(57)【要約】【課題】コモンレールを備えた蓄圧式の燃料噴射装置において、低コストかつ簡便に、レール圧センサの様々な異常に対応できるようにする。【解決手段】レール圧センサに異常が生じたと判断したときに、インジェクタのソレノイドへの通電パターンにおいて、大電流の最大値を所定量αずつ低減していき、この低減により発生する回転変動量の変動を検出する。そして、回転変動量の変動が検出されたときの大電流の最大値、およびこのときの制御弁体に作用する力の均衡に基づいて、レール圧を推定する。これによれば、レール圧が、力の均衡に基づいて推定されるため、制御方法を改良するだけで、レール圧センサの様々な異常に対応できるようになる。【選択図】図２
2006200478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射装置において、
燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレールと、
このコモンレールに蓄圧された燃料の圧力であるレール圧を検出するレール圧センサと、
前記コモンレールと連通して燃料の供給を受けるとともに、供給された燃料を前記エンジンの気筒内に噴射するインジェクタと、
前記レール圧センサからのセンサ出力に応じて、前記インジェクタによる噴射を制御する制御手段とを備え、
前記インジェクタは、
噴孔を開閉する噴射弁体、所定の電源から給電されて作動するアクチュエータ、このアクチュエータの作動により駆動され、前記噴射弁体の反噴孔側に形成される背圧室を開放する制御弁体、および前記背圧室を閉鎖する方向に前記制御弁体を付勢するスプリングを有し、
前記制御弁体により前記背圧室を開放することで、前記噴孔を開放する方向に前記噴射弁体を駆動し、
前記制御手段は、
前記レール圧センサに異常が生じたと判断したときに、前記アクチュエータへの給電特性を一方向に逐次変化させ、この逐次変化により発生するエンジン特性の変動を検出するとともに、
前記エンジン特性の変動が検出されたときの前記給電特性、および前記エンジン特性の変動が検出されたときの前記制御弁体に作用する力の均衡に基づき、前記レール圧を推定することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射装置において、
前記制御手段は、前記エンジン特性の変動が検出されたときのセンサ出力、および前記エンジン特性の変動が検出されたときに推定された推定レール圧を用いて、前記レール圧と前記センサ出力との相関を補正することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料噴射装置において、
前記制御手段は、前記エンジン特性の変動が検出されたときに推定された推定レール圧を用いて、前記インジェクタによる噴射を制御することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料噴射装置において、
前記制御手段は、
前記エンジンの複数の気筒の中から１つの気筒を、前記エンジン特性の変動を検出するための特定気筒として選択し、
この特定気筒に搭載されたインジェクタのアクチュエータへの給電特性を、逐次変化させることで、前記エンジン特性の変動を発生させて前記レール圧を推定し、
前記エンジン特性の変動により推定された推定レール圧を用いて、前記特定気筒以外の気筒に搭載されたインジェクタによる噴射を制御することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料噴射装置において、
前記エンジン特性は、前記エンジンの膨張行程における回転数の増加量を示す回転変動量であることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料噴射装置において、
前記アクチュエータは、所定の電源から通電を受けることで磁気吸引力を発生させるソレノイドであり、
前記制御弁体は、前記ソレノイドにより磁気吸引されることで前記背圧室を開放し、
一方向に逐次変化させる給電特性は、前記ソレノイドに通電される電流の最大値であることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項７】
請求項１に記載の燃料噴射装置において、
前記アクチュエータは、所定の電源から電圧の印加を受けることで伸長する圧電素子であり、
前記制御弁体は、前記圧電素子の伸長により駆動されることで前記背圧室を開放し、
一方向に逐次変化させる給電特性は、前記圧電素子に印加される電圧の最大値であることを特徴とする燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンレールを備える蓄圧式の燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
〔従来の技術〕
従来から、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレールを介して、エンジンに燃料を噴射供給する蓄圧式の燃料噴射装置が公知となっており、例えば、ディーゼルエンジンのような直噴型エンジンに燃料を噴射供給するために用いられている。
【０００３】
この燃料噴射装置は、燃料噴射ポンプにより高圧化され吐出された燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレールと、コモンレールに蓄圧された燃料の圧力（レール圧）を検出するレール圧センサと、エンジンに搭載され気筒内に高圧の燃料を噴射するインジェクタと、インジェクタ等を駆動制御する制御手段等により構成されている。
【０００４】
そして、制御手段が、レール圧センサやその他のセンサからのセンサ出力に応じて、インジェクタ等を駆動制御することで、燃料噴射装置は、噴射制御を行いつつ、エンジンの運転状態に応じた燃料の噴射供給を行っている。
【０００５】
ところで、レール圧は、噴射制御において、インジェクタによる噴射開始時期や噴射期間等のように極めて重要な指令値を算出するために用いられる状態量である。しかし、上記の構成によれば、レール圧を検出するための手段はレール圧センサのみである。このため、レール圧センサの性能変化、故障等により、エンジンの運転は大きな影響を受け、運転性能が悪化する虞もある。
【０００６】
そこで、例えば、特定の条件が満たされたときに、レール圧センサのオフセット誤差、すなわちゼロ点のズレを修正することができる燃料噴射装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この燃料噴射装置によれば、エンジンの冷却水温度の降下率が所定の閾値を超える場合（例えば、エンジン停止時）に、レール圧センサのオフセット誤差を修正する。このため、既存の冷却水温センサを用いて修正時期を判断することができ、低コストかつ簡便にオフセット誤差の修正を行うことができる。
【０００７】
〔従来技術の不具合〕
しかし、上記の技術は、特定の条件が満たされたときにのみ実施されるので、実施頻度が低い。また、上記の技術は、性能変化の一つであるオフセット誤差にのみ対応できるものであり、その他の様々な性能変化および故障に必ずしも対応できるものではない。
【特許文献１】特表２００４−５０２０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、低コストかつ簡便に、レール圧センサの様々な性能変化および故障に対応できる燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の燃料噴射装置は、エンジンに燃料を噴射供給するものであり、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレールと、コモンレールに蓄圧された燃料の圧力であるレール圧を検出するレール圧センサと、コモンレールと連通して燃料の供給を受けるとともに、供給された燃料をエンジンの気筒内に噴射するインジェクタと、レール圧センサからのセンサ出力に応じて、インジェクタによる噴射を制御する制御手段とを備える。
【００１０】
また、インジェクタは、噴孔を開閉する噴射弁体、所定の電源から給電されて作動するアクチュエータ、アクチュエータの作動により駆動され、噴射弁体の反噴孔側に形成される背圧室を開放する制御弁体、および背圧室を閉鎖する方向に制御弁体を付勢するスプリングを有し、制御弁体により背圧室を開放することで、噴孔を開放する方向に噴射弁体を駆動する。
【００１１】
そして、制御手段は、レール圧センサに異常が生じたと判断したときに、アクチュエータへの給電特性を一方向に逐次変化させ、逐次変化により発生するエンジン特性の変動を検出するとともに、エンジン特性の変動が検出されたときの給電特性、およびエンジン特性の変動が検出されたときの制御弁体に作用する力の均衡に基づき、レール圧を推定する。
【００１２】
これによれば、アクチュエータへの給電特性を逐次変化させる（漸減または漸増させる）ことで、インジェクタの作動状態は、噴射から非噴射、または非噴射から噴射に遷移する。そして、インジェクタの作動状態の遷移により生じるエンジン特性の変動を検出する。
【００１３】
さらに、インジェクタの作動状態が遷移する時には、制御弁体に作用する各種の力（主に、スプリングによる付勢力、背圧室の燃料圧力（背圧）による付勢力、およびアクチュエータによる駆動力）が均衡している。ここで、スプリングによる付勢力は一定値であり、インジェクタの作動状態が遷移する時の背圧はレール圧に等しい。このため、インジェクタの作動状態が遷移した時（エンジン特性の変動が検出された時）のレール圧は、アクチュエータによる駆動力に対して一義的に定まる。また、アクチュエータによる駆動力は、給電特性に対して一義的に定まるので、エンジン特性の変動が検出された時のレール圧は、この時の給電特性を用いれば一義的に算出することができる。
【００１４】
このように、エンジン特性の変動が検出された時の給電特性から、この時のレール圧を推定することができるが、この推定は、上記のように制御弁体に作用する各種の力の均衡に基づくものである。したがって、レール圧センサの性能変化や故障の形態がいかなるものであっても、正確にレール圧を推定できる。
【００１５】
以上により、既存の構成の燃料噴射装置において制御方法を改良するだけで、レール圧センサに様々な性能変化や故障が発生しても、低コストかつ簡便にレール圧を推定することができる。
【００１６】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の燃料噴射装置の制御手段は、エンジン特性の変動が検出されたときのセンサ出力、およびエンジン特性の変動が検出されたときに推定された推定レール圧を用いて、レール圧とセンサ出力との相関を補正する。
これにより、補正された相関を用いて噴射制御を行うことができる。このため、噴射のたびにレール圧を推定する必要がないので、レール圧の推定頻度を減らすことができる。
【００１７】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の燃料噴射装置の制御手段は、エンジン特性の変動が検出されたときに推定された推定レール圧を用いて、インジェクタによる噴射を制御する。
これにより、センサ出力を用いずに噴射制御を行うことができる。このため、断線等により、レール圧センサから制御手段にセンサ出力が入力されなくなっても、噴射制御を行うことができる。
【００１８】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の燃料噴射装置の制御手段は、エンジンの複数の気筒の中から１つの気筒を、エンジン特性の変動を検出するための特定気筒として選択する。そして、特定気筒に搭載されたインジェクタのアクチュエータへの給電特性を、逐次変化させることで、エンジン特性の変動を発生させてレール圧を推定し、このエンジン特性の変動により推定された推定レール圧を用いて、特定気筒以外の気筒に搭載されたインジェクタによる噴射を制御する。
これにより、エンジン特性の変動の発生頻度を低減することができる。このため、レール圧センサ異常時のエンジンの運転を、さらに安定させることができる。
【００１９】
〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の燃料噴射装置によれば、エンジン特性は、エンジンの膨張行程における回転数の増加量を示す回転変動量である。
【００２０】
〔請求項６の手段〕
請求項６に記載の燃料噴射装置によれば、アクチュエータは、所定の電源から通電を受けることで磁気吸引力を発生させるソレノイドである。そして、制御弁体は、ソレノイドにより磁気吸引されることで背圧室を開放する。また、一方向に逐次変化させる給電特性は、ソレノイドに通電される電流の最大値である。
【００２１】
〔請求項７の手段〕
請求項７に記載の燃料噴射装置によれば、アクチュエータは、所定の電源から電圧の印加を受けることで伸長する圧電素子である。そして、制御弁体は、圧電素子の伸長により駆動されることで背圧室を開放する。また、一方向に逐次変化させる給電特性は、圧電素子に印加される電圧の最大値である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
最良の形態１の燃料噴射装置は、エンジンに燃料を噴射供給するものであり、燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレールと、コモンレールに蓄圧された燃料の圧力であるレール圧を検出するレール圧センサと、コモンレールと連通して燃料の供給を受けるとともに、供給された燃料をエンジンの気筒内に噴射するインジェクタと、レール圧センサからのセンサ出力に応じて、インジェクタによる噴射を制御する制御手段とを備える。
【００２３】
また、インジェクタは、噴孔を開閉する噴射弁体、所定の電源から給電されて作動するアクチュエータ、アクチュエータの作動により駆動され、噴射弁体の反噴孔側に形成される背圧室を開放する制御弁体、および背圧室を閉鎖する方向に制御弁体を付勢するスプリングを有し、制御弁体により背圧室を開放することで、噴孔を開放する方向に噴射弁体を駆動する。
【００２４】
そして、制御手段は、レール圧センサに異常が生じたと判断したときに、アクチュエータへの給電特性を一方向に逐次変化させ、逐次変化により発生するエンジン特性の変動を検出するとともに、エンジン特性の変動が検出されたときの給電特性、およびエンジン特性の変動が検出されたときの制御弁体に作用する力の均衡に基づき、レール圧を推定する。さらに、制御手段は、エンジン特性の変動が検出されたときのセンサ出力、およびエンジン特性の変動が検出されたときに推定された推定レール圧を用いて、レール圧とセンサ出力との相関を補正する。
【００２５】
また、変動を検出するエンジン特性は、エンジンの膨張行程における回転数の増加量を示す回転変動量である。
また、アクチュエータは、所定の電源から通電を受けることで磁気吸引力を発生させるソレノイドである。そして、制御弁体は、ソレノイドにより磁気吸引されることで背圧室を開放する。また、一方向に逐次変化させる給電特性は、ソレノイドに通電される電流の最大値である。
【００２６】
最良の形態２の燃料噴射装置の制御手段は、エンジン特性の変動が検出されたときに推定された推定レール圧を用いて、インジェクタによる噴射を制御する。すなわち、制御手段は、エンジンの複数の気筒の中から１つの気筒を、エンジン特性の変動を検出するための特定気筒として選択する。そして、特定気筒に搭載されたインジェクタのアクチュエータへの給電特性を、逐次変化させることで、エンジン特性の変動を発生させてレール圧を推定し、このエンジン特性の変動により推定された推定レール圧を用いて、特定気筒以外の気筒に搭載されたインジェクタによる噴射を制御する。
【００２７】
最良の形態３の燃料噴射装置によれば、アクチュエータは、所定の電源から電圧の印加を受けることで伸長する圧電素子である。そして、制御弁体は、圧電素子の伸長により駆動されることで背圧室を開放する。また、一方向に逐次変化させる給電特性は、圧電素子に印加される電圧の最大値である。
【実施例１】
【００２８】
〔実施例１の構成〕
実施例１の燃料噴射装置１の構成を、図１を用いて説明する。
燃料噴射装置１は、高圧状態で燃料を蓄圧することができるコモンレール２を備え、例えば、４気筒のディーゼルエンジン等の直噴型エンジン（図示せず：以下、エンジンと呼ぶ）に燃料を噴射供給するものである。
【００２９】
燃料噴射装置１は、燃料噴射ポンプ（図示せず）により高圧化され吐出された燃料を高圧状態で蓄圧するコモンレール２と、コモンレール２に蓄圧された燃料の圧力（以下、レール圧と呼ぶ）を検出するレール圧センサ３と、コモンレール２と連通して燃料の供給を受けるとともに、供給された燃料をエンジンの気筒内に噴射するインジェクタ４と、レール圧センサ３からのセンサ出力に応じて、インジェクタ４による噴射を制御する制御手段５とを備える。
【００３０】
コモンレール２は、周知の構造を有し、エンジンの気筒毎に搭載された各インジェクタ４と高圧配管６を介して連通している。また、レール圧センサ３は、コモンレール２に装着されている。
【００３１】
インジェクタ４は、コモンレール２と連通して燃料の供給を受けるとともに、供給された燃料をエンジンの気筒内に噴射する。インジェクタ４は、噴孔９を開閉する噴射弁体１０、所定の電源（図示せず）から給電されて作動するアクチュエータ（ソレノイド１１）、ソレノイド１１の作動により駆動され、噴射弁体１０の反噴孔側に形成される背圧室１２を開放する制御弁体１３、背圧室１２を閉鎖する方向（閉室方向）に制御弁体１３を付勢するスプリング１４、噴射弁体１０や制御弁体１３等を収容するとともに噴孔９や背圧室１２等が設けられたボディ１５を有する。
【００３２】
ソレノイド１１は、所定の電源から通電を受けることで作動し、磁気吸引力を発生させるアクチュエータである。
【００３３】
ボディ１５には、噴孔９から噴射される燃料が供給される溜まり部１９、噴孔９を閉鎖する方向（閉孔方向）に噴射弁体１０を付勢する燃料圧力（背圧）を発生させる背圧室１２、溜まり部１９や背圧室１２等からリークした燃料を回収するリーク回収室２０、制御弁体１３を収容する制御弁室２１などが設けられている。
【００３４】
溜まり部１９の燃料は、噴射弁体１０に対し、噴孔９を開放する方向（開孔方向）に燃料圧力を及ぼす。また、溜まり部１９の先端側には、噴射弁体１０の先端が離接するシート部２２が設けられ、さらに、シート部２２の先端側に噴孔９が開口するサック室２３が設けられている。
【００３５】
背圧室１２は、先端側がコマンドピストン２６により閉鎖され、燃料の給排に伴い容積が拡縮する。また、背圧は、背圧室１２に燃料が供給されることで増加し、背圧室１２から燃料が排出されることで減少する。なお、コマンドピストン２６は、プレッシャピン２７を介して噴射弁体１０に背圧を伝達するとともに、プレッシャピン２７を介して噴射弁体１０から溜まり部１９の燃料圧力を伝達される。
【００３６】
リーク回収室２０には、噴射弁体１０を、常時、閉孔方向に付勢するスプリング２８が収容されている。
【００３７】
また、ボディ１５には、高圧配管６に接続しコモンレール２から溜まり部１９に高圧の燃料を供給する高圧流路３０、リーク回収室２０から燃料を排出する低圧流路３１、高圧流路３０から分岐し背圧室１２に燃料を供給する背圧供給流路３２、制御弁室２１を介して背圧室１２から燃料を排出し低圧流路３１に合流する背圧排出流路３３が設けられている。
【００３８】
背圧供給流路３２には背圧室１２への供給流量を規制するインオリフィス３６が設けられ、背圧排出流路３３には背圧室１２からの排出流量を規制するアウトオリフィス３７が設けられている。アウトオリフィス３７は、ソレノイド１１が非作動状態であるとき制御弁体１３により閉鎖されており、ソレノイド１１が作動すると開放される。ここで、アウトオリフィス３７の孔径はインオリフィス３６の孔径よりも大きい。このため、アウトオリフィス３７が開放されると、背圧室１２からの排出流量が背圧室１２への供給流量よりも大きくなり、背圧が低下する。
【００３９】
噴射弁体１０は、針状に形成されたスプール弁体であり、後端側に摺動軸部３９が設けられボディ１５に摺動自在に支持されている。また、噴射弁体１０の先端部４０はテーパ状に形成されている。そして、先端部４０がシート部２２に着座することで、溜まり部１９と噴孔９との間が遮断され噴孔９が閉鎖されるとともに、先端部４０がシート部２２から離座することで、溜まり部１９と噴孔９との間が連通し噴孔９が開放される。
【００４０】
制御弁体１３は、制御弁室２１に収容されスプリング１４により閉室方向に付勢されている。そして、ソレノイド１１が非通電状態にあるとき、制御弁体１３は、スプリング１４に付勢されアウトオリフィス３７を閉鎖することで背圧室１２を閉鎖する。また、ソレノイド１１に通電が行われると、制御弁体１３は、ソレノイド１１により磁気吸引されアウトオリフィス３７を開放することで背圧室１２を開放する。
【００４１】
以上により、ソレノイド１１に通電が行われ制御弁体１３が背圧室１２を開放すると、背圧が低下する。これにより、噴射弁体１０を開孔方向に付勢する付勢力（開孔付勢力：主に、溜まり部１９の燃料圧力による付勢力）が、噴射弁体１０を閉孔方向に付勢する付勢力（閉孔付勢力：主に、背圧による付勢力およびスプリング２８による付勢力）よりも強くなる。このため、噴射弁体１０がシート部２２から離座し噴孔９が開放される。また、ソレノイド１１への通電が停止され制御弁体１３が背圧室１２を閉鎖すると、背圧が上昇する。これにより、閉孔付勢力が、開孔付勢力よりも強くなる。このため、噴射弁体１０がシート部２２に着座し噴孔９が閉鎖される。
【００４２】
制御手段５は、レール圧センサ３やその他のセンサ４４からのセンサ出力を用いて各種の演算処理を行い、噴射制御を行うための制御信号を出力するＥＣＵ４６と、ＥＣＵ４６から出力される制御信号に応じてソレノイド１１に通電を行う駆動回路４７とからなる。
【００４３】
ＥＣＵ４６は、レール圧センサ３やその他のセンサ４４からのセンサ出力を用いて、インジェクタ４における噴孔９の開放時期（噴射開始時期）、および噴孔９の開放時間（噴射期間）を算出する。そして、ＥＣＵ４６は、噴射開始時期および噴射期間の算出値に基づいて、噴射制御を行うための制御信号を合成し、駆動回路４７に出力する。
【００４４】
駆動回路４７は、この制御信号に応じて、所定の電源からソレノイド１１に通電を行わせる。なお、ソレノイド１１への通電パターンは、図２に示すように、通電初期に噴射弁体１０をシート部２２から離座させるために大電流を通電させ、その後に噴射弁体１０が離座した状態を維持するための定電流を通電させる。
【００４５】
〔実施例１の特徴〕
実施例１の燃料噴射装置１の特徴を、図２および図３を用いて説明する。
実施例１の制御手段５は、レール圧センサ３に異常が生じたと判断したときに、ソレノイド１１への給電特性の１つである大電流の最大値を一方向に逐次変化させ、逐次変化により発生するエンジン特性の変動として回転変動量の変動を検出するとともに、回転変動量の変動が検出されたときの大電流の最大値、および回転変動量の変動が検出されたときの制御弁体１３に作用する力の均衡に基づき、レール圧を推定する。
【００４６】
さらに、制御手段５は、回転変動量の変動が検出されたときのレール圧センサ３からのセンサ出力（以下、センサ出力とは、レール圧センサ３からのセンサ出力とする）、および回転変動量の変動が検出されたときに推定された推定レール圧を用いて、レール圧とセンサ出力との相関を補正する。
【００４７】
回転変動量は、エンジンの膨張行程における回転数の増加量を示すエンジン特性である。そして、回転変動量は、４気筒の場合、例えば図３に示すように、いずれかの気筒でピストン（図示せず）が上死点に到達した時から、次に別の気筒でピストンが上死点に到達する時までの期間において、回転数の最大値とこの期間の初期値との差として定義することができる。また、最大値や初期値そのものを回転変動量として定義してもよいし、最大値と初期値との平均値を回転変動量として定義してもよい。なお、図３において、＃１、＃２、＃３、＃４は４つの気筒を区別するための符号である。
【００４８】
次に、図４を用いて、制御弁体１３に作用する力の均衡を説明する。
ソレノイド１１に通電が行われているとき、制御弁体１３には、スプリング１４による付勢力（スプリング力）、背圧室１２の燃料圧力（すなわち、背圧）による付勢力（背圧付勢力）、通電された電流の大きさ（通電量）に応じた磁気吸引力が作用している。なお、図４では、スプリング力をＦｓｐ、背圧付勢力をＦｐ、通電量をＩ、磁気吸引力をＦｓｏｌ（Ｉ）で表示し、以下の数式においても同様とし、Ｆｓｏｌ（Ｉ）とは、磁気吸引力が通電量の関数であることを示す。
【００４９】
スプリング力は閉室方向に作用し、背圧付勢力は背圧室１２を開放する方向（開室方向）に作用する。また、磁気吸引力は、開室方向に作用し制御弁体１３を磁気吸引する。
【００５０】
そして、磁気吸引力、背圧付勢力およびスプリング力が均衡したときに、すなわち、下記の数式１が成立するときに、制御弁体１３は、閉室方向または開室方向に移動して背圧室１２を閉鎖または開放する。
【数１】
2006200478.tif 000003
【００５１】
これにより、インジェクタ４の作動状態は、噴射から非噴射、または非噴射から噴射に遷移する。そして、インジェクタ４の作動状態の遷移に伴い、回転変動量の変動についても検出から未検出、または未検出から検出に遷移する。
【００５２】
ところで、磁気吸引力、背圧付勢力およびスプリング力が均衡したとき（均衡時）には、背圧とレール圧とが等しくなるので、背圧付勢力は、下記の数式２により算出できる。なお、数式２において、Ｐｃはレール圧、Ａは背圧の有効作用面積であり、以下の数式においても同様とする。
【数２】
2006200478.tif 000004
【００５３】
ここで、スプリング力は一定値であるから、均衡時、すなわち回転変動量の変動について検出と未検出との間で遷移が生じる時には、下記の数式３により、通電量を用いてレール圧を推定することができる。
【数３】
2006200478.tif 000005
【００５４】
〔実施例１の制御方法〕
実施例１の燃料噴射装置１による制御方法を、図２、図５、図６を用いて説明する。
まず、図５に示す制御方法のフローチャートを説明する。まず、ステップＳ１で、レール圧センサ３に性能変化が発生したか否かを判断する。そして、レール圧センサ３に性能変化が発生していると判断したら（ＹＥＳ）、ステップＳ２に進む。性能変化が発生していないと判断したら（ＮＯ）、性能変化が発生していると判断するまで処理を進めず待機する。
【００５５】
なお、ステップＳ１では、センサ出力に対するレール圧の計測値が異常である場合、およびオフセット誤差が生じている場合等、明らかな性能変化が生じている場合以外にも、性能変化が発生したと判断するようにしてもよい。例えば、経時劣化に予め対応しておくために、所定の使用条件を満たした場合（例えば、車両の全走行距離が所定値を超えた場合）にも、性能変化が発生したと判断するようにしてもよい。
【００５６】
次に、ステップＳ２で、ソレノイド１１への通電パターンにおける大電流の最大値を所定量αだけ低減するように、通電パターンを修正する。そして、修正後の通電パターンに基づいて、次の通電を行う。
【００５７】
次に、ステップＳ３で、回転変動量の変動が検出されたか否かを判断する。すなわち、次の通電により燃料が噴射され前回通電時と同様の回転変動量が生じれば、回転変動量の変動が検出されなかったと判断して（ＮＯ）、ステップＳ２に戻る。そして、大電流の最大値をさらに所定量αだけ低減するように、通電パターンを修正する。一方、次の通電により燃料が噴射されず回転変動量が大幅に低下すれば、回転変動量の変動が検出されたと判断して（ＹＥＳ）、ステップＳ４に進む。つまり、ステップＳ３では、回転変動量の変動について未検出状態から検出状態に遷移したか否かを判断している。そして、この遷移が生じるまで大電流の最大値を低減する。
【００５８】
これにより、通電パターンは、図２に示すように、例えばパターンｐ１→ｐ２→ｐ３→ｐ４→ｐ５のように修正されて変化する。そして、図６に示すように、パターンｐ４からパターンｐ５に修正した時に、回転変動量の変動が未検出から検出に遷移したとする。
【００５９】
なお、通電パターンは、様々な規定に従って修正することができる。例えば、図２（ａ）に示すように、通電開始から最大値到達までの間の通電量の増加速度を変更せず、最大値の低減幅に応じて最大値到達に要する時間を短縮するとともに最大値を維持する期間を延長することで、通電パターンを修正してもよい。また、図２（ｂ）に示すように、最大値到達に要する時間を変更せず、最大値の低減幅に応じて通電開始から最大値到達までの間の通電量の増加速度を低減することで、通電パターンを修正してもよい。
【００６０】
次に、ステップＳ４で、数式３に基づいて、回転変動量の変動が検出されたときのレール圧Ｐｃを推定する。ここで、数式３のＩ（通電量）には、例えば、パターンｐ５における大電流の最大値を当てはめてもよく、パターンｐ４における大電流の最大値を当てはめてもよい。また、パターンｐ５における大電流の最大値と、パターンｐ４における大電流の最大値との平均値を当てはめてもよい。
【００６１】
次に、ステップＳ５で、回転変動量の変動が検出されたときのセンサ出力、およびステップＳ４で推定された推定レール圧を用いて、レール圧とセンサ出力との相関を補正する。
【００６２】
〔実施例１の効果〕
実施例１の燃料噴射装置１によれば、レール圧センサ３に性能変化が生じたと判断したときに、ソレノイド１１への通電パターンにおいて、大電流の最大値を所定量αずつ低減していき、この低減により発生する回転変動量の変動（回転変動量の大幅な低下）を検出する。そして、回転変動量の変動が検出されたときの大電流の最大値、およびこのときの制御弁体１３に作用する力の均衡に基づいて、レール圧を推定する。
【００６３】
これによれば、ソレノイド１１への通電パターンにおいて、大電流の最大値を漸減することで、インジェクタ４の作動状態は、噴射から非噴射に遷移する。そして、インジェクタ４の作動状態の遷移に伴い回転変動量に変動が生じ、この回転変動量の変動が検出される。
【００６４】
さらに、インジェクタ４の作動状態が遷移する時には、制御弁体１３に作用する各種の力（主に、スプリング力、背圧付勢力および磁気吸引力）が均衡している。ここで、スプリング力は一定値であり、均衡時には背圧がレール圧に等しくなるので、インジェクタ４の作動状態が遷移した時（回転変動量の変動が検出された時）のレール圧は、ソレノイド１１による磁気吸引力により一義的に定まる。また、この磁気吸引力は、ソレノイド１１への通電量により一義的に定まるので、回転変動量の変動が検出された時のレール圧は、この時の通電量（大電流の最大値）から一義的に定まる。
【００６５】
このように、回転変動量の変動が検出された時の大電流の最大値から、この時のレール圧を推定することができるが、この推定は、上記のように制御弁体１３に作用する力の均衡に基づくものである。したがって、レール圧センサ３の性能変化の形態がいかなるものであっても、正確にレール圧を推定できる。
【００６６】
以上により、従来と同様の構成の燃料噴射装置１において制御方法を改良するだけで、レール圧センサ３に様々な性能変化が発生しても、低コストかつ簡便にレール圧を推定することができる。
【００６７】
また、燃料噴射装置１の制御手段５は、回転変動量の変動が検出されたときのセンサ出力、および回転変動量の変動が検出されたときに推定された推定レール圧を用いて、レール圧とセンサ出力との相関を補正する。
これにより、補正後の相関を用いて噴射制御を行うことができるため、噴射毎にレール圧の推定を行う必要がなくなる。この結果、レール圧の推定頻度を減らすことができる。
【実施例２】
【００６８】
〔実施例２の特徴〕
実施例２の燃料噴射装置１の特徴を説明する。
実施例２の制御手段５は、レール圧センサ３に断線等の故障が生じたと判断したときに、大電流の最大値を一方向に逐次変化させ、逐次変化により発生する回転変動量の変動を検出するとともに、回転変動量の変動が検出されたときの大電流の最大値、および回転変動量の変動が検出されたときの制御弁体１３に作用する力の均衡に基づき、レール圧を推定する。さらに、制御手段５は、回転変動量の変動が検出されたときに推定された推定レール圧を用いて、インジェクタ４による噴射を制御する。
【００６９】
なお、実施例２の制御手段５は、エンジンの複数の気筒の中から１つの気筒を、回転変動量の変動を検出するための特定気筒として選択する。そして、特定気筒に搭載されたインジェクタ４のソレノイド１１への通電パターンにおいてのみ、大電流の最大値を逐次変化させることで、回転変動量の変動を発生させてレール圧を推定する。そして、この回転変動量の変動により推定された推定レール圧に応じて、特定気筒以外の気筒に搭載されたインジェクタ４による噴射を制御する。
【００７０】
〔実施例２の制御方法〕
実施例２の燃料噴射装置１による制御方法を、図７に示すフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ１１で、レール圧センサ３に故障が発生したか否かを判断する。そして、レール圧センサ３に故障が発生していると判断したら（ＹＥＳ）、ステップＳ１２に進む。故障が発生していないと判断したら（ＮＯ）、故障が発生していると判断するまで処理を進めず待機する。
【００７１】
次に、ステップＳ１２で、ソレノイド１１への通電パターンにおける大電流の最大値を所定量αだけ低減するように、通電パターンを修正する。そして、修正後の通電パターンに基づいて、特定気筒のソレノイド１１に通電を行う。
【００７２】
次に、ステップＳ１３で、回転変動量の変動が検出されたか否かを判断する。すなわち、特定気筒のソレノイド１１への通電により燃料が噴射され、前回の特定気筒のソレノイド１１への通電時と同様の回転変動量が生じれば、回転変動量の変動が検出されなかったと判断して（ＮＯ）、ステップＳ１２に戻る。そして、大電流の最大値をさらに所定量αだけ低減するように、通電パターンを修正する。一方、特定気筒のソレノイド１１への通電により燃料が噴射されず回転変動量が大幅に低下すれば、回転変動量の変動が検出されたと判断して（ＹＥＳ）、ステップＳ１４に進む。つまり、ステップＳ１３では、回転変動量の変動について未検出から検出に遷移したか否かを判断している。そして、この遷移が生じるまで大電流の最大値を低減する。
【００７３】
次に、ステップＳ１４で、実施例１の数式３に基づいて、回転変動量の変動が検出されたときのレール圧を推定する。
【００７４】
次に、ステップＳ１５で、ステップＳ１４で推定された推定レール圧を用いて、特定気筒以外の気筒に搭載されたインジェクタ４による噴射を制御する。
【００７５】
〔実施例２の効果〕
実施例２の燃料噴射装置１の制御手段５は、回転変動量の変動が検出されたときに推定された推定レール圧を用いて、インジェクタ４による噴射を制御する。
これにより、センサ出力を用いずに噴射制御を行うことができる。このため、断線等の故障により、レール圧センサ３から制御手段５にセンサ出力が入力されなくなっても、噴射制御を行うことができる。
【００７６】
また、燃料噴射装置１の制御手段５は、複数の気筒の中から１つの気筒を、エンジン特性の変動を検出するための特定気筒として選択する。そして、特定気筒に搭載されたソレノイド１１への通電パターンにおいて大電流の最大値を漸減することで、回転変動量の変動を発生させてレール圧を推定し、この回転変動量の変動により推定された推定レール圧に応じて、特定気筒以外の気筒に搭載されたインジェクタ４による噴射を制御する。
これにより、回転変動量の変動の発生頻度を低減することができる。このため、レール圧センサ３の故障時のエンジンの運転を、さらに安定させることができる。
【実施例３】
【００７７】
〔実施例３の構成〕
実施例３のインジェクタ４のアクチュエータは、所定の電源から電圧の印加を受けることで伸長する圧電素子４９である。そして、制御弁体１３は、圧電素子４９の伸長により駆動されることで背圧室１２を開放する。また、漸減する給電特性は、圧電素子４９に印加される電圧の最大値である。
【００７８】
〔実施例３の特徴〕
実施例３では、図８に示すように、圧電素子４９に電圧が印加されているときの制御弁体１３に、磁気吸引力に代わって、印加電圧の大きさに応じたピエゾ伸長力が、開室方向に作用している。なお、図８では、印加電圧の大きさをＶ、ピエゾ伸長力をＦｐｚｔ（Ｖ）で表示し、以下の数式においても同様とし、Ｆｐｚｔ（Ｖ）とは、ピエゾ伸長力が印加電圧の大きさの関数であることを示す。
【００７９】
なお、実施例３における開室方向および閉室方向は、実施例１における開室方向および閉室方向に対し逆向きである。そして、スプリング力は、実施例１と同様に閉室方向に作用するが、背圧付勢力は実施例１と異なり閉室方向に作用する。このため、ピエゾ伸長力、背圧付勢力およびスプリング力が均衡したときには、下記の数式４が成立する。
【数４】
2006200478.tif 000006
【００８０】
また、ピエゾ伸長力、背圧付勢力およびスプリング力が均衡したとき（均衡時）には、実施例１と同様に、背圧とレール圧とが等しくなるので、背圧付勢力は実施例１の数式２により算出できる。また、スプリング力は一定値であるから、均衡時には、下記の数式５により、印加電圧の大きさを用いてレール圧を推定することができる。
【数５】
2006200478.tif 000007
【００８１】
〔変形例〕
本実施例では、変動が検出されるエンジン特性を回転変動量としたが、このようなエンジン特性を気筒の内圧（筒内圧）とし、筒内圧の変動を検出するようにしてもよい。
また、実施例２では、推定レール圧を用いて噴射制御を行うように設定していたが、レール圧センサ３に故障が生じてもセンサ出力がＥＣＵ４６に入力されていれば、実施例１と同様に相関補正を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】燃料噴射装置の構成図である（実施例１）。
【図２】通電パターンの修正を示す説明図である（実施例１）。
【図３】回転変動量を示す説明図である（実施例１）。
【図４】制御弁体に作用する力の均衡を示す説明図である（実施例１）。
【図５】燃料噴射装置による制御方法のフローチャートである（実施例１）。
【図６】（ａ）は回転変動量の変動の検出状態を示す説明図であり、（ｂ）は大電流の最大値の変更を示す説明図である（実施例１）。
【図７】燃料噴射装置による制御方法のフローチャートである（実施例２）。
【図８】制御弁体に作用する力の均衡を示す説明図である（実施例３）。
【符号の説明】
【００８３】
１  燃料噴射装置
２  コモンレール
３  レール圧センサ
４  インジェクタ
５  制御手段
９  噴孔
１０  噴射弁体
１１  ソレノイド（アクチュエータ）
１２  背圧室
１３  制御弁体
１４  スプリング
４９  圧電素子（アクチュエータ）
【図１】
2006200478.tif 000008
【図２】
2006200478.tif 000009
【図３】
2006200478.tif 000010
【図４】
2006200478.tif 000011
【図５】
2006200478.tif 000012
【図６】
2006200478.tif 000013
【図７】
2006200478.tif 000014
【図８】
2006200478.tif 000015