗβ）を取得する。なお、図５（ａ）中の実線はセンサ波形Ｗα，Ｗβを示し、点線は開弁脈動波形Ｗｄを示す。

続いて、圧力微分値の時間変化を算出し、変化点Ｐ１（圧力微分値が負側に急増している点）を検出する（Ｓ２０）。多段噴射を行っている場合は、変化点Ｐ１（噴射開始相関点）が複数検出される。

続いて、検出済噴射数を初期化して０に設定し（Ｓ２１）、以下の処理（Ｓ３０～Ｓ１３０）を、最も早いタイミングの変化点Ｐ１から順次行う。変化点Ｐ１から始まる噴射時波形について、検出対象の噴射が先頭噴射か２段目以降の噴射かを判定する（Ｓ３０）。具体的には、検出済噴射数が０か否かにより判定し、０であれば先頭噴射、０より大であれば２段目以降の噴射と判定する。最も早いタイミングで検出された変化点Ｐ１から始まる噴射時波形の検出対象は、先頭噴射となる。

２段目以降の噴射であると判定した場合は（Ｓ３０：ＹＥＳ）、前段脈動補正を行う（Ｓ３１）。すなわち、Ｓ１０で取得した噴射時波形から前段噴射後脈動（前段脈動）のモデル波形（閉弁脈動のモデル波形）を差し引いた補正波形を算出する。

続いて、先頭噴射であると判定した場合（Ｓ３０：ＮＯ）又は前段脈動補正（Ｓ３１）を行った後、噴射量Ｑが所定量よりも多いか否か判定する（Ｓ４０）。噴射量Ｑが所定量よりも多い場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）、開弁脈動補正を行う（Ｓ４１）。すなわち、Ｓ１０で取得した噴射時波形から開弁脈動のモデル波形を差し引いた補正波形を算出する。Ｓ３１で前段脈動補正を行っている場合は、Ｓ３１で算出した補正波形からさらに開弁脈動のモデル波形を差し引いた波形を、補正波形として算出する。図５（ｃ）中の点線は、補正前のセンサ波形Ｗα，Ｗβ（第１波形、第３波形）を示し、実線は、開弁脈動補正後のセンサ波形Ｗ’（第２波形）を示す。噴射量Ｑが所定量よりも多くない場合（Ｓ４０：ＮＯ）、開弁脈動補正は行わずに、以降の噴射率モデルパラメータの検出処理に進む。

続くＳ５０では、補正後のセンサ波形Ｗ’のうち、弁体１２の開弁作動開始に伴い圧力下降していく部分である下降波形Ｗ(P1-P2)（Ｐ１～Ｐ２の部分の波形）の近似直線Ｌａを演算する（図２（ｃ）参照）。次のＳ６０では、補正後のセンサ波形Ｗ’のうち、弁体１２の閉弁作動開始に伴い圧力上昇していく部分である上昇波形Ｗ(P3-P5)（Ｐ３～Ｐ５の部分の波形）の近似直線Ｌｂ（モデル化した上昇波形）を演算する（図２（ｃ）参照）。これらの近似直線Ｌａ，Ｌｂは、例えば下降波形Ｗ(P1-P2)又は上昇波形Ｗ(P3-P5)を構成する複数の検出値を最小二乗法により直線近似して算出してもよい。または、下降波形Ｗ(P1-P2)のうち微分値が最小となる点での接線を直線モデルとして算出してもよいし、上昇波形Ｗ(P3-P5)のうち微分値が最大となる点での接線を直線モデルとして算出してもよい。

次に、Ｓ７０において、補正後のセンサ波形Ｗ’のうち圧力下降を開始する直前（変化点Ｐ１の直前）の圧力（基準圧Ｐbase）を算出し、この基準圧Ｐbaseに基づき、以降の処理で用いる基準直線Ｌｃ，Ｌｄ（図２（ｃ）参照）を算出する。なお、噴射指令信号の出力開始（パルスオン時期ｔ１）から変化点Ｐ１が現れるまでの期間における圧力の平均値を、前記基準圧Ｐbaseとして算出すればよく、例えば、噴射指令信号の出力開始から所定時間が経過するまでの圧力平均値を基準圧Ｐbaseとして算出すればよい。基準直線Ｌｃには基準圧Ｐbaseと同じ値が採用されている。基準直線Ｌｄには、基準圧Ｐbaseよりも所定量だけ圧力低下させた値が採用されている。この所定量は、変化点Ｐ１での圧力から変化点Ｐ２での圧力への圧力下降量ΔＰｄ(P1-P2)が大きいほど、或いは噴射指令信号のパルスオン期間（噴射指令期間Ｔｑ）が長いほど大きい値に設定される。

続くＳ８０では、基準直線Ｌｃと近似直線Ｌａとの交点を算出する（図２（ｃ）参照）。この交点が示す時期は変化点Ｐ１の出現時期と殆ど一致する。したがって、基準直線Ｌｃと近似直線Ｌａとの交点が示す時期は噴射開始時期Ｒ１との相関が高いため、この交点に基づき噴射開始時期Ｒ１を算出する。続くＳ９０では、基準直線Ｌｄと近似直線Ｌｂとの交点を算出する。この交点が示す時期は噴射終了時期Ｒ４との相関が高いため、この交点に基づき噴射終了時期Ｒ４を算出する（図２（ｃ）参照）。

続くＳ１００では、噴射率が上昇する部分の傾きＲα（図２（ｂ）参照）と近似直線Ｌａの傾きとは相関性が高いことに着目し、近似直線Ｌａの傾きに基づき噴射率波形の上昇の傾きＲαを算出する。また、噴射率が下降する部分の傾きＲβ（図２（ｂ）参照）と近似直線Ｌｂの傾きとは相関性が高いことに着目し、近似直線Ｌｂの傾きに基づき噴射率波形の下降の傾きＲβを算出する。続くＳ１１０では、変化点Ｐ１での圧力から変化点Ｐ２での圧力への圧力下降量ΔＰｄ(P1-P2)と、最大噴射率Ｒｈ（図２（ｂ）参照）と、は相関性が高いことに着目し、圧力下降量ΔＰｄ(P1-P2)に基づき最大噴射率Ｒｈを算出する。

続いて、検出済噴射数を１カウントアップする（Ｓ１２０）。続いて、検出済噴射数が、予め設定されている総噴射数となったか否か判定する（Ｓ１３０）。検出済噴射数が総噴射数になっていない場合は（Ｓ１３０：ＮＯ）、Ｓ３０の処理に戻り、後段の噴射についてＳ３０～Ｓ１３０の処理を行う。一方、検出済噴射数が総噴射数になっている場合は（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、本処理を終了する。

以上による図４の処理によれば、噴射開始時期Ｒ１、噴射終了時期Ｒ４、噴射率上昇の傾きＲα、噴射率降下の傾きＲβ、及び最大噴射率Ｒｈが算出される。よって、図２（ｂ）に例示される噴射率波形を推定することができる。なお、Ｓ１０の処理が第１波形取得部としての処理に相当し、Ｓ３０～Ｓ１３０の処理が第１検出部、第２検出部、及び第３検出部としての処理に相当する。

次に、ＥＣＵ３０が開弁脈動波形Ｗｄのモデル波形Ｗｍ（図５（ｂ）参照）を算出する手法を説明する。

図５（ａ）に示すように、実際の開弁脈動波形Ｗｄは、ｔａ時点までは圧力ゼロであり、重畳を開始するｔａ時点から徐々に圧力上昇し、ｔｂ時点でその圧力上昇が停止して一定の圧力になる。したがって、重畳開始するｔａ時点、ｔａ時点からｔｂ時点までの圧力上昇の傾きＰγ、及び圧力上昇量ΔＰが推定できれば、開弁脈動波形Ｗｄのモデル波形Ｗｍ（図５（ｂ）参照）を規定できると言える。本実施形態では、これらの重畳開始時期ｔａ、傾きＰγ、上昇量ΔＰを以下の手法により算出することで、モデル波形Ｗｍを算出している。

開弁脈動波形Ｗｄの傾きＰγ（上昇速度）は、下降波形Ｗ(P1-P2)の傾きＰα（下降速度）と相関がある。両傾きＰγ，Ｐαは比例関係にあり、下降波形Ｗ(P1-P2)の下降速度が速いほど、開弁脈動波形Ｗｄの上昇速度が速くなる。この比例関係の式を予め試験して取得しておき、検出したセンサ波形Ｗαから下降波形Ｗ(P1-P2)の傾きＰαを演算し、演算した傾きＰαを比例関係の式に代入して開弁脈動波形Ｗｄの傾きＰγを算出する。なお、下降波形Ｗ(P1-P2)の傾きＰαは、先述した近似直線Ｌａ（図２（ｃ）参照）の傾きをそのまま用いればよい。

次に、重畳開始時期ｔａの算出手法を説明する。まず、下降開始時期Ｔｓｔａから重畳開始時期ｔａまでに要する時間（開弁脈動伝播時間Ｔａ）を演算する。詳しくは、燃圧センサ２０の位置（正確にはダイヤフラム部２１ａの位置）からオリフィス４２ａまでの経路長Ｌ、及び噴射脈動Ｍａ及び開弁脈動Ｍｂの伝播速度ａ（音速）に基づいて、開弁脈動伝播時間Ｔａを演算する。伝播速度ａは、その時の燃料圧力に応じて変化するため、例えば先述した基準圧Ｐbaseに基づき伝播速度ａを算出すればよい。経路長Ｌは設計値、ａは基準圧Ｐbaseに基づき算出可能である。開弁脈動伝播時間Ｔａは、経路長Ｌの２倍を伝播速度ａで割って算出する（Ｔａ＝２Ｌ／ａ）。下降開始時期Ｔｓｔａはセンサ波形Ｗαから算出可能である。そして、このように演算した開弁脈動伝播時間Ｔａを下降開始時期Ｔｓｔａに加算すれば、重畳開始時期ｔａを算出できる（ｔａ＝Ｔｓｔａ＋Ｔａ）。

次に、圧力上昇量ΔＰの算出手法を説明する。下降開始時期Ｔｓｔａでの圧力及び重畳開始時期ｔａでの圧力をセンサ波形Ｗαから検出し、これらの圧力に基づいて圧力上昇量ΔＰを演算する（詳細は特開２０１２－７７６５３号公報参照）。なお、開弁脈動波形Ｗｄのモデル波形Ｗｍを算出する処理が、第１モデル算出部としての処理に相当する。

また、予め各種態様の単段噴射を試験して、それら態様毎の前段脈動の波形（うねり波形）を取得しておく。各種態様の具体例としては、図２の圧力Pbaseに相当する噴射開始時燃圧（供給燃圧）や、開弁時間Ｔｑに相当する噴射量等の噴射条件を種々異ならせておくことが挙げられる。上記試験により得られた前段脈動の波形、又はその得られた前段脈動の波形を数式で表した波形は、前段脈動のモデル波形に相当し、各種態様毎のモデル波形をＥＣＵ３０のメモリ（モデル波形記憶部）に予め記憶させておく。なお、閉弁脈動波形のモデル波形を算出する処理が、第２モデル算出部としての処理に相当する。

ここで、オリフィス４２ａの寸法や形状のばらつき、特性の経年変化等により、実際の開弁脈動波形Ｗｄとモデル波形Ｗｍ（モデルに基づき演算した開弁脈動波形）とがずれるおそれがある。同様に、実際の前段脈動波形と前段脈動のモデル波形とがずれるおそれがある。そこで、ＥＣＵ３０（特性取得部、第１補正部）は、各オリフィス４２ａを燃料が通過する通過特性を取得し、取得した通過特性に基づいて、開弁脈動のモデル波形Ｗｍを補正する。また、ＥＣＵ３０（第２補正部）は、各オリフィス４２ａの通過特性に基づいて、前段脈動のモデル波形を補正する。

まず、各オリフィス４２ａの通過特性について、図６を参照して説明する。図６は、脈動の減衰係数を説明する模式図である。

噴射気筒（例えば＃１）の燃料噴射弁１０により燃料の噴射が実行されると、燃圧に変化が生じる。燃圧の変化を表す波形は、噴射気筒のオリフィス４２ａを通過する際に減衰係数Ｅ１で減衰を受ける（第１減衰）。そして、燃圧の変化を表す波形は、非噴射気筒（例えば＃２）のオリフィス４２ａを通過する際に減衰係数Ｅ２で減衰を受ける（第２減衰）。また、燃圧の変化を表す波形は、噴射気筒の燃圧センサ２０から非噴射気筒の燃圧センサ２０までの伝播時間ｔの経過により減衰係数Ｅ０で減衰を受ける（第３減衰）。このため、噴射気筒の燃圧センサ２０により検出される燃圧の変化を表す波形における燃圧の極小値から極大値までの圧力幅Ａは、非噴射気筒の燃圧センサ２０により検出される燃圧の変化を表す波形における圧力幅Ａａに減衰する。この関係を以下の式（圧力幅推定式）で表すことができる。

Ａａ＝Ａ×Ｅ１×Ｅ２×Ｅ０（Ｔ、ｔ）
減衰係数Ｅ１（通過特性）は、噴射気筒のオリフィス４２ａの寸法及び形状によって決まる定数である。減衰係数Ｅ２（通過特性）は、非噴射気筒のオリフィス４２ａの寸法及び形状によって決まる定数である。減衰係数Ｅ０（Ｔ、ｔ）は、伝播時間ｔ（あるいはセンサ間距離Ｌ）、及び燃料温度Ｔの関数である。燃料温度Ｔは、温度センサにより検出してもよいし、燃料温度と燃料密度との関係を規定したマップに基づき算出してもよい（詳しくは特開２０１６－５０５６３号公報参照）。伝播時間ｔは、噴射気筒の燃圧センサ２０により検出された燃圧の波形と、非噴射気筒の燃圧センサ２０により検出された燃圧の波形とに基づいて算出することができる。

図７は、燃料噴射時における各気筒のセンサ波形を示すタイムチャートである。ここでは、気筒（＃１）が噴射気筒である場合を示している。

気筒（＃１）では、センサ波形の脈動における最初の極小値から最初の極大値までの圧力幅Ａは、圧力幅Ａ１になっている。気筒（＃２～＃４）では、センサ波形の脈動における最初の極小値から最初の極大値までの圧力幅Ａａは、それぞれ圧力幅Ａ２ａ～Ａ４ａになっている。また、噴射気筒（＃１）の燃圧センサ２０から非噴射気筒（＃２～＃４）の燃圧センサ２０までの伝播時間ｔは、それぞれ伝播時間ｔ１２～ｔ１４になっている。このため、以下の式が成立する。

Ａ２ａ＝Ａ１×Ｅ１×Ｅ２×Ｅ０（Ｔ、ｔ１２）
Ａ３ａ＝Ａ１×Ｅ１×Ｅ３×Ｅ０（Ｔ、ｔ１３）
Ａ４ａ＝Ａ１×Ｅ１×Ｅ４×Ｅ０（Ｔ、ｔ１４）
気筒（＃２）が噴射気筒になった場合は、同様にして以下の式が成立する。

Ａ１ａ＝Ａ２×Ｅ２×Ｅ１×Ｅ０（Ｔ、ｔ２１）
Ａ３ａ＝Ａ２×Ｅ２×Ｅ３×Ｅ０（Ｔ、ｔ２３）
Ａ４ａ＝Ａ２×Ｅ２×Ｅ４×Ｅ０（Ｔ、ｔ２４）
そして、気筒（＃３，＃４）が噴射気筒になった場合も、同様の式が成立する。したがって、これらの式から必要な数の式を選択して連立方程式を解くことにより、減衰係数Ｅ１～Ｅ４を算出することができる。減衰係数Ｅ１～Ｅ４は、０よりも大きく１よりも小さい値である。

減衰係数Ｅ１～Ｅ４に基づいて、各オリフィス４２ａを通過する燃料の流量を算出することができる。例えば、基準となるオリフィス４２ａの減衰係数Ｅｒと、基準となるオリフィス４２ａを通過する燃料の流量Ｆｒとの関係を、実験等により予め取得しておく。減衰係数Ｅｒと、算出した各オリフィス４２ａの減衰係数Ｅ１～Ｅ４とに基づいて流量Ｆｒを補正することで、各オリフィス４２ａの流量Ｆ１～Ｆ４を算出することができる。

同様に、基準となるオリフィス４２ａの減衰係数Ｅｒと、基準となるオリフィス４２ａの前段脈動のモデル波形及び開弁脈動のモデル波形を、実験等により予め取得しておく。減衰係数Ｅｒと、算出した各オリフィス４２ａの減衰係数Ｅ１～Ｅ４とに基づいて、基準となるオリフィス４２ａの前段脈動のモデル波形及び開弁脈動のモデル波形を補正することができる。

図８は、減衰係数Ｅ１～Ｅ４の算出、及び前段脈動のモデル波形・開弁脈動のモデル波形の補正の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、燃料噴射システムを搭載する車両の組立完了時に、ＥＣＵ３０又は他の制御装置（燃料通過特性取得装置）によって実行される。なお、この一連の処理が、燃料噴射システムを搭載する車両の運転時に、ＥＣＵ３０（燃料通過特性取得装置）により実行されてもよい。

まず、噴射気筒の燃料噴射弁１０により燃料の噴射制御を開始する（Ｓ２００）。噴射気筒の燃圧センサ２０及び非噴射気筒の燃圧センサ２０によりそれぞれ検出された燃圧を取得する（Ｓ２１０）。取得した噴射気筒の燃圧及び取得した非噴射気筒の燃圧の微分値を算出する（Ｓ２２０）。

続いて、噴射気筒の燃圧、非噴射気筒の燃圧、噴射気筒の燃圧の微分値、及び非噴射気筒の燃圧の微分値に基づいて、噴射気筒の極値間の圧力幅Ａ、非噴射気筒の極値間の圧力幅Ａａ、噴射気筒の極大値の出現時期、及び非噴射気筒の極大値の出現時期を取得する（Ｓ２３０）。例えば、図７に示すように、噴射気筒のセンサ波形（第１波形）の脈動における最初の極小値から最初の極大値までの圧力幅Ａ１（振幅情報）を取得する。非噴射気筒のセンサ波形（第２波形）の脈動における最初の極小値から最初の極大値までの圧力幅Ａ２ａ～Ａ４ａ（振幅情報）を取得する。噴射気筒のセンサ波形の脈動において最初の極大値が出現した時期ｔ１（時期情報）を取得する。非噴射気筒のセンサ波形の脈動において最初の極大値が出現した時期ｔ２～ｔ４（時期情報）を取得する。

続いて、所定組み合わせの噴射気筒と非噴射気筒とにおいて、上記圧力幅推定式を作成する（Ｓ２４０）。詳しくは、噴射気筒の隣に位置する非噴射気筒と噴射気筒との組み合わせ、及び噴射気筒から１つ隔てた非噴射気筒と噴射気筒との組み合わせのみで、複数の関係式を作成する。例えば、気筒（＃１）を噴射気筒とすると、気筒（＃１）と気筒（＃２）との組み合わせ、気筒（＃１）と気筒（＃３）との組み合わせで、圧力幅推定式を作成する。気筒（＃２）を噴射気筒とすると、気筒（＃２）と気筒（＃１）との組み合わせ、気筒（＃２）と気筒（＃３）との組み合わせ、気筒（＃２）と気筒（＃４）との組み合わせで、圧力幅推定式を作成する。なお、噴射気筒のセンサ波形の脈動において最初の極大値が出現した時期から、非噴射気筒のセンサ波形の脈動において最初の極大値が出現した時期までを、上記伝播時間ｔとする（例えば図７の伝播時間ｔ１２）。

続いて、噴射カウント数に１を加算する（Ｓ２５０）。なお、噴射カウント数の初期値は１である。噴射カウント数が気筒数Ｎ（＝４）よりも大きくないと判定した場合（Ｓ２６０：ＮＯ）、噴射順序が次の気筒に噴射気筒を変更してＳ２００の処理から再度実行する。

一方、噴射カウント数が気筒数Ｎよりも大きいと判定した場合（Ｓ２６０：ＹＥＳ）、作成した複数の圧力幅推定式の連立方程式を解いて各オリフィス４２ａの減衰係数Ｅ１～Ｅ４を算出する（Ｓ２７０）。

続いて、算出した減衰係数Ｅ１～Ｅ４に基づいて、各気筒の前段脈動のモデル波形及び開弁脈動波形のモデル波形を補正する（Ｓ２８０）。例えば、基準となるオリフィス４２ａの減衰係数Ｅｒと各オリフィス４２ａの減衰係数Ｅ１～Ｅ４との比（又は偏差）に基づいて、各気筒の開弁脈動波形Ｗｄのモデル波形Ｗｍにおける圧力上昇量ΔＰを補正する。詳しくは、減衰係数Ｅｒに対して減衰係数Ｅ１～Ｅ４が大きくなるほど、各気筒の開弁脈動波形Ｗｄのモデル波形Ｗｍにおける圧力上昇量ΔＰを大きくする。また、基準となるオリフィス４２ａの減衰係数Ｅｒと各オリフィス４２ａの減衰係数Ｅ１～Ｅ４との比（又は偏差）に基づいて、各気筒の閉弁脈動波形のモデル波形における極小値から極大値までの圧力幅を補正する。詳しくは、減衰係数Ｅｒに対して減衰係数Ｅ１～Ｅ４が大きくなるほど、各気筒の閉弁脈動波形のモデル波形における極小値から極大値までの圧力幅を大きくする。その後、この一連の処理を終了する。

なお、Ｓ２１０の処理が第１波形取得部及び第２波形取得部としての処理に相当し、Ｓ２３０の処理が第１情報取得部及び第２情報取得部としての処理に相当し、Ｓ２４０の処理が作成部としての処理に相当し、Ｓ２７０の処理が特性取得部としての処理に相当し、Ｓ２８０の処理が第１補正部及び第２補正部としての処理に相当する。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・噴射気筒（＃１）において噴射が実行される時に、噴射気筒（＃１）に対応する燃圧センサ２０により検出された燃料圧力に基づいて、燃料圧力の変化を表す第１波形が取得される。噴射気筒において噴射が実行される時に、非噴射気筒（＃２等）に対応する燃圧センサ２０により検出された燃料圧力に基づいて、燃料圧力の変化を表す第２波形が取得される。すなわち、第２波形は、噴射気筒（＃１）における燃料圧力の変化が、噴射気筒（＃１）のオリフィス４２ａ、コモンレール４２、及び非噴射気筒（＃２等）のオリフィス４２ａを介して、非噴射気筒（＃２等）の燃圧センサ２０により検出された波形である。このため、第２波形は、噴射気筒（＃１）のオリフィス４２ａを通過する際の第１減衰、非噴射気筒（＃２等）のオリフィス４２ａを通過する際の第２減衰、及び非噴射気筒（＃２等）の燃圧センサ２０までの伝播時間ｔ１２等の経過による第３減衰を受けていると推定することができる。

・第１波形に基づいて、第１波形の脈動の振幅を反映する圧力幅Ａ１（振幅情報）と第１波形の伝播時期ｔ１等（時期情報）とが取得される。第２波形に基づいて、第２波形の脈動の振幅を反映する圧力幅Ａ２ａ等（振幅情報）と第２波形の伝播時期ｔ２等（時期情報）とが取得される。ここで、第１波形の圧力幅Ａ１と第２波形の圧力幅Ａ２ａ等との相違は、上記第１～第３減衰に相関している。また、第１波形の伝播時期ｔ１と第２波形の伝播時期ｔ２等との相違（伝播時間ｔ１２等）は、第３減衰に相関している。そして、第１減衰は噴射気筒（＃１）のオリフィス４２ａの減衰係数Ｅ１（通過特性）に相関し、第２減衰は非噴射気筒（＃２等）のオリフィス４２ａの減衰係数Ｅ２等（通過特性）に相関していると推定することができる。

・取得された圧力幅Ａ１及び伝播時期ｔ１と、取得された圧力幅Ａ２ａ等及び伝播時期ｔ２等と、各オリフィス４２ａを燃料が通過する通過特性との関係を規定する複数の関係式（圧力幅推定式）が作成される。このとき、噴射気筒と非噴射気筒との各組み合わせで関係式を作成することができるとともに、エンジンの運転に伴って噴射気筒は順次変更される。したがって、作成された複数の関係式の連立方程式を用いて解くことにより、各オリフィス４２ａの通過特性をまとめて取得することができる。

・通過特性は、各オリフィス４２ａを燃料が通過する際に、燃料圧力の脈動の振幅が減衰する度合を表す減衰係数Ｅ１～Ｅ４である。こうした構成によれば、オリフィス４２ａの通過特性として、オリフィス４２ａの基本的な特性である減衰係数Ｅ１～Ｅ４が取得されるため、種々の燃圧のモデル波形の補正に減衰係数Ｅ１～Ｅ４を適用することが可能となる。

・第１波形の脈動の振幅を反映する圧力幅として、第１波形の脈動における最初の極小値から最初の極大値までの圧力幅Ａ１が取得される。また、第２波形の脈動の振幅を反映する圧力幅として、第２波形の脈動における最初の極小値から最初の極大値までの圧力幅Ａ２ａ等が取得される。このため、圧力幅Ａ１，Ａ２ａ等を容易に取得することができるとともに、最も振幅が大きい部分を用いて圧力幅Ａ１，Ａ２ａ等を取得することができるため、圧力幅Ａ１，Ａ２ａ等の精度を向上させることができる。

・第１波形の伝播時期として、第１波形の脈動において最初の極大値が出現した時期ｔ１が取得され、第２波形の伝播時期として、第２波形の脈動において最初の極大値が出現した時期ｔ２等が取得される。このため、伝播時期を容易に取得することができるとともに、最も振幅が大きい部分の極大値の出現時期を用いることができるため、伝播時期の精度を向上させることができる。

・例えば噴射気筒（＃１）の隣に位置する非噴射気筒（＃２）と噴射気筒（＃１）との組み合わせ、及び噴射気筒（＃１）から１つ隔てた非噴射気筒（＃３）と噴射気筒（＃１）との組み合わせのみで、複数の関係式が作成される。このため、互いに近い噴射気筒と非噴射気筒との組み合わせのみで、各関係式を作成することができ、燃圧ノイズや信号ノイズが関係式に及ぼす影響を抑制することができる。

・噴射気筒において噴射が実行される時に、コモンレール４２からオリフィス４２ａを介して燃料噴射弁１０に供給される燃料によって発生する開弁脈動のモデル波形Ｗｍが算出される。取得された各オリフィス４２ａの通過特性に基づいて、開弁脈動のモデル波形Ｗｍが補正される。取得された第１波形から、補正された開弁脈動のモデル波形Ｗｍを差し引いた波形に基づいて、噴射気筒の燃料噴射弁１０による燃料の噴射状態が検出される。したがって、各オリフィス４２ａの通過特性に基づいて補正された開弁脈動のモデル波形Ｗｍを用いて、燃料噴射弁１０による燃料の噴射状態を正確に検出することができる。さらに、開弁脈動のモデル波形Ｗｍの精度が向上するため、２段目以降の微小なパイロット噴射の状態を検出することが可能となる。

・噴射気筒における噴射が終了される時に、噴射孔１１ｂが閉じられることで発生する閉弁脈動のモデル波形が算出される。取得された各オリフィス４２ａの通過特性に基づいて、閉弁脈動のモデル波形が補正される。取得された第１波形から、補正された閉弁脈動のモデル波形を差し引いた波形に基づいて、噴射気筒の燃料噴射弁１０による燃料の噴射状態が検出される。したがって、各オリフィス４２ａの通過特性に基づいて補正された閉弁脈動のモデル波形を用いて、燃料噴射弁１０による燃料の噴射状態を正確に検出することができる。さらに、閉弁脈動のモデル波形の精度が向上するため、２段目以降の微小なパイロット噴射の状態を検出することが可能となる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

・ＥＣＵ３０（第１情報取得部）は、第１波形の脈動の振幅を反映する圧力幅として、第１波形の脈動における最初の極大値から２番目の極小値までの圧力幅を取得することもできる。そして、ＥＣＵ３０（第２情報取得部）は、第２波形の脈動の振幅を反映する圧力幅として、第２波形の脈動における最初の極大値から２番目の極小値までの圧力幅を取得することもできる。

・ＥＣＵ３０（第１情報取得部）は、時期情報として、第１波形の脈動において最初の極小値が出現した時期を取得し、ＥＣＵ３０（第２情報取得部）は、時期情報として、第２波形の脈動において最初の極小値が出現した時期を取得してもよい。こうした構成によれば、時期情報を容易に取得することができるとともに、最も振幅が大きい部分の極小値の出現時期を用いることができるため、時期情報の精度を向上させることができる。

・ＥＣＵ３０（第１情報取得部）は、時期情報として、第１波形の脈動において２番目の極小値が出現した時期を取得し、ＥＣＵ３０（第２情報取得部）は、時期情報として、第２波形の脈動において２番目の極小値が出現した時期を取得することもできる。

・図４のＳ３０，Ｓ３１の前段脈動補正、及びＳ４０，Ｓ４１の開弁脈動補正の一方あるいは双方を省略することもできる。

・例えば噴射気筒（＃１）から２つ隔てた非噴射気筒（＃４）と噴射気筒（＃１）との組み合わせを含む複数の関係式を作成することもできる。

・複数の関係式を行列式で表して、行列式を変換することにより、減衰係数Ｅ１～Ｅ４を算出することもできる。この場合も、各オリフィス４２ａの減衰係数Ｅ１～Ｅ４をまとめて取得することができる。

・各オリフィス４２ａの減衰係数Ｅ１～Ｅ４（通過特性）が第１所定範囲から外れた場合は、オリフィス４２ａ、オリフィス４２ａを介して燃料が供給される燃料噴射弁１０、及びオリフィス４２ａから燃料噴射弁１０の噴射孔１１ｂまでの燃料配管４２ｂ及び高圧通路１１ａ（燃料通路）のいずれかに、異常が生じている可能性がある。第１所定範囲は、異常が生じたことを判定することのできる値であり、正常時には取り得ない値に設定されている。そこで、ＥＣＵ３０は、特性取得部により取得された各オリフィス４２ａの通過特性のうち、１つのオリフィス４２ａの通過特性のみが第１所定範囲から外れた場合に、１つのオリフィス４２ａに対応する気筒において異常が生じたと判定する第１判定部を備えていてもよい。こうした構成によれば、取得した各オリフィス４２ａの通過特性を利用して、オリフィス４２ａに対応する気筒に異常が生じたことを判定することができる。

・複数のオリフィス４２ａ又は全てのオリフィス４２ａの通過特性が第２所定範囲から外れた場合は、オリフィス４２ａ等の異常ではなく、燃料が異常である可能性がある。第２所定範囲は、異常が生じたことを判定することのできる値であり、正常時には取り得ない値に設定されている。なお、第２所定範囲は、上記第１所定範囲と同じでもよいし、異なっていてもよい。そこで、ＥＣＵ３０は、特性取得部により取得された各オリフィス４２ａの通過特性のうち、複数のオリフィス４２ａ又は全てのオリフィス４２ａの通過特性が第２所定範囲から外れた場合に、燃料が異常であると判定する第２判定部を備えていてもよい。こうした構成によれば、取得した各オリフィス４２ａの通過特性を利用して、燃料が異常であることを判定することができる。なお、ＥＣＵ３０は、複数のオリフィス４２ａ又は全てのオリフィス４２ａの通過特性が第２所定範囲から外れた場合に、燃料が異常であるか否か判定する他の処理を実行してもよい。

・ＥＣＵ３０（特性取得部）は、オリフィス４２ａを燃料が通過する通過特性として、オリフィス４２ａを通過する燃料の流量の大小を表す流量係数を取得することもできる。そして、ＥＣＵ３０（第１補正部）は、基準となるオリフィス４２ａの流量係数と各オリフィス４２ａの流量係数との比（又は偏差）に基づいて、各気筒の開弁脈動波形Ｗｄのモデル波形Ｗｍにおける圧力上昇量ΔＰ等を補正してもよい。

・燃料噴射システムが搭載されるエンジンは、４気筒エンジンに限らず、３気筒エンジンや６気筒以上のエンジンであってもよい。また、エンジンは、ディーゼルエンジンに限らず、デリバリパイプ（蓄圧容器）を備える直噴ガソリンエンジンであってもよい。

１０…燃料噴射弁、１１ａ…高圧通路、１１ｂ…噴射孔、２０…燃圧センサ、３０…ＥＣＵ、４２…コモンレール、４２ａ…オリフィス、４２ｂ…燃料配管。

Claims (10)

1. 燃料を蓄圧保持する蓄圧容器（４２）と、内燃機関の各気筒に設けられ、前記蓄圧容器から各オリフィス（４２ａ）を介して燃料が供給される燃料噴射弁（１０）と、前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の噴射孔（１１ｂ）までの燃料通路（４２ｂ、１１ａ）内の燃料圧力を検出する燃圧センサ（２０）と、を備える燃料噴射システムに適用される燃料通過特性取得装置（３０）であって、
   前記燃料噴射弁により前記燃料の噴射が実行される噴射気筒において前記噴射が実行される時に、前記噴射気筒に対応する前記燃圧センサにより検出された前記燃料圧力に基づいて、前記燃料圧力の変化を表す第１波形を取得する第１波形取得部と、
   前記噴射気筒において前記噴射が実行される時に、前記燃料噴射弁により前記燃料の噴射が実行されない非噴射気筒に対応する前記燃圧センサにより検出された前記燃料圧力に基づいて、前記燃料圧力の変化を表す第２波形を取得する第２波形取得部と、
   前記第１波形取得部により取得された前記第１波形に基づいて、前記第１波形の脈動の振幅を反映する振幅情報と前記第１波形の伝播時期を反映する時期情報とを取得する第１情報取得部と、
   前記第２波形取得部により取得された前記第２波形に基づいて、前記第２波形の脈動の振幅を反映する振幅情報と前記第２波形の伝播時期を反映する時期情報とを取得する第２情報取得部と、
   前記第１情報取得部により取得された前記振幅情報及び前記時期情報と、前記第２情報取得部により取得された前記振幅情報及び前記時期情報と、前記各オリフィスを燃料が通過する通過特性との関係を規定する複数の関係式を作成する作成部と、
   前記作成部により作成された前記複数の関係式に基づいて、前記各オリフィスの前記通過特性を取得する特性取得部と、
   を備える燃料通過特性取得装置。
2. 前記通過特性は、前記各オリフィスを燃料が通過する際に、前記燃料圧力の脈動の振幅が減衰する度合を表す減衰係数である、請求項１に記載の燃料通過特性取得装置。
3. 前記第１情報取得部は、前記振幅情報として、前記第１波形の脈動における最初の極小値から最初の極大値までの圧力幅を取得し、
   前記第２情報取得部は、前記振幅情報として、前記第２波形の脈動における最初の極小値から最初の極大値までの圧力幅を取得する、請求項１又は２に記載の燃料通過特性取得装置。
4. 前記第１情報取得部は、前記時期情報として、前記第１波形の脈動において最初の極大値が出現した時期を取得し、
   前記第２情報取得部は、前記時期情報として、前記第２波形の脈動において最初の極大値が出現した時期を取得する、請求項１～３のいずれか１項に記載の燃料通過特性取得装置。
5. 前記第１情報取得部は、前記時期情報として、前記第１波形の脈動において最初の極小値が出現した時期を取得し、
   前記第２情報取得部は、前記時期情報として、前記第２波形の脈動において最初の極小値が出現した時期を取得する、請求項１～３のいずれか１項に記載の燃料通過特性取得装置。
6. 前記作成部は、前記噴射気筒の隣に位置する前記非噴射気筒と前記噴射気筒との組み合わせ、及び前記噴射気筒から１つ隔てた前記非噴射気筒と前記噴射気筒との組み合わせのみで、前記複数の関係式を作成する、請求項１～５のいずれか１項に記載の燃料通過特性取得装置。
7. 前記特性取得部により取得された前記各オリフィスの前記通過特性のうち、１つのオリフィスの前記通過特性のみが第１所定範囲から外れた場合に、前記１つのオリフィスに対応する気筒において異常が生じたと判定する第１判定部を備える、請求項１～６のいずれか１項に記載の燃料通過特性取得装置。
8. 前記特性取得部により取得された前記各オリフィスの前記通過特性のうち、複数のオリフィス又は全てのオリフィスの前記通過特性が第２所定範囲から外れた場合に、前記燃料が異常であると判定する第２判定部を備える、請求項１～７のいずれか１項に記載の燃料通過特性取得装置。
9. 前記噴射気筒において前記噴射が実行される時に、前記蓄圧容器から前記オリフィスを介して前記燃料噴射弁に供給される燃料によって発生する開弁脈動のモデル波形を算出する第１モデル算出部と、
   前記特性取得部により取得された前記各オリフィスの前記通過特性に基づいて、前記開弁脈動のモデル波形を補正する第１補正部と、
   前記第１波形取得部により取得された前記第１波形から、前記第１補正部により補正された前記開弁脈動のモデル波形を差し引いた波形に基づいて、前記噴射気筒の前記燃料噴射弁による前記燃料の噴射状態を検出する第１検出部と、
   を備える請求項１～８のいずれか１項に記載の燃料通過特性取得装置。
10. 前記噴射気筒における前記噴射が終了される時に、前記噴射孔が閉じられることで発生する閉弁脈動のモデル波形を算出する第２モデル算出部と、
    前記特性取得部により取得された前記各オリフィスの前記通過特性に基づいて、前記閉弁脈動のモデル波形を補正する第２補正部と、
    前記第１波形取得部により取得された前記第１波形から、前記第２補正部により補正された前記閉弁脈動のモデル波形を差し引いた波形に基づいて、前記噴射気筒の前記燃料噴射弁による前記燃料の噴射状態を検出する第２検出部と、
    を備える請求項１～９のいずれか１項に記載の燃料通過特性取得装置。

Images