(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数気筒を有し、燃料噴射弁を気筒毎に備えた多気筒内燃機関に適用され、
前記内燃機関の運転者による運転操作とは無関係に微小量の燃料を前記燃料噴射弁から噴射させる微小噴射を、気筒毎に順次行う微小噴射制御手段と、
前記微小噴射に伴い生じた前記出力トルクの増加量又はその増加量に関連する物理量を、気筒毎に検出するトルク増加量検出手段と、
前記微小噴射についての実際の噴射量又はその噴射量に関連する物理量を、気筒毎に検出する噴射量検出手段と、
前記噴射量検出手段による検出値の気筒間ばらつき、及び前記トルク増加量検出手段による検出値の気筒間ばらつきに基づき、気筒特性の気筒間ばらつきを算出する気筒特性ばらつき算出手段と、
を備えることを特徴とする気筒特性ばらつき検出装置。
【請求項２】
前記微小噴射制御手段は、前記噴射量検出手段の検出値が全ての気筒について同じになるよう各気筒の噴射量を揃えた状態で前記微小噴射を行い、
前記気筒特性ばらつき算出手段は、前記噴射量検出手段による検出値の気筒間ばらつきをゼロとして、前記気筒特性の気筒間ばらつきを算出することを特徴とする請求項１に記載の気筒特性ばらつき検出装置。
【請求項３】
前記内燃機関には、排気系から吸気系に還流するＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブが備えられており、
前記微小噴射制御手段は、前記ＥＧＲバルブを全閉にした状態で前記微小噴射を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の気筒特性ばらつき検出装置。
【請求項４】
微小噴射制御手段は、前記内燃機関が搭載された車両の減速期間中に前記微小噴射を行うとともに、同一の減速期間中に所定間隔をおいて気筒毎に前記微小噴射を順次行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の気筒特性ばらつき検出装置。
【請求項５】
全気筒の気筒特性に対する基準特性を設定するとともに、前記基準特性に対する前記気筒特性のばらつき量に応じて、該当する気筒の燃料噴射開始時期を補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の気筒特性ばらつき検出装置。
【請求項６】
全気筒の気筒特性に対する基準特性を設定するとともに、前記基準特性に対する前記気筒特性のばらつき量を、気筒毎に学習して記憶させる学習手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の気筒特性ばらつき検出装置。
【請求項７】
全気筒の気筒特性の平均値を前記基準特性として設定することを特徴とする請求項５又は６に記載の気筒特性ばらつき検出装置。
【請求項８】
前記内燃機関は、燃料を蓄圧する蓄圧容器から前記燃料噴射弁へ燃料を分配供給するよう構成されており、
前記噴射量検出手段は、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記物理量として検出する燃圧センサであるとともに、前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の噴射孔に至るまでの燃料通路のうち前記蓄圧容器に対して前記噴射孔に近い側に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の気筒特性ばらつき検出装置。
【請求項９】
前記燃圧センサは前記燃料噴射弁に取り付けられていることを特徴とする請求項８に記載の気筒特性ばらつき検出装置。
【請求項１０】
前記燃圧センサは前記燃料噴射弁の燃料流入口に取り付けられていることを特徴とする請求項９に記載の気筒特性ばらつき検出装置。
【請求項１１】
前記燃圧センサは、前記燃料噴射弁の内部に取り付けられ、前記燃料噴射弁の燃料流入口から前記噴射孔に至るまでの内部燃料通路の燃料圧力を検出するよう構成されていることを特徴とする請求項９に記載の気筒特性ばらつき検出装置。
【請求項１２】
前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の燃料流入口までの燃料通路には、コモンレール内の燃料の圧力脈動を減衰させるオリフィスが備えられており、
前記燃圧センサは前記オリフィスの燃料流れ下流側に配置されていることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１つに記載の気筒特性ばらつき検出装置。
【請求項１３】
前記トルク増加量検出手段は、前記内燃機関の出力軸の回転速度を前記物理量として検出する回転速度センサであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の気筒特性ばらつき検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒内燃機関における各気筒の特性についての気筒間ばらつきを検出する、気筒特性ばらつき検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、多気筒内燃機関において、各気筒に設けられた燃料噴射弁の個体差や経時劣化等により生じた噴射量の気筒間ばらつき（噴射量ばらつき）を平滑化すべく、気筒毎の燃料噴射量を補正するＦＣＣＢ補正が知られている（特許文献１参照）。このＦＣＣＢ補正では、クランク軸の回転速度検出値から、各気筒の燃焼行程に対応する部分の検出値を抽出し、抽出した各気筒の回転速度の気筒間ばらつきを、各気筒による出力トルクの気筒間ばらつきと見なしている。そして、各気筒の回転速度と全気筒の回転速度の平均値とを比較して、回転速度の気筒間ばらつきを平滑化するように、気筒毎の燃料噴射量を増減補正（ＦＣＣＢ補正）している。
【特許文献１】特開２００１−３５５５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、出力トルクの気筒間ばらつきの要因には、上述した噴射量の気筒間ばらつきの他に、各気筒の特性が異なること（気筒特性のばらつき）も挙げられる。気筒特性ばらつきの具体例としては、気筒内における各種フリクションのばらつき、気筒内における圧縮比のばらつき、ＥＧＲによる還流排気の各気筒への分配ばらつき（図５中の実線Ｌ１参照）、過給機による過給圧の各気筒への分配ばらつき（図５中の点線Ｌ２参照）等が挙げられる。
【０００４】
しかしながら上記ＦＣＣＢ補正では、噴射量ばらつきが生じていない場合であっても、気筒特性ばらつきに起因して生じる出力トルクの気筒間ばらつき（回転速度の気筒間ばらつき）に対して、噴射量を増減補正してしまう。よって、内燃機関の出力トルク及びエミッション状態を精度よく制御することができない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、多気筒内燃機関において、気筒特性の気筒間ばらつきを検出する気筒特性ばらつき検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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記載する。
【０００７】
請求項１記載の発明では、
複数気筒を有し、燃料噴射弁を気筒毎に備えた多気筒内燃機関に適用され、
前記内燃機関の運転者による運転操作とは無関係に微小量の燃料を前記燃料噴射弁から噴射させる微小噴射を、気筒毎に順次行う微小噴射制御手段と、
前記微小噴射に伴い生じた前記出力トルクの増加量又はその増加量に関連する物理量（以下、単にトルク増加量と呼ぶ）を、気筒毎に検出するトルク増加量検出手段と、
前記微小噴射についての実際の噴射量又はその噴射量に関連する物理量（以下、単に噴射量と呼ぶ）を、気筒毎に検出する噴射量検出手段と、
前記噴射量検出手段による検出値の気筒間ばらつき（噴射量ばらつき）、及び前記トルク増加量検出手段による検出値の気筒間ばらつき（トルク増加量ばらつき）に基づき、気筒特性の気筒間ばらつき（気筒特性ばらつき）を算出する気筒特性ばらつき算出手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
つまり本発明では、微小噴射により出力トルクを増加させ、その時のトルク増加量及び噴射量を検出する。そして、噴射量ばらつき及びトルク増加量ばらつきに基づき気筒特性ばらつきを算出する。よって、トルク増加量ばらつきが噴射量ばらつきと異なるばらつき方をしていれば、そのばらつき方の違いは、噴射量ばらつきではなく各気筒の特性の違いに起因して生じたものと特定でき、気筒特性ばらつきを算出することができる。
【０００９】
例えば、ある気筒について、噴射量検出値に対するトルク増加量検出値のずれ度合（例えば、噴射量検出値から換算されるトルク増加量に対するトルク増加量検出値の比率）を気筒特性値として気筒毎に算出し、算出した気筒特性値の気筒間ばらつきを気筒特性ばらつきとして算出することが具体例として挙げられる。
【００１０】
そして、このように気筒特性ばらつきを検出できる本発明を用いれば、例えば、各気筒の気筒特性のばらつき量を算出して学習することができる。一方、噴射量ばらつきについては、噴射量検出手段により検出された気筒毎の実噴射量に基づき算出することができ、その算出結果を学習することができる。したがって、気筒特性ばらつきと噴射量ばらつきとを分離して学習することができ、その学習結果に基づき、例えば噴射形態（噴射量、噴射時期、多段噴射の場合の噴射段数等）の制御内容を変更することで、内燃機関の出力トルク及びエミッション状態を精度よく制御することができる。
【００１１】
なお、前記微小噴射は、全ての燃料噴射弁について燃料噴射をカットする無噴射運転期間中（例えば運転者によりアクセル操作がなされていない期間）に行うことが望ましい。これによれば、出力トルクの変動が殆ど生じていない状態で微小噴射が行われるので、トルク増加量検出手段により出力トルク増加量等を検出するにあたり、その検出精度を向上できる。
【００１２】
さらに、上記「微小噴射」による噴射量は、その微小噴射により出力トルクを増加させた時に、内燃機関の運転者（例えば内燃機関が搭載された車両の運転者）がそのトルク増加を体感しない程度の微小量（例えば約２mm3/st）であることが望ましい。また、前記内燃機関としてディーゼル機関を適用し、前記燃料噴射弁は１燃焼サイクルあたりに複数回噴射する多段噴射を実行可能である場合において、前記多段噴射におけるメイン噴射よりも少ない微小量（例えばパイロット噴射やプレ噴射に相当する量）で前記微小噴射を行うことが望ましい。これによれば、上述の無噴射時において、内燃機関の運転者の意に反してエンジン回転速度が上昇する度合いを小さくできる。
【００１３】
請求項２記載の発明では、前記微小噴射制御手段は、前記噴射量検出手段の検出値が全ての気筒について同じになるよう各気筒の噴射量を揃えた状態で前記微小噴射を行い、前記気筒特性ばらつき算出手段は、前記噴射量検出手段による検出値の気筒間ばらつきをゼロとして、前記気筒特性の気筒間ばらつきを算出することを特徴とする。
【００１４】
要するに、各気筒の実際の噴射量を揃えることにより、噴射量の気筒間ばらつきをゼロとしてトルク増加量の気筒間ばらつきに基づき気筒特性の気筒間ばらつきを算出する。そのため、噴射量に関する各種条件（例えば吸気量と噴射量の比率等）を揃えた状態で気筒特性の気筒間ばらつきを算出することができる。よって、気筒特性ばらつき算出手段による算出結果（気筒特性ばらつき）から、前記各種条件の気筒間ばらつきの要素を排除することができるので、気筒特性ばらつきを高精度で取得できる。
【００１５】
請求項３記載の発明では、前記内燃機関には、排気系から吸気系に還流するＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブが備えられており、前記微小噴射制御手段は、前記ＥＧＲバルブを全閉にした状態で前記微小噴射を行うことを特徴とする。これによれば、気筒特性ばらつき算出手段による算出結果（気筒特性ばらつき）から、還流排気の分配ばらつき（図５中の実線Ｌ１参照）の要素が排除されていると特定できる。よって、還流排気の分配ばらつき要素が排除された気筒特性ばらつきを取得できる。
【００１６】
請求項４記載の発明では、微小噴射制御手段は、前記内燃機関が搭載された車両の減速期間中に前記微小噴射を行うとともに、同一の減速期間中に所定間隔をおいて気筒毎に前記微小噴射を順次行うことを特徴とする。これによれば、同一の減速期間中に微小噴射を順次行うので、微小噴射時の燃料温度その他の各種条件を、全ての気筒に対して揃えた状態で微小噴射が行われるので、気筒特性ばらつきを高精度で取得できる。
【００１７】
請求項５記載の発明では、全気筒の気筒特性に対する基準特性を設定するとともに、前記基準特性に対する前記気筒特性のばらつき量に応じて、該当する気筒の燃料噴射開始時期を補正する補正手段を備えることを特徴とする。気筒特性ばらつき算出手段により算出された気筒特性ばらつきには噴射量ばらつきの要素が除かれているので、このような気筒特性のばらつき量に応じて噴射量以外の要素である噴射開始時期を補正する上記請求項５記載の発明によれば、各気筒の燃焼状態を精度良く安定させることができる。
【００１８】
例えば、基準特性に比べて着火性が悪いとの気筒特性が算出された気筒については燃料噴射開始時期を進角させ、着火性が良いとの気筒特性が算出された気筒については燃料噴射開始時期を遅角させることで、各気筒の着火性の状態を基準特性に近づけることができ、燃焼状態を安定させることができる。
【００１９】
請求項６記載の発明では、全気筒の気筒特性に対する基準特性を設定するとともに、前記基準特性に対する前記気筒特性のばらつき量を、気筒毎に学習して記憶させる学習手段を備えることを特徴とする。よって、各気筒の燃焼状態を理想状態に近づけることを容易に実現できる。
【００２０】
請求項７記載の発明では、全気筒の気筒特性の平均値を前記基準特性として設定することを特徴とするので、基準特性を適合等により設定することが不要となり、気筒特性ばらつきの算出処理負担を軽減できる。ちなみに、全気筒の気筒特性の平均値を基準特性として設定する以外の設定手法として、エンジン回転速度、エンジン負荷（例えば燃料噴射量、アクセル操作量等）、排気中の酸素濃度等の値に基づき、基準特性の値を理論値として演算して設定することが挙げられる。
【００２１】
請求項８記載の発明では、前記内燃機関は、燃料を蓄圧する蓄圧容器から前記燃料噴射弁へ燃料を分配供給するよう構成されており、前記噴射量検出手段は、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を前記物理量として検出する燃圧センサであるとともに、前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の噴射孔に至るまでの燃料通路のうち前記蓄圧容器に対して前記噴射孔に近い側に配置されていることを特徴とする。
【００２２】
燃料噴射弁に供給される燃料の圧力は、噴射孔からの燃料噴射に伴い変動する。よって、その変動の形態（燃圧降下量、燃圧降下時間等）を検出すれば実際の噴射量を算出することができる。この点に着目した上記請求項８記載の発明では、噴射量検出手段として、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を噴射量に関連する物理量として検出する燃圧センサを採用しているため、上述の如く噴射量を算出することができる。
【００２３】
しかも、請求項８記載の発明では、燃圧センサを、蓄圧容器から噴射孔に至るまでの燃料通路のうち蓄圧容器に対して噴射孔に近い側に配置しているので、噴射孔での圧力変動を蓄圧容器内で減衰する前に検出することができる。よって、噴射に伴い生じる圧力変動を精度よく検出することができるので、噴射量を高精度に算出することができる。
【００２４】
さらに、微小噴射制御手段による微小噴射に伴い生じる燃圧の変動は極めて小さいため、蓄圧容器に配置された燃圧センサ（レール圧センサ）ではそのような燃圧の変動を検出することが困難である。よって、このように検出が困難な微小噴射の場合に上記請求項８記載の発明を適用すれば、圧力変動を精度良く検出できるとの先述した効果を好適に発揮できる。
【００２５】
ちなみに、噴射量検出手段として燃圧センサを適用する以外の適用例としては、燃料噴射弁の弁体リフト量を噴射量に関連する物理量として検出するリフトセンサや、噴射孔に至るまでの燃料供給通路に配置されて燃料流量を噴射量として検出する流量計等が挙げられる。
【００２６】
請求項９記載の発明では、前記燃圧センサは前記燃料噴射弁に取り付けられていることを特徴とする。そのため、蓄圧容器と燃料噴射弁とを接続する配管に燃圧センサを取り付ける場合に比べて、燃圧センサの取り付け位置が燃料噴射弁の噴射孔に近い位置となる。よって、噴射孔での圧力変動が前記配管にて減衰してしまった後の圧力変動を検出する場合に比べて、噴射孔での圧力変動をより的確に検出することができる。
【００２７】
上述の如く燃圧センサを燃料噴射弁に取り付けるにあたり、請求項１０記載の発明では前記燃料噴射弁の燃料流入口に取り付けることを特徴とし、請求項１１記載の発明では、前記燃料噴射弁の内部に取り付け、前記燃料噴射弁の燃料流入口から前記噴射孔に至るまでの内部燃料通路の燃料圧力を検出することを特徴とする。
【００２８】
上述の如く燃料流入口に取り付ける場合には、燃料噴射弁の内部に取り付ける場合に比べて燃圧センサの取付構造を簡素にできる。一方、燃料噴射弁の内部に取り付ける場合には、燃料流入口に取り付ける場合に比べて燃圧センサの取り付け位置が燃料噴射弁の噴射孔に近い位置となるので、噴射孔での圧力変動をより的確に検出することができる。
【００２９】
請求項１２記載の発明では、前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の燃料流入口までの燃料通路には、蓄圧容器内の燃料の圧力脈動を減衰させるオリフィスが備えられており、前記燃圧センサは前記オリフィスの燃料流れ下流側に配置されていることを特徴とする。ここで、前記オリフィスの上流側に燃圧センサを配置した場合には、噴射孔での圧力変動がオリフィスにより減衰してしまった後の圧力変動を検出することとなる。これに対し上記請求項１２記載の発明によれば、オリフィスの下流側に燃圧センサを配置するので、オリフィスにより減衰する前の状態の圧力変動を検出することができ、噴射孔での圧力変動をより的確に検出することができる。
【００３０】
請求項１３記載の発明では、前記トルク増加量検出手段は、前記内燃機関の出力軸の回転速度（エンジン回転速度）を前記物理量として検出する回転速度センサであることを特徴とする。トルクが増加すればその増加量に応じて出力軸の回転速度も上昇するので、トルク増加量検出手段として回転速度センサを採用する上記請求項１３記載の発明によれば、出力トルクの増加量を好適に算出することができる。ちなみに、トルク増加量検出手段として回転速度センサを適用する以外の適用例としては、内燃機関の燃焼室内の圧力をトルク増加量に関連する物理量として検出する筒内圧センサ等が挙げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。先ず、本実施形態に係る内燃機関制御装置が搭載されるエンジン（内燃機関）の概略について、簡単に説明する。
【００３２】
本実施形態では、４輪自動車用ディーゼルエンジン（内燃機関）を対象にしており、燃焼室に直接的に高圧燃料（例えば噴射圧力「１０００気圧」以上の軽油）を噴射供給（直噴供給）する方式のエンジンである。また、当該エンジンは、多気筒（例えば直列４気筒）の４ストローク、レシプロ式ディーゼルエンジン（内燃機関）を想定しており、４つのシリンダ＃１〜＃４について、それぞれ吸入・圧縮・燃焼・排気の４行程による１燃焼サイクルが「７２０°ＣＡ」周期で、詳しくは例えば各シリンダ間で「１８０°ＣＡ」ずらしてシリンダ＃１，＃３，＃４，＃２の順に逐次実行される。
【００３３】
次に、エンジンの燃料系について図１〜図４を用いて説明する。
【００３４】
図１は、本実施形態に係るコモンレール式燃料噴射システムの構成図である。このシステムに備えられたＥＣＵ３０（電子制御ユニット）は、吸入調整弁１１ｃに対する電流供給量を調整して燃料ポンプ１１の燃料吐出量を所望の値に制御することで、コモンレール１２（蓄圧容器）内の燃料圧力（燃圧センサ２０ａにて測定される時々の燃料圧力）を目標値（目標燃圧）にフィードバック制御（例えばＰＩＤ制御）している。そして、その燃料圧力に基づいて、対象エンジンの所定シリンダに対する燃料噴射量、ひいては同エンジンの出力（出力軸の回転速度やトルク）を所望の大きさに制御している。
【００３５】
燃料供給系を構成する諸々の装置は、燃料上流側から、燃料タンク１０、燃料ポンプ１１、コモンレール１２、及びインジェクタ２０（燃料噴射弁）の順に配設されている。燃料ポンプ１１は、対象エンジンの出力によって駆動される高圧ポンプ１１ａ及び低圧ポンプ１１ｂを有し、低圧ポンプ１１ｂによって上記燃料タンク１０から汲み上げられた燃料を、高圧ポンプ１１ａにて加圧して吐出するように構成されている。そして、高圧ポンプ１１ａに送られる燃料圧送量、ひいては燃料ポンプ１１の燃料吐出量は、燃料ポンプ１１の燃料吸入側に設けられた吸入調整弁（ＳＣＶ：Suction Control Valve）１１ｃによって調量される。すなわち、この燃料ポンプ１１では、吸入調整弁１１ｃの駆動電流量（ひいては弁開度）を調整することで、同ポンプ１１からの燃料吐出量を所望の値に制御する。
【００３６】
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ている。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所定のプランジャ（例えば３本のプランジャ）をそれぞれ軸方向に往復動させることにより加圧室に送られた燃料を逐次所定のタイミングで圧送するように構成されている。
【００３７】
燃料タンク１０の燃料は、燃料ポンプ１１によりコモンレール１２へ加圧供給（圧送）された後、高圧状態でコモンレール１２に蓄えられる。その後、シリンダ毎に設けられた高圧配管１４を通じて、各シリンダ＃１〜＃４のインジェクタ２０へそれぞれ分配供給される。これらインジェクタ２０（＃１）〜（＃４）の燃料排出口２１は、それぞれ余分な燃料を燃料タンク１０へ戻すための配管１８とつながっている。また、コモンレール１２と高圧配管１４との間には、コモンレール１２から高圧配管１４に流れる燃料の圧力脈動を減衰させるオリフィス１２ａ（燃料脈動軽減手段）が備えられている。
【００３８】
図２に、上記インジェクタ２０の詳細構造を示す。なお、上記４つのインジェクタ２０（＃１）〜（＃４）は基本的には同様の構造（例えば図２に示す構造）となっている。いずれのインジェクタ２０も、燃焼用のエンジン燃料（燃料タンク１０内の燃料）を利用した油圧駆動式の燃料噴射弁であり、燃料噴射に際しての駆動動力の伝達が油圧室Ｃｄ（制御室）を介して行われる。同図２に示されるように、このインジェクタ２０は、非通電時に閉弁状態となるノーマリクローズ型の燃料噴射弁として構成されている。
【００３９】
インジェクタ２０のハウジング２０ｅに形成された燃料流入口２２には、コモンレール１２から送られてくる高圧燃料が流入し、流入した高圧燃料の一部は油圧室Ｃｄに流入し、他は噴射孔２０ｆに向けて流れる。油圧室Ｃｄには制御弁２３により開閉されるリーク孔２４が形成されており、制御弁２３によりリーク孔２４が開放されると、油圧室Ｃｄの燃料はリーク孔２４から燃料排出口２１を経て燃料タンク１０に戻される。
【００４０】
このインジェクタ２０の燃料噴射に際しては、二方電磁弁を構成するソレノイド２０ｂに対する通電状態（通電／非通電）に応じて制御弁２３を作動させることで、油圧室Ｃｄの密閉度合、ひいては同油圧室Ｃｄの圧力（ニードル弁２０ｃの背圧に相当）が増減される。そして、その圧力の増減により、スプリング２０ｄ（コイルばね）の伸張力に従って又は抗して、ニードル弁２０ｃがハウジング２０ｅ内を往復動（上下）することで、噴射孔２０ｆ（必要な数だけ穿設）までの燃料供給通路２５が、その中途（詳しくは往復動に基づきニードル弁２０ｃが着座又は離座するテーパ状のシート面）で開閉される。
【００４１】
ここで、ニードル弁２０ｃの駆動制御は、オンオフ制御を通じて行われる。すなわち、ニードル弁２０ｃの駆動部（上記二方電磁弁）には、ＥＣＵ３０からオンオフを指令するパルス信号（通電信号）が送られる。そして、パルスオン（又はオフ）によりニードル弁２０ｃがリフトアップして噴射孔２０ｆが開放され、パルスオフ（又はオン）によりリフトダウンして噴射孔２０ｆが閉塞される。
【００４２】
ちなみに、上記油圧室Ｃｄの増圧処理は、コモンレール１２からの燃料供給によって行われる。他方、油圧室Ｃｄの減圧処理は、ソレノイド２０ｂへの通電により制御弁２３を作動させてリーク孔２４を開放させることによって行われる。これにより、当該インジェクタ２０と燃料タンク１０とを接続する配管１８（図１）を通じてその油圧室Ｃｄ内の燃料が上記燃料タンク１０へ戻される。つまり、油圧室Ｃｄ内の燃料圧力を制御弁２３の開閉作動により調整することで、噴射孔２０ｆを開閉するニードル弁２０ｃの作動が制御される。
【００４３】
このように、上記インジェクタ２０は、弁本体（ハウジング２０ｅ）内部での所定の往復動作に基づいて噴射孔２０ｆまでの燃料供給通路２５を開閉（開放・閉鎖）することにより当該インジェクタ２０の開弁及び閉弁を行うニードル弁２０ｃを備える。そして、非駆動状態では、定常的に付与される閉弁側への力（スプリング２０ｄによる伸張力）でニードル弁２０ｃが閉弁側へ変位するとともに、駆動状態では、駆動力が付与されることにより上記スプリング２０ｄの伸張力に抗してニードル弁２０ｃが開弁側へ変位する。そしてこの際、それら非駆動状態と駆動状態とでは、ニードル弁２０ｃのリフト量が略対称に変化する。
【００４４】
インジェクタ２０には、燃料圧力を検出する燃圧センサ２０ａ（図１も併せ参照）が取り付けられている。具体的には、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、この治具２０ｊに燃圧センサ２０ａを取り付けている。このようにインジェクタ２０の燃料流入口２２に燃圧センサ２０ａを取り付けることで、燃料流入口２２における燃料圧力（インレット圧）の随時の検出が可能とされている。具体的には、この燃圧センサ２０ａの出力により、当該インジェクタ２０の噴射動作に伴う燃料圧力の変動波形や、燃料圧力レベル（安定圧力）、燃料噴射圧力等を検出（測定）することができる。
【００４５】
燃圧センサ２０ａは、複数のインジェクタ２０（＃１）〜（＃４）の各々に対して設けられている。そして、これら燃圧センサ２０ａの出力に基づいて、所定の噴射について、インジェクタ２０の噴射動作に伴う燃料圧力の変動波形を高い精度で検出することができるようになっている（詳しくは後述）。
【００４６】
ＥＣＵ３０に搭載されるマイクロコンピュータ（マイコン）は、各種の演算を行うＣＰＵ（基本処理装置）、その演算途中のデータや演算結果等を一時的に記憶するメインメモリとしてのＲＡＭ、プログラムメモリとしてのＲＯＭ、データ保存用メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ、バックアップＲＡＭ（ＥＣＵ３０の主電源停止後も車載バッテリ等のバックアップ電源により常時給電されているメモリ）等を備えて構成されている。そして、ＲＯＭには、当該燃料噴射制御に係るプログラムを含めたエンジン制御に係る各種のプログラムや制御マップ等が、またデータ保存用メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）には、対象エンジンの設計データをはじめとする各種の制御データ等が、それぞれ予め格納されている。
【００４７】
また、ＥＣＵ３０は、クランク角センサ４２から入力される検出信号に基づき、対象エンジンの出力軸（クランク軸４１）の回転角度位置や回転速度（エンジン回転速度ＮＥ）を算出する。また、アクセルセンサ４４から入力される検出信号に基づき、運転者によるアクセルペダルの操作量（踏込み量）が算出される。ＥＣＵ３０は、前記各種センサ４２，４４及び後述する各種センサの検出信号に基づいて対象エンジンの運転状態やユーザの要求を把握し、それに応じて上記吸入調整弁１１ｃやインジェクタ２０等の各種アクチュエータを操作することにより、その時々の状況に応じた最適な態様で上記エンジンに係る各種の制御を行っている。
【００４８】
次に、ＥＣＵ３０が実行する燃料系の制御についての概略を説明する。
【００４９】
ＥＣＵ３０のマイコンは、時々のエンジン運転状態（例えばエンジン回転速度ＮＥ）や運転者によるアクセルペダルの操作量等に応じて燃料噴射量を算出し、所望の噴射開始時期に同期して、その燃料噴射量での燃料噴射を指示する噴射制御信号（噴射指令信号）を上記インジェクタ２０へ出力する。当該噴射制御信号に応じた駆動量（例えば開弁時間）でインジェクタ２０が作動することにより、対象エンジンの出力トルクが目標値へ制御されることになる。
【００５０】
以下、図３を参照して、上記燃料系制御の基本的な処理手順について説明する。なお、この図３の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばＥＣＵ３０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。そして、図３の処理は、ＥＣＵ３０のＲＯＭに記憶されたプログラムにより実行される処理である。
【００５１】
同図３に示すように、この一連の処理においては、まずステップＳ１１で、所定のパラメータ、例えばその時のエンジン回転速度ＮＥ（クランク角センサ４２による実測値）及び燃料圧力（燃圧センサ２０ａによる実測値）、さらには運転者によるその時のアクセル操作量（アクセルセンサ４４による実測値）等を読み込む。
【００５２】
続くステップＳ１２では、上記ステップＳ１１で読み込んだ各種パラメータに基づいて噴射パターンを設定する。例えば単段噴射の場合にはその噴射の噴射量Ｑ（噴射時間）が、また多段噴射の噴射パターンの場合にはトルクに寄与する各噴射の総噴射量Ｑ（総噴射時間）が、それぞれ上記出力軸（クランク軸４１）に生成すべきトルク（アクセル操作量等から算出される要求トルク、いわばその時のエンジン負荷に相当）に応じて可変設定される。
【００５３】
この噴射パターンは、例えば上記ＥＥＰＲＯＭに記憶保持された図４に示すマップＭ（噴射制御用マップ、数式でも可）に基づいて取得されるものであり、要求トルク及び良好なエミッション状態にすべく最適化されたパターンである。詳しくは、例えば予め上記所定パラメータ（ステップＳ１１）の想定される範囲について試験により最適噴射パターン（適合値）を求め、その噴射制御用マップＭに書き込んでおく。
【００５４】
この噴射パターンは、例えば噴射段数（１燃焼サイクル中の噴射回数）、並びにそれら各噴射の噴射開始時期及び噴射時間（噴射量に相当）等のパラメータにより定められるものである。本実施形態にかかるマップＭは、前述の総噴射量Ｑ及びエンジン回転速度ＮＥと噴射パターンとの関係を定めるものであり、各シリンダ＃１〜＃４のインジェクタ２０毎に設けられている。ちなみに、エンジン冷却水温等、他のパラメータ毎にマップＭを設けるようにしてもよい。
【００５５】
そして、このような噴射制御用マップＭを用いて取得した噴射パターンに基づいて、上記インジェクタ２０に対する指令値（指令信号）が設定されることになる。これにより、車両の状況等に応じて、前述したパイロット噴射、プレ噴射、アフタ噴射、ポスト噴射等が適宜メイン噴射と共に実行されることになる。
【００５６】
また、この噴射制御用マップＭで取得された噴射パターンを、別途更新されている補正係数（例えばＥＣＵ３０内のＥＥＰＲＯＭに記憶）に基づいて補正する（例えば「設定値＝マップ上の値／補正係数」なる演算を行う）ことで、その時に噴射すべき噴射パターン、ひいてはその噴射パターンに対応した上記インジェクタ２０に対する指令信号を得る。補正係数（厳密には複数種の係数のうちの所定の係数）は、別途の処理により内燃機関の運転中に逐次更新されている。
【００５７】
こうして設定された噴射パターン、ひいてはその噴射パターンに対応する指令値（指令信号）は、続くステップＳ１３で使用される。すなわち、同ステップＳ１３では、その指令値（指令信号）に基づいて（詳しくは上記インジェクタ２０へその指令信号を出力して）、同インジェクタ２０の駆動を制御する。そして、このインジェクタ２０の駆動制御をもって、図３の一連の処理を終了する。
【００５８】
次に、エンジンの吸排気系について図５を用いて説明する。
【００５９】
図５は、図１のエンジンに係る吸排気系システムの構成図である。当該エンジンは、排気系から吸気系に排気を還流させるＥＧＲ配管５２を備えており、排気の一部を吸気管５１に戻すことで、燃焼温度を下げてＮＯＸ低減等を図っている。ＥＧＲ配管５２には、ＥＧＲ量（排気還流量）を調整するＥＧＲバルブ５２ａが備えられている。ＥＧＲバルブ５２ａは電動アクチュエータ５２ｂにより開閉作動し、全開作動時にＥＧＲ量は最大となり、全閉作動時にＥＧＲ量はゼロとなる。
【００６０】
吸気管５１からの新気及びＥＧＲ配管５２からの還流排気は、インテークマニホールド５１ｍにより各気筒＃１〜＃４に分配される。また、各気筒＃１〜＃４からの排気は、エキゾーストマニホールド５３ｍにて集合された後、一部はＥＧＲ配管５２に流入して還流し、残りは排気管５３から排出される。ＥＧＲ配管５２にはＥＧＲクーラ５２ｃが備えられており、還流させる排気を冷却して体積減少（密度上昇）を図ることで、燃焼室に流入する吸気の充填効率向上を図っている。
【００６１】
吸気管５１のうち、ＥＧＲ配管５２が接続される部分の上流側には、燃焼室に流入する吸気のうち新気の流量を調整するスロットルバルブ５１ａが備えられている。スロットルバルブ５１ａは図示しない電動アクチュエータにより開閉作動し、全開作動時に新気量は最大となり、全閉作動時に新気量はゼロとなる。
【００６２】
吸気管５１と排気管５３との間にはターボチャージャ５４（過給機）が配設されている。ターボチャージャ５４は、吸気管５１に設けられたコンプレッサインペラ５４ａと、排気管５３に設けられたタービンホイール５４ｂとを有し、それらがシャフト５４ｃにて連結されている。ターボチャージャ５４では、排気管５３を流れる排気によってタービンホイール５４ｂが回転し、その回転力がシャフト５４ｃを介してコンプレッサインペラ５４ａに伝達される。そして、コンプレッサインペラ５４ａにより、吸気管５１内を流れる吸入空気が圧縮されて過給が行われる。ターボチャージャ５４にて過給された空気は、インタークーラ５５によって冷却された後、その下流側に給送される。インタークーラ５５によって吸入空気を冷却して体積減少（密度上昇）を図ることで、燃焼室に流入する吸気の充填効率向上を図っている。
【００６３】
排気管５３のうちタービンホイール５４ｂの下流側には、排気を浄化する浄化装置５６が取り付けられている。浄化装置５６の具体例としては、排気中のＰＭを捕集するためのＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）、排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒や排気中のＨＣやＣＯを浄化する酸化触媒等が挙げられる。吸気管５１のうちコンプレッサインペラ５４ａの上流側には、吸気中の異物を除去するエアクリーナ５７が取付けられている。
【００６４】
ところで、複数気筒＃１〜＃４の各々で生じた出力トルクには、ばらつきが生じる。このような出力トルクの気筒間ばらつき（トルクばらつき）の要因には、噴射量ばらつきの他に気筒特性ばらつきも挙げられることは先述した通りである。そこで本実施形態では、エンジンを車両に搭載した実車状態において、気筒特性ばらつきを算出し（詳しくは後述）、算出した気筒特性ばらつきに基づき噴射制御用マップＭのデータ（噴射パターン）を変更して記憶させることによる学習を行っている。
【００６５】
以下、気筒特性ばらつきを算出してマップＭを学習させるための処理手順を、図６を用いて説明する。なお、図６の処理は、例えば所定周期（例えばマイコンの演算周期）又は所定クランク角毎にＥＣＵ３０のマイコンにより繰り返し実行される。
【００６６】
この一連の処理では、まずステップＳ２０において、学習条件が成立したか否かを判断する。この学習条件は、アクセルペダルが解放され車両が減速状態となって且つ燃料カット制御がなされる無噴射減速時であること等である。なお、無噴射状態であれば減速状態でなくとも学習条件成立としてもよい。学習条件が成立したと判定された場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、以降のステップＳ２１からステップＳ２５の処理を各気筒＃１〜＃４について実行する。
【００６７】
続くステップＳ２１（微小噴射制御手段）では、インジェクタ２０の駆動を制御することで、噴射孔２０ｆを１回のみ開閉させる単段噴射（単発噴射）を実施する。すなわち、学習の所望されるインジェクタ２０を操作することで、予め設定された微小量の燃料を噴射させる学習用の微小噴射を単発で行なう。詳しくは、燃圧センサ２０ａにより検出された燃圧と前記微小量（学習用の微小噴射量）とからインジェクタ２０に対する指令噴射期間を算出し、この指令噴射期間に応じてインジェクタ２０を開操作する。
【００６８】
なお、上記微小噴射とは、アクセルペダルの操作によって要求される出力トルクを生成するためのメインとなる噴射であるメイン噴射の前後に行なわれるパイロット噴射や、プレ噴射、アフタ噴射等、メイン噴射よりも微小量の噴射を意味し、本実施形態では微小噴射量を２mm3/stとしているが、後述する如くこの微小噴射量を複数種設定しておき、複数種の微小噴射量について、以下のステップＳ２２〜Ｓ２８の処理を実行するようにしてもよい。
【００６９】
続くステップＳ２２（トルク増加量検出手段）では、微小噴射による燃焼に伴い生じたクランク軸４１の回転速度上昇量を、クランク角センサ４２（トルク増加量検出手段）を用いて検出する。例えば１番気筒のインジェクタ２０（＃１）による微小噴射を実施する場合、その７２０°ＣＡ前の回転速度ω（ｉ−１）と、その（ｉ−１）の時点での回転速度の低下速度ａと、微小噴射までの７２０°ＣＡの回転に要する時間ｔとを用いて、微小噴射時に仮に微小噴射を行なわなかった場合の回転速度は「ω（ｉ−１）＋ａ×ｔ」となる。
【００７０】
このため、微小噴射時の回転速度ω（ｉ）を用いて、微小噴射に伴う回転上昇量Δω（図７（ｂ）参照）は、「Δω＝ω（ｉ）−ω（ｉ−１）−ａ×ｔ」との算出式により算出される。なお、図７（ａ）は噴射指令のパルス信号を示し、無噴射状態中に微小噴射指令が実行される様子を示している。図７（ｂ）は、微小噴射に伴い生じる回転速度ＮＥの変化を示し、図７（ｃ）は、微小噴射に伴い生じる出力トルクの変化を示すタイミングチャートである。本実施形態では、図７に示すように同一の減速期間中に所定間隔をおいて、＃１，＃３，＃４，＃２の順（燃焼行程が実行される順）に各気筒にて微小噴射を連続して行っている。
【００７１】
続くステップＳ２３（噴射量検出手段）では、微小噴射に伴い生じるインレット圧の変動（図８（ｃ）参照）を、燃圧センサ２０ａ（噴射量検出手段）により検出する。なお、図８（ａ）は、微小噴射指令に基づくソレノイド２０ｂへの駆動電流の変化を示し、図８（ｂ）は、微小噴射に伴い生じる噴射孔２０ｆからの燃料噴射率の変化を示し、図８（ｃ）は、噴射率の変化に伴い生じる燃圧センサ２０ａの検出値（インレット圧）の変化を示す。
【００７２】
当該ステップＳ２３による燃圧変動の検出は、図６の処理とは別のサブルーチン処理により検出しており、そのサブルーチン処理では燃圧センサ２０ａのセンサ出力を、該センサ出力で圧力推移波形の軌跡（図８（ｃ）にて例示される軌跡）が描かれる程度に短い間隔にて逐次取得することが望ましく、具体的には、５０μｓｅｃよりも短い間隔（より望ましくは２０μｓｅｃ）でセンサ出力を逐次取得する。
【００７３】
続くステップＳ２４では、ステップＳ２２にて検出した回転上昇量Δωに基づき、微小噴射に伴い実際に生じた出力トルクの増加量ΔTrq1〜ΔTrq4（図７（ｃ）参照）を気筒毎に算出する。例えば出力トルクの増加量ΔTrq1は、「ΔTrq1＝ｂΔω」（ｂは正の係数）との算出式又はマップにより算出される。なお、出力トルクの増加量ΔTrq1〜ΔTrq4の算出では、回転上昇量Δωの他のパラメータ（例えばエンジン冷却水温度等）に基づき補正して算出するようにしてもよい。
【００７４】
続くステップＳ２５では、ステップＳ２３にて検出したインレット圧の変動に基づき、微小噴射した燃料の噴射量ΔＱ1〜ΔＱ4を気筒毎に算出する。例えば、図８（ｃ）に示すインレット圧の変動から図８（ｂ）に示す噴射率の変化を推定し、推定された噴射率変化のうち図８（ｂ）中の斜線に示す部分の面積を噴射量ΔＱ1として算出する。なお、燃圧センサ２０ａの検出圧力（インレット圧）の変動と噴射率の変化とは以下に説明する相関があるため、上述の如く噴射率の変化を推定することができる。
【００７５】
すなわち、図８（ａ）に示すように、駆動電流がソレノイド２０ｂに流れた後、噴射率がＲ３の時点で上昇を開始する前に、燃圧センサ２０ａの検出圧力は変化点Ｐ１にて下降する。これは、Ｐ１の時点で制御弁２３がリーク孔２４を開放し、油圧室Ｃｄが減圧処理されることに起因する。その後、油圧室Ｃｄが十分に減圧された時点で、変化点Ｐ２にてＰ１からの下降が一旦停止する。
【００７６】
次に、Ｒ３の時点で噴射率が上昇を開始したことに伴い、検出圧力は変化点Ｐ３にて下降を開始する。その後、Ｒ４の時点で噴射率が最大噴射率に到達したことに伴い、検出圧力の下降は変化点Ｐ４にて停止する。なお、変化点Ｐ３からＰ４までの下降量は、Ｐ１からＰ２までの下降量に比べて大きい。
【００７７】
次に、Ｒ４の時点で噴射率が下降を開始したことに伴い、検出圧力は変化点Ｐ４にて上昇を開始する。その後、Ｒ５の時点で噴射率がゼロになり実際の噴射が終了したことに伴い、検出圧力の上昇は変化点Ｐ５にて停止する。Ｐ５以降の検出圧力は、一定の周期で下降と上昇を繰り返しながら減衰する（図示省略）。
【００７８】
以上により、燃圧センサ２０ａによる検出圧力の変動のうち変化点Ｐ３及びＰ５を検出することで、噴射率の上昇開始時点Ｒ３（噴射開始時点）及び下降終了時点Ｒ５（噴射終了時点）を推定することができる。また、以下に説明する検出圧力の変動と噴射率の変化との相関関係に基づき、検出圧力の変動から噴射率の変化を推定できる。
【００７９】
つまり、検出圧力の変化点Ｐ３からＰ４までの圧力下降率Ｐαと、噴射率の変化点Ｒ３からＲ４までの噴射率上昇率Ｒαとは相関がある。変化点Ｐ４からＰ５までの圧力上量率Ｐβと変化点Ｒ４からＲ５までの噴射率下降率Ｒβとは相関がある。変化点Ｐ３からＰ４までの圧力下降量Ｐγと変化点Ｒ３からＲ４までの噴射率上昇量Ｒγとは相関がある。よって、燃圧センサ２０ａによる検出圧力の変動から圧力下降率Ｐα、圧力上量率Ｐβ及び圧力下降量Ｐγを検出することで、噴射率の噴射率上昇率Ｒα、噴射率下降率Ｒβ及び噴射率上昇量Ｒγを推定することができる。以上の如く噴射率の各種状態Ｒ３,Ｒ５,Ｒα,Ｒβ,Ｒγを推定することができ、よって、図８（ｂ）中の斜線に示す部分の面積である実噴射量ΔＱ1を算出することができる。
【００８０】
続くステップＳ２６では、ステップＳ２１〜Ｓ２５の処理が全ての気筒＃１〜＃４に対して実行されたか否かを判定する。全気筒に対してステップＳ２１〜Ｓ２５の処理が終了したと判定された場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）には次のステップＳ２７に進み、終了していないと判定された場合（Ｓ２６：ＮＯ）には、図６の処理を一旦終了する。
【００８１】
ここで、図９（ａ）は、ステップＳ２５にて算出された各気筒の噴射量ΔＱ1，ΔＱ３，ΔＱ4，ΔＱ2を、ステップＳ２１による微小噴射を行った順に示す。図９（ｂ）は、ステップＳ２４にて算出された各気筒のトルク増加量ΔTrq1，ΔTrq3，ΔTrq4，ΔTrq2を、ステップＳ２１による微小噴射を行った順に示す。本実施形態では、全ての気筒について噴射量が同じになるようステップＳ２１における微小噴射を実行している。そのため、図９（ａ）に示す如く噴射量ばらつきは生じておらず揃えられている。したがって、図９（ｂ）に示すトルク増加量の気筒間ばらつき（トルク増加量ばらつき）は、噴射量ばらつきによる影響を受けておらず、各気筒の特性の違いに起因して生じたものと特定でき、当該トルク増加量ばらつきを気筒特性ばらつきとして算出することができる。
【００８２】
さらに、ステップＳ２１による微小噴射は、全気筒の微小噴射時において、ＥＧＲバルブ５２ａを全閉にしてＥＧＲ量をゼロにした状態で行われる。したがって、図９（ｂ）に示すトルク増加量の気筒間ばらつき（トルク増加量ばらつき）は、還流排気の分配ばらつき（図５中の実線Ｌ１参照）による影響を受けておらず、前述の如く算出した気筒特性ばらつきは、還流排気の分配ばらつきの要素が排除されていると特定できる。
【００８３】
これらの点を鑑み続くステップＳ２７（気筒特性ばらつき算出手段）では、ステップＳ２４にて算出した実際の出力トルク増加量ΔTrq1〜ΔTrq4に基づき気筒特性ばらつきを算出するとともに、当該算出結果は、還流排気の分配ばらつき要素が排除されているものとして取り扱われる。
【００８４】
具体的には、各気筒のトルク増加量ΔTrq1〜ΔTrq4の平均値Taveを基準値として算出し、トルク増加量ΔTrq1〜ΔTrq4の各々について、平均値Taveとの偏差であるばらつき量（例えば＃１気筒についてのずれ量はΔtrq1−Tave）を算出する。各気筒について算出したばらつき量が、各気筒の特性値として表されることとなる。なお、このばらつき量（特性値）がプラスの場合には、該当する気筒（図９（ｂ）の場合では＃１，＃４気筒）の特性は、基準特性に比べて着火性が良い特性であると判断される。一方、ばらつき量がマイナスの場合には、該当する気筒（図９（ｂ）の場合では＃２，＃３気筒）の特性は、基準特性に比べて着火性が悪い特性であると判断される。
【００８５】
なお、本実施形態の如く各気筒の噴射量を揃えた状態で微小噴射を実施する場合には、ステップＳ２３及びステップＳ２５の処理を省略するようにしてもよい。但しその場合には、図３のステップＳ１２にて設定した噴射指令値に対する実際の噴射量を、図８に示す如く燃圧センサ２０ａの検出圧力に基づき算出し、噴射指令値による指令噴射量と算出した実噴射量との偏差に基づき噴射制御用マップＭのデータを変更して記憶させる学習（以下、噴射量学習と呼ぶ）を行うことが要される。この噴射量学習を行えば、各気筒の噴射量が揃っていることを保証できるからである。
【００８６】
すなわち、当該噴射量学習を実行すれば、インジェクタ２０の個体差や経時劣化等により生じた噴射量の気筒間ばらつき（噴射量ばらつき）は平滑化されることとなる。なお、噴射量学習を行うにあたり、噴射時の各種条件（例えばエンジン回転速度ＮＥ、噴射量Ｑ、インジェクタ２０の番号（＃１〜＃４）、エンジン冷却水温等の環境条件）に対応するマップＭ中のデータ（例えば図４中の符号Ｄ１に示すデータ）を、所望の出力トルク及びエミッション状態となるように、噴射パターン（噴射段数並びにそれら各噴射の噴射時期及び噴射量等）を変更することが望ましい。
【００８７】
続くステップＳ２８（補正手段、学習手段）では、ステップＳ２７にて算出した気筒特性ばらつきに基づき、図４に示す先述の噴射制御用マップＭに記憶されているデータ（噴射パターン）を変更して記憶させることによる学習を行っている。具体的には、微小噴射を行った時の各種条件（例えばエンジン回転速度ＮＥ、微小噴射量ΔＱ、インジェクタ２０の番号（＃１〜＃４）、エンジン冷却水温等の環境条件）に対応するマップＭ中のデータを、所望の出力トルク及びエミッション状態となるように、噴射パターン（噴射段数並びにそれら各噴射の噴射時期及び噴射量等）を変更する。
【００８８】
図９（ｂ）に示すトルクばらつき（気筒特性ばらつき）の場合には、気筒＃１，＃４は着火性の良い特性であると判断されているので、気筒＃１，＃４に対応するマップＭ中の全てのデータについて、燃焼を抑制するよう変更して学習すればよい。例えば、パイロット噴射又はメイン噴射の噴射開始時期を遅角させるよう変更することが一例として挙げられる。
【００８９】
一方、気筒＃３は着火性の悪い特性であると判断されているので、気筒＃３に対応するマップＭ中の全てのデータについて、燃焼を促進するよう変更して学習すればよい。例えば、パイロット噴射又はメイン噴射の噴射開始時期を進角させるよう変更することが一例として挙げられる。なお、気筒＃２については、平均値Taveに対するばらつき量がゼロであるため、気筒＃２に対応するマップＭについてはステップＳ２８による変更を行わない。
【００９０】
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。
【００９１】
（１）微小噴射により出力トルクを増加させ、その時のトルク増加量ΔTrq1〜ΔTrq4及び微小噴射量ΔＱ1〜ΔＱ4を検出する（Ｓ２４，Ｓ２５）。そして、全ての気筒について噴射量が同じになるよう微小噴射を実行（Ｓ２１）しているので、図９（ｂ）に示すトルク増加量ばらつきは、噴射量ばらつきではなく各気筒の特性の違いに起因して生じたものと特定でき、当該トルク増加量ばらつきを気筒特性ばらつきとして算出する（Ｓ２７）。そして、このように算出した気筒特性ばらつき（ばらつき量）に応じて、噴射制御用マップＭのデータを学習させるので、所望の出力トルク及びエミッション状態となるよう精度良く燃料噴射制御を行うことができる。
【００９２】
（２）ステップＳ２１にて微小噴射を行うにあたり、同一の減速期間中に各気筒の微小噴射を連続して行うので、微小噴射時の燃料温度その他の各種条件を、全ての気筒に対して揃えた状態でトルク増加量ばらつき（気筒特性ばらつき）を算出できるので、気筒特性ばらつきを高精度で取得できる。
【００９３】
（３）ここで、ステップＳ２７にて算出した気筒特性ばらつきに応じてＥＧＲバルブ５２ａやスロットルバルブ５１ａの開度設定を変更しようとしても、還流排気量や新気量はインテークマニホールド５１ｍにより各気筒＃１〜＃４に分配されるものであるため、気筒毎の特性に応じた変更（学習）を行うことができない。これに対し本実施形態では、ステップＳ２７にて算出した気筒特性ばらつきに応じて噴射開始時期を変更して学習するので、気筒毎の特性に応じて気筒毎のマップを変更して学習できる。
【００９４】
（４）各気筒のトルク増加量ΔTrq1〜ΔTrq4の平均値Tave（つまり各気筒の気筒特性の平均値）を基準値として算出し、トルク増加量ΔTrq1〜ΔTrq4の各々について、平均値Taveとの偏差であるばらつき量を各気筒の特性値として算出する。よって、基準値を適合等により設定することが不要となり、気筒特性ばらつきの算出処理負担を軽減できる。
【００９５】
（５）ステップＳ２１による微小噴射は、全気筒の微小噴射時において、ＥＧＲバルブ５２ａを全閉にしてＥＧＲ量をゼロにした状態で行われる。よって、ステップＳ２７にて算出した気筒特性ばらつきは、還流排気の分配ばらつきの要素が排除されていると特定できる。
【００９６】
（６）燃圧センサ２０ａを、コモンレール１２に対して噴射孔２０ｆに近い側に配置するので、噴射孔２０ｆからの微小噴射に伴い変動する燃圧変動を精度良く検出することができる。よって、検出した燃圧変動から噴射率の変化を精度良く算出することができ、ひいては微小噴射による実噴射量ΔＱ1〜ΔＱ4を精度良く算出することができる。よって、気筒特性ばらつきに応じてマップＭのデータを最適値に変更することを精度良く実現できる。
【００９７】
しかも本実施形態では、燃圧センサ２０ａをインジェクタ２０に取り付けているため、コモンレール１２とインジェクタ２０とを接続する高圧配管１４に燃圧センサ２０ａを取り付ける場合に比べて、燃圧センサ２０ａの取り付け位置が噴射孔２０ｆに近い位置となる。よって、噴射孔２０ｆでの圧力変動が高圧配管１４にて減衰してしまった後の圧力変動を検出する場合に比べて、噴射孔２０ｆでの圧力変動をより的確に検出することができる。
【００９８】
（他の実施形態）
上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。また、本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、各実施形態の特徴的構造をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【００９９】
・上記実施形態では、図６のステップＳ２１による微小噴射制御を無噴射走行時に実行している。つまり、ステップＳ２０において無噴射走行であることを学習条件として設定している。これに対し、当該無噴射走行であるとの条件を廃止して、噴射走行中にステップＳ２１による微小噴射制御を実行してもよい。
【０１００】
この場合、運転者によるアクセル操作量及びエンジン回転速度ＮＥ等に基づき算出された噴射量に、前記アクセル操作量とは無関係に予め設定された微小量を加算し、このように微小量だけ増量させた燃料をステップＳ２１にて噴射する。そして、ステップＳ２２では、増量前の噴射量に対するエンジン回転速度から、増量後にどれだけエンジン回転速度が上昇したかを検出し、この上昇量を微小噴射に伴う回転上昇量Δω（図７（ｂ）参照）とみなして、ステップＳ２３以降の処理を実行すればよい。
【０１０１】
・上記実施形態では、気筒特性ばらつきに応じて噴射開始時期を変更して学習しているが、噴射開始時期の変更に限らず、例えば、噴射量、多段噴射の場合の噴射段数等の噴射形態を変更して学習するようにしてもよい。
【０１０２】
・上記実施形態では、図６の処理にて算出した気筒特性ばらつきをそのまま用いて図４のマップＭのデータを変更させているが、エンジン回転速度ＮＥ等の条件を同じにした条件にて複数回微小噴射を実行するとともに、各々の微小噴射について算出した気筒特性ばらつきの値を積分平均し、その積分平均により得られた気筒特性ばらつきを用いて図４のマップＭのデータを変更させるようにしてもよい。これによれば、各気筒について１回の燃料噴射により得られた気筒特性ばらつきの算出結果をそのまま用いてマップＭのデータ変更を行う場合に比べて、ステップＳ２２におけるトルク増加量検出及びステップＳ２３における噴射量検出にかかる検出誤差の影響を少なくできるので、検出誤差による影響の少ないマップＭにできる。
【０１０３】
・上記実施形態では、ステップＳ２１による微小噴射を行うにあたり、各気筒の微小噴射量を揃えることにより、噴射量ばらつきをゼロとした状態でトルク増加量ばらつきに基づき気筒特性ばらつきを算出している。これに対し、このように微小噴射量を揃えることなく図６の処理を実行してもよい。この場合には、図９（ａ）に反して各気筒の噴射量ΔＱ1〜ΔＱ4の値がばらつくことになるが、このような噴射量ばらつき及び図９（ｂ）に示すトルク増加量ばらつきに基づき、気筒特性ばらつきを算出することができる。
【０１０４】
例えば、噴射量ΔＱ1に対するトルク増加量ΔTrq1の割合を気筒特性値として気筒毎に算出し、算出した気筒特性値の気筒間ばらつきを気筒特性ばらつきとして算出すればよい。或いは、噴射量ΔＱ1から換算されるトルク増加量を算出し、当該換算によるトルク増加量とステップＳ２４にて算出されたトルク増加量ΔTrq1との偏差を気筒特性値として気筒毎に算出し、算出した気筒特性値の気筒間ばらつきを気筒特性ばらつきとして算出すればよい。
【０１０５】
・燃圧センサ２０ａをインジェクタ２０に取り付けるにあたり、上記実施形態では、インジェクタ２０の燃料流入口２２に燃圧センサ２０ａを取り付けているが、図２中の一点鎖線２００ａに示すようにハウジング２０ｅの内部に圧力センサ２００ａを組み付けて、燃料流入口２２から噴射孔２０ｆに至るまでの内部燃料通路２５の燃料圧力を検出するように構成してもよい。
【０１０６】
そして、上述の如く燃料流入口２２に取り付ける場合には、ハウジング２０ｅの内部に取り付ける場合に比べて燃圧センサ２０ａの取付構造を簡素にできる。一方、ハウジング２０ｅの内部に取り付ける場合には、燃料流入口２２に取り付ける場合に比べて燃圧センサ２０ａの取り付け位置が噴射孔２０ｆに近い位置となるので、噴射孔２０ｆでの圧力変動をより的確に検出することができる。
【０１０７】
・高圧配管１４に燃圧センサ２０ａを取り付けるようにしてもよい。この場合、コモンレール１２から一定距離だけ離間した位置に燃圧センサ２０ａを取り付けることが望ましい。
【０１０８】
・コモンレール１２と高圧配管１４との間に、コモンレール１２から高圧配管１４に流れる燃料の流量を制限する流量制限手段を備えてもよい。この流量制限手段は、高圧配管１４やインジェクタ２０等の損傷による燃料漏れにより過剰な燃料流出が発生した時に、流路を閉塞するよう機能するものであり、例えば過剰流量時に流路を閉塞するように作動するボール等の弁体により構成することが具体例として挙げられる。なお、オリフィス１２ａ（燃料脈動軽減手段）と流量制限手段とを一体に構成したフローダンパを採用してもよい。
【０１０９】
・また、燃圧センサ２０ａをオリフィス及び流量制限手段の燃料流れ下流側に配置する構成の他に、オリフィス及び流量制限手段の少なくとも一方に対して下流側に配置するよう構成してもよい。
【０１１０】
・燃圧センサ２０ａの数は任意であり、例えば１つのシリンダの燃料流通経路に対して２つ以上のセンサを設けるようにしてもよい。また、上記実施形態で説明した燃圧センサ２０ａに加えて、さらにコモンレール１２内の圧力を測定するレール圧センサを備える構成としてもよい。
【０１１１】
・図２に例示した電磁駆動式のインジェクタ２０に替えて、ピエゾ駆動式のインジェクタを用いるようにしてもよい。また、リーク孔２４等からの圧力リークを伴わない燃料噴射弁、例えば駆動動力の伝達に油圧室Ｃｄを介さない直動式のインジェクタ（例えば近年開発されつつある直動式ピエゾインジェクタ）等を用いることもできる。そして、直動式のインジェクタを用いた場合には、噴射率の制御が容易となる。
【０１１２】
・制御対象とするエンジンの種類やシステム構成も、用途等に応じて適宜に変更可能である。例えば、上記実施形態ではディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について言及したが、例えば火花点火式のガソリンエンジン（特に直噴エンジン）等についても、基本的には同様に本発明を適用することができる。直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射システムでは、燃料（ガソリン）を高圧状態で蓄えるデリバリパイプを備えており、このデリバリパイプに対して燃料ポンプから燃料が圧送されるとともに、同デリバリパイプ内の高圧燃料が複数のインジェクタ２０に分配され、エンジン燃焼室内に噴射供給される。なお、かかるシステムでは、デリバリパイプが蓄圧容器に相当する。また、本発明に係る装置及びシステムは、シリンダ内に燃料を直接的に噴射する燃料噴射弁に限らず、エンジンの吸気通路又は排気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁についても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る気筒特性ばらつき検出装置が適用された、燃料系システムの概略を示す構成図。
【図２】図１の燃料噴射弁の内部構造を模式的に示す内部側面図。
【図３】図１のシステムに係る燃料噴射制御処理の基本的な手順を示すフローチャート。
【図４】図３の処理に用いる噴射制御用マップを示す図。
【図５】吸排気系システムの概略を示す構成図。
【図６】図４のマップを学習させるための処理手順を示すフローチャート。
【図７】図６の処理による微小噴射を実行した時の回転速度及び出力トルクの変化を示すタイミングチャート。
【図８】図６の処理による微小噴射を実行した時の、圧力センサの検出値及び噴射率の変化を示すタイミングチャート。
【図９】（ａ）は、図６の処理により得られた噴射量ばらつきを示し、（ｂ）は図６の処理により得られたトルク増加量ばらつき（気筒間ばらつき）を示す図。
【符号の説明】
【０１１４】
１２…コモンレール（蓄圧容器）、２０…インジェクタ（燃料噴射弁）、２０ａ，２００ａ…燃圧センサ（噴射量検出手段）、２０ｆ…噴射孔、４２…クランク角センサ（トルク増加量検出手段）、Ｓ２１…微小噴射制御手段、Ｓ２２…トルク増加量検出手段、Ｓ２３…噴射量検出手段、Ｓ２７…気筒特性ばらつき算出手段、Ｓ２８…補正手段、学習手段。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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