JP4274130B2 - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の燃料噴射装置に関する。

燃料噴射弁のノズル室が高圧ラインを介してコモンレールに連結されており、二つの燃料噴射、例えばパイロット噴射とそれに続く主噴射とを行うようにした内燃機関では、パイロット噴射が行われるとそのとき燃料噴射弁のノズル室内に発生した圧力波が高圧ライン内を伝播してコモンレールに達し、次いでこの圧力波はコモンレールで反射して、今度は高圧レール内をノズル室に向けて進み、主噴射が行われる頃にノズル室内において燃料圧の激しい脈動を生じさせる。しかしながらこのようにノズル室内における燃料圧が激しく脈動しているときに主噴射が行われるとニードル弁の開弁時期が変動すると共に噴射圧が変動し、その結果主噴射の噴射量が大巾に変動して正規の量から大巾にずれてしまう。そこでニードル弁の開弁時期の変動および噴射圧の変動に基づき主噴射の噴射量が正規の噴射量となるように補正するようにした内燃機関が公知である（例えば特許文献１）。
特開２００４−８４６５７号公報

ところで各気筒毎に夫々燃料噴射弁を配置した多気筒内燃機関では同一仕様の燃料噴射弁であっても同一の噴射指令パルス長に対して燃料噴射弁毎に噴射量がばらつくために燃料噴射の変動量が燃料噴射弁毎に異なる変動パターンで変化する。従って各燃料噴射弁からの噴射量を正規の噴射量とするには燃料噴射弁毎に個別に噴射量を制御しなければならない。しかしながら上述の公知の内燃機関では一つの燃料噴射弁についてだけの燃料噴射の変動量を問題としており、多数の燃料噴射弁を備えている場合の各燃料噴射弁からの燃料噴射の変動量のばらつきに関しては何ら考慮が払われていない。

従って本発明によれば、コモンレールと、コモンレールに連結された複数個の燃料噴射弁とを具備し、各燃料噴射弁から機関の一サイクル中に先の噴射と後の噴射の少なくとも二回の燃料噴射が行われ、先の噴射が行われてから後の噴射が行われるまでのインターバル時間によって後の噴射の目標値に対する変動量が変化する内燃機関の噴射制御装置において、レール圧が予め定められた基準レール圧のときにインターバル時間の増大に伴い基準の変動パターンに沿って変化する後の噴射の基準変動量が各燃料噴射弁毎に記憶されており、レール圧が基準レール圧でないときの後の噴射の変動量を基準変動量から求める際にインターバル時間の修正を行うための時間軸ゲインが記憶されており、レール圧が基準レール圧でないときの後の噴射の変動量を基準変動量から求める際に基準変動量に乗算されるレール圧ゲインが各燃料噴射弁毎に記憶されており、時間軸ゲインおよびレール圧ゲインを用いて基準変動量から後の噴射の変動量が求められ、この変動量を用いて後の噴射の噴射量が目標値に制御される。

多数の燃料噴射弁を備えている場合であっても各燃料噴射弁からの噴射量を目標値に正確に制御することができる。

図１を参照すると、１は圧縮着火式多気筒内燃機関本体、２は各気筒の燃焼室、３は各燃焼室２内に夫々燃料を噴射するために各気筒に対して夫々設けられた燃料噴射弁、４は吸気マニホルド、５は排気マニホルドを夫々示す。吸気マニホルド４は吸気ダクト６を介して排気ターボチャージャ７のコンプレッサ７ａの出口に連結され、コンプレッサ７ａの入口はエアクリーナ８に連結される。吸気ダクト６内にはステップモータにより駆動されるスロットル弁９が配置される。一方、排気マニホルド５は排気ターボチャージャ７の排気タービン７ｂの入口に連結される。

排気マニホルド５と吸気マニホルド４とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路１０を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路１０内には電子制御式ＥＧＲ制御弁１１が配置される。一方、各燃料噴射弁３は対応する燃料供給管１２を介してコモンレール１３に連結される。このコモンレール１３内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ１４により燃料タンク１５から燃料が供給され、コモンレール１３内に供給された燃料は各燃料供給管１２を介して対応する燃料噴射弁３に供給される。コモンレール１３にはコモンレール１３内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ１６が取付けられ、燃料圧センサ１６の出力信号に基づいてコモンレール１６内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ１４の吐出量が制御される。

電子制御ユニット２０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス２１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２４、入力ポート２５および出力ポート２６を具備する。燃料圧センサ１６の出力信号は対応するＡＤ変換器２７を介して入力ポート２５に入力される。一方、アクセルペダル１７にはアクセルペダル１７の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ１８が接続され、負荷センサ１８の出力電圧は対応するＡＤ変換器２７を介して入力ポート２５に入力される。更に入力ポート２５にはクランクシャフトが例えば１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ１９が接続される。一方、出力ポート２６は対応する駆動回路２８を介して燃料噴射弁３、スロットル弁９駆動用ステップモータ、ＥＧＲ制御弁１１、および燃料ポンプ１４に接続される。

図１に示される各燃料噴射弁３は同一仕様の燃料噴射弁からなり、図２はこれら燃料噴射弁３のうちの一つの燃料噴射弁３の拡大図を示している。図２に示されるように燃料噴射弁３は弁座３０上に着座可能なニードル弁３１と、ニードル弁３１の先端周りに形成されているサック室３２と、サック室３２から燃焼室２内に延びる噴孔３３と、ニードル弁３１周りに形成されたノズル室３４とを具備する。ノズル室３４は燃料噴射弁３の本体内および燃料供給管１２内を延びる高圧燃料供給通路、いわゆる高圧ライン３５を介してコモンレール１３内に連結されており、コモンレール１３内の高圧の燃料がこの高圧ライン３５を介してノズル室３４内に供給される。

ニードル弁３１の頂面上には圧力制御室３６が形成されており、この圧力制御室３６内にはニードル弁３１を弁座３０に向けて押圧する圧縮ばね３７が配置されている。この圧力制御室３６は一方では入口側絞り３８を介して高圧ライン３５の途中に連結されており、他方では出口側絞り３９を介して溢流制御弁４０により開閉制御される燃料溢流口４１に連結されている。圧力制御室３６へは絞り３８を介して高圧の燃料が常時供給されており、従って圧力制御室３６は常時燃料で満たされている。

燃料溢流口４１が溢流制御弁４０により閉鎖されているときには図２に示されるようにニードル弁３１が弁座３０上に着座しており、従って燃料噴射は停止されている。このときノズル室３４内と圧力制御室３６内とは同じ燃料圧となっている。溢流制御弁４０が開弁、即ち燃料溢流口４１を開口すると圧力制御室３６内の高圧の燃料が絞り３９を介して燃料溢流口４１から流出し、斯くして圧力制御室３６内の圧力は徐々に低下する。圧力制御室３６内の圧力が低下するとニードル弁３１が上昇し、噴孔３３から燃料の噴射が開始される。

即ち、圧力制御室３６と燃料溢流口４１との間には絞り３９が設けられており、またその他の遅れ要素によって溢流制御弁４０が開弁した後暫らくしてから燃料の噴射が開始される。次いで溢流制御弁４０が閉弁、即ち燃料溢流口４１を閉鎖すると絞り３８を介して圧力制御室３６内に供給される燃料によって圧力制御室３６内の圧力は徐々に増大し、斯くして溢流制御弁４０が閉弁した後暫らくしてから燃料噴射が停止される。

本発明では各燃料噴射弁３から機関の一サイクル中に先の噴射と後の噴射の少なくとも二回の燃料噴射が行われる。図３に代表的な二つの燃料噴射方法を示す。図３（Ａ）は主噴射Ｍの前にパイロット噴射Ｐを行うようにした場合を示している。この場合にはパイロット噴射Ｐが先の噴射であり、主噴射Ｍが後の噴射となる。

一方、図３（Ｂ）は主噴射Ｍの前の複数回のパイロット噴射Ｐ₁，Ｐ₂を行い、主噴射Ｍの後に複数回のポスト噴射Ｐ₃，Ｐ₄を行うようにした場合を示している。この場合にはパイロット噴射Ｐ₂を後の噴射とするとパイロット噴射Ｐ₁が先の噴射となり、主噴射Ｍを後の噴射とするとパイロット噴射Ｐ₁，Ｐ₂が先の噴射となり、ポスト噴射Ｐ₃を後の噴射とするとパイロット噴射Ｐ₁，Ｐ₂および主噴射Ｍが先の噴射となる。

なお、以下図３（Ａ）に示すように主噴射Ｍの前にパイロット噴射Ｐを行うようにした場合を例にとって本発明を説明する。

本発明における実施例では目標とする全噴射量ＱＴが図４（Ａ）に示すようにアクセルペダル１７の踏込み量、即ちアクセル開度Ｌと機関回転数Ｎとの関数としてマップの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されている。また、目標とする主噴射量ＱＭが図４（Ｂ）に示すように全噴射量ＱＴおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されている。一方、目標とするパイロット噴射量ＱＰは全噴射量ＱＴから主噴射量ＱＭを減算することによって得られる。

また、主噴射Ｍの噴射開始時期θＭは図５（Ａ）に示されるように全噴射量ＱＴおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されている。更に、先の噴射が行われてから後の噴射が行われるまでの時間間隔、即ちインターバル時間が予め設定されている。本発明による実施例ではパイロット噴射Ｐが開始されたときから主噴射Ｍが開始されるときまでのインターバル時間ＴＩが図５（Ｂ）に示されるように全噴射量ＱＴおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ２２内に記憶されており、主噴射Ｍの噴射開始時期θＭとインターバル時間ＴＩからパイロット噴射Ｐの噴射開始時期θＰが算出される。

また、本発明による実施例ではコモンレール１３内の目標レール圧が予め設定されている。この目標レール圧は概略的に云うと全噴射量ＱＴが増大するほど高くなる。

さて、図２においてニードル弁３１が開弁して燃料噴射が開始されるとノズル室３４内の圧力は急速に低下する。このようにノズル室３４内の圧力が急速に低下すると圧力波が発生し、この圧力波が高圧ライン３５内をコモンレール１３に向けて伝播する。次いでこの圧力波は高圧ライン３５のコモンレール１３内への開放端において反射し、今度はこの圧力波は平均圧力に対して圧力が反転した状態で、即ち高圧の圧力波の形で高圧ライン３５内をノズル室３４に向けて進み、ノズル室３４内に高圧を一時的に発生させる。例えばパイロット噴射が行われたとするとその後暫らくしてコモンレール１３における反射波によってノズル室３４内には一時的に高圧が発生する。

一方、ニードル弁３１が閉弁すると燃料の流動が急激に堰き止められるためにノズル室３４内の圧力が一時的に上昇し、圧力波が発生する。この圧力波も高圧ライン３５内を伝播し、コモンレール１３において反射してノズル室３４内に戻ってくる。

また、溢流制御弁４０の開閉弁動作によってもノズル室３４内に伝播する圧力波が発生する。即ち、溢流制御弁４０が開弁すれば燃料溢流口４１の圧力が急激に低下するために圧力波が発生し、溢流制御弁４０が閉弁すれば燃料溢流口４１の圧力が急激に上昇するために圧力波が発生する。これらの圧力波は一対の絞り３９，３８を通ってノズル室３４内に伝播してノズル室３４内の圧力を上昇或いは低下させ、同時にこの圧力波はノズル室３４内において反射してコモンレール１３又は燃料溢流口４１に向けて伝播する。

このようにパイロット噴射Ｐが行われるとニードル弁３１の開閉動作および溢流制御弁４０の開閉動作により発生する圧力波によってノズル室３４内の燃料圧が脈動を生ずる。次いでこのようにノズル室３４内の燃料圧が脈動を生じているときに主噴射Ｍが行われる。しかしながらこのようにノズル室３４内の燃料圧が脈動を生じているときに主噴射Ｍが行われるとノズル室３４内の燃料圧が高くなったときには噴射量が増大し、ノズル室３４内の燃料圧が低くなったときには噴射量が減少するので主噴射Ｍの噴射量が変動することになる。

次に図６および図７を参照しつつ主噴射Ｍの燃料量が実際にどのような変動パターンでもって変化するかということ、およびこの変動パターンに基づいて行われる噴射制御の基本的なやり方についてまず初めに説明し、その後本発明において用いられている噴射制御方法について説明する。

図６を参照すると横軸Ｔｉはパイロット噴射Ｐが開始されたときから主噴射Ｍが開始されるまでのインターバル時間（msec）を表しており、縦軸ｄＱは主噴射Ｍの噴射量の目標値に対する変動量（mm³）を表している。また、図６において□印はレール圧が４８MPaのときを示しており、○印はレール圧が８０MPaのときを示しており、△印はレール圧が１２８MPaのときを示している。また、図６はパイロット噴射量が２（mm³）で主噴射量が２０（mm³）のときを示している。図６（Ａ）は三つの異なるレール圧に対する主噴射Ｍの噴射量の目標値に対する実際の変動量ｄＱを表しており、図６（Ａ）からパイロット噴射が行われた後、ノズル室３４内の燃料圧が上昇と下降を繰返すこと、即ち脈動していることがわかる。

ところで図６（Ａ）をみると各曲線で表される主噴射量の変動パターンは周期は異なるが、即ちレール圧が高くなるほど周期は短かくなるが同じ様な形で上下動していることがわかる。前述したようにノズル室３４内の燃料圧はノズル室３４とコモンレール１３間、或いはノズル室３４と燃料溢流口４１間を伝播する圧力波によって変動する。これらノズル室３４とコモンレール１３間は一定長であり、ノズル室３４と燃料溢流口４１間も一定長であるので圧力波の伝播速度が一定であればパイロット噴射Ｐが行われた後にノズル室３４内に発生する燃料圧は決まった変動パターンで脈動することになる。

ところが圧力波の伝播速度は燃料圧および燃料温によって変化する。即ち、圧力波の伝播速度は、Ｅを体積弾性係数、γを燃料の密度、ｇを重力の加速度とすると、（Ｅ／γ）・ｇの平方根で表される。即ち、圧力波の伝播速度は体積弾性係数Ｅの平方根に比例し、密度γの平方根に反比例することになる。ところで体積弾性係数Ｅは燃料圧に比例し、燃料温に反比例する。一方、燃料の密度γも燃料圧に比例し、燃料温に反比例する。ところが燃料圧或いは燃料温が変化したときの体積弾性係数Ｅの変化率は密度γの変化率に比べてはるかに大きく、従って圧力波の伝播速度は体積弾性係数Ｅの変化の影響を強く受ける。従って圧力波の伝播速度は燃料圧が高くなるほど速くなり、燃料温が高くなるほど遅くなる。即ち、圧力波の伝播速度はレール圧が高くなるほど速くなる。

従ってレール圧が高くなるとノズル室３４内の燃料圧の変動周期は短かくなり、このときノズル室３４内の燃料圧はその変動パターンが図６（Ａ）における横軸方向、即ちインターバル時間軸方向に収縮したような形で変動する。従って図６（Ａ）に示されるようにレール圧が高くなると主燃料の変動量ｄＱはその変動パターンがインターバル時間軸方向に収縮したような形で変動する。

図６（Ａ）において○印で示されるレール圧８０MPaを基準レール圧とし、この基準レール圧のときの主噴射の変動量ｄＱの変動パターンを基準変動パターンとすると□印で示されるレール圧４８MPaのときには、即ちレール圧が基準レール圧よりも低いときにはインターバル時間Ｔｉ＝０を固定点として主噴射の変動量ｄＱの変動パターン全体をインターバル時間軸方向に一様に収縮すると変動パターンの上下変動時期が基準変動パターンの上下変動時期に一致し、△印で示されるレール圧１２８MPaのときには、即ちレール圧が基準レール圧よりも高いときにはインターバル時間Ｔｉ＝０を固定点として主噴射の変動量ｄＱの変動パターン全体をインターバル時間軸方向に一様に伸長すると変動パターンの上下変動時期が基準変動パターンの上下変動時期に一致する。図６（Ｂ）はこのように変動パターンの上下変動周期が基準変動パターンの上下変動周期に一致するようにレール圧が４８MPaのときの変動パターンを収縮させ、レール圧が１２８MPaの変動パターンを伸長させた場合を示している。

このように各レール圧における変動パターンを収縮又は伸長させると各変動パターンの変動周期を基準変動パターンの変動周期に重ね合わせることができる。一方、図６（Ｂ）に示されるように同一のインターバル時間Ｔｉにおける主噴射の変動量ｄＱはレール圧が高くなるほど大きくなる。従って各レール圧における変動パターンを共通の基準変動パターンに規格化するには各レール圧における変動パターンをレール圧に応じて図６（Ｂ）の縦軸方向、即ち主噴射の変動量ｄＱの増大又は減少方向に収縮又は伸長する必要がある。図６（Ｃ）は各レール圧における変動パターンを共通の基準変動パターンに規格化するために主噴射の変動量ｄＱの増大又は減少方向に収縮又は伸長した場合を示している。このように変動パターンをレール圧に応じてインターバル時間軸方向に収縮又は伸長し、レール圧に応じて主噴射の変動量の増大又は減少方向に収縮又は伸長すると図６（Ｃ）に示されるように各変動パターンを共通の基準変動パターンに規格化できることになる。

このように各変動パターンを共通の基準変動パターンに規格化できる場合には各レール圧における主噴射の変動量ｄＱを共通の基準変動パターンから求めることができる。例えば図６（Ａ）において８０MPaを基準レール圧とし、レール圧がこの基準レール圧であるときの○印で示される変動パターンを共通の基準変動パターンとすると、レール圧が４８MPaのときの□印で示される変動周期は共通の基準変動パターンの変動周期よりも長い。従ってレール圧が４８MPaのときの主噴射の変動量ｄＱを共通の基準変動パターンから求める場合にはこの変動量ｄＱは図６（Ａ）に示されるインターバル時間Ｔｉの時間軸を収縮し、収縮された修正インターバル時間Ｔｉに応じた共通の基準変動パターン上の変動量ｄＱに一致する。このときの収縮の度合はレール圧が４８MPaのときの変動パターンの変動周期を共通の基準変動パターンの変動周期に一致するように収縮したときの収縮率に一致する。

一方、図６（Ａ）においてレール圧が１２８MPaのときの△印で示される変動周期は共通の基準変動パターンの変動周期よりも短かく、従ってレール圧が１２８MPaのときの主噴射の変動量ｄＱを共通の基準変動パターンから求める場合にはこの変動量ｄＱは図６（Ａ）に示されるインターバル時間Ｔｉの時間軸を伸長し、伸長された修正インターバル時間Ｔｉに応じた共通の基準変動パターン上の変動量ｄＱに一致する。このときの伸長の度合はレール圧が１２８MPaのときの変動パターンの変動周期を共通の基準変動パターンの変動周期に一致するように伸長したときの伸長率に一致する。

また、図６（Ｂ）を参照しつつ既に説明したように同一のインターバル時間Ｔｉにおける主噴射の変動量ｄＱはレール圧が高くなるほど大きくなる。従ってレール圧が８０MPaのときの変動パターンを共通の基準変動パターンとすると、主噴射の変動量ｄＱをこの共通の基準変動パターンから求める場合にはレール圧が４８MPaの場合には共通の基準変動パターンから求められた変動量ｄＱを減少補正し、レール圧が１２８MPaの場合には共通の基準変動パターンから求められた変動量ｄＱを増大補正する。

一方、図７（Ａ）はレール圧を４８MPaに一定に維持した状態で主噴射の噴射量を５（mm³）、１０（mm³）、２０（mm³）、３０（mm³）および４０（mm³）としたときの主噴射の変動量ｄＱを示している。インターバル時間Ｔｉが同じであっても主噴射の噴射量が変化すると、即ち噴射期間が変化すると主噴射の変動量ｄＱが変化する。この場合にも各レール圧における変動パターンを共通の基準変動パターンに規格化するには各レール圧における変動パターンをレール圧に応じて図７（Ａ）の縦軸方向、即ち主噴射の変動量ｄＱの増大又は減少方向に収縮又は伸長することが必要である。図７（Ｂ）は各レール圧における変動パターンを主噴射の噴射量ｄＱの増大又は減少方向に収縮又は伸長して基準の変動パターンに重ね合わせた場合を示している。

このように例えば８０MPaを基準レール圧とし、パイロット噴射量が２（mm³）で主噴射量が２０（mm³）の場合を基準噴射量とし、レール圧が基準レール圧でありかつパイロット噴射量および主噴射量が基準噴射量であるときの主噴射の変動量ｄＱの変動パターンを共通の基準変動パターンとしてこの共通の基準変動パターンを予めＲＯＭ２２に記憶しておくと、この記憶された共通の基準変動パターンからレール圧や主噴射量が種々に変化したときの主噴射の変動量を求めることができる。これが変動パターンに基づいて行われる噴射制御の基本的なやり方である。以下に説明するように本発明による実施例でもこのような共通の基準変動パターンを用いて噴射制御が行われる。

さて、ノズル室３４内の燃料圧が変動すると主噴射量が変動するのは噴射圧が変動することが一因であるが、主噴射量の変動に対してはノズル室３４内の燃料圧の変動に基づくニードル弁３１の開弁時期やリフト量の変動も大きな影響を与える。この場合、ニードル弁３１の開弁時期に影響を与えるのはニードル弁３１が開弁する前のノズル室３４内の燃料圧の変動であり、主噴射量の変動をもたらす噴射圧の変動はニードル弁３１が開弁した後の噴射圧の変動、即ちニードル弁３１が開弁した後のノズル室３４内の燃料圧の変動である。

このように主噴射量の変動に対してはニードル弁３１が開弁する前のノズル室３４内の燃料圧の変動と、ニードル弁３１が開弁した後のノズル室３４内の燃料圧の変動とが影響を与えており、この場合ニードル弁３１の開弁前後におけるこれらノズル室３４内の燃料圧の変動は夫々独立して主噴射量の変動に影響を与える。従って主噴射の変動量はニードル弁３１が開弁する前のノズル室３４内の燃料圧の変動に基づく変動量と、ニードル弁３１が開弁した後のノズル室３４内の燃料圧の変動に基づく変動量との和となる。

そこでまず初めにニードル弁３１が開弁する前のノズル室３４内の燃料圧が主噴射量に与える影響について説明し、次いでニードル弁３１が開弁した後のノズル室３４内の燃料圧が主噴射量に与える影響について説明する。

即ち、主噴射を開始すべき指令に基づいて溢流制御弁４０が開弁し、圧力制御室３６内の燃料圧が徐々に低下してノズル室３４と圧力制御室３６との圧力差が一定圧以上になるとニードル弁３１が開弁する。この場合、圧力制御室３６内の燃料圧が徐々に低下しているときに圧力脈動によりノズル室３４内の燃料圧が急激に上昇すると、或いは圧力制御室３６内の燃料圧が急激に低下するとノズル室３４と圧力制御室３６との圧力差が一定値以上となり、斯くしてニードル弁３１の開弁時期が早められることになる。これに対し、圧力制御室３６内の燃料圧が徐々に低下しているときに圧力脈動によりノズル室３４内の燃料圧が急激に下降すると、或いは圧力制御室３６内の燃料圧が急激に上昇するとノズル室３４と圧力制御室３６との圧力差が一定値以上となるまでに時間を要するため、ニードル弁３１の開弁時期が遅れることになる。

このようにニードル弁３１の開弁時期はニードル弁３１が開弁する前のノズル室３４内の燃料圧の変動、或いは圧力制御室３６内の燃料圧の変動により早められたり、或いは遅らされたりする。この場合、ニードル弁３１の開弁時期が早まると主噴射量は増大し、ニードル弁３１の開弁時期が遅れると主噴射量は減少する。従って圧力脈動の影響によりニードル弁３１の開弁時期が変動するとそれに伴なって主噴射量が変動することになる。

図８は図１において４つある燃料噴射弁３のうちの一つの燃料噴射弁３についてのインターバル時間Ｔｉ（msec）とニードル弁３１の開弁時期の変動量△τ（μmsec）との関係を示している。また、図８はパイロット噴射量が２（mm³）の場合を示しており、□印はレール圧が４８MPaのときを示しており、○印はレール圧が８０MPaのときを示しており、△印はレール圧が１２８MPaのときを示している。

図８（Ａ）は各レール圧におけるニードル弁３１の開弁時期の変動量△τの実際の値を示している。図８（Ｂ）はレール圧８０MPaを基準レール圧とし、このときのニードル弁３１の開弁時期の変動パターンを基準変動パターンとし、図８（Ａ）に示すレール圧が４８MPaおよび１２８MPaのときの変動パターンをこれら変動パターンの上下変動周期が基準変動パターンの上下変動周期に一致するようにインターバル時間軸方向に収縮又は伸長した場合を示している。

一方、図８（Ｃ）は図８（Ｂ）に示すレール圧が４８MPaおよび１２８MPaのときの変動パターンをこれら変動パターンが基準変動パターンに重なり合うように縦方向、即ちニードル弁３１の開弁時期の変動量△τの増大又は減少方向に収縮又は伸長した場合を示している。このようにニードル弁３１の開弁時期の変動量△τの変動パターンは図８（Ｃ）に示されるように規格化できることがわかる。

なお、図８（Ｃ）に示される基準変動パターンは燃料噴射弁３毎に、即ち気筒毎に異なっている。従って本発明による実施例では気筒数と同数の基準変動パターン、図１に示される実施例では４つの基準変動パターンがＲＯＭ２２に記憶されており、これら基準変動パターンに基づいてレール圧に応じた対応する燃料噴射弁３におけるニードル弁３１の開弁時期の変動量△τが算出される。

即ち、具体的に言うと、図８（Ｃ）に示される基準変動パターンに基づいて図８（Ａ）に示されるレール圧に応じたニードル弁３１の開弁時期の変動量△τを求めるには、まず初めにインターバル時間Ｔｉに図９（Ａ）に示される時間軸ゲインＩＫ１を乗算して修正インターバル時間Ｔｉ・ＩＫ１を求め、この修正インターバル時間Ｔｉ・ＩＫ１を用いて図８（Ｃ）に示される基準変動パターンから基準レール圧における開弁時間の変動量△τを求め、次いでこの変動量△τにレール圧に応じた図９（Ｂ）に示されるレール圧ゲインＩＫ２を乗算することによって最終的な開弁時期の変動量△τ（＝基準レール圧における変動量△τ・ＩＫ２）が求められる。

ここで図９（Ａ）に示される時間軸ゲインＩＫ１について説明すると、レール圧が基準レール圧８０MPaよりも低いとき、例えば図８（Ａ）において□印で示される４８MPaのときには変動パターンの変動周期を基準変動パターンの変動周期に一致させるためにはインターバル時間軸を収縮させる必要があり、従ってレール圧が４８MPaのときのインターバル時間Ｔｉにおける変動量Δτは基準変動パターン上では基準変動パターンにおけるインターバル時間Ｔｉよりも早い時期に表れる。即ち、基準変動パターンからレール圧が４８MPaのときの変動量Δτを求めるには使用すべき修正インターバル時間Ｔｉ・ＩＫ１はレール圧が４８MPaのときのインターバル時間Ｔｉよりも短かいインターバル時間とされ、従ってレール圧が低いときには図９（Ａ）に示されるように時間軸ゲインＩＫ１は１．０よりも小さくされる。

これに対し、レール圧が基準レール圧８０MPaよりも高いとき、例えば図８（Ａ）において△印で示される１２８MPaのときには変動パターンの変動周期を基準変動パターンの変動周期に一致させるためにはインターバル時間軸を伸長させる必要があり、従ってレール圧が１２８MPaのときのインターバル時間Ｔｉにおける変動量Δτは基準変動パターン上では基準変動パターンにおけるインターバル時間Ｔｉよりも遅い時期に表れる。即ち、基準変動パターンからレール圧が１２８MPaのときの変動量Δτを求めるには使用すべき修正インターバル時間Ｔｉ・ＩＫ１はレール圧が１２８MPaのときのインターバル時間Ｔｉよりも長いインターバル時間とされ、従ってレール圧が高いときには図９（Ａ）に示されるように時間軸ゲインＩＫ１は１．０よりも大きくされる。即ち、時間軸ゲインＩＫ１は図９（Ａ）に示されるようにレール圧が高くなるにつれて大きくなる。なお、この時間軸ゲインＩＫ１は全ての燃料噴射弁３からの噴射作用に対して共通である。

なお、レール圧が低くなるほど開弁時間の変動量△τは増大する傾向にあるのでレール圧ゲインＩＫ２はレール圧が低くなるほど増大する。なお、レール圧に応じて変化する開弁時間の変動量△τは燃料噴射弁３毎、即ち気筒毎に異なるのでレール圧ゲインＩＫ２は図９（Ｂ）に示されるように各燃料噴射弁３毎に夫々設けられている。

最終的な開弁時期の変動量△τが求まったときにこの変動量△τに基づいて例えば実際の開弁時期が目標値となるように開弁時期の指令値が補正される。例えば開弁時期の変動量△τがプラスの場合には主噴射開始時期が変動量△τだけ遅れるように主噴射の指令値が補正され、開弁時期の変動量△τがマイナスの場合には主噴射開始時期が変動量△τだけ早まるように開弁時期の指令値が補正される。

これに対し、求められた開弁時期の変動量△τに基づいて主噴射の完了時期を制御することもできる。このことについて図１０および図１１を参照しつつ説明する。図１０および図１１は主噴射の噴射指令パルスとニードル弁３１のリフト量の関係を示しており、図１０は目標噴射量が少なくニードル弁３１が最大リフトＭＡＸまで開弁しないときを示しており、図１１は目標噴射量が多くニードル弁３１が最大リフトＭＡＸまで開弁した場合を示している。なお、以下、ニードル弁３１が最大リフトＭＡＸまで開弁する型式の燃料噴射弁を用いた場合を例にとって噴射制御の説明を行うがニードル弁３１が最大リフトＭＡＸまで開弁しない型式の燃料噴射弁を用いた場合でも同様なやり方で噴射制御を行うことができる。

図１０においてＡで示されるように噴射指令パルスが発せられるとニードル弁３１のリフト量は図１０において実線Ｂで示されるように噴射指令パルスが発せられてから暫らくして上昇しはじめ、噴射指令パルスの発生が停止されると暫らくしてから下降しはじめる。一方、ニードル弁３１が開弁する前のノズル室３４内の圧力脈動によりニードル弁３１の開弁時期が△τだけ早まったとするとこのときニードル弁３１のリフト量は図１０において破線Ｃで示されるように実線Ｂに示される場合とほぼ同じ速度で上昇し、実線Ｂに示される場合と同一時期にほぼ同じ速度で下降を開始する。このようにニードル弁３１の開弁時期が早まると噴射期間が長くなり、ニードル弁３１の最大リフト量も増大するので噴射量が増大することになる。

一方、図１０においてＤで示される噴射指令パルスは開弁時期の変動量△τだけ噴射指令パルスの発生時間を短縮した場合を示しており、図１０において破線Ｅはこのときのニードル弁３１のリフト量を示している。図１０において破線Ｅで示されるリフト量の変化と実線Ｂで示されるリフト量の変化は全く同じであり、従ってニードル弁３１の開弁時期が△τだけ早まったときに噴射指令パルスの発生時間を△τだけ短縮すると噴射量は目標とする噴射量となる。

一方、図１１において実線Ｇは噴射指令パルスＦが発せられたときのニードル弁３１のリフト量の変化を示しており、破線Ｈは圧力脈動によってニードル弁３１の開弁時期が△τだけ早まった場合を示している。図１１からわかるようにニードル弁３１の開弁時期が早まるとニードル弁３１の最大リフト量は変化しないが噴射期間が長くなるので噴射量は増大する。一方、図１１においてＩは△τだけ噴射指令パルスを短縮した場合を示しており、破線Ｊはこのときのニードル弁３１のリフト量の変化を示している。図１１において破線Ｊで示されるリフト量の変化と実線Ｇで示されるリフト量の変化は全く同じであり、従ってこの場合にもニードル弁３１の開弁時期が△τだけ早まったときに噴射指令パルスの発生時間を△τだけ短縮すると噴射量は目標とする噴射量となる。

本発明による実施例ではニードル弁３１の開弁時期が早くなるときには噴射指令パルスを短縮し、ニードル弁３１の開弁時期が遅くなるときには噴射指令パルスを延長するようにして噴射量を目標とする噴射量に制御するようにしている。

次にニードル弁３１の開弁時期が変動したときの主噴射の変動量ｄＱｍについて説明する。図１２および図１３は図１０および図１１に示されるニードル弁３１の開弁時期を別の観点からみたものである。なお、図１２においてＡで示される噴射指令パルス、実線Ｂおよび破線Ｃで示されるニードル弁３１のリフト量の変化は、図１０において夫々Ａで示される噴射指令パルス、実線Ｂおよび破線Ｃで示されるニードル弁３１のリフト量の変化と全く同一であり、図１３においてＦで示される噴射指令パルス、実線Ｇおよび破線Ｈで示されるニードル弁３１のリフト量の変化は、図１１において夫々Ｆで示される噴射指令パルス、実線Ｇおよび破線Ｈで示されるニードル弁３１のリフト量の変化と全く同一である。

さて、図１２においてＤで示される噴射指令パルスは開弁時期の変動量△τだけ噴射指令パルスの発生時間を延長した場合を示しており、図１２において破線Ｅはこのときのニードル弁３１のリフト量を示している。図１２において破線Ｅで示されるリフト量の変化と実線Ｃで示されるリフト量の変化は全く同じであり、従ってニードル弁３１の開弁時期が△τだけ早まったときと噴射指令パルスの発生時間を△τだけ延長したときとでは噴射量の変動量は同じになる。

一方、図１３においてＩは△τだけ噴射指令パルスを延長した場合を示しており、破線Ｊはこのときのニードル弁３１のリフト量の変化を示している。図１３において破線Ｊで示されるリフト量の変化と破線Ｈで示されるリフト量の変化は全く同じであり、従ってこの場合にもニードル弁３１の開弁時期が△τだけ早まったときと噴射指令パルスの発生時間を△τだけ延長したときとでは噴射量の変動量は同じになる。

このようにニードル弁３１の開弁期間が△τだけ早くなったときの噴射量の変動量は噴射期間を△τだけ延長したときの噴射量の変動量と同じになる。そこで次に噴射期間が△τだけ長くなったときの噴射量の変動量について説明する。

図１４の各曲線ａ，ｂ，ｃ，ｄは各燃料噴射弁３における噴射指令パルス長と噴射量との関係を示している。図１４からわかるように噴射指令パルス長と噴射量との関係は燃料噴射弁３毎に異なっており、従って噴射指令パルス長が同じであっても噴射量は燃料噴射弁３毎に異なる。図１４の各曲線ａ，ｂ，ｃ，ｄで示される各関係は予め実験により求められており、実験により求められた各関係は予めＲＯＭ２２内に記憶されている。

図１４において噴射指令パルス長が短いときには溢流制御弁４０の開弁時間が短かすぎるためにニードル弁３１が開弁せず、従って噴射量は零となる。一方、噴射指令パルス長が長くなっていくとニードル弁３１のリフト量が増大し、その結果噴射量は噴射指令パルス長の増大に伴ない指数関数的に増大する。次いで噴射指令パルス長が一定パルス長Ｘを越えると噴射量の増大率は小さくなりかつ一定の増大率となる。

図１４において噴射指令パルス長がＸよりも短かいときはニードル弁３１は最大リフトＭＡＸまで開弁せず、噴射指令パルス長がＸよりも長くなるとニードル弁３１は最大リフトＭＡＸまで開弁する。ニードル弁３１が最大リフトＭＡＸまで開弁しないときにはニードル弁３１のリフト量および噴射期間が噴射指令パルス長に対して指数関数的に増大し、従って噴射量が噴射指令パルス長に対して指数関数的に増大する。

これに対し、ニードル弁３１が最大リフトＭＡＸまで開弁したときには噴射指令パルス長の増大に対する噴射量の増大率は低下する。このことは図１２および図１３を比較するとわかる。即ち、図１２に示されるようにニードル弁３１が最大リフトＭＡＸまで開弁しないときに噴射指令パルスを△τだけ長くなると破線Ｅに示されるようにニードル弁３１のリフト量および噴射期間はかなり増大する。これに対し、図１３に示されるようにニードル弁３１が最大リフトＭＡＸまで開弁したときに噴射指令パルスを△τだけ長くしても噴射期間はさほど長くならず、しかも噴射期間の増大は噴射指令パルス長の増大に正比例することがわかる。従って噴射指令パルスが一定パルス長を越えると噴射量の増大率は小さくなりかつ増大率は一定となる。

図１５は図１４に示される各曲線の傾き△Ｑ／△ｔと噴射量との関係を示している。即ち、△Ｑ／△ｔは図１４において或る噴射量において噴射指令パルス長が一定長△ｔだけ変化したときの噴射量の変化量△Ｑを表している。なお、図１５における各曲線ａ，ｂ，ｃ，ｄは図１４における各曲線ａ，ｂ，ｃ，ｄに対応しており、従って図１５の各曲線ａ，ｂ，ｃ，ｄで示される△Ｑ／△ｔと噴射量との関係も燃料噴射弁３毎に異なっていることがわかる。

図１５に示されるように噴射指令パルス長の増大に対する噴射量の増大割合△Ｑ／△ｔは噴射量が増大すると最初は急速に、次いでゆっくりと増大する。次いで図１４の噴射指令パルス長がＸのときの噴射量を越えると、即ちニードル弁３１が最大リフトまで開弁するようになると△Ｑ／△ｔは急激に低下し、一定値に維持される。

この図１５に示された△Ｑ／△ｔと噴射量との関係を用いるとニードル弁３１の開弁時期が変動したときの主噴射量の変動量ｄＱｍを求めることができる。例えば図１２においてニードル弁３１の開弁時期が△τだけ早くなったときには図１２においてＡで示される噴射指令パルス長のときの噴射量が図１４から求められ、この噴射量のときの△Ｑ／△ｔが図１５から求められる。開弁時期が△τだけ変動したときの噴射量の変動量は噴射指令パルス長が△τだけ変化したときの噴射量の変動量と同じであるのでこのときの主噴射量の変動量ｄＱｍは△Ｑ／△ｔを用いて算出することができる。即ち、開弁時期が△τだけ変動したときの主噴射量の変動量ｄＱｍは△Ｑ／△ｔに△τを乗算した値（（△Ｑ／△ｔ）・△τ）となる。

これまでニードル弁３１が開弁する前のノズル室３４内の燃料圧の変動に基づく主噴射の変動量について説明してきたが、次にニードル弁３１が開弁した後のノズル室３４内の燃料圧の変動に基づく主噴射の変動量について説明する。

ニードル弁３１の開弁時期の変動量および主噴射量全体の変動量は検出することができるがニードル弁３１が開弁した後のノズル室３４内の燃料圧の変動に基づく主噴射の変動量のみを検出することはできない。しかしながら上述したようにニードル弁３１の開弁時期の変動に基づく主噴射の変動量ｄＱｍは算出することができる。従って本発明による実施例では主噴射量全体の変動量からニードル弁３１の開弁時期の変動に基づく主噴射の変動量ｄＱｍを減算することによりニードル弁３１が開弁した後のノズル室３４内の燃料圧の変動に基づく主噴射の変動量ｄＱｔが求められる。

図１６（Ａ）および（Ｂ）はこの主噴射の変動量ｄＱｔについて夫々図７（Ａ）および（Ｂ）と同様な図を示している。即ち、図１６（Ａ）はパイロット噴射量が２（mm³）でレール圧が基準レール圧８０MPaに規格された場合を示しており、＋印は主噴射量が５（mm³）のときを示しており、◇印は主噴射量が１０（mm³）のときを示しており、△印は主噴射量が２０（mm³）のときを示しており、○印は主噴射量が３０（mm³）のときを示しており、□印は主噴射量が４０（mm³）のときを示している。一方、１６（Ｂ）はレール圧が基準レール圧８０MPaであって主噴射量が２０（mm³）のときの変動パターンを基準変動パターンとし、主噴射量が５（mm³）、１０（mm³）、３０（mm³）および４０（mm³）のときの変動パターンをこれら変動パターンが基準変動パターンに重なり合うように縦方向、即ち主噴射の変動量ｄＱｔの増大又は減少方向に収縮又は伸長した場合を示している。

主噴射の変動量ｄＱｔを図１６（Ａ）に示す状態まで規格化するにはまず初めに図６（Ａ）に示される変動量と同様にレール圧に応じて異なっている主噴射の変動量ｄＱｔの変動周期が基準レール圧、例えば８０MPaの変動周期に重なるように各レール圧におけるインターバル時間Ｔｉが収縮又は伸長される。次いで図６（Ｂ）に示される変動量と同様にレール圧に応じて異なっている主噴射の変動量ｄＱｔが基準レール圧、例えば８０MPaにおける変動パターンに規格される。図１６（Ａ）はこのようにして規格されたパイロット噴射量が２（mm³）でレール圧が基準レール圧８０MPaのときの種々の主噴射量についての主噴射の変動量ｄＱｔを示している。次いでこの主噴射の変動量ｄＱｔは上述したように図１６（Ｂ）に示す如く主噴射量が２０（mm³）のときの変動パターンを基準変動パターンとして規格される。

図１６（Ｂ）に示される基準変動パターンは各燃料噴射弁毎に求められている。これらの基準変動パターンは予めＲＯＭ２２内に記憶されており、記憶されているこれらの基準変動パターンに基づいて主噴射の変動量ｄＱｔが算出される。

即ち、レール圧に応じたニードル弁３１の開弁時期の変動量△τを求めるには、まず初めにインターバル時間Ｔｉに図１７（Ａ）に示される時間軸ゲインＦＫ１を乗算して修正インターバル時間Ｔｉ・ＦＫ１を求め、この修正インターバル時間Ｔｉ・ＦＫ１を用いて図１６（Ｂ）に示される基準変動パターンから基準レール圧８０MPaおよび基準主噴射量２０（mm³）における主噴射の変動量ｄＱｔを求め、次いでこの主噴射の変動量ｄＱｔに主噴射量に応じた図１７（Ｃ）に示される噴射量ゲインＦＫ３を乗算することによって図１６（Ａ）に示される主噴射量に応じた主噴射の変動量ｄＱｔを求め、次いでこの主噴射の変動量ｄＱｔにレール圧に応じた図１７（Ｂ）に示されるレール圧ゲインＦＫ２を乗算することによって最終的な主噴射の変動量ｄＱｔ（＝基準変動パターンから求められた主噴射の変動量ｄＱｔ・ＦＫ１・ＦＫ２）が求められる。

ここで図１７（Ａ）に示される時間軸ゲインＦＫ１は図９（Ａ）に示される時間軸ゲインＩＫ１と全く同一であり、この時間軸ゲインＦＫ１は全ての燃料噴射弁３からの噴射作用に対して共通である。レール圧ゲインＦＫ２は図１７（Ｂ）において曲線ａ，ｂ，ｃ，ｄで示されるように各燃料噴射弁３に対して夫々設定されており、これらレール圧ゲインＦＫ２は図１７（Ｂ）に示されるようにレール圧が高くなるほど大きくなる。

また、噴射量ゲインＦＫ３は図１７（Ｃ）において曲線ａ，ｂ，ｃ，ｄに示されるように各燃料噴射弁３に対して夫々設定されている。なお、図１７（Ｃ）の横軸の噴射量は主噴射量を示している。図１７（Ｃ）に示されるように各曲線ａ，ｂ，ｃ，ｄで示される各噴射量ゲインＦＫ３は主噴射量が増大するにつれて増大するが主噴射量が或る噴射量を越えると急激に低下してほぼ一定値となる。ここで各噴射量ゲインＦＫ３が図１７（Ｃ）に示されるような変化をすることについて図１８を参照しつつ説明する。

図１８は噴射指令パルスとニードル弁３１のリフト量との関係を示しており、図１８の（Ｉ），（II），（III），（IV）は噴射指令パルス長を変えた場合を示している。また、実線で示されるニードル弁３１のリフト量はノズル室３４内の燃料圧が目標燃料圧に維持されているときを示している。ノズル室３４内の燃料圧が目標燃料圧に維持されているときには図１８の（Ｉ），（II），（III）に示されるように噴射指令パルス長が長くなるにつれてニードル弁３１のリフト量が増大し、噴射指令パルス長が更に長くされると図１８の（IV）に示されるようにニードル弁３１は最大リフトＭＡＸとなる。

一方、ニードル弁３１が開弁した後において圧力脈動によりノズル室３４内の燃料圧が例えば目標燃料圧よりも高くなっていたとすると、高い燃料圧がニードル弁３１に対しニードル弁３１の開弁方向に作用する。その結果、図１８の（Ｉ）〜（IV）において破線で示されるようにニードル弁３１のリフト量は実線で示されるリフト量に対し上方に次第に離れ、図１８の（Ｉ）〜（III）に示されるようにニードル弁３１が最大リフトＭＡＸまで開弁しない場合にはニードル弁３１の最大のリフト量は実線で示される場合よりも高くなる。ニードル弁３１が最大のリフト量になるとその後ニードル弁３１は実線で示す場合とほぼ同じ速度で下降する。

図１８の（Ｉ）〜（III）に示されるようにニードル弁３１が最大リフトＭＡＸまで開弁しない場合には噴射指令パルス長が長くなるほど、即ち主噴射量が増大するほどニードル弁３１の最大リフト量が高くなり、噴射期間が長くなる。従って圧力脈動によりノズル室３４内の燃料圧が増大したときには主噴射量が多いときほど主噴射量の変動量、この場合には主噴射量の増大量が増大する。従って図１７（Ｃ）に示されるように噴射量ゲインＦＫ３は主噴射量が増大するにつれて高くなる。

一方、図１８の（IV）に示されるようにニードル弁３１が最大リフトＭＡＸまで開弁した場合、ニードル弁３１が最大リフトＭＡＸから閉弁するときのリフト量変化は実線で示される場合も破線で示される場合も同じになる。従ってニードル弁３１が最大リフトＭＡＸまで開弁したときには噴射期間は変化しない。一方、このとき図１８の（IV）の破線からわかるようにニードル弁３１が開弁するときには実線で示す場合に比べて早期に最大リフトＭＡＸに達し、ニードル弁３１の開弁時の主噴射量が増大する。この主噴射の増大量は図１８の（III）で示されるようにニードル弁３１が最大リフトＭＡＸ近くまで開弁する場合に比べると少なく、しかもこの主噴射の増大量は噴射指令パルス長が長くなっても、即ち主噴射量が増大しても変化しない。従って図１７（Ｃ）に示されるようにニードル弁３１が最大リフトＭＡＸまで開弁する主噴射量になると噴射量ゲインＦＫ３は急激に低下し、ニードル弁３１が最大リフトＭＡＸまで開弁する主噴射量よりも主噴射量が多い領域では噴射量ゲインＦＫ３は比較的小さな一定値となる。

次に図１９および図２０に示される燃料噴射制御ルーチンについて説明する。
図１９および図２０を参照するとまず初めにステップ１００において図４（Ａ）に示すマップから全噴射量ＱＴが算出される。次いでステップ１０１では図４（Ｂ）に示すマップから主噴射量ＱＭが算出される。次いでステップ１０２では全噴射量ＱＴから主噴射量ＱＭを減算することによってパイロット噴射量ＱＰが算出される。次いでステップ１０３では図５（Ａ）に示すマップから主噴射開始時期θＭが算出される。次いでステップ１０４では図５（Ｂ）に示すマップからインターバル時間ＴＩが算出される。次いでステップ１０５では主噴射開始時期θＭとインターバル時間ＴＩからパイロット噴射開始時期θＰが算出される。

次いでステップ１０６では図９（Ａ）からレール圧に応じた時間軸ゲインＩＫ１が求められる。次いでステップ１０７では時間軸ゲインＩＫ１をインターバル時間ＴＩに乗算することにより修正インターバル時間Ｔｉが算出される。次いでステップ１０８では基準レール圧を８０MPa、基準となるパイロット噴射量ＱＰを２（mm³）とすると、即ち図８（Ｃ）において○印で示される開弁時期の変動量△τを基準変動量とすると修正インターバル時間Ｔｉに応じた開弁時期の基準変動量が算出される。

次いでステップ１０９では図９（Ｂ）から対応する燃料噴射弁３に対するレール圧に応じたレール圧ゲインＩＫ２が算出される。次いでステップ１１０ではステップ１０８において算出された開弁時期の基準変動量△τにレール圧ゲインＩＫ２を乗算することによって最終的な開弁時期の変動量△τが算出される。

次いでステップ１１１では図１７（Ａ）からレール圧に応じた時間軸ゲインＦＫ１が算出される。次いでステップ１１２では時間軸ゲインＦＫ１をインターバル時間ＴＩに乗算することにより修正インターバル時間Ｔｉが算出される。次いでステップ１１３では、基準レール圧を８０MPa、基準となる主噴射量ＱＭを２０（mm³）、基準となるパイロット噴射量ＱＰを２（mm³）とすると、即ち図１６（Ｂ）において△印で示される変動量を基準変動量ｄＱｔとすると、修正インターバル時間Ｔｉに応じた基準変動量ｄＱｔが算出される。

次いでステップ１１４では図１７（Ｂ）から対応する燃料噴射弁３に対するレール圧に応じたレール圧ゲインＦＫ２が算出され、次いでステップ１１５では図１７（Ｃ）から対応する燃料噴射弁３に対する主噴射量に応じた噴射量ゲインＦＫ３が算出される。次いでステップ１１６ではステップ１１３において算出された基準変動量ｄＱｔにレール圧ゲインＦＫ２および噴射量ゲインＦＫ３を乗算することによって最終的な主噴射の変動量ｄＱｔが算出される。

次いでステップ１１７ではステップ１１０において求められた最終的な開弁時期の変動量△τおよびステップ１１６において求められた最終的な主噴射の変動量ｄＱｔに基づいて実際の主噴射量が目標値となるように主噴射に対する噴射指令パルス長が補正される。即ち、例えば変動量ｄＱｔがプラスの場合にはステップ１０１において算出された主噴射量ＱＭから変動量ｄＱｔが減算され、対応する燃料噴射弁３からの噴射量を減算された主噴射量（ＱＭ−ｄＱｔ）とするのに必要な噴射指令パルス長が図１４に示す関係から算出される。

これに対し、変動量ｄＱｔがマイナスであれば主噴射量ＱＭに変動量ｄＱｔが加算され、対応する燃料噴射弁３からの噴射量を加算された主噴射量（ＱＭ＋ｄＱｔ）とするのに必要な噴射指令パルス長が図１４に示す関係から算出される。次いでこのようにして算出された噴射指令パルス長に最終的な開弁時期の変動量△τが加算されて最終的な噴射指令パルス長が求められる。このようにして実際の主噴射量が目標値ＱＴに制御される。次いでステップ１１８ではパイロット噴射および主噴射の噴射処理が行われる。
なお、ステップ１１０において求められた最終的な開弁時期の変動量Δｔから図１５に示されるΔＱ／Δｔを用いて主噴射量の変動量ｄＱｍ（＝（ΔＱ／Δｔ）・Δτ）を算出し、この算出された主噴射量の変動量ｄＱｍとステップ１１６において求められた最終的な主噴射の変動量ｄＱｔに基づいて実際の主噴射量が目標値となるように主噴射に対する噴射指令パルス長を補正することもできる。

さて、図１７（Ｃ）に示される噴射量ゲインＦＫ３は、図１６（Ａ）からわかるように各燃料噴射弁３に対し主噴射量を種々に変えたときの主噴射の変動量ｄＱｔを求めることにより得ることができる。しかしながら主噴射量を種々に変えて主噴射の変動量ｄＱｔを求めるのは多大の時間と労力を有する。ところが噴射量ゲインＦＫ３について検討していた際、この噴射量ゲインＦＫ３は簡単に求まることが判明したのである。以下このことについて説明する。

即ち、図１７（Ｃ）と図１５とを参照すると、図１７（Ｃ）に示される噴射量に対する噴射量ゲインＦＫ３の変化パターンは、図１５に示される噴射量に対する△Ｑ／△ｔの変化パターンに酷似していることがわかる。なお、この△Ｑ／△ｔは前述したように噴射指令パルス長の増大に対する噴射量の増大割合を示している。図２１および図２２は噴射量ゲインＦＫ３の変化パターンが△Ｑ／△ｔの変化パターンに酷似することを説明するための図であり、従ってまず初めに図２１および図２２の説明から始める。

図２１および図２２の（Ｉ），（II），（III），（IV）における噴射指令パルス長および実線で示されるニードル弁３１のリフト変化は図１８の（Ｉ），（II），（III），（IV）における噴射指令パルス長および実線で示されるニードル弁３１のリフト変化と全く同一である。また、図２１において破線で示されるニードル弁３１のリフト変化はニードル弁３１の開弁時期が△τだけ早められたときのリフト量であり、図２２において破線で示されるニードル弁３１のリフト変化は噴射指令パルス長を△τだけ延長したときのリフト変化である。

図２１および図２２において破線で示されるニードル弁３１のリフト変化については図１０から図１３を参照しつつ既に説明しており、前述した如く図２１において破線で示されるようにニードル弁３１のリフトが変化した場合と図２２において破線で示されるようにニードル弁３１のリフトが変化した場合とで噴射量の変動量は同じになる。また、前述した如く図２２に示されるように噴射指令パルス長が△τだけ延長されると△Ｑ／△ｔは図１５に示されるように変化し、従って図２１に示されるようにニードル弁３１の開弁時期が△τだけ早められたときには△Ｑ／△ｔは図１５に示されるように変化することになる。

ここで図２１において破線で示されるニードル弁３１のリフト量と、図１８において破線で示されるニードル弁３１のリフト量とを比べると異なるところはニードル弁３１のリフト量の増大の仕方であってその他の点は極めて類似している。従って破線で示すようにニードル弁３１のリフト量が変化したときの主噴射量の増大割合は図２１に示す場合と図１８に示す場合とでほとんど同じになる。従って図１５に示される△Ｑ／△ｔの変化パターンと図１７（Ｃ）に示される噴射量ゲインＦＫ３の変化パターンはほとんど同じになる。このことは実験によっても確められている。

従って図１５に示される△Ｑ／△ｔの変化パターンから図１７（Ｃ）に示される変化パターンを求めることができる。ところで燃料噴射弁３を電気的に制御するようにした内燃機関では図１４に示される噴射量と噴射指令パルス長との関係は必ず実験により求められており、従って図１４に示す関係から算出される図１５の△Ｑ／△ｔの値は特別な実験を行うことなく求めることができる。従って図１５における△Ｑ／△ｔの変化パターンから求めることのできる図１７（Ｃ）の噴射量ゲインＦＫ３も特別な実験を行うことなく求めることができることになる。従って、図１６（Ａ）に示されるような種々の主噴射量に対する主噴射の変動量ｄＱｔを求める必要がなく、一つの基準の主噴射量、例えば２０（mm³）のときの主噴射の変動量ｄＱｔだけを求めればよいことになる。

図１は圧縮着火式内燃機関の全体図である。 燃料噴射弁の先端部を示す側面断面図である。 噴射パターンを示す図である。 噴射量のマップを示す図である。 主噴射時期等のマップを示す図である。 主噴射の変動量を示す図である。 主噴射の変動量を示す図である。 ニードル弁の開弁時期の変動量を示す図である。 時間軸ゲインＩＫ１およびレール圧ゲインＩＫ２を示す図である。 噴射指令パルスとニードル弁のリフト量を示す図である。 噴射指令パルスとニードル弁のリフト量を示す図である。 噴射指令パルスとニードル弁のリフト量を示す図である。 噴射指令パルスとニードル弁のリフト量を示す図である。 指令噴射パルス長と噴射量との関係を示す図である。 △Ｑ／△ｔと噴射量との関係を示す図である。 主噴射の変動量を示す図である。 時間軸ゲインＦＫ１レール圧ゲインＦＫ２および噴射量ゲインＦＫ３を示す図である。 噴射指令パルスとニードル弁のリフト量を示す図である。 燃料噴射制御を示すフローチャートである。 燃料噴射制御を示すフローチャートである。 噴射指令パルスとニードル弁のリフト量を示す図である。 噴射指令パルスとニードル弁のリフト量を示す図である。

符号の説明

２ 燃焼室
３ 燃料噴射弁
１２ 燃料供給管
１３ コモンレール
３１ ニードル弁
３２ サック室
３４ ノズル室
３６ 圧力制御室

Claims (12)

1. コモンレールと、コモンレールに連結された複数個の燃料噴射弁とを具備し、各燃料噴射弁から機関の一サイクル中に先の噴射と後の噴射の少なくとも二回の燃料噴射が行われ、先の噴射が行われてから後の噴射が行われるまでのインターバル時間によって後の噴射の目標値に対する変動量が変化する内燃機関の噴射制御装置において、レール圧が予め定められた基準レール圧のときに上記インターバル時間の増大に伴い基準の変動パターンに沿って変化する後の噴射の基準変動量が各燃料噴射弁毎に記憶されており、レール圧が基準レール圧でないときの後の噴射の変動量を上記基準変動量から求める際にインターバル時間の修正を行うための時間軸ゲインが記憶されており、レール圧が基準レール圧でないときの後の噴射の変動量を上記基準変動量から求める際に基準変動量に乗算されるレール圧ゲインが各燃料噴射弁毎に記憶されており、上記時間軸ゲインおよびレール圧ゲインを用いて上記基準変動量から後の噴射の変動量が求められ、この変動量を用いて後の噴射の噴射量が目標値に制御される内燃機関の燃料噴射装置。
2. 上記時間軸ゲインはレール圧の関数であり、上記インターバル時間に該時間軸ゲインを乗算することによって修正インターバル時間が求められ、該修正インターバル時間を用いて上記基準変動量から後の噴射の変動量が算出される請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
3. 上記レール圧ゲインはレール圧の関数である請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
4. 上記基準変動量が燃料噴射弁のニードル弁の開弁時期の変動量である請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
5. 上記基準変動量が後の噴射の噴射量の変動量である請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
6. レール圧が基準レール圧でないときの後の噴射の噴射量の変動量を上記基準変動量から求める際に基準変動量に乗算される噴射量ゲインが各燃料噴射弁毎に記憶されており、上記時間軸ゲインおよびレール圧ゲインに加え該噴射量ゲインを用いて上記基準変動量から後の噴射の噴射量の変動量が求められる請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
7. 上記噴射量ゲインは後の噴射の噴射量の関数である請求項６に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
8. 上記基準変動量が燃料噴射弁のニードル弁の開弁時期の基準変動量と、後の噴射の噴射量の変動量全体からニードル弁の開弁時期の変動による噴射量の変動量を減算することにより得られる後の噴射の噴射量の基準変動量とからなる請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
9. ニードル弁の開弁時期の基準変動量および後の噴射の噴射量の基準変動量に対して同一の時間軸ゲインが用いられており、ニードル弁の開弁時期の基準変動量および後の噴射の噴射量の基準変動量に対して夫々異なる噴射量ゲインが用いられている請求項８に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
10. ニードル弁の開弁時期の基準変動量から求められたニードル弁の開弁時期の変動量と、後の噴射の噴射量の基準変動量から求められた後の噴射の噴射量の変動量の双方により後の噴射の噴射指令パルス長が補正される請求項８に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
11. 噴射量と噴射指令パルス長との関係が燃料噴射弁毎に求められており、後の噴射の噴射量の基準変動量から求められた後の噴射の噴射量の変動量に基づいて後の噴射の噴射量を目標値とするのに必要な噴射指令パルス長が上記関係から求められ、更に上記関係から求められた噴射指令パルスにニードル弁の開弁時期の基準変動量から求められたニードル弁の開弁時期の変動量が加算される請求項１０に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
12. ニードル弁の開弁時期の基準変動量から求められたニードル弁の開弁時期の変動量からニードル弁の開弁時期の変動に基づく後の噴射の噴射量の変動量が算出され、このニードル弁の開弁時期の変動に基づく後の噴射の噴射量の変動量と後の噴射の噴射量の基準変動量から求められた後の噴射の噴射量の変動量の双方により後の噴射の噴射指令パルス長が補正される請求項８に記載の内燃機関の燃料噴射装置。

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