JP2013253479A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標噴射量が微小の場合でも、噴射量精度の高いフィードバック制御を行うことができる燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】噴射率波形を特定するためのパラメータを学習値として記憶する記憶手段と、学習値に基づいて、目標噴射量に応じた燃料噴射弁の駆動期間の指令信号を設定する信号設定手段と、指令信号によって燃料噴射弁を駆動させる駆動手段と、燃料噴射弁の駆動時に燃圧センサにより検出される燃料圧力に基づいて、圧力波形を検出する圧力波形検出手段と、燃料噴射弁の駆動時に無噴射状態であるか否か判定する無噴射判定手段と、無噴射状態でないと判定されたことを条件として、圧力波形に基づいて目標噴射量に対応するパラメータを算出し、学習値を更新する学習手段と、無噴射状態であると判定された場合に、無噴射状態でないと判定されるまで、駆動期間を長くするように指令信号を補正する補正手段と、を備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、燃料噴射弁と燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力を検出する燃圧センサとを備える燃料噴射システムに適用される燃料噴射制御装置に関する。

燃料噴射弁の経時的な特性変化を含めた時々の噴射特性に応じて、適切な燃料噴射制御を行うために、燃料噴射弁の作動をフィードバック制御することが行われている。

例えば、特許文献１は、学習値を用いて目標噴射状態から噴射指令信号を設定し、設定した噴射指令信号に対する実際の噴射状態を検出する。そして、実際の噴射状態に応じて学習値を更新させることにより、燃料噴射弁の作動をフィードバック制御している。

特開２００９−５２４１４号公報

ところで、目標噴射量が微小の場合に、燃料噴射弁が劣化していたり噴孔がつまっていたりすると、無噴射状態となり噴射状態の検出が不可能となる。このような場合には、無噴射と判定されて学習値が更新されないため、噴射指令信号も更新されない。そのため、無噴射状態が続き、目標噴射量と実噴射量とが乖離し続けるというおそれがある。

本発明は、上記実情を鑑み、目標噴射量が微小の場合でも、目標噴射量と実噴射量とが乖離し続けることを抑制し、噴射量精度の高いフィードバック制御を行うことができる燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、燃料噴射制御装置であって、エンジンで燃焼させる燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁へ供給される燃料圧力を逐次検出する燃圧センサと、を備える燃料噴射システムに適用され、前記燃料噴射弁による噴射時での噴射率の時間に対する変動である噴射率波形を特定するためのパラメータを学習値として記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている前記学習値に基づいて、目標噴射量に応じた前記燃料噴射弁の駆動期間の指令信号を設定する信号設定手段と、前記指令信号によって前記燃料噴射弁を駆動させる駆動手段と、前記駆動手段による前記燃料噴射弁の駆動時に前記燃圧センサにより検出される燃料圧力に基づいて、燃料圧力の時間に対する変動である圧力波形を検出する圧力波形検出手段と、前記駆動手段による前記燃料噴射弁の駆動時に無噴射状態であるか否か判定する無噴射判定手段と、前記無噴射判定手段により無噴射状態でないと判定されたことを条件として、前記圧力波形検出手段により検出された前記圧力波形に基づいて前記目標噴射量に対応する前記パラメータを算出し、前記パラメータを用いて前記記憶手段に記憶されている前記学習値を更新する学習手段と、前記無噴射判定手段により無噴射状態であると判定された場合に、前記無噴射判定手段により無噴射状態でないと判定されるまで、前記駆動期間を長くするように前記指令信号を補正する補正手段と、を備える。

請求項１に記載の発明によれば、噴射率波形を特定するためのパラメータが学習値として記憶され、記憶されている学習値に基づいて、目標噴射量に応じた燃料噴射弁の駆動期間の指令信号が設定される。そして、設定された指令信号によって燃料噴射弁が駆動され、燃料噴射弁の駆動時に燃圧センサにより検出される燃料圧力に基づいて、圧力波形が検出される。

燃料噴射弁の駆動時に無噴射状態でないと判定されると、検出された圧力波形に基づいて、目標噴射量に対応するパラメータが算出され、算出されたパラメータを用いて記憶されている学習値が更新される。一方、無噴射状態であると判定されると、学習値は更新されない。

しかしながら、請求項１に記載の発明によれば、無噴射状態であると判定された場合には、無噴射状態でないと判定されるまで駆動期間が延長される。再び無噴射状態でないと判定されると、パラメータの学習が再開されて、学習値が更新される。そうすると、更新された学習値に基づいて、指令信号も適切に更新される。よって、請求項１に記載の発明によれば、目標噴射量と実噴射量が乖離し続けることを抑制し、噴射量精度の高い燃料噴射弁のフィードバック制御を行うことができる。

燃料噴射システムの概略を示す図。 噴射指令信号に対応する噴射率及び燃圧の変化を示す図。 噴射率パラメータの学習及び指令信号の設定の概要を示すブロック図。 第１実施形態における燃料噴射制御の概要を示すブロック図。 第１実施形態における指令信号の補正処理の手順を示すフローチャート。 第１実施形態における指令信号の補正処理の実行態様を示すタイムチャート。 第２及び第３実施形態における燃料噴射制御の概要を示すブロック図。 第２実施形態における指令信号の補正手順を示すフローチャート。 第３実施形態における指令信号の補正手順を示すフローチャート。

以下、燃料噴射制御装置を具現化した各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
まず、図１を参照しつつ、燃料噴射制御装置が適用される燃料噴射システムの概略を説明する。本実施形態に係る燃料噴射システムは、４気筒のディーゼルエンジンに搭載されることを想定している。本燃料噴射システムは、エンジンの各気筒＃１〜＃４に搭載された燃料噴射弁１０と、各燃料噴射弁１０に搭載され、各燃料噴射弁１０へ供給される燃料圧力を逐次検出する燃圧センサ２０と、ＥＣＵ３０（電子制御装置）と、燃料タンク４０とを備える。

燃料タンク４０は、エンジンの各気筒＃１〜＃４に供給される燃料（軽油）を溜めておくためのタンクである。燃料タンク４０内の燃料は、エンジンのクランク軸に連動して駆動される燃料ポンプ４１により、コモンレール４２に圧送されて蓄圧される。コモンレール４２内の圧力が、各気筒の燃料噴射弁１０へ供給される燃料の供給圧Ｐｃとなる。コモンレール４２内に蓄圧された燃料は、各気筒の燃料噴射弁１０へ分配されて供給される。各気筒の燃料噴射弁１０は、予め設定された順番で順次燃料を噴射する。

燃料噴射弁１０は、ボデー１１と、ニードル弁１２と、電磁コイルやピエゾ素子等のアクチュエータ１３とを備えて構成される。ボデー１１は、内部に、高圧通路１１ａと、低圧通路１１ｄと、高圧通路１１ａと繋がる噴孔１１ｂとが形成されている。コモンレール４２から供給された燃料は、高圧通路１１ａを通って噴孔１１ｂから噴射される。ニードル弁１２は、ボデー内部に収容されて噴孔１１ｂを開閉する。

さらに、ボデー１１は、内部に、ニードル弁１２に背圧を付与する背圧室１１ｃが形成されている。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。そして、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る。

具体的には、アクチュエータ１３へ通電されると、制御弁１４は噴孔１１ｂ側へ押し下げられる。それにより、背圧室１１ｃは低圧通路１１ｄと連通した状態となるので、背圧室１１ｃ内の燃料圧力は低下し、ニードル弁１２を噴孔１１ｂ側に押し付ける背圧が低下する。その結果、ニードル弁１２のシート面１２ａが、噴孔１１ｂと繋がるように形成されたボデー１１のシート面１１ｅから離座するので、噴孔１１ｂから燃料が噴射される。

一方、アクチュエータ１３への通電をオフにすると、制御弁１４はアクチュエータ１３側に押し上げられる。それにより、背圧室１１ｃは高圧通路１１ａと連通した状態となるので、背圧室１１ｃ内の燃料圧力は上昇し、ニードル弁１２を噴孔１１ｂ側に押し付ける背圧が上昇する。その結果、ニードル弁１２のシート面１２ａが、ボデー１１のシート面１１ｅに着座するので、噴孔１１ｂからの燃料噴射が停止される。

よって、駆動期間の指令信号により、アクチュエータ１３の駆動期間を制御すると、噴孔１１ｂから噴射される燃料の噴射量が制御される。

燃圧センサ２０は、各燃料噴射弁１０に搭載されており、ステム２１（起歪体）と圧力センサ素子２２とを備える。ステム２１は、ボデー１１に取り付けられており、ダイヤフラム部２１ａを有している。ダイヤフラム部２１ａは、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の弾性変形量に応じた圧力信号をＥＣＵ３０へ送信する。

ＥＣＵ３０（燃料噴射制御装置）は、本実施形態に係る記憶手段と、信号設定手段と、駆動手段と、圧力波形検出手段と、無噴射判定手段と、学習手段と、補正手段と、実噴射量算出手段とを備える。ＥＣＵ３０は、メインマイコン３４及びサブマイコン３５を備える。メインマイコン３４及びサブマイコン３５は、それぞれＣＰＵとメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）等からなる周知のマイクロコンピュータとして構成される。

ＥＣＵ３０は、アクセルペダルの操作量、エンジン負荷、エンジン回転速度等に基づき、目標噴射状態を算出する。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。さらに、算出した目標噴射状態に対応する指令信号Ｔｑ，ｔ１（図２（ａ）参照）を、後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。

また、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圧力波形Ｗｂ（図２（ｃ）参照）として検出し、検出した圧力波形Ｗｂに基づき燃料の噴射率の時間に対する変動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、指令信号（駆動期間Ｔｑ及び駆動開始時期ｔ１）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、圧力波形のうち、噴射開始に伴い燃圧降下を開始する変曲点Ｐ１から降下が終了する変曲点Ｐ２までの降下波形を、最小二乗法等により直線に近似した降下近似直線Ｌαを算出する。そして、降下近似直線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。

また、圧力波形のうち、噴射終了に伴い燃圧上昇を開始する変曲点Ｐ３から降下が終了する変曲点Ｐ５までの上昇波形を、最小二乗法等により直線に近似した上昇近似直線Ｌβを算出する。そして、上昇近似直線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。

次に、降下近似直線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、降下近似直線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。同様にして、上昇近似直線Ｌβの傾きと噴射率減少の傾きとは相関が高いので、噴射率波形のうち噴射減少を示す直線Ｒβの傾きを、上昇近似直線Ｌβの傾きに基づき算出する。

次に、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ニードル弁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。また、噴射開始時期Ｒ１の駆動開始時期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、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。

また、降下近似直線Ｌα及び上昇近似直線Ｌβの交点に対応した圧力を交点圧力Ｐαβとして算出し、後に詳述する基準圧力Ｐbaseと交点圧力Ｐαβとの圧力差ΔＰγを算出し、この圧力差ΔＰγと最大噴射率Ｒｍａｘとは相関が高いことに着目し、圧力差ΔＰγに基づき最大噴射率Ｒｍａｘを算出する。具体的には、圧力差ΔＰγに相関係数Ｃγを掛けることで最大噴射率Ｒｍａｘを算出する。但し、圧力差ΔＰγが所定値ΔＰγｔｈ未満である小噴射の場合には、上述の如くＲｍａｘ＝ΔＰγ×Ｃγとする一方で、ΔＰγ≧ΔＰγｔｈである大噴射の場合には、予め設定しておいた値（設定値Ｒγ）を最大噴射率Ｒｍａｘとして算出する。

なお、上記「小噴射」とは、噴射率がＲγに達する前にニードル弁１２がリフトダウンを開始する態様の噴射を想定しており、シート面１１ｅ，１２ａで燃料が絞られて、噴射量が制限されている時の噴射率が最大噴射率Ｒｍａｘとなる。一方、上記「大噴射」とは、噴射率がＲγに達した後にニードル弁１２がリフトダウンを開始する態様の噴射を想定しており、噴孔１１ｂで燃料が絞られて、噴射量が制限されている時の噴射率が最大噴射率Ｒｍａｘとなる。要するに、駆動期間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、図２（ｂ）に示すように噴射率波形は台形となる。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。

以上により、圧力波形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の学習値に基づき、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。

ここで、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圧力波形Ｗｂとして検出する手順を簡単に説明する。燃圧センサ２０の検出値は、所定のサンプリング周期で取得された複数の検出値よりなる圧力波形である。この燃圧センサ２０により検出された圧力波形を噴射時圧力波形Ｗａとする。

噴射時圧力波形Ｗａは、噴射による影響のみを表した波形ではない。例えば、燃料噴射中にポンプ圧送が行われると、圧送期間中における噴射時圧力波形は全体的に圧力が高くなった波形となる。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。すなわち、噴射時圧力波形Ｗａには、噴射に伴い生じる燃圧変化を表した圧力波形Ｗｂと、噴射システム内全体の燃圧、すなわちコモンレール４２内の燃圧の変化を表した圧力波形と、の成分が含まれていると言える。そして、コモンレール４２内の圧力波形は、非噴射気筒に搭載された燃圧センサ２０により検出される非噴射時圧力波形Ｗｕとして表される。

よって、噴射気筒に搭載された燃圧センサ２０により検出される噴射時圧力波形Ｗａから、非噴射気筒に搭載された燃圧センサ２０により検出される非噴射時圧力波形Ｗｕを差し引いて、噴射に伴い生じる圧力波形Ｗｂを検出する。なお、図２（ｃ）に示す圧力波形は、噴射に伴い生じる圧力波形Ｗｂである。さらに、圧力波形Ｗｂのうち、噴射開始に伴い燃圧が降下を開始するまでの部分の平均燃圧を、基準圧力Ｐbaseとして算出する。

図３は、噴射率パラメータの学習及び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について以下に説明する。

学習手段３１は、無噴射状態ではないと判定されたことを条件として、燃圧センサ２０により検出される燃料圧力に基づき圧力波形Ｗｂを検出し、圧力波形Ｗｂに基づき噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘを算出する。そして、算出した噴射率パラメータを用いて、メインマイコン３４のメモリに記憶されている学習値を更新する。なお、噴射率パラメータは、その時の供給圧Ｐｃ（コモンレール４２内の圧力）に応じて異なる値となるため、供給圧Ｐｃ又は基準圧力Ｐbase（図２（ｃ）参照）と関連付けて学習させることが望ましい。図３の例では、供給圧Ｐｃ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。

信号設定手段３２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指令信号Ｔｑ，ｔ１を設定する。そして、このように設定した指令信号にしたがって燃料噴射弁１０を作動させた時に、学習手段３１は、燃圧センサ２０により検出される燃料圧力に基づいて圧力波形Ｗｂを検出する。さらに、学習手段３１は、検出した圧力波形Ｗｂに基づき噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘを算出する。

要するに、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指令信号を設定する。そのため、実際の噴射状態に基づき指令信号がフィードバック制御されることとなり、燃料噴射弁１０の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。しかしながら、無噴射状態であると判定されると、学習値は更新されない。

燃料噴射弁１０の噴孔１１ｂがつまっていたりすると、目標噴射量Ｑｔｒｇが微小でそれに応じて設定された駆動期間Ｔｑが短い場合に、無噴射状態であると判定されることがある。無噴射状態であると判定されると、学習値が更新されない。学習値が更新されないと、学習値に基づき設定される指令信号Ｔｑも更新されない。したがって、無噴射状態が続き、目標噴射量Ｑｔｒｇと実噴射量Ｑｄｅｔとが乖離し続けることがある。

そこで、無噴射状態と判定された場合には、無噴射状態でないと判定されるまで、駆動期間を長くするように指令信号Ｔｑを補正することにした。図４は、本実施形態に係る燃料噴射制御装置により実行される、燃料噴射のフィードバック制御の概要を示すブロック図である。

Ｂ１２では、指令信号Ｔｑ，ｔ１によって、駆動手段により燃料噴射弁１０を駆動させる。そして、燃料噴射弁１０から燃料が噴射されると、圧力波形検出手段により、燃圧センサ２０により検出される燃料圧力に基づいて、圧力波形Ｗｂを検出する。さらに、無噴射判定手段により、無噴射状態かどうか判定する。詳しくは、無噴射状態の条件が成立しているかどうか判定し、無噴射状態の条件が成立している場合に無噴射状態であると判定する。無噴射状態の条件としては、例えば、圧力波形Ｗｂが平坦な形状であることや、燃焼によるエンジン回転速度の増加がないことが挙げられる。

Ｂ１２で、無噴射状態でないと判定した場合は、Ｂ１３では、学習手段３１により、圧力波形Ｗｂに基づいて、目標噴射量Ｑｔｒｇに対応する噴射率パラメータを算出する。そして、Ｂ１４では、実噴射量算出手段により、Ｂ１３で算出した噴射率パラメータを用いて噴射率波形を算出し、実際に噴射された実噴射量Ｑｄｅｔを算出する。続いて、Ｂ１０では、学習手段３１により、Ｂ１３で算出した噴射率パラメータを用いて、供給圧Ｐｃごとに記憶されている学習値を更新する。学習値を供給圧Ｐｃごとに記憶させておくことにより、より安定性の高い燃料噴射弁１０のフィードバック制御を行うことができる。

続いて、Ｂ１１では、信号設定手段３２により、更新した学習値に基づいて、目標噴射量Ｑｔｒｇを含む目標噴射状態に応じた指令信号Ｔｑ，ｔ１を設定する。続いて、Ｂ１２では、駆動手段により、Ｂ１１で設定された指令信号Ｔｑ，ｔ１によって燃料噴射弁１０を駆動する。そして、無噴射状態であると判定するまでは、Ｂ１５及びＢ１６の処理は行わず、Ｂ１０〜Ｂ１４の処理を繰り返し行う。

一方、Ｂ１２で無噴射状態であると判定した場合は、Ｂ１３において、噴射率パラメータを算出しない。そしてＢ１４では、実噴射量Ｑｄｅｔを０とする。続いて、Ｂ１０では、Ｂ１３で噴射率パラメータを算出していないので、学習値を更新しない。よって、Ｂ１１では、更新していない学習値に基づいて、目標噴射量Ｑｔｒｇを含む目標噴射状態に応じた指令信号Ｔｑ，ｔ１を設定する。

更新していない学習値に基づいて設定した指令信号Ｔｑ，ｔ１によって、燃料噴射弁１０を駆動すると、再度無噴射状態と判定され、学習値を更新しない。よって、従来のように、無噴射状態であると判定した場合にＢ１０〜Ｂ１４の処理を繰り返すと、目標噴射量Ｑｔｒｇが増加して駆動期間Ｔｑが長くなるまで、無噴射状態と判定し続け、学習値を更新しないことになる。すなわち、目標噴射量Ｑｔｒｇが増加するまで、目標噴射量Ｑｔｒｇと実噴射量Ｑｄｅｔとが乖離し続けることになる。

そこで、Ｂ１２で無噴射状態と判定した場合は、Ｂ１１で指令信号Ｔｑ，ｔ１を設定した後、Ｂ１５〜１６において、補正手段により駆動期間Ｔｑを長くするように、指令信号Ｔｑ，ｔ１を補正する。Ｂ１５では、駆動期間Ｔｑの補正量すなわち延長期間ΔＴｑを算出する。ΔＴｑの算出方法については後述する。そして、Ｂ１６では、補正後の駆動期間Ｔｑｆ＝Ｔｑ＋ΔＴｑを算出する。

続いて、Ｂ１２では、指令信号Ｔｑｆ，ｔ１によって燃料噴射弁１０を駆動する。そして、無噴射状態でないと判定するまで、補正の都度、駆動期間Ｔｑを延長して、Ｂ１０〜Ｂ１６の処理を繰り返す。

燃料噴射の再開により、Ｂ１２で無噴射状態でないと判定した後は、後述する学習完了条件が成立するまで、Ｂ１０〜Ｂ１６の処理を繰り返し、指令信号Ｔｑの補正を行う。学習完了条件が成立した後は、指令信号Ｔｑの補正を終了する。すなわち、Ｂ１５及びＢ１６の処理を行わず、Ｂ１０〜Ｂ１４の処理を繰り返し行うようになる。なお、Ｂ１０〜Ｂ１６の処理は、ＥＣＵ３０が備えるメインマイコン３４が実行する。

次に、本実施形態に係る噴射制御装置が実行する指令信号Ｔｑの補正処理について、図５のフローチャートを参照して説明する。本補正処理は、エンジンの各気筒＃１〜＃４に搭載された燃料噴射弁１０それぞれについて実行する。なお、Ｓ１１〜Ｓ１４の処理はサブマイコン３５によって実行され、Ｓ１６〜Ｓ１７の処理はメインマイコン３４によって実行され、Ｓ１５の処理はサブマイコン３５及びメインマイコン３４によって実行される。まず、Ｓ１１において、燃料噴射システムでエラーが検出されていないかどうか判定する。エラーが検出されている場合は（ＮＯ）、指令信号Ｔｑの補正処理を終了する。エラーが検出されていない場合は（ＹＥＳ）は、次のＳ１２に進む。

Ｓ１２では、無噴射状態と判定されているか、または、学習が完了していないかどうか判定する。ここでの学習とは、無噴射状態であると判定された後に、噴射が再開されて始まる学習のことである。学習完了条件が成立しているかどうか判定し、学習完了条件が成立している場合に、学習が完了したと判定する。この学習完了条件は、目標噴射量Ｑｔｒｇと実噴射量Ｑｄｅｔとの偏差ΔＱが閾値よりも小さく、かつ駆動期間Ｔｑの延長期間ΔＴｑが閾値よりも小さいことである。無噴射状態ではないと判定されており、かつ学習が完了している場合は（ＮＯ）、本補正処理を終了する。無噴射状態であると判定されている、または学習が完了していない場合は（ＹＥＳ）、次のＳ１３に進む。

Ｓ１３では、目標噴射量Ｑｔｒｇと実噴射量Ｑｄｅｔとの偏差ΔＱを算出する。そして、続くＳ１４では、Ｓ１３で算出された偏差ΔＱと供給圧Ｐｃとに応じて、マップＭ１０から補正値Ｑｃｏｒを算出する。マップＭ１０の左側の列は偏差ΔＱ、上の行は供給圧Ｐｃを表している。マップＭ１０には、偏差ΔＱと供給圧Ｐｃとに関連づけられた補正値Ｑｃｏｒが格納されている。補正値Ｑｃｏｒは、目標噴射量Ｑｔｒｇが実噴射量Ｑｄｅｔより大きいときは正の値、目標噴射量Ｑｔｒｇが実噴射量Ｑｄｅｔより小さいときは負の値である。

そして、Ｓ１５では、サブマイコン３５からメインマイコン３４へ、補正値Ｑｃｏｒを送信する。補正値Ｑｃｏｒを受け取ったメインマイコン３４は、Ｓ１６で、前回の補正処理において算出された延長期間ΔＴｑに補正値Ｑｃｏｒを加算して、新たな延長期間ΔＴｑを算出する。よって、延長期間ΔＴｑは、偏差ΔＱと供給圧Ｐｃとに応じて設定された補正値Ｑｃｏｒを、補正が開始されてから補正の都度加算した総和値となる。すなわち、延長期間ΔＴｑは、補正期間における目標噴射量Ｑｔｒｇの総量と、実噴射量Ｑｄｅｔの総量との差に応じた値となる。それゆえ、噴射が再開された後は、パラメータの学習をするとともに、補正期間における目標噴射量Ｑｔｒｇの総量と実噴射量Ｑｄｅｔの総量との差を小さくするように、指令信号Ｔｑが補正される。

したがって、補正を開始すると、実噴射量Ｑｄｅｔは、一旦目標噴射量Ｑｔｒｇより大きくなるまで増加し、その後減少して目標噴射量Ｑｔｒｇに近づいていく。また、延長期間ΔＴｑは、目標噴射量Ｑｔｒｇと実噴射量Ｑｄｅｔとが一致する時点まで増加し、その後減少して０に近づいていく（図６（ａ）参照）。そして、目標噴射量Ｑｔｒｇと実噴射量Ｑｄｅｔとの偏差ΔＱが閾値よりも小さく、かつ駆動期間Ｔｑの延長期間ΔＴｑが閾値よりも小さくなると、学習完了条件が成立する。ここでは、これらの両閾値を０に設定している。なお、Ｓ１６の処理は、図４のＢ１５の処理に相当する。

次に、Ｓ１７では、学習値に基づいて設置された指令信号Ｔｑに、Ｓ１６で算出された延長期間ΔＴｑを加算して、補正後の指令信号Ｔｑｆを算出する。Ｓ１７の処理は、図４のＢ１６の処理に相当する。以上で、本補正処理を終了する。

図６に、図５の補正処理を実行した際における、（ａ）目標噴射量Ｑｔｒｇ（破線）及び実噴射量Ｑｄｅｔ（実線）、（ｂ）偏差ΔＱ、（ｃ）延長期間ΔＴｑ、（ｄ）指令信号Ｔｑの時間変化を示す。

ｔ１１時点以前では、目標噴射量Ｑｔｒｇと実噴射量Ｑｄｅｔはほぼ一致し、偏差ΔＱ及び延長期間ΔＴｑは０となっている。しかし、ｔ１１時点において、目標噴射量Ｑｔｒｇが減少すると、それに伴い実噴射量Ｑｄｅｔが０になり、無噴射状態になる。

よって、ｔ１１時点において、無噴射状態と判定される。それゆえ、指令信号Ｔｑは、減少した目標噴射量Ｑｔｒｇに応じて設定された後、噴射が再開されるまで更新されない。一方、無噴射状態と判定されたことにより、指令信号Ｔｑの補正処理が開始されるので、延長期間ΔＴｑは増加し始める。よって、ｔ１時点以降、学習値に基づいて設定された指令信号Ｔｑを延長期間ΔＴｑ分長くした、補正後の指令信号Ｔｑｆによって、燃料噴射弁１０が駆動される。

次に、ｔ１２時点において、実噴射量Ｑｄｅｔは０よりも大きくなる。すなわち、ｔ１２時点で、噴射が再開され、無噴射状態ではないと判定される。それにより、パラメータの学習が再開され、学習値に基づいて設定される指令信号Ｔｑの更新も再開される。また、噴射が再開されるので、ｔ１２時点以降、実噴射量Ｑｄｅｔは増加し始め、偏差ΔＱは減少し始める。この時点では、目標噴射量Ｑｔｒｇが実噴射量Ｑｄｅｔよりも大きいので、延長期間ΔＴｑは、前回の補正時の延長期間ΔＴｑに、正の補正値Ｑｃｏｒを加算して算出される。したがって、ｔ１２時点以降も、延長期間ΔＴｑは増加し続ける。

次に、ｔ１３時点では、目標噴射量Ｑｔｒｇと実噴射量Ｑｄｅｔとが一致する。よって、偏差ΔＱは０になる。しかしながら、期間ｔ１１〜ｔ１３において、目標噴射量Ｑｔｒｇの総量は、実噴射量Ｑｄｅｔの総量よりも大きい。延長期間ΔＴｑは、補正期間における目標噴射量Ｑｔｒｇの総量と、実噴射量Ｑｄｅｔの総量との差に応じた値となるので、ｔ３時点以降も、指令信号Ｔｑを延長する補正は続けられる。したがって、ｔ３時点以降は、実噴射量Ｑｄｅｔが目標噴射量Ｑｔｒｇよりも大きくなるので、延長期間ΔＴｑは、前回の補正時の延長期間ΔＴｑに、負の補正値Ｑｃｏｒを加算して算出される。よって、ｔ３時点から、延長期間ΔＴｑは減少し始める。

続いて、ｔ１４時点では、実噴射量Ｑｄｅｔ、及び偏差ΔＱの絶対値が極大になる。そして、ｔ１４時点以降、実噴射量Ｑｄｅｔは、目標噴射量Ｑｔｒｇに近づくように減少し始める。

続いて、ｔ１５時点では、実噴射量Ｑｄｅｔと目標噴射量Ｑｔｒｇとがほぼ一致し、偏差ΔＱが０になる。また、延長期間ΔＴｑも０になる。よって、ｔ１５時点で学習完了条件が成立し、学習が完了する。したがって、ｔ１５時点以降は、指令信号Ｔｑの補正は行われない。すなわち、学習値に基づいて、目標噴射量に応じた駆動期間に設定された指令信号Ｔｑによって、燃料噴射弁１０が駆動される。なお、本実施形態では、学習完了条件の二つの閾値を０としているが、０でなくても十分に小さい値であればよい。閾値を十分に小さくすると、補正期間ｔ１１〜ｔ１５における目標噴射量Ｑｔｒｇの総量と、実噴射量Ｑｄｅｔの総量と差を小さくできる。

以上説明した第１実施形態は以下の効果を奏する。

・無噴射状態であると判定された場合には、無噴射状態でないと判定されるまで駆動期間Ｔｑが延長される。再び無噴射状態でないと判定されると、パラメータの学習が再開されて、学習値が更新される。そうすると、更新された学習値に基づいて、指令信号Ｔｑも適切に更新される。よって、目標噴射量Ｑｔｒｇと実噴射量Ｑｄｅｔが乖離し続けることを抑制し、噴射量精度の高い燃料噴射弁１０のフィードバック制御を行うことができる。

・目標噴射量Ｑｔｒｇと実噴射量Ｑｄｅｔとの偏差ΔＱに応じて設定された補正値Ｑｃｏｒを、補正が開始されてから補正の都度加算した総和値により、指令信号Ｔｑが補正される。すなわち、補正期間における目標噴射量Ｑｔｒｇの総量と、実噴射量Ｑｄｅｔの総量との差に応じて、各補正時点において駆動期間Ｔｑが延長される。よって、噴射が再開され無噴射状態でないと判定された後は、パラメータを学習するとともに、補正期間における目標噴射量Ｑｔｒｇの総量と実噴射量Ｑｄｅｔの総量との差を小さくするように、駆動Ｔｑを補正することができる。また、補正値Ｑｃｏｒは供給圧Ｐｃに応じて設定されるので、期間ｔ１３〜ｔ１５における実噴射量Ｑｄｅｔのオーバーシュート量が抑制され、安定性の高い燃料噴射弁１０のフィードバック制御を行うことができる。

・目標噴射量Ｑｔｒｇと実噴射量Ｑｄｅｔとの偏差ΔＱが閾値よりも小さく、かつ駆動期間Ｔｑの延長期間ΔＴｑが閾値よりも短い場合には、補正期間における目標噴射量Ｑｔｒｇの総量と実噴射量Ｑｄｅｔの総量との差が、縮小したと判断することができる。したがって、学習完了時点において、燃料噴射弁１０の噴射状態を運転状況に適した噴射状態にすることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図７及び図８を参照して説明する。図７は、本実施形態に係る燃料噴射制御装置により実行される、燃料噴射のフィードバック制御の概要を示すブロック図である。Ｂ２０〜Ｂ２４及びＢ２６で行う処理は、図４のＢ１０〜Ｂ１４及びＢ１６で行う処理と同じである。しかし、Ｂ２５では、図４のＢ１５とは異なる算出方法により延長期間ΔＴｑを算出する。第２実施形態における延長期間ΔＴｑの算出方法を、図８のフローチャートを参照して説明する。図８に示す補正処理は、エンジンの各気筒＃１〜＃４に搭載された燃料噴射弁１０それぞれについて実行する。以下、第１実施形態と同じ処理については説明を省略し、異なる処理について説明する。

Ｓ２１〜Ｓ２３では、図５のＳ１１〜Ｓ１３と同じ処理を行い、偏差ΔＱを算出する。次に、Ｓ２４では、前回の補正時に算出された総和値Ｑｉｔｇに、Ｓ２３で算出した偏差ΔＱを加算して、新たな総和値Ｑｉｔｇを算出する。マップＭ１２には、エンジンの気筒＃１〜＃４と供給圧Ｐｃとに関連付けられた総和値Ｑｉｔｇが格納されている。補正の都度、エンジンの気筒と供給圧Ｐｃに応じて、マップＭ１２に格納されている総和値Ｑｉｔｇに偏差ΔＱを加算し、マップＭ１２を更新する。したがって、総和値Ｑｉｔｇは、偏差ΔＱを、補正が開始されてから補正の都度加算した値になる。なお、マップＭ１２の左側の列はエンジンの気筒、上の行は供給圧Ｐｃを表している。

Ｓ２５では、Ｓ２４で算出された総和値Ｑｉｔｇを、サブマイコン３５からメインマイコン３４へ送信する。以降のＳ２６及びＳ２７の処理はメインマイコン３４が実行する。

Ｓ２６では、総和値Ｑｉｔｇに対して、一定値のゲインをかけて延長期間ΔＴｑを算出する。よって、延長期間ΔＴｑは、補正期間における目標噴射量Ｑｔｒｇの総量と、実噴射量Ｑｄｅｔの総量との差に一定値のゲインをかけた値となる。それゆえ、噴射が再開された後は、パラメータの学習をするとともに、補正期間における目標噴射量Ｑｔｒｇの総量と実噴射量Ｑｄｅｔの総量との差を小さくするように、指令信号Ｔｑが補正される。

したがって、補正が開始されると、実噴射量Ｑｄｅｔは、一旦目標噴射量Ｑｔｒｇより大きくなるまで増加され、その後減少されて目標噴射量Ｑｔｒｇに近づいていく。また、延長期間ΔＴｑは、目標噴射量Ｑｔｒｇと実噴射量Ｑｄｅｔとが一致する時点まで増加され、その後減少されて０に近づいていく。

続いて、Ｓ２７では、図５のＳ１７と同様に、補正後の指令信号Ｔｑｆを算出する。

本実施形態では、総和値Ｑｉｔｇに一定値のゲインをかけて延長期間ΔＴｑを算出しているので、速応性の高いフィードバック制御になる。本実施形態における補正処理の実行態様は、図６の実行態様と比較して、補正期間（図６の補正期間ｔ１１〜ｔ１５）を短くすることができる。一方で、実噴射量Ｑｄｅｔのオーバーシュート量の最大値（図６においてｔ4時点の偏差ΔＱの絶対値）は大きくなる。また、一定値のゲインをかけて延長期間ΔＴｑを算出しているので、ゲインをマップから算出する必要がなく、簡易なフィードバック制御になる。

以上説明した第２実施形態によれば、以下の効果を奏する。

・目標噴射量Ｑｔｒｇと実噴射量Ｑｄｅｔとの偏差ΔＱを、補正が開始されてから補正の都度加算した総和値Ｑｉｔｇに対して、一定のゲインをかけた値により、指令信号Ｔｑが補正される。すなわち、補正期間における目標噴射量Ｑｔｒｇの総量と、実噴射量Ｑｄｅｔの総量との差に応じて、各補正時点において駆動期間Ｔｑが延長される。よって、噴射が再開されて、無噴射状態でないと判定された後は、パラメータを学習するとともに、補正期間における目標噴射量Ｑｔｒｇの総量と実噴射量Ｑｄｅｔの総量との差を小さくするように、駆動期間Ｔｑを補正することができる。また、総和値Ｑｉｔｇにかけるゲインは一定値であるので、速応性が高く簡易な燃料噴射弁のフィードバック制御を行うことができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について図９のフローチャートを参照しつつ、第２実施形態と異なる処理について説明する。Ｓ３１〜Ｓ３４では、図８のＳ２１〜Ｓ２４と同様に、総和値Ｑｉｔｇを算出する。

次に、Ｓ３５では、Ｓ３３で算出された偏差ΔＱと、Ｓ３４で算出された総和値Ｑｉｔｇとを、サブマイコン３５からメインマイコン３４へ送信する。

続いてＳ３６では、総和値Ｑｉｔｇに対して、偏差ΔＱと供給圧Ｐｃとに応じて設定されたゲインをかけて、延長期間ΔＴｑを算出する。ゲインは、マップＭ１１に偏差ΔＱと供給圧Ｐｃとに関連付けられて格納されているので、偏差ΔＱと供給圧Ｐｃとに応じて、マップＭ１１からゲンインを算出する。なお、マップＭ１１の左側の列は偏差ΔＱ、上の行は供給圧Ｐｃを表している。

よって、延長期間ΔＴｑは、補正期間における目標噴射量Ｑｔｒｇの総量と、実噴射量Ｑｄｅｔの総量との差に、偏差ΔＱと供給圧Ｐｃとに応じて設定されたゲインをかけた値となる。それゆえ、噴射が再開された後は、パラメータの学習をするとともに、補正期間における目標噴射量Ｑｔｒｇの総量と実噴射量Ｑｄｅｔの総量との差を小さくするように、指令信号Ｔｑが補正される。

したがって、補正が開始されると、実噴射量Ｑｄｅｔは、一旦目標噴射量Ｑｔｒｇより大きくなるまで増加され、その後減少されて目標噴射量Ｑｔｒｇに近づいていく。また、延長期間ΔＴｑは、目標噴射量Ｑｔｒｇと実噴射量Ｑｄｅｔとが一致する時点まで増加され、その後減少されて０に近づいていく。

続いて、Ｓ３７では、図８のＳ２７と同様に、補正後の指令信号Ｔｑｆを算出する。

本実施形態では、総和値Ｑｉｔｇに偏差ΔＱと供給圧Ｐｃとに応じて設定されたゲインをかけて、延長期間ΔＴｑを算出しているので、第１実施形態と同様に、安定性の高いフィードバック制御となる。よって、本実施形態における補正処理の実行態様は、図６の実行態様と同様になる。

以上説明した第３実施形態によれば、以下の効果を奏する。

・目標噴射量Ｑｔｒｇと実噴射量Ｑｄｅｔとの偏差ΔＱを、補正が開始されてから補正の都度加算した総和値Ｑｉｔｇに対して、偏差ΔＱと供給圧Ｐｃとに応じて設定されたゲインをかけた値により、指令信号Ｔｑが補正される。すなわち、補正期間における目標噴射量Ｑｔｒｇの総量と、実噴射量Ｑｄｅｔの総量との差に応じて、各補正時点において駆動期間Ｔｑが延長される。よって、噴射が再開されて、無噴射状態でないと判定された後は、パラメータを学習するとともに、補正期間における目標噴射量Ｑｔｒｇの総量と実噴射量Ｑｄｅｔの総量との差を小さくするように、駆動期間Ｔｑを補正することができる。また、総和値Ｑｉｔｇにかけるゲインは偏差ΔＱと供給圧Ｐｃとに応じて設定されるので、安定性の高い燃料噴射弁のフィードバック制御を行うことができる。

（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。

・上記各実施形態において、目標噴射量Ｑｔｒｇが所定値よりも小さいことを条件として、指令信号Ｔｑの補正を行うようにしてもよい。このようにすれば、燃料噴射弁１０以外の要因により無噴射状態と判定された場合に、指令信号Ｔｑの補正を誤って行うことを抑制できる。

・上記各実施形態において、サブマイコン３５が延長期間ΔＴｑの算出（Ｓ１７、Ｓ２７、Ｓ３７）までの処理を行い、延長期間ΔＴｑをサブマイコン３５からメインマイコン３４へ送信するようにしてもよい。

・メインマイコン３４とサブマイコン３５は、別々のＥＣＵに備えられていてもよい。

ΔＱ…偏差、ΔＴｑ…延長期間、１０…燃料噴射弁、１３…アクチュエータ、２０…燃圧センサ、３０…ＥＣＵ、４２…コモンレール、Ｑｄｅｔ…実噴射量、Ｑｔｒｇ…目標噴射量、Ｗｂ…圧力波形。

Claims (7)

1. エンジンで燃焼させる燃料を噴射する燃料噴射弁（１０）と、前記燃料噴射弁へ供給される燃料圧力を逐次検出する燃圧センサ（２０）と、を備える燃料噴射システムに適用され、
   前記燃料噴射弁による噴射時での噴射率の時間に対する変動である噴射率波形を特定するためのパラメータを学習値として記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶されている前記学習値に基づいて、目標噴射量に応じた前記燃料噴射弁の駆動期間の指令信号を設定する信号設定手段（３２）と、
   前記指令信号によって前記燃料噴射弁を駆動させる駆動手段と、
   前記駆動手段による前記燃料噴射弁の駆動時に前記燃圧センサにより検出される燃料圧力に基づいて、燃料圧力の時間に対する変動である圧力波形を検出する圧力波形検出手段と、
   前記駆動手段による前記燃料噴射弁の駆動時に無噴射状態であるか否か判定する無噴射判定手段と、
   前記無噴射判定手段により無噴射状態でないと判定されたことを条件として、前記圧力波形検出手段により検出された前記圧力波形に基づいて前記目標噴射量に対応する前記パラメータを算出し、前記パラメータを用いて前記記憶手段に記憶されている前記学習値を更新する学習手段（３１）と、
   前記無噴射判定手段により無噴射状態であると判定された場合に、前記無噴射判定手段により無噴射状態でないと判定されるまで、前記駆動期間を長くするように前記指令信号を補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置（３０）。
2. 前記駆動手段による前記燃料噴射弁の駆動時に噴射された燃料の実噴射量を、前記学習手段により算出された前記パラメータを用いて算出する実噴射量算出手段を備え、
   前記補正手段は、前記目標噴射量と前記実噴射量との偏差と、前記燃料噴射弁に供給される燃料の供給圧と、に応じて設定された補正値を、前記補正が開始されてから前記補正の都度加算した総和値により、前記指令信号を補正する請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記駆動手段による前記燃料噴射弁の駆動時に噴射された燃料の実噴射量を、前記学習手段により算出されたパラメータを用いて算出する実噴射量算出手段を備え、
   前記補正手段は、前記目標噴射量と前記実噴射量との偏差を前記補正が開始されてから前記補正の都度加算した総和値に対して、一定のゲインをかけた値により前記指令信号を補正する請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
4. 前記駆動手段による前記燃料噴射弁の駆動時に噴射された燃料の実噴射量を、前記学習手段により算出されたパラメータを用いて算出する実噴射量算出手段を備え、
   前記補正手段は、前記目標噴射量と前記実噴射量との偏差を前記補正が開始されてから前記補正の都度加算した総和値に対して、前記偏差と前記燃料噴射弁へ供給される燃料の供給圧とに応じて設定されたゲインをかけた値により前記指令信号を補正する請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
5. 前記補正手段は、前記目標噴射量と前記実噴射量との偏差が閾値よりも小さく、かつ前記駆動期間の延長期間が閾値よりも短いことを条件として、前記学習手段による学習値の更新を完了する請求項２〜４のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。
6. 前記補正手段は、前記目標噴射量が所定値よりも小さいことを条件として、前記補正を行う請求項１〜５のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。
7. 前記学習値は、前記燃料噴射弁へ供給される燃料の供給圧ごとに記憶されている請求項１〜６のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。

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