(57)【要約】【課題】多段噴射での後段噴射に際して前段噴射の影響を適正に除去する。【解決手段】燃料噴射システムは、コモンレール１１と、コモンレール１１に対して燃料を圧送する燃料ポンプ１２と、コモンレール１１内の高圧燃料を噴射する燃料噴射弁３０と、コモンレール１１から燃料噴射弁３０の噴孔３５までの燃料通路内の燃圧を検出する燃圧センサ４０と、を備え、コモンレール１１の出口通路部にオリフィスが形成されている。ＥＣＵ５０は、燃圧センサ４０により検出された燃圧を取得する燃圧取得部と、多段噴射での前段噴射の終了後において、燃圧取得部により取得された燃圧の波形である検出波形から、圧力脈動モデルにより算出されるモデル波形を差し引く波形処理部と、波形処理部による差し引きの結果に基づいて、後段噴射を実施する噴射制御部と、を備え、波形処理部は、オリフィス流量特性に基づいて、圧力脈動モデルによるモデル波形を算出する。【選択図】      図１
2019065807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧燃料を蓄圧保持する蓄圧容器（１１）と、前記蓄圧容器に対して燃料を圧送する燃料ポンプ（１２）と、前記蓄圧容器内に蓄圧保持された高圧燃料を噴射する燃料噴射弁（３０）と、前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の噴射口（３５）までの燃料通路内の燃圧を検出する燃圧センサ（４０）と、を備え、前記蓄圧容器において前記燃料噴射弁に接続される出口通路部にオリフィス（２５）が形成されている燃料噴射システムに適用され、内燃機関の１燃焼サイクルにおいて複数回の燃料噴射を多段噴射として実施する燃料噴射制御装置（５０）であって、
前記燃圧センサにより検出された燃圧を取得する燃圧取得部と、
前記多段噴射での前段噴射の終了後において、前記燃圧取得部により取得された燃圧の波形である検出波形から、圧力脈動モデルにより算出されるモデル波形を差し引く波形処理部と、
前記波形処理部による差し引きの結果に基づいて、後段噴射を実施する噴射制御部と、
を備え、
前記波形処理部は、前記オリフィスの流量特性に基づいて、前記圧力脈動モデルによるモデル波形を算出する燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記オリフィスの流量特性は、前記オリフィスごとに記憶部（５１）に予め記憶されており、
前記波形処理部は、前記燃料噴射弁の燃料噴射に際し、その燃料噴射弁に対応する前記流量特性を前記記憶部から読み出して、前記圧力脈動モデルによるモデル波形を算出する請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記記憶部には、前記流量特性として、前記オリフィスを通過する燃料流量を示すオリフィス流量値又はそれに相関する相関情報が記憶されている請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記多段噴射での初回噴射が実施される際又は単発噴射が実施される際に、前記検出波形に基づいて、前記流量特性を算出する特性算出部を備える請求項２又は３に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記特性算出部は、前記多段噴射での初回噴射が実施される際又は単発噴射が実施される際に、燃料噴射の開始後における前記検出波形、又は燃料噴射の終了後における前記検出波形により、前記オリフィスでの燃料流量に応じて差異が生じうる燃圧パラメータを前記流量特性として算出し、その燃圧パラメータを前記記憶部に記憶する請求項４に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記圧力脈動モデルは、燃料噴射の終了後における圧力波形の振幅と周波数とをモデルパラメータとして含むものであり、
前記波形処理部は、前記モデルパラメータとしての振幅及び周波数を、前記オリフィスの流量特性に基づいて算出する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記波形処理部は、前記流量特性が、前記オリフィスを通過する燃料流量が基準値に対して大きくなるものである場合に、前記基準値である場合よりも前記振幅を大きくし、前記流量特性が、前記オリフィスを通過する燃料流量が基準値に対して小さくなるものである場合に、前記基準値である場合よりも前記振幅を小さくする請求項６に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
前記波形処理部は、前記流量特性が、前記オリフィスを通過する燃料流量が基準値に対して大きくなるものである場合に、前記基準値である場合よりも前記周波数を大きくし、前記流量特性が、前記オリフィスを通過する燃料流量が基準値に対して小さくなるものである場合に、前記基準値である場合よりも前記周波数を小さくする請求項６又は７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、蓄圧容器に蓄えられた高圧燃料を用いて燃料噴射を行う燃料噴射システムに適用される燃料噴射制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コモンレール（蓄圧容器）から燃料噴射弁に燃料が供給される燃料噴射システムにおいて、燃料噴射弁から燃料が噴射されると、噴射率の変化に応じて燃料噴射弁内部の燃圧（燃料圧力）が変化する。そこで、各燃料噴射弁に搭載された燃圧センサにより、燃料噴射時における燃圧の変動波形を検出して、検出した変動波形に基づき噴射率変化を示す波形を推定することが行われている。
【０００３】
また、内燃機関において燃料噴射弁による多段噴射を実施する際には、前段の燃料噴射（前段噴射）が実施された後にその前段噴射による圧力脈動が生じ、それに起因して後段噴射に影響が及ぶことが考えられる。これは、後段噴射の実施時において、前段噴射の後における圧力脈動により燃圧が誤って認識されることに起因する。そこで、前段噴射による実際の圧力脈動に対し、モデルで算出した圧力脈動を差し引くことで、前段噴射の影響を除去することが検討されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、コモンレールには、燃料噴射弁に通じる出口通路部にオリフィスが設けられているが、オリフィスの製造公差に起因して、そのオリフィスを介して流れる燃料の流量特性が変わることが考えられる。具体的には、オリフィス径、オリフィス入口Ｒ、オリフィス平滑度などによって、オリフィスの流量特性が変わることが考えられる。そして、オリフィスの流量特性が意図せずばらつくことに起因して、前段噴射の影響を適正に除去することができなくなることが懸念される。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、多段噴射での後段噴射に際して前段噴射の影響を適正に除去することができる燃料噴射制御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、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。
【０００８】
本手段の燃料噴射制御装置は、
高圧燃料を蓄圧保持する蓄圧容器と、前記蓄圧容器に対して燃料を圧送する燃料ポンプと、前記蓄圧容器内に蓄圧保持された高圧燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の噴射口までの燃料通路内の燃圧を検出する燃圧センサと、を備え、前記蓄圧容器において前記燃料噴射弁に接続される出口通路部にオリフィスが形成されている燃料噴射システムに適用され、内燃機関の１燃焼サイクルにおいて複数回の燃料噴射を多段噴射として実施する燃料噴射制御装置であって、
前記燃圧センサにより検出された燃圧を取得する燃圧取得部と、
前記多段噴射での前段噴射の終了後において、前記燃圧取得部により取得された燃圧の波形である検出波形から、圧力脈動モデルにより算出されるモデル波形を差し引く波形処理部と、
前記波形処理部による差し引きの結果に基づいて、後段噴射を実施する噴射制御部と、
を備え、
前記波形処理部は、前記オリフィスの流量特性に基づいて、前記圧力脈動モデルによるモデル波形を算出する。
【０００９】
内燃機関において多段噴射を実施する場合に、前段噴射の終了後に、燃圧センサにより検出された燃圧の波形である検出波形から、圧力脈動モデルにより算出されるモデル波形を差し引くことで、前段噴射による圧力変動の影響を受けること無く、後段噴射を適正に実施することが可能となる。ただし、蓄圧容器の出口通路部に設けられたオリフィスにおいて製造公差によりオリフィス径等にばらつきがあると、後段噴射の制御精度が低下してしまう。
【００１０】
この点、上記構成によれば、オリフィスの流量特性に基づいて、圧力脈動モデルによるモデル波形が算出され、そのモデル波形を用いて、検出波形からモデル波形の差し引き（減算）が行われ、さらにその差し引きの結果に基づいて、後段噴射が実施される。この場合、仮にオリフィス径等にばらつきがあっても、前段噴射による圧力脈動の影響を適正に除去することができる。したがって、所望の噴射量精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】燃料噴射システムの概略を示す図。
【図２】コモンレールの内部構造を示す断面図。
【図３】検出波形からモデル波形を差し引く処理に関する機能ブロック図。
【図４】オリフィス流量値と振幅補正係数との関係を示す図。
【図５】オリフィス流量値と周波数補正係数との関係を示す図。
【図６】検出波形からモデル波形を差し引く処理手順を示すフローチャート。
【図７】オリフィス流量値に基づきモデル波形を補正した本実施形態と、補正していない従前のものとの比較を示す図。
【図８】オリフィス流量値に基づきモデル波形を補正した本実施形態と、補正していない従前のものとの比較を示す図。
【図９】噴射指令信号に対する燃圧挙動等を示すタイムチャート。
【図１０】圧力ピーク値を算出する処理手順を示すフローチャート。
【図１１】第２実施形態において検出波形からモデル波形を差し引く処理手順を示すフローチャート。
【図１２】圧力ピーク値とオリフィス流量相当値との関係を示す図。
【図１３】噴射指令信号に対する燃圧挙動を示すタイムチャート。
【図１４】位相差を算出する処理手順を示すフローチャート。
【図１５】第３実施形態において検出波形からモデル波形を差し引く処理手順を示すフローチャート。
【図１６】位相差とオリフィス流量相当値との関係を示す図。
【図１７】燃圧波形を示すタイムチャート。
【図１８】各種パラメータとオリフィス流量相当値との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、燃料噴射制御装置を車両に搭載した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施形態に係る燃料噴射制御装置が適用される燃料噴射システムの構成を示す。本燃料噴射システムは、４気筒のディーゼルエンジン（多気筒内燃機関）に適用されることを想定している。本燃料噴射システムは、高圧燃料を蓄圧保持するコモンレール１１（蓄圧容器）と、コモンレール１１に対して燃料を圧送する燃料ポンプ１２と、エンジンの各気筒＃１〜＃４に設けられた燃料噴射弁３０と、コモンレール１１から各燃料噴射弁３０の噴射口までの各燃料通路内の燃料圧力をそれぞれ逐次検出する燃圧センサ４０と、を備えている。
【００１３】
燃料タンク１３は、エンジンの各気筒＃１〜＃４に供給される燃料（軽油）を溜めておくための燃料容器である。燃料タンク１３内の燃料は、エンジンのクランク軸に連動して駆動される燃料ポンプ１２によりコモンレール１１に圧送されて蓄圧保持される。コモンレール１１内の圧力が、各気筒の燃料噴射弁３０に供給される燃料の供給圧となる。コモンレール１１内に蓄圧された燃料は、高圧配管１４（燃料通路）を通して各気筒の燃料噴射弁３０に分配されて供給される。各気筒の燃料噴射弁３０は、エンジンの所定の燃焼順序で燃料を噴射する。
【００１４】
図２には、コモンレール１１の内部構造を示している。コモンレール１１は、筒状の本体部２１と、その本体部２１から突出するように設けられた複数の配管接続部２２とを有しており、本体部２１には蓄圧室２３が形成され、配管接続部２２には蓄圧室２３に連通する連通孔２４が形成されている。また、コモンレール１１の出口通路部、すなわち蓄圧室２３と連通孔２４との間にはオリフィス２５が設けられている。各配管接続部２２には、気筒ごとの高圧配管１４がそれぞれ接続されている。蓄圧室２３内の高圧燃料は、オリフィス２５及び連通孔２４を介して各高圧配管１４に流れ込み、さらに燃料噴射弁３０に供給される。
【００１５】
次に、燃料噴射弁３０の構成について説明する。燃料噴射弁３０はいずれの気筒のものも同様の構成を有しており、本実施形態では特に圧力センサ一体型の構成を有するものとなっている。
【００１６】
燃料噴射弁３０は、ボディ３１と、ニードル弁３２と、電磁コイルやピエゾ素子等からなるアクチュエータ３３とを備えて構成されている。ボディ３１は、互いに連結された第１部分３１ａと第２部分３１ｂとを有している。ボディ３１には、高圧燃料が導入される高圧通路３４と、高圧燃料を噴射する噴射口である噴孔３５と、高圧燃料を低圧側に流出させる低圧通路３６とが形成されている。コモンレール１１から供給された燃料は、高圧通路３４を通って噴孔３５から噴射される。ニードル弁３２は、ボディ内部にて摺動し噴孔３５を開閉する。
【００１７】
また、ボディ３１には、高圧通路３４から分岐するようにして背圧室３７が形成されている。背圧室３７には高圧燃料が導入され、その背圧室３７においてニードル弁３２に背圧が付与される。高圧通路３４及び背圧室３７を含む高圧部分と低圧通路３６との間には制御弁３８が設けられており、高圧側と低圧側との連通状態は制御弁３８により切り替えられるようになっている。
【００１８】
具体的には、アクチュエータ３３の非通電時には、制御弁３８により高圧側と低圧側とが互いに遮断された状態で保持されている。この状態では、ニードル弁３２が閉弁位置（すなわちニードル弁３２の先端部がシート部に着座する位置）に保持され、噴孔３５からの燃料噴射が停止されている。そして、アクチュエータ３３が通電されると、制御弁３８が燃料噴射弁３０の先端側に押し込まれて高圧側と低圧側とが互いに連通される。これにより、背圧室３７内の燃料圧力が下降し、ニードル弁３２が開弁位置（すなわちニードル弁３２の先端部がシート部から離れる位置）に移動し、噴孔３５から燃料が噴射される。その後、アクチュエータ３３の通電が停止されると、再び制御弁３８により高圧側と低圧側とが遮断され、背圧室３７内の圧力上昇に伴いニードル弁３２が閉弁位置に復帰する。
【００１９】
各燃料噴射弁３０にはそれぞれ燃圧センサ４０が搭載されている。燃圧センサ４０は、起歪体としてのステム４１と、圧力センサ素子４２と、通信回路４３とを備えている。ステム４１は、ボディ３１に取り付けられており、ダイヤフラム部４１ａを有している。ダイヤフラム部４１ａは、高圧通路３４を流通する高圧燃料の圧力を受けて弾性変形する。圧力センサ素子４２は、ダイヤフラム部４１ａに取り付けられており、ダイヤフラム部４１ａの弾性変形量に応じた圧力信号を出力する。そして、圧力センサ素子４２から出力される圧力信号が通信回路４３によりＥＣＵ５０へ送信される。
【００２０】
ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及びこれらを接続するバスライン等からなるマイクロコンピュータ（電子制御装置）により構成されている。ＲＡＭはデータメモリ、ＲＯＭはプログラムメモリである。ＥＣＵ５０は、記憶部として、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリであるメモリ５１を有している。ＥＣＵ５０は、車両のアクセル操作量、エンジン負荷、エンジン回転速度等に基づいて、目標噴射状態（噴射段数、噴射開始時期、噴射終了時期、噴射量等）を算出するとともに、その目標噴射状態に基づいて燃料噴射制御を実施する。
【００２１】
具体的には、ＥＣＵ５０は、エンジン負荷及びエンジン回転速度に対応する最適噴射状態が規定された噴射状態マップを用い、都度のエンジン負荷及びエンジン回転速度に基づいて目標噴射状態を算出する。また、ＥＣＵ５０は、燃圧センサ４０により検出された燃圧の時系列データに基づいて実際の噴射状態を算出する。そして、目標噴射状態と実噴射状態とに基づいて、噴射指令信号を設定する。噴射指令信号により燃料噴射弁３０が開弁駆動される。
【００２２】
本実施形態では、燃料噴射弁３０による燃料噴射として、エンジンの１燃焼サイクルにおいて複数回の燃料噴射を行う多段噴射を実施することとしており、その多段噴射を実施する場合には次の点に留意する必要がある。すなわち、多段噴射を実施する際には、前段の燃料噴射（前段噴射）が実施された後にその前段噴射による圧力脈動が生じ、それに起因して後段噴射に影響が及ぶことが考えられる。そこで、前段噴射の終了後に、燃圧センサ４０により検出された燃圧の波形である検出波形から、予め定められた圧力脈動モデルにより算出されるモデル波形を差し引くことで、前段噴射による圧力変動の影響を除去することが行われる。本実施形態では、圧力脈動モデルとして、減衰振動方程式である次の式（１）を用いてモデル波形を算出する。
【００２３】
【数１】
2019065807.tif 000003
式（１）中のＡ，ｋ，ω，θは、減衰振動における振幅、減衰係数、周波数、位相をそれぞれ示す。この場合、式（１）において、振幅Ａ、減衰係数ｋ、周波数ω、位相θの各値を代入することで、モデル波形の値ｐの算出が可能となっている。
【００２４】
なお、圧力脈動モデルは、噴孔３５での燃料噴射に伴い燃料噴射弁３０の高圧通路３４で生じて燃圧センサ４０に伝播する圧力脈動成分以外に、燃料噴射弁３０の高圧通路３４及び高圧配管１４を経由してオリフィス２５に達してそのオリフィス２５にて反射する圧力脈動成分や、他の燃料噴射弁３０で生じた圧力脈動成分が含まれるものとなっている。そのため、複数の波形成分の減衰振動方程式を組み合わせて、式（１）のモデル式が構成されている。
【００２５】
ところで、コモンレールシステムでは、オリフィス２５の製造公差に起因して、そのオリフィス２５を介して流れる燃料の流量特性が変わることが考えられる。具体的には、オリフィス径、オリフィス入口Ｒ、オリフィス平滑度などによって、燃料噴射の終了後における圧力脈動の振幅や周波数が変わることが考えられる。そこで本実施形態では、オリフィス流量特性に基づいて、圧力脈動モデルによるモデル波形を算出するとともに、そのモデル波形を用いて、検出波形からモデル波形の差し引き（減算）を行い、さらにその差し引きの結果に基づいて、後段噴射を実施することとしている。本実施形態では、ＥＣＵ５０が燃圧取得部、波形処理部、噴射制御部に相当する。
【００２６】
本実施形態では、オリフィス流量特性として、オリフィス２５を通過する燃料流量を示すオリフィス流量値を用いることとしており、オリフィス２５ごとのオリフィス流量値がメモリ５１に予め記憶されている。オリフィス流量値は、製品であるコモンレール１１又は車両の工場出荷前に計測され、その計測値がメモリ５１に記憶保持されているとよい。例えば、コモンレール１１の出荷前において、オリフィス流量値をコード化し、そのコード情報が印字されたシールをコモンレール１１に貼付する方法や、オリフィス流量値の情報をＩＣメモリに記憶し、そのＩＣメモリをコモンレール１１に取り付ける方法、オリフィス流量値を電気抵抗値に対応させ、その電気抵抗値に調整された可変抵抗をコモンレール１１に取り付ける方法を採用することも可能である。
【００２７】
図３は、検出波形からモデル波形を差し引く処理に関する機能ブロック図である。本機能は、ＥＣＵ５０により実現されるものとなっている。
【００２８】
図３において、検出波形算出部６１は、燃圧センサ４０により検出された燃圧（燃圧の時系列データ）に基づいて、燃圧の検出波形を算出する。
【００２９】
また、振幅算出部６２、周波数算出部６３、位相算出部６４、及び減衰係数算出部６５は、それぞれ圧力脈動モデルのパラメータとしての振幅Ａ、周波数ω、位相θ、減衰係数ｋを算出する。
【００３０】
詳しくは、振幅算出部６２は、燃圧及び燃料噴射量に基づいて振幅ベース値を算出するとともに、オリフィス流量値に基づいて振幅補正係数を算出し、それら振幅ベース値と振幅補正係数との乗算により振幅Ａを算出する。ここで、振幅ベース値は、例えば予め定められたマップやテーブルを用いて算出される。オリフィス流量値と振幅補正係数とは図４に示す関係となっており、オリフィス流量値が、基準値であるオリフィス流量中央値よりも大きい場合に、振幅補正係数として１よりも大きい値が設定され、オリフィス流量値がオリフィス流量中央値よりも小さい場合に、振幅補正係数として１よりも小さい値が設定される。この場合、オリフィス流量特性が、オリフィス流量が基準値に対して大きくなるものである場合（オリフィス流量上限品である場合）に、基準値である場合よりも大きい値に振幅Ａが補正され、オリフィス流量特性が、オリフィス流量が基準値に対して小さくなるものである場合（オリフィス流量下限品である場合）に、基準値である場合よりも小さい値に振幅Ａが補正される。
【００３１】
周波数算出部６３は、燃圧に基づいて周波数ベース値を算出するとともに、オリフィス流量値に基づいて周波数補正係数を算出し、それら周波数ベース値と周波数補正係数との乗算により周波数ωを算出する。ここで、周波数ベース値は、例えば予め定められたマップやテーブルを用いて算出される。オリフィス流量値と周波数補正係数とは図５に示す関係となっており、オリフィス流量値がオリフィス流量中央値よりも大きい場合に、周波数補正係数として１よりも大きい値が設定され、オリフィス流量値がオリフィス流量中央値よりも小さい場合に、周波数補正係数として１よりも小さい値が設定される。この場合、オリフィス流量特性が、オリフィス流量が基準値に対して大きくなるものである場合（オリフィス流量上限品である場合）に、基準値である場合よりも大きい値に周波数ωが補正され、オリフィス流量特性が、オリフィス流量が基準値に対して小さくなるものである場合（オリフィス流量下限品である場合）に、基準値である場合よりも小さい値に周波数ωが補正される。
【００３２】
位相算出部６４は、予め定められたマップやテーブルを用い、燃圧及び燃料噴射量に基づいて位相θを算出する。また、減衰係数算出部６５は、予め定められたマップやテーブルを用い、燃圧及び燃料噴射量に基づいて減衰係数ｋを算出する。
【００３３】
モデル部６６は、上述した式（１）を用い、各算出部６２〜６５で算出した振幅Ａ、周波数ω、位相θ、減衰係数ｋに基づいてモデル波形を算出する。減算部６７は、検出波形算出部６１で算出した検出波形から、モデル部６６で算出したモデル波形を差し引く。そしてその後、その差し引きの結果として得られた燃圧に基づいて、後段噴射での解析処理が実施される。後段噴射では、前段噴射の影響が排除された燃圧値に基づいて、噴射量や噴射時期等の噴射状態が制御される。
【００３４】
図６は、検出波形からモデル波形を差し引く処理手順を示すフローチャートであり、本処理はＥＣＵ５０により所定周期で繰り返し実施される。
【００３５】
図６において、ステップＳ１０では、燃圧センサ４０により検出された燃圧に基づいて、燃圧の検出波形を算出する。ステップＳ１１では、メモリ５１内に記憶されているオリフィス流量値を読み出し、続くステップＳ１２では、オリフィス流量値が正しく読み出されているか否かを判定する。このとき、オリフィス流量値が所定範囲内（規格範囲内）であること、気筒ごとのオリフィス流量値の差が所定範囲内であることを条件にして、これらの条件が満たされる場合に、オリフィス流量値が正しく読み出されたと判定する。オリフィス流量値が正しく読み出されている場合にはステップＳ１３に進み、オリフィス流量値が正しく読み出されていない場合にはステップＳ１９に進む。
【００３６】
ステップＳ１９では、所定の異常時処理を実施する。異常時処理として、異常発生の旨を示すダイアグ情報をメモリ５１に記憶したり、多段噴射の実施に制限を付与したりする。より具体的には、多段噴射において２段目以降の燃料噴射での噴射状態のフィードバック制御を禁止する。多段噴射の実施を禁止することも可能である。
【００３７】
ステップＳ１３では、前段噴射の終了後における圧力脈動の振幅Ａを算出する。このとき、上述したとおり振幅ベース値と振幅補正係数とを算出するとともに、それらの乗算により振幅Ａを算出する。また、ステップＳ１４では、前段噴射の終了後における圧力脈動の周波数ωを算出する。このとき、上述したとおり周波数ベース値と周波数補正係数とを算出するとともに、それらの乗算により周波数ωを算出する。
【００３８】
さらに、ステップＳ１５では、前段噴射の終了後における圧力脈動の位相θを算出し、ステップＳ１６では、前段噴射の終了後における圧力脈動の減衰係数ｋを算出する。
【００３９】
その後、ステップＳ１７では、上述した式（１）を用い、ステップＳ１３〜Ｓ１６で算出した振幅Ａ、周波数ω、位相θ、減衰係数ｋに基づいてモデル波形を算出する。ステップＳ１８では、ステップＳ１０で算出した検出波形から、ステップＳ１７で算出したモデル波形を差し引く減算処理を実施する。減算処理が実施された後は、検出波形からモデル波形が減算された結果として得られた燃圧に基づいて、後段噴射での解析処理が実施される。
【００４０】
オリフィス流量値に基づきモデル波形を補正した本実施形態と、補正していない従前のものとの比較結果を、図７及び図８に示す。
【００４１】
図７は、噴射終了を起点（時間軸０）とした燃圧波形について、オリフィス補正有りの場合とオリフィス補正無しの場合とをそれぞれ示しており、オリフィス流量値に基づきモデル波形を補正することで、前段噴射による圧力脈動の影響が適正に除去されていることが確認できる。
【００４２】
また、図８は、オリフィス流量の異なる複数のサンプルについて、オリフィス流量中央品に対する噴射量差分の違いを示す図であり、（ａ）はオリフィス補正無しの場合を、（ｂ）はオリフィス補正有りの場合をそれぞれ示している。図８において、縦軸のゼロ超は、オリフィス流量中央品に対してオリフィス流量が大きいサンプルを示し、上側のサンプルほどオリフィス流量が大きいものとなっている。また、縦軸のゼロ未満は、オリフィス流量中央品に対してオリフィス流量が小さいサンプルを示し、下側のサンプルほどオリフィス流量が小さいものとなっている。横軸は前段噴射と後段噴射との間のインターバル時間である。図８の（ａ）、（ｂ）を比べると、オリフィス流量値に基づきモデル波形を補正することで、噴射量差分が低減され、噴射量精度が向上していることが確認できる。
【００４３】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００４４】
上記構成では、オリフィス流量特性に基づいて、圧力脈動モデルによるモデル波形を算出し、そのモデル波形を用いて、検出波形からモデル波形を差し引き（減算し）、さらにその差し引きの結果に基づいて、後段噴射を実施する。この場合、仮にオリフィス径等にばらつきがあっても、前段噴射による圧力脈動の影響を適正に除去することができる。したがって、所望の噴射量精度を得ることができる。
【００４５】
オリフィス流量特性をオリフィス２５ごとにメモリ５１に予め記憶しておき、燃料噴射弁３０の燃料噴射に際し、その燃料噴射弁３０に対応するオリフィス流量特性をメモリ５１から読み出してモデル波形を算出するようにした。これにより、気筒ごとの各オリフィス２５で流量特性が相違していても、前段噴射による圧力脈動の影響を適正に除去することができる。
【００４６】
メモリ５１に、オリフィス流量特性として、オリフィス２５を通過する燃料流量を示すオリフィス流量値を記憶する構成とした。本構成によれば、製造公差によりオリフィス径等にばらつきが生じ、それに起因してオリフィス流量にばらつきが生じる場合において、そのオリフィス流量のばらつきを反映しつつ前段噴射の影響を適正に除去することができる。
【００４７】
圧力脈動モデル（モデル式）のパラメータである振幅Ａ及び周波数ωを、オリフィス流量特性に基づいて算出する構成にしたため、オリフィスばらつきに依らず適正なモデル波形を得ることができる。
【００４８】
オリフィス流量特性が、オリフィス流量が基準値に対して大きくなるものである場合に、基準値である場合よりも振幅Ａ及び周波数ωを大きくし、オリフィス流量特性が、オリフィス流量が基準値に対して小さくなるものである場合に、基準値である場合よりも振幅Ａ及び周波数ωを小さくする構成とした。これにより、オリフィス流量が意図せず大きいものであっても、又は小さいものであっても適正なモデル波形を得ることができる。
【００４９】
オリフィス流量値が所定範囲内でない場合、又は気筒ごとのオリフィス流量値の差が所定範囲内でない場合に、オリフィス流量値が正しく読み出されていないとみなし、異常時処理として、多段噴射の実施に制限を付与する構成とした。これにより、誤ったオリフィス流量値を用いて、後段噴射の制御（解析）が実施されることを抑制できる。
【００５０】
以下に、他の実施形態を、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５１】
（第２実施形態）
第２実施形態では、ＥＣＵ５０が、オリフィス流量特性を算出する構成としている。本実施形態では、オリフィス流量特性として、オリフィス流量値に相関する相関情報をメモリ５１に記憶する構成としており、具体的には、燃料噴射の終了後に生じる圧力ピークの値を相関情報としている。
【００５２】
圧力ピーク値Ｐｋは、図９に示すとおり、噴射指令信号のオフ後（燃料噴射弁３０の閉弁後）において燃圧が最大値となる時の圧力値である。この圧力ピーク値Ｐｋは、オリフィス２５を通過する燃料流量に応じて大小相違し、オリフィス流量が大きければ、一点鎖線で示すように圧力ピーク値が大きくなり（Ｐｋ１）、オリフィス流量が小さければ、実線で示すように圧力ピーク値が小さくなる（Ｐｋ２）。本実施形態では、オリフィス流量に相関する圧力ピーク値Ｐｋを用いて、圧力脈動モデルによるモデル波形を算出することとしている。
【００５３】
図１０は、圧力ピーク値Ｐｋを算出する処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、ＥＣＵ５０により所定周期で実施される。
【００５４】
図１０のステップＳ２１では、今回の燃料噴射が初回噴射又は単発噴射であるか否かを判定する。ステップＳ２２では、噴射指令信号のオフ後において燃圧が所定の基準値よりも大きくなっているか否かを判定する。基準値は、例えば燃料噴射の開始前における燃圧である。ステップＳ２３では、圧力ピーク値Ｐｋを検出したか否かを判定する。そして、初回噴射又は単発噴射の実施時において、噴射指令信号のオフ後に燃圧が基準値よりも大きくなっている状態で、圧力ピーク値Ｐｋが検出された場合（ステップＳ２１〜Ｓ２３が全てＹＥＳである場合）に、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、圧力ピーク値Ｐｋをメモリ５１に記憶する。
【００５５】
図１１は、検出波形からモデル波形を差し引く処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、上述した図６の処理に置き換えて実施される。図１１では、図６と同様の処理については同じステップ番号を付す一方、図６に相違する処理については新たなステップ番号（ステップＳ３１，Ｓ３２）を付している。
【００５６】
図１１では、ステップＳ１０で検出波形を算出した後、ステップＳ３１でメモリ５１に圧力ピーク値Ｐｋが記憶されているか否かを判定する。そして、圧力ピーク値Ｐｋが記憶されていればステップＳ３２に進み、圧力ピーク値Ｐｋが記憶されていなければ、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１９では、異常時処理を実施する。
【００５７】
ステップＳ３２では、圧力ピーク値Ｐｋをオリフィス流量相当値に換算する。このとき、例えば図１２の関係を用い、圧力ピーク値Ｐｋに基づいてオリフィス流量相当値を算出する。ここでは、圧力ピーク値Ｐｋが大きいほど、オリフィス流量相当値が大きい値に算出される。
【００５８】
その後、ステップＳ１３，Ｓ１４では、オリフィス流量相当値に基づいて、前段噴射の終了後における圧力脈動の振幅Ａと周波数ωとを算出する。このとき、上述の図４においてオリフィス流量値をオリフィス流量相当値に置き換えれば、オリフィス流量相当値と振幅補正係数との関係は図４と同様であり、その関係により算出された振幅補正係数を用いて、振幅Ａが算出される。また、上述の図５においても、オリフィス流量相当値と周波数補正係数との関係は図５と同様であり、その関係により算出された周波数補正係数を用いて、周波数ωが算出される。
【００５９】
その後、ステップＳ１５，Ｓ１６では、前段噴射の終了後における圧力脈動の位相θ及び減衰係数ｋを算出し、ステップＳ１７では、上述した式（１）を用いてモデル波形を算出し、ステップＳ１８では、検出波形からモデル波形を差し引く減算処理を実施する。
【００６０】
多段噴射での初回噴射又は単発噴射の実施に際し、燃圧センサ４０により検出された燃圧の波形である検出波形に基づいて、オリフィス流量特性を算出するようにした。これにより、オリフィス２５又は車両の工場出荷後においても各オリフィス２５の流量特性情報を適正に所有することができる。
【００６１】
多段噴射での初回噴射が実施される場合又は単発噴射が実施される場合には、その燃料噴射の開始後及び終了後において前段噴射による圧力変動の影響を受けていない圧力波形を得ることができる。その点を考慮して、多段噴射での初回噴射が実施される際又は単発噴射が実施される際に、燃料噴射の終了後における検出波形により、オリフィス流量に相関する燃圧パラメータとして圧力ピーク値Ｐｋを算出し、その圧力ピーク値Ｐｋをメモリ５１に記憶する構成とした。これにより、エンジン運転中においてオリフィス流量特性を好適に取得することができる。
【００６２】
（第３実施形態）
第３実施形態では、燃圧センサ４０の検出燃圧により算出された検出波形と、圧力脈動モデルにより算出されたモデル波形との位相差ΔＴを、オリフィス流量特性（オリフィス流量値に相関する相関情報）として算出する構成としている。
【００６３】
位相差ΔＴは、図１３に示すとおり、噴射指令信号のオフ後（燃料噴射弁３０の閉弁後）において燃圧脈動が開始された後に算出される。具体的には、噴射指令信号のオフ後において、燃圧が、噴射指令信号のオン時に検出された開始時燃圧まで上昇したタイミングｔ１を開始タイミングとし、そのタイミングｔ１から所定時間が経過したタイミングｔ２で、検出波形とモデル波形との位相差ΔＴを算出する。なお、噴射指令信号のオフ時から所定時間が経過したタイミングで位相差ΔＴを算出することも可能である。位相差ΔＴは、オリフィス２５を通過する燃料流量に応じて大小相違し、オリフィス流量が大きければ位相差ΔＴが大きくなり、オリフィス流量が小さければ位相差ΔＴが小さくなる。本実施形態では、オリフィス流量に相関する位相差ΔＴを用いて、圧力脈動モデルによるモデル波形を算出することとしている。
【００６４】
図１４は、位相差ΔＴを算出する処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、ＥＣＵ５０により所定周期で実施される。
【００６５】
図１４のステップＳ４１では、今回の燃料噴射が初回噴射又は単発噴射であるか否かを判定する。ステップＳ４２では、噴射指令信号のオフ後において所定の位相差算出タイミングになっているか否かを判定する。そして、初回噴射又は単発噴射の実施時において、噴射指令信号のオフ後に位相差算出タイミングなっている場合（ステップＳ４１，Ｓ４２が共にＹＥＳである場合）に、ステップＳ４３に進む。ステップＳ４３では、検出波形とモデル波形との位相差ΔＴを算出する。ステップＳ４４では、位相差ΔＴをメモリ５１に記憶する。
【００６６】
図１５は、検出波形からモデル波形を差し引く処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、上述した図６の処理に置き換えて実施される。図１５では、図６と同様の処理については同じステップ番号を付す一方、図６に相違する処理については新たなステップ番号（ステップＳ５１，Ｓ５２）を付している。
【００６７】
図１５では、ステップＳ１０で検出波形を算出した後、ステップＳ５１でメモリ５１に位相差ΔＴが記憶されているか否かを判定する。そして、位相差ΔＴが記憶されていればステップＳ５２に進み、位相差ΔＴが記憶されていなければ、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１９では、異常時処理を実施する。
【００６８】
ステップＳ５２では、位相差ΔＴをオリフィス流量相当値に換算する。このとき、例えば図１６の関係を用い、位相差ΔＴに基づいてオリフィス流量相当値を算出する。ここでは、位相差ΔＴが大きいほど、オリフィス流量相当値が大きい値に算出される。
【００６９】
その後、ステップＳ１３，Ｓ１４では、オリフィス流量相当値に基づいて、前段噴射の終了後における圧力脈動の振幅Ａと周波数ωとを算出する。このとき、上述の図４においてオリフィス流量値をオリフィス流量相当値に置き換えれば、オリフィス流量相当値と振幅補正係数との関係は図４と同様であり、その関係により算出された振幅補正係数を用いて、振幅Ａが算出される。また、上述の図５においても、オリフィス流量相当値と周波数補正係数との関係は図５と同様であり、その関係により算出された周波数補正係数を用いて、周波数ωが算出される。
【００７０】
その後、ステップＳ１５，Ｓ１６では、前段噴射の終了後における圧力脈動の位相θ及び減衰係数ｋを算出し、ステップＳ１７では、上述した式（１）を用いてモデル波形を算出し、ステップＳ１８では、検出波形からモデル波形を差し引く減算処理を実施する。
【００７１】
本実施形態においても、上記同様、エンジン運転中においてオリフィス流量特性を好適に取得することができる。
【００７２】
（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
【００７３】
・上記実施形態では、オリフィス流量特性としてオリフィス流量値に相関する相関情報を用いる場合に、その相関情報として、燃料噴射の終了後に生じる圧力ピークの値Ｐｋと、検出波形及びモデル波形の位相差ΔＴとを例示したが、これ以外の燃圧パラメータを用いることも可能である。図１７には、燃料噴射の開始後及び燃料噴射の終了後の燃圧波形において、オリフィス流量に応じて差異が生じうる燃圧パラメータ（指標、物理量）を示す。図１７において、タイミングｔｘ以前に示すＸ１〜Ｘ４の各パラメータは、燃料噴射弁３０の開弁に伴い生じる開弁膨張波に関連する燃圧パラメータであり、タイミングｔｘ以降に示すＸ５〜Ｘ８の各パラメータは、燃料噴射弁３０の閉弁に伴い生じる閉弁水撃破に関連する燃圧パラメータである。
【００７４】
より詳しくは、Ｘ１は、燃料噴射弁３０の開弁後における燃圧の最小値（開弁ボトム圧）である。Ｘ２は、燃料噴射弁３０の開弁後において燃圧が最小値となる反射タイミングである。Ｘ３は、燃圧が最小値から上昇する際の反射速度である。Ｘ４は、燃料噴射中における燃圧の平衡圧である。Ｘ５は、燃料噴射弁３０の閉弁後において燃圧が上昇変化する際の圧力上昇速度である。Ｘ６は、燃料噴射弁３０の閉弁後における燃圧の最大値（閉弁ピーク圧）である。Ｘ７は、燃料噴射弁３０の閉弁後に燃圧が脈動する際の位相差である。Ｘ８は、燃料噴射弁３０の閉弁後に燃圧が脈動する際の周波数である。なお、Ｘ１の開弁ボトム圧、Ｘ６の閉弁ピーク圧は、噴射開始時の燃圧を基準とする振幅である。
【００７５】
図１８には、上記各パラメータについてオリフィス流量相当値との関係を示す。なお、パラメータＸ１〜Ｘ８のうち、閉弁ピーク圧（Ｘ６）とオリフィス流量相当値との関係、位相差（Ｘ７）とオリフィス流量相当値との関係は、それぞれ図１２、図１６にて説明済みであるため、図１８にはそれ以外のパラメータについてオリフィス流量相当値との関係を示す。
【００７６】
図１８において、
（ａ）は、開弁ボトム圧とオリフィス流量相当値との関係を示す図であり、
（ｂ）は、反射タイミングとオリフィス流量相当値との関係を示す図であり、
（ｃ）は、反射速度とオリフィス流量相当値との関係を示す図であり、
（ｄ）は、平衡圧とオリフィス流量相当値との関係を示す図であり、
（ｅ）は、圧力上昇速度とオリフィス流量相当値との関係を示す図であり、
（ｆ）は、周波数とオリフィス流量相当値との関係を示す図である。
【００７７】
ＥＣＵ５０は、多段噴射での初回噴射が実施される際又は単発噴射が実施される際に、燃料噴射の開始後における検出波形、又は燃料噴射の終了後における検出波形により、上記の各パラメータを算出し、そのパラメータをメモリ５１に記憶する。そして、そのパラメータをオリフィス流量相当値に換算し、オリフィス流量相当値に基づいてモデル波形を算出する。これにより、エンジン運転中においてオリフィス流量特性を好適に取得することができる。
【００７８】
・上記実施形態では、圧力脈動モデル（モデル式）のパラメータである振幅Ａ及び周波数ωを、オリフィス流量特性に基づいて算出する構成にしたが、これを変更し、振幅Ａ及び周波数ωのいずれか一方を、オリフィス流量特性に基づいて算出する構成にしてもよい。
【００７９】
・オリフィス流量値を流量の大きさに応じてレベル分けし、オリフィス２５ごとに流量レベルをメモリ５１に記憶する構成であってもよい。例えば、３段階の流量レベルを定めておき、オリフィス２５ごとに流量特性が大流量レベル、中流量レベル、小流量レベルのいずれであるかを記憶する構成とする。
【００８０】
・燃圧センサ４０は、コモンレール１１から燃料噴射弁３０の噴孔３５までの燃料通路内の燃圧を検出するものであればよく、上記構成以外に、燃圧センサ４０を燃料噴射弁３０のボディ３１内に設ける構成や、燃圧センサ４０を高圧配管１４の途中に設ける構成、燃圧センサ４０をコモンレール１１の配管接続部２２（ただしオリフィス下流側）に設ける構成を採用することも可能である。
【００８１】
・上記実施形態では、本発明をディーゼルエンジンの燃料噴射システムに適用したが、これに限られず、本発明を直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射システムに適用することも可能である。この場合、蓄圧容器としてのデリバリパイプ内に蓄圧保持された高圧燃料が燃料噴射弁により噴射される燃料噴射システムにおいて、多段噴射時における燃料噴射弁の噴射状態を適正に制御することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１１…コモンレール（蓄圧容器）、１２…燃料ポンプ、２５…オリフィス、３０…燃料噴射弁、４０…燃圧センサ。５０…ＥＣＵ（燃料噴射制御装置）。
【図１】
2019065807.tif 000004
【図２】
2019065807.tif 000005
【図３】
2019065807.tif 000006
【図４】
2019065807.tif 000007
【図５】
2019065807.tif 000008
【図６】
2019065807.tif 000009
【図７】
2019065807.tif 000010
【図８】
2019065807.tif 000011
【図９】
2019065807.tif 000012
【図１０】
2019065807.tif 000013
【図１１】
2019065807.tif 000014
【図１２】
2019065807.tif 000015
【図１３】
2019065807.tif 000016
【図１４】
2019065807.tif 000017
【図１５】
2019065807.tif 000018
【図１６】
2019065807.tif 000019
【図１７】
2019065807.tif 000020
【図１８】
2019065807.tif 000021