(57)【要約】【課題】微少量の噴射を行っているときでも、その燃料圧力の変動を捉えることができ、燃料噴射量を高精度に検出することのできる燃料噴射量制御装置を提供する。【解決手段】燃料噴射によって生じる燃料圧力の変化に対する圧力変動閾値を設定し、燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力値が圧力変動閾値よりも小さい値の場合は、燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力値がさらに小さな値となるように変換し、燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力値が圧力変動閾値よりも大きい値の場合は、燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力値がさらに大きな値となるように変換する圧力変換手段と、圧力変換手段によって変換された燃料圧力値に基づいて、燃料噴射手段によって噴射された燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、燃料噴射量算出手段によって算出された燃料噴射量に基づいて、燃料噴射手段に噴射させる燃料噴射量を制御する噴射制御手段と、を備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧の燃料を蓄える燃料蓄圧手段と、前記燃料蓄圧手段に蓄えられた燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射する燃料噴射手段と、前記燃料蓄圧手段と燃料噴射手段との間に設けられ、前記燃焼室内に噴射する燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段と、を備え、前記燃料圧力検出手段により検出された燃料圧力に基づいて前記燃料噴射手段から噴射する燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御装置において、
燃料噴射によって生じる燃料圧力の変化に対する圧力変動閾値を設定し、前記燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力値が前記圧力変動閾値よりも小さい値の場合は、前記燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力値がさらに小さな値となるように変換し、前記燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力値が前記圧力変動閾値よりも大きい値の場合は、前記燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力値がさらに大きな値となるように変換する圧力変換手段と、
前記圧力変換手段によって変換された燃料圧力値に基づいて、前記燃料噴射手段によって噴射された燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、
前記燃料噴射量算出手段によって算出された燃料噴射量に基づいて、前記燃料噴射手段に噴射させる燃料噴射量を制御する噴射制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料噴射量制御装置。
【請求項２】
前記圧力変換手段によって変換された燃料圧力値は、
前記燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力値に対して、非線形の値である、
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンレールを用いた内燃機関の燃料噴射量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンに適用される燃料噴射量制御装置においては、高圧にした燃料をコモンレール（蓄圧室）に供給するコモンレール方式が知られている。このコモンレール方式のディーゼルエンジンでは、コモンレール内に蓄えられた燃料の圧力によってコモンレールに接続された燃料噴射装置（以下、「燃料噴射弁（インジェクター）」ともいう）からエンジンの燃焼室（シリンダ）内に燃料を直接噴射する。
【０００３】
また、燃料噴射弁は、その応答性の改善により、燃料噴射弁から短い噴射時間で燃料を噴射することができるようになっている。この応答性のよい燃料噴射弁と高圧の燃料を蓄えられるコモンレールを組み合わせによって燃料を勢いよく噴射することができ、エンジンの燃焼室内に微細化された燃料が噴射されることによってエンジンの燃焼特性が改善されている。このようにエンジンの燃焼特性を改善することによって、エンジンの排出ガスのクリーン化が行われている。
【０００４】
また、このようなディーゼルエンジンでは、さらにエンジンの燃焼特性の改善を行うために、１回の燃焼サイクルにおいて、メインの燃料噴射を行う前後に、少量の燃料を噴射（微少量噴射）するいわゆる多段噴射の制御が行われている。この多段噴射の制御において、微少量噴射を様々なパターンで組み合わせることによって、例えば、低温時のエンジンの始動性の向上や、エンジンの燃焼室内の着火性の向上を図っている。
一般的にコモンレール方式の燃料噴射量制御装置における燃料噴射量の制御は、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）によって行われている。
【０００５】
このような燃料噴射の制御が行われるディーゼルエンジンでは、燃料噴射弁から噴射する燃料の噴射量を適切に制御する必要がある。また、燃料噴射を調整するために、現状の燃料噴射の状態を正確に把握する必要があり、その燃料噴射を検出する技術として、特許文献１のような方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４４７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１で開示されている技術によれば、燃料噴射弁が燃料を噴射したときに発生する燃料圧力の変動を、燃料噴射口により近い位置で検出することによって、燃料噴射による燃料圧力変動が減衰する前に捉え、その燃料圧力変動から燃料噴射を検出している。
【０００８】
しかしながら、上記の微少量噴射は、メインの燃料噴射に比較して非常に微少量の燃料を噴射しているため、特許文献１で開示されている技術のみでは、例えば、パイロット噴射などの微少量噴射による燃料圧力の変動を高い精度で捉えることができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、コモンレール方式の燃料噴射量制御装置において、燃料噴射による圧力変動から燃料噴射量を算出する場合に、微少量の噴射を行っているときでも、その燃料圧力の変動を捉えることができ、燃料噴射量を高精度に検出することのできる燃料噴射量制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載した発明の燃料噴射量制御装置（例えば、実施の形態におけるＥＣＵ２）は、高圧の燃料を蓄える燃料蓄圧手段（例えば、実施の形態におけるコモンレール１３）と、前記燃料蓄圧手段に蓄えられた燃料を内燃機関の燃焼室内に噴射する燃料噴射手段（例えば、実施の形態における燃料噴射弁６−１〜燃料噴射弁６−４）と、前記燃料蓄圧手段と燃料噴射手段との間に設けられ、前記燃焼室内に噴射する燃料の圧力を検出する燃料圧力検出手段（例えば、実施の形態における燃料圧力センサ３７−１〜燃料圧力センサ３７−４）と、を備え、前記燃料圧力検出手段により検出された燃料圧力に基づいて前記燃料噴射手段から噴射する燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御装置において、燃料噴射によって生じる燃料圧力の変化に対する圧力変動閾値（例えば、実施の形態における圧力変動閾値Ｐｔ）を設定し、前記燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力値（例えば、実施の形態における検出燃料圧力Ｐｄ）が前記圧力変動閾値よりも小さい値の場合は、前記燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力値がさらに小さな値となるように変換し、前記燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力値が前記圧力変動閾値よりも大きい値の場合は、前記燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力値がさらに大きな値となるように変換する圧力変換手段（例えば、実施の形態における圧力変換部２０２）と、前記圧力変換手段によって変換された燃料圧力値（例えば、実施の形態における変換燃料圧力Ｐｃ）に基づいて、前記燃料噴射手段によって噴射された燃料噴射量（例えば、実施の形態における算出燃料噴射量Ｑｃ）を算出する燃料噴射量算出手段（例えば、実施の形態における噴射補正量算出部２０３）と、前記燃料噴射量算出手段によって算出された燃料噴射量に基づいて、前記燃料噴射手段に噴射させる燃料噴射量（例えば、実施の形態における要求燃料噴射量Ｑｄ）を制御する噴射制御手段（例えば、実施の形態における噴射制御部２０４）と、を備えることを特徴とする。
このことにより、燃料噴射量制御装置が指示した燃料噴射によって生じる燃料圧力の変化に対して、予め圧力変動閾値を設定しておく。そして、燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力の値が、圧力変動閾値より小さい値の場合は、より小さな値に、圧力変動閾値より大きい値の場合は、より大きな値に、燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力の値を変換する。また、変換された燃料圧力の値に基づいて、燃料噴射手段が噴射した燃料噴射量を算出し、この算出した燃料噴射量に基づいて、次に燃料噴射弁に指示する燃料噴射量を制御する。
【００１１】
請求項２に記載した発明の前記圧力変換手段によって変換された燃料圧力値は、前記燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力値に対して、非線形の値である、ことを特徴とする。
このことにより、燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力の値を非線形の燃料圧力値に変換する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載した発明によれば、燃料噴射量制御装置が指示した燃料噴射によって生じる燃料圧力の変化に対して、予め圧力変動閾値を設定しておく。そして、燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力の値が、圧力変動閾値より小さい値の場合は、より小さな値に、圧力変動閾値より大きい値の場合は、より大きな値に、燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力の値を変換するため、微少量の噴射を行っている場合でも、微少量の噴射による燃料圧力の変動を正確に捉えることができる。
また、変換された燃料圧力の値に基づいて、燃料噴射手段が噴射した燃料噴射量を算出するため、燃料噴射量の算出精度を向上することができる。
また、この算出した燃料噴射量に基づいて、次に燃料噴射弁に指示する燃料噴射量を制御するため、微少量の燃料噴射に対しても精度の良い制御（補正）を行うことができる。
【００１３】
請求項２に記載した発明によれば、燃料圧力検出手段が検出した燃料圧力の値を非線形の燃料圧力値に変換するため、検出した燃料圧力の値の連続性を確保しながら、燃料圧力の変動を捉えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による燃料噴射量制御装置の概略構成を示したブロック図である。
【図２】本実施形態の燃料噴射量制御装置における燃料噴射制御の例を示した図である。
【図３】本実施形態における燃料噴射の制御信号と燃料圧力および噴射率の関係の例を示したグラフである。
【図４】本実施形態の燃料噴射量制御装置におけるパイロット噴射の燃料圧力変動を示したグラフである。
【図５】本実施形態の燃料噴射量制御装置における燃料圧力値の変換特性の例を示したグラフである。
【図６】本実施形態の燃料噴射量制御装置における燃料噴射量補正の処理手順を示したフローチャートである。
【図７】本実施形態の燃料噴射量制御装置における燃料噴射量補正の処理ブロックを示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１を参照し本発明における実施形態の燃料噴射量制御装置１０について説明する。燃料噴射量制御装置１０は、図示されない車両に搭載されるディーゼルエンジン（以下、「エンジン１」という）に適応され、エンジン１の燃焼室に供給される燃料の圧力を制御する。
【００１６】
燃料タンク１１は、エンジン１に供給される燃料が収容される。その燃料タンク１１内には、低圧ポンプＰ１が設けられている。
低圧ポンプＰ１には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２に接続されているモータＰ１−Ｍが設けられている。低圧ポンプＰ１は、ＥＣＵ２によってモータＰ１−Ｍが制御され、エンジン１の運転中に常時作動する電動ポンプであり、燃料タンク１１内の燃料を所定圧（例えば、０．５ＭＰａ（メガパスカル））まで増圧して吐出する。
低圧ポンプＰ１の吸入側にはフィルタ１７が設けられ、吐出側には燃料供給路１２が接続される。接続される燃料供給路１２には、ＥＣＵ２からの制御によって燃料の温度制御を行うヒータを備えるフィルタ１８と、同じくＥＣＵ２からの制御によって低圧ポンプＰ１から供給される燃料の流量を制御する電磁流量制御弁２１とが順次設けられている。
【００１７】
フィルタ１８と電磁流量制御弁２１の間の燃料供給路１２には、燃料タンク１１に燃料を戻す燃料戻し路１６が分岐接続される。燃料戻し路１６には、燃料供給路１２の圧力制御を行う圧力制御弁２２が介装されている。圧力制御弁２２は、燃料供給路１２の圧力が前述の所定圧を超えたときに開弁して燃料戻し路１６を介して燃料を燃料タンク１１内に戻す。
また、フィルタ１８と電磁流量制御弁２１の間の燃料供給路１２において、燃料戻し路１６の接続部と電磁流量制御弁２１との間には、燃料温度センサ３５が設けられている。燃料温度センサ３５は、低圧ポンプＰ１から吐出された燃料の温度を検出し、検出された温度を表す検出信号ＳｇＴｅｍｐをＥＣＵ２に出力する。
【００１８】
電磁流量制御弁２１の下流側には、高圧ポンプＰ２が接続され、高圧ポンプＰ２の吐出側には高圧配管１３ａを介してコモンレール１３が接続されている。高圧ポンプＰ２は、低圧ポンプＰ１から供給される燃料をさらに増圧してコモンレール１３に供給する。高圧ポンプＰ２によって吐出される燃料は、電磁流量制御弁２１において流量制御されることにより、その圧力が制御されることとなる。
【００１９】
コモンレール１３の戻し路側には、高圧配管１３ｄが接続され、この高圧配管１３ｄには、燃料戻し路１６が接続されている。高圧配管１３ｄには、電磁圧力制御弁２３が設けられ、電磁圧力制御弁２３から燃料戻し路１６までは、燃料戻し路１４で接続されている。
この電磁圧力制御弁２３は、機械的に動作する機能と、接続されるＥＣＵ２からの制御によって電気的に動作する機能を有している。機械的な動作では、高圧ポンプＰ２の運転により燃料圧力Ｐｒａｉｌが所定の設定圧Ｐｒａｉｌ＿ｍａｘ（例えば、２００ＭＰａ（メガパスカル））を超えたときに、開弁する。これにより、コモンレール１３内の燃料が燃料タンク１１内に戻され、燃料圧力Ｐｒａｉｌが所定の設定圧Ｐｒａｉｌ＿ｍａｘまで低減される。また、電気的動作では、必要に応じて出力されるＥＣＵ２からの減圧指示にしたがって弁が開放されることにより、コモンレール１３内に蓄圧された燃料を放出し減圧することができる。
【００２０】
また、コモンレール１３は、高圧ポンプＰ２によって加圧され供給される燃料の量と、電磁圧力制御弁２３などで放出され減圧される量とをバランスさせることによって、その内部空間を高圧の状態（例えば、２００ＭＰａ（メガパスカル））で蓄える燃料室となる。
このコモンレール１３には、エンジン１に燃料を噴射する４つの燃料噴射弁６−１〜６−４（以下、まとめて表すときには、「燃料噴射弁６」という。）に燃料を供給する高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４が接続されている。
燃料噴射弁６は、ＥＣＵ２からの制御信号などにより開弁してコモンレール１３から供給される燃料をエンジン１の燃焼室内に噴射する。
【００２１】
高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４のコモンレール１３への接続点付近には、オリフィス１３ｃ−１〜１３ｃ−４（以下、まとめて表すときには、「オリフィス１３ｃ」という。）がそれぞれ設けられる。このオリフィス１３ｃは、燃料噴射弁６からの燃料噴射によって生じる高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４（以下、まとめて表すときには、「高圧配管１３ｂ」という。）における燃料圧力の圧力変動によって起こる、コモンレール１３の圧力変動の影響を低減させることができる。
また、そのオリフィス１３ｃの下流側には、燃料圧力センサ３７−１〜３７−４（以下、まとめて表すときには、「燃料圧力センサ３７」という。）がそれぞれ取り付けられる。この燃料圧力センサ３７は、オリフィス１３ｃの下流側の燃料圧力を検出する。燃料圧力センサ３７は、検出された圧力を示す検出信号ＳｇＰをＥＣＵ２に出力する。
【００２２】
燃料戻し路１５は、それぞれの燃料噴射弁６からの燃料の戻り路を示し、並列に接続されるチェック弁２４と圧力制御バルブ２５を介して低圧ポンプＰ１とフィルタ１８との間の燃料供給路１２に接続されている。
この燃料戻し路１５の途中に設けられるチェック弁２４と圧力制御バルブ２５は、燃料噴射弁６からの排出油の圧力を一定に調整する。圧力制御バルブ２５は、エンジン１の運転開始時には、燃料供給路１２から燃料噴射弁６に至る燃料戻し路１５を燃料供給路１２に接続される低圧ポンプＰ１によって加圧させる働きも有する。
【００２３】
ＥＣＵ２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）およびＩ／Ｏ（Input/Output）インターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成される。
ＥＣＵ２は、エンジン１に設けられたクランク角センサ３３によって検出されるエンジン１のクランク角度情報ＳｇＤｅｇから、燃料噴射弁６での燃料噴射タイミングを制御する。また、ＥＣＵ２は、前述した燃料温度センサ３５からの検出信号ＳｇＴｅｍｐ、燃料圧力センサ３７からの検出信号ＳｇＰなどの検出信号に応じてエンジン１の運転状態を判断し、電磁流量制御弁２１、電磁圧力制御弁２３、低圧ポンプＰ１を制御することによりコモンレール１３の圧力を制御するとともに、燃料噴射弁６を開閉動作させることにより燃料噴射量制御を実行する。
【００２４】
ＥＣＵ２では、その検出された燃料圧力に基づいて、コモンレール１３内の燃料圧力である燃料圧力Ｐｒａｉｌ及び燃料噴射弁６による燃料噴射によって生じる燃料圧力変動を導く。
なお、燃料圧力センサ３７は、各高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４にそれぞれ独立に設けられる形態を例示し、それぞれの燃料圧力センサ３７が独立に燃料圧力を検出することとしたが、少なくとも高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４のうちいずれか１箇所に設けた燃料圧力センサ３７が、コモンレール１３及び各高圧配管１３ｂ−１〜１３ｂ−４の燃料圧力を検出することも可能である。その際、ＥＣＵ２は、１つの燃料圧力センサ３７によって検出された検出信号から、コモンレール１３及び他の高圧配管１３ｂの燃料圧力を導く処理を行う。
【００２５】
以上に示した構成により、この燃料噴射量制御装置１０では、電磁流量制御弁２１により流量制御される高圧ポンプＰ２の運転状態、電磁圧力制御弁２３の開閉状態、および燃料噴射弁６の開閉状態により、コモンレール１３の燃料圧力Ｐｒａｉｌが所定の設定値Ｐｒａｉｌ＿ｍａｘを上限とする範囲内で制御される。
なお、図１で示される実線での接続は、燃料系の配管を示し、一点鎖線での接続は、電気信号による制御線での接続を示すものとする。また、燃料タンク１１内に低圧ポンプＰ１が設けられていることとしたが、低圧ポンプＰ１を燃料タンク１１の外に配置したものでも良い。
【００２６】
次に、本実施形態の燃料噴射量制御装置１０における燃料噴射の制御について説明する。図２は、本実施形態において、ＥＣＵ２が燃料噴射弁６に対して行う燃料噴射制御の例を示した図である。ＥＣＵ２は、燃料噴射弁６に対して噴射制御信号Ｔｉを出力することによって燃料噴射弁６の燃料噴射の制御を行う。なお、図２において、横軸の時間ｔの期間は、エンジン１を運転する際の１回の燃焼サイクル期間を示し、図２では、２つの例を示している。
【００２７】
燃料噴射弁６による燃料の噴射は、例えば、図２に示す噴射制御信号Ｔｉに応じた印加電圧を、燃料噴射弁６内の図示しないピエゾアクチュエータに印加することによって行われる。このピエゾアクチュエータは、印加電圧に応じて伸縮する圧電素子であり、ピエゾアクチュエータが伸縮する量または伸縮している時間に応じて燃料噴射弁６から噴射される燃料の量が変わる。すなわち、ＥＣＵ２は、この印加電圧を制御することによって、燃料噴射弁６からエンジン１の燃焼室内に噴射される燃料の量を制御することができる。なお、図２においては、噴射制御信号Ｔｉの縦軸がピエゾアクチュエータに印加される印加電圧の大きさ（電圧レベル）を表すものとする。
なお、本発明においては、燃料噴射弁６の構造や燃料噴射弁６に燃料を噴射させるために入力する噴射制御信号Ｔｉの入力方法に関しての規定はしない。
【００２８】
図２に示すように、１回の燃焼サイクル中には、複数の燃料噴射が行われる。図２（Ａ）では、主にエンジン１の出力特性に影響するメイン噴射と、エンジン１の燃焼特性を改善するためのパイロット噴射とを組み合わせた例を示している。図２（Ａ）に示すように、メイン噴射による燃料噴射量に比べてパイロット噴射による燃料噴射量は、少ない量の燃料が噴射される。例えば、メイン噴射における燃料噴射量は５［ｍｇ］、パイロット噴射における燃料噴射量は１［ｍｇ］というような割合である。このことからもわかるように、パイロット噴射をしたときの燃料噴射弁６の燃料圧力の変動は、メイン噴射をしたときの燃料圧力の変動に比べて少ない値となる。
【００２９】
また、図２（Ｂ）では、パイロット噴射がパイロット噴射１とパイロット噴射２とに分割され、それぞれのパイロット噴射における燃料噴射量は０．５［ｍｇ］というようにさらに燃料噴射量が少なくなっている。それに伴ってパイロット噴射をしたときの燃料圧力の変動も少なくなる。このように１回当たりのパイロット噴射の量を小さくすることで、エンジン１の燃焼特性の改善が可能である。
【００３０】
次に、本実施形態の燃料噴射量制御装置１０において、燃料噴射弁６から噴射される燃料噴射量について説明する。図３は、本実施形態における燃料噴射のための制御信号と燃料圧力および噴射率の関係の例を示したグラフである。図３は、メイン噴射において、燃料噴射弁６に噴射制御信号Ｔｉに応じた印加電圧を印加することによって変化する高圧配管１３ｂの燃料圧力Ｐおよび燃料噴射弁６から噴射される燃料の噴射率ｄＱ／ｄｔの関係を示している。なお、燃料圧力Ｐの波形は、燃料圧力センサ３７が検出した高圧配管１３ｂの燃料圧力である。
【００３１】
燃料噴射弁６内の図示しないピエゾアクチュエータに印加電圧が印加される（タイミングｔ１）と、燃料噴射弁６が燃料の噴射を開始する。これによって、所定の遅れ時間をもって燃料圧力Ｐが低下し始める（タイミングｔ２）。
その後、ピエゾアクチュエータへの印加電圧の印加が終了すると燃料噴射弁６が燃料の噴射を停止するとともに、所定の遅れ時間をもって燃料圧力Ｐが上昇する（タイミングｔ３）。
【００３２】
なお、燃料噴射率ｄＱ／ｄｔの波形は、燃料噴射弁６から噴射された燃料の噴射率を描いたものである。この燃料噴射率ｄＱ／ｄｔの波形は、例えば、燃料圧力Ｐの変動に対して、燃料噴射以外の要因（例えば、燃料噴射弁６−１の燃料噴射を検出していた場合、他の燃料噴射弁６−２〜６−４の燃料噴射に伴う燃料圧力の反射など）で発生する燃料圧力Ｐの変動を除き、検出している燃料噴射弁６による燃料噴射のみで発生する燃料圧力の変動を求めることによって得ることができる。また、この燃料噴射率ｄＱ／ｄｔの波形における斜線部の面積が燃料噴射弁６による燃料噴射量に相当している。この燃料噴射量は、例えば、タイミングｔ２からタイミングｔ３の区間における燃料噴射率ｄＱ／ｄｔの波形が示す値を積算することによって得ることができる。
【００３３】
このように、噴射制御信号Ｔｉに応じて変化する燃料圧力から燃料噴射量を得ることができる。
【００３４】
次に、本実施形態の燃料噴射量制御装置１０におけるパイロット噴射の燃料圧力変動について説明する。図４は、本実施形態の燃料噴射量制御装置１０において、メイン噴射に対して燃料噴射量が少ない、すなわち、燃料圧力の変動が少ないパイロット噴射のときの燃料圧力の変動を示したグラフである。図４（Ａ）の波形は、燃料圧力センサ３７が検出した高圧配管１３ｂの燃料圧力（検出燃料圧力Ｐｄ）を表し、図４（Ｂ）の波形は、本実施形態の燃料噴射量制御装置１０において、検出燃料圧力Ｐｄを変換することによって得られた燃料圧力（変換燃料圧力Ｐｃ）を表している。
【００３５】
図４（Ａ）に示すように、パイロット噴射における燃料圧力の変動は、非常に少なく、その圧力変動値は、例えば、図４（Ａ）の圧力変動をアナログ／デジタル変換器でデジタル信号に変換したとすると、下位のビットの変化として現れる程度である。また、アナログ／デジタル変換したデジタル信号の下位のビットには、その特性に起因する多くのノイズが含まれている。よって、本実施形態の燃料噴射量制御装置１０において燃料噴射弁６からの燃料噴射量を算出する際に、このデジタル信号を用いた場合は、その算出した燃料噴射量は、低い精度の値となってしまう。
【００３６】
そこで、燃料圧力センサ３７が検出した高圧配管１３ｂの燃料圧力を表す図４（Ａ）の波形を図４（Ｂ）に示す波形のように変換する。そして、変換した図４（Ｂ）の圧力変動をアナログ／デジタル変換器でデジタル信号に変換すると、変換されたデジタル信号は、上位のビットを含めた値となり、含まれるノイズの割合が減少する。よって、このデジタル信号を用いて燃料噴射量を算出した場合は、高い精度の燃料噴射量が算出されることとなる。
【００３７】
ここで、図４（Ａ）の波形をどのようにして図４（Ｂ）に示す波形のように変換するのかを説明する。まず、予め定められた燃料圧力値（例えば、図４（Ａ），（Ｂ）における横軸の実線の値）を基準として、その基準の燃料圧力値に対する圧力変動量の閾値（以下、「圧力変動閾値Ｐｔ」という）を設定する。そして、検出燃料圧力Ｐｄの値が設定した圧力変動閾値Ｐｔの値を超えない場合は、検出燃料圧力Ｐｄの値を基準の燃料圧力値に近づける方向（図４（Ａ）に示したＲ方向）、すなわち、圧力変動量が少ない値に変換する。また、検出燃料圧力Ｐｄの値が設定した圧力変動閾値Ｐｔを超える場合は、検出燃料圧力Ｐｄの値を基準の燃料圧力値から遠ざける方向（図４（Ａ）に示したＥ方向）、すなわち、圧力変動量が大きい値に変換する。このように、検出燃料圧力Ｐｄの値が圧力変動閾値Ｐｔを超えるか否かによって検出燃料圧力Ｐｄの値を変換する処理を変更することによって、変換燃料圧力Ｐｃの値を得ることができる。このことによって、高い精度の燃料噴射量を算出することができる。
【００３８】
なお、設定する圧力変動閾値Ｐｔは、例えば、図４（Ａ）の波形における燃料圧力の低下が最大となる圧力（検出燃料圧力Ｐｄの値が最低の値）となる燃料圧力のボトム値や、図４（Ａ）の波形の変曲点の値の１／２の値を設定する。なお、燃料圧力のボトム値の検出は、前回の燃焼サイクルにおいて検出した検出燃料圧力Ｐｄの波形から算出することもできるが、ＥＣＵ２が要求するパイロット噴射の燃料噴射量にともなって変化する燃料圧力の変動を推定し、その推定した燃料圧力の変動に基づいて設定することもできる。
【００３９】
次に、本実施形態の燃料噴射量制御装置１０における燃料圧力値の変換特性について説明する。図５は、本実施形態の燃料噴射量制御装置１０における燃料圧力値の変換特性の例を示したグラフである。図５では、横軸を燃料圧力センサ３７が検出した高圧配管１３ｂの燃料圧力である検出燃料圧力Ｐｄの値（入力値）とし、縦軸に検出燃料圧力Ｐｄを変換することによって得られる燃料圧力である変換燃料圧力Ｐｃの値（出力値）を示している。
【００４０】
図５において、直線Ｄ１は、変換燃料圧力Ｐｃが検出燃料圧力Ｐｄに比例（Ｐｃ＝Ｐｄ）の直線を表し、曲線Ｃ１は、本実施形態の燃料噴射量制御装置１０において変換燃料圧力Ｐｃがとる値をプロットした曲線を表している。曲線Ｃ１の値は、検出燃料圧力Ｐｄが圧力変動閾値Ｐｔより小さい領域では、変換燃料圧力Ｐｃが直線Ｄ１上の値より小さい値（図５における下方向）となり、検出燃料圧力Ｐｄが圧力変動閾値Ｐｔより大きい領域では、変換燃料圧力Ｐｃが直線Ｄ１上の値より大きい値（図５における上方向）となるような、滑らかな曲線である。
したがって、変換燃料圧力Ｐｃの値は、検出燃料圧力Ｐｄが圧力変動閾値Ｐｔより小さければ、検出燃料圧力Ｐｄより小さい値となり、検出燃料圧力Ｐｄが圧力変動閾値Ｐｔより大きければ、検出燃料圧力Ｐｄより大きい値となる。つまり、変換燃料圧力Ｐｃの値は、検出燃料圧力Ｐｄが小さいほど小さく、検出燃料圧力Ｐｄが大きいほど大きくなる。
【００４１】
なお、図５に示した曲線Ｃ１、すなわち、検出燃料圧力Ｐｄから変換燃料圧力Ｐｃへの変換特性は、予め本実施形態の燃料噴射量制御装置１０に設定しておく。例えば、図５に示す変換特性を表す関係式や算出方法をＥＣＵ２に設定しておき、燃料圧力センサ３７が高圧配管１３ｂの燃料圧力を検出する（検出燃料圧力Ｐｄの値がＥＣＵ２に入力される）毎にＥＣＵ２内で、この設定に基づいて変換燃料圧力Ｐｃを計算することもできる。また、予め図５の変換特性を表すデータ、すなわち、検出燃料圧力Ｐｄの値に対応した変換燃料圧力Ｐｃの値のデータを、例えば、テーブルとして、図示しない記憶部に予め記憶しておき、このテーブルに基づいて検出燃料圧力Ｐｄの値に対応した変換燃料圧力Ｐｃの値を出力する構成とすることもできる。
【００４２】
次に、本実施形態の燃料噴射量制御装置１０における燃料噴射量補正の処理について説明する。図６は、本実施形態の燃料噴射量制御装置１０における燃料噴射量補正の処理手順を示したフローチャートである。なお、圧力変動閾値Ｐｔおよび図５に示したような燃料圧力値の変換特性は、予め定められているものとして説明をする。
【００４３】
まず、ＥＣＵ２は、ステップＳ１０において、燃料圧力センサ３７によって検出した高圧配管１３ｂの燃料圧力、すなわち、検出燃料圧力Ｐｄを読み込む。そして、ステップＳ２０において、検出燃料圧力Ｐｄを読み込んだタイミングが、微少量噴射、すなわち、パイロット噴射の期間（領域）であるか否かを確認し、検出燃料圧力Ｐｄを読み込んだタイミングが微少量噴射の期間である場合は、ステップＳ３０に進む。また、ステップＳ２０において、検出燃料圧力Ｐｄを読み込んだタイミングが微少量噴射の期間でない、すなわち、メイン噴射の期間（領域）である場合は、ステップＳ５１に進む。
【００４４】
ステップＳ２０において、検出燃料圧力Ｐｄを読み込んだタイミングが微少量噴射（パイロット噴射）の期間である場合、ＥＣＵ２は、ステップＳ３０において、読み込んだ検出燃料圧力Ｐｄを予め設定してある圧力変動閾値Ｐｔおよび燃料圧力値の変換特性に基づいて変換を行い、変換燃料圧力Ｐｃを得る。
【００４５】
続いて、ＥＣＵ２は、ステップＳ４０において、変換燃料圧力Ｐｃに基づいてパイロット噴射の期間で噴射された燃料の燃料噴射量（算出燃料噴射量Ｑｃ）を、例えば、下式（１）に基づいて算出する。
【００４６】
【数１】
2010209879.tif 000003
【００４７】
上式（１）において、Ｑは燃料噴射量、Ｃは流量係数、Ａは燃料噴射弁６の開口面積、Ｐは燃料圧力値、ρは燃料の密度、Ｔは燃料噴射弁６の開口時間を示す。式（１）は、燃料噴射弁６の開口面積Ａと開口時間Ｔを制御することによって、燃料噴射量Ｑを制御できることを示している。したがって、ＥＣＵ２は、噴射制御信号Ｔｉを制御することによって、ピエゾアクチュエータに印加される印加電圧の大きさ（電圧レベル）や印加時間を変更し、メイン噴射やパイロット噴射における燃料噴射量の制御を行う。なお、本発明においては、燃料噴射量Ｑの詳細な算出方法に関しては規定しない。
【００４８】
続いて、ステップＳ５０において、算出した算出燃料噴射量Ｑｃに基づいて、燃料噴射弁６が実際にパイロット噴射の期間に噴射した燃料噴射量を表す燃料噴射量の補正値を得る。なお、燃料噴射量の補正値は、例えば、算出燃料噴射量Ｑｃに対応した燃料噴射量の補正値のデータを、図示しない記憶部に予め記憶しておき、このテーブルに基づいて燃料噴射量の補正値を得るという構成が可能である。なお、本発明においては、燃料噴射量の補正値を得る方法に関しては規定しない。
そして、得られた燃料噴射量の補正値に基づいて、次のパイロット噴射において燃料噴射弁６に要求する燃料噴射量（要求燃料噴射量Ｑｄ）を算出し、処理を完了する。この燃料噴射量の算出は、例えば、上式（１）に基づいて算出することができる。
【００４９】
一方、ステップＳ２０において、検出燃料圧力Ｐｄを読み込んだタイミングが微少量噴射（パイロット噴射）の期間でない（メイン噴射の期間である）場合、ＥＣＵ２は、ステップＳ５１において、読み込んだ検出燃料圧力Ｐｄに基づいて、次のメイン噴射において燃料噴射弁６に要求する燃料噴射量（要求燃料噴射量Ｑｄ）を算出し、処理を完了する。なお、この燃料噴射量の算出は、例えば、上式（１）に基づいて算出することができる。
【００５０】
次に、本実施形態の燃料噴射量制御装置１０における燃料噴射量補正の処理ブロックについて説明する。図７は、燃料噴射量制御装置１０において燃料噴射量補正の処理を行うＥＣＵ２内の処理ブロックを示したブロック図である。
【００５１】
図７において、燃料噴射量補正の処理を行うＥＣＵ２内の処理ブロックは、燃料圧力算出部２０１、圧力変換部２０２、噴射補正量算出部２０３、噴射量制御部２０４、から構成される。
【００５２】
燃料圧力算出部２０１は、燃料圧力センサ３７からの検出信号ＳｇＰに基づいて、高圧配管１３ｂの燃料圧力、すなわち、現在の実燃料圧力（燃料圧力Ｐ）を算出し、算出した高圧配管１３ｂの検出燃料圧力Ｐｄの値を圧力変換部２０２と噴射量制御部２０４とに出力する。
【００５３】
圧力変換部２０２は、予め設定してある圧力変動閾値Ｐｔおよび圧力変換特性に基づいて、燃料圧力算出部２０１から入力された検出燃料圧力Ｐｄを変換し、変換した燃料圧力の値を変換燃料圧力Ｐｃとして、噴射補正量算出部２０３に出力する。
【００５４】
噴射補正量算出部２０３は、圧力変換部２０２から入力された変換燃料圧力Ｐｃに基づいてパイロット噴射の期間で噴射された算出燃料噴射量Ｑｃを算出する。そして、予め設定してある圧力変動閾値Ｐｔおよび圧力変換特性と、算出した算出燃料噴射量Ｑｃに基づいて、燃料噴射量の補正値を得て、得られた燃料噴射量の補正値を噴射制御部２０４に出力する。
【００５５】
噴射量制御部２０４は、噴射補正量算出部２０３から入力された燃料噴射量の補正値に基づいて、次のパイロット噴射において燃料噴射弁６に要求する要求燃料噴射量Ｑｄを算出し、算出した要求燃料噴射量Ｑｄに基づいた噴射制御信号Ｔｉを燃料噴射弁６に出力する。また、噴射量制御部２０４は、噴射量制御部２０４から入力された検出燃料圧力Ｐｄの値がメイン噴射の値であるときは、検出燃料圧力Ｐｄに基づいて、次のメイン噴射において燃料噴射弁６に要求する要求燃料噴射量Ｑｄを算出し、算出した要求燃料噴射量Ｑｄに基づいた噴射制御信号Ｔｉを燃料噴射弁６に出力する。
なお、本発明においては、燃料噴射弁６に出力される噴射制御信号Ｔｉに関しての規定はしない。
【００５６】
上記に述べたとおり、本実施形態によれば、燃料噴射弁６によって燃料が噴射されたときの燃料圧力の変動に基づいて、例えば、パイロット噴射のようなメインの燃料噴射に比較して非常に微少量の噴射を行っているときでも、その燃料圧力の変動を精度良く捉えることができる。
このことによって、燃料噴射弁６によって噴射された燃料噴射量の算出精度を向上することができる。
【００５７】
また、捉えた燃料圧力の変動に基づいて、次に燃料噴射弁６に要求する燃料噴射量を補正することができる。
このことによって、例えば、低温時のエンジン１の始動性や、エンジン１の燃焼室内の着火性を向上することができ、エンジン１の燃焼特性を改善することができる。
【００５８】
なお、本実施形態における微少量噴射は、メイン噴射よりも前のタイミングで行われるパイロット噴射を例にとって説明したが、メイン噴射の後のタイミングで行われる微少量噴射においても適用することができる。また、メイン噴射において適用することも可能である。
【００５９】
また、本実施形態における燃料圧力値の変換特性は、図５に示したような入出力特性を例にとって説明したが、微少量噴射における燃料圧力の変動を顕著に表す（分解能を上げる）ことができれば、例えば、検出燃料圧力Ｐｄの値を対数演算する構成とすることもできる。すなわち、燃料圧力センサ３７が検出した高圧配管１３ｂの燃料圧力の値が目的とする燃料噴射による燃料圧力の変動を示す値であるのか、目的とする燃料噴射以外の要因によるノイズであるのかを判別することができればよい。
【００６０】
なお、本実施形態では、燃料噴射弁６の数を４個、コモンレール１３の数を１個として説明しているが、それぞれ４個と１個に制限されるものではなく、エンジン１の構成によってその数量は任意に設定することができる。
なお、エンジン１はディーゼルエンジンであることとして説明したが、この燃料噴射量制御装置１０はガソリンエンジンに対する適応も可能である。
【００６１】
なお、発明は、船外機のような船舶推進機用の内燃機関を含む、様々な産業用の内燃機関に適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
２  ＥＣＵ（燃料噴射量制御装置）
１３  コモンレール（燃料蓄圧手段）
６，６−１，６−２，６−３，６−４  燃料噴射弁（燃料噴射手段）
３７，３７−１，３７−２，３７−３，３７−４  燃料圧力センサ（燃料圧力検出手段）
２０２  圧力変換部（圧力変換手段）
２０３  噴射補正量算出部（燃料噴射量算出手段）
２０４  噴射制御部（噴射制御手段）
Ｐｔ  圧力変動閾値
Ｐｄ  検出燃料圧力（燃料圧力値）
Ｐｃ  変換燃料圧力（燃料圧力値）
Ｑｃ  算出燃料噴射量（燃料噴射量）
Ｑｄ  要求燃料噴射量（燃料噴射量）
【図１】
2010209879.tif 000004
【図２】
2010209879.tif 000005
【図３】
2010209879.tif 000006
【図４】
2010209879.tif 000007
【図５】
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【図６】
2010209879.tif 000009
【図７】
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