JP2012122429A - 燃料噴射システムのノイズ有無診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃圧波形にノイズが重畳しているか否かを判別することで燃料噴射制御の精度悪化の抑制を図った、燃料噴射システムのノイズ有無診断装置を提供する。
【解決手段】燃料噴射弁内部の燃料圧力を検出する燃圧センサと、燃圧センサの検出値に基づき、噴射に伴い生じた燃料圧力の変化を燃圧波形として検出する燃圧波形検出手段と、検出した燃圧波形に基づき噴射状態を解析する噴射状態解析手段と、を備えた燃料噴射システムに適用されることを前提とする。そして、燃圧波形（噴射波形Ｗｂ）に対応する微分値の変化を表した微分波形を演算する微分演算手段（Ｓ３２）と、前記微分波形に、所定の上限閾値Ａ２，Ｂ２，Ｃ２を超えて高くなっている箇所、又は所定の下限閾値Ａ１，Ｂ１，Ｃ１を超えて低くなっている箇所が存在する場合には、燃圧波形にノイズが重畳していると判定するノイズ判定手段（Ｓ３３，Ｓ３４，Ｓ３５）と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、内燃機関の燃焼に用いる燃料の噴射状態を制御する、燃料噴射システムのノイズ有無診断装置に関する。

特許文献１，２，３には、コモンレール（蓄圧容器）の下流側部分における燃料圧力を検出する燃圧センサを備え、燃料噴射に伴い生じる燃料圧力の変化を燃圧波形として検出し、検出した燃圧波形に基づき燃料の噴射率変化（噴射状態）を解析する技術が開示されている。例えば、燃圧波形に現れる燃圧降下開始の変曲点を検出し、その変曲点が出現する時期に基づき噴射開始時期を演算することができる。また、燃圧波形に現れる燃圧の降下速度（傾き）を検出し、その降下速度に基づき噴射率増大速度（傾き）を演算することができる。

そして、このように解析を実施して実際の噴射状態を取得することができれば、取得した噴射状態に基づき燃料噴射弁の作動をフィードバック制御できるので、燃料噴射状態を高精度で制御することが実現できる。

特開２００８−１４４７４９号公報 特開２００９−７４５３５号公報 特開２０１０−２２３１８５号公報

しかしながら、燃圧センサの近傍には電動スロットルバルブやＥＧＲバルブ等の電気アクチュエータが多数存在するので、燃圧センサで検出した燃圧波形に電気ノイズが重畳することが懸念される。特に、電気アクチュエータの電力供給線の近くに燃圧センサの信号線が位置する場合には、ノイズ重畳のおそれが高くなる。そして、このようにノイズが燃圧波形に重畳すると、噴射状態の解析精度が悪化してしまい、ひいては燃料噴射状態を高精度で制御できなくなる。

なお、本発明者はローパスフィルタ回路を用いて燃圧波形から高周波ノイズを除去することを検討したが、このようなフィルタ回路はその回路特性上、高周波ノイズの振幅を小さくすることはできるものの、そのノイズを完全に除去できるものではない。

また、燃圧波形にノイズが重畳しているか否かを判別することさえできれば、ノイズが重畳している場合には噴射状態の解析結果に基づいた噴射制御を禁止するように対処することもできるが、上述したローパスフィルタ回路を用いるだけでは、ノイズ重畳の有無を判別することもできない。

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、燃圧波形にノイズが重畳しているか否かを判別することで燃料噴射制御の精度悪化の抑制を図った、燃料噴射システムのノイズ有無診断装置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、蓄圧容器で蓄圧した燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記蓄圧容器の吐出口から前記燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料通路に配置され、前記燃料通路内の燃料圧力を検出する燃圧センサと、前記燃圧センサの検出値に基づき、噴射に伴い生じた燃料圧力の変化を燃圧波形として検出する燃圧波形検出手段と、を備えた燃料噴射システムに適用されることを前提とする。そして、前記燃圧波形に対応する微分値の変化を表した微分波形を演算する微分演算手段と、前記微分波形に、所定の上限閾値を超えて高くなっている箇所、又は所定の下限閾値を超えて低くなっている箇所が存在する場合には、前記燃圧波形にノイズが重畳していると判定するノイズ判定手段と、を備えることを特徴とする。

ここで、燃圧波形にノイズが重畳している場合には、そのノイズ重畳箇所における燃圧変化は急激な上昇または下降を示すことになる。そのため、そのノイズ重畳箇所における燃圧波形の微分値の絶対値は、極めて大きい値になる（図７（ｂ）参照）。

この点を鑑みた上記発明によれば、燃圧波形に対応する微分波形を演算し、その微分波形に上限閾値又は下限閾値を超える箇所が存在する場合にノイズ重畳有りと判定するので、検出した燃圧波形にノイズが重畳しているか否かを判別することができる。したがって、例えば、ノイズ重畳有りと判定された場合には、燃圧波形に基づき噴射状態を解析することを禁止したり、その解析結果に基づく燃料噴射制御を禁止するように対処することができるので、燃料噴射制御の精度悪化の抑制を図ることができる。

また、上記発明によれば、微分波形のうち上限閾値又は下限閾値を超えた箇所がノイズ重畳箇所であると特定できる。つまり、燃圧波形のうちノイズが重畳している箇所を特定できる。したがって、例えば、その箇所における燃圧値を補正したり無効にしたりする等の処置を施すことにより、ノイズを容易に除去できるようになるので、燃料噴射制御の精度悪化の抑制を図ることができる。

請求項２記載の発明では、多気筒内燃機関に適用され、前記燃料噴射弁から燃料を噴射させている気筒を噴射気筒、この噴射気筒が燃料を噴射しているときに燃料噴射させていない気筒を非噴射気筒とし、かつ、前記噴射気筒に対応する燃圧センサを噴射時燃圧センサ、前記非噴射気筒に対応する燃圧センサを非噴射時燃圧センサとした場合において、前記燃圧波形検出手段は、前記噴射時燃圧センサの検出値に基づく噴射時燃圧波形と、前記非噴射時燃圧センサの検出値に基づく非噴射時燃圧波形とを同時期に検出しており、前記微分演算手段は、前記噴射時燃圧波形から前記非噴射時燃圧波形を差し引いて補正した補正後燃圧波形に対して微分波形を演算することを特徴とする。

ここで、多気筒内燃機関において複数の燃圧センサが備えられている場合には、各々の燃圧センサの燃圧波形に同じ形状のノイズが重畳している可能性がある（図５（ａ）（ｂ）中の符号Ｎａ，Ｎｕ参照）。そのため、噴射時燃圧波形から非噴射時燃圧波形を差し引いて補正した燃圧波形（補正後燃圧波形）には、上述した同じ形状のノイズは除去されることとなる（図５（ｃ）参照）。但し、噴射時燃圧波形及び非噴射時燃圧波形の一方にしか重畳していないノイズに対しては、前記補正を施しても除去することはできず、補正後燃圧波形に残ったままとなる（図５（ａ）（ｃ）中の符号Ｎｂ参照）。

この点を鑑みた上記発明では、噴射時燃圧波形と非噴射時燃圧波形とを同時期に検出し、噴射時燃圧波形から非噴射時燃圧波形を差し引いて補正するので、噴射時燃圧波形及び非噴射時燃圧波形の両方に重畳していた同じ形状のノイズについては除去することができる。そして、前記補正では除去できなかったノイズを対象としてノイズ有無を判定するので、ノイズの重畳を見逃して誤判定してしまう機会を減少でき、ノイズ有無の判定精度を向上できる。

請求項３記載の発明では、前記燃圧波形検出手段によって検出された前記燃圧波形に基づき噴射状態を解析する噴射状態解析手段を備え、前記燃圧波形のうち、燃料噴射開始に伴い燃圧が降下を開始する前の期間に対応する部分を基準波形、噴射率増大に伴い燃圧が降下していく期間に対応する部分を降下波形、噴射率減少に伴い燃圧が上昇していく期間に対応する部分を上昇波形とした場合、前記微分演算手段は、前記基準波形、前記降下波形及び前記上昇波形の波形毎に前記微分波形を演算することを特徴とする。

ここで、燃圧波形の全領域のうち基準波形、降下波形及び上昇波形の部分のみを用いて、噴射状態解析手段が解析を実施する場合においては、これらの部分以外の部分にノイズが重畳していても解析精度が悪化する訳ではないので、基準波形、降下波形及び上昇波形以外の部分においてはノイズ重畳の有無を判定する必要がない。この点を鑑みた上記発明では、解析に用いる基準波形、降下波形、上昇波形の波形毎に微分波形を演算するので、燃圧波形の全領域について微分演算することを不要にできる。よって、微分演算手段による微分演算の処理負荷を軽減できる。また、ノイズ判定手段により判定する微分波形の範囲を特定部分に狭めることができるので、ノイズ判定手段による判定処理負荷の軽減も図ることができる。

請求項４記載の発明では、前記上限閾値又は前記下限閾値を、前記基準波形、前記降下波形及び前記上昇波形の各々に応じた異なる値に設定することを特徴とする。

上述の如くノイズ有無を判定するにあたり、実際の燃圧変動をノイズと誤判定することの回避を図ることが重要となる。すなわち、ノイズ有無の判定に用いる上限閾値及び下限閾値を、ノイズが重畳していない時の微分波形から大きく離れた値に設定すれば、上述の如くノイズ有りと誤判定することを回避できる。しかしその背反として、ノイズを見過してノイズ無と誤判定することが懸念される。

この点を鑑みた上記発明では、上限閾値又は下限閾値を、基準波形、降下波形及び上昇波形の各々に応じた異なる値に設定する。そのため、ノイズが重畳していない時の基準波形、降下波形及び上昇波形の微分波形に対して適度に近い値に上限閾値又は下限閾値を設定して、ノイズ有無の誤判定抑制を図ることができる。例えば、基準波形では燃圧変動が小さいため微分値はゼロに近い値で安定するので、閾値をゼロに近い値に設定すればよい（図２（ｄ）中のＡ１，Ａ２参照）。

請求項５記載の発明では、前記降下波形に対する前記上限閾値の絶対値を、前記降下波形に対する前記下限閾値の絶対値よりも小さい値に設定したことを特徴とする。

先述したように、実際の燃圧変動による降下波形の微分値はマイナスとなるため、例えば降下波形に対する上限閾値をプラス値に設定した場合において、その上限閾値を小さい値に設定してもノイズ有りと誤判定する可能性は低い。一方、例えば降下波形に対する下限閾値をマイナス値に設定した場合において、その下限閾値の絶対値を小さい値に設定すると、ノイズ有りと誤判定する可能性が高くなる。この点を鑑みた上記発明では、降下波形に対する上限閾値の絶対値を下限閾値の絶対値よりも小さい値に設定するので（図２（ｄ）中のＢ１，Ｂ２参照）、ノイズが重畳していない時の降下波形の微分波形に対して適度に近い値に上限閾値又は下限閾値を設定して、ノイズ有無の誤判定抑制を図ることができる。

請求項６記載の発明では、前記上昇波形に対する前記下限閾値の絶対値を、前記上昇波形に対する前記上限閾値の絶対値よりも小さい値に設定したことを特徴とする。

先述したように、実際の燃圧変動による上昇波形の微分値はプラスとなるため、例えば上昇波形に対する下限閾値をマイナス値に設定した場合において、その下限閾値の絶対値を小さい値に設定してもノイズ有りと誤判定する可能性は低い。一方、例えば上昇波形に対する上限閾値をプラス値に設定した場合において、その上限閾値を小さい値に設定すると、ノイズ有りと誤判定する可能性が高くなる。この点を鑑みた上記発明では、上昇波形に対する下限閾値の絶対値を上限閾値の絶対値よりも小さい値に設定するので（図２（ｄ）中のＣ１，Ｃ２参照）、ノイズが重畳していない時の上昇波形の微分波形に対して適度に近い値に上限閾値又は下限閾値を設定して、ノイズ有無の誤判定抑制を図ることができる。

本発明の一実施形態にかかるノイズ有無診断装置が適用される、燃料噴射システムの概略を示す図である。 噴射指令信号に対応する噴射率、燃圧、微分値の変化を示す図である。 噴射率パラメータの学習及び噴射指令信号の設定等の概要を示すブロック図である。 噴射率パラメータの算出手順を示すフローチャートである。 噴射時燃圧波形Ｗａ、非噴射時燃圧波形Ｗｕ、噴射波形Ｗｂを示す図である。 ノイズ有無の判定手順を示すフローチャートである。 ノイズが重畳している時の微分波形を示す図である。

以下、本発明に係る燃料噴射システムのノイズ有無診断装置を具体化した一実施形態を、図面に基づいて説明する。本実施形態の燃料噴射システムは、車両用のエンジン（内燃機関）に搭載されたものであり、当該エンジンには、複数の気筒＃１〜＃４について高圧燃料を噴射して圧縮自着火燃焼させるディーゼルエンジンを想定している。

図１は、上記エンジンの各気筒に搭載された燃料噴射弁１０、各々の燃料噴射弁１０に搭載された燃圧センサ２０、及び車両に搭載された電子制御装置であるＥＣＵ３０等を示す模式図である。

先ず、燃料噴射弁１０を含むエンジンの燃料噴射システムについて説明する。燃料タンク４０内の燃料は、燃料ポンプ４１によりコモンレール４２（蓄圧容器）に圧送されて蓄圧され、各気筒の燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）へ分配供給される。複数の燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）は、予め設定された順番で燃料の噴射を順次行う。なお、燃料ポンプ４１にはプランジャポンプが用いられているため、プランジャの往復動に同期して燃料は圧送される。

燃料噴射弁１０は、以下に説明するボデー１１、ニードル形状の弁体１２及びアクチュエータ１３等を備えて構成されている。ボデー１１は、内部に高圧通路１１ａを形成するとともに、燃料を噴射する噴孔１１ｂを形成する。弁体１２は、ボデー１１内に収容されて噴孔１１ｂを開閉する。

ボデー１１内には弁体１２に背圧を付与する背圧室１１ｃが形成されており、高圧通路１１ａ及び低圧通路１１ｄは背圧室１１ｃと接続されている。高圧通路１１ａ及び低圧通路１１ｄと背圧室１１ｃとの連通状態は制御弁１４により切り替えられており、電磁コイルやピエゾ素子等のアクチュエータ１３へ通電して制御弁１４を図１の下方へ押し下げ作動させると、背圧室１１ｃは低圧通路１１ｄと連通して背圧室１１ｃ内の燃料圧力は低下する。その結果、弁体１２へ付与される背圧力が低下して弁体１２はリフトアップ（開弁作動）する。一方、アクチュエータ１３への通電をオフして制御弁１４を図１の上方へ作動させると、背圧室１１ｃは高圧通路１１ａと連通して背圧室１１ｃ内の燃料圧力は上昇する。その結果、弁体１２へ付与される背圧力が上昇して弁体１２はリフトダウン（閉弁作動）する。

したがって、ＥＣＵ３０がアクチュエータ１３への通電を制御することで、弁体１２の開閉作動が制御される。これにより、コモンレール４２から高圧通路１１ａへ供給された高圧燃料は、弁体１２の開閉作動に応じて噴孔１１ｂから噴射される。

燃圧センサ２０は、以下に説明するステム２１（起歪体）、圧力センサ素子２２及びモールドＩＣ２３等を備えて構成されている。ステム２１はボデー１１に取り付けられており、ステム２１に形成されたダイヤフラム部２１ａが高圧通路１１ａを流通する高圧燃料の圧力を受けて弾性変形する。圧力センサ素子２２はダイヤフラム部２１ａに取り付けられており、ダイヤフラム部２１ａで生じた弾性変形量に応じて圧力検出信号を出力する。

モールドＩＣ２３は、圧力センサ素子２２から出力された圧力検出信号を増幅する増幅回路や、圧力検出信号を送信する送信回路等の電子部品を樹脂モールドして形成されており、ステム２１とともに燃料噴射弁１０に搭載されている。ボデー１１上部にはコネクタ１５が設けられており、コネクタ１５に接続されたハーネス１６（信号線）により、モールドＩＣ２３及びアクチュエータ１３とＥＣＵ３０とはそれぞれ電気接続される。そして、増幅された圧力検出信号はＥＣＵ３０に送信されて、ＥＣＵ３０が有する受信回路により受信される。この送受信にかかる通信処理は、各気筒の燃圧センサ２０毎に実施される。

ＥＣＵ３０は、アクセルペダルの操作量やエンジン負荷、エンジン回転速度ＮＥ等に基づき目標噴射状態（例えば噴射段数、噴射開始時期、噴射終了時期、噴射量等）を算出する。例えば、エンジン負荷及びエンジン回転速度に対応する最適噴射状態を噴射状態マップにして記憶させておく。そして、現状のエンジン負荷及びエンジン回転速度に基づき、噴射状態マップを参照して目標噴射状態を算出する。そして、算出した目標噴射状態に対応する噴射指令信号ｔ１、ｔ２、Ｔｑ（図２（ａ）参照）を、後に詳述する噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘに基づき設定し、燃料噴射弁１０へ出力することで燃料噴射弁１０の作動を制御する。

ここで、噴孔１１ｂの磨耗や目詰まり等、燃料噴射弁１０の経年劣化に起因して、噴射指令信号に対する実際の噴射状態は変化していく。そこで、燃圧センサ２０の検出値に基づき、噴射に伴い生じた燃料圧力の変化を燃圧波形（図２（ｃ）参照）として検出し、検出した燃圧波形に基づき燃料の噴射率変化を表した噴射率波形（図２（ｂ）参照）を演算して噴射状態を検出する。そして、検出した噴射率波形（噴射状態）を特定する噴射率パラメータＲα，Ｒβ，Ｒｍａｘを学習するとともに、噴射指令信号（パルスオン時期ｔ１、パルスオフ時期ｔ２及びパルスオン期間Ｔｑ）と噴射状態との相関関係を特定する噴射率パラメータｔｄ，ｔｅを学習する。具体的には、図２（ｂ）に例示する噴射開始遅れ時間ｔｄ、噴射終了遅れ時間ｔｅ、噴射率上昇傾きＲα、噴射率下降傾きＲβ、最大噴射率Ｒｍａｘ等を学習する。

図３は、これら噴射率パラメータの学習及び噴射指令信号の設定等の概要を示すブロック図であり、ＥＣＵ３０により機能する各手段３１，３２，３３について以下に説明する。噴射率パラメータ算出手段３１（噴射状態解析手段）は、燃圧センサ２０により検出された燃圧波形に基づき噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘを算出する。

学習手段３２は、算出した噴射率パラメータをＥＣＵ３０のメモリに記憶更新して学習する。なお、噴射率パラメータは、その時の供給燃圧（コモンレール４２内の圧力）に応じて異なる値となるため、供給燃圧又は後述する基準圧Ｐbaseと関連付けて学習させることが望ましい。また、最大噴射率Ｒｍａｘを除く他の噴射率パラメータについては、噴射量とも関連付けて学習させることが望ましい。図３の例では、燃圧に対応する噴射率パラメータの値を噴射率パラメータマップＭに記憶させている。

設定手段３３は、現状の燃圧に対応する噴射率パラメータ（学習値）を、噴射率パラメータマップＭから取得する。そして、取得した噴射率パラメータに基づき、目標噴射状態に対応する噴射指令信号ｔ１、ｔ２、Ｔｑを設定する。そして、このように設定した噴射指令信号にしたがって燃料噴射弁１０を作動させた時の燃圧波形を燃圧センサ２０で検出し、検出した燃圧波形に基づき噴射率パラメータ算出手段３１は噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘを算出する。

要するに、噴射指令信号に対する実際の噴射状態（つまり噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘ）を検出して学習し、その学習値に基づき、目標噴射状態に対応する噴射指令信号を設定する。そのため、実際の噴射状態に基づき噴射指令信号がフィードバック制御されることとなり、先述した経年劣化が進行しても、実噴射状態が目標噴射状態に一致するよう燃料噴射状態を高精度で制御できる。

次に、検出した燃圧波形（図２（ｃ）参照）から噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘ（図２（ｂ）参照）を算出する手順について、図４のフローチャートを用いて説明する。なお、図４に示す処理は、ＥＣＵ３０が有するマイクロコンピュータにより、燃料の噴射を１回実施する毎に実行される。なお、前記燃圧波形とは、所定のサンプリング周期で取得した、燃圧センサ２０による複数の検出値の集合である。

先ず、図４に示すステップＳ１０において、噴射率パラメータの算出に用いる燃圧波形であって、以下に説明する噴射波形Ｗｂ（補正後燃圧波形）を算出する。なお、以下の説明では、燃料噴射弁１０から燃料を噴射させている気筒を噴射気筒（表気筒）、この噴射気筒が燃料を噴射しているときに燃料噴射させていない気筒を非噴射気筒（裏気筒）とし、かつ、噴射気筒に対応する燃圧センサ２０を噴射時燃圧センサ、非噴射気筒に対応する燃圧センサ２０を非噴射時燃圧センサと呼ぶ。

噴射時燃圧センサにより検出された燃圧波形である噴射時燃圧波形Ｗａ（図５（ａ）参照）は、噴射による影響のみを表しているわけではなく、以下に例示する噴射以外の影響で生じた波形成分をも含んでいる。すなわち、燃料タンク４０の燃料をコモンレール４２へ圧送する燃料ポンプ４１がプランジャポンプの如く間欠的に燃料を圧送するものである場合には、燃料噴射中にポンプ圧送が行われると、そのポンプ圧送期間中における噴射時燃圧波形Ｗａは全体的に圧力が高くなった波形となる。つまり、噴射時燃圧波形Ｗａ（図５（ａ）参照）には、噴射による燃圧変化を表した燃圧波形である噴射波形Ｗｂ（図５（ｃ）参照）と、ポンプ圧送による燃圧上昇を表した燃圧波形（図５（ｂ）中の実線Ｗｕ参照）とが含まれていると言える。

また、このようなポンプ圧送が燃料噴射中に行われなかった場合であっても、燃料を噴射した直後は、その噴射分だけ噴射システム内全体の燃圧が低下する。そのため、噴射時燃圧波形Ｗａは全体的に圧力が低くなった波形となる。つまり、噴射時燃圧波形Ｗａには、噴射による燃圧変化を表した噴射波形Ｗｂの成分と、噴射システム内全体の燃圧低下を表した燃圧波形（図５（ｂ）中の点線Ｗｕ’参照）の成分とが含まれていると言える。

そこで図４のステップＳ１０では、非噴射気筒センサにより検出される非噴射時燃圧波形Ｗｕ（Ｗｕ’）はコモンレール内の燃圧（噴射システム内全体の燃圧）の変化を表していることに着目し、噴射気筒センサにより検出された噴射時燃圧波形Ｗａから、非噴射気筒センサによる非噴射時燃圧波形Ｗｕ（Ｗｕ’）を差し引いて噴射波形Ｗｂを演算している。なお、図２（ｃ）に示す燃圧波形は噴射波形Ｗｂである。

続くステップＳ１１では、噴射波形Ｗｂのうち、噴射開始に伴い燃圧が降下を開始するまでの期間に対応する部分の波形である基準波形に基づき、その基準波形の平均燃圧を基準圧Ｐbaseとして算出する。例えば、噴射開始指令時期ｔ１から所定時間が経過するまでの期間ＴＡに対応する部分を、基準波形として設定すればよい。或いは、降下波形の微分値（図２（ｄ）参照）に基づき変曲点Ｐ１を算出し、噴射開始指令時期ｔ１から変曲点Ｐ１より所定時間前までの期間に相当する部分を基準波形として設定すればよい。

続くステップＳ１２では、噴射波形Ｗｂのうち、噴射率増大に伴い燃圧が降下していく期間に対応する部分の波形である降下波形に基づき、その降下波形の近似直線Ｌαを算出する。例えば、噴射開始指令時期ｔ１から所定時間が経過した時点からの所定期間ＴＢに対応する部分を、降下波形として設定すればよい。或いは、降下波形の微分値（図２（ｄ）参照）に基づき変曲点Ｐ１，Ｐ２を算出し、これら変曲点Ｐ１，Ｐ２の間に相当する部分を降下波形として設定すればよい。そして、降下波形を構成する複数の燃圧検出値（サンプリング値）から、最小二乗法により近似直線Ｌαを算出すればよい。或いは、降下波形のうち微分値（図２（ｄ）参照）が最小となる時点における接線を、近似直線Ｌαとして算出すればよい。

続くステップＳ１３では、噴射波形Ｗｂのうち、噴射率減少に伴い燃圧が上昇していく期間に対応する部分の波形である上昇波形に基づき、その上昇波形の近似直線Ｌβを算出する。例えば、噴射終了指令時期ｔ２から所定時間が経過した時点からの所定期間ＴＣに対応する部分を、上昇波形として設定すればよい。或いは、上昇波形の微分値（図２（ｄ）参照）に基づき変曲点Ｐ３，Ｐ５を算出し、これら変曲点Ｐ３，Ｐ５の間に相当する部分を上昇波形として設定すればよい。そして、上昇波形を構成する複数の燃圧検出値（サンプリング値）から、最小二乗法により近似直線Ｌβを算出すればよい。或いは、上昇波形のうち微分値（図２（ｄ）参照）が最大となる時点における接線を、近似直線Ｌβとして算出すればよい。

続くステップＳ１４では、基準圧Ｐbaseに基づき基準値Ｂα，Ｂβを算出する。例えば、基準圧Ｐbaseより所定量だけ低い値を基準値Ｂα，Ｂβとして算出すればよい。なお、両基準値Ｂα，Ｂβを同じ値に設定する必要はない。また、前記所定量は基準圧Ｐbaseの値や燃料温度等に応じて可変設定してもよい。

続くステップＳ１５では、近似直線Ｌαのうち基準値Ｂαとなる時期（ＬαとＢαの交点時期ＬＢα）を算出する。この交点時期ＬＢαと噴射開始時期Ｒ１とは相関が高いことに着目し、交点時期ＬＢαに基づき噴射開始時期Ｒ１を算出する。例えば、交点時期ＬＢαよりも所定の遅れ時間Ｃαだけ前の時期を噴射開始時期Ｒ１として算出すればよい。

続くステップＳ１６では、近似直線Ｌβのうち基準値Ｂβとなる時期（ＬβとＢβの交点時期ＬＢβ）を算出する。この交点時期ＬＢβと噴射終了時期Ｒ４とは相関が高いことに着目し、交点時期ＬＢβに基づき噴射終了時期Ｒ４を算出する。例えば、交点時期ＬＢβよりも所定の遅れ時間Ｃβだけ前の時期を噴射終了時期Ｒ４として算出すればよい。なお、上記遅れ時間Ｃα，Ｃβは、基準圧Ｐbaseの値や燃料温度等に応じて可変設定してもよい。

続くステップＳ１７では、近似直線Ｌαの傾きと噴射率増加の傾きとは相関が高いことに着目し、図２（ｂ）に示す噴射率波形のうち噴射増加を示す直線Ｒαの傾きを、近似直線Ｌαの傾きに基づき算出する。例えば、Ｌαの傾きに所定の係数を掛けてＲαの傾きを算出すればよい。なお、ステップＳ１５で算出した噴射開始時期Ｒ１と当該ステップＳ１７で算出したＲαの傾きに基づき、噴射指令信号に対する噴射率波形の上昇部分を表した直線Ｒαを特定することができる。

さらにステップＳ１７では、近似直線Ｌβの傾きと噴射率減少の傾きとは相関が高いことに着目し、噴射率波形のうち噴射減少を示す直線Ｒβの傾きを、近似直線Ｌβの傾きに基づき算出する。例えば、Ｌβの傾きに所定の係数を掛けてＲβの傾きを算出すればよい。なお、ステップＳ１６で算出した噴射終了時期Ｒ４と当該ステップＳ１７で算出したＲβの傾きに基づき、噴射指令信号に対する噴射率波形の降下部分を表した直線Ｒβを特定することができる。なお、上記所定の係数は、基準圧Ｐbaseの値や燃料温度等に応じて可変設定してもよい。

続くステップＳ１８では、ステップＳ１７で算出した噴射率波形の直線Ｒα，Ｒβに基づき、噴射終了を指令したことに伴い弁体１２がリフトダウンを開始する時期（閉弁作動開始時期Ｒ２３）を算出する。具体的には、両直線Ｒα，Ｒβの交点を算出し、その交点時期を閉弁作動開始時期Ｒ２３として算出する。

続くステップＳ１９では、ステップＳ１５で算出した噴射開始時期Ｒ１の噴射開始指令時期ｔ１に対する遅れ時間（噴射開始遅れ時間ｔｄ）を算出する。また、ステップＳ１８で算出した閉弁作動開始時期Ｒ２３の噴射終了指令時期ｔ２に対する遅れ時間（噴射終了遅れ時間ｔｅ）を算出する。

続くステップＳ２０では、噴射波形Ｗｂの最大落込量ΔＰと最大噴射率Ｒｍａｘとは相関が高いことに着目し、噴射波形Ｗｂから最大落込量ΔＰを算出し、算出した最大落込量ΔＰに基づき最大噴射率Ｒｍａｘを算出する。例えば、ΔＰに所定の係数を掛けてＲｍａｘを算出すればよい。なお、上記所定の係数は、基準圧Ｐbaseの値や燃料温度等に応じて可変設定してもよい。

以上により、図４の処理によれば、噴射波形Ｗｂから噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘを算出することができる。そして、これらの噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘに基づき、噴射指令信号（図２（ａ）参照）に対応した噴射率波形（図２（ｂ）参照）を算出することができる。なお、このように算出した噴射率波形の面積（図２（ｂ）中の網点ハッチ参照）は噴射量に相当するので、噴射率パラメータに基づき噴射量を算出することもできる。ちなみに、噴射指令期間Ｔｑが十分に長く、最大噴射率に達した以降も開弁状態を継続させる場合においては、噴射率波形は図２（ｂ）に示すように台形となる。一方、最大噴射率に達する前に閉弁作動を開始させるような小噴射の場合には、噴射率波形は三角形となる。

ところで、車両のエンジンルーム内には電動スロットルバルブやＥＧＲバルブ等の電気アクチュエータが多数存在するので、燃圧センサ２０で検出した圧力検出信号には、各種電気アクチュエータの影響により電気ノイズが重畳することが懸念される。特に、電気アクチュエータの電力供給線の近くに燃圧センサ２０のハーネス１６が位置する場合には、ノイズ重畳のおそれが高くなる。

図５中の符号Ｎａ，Ｎｂ，Ｎｕはノイズを示しており、このようなノイズＮ，Ｎｂ，Ｎｕが重畳した状態の燃圧波形に基づき先述した噴射率パラメータを算出しようとすると、大きな算出誤差を招いてしまう。そこで本実施形態では、図６の処理手順にしたがってノイズの有無を判定し、ノイズ有りと判定した場合には噴射率パラメータの学習を禁止させている。なお、図６に示す処理は、ＥＣＵ３０が有するマイクロコンピュータにより、図４のステップＳ１０にて噴射波形Ｗｂを算出する毎に実行される。

先ず、図６に示すステップＳ３０（燃圧波形検出手段）において、図５（ａ）に示す噴射時燃圧波形Ｗａ、及び図５（ｂ）に示す非噴射時燃圧波形Ｗｕを取得する。続くステップＳ３１では、取得した噴射時燃圧波形Ｗａから非噴射時燃圧波形Ｗｕを差し引いて、図５（ｃ）及び図２（ｃ）に示す噴射波形Ｗｂを算出する。

続くステップＳ３２（微分演算手段）では、算出した噴射波形Ｗｂの微分値を演算する。但し、噴射波形Ｗｂの全領域に亘って微分値を演算するのではなく、噴射波形Ｗｂのうち基準圧Ｐbaseの算出に用いた部分（基準波形）、近似直線Ｌαの算出に用いた部分（降下波形）、及び近似直線Ｌβの算出に用いた部分（上昇波形）についてのみ微分値を演算する。換言すれば、噴射波形Ｗｂのうち、先述した期間ＴＡ，ＴＢ，ＴＣの期間の波形（基準波形、降下波形、上昇波形）毎に微分値を演算する。

続くステップＳ３３（ノイズ判定手段）では、期間ＴＡにおいて演算した微分値が所定範囲内に収まっているか否かを判定する。図２（ｄ）中の符号Ａ１及びＡ２は、前記所定範囲の下限閾値及び上限閾値であり、下限閾値Ａ１はプラスの値、上限閾値Ａ２はマイナスの値に設定されている。下限閾値Ａ１の絶対値と上限閾値Ａ２の絶対値とを同じ値にする必要はないが、図２の例では両閾値Ａ１，Ａ２の大きさを同じに設定している。

所定範囲から外れた微分値があると判定した場合（Ｓ３３：ＮＯ）には、噴射波形Ｗｂのうち基準波形の部分にノイズが重畳していると判定して次のステップＳ３７に進み、該当する噴射波形Ｗｂに基づき算出した噴射率パラメータを、学習手段３２で学習することを禁止する。一方、期間ＴＡにおける基準波形の微分値が所定範囲内に収まっていると判定した場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）には、次のステップＳ３４に進む。

ステップＳ３４（ノイズ判定手段）では、期間ＴＢにおいて演算した微分値が所定範囲内に収まっているか否かを判定する。図２（ｄ）中の符号Ｂ１及びＢ２は、前記所定範囲の下限閾値及び上限閾値であり、下限閾値Ｂ１はプラスの値、上限閾値Ｂ２はマイナスの値に設定されている。また、上限閾値Ｂ２の絶対値は下限閾値Ｂ１の絶対値よりも小さい値に設定している。

所定範囲から外れた微分値があると判定した場合（Ｓ３４：ＮＯ）には、噴射波形Ｗｂのうち降下波形の部分にノイズが重畳していると判定して、該当する噴射波形Ｗｂに基づき算出した噴射率パラメータの学習を禁止する（Ｓ３７）。一方、期間ＴＢにおける降下波形の微分値が所定範囲内に収まっていると判定した場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）には、次のステップＳ３５に進む。

ステップＳ３５（ノイズ判定手段）では、期間ＴＣにおいて演算した微分値が所定範囲内に収まっているか否かを判定する。図２（ｄ）中の符号Ｃ１及びＣ２は、前記所定範囲の下限閾値及び上限閾値であり、下限閾値Ｃ１はプラスの値、上限閾値Ｃ２はマイナスの値に設定されている。また、下限閾値Ｃ１の絶対値は上限閾値Ｃ２の絶対値よりも小さい値に設定している。

所定範囲から外れた微分値があると判定した場合（Ｓ３５：ＮＯ）には、噴射波形Ｗｂのうち上昇波形の部分にノイズが重畳していると判定して、該当する噴射波形Ｗｂに基づき算出した噴射率パラメータの学習を禁止する（Ｓ３７）。一方、期間ＴＣにおける上昇波形の微分値が所定範囲内に収まっていると判定した場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）には次のステップＳ３６に進み、該当する噴射波形Ｗｂに基づき算出した噴射率パラメータを、学習手段３２で学習することを許可する。

ここで、各気筒に対応して設けられた複数の燃圧センサ２０で検出した各々の圧力検出信号には、同じ形状のノイズが重畳している可能性が高い。例えば、噴射時燃圧波形Ｗａ中の符号Ｎａに示すノイズ（図５（ａ）参照）は、非噴射時燃圧波形Ｗｕ中の符号Ｎｕに示すノイズ（図５（ｂ）参照）と同じ形状であり、同じタイミングで重畳している。そのため、図６のステップＳ３１において、噴射時燃圧波形Ｗａから非噴射時燃圧波形Ｗｕを差し引いて得られた噴射波形Ｗｂには、符号Ｎａに示すノイズは除去されることとなる。

但し、符号Ｎｂに示すノイズのように、非噴射時燃圧波形Ｗｕには重畳していないノイズＮｂに対しては、除去されずに噴射波形Ｗｂに現れる。このように、非噴射時燃圧波形Ｗｕを差し引くだけでは除去できないノイズＮｂを対象として、図６のステップＳ３３〜Ｓ３５の判定処理はノイズの有無を判定することとなる。

図７（ａ）は、噴射波形Ｗｂを示す図５（ｃ）の拡大図である。また、図７（ｂ）は、噴射波形Ｗｂの微分値の波形であり、図６のステップＳ３２で演算した期間ＴＢに対応する微分値に相当する。当該図面に示すように、噴射波形Ｗｂに先述したノイズＮｂが重畳していると、微分波形の値は大きく変動し、下限閾値Ｂ１及び上限閾値Ｂ２の範囲を超えることになる。したがって、ノイズが重畳していない場合に想定される微分変化の範囲よりも僅かに大きい値に両閾値Ｂ１，Ｂ２を設定しておけば、ノイズＮｂの有無を高精度で判定できる。

以上により、本実施形態によれば以下の効果が得られるようになる。

（１）噴射波形Ｗｂの微分値の波形を演算し、その微分波形に上限閾値又は下限閾値を超える箇所が存在する場合にノイズ重畳有りと判定する。図７（ｂ）に例示するようにノイズＮｂが重畳すると微分波形は大きく変動するので、上述の如く微分波形に基づきノイズ有無を判定する本実施形態によれば、ノイズ重畳の有無を高精度で判別できる。そして、噴射波形Ｗｂにノイズ重畳有りと判定した場合には、その噴射波形Ｗｂから算出した噴射率パラメータの学習を禁止するので、ノイズの影響を受けた精度の悪い噴射率パラメータに基づき噴射指令信号を設定することを回避でき、燃料噴射状態の制御性悪化を回避できる。

（２）噴射時燃圧波形Ｗａと非噴射時燃圧波形Ｗｕとを同時期に検出し、噴射時燃圧波形Ｗａから非噴射時燃圧波形Ｗｕを差し引いて補正した噴射波形Ｗｂをノイズ有無判定の対象にするので、両燃圧波形Ｗａ，Ｗｕの両方に重畳していた同じ形状のノイズＮａ，Ｎｕについては除去することができる。そして、前記補正では除去できなかったノイズＮｂを対象としてノイズ有無を判定するので、ノイズの重畳を見逃して誤判定してしまう機会を減少でき、ノイズ有無の判定精度を向上できる。

（３）噴射波形Ｗｂのうち噴射率パラメータの算出に用いる波形（基準波形、降下波形、上昇波形）毎に、微分波形の演算を実施するので、図６のステップＳ３２による微分演算処理の負荷を軽減できる。また、ノイズ有無を判定する微分波形の範囲を特定部分に狭めることができるので、図６のステップＳ３３〜Ｓ３５によるノイズ判定処理の負荷の軽減も図ることができる。

（４）ノイズ有無の判定に用いる上限閾値及び下限閾値を、基準波形、降下波形及び上昇波形の各々に応じた異なる値に設定するので、ノイズが重畳していない時の微分波形に対して適度に近い値に上限閾値又は下限閾値を設定でき、ノイズ有無の誤判定抑制を図ることができる。具体的には、降下波形に対する上限閾値Ｂ２の絶対値を下限閾値Ｂ１の絶対値よりも小さい値に設定し、上昇波形に対する下限閾値Ｃ１の絶対値を上限閾値Ｃ２の絶対値よりも小さい値に設定する。そのため、ノイズが重畳していない時の微分波形に対して適度に近い値に上限閾値Ｂ２，Ｃ２及び下限閾値Ｂ１，Ｃ１を設定して、ノイズ有無の誤判定抑制を図ることができる。

（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、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上記実施形態では、ノイズ有りと判定した場合には噴射率パラメータの学習を禁止しているが、ノイズ有りと判定した場合には、図７（ｃ）に例示するように当該ノイズＮｂを噴射波形Ｗｂから除去する処理を施すようにしてもよい。例えば、噴射波形Ｗｂのうち微分値が閾値Ｂ１，Ｂ２を超えた部分について、燃圧の傾き（微分値）が所定値以内（例えば閾値Ｂ１〜Ｂ２の範囲内）となるようになまし処理を実施すればよい。或いは、噴射波形Ｗｂのうち微分値が閾値Ｂ１，Ｂ２を超えた部分を削除して、他の部分の燃圧値で線形補間するようにしてもよい。要するに、本発明によれば、噴射波形ＷｂのうちノイズＮｂが重畳している箇所を特定できるので、ノイズＮｂを除去することを容易に実現できる。

・上記実施形態では、ノイズ有無の判定に用いる上限閾値及び下限閾値を、基準波形、降下波形及び上昇波形の各々に応じた異なる値に設定しているが、各々の波形に対する閾値を同じ値に設定してもよい。また、上限閾値と下限閾値の大きさを同じに設定してもよい。

・上記実施形態では、噴射波形Ｗｂのうち基準波形、降下波形及び上昇波形の部分毎に微分値を演算しているが、噴射波形Ｗｂの全領域に亘って微分値を演算し、全領域に亘ってノイズ有無を判定するようにしてもよい。

・上記実施形態では、噴射時燃圧波形Ｗａから非噴射時燃圧波形Ｗｕを差し引いて得られた噴射波形Ｗｂに対して、微分波形を演算してノイズ有無を判定しているが、噴射時燃圧波形Ｗａに対して微分波形を演算してノイズ有無を判定するようにしてもよい。

・図１に示す上記実施形態では、燃圧センサ２０を燃料噴射弁１０に搭載しているが、本発明にかかる燃圧センサはコモンレール４２の吐出口４２ａから噴孔１１ｂに至るまでの燃料供給経路内の燃圧を検出するよう配置された燃圧センサであればよい。よって、例えばコモンレール４２と燃料噴射弁１０とを接続する高圧配管４２ｂに燃圧センサを搭載してもよい。つまり、コモンレール４２及び燃料噴射弁１０を接続する高圧配管４２ｂと、ボデー１１内の高圧通路１１ａとが「燃料通路」に相当する。

１０…燃料噴射弁、２０…燃圧センサ、３１…噴射状態解析手段、４２…コモンレール（蓄圧容器）、Ａ１，Ｂ１，Ｃ１…下限閾値、Ａ２，Ｂ２，Ｃ２…上限閾値、Ｓ３０…燃圧波形検出手段、Ｓ３２…微分演算手段、Ｓ３３，Ｓ３４，Ｓ３５…ノイズ判定手段、Ｗａ…噴射時燃圧波形、Ｗｂ…噴射波形（補正後燃圧波形）、Ｗｕ…非噴射時燃圧波形。

Claims (6)

1. 蓄圧容器で蓄圧した燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   前記蓄圧容器の吐出口から前記燃料噴射弁の噴孔に至るまでの燃料通路に配置され、前記燃料通路内の燃料圧力を検出する燃圧センサと、
   前記燃圧センサの検出値に基づき、噴射に伴い生じた燃料圧力の変化を燃圧波形として検出する燃圧波形検出手段と、
   を備えた燃料噴射システムに適用され、
   前記燃圧波形に対応する微分値の変化を表した微分波形を演算する微分演算手段と、
   前記微分波形に、所定の上限閾値を超えて高くなっている箇所、又は所定の下限閾値を超えて低くなっている箇所が存在する場合には、前記燃圧波形にノイズが重畳していると判定するノイズ判定手段と、
   を備えることを特徴とする燃料噴射システムのノイズ有無診断装置。
2. 多気筒内燃機関に適用され、
   前記燃料噴射弁から燃料を噴射させている気筒を噴射気筒、この噴射気筒が燃料を噴射しているときに燃料噴射させていない気筒を非噴射気筒とし、かつ、前記噴射気筒に対応する燃圧センサを噴射時燃圧センサ、前記非噴射気筒に対応する燃圧センサを非噴射時燃圧センサとした場合において、
   前記燃圧波形検出手段は、前記噴射時燃圧センサの検出値に基づく噴射時燃圧波形と、前記非噴射時燃圧センサの検出値に基づく非噴射時燃圧波形とを同時期に検出しており、
   前記微分演算手段は、前記噴射時燃圧波形から前記非噴射時燃圧波形を差し引いて補正した補正後燃圧波形に対して微分波形を演算することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射システムのノイズ有無診断装置。
3. 前記燃圧波形検出手段によって検出された前記燃圧波形に基づき噴射状態を解析する噴射状態解析手段を備え、
   前記燃圧波形のうち、燃料噴射開始に伴い燃圧が降下を開始する前の期間に対応する部分を基準波形、噴射率増大に伴い燃圧が降下していく期間に対応する部分を降下波形、噴射率減少に伴い燃圧が上昇していく期間に対応する部分を上昇波形とした場合、
   前記微分演算手段は、前記基準波形、前記降下波形及び前記上昇波形の波形毎に前記微分波形を演算することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射システムのノイズ有無診断装置。
4. 前記上限閾値又は前記下限閾値を、前記基準波形、前記降下波形及び前記上昇波形の各々に応じた異なる値に設定することを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射システムのノイズ有無診断装置。
5. 前記降下波形に対する前記上限閾値の絶対値を、前記降下波形に対する前記下限閾値の絶対値よりも小さい値に設定したことを特徴とする請求項３又は４に記載の燃料噴射システムのノイズ有無診断装置。
6. 前記上昇波形に対する前記下限閾値の絶対値を、前記上昇波形に対する前記上限閾値の絶対値よりも小さい値に設定したことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載の燃料噴射システムのノイズ有無診断装置。

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