(57)【要約】【課題】解析部の処理負荷を軽減しつつ、解析機会の減少を抑制することのできる燃料噴射状態解析装置を提供する。【解決手段】燃料噴射システムは、多気筒内燃機関の各気筒（＃１〜＃４）に設けられ、蓄圧容器４２で蓄圧状態に保持された燃料を噴射する燃料噴射弁１０と、蓄圧容器４２の吐出口４２ａから燃料噴射弁１０の噴射孔１１ｂに至るまでの燃料通路１１ａ内の燃料圧力を検出する燃圧センサ２０と、を備える。燃料噴射状態解析装置３０は、燃圧センサ２０の検出値を設定されたサンプリングレートでサンプリングした抽出値に基づいて、燃料噴射弁１０による燃料の噴射状態を解析する解析部３４と、各気筒の燃料噴射弁１０により燃料が順次噴射される合間に解析部３４による解析が終了するように、サンプリングレートを変更するレート変更部３４と、を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒内燃機関の各気筒（＃１〜＃４）に設けられ、蓄圧容器（４２）で蓄圧状態に保持された燃料を噴射する燃料噴射弁（１０）と、
前記蓄圧容器の吐出口（４２ａ）から前記燃料噴射弁の噴射孔（１１ｂ）に至るまでの燃料通路（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噴射状態解析装置（３０）であって、
前記燃圧センサの検出値を設定されたサンプリングレートでサンプリングした抽出値に基づいて、前記燃料噴射弁による燃料の噴射状態を解析する解析部（３４）と、
各気筒の前記燃料噴射弁により燃料が順次噴射される合間に前記解析部による前記解析が終了するように、前記サンプリングレートを変更するレート変更部（３４）と、
を備えることを特徴とする燃料噴射状態解析装置。
【請求項２】
前記レート変更部は、
各気筒の前記燃料噴射弁により燃料が順次噴射される噴射間隔を算出する噴射間隔算出部と、
前記解析部による前記解析に要する解析時間を算出する解析時間算出部と、
前記解析時間算出部により算出される前記解析時間が、前記噴射間隔算出部により算出される前記噴射間隔の所定割合を超えないように、前記サンプリングレートを設定するレート設定部と、
を備えている請求項１に記載の燃料噴射状態解析装置。
【請求項３】
燃料噴射中の気筒を噴射気筒、前記噴射気筒で燃料を噴射している時に噴射停止させている気筒を参照気筒とした場合において、
前記解析部は、
前記噴射気筒に対応する燃圧センサにより検出される燃料圧力の変化を表した噴射波形を生成する噴射波形生成部と、
前記参照気筒に対応する燃圧センサにより検出される燃料圧力の変化を表した参照波形を生成する参照波形生成部と、
前記噴射波形から前記参照波形を差し引いた波形に基づき、前記噴射気筒での噴射状態を演算する演算部と、
を有しており、
前記レート変更部は、前記噴射気筒における前記サンプリングレートよりも、前記参照気筒における前記サンプリングレートを優先的に下げる請求項１又は２に記載の燃料噴射状態解析装置。
【請求項４】
前記レート変更部は、前記参照気筒における前記サンプリングレートが下限値であることを条件として、前記噴射気筒における前記サンプリングレートを下げる請求項３に記載の燃料噴射状態解析装置。
【請求項５】
前記レート変更部は、前記燃料噴射システムの動作状態に応じて、前記サンプリングレートを変更する際の下限値を設定する請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料噴射状態解析装置。
【請求項６】
前記解析部は、前記燃料の噴射状態を表す複数のパラメータを算出し、
前記レート変更部は、前記燃料の噴射状態に対する影響が小さい前記パラメータの算出に用いる前記検出値の前記サンプリングレートを、前記影響が大きい前記パラメータの算出に用いる前記検出値の前記サンプリングレートよりも下げる請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料噴射状態解析装置。
【請求項７】
前記解析部は、各気筒における前記燃料噴射弁による燃料の複数段の噴射に対して各段の噴射状態を解析し、
前記レート変更部は、前記燃料噴射弁による燃料の噴射段数が所定段数よりも多い場合に、前記サンプリングレートを下げる請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料噴射状態解析装置。
【請求項８】
前記レート変更部は、前記機関の回転速度が所定回転速度よりも高い場合に、前記サンプリングレートを下げる請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料噴射状態解析装置。
【請求項９】
前記レート変更部は、前記機関の回転加速度が所定回転加速度よりも高い場合に、前記サンプリングレートを下げる請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料噴射状態解析装置。
【請求項１０】
各気筒の前記燃料噴射弁により燃料が順次噴射される合間に前記解析部による前記解析を終了させることができない場合に、各気筒の噴射に対して間欠的に前記解析部により前記解析を実施させる解析間引き部を備える請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料噴射状態解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に設けられた燃料噴射弁による燃料の噴射状態を解析する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料噴射弁による燃料噴射に伴い生じた燃料通路内の燃料圧力の変化を燃圧センサにより検出し、その圧力変化に基づき燃料の噴射状態を解析するものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のものでは、各気筒の燃料噴射弁により燃料を順次噴射させる際に、燃圧センサの検出値に基づく噴射状態の解析を、各気筒の噴射順に連続して実施するのではなく、各気筒の噴射に対して間欠的に実施している。これにより、噴射状態を解析する演算処理を効率化することができ、ひいては解析部の処理負荷を軽減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６３０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のものでは、噴射状態の解析を各気筒の噴射に対して間欠的に実施しているため、解析機会の減少が避けられず、未だ改善の余地を残すものとなっている。
【０００５】
本発明は、上記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、解析部の処理負荷を軽減しつつ、解析機会の減少を抑制することのできる燃料噴射状態解析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明は、多気筒内燃機関の各気筒に設けられ、蓄圧容器で蓄圧状態に保持された燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記蓄圧容器の吐出口から前記燃料噴射弁の噴射孔に至るまでの燃料通路内の燃料圧力を検出する燃圧センサと、を備える燃料噴射システムに適用される燃料噴射状態解析装置であって、前記燃圧センサの検出値を設定されたサンプリングレートでサンプリングした抽出値に基づいて、前記燃料噴射弁による燃料の噴射状態を解析する解析部と、各気筒の前記燃料噴射弁により燃料が順次噴射される合間に前記解析部による前記解析が終了するように、前記サンプリングレートを変更するレート変更部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、多気筒内燃機関の各気筒に設けられた燃料噴射弁により、蓄圧容器で蓄圧状態に保持された燃料が噴射される。そして、蓄圧容器の吐出口から燃料噴射弁の噴射孔に至るまでの燃料通路内の燃料圧力が、燃圧センサにより検出される。
【０００９】
ここで、燃圧センサの検出値を設定されたサンプリングレートでサンプリングした抽出値に基づいて、燃料噴射弁による燃料の噴射状態が解析部により解析される。このとき、各気筒の燃料噴射弁により燃料が順次噴射される合間に解析部による上記解析が終了するように、サンプリングレートがレート変更部により変更される。このため、解析部の処理負荷を軽減して気筒間での噴射の合間に解析を終了させることができ、噴射状態の解析を各気筒の噴射順に連続して実施することができる。したがって、噴射状態の解析機会の減少を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】燃料噴射システムの概略を示す模式図。
【図２】噴射指令信号に対応する噴射率および燃圧の変化を示すタイムチャート。
【図３】燃料噴射弁に対する噴射指令信号の設定等の概要を示すブロック図。
【図４】サンプリングレート変更を含む燃料噴射状態解析の全体処理を示すフローチャート。
【図５】噴射率パラメータの算出手順を示すフローチャート。
【図６】図５のサブルーチン処理を示すフローチャート。
【図７】噴射波形Ｗａ、参照波形Ｗｕ、噴射成分Ｗｂを示す図。
【図８】サンプリングレートの設定手順を示すフローチャート。
【図９】噴射気筒及び参照気筒の実圧力変動とサンプル値とを示すタイムチャート。
【図１０】噴射気筒及び参照気筒の実圧力変動、サンプル値、推定圧力変動を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、一実施形態について図面を参照して説明する。以下に説明する燃料噴射状態解析装置は、車両用のエンジン（内燃機関）に搭載されたものであり、このエンジンとして、複数の気筒について高圧燃料を噴射して圧縮自着火燃焼させる多気筒のディーゼルエンジンを想定している。
【００１２】
図１は、上記エンジンの各気筒（＃１〜＃４）に搭載された燃料噴射弁１０、各々の燃料噴射弁１０に搭載された燃圧センサ２０、及び車両に搭載された電子制御装置であるＥＣＵ３０等を示す模式図である。
【００１３】
先ず、燃料噴射弁１０を含むエンジン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）に圧送されて蓄圧状態で保持され、高圧配管４２ｂを通じて各気筒の燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）へ分配供給される。複数の燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）は、予め設定された順番で燃料の噴射を順次行う。本実施形態では、＃１→＃３→＃４→＃２の順番で噴射することを想定している。
【００１４】
なお、燃料ポンプ４１にはプランジャポンプが用いられているため、プランジャの往復動に同期して燃料は圧送される。そして、燃料ポンプ４１はエンジン出力を駆動源としてクランク軸により駆動するので、１燃焼サイクル中に決められた回数だけ燃料ポンプ４１から燃料を圧送することとなる。
【００１５】
燃料噴射弁１０は、以下に説明するボデー１１、ニードル形状の弁体１２及びアクチュエータ１３等を備えて構成されている。ボデー１１は、内部に高圧通路１１ａを形成するとともに、燃料を噴射する噴射孔１１ｂを形成する。弁体１２は、ボデー１１内に収容されて噴射孔１１ｂを開閉する。
【００１６】
ボデー１１内には弁体１２に背圧を付与する背圧室１１ｃが形成されており、高圧通路１１ａ及び低圧通路１１ｄは背圧室１１ｃと接続されている。高圧通路１１ａ及び低圧通路１１ｄと背圧室１１ｃとの連通状態は、制御弁１４により切り替えられている。電磁コイルやピエゾ素子等のアクチュエータ１３へ通電して、制御弁１４を図１の下方へ押し下げ作動させると、背圧室１１ｃは低圧通路１１ｄと連通して背圧室１１ｃ内の燃料圧力は低下する。その結果、弁体１２へ付与される背圧力が低下して弁体１２はリフトアップ（開弁作動）する。これにより、弁体１２のシート面１２ａがボデー１１のシート面１１ｅから離座して、噴射孔１１ｂから燃料が噴射される。
【００１７】
一方、アクチュエータ１３への通電をオフして制御弁１４を図１の上方へ作動させると、背圧室１１ｃは高圧通路１１ａと連通して背圧室１１ｃ内の燃料圧力が上昇する。その結果、弁体１２へ付与される背圧力が上昇して弁体１２はリフトダウン（閉弁作動）する。これにより、弁体１２のシート面１２ａがボデー１１のシート面１１ｅに着座して、噴射孔１１ｂからの燃料噴射が停止される。
【００１８】
したがって、ＥＣＵ３０がアクチュエータ１３への通電を制御することで、弁体１２の開閉作動が制御される。これにより、コモンレール４２から高圧通路１１ａへ供給された高圧燃料は、弁体１２の開閉作動に応じて噴射孔１１ｂから噴射される。
【００１９】
燃圧センサ２０は、全ての燃料噴射弁１０に搭載されており、以下に説明するステム２１（起歪体）及び圧力センサ素子２２等を備えて構成されている。ステム２１はボデー１１に取り付けられており、ステム２１に形成されたダイヤフラム部２１ａが高圧通路１１ａを流通する高圧燃料の圧力を受けて弾性変形する。圧力センサ素子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たアナログの圧力検出信号をＥＣＵ３０へ出力する。
【００２０】
詳しくは、圧力センサ素子２２は、モールドＩＣ２４に接続されている。モールドＩＣ２４は、圧力センサ素子２２から出力される検出信号を増幅する増幅回路や、検出信号に重畳するノイズを除去するフィルタリング回路、圧力センサ素子２２に電圧印加する回路等を備えている。電圧印加回路から電圧印加された圧力センサ素子２２は、ダイヤフラム部２１ａにて生じた歪の大きさに応じて抵抗値が変化するブリッジ回路を構成している。これにより、ダイヤフラム部２１ａの歪に応じてブリッジ回路の出力電圧が変化し、この出力電圧が高圧燃料の圧力検出値としてモールドＩＣ２４の増幅回路に出力される。増幅回路は、圧力センサ素子２２（ブリッジ回路）から出力されるアナログの圧力検出値を増幅し、増幅したアナログ信号（連続値）をＥＣＵ３０へ出力する。
【００２１】
ＥＣＵ３０（燃料噴射状態解析装置）は、ＣＰＵ３４ａ、およびＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ３４ｂを有するマイクロコンピュータ（マイコン３４）を備えており、マイコン３４は、アクセルペダルの操作量やエンジン負荷、エンジン回転速度ＮＥ等に基づき目標噴射状態（例えば噴射段数、噴射開始時期、噴射終了時期、噴射量等）を算出する。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、算出した目標噴射状態に対応する噴射指令信号ｔ１、ｔ２、Ｔｑ（図２（ａ）参照）を、後に詳述する噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘに基づき設定し、燃料噴射弁１０へ出力することで燃料噴射弁１０の作動を制御する。
【００２２】
次に、燃料噴射弁１０から燃料を噴射させる場合における噴射制御の手法について、図２，３を用いて以下に説明する。
【００２３】
ＥＣＵ３０のＣＰＵ３４ａは、燃圧センサ２０から出力されるアナログの圧力検出値を、設定されたサンプリングレートでサンプリング（抽出）する。そして、ＣＰＵ３４ａは、サンプリングした抽出値を、デジタルの圧力検出値に変換する。ＣＰＵ３４ａは、このデジタルの圧力検出値に基づき、噴射に伴い生じた燃料圧力の変化を燃圧波形（図２（ｃ）参照）として検出する。ここで、サンプリングレートが低く、圧力検出値同士の間隔が広い場合は、近似曲線等を用いて燃圧波形を推定（圧力検出値同士の間を補間）する。
【００２４】
ＣＰＵ３４ａは、検出した燃圧波形に基づいて、燃料の噴射率変化を表した噴射率波形（図２（ｂ）参照）を演算して噴射状態を検出する。そして、検出した噴射率波形（噴射状態）を特定する噴射率パラメータＲα，Ｒβ，Ｒｍａｘを学習するとともに、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）と噴射状態との相関関係を特定する噴射率パラメータｔｄ，ｔｅを学習する。
【００２５】
図３は、これら噴射率パラメータの学習、及び燃料噴射弁１０へ出力する噴射指令信号の設定等の概要を示すブロック図であり、ＥＣＵ３０のマイコン３４により機能する各手段３１，３２，３３について以下に説明する。噴射率パラメータ算出手段３１（解析部）は、燃圧センサ２０により検出された燃圧波形に基づいて、噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘを算出する。
【００２６】
学習手段３２は、算出した噴射率パラメータをＥＣＵ３０のメモリ３４ｂに記憶更新して学習する。なお、噴射率パラメータは、その時の供給燃圧（コモンレール４２内の圧力）に応じて異なる値となるため、供給燃圧又は後述する基準圧力Ｐbase（図２（ｃ）参照）と関連付けて学習させることが望ましい。図３の例では、燃圧に対応する噴射率パラメータの値を噴射率パラメータマップＭに記憶させている。
【００２７】
設定手段３３（噴射制御部）は、現状の燃圧に対応する噴射率パラメータ（学習値）を、噴射率パラメータマップＭから取得する。そして、取得した噴射率パラメータに基づき、目標噴射状態に対応する噴射指令信号ｔ１、ｔ２、Ｔｑを設定する。そして、このように設定した噴射指令信号にしたがって燃料噴射弁１０を作動させた時の燃料圧力を、燃圧センサ２０で検出する。噴射率パラメータ算出手段３１は、検出された燃料圧力（アナログ値）をサンプリングしてデジタル値に変換し、このデジタル値に基づき燃圧波形を検出する。そして、噴射率パラメータ算出手段３１は、検出した燃圧波形に基づいて、噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘを算出する。
【００２８】
要するに、噴射指令信号に対する実際の噴射状態（つまり噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘ）を検出して学習し、その学習値に基づき、目標噴射状態に対応する噴射指令信号を設定する。そのため、実際の噴射状態に基づき噴射指令信号がフィードバック制御されることとなり、経年劣化等が進行しても、実噴射状態が目標噴射状態に一致するよう燃料噴射状態を高精度で制御できる。特に、実噴射量が目標噴射量となるように、噴射率パラメータに基づき噴射指令期間Ｔｑを設定するようフィードバック制御することで、実噴射量が目標噴射量となるように補償している。
【００２９】
図４は、サンプリングレート変更を含む燃料噴射状態解析の全体処理を示すフローチャートである。この一連の処理は、ＥＣＵ３０が有するマイコン３４により、繰り返し実行される。
【００３０】
まず、噴射状態の解析を行う解析気筒間での噴射間隔を算出する（Ｓ１００）。具体的には、＃１→＃３→＃４→＃２の噴射順に連続して噴射状態の解析を行う場合は、エンジンの回転速度に基づいて、１つの気筒で噴射されてから次の気筒で噴射されるまでの時間を算出する。また、各気筒の噴射に対して間欠的に噴射状態の解析を行う場合は、エンジンの回転速度に基づいて解析を行う気筒間での噴射間隔を算出する。例えば、気筒＃１での噴射状態の解析の次に気筒＃４での噴射状態の解析を行う場合は、気筒＃１での噴射から気筒＃４での噴射までの時間を算出する。
【００３１】
続いて、１つの気筒での噴射状態の解析に要する解析時間を算出する（Ｓ２００）。具体的には、解析の開始から終了までの時間をタイマにより計測する。１つの気筒で複数段の噴射が行われる場合は、各段の噴射状態を解析して各段の解析時間の合計を解析時間とする。ここでは、前回の解析（最後の解析）で計測された解析時間を用いる。
【００３２】
続いて、上記噴射間隔以内（連続する気筒での噴射の合間、又は間欠的な解析気筒での噴射の合間）で噴射状態の解析が終了するように、サンプリングレートを設定する（Ｓ３００）。このサンプリングレートの設定の詳細については後述する。
【００３３】
続いて、解析気筒を間引く必要があると判定されているか否か判定する（Ｓ４００）。解析気筒を間引く必要があるか否かについては、上記サンプリングレートの設定に際して判定される。この判定についても後述する。
【００３４】
上記判定において、解析気筒を間引く必要があると判定されていると判定した場合（Ｓ４００：ＹＥＳ）、解析気筒を間引いて間欠的に噴射状態の解析を行うように設定する（Ｓ５００）。例えば、＃１→＃３→＃４→＃２の噴射順に対して、＃１→＃２→＃４→＃３→＃１→・・・の順番で解析するように設定する。すなわち、＃１について噴射状態を解析した後、＃３，＃４での噴射状態については解析を実施せず、その後、＃２について噴射状態を解析する。この場合、解析対象となる燃料噴射弁１０の順番が万遍なく循環して回ってくるので、所定期間において各燃料噴射弁１０で実施される解析の累積回数が同一となる。その後、解析気筒を間引いて間欠的に噴射状態の解析を行う設定において、Ｓ１００〜Ｓ４００の処理を再度実行する。その場合には、Ｓ１００で算出される噴射間隔が長くなり、それに応じてＳ３００でサンプリングレートが設定される。
【００３５】
一方、上記判定において、解析気筒を間引く必要があると判定されていないと判定した場合（Ｓ４００：ＮＯ）、設定されたサンプリングレートで、設定された解析気筒に対して噴射状態の解析を行う（Ｓ６００）。その後、この一連の処理を一旦終了する（ＥＮＤ）。
【００３６】
なお、Ｓ１００の処理が噴射間隔算出部としての処理に相当し、Ｓ２００の処理が解析時間算出部としての処理に相当し、Ｓ３００の処理がレート変更部としての処理に相当し、Ｓ４００及びＳ５００の処理が解析間引き部としての処理に相当し、Ｓ６００の処理が解析部としての処理に相当する。
【００３７】
次に、図４のＳ６００において噴射状態を解析する手順について、図５のフローチャートを用いて説明する。なお、図５に示す処理は、ＥＣＵ３０が有するマイコン３４により、繰り返し実行される。
【００３８】
まず、予め設定された解析順の気筒において燃料噴射が実行されたか否か判定する（Ｓ６０５）。この解析順の気筒は、＃１→＃３→＃４→＃２の噴射順に、又は解析気筒が間引かれて間欠的に設定されている（図４のＳ４００，Ｓ５００）。
【００３９】
解析順の気筒において噴射が実行されたと判定した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、噴射状態の解析に用いる噴射成分Ｗｂを、燃圧センサ２０の検出値に基づき算出する（Ｓ６１０）。
【００４０】
図６は、Ｓ６１０のサブルーチン処理を示すフローチャートである。以下の説明では、燃料噴射中の気筒を噴射気筒、噴射気筒で燃料を噴射している時に噴射を停止させている気筒を参照気筒と称す。また、噴射気筒の燃料噴射弁１０に搭載されている燃圧センサ２０を噴射時センサ、参照気筒の燃料噴射弁１０に搭載されている燃圧センサ２０を非噴射時センサと称す。
【００４１】
まず、噴射時センサによる圧力検出値に基づいて、噴射に伴い生じた噴射時センサでの燃圧変化を表す噴射波形Ｗａ（図７（ａ）参照）を生成する（Ｓ６１０ａ）。詳しくは、噴射時センサから出力されるアナログの検出値を、噴射気筒に対して設定されたサンプリングレートでサンプリングして複数の抽出値を取得する。そして、これらの抽出値をデジタルの検出値に変換し、これらのデジタルの検出値に基づいて燃料圧力の変化を表す噴射波形Ｗａを生成する。ここで、サンプリングレートが低く、検出値同士の間隔が広い場合は、近似曲線等を用いて噴射波形Ｗａを推定する。なお、ローパスフィルタ等の手段を用いて、生成した噴射波形Ｗａから高周波ノイズを除去しておく。
【００４２】
続いて、非噴射時センサによる圧力検出値に基づいて、噴射気筒での噴射に伴い生じた非噴射時センサでの燃圧変化を表す参照波形Ｗｕ（図７（ｂ）参照）を生成する（Ｓ６１０ｂ）。詳しくは、非噴射時センサから出力されるアナログの検出値を、参照気筒に対して設定されたサンプリングレートでサンプリングして複数の抽出値を取得する。そして、これらの抽出値をデジタルの検出値に変換し、これらのデジタルの検出値に基づいて燃料圧力の変化を表す参照波形Ｗｕを生成する。ここで、サンプリングレートが低く、検出値同士の間隔が広い場合は、近似曲線等を用いて参照波形Ｗｕを推定する。
【００４３】
ちなみに、燃料ポンプ４１からコモンレール４２へ燃料を圧送するタイミングと噴射タイミングとが重複した場合には、参照波形Ｗｕは図７（ｂ）の実線に示すように、全体的に圧力が高くなった波形となる。一方、このようなポンプ圧送が燃料噴射中に行われなかった場合には、燃料を噴射した直後は、その噴射分だけコモンレール４２内の燃圧が低下する。そのため、参照波形Ｗｕ’は図７（ｂ）中の点線に示すように、全体的に圧力が低くなった波形となる。
【００４４】
このような参照波形Ｗｕ，Ｗｕ’の成分は、Ｓ６１０ａで生成した噴射波形Ｗａにも含まれている。換言すれば、噴射波形Ｗａには、噴射による燃圧変化を表した噴射成分Ｗｂと、参照波形Ｗｕ，Ｗｕ’の成分とが含まれている。
【００４５】
そこで、続いてＳ６１０ａで生成した噴射波形Ｗａから、Ｓ６１０ｂで生成した参照波形Ｗｕ，Ｗｕ’を差し引くことで（Ｗｂ＝Ｗａ−Ｗｕ）、噴射成分Ｗｂを抽出する処理を行う（Ｓ６１０ｃ）。
【００４６】
ここで、多段噴射を実施する場合には、前段噴射にかかる燃圧波形の噴射後の脈動であるうねり成分Ｗｃ（図２（ｃ）参照）が、Ｓ６１０ａで生成した噴射波形Ｗａに重畳する。特に、前段噴射とのインターバルが短い場合には、噴射波形Ｗａはうねり成分Ｗｃの影響を大きく受ける。そこで、多段噴射を実施している場合（Ｓ６１０ｄ：ＹＥＳ）、前段噴射のうねり成分Ｗｃを噴射成分Ｗｂから差し引くうねり除去処理を実施する（Ｓ６１０ｅ）。
【００４７】
以上により、図６のサブルーチン処理を実施することで、噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘの算出（噴射状態の解析）に用いる噴射成分Ｗｂが算出される。
【００４８】
なお、Ｓ６１０ａの処理が噴射波形生成部としての処理に相当し、Ｓ６１０ｂの処理が参照波形生成部としての処理に相当し、Ｓ６１０ｃ〜Ｓ６１０ｅの処理が演算部としての処理に相当する。
【００４９】
図５の説明に戻り（図２を併せて参照）、Ｓ６１０にて噴射成分Ｗｂを算出した後、噴射成分Ｗｂのうち、噴射開始に伴い燃圧が降下を開始するまでの期間に対応する部分の波形である基準波形に基づき、その基準波形の平均燃圧を基準圧力Ｐbaseとして算出する（Ｓ６１１）。
【００５０】
続いて、噴射成分Ｗｂのうち、噴射率増大に伴い燃圧が降下していく期間に対応する部分の波形である降下波形に基づき、その降下波形の近似直線Ｌαを算出する（Ｓ６１２）。
【００５１】
続いて、噴射成分Ｗｂのうち、噴射率減少に伴い燃圧が上昇していく期間に対応する部分の波形である上昇波形に基づき、その上昇波形の近似直線Ｌβを算出する（Ｓ６１３）。
【００５２】
続いて、基準圧力Ｐbaseに基づき基準値Ｂα，Ｂβを算出する（Ｓ６１４）。例えば、基準圧力Ｐbaseより所定量だけ低い値を基準値Ｂα，Ｂβとして算出すればよい。
【００５３】
続いて、近似直線Ｌαのうち基準値Ｂαとなる時期（ＬαとＢαの交点時期ＬＢα）を算出し、交点時期ＬＢαに基づき噴射開始時期Ｒ１を算出する（Ｓ６１５）。例えば、交点時期ＬＢαよりも所定の遅れ時間Ｃαだけ前の時期を、噴射開始時期Ｒ１として算出すればよい。
【００５４】
続いて、近似直線Ｌβのうち基準値Ｂβとなる時期（ＬβとＢβの交点時期ＬＢβ）を算出し、交点時期ＬＢβに基づき噴射終了時期Ｒ４を算出する（Ｓ６１６）。例えば、交点時期ＬＢβよりも所定の遅れ時間Ｃβだけ前の時期を、噴射終了時期Ｒ４として算出すればよい。
【００５５】
続くステップＳ６１７では、図２（ｂ）に示す噴射率波形のうち噴射増加を示す直線Ｒαの傾きを、近似直線Ｌαの傾きに基づき算出する。例えば、Ｌαの傾きに所定の係数を掛けてＲαの傾きを算出すればよい。なお、Ｓ６１５で算出した噴射開始時期Ｒ１とＳ６１７で算出したＲαの傾きに基づき、噴射指令信号に対する噴射率波形の上昇部分を表した直線Ｒαを特定することができる。さらに、Ｓ６１７では、噴射率波形のうち噴射減少を示す直線Ｒβの傾きを、近似直線Ｌβの傾きに基づき算出する。例えば、Ｌβの傾きに所定の係数を掛けてＲβの傾きを算出すればよい。なお、Ｓ６１６で算出した噴射終了時期Ｒ４とＳ６１７で算出したＲβの傾きに基づき、噴射指令信号に対する噴射率波形の降下部分を表した直線Ｒβを特定することができる。
【００５６】
続いて、Ｓ６１７で算出した噴射率波形の直線Ｒα，Ｒβに基づき、噴射終了を指令したことに伴い弁体１２がリフトダウンを開始する時期（閉弁作動開始時期Ｒ２３）を算出する（Ｓ６１８）。具体的には、両直線Ｒα，Ｒβの交点を算出し、その交点時期を閉弁作動開始時期Ｒ２３として算出する。
【００５７】
続くＳ６１９では、Ｓ６１５で算出した噴射開始時期Ｒ１の噴射開始指令時期ｔ１に対する遅れ時間（噴射開始遅れ時間ｔｄ）を算出する。さらに、Ｓ６１９では、Ｓ６１８で算出した閉弁作動開始時期Ｒ２３の噴射終了指令時期ｔ２に対する遅れ時間（噴射終了遅れ時間ｔｅ）を算出する。
【００５８】
続いて、基準圧力Ｐbaseと交点圧力Ｐαβとの圧力差ΔＰγが所定値ΔＰγｔｈ未満であるか否かを判定する（Ｓ６２０）。ΔＰγ＜ΔＰγｔｈと判定した場合（Ｓ６２０：ＹＥＳ）には、続くＳ６２１において、小噴射（噴射率が一定の最大値となる前に終了する噴射）であるとみなして、圧力差ΔＰγに基づき最大噴射率Ｒｍａｘを算出する（Ｒｍａｘ＝ΔＰγ×Ｃγ）。一方、ΔＰγ≧ΔＰγｔｈと判定した場合（Ｓ６２０：ＮＯ）には、続くＳ６２２において、予め設定しておいた値（設定値Ｒγ）を最大噴射率Ｒｍａｘとして算出する。
【００５９】
次に、図４のＳ３００のサブルーチン処理（サンプリングレート設定）について、図８のフローチャートを用いて説明する。この一連の処理は、マイコン３４によって実行される。
【００６０】
まず、各気筒の燃料噴射弁１０により噴射が行われる合間に噴射状態の解析を行うためには、マイコン３４の処理負荷をオーバーしているか否か判定する（Ｓ３１１）。具体的には、図４のＳ２００で算出した解析時間が、Ｓ１００で算出した噴射間隔に対して所定割合を超えているか否かを判定する。例えば、所定割合として、１０割や９割を設定することができる。
【００６１】
Ｓ３１１の判定において、マイコン３４の処理負荷をオーバーしていると判定した場合（Ｓ３１１：ＹＥＳ）、参照気筒での圧力検出値に対して設定されたサンプリングレートが、下限値であるか否か判定する（Ｓ３１４）。この下限値は、要求される噴射精度に応じて設定されている。そして、要求される噴射精度は、燃料噴射システムの動作状態（コモンレール４２内の圧力、要求噴射量、噴射間隔等）に応じて異なる。このため、上記下限値は、燃料噴射システムの動作状態に応じて設定されている。
【００６２】
Ｓ３１４の判定において、参照気筒での圧力検出値に対して設定されたサンプリングレートが下限値でないと判定した場合（Ｓ３１４：ＮＯ）、参照気筒の圧力検出値に対するサンプリングレートを、マイコン３４の処理負荷をオーバーしている程度に応じて下げる（Ｓ３１５）。具体的には、上記噴射間隔及び解析時間に基づいて、解析時間が噴射間隔の所定割合を超えないように、参照気筒での圧力検出値に対するサンプリングレートを設定する。詳しくは、サンプリングされる抽出値の数や、ＡＤ変換における演算負荷、噴射成分Ｗｂの演算負荷、噴射率パラメータの演算負荷等を考慮して、サンプリングレートを設定する。なお、これらの条件と設定すべきサンプリングレートとの関係を、予め実験等により求めておいてもよい。
【００６３】
一方、Ｓ３１４の判定において、参照気筒での圧力検出値に対して設定されたサンプリングレートが下限値であると判定した場合（Ｓ３１４：ＹＥＳ）、噴射照気筒での圧力検出値に対して設定されたサンプリングレートが、下限値であるか否か判定する（Ｓ３１６）。噴射気筒でのサンプリングレートの下限値も、上記参照気筒でのサンプリングレートの下限値と同様に、要求される噴射精度に応じて設定されている。ここで、参照気筒における燃料圧力の変動は、噴射気筒における燃料圧力の変動よりも小さいため（図７参照）、噴射波形Ｗａの生成と比較して参照波形Ｗｕの生成は容易である。したがって、参照気筒でのサンプリングレートの下限値は、噴射気筒でのサンプリングレートの下限値よりも小さく設定されている。また、Ｓ３１４において参照気筒でのサンプリングレートが下限値であることを条件として（Ｓ３１４：ＹＥＳ）、噴射気筒でのサンプリングレートを下げる（Ｓ３１６，Ｓ３１７）。すなわち、噴射気筒でのサンプリングレートよりも、参照気筒でのサンプリングレートを優先的に下げる。
【００６４】
Ｓ３１６の判定において、噴射照気筒での圧力検出値に対して設定されたサンプリングレートが下限値でないと判定した場合（Ｓ３１６：ＮＯ）、噴射気筒の圧力検出値に対するサンプリングレートを、マイコン３４の処理負荷をオーバーしている程度に応じて下げる（Ｓ３１７）。具体的には、上記噴射間隔及び解析時間に基づいて、解析時間が噴射間隔の所定割合を超えないように、噴射気筒での圧力検出値に対するサンプリングレートを設定する。
【００６５】
一方、Ｓ３１６の判定において、噴射照気筒での圧力検出値に対して設定されたサンプリングレートが下限値であると判定した場合（Ｓ３１６：ＹＥＳ）、解析気筒を間引いて間欠的に解析を行う必要があると判定する（Ｓ３４０）。すなわち、参照気筒及び噴射照気筒でのサンプリングレートを下限値まで下げても、各気筒の燃料噴射弁１０により燃料が噴射される合間に、噴射状態の解析を終了させることができない場合には、各気筒の噴射に対して間欠的に解析を実施する。なお、このＳ３４０での判定結果に基づいて、図４のＳ４００の判定が行われる。そして、Ｓ３４０の処理の後、このサブルーチン処理を終了し、図４のＳ４００の処理へ移行する。
【００６６】
また、Ｓ３１１の判定において、マイコン３４の処理負荷をオーバーしていないと判定した場合（Ｓ３１１：ＮＯ）、噴射気筒での圧力検出値に対して設定されたサンプリングレートが上限値であるか否か判定する（Ｓ３１２）。この上限値は、全気筒での噴射状態を解析することが可能な範囲で設定されている。
【００６７】
Ｓ３１２の判定において、噴射気筒での圧力検出値に対して設定されたサンプリングレートが上限値でないと判定した場合（Ｓ３１２：ＮＯ）、噴射気筒の圧力検出値に対するサンプリングレートを、マイコン３４の処理負荷の余裕に応じて上げる（Ｓ３１８）。具体的には、上記噴射間隔及び解析時間に基づいて、解析時間が噴射間隔の所定割合と等しい又は所定割合よりも若干小さくなるように、噴射気筒での圧力検出値に対するサンプリングレートを設定する。
【００６８】
一方、Ｓ３１２の判定において、噴射気筒での圧力検出値に対して設定されたサンプリングレートが上限値であると判定した場合（Ｓ３１２：ＹＥＳ）、参照気筒での圧力検出値に対して設定されたサンプリングレートが上限値であるか否か判定する（Ｓ３１３）。この上限値は、全気筒での噴射状態を解析することが可能な範囲で設定されている。
【００６９】
Ｓ３１３の判定において、参照気筒での圧力検出値に対して設定されたサンプリングレートが上限値でないと判定した場合（Ｓ３１３：ＮＯ）、参照気筒の圧力検出値に対するサンプリングレートを、マイコン３４の処理負荷の余裕に応じて上げる（Ｓ３１９）。
【００７０】
そして、Ｓ３１５、Ｓ３１７、Ｓ３１９の処理の後、このサブルーチン処理を終了し、図４のＳ４００の処理へ移行する。
【００７１】
また、Ｓ３１３の判定において、参照気筒での圧力検出値に対して設定されたサンプリングレートが上限値であると判定した場合（Ｓ３１３：ＹＥＳ）、エンジンの回転速度がスレッシュ値よりも高いか否か判定する（Ｓ３２１）。このスレッシュ値（所定回転速度）は、エンジンの過渡運転時に回転速度が上昇することにより、マイコン３４の処理負荷をオーバーするか否か判定するための値に設定されている。
【００７２】
ここで、エンジンの回転速度が高くなるほど、気筒間での噴射間隔が短くなるため、噴射状態の解析に要する時間を短くする必要がある。この点、エンジンの回転速度がスレッシュ値よりも高い場合に、サンプリングレートが下げられる。
【００７３】
Ｓ３２２〜Ｓ３２９の処理は、上述したＳ３１２〜Ｓ３１９の処理とそれぞれ同一であるため、説明を省略する。
【００７４】
また、Ｓ３２３の判定において、参照気筒での圧力検出値に対して設定されたサンプリングレートが上限値であると判定した場合（Ｓ３２３：ＹＥＳ）、１燃焼行程における燃料噴射弁１０による噴射段数がスレッシュ値よりも多いか否か判定する（Ｓ３３１）。このスレッシュ値（所定段数）は、エンジンの過渡運転時に噴射段数が増加することにより、マイコン３４の処理負荷をオーバーするか否か判定するための値に設定されている。
【００７５】
ここで、各気筒における燃料噴射弁１０による燃料の複数段の噴射に対して、各段の噴射状態が解析される。したがって、燃料の噴射段数が多くなるほど解析回数が多くなるため、噴射状態の解析に要する時間を短くする必要がある。この点、燃料噴射弁１０による燃料の噴射段数がスレッシュ値よりも多い場合に、サンプリングレートが下げられる。
【００７６】
Ｓ３３２〜Ｓ３３９の処理は、上述したＳ３１２〜Ｓ３１９の処理とそれぞれ同一であるため、説明を省略する。そして、Ｓ３３３の処理の後、このサブルーチン処理を終了し、図４のＳ４００の処理へ移行する。
【００７７】
なお、Ｓ３１５，Ｓ３１７，Ｓ３１８，Ｓ３１９，Ｓ３２５，Ｓ３２７，Ｓ３２８，Ｓ３２９，Ｓ３３５，Ｓ３３７，Ｓ３３８，Ｓ３３９の処理が、レート設定部としての処理に相当する。
【００７８】
図９は、噴射気筒及び参照気筒の実圧力変動とサンプル値とを示すタイムチャートである。なお、同図では、サンプリング間隔を誇張して広く（サンプリングレートを誇張して低く）示している。
【００７９】
全気筒での噴射状態を解析することができる場合には、同図に示すように噴射気筒及び参照気筒においてサンプリングレートが上げられる。すなわち、マイコン３４の処理負荷をオーバーしない範囲で、噴射気筒及び参照気筒でのサンプリングレートができるだけ高く設定される。
【００８０】
図１０は、噴射気筒及び参照気筒の実圧力変動、サンプル値、推定圧力変動を示すタイムチャートである。なお、同図でも、サンプリング間隔を誇張して広く（サンプリングレートを誇張して低く）示している。
【００８１】
現状のサンプリングレートでは全気筒での噴射状態を解析することができない場合には、同図に示すように参照気筒でのサンプリングレートが優先的に下げられる。すなわち、噴射気筒でのサンプリングレートを維持したまま、マイコン３４の処理負荷をオーバーしないように参照気筒でのサンプリングレートが下げられる。この場合であっても、参照気筒における燃料圧力の変動は、噴射気筒における燃料圧力の変動よりも小さいため、実線で示すように推定圧力変動（参照波形Ｗｕ）の精度を確保することができる。
【００８２】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。
【００８３】
・燃圧センサ２０の検出値を設定されたサンプリングレートでサンプリングした抽出値に基づいて、燃料噴射弁１０による燃料の噴射状態が解析される。このとき、各気筒の燃料噴射弁１０により燃料が順次噴射される合間に上記解析が終了するように、サンプリングレートが変更される。このため、マイコン３４の処理負荷を軽減して気筒間での噴射の合間に解析を終了させることができ、噴射状態の解析を各気筒の噴射順に連続して実施することができる。したがって、噴射状態の解析機会の減少を抑制することができる。
【００８４】
・各気筒の燃料噴射弁１０により燃料が順次噴射される噴射間隔が算出される。また、上記解析に要する解析時間が算出される。そして、算出される解析時間が、算出される噴射間隔の所定割合を超えないように、サンプリングレートが設定される。したがって、マイコン３４の処理負荷を、解析を終了することのできる処理負荷まで確実に軽減することができる。
【００８５】
・噴射気筒におけるサンプリングレートよりも、参照気筒におけるサンプリングレートが優先的に下げられる。このため、噴射状態を解析する精度を確保しつつ、マイコン３４の処理負荷を軽減することができる。
【００８６】
・参照気筒におけるサンプリングレートが下限値まで下げられるまでは、噴射気筒におけるサンプリングレートが下げられない。このため、噴射波形Ｗａを生成する精度が低下することを抑制しつつ、マイコン３４の処理負荷を軽減することができる。
【００８７】
・参照気筒におけるサンプリングレートよりも、噴射気筒におけるサンプリングレートが優先的に上げられる。このため、マイコン３４の処理負荷に余裕がある場合は、噴射状態を解析する精度を向上させることができる。
【００８８】
・燃料噴射システムの動作状態に応じて、サンプリングレートを変更する際の下限値が設定される。したがって、要求される噴射精度に応じて、マイコン３４の処理負荷を軽減することができる。
【００８９】
・燃料噴射弁１０による燃料の噴射段数がスレッシュ値よりも多い場合に、サンプリングレートが下げられる。このため、各気筒の燃料噴射弁１０により燃料が順次噴射される合間に、マイコン３４による解析を終了させ易くなる。なお、燃料噴射弁１０による燃料の噴射段数が多いほど、サンプリングレートを下げてもよい。
【００９０】
・エンジンの回転速度がスレッシュ値よりも高い場合に、サンプリングレートが下げられる。このため、各気筒の燃料噴射弁１０により燃料が順次噴射される合間に、マイコン３４による解析を終了させ易くなる。なお、エンジンの回転速度が高いほど、サンプリングレートを下げてもよい。
【００９１】
・各気筒の燃料噴射弁１０により燃料が順次噴射される合間に、マイコン３４による解析を終了させることができない場合には、各気筒の噴射に対して間欠的に解析が実施させられる。したがって、マイコン３４による噴射状態の解析が実施できない事態を避けることができる。
【００９２】
なお、上記実施形態に限らず、以下のように変更して実施してもよい。
【００９３】
・図８のＳ３２１では、エンジンの回転速度がスレッシュ値よりも高いか否か判定したが、これに代えて、エンジンの回転加速度がスレッシュ値（所定回転加速度）よりも高いか否か判定してもよい。
【００９４】
すなわち、エンジンの回転加速度が高いほど、エンジンの回転速度が高くなる可能性が高い。そして、エンジンの回転速度が高くなるほど、噴射状態の解析に要する時間を短くする必要がある。この点、エンジンの回転加速度がスレッシュ値よりも高い場合に、サンプリングレートが下げられる。このため、エンジンの回転速度が高くなることを予測して、マイコン３４の処理負荷を軽減することができる。なお、エンジンの回転加速度が高いほどサンプリングレートを下げてもよい。また、回転加速度は加速度センサにより検出してもよいし、車両のアクセルペダルの踏み込み量等から推定してもよい。
【００９５】
・図８のＳ３１１〜Ｓ３１９の第１処理、Ｓ３２１〜Ｓ３２９の第２処理、及びＳ３３１〜Ｓ３３９の第３処理のうち、少なくとも１つの処理を実行すればよい。その場合も、マイコン３４の処理負荷を軽減しつつ、解析機会の減少を抑制することができる。
【００９６】
・燃料の噴射状態に対する影響が小さい噴射率パラメータの算出に用いる検出値のサンプリングレートを、影響が大きい噴射率パラメータの算出に用いる検出値のサンプリングレートよりも下げてもよい。例えば、噴射開始遅れ時間の算出に用いる変化点Ｐ１〜変化点Ｐ２付近の検出値のサンプリングレートに対して、他の範囲の検出値のサンプリングレートを下げてもよい。
【００９７】
ここで、燃料の噴射精度に対する影響の大きさは、噴射率パラメータの種類によって異なる。この点、燃料の噴射状態に対する影響が小さい噴射率パラメータの算出に用いる検出値のサンプリングレートが、影響が大きい噴射率パラメータの算出に用いる検出値のサンプリングレートよりも下げられる。このため、噴射精度が低下することを抑制しつつ、マイコン３４の処理負荷を軽減することができる。
【００９８】
・上記実施形態では、燃料噴射システムの動作状態に応じて、サンプリングレートを変更する際の下限値を設定したが、エンジンの運転状態に応じて下限値を設定してもよい。例えば、エンジンのアイドル運転状態では、要求される噴射精度が高くなるため、下限値を上げてもよい。
【００９９】
・上記実施形態では、圧力検出値に対するサンプリングレートを、マイコン３４の処理負荷をオーバーしている程度に応じて下げたが、サンプリングレートを所定値ずつ下げてもよい。
【０１００】
・上記実施形態では、噴射状態の解析処理において解析の開始から終了までの時間をタイマにより計測して解析時間を算出したが、予め実験等により種々の条件における解析時間を算出しておいてもよい。
【０１０１】
・上記各実施形態では、燃圧センサ２０を燃料噴射弁１０に搭載しているが、燃圧センサはコモンレール４２の吐出口４２ａから噴射孔１１ｂに至るまでの燃料供給経路内の燃圧を検出するよう配置された燃圧センサであればよい。よって、例えばコモンレール４２と燃料噴射弁１０とを接続する高圧配管４２ｂに燃圧センサを搭載してもよい。すなわち、コモンレール４２及び燃料噴射弁１０を接続する高圧配管４２ｂと、ボデー１１内の高圧通路１１ａとが「燃料通路」に相当する。
【０１０２】
・ディーゼルエンジンに限らず、デリバリパイプを備えるガソリン直噴エンジンに上述した燃料噴射状態解析装置を適用することもできる。
【符号の説明】
【０１０３】
１０…燃料噴射弁、１１ａ…高圧通路、１１ｂ…噴射孔、２０…燃圧センサ、３０…ＥＣＵ、３４…マイコン、４２ａ…吐出口、４２ｂ…高圧配管。
【図１】
2014238040.tif 000003
【図２】
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【図３】
2014238040.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2014238040.tif 000008
【図７】
2014238040.tif 000009
【図８】
2014238040.tif 000010
【図９】
2014238040.tif 000011
【図１０】
2014238040.tif 000012