(57)【要約】【課題】  エンジンの気筒毎の燃料噴射量のバラツキを抑制可能な燃料噴射装置を提供する。【解決手段】  高圧燃料を生成するサプライポンプ４と、サプライポンプ４から供給された高圧燃料を一時的に蓄えるコモンレール２と、コモンレール２から供給された高圧燃料をエンジンの気筒内に噴射するインジェクタ３と、車両の運転状態を検出する運転状態検出手段２０と、運転状態検出手段２０で検出した運転状態に基づいて、インジェクタ３の指令燃料噴射量及びエンジンの気筒の瞬時ピーク回転数を決定し、指令燃料噴射量に基づいてインジェクタ３を開閉制御し、且つ瞬時ピーク回転数に基づいて閉弁時間を補正する制御手段５とで燃料噴射装置１を構成する。【選択図】      図１
2007120395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧燃料を生成するサプライポンプと、
前記サプライポンプから供給された高圧燃料を一時的に蓄えるコモンレールと、
前記コモンレールから供給された高圧燃料をエンジンの気筒内に噴射するインジェクタと、
車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段で検出した運転状態に基づいて、前記インジェクタの指令燃料噴射量及び前記エンジンの気筒の瞬時ピーク回転数を決定し、該指令燃料噴射量に基づいて前記インジェクタの開弁時間と閉弁時間を制御し、且つ該瞬時ピーク回転数に基づいて該閉弁時間を補正する制御手段と、
を有することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
前記閉弁時間の補正は、前記閉弁時間に、前記瞬時ピーク回転数及び前記指令燃料噴射量に対応する補正量を表す補正マップに基づいて決定された補正量を加算する、請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記コモンレールは、コモンレール内の燃料圧力を検出するコモンレール圧検出手段を有し、且つ前記制御手段は、該コモンレール圧検出手段で検出されたコモンレール圧に基づいて前記インジェクタの開弁期間中の推定燃料噴射量を算出し、
前記推定燃料噴射量と前記指令燃料噴射量の差が所定の条件を満たす場合、前記補正マップを修正する補正マップ修正手段を有する、請求項２に記載の燃料噴射装置。
【請求項４】
高圧燃料を生成するサプライポンプと、
前記サプライポンプから供給された高圧燃料を一時的に蓄えるコモンレールであって、コモンレール内の燃料圧力を検出するコモンレール圧検出手段を有するコモンレールと、
前記コモンレールから供給された高圧燃料をエンジンの気筒内に噴射するインジェクタと、
車両の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
制御手段であって、前記運転状態検出手段で検出した運転状態に基づいて、前記インジェクタの指令燃料噴射量及び前記エンジンの気筒の瞬時ピーク回転数を決定し、該指令燃料噴射量に基づいて開弁指令又は閉弁指令を出力することで前記インジェクタを制御し、且つ該瞬時ピーク回転数に基づいて、前記インジェクタに対する該閉弁指令の出力後実際に閉弁されるまでの間に噴射される燃料の量である閉弁指令後噴射量を推定し、前記コモンレール圧で検出されたコモンレール圧に基づいて算出された燃料噴射量と該閉弁指令後噴射量との合計が該指令燃料噴射量以上となった場合に該閉弁指令を出力する制御手段と、
を有することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項５】
前記閉弁指令後噴射量の推定は、前記瞬時ピーク回転数及び前記指令燃料噴射量に対応する燃料噴射量を表す閉弁指令後噴射量マップに基づいて行う、請求項４に記載の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記閉弁指令の出力時を起点とする所定期間中の燃料噴射量と、前記閉弁指令後噴射量マップに基づいて推定された閉弁指令後噴射量の差が所定の条件を満たす場合、前記閉弁指令後噴射量マップを修正する閉弁指令後噴射量マップ修正手段を有する、請求項５に記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射装置に関するものであり、より詳しくは、コモンレール式燃料噴射装置のインジェクタの開閉時間の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用のディーゼルエンジンなどでは、エンジンのシリンダ内に燃料を供給するための燃料噴射装置として、コモンレール式燃料噴射装置が使用される。このコモンレール式燃料噴射装置は、サプライポンプからコモンレールに高圧燃料を供給し、コモンレール内に蓄圧された高圧燃料をインジェクタから噴射する構成となっている。インジェクタから噴射される燃料の噴射量は、噴射開始直前、若しくは噴射終了直後のコモンレール圧をサンプリングし、そのコモンレール圧に応じたインジェクタの開弁時間を設定することによって制御されている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、この燃料噴射装置では、サプライポンプが高圧燃料を圧送するタイミングと、インジェクタが燃料を噴射するタイミングが、一致する場合と一致しない場合とで、同じ時間だけインジェクタを開弁したとしても、実際にインジェクタから噴射される燃料の量に差異が生じる。そのため、特許文献１に記載のように、ある１時点でのサンプリングデータに基づいてインジェクタの開弁時間を設定すると、インジェクタから噴射させる量にばらつきが生じ、排気ガスのエミッションの悪化、ドライバビリティの悪化を生じる要因となる。
【０００４】
このような問題に対して、インジェクタ開弁中のコモンレール圧を常時モニタし、インジェクタの燃料噴射開始時点からコモンレール圧の積分を開始して、その積分値が指令噴射量に応じた目標積分値に到達した時点で、インジェクタを閉弁することにより、燃料噴射量を正確に制御できるようにしたコモンレール式燃料噴射装置が開発されている（特許文献２参照）。また、特許文献２に記載された燃料噴射装置では、エンジン・コントロール・ユニット（ＥＣＵ）からインジェクタに対して閉弁指令が発せられてから、実際にインジェクタが閉弁するまでの間に噴射される燃料の量を考慮してインジェクタに対して早期に閉弁指令を発することにより、燃料噴射量をより正確に制御可能としている。
【０００５】
しかしながら、インジェクタの個体間のバラツキ又は経時変化などによって、気筒内の爆発変動による瞬時ピーク回転数は、エンジンの気筒毎に異なる値を有する。また、瞬時ピーク回転数が異なると、気筒毎の燃料噴射量にもバラツキが生じる。そのため、ＥＣＵから各インジェクタに対して一律に閉弁指令を発しても、燃料噴射量を正確に制御することができない。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１２５９８５号公報
【特許文献２】特開２００４−１０８２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の問題点に鑑み、本発明は、燃料噴射量を正確に制御可能な燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また本発明は、エンジンの気筒毎の燃料噴射量のバラツキを抑制可能な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】
【０００９】
本発明の請求項１に記載の形態によれば、本発明に係る燃料噴射装置が、運転状態検出手段で検出した運転状態に基づいて、インジェクタの指令燃料噴射量及びエンジンの気筒の瞬時ピーク回転数を決定し、その指令燃料噴射量に基づいてインジェクタの開弁時間と閉弁時間を制御し、且つ瞬時ピーク回転数に基づいて閉弁時間を補正する制御手段を有することにより、インジェクタ間の個体差や経時変化に起因して気筒毎にエンジンの瞬時回転数が異なる場合でも、各気筒に対して正確に燃料噴射量を制御することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載のように、閉弁時間の補正は、指令燃料噴射量に基づいて決定される閉弁時間に、瞬時ピーク回転数及び指令燃料噴射量に対応する補正量を表す補正マップに基づいて決定された補正量を加算することで、複雑な計算を要することなく、高速に閉弁時間を補正することができるため、瞬時ピーク回転数などについて、より最新の情報を用いることが可能であり、さらに正確な燃料噴射量の制御を行うことができる。
【００１１】
さらに、請求項３に記載のように、コモンレールがコモンレール内の燃料圧力を検出するコモンレール圧検出手段を有し、且つコモンレール圧検出手段で検出されたコモンレール圧に基づいて算出されたインジェクタの開弁期間中の推定燃料噴射量と指令燃料噴射量の差が所定の条件を満たす場合、補正マップを修正する補正マップ修正手段を有することにより、インジェクタに経時変化が生じても、各気筒に対する燃料噴射量のバラツキを抑制することができる。
【００１２】
なお、補正マップ修正手段は、制御手段内に設けることができる。又は、制御手段の負荷を軽減するために、補正マップ修正手段を制御手段と別個に設けてもよい。
【００１３】
また、本発明の請求項４に記載の形態によれば、制御手段が、運転状態検出手段で検出した運転状態に基づいて、インジェクタの指令燃料噴射量及びエンジンの気筒の瞬時ピーク回転数を決定し、その指令燃料噴射量に基づいて開弁指令又は閉弁指令を出力することによりインジェクタを制御し、且つ瞬時ピーク回転数に基づいて、インジェクタに対する閉弁指令の出力後実際に閉弁されるまでの間に噴射される燃料の量である閉弁指令後噴射量を推定し、コモンレール圧で検出されたコモンレール圧に基づいて算出された燃料噴射量と閉弁指令後噴射量との合計が指令燃料噴射量以上となった場合に閉弁指令を出力することにより、一定の開弁期間内に噴射される燃料の量が燃料噴射の度に変動する場合であっても、各気筒ごとの燃料噴射量のバラツキを抑制して正確に燃料噴射量を制御することができる。
【００１４】
また、請求項５に記載のように、閉弁指令後噴射量の推定は、瞬時ピーク回転数及び指令燃料噴射量に対応する燃料噴射量を表す閉弁指令後噴射量マップに基づいて行うことにより、複雑な計算を要することなく、高速に閉弁指令後噴射量を推定することができるため、瞬時ピーク回転数などについて、より最新の情報を用いることが可能であり、さらに正確な燃料噴射量の制御を行うことができる。
【００１５】
また請求６に記載のように、閉弁指令の出力時を起点とする所定期間中の燃料噴射量と、閉弁指令後噴射量マップに基づいて推定された閉弁指令後噴射量の差が所定の条件を満たす場合、閉弁指令後噴射量マップを修正する閉弁指令後噴射量マップ修正手段を有することにより、インジェクタに経時変化が生じても、各気筒に対する燃料噴射量のバラツキを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明の燃料噴射装置について詳細に説明する。
図１に、本発明の燃料噴射装置の第１の実施形態に係るコモンレール式燃料噴射装置を示す。
【００１７】
本発明の燃料噴射装置の第１の実施形態に係るコモンレール式燃料噴射装置１は、例えば４気筒のディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジンと称す）に燃料噴射を行う装置であり、高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器であるコモンレール２、エンジン１０の各気筒内に燃料を噴射供給するためのインジェクタ３、コモンレール２へ高圧燃料を圧送する燃料ポンプであるサプライポンプ４、及びコモンレール式燃料噴射装置１の制御手段であるＥＣＵ５などで構成される。
【００１８】
コモンレール２は、インジェクタ３に供給する高圧燃料を蓄圧容器であり、燃料噴射圧に相当するコモンレール圧が蓄圧されるように燃料配管（高圧燃料流路）６を介してサプライポンプ４の吐出口と接続されている。なお、インジェクタ３からのリーク燃料は、リーク配管（燃料還流路）７を経て燃料タンク８に戻される。
【００１９】
また、コモンレール２から燃料タンク８へのリリーフ配管（燃料還流路）９には、プレッシャリミッタ１１が取り付けられている。このプレッシャリミッタ１１は、圧力安全弁であり、コモンレール２内の燃料噴射圧が限界設定圧を越えた際に開弁して、コモンレール２の燃料噴射圧を限界設定圧以下に抑える。
【００２０】
さらに、コモンレール２は、コモンレール圧検出手段であるコモンレール圧センサ２１を備え、コモンレール内の燃料圧力を検出可能となっている。そして、コモンレール圧センサ２１で検出されたコモンレール圧は、電気信号として出力され、さらにＡ／Ｄ変換されてＥＣＵ５に送信される。
【００２１】
インジェクタ３は、エンジン１０の各気筒毎に搭載され、燃料を各気筒内に噴射供給するものであり、コモンレール２より分岐する複数の分岐管の下流端に接続されて、コモンレール２に蓄圧された高圧燃料を各気筒に噴射供給する燃料噴射ノズル、及びこの燃料噴射ノズル内に収容されたニードルのリフト制御を行うアクチュエータなどを搭載する。そして、インジェクタ３のアクチュエータは、ＥＣＵ５から与えられるインジェクタ駆動パルスによって噴射時期及び噴射量が制御されるものであり、インジェクタ駆動パルスがアクチュエータに与えられることにより開弁して高圧燃料を気筒内に噴射供給し、インジェクタ駆動パルスがＯＦＦになることで閉弁して燃料噴射が停止するものである。
【００２２】
サプライポンプ４は、コモンレール２へ高圧燃料を圧送する燃料ポンプであり、燃料タンク８内の燃料をサプライポンプ４へ吸引するフィードポンプと、このフィードポンプによって吸い上げられた燃料を高圧に圧縮してコモンレール２へ圧送する高圧ポンプとを搭載しており、フィードポンプ及び高圧ポンプは共通のカムシャフト１２によって駆動される。なお、このカムシャフト１２は、図１に示されるように、エンジン１０のクランク軸１３などによって回転駆動されるものである。
【００２３】
サプライポンプ４に搭載される高圧ポンプは、１又は複数のプランジャポンプによって構成されており、カムシャフト１２に設けられたカムの回転によってプランジャポンプが燃料の吸入・圧縮動作を行う。また、サプライポンプ４は、カムシャフト１２の１回転で２回のポンプ圧送を行う。
【００２４】
ＥＣＵ５は、中央演算装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリのような不揮発性メモリなど（図示せず）を搭載しており、ＲＯＭに記憶されたプログラムと、フラッシュメモリに記憶された各気筒毎の閉弁時間補正マップと、ＲＡＭに読み込まれたセンサ類の信号（エンジン１０の瞬時回転数、車の速度及びドライバの状態など）とに基づき、車両の運転状態に応じて適切な指令燃料噴射量をＣＰＵにて算出し、その指令燃料噴射量に応じて、インジェクタ３を開閉制御する。
【００２５】
このＥＣＵ５には、車両の運転状態検出手段２０が接続される。運転状態検出手段２０は、各種のセンサ類で構成され、そのセンサ類にはアクセル開度を検出するアクセルセンサ２２、エンジン回転数パルスを検出する回転数センサ２３、エンジン１０の冷却水温度を検出する水温センサ２４、エンジン１０に吸入される吸気温度を検出する吸気温度センサ２５、インジェクタ３からのリーク燃料温度を検出する燃料温度センサ２６などが含まれる。
【００２６】
ＥＣＵ５は、アクセルセンサ２２及び回転数センサ２３より得たエンジン回転数及びアクセル開度に基づいて指令燃料噴射量Ｑfinを決定すると、その値に基づいて、所定の燃料が噴射されるようにインジェクタに対して燃料噴射指令を出す指令噴射時間ＴＱ（０）及び閉弁指令を出す時間ＴＱ（ｍ）を決定する。このとき、指令噴射時間ＴＱ（ｍ）は、インジェクタの閉弁指令後、実際に閉弁される間に噴射される燃料の量（閉弁指令後噴射量）を考慮して決定される。
【００２７】
ここで、ＥＣＵ５から各インジェクタ３に対して同時に燃料噴射指令パルス及び閉弁指令パルスを送信しても、各気筒において実際に噴射される燃料の量は、インジェクタ３の製造時の個体差及び経時変化によってバラツキが生じる。またそのバラツキによって、各気筒毎の瞬時ピーク回転数は異なる値となる。そこで本実施形態では、各気筒の瞬時ピーク回転数Ｎkpとその平均値との差ΔＮ、及び指令燃料噴射量Ｑfinに基づいて閉弁指令を出力するタイミングの補正量を表す閉弁時間補正マップＭtを予め作成し、ＥＣＵ５は、その閉弁時間補正マップＭtを参照して、各気筒毎に閉弁指令を出力するタイミングを調整する。
【００２８】
図２に、閉弁時間補正マップＭtの一例を示す。閉弁時間補正マップＭtは、各気筒につき１個作成される。閉弁時間補正マップＭtの最上列は、その気筒の瞬時ピーク回転数Ｎkp（ただし、kは気筒の番号を表し、例えば４気筒のエンジンでは、k＝１，２，３，４）と、各気筒の瞬時ピーク回転数の平均値Ｎavpとの差ΔＮを表す。また、閉弁時間補正マップＭtの最左列は、指令燃料噴射量Ｑfinを表す。そして、各欄には、その欄と同じ高さの表の最左列に規定される指令燃料噴射量Ｑfin及びその欄と同じ横位置の表の最上列に規定されるΔＮにおける閉弁時間補正量Ｔcが規定されている。
【００２９】
ＥＣＵ５は、インジェクタ３が開弁して所定時間（例えば、１ｍｓｅｃ）を経過した時点で、各気筒の瞬時ピーク回転数Ｎkpを算出する。なお、瞬時ピーク回転数Ｎkpは、例えば回転数センサ２３から得た６０パルス／回転のクランク角信号のパルス時間間隔に基づいて測定することができる。またＥＣＵ５は、各気筒の瞬時ピーク回転数Ｎkpが求まると、各気筒の瞬時ピーク回転数の平均値Ｎavpを算出する。
【００３０】
ＥＣＵ５は、瞬時ピーク回転数の平均値Ｎavpが求まると、閉弁時間補正マップＭtを参照して、各気筒毎に閉弁時間補正量Ｔcを算出する。そして、閉弁指令時間ＴＱ（ｍ）に閉弁時間補正量Ｔcを加え、各気筒毎の閉弁指令時間ＴＱ'（ｍ）を算出する。
【００３１】
またＥＣＵ５は、コモンレール圧センサ２１で検出したコモンレール圧に基づいて、実際に噴射した燃料の量を推定する。そして、その推定燃料噴射量と指令燃料噴射量Ｑfinとの差異が大きい場合、閉弁時間補正マップＭtを修正する。なお、噴射した燃料の推定及び閉弁時間補正マップＭtの修正については後述する。
【００３２】
次に、ＥＣＵ５による燃料噴射制御をフローチャートを参照して説明する。
図３に、本実施形態に係るコモンレール式燃料噴射装置１における燃料噴射制御手順のフローチャートを示す。
【００３３】
燃料噴射の制御が開始されると、先ず、回転数センサ２３の出力信号からエンジンの回転数を算出するとともに、アクセルセンサ２２の出力信号からアクセル開度を検知する（ステップＳ０１）。また、各気筒の瞬時ピーク回転数Ｎkpについても算出を開始する。
【００３４】
次に、ステップＳ０１で求めたエンジン回転数及びアクセル開度から、指令燃料噴射量Ｑfin、指令噴射時間ＴＱ（０）を算出する（ステップＳ０２）。そして、エンジンのクランク角が指令噴射時間ＴＱ（０）に達したか否かを判定する（ステップＳ０３）。判定の結果、エンジンのクランク角が指令噴射時間ＴＱ（０）に達したと判定された場合、ＥＣＵ５はインジェクタ３に開弁指令である駆動信号を与え、インジェクタ３を開弁させる（ステップＳ０４）。一方、ステップＳ０３の判定の結果、エンジンのクランク角が未だ指令噴射時間ＴＱ（０）に到達していないと判定された場合、ステップＳ０１の前に戻り、エンジンのクランク角が指令噴射時間ＴＱ（０）に到達するまで、ステップＳ０１〜Ｓ０３を繰り返す。
【００３５】
インジェクタ３が開弁している期間中、ＥＣＵ５はコモンレール圧センサ２１によってコモンレール圧を測定し、その測定値について高速Ａ／Ｄ変換を行う。そして、Ａ／Ｄ変換されたコモンレール圧の測定値を用いて、インジェクタ３による燃料の噴射開始時点より、コモンレール圧の積分を開始してインジェクタ３から噴射される燃料の量に相当する推定燃料噴射量Ｑestの算出を開始する（ステップＳ０５）。
【００３６】
そして、ＥＣＵ５は、指令燃料噴射量Ｑfin及び閉弁時間補正マップＭtを参照して求めた各気筒毎の閉弁時間補正量Ｔcに基づいて、各気筒ごとの閉弁指令時間ＴＱ'（ｍ）を決定する（ステップＳ０６）。
【００３７】
また、ＥＣＵ５は、閉弁指令時間ＴＱ'（ｍ）になると、インジェクタ３に対して閉弁指令となる駆動信号を与える（ステップＳ０７）。そして、閉弁指令がインジェクタ３に与えられてから、閉弁遅延時間ＴＤＥ経過後、実際にインジェクタ３が閉弁し、またＥＣＵ５は推定燃料噴射量Ｑestの算出を終え、燃料噴射制御を終了する（ステップＳ０８）。
【００３８】
上述したように、インジェクタ３の開弁期間を、各気筒の瞬時ピーク回転数に基づいて補正することにより、気筒毎に燃料噴射量を正確に制御することが可能となる。そのため、インジェクタの個体差及び経時変化によるバラツキが生じても、各気筒に同じ量の燃料を供給することができる。
【００３９】
一方、上述したように、インジェクタ３の経時変化によって、各気筒毎の燃料噴射量のバラツキが変化する。そのため、本実施形態に係る燃料噴射装置１は、閉弁時間補正マップＭtを適宜修正することにより、インジェクタ３の経時変化にも関わらず、燃料噴射量を正確に制御することを可能としている。
【００４０】
そこで、ＥＣＵ５は、インジェクタ３の開弁期間中（インジェクタ駆動パルスＯＮ中）のコモンレール圧Ｐｃをコモンレール圧センサ２１によって常時モニタし、インジェクタ３の噴射開始からコモンレール圧Ｐｃの積分を開始してインジェクタ３が閉弁されるまでの間にインジェクタ３から噴射される燃料の噴射量に相当する推定燃料噴射量Ｑestを求める。そして、推定燃料噴射量Ｑestと指令燃料噴射量Ｑfinとの差が大きい場合、閉弁時間補正マップＭtを修正する。
【００４１】
ここで、コモンレール圧Ｐcのモニタ期間、即ち推定燃料噴射量Ｑestを求めるためのコモンレール圧Ｐcの積分期間は、以下のように定められる。まず、コモンレール圧Ｐcの積分開始時間ＴＱ（ｓ）は、インジェクタ３に対して燃料噴射指令パルスが出力される指令噴射時間ＴＱ（０）、及び燃料噴射指令パルスが出力されてから、実際にインジェクタ３が燃料噴射を開始するまでの開弁遅延時間ＴＤＳを用いて、ＴＱ（ｓ）＝ＴＱ（０）＋ＴＤＳで表される。開弁遅延時間ＴＤＳは、コモンレール圧力Ｐcに応じて変動する値である。そこで、コモンレール圧Ｐｃと開弁遅延時間ＴＤＳとの関係を表したルックアップテーブルＬＵＴ１を予め作成し、ＥＣＵ５に保存しておく。そして、ＥＣＵ５は時間ＴＱ（０）でのコモンレール圧Ｐcに基づいて、ルックアップテーブルＬＵＴ１を参照することにより、開弁遅延時間ＴＤＳを決定する。
【００４２】
一方、コモンレール圧Ｐcの積分終了時間ＴＱ（ｅ）は、各気筒毎のインジェクタ３の閉弁指令時間ＴＱ’（ｍ）、閉弁指令が出力されてから、実際にインジェクタ３が閉弁するまでの閉弁遅延時間ＴＤＥを用いて、ＴＱ（ｅ）＝ＴＱ’（ｍ）＋ＴＤＥで表される。なお、閉弁遅延時間ＴＤＥも、開弁遅延時間ＴＤＳと同様にコモンレール圧力Ｐｃに応じて変動する値である。そこで、コモンレール圧Ｐｃと閉弁遅延時間ＴＤＥとの関係を表したルックアップテーブルＬＵＴ２を予め作成し、ＥＣＵ５に保存しておく。そして、ＥＣＵ５は閉弁指令時間ＴＱ’（ｍ）でのコモンレール圧Ｐcに基づいて、ルックアップテーブルＬＵＴ２を参照することにより、閉弁遅延時間ＴＤＥを決定する。
【００４３】
上記のように積分開始時間ＴＱ（ｓ）及び積分終了時間ＴＱ（ｅ）が定められると、推定燃料噴射量Ｑestは、以下の式で求められる。
【数１】
2007120395.tif 000003
ここで、推定噴射率Ｑesrは、ノズル開口面積ｕｆ、ノズル室圧Ｐd、筒内圧Ｐz、比重などによって定まる定数ｋにより、次式で求めることができる。
【数２】
2007120395.tif 000004
上式において、ノズル室圧Ｐdは、コモンレール圧センサ２１によって測定できるコモンレール圧Ｐcと一致しているとみなすことが可能であり、ＰdにＰcを代入することができる。また、ノズル開口面積ｕｆは、インジェクタ３の仕様によって定まる数値である。
図４にノズル開口面積特性のグラフを示す。グラフの縦軸は、ノズル開口面積ｕｆを表し、グラフの横軸は、インジェクタ３の通電期間ＴＱを表す。実線ａ、ｂ、ｃはそれぞれノズル室圧Ｐd1、Ｐd2、Ｐd3の場合のノズル開口面積特性のグラフである。図４に示すように、ノズル開口面積ｕｆは、ノズル室圧Ｐdとインジェクタ３の通電期間とで求められる。
【００４４】
次に、閉弁時間補正マップＭtの修正について、フローチャートを用いて詳しく説明する。
【００４５】
図５に、閉弁時間補正マップＭtの修正を行う場合のフローチャートを示す。
まず、ＥＣＵ５は、閉弁時間補正マップＭtの修正が可能な状態か否か判断する（ステップＳ２１）。具体的には、アイドリング中、若しくは、平たんな道を一定速度で走行中のように、予め定められた所定期間（例えば、１０秒、１分など）の間、指令燃料噴射量Ｑfinが一定の場合、閉弁時間補正マップＭtの修正が可能と判断する。
【００４６】
次に、ＥＣＵ５は、閉弁時間補正マップＭtの修正が必要か否かを判断する。そのために、ＥＣＵ５は、上記のように閉弁時間補正マップＭtから閉弁時間補正量Ｔcを取得し、推定燃料噴射量Ｑestを測定する（ステップＳ２２）。次に、推定燃料噴射量Ｑestと指令燃料噴射量Ｑfinのずれ量ΔＱ（＝Ｑest−Ｑfin）を算出する（ステップＳ２３）。そして、ずれ量ΔＱの絶対値|ΔＱ|と所定の閾値Ｔｈｄとを比較する（ステップＳ２４）。|ΔＱ|が閾値Ｔｈｄよりも小さい場合には、燃料噴射量を良好な精度で制御できているとして、閉弁時間補正マップＭtの修正は行わない。
【００４７】
一方、|ΔＱ|が閾値Ｔｈｄ以上となる場合、閉弁時間補正マップＭtの修正を行う。なお、閾値Ｔｈｄは、例えば０．１ｍｓｅｃといった値を用いることができる。この場合において、閉弁時間補正量Ｔcに対する修正量ΔＴcを決定し、ＥＣＵ５が有するメモリに保存する（ステップＳ２５）。その際、閉弁時間補正マップＭtの修正する欄を指定するために、閉弁時間補正量Ｔcを取得した閉弁時間補正マップＭtの欄の位置も合わせて保存する。なお、修正量ΔＴcの決定のため、ＥＣＵ５は、ΔＱの大きさ及び符号に対応させて修正量ΔＴcの値を示したルックアップテーブルＬＵＴ３を参照して、修正量ΔＴcを決定する。また、ΔＱ＞０の場合には、閉弁時間補正量Ｔcが短くなるように、修正量ΔＴcは負の値となり、一方、ΔＱ＜０の場合井は、閉弁時間補正量Ｔcが長くなるように、修正量ΔＴcは正の値となる。また|ΔＱ|が大きいほど、修正量ΔＴcの絶対値は大きくなる。
【００４８】
修正量ΔＴcが決定すると、ＥＣＵ５は、閉弁時間補正量Ｔcを修正した場合の推定燃料噴射量Ｑestを求めるために、次の燃料噴射時において、閉弁時間補正マップＭtから閉弁時間補正量Ｔcを取得した後、修正量ΔＴcを加えて修正閉弁時間補正量Ｔc'（＝Ｔc＋ΔＴ）を算出する。そして、通常の積分終了時間ＴＱ（ｅ）とともに、修正閉弁時間補正量Ｔc'を用いて、マップ修正用閉弁指令時間ＴＱ"（ｍ）（＝ＴＱ（ｍ）＋Ｔc'）を設定する（ステップＳ２６）。
【００４９】
そして、ＥＣＵ５は、燃料噴射が始まると、推定燃料噴射量Ｑestとともに、式（１）において積分終了時間ＴＱ（ｅ）を閉弁指令時間ＴＱ'（ｍ）に置き換えて、インジェクタ３の燃料噴射開始から、閉弁指令時間までの噴射量である閉弁指令時噴射量Ｑmを求める。同様に、式（１）において積分終了時間ＴＱ（ｅ）を閉弁指令時間ＴＱ"（ｍ）に置き換えて、インジェクタ３の燃料噴射開始から、マップ修正用閉弁指令時間までの噴射量である修正閉弁指令時噴射量Ｑm'を求める。
【００５０】
この修正閉弁指令時噴射量Ｑm'と閉弁指令時噴射量Ｑmの差が、修正量ΔＴcの期間に相当する噴射量であるため、これを推定燃料噴射量Ｑestに加えることにより、閉弁時間補正量Ｔcを修正量ΔＴcで修正した場合の推定燃料噴射量とみなすことができる。そこで、閉弁指令時噴射量Ｑm及び修正閉弁指令時噴射量Ｑm'が算出されると、ＥＣＵ５は、推定燃料噴射量Ｑestに、修正閉弁指令時噴射量Ｑm'から閉弁指令時噴射量Ｑmを引いた差を加えて修正推定燃料噴射量Ｑest'（＝Ｑest＋Ｑm'−Ｑm）を求める（ステップＳ２７）。
【００５１】
そして、修正推定燃料噴射量Ｑest'と指令燃料噴射量Ｑfinのずれ量ΔＱ'（＝Ｑest'−Ｑfin）を算出し、上記の閾値Ｔｈｄと比較する（ステップＳ２８）。ΔＱ'の絶対値|ΔＱ'|が、上記の閾値Ｔｈｄ未満となる場合、燃料噴射量を正確に制御することが可能になったと判断し、修正量ΔＴcを閉弁時間補正量Ｔcに加えた修正済閉弁時間補正量Ｔc'（＝Ｔc＋ΔＴc）で、閉弁時間補正マップＭtの該当する欄の値を書き換える（ステップＳ２９）。そして、閉弁時間補正マップＭtの修正を終了する。
【００５２】
一方、|ΔＱ'|が閾値Ｔｈｄ以上となる場合、閉弁時間補正量の修正は不十分と考えられるため、修正量ΔＴcを再決定する（ステップＳ３０）。この場合、上記のルックアップテーブルＬＵＴ３を参照して再修正量ΔＴc'を求める。そして、以下の式に基づいて、改めて修正量ΔＴcを算出する。
【００５３】
ΔＴc ＝ ΔＴc＋αΔＴc'                                    （３）
ここでαは、学習が収束しなくなることを避けるための係数であり、０＜α＜１で且つ修正量ΔＴcの算出回数が増加するにつれてαの値は単調減少する。なお、式（３）の表現は、コンピュータプログラムのソースコードに用いられる表現の形式と同様であり、右辺のΔＴcは計算前のもの、左辺のΔＴcは計算後のものを表す。
【００５４】
修正量ΔＴcが求められると、以降の燃料噴射時においてステップＳ２６〜Ｓ２８の手順を繰り返す。そして、閉弁時間補正マップＭtの書き換えが終わると、閉弁時間補正マップＭtの修正を終了する。
【００５５】
上述してきたように、閉弁時間補正マップＭtを適宜修正することにより、インジェクタ３の経時変化によって各気筒における燃料噴射量のばらつきが変動しても、正確に燃料噴射量を制御することができる。
【００５６】
次に、本発明の燃料噴射装置の第２の実施形態に係るコモンレール式燃料噴射装置３１について説明する。
【００５７】
本発明の燃料噴射装置の第２の実施形態に係るコモンレール式燃料噴射装置３１は、上述したコモンレール式燃料噴射装置１と同様、コモンレール２、インジェクタ３、サプライポンプ４、及びＥＣＵ５などで構成される。しかし、コモンレール式燃料噴射装置３１では、ＥＣＵ５がインジェクタ３の個体差などに起因する燃料噴射量のばらつきを閉弁指令後に噴射される燃料の量の差として評価し、閉弁指令のタイミングを変更することによって各気筒に対する燃料噴射量のバラツキを抑制する。したがって、特にインジェクタ３が燃料を噴射する時期と、サプライポンプ４が高圧燃料を圧送する時期とが一致せず、燃料噴射の度にインジェクタ３の開弁期間を調整する必要がある場合に好適なものである。
【００５８】
図６に、本発明の燃料噴射装置の第２の実施形態に係るコモンレール式燃料噴射装置３１のタイミングチャートを示す。
【００５９】
上述したように、本発明の第２の実施形態に係るコモンレール式燃料噴射装置３１は、カムシャフト１２の１回転で２回のポンプ圧送を行うサプライポンプ４を採用しているため、６気筒のエンジンに搭載される場合、６噴射、４圧送のシステムになる。このため、図６において、インジェクタ３が燃料を噴射する時期（実線Ａに示されるインジェクタ駆動パルスがＯＮの時期）と、サプライポンプ４が高圧燃料を圧送する時期（実線Ｂのハッチングで示す時期）とが一致せず、非同期となっている。そのため、コモンレール圧の変動を表す実線Ｃに示されるように、インジェクタ３の燃料噴射期間に、コモンレール圧が上昇する場合と、下降する場合がある。すると、インジェクタ３の燃料噴射のタイミングがサプライポンプ４の燃料圧送タイミングと重なる場合と、重ならない場合とで、コモンレール圧が噴射中に変動し、その結果、実線Ｄに示すように、燃料の噴射量も変動する。
【００６０】
そこで、ＥＣＵ５は、インジェクタ３の開弁期間中のコモンレール圧Ｐｃをコモンレール圧センサ２１によって常時モニタして燃料噴射量を推定し、指令燃料噴射量Ｑfinに到達すると判断した時点で、インジェクタ３に閉弁指令を出す。
【００６１】
インジェクタ３が時間ＴＱ（ｓ）に燃料噴射を開始し、ある時間ｔにおいてインジェクタ３に閉弁指令を出した場合の、インジェクタ３の開弁期間中の推定燃料噴射量Ｑest（ｔ）は、インジェクタ３に閉弁指令を出力してから、インジェクタ３が実際に閉弁するまでの間に噴射される閉弁指令後燃料噴射量をＱdryとして、以下の式に基づいて計算される。
【数３】
2007120395.tif 000005
この（４）式において、右辺の第１項は、積分の終端が時間ｔとなっている以外は、（１）式と同様である。
【００６２】
また、右辺の第２項である閉弁指令後燃料噴射量Ｑdryは、閉弁指令後噴射量マップＭqdに基づいて決定される。閉弁指令後噴射量マップＭqdは、瞬時ピーク回転数Ｎkpとその平均値Ｎavpとの差ΔＮ及び指令燃料噴射量Ｑfinに基づいて、閉弁指令後噴射量を規定する。
【００６３】
図７に、閉弁指令後噴射量マップＭqdの一例を示す。閉弁指令後噴射量マップＭqdは、各気筒につき１個作成される。閉弁指令後噴射量マップＭqdの最上列は、その気筒の瞬時ピーク回転数Ｎkpと、各気筒の瞬時ピーク回転数の平均値との差ΔＮを表す。また、閉弁指令後噴射量マップＭqdの最左列は、指令燃料噴射量Ｑfinを表す。そして、各欄には、その欄と同じ高さの表の最左列に規定される指令燃料噴射量Ｑfin及びその欄と同じ横位置の表の最上列に規定されるΔＮにおける燃料補正量が規定されている。
【００６４】
ＥＣＵ５は、指令燃料噴射量Ｑfin及びΔＮに基づいて、該当する欄に保持されている燃料補正量を閉弁指令後燃料噴射量Ｑdryとして使用する。また、Ｑfin又は／及びΔＮの値が閉弁指令後噴射量マップＭqd上で該当するものが無い場合は、最も近いものを用いて内挿または外挿して閉弁指令後燃料噴射量Ｑdryを算出する。
【００６５】
閉弁指令後燃料噴射量Ｑdryが決定し、Ｑest（ｔ）が算出されると、ＥＣＵ５は、Ｑest（ｔ）とＱfinを比較して、Ｑest（ｔ）≧Ｑfinとなった時点で、インジェクタ３に対して閉弁指令を出し、燃料噴射を終了する。
【００６６】
次に、本発明の第２の実施形態に係るコモンレール式燃料噴射装置３１の燃料噴射制御手順をフローチャートを参照して説明する。
【００６７】
図８に、本実施形態に係る燃料噴射装置における燃料噴射制御手順のフローチャートを示す。
【００６８】
燃料噴射の制御が開始されると、先ず、エンジンの回転数を算出するとともに、アクセル開度を検知する（ステップＳ４１）。また、各気筒の瞬時ピーク回転数について、常時取得を開始する。
【００６９】
次に、ステップＳ４１で求めたエンジン回転数及びアクセル開度から、指令燃料噴射量Ｑfin、指令噴射時間ＴＱ（０）、指令コモンレール圧Ｐfinを算出する（ステップＳ４２）。そして、エンジンのクランク角が指令噴射時間ＴＱ（０）に達したか否かを判定する（ステップＳ４３）。判定の結果、エンジンのクランク角が指令噴射時間ＴＱ（０）に達したと判定された場合、ＥＣＵ５はインジェクタ３に開弁指令である駆動信号を与え、インジェクタ３を開弁させる（ステップＳ４４）。一方、ステップＳ４３の判定の結果、エンジンのクランク角が未だ指令噴射時間ＴＱ（０）に到達していないと判定された場合、ステップＳ４１の前に戻り、エンジンのクランク角が指令噴射時間ＴＱ（０）に到達するまで、ステップＳ４１〜Ｓ４３を繰り返す。
【００７０】
インジェクタ３が開弁している期間中、ＥＣＵ５はコモンレール圧センサ２１によってコモンレール圧を測定し、その測定値について高速Ａ／Ｄ変換を行う（ステップＳ４５）。そして、Ａ／Ｄ変換されたコモンレール圧の測定値を用いて、インジェクタ３による燃料の噴射開始時点より、コモンレール圧の積分を開始してインジェクタ３から噴射される燃料の量に相当する推定燃料噴射量Ｑestを、閉弁指令後噴射量マップＭqdを参照し、（４）式に基づいて各気筒毎に算出する（ステップＳ４６）。
【００７１】
そして、ＥＣＵ５は、各気筒毎の推定燃料噴射量Ｑestと指令燃料噴射量Ｑfinを比較する（ステップＳ４７）。
【００７２】
各気筒毎の推定燃料噴射量Ｑestについて、Ｑest≧Ｑfinを満たす場合、ＥＣＵ５はその対応する気筒のインジェクタ３に対して閉弁指令となる駆動信号を与える（ステップＳ４８）。一方、Ｑest＜Ｑfinの場合には、ステップＳ４５の前に戻り、ステップＳ４５〜ステップＳ４７を繰り返す。最終的に、全ての気筒のインジェクタ３に対して閉弁指令が出されると、燃料噴射制御を終了する。
【００７３】
上記のような構成とすることで、本発明の第２の実施形態に係るコモンレール式燃料噴射装置３１は、インジェクタ３の燃料噴射のタイミングがサプライポンプ４の燃料圧送タイミングと非同期の場合であっても、気筒毎の燃料噴射量のバラツキを抑制し、正確に燃料噴射量を制御することができる。
【００７４】
また、コモンレール式燃料噴射装置３１においても、インジェクタ３の経時変化によって閉弁指令後噴射量マップＭqdを修正する必要が生じる。
【００７５】
そこで以下に、本発明の第２の実施形態に係るコモンレール式燃料噴射装置３１における、閉弁指令後噴射量マップＭqdの修正手順について、フローチャートを参照しつつ説明する。
【００７６】
図９に、閉弁指令後噴射量マップＭqdの修正手順のフローチャートを示す。
コモンレール式燃料噴射装置１の場合と同様に、まず、ＥＣＵ５は、閉弁指令後噴射量マップＭqdの修正が可能な状態か否か判断する（ステップＳ６１）。具体的には、アイドリング中、若しくは、平たんな道を一定速度で走行中のように、予め定められた所定期間（例えば、１０秒、１分など）の間、指令燃料噴射量Ｑfinが一定の場合、閉弁指令後噴射量マップＭqdの修正が可能と判断する。
【００７７】
閉弁指令後噴射量マップＭqdの修正が可能と判断された場合、ＥＣＵ５は、推定燃料噴射量Ｑest（ｔ）とは別個に、インジェクタ３に閉弁指令を出してから、実際に閉弁されるまでの間に噴射された燃料の量Ｑｍdを、以下の式にしたがって算出する（ステップＳ６２）。
【数４】
2007120395.tif 000006
ここでＴＱ（ｍ）は、ＥＣＵ５が閉弁指令を出した時間であり、ＴＤＥは、閉弁指令が出されてから実際に閉弁されるまでの閉弁遅延時間を表し、第１の実施形態における閉弁遅延時間と同一である。なお、閉弁遅延時間ＴＤＥは、ＴＱ（ｍ）の時点でのコモンレール圧にしたがって決定される。
【００７８】
次に、Ｑmdと閉弁指令後燃料噴射量Ｑdryとの差ΔＱd（＝Ｑdry−Ｑmd）を算出する（ステップＳ６３）。そして、ΔＱdの絶対値|ΔＱd|と、所定の閾値Ｔｈｄ２を比較する（ステップＳ６４）。|ΔＱd|＜Ｔｈｄ２であれば、閉弁指令後噴射量マップＭqdの修正は必要なしとして、閉弁指令後噴射量マップＭqdの修正を終了する。
【００７９】
一方、|ΔＱd|≧Ｔｈｄ２の場合、ＥＣＵ５は、閉弁指令後噴射量マップＭqdの該当する欄に規定されている燃料補正量の値をＱmdで置換し、閉弁指令後噴射量マップＭqdを修正をする（ステップＳ６５）。なお、閾値Ｔｈｄ２は、例えば指令燃料噴射量Ｑfinの０．１％といった値を用いることができる。
【００８０】
上述してきたように、本発明の第２の実施形態に係るコモンレール式燃料噴射装置３１は、閉弁指令後噴射量マップＭqdを適宜修正することにより、インジェクタ３の経時変化によって各気筒における燃料噴射量のばらつき度合いが変動しても、正確に燃料噴射量を制御することができる。
【００８１】
なお、本発明に係る燃料噴射装置は、上述した実施形態に限られるものではない。例えば、上記の実施形態では、燃料噴射装置は、インジェクタ３の作動時にリーク燃料が発生するタイプのコモンレール式燃料噴射装置に適用されているが、リーク燃料を発生させないタイプの装置にも同様に用いることができる。
【００８２】
上記のように、本発明に係る燃料噴射装置は、必要に応じて、本発明の範囲内で適宜最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射装置で使用する閉弁時間補正マップの一例である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図４】ノイズの開口面積特性を示すグラフである。
【図５】閉弁時間補正マップの修正手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る燃料噴射装置の動作説明のためのタイミングチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る燃料噴射装置で使用する閉弁指令後噴射量マップの一例である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る燃料噴射装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図９】閉弁指令後噴射量マップの修正手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
１    燃料噴射装置
２    コモンレール
３    インジェクタ
４    サプライポンプ
５    ＥＣＵ
６    燃料配管
７    リーク配管
８    燃料タンク
９    リリーフ配管
１０    エンジン
１１    プレッシャリミッタ
１２    カムシャフト
２０    運転状態検出手段
２１    コモンレール圧センサ
２２    アクセルセンサ
２３    回転数センサ
２４    水温センサ
２５    吸気温度センサ
２６    燃料温度センサ
Ｍt    閉弁時間補正マップ
Ｍqd    閉弁指令後噴射量マップ
【図１】
2007120395.tif 000007
【図２】
2007120395.tif 000008
【図３】
2007120395.tif 000009
【図４】
2007120395.tif 000010
【図５】
2007120395.tif 000011
【図６】
2007120395.tif 000012
【図７】
2007120395.tif 000013
【図８】
2007120395.tif 000014
【図９】
2007120395.tif 000015