JP4492664B2 - 燃料供給量推定装置及び燃料圧送噴射システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射弁に供給された燃料の供給量を推定する燃料供給量推定装置、及びその装置を備えた燃料圧送噴射システムに関する。

燃料ポンプにより圧送された燃料を燃料噴射弁から噴射する燃料噴射システムにおいて、特許文献１には、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する燃圧センサをコモンレールに配置し、燃圧センサの検出圧力が目標圧力に近づくよう、燃料噴射システムを構成する各種機器（例えば燃料ポンプ、減圧弁等）の作動をフィードバック制御する旨が開示されている。
特開平１０−２２０２７２号公報

ここで、本発明者らの知見によれば、燃料噴射弁に供給された燃料の実際の供給量は、燃料噴射システムを高精度に制御する上で重要なパラメータとなる。例えば、前記供給量に基づき上記各種機器の作動指令値を算出又は補正すれば、それらの機器を高精度に制御することができる。

これに対し特許文献１には、上記フィードバック制御に関する記載はあるものの、本発明者らによる上記知見は記載されておらず、それ故に、前記供給量を取得するための構成は記載されていない。したがって従来の燃料噴射システムには、当該システムを高精度に制御する改善の余地がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料噴射弁に供給された燃料の供給量を推定する燃料供給量推定装置を新規に提供することで、燃料噴射システムの制御精度向上を図ることにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明では、燃料を圧送する燃料ポンプ、前記圧送された燃料を噴射する燃料噴射弁、及び前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する燃圧センサを備え、前記燃料噴射弁を複数備えた多気筒内燃機関の燃料噴射システムに適用され、前記燃圧センサの検出圧力の変動波形を取得する変動波形取得手段と、前記変動波形取得手段により取得された前記変動波形のうち、前記燃料ポンプからの燃料圧送に伴い前記検出圧力が基準値に対して上昇している部分の波形に基づき、前記燃料噴射弁に供給された燃料の供給量を推定する供給量推定手段と、を備え、前記燃圧センサは、複数の前記燃料噴射弁の各々に対して設けられており、前記供給量推定手段は、噴射気筒でない非噴射気筒に対応する前記燃圧センサの検出圧力の変動波形に基づいて、前記推定を実行することを特徴とする。

本発明者らは、燃圧センサの検出圧力の変動波形は、燃料ポンプからの燃料圧送に伴い検出圧力が基準値に対して上昇するよう変化することに着目した。しかもその上昇量は、燃料供給量に応じた量となる。この点に鑑みた上記請求項１記載の発明によれば、燃圧センサの検出圧力の変動波形を取得し、その取得した変動波形のうち燃料圧送に伴い検出圧力が基準値（例えば図８中の符号Ｌ２,Ｌ４に示す波形、又は図９中の符号Ｌ５に示す直線）に対して上昇している部分の波形（例えば図８中の符号Ｌ１,Ｌ３に示す波形）に基づき、燃料供給量が推定される。したがって、燃料供給量を推定する燃料供給量推定装置を新規に提供することができる。そして、推定された燃料供給量を用いて、燃料ポンプや燃料噴射弁等のシステム構成機器を制御すれば、燃料噴射システムを高精度で制御できる。

さらに、請求項１記載の発明では、前記供給量推定手段が推定に用いる前記変動波形は、前記燃料噴射弁から燃料が噴射されていない時に取得された波形（図８中の符号Ｌ３にて例示される波形）であると言える。ここで、この発明に反して燃料噴射時に取得された変動波形（図８中の符号Ｌ１にて例示される波形）は、燃料噴射に伴い生じる検出圧力の減少分と、燃料圧送に伴い生じる上昇分とが合成された波形となる。よって、取得された変動波形（合成された波形）から前記上昇分のみを抽出して燃料供給量を推定しなければならない。これに対し上記請求項１記載の発明によれば、推定に用いる変動波形には燃料噴射に伴い生じる検出圧力の減少分が含まれていないので、精度良く燃料供給量を推定することができる。

なお、前記燃料通路に減圧弁が備えられている燃料噴射システムに適用した場合において、減圧弁を作動させて燃料をリークさせている時に取得された変動波形は、リークに伴い生じる検出圧力の減少分と、燃料圧送に伴い生じる上昇分とが合成された波形となる。よって、取得された変動波形（合成された波形）から前記上昇分のみを抽出して燃料供給量を推定しなければならない。そこで、減圧弁を備えた燃料噴射システムに適用した場合においては、供給量推定手段が推定に用いる変動波形は、減圧弁により燃料をリークさせていない時に取得された波形であることが望ましい。

さらに、請求項１記載の発明では、前記燃料噴射弁を複数備えた多気筒内燃機関の燃料噴射システムに適用され、前記燃圧センサは、複数の前記燃料噴射弁の各々に対して設けられており、前記供給量推定手段は、噴射気筒でない非噴射気筒に対応する前記燃圧センサの検出圧力の変動波形に基づいて、前記推定を実行することを特徴とする。

ここで、単気筒の内燃機関の場合に「燃料噴射弁から燃料が噴射されていない時に取得された波形」を用いようとすると、燃料噴射時における燃料供給量の推定値を得ることができないため、燃料供給量の推定値を連続的に得ることができない。これに対し、多気筒内燃機関に適用した上記請求項１記載の発明によれば、ある気筒が燃料噴射中である時には、非噴射気筒について変動波形を取得して燃料供給量を推定できる。よって、燃料供給量の推定値を連続的に得ることができる。

なお、燃料噴射弁が複数備えられていることを前提とする、請求項１に記載の「燃料噴射弁に供給された燃料の供給量」とは、複数の燃料噴射弁全てに対して供給された総量のことを意味する。

請求項２記載の発明では、前記変動波形のうち、前記検出圧力を１階微分して得られる微分値が第１閾値より大きくなるよう変化した変化点を、前記燃料圧送に伴う前記検出圧力の上昇開始時期として検出する上昇開始検出手段を備え、前記変動波形のうち前記変化点以降の部分の波形を、前記推定に用いる波形とすることを特徴とする。これによれば、変動波形の単なる脈動を前記変化点として誤検出するおそれを低減できるので、取得された変動波形から推定に用いる波形（燃料圧送に伴い検出圧力が基準値に対して上昇している部分の波形）を精度良く抽出することができるので、推定精度を向上できる。

請求項３記載の発明では、前記上昇開始検出手段は、前記検出圧力の変動幅が所定値以下となる圧力安定状態が一定時間継続した直後に出現した前記変化点を、前記上昇開始時期として検出することを特徴とする。これによれば、実際の上昇開始時期の後に出現する前記変化点を上昇開始時期であると誤検出するおそれを低減できる。よって、推定に用いる波形の開始点（上昇開始時期）を精度良く検出でき、ひいては燃料供給量の推定精度を向上できる。

請求項４記載の発明では、前記変動波形のうち、前記検出圧力を１階微分して得られる微分値が第２閾値より小さくなるよう変化した変化点を、前記燃料圧送に伴う前記検出圧力の上昇終了時期として検出する上昇終了検出手段を備え、前記変動波形のうち前記変化点以前の部分の波形を、前記推定に用いる波形とすることを特徴とする。これによれば、変動波形の単なる脈動を前記変化点として誤検出するおそれを低減できるので、取得された変動波形から推定に用いる波形（燃料圧送に伴い検出圧力が基準値に対して上昇している部分の波形）を精度良く抽出することができるので、推定精度を向上できる。

請求項５記載の発明では、前記上昇終了検出手段は、前記検出圧力の変動幅が所定値以下となる圧力安定状態が一定時間継続する直前に出現した前記変化点を、前記上昇終了時期として検出することを特徴とする。これによれば、実際の上昇終了時期の前に出現する前記変化点を上昇終了時期であると誤検出するおそれを低減できる。よって、推定に用いる波形の終了点（上昇終了時期）を精度良く検出でき、ひいては燃料供給量の推定精度を向上できる。

請求項６記載の発明では、前記燃料ポンプからの燃料圧送がなされていない時の前記変動波形を、前記基準値となるプロトタイプ波形（例えば図８中の符号Ｌ２,Ｌ４に示す波形）として予め記憶させておき、前記変動波形取得手段により取得された前記変動波形のうち前記プロトタイプ波形から逸れた部分の波形を、前記推定に用いる波形とすることを特徴とする。これによれば、請求項２記載の上昇開始検出手段や請求項４記載の上昇終了検出手段を用いることなく、取得された変動波形から推定に用いる波形（燃料圧送に伴い検出圧力が基準値に対して上昇している部分の波形）を抽出できる。

請求項７記載の発明では、前記燃料ポンプからの燃料圧送がなされていない時の前記変動波形が、前記基準値となるプロトタイプ波形（例えば図８中の符号Ｌ２,Ｌ４に示す波形）として予め記憶され、前記供給量推定手段は、前記変動波形取得手段により取得された前記変動波形から前記プロトタイプ波形を減算して得られた面積を算出し、当該面積を前記供給量として推定することを特徴とする。

ここで、燃料噴射時に取得された変動波形を用いて供給量として推定する場合には、先述の如く、燃料噴射に伴い生じる検出圧力の減少分と燃料圧送に伴い生じる上昇分とが合成された変動波形となる。このような場合であっても上記請求項７記載の発明によれば、取得された変動波形（合成された波形）からプロトタイプ波形を減算して得られた面積を供給量として推定するので、燃料噴射時に取得された変動波形を用いた場合であっても燃料供給量を推定できる。

また、燃料が噴射されていない時に取得された変動波形を用いて供給量として推定する場合においては、燃料圧送がなされていない時の変動波形は略一定の値に安定するので、基準値（プロトタイプ波形）を脈動しない一定の値（直線）とみなして供給量を推定することもできる。しかしながら、燃料圧送がなされていない時であっても変動波形は実際には僅かに脈動する。これに対し上記請求項７記載の発明によれば、実際に生じ得る脈動をプロトタイプ波形として記憶させることができるので、推定に用いる変動波形から前記脈動を減算して供給量を推定する。よって、高精度に燃料供給量を推定できる。

上述の如く推定された燃料供給量を燃料噴射システムの制御に用いる具体例として、以下の例が挙げられる。すなわち、請求項８記載の発明では、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の目標噴射量を、前記供給量推定手段により推定された燃料供給量に応じて可変設定することを特徴とする。請求項９記載の発明では、前記供給量推定手段により推定された燃料供給量が前記燃料噴射弁に供給される燃料の目標供給量に近づくよう、前記燃料通路に備えられた減圧弁及び前記燃料ポンプの少なくとも一方をフィードバック制御することを特徴とする。このように燃料供給量を燃料噴射弁、減圧弁及び燃料ポンプの制御に用いるので、特許文献１の如く実際の燃料供給量を用いることなく制御する場合に比べて、燃料噴射システムを高精度に制御できる。

請求項１０記載の発明は、上記燃料供給量推定装置と、燃料を圧送する燃料ポンプ、前記圧送された燃料を噴射する燃料噴射弁、及び前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する燃圧センサの少なくとも１つと、を備えることを特徴とする燃料圧送噴射システムである。この燃料噴射システムによれば、上述の各種効果を同様に発揮することができる。

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

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

燃料供給系を構成する諸々の装置は、燃料上流側から、燃料タンク１０、燃料ポンプ１１、コモンレール１２、及びインジェクタ２０の順に配設されている。このうち、燃料タンク１０と燃料ポンプ１１とは、燃料フィルタ１０ｂを介して配管１０ａにより接続されている。燃料タンク１０は、対象エンジンの燃料（軽油）を溜めておくためのタンク（容器）である。

同図１に示されるように、このシステムは、大きくは、ＥＣＵ（電子制御ユニット）３０が、各種センサからのセンサ出力（検出結果）を取り込み、それら各センサ出力に基づいて燃料供給系を構成するインジェクタ２０及び燃料ポンプ１１等の各装置の駆動を制御するように構成されている。

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

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

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

コモンレール１２には減圧弁１２ｂが備えられており、ＥＣＵ３０により減圧弁１２ｂが開弁するよう制御されると、コモンレール１２にて蓄圧された燃料の一部が配管１８を通じて燃料タンク１０へ戻される。よって、コモンレール１２内の燃圧が減圧されることとなる。なお、減圧弁１２ｂを廃止して、減圧させたい場合にはインジェクタ２０を空打ち作動させるように構成してもよい。前記空打ち作動とは、ソレノイド２０ｂへ短時間通電させることにより、噴射孔２０ｆからの燃料噴射を行うことなく燃料排出口２１から燃料タンク１０に燃料を戻す作動のことである。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

以下、図３〜図７を参照して、本実施形態に係る燃料噴射制御等の基本的な処理手順について説明する。なお、これらの図３〜図６の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばＥＣＵ３０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。そして、これら各図の一連の処理は、基本的には、ＥＣＵ３０でＲＯＭに記憶されたプログラムに基づき実行される。

図３の処理は、対象エンジンの各シリンダについてそれぞれ１燃焼サイクルにつき１回の頻度で実行される。この一連の処理においては、先ずステップＳ１１で、所定のパラメータ、例えばその時のエンジン回転速度（クランク角センサ４２による実測値）及び燃料圧力（燃圧センサ２０ａによる実測値）、さらには運転者によるその時のアクセル操作量（アクセルセンサ４４による実測値）等を読み込む。

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

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

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

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

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

図４に示す一連の処理は、所定周期（例えば先述のＣＰＵが行う演算周期）又は所定のクランク角度毎に実行される。この処理においては、インジェクタ２０へ供給される燃料供給量が目標値となるよう、燃料ポンプ１１等の作動をフィードバック制御する。なお、本実施形態ではフィードバックするパラメータを燃料供給量としているが、フィードバックするパラメータを燃料の圧力（インレット圧）とし、燃圧センサ２０ａの検出圧力が目標値（圧力指令値）となるよう、燃料ポンプ１１等の作動をフィードバック制御してもよい。

図４に示す処理では、先ずステップＳ２１で、所定のパラメータ、例えばその時のエンジン回転速度（クランク角センサ４２による実測値）、及びステップＳ１２にて算出した目標噴射量（又は目標総噴射量）等を読み込む。続くステップＳ２２では、上記ステップＳ２１で読み込んだ各種パラメータに基づいて、供給量の目標値Ｆtrgを設定する。例えば上記ＲＯＭに記憶保持された所定のマップ（供給量制御用マップ、数式でも可）を用いて、エンジン回転速度及び目標噴射量に基づき設定される。詳しくは、例えば予め上記所定パラメータ（ステップＳ２１）の想定される範囲について試験により最適供給量を求め、その供給量制御用マップに書き込んでおく。こうして、上記供給量制御用マップは、それらパラメータと最適供給量との関係を示すものとなっている。

続くステップＳ２３では、複数のインジェクタ２０に供給される燃料の総量（以下、単に燃料供給量と呼ぶ）を取得する。この燃料供給量は、後述する図７〜図９の処理により算出された値である。なお、減圧弁１２ｂを作動させていない状態においては、又は減圧弁１２ｂを廃止した燃料噴射システムにおいては、前記燃料供給量は燃料ポンプ１１の圧送量に相当する。

続くステップＳ２４では、ステップＳ２２にて設定した燃料供給量の目標値Ｆtrgと、ステップＳ２３にて取得した燃料供給量の推定値Ｆとを比較判定する。ステップＳ２４にて推定値Ｆ＜目標値Ｆtrgと判定された場合にはステップＳ２５に進み、燃料ポンプ１１による燃料吐出量を増大させるよう制御する。具体的には、推定値Ｆと目標値Ｆtrgとの偏差を算出し、当該偏差に応じて吸入調整弁１１ｃの駆動電流量を調整することで、推定値Ｆが目標値Ｆtrgに近づくようフィードバック制御（例えばＰＩＤ制御）する。

ステップＳ２４にて推定値Ｆ＞目標値Ｆtrgと判定された場合にはステップＳ２６に進み、減圧弁１２ｂを作動させてコモンレール１２内の圧力を低減させることにより、複数のインジェクタ２０へのインレット圧を低減させる。或いは、インジェクタ２０を空打ち作動させることによりインレット圧を低減させる。

具体的には、推定値Ｆと目標値Ｆtrgとの偏差を算出し、当該偏差に応じて減圧弁１２ｂの作動時間、或いはインジェクタ２０の空打ち作動時間を調整することで、推定値Ｆが目標値Ｆtrgに近づくようフィードバック制御（例えばＰＩＤ制御）する。ステップＳ２４にて推定値Ｆ＝目標値Ｆtrgと判定された場合、又はステップＳ２５，Ｓ２６の処理が実行されると、図４の一連の処理を一旦終了する。

図５〜図７に示す一連の処理は、所定周期（例えば先述のＣＰＵが行う演算周期）又は所定のクランク角度毎に実行され、図４のステップＳ２３で用いる燃料の供給量推定値Ｆを算出する。内燃機関が有する複数の気筒には各々のインジェクタ２０から順次燃料が噴射されるが、図５〜図７の処理では、非噴射中のインジェクタ２０に対応する燃圧センサ２０ａの検出圧力の変動波形（図８（ｄ）中の実線Ｌ３に示す波形）を用いて燃料供給量推定値Ｆを算出する。また、図５〜図７の処理は、複数の燃圧センサ２０ａの各々について実施してもよいし、選択された燃圧センサ２０ａのみについて実施するようにしてもよい。

ここで、上記算出に用いる変動波形について図８を用いて説明する。（ａ）にはインジェクタ２０に対する噴射指令信号の推移が、（ｂ）には噴射率の推移が、（ｃ）には噴射気筒について燃圧センサ２０ａの検出圧力の推移（噴射圧送時の変動波形）が、（ｄ）には非噴射気筒について燃圧センサ２０ａの検出圧力の推移（非噴射圧送時の変動波形）が、（ｅ）にはポンプ圧送成分に相当する圧力値が、それぞれ示されている。

なお、（ｃ）及び（ｄ）中、一点鎖線Ｌ２,Ｌ４で示される圧力波形は、ポンプ圧送成分の影響のない場合（圧送成分ゼロとした場合）の燃料圧力の推移である。そして、（ｃ）中の噴射圧送時の変動波形Ｌ１は、インジェクタ２０による燃料噴射と燃料ポンプ１１による燃料圧送とが重複して行われた場合の波形であり、燃料噴射に伴い生じる検出圧力の減少成分（一点鎖線Ｌ２に示す成分）と、燃料圧送に伴い生じる上昇成分（（ｅ）に示す圧送成分と連動して上昇する成分）とが合成された波形である。

一方、（ｄ）中の実線Ｌ３に示す非噴射圧送時の変動波形は、インジェクタ２０が非噴射中であるため、燃料圧送に伴い生じる上昇成分（（ｅ）に示す圧送成分と連動して上昇する成分）のみが現れている状態の波形である。図９（ａ）は、非噴射圧送時の変動波形Ｌ３の詳細図であり、燃料圧送期間Ｔは検出圧力が上昇し、その前後の期間は検出圧力は略一定の値で安定している。

ちなみに、図６（ｃ）に示す噴射時の変動波形Ｌ１,Ｌ２は、図６（ｂ）に示す噴射率の変化を推定するのに用いられ、推定した噴射率変化は、図３のステップＳ１１で用いる先述の噴射制御用マップの更新（学習）等に用いられる。噴射時の変動波形Ｌ１,Ｌ２と噴射率の変化とは相関があるため、上述の如く噴射率の変化を推定することができる。

このような非噴射圧送時の変動波形Ｌ３を用いて処理される図５のメイン処理では、先ずステップＳ５０で、非噴射圧送時の変動波形Ｌ３のうち燃料圧送期間Ｔの開始時期ｔ１及び終了時期ｔ２を検出する。当該ステップによるこれらの検出処理は、後述する図６及び図７のサブルーチン処理にて実行される。

続くステップＳ７０では、ステップＳ５０にて検出された圧送開始時期ｔ１及び終了時期ｔ２の情報を用いて、変動波形Ｌ３のうち圧送開始時期ｔ１から終了時期ｔ２までの部分の波形を抽出する。なお、変動波形Ｌ３は、後述する図６のステップＳ５１において微小間隔（例えば２０μｓｅｃ）で取得された検出圧力により描かれる波形である。

ここで、図９（ａ）中の実線Ｌ５は、燃料圧送期間Ｔ以前に値が安定していた時の検出圧力の値が維持された場合を示す仮想直線であり、続くステップＳ８０（供給量推定手段）では、抽出した波形と仮想直線Ｌ５とで囲まれる面積（図９（ａ）中の斜線を付した部分の面積）を算出する。つまり、変動波形Ｌ３に対し、圧送開始時期ｔ１から終了時期ｔ２までの区間において時々の検出圧力の積分値を算出する。

そして、このように算出された積分値が、燃料供給量の推定値Ｆに相当する。また、この変動波形Ｌ３が、減圧弁１２ｂの作動等により燃料ポンプ１１から燃圧センサ２０ａに至るまでの燃料経路においてリークが生じていない状態で取得された波形であれば、燃料供給量の推定値Ｆは燃料ポンプ１１の圧送量に相当することとなる。

次に、圧送開始時期ｔ１及び終了時期ｔ２を検出する図６及び図７のサブルーチン処理について説明する。

先ずステップＳ５１（変動波形取得手段）では、燃料噴射がされていない非噴射気筒に対応する燃圧センサ２０ａの検出圧力（非噴射圧送時の変動波形Ｌ３に係る圧力）を取得する。取得間隔は、該検出圧力の値で圧力推移波形の軌跡（つまり変動波形Ｌ３）が描かれる程度に短い間隔（図５の処理周期よりも短い間隔）にて逐次取得している。具体的には、５０μｓｅｃよりも短い間隔（より望ましくは２０μｓｅｃ）で検出圧力を逐次取得する。つまり、本サブルーチン処理は、前記間隔の周期で繰り返し実行される。

続くステップＳ５２では、ステップＳ５１にて取得した検出圧力の値を１階微分する演算を行う。図９（ｂ）中の実線は、演算結果である１階微分値の推移を示す。続くステップＳ５３では、圧送中フラグがオン状態となっているか否かを判定することにより、現時点が燃料圧送期間Ｔ中であるか否かを判定する。圧送中フラグがオフ状態であり燃料圧送期間Ｔ中でないと判定された場合（Ｓ５３：ＮＯ）には、以降のステップＳ５４〜Ｓ６０の処理にて燃料圧送の開始時期ｔ１を検出し、圧送中フラグがオン状態であり燃料圧送期間Ｔ中であると判定された場合（Ｓ５３：ＹＥＳ）には、図７に示すステップＳ６１〜Ｓ６３の処理にて燃料圧送の終了時期ｔ２を検出する。

より具体的に説明すると、先ずステップＳ５４では、ステップＳ５２での演算結果である微分値が、図９（ｂ）中の点線に示す閾値ｔｈ１,ｔｈ２の範囲内であるか否かを判定する。範囲内であると判定された場合（Ｓ５４：ＹＥＳ）には、その状態が一定時間Ｔα継続したか否かをステップＳ５５にて判定する。微分値が閾値ｔｈ１,ｔｈ２の範囲内である状態が一定時間Ｔα継続したと判定された場合（Ｓ５５：ＹＥＳ）には、続くステップＳ５６にて安定フラグをオンにする。

一方、微分値が閾値ｔｈ１,ｔｈ２の範囲外であると判定された場合（Ｓ５４：ＮＯ）には、安定フラグがオン状態である（Ｓ５７：ＹＥＳ）ことを条件として、続くステップＳ５８（上昇開始検出手段）にて微分値が第１閾値を超えたか否かを判定する。第１閾値は閾値ｔｈ２以上の値に設定する必要があり、本実施形態では、ステップＳ５４で用いる閾値ｔｈ２と同じ値に第１閾値を設定している。そして、微分値が第１閾値を超えたと判定された場合（Ｓ５７：ＹＥＳ）にはステップＳ５９（上昇開始検出手段）にて圧送開始を検出し、現時点が圧送開始時期ｔ１であるとの情報を取得する。

次に、圧送中フラグがオン状態であり燃料圧送期間Ｔ中であると判定された場合（Ｓ５３：ＹＥＳ）の図７の処理について説明すると、先ずステップＳ６１（上昇終了検出手段）において、ステップＳ５２での演算結果である微分値が、図９（ｂ）中の点線に示す閾値ｔｈ３,ｔｈ４の範囲内であるか否かを判定する。範囲内であると判定された場合（Ｓ６１：ＹＥＳ）には、その状態が一定時間Ｔβ継続したか否かをステップＳ６２にて判定する。

微分値が閾値ｔｈ３,ｔｈ４の範囲内である状態が一定時間Ｔβ継続したと判定された場合（Ｓ６２：ＹＥＳ）には、続くステップＳ６３（上昇終了検出手段）において、一定時間Ｔβ継続直前の微分値の変化点を圧送終了として検出し、その変化点の時点が圧送終了時期ｔ２であるとの情報を取得する。前記変化点は、微分値が第２閾値を下回るよう変化した点であり、本実施形態では、ステップＳ６１で用いる閾値ｔｈ４と同じ値に第２閾値を設定している。なお、ステップＳ６３では、圧送終了の検出とともに、ステップＳ５９にてオン状態に設定された圧送中フラグをオフにする。

以上詳述した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）本実施形態では、燃圧センサ２０ａの検出圧力を微小間隔（例えば２０μｓｅｃ）で取得することで、その検出圧力により描かれる変動波形Ｌ３を取得する（Ｓ５１）。取得した変動波形Ｌ３に対し、圧送開始時期ｔ１から終了時期ｔ２までの区間において時々の検出圧力の積分値を算出し、算出した積分値を燃料供給量Ｆとして推定する（Ｓ８０）。そして、推定した燃料供給量Ｆが目標供給量Ｆtrgに近づくよう、燃料ポンプ１１の作動と、インジェクタ２０の空打ち作動又は減圧弁１２ｂの作動とをフィードバック制御するので、インジェクタ２０への燃料供給量（換言すればインジェクタ２０に供給される燃料の圧力）を精度良く制御できる。

（２）非噴射圧送時の変動波形Ｌ３を燃料供給量の推定に用いるので、以下の理由により、噴射圧送時の変動波形Ｌ１を用いた場合に比べて精度良く燃料供給量を推定することができる。つまり、噴射圧送時の変動波形Ｌ１を用いて推定する場合には、燃料噴射に伴い生じる検出圧力の減少成分波形Ｌ２を変動波形Ｌ１から差し引いて、燃料圧送に伴い生じる上昇成分波形を抽出し、抽出した波形に対し、圧送開始時期から終了時期までの区間において時々の検出圧力の積分値（供給量推定値Ｆ）を算出する必要がある。これに対し、非噴射圧送時の変動波形Ｌ３には燃料噴射に伴い生じる検出圧力の減少成分が含まれていないため、波形Ｌ３から波形Ｌ４を差し引くことを不要にできる。よって、精度良く供給量を推定できる。

（３）ここで、単気筒の内燃機関を対象とする場合等、１つの燃圧センサ２０ａから非噴射圧送時の変動波形Ｌ３を取得する場合には、インジェクタ２０から燃料を噴射している期間中には供給量の推定値Ｆを取得することができない。これに対し本実施形態では、複数の燃圧センサ２０ａの各々から非噴射圧送時の変動波形Ｌ３を取得し、各々の変動波形Ｌ３について時々の燃料供給量の推定値Ｆを算出するので、燃料供給量の推定値Ｆを連続的に得ることができる。

（４）上述の如く変動波形Ｌ３に対して積分計算するためには、燃料圧送開始時期ｔ１及び終了時期ｔ２を検出する必要がある。そこで、本実施形態では、変動波形Ｌ３のうち、検出圧力の微分値が第１閾値ｔｈ２より大きくなるよう変化した点を燃料圧送開始時期ｔ１として検出するとともに、検出圧力の微分値が第２閾値ｔｈ２より小さくなるよう変化した点を燃料圧送終了時期ｔ２として検出する。そのため、これらの時期ｔ１,ｔ２を容易に検出することができる。

しかも、検出圧力の微分値が閾値ｔｈ１,ｔｈ２の範囲内である状態が一定時間Ｔα継続した直後に第１閾値を超えたことを条件として圧送開始時期ｔ１を検出するとともに、前記微分値が閾値ｔｈ３,ｔｈ４の範囲内である状態が一定時間Ｔβ継続した直前に第２閾値を下回ったことを条件として圧送終了時期ｔ２を検出する。よって、変動波形Ｌ３の単なる脈動を前記変化点として誤検出するおそれを低減できるので、燃料圧送開始時期ｔ１及び終了時期ｔ２の検出精度を向上でき、ひいては燃料供給量の推定精度を向上できる。

（第２実施形態）
本実施形態では、上記第１実施形態に係る図３〜図７の処理に加え、図１０に示すポンプ制御の補正処理を実行している。図１０に示す一連の処理は、ＥＣＵ３０により所定周期（例えば先述のＣＰＵが行う演算周期）又は所定のクランク角度毎で実行される。この処理においては、先ずステップＳ３１において、図５のステップＳ８０にて算出された燃料供給量の推定値Ｆを取得する。

続くステップＳ３２では、燃料ポンプ１１の作動状態に基づき、高圧ポンプ１１ａの吐出口１１ｅからのポンプ吐出量Ｆｐを計算する。例えば、吸入調整弁１１ｃへの駆動電流量に基づき、低圧ポンプ１１ｂから高圧ポンプ１１ａへ供給される供給量を算出し、当該供給量や、エンジン回転速度に基づき算出可能な高圧ポンプ１１ａのプランジャ往復動速度等に基づきポンプ吐出量Ｆｐを計算する。

続くステップＳ３３では、ステップＳ３１にて取得した供給量推定値Ｆと、ステップＳ３２にて計算したポンプ吐出量計算値Ｆｐとを比較して、両値Ｆ,Ｆｐが一致しているか否かを判定する。両値Ｆ,Ｆｐが一致していると判定された場合には、続くステップＳ３４において、両値Ｆ,Ｆｐのズレ分（偏差）を燃料ポンプ１１の制御に反映させる。具体的には、吸入調整弁１１ｃの駆動電流量を前記偏差に応じて補正する。これによれば、実際の燃料供給量に応じて燃料ポンプ１１の作動が制御されるので、例えばコモンレール１２内の燃圧を所望の圧力にするよう燃料ポンプ１１を制御するにあたり、高精度で制御できる。

（第３実施形態）
本実施形態では、上記第１実施形態に係る図３〜図７の処理に加え、図１１に示す減圧弁制御の補正処理を実行している。図１１に示す一連の処理は、ＥＣＵ３０により所定周期（例えば先述のＣＰＵが行う演算周期）又は所定のクランク角度毎で実行される。この処理においては、先ずステップＳ４１において、図５のステップＳ８０にて算出された燃料供給量の推定値Ｆを取得する。

続くステップＳ４２では、燃料ポンプ１１から燃料を圧送している時に、減圧弁１２ｂの開弁作動を実施しているか否かを判定し、燃料圧送中に減圧弁１２ｂを開弁させていると判定された場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）には、燃料供給量の推定値Ｆを見込んで減圧弁１２ｂの作動を制御する。具体的には、減圧弁１２ｂの開弁時間を推定値Ｆに応じて補正する。これによれば、実際の燃料供給量に応じて減圧弁１２ｂの作動が制御されるので、例えばコモンレール１２内の燃圧を所望の圧力にするよう減圧弁１２ｂを制御するにあたり、高精度で制御できる。

（第４実施形態）
上記実施形態では、燃料供給量を推定するにあたり、変動波形Ｌ３と仮想直線Ｌ５とで囲まれる面積（図９（ａ）中の斜線を付した部分の面積）を積分により算出しているが、本実施形態では、ポンプ圧送成分の影響のない場合（圧送成分ゼロとした場合）の燃料圧力の推移を想定した変動波形Ｌ４（図８及び図９参照）をプロトタイプ波形として予め記憶させておき、プロトタイプ波形Ｌ４と変動波形Ｌ３とで囲まれる面積を積分により算出し、その算出結果を供給量の推定値Ｆとする。つまり、変動波形Ｌ３からプロトタイプ波形Ｌ４を差し引いてなる波形に対し、圧送開始時期ｔ１から終了時期ｔ２までの区間において時々の検出圧力の積分値を算出する。このプロトタイプ波形Ｌ４は、圧送開始時点ｔ１での燃料圧力等、各種条件毎に想定して記憶させておくことが望ましい。

ここで、非噴射圧送時の変動波形Ｌ３には燃料噴射に伴い生じる検出圧力の減少成分が含まれていない旨は先述した通りであるが、厳密には、噴射実行中の他の気筒における燃料噴射に伴う燃圧減少の影響を、非噴射の気筒における燃圧センサ２０ａの検出圧力は受けている。そのため、ポンプ圧送成分の影響のない場合（圧送成分ゼロとした場合）の燃料圧力の推移は、実際には図９（ａ）中の一点鎖線Ｌ４に示すように僅かに脈動している。

これに対し本実施形態では、プロトタイプ波形Ｌ４と変動波形Ｌ３とで囲まれる面積を供給量推定値Ｆとして算出するため、変動波形Ｌ３中の燃料圧送に伴い生じる上昇分の成分を高精度に抽出して積分されることとなる。よって、燃料供給量の推定精度を向上できる。

（第５実施形態）
上記第４実施形態の如くプロトタイプ波形Ｌ４と変動波形Ｌ３とで囲まれる面積を供給量推定値Ｆとして算出する手法を採用すれば、非噴射圧送時の変動波形Ｌ３を用いて供給量を推定するのみならず、噴射圧送時の変動波形Ｌ１を用いても供給量を推定することができる。

具体的には、ポンプ圧送成分の影響のない場合（圧送成分ゼロとした場合）の燃料圧力の推移を想定した変動波形Ｌ２（図８参照）をプロトタイプ波形として予め記憶させておき、噴射圧送時の変動波形Ｌ１とプロトタイプ波形Ｌ２とで囲まれる面積を算出し、その算出結果を供給量の推定値Ｆとする。つまり、変動波形Ｌ１からプロトタイプ波形Ｌ２を差し引いてなる波形に対し、圧送開始時期ｔ１から終了時期ｔ２までの区間において時々の検出圧力の積分値を算出する。

（第６実施形態）
上記第１実施形態では、検出圧力の１階微分値が第１閾値ｔｈ２を超えたか否かに基づき圧送開始時期ｔ１を検出しているのに対し、本実施形態では、ポンプ圧送成分の影響のない場合（圧送成分ゼロとした場合）の燃料圧力の推移を想定した変動波形Ｌ２,Ｌ４（図８及び図９参照）をプロトタイプ波形として予め記憶させておき、ステップＳ５１にて取得した検出圧力がプロトタイプ波形Ｌ２,Ｌ４の上側に所定量以上逸れたか否かに基づき圧送開始時期ｔ１を検出している。圧送終了時期ｔ２についても同様にして、ステップＳ５１にて取得した検出圧力がプロトタイプ波形Ｌ２,Ｌ４に一致したか否か（又は所定量以内に近づいたか否か）に基づき検出すればよい。

ところで、図８に示す例では、燃料圧送開始の後に燃料噴射が開始されているため、変動波形Ｌ１中、検出圧力の上昇を開始するよう変化した変化点を検出すれば燃料圧送開始時期ｔ１を検出できる。つまり、上記第１実施形態の如く微分値が第１閾値ｔｈ２を超えたか否かに基づき圧送開始時期ｔ１を検出できる。

一方、図１２に示す例では、燃料圧送開始の前に燃料噴射が開始されているため、変動波形Ｌ１中、燃料圧送開始に伴う検出圧力の上昇が現れない。よって、上記第１実施形態の手法では圧送開始時期ｔ１を検出することが困難となる。これに対し本実施形態では、ステップＳ５１にて取得した検出圧力がプロトタイプ波形Ｌ２の上側に逸れたか否かに基づき圧送開始時期ｔ１を検出しているので、図１２に示す例においても精度良く圧送開始時期ｔ１を検出することができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。また、本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、各実施形態の特徴的構造をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上記各実施形態では、燃料供給量推定に用いる変動波形Ｌ３を、圧送開始時点ｔ１から終了時点ｔ２までの圧送期間Ｔ中、複数の検出圧力をステップＳ５１にて取得することにより、燃料圧送期間Ｔ中の検出圧力の変動を検出しているが、圧送開始時点ｔ１及び終了時点ｔ２での検出圧力を取得しさえすれば、燃料圧送期間Ｔ中の検出圧力を取得することなく、圧送開始時点ｔ１から終了時点ｔ２まで検出圧力は線形的に変化するものとみなして変動波形Ｌ３を線形波形とし、当該線形波形を用いて燃料供給量を推定するようにしてもよい。

・インジェクタ２０から噴射される燃料の目標噴射量を、燃料供給量の推定値Ｆに応じて可変設定してもよい。例えば、供給量の目標値Ｆtrgと推定値Ｆとの偏差を算出し、前記偏差に応じて目標噴射量を可変設定することが挙げられる。

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

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

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

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

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

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

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

・上記実施形態で説明した燃圧センサ２０ａに加えて、さらにコモンレール１２内の圧力を測定するレール圧センサを備える構成とすることも有効である。こうした構成であれば、上記燃圧センサ２０ａによる圧力測定値に加え、コモンレール１２内の圧力（レール圧）も取得することができるようになり、より高い精度で燃料圧力を検出することができるようになる。また、燃圧センサ２０ａを廃止するとともに燃圧センサ２０ａに替えて上記レール圧センサを採用し、レール圧センサの検出圧力から変動波形を取得するようにしてもよい。

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

本発明の第１実施形態に係る燃料噴射システム制御装置の一実施形態について、該システムの概略を示す構成図。 同システムに用いられるインジェクタの内部構造を模式的に示す内部側面図。 第１実施形態に係る燃料噴射制御の基本的な処理手順を示すフローチャート。 第１実施形態に係る燃料供給量制御の処理手順を示すフローチャート。 第１実施形態に係る燃料供給量推定の処理手順を示すフローチャート。 図５のサブルーチン処理を示すフローチャート。 図５のサブルーチン処理を示すフローチャート。 燃圧センサの検出圧力（インレット圧）の推移を示すタイムチャート。 図８（ｄ）の詳細図。 本発明の第２実施形態に係るポンプ制御の補正処理を示すフローチャート。 本発明の第３実施形態に係る減圧弁制御の補正処理を示すフローチャート。 本発明の第６実施形態による効果を説明するためのタイムチャート。

符号の説明

１１…燃料ポンプ、１２…コモンレール（蓄圧容器）、２０…インジェクタ（燃料噴射弁）、２０ａ，２００ａ…燃圧センサ、２０ｆ…噴射孔、Ｓ５１…変動波形取得手段、Ｓ５８,Ｓ５９…上昇開始検出手段、Ｓ６１,Ｓ６３…上昇終了検出手段、Ｓ８０…供給量推定手段。

Claims (10)

1. 燃料を圧送する燃料ポンプ、前記圧送された燃料を噴射する燃料噴射弁、及び前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する燃圧センサを備え、前記燃料噴射弁を複数備えた多気筒内燃機関の燃料噴射システムに適用され、
   前記燃圧センサの検出圧力の変動波形を取得する変動波形取得手段と、
   前記変動波形取得手段により取得された前記変動波形のうち、前記燃料ポンプからの燃料圧送に伴い前記検出圧力が基準値に対して上昇している部分の波形に基づき、前記燃料噴射弁に供給された燃料の供給量を推定する供給量推定手段と、
   を備え、
   前記燃圧センサは、複数の前記燃料噴射弁の各々に対して設けられており、
   前記供給量推定手段は、噴射気筒でない非噴射気筒に対応する前記燃圧センサの検出圧力の変動波形に基づいて、前記推定を実行することを特徴とする燃料供給量推定装置。
2. 前記変動波形のうち、前記検出圧力を１階微分して得られる微分値が第１閾値より大きくなるよう変化した変化点を、前記燃料圧送に伴う前記検出圧力の上昇開始時期として検出する上昇開始検出手段を備え、
   前記変動波形のうち前記変化点以降の部分の波形を、前記推定に用いる波形とすることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給量推定装置。
3. 前記上昇開始検出手段は、前記検出圧力の変動幅が所定値以下となる圧力安定状態が一定時間継続した直後に出現した前記変化点を、前記上昇開始時期として検出することを特徴とする請求項２に記載の燃料供給量推定装置。
4. 前記変動波形のうち、前記検出圧力を１階微分して得られる微分値が第２閾値より小さくなるよう変化した変化点を、前記燃料圧送に伴う前記検出圧力の上昇終了時期として検出する上昇終了検出手段を備え、
   前記変動波形のうち前記変化点以前の部分の波形を、前記推定に用いる波形とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料供給量推定装置。
5. 前記上昇終了検出手段は、前記検出圧力の変動幅が所定値以下となる圧力安定状態が一定時間継続した直前に出現した前記変化点を、前記上昇終了時期として検出することを特徴とする請求項４に記載の燃料供給量推定装置。
6. 前記燃料ポンプからの燃料圧送がなされていない時の前記変動波形を、前記基準値となるプロトタイプ波形として予め記憶させておき、
   前記変動波形取得手段により取得された前記変動波形のうち前記プロトタイプ波形から逸れた部分の波形を、前記推定に用いる波形とすることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給量推定装置。
7. 前記燃料ポンプからの燃料圧送がなされていない時の前記変動波形が、前記基準値となるプロトタイプ波形として予め記憶され、
   前記供給量推定手段は、前記変動波形取得手段により取得された前記変動波形から前記プロトタイプ波形を減算して得られた面積を算出し、当該面積を前記供給量として推定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の燃料供給量推定装置。
8. 前記燃料噴射弁から噴射される燃料の目標噴射量を、前記供給量推定手段により推定された燃料供給量に応じて可変設定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の燃料供給量推定装置。
9. 前記供給量推定手段により推定された燃料供給量が、前記燃料噴射弁に供給される燃料の目標供給量に近づくよう、前記燃料通路に備えられた減圧弁及び前記燃料ポンプの少なくとも一方をフィードバック制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の燃料供給量推定装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１つに記載の燃料供給量推定装置と、
    燃料を圧送する燃料ポンプ、前記圧送された燃料を噴射する燃料噴射弁、及び前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する燃圧センサの少なくとも１つと、
    を備えることを特徴とする燃料圧送噴射システム。

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