(57)【要約】【課題】本発明は、各気筒における燃料噴射量と噴射時間の関係を必要に応じて補正し、正確に燃料噴射量を噴射できる燃料噴射装置を提供することを課題とする。【解決手段】燃料噴射装置１Ａは、高圧ポンプ３Ｂによって送り出された燃料を蓄圧状態に貯留するコモンレール４、コモンレール４から分岐した高圧燃料供給通路２１を通じて供給される燃料をディーゼルエンジンの気筒ごとに対応して噴射する直動式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ａ、及びインジェクタ５Ａから燃料を噴射するための噴射指示信号を出力するＥＣＵ８０Ａを備える。そして、コモンレール４寄りの高圧燃料供給通路２１内にオリフィス７５を設け、オリフィス７５の上流側及び下流側の差圧を検出する差圧センサＳｄＰを設ける。ＥＣＵ８０Ａは、差圧センサＳｄＰからの信号に基づいて実燃料噴射量を算出し、燃料噴射量（Ｑ）と噴射時間（Ｔｉ）の相関関係を示すＴｉ−Ｑ特性を補正する。【選択図】図１
2010106767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ポンプによって送り出された燃料を蓄圧状態に貯留する燃料蓄圧部と、
前記燃料蓄圧部から内燃機関の各気筒に向けて分岐した燃料供給通路を通じて供給される燃料を前記内燃機関の各気筒の燃焼室へ供給する燃料噴射弁と、
前記燃料蓄圧部の圧力を検出する蓄圧部圧力センサと、
前記燃料噴射弁が噴射する燃料の目標噴射量を設定する制御部と、
前記燃料噴射弁の燃料噴射量（Ｑ）と噴射時間（Ｔｉ）の相関関係を示すＴｉ−Ｑ特性をデータとして記憶している記憶部と、を備えた燃料噴射装置において、
前記Ｔｉ−Ｑ特性は、前記燃料蓄圧部の圧力を代表する代表圧力値における前記燃料噴射量（Ｑ）と前記噴射時間（Ｔｉ）の相関関係を離散的に測定したデータを回帰分析して得られる多項式で表される特性線で示され、
前記制御部は、前記蓄圧部圧力センサが検出する前記燃料蓄圧部の圧力と前記目標噴射量に基づいて、前記目標噴射量に対応する目標噴射時間を、前記特性線から求めることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記燃料噴射量（Ｑ）が所定の境界値以上の領域では、前記特性線を表す多項式が１次多項式であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記Ｔｉ−Ｑ特性は、複数の前記代表圧力値ごとに測定される前記燃料噴射量（Ｑ）と前記噴射時間（Ｔｉ）の相関関係に基づいた複数の前記特性線で示され、
互いに隣り合う前記特性線を表す前記多項式の相関関係を示す相関式が設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記蓄圧部圧力センサが検出する前記燃料蓄圧部の圧力が、２つの前記代表圧力値の間の値のとき、
前記制御部は、前記２つの代表圧力値における前記Ｔｉ−Ｑ特性を示す２つの前記特性線を補間して、前記燃料蓄圧部の圧力に対応した前記目標噴射時間を求めることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記燃料供給通路に配置されたオリフィスと、
前記燃料供給通路内の前記オリフィスの上流側及び下流側の差圧を検出する差圧センサと、を備え、
前記燃料噴射弁は、燃料噴射時に前記燃料供給通路を通じて供給された燃料の全量を前記各気筒の燃焼室へ供給する構造であり、
前記制御部は、前記目標噴射時間に前記燃料噴射弁が噴射する実燃料噴射量を、前記差圧センサからの信号に基づいて算出し、
前記実燃料噴射量が前記目標噴射量と異なるときには、前記Ｔｉ−Ｑ特性を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記燃料供給通路に配置されたオリフィスと、
前記燃料供給通路内の前記オリフィスの下流側の圧力を検出する燃料供給通路圧力センサと、を備え、
前記燃料噴射弁は、燃料噴射時に前記燃料供給通路を通じて供給された燃料の全量を前記各気筒の燃焼室へ供給する構造であり、
前記制御部は、前記蓄圧部圧力センサからの信号及び前記燃料供給通路圧力センサからの信号に基づいて前記オリフィスの上流側及び下流側の差圧を算出するとともに、前記目標噴射時間に前記燃料噴射弁が噴射する実燃料噴射量を前記差圧に基づいて算出し、
前記実燃料噴射量が前記目標噴射量と異なるときには、前記Ｔｉ−Ｑ特性を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記燃料供給通路に配置されたオリフィスと、
前記燃料供給通路内の前記オリフィスの下流側の圧力を検出する燃料供給通路圧力センサと、を備え、
前記燃料噴射弁は、燃料噴射時に前記燃料供給通路を通じて供給された燃料の全量を前記各気筒の燃焼室へ供給する構造であり、
前記制御部は、前記燃料供給通路圧力センサからの信号に基づいて前記燃料噴射弁からの燃料の噴射に伴う圧力低下量を検出するとともに、前記目標噴射時間に前記燃料噴射弁が噴射する実燃料噴射量を前記圧力低下量に基づいて算出し、
前記実燃料噴射量が前記目標噴射量と異なるときには、前記Ｔｉ−Ｑ特性を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。
【請求項８】
前記燃料供給通路に配置されたオリフィスと、
前記燃料供給通路内の前記オリフィスの上流側及び下流側の差圧を検出する差圧センサと、を備え、
前記燃料噴射弁は、燃料噴射時に前記燃料供給通路を通じて供給された燃料の一部を戻り燃料配管に戻して、燃料供給系の低圧部へ排出する構造であり、
前記制御部は、前記目標噴射時間に前記オリフィスを通過する燃料のオリフィス通過流量を前記差圧センサからの信号に基づいて算出するとともに、前記オリフィス通過流量の内、前記戻り燃料配管に戻らないで実際に前記各気筒の燃焼室に供給される実燃料噴射量を、前記オリフィス通過流量及び所定の係数値に基づいて算出し、
前記実燃料噴射量が前記目標噴射量と異なるときには、前記Ｔｉ−Ｑ特性を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。
【請求項９】
前記燃料供給通路に配置されたオリフィスと、
前記燃料供給通路内の前記オリフィスの下流側の圧力を検出する燃料供給通路圧力センサと、を備え、
前記燃料噴射弁は、燃料噴射時に前記燃料供給通路を通じて供給された燃料の一部を戻り燃料配管に戻して、燃料供給系の低圧部へ排出する構造であり、
前記制御部は、前記蓄圧部圧力センサからの信号及び前記燃料供給通路圧力センサからの信号に基づいて前記オリフィスの上流側及び下流側の差圧を算出して、前記目標噴射時間に前記オリフィスを通過する燃料のオリフィス通過流量を前記差圧に基づいて算出するとともに、前記オリフィス通過流量の内、前記戻り燃料配管に戻らないで実際に前記各気筒の燃焼室に供給される実燃料噴射量を、前記オリフィス通過流量及び所定の係数値に基づいて算出し、
前記実燃料噴射量が前記目標噴射量と異なるときには、前記Ｔｉ−Ｑ特性を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１０】
前記燃料供給通路に配置されたオリフィスと、
前記燃料供給通路内の前記オリフィスの下流側の圧力を検出する燃料供給通路圧力センサと、を備え、
前記燃料噴射弁は、燃料噴射時に前記燃料供給通路を通じて供給された燃料の一部を戻り燃料配管に戻して、燃料供給系の低圧部へ排出する構造であり、
前記制御部は、前記燃料供給通路圧力センサからの信号に基づいて前記燃料噴射弁からの燃料の噴射に伴う圧力低下量を検出し、前記目標噴射時間に前記オリフィスを通過する燃料のオリフィス通過流量を前記圧力低下量に基づいて算出するとともに、前記オリフィス通過流量の内、前記戻り燃料配管に戻らないで実際に前記各気筒の燃焼室に供給される実燃料噴射量を、前記オリフィス通過流量及び所定の係数値に基づいて算出し、
前記実燃料噴射量が前記目標噴射量と異なるときには、前記Ｔｉ−Ｑ特性を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記実燃料噴射量が前記目標噴射量と異なるとき、前記目標噴射時間を求めるのに利用した前記特性線を補正して、前記Ｔｉ−Ｑ特性を補正することを特徴とする請求項５乃至請求項１０のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。
【請求項１２】
前記Ｔｉ−Ｑ特性が複数の前記特性線で示され、互いに隣り合う前記特性線を表す前記多項式の相関関係を示す相関式が設定されている場合、
前記制御部は、
前記実燃料噴射量が前記目標噴射量と異なるとき、前記目標噴射時間を求めるのに利用した前記特性線を補正するとともに、前記相関式によって、互いに隣り合う前記特性線を順次補正し、前記Ｔｉ−Ｑ特性を補正することを特徴とする請求項５乃至請求項１０のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料蓄圧部に蓄圧状態で貯留された燃料を燃料噴射弁から内燃機関の各気筒の燃焼室へ供給する燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各気筒への実燃料噴射量は、燃料ポンプによって送り出された燃料を蓄圧状態に貯留する燃料蓄圧部に設けた圧力センサにより検出される圧力と、各気筒の燃料噴射弁への噴射指示による燃料噴射弁の噴射時間、又は噴射回数により算出されていた。しかし、例えば、燃料噴射弁の製造公差により、燃料噴射弁内のノズルニードルのリフト量や、燃料噴射孔の面積にばらつきがあり、実燃料噴射量にもばらつきを生じたり、各気筒に対する燃料噴射の圧力反射等により、燃料蓄圧部の圧力に脈動が生じ、燃料噴射弁の噴射時間や噴射回数が各気筒間で同じ場合に、実際の各気筒への燃料噴射量に差を生じたりし、ＰＭ（粒子状物質）が増大したり、ＮＯｘや燃焼騒音が増大したりする虞がある。
【０００３】
例えば特許文献１には、燃料ポンプによって送り出された燃料を蓄圧状態に貯留する燃料蓄圧部、燃料蓄圧部から分岐した燃料供給通路を通じて供給される燃料を内燃機関の各気筒の燃焼室へ供給する燃料噴射弁、及び燃料噴射弁から燃料を噴射するための噴射指示信号を出力する制御部を備えた燃料噴射装置において、燃料供給通路に配置されたベンチュリ形狭隘部に、差圧を検出する差圧センサを備え、制御部は、差圧センサからの信号に基づいてベンチュリ形狭隘部を通過する実燃料供給量を算出する燃料噴射装置の技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１８４６３２号公報（図４、図１２、及び段落００５１〜００５８参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記の特許文献１に記載の技術では、ベンチュリ形狭隘部の最小絞り成形に限界があり、滑らかに急激に絞ることが管の絞り加工技術上難しく、又、最小径を十分に小さくできない等、ベンチュリ形狭隘部を高精度に形成することは難しい。また、ベンチュリ形狭隘部の差圧の発生も小さく、燃料噴射弁の燃料噴射時の燃料供給量をベンチュリ形狭隘部の差圧から正確に算出することは困難である。
したがって、燃料噴射弁からの燃料噴射量（Ｑ）と噴射時間（Ｔｉ）との相関関係を正確に把握することは困難であり、例えば、経時劣化によって燃料噴射弁の特性が変化すると、制御部が算出する目標噴射量と実燃料噴射量に誤差が生じることがあり、このような誤差が生じることによって、前記したように、ＰＭ（粒子状物質）が増大したり、ＮＯｘや燃焼騒音が増大したりする虞がある。
【０００５】
そこで、本発明は、各気筒における燃料噴射量と噴射時間の関係を必要に応じて補正し、正確に燃料噴射量を噴射できる燃料噴射装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は、燃料ポンプによって送り出された燃料を蓄圧状態に貯留する燃料蓄圧部と、前記燃料蓄圧部から内燃機関の各気筒に向けて分岐した燃料供給通路を通じて供給される燃料を前記内燃機関の各気筒の燃焼室へ供給する燃料噴射弁と、前記燃料蓄圧部の圧力を検出する蓄圧部圧力センサと、前記燃料噴射弁が噴射する燃料の目標噴射量を設定する制御部と、前記燃料噴射弁の燃料噴射量（Ｑ）と噴射時間（Ｔｉ）の相関関係を示すＴｉ−Ｑ特性をデータとして記憶している記憶部と、を備えた燃料噴射装置とした。そして、前記Ｔｉ−Ｑ特性は、前記燃料蓄圧部の圧力を代表する代表圧力値における前記燃料噴射量（Ｑ）と前記噴射時間（Ｔｉ）の相関関係を離散的に測定したデータを回帰分析して得られる多項式で表される特性線で示され、
前記制御部は、前記蓄圧部圧力センサが検出する前記燃料蓄圧部の圧力と前記目標噴射量に基づいて、前記目標噴射量に対応する目標噴射時間を、前記特性線から求めることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、燃料噴射量（Ｑ）と噴射時間（Ｔｉ）の相関関係を、離散的に測定したデータを回帰分析して、Ｔｉ−Ｑ特性の特性線を表す多項式を算出できることから、少ない測定でＴｉ−Ｑ特性の特性線を得ることができる。したがって、Ｔｉ−Ｑ特性の特性線を得るための工数を削減できる。
【０００８】
また本発明は、前記燃料噴射量（Ｑ）が所定の境界値以上の領域では、前記特性線を表す多項式が１次多項式であることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、燃料噴射量（Ｑ）が所定の境界値より大きな領域において、Ｔｉ−Ｑ特性を示す特性線を表す多項式を１次多項式に近似することができる。したがって、燃料噴射量（Ｑ）が所定の境界値より大きな領域において、特性線を簡素化することができ、制御部が、目標噴射時間を特性線から求めるときの演算負荷を軽減できる。
【００１０】
また本発明は、前記Ｔｉ−Ｑ特性は、複数の前記代表圧力値ごとに測定される前記燃料噴射量（Ｑ）と前記噴射時間（Ｔｉ）の相関関係に基づいた複数の前記特性線で示され、互いに隣り合う前記特性線を表す前記多項式の相関関係を示す相関式が設定されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、Ｔｉ−Ｑ特性は複数の特性線で示され、さらに互いに隣り合う特性線を示す多項式の相関関係を示す相関式が設定されていることから、Ｔｉ−Ｑ特性の全領域にわたって、燃料噴射量（Ｑ）と噴射時間（Ｔｉ）の関係を精度よく示すことができる。
【００１２】
また本発明は、前記蓄圧部圧力センサが検出する前記燃料蓄圧部の圧力が、２つの前記代表圧力値の間の値のとき、前記制御部は、前記２つの代表圧力値における前記Ｔｉ−Ｑ特性を示す２つの前記特性線を補間して、前記燃料蓄圧部の圧力に対応した前記目標噴射時間を求めることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、燃料蓄圧部の圧力が代表圧力値以外の圧力であっても、制御部は、特性線を補間することで、燃料蓄圧部の圧力における目標噴射量に対応する目標噴射時間を精度よく算出できる。
【００１４】
また本発明は、前記燃料供給通路に配置されたオリフィスと、前記燃料供給通路内の前記オリフィスの上流側及び下流側の差圧を検出する差圧センサと、を備え、前記燃料噴射弁は、燃料噴射時に前記燃料供給通路を通じて供給された燃料の全量を前記各気筒の燃焼室へ供給する構造であり、前記制御部は、前記目標噴射時間に前記燃料噴射弁が噴射する実燃料噴射量を、前記差圧センサからの信号に基づいて算出し、前記実燃料噴射量が前記目標噴射量と異なるときには、前記Ｔｉ−Ｑ特性を補正することを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、オリフィスの開口部の径を正確に製作することは容易であり、又、オリフィスの上流側と下流側との間の差圧は、ベンチュリ形狭隘部の上流側と下流側との間の差圧よりも大きなものとなり、流量検出に十分利用できる。
そして、検出するオリフィス差圧に基づいて、燃料噴射弁の実燃料噴射量を正確に算出できる。燃料噴射弁の製造公差があったとしてもその製造公差の影響を反映した実燃料噴射量を算出できるので、正確な実燃料噴射量を算出できる。そして、制御部は、算出した目標噴射量と実燃料噴射量が異なる場合、正確な実燃料噴射量に基づいてＴｉ−Ｑ特性を補正することができ、例えば、燃料噴射弁の経時劣化に対応したＴｉ−Ｑ特性を得ることができる。
【００１６】
また本発明は、前記燃料供給通路に配置されたオリフィスと、前記燃料供給通路内の前記オリフィスの下流側の圧力を検出する燃料供給通路圧力センサと、を備え、前記燃料噴射弁は、燃料噴射時に前記燃料供給通路を通じて供給された燃料の全量を前記各気筒の燃焼室へ供給する構造であり、前記制御部は、前記蓄圧部圧力センサからの信号及び前記燃料供給通路圧力センサからの信号に基づいて前記オリフィスの上流側及び下流側の差圧を算出するとともに、前記目標噴射時間に前記燃料噴射弁が噴射する実燃料噴射量を前記差圧に基づいて算出し、前記実燃料噴射量が前記目標噴射量と異なるときには、前記Ｔｉ−Ｑ特性を補正することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、オリフィスの開口部の径を正確に製作することは容易であり、又、オリフィスの上流側の圧力として蓄圧部圧力センサからの信号を用い、オリフィス下流側の圧力として燃料供給通路圧力センサからの信号を用い、その差圧をとると、ベンチュリ形狭隘部の上流側と下流側との間の差圧よりも大きなものとなり、流量検出に十分利用できる。
そして、蓄圧部圧力センサの信号と燃料供給通路圧力センサの信号から、オリフィス差圧は容易に算出され、オリフィス差圧に基づいて、燃料噴射弁の実燃料噴射量を正確に算出できる。燃料噴射弁の製造公差があったとしてもその製造公差の影響を反映した実燃料噴射量を算出できるので、正確な実燃料噴射量を算出できる。そして、制御部は、算出した目標噴射量と実燃料噴射量が異なる場合、正確な実燃料噴射量に基づいてＴｉ−Ｑ特性を補正することができ、例えば、燃料噴射弁の経時劣化に対応したＴｉ−Ｑ特性を得ることができる。
【００１８】
また本発明は、前記燃料供給通路に配置されたオリフィスと、前記燃料供給通路内の前記オリフィスの下流側の圧力を検出する燃料供給通路圧力センサと、を備え、前記燃料噴射弁は、燃料噴射時に前記燃料供給通路を通じて供給された燃料の全量を前記各気筒の燃焼室へ供給する構造であり、前記制御部は、前記燃料供給通路圧力センサからの信号に基づいて前記燃料噴射弁からの燃料の噴射に伴う圧力低下量を検出するとともに、前記目標噴射時間に前記燃料噴射弁が噴射する実燃料噴射量を前記圧力低下量に基づいて算出し、前記実燃料噴射量が前記目標噴射量と異なるときには、前記Ｔｉ−Ｑ特性を補正することを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、オリフィスの開口部径を正確に製作することは容易であり、又、オリフィス下流側の圧力として燃料供給通路圧力センサからの信号を用い、オリフィスにおける差圧は、制御部から燃料噴射弁に噴射指示信号を出力していないタイミング、つまり、オリフィスを燃料が流れていない状態における燃料供給通路圧力センサから出力される信号に基づく圧力をオリフィス上流側の圧力として仮定し、制御部から燃料噴射弁に噴射指示信号が出力された後のその圧力からの圧力低下量をもってオリフィス差圧とすることによって流量検出に十分利用できる。
そして、このオリフィス差圧に基づいて、燃料噴射弁の実燃料噴射量を正確に算出できる。燃料噴射弁の製造公差があったとしてもその製造公差の影響を反映した実燃料噴射量を算出できるので、正確な実燃料噴射量を算出できる。そして、制御部は、算出した目標噴射量と実燃料噴射量が異なる場合、正確な実燃料噴射量に基づいてＴｉ−Ｑ特性を補正することができ、例えば、燃料噴射弁の経時劣化に対応したＴｉ−Ｑ特性を得ることができる。
【００２０】
また本発明は、前記燃料供給通路に配置されたオリフィスと、前記燃料供給通路内の前記オリフィスの上流側及び下流側の差圧を検出する差圧センサと、を備え、前記燃料噴射弁は、燃料噴射時に前記燃料供給通路を通じて供給された燃料の一部を戻り燃料配管に戻して、燃料供給系の低圧部へ排出する構造であり、前記制御部は、前記目標噴射時間に前記オリフィスを通過する燃料のオリフィス通過流量を前記差圧センサからの信号に基づいて算出するとともに、前記オリフィス通過流量の内、前記戻り燃料配管に戻らないで実際に前記各気筒の燃焼室に供給される実燃料噴射量を、前記オリフィス通過流量及び所定の係数値に基づいて算出し、前記実燃料噴射量が前記目標噴射量と異なるときには、前記Ｔｉ−Ｑ特性を補正することを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、いわゆる背圧式の燃料噴射弁を備える燃料噴射装置であっても、直動式の燃料噴射弁を備える燃料噴射装置と同様に、差圧センサが検出するオリフィス差圧に基づいて、燃料噴射弁の実燃料噴射量を正確に算出できる。そして、制御部は、算出した目標噴射量と実燃料噴射量が異なる場合、正確な実燃料噴射量に基づいてＴｉ−Ｑ特性を補正することができ、例えば、燃料噴射弁の経時劣化に対応したＴｉ−Ｑ特性を得ることができる。
【００２２】
また本発明は、前記燃料供給通路に配置されたオリフィスと、前記燃料供給通路内の前記オリフィスの下流側の圧力を検出する燃料供給通路圧力センサと、を備え、前記燃料噴射弁は、燃料噴射時に前記燃料供給通路を通じて供給された燃料の一部を戻り燃料配管に戻して、燃料供給系の低圧部へ排出する構造であり、前記制御部は、前記蓄圧部圧力センサからの信号及び前記燃料供給通路圧力センサからの信号に基づいて前記オリフィスの上流側及び下流側の差圧を算出して、前記目標噴射時間に前記オリフィスを通過する燃料のオリフィス通過流量を前記差圧に基づいて算出するとともに、前記オリフィス通過流量の内、前記戻り燃料配管に戻らないで実際に前記各気筒の燃焼室に供給される実燃料噴射量を、前記オリフィス通過流量及び所定の係数値に基づいて算出し、前記実燃料噴射量が前記目標噴射量と異なるときには、前記Ｔｉ−Ｑ特性を補正することを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、いわゆる背圧式の燃料噴射弁を備える燃料噴射装置であっても、直動式の燃料噴射弁を備える燃料噴射装置と同様に、蓄圧部圧力センサからの信号と燃料供給通路圧力センサからの信号に基づいてオリフィス差圧を容易に算出できる。そして、このように算出されたオリフィス差圧に基づいて、燃料噴射弁の実燃料噴射量を正確に算出できる。そして、制御部は、算出した目標噴射量と実燃料噴射量が異なる場合、正確な実燃料噴射量に基づいてＴｉ−Ｑ特性を補正することができ、例えば、燃料噴射弁の経時劣化に対応したＴｉ−Ｑ特性を得ることができる。
【００２４】
また本発明は、前記燃料供給通路に配置されたオリフィスと、前記燃料供給通路内の前記オリフィスの下流側の圧力を検出する燃料供給通路圧力センサと、を備え、前記燃料噴射弁は、燃料噴射時に前記燃料供給通路を通じて供給された燃料の一部を戻り燃料配管に戻して、燃料供給系の低圧部へ排出する構造であり、前記制御部は、前記燃料供給通路圧力センサからの信号に基づいて前記燃料噴射弁からの燃料の噴射に伴う圧力低下量を検出し、前記目標噴射時間に前記オリフィスを通過する燃料のオリフィス通過流量を前記圧力低下量に基づいて算出するとともに、前記オリフィス通過流量の内、前記戻り燃料配管に戻らないで実際に前記各気筒の燃焼室に供給される実燃料噴射量を、前記オリフィス通過流量及び所定の係数値に基づいて算出し、前記実燃料噴射量が前記目標噴射量と異なるときには、前記Ｔｉ−Ｑ特性を補正することを特徴とする。
【００２５】
本発明によれば、いわゆる背圧式の燃料噴射弁を備える燃料噴射装置であっても、直動式の燃料噴射弁を備える燃料噴射装置と同様に、燃料供給通路圧力センサから出力される信号に基づいて、燃料噴射弁の実燃料噴射量を正確に算出できる。そして、制御部は、算出した目標噴射量と実燃料噴射量が異なる場合、正確な実燃料噴射量に基づいてＴｉ−Ｑ特性を補正することができ、例えば、燃料噴射弁の経時劣化に対応したＴｉ−Ｑ特性を得ることができる。
【００２６】
また、本発明は、前記制御部は、前記実燃料噴射量が前記目標噴射量と異なるとき、前記目標噴射時間を求めるのに利用した前記特性線を補正して、前記Ｔｉ−Ｑ特性を補正することを特徴とする。
【００２７】
本発明によると、特性線を補正してＴｉ−Ｑ特性を補正することができ、１つの燃料蓄圧部の圧力における実燃料噴射量に基づいてＴｉ−Ｑ特性を補正する場合であっても、燃料蓄圧部の圧力の全領域にわたって好適にＴｉ−Ｑ特性を補正することができる。
【００２８】
また、本発明は、前記Ｔｉ−Ｑ特性が複数の前記特性線で示され、互いに隣り合う前記特性線を表す前記多項式の相関関係を示す相関式が設定されている場合、前記制御部は、前記実燃料噴射量が前記目標噴射量と異なるとき、前記目標噴射時間を求めるのに利用した前記特性線を補正するとともに、前記相関式によって、互いに隣り合う前記特性線を順次補正し、前記Ｔｉ−Ｑ特性を補正することを特徴とする。
【００２９】
本発明によると、Ｔｉ−Ｑ特性が複数の特性線で示され、互いに隣り合う特性線を表す多項式の相関関係を示す相関式が設定されている場合、１つの特性線を補正した後、相関式を用いて、順次、他の特性線を補正することができる。したがって、１つの特性線の補正に基づいて、Ｔｉ−Ｑ特性の全領域を好適に補正することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、各気筒における燃料噴射量と噴射時間の関係を必要に応じて補正し、正確な燃料噴射量を噴射できる燃料噴射装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
《第１の実施形態》
以下に、本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射装置について図１、図２を参照しながら詳細に説明する。
図１は、第１の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図であり、図２は、第１の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置に用いられる直動式の燃料噴射弁（インジェクタ）の概念構成図である。
第１の実施形態に係る燃料噴射装置１Ａは、エンジン制御装置（制御部）８０Ａ（以下ＥＣＵ８０Ａと称する）により電子制御されるモータ６３で駆動される低圧ポンプ３Ａ（フィードポンプとも呼ばれる）と、エンジンクランク軸から取り出される駆動力で機械的に駆動される高圧ポンプ３Ｂ（サプライポンプとも呼ばれる）と、この高圧ポンプ３Ｂから高圧燃料が供給されるコモンレール（燃料蓄圧部）４と、図示しない内燃機関、例えば、４気筒のディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと称する）の各気筒内に高圧燃料を噴射供給するインジェクタ（燃料噴射弁）５Ａと、インジェクタ５Ａに内蔵され、ＥＣＵ８０Ａにより電子制御されるアクチュエータ６Ａと、を含んで構成される。
ここで、低圧ポンプ３Ａ及び高圧ポンプ３Ｂは請求項に記載の燃料ポンプに対応する。
【００３２】
低圧ポンプ３Ａ及びモータ６３は、燃料タンク２内にフィルタ６２とともに組み込まれ、低圧燃料供給配管６１により燃料タンク２から高圧ポンプ３Ｂの吸い込み側に燃料を供給する。低圧ポンプ３Ａの吐出側と高圧ポンプ３Ｂの吸い込み側との間の低圧燃料供給配管６１にはストレーナ６４、逆止弁６８を内蔵した流量調整弁６９が直列に配置され、ストレーナ６４には、図示省略の差圧センサが設けられ、その信号がＥＣＵ８０Ａに入力されて、ＥＣＵ８０Ａが低圧ポンプ３Ａやフィルタ６２やストレーナ６４の異常（低圧燃料供給量）を検出できるようになっている。
さらに、低圧燃料供給配管６１のストレーナ６４と流量調整弁６９との中間から分岐した戻り配管６５が、調圧弁６７を経由して低圧ポンプ３Ａの過剰な燃料供給を燃料タンク２に戻すようになっている。
高圧ポンプ３Ｂには、吐出される燃料温度を検出する温度センサＳＴが設けられる。温度センサＳＴは検出した燃料温度を温度信号に変換し、その温度信号をＥＣＵ８０Ａに入力する。
【００３３】
高圧ポンプ３Ｂから吐出配管７０に吐出された高圧燃料は、比較的に高い圧力の高圧燃料を蓄圧するサージタンクの一種であるコモンレール４に、蓄圧状態で貯留される。コモンレール４には、コモンレールの圧力（以下、コモンレール圧力Ｐｃと称する）を検出する圧力センサＳＰｃが設けられる。圧力センサＳＰｃは、コモンレール圧力Ｐｃを検出して検出圧信号に変換し、その検出圧信号をＥＣＵ８０Ａに入力する。ＥＣＵ８０Ａは、入力される検出圧信号に基づいて、コモンレール４と燃料タンク２とを接続する戻り配管７１の途中に配置された圧力調整弁７２の開度を調整し、コモンレール４の圧力を、エンジン回転速度などの車両の運転状態に応じて、例えば、３０ＭＰａ〜２００ＭＰａの所定の目標圧力に制御する。
【００３４】
また、コモンレール４はインジェクタ５Ａと高圧燃料供給通路（燃料供給通路）２１を介して連通するように構成されている。４本の高圧燃料供給通路２１のコモンレール４寄りには、オリフィス７５がそれぞれ設けられ、そのオリフィス７５の上流側（コモンレール４側）と下流側（インジェクタ５Ａ側）とから取り出される圧力検出管が、それぞれ差圧センサＳｄＰに接続される。差圧センサＳｄＰは、４本の高圧燃料供給通路２１のオリフィス差圧ＰＯＲをそれぞれ個別に検出し、それぞれ検出したオリフィス差圧ＰＯＲを差圧信号に変換してＥＣＵ８０Ａに入力する。ＥＣＵ８０Ａは、入力される差圧信号によって、オリフィス７５の上流側と下流側のオリフィス差圧ＰＯＲを取得することができ、さらに取得したオリフィス差圧ＰＯＲに基づいて、オリフィス７５を通過する燃料流量を算出できる。
【００３５】
なお、このオリフィス７５の位置から下流側の高圧燃料供給通路２１及びインジェクタ５Ａの燃料噴射孔１０までの燃料通路（後記するインジェクタ５Ａ内の燃料通路２５及び油溜り２０（図２参照））を含む燃料通路容積は、１つの気筒における吸気、圧縮、爆発、排気のサイクルのうちの爆発行程のために高圧燃料供給通路２１を通じて供給する燃料の最大実燃料供給量、例えば、アクセルが最大限度に踏み込まれて、図示しないエンジンに最大トルクが要求される場合の最大実燃料供給量を超える燃料通路容積とする。
ここで、最大実燃料供給量は、多段噴射の場合はその積分量である。
図示しないエンジンの各気筒のインジェクタ５Ａまでの高圧燃料供給通路２１の配管長さには、ばらつきが出ることが当然であり、高圧燃料供給通路２１にオリフィス７５を設ける位置は、前記した燃料通路容積を確保した上で、各気筒が同じ燃料通路容積となるように適宜調節する。
【００３６】
次に、第１の実施形態のインジェクタ５Ａの構造を図１及び図２を参照しながら説明する。このインジェクタ５Ａは、図示しないエンジンの各気筒に取り付けられている。そして、インジェクタ５Ａは、先端部に１個または２個以上の燃料噴射孔１０を形成したインジェクタ本体１３と、このインジェクタ本体１３内に摺動自在に支持されるノズルニードル１４と、このノズルニードル１４の上端側に連結されてノズルニードル１４と一体的に往復変位するピストン１６を含んで構成されている。
【００３７】
インジェクタ本体１３は、ノズルボディ１７、ノズルホルダ１９、アクチュエータボディ５５等より構成されている。ノズルボディ１７の内部には、ノズルニードル１４の周囲に常に高圧燃料を充満させるための油溜り２０が形成されている。この油溜り２０は、燃料通路２５及び高圧燃料供給通路２１を介してコモンレール４に常に連通している。ノズルボディ１７はノズルホルダ１９にリテーニングナット２２により締め付け固定されている。
ノズルホルダ１９は、ピストン１６を摺動自在に支持する長孔２３を中心部の長手方向に形成したシリンダを構成する。そして、長孔２３の上には、アクチュエータボディ５５に設けられた、長孔２３よりも拡径された作動室５６が設けられている。
【００３８】
ノズルニードル１４は、アクチュエータ６Ａの中心軸と同一軸心上に配設され、ノズルボディ１７の内周に摺動自在に支持されている。ノズル開弁時には、ノズルニードル１４がリフトアップしてノズルニードル１４の先端部とノズルボディ１７との間に燃料通路が形成されて油溜り２０と燃料噴射孔１０とが連通し、図示しないエンジンへの燃料噴射がなされる。また、ノズル閉弁時には、ノズルニードル１４の先端部がノズルボディ１７のシート面１７ａに着座して高圧燃料の噴射を終了する。
【００３９】
次に、図２を参照しながらアクチュエータ６Ａを説明する。アクチュエータ６Ａは、インジェクタ５Ａのノズルホルダ１９の上端部に液密的に当接した状態でリテーニングナット３１によりノズルホルダ１９の上端面に締め付け固定されるアクチュエータボディ５５と、このアクチュエータボディ５５内部に配設された鉄心３３と、この鉄心３３の収納部に巻装された電磁コイル３４と、アクチュエータボディ５５内に長孔２３よりも拡径された作動室５６と、前記したピストン１６の上端に設けられたピストンフランジ部１６ａと、このピストンフランジ部１６ａの最大リフト量を規制するストッパ３６と、ピストン１６を閉弁方向に付勢するコイルスプリング３７とから構成されている。
リテーニングナット３１の図示上端部には、電磁コイル３４への給電のための図示しないコネクタが組み付けられている。
【００４０】
鉄心３３は、電磁コイル３４への通電時に磁化して、ピストンフランジ部１６ａを上方に吸引し、ピストン１６と連結したノズルニードル１４を引き上げる。そして、ノズルニードル１４はリフトアップし、燃料噴射孔１０から燃料が噴射される。
電磁コイル３４への通電が停止されると、ピストンフランジ部１６ａを吸引する磁力が消失し、コイルスプリング３７の付勢力によってピストンフランジ部１６ａが下方に押し下げられ、ピストン１６と連結したノズルニードル１４がシート面１７ａに着座する。したがって、燃料噴射孔１０からの燃料噴射が止まる。
【００４１】
図１に戻って、ＥＣＵ８０Ａは、図示省略するがマイクロコンピュータ、インターフェース回路、アクチュエータ６Ａを駆動するアクチュエータ駆動回路等を含む。マイクロコンピュータは、図示省略のエンジン回転速度センサ、気筒判別センサ、クランク角センサ、水温センサ、吸気温度センサ、吸気圧センサ、アクセル（スロットル）開度センサ、温度センサＳＴ、圧力センサ（蓄圧部圧力センサ）ＳＰｃ、差圧センサＳｄＰ等の各センサからの信号を用いて、最適な目標噴射量及び、目標噴射量に対応した目標噴射時間を求めてアクチュエータ６Ａを電子制御する。
ＥＣＵ８０Ａには記憶部８１が備わり、必要なデータ等を記憶することができる。
なお、モータ６３を駆動するモータ駆動回路を、ＥＣＵ８０Ａが含んでもよいし、ＥＣＵ８０Ａの外部に別のユニットとして備える構成であってもよい。
以下では、ＥＣＵ８０Ａに含まれるマイクロコンピュータで制御される内容を、単にＥＣＵ８０Ａの制御として表現する。また、後記する第２から第６の実施形態におけるＥＣＵ８０Ｂ（図９参照）〜８０Ｆ（図１６参照）のハード的な構成もＥＣＵ８０Ａと同じである。
【００４２】
図３は、１つの気筒に対する噴射指示信号の出力パターンと高圧燃料供給通路における燃料挙動の時間推移を示す図であり、（ａ）は噴射指示信号の出力パターンを示す図、（ｂ）はインジェクタからの実燃料噴射量の時間推移を示す図、（ｃ）は燃料のオリフィス通過流量の時間推移を示す図、（ｄ）はオリフィスの上下流側の圧力変化の時間推移を示す図である。
図３を参照しながら適宜図１、図２を参照してＥＣＵ８０Ａにおける燃料の各気筒への実燃料噴射量ＱＡの演算方法について説明する。
【００４３】
図３の（ａ）では、燃料の噴射指示信号は一つの広幅のパルスで概念的に表してあり、噴射指示信号の立ち上がり開始時期（噴射開始時期）がｔＳであり、噴射指示信号の立下り開始時期（噴射終了時期）がｔＥであり、噴射指示信号の立下り完了時期がｔＥ’である。
【００４４】
噴射指示信号は、例えば、ＥＣＵ８０Ａから出力されてインジェクタ５Ａのアクチュエータ６Ａに備わる電磁コイル３４に供給される電力であり、ＥＣＵ８０Ａの制御によってＯＮ／ＯＦＦされる。
そして、図１に示すインジェクタ５Ａは、噴射指示信号がＯＮのときのみ、燃料噴射孔１０から燃料を噴射する。
したがって、ＥＣＵ８０Ａは、噴射指示信号がＯＮの時間（噴射時間Ｔｉ）を調整することで、インジェクタ５Ａの燃料噴射孔１０から噴射される燃料の総量（実燃料噴射量ＱＡ）を調節できる。
【００４５】
また、噴射指示信号は、ＥＣＵ８０ＡがＯＮする噴射開始時期ｔＳから、所定の傾斜を持って立ち上がる立ち上がり特性を有する。同様に、ＥＣＵ８０ＡがＯＦＦする噴射終了時期ｔＥから所定の傾斜を持って立下がる立下り特性を有する。したがって、ＥＣＵ８０Ａは、噴射指示信号の立ち上がり特性と立下り特性を考慮して、噴射指示信号を制御する構成となっている。
【００４６】
図３の（ａ）に示すように出力される噴射指示信号に対応して、図３の（ｂ）に示すように、直動式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ａは、噴射開始時期ｔＳより少し遅れてｔＳ１で燃料の噴射を開始し、噴射終了時期ｔＥより少し遅れたｔＥ１に噴射を終了する。
また、燃料がオリフィス７５を通過する量（オリフィス通過流量ＱＯＲ）は、図３の（ｃ）に示すように、燃料通路２５や高圧燃料供給通路２１の容積分だけｔＳ１から遅れてｔＳ２で立ち上がる。そして、同様に燃料通路２５や高圧燃料供給通路２１の容積分だけｔＥ１から遅れてｔＥ２に０に戻る。
【００４７】
なお、噴射開始時期ｔＳからｔＳ１やｔＳ２への遅れ、及び噴射終了時期ｔＥからｔＥ１やｔＥ２への遅れは燃料噴射装置１Ａに固有の値であり、予め実験等で求めておくことができる。したがってＥＣＵ８０Ａは、遅れを考慮しながら燃料噴射装置１Ａを制御することができ、遅れの影響を吸収して燃料噴射装置１Ａを制御できる。
【００４８】
図３の（ｃ）に対応するオリフィス７５の上下流側における圧力は、図３の（ｄ）に示すように、コモンレール圧力Ｐｃの変動に伴ってオリフィス上流側圧力が変動しても、差圧センサＳｄＰによりオリフィス差圧ＰＯＲが検出できるので、ＥＣＵ８０Ａは、精度よくオリフィス通過流量ＱＯＲを算出できる。そして、図３の（ｃ）に示すオリフィス通過流量ＱＯＲのドットで示した領域の面積は、直動式のインジェクタ５Ａの場合、図３の（ｂ）に示す実燃料噴射量ＱＡの面積と同じになる。
【００４９】
ちなみに、燃料のオリフィス通過流量ＱＯＲは次式（１）により、オリフィス差圧ＰＯＲに基づいて容易に算出できる。
【数１】
2010106767.tif 000003
【００５０】
図２に示すインジェクタ５Ａは「直動式」であり、高圧燃料供給通路２１から供給される燃料の全てを燃料噴射孔１０から噴射する。したがって、高圧燃料供給通路２１から供給される燃料の量は実燃料噴射量ＱＡに等しくなる。
また、高圧燃料供給通路２１に供給される燃料の量は、オリフィス７５のオリフィス通過流量ＱＯＲと等しいことから、ＥＣＵ８０Ａは、式（１）で算出されるオリフィス通過流量ＱＯＲを、インジェクタ５Ａの実燃料噴射量ＱＡとみなすことができる。
したがって、第１の実施形態に係るＥＣＵ８０Ａは、オリフィス７５のオリフィス差圧ＰＯＲに基づいて、実燃料噴射量ＱＡを算出できる。
【００５１】
第１の実施形態に係るＥＣＵ８０Ａ（図１参照）は、スロットル開度、エンジン回転速度等に基づいて、図示しないエンジンの要求トルクを算出し、さらに、エンジンの要求トルクを得るために必要な燃料噴射量を目標噴射量Ｑｔとして算出する構成になっている。そして、ＥＣＵ８０Ａは、インジェクタ５Ａが目標噴射量Ｑｔを噴射するための目標噴射時間Ｔｔを求める。
そのため、燃料噴射量Ｑと噴射時間Ｔｉの相関関係（以下、「Ｔｉ−Ｑ特性」と称する）を予め実験等で求めておいて、例えば、ＥＣＵ８０Ａの記憶部８１（図１参照）にデータとして記憶しておく構成が好適である。この構成によって、ＥＣＵ８０Ａは算出した目標噴射量Ｑｔに基づいてＴｉ−Ｑ特性を参照し、対応する目標噴射時間Ｔｔを求めることができる。
【００５２】
図４の（ａ）は、Ｔｉ−Ｑ特性を示す特性線ｆＴｉの一例を示した図である。図４の（ａ）に示すようなＴｉ−Ｑ特性は、インジェクタ５Ａの特性に基づくものであって、実験等によって求めることができる。
例えば、所定の燃料噴射量Ｑを噴射するのに必要な噴射時間Ｔｉを、燃料噴射量Ｑごとに計測し、燃料噴射量Ｑと噴射時間Ｔｉの関係を示すデータを離散的に取得する。そして取得したデータを最小二乗法等で回帰分析して多項式を求めることで、Ｔｉ−Ｑ特性を示す特性線ｆＴｉを得ることができる。
このように、第１の実施形態に係るＴｉ−Ｑ特性は、少ない計測データに基づいて取得できるため、例えば計測工数を削減できるという効果を奏する。
【００５３】
また、第１の実施形態に係るＴｉ−Ｑ特性は、図４の（ａ）に示すように燃料噴射量Ｑの増加に伴って噴射時間Ｔｉが増加する特性を有する。
さらに、燃料噴射量Ｑと噴射時間Ｔｉの関係を示す多項式は非線形であるが、燃料噴射量Ｑが大きな領域では、多項式を線形の１次式（１次多項式）に近似できることがわかった。そこで、第１の実施形態に係るＴｉ−Ｑ特性は、燃料噴射量Ｑが大きな領域では、噴射時間Ｔｉと燃料噴射量Ｑの関係を１次多項式で表す構成にした。
以下、必要に応じ、Ｔｉ−Ｑ特性の噴射時間Ｔｉと燃料噴射量Ｑの関係が１次多項式で示される領域を「線形領域」と称し、それ以外の領域、すなわち、多項式が非線形の領域を「非線形領域」と称する。
そして、非線形領域と線形領域の境界値となる燃料噴射量ＱＢは、例えば実験等で求めることができる。
【００５４】
また、Ｔｉ−Ｑ特性は、コモンレール圧力Ｐｃに対応して変化する。図４の（ｂ）は、コモンレール圧力に対応するＴｉ−Ｑ特性を示す図である。
図４の（ｂ）に示すように、インジェクタ５Ａ（図１参照）のＴｉ−Ｑ特性は、コモンレール圧力Ｐｃごとに求められる構成が好適である。例えば１０ＭＰａごとにコモンレール圧力Ｐｃの代表圧力値を設定し、各代表圧力値におけるＴｉ−Ｑ特性を実験等で求めて多項式を得る。
このように求められるＴｉ−Ｑ特性は、代表圧力値におけるインジェクタ５Ａの規定の燃料噴射量Ｑといえる。
【００５５】
前記したように、コモンレール圧力Ｐｃは、ＥＣＵ８０Ａによって、３０ＭＰａ〜２００ＭＰａの範囲で所定の目標圧力に制御されることから、Ｔｉ−Ｑ特性は、２００ＭＰａから３０ＭＰａのコモンレール圧力Ｐｃに対応した複数の特性線で構成される。図４の（ｂ）には、説明のため、１１０ＭＰａから８０ＭＰａのコモンレール圧力Ｐｃに対応した特性線をｆＴｉ（１１０）〜ｆＴｉ（８０）として記載した。
【００５６】
算出した目標噴射量Ｑｔに対応する目標噴射時間Ｔｔを求める場合、ＥＣＵ８０Ａ（図１参照）は、算出した目標噴射量Ｑｔと圧力センサＳＰｃが検出するコモンレール圧力Ｐｃに基づいて、図４の（ｂ）に示す特性線ｆＴｉを参照する。このとき、コモンレール圧力Ｐｃが、例えば１０ＭＰａごとの代表圧力値のいずれかの場合は、コモンレール圧力Ｐｃを示す特性線ｆＴｉを利用して目標噴射時間Ｔｔを求められる。
すなわち、目標噴射量Ｑｔと特性線ｆＴｉの交点になる噴射時間が目標噴射時間Ｔｔになる。
【００５７】
また、コモンレール圧力Ｐｃが代表圧力値でない場合、例えばＥＣＵ８０Ａは、コモンレール圧力Ｐｃの前後の代表圧力値の特性線ｆＴｉを補間することによって、コモンレール圧力Ｐｃに対応した目標噴射時間Ｔｔを求められる。
このように、ＥＣＵ８０Ａは、Ｔｉ−Ｑ特性の特性線ｆＴｉを参照して、目標噴射量Ｑｔとコモンレール圧力Ｐｃに対応する目標噴射時間Ｔｔを求めることができる。
【００５８】
しかしながら、例えばシート面１７ａ（図２参照）が磨耗するなどの経時劣化が生じると、インジェクタ５Ａ（図１参照）の特性が変化し、代表圧力値ごとのインジェクタ５Ａの規定の燃料噴射量Ｑが、Ｔｉ−Ｑ特性に示される代表圧力値の特性線ｆＴｉとずれる場合がある。その結果、Ｔｉ−Ｑ特性に基づいて求められる目標噴射時間Ｔｔにしたがって、ＥＣＵ８０Ａが噴射指示信号をＯＮ／ＯＦＦすると、インジェクタ５Ａが目標噴射量Ｑｔを噴射できないことになり、その結果として、ＰＭ（粒子状物質）が増大したり、ＮＯｘや燃焼騒音が増大したりする虞がある。
そこで、第１の実施形態のＥＣＵ８０Ａは、オリフィス差圧ＰＯＲに基づいて実燃料噴射量ＱＡを算出するとともに、算出した実燃料噴射量ＱＡに基づき、必要に応じてＴｉ−Ｑ特性を補正する構成とした。
【００５９】
図５の（ａ）は、コモンレール圧力が代表圧力値Ｐｃ１と代表圧力値Ｐｃ２のときのＴｉ−Ｑ特性を示す特性線の図、（ｂ）は、隣り合う特性線の相関式を示す図である。
ここで、図４の（ｂ）に示すＴｉ−Ｑ特性を示す複数の特性線ｆＴｉのうち、例えば１００ＭＰａと１１０ＭＰａのように、代表圧力値が隣り合う特性線ｆＴｉ（１００）と特性線ｆＴｉ（１１０）を、互いに隣り合う特性線と称する。
そして、互いに隣り合う特性線を表す多項式の相関関係を示す相関式を、「特性線の相関関係を示す相関式」と称する。
【００６０】
第１の実施形態においては、図５の（ａ）に示すように、コモンレール圧力Ｐｃ１のときのＴｉ−Ｑ特性を示す特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）と、コモンレール圧力Ｐｃ２のときのＴｉ−Ｑ特性を示す特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）とがある場合、図５の（ｂ）に示すように、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）と特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）の相関関係を示す相関式ｋ（Ｐｃ１−Ｐｃ２）を、燃料噴射量Ｑの関数として予め算出し、例えばＥＣＵ８０Ａに備わる記憶部８１（図１参照）にデータとして記憶しておく。
このような相関式ｋ（Ｐｃ１−Ｐｃ２）は、第１の実施形態においては、燃料噴射量Ｑごとの特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）と特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）の比率とする。すなわち、燃料噴射量Ｑごとに特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）と特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）の比率を算出し、数式化することで相関式ｋ（Ｐｃ１−Ｐｃ２）を得ることができる。
そして、第１の実施形態においては、全ての隣り合う特性線の相関関係を示す相関式ｋを、それぞれ算出しておく構成とした。
なお、図５の（ｂ）に示す変換係数ｋαは、互いに隣り合う特性線ｆＴｉの比率を示す値で、相関式ｋによって算出される。
【００６１】
図５の（ａ）に示すように、コモンレール圧力が代表圧力値Ｐｃ１で噴射時間Ｔｉ１のとき、インジェクタ５Ａの規定の燃料噴射量がＱ１であるところ、ＥＣＵ８０Ａ（図１参照）がオリフィス差圧ＰＯＲに基づいて算出したオリフィス通過流量ＱＯＲ、すなわち実燃料噴射量がＱＡであったとする。このとき、インジェクタ５Ａ（図１参照）からの燃料噴射量が（Ｑ１−ＱＡ）だけ減少したことになり、図示しないエンジンの気筒に噴射される燃料の量が少なくなる。
【００６２】
そこで、第１の実施形態に係るＥＣＵ８０Ａ（図１参照）は、オリフィス差圧ＰＯＲに基づいて式（１）を利用してオリフィス通過流量ＱＯＲ（実燃料噴射量ＱＡ）を算出し、さらに算出した実燃料噴射量ＱＡに基づいて、Ｔｉ−Ｑ特性を補正する構成とする。
【００６３】
例えば、ＥＣＵ８０Ａ（図１参照）は、コモンレール圧力が代表圧力値Ｐｃ１で噴射時間Ｔｉ１のときの規定の燃料噴射量Ｑ１と実燃料噴射量ＱＡとを算出する。
さらに、ＥＣＵ８０Ａは、コモンレール圧力Ｐｃ１と隣り合う代表圧力値Ｐｃ２の特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）に基づいて、コモンレール圧力が代表圧力値Ｐｃ２で噴射時間Ｔｉ１のときの規定の燃料噴射量Ｑ２を算出する。そして、ＥＣＵ８０Ａは、次式（２）によって、補正量Δｆを算出する。
【数２】
2010106767.tif 000004
なお、式（２）において、αは、コモンレール圧力がＰｃ１で噴射時間Ｔｉ１のときの規定の燃料噴射量Ｑ１と実燃料噴射量ＱＡの差（Ｑ１−ＱＡ）であり、βは、噴射時間Ｔｉ１における実燃料噴射量ＱＡと、コモンレール圧力が代表圧力値Ｐｃ２で噴射時間Ｔｉ１のときの規定の燃料噴射量Ｑ２との差（ＱＡ−Ｑ２）である。
【００６４】
そして、ＥＣＵ８０Ａ（図１参照）は、全ての噴射時間Ｔｉにおいて、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）の燃料噴射量Ｑに補正量Δｆを乗算し、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）を補正した特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）’を得る。
また、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）と隣り合う特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）についても、全ての噴射時間Ｔｉにおける燃料噴射量Ｑに補正量Δｆを乗算し、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）を補正した特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）’を得る。
同様に、他の特性線ｆＴｉについても、それぞれの燃料噴射量Ｑに補正量Δｆを乗算して、補正した特性線ｆＴｉ’を得ることができ、Ｔｉ−Ｑ特性を補正できる。
【００６５】
このように、１つの代表圧力値Ｐｃ１における実燃料噴射量ＱＡを算出することで、Ｔｉ−Ｑ特性の全領域を補正できる。すなわち、ＥＣＵ８０Ａは、１つの特性線ｆＴｉの補正に基づいて、Ｔｉ−Ｑ特性の全領域を補正できる。
【００６６】
また、例えばコモンレール圧力Ｐｃが代表圧力値でないときの実燃料噴射量ＱＡが算出されたとき、ＥＣＵ８０Ａ（図１参照）は、実燃料噴射量ＱＡに基づいて、例えば以下のようにＴｉ−Ｑ特性を補正することができる。
【００６７】
図６は、Ｔｉ−Ｑ特性の特性線を補正する概念図である。
図６に示すように、圧力センサＳＰｃ（図１参照）が検出するコモンレール圧力が２つの代表圧力値Ｐｃ１、Ｐｃ２の間のＰｃＡとき（点Ａ１で示す）、ＥＣＵ８０Ａ（図１参照）は、コモンレール圧力ＰｃＡを挟んだ代表圧力値Ｐｃ１、Ｐｃ２の特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）、ｆＴｉ（Ｐｃ２）から求められる目標噴射時間Ｔｉｔ１、Ｔｉｔ２を例えば比例配分して、コモンレール圧力がＰｃＡのときの目標噴射量Ｑｔに対応する目標噴射時間ＴｉＣを求める。
すなわち、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）と特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）を補間して、コモンレール圧力ＰｃＡにおける目標噴射時間ＴｉＣを求める。
【００６８】
このように求められた目標噴射時間ＴｉＣにしたがって、ＥＣＵ８０Ａ（図１参照）が噴射指示信号をＯＮ／ＯＦＦしてインジェクタ５Ａ（図１参照）が燃料を噴射したとき、ＥＣＵ８０Ａがオリフィス通過流量ＱＯＲに基づいて算出する実燃料噴射量ＱＡが、目標噴射量Ｑｔと異なり、（Ｑｔ−ＱＡ）で示される減少量αｄだけ減少した場合（点Ａ２で示す）、ＥＣＵ８０Ａは、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）を補正する。
【００６９】
具体的に、ＥＣＵ８０Ａ（図１参照）は、燃料噴射量の減少量αｄを算出する。さらに、ＥＣＵ８０Ａは、図６に示すように、コモンレール圧力が代表圧力値Ｐｃ１で噴射時間が目標噴射時間ＴｉＣのときのインジェクタ５Ａ（図１参照）の規定の燃料噴射量Ｑ１を、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）に基づいて算出する。すなわち、点Ａ３における燃料噴射量Ｑ１を求める。
ＥＣＵ８０Ａは、点Ａ３における規定の燃料噴射量Ｑ１も減少量αｄだけ減少するとみなし、噴射時間ＴｉＣのときの規定の燃料噴射量Ｑ１から減少量αｄだけ減少した燃料噴射量Ｑ１’（点Ａ４で示す）を算出する。
【００７０】
さらに、ＥＣＵ８０Ａは、代表圧力値Ｐｃ１と隣り合う代表圧力値Ｐｃ２の特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）に基づいて、コモンレール圧力が代表圧力値Ｐｃ２で噴射時間ＴｉＣのとき、すなわち点Ａ５における規定の燃料噴射量Ｑ２を算出する。そして、ＥＣＵ８０Ａは、次式（３）によって、補正量Δｆｄを算出する。
【数３】
2010106767.tif 000005
なお、式（３）において、αｄは前記した減少量であり、βｄは、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）上で噴射時間ＴｉＣのときの規定の燃料噴射量Ｑ１から減少量αｄだけ減少した燃料噴射量Ｑ１’と、コモンレール圧力が代表圧力値Ｐｃ２で噴射時間ＴｉＣのときの規定の燃料噴射量Ｑ２との差（Ｑ１’−Ｑ２）である。
【００７１】
そして、ＥＣＵ８０Ａ（図１参照）は、全ての噴射時間Ｔｉにおいて、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）の燃料噴射量Ｑに補正量Δｆｄを乗算し、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）を補正した特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）’を得る。
また、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）と隣り合う特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）についても、全ての噴射時間Ｔｉにおける燃料噴射量Ｑに補正量Δｆｄを乗算し、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）を補正した特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）’を得る。
同様に、他の特性線ｆＴｉについても、それぞれの燃料噴射量Ｑに補正量Δｆｄを乗算して、補正した特性線ｆＴｉ’を得ることができ、Ｔｉ−Ｑ特性を補正できる。
【００７２】
このように、１つのコモンレール圧力ＰｃＡにおける実燃料噴射量ＱＡを算出することで、Ｔｉ−Ｑ特性の全領域を補正できる。すなわち、ＥＣＵ８０Ａは、１つの特性線ｆＴｉの補正に基づいて、Ｔｉ−Ｑ特性の全領域を補正できる。
【００７３】
なお、前記したように、本実施形態のＴｉ−Ｑ特性は、互いに隣り合う特性線ｆＴｉの相関関係を示す相関式ｋを予め求めてあることから、１つの特性線ｆＴｉを補正した後、相関式ｋを使用して、他の特性線ｆＴｉを補正してもよい。
【００７４】
図７は、Ｔｉ−Ｑ特性を相関式に基づいて補正する概念図である。図７に示すように、Ｔｉ−Ｑ特性に、代表圧力値であるコモンレール圧力Ｐｃ１、Ｐｃ２、Ｐｃ３の特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）、ｆＴｉ（Ｐｃ２）、ｆＴｉ（Ｐｃ３）がある場合、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）が破線で示す特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）’に補正されたときを考える。
【００７５】
前記したように、第１の実施形態においては、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）と特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）の相関関係を示す相関式ｋ（Ｐｃ１−Ｐｃ２）が予め求められて、ＥＣＵ８０Ａの記憶部８１（図１参照）に記憶されている。同様に、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）と特性線ｆＴｉ（Ｐｃ３）の相関関係を示す相関式ｋ（Ｐｃ２−Ｐｃ３）が予め求められて、例えばＥＣＵ８０Ａの記憶部８１に記憶されている。
【００７６】
したがって、ＥＣＵ８０Ａ（図１参照）は、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）を補正した特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）’に、燃料噴射量Ｑごとに相関式ｋ（Ｐｃ１−Ｐｃ２）で求められる変換係数ｋαを乗算して特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）を補正したとみなせる特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）’を得ることができる。さらにＥＣＵ８０Ａは、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）’に、燃料噴射量Ｑごとに相関式ｋ（Ｐｃ２−Ｐｃ３）で求められる変換係数ｋαを乗算して特性線ｆＴｉ（Ｐｃ３）を補正したとみなせる特性線ｆＴｉ（Ｐｃ３）’を得ることができる。
すなわち、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ１）’に相関式ｋ（Ｐｃ１−Ｐｃ２）を乗算して特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）’を得ることができ、特性線ｆＴｉ（Ｐｃ２）’に相関式ｋ（Ｐｃ２−Ｐｃ３）を乗算して特性線ｆＴｉ（Ｐｃ３）’を得ることができる。
【００７７】
なお、図７には、３つの特性線ｆＴｉを補正する概念図が示されるが、Ｔｉ−Ｑ特性に３つ以上の特性線ｆＴｉがある場合であっても、ＥＣＵ８０Ａ（図１参照）は、全ての特性線ｆＴｉを順次補正することができ、Ｔｉ−Ｑ特性の全領域を好適に補正できる。
【００７８】
このように、ＥＣＵ８０Ａ（図１参照）は、互いに隣り合う特性線ｆＴｉの相関関係を示す相関式ｋを利用して、Ｔｉ−Ｑ特性の全ての特性線ｆＴｉを補正できる。すなわち、ＥＣＵ８０Ａは、Ｔｉ−Ｑ特性を好適に補正することができる。
【００７９】
以上のように第１の実施形態に係るＥＣＵ８０Ａ（図１参照）は、オリフィス７５（図１参照）のオリフィス差圧ＰＯＲに基づいて精度よくオリフィス通過流量ＱＯＲを算出できることから、精度よくインジェクタ５Ａ（図１参照）の実燃料噴射量ＱＡを算出することができる。
そして、ＥＣＵ８０Ａは、実燃料噴射量ＱＡに基づいて、精度よくＴｉ−Ｑ特性を補正できることになる。
したがってインジェクタ５Ａは、図示しないエンジンの気筒に精度よく目標噴射量Ｑｔの燃料を噴射することができ、ＰＭ（粒子状物質）が増大したり、ＮＯｘや燃焼騒音が増大したりすることを好適に抑制できる。
【００８０】
図８は、ＥＣＵがＴｉ−Ｑ特性を補正する手順を示すフローチャートである。主に図８を参照して、ＥＣＵ８０Ａ（図１参照）がＴｉ−Ｑ特性を補正する手順を説明する（適宜図１〜図７参照）。
以下、ＥＣＵ８０ＡがＴｉ−Ｑ特性を補正する手順を「補正手順」と称する。
【００８１】
補正手順は、例えばＥＣＵ８０Ａが実行するプログラムにサブルーチンとして組み込まれ、ＥＣＵ８０Ａがインジェクタ５Ａに対する噴射指示信号をＯＮしたときに実行する構成とすればよい。したがって、ＥＣＵ８０Ａは、スロットル開度やエンジン回転速度に基づいて、目標噴射量Ｑｔをすでに算出している。
また、ＥＣＵ８０Ａは、目標噴射量Ｑｔと圧力センサＳＰｃが検出するコモンレール圧力Ｐｃに基づいて、目標噴射時間Ｔｔを算出している。
【００８２】
ＥＣＵ８０Ａは、噴射指示信号をＯＮしたときに補正手順の実行を開始し、式（１）によって、オリフィス差圧ＰＯＲに基づいたオリフィス通過流量ＱＯＲを算出する（ステップＳ１）。第１の実施形態に係るインジェクタ５Ａは、直動式であることから、オリフィス通過流量ＱＯＲは、インジェクタ５Ａの実燃料噴射量ＱＡとみなすことができる。したがって、ＥＣＵ８０Ａは、実燃料噴射量ＱＡを算出することになる。
【００８３】
ＥＣＵ８０Ａは、目標噴射時間Ｔｔが経過して噴射指示信号をＯＦＦするまでは（ステップＳ２→Ｎｏ）、ステップＳ１に制御を戻してオリフィス通過流量ＱＯＲを算出し、噴射指示信号をＯＦＦしたら（ステップＳ２→Ｙｅｓ）、目標噴射量Ｑｔと算出した実燃料噴射量ＱＡを比較する（ステップＳ３）。
すなわち、ＥＣＵ８０Ａは、噴射指示信号をＯＮしてから目標噴射時間Ｔｔが経過するまでのオリフィス通過流量ＱＯＲを算出して実燃料噴射量ＱＡとし、目標噴射量Ｑｔと比較することになる。
【００８４】
実燃料噴射量ＱＡと目標噴射量Ｑｔが等しい場合（ステップＳ３→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ８０Ａは、補正手順を終了する。すなわち、補正手順がサブルーチンで実行されている場合、ＥＣＵ８０Ａは、メインルーチンの実行に戻る。
一方、実燃料噴射量ＱＡと目標噴射量Ｑｔが等しくない場合（ステップＳ３→Ｎｏ）、ＥＣＵ８０Ａは、図５、図６に示すように、コモンレール圧力Ｐｃに最も近い代表圧力値の特性線ｆＴｉを補正する（ステップＳ４）。
【００８５】
さらに、ＥＣＵ８０Ａは、補正した特性線ｆＴｉに基づいて、図５、図６又は図７に示すように、Ｔｉ−Ｑ特性の全ての特性線ｆＴｉを補正する。すなわち、ＥＣＵ８０Ａは、Ｔｉ−Ｑ特性を補正する（ステップＳ５）。
【００８６】
以上のように補正されたＴｉ−Ｑ特性は、インジェクタ５Ａの特性の変化に基づいたものであって、ＥＣＵ８０Ａは、目標噴射量Ｑｔに対応する目標噴射時間Ｔｔを算出する際に、補正されたＴｉ−Ｑ特性を参照することで、インジェクタ５Ａの特性の変化に対応した目標噴射時間Ｔｔを算出できる。
したがって、例えば経時劣化によってシート面１７ａ（図２参照）が磨耗するなどして、インジェクタ５Ａの特性が変化した場合であっても、ＥＣＵ８０Ａは、図示しないエンジンの気筒に精度よく目標噴射量Ｑｔの燃料を噴射させることができ、ＰＭ（粒子状物質）が増大したり、ＮＯｘや燃焼騒音が増大したりすることを好適に抑制できる。
【００８７】
また、第１の実施形態では、オリフィス７５（図１参照）の開口部の径を正確に製作することは容易であり、又オリフィス７５の上流側と下流側との間のオリフィス差圧ＰＯＲは、ベンチュリ形狭隘部の上流側と下流側との間の差圧よりも大きなものとなり、差圧センサＳｄＰによるオリフィス差圧ＰＯＲから容易に式（１）によりオリフィス通過流量ＱＯＲが算出できる。
そして、直動式のインジェクタ５Ａ（図１参照）においては、実燃料噴射量ＱＡはオリフィス通過流量ＱＯＲに等しいことから、実燃料噴射量ＱＡを正確に算出することができる。
【００８８】
したがって、インジェクタ５Ａ（図１参照）の製造公差があったとしても、その製造公差の影響を反映した実燃料噴射量ＱＡを算出できるので、例えば、ＥＣＵ８０Ａ（図１参照）は、算出した実燃料噴射量ＱＡと目標噴射量Ｑｔに基づいて、精度よくＴｉ−Ｑ特性を補正できることになる。
その結果、インジェクタ５Ａは、図示しないエンジンの気筒に精度よく目標噴射量Ｑｔの燃料を噴射することができ、ＰＭ（粒子状物質）が増大したり、ＮＯｘや燃焼騒音が増大したりすることを好適に抑制できる。
【００８９】
また、コモンレール圧力Ｐｃの変動に伴ってオリフィス上流側圧力が変動しても、ＥＣＵ８０Ａ（図１参照）は、差圧センサＳｄＰによりオリフィス差圧ＰＯＲが検出でき、さらに、オリフィス通過流量ＱＯＲを算出できる。
このことからＥＣＵ８０Ａは、コモンレール圧力Ｐｃが変動する場合であっても、実燃料噴射量ＱＡを正確に算出できる。
したがって、コモンレール圧力Ｐｃが変動する場合であっても、ＥＣＵ８０Ａは、精度よくＴｉ−Ｑ特性を補正できることになる。
【００９０】
また、インジェクタ５Ａからの燃料噴射は、ＰＭ（粒子状物質）の低減、ＮＯｘと燃焼騒音の低減、排ガス昇温や還元剤供給による触媒の活性化等の目的で実際は、「パイロット（Pilot）噴射」、「プレ（Pre）噴射」、「アフタ（After）噴射」、「ポスト（Post）噴射」の多段噴射にすることが普通である。
そして、このような多段噴射においては、各気筒が目標噴射量Ｑｔを確保できないと、エンジンの排気ガスの規制値をクリアできない場合がある。
【００９１】
例えば、経時劣化によってシート面１７ａ（図２参照）が磨耗するなどしてインジェクタ５Ａの特性が変化し、規定量の実燃料噴射量ＱＡが確保できなくなった場合であっても、ＥＣＵ８０Ａは、補正手順を実行することで、インジェクタ５Ａの特性の変化に対応してＴｉ−Ｑ特性を補正でき、目標噴射量Ｑｔを確保できる。
【００９２】
その結果、エンジンシステムの個々の部品への寸法公差等のハード仕様に対する要求を緩和しても排ガス規制をクリアし易くなる。特に、インジェクタに対するハード仕様を緩和することができる。ひいては、エンジンシステムの製造コスト低減にも寄与する。
【００９３】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について図９を参照しながら詳細に説明する。
図９は、第２の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図である。
第２の実施形態の燃料噴射装置１Ｂが、図１に示す燃料噴射装置１Ａと異なる点は、（１）エンジンの各気筒に配されたインジェクタ５Ａに燃料を供給する高圧燃料供給通路２１に設けられたオリフィス７５の上下流差圧を検出する差圧センサＳｄＰの代わりに、オリフィス７５の下流側の圧力を検出する圧力センサ（燃料供給通路圧力センサ）ＳＰｓを設けた点と、（２）ＥＣＵ８０Ａの代わりにＥＣＵ（制御部）８０Ｂとなった点と、（３）ＥＣＵ８０Ｂにおいて燃料のオリフィス通過流量ＱＯＲを算出するオリフィス差圧ＰＯＲの定義を変えた点である。
第１の実施形態に係る燃料噴射装置１Ａと同じ構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００９４】
図９に示すように４つの圧力センサＳＰｓが検出した圧力信号は、ＥＣＵ８０Ｂに入力される。
そして、第２の実施形態におけるＥＣＵ８０Ｂの機能は、基本的に第１の実施形態におけるＥＣＵ８０Ａ（図１参照）と同じであるが、燃料のオリフィス通過流量ＱＯＲをＥＣＵ８０Ｂで算出するときに用いる信号が第１の実施形態の場合と異なる。
第１の実施形態では、前記した式（１）を利用し、オリフィス差圧ＰＯＲに基づいてオリフィス通過流量ＱＯＲを算出したが、第２の実施形態では、式（１）におけるオリフィス差圧ＰＯＲを、圧力センサＳＰｃが検出するコモンレール圧力Ｐｃと、圧力センサＳＰｓが検出するオリフィス７５の下流側圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）に置き換える。
【００９５】
各高圧燃料供給通路２１のオリフィス７５上流側の圧力は、コモンレール圧力Ｐｃと略一致することは明らかであり、第２の実施形態においては、第１の実施形態と同様に、ＥＣＵ８０Ｂは、式（１）においてオリフィス差圧ＰＯＲを差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）に置き換えて容易に精度の高いオリフィス通過流量ＱＯＲ、すなわちインジェクタ５Ａからの実燃料噴射量ＱＡを気筒ごとに算出できる。そして、第２の実施形態に係るＥＣＵ８０Ｂは、第１の実施形態に係るＥＣＵ８０Ａと同様に、図８に示す補正手順を実行することで、目標噴射量Ｑｔと実燃料噴射量ＱＡに基づいて、精度よくＴｉ−Ｑ特性を補正できる。
したがってインジェクタ５Ａは、図示しないエンジンの気筒に精度よく目標噴射量Ｑｔの燃料を噴射することができ、ＰＭ（粒子状物質）が増大したり、ＮＯｘや燃焼騒音が増大したりすることを好適に抑制できる。
【００９６】
そして、第１の実施形態と同様にエンジンシステムの個々の部品への寸法公差等のハード仕様に対する要求を緩和しても排ガス規制をクリアし易くなる。特に、インジェクタに対するハード仕様を緩和することができる。ひいては、エンジンシステムの製造コスト低減にも寄与する。
【００９７】
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態に係る燃料噴射装置について図１０を参照しながら詳細に説明する。
図１０は、第３の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図である。
第３の実施形態の燃料噴射装置１Ｃが、図９に示す燃料噴射装置１Ｂと異なる点は、（１）ＥＣＵ８０Ｂの代わりにＥＣＵ（制御部）８０Ｃとなった点と、（２）オリフィス通過流量ＱＯＲを算出するのに圧力センサＳＰｃの代わりに圧力センサＳＰｓを用いる点と、（３）ＥＣＵ８０Ｃにおいて燃料のオリフィス通過流量ＱＯＲを算出する方法を変えた点である。
第２の実施形態に係る燃料噴射装置１Ｂと同じ構成については、同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００９８】
図１０に示すように４つの圧力センサＳＰｓが検出した圧力信号は、ＥＣＵ８０Ｃに入力される。
そして、ＥＣＵ８０Ｃは、圧力センサＳＰｓから入力された圧力信号の高周波成分（高周波ノイズ）をカットするフィルタ処理を行う。
ここでオリフィス７５の下流側の圧力Ｐｓをフィルタ処理したものを圧力Ｐｓｆｉｌと称することにする。
第３の実施形態に係るＥＣＵ８０Ｃは、オリフィス７５の下流側の圧力センサＳＰｓが検出してフィルタ処理した圧力Ｐｓｆｉｌを利用して、オリフィス通過流量ＱＯＲを算出する。そして、算出したオリフィス通過流量ＱＯＲを、インジェクタ５Ａからの実燃料噴射量ＱＡとする。
【００９９】
図１１は、第３の実施形態で実燃料噴射量を算出する手順を示すフローチャートである。
なお、図１１に示す手順は、ＥＣＵ８０Ｃが図８に示す補正手順を実行するときに、ステップＳ１〜ステップＳ２の代わりに実行し、実燃料噴射量ＱＡを算出する構成とすればよい。
以下に、主に図１１を参照して、第３の実施形態に係るＥＣＵ８０Ｃが実燃料噴射量ＱＡを算出する手順を説明する（適宜図１０参照）。
なお、図１１に示すステップＳ１４〜Ｓ１７の処理は、フィルタ処理された圧力Ｐｓｆｉｌをサンプリングするのに好適な数十μｓｅｃの周期（サンプリング周期）で実行され、後記するΔｔは、そのサンプリング周期である。
【０１００】
ＥＣＵ８０Ｃは、噴射指示信号の立ち上がりを検出したか否かをチェックし（ステップＳ１１）、検出した場合（ステップＳ１１→Ｙｅｓ）は、制御をステップＳ１２に進め、検出しない場合（ステップＳ１１→Ｎｏ）は、制御をステップＳ１１に戻す。
なお、噴射指示信号の立ち上がりの検出は、例えば、噴射指示信号を時間微分することにより容易に検出できる。
【０１０１】
そして、ＥＣＵ８０Ｃは、Ｑｓｕｍ＝０．０と初期値をリセットする（ステップＳ１２）。ここで、Ｑｓｕｍは一つの燃料の噴射指示信号に対して時間積分して算出されたオリフィス通過流量ＱＯＲに対応する。
【０１０２】
ＥＣＵ８０Ｃは、圧力センサＳＰｓで検出され、フィルタ処理された後のオリフィス７５の下流側圧力Ｐｓｆｉｌが所定値Ｐ０より低下したか否かを判定し〔（Ｐｓｆｉｌ＜Ｐ０）？〕、下流側圧力Ｐｓｆｉｌが所定値Ｐ０より低下した場合（ステップＳ１３→Ｙｅｓ）は、制御をステップＳ１４に進め、そうでない場合は（ステップＳ１３→Ｎｏ）、制御をステップＳ１３に戻す。
【０１０３】
ここで、所定値Ｐ０は、圧力センサＳＰｓで検出された圧力信号から高周波ノイズ、例えば、高圧ポンプ３Ｂの充填動作による圧力脈動や、他の気筒のインジェクタ５Ａが噴射動作をして、圧力振動を伝播させたことによる圧力脈動や、自気筒のインジェクタ５Ａが噴射動作をした後の反射波による圧力脈動等をフィルタ処理して取り除き、その後に残った圧力変動における振動の下限の値を所定値Ｐ０と設定する。この値は、実験等により求めることができる。
【０１０４】
そして、ＥＣＵ８０Ｃは、所定値Ｐ０から圧力Ｐｓｆｉｌへの圧力低下量（Ｐ０−Ｐｓｆｉｌ）を算出し、式（１）のオリフィス差圧ＰＯＲの換わりに、算出した圧力低下量（Ｐ０−Ｐｓｆｉｌ）を代入してオリフィス通過流量ＱＯＲを算出する（ステップＳ１４）。
このとき、オリフィス通過流量ＱＯＲは、サンプリング周期Δｔの間に燃料がオリフィス７５を通過する流量ΔＱＯＲとして算出される。
【０１０５】
さらに、ＥＣＵ８０Ｃは、Ｑｓｕｍ＝Ｑｓｕｍ＋ΔＱＯＲ×Δｔとして（ステップＳ１５）、オリフィス通過流量ＱＯＲを積算する。
【０１０６】
ＥＣＵ８０Ｃは、燃料の噴射指示信号の立下がりを検出したか否かをチェックし（ステップＳ１６）、噴射指示信号の立下がりを検出した場合（ステップＳ１６→Ｙｅｓ）は、制御をステップＳ１７に進める。
一方、噴射指示信号の立下がりを検出しない場合（ステップＳ１６→Ｎｏ）、ＥＣＵ８０Ｃは、制御をステップＳ１４に戻し、オリフィス通過流量ＱＯＲの積算を繰り返す。
なお、噴射指示信号の立下がりの検出は、例えば、噴射指示信号を時間微分することにより容易に検出できる。
【０１０７】
ＥＣＵ８０Ｃは、フィルタ処理されたオリフィス７５の下流側圧力Ｐｓｆｉｌが所定値Ｐ０以上に増加したか否かをチェックする〔（Ｐｓｆｉｌ≧Ｐ０）？〕（ステップＳ１７）。そして、下流側圧力Ｐｓｆｉｌが所定値Ｐ０以上に増加した場合（ステップＳ１７→Ｙｅｓ）、ＥＣＵ８０Ｃは制御をステップＳ１８へ進め、そうでない場合（ステップＳ１７→Ｎｏ）、ＥＣＵ８０Ｃは制御をステップＳ１４に戻す。
【０１０８】
そして、ＥＣＵ８０Ｃは、Ｑｓｕｍを実燃料噴射量ＱＡとし（ステップＳ１８）、算出した実燃料噴射量ＱＡに基づいて、図８に示す補正手順のステップＳ３以降を実行する。
【０１０９】
なお、第３の実施形態ではステップＳ１６において燃料の噴射指示信号の立下がりを検出したか否かをチェックし、噴射指示信号の立下がりを検出した後に、オリフィス７５の下流側圧力Ｐｓｆｉｌが所定値Ｐ０以上に増加したタイミングを検出する制御としているが、ステップＳ１６を省略しても、下流側圧力Ｐｓｆｉｌが所定値Ｐ０以上に増加したタイミングを検出して、燃料のオリフィス７５の通過終了を検出できる。
【０１１０】
第３の実施形態によれば、オリフィス７５の下流側の圧力Ｐｓを検出する圧力センサＳＰｓの検出値を利用して、実燃料噴射量ＱＡを算出することができる。
また、オリフィス７５の下流側の圧力を検出する圧力センサＳＰｓからの圧力信号のみで、オリフィス差圧ＰＯＲを所定値Ｐ０と圧力Ｐｓｆｉｌの圧力差（Ｐ０−Ｐｓｆｉｌ）に置き換えた式（１）に基づいて容易に精度の高い燃料の実燃料噴射量ＱＡを、気筒ごとに算出できる。そして、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様に、ＥＣＵ８０Ｃは、目標噴射量Ｑｔと実燃料噴射量ＱＡに基づいて、精度よくＴｉ−Ｑ特性を補正できることになる。
したがってインジェクタ５Ａは、図示しないエンジンの気筒に精度よく目標噴射量Ｑｔの燃料を噴射することができ、ＰＭ（粒子状物質）が増大したり、ＮＯｘや燃焼騒音が増大したりすることを好適に抑制できる。
【０１１１】
そして、第１の実施形態と同様にエンジンシステムの個々の部品への寸法公差等のハード仕様に対する要求を緩和しても排ガス規制をクリアし易くなる。特に、インジェクタに対するハード仕様を緩和することができる。ひいては、エンジンシステムの製造コスト低減にも寄与する。
【０１１２】
《第４の実施形態》
以下に、本発明の第４の実施形態に係る燃料噴射装置について図１２、図１３を参照しながら詳細に説明する。
図１２は、第４の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図であり、図１３は、第４の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置に用いられる背圧式の燃料噴射弁（インジェクタ）の概念構成図である。
第４の実施形態における燃料噴射装置１Ｄは、第１の実施形態と以下の点で異なる。
（１）背圧式の燃料噴射弁であるアクチュエータ６Ｂを有するインジェクタ５Ｂが用いられている。（２）それに伴い、各気筒に設けられたインジェクタ５Ｂには、ドレーン通路９が接続され、それらは戻り燃料配管７３に更に接続して、逆止弁７４とオリフィス７６を並列に接続した流量調整器を介して低圧ポンプ３Ａの吐出側の低圧燃料供給配管６１に接続している。（３）第４の実施形態の燃料噴射装置１Ｄは、ＥＣＵ（制御部）８０Ｄにより電子制御される。
第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【０１１３】
次に、第４の実施形態のインジェクタ５Ｂの構造を図１２及び図１３を参照しながら説明する。このインジェクタ５Ｂは、周知のものであり、エンジンの各気筒に取り付けられている。以下にインジェクタ５Ｂの概要を説明する。
図１３に示すように、インジェクタ５Ｂは、先端部に１個または２個以上の燃料噴射孔１０を形成したインジェクタ本体１３と、このインジェクタ本体１３内に摺動自在に支持されたノズルニードル１４と、このノズルニードル１４の上端側にプレッシャピン１５を介して連結されてノズルニードル１４と一体的に往復変位するピストン１６を含んで構成されている。
【０１１４】
インジェクタ本体１３は、ノズルボディ１７及びノズルホルダ１９等より構成されている。ノズルボディ１７の内部には、ノズルニードル１４の周囲に常に高圧燃料を充満させるための油溜り２０が形成されている。この油溜り２０は、ノズルホルダ１９内に形成される燃料通路２５及び高圧燃料供給通路２１を介してコモンレール４に常に連通している。ノズルボディ１７はノズルホルダ１９にリテーニングナット２２により締め付け固定されている。
ノズルホルダ１９は、ピストン１６を摺動自在に支持する長孔２３を中心部の長手方向に形成したシリンダを構成する。そして、長孔２３の上端部には、第１絞り形成部材１１の下端面との間に、ノズルホルダ１９の上端面で開口する背圧室７が形成されている。そして、ノズルホルダ１９内で高圧燃料供給通路２１から分岐した燃料通路２５は、第１絞り形成部材１１に形成された連通路２６を介して背圧室７に連通している。
【０１１５】
ノズルニードル１４は、二方電磁弁で構成されたアクチュエータ６Ｂの中心軸と同一軸心上に配設されて、ノズルボディ１７の内周に摺動自在に支持されている。ノズル開弁時には、ノズルニードル１４がリフトアップしてノズルニードル１４の先端部とノズルボディ１７との間に燃料通路が形成されて油溜り２０と燃料噴射孔１０とが連通してエンジンへの燃料噴射がなされる。また、ノズル閉弁時には、ノズルニードル１４の先端部がノズルボディ１７のシート面１７ａに着座して高圧燃料の噴射を終了する。
【０１１６】
プレッシャピン１５の大径部とノズルホルダ１９との間には、ノズルニードル１４を閉弁方向に付勢するコイルスプリング２７が装着されている。ピストン１６は、アクチュエータ６Ｂの中心軸と同一軸心上に配設されて、ノズルホルダ１９の長孔２３の内周面に摺動自在に支持されている。
アクチュエータ６Ｂは、図１３に示すように、バルブボディ３２よりも上側に配設された鉄心３３と、この鉄心３３の収納部に巻装された電磁コイル３４と、バルブボディ３２内を摺動自在に変位するバルブ３５と、このバルブ３５の最大リフト量を規制するストッパ３６と、バルブ３５を閉弁方向に付勢するコイルスプリング３７とから構成されている。バルブボディ３２、鉄心３３、電磁コイル３４、バルブ３５、ストッパ３６は、インジェクタ５Ｂのノズルホルダ１９の上端部にバルブボディ３２の下端部を液密的に当接した状態で図示省略のリテーニングナットによりノズルホルダ１９の上端面に締め付け固定される。
【０１１７】
バルブボディ３２は、背圧室７と連通するように開口した凹所３９内に第１、第２絞り形成部材１１、１２が液密的に嵌め込まれている。そして、バルブボディ３２内には、凹所３９よりも内径の大きい燃料室４０が形成されている。この燃料室４０は、バルブボディ３２等に設けられたドレーン通路９を介して燃料タンク２に連通する戻り燃料配管７３に接続している。
【０１１８】
鉄心３３は、電磁コイル３４への通電時に磁化する。バルブ３５は、先端側にプレート形状のシール部４２を有し、上端側に棒状部４３を有している。そして、バルブ３５は磁化した鉄心３３に吸引されてリフトアップし、バルブ３５の棒状部４３がストッパ３６の先端面に着座する。電磁コイル３４への通電が停止されると、バルブ３５を吸引する磁力が消失し、コイルスプリング３７の下方への付勢力によって、バルブ３５のシール部４２が第２絞り形成部材１２の上端面に着座する。
【０１１９】
第１、第２絞り形成部材１１、１２は、例えば、ＳＣＭ４２０等の合金鋼や炭素鋼よりなり、アクチュエータ６Ｂのバルブ３５の中心軸と同一の軸心を中心にした円環板形状に形成されている。そして、第１絞り形成部材１１及び第２絞り形成部材１２には、オリフィス５１、５２が燃料通路２５及び連通路２６の内径よりも小さい内径となるように形成されている。オリフィス５１は、第１絞り形成部材１１の中心軸より若干連通路２６側に中心軸がずれて配置され、オリフィス５２は第２絞り形成部材１２の中心軸と同一軸心上に形成されている。そして、オリフィス５１は、背圧室７とオリフィス５２とを連通する第１の通路の通路断面積を絞る。また、オリフィス５２は、オリフィス５１とドレーン通路９とを連通する第２通路の通路断面積を絞る。そして、オリフィス５２は、オリフィス５１の内径よりも１．４倍〜１．６倍程度大きい内径を有したバルブシート部材である。
【０１２０】
なお、オリフィス５１、５２の図示下端側は、背圧室７側の内径が大きくなるように形成されている。そして、オリフィス５１の出口はオリフィス５２の入口のテーパ状通路壁面に対向するように配設されている。
【０１２１】
次に、図１４を参照しながら適宜図１２、図１３を参照してＥＣＵ８０Ｄにおける燃料の各気筒への実燃料噴射量ＱＡの演算方法について説明する。
図１４は、１つの気筒に対する噴射指示信号と高圧燃料供給通路における燃料挙動の時間推移を示す図であり、（ａ）は噴射指示信号の出力パターンを示す図、（ｂ）はインジェクタからの実燃料噴射量の時間推移を示す図、（ｃ）は燃料のオリフィス通過流量の時間推移を示す図、（ｄ）はオリフィスの上下流側の圧力変化の時間推移を示す図である。
【０１２２】
図１４の（ａ）では、燃料の噴射指示信号は一つの広幅のパルスで概念的に表してあり、噴射指示信号の立ち上がり開始時期がｔＳであり、噴射指示信号の立下り開始時期がｔＥであり、噴射指示信号の立下り完了時期がｔＥ’である。
【０１２３】
これに対応して、背圧式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ｂにおけるバルブ３５（図１３参照）のリフトアップにより燃料通路２５、連通路２６、背圧室７、オリフィス５１、５２、燃料室４０及びドレーン通路９等を経て低圧燃料供給配管６１に戻るバックフローが、図１４の（ｂ）に曲線ｂで示すようにｔＳＡで開始する。このバックフローの開始は、前記した噴射指示信号の立ち上がりｔＳより少し遅れて生じる。
このバックフローの発生により背圧室７が油溜り２０の圧力よりも低圧となり、ピストン１６が上方に引き上げられ、図１４の（ｂ）に曲線ａで示すように燃料の実噴射がｔＳＢに開始される。
【０１２４】
そして、噴射指示信号の立下り時期ｔＥにおいて、電磁コイル３４（図１３参照）への通電が停止されてコイルスプリング３７がバルブ３５を下方に押し下げ、バックフローの流路を閉じて、図１４の（ｂ）に曲線ｂで示すように、ｔＥＡでバックフローが終了する。その結果、背圧室７の圧力が油溜り２０の圧力と均衡し、コイルスプリング２７の付勢力によりピストン１６とともにノズルニードル１４が下方に移動してシート面１７ａに着座し、図１４の（ｂ）に曲線ａで示すようにｔＥＢで燃料の実噴射が終了する。
【０１２５】
燃料がオリフィス７５を通過する量（オリフィス通過流量ＱＯＲ）は、図１４の（ｃ）に示すように、燃料通路２５や高圧燃料供給通路２１の容積分だけバックフロー開始のｔＳＡより遅れてｔＳ２から立ち上がる。そして、同様に燃料通路２５や高圧燃料供給通路２１の容積分だけ燃料噴射完了のｔＥＢより遅れてｔＥ２にオリフィス通過流量が０に戻る。
【０１２６】
図１４の（ｃ）に対応するオリフィス７５の上下流側における圧力は、図１４の（ｄ）に示すように、コモンレール圧力Ｐｃの変動によってオリフィス上流側圧力が変動していても、差圧センサＳｄＰによりオリフィス差圧ＰＯＲが検出できるので、オリフィス通過流量ＱＯＲが算出できる。そして、図１４の（ｃ）に示すオリフィス通過流量ＱＯＲのドットで示した領域の面積は、背圧式のインジェクタ５Ｂの場合、図１４の（ｂ）に示すバックフローと実燃料噴射量ＱＡの両方を合計した面積と同じになる。
オリフィス差圧ＰＯＲから燃料のオリフィス通過流量ＱＯＲは前記した第１の実施形態と同様に式（１）により容易に算出できる。
【０１２７】
そして、ＥＣＵ８０Ｄには、予め、燃料の噴射指示信号の出力パターンに応じて、算出されたオリフィス通過流量ＱＯＲのうち、実際にインジェクタ５Ｂから噴射される燃料の量である実燃料噴射量ＱＡの割合を示す係数値である実噴射量換算係数γを、例えば、信号パラメータの相関式の形で、ＥＣＵ８０Ｄの記憶部８１に格納している。
燃料の噴射指示信号の出力パターンに応じた実噴射量換算係数γは、例えば、次式（４）に示す相関式のように信号波形面積ＡＰを前記した信号パラメータとし、所定間隔以上時間的に離れた独立の噴射指示信号の場合は、噴射時間Ｔｉの幅を反映した独立噴射指示信号の１つの信号波形面積で、又、所定間隔内の時間的に近接した複数の噴射指示信号の場合は、その複数の噴射指示信号の合計信号波形面積に応じて次式（４）のように設定する。
【数４】
2010106767.tif 000006
ここで、ＭＰは独立信号波形か、近接した複数の信号波形かを示すパラメータである。
そして、ＥＣＵ８０Ｄが図１４の（ａ）に示すように噴射指示信号を出力するとき、その出力パターンに応じて、独立信号波形か、近接した複数の信号波形かを判定し、更に信号波形面積ＡＰを演算して、式（４）により実噴射量換算係数γを設定する。
なお、インジェクタ５Ｂの開閉の応答速度が速い場合、前記した独立信号波形か、近接した複数の信号波形かの区別は不要である。
【０１２８】
その後、算出されたオリフィス通過流量ＱＯＲに実噴射量換算係数γを乗じることにより、実燃料噴射量ＱＡを算出できる。
【０１２９】
したがって、第４の実施形態に係るＥＣＵ８０Ｄは、第１の実施形態と同様に、図８に示す補正手順を実行することができ、背圧式のインジェクタ５Ｂを備える燃料噴射装置１Ｄであっても、ＥＣＵ８０Ｄは、目標噴射量Ｑｔと実燃料噴射量ＱＡに基づいて、精度よくＴｉ−Ｑ特性を補正できることになる。
したがってインジェクタ５Ｂは、図示しないエンジンの気筒に精度よく目標噴射量Ｑｔの燃料を噴射することができ、第１の実施形態と同様に、ＰＭ（粒子状物質）が増大したり、ＮＯｘや燃焼騒音が増大したりすることを好適に抑制できる。
【０１３０】
また、第４の実施形態によれば、オリフィス７５（図１２参照）の開口部の径を正確に製作することは容易であり、又オリフィス７５の上流側と下流側との間のオリフィス差圧ＰＯＲは、ベンチュリ形狭隘部の上流側と下流側との間の差圧よりも大きなものとなり、差圧センサＳｄＰによるオリフィス差圧ＰＯＲから容易に式（１）によりオリフィス通過流量ＱＯＲが算出できる。
そして、オリフィス差圧ＰＯＲからオリフィス通過流量ＱＯＲを算出し、オリフィス通過流量ＱＯＲに実噴射量換算係数γを乗じることにより、インジェクタ５Ｂの実燃料噴射量ＱＡを正確に算出することができる。
【０１３１】
したがって、インジェクタ５Ｂの製造公差により、同一噴射指示信号の波形に対して、バックフローと実燃料噴射量ＱＡの合計値であるオリフィス通過流量ＱＯＲのばらつきがインジェクタ５Ｂ間で存在しても、その製造公差の影響を反映した実燃料噴射量ＱＡを算出できるので、例えば、ＥＣＵ８０Ｄ（図１２参照）は、算出する実燃料噴射量ＱＡと目標噴射量Ｑｔに基づいて、精度よくＴｉ−Ｑ特性を補正できることになる。
その結果、インジェクタ５Ｂ（図１２参照）は、図示しないエンジンの気筒に精度よく目標噴射量Ｑｔの燃料を噴射することができ、図示しないエンジンのＰＭ（粒子状物質）が増大したり、ＮＯｘや燃焼騒音が増大したりすることを好適に抑制できる。
【０１３２】
また、第１の実施形態と同様に、コモンレール圧力Ｐｃの変動に伴ってオリフィス上流側圧力が変動しても、ＥＣＵ８０Ｄ（図１２参照）は、差圧センサＳｄＰによりオリフィス差圧ＰＯＲが検出でき、さらに、オリフィス通過流量ＱＯＲを算出できる。
このことからＥＣＵ８０Ｄは、コモンレール圧力Ｐｃが変動する場合であっても、実燃料噴射量ＱＡを正確に算出できる。
したがって、コモンレール圧力Ｐｃが変動する場合であっても、ＥＣＵ８０Ｄは、精度よくＴｉ−Ｑ特性を補正できることになる。
【０１３３】
また、インジェクタ５Ｂからの燃料噴射は、ＰＭ（粒子状物質）の低減、ＮＯｘと燃焼騒音の低減、排ガス昇温や還元剤供給による触媒の活性化等の目的で実際は、「パイロット（Pilot）噴射」、「プレ（Pre）噴射」、「アフタ（After）噴射」、「ポスト（Post）噴射」の多段噴射にすることが普通である。
そして、このような多段噴射においては、各気筒が目標噴射量Ｑｔを確保できないと、エンジンの排気ガスの規制値をクリアできない場合がある。
【０１３４】
例えば、長時間の使用によってインジェクタ５Ｂのシート面１７ａ（図１３参照）が磨耗するなどの経時劣化が生じてインジェクタ５Ｂの特性が変化し、規定量の実燃料噴射量ＱＡが確保できなくなった場合であっても、ＥＣＵ８０Ｄは、補正手順を実行することで、インジェクタ５Ｂの特性の変化に対応してＴｉ−Ｑ特性を補正でき、目標噴射量Ｑｔを確保できる。
【０１３５】
その結果、エンジンシステムの個々の部品への寸法公差等のハード仕様に対する要求を緩和しても排ガス規制をクリアし易くなる。特に、インジェクタに対するハード仕様を緩和することができる。ひいては、エンジンシステムの製造コスト低減にも寄与する。
【０１３６】
なお、第４の実施形態においては、オリフィス通過流量ＱＯＲから実燃料噴射量ＱＡを算出するときに用いる実噴射量換算係数γを可変としたが、近似的に固定値としてもよい。
【０１３７】
《第５の実施形態》
次に、本発明の第５の実施形態に係る燃料噴射装置について図１５を参照しながら詳細に説明する。
図１５は、第５の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図である。
第５の実施形態の燃料噴射装置１Ｅが図１２に示す燃料噴射装置１Ｄと異なる点は、（１）エンジンの各気筒に配されたインジェクタ５Ｂに燃料を供給する高圧燃料供給通路２１に設けられたオリフィス７５の上下流差圧を検出する差圧センサＳｄＰの代わりに、オリフィス７５の下流側の圧力を検出する圧力センサＳＰｓを設けた点と、（２）ＥＣＵ８０Ｄの代わりにＥＣＵ（制御部）８０Ｅとなった点と、（３）ＥＣＵ８０Ｅにおいて燃料のオリフィス通過流量ＱＯＲを算出するオリフィス差圧ＰＯＲの定義を変えた点である。
言い換えると、第５の実施形態は、第２の実施形態において直動式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ａ（図９参照）を背圧式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ｂに変え、インジェクタ５Ｂに適合するように第２の実施形態を変形したものである。
第４の実施形態に係る燃料噴射装置１Ｄと同じ構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【０１３８】
図１５に示すように４つの圧力センサＳＰｓが検出した圧力信号は、ＥＣＵ８０Ｅに入力される。
そして、第５の実施形態におけるＥＣＵ８０Ｅの機能は、基本的に第４の実施形態におけるＥＣＵ８０Ｄと同じであるが、燃料のオリフィス通過流量ＱＯＲをＥＣＵ８０Ｅで算出するときに用いる信号が第４の実施形態の場合と異なる。
第４の実施形態では、前記した式（１）によりオリフィス通過流量ＱＯＲを算出したが、第５の実施形態では、式（１）におけるオリフィス差圧ＰＯＲを、圧力センサＳＰｃが検出するコモンレール圧力Ｐｃと、圧力センサＳＰｓが検出するオリフィス７５の下流側圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）に置き換える。
【０１３９】
各高圧燃料供給通路２１のオリフィス７５上流側の圧力は、コモンレール圧力Ｐｃと略一致することは明らかであり、第５の実施形態においては、第４の実施形態と同様に、ＥＣＵ８０Ｅは、式（１）においてオリフィス差圧ＰＯＲを差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）に置き換えて容易に精度の高いオリフィス通過流量ＱＯＲを、気筒ごとに算出できる。更にＥＣＵ８０Ｅは、実噴射量換算係数γを噴射指示信号の出力パターンに応じて算出してオリフィス通過流量ＱＯＲに乗じることで、気筒ごとの実燃料噴射量ＱＡを算出できる。そして、第５の実施形態に係るＥＣＵ８０Ｅは、第４の実施形態におけるＥＣＵ８０Ｄと同様に、図８に示す補正手順を実行することで、目標噴射量Ｑｔと実燃料噴射量ＱＡに基づいて、精度よくＴｉ−Ｑ特性を補正できる。
したがってインジェクタ５Ｂは、図示しないエンジンの気筒に精度よく目標噴射量Ｑｔの燃料を噴射することができ、第２の実施形態と同様に、ＰＭ（粒子状物質）が増大したり、ＮＯｘや燃焼騒音が増大したりすることを好適に抑制できる。
なお、実噴射量換算係数γは、第４の実施形態と同様に、例えば、信号パラメータの相関式の形で、ＥＣＵ８０Ｅの記憶部８１に格納しておけばよい。
【０１４０】
そして、第２の実施形態と同様にエンジンシステムの個々の部品への寸法公差等のハード仕様に対する要求を緩和しても排ガス規制をクリアし易くなる。特に、インジェクタに対するハード仕様を緩和することができる。ひいては、エンジンシステムの製造コスト低減にも寄与する。
【０１４１】
《第６の実施形態》
次に、本発明の第６の実施形態に係る燃料噴射装置について図１６を参照しながら詳細に説明する。
図１６は、第６の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図である。
第６の実施形態の燃料噴射装置１Ｆが図１５に示す燃料噴射装置１Ｅと異なる点は、（１）ＥＣＵ８０Ｅの代わりにＥＣＵ（制御部）８０Ｆとなった点と、（２）オリフィス通過流量ＱＯＲを算出するのに圧力センサＳＰｃの代わりに圧力センサＳＰｓを用いる点と、（３）ＥＣＵ８０Ｆにおいて燃料のオリフィス通過流量ＱＯＲを算出する方法を変えた点である。
言い換えると、第６の実施形態は、第３の実施形態において直動式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ａ（図１０参照）を背圧式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ｂに変え、インジェクタ５Ｂに適合するように第３の実施形態を変形したものである。
第５の実施形態に係る燃料噴射装置１Ｅと同じ構成については、同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【０１４２】
図１６に示すように４つの圧力センサＳＰｓが検出した圧力信号は、ＥＣＵ８０Ｆに入力される。
そして、ＥＣＵ８０Ｆは、圧力センサＳＰｓから入力された圧力信号に含まれる高周波のノイズをカットするフィルタ処理を行う。
ここでオリフィス７５の下流側の圧力Ｐｓをフィルタ処理したものを圧力Ｐｓｆｉｌと称することにする。
第６の実施形態に係るＥＣＵ８０Ｆは、オリフィス７５の下流側の圧力センサＳＰｓが検出してフィルタ処理した圧力Ｐｓｆｉｌを利用してオリフィス通過流量ＱＯＲを算出し、さらにオリフィス通過流量ＱＯＲに基づいて実燃料噴射量ＱＡを算出する。
【０１４３】
次に、図１７を参照しながら第６の実施形態におけるオリフィス７５の下流側の圧力センサＳＰｓからの信号のみによって、燃料のオリフィス通過流量ＱＯＲを算出し、更にオリフィス通過流量ＱＯＲに基づいて、実燃料噴射量ＱＡを算出する方法を説明する。
図１７は、第６の実施形態で実燃料噴射量を算出する手順を示すフローチャートである。
なお、図１７に示す手順は、ＥＣＵ８０Ｆが図８に示す補正手順を実行するときに、ステップＳ１〜ステップＳ２の代わりに実行して、実燃料噴射量ＱＡを算出する構成とすればよい。
以下に、主に図１７を参照して、ＥＣＵ８０Ｆが実燃料噴射量ＱＡを算出する手順を説明する（適宜図１６参照）。
【０１４４】
図１７に示すフローチャートにおけるステップＳ２１〜ステップＳ２７の処理は、図１１に示したフローチャートにおけるステップＳ１１〜ステップＳ１７の手順と同じである。ただし、図１１のフローチャートの説明文中の「ＥＣＵ８０Ｃ」は「ＥＣＵ８０Ｆ」に、「インジェクタ５Ａ」は「インジェクタ５Ｂ」に、それぞれ読み換える。
【０１４５】
ＥＣＵ８０Ｆは、ステップＳ２７まで実行した後、予め設定した噴射指示信号に基づいて記憶部８１を参照し、実噴射量換算係数γを取得する（ステップＳ２８）。
なお、実噴射量換算係数γは、第４の実施形態と同様に、例えば、信号パラメータの相関式の形で、ＥＣＵ８０Ｆの記憶部８１に格納しておけばよい。
【０１４６】
次いで、ＥＣＵ８０Ｆは、Ｑｓｕｍに実噴射量換算係数γを乗じて実燃料噴射量ＱＡとする（ステップＳ２９）。
そして、ＥＣＵ８０Ｆは、算出した実燃料噴射量ＱＡに基づいて、図８に示す補正手順のステップＳ３以降を実行する。
【０１４７】
第６の実施形態によれば、オリフィス７５の下流側の圧力Ｐｓを検出する圧力センサＳＰｓの検出値を利用して、オリフィス通過流量ＱＯＲを算出することができる。
また、オリフィス７５の下流側の圧力を検出する圧力センサＳＰｓからの圧力信号のみで、オリフィス差圧ＰＯＲを所定値Ｐ０と圧力Ｐｓｆｉｌの圧力差（Ｐ０−Ｐｓｆｉｌ）に置き換えた式（１）に基づいて容易に精度の高い燃料のオリフィス通過流量ＱＯＲを、気筒ごとに算出できる。そして、第４の実施形態、及び第５の実施形態と同様に、算出されたオリフィス通過流量ＱＯＲに基づいて、実燃料噴射量ＱＡを正確に算出できる。
【０１４８】
したがって、ＥＣＵ８０Ｆは算出した目標噴射量Ｑｔと実燃料噴射量ＱＡに基づいて、精度よくＴｉ−Ｑ特性を補正できることになる。
そして、インジェクタ５Ｂは、図示しないエンジンの気筒に精度よく目標噴射量Ｑｔの燃料を噴射することができ、第３の実施形態と同様に、ＰＭ（粒子状物質）が増大したり、ＮＯｘや燃焼騒音が増大したりすることを好適に抑制できる。
【０１４９】
そして、第３の実施形態と同様にエンジンシステムの個々の部品への寸法公差等のハード仕様に対する要求を緩和しても排ガス規制をクリアし易くなる。特に、インジェクタに対するハード仕様を緩和することができる。ひいては、エンジンシステムの製造コスト低減にも寄与する。
【０１５０】
このように、第４の実施形態から第６の実施形態においては、図１３に示すような背圧式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ｂとし、そのアクチュエータ６Ｂは電磁コイル３４によりバルブ３５を駆動して背圧室７の圧力を制御するタイプであるが、それに限定されるものではない。例えば、ピエゾ素子のスタックを用いて三方弁構造の制御弁を動作させて、ノズルニードル１４の上方に配置した背圧室７の圧力を制御して燃料噴射、噴射停止をさせる構成のインジェクタでもよい。
【０１５１】
以上のように、図１に示す燃料噴射装置１Ａに備わる、直動式のインジェクタ５Ａに高圧燃料を供給する高圧燃料供給通路２１のコモンレール４寄りに、オリフィス７５を備える構成の場合、オリフィス７５の上流側と下流側の差圧（オリフィス差圧ＰＯＲ）に基づいて、オリフィス７５を通過する燃料のオリフィス通過流量ＱＯＲを容易に算出できる。
そして、仮にコモンレール圧力Ｐｃが変動しても、オリフィス差圧ＰＯＲに基づいて算出されるオリフィス通過流量ＱＯＲへの影響が小さく、正確にオリフィス通過流量ＱＯＲを算出できる。
【０１５２】
直動式のインジェクタ５Ａの場合、実燃料噴射量ＱＡはオリフィス通過流量ＱＯＲと等しいことから、ＥＣＵ８０Ａは、正確なオリフィス差圧ＰＯＲを検出することによって、正確な実燃料噴射量ＱＡを算出できることになる。
したがって、オリフィス７５のオリフィス差圧ＰＯＲを検出することで、ＥＣＵ８０Ａは、インジェクタ５Ａから噴射する実燃料噴射量ＱＡを正確に算出できることになる。
そして、ＥＣＵ８０Ａは算出した目標噴射量Ｑｔと実燃料噴射量ＱＡに基づいて、精度よくＴｉ−Ｑ特性を補正できることになる。
【０１５３】
したがって、例えば、環境や運転状況の変動、インジェクタ５Ａの経時劣化等によって、インジェクタ５Ａの特性が変化して実燃料噴射量ＱＡが変化した場合であっても、ＥＣＵ８０Ａは、実燃料噴射量ＱＡの変化を吸収するようにＴｉ−Ｑ特性を補正できる。そして、補正したＴｉ−Ｑ特性に基づいて、目標噴射量Ｑｔに対応する目標噴射時間Ｔｔを設定できる。
このことによって、ＥＣＵ８０Ａは、インジェクタ５Ａの特性が変化して噴射時間Ｔｉに対する燃料噴射量Ｑが変化した場合であっても、図示しないエンジンの各気筒への実燃料噴射量ＱＡの過不足の発生を抑制できる。したがって、図示しないエンジンのＰＭ（粒子状物質）が増大したり、ＮＯｘや燃焼騒音が増大したりすることを好適に抑制できるという優れた効果を奏する。
【０１５４】
また、例えば、製造公差によって、インジェクタ５Ａの実燃料噴射量ＱＡにばらつきがある場合であっても、ＥＣＵ８０Ａは、インジェクタ５Ａに対応するようにＴｉ−Ｑ特性を補正することができ、インジェクタ５Ａごとの実燃料噴射量ＱＡのばらつきを吸収し、安定して目標噴射量Ｑｔと同量の実燃料噴射量ＱＡを噴射できる燃料噴射装置１Ａを得ることができる。
【０１５５】
また、図１２に示す燃料噴射装置１Ｄに備わる、背圧式のインジェクタ５Ｂに高圧燃料を供給する高圧燃料供給通路２１のコモンレール４寄りにオリフィス７５を備える構成であっても、オリフィス通過流量ＱＯＲに基づいて、インジェクタ５Ｂの実燃料噴射量ＱＡを算出できることから、直動式のインジェクタ５Ａ（図１参照）を備える場合と同じ効果を奏する。
【０１５６】
以上のように、本発明は、インジェクタの形式にかかわらず、実燃料噴射量に過不足が発生することを好適に抑制することができ、エンジンのＰＭ（粒子状物質）が増大したり、ＮＯｘや燃焼騒音が増大したりすることを好適に抑制できるという優れた効果を奏する。
【０１５７】
なお、第１の実施形態から第６の実施形態において、インジェクタ５Ａ，５Ｂは、直接各気筒の燃焼室内に燃料噴射を行うものとして説明したが、それに限定されるものではない。本発明は、インジェクタ５Ａ，５Ｂが、各気筒の燃焼室に隣接して形成される副室（予混合空間）に向けて燃料噴射を行う構成や、各気筒の吸気ポートに向けて燃料噴射を行う構成も含む。また、そのような構成においても、第１の実施形態から第６の実施形態における作用効果は同様に得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】第１の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図である。
【図２】第１の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置に用いられる直動式の燃料噴射弁（インジェクタ）の概念構成図である。
【図３】１つの気筒に対する噴射指示信号の出力パターンと高圧燃料供給通路における燃料挙動の時間推移を示す図であり、（ａ）は噴射指示信号の出力パターンを示す図、（ｂ）はインジェクタからの実燃料噴射量の時間推移を示す図、（ｃ）は燃料のオリフィス通過流量の時間推移を示す図、（ｄ）はオリフィスの上下流側の圧力変化の時間推移を示す図である。
【図４】（ａ）は、Ｔｉ−Ｑ特性を示す特性線ｆＴｉの一例を示した図、（ｂ）は、コモンレール圧力に対応するＴｉ−Ｑ特性を示す図である。
【図５】（ａ）は、コモンレール圧力が代表圧力値Ｐｃ１と代表圧力値Ｐｃ２のときのＴｉ−Ｑ特性を示す特性線の図、（ｂ）は、隣り合う特性線の相関式を示す図である。
【図６】Ｔｉ−Ｑ特性の特性線を補正する概念図である。
【図７】Ｔｉ−Ｑ特性を相関式に基づいて補正する概念図である。
【図８】ＥＣＵがＴｉ−Ｑ特性を補正する手順を示すフローチャートである。
【図９】第２の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図である。
【図１０】第３の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図である。
【図１１】第３の実施形態で実燃料噴射量を算出する手順を示すフローチャートである。
【図１２】第４の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図である。
【図１３】第４の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置に用いられる背圧式の燃料噴射弁（インジェクタ）の概念構成図である。
【図１４】１つの気筒に対する噴射指示信号と高圧燃料供給通路における燃料挙動の時間推移を示す図であり、（ａ）は噴射指示信号の出力パターンを示す図、（ｂ）はインジェクタからの実燃料噴射量の時間推移を示す図、（ｃ）は燃料のオリフィス通過流量の時間推移を示す図、（ｄ）はオリフィスの上下流側の圧力変化の時間推移を示す図である。
【図１５】第５の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図である。
【図１６】第６の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図である。
【図１７】第６の実施形態で実燃料噴射量を算出する手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１５９】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ  燃料噴射装置
２      燃料タンク
３Ａ    低圧ポンプ（燃料ポンプ）
３Ｂ    高圧ポンプ（燃料ポンプ）
４      コモンレール（燃料蓄圧部）
５Ａ，５Ｂ  インジェクタ（燃料噴射弁）
２１    高圧燃料供給通路（燃料供給通路）
７３    戻り燃料配管
７５    オリフィス
８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ，８０Ｅ，８０Ｆ  ＥＣＵ（制御部）
８１    記憶部
Ｑ      燃料噴射量
ＳｄＰ    差圧センサ
ＳＰｃ    圧力センサ（蓄圧部圧力センサ）
ＳＰｓ    圧力センサ（燃料供給通路圧力センサ）
Ｔｉ     噴射時間
【図１】
2010106767.tif 000007
【図２】
2010106767.tif 000008
【図３】
2010106767.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010106767.tif 000013
【図８】
2010106767.tif 000014
【図９】
2010106767.tif 000015
【図１０】
2010106767.tif 000016
【図１１】
2010106767.tif 000017
【図１２】
2010106767.tif 000018
【図１３】
2010106767.tif 000019
【図１４】
2010106767.tif 000020
【図１５】
2010106767.tif 000021
【図１６】
2010106767.tif 000022
【図１７】
2010106767.tif 000023