(57)【要約】【課題】多段噴射において、先の噴射と後の噴射とが結合したことを精度良く検出することが可能な燃料噴射制御システムを提供すること。【解決手段】燃料噴射制御システムは、インジェクタ内に導入されている燃料の圧力を検出する燃圧センサと、インジェクタに複数回の燃料噴射を実行させるときに、当該複数回の燃料噴射前に燃圧センサによって検出される燃料圧力に基づいて、判定値を設定する判定値設定部（Ｓ１３０）と、複数回の燃料噴射において相前後して噴射される任意の２回の燃料噴射に関して、先の燃料噴射によって低下した燃料圧力が、判定値まで上昇することなく、後の燃料噴射によって低下したことを、燃圧センサによって検出される燃料圧力に基づいて判定した場合に、その相前後して噴射された２回の燃料噴射が結合する異常が発生したことを検出する異常検出部（Ｓ１００、Ｓ１１０、Ｓ１４０、Ｓ１５０、Ｓ１６０）と、を備える。【選択図】図３
2018178978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の一燃焼サイクル中に、インジェクタ（２０）により複数回の燃料噴射を実行させることが可能な燃料噴射制御システム（５０）であって、
前記インジェクタ内に導入されている燃料の圧力を検出する燃圧センサ（２０ａ）と、
前記インジェクタに前記複数回の燃料噴射を実行させるときに、当該複数回の燃料噴射前に前記燃圧センサによって検出される燃料圧力に基づいて、判定値を設定する判定値設定部（Ｓ１３０）と、
前記複数回の燃料噴射において相前後して噴射された任意の２回の燃料噴射に関して、先の燃料噴射によって低下した燃料圧力が、前記判定値まで上昇することなく、後の燃料噴射によって低下したことを、前記燃圧センサによって検出される燃料圧力に基づいて判定した場合に、その相前後して噴射された２回の燃料噴射が結合する異常が発生したことを検出する異常検出部（Ｓ１００、Ｓ１１０、Ｓ１４０、Ｓ１５０、Ｓ１６０）と、を備える燃料噴射制御システム。
【請求項２】
前記異常検出部により異常が発生したことが検出された場合に、次回の前記複数回の燃料噴射において、異常が検出された相前後して噴射された２回の燃料噴射の間隔よりも噴射の間隔を広げるよう補正指示する補正部（Ｓ１７０）を備える請求項１に記載の燃料噴射制御システム。
【請求項３】
前記補正部は、次回の前記複数回の燃料噴射において、相前後して噴射される燃料噴射の間隔が、目標とする噴射インターバルに一致するよう補正指示する請求項２に記載の燃料噴射制御システム。
【請求項４】
前記判定値設定部は、前記判定値として、前記複数回の燃料噴射に対して、一定値を用いる請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料噴射制御システム。
【請求項５】
前記一定値は、前記複数回の燃料噴射前に前記燃圧センサによって検出される燃料圧力に相当する値である請求項４に記載の燃料噴射制御システム。
【請求項６】
前記判定値設定部は、前記判定値として、前記複数回の燃料噴射に対して、噴射回数が増えるにつれて減少する変動値を用いる請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料噴射制御システム。
【請求項７】
前記異常検出部は、
前記複数回の燃料噴射が行われる間、前記燃圧センサを用いて繰り返し燃料圧力を検出する検出部（Ｓ１００）と、
前記検出部によって算出された前記燃料圧力を微分して、前記燃料圧力の微分値を算出する微分値算出部（Ｓ１１０）と、
前記燃料圧力の微分値がプラスからマイナスへと変化したときに、前記燃圧センサによって検出される燃料圧力を前記判定値と比較することにより、前記先の燃料噴射によって低下した燃料圧力が、前記後の燃料噴射の低下前に、前記判定値まで上昇したか否かを判定する判定部（Ｓ１４０、Ｓ１５０）と、を備える請求項１乃至６のいずれかに記載の燃料噴射制御システム。
【請求項８】
前記判定部は、所定時間以内に、複数回、前記燃料圧力の微分値がプラスからマイナスに変化した場合、それぞれに対応する前記燃料圧力の中の最大値を選択し、その選択した最大値を前記判定値と比較する請求項７に記載の燃料噴射制御システム。
【請求項９】
前記インジェクタには、燃料ポンプ（１１）によって高圧化された燃料が導入され、
前記検出部によって検出された前記燃料圧力から、前記燃料ポンプによる燃料の圧送に起因する燃料圧力上昇分を差し引いた補正圧力を算出する補正圧力算出部を備え、
前記判定部は、前記判定値と比較する前記燃料圧力として、前記補正圧力算出部により算出された前記補正圧力を用いる請求項７又は８に記載の燃料噴射制御システム。
【請求項１０】
前記インジェクタには、燃料ポンプによって高圧化された燃料が導入され、
前記判定値設定部によって設定された前記判定値に、前記燃料ポンプによる燃料の圧送に起因する燃料圧力上昇分を加算した補正判定値を算出する補正判定値算出部を備え、
前記判定部は、前記燃料圧力と比較する前記判定値として、前記補正判定値算出部により算出された前記補正判定値を用いる請求項７又は８に記載の燃料噴射制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の一燃焼サイクル中に、インジェクタにより複数回の燃料噴射を実行させることが可能な燃料噴射制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、内燃機関の一燃料サイクル中に、複数回の燃料噴射を行う場合に、その複数回の燃料噴射の時期を最適に制御できるようにした内燃機関の燃焼制御装置について開示されている。
【０００３】
特許文献１の燃焼制御装置では、エンジンの回転変動率が運転領域に応じて設定された所定値以上の場合には、メイン噴射に対するパイロット噴射時期を遅角制御し、回転変動率が所定値未満の場合には、メイン噴射に対するパイロット噴射時期を進角制御するようにしている。つまり、エンジンの回転変動率が大きい場合には、パイロット噴射とメイン噴射との間隔を狭めるようにパイロット噴射時期を制御することで、エンジンの回転変動率を低減するようにしている。一方、回転変動率が小さい場合には、パイロット噴射とメイン噴射との間隔を広げるようにパイロット噴射時期を制御することで、スモークの発生を抑制するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１５４１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１のように、相前後する燃料噴射の間隔を狭めるように噴射時期を制御した場合など、分離して噴射されるべき２回の噴射が結合してしまう可能性がある。例えば、インジェクタの経年劣化、機差ばらつき、燃料の性状等に起因して、インジェクタ内のニードルバルブが閉弁しにくい状態となることが考えられる。このような場合に、相前後する燃料噴射の間隔が狭く設定されると、先の噴射が終了した後、インジェクタのニードルバルブが完全に閉弁しきらない内に、次の噴射が開始されてしまい、結果として、先の噴射と後の噴射とが結合してしまう。先の噴射と後の噴射とが結合すると、それぞれの噴射による効果が十分に発揮できず、内燃機関の運転状態に影響を及ぼす虞がある。
【０００６】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、先の噴射と後の噴射とが結合したことを精度良く検出することが可能な燃料噴射制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明による燃料噴射制御システム（５０）は、内燃機関の一燃焼サイクル中に、インジェクタ（２０）により複数回の燃料噴射を実行させることが可能なものであって、
インジェクタ内に導入されている燃料の圧力を検出する燃圧センサ（２０ａ）と、
インジェクタに複数回の燃料噴射を実行させるときに、当該複数回の燃料噴射前に燃圧センサによって検出される燃料圧力に基づいて、判定値を設定する判定値設定部（Ｓ１３０）と、
複数回の燃料噴射において相前後して噴射される任意の２回の燃料噴射に関して、先の燃料噴射によって低下した燃料圧力が、判定値まで上昇することなく、後の燃料噴射によって低下したことを、燃圧センサによって検出される燃料圧力に基づいて判定した場合に、その相前後して噴射された２回の燃料噴射が結合する異常が発生したことを検出する異常検出部（Ｓ１００、Ｓ１１０、Ｓ１４０、Ｓ１５０、Ｓ１６０）と、を備える。
【０００８】
相前後して行われる先の噴射と後の噴射とが分離しているときには、先の噴射の後、一旦はインジェクタが完全に閉弁した状態となる。そのため、インジェクタが閉弁したとき、インジェクタから噴射されていた燃料の流れが遮断され、いわゆるウオーターハンマー現象によりインジェクタ内に導入されている燃料圧力が急減に上昇する。その結果、燃料圧力は、燃料噴射前の燃料圧力に基づいて設定された判定値を上回る圧力まで上昇する。
【０００９】
一方、相前後して行われる先の噴射と後の噴射とが結合する場合、インジェクタは、先の噴射後に完全に閉弁することなく、後の噴射のための開弁動作を開始することになる。インジェクタが完全に閉弁する前に開弁し始めると、インジェクタ内に導入されている燃料圧力の上昇も小さくなり、判定値まで上昇することなく、後の噴射によって低下し始める。従って、このような燃料圧力の変化に基づき、相前後して行われた２回の燃料噴射が結合する異常が発生したことを精度良く検出することができる。
【００１０】
上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら本発明の範囲を制限することを意図したものではない。
【００１１】
また、上述した特徴以外の、特許請求の範囲の各請求項に記載した技術的特徴に関しては、後述する実施形態の説明及び添付図面から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態による燃料噴射制御システムの全体構成を示す構成図である。
【図２】インジェクタの構造を説明するための概略断面図である。
【図３】燃料噴射制御システムの制御装置において実行される結合異常検出処理を示すフローチャートである。
【図４】相前後する２つの噴射が結合した場合の各部の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る燃料噴射制御システムの実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態による燃料噴射制御システムの全体構成を示す構成図である。なお、図１には、本実施形態による燃料噴射制御システム５０を４気筒ディーゼルエンジンに適用した場合の構成を示している。また、本実施形態に係る燃料噴射制御システム５０は、コモンレール式燃料噴射システムであり、ディーゼルエンジンの各気筒の燃焼室内に、直接的に高圧燃料（例えば噴射圧力「１０００気圧」以上の軽油）を噴射することが可能なものである。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態の燃料噴射制御システム５０は、ディーゼルエンジンの各気筒に噴射供給する燃料を高圧に保持（畜圧）するコモンレール１２と、燃料タンク１０から吸入した燃料を加圧してコモンレール１２内に燃料供給管を介して圧送する燃料ポンプ１１と、コモンレール１２内の高圧燃料をディーゼルエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給する複数個（本実施形態では４個）のインジェクタ２０と、燃料ポンプ１１および複数個のインジェクタ２０などを電子制御する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）３０と、を備えている。
【００１５】
燃料ポンプ１１は、燃料フィルタ１０ｂが設けられた配管１０ａを介して、燃料タンク１０に接続されている。燃料ポンプ１１は、高圧ポンプ１１ａと、高圧ポンプ１１ａのフィードポンプとして機能する低圧ポンプ１１ｂとを有している。低圧ポンプ１１ｂは、燃料タンク１０から燃料を汲み上げ、その汲み上げられた燃料を高圧ポンプ１１ａに圧送する。高圧ポンプ１１ａは、低圧ポンプ１１ｂによって圧送された燃料をさらに加圧して、吐出する。なお、高圧ポンプ１１ａ及び低圧ポンプ１１ｂは、ともに、ディーゼルエンジンにより駆動されて回転する駆動軸１１ｄによって駆動される。
【００１６】
燃料ポンプ１１の燃料吸入側には、ＥＣＵ３０によって開度が制御される吸入調整弁（ＳＣＶ：Suction Control Valve）１１ｃが設けられている。この吸入調整弁１１ｃにより、燃料ポンプ１１に吸入される燃料量が調整される。それにより、低圧ポンプ１１ｂから高圧ポンプ１１ａへの燃料の圧送量、ひいては燃料ポンプ１１の燃料吐出量が調量される。従って、ＥＣＵ３０は、吸入調整弁１１ｃの開度制御を通じて、コモンレール１２に畜圧される高圧燃料の圧力を目標とする圧力に一致するように制御することができる。
【００１７】
燃料ポンプ１１を構成する２種のポンプのうち、低圧ポンプ１１ｂは、例えばトロコイド式のフィードポンプとして構成され得る。これに対し、高圧ポンプ１１ａは、例えばプランジャポンプからなり、図示しない偏心カムにてプランジャを軸方向に往復動させることにより、加圧室に導入された燃料を加圧して圧送する。この結果、コモンレール１２内の燃料圧力は、高圧ポンプ１１ａから燃料の圧送が行われるごとに、徐々に上昇することになる。
【００１８】
コモンレール１２は、高圧状態で蓄えた燃料を、気筒毎に設けられた高圧配管１４を通じて、第１気筒（＃１）〜第４気筒（＃４）の各インジェクタ２０（♯１）〜２０（♯４）へ供給する。コモンレール１２と各高圧配管１４との間には、それぞれ、コモンレール１２から高圧配管１４へ伝播する燃料の圧力脈動を減衰させるオリフィス１２ａが設けられている。さらに、コモンレール１２には、コモンレール１２内に蓄圧された燃料圧力を測定するための燃料圧センサ（図示せず）が設けられている。
【００１９】
それぞれのインジェクタ２０は、ディーゼルエンジンの各気筒のシリンダヘッドに取り付けられている。各インジェクタ２０は、ＥＣＵ３０からの駆動信号（噴射指令パルス信号）に応じて各気筒の燃焼室内に高圧燃料を噴射する、電磁弁を備えた電磁式燃料噴射弁である。これらのインジェクタ２０からの燃料噴射は、例えば、電磁弁が開弁している間、コモンレール１２に蓄圧された高圧燃料が噴射供給されることで成される。この場合、インジェクタ２０の電磁弁の開弁時間が長い程、噴射される燃料量が多くなり、電磁弁の開弁時間が短い程、噴射される燃料量が少なくなる。
【００２０】
各インジェクタ２０は、高圧配管１４と接続された燃料流入口側に燃圧センサ２０ａを備えている。また、各インジェクタ２０は燃料排出口２１を有し、それら燃料排出口２１は、燃料タンク１０に接続された配管１８と繋がっている。これらインジェクタ２０の構造の一例を、図２に基づいて説明する。なお、４つのインジェクタ２０はすべて同様の構造を有している。
【００２１】
図２に示すように、インジェクタ２０のボディハウジング２０ｅには、ニードル収容部が設けられており、そのニードル収容部に、軸方向に変位可能なニードル弁２０ｃが収容されている。ニードル収容部は、主に、噴孔側の先端部、電磁弁側の後端部、及び先端部と後端部との間に形成された中間部からなる。
【００２２】
ニードル収容部の先端部には、ボディハウジング２０ｅに形成された内部燃料通路２５を介して、コモンレール１２からの高圧燃料が供給される。また、ニードル収容部の後端部に形成された油圧室Ｃｄにも、オリフィスを介して高圧燃料が供給される。ニードル収容部の中間部には、リターンスプリング２０ｄが配置されている。このリターンスプリング２０ｄは、ニードル弁２０ｃを閉弁方向に付勢する。
【００２３】
ニードル弁２０ｃは、ニードル収容部の先端部内に形成されているシート部に着座することで、噴孔２０ｆに繋がる流路を遮断する（ニードル閉弁状態）。一方、ニードル弁２０ｃは、シート部から離座することで、ニードル収容部の先端部と噴孔２０ｆとを連通させ、噴孔２０ｆから高圧燃料を噴射する（ニードル開弁状態）。
【００２４】
油圧室Ｃｄには、燃料排出口２１に繋がっているリーク孔２４が形成されている。このリーク孔２４は、電磁弁の弁体２３によって開閉される。すなわち、電磁弁の電磁コイル２０ｂが通電されて、弁体２３が電磁コイル２０ｂの方向に吸引されると、弁体２３はリーク孔２４を開放する。電磁コイル２０ｂの非通電時には、スプリングの付勢力により、弁体２３はリーク孔２４を閉塞する。
【００２５】
電磁弁の電磁コイル２０ｂへの通電によって弁体２３がリーク孔２４を開放すると、油圧室Ｃｄ内の高圧燃料はリーク孔２４から燃料排出口２１を経て燃料タンク１０に戻される。これにより、油圧室Ｃｄ内の燃料圧力が低下する。この油圧室Ｃｄ内の燃料圧力の低下に伴い、ニードル弁２０ｃの背圧が低下するので、ニードル弁２０ｃが電磁弁方向に移動して、ニードル開弁状態となる。
【００２６】
電磁弁の電磁コイル２０ｂへの通電が停止されると、電磁弁の弁体２３は、リーク孔２４を閉塞する状態に戻る。これにより、油圧室Ｃｄには、コモンレール１２からの高圧燃料が流れ込むため、油圧室Ｃｄの圧力は徐々に上昇する。この油圧室Ｃｄの圧力上昇により、油圧室Ｃｄからの背圧でニードル弁２０ｃを閉弁方向に付勢する力も強くなる。このため、リターンスプリング２０ｄによる付勢力と相俟って、ニードル弁２０ｃが噴孔２０ｆ方向に移動し、ニードル閉弁状態となる。
【００２７】
インジェクタ２０に設けられた燃圧センサ２０ａは、インジェクタ２０内に導入されている燃料圧力に応じた検出圧力信号を出力する。燃圧センサ２０ａの設置位置については、例えば、図２に示すように、ボディハウジング２０ｅに形成された燃料流入口２２と高圧配管１４とを治具２０ｊで連結させつつ、この治具２０ｊに燃圧センサ２０ａを設けることができる。ただし、燃圧センサ２０ａは、インジェクタ２０の内部に設けても良いし、オリフィス１２ａよりもインジェクタ２０側の高圧配管１４の任意の位置に設けても良い。オリフィス１２ａよりもインジェクタ２０側の高圧配管１４であれば、インジェクタ２０の噴射動作に伴う燃料圧力の変動が高い精度で検出可能なためである。
【００２８】
先の図１に示した燃料噴射制御システム５０は、燃圧センサ２０ａの他に、ディーゼルエンジンのクランク位置や回転数を検出するクランク角センサ４３、アクセルペダルの開度を検出するアクセルセンサ４４、燃料を噴射する対象となる気筒を判別するための気筒判別センサ、コモンレール１２内の燃料圧を検出する燃料圧センサ、車速センサ、冷却水温センサ等、ディーゼルエンジンの運転状態を検出する各種センサを備えている。
【００２９】
なお、クランク角センサ４３は、ディーゼルエンジンのクランクシャフトに対応して回転するシグナルロータ（クランクシャフトが１回転する間に１回転する回転体）４１と、シグナルロータ４１の外周に形成された突起の接近と離間に応じた信号を出力する電磁ピックアップ４２とを有している。シグナルロータ４１の外周には、クランク角検出用の歯（突起部）が多数（例えば、３６歯）形成されている。これらの歯の接近と離間によって、電磁ピックアップ４２は、シグナルロータ４１が１回転（クランクシャフトが１回転）する間に複数のクランク角信号を出力する。なお、特定のクランク角信号は、＃１〜＃４気筒のピストンの上死点（ＴＤＣ）の位置に対応している。そして、ＥＣＵ３０は、クランク角信号の間隔時間を計測することによってエンジン回転速度を検出する。
【００３０】
気筒判別センサも、クランク角センサ４３と同様に、ディーゼルエンジンのカムシャフトに対応して回転するシグナルロータ（クランクシャフトが２回転する間に１回転する回転体）と、シグナルロータの外周に形成された突起の接近と離間に応じた信号を出力する電磁ピックアップとを有している。シグナルロータの外周には、各気筒に対応した気筒歯（突起部）が形成されている。電磁ピックアップは、これらの気筒歯の接近と離間によって気筒判別信号を出力する。
【００３１】
上述した各種センサの検出結果は、燃料噴射制御システム５０のＥＣＵ３０に取り込まれる。ＥＣＵ３０には、演算処理を行うＣＰＵ、ＣＰＵが演算処理を行う上で必要となるデータを一時的に保存するＲＡＭ、及び各種プログラムやデータを保存するＲＯＭなどを備えたマイコン、ＥＣＵ３０内の各部に動作電圧を供給する電源回路、インジェクタ２０に対して噴射指令パルス信号を出力するインジェクタ駆動回路等が設けられている。さらに、ＥＣＵ３０は、Ａ／Ｄ変換器を含み、燃圧センサ２０ａからの検出圧力信号や、その他の各種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後に、ＥＣＵ３０に内蔵されたマイコンに入力される。
【００３２】
ＥＣＵ３０は、各種センサの検出結果に基づき、燃料ポンプ１１やインジェクタ２０等、ディーゼルエンジンの各種アクチュエータを操作するための処理を実行する。例えば、ＥＣＵ３０は、エンジン回転速度、アクセル開度、エンジン負荷等のエンジン運転情報から目標燃料噴射圧力を算出する。そして、ＥＣＵ３０は、コモンレール１２内の燃料圧力が目標燃料噴射圧力となるように、燃料ポンプ１１の駆動状態を制御する。
【００３３】
また、ＥＣＵ３０は、各気筒のインジェクタ２０から噴射される燃料噴射量をそれぞれ制御する。ここで、本実施形態の燃料噴射制御システム５０では、ＥＣＵ３０が、各気筒のインジェクタ２０を、吸入、圧縮、爆発、排気からなる１燃焼サイクル中に、燃料を複数回噴射するように駆動可能に構成されている（多段噴射）。例えば、多段噴射には、燃料の噴射量が最も大きく設定されたメイン噴射と、メイン噴射より前のタイミングで少量の燃料を噴射するパイロット噴射とが含まれる。メイン噴射やパイロット噴射は、それぞれ分割噴射として複数回行われることもある。さらに、メイン噴射の後に、少量の燃料を噴射するアフター噴射が行われる場合もある。パイロット噴射に係るパイロット燃焼により、ＮＯｘ低減を図ることができ、アフター噴射に係るアフター燃焼により、黒煙排出量の低減を図ることができる。
【００３４】
ＥＣＵ３０は、このような多段噴射を実行するため、エンジン回転数やエンジン負荷などに基づき、燃料の噴射状態制御量に関する各種目標値を算出する。噴射状態制御量には、噴射時期、噴射量、多段噴射の回数およびインターバルが含まれる。例えば、噴射時期の目標値は、以下のようにして算出することができる。まず、エンジン回転数およびエンジン負荷と、噴射時期の最適値との関係を試験を通じて取得し、その取得した最適値を、エンジン回転数及びエンジン負荷と関連付けてマップ化する。そして、そのマップ（噴射時期マップ）を、ＥＣＵ３０のメモリに記憶させておく。ＥＣＵ３０は、現時点でのエンジン回転数及びエンジン負荷に対応する噴射時期の最適値を噴射時期マップから取得し、目標噴射時期として設定する。同様にして、ＥＣＵ３０は、噴射量、多段噴射の回数およびインターバルの目標値を設定し、それらの目標値に基づいて、噴射指令パルス信号を生成する。
【００３５】
このように、多段噴射を行う場合、多段噴射における噴射間のインターバルも制御対象となる。そのため、噴射間のインターバルが相対的に狭く設定された場合などに、分離して噴射されるべき２回の噴射が結合してしまう可能性が生じる。つまり、先の噴射のための噴射指令パルス信号が終了した後、インジェクタ２０のニードル弁２０ｃが完全に閉弁しきらない内に、次の噴射のための噴射指令パルスが出力されて、ニードル弁２０ｃが開弁動作を開始すると、先の噴射と後の噴射とが結合してしまう場合がある。先の噴射と後の噴射とが結合すると、それぞれの噴射による効果が十分に発揮されず、ディーゼルエンジンの運転状態や排ガス浄化性能などに影響を及ぼす虞がある。
【００３６】
そのため、本実施形態に係る燃料噴射制御システムでは、多段噴射を行った際に、いずれかの相前後する２回の噴射が結合する異常が発生した場合に、その結合異常を精度良く検出することができるようにした。以下、結合異常を検出するために、ＥＣＵ３０において実行される処理について、図３のフローチャートに基づき詳細に説明する。なお、図３のフローチャートに示す処理は、所定の周期で繰り返し実行される。
【００３７】
まず、ステップＳ１００において、燃圧センサ２０ａから出力される検出圧力信号に基づき、インジェクタ２０内に導入されている燃料圧力を検出する。続くステップＳ１１０では、ステップＳ１００にて検出した燃料圧力の微分値を算出する。
【００３８】
そして、ステップＳ１２０において、多段噴射の開始前であるか否かを判定する。上述したように、ＥＣＵ３０は、多段噴射における各噴射時期の目標値を算出しているため、最初の噴射の噴射時期の目標値に基づいて、多段噴射の開始前であるか否かを判定することができる。多段噴射の開始前であると判定すると、ステップＳ１３０の処理に進む。一方、多段噴射の開始後であると判定するとステップＳ１４０の処理に進む。
【００３９】
ステップＳ１３０では、ステップＳ１００の処理で検出した燃料圧力に基づいて、判定値を設定する。この判定値は、インジェクタ２０に導入される燃料圧力が、多段噴射によって変化したときに、その変化が、２回の噴射の結合を示すものであるか、それとも２回の噴射が分離して噴射されたことを示すものであるかを判別するために用いられるものである。判定値は、例えば、多段噴射前の燃料圧力に相当する一定値に設定され、対応する多段噴射の間、継続して用いられる。
【００４０】
ここで、本実施形態における、判定値を用いた、２回の噴射の結合異常と正常噴射とを判別する手法について、図４の波形図に基づいて説明する。なお、図４では、結合異常が発生した場合の燃料圧力の変化等を実線で示し、正常噴射の場合の変化の様子を点線で示している。
【００４１】
多段噴射において、相前後して行われる先の噴射と後の噴射とが分離しているときには、先の噴射の後、一旦はインジェクタ２０が完全に閉弁した状態となる。すなわち、図４に点線で示すように、ニードル弁２０ｃのリフト位置は閉弁位置に達して保持される。これにより、インジェクタ２０の噴射率がゼロとなり、インジェクタ２０から噴射されていた燃料の流れが遮断される。その結果、いわゆるウオーターハンマー現象によりインジェクタ２０内に導入されている燃料圧力が急減に大きく上昇する。この燃料圧力の上昇により、先の噴射の後の燃料圧力は、噴射前の燃料圧力を上回る。
【００４２】
一方、多段噴射において、相前後して行われる先の噴射と後の噴射とが結合する場合、インジェクタ２０は、先の燃料噴射後に完全に閉弁することなく、後の燃料噴射のための開弁動作を開始することになる。つまり、図４に実線で示すように、ニードル弁２０ｃのリフト位置は、閉弁位置まで達することなく、後の噴射のために開弁方向へ移動し始める。この場合、先の噴射後のインジェクタ２０の噴射率がゼロにはならないため、先の噴射と後の噴射とが結合した状態となるのである。
【００４３】
このようにニードル弁２０ｃが閉弁位置に達する前に開弁方向へ移動すると、インジェクタ２０から噴射されている燃料の流れに対する抵抗が大きくなるだけで、完全には遮断されないため、インジェクタ２０内に導入されている燃料圧力の上昇も小さくなる。換言すると、燃料圧力が上昇しても、図４に実線で示すように、噴射前の燃料圧力に達することなく、後の噴射によって燃料圧力が低下し始める。
【００４４】
従って、燃料圧力が判定値としての噴射前圧力に達する変化を示したか否かに基づいて、相前後して行われた２回の燃料噴射の結合異常が発生したか、それとも分離して正常に噴射されたかを精度良く判定することができる。
【００４５】
なお、判定値は、上述したように、多段噴射開始前の燃料圧力に相当する一定値以外の値であっても良い。例えば、判定値は、多段噴射開始前の燃料圧力を所定の割合で割引した一定値としても良い。あるいは、噴射が行われるごとにインジェクタ２０内の燃料圧力は低下するため、その分を見込んで、噴射が行われるごとに減少する変動値としても良い。
【００４６】
ステップＳ１２０又はステップＳ１３０の後に実行されるステップＳ１４０では、ステップＳ１１０にて算出した燃料圧力の微分値がゼロクロスしてプラスからマイナスに変化したか否かを判定する。図４に示すように、燃料圧力が上昇してそのピークを迎えるときに、燃料圧力の微分値は、プラスからマイナスへとゼロクロスするように変化する。換言すれば、燃料圧力の微分値がプラスからマイナスに変化したときの燃料圧力の値が、上昇する燃料圧力のピークを示すことになる。そのため、ステップＳ１４０において、燃料圧力の微分値がプラスからマイナスに変化したと判定されると、ステップＳ１５０に進んで、そのときに検出されている燃料圧力をピーク燃料圧力として判定値と比較し、それらの大小関係を判定する。
【００４７】
なお、燃料圧力は、図４に示した例のように滑らかに変化しない場合もありえる。そのような場合、燃料圧力の微分値は、複数回、プラスからマイナスに変化する可能性も生じる。そのため、ＥＣＵ３０において、所定時間以内に、複数回、燃料圧力の微分値がプラスからマイナスに変化したことを検出した場合、それぞれに対応する燃料圧力の中の最大値を選択し、その選択した最大値を判定値と比較するようにしても良い。
【００４８】
ステップＳ１５０において、検出した燃料圧力が判定値未満と判定した場合、ステップＳ１６０の処理に進み、相前後する２つの噴射は結合したと判定する。これにより、多段噴射において、相前後する任意の２つの噴射が結合する異常が発生した場合に、その結合異常を精度良く検出することができる。続くステップＳ１７０では、次回以降の多段噴射において、該当する２つの噴射の間隔よりも、噴射間の間隔を広げるように補正指示する。例えば、ステップＳ１７０では、結合した相前後する２つの噴射の間隔を、目標とする多段噴射のインターバルに一致させるための補正量を算出し、その補正量分だけ、噴射間の間隔を補正するよう補正指示を行う。これにより、インジェクタ２０の経年劣化、機差ばらつき、燃料の性状等に起因して、インジェクタ２０内のニードル弁が閉弁しにくい状態となっていた場合でも、相前後する２回の噴射が結合する異常の発生を抑制することが可能となる。
【００４９】
一方、ステップＳ１５０において、検出した燃料圧力は判定値以上と判定した場合には、ステップＳ１８０にて、２つの噴射は非結合であると判定し、図３のフローチャートに示す処理を終了する。
【００５０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００５１】
例えば、上述したように、コモンレール１２の燃料圧力は、燃料ポンプ１１による燃料の圧送によって上昇する。このコモンレール１２内の燃料圧力の上昇は、各インジェクタ２０内に導入されている燃料の圧力にも影響する。そのため、図３のフローチャートにおいて、多段噴射を行うときに燃圧センサ２０ａによって検出された燃料圧力から、燃料ポンプ１１による燃料の圧送に起因する燃料圧力上昇分を差し引いた補正圧力を算出する補正圧力算出ステップを設けても良い。これにより、処理対象となっているインジェクタ２０での多段噴射における各燃料噴射による正味の燃料圧力の変化を算出して、判定値と対比することが可能になる。なお、燃料ポンプ１１による燃料の圧送に起因する燃料圧力上昇分は、多段噴射の対象となっていない他のインジェクタ２０に設けられた燃圧センサ２０ａによって検出された燃料圧力から算出することができる。
【００５２】
また、燃料ポンプ１１による燃料の圧送に起因する燃料圧力上昇分の補正対象を、燃圧センサ２０ａによって検出される燃料圧力ではなく、判定値としても良い。この場合には、図３のフローチャートにおいて、設定された判定値に、燃料ポンプ１１による燃料の圧送に起因する燃料圧力上昇分を加算した補正判定値を算出する補正判定値算出ステップを設ければ良い。このようにしても、上述したのと同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０      ：燃料タンク
１１      ：燃料ポンプ
１２      ：コモンレール
２０      ：インジェクタ
２０ａ    ：燃圧センサ
３０      ：ＥＣＵ
５０      ：燃料噴射制御システム
【図１】
2018178978.tif 000003
【図２】
2018178978.tif 000004
【図３】
2018178978.tif 000005
【図４】
2018178978.tif 000006