(57)【要約】【課題】噴射弁の閉弁タイミングが目標タイミングより早く閉弁してしまうことを抑制することが可能な燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】燃料を噴射する噴孔の開弁を制御する制御ユニット２００は、充電エネルギ量設定部２０１、充電エネルギ量制御部２０２閉弁タイミング検出部２０３及び補正部２０５を有する。充電エネルギ量設定部２０１はピエゾアクチュエータへの充電エネルギ量を設定する。充電エネルギ量制御部２０２は、ピエゾアクチュエータへの充電エネルギ量を充電エネルギ量設定部２０１により設定された値まで上昇させる。閉弁タイミング検出部２０３は、弁部材が噴孔を閉弁したタイミングである閉弁タイミングと相関のある物理量の検出値を取得する。そして、補正部２０５は検出値に応じて充電エネルギ量を補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧流路（１１）の燃料を噴射する噴孔（５０）の開弁と閉弁とを行う弁部材（４０）と、
前記弁部材に圧力を作用させる燃料が充填された圧力制御室（１２）へ燃料を供給する供給口（１５ａ）を開閉する制御弁（３０）であって、前記供給口を開弁することで前記圧力制御室の燃料の圧力を昇圧させて前記弁部材を閉弁させ、前記供給口を閉弁することで前記圧力制御室の燃料の圧力を降圧させて前記弁部材を閉弁させる前記制御弁と、
充電により伸長し、放電により短縮するピエゾアクチュエータ（２１）と、
前記ピエゾアクチュエータの伸長により摺動する第一摺動部（２２１）と、前記第一摺動部の摺動量を圧力変化に変換する油密室（２２３）と、前記油密室の圧力で摺動する第二摺動部（２２２）と、を有し、前記第二摺動部で前記制御弁に閉弁力を伝達する伝達機構（２２）と、を備える燃料噴射装置（１００）に適用され、
前記ピエゾアクチュエータへの充放電を制御することで、前記制御弁の開弁と閉弁とを制御する燃料噴射制御装置において、
前記ピエゾアクチュエータへの充電エネルギ量を前記高圧流路の燃圧と相関のある値に基づいて設定する充電エネルギ量設定部（２０１）と、
前記ピエゾアクチュエータへの充電エネルギ量を前記充電エネルギ量設定部により設定された値まで上昇させる充電エネルギ量制御部（２０２）と、
前記弁部材が前記噴孔を閉弁したタイミングである閉弁タイミングと相関のある物理量の検出値を取得する閉弁タイミング検出部（２０３）と、
前記閉弁タイミング検出部により取得された前記検出値に応じて、前記燃圧と相関のある値に基づき設定される前記充電エネルギ量を補正する補正部（２０５）と、
を備える燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記補正部は、閉弁タイミングを変えるように前記充電エネルギ量を補正する請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記補正部は、前記閉弁タイミング検出部にて取得された閉弁タイミングが目標とする閉弁タイミングよりも早い場合に、前記ピエゾアクチュエータへの次回の充電エネルギ量を今回の充電エネルギ量よりも増加させる請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記補正部は、前記閉弁タイミング検出部にて取得された閉弁タイミングが目標とする閉弁タイミングより早いほど、前記充電エネルギ量設定部により設定される次回の充電エネルギ量の増加させる量を大きくする請求項３に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記ピエゾアクチュエータへの充電を開始してから、前記制御弁が前記供給口を閉弁するために必要な前記ピエゾアクチュエータの変位量を発生させる充電エネルギ量に到達するまでの期間である充電エネルギ量到達期間において、
前記充電エネルギ量制御部は、前記補正部による補正後の充電エネルギ量の大きさに拘わらず、予め設定された充電速度で前記ピエゾアクチュエータへ充電する請求項１乃至４のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記補正部による補正後の充電エネルギ量が大きいほど放電速度を早くする放電制御部（２０４）を備える請求項１乃至５のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記補正部は、前記油密室の燃料の温度が高いほど、前記充電エネルギ量設定部により設定される次回の充電エネルギ量の増加させる量を大きくする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
前記補正部は、前記供給口へ高圧の燃料を供給する前記高圧流路の燃圧が高いほど、前記充電エネルギ量設定部により設定される次回の充電エネルギ量の増加させる量を大きくする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項９】
前記補正部は、前記閉弁タイミング検出部により検出された閉弁タイミングに基づき前記充電エネルギ量の特性を学習することにより前記充電エネルギ量を補正することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項１０】
内燃機関の複数の気筒に対して各々設置された前記燃料噴射装置を制御対象とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピエゾアクチュエータの伸縮により燃料噴射を行う燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射制御装置としては、例えば、特許文献１のように、アクチュエータによってノズルニードルを駆動することにより噴孔からの燃料の噴射を制御するものがある。この種の燃料噴射制御装置が適用される燃料噴射装置は、充放電により伸縮するピエゾアクチュエータと、ピエゾアクチュエータの変位を拡大する変位拡大機構と、ノズルニードルが収容され高圧燃料が供給されるニードル収容室とを備える。このニードル収容室の高圧燃料はノズルニードルに対し開弁方向に作用する。さらに、燃料噴射装置は、ノズルニードルに対し閉弁方向に作用する弾性部材と、ノズルニードルに対し閉弁方向に作用する油圧を制御する圧力制御室とを備える。
【０００３】
制御バルブは、圧力制御室とニードル収容室との連通状態及び非連通状態を制御する。制御バルブは、ピエゾアクチュエータの伸縮に伴う変位が変位拡大機構により拡大されることにより作動する。変位拡大機構は、ピエゾアクチュエータの伸縮に伴い往復運動するピエゾピストンと、ピエゾピストンの往復運動に連動して作動することで制御バルブを作動させるバルブピストンとを備える。そして、ピエゾピストンとバルブピストンとの間には、作動油としての燃料が充填された油密室を備えている。油密室は、ピエゾアクチュエータの変位量を圧力変化に変換することで変位量を拡大しバルブピストンに伝達することにより、ピエゾピストン及びバルブピストンを連動して作動させている。制御バルブは、バルブピストンの作動により圧力制御室に形成されたシート部に密着する。
【０００４】
これにより、制御バルブは圧力制御室とニードル収容室とを非連通状態にする。制御バルブによりニードル収容室と圧力制御室とが非連通状態になると、圧力制御室への高圧燃料の流入が停止され、圧力制御室の燃料は圧力制御室外へ流出する。よって、圧力制御室の油圧がニードル収容室に対して低下する。これにより、ノズルニードルに作用する閉弁力が開弁力に対して小さくなり、噴孔が開弁する。つまり、噴射弁の開弁時間は、制御バルブがシート部に密着することによりニードル収容室と圧力制御室とが非連通状態となる時間を制御することで制御される。
【０００５】
このような燃料噴射装置において、ピエゾアクチュエータの変位量は、経年変化により小さくなる可能性がある。つまり、ピエゾアクチュエータがピエゾピストンを作動させる力は、ピエゾアクチュエータの経年変化により小さくなる可能性がある。ピエゾピストンを作動させる力が小さくなると、バルブピストンから制御バルブへ作用する力が小さくなり、制御バルブがシート部に密着するために必要な密着力を得られない可能性がある。
【０００６】
そこで、特許文献１では、ピエゾアクチュエータの特性を検出し、ピエゾアクチュエータを伸縮するために加える駆動電圧を特性に応じて補正することでピエゾアクチュエータの変位量を補正する制御が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１７２００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、油密室の油圧は、ピエゾアクチュエータが伸長してピエゾピストンを作動することで上昇する。そして、油密室の油圧が上昇すると、油密室の燃料は、ピエゾピストン及びバルブピストンの摺動部の間隙から漏れる。そのため、ピエゾアクチュエータが伸長している期間、つまりピエゾアクチュエータの充電が完了している期間に油密室の圧力は徐々に低下する。この摺動部の間隙は、ピエゾピストン及びバルブピストンの作動により摩耗し広くなる可能性がある。摺動部の間隙が広くなった場合には、広くなっていない状態の時と比較して油密室の燃料が間隙から漏れ出やすくなる。つまり変位拡大機構の特性が変化する。
【０００９】
摺動部の間隙が広くなっていない時であれば、油密室の油圧が徐々に低下したとしても、開弁期間中に制御バルブがシート部に密着し、圧力制御室とニードル収容室を非連通状態にするために必要な所定密着力を制御バルブは油圧から得ることができる。しかしながら、摺動部の間隙が広くなり油密室の燃料が漏れ出やすくなると、間隙が広くなっていない時と比較して油密室の油圧の低下が速くなる。すると、バルブピストンに作用する油圧による力の低下も同様に速くなる。その結果、ピエゾアクチュエータの変位量に応じた油密室の圧力の上昇を維持できなくなる。これにより、制御バルブは開弁期間に所定密着力を維持することが困難となる可能性がある。密着力が所定密着力よりも小さくなると、ピエゾアクチュエータの充電が完了している期間であるにも拘わらず制御バルブはシート部から離れてしまう。すると、ニードル収容室と圧力制御室とが連通状態となり、ニードル収容室の高圧燃料が圧力制御室に流入する。そのため、ニードル収容室と圧力制御室とに油圧差がなくなる。その結果、ノズルニードルに対し閉弁方向に作用する力が大きくなりノズルニードルは、ピエゾアクチュエータの充電が完了し放電を行っていない期間、つまり駆動信号が出力されている期間であっても閉弁してしまうという知見を本発明者は見出した。
【００１０】
特許文献１では、このような変位拡大機構の特性変化は考慮されていない。そのため、変位拡大機構の特性変化により間隙から燃料が漏れ出やすくなり油密室の圧力が低下しやすくなっていたとしても、ピエゾアクチュエータを伸縮するために加える駆動電圧の補正値には反映されない。つまり、ピエゾアクチュエータの放電を行っていない場合であっても変位拡大機構の特性変化により制御バルブの密着力が低下しやすくなっていたとしても、ピエゾアクチュエータを伸縮するために加える駆動電圧の補正値には反映されない。よって特許文献１では、摺動部の間隙が広くなった噴射弁において、ピエゾアクチュエータへの放電を行っていない場合の油密室の圧力低下に伴う制御バルブの密着力低下により、目標とするタイミングよりも早く閉弁してしまうことを抑制することが困難である。
【００１１】
そこで、本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、噴射弁の閉弁タイミングが目標タイミングより早く閉弁してしまうことを抑制することが可能な燃料噴射弁制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１３】
開示される発明の１つは、
高圧流路（１１）の燃料を噴射する噴孔（５０）の開弁と閉弁とを行う弁部材（４０）と、
弁部材に圧力を作用させる燃料が充填された圧力制御室（１２）へ燃料を供給する供給口（１５ａ）を開閉する制御弁であって、供給口を開弁することで圧力制御室の燃料の圧力を昇圧させて弁部材を閉弁させ、供給口を閉弁することで圧力制御室の燃料の圧力を降圧させて弁部材を閉弁させる制御弁（３０）と、
充電により伸長し、放電により短縮するピエゾアクチュエータ（２１）と、
ピエゾアクチュエータの伸長により摺動する第一摺動部（２２１）と、第一摺動部の摺動量を圧力変化に変換する油密室（２２３）と、油密室の圧力で摺動する第二摺動部（２２２）と、を有し、第二摺動部で制御弁に閉弁力を伝達する伝達機構（２２）と、を備える燃料噴射装置（１００）に適用され、
ピエゾアクチュエータへの充電エネルギ量を制御することで、制御弁の開弁と閉弁とを制御する燃料噴射制御装置において、
ピエゾアクチュエータへの充電エネルギ量を高圧流路の燃圧と相関のある値に基づいて設定する充電エネルギ量設定部（２０１）と、
ピエゾアクチュエータへの充電エネルギ量を充電エネルギ量設定部により設定された値まで上昇させる充電エネルギ量制御部（２０２）と、
弁部材が噴孔を閉弁したタイミングである閉弁タイミングと相関のある物理量の検出値を取得する閉弁タイミング検出部（２０３）と、
閉弁タイミング検出部により取得された検出値に応じて、燃圧と相関のある値に基づき設定される充電エネルギ量を補正する補正部（２０５）と、
を備える燃料噴射制御装置である。
【００１４】
上記発明によれば、実際に噴孔が閉弁した閉弁タイミングを検出し目標とするタイミングと比較する。仮に、ピエゾアクチュエータまたは伝達機構の特性のうち少なくともどちらか一方の特性が劣化していた場合、ピエゾアクチュエータを放電していない状態であっても、制御弁に作用する閉弁力が小さくなる。すると、制御弁は供給口の閉弁を維持できなくなり、ピエゾアクチュエータが放電していない状態であっても、弁部材が噴孔を閉弁してしまう可能性がある。そのような場合、検出される閉弁タイミングは目標とするタイミングよりも早くなる。つまり、検出した閉弁タイミングが目標とするタイミングよりも早い場合、ピエゾアクチュエータ及び伝達機構の特性のうち少なくともどちらか一方の特性が劣化したことを検出することが可能である。
【００１５】
この点を鑑みた上記発明では、検出された閉弁タイミングに応じて、ピエゾアクチュエータへの充電エネルギ量を補正する。これにより、制御弁に作用する閉弁力が大きくなるように補正して、供給口の閉弁を維持することが可能となる。よって、噴孔の閉弁タイミングを目標とするタイミングに近づけることが可能となる。つまり、ピエゾアクチュエータ及び伝達機構のうち少なくともどちらか一方の特性が劣化したとしても、噴孔が目標とするタイミングより早く閉弁してしまうことを抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第一実施形態における燃料噴射制御装置を適用した車両の概略図である。
【図２】第一実施形態におけるピエゾアクチュエータの断面図である。
【図３】第一実施形態における燃料噴射制御装置による制御を示すフローチャートである。
【図４】第一実施形態における燃料噴射制御装置による制御を示すタイムチャートである。
【図５】第二実施形態における燃料噴射制御装置による制御を示すフローチャートである。
【図６】第三実施形態における燃料噴射制御装置による制御を示すフローチャートである。
【図７】第三実施形態における充電エネルギ補正量マップを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。
【００１８】
（第一実施形態）
図１は本実施例が適用されたディーゼルエンジン２（以下、エンジン２）のコモンレール式燃料噴射システム１の構成を表す構成図である。コモンレール式燃料噴射システム１は、主として車両に搭載され、コモンレール３、燃料タンク４、高圧ポンプ５、複数の燃料噴射装置１００及び制御ユニット２００を備える。
【００１９】
燃料タンク４の燃料は、燃料フィルタを介して、高圧ポンプ５に汲み上げられる。高圧ポンプ５は、図示しない燃料調量弁を備えており、制御ユニット２００からの制御指令に基づいてこの燃料調量弁が制御されることで、高圧ポンプ５が吐出する燃料量が決定される。
【００２０】
高圧ポンプ５からの燃料は、コモンレール３に加圧供給される。コモンレール３は、高圧ポンプ５から加圧供給された燃料を高圧状態で蓄えるものであり、このコモンレール３に蓄圧された高圧燃料は、高圧燃料通路６を介して、エンジン２の各気筒に設けられた燃料噴射装置１００に供給される。各気筒の燃料噴射装置１００は、いずれも低圧燃料通路８と接続されており、この低圧燃料通路８を介して燃料タンク４に燃料を戻すことが可能となっている。また、コモンレール３には、減圧弁９が設けられており、コモンレール３内の圧力が目標圧力より高い場合に、コモンレール３内の燃料の一部を減圧弁９から燃料タンク４に戻すことが可能となっている。
【００２１】
本実施形態のコモンレール式燃料噴射システム１は、コモンレール３内の燃料圧力を検出する燃料圧力センサ３ａを備える。さらに、エンジン２の出力軸の回転角度を検出するクランク角センサ（図示略）及び運転者によるアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ（図示略）等を備えている。そして、これらの各種センサの検出結果は、制御ユニット２００に入力される。
【００２２】
コモンレール式燃料噴射システム１の中で燃料噴射制御装置（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）として機能する部分が制御ユニット２００である。制御ユニット２００は、少なくとも１つの演算処理装置（ＣＰＵ）、プログラムとデータとを記憶する記憶媒体としての少なくとも１つのメモリ装置（ＭＭＲ）、入力回路及び出力回路を備える。記憶媒体は、演算処理装置によって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。燃料噴射制御装置は、ひとつのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、燃料噴射制御装置によって実行されることによって、燃料噴射制御装置をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように燃料噴射制御装置を機能させる。
【００２３】
制御ユニット２００は、各種センサから入力される各種検出値に基づき、エンジン２、燃料噴射装置１００及び高圧ポンプ５等の駆動を制御する。制御ユニット２００は、プログラムとして充電エネルギ量設定部２０１、充電エネルギ量制御部２０２、閉弁タイミング検出部２０３、放電制御部２０４及び補正部２０５を有する。
【００２４】
次に、図２を用いて、本実施形態における燃料噴射装置１００の詳細構成を説明する。燃料噴射装置１００は、図２に示すように、弁ボデー１０、駆動部２０、制御バルブ３０、ノズルニードル４０及び噴孔５０を有する。ここでいう、制御バルブ３０が制御弁に該当し、ノズルニードル４０が弁部材に該当する。駆動部２０、制御バルブ３０、ノズルニードル４０は、弁ボデー１０に設けられた所定の空間に収容されている。そして、噴孔５０は弁ボデー１０の先端に形成されている。
【００２５】
弁ボデー１０には、高圧流路１１、ニードル収容室１６、圧力制御室１２、低圧流路１３、制御バルブ室１５及び駆動部収容室１８が形成されている。
【００２６】
高圧流路１１は、高圧燃料通路６を通してコモンレール３から供給される高圧の燃料を、噴孔５０に供給する。高圧流路１１には、高圧流路１１を流通する燃料の圧力である高圧流路圧力Ｐを検出するための燃圧センサ１１１が取り付けられている。燃圧センサ１１１は、コモンレール３から噴孔５０までの間に取り付けられており、燃料の圧力（燃圧）を検出する。高圧流路１１から流入した高圧の燃料は、ニードル収容室１６へ流入する。そのため、燃料噴射圧力は、高圧流路圧力Ｐと等しい。
【００２７】
ニードル収容室１６には、ノズルニードル４０が収容されている、ノズルニードル４０は、弁ボデー１０に形成された噴孔５０の開弁と閉弁とを行う。ノズルニードル４０は、ニードル収容室１６内に設けられたニードル保持壁４１に摺動可能に保持されている。ノズルニードル４０の摺動方向は、弁ボデー１０の軸方向に沿っている。そして、ニードル保持壁４１には、ノズルニードル４０のリフト量を検出するリフトセンサ１１２が設けられている。また、ノズルニードル４０には、ニードルスプリング４２が取り付けられている。ニードルスプリング４２は、ノズルニードル４０に開弁方向の弾性力を付与する。ニードル収容室１６は、高圧流路１１と連通しており、高圧の燃料で充填されている。ニードル収容室１６に充填された高圧の燃料は、ノズルニードル４０の開弁方向に作用している。
【００２８】
圧力制御室１２は、弁ボデー１０の内部において、ノズルニードル４０を挟んで噴孔５０の反対側に形成されている。圧力制御室１２は、弁ボデー１０、ニードル保持壁４１及びノズルニードル４０により区画された円柱状の空間である。圧力制御室１２に充填された燃料の圧力は、ノズルニードル４０に形成された第一受圧面４３に作用する。そのため、第一受圧面４３にはノズルニードル４０の閉弁方向の力が作用する。
【００２９】
低圧流路１３は、低圧燃料通路８を介して燃料噴射装置１００の燃料を燃料タンク４へ戻す。つまり、燃料噴射装置１００の燃料は低圧流路１３から排出されることにより調整される。
【００３０】
制御バルブ室１５は、弁ボデー１０の内部において、圧力制御室１２を挟んでノズルニードル４０の反対側に形成されている。制御バルブ室１５は、制御バルブ３０及びバルブスプリング３１を収容する円柱状の空間である。制御バルブ室１５の軸方向は、弁ボデー１０の軸方向に沿っている。
【００３１】
弁ボデー１０には、制御バルブ室１５と、低圧流路１３、ニードル収容室１６及び圧力制御室１２とを連結する複数の流路が形成されている。制御バルブ室１５とニードル収容室１６との間には、制御バルブ室１５とニードル収容室１６とを繋ぐ第一流路１７が形成されている。第一流路１７は、制御バルブ室１５にニードル収容室１６に充填された高圧燃料を供給する。そして、制御バルブ室１５の内側において、第一流路１７の開口周囲を囲む円環状の領域には、第一載置部１５ａが形成されている。ここでいう第一載置部１５ａが供給口に該当する。
【００３２】
制御バルブ室１５と圧力制御室１２との間には、制御バルブ室１５と圧力制御室１２とを繋ぐ第二流路１４が形成されている。そして、第二流路１４には、第二絞り部１２ａが形成されている。制御バルブ室１５と圧力制御室１２とは、第二流路１４により連通状態である。
【００３３】
制御バルブ室１５と低圧流路１３との間には、制御バルブ室１５と低圧流路１３とを繋ぐ第三流路１９が形成されている。第三流路１９と低圧流路１３との接続部分には第一絞り口１３ａが形成されており、第三流路１９から低圧流路１３へ流出する燃料の量を制限している。そして、制御バルブ室１５の内側において、第三流路１９の開口周囲を囲む円環状の領域には、第二載置部１５ｂが形成されている。
【００３４】
制御バルブ３０には、第一載置部１５ａに対応する位置に第一接触面３０ａが形成されている。第一載置部１５ａと第一接触面３０ａとが密着することで第一流路１７を閉弁する。また、制御バルブ３０には、第二載置部１５ｂに対応する位置に第二接触面３０ｂが形成されている。第二載置部１５ｂと第二接触面３０ｂとが密着することで第二流路１４を閉弁する。バルブスプリング３１は、軸方向に弾性力を働かせる金属のバネであり、制御バルブ３０に形成された第二接触面３０ｂが第二載置部１５ｂに密着するように制御バルブ３０へ弾性力を作用させている。
【００３５】
駆動部収容室１８には、駆動部２０が収容されている。駆動部２０は、ピエゾアクチュエータ２１と変位拡大機構２２とを有する。ここでいう変位拡大機構２２が、伝達機構に該当する。ピエゾアクチュエータ２１は、一または複数のピエゾ素子を有する。このピエゾ素子を充電することにより、ピエゾ素子は伸長する。また、ピエゾ素子に充電されていた駆動エネルギを放電するとピエゾ素子は縮小する。
【００３６】
変位拡大機構２２は、ピエゾアクチュエータ２１の伸縮による変位量を拡大させる機構である。変位拡大機構２２は、摺動部２３、油密室２２３、緩衝シリンダ２２４及びピストンスプリング２２６を有する。摺動部２３は、ピエゾピストン２２１とバルブピストン２２２とを有する。ここでいうピエゾピストン２２１が第一摺動部に該当し、バルブピストン２２２が第二摺動部に該当する。
【００３７】
緩衝シリンダ２２４は、円筒状に形成されており、ピエゾピストン２２１及びバルブピストン２２２に外嵌されている。緩衝シリンダ２２４は、ピエゾピストン２２１とバルブピストン２２２との間に油密室２２３を区画している。
【００３８】
ピエゾピストン２２１は、ピエゾアクチュエータ２１と接触している。そして、バルブピストン２２２は、油密室２２３を挟んでピエゾピストン２２１の反対側に配置されている。円柱部２２７を介して制御バルブ３０と結合している。ピエゾピストン２２１及びバルブピストン２２２は円柱形状であり、軸方向は弁ボデー１０に沿っている。ピエゾピストン２２１の軸方向に垂直な断面面積は、バルブピストン２２２の断面面積よりも大きい。
【００３９】
ピストンスプリング２２６は、バルブピストン２２２に制御バルブ室１５方向の弾性力を付与する。
【００４０】
噴孔５０は、燃焼室へ挿入される弁ボデー１０の挿入方向の先端側に形成されている。噴孔５０は、弁ボデー１０の側から外側に向けて放射状に複数設けられている。ニードル収容室１６に流入した高圧の燃料は、ニードル収容室１６に形成された噴孔５０から燃焼室へ噴射される。さらに、弁ボデー１０には、複数設けられた噴孔５０のすべてを囲うように１つの円環状のニードル載置部５０ａが形成されている。ノズルニードル４０が、ニードル載置部５０ａに載置されることにより噴孔５０は閉弁される。
【００４１】
次に、本実施形態の燃料噴射装置１００の開弁駆動について説明する。ピエゾアクチュエータ２１は充電されると伸長する。すると、ピエゾアクチュエータ２１の伸長による変位に伴ってピエゾピストン２２１が、緩衝シリンダ２２４で制御バルブ室１５方向へ摺動する。そして、ピエゾピストン２２１が摺動し変位することにより油密室２２３の燃料の圧力（以下、油圧とする）が上昇する。つまり、ピエゾピストン２２１の摺動量が油密室２２３で油圧に変化されている。ピエゾピストン２２１の摺動に伴い油圧が上昇することにより、バルブピストン２２２は油圧を受け、緩衝シリンダ２２４内で摺動する。ここで、ピエゾピストン２２１の軸方向に垂直な断面面積よりもバルブピストン２２２の軸方向に垂直な断面面積の方が小さい。よって、油密室２２３の油圧の上昇によりバルブピストン２２２に加わる力は、ピエゾピストン２２１が油密室２２３の燃料に加えた力よりも大きくなる。つまり、ピエゾアクチュエータ２１の伸長による変位は圧力変化に変換されることで拡大され、閉弁力として制御バルブ３０に伝達される。
【００４２】
油圧を受け摺動したバルブピストン２２２は、制御バルブ３０を噴孔５０方向へ押す。制御バルブ３０は噴孔方向へ押されることにより第二載置部１５ｂから離れる。すると、制御バルブ室１５と低圧流路１３とが連通状態になる。さらにバルブピストン２２２が制御バルブ室１５方向に摺動し制御バルブ３０を押すと、制御バルブ３０は第一載置部１５ａに押し付けられる。これにより、第一接触面３０ａは第一載置部１５ａと密着する。そのため、高圧の燃料を制御バルブ室１５に供給する第一流路１７が制御バルブ３０により閉弁され、第一流路１７と制御バルブ室１５とが非連通状態になる。これにより、制御バルブ室１５への高圧の燃料の流入は停止され、制御バルブ室１５の燃料は低圧流路１３から流出するため、制御バルブ室１５の燃料は降圧される。制御バルブ室１５の燃料の圧力が低下すると、制御バルブ室１５と第二流路１４を介して連通状態である圧力制御室１２の圧力も低下する。圧力制御室１２の圧力が低下するとノズルニードル４０の第一受圧面４３に作用する閉弁方向への力が小さくなる。そのため、ノズルニードル４０はニードル載置部５０ａから離座する。これにより、噴孔５０が開弁する。
【００４３】
次に、本実施形態の燃料噴射装置１００の閉弁駆動について説明する。ピエゾアクチュエータ２１は放電されると短縮し、充電されていない状態の長さに戻る。ピエゾアクチュエータ２１が短縮すると、ピエゾピストン２２１は、ピエゾアクチュエータ２１が充電されていない状態の位置である初期位置に戻る。すると、油密室２２３の燃料の圧力が低下する。そのため、バルブピストン２２２も初期位置に戻る。バルブピストン２２２が初期位置に戻ると制御バルブ３０も初期位置に戻る。すると、制御バルブ３０の第一接触面３０ａを第一載置部１５ａに押し付けていた力が作用しなくなる。そのため、第一流路１７と制御バルブ室１５とが連通状態となり、制御バルブ室１５へ高圧の燃料が流入する。一方、第三流路１９と制御バルブ室１５は、第二接触面３０ｂが第二載置部１５ｂへ密着することにより非連通状態となる。その結果、制御バルブ室１５は高圧の燃料で充填される。制御バルブ室１５が高圧の燃料で充填されると、制御バルブ室１５と第二流路１４を介して連通状態である圧力制御室１２も高圧の燃料で充填される。圧力制御室１２の圧力が昇圧されると、第一受圧面４３へ作用する圧力が大きくなるため、ノズルニードル４０はニードル載置部５０ａへ押し付けられる。これにより、噴孔５０は閉弁される。
【００４４】
ここで、ピエゾアクチュエータ２１の充電によりピエゾピストン２２１が摺動すると、油密室２２３の油圧が上昇する。油密室２２３の油圧が上昇すると、油密室２２３の燃料は摺動部２３と緩衝シリンダ２２４との間隙から漏れる。これらのことから、油密室２２３の圧力はピエゾアクチュエータ２１の充電が完了し放電を行っていない期間であるにも拘わらず徐々に低下する。
【００４５】
この摺動部２３と緩衝シリンダ２２４との間隙は、ピエゾピストン２２１及びバルブピストン２２２の作動により摩耗し広くなる可能性がある。摺動部２３の間隙が広くなった場合、広くなっていない状態の時と比較して油密室２２３の燃料が間隙から漏れ出やすくなる。つまり、変位拡大機構２２の特性が変化する。
【００４６】
摺動部２３の間隙が広くなっていない時であれば、油密室２２３の油圧が徐々に低下したとしても、圧力制御室１２と第一流路１７とを非連通状態にするために必要な所定密着力を制御バルブ３０は油密室２２３の油圧から得ることができる。しかしながら、摺動部２３の間隙が広くなり油密室２２３の燃料が漏れ出やすくなると、間隙が広くなっていない時と比較して油密室２２３の油圧の低下が速くなる。すると、バルブピストン２２２に作用する油圧による力の低下も同様に速くなる。その結果、ピエゾアクチュエータ２１の変位量に応じた油密室２２３の圧力上昇を維持できなくなる。これにより、制御バルブ３０はピエゾアクチュエータ２１が充電されている場合であっても所定密着力を維持することが困難となる可能性がある。
【００４７】
密着力が所定密着力よりも小さくなると、ピエゾアクチュエータ２１の放電を行っていない場合であるにも拘わらず、制御バルブ３０は第一載置部１５ａから離れてしまう。すると、第一流路１７と制御バルブ室１５とが連通状態となり、ニードル収容室１６の高圧燃料が制御バルブ室１５に流入する。すると、圧力制御室１２へも第二流路１４を介して高圧の燃料が流入する。その結果、圧力制御室１２の圧力が高圧となり、第一受圧面４３へ作用する圧力が大きくなるため、ノズルニードル４０が噴孔５０を閉弁する。つまり、ピエゾアクチュエータ２１の充電が完了し放電を行っていない場合であっても閉弁してしまう。
【００４８】
以上のようなピエゾアクチュエータ２１の充電が完了し放電を行っていない場合であっても摺動部２３の間隙が広くなることによりノズルニードル４０が噴孔５０を閉弁してしまうことを抑制するため、図３のような制御フローを制御ユニット２００が実行する。この制御フローは、エンジン２が駆動している期間に繰り返し実行される。
【００４９】
先ず、ステップＳ２０１では、充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒの値を０にする。次にステップＳ２０２で燃料噴射装置１００の駆動要求があるか否かを判定する。駆動要求があるか否かは、例えばアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサの検出値から判定する。駆動要求がある場合には、駆動信号がオンになる。ステップＳ２０２で駆動要求があると判定された場合にはステップＳ２０３へ移行する。ステップＳ２０３では、燃圧センサ１１１が検出した高圧流路圧力Ｐを閉弁タイミング検出部２０３が取得する。一方、ステップＳ２０２で駆動要求がないと判定された場合には、制御フローを終了する。
【００５０】
次にステップＳ２０４では、閉弁タイミング検出部２０３により取得された燃圧に基づき、ピエゾアクチュエータ２１への基本充電エネルギ量Ｅｔｒｇを算出する。基本充電エネルギ量Ｅｔｒｇは、制御バルブ３０が第一流路１７を非連通状態にするために必要なピエゾアクチュエータ２１の変位量を発生させる充電エネルギ量よりも所定量大きい値である。基本充電エネルギ量Ｅｔｒｇは予め実験等により算出された燃圧と基本充電エネルギ量Ｅｔｒｇとの相関マップに基づき算出される。
【００５１】
次に、ステップＳ２０５では、ピエゾアクチュエータ２１に実際に充電する充電エネルギ量である最終充電エネルギ量Ｅｆｉｎを算出する。最終充電エネルギ量Ｅｆｉｎは、基本充電エネルギ量Ｅｔｒｇと充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒとの和により算出される。次にステップＳ２０６では、最終充電エネルギ量Ｅｆｉｎが予めメモリに記録された充電エネルギ量閾値Ｅｇｒｄよりも小さいかが判定される。最終充電エネルギ量Ｅｆｉｎが充電エネルギ量閾値Ｅｇｒｄ以上の場合には、ステップＳ２０７へ移行し、充電エネルギ量設定部２０１が、最終充電エネルギ量Ｅｆｉｎの値を充電エネルギ量閾値Ｅｇｒｄの値に変更しステップＳ２０８へ移行する。一方、最終充電エネルギ量Ｅｆｉｎが充電エネルギ量閾値Ｅｇｒｄよりも小さかった場合には、充電エネルギ量設定部２０１は、最終充電エネルギ量Ｅｆｉｎを変更せずにステップＳ２０８へ移行する。
【００５２】
ステップＳ２０８では、充電エネルギ量制御部２０２が、ピエゾアクチュエータ２１への充電エネルギ量を充電エネルギ量設定部２０１により設定された最終充電エネルギ量Ｅｆｉｎまで上昇させる。充電エネルギ量制御部２０２は、充電開始タイミングから、制御バルブ３０が第一流路１７を非連通状態にするために必要なピエゾアクチュエータ２１の変位量を発生させる充電エネルギ量に到達するまでの期間では、予め設定された充電速度で充電する。そして、充電エネルギ量制御部２０２は、ピエゾアクチュエータ２１への充電エネルギ量が最終充電エネルギ量Ｅｆｉｎになった場合に、ピエゾアクチュエータ２１の放電を開始するまでピエゾアクチュエータ２１の充電エネルギ量を一定に保持する。充電開始タイミングから所定時間経過後、放電制御部２０４がピエゾアクチュエータ２１の放電を行う。放電制御部２０４は、充電エネルギ量設定部２０１により設定された最終充電エネルギ量Ｅｆｉｎが大きいほど放電速度を速くする。
【００５３】
ステップＳ２０９では、充電開始タイミングからノズルニードル４０が噴孔５０を閉弁した閉弁タイミングまでの期間と充電開始タイミングから放電を開始した放電開始タイミングまでの期間との時間差である閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆを算出する。具体的には、充電開始タイミングからノズルニードル４０が噴孔５０を閉弁した閉弁タイミングまでの期間から、充電開始タイミングから放電を開始した放電開始タイミングまでの期間を引く。要するに、放電開始タイミングから閉弁タイミングまでの時間が閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆに相当する。
【００５４】
閉弁タイミングは、閉弁タイミングと相関のある物理量の検出値を閉弁タイミング検出部２０３が取得することで算出する。具体的には、リフトセンサ１１２が検出したノズルニードル４０のリフト量を閉弁タイミング検出部２０３が取得することで算出する。
【００５５】
次に、ステップＳ２１０では、閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆと予め決められた所定値とを比較する。ここでいう所定値とは、例えば閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆが生じていたとしても誤差の範囲として許容できる値として設定される。閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆが所定値よりも大きい場合にはステップＳ２０２へ移行し、再び制御フローが実行される。一方、閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆが所定値よりも小さい場合には、ピエゾアクチュエータ２１または変位拡大機構２２のうち少なくともどちらか一方の特性が変化したとしてステップＳ２１１へ移行する。
【００５６】
補正部２０５をなすステップＳ２１１では、次回の充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒを算出する。ここで言う次回とは、エンジン２が駆動している間に繰り返し実行される制御フローのうちの次の駆動要求があった場合を意味する。次回の充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒは、今回の充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒに増加補正量Ｅａｄｄを加えることで算出する。ここで言う今回とは、閉弁タイミング検出部２０３が取得したノズルニードル４０のリフト量を発生させた時の充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒを意味する。増加補正量Ｅａｄｄは、メモリに予め記録されている。次回の充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒが算出されると、ステップＳ２０２へ戻る。図３の制御フローは、ステップＳ２０２で駆動要求がないと判定されるころで終了する。
【００５７】
次に、図４に基づいて、図３の制御フローが実行された場合の燃料噴射装置１００の駆動例を示す。図４において、点線は、図３の制御フローを実行した場合のｎ−１回目の燃料の噴射を実行した際の駆動例を示し、実線はｎ回目の燃料の噴射を実行した際の駆動例を示す。
【００５８】
まず、ｎ−１回目の燃料噴射装置１００の駆動例を図４の点線を用いて説明する。時刻ｔ１で駆動信号がオンになると、図３の制御フローが実行され、ピエゾアクチュエータ２１への充電が開始される。ピエゾアクチュエータ２１の充電エネルギ量が充電エネルギ量設定部２０１に設定された最終充電エネルギ量Ｅｆｉｎ（ｎ−１）に到達すると、ピエゾアクチュエータ２１の充電が完了したとする。そして、充電エネルギ量制御部２０２はピエゾアクチュエータ２１への充電エネルギ量を一定に保持する。ピエゾアクチュエータ２１が充電され、油密室２２３の油圧が上昇すると、制御バルブ３０の第一接触面３０ａが第一載置部１５ａに押し付けられることにより密着力が生じる。ピエゾアクチュエータ２１の充電エネルギ量が最終充電エネルギ量Ｅｆｉｎ（ｎ−１）に到達すると、密着力は所定密着力以上となるため、制御バルブ３０は、制御バルブ室１５と高圧流路１１とを非連通状態にする。
【００５９】
ここで、油密室２２３の油圧が上昇すると、摺動部２３から油密室２２３の燃料が漏れる。そのため、油密室２２３の燃料漏れに伴い密着力は低下し、時刻ｔ２ａで密着力が所定密着力よりも低くなる。密着力が所定密着力よりも低くなると、駆動信号がオンの期間、つまりピエゾアクチュエータ２１の放電が完了している期間であっても制御バルブ３０は、制御バルブ室１５と高圧流路１１との非連通状態を維持できなくなる。その結果、ピエゾアクチュエータ２１の放電が開始される時刻ｔ３より前でありピエゾアクチュエータ２１への充電が完了している期間内である時刻ｔ２でノズルニードル４０が噴孔５０を閉弁してしまい燃料の噴射が停止される。
【００６０】
ピエゾアクチュエータ２１が閉弁すると、時刻ｔ１で駆動信号がオンになってから時刻ｔ３でオフにされるまでの期間である期間Ａと、時刻ｔ１で駆動信号がオンになってから時刻ｔ２で噴孔５０が閉弁されるまでの期間である期間Ｂ１とが推定される。そして、期間Ｂ１から期間Ａを引くことでｎ−１回目の閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆ（ｎ−１）を算出する。ｎ−１回目で、閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆ（ｎ−１）が所定値よりも小さい場合、ｎ回目のピエゾアクチュエータ２１への充電エネルギ量をｎ−１回目の充電エネルギ量よりも充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒ（ｎ）だけ大きくする。
【００６１】
次に、ｎ回目の燃料噴射装置１００の駆動例を図４の実線を用いて説明する。時刻ｔ１で駆動信号がオンになると、図３の制御フローが実行され、ｎ回目のピエゾアクチュエータ２１への充電が開始される。ピエゾアクチュエータ２１への今回の最終充電エネルギ量Ｅｆｉｎ（ｎ）は前回の最終充電エネルギ量Ｅｆｉｎ（ｎ−１）よりも充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒ（ｎ）だけ大きい値として設定される。ピエゾアクチュエータ２１への充電エネルギ量が最終充電エネルギ量Ｅｆｉｎ（ｎ）に到達すると、ピエゾアクチュエータ２１の充電が完了したとして、充電エネルギ量制御部２０２はピエゾアクチュエータ２１への充電エネルギ量を一定に保持する。ピエゾアクチュエータ２１が充電され油密室２２３の油圧が上昇すると、制御バルブ３０の第一接触面３０ａが第一載置部１５ａに押し付けられることにより密着力が生じる。ピエゾアクチュエータ２１の充電エネルギ量が最終充電エネルギ量Ｅｆｉｎ（ｎ）に到達すると、密着力は所定密着力以上となるため、制御バルブ３０は、制御バルブ室１５と高圧流路１１とを非連通状態にする。
【００６２】
ｎ回目は、ｎ−１回目と比較してＥｃｏｒｒ（ｎ）だけ充電エネルギ量が大きい。これにより、油密室２２３の燃料漏れに伴い密着力が低下したとしても、駆動信号がオンの期間、つまりピエゾアクチュエータ２１の充電が完了している期間に制御バルブ３０は、制御バルブ室１５と高圧流路１１との非連通状態を維持することが可能である。よって、駆動信号がオフされる時刻ｔ３まで噴孔５０の開弁を維持することが可能である。時刻ｔ３で駆動信号がオフされると、時刻ｔ４で噴孔５０は閉弁される。
【００６３】
ピエゾアクチュエータ２１が閉弁されると、時刻ｔ１で駆動信号がオンになってから時刻ｔ３でオフにされるまでの期間である期間Ａと、時刻ｔ１で駆動信号がオンになってから時刻ｔ４で噴孔５０が閉弁されるまでの期間である期間Ｂ２とが推定される。そして、期間Ｂ２から期間Ａを引くことでｎ回目の閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆ（ｎ）を算出する。ｎ回目で、閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆ（ｎ）が所定値以上であった場合、目標とするタイミングに対する実際の閉弁タイミングのずれは生じていないまたは誤差の範囲内であるとして判定される。つまり、充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒ（ｎ）分補正することで、目標とするタイミングに近づけることができる。そのため、ｎ＋１回目のピエゾアクチュエータ２１への充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒ（ｎ＋１）は充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒ（ｎ）として算出される。
【００６４】
以上により、本実施形態によれば、実際に噴孔５０が閉弁した閉弁タイミングを検出し目標とするタイミングと比較する。仮に、ピエゾアクチュエータ２１または変位拡大機構２２の特性のうち少なくともどちらか一方の特性が劣化していた場合、ピエゾアクチュエータ２１を放電していない状態であっても、制御バルブ３０に作用する閉弁力が小さくなる。すると、制御バルブ３０は第一載置部１５ａとの密着を維持できなくなり、ピエゾアクチュエータ２１が放電していない状態であっても、ノズルニードル４０が噴孔５０を閉弁してしまう可能性がある。そのような場合、検出される閉弁タイミングは、目標とするタイミングよりも早くなる。つまり、検出した閉弁タイミングが目標とするタイミングよりも早い場合、ピエゾアクチュエータ２１及び変位拡大機構２２の特性のうち少なくともどちらか一方の特性が劣化したことを検出することが可能である。
【００６５】
この点を鑑みた本実施形態では、検出された閉弁タイミングに応じて充電エネルギ量を補正する。具体的には、補正部２０５は、閉弁タイミングを変えるように充電エネルギ量を補正する。より具体的には、目標とするタイミングに対して検出された閉弁タイミングが早い場合にピエゾアクチュエータ２１への次回の充電エネルギ量を今回の充電エネルギ量よりも増加させる。
【００６６】
これにより、制御バルブ３０に作用する閉弁力が大きくなり、第一載置部１５ａと第一接触面３０ａとの密着を維持することが可能となる。よって、噴孔５０の閉弁タイミングを目標とするタイミングに近づけることが可能となる。つまり、ピエゾアクチュエータ２１及び変位拡大機構２２のうち少なくともどちらか一方の特性が劣化したとしても、噴孔５０が目標とするタイミングより早く閉弁してしまうことを抑制することが可能である。
【００６７】
また本実施形態では、充電エネルギ量制御部２０２は、少なくとも所定期間において予め設定された充電速度でピエゾアクチュエータ２１へ充電する。具体的には、ピエゾアクチュエータ２１への充電開始から、制御バルブ３０が第一載置部１５ａとの密着を維持するために必要なピエゾアクチュエータ２１の変位量を発生させる充電エネルギ量に到達するまでの期間で、予め設定された充電速度で充電する。換言すれば、補正部２０５による補正後の充電エネルギ量の大きさに拘わらず、予め設定された充電速度でピエゾアクチュエータ２１へ充電する。
【００６８】
これにより、ピエゾアクチュエータ２１への充電を開始してから、第一接触面３０ａと第一載置部１５ａとの密着を維持するために必要なピエゾアクチュエータ２１の変位量を発生させる充電エネルギ量に到達するまでの期間を一定にすることができる。つまり、ピエゾアクチュエータ２１への充電を開始してからノズルニードル４０が摺動するまでの期間が変動することを抑制することができる。これにより、噴射弁の開弁タイミングの精度を向上でき、延いては開弁時間、噴射時間及び噴射量の精度を向上することが可能である。
【００６９】
仮に、充電エネルギ量設定部２０１により設定された充電エネルギ量の変化を考慮せずにピエゾアクチュエータ２１の放電速度を固定した場合、充電された駆動エネルギ量が多くなった分だけ放電に要する時間が長くなってしまう。すると、閉弁タイミングが目標閉弁タイミングに対して遅れてしまう可能性がある。しかしながら、本実施形態によれば、充電エネルギ量設定部２０１により設定された充電エネルギ量が大きいほど放電速度を早くする放電制御部２０４を備える。これにより、ピエゾアクチュエータ２１への充電エネルギ量が変化した場合であっても放電時間が長くなることを抑制することができる。よって、閉弁タイミングが目標とするタイミングに対して遅れてしまうことを抑制することができる。
【００７０】
また、本実施形態によれば、基本充電エネルギ量Ｅｔｒｇを燃圧に基づき算出することにより、制御バルブ３０が第一流路１７を非連通状態にするために必要なピエゾアクチュエータ２１の変位量を発生させる充電エネルギ量を算出することが可能である。第一接触面３０ａが第一載置部１５ａと密着し制御バルブ室１５と第一流路１７とを非連通状態にするためには、第一流路１７の高圧の燃料が制御バルブ３０を押す力よりも大きな力で、バルブピストン２２２が制御バルブ３０を押す必要がある。そのため、燃圧に基づきピエゾアクチュエータ２１への基本充電エネルギ量Ｅｔｒｇを算出することにより、制御バルブ３０が第一流路１７を非連通状態にするために必要なピエゾアクチュエータ２１の変位量を発生させる精度を向上することが可能である。
【００７１】
また、最終充電エネルギ量Ｅｆｉｎと充電エネルギ量閾値Ｅｇｒｄとを比較し、最終充電エネルギ量Ｅｆｉｎが充電エネルギ量閾値Ｅｇｒｄ以上であった場合には、最終充電エネルギ量Ｅｆｉｎを充電エネルギ量閾値Ｅｇｒｄとする。これにより、ピエゾアクチュエータ２１への充電エネルギ量が充電エネルギ量閾値Ｅｇｒｄ以上になることで、ピエゾアクチュエータ２１の劣化する可能性を抑制することが可能である。また、制御バルブ３０が大きな力で第一載置部１５ａへ押し付けられることにより、制御バルブ３０または第一載置部１５ａが劣化する可能性を抑制することが可能である。
【００７２】
（第二実施形態）
第二実施形態について図５を用いて説明する。図５の制御フローのうち、ステップＳ２０１からステップＳ２１０までは、図３と同様の制御を行う。第二実施形態では、ステップＳ２１０で閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆが所定値より小さいと判定されると、ステップＳ２１１Ａへ移行する。ステップＳ２１１Ａでは、閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆに基づき充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒを算出する。充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒは、閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆに応じた充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒを、予め実験等により算出されメモリに記録されたマップを参照することで算出する。
【００７３】
第一実施形態では、閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆの値に関係なく、充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒは一定であった。しかしながら、第二実施形態では、閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆの値に応じて充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒは変化する。よって、次回の充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒは今回の閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆの値に応じて算出される。換言すれば、補正部２０５は、放電開始から閉弁タイミングまでの時間が短いほど、補正部２０５により増加させる量を大きくする。つまり、補正部２０５は、閉弁タイミング検出部２０３にて取得された閉弁タイミングが目標とする閉弁タイミングより早いほど、充電エネルギ量設定部により設定される次回の充電エネルギ量の増加させる量を大きくする。
そのため、今回の閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆが所定値より小さいほど、次回の充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒは大きくなる。よって、一度の補正により閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆを適切な値に近づけることができる可能性が高くなる。
【００７４】
（第三実施形態）
第三実施形態を図６及び図７を用いて説明する。図６の制御フローで、ステップＳ２０３Ｂでは燃料温度Ｔを閉弁タイミング検出部２０３が取得する。燃料温度Ｔを検出する温度センサ（図示略）は、例えば、高圧燃料通路６等に設置されている。ステップＳ２０３Ｂで燃料温度が取得されるとステップＳ２０４で基本充電エネルギ量Ｅｔｒｇを算出する。
【００７５】
次に、ステップＳ２０４Ｂでは、図７のような充電エネルギ補正量マップに基づいて充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒを算出する。充電エネルギ補正量マップは、燃料温度Ｔと高圧流路圧力Ｐとに基づく充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒが記録されている。この充電エネルギ補正量マップでは、燃料温度Ｔ及び高圧流路圧力Ｐが高いほど充電エネルギ量設定部２０１により設定される充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒの増加させる量が大きくなる。ステップＳ２０４Ｂでは、今回取得された高圧流路圧力Ｐ及び燃料温度Ｔから今回の充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒを算出する。
【００７６】
ステップＳ２１２Ｂでは、算出された次回の充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒが、予め設定された充電エネルギ補正量閾値Ｅｇｒｄ２より小さいかを判定する。充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒが、充電エネルギ補正量閾値Ｅｇｒｄ２以上の場合には、ステップＳ２１３Ｂで次回の充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒの値を充電エネルギ補正量閾値Ｅｇｒｄ２に変更し、ステップＳ２１４Ｂへ移行する。一方、充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒが充電エネルギ補正量閾値Ｅｇｒｄ２より小さい場合には、充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒを変更せず、ステップＳ２１４Ｂへ移行する。ステップＳ２１４Ｂでは、充電エネルギ補正量マップのうち今回の燃料温度Ｔ及び高圧流路圧力Ｐに該当する箇所に充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒを上書き保存する。
【００７７】
以上のように、第三実施形態では、充電エネルギ補正量マップにおける充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒの上書き保存を行う。つまり、図６の制御フローでは、充電エネルギ補正量マップの学習を行う。これにより、ステップＳ２０１で駆動要求があると判定し、ステップＳ２０３及びステップＳ２０３Ｂで取得した高圧流路圧力Ｐ及び燃料温度Ｔから、適切な充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒを算出することが可能である。
【００７８】
ここで、燃料は、温度が高いほど粘性が小さくなる。そのため、油密室２２３からの燃料の漏れ出やすさは燃料の温度に応じて変化する。具体的には、油密室２２３の燃料の温度が高いほど、ピエゾピストン２２１及びバルブピストン２２２から燃料が漏れ出やすくなる。よって、第三実施形態では、油密室２２３の燃料温度Ｔが高い場合には、充電エネルギ量設定部２０１により設定される充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒの増加させる量を大きくする。つまり、ピエゾアクチュエータ２１の変位量の増加量を大きくする。このように、燃料温度Ｔが高いほどピエゾアクチュエータ２１の変位量を大きくすることでピエゾピストン２２１及びバルブピストン２２２から燃料が漏れ出たとしてもノズルニードル４０の開弁維持に必要な油密室２２３の圧力を維持することが可能である。
【００７９】
また、第三実施形態では、検出された高圧流路圧力Ｐに基づき充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒを算出する。高圧流路圧力Ｐが高いほど、高圧流路１１とニードル収容室１６を介して連通する第一流路１７の燃料の圧力も高くなる。そのため、高圧流路圧力Ｐが高いほど、制御バルブ３０は第一流路１７を閉じるために大きな力を必要とする。制御バルブ３０に作用する力は、ピエゾアクチュエータ２１を放電していない状態であっても、ピエゾピストン２２１及びバルブピストン２２２の間隙から燃料が漏れることによる油密室２２３の油圧の低下に伴って徐々に低下する。仮に、高圧流路１１の燃料の圧力の大きさを考慮せずに制御バルブ３０に作用する力を固定した場合、制御バルブ３０に作用する力が徐々に低下することにより、制御バルブ３０に作用する力が高圧流路１１の燃料の圧力よりも小さくなる可能性がある。つまり、第一流路１７を閉弁する閉弁力は、高圧流路１１の燃料の圧力が制御バルブ３０を押す力よりも小さくなる可能性がある。よって、ピエゾアクチュエータ２１が放電していない場合であっても、閉弁力よりも高圧流路１１の燃料の圧力が制御バルブ３０を押す力の方が大きくなり制御バルブ３０は第一流路１７を閉弁できなくなる可能性がある。その結果、ピエゾアクチュエータ２１が放電していない場合であってもノズルニードル４０が噴孔５０を閉弁してしまう可能性がある。
【００８０】
しかしながら、第三実施形態によれば、充電エネルギ量設定部２０１により設定される次回の充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒの増加させる量を高圧流路１１に供給された燃料圧力、具体的には高圧流路圧力Ｐに応じて大きくする。つまり、ピエゾアクチュエータ２１の変位量の増加量を大きくする。これにより、ピエゾピストン２２１及びバルブピストン２２２から燃料が漏れ出たとしてもノズルニードル４０の開弁を維持するために必要な油密室２２３の圧力を維持することが可能である。
【００８１】
（他の実施形態）
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００８２】
上記実施形態では、閉弁タイミングをリフトセンサ１１２で検出していたが、例えば、噴射に伴い生じる燃料圧力を検出し、検出した燃料圧力の変化を表す燃圧波形から閉弁タイミングの検出を行ってもよい。その場合、燃料圧力を測るセンサはコモンレール３と噴孔５０との間に取り付けられる。
【００８３】
閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆが生じていたとしても誤差の範囲として許容できる値として予め設定される所定値は、燃料圧力に応じて変化させる。例えば燃料圧力が高い場合には、所定値を大きくする。または、燃料圧力が高い場合には、所定値を小さくする。
【００８４】
上記実施形態では、次回とは、エンジン２が駆動している間に繰り返し実行される制御フローのうちの次の駆動要求があった場合を意味しており、次の駆動要求があった場合には算出された充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒを反映させる。しかし、算出された充電エネルギ補正量Ｅｃｏｒｒを毎回、次の駆動要求があった時に反映させるのではなく、例えば、閉弁タイミング時間差ＥＯＩｄｉｆが所定値より小さいことが３回連続で続いた場合に、次の駆動要求があった時に補正を反映することとしてもよい。
【００８５】
制御ユニット２００が実行する機能の一部または全部を、１つあるいは複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１１      高圧流路                      ２０１    充電エネルギ量設定部
１２      圧力制御室                    ２０２    充電エネルギ量制御部
１５ａ    供給口                        ２０３    閉弁タイミング検出部
２１      ピエゾアクチュエータ          ２０４    放電制御部
２２      伝達機構                      ２０５    補正部
３０      制御弁                        ２２１    第一摺動部
４０      弁部材                        ２２２    第二摺動部
５０      噴孔                          ２２３    油密室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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