JP2010007504A - 燃料噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】噴射される実燃料噴射量を正確に算出できる燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【解決手段】燃料噴射装置１Ａは、高圧燃料ポンプ３Ｂによって送り出された燃料を蓄圧状態に貯留するコモンレール４、コモンレール４から分岐した高圧燃料供給管２１を通じて供給される燃料をディーゼルエンジンの気筒ごとに対応して噴射する直動式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ａ、及びインジェクタ５Ａから燃料を噴射するための噴射指令信号を出力するＥＣＵ８０Ａを備える。そして、コモンレール４寄りの高圧燃料供給管２１内にオリフィス７５を設け、オリフィス７５の上流側及び下流側の差圧を検出する差圧センサＳdPを設ける。ＥＣＵ８０Ａは、差圧センサＳdPからの信号にもとづいてオリフィス７５を通過する実燃料供給量、つまり実燃料噴射量を算出する。
【選択図】図１
【解決手段】燃料噴射装置１Ａは、高圧燃料ポンプ３Ｂによって送り出された燃料を蓄圧状態に貯留するコモンレール４、コモンレール４から分岐した高圧燃料供給管２１を通じて供給される燃料をディーゼルエンジンの気筒ごとに対応して噴射する直動式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ａ、及びインジェクタ５Ａから燃料を噴射するための噴射指令信号を出力するＥＣＵ８０Ａを備える。そして、コモンレール４寄りの高圧燃料供給管２１内にオリフィス７５を設け、オリフィス７５の上流側及び下流側の差圧を検出する差圧センサＳdPを設ける。ＥＣＵ８０Ａは、差圧センサＳdPからの信号にもとづいてオリフィス７５を通過する実燃料供給量、つまり実燃料噴射量を算出する。
【選択図】図１
Description
本発明は、燃料蓄圧部に蓄圧状態で貯留された燃料を燃料噴射弁から内燃機関の各気筒へ供給する燃料噴射装置に関する。
従来は各気筒への燃料噴射は、車両の運転状態、例えば、エンジン回転速度と、運転者のアクセルペダルの操作に応じたアクセル開度により、エンジン制御装置（本発明の制御部に対応）において、燃料噴射量を算出し、それに対応した噴射指令信号を各気筒の燃料噴射弁に出力することによって行っている。しかし、例えば、燃料噴射弁の製造公差により、燃料噴射弁内のノズルニードルのリフト量や、燃料噴射孔の面積にばらつきがあり、実燃料噴射量にばらつきを生じる。また、各気筒の吸気量のばらつきや気筒の寸法にもばらつきがある。このような各種要因により、各気筒の燃料噴射弁に同じ波形の燃料噴射信号を出力しても各気筒間の発生トルクの差を生じる原因となっていた。
この気筒間の発生トルクの差は、エンジン回転角速度又はクランク角速度の変動によって検出することができ、従来は前記した各種要因の総合結果としての発生トルクの差をそのままにして、単に、発生トルクの差を抑制するようにインジェクタへの噴射指令信号を補正していた。
一方、排気ガス規制に対応すべく、気筒の燃焼室への実際の燃料噴射量の制御精度の向上という要請が高まってきた。
一方、排気ガス規制に対応すべく、気筒の燃焼室への実際の燃料噴射量の制御精度の向上という要請が高まってきた。
これに対し、特許文献１には、燃料ポンプによって送り出された燃料を蓄圧状態に貯留する燃料蓄圧部、燃料蓄圧部から分岐した燃料供給管を通じて供給される燃料を内燃機関の各気筒内に噴射する燃料噴射弁、及び燃料噴射弁から燃料を噴射するための噴射指令信号を出力する制御部を備えた燃料噴射装置において、燃料供給管に配置されたベンチュリ形狭隘部に、差圧を検出する差圧センサと、を備え、制御部は、差圧センサからの信号にもとづいてベンチュリ形狭隘部を通過する実燃料供給量を算出する燃料噴射装置の技術が記載されている。
また、特許文献２には、燃料ポンプによって送り出された燃料を蓄圧状態に貯留する燃料蓄圧部、燃料蓄圧部から分岐した燃料供給管を通じて供給される燃料を内燃機関の各気筒内に噴射する燃料噴射弁、及び燃料噴射弁から燃料を噴射するための噴射指令信号を出力する制御部を備えた燃料噴射装置において、燃料供給管の燃料蓄圧部側端部近傍にオリフィスを設け、燃料蓄圧部の容積、各気筒に燃料を配分する燃料供給管の容積に応じてオリフィスの開口部径を変え、燃料蓄圧部の圧力の脈動を抑制する技術が記載されている。
特開２００３−１８４６３２号公報（図４、図１２、及び段落００５１〜００５８参照）
特許第３５４２２１号公報（図３参照）
しかしながら、前記第１の特許文献に記載の技術では、ベンチュリ形狭隘部の最小絞り成形に限界があり、滑らかに急激に絞ることが管の絞り加工技術上難しく、又、最小径を十分に小さくできない等、ベンチュリ形狭隘部を高精度に形成することは難しい。また、ベンチュリ形狭隘部の差圧の発生も小さく、燃料噴射弁の燃料噴射時の燃料供給量をベンチュリ形狭隘部の差圧から正確に算出することは困難である。
また、前記特許文献２に記載の技術によりオリフィスを燃料供給管に設けて、燃料蓄圧部の圧力の脈動を抑制しても、前記した燃料噴射弁の製造公差に伴う実燃料噴射量のばらつきによる影響は解決されない。
また、前記特許文献２に記載の技術によりオリフィスを燃料供給管に設けて、燃料蓄圧部の圧力の脈動を抑制しても、前記した燃料噴射弁の製造公差に伴う実燃料噴射量のばらつきによる影響は解決されない。
本発明は、前記した従来の課題を解決するものであり、噴射される実燃料噴射量を正確に算出できる燃料噴射装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、燃料ポンプによって送り出された燃料を蓄圧状態に貯留する燃料蓄圧部、その燃料蓄圧部から内燃機関の各気筒に向けて分岐した燃料供給管を通じて供給される燃料を内燃機関の各気筒の燃焼室へ供給する燃料噴射弁、及び燃料噴射弁から燃料を噴射するための噴射指令信号を出力する制御部を備えた燃料噴射装置において、燃料供給管に配置されたオリフィスと、燃料供給管内のオリフィスの上流側及び下流側の差圧を検出する差圧センサと、を備え、制御部は、差圧センサからの信号にもとづいてオリフィスを通過する実燃料供給量を算出することを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、オリフィスの開口部の径を正確に製作することは容易であり、又、オリフィスの上流側と下流側との間の差圧は、ベンチュリ形狭隘部の上流側と下流側との間の差圧よりも大きなものとなり、流量検出に十分利用できる。
そして、オリフィス差圧からオリフィス通過流量を算出することにより燃料噴射弁への実燃料供給量を正確に算出することができる。燃料噴射弁の製造公差があったとしてもその製造公差の影響を反映した実燃料供給量が演算できるので、例えば、算出された実燃料供給量にもとづいて制御部における燃料噴射弁への噴射指令信号の噴射時間幅を調整することにより、各気筒の燃料噴射弁への実燃料供給量を同一にすることができる。
ちなみに、燃料噴射弁がいわゆる直動式の場合、燃料噴射弁への実燃料供給量が気筒の燃焼室へ供給される実燃料噴射量そのものとなる。
そして、オリフィス差圧からオリフィス通過流量を算出することにより燃料噴射弁への実燃料供給量を正確に算出することができる。燃料噴射弁の製造公差があったとしてもその製造公差の影響を反映した実燃料供給量が演算できるので、例えば、算出された実燃料供給量にもとづいて制御部における燃料噴射弁への噴射指令信号の噴射時間幅を調整することにより、各気筒の燃料噴射弁への実燃料供給量を同一にすることができる。
ちなみに、燃料噴射弁がいわゆる直動式の場合、燃料噴射弁への実燃料供給量が気筒の燃焼室へ供給される実燃料噴射量そのものとなる。
請求項２に記載の発明は、燃料ポンプによって送り出された燃料を蓄圧状態に貯留する燃料蓄圧部、その燃料蓄圧部から内燃機関の各気筒に向けて分岐した燃料供給管を通じて供給される燃料を内燃機関の各気筒の燃焼室へ供給する燃料噴射弁、及び燃料噴射弁から燃料を噴射するための噴射指令信号を出力する制御部を備えた燃料噴射装置において、燃料蓄圧部の圧力を検出する蓄圧部圧力センサと、燃料供給管に配置されたオリフィスと、燃料供給管内のオリフィスの下流側の圧力を検出する燃料供給管圧力センサと、を備え、制御部は、蓄圧部圧力センサからの信号及び燃料供給管圧力センサからの信号にもとづいて、オリフィスの上流側及び下流側の差圧を算出し、オリフィスを通過する実燃料供給量を算出することを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、オリフィスの開口部の径を正確に製作することは容易であり、又、オリフィスの上流側の圧力として蓄圧部圧力センサからの信号を用い、オリフィス下流側の圧力として燃料供給管圧力センサからの信号を用い、その差圧をとると、ベンチュリ形狭隘部の上流側と下流側との間の差圧よりも大きなものとなり、流量検出に十分利用できる。
そして、蓄圧部圧力センサからの信号と燃料供給管圧力センサからの信号からオリフィス差圧は容易に算出され、オリフィス差圧からオリフィス通過流量を算出することにより燃料噴射弁への実燃料供給量を正確に算出することができる。燃料噴射弁の製造公差があったとしてもその製造公差の影響を反映した実燃料供給量が演算できるので、例えば、算出された実燃料供給量にもとづいて制御部における燃料噴射弁への噴射時間を調整することにより、各気筒の燃料噴射弁への燃料供給量を同一にすることができる。
ちなみに、燃料噴射弁がいわゆる直動式の場合、燃料噴射弁への実燃料供給量が気筒の燃焼室へ供給される実燃料噴射量そのものとなる。
そして、蓄圧部圧力センサからの信号と燃料供給管圧力センサからの信号からオリフィス差圧は容易に算出され、オリフィス差圧からオリフィス通過流量を算出することにより燃料噴射弁への実燃料供給量を正確に算出することができる。燃料噴射弁の製造公差があったとしてもその製造公差の影響を反映した実燃料供給量が演算できるので、例えば、算出された実燃料供給量にもとづいて制御部における燃料噴射弁への噴射時間を調整することにより、各気筒の燃料噴射弁への燃料供給量を同一にすることができる。
ちなみに、燃料噴射弁がいわゆる直動式の場合、燃料噴射弁への実燃料供給量が気筒の燃焼室へ供給される実燃料噴射量そのものとなる。
請求項３に記載の発明は、燃料ポンプによって送り出された燃料を蓄圧状態に貯留する燃料蓄圧部、その燃料蓄圧部から内燃機関の各気筒に向けて分岐した燃料供給管を通じて供給される燃料を内燃機関の各気筒の燃焼室へ供給する燃料噴射弁、及び燃料噴射弁から燃料を噴射するための噴射指令信号を出力する制御部を備えた燃料噴射装置において、燃料供給管に配置されたオリフィスと、燃料供給管内のオリフィスの下流側の圧力を検出する燃料供給管圧力センサと、を備え、制御部は、圧力センサからの信号にもとづいて燃料噴射弁からの燃料の噴射に伴う圧力低下量を検出し、その圧力低下量にもとづいてオリフィスを通過する実燃料供給量を算出することを特徴とする。
請求項３に記載の発明によれば、オリフィスの開口部径を正確に製作することは容易であり、又、オリフィス下流側の圧力として燃料供給管圧力センサからの信号を用い、オリフィスにおける差圧は、制御部から燃料噴射弁に噴射指令信号を出力していないタイミング、つまり、オリフィスを燃料が流れていない状態における燃料供給管圧力センサから出力される信号にもとづく圧力をオリフィス上流側の圧力として仮定し、制御部から燃料噴射弁に噴射指令信号が出力された後のその圧力からの圧力低下量をもってオリフィス差圧とすることによって流量検出に十分利用できる。
そして、このオリフィス差圧からオリフィス通過流量を算出することにより燃料噴射弁への実燃料供給量を正確に算出することができる。燃料噴射弁の製造公差があったとしてもその製造公差の影響を反映した実燃料供給量が演算できるので、例えば、算出された実燃料供給量にもとづいて制御部における燃料噴射弁への噴射時間を調整することにより、各気筒の燃料噴射弁への実燃料供給量を同一にすることができる。
ちなみに、燃料噴射弁がいわゆる直動式の場合、燃料噴射弁への実燃料供給量が気筒の燃焼室へ供給される実燃料噴射量そのものとなる。
そして、このオリフィス差圧からオリフィス通過流量を算出することにより燃料噴射弁への実燃料供給量を正確に算出することができる。燃料噴射弁の製造公差があったとしてもその製造公差の影響を反映した実燃料供給量が演算できるので、例えば、算出された実燃料供給量にもとづいて制御部における燃料噴射弁への噴射時間を調整することにより、各気筒の燃料噴射弁への実燃料供給量を同一にすることができる。
ちなみに、燃料噴射弁がいわゆる直動式の場合、燃料噴射弁への実燃料供給量が気筒の燃焼室へ供給される実燃料噴射量そのものとなる。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明の構成において制御部は、燃料弁への噴射指令信号の立ち上がり開始以後におけるオリフィス下流側の圧力低下を検出した第１のタイミングと、その後にオリフィス下流側の圧力が所定値以上となった第２のタイミングとの間の圧力低下期間中の圧力低下量にもとづいて実燃料供給量を算出することを特徴とする。
請求項４に記載の発明によれば、燃料供給管圧力センサだけにより各気筒の燃料噴射弁への実際の燃料供給による圧力低下の開始と圧力低下の終了を正確に検出することができる。
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明の構成において制御部は、時間経過に従って単調に値の減少する基準圧力低下線のデータを予め記憶し、燃料噴射弁への噴射指令信号の立ち上がり開始以後におけるオリフィス下流側の閾値以上の圧力低下を検出した第１のタイミングを取得し、その第１のタイミング時点のオリフィス下流側の圧力値を取得し、第１のタイミング時点の圧力値を初期値として基準圧力低下線を設定し、第１のタイミングより以後のオリフィス下流側の圧力値が設定された基準圧力低下線以上となる第２のタイミングを取得し、第１及び第２のタイミングとの間の圧力低下期間中の圧力低下量にもとづいて実燃料供給量を算出することを特徴とする。
請求項５に記載の発明によれば、燃料供給管圧力センサにより各気筒の燃料噴射弁への実際の燃料供給による圧力低下の開始と圧力低下の終了を正確に検出することができる。
また、自気筒における燃料噴射によりオリフィス上流側の圧力低下を、前もって想定した基準圧力低下線により考慮することができるので、実際にオリフィス差圧を検出する場合と同様の精度でオリフィス通過流量を算出することができる。
また、自気筒における燃料噴射によりオリフィス上流側の圧力低下を、前もって想定した基準圧力低下線により考慮することができるので、実際にオリフィス差圧を検出する場合と同様の精度でオリフィス通過流量を算出することができる。
請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の発明の構成において、制御部は、燃料供給管圧力センサの信号をフィルタ処理し、高周波成分を除去した信号にもとづいて圧力低下を検出することを特徴とする。
請求項６に記載の発明によれば、燃料蓄圧部の燃料ポンプによる燃料蓄圧部の圧力脈動や、自他の気筒での燃料噴射による燃料蓄圧部の圧力脈動が生じていても、例えば、噴射指令が出力される前の、つまり、第１のタイミングより前の期間における燃料供給管圧力センサからの信号の平均値をオリフィス上流側の圧力初期値として用い、以後の検出される圧力低下からオリフィス上下差圧を精度良く算出できる。
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の発明の構成において、燃料供給管に設けたオリフィスから各気筒の燃料噴射弁の燃料噴射孔までの燃料通路容積が、燃料噴射弁の一回の最大実燃料供給量よりも大きくなるように設定されたことを特徴とする。
請求項７に記載の発明によれば、オリフィスから各気筒の燃料噴射弁の燃料噴射孔までの燃料通路容積が、燃料噴射弁の一回の最大実燃料供給量よりも大きく設定されているので、オリフィスによる圧力伝播の抑制と相俟って、自気筒における燃料噴射による燃料蓄圧部の圧力の脈動となる影響を抑制し、また、他気筒における燃料噴射による燃料蓄圧部の圧力の脈動が、自気筒の燃料噴射弁の直近まで圧力伝播するのを抑制できる。
その結果、他気筒の燃料噴射による圧力変動による自気筒の燃料噴射弁への実燃料供給量の精度への影響を抑制できる。
その結果、他気筒の燃料噴射による圧力変動による自気筒の燃料噴射弁への実燃料供給量の精度への影響を抑制できる。
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の発明の構成において、燃料噴射弁は、燃料噴射時に燃料供給管を通じて供給された燃料の全量を気筒の燃焼室へ供給する構造であり、制御部は、オリフィスを通過する実燃料供給量を実際に気筒に噴射される実燃料噴射量として算出し、当該実燃料噴射量にもとづいて燃料噴射制御をすることを特徴とする。
請求項８に記載の発明によれば、燃料噴射弁がいわゆる直動式の場合には、算出された燃料噴射弁への実燃料供給量が実際に気筒に噴射される実燃料噴射量と同じであり、この実燃料噴射量にもとづいて精確な燃料噴射制御をすることができる。
請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の発明の構成において、燃料噴射弁は、燃料噴射時に燃料供給管を通じて供給された燃料の一部を戻り燃料配管に戻して、燃料供給系の低圧部へ排出する構造であり、制御部は、オリフィスを通過する実燃料供給量の内、戻り燃料配管に戻らないで実際に各気筒の燃焼室に供給される実燃料噴射量を、実燃料供給量及び所定の係数値にもとづいて算出し、当該実燃料噴射量にもとづいて燃料噴射制御をすることを特徴とする。
請求項９に記載の発明によれば、燃料噴射弁がいわゆる背圧式の場合でも、算出された燃料噴射弁への実燃料供給量に所定の係数値を乗じることによって実燃料噴射量を算出することができる。そして、この実燃料噴射量にもとづいて精確な燃料噴射制御をすることができる。
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明の構成において、制御部は、少なくとも前記噴射指令信号のパターンに対応させて前記係数値を予め記憶し、少なくとも噴射指令信号のパターンを参照して所定の係数値を設定することを特徴とする。
請求項１０に記載の発明よれば、制御部は、燃料噴射信号のパターンに対応させて所定の係数値を設定するので、実燃料供給量から実燃料噴射量へのより正確な算出ができる。
本発明によれば、噴射される実燃料噴射量を正確に算出して、各気筒の発生トルクをより正確に制御できる燃料噴射装置を提供することができる。
《第１の実施形態》
以下に、本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射装置について図１、図２を参照しながら詳細に説明する。
図１は、第１の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図であり、図２は、本実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置に用いられる直動式の燃料噴射弁（インジェクタ）の概念構成図である。
本実施形態の燃料噴射装置１Ａは、エンジン制御装置（制御部）８０Ａ（以下ＥＣＵ８０Ａと称する）により電子制御されるモータ６３によって駆動される低圧ポンプ３Ａ（フィードポンプとも呼ばれる）及びエンジンクランク軸から取り出された駆動力で機械的に駆動される高圧ポンプ３Ｂ（サプライポンプとも呼ばれる）と、この高圧ポンプ３Ｂから高圧燃料が供給されるコモンレール（燃料蓄圧部）４と、内燃機関、例えば、４気筒のディーゼルエンジン（以下エンジンと呼ぶ）の燃焼室内に高圧燃料を噴射供給するインジェクタ（燃料噴射弁）５Ａと、ＥＣＵ８０Ａにより電子制御されるインジェクタ５Ａに内蔵のアクチュエータ６Ａを含んで構成される。
ここで、低圧ポンプ３Ａ及び高圧ポンプ３Ｂは請求項に記載の燃料ポンプに対応する。
以下に、本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射装置について図１、図２を参照しながら詳細に説明する。
図１は、第１の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図であり、図２は、本実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置に用いられる直動式の燃料噴射弁（インジェクタ）の概念構成図である。
本実施形態の燃料噴射装置１Ａは、エンジン制御装置（制御部）８０Ａ（以下ＥＣＵ８０Ａと称する）により電子制御されるモータ６３によって駆動される低圧ポンプ３Ａ（フィードポンプとも呼ばれる）及びエンジンクランク軸から取り出された駆動力で機械的に駆動される高圧ポンプ３Ｂ（サプライポンプとも呼ばれる）と、この高圧ポンプ３Ｂから高圧燃料が供給されるコモンレール（燃料蓄圧部）４と、内燃機関、例えば、４気筒のディーゼルエンジン（以下エンジンと呼ぶ）の燃焼室内に高圧燃料を噴射供給するインジェクタ（燃料噴射弁）５Ａと、ＥＣＵ８０Ａにより電子制御されるインジェクタ５Ａに内蔵のアクチュエータ６Ａを含んで構成される。
ここで、低圧ポンプ３Ａ及び高圧ポンプ３Ｂは請求項に記載の燃料ポンプに対応する。
ここで、ＥＣＵ８０Ａは、図示省略するがマイクロコンピュータ、インターフェース回路、アクチュエータ６Ａを駆動するアクチュエータ駆動回路等を含む。前記マイクロコンピュータは、図示省略のエンジン回転速度センサ、気筒判別センサ、クランク角センサ、水温センサ、吸気温度センサ、吸気圧センサ、アクセル（スロットル）開度センサ、温度センサＳT、圧力センサ（蓄圧部圧力センサ）ＳPc、差圧センサＳdP等の各センサからの信号を用いて、最適な燃料噴射量及び噴射時期を演算してアクチュエータ６Ａを電子制御する。
なお、モータ６３を駆動するモータ駆動回路を、ＥＣＵ８０Ａが含んでも良いし、ＥＣＵ８０Ａの外部に別個設けても良い。
以下では、ＥＣＵ８０Ａに含まれるマイクロコンピュータで制御される内容を、単にＥＣＵ８０Ａの制御として表現する。また、後記する第２から第６の実施形態におけるＥＣＵ８０Ｂ〜８０Ｆのハード的な構成もＥＣＵ８０Ａと同じである。
なお、モータ６３を駆動するモータ駆動回路を、ＥＣＵ８０Ａが含んでも良いし、ＥＣＵ８０Ａの外部に別個設けても良い。
以下では、ＥＣＵ８０Ａに含まれるマイクロコンピュータで制御される内容を、単にＥＣＵ８０Ａの制御として表現する。また、後記する第２から第６の実施形態におけるＥＣＵ８０Ｂ〜８０Ｆのハード的な構成もＥＣＵ８０Ａと同じである。
低圧ポンプ３Ａ及びモータ６３は、燃料タンク２内にフィルタ６２とともに組み込まれ、低圧燃料供給配管６１により燃料タンク２から高圧ポンプ３Ｂの吸い込み側に燃料を供給する。低圧ポンプ３Ａの吐出側と高圧ポンプ３Ｂの吸い込み側との間の低圧燃料供給配管６１にはストレーナ６４、逆止弁６８を内蔵した流量調整弁６９が直列に配置され、ストレーナ６４には、図示省略の差圧センサが設けられ、その信号がＥＣＵ８０Ａに入力されて、ＥＣＵ８０Ａが低圧ポンプ３Ａやフィルタ６２やストレーナ６４の異常（低圧燃料供給量低）を検出できるようになっている。
低圧燃料供給配管６１のストレーナ６４と流量調整弁６９との中間から分岐した戻り配管６５が、調圧弁６７を経由して低圧ポンプ３Ａの過剰な燃料供給を燃料タンク２に戻すようになっている。
高圧ポンプ３Ｂには、吐出される燃料温度を検出する温度センサＳTが設けられ、その信号をＥＣＵ８０Ａに出力している。
低圧燃料供給配管６１のストレーナ６４と流量調整弁６９との中間から分岐した戻り配管６５が、調圧弁６７を経由して低圧ポンプ３Ａの過剰な燃料供給を燃料タンク２に戻すようになっている。
高圧ポンプ３Ｂには、吐出される燃料温度を検出する温度センサＳTが設けられ、その信号をＥＣＵ８０Ａに出力している。
高圧ポンプ３Ｂから吐出配管７０に吐出された高圧燃料は比較的に高い圧力の高圧燃料を蓄圧するサージタンクの一種で、コモンレール４に蓄圧される。コモンレール４にはコモンレールの圧力Ｐｃ（以下、コモンレール圧力Ｐｃと称する）を検出する圧力センサＳPcが設けられ、その検出圧信号はＥＣＵ８０Ａに出力され、ＥＣＵ８０Ａが、コモンレール４と燃料タンク２とを接続する戻り配管７１の途中に配置された圧力調整弁７２によりコモンレール４の圧力を、車両の運転状態、例えば、エンジン回転速度に応じて、例えば、３０ＭＰａ〜２００ＭＰａの所定の目標圧力に制御する。
また、コモンレール４はインジェクタ５Ａと高圧燃料供給管（燃料供給管）２１により連通するように構成されている。４本の高圧燃料供給管２１のコモンレール４寄りには、オリフィス７５がそれぞれ設けられ、そのオリフィス７５の上流側（コモンレール４側）と下流側（コモンレール４から遠ざかる側）とから取り出される圧力検出管がそれぞれ差圧センサＳdPに接続され、４本の高圧燃料供給管２１のオリフィス差圧をそれぞれ個別に検出することによってオリフィス７５を通過する燃料流量を検出できるようになっている。
なお、このオリフィス７５の位置から下流側の高圧燃料供給管２１及びインジェクタ５Ａの燃料噴射孔１０までの燃料通路（後記するインジェクタ５Ａ内の燃料通路２５及び油溜り２０（図２参照））を含む燃料通路容積は、１つの気筒における吸気、圧縮、爆発、排気のサイクルのうちの爆発行程のために高圧燃料供給管２１を通じて供給する燃料の最大実燃料供給量、例えば、アクセルを一杯踏み込まれて最大トルクが必要とされる時のような場合の最大実燃料供給量を超える燃料通路容積とする。
ここで、最大実燃料供給量は、多段噴射の場合はその積分量である。
エンジンの各気筒のインジェクタ５Ａまでの高圧燃料供給管２１の配管長さにはばらつきが出るのは当然であり、高圧燃料供給管２１の前記オリフィス７５を設ける位置は、前記した燃料通路容積を確保した上で、各気筒が同じ燃料通路容積となるように適宜調節する。
ここで、最大実燃料供給量は、多段噴射の場合はその積分量である。
エンジンの各気筒のインジェクタ５Ａまでの高圧燃料供給管２１の配管長さにはばらつきが出るのは当然であり、高圧燃料供給管２１の前記オリフィス７５を設ける位置は、前記した燃料通路容積を確保した上で、各気筒が同じ燃料通路容積となるように適宜調節する。
次に、本実施形態のインジェクタ５Ａの構造を図１及び図２を参照しながら説明する。このインジェクタ５Ａは、エンジンの各気筒に取り付けられている。そして、インジェクタ５Ａは、先端部に１個または２個以上の燃料噴射孔１０を形成したインジェクタ本体１３と、このインジェクタ本体１３内に摺動自在に支持されたノズルニードル１４と、このノズルニードル１４の上端側に連結されてノズルニードル１４と一体的に往復変位するピストン１６とから構成されている。
インジェクタ本体１３は、ノズルボディ１７、ノズルホルダ１９及びアクチュエータボディ５５等より構成されている。ノズルボディ１７の内部には、ノズルニードル１４の周囲に常に高圧燃料を充満させるための油溜り２０が形成されている。この油溜り２０は、燃料通路２５及び高圧燃料供給管２１を介してコモンレール４に常に連通している。ノズルボディ１７はノズルホルダ１９にリテーニングナット２２により締め付け固定されている。
ノズルホルダ１９は、ピストン１６を摺動自在に支持する長孔２３を中心部の長手方向に形成したシリンダを構成する。そして、長孔２３の上には、アクチュエータボディ５５に設けられた長孔２３よりも拡径された作動室５６が設けられている。
ノズルホルダ１９は、ピストン１６を摺動自在に支持する長孔２３を中心部の長手方向に形成したシリンダを構成する。そして、長孔２３の上には、アクチュエータボディ５５に設けられた長孔２３よりも拡径された作動室５６が設けられている。
ノズルニードル１４は、アクチュエータ６Ａの中心軸と同一軸心上に配設されて、ノズルボディ１７の内周に摺動自在に支持されている。ノズル開弁時には、ノズルニードル１４がリフトしてノズルニードル１４の先端部とノズルボディ１７との間に燃料通路が形成されて油溜り２０と燃料噴射孔１０とが連通してエンジンへの燃料噴射がなされる。また、ノズル閉弁時には、ノズルニードル１４の先端部がノズルボディ１７のシート面１７ａに着座して高圧燃料の噴射を終了する。
次に、図２を参照しながらアクチュエータ６Ａを説明する。アクチュエータ６Ａは、インジェクタ５Ａのノズルホルダ１９の上端部に液密的に当接した状態でリテーニングナット３１によりノズルホルダ１９の上端面に締め付け固定されるアクチュエータボディ５５と、このアクチュエータボディ５５内部に配設された鉄心３３と、この鉄心３３の収納部に巻装された電磁コイル３４と、アクチュエータボディ５５内に長孔２３よりも拡径された作動室５６と、前記したピストン１６の上端に設けられたピストンフランジ部１６ａと、このピストンフランジ部１６ａの最大リフト量を規制するストッパ３６と、ピストン１６を閉弁方向に付勢するコイルスプリング３７とから構成されている。
リテーニングナット３１の図示上端部には、電磁コイル３４への給電のための図示しないコネクタが組み付けられている。
リテーニングナット３１の図示上端部には、電磁コイル３４への給電のための図示しないコネクタが組み付けられている。
鉄心３３は、電磁コイル３４への通電時に、磁化されて電磁石となり、ピストンフランジ部１６ａを上方に吸引し、ピストン１６と連結したノズルニードル１４を引き上げ、燃料噴射孔１０から燃料が噴射される。
電磁コイル３４への通電が終わると、鉄心３３は起磁力を消失し、コイルスプリング３７の付勢力によりピストンフランジ部１６ａを下方に押し下げ、ピストン１６と連結したノズルニードル１４がシート面１７ａに着座し、燃料噴射孔１０からの燃料噴射が止まる。
電磁コイル３４への通電が終わると、鉄心３３は起磁力を消失し、コイルスプリング３７の付勢力によりピストンフランジ部１６ａを下方に押し下げ、ピストン１６と連結したノズルニードル１４がシート面１７ａに着座し、燃料噴射孔１０からの燃料噴射が止まる。
ここで、図３を参照しながら適宜図１、図２を参照してＥＣＵ８０Ａにおける燃料の各気筒への実燃料噴射量の演算方法について説明する。
図３は、１つの気筒に対して燃料の噴射指令が出たときの、高圧燃料供給管における燃料挙動の時間推移を示す図であり、（ａ）は噴射指令信号のパターンを示す図であり、（ｂ）はインジェクタからの実燃料噴射量の時間推移を示す図であり、（ｃ）は燃料のオリフィス通過流量の時間推移を示す図であり、（ｄ）はオリフィスの上下流側の圧力変化の時間推移を示す図である。
図３の（ａ）では、燃料の噴射指令信号は一つの広幅のパルスで概念的に表してあり、噴射指令信号の立ち上がり開始タイミングがｔ0であり、噴射指令信号の立下り開始タイミングがｔ3であり、噴射指令信号の立下り完了タイミングがｔ3’である。
図３は、１つの気筒に対して燃料の噴射指令が出たときの、高圧燃料供給管における燃料挙動の時間推移を示す図であり、（ａ）は噴射指令信号のパターンを示す図であり、（ｂ）はインジェクタからの実燃料噴射量の時間推移を示す図であり、（ｃ）は燃料のオリフィス通過流量の時間推移を示す図であり、（ｄ）はオリフィスの上下流側の圧力変化の時間推移を示す図である。
図３の（ａ）では、燃料の噴射指令信号は一つの広幅のパルスで概念的に表してあり、噴射指令信号の立ち上がり開始タイミングがｔ0であり、噴射指令信号の立下り開始タイミングがｔ3であり、噴射指令信号の立下り完了タイミングがｔ3’である。
これに対応して、図３の（ｂ）に示すように直動式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ａにおける燃料噴射開始のタイミングはｔ0より少し遅れたｔ1から立ち上がり、ｔ3より少し遅れたｔ4に噴射が完了する。
燃料のオリフィス７５を通過する量（オリフィス通過流量）は、図３の（ｃ）に示すように、燃料通路２５（図２参照）や高圧燃料供給管２１（図１参照）の容積分だけ燃料噴射開始のタイミングｔ1より遅れてｔ2から立ち上がる。そして、同様に燃料通路２５や高圧燃料供給管２１の容積分だけ燃料噴射完了のタイミングｔ4より遅れてｔ5にオリフィス通過流量が０に戻る。
燃料のオリフィス７５を通過する量（オリフィス通過流量）は、図３の（ｃ）に示すように、燃料通路２５（図２参照）や高圧燃料供給管２１（図１参照）の容積分だけ燃料噴射開始のタイミングｔ1より遅れてｔ2から立ち上がる。そして、同様に燃料通路２５や高圧燃料供給管２１の容積分だけ燃料噴射完了のタイミングｔ4より遅れてｔ5にオリフィス通過流量が０に戻る。
図３の（ｃ）に対応するオリフィス７５の上下流側における圧力は図３の（ｄ）に示すように、コモンレール圧力Ｐｃの振動によってオリフィス上流側圧力が変動していても、差圧センサＳdPによりオリフィス差圧が検出できるので、オリフィス通過流量（実燃料供給量）が算出できる。そして、図３の（ｃ）に示すオリフィス通過流量のドットで示した領域の面積は、直動式のインジェクタ５Ａの場合、図３の（ｂ）に示す実燃料噴射量の面積と同じになる。
ちなみに、オリフィス差圧ΔＰORから燃料のオリフィス通過流量ＱORは次式により容易に算出できる。
実際のＥＣＵ８０Ａにおけるオリフィス通過流量ＱORの計算では、前記（１）式によるオリフィス通過流量ＱORはオリフィス差圧ΔＰORが時間推移とともに刻々変化するのにあわせて変化するので、例えば、数十μｓｅｃオーダーの極めて高速なオリフィス差圧ΔＰORのサンプリングを行って、サンプリング時間幅におけるオリフィス通過流量ＱORを算出して、それを積算するようにする。
また、オリフィス通過流量ＱORの計算を簡単化するために、数十μｓｅｃオーダーの極めて高速なオリフィス差圧ΔＰORのサンプリングを行って、オリフィス差圧ΔＰORの平均値とオリフィス差圧ΔＰORが生じている時間幅を求め、求められた平均のオリフィス差圧ΔＰORを（１）式に代入して、その結果にオリフィス差圧ΔＰORが生じている時間幅を乗じてオリフィス通過流量ＱORを算出しても良い。
また、オリフィス通過流量ＱORの計算を簡単化するために、数十μｓｅｃオーダーの極めて高速なオリフィス差圧ΔＰORのサンプリングを行って、オリフィス差圧ΔＰORの平均値とオリフィス差圧ΔＰORが生じている時間幅を求め、求められた平均のオリフィス差圧ΔＰORを（１）式に代入して、その結果にオリフィス差圧ΔＰORが生じている時間幅を乗じてオリフィス通過流量ＱORを算出しても良い。
本実施形態によれば、オリフィス７５の開口部の径を正確に製作することは容易であり、又オリフィス７５の上流側と下流側との間の差圧ΔＰORは、ベンチュリ形狭隘部の上流側と下流側との間の差圧よりも大きなものとなり、差圧センサＳdPによるオリフィス差圧ΔＰORから容易に（１）式によりオリフィス通過流量ＱORが算出できる。
そして、オリフィス差圧ΔＰORからオリフィス通過流量ＱORを算出することによりインジェクタ５Ａへの実燃料供給量が正確に算出することができる。インジェクタ５Ａの製造公差があったとしてもその製造公差の影響を反映した燃料のオリフィス通過流量ＱOR、つまり、実燃料供給量が演算できるので、例えば、算出された実燃料供給量にもとづいてＥＣＵ８０Ａにおけるインジェクタ５Ａへの噴射指令信号の噴射時間幅を調整することにより、各気筒への実燃料供給量を同一にすることができる。ちなみに、インジェクタ５Ａは、いわゆる直動式の燃料噴射弁であるので、実燃料供給量が実燃料噴射量そのものとなる。
その結果、各気筒への実燃料噴射量を正確に算出して、各気筒の発生トルクをより正確に制御できる。
そして、オリフィス差圧ΔＰORからオリフィス通過流量ＱORを算出することによりインジェクタ５Ａへの実燃料供給量が正確に算出することができる。インジェクタ５Ａの製造公差があったとしてもその製造公差の影響を反映した燃料のオリフィス通過流量ＱOR、つまり、実燃料供給量が演算できるので、例えば、算出された実燃料供給量にもとづいてＥＣＵ８０Ａにおけるインジェクタ５Ａへの噴射指令信号の噴射時間幅を調整することにより、各気筒への実燃料供給量を同一にすることができる。ちなみに、インジェクタ５Ａは、いわゆる直動式の燃料噴射弁であるので、実燃料供給量が実燃料噴射量そのものとなる。
その結果、各気筒への実燃料噴射量を正確に算出して、各気筒の発生トルクをより正確に制御できる。
また、インジェクタ５Ａからの燃料噴射は、ＰＭ（粒子状物質）の低減、ＮＯｘと燃焼騒音の低減、排ガス昇温や還元剤供給による触媒の活性化等の目的で実際は、「パイロット（Pilot）噴射」、「プレ（Pre）噴射」、「アフタ（After）噴射」、「ポスト（Post）噴射」の多段噴射にすることが普通である。
そして、このような多段噴射における実燃料噴射量がエンジンの運転状態における目標値通りになされないと、エンジンの排気ガスの規制値をクリアすることができなかったりする。特に、実燃料噴射量に経年変化がある場合でも、オリフィス差圧ΔＰORから実燃料噴射量を正確に算出することができるので、ＥＣＵ８０Ａにおいて、噴射指令信号の噴射時間幅を調整することにより、実燃料供給量を目標値に一致するように制御することができる。
そして、このような多段噴射における実燃料噴射量がエンジンの運転状態における目標値通りになされないと、エンジンの排気ガスの規制値をクリアすることができなかったりする。特に、実燃料噴射量に経年変化がある場合でも、オリフィス差圧ΔＰORから実燃料噴射量を正確に算出することができるので、ＥＣＵ８０Ａにおいて、噴射指令信号の噴射時間幅を調整することにより、実燃料供給量を目標値に一致するように制御することができる。
その結果、エンジンシステムの個々の部品への寸法公差等のハード仕様に対する要求を緩和しても排ガス規制をクリアし易くなる。特に、インジェクタに対するハード仕様を緩和することができる。ひいては、エンジンシステムの製造コスト低減にも寄与する。
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態に係る燃料噴射装置について図４を参照しながら詳細に説明する。
図４は、第２の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図である。
本実施形態の燃料噴射装置１Ｂが第１の実施形態の燃料噴射装置１Ａと異なる点は、（１）エンジンの各気筒に配されたインジェクタ５Ａに燃料を供給する高圧燃料供給管２１に設けられたオリフィス７５の上下流差圧を検出する差圧センサＳdPの代わりに、オリフィス７５の下流側の圧力を検出する圧力センサ（燃料供給管圧力センサ）ＳPsを設けた点と、（２）ＥＣＵ８０Ａの代わりにＥＣＵ（制御部）８０Ｂとなった点と、（３）ＥＣＵ８０Ｂにおいて燃料のオリフィス通過流量ＱORを算出するオリフィス差圧ΔＰORの定義を変えた点である。
第１の実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
次に、本発明の第２の実施形態に係る燃料噴射装置について図４を参照しながら詳細に説明する。
図４は、第２の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図である。
本実施形態の燃料噴射装置１Ｂが第１の実施形態の燃料噴射装置１Ａと異なる点は、（１）エンジンの各気筒に配されたインジェクタ５Ａに燃料を供給する高圧燃料供給管２１に設けられたオリフィス７５の上下流差圧を検出する差圧センサＳdPの代わりに、オリフィス７５の下流側の圧力を検出する圧力センサ（燃料供給管圧力センサ）ＳPsを設けた点と、（２）ＥＣＵ８０Ａの代わりにＥＣＵ（制御部）８０Ｂとなった点と、（３）ＥＣＵ８０Ｂにおいて燃料のオリフィス通過流量ＱORを算出するオリフィス差圧ΔＰORの定義を変えた点である。
第１の実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
図４に示すように４つの圧力センサＳPsが検出した圧力信号は、ＥＣＵ８０Ｂに入力される。
そして、本実施形態におけるＥＣＵ８０Ｂの機能は、基本的に第１の実施形態におけるＥＣＵ８０Ａと同じであるが、燃料のオリフィス通過流量ＱORをＥＣＵ８０Ｂで算出するときに用いる信号が第１の実施形態の場合と異なる。
第１の実施形態では、前記した（１）式によりオリフィス通過流量ＱORを算出したが、本実施形態では、（１）式におけるオリフィス差圧ΔＰORを、圧力センサＳPcが検出するコモンレール圧力Ｐｃと、圧力センサＳPsが検出するオリフィス７５の下流側圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）に置き換える。
そして、本実施形態におけるＥＣＵ８０Ｂの機能は、基本的に第１の実施形態におけるＥＣＵ８０Ａと同じであるが、燃料のオリフィス通過流量ＱORをＥＣＵ８０Ｂで算出するときに用いる信号が第１の実施形態の場合と異なる。
第１の実施形態では、前記した（１）式によりオリフィス通過流量ＱORを算出したが、本実施形態では、（１）式におけるオリフィス差圧ΔＰORを、圧力センサＳPcが検出するコモンレール圧力Ｐｃと、圧力センサＳPsが検出するオリフィス７５の下流側圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）に置き換える。
各高圧燃料供給管２１のオリフィス７５上流側の圧力は、コモンレール圧力Ｐｃと略一致することは明らかであり、本実施形態は第１の実施形態と同様に、（１）式においてオリフィス差圧ΔＰORを差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）に置き換えて容易に精度の高い燃料のオリフィス通過流量ＱORを、つまり、実燃料噴射量を、気筒ごとに、噴射指令信号ごとに算出できる。その結果、ＥＣＵ８０Ｂにおいて第１の実施形態と同様に噴射指令信号の噴射時間幅を調整して、噴射指令における目標の燃料噴射量と一致するように制御できる。
そして、第１の実施形態と同様にエンジンシステムの個々の部品への寸法公差等のハード仕様に対する要求を緩和しても排ガス規制をクリアし易くなる。特に、インジェクタに対するハード仕様を緩和することができる。ひいては、エンジンシステムの製造コスト低減にも寄与する。
そして、第１の実施形態と同様にエンジンシステムの個々の部品への寸法公差等のハード仕様に対する要求を緩和しても排ガス規制をクリアし易くなる。特に、インジェクタに対するハード仕様を緩和することができる。ひいては、エンジンシステムの製造コスト低減にも寄与する。
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態に係る燃料噴射装置について図５を参照しながら詳細に説明する。
図５は、第３の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図である。
本実施形態の燃料噴射装置１Ｃが第２の実施形態の燃料噴射装置１Ｂと異なる点は、（１）コモンレール圧力Ｐｃを検出する圧力センサＳPcを削除した点と、（２）ＥＣＵ８０Ｂの代わりにＥＣＵ（制御部）８０Ｃとなった点と、（３）コモンレール圧力Ｐｃを制御するのに圧力センサＳPcの代わりに圧力センサＳPsを用いる点と、（４）ＥＣＵ８０Ｃにおいて燃料のオリフィス通過流量ＱORを算出する方法を変えた点である。
第２の実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
次に、本発明の第３の実施形態に係る燃料噴射装置について図５を参照しながら詳細に説明する。
図５は、第３の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図である。
本実施形態の燃料噴射装置１Ｃが第２の実施形態の燃料噴射装置１Ｂと異なる点は、（１）コモンレール圧力Ｐｃを検出する圧力センサＳPcを削除した点と、（２）ＥＣＵ８０Ｂの代わりにＥＣＵ（制御部）８０Ｃとなった点と、（３）コモンレール圧力Ｐｃを制御するのに圧力センサＳPcの代わりに圧力センサＳPsを用いる点と、（４）ＥＣＵ８０Ｃにおいて燃料のオリフィス通過流量ＱORを算出する方法を変えた点である。
第２の実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
図５に示すように４つの圧力センサＳPsが検出した圧力信号は、ＥＣＵ８０Ｃに入力される。
そして、ＥＣＵ８０Ｃにおいて圧力センサＳPsから入力された圧力信号には高周波のノイズをカットするフィルタ処理を行う。
ここでオリフィス７５の下流側の圧力Ｐｓをフィルタ処理したものを圧力Ｐｓfilと称することにする。
このように圧力センサＳPsから入力された圧力信号をフィルタ処理することにより、ＥＣＵ８０Ｃにおいて図示しないクランク角センサや、気筒判別センサからの信号及びＥＣＵ８０Ｃ内で発生させる気筒別の燃料噴射指令にもとづいて、ある気筒において燃料噴射が完了して、「爆発行程」、「排気行程」、「吸気行程」に入り、比較的圧力振動の少ない状態における圧力センサＳPsからの圧力Ｐｓfilの信号は、コモンレール圧力Ｐｃと略同じ値となる。
そして、ＥＣＵ８０Ｃにおいて圧力センサＳPsから入力された圧力信号には高周波のノイズをカットするフィルタ処理を行う。
ここでオリフィス７５の下流側の圧力Ｐｓをフィルタ処理したものを圧力Ｐｓfilと称することにする。
このように圧力センサＳPsから入力された圧力信号をフィルタ処理することにより、ＥＣＵ８０Ｃにおいて図示しないクランク角センサや、気筒判別センサからの信号及びＥＣＵ８０Ｃ内で発生させる気筒別の燃料噴射指令にもとづいて、ある気筒において燃料噴射が完了して、「爆発行程」、「排気行程」、「吸気行程」に入り、比較的圧力振動の少ない状態における圧力センサＳPsからの圧力Ｐｓfilの信号は、コモンレール圧力Ｐｃと略同じ値となる。
そこで、ＥＣＵ８０Ｃでは、コモンレール圧力Ｐｃを略一定に制御するため、前記した比較的圧力振動の少ない状態における圧力Ｐｓfilをサンプリングすることによって、圧力調整弁７２を制御して、所定のコモンレール圧力Ｐｃの範囲内に制御する。
なお、このコモンレール圧力Ｐｃの制御に用いる圧力センサＳPsは、本実施形態のような４気筒エンジンの場合に代表的に４つの内の１つのみとしても良いし、４つ全てを用いて、サンプリングするタイミングが異なる４つの信号の平均値をもってコモンレール圧力Ｐｃとしても良い。
なお、このコモンレール圧力Ｐｃの制御に用いる圧力センサＳPsは、本実施形態のような４気筒エンジンの場合に代表的に４つの内の１つのみとしても良いし、４つ全てを用いて、サンプリングするタイミングが異なる４つの信号の平均値をもってコモンレール圧力Ｐｃとしても良い。
そして、本実施形態におけるＥＣＵ８０Ｃの機能は、前記したコモンレール圧力Ｐｃの制御の方法を除いて、基本的に第２の実施形態におけるＥＣＵ８０Ｂと同じであるが、燃料のオリフィス通過流量ＱORをＥＣＵ８０Ｃで算出するときに用いるオリフィス差圧が第１及び第２の実施形態の場合のように差圧センサＳdP又は圧力センサＳPc，ＳPsの検出信号にもとづく差圧によらず、オリフィス７５の下流側の圧力センサＳPsからの信号のみによる点である。
次に、図６、図７を参照しながら本実施形態におけるオリフィス７５の下流側の圧力センサＳPsからの信号のみによる燃料のオリフィス通過流量ＱOR、つまり、実燃料噴射量を算出する方法を説明する。
図６は、第３の実施形態におけるＥＣＵ８０Ｃでの１つの気筒における燃料のオリフィス通過流量ＱORを算出する制御の流れを示すフローチャートである。図７は、１つの気筒に対して燃料の噴射指令が出たときの、高圧燃料供給管における燃料挙動の時間推移を示す図であり、（ａ）は噴射指令信号のパターンを示す図であり、（ｂ）はオリフィスの下流側の圧力Ｐｓfilの時間推移を示す図である。
ここでのステップＳ０３〜Ｓ０７の処理は、例えば、数十μｓｅｃの周期で行われ、後記するΔｔはフィルタ処理された圧力Ｐｓfilをサンプリングする周期であり、数十μｓｅｃである。
図６は、第３の実施形態におけるＥＣＵ８０Ｃでの１つの気筒における燃料のオリフィス通過流量ＱORを算出する制御の流れを示すフローチャートである。図７は、１つの気筒に対して燃料の噴射指令が出たときの、高圧燃料供給管における燃料挙動の時間推移を示す図であり、（ａ）は噴射指令信号のパターンを示す図であり、（ｂ）はオリフィスの下流側の圧力Ｐｓfilの時間推移を示す図である。
ここでのステップＳ０３〜Ｓ０７の処理は、例えば、数十μｓｅｃの周期で行われ、後記するΔｔはフィルタ処理された圧力Ｐｓfilをサンプリングする周期であり、数十μｓｅｃである。
ステップＳ０１では、燃料の噴射指令信号の噴射指示立ち上がりを検出したか否かをチェックする。検出した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ０２へ進み、検出しない場合（Ｎｏ）はステップＳ０１を繰り返す。
図７の（ａ）において、噴射指示立ち上がりのタイミングをｔ0で示す。
なお、噴射指令信号の噴射指示立ち上がりの検出は、例えば、噴射指令信号を時間微分することにより容易に検出できる。
ステップＳ０２では、Ｑsum＝０．０と初期値リセットする。ここで、Ｑsumは一つの燃料の噴射指令信号に対して時間積分して算出されたオリフィス通過流量ＱORに対応する。
ステップＳ０３では、圧力センサＳPsで検出されたフィルタ処理された後のオリフィス７５の下流側圧力Ｐｓfilが所定値Ｐ0より下に低下したか否かをチェックする〔（Ｐｓfil＜Ｐ0）？〕。所定値Ｐ0より下に低下した場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０４へ進み、そうでない場合（Ｎｏ）はステップＳ０３を繰り返す。
図７の（ｂ）において、下流側圧力Ｐｓfilが所定値Ｐ0より下に低下したタイミングがｔ2である。
図７の（ａ）において、噴射指示立ち上がりのタイミングをｔ0で示す。
なお、噴射指令信号の噴射指示立ち上がりの検出は、例えば、噴射指令信号を時間微分することにより容易に検出できる。
ステップＳ０２では、Ｑsum＝０．０と初期値リセットする。ここで、Ｑsumは一つの燃料の噴射指令信号に対して時間積分して算出されたオリフィス通過流量ＱORに対応する。
ステップＳ０３では、圧力センサＳPsで検出されたフィルタ処理された後のオリフィス７５の下流側圧力Ｐｓfilが所定値Ｐ0より下に低下したか否かをチェックする〔（Ｐｓfil＜Ｐ0）？〕。所定値Ｐ0より下に低下した場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０４へ進み、そうでない場合（Ｎｏ）はステップＳ０３を繰り返す。
図７の（ｂ）において、下流側圧力Ｐｓfilが所定値Ｐ0より下に低下したタイミングがｔ2である。
ここで、所定値Ｐ0は、圧力センサＳPsで検出された圧力信号から高周波ノイズ、例えば、高圧ポンプ３Ｂの充填動作による圧力脈動や、他の気筒のインジェクタ５Ａが噴射動作をして、圧力振動を伝播させたことによる圧力脈動や、自気筒のインジェクタ５Ａが噴射動作をした後の反射波による圧力脈動等をフィルタ処理して取り除き、その後に残った圧力変動における振動の下限の値を所定値Ｐ0と設定する。この値は、試験により求めることができる。
ステップＳ０４では、所定値Ｐ0から圧力Ｐｓfilまでの圧力低下量ΔＰｄｏｗｎを算出して、オリフィス通過流量ＱORを算出する。図７の（ｂ）にΔＰｄｏｗｎの定義を示す。
ここで、オリフィス通過流量ＱORは、（１）式において、ΔＰORの代わりに圧力低下量ΔＰｄｏｗｎを代入することにより容易に算出できる。
ステップＳ０５では、Ｑsum＝Ｑsum＋ＱOR・ΔｔとしてＱORを積算する。
ステップＳ０６では、燃料の噴射指令信号の噴射指示立ち下がりを検出したか否かをチェックする。検出した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ０７へ進み、検出しない場合（Ｎｏ）はステップＳ０４に戻り、ステップＳ０４における圧力低下量ΔＰｄｏｗｎを算出して、オリフィス通過流量ＱORを算出して、ステップＳ０５におけるＱORの積算を繰り返す。
図７の（ａ）において、噴射指示立ち下がりのタイミングをｔ3で示し、噴射指示立ち下がり完了のタイミングをｔ3’で示す。
なお、噴射指令信号の噴射指示立ち下がりの検出は、例えば、噴射指令信号を時間微分することにより容易に検出できる。
ここで、オリフィス通過流量ＱORは、（１）式において、ΔＰORの代わりに圧力低下量ΔＰｄｏｗｎを代入することにより容易に算出できる。
ステップＳ０５では、Ｑsum＝Ｑsum＋ＱOR・ΔｔとしてＱORを積算する。
ステップＳ０６では、燃料の噴射指令信号の噴射指示立ち下がりを検出したか否かをチェックする。検出した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ０７へ進み、検出しない場合（Ｎｏ）はステップＳ０４に戻り、ステップＳ０４における圧力低下量ΔＰｄｏｗｎを算出して、オリフィス通過流量ＱORを算出して、ステップＳ０５におけるＱORの積算を繰り返す。
図７の（ａ）において、噴射指示立ち下がりのタイミングをｔ3で示し、噴射指示立ち下がり完了のタイミングをｔ3’で示す。
なお、噴射指令信号の噴射指示立ち下がりの検出は、例えば、噴射指令信号を時間微分することにより容易に検出できる。
ステップＳ０７では、フィルタ処理されたオリフィス７５の下流側圧力Ｐｓfilが所定値Ｐ0以上に増加したか否かをチェックする〔（Ｐｓfil≧Ｐ0）？〕。所定値Ｐ0以上に増加した場合（Ｙｅｓ）はステップＳ０８へ進み、そうでない場合（Ｎｏ）はステップＳ０４に戻りステップＳ０４，Ｓ０５を繰り返す。
図７の（ｂ）において、オリフィス７５の下流側圧力Ｐｓfilが所定値Ｐ0以上に増加したタイミングをｔ5で示す。
ステップＳ０８では、Ｑsumを実燃料供給量（実燃料噴射量）とする。図７の（ｂ）において、ドットで示した所定値Ｐ0と圧力Ｐｓfilの曲線で囲まれた領域の面積が前記した実燃料供給量（実燃料噴射量）に対応する。
図７の（ｂ）において、オリフィス７５の下流側圧力Ｐｓfilが所定値Ｐ0以上に増加したタイミングをｔ5で示す。
ステップＳ０８では、Ｑsumを実燃料供給量（実燃料噴射量）とする。図７の（ｂ）において、ドットで示した所定値Ｐ0と圧力Ｐｓfilの曲線で囲まれた領域の面積が前記した実燃料供給量（実燃料噴射量）に対応する。
なお、本実施形態ではステップＳ０６において燃料の噴射指令信号の噴射指示立ち下がりを検出したか否かをチェックし、噴射指示立ち下がりを検出した後に、オリフィス７５の下流側圧力Ｐｓfilが所定値Ｐ0以上に増加したタイミングｔ5を検出する制御としているが、ステップＳ０６を省略してもタイミングｔ5を検出して、燃料のオリフィス７５の通過終了を検出できる。
本実施形態における図７の（ｂ）におけるタイミングｔ2が、請求項に記載の第１のタイミングに対応し、オリフィス７５の下流側圧力Ｐｓfilが所定値Ｐ0以上に増加したタイミングｔ5が、請求項に記載の第２のタイミングに対応する。
本実施形態によれば、コモンレール圧力Ｐｃを検出する圧力センサＳPcを削除して、オリフィス７５の下流側の圧力Ｐｓを検出する圧力センサＳPsで、コモンレール圧力Ｐｃの制御が容易にでき、コストが低減できる。
また、オリフィス７５の下流側の圧力を検出する圧力センサＳPsからの圧力信号のみで、オリフィス差圧ΔＰORを圧力低下量ΔＰｄｏｗｎ（Ｐ0−Ｐｓfil）に置き換えた（１）式にもとづいて容易に精度の高い燃料のオリフィス通過流量ＱORを、つまり、実燃料噴射量を、気筒ごとに、噴射指令信号ごとに算出できる。その結果、ＥＣＵ８０Ｃにおいて第２の実施形態と同様に噴射指令信号の噴射時間幅を調整して、噴射指令における目標の燃料噴射量と一致するように制御できる。
そして、第２の実施形態と同様にエンジンシステムの個々の部品への寸法公差等のハード仕様に対する要求を緩和しても排ガス規制をクリアし易くなる。特に、インジェクタに対するハード仕様を緩和することができる。ひいては、エンジンシステムの製造コスト低減にも寄与する。
また、オリフィス７５の下流側の圧力を検出する圧力センサＳPsからの圧力信号のみで、オリフィス差圧ΔＰORを圧力低下量ΔＰｄｏｗｎ（Ｐ0−Ｐｓfil）に置き換えた（１）式にもとづいて容易に精度の高い燃料のオリフィス通過流量ＱORを、つまり、実燃料噴射量を、気筒ごとに、噴射指令信号ごとに算出できる。その結果、ＥＣＵ８０Ｃにおいて第２の実施形態と同様に噴射指令信号の噴射時間幅を調整して、噴射指令における目標の燃料噴射量と一致するように制御できる。
そして、第２の実施形態と同様にエンジンシステムの個々の部品への寸法公差等のハード仕様に対する要求を緩和しても排ガス規制をクリアし易くなる。特に、インジェクタに対するハード仕様を緩和することができる。ひいては、エンジンシステムの製造コスト低減にも寄与する。
《第３の実施形態の変形例》
次に、図５、図８、図９を参照しながら第３の実施形態における変形例の燃料噴射装置について説明する。本変形例の構成は第３の実施形態と同じであり、第３の実施形態と異なるのは、基本的に前記した請求項に記載の第２のタイミングの検出の方法である。
第３の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
次に、図５、図８、図９を参照しながら第３の実施形態における変形例の燃料噴射装置について説明する。本変形例の構成は第３の実施形態と同じであり、第３の実施形態と異なるのは、基本的に前記した請求項に記載の第２のタイミングの検出の方法である。
第３の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
図８は、第３の実施形態の変形例におけるＥＣＵ８０Ｃでの１つの気筒における燃料のオリフィス通過流量ＱORを算出する制御の流れを示すフローチャートである。図９は、１つの気筒に対して燃料の噴射指令が出たときの、高圧燃料供給管における燃料挙動の時間推移を示す図であり、（ａ）は、燃料噴射がなされたときにオリフィス７５の下流側の圧力Ｐｓfilが低下する基準圧力低下線を示す図であり、（ｂ）は噴射指令信号のパターンを示す図であり、（ｃ）はオリフィスの下流側の圧力Ｐｓfilの時間推移を示す図である。
本変形例においては、図３の（ｄ）に示すようにインジェクタ５Ａの燃料噴射完了後における燃料の流動に伴う、オリフィス７５の差圧ΔＰORが０となる時点において、オリフィス７５の上流側の圧力は燃料噴射完開始前の初期の圧力より必ず低くなる傾向にあること、燃料の噴射時間幅が長くなるほどその低下量が大きくなるという実験データにもとづいて、オリフィス上流側の基準圧力低下線を図９の（ａ）のように予め実験データにもとづいて設定する。
図９の（ａ）には、基準圧力低下線として直線タイプの基準圧力低下線ｘ１と、２次曲線タイプの基準圧力低下線ｘ２を例示してある。Ｐｉは燃料噴射開始前の初期圧力を示し、この値は後記するようにフローティングである。
図９の（ａ）に示すように燃料の噴射時間幅が長くなるほど初期圧力Ｐｉからの低下量が増加する。
図９の（ａ）には、基準圧力低下線として直線タイプの基準圧力低下線ｘ１と、２次曲線タイプの基準圧力低下線ｘ２を例示してある。Ｐｉは燃料噴射開始前の初期圧力を示し、この値は後記するようにフローティングである。
図９の（ａ）に示すように燃料の噴射時間幅が長くなるほど初期圧力Ｐｉからの低下量が増加する。
以下に説明するフローチャートでは、直線タイプの基準圧力低下線ｘ１を用いた場合の例で説明する。
ここでのステップＳ１３〜Ｓ１８処理は、例えば、数十μｓｅｃの周期で行われ、後記するΔｔはフィルタ処理された圧力Ｐｓfilをサンプリングする周期であり、数十μｓｅｃである。
ここでのステップＳ１３〜Ｓ１８処理は、例えば、数十μｓｅｃの周期で行われ、後記するΔｔはフィルタ処理された圧力Ｐｓfilをサンプリングする周期であり、数十μｓｅｃである。
ステップＳ１１では、燃料の噴射指令信号の噴射指示立ち上がりを検出したか否かをチェックする。検出した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１２へ進み、検出しない場合（Ｎｏ）はステップＳ１１を繰り返す。
図９の（ｂ）において、噴射指示立ち上がりのタイミングをｔ0で示す。
ステップＳ１２では、Ｑsum＝０．０と初期値リセットする。ここで、Ｑsumは一つの燃料の噴射指令信号に対して時間積分して算出されたオリフィス通過流量ＱORに対応する。
ステップＳ１３では、圧力センサＳPsで検出されたフィルタ処理された後のオリフィス７５の下流側圧力Ｐｓfilが所定値より下に低下したか否かをチェックする〔（Ｐｓfil＜Ｐ0―ΔＰε）？〕。所定値（Ｐ0―ΔＰε）より下に低下した場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１４へ進み、そうでない場合（Ｎｏ）はステップＳ１３を繰り返す。
図９の（ｃ）において、下流側圧力Ｐｓfilが所定値（Ｐ0―ΔＰε）より下に低下したタイミングがｔ2である。
図９の（ｂ）において、噴射指示立ち上がりのタイミングをｔ0で示す。
ステップＳ１２では、Ｑsum＝０．０と初期値リセットする。ここで、Ｑsumは一つの燃料の噴射指令信号に対して時間積分して算出されたオリフィス通過流量ＱORに対応する。
ステップＳ１３では、圧力センサＳPsで検出されたフィルタ処理された後のオリフィス７５の下流側圧力Ｐｓfilが所定値より下に低下したか否かをチェックする〔（Ｐｓfil＜Ｐ0―ΔＰε）？〕。所定値（Ｐ0―ΔＰε）より下に低下した場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１４へ進み、そうでない場合（Ｎｏ）はステップＳ１３を繰り返す。
図９の（ｃ）において、下流側圧力Ｐｓfilが所定値（Ｐ0―ΔＰε）より下に低下したタイミングがｔ2である。
ここで、所定値Ｐ0は、圧力センサＳPsで検出された圧力信号から高周波ノイズ、例えば、高圧ポンプ３Ｂの充填動作による圧力脈動や、他の気筒のインジェクタ５Ａが噴射動作をして、圧力振動を伝播させたことによる圧力脈動や、自気筒のインジェクタ５Ａが噴射動作をした後の反射波による圧力脈動等をフィルタ処理して取り除き、その後に残った圧力Ｐｓfilの振動の中心値（平均値）を所定値Ｐ0と設定する。そして、ΔＰεは、フィルタ処理後の圧力Ｐｓfilの振動下限値として設定したものである。
ステップＳ１４では、ステップＳ１３における（タイミングがｔ2における）圧力Ｐｓfilを初期値Ｐｉとして図９の（ｃ）に示すように基準圧力低下線を設定する。
なお、初期値Ｐｉは、所定値（Ｐ0―ΔＰε）と一致する場合もあれば、圧力Ｐｓfilをサンプリングする繰返し周期の次の繰り返しのタイミングとなり、所定値（Ｐ0―ΔＰε）と異なる値となる場合もある。
なお、初期値Ｐｉは、所定値（Ｐ0―ΔＰε）と一致する場合もあれば、圧力Ｐｓfilをサンプリングする繰返し周期の次の繰り返しのタイミングとなり、所定値（Ｐ0―ΔＰε）と異なる値となる場合もある。
ステップＳ１５では、初期値Ｐｉとする基準圧力低下線から圧力Ｐｓfilまでの圧力低下量ΔＰｄｏｗｎを算出して、オリフィス通過流量ＱORを算出する。図９の（ｃ）にΔＰｄｏｗｎの定義を示す。
ここで、オリフィス通過流量ＱORは、（１）式において、ΔＰORの代わりに圧力低下量ΔＰｄｏｗｎを代入することにより容易に算出できる。
ステップＳ１６では、Ｑsum＝Ｑsum＋ＱOR・ΔｔとしてＱORを積算する。
ステップＳ１７では、燃料の噴射指令信号の噴射指示立ち下がりを検出したか否かをチェックする。検出した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１８へ進み、検出しない場合（Ｎｏ）はステップＳ１５に戻り、ステップＳ１５における圧力低下量ΔＰｄｏｗｎを算出して、オリフィス通過流量ＱORを算出して、ステップＳ１６におけるＱORの積算を繰り返す。
図９の（ｂ）において、噴射指示立ち下がりのタイミングをｔ3で示し、噴射指示立ち下がり完了のタイミングをｔ3’で示す。
ここで、オリフィス通過流量ＱORは、（１）式において、ΔＰORの代わりに圧力低下量ΔＰｄｏｗｎを代入することにより容易に算出できる。
ステップＳ１６では、Ｑsum＝Ｑsum＋ＱOR・ΔｔとしてＱORを積算する。
ステップＳ１７では、燃料の噴射指令信号の噴射指示立ち下がりを検出したか否かをチェックする。検出した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１８へ進み、検出しない場合（Ｎｏ）はステップＳ１５に戻り、ステップＳ１５における圧力低下量ΔＰｄｏｗｎを算出して、オリフィス通過流量ＱORを算出して、ステップＳ１６におけるＱORの積算を繰り返す。
図９の（ｂ）において、噴射指示立ち下がりのタイミングをｔ3で示し、噴射指示立ち下がり完了のタイミングをｔ3’で示す。
ステップＳ１８では、フィルタ処理されたオリフィス７５の下流側圧力Ｐｓfilが基準圧力低下線以上に増加したか否かをチェックする。基準圧力低下線以上に増加した場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１９へ進み、そうでない場合（Ｎｏ）はステップＳ１５に戻りステップＳ１５，Ｓ１６を繰り返す。
図９の（ｃ）において、オリフィス７５の下流側圧力Ｐｓfilが基準圧力低下線以上に増加したタイミングをｔ5で示す。
ステップＳ１９では、Ｑｓｕｍを実燃料供給量（実燃料噴射量）とする。図９の（ｃ）において、ドットで示した基準圧力低下線ｘ１と圧力Ｐｓfilの曲線で囲まれた領域の面積が前記した実燃料供給量（実燃料噴射量）に対応する。
図９の（ｃ）において、オリフィス７５の下流側圧力Ｐｓfilが基準圧力低下線以上に増加したタイミングをｔ5で示す。
ステップＳ１９では、Ｑｓｕｍを実燃料供給量（実燃料噴射量）とする。図９の（ｃ）において、ドットで示した基準圧力低下線ｘ１と圧力Ｐｓfilの曲線で囲まれた領域の面積が前記した実燃料供給量（実燃料噴射量）に対応する。
本実施形態における図９の（ｃ）におけるタイミングｔ2が、請求項に記載の第１のタイミングに対応し、オリフィス７５の下流側圧力Ｐｓfilが基準圧力低下線以上に増加したタイミングｔ5が、請求項に記載の第２のタイミングに対応する。
本変形例によれば、オリフィス７５の下流側圧力Ｐｓfilのみにより実燃料噴射量を第３の実施形態よりもよりも正確に算出することができる。
以上、第１の実施形態から第３の実施形態、及び第３の実施形態の変形例においては、図２に示すような直動式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ａとし、そのアクチュエータ６Ａは電磁コイル３４によりピストン１６を直接駆動するタイプであるが、それに限定されるものではない。例えば、電磁コイル３４の代わりにピエゾ素子を多層に重ねて形成したスタックをピストンフランジ部１６ａの下面側に配置し、ピエゾ素子のスタックに電圧を印加したときにコイルスプリング３７の付勢力に抗してピストン１６を上方にリフトアップし、燃料噴射をさせ、ピエゾ素子のスタックへの電圧印加を停止するとコイルスプリング３７によりピストン１６が下がり燃料噴射が止まるような構成のインジェクタでも良い。
《第４の実施形態》
以下に、本発明の第４の実施形態に係る燃料噴射装置について図１０、図１１を参照しながら詳細に説明する。
図１０は、第４の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図であり、図１１は、本実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置に用いられる背圧式の燃料噴射弁（インジェクタ）の概念構成図である。
本実施形態における燃料噴射装置１Ｄは、第１の実施形態と以下の点で異なる。
（１）背圧式の燃料噴射弁であるアクチュエータ６Ｂを有するインジェクタ５Ｂが用いられている。（２）それに伴い、各気筒に設けられたインジェクタ５Ｂには、ドレーン通路９が接続され、それらは戻り燃料配管７３に更に接続して、逆止弁７４とオリフィス７６を並列に接続した流量調整器を介して低圧ポンプ３Ａの吐出側の低圧燃料供給配管６１に接続している。（３）本実施形態の燃料噴射装置１Ｄは、ＥＣＵ（制御部）８０Ｄにより電子制御される。
第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
以下に、本発明の第４の実施形態に係る燃料噴射装置について図１０、図１１を参照しながら詳細に説明する。
図１０は、第４の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図であり、図１１は、本実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置に用いられる背圧式の燃料噴射弁（インジェクタ）の概念構成図である。
本実施形態における燃料噴射装置１Ｄは、第１の実施形態と以下の点で異なる。
（１）背圧式の燃料噴射弁であるアクチュエータ６Ｂを有するインジェクタ５Ｂが用いられている。（２）それに伴い、各気筒に設けられたインジェクタ５Ｂには、ドレーン通路９が接続され、それらは戻り燃料配管７３に更に接続して、逆止弁７４とオリフィス７６を並列に接続した流量調整器を介して低圧ポンプ３Ａの吐出側の低圧燃料供給配管６１に接続している。（３）本実施形態の燃料噴射装置１Ｄは、ＥＣＵ（制御部）８０Ｄにより電子制御される。
第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
次に、本実施形態のインジェクタ５Ｂの構造を図１０及び図１１を参照しながら説明する。このインジェクタ５Ｂは、周知のものであり、エンジンの各気筒に取り付けられている。以下にインジェクタ５Ｂの概要を説明する。
インジェクタ５Ｂは、先端部に１個または２個以上の燃料噴射孔１０を形成したインジェクタ本体１３と、このインジェクタ本体１３内に摺動自在に支持されたノズルニードル１４と、このノズルニードル１４の上端側にプレッシャピン１５を介して連結されてノズルニードル１４と一体的に往復変位するピストン１６とから構成されている。
インジェクタ５Ｂは、先端部に１個または２個以上の燃料噴射孔１０を形成したインジェクタ本体１３と、このインジェクタ本体１３内に摺動自在に支持されたノズルニードル１４と、このノズルニードル１４の上端側にプレッシャピン１５を介して連結されてノズルニードル１４と一体的に往復変位するピストン１６とから構成されている。
インジェクタ本体１３は、ノズルボディ１７及びノズルホルダ１９等より構成されている。ノズルボディ１７の内部には、ノズルニードル１４の周囲に常に高圧燃料を充満させるための油溜り２０が形成されている。この油溜り２０は、ノズルホルダ１９内に形成される燃料通路２５及び高圧燃料供給管２１を介してコモンレール４に常に連通している。ノズルボディ１７はノズルホルダ１９にリテーニングナット２２により締め付け固定されている。
ノズルホルダ１９は、ピストン１６を摺動自在に支持する長孔２３を中心部の長手方向に形成したシリンダを構成する。そして、長孔２３の上端部には、第１絞り形成部材１１の下端面との間に、ノズルホルダ１９の上端面で開口する背圧室７が形成されている。そして、高圧燃料供給管２１及びノズルホルダ１９内に形成される高圧燃料供給管２１と連通した燃料通路から分岐した燃料通路２５は、第１絞り形成部材１１に形成された連通路２６を介して背圧室７に連通している。
ノズルホルダ１９は、ピストン１６を摺動自在に支持する長孔２３を中心部の長手方向に形成したシリンダを構成する。そして、長孔２３の上端部には、第１絞り形成部材１１の下端面との間に、ノズルホルダ１９の上端面で開口する背圧室７が形成されている。そして、高圧燃料供給管２１及びノズルホルダ１９内に形成される高圧燃料供給管２１と連通した燃料通路から分岐した燃料通路２５は、第１絞り形成部材１１に形成された連通路２６を介して背圧室７に連通している。
ノズルニードル１４は、二方電磁弁で構成されたアクチュエータ６Ｂの中心軸と同一軸心上に配設されて、ノズルボディ１７の内周に摺動自在に支持されている。ノズル開弁時には、ノズルニードル１４がリフトしてノズルニードル１４の先端部とノズルボディ１７との間に燃料通路が形成されて油溜り２０と燃料噴射孔１０とが連通してエンジンへの燃料噴射がなされる。また、ノズル閉弁時には、ノズルニードル１４の先端部がノズルボディ１７のシート面１７ａに着座して高圧燃料の噴射を終了する。
プレッシャピン１５の大径部とノズルホルダ１９との間には、ノズルニードル１４を閉弁方向に付勢するコイルスプリング２７が装着されている。ピストン１６は、アクチュエータ６Ｂの中心軸と同一軸心上に配設されて、ノズルホルダ１９の長孔２３の内周面に摺動自在に支持されている。
アクチュエータ６Ｂは、図１１に示すように、バルブボディ３２よりも上側に配設された鉄心３３と、この鉄心３３の収納部に巻装された電磁コイル３４と、バルブボディ３２内を摺動自在に変位するバルブ３５と、このバルブ３５の最大リフト量を規制するストッパ３６と、バルブ３５を閉弁方向に付勢するコイルスプリング３７とから構成されている。バルブボディ３２、鉄心３３、電磁コイル３４、バルブ３５、ストッパ３６は、インジェクタ５Ｂのノズルホルダ１９の上端部にバルブボディ３２の下端部を液密的に当接した状態で図示省略のリテーニングナットによりノズルホルダ１９の上端面に締め付け固定される。
アクチュエータ６Ｂは、図１１に示すように、バルブボディ３２よりも上側に配設された鉄心３３と、この鉄心３３の収納部に巻装された電磁コイル３４と、バルブボディ３２内を摺動自在に変位するバルブ３５と、このバルブ３５の最大リフト量を規制するストッパ３６と、バルブ３５を閉弁方向に付勢するコイルスプリング３７とから構成されている。バルブボディ３２、鉄心３３、電磁コイル３４、バルブ３５、ストッパ３６は、インジェクタ５Ｂのノズルホルダ１９の上端部にバルブボディ３２の下端部を液密的に当接した状態で図示省略のリテーニングナットによりノズルホルダ１９の上端面に締め付け固定される。
バルブボディ３２は、背圧室７と連通するように開口した凹所３９内に第１、第２絞り形成部材１１、１２が液密的に嵌め込まれている。そして、バルブボディ３２内には、凹所３９よりも内径の大きい燃料室４０が形成されている。この燃料室４０は、バルブボディ３２等に設けられたドレーン通路９を介して燃料タンク２に連通する戻り燃料配管７３に接続している。
鉄心３３は、ＥＣＵ８０Ｄに制御されて電磁コイル３４への通電時時に、磁化されて電磁石となり起磁力を発生する。バルブ３５は、先端側にプレート形状のシール部４２を有し、上端側に棒状部４３を有している。鉄心３３が起磁力を発生すると、バルブ３５が吸引されて上方に移動し、バルブ３５の棒状部４３がストッパ３６の先端面に着座する。電磁コイル３４への通電が終わると、鉄心３３の吸引力が無くなり、コイルスプリング３７の下方への付勢力により、バルブ３５のシール部４２が第２絞り形成部材１２の上端面に着座する。
第１、第２絞り形成部材１１、１２は、例えば、ＳＣＭ４２０等の合金鋼や炭素鋼よりなり、アクチュエータ６Ｂのバルブ３５の中心軸と同一の軸心を中心にした円環板形状に形成されている。そして、第１絞り形成部材１１及び第２絞り形成部材１２には、オリフィス５１，５２が燃料通路２５及び連通路２６の内径よりも小さい内径となるように形成されている。オリフィス５１は、第１絞り形成部材１１の中心軸より若干連通路２６側に中心軸がずれて配置され、オリフィス５２は第２絞り形成部材１２の中心軸と同一軸心上に形成されている。そして、オリフィス５１は、背圧室７とオリフィス５２とを連通する第１の通路の通路断面積を絞る。また、オリフィス５２は、オリフィス５１とドレーン通路９とを連通する第２通路の通路断面積を絞る。そして、オリフィス５２は、オリフィス５１の内径よりも１．４倍〜１．６倍程度大きい内径を有したバルブシート部材である。
なお、オリフィス５１、５２の図示下端側は、背圧室７側内径が大きくなるように形成されている。そして、オリフィス５１の出口はオリフィス５２の入口のテーパ状通路壁面に対向するように配設されている。
次に、図１２を参照しながら適宜図１０、図１１を参照してＥＣＵ８０Ｄにおける燃料の各気筒への実燃料噴射量の演算方法について説明する。
図１２は、１つの気筒に対して燃料の噴射指令が出たときの、高圧燃料供給管における燃料挙動の時間推移を示す図であり、（ａ）は噴射指令信号のパターンを示す図であり、（ｂ）はインジェクタからの実燃料噴射量及びバックフローの時間推移を示す図であり、（ｃ）は燃料のオリフィス通過流量の時間推移を示す図であり、（ｄ）はオリフィスの上下流側の圧力変化の時間推移を示す図である。
図１２の（ａ）では、燃料の噴射指令信号は一つの広幅のパルスで概念的に表してあり、噴射指令信号の立ち上がり開始タイミングがｔ0であり、噴射指令信号の立下り開始タイミングがｔ3であり、噴射指令信号の立下り完了タイミングがｔ3’である。
図１２は、１つの気筒に対して燃料の噴射指令が出たときの、高圧燃料供給管における燃料挙動の時間推移を示す図であり、（ａ）は噴射指令信号のパターンを示す図であり、（ｂ）はインジェクタからの実燃料噴射量及びバックフローの時間推移を示す図であり、（ｃ）は燃料のオリフィス通過流量の時間推移を示す図であり、（ｄ）はオリフィスの上下流側の圧力変化の時間推移を示す図である。
図１２の（ａ）では、燃料の噴射指令信号は一つの広幅のパルスで概念的に表してあり、噴射指令信号の立ち上がり開始タイミングがｔ0であり、噴射指令信号の立下り開始タイミングがｔ3であり、噴射指令信号の立下り完了タイミングがｔ3’である。
これに対応して、背圧式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ｂにおけるバルブ３５（図１０参照）のリフトアップにより燃料通路２５、連通路２６、背圧室７、オリフィス５１，５２、燃料室４０及びドレーン通路９等を経て低圧燃料供給配管６１に戻るバックフローが、図１２の（ｂ）に曲線ｂで示すように、タイミングｔ1Aで開始する。このバックフローの開始は、前記した噴射指令信号の立ち上がりｔ0より少し遅れて生じる。
このバックフローの発生により背圧室７が油溜り２０の圧力よりも低圧となり、ピストン１６が上方に引き上げられ、図１２の（ｂ）に曲線ａで示すように燃料の実噴射がタイミングｔ1Bに開始される。
このバックフローの発生により背圧室７が油溜り２０の圧力よりも低圧となり、ピストン１６が上方に引き上げられ、図１２の（ｂ）に曲線ａで示すように燃料の実噴射がタイミングｔ1Bに開始される。
そして、噴射指令信号の立下りタイミングｔ3において、電磁コイル３４（図１１参照）の通電が終わり、コイルスプリング３７がバルブ３５を下方に押し下げ、バックフローの流路を閉じて、図１２の（ｂ）に曲線ｂで示すようタイミングｔ4Aでバックフローが終了する。その結果、背圧室７（図１１参照）の圧力が油溜り２０の圧力と均衡し、コイルスプリング２７の付勢力によりピストン１６とともにノズルニードル１４が下方に移動しシート面１７ａに着座し、図１２の（ｂ）に曲線ａで示すようにタイミングｔ4Bで燃料の実噴射が終了する。
燃料のオリフィス７５を通過する量（オリフィス通過流量）は、図１２の（ｃ）に示すように、燃料通路２５（図１０参照）や高圧燃料供給管２１（図１０参照）の容積分だけバックフロー開始のタイミングｔ1Aより遅れてｔ2から立ち上がる。そして、同様に燃料通路２５や高圧燃料供給管２１の容積分だけ燃料噴射完了のタイミングｔ4Bより遅れてｔ5にオリフィス通過流量が０に戻る。
図１２の（ｃ）に対応するオリフィス７５の上下流側における圧力は図１２の（ｄ）に示すように、コモンレール圧力Ｐｃの振動によってオリフィス上流側圧力が変動していても、差圧センサＳdPによりオリフィス差圧が検出できるので、オリフィス通過流量（実燃料供給量）が算出できる。そして、図１２の（ｃ）に示すオリフィス通過流量のドットで示した領域の面積は、背圧式のインジェクタ５Ｂの場合、図１２の（ｂ）に示すバックフローと実燃料噴射量の両方を合計した面積と同じになる。
オリフィス差圧ΔＰORから燃料のオリフィス通過流量ＱORは前記した第１の実施形態と同様に（１）式により容易に算出できる。
オリフィス差圧ΔＰORから燃料のオリフィス通過流量ＱORは前記した第１の実施形態と同様に（１）式により容易に算出できる。
そして、ＥＣＵ８０Ｄには、予め、燃料の噴射指令信号の波形パターンに応じて、算出されたオリフィス通過流量ＱORのうち、実燃料噴射量の割合を示す係数値である実噴射量換算係数γを、例えば、信号パラメータの相関式の形でメモリーの中に格納している。
燃料の噴射指令信号の波形パターンに応じた実噴射量換算係数γは、例えば、次式に示す相関式のように信号波形面積ＡPを前記した信号パラメータとし、所定間隔以上時間的に離れた独立の噴射指令信号の場合は、噴射時間幅を反映した独立噴射指令信号の１つの信号波形面積で、又、所定間隔内の時間的に近接した複数の噴射指令信号の場合は、その複数の噴射指令信号の合計信号波形面積に応じて次式のように設定する。
ここで、ＭPは独立信号波形か、近接した複数の信号波形かを示すパラメータである。
そして、ＥＣＵ８０Ｄにおいて図１２の（ａ）に示すような噴射指令信号を発生させたとき、その波形パターンに応じて、独立信号波形か、近接した複数の信号波形かを判定し、更に信号波形面積ＡPを演算して、（２）式により実噴射量換算係数γを設定する。
なお、インジェクタ５Ｂの開閉の応答速度の速い場合は、前記した独立信号波形か、近接した複数の信号波形かの区別は不要である。
燃料の噴射指令信号の波形パターンに応じた実噴射量換算係数γは、例えば、次式に示す相関式のように信号波形面積ＡPを前記した信号パラメータとし、所定間隔以上時間的に離れた独立の噴射指令信号の場合は、噴射時間幅を反映した独立噴射指令信号の１つの信号波形面積で、又、所定間隔内の時間的に近接した複数の噴射指令信号の場合は、その複数の噴射指令信号の合計信号波形面積に応じて次式のように設定する。
そして、ＥＣＵ８０Ｄにおいて図１２の（ａ）に示すような噴射指令信号を発生させたとき、その波形パターンに応じて、独立信号波形か、近接した複数の信号波形かを判定し、更に信号波形面積ＡPを演算して、（２）式により実噴射量換算係数γを設定する。
なお、インジェクタ５Ｂの開閉の応答速度の速い場合は、前記した独立信号波形か、近接した複数の信号波形かの区別は不要である。
その後、算出されたオリフィス通過流量ＱORに実噴射量換算係数γを乗じることにより、実燃料噴射量が算出される。
本実施形態によれば、オリフィス７５の開口部の径を正確に製作することは容易であり、又オリフィス７５の上流側と下流側との間の差圧ΔＰORは、ベンチュリ形狭隘部の上流側と下流側との間の差圧よりも大きなものとなり、差圧センサＳdPによるオリフィス差圧ΔＰORから容易に（１）式によりオリフィス通過流量ＱORが算出できる。
そして、オリフィス差圧ΔＰORからオリフィス通過流量ＱORを算出することによりインジェクタ５Ｂへの実燃料供給量を正確に算出することができる。更に、実燃料供給量に実噴射量換算係数γを乗じることにより実燃料噴射量が算出できる。
インジェクタ５Ｂの製造公差により、同一噴射信号の波形に対して、バックフローと実燃料噴射量の合計値である実燃料供給量（オリフィス通過流量ＱOR）のばらつきがインジェクタ５Ｂ間で存在しても、その製造公差の影響を反映した実燃料供給量の演算でき、それに応じた実燃料噴射量が算出できるので、例えば、算出された実燃料噴射量にもとづいてＥＣＵ８０Ｄにおけるインジェクタ５Ｂへの噴射指令信号の噴射時間幅を調整することにより、各気筒への実燃料噴射量を同一にすることができる。
その結果、各気筒への実燃料噴射量を正確に算出して、各気筒の発生トルクをより正確に制御できる。
そして、オリフィス差圧ΔＰORからオリフィス通過流量ＱORを算出することによりインジェクタ５Ｂへの実燃料供給量を正確に算出することができる。更に、実燃料供給量に実噴射量換算係数γを乗じることにより実燃料噴射量が算出できる。
インジェクタ５Ｂの製造公差により、同一噴射信号の波形に対して、バックフローと実燃料噴射量の合計値である実燃料供給量（オリフィス通過流量ＱOR）のばらつきがインジェクタ５Ｂ間で存在しても、その製造公差の影響を反映した実燃料供給量の演算でき、それに応じた実燃料噴射量が算出できるので、例えば、算出された実燃料噴射量にもとづいてＥＣＵ８０Ｄにおけるインジェクタ５Ｂへの噴射指令信号の噴射時間幅を調整することにより、各気筒への実燃料噴射量を同一にすることができる。
その結果、各気筒への実燃料噴射量を正確に算出して、各気筒の発生トルクをより正確に制御できる。
また、インジェクタ５Ｂからの燃料噴射は、ＰＭ（粒子状物質）の低減、ＮＯｘと燃焼騒音の低減、排ガス昇温や還元剤供給による触媒の活性化等の目的で実際は、「パイロット（Pilot）噴射」、「プレ（Pre）噴射」、「アフタ（After）噴射」、「ポスト（Post）噴射」の多段噴射にすることが普通である。
そして、このような多段噴射における実燃料噴射量がエンジンの運転状態における目標値通りになされないと、エンジンの排気ガスの規制値をクリアすることができなかったりする。特に、実燃料噴射量に経年変化がある場合でも、オリフィス差圧ΔＰORから実燃料噴射量を正確に算出することができるので、ＥＣＵ８０Ｄにおいて、噴射指令信号の噴射時間幅を調整することにより、実燃料供給量を目標値に一致するように制御することができる。
そして、このような多段噴射における実燃料噴射量がエンジンの運転状態における目標値通りになされないと、エンジンの排気ガスの規制値をクリアすることができなかったりする。特に、実燃料噴射量に経年変化がある場合でも、オリフィス差圧ΔＰORから実燃料噴射量を正確に算出することができるので、ＥＣＵ８０Ｄにおいて、噴射指令信号の噴射時間幅を調整することにより、実燃料供給量を目標値に一致するように制御することができる。
その結果、エンジンシステムの個々の部品への寸法公差等のハード仕様に対する要求を緩和しても排ガス規制をクリアし易くなる。特に、インジェクタに対するハード仕様を緩和することができる。ひいては、エンジンシステムの製造コスト低減にも寄与する。
なお、本実施形態においては、オリフィス通過流量ＱORから実燃料供給量を算出するときに用いる実噴射量換算係数γを可変としたが、近似的に固定値としても良い。
《第５の実施形態》
次に、本発明の第５の実施形態に係る燃料噴射装置について図１３を参照しながら詳細に説明する。
図１３は、第５の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図である。
本実施形態の燃料噴射装置１Ｅが第４の実施形態の燃料噴射装置１Ｄと異なる点は、（１）エンジンの各気筒に配されたインジェクタ５Ｂに燃料を供給する高圧燃料供給管２１に設けられたオリフィス７５の上下流差圧を検出する差圧センサＳdPの代わりに、オリフィス７５の下流側の圧力を検出する圧力センサＳPsを設けた点と、（２）ＥＣＵ８０Ｄの代わりにＥＣＵ（制御部）８０Ｅとなった点と、（３）ＥＣＵ８０Ｅにおいて燃料のオリフィス通過流量ＱORを算出するオリフィス差圧ΔＰORの定義を変えた点である。
言い換えると、本実施形態は、第２の実施形態において直動式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ａを背圧式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ｂに変え、インジェクタ５Ｂに適合するように第２の実施形態を変形したものである。
第４の実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
次に、本発明の第５の実施形態に係る燃料噴射装置について図１３を参照しながら詳細に説明する。
図１３は、第５の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図である。
本実施形態の燃料噴射装置１Ｅが第４の実施形態の燃料噴射装置１Ｄと異なる点は、（１）エンジンの各気筒に配されたインジェクタ５Ｂに燃料を供給する高圧燃料供給管２１に設けられたオリフィス７５の上下流差圧を検出する差圧センサＳdPの代わりに、オリフィス７５の下流側の圧力を検出する圧力センサＳPsを設けた点と、（２）ＥＣＵ８０Ｄの代わりにＥＣＵ（制御部）８０Ｅとなった点と、（３）ＥＣＵ８０Ｅにおいて燃料のオリフィス通過流量ＱORを算出するオリフィス差圧ΔＰORの定義を変えた点である。
言い換えると、本実施形態は、第２の実施形態において直動式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ａを背圧式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ｂに変え、インジェクタ５Ｂに適合するように第２の実施形態を変形したものである。
第４の実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
図１３に示すように４つの圧力センサＳPsが検出した圧力信号は、ＥＣＵ８０Ｅに入力される。
そして、本実施形態におけるＥＣＵ８０Ｅの機能は、基本的に第４の実施形態におけるＥＣＵ８０Ｄと同じであるが、燃料のオリフィス通過流量ＱORをＥＣＵ８０Ｅで算出するときに用いる信号が第４の実施形態の場合と異なる。
第４の実施形態では、前記した（１）式によりオリフィス通過流量ＱORを算出したが、本実施形態では、（１）式におけるオリフィス差圧ΔＰORを、圧力センサＳPcが検出するコモンレール圧力Ｐｃと、圧力センサＳPsが検出するオリフィス７５の下流側圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）に置き換える。
そして、本実施形態におけるＥＣＵ８０Ｅの機能は、基本的に第４の実施形態におけるＥＣＵ８０Ｄと同じであるが、燃料のオリフィス通過流量ＱORをＥＣＵ８０Ｅで算出するときに用いる信号が第４の実施形態の場合と異なる。
第４の実施形態では、前記した（１）式によりオリフィス通過流量ＱORを算出したが、本実施形態では、（１）式におけるオリフィス差圧ΔＰORを、圧力センサＳPcが検出するコモンレール圧力Ｐｃと、圧力センサＳPsが検出するオリフィス７５の下流側圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）に置き換える。
各高圧燃料供給管２１のオリフィス７５上流側の圧力は、コモンレール圧力Ｐｃと略一致することは明らかであり、本実施形態は第４の実施形態と同様に、オリフィス差圧ΔＰORを差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）に置き換えた（１）式にもとづいて容易に精度の高い燃料のオリフィス通過流量ＱORを算出し、更に実噴射量換算係数γを噴射指令信号の波形パターンに応じて算出しオリフィス通過流量ＱORに乗じて、つまり、実燃料噴射量を、気筒ごとに、噴射指令信号ごとに算出できる。その結果、ＥＣＵ８０Ｅにおいて第４の実施形態と同様に噴射指令信号の噴射時間幅を調整して、噴射指令における目標の燃料噴射量と一致するように制御できる。
そして、第４の実施形態と同様にエンジンシステムの個々の部品への寸法公差等のハード仕様に対する要求を緩和しても排ガス規制をクリアし易くなる。特に、インジェクタに対するハード仕様を緩和することができる。ひいては、エンジンシステムの製造コスト低減にも寄与する。
そして、第４の実施形態と同様にエンジンシステムの個々の部品への寸法公差等のハード仕様に対する要求を緩和しても排ガス規制をクリアし易くなる。特に、インジェクタに対するハード仕様を緩和することができる。ひいては、エンジンシステムの製造コスト低減にも寄与する。
《第６の実施形態》
次に、本発明の第６の実施形態に係る燃料噴射装置について図１４を参照しながら詳細に説明する。
図１４は、第６の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図である。
本実施形態の燃料噴射装置１Ｆが第５の実施形態の燃料噴射装置１Ｅと異なる点は、（１）コモンレール圧力Ｐｃを検出する圧力センサＳPcを削除した点と、（２）ＥＣＵ８０Ｅの代わりにＥＣＵ（制御部）８０Ｆとなった点と、（３）コモンレール圧力Ｐｃを制御するのに圧力センサＳPcの代わりに圧力センサＳPsを用いる点と、（４）ＥＣＵ８０Ｆにおいて燃料のオリフィス通過流量ＱORを算出する方法を変えた点である。
言い換えると、本実施形態は、第３の実施形態において直動式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ａを背圧式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ｂに変え、インジェクタ５Ｂに適合するように第３の実施形態を変形したものである。
第５の実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
次に、本発明の第６の実施形態に係る燃料噴射装置について図１４を参照しながら詳細に説明する。
図１４は、第６の実施形態の蓄圧式の燃料噴射装置の全体構成を示した図である。
本実施形態の燃料噴射装置１Ｆが第５の実施形態の燃料噴射装置１Ｅと異なる点は、（１）コモンレール圧力Ｐｃを検出する圧力センサＳPcを削除した点と、（２）ＥＣＵ８０Ｅの代わりにＥＣＵ（制御部）８０Ｆとなった点と、（３）コモンレール圧力Ｐｃを制御するのに圧力センサＳPcの代わりに圧力センサＳPsを用いる点と、（４）ＥＣＵ８０Ｆにおいて燃料のオリフィス通過流量ＱORを算出する方法を変えた点である。
言い換えると、本実施形態は、第３の実施形態において直動式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ａを背圧式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ｂに変え、インジェクタ５Ｂに適合するように第３の実施形態を変形したものである。
第５の実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
図１４に示すように４つの圧力センサＳPsが検出した圧力信号は、ＥＣＵ８０Ｆに入力される。
そして、ＥＣＵ８０Ｆにおいて圧力センサＳPsから入力された圧力信号には高周波のノイズをカットするフィルタ処理を行う。
このように圧力センサＳPsから入力された圧力信号をフィルタ処理することにより、ＥＣＵ８０Ｆにおいて図示しないクランク角センサや、気筒判別センサからの信号及びＥＣＵ８０Ｆ内で発生させる気筒別の燃料噴射指令にもとづいて、ある気筒において燃料噴射が完了して、「爆発行程」、「排気行程」、「吸気行程」に入り、比較的圧力振動の少ない状態における圧力センサＳPsからの圧力Ｐｓfilの信号は、コモンレール圧力Ｐｃと略同じ値となる。
そして、ＥＣＵ８０Ｆにおいて圧力センサＳPsから入力された圧力信号には高周波のノイズをカットするフィルタ処理を行う。
このように圧力センサＳPsから入力された圧力信号をフィルタ処理することにより、ＥＣＵ８０Ｆにおいて図示しないクランク角センサや、気筒判別センサからの信号及びＥＣＵ８０Ｆ内で発生させる気筒別の燃料噴射指令にもとづいて、ある気筒において燃料噴射が完了して、「爆発行程」、「排気行程」、「吸気行程」に入り、比較的圧力振動の少ない状態における圧力センサＳPsからの圧力Ｐｓfilの信号は、コモンレール圧力Ｐｃと略同じ値となる。
そこで、ＥＣＵ８０Ｆでは、コモンレール圧力Ｐｃを略一定に制御するため、前記した比較的圧力振動の少ない状態における圧力Ｐｓfilをサンプリングすることによって、圧力調整弁７２を制御して、所定のコモンレール圧力Ｐｃの範囲内に制御する。
なお、このコモンレール圧力Ｐｃの制御に用いる圧力センサＳPsは、本実施形態のような４気筒エンジンの場合に代表的に４つの内の１つのみとしても良いし、４つ全てを用いて、サンプリングするタイミングが異なる４つの信号の平均値をもってコモンレール圧力Ｐｃとしても良い。
なお、このコモンレール圧力Ｐｃの制御に用いる圧力センサＳPsは、本実施形態のような４気筒エンジンの場合に代表的に４つの内の１つのみとしても良いし、４つ全てを用いて、サンプリングするタイミングが異なる４つの信号の平均値をもってコモンレール圧力Ｐｃとしても良い。
そして、本実施形態におけるＥＣＵ８０Ｆの機能は、前記したコモンレール圧力Ｐｃの制御の方法を除いて、基本的に第５の実施形態におけるＥＣＵ８０Ｅと同じであるが、燃料のオリフィス通過流量ＱORをＥＣＵ８０Ｆで算出するときに用いるオリフィス差圧が第４及び第５の実施形態の場合のように差圧センサＳdP又は圧力センサＳPc，ＳPsの検出信号にもとづく差圧によらず、オリフィス７５の下流側の圧力センサＳPsからの信号みによる点である。
次に、図１５、図１６を参照しながら本実施形態におけるオリフィス７５の下流側の圧力センサＳPsからの信号のみによる燃料のオリフィス通過流量ＱORを算出して、更に実燃料噴射量を算出する方法を説明する。
図１５は、第６の実施形態におけるＥＣＵ８０Ｆでの１つの気筒における燃料のオリフィス通過流量ＱOR及び実燃料噴射量を算出する制御の流れを示すフローチャートである。図１６は、１つの気筒に対して燃料の噴射指令が出たときの、高圧燃料供給管における燃料挙動の時間推移を示す図であり、（ａ）は噴射指令信号のパターンを示す図であり、（ｂ）はオリフィスの下流側の圧力Ｐｓfilの時間推移を示す図である。
図１５に示すフローチャートにおけるステップＳ０３〜Ｓ０７の処理は、前記した第３の実施形態における図６に示したフローチャートと同じであり、ステップＳ０８がステップＳ０８Ａに変わり、ステップＳ０９が追加している点が、第３の実施形態と異なる。したがって、同じステップ符号を付して、重複する説明を省略する。ただし、図６のフローチャートの説明文中の「図７」は「図１６」に読み替え、「インジェクタ５Ａ」は「インジェクタ５Ｂ」に読み替える。
図１５は、第６の実施形態におけるＥＣＵ８０Ｆでの１つの気筒における燃料のオリフィス通過流量ＱOR及び実燃料噴射量を算出する制御の流れを示すフローチャートである。図１６は、１つの気筒に対して燃料の噴射指令が出たときの、高圧燃料供給管における燃料挙動の時間推移を示す図であり、（ａ）は噴射指令信号のパターンを示す図であり、（ｂ）はオリフィスの下流側の圧力Ｐｓfilの時間推移を示す図である。
図１５に示すフローチャートにおけるステップＳ０３〜Ｓ０７の処理は、前記した第３の実施形態における図６に示したフローチャートと同じであり、ステップＳ０８がステップＳ０８Ａに変わり、ステップＳ０９が追加している点が、第３の実施形態と異なる。したがって、同じステップ符号を付して、重複する説明を省略する。ただし、図６のフローチャートの説明文中の「図７」は「図１６」に読み替え、「インジェクタ５Ａ」は「インジェクタ５Ｂ」に読み替える。
ステップＳ０７の後ステップＳ０８Ａでは、噴射指示を参照して、実噴射量換算係数γを取得し、次いでＱｓｕｍに実噴射量換算係数γを乗じて実燃料噴射量とする（ステップＳ０９）。図１６の（ｂ）において、ドットで示した所定値Ｐ0と圧力Ｐｓfilの曲線で囲まれた領域の面積がＱｓｕｍ、つまり、実燃料供給量に対応する。
本実施形態における図１６の（ｂ）におけるタイミングｔ2が、請求項に記載の第１のタイミングに対応し、オリフィス７５の下流側圧力Ｐｓfilが所定値Ｐ0以上に増加したタイミングｔ5が、請求項に記載の第２のタイミングに対応する。
本実施形態によれば、コモンレール圧力Ｐｃを検出する圧力センサＳPcを削除して、オリフィス７５の下流側の圧力Ｐｓを検出する圧力センサＳPsで、コモンレール圧力Ｐｃの制御が容易にでき、コストが低減できる。
また、オリフィス７５の下流側の圧力を検出する圧力センサＳPsからの圧力信号のみで、オリフィス差圧ΔＰORを圧力低下量ΔＰｄｏｗｎ（Ｐ0−Ｐｓfil）に置き換えた（１）式にもとづいて容易に精度の高い燃料のオリフィス通過流量ＱORを算出でき、噴射指令信号に応じた実噴射量換算係数γをさらに乗じて実燃料噴射量を、気筒ごとに、噴射指令信号ごとに算出できる。その結果、ＥＣＵ８０Ｆにおいて第５の実施形態と同様に噴射指令信号の噴射時間幅を調整して、噴射指令における目標の燃料噴射量と一致するように制御できる。
そして、第５の実施形態と同様にエンジンシステムの個々の部品への寸法公差等のハード仕様に対する要求を緩和しても排ガス規制をクリアし易くなる。特に、インジェクタに対するハード仕様を緩和することができる。ひいては、エンジンシステムの製造コスト低減にも寄与する。
また、オリフィス７５の下流側の圧力を検出する圧力センサＳPsからの圧力信号のみで、オリフィス差圧ΔＰORを圧力低下量ΔＰｄｏｗｎ（Ｐ0−Ｐｓfil）に置き換えた（１）式にもとづいて容易に精度の高い燃料のオリフィス通過流量ＱORを算出でき、噴射指令信号に応じた実噴射量換算係数γをさらに乗じて実燃料噴射量を、気筒ごとに、噴射指令信号ごとに算出できる。その結果、ＥＣＵ８０Ｆにおいて第５の実施形態と同様に噴射指令信号の噴射時間幅を調整して、噴射指令における目標の燃料噴射量と一致するように制御できる。
そして、第５の実施形態と同様にエンジンシステムの個々の部品への寸法公差等のハード仕様に対する要求を緩和しても排ガス規制をクリアし易くなる。特に、インジェクタに対するハード仕様を緩和することができる。ひいては、エンジンシステムの製造コスト低減にも寄与する。
《第６の実施形態の変形例》
次に、図１７、図１８を参照しながら、適宜図９の（ａ）及び図１２を参照して、第６の実施形態における変形例の燃料噴射装置について説明する。本変形例の構成は第６の実施形態と同じであり、第６の実施形態と異なるのは、基本的に前記した請求項に記載の第２のタイミングの検出の方法である。
言い換えると、本実施形態は、第３の実施形態の変形例において直動式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ａを背圧式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ｂに変え、インジェクタ５Ｂに適合するように第３の実施形態の変形例を変形したものである。
第６の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
次に、図１７、図１８を参照しながら、適宜図９の（ａ）及び図１２を参照して、第６の実施形態における変形例の燃料噴射装置について説明する。本変形例の構成は第６の実施形態と同じであり、第６の実施形態と異なるのは、基本的に前記した請求項に記載の第２のタイミングの検出の方法である。
言い換えると、本実施形態は、第３の実施形態の変形例において直動式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ａを背圧式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ｂに変え、インジェクタ５Ｂに適合するように第３の実施形態の変形例を変形したものである。
第６の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
図１７は、第６の実施形態の変形例におけるＥＣＵ８０Ｆでの１つの気筒における燃料のオリフィス通過流量ＱORを算出する制御の流れを示すフローチャートである。図１８は、１つの気筒に対して燃料の噴射指令が出たときの、高圧燃料供給管における燃料挙動の時間推移を示す図であり、（ａ）は噴射指令信号のパターンを示す図であり、（ｂ）はオリフィスの下流側の圧力Ｐｓfilの時間推移を示す図である。
本変形例においては、図１２の（ｄ）に示すようにインジェクタ５Ｂの燃料噴射完了後における燃料の流動に伴う、オリフィス７５の差圧ΔＰORが０となる時点において、オリフィス７５の上流側の圧力は燃料噴射完開始前の初期の圧力より必ず低くなる傾向にあること、燃料の噴射時間幅が長くなるほどその低下量が大きくなるという実験データにもとづいて、前記したようにオリフィス上流側の基準圧力低下線を図９の（ａ）のように予め実験データにもとづいて設定する。
以下に説明するフローチャートでは、直線タイプの基準圧力低下線ｘ１を用いた場合の例で説明する。
図１７に示すフローチャートにおけるステップＳ１１〜Ｓ１８の処理は、前記した第３の実施形態の変形例における図８に示したフローチャートと同じであり、ステップＳ１９がステップＳ１９Ａに変わり、ステップＳ２０が追加している点が、第３の実施形態の変形例と異なる。したがって、同じステップ符号を付して、重複する説明を省略する。ただし、図６のフローチャートの説明文中の「図９の（ｂ）」は「図１８（ａ）」に読み替え、「図９の（ｃ）」は「図１７（ｂ）」に読み替え、「インジェクタ５Ａ」は「インジェクタ５Ｂ」に読み替える。
図１７に示すフローチャートにおけるステップＳ１１〜Ｓ１８の処理は、前記した第３の実施形態の変形例における図８に示したフローチャートと同じであり、ステップＳ１９がステップＳ１９Ａに変わり、ステップＳ２０が追加している点が、第３の実施形態の変形例と異なる。したがって、同じステップ符号を付して、重複する説明を省略する。ただし、図６のフローチャートの説明文中の「図９の（ｂ）」は「図１８（ａ）」に読み替え、「図９の（ｃ）」は「図１７（ｂ）」に読み替え、「インジェクタ５Ａ」は「インジェクタ５Ｂ」に読み替える。
ステップＳ１８の後ステップＳ１９Ａでは、噴射指示を参照して、実噴射量換算係数γを取得し、次いでＱｓｕｍに実噴射量換算係数γを乗じて実燃料噴射量とする（ステップＳ２０）。図１８の（ｂ）において、ドットで示した基準圧力低下線ｘ１と圧力Ｐｓfilの曲線で囲まれた領域の面積がＱｓｕｍ、つまり、実燃料供給量に対応する。
本実施形態における図１８の（ｂ）におけるタイミングｔ2が、請求項に記載の第１のタイミングに対応し、オリフィス７５の下流側圧力Ｐｓfilが基準圧力低下線以上に増加したタイミングｔ5が、請求項に記載の第２のタイミングに対応する。
本変形例によれば、オリフィス７５の下流側圧力Ｐｓfilのみにより実燃料噴射量を第３の実施形態よりもより正確に算出することができる。
以上、第４の実施形態から第６の実施形態、及び第６の実施形態の変形例においては、図１１に示すような背圧式の燃料噴射弁であるインジェクタ５Ｂとし、そのアクチュエータ６Ｂは電磁コイル３４によりバルブ３５を駆動して背圧室７の圧力を制御するタイプであるが、それに限定されるものではない。例えば、ピエゾ素子のスタックを用いて三方弁構造の制御弁を動作させて、ノズルニードルの上方に配置した背圧室の圧力を制御して燃料噴射、噴射停止をさせ構成のインジェクタでも良い。
また、第１の実施形態から第６の実施形態、第３の実施形態の変形例及び第６の実施形態の変形例において、燃料噴射装置１Ａ〜１Ｆの高圧燃料供給管２１のオリフィス７５を配置した位置から下流側の高圧燃料供給管２１及びインジェクタ５Ａ又インジェクタ５Ｂの燃料噴射孔１０までの燃料通路（インジェクタ５Ａ又はインジェクタ５Ｂ内の燃料通路２５及び油溜り２０（図２、図１１参照））を含む燃料通路容積は、１つの気筒における吸気、圧縮、爆発、排気のサイクルの内の爆発行程のために高圧燃料供給管２１を通じて供給する燃料の最大実燃料供給量、例えば、アクセルを一杯踏み込まれて最大トルクが必要とされる時のような場合の最大実燃料供給量を超える燃料通路容積としているので、基本的にオリフィス７５の下流側に燃料噴射前に貯留されている高圧燃料のみで気筒内への燃料噴射が賄える。
図１９に高圧燃料供給管２１のコモンレール４側にオリフィス７５を配置して前記のような燃料通路容積とした場合のコモンレール圧力Ｐｃ（図１９の（ａ））、自気筒（＃１気筒）の高圧燃料供給管圧力（インジェクタ直近）（図１９の（ｂ））、自気筒（＃１気筒）の高圧燃料供給管圧力（コモンレール直近）（図１９の（ｃ））それぞれの時間推移と、高圧燃料供給管２１のコモンレール４側にオリフィス７５を配置しないで前記のような燃料通路容積とした場合のコモンレール圧力Ｐｃ（図１９の（ｄ））、自気筒（＃１気筒）の高圧燃料供給管圧力（インジェクタ直近）（図１９の（ｅ））、自気筒（＃１気筒）の高圧燃料供給管圧力（コモンレール直近）（図１９の（ｆ））それぞれの時間推移を比較して示す。この図は、背圧式のインジェクタの場合の例である。
図１９において時間軸の左端は、他気筒である＃２気筒の噴射信号のタイミングを示し、０で示した時間軸の中央は、自気筒である＃１気筒の噴射信号のタイミングを示している。
ここで、エンジン回転速度は１５００ｒｐｍで、コモンレール圧力Ｐｃが７０ＭＰａ、実燃料噴射量が２０ｍｍ3の場合の条件である。
図１９において時間軸の左端は、他気筒である＃２気筒の噴射信号のタイミングを示し、０で示した時間軸の中央は、自気筒である＃１気筒の噴射信号のタイミングを示している。
ここで、エンジン回転速度は１５００ｒｐｍで、コモンレール圧力Ｐｃが７０ＭＰａ、実燃料噴射量が２０ｍｍ3の場合の条件である。
図１９の（ａ）のＡ部と同（ｄ）のＢ部を比較して分かるように、オリフィス７５を設けることにより、燃料噴射時のコモンレール圧力Ｐｃの圧力変動が軽減されている。この結果、ＥＣＵ８０（実施形態におけるＥＣＵ８０Ａ〜８０Ｆを代表して記載）の圧力調整弁７２の制御によるコモンレール圧力Ｐｃの略一定の制御において、コモンレール圧力Ｐｃの変動が小さい分、燃料噴射量の制御精度が向上する。
また、図１９の（ｂ）のＣ部と同（ｅ）のＤ部を比較して分かるように、オリフィス７５を設けることにより、他気筒（＃２気筒）の燃料噴射時の自気筒（＃１気筒）のインジェクタ直近の高圧燃料供給管２１の圧力変動が小さく抑制され、且つ、速やかに整定している。エンジンの気筒数が４気筒よりも多い場合に、他気筒と自気筒との燃料噴射間隔が短くなることがあり、その場合に他気筒の燃料噴射による圧力変動が速やかに減衰するということは、自気筒の実燃料噴射量の制御において外乱を抑制できるということになる。
次に、図１９の（ｂ）のＥ部と同（ｅ）のＦ部を比較して分かるように、自気筒（＃１気筒）の燃料噴射時の自気筒（＃１気筒）のインジェクタ直近の高圧燃料供給管２１の圧力変動が小さく抑制される。
高圧燃料供給管２１にオリフィス７５を設けるケースと設けないケースにおいて、燃料噴射量が同じであるので、最初の圧力の低下量はＥ部でもＦ部でも同じである。しかし、オリフィス７５がある場合、インジェクタで消費された燃料をコモンレール４から供給する際に、オリフィス７５で流路面積が絞られ抵抗が大きいので、燃料供給が絞られその後の圧力ゲイン（圧力増加）は小さくなる。
一方、オリフィス７５が設けられていない場合、インジェクタで消費された燃料をコモンレール４から供給する際の抵抗が小さいので燃料供給量が大きく、Ｆ部に示すようにその後の圧力ゲイン（圧力増加）は大きなものとなる。そしてその圧力振動の反射波も大きくなることと、圧力伝播の実効的な容積にコモンレール４の容積も含むことになり、圧力振動が長く続く。
ちなみに、インジェクタが噴射した際のコモンレール４から高圧燃料供給管２１への燃料供給量（時間率）の差異は、図１９の（ａ）のＡ部と図１９の（ｄ）のＢを比較すると明らかであり、オリフィス７５を設けないケースのＢ部に示すようにコモンレール圧力Ｐｃの低下量がＡ部に示されるそれよりも大きい。
高圧燃料供給管２１にオリフィス７５を設けるケースと設けないケースにおいて、燃料噴射量が同じであるので、最初の圧力の低下量はＥ部でもＦ部でも同じである。しかし、オリフィス７５がある場合、インジェクタで消費された燃料をコモンレール４から供給する際に、オリフィス７５で流路面積が絞られ抵抗が大きいので、燃料供給が絞られその後の圧力ゲイン（圧力増加）は小さくなる。
一方、オリフィス７５が設けられていない場合、インジェクタで消費された燃料をコモンレール４から供給する際の抵抗が小さいので燃料供給量が大きく、Ｆ部に示すようにその後の圧力ゲイン（圧力増加）は大きなものとなる。そしてその圧力振動の反射波も大きくなることと、圧力伝播の実効的な容積にコモンレール４の容積も含むことになり、圧力振動が長く続く。
ちなみに、インジェクタが噴射した際のコモンレール４から高圧燃料供給管２１への燃料供給量（時間率）の差異は、図１９の（ａ）のＡ部と図１９の（ｄ）のＢを比較すると明らかであり、オリフィス７５を設けないケースのＢ部に示すようにコモンレール圧力Ｐｃの低下量がＡ部に示されるそれよりも大きい。
また、図１９の（ｃ）のＧ部と同（ｆ）のＨ部を比較して分かるように、オリフィス７５を設けるケースの方が設けないケースよりも自気筒（＃１気筒）のコモンレール直近（オリフィス７５下流側）の高圧燃料供給管２１の圧力変動が大きくなっているが、その圧力変動は早く整定している。
これは、一般論として所定の容積Ｖの空間において、ΔＱだけ流体体積が変化したときに生じる圧力変化ｄＰ／ｄｔは、次式で表わされる。
ここで、Ｋは定数である。そして、容積Ｖは、オリフィス７５が設けられた場合は、実質的に高圧燃料供給管２１とインジェクタ内の噴射孔１０までの燃料通路になるのに対し、オリフィス７５が設けられない場合はそれに加えてコモンレール４の容積も加えられる。
したがって、オリフィス７５を設けるケースでは、インジェクタによりΔＱだけ消費されると、図１９の（ｃ）のＧ部に示すように（３）式に従いコモンレレール直近の高圧燃料供給管２１の圧力低下は大きくなり、その後の圧力振動の跳ね返り（増加）も大きいものとなる。しかし、圧力振動の実質的な容積にコモンレール４を含まないので、圧力振動の持続時間が短くなる。
一方、オリフィス７５を設けないケースでは、インジェクタによりΔＱだけ消費されると、図１９の（ｆ）のＨ部に示すように（３）式に従いコモンレレール直近の高圧燃料供給管２１の圧力低下はＧ部に比較して小さくなり、その後の圧力振動の跳ね返り（増加）も小さいものとなる。しかし、圧力振動の実質的な容積にコモンレール４を含むので、圧力振動の持続時間が長くなる。
これは、一般論として所定の容積Ｖの空間において、ΔＱだけ流体体積が変化したときに生じる圧力変化ｄＰ／ｄｔは、次式で表わされる。
したがって、オリフィス７５を設けるケースでは、インジェクタによりΔＱだけ消費されると、図１９の（ｃ）のＧ部に示すように（３）式に従いコモンレレール直近の高圧燃料供給管２１の圧力低下は大きくなり、その後の圧力振動の跳ね返り（増加）も大きいものとなる。しかし、圧力振動の実質的な容積にコモンレール４を含まないので、圧力振動の持続時間が短くなる。
一方、オリフィス７５を設けないケースでは、インジェクタによりΔＱだけ消費されると、図１９の（ｆ）のＨ部に示すように（３）式に従いコモンレレール直近の高圧燃料供給管２１の圧力低下はＧ部に比較して小さくなり、その後の圧力振動の跳ね返り（増加）も小さいものとなる。しかし、圧力振動の実質的な容積にコモンレール４を含むので、圧力振動の持続時間が長くなる。
以上の説明をまとめて、高圧燃料供給管２１のコモンレール４寄りにオリフィス７５を設けることの利点は次のようになる。
（１） オリフィス７５を設けるとインジェクタ直近における高圧燃料供給管２１の圧力変動は、オリフィス７５を設けない場合よりも小さくできる。
（２） オリフィス７５を設けるとコモンレール４直近（オリフィス７５下流側）における高圧燃料供給管２１の圧力変動は、オリフィス７５を設けない場合のコモンレール４直近における高圧燃料供給管２１よりも大きくできる。
（３） 燃料噴射後の高圧燃料供給管２１の圧力変動を短時間に整定できる。
したがって、オリフィス７５を設けることにより燃料噴射時のコモンレール４直近の圧力変動を大きくして流量検出の精度を上げることができる。逆にインジェクタ直近における燃料噴射時の圧力変動を小さくして、かつ、短時間で圧力変動を整定できるので、インジェクタから連続して複数回の噴射をする際の各噴射量を精度良く制御し易くなる。
（１） オリフィス７５を設けるとインジェクタ直近における高圧燃料供給管２１の圧力変動は、オリフィス７５を設けない場合よりも小さくできる。
（２） オリフィス７５を設けるとコモンレール４直近（オリフィス７５下流側）における高圧燃料供給管２１の圧力変動は、オリフィス７５を設けない場合のコモンレール４直近における高圧燃料供給管２１よりも大きくできる。
（３） 燃料噴射後の高圧燃料供給管２１の圧力変動を短時間に整定できる。
したがって、オリフィス７５を設けることにより燃料噴射時のコモンレール４直近の圧力変動を大きくして流量検出の精度を上げることができる。逆にインジェクタ直近における燃料噴射時の圧力変動を小さくして、かつ、短時間で圧力変動を整定できるので、インジェクタから連続して複数回の噴射をする際の各噴射量を精度良く制御し易くなる。
なお、オリフィス７５が配置されている場合、オリフィス７５が流動抵抗となりインジェクタ直近の高圧燃料供給管２１において噴射終了時の燃料供給による衝撃圧力は小さくなる。そして、その衝撃圧力の反射波も小さいことと、圧力伝播の実効的な容積が高圧燃料供給管２１の容積に限定され、コモンレール４の容積を含まないので、圧力振動が速やかに整定する。これは、すなわち、自気筒（＃１気筒）からコモンレール４を介して他気筒の高圧燃料供給管２１へ伝播する圧力変動が小さくなることを意味する。
以上、変形例を含む第１の実施形態から第６の実施形態においてＥＣＵ８０Ａ〜８０Ｆにおいて気筒内への燃料噴射量を制御するために生成する噴射指令信号は、燃料噴射量を噴射指令信号の時間幅で制御するものとして説明したが、噴射指令信号の時間幅に加えて、噴射指令信号の高さも変化させ、インジェクタ５Ａ，５Ｂのノズルニードル１４のリフト量によっても制御しても良い。
更に、変形例を含む第１の実施形態から第６の実施形態において、インジェクタ５Ａ，５Ｂは、直接各気筒の燃焼室内に燃料噴射を行うものとして説明したが、それに限定されるものではない。本発明は、インジェクタ５Ａ，５Ｂが、各気筒の燃焼室に隣接して形成される副室（予混合空間）に向けて燃料噴射を行う構成や、各気筒の吸気ポートに向けて燃料噴射を行う構成も含む。また、そのような構成においても、前記した変形例を含む第１の実施形態から第６の実施形態における作用効果は同様に得られる。
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ 燃料噴射装置
２ 燃料タンク
３Ａ 低圧ポンプ（燃料ポンプ）
３Ｂ 高圧ポンプ（燃料ポンプ）
４ コモンレール（燃料蓄圧部）
５Ａ，５Ｂ インジェクタ（燃料噴射弁）
６Ａ，６Ｂ アクチュエータ
７ 背圧室
９ ドレーン通路
１０ 燃料噴射孔
１４ ノズルニードル
１６ ピストン
１７ ノズルボディ
１７ａ シート面
２０ 油溜り
２１ 高圧燃料供給管（燃料供給管）
３２ バルブボディ
３３ 鉄心
３４ 電磁コイル
３５ バルブ
３６ ストッパ
３７ コイルスプリング
５５ アクチュエータボディ
５６ 作動室
７０ 吐出配管
７１ 戻り配管
７２ 圧力調整弁
７３ 戻り燃料配管
７５ オリフィス
８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ，８０Ｅ，８０Ｆ ＥＣＵ（制御部）
ＳT 温度センサ
ＳdP 差圧センサ
ＳPc 圧力センサ（蓄圧部圧力センサ）
ＳPs 圧力センサ（燃料供給管圧力センサ）
ｘ１ 基準圧力低下線
ｘ２ 基準圧力低下線
２ 燃料タンク
３Ａ 低圧ポンプ（燃料ポンプ）
３Ｂ 高圧ポンプ（燃料ポンプ）
４ コモンレール（燃料蓄圧部）
５Ａ，５Ｂ インジェクタ（燃料噴射弁）
６Ａ，６Ｂ アクチュエータ
７ 背圧室
９ ドレーン通路
１０ 燃料噴射孔
１４ ノズルニードル
１６ ピストン
１７ ノズルボディ
１７ａ シート面
２０ 油溜り
２１ 高圧燃料供給管（燃料供給管）
３２ バルブボディ
３３ 鉄心
３４ 電磁コイル
３５ バルブ
３６ ストッパ
３７ コイルスプリング
５５ アクチュエータボディ
５６ 作動室
７０ 吐出配管
７１ 戻り配管
７２ 圧力調整弁
７３ 戻り燃料配管
７５ オリフィス
８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ，８０Ｅ，８０Ｆ ＥＣＵ（制御部）
ＳT 温度センサ
ＳdP 差圧センサ
ＳPc 圧力センサ（蓄圧部圧力センサ）
ＳPs 圧力センサ（燃料供給管圧力センサ）
ｘ１ 基準圧力低下線
ｘ２ 基準圧力低下線
Claims (10)
- 燃料ポンプによって送り出された燃料を蓄圧状態に貯留する燃料蓄圧部、該燃料蓄圧部から内燃機関の各気筒に向けて分岐した燃料供給管を通じて供給される燃料を前記内燃機関の各気筒の燃焼室へ供給する燃料噴射弁、及び該燃料噴射弁から燃料を噴射するための噴射指令信号を出力する制御部を備えた燃料噴射装置において、
前記燃料供給管に配置されたオリフィスと、
前記燃料供給管内の前記オリフィスの上流側及び下流側の差圧を検出する差圧センサと、を備え、
前記制御部は、前記差圧センサからの信号にもとづいて前記オリフィスを通過する実燃料供給量を算出することを特徴とする燃料噴射装置。 - 燃料ポンプによって送り出された燃料を蓄圧状態に貯留する燃料蓄圧部、該燃料蓄圧部から内燃機関の各気筒に向けて分岐した燃料供給管を通じて供給される燃料を前記内燃機関の各気筒の燃焼室へ供給する燃料噴射弁、及び該燃料噴射弁から燃料を噴射するための噴射指令信号を出力する制御部を備えた燃料噴射装置において、
前記燃料蓄圧部の圧力を検出する蓄圧部圧力センサと、
前記燃料供給管に配置されたオリフィスと、
前記燃料供給管内の前記オリフィスの下流側の圧力を検出する燃料供給管圧力センサと、を備え、
前記制御部は、前記蓄圧部圧力センサからの信号及び前記燃料供給管圧力センサからの信号にもとづいて、前記オリフィスの上流側及び下流側の差圧を算出し、前記オリフィスを通過する実燃料供給量を算出することを特徴とする燃料噴射装置。 - 燃料ポンプによって送り出された燃料を蓄圧状態に貯留する燃料蓄圧部、該燃料蓄圧部から内燃機関の各気筒に向けて分岐した燃料供給管を通じて供給される燃料を前記内燃機関の各気筒の燃焼室へ供給する燃料噴射弁、及び該燃料噴射弁から燃料を噴射するための噴射指令信号を出力する制御部を備えた燃料噴射装置において、
前記燃料供給管に配置されたオリフィスと、
前記燃料供給管内の前記オリフィスの下流側の圧力を検出する燃料供給管圧力センサと、を備え、
前記制御部は、前記燃料供給管圧力センサからの信号にもとづいて前記燃料噴射弁からの燃料の噴射に伴う圧力低下量を検出し、その圧力低下量にもとづいて前記オリフィスを通過する実燃料供給量を算出することを特徴とする燃料噴射装置。 - 前記制御部は、前記燃料弁への噴射指令信号の立ち上がり開始以後における前記オリフィス下流側の圧力低下を検出した第１のタイミングと、その後に前記オリフィス下流側の圧力が所定値以上となった第２のタイミングとの間の圧力低下期間中の前記圧力低下量にもとづいて前記実燃料供給量を算出することを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射装置。
- 前記制御部は、時間経過に従って単調に値の減少する基準圧力低下線のデータを予め記憶し、
前記燃料噴射弁への前記噴射指令信号の立ち上がり開始以後における前記オリフィス下流側の閾値以上の圧力低下を検出した第１のタイミングを取得し、
その第１のタイミング時点の前記オリフィス下流側の圧力値を取得し、
前記第１のタイミング時点の前記圧力値を初期値として前記基準圧力低下線を設定し、
前記第１のタイミングより以後の前記オリフィス下流側の圧力値が前記設定された基準圧力低下線以上となる前記第２のタイミングを取得し、
前記第１及び第２のタイミングとの間の圧力低下期間中の、前記圧力低下量にもとづいて前記実燃料供給量を算出することを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射装置。 - 前記制御部は、前記燃料供給管圧力センサの信号をフィルタ処理し、高周波成分を除去した信号にもとづいて前記圧力低下を検出することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の燃料噴射装置。
- 前記燃料供給管に設けた前記オリフィスから前記各気筒の燃料噴射弁の燃料噴射孔までの燃料通路容積が、前記燃料噴射弁の一回の最大実燃料供給量よりも大きくなるように設定されたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。
- 前記燃料噴射弁は、燃料噴射時に前記燃料供給管を通じて供給された燃料の全量を前記気筒の燃焼室へ供給する構造であり、
前記制御部は、前記オリフィスを通過する前記実燃料供給量を実際に前記気筒に噴射される実燃料噴射量として算出し、
当該実燃料噴射量にもとづいて燃料噴射制御をすることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。 - 前記燃料噴射弁は、燃料噴射時に前記燃料供給管を通じて供給された燃料の一部を戻り燃料配管に戻して、燃料供給系の低圧部へ排出する構造であり、
前記制御部は、前記オリフィスを通過する前記実燃料供給量の内、前記戻り燃料配管に戻らないで実際に前記各気筒の燃焼室に供給される実燃料噴射量を、前記実燃料供給量及び所定の係数値にもとづいて算出し、
当該実燃料噴射量にもとづいて燃料噴射制御をすることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の燃料噴射装置。 - 前記制御部は、少なくとも前記噴射指令信号のパターンに対応させて前記係数値を予め記憶し、
少なくとも前記噴射指令信号のパターンを参照して前記所定の係数値を設定することを特徴とする請求項９に記載の燃料噴射装置。
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|---|---|---|---|
| JP2008165383A JP2010007504A (ja) | 2008-06-25 | 2008-06-25 | 燃料噴射装置 |
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| EP09163827A EP2138694B1 (en) | 2008-06-25 | 2009-06-25 | Fuel injection device |
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|---|---|---|---|
| JP2008165383A JP2010007504A (ja) | 2008-06-25 | 2008-06-25 | 燃料噴射装置 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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- 2008-06-25 JP JP2008165383A patent/JP2010007504A/ja active Pending
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