JP2003120393A - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は内燃機関の燃料噴射量制御装置に関
し、多大な演算負荷を伴わずに燃料噴射弁の噴射特性の
変化を補償して燃料噴射量精度を良好に維持することを
目的とする。 【解決手段】 燃料噴射弁の通電時間τの偏差Δτを特
定の変化想定要素の変化量ΔDs、ΔFSPとの関係で定め
た近似式を、噴射条件点毎に準備する。変化想定要素の
数以上の噴射条件点で、偏差Δτを実測する。実測され
たΔτを、それらが実測された複数の噴射条件点のそれ
ぞれに対応する近似式に代入して連立方程式を立て、こ
れを解くことでΔDs、ΔFSPを求める。所望の噴射条件
点（ステップ１１０）に対応する近似式に（ステップ１
１２）、算出されたΔDs、ΔFSPを代入して、その噴射
条件点に現れる偏差Δτを求める（ステップ１１４）。
求めたΔτで通電時間τを補正して（ステップ１１
８）、噴射制御を行う（ステップ１２２）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料噴
射量制御装置に係り、特に、燃料噴射弁の噴射特性の変
化を補償して燃料噴射量精度を良好に維持するうえで好
適な内燃機関の燃料噴射量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、特開平１０−９０３３号
公報に開示されるように、経時変化等に起因する燃料噴
射弁の噴射特性変化を補償するため、燃料噴射弁に対す
る通電時間を補正する機能を備えた内燃機関が知られて
いる。上記従来の内燃機関は、気筒毎に配置される燃料
噴射弁と、それらの燃料噴射弁に共通に設けられたコモ
ンレールとを備えている。この場合、燃料噴射量は、コ
モンレールに蓄えられた燃料圧力（コモンレール圧）
と、燃料噴射弁の開弁期間、すなわち、燃料噴射弁の通
電時間とにより決定される。

【０００３】従来の内燃機関は、複数のコモンレール圧
（２０MPa、４０MPa、６０MPa、８０MPa）について、燃
料噴射量と通電時間との関係を定めたマップを有してい
る。燃料噴射弁の通電時間は、噴射時のコモンレール圧
の下で所望の噴射量が得られるように（以下、この組み
合わせを「噴射条件」と称す）決定する必要がある。従
来の内燃機関は、上記のマップから、噴射条件に近似す
る複数の条件に対応するマップ値（通電時間）を読み出
し、それらに基づく補間計算を行うことで、噴射条件に
対応する通電時間を算出している。

【０００４】ところで、燃料噴射量と通電時間との関係
は、燃料噴射弁の経時変化に伴って変化する。このた
め、従来の内燃機関に記憶されている上記マップには、
燃料噴射弁が経時的に変化するに連れて、誤差が重畳し
始める。そこで、上記従来の内燃機関は、個々の噴射条
件において、現実に噴射された燃料噴射量を実測し、そ
の実測値と理論値との差を求める。そして、その差が消
滅するように、上記の噴射条件に近似する複数の条件に
対応するマップ値を補正する。

【０００５】上記の処理によれば、燃料噴射弁の経時変
化に伴って、その変化に対応するようにマップを修正す
ることができる。このため、上記従来の内燃機関によれ
ば、燃料噴射弁の経時変化を補償して、その経時変化に
関わらず、燃料噴射量の制御精度を良好に保つことがで
きる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の内
燃機関では、燃料噴射弁量の経時変化に伴ってマップの
全点を補正することが要求される。マップの全点を補正
するとすれば、実噴射量と理論噴射量との差を求める処
理や、マップ値を書き換える処理などを極めて頻繁に行
うことが必要である。この点、従来の内燃機関は、燃料
噴射量の補正を実現するために、高速の処理装置や多大
な演算負荷を要求するものであった。

【０００７】更に、マップの全点を補正する手法を用い
る場合、常に高精度な噴射量制御を実現するためには、
燃料噴射弁の経時変化に応じて、マップの全点が均一に
補正されることが望ましい。しかし、上記従来の装置に
おいて、補正の対象となるマップ値は、燃料噴射の際に
用いられた噴射条件に近似する条件に対応するマップ値
に限られる。この場合、使用頻度の低い噴射条件に対応
するマップ値は、補正の対象となり難いため、燃料噴射
弁の状態から乖離した値となり易い。この点、従来の内
燃機関は、使用頻度の低い噴射条件が用いられた場合
に、噴射量制御の精度を悪化させ易いという問題を有し
ていた。

【０００８】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、特定の噴射条件で学習した内容を
全ての噴射条件に反映させることにより、多大な演算負
荷を伴うことなく、全域において高精度な噴射量制御を
実現する内燃機関の燃料噴射量制御装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記の目的を達成するため、内燃機関の燃料噴射量制御
装置であって、燃料噴射弁の噴射特性変化を複数の変化
想定要素の変化量との関係で定めた特性演算式を、噴射
条件点毎に記憶する演算式記憶手段と、前記変化想定要
素の数以上の噴射条件点で、前記燃料噴射弁の噴射特性
変化を実測する変化実測手段と、実測された複数の噴射
特性変化と、それらの噴射量特性変化が実測された複数
の噴射条件点のそれぞれに対応する特性演算式とに基づ
いて、前記変化想定要素のそれぞれに生じている変化量
を算出する要素変化量算出手段と、前記変化想定要素の
それぞれに生じている変化量の算出値を、所望の噴射条
件点に対応する特性演算式に代入して、当該所望の噴射
条件点において現れる噴射特性変化を推定する特性変化
推定手段と、前記噴射特性変化の推定結果に基づいて、
燃料噴射量が適正量となるように、前記燃料噴射弁の制
御条件を補正する噴射量補正手段と、を備えることを特
徴とする。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の内燃機関の燃料噴射量制御装置であって、前記要素
変化量算出手段は、前記複数の噴射特性変化の実測値
を、それぞれ対応する特性演算式に代入することで連立
方程式を立てる手段と、前記連立方程式を解いて前記変
化想定要素に生じている変化量を算出する手段とを含む
ことを特徴とする。

【００１１】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは２記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置であって、
前記燃料噴射弁は、ノズル噴孔を開閉するニードルと、
前記ニードルの弁座として機能するノズルシートと、前
記ニードルを閉方向に付勢するノズルスプリングと、前
記ニードルを閉方向に付勢する圧力を発生する圧力室
と、前記圧力室への流体の流入または流出を制御するオ
リフィスと、前記オリフィスを開閉するバルブと、前記
バルブを閉方向に付勢するバルブスプリングとを備え、
前記複数の変化想定要素は、前記燃料噴射弁のノズル噴
孔径、ノズルシート径、オリフィス径、ノズルスプリン
グセット荷重、バルブスプリングセット荷重、およびバ
ルブリフトのうち、少なくとも２つを含むことを特徴と
する。

【００１２】また、請求項４記載の発明は、請求項１乃
至３の何れか１項記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置
であって、前記変化実測手段は、所望の燃料噴射量を得
るために前記燃料噴射弁において確保すべき通電時間の
変化を前記噴射特性変化として検出することを特徴とす
る。

【００１３】また、請求項５記載の発明は、請求項１乃
至４の何れか１項記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置
であって、前記燃料噴射弁の噴射特性変化が実測される
複数の噴射条件点は、前記燃料噴射弁に供給される燃料
圧力が一定で噴射すべき燃料量が異なる複数の点、また
は、噴射すべき燃料量が一定で前記燃料圧力が異なる複
数の点であることを特徴とする。

【００１４】また、請求項６記載の発明は、請求項１乃
至４の何れか１項記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置
であって、前記燃料噴射弁の噴射特性変化が実測される
複数の噴射条件点は、前記燃料噴射弁に供給される燃料
圧力、または噴射すべき燃料量が異なる複数の点である
ことを特徴とする。

【００１５】また、請求項７記載の発明は、請求項４乃
至６の何れか１項記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置
であって、前記変化実測手段は、内燃機関に生ずる振動
を検出する振動センサと、前記噴射特性変化が実測され
る複数の噴射条件点のそれぞれにおいて発生すべき振動
状態を記憶した振動状態記憶手段と、前記振動状態を発
生させるための理論上の通電時間と、前記振動状態を現
実に発生させるための実通電時間との差を、前記通電時
間の変化として検出する通電時間変化検出手段と、を含
むことを特徴とする。

【００１６】請求項８記載の発明は、請求項７記載の内
燃機関の燃料噴射量制御装置であって、内燃機関の騒音
が小さくなるように、燃料の本噴射に先立って適量のパ
イロット噴射を行うノックコントロールシステムを備
え、前記振動センサ、前記振動状態記憶手段、および前
記通電時間変化手段は、前記ノックコントロールシステ
ムの構成要素であることを特徴とする。

【００１７】また、請求項９記載の発明は、請求項４乃
至６の何れか１項記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置
であって、前記変化実測手段は、前記燃料噴射弁から噴
射される実燃料噴射量を検出する実噴射量検出手段と、
前記噴射特性変化が実測される複数の噴射条件点のそれ
ぞれにおいて、理論上の燃料噴射量と実燃料噴射量との
噴射量差を検出する噴射量差検出手段と、前記噴射量差
を相殺するために前記通電時間に加えるべき補正時間
を、前記通電時間の変化として検出する通電時間変化検
出手段と、を含むことを特徴とする。

【００１８】また、請求項１０記載の発明は、請求項９
記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置であって、前記燃
料噴射弁は、ノズル噴孔を開閉するニードルを備え、前
記実噴射量検出手段は、前記ニードルのリフト量を検出
するリフトセンサと、前記リフト量に基づいて前記燃料
噴射弁から噴射される実燃料噴射量を算出する実噴射量
算出手段と、を備えることを特徴とする。

【００１９】また、請求項１１記載の発明は、請求項９
記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置であって、前記燃
料噴射弁は、ノズル噴孔を開閉するニードルと、前記ニ
ードルを閉方向に付勢する圧力を発生する圧力室と、前
記圧力室への流体の流入または流出を制御するオリフィ
スと、前記オリフィスを開閉するバルブとを備え、前記
燃料噴射弁は、ノズル噴孔を開閉するニードルを備え、
前記実噴射量検出手段は、前記オリフィスを介して前記
圧力室と連通するリーク配管内に生ずる背圧を検出する
背圧センサと、前記背圧に基づいて前記燃料噴射弁から
噴射される実燃料噴射量を算出する実噴射量算出手段
と、を備えることを特徴とする。

【００２０】また、請求項１２記載の発明は、請求項９
記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置であって、前記実
噴射量検出手段は、内燃機関の排気空燃比を検出する排
気空燃比センサと、前記排気空燃比に基づいて前記燃料
噴射弁から噴射される実燃料噴射量を算出する実噴射量
算出手段と、を備えることを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。尚、各図において共通す
る要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略す
る。

【００２２】実施の形態１．図１は、本発明の実施の形
態１の構成を説明するための概念図である。図１に示す
システムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０
には、気筒毎に燃料噴射弁１２が組み付けられている。
尚、燃料噴射弁１２の構造は、後に図２を参照して詳細
に説明する。

【００２３】燃料噴射弁１２には、高圧通路１４を介し
てコモンレール１６が連通している。コモンレール１６
には、高圧ポンプ１８および低圧ポンプ２０を介して燃
料タンク２２が連通している。燃料タンク２２内の燃料
は、低圧ポンプ２０によって高圧ポンプ１８にフィード
され、更に、高圧ポンプ１８によって所望の圧力に加圧
された後、コモンレール１６に供給される。

【００２４】高圧ポンプ１８には、コモンレール１６に
導入され燃料の量を制御するための弁機構（図示せず）
が組み込まれている。この弁機構は、コモンレール１６
内の燃料圧力、すなわち、コモンレール圧が、内燃機関
１０の運転条件に応じた所望の圧力となるように制御さ
れる。

【００２５】図１に示すシステムは、ECU(Electronic C
ontrol Unit)２４を備えている。ECU２４には、内燃機
関１０の本体に組み付けられた振動センサ２６、燃料噴
射弁１２に組み付けられたリフトセンサおよび背圧セン
サ（何れも後述）、コモンレール１４に組み付けられた
コモンレール圧センサ２８、内燃機関１０のクランク角
度を検出するクランク角度センサ３０、並びに内燃機関
１０の負荷に応じた出力を発する負荷センサ３２などが
電気的に接続されている。

【００２６】ECU２４は、それらのセンサの出力等に基
づいて、内燃機関１０の運転状態に対応した燃料噴射弁
１２の通電時間τを演算する。そして、気筒毎に、所定
のタイミングで、その通電時間τだけ燃料噴射弁１２に
駆動信号を供給する。その結果、燃料噴射弁１２から
は、通電時間τとコモンレール圧とに応じた量の燃料が
噴射される。

【００２７】図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、それぞれ
燃料噴射弁１２を異なる面で切断した際の断面図であ
る。以下、主として図２（Ａ）を参照して、燃料噴射弁
１２の構成を説明する。

【００２８】燃料噴射弁１２は、ハウジング３４を有し
ている。ハウジング３４の内部には、ニードル３６が摺
動可能に保持されている。ハウジング３４の下端部に
は、ノズルシート３８と、噴孔４０とが形成されてい
る。噴孔４０は、ニードル３６がノズルシート３８に着
座することで閉塞され、ニードル３６がノズルシート３
８から離座することで開口される。

【００２９】ニードル３６の周囲には、第１高圧室４２
が形成されている。第１高圧室４２は、高圧通路４４を
介してコモンレール１６（図２には図示せず）に接続さ
れている。従って、第１高圧室４２には、高圧（コモン
レール圧）の燃料が導かれている。

【００３０】ハウジング３４の内部には、また、ピスト
ン４６が摺動可能に保持されている。ピストン４６の周
囲には、低圧通路４８と連通する第１低圧室５０が形成
されている。第１低圧室５０には、ニードル３６をノズ
ルシート３８方向に付勢するノズルスプリング５２が配
置されている。以下、ニードル３６がノズルシート３８
に着座した状態でノズルスプリング４８が発する荷重を
「ノズルスプリングセット荷重」と称す。

【００３１】ピストン４６の上部には、第２高圧室５４
が形成されている。第２高圧室５４は、INオリフィス５
６を介して高圧通路４４に連通していると共に、OUTオ
リフィス５８を介して第２低圧室６０と連通している。
第２低圧室６０には、アーマチャ６２と一体化されたバ
ルブ６４が配置されている。バルブ６４は、第２低圧室
６０の内部を上下に移動することでOUTオリフィス５８
を開閉させることができる。

【００３２】アーマチャ６２の上部には、バルブスプリ
ング６６と電磁コイル６８が配置されている。バルブス
プリング６６は、バルブ６４およびアーマチャ６２を下
方へ付勢する力を発生する。以下、アーマチャ６２が最
も下方に位置する状況下でバルブスプリング６６が発す
る付勢力を「バルブスプリングセット荷重」と称す。一
方、電磁コイル６８は、バルブスプリング６６の付勢力
に抗ってアーマチャ６２を上方へ引き寄せる電磁力を発
生する。この構成によれば、電磁コイル６８に励磁電流
を流通させることによりOUTオリフィス５８を開状態と
し、その励磁電流を遮断することでOUTオリフィス５８
を閉状態とすることができる。

【００３３】上述した第２低圧室６０は、低圧通路５０
と連通している。また、低圧通路５０は、リーク配管７
０（図２（Ｂ）参照）を介して燃料タンク２２（図２に
は図示せず）に連通している。従って、第１または第２
高圧室４２，５４から第１低圧室４８に漏出した燃料、
および第２高圧室５４からOUTオリフィス５８を介して
第２低圧室６０に流出した燃料は燃料タンク２２に戻さ
れる。

【００３４】図２（Ｂ）に示すように、燃料噴射弁１２
には、リフトセンサ７２が組み込まれている。リフトセ
ンサ７２は、ハウジング３４の内部をニードル３６と共
に移動するセンサ板７４と、センサ板７４との間のギャ
ップを検出するギャップセンサ７６とで構成されてい
る。リフトセンサ７２によれば、ニードル３６のリフト
量を検出することができる。

【００３５】また、図２（Ｂ）に示すように、リーク配
管７０には、背圧センサ７８が組み付けられている。背
圧センサ７８は、リーク配管７０内に生ずる圧力、すな
わち、燃料噴射弁１２の低圧通路５０に現れる背圧を検
出することができる。本実施形態の構成では、上記の背
圧を監視することで、第２高圧室５４から第２低圧室６
０に排出されてくる燃料の様子を推定することができ
る。

【００３６】次に、燃料噴射弁１２の動作について説明
する。電磁コイル６８に励磁電流が供給されていない場
合、OUTオリフィス５８がバルブ６４によって閉塞され
ることにより、第２高圧室５４と第２低圧室６０とは切
り離された状態となる。第２高圧室５４は、INオリフィ
ス５６を介して常に高圧通路、すなわち、コモンレール
１６と連通している。このため、バルブ６４によりOUT
オリフィス５８が閉塞されると、第２高圧室５４の内圧
はコモンレール圧となる。

【００３７】ピストン４６およびニードル３６には、第
２高圧室５４の内圧に応じた閉方向（下向き）の力、ま
たニードル３６には更にノズルスプリング５２が発する
閉じ方向の力、および第１高圧室４２の内圧に応じた開
方向の力が加わっている。第２高圧室５４の内圧がコモ
ンレール圧（高圧）である場合は、閉方向の力が開方向
の力より大きくなり、ニードル３６は、ノズルシート３
８が着座し、噴孔４０が閉塞された状態となる。

【００３８】電磁コイル６８に励磁電流が供給され、ア
ーマチャ６２が電磁コイル６８に引き寄せられると、OU
Tオリフィス５８が開いて第２高圧室５４が第２低圧室
６０に連通した状態となる。その結果、第２高圧室５４
から第２低圧室６０に圧力が開放され、第２高圧室５４
の内圧は、コモンレール圧に比して十分に低い圧力とな
る。

【００３９】第２高圧室５４の内圧がコモンレール圧に
比して十分に低くなると、ピストン４６およびニードル
３６に作用している力のバランスが変化し、閉方向の力
に比して開方向の力が大きくなる。その結果、ニードル
３６がノズルシート３８から離座し、噴孔４０が開口さ
れ、第１高圧室４２内の燃料が噴孔４０から外部へ噴射
される。

【００４０】以上説明した通り、燃料噴射弁１２は、電
磁コイル６８に励磁電流が供給されている期間内に限
り、噴孔４０から高圧の燃料を噴射する。この際、その
噴射量Qは、電磁コイル６８に励磁電流が供給される時
間、すなわち、燃料噴射弁１２の通電時間τと、第１高
圧室４２の内圧、すなわち、コモンレール圧とに応じた
量となる。

【００４１】ところで、上記構成を有する燃料噴射弁１
２には、噴射特性を変化させるいくつかの変化想定要因
が含まれている。具体的には、燃料噴射弁１２の噴射特
性は、以下に示すような変化想定要因の変化と共に変化
する。 ・噴孔４０の径（噴孔径） ・ノズルシート３８の径（ノズルシート径） ・INオリフィス５６の径（INオリフィス径） ・OUTオリフィス５８の径（OUTオリフィス径） ・バルブリフトの大きさ ・ノズルスプリングセット荷重 ・バルブスプリングセット荷重

【００４２】図３は、上述した変化想定要因の変化に伴
って、燃料噴射弁１２の噴射特性が変化する傾向、より
具体的には、噴射量Qと通電時間τと関係が変化する傾
向を示す。尚、図３は、経時変化によって、単位通電時
間当たりの燃料噴射量Qが減少する様子を表している
が、その変化は一例であり、燃料噴射量Qは、燃料噴射
弁１２の経時変化に伴って増加することもある。

【００４３】図３中に、符号を付して示す直線、およ
び符号を付して示す波線は、それぞれコモンレール圧
が６０MPaである場合に、劣化前の燃料噴射弁１２が示
す関係と、劣化後の燃料噴射弁１２が示す関係とを表し
ている。また、符号を付して示す直線、および符号
を付して示す波線は、それぞれコモンレール圧が３０MP
aである場合に、劣化前の燃料噴射弁１２が示す関係
と、劣化後の燃料噴射弁１２が示す関係とを表してい
る。

【００４４】６０MPaのコモンレール圧に対して、噴射
量Qと通電時間τとが直線の関係を満たすことが既知
であれば、コモンレール圧が６０MPaである状況下で所
望の噴射量（例えばａ）を得るための通電時間τ（●に
対応）は、その直線に基づいて求めることができる。
同様に、３０MPaのコモンレール圧に対して、噴射量Qと
通電時間τとが直線の関係を満たすことが既知であれ
ば、コモンレール圧が３０MPaである状況下で所望の噴
射量（例えばａ）を得るための通電時間τ（●に対応）
は、その直線に基づいて求めることができる。

【００４５】しかしながら、燃料噴射弁１２の変化想定
要因に経時変化が生じ、直線の関係が直線の関係に
変化すると、或いは、直線の関係が直線の関係に変
化すると、現実に所望の噴射量aを得るための通電時間
τは、それぞれ図３中の●に対応する時間から、○に対
応する時間に変化する。つまり、直線やの関係に従
って算出される通電時間τと、現実に噴射量ａを得るこ
とのできる通電時間τとの間には、図３中にΔτ60-aま
たはΔτ30-aとして示す偏差が生ずる。このため、燃料
噴射弁１２に経時変化が生じた後に、精度良く所望の噴
射量ａを得るためには、初期の関係を表す直線やの
関係から基本の通電時間τBaseを求めた後、そのτBase
を、Δτ60-aまたはΔτ30-aで補正することが必要であ
る。

【００４６】上記の偏差を表す記号中、Δτに続いて記
載されている「60-a」或いは「30-a」は、燃料噴射の際
のコモンレール圧（60または30）と、実現すべき燃料噴
射量（ａ）とを表したものである。本明細書では、コモ
ンレール圧と、実現すべき燃料噴射量との組み合わせで
特定される噴射条件領域上の１点を「噴射条件点」と称
する。そして、個々の噴射条件点に対応する偏差Δτ
は、上記のΔτ60-aまたはΔτ30-aと同様に、Δτの記
号に、噴射条件点を特定するコモンレール圧と噴射量と
を添えて表記することとする。

【００４７】本実施形態において、燃料噴射弁１２の通
電時間τは、噴射条件点毎に決定する必要がある。そし
て、その通電時間τを正しく算出するためには、噴射条
件点毎に基本の通電時間τBaseと偏差Δτを求め、その
τBaseをその偏差Δτで補正する必要がある。以下、本
実施形態の燃料噴射量制御装置が、上記の機能を効率的
に実現するために実行する具体的な処理の内容について
説明する。

【００４８】燃料噴射弁１２の噴射特性は、上記の如
く、様々な変化想定要因の影響を受ける。それらの変化
想定要因のうち、特に、シート径とノズルスプリングセ
ット荷重は、噴射特性に大きな影響を与える。このた
め、説明の便宜上、以下の記述では、変化想定要因をシ
ート径とスプリングセット荷重の２つだけに限定して説
明を行う。

【００４９】図４〜図７は、それぞれ、特定の噴射条件
点における偏差Δτを、シート径変化量ΔDsおよびノズ
ルスプリングセット荷重低下量ΔFSPとの関係で示した
図である。これらの図に示す関係は、燃料噴射弁１２を
対象とする実測或いはシミュレーションにより確認され
た結果である。

【００５０】具体的には、図４は、コモンレール圧３０
MPa、噴射量１mm3/stの噴射条件点における偏差Δτ30-
1を、ΔDsおよびΔFSPとの関係で示した図である。図４
に示す偏差Δτ30-1は、ΔDsおよびΔFSPの関数ｆ（ΔD
s、ΔFSP）として近似することができる。より具体的に
は、Δ30-1は、以下に示す近似式で表すことができる。 Δτ30-1＝（0.0044・ΔFSP＋0.0548）・ΔDs＋（2.085・ΔFSP＋0.2343） ・・・（１）

【００５１】図５は、コモンレール圧６０MPa、噴射量
１mm3/stの噴射条件点における偏差Δτ60-1を、ΔDsお
よびΔFSPとの関係で示した図である。図５に示す偏差
Δτ60-1は、ΔDsおよびΔFSPの関数ｇ（ΔDs、ΔFSP）
として近似することができる。より具体的には、Δ60-1
は、以下に示す近似式で表すことができる。 Δτ60-1＝（0.0003・ΔFSP＋0.0409）・ΔDs＋（0.652・ΔFSP＋0.0549） ・・・（２）

【００５２】図６は、コモンレール圧３０MPa、噴射量
５mm3/stの噴射条件点における偏差Δτ30-5を、ΔDsお
よびΔFSPとの関係で示した図である。図６に示す偏差
Δτ30-5は、ΔDsおよびΔFSPの関数ｈ（ΔDs、ΔFSP）
として近似することができる。より具体的には、Δ30-5
は、以下に示す近似式で表すことができる。 Δτ30-5＝（0.0016・ΔFSP＋0.0549）・ΔDs＋（4.6444・ΔFSP＋0.1069） ・・・（３）

【００５３】また、図７は、コモンレール圧６０MPa、
噴射量１０mm3/stの噴射条件点における偏差Δτ60-10
を、ΔDsおよびΔFSPとの関係で示した図である。図７
に示す偏差Δτ60-10は、ΔDsおよびΔFSPの関数ｉ（Δ
Ds、ΔFSP）として近似することができる。より具体的
には、Δ60-10は、以下に示す近似式で表すことができ
る。 Δτ60-10＝0.037・ΔDs＋（2.0219・ΔFSP−0.0174） ・・・（４）

【００５４】図４乃至図７に例示した通り、個々の噴射
条件点で所望の燃料噴射量Qを得るための通電時間τに
生ずる偏差Δτは、実測またはシミュレーションにより
把握することができ、それぞれΔDsおよびΔFSPの関数
で近似することができる。ここでは、それらの近似式に
含まれる変数（変化想定要素）は２つであるから、２つ
の噴射条件点につき偏差Δτが判れば、２つの変数を含
む連立方程式を立てることができる。そして、その連立
方程式を解けば、不明であったシート径変化量ΔDsおよ
びノズルスプリングセット荷重ΔFSPを求めることがで
きる。更に、その結果得られたΔDsおよびΔFSPを、所
望の噴射条件点に対応して準備されている近似式に代入
すれば、その噴射条件点での発生が予想される通電時間
の偏差Δτを求めることができる。

【００５５】つまり、上述した近似式（１）〜（４）が
既知である場合、仮にΔτ30-1とΔτ60-1とが判れば、
それらの偏差Δτ30-1、Δτ60-1を近似式（１）または
（２）に代入することで、連立方程式を立てることがで
きる。そして、その方程式を解くことで得られるΔDsお
よびΔFSPを、近似式（３）に代入すれば偏差Δ30-5
を、また、近似式（４）に代入すれば偏差Δ60-10を、
それぞれ求めることができる。

【００５６】以上説明した通り、考慮すべき変化想定要
素（例えばΔDs、ΔFSP）は、その数と同数以上（例え
ば２以上）の噴射条件点につき、偏差Δτの近似式が準
備されており、かつ、それらの噴射条件点で偏差Δτが
実測できれば、連立方程式を解くことで求めることがで
きる。そして、上記の手法で変化想定要素が算出できる
場合、偏差Δτについての近似式が準備されている全て
の噴射条件点では、算出された変化想定要素を近似式に
代入するだけで、所望の燃料噴射量Qを得るための偏差
Δτを精度良く求めることができる。

【００５７】そこで、本実施形態の燃料噴射量制御装置
は、上記の手法で偏差Δτを求め、噴射条件点毎に、そ
の偏差Δτを用いて適正な通電時間τを求めることとし
ている。以下、本実施形態の装置が、個々の噴射条件点
に対応する偏差Δτを、上記の手法で算出すべく実行す
る処理の内容について説明する。

【００５８】上記の手法で偏差τを算出する場合、変化
想定要素の数以上の噴射条件点で偏差Δτを実測する必
要がある。本実施形態の燃料噴射量制御装置は、内燃機
関１０に搭載されているノックコントロールシステム
（KCS）の機能を利用して、上記の要求を満たしてい
る。

【００５９】図８および図９は、共に、内燃機関１０に
搭載されているKCSの機能を説明するための図である。
図８は、具体的には、内燃機関１０の１つの気筒に１サ
イクル当たりに噴射される燃料噴射率Q´の波形を示
す。図８に示すように、本実施形態の内燃機関１０で
は、１サイクル当たり、パイロット噴射（小さな波形
）と本噴射（大きな波形）とが行われる。

【００６０】パイロット噴射は、内燃機関１０の騒音を
低減するために行われている。つまり、内燃機関１０の
騒音は、本噴射に先立ってパイロット噴射により適量の
燃料QPを噴射してやることで低減できることが知られて
いる。そこで、パイロット噴射では、噴射条件点毎に適
正な燃料QPが噴かれるように、燃料噴射弁１２の通電時
間τが制御される。

【００６１】図９は、パイロット噴射時における燃料噴
射弁１２の通電時間（パイロット通電時間τp）と、内
燃機関１０に生ずる振動の強度、すなわち、振動センサ
２６によって検出される振動の強度との関係を示す。図
９において、一点鎖線で表された曲線は、燃料噴射弁１
２が劣化する前の両者の関係である。また、図９中に実
線で示された曲線は、燃料噴射弁１２に経時変化が生じ
た後の両者の関係である。

【００６２】図９に示す例では、燃料噴射弁１２の劣化
前は、パイロット通電時間τpがτ0である場合に内燃機
関１０の振動強度が最小となっている。また、燃料噴射
弁１２の劣化後は、パイロット通電時間τpがτ1である
場合に内燃機関１０の振動強度が最小となっている。つ
まり、図９に示す例は、燃料噴射弁１２の劣化により、
適正なパイロット噴射量QPを実現するためのパイロット
通電時間τp（振動強度を最小とする通電時間τp）が、
τ0からτ1に変化した場合を示したものである。

【００６３】本実施形態において、KCSは、特定の噴射
条件点において、内燃機関１０の振動強度を監視しなが
らパイロット噴射時の通電時間τを変化させることによ
り、振動強度を最小とする通電時間τを検知する。そし
て、KCSは、上記の処理により検出した通電時間τをパ
イロット通電時間τpとして、以後のパイロット噴射を
行う。その結果、本実施形態の内燃機関１０では、燃料
噴射弁１２の経時変化に関わらず、パイロット噴射によ
る騒音低減効果を維持することができる。

【００６４】以上説明した通り、本実施形態のシステム
では、燃料噴射弁１２が経時変化した後に、特定の噴射
条件点において、適正なパイロット噴射量QPを噴射する
ためのパイロット通電時間τ1を検知することができ
る。この場合、燃料噴射弁１２が経時変化する前のパイ
ロット通電時間τ0と、経時変化後のパイロット通電時
間τ1との差をとることで、特定の噴射条件点におい
て、所望の噴射量QPを得るための通電時間τに生じた偏
差Δτを精度良く求めることができる。

【００６５】本実施形態において、ECU２４は、考慮す
べき変数想定要素の数以上の噴射条件点において、上記
の手法により偏差Δτを学習する。具体的には、シート
径変化量ΔDsとノズルスプリングセット荷重低下量ΔFS
Pの２つが変数想定要素として考慮されていることに対
応して、２つの噴射条件点で、上記の手法により偏差Δ
τを学習する。

【００６６】図１０は、ECU２４が、２つの噴射条件点
で偏差Δτを学習するための実行する学習制御ルーチン
のフローチャートである。図１０に示すルーチンでは、
先ず、偏差Δτの学習条件が成立しているか否かが判別
される（ステップ１００）。

【００６７】学習条件が成立していると判別されると、
次に、第１の噴射条件点に対応する偏差Δτ1、および
第２の噴射条件点に対応する偏差Δτ2が検出される
（ステップ１０２）。第１の噴射条件点および第２の噴
射条件点は、偏差Δτの実測が可能な点から選んだ任意
の点でよい。但し、それらの点は、コモンレール圧が同
じで噴射量Qだけが異なる２つの点、或いは噴射量Qが同
じでコモンレール圧だけが異なる２つの点に限定しても
よい。前者の限定によれば、コモンレール圧の変化を待
たずに２つの偏差Δτ1およびΔτ2を検出することが可
能となる。また、後者の限定によれば、偏差Δτ1およ
びΔτ2の検出を、例えば、パイロット噴射の条件点
（噴射量１mm3/st）に限って行うことができる。このた
め、これらの限定によれば、その限定が課されていない
場合に比して、２つの偏差Δτ1、Δτ2の検出に要する
処理を簡単化することができる。

【００６８】図１０に示すルーチンでは、次に、シート
径変化量ΔDsおよびノズルスプリングセット荷重低下量
ΔFSPが演算される（ステップ１０４）。本ステップ１
０４では、具体的には、先ず、上記ステップ１０２で検
出された偏差Δτ1およびΔτ2が、それぞれ、第１また
は第２の噴射条件点に対応して準備されている偏差Δτ
の近似式（上記（１）〜（４）式参照）に代入される。
次に、その結果得られた連立方程式を解くことで、シー
ト径変化量ΔDsおよびノズルスプリングセット荷重低下
量ΔFSPが求められる。

【００６９】上記ステップ１０４の処理により、ΔDsお
よびΔFSPが算出されると、シート径変化量、およびノ
ズルスプリングセット荷重低下量に関する学習値が、そ
れぞれ算出された値に更新される（ステップ１０６）。
以上説明した一連の処理によれば、燃料噴射弁１２の状
態が経時的に変化するに連れて、シート径変化量ΔDsお
よびノズルスプリングセット荷重低下量ΔFSPに関する
学習値を、それぞれ速やかに最新の状態に応じた値に更
新することができる。

【００７０】図１１は、図１０に示すルーチンにより更
新される学習値を利用して、燃料噴射量を適正に制御す
べくECU２４が実行する燃料噴射制御ルーチンのフロー
チャートである。図１１に示すルーチンでは、先ず、内
燃機関１０の運転状態に基づいて、その運転状態に対応
する噴射条件点が読み込まれる（ステップ１１０）。

【００７１】次に、上記の噴射条件点に基づいて、偏差
Δτを求めるための近似式が特定される。すなわち、今
回の処理サイクルで偏差Δτを求めるために用いるべき
近似式が、上記の噴射条件点に対応して準備されている
近似式に特定される。（ステップ１１２）。

【００７２】次いで、上記の処理により特定された近似
式に、ΔDsの最新の学習値、およびΔFSPの最新の学習
値が代入され、今回の処理サイクルで用いるべき噴射条
件点に対応する偏差Δτが算出される（ステップ１１
４）。

【００７３】図１１に示すルーチンでは、次に、噴射条
件点に対応する基本の通電時間τBaseが特定される（ス
テップ１１６）。ECU２４には、図３中に直線または
で示されるようなマップ、すなわち、燃料噴射弁１２
が初期状態である場合に、所望の燃料噴射量Qと通電時
間τとの間に成立する関係を定めたマップが記憶されて
いる。本ステップ１１６では、そのマップを参照して、
今回の処理サイクルで用いるべき噴射条件点に対応する
基本の通電時間τBaseが特定される。

【００７４】次に、上記ステップ１１４で算出された偏
差Δτと、上記ステップ１１６で特定された基本の通電
時間τBaseとを加算することにより、通電時間τが算出
される（ステップ１１８）。

【００７５】次いで、通電時間τの温度補正が行われる
（ステップ１２０）。すなわち、上記ステップ１１４で
算出される偏差Δτ、および上記ステップ１１６で特定
される基本の通電時間τBaseは、何れも、燃料の温度が
基準温度（例えば４０℃）である場合を想定して算出さ
れた値である。燃料噴射弁１２から現実に噴射される燃
料の量Qと、通電時間τとの関係は、燃料の温度によっ
ても変化する。従って、正確な燃料噴射量制御を実現す
るためには、上記ステップ１１８で算出された通電時間
τを、現在の燃料温度に基づいて補正する必要がある。
ECU２４には、本ステップ１２０において用いるべき補
正係数と、燃料温度との関係を定めたマップが記憶され
ている。本ステップ１２０では、そのマップから読み出
された補正係数を用いて、通電時間τの温度補正が行わ
れる。

【００７６】通電時間τの温度補正が終了すると、補正
後の通電時間τを用いて噴射制御が実行される（ステッ
プ１２２）。具体的には、クランク角との関係で燃料噴
射開始時期を検出し、その開始時期から補正後の通電時
間τの間だけ燃料噴射弁１２に励磁電流を供給する処理
が行われる。

【００７７】上記の如く、図１１に示すルーチンによれ
ば、任意の噴射条件点において、高精度な噴射量制御を
実現することができる。また、図１１に示すルーチンに
よれば、個々の噴射条件点では、改めて偏差Δτを求め
る必要がない。つまり、個々の噴射条件点では、既に学
習されているΔDsおよびΔFSPを用いて通電時間τを算
出することができる。このため、本実施形態の手法によ
れば、さほど高速の処理装置を要求することなく、ま
た、多大な演算負荷を生じさせることなく、燃料噴射弁
１２の経時変化を補償した高精度な燃料噴射量制御を実
現することができる。

【００７８】更に、本実施形態の装置では、変化想定要
素の数と同じ２点につき学習が終了すれば、燃料噴射弁
１２の経時変化の影響を、噴射条件領域の全域に反映さ
せることができる。このため、本実施形態の装置によれ
ば、使用頻度の高い噴射条件点のみならず、使用頻度の
低い噴射条件点においても、常に高精度な燃料噴射量制
御を行うことができる。

【００７９】ところで、上述した実施の形態１では、KC
Sの機能を利用して特定の噴射条件点のΔτを実測する
こととしているが、Δτを実測する手法はこれに限定さ
れるものではない。例えば、特定のコモンレール圧につ
いて、特定の燃料噴射量に対して内燃機関１０に生ずる
振動状態を記憶しておき、現実にその振動状態を再現さ
せる通電時間τを適宜検出し、検出された通電時間τに
重畳している変化量をΔτとして捕らえてもよい。

【００８０】また、上述した実施の形態１では、内燃機
関１０の振動状態に着目して偏差Δτを実測している
が、偏差Δτを実測する手法はこれに限定されるもので
はない。すなわち、本実施形態のシステムは、図２
（Ｂ）に示すように、ニードル３６のリフト量を検出す
るリフトセンサ７２を備えている。開弁時におけるニー
ドル３６のリフト量を時間との関係で捕らえた場合、リ
フト量の波形は、燃料噴射弁１２の経時変化（ノズルス
プリングセット荷重、INおよびOUTオリフィス径、バル
ブスプリングセット荷重などの経時変化）の影響で変化
する。そして、そのリフト量の波形は、燃料噴射弁１２
から現実に噴射される燃料の量Qに対して相関を有して
いる。従って、通電時間τに対する実噴射量が、燃料噴
射弁１２の経時変化に伴ってQからQ’に変化した場合、
その変化は、リフト量センサ７２の出力波形より検知す
ることができる。

【００８１】リフト量センサ７２の出力波形より、経時
変化後の実噴射量Q’が検知できると、その実噴射量Q’
を、所望の噴射量Qとするために、通電時間τに施すべ
き偏差Δτを求めることができる。このように、所望の
噴射量Qを得るために確保すべき偏差Δτは、リフト量
センサ７２の出力波形より求めることができる。従っ
て、実施の形態１において、特定の噴射条件点における
偏差Δτは、内燃機関１０の振動状態に代えて、リフト
量センサ７２の出力波形に着目して実測することとして
もよい。

【００８２】また、本実施形態のシステムは、図２
（Ｂ）に示すように、リーク配管７０に現れる背圧を検
出する背圧センサ７８を備えている。リーク配管７０に
現れる背圧は、バルブ６４がOUTオリフィス５８から離
れて第２高圧室５４から高圧の燃料が排出されてくるこ
とにより変化する。そして、その背圧の変化は、燃料噴
射弁１２から現実に噴射される燃料の量Qに対して相関
を有することが知られている。従って、通電時間τに対
する実噴射量が、燃料噴射弁１２の経時変化に伴ってQ
からQ’に変化した場合、その変化は、背圧センサ７８
の出力波形より検知することができる。

【００８３】背圧センサ７８の出力波形より、経時変化
後の実噴射量Q’が検知できると、その実噴射量Q’を、
所望の噴射量Qとするために、通電時間τに施すべき偏
差Δτを求めることができる。このように、所望の噴射
量Qを得るために確保すべき偏差Δτは、背圧センサ７
８の出力波形より求めることができる。従って、実施の
形態１において、特定の噴射条件点における偏差Δτ
は、内燃機関１０の振動状態に代えて、背圧センサ７８
の出力波形に着目して実測することとしてもよい。

【００８４】また、本実施形態において、内燃機関１０
の排気通路には、排気ガス中の空燃比を測定する排気空
燃比センサが配置されている。燃料噴射弁１２から現実
に噴射される燃料の量は、内燃機関１０の排気空燃比に
も反映される。つまり、内燃機関１０の排気空燃比は、
実噴射量Qが多いほどリッチとなり、その量Qが少ないほ
どリーンとなる。従って、通電時間τに対する実噴射量
が、燃料噴射弁１２の経時変化に伴ってQからQ’に変化
した場合、その変化は、排気空燃比センサの出力波形よ
り検知することができる。

【００８５】排気空燃比センサの出力波形より、経時変
化後の実噴射量Q’が検知できると、その実噴射量Q’
を、所望の噴射量Qとするために、通電時間τに施すべ
き偏差Δτを求めることができる。このように、所望の
噴射量Qを得るために確保すべき偏差Δτは、排気空燃
比センサの出力波形より求めることができる。従って、
実施の形態１において、特定の噴射条件点における偏差
Δτは、内燃機関１０の振動状態に代えて、排気空燃比
センサの出力波形に着目して実測することとしてもよ
い。

【００８６】尚、上述した実施の形態１においては、噴
射条件点のそれぞれについて準備された偏差τの近似式
が前記請求項１記載の「特性演算式」に相当し、ECU２
４がそれらの近似式を記憶することで前記請求項１記載
の「演算式記憶手段」が実現されている。また、上述し
た実施の形態１においては、偏差Δτが前記請求項１記
載の「噴射特性変化」に相当し、ECU２４が、上記ステ
ップ１０２の処理を実行することにより前記請求項１記
載の「変化実測手段」が実現されている。更に、上述し
た実施の形態１では、ECU２４が、上記ステップ１０４
の処理を実行することにより前記請求項１または２記載
の「要素変化量算出手段」が、上記ステップ１１４の処
理を実行することにより前記請求項１記載の「特性変化
推定手段」が、上記ステップ１１８の処理を実行するこ
とにより前記請求項１記載の「噴射量補正手段」が、そ
れぞれ実現されている。

【００８７】また、上述した実施の形態１においては、
第２圧力室５４が前記請求項３記載の「圧力室」に、IN
オリフィス５６およびOUTオリフィス５８が前記請求項
３記載の「オリフィス」に、それぞれ相当している。

【００８８】また、上述した実施の形態１においては、
ECU２４が、最も振動の小さくなる状態が適正なパイロ
ット噴射量QPに対応する振動状態であることを記憶する
ことで前記請求項７記載の「振動状態記憶手段」が、図
９に示すΔτを求めることにより前記請求項７記載の
「通電時間変化検出手段」が、それぞれ実現されてい
る。

【００８９】また、上述した実施の形態１においては、
ECU２４が、リフトセンサ７２、背圧センサ７８、また
は排気空燃比センサの出力波形に基づいて燃料噴射弁１
２から噴射される実燃料噴射量を検出することで前記請
求項９記載の「実噴射量検出手段」が、燃料噴射弁１２
の経時変化前の燃料噴射量Qと、経時変化後の実燃料噴
射量Q’との差を求めることにより前記請求項９記載の
「噴射量差検出手段」が、Q’をQとするための偏差Δτ
を求めることにより前記請求項９記載の「通電時間変化
検出手段」が、それぞれ実現される。

【００９０】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。請求項１
記載の発明によれば、複数の噴射条件点で実測された噴
射特性変化と、それらの噴射条件点に対応する特性演算
式とに基づいて、変化想定要素のそれぞれに生じている
変化量を算出することができる。そして、それらの変化
量を適当な特性演算式に代入することで、任意の噴射条
件点で生ずる噴射特性変化を推定することができる。こ
のように、本発明では、数点の噴射条件点での学習内容
を全ての噴射条件点に反映させることができる。従っ
て、本発明によれば、多大な演算負荷を伴うことなく、
全域において高精度な噴射量制御を実現することができ
る。

【００９１】請求項２記載の発明によれば、複数の噴射
条件点のそれぞれで成立する特性演算式（噴射特性変化
の実測値が代入されたもの）を組み合わせて連立方程式
を構成することができる。そして、その連立方程式を解
くことで、変化想定要素に生じている変化量を算出する
ことができる。

【００９２】請求項３記載の発明によれば、燃料噴射弁
のノズル噴孔径、ノズルシート径、オリフィス径、ノズ
ルスプリングセット荷重、バルブスプリングセット荷
重、およびバルブリフトなどの経時変化に対処すること
ができる。

【００９３】請求項４記載の発明によれば、燃料噴射弁
において確保すべき通電時間の変化を噴射特性変化とし
て捕らえて、燃料噴射量の制御を行うことができる。

【００９４】請求項５記載の発明によれば、燃料噴射弁
に供給される燃料圧力が一定で噴射すべき燃料量が異な
る複数の点、または、噴射すべき燃料量が一定で燃料圧
力が異なる複数の点を複数の噴射条件点とすることで、
複数の噴射特性変化を容易に実測することができる。

【００９５】請求項６記載の発明によれば、燃料噴射弁
に供給される燃料圧力、または噴射すべき燃料量が異な
る複数の点を複数の噴射条件点とすることで、複数の噴
射特性変化を容易に実測することができる。

【００９６】請求項７記載の発明によれば、所望の燃料
噴射量を得るために燃料噴射弁の通電時間に反映させる
べき変化量を、内燃機関の振動状態に基づいて容易かつ
正確に検知することができる。

【００９７】請求項８記載の発明によれば、通電時間の
変化量を内燃機関の振動状態に基づいて検知する機能
を、ノックコントロールシステムを利用して実現するこ
とができる。

【００９８】請求項９記載の発明によれば、所望の燃料
噴射量を得るために燃料噴射弁の通電時間に反映させる
べき変化量を、実燃料噴射量と理論上の燃料噴射量との
噴射量差に基づいて容易かつ正確に検知することができ
る。

【００９９】請求項１０記載の発明によれば、燃料噴射
弁が備えるリフトセンサの出力に基づいて、実燃料噴射
量を容易かつ正確に算出することができる。

【０１００】請求項１１記載の発明によれば、燃料噴射
弁が備える背圧センサの出力に基づいて、実燃料噴射量
を容易かつ正確に算出することができる。

【０１０１】請求項１２記載の発明によれば、排気空燃
比センサの出力に基づいて、実燃料噴射量を容易かつ正
確に算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１の構成を説明するため
の概念図である。

【図２】 図１に示す構成が有する燃料噴射弁の断面図
である。

【図３】 燃料噴射弁の経時変化が噴射量と通電時間τ
の関係に与える影響を説明するための図である。

【図４】 第１の噴射条件点において生ずる偏差Δτ30
-1の傾向を表した図である。

【図５】 第２の噴射条件点において生ずる偏差Δτ60
-1の傾向を表した図である。

【図６】 第３の噴射条件点において生ずる偏差Δτ30
-5の傾向を表した図である。

【図７】 第４の噴射条件点において生ずる偏差Δτ60
-10の傾向を表した図である。

【図８】 実施の形態１の内燃機関に搭載されたKCSの
機能を説明するための波形図（その１）である。

【図９】 実施の形態１の内燃機関に搭載されたKCSの
機能を説明するための波形図（その２）である。

【図１０】 実施の形態１において実行される学習制御
ルーチンのフローチャートである。

【図１１】 実施の形態１において実行される噴射制御
ルーチンのフローチャートである。

【符号の説明】

１０ 内燃機関 １２ 燃料噴射弁 １６ コモンレール １８ 高圧ポンプ ２０ 低圧ポンプ ２４ ECU(Electronic Control Unit) ２６ 振動センサ ３８ ノズルシート ４０ 噴孔 ５２ ノズルスプリング ５６ INオリフィス ５８ OUTオリフィス ６４ バルブ ６６ バルブスプリング ７２ リフトセンサ ７８ 背圧センサ τ 通電時間 Δτ 偏差 ΔDs シート径変化量 ΔFSP ノズルスプリングセット荷重低下量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/04 Ｆ０２Ｄ 41/04 ３８０Ｐ 41/38 41/38 Ｂ 45/00 ３６８ 45/00 ３６８Ｂ Ｆ０２Ｍ 47/02 Ｆ０２Ｍ 47/02 65/00 ３０１ 65/00 ３０１Ａ ３０２ ３０２ ３０４ ３０４ ３０６ ３０６Ｂ (72)発明者 松永 彰生 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 福間 隆雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 楢原 義広 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3G066 AA07 AB02 AC09 BA51 CC08U CC14 CD25 CD26 CE22 DA01 DA09 DC18 DC26 3G084 BA11 BA13 BA15 DA04 DA13 DA38 FA00 FA13 FA25 FA33 3G301 HA02 JA00 JA15 JA18 KA11 LB11 LC01 MA11 MA23 NA08 NC02 ND01 ND23 ND28 NE01 NE06 PA17A PB01A PB06A PB08A PC08A PD01A PE03A

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料噴射弁の噴射特性変化を複数の変化
   想定要素の変化量との関係で定めた特性演算式を、噴射
   条件点毎に記憶する演算式記憶手段と、 前記変化想定要素の数以上の噴射条件点で、前記燃料噴
   射弁の噴射特性変化を実測する変化実測手段と、 実測された複数の噴射特性変化と、それらの噴射量特性
   変化が実測された複数の噴射条件点のそれぞれに対応す
   る特性演算式とに基づいて、前記変化想定要素のそれぞ
   れに生じている変化量を算出する要素変化量算出手段
   と、 前記変化想定要素のそれぞれに生じている変化量の算出
   値を、所望の噴射条件点に対応する特性演算式に代入し
   て、当該所望の噴射条件点において現れる噴射特性変化
   を推定する特性変化推定手段と、 前記噴射特性変化の推定結果に基づいて、燃料噴射量が
   適正量となるように、前記燃料噴射弁の制御条件を補正
   する噴射量補正手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記要素変化量算出手段は、 前記複数の噴射特性変化の実測値を、それぞれ対応する
   特性演算式に代入することで連立方程式を立てる手段
   と、 前記連立方程式を解いて前記変化想定要素に生じている
   変化量を算出する手段とを含むことを特徴とする請求項
   １記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
3. 【請求項３】 前記燃料噴射弁は、 ノズル噴孔を開閉するニードルと、 前記ニードルの弁座として機能するノズルシートと、 前記ニードルを閉方向に付勢するノズルスプリングと、 前記ニードルを閉方向に付勢する圧力を発生する圧力室
   と、 前記圧力室への流体の流入または流出を制御するオリフ
   ィスと、 前記オリフィスを開閉するバルブと、 前記バルブを閉方向に付勢するバルブスプリングとを備
   え、 前記複数の変化想定要素は、前記燃料噴射弁のノズル噴
   孔径、ノズルシート径、オリフィス径、ノズルスプリン
   グセット荷重、バルブスプリングセット荷重、およびバ
   ルブリフトのうち、少なくとも２つを含むことを特徴と
   する請求項１または２記載の内燃機関の燃料噴射量制御
   装置。
4. 【請求項４】 前記変化実測手段は、所望の燃料噴射量
   を得るために前記燃料噴射弁において確保すべき通電時
   間の変化を前記噴射特性変化として検出することを特徴
   とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の燃
   料噴射量制御装置。
5. 【請求項５】 前記燃料噴射弁の噴射特性変化が実測さ
   れる複数の噴射条件点は、前記燃料噴射弁に供給される
   燃料圧力が一定で噴射すべき燃料量が異なる複数の点、
   または、噴射すべき燃料量が一定で前記燃料圧力が異な
   る複数の点であることを特徴とする請求項１乃至４の何
   れか１項記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
6. 【請求項６】 前記燃料噴射弁の噴射特性変化が実測さ
   れる複数の噴射条件点は、前記燃料噴射弁に供給される
   燃料圧力、または噴射すべき燃料量が異なる複数の点で
   あることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載
   の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
7. 【請求項７】 前記変化実測手段は、 内燃機関に生ずる振動を検出する振動センサと、 前記噴射特性変化が実測される複数の噴射条件点のそれ
   ぞれにおいて発生すべき振動状態を記憶した振動状態記
   憶手段と、 前記振動状態を発生させるための理論上の通電時間と、
   前記振動状態を現実に発生させるための実通電時間との
   差を、前記通電時間の変化として検出する通電時間変化
   検出手段と、 を含むことを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項記
   載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
8. 【請求項８】 内燃機関の騒音が小さくなるように、燃
   料の本噴射に先立って適量のパイロット噴射を行うノッ
   クコントロールシステムを備え、 前記振動センサ、前記振動状態記憶手段、および前記通
   電時間変化手段は、前記ノックコントロールシステムの
   構成要素であることを特徴とする請求項７記載の内燃機
   関の燃料噴射量制御装置。
9. 【請求項９】 前記変化実測手段は、 前記燃料噴射弁から噴射される実燃料噴射量を検出する
   実噴射量検出手段と、 前記噴射特性変化が実測される複数の噴射条件点のそれ
   ぞれにおいて、理論上の燃料噴射量と実燃料噴射量との
   噴射量差を検出する噴射量差検出手段と、 前記噴射量差を相殺するために前記通電時間に加えるべ
   き補正時間を、前記通電時間の変化として検出する通電
   時間変化検出手段と、 を含むことを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項記
   載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
10. 【請求項１０】 前記燃料噴射弁は、ノズル噴孔を開閉
    するニードルを備え、 前記実噴射量検出手段は、 前記ニードルのリフト量を検出するリフトセンサと、 前記リフト量に基づいて前記燃料噴射弁から噴射される
    実燃料噴射量を算出する実噴射量算出手段と、を備える
    ことを特徴とする請求項９記載の内燃機関の燃料噴射量
    制御装置。
11. 【請求項１１】 前記燃料噴射弁は、 ノズル噴孔を開閉するニードルと、 前記ニードルを閉方向に付勢する圧力を発生する圧力室
    と、 前記圧力室への流体の流入または流出を制御するオリフ
    ィスと、 前記オリフィスを開閉するバルブとを備え、前記燃料噴
    射弁は、ノズル噴孔を開閉するニードルを備え、 前記実噴射量検出手段は、 前記オリフィスを介して前記圧力室と連通するリーク配
    管内に生ずる背圧を検出する背圧センサと、 前記背圧に基づいて前記燃料噴射弁から噴射される実燃
    料噴射量を算出する実噴射量算出手段と、を備えること
    を特徴とする請求項９記載の内燃機関の燃料噴射量制御
    装置。
12. 【請求項１２】 前記実噴射量検出手段は、 内燃機関の排気空燃比を検出する排気空燃比センサと、 前記排気空燃比に基づいて前記燃料噴射弁から噴射され
    る実燃料噴射量を算出する実噴射量算出手段と、 を備えることを特徴とする請求項９記載の内燃機関の燃
    料噴射量制御装置。