(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁を有する燃料供給系の内部の燃料圧力を検出する圧力センサを有し、同圧力センサにより検出される燃料圧力に基づいて前記燃料噴射弁の作動特性を学習する学習処理を実行する内燃機関の燃料噴射特性学習装置において、
機関パラメータに基づいて前記学習処理の実行可否を判定する判定処理を実行する第１演算処理装置と、
前記第１演算処理装置から前記判定処理の判定結果を受信するとともに、その受信した判定結果に応じて前記学習処理を実行する第２演算処理装置と
を備えるものであり、
前記第２演算処理装置は、前記圧力センサにより検出される燃料圧力の前記燃料噴射弁の開弁駆動時における変動波形を形成するとともに同変動波形と予め定められた基本波形との関係に基づいて学習補正項を学習する処理を前記学習処理として実行する
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射特性学習装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射特性学習装置において、
前記判定処理は、前記機関パラメータにより定まる内燃機関の運転状態が過渡運転状態である場合には、前記学習処理の実行を禁止する判定を行う
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射特性学習装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射特性学習装置において、
前記内燃機関は複数の気筒を有し、
前記燃料噴射弁は前記内燃機関の気筒毎に設けられ、
前記第２演算処理装置は、前記学習処理を、前記内燃機関の気筒毎に設けられた燃料噴射弁それぞれについて各別に実行する
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射特性学習装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射特性学習装置において、
前記圧力センサは前記気筒毎に設けられた燃料噴射弁それぞれに一体形成される
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射特性学習装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射特性学習装置において、
前記機関パラメータは前記燃料圧力を含む
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射特性学習装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料供給系内の燃料圧力に基づいて燃料噴射弁の作動特性を学習する内燃機関の燃料噴射特性学習装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、昇圧された状態の燃料が供給される供給通路や同供給通路に接続された燃料噴射弁などにより構成される燃料供給系が取り付けられている。近年、そうした燃料供給系の内部の燃料圧力を検出するための圧力センサを設けるとともに、同圧力センサにより検出される燃料圧力に基づいて燃料噴射弁の作動特性を学習する装置が提案されている（特許文献１参照）。燃料供給系内の燃料圧力は、燃料噴射の実行に際して、燃料噴射弁の開弁開始に伴い一旦低下するとともにその後の燃料噴射弁の閉弁に伴い上昇するといったように変動する。特許文献１に記載の装置では、そうした燃料供給系内部の燃料圧力の変動態様をもとに燃料噴射弁の作動特性が推定されて学習される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−５７９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、圧力センサにより検出される燃料圧力に基づいて燃料噴射弁の作動特性を学習する場合には、燃料圧力の検出間隔を短くすることにより同燃料圧力の変動態様を細かく把握することが可能になるため、燃料噴射弁の作動特性を精度良く学習することが可能になる。ただし、そうした場合、燃料噴射弁の作動特性の学習にかかる処理の実行時における演算処理装置の演算負荷が大きくなってしまう。
【０００５】
また、単に燃料圧力の変動態様に基づいて燃料噴射弁の作動特性を推定するようにすると、例えば機関運転状態の変化に起因して燃料圧力が急激に変化するときなど、内燃機関の運転状態によっては、同作動特性の学習精度がごく低くなる可能性がある。そうした学習精度の低下を抑えるためには、演算処理装置によって把握されている機関パラメータに基づいて上記作動特性の学習の実行可否を判断することが考えられる。こうした装置では、上記作動特性の学習精度の低下を抑えることが可能になるものの、演算処理装置における演算負荷の更なる集中を招くこととなってしまう。そうした演算負荷の集中は、同演算処理の設定の自由度の低下を招くために好ましくない。
【０００６】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、演算処理装置における演算負荷の集中と燃料噴射弁の作動特性の学習精度の低下とを共に抑えることのできる内燃機関の燃料噴射特性学習装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の装置は、燃料噴射弁を有する燃料供給系の内部の燃料圧力を検出する圧力センサを有し、同圧力センサにより検出される燃料圧力に基づいて前記燃料噴射弁の作動特性を学習する学習処理を実行する内燃機関の燃料噴射特性学習装置において、機関パラメータに基づいて前記学習処理の実行可否を判定する判定処理を実行する第１演算処理装置と、前記第１演算処理装置から前記判定処理の判定結果を受信するとともに、その受信した判定結果に応じて前記学習処理を実行する第２演算処理装置とを備えることをその要旨とする。
【０００８】
上記装置によれば、燃料噴射弁の作動特性の学習を実行する際に、判定処理と学習処理とが各別の演算処理装置により実行されるために、特定の演算処理装置への演算負荷の集中を抑えることができる。しかも第１演算処理装置による機関パラメータに基づく判定処理を通じて学習処理の実行不可と判定される場合には第２演算処理装置による学習処理が実行されず、同判定処理を通じて学習処理の実行可能と判定される場合には第２演算処理装置による学習処理が実行される。そのため、学習処理の学習精度が問題になる程度に低くなる可能性のある機関運転状態であるときに同学習処理の実行を禁止することができ、燃料噴射弁の作動特性の学習精度の低下を抑えることができる。
【０００９】
さらに請求項１に記載の装置は、前記第２演算処理装置が、前記圧力センサにより検出される燃料圧力の前記燃料噴射弁の開弁駆動時における変動波形を形成するとともに同変動波形と予め定められた基本波形との関係に基づいて学習補正項を学習する処理を前記学習処理として実行することも要旨とする。
【００１０】
請求項１に記載の装置では、圧力センサにより検出される燃料圧力に基づいて同燃料圧力の変動波形を形成する処理が実行されるため、単に圧力センサの検出値のうちの一つに基づき学習処理を実行する装置と比較して、学習処理の実行に際して演算処理装置にかかる演算負荷が大きくなり易い。上記装置によれば、そうした装置において、特定の演算処理装置への演算負荷の集中を抑えることができるため、学習処理や判定処理に関する演算処理の設定の自由度の低下を抑えることができる。
上記のような燃料噴射特性学習装置では、燃料噴射弁の開閉駆動以外の因子（外乱）によって機関パラメータが大きく変動するときには、燃料噴射弁の作動特性の学習精度の低下を招く虞がある。
そこで請求項２に記載の装置では、学習処理の実行可否を判定する判定処理について、機関パラメータによって定まる内燃機関の運転状態が過渡運転状態である場合、学習処理の実行を禁止する判定を行うことを要旨としている。上記装置によれば、機関パラメータによって定まる内燃機関の運転状態が過渡運転状態である場合、つまり、外乱による機関パラメータの変動量が大きく、学習精度が問題になる程度に低くなる可能性がある機関運転状態である場合には、学習処理の実行が禁止される。すなわち、学習精度の低下を抑制することができる。
【００１１】
請求項３に記載の装置は、請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射特性学習装置において、前記内燃機関は複数の気筒を有し、前記燃料噴射弁は前記内燃機関の気筒毎に設けられ、前記第２演算処理装置は、前記学習処理を、前記内燃機関の気筒毎に設けられた燃料噴射弁それぞれについて各別に実行することをその要旨とする。
【００１２】
請求項３に記載の装置によれば、複数の燃料噴射弁それぞれについて学習処理が実行されるために同学習処理の実行時に演算処理装置にかかる演算負荷が大きくなり易い装置において、特定の演算処理装置への演算負荷の集中を抑えることができる。
【００１３】
請求項４に記載の装置は、請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射特性学習装置において、前記圧力センサは前記気筒毎に設けられた燃料噴射弁それぞれに一体形成されることをその要旨とする。
【００１４】
請求項４に記載の装置によれば、圧力センサによって燃料噴射弁から離れた位置の燃料圧力が検出される装置と比較して、燃料噴射弁の噴射孔に近い部位の燃料圧力を検出することができる。しかも、他の気筒の燃料噴射弁から離れた位置の燃料圧力を検出することができるため、他の気筒の燃料噴射弁の開閉動作に伴う圧力変動の影響を小さく抑えることができる。したがって、一体に取り付けられた圧力センサによって燃料噴射弁の開閉動作に伴う同燃料噴射弁内部の燃料圧力の変化を精度良く検出することができ、同圧力に基づいて燃料噴射弁の作動特性を高い精度で学習することができる。
【００１５】
前記学習処理では、燃料噴射弁の開閉駆動以外の因子（外乱）による燃料圧力の変動量が大きいときに、学習処理による燃料噴射弁の作動特性の学習精度の低下を招く可能性が高くなる。
【００１６】
この点、請求項５に記載の装置では、判定処理に用いる機関パラメータが燃料圧力を含んでいる。こうした装置によれば、燃料圧力に基づいて判定処理が実行されるようになるため、外乱による燃料圧力の変動量の大きさに応じたかたちで判定処理による学習処理の実行可否の判定を適正に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を具体化した一実施形態にかかる内燃機関の燃料噴射特性学習装置の概略構成を示す略図。
【図２】燃料噴射弁の断面構造を示す断面図。
【図３】基本時間波形の一例を示すタイムチャート。
【図４】電子制御ユニットと各燃料噴射弁との接続態様を示す略図。
【図５】判定処理の実行手順を示すフローチャート。
【図６】特性学習制御処理の実行手順を示すフローチャート。
【図７】判定処理の実行態様の一例を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した一実施形態にかかる内燃機関の燃料噴射特性学習装置について説明する。
図１に示すように、内燃機関１０の気筒１１には吸気通路１２が接続されている。内燃機関１０の気筒１１内には吸気通路１２を介して空気が吸入される。なお、この内燃機関１０としては複数（本実施形態では４つ［♯１，♯２，♯３，♯４］）の気筒１１を有するディーゼル機関が採用されている。内燃機関１０には、気筒１１（♯１〜♯４）毎に、同気筒１１内に燃料を直接噴射する直噴タイプの燃料噴射弁２０が取り付けられている。この燃料噴射弁２０の開弁駆動によって噴射された燃料は内燃機関１０の気筒１１内において圧縮加熱された吸入空気に触れて着火および燃焼する。そして内燃機関１０では、気筒１１内における燃料の燃焼に伴い発生するエネルギによってピストン１３が押し下げられて機関出力軸としてのクランクシャフト１４が強制回転するようになる。内燃機関１０の気筒１１において燃焼した燃焼ガスは排気として内燃機関１０の排気通路１５に排出される。
【００１９】
各燃料噴射弁２０は分岐通路３１ａを介してコモンレール３４に各別に接続されている。コモンレール３４は供給通路３１ｂを介して燃料タンク３２に接続されている。この供給通路３１ｂには、燃料を圧送する燃料ポンプ３３が設けられている。本実施形態では、燃料ポンプ３３による圧送によって昇圧された燃料がコモンレール３４に蓄えられるとともに各燃料噴射弁２０の内部に供給される。なお本実施形態では、各燃料噴射弁２０、分岐通路３１ａ、供給通路３１ｂ、燃料ポンプ３３、およびコモンレール３４が燃料供給系として機能する。
【００２０】
また、各燃料噴射弁２０にはリターン通路３５が接続されている。リターン通路３５はそれぞれ燃料タンク３２に接続されている。このリターン通路３５を介して燃料噴射弁２０の内部の燃料の一部が燃料タンク３２に戻される。
【００２１】
以下、燃料噴射弁２０の内部構造について説明する。
図２に示すように、燃料噴射弁２０のハウジング２１の内部にはニードル弁２２が設けられている。このニードル弁２２はハウジング２１内において往復移動（同図の上下方向に移動）することの可能な状態で設けられている。ハウジング２１の内部には上記ニードル弁２２を噴射孔２３側（同図の下方側）に常時付勢するスプリング２４が設けられている。またハウジング２１の内部には、上記ニードル弁２２を間に挟んで一方側（同図の下方側）の位置にノズル室２５が形成されるとともに、他方側（同図の上方側）の位置に圧力室２６が形成されている。
【００２２】
ノズル室２５には、その内部とハウジング２１の外部とを連通する噴射孔２３が形成されるとともに、導入通路２７を介して上記分岐通路３１ａ（コモンレール３４）から燃料が供給されている。圧力室２６には連通路２８を介して上記ノズル室２５および分岐通路３１ａ（コモンレール３４）が接続されている。また圧力室２６は排出路３０を介してリターン通路３５（燃料タンク３２）に接続されている。
【００２３】
上記燃料噴射弁２０としては電気駆動式のものが採用されている。詳しくは、燃料噴射弁２０のハウジング２１の内部に駆動信号の入力によって伸縮する圧電素子（例えばピエゾ素子）が積層された圧電アクチュエータ２９が設けられている。この圧電アクチュエータ２９には弁体２９ａが取り付けられている。この弁体２９ａは圧力室２６の内部に設けられている。そして、圧電アクチュエータ２９の作動による弁体２９ａの移動を通じて、連通路２８（ノズル室２５）と排出路３０（リターン通路３５）とのうちの一方が選択的に圧力室２６に連通されるようになっている。
【００２４】
この燃料噴射弁２０では、圧電アクチュエータ２９に閉弁信号が入力されると、圧電アクチュエータ２９が収縮して弁体２９ａが移動することによって、連通路２８と圧力室２６とが連通された状態になるとともに、リターン通路３５と圧力室２６との連通が遮断された状態になる。これにより、圧力室２６内の燃料のリターン通路３５（燃料タンク３２）への排出が禁止された状態でノズル室２５と圧力室２６とが連通されるようになる。その結果、ノズル室２５と圧力室２６との圧力差がごく小さくなって、ニードル弁２２がスプリング２４の付勢力によって噴射孔２３を塞ぐ位置に移動するために、このとき燃料噴射弁２０は燃料が噴射されない状態（閉弁状態）になる。
【００２５】
一方、圧電アクチュエータ２９に開弁信号が入力されると、圧電アクチュエータ２９が伸長して弁体２９ａが移動することによって、連通路２８と圧力室２６との連通が遮断された状態になるとともに、リターン通路３５と圧力室２６とが連通された状態になる。これにより、ノズル室２５から圧力室２６への燃料の流出が禁止された状態で圧力室２６内の燃料の一部がリターン通路３５を介して燃料タンク３２に戻されるようになる。その結果、圧力室２６内の燃料の圧力が低下して同圧力室２６とノズル室２５との圧力差が大きくなって、同圧力差によってニードル弁２２がスプリング２４の付勢力に抗して移動して噴射孔２３から離れるために、このとき燃料噴射弁２０は燃料が噴射される状態（開弁状態）になる。
【００２６】
燃料噴射弁２０には、上記導入通路２７の内部の燃料圧力ＰＱを検出するための圧力センサ５１が一体に取り付けられている。そのため、例えばコモンレール３４（図１参照）内の燃料圧力などの燃料噴射弁２０から離れた位置の燃料圧力が検出される装置と比較して、燃料噴射弁２０の噴射孔２３に近い部位の燃料圧力を検出することができ、燃料噴射弁２０の開弁に伴う同燃料噴射弁２０の内部の燃料圧力の変化を精度良く検出することができる。この圧力センサ５１は、燃料圧力に応じた信号を出力するセンサ本体５１Ａと同センサ本体５１Ａの検出値を記憶するメモリ５１Ｂとにより構成されて、各燃料噴射弁２０に一つずつ、すなわち内燃機関１０の気筒１１（♯１〜♯４）毎に設けられている。
【００２７】
図１に示すように、内燃機関１０には、その周辺機器として、運転状態を検出するための各種センサが設けられている。それらセンサとしては、上記圧力センサ５１の他、例えば吸気通路１２を通過する空気の量（通路空気量ＧＡ）を検出するための吸気量センサ５２や、クランクシャフト１４の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するためのクランクセンサ５３が設けられている。その他、アクセル操作部材（例えばアクセルペダル）の操作量（アクセル操作量ＡＣＣ）を検出するためのアクセルセンサ５４や、燃料の温度ＴＨＱを検出するための燃温センサ５５、冷却水の温度ＴＨＷを検出するための水温センサ５６なども設けられている。
【００２８】
また内燃機関１０の周辺機器としては、演算処理装置を備えて構成された電子制御ユニット４０なども設けられている。この電子制御ユニット４０は各種センサの出力信号を取り込むとともにそれら出力信号に基づき各種の演算を行い、その演算結果をもとに燃料噴射弁２０の作動制御（噴射量制御）や燃料ポンプ３３の作動制御（噴射圧制御）などの内燃機関１０の運転にかかる各種制御を実行する。なお電子制御ユニット４０は、サブ演算処理装置４１およびメイン演算処理装置４２といった二つの演算処理装置を備えている。これらサブ演算処理装置４１およびメイン演算処理装置４２の機能については後に詳述する。
【００２９】
本実施形態では噴射量制御が次のように実行される。すなわち先ず、通路空気量ＧＡや機関回転速度ＮＥ、アクセル操作量ＡＣＣなどといった内燃機関１０の運転状態と相関のある値（いわゆる機関パラメータ）に基づいて、噴射パターンが選択されるとともに同噴射パターンの各噴射についての各種制御目標値が算出される。本実施形態では、メイン噴射やパイロット噴射、アフター噴射などを組み合わせた複数の噴射パターンが予め設定されており、噴射量制御の実行に際してはそれら噴射パターンのうちの一つが選択される。また各種の制御目標値としては、メイン噴射やパイロット噴射、アフター噴射といった各噴射の燃料噴射量についての目標値（目標噴射量）や、メイン噴射の噴射時期についての目標値（目標噴射時期）、メイン噴射とパイロット噴射の間隔（パイロットインターバル）、メイン噴射とアフター噴射との間隔（アフターインターバル）が算出される。本実施形態では、上記機関パラメータにより定まる機関運転状態と同運転状態に適した各制御目標値との関係や、上記機関運転状態と同運転状態に適した噴射パターンとの関係が実験やシミュレーションの結果に基づき予め求められて電子制御ユニット４０のメイン演算処理装置４２にそれぞれ記憶されている。そして、メイン演算処理装置４２はそのときどきの機関パラメータに基づいて上記関係から各種の制御目標値や噴射パターンを各別に設定する。
【００３０】
そして、燃料噴射弁２０の開弁期間についての制御目標値（目標噴射期間ＴＡＵ）が、上記目標噴射量および燃料圧力ＰＱに基づきモデル式から設定される。本実施形態では、コモンレール３４、各分岐通路３１ａ、各燃料噴射弁２０等からなる燃料供給系をモデル化した物理モデルが構築されており、同物理モデルを通じて上記目標噴射期間ＴＡＵが算出される。詳しくは、目標噴射量、燃料圧力ＰＱ、後述する学習補正項などを変数とするモデル式が定められてメイン演算処理装置４２に予め記憶されており、同モデル式を通じて目標噴射期間ＴＡＵが算出される。
【００３１】
そして、目標噴射時期および目標噴射期間ＴＡＵに応じたかたちで電子制御ユニット４０から駆動信号が出力され、この駆動信号の入力に基づき各燃料噴射弁２０が各別に開弁駆動される。これにより、そのときどきの機関運転状態に適した噴射パターンで同機関運転状態に見合う量の燃料が各燃料噴射弁２０から噴射されて内燃機関１０の各気筒１１内に供給されるようになるため、機関運転状態に見合う回転トルクがクランクシャフト１４に付与されるようになる。
【００３２】
本実施形態では、圧力センサ５１により検出される燃料圧力ＰＱに基づいて燃料噴射弁２０の作動特性を学習する学習処理が実行される。この学習処理では先ず、目標噴射量、目標噴射時期、燃料圧力ＰＱなどといった各種算出パラメータに基づいて燃料噴射率についての基本時間波形が算出される。本実施形態では、それら算出パラメータにより定まる機関運転領域と同運転領域に適した基本時間波形との関係が各種の実験やシミュレーションの結果に基づき予め求められて電子制御ユニット４０のサブ演算処理装置４１に記憶されている。そして、サブ演算処理装置４１は各種算出パラメータに基づいて上記関係から基本時間波形を算出する。
【００３３】
図３に、上記基本時間波形の一例を示す。同図３に実線で示すように、基本時間波形としては、燃料噴射弁２０の開弁動作が開始される時期（開弁動作開始時期Ｔｏ）、開弁開始後における燃料噴射率の上昇速度（噴射率上昇速度Ｖｏ）、閉弁動作が開始される時期（閉弁動作開始時期Ｔｃ）、閉弁開始後における燃料噴射率の低下速度Ｖｃ、燃料噴射率の最大値（最大燃料噴射率Ｒｍ）により規定される台形の波形が設定される。本実施形態では、基本時間波形が予め定められた基本波形として機能する。
【００３４】
その一方で、圧力センサ５１により検出される燃料圧力ＰＱに基づいて、実際の燃料噴射率の時間波形（検出時間波形）が形成される。具体的には先ず、燃料圧力ＰＱの推移に基づいて燃料噴射弁２０の開弁動作開始時期Ｔｏｒ、噴射率上昇速度Ｖｏｒ、閉弁動作開始時期Ｔｃｒ、噴射率低下速度Ｖｃｒ、および最大噴射率Ｒｍｒがそれぞれ特定される。燃料噴射弁２０の内部（詳しくは、ノズル室２５）の燃料圧力は、同燃料噴射弁２０が開弁駆動されるとリフト量の増加に伴って低下し、その後において閉弁駆動されるとリフト量の減少に伴って上昇するようになる。本実施形態では、そうした燃料噴射弁２０内部の燃料圧力（詳しくは、燃料圧力ＰＱ）の推移をもとに、上記開弁動作開始時期Ｔｏｒ、噴射率上昇速度Ｖｏｒ、閉弁動作開始時期Ｔｃｒ、噴射率低下速度Ｖｃｒ、および最大噴射率Ｒｍｒが精度よく特定される。そして、図３中に一点鎖線で示すように、それら特定した値によって実際の燃料噴射率の時間波形（検出時間波形）が形成される。本実施形態では、検出時間波形が、圧力センサにより検出される燃料圧力についての燃料噴射弁の開弁駆動時における変動波形として機能する。
【００３５】
学習処理では、検出時間波形と基本時間波形との関係に基づいて学習補正項が学習される。すなわち先ず、内燃機関１０の運転中において検出時間波形と基本時間波形とが比較されるとともにそれら波形の各パラメータの差が逐次算出される。各パラメータの差としては、具体的には、開弁動作開始時期の差ΔＴｏｇ（＝Ｔｏ−Ｔｏｒ）、噴射率上昇速度の差ΔＶｏｇ（＝Ｖｏ−Ｖｏｒ）、閉弁動作開始時期の差ΔＴｃｇ（＝Ｔｃ−Ｔｃｒ）、噴射率低下速度の差ΔＶｃｇ（＝Ｖｃ−Ｖｃｒ）、および最大噴射率ΔＲｍｇ（＝Ｒｍ−Ｒｍｒ）が算出される。そして、これら差ΔＴｏｇ，ΔＶｏｇ，ΔＴｃｇ，ΔＶｃｇ，ΔＲｍｇは、燃料噴射弁２０の作動特性のばらつきを補償するための学習補正項としてサブ演算処理装置４１に記憶される。
【００３６】
本実施形態では、これら学習補正項（ΔＴｏｇ，ΔＶｏｇ，ΔＴｃｇ，ΔＶｃｇ，ΔＲｍｇ）がそれぞれ、前述したモデル式に基づいて目標噴射期間ＴＡＵを算出するための算出パラメータとして用いられる。このようにして目標噴射期間ＴＡＵを算出することにより、燃料噴射弁２０の動作特性ばらつきの影響分が補償されるようになる。なお本実施形態では、燃料圧力ＰＱに基づいて学習補正項を算出する処理が、内燃機関１０の気筒１１（♯１〜♯４）毎にそれぞれ対応する圧力センサ５１の出力信号に基づき実行される。また本実施形態の装置では、燃料圧力ＰＱと燃料噴射量（詳しくは、目標噴射量）とにより区画される複数の学習領域が定められており、それら領域毎に学習補正項が学習されて記憶される。
【００３７】
本実施形態では噴射圧制御が次のように実行される。すなわち先ず、通路空気量ＧＡおよび機関回転速度ＮＥに基づいてコモンレール３４内の燃料圧力についての制御目標値（目標燃料圧力）が算出されるとともに、実際の燃料圧力が目標燃料圧力になるように燃料ポンプ３３の作動量（燃料圧送量または燃料戻し量）が調節される。こうした燃料ポンプ３３の作動量の調節を通じて、コモンレール３４内の燃料圧力、換言すれば、燃料噴射弁２０の燃料噴射圧が機関運転状態に応じた圧力に調節されるようになる。
【００３８】
図４に示すように、サブ演算処理装置４１には、内燃機関１０の気筒１１（♯１〜♯４）毎に設けられた圧力センサ５１の全てが接続されている。このサブ演算処理装置４１は、前記学習処理を実行する。
【００３９】
メイン演算処理装置４２には、内燃機関１０の気筒１１（♯１〜♯４）毎に設けられた圧力センサ５１のうちの２つ（♯１，♯４）が接続されている。本実施形態の装置は、図４中に白抜きの矢印で示すように、電子制御ユニット４０のサブ演算処理装置４１とメイン演算処理装置４２とが信号線路によって接続されており、それらサブ演算処理装置４１およびメイン演算処理装置４２の間におけるデータ転送が可能な構造になっている。
【００４０】
メイン演算処理装置４２は、目標噴射期間ＴＡＵの算出に際してサブ演算処理装置４１から学習補正項を読み込む演算処理や、学習補正項に基づいてモデル式から目標噴射期間ＴＡＵを算出する演算処理を実行する。
【００４１】
またメイン演算処理装置４２は、機関パラメータに基づき目標燃料圧力を算出する演算処理や、目標燃料圧力と実際の燃料圧力ＰＱ（詳しくは、同装置４２に接続された２つの圧力センサ５１［♯１，♯４］により検出される燃料圧力ＰＱの高圧側の値）とを一致させるように燃料ポンプ３３の作動量を調節する演算処理などといった噴射圧制御に関する処理を実行する。
【００４２】
ここで本実施形態の装置は、圧力センサ５１により検出される燃料圧力ＰＱに基づいて検出時間波形を形成する処理が実行される。そのため、単に圧力センサ５１の検出値のうちの一つに基づいて燃料噴射弁２０の作動特性を学習する装置と比較して、学習処理の実行に際して電子制御ユニット４０（詳しくは、サブ演算処理装置４１やメイン演算処理装置４２）にかかる演算負荷が大きくなり易い。また本実施形態の装置では学習処理が複数の燃料噴射弁２０それぞれについて各別に実行されるため、この点からも電子制御ユニット４０にかかる演算負荷が大きくなり易いと云える。
【００４３】
また本実施形態の装置では、単に圧力センサ５１により検出される燃料圧力ＰＱに基づき学習処理を実行すると、例えば機関運転状態の変化に起因して燃料圧力ＰＱが急激に変化するときなど、内燃機関１０の運転状態によっては学習処理における燃料噴射弁２０の作動特性の学習精度がごく低くなる可能性がある。そうした学習精度の低下を抑えるためには、機関パラメータに基づいて学習処理の実行可否を判定する判定処理を実行することが望ましい。そうした判定処理を実行することにより、学習処理における学習精度の低下が抑えられるものの、電子制御ユニット４０における演算負荷の更なる集中を招くこととなってしまう。そして、そうした演算負荷の集中は、各種の演算処理の設定の自由度の低下を招くために好ましくない。
【００４４】
この点をふまえて本実施形態の装置では、メイン演算処理装置４２により、上述した判定処理、すなわち機関パラメータ（詳しくは、機関回転速度ＮＥ、目標噴射量、アクセル操作量ＡＣＣ、および燃料圧力ＰＱ）に基づいて前記学習処理の実行可否を判定する演算処理が実行される。その一方で、サブ演算処理装置４１により、データ通信を通じてメイン演算処理装置４２から上記判定処理の判定結果が受信されて読み込まれるとともにその判定結果に応じて学習処理が実行される。
【００４５】
これにより、燃料噴射弁２０の作動特性を学習する際に判定処理と学習処理とが各別の演算処理装置４１，４２により実行されるために、各演算処理装置４１，４２に演算負荷が分散されて、一方の演算処理装置への演算負荷の集中が抑えられる。しかもメイン演算処理装置４２による機関パラメータに基づく判定処理の結果が上記学習処理の実行不可といった内容である場合にはサブ演算処理装置４１による学習処理が実行されず、同判定処理の結果が上記学習処理の実行可能といった内容である場合にはサブ演算処理装置４１による学習処理が実行される。そのため、学習処理の学習精度が問題になる程度に低くなる可能性のある機関運転状態であるときに同学習処理の実行を禁止することができ、燃料噴射弁２０の作動特性の学習精度の低下を抑えることができる。
【００４６】
以下、判定処理や学習処理について詳細に説明する。
ここでは先ず、判定処理について説明する。
図５は判定処理の実行手順を示している。なお同図のフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の割り込み処理として、メイン演算処理装置４２により実行される。
【００４７】
図５に示すように、この処理では先ず、以下の［条件イ］〜［条件ニ］が全て満たされるか否かが判断される（ステップＳ１０〜ステップＳ１３）。
［条件イ］燃料供給系を構成する部品が正常に機能していること（ステップＳ１０）。ステップＳ１０の処理では具体的には、燃料供給系の内部から外部への燃料漏れが生じておらず、且つ各燃料噴射弁２０、各圧力センサ５１（♯１，♯４）および燃料ポンプ３３が正常に作動しているときに［条件イ］が満たされていると判断される。
［条件ロ］冷却水温度ＴＨＷが所定温度範囲ＡＲ１内であること（ステップＳ１１）。なお本実施形態の装置では、各種の実験やシミュレーションの結果をもとに学習処理を精度良く実行することの可能な冷却水温度ＴＨＷについての温度範囲（所定温度範囲ＡＲ１）が予め求められてメイン演算処理装置４２に記憶されている。
［条件ハ］燃料温度ＴＨＱが所定温度範囲ＡＲ２内であること（ステップＳ１２）。なお本実施形態の装置では、各種の実験やシミュレーションの結果をもとに学習処理を精度良く実行することの可能な燃料温度ＴＨＱについての温度範囲（所定温度範囲ＡＲ２）が予め求められてメイン演算処理装置４２に記憶されている。
［条件ニ］機関パラメータ（機関回転速度ＮＥ、目標噴射量、アクセル操作量ＡＣＣ、燃料圧力ＰＱ）により定まる内燃機関１０の運転状態が上記学習処理の学習精度の低下が問題になる程度に急速に変化している状態（過渡運転状態）でないこと（ステップＳ１３）。なお本実施形態の装置では、各種の実験やシミュレーションの結果をもとに上記機関パラメータにより定まる機関運転状態と上記過渡運転状態との関係が予め求められて、メイン演算処理装置４２に記憶されている。ステップＳ１３の処理では、機関パラメータに基づいて上記関係から、過渡運転状態であるか否かが判断される。
【００４８】
そして、［条件イ］〜［条件ニ］が全て満たされていると判断される場合には（ステップＳ１０〜ステップＳ１３の全てが「ＹＥＳ」）、学習実行フラグがオン操作される（ステップＳ１４）。一方、［条件イ］〜［条件ニ］のいずれか一つでも満たされないと判断される場合には（ステップＳ１０〜ステップＳ１３のいずれかが「ＮＯ」）、学習実行フラグがオフ操作される（ステップＳ１５）。このようにして学習実行フラグが操作された後、本処理は一旦終了される。
【００４９】
次に、学習処理、詳しくは同学習処理を含む処理であって燃料噴射弁２０の作動特性を学習する制御にかかる処理（特性学習制御処理）の実行手順について説明する。
図６は特性学習制御処理の実行手順を示している。なお同図のフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の割り込み処理として、サブ演算処理装置４１により実行される。
【００５０】
図６に示すように、この処理では先ず、メイン演算処理装置４２からデータ通信を通じて前記判定処理（図５参照）の判定結果（詳しくは、学習実行フラグの操作状態）が読み込まれるとともに、同学習実行フラグがオン操作されているか否かが判断される（ステップＳ２０）。
【００５１】
そして、学習実行フラグがオン操作されている場合には（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、前述した学習処理が実行される（ステップＳ２１）。一方、学習実行フラグがオフ操作されている場合には（ステップＳ２０：ＮＯ）、学習処理が実行されない（ステップＳ２１の処理がジャンプされる）。このように学習実行フラグの操作状態に応じて学習処理が実行された後、本処理は一旦終了される。
【００５２】
本実施形態の装置では、燃料噴射弁２０の開閉駆動以外の因子（外乱）による燃料圧力ＰＱの変動量が大きいときに、上記学習処理による燃料噴射弁２０の作動特性の学習精度の低下を招く可能性が高くなる。上記判定処理（図５）では、［条件ニ］（ステップＳ１３の処理）が設定されているために、判定処理がそうした燃料圧力ＰＱを含む機関パラメータに基づいて実行される。そのため、外乱による燃料圧力ＰＱの変動量の大きさに応じたかたちで判定処理による学習処理の実行可否の判定を適正に実行することができる。具体的には、外乱による燃料圧力ＰＱの変動量が大きく学習精度が問題になる程度に低くなる可能性があるときには、学習実行フラグがオフ操作されて学習処理の実行が禁止される。一方、外乱による燃料圧力ＰＱの変動量が小さく学習精度の低下を招く可能性が比較的低いときには、学習実行フラグがオン操作されて学習処理の実行が許可される。
【００５３】
以下、本実施形態の装置による作用について説明する。
図７に示す例では、その時刻Ｔ１においてアクセル操作部材が操作されてアクセル操作量ＡＣＣ（同図［ａ］）が急速に大きくなると、メイン演算処理装置４２による判定処理を通じて、その後の所定期間（時刻Ｔ２〜Ｔ３）にわたり内燃機関１０が過渡運転状態であると判断されて学習実行フラグ（同図［ｃ］）がオフ操作される。
【００５４】
また、時刻Ｔ４においてアクセル操作部材が操作されてアクセル操作量ＡＣＣが急速に小さくなると、メイン演算処理装置４２による判定処理を通じて、直後の所定期間（時刻Ｔ４〜Ｔ５）にわたって内燃機関１０が過渡運転状態であると判断されて学習実行フラグがオフ操作される。
【００５５】
本実施形態の装置では、図７から明らかなように、判定処理において過渡運転状態であると判定される期間（上記所定期間Ｔ２〜Ｔ３、Ｔ４〜Ｔ５）において噴射圧制御における目標燃料圧力（同図［ｂ］中の一点鎖線）と実際の燃料圧力ＰＱ（同図［ｂ］中の実線）とが大きくずれた状態になっている。そのため、同期間において学習処理を実行すると学習精度の低下を招く可能性が高い。本実施形態の装置では、そうした所定期間において学習実行フラグがオフ操作されてサブ演算処理装置４１による学習処理の実行が禁止される。これにより、学習処理における学習精度の低下が抑えられるようになる。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）メイン演算処理装置４２により判定処理を実行する一方、サブ演算処理装置４１により、データ通信を通じて上記メイン演算処理装置４２から判定処理の判定結果を受信して読み込むとともにその判定結果に応じて学習処理を実行するようにした。そのため、各演算処理装置４１，４２の一方への演算負荷の集中と燃料噴射弁２０の作動特性の学習精度の低下とを共に抑えることができる。
【００５７】
（２）燃料噴射弁２０に導入通路２７の内部の燃料圧力ＰＱを検出するための圧力センサ５１を一体に取り付けるようにした。そのため、燃料噴射弁２０の開弁に伴う同燃料噴射弁２０の内部の燃料圧力の変化を精度良く検出することができ、その燃料圧力に基づく燃料噴射弁２０の作動特性の学習を高い精度で実行することができる。
【００５８】
（３）燃料圧力ＰＱを含む機関パラメータに基づいて判定処理を実行するようにしたために、外乱による燃料圧力ＰＱの変動量の大きさに応じて判定処理による学習処理の実行可否の判定を適正に実行することができる。
【００５９】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・判定処理（図５）の実行手順は、学習処理における学習精度が問題になる程度に低くなる可能性のある状況であることを的確に判定することの可能な実行手順であれば、任意に変更することができる。具体的には、判定処理における［条件イ］（ステップＳ１０の処理）や、［条件ロ］（ステップＳ１１の処理）、［条件ハ］（ステップＳ１２の処理）を省略することが可能である。
【００６０】
・判定処理に用いる機関パラメータとして、機関回転速度ＮＥや、アクセル操作量ＡＣＣ、目標噴射量、燃料圧力ＰＱを採用することに限らず、任意の機関パラメータを選択して採用することができる。具体的には、例えば機関回転速度ＮＥ、アクセル操作量ＡＣＣ、目標噴射量、および燃料圧力ＰＱのうちのいくつかのみを採用したり、それら以外の機関パラメータ（例えば、目標噴射時期や目標燃料圧力など）を採用したりしてもよい。
【００６１】
・学習処理の実行手順は、圧力センサ５１により検出される燃料圧力ＰＱに基づいて燃料噴射弁２０の作動特性を精度良く学習可能な実行手順であれば、任意に変更することができる。そうした実行手順としては、例えば［具体例１］や［具体例２］を挙げることができる。［具体例１］燃料圧力ＰＱの変動態様に基づいて実際の燃料噴射量を算出するとともに、同燃料噴射量と目標噴射量との差に基づき同目標噴射量を補正する学習補正項を学習する。［具体例２］燃料噴射弁２０の開弁駆動時における特定のタイミングでの実際の燃料圧力ＰＱに基づいて、同燃料噴射弁２０の作動特性のばらつきによる影響分を補償するための学習補正項を学習する。
【００６２】
・燃料噴射弁２０の内部（詳しくは、ノズル室２５内）の燃料圧力の指標となる圧力、言い換えれば同燃料圧力の変化に伴って変化する燃料圧力を適正に検出することができるのであれば、圧力センサ５１を燃料噴射弁２０に直接取り付けることに限らず、同圧力センサ５１の取り付け態様は任意に変更することができる。具体的には、圧力センサ５１を燃料供給通路におけるコモンレール３４と燃料噴射弁２０との間の部位（分岐通路３１ａ）に取り付けたり、コモンレール３４に取り付けたりしてもよい。
【００６３】
・圧電アクチュエータ２９により駆動されるタイプの燃料噴射弁２０に代えて、例えばソレノイドコイルなどを備えた電磁アクチュエータによって駆動されるタイプの燃料噴射弁を採用することもできる。
【００６４】
・４つの気筒を有する内燃機関に限らず、１つ〜３つの気筒を有する内燃機関、あるいは５つ以上の気筒を有する内燃機関にも、本発明は適用することができる。
・本発明は、ディーゼル機関に限らず、ガソリン燃料を用いるガソリン機関や天然ガス燃料を用いる天然ガス機関にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０…内燃機関、１１…気筒、１２…吸気通路、１３…ピストン、１４…クランクシャフト、１５…排気通路、２０…燃料噴射弁、２１…ハウジング、２２…ニードル弁、２３…噴射孔、２４…スプリング、２５…ノズル室、２６…圧力室、２７…導入通路、２８…連通路、２９…圧電アクチュエータ、２９ａ…弁体、３０…排出路、３１ａ…分岐通路、３１ｂ…供給通路、３２…燃料タンク、３３…燃料ポンプ、３４…コモンレール、３５…リターン通路、４０…電子制御ユニット、４１…サブ演算処理装置（第２演算処理装置）、４２…メイン演算処理装置（第１演算処理装置）、５１…圧力センサ、５１Ａ…センサ本体、５１Ｂ…メモリ、５２…吸気量センサ、５３…クランクセンサ、５４…アクセルセンサ、５５…燃温センサ、５６…水温センサ。
【図１】
0005938955.tif 000002
【図２】
0005938955.tif 000003
【図３】
0005938955.tif 000004
【図４】
0005938955.tif 000005
【図５】
0005938955.tif 000006
【図６】
0005938955.tif 000007
【図７】
0005938955.tif 000008