(57)【要約】【課題】圧送期間と噴射期間とが重複する場合であれ、燃料噴射を高精度に制御することのできる燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】燃料タンク２内の燃料は、燃料ポンプ６によって汲み上げられ、コモンレール１２に圧送される。コモンレール１２内の燃料は、燃料噴射弁１６を介して噴射される。燃料噴射弁１６に対する指令噴射期間は、燃圧センサ２０によって検出される燃圧と、指令噴射量とに基づき算出される。ただし、燃料噴射期間と燃料ポンプ６による燃料の圧送期間とが重複する燃料噴射については、燃圧センサ２０による燃圧の複数のサンプリング値に基づき、燃料噴射がなされる期間内の燃圧の圧送による上昇量を予測し、これに基づき指令噴射期間を設定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室と、該蓄圧室に燃料を圧送する機関駆動式の燃料ポンプと、前記蓄圧室に蓄えられた燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記蓄圧室内の燃圧を検出する検出手段とを備える内燃機関の燃料噴射装置に適用され、前記燃料噴射弁を操作することで燃料噴射制御を行なう燃料噴射制御装置において、
前記燃料噴射弁による燃料噴射に際し、該燃料噴射弁に対する指令噴射開始時期の直前近傍の前記検出手段による複数のサンプリング値を取得する取得手段と、
前記複数のサンプリング値に基づき、前記燃料が噴射される期間内の前記圧送による前記蓄圧室内の燃圧の上昇量に応じて前記燃料噴射弁の操作量を設定する設定手段とを備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記設定手段は、前記複数のサンプリング値に基づき、前記上昇量を予測する予測手段と、前記予測される上昇量に基づき、前記燃料噴射弁の操作量を設定する手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記燃料ポンプの吐出量の指令値と、前記検出手段により検出される燃圧とに基づき、前記燃料噴射のなされる期間における前記蓄圧室内の燃圧をマップ演算する演算手段を更に備え、
前記設定手段は、前記予測手段による予測が不能であると判断されるとき、前記マップ演算により算出される燃圧に基づき前記燃料噴射弁の操作量を設定するものであることを特徴とする請求項２記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記演算手段によって算出される燃圧を、前記燃料噴射の前段の噴射の噴射量、該前段の噴射と当該燃料噴射との時間間隔、及び前記内燃機関の出力軸の回転速度の少なくとも１つに応じて補正する補正手段を備え、
前記設定手段は、前記予測手段による予測が不能であると判断されるとき、前記マップ演算により算出され前記補正手段によって補正される燃圧に基づき前記燃料噴射弁の操作量を設定するものであることを特徴とする請求項３記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記設定手段による前記設定に先立ち、前記検出手段によって検出される燃圧に基づき前記燃料噴射に際しての指令噴射期間を含む操作量の仮の設定を行う仮設定手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関がディーゼル機関であり、
前記燃料噴射制御が、要求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と前記ディーゼル機関の後処理装置の再生のためのポスト噴射との噴射制御を含み、
前記燃料噴射装置は、前記圧送と前記メイン噴射とを１対１に対応付ける同期システムであって且つ前記メイン噴射の期間が前記圧送の期間と重複しないように設定されており、
前記設定手段による設定対象が、前記ポスト噴射についての前記操作量であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室と、該蓄圧室に燃料を圧送する機関駆動式の燃料ポンプと、前記蓄圧室に蓄えられた燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記蓄圧室内の燃圧を検出する検出手段とを備える内燃機関の燃料噴射装置に適用され、前記燃料噴射弁を操作することで燃料噴射制御を行なう燃料噴射制御装置において、
前記燃料ポンプの吐出量の指令値と、前記検出手段により検出される燃圧とに基づき、燃料噴射のなされる期間における前記蓄圧室内の燃圧をマップ演算する演算手段と、
前記演算手段によって算出される燃圧に基づき、前記燃料が噴射される期間内の前記圧送による前記蓄圧室内の燃圧の上昇量に応じて前記燃料噴射についての前記燃料噴射弁の操作量を設定する設定手段とを備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項８】
前記演算手段によって算出される燃圧を、前記燃料噴射の前段の噴射の噴射量、該前段の噴射と当該燃料噴射との時間間隔、及び前記内燃機関の出力軸の回転速度の少なくとも１つに応じて補正する補正手段を更に備え、
前記設定手段は、前記マップ演算により算出され前記補正手段によって補正される燃圧に基づき前記燃料噴射弁の操作量を設定するものであることを特徴とすることを特徴とする請求項７記載の燃料噴射制御装置。
【請求項９】
前記設定手段による前記設定に先立ち、前記検出手段によって検出される燃圧に基づき前記燃料噴射に際しての指令噴射期間を含む操作量の仮の設定を行う仮設定手段を更に備えることを特徴とする請求項７又は８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、燃料を高圧状態で蓄える蓄圧室と、該蓄圧室に燃料を圧送する機関駆動式の燃料ポンプと、前記蓄圧室に蓄えられた燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記蓄圧室内の燃圧を検出する検出手段とを備える内燃機関の燃料噴射装置に適用され、前記燃料噴射弁を操作することで燃料噴射制御を行なう燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の燃料噴射装置としては、ディーゼル機関の各気筒の燃料噴射弁に高圧の燃料を供給する共通の蓄圧室（コモンレール）を備えるものが周知である。コモンレール式のディーゼル機関における燃料噴射制御装置は、燃料噴射弁を操作する際の噴射期間の指令値（指令噴射期間）を、要求される噴射量とコモンレール内の燃圧とに基づき設定する。
【０００３】
また、ディーゼル機関では、通常、メイン噴射に加えてパイロット噴射やポスト噴射等の噴射がなされる等、燃焼サイクルの１サイクル内において燃料を多段噴射する制御が行われている。ただし、こうした多段噴射がなされるときには、その前段の噴射後にコモンレール内に圧力脈動が生じ、この影響により後段の噴射量が変化するおそれがある。
【０００４】
そこで従来は、例えば下記特許文献１、２に見られるように、要求される噴射量と燃圧とに基づき設定される指令噴射期間を、前段の噴射から後段の噴射までの時間間隔（インターバル）に応じて補正する燃料噴射制御装置も提案されている。
【０００５】
ところで、燃料噴射に際してのコモンレール内の燃圧の変動要因としては、前段の噴射による圧力脈動以外にも、燃料ポンプによる燃料の加圧供給（圧送）によるものがある。これに対し、通常、燃料噴射と圧送とを１対１に対応させる同期システムを採用し、圧送後、燃圧が安定したときに燃料噴射を行なう設定がなされている。一方、近年、ポスト噴射をその気筒の圧縮上死点に対してより遅角して行なう要求が生じてきている。しかし、ポスト噴射を遅角させることで次気筒の圧縮上死点に近づくにつれ、ポスト噴射の噴射期間と燃料ポンプによる圧送期間との重複が避けられないものとなってきている。そして、これら２つの期間が重複すると、ポスト噴射の噴射精度が低下し、ポスト噴射の狙いとする後処理装置の再生を的確に行なうことができなくなるおそれがある。
【０００６】
なお、上記同期システムに限らず、圧送期間と噴射期間との重複が生じ得る燃料噴射装置にあっては、重複により燃料噴射精度が低下するこうした実情も概ね共通したものとなっている。
【特許文献１】特開平６−１０１５５２号公報
【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】
【０００７】
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、圧送期間と噴射期間とが重複する場合であれ、燃料噴射を高精度に制御することの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】
【０００８】
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。
【０００９】
請求項１記載の発明は、前記燃料噴射弁による燃料噴射に際し、該燃料噴射弁に対する指令噴射開始時期の直前近傍の前記検出手段による複数のサンプリング値を取得する取得手段と、前記複数のサンプリング値に基づき、前記燃料が噴射される期間内の前記圧送による前記蓄圧室内の燃圧の上昇量に応じて前記燃料噴射弁の操作量を設定する設定手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
上記構成では、指令噴射開始時期が設定された後、同開始時期直前近傍の燃圧のサンプリング値に基づき、燃料が噴射される期間内の圧送による蓄圧室内の燃圧の上昇量に応じて燃料噴射弁の操作量のうちの指令噴射開始時期以外の操作量が設定される。このため、圧送期間と噴射期間とが重複する場合であれ、重複による蓄圧室内の燃圧の変動に見合った操作量を設定することができ、ひいては、燃料噴射を高精度に制御することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記設定手段は、前記複数のサンプリング値に基づき、前記上昇量を予測する予測手段と、前記予測される上昇量に基づき、前記燃料噴射弁の操作量を設定する手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
上記構成では、上記複数のサンプリング値に基づき、燃圧の上昇量を予測する予測手段を備える。このため、燃料が噴射される期間内の燃圧を予測することができるため、燃圧と噴射量の指令値とに基づき燃料噴射弁の操作量を設定する手段を用いて同操作量を適切に設定することができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記燃料ポンプの吐出量の指令値と、前記検出手段により検出される燃圧とに基づき、前記燃料噴射のなされる期間における前記蓄圧室内の燃圧をマップ演算する演算手段を更に備え、前記設定手段は、前記予測手段による予測が不能であると判断されるとき、前記マップ演算により算出される燃圧に基づき前記燃料噴射弁の操作量を設定するものであることを特徴とする。
【００１４】
上記構成において、複数のサンプリング値によって燃圧を予測するに際して、同サンプリング値にノイズが混入した場合等には、燃圧を適切に予測することができない。更に、噴射量の指令値が少量の場合等にあっては、サンプリング値による予測を行なうのに十分な時間が確保できないことがある。この点、上記構成では、こうした場合には、演算手段によって算出される燃圧に基づき操作量を設定する。ここで、燃料ポンプの吐出量の指令値は、圧送期間と噴射期間との重複度合いと相関を有するパラメータである。また、燃圧は、上記重複がある場合の燃圧の変動と相関を有するパラメータである。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記演算手段によって算出される燃圧を、前記燃料噴射の前段の噴射の噴射量、該前段の噴射と当該燃料噴射との時間間隔、及び前記内燃機関の出力軸の回転速度の少なくとも１つに応じて補正する補正手段を備え、前記設定手段は、前記予測手段による予測が不能であると判断されるとき、前記マップ演算により算出され前記補正手段によって補正される燃圧に基づき前記燃料噴射弁の操作量を設定するものであることを特徴とする。
【００１６】
上記構成において、回転速度は、燃料の圧送による圧力波の影響するタイミングや圧力波の振幅と相関を有するパラメータである。また、前段の噴射と当該燃料噴射との時間間隔は、前段の噴射による圧力脈動による当該燃料噴射時の脈動の位相と相関を有するパラメータである。更に、前段の噴射の噴射量は、蓄圧室内の燃圧の低下量を定めるパラメータである。上記構成では、こうしたパラメータによって演算手段によって算出される燃圧を補正することで、燃圧をより高精度に予測することができる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記設定手段による前記設定に先立ち、前記検出手段によって検出される燃圧に基づき前記燃料噴射に際しての指令噴射期間を含む操作量の仮の設定を行う仮設定手段を更に備えることを特徴とする。
【００１８】
上記構成では、予測手段による予測を行なうために、仮の指令噴射期間を設定する。これにより、燃料が噴射される期間内の燃圧の上昇量の予測をより適切に行なうことができる。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記内燃機関がディーゼル機関であり、前記燃料噴射制御が、要求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と前記ディーゼル機関の後処理装置の再生のためのポスト噴射との噴射制御を含み、前記燃料噴射装置は、前記圧送と前記メイン噴射とを１対１に対応付ける同期システムであって且つ前記メイン噴射の期間が前記圧送の期間と重複しないように設定されており、前記設定手段による設定対象が、前記ポスト噴射についての前記操作量であることを特徴とする。
【００２０】
上記構成では、メイン噴射と圧送の期間とが重複しないために、重複による影響を加味することなく簡易且つ適切にメイン噴射についての燃料噴射弁の操作量を設定することができる。ただし、この場合、ポスト噴射については、圧送期間と重複するおそれがある。この点、上記構成によれば、ポスト噴射の期間と圧送期間とが重複した場合であっても、設定手段によって適切に操作量を設定することができ、ひいては、ポスト噴射を高精度に制御することができる。
【００２１】
請求項７記載の発明は、前記燃料ポンプの吐出量の指令値と、前記検出手段により検出される燃圧とに基づき、燃料噴射のなされる期間における前記蓄圧室内の燃圧をマップ演算する演算手段と、前記演算手段によって算出される燃圧に基づき、前記燃料が噴射される期間内の前記圧送による前記蓄圧室内の燃圧の上昇量に応じて前記燃料噴射についての前記燃料噴射弁の操作量を設定する設定手段とを備えることを特徴とする。
【００２２】
上記構成では、演算手段によって予測される上記燃圧の上昇量に応じて燃料噴射弁の操作量が設定される。ここで、燃料ポンプの吐出量の指令値は、圧送期間と噴射期間との重複度合いと相関を有するパラメータである。また、燃圧は、上記重複がある場合の燃圧の変動と相関を有するパラメータである。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記演算手段によって算出される燃圧を、前記燃料噴射の前段の噴射の噴射量、該前段の噴射と当該燃料噴射との時間間隔、及び前記内燃機関の出力軸の回転速度の少なくとも１つに応じて補正する補正手段を更に備え、前記設定手段は、前記マップ演算により算出され前記補正手段によって補正される燃圧に基づき前記燃料噴射弁の操作量を設定するものであることを特徴とすることを特徴とする。
【００２４】
上記構成において、回転速度は、燃料の圧送による圧力波の影響するタイミングや圧力波の振幅と相関を有するパラメータである。また、前段の噴射と当該燃料噴射との時間間隔は、前段の噴射による圧力脈動による当該燃料噴射時の脈動の位相と相関を有するパラメータである。更に、前段の噴射の噴射量は、蓄圧室内の燃圧の低下量を定めるパラメータである。上記構成では、こうしたパラメータによって演算手段によって算出される燃圧を補正することで、燃圧をより高精度に予測することができる。
【００２５】
請求項９記載の発明は、請求項７又は８記載の発明において、前記設定手段による前記設定に先立ち、前記検出手段によって検出される燃圧に基づき前記燃料噴射に際しての指令噴射期間を含む操作量の仮の設定を行う仮設定手段を更に備えることを特徴とする。
【００２６】
上記構成では、仮の指令噴射期間を設定することで、この仮の指令噴射期間を用いて、燃料が噴射される期間内の燃圧をより適切に算出（予測）することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる燃料噴射制御装置をディーゼル機関の燃料噴射制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。
【００２９】
図示されるように、燃料タンク２内の燃料は、燃料フィルタ４を介して燃料ポンプ６によって汲み上げられる。この燃料ポンプ６は、ディーゼル機関の出力軸であるクランク軸８から動力を付与されて燃料を吐出するものである。詳しくは、燃料ポンプ６は、吸入調量弁１０を備えており、この吸入調量弁１０が操作されることで、外部に吐出される燃料量が決定される。また、燃料ポンプ６は、２つのプランジャを備えており、これらプランジャが上死点及び下死点間を往復運動することで、燃料が吸入及び吐出される。
【００３０】
燃料ポンプ６からの燃料は、コモンレール１２に加圧供給（圧送）される。コモンレール１２は、燃料ポンプ６から圧送された燃料を高圧状態で蓄え、これを高圧燃料通路１４を介して各気筒（ここでは、４気筒を例示）の燃料噴射弁１６に供給する。なお、燃料噴射弁１６は、低圧燃料通路１８を介して燃料タンク２と接続されている。
【００３１】
上記エンジンシステムは、コモンレール１２内の燃圧を検出する燃圧センサ２０や、クランク軸８の回転角度を検出するクランク角センサ２２、燃料ポンプ６内の燃料の温度を検出する燃温センサ２４等、ディーゼル機関の運転状態を検出する各種センサを備えている。更に、エンジンシステムは、ユーザによる加速要求に応じて操作されるアクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ２６を備えている。
【００３２】
一方、電子制御装置（ＥＣＵ３０）は、マイクロコンピュータを主体として構成され、上記各種センサの検出結果を取り込み、これに基づきディーゼル機関の出力を制御するものである。
【００３３】
上記ＥＣＵ３０は、ディーゼル機関の出力制御を適切に行なうべく、燃料噴射制御を行う。そして、この燃料噴射制御に際しては、コモンレール１２内の燃圧を、ディーゼル機関の運転状態等に応じて設定される目標燃圧にフィードバック制御する。
【００３４】
上記フィードバック制御に際しては、まず、アクセルセンサ２６によって検出されるアクセルペダルの操作量に応じた要求トルクを生成するための噴射量と、クランク軸８の回転速度とに基づきコモンレール１２内の燃圧の目標値（目標燃圧）を算出する。そして、燃圧センサ２０によって検出される燃圧（実際の燃圧）と、目標燃圧との差に基づき、燃料ポンプ６の吐出量の指令値（指令吐出量）を算出する。この吐出量の算出は、具体的には、検出される燃圧を目標燃圧へとフィードバック制御すべく、ＰＩＤ制御に基づき行われる。すなわち、上記差に基づき比例項、微分項、積分項を算出し、これらから指令吐出量を算出する。ただし、これら比例項、微分項、積分項に基づき算出される指令吐出量を、燃温センサ２４によって検出される燃料の温度等に基づき補正することで最終的な指令吐出量とすることが望ましい。そして、指令吐出量に応じた燃料ポンプ６の駆動電流値（詳しくは、吸入調量弁１０の駆動電流値）を算出する。そして、算出される駆動電流値に基づき燃料ポンプ（詳しくは、吸入調量弁１０）を操作する。
【００３５】
上記態様にてコモンレール１２内の燃圧を目標燃圧に制御することが可能となる。こうして制御されるコモンレール１２内の燃圧と燃料噴射弁１６に対する噴射量の指令値（指令噴射量）とに基づき、燃料噴射弁１６に対する噴射期間の指令値（指令噴射期間）を算出することで、燃料噴射制御を行うことができる。この指令噴射期間によって指令噴射量の燃料を精度良く噴射することができるためには、燃料噴射の期間と圧送期間とが重複しないことが望ましい。そこで、本実施形態では、上記指令噴射期間と圧送期間とが重ならないように図２に示す設定がなされている。
【００３６】
図２（ａ）は、１番気筒の燃料噴射弁１６に対する操作信号を示し、図２（ｂ）は、２番気筒の燃料噴射弁１６に対する操作信号を示し、図２（ｃ）は、３番気筒の燃料噴射弁１６に対する操作信号を示し、図２（ｄ）は、４番気筒の燃料噴射弁１６に対する操作信号を示している。また、図２（ｅ）は、燃料ポンプ６の一方のプランジャ（第１プランジャ）による燃料の吐出態様を示し、図２（ｆ）は、燃料ポンプ６の他方のプランジャ（第２プランジャ）による燃料の吐出態様を示す。
【００３７】
図示されるように、本実施形態では、燃料ポンプ６からコモンレール１２への燃料の圧送と、燃料噴射弁１６を介した燃料噴射とを一対一に対応付ける同期式システムを採用している。そして、燃料噴射の期間と圧送期間とが重複しないように、各プランジャの圧送上死点を各気筒の圧縮上死点よりも進角させている。これにより、圧送によるコモンレール１２内の燃圧の上昇が収まり、燃圧が安定したときに燃料噴射を行なうことができる。なお、この図２では、便宜上、アクセルペダルの操作量に応じた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についての操作信号のみを記載している。しかし、実際には、本実施形態では、メイン噴射後の着火時期の遅れを短縮して窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制し、燃焼音及び振動を低減するプレ噴射や、微粒子物質（ＰＭ）を再燃焼させるアフタ噴射、排気の温度を制御して、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を再生させるポスト噴射等を更に行なう。このため、プレ噴射の指令噴射開始時期の最大進角値よりもプランジャの上死点が進角となるように設定されている。これにより、プレ噴射やメイン噴射、更には、アフタ噴射の期間と圧送期間との重複を回避する。
【００３８】
ただし、上記ポスト噴射は、通常、メイン噴射から大きく遅角して噴射される。このため、図２（ｃ）に一点鎖線にて示すように、ポスト噴射のタイミングは、プランジャの圧送上死点よりも進角側であって且つ同圧送上死点に近接することとなる。このため、コモンレール１２への燃料の圧送量（燃料ポンプ６の吐出量）によっては、ポスト噴射の期間と圧送期間とが重複することとなる。
【００３９】
ポスト噴射の期間と圧送期間とが重複すると、ポスト噴射のなされる期間内の燃圧が、燃料の圧送により、ポスト噴射の開始前に燃圧センサ２０によって検出される燃圧に対してずれたものとなる。このため、ポスト噴射の開始前に検出された燃圧によって定められる指令噴射期間によっては、指令噴射量の燃料を精度良く噴射することができない。
【００４０】
そこで本実施形態では、燃料噴射弁１６に対する指令噴射開始時期の直前近傍の燃圧のサンプリング値に基づき、ポスト噴射期間内における燃料の圧送による燃圧の上昇量を予測して指令噴射期間を最終的に設定する。
【００４１】
図３に、本実施形態にかかるポスト噴射制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００４２】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、ポスト噴射の指令噴射開始時期を算出する。これは、例えば、クランク軸８の回転速度に基づき算出すればよい。続くステップＳ１２では、ポスト噴射の指令噴射量と、燃圧センサ２０によって検出される燃圧の最新のサンプリング値とに基づき、図４に示すマップを用いて指令噴射期間を仮に設定する。図４に示すマップは、噴射量と噴射期間と燃圧との関係を示すものである。ここでは、同一の噴射量であるなら、燃圧が低いほど噴射期間が長くなっている。
【００４３】
続くステップＳ１４では、指令噴射開始時期の直前近傍の燃圧のサンプリング値に基づき、燃料の圧送によるポスト噴射期間内の燃圧の上昇量を予測する。この処理は、詳しくは、図５に示す処理となる。
【００４４】
この図５に示す処理では、先の図３のステップＳ１０によって算出されるポスト噴射の噴射開始時期の直前近傍となると（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、燃圧センサ２０によって検出される燃圧のサンプリングを行なう（ステップＳ３２）。このサンプリングは、サンプリング限界時間となるまで行なわれる（ステップＳ３４：ＹＥＳ）。ここで、サンプリング限界時間は、先の図３のステップＳ１２において仮に設定される指令噴射期間の完了前に、ポスト噴射期間内の燃圧を予測しこれに基づき指令噴射期間の変更を行なうことができる時間に設定されている。サンプリング限界時間は、先の図３のステップＳ１２において仮に設定される指令噴射期間とクランク軸８の回転速度とに基づき設定される。
【００４５】
サンプリング限界時間となると、ステップＳ３６において、上記ステップＳ３２においてサンプリングされる燃圧によって燃圧の予測が可能か否かを判断する。ここでは、例えば、燃圧の上昇後のサンプリング値が複数あることを条件としたり、ノイズの混入によりサンプリングされた燃圧が一旦大きな値となることで圧送による燃圧の開始を判断することができない状況ではないことを条件としたりすればよい。
【００４６】
燃圧の予測が可能であると判断されると、ステップＳ３８において燃圧を予測する。本実施形態では、ポスト噴射が実際に開始される時点と実際の終了時点との中点における燃圧を予測する。この中点の算出は、例えば次のようにして行なえばよい。まず、前段の噴射に該当するメイン噴射の指令噴射期間の終了タイミングからポスト噴射の指令噴射開始時期までの時間間隔と同指令噴射開始時期における燃圧とに基づき、ポスト噴射が実際に開始される時点を推定する。そして、先の図３のステップＳ１２において算出される指令噴射期間の「１／２」の量を上記実際に開始される時点に加算することで中点を算出する。
【００４７】
また、上記燃圧の予測は、例えば燃料ポンプ６とクランク軸８との幾何学的関係から、クランク軸８の回転角度の変化に対する燃圧の上昇曲線を定めておき、燃圧の上昇開始後の燃圧の上昇度合いから実際の燃圧の上昇が上昇曲線のいずれの部分に対応するかを判断することで行なってもよい。また、各クランク角度毎に上記上昇曲線の傾きを記憶しておき、サンプリング値から定まる燃圧の変化の傾きと記憶される傾きとの比較から実際の燃圧の上昇が上昇曲線のいずれの部分に対応するかを判断することで燃圧の上昇量を予測してもよい。更に、上記上昇曲線の傾き及び傾きを算出した時点からのクランク軸８の回転角度と、同回転角度における上記上昇曲線から定まる燃圧との関係を定めるマップを記憶しておき、サンプリング値から算出される燃圧の傾きと、上記中点とから中点における燃圧の上昇量をマップ演算してもよい。
【００４８】
こうしてステップＳ３８により燃圧を予測する処理が完了するときや、ステップＳ３６において否定判断されるときには、先の図３のステップＳ１４の処理が完了し、ステップＳ１６の処理に移行する。
【００４９】
ステップＳ１６では、先の図５のステップＳ３８による燃圧の予測がなされているか否かを判断する。そして燃圧の予測がなされていないときには、ステップＳ１８において、上記中点と、燃料ポンプ６の吐出量の指令値と、検出される燃圧とから、上記中点の燃圧をマップ演算する。ステップＳ１６に示すマップは、クランク軸８の回転角度と、吐出量と、燃圧とを入力とし、同回転角度において予測される燃圧を出力とするものである。このマップは、予め実験により適合して作成したものである。なお、このマップにおける実際の入力値が、予め定められた入力値と一致しないときには、補間処理によって上記中点の燃圧を算出する。
【００５０】
一方、ステップＳ１６において肯定判断されるときや、ステップＳ１８の処理が完了するときには、ステップＳ２０に移行する。ステップＳ２０では、ステップＳ１４又はステップＳ１８において予測される燃圧に基づき、先の図４に示したマップを用いて最終的な指令噴射期間を設定する。
【００５１】
図６に、上記処理によるポスト噴射の指令噴射期間の設定の態様を示す。詳しくは、図６（ａ）は当該ポスト噴射を行なう気筒（前気筒）の指令噴射期間を示し、図６（ｂ）は次気筒の指令噴射期間を示し、図６（ｃ）は、前気筒の噴射率を示し、図６（ｄ）は次気筒の噴射率を示し、図６（ｅ）は、燃圧の挙動を示す。なお、図６において、前気筒のメイン噴射ｍとポスト噴射ｐと次気筒のメイン噴射ｍとを示しており、前気筒のポスト噴射ｐの指令噴射期間は、先の図３のステップＳ１２において仮に設定される指令噴射期間を示している。
【００５２】
図示されるように、ポスト噴射ｐの指令噴射開始時期（ｔ１）に対して、実際の噴射開始時期（ｔ２）は遅延している。そして、ポスト噴射ｐの直前近傍の燃圧のサンプリング値ＮＰＣ１、ＮＰＣ２、ＮＰＣ３、ＮＰＣ４を取り込むことで、上記中点となると想定される時刻ｔ３における燃圧ＮＰＣｆを予測する。これにより、先の図３のステップＳ２０において、図６（ａ）に一点鎖線にて示すように、最終的な指令噴射期間が設定されることとなる。ちなみに、図６（ｅ）においては、予測される燃圧ＮＰＣｆが、図中実線にて示す燃圧と異なっているが、これは、ポスト噴射による燃圧の低下のためである。
【００５３】
このように、本実施形態では、先の図３のステップＳ１８に示したマップを備えているにもかかわらず、複数の燃圧のサンプリング値を用いて燃圧を予測することができるときには、これを優先して用いた。これは、上記マップが、コモンレール１２や燃料ポンプ６、燃料噴射弁１６等の特性を基準となる特性であると想定して作成されるものであることによる。すなわち、現実のコモンレール１２等は、個体差に起因した特性ばらつきがあるため、基準となる特性であるとの想定下での燃圧の挙動に対してずれを生じ得る。これに対し、燃圧のサンプリング値は、実際の特性によって生じる燃圧の挙動についての情報であるため、このサンプリング値を用いることで、ポスト噴射の期間内の燃圧をより精度良く算出することができる。
【００５４】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００５５】
（１）ポスト噴射の指令噴射開始時期の直前近傍の燃圧の複数のサンプリング値に基づき、燃料が噴射される期間内の燃料の圧送による燃圧の上昇量を予測し、これに基づきポスト噴射の最終的な指令噴射期間を設定した。これにより、ポスト噴射の期間と圧送期間とが重複する場合であれ、重複によるコモンレール１２内の燃圧の変動に見合った指令噴射期間を設定することができ、ひいては、ポスト噴射を高精度に制御することができる。
【００５６】
（２）燃圧の複数のサンプリング値に基づく燃圧の予測が不能であると判断されるとき、燃料ポンプ６の吐出量の指令値と検出される燃圧とに基づくマップ演算により算出される燃圧に基づき指令噴射期間を設定した。これにより、複数のサンプリング値による予測が不能であるときにも、マップを用いて予測される燃圧によって指令噴射期間を適切に設定することができる。
【００５７】
（３）ポスト噴射以前に燃圧センサ２０によって検出される燃圧に基づき、ポスト噴射の仮の指令噴射期間を設定した。この仮の指令噴射期間を用いることで、ポスト噴射がなされる期間内の燃圧の上昇量の予測をより適切に行なうことができる。
【００５８】
（４）燃料の圧送とメイン噴射とを１対１に対応付ける同期システムを採用して且つメイン噴射の期間が圧送の期間と重複しないように設定した。これにより、メイン噴射については、圧送期間との重複による影響を考慮する処理を行なうことなく簡易且つ適切に指令噴射期間を設定することができる。
【００５９】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６０】
図７に、本実施形態にかかるポスト噴射の指令噴射期間の設定の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図７では、先の図３に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００６１】
この一連の処理では、先の図３のステップＳ１８を行なった後、ステップＳ１９に移行する。このステップＳ１９では、上記ステップＳ１８にて算出される燃圧を、クランク軸８の回転速度と、前段の噴射であるメイン噴射の噴射量と、メイン噴射とポスト噴射との時間間隔とで補正する。ここで、回転速度は、燃料の圧送による圧力波の影響するタイミングや圧力波の振幅と相関を有するパラメータである。また、メイン噴射の噴射量は、コモンレール１２内の燃圧の低下量を定めるパラメータである。更に、メイン噴射とポスト噴射との時間間隔は、メイン噴射による圧力脈動によるポスト噴射時の脈動の位相と相関を有するパラメータである。
【００６２】
これらのパラメータに応じてステップＳ１８にて算出される燃圧を補正することで、より精度良く燃圧を予測することができる。ちなみに、上記メイン噴射とポスト噴射との時間間隔は、メイン噴射の指令噴射開始時期及び指令噴射期間から定まる噴射終了タイミングとポスト噴射の指令噴射開始時期とから定まる回転角度を、クランク軸８の回転速度に基づき時間換算することで算出すればよい。
【００６３】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（４）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００６４】
（５）ステップＳ１８においてマップ演算により算出される燃圧を、クランク軸８の回転速度と、メイン噴射の噴射量と、メイン噴射とポスト噴射との時間間隔とで補正することで、燃圧をより高精度に予測することができる。
【００６５】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６６】
本実施形態では、図８に示すように、ディーゼル機関を５気筒とするとともに、燃料噴射装置に非同期システムを採用する。図８（ａ）〜図８（ｅ）に、１番気筒から５番気筒の燃料噴射弁１６に対するメイン噴射のための操作信号をそれぞれ示す。また図８（ｆ）に、第１プランジャによる燃料の吸入、吐出（圧送）態様の推移を、図８（ｇ）に、第２プランジャによる燃料の吸入、吐出（圧送）態様の推移をそれぞれ示す。
【００６７】
本実施形態では、第１プランジャ又は第２プランジャによる燃料の圧送の周期が「４８０°ＣＡ」となっており、燃料ポンプ６による燃料の圧送周期は「２４０°ＣＡ」となっている。一方、燃料噴射が行なわれる周期は、「１４４°ＣＡ」毎となっている。このため、本実施形態における燃料噴射装置は、第１プランジャや第２プランジャによる圧送タイミングと各気筒の燃料噴射のタイミングとが一対一に対応しない非同期システムとなっている。
【００６８】
このため、本実施形態では、メイン噴射についても、噴射期間と圧送期間とが重複し得る。そこで、メイン噴射についても、指令噴射開始時期直前近傍の燃圧のサンプリング値に基づきメイン噴射がなされる期間内の燃圧を予測し、予測される燃圧に基づき、最終的な指令噴射期間を設定する。
【００６９】
図９に、本実施形態にかかるメイン噴射の指令噴射期間の設定の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ３０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００７０】
この一連の処理では、まずステップＳ４０において、メイン噴射の指令噴射開始時期を算出する。続いてステップＳ４２において、メイン噴射の指令噴射期間を仮に設定する。この仮の指令噴射期間は、アクセルペダルの操作量と回転速度とに応じて定まるメイン噴射の噴射量と、燃圧センサ２０によって検出される燃圧の最新の検出値とに応じて算出される。より正確には、例えば特開２００１−１４０６８９号公報に記載されている手法を用いる。すなわち、ステップＳ４２の処理時における燃圧センサ２０の検出値ＮＰＣｎと、同ステップＳ４２の前回の処理時における燃圧センサ２０の検出値ＮＰＣ（ｎ−１）と、前回のメイン噴射の指令噴射開始時期における燃圧センサ２０の検出値ＮＰＣＭ（ｎ−１）とを用いて、見込み圧ＮＰＣＦを「ＮＰＣｎ＋ＮＰＣＭ（ｎ−１）−ＮＰＣ（ｎ−１）」として算出する。そして、この見込み圧ＮＰＣＦと、メイン噴射の噴射量とに基づき、先の図４に示したマップを用いて仮の指令噴射期間を算出する。
【００７１】
続くステップＳ４４においては、先のステップＳ４０において算出される指令噴射開始時期直前近傍の燃圧のサンプリング値に基づき、メイン噴射がなされる期間内の圧送による燃圧の上昇量を予測する。この処理は、先の図３のステップＳ１４と同様である。続くステップＳ４６においては、ステップＳ４４において燃圧を予測可能であったか否かを判断する。そして、燃圧の予測が可能であったと判断されると、ステップＳ４８において、ステップＳ４４の処理で予測された燃圧と、メイン噴射の噴射量とに基づき、先の図４に示したマップを用いてメイン噴射の最終的な指令噴射期間を設定する。
【００７２】
これに対し、燃圧の予測が不能であると判断されると、ステップＳ５０において上記ステップＳ４０において設定される指令噴射開始時期における燃圧と、メイン噴射の噴射量とに基づき、先の図４に示したマップを用いて指令噴射期間を再設定する。
【００７３】
なお、ステップＳ４８、Ｓ５０の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。
【００７４】
以上説明した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）、（３）の効果に準じた効果を得ることができる。
【００７５】
（その他の実施形態）
なお、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。
【００７６】
・上記各実施形態では、ポスト噴射（メイン噴射）の実際の噴射開始点から実際の噴射終了点までの間の中点における燃圧を予測したが、これに限らない。例えば、実際の噴射開始点から終了点までの複数の時点の燃圧を予測し、これらの平均値を予測（算出）してもよい。
【００７７】
・上記第１及び第２の実施形態において、ステップＳ１８の処理に代えて、先の図９のステップＳ５０と同様、ポスト噴射の指令噴射開始時期における燃圧に基づき指令噴射期間を設定する処理としてもよい。
【００７８】
・上記第１の実施形態において、先の図３のステップＳ１８によるマップ演算によって算出される燃圧に基づき指令噴射期間を設定し、この指令噴射期間を用いてステップＳ１４の処理を行なってもよい。これは、先の図３のステップＳ１２の処理により仮に設定される指令噴射期間と、そのときの検出される燃圧とに基づき、上記中点を予測し、これに基づき、ステップＳ１８の処理によるマップ演算によって燃圧を算出することで行なうことができる。
【００７９】
・上記第２の実施形態において、ステップＳ１８にて算出される燃圧を補正するパラメータは、上述した３つのパラメータの全てでなくてもよい。
【００８０】
・上記第３の実施形態において、複数の燃圧のサンプリング値による燃圧の予測が不能であるときに、先の図３のステップＳ１８と同様のマップ演算によって燃圧を予測してよい。すなわち、例えば、燃料ポンプの吐出量と、燃圧と、回転角度を入力とし、同回転角度において予測される燃圧を出力とするマップを用いて燃圧を予測してもよい。
【００８１】
・複数のサンプリング値による燃圧の予測や先の図３のステップＳ１８に例示したマップによる燃圧の予測は、これらに先立ち、仮に指令噴射期間を定めて同指令噴射期間を利用して行なうものに限らない。例えば第１及び第２の実施形態のようにポスト噴射を行なうものにおいて、平均的な指令噴射期間と平均的な噴射開始時期とから予めポスト噴射中の燃圧の予測対象となる時期を設定しておいてもよい。
【００８２】
・上記各実施形態では、指令噴射開始時期直前近傍の燃圧の複数のサンプリング値に基づき、燃料噴射のなされる期間内の燃圧の上昇量を予測し、これに基づき先の図４に示したマップを用いて指令噴射期間を設定したが、これに限らない。例えば、複数のサンプリング値に基づき、燃料噴射のなされる期間内の燃圧の上昇量に応じて、仮に設定される指令噴射期間を補正してもよい。
【００８３】
・燃料噴射弁１６としては、燃圧と指令噴射期間とによって噴射量を一義的に定めるものに限らない。例えば米国特許第６５２０４２３号明細書に記載されているように、燃料噴射弁１６が、アクチュエータの変位に応じてノズルニードルのリフト量を連続的に調節可能なものであるなら、噴射期間と燃圧とによって一義的に噴射量を定めることはできない。この場合には、燃料噴射量を制御するための燃料噴射弁の操作量は、例えばアクチュエータに与えるエネルギ量とエネルギを与える期間（指令噴射期間）となり、噴射量は、燃圧とこれらエネルギ量及び指令噴射期間とによって定まる。
【００８４】
・内燃機関としては、ディーゼル機関に限らず、例えば筒内噴射式ガソリン機関であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】第１の実施形態におけるエンジンシステムの全体構成を示す図。
【図２】同実施形態にかかる燃料噴射制御の態様を示すタイムチャート。
【図３】同実施形態にかかるポスト噴射の指令噴射期間の設定の処理手順を示すフローチャート。
【図４】噴射量と燃圧とから指令噴射期間を設定する際に用いるマップを示す図。
【図５】上記実施形態における複数のサンプリング値に基づく燃圧の予測の処理手順を示すフローチャート。
【図６】上記指令噴射期間の設定態様を示すタイムチャート。
【図７】第２の実施形態にかかるポスト噴射の指令噴射期間の設定の処理手順を示すフローチャート。
【図８】第３の実施形態にかかる燃料噴射制御態様を示すタイムチャート。
【図９】同実施形態にかかるメイン噴射の指令噴射期間の設定の処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８６】
２…燃料タンク、６…燃料ポンプ、８…クランク軸、１２…コモンレール、１６…燃料噴射弁、２０…燃圧センサ、３０…ＥＣＵ（燃料噴射制御装置の一実施形態）。
【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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