(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧の燃料をコモンレール内に蓄圧するとともに、該コモンレール内に蓄圧された燃料を燃料噴射弁を介してエンジンに噴射供給可能なコモンレール式燃料噴射システムに適用され、
前記燃料噴射弁によりエンジンの１燃焼サイクル中に燃料を複数回噴射する多段噴射制御を実施するコモンレール式燃料噴射システムの制御装置において、
前記燃料噴射弁から噴射された実際の燃料噴射量を推定する推定手段と、
該推定手段より推定した実際の燃料噴射量とその時の噴射量指令値との差に基づいて、多段噴射中の前後する２つの噴射間のインターバル時間についてあらかじめ定めた基準の時間からのずれ時間である制御ずれ時間を算出する算出手段と、
該算出手段により算出した前記インターバル時間の制御ずれ時間に基づいて前記燃料噴射弁による燃料噴射制御の制御パラメータの補正を行う補正手段と、
を備えたことを特徴とするコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【請求項２】
前記算出手段は、前記インターバル時間を意図的に所定量変更する手段と、その変更時に前記推定手段より推定した燃料噴射量と前記噴射量指令値との差として噴射量偏差を求め、前記インターバル時間の変更時間と前記噴射量偏差との相関により前記インターバル時間の制御ずれ時間を算出する手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【請求項３】
前記算出手段は、前記インターバル時間の変更時間と前記噴射量偏差との相関に基づいて噴射量偏差が０となる前記インターバル時間の変更時間を求め、その変更時間を前記制御ずれ時間とすることを特徴とする請求項２に記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【請求項４】
あらかじめ定めた標準状態において前記インターバル時間の変更時間と前記噴射量偏差との相関を求めておき、前記算出手段は、その算出時における前記相関と前記標準状態における前記相関とに基づいて制御ずれ時間を算出することを特徴とする請求項２に記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【請求項５】
前記前後する２つの噴射のうち後段の噴射開始時において前記コモンレール内の燃料圧が等しくなる複数のインターバル時間ごとに前記相関をそれぞれ規定しておき、前記算出手段は、実際のインターバル時間に対応する相関と前記規定した複数のインターバル時間ごとの各相関とに基づいて前記制御ずれ時間を算出することを特徴とする請求項４に記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【請求項６】
前記算出手段は、前記複数のインターバル時間ごとの各相関のうち、そのインターバル時間が実際のインターバル時間と同一の傾向であるものを判別する手段を有し、該手段により同一の傾向であると判別した標準状態の相関と実際のインターバル時間に対応する相関とに基づいて前記制御ずれ時間を算出することを特徴とする請求項５に記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【請求項７】
前記複数のインターバル時間のうち少なくとも１つのインターバル時間に対応する前記相関を規定しておき、他のインターバル時間に対応する相関を、前記燃料圧の脈動態様に基づいて前記規定した相関から求めることを特徴とする請求項５又は６に記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【請求項８】
前記複数のインターバル時間ごとの各相関を、前記コモンレール内の燃料圧の脈動態様の正負のピーク間ごとに対応付けて規定しておくことを特徴とする請求項７に記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【請求項９】
前記エンジンの運転状態情報を取得する手段を備え、該手段により取得した運転状態情報に基づいて前記規定した相関から当該運転状態における相関を求めることを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【請求項１０】
エンジンの回転速度を取得する取得手段を備え、
前記推定手段は、前記取得手段により取得した回転速度に対して前記エンジンの燃焼周波数又は燃焼周波数に相当する情報に基づくフィルタ処理を行い実際の燃料噴射量を推定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【請求項１１】
前記補正手段は、前記制御パラメータの補正として前記噴射量指令値を補正することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【請求項１２】
前記補正手段は、前記制御パラメータの補正として前記インターバル時間の補正を行うことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【請求項１３】
前記算出手段による前記制御ずれ時間の算出に際して２段噴射を実施することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【請求項１４】
前記エンジンは多気筒エンジンであり、各気筒に設けられた前記燃料噴射弁に対して前記算出手段により制御ずれ時間を算出するとともに、前記補正手段により気筒ごとに前記制御パラメータを補正することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【請求項１５】
前記燃料噴射弁の異常診断装置として適用され、前記算出手段により算出した前記制御ずれ時間が所定値以上のときに前記燃料噴射弁に異常が発生していると判定する判定手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載のコモンレール式燃料噴射システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンレール式燃料噴射システム用の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コモンレール式燃料噴射システムでは、燃料の噴射圧に相当する高圧の燃料がコモンレール内に蓄圧されるとともに、コモンレール内に蓄圧された高圧燃料が燃料噴射弁を介してエンジンに噴射供給される。かかる噴射制御では、エンジンの運転状況に基づいて燃料の噴射量及び噴射時期が求められる。そして、噴射量とコモンレール内の燃料圧とに応じた燃料噴射率（弁開度）及び噴射期間が決定される。
【０００３】
近年では、エンジン出力効率の向上や排気エミッションを改善することを目的として、主噴射の前後にパイロット噴射やポスト噴射を行うなど、１燃焼サイクル中に燃料を複数回噴射する多段噴射が行われている。このような多段噴射がなされる場合には、噴射間の時間間隔としてインターバル時間がエンジンの運転状況に基づいて設定される。
【０００４】
ところで、多段噴射が行われる場合には、その前段の噴射により後段の燃料噴射量がばらつくおそれがある。これは、燃料噴射弁による開弁及び閉弁動作に伴ってコモンレール内の燃料圧が脈動するためである。そこで従来は、例えば特許文献１に見られるように、前段の噴射量及びインターバル時間をパラメータとして後段の噴射期間を補正することが提案されている。
【０００５】
しかしながら、実際の燃料噴射弁の噴射特性には、機差や経時変化によるばらつきが生じている。このため、エンジンの運転状況に基づいて設定されたインターバル時間に対して燃料噴射時の実際のインターバル時間がずれる。そして、そのインターバル時間のずれに起因して所望とする燃料噴射が行われなくなり、ひいては排気エミッションが理想状態に対してばらつく問題が生じる。
【特許文献１】特開平１０−２６６８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、多段噴射時における噴射間のインターバル時間のずれに起因する燃料噴射制御精度の低下を抑制し、ひいては排気エミッションの悪化を防止可能なコモンレール式燃料噴射システムの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】
【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】
請求項１に記載の発明では、燃料噴射弁から噴射された実際の燃料噴射量を推定し、実際の噴射量とその時の噴射量指令値との差に基づいて、多段噴射中の前後する２つの噴射間のインターバル時間についてあらかじめ定めた基準の時間からのずれ時間である制御ずれ時間を算出する。そして、制御ずれ時間に基づいて燃料噴射弁による燃料噴射制御の制御パラメータの補正を行う。
【０００９】
燃料噴射圧に相当する高圧の燃料をコモンレールに蓄え、燃料噴射弁を介してその燃料をエンジンに噴射供給するコモンレール式燃料噴射システムでは、燃料噴射弁による燃料噴射制御が行われる。このようなコモンレール式燃料噴射システムでは、燃料噴射に際して燃料噴射弁の開弁及び閉弁動作によりコモンレール内の燃料圧に脈動が生じる。このため、エンジンの１燃焼サイクル中に燃料を複数回噴射する多段噴射制御を実施する場合には、前段の噴射によって生じる燃料圧の脈動を考慮して後段の噴射が制御されている。しかしながら、燃料噴射弁の噴射特性には、機差や経時変化によるばらつきが生じている。このため、前段の噴射と後段の噴射との時間間隔であるインターバル時間について、燃料噴射制御において設定されたインターバル時間に対して燃料噴射時の実際のインターバル時間がずれる。そして、そのインターバル時間のずれに起因して後段の噴射量がばらつく。
【００１０】
この点、本発明では、実際の燃料噴射量とその時の燃料噴射量の目標値に相当する噴射量指令値との差に基づきインターバル時間のずれとして制御ずれ時間が算出される。その制御ずれ時間に基づいて燃料噴射弁による燃料噴射制御の制御パラメータが補正されることにより、インターバル時間のずれが減少される。以上により、所望とする燃料噴射が可能となり、インターバル時間のずれによる燃料噴射精度の低下が抑制される。ひいては排気エミッションの悪化を防止することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、多段噴射中の前後する２つの噴射のインターバル時間を意図的に所定量変更し、その変更時に推定した燃料噴射量と噴射量指令値との差として噴射量偏差を求める。そして、インターバル時間の変更時間と噴射量偏差との相関によりインターバル時間の制御ずれ時間を算出する。
【００１２】
インターバル時間のずれによる噴射量偏差は前段の噴射による燃料圧の脈動等などによって生じるものであり、そのインターバル時間のずれと噴射量偏差との関係を関数として定めることは難しい。このため、インターバル時間を意図的に変更するとともに噴射量偏差を求め、インターバル時間の変更時間と噴射量偏差との相関により制御ずれ時間を算出すると良い。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、インターバル時間の変更時間と噴射量偏差との相関に基づいて燃料噴射量の偏差が０となるインターバル時間の変更時間を求め、その変更時間を制御ずれ時間とする。
【００１４】
噴射量偏差が０となるインターバル時間の変更時間は、燃料噴射制御において設定されたインターバル時間と燃料噴射時の実際のインターバル時間とのずれであり、制御ずれ時間そのものである。このインターバル時間の変更時間を制御ずれ時間とすることにより、燃料噴射弁による燃料噴射制御の制御パラメータを適切に補正することができる。ただし、制御パラメータの補正に際して無視できるような場合には、噴射量偏差が０近傍の変更時間を制御ずれ時間としても良い。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、あらかじめ定めた標準状態においてインターバル時間の変更時間と燃料噴射量の偏差との相関を求めておき、その算出時における相関と標準状態における相関とに基づいて制御ずれ時間として算出する。
【００１６】
燃料噴射弁の噴射特性について機差や経時変化による燃料噴射への影響は、インターバル時間の変更時間と噴射量偏差との相関の傾向などにも及ぶことが考えられる。そこで、燃料噴射制御の制御パラメータの適合時などにおけるインターバル時間のずれがない標準状態の相関をあらかじめ求めておく。そして、その標準状態と経時状態における相関に基づいて相関の傾向の変化などを把握する。これにより、インターバル時間のずれとして制御ずれ時間をより的確に算出することが可能である。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の発明において、前後２つの噴射のうち後段の噴射開始時においてコモンレール内の燃料圧が等しくなる複数のインターバル時間ごとに、そのインターバル時間の変更時間と噴射量偏差との相関をそれぞれ規定しておく。そして、実際のインターバル時間に対応する相関と規定しておいた複数のインターバル時間ごとの各相関とに基づいて制御ずれ時間として算出する。
【００１８】
前述したように、後段の燃料噴射量はインターバル時間のずれに起因してばらつく。これは、コモンレール内の燃料圧が前段の噴射に伴い脈動しているためであり、後段の燃料噴射量がその噴射開始時の燃料圧によって決まるからである。このため、インターバル時間が燃料圧の脈動のうねりを超えるほど大きくずれ、後段の噴射開始時における燃料圧が適合時と等しくなった場合に、実際の燃料噴射量が適合時の燃料噴射量と略等しくなり、制御ずれ時間を適正に算出することができない。したがって、後段の噴射開始時の燃料圧が等しくなるインターバル時間ごとに相関をそれぞれ規定しておき、それらの各相関とに基づいて制御ずれ時間を算出すると良い。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の発明において、複数のインターバル時間ごとの各相関のうち、そのインターバル時間が実際のインターバル時間と同一の傾向であるものを判別するとともに、同一の傾向であると判別した標準状態の相関と実際のインターバル時間に対応する相関とに基づいて制御ずれ時間を算出する。
【００２０】
インターバル時間が大きくずれた場合には、標準状態の相関との傾向が大きく変化する。したがって、複数のインターバル時間ごとの各相関のうち、そのインターバル時間が実際のインターバル時間と同一の傾向となるものを判別し、その同一であると判別された標準状態の相関に基づいて制御ずれ時間を算出すると良い。
【００２１】
請求項７に記載の発明では、請求項５又は６に記載の発明において、複数のインターバル時間のうち少なくとも１つのインターバル時間に対応する相関を規定しておき、他のインターバル時間に対応する相関を、燃料圧の脈動態様に基づいて規定しておいた相関から求める。
【００２２】
燃料圧の脈動の態様は、前段の噴射量及びその前段の噴射時の燃料圧によってほぼ決まるものである。このため、少なくとも１つのインターバル時間に対応する相関を求めておけば、前段の噴射量及び燃料圧などから他のインターバル時間に対応する相関に変換することができる。これにより、すべてのインターバル時間に対応する標準状態の相関を求めておく必要がなくなる。
【００２３】
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の発明において、後段の噴射開始時において燃料圧が等しくなる複数のインターバル時間ごとの各相関を、コモンレール内の燃料圧の脈動態様の正負のピーク間ごとに対応付けて規定しておく。
【００２４】
前述した後段の噴射開始時において燃料圧が等しくなる複数のインターバル時間は、燃料圧の脈動態様の正負のピーク間ごとに１つずつ存在する。このとき、燃料圧の脈動態様はピーク間ごとに互いに相似であるから、いずれかのピーク間の脈動態様より他のピーク間の脈動態様を推定することができる。したがって、任意のピーク間におけるインターバル時間に対応する相関を、規定しておいたピーク間におけるインターバル時間に対応する相関から燃料圧の脈動態様に基づいて容易に求めることができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明では、請求項５乃至８のいずれかに記載の発明において、エンジンの運転状態情報を取得する。そして、規定しておいた相関から取得した運転状態情報に基づいて当該運転状態における相関を求める。
【００２６】
前述したように燃料圧の脈動態様は、前段の噴射量及びその前段の噴射時の燃料圧などによって決まるものであり、これら前段の噴射量及びその前段の噴射時の燃料圧は、その時のエンジン運転状態に応じて調整されている。したがって、規定しておいた相関を運転状態情報に基づいて変換することにより、所望とするの運転状態における相関を求めることができる。これにより、すべての運転状態における相関を求めておく必要がなくなる。
【００２７】
請求項１０に記載の発明では、請求項１乃至９のいずれかに記載の発明において、エンジンの回転速度を取得するとともに、取得した回転速度を燃焼周波数又は燃焼周波数に相当する情報に基づくフィルタ処理を行い実際の燃料噴射量を推定する。
【００２８】
燃料噴射弁による燃料の噴射量がばらつくと、燃焼に際し各気筒において発生する燃焼トルクのばらつきが生じる。エンジンの回転速度に対して気筒毎の燃焼トルクは瞬時回転速度として現れる。すなわち、エンジンの回転速度に対して燃焼周波数に基づくフィルタ処理を行うことによって瞬時回転速度や燃焼トルク相当の情報が得られる。故に、各気筒において噴射された燃料量を推定することができる。ここで、燃焼周波数に相当する情報として、例えば、クランク軸周波数やカム軸周波数が挙げられる。
【００２９】
請求項１１に記載の発明では、請求項１乃至１０のいずれかに記載の発明において、制御パラメータの補正として噴射量指令値を補正する。これにより、インターバル時間のずれに起因する実際の燃料噴射量の過不足を解消することができる。
【００３０】
請求項１２に記載の発明では、請求項１乃至１１のいずれかに記載の発明において、制御パラメータの補正としてインターバル時間の補正を行う。燃料噴射精度の低下はインターバル時間のずれによって生じるものであり、インターバル時間のずれを補償して燃料噴射弁による燃料噴射制御を行うことにより、所望とする燃料噴射が可能となる。インターバル時間の補正を行う手段として、エンジン運転状況に基づいて設定したインターバル時間を補正したり、エンジンの運転状況に基づいてインターバル時間を算出するためのマップデータを補正すると良い。これにより、インターバル時間のずれに起因する実際の燃料噴射量の過不足を解消することができる。
【００３１】
請求項１３に記載の発明では、請求項１乃至１２のいずれかに記載の発明において、制御ずれ時間の算出に際して２段噴射を実施する。
【００３２】
コモンレール内の燃料圧の脈動は、燃料噴射時における燃料噴射弁の開弁及び閉弁等の噴射動作によって生じるものである。このため、燃料噴射の回数が増加するほど噴射動作によって発生する燃料圧の脈動が相乗的に作用し、燃料圧の挙動は複雑になる。この点、本発明では、制御ずれ時間を算出する際に２段噴射が実施される。これにより、燃料圧の挙動への影響が対象とする前段及び後段の噴射によるものに限定され、制御ずれ時間が精度良く算出される。
【００３３】
請求項１４に記載の発明では、請求項１乃至１３のいずれかに記載の発明において、多気筒エンジンの各気筒に設けられた燃料噴射弁に対して制御ずれ時間を算出するとともに、気筒ごとに制御パラメータを補正する。
【００３４】
各気筒に燃料噴射弁が設けられた多気筒エンジンでは、燃料噴射弁の噴射特性に個体差や経時変化のばらつきによる機差が生じている。このため、各気筒の燃料噴射弁ごとに制御ずれ時間を算出して、制御パラメータの補正を行うと良い。
請求項１５に記載の発明では、請求項１乃至１４のいずれかに記載の発明において、算出した制御ずれ時間が所定値以上のときに、燃料噴射弁に異常が発生していると判定する燃料噴射弁の異常診断装置として適用する。
【００３５】
燃料噴射弁の経時変化が進行するとインターバル時間のずれが過剰に大きくなると考えられる。そこで、インターバル時間が所定値以上ずれている場合には燃料噴射弁が望み通りに制御できないとして異常が発生していると判定する。異常が発生していると判定された場合には、運転者に対してその異常を伝えたり、燃料噴射制御をオープン制御に切り替えて燃料噴射量を運転に必要な最小限とするなどのフェイルセーフ処置を行うと良い。これにより、エンジンの意図しない異常運転を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、車両エンジンとして多気筒ディーゼルエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしており、この制御システムにおいては電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料圧フィードバック制御や燃料噴射制御等を実施することとしている。先ずは、図１を用いてエンジン制御システムの全体概略構成図を説明する。
【００３７】
図１は、コモンレール式燃料噴射システムの概要を示す構成図である。図１において、多気筒ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１０には気筒毎に電磁式インジェクタ１１が配設され、これらインジェクタ１１は各気筒共通のコモンレール（蓄圧配管）１２に接続されている。インジェクタ１１は例えば三方電磁弁を用いた構成となっており、ノズルボディ内をノズルニードルが摺動することに伴って燃料が噴射される。コモンレール１２には、燃料供給ポンプとしての高圧ポンプ１３が接続されている。高圧ポンプ１３には、その燃料吸入部に電磁駆動式の吸入調量弁（ＳＣＶ）１３ａが設けられており、ＳＣＶ１３ａはフィードポンプ１４を介して燃料タンク１５に接続されている。かかる構成では、燃料タンク１５内の燃料はフィードポンプ１４によって汲み上げられると、ＳＣＶ１３ａによって調量されて高圧ポンプ１３に吸入され、高圧ポンプ１３の駆動に伴って燃料の噴射圧に相当する高圧の燃料がコモンレール１２に連続的に蓄圧される。
【００３８】
コモンレール１２にはコモンレール圧センサ１６が設けられており、このコモンレール圧センサ１６によりコモンレール１２内の燃料圧が検出される。また、コモンレール１２には電磁駆動式（又は機械式）の減圧弁が設けられており、燃料圧が過剰に上昇した場合にはこの減圧弁が開放されて減圧が行われるようになっている。
【００３９】
エンジン１０のクランク軸１７付近には、そのクランク軸１７の回転速度を検出するための回転速度センサ１８が設けられている。回転速度センサ１８は、例えば、クランク軸１７に一体して設けられたタイミングロータの歯の通過を検出する電磁ピックアップ式センサであり、その回転速度センサ１８の検出信号を波形整形することによりパルス状の回転速度信号（ＮＥパルス）が生成されるようになっている。本実施の形態では、ＮＥパルスの角度間隔（パルス立ち上がりエッジ間の角度）が３０°ＣＡであり、３０°ＣＡ周期で回転速度の検出が可能となっている。
【００４０】
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備えた電子制御ユニットである。ＥＣＵ２０には、コモンレール圧センサ１６や回転速度センサ１８の検出信号の他、アクセル開度センサや車速センサなどの各種センサから検出信号が逐次入力される。ＥＣＵ２０は、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することにより、コモンレール１２の燃料圧フィードバック制御や燃料噴射制御などを実施する。
【００４１】
ここで、燃料噴射制御では、エンジン回転速度やアクセル開度等のエンジン運転情報に基づいて最適な燃料の噴射量及び噴射時期が求められる。また、その噴射量とコモンレール内の燃料圧とに応じた燃料噴射率（弁開度）及び噴射期間が決定される。そして、これらの情報に基づく噴射信号がインジェクタ１１に対して出力されることにより、エンジン１０に対して燃料噴射が行われる。
【００４２】
また、燃料噴射制御では、１燃焼サイクル中において、パイロット噴射、プレ噴射、主噴射、アフタ噴射、及びポスト噴射の中から複数の噴射を選択的に行う多段噴射が実施される。かかる場合、エンジン運転情報に応じていずれの噴射を行うかが決定される。多段噴射が実施される場合には、１燃焼サイクルで噴射されるべき燃料噴射量が各噴射に振り分けられるとともに、前段の噴射開始から後段の噴射開始までの時間間隔として噴射間のインターバル時間が決定される。なお、多段噴射は主として次のような目的を達成するために行われる。つまり、パイロット噴射により、極微量な燃料が噴射されて着火の直前の燃料と空気との混合が促進される。プレ噴射により、主噴射後の着火時期の遅れが短縮され窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生が抑制されるとともに、燃焼音及び振動が低減される。主噴射により、エンジン１０の出力トルクが生成される。アフタ噴射により、微粒子物質（ＰＭ）が再燃焼される。ポスト噴射により、排気の温度が制御され、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等のディーゼル機関の後処理装置が再生される。
【００４３】
ところで、インジェクタ１１を長期にわたって使用すると、ノズルニードル等の磨耗によって摺動部が劣化するなどして噴射特性が変化する。すると、噴射開始遅れや噴射終了遅れなどがばらつき、設定されたインターバル時間と実際の燃料噴射のインターバル時間とにずれが生じる。インジェクタ１１の噴射動作によりコモンレール１２内の燃料圧の脈動が生じるため、インターバル時間がずれると前段の噴射に伴う燃料圧の脈動により後段の燃料噴射量がばらつく問題が生じる。
【００４４】
図２は、コモンレール１２内の燃料圧の脈動とインターバル時間の違いによる燃料噴射への影響の様子とを示すものである。図２（ａ）にはインジェクタ１１の噴射動作に伴うコモンレール１２内の燃料圧の脈動の様子を示す。図２（ｂ）,（ｃ）には前段の噴射による燃料圧の脈動の様子を示すとともに、インターバル時間の違いによる後段の噴射への影響の様子を示す。
【００４５】
図２（ａ）に示されるようにコモンレール１２内の燃料圧は、燃料噴射終了時においてインジェクタ１１の閉弁動作に伴って上昇する。その後、コモンレール１２内の燃料圧や燃料温度などの要因により決まる所定の周期によって振動しながら次第に減衰する。
【００４６】
図２（ｂ）では、インターバル時間をＴ１として後段の噴射が行われ、点Ｐ１より噴射が開始される。これに対してインターバル時間がＴ１からＴ２に変化した場合には、図２（ｃ）に示されるように点Ｐ２より燃料噴射が開始される。すなわち、図２（ｂ）と（ｃ）とでは、後段の噴射開始時におけるコモンレール１２内の燃料圧が異なっており、それに起因して燃料噴射量に違いが生じる。
【００４７】
図３は、インターバル時間のずれと燃料の噴射量偏差との相関を示すものである。本実施の形態ではエンジン運転情報に基づいて求められた最適な燃料の噴射量を行うための噴射信号中の指令値を噴射量指令値とし、噴射量偏差とはこの噴射量指令値に対する実際の噴射量の差である。図３では、あらかじめ定めた標準状態における相関データとインジェクタ１１の摺動部が劣化するなどした経時状態における相関データとが示されている。ここで、標準状態とは、燃料噴射制御の制御パラメータの適合時におけるインターバル時間のずれがない状態のことをいい、インジェクタ１１の初期状態に相当する。
【００４８】
標準状態では、エンジン運転情報に基づくインターバル時間が与えられた場合（ずれ時間＝０の場合）には、噴射量指令値通りの燃料噴射が行われるため噴射量偏差は０である。インターバル時間に対して意図的にずれ時間（変更時間）を与えると噴射量偏差が生じる。一方で経時状態では、エンジン運転情報に基づくインターバル時間が与えられた場合（ずれ時間＝０の場合）であっても、インジェクタ１１の噴射特性の変化により実際のインターバル時間にずれが生じるために噴射量偏差が生じている。
【００４９】
そこで、標準状態と経時状態とにおいて噴射量偏差が０となるインターバル時間のずれ時間の時間差に注目し、その時間差を制御ずれ時間とする。図３の例では、制御ずれ時間は時間差ΔＴである。
【００５０】
本実施の形態では、以下の手段を用いて実際の噴射量を推定するとともに、噴射量指令値に対する差として噴射量偏差を求める。図４は、噴射量の推定と噴射量偏差の算出とを行うためのブロック図である。図４においてフィルタ手段Ｍ１は、クランク軸周波数（４気筒エンジンを対象として２倍のカム軸周波数に相当）とその１／２の周波数とを中心周波数とする帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）から構成されるものである。
【００５１】
インジェクタ１１による燃料の噴射量がばらつくと、燃焼に際してエンジン１０の各気筒において発生する燃焼トルクにばらつきが生じる。このとき、気筒毎の燃焼トルクは瞬時回転速度としてエンジン回転速度に現れる。
【００５２】
そこで、エンジン回転速度に対してフィルタ手段Ｍ１を用いてフィルタ処理を行うことにより、瞬時回転速度から燃焼トルク相当値を得る。続いて、噴射量推定手段Ｍ２により燃焼トルク相当値を燃料噴射量に換算するとともに、噴射量偏差算出手段Ｍ３により噴射量指令値に対する差を演算して噴射量偏差を求める。
【００５３】
図５は、燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャートである。本燃料噴射制御では、多段噴射としてパイロット噴射及び主噴射の２段噴射が実施される。本燃料噴射制御の処理は、多気筒エンジンの各気筒に設けられたインジェクタ１１毎に行われるものであり、ＥＣＵ２０によって所定時間周期毎に実行される。
【００５４】
先ず、ステップＳ１０１では、運転情報として各種センサからエンジン回転速度及びアクセル開度を取得し、続くステップＳ１０２において、取得した運転情報に基づいて全噴射量を算出する。ステップＳ１０３では、エンジン回転速度などに基づいて全噴射量を前段の噴射となるパイロット噴射と後段の噴射となる主噴射に振り分ける。また、ステップＳ１０４では、エンジン回転速度などに基づいてパイロット噴射と主噴射とのインターバル時間を算出する。
【００５５】
ステップＳ１０５では、補正量算出条件としてエンジン１０の暖機完了後のアイドル中であるかを判定する。エンジン１０の暖機完了の判定はエンジン１０の出力が安定する状態において補正量を算出するために行い、アイドル中であるかの判定は補正量算出処理によるエンジン１０の運転への影響を小さくするために行う。補正量算出条件が成立している場合にはステップＳ１０６に移行し、補正量算出処理が未完了であることを確認するために完了フラグＦが０であるかを判定する。本燃料噴射制御の処理では、補正量算出の未完了又は完了を示すために完了フラグＦを用いており、完了フラグＦはＥＣＵ２０の初期化時において０にクリアされ、補正量算出時に１に設定される。
【００５６】
ステップＳ１０５，Ｓ１０６においてそれぞれの条件が成立している場合には、ステップＳ１０７に移行して補正量算出処理を行う。この補正量算出処理では、インターバル時間を意図的に所定時間変更して燃料噴射を実施し、その状態で制御ずれ時間を求めるとともに、噴射量指令値の補正量を算出するものである。ただし、その詳細は後述する。
【００５７】
ステップＳ１０５，Ｓ１０６においていずれかの条件が成立していない場合、すなわち通常時にはステップＳ１０８に移行する。ステップＳ１０８では、ＲＡＭに読み込まれた補正量に基づいて噴射量指令値の補正を行う。補正量算出処理にて算出された補正量はバックアップ用メモリに保存され、その補正量はＥＣＵ２０の電源投入時における初期動作時にＲＡＭに読み込まれるようになっている。続くステップＳ１０９において噴射信号をインジェクタ１１に対して出力し、その後本燃料噴射制御の処理を終了する。
【００５８】
図６は、補正量算出処理の処理手順を示すフローチャートである。本補正量算出処理では、インターバル時間を意図的にずらし、その時の噴射量偏差を算出する。そして、相関データとして複数のインターバル時間のずれ時間と噴射量偏差との関係を取得する。その後、相関データにより噴射量偏差が０となる制御ずれ時間を求めるとともに、噴射量指令値の補正量を算出する。
【００５９】
先ず、ステップＳ２０１では噴射間のインターバル時間を変更する。そして、ステップＳ２０２において、インターバル時間を変更した噴射信号をインジェクタ１１に対して出力する。その後、ステップＳ２０３において帯域通過フィルタ等のフィルタ手段を用い、エンジン回転速度に基づいて燃料噴射量を推定するとともに、ステップＳ２０４において噴射量指令値との差から噴射量偏差を算出する。
【００６０】
ステップＳ２０５では、インターバル時間のずれ時間と噴射量偏差との相関データの取得が完了しているかを判定する。より詳しくは、噴射量偏差が０となる制御ずれ時間をするために必要な相関データが得られているかが判定される。相関データの取得が完了していない場合には本補正量算出処理を一旦終了し、次回以降の処理においてインターバル時間をさらに変更してインターバル時間のずれ時間と噴射量偏差との相関データを取得する。
【００６１】
相関データの取得が完了している場合には、ステップＳ２０６に移行して制御ずれ時間を算出する。そして、続くステップＳ２０７においてインジェクタ１１の燃料噴射制御における噴射量指令値の補正量を求めるとともに、ステップＳ２０８においてその補正量をバックアップ用メモリ（ＥＥＰＲＯＭやスタンバイＲＡＭ等）に書き込む。そして、ステップＳ２０９において完了フラグＦ＝１として、その後本補正量算出処理を終了する。
【００６２】
以上、詳述した実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００６３】
インジェクタ１１から噴射された実際の燃料噴射量を推定し、その実際の噴射量とそのときの噴射量指令値との差に基づいてインターバル時間の制御ずれ時間を算出することにより、インターバル時間のずれを把握することができる。そして、制御ずれ時間に基づいて噴射量指令値の補正を行うことにより、インターバル時間のずれに起因する燃料噴射量の過不足を低減することができる。これにより、インターバル時間のずれによる燃料噴射精度の低下が抑制されて所望とする燃料噴射が行われ、ひいては排気エミッションの悪化を防止することができる。また、燃料噴射の精度が低下するとエンジン出力の変動等が乗じるが、こうした不都合も解消され、所望とするエンジン出力を得ることができる。
【００６４】
制御ずれ時間の算出に際してインターバル時間と噴射量偏差との相関を求め、その相関によりインターバル時間の制御ずれ時間を算出することにより、インターバル時間のずれをより的確に把握することができる。さらに、標準状態における相関と経時状態における相関との差から制御ずれ時間を算出することにより、インターバル時間のずれについて相関の傾向の変化を含めて把握することが可能である。
【００６５】
各気筒に設けられたインジェクタ１１に対しインターバル時間の制御ずれ時間を算出し、噴射量指令値の補正量を算出することにより、気筒ごとにインジェクタ１１毎の機差や噴射特性の経時変化具合を考慮してインターバル時間のずれに起因する燃料噴射量の過不足を低減することができる。
【００６６】
（第２の実施の形態）
前述したように、後段の噴射により実際に噴射される燃料量は、その後段の噴射開始時の燃料圧によって決まる。ただし、コモンレール内の燃料圧は前段の噴射により脈動している。このため、経時状態においてインターバル時間が大きくずれた場合には、次の問題が発生するおそれがある。図７はかかる問題を説明するための図であり、図７ではインターバル時間がＴａに適合されている。すなわち、経時状態において、インターバル時間が大きくずれ、後段の噴射時の燃料圧が適合時（Ｔａ）の燃料圧と同じであるＴｂ，Ｔｃ又はＴｄになると、実際の燃料噴射量が適合時の燃料噴射量とほぼ等しくなる。したがって、実際のインターバル時間がＴｂ，Ｔｃ，Ｔｄ又はそれらいずれかの近傍である場合には、制御ずれ時間が誤って算出されるおそれがある。
【００６７】
そこで、本実施の形態では、後段の噴射開始時において燃料圧が等しくなる複数のインターバル時間について、そのインターバル時間に対応する標準状態の相関データをそれぞれ求めておく。このとき、後段の噴射開始時において燃料圧が等しくなるインターバル時間は、燃料圧の脈動態様の正負のピーク間（以下、区間という）ａ，ｂ，ｃ，ｄに１つずつ存在することになる。図８は、標準状態の相関データを示す図であり、インターバル時間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄに対応する相関データをそれぞれＬａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄとして示している。そして、本実施の形態では、制御ずれ時間の算出に際し、これらの複数のインターバル時間に対応する標準状態の相関データと、経時状態の相関データとに基づいて制御ずれ時間の算出を行う。このとき、インターバル時間ごとに標準状態の相関データの傾向が異なるため、同一傾向にある標準状態の相関データに基づいて制御ずれ時間を算出する。
【００６８】
ところで、前述したように、燃料圧の脈動態様としてその周期や減衰係数は、前段の噴射量及びその前段の噴射時の燃料圧によってほぼ決定される（より正確には燃料圧の脈動態様は燃料温度の影響も受けるが、暖機完了後であれば燃料温度が略一定になるためその影響は無視できる）。すなわち、区間ごとの燃料圧の脈動態様は互いに相似であり、少なくとも１つの区間のインターバル時間に対応する標準状態の相関データを求めておくことにより、固有周期及び減衰係数を用いて他の区間のインターバル時間に対応する標準状態の相関データに変換することができる。また、標準状態の相関データはエンジンの運転状態に応じても変化するが、その都度のエンジン運転情報に基づいて決定される前段の噴射量及び燃料圧を用いて予め求めた標準状態の相関データを変換することにより、任意の運転状態における標準状態の相関データを求めることができる。
【００６９】
図９は、本実施の形態における補正量算出処理の処理手順を示すフローチャートである。図９では、第１の実施の形態における図６のものと同じ処理についてはそのまま準用することとし、同じステップ番号を付している。
【００７０】
すなわち、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４では、インターバル時間を変更して噴射信号をインジェクタ１１に出力するとともに、そのときの実際の燃料噴射量を推定する。そして、噴射量指令値との差から噴射量偏差を算出する。その後、ステップＳ２０５において、インターバル時間のずれ時間と噴射量偏差との相関データの取得が完了しているかを判定し、完了していればステップＳ２０６に移行する一方、未完了であれば本補正量算出処理を終了する。
【００７１】
そして、ステップＳ２０６では、噴射量偏差が０になるインターバル時間のずれ時間を算出する。その後、ステップＳ３０１に移行し、図５のステップＳ１０４において算出したインターバル時間に対応する標準状態の相関データを取得する。このとき、現在の運転状態におけるインターバル時間について、そのインターバル時間に対応する標準状態の相関データが用意されていない場合には、あらかじめ求められている標準状態の相関データを燃料圧の脈動態様に基づいて変換して求める。続くステップＳ３０２では、経時状態の相関データとステップＳ３０１において取得した標準状態の相関データとが同一のものであるか否かを判定する。そして、同一のものであると判定した場合にはステップＳ２０７に移行する一方、同一のものでないと判定した場合にはインターバル時間が大きくずれているとしてステップＳ３０３に移行する。
【００７２】
ステップＳ３０３では、後段の燃料噴射開始時の燃料圧が等しい他の区間のインターバル時間に対応する標準状態の相関データを取得する。このとき他の区間のインターバル時間に対応する標準状態の相関データが求められていない場合には、ステップＳ３０１において取得した標準状態の相関データを燃料圧の脈動態様に基づいて変換し、今回対象とする区間のインターバル時間について、そのインターバル時間に対応する標準状態の相関データを求める。続くステップＳ３０４では、今回対象とするインターバル時間に基づいて制御ずれ時間を補正した後、ステップＳ３０２に移行して再び同一であるか否かを判定する。
【００７３】
ステップＳ２０７〜Ｓ２０９では、算出した制御ずれ時間に基づいて噴射量指令値の補正量を求めるとともに、その補正量をバックアップ用メモリに書き込む。そして、ステップＳ２０９において完了フラグＦ＝１とし、その後本補正量算出処理を終了する。
【００７４】
以上、詳述した実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００７５】
後段の噴射開始時における燃料圧が等しくなる複数のインターバル時間について、そのインターバル時間に対応する標準状態の相関データを、燃料圧の脈動態様の区間に対応させてそれぞれ求めるとともに、それら複数の標準状態の相関データに基づいて制御ずれ時間を算出するようにした。これにより、インターバル時間が大きくずれ、後段の噴射開始時における燃料圧が適合時の燃料圧と等しくなったとしても、制御ずれ時間を適正に算出することができる。
【００７６】
また、複数のインターバル時間に対応する標準状態の相関データとして、予め求めた標準状態の相関データを燃料圧の脈動態様に基づいて変換し、当該対象とする区間のインターバル時間に対応する標準状態の相関データを求めるようにした。また、異なる運転状態の標準状態の相関データであっても同様にして変換して求めるようにした。これらにより、適合時に予め求めておく標準状態の相関データの量を減らすことができ、適合にかかる工数を削減することができる。
【００７７】
なお、本発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、以下のように実施しても良い。
【００７８】
上記各実施の形態では、標準状態と経時状態とにおいて燃料の噴射量偏差が０となる時間差を制御ずれ時間としたがこれに限らない。複数の燃料噴射量偏差に対する時間差をそれぞれ求め、それらの時間差に基づいて制御ずれ時間を算出しても良い。この場合、噴射特性の変化をより的確に把握することができ、噴射量指令値の補正をより適切に補正することができる。
【００７９】
上記第１の実施の形態では、標準状態における相関をあらかじめ求めておき、経時状態における相関を求めるとともにその制御ずれ時間を算出したが、これに限らない。例えば、図３の経時状態の相関データについて、噴射量偏差が０となるインターバル時間のずれ時間を求める。そして、そのずれ時間を制御ずれ時間として噴射量指令値の補正を行う。噴射量偏差が０となるインターバル時間のずれ時間は、インターバル時間のずれである制御ずれ時間そのものであり、この制御ずれ時間に基づいて噴射量指令値を補正することによって、インターバル時間のずれに起因する燃料噴射量の過不足が低減され、燃料噴射精度の低下を抑制することができる。また、本構成とした場合には、標準状態におけるインターバル時間と噴射量偏差との相関を求めておく必要がない。
【００８０】
上記第２の実施の形態では、１つのインターバル時間に対応する標準状態の相関データと経時状態の相関データとに基づいて制御ずれ時間を算出したが、これに限らない。インターバル時間が区間の境界上になった場合には、その境界の前後の区間のインターバル時間に対応する標準状態の相関データに基づいて制御ずれ時間を算出する構成とすると良い。これにより、いずれか１つのインターバル時間に対応する標準状態の相関データにのみ基づいて制御ずれ時間を算出する場合に比べて、より的確に制御ずれ時間を算出することができる。
【００８１】
上記各実施の形態では、インジェクタ１１の制御パラメータの補正として噴射量指令値の補正を行ったが、これに限らない。制御パラメ―タとしてインターバル時間について、実際の燃料噴射とのずれが減少されるように補正を行う構成とする。この場合、インターバル時間を制御ずれ時間に基づいて補正する。または、エンジン運転状況に基づいてインターバル時間を算出する際に使用するマップの補正を行う。インターバル時間のずれが減少されるように補正を行うことにより、所望とする燃料噴射が可能となる。
【００８２】
上記各実施の形態では、多段噴射制御として２段噴射を実施したが、これに限らない。多段噴射制御として１燃焼サイクル中に３回以上の燃料噴射を実施する構成において、その構成では補正量算出処理の実行に際して２段噴射を実施すると良い。燃料噴射に伴うコモンレール内の燃料圧の脈動はインジェクタ１１の噴射動作によって生じるものであり、燃料噴射の回数が増加するほど噴射動作によって発生する燃料圧の脈動が相乗的に作用し、燃料圧の挙動が複雑になる。そこで、補正量算出処理の実行に際して２段噴射を実施することにより燃料圧の挙動への影響が対象とする前段及び後段の噴射によるものに限定され、制御ずれ時間を精度良く算出することができる。
【００８３】
上記各実施の形態では、インジェクタ１１による燃料噴射制御の制御パラメータの補正を行ったが、インジェクタ１１の異常診断装置として適用することを考える。図６に示した補正量算出処理において、ステップＳ２０９の処理に続いて、ステップＳ２０６にて算出した制御ずれ時間が所定値以上かを判定する。そして、所定値以上であればダイアグノーシス機能により、運転者に異常を知らせる警告灯を点灯するとともに、インジェクタ１１の劣化が異常レベルであることを表す警告データを異常診断用ログメモリ（ＥＥＰＲＯＭやスタンバイＲＡＭ等）に書き込む。一方で、制御ずれ時間が所定値よりも小さければそのまま処理を終了する。以上により、インジェクタ１１の経時変化が進行してインターバル時間のずれが過剰に大きくなることが回避され、意図しない燃料噴射によるエンジン１０の異常運転を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】エンジン制御システムの概略を示す全体構成図である。
【図２】燃料圧の脈動の様子とインターバル時間の違いによる燃料噴射への影響の様子を示す図である。
【図３】インターバル時間のずれ時間と噴射量偏差との相関を示す図である。
【図４】燃料噴射量偏差を推定するためのブロック図である。
【図５】燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】補正量算出処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】インターバル時間が大きくずれた場合の問題を説明する図である。
【図８】区間ごとの標準状態における相関データを示す図である。
【図９】第２の実施の形態における補正量算出処理の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８５】
１０…エンジン、１１…燃料噴射弁としてのインジェクタ、１２…コモンレール、１８…取得手段としての回転速度センサ、２０…推定手段，算出手段，補正手段としてのＥＣＵ。
【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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