(57)【要約】【課題】蓄圧容器の内部燃料の圧力制御の精度を向上させることができる燃料噴射システムを提供すること。【解決手段】燃料噴射システム１０は、蓄圧容器としてのコモンレール１１と、高圧燃料を噴射する複数の燃料噴射弁２０とを備える。燃料噴射システム１０は、蓄圧容器の内部燃料を減圧させる減圧要求が生じた場合に、複数の燃料噴射弁２０のうち１つ以上の燃料噴射弁２０に通電して第２開閉弁５２を開弁することにより、当該通電の対象としている燃料噴射弁２０の噴射孔３４からは燃料を噴射させずに蓄圧容器の内部燃料を減圧させる減圧駆動制御を実施する減圧制御部と、減圧要求に伴い、複数の燃料噴射弁２０のうち減圧駆動制御の実施を指令する燃料噴射弁２０の数を設定する減圧数設定部と、を備える。減圧制御部は、減圧数設定部により設定された燃料噴射弁２０の数に基づいて、減圧駆動制御の実施対象の燃料噴射弁２０の通電時間を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を高圧状態で蓄える蓄圧容器（１１）と、内燃機関の複数の気筒に対し気筒毎に設けられ前記蓄圧容器内の高圧燃料を噴射する燃料噴射弁（２０）とを備える燃料噴射システムであって、
前記燃料噴射弁は、
前記蓄圧容器からの前記高圧燃料が高圧燃料通路（１３，１４）を通じて供給される制御室（３６，４６）と、
前記制御室の内部の燃料圧力に応じて軸方向に移動することにより噴射孔（３４）から燃料を噴射させるニードル弁（３１）と、
通電に伴い開弁して前記制御室の内部の燃料圧力を調整する圧力調整弁（５２）と、
を有しており、
前記蓄圧容器の内部燃料を減圧させる減圧要求が生じた場合に、複数の前記燃料噴射弁のうち１つ以上の前記燃料噴射弁に通電して前記圧力調整弁を開弁することにより、当該通電の対象としている燃料噴射弁の前記噴射孔からは燃料を噴射させずに前記蓄圧容器の内部燃料を減圧させる減圧駆動制御を実施する減圧制御部と、
前記減圧要求に伴い前記減圧駆動制御の実施を指令する前記燃料噴射弁の数を設定する減圧数設定部と、
を備え、
前記減圧制御部は、前記減圧数設定部により設定された前記燃料噴射弁の数に基づいて、前記減圧駆動制御を実施する前記燃料噴射弁の通電時間を制御する、燃料噴射システム。
【請求項２】
前記高圧燃料の燃料圧力を検出する燃圧検出部（７３）と、
前記燃圧検出部により検出された燃料圧力と、前記高圧燃料の目標圧力との偏差に基づいて、前記減圧駆動制御のための前記燃料噴射弁の通電時間として基本駆動時間を演算する基本時間演算部と、
を備え、
前記減圧制御部は、前記減圧駆動制御の実施を指令する燃料噴射弁の数が少ないほど、前記圧力調整弁の開弁時間が長くなるように前記基本駆動時間を補正する、請求項１に記載の燃料噴射システム。
【請求項３】
前記燃料噴射弁の通電時間と前記蓄圧容器の内部燃料の減圧流量との関係を減圧流量特性として複数の前記燃料噴射弁ごとに記憶する特性記憶部を備え、
前記減圧制御部は、前記特性記憶部に記憶された前記燃料噴射弁ごとの前記減圧流量特性を用いて前記燃料噴射弁の通電時間を算出する、請求項１又は２に記載の燃料噴射システム。
【請求項４】
前記燃料噴射弁の通電時間と前記蓄圧容器の内部燃料の減圧流量との関係を減圧流量特性として複数の前記燃料噴射弁ごとに学習する特性学習部を備え、
前記減圧制御部は、前記特性学習部により学習された前記燃料噴射弁ごとの前記減圧流量特性を用いて前記燃料噴射弁の通電時間を算出する、請求項１又は２に記載の燃料噴射システム。
【請求項５】
前記減圧数設定部は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記減圧駆動制御の実施を指令する燃料噴射弁の数を設定する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。
【請求項６】
複数の前記燃料噴射弁のうち燃料噴射を指令する燃料噴射弁の数を設定する噴射数設定部を備え、
前記減圧数設定部は、前記内燃機関が備える前記燃料噴射弁の全数と、前記燃料噴射を指令する燃料噴射弁の数との差分の数以下を、前記減圧駆動制御の実施を指令する燃料噴射弁の数として設定する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。
【請求項７】
前記燃料噴射弁から燃料を噴射する噴射要求と前記減圧要求とが生じた場合に、複数の前記燃料噴射弁のうち一部を、前記燃料噴射を指令する燃料噴射弁とし、残りを、前記減圧駆動制御の実施を指令する燃料噴射弁とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。
【請求項８】
前記燃料噴射弁は、
前記制御室に接続され且つ第１オリフィス（４２ａ）を有する第１燃料通路（２５，４２）に配置された第１開閉弁（５１）と、
前記制御室に接続され且つ前記第１オリフィスより小さい流路面積によって燃料の流量を制限する第２オリフィス（２７ａ）を有する第２燃料通路（２７）に配置された第２開閉弁（５２）と、
を有し、
前記圧力調整弁は、前記第２開閉弁であり、
前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁の開閉を制御することにより、前記燃料噴射弁の噴射率を可変に制御する噴射制御部を更に備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。
【請求項９】
前記減圧制御部は、前記第１開閉弁を閉弁したまま前記第２開閉弁を開弁することにより、前記減圧駆動制御の実施が指令される燃料噴射弁の前記噴射孔からは燃料を噴射させずに前記蓄圧容器の内部燃料を減圧させる、請求項８に記載の燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料タンクと燃料噴射弁とを接続する燃料経路の途中に、高圧燃料が蓄圧される蓄圧容器としてのコモンレールを配置し、コモンレール内の高圧燃料を燃料噴射弁から噴射させる燃料噴射システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の燃料噴射システムにおいては、コモンレールに減圧弁を設け、減速時等に減圧弁を開いてコモンレール内の燃料圧力を目標圧まで速やかに低下させることが行われている。また、この特許文献１に記載のものでは、減圧弁の通電時間に対するコモンレール内の燃料圧力の降下量を検出することで減圧弁の流量特性を学習し、その学習結果を用いて減圧弁の通電時間を補正する制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２８１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多気筒の内燃機関において、燃料噴射弁を減圧弁として用いてコモンレール内の燃料圧力を低下させる場合、内燃機関の運転状態によっては、減圧弁として用いる燃料噴射弁の数に制限が設けられることがある。こうした状況において、減圧弁として用いる燃料噴射弁の数が制限されていない場合と同様の制御によりコモンレール内の燃料圧力を低下させるものとすると、コモンレール内を速やかに減圧できず、コモンレールの内部燃料の圧力制御の精度が低下することが懸念される。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、蓄圧容器の内部燃料の圧力制御の精度を向上させることができる燃料噴射システムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【０００７】
本発明は、燃料を高圧状態で蓄える蓄圧容器（１１）と、内燃機関の複数の気筒に対し気筒毎に設けられ前記蓄圧容器内の高圧燃料を噴射する燃料噴射弁（２０）とを備える燃料噴射システムに関する。請求項１に記載の発明は、前記燃料噴射弁は、前記蓄圧容器からの前記高圧燃料が高圧燃料通路（１３，１４）を通じて供給される制御室（３６，４６）と、前記制御室の内部の燃料圧力に応じて軸方向に移動することにより噴射孔（３４）から燃料を噴射させるニードル弁（３１）と、通電に伴い開弁して前記制御室の内部の燃料圧力を調整する圧力調整弁（５２）と、を有しており、前記蓄圧容器の内部燃料を減圧させる減圧要求が生じた場合に、複数の前記燃料噴射弁のうち１つ以上の前記燃料噴射弁に通電して前記圧力調整弁を開弁することにより、当該通電の対象としている前記燃料噴射弁の前記噴射孔からは燃料を噴射させずに前記蓄圧容器の内部燃料を減圧させる減圧駆動制御を実施する減圧制御部と、前記減圧要求に伴い前記減圧駆動制御の実施を指令する前記燃料噴射弁の数を設定する減圧数設定部と、を備え、前記減圧制御部は、前記減圧数設定部により設定された前記燃料噴射弁の数に基づいて、前記減圧駆動制御を実施する前記燃料噴射弁の通電時間を制御する。
【０００８】
上記構成によれば、減圧駆動制御の実施対象とする燃料噴射弁の数に応じて、その実施対象の燃料噴射弁の通電時間を制御する構成とした。蓄圧容器の減圧に用いる燃料噴射弁の数が制限される状況において、その制限が課されていない場合と同様の通電時間により燃料噴射弁を制御するものとすると、蓄圧容器から排出される燃料流量が少なすぎる場合がある。かかる場合、蓄圧容器の内部燃料を速やかに減圧できないことが懸念される。これに対し、上記構成によれば、蓄圧容器の内部燃料の減圧の実施対象とする燃料噴射弁の数に応じて、燃料噴射弁の通電時間を可変に制御するため、減圧駆動制御の実施対象とする燃料噴射弁の数が制限されている場合にも、その数に応じて適切な通電時間を設定することができる。その結果、蓄圧容器の内部燃料の圧力を目標圧まで速やかに減圧させることができ、ひいては蓄圧容器の内部燃料の圧力制御の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】燃料噴射システムの概略構成を示す図。
【図２】燃料噴射弁の噴射率パターンの一例を示す図。
【図３】閉弁時の燃料噴射弁を表す図。
【図４】高速開弁モードの燃料噴射弁の動作を説明する図。
【図５】高速開弁モードから高速閉弁モードへ移行するときの燃料噴射弁の動作を説明する図。
【図６】高速閉弁モードの燃料噴射弁の動作を説明する図。
【図７】低速開弁モードの燃料噴射弁の動作を説明する図。
【図８】低速開弁モードから低速閉弁モードへ移行するときの燃料噴射弁の動作を説明する図。
【図９】低速閉弁モードの燃料噴射弁の動作を説明する図。
【図１０】第２開閉弁による減圧動作を示す図。
【図１１】燃料噴射弁の減圧駆動制御を表すタイムチャート。
【図１２】レール圧の減圧要求が生じた場合の燃料噴射弁の駆動制御の具体的態様を示すタイムチャート。
【図１３】減圧駆動時の通電時間補正を説明する図。
【図１４】燃料噴射弁の減圧駆動制御の処理手順を示すフローチャート。
【図１５】減圧駆動本数の設定用マップを示す図。
【図１６】減圧流量特性マップを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態の相互において、互いに同一又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。
【００１１】
本実施形態は、内燃機関である車載多気筒ディーゼルエンジンに適用される燃料噴射システムに具体化している。この燃料噴射システムでは、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）を中枢としてエンジンの燃料噴射を制御している。図１に示すように、燃料噴射システム１０は、コモンレール１１、燃料噴射弁２０及びＥＣＵ９０を備える。
【００１２】
図１において、コモンレール１１は、図示しない高圧ポンプの下流側に接続されており、高圧ポンプで高圧化された燃料（以下「高圧燃料」という。）が供給される。コモンレール１１の内部には、高圧ポンプから圧送された高圧燃料が高圧状態で保持される。コモンレール１１には、コモンレール１１の内部の燃料圧力（以下「レール圧」という。）を低下させる減圧弁が設けられていない。
【００１３】
コモンレール１１には、高圧配管１２を介して燃料噴射弁２０が接続されている。燃料噴射弁２０は、エンジン７０の燃焼室内に燃料を直接噴射する直噴式であり、複数の気筒（本実施形態では４気筒）のそれぞれに１本ずつ取り付けられている。なお、図１には、１つの気筒の燃料噴射弁２０のみを示し、残りの気筒については燃料噴射弁２０の記載を省略している。
【００１４】
ＥＣＵ９０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、駆動回路、入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータである。ＥＣＵ９０には、エンジン７０の回転速度を検出するクランク角センサ、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ等の各種センサから検出信号が逐次入力される。ＥＣＵ９０は、エンジン回転速度やアクセル操作量等のエンジン運転情報に基づいて最適な燃料噴射量及び噴射時期を算出し、それに応じた通電パルス（噴射信号）を燃料噴射弁２０に出力する。これにより、各気筒において燃料噴射弁２０による燃料噴射が制御される。
【００１５】
次に、燃料噴射弁２０の構成について詳細に説明する。燃料噴射弁２０は、第１〜第４本体部２１〜２４を備え、これら第１〜第４本体部２１〜２４が一体化されることにより噴射弁本体が構成されている。第１〜第４本体部２１〜２４は、燃料噴射弁２０の軸方向にこの順に並べて配置されており、コモンレール１１から第１本体部２１に供給された燃料を、第４本体部２４に設けられた噴射孔３４から噴射する。なお、以下の説明では、燃料噴射弁２０の軸方向を「上下方向」、燃料噴射弁２０における第１本体部２１側を「上方向」、第４本体部２４側を「下方向」とする。
【００１６】
第１本体部２１には、第１高圧通路１３と、低圧室５７とが設けられている。第１高圧通路１３は、第１本体部２１、第２本体部２２及び第３本体部２３に亘って形成されており、第１〜第３本体部２１〜２３を貫通している。第１高圧通路１３は、第２本体部２２側とは反対側の端部が高圧配管１２に連通されている。これにより、コモンレール１１からの高圧燃料が高圧配管１２を介して第１高圧通路１３に供給される。第１高圧通路１３には、第１高圧通路１３内の燃料の圧力を検出する燃圧センサ７３が取り付けられている。燃圧センサ７３の検出信号はＥＣＵ９０に入力される。
【００１７】
低圧室５７は、第２本体部２２を向いた面が上方向に凹むことにより、第１本体部２１において第２本体部２２との境界部に形成されている。低圧室５７には、第１高圧通路１３内の高圧燃料が第２本体部２２、第３本体部２３及び第４本体部２４を経由し、これにより低圧化された燃料が収容されている。低圧室５７は、低圧通路５８を介してリターン配管６５に接続されており、更に燃料タンク６１に接続されている。これにより、燃料噴射弁２０に供給される高圧燃料の一部は、低圧室５７からリターン配管６５を通じて燃料タンク６１に戻される。低圧室５７の内部には、燃料噴射弁２０の燃料の噴射状態を制御する開閉弁５０が設けられている。開閉弁５０は電磁駆動式であり、ＥＣＵ９０により開弁及び閉弁が制御される。
【００１８】
第２本体部２２には、第２高圧通路１４と、中間室２６と、第１通路２５と、第２通路２７とが設けられている。第２高圧通路１４は、第１高圧通路１３から分岐する分岐路であり、コモンレール１１からの高圧燃料が供給される燃料通路である。第２高圧通路１４には、昇圧オリフィス１４ａが設けられている。この昇圧オリフィス１４ａにより、第２高圧通路１４を流れる燃料の流量が制限される。第２高圧通路１４において、第１高圧通路１３とは反対側の端部には環状室１４ｂが形成されている。環状室１４ｂは、第２本体部２２において第３本体部２３との境界部に環状に形成された燃料通路部である。環状室１４ｂには、第１高圧通路１３からの高圧燃料が第２高圧通路１４を通じて導入される。
【００１９】
中間室２６は、円柱状に形成されたチャンバであり、第２本体部２２と第３本体部２３との境界部に形成されている。第１通路２５は、第２本体部２２の内部において燃料噴射弁２０の軸方向（上下方向）に延びており、第２本体部２２を貫通している。第１通路２５は、その一方の端部が低圧室５７に連通され、他方の端部が中間室２６に連通されている。これにより、中間室２６は、第１通路２５を介して低圧室５７に連通されている。
【００２０】
第２通路２７は、第２本体部２２の内部に形成されており、第１通路２５と同じ方向（上下方向）に延びている。第２通路２７は第２本体部２２を貫通しており、その一方の端部が低圧室５７に連通され、他方の端部が第３本体部２３の第１制御室４６に連通されている。第２通路２７には、第１本体部２１に近い位置に減圧オリフィス２７ａが設けられている。減圧オリフィス２７ａにより第２通路２７を流れる燃料の流量が制限される。なお、第２通路２７が「第２燃料通路」に相当し、減圧オリフィス２７ａが「第２オリフィス」に相当する。
【００２１】
第３本体部２３には、第１制御室４６と、接続通路４７とが設けられている。第１制御室４６は、第２本体部２２を向いた面が下方向に凹むことにより噴射弁本体の内部に形成されたチャンバであり、環状室１４ｂに連通されている。第１制御室４６には、第１高圧通路１３からの高圧燃料が第２高圧通路１４を介して供給される。
【００２２】
第１制御室４６の内部には、燃料噴射弁２０の軸方向（上下方向）に変位可能な従動弁４１が配置されている。従動弁４１は円柱状であり、その中央部において軸方向に貫通する第３通路４２が形成されている。第３通路４２は、第２本体部２２側の開口部が中間室２６に開放されており、第４本体部２４側の開口部が第１制御室４６の内部に開放されている。第３通路４２には減圧オリフィス４２ａが設けられている。減圧オリフィス４２ａによって第３通路４２を流れる燃料の流量が制限される。減圧オリフィス４２ａの出口側の燃料流量よりも、第２通路２７が有する減圧オリフィス２７ａの出口側の燃料流量の方が小さく設定されている。なお、第１通路２５及び第３通路４２により「第１燃料通路」が構成されている。減圧オリフィス４２ａが「第１オリフィス」に相当する。
【００２３】
従動弁４１には、従動弁４１を第２本体部２２に向かう方向（上方向）へ付勢するスプリング４５が取り付けられている。従動弁４１は、第１制御室４６の内部の燃料圧力による上方向の力及びスプリング４５の付勢力により第２本体部２２の下面に当接している。この当接状態では、従動弁４１によって環状室１４ｂと第１制御室４６との連通は遮断される一方、中間室２６は第３通路４２を介して第１制御室４６に連通された状態となる。この状態では、第１制御室４６内の燃料は、第３通路４２、中間室２６及び第１通路２５を介して低圧室５７に流入可能である。
【００２４】
従動弁４１が第２本体部２２の下面に当接している状態において、第１制御室４６の内部の燃料圧力が低下して、第１制御室４６の内部の燃料圧力による上方向の力及びスプリング４５の付勢力が、環状室１４ｂ及び中間室２６の内部の燃料圧力による下方向の力を下回ると、従動弁４１が第２本体部２２の下面から離間する方向に変位する。これにより、中間室２６が第３通路４２を介さずに第１制御室４６に連通されるとともに、環状室１４ｂが第１制御室４６に連通される。
【００２５】
第２通路２７は、低圧室５７と第１制御室４６とを直接連通している。つまり、第１制御室４６は、従動弁４１の位置（リフト状態）に依らずに第２通路２７を介して低圧室５７に連通されている。また、第３本体部２３には、第１制御室４６から第４本体部２４へ延びる接続通路４７が形成されている。接続通路４７にはオリフィス４７ａが設けられており、オリフィス４７ａによって接続通路４７を流れる燃料の流量が制限される。
【００２６】
第４本体部２４には、シリンダ３５と、ニードル弁３１と、高圧室３３と、第２制御室３６とが設けられている。シリンダ３５の先端部には、外部に向かって燃料が噴射される噴射孔３４が複数形成されている。ニードル弁３１は、シリンダ３５の内部において上下方向に往復動可能に収容されている。ニードル弁３１の上面には、ニードル弁３１を下方向へ付勢するスプリング３２が取り付けられている。
【００２７】
高圧室３３は、第１高圧通路１３と噴射孔３４とを連通する通路の途中に設けられている。この高圧室３３の内部に、ニードル弁３１の先端部が配置されている。第２制御室３６は、シリンダ３５の内部において噴射孔３４とは反対側（ニードル弁３１の上方）に設けられている。第２制御室３６は、接続通路４７を介して第１制御室４６に連通されている。これにより、第１高圧通路１３からの高圧燃料が、第１制御室４６及び接続通路４７を介して第２制御室３６に供給される。第２制御室３６の内部の燃料圧力と、ニードル弁３１に取り付けられたスプリング３２の付勢力とがニードル弁３１に作用することにより、ニードル弁３１が噴射孔３４を塞ぐ方向（下方向）に変位し、燃料噴射弁２０が閉弁状態となる。
【００２８】
また、高圧室３３の内部の燃料圧力が、第２制御室３６の内部の燃料圧力及びスプリング３２の付勢力の合計の力よりも大きくなると、ニードル弁３１が噴射孔３４を開く方向（上方向）に変位し、燃料噴射弁２０が開弁状態となる。燃料噴射弁２０が開弁状態となることにより、高圧室３３内の高圧燃料が噴射孔３４から噴射される。
【００２９】
次に、開閉弁５０の構成について説明する。開閉弁５０は、低圧室５７の内部において、第１制御室４６と低圧室５７とを接続する燃料通路に配置されている。開閉弁５０は、ＥＣＵ９０により駆動制御により第１制御室４６から低圧室５７への燃料の流出を許容及び遮断することにより、第１制御室４６の内部の燃料圧力を調整する。
【００３０】
開閉弁５０は、第１開閉弁５１と、第２開閉弁５２とを有している。第１開閉弁５１は、第１通路２５上に配置されており、その開閉状態が制御されることにより低圧室５７と第１通路２５との連通及び遮断を切り替える。第２開閉弁５２は、第２通路２７上に配置されており、その開閉状態が制御されることにより低圧室５７と第２通路２７との連通及び遮断を切り替える。ＥＣＵ９０は、第１ソレノイド５３と第２ソレノイド５４とを互いに独立して通電駆動することにより、第１開閉弁５１の開閉状態と第２開閉弁５２の開閉状態とを互いに独立して制御する。
【００３１】
具体的には、第１ソレノイド５３の非通電時には、第１開閉弁５１は、第１スプリング５５の付勢力により第２本体部２２に当接している。この当接状態では、第１開閉弁５１により低圧室５７と第１通路２５との連通が遮断された状態（閉弁状態）となる。また、第１開閉弁５１の閉弁状態において第１ソレノイド５３に通電すると、第１スプリング５５の付勢力に抗して第１開閉弁５１が上方向に移動し、第２本体部２２から離間する。この状態では、低圧室５７と第１通路２５とが連通された状態（開弁状態）となり、第１通路２５から低圧室５７への燃料の流入が許容される。
【００３２】
また、第２ソレノイド５４の非通電時には、第２開閉弁５２は、第２スプリング５６の付勢力により第２本体部２２に当接している。この当接状態では、第２開閉弁５２により低圧室５７と第２通路２７との連通が遮断された状態（閉弁状態）となる。また、第２開閉弁５２の閉弁状態において第２ソレノイド５４に通電すると、第２スプリング５６の付勢力に抗して第２開閉弁５２が上方向に移動し、第２本体部２２から離間する。この状態では、低圧室５７と第２通路２７とが連通された状態（開弁状態）となり、第２通路２７から低圧室５７への燃料の流入が許容される。
【００３３】
燃料噴射制御において、ＥＣＵ９０は、第１開閉弁５１の開弁及び閉弁を切り替えることにより、ニードル弁３１を開弁位置及び閉弁位置に移動させる。これにより、噴射孔３４から燃料が噴射される噴射動作と、燃料の噴射が停止される噴射停止動作とが切り替えられる。また、ＥＣＵ９０は、第１開閉弁５１の駆動制御に併せて、第２開閉弁５２の開弁及び閉弁を切り替えることにより、ニードル弁３１が開弁位置及び閉弁位置に移動するときの移動速度を制御する。すなわち、ＥＣＵ９０は、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２の開閉を独立して制御することにより、燃料の噴射率の傾き、より具体的には、噴射率の立ち上がり速度及び立ち下がり速度をそれぞれ制御する。
【００３４】
図２に、燃料噴射弁２０の噴射率パターンの例を示している。いずれの噴射率パターンにおいても、燃料噴射弁２０による燃料噴射の開始時には第１開閉弁５１を開弁し、燃料噴射の終了時には第１開閉弁５１を閉弁する。第２開閉弁５２については、噴射率の立ち上がり速度、立ち下がり速度に応じて開弁及び閉弁を制御する。
【００３５】
具体的には、燃料噴射の開始時における噴射率の立ち上がり速度を急峻にする高速開弁モード（噴射開始（Ｈ）モード）では、第２開閉弁５２を開弁し（図２（ａ）及び（ｃ）参照）、噴射率の立ち上がり速度を緩慢にする低速開弁モード（噴射開始（Ｌ）モード）では、第２開閉弁５２を閉弁する（図２（ｂ）及び（ｄ）参照）。また、燃料噴射の終了時における噴射率の立ち下がり速度を急峻にする高速閉弁モード（噴射終了（Ｈ）モード）では、第２開閉弁５２を閉弁し（図２（ａ）及び（ｂ）参照）、噴射率の立ち下がり速度を緩慢にする低速閉弁モード（噴射終了（Ｌ）モード）では、第２開閉弁５２を開弁する（図２（ｃ）及び（ｄ）参照）。また、噴射率の立ち上がり速度及び立ち下がり速度を途中で変更してもよい。燃料噴射弁２０によれば、例えば図２（ｅ）に示すように、高速閉弁モードから低速閉弁モードへ変更する噴射率パターン（噴射終了（Ｈ→Ｌ）モード）を実現したり、図２（ｆ）に示すように、低速開弁モードから高速開弁モードへ変更する噴射率パターン（噴射開始（Ｌ→Ｈ）モード）を実現したりすることもできる。
【００３６】
第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２の開閉状態と燃料噴射弁２０の動作との関係について図３〜８を用いて説明する。噴射開始前は、第１ソレノイド５３及び第２ソレノイド５４を非通電とすることにより、図３に示すように、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２は共に閉じており、ニードル弁３１によって高圧室３３と噴射孔３４との連通が遮断されている。
【００３７】
高速開弁モード且つ高速閉弁モードの噴射パターン（図２（ａ）参照）の場合について、図３〜６を用いて説明する。噴射開始前において、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２が閉弁した状態では、第１高圧通路１３からの高圧燃料が導入されることにより、第２〜第４本体部２２〜２４に形成された燃料貯留部（環状室１４ｂ、中間室２６、第１制御室４６、第２制御室３６、高圧室３３）及び燃料通路（第１通路２５、第２通路２７、第３通路４２、接続通路４７）は、第１高圧通路１３内の燃料圧力と同等の高圧状態で保持されている（図３参照）。
【００３８】
第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２が閉じられた状態において、第１ソレノイド５３及び第２ソレノイド５４への通電により第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２を共に開弁すると、図４に示すように、第１制御室４６が、第１通路２５、第３通路４２及び第２通路２７を介して低圧室５７に連通される。これにより、第１制御室４６及び第２制御室３６の内部の燃料が、第１通路２５及び第３通路４２を通過する経路と、第２通路２７を通過する経路との２つの経路を介して低圧室５７へ流入される。このため、第１制御室４６及び第２制御室３６の内部の燃料圧力が高速で低下し、ニードル弁３１が高速で開弁方向（上方向）に変位する。これにより噴射孔３４から燃料が噴射される。この場合、図２（ａ）に示すように噴射率が高速で立ち上がる。
【００３９】
なお、減圧オリフィス４２ａの前後には差圧が生じており、第１制御室４６の内部の燃料圧力による上方向の力及びスプリング４５の付勢力の合計が、中間室２６及び環状室１４ｂの内部の燃料圧力による下方向の力よりも高くなっている。このため、従動弁４１は、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２を共に開いた状態において、第２本体部２２に当接している状態に維持されている（図４参照）。
【００４０】
噴射率が最大になった後、第１開閉弁５１を閉弁すると、第１制御室４６内の燃料が第３通路４２を介して中間室２６へ流入することにより、中間室２６の内部の燃料圧力が上昇する（図５参照）。また、第２開閉弁５２を閉弁することにより、低圧室５７と第１制御室４６との連通が遮断される。この場合、中間室２６及び環状室１４ｂの内部の燃料圧力による下方向の力が、第１制御室４６の内部の燃料圧力による上方向の力及びスプリング４５の付勢力の合計よりも大きくなることにより、従動弁４１が下方向へ移動する（図６参照）。この従動弁４１の下方向への移動により、第１高圧通路１３の高圧燃料が第１制御室４６に流入する。
【００４１】
このとき、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２が共に閉弁しているため、第１制御室４６の内部の燃料圧力は高速で上昇する。第１制御室４６から接続通路４７を介して第２制御室３６へ燃料が流入し、第２制御室３６の内部の燃料圧力が所定圧力よりも高くなると、ニードル弁３１が下降し始めて閉弁動作に移行する（図６参照）。この場合、図２（ａ）に示すように、噴射率が高速で立ち下がる。その後、ニードル弁３１によって噴射孔３４が塞がれることにより、燃料噴射弁２０による燃料噴射が停止される。
【００４２】
次に、低速開弁モード且つ高速閉弁モードの噴射パターン（図２（ｂ）参照）の場合について説明する。噴射開始前において、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２が閉じられた状態（図３参照）において、図７に示すように、第２開閉弁５２を閉じた状態で維持し、第１開閉弁５１を開くと、第１制御室４６の内部の燃料が第３通路４２及び第１通路２５を介して中間室２６に流入する。このとき、減圧オリフィス４２ａの前後には差圧が生じており、第１制御室４６の内部の燃料圧力による上方向の力及びスプリング４５の付勢力の合計が、中間室２６及び環状室１４ｂの内部の燃料圧力による下方向の力よりも高くなっている。このため、従動弁４１は、第２本体部２２に当接している状態に維持される。
【００４３】
第２開閉弁５２が閉じられた状態では、第２通路２７を介した燃料の流通が許容されていないため、第１制御室４６の内部の燃料圧力は低速で低下し、ニードル弁３１は低速で開弁方向に変位する。この場合、図２（ｂ）に示すように、噴射率が低速で立ち上がる。つまり、第１開閉弁５１が開き、かつ第２開閉弁５２が閉じた状態における噴射率の上昇速度（傾き）は、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２が共に開いた状態における噴射率の上昇速度（傾き）よりも小さくなる。噴射率が最大となった後は、図２（ａ）に示す高速立下げ時の動作と同様である。
【００４４】
次に、高速開弁モード且つ低速閉弁モードの噴射パターン（図２（ｃ）参照）の場合について説明する。まず、高速立上げ時の動作は、図２（ａ）に示す高速立上げ時の動作と同様である。噴射率が最大になった後、図８に示すように、第２開閉弁５２を開いた状態で維持し、第１開閉弁５１を閉じると、第１制御室４６内の燃料が第３通路４２を介して中間室２６へ流入し、中間室２６の内部の燃料圧力が上昇する。また、第２開閉弁５２は開いた状態であるため、第１制御室４６の内部の燃料は、第２通路２７を介して低圧室５７に流入する。中間室２６の内部の燃料圧力が上昇し、中間室２６及び環状室１４ｂの内部の燃料圧力による下方向の力が、第１制御室４６の内部の燃料圧力による上方向の力及びスプリング４５の付勢力の合計よりも大きくなると、従動弁４１が下方向へ移動する（図９参照）。この従動弁４１の下方向への移動により、第１高圧通路１３の高圧燃料が第１制御室４６に流入する。
【００４５】
このとき、第２開閉弁５２は開いた状態で維持されているため、第１制御室４６の内部の燃料圧力は低速で上昇する。第１制御室４６から接続通路４７を介して第２制御室３６に燃料が流入し、第２制御室３６の内部の燃料圧力が所定圧力よりも高くなると、ニードル弁３１が下降し始めて閉弁動作に移行する（図９参照）。この場合、図２（ｃ）に示すように、噴射率が低速で立ち下がる。つまり、第１開閉弁５１が閉じ、かつ第２開閉弁５２が開いた状態における噴射率の低下速度（傾き）は、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２が共に閉じた状態における噴射率の低下速度（傾き）よりも小さくなる。その後、ニードル弁３１によって噴射孔３４が塞がれることにより、噴射孔３４から燃料が噴射されなくなる。
【００４６】
図１０は、第２開閉弁５２により、燃料噴射弁２０から燃料を噴射させずにコモンレール１１内の燃料圧力を減圧させる減圧弁モードの動作を示す図である。
【００４７】
上述したように、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２が共に閉じた状態では、第２制御室３６、第１制御室４６及び中間室２６の内部の燃料圧力は第１高圧通路１３の内部の燃料圧力と同等であり、従動弁４１は第２本体部２２に当接している（図３参照）。減圧動作では、この状態から第２開閉弁５２を開く。これにより、図１０に示すように、第１制御室４６内の燃料が第２通路２７を介して低圧室５７へ排出され、第１制御室４６の内部の圧力低下に伴い従動弁４１が下方向へ移動する。
【００４８】
燃料噴射弁２０では、第１開閉弁５１が閉じられ且つ第２開閉弁５２が開かれた状態において、昇圧オリフィス１４ａを介した燃料の流量が、減圧オリフィス２７ａを介した燃料の流量よりも大きく設定されている。このため、第１開閉弁５１が閉じられ且つ第２開閉弁５２が開かれた状態では、第１制御室４６の内部から第２通路２７を通じて排出される燃料の第２通路２７における圧力損失の方が、第２高圧通路１４から第１制御室４６へ流入する燃料の第２高圧通路１４における圧力損失よりも大きくなる。これにより、第１開閉弁５１が閉じられ且つ第２開閉弁５２が開かれた状態では、ニードル弁３１により高圧室３３と噴射孔３４とが遮断された状態、つまり噴射孔３４から燃料が噴射されない状態が維持される。
【００４９】
また、コモンレール１１から第１高圧通路１３及び第２高圧通路１４を介して第１制御室４６へ燃料が流入し、その流入した燃料が第１制御室４６から低圧室５７へ排出され、燃料噴射システムの上流側（低圧側）へ戻されることにより、コモンレール１１の内部の燃料圧力が低下する。すなわち、燃料噴射弁２０から燃料を噴射させない状態で、コモンレール１１内の燃料圧力が減圧される。このため、燃料噴射弁２０は、コモンレール１１内の燃料圧力を減圧する減圧弁としての機能を有する。
【００５０】
なお、燃料噴射弁２０においては、第１開閉弁５１により第１通路２５と低圧室５７とが連通された場合に、従動弁４１により環状室１４ｂと第１制御室４６との連通が遮断されるように、減圧オリフィス４２ａの流路面積、中間室２６の第３本体部２３（第１制御室４６）側の開口面積、環状室１４ｂの第３本体部２３（第１制御室４６）側の開口面積、及びスプリング４５による付勢力が設定されている。すなわち、第１開閉弁５１により第１通路２５と低圧室５７とが連通された場合に、従動弁４１により第１制御室４６と中間室２６とを第３通路４２を介して連通した状態となることが、減圧オリフィス４２ａによる燃料流量の制限、中間室２６への従動弁４１の露出面積、第１高圧通路１３への従動弁４１の露出面積、及びスプリング４５による付勢力の設定により実現されている。
【００５１】
図１１は、燃料噴射弁２０の減圧駆動制御を表すタイムチャートである。例えば車両減速時に、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２が共に閉じられた状態において、レール圧を目標圧まで減圧させる減圧要求が有ると、その減圧要求に伴い、第２ソレノイド５４への通電が開始される（時刻ｔ１１）。このとき、第１ソレノイド５３への通電は行われない。第２ソレノイド５４への通電開始に伴い、所定の開弁遅れ時間Ｔｄ（ｉ）が経過した後に第２開閉弁５２が軸方向に移動を開始する（時刻ｔ１２）。これにより、第１開閉弁５１が閉じられた状態のまま第２開閉弁５２が開弁される。第２開閉弁５２の開弁によりコモンレール１１内から高圧燃料が排出され、レール圧が低下し始める（時刻ｔ１３）。その後、通電開始から減圧用通電時間ＴｍＦが経過したタイミングで第２ソレノイド５４への通電が停止され（時刻ｔ１４）、第２開閉弁５２が閉弁する。こうした減圧動作により減圧量Ｐａのレール圧の低下が生じる。
【００５２】
ここで、エンジン７０の運転中において、エンジン７０での燃焼を継続したまま、つまり燃料噴射弁２０からの燃料噴射を行いつつ、レール圧を目標圧まで低下させる必要が生じることがある。こうした場合、本システムでは、複数気筒のうち一部の気筒を、燃料噴射を指令する噴射指令気筒とし、噴射指令気筒に設けられた燃料噴射弁２０を用いて燃料噴射を継続する。一方、残りの気筒については、燃料噴射弁２０からの燃料噴射を行わず、燃料噴射弁２０を減圧弁として用いてレール圧を減圧させる。これにより、エンジン７０の運転継続とレール圧の目標圧への減圧とを両立させている。
【００５３】
ところで、燃料噴射弁２０を減圧弁として用いる場合、レール圧を減圧させるための駆動（以下、「減圧駆動」ともいう。）を行う燃料噴射弁２０の本数に応じて、レール圧の減圧量が相違する。具体的には、各燃料噴射弁２０への通電時間を同じとした場合、減圧駆動させる燃料噴射弁２０の本数（以下、「減圧駆動本数Ｎｄ」ともいう。）が多いほど、レール圧の減圧量が大きくなり、逆に減圧駆動本数Ｎｄが少ないほどレール圧の減圧量が小さくなる。そのため、エンジン７０の運転を継続させながらレール圧を目標圧まで減圧させる場合のように、減圧駆動させることが可能な燃料噴射弁２０の本数が制限される状況では、レール圧を目標圧まで低下させる時間が長引くことが懸念される。
【００５４】
そこで本実施形態では、レール圧を目標圧まで減圧させる減圧要求が生じた場合、燃料噴射弁２０の減圧駆動本数Ｎｄに応じて、レール圧の減圧動作を行う燃料噴射弁２０に対する通電時間を可変に制御することとしている。
【００５５】
エンジン７０の運転中にレール圧の減圧要求が生じた場合における燃料噴射弁２０の駆動制御の具体的態様について、図１２及び図１３のタイムチャートを用いて説明する。図１２及び図１３は、運転者がアクセル操作を行って車両を減速させている場面を想定している。図１３は、減圧駆動を指令する燃料噴射弁２０に対する、図１２中の時期Ａ及び時期Ｂにおける第２開閉弁５２への通電パルスを示している。
【００５６】
図１２において、アクセル開度が第１開度θ１である状態から、アクセル操作が解除されてアクセル開度ゼロになった場合を考える。アクセル開度が第１開度θ１とされている期間（時刻ｔ２１以前）では、実レール圧が目標圧ＰＴｒｇ（図１２中の破線）で制御されており、コモンレール１１の減圧要求は生じていない。この場合、通常の燃料噴射制御、すなわち全ての気筒（本実施形態では４気筒）の各燃料噴射弁２０を、燃料噴射を指令する噴射指令気筒として燃料噴射制御が実施される。エンジン７０の気筒数をＮとすると、燃料噴射が指令される燃料噴射弁２０の本数（以下、「噴射本数Ｎａ」ともいう。）は「Ｎ」、減圧駆動本数Ｎｄは「０」となる。
【００５７】
時刻ｔ２１で運転者がアクセル操作を解除したことに伴いエンジン負荷が低下し、レール圧の目標圧ＰＴｒｇがＰ１からＰ２（Ｐ１＞Ｐ２）に低圧側に変更され、減圧要求が生じた場合を考える。この場合、実レール圧を目標圧ＰＴｒｇに一致させるべく、時刻ｔ２１以降の期間において、全気筒のうち少なくとも一部の気筒の燃料噴射弁２０を減圧駆動させる。時刻ｔ２１でレール圧の減圧要求が発生したときにはアクセル開度はゼロであり、いずれの燃料噴射弁２０に対しても噴射指令されない。この場合、実レール圧を目標圧ＰＴｒｇに速やかに減圧させるべく、減圧駆動本数Ｎｄとして最大値の「４」が設定される。
【００５８】
その後、時刻ｔ２２で運転者がアクセル操作することによりアクセル開度が第２開度θ２（θ２＜θ１）になり、エンジン負荷が増大すると、アクセル開度に応じて噴射本数Ｎａが増加されるとともに、噴射本数Ｎａの増加に伴い減圧駆動本数Ｎｄが減少される。図１２では、時刻ｔ２２において、噴射本数Ｎａとして「１」が設定され、減圧駆動本数Ｎｄとして「３」が設定される。これにより、全気筒のうち１つの気筒（例えば第４気筒）に対し、所定の噴射タイミングで燃料噴射が指令され、残りの気筒（第１気筒〜第３気筒）に対し、所定の駆動タイミングで減圧駆動が指令される。噴射タイミング及び駆動タイミングはそれぞれ、エンジン運転状態（エンジン回転速度及びエンジン負荷）に基づき算出される。
【００５９】
一部の気筒（図１２では３つの気筒）の燃料噴射弁２０を減圧駆動させることにより実レール圧が徐々に低下する。やがて、実レール圧が目標圧ＰＴｒｇに一致すると、減圧駆動を指令している燃料噴射弁２０について減圧駆動を終了させ、通常の燃料噴射制御に移行する（時刻ｔ２３以降）。
【００６０】
ここで、エンジン負荷の増大に伴い減圧駆動本数Ｎｄを単に減らした場合、全部の燃料噴射弁２０を用いてレール圧を低下させる場合に比べて、レール圧の減圧量が少なくなる。この場合、レール圧を目標圧ＰＴｒｇに一致させるまでに時間がかかることが懸念される（図１２中の一点鎖線参照）。こうした点を考慮し、本実施形態では、減圧駆動本数Ｎｄに応じて、燃料噴射弁２０の通電時間を可変に制御している。具体的には、減圧駆動本数Ｎｄが少ないほど、減圧駆動させる各燃料噴射弁２０の通電時間を長く設定している。
【００６１】
図１３中、（ａ）には、図１２中の時期Ａにおいて燃料噴射弁２０に出力する通電パルスを示し、（ｂ）には、図１２中の時期Ｂにおいて燃料噴射弁２０に出力する通電パルスを示している。時期Ａの減圧駆動本数Ｎｄは「４」であり、時期Ｂの減圧駆動本数Ｎｄは「３」である。
【００６２】
通電パルスの長さ（通電時間）は、実レール圧と目標圧ＰＴｒｇとの差分（以下、「圧力偏差ΔＰ」という。）に基づいて算出される。具体的には、圧力偏差ΔＰが大きいほど、通電時間としては長い時間が設定される。時期Ａでは、圧力偏差ΔＰがΔＰ１と大きく、燃料噴射弁２０の通電時間としては比較的長めの時間ＴｍＦＡが設定される。各燃料噴射弁２０において、通電時間の指令値として時間ＴｍＦＡが設定され、その設定された指令値に基づき各燃料噴射弁２０が減圧駆動される。ここでは、全ての気筒（第１気筒〜第４気筒）の燃料噴射弁２０を用いてレール圧の減圧が行われる。
【００６３】
一方、時期Ｂでは、圧力偏差ΔＰがΔＰ２（ΔＰ２＜ΔＰ１）と小さくなっている。この場合、圧力偏差ΔＰに基づき算出される燃料噴射弁２０の通電時間としては、時間ＴｍＦＡよりも短い時間ＴｍＦＢが設定される（図１３（ｂ）の一点鎖線を参照）。ところが、時期Ｂでは、エンジン負荷の増大に伴い出力を確保する必要があり、減圧駆動本数Ｎｄが「３」に制限されている。この場合、圧力偏差ΔＰに基づき算出した時間ＴｍＦＢにより燃料噴射弁２０を減圧駆動させるとすると、レール圧が目標圧ＰＴｒｇに低下するまでに時間がかかる。そこで時刻ｔ２２以降では、減圧駆動本数Ｎｄが少ない分、減圧駆動時における燃料噴射弁２０の通電時間を長くなる側に補正する。図１３では、圧力偏差ΔＰに基づき算出した基本通電時間ＴｍＦＢを、減圧駆動本数Ｎｄに応じて長くなる側に補正し、その補正後の時間ＴｍＦｋにより燃料噴射弁２０に減圧駆動を指令する。これにより、レール圧が速やかに目標圧ＰＴｒｇに収束するように制御している。
【００６４】
次に、燃料噴射弁２０の減圧駆動制御の処理手順について、図１４のフローチャートを用いて説明する。この処理は、ＥＣＵ９０のマイコンにより所定周期ごと（例えば１８０℃Ａごと）に実行される。
【００６５】
図１４において、ステップＳ１０１では、目標圧ＰＴｒｇを演算する。ここでは、クランク角センサにより検出したエンジン回転速度と、アクセルセンサにより検出したアクセル操作量とを入力し、それらセンサ検出値を用いて目標圧ＰＴｒｇを算出する。エンジン回転速度が高いほど、又はアクセル操作量が多いほど、目標圧ＰＴｒｇは高圧側の値に設定される。
【００６６】
続くステップＳ１０２では、燃圧センサ７３によって検出された実レール圧Ｐを取得する。ステップＳ１０３では、実レール圧Ｐと目標圧ＰＴｒｇとの差分（圧力偏差ΔＰ）に基づいて、コモンレール１１の基本減圧流量ＱｍＢを演算する。ここでは、下記式（１）により基本減圧流量ＱｍＢを算出する。下記式（１）中、Ｖはコモンレール１１の容積を表し、Ｋは体積弾性係数を表す。
ＱｍＢ＝ΔＰ×Ｖ÷Ｋ      …（１）
なお、上記式（１）を用いる代わりに、圧力偏差ΔＰと実レール圧Ｐとの二次元マップにより基本減圧流量ＱｍＢを算出してもよい。
【００６７】
ステップＳ１０４では、ＥＣＵ９０のＲＡＭ等に記憶されているフィードバック補正量ＱｍＦＢを取得し、基本減圧流量ＱｍＢとフィードバック補正量ＱｍＦＢとを用いて、コモンレール１１の減圧流量Ｑｍを演算する。本実施形態では、以下の式（２）により減圧流量Ｑｍを算出する。
Ｑｍ＝ＱｍＢ＋ＱｍＦＢ      …（２）
【００６８】
続くステップＳ１０５では、減圧駆動本数Ｎｄを演算する。本実施形態では、エンジン運転状態（エンジン負荷及びエンジン回転速度）に基づいて減圧駆動本数Ｎｄを算出する。このとき、エンジン負荷が高負荷ほど、又はエンジン回転速度が高回転ほど、噴射本数Ｎａとしては大きい値が設定され、減圧駆動本数Ｎｄとしては小さい値が設定される。図１５に、減圧駆動本数Ｎｄの設定用マップの一例を示す。図１５のマップによれば、エンジン低回転・低負荷領域では、減圧駆動本数Ｎｄは「４」が設定され、エンジン７０が高回転・高負荷になるほど、減圧駆動本数Ｎｄが少なくなる。減圧駆動本数Ｎｄと噴射本数Ｎａとの合計数は、エンジン７０に搭載された燃料噴射弁２０の全数以下の数となる。
【００６９】
続くステップＳ１０６では、各気筒の実効流量係数ｋ（ｉ）（ただし、ｉは気筒番号を表す。以下同じ。）を算出する。実効流量係数ｋ（ｉ）は、現時点のエンジン運転状態における各燃料噴射弁２０の減圧性能を表す係数であり、実レール圧Ｐと、燃料噴射弁１本あたりの減圧流量（＝Ｑｍ／Ｎｄ）とに基づいて燃料噴射弁２０ごとに算出される。現時点のエンジン運転状態において、各燃料噴射弁２０の減圧流量の理論値と実際値との間に誤差がない場合には、実効流量係数ｋ（ｉ）として「１」が設定され、誤差がある場合には１未満の値が設定される。したがって、燃料噴射弁２０を減圧駆動させる気筒（以下、「減圧駆動気筒」ともいう。）では０＜ｋ（ｉ）≦１となり、それ以外の気筒（すなわち噴射指令気筒）ではｋ（ｉ）＝０となる。
減圧駆動気筒：ｋ（ｉ）＝ｆ（Ｐ，Ｑｍ／Ｎｄ）
噴射指令気筒：ｋ（ｉ）＝０
【００７０】
ステップＳ１０７では、各燃料噴射弁２０の減圧性能に基づき設定される最大減圧流量を用いてガード処理することにより有効減圧流量ＱｍＦを算出する。ここでは、エンジン回転速度と、実レール圧Ｐと、各気筒の実効流量係数ｋ（ｉ）の積算値Σｋ（ｉ）とを用いて最大減圧流量を算出し、最大減圧流量及び減圧流量Ｑｍのうち小さい方の値を有効減圧流量ＱｍＦに設定する。
ＱｍＦ＝ｍｉｎ（Ｑｍ，ｆ（Ｎｅ，Ｐ）＊Σｋ（ｉ））
【００７１】
続くステップＳ１０８では、有効減圧流量ＱｍＦと実効流量係数ｋ（ｉ）とを用いて、下記式（３）により減圧駆動気筒の燃料噴射弁２０における１本あたりの減圧流量ＱｍＩを演算する。
ＱｍＩ＝ＱｍＦ／（Σｋ（ｉ））      …（３）
また、ステップＳ１０９では、減圧流量ＱｍＩを時間に換算することにより、減圧駆動気筒の燃料噴射弁１本あたりの減圧用基本通電時間Ｔｍを演算する。
Ｔｍ＝ｆ（Ｐ，ＱｍＩ）
【００７２】
ステップＳ１１０では、減圧用基本通電時間Ｔｍの減圧開始遅れ補正を行う。減圧駆動気筒の第２ソレノイド５４への通電を開始してから第２開閉弁５２が実際に開弁するまでの時間（以下、「開弁遅れ時間Ｔｄ（ｉ）」という。）には個体差がある。また、減圧駆動気筒の第２ソレノイド５４への通電を開始してから実際にレール圧が低下し始めるまでの時間、すなわち減圧開始遅れ時間Ｔｙ（ｉ）についても、燃料噴射弁２０ごとに異なる。この点を考慮して本処理では、燃料噴射弁２０ごとの減圧流量特性が、例えばマップ等としてＥＣＵ９０のメモリに記憶されており、減圧駆動気筒の燃料噴射弁２０に対応する減圧駆動特性をメモリから読み出すことにより、各燃料噴射弁２０の減圧流量特性に応じて減圧用基本通電時間Ｔｍを補正することとしている。
【００７３】
図１６に、減圧流量特性マップの一例を示す。図１６の減圧流量特性マップには、減圧用通電時間とコモンレール１１の減圧流量との関係が、燃料噴射弁２０ごとにレール圧に応じて定められている。減圧用通電時間が０から所定時間が経過するまでの期間は、第２ソレノイド５４に通電してもレール圧が変化しない不感帯であり、減圧開始遅れ時間Ｔｙ（ｉ）として燃料噴射弁２０ごとに予め記憶されている。本実施形態では、第１気筒♯１、第２気筒♯２及び第４気筒♯４の減圧開始遅れ時間Ｔｙ（１）、Ｔｙ（２）、Ｔｙ（４）は時間ＴｙＡであり、第３気筒♯３の減圧開始遅れ時間Ｔｙ（３）は、時間ＴｙＡよりも長い時間ＴｙＢである。この減圧流量特性マップによれば、減圧開始遅れ時間Ｔｙ（ｉ）、及び燃料噴射弁２０を単独で減圧駆動させた場合の減圧流量を取得可能である。ＥＣＵ９０のマイコンは、減圧流量特性マップを参照して各燃料噴射弁２０の減圧開始遅れ時間Ｔｙ（ｉ）を読み出し、下記式（４）により減圧用基本通電時間Ｔｍを補正することにより、減圧駆動気筒の燃料噴射弁２０に指令する減圧用通電時間ＴｍＦ（ｉ）を燃料噴射弁２０ごとに算出する。
ＴｍＦ（ｉ）＝Ｔｍ＋Ｔｙ（ｉ）      …（４）
【００７４】
図１４の説明に戻り、ステップＳ１１１では、減圧用通電時間ＴｍＦ（ｉ）に対応する駆動指令を減圧駆動気筒に対して行い、レール圧を低減させるための減圧用通電を実行する。なお、いずれの気筒を減圧駆動気筒とするかは、例えば予め定められた選択順位に従って行う。具体的には、選択順位が第１気筒♯１→第２気筒♯２→第３気筒♯３→第４気筒♯４と定められている場合、減圧駆動気筒が３つの場合には、第１〜第３気筒を減圧駆動気筒として設定する。噴射指令気筒に対する噴射指令は、図示しない別ルーチンにより実行される。
【００７５】
続くステップＳ１１２では、減圧駆動気筒の燃料噴射弁２０への通電終了後、実レール圧（通電後レール圧Ｐｂ）を取得する。ステップＳ１１３では、今回の通電開始前の実レール圧Ｐと通電後レール圧Ｐｂとの差分に応じてフィードバック補正量ＱｍＦＢを算出し、メモリに記憶する。ここでは、下記式（５）によりフィードバック補正量ＱｍＦＢを算出する。式（５）中、Ｖはコモンレール１１の容積を表し、Ｋは体積弾性係数を表す。
ＱｍＦＢ＝ＱｍＦ−（Ｐ−Ｐｂ）×Ｖ÷Ｋ      …（５）
【００７６】
こうした一連の制御を一定周期で繰り返し実行することにより実レール圧Ｐが目標圧ＰＴｒｇに収束すると、目標圧ＰＴｒｇと実レール圧Ｐとの圧力偏差ΔＰが０になり、燃料噴射弁２０を用いた減圧駆動が終了される。
【００７７】
以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。
【００７８】
減圧駆動させる燃料噴射弁２０の数に応じて、減圧駆動させる燃料噴射弁２０の通電時間を制御する構成とした。レール圧の減圧に用いる燃料噴射弁２０の数が制限される状況において、その制限が課されていない場合と同様の通電時間により第２開閉弁５２の開弁を制御するものとすると、コモンレール１１の減圧流量が少なく、レール圧を速やかに減圧できないことが懸念される。この点、上記構成では、減圧駆動させる燃料噴射弁２０の数に応じて、燃料噴射弁２０に対する減圧駆動用の通電時間を可変に制御するため、減圧駆動させる燃料噴射弁２０の数が制限される場合にも、その数に応じて適切な通電時間を設定することができる。その結果、レール圧を目標圧ＲＴｒｇまで速やかに減圧させることができ、ひいてはレール圧制御の精度を向上させることができる。
【００７９】
具体的には、減圧駆動本数Ｎｄが少ないほど、第２ソレノイド５４の通電時間が長くなるように減圧用通電時間ＴｍＦを設定した。これにより、減圧駆動させることが可能な燃料噴射弁２０の本数が制限される状況でも、燃料噴射弁２０の１本当たりの減圧流量を増加させることにより本数低減分の減圧流量を賄うことができる。
【００８０】
また、第１開閉弁５１及び第２開閉弁５２を備える燃料噴射弁２０を用いて燃料噴射弁２０の噴射率を可変に制御する燃料噴射システムにおいて、燃料噴射弁２０の減圧機能を利用して上記減圧制御を実施することから、コモンレール１１に減圧弁が設けられていなかったりコモンレール１１に減圧弁が設けられているシステムにおいて減圧弁の故障が発生したりした場合にも、レール圧を高い精度で制御することができる。
【００８１】
第２ソレノイド５４の通電時間と、減圧流量との関係を減圧流量特性として燃料噴射弁ごとに予め記憶しておき、その記憶された減圧流量特性を用いて減圧用基本通電時間Ｔｍを算出する構成とした。第２ソレノイド５４への通電開始から実際にレール圧が低下するまでの時間には個体差があり、その個体差に起因して、減圧特性が燃料噴射弁２０ごとに異なることが考えられる。そこで上記構成とすることにより、レール圧制御をより高精度に実施することができる。
【００８２】
また、本実施形態では、減圧流量特性マップを予め記憶させておき、減圧流量特性マップから読み出した減圧開始遅れ時間Ｔｙ（ｉ）を用いて減圧用基本通電時間Ｔｍを補正する構成とした。この構成によれば、燃料噴射弁２０ごとの減圧流量特性を正確に把握でき、ひいてはレール圧の制御精度の向上を図ることができる。
【００８３】
複数の燃料噴射弁２０のうち、エンジン７０が有する燃料噴射弁２０の本数（つまり気筒数）から噴射本数Ｎａを減算して求められた数以下を減圧駆動本数Ｎｄとする構成とした。この場合、燃料噴射が指示される燃料噴射弁２０と、レール圧の減圧が指示される燃料噴射弁２０とを切り分けることができ、エンジン７０の燃焼継続とレール圧の減圧とを両立させることができる。
【００８４】
減圧駆動させる燃料噴射弁２０では、第２開閉弁５２の開弁と閉弁とを行うことにより、第１高圧通路１３及び第２高圧通路１４内で圧力脈動が生じやすい。そのため、減圧駆動に用いた燃料噴射弁２０から燃料を噴射させると噴射圧が安定せず、気筒内に噴射される燃料量が不安定になるおそれがある。これに対し、燃料噴射が指示される燃料噴射弁２０と、減圧駆動が指示される燃料噴射弁２０とを切り分けることにより、レール圧の減圧と並行してエンジン７０の燃焼を継続する場合において、燃料噴射制御を精度良く実施することができる。
【００８５】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施されてもよい。
【００８６】
・上記実施形態では、エンジン負荷及びエンジン回転速度に基づいて減圧駆動本数Ｎｄを算出することにより、エンジン運転状態に基づき減圧駆動本数Ｎｄを算出したが、エンジン運転状態に基づき減圧駆動本数Ｎｄを算出する構成はこれに限定されない。例えば、第１気筒〜第４気筒のうち１つ以上の気筒において燃料噴射弁２０による燃料噴射を実施するか否かに応じて、つまり噴射要求があるか否かに応じて、減圧駆動本数Ｎｄを算出してもよい。具体的には、いずれの燃料噴射弁２０に対しても燃料噴射を指令しない場合（アクセル開度がゼロの場合等）には、減圧駆動本数Ｎｄとして、エンジン７０に搭載されている燃料噴射弁２０の全数（図１の燃料噴射システムでは「４」）を設定する。一方、少なくともいずれかの燃料噴射弁２０に燃料噴射を指令してエンジン７０の燃焼を行う場合（アクセル開度がゼロよりも大きい場合等）には、減圧駆動本数Ｎｄとして予め定めた所定数（例えば「３」）を設定する。
【００８７】
・エンジン運転状態に基づいて噴射本数Ｎａを設定し、エンジン７０に搭載された燃料噴射弁２０の全数Ｎｔから噴射本数Ｎａを差し引くことにより減圧駆動本数Ｎｄを算出してもよい。このとき、全数Ｎｔと噴射本数Ｎａとの差分を減圧駆動本数Ｎｄとしてもよいし、全数Ｎｔと噴射本数Ｎａとの差分よりも小さい数を減圧駆動本数Ｎｄとしてもよい。
【００８８】
・予め記憶させた減圧流量特性マップを用いる構成に代えて、燃料噴射弁２０の減圧用通電時間とレール圧の減圧流量との関係を減圧流量特性として燃料噴射弁２０ごとに学習し、学習された燃料噴射弁２０ごとの減圧流量特性を用いて、減圧駆動させる燃料噴射弁２０の通電時間を算出する構成としてもよい。この構成によれば、減圧流量特性を学習により取得するため、経年劣化等により減圧流量特性が初期状態から変化した場合にも、その変化に対応させて通電時間を算出することができる。上記学習は、例えばいずれの燃料噴射弁２０からも燃料噴射が実施されていない期間に、指令値に対するレール圧の減圧流量を取得することにより行う。
【００８９】
・上記実施形態では、減圧開始遅れ時間Ｔｙ（ｉ）を用いて減圧用基本通電時間Ｔｍを補正したが、減圧開始遅れ時間Ｔｙ（ｉ）に代えて開弁遅れ時間Ｔｄ（ｉ）を用いて減圧用基本通電時間Ｔｍを補正する構成としてもよい。この場合、下記式（６）により減圧駆動気筒の燃料噴射弁２０に指令する減圧用通電時間ＴｍＦ（ｉ）を算出する。
ＴｍＦ（ｉ）＝Ｔｍ＋Ｔｄ（ｉ）      …（６）
【００９０】
・開弁遅れ時間Ｔｄ（ｉ）と減圧開始遅れ時間Ｔｙ（ｉ）とは相関がある。そこで、開弁遅れ時間Ｔｄ（ｉ）を用いて減圧開始遅れ時間Ｔｙ（ｉ）を算出し、その算出した減圧開始遅れ時間Ｔｙ（ｉ）を用いて減圧用通電時間ＴｍＦ（ｉ）を算出する構成としてもよい。この場合にも、各燃料噴射弁２０の減圧流量特性に応じて減圧用通電時間ＴｍＦ（ｉ）を精度良く算出することができる。具体的には、気筒内に燃料噴射弁２０から燃料噴射を実施する場合において、燃料噴射弁２０への通電を開始してから実際に噴射孔３４から燃料の噴射が開始されるまでの時間である開弁遅れ時間Ｔｄ（ｉ）を学習する。そして、その学習した開弁遅れ時間Ｔｄ（ｉ）を用いて減圧開始遅れ時間Ｔｙ（ｉ）を算出し、上記式（４）により減圧用通電時間ＴｍＦ（ｉ）を算出する。
【００９１】
・上記実施形態では、全気筒のうち一部を減圧駆動気筒とし、残りを噴射指令気筒とすることにより、減圧駆動させる燃料噴射弁２０と噴射指令する燃料噴射弁２０とを切り分ける構成としたが、噴射指令する燃料噴射弁２０を減圧駆動させることによりレール圧を低下させる構成としてもよい。この場合、燃料噴射が実施されない期間に燃料噴射弁２０を減圧駆動させる。
【００９２】
・上記実施形態における燃圧センサ７３は第１高圧通路１３に取り付けられ、燃料噴射弁２０に供給される高圧燃料の圧力を検出するものであるが、燃圧センサは第１高圧通路１３に取り付けられているものに限定されない。例えば、コモンレール１１に燃圧センサを搭載し、燃料噴射弁２０に供給される高圧燃料の圧力を検出してもよい。あるいは、燃料噴射弁２０に搭載された燃圧センサを用いて、噴射弁内部の圧力を高圧燃料の圧力として検出してもよいし、高圧ポンプに搭載された燃圧センサを用いて、ポンプ吐出圧を高圧燃料の圧力として検出してもよい。
【００９３】
・燃料噴射弁２０の構成は、図１に示す構成に限定されない。例えば、図１の燃料噴射弁２０において、従動弁４１が第１高圧通路１３と第１制御室４６とを遮断した状態では、第２通路２７が、従動弁４１の内部に形成され且つ第３通路４２とは別の通路を介して第１制御室４６に連通される構成としてもよい。あるいは、第２通路２７が中間室２６に連通され、従動弁４１が第１高圧通路１３と第１制御室４６とを遮断した状態では、第２通路２７が中間室２６及び第３通路４２を介して第１制御室４６に連通される構成としてもよい。
【００９４】
また、図１の燃料噴射弁２０において、ニードル弁３１の移動速度を調整する第２開閉弁５２として２個以上の開閉弁を設け、これら２個以上の開閉弁の開閉を個別に制御することにより、ニードル弁３１の移動速度を更に高精度に調整するようにしてもよい。この場合、昇圧オリフィス１４ａを介した燃料の流量が、２個以上の開閉弁のそれぞれの燃料通路に設けられた減圧オリフィスを介した燃料の流量の合計よりも大きく設定する。
【００９５】
・上記実施形態では、コモンレール１１に減圧弁が設けられていない燃料噴射システムに適用する場合について説明したが、コモンレール１１に減圧弁が設けられている燃料噴射システムにおいて、燃料噴射弁２０を減圧弁として機能させるようにしてもよい。
【００９６】
・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１０…燃料噴射システム、１１…コモンレール（蓄圧容器）、１３…第１高圧通路、２０…燃料噴射弁、２５…第１通路、２７…第２通路、３１…ニードル弁、３４…噴射孔、３６…第２制御室、４６…第１制御室、５１…第１開閉弁、５２…第２開閉弁（圧力調整弁）、５７…低圧室、７０…エンジン（内燃機関）、７３…燃圧センサ（燃圧検出部）、９０…ＥＣＵ（減圧制御部、減圧数設定部、基本時間演算部、特性記憶部、特性学習部、噴射数設定部、噴射制御部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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