(57)【要約】【課題】インジェクタの個体間バラツキをロジック補正する際に、噴射特性の変曲点位置を明らかにすることで、変曲点付近での補正精度を向上すること。【解決手段】ＥＣＵは、インジェクタのメモリに記憶された各近似式の係数を読み込んだ後、圧力Ｐ１　で要求された噴射量Ｑｔに対して、基準噴射特性の実測データを細かく記録した基準マップより基準Ｔｑを求め、更に基準近似式に基準Ｔｑを代入して基準噴射量Ｑｋを求める。次に、圧力Ｐ１　におけるインジェクタの近似式を算出し、この近似式より求めた逆関数のｙ項に基準噴射量Ｑｋを代入して算出される値を比較し、大きい方の値ＴｑＢを指令噴射パルス期間とする。この方法によれば、変曲点の位置を精度良く算出できるので、要求噴射量に対して指令噴射パルス期間を求める際に、マップ上に記録された粗い実測データから補間計算する従来の方法と比較して、変曲点付近の補正精度が向上する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の気筒内に燃料を噴射するインジェクタと、
このインジェクタの噴射圧力に応じた噴射量と噴射パルス期間との相関を示す噴射特性の近似式を記憶する近似式記憶手段と、
指令噴射パルス期間に基づいて前記インジェクタの作動を制御する制御手段とを有する燃料噴射システムであって、
前記制御手段は、要求噴射量に対して前記近似式から前記指令噴射パルス期間を算出することを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項２】
請求項１に記載した燃料噴射システムにおいて、
前記近似式記憶手段に記憶される近似式は、前記インジェクタの噴射特性に変曲点が存在する場合に、その変曲点より噴射パルス期間が小さい領域と大きい領域とで、それぞれ複数の実測データから算出される第１の近似式と第２の近似式であることを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項３】
請求項１に記載した燃料噴射システムにおいて、
前記制御手段は、
ａ）前記インジェクタの機種に共通な基準となる噴射特性（基準噴射特性）を記憶する基準噴射特性記憶手段と、
ｂ）前記基準噴射特性の実測データから算出した基準近似式を記憶する基準近似式記憶手段とを有し、
前記要求噴射量に対して前記基準噴射特性から基準指令噴射パルス期間を求め、この基準指令噴射パルス期間を前記基準近似式に代入して基準噴射量を算出した後、更に請求項１に記載した前記近似式から前記基準噴射量に対する指令噴射パルス期間を求めることを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項４】
請求項２に記載した燃料噴射システムにおいて、
前記制御手段は、
ａ）前記インジェクタの機種に共通な基準となる噴射特性（基準噴射特性）を記憶する基準噴射特性記憶手段と、
ｂ）前記基準噴射特性に変曲点が存在する場合に、その変曲点より噴射パルス期間が小さい領域と大きい領域とで、それぞれ複数の実測データから第１の基準近似式と第２の基準近似式とを算出し、その第１の基準近似式と第２の基準近似式とを記憶する基準近似式記憶手段とを有し、
前記要求噴射量に対して前記基準噴射特性から基準指令噴射パルス期間を求め、この基準指令噴射パルス期間を前記第１の基準近似式または前記第２の基準近似式に代入して基準噴射量を算出した後、更に請求項２に記載した前記第１の近似式または前記第２の近似式から前記基準噴射量に対する指令噴射パルス期間を求めることを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項５】
請求項１〜４に記載した何れかの燃料噴射システムにおいて、
前記近似式記憶手段は、前記インジェクタに搭載されるメモリであることを特徴とする燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射するインジェクタを備えた燃料噴射システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ディーゼル機関の燃料噴射システムとして、コモンレールに蓄えられた高圧燃料をインジェクタからディーゼル機関の気筒内に噴射する蓄圧式燃料噴射システムが知られている。
この燃料噴射システムに使用されるインジェクタには、例えば１００ＭＰａ以上の高圧下において高い調量精度が要求される。しかし、個々のインジェクタには、個体差による噴射量のバラツキ（個体間バラツキと呼ぶ）が生じるため、高い調量精度を実現するためには、インジェクタの個体間バラツキを補正する必要がある。
【０００３】
従来の個体間バラツキを補正する方法は、個々のインジェクタの噴射量を噴射圧力（以下Ｐｃ）×指令噴射パルス期間（以下Ｔｑ）を座標軸とするマップ上に実測値で何点か記録し、この実測データを車載ＥＣＵ（噴射制御用ＣＰＵ）に読み込ませておく。そして、毎回噴射時に、要求噴射量に対してＴｑをどれだけ増減させれば良いかを、先のマップ上に記録された実測データから補間計算して求めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の補正方法は、要求噴射量（以下Ｑｔ）に対してＴｑが直線的に変化する（Ｔｑ−Ｑｔ線図上に変曲点が現れない）インジェクタでは精度良く、且つ比較的簡単なロジックで補正可能であった。ところが、ノズルのニードル開弁速度が速いインジェクタ（例えばノズルのフルリフト領域を使用するインジェクタ）では、フルリフトの前後でＴｑ−Ｑｔ線図上に変曲点が現れる。この変曲点前後では、Ｑｔに対するＴｑの増加率（直線の傾き）が変化するため、変曲点付近での補正精度が極端に悪化するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、インジェクタの個体間バラツキをロジック補正する際に、Ｔｑ−Ｑｔ線図上に現れる変曲点の位置を明らかにすることで、変曲点付近での補正精度を向上できる燃料噴射システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明の燃料噴射システムは、内燃機関の気筒内に燃料を噴射するインジェクタと、このインジェクタの噴射圧力に応じた噴射量と噴射パルス期間との相関を示す噴射特性の近似式を記憶する近似式記憶手段と、指令噴射パルス期間に基づいてインジェクタの作動を制御する制御手段とを有し、この制御手段は、要求噴射量に対して近似式から指令噴射パルス期間を算出することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、要求噴射量に対して指令噴射パルス期間を求める際に、従来の様に、マップ上に記録された噴射特性の実測データから補間計算する必要がなく、噴射特性の近似式から直接的に求めることができるので、制御手段の演算を簡略化できる。
また、インジェクタの噴射特性が略直線的に変化する場合（周期的なうねりが現れない状態）は、近似式が噴射特性と略一致するため、近似式から要求噴射量に対する指令噴射パルス期間を精度良く求めることができる。
【０００８】
（請求項２の発明）
請求項１に記載した燃料噴射システムにおいて、
近似式記憶手段に記憶される近似式は、インジェクタの噴射特性に変曲点が存在する場合に、その変曲点より噴射パルス期間が小さい領域と大きい領域とで、それぞれ複数の実測データから算出される第１の近似式と第２の近似式であることを特徴とする。
この場合、第１の近似式と第２の近似式によって変曲点の位置を精度良く算出できる（第１の近似式と第２の近似式とが交わる点を変曲点とする）ので、要求噴射量に対して指令噴射パルス期間を求める際に、マップ上に記録した実測データから補間計算する従来の方法と比較して、変曲点付近の補正精度が向上する。
【０００９】
（請求項３の発明）
請求項１に記載した燃料噴射システムにおいて、
制御手段は、インジェクタの機種に共通な基準となる基準噴射特性を記憶する基準噴射特性記憶手段と、基準噴射特性の実測データから算出した基準近似式を記憶する基準近似式記憶手段とを有し、要求噴射量に対して基準噴射特性から基準指令噴射パルス期間を求め、この基準指令噴射パルス期間を基準近似式に代入して基準噴射量を算出した後、更に請求項１に記載した近似式から基準噴射量に対する指令噴射パルス期間を求めることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、インジェクタの機種に共通な基準噴射特性と基準近似式との偏差分（うねり分）が、請求項１に記載した近似式に反映されるため、インジェクタの噴射特性に周期的なうねりが現れる場合でも、高い補正精度を維持することができる。
【００１１】
（請求項４の発明）
請求項２に記載した燃料噴射システムにおいて、
制御手段は、インジェクタの機種に共通な基準となる基準噴射特性を記憶する基準噴射特性記憶手段と、基準噴射特性に変曲点が存在する場合に、その変曲点より噴射パルス期間が小さい領域と大きい領域とで、それぞれ複数の実測データから第１の基準近似式と第２の基準近似式とを算出し、その第１の基準近似式と第２の基準近似式とを記憶する基準近似式記憶手段とを有し、要求噴射量に対して基準噴射特性から基準指令噴射パルス期間を求め、この基準指令噴射パルス期間を第１の基準近似式または第２の基準近似式に代入して基準噴射量を算出した後、更に請求項２に記載した第１の近似式または第２の近似式から基準噴射量に対する指令噴射パルス期間を求めることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、インジェクタの機種に共通な基準噴射特性と第１の基準近似式または第２の基準近似式との偏差分（うねり分）が、請求項２に記載した第１の近似式または第２の近似式に反映されるため、インジェクタの噴射特性に周期的なうねりが現れる場合でも、高い補正精度を維持することができる。　　　また、本発明の場合でも、変曲点付近の補正精度が向上することは、請求項２の発明に記載した通りである。
【００１３】
（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかの燃料噴射システムにおいて、
近似式記憶手段は、インジェクタに搭載されるメモリであることを特徴とする。この場合、個々のインジェクタとそれぞれの近似式のデータとの対応が確実に確保されるので、信頼性の高い燃料噴射システムを実現できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１はインジェクタの噴射量と指令噴射パルス期間との相関を示す噴射特性（Ｔｑ−Ｑｔ線図）と、その近似式を示すマップである。
本実施例の燃料噴射システムは、例えば４気筒のディーゼル機関（図示しない）に適用されるもので、図２に示す様に、燃料を高圧状態で蓄えるコモンレール１と、燃料タンク２から汲み上げられた燃料を加圧してコモンレール１に圧送する高圧ポンプ３と、コモンレール１より高圧配管４を通って供給される高圧燃料をディーゼル機関の気筒内に噴射するインジェクタ５等を備え、ＥＣＵ６（本発明の制御手段）により制御される。
【００１５】
コモンレール１には、コモンレール１内の燃料圧力を検出してＥＣＵ６に出力する圧力センサ７と、コモンレール１内の燃料圧力が予め設定された上限値を超えないように制限するプレッシャリミッタ８が取り付けられている。
高圧ポンプ３は、燃料タンク２から汲み上げられた燃料をポンプ室（図示しない）に導入する燃料通路（図示しない）に電磁調量弁３ａが設けられ、ポンプ室に内蔵されるプランジャの上昇中に電磁調量弁３ａが燃料通路を遮断すると、ポンプ室の燃料がプランジャによって加圧され、図示しない逆止弁を押し開いてコモンレール１へ高圧燃料を圧送する。
【００１６】
インジェクタ５は、ニードル（図示しない）を内蔵するノズル５ａと、ピエゾ素子（図示しない）を用いてニードルの背圧を制御する駆動弁５ｂとを有し、この駆動弁５ｂの通電時にノズル５ａより燃料噴射を行う。具体的には、駆動弁５ｂに通電すると、ノズル５ａの背後に設けられる圧力制御室の燃料圧力が低下するため、ニードルが上昇して噴射が開始される。その後、駆動弁５ｂへの通電を停止すると、圧力制御室の燃料圧力が上昇するため、ニードルが押し下げられて噴射が終了する。従って、駆動弁５ｂへの通電時期により噴射時期が制御され、駆動弁５ｂへの通電期間（指令噴射パルス期間）により噴射量が制御される。
【００１７】
このインジェクタ５は、メモリ等の記憶媒体（例えばＱＲコード：本発明の近似式記憶手段）を搭載し、この記憶媒体には、噴射圧力Ｐｃに応じて噴射量Ｑｔと噴射パルス期間Ｔｑとの相関を示す噴射特性の近似式が記憶されている。
なお、本実施例のインジェクタ５は、ノズル５ａのニードル開弁速度が速く、フルリフト領域を使用するものであり、図１に示す様に、噴射特性に変曲点が現れる。
ここで、噴射特性の近似式について説明する。
インジェクタ５の組み付け完了後に、例えば３段階の噴射圧力（高圧、中圧、低圧）で、それぞれ噴射量と噴射パルス期間との相関を示す噴射特性のデータを何点か計測する。
【００１８】
続いて、変曲点より噴射パルス期間Ｔｑが小さい領域と大きい領域とで、それぞれ複数の実測データより、そのデータ上を通過する近似式を立てる。
ここで、近似式が１次式の場合は、次式▲１▼で表される様に、未知数がａとｂの二つであることから、データは２点必要となる。
ｙ＝ａｘ＋ｂ（Ｑｔ＝ａ・Ｔｑ＋ｂ）……………………………………▲１▼
また、２次式の場合は、次式▲２▼で表される様に、未知数がａ、ｂ、ｃの三つであることから、データは３点必要となる。
ｙ＝ａｘ２　＋ｂｘ＋ｃ（Ｑｔ＝ａ・Ｔｑ２　＋ｂ・Ｔｑ＋ｃ）…………▲２▼
【００１９】
なお、変曲点より噴射パルス期間Ｔｑが大きい領域では、噴射特性が略直線を示しているので、１次式が適当である。
また、近似式の数は、変曲点の数が１つとは限らないため、変曲点の数＋１の式が必要となり、それを測定圧力毎に算出する（図１参照）。
算出された各近似式の係数ａ、ｂ、ｃ…をインジェクタ５に搭載されたメモリに記憶させ、インジェクタ５毎に出荷出来るようにする。
【００２０】
ＥＣＵ６は、ディーゼル機関の運転状態などを検出する各種センサから入力される情報に基づいてインジェクタ５の噴射時期及び要求噴射量を算出し、これらの演算結果に従ってインジェクタ５の駆動弁５ｂを電子制御する。
このＥＣＵ６は、インジェクタ５の機種に共通な基準となる噴射特性（基準噴射特性）の実測データをコモンレール１の圧力に応じて細かく記録した基準マップ（本発明の基準噴射特性記憶手段）を有している。なお、この基準噴射特性にもインジェクタ５の噴射特性と同様に変曲点が存在する（図４参照）。
また、ＥＣＵ６は、上述したインジェクタ５の場合と同様の方法で算出された基準噴射特性の近似式（基準近似式）がメモリ（本発明の基準近似式記憶手段）に記憶されている。
【００２１】
次に、実際の噴射時にＥＣＵ６が行う演算について、図３に示すフローチャートを基に説明する。
Ｓｔｅｐ１０…インジェクタ５のメモリに記憶された各近似式の係数（ａ、ｂ、ｃ…）を読み込む。
Ｓｔｅｐ２０…圧力Ｐ１　で要求された噴射量Ｑｔに対して、図４に示す基準マップ上の実測データより基準Ｔｑを求める。
Ｓｔｅｐ３０…基準近似式に基準Ｔｑを代入して基準噴射量Ｑｋを求める。
【００２２】
Ｓｔｅｐ４０…圧力Ｐ１　におけるインジェクタ５の近似式を求める。
例えば、変曲点が１点の場合、近似式は以下の２本（第１の近似式と第２の近似式）であり、各式の係数を求める。
ｙ＝ａＰ１・ｘ＋ｂＰ１…（第１の近似式）
ｙ＝ｃＰ１・ｘ＋ｄＰ１…（第２の近似式）
係数（ａＰ１、ｂＰ１、ｃＰ１、ｄＰ１）は、インジェクタ５の仕様により一様の傾向があり、例えば図５の様になる。よって、この傾向を式またはマップとしてＥＣＵ６に記憶させておけば、各圧力に対する近似式の係数（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）が求められる。
【００２３】
Ｓｔｅｐ５０…基準噴射量Ｑｋに対する噴射パルス期間Ｔｑを求める。
具体的には、上記Ｓｔｅｐ４０で求めた２本の近似式より逆関数（ｘについて解いた式）を求め、その逆関数のｙ項に基準噴射量Ｑｋを代入して算出される値（ｘ１　、ｘ２　）＝（ＴｑＡ、ＴｑＢ）を比較し、大きい方の値ＴｑＢ（図４参照）を指令噴射パルス期間とする。
この指令噴射パルス期間ＴｑＢでインジェクタ５を駆動すると、実際の噴射特性に対する実噴射量Ｑで噴射し、要求噴射量Ｑｔに対して近い噴射量で噴射することができる。
【００２４】
（本実施例の効果）
本実施例では、個々のインジェクタ５に対して、噴射特性の実測データから算出された第１の近似式と第２の近似式とが交わる点を変曲点として求めることができる。その結果、要求噴射量に対して指令噴射パルス期間を求める際に、マップ上に記録された粗い実測データから補間計算する従来の方法と比較して、変曲点付近の補正精度が向上する。例えば、図４に示す様に、基準近似式では変曲点より小さいＴｑ領域に要求噴射量が与えられるのに対し、実際のインジェクタ５では変曲点より大きいＴｑ領域で実噴射量が求められているが、変曲点の位置が精度良く算出されることにより、変曲点付近の補正精度が他の領域に比べて極端に悪くなることがない。
【００２５】
また、図６に示す様に、要求噴射量と実噴射量とが、変曲点に対して同じＴｑ領域にある場合も同様に補正精度が向上する。これは、一般にうねりが噴射開始から起こり、同周期の振動となるため、振動の中心を通る近似式がＴｑ方向にずれると同位相に近づくことから、基準噴射量Ｑｋにうねり分がコピーされて、補正精度を高める一因となっている。
【００２６】
（変形例）
上記の実施例では、インジェクタ５の噴射特性にうねりが生じる場合を示しているが、噴射特性が略直線的に変化する場合（うねりが現れない状態）は、近似式が噴射特性と略一致するため、要求噴射量に対する指令噴射パルス期間を近似式から直接求めることができる。
また、上記の実施例では、インジェクタ５の噴射特性に変曲点が存在することを前提に説明しているが、変曲点が存在しない場合、つまり噴射特性の近似式が１つの式ｙ＝ａｘ＋ｂで示される場合にも本発明（請求項３）を適用することができる。
また、インジェクタ５に使用される駆動弁５ｂは、ピエゾ素子による駆動形式以外にも、例えばソレノイドを用いた電磁弁でも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】インジェクタの噴射特性と近似式を示す特性図である。
【図２】燃料噴射システムの全体構成図である。
【図３】指令噴射パルス期間の算出手順を示すフローチャートである。
【図４】要求噴射量に対する指令噴射パルス期間を求めるための特性図である。
【図５】近似式の係数と圧力との関係を示す相関図である。
【図６】基準噴射特性とインジェクタの噴射特性のうねりを比較した特性図である。
【符号の説明】
５　インジェクタ
６　ＥＣＵ（制御手段）
【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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【図６】
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