JP2009057926A - 燃料噴射装置及び燃料噴射システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁の噴射状態を詳細かつ高精度に制御できる燃料噴射装置及び燃料噴射システムを提供する。
【解決手段】インジェクタ２０（燃料噴射弁）と、コモンレール（蓄圧容器）に対して噴射孔に近い側に配置されて燃料圧力を検出する圧力センサ２０ａと、試験により得られたインジェクタ２０の噴射特性を示す個体差情報が記憶されたＩＣメモリ２６（記憶手段）とを備える。そして、ＩＣメモリ２６に記憶させる前記個体差情報を、噴射孔からの１回の燃料噴射に伴い生じる圧力センサ２０ａの検出圧力の変動波形のうち、噴射終了後に対応する部分の変動パターンに関する情報とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、蓄圧容器から分配される燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた、燃料噴射装置及び燃料噴射システムに関する。

従来より、エンジン（内燃機関）の燃焼に用いる燃料を高圧状態でコモンレール（蓄圧容器）に蓄圧させ、コモンレールから各気筒に向けて燃料を分配して燃料噴射弁から噴射するコモンレール式の燃料噴射装置が知られている。この種の従来装置は、コモンレールに取り付けられた圧力センサ（レール圧センサ）により蓄圧された燃料の圧力を検出し、その検出結果に基づき、コモンレールに燃料を供給する燃料ポンプ等、燃料供給系を構成する各種装置の駆動を制御するのが一般的である（特許文献１参照）。

特許文献１記載の燃料噴射装置では、燃料噴射弁の開弁時間Ｔｑを制御することで噴射量Ｑを制御している。そして、同じ型式の燃料噴射弁であっても開弁時間と噴射量との関係には個体差があるため、燃料噴射弁を工場出荷する前にその噴射特性（Ｔｑ−Ｑ特性）を試験している。試験により得られた噴射特性は個体差情報としてＱＲコード（登録商標）に記憶され、そのＱＲコードは燃料噴射弁に貼り付けられている。

ＱＲコードに記憶された個体差情報はスキャナ装置により読み込まれ、その後、エンジンの運転状態を制御するエンジンＥＣＵに記憶される。そして、燃料噴射弁をエンジンに搭載した工場出荷後の状態において、エンジンＥＣＵは、記憶された個体差情報を用いて開弁時間Ｔｑを制御し、これにより噴射量Ｑを制御している。
特開２００６−２００３７８号公報

しかしながら近年では、工場出荷後のエンジン搭載状態において１回の開弁による噴射量Ｑを制御するのみならず、その噴射の実噴射開始時期や最大噴射率到達時期等、噴射量Ｑ以外についての噴射状態をも詳細に制御することが要求されている。つまり、同じ噴射量Ｑであっても実噴射開始時期や最大噴射率到達時期等の噴射状態が異なれば、エンジンの燃焼状態が異なり、ひいてはエンジンの出力トルクや排気の状態が異なってくる。

特に、ディーゼルエンジンにおいて１燃焼サイクルあたりに複数回燃料を噴射する多段噴射を行う燃料噴射装置では、噴射状態を制御するにあたり、噴射量Ｑ以外の噴射状態（例えば実噴射開始時期や最大噴射率到達時期等）についても詳細に制御することが要求される。

これに対し、燃料噴射弁の個体差情報としてＴｑ−Ｑ特性のみを試験して記憶させている上記特許文献１記載の装置では、噴射量Ｑ以外の噴射状態については個体差を把握できていないので、噴射量Ｑ以外の噴射状態までは高精度に制御することが困難である。

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、燃料噴射弁の噴射状態を詳細かつ高精度に制御できる燃料噴射装置及び燃料噴射システムを提供することにある。

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。

請求項１記載の発明では、燃料を蓄圧する蓄圧容器から分配される燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の噴射孔に至るまでの燃料通路のうち前記蓄圧容器に対して前記噴射孔に近い側に配置され、燃料圧力を検出する圧力センサと、試験により得られた前記燃料噴射弁の噴射特性を示す個体差情報が記憶された記憶手段と、を備え、前記個体差情報は、前記噴射孔からの１回の燃料噴射に伴い生じる前記圧力センサの検出圧力の変動波形のうち、噴射終了後に対応する部分の変動パターンに関する情報を含むことを特徴とする。

ところで、燃料噴射弁の噴射孔における燃料の圧力は燃料の噴射に伴い変動する。そして、このような噴射孔での圧力変動と噴射状態（例えば実噴射開始時期や最大噴射率到達時期等）とは相関が強い。本発明者はこの点に着目しており、前記圧力変動を検出することで噴射量Ｑ以外の噴射状態まで詳細に検知することを検討した。しかしながら上記特許文献１記載の装置では、圧力センサ（レール圧センサ）は、蓄圧容器内の燃料圧力を検出することを目的としているため蓄圧容器に取り付けられている。そのため、噴射に伴い生じる圧力変動は蓄圧容器内で減衰してしまう。よって、こうした従来装置では前記圧力変動を精度よく検出することは困難である。

これに対し本発明では、圧力センサを、蓄圧容器から噴射孔に至るまでの燃料通路のうち蓄圧容器に対して前記噴射孔に近い側に配置しているので、噴射孔での圧力変動を蓄圧容器内で減衰する前に検出することができる。よって、噴射に伴い生じる圧力変動を精度よく検出することができるので、その検出結果を用いて噴射状態を詳細に検知することができる。これにより、燃料噴射弁の噴射状態を詳細かつ高精度に制御できる。

ここで、燃料噴射弁を工場出荷して内燃機関に搭載させた後、内燃機関の１燃焼サイクルあたりに複数回燃料を噴射させる多段噴射制御を実行する場合には、上述の如く噴射に伴い生じる圧力変動の検出結果（変動波形）を用いて噴射状態を詳細に制御するにあたり、次の点に留意する必要がある。すなわち、前記変動波形のうち１回目噴射以降のｎ回目噴射に対応する部分の変動パターンには、ｎ回目より前のｍ回目噴射に伴い生じる変動波形のうち噴射終了後に対応する部分の変動パターンが重畳（干渉）する。そのため、ｎ回目噴射の噴射状態を詳細かつ高精度に制御するにあたり、単純に圧力変動の検出結果（変動波形）を用いて噴射状態を制御しようとすると、高精度に制御することが困難である。

これに対し本発明では、燃料噴射弁毎に実施される試験により得られた個体差情報として、噴射孔からの１回の燃料噴射に伴い生じる圧力センサの検出圧力の変動波形のうち、噴射終了後に対応する部分の変動パターンに関する情報を記憶手段に記憶させている。よって、例えば、燃料噴射弁を工場出荷する前に噴射特性を試験するにあたり、前記噴射終了後に対応する部分の変動パターンを試験し、その試験により得られた変動パターンを個体差情報として記憶手段に記憶させるようにすれば、圧力センサの変動波形のうちｎ回目噴射に対応する部分の変動パターン（ｍ回目噴射終了後の変動パターンが重畳された変動パターン）から、ｍ回目噴射終了後に対応する部分の変動パターンを差し引いて、ｎ回目噴射に伴い生じる変動波形を抽出することができる。よって、このように抽出した変動波形を用いることにより燃料噴射弁の噴射状態を高精度に制御できる。

ここで、圧力センサの検出特性にも個体差があり、同じ圧力であっても出力電圧が異なる場合がある。よって、工場出荷前の上記試験を実施するにあたり、燃料噴射装置が備える圧力センサとは異なる圧力センサを用いて試験すると、内燃機関の運転時に実際に用いる圧力センサの検出特性が個体差情報に反映されないこととなる。これに対し本発明では、「前記個体差情報は、・・・前記圧力センサの検出圧力の変動波形のうち、噴射終了後に対応する部分の変動パターンに関する情報を含む」との構成要件を備える。つまり、燃料噴射装置が備える圧力センサの検出圧力及び燃料噴射弁を組み合わせて試験した結果得られた個体差情報を用いている。よって、内燃機関の運転時に実際に用いる圧力センサの検出特性が個体差情報に反映されるので、燃料噴射弁の噴射状態を高精度に制御できる。

前記変動パターンに関する情報の具体例として、記載の如く、前記変動パターンの振幅及び周期の少なくとも一方が挙げられる（請求項２参照）。また、前記変動パターンに関する情報の具体例として、前記変動パターンの振幅及び周期から算出される算出波形に対し、前記算出波形の周期よりも短い周期で現れる部分的な脈動パターンが挙げられる（請求項３参照）。

また、前記変動パターンに関する情報の具体例として、前記噴射孔からの１回の燃料噴射に伴い生じる前記圧力センサの検出圧力の変動波形のうち、前記変動パターンが開始される起点が挙げられる（請求項４参照）。請求項５記載の如く、前記起点は、前記噴射孔からの１回の燃料噴射に伴い生じる前記圧力センサの検出圧力の変動波形のうち、実噴射終了時期に対応する部分が出現する時期であることが望ましい。

請求項６記載の発明では、前記変動パターンに関する情報は、前記燃料噴射弁への燃料の供給圧力を異ならせた複数パターンの試験条件で試験されており、前記複数パターンの各々と対応付けて複数記憶されていることを特徴とする。これによれば、圧力センサの変動波形のうち噴射終了後に対応する部分の変動パターンに関する情報が、燃料噴射弁への燃料の供給圧力によって異なる場合であっても、噴射状態を制御するにあたり供給圧力に応じた情報を用いて制御できるので、噴射状態を高精度に制御できる。

請求項７記載の発明では、内燃機関の１燃焼サイクルあたりに複数回燃料を噴射させる多段噴射制御を実行するにあたり、前記圧力センサからの検出圧力の変動波形を取得する取得手段と、前記取得手段により取得した変動波形のうち１回目噴射以降のｎ回目噴射に対応する部分の変動パターンと、前記記憶手段に記憶された変動パターンに関する情報から得られるｎ回目より前のｍ回目噴射終了後に対応する部分の変動パターンとを比較して、ｎ回目噴射に伴い生じる変動波形を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出されたｎ回目噴射に伴い生じる変動波形を用いて前記燃料噴射弁の作動を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。

これによれば、例えば、燃料噴射弁を工場出荷して内燃機関に搭載した後において、ｎ回目噴射に対応する部分の変動パターンとｍ回目噴射終了後に対応する部分の変動パターンとを比較して、ｎ回目噴射に伴い生じる変動波形を抽出し、抽出されたｎ回目噴射に伴い生じる変動波形を用いて燃料噴射弁の作動を制御する。よって、燃料噴射弁の噴射状態を高精度に制御できる。

請求項８記載の発明では、前記記憶手段に記憶された前記噴射終了後に対応する部分の変動パターンに関する値が、予め設定された上限値を超えた場合には、異常が発生していると判定する異常判定手段を備えることを特徴とする。そのため、異常発生が判定された場合には、例えば前記変動パターンに関する情報等を用いることなく噴射状態を制御する等の異常発生時の対応ができるので、圧力センサのロバスト性を向上できる。

ここで、上記請求項１記載の発明では、燃料噴射装置が備える圧力センサの検出圧力及び燃料噴射弁を組み合わせて試験した結果得られた個体差情報を用いるので、内燃機関の運転時に実際に用いる圧力センサの検出特性が個体差情報に反映されることは前述した通りである。そこで、請求項９記載の発明の如く圧力センサを燃料噴射弁に取り付けるように構成すれば、工場出荷前の噴射特性試験で用いた圧力センサを、対応する燃料噴射弁とは別の燃料噴射弁に対して組み付けてしまうといった組み付け誤作業を防止できる。

しかも、上記請求項９記載の発明によれば、蓄圧容器と燃料噴射弁とを接続する配管に圧力センサを取り付ける場合に比べて、圧力センサの取り付け位置が燃料噴射弁の噴射孔に近い位置となる。よって、噴射孔での圧力変動が前記配管にて減衰してしまった後の圧力変動を検出する場合に比べて、噴射孔での圧力変動をより的確に検出することができる。

上述の如く圧力センサを燃料噴射弁に取り付けるにあたり、請求項１０記載の発明では前記燃料噴射弁の燃料流入口に取り付けることを特徴とし、請求項１１記載の発明では、前記燃料噴射弁の内部に取り付け、前記燃料噴射弁の燃料流入口から前記噴射孔に至るまでの内部燃料通路の燃料圧力を検出することを特徴とする。

上述の如く燃料流入口に取り付ける場合には、燃料噴射弁の内部に取り付ける場合に比べて圧力センサの取付構造を簡素にできる。一方、燃料噴射弁の内部に取り付ける場合には、燃料流入口に取り付ける場合に比べて圧力センサの取り付け位置が燃料噴射弁の噴射孔に近い位置となるので、噴射孔での圧力変動をより的確に検出することができる。

請求項１２記載の発明では、前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の燃料流入口までの燃料通路には、前記蓄圧容器内の燃料の圧力脈動を減衰させるオリフィスが備えられており、前記圧力センサは前記オリフィスの燃料流れ下流側に配置されていることを特徴とする。ここで、前記オリフィスの上流側に圧力センサを配置した場合には、噴射孔での圧力変動がオリフィスにより減衰してしまった後の圧力変動を検出することとなる。これに対し上記請求項１２記載の発明によれば、オリフィスの下流側に圧力センサを配置するので、オリフィスにより減衰する前の状態の圧力変動を検出することができ、噴射孔での圧力変動をより的確に検出することができる。

請求項１３記載の発明では、前記記憶手段はＩＣメモリであることを特徴とするので、従来用いていたＱＲコード（登録商標）に比べて記憶手段の記憶容量を容易に大きくでき、好適である。

請求項１４記載の発明では、上記発明にかかる燃料噴射装置と、燃料を蓄圧するとともにその蓄圧燃料を複数の前記燃料噴射弁に分配する蓄圧容器と、を備えることを特徴とする燃料噴射システムである。この燃料噴射システムによれば、上述の各種効果を同様に発揮することができる。

以下、本発明に係る燃料噴射装置及び燃料噴射システムを具体化した一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の装置は、例えば４輪自動車用エンジン（内燃機関）を対象にするコモンレール式燃料噴射システムに搭載されており、ディーゼルエンジンのエンジンシリンダ内の燃焼室に直接的に高圧燃料（例えば噴射圧力「１０００気圧」以上の軽油）を噴射供給（直噴供給）する際に用いられる。

はじめに、図１を参照して、本実施形態に係るコモンレール式燃料噴射システム（車載エンジンシステム）の概略について説明する。なお、本実施形態では多気筒（例えば直列４気筒）エンジンを想定している。詳しくは、４ストロークのレシプロ式ディーゼルエンジン（内燃機関）である。このエンジンでは、吸排気弁のカム軸に設けられた気筒判別センサ（電磁ピックアップ）にてその時の対象シリンダが逐次判別され、４つのシリンダ＃１〜＃４について、それぞれ吸入・圧縮・燃焼・排気の４行程による１燃焼サイクルが「７２０°ＣＡ」周期で、詳しくは例えば各シリンダ間で「１８０°ＣＡ」ずらしてシリンダ＃１，＃３，＃４，＃２の順に逐次実行される。図中のインジェクタ２０（燃料噴射弁）は、燃料タンク１０側から、それぞれシリンダ＃１，＃２，＃３，＃４用のインジェクタである。

同図１に示されるように、このシステムは、大きくは、ＥＣＵ（電子制御ユニット）３０が、各種センサからのセンサ出力（検出結果）を取り込み、それら各センサ出力に基づいて燃料供給系を構成する各装置の駆動を制御するように構成されている。ＥＣＵ３０は、吸入調整弁１１ｃに対する電流供給量を調整して燃料ポンプ１１の燃料吐出量を所望の値に制御することで、コモンレール１２（蓄圧容器）内の燃料圧力（圧力センサ２０ａにて測定される時々の燃料圧力）を目標値（目標燃圧）にフィードバック制御（例えばＰＩＤ制御）している。そして、その燃料圧力に基づいて、対象エンジンの所定シリンダに対する燃料噴射量、ひいては同エンジンの出力（出力軸の回転速度やトルク）を所望の大きさに制御している。

燃料供給系を構成する諸々の装置は、燃料上流側から、燃料タンク１０、燃料ポンプ１１、コモンレール１２、及びインジェクタ２０の順に配設されている。このうち、燃料タンク１０と燃料ポンプ１１とは、燃料フィルタ１０ｂを介して配管１０ａにより接続されている。

ここで、燃料タンク１０は、対象エンジンの燃料（軽油）を溜めておくためのタンク（容器）である。また、燃料ポンプ１１は、高圧ポンプ１１ａ及び低圧ポンプ１１ｂを有し、低圧ポンプ１１ｂによって上記燃料タンク１０から汲み上げられた燃料を、高圧ポンプ１１ａにて加圧して吐出するように構成されている。そして、高圧ポンプ１１ａに送られる燃料圧送量、ひいては燃料ポンプ１１の燃料吐出量は、燃料ポンプ１１の燃料吸入側に設けられた吸入調整弁（ＳＣＶ：Suction Control Valve）１１ｃによって調量されるよ
うになっている。すなわち、この燃料ポンプ１１では、吸入調整弁１１ｃ（例えば非通電時に開弁するノーマリオン型の調整弁）の駆動電流量（ひいては弁開度）を調整することで、同ポンプ１１からの燃料吐出量を所望の値に制御することができるようになっている。

燃料ポンプ１１を構成する２種のポンプのうち、低圧ポンプ１１ｂは、例えばトロコイド式のフィードポンプとして構成されている。これに対し、高圧ポンプ１１ａは、例えばプランジャポンプからなり、図示しない偏心カムにて所定のプランジャ（例えば３本のプランジャ）をそれぞれ軸方向に往復動させることにより加圧室に送られた燃料を逐次所定のタイミングで圧送するように構成されている。いずれのポンプも、駆動軸１１ｄによって駆動されるものである。ちなみにこの駆動軸１１ｄは、対象エンジンの出力軸であるクランク軸４１に連動し、例えばクランク軸４１の１回転に対して「１／１」又は「１／２」等の比率で回転するようになっている。すなわち、上記低圧ポンプ１１ｂ及び高圧ポンプ１１ａは、対象エンジンの出力によって駆動される。

こうした燃料ポンプ１１により燃料タンク１０から燃料フィルタ１０ｂを介して汲み上げられた燃料は、コモンレール１２へ加圧供給（圧送）される。そして、コモンレール１２は、その燃料ポンプ１１から圧送された燃料を高圧状態で蓄えてこれを、シリンダ毎に設けられた高圧配管１４を通じて、各シリンダ＃１〜＃４のインジェクタ２０へそれぞれ分配供給する。これらインジェクタ２０（＃１）〜（＃４）の燃料排出口２１は、それぞれ余分な燃料を燃料タンク１０へ戻すための配管１８とつながっている。また、コモンレール１２と高圧配管１４との間には、コモンレール１２から高圧配管１４に流れる燃料の圧力脈動を減衰させるオリフィス１２ａ（燃料脈動軽減手段）が備えられている。

図２に、上記インジェクタ２０の詳細構造を示す。なお、上記４つのインジェクタ２０（＃１）〜（＃４）は基本的には同様の構造（例えば図２に示す構造）となっている。いずれのインジェクタ２０も、燃焼用のエンジン燃料（燃料タンク１０内の燃料）を利用した油圧駆動式の燃料噴射弁であり、燃料噴射に際しての駆動動力の伝達が油圧室Ｃｄ（制御室）を介して行われる。同図２に示されるように、このインジェクタ２０は、非通電時に閉弁状態となるノーマリクローズ型の燃料噴射弁として構成されている。

インジェクタ２０のハウジング２０ｅに形成された燃料流入口２２には、コモンレール１２から送られてくる高圧燃料が流入し、流入した高圧燃料の一部は油圧室Ｃｄに流入し、他は噴射孔２０ｆに向けて流れる。油圧室Ｃｄには制御弁２３により開閉されるリーク孔２４が形成されており、制御弁２３によりリーク孔２４が開放されると、油圧室Ｃｄの燃料はリーク孔２４から燃料排出口２１を経て燃料タンク１０に戻される。

このインジェクタ２０の燃料噴射に際しては、二方電磁弁を構成するソレノイド２０ｂに対する通電状態（通電／非通電）に応じて制御弁２３を作動させることで、油圧室Ｃｄの密閉度合、ひいては同油圧室Ｃｄの圧力（ニードル弁２０ｃの背圧に相当）が増減される。そして、その圧力の増減により、スプリング２０ｄ（コイルばね）の伸張力に従って又は抗して、ニードル弁２０ｃがハウジング２０ｅ内を往復動（上下）することで、噴射孔２０ｆ（必要な数だけ穿設）までの燃料供給通路２５が、その中途（詳しくは往復動に基づきニードル弁２０ｃが着座又は離座するテーパ状のシート面）で開閉される。

ここで、ニードル弁２０ｃの駆動制御は、オンオフ制御を通じて行われる。すなわち、ニードル弁２０ｃの駆動部（上記二方電磁弁）には、ＥＣＵ３０からオンオフを指令するパルス信号（通電信号）が送られる。そして、パルスオン（又はオフ）によりニードル弁２０ｃがリフトアップして噴射孔２０ｆが開放され、パルスオフ（又はオン）によりリフトダウンして噴射孔２０ｆが閉塞される。

ちなみに、上記油圧室Ｃｄの増圧処理は、コモンレール１２からの燃料供給によって行われる。他方、油圧室Ｃｄの減圧処理は、ソレノイド２０ｂへの通電により制御弁２３を作動させてリーク孔２４を開放させることによって行われる。これにより、当該インジェクタ２０と燃料タンク１０とを接続する配管１８（図１）を通じてその油圧室Ｃｄ内の燃料が上記燃料タンク１０へ戻される。つまり、油圧室Ｃｄ内の燃料圧力を制御弁２３の開閉作動により調整することで、噴射孔２０ｆを開閉するニードル弁２０ｃの作動が制御される。

このように、上記インジェクタ２０は、弁本体（ハウジング２０ｅ）内部での所定の往復動作に基づいて噴射孔２０ｆまでの燃料供給通路２５を開閉（開放・閉鎖）することにより当該インジェクタ２０の開弁及び閉弁を行うニードル弁２０ｃを備える。そして、非駆動状態では、定常的に付与される閉弁側への力（スプリング２０ｄによる伸張力）でニードル弁２０ｃが閉弁側へ変位するとともに、駆動状態では、駆動力が付与されることにより上記スプリング２０ｄの伸張力に抗してニードル弁２０ｃが開弁側へ変位する。そしてこの際、それら非駆動状態と駆動状態とでは、ニードル弁２０ｃのリフト量が略対称に変化する。

インジェクタ２０には、燃料圧力を検出する圧力センサ２０ａ（図１も併せ参照）が取り付けられている。具体的には、ハウジング２０ｅに形成された燃料流入口２２と高圧配管１４とを治具２０ｊで連結させ、この治具２０ｊに圧力センサ２０ａを取り付けている。なお、インジェクタ２０を製造工場から出荷する段階では、治具２０ｊ、圧力センサ２０ａ及び後述のＩＣメモリ２６（図１及び図４参照）がインジェクタ２０に取り付けられた状態で出荷される。

このようにインジェクタ２０の燃料流入口２２に圧力センサ２０ａを取り付けることで、燃料流入口２２における燃料圧力（インレット圧）の随時の検出が可能とされている。具体的には、この圧力センサ２０ａの出力により、当該インジェクタ２０の噴射動作に伴う燃料圧力の変動パターンや、燃料圧力レベル（安定圧力）、燃料噴射圧力等を検出（測定）することができる。

圧力センサ２０ａは、複数のインジェクタ２０（＃１）〜（＃４）の各々に対して設けられている。そして、これら圧力センサ２０ａの出力に基づいて、所定の噴射について、インジェクタ２０の噴射動作に伴う燃料圧力の変動パターンを高い精度で検出することができるようになっている（詳しくは後述）。

また、図示しない車両（例えば４輪乗用車又はトラック等）には、上記各センサの他にもさらに、車両制御のための各種のセンサが設けられている。例えば対象エンジンの出力軸であるクランク軸４１の外周側には、所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）クランク角信号を出力するクランク角センサ４２（例えば電磁ピックアップ）が、同クランク軸４１の回転角度位置や回転速度（エンジン回転速度）等を検出するために設けられている。また、アクセルペダルの状態（変位量）に応じた電気信号を出力するアクセルセンサ４４が、運転者によるアクセルペダルの操作量（踏み込み量）を検出するために設けられている。

こうしたシステムの中で、本実施形態の燃料噴射装置として機能するとともに、電子制御ユニットとして主体的にエンジン制御を行う部分がＥＣＵ３０である。このＥＣＵ３０（エンジン制御用ＥＣＵ）は、周知のマイクロコンピュータ（図示略）を備えて構成され、上記各種センサの検出信号に基づいて対象エンジンの運転状態やユーザの要求を把握し、それに応じて上記吸入調整弁１１ｃやインジェクタ２０等の各種アクチュエータを操作することにより、その時々の状況に応じた最適な態様で上記エンジンに係る各種の制御を行っている。

また、このＥＣＵ３０に搭載されるマイクロコンピュータは、各種の演算を行うＣＰＵ（基本処理装置）、その演算途中のデータや演算結果等を一時的に記憶するメインメモリとしてのＲＡＭ、プログラムメモリとしてのＲＯＭ、データ保存用メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ、バックアップＲＡＭ（ＥＣＵ３０の主電源停止後も車載バッテリ等のバックアップ電源により常時給電されているメモリ）等を備えて構成されている。そして、ＲＯＭには、当該燃料噴射制御に係るプログラムを含めたエンジン制御に係る各種のプログラムや制御マップ等が、またデータ保存用メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）には、対象エンジンの設計データをはじめとする各種の制御データ等が、それぞれ予め格納されている。

本実施形態では、ＥＣＵ３０が、随時入力される各種のセンサ出力（検出信号）に基づいて、その時に出力軸（クランク軸４１）に生成すべきトルク（要求トルク）、ひいてはその要求トルクを満足するための燃料噴射量を算出する。こうして、インジェクタ２０の燃料噴射量を可変設定することで、各シリンダ内（燃焼室）での燃料燃焼を通じて生成されるトルク（生成トルク）、ひいては実際に出力軸（クランク軸４１）へ出力される軸トルク（出力トルク）を制御する（要求トルクへ一致させる）ようになっている。

すなわち、このＥＣＵ３０は、例えば時々のエンジン運転状態や運転者によるアクセルペダルの操作量等に応じた燃料噴射量を算出し、所望の噴射時期に同期して、その燃料噴射量での燃料噴射を指示する噴射制御信号（駆動量）を上記インジェクタ２０へ出力する。そしてこれにより、すなわち同インジェクタ２０の駆動量（例えば開弁時間）に基づいて、対象エンジンの出力トルクが目標値へ制御されることになる。

なお周知のように、ディーゼルエンジンにおいては、定常運転時、新気量増大やポンピングロス低減等の目的で、同エンジンの吸気通路に設けられた吸気絞り弁（スロットル弁）が略全開状態に保持される。したがって、定常運転時の燃焼制御（特にトルク調整に係る燃焼制御）としては燃料噴射量のコントロールが主となっている。

以下、図３を参照して、本実施形態に係る燃料噴射制御の基本的な処理手順について説明する。なお、この図３の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばＥＣＵ３０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。そして、これら各図の一連の処理は、基本的には、ＥＣＵ３０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、対象エンジンの各シリンダについてそれぞれ１燃焼サイクルにつき１回の頻度で順に実行される。すなわち、このプログラムにより、１燃焼サイクルで休止シリンダを除く全てのシリンダに燃料の供給が行われることになる。

同図３に示すように、この一連の処理においては、まずステップＳ１１で、所定のパラメータ、例えばその時のエンジン回転速度（クランク角センサ４２による実測値）及び燃料圧力（燃圧センサ２０ａによる実測値）、さらには運転者によるその時のアクセル操作量（アクセルセンサ４４による実測値）等を読み込む。

続くステップＳ１２では、上記ステップＳ１１で読み込んだ各種パラメータに基づいて噴射パターンを設定する。例えば単段噴射の場合にはその噴射の噴射量（噴射時間）が、また多段噴射の噴射パターンの場合にはトルクに寄与する各噴射の総噴射量（総噴射時間）が、それぞれ上記出力軸（クランク軸４１）に生成すべきトルク（要求トルク、いわばその時のエンジン負荷に相当）に応じて可変設定される。そして、その噴射パターンに基づいて、上記インジェクタ２０に対する指令値（指令信号）が設定されることになる。これにより、車両の状況等に応じて、前述したパイロット噴射、プレ噴射、アフタ噴射、ポスト噴射等が適宜メイン噴射と共に実行されることになる。

なお、この噴射パターンは、例えば上記ＲＯＭに記憶保持された所定のマップ（噴射制御用マップ、数式でも可）及び補正係数に基づいて取得される。詳しくは、例えば予め上記所定パラメータ（ステップＳ１１）の想定される範囲について試験により最適噴射パターン（適合値）を求め、その噴射制御用マップに書き込んでおく。ちなみに、この噴射パターンは、例えば噴射段数（１燃焼サイクル中の噴射回数）、並びにそれら各噴射の噴射時期（噴射タイミング）及び噴射時間（噴射量に相当）等のパラメータにより定められるものである。こうして、上記噴射制御用マップは、それらパラメータと最適噴射パターンとの関係を示すものとなっている。

そして、この噴射制御用マップで取得された噴射パターンを、別途更新されている補正係数（例えばＥＣＵ３０内のＥＥＰＲＯＭに記憶）に基づいて補正する（例えば「設定値＝マップ上の値／補正係数」なる演算を行う）ことで、その時に噴射すべき噴射パターン、ひいてはその噴射パターンに対応した上記インジェクタ２０に対する指令信号を得る。補正係数（厳密には複数種の係数のうちの所定の係数）は、別途の処理により内燃機関の運転中に逐次更新されている。

なお、上記噴射パターンの設定（ステップＳ１２）には、同噴射パターンの要素（上記噴射段数等）毎に別々に設けられた各マップを用いるようにしても、あるいはこれら噴射パターンの各要素を幾つか（例えば全て）まとめて作成したマップを用いるようにしてもよい。

こうして設定された噴射パターン、ひいてはその噴射パターンに対応する指令値（指令信号）は、続くステップＳ１３で使用される。すなわち、同ステップＳ１３では、その指令値（指令信号）に基づいて（詳しくは上記インジェクタ２０へその指令信号を出力して）、同インジェクタ２０の駆動を制御する。そして、このインジェクタ２０の駆動制御をもって、図３の一連の処理を終了する。

次に、前述したステップＳ１２で用いられる噴射制御用マップの作成手順について説明する。

この噴射制御用マップは、インジェクタ２０を工場出荷する前に予め試験された結果に基づき作成されている。噴射制御用マップを作成するための一連の手順を説明すると、先ず、インジェクタ２０（＃１）〜（＃４）の各々について前記試験（噴射特性試験）を行い、その試験により得られたインジェクタ２０の噴射特性を示す個体差情報を各々のＩＣメモリ２６（記憶手段）に記憶させる。その後、ＥＣＵ３０に備えられた通信手段３１（図１及び図４参照）を介して、各々のＩＣメモリ２６からＥＣＵ３０へ個体差情報を送信する。当該送信は非接触の無線送信でもよいし有線送信でもよい。

上記噴射特性試験は図４に示す態様で行われる。すなわち、インジェクタ２０の先端を容器５０内に入れる。その後、インジェクタ２０の燃料流入口２２に高圧燃料を供給して、噴射孔２０ｆから容器５０内に燃料を噴射させる。この時、高圧燃料の供給は図１に示す燃料ポンプ１１を用いて供給してもよいし、図４に示す試験用の燃料ポンプ５２を用いて供給してもよい。また、インジェクタ２０に取り付けられた圧力センサ２０ａに、図１に示す高圧配管１４及びコモンレール１２が接続されている必要はなく、燃料ポンプ１１（または試験用の燃料ポンプ５２）から圧力センサ２０ａに高圧燃料を直接供給するようにしてもよい。

容器５０の内周面には歪みゲージ５１が備えられている。この歪みゲージ５１は試験噴射された燃料により変化する圧力を検出し、その検出値を計測器５３に出力する。計測器５３は、マイコン等からなる制御部を備えており、当該制御部を用いて、歪みゲージ５１の検出値（噴射圧力）に基づきインジェクタ２０からの燃料の噴射率を算出する。インジェクタ２０のソレノイド２０ｂに入力される指令信号は、図４に示すように計測器５３から出力されている。圧力センサ２０ａによる検出値（検出圧力）は計測器５３に入力される。

なお、歪みゲージ５１で検出した噴射圧力により噴射率の変化を算出することに替え、噴射指令内容から噴射率の変化を推定するようにしてもよい。この場合には歪みゲージ５１を不要にできる。

図５は、上記試験による各種値の時間変化を示すものであり、図５（ａ）はソレノイド２０ｂに入力される指令信号（駆動電流）の変化、図５（ｂ）は噴射率の変化、図５（ｃ）は圧力センサ２０ａによる検出圧力の変化を示す。当該試験結果は噴射孔２０ｆを１回開閉させた場合の結果である。

本実施形態ではこのような試験を、燃料流入口２２への燃料供給圧力（図５（ｃ）中のＰ１以前の圧力Ｐ０）を互いに異ならせた複数パターンの試験条件で行っている。これは、噴射特性のばらつきが、インジェクタ２０の個体差によって一義的に定まらないことによる。すなわち、噴射特性のばらつきは、燃料供給圧力（コモンレール１２内の圧力）によっても変化する。そこで本実施形態では、燃料供給圧力を様々に設定したときの実測値を用いることで、燃料供給圧力による影響を適切に加味しつつ個体差による噴射特性のばらつきを補償する。

図５（ｂ）に示す噴射率の変化について説明すると、先ず、符号Ｉｓの時点でソレノイド２０ｂへの通電を開始した後、噴射孔２０ｆから燃料が噴射開始されることに伴い、噴射率は変化点Ｒ３にて上昇を開始する。つまり実際の噴射が開始される。その後、変化点Ｒ４にて最大噴射率に到達し、噴射率の上昇は停止する。これは、Ｒ３の時点でニードル弁２０ｃがリフトアップを開始してＲ４の時点でリフトアップ量が最大になったことに起因する。

なお、本明細書における「変化点」は次のように定義される。すなわち、噴射率（又は圧力センサ２０ａの検出圧力）の２階微分値を算出し、その２階微分値の変化を示す波形の極値（変化が最大となる点）、つまり２階微分値波形の変曲点が、噴射率又は検出圧力の波形の変化点である。

次に、符号Ｉｅの時点でソレノイド２０ｂへの通電を遮断した後、変化点Ｒ７にて噴射率は下降を開始する。その後、変化点Ｒ８にて噴射率はゼロとなり、実際の噴射が終了する。これは、Ｒ７の時点でニードル弁２０ｃがリフトダウンを開始し、Ｒ８の時点で完全にリフトダウンして噴射孔２０ｆが閉弁されたことに起因する。

図５（ｃ）に示す圧力センサ２０ａの検出圧力の変化について説明すると、変化点Ｐ１以前の圧力Ｐ０は試験条件としての燃料供給圧力であり、先ず、駆動電流がレノイド２０ｂに流れた後、噴射率がＲ３の時点で上昇を開始する前に、検出圧力は変化点Ｐ１にて下降する。これは、Ｐ１の時点で制御弁２３がリーク孔２４を開放し、油圧室Ｃｄが減圧処理されることに起因する。その後、油圧室Ｃｄが十分に減圧された時点で、変化点Ｐ２にてＰ１からの下降が一旦停止する。

次に、Ｒ３の時点で噴射率が上昇を開始したことに伴い、検出圧力は変化点Ｐ３にて下降を開始する。その後、Ｒ４の時点で噴射率が最大噴射率に到達したことに伴い、検出圧力の下降は変化点Ｐ４にて停止する。なお、変化点Ｐ３からＰ４までの下降量は、Ｐ１からＰ２までの下降量に比べて大きい。

次に、検出圧力は変化点Ｐ５にて上昇する。これは、Ｐ５の時点で制御弁２３がリーク孔２４を閉塞し、油圧室Ｃｄが増圧処理されることに起因する。その後、油圧室Ｃｄが十分に増圧された時点で、変化点Ｐ６にてＰ５からの上昇が一旦停止する。

次に、Ｒ７の時点で噴射率が下降を開始したことに伴い、検出圧力は変化点Ｐ７にて上昇を開始する。その後、Ｒ８の時点で噴射率がゼロになり実際の噴射が終了したことに伴い、検出圧力の上昇は変化点Ｐ８にて停止する。なお、変化点Ｐ７から変化点Ｐ８までの上昇量はＰ５からＰ６までの上昇量に比べて大きい。Ｐ８以降の検出圧力は、一定の周期Ｔｂ（図８参照）で下降と上昇を繰り返しながら減衰する。

噴射制御用マップを作成するにあたり、先ず、図５に示す試験結果から得られる噴射特性（つまり図５に示す検出圧力変化及び噴射率変化）に基づき、後述する個体差情報Ａ１〜Ａ７，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１〜Ｃ３を算出する。そして、算出した各種個体差情報をＩＣメモリ２６に記憶させる。その後、ＩＣメモリ２６に記憶された個体差情報をＥＣＵ３０へ送信し、ＥＣＵ３０にて個体差情報に基づき噴射制御用マップを作成（調整）する。

＜個体差情報Ａ１〜Ａ７について＞
次に、個体差情報Ａ１〜Ａ７の内容を詳細に説明するとともに、これら個体差情報Ａ１〜Ａ７の算出作業及びＩＣメモリ２６への書き込み作業の手順を、図６及び図７を用いて説明する。なお、本実施形態では、上記算出作業及び書込作業（図６及び図７に示す作業）は計測器５３を用いて計測作業者により実行される。なお、図６及び図７に相当する一連の作業を、計測器５３が自動で実行するようにしてもよい。

ここで、圧力センサ２０ａはインジェクタ２０に取り付けられている。つまり、コモンレール１２から噴射孔２０ｆに至るまでの燃料通路のうちコモンレール１２に対して燃料流れ下流側（噴射孔２０ｆに近い側）に圧力センサ２０ａは配置されることとなる。そのため、圧力センサ２０ａの検出圧力の波形には、コモンレール１２に取り付けた場合には得ることのできなかった噴射率の変化に起因した変動を情報として得ることができる。そして、このような検出圧力の変動は、図５の試験結果から分かるように噴射率の変化との相関が強い。よって、この相関に基づき、検出圧力の波形の変動から実際の噴射率の変化を推定することが可能となる。

個体差情報Ａ１〜Ａ７は、このような噴射率変化と検出圧力の変動との相関を取得することに着目したものである。つまり個体差情報Ａ１〜Ａ７は、インジェクタ２０から燃料を噴射させた時の変化点Ｒ３からＲ８に至るまでの噴射率の変化（噴射状態）と、その噴射に伴い生じる圧力センサ２０ａの検出圧力の変動（Ｐ１からＰ８に至るまでの変化）との関連を表した情報である。

図６の作業において、先ず、ソレノイド２０ｂへの通電を開始した時点Ｉｓでの検出圧力Ｐ０を取得する（Ｓ１０）。次に、検出圧力のうち実噴射開始Ｒ３に起因した変化点Ｐ３での圧力を取得するとともに、実噴射開始時点Ｒ３（第１基準時期）から変化点Ｐ３が出現するまでの経過時間Ｔ１（第１時間）を計測する（Ｓ２０）。次に、通電開始時点Ｉｓから実噴射が開始するまでにリークにより生じた検出圧力の降下量として、圧力差Ｐ０−Ｐ３を算出する（Ｓ３０）。次に、経過時間Ｔ１と圧力差Ｐ０−Ｐ３との関係を個体差情報Ａ１とし、その個体差情報Ａ１をＩＣメモリ２６に書き込んで記憶させる（Ｓ４０）。

個体差情報Ａ２〜Ａ４についても同様の手順（Ｓ２１〜Ｓ４１，Ｓ２２〜Ｓ４２，Ｓ２３〜Ｓ４３）でＩＣメモリ２６に記憶させる。具体的には、検出圧力のうち最大噴射率到達Ｒ４、噴射率下降開始Ｒ７及び実噴射終了Ｒ８の各々に起因した変化点Ｐ４，Ｐ７，Ｐ８での圧力を取得するとともに、実噴射開始時点Ｒ３（第２、第３、第４基準時期）から変化点Ｐ４，Ｐ７，Ｐ８が出現するまでの経過時間Ｔ２（第２時間），Ｔ３（第３時間），Ｔ４（第４時間）を計測する（Ｓ２１〜２３）。

次に、通電開始時点Ｉｓから最大噴射率に到達するまでにリーク及び噴射により生じた検出圧力の降下量として、圧力差Ｐ３−Ｐ４を算出する（Ｓ３１）。また、通電開始時点Ｉｓから噴射率下降が開始するまでに生じた検出圧力の変化量として、圧力差Ｐ３−Ｐ７を算出する（Ｓ３２）。また、通電開始時点Ｉｓから実噴射が終了するまでに生じた検出圧力の変化量として、圧力差Ｐ３−Ｐ８を算出する（Ｓ３３）。なお、圧力差Ｐ０−Ｐ３，Ｐ３−Ｐ４，Ｐ３−Ｐ７は正の値となり圧力降下を示し、圧力差Ｐ３−Ｐ８は負の値となり圧力上昇を示す。

次に、経過時間Ｔ２と圧力差Ｐ３−Ｐ４との関係を個体差情報Ａ２とし、経過時間Ｔ３と圧力差Ｐ３−Ｐ７との関係を個体差情報Ａ３とし、経過時間Ｔ４と圧力差Ｐ３−Ｐ８との関係を個体差情報Ａ４とし、これらの個体差情報Ａ２〜Ａ４をＩＣメモリ２６に書き込んで記憶させる（Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４３）。以上により、インジェクタ２０の工場出荷前に実行される図６の作業を終了する。

図７の作業においては、先ず、ソレノイド２０ｂへの通電を開始した時点Ｉｓでの検出圧力Ｐ０を取得する（Ｓ５０）。次に、検出圧力のうち実噴射開始Ｒ３に起因した変化点Ｐ３での圧力を取得する（Ｓ６０）。次に、検出圧力のうち最大噴射率到達Ｒ４に起因した変化点Ｐ４での圧力を取得するとともに、実噴射開始Ｒ３に起因した変化点Ｐ３が出現した時点（第５基準時期）から変化点Ｐ４が出現するまでの期間Ｔ５（噴射率上昇期間）を計測する（Ｓ７０）。次に、取得した変化点Ｐ３，Ｐ４での圧力及び期間Ｔ５に基づき、圧力下降率Ｐα（Ｐα＝（Ｐ３−Ｐ４）／Ｔ５）を算出する。そして、噴射率の上昇率Ｒαと圧力下降率Ｐαとの関係を個体差情報Ａ５とし、その個体差情報Ａ５をＩＣメモリ２６に書き込んで記憶させる（Ｓ８０）。

個体差情報Ａ６についても同様の手順（Ｓ７１，Ｓ７２）でＩＣメモリ２６に記憶させる。具体的には、検出圧力のうち噴射率下降開始Ｒ７及び実噴射終了Ｒ８の各々に起因した変化点Ｐ７，Ｐ８での圧力を取得するとともに、噴射率下降開始Ｒ７に起因した変化点Ｐ７が出現した時点（第６基準時期）から変化点Ｐ８が出現するまでの期間Ｔ６（噴射率下降期間）を計測する（Ｓ７１）。次に、取得した変化点Ｐ７，Ｐ８での圧力及び期間Ｔ６に基づき、圧力下降率Ｐγ（Ｐγ＝（Ｐ７−Ｐ８）／Ｔ６）を算出する。そして、噴射率の下降率Ｒγと圧力上昇率Ｐγとの関係を個体差情報Ａ６とし、その個体差情報Ａ６をＩＣメモリ２６に書き込んで記憶させる（Ｓ８１）。

また、実噴射開始Ｒ３に起因した変化点Ｐ３が出現した時期（第５基準時期）から最大噴射率到達Ｒ４に起因した変化点Ｐ４が出現した時期までの時間Ｔ５（第５時間）で生じた検出圧力の降下量Ｐβを算出する。この降下量Ｐβは圧力差Ｐ３−Ｐ４と同じであるため、図６のＳ４１に示す作業で算出した圧力差Ｐ３−Ｐ４の値を降下量Ｐβの値として用いればよい。そして、このように算出された降下量Ｐβと最大噴射率Ｒβとの関係を個体差情報Ａ７とし、その個体差情報Ａ７をＩＣメモリ２６に書き込んで記憶させる。

＜個体差情報Ｂ１，Ｂ２について＞
次に、個体差情報Ｂ１，Ｂ２の内容を詳細に説明する。なお、これら個体差情報Ｂ１，Ｂ２の算出作業及びＩＣメモリ２６への書き込み作業は、個体差情報Ａ１〜Ａ７と同様にして計測器５３を用いて実行される。

ここで、圧力センサ２０ａはインジェクタ２０に取り付けられている。つまり、コモンレール１２から噴射孔２０ｆに至るまでの燃料通路のうちコモンレール１２に対して燃料流れ下流側（噴射孔２０ｆに近い側）に圧力センサ２０ａは配置されることとなる。そのため、圧力センサ２０ａの検出圧力の波形には、コモンレール１２に取り付けた場合には得ることのできなかった噴射率の変化に起因した変動を情報として得ることができる。

そして、このように噴射孔２０ｆで生じた圧力変動を圧力センサ２０ａで検出するにあたり、噴射孔２０ｆで圧力変動が生じてから圧力センサ２０ａにその圧力変動が伝搬されるまでの時間、図５の試験結果から分かるように応答遅れ（噴射応答遅れ時間Ｔ１）が生じる。同様にして、リーク孔２４からの燃料リーク開始から、その燃料リーク開始に伴う圧力センサ２０ａの検出圧力の変動が生じる時までも応答遅れ（リーク応答遅れ時間Ｔａ）が生じる。

また、噴射応答遅れ時間Ｔ１及びリーク応答遅れ時間Ｔａには、同じ型式のインジェクタ２０であっても圧力センサ２０ａの取り付け位置、つまり、噴射孔２０ｆから圧力センサ２０ａまでの燃料流路長Ｌａ（図２参照）や、リーク孔２４から圧力センサ２０ａまでの燃料流路長Ｌｂ（図２参照）、燃料流路断面積等に起因して個体差が生じる。よって、噴射制御用マップを作成したり燃料噴射制御を行うにあたり、噴射応答遅れ時間Ｔ１及びリーク応答遅れ時間Ｔａのうち少なくとも一方に基づけば、噴射制御の精度を向上できる。

個体差情報Ｂ１，Ｂ２は、このような噴射応答遅れ時間Ｔ１及びリーク応答遅れ時間Ｔａを取得することに着目したものである。つまり個体差情報Ｂ１は、実噴射が開始される時点Ｒ３から、実噴射開始Ｒ３に起因した変化点Ｐ３が出現した時点までの噴射応答遅れ時間Ｔ１を表した情報である。噴射応答遅れ時間Ｔ１は経過時間Ｔ１（第１時間）と同じであるため、図６のＳ２０に示す作業で算出した経過時間Ｔ１の値を噴射応答遅れ時間Ｔ１の値として用いればよい。

個体差情報Ｂ２は、ソレノイド２０ｂへの通電を開始した時点Ｉｓから、リーク孔２４からの燃料リーク開始に起因した変化点Ｐ１が出現した時点までのリーク応答遅れ時間Ｔａを表した情報である。本実施形態では、リークが実際に開始された時点Ｉｓはソレノイド２０ｂへの通電を開始した時点と同じとみなしている。そして、このように算出された噴射応答遅れ時間Ｔ１及びリーク応答遅れ時間Ｔａを個体差情報Ｂ１，Ｂ２とし、これらの個体差情報Ｂ１，Ｂ２をＩＣメモリ２６に書き込んで記憶させる。

なお、このように作業Ｓ２０にて噴射応答遅れ時間Ｔ１を検出することに替えて、以下に説明する体積弾性係数Ｋ及び前述の燃料流路長Ｌａ，Ｌｂを計測し、体積弾性係数Ｋ及び燃料流路長Ｌａから噴射応答遅れ時間Ｔ１を算出し、体積弾性係数Ｋ及び燃料流路長Ｌｂからリーク応答遅れ時間Ｔａを算出するようにしてもよい。

体積弾性係数Ｋは、高圧ポンプ１１ａの吐出口１１ｅから各々のインジェクタ２０（＃１）〜（＃４）の噴射孔２０ｆに至るまでの燃料経路内全体の燃料を対象とした燃料の体積弾性係数である。また、体積弾性係数Ｋは、所定の流体における圧力変化について、「ΔＰ＝Ｋ・ΔＶ／Ｖ」（Ｋ：体積弾性係数、ΔＰ：流体の体積変化に伴う圧力変化量、Ｖ：体積、ΔＶ：体積Ｖからの体積変化量）なる関係式を満足させる係数Ｋであり、この係数Ｋの逆数は圧縮率に相当する。

以下に、流路長Ｌａ及び体積弾性係数Ｋを用いて噴射応答遅れ時間Ｔ１を算出する一例を説明する。燃料の流速をｖとすると、噴射応答遅れ時間Ｔ１はＴ１＝Ｌａ／ｖの算出式で表すことができ、流速ｖは体積弾性係数Ｋに基づき算出することができる。同様にして、リーク応答遅れ時間ＴａはＴａ＝Ｌｂ／ｖの算出式で表すことができ、流速ｖは体積弾性係数Ｋに基づき算出することができる。

このように、体積弾性係数Ｋ及び燃料流路長Ｌａ，Ｌｂをパラメータとして噴射応答遅れ時間Ｔ１及びリーク応答遅れ時間Ｔａを算出することができるので、噴射応答遅れ時間Ｔ１及びリーク応答遅れ時間Ｔａに替えてこれらのパラメータＫ，Ｌａ，Ｌｂを個体差情報Ｂ１，Ｂ２としてＩＣメモリ２６に記憶させるようにしてもよい。

＜個体差情報Ｃ１〜Ｃ３について＞
次に、個体差情報Ｃ１〜Ｃ３の内容を、図８〜図１２を用いて詳細に説明する。なお、これら個体差情報Ｃ１〜Ｃ３の算出作業及びＩＣメモリ２６への書き込み作業は、個体差情報Ａ１〜Ａ７と同様にして計測器５３を用いて実行される。図８は図５と同様にして得られた試験結果を示し、図９〜図１２において、（ａ）はインジェクタ２０に対する指令信号（駆動電流）を示すタイミングチャート、（ｂ）は、その指令信号に基づく検出圧力の変動波形を示すタイミングチャートである。

ここで、１燃焼サイクルあたりに複数回燃料を噴射させる多段噴射制御を実行する場合には次の点に留意する必要がある。すなわち、前記変動波形のうち１回目噴射以降のｎ回目噴射に対応する部分の変動パターンには、ｎ回目より前のｍ回目噴射（本実施形態では１回目噴射）に伴い生じる変動波形のうち噴射終了後に対応する部分（図８中の一点鎖線Ｐｅに示す部分）の変動パターンが重畳（干渉）する。以下、前記変動パターンを噴射後変動パターンＰｅと呼ぶ。

より具体的に説明すると、図９に示されるように２回噴射を行った場合では、図９（ａ）中に実線Ｌ２ａにて示す通電パルスに対して、図９（ｂ）に実線Ｌ２ｂにて示す変動波形となっている。すなわち、図中に示す２つの噴射のうち、後段側の噴射（後段噴射）の噴射開始タイミング近傍においては、この後段噴射のみに起因した変動パターンと前段側の噴射（前段噴射）の変動パターンとが互いに干渉してしまっており、後段噴射のみに起因した変動パターンを認識することは困難である。

図１０に示されるように、前段噴射のみを行った場合では、図１０（ａ）中に実線Ｌ１ａにて示す通電パルスに対して、図１０（ｂ）に実線Ｌ１ｂにて示す変動波形となっている。図１１は、図９の変動波形（実線Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）と図１０の変動波形（破線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ）とを重ねて示したものである。そして、図９の変動波形Ｌ２ｂから図１０の変動波形Ｌ１ｂを減算（対応箇所をそれぞれ減算）して差し引けば、図１２に示すように後段噴射のみに起因した変動パターン（実線Ｌ２ｃ）を抽出することができる。

個体差情報Ｃ１〜Ｃ３は、後段噴射のみに起因した変動パターンＬ２ｃを抽出するために必要な情報である。つまり、噴射孔２０ｆからの１回の燃料噴射に伴い生じる圧力センサ２０ａの検出圧力の変動波形のうち、先に説明した噴射後変動パターンＰｅに関する情報である。図８を用いて説明すると、個体差情報Ｃ１は噴射後変動パターンＰｅの振幅Ｓを表す情報であり、個体差情報Ｃ２は噴射後変動パターンＰｅの周期Ｔ７を表す情報である。

また、個体差情報Ｃ３は、噴射後変動パターンＰｅの振幅Ｓ及び周期Ｔ７から算出される算出波形（図８中の点線Ｐｘに示す波形）に対し、その算出波形Ｐｘの周期よりも短い周期で現れる部分的な脈動パターン（図８中の実線Ｐｙに示す波形）を表す情報である。例えば、算出波形Ｐｘから脈動パターンＰｙを減算（対応箇所をそれぞれ減算）して得られた、各対応箇所の減算量を個体差情報Ｃ３とすることが具体例として挙げられる。また、噴射後変動パターンＰｅの減衰率等の減衰に関する情報を個体差情報としてもよい。

なお、各個体差情報Ａ１〜Ａ７，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１〜Ｃ３に含まれる値が予め設定された上限値を超えた場合には、異常が発生していると判定することが望ましい。例えば、噴射後変動パターンＰｅに関する振幅Ｓ及び周期Ｔ７等の値が上限値を超えた場合、計測器５３等により異常発生判定をさせることが具体例として挙げられる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

（１）噴射後変動パターンＰｅに関する情報を個体差情報Ｃ１〜Ｃ３としてＩＣメモリ２６に記憶させている。そのため、これらの個体差情報Ｂ１，Ｂ２を噴射制御用マップに反映させて噴射制御を行うことができる。よって、Ｔｑ−Ｑ特性を個体差情報として記憶させてそのＴｑ−Ｑ特性を用いて噴射制御を行う従来装置に比べ、インジェクタ２０の噴射状態を詳細かつ高精度に制御できる。

（２）実噴射開始時点Ｒ３から実噴射終了時点Ｒ８に至るまでの噴射率の変化（噴射状態）と、その噴射に伴い生じる圧力センサ２０ａの検出圧力の変動（Ｐ１からＰ８に至るまでの変化）との関連を表した個体差情報Ａ１〜Ａ７をＩＣメモリ２６に記憶させている。そのため、これらの個体差情報Ａ１〜Ａ７を噴射制御用マップに反映させて噴射制御を行うことができるので、インジェクタ２０の噴射状態を詳細かつ高精度に制御できる。

（３）噴射応答遅れ時間Ｔ１及びリーク応答遅れ時間Ｔａを個体差情報Ｂ１，Ｂ２としてＩＣメモリ２６に記憶させている。そのため、これらの個体差情報Ｂ１，Ｂ２を噴射制御用マップに反映させて噴射制御を行うことができるので、インジェクタ２０の噴射状態を詳細かつ高精度に制御できる。

（４）個体差情報を取得するための試験を行うにあたり、複数のインジェクタ２０（＃１〜＃４）がエンジンに搭載された状態において、それぞれ対応するインジェクタ２０（例えば＃１のインジェクタ）と圧力センサ２０ａ（例えば＃１の圧力センサ）とを組み合わせて試験している。よって、エンジン運転時に実際に用いる圧力センサ２０ａの検出特性が個体差情報Ａ１〜Ａ７に反映されるので、燃料噴射弁の噴射状態を高精度に制御できる。

（５）圧力センサ２０ａをインジェクタ２０に取り付けている。そのため、工場出荷前の噴射特性試験で用いた圧力センサ（例えば＃１のインジェクタ）を、対応するインジェクタ２０（例えば＃１のインジェクタ）とは別のインジェクタ２０（＃２〜＃４）に対して組み付けてしまうといった組み付け誤作業を防止できる。しかも、コモンレール１２とインジェクタ２０とを接続する高圧配管１４に圧力センサ２０ａを取り付ける場合に比べて、圧力センサ２０ａの取り付け位置が噴射孔２０ｆに近い位置となる。よって、噴射孔２０ｄでの圧力変動が高圧配管１４にて減衰してしまった後の圧力変動を検出する場合に比べて、噴射孔２０ｆでの圧力変動をより的確に検出することができる。

（その他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、上記各実施形態の特徴的構造をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。また、例えば次のように実施しても良い。

・検出圧力の下降量又は上昇量とともに、その変化量に対するばらつき量も個体差情報Ａ８としてＩＣメモリ２６に記憶させてもよい。すなわち、例えば図５に示す試験を同じ条件下で複数回行った結果、得られた検出圧力の変動波形にばらつきが見られることがある。このようなばらつき量を上記個体差情報Ａ１〜Ａ７と併せて記憶させることが具体例として挙げられる。

・噴射後変動パターンＰｅに関する情報として、個体差情報Ｃ１〜Ｃ３とともに、噴射後変動パターンＰｅが開始される起点を個体差情報Ｃ４としてＩＣメモリ２６に記憶させてもよい。前記起点は、噴射孔２０ｆからの１回の燃料噴射に伴い生じる圧力センサ２０ａの検出圧力の変動波形のうち、実噴射終了に起因した変化点Ｐ８であることが望ましい。

・上記実施形態では第１〜第４基準時期を実噴射開始時点Ｒ３としているが、他の時点としてもよい。第５及び第６基準時期についても上記実施形態とは別の時点としてもよい。変化点Ｐ７が出現した時点から変化点Ｐ８が出現するまでの期間を噴射率下降期間Ｔ６とし、この噴射率下降期間Ｔ６における圧力下降量に基づき圧力下降率Ｐγを算出しているが、変化点Ｐ７〜Ｐ８の間に含まれる他の期間を噴射率下降期間とし、当該噴射率下降期間の圧力下降量に基づき圧力下降率Ｐγを算出してもよい。同様に、Ｐ３〜Ｐ４の間に含まれる他の期間を噴射率上昇期間とし、当該噴射率上昇期間の圧力上昇量に基づき圧力上昇率Ｐαを算出してもよい。

・上記実施形態では個体差情報を記憶させる記憶手段としてＩＣメモリ２６を採用しているが、ＱＲコード（登録商標）等の他の記憶装置を採用してもよい。

・上記実施形態ではＩＣメモリ２６（記憶手段）をインジェクタ２０に取り付けているが、インジェクタ２０以外の部位に取り付けてもよい。但し、インジェクタ２０を工場出荷する時点においては、インジェクタ２０と記憶手段とが一体に組み付けられた状態になっていることが望ましい。

・図２に例示した電磁駆動式のインジェクタ２０に替えて、ピエゾ駆動式のインジェクタを用いるようにしてもよい。また、リーク孔２４等からの圧力リークを伴わない燃料噴射弁、例えば駆動動力の伝達に油圧室Ｃｄを介さない直動式のインジェクタ（例えば近年開発されつつある直動式ピエゾインジェクタ）等を用いることもできる。そして、直動式のインジェクタを用いた場合には、噴射率の制御が容易となる。

・圧力センサ２０ａをインジェクタ２０に取り付けるにあたり、上記実施形態では、インジェクタ２０の燃料流入口２２に圧力センサ２０ａを取り付けているが、図２中の一点鎖線２００ａに示すようにハウジング２０ｅの内部に圧力センサ２００ａを組み付けて、燃料流入口２２から噴射孔２０ｆに至るまでの内部燃料通路２５の燃料圧力を検出するように構成してもよい。

そして、上述の如く燃料流入口２２に取り付ける場合には、ハウジング２０ｅの内部に取り付ける場合に比べて圧力センサ２０ａの取付構造を簡素にできる。一方、ハウジング２０ｅの内部に取り付ける場合には、燃料流入口２２に取り付ける場合に比べて圧力センサ２０ａの取り付け位置が噴射孔２０ｆに近い位置となるので、噴射孔２０ｆでの圧力変動をより的確に検出することができる。

・高圧配管１４に圧力センサ２０ａを取り付けるようにしてもよい。この場合、コモンレール１２から一定距離だけ離間した位置に圧力センサ２０ａを取り付けることが望ましい。

・コモンレール１２と高圧配管１４との間に、コモンレール１２から高圧配管１４に流れる燃料の流量を制限する流量制限手段を備えてもよい。この流量制限手段は、高圧配管１４やインジェクタ２０等の損傷による燃料漏れにより過剰な燃料流出が発生した時に、流路を閉塞するよう機能するものであり、例えば過剰流量時に流路を閉塞するように作動するボール等の弁体により構成することが具体例として挙げられる。なお、オリフィス１２ａと流量制限手段とを一体に構成したフローダンパを採用してもよい。

・上記実施形態では、図４に示す試験を実施するにあたり、歪みゲージ５１を用いて試験噴射された燃料により変化する圧力を検出しているが、歪みゲージ５１に替えて容器５０内に配置した試験用圧力センサを用いてもよい。 ・図４に示す試験を実施するにあたり、圧力センサ２０ａの検出値（検出圧力）の変化状態から燃料の噴射率の変化状態を推定するようにしてもよい。さらに、その推定結果と、歪みゲージ５１又は試験用圧力センサにより得られた実際の噴射率の変化状態とを比較し、個体差情報Ａ１〜Ａ７，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１〜Ｃ３を作成するにあたり、前記算出したずれ量を反映させて作成してもよい。

・また、圧力センサ２０ａをオリフィス及び流量制限手段の燃料流れ下流側に配置する構成の他に、オリフィス及び流量制限手段の少なくとも一方に対して下流側に配置するよう構成してもよい。

・圧力センサ２０ａの数は任意であり、例えば１つのシリンダの燃料流通経路に対して２つ以上のセンサを設けるようにしてもよい。また、上記実施形態では燃圧センサ２０ａを各シリンダに対して設けるようにしたが、このセンサを一部のシリンダ（例えば１つのシリンダ）だけに設け、他のシリンダについてはそのセンサ出力に基づく推定値を用いるようにしてもよい。

・圧力センサ２０ａのセンサ出力を、試験時に計測器５３で取得するにあたり、又は内燃機関運転時（噴射制御時）にＥＣＵ３０で取得するにあたり、「５０μsec」よりも短い間隔（例えば２０μsec）で取得するように構成することが、圧力変動の傾向を捉える上で望ましい。

・上記実施形態で説明した圧力センサ２０ａに加えて、さらにコモンレール１２内の圧力を測定するレール圧センサを備える構成とすることも有効である。こうした構成であれば、上記圧力センサ２０ａによる圧力測定値に加え、コモンレール１２内の圧力（レール圧）も取得することができるようになり、より高い精度で燃料圧力を検出することができるようになる。

・制御対象とするエンジンの種類やシステム構成も、用途等に応じて適宜に変更可能である。例えば、上記実施形態ではディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について言及したが、例えば火花点火式のガソリンエンジン（特に直噴エンジン）等についても、基本的には同様に本発明を適用することができる。直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射システムでは、燃料（ガソリン）を高圧状態で蓄えるデリバリパイプを備えており、このデリバリパイプに対して燃料ポンプから燃料が圧送されるとともに、同デリバリパイプ内の高圧燃料が複数のインジェクタ２０に分配され、エンジン燃焼室内に噴射供給される。なお、かかるシステムでは、デリバリパイプが蓄圧容器に相当する。また、本発明に係る装置及びシステムは、シリンダ内に燃料を直接的に噴射する燃料噴射弁に限らず、エンジンの吸気通路又は排気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁についても適用できる。

本発明に係る燃料噴射装置及びエンジン制御システムの一実施形態について、該システムの概略を示す構成図。 同システムに用いられる燃料噴射弁の内部構造を模式的に示す内部側面図。 本実施形態に係る燃料噴射制御処理の基本的な手順を示すフローチャート。 本実施形態に係る噴射特性試験の概要を示す図。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ本実施形態に係る噴射特性の検出態様を示すタイミングチャート。 個体差情報の算出作業及びＩＣメモリへの書き込み作業の手順を示す図。 個体差情報の算出作業及びＩＣメモリへの書き込み作業の手順を示す図。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ本実施形態に係る噴射特性の検出態様を示すタイミングチャート。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本実施形態に係る噴射特性の検出態様を示すタイミングチャート。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本実施形態に係る噴射特性の検出態様を示すタイミングチャート。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本実施形態に係る噴射特性の検出態様を示すタイミングチャート。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本実施形態に係る噴射特性の検出態様を示すタイミングチャート。

符号の説明

１２…コモンレール、２０…インジェクタ（燃料噴射弁）、２０ａ，２００ａ…圧力センサ、２０ｆ…噴射孔、２６…ＩＣメモリ（記憶手段）。

Claims (14)

1. 燃料を蓄圧する蓄圧容器から分配される燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の噴射孔に至るまでの燃料通路のうち前記蓄圧容器に対して前記噴射孔に近い側に配置され、燃料圧力を検出する圧力センサと、
   試験により得られた前記燃料噴射弁の噴射特性を示す個体差情報が記憶された記憶手段と、
   を備え、
   前記個体差情報は、前記噴射孔からの１回の燃料噴射に伴い生じる前記圧力センサの検出圧力の変動波形のうち、噴射終了後に対応する部分の変動パターンに関する情報を含むことを特徴とする燃料噴射装置。
2. 前記変動パターンに関する情報には、前記変動パターンの振幅及び周期の少なくとも一方が情報として含まれていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 前記変動パターンに関する情報には、前記変動パターンの振幅及び周期から算出される算出波形に対し、前記算出波形の周期よりも短い周期で現れる部分的な脈動パターンが情報として含まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射装置。
4. 前記変動パターンに関する情報には、前記噴射孔からの１回の燃料噴射に伴い生じる前記圧力センサの検出圧力の変動波形のうち、前記変動パターンが開始される起点が情報として含まれていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
5. 前記起点は、前記噴射孔からの１回の燃料噴射に伴い生じる前記圧力センサの検出圧力の変動波形のうち、実噴射終了時期に対応する部分が出現する時期であることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射装置。
6. 前記変動パターンに関する情報は、前記燃料噴射弁への燃料の供給圧力を異ならせた複数パターンの試験条件で試験されており、前記複数パターンの各々と対応付けて複数記憶されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
7. 内燃機関の１燃焼サイクルあたりに複数回燃料を噴射させる多段噴射制御を実行するにあたり、前記圧力センサからの検出圧力の変動波形を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得した変動波形のうち１回目噴射以降のｎ回目噴射に対応する部分の変動パターンと、前記記憶手段に記憶された変動パターンに関する情報から得られるｎ回目より前のｍ回目噴射終了後に対応する部分の変動パターンとを比較して、ｎ回目噴射に伴い生じる変動波形を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段により抽出されたｎ回目噴射に伴い生じる変動波形を用いて前記燃料噴射弁の作動を制御する制御装置と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
8. 前記記憶手段に記憶された前記噴射終了後に対応する部分の変動パターンに関する値が、予め設定された上限値を超えた場合には、異常が発生していると判定する異常判定手段を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
9. 前記圧力センサは前記燃料噴射弁に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
10. 前記圧力センサは前記燃料噴射弁の燃料流入口に取り付けられていることを特徴とする請求項９に記載の燃料噴射装置。
11. 前記圧力センサは、前記燃料噴射弁の内部に取り付けられ、前記燃料噴射弁の燃料流入口から前記噴射孔に至るまでの内部燃料通路の燃料圧力を検出するよう構成されていることを特徴とする請求項９に記載の燃料噴射装置。
12. 前記蓄圧容器から前記燃料噴射弁の燃料流入口までの燃料通路には、前記蓄圧容器内の燃料の圧力脈動を減衰させるオリフィスが備えられており、
    前記圧力センサは前記オリフィスの燃料流れ下流側に配置されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
13. 前記記憶手段はＩＣメモリであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の燃料噴射装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１つに記載の燃料噴射装置と、
    燃料を蓄圧するとともにその蓄圧燃料を複数の前記燃料噴射弁に分配する蓄圧容器と、
    を備えることを特徴とする燃料噴射システム。

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