JP4529944B2 - 燃料噴射制御システムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御を行なう燃料噴射制御システムについて、該システムを製造する方法に関する。

ディーゼル機関の各気筒の燃料噴射弁に高圧の燃料を供給する共通の蓄圧室（コモンレール）を備える燃料噴射制御システムが周知である。このコモンレール式のディーゼル機関における燃料噴射制御は、燃料噴射弁を操作する際の噴射期間を、要求される燃料量とコモンレール内の燃圧とに基づき設定する。

ところで、燃料噴射弁の製造に際しては、一般に、各燃料噴射弁の個体差に起因した噴射特性のばらつきが許容される。このため、上記要求される燃料量の燃料噴射を行なうべく、燃圧に応じた噴射期間を設定したとしても、上記噴射特性のばらつきに起因して実際に噴射される燃料量はばらつくこととなる。

そこで従来は、下記特許文献１に見られるように、燃料噴射弁の製造工程において、個々の燃料噴射弁の燃料噴射特性を測定し、測定された特性に基づき、要求される噴射量と実際の噴射量との差を補償する補正値を算出することも提案されている。ここでは、算出された補正値と対応する燃料噴射弁が燃料噴射制御システムに搭載される際に、燃料噴射制御装置に補正値を記憶させるようにしている。

ただし、上記態様にて補正値を算出する場合には、要求される補正値の運転領域毎に各燃料噴射弁の噴射特性の測定を行なわなければならず、燃料噴射制御の調整工程の煩雑化も無視できないものとなっている。

なお、上記ディーゼル機関の燃料噴射制御装置に限らず、内燃機関の燃料噴射制御を行なう燃料噴射制御システムにあっては、燃料噴射制御の調整工程の煩雑化が無視できないこうした実情も概ね共通したものとなっている。
特開２０００−２２０５０８号公報

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、制御精度のよい燃料噴射制御システムを簡易に製造することのできる燃料噴射制御システムの製造方法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記載の発明は、内燃機関の燃料噴射制御を行なう燃料噴射制御システムについて、該システムを製造する方法において、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力及び噴射期間の少なくとも一方によって複数の調整点を設定し、該設定される調整点毎にいくつかの燃料噴射弁のそれぞれの噴射特性のばらつきを測定する第１の工程と、前記複数の調整点を２つにグループ分けして且つ、前記第１の工程における前記噴射特性のばらつきの測定結果に基づき、一方のグループの調整点である実測点における前記ばらつきから他方のグループの調整点である予測点における前記ばらつきを予測する予測式を生成して記憶装置に記憶させる第２の工程と、前記第１の工程における前記実測点に関する前記噴射特性のばらつきの測定結果に基づき、前記実測点における前記ばらつき同士の関係を定めて記憶装置に記憶させる第３の工程と、前記第１〜第３の工程よりも下流の工程として前記いくつかの燃料噴射弁とは別に前記燃料噴射弁を複数製造する製造工程と、該製造工程において製造された燃料噴射弁のそれぞれについて前記実測点において前記ばらつきを測定し、その測定値と前記予測式とを用いて前記予測点における前記ばらつきの予測値を算出する第４の工程と、前記製造工程において製造された各燃料噴射弁毎に、前記第４の工程における前記測定値及び前記予測値に基づき、前記燃料噴射弁の操作量を調整する第５の工程とを有し、前記製造工程において前記燃料噴射弁を複数製造するに際し、前記第３の工程によって定められた関係に対する前記第４の工程における前記測定値同士の関係のずれ量が所定以上であると判断されるときには、前記第４の工程よりも上流の工程にその旨をフィードバックすることを特徴とする。

上記方法では、予測式を用いるために、多数製造される燃料噴射弁のそれぞれについての噴射特性のばらつきの測定を実測点のみについて行なうにもかかわらず、実測点及び予測点におけるばらつきを把握することができる。このため、各燃料噴射弁の噴射特性の測定にかかる工数を低減しつつも、上記測定値及び予測値に基づき、燃料噴射弁の操作量の調整を精度良く行なうことができる。

ただし、燃料噴射弁を多数製造する際には、製造環境、製造設備、製造にかかわる人材等の変化に起因して製造性向が変化することがある。こうした場合、上記予測点での噴射特性のばらつきの予測精度が低下し、ひいては、これを用いた燃料噴射弁の操作量の調整精度が低下するおそれがある。この点、上記構成では、上記定められた関係に対する測定値同士の関係のずれ量が所定以上となるときに、製造性向の変化が生じたために予測式の信頼性が低下したと判断されて、その旨のフィードバックがかけられることで、燃料噴射弁の調整精度の低下を好適に抑制することができる。

したがって、上記方法によれば、制御精度のよい燃料噴射制御システムを簡易に製造することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記フィードバックが、前記燃料噴射弁の製造工程に対して行なわれることを特徴とする。

上記方法によれば、製造工程に対してフィードバックがなされるために、燃料噴射弁の噴射特性のばらつき傾向の変化を抑制することができ、ひいては制御精度のよい燃料噴射制御システムを製造することができる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記定められた関係が、任意の複数個の実測点のそれぞれについての前記ばらつきを、他のいくつかの実測点における前記ばらつきから予測する関係式からなり、前記関係式を用いて予測される実測点における前記ばらつきに対する前記測定値のずれ量が所定以上となるとき、該所定以上となる実測点がいずれの実測点であるかの情報に基づき、前記製造工程における前記燃料噴射弁の製造性向を把握することを特徴とする。

上記方法では、任意の複数個の実測点のそれぞれにおける上記ばらつきが、関係式と、当該実測点以外の他のいくつかの実測点における測定値とに基づき予測される。そして、関係式によって予測されるばらつきに対する測定値のずれ量が所定以上となるときには、当該実測点における噴射特性のばらつき傾向が上記第１の工程実施時のものから変化したと判断することができる。

ところで、燃料噴射弁のハードウェア上の個体差ばらつきのいくつかについては、その燃料噴射特性のばらつきへの影響度合いが、調整点同士で互いに異なるものがある。これは逆に、ばらつき傾向が第１の工程実施時のものから変化したと判断される実測点がいずれの実測点であるかによって、ハードウェア上の個体差ばらつきがいかなるものであるのかを把握することができることを意味する。換言すれば、その製造工程が、燃料噴射弁にいかなる個体差ばらつきを生じさせる製造性向を有するかを把握することができる。このため、こうして把握された製造性向をフィードバックすることで、製造工程の改善を支援することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記フィードバックが、前記予測式の生成に対して行なわれることを特徴とする。

上記方法では、予測式の生成に対してフィードバックがなされるため、予測式の信頼性を回復することができる。

請求項５記載の発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記製造工程へのフィードバック後、前記定められた関係に対する前記測定値同士の関係のずれ量が所定以上であると判断されるとき、前記予測式の生成に対してフィードバックをかけることを特徴とする。

上記方法では、上記定められた関係に対する測定値同士の関係のずれ量が所定以上となるときに、噴射特性のばらつき傾向に変化が生じたために予測式の信頼性が低下したと判断されて、まず製造工程にフィードバックがかけられる。そして、同フィードバック後、ばらつき傾向が上記第１の工程時のものと依然異なるときに、予測式の生成に対してフィードバックがかけられる。このため、ばらつき傾向の変化に対して、ソフトウェアによる対処よりもハードウェアによる対処が優先されることとなる。したがって、ハードウェアのばらつきを極力抑制することができる。

請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の発明において、前記予測式の生成に対するフィードバックが、前記第１の工程及び前記第２の工程及び前記第３の工程を再度設けることにより、前記予測式を更新することであることを特徴とする。

上記方法では、予測式の更新を適切に行なうことができる。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記定められた関係に対する前記測定値同士の関係のずれ量が所定以上となるとは、前記複数製造する個々の燃料噴射弁のうち前記ずれ量が予め定められた閾値以上となるものの出現頻度が予め定められた上限値以上となることである。

上記構成によれば、上記閾値により、個々の噴射特性のばらつきの許容範囲を設定することができる。また、上限値により、ばらつきが上記許容範囲を超える燃料噴射弁の出現頻度についての許容範囲を定めることができる。このため、閾値及び上限値を用いて、燃料噴射制御精度を適切に管理することができる。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記噴射特性のばらつきが、前記操作量についての基準値を補正する補正値として定量化されてなることを特徴とする。

上記方法では、噴射特性のばらつきを補正値として定量化することで、上記実測値及び予測値を、燃料噴射弁の操作量の補正値として直接利用することができる。

以下、本発明にかかる燃料噴射制御システムの製造方法を、ディーゼル機関の燃料噴射制御システムの製造方法に適用した一実施形態を図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかる燃料噴射制御システムの全体構成を示す。図示されるように、燃料タンク１内の燃料は、フィルタ２を介して燃料ポンプ４によって汲み上げられる。燃料ポンプ４によって汲み上げられた燃料は、加圧されてコモンレール６に供給される。コモンレール６は、燃料ポンプ４から加圧供給された高圧状態の燃料（高圧燃料）を蓄えて、各気筒の燃料噴射弁１０（ここでは、１つの気筒の燃料噴射弁のみを例示）に高圧燃料を分配供給する配管である。なお、コモンレール６には、その内部の燃圧を測定する燃圧センサ７が設けられている。

燃料噴射弁１０は、コモンレール６から供給される高圧燃料を、ディーゼル機関の燃焼室に噴射供給するものである。詳しくは、燃料噴射弁１０の先端には円柱状のニードル収納部１２が設けられている。そして、ニードル収納部１２には、その軸方向に変位可能なノズルニードル１４が収納されている。ノズルニードル１４は、燃料噴射弁１０の先端部に形成されている環状のニードルシート部１６に着座することで、ニードル収納部１２を外部（エンジンの燃焼室）から遮断する一方、ニードルシート部１６から離座することで、ニードル収納部１２を外部と連通させる。また、ニードル収納部１２には、コモンレール６から高圧燃料通路１８を介して高圧燃料が供給される。

ノズルニードル１４の背面側（ニードルシート部１６と対向する側の反対側）は、背圧室２０に対向している。背圧室２０には、高圧燃料通路１８、オリフィス１９を介してコモンレール６から高圧燃料が供給される。また、ノズルニードル１４の中間部には、ニードルスプリング２２が備えられており、ニードルスプリング２２によりノズルニードル１４は燃料噴射弁１０の先端側へ押されている。

一方、低圧燃料通路２４は燃料タンク１に連通しており、低圧燃料通路２４と背圧室２０との間は、弁体２６によって連通及び遮断される。すなわち、背圧室２０と低圧燃料通路２４とを連通するオリフィス２８が弁体２６によって塞がれることで、背圧室２０と低圧燃料通路２４とが遮断される一方、オリフィス２８が開放されることで背圧室２０と低圧燃料通路２４とが連通される。

弁体２６は、バルブスプリング３０によって燃料噴射弁１０の先端側へ押されている。また、弁体２６は、電磁ソレノイド３２の電磁力により吸引されることで、燃料噴射弁１０の後方側に変位可能となっている。

なお、燃料噴射弁１０には、その個体差についての情報を記憶するＱＲコード（登録商標）を備えるプレート３８が設けられている。これについては、後述する。

こうした構成において、電磁ソレノイド３２が通電されず電磁ソレノイド３２による吸引力が働いていないときには、弁体２６は、バルブスプリング３０の力によって、オリフィス２８を塞ぐこととなる。一方、ノズルニードル１４は、ニードルスプリング２２によって燃料噴射弁１０の先端側へ押され、ニードルシート部１６に着座した状態（燃料噴射弁１０の閉弁状態）となる。

ここで、電磁ソレノイド３２が通電されると、電磁ソレノイド３２による吸引力により弁体２６は燃料噴射弁１０の後方側へ変位し、オリフィス２８を開放する。これにより、背圧室２０の高圧燃料は、オリフィス２８を介して低圧燃料通路２４へと流出する。このため、背圧室２０の高圧燃料がノズルニードル１４へ加える力は、ニードル収納部１２内の高圧燃料がノズルニードル１４に加える力よりも小さくなる。そして、この力の差が、ニードルスプリング２２がノズルニードル１４を燃料噴射弁１０の先端側へ押す力よりも大きくなると、ノズルニードル１４がニードルシート部１６から離座した状態（燃料噴射弁１０の開弁状態）となる。

一方、電子制御装置（以下、ＥＣＵ５０）は、中央処理装置やメモリを備えており、ディーゼル機関の運転状態や運転環境等を測定する各種センサの測定値を取り込み、これらに基づいて、ディーゼル機関の出力特性を制御するものである。すなわち、例えばディーゼル機関の運転状態に応じて、ディーゼル機関の出力性能や排気特性を良好に維持するような燃料噴射制御がなされる。これは、以下の態様にて行われる。

すなわち、ＥＣＵ５０では、ディーゼル機関の運転状態や運転環境に基づき、コモンレール６内の目標燃圧を設定する。そして、この目標燃圧に基づき、燃料ポンプ４を操作することで、コモンレール６内の実際の燃圧を目標とする燃圧に制御する。また、ＥＣＵ５０では、ユーザの要求や、ディーゼル機関の運転状態、運転環境に基づき、要求される燃料噴射量や噴射開始の指令タイミングを算出する。そして、要求される燃料噴射量と燃圧センサ７によって測定される燃圧とに応じて噴射期間を設定し、設定した噴射期間と噴射開始の指令タイミングとに基づき、燃料噴射弁１０の通電操作を行う。

ただし、ディーゼル機関の運転状態や運転環境に基づき噴射期間及び噴射開始の指令タイミングを設定したとしても、燃料噴射弁１０の個体差により燃料噴射弁１０の噴射特性がばらつくため、必ずしも出力性能や排気特性を良好に維持するものとならないことがある。

そこで、本実施形態では、各燃料噴射弁１０の噴射特性の測定に基づき、燃料噴射弁１０を基準となる操作量によって操作する際に得られる燃料噴射特性と上記基準となる操作量によって所望される噴射特性との差を補償する操作量の補正値を取得する。以下、これについて詳述する。

図２に、本実施形態にかかる燃料噴射制御システムの製造工程を示す。

この一連の処理においては、まずステップＳ１０において、適宜の複数個の燃料噴射弁１０を試作する。ここでは、実際に燃料噴射弁１０を量産するに際して許容されるばらつきを有するように、故意にばらつきを生じさせつつ燃料噴射弁１０を試作する。

続くステップＳ１２では、試作された燃料噴射弁１０のそれぞれについて、図３に示す調整点における補正値を算出（測定）する。図３に示されるように、これら調整点（後述する実測点ａ１〜ａ６と予測点ｂ１〜ｂ６とからなる）は、燃料の噴射期間ＴＱとコモンレール６内の燃圧Ｐｃとによって定義される。

ちなみに、図３に示すマップは、ＥＣＵ５０において、燃圧Ｐｃが定められたとき、要求される噴射量Ｑを得るため必要な噴射期間ＴＱをマップ演算するためのものである。すなわち、図３に示すマップにより、各燃料噴射弁１０の操作に際しての噴射期間ＴＱの基準値が定められる。そして、図３に示す調整点においては、基準となる噴射期間ＴＱが、個体差による噴射特性のばらつきを補償するための補正値により補正される。なお、このマップは、例えば、上記ステップＳ１２の工程において燃料噴射特性を測定する際に作成するようにしてもよい。

これら補正値は、例えば、各調整点において燃料噴射量を測定し、測定される燃料噴射量の上記マップにおける噴射量Ｑからのずれを補償する値として算出（測定）すればよい。

上記調整点は、ディーゼル機関の性能にとって特に重要な点であって且つ、それら以外の点における補正値を補間によって高精度に算出することのできる点に設定されている。更に、調整点のうち実測点ａ１〜ａ６は、予測点ｂ１〜ｂ６よりも優先度の高い点とされている。図４（ａ）に、本実施形態にかかるディーゼル機関の回転速度及び負荷によって定まる運転領域を示す。図示されるように、アイドル領域は、低負荷低回転領域に存在する。また、始動領域は、ディーゼル機関がスタータモータによりクランキングされてアイドル回転速度まで上昇するまでの燃料噴射領域であり、アイドル回転速度よりも高負荷領域にまで伸びている。エミッション領域は、例えば１０−１５モード等の所定の走行パターンにおいて排気特性に最も影響を与える領域である。常用域は、上記３つのいずれにも属しない領域である。

図４（ｂ）は、上記４つの領域を、噴射期間と噴射量、燃圧によって定まる領域に変換したものである。図示されるように、本実施形態では、エミッションモードにおいて、実測点ａ１〜ａ６の全体の半分にあたる３つの実測点ａ２〜ａ４を含めた。これは、これらの調整点が所定の走行パターンの排気特性にとって特に重要な点であることによる。これら実測点ａ２〜ａ４は、所定の走行パターンにおける燃料噴射制御における頻度解析において出現頻度の高い点であって且つ、調整点以外の点における補正値を補間によって算出する際の精度を高く保つ点となっている。また、実測点ａ１は、アイドル領域に定められている。これは、アイドル回転速度制御がディーゼル機関の性能を定めるうえで重要であることによる。なお、実測点ａ１は、アイドル回転速度制御時に最も出現頻度の高い点に設定されている。残りの実測点ａ５，ａ６は、常用域の境界近傍、すなわち、全負荷運転領域に設けられている。これは、全負荷運転領域もディーゼル機関の性能を定める上で重要であるからである。

そして、予測点ｂ１〜ｂ６は、上記実測点ａ１〜ａ６との比較上は優先度が劣るものの、ディーゼル機関の性能を定める上で重要な点であって且つ他の調整点での補正値を実測点ａ１〜ａ６及び予測点ｂ１〜ｂ６を用いた補間によって高精度に算出することを可能とする点に設定されている。

続く図２のステップＳ１４においては、先の図３に示した実測点ａ１〜ａ６における補正値から予測点ｂ１〜ｂ６における補正値を予測する予測式と、実測点同士の関係を定める関係式とを算出する。

ここで、実測点ａ１〜ａ６は、燃料噴射弁１０の量産時、補正値の算出に際して、燃料噴射特性を測定する調整点である。また、予測点ｂ１〜ｂ６は、燃料噴射弁１０の量産時、補正値の算出に際して、燃料噴射特性を予測式により予測する調整点である。すなわち、燃料噴射弁１０の量産時には、実測点ａ１〜ａ６のみの噴射特性を測定しつつも、予測式を用いることで、実測点ａ１〜ａ６及び予測点ｂ１〜ｂ６の補正値を取得する。

一方、実測点ａ１〜ａ６同士の関係を定める関係式は、予測式の信頼性を評価するためのものである。すなわち、量産時においては、製造環境や製造設備、製造にかかわる人材等の変化に起因して製造性向（燃料噴射弁１０にいかなる構造上の誤差を生じさせるかについての製造に固有の傾向）が変化することがある。そしてこうした変化が生じると燃料噴射特性のばらつき傾向が変化し、ひいては、予測式の信頼性が低下するおそれがある。しかし、実測点ａ１〜ａ６のみで噴射特性が実測されることから、実測点ａ１〜ａ６における噴射特性の実測結果と予測式のみからは、予測式の信頼性を評価することができない。このため、実測点ａ１〜ａ６同士の関係を定める関係式を生成することで、量産時の噴射特性のばらつき傾向の変化を把握する。

上記予測式は、実測点ａ１〜ａ６及び予測点ｂ１〜ｂ６の補正値に基づき、多変量解析により生成される。

すなわち、図５に示すように、まず各予測点ｂ１〜ｂ６の補正値ｄＴＱのそれぞれについて、各実測点ａ１〜ａ６の補正値ｄＴＱのそれぞれとの関係をプロットする。図５では、予測点ｂ１の補正値ｄＴＱｂ１と実測点ａ１の補正値ｄＴＱａ１とをプロットしたシートや、予測点ｂ１の補正値ｄＴＱｂ１と実測点ａ２の補正値ｄＴＱａ２とをプロットしたシートについては、それら補正値の関係が模式的に示されている。ちなみに、図５に示されるように、こうした関係を示すシートは、合計で６×６枚となる。

次に、図６（ａ）に示すように、これら各「６×６＝３６」個の関係のそれぞれについて、説明率（Ｒ＾２）を算出する。続いて、図６（ｂ）に示すように、各予測点ｂ１〜ｂ６の補正値のそれぞれについて、これとの間の説明率（Ｒ＾２）が大きな実測点ａ１〜ａ６の補正値から順に並べる。そして、各予測点ｂ１〜ｂ６の補正値のそれぞれを目的変数とする重回帰式の説明変数として、実測点ａ１〜ａ６の補正値のうち説明率の大きなものから上位３つの補正値を選択する。これにより、各予測式ｂ１〜ｂ６の補正値を目的変数とする重回帰式は、３つの目的変数の一次式となる。

例えば図６（ｂ）に例示されるように、予測点ｂ１の補正値ｄＴＱｂ１を目的変数とする重回帰式は、実測点ａ１〜ａ３のそれぞれの補正値ｄＴＱａ１〜ｄＴＱａ３の一次式である下式となる。

ｄＴＱｂ１＝α×ｄＴＱａ１＋β×ｄＴＱａ２＋γ×ｄＴＱａ３＋δ
ちなみに、定数項δは、予測式の作成時における信頼性を評価するために用いることができる。すなわち、燃料噴射特性にばらつきがないなら、全ての補正値はゼロとなるはずであるから、上式において定数項δは略ゼロとなる。このため、定数項δがゼロに近似するほど予測式の信頼性が高いと考えられるため、定数項δのゼロからの離間度合いによって作成される予測式の信頼性を評価することができる。

また、実測点ａ１〜ａ６同士の関係を定める関係式についても、予測式と同様にして、次の工程を有する多変量解析により求める。(イ)各実測点ａ１〜ａ６のそれぞれの補正値と、残りの５つのもののそれぞれの補正値との間の説明率を求める。（ロ）各実測点ａ１〜ａ６の補正値のそれぞれについて、これとの間の説明率の高い補正値から上位３つを選択する。（ハ）各実測点ａ１〜ａ６のそれぞれの補正値を目的変数とし、選択された３つの実測点の補正値を説明変数とする重回帰式を生成する。

こうして予測式及び関係式が生成されると、先の図２のステップＳ１６において、予測式及び関係式を製造現場の記憶装置に記憶する。そして、ステップＳ１８において、燃料噴射弁１０の量産を開始する。更にステップＳ２０では、量産される燃料噴射弁１０の各々について、実測点ａ１〜ａ６で噴射特性を測定し、これに基づき補正値を算出（測定）する。

こうして実測点での補正値が算出されると、ステップＳ２２において、予測式の信頼性を評価する。ここでは、各実測点ａ１〜ａ６のそれぞれを予測する関係式を用いて、同実測点ａ１〜ａ６についてのステップＳ２０で算出された補正値と、関係式にて予測される補正値とのずれ量に基づき、上記予測式の信頼性を評価する。

上記関係式により、図７に示されるように、実測点ａ１〜ａ６のそれぞれの補正値が、残りの実測点ａ１〜ａ６（のうちの選択された３つ）の補正値によって検査される自己検査システムが構築される。すなわち、上記関係式は、上記ステップＳ１０における燃料噴射弁１０の試作時のものであるため、このときの各実測点ａ１〜ａ６の補正値の間の相関関係に対する現在の各実測点ａ１〜ａ６の補正値の間の相関関係の変化は、試作時に対する現在の量産時の製造性向の変化と対応する。このため、上記ずれ量が大きいときには、製造性向が変化し、予測式を用いた予測点ｂ１〜ｂ６における補正値の予測精度が低下するおそれがある。

上記ステップＳ２２においては、具体的には、まず個々の燃料噴射弁１０について、実測点ａ１〜ａ６の中にずれ量が予め定められた閾値以上となるものが１つ以上あるか否かを判断する。そして、閾値以上となるものがあるときには、その燃料噴射弁１０を、予測式による補正値の予測精度の低下するものであるとしてカウントする。そして、こうしてカウントされるものの出現頻度が予め定められた上限値以上となるときには、予測式による補正値の予測が妥当でないとして、その旨を上流工程にフィードバックする（ステップＳ２４：ＮＯ）。

ここで、閾値は、予測式の予測精度の低下に起因した噴射制御精度の低下が、同制御精度にとって許容される最低精度よりも十分に高い値となるように設定する。また、出現頻度の上限値は、単一のディーゼル機関に、上記予測式による予測精度が低下するとカウントされる燃料噴射弁１０が複数搭載される確率が略ゼロとなる値に設定する。例えば出現頻度の上限値を「１／１００」とするなら、単一の４気筒のディーゼル機関に上記カウントされた燃料噴射弁１０が複数搭載される確率を「１／１００００」程度とすることができる。

上記フィードバックとしては、まず製造工程に対するフィードバックを行う（ステップＳ２６：ＮＯ）。ここでは、まずステップＳ２８において、関係式に基づき燃料噴射弁１０の製造性向を把握する。

例えば燃圧Ｐｃが低い領域における実測点（実測点ａ１〜ａ３）でずれ量が閾値以上となるものが多い場合には、これは先の図１に示した燃料噴射弁１０の上記ニードルシート部１６の口径の誤差や、ニードルスプリング２２の弾性力の誤差が大きいものと考えられる。すなわち、ノズルニードル１４がニードルシート部１６から離間する燃料噴射弁１０の開弁タイミングは、ノズルニードル１４に加わる燃圧による力のうち開弁側方向の力が、閉弁側方向の力及びニードルスプリング２２による力の合力に打ち勝つことによって生じる。そして、燃圧Ｐｃが低いときには、弁体２６によりオリフィス２８が開放されてから、開弁方向の燃圧による力がニードルスプリング２２の弾性力等に打ち勝つまでには時間がかかる。そして、この時間は、ニードルスプリング２２の弾性力のばらつきの影響を顕著に受けやすい。更に、燃圧Ｐｃが低い時には、ノズルニードル１４が最大リフトとなる時間の噴射期間に占める割合が小さいために、燃料噴射量がニードルシート部１６の口径のばらつきの影響を顕著に受けやすい。このため、燃圧Ｐｃが低い領域における実測点でずれ量が閾値以上となるものが多い場合には、ニードルシート部１６の口径や、ニードルスプリング２２の弾性力に大きな誤差を生じさせやすい製造性向に変化したと考えられる。

これに対し、燃圧Ｐｃが高い領域における実測点（実測点ａ４〜ａ６）でずれ量が閾値以上となるものが多い場合には、オリフィス１９，２８の口径の誤差が大きくなったと考えられる。すなわち、弁体２６がオリフィス２８を開放してから、燃圧によりノズルニードル１４の開弁方向に加えられる力が、燃圧及びニードルスプリング２２によって閉弁方向に加えられる力に打ち勝つまでの時間は、上記開弁方向に加えられる力に対する上記閉弁方向に加えられる力の低下速度に依存する。そして、燃圧が高いときには、この低下速度は、オリフィス１９，２８の口径の変化の影響を顕著に受けやすい。このため、燃圧Ｐｃが高い領域における実測点でずれ量が閾値以上となるものが多い場合には、オリフィス１９，２８の口径に大きな誤差を生じさせやすい製造性向に変化したものと考えられる。

ステップ２８において製造性向が把握されると、ステップＳ１８に移行する。すなわち、製造性向が変化したとして燃料噴射弁１０の製造工程を点検し、製造される燃料噴射弁１０の噴射特性のばらつき傾向がステップＳ１０において試作されたものに近似するように改善を促す。特に、ここでは、ステップＳ２８において把握された製造性向が参照される。例えばステップＳ２８においてオリフィス１９，２８の口径に大きな誤差を生じさせやすい製造性向に変化したものと考えられるときには、まず、オリフィス１９，２８の形成工程が点検される。

こうして製造工程の改善がなされた後、ステップＳ２４において再度予測式が妥当でないと判断されるときには、ステップＳ１２の工程からやり直す。すなわち、現在量産されている燃料噴射弁１０を用いて、実測点ａ１〜ａ６及び予測点ｂ１〜ｂ６における補正値を再度測定する。そして、これに基づき、再度予測式及び関係式を生成して記憶装置に記憶させる。

一方、ステップＳ２４において予測式が妥当と判断されると、ステップＳ３０に移行する。ステップＳ３０では、実測点ａ１〜ａ６における補正値と予測式とを用いて、補正値を予測する。続くステップＳ３２では、実測点ａ１〜ａ６における補正値と予測点ｂ１〜ｂ６における補正値とを、当該燃料噴射制御システムにおいて用いる補正値として決定する。そして、これら補正値を、当該燃料噴射制御システムに記憶させる。

ここで実際には、図８に示すように、まず燃料噴射弁１０の備えるプレート３８内のＱＲコードに補正値を記憶させる。そして、燃料噴射弁１０がディーゼル機関に搭載されるに際して、燃料噴射弁１０の備えるＱＲコードを、ＱＲコードスキャナ６０により読み込み、一旦パーソナルコンピュータ６２に取り込む。そして、パーソナルコンピュータ６２では、取り込まれたＱＲコードをＥＣＵ５０において処理可能なデータに変換し、ＥＣＵ５０に出力する。これにより、ＥＣＵ５０に補正値が記憶され、ＥＣＵ５０により燃料噴射制御が行なわれるに際して、燃料噴射弁１０の噴射期間が補正値により補正される。

このように本実施形態では、量産される燃料噴射弁１０のそれぞれの噴射特性を実測点ａ１〜ａ６についてのみ測定することで、実測点ａ１〜ａ６及び予測点ｂ１〜ｂ６についての補正値を得ることができる。しかも、製造性向が変化したときには、製造工程を改善したり、予測式を更新したりすることで、補正値の信頼性を高く維持することができる。このため、量産される燃料噴射弁１０のそれぞれを用いて新たに製造される燃料噴射制御システムの信頼性を高く維持することができるのみならず、製品出荷後のメンテナンスにおいても高い信頼性を補償することができる。すなわち、例えば製品出荷後に数年経過してから燃料噴射弁１０の取替え等の事態が生じた場合には、当該製品の出荷時と比較して製造性向に変化が生じる可能性が高いが、製造工程にフィードバックをかけることで製造工程の変化を好適に抑制することができる。また、製造工程の変化が満足のいく程度に改善されないときには、予測式が更新されるため、メンテナンスにより取り替えられる燃料噴射弁１０についての補正値は、更新された予測式によって予測された適切な値のものとなる。

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）実測点ａ１〜ａ６の補正値と予測式とから予測点ｂ１〜ｂ６の補正値を予測した。これにより、量産される燃料噴射弁１０のそれぞれについての噴射特性のばらつきの測定を実測点ａ１〜ａ６のみについて行なうにもかかわらず、実測点ａ１〜ａ６及び予測点ｂ１〜ｂ６における補正値を得ることができる。このため、各燃料噴射弁１０の噴射特性の実測にかかる工数を低減しつつも、上記実測点ａ１〜ａ６及び予測点ｂ１〜ｂ６における補正値に基づき、燃料噴射弁の操作量の調整を精度よく行なうことができる。

（２）実測点ａ１〜ａ６における補正値同士の関係を定めた関係式を用いることで、燃料噴射弁１０の製造性向に変化が生じたときには、関係式を用いてその変化を把握することができる。そして、このときには、予測式の信頼性が低下したとして、その旨のフィードバックがかけられることで、燃料噴射弁１０の調整精度の低下を好適に抑制することができる。

（３）予測式の信頼性が低下したと判断されるとき、予測式の更新に先立ち、まず製造工程へフィードバックをかけるようにした。これにより、ハードウェアのばらつきを極力抑制することができ、ひいては、燃料噴射弁１０そのものの信頼性を高く維持することができる。

（４）実測点ａ１〜ａ６のそれぞれを目的変数とする重回帰式によって予測される補正値と、補正値の測定値とのずれ量が閾値以上となるものがある燃料噴射弁１０について、閾値を超えた実測点が実測点ａ１〜ａ６のうちのいずれであるかに応じて製造性向を把握した。これにより、製造工程の改善を支援することができる。

（５）製造工程の改善後においても予測式の信頼性が低下していると判断されるときに、予測式を更新した。これにより、予測式を適切なものとすることができる。

（６）フィードバックが必要な予測式の信頼性の低下を、関係式から予測される各実測点ａ１〜ａ６における補正値と測定される補正値とのずれ量が閾値以上となるものの出現頻度が上限値以上となることとして判断した。ここで、上記閾値により、個々の燃料噴射弁１０の噴射特性のばらつきの許容範囲を設定することができる。また、上限値により、ばらつきが上記許容範囲を超える燃料噴射弁１０の出現頻度についての許容範囲を定めることができる。このため、閾値及び上限値を用いて、燃料噴射制御精度を適切に管理することができる。

（７）予測点ｂ１〜ｂ６のそれぞれを予測する重回帰式の説明変数を、同それぞれとの間の説明率の高いいくつか（本実施形態では、３つの場合を例示）の実測点における補正値とした。こうした態様にて重回帰式を生成することで、重回帰式の生成を簡易化することができるとともに、実測点が増大したとしても説明変数が極端に増大することを回避することができる。

（８）実測点ａ１〜ａ６及び予測点ｂ１〜ｂ６を、ディーゼル機関の性能を定める上で特に優先度の高い点であって且つそれ以外の点の補正値を補間によって高精度に算出することが可能な点に設定した。これにより、全域において補正値を高精度に算出することが可能となって且つ、最も優先度の高い点（実測点ａ１〜ａ６及び予測点ｂ１〜ｂ６）における補正値の精度を特に高く維持することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・予測式としては、上記実施形態で例示したものに限らない。例えば全ての実測点における補正値を説明変数として用いる重回帰式としてもよい。また、目的変数との説明率が所定以上となるものを説明変数とする重回帰式としてもよい。この場合、特に重回帰式の信頼性を高く維持することができる。

・予測式としては、予測点の補正値を実測点の補正値の線形関数とするものに限らない。例えば非線形性を考慮した方が予測精度を向上することができるなら、予測式を非線形関数としてもよい。

・関係式としては、上記実施形態で例示したものに限らない。例えば目的変数とする実測点における補正値以外の全ての実測点における補正値を説明変数として用いる重回帰式としてもよい。また、目的変数との説明率が所定以上となるものを説明変数とする重回帰式としてもよい。この場合、特に重回帰式の信頼性を高く維持することができる。

・関係式としては、任意の実測点における補正値をその他の実測点における補正値の線形関数とするものに限らない。例えば非線形性を考慮した方が実測点の予測精度を向上することができるなら、関係式を非線形関数としてもよい。

・実測点における補正値同士の関係を定める関係式としては、実測点ａ１〜ａ６の全てについて、それぞれの補正値を目的変数とする重回帰式に限らない。例えば、燃圧Ｐｃの低い領域にある実測点ａ１における補正値を目的変数とする重回帰式と、燃圧Ｐｃの高い領域にある実測点ａ６における補正値を目的変数とする重回帰式とのみからなるようにしてもよい。この場合であっても、例えば製造性向の変化が、ニードルシート部１６の口径やニードルスプリング２２の弾性力の誤差の増大等であるか、オリフィス１９，２８の口径の誤差の増大等であるかを把握することができる。

・実測点における補正値同士の関係を定める手法としては、任意の実測点における補正値をその他の実測点における補正値から予測する関係式に限らない。例えば全ての実測点の補正値ｄＴＱａ１〜ｄＴＱａ６を変数とする関数であって、先の図２のステップ１０の試作品を用いた関数の値の平均値がゼロとなる以下の関数Ｆであってもよい。
Ｆ（ｄＴＱａ１，ｄＴＱａ２，ｄＴＱａ３，ｄＴＱａ４，ｄＴＱａ５，ｄＴＱａ６）
この関数Ｆに補正値の測定値を代入したときに、その値がゼロから大きく離れるときには、予測式の信頼性が低下したと判断することができる。

・上記実施形態では、出現頻度が上限値を超えたと判断されるまでは、個々の燃料噴射弁１０についての上記ずれ量が閾値を超えたとしても、当該燃料噴射弁１０については予測式に基づき補正値を予測し、その補正値をＥＣＵ５０に記憶させるようにしていた。しかし、例えば燃料噴射弁１０を所定数量産するまでは補正値の予測を行なわず、量産されるそれぞれの燃料噴射弁１０についての実測点における補正値の測定値と関係式による予測値とのずれ量が閾値以上となるものが所定数あるか否かを判断するようにしてもよい。この場合、出現頻度をより適切に測定することができる。また、この場合、閾値以上となるものについては、該当する燃料噴射弁１０を製品として出荷せずこれを捨てるようにしてもよい。

・また、燃料噴射弁１０についての実測点における補正値の測定値と関係式による予測値とのずれ量が極端に大きいものがある場合、出現頻度が上限値に達していなくても、製造工程にフィードバックをかけることが望ましい。

・予測式の信頼性が低下したと判断されるとき、製造工程にフィードバックをするのみで、予測式の更新を行なわない場合であっても、先の実施形態の上記（１）、（２）、（４）、（６）、（７）の効果を得ることはできる。

・予測式の信頼性が低下したと判断されるとき、製造工程にフィードバックをすることなく、予測式を更新するようにしても、先の実施形態の上記（１）、（２）の効果を得ることはできる。

・燃料噴射特性のばらつきとしては、噴射量のばらつきに限らず、例えば噴射開始時期のばらつきであってもよい。この場合、噴射開始時期のばらつきを補償する補正値は、噴射開始タイミング（燃料噴射弁１０に対する通電開始タイミング）の補正値となる。

・調整点の設定手法としては、先の図３，図４に例示したものに限らない。例えばユーザとして主婦やシルバー世代を想定した低排気量車に搭載される燃料噴射制御システムにあっては、最も優先度の高い点は、町乗りをしたときに出現頻度の高い点であると考えられるため、これらの点を調整点としてもよい。

・調整点としては、燃圧及び噴射期間によって定義されるものに限らない。例えば米国特許第６５２０４２３号明細書に記載されているように、燃料噴射弁１０が、アクチュエータの変位に応じてノズルニードルのリフト量を連続的に調整可能なものであるなら、噴射期間と燃圧とによって一義的に噴射量を定めることはできない。この場合には、燃料噴射弁の操作量は、例えばアクチュエータに与えるエネルギ量とエネルギを与える期間（噴射期間）とによって定まることになり、噴射量は、燃圧とこれらエネルギ量及び噴射期間とによって定まる。このため、エネルギ量及び噴射期間からなる操作量と燃圧とによって調整点を定義することが望ましい。

また、実際の燃料噴射制御に際しては、燃料の噴射開始時期によって燃焼室内の圧力が異なり、燃料噴射量が変化することに鑑みれば、噴射開始時期を実測点及び予測点を定義するパラメータに含めてもよい。

更に、調整点の数は任意でよい。

・上記実施形態にかかる製造工程においては、ステップＳ１０において試作品を製造し、これに基づき予測式を生成したが、試作品ではなく量産品に基づき予測式を生成してもよい。

・実測点において測定される噴射特性のばらつきと、予測点において予測される噴射特性のばらつきとしては、補正値として定量化されたものに限らない。例えば基準となる噴射量ＱからのばらつきΔＱそのものであってもよい。この場合、ばらつきΔＱの測定値及び予測値に基づき、実測点及び予測点における補正値を算出する処理を更に加える。

・燃料噴射弁１０としては、ディーゼル機関に搭載されるものに限らない。例えば筒内噴射式ガソリン機関に搭載されるものであってもよい。また、燃料噴射弁１０の備えるアクチュエータとしては、電磁アクチュエータに限らず、ピエゾアクチュエータであってもよい。

一実施形態における燃料噴射制御システムの全体構成を示す図。 同実施形態における燃料噴射制御システムの製造工程を示すフローチャート。 同実施形態にかかる燃料噴射弁の操作量の補正値を求める調整点を示す図。 上記調整点の設定の理由を説明する図。 実測点における補正値から予測点における補正値を予測する予測式の生成工程の一部を示す図。 実測点における補正値から予測点における補正値を予測する予測式の生成工程の一部を示す図。 上記予測式の信頼性の評価手法を模式的に示す図。 上記実施形態において、補正値をＥＣＵに記憶させる手法を示す図。

符号の説明

ａ１〜ａ６…実測点、ｂ１〜ｂ６…予測点、１０…燃料噴射弁、５０…ＥＣＵ。

Claims (9)

1. 内燃機関の燃料噴射制御を行なう燃料噴射制御システムについて、該システムを製造する方法において、
   燃料噴射弁に供給される燃料の圧力及び噴射期間の少なくとも一方によって複数の調整点を設定し、該設定される調整点毎にいくつかの燃料噴射弁のそれぞれの噴射特性のばらつきを測定する第１の工程と、
   前記複数の調整点を２つにグループ分けして且つ、前記第１の工程における前記噴射特性のばらつきの測定結果に基づき、一方のグループの調整点である実測点における前記ばらつきから他方のグループの調整点である予測点における前記ばらつきを予測する予測式を生成して記憶装置に記憶させる第２の工程と、
   前記第１の工程における前記実測点に関する前記噴射特性のばらつきの測定結果に基づき、前記実測点における前記ばらつき同士の関係を定めて記憶装置に記憶させる第３の工程と、
   前記第１〜第３の工程よりも下流の工程として前記いくつかの燃料噴射弁とは別に前記燃料噴射弁を複数製造する製造工程と、
   該製造工程において製造された燃料噴射弁のそれぞれについて前記実測点において前記ばらつきを測定し、その測定値と前記予測式とを用いて前記予測点における前記ばらつきの予測値を算出する第４の工程と、
   前記製造工程において製造された各燃料噴射弁毎に、前記第４の工程における前記測定値及び前記予測値に基づき、前記燃料噴射弁の操作量を調整する第５の工程とを有し、
   前記製造工程において前記燃料噴射弁を複数製造するに際し、前記第３の工程によって定められた関係に対する前記第４の工程における前記測定値同士の関係のずれ量が所定以上であると判断されるときには、前記第４の工程よりも上流の工程にその旨をフィードバックすることを特徴とする燃料噴射制御システムの製造方法。
2. 前記フィードバックが、前記燃料噴射弁の製造工程に対して行なわれることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射制御システムの製造方法。
3. 前記定められた関係が、任意の複数個の実測点のそれぞれについての前記ばらつきを、他のいくつかの実測点における前記ばらつきから予測する関係式からなり、
   前記関係式を用いて予測される実測点における前記ばらつきに対する前記測定値のずれ量が所定以上となるとき、該所定以上となる実測点がいずれの実測点であるかの情報に基づき、前記製造工程における前記燃料噴射弁の製造性向を把握することを特徴とする請求項２記載の燃料噴射制御システムの製造方法。
4. 前記フィードバックが、前記予測式の生成に対して行なわれることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料噴射制御システムの製造方法。
5. 前記製造工程へのフィードバック後、前記定められた関係に対する前記測定値同士の関係のずれ量が所定以上であると判断されるとき、前記予測式の生成に対してフィードバックをかけることを特徴とする請求項２又は３記載の燃料噴射制御システムの製造方法。
6. 前記予測式の生成に対するフィードバックが、前記第１の工程及び前記第２の工程及び前記第３の工程を再度設けることにより、前記予測式を更新することであることを特徴とする請求項４又は５記載の燃料噴射制御システムの製造方法。
7. 前記定められた関係に対する前記測定値同士の関係のずれ量が所定以上となるとは、前記複数製造する個々の燃料噴射弁のうち前記ずれ量が予め定められた閾値以上となるものの出現頻度が予め定められた上限値以上となることであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の燃料噴射制御システムの製造方法。
8. 前記噴射特性のばらつきが、前記操作量についての基準値を補正する補正値として定量化されてなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の燃料噴射制御システムの製造方法。
9. 内燃機関の燃料噴射制御を行なう燃料噴射制御システムについて、該システムを製造する方法において、
   燃料噴射弁に供給される燃料の圧力及び噴射期間の少なくとも一方によって複数の調整点を設定し、該設定される調整点毎にいくつかの燃料噴射弁のそれぞれの噴射特性のばらつきを測定する第１の工程と、
   前記複数の調整点を２つにグループ分けして且つ、前記噴射特性のばらつきの測定結果に基づき、一方のグループの調整点である実測点における前記ばらつきから他方のグループの調整点である予測点における前記ばらつきを予測する予測式を生成して記憶装置に記憶させる第２の工程と、
   前記噴射特性のばらつきの測定結果に基づき、前記実測点における前記ばらつき同士の関係を定めて記憶装置に記憶させる第３の工程と、
   前記燃料噴射弁を複数製造するに際し、前記実測点における前記ばらつきの測定値と前記予測式とを用いて前記予測点における前記ばらつきの予測値を算出する第４の工程と、
   前記複数製造される各燃料噴射弁毎に、前記測定値及び前記予測値に基づき、前記燃料噴射弁の操作量を調整する第５の工程とを有し、
   前記燃料噴射弁を複数製造するに際し、前記複数製造する個々の燃料噴射弁のうち前記ずれ量が予め定められた閾値以上となるものの出現頻度が予め定められた上限値以上となると判断されるときには、前記第４の工程よりも上流の工程にその旨をフィードバックすることを特徴とする燃料噴射制御システムの製造方法。

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