(57)【要約】【課題】  τＱ特性の折れ点を自動で判定でき、以ってτＱ特性の計測効率を高めることができる燃料噴射弁のτＱ特性計測装置を提供する。【解決手段】  内燃機関の燃料噴射弁への通電時間（τ）と、通電時に燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量（Ｑ）との間に成立するτＱ特性を計測するための燃料噴射弁のτＱ特性計測装置であって、τを変化させて計測したＱと、このＱに対応するτとからなる複数の計測点のうちから、τが最も大きい計測点ａ１からｉ−１番目の計測点ａｉ−１までの計測点各々に対応する近似直線を算出する近似直線算出手段と、近似直線算出手段が算出した近似直線と、この近似直線に対応する計測点各々のうち、最もτが短い計測点ａｉ−１の次にτが短い計測点ａｉとの間の距離を用いて、τＱ特性の折れ点について判定する折れ点判定手段とを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射弁への通電時間と、通電時に前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量との間に成立するτＱ特性を計測するための燃料噴射弁のτＱ特性計測装置であって、
通電時間を変化させて計測した燃料噴射量と、該燃料噴射量に対応する通電時間とからなる複数の計測点のうちから、通電時間が大きい側から小さい側に向かって選択した計測点各々に対応する近似直線を算出する近似直線算出手段と、
前記近似直線算出手段が算出した近似直線と、該近似直線に対応する計測点各々のうち、最も通電時間が短い計測点の次に通電時間が短い計測点との間の距離を用いて、前記τＱ特性の折れ点について判定する折れ点判定手段とを備えることを特徴とする燃料噴射弁のτＱ特性計測装置。
【請求項２】
前記近似直線算出手段が、前記複数の計測点のうち、通電時間が最も大きい計測点からｉ−１番目の計測点までの計測点各々に対応する近似直線を算出するとともに、該近似直線とｉ番目の計測点との間の距離を用いて、前記折れ点判定手段が前記折れ点について判定することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁のτＱ特性計測装置。
【請求項３】
前記折れ点判定手段が、前記距離の変化が所定値よりも大きい場合に、ｉ−１番目の計測点とｉ番目の計測点の間に前記折れ点があることを判定することを特徴とする請求項２記載の燃料噴射弁のτＱ特性計測装置。
【請求項４】
前記折れ点判定手段がｉ−１番目の計測点とｉ番目の計測点の間に前記折れ点があることを判定したときのｉをｋとして、
前記近似直線算出手段がさらに前記複数の計測点のうち、通電時間が最も大きい計測点からｋ−１番目の計測点までの計測点各々に対応する第１の近似直線を算出することを特徴とする請求項３記載の燃料噴射弁のτＱ特性計測装置。
【請求項５】
前記近似直線算出手段がさらに前記複数の計測点のうち、ｋ−１番目の計測点からｋ−１番目の計測点の通電時間よりも所定時間短い通電時間に最も通電時間が近い計測点までの計測点各々に対応する第２の近似直線を算出することを特徴とする請求項３記載の燃料噴射弁のτＱ特性計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料噴射弁の特性計測装置に関し、特に燃料噴射弁への通電時間（以下、単にτとも称す）と、通電時に燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量（以下、単にＱとも称す）との間に成立するτＱ特性を自動計測するための燃料噴射弁のτＱ特性計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関では一般にＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）が燃料噴射の電子制御を行っている。燃料噴射量を制御する場合、ＥＣＵは燃料噴射弁への通電時間を制御することで燃料噴射量を制御する。また燃料噴射量を制御する際に、ＥＣＵは通電時間と燃料噴射量との間に成立するτＱ特性を予め設定したマップデータ（以下、τＱマップと称す）に基づき、必要な燃料噴射量を噴射するための通電時間を決定する。なお、燃料噴射量に関する技術という点で、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献１から３までで提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２２００９８号公報
【特許文献２】特開平１０−００９０３３号公報
【特許文献３】特開平１０−０１８９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、τＱマップは例えば以下の手順で作成される。τＱマップを作成するには、まずτの値を変えてＱを測定する。この測定はいくつかの燃圧（例えばコモンレール圧）毎に数ケース実施する。次にこの測定結果をもとに近似式を作成する。さらにτＱマップで必要とする細かい刻みで近似式にτを代入してＱを算出し、算出したＱと、これに対応するτをτＱマップに設定する。
【０００５】
図４はτＱ特性のグラフの一例を示す図である。図４に示すようにτＱ特性は曲線区間（少噴射量のため燃料噴射が安定せず、直線性が出ない区間）と、それ以降の直線区間に分かれる。また燃料噴射弁の噴射孔を開閉するノズルニードルがフルリフトした状態になると、燃料の流量が変化する。このため直線区間はさらにノズルニードルがフルリフトした状態になった時点で直線が折れる。この直線が折れる点を折れ点と称す。この点、τＱマップを作成するにあたって近似式を作成するときには、折れ点を境に二つの直線（二つの近似式）に分けて近似式を作成するが、このためには折れ点の位置を把握しなければならない。ところが、近似式を作成するにあたって、この折れ点は計測結果を見て人間が指示しなければならないのが現状であるため、τＱ特性の計測を完全に自動化することができず、この結果、τＱ特性の計測効率の悪化を招いていた。
【０００６】
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、τＱ特性の折れ点を自動で判定でき、以ってτＱ特性の計測効率を高めることができる燃料噴射弁のτＱ特性計測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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は内燃機関の燃料噴射弁への通電時間と、通電時に前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量との間に成立するτＱ特性を計測するための燃料噴射弁のτＱ特性計測装置であって、通電時間を変化させて計測した燃料噴射量と、該燃料噴射量に対応する通電時間とからなる複数の計測点のうちから、通電時間が大きい側から小さい側に向かって選択した計測点各々に対応する近似直線を算出する近似直線算出手段と、前記近似直線算出手段が算出した近似直線と、該近似直線に対応する計測点各々のうち、最も通電時間が短い計測点の次に通電時間が短い計測点との間の距離を用いて、前記τＱ特性の折れ点について判定する折れ点判定手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
ここで、折れ点を自動で認識するためにはτＱ特性の直線性の変化に着目すればよいといえる。また直線性の変化は、計測点が直線から大きく外れているか否かで、すなわち計測点と直線との間の距離を用いて判定できる。ところが、τＱ特性には前述の図４に示すように曲線区間が存在するため、通電時間が小さい側から大きい側に向かって選択した計測点各々に対応する近似直線を算出した場合、曲線区間の計測点がこの近似直線から大きく外れてしまい、この結果、折れ点があると誤判定してしまう虞がある。
【０００９】
これに対して上記近似直線算出手段を備えた本発明によれば、通電時間の大きい側から小さい側へ向かって選択した計測点各々に対応する近似直線を算出することで、折れ点よりも通電時間が長い側で近似直線を容易、且つ確実に算出できる。またτＱ特性の直線性の変化に着目すると、計測点は折れ点を境に通電時間が短いものほどこの近似直線から大きく外れるようになるところ、上記折れ点判定手段を備えた本発明によれば、τＱ特性の折れ点について自動で判定でき、以ってτＱ特性の計測効率を高めることができる。
【００１０】
また本発明は前記近似直線算出手段が、前記複数の計測点のうち、通電時間が最も大きい計測点からｉ−１番目の計測点までの計測点各々に対応する近似直線を算出するとともに、該近似直線とｉ番目の計測点との間の距離を用いて、前記折れ点判定手段が前記折れ点について判定してもよい。具体的には本発明のように近似直線を算出するとともに折れ点について判定することが好適である。
【００１１】
また本発明は前記折れ点判定手段が、前記距離の変化が所定値よりも大きい場合に、ｉ−１番目の計測点とｉ番目の計測点の間に前記折れ点があることを判定してもよい。また折れ点があることを判定するにあたっては、具体的には例えば本発明のように判定することが好適である。なお、距離の変化とは今回算出した距離から前回までに算出した距離の平均値を引いたものである。
【００１２】
また本発明は前記折れ点判定手段がｉ−１番目の計測点とｉ番目の計測点の間に前記折れ点があることを判定したときのｉをｋとして、前記近似直線算出手段がさらに前記複数の計測点のうち、通電時間が最も大きい計測点からｋ−１番目の計測点までの計測点各々に対応する第１の近似直線を算出してもよい。本発明によれば、τＱ特性のうち、折れ点よりも通電時間が大きい側の部分に対応する近似直線（近似式）を自動で求めることができる。
【００１３】
また本発明は前記近似直線算出手段がさらに前記複数の計測点のうち、ｋ−１番目の計測点からｋ−１番目の計測点の通電時間よりも所定時間短い通電時間に最も通電時間が近い計測点までの計測点各々に対応する第２の近似直線を算出してもよい。本発明によれば、τＱ特性のうち、折れ点よりも通電時間が短い側の部分に対応する近似直線（近似式）を自動で求めることができる。なお、ｋ−１番目の計測点の通電時間よりも所定時間短い通電時間は、曲線区間の計測点を含むことなく、より多くの計測点各々に対応する第２の近似直線を算出できる値に設定されることが好ましい。この点、τＱ特性の特性上、この通電時間をｋ−１番目の計測点の通電時間の３／４とすれば、この通電時間に最も通電時間が近い計測点は確実に直線区間に含まれることから、曲線区間の計測点を含むことなく第２の近似直線を確実に算出できる点で好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、τＱ特性の折れ点を自動で判定でき、以ってτＱ特性の計測効率を高めることができる燃料噴射弁のτＱ特性計測装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【００１６】
図１は燃料噴射弁のτＱ特性計測装置（以下、単にτＱ特性計測装置と称す）１を模式的に示す図である。τＱ特性計測装置１はＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）２、ＲＯＭ（Read Only Memory）３、ＲＡＭ（Random Access Memory）４等で構成されるコンピュータ５や入出力回路６、７などを有して構成されており、ＣＰＵ２、ＲＯＭ３、ＲＡＭ４及び入出力回路６、７は互いにバス８を介して接続されている。τＱ特性計測装置１には、図示しない燃料噴射弁への通電時間を変化させて計測した燃料噴射量と、この燃料噴射量に対応する通電時間とからなる複数の計測点が情報として入力される。なお、τＱ特性計測装置１が上記複数の計測点を直接計測するように構成されていてもよい。
【００１７】
ＲＯＭ３はＣＰＵ２が実行するためのプログラム等を格納しており、本実施例では以下に示す近似直線算出用プログラムや折れ点判定用プログラムを有して構成されるτＱ特性計測用プログラムを格納している。本実施例では近似直線算出用プログラムに基づきＣＰＵ２が処理を実行することで近似直線算出手段が、折れ点判定用プログラムに基づきＣＰＵ２が処理を実行することで折れ点判定手段が夫々実現される。なお、τＱ特性計測用プログラムに基づきＣＰＵ２が処理を実行することで、近似直線算出手段や折れ点判定手段のほかにも、各種の算出手段や実行手段などが実現される。
【００１８】
近似直線算出用プログラムは、入力された複数の計測点のうちから、通電時間が大きい側から小さい側に向かって計測点を選択するとともに、選択した計測点各々に対応する近似直線を算出するように作成されている。この近似直線算出用プログラムは、さらに具体的には入力された複数の計測点のうち、通電時間が最も大きい計測点ａ１からｉ−１番目の計測点ａｉ−１までの計測点各々に対応する近似直線を算出するように作成されている。
【００１９】
折れ点判定用プログラムは、近似直線算出用プログラムに基づき算出された近似直線と、この近似直線に対応する計測点各々のうち、最も通電時間が短い計測点の次に通電時間が短い計測点との間の距離を用いて、τＱ特性の折れ点について判定するように作成されている。この折れ点判定用プログラムは、さらに具体的には通電時間が最も大きい計測点ａ１からｉ−１番目の計測点ａｉ−１までの計測点各々に対応する近似直線とｉ番目の計測点ａｉとの間の距離Ｌｉを用いて、折れ点について判定するように作成されている。また折れ点について判定するにあたって、折れ点判定用プログラムは具体的には、距離Ｌｉの変化（今回算出した距離Ｌｉから前回までに算出した距離Ｌｉの平均値Ｌａｖｅを引いた値であるＭ）が所定値εよりも大きい場合に、ｉ−１番目の計測点ａｉ−１とｉ番目の計測点ａｉの間に折れ点があることを判定するように作成されている。
【００２０】
また近似直線算出用プログラムは、折れ点判定用プログラムに基づき、ｉ−１番目の計測点ａｉ−１とｉ番目の計測点ａｉの間に折れ点があることが判定されたときのｉをｋとして、さらに複数の計測点のうち、通電時間が最も大きい計測点ａ１からｋ−１番目の計測点ａｉ−１までの計測点各々に対応する第１の近似直線を算出するように作成されている。この第１の近似直線はτＱ特性のうち、折れ点よりもτ大側の部分に対応する近似式である。
【００２１】
また近似直線算出用プログラムは、さらに複数の計測点のうち、ｋ−１番目の計測点ａｋ−１からｋ−１番目の計測点ａｋ−１の通電時間よりも所定時間短い通電時間に最も通電時間が近い計測点ａｋまでの計測点各々に対応する第２の近似直線を算出するように作成されている。この第２の近似直線はτＱ特性のうち、折れ点よりもτ小側の部分に対応する近似式である。なお、曲線区間は燃料噴射が安定しないため、この第２の近似直線を利用することにしている。ｋ−１番目の計測点ａｋ−１の通電時間よりも所定時間短い通電時間は、本実施例ではｋ−１番目の計測点ａｋ−１の通電時間の３／４となっている。
【００２２】
次にτＱ特性計測用プログラムに基づきτＱ特性計測装置１で行われる処理を図２に示すフローチャートを用いて詳述する。ＣＰＵ２は計測データ（複数の計測点の情報）が格納されている配列において、データの並び順を逆にする処理を実行する（ステップＳ１１）。図３は計測点の計測順とデータ処理順の関係をτＱ特性のグラフを用いて模式的に示す図である。計測点は具体的には図３に示すように通電時間を次第に長く変化させながら計測される。このため計測データは通電時間が短い順に並んで格納されている。これに対して以下に示す処理では、通電時間が長いものから順に計測データが処理される。このため、本ステップではこのように格納された複数の計測点のうち、通電時間が長いものから順に計測点をａ１、ａ２、ａ３、ａ４、・・・とする処理が行われる。
【００２３】
続いてＣＰＵ２は変数ｉを２とする処理を実行し（ステップＳ１２）、ａ１からａｉ−１までの計測点各々に対応する近似直線を最小二乗法で算出する処理を実行する（ステップＳ１３）。さらにＣＰＵ２は次の計測点であるａｉと、ステップＳ１２で算出した近似直線との距離Ｌｉを算出する処理を実行する（ステップＳ１４）。この距離Ｌｉは繰り返し利用するためデータとして保持しておく。なお、この距離Ｌｉは計測点ａｉとステップＳ１２で算出した近似直線との間の最小距離であることが好ましい。続いてＣＰＵ２は初回から前回までに算出したＬｉの平均Ｌａｖｅを算出する処理を実行する（ステップＳ１５）。
【００２４】
さらにＣＰＵ２は今回算出したＬｉからＬａｖｅを引いてＭを算出し（ステップＳ１６）、算出したＭが所定値εよりも大きいか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１７）。否定判定であれば、計測点ａｉはステップＳ１２で算出した近似直線から大きく外れていないことになる。このときにはａｉ−１とａｉとの間には折れ点がないと判定され、ＣＰＵ２は変数ｉに１を加算して変数ｉを更新する処理を実行する（ステップＳ１８）。以後、ａｉとａｉ−１との間に折れ点がない場合にはステップＳ１７で否定判定されることから、ステップＳ１３からステップＳ１８までに示す処理が繰り返し実行される。
【００２５】
一方、ステップＳ１７で肯定判定であれば、ＣＰＵ２はａｉ−１とａｉとの間に折れ点があると判定する。これにより折れ点を自動で判定できる。またＣＰＵ２はこのときのｉをｋと置き換える処理を実行する（ステップＳ１９）。続いてＣＰＵ２はａ１からａｉ−１までの計測点各々に対応する第１の近似直線を最小二乗法で算出する処理を実行し、算出した第１の近似直線をτＱ特性のうち、折れ点よりもτ大側の部分に対応する近似式とする処理を実行する（ステップＳ２０）。すなわちこれにより、τＱ特性のうち、折れ点よりもτ大側の部分に対応する近似式を自動で求めることができる。
【００２６】
一方、ＣＰＵ２はａｋ−１のτをτｋ−１とする処理を実行し（ステップＳ２１）、通電時間がτｋ−１の３／４に最も近い計測点をａｘとする処理を実行する（ステップＳ２２）。さらにＣＰＵ２はａｋ−１からａｋまでの計測点各々に対応する第２の近似直線を最小二乗法で算出する処理を実行し、算出した第２の近似直線をτＱ特性のうち、折れ点よりもτ小側の部分に対応する近似式とする処理を実行する（ステップＳ２３）。すなわちこれにより、τＱ特性のうち、折れ点よりもτ小側の部分に対応する近似式を自動で求めることができる。以上により、τＱ特性の折れ点を自動で判定でき、以ってτＱ特性の計測効率を高めることができるτＱ特性計測装置１を実現できる。
【００２７】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】τＱ特性計測装置１を模式的に示す図である。
【図２】τＱ特性計測装置１で行われる処理をフローチャートで示す図である。
【図３】計測点の計測順とデータ処理順の関係をτＱ特性のグラフを用いて模式的に示す図である。
【図４】τＱ特性のグラフの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  τＱ特性計測装置
２  ＣＰＵ
３  ＲＯＭ
４  ＲＡＭ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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