(57)【要約】【課題】高温になることを想定していない部品の耐久性が、噴射量の補正係数を求める制御をすることによって低下することを抑えることができる蓄圧式燃料噴射装置を提供する。【解決手段】コモンレール内の燃料の一部を低圧側にリークすることによってレール圧を制御するレール圧制御手段と、蓄圧式燃料噴射装置のいずれかの位置での燃料の温度を検出する燃料温度検出手段と、内燃機関の無噴射状態を検出する無噴射状態検出手段と、内燃機関の無噴射状態が検出されたときにレール圧制御手段によってレール圧を所定圧力に維持させるとともに燃料噴射制御手段によって微小噴射を実行させて指示噴射量又は燃料噴射弁の駆動信号の補正係数を算出する補正係数演算手段と、を備え、補正係数算出制御手段は、検出される燃料の温度に応じて微小噴射を実行する際のレール圧、又は補正係数を算出する制御の実行の可否を決定する。【選択図】図４
2011140921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
演算によって求められる指示噴射量に基づいて燃料噴射弁による燃料噴射制御を行う燃料噴射制御手段を備え、コモンレールに蓄積された燃料を前記内燃機関の気筒内に噴射するための蓄圧式燃料噴射装置において、
前記コモンレール内の燃料の一部を低圧側にリークすることによってレール圧を制御するレール圧制御手段と、
前記蓄圧式燃料噴射装置のいずれかの位置での前記燃料の温度を検出する燃料温度検出手段と、
前記内燃機関の無噴射状態を検出する無噴射状態検出手段と、
前記内燃機関の無噴射状態が検出されたときに前記レール圧制御手段によって前記レール圧を所定圧力に維持させるとともに前記燃料噴射制御手段によって微小噴射を実行させて前記指示噴射量又は前記燃料噴射弁の駆動信号の補正係数を算出する補正係数算出制御手段と、を備え、
前記補正係数算出制御手段は、検出される前記燃料の温度に応じて前記微小噴射を実行する際の前記レール圧、又は前記補正係数を算出する制御の実行の可否を決定することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項２】
前記蓄圧式燃料噴射装置が、前記内燃機関のクランク角速度を検出する角速度検出手段を備え、
前記補正係数演算手段が、前記内燃機関の無噴射状態が検出されたときに前記レール圧制御手段によって前記レール圧を所定圧力に維持させるとともに前記燃料噴射制御手段によって噴射時間を変えながら複数回の微小噴射を実行させ、前記微小噴射を実行したときの前記クランク角速度の変動数があらかじめ設定された基準変動数となったときの噴射時間と基準噴射時間との比に基づいて前記補正係数を算出することを特徴とする請求項１に記載の蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項３】
前記燃料温度検出手段が、前記レール圧制御手段によってリークされる燃料が通過する前記低圧側の領域の温度を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項４】
前記補正係数算出制御手段は、前記リークされる燃料が通過するリターン配管又は燃料タンク内の温度が前記リターン配管又は前記燃料タンクの耐熱温度未満となるように前記レール圧を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項５】
前記補正係数算出制御手段は、所定のレール圧で前記レール圧を維持させるために許容される現在の前記リターン配管又は前記燃料タンク内の温度の最大値の情報を用いて前記維持させるレール圧を決定することを特徴とする請求項４に記載の蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項６】
前記補正係数算出制御手段は、一回の前記無噴射状態の間に所定回数の前記微小噴射を実行させた後、前記レール圧を低下させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄圧式燃料噴射装置。
【請求項７】
補正される噴射量が、一サイクル中のメイン噴射の前に行われるパイロット噴射の噴射量であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の蓄圧式燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の気筒内に燃料噴射を行うための蓄圧式燃料噴射装置に関する。特に、製造条件や劣化等に起因する燃料噴射弁の個体差あるいは燃料性状の差による燃料噴射量のずれの補正を実行することができる蓄圧式燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の一態様としてのディーゼルエンジンにおいて、気筒内へ燃料を噴射する装置として蓄圧式燃料噴射装置が用いられている。この蓄圧式燃料噴射装置は、複数の燃料噴射弁が接続され燃料が蓄圧されるコモンレールを備えており、高圧燃料が各燃料噴射弁に供給された状態で各燃料噴射弁の通電制御を行うことによって、燃料の緻密な噴射が行われるようになっている。
【０００３】
近年、ディーゼルエンジンにおいては、燃焼性を向上させることで燃焼音やＮＯXの低減を図ることを目的として、メイン噴射の前に微小量のパイロット噴射を実施することが一般的になっている。このパイロット噴射を実施するにあたって、燃焼音やＮＯXを低減する効果を十分に得るためには、微小噴射の噴射量を正確に制御することが求められる。しかしながら、燃料噴射弁は、製造条件のばらつきや経時劣化によって生じる噴射特性のばらつきに起因して、制御装置の演算による指示噴射量に対して実噴射量のずれが生じる場合がある。
【０００４】
そこで、指示噴射量に対する実噴射量のずれを学習して、燃料噴射量の補正を実行するように構成された燃料噴射制御装置が提案されている。具体的には、燃料噴射弁に対する指示噴射量がゼロ以下となる無噴射時に単発噴射を実施し、その単発噴射によって上昇する機関回転数の変動量を求めて燃料噴射弁から噴射された実噴射量を算出し、単発噴射の指示噴射量と実噴射量との差を噴射補正量として算出するように構成された燃料噴射制御装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、パイロット噴射は比較的広い運転領域で実施されることから、単発噴射実行時の機関回転数の変動量に基づいて噴射量を補正するようにした燃料噴射制御装置も提案されている。具体的には、燃料噴射弁が無噴射状態であって、内燃機関がニュートラル状態に単発噴射を実行したときの機関出力に基づいて算出される実噴射量と指示噴射量とのずれを全領域で学習するように構成された燃料噴射制御装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３６７８８号公報  （全文、全図）
【特許文献２】特開２００９−２３５９５６号公報  （全文、全図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
蓄圧式燃料噴射装置において、全領域での噴射量のずれの学習制御を実行しようとする場合、燃料噴射弁の無噴射状態において、コモンレールの圧力（以下「レール圧」と称する。）を、アイドル状態に相当する比較的低い圧力から高負荷状態に相当する比較的高い圧力までの間の複数の値に設定する必要がある。
【０００８】
レール圧を制御する方法としては、コモンレールに供給された燃料の一部を圧力制御弁によって排出して調節する方法と、コモンレールに供給される燃料の流量を調量弁によって調節する方法とがある。どちらの方法でレール圧を調節するか、あるいは、二つの制御を併用してレール圧を調節するかは、内燃機関の運転領域によって切り分けられている。
【０００９】
ここで、特許文献２に記載されたように、内燃機関の無噴射状態において全領域での噴射量のずれの学習制御を実行する場合に、圧力制御弁を開弁してコモンレールから燃料の一部を排出することによってレール圧を制御しようとすると、比較的高い圧力の燃料を圧力制御弁によって排出しながらレール圧の制御が行われることになる。このようなレール圧の制御が長時間にわたって行われると、高温の燃料がシステム内を循環して燃料温度が次第に上昇させられる状態となるため、排出される燃料が流通するリターン配管や燃料タンク、配管の連結部材等、高温になることを想定していない部品の耐久性が低下して、燃料漏れが引き起こされるおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明の発明者は鋭意努力し、内燃機関の無噴射状態においてレール圧を様々な状態に調節した上で微小噴射を実行し噴射量の補正係数を算出するにあたり、装置内を流通する燃料温度に応じて微小噴射を実行する際のレール圧、又は補正係数を算出する制御の実行の可否を決定することで、このような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、高温になることを想定していない部品の耐久性が、噴射量の補正係数を求める制御をすることによって低下することを抑えることができる蓄圧式燃料噴射装置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】
【００１１】
本発明によれば、演算によって求められる指示噴射量に基づいて燃料噴射弁による燃料噴射制御を行う燃料噴射制御手段を備え、コモンレールに蓄積された燃料を内燃機関の気筒内に噴射するための蓄圧式燃料噴射装置において、コモンレール内の燃料の一部を低圧側にリークすることによってレール圧を制御するレール圧制御手段と、蓄圧式燃料噴射装置のいずれかの位置での燃料の温度を検出する燃料温度検出手段と、内燃機関の無噴射状態を検出する無噴射状態検出手段と、内燃機関の無噴射状態が検出されたときにレール圧制御手段によってレール圧を所定圧力に維持させるとともに燃料噴射制御手段によって微小噴射を実行させて指示噴射量又は燃料噴射弁の駆動信号の補正係数を算出する補正係数算出制御手段と、を備え、補正係数算出制御手段は、検出される燃料の温度に応じて微小噴射を実行する際のレール圧、又は補正係数を算出する制御の実行の可否を決定することを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置が提供され、上述した問題を解決することができる。
【００１２】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置を構成するにあたり、蓄圧式燃料噴射装置が、内燃機関のクランク角速度を検出する角速度検出手段を備え、補正係数演算手段が、内燃機関の無噴射状態が検出されたときにレール圧制御手段によってレール圧を所定圧力に維持させるとともに燃料噴射制御手段によって噴射時間を変えながら複数回の微小噴射を実行させ、微小噴射を実行したときのクランク角速度の変動数があらかじめ設定された基準変動数となったときの噴射時間と基準噴射時間との比に基づいて補正係数を算出することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置を構成するにあたり、燃料温度検出手段が、レール圧制御手段によってリークされる燃料が通過する低圧側の領域の温度を検出することが好ましい。
【００１４】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置を構成するにあたり、補正係数算出制御手段は、リークされる燃料が通過するリターン配管又は燃料タンク内の温度がリターン配管又は燃料タンクの耐熱温度未満となるようにレール圧を決定することが好ましい。
【００１５】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置を構成するにあたり、補正係数算出制御手段は、所定のレール圧でレール圧を維持させるために許容される現在のリターン配管又は燃料タンク内の温度の最大値の情報を用いて維持させるレール圧を決定することが好ましい。
【００１６】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置を構成するにあたり、補正係数算出制御手段は、一回の無噴射状態の間に所定回数の微小噴射を実行させた後、レール圧を低下させることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置を構成するにあたり、補正される噴射量が、一サイクル中のメイン噴射の前に行われるパイロット噴射の噴射量であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の蓄圧式燃料噴射装置によれば、内燃機関の無噴射状態において圧力制御弁によってコモンレールから燃料の一部を排出してレール圧を調節し、微小噴射を実行することによって噴射量の補正係数を算出して噴射量の補正を実行するにあたり、低圧側を流通する燃料温度が高くなるおそれがあるときには微小噴射の実行が制限されるか、あるいは、レール圧が低い値に設定されることにより、燃料温度の上昇が抑えられる。したがって、高温になることが想定されていない低圧側のリターン配管や燃料タンク、配管の連結部材等の耐久性の低下が抑えられ、燃料漏れの発生を防ぐことができる。また、噴射量の補正を実行するために低圧側のリターン配管や燃料タンク等として、必要以上に耐熱性の高い部品を採用する必要がなくなり、蓄圧式燃料噴射装置のコストの増加を抑えられる。
【００１９】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置において、レール圧を所定圧力に維持した状態で噴射時間を変えながら複数回の微小噴射を実行し、補正係数演算手段が、クランク角速度の変動数が基準変動数となったときの噴射時間と基準噴射時間との比に基づいて補正係数を算出することにより、クランク角速度の変動数という絶対的な指標によって噴射量のずれが把握され、補正係数を精度よく求めることができる。
【００２０】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置において、燃料温度検出手段が、レール圧制御手段によってコモンレールからリークさせられる燃料が通過する低圧側の領域の温度を検出することにより、レール圧調節後の低圧側の燃料温度が低圧側の部品の耐熱温度を超えないように正確に制御することができる。
【００２１】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置において、補正係数算出制御手段が、リターン配管や燃料タンクを流通する燃料の温度が当該リターン配管や燃料タンク、配管の連結部材の耐熱温度未満となるように、微小噴射を実行する際のレール圧を決定することにより、これらの部品の耐久性の低下を確実に抑えることができる。
【００２２】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置において、補正係数算出制御手段が、所定のレール圧でレール圧を維持させるために許容される現在のリターン配管又は燃料タンク内の温度の最大値の情報を用いて維持させるレール圧を決定することにより、リターン配管又は燃料タンクの温度がそれらの耐熱温度を超えないようにレール圧を容易に制御することができる。
【００２３】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置において、補正係数算出制御手段が、一回の無噴射状態の間に所定回数の微小噴射を実行させた後でレール圧を低下させることにより、内燃機関の無噴射状態の回数が少ない中で、制御装置で算出される指示噴射量と実噴射量とのずれを学習することができる。
【００２４】
また、本発明の蓄圧式燃料噴射装置において、補正される噴射量がパイロット噴射量であることにより、噴射量が微小であって誤差の影響が大きくなりやすいパイロット噴射量を指示噴射量に近づけることができるようになる。したがって、気筒内の圧力の上昇がスムーズになって急激な燃焼が抑えられるため、運転音や振動等を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】蓄圧式燃料噴射装置の構成例について説明するための図である。
【図２】制御装置の構成例を説明するためのブロック図である。
【図３】補正係数演算手段の演算処理について説明するための図である。
【図４】リターン配管の耐熱温度とリターン配管内の燃料温度との関係、及びリターン配管内の燃料温度と燃料温度センサによる検出温度との関係を示す図である。
【図５】蓄圧式燃料噴射装置の制御フローについて説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の蓄圧式燃料噴射装置に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、以下の実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものは同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。
【００２７】
１．蓄圧式燃料噴射装置の全体的構成
図１は、本発明の実施の形態にかかる蓄圧式燃料噴射装置５０の概略構成を示している。この図１に示す蓄圧式燃料噴射装置５０は、内燃機関４０としてのディーゼルエンジンの気筒内に燃料を噴射する蓄圧式燃料噴射装置であって、燃料タンク１と、低圧ポンプ２と、高圧ポンプ５と、コモンレール１０と、燃料噴射弁１３と、制御装置７０等を主たる要素として備えている。
【００２８】
内燃機関４０は、クランクシャフト４３の回転に伴ってピストン４２が気筒４１内を往復動し、気筒４１内が圧縮状態のときに気筒４１内にディーゼル燃料が噴射されて気筒４１内で爆発を生じ、ピストン４２が押し下げられてクランクシャフト４３がさらに回転させられることで駆動する。この内燃機関４０には、クランクシャフト４３の回転位相であるクランク角を検出するためのクランク角センサ４４が設けられている。
【００２９】
蓄圧式燃料噴射装置５０において、低圧ポンプ２と高圧ポンプ５は低圧燃料通路１８で接続され、高圧ポンプ５とコモンレール１０、コモンレール１０と燃料噴射弁１３は、それぞれ高圧燃料通路３７、３９で接続されている。また、高圧ポンプ５やコモンレール１０、燃料噴射弁１３等には、リーク燃料あるいはリターン燃料を燃料タンク１に戻すためのリターン配管３０ａ〜３０ｃが接続されている。
【００３０】
低圧ポンプ２は、燃料タンク１内の低圧燃料を吸い上げ、低圧燃料通路１８を介して高圧ポンプ５に対して低圧の燃料を供給する。低圧ポンプ２としては、通電により駆動する電動低圧ポンプや内燃機関の動力によって駆動するギヤポンプ等が用いられる。
【００３１】
高圧ポンプ５は、低圧ポンプ２によって送られる低圧の燃料を加圧し、高圧燃料通路３７を介して、高圧の燃料をコモンレール１０に圧送する。高圧ポンプ５の加圧室５ａよりも上流の低圧燃料通路１８には流量制御弁８が備えられており、この流量制御弁８によって要求されるレール圧及び要求噴射量等に応じて加圧室５ａに供給される低圧の燃料の流量が調節される。この流量制御弁８は、例えば、供給される電流値の大きさによって弁体のストローク量が調節可能な電磁比例式の流量制御弁が用いられる。
【００３２】
また、流量制御弁８よりも上流側には圧力調整弁１４が接続されており、圧力調整弁１４はさらに燃料タンク１に通じるリターン配管３０ａに接続されている。本実施形態において、圧力調整弁１４は、前後の差圧、すなわち、低圧燃料通路１８内の圧力と、リターン配管３０ａ内の圧力との差が所定値を越えたときに開弁されるオーバーフローバルブが用いられている。
【００３３】
コモンレール１０は、高圧ポンプ５から圧送される高圧の燃料を蓄積し、高圧燃料通路３９を介して接続された複数の燃料噴射弁１３に対して高圧の燃料を供給する。このコモンレール１０にはレール圧センサ２１及び圧力制御弁１２が取り付けられている。圧力制御弁１２は例えば電磁比例制御弁が用いられ、圧力制御弁１２によってコモンレール１０からリターン配管３０ｂに排出する燃料のリーク量が調節され、当該リーク量に応じてレール圧が調整される。
【００３４】
コモンレール１０に接続された燃料噴射弁１３は、噴射孔が設けられたノズルボディと噴射孔を閉塞するノズルニードルとを備え、ノズルニードルの後端側に作用する背圧が逃されることによって噴射孔が開かれ、コモンレール１０から供給される高圧燃料が内燃機関４０の気筒４１内に噴射される。燃料噴射弁１３は、例えば、背圧制御部としてソレノイドバルブが備えられた電磁制御型の燃料噴射弁や、背圧制御部としてピエゾ素子が備えられた電歪型の燃料噴射弁が用いられる。
【００３５】
また、蓄圧式燃料噴射装置５０には、燃料温度を検出するための燃料温度センサ１５が備えられている。本実施形態において、燃料温度センサ１５は高圧ポンプ５に形成された低圧燃料通路１８に備えられているが、燃料温度センサ１５の配置位置は特に制限されるものではない。ただし、本発明において、燃料温度センサ１５は低圧燃料通路１８あるいはリターン配管３０ｂを流通する低圧の燃料の温度を推定できる位置に備えられることが必要であり、本発明の効果がより得られるようにするためには燃料温度センサ１５がリターン配管３０ｂに備えられることがより好ましい。
【００３６】
これまでに説明した本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置５０は、従来公知の蓄圧式燃料噴射装置の一構成例にすぎず、本発明の燃料噴射制御装置が備えられる蓄圧式燃料噴射装置はこれ以外の構成となっていても構わない。
【００３７】
２．制御装置
図２は、本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置５０に備えられた制御装置７０の構成を機能的なブロックで表した図を示している。この制御装置７０は、公知の構成からなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、指示噴射量演算手段７１と、無噴射状態検出手段７２と、角速度検出手段７３と、燃料温度検出手段７４と、個体差補正係数算出制御手段８０と、燃料噴射量補正手段７５と、燃料噴射弁制御手段７６と、レール圧検出手段７７と、レール圧制御手段７８とを備えている。個体差補正係数算出制御手段８０は、学習レール圧指示手段８１と、微小噴射実行制御手段８３と、補正係数演算手段８５とを備えている。これらの各手段は、具体的にはマイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現される。
【００３８】
また、制御装置７０には、図示しない記憶手段（ＲＡＭ：Random Access Memory）が備えられている。この記憶手段には、各手段で算出ないし検出された情報や、蓄圧式燃料噴射装置５０や内燃機関４０に備えられたセンサの情報が記憶され、記憶された情報は各手段によって必要に応じて読込まれる。
【００３９】
（１）指示噴射量演算手段
指示噴射量演算手段７１は、機関回転数Ne及びアクセル操作量Acc等に基づいて、内燃機関４０の気筒内に噴射する燃料の指示噴射量Qtgtを算出する。具体的に、指示噴射量演算手段７１は、内燃機関４０の回転数Neやアクセル操作量Acc以外に、排気ガスの浄化に用いられる触媒やパティキュレートフィルタの状態、燃料温度等を考慮して、目標パイロット噴射量Qpilot、目標メイン噴射量Qmain、目標ポスト噴射量Qpostをそれぞれ算出するように構成されている。
【００４０】
（２）無噴射状態検出手段
無噴射状態検出手段７２は、指示噴射量演算手段７１で算出された指示噴射量Qtgt（Qpilot、Qmain、Qpost）とアクセル操作量Accとを読込み、内燃機関４０の無噴射状態を検出する。この無噴射状態検出手段７２は、車両が高速あるいは中速での走行状態から運転者がアクセルを離すことで燃料が無噴射状態となるオーバーラン状態を検出するものであればよい。例えば、トルク計算から無噴射状態を検出するようにすることもできる。オーバーラン状態以外にも内燃機関４０の無噴射状態が存在するのであれば、その状態が検出されるように構成されていてもよい。無噴射状態が検出されると、無噴射状態検出手段７２は個体差補正係数算出制御手段８０に対して信号Sorを伝達する。
【００４１】
（３）角速度検出手段及び燃料温度検出手段
角速度検出手段７３は、クランク角センサ４４のセンサ信号Sωを単位時間ごとに継続的に読込み、単位時間当たりのクランクシャフト４３の回転変位の角速度ωを検出する。
また、燃料温度検出手段７４は、燃料温度センサ１５のセンサ信号Stfを継続的に読込み、燃料温度センサ１５が備えられた領域における燃料の温度Tfを検出する。
【００４２】
（４）レール圧検出手段及びレール圧制御手段
レール圧検出手段７７は、レール圧センサ２１のセンサ信号Sprを継続的に読込み、レール圧Pactの検出を行う。また、レール圧制御手段７８は、機関回転数Neやアクセル操作量Acc等に基づいて目標レール圧Ptgtを算出するとともに、この目標レール圧Ptgtとレール圧検出手段７７によって検出されるレール圧Pactとの偏差に基づいて流量制御弁８又は圧力制御弁１２あるいは両方の弁を制御し、レール圧の調節を行う。レール圧の調節をどの弁の制御によって行うかは、基本的には、車両の走行状態や内燃機関４０の運転状態に応じて切り分けられている。
【００４３】
また、本実施形態において、レール圧制御手段７８は、無噴射状態の信号Sorを受け取ると流量制御弁８の開度を所定の開度に固定するとともに、後述する個体差補正係数算出制御手段８０における学習レール圧指示手段８１から指示される学習レール圧PstdXに基づいて圧力制御弁１２の開度の調節を行う。この無噴射状態における学習レール圧PstdXに基づくレール圧の制御は、後述する微小噴射が所定回数実行されるまでの間に行われ、所定回数の微小噴射の実行後においてもアクセル操作量Accがゼロの状態が継続する場合には、レール圧Pactはアイドリング状態での目標レール圧に戻される。ただし、内燃機関４０の無噴射状態が継続する間、レール圧Pactを学習レール圧PstdXで維持するようにしてもよく、あるいは、別の学習レール圧PstdXに移行して学習制御を継続するようにしてもよい。
【００４４】
（５）個体差補正係数算出制御手段
個体差補正係数算出制御手段８０は、燃料噴射弁１３ごとの加工精度や経時劣化等による個体差のばらつきによる指示噴射量Qtgtと実噴射量Qactとのずれ分を補正するための補正係数αを求める。この個体差のばらつきは、例えば、燃料噴射弁１３の噴射孔の大きさや弁体のストローク量、摺動性、噴射孔の詰まり具合、弁体のシート摩耗等の影響によって発生する。
【００４５】
具体的に、本実施形態において、制御装置７０には、あらかじめ定められた所定量の基準微小噴射量Qzが噴射される噴射時間として基準噴射時間ETa0があらかじめ記憶されている。制御装置７０は、現在の燃料噴射弁１３において、基準微小噴射量Qzが噴射される噴射時間ETaを内燃機関４０の角速度ωの推移（以下「角速度変動Ω」と称する。）に基づいて求め、求められた噴射時間ETaと基準噴射時間ETa0との比に基づき、当該燃料噴射弁１３の指示噴射量Qtgtの補正を行う補正係数αが求められるように構成されている。
【００４６】
また、本実施形態において、個体差補正係数算出制御手段８０は、内燃機関４０のあらゆる運転領域での補正係数α1〜αn（本実施形態の例ではn=5）を算出するために、微小噴射を実行する際の学習レール圧PstdXを複数段階（本実施形態の例ではX=1〜5）で設定するように構成されている。本実施形態において、複数段階の学習レール圧Pstd1〜Pstd5は、内燃機関４０の無噴射状態が検出されるごとに、異なる値がランダムにあるいは順番に選択される。
【００４７】
学習レール圧Pstd1〜Pstd5ごとの補正係数α1〜α5の基本的な求め方を図３（ａ）〜（ｃ）を参照しながら具体的に説明する。
個体差補正係数算出制御手段８０を構成する学習レール圧指示手段８１は、無噴射状態の信号を受け取ると、５段階の学習レール圧Pstd1〜Pstd5の中からいずれかの学習レール圧PstdXを選択してレール圧制御手段７８に対して指示を送る。
【００４８】
個体差補正係数算出制御手段８０を構成する微小噴射実行制御手段８３は、レール圧検出手段７７で検出されるレール圧Pactが指示を送った学習レール圧PstdXとなったときに、補正対象の燃料噴射弁１３に対して、機関回転の一サイクル中に一回の微小噴射を噴射時間ETaを変えながら複数回実行させるよう燃料噴射弁制御手段７６に対して指示を送る。この微小噴射は、内燃機関４０の駆動力に大きく影響しない程度の基準微小噴射量Qz、例えば、１〜２mm3程度の燃料噴射が行われるように、燃料噴射弁１３へ供給する電流あるいは電圧の制御が行われる。微小噴射が実行されると、燃料が噴射された気筒４１における圧縮行程から膨張工程にかけて内燃機関４０の角速度変動Ωが増大する（図３（ａ）を参照）。
【００４９】
また、個体差補正係数算出制御手段８０を構成する補正係数演算手段８５は、微小噴射実行制御手段８３によって補正対象の燃料噴射弁１３から微小噴射が実行されるごとにその信号を受け取り、この微小噴射が行われたときの角速度変動Ωzを、微小噴射が行われなかったときの角速度変動Ωz0と比較し、角速度変動の差分ΔΩzを求める。この微小噴射が噴射時間ETaを変えながら複数回実行されると、増大した角速度変動Ωzと無噴射状態での角速度変動Ωz0との差分ΔΩzと、噴射時間ETaとの関係が得られる（図３（ａ）及び（ｂ）を参照）。
【００５０】
このとき、異なる噴射時間ETaでの微小噴射によって生じるそれぞれの角速度変動Ωzは、例えば、ある噴射時間ETaの微小噴射をそれぞれ一回ずつ実行してそのときに生じた角速度変動Ωzの値を用いるようにすることができる。あるいは、ある噴射時間ETaの微小噴射を複数回実行し、それぞれの微小噴射によって生じた角速度変動Ωzの値の平均値をその噴射時間ETaの微小噴射による角速度変動Ωzの値として用いるようにすることもできる。
【００５１】
角速度変動Ωの比較は、例えば、補正対象の燃料噴射弁１３が備えられた気筒での圧縮行程から膨張行程までの角速度変動Ωzを、それ以外の微小噴射が行われない気筒での圧縮行程から膨張行程までの角速度変動Ωz0と比較することで行われる。このような比較を行うことで、短時間で角速度変動の差分ΔΩzが得られ、内燃機関４０の無噴射状態において、指示した学習レール圧PstdX（X=1〜5）ごとの補正係数α（α1〜α5）の算出が容易に行われる。ただし、角速度変動Ωの比較は、補正対象の燃料噴射弁１３が備えられた気筒における、微小噴射実行時の角速度変動Ωzと微小噴射未実行時の角速度変動Ωz0とを比較することで行うようにしてもよい。
【００５２】
また、個体差補正係数算出制御手段８０は、制御装置７０にあらかじめ記憶されている実噴射量Qactと角速度変動の差分ΔΩzとの関係を示すデータ（図３（ｃ）を参照）を参照可能になっており、補正係数演算手段８５は、角速度変動の差分ΔΩzが基準値ΔΩ0となったときの微小噴射の噴射時間ETaを求める。この基準値ΔΩ0は、基準微小噴射量Qzの燃料が噴射されたときに生じる角速度変動の差分の値として、あらかじめ実験等により求められて記憶されている。そして、求められた噴射時間ETaが、蓄圧式燃料噴射装置５０の出荷時等にあらかじめ設定されている角速度変動の差分が基準値ΔΩ0となる基準噴射時間ETa0と比較され、基準噴射時間ETa0に対する噴射時間ETaの比率（ETa／ETa0）が、指示した学習レール圧PstdX（X=1〜5）における補正係数α（α1〜α5）とされる。
【００５３】
学習レール圧Pstd1〜Pstd5ごとの補正係数α1〜α5は、複数の燃料噴射弁１３ごとに求められることが好ましい。燃料噴射弁１３ごとに補正係数α1〜α5を求めることにより、それぞれの燃料噴射弁１３の個体差のばらつきが解消されるとともに様々な運転状態での指示噴射量Qtgtと実噴射量Qactとのずれが小さくされる。
【００５４】
以上のように、内燃機関４０の無噴射状態が検出されるたびに学習レール圧Pstd1〜Pstd5がランダムにあるいは順番に選択されて、それぞれの学習レール圧Pstd1〜Pstd5ごとに補正係数α1〜α5が求められるが、制御装置７０は、燃料温度検出手段７４で検出される燃料温度Tfの値によっては、選択される予定の学習レール圧PstdXよりも低い値が選択されるように構成されている。具体的には、学習レール圧PstdXに応じてレール圧を調節した後において、圧力制御弁１２の出口付近のリターン配管３０ｂ内の燃料温度TfAがリターン配管３０ｂの耐熱温度limit_TfAを超えない範囲で学習レール圧PstdXが選択される。
【００５５】
例えば、検出される燃料温度Tfから推定される圧力制御弁１２の出口付近のリターン配管３０ｂ内の燃料温度TfAが、選択される予定の学習レール圧PstdXにレール圧Pactが調節されたときにはリターン配管３０ｂの耐熱温度limit_TfAを超えそうな状況にあると想定される場合には、学習レール圧PstdXの値はより低い値に変更される。このときの変更後の学習レール圧PstdXは、レール圧調節後における圧力制御弁１２の出口付近のリターン配管３０ｂ内の燃料温度TfAがリターン配管３０ｂの耐熱温度limit_TfAを超えない範囲となるように選択される。
【００５６】
本実施形態の例では、図４（ａ）〜（ｂ）に示すように、設定する学習レール圧PstdXの値と、その学習レール圧PstdXに設定する場合に許容される現在の圧力制御弁１２の出口付近のリターン配管３０ｂ内の燃料温度TfAの最大値との関係、及び圧力制御弁１２の出口付近のリターン配管３０ｂ内の燃料温度TfAと燃料温度センサ１５を用いて検出される燃料温度Tfとの関係があらかじめ実験等によって求められて制御装置７０に記憶されている。そのため、無噴射状態が検出されたときの燃料温度Tfが把握できれば、設定しようとする学習レール圧PstdXが、リターン配管３０ｂ内の燃料温度TfAをリターン配管３０ｂの耐熱温度limit_TfA未満に維持できるような値か否かを判定することができるようになっている。燃料温度センサ１５がリターン配管３０ｂに備えられる場合には、図４（ａ）の情報のみでよい。
【００５７】
具体的に、図４（ａ）に示すように、学習レール圧PstdXをPstd1（Pstd2）に設定しようとする場合、現在のリターン配管３０ｂ内の燃料温度TfAがTfA1（TfA2）未満でなければならない。そうすると、図４（ｂ）に示すように、学習レール圧PstdXをPstd1（Pstd2）に設定しようとする場合、燃料温度センサ１５を用いて検出される燃料温度TfはTf1（Tf2）未満でなければならない。したがって、例えば、燃料温度センサ１５を用いて検出される燃料温度TfがTf1である場合には、学習レール圧PstdXをPstd2に設定するとリターン配管３０ｂ内の燃料温度TfAがリターン配管３０ｂの耐熱温度limit_TfA以上になってしまうために、その学習レール圧Pstd2は選択できないと判定される。換言すれば、学習レール圧PstdXをPstd2に設定したいのであれば、燃料温度センサ１５を用いて検出される燃料温度TfがTf2未満でなければならないことになる。
【００５８】
設定する学習レール圧PstdXの値と、その学習レール圧PstdXに設定する場合に許容される現在の圧力制御弁１２の出口付近のリターン配管３０ｂ内の燃料温度TfAの最大値との関係、及び燃料温度センサ１５を用いて検出される燃料温度Tfとリターン配管３０ｂ内の燃料温度TfAとの関係については、外気温度による影響を考慮に入れてもよい。
また、選択予定の学習レール圧PstdXに設定したときにリターン配管３０ｂ内の燃料温度TfAがリターン配管３０ｂの耐熱温度limit_TfAを超えそうな状況において、学習レール圧PstdXとしてより低い値を選択して指示を送るのではなく、そのような状況においては、今回の無噴射状態での補正係数αの算出を中止するように設定することもできる。
【００５９】
このように、本実施形態において、制御装置７０の個体差補正係数算出制御手段８０では、高温の燃料が低圧側にリークして蓄圧式燃料噴射装置５０内を循環することによる燃料温度の過上昇を生じるおそれがある場合において、低圧側の燃料温度の上昇が抑えられるような比較的低い値の学習レール圧PstdXが選択されたり、指示噴射量Qtgtの補正係数αを算出する制御の実行が禁止されたりするようになっている。そのため、高温になることが想定されていないリターン配管３０ｂや燃料タンク１、配管の連結部材等の耐久性の低下を防ぐことができる。
【００６０】
（６）燃料噴射量補正手段
燃料噴射量補正手段７５は、個体差補正係数算出制御手段８０で算出された学習レール圧Pstd1〜Pstd5それぞれの噴射制御時の補正係数α1〜α5を用いて、指示噴射量演算手段７１で算出された指示噴射量Qtgtを補正し、補正後の指示噴射量Qtgt’を算出する。本実施形態の制御装置７０では、レール圧検出手段７７で検出されるレール圧Pactの値に応じて、どの補正係数α1〜α5を用いて補正を行うかがあらかじめ区分されている。
【００６１】
（７）燃料噴射弁制御手段
燃料噴射弁制御手段７６は、レール圧検出手段７７で検出されるレール圧Pactを読み込むとともに、読み込んだレール圧Pactと燃料噴射量補正手段７５で算出された補正後の指示噴射量Qtgt’とに基づき燃料噴射弁１３の制御を行う。具体的に、燃料噴射弁制御手段７６は、レール圧Pact及び指示噴射量Qtgt’に基づいて燃料噴射弁１３への通電時間を決定し、燃料噴射弁１３の駆動制御を行うアクチュエータに対して指示信号を出力する。
【００６２】
本実施形態において、制御装置７０は、指示噴射量演算手段７１で算出された指示噴射量Qtgtを補正するように構成されているが、これ以外にも、指示噴射量演算手段７１で用いられる指示噴射量の演算式に補正係数αを乗算するようにしてもよく、あるいは、燃料噴射弁制御手段７６から燃料噴射弁１３に対して出力される制御指示値を補正するようにしてもよい。いずれにしても、補正後には燃料噴射弁１３からの実噴射量Qactが増減され、加工精度や経時劣化等による指示噴射量Qtgtと実噴射量Qactとのずれ分が解消される。
【００６３】
特に、本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置５０で行われる補正の方法は、微小噴射を実行することによる方法であるため、パイロット噴射やポスト噴射等の少量の噴射における目標噴射量と実噴射量とのずれをも解消しやすいものである。目標噴射量と実噴射量とのずれの影響が大きくなりやすいパイロット噴射やポスト噴射等のずれが解消されることで、内燃機関４０での燃焼性の向上が図られる。
【００６４】
３．制御の具体的フロー
次に、本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置５０によって実行される指示噴射量補正制御について、図５の制御フローに基づいて詳細に説明する。
【００６５】
まず、スタート後のステップＳ１で、機関回転数Neやアクセル操作量Acc、レール圧Pact等を読込み、ステップＳ２で、機関回転数Neやアクセル操作量Acc等に基づいて指示噴射量Qtgtを算出する。次いで、ステップＳ３で、内燃機関４０が無噴射状態になっているか否かを判別する。無噴射状態になければステップＳ１７に進み、機関回転数Neやアクセル操作量Acc等に基づいて目標レール圧Ptgtを算出した後、ステップＳ１８で、流量制御弁８あるいは圧力制御弁１２によってレール圧を制御する。さらに、燃料噴射制御の対象の燃料噴射弁１３において補正係数α1〜αnがすでに求められているのであれば、ステップＳ１９で、レール圧Pactに応じた補正係数αnによって補正後の指示噴射量Qtgt’を算出し、ステップＳ２０で、燃料噴射弁１３への通電制御を実行してスタートに戻る。
【００６６】
一方、ステップＳ３で、内燃機関４０が無噴射状態にある場合には、ステップＳ４に進んで燃料温度センサ１５を用いて検出される燃料温度Tfを読み込む。次いで、ステップＳ５で、補正対象の燃料噴射弁を選択した後、ステップＳ６で、今回設定する予定の学習レール圧PstdX=nを読込む。
【００６７】
次いで、ステップＳ７で、学習レール圧PstdXを学習レール圧PstdX=nに設定する場合における、燃料温度センサ１５を用いて検出される燃料温度Tfの最大値limit_TfXを求めた後、ステップＳ８で、検出された燃料温度Tfが許容される最大値limit_TfX未満であるか否かを判別する。検出された燃料温度Tfが許容される最大値limit_TfX以上である場合にはステップＳ９に進み、設定する学習レール圧を一段階低い値（PstdX=n-1）に変更し、ステップＳ７に戻る。そして、再びステップＳ７で、学習レール圧PstdXを学習レール圧PstdX=n-1に設定する場合における、許容される燃料温度Tfの最大値limit_TfXを算出した後、ステップＳ８で、検出された燃料温度Tfが許容される最大値limit_TfX未満であるか否かを判別する。
【００６８】
検出された燃料温度Tfが許容される最大値limit_TfX未満となるまで、設定する学習レール圧PstdXを変更しながらステップＳ７〜ステップＳ９が繰り返される。そして、検出された燃料温度Tfが許容される最大値limit_TfX未満となる学習レール圧PstdXが選択されたときにステップＳ１０に進み、レール圧の制御を実行する。
【００６９】
次いで、ステップＳ１１において、補正対象の燃料噴射弁１３において、機関回転の一サイクル中に一回の微小噴射を噴射時間ETaを異ならせながら複数回実行した後、ステップＳ１２において内燃機関４０の角速度変動Ωを読込む。このとき、それぞれの噴射時間ETaの微小噴射をそれぞれ一回ずつ実行するようにしてもよいし、あるいは、それぞれの噴射時間ETaの微小噴射をそれぞれ複数回実行するようにしてもよい。さらに、ステップＳ１３で、噴射時間ETaを異ならせながら微小噴射を複数回実行したときのそれぞれの角速度変動Ωz1…Ωznと、微小噴射を実行しないときの角速度変動Ωz0との差分ΔΩz1…ΔΩznをそれぞれ算出し、ステップＳ１４で、角速度変動の差分ΔΩzが基準値ΔΩ0となったときの微小噴射の噴射時間ETaを求める。
【００７０】
次いで、ステップＳ１５で、ステップＳ１４において求められた噴射時間ETaを、角速度変動の差分が基準値ΔΩ0となる基準噴射時間ETa0と比較し、基準噴射時間ETa0に対する噴射時間ETaの比率（ETa／ETa0）から、補正対象の燃料噴射弁１３における設定された学習レール圧PstdXでの補正係数αnを求める。補正係数αnを求めた後は、ステップＳ１６において補正対象の燃料噴射弁１３の該当する補正係数αnを更新してスタートに戻る。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態の蓄圧式燃料噴射装置５０によれば、内燃機関４０の無噴射状態を利用して指示噴射量Qtgtの補正係数αを求める際に、高温の燃料が蓄圧式燃料噴射装置５０内を循環して燃料の温度が過上昇することが避けられる。したがって、高温になることが想定されていないリターン配管３０ｂや燃料タンク１、配管の連結部材等の耐久性の低下が防止され、燃料漏れの発生を防ぐことができる。そのため、噴射量の補正を実行するために、低圧側のリターン配管３０ｂや燃料タンク１、配管の連結部材等として必要以上に耐熱性の高い部品を採用する必要がなくなり、蓄圧式燃料噴射装置５０のコストの増加が抑えられる。
【００７２】
なお、上述した実施の形態の例では、燃料温度センサ１５を用いて検出される燃料温度Tfが許容される最大値limit_Tf未満であるか否かを判別して学習レール圧PstdXの選択をしているが、検出される燃料温度Tfからリターン配管３０ｂ内の燃料温度TfAを推定して、この燃料温度TfAが許容される最大値未満であるか否かを判別して学習レール圧PstdXの選択をすることもできる。あるいは、検出される燃料温度Tfから、レール圧が学習レール圧PstdXに制御された場合に想定されるリターン配管３０ｂ内の想定温度TfA’を求め、この想定温度TfA’がリターン配管３０ｂの耐熱温度limit_TfA未満であるかを判別して学習レール圧PstdXの選択をすることもできる。
【００７３】
また、上述した実施の形態の例では、コモンレール１０に接続されたリターン配管３０ｂ内の燃料温度TfAとリターン配管３０ｂの耐熱温度limit_TfAとの関係を考慮して学習レール圧PstdXの設定を行っているが、燃料タンク１内の燃料温度と燃料タンク１の耐熱温度との関係を考慮して学習レール圧PstdXの設定をしたり、低圧ポンプ２と高圧ポンプ５とを接続する配管内の燃料温度とこの配管の耐熱温度との関係を考慮して学習レール圧PstdXの設定をしたりすることもできる。さらには、これらの燃料温度のうちの複数の温度を監視しながら学習レール圧PstdXの設定をすることもできる。
【００７４】
また、上述した実施の形態の例では、噴射時間ETaを変えながら微小噴射を複数回実行させてそれぞれの角速度変動の差分ΔΩzの値を求めた後に、角速度変動の差分ΔΩzの値が基準値ΔΩ0となるような噴射時間ETaを求めている。ただし、この方法以外にも、ある噴射時間ETaでの微小噴射を一回あるいは複数回実行させ、そのときの角速度変動Ωzあるいはそれらの平均値を用いて得られる角速度変動の差分ΔΩzの値が基準値ΔΩ0とならない場合に次の噴射時間ETaに移行して、角速度変動の差分ΔΩzの値が基準値ΔΩ0となるような噴射時間ETaを求めるようにすることもできる。
【００７５】
さらに、これまで説明した実施の形態の蓄圧式燃料噴射装置５０では、コモンレール１０に接続されたリターン配管３０ｂは、排出される燃料を燃料タンク１に導くようになっているが、コモンレールに接続されたリターン配管が高圧ポンプの入口側の燃料配管に接続し、排出される燃料を高圧ポンプの入口側に導くようになっていてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１：燃料タンク、２：低圧ポンプ、５：高圧ポンプ、５ａ：加圧室、８：流量制御弁、１０：コモンレール、１２：圧力制御弁、１３：燃料噴射弁、１４：圧力調整弁、１５：燃料温度センサ、１８：低圧燃料通路、２１：レール圧センサ、３０ａ・３０ｂ・３０ｃ：リターン配管、３７・３９：高圧燃料通路、４０：内燃機関、４１：気筒、４２：ピストン、４３：クランクシャフト、４４：クランク角センサ、５０：蓄圧式燃料噴射装置、７０：制御装置、７１：指示噴射量演算手段、７２：無噴射状態検出手段、７３：角速度検出手段、７４：燃料温度検出手段、７５：燃料噴射量補正手段、７６：燃料噴射弁制御手段、７７：レール圧検出手段、７８：レール圧制御手段、８０：個体差補正係数算出制御手段、８１：学習レール圧指示手段、８３：微小噴射実行制御手段、８５：補正係数演算手段
【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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