JP4605038B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関（以下、エンジン）に燃料を噴射する燃料噴射装置に関するものであり、特にインジェクタのバラツキを補正する技術に関する。

（従来の技術）
インジェクタは、出荷時にエンジンの筒外において測定したインジェクタの噴射率に基づく「インジェクタ個別データ」をコード表に記憶させ、そのコード表をインジェクタに添付している。
具体的には、出荷時にエンジンの筒外において「噴射開始遅れＴｄ」、「噴射終了遅れＴｅ」および「数点の噴射量Ｑ」を計測し、設計中央値からのバラツキを通電時間等に換算してＱＲコード等のコード表に記憶させ、そのコード表をインジェクタに添付している。

インジェクタが搭載される車両では、インジェクタに添付されたコード表からインジェクタの「インジェクタ個別データ」を読み込み、制御装置に記憶させる。
制御装置は、記憶した「インジェクタ個別データ」に基づいてインジェクタのバラツキ補正を行う補正手段を備える。
この補正手段は、エンジンの運転状態に応じた制御パラメータを「インジェクタ個別データ」に基づいて補正して、インジェクタの噴射特性を略設計中央値（具体的には、設計中央値の±適正バラツキ範囲内）に補正するものである（例えば、特許文献１参照）。

（従来技術の問題点）
近年、エンジン振動およびエンジン騒音の防止、排気ガスの浄化、エンジン出力と燃費を高い次元で両立させる目的で、高精度な噴射制御が求められている。特に、１サイクル中に複数回の燃料噴射を実施するマルチ噴射においては、非常に高精度な噴射制御が求められている。
そこで、上記のバラツキ補正を実施して、インジェクタの噴射バラツキを補正しているが、エンジンに実装した状態において略設計中央値に一致する正確な噴射特性を得ることができなかった。
特開２００３−２２７３９３号公報

発明者は、筒外と筒内でバラツキの傾向が変わることを見いだした。即ち、筒外で得た「インジェクタ個別データ」からそのまま「バラツキ補正値」を求めると、筒内では筒内圧Ｐｃｙｌの影響により過補正になり、噴射特性が設計中央値からズレる現象が生じる場合が存在することを見いだした。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、インジェクタのバラツキデータを筒外において測定するものであっても、筒内において略設計中央値に一致する正確な噴射特性が得られる燃料噴射装置の提供にある。

〔請求項１の手段〕
請求項１の手段を採用する燃料噴射装置の補正手段は、インジェクタ個別データに基づいてシート径Ｄｎｓを算出し、筒内圧Ｐｃｙｌとシート径Ｄｎｓとに基づいて、筒内においてニードルがリフトを開始する制御室の圧力である筒内開弁圧Ｐｏｐｎ（１）を求め、開弁圧Ｐｏｐｎと噴射開始遅れＴｄの関係が「開弁圧Ｐｏｐｎの上昇幅ΔＰが同じなら、開弁圧Ｐｏｐｎが高い方の噴射開始遅れＴｄの変化差ΔＴ１が、開弁圧Ｐｏｐｎが低い方の噴射開始遅れＴｄの変化差ΔＴ２より小さくなる特性」を用いて筒内開弁圧Ｐｏｐｎ（１）から筒内噴射開始遅れＴｄ（１）を求め、さらに、筒外で測定した筒外噴射開始遅れＴｄ（０）と前記筒内噴射開始遅れＴｄ（１）とから、インジェクタの噴射期間の筒内外差ΔＴｄを、ΔＴｄ＝｛Ｔｄ（１）−Ｔｄ（０）｝×２にて求め、これをインジェクタへの通電期間の補正値とするため、筒内において略設計中央値に一致する正確な噴射特性を得ることができる。
即ち、インジェクタのバラツキデータを筒外において測定しても、筒内において略設計中央値に一致する正確な噴射特性を得ることができ、高精度の噴射制御を実施できる。

なお、本発明において「インジェクタ個別データ」の元となるインジェクタの「噴射率」とは、
・噴射開始の指令を行ってから（駆動電流のＯＮ）、実際にインジェクタが噴射を開始するまでの「噴射開始遅れＴｄ」、
・噴射終了の指令を行ってから（駆動電流のＯＦＦ）、実際にインジェクタが噴射を終了するまでの「噴射終了遅れＴｅ」、
・噴射開始指令を行ってから、あるいは噴射開始してからの所定時期（１つまたは複数時期）における「噴射量Ｑ」、
・噴射中の「最大噴射率Ｑｄ」、
・噴射中の「噴射率波形」など、「噴射率」を計測することで得られる数値である。
そして、「インジェクタ個別データ」は、「噴射率」に関わる数値から直接、あるいは間接的に導き出されるデータである。

〔請求項２の手段〕
請求項２の手段を採用する燃料噴射装置の補正手段は、筒内開弁圧Ｐｏｐｎ（１）を加味して目標噴射量Ｑのバラツキ補正値を求める。
このように、筒内圧Ｐｃｙｌに応じて変化する筒内開弁圧Ｐｏｐｎ（１）を加味して目標噴射量Ｑを求めるため、筒内において正確な目標噴射量を得ることができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３の手段を採用する燃料噴射装置は、１サイクル中に燃料噴射を複数回に分けて行うマルチ噴射を実行するものである。
上述したように、本発明はインジェクタのバラツキを補正して、筒内において略設計中央値に一致する非常に高精度な噴射制御が実施できる。このため、マルチ噴射に適用することにより、非常に高精度なマルチ噴射制御を実施でき、エンジン振動およびエンジン騒音の防止、排気ガスの浄化、エンジン出力と燃費を高い次元で両立させることができる。

〔請求項４の手段〕
請求項４の手段を採用する燃料噴射装置は、インジェクタへの燃料供給圧Ｐｃに生じる脈動を加味して筒内開弁圧Ｐｏｐｎ（１）を求めるものである。
このように、筒内開弁圧Ｐｏｐｎ（１）に脈動が加味されるため、マルチ噴射に伴う脈動の影響を補正することができ、筒内において略設計中央値に一致する非常に高精度なマルチ噴射制御を実施できる。

最良の形態１の燃料噴射装置は、内燃機関の筒外で測定したインジェクタの噴射率に基づくインジェクタ個別データを用いて、インジェクタのバラツキ補正を行う補正手段を備える。
この燃料噴射装置は、内燃機関の筒内圧Ｐｃｙｌを検出あるいは推定あるいは所定の値に設定する筒内圧設定手段を備える。
そして、補正手段は、インジェクタ個別データに、筒内圧Ｐｃｙｌを加味して筒内バラツキ補正値を求めるものである。

本発明をコモンレール式燃料噴射装置に適用した実施例１を図１〜図１６を参照して説明する。
（実施例１の構成）
コモンレール式燃料噴射装置の構成を図２を参照して説明する。
コモンレール式燃料噴射装置は、例えばディーゼルエンジン（以下、エンジン：図示しない）に燃料噴射を行うシステムであり、コモンレール１、インジェクタ２、サプライポンプ３、制御装置４等によって構成される。なお、制御装置４は、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）４ａとＥＤＵ（駆動ユニット）４ｂで構成されるものであり、ＥＤＵ４ｂはＥＣＵ４ａのケース内に内蔵されるものであっても良い。
エンジンは、吸入・圧縮・爆発・排気の各工程を連続して行う気筒を複数備えたものであり、図２では一例として４気筒エンジンを想定してインジェクタ２が４つの例を示すが、他の気筒数のエンジンに対応させても良い。

コモンレール１は、インジェクタ２に供給する高圧燃料を蓄圧する蓄圧容器であり、高圧に加圧されたコモンレール圧（インジェクタ２への燃料供給圧に相当する）Ｐｃが蓄圧されるように燃料配管（高圧燃料流路）５を介して高圧燃料を圧送するサプライポンプ３の吐出口と接続されている。また、コモンレール１には、各インジェクタ２へ高圧燃料を供給する複数のインジェクタ配管６が接続されている。
インジェクタ２からのリーク燃料は、燃料還流路（リーク配管）７を経て燃料タンク８に戻される。また、コモンレール１から燃料タンク８への燃料還流路（リリーフ配管）７には、プレッシャリミッタ９が取り付けられている。このプレッシャリミッタ９には、コモンレール１内の燃料圧が限界設定圧を超えた際に開弁して、コモンレール１の燃料圧を限界設定圧以下に抑える圧力安全弁の機能と、ＥＣＵ４ａの指示によってコモンレール圧Ｐｃを急速に減圧する減圧弁の機能とが設けられている。

インジェクタ２は、エンジンの各気筒毎に搭載されて燃料を各気筒内に噴射供給するものであり、コモンレール１より分岐する複数のインジェクタ配管６の下流端に接続されて、コモンレール１に蓄圧された高圧燃料を各気筒に噴射供給する。なお、インジェクタ２の詳細は後述する。

サプライポンプ３は、コモンレール１へ高圧燃料を圧送する燃料ポンプであり、燃料タンク８内の燃料をサプライポンプ３へ吸引するフィードポンプと、このフィードポンプによって吸い上げられた燃料を高圧に圧縮してコモンレール１へ圧送する高圧ポンプとを搭載しており、フィードポンプおよび高圧ポンプは共通のカムシャフト１１によって駆動される。なお、このカムシャフト１１は、エンジンのクランク軸等によって回転駆動されるものである。
また、サプライポンプ３には、高圧ポンプに吸引される燃料の量を調整する吸入調量弁（ＳＣＶ）が搭載されており、この吸入調量弁がＥＣＵ４ａによって調整されることにより、コモンレール圧Ｐｃが調整されるようになっている。

ＥＣＵ４ａには、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＳＲＡＭまたはＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路、インジェクタ駆動回路およびポンプ駆動回路等の機能を含んで構成されている周知構造のマイクロコンピュータが設けられている。そして、ＥＣＵ４ａに読み込まれたセンサ類の信号（エンジンパラメータ：乗員の運転状態、エンジンの運転状態等に応じた信号）に基づいて各種の演算処理を行うようになっている。
ＥＤＵ４ｂは、ＥＣＵ４ａから与えられる制御信号に応じて、インジェクタ２およびプレッシャリミッタ９に駆動電流を与える駆動回路である。
なお、ＥＣＵ４ａには、コモンレール圧Ｐｃを検出するコモンレール圧センサ２１の他に、アクセル開度を検出するアクセルセンサ、エンジン回転数を検出する回転数センサ、エンジンの冷却水温度を検出する水温センサなど、種々のセンサが接続されている。

（インジェクタ２の構造説明）
次に、インジェクタ２の基本構造を図３、図４を参照して説明する。
インジェクタ２は、コモンレール１から供給される高圧燃料をエンジンの気筒内に噴射するものであり、コモンレール圧Ｐｃが流入通路３１（インオリフィスが配置された燃料通路）を介して与えられるとともに、排出通路３２（アウトオリフィスが配置された燃料通路）を介して排圧される制御室３３を具備し、排出通路３２を電磁弁３４（電動弁の一例）によって開閉して、制御室圧力（制御室３３内の圧力）Ｐｃｃが開弁圧Ｐｏｐｎに低下するとニードル３５が上昇して燃料を噴射するノズル３６を有する２ウェイバルブ型インジェクタである。

インジェクタ２のハウジング３７（例えば、ノズルホルダ）には、コマンドピストン３８を上下方向（ニードル３５の開閉弁方向）に摺動自在に支持するシリンダ４１、コモンレール１から供給された高圧燃料をノズル３６側および流入通路３１側へ導く高圧燃料通路４２、および高圧燃料を低圧側へ排出する排圧燃料通路４３等が形成されている。

コマンドピストン３８は、シリンダ４１内に挿入され、プレッシャピン４４を介してニードル３５に連接されている。
プレッシャピン４４は、コマンドピストン３８とニードル３５との間に介在され、プレッシャピン４４の周囲には、ニードル３５を下方（閉弁方向）へ付勢するスプリング４５が配置されている。

制御室３３は、シリンダ４１の上側（電磁弁３４側）に形成され、コマンドピストン３８の上下移動に応じて容積が変化する。
流入通路３１は、高圧燃料通路４２から供給される高圧燃料を減圧する入口側の燃料絞りであり、高圧燃料通路４２と制御室３３は流入通路３１を介して連通する。
排出通路３２は、制御室３３の上側に形成され、制御室３３から排圧燃料通路４３（低圧側）に排出される燃料を絞る出口側の燃料絞りであり、制御室３３と排圧燃料通路４３は排出通路３２を介して連通する。

電磁弁３４は、通電（ＯＮ）されると電磁力を発生するソレノイド４６と、このソレノイド４６の発生する電磁力によって上方（開弁方向）へ磁気吸引されるバルブ４７と、バルブ４７を下方（閉弁方向）へ付勢するリターンスプリング４８とを備える。
例えば、バルブ４７は排出通路３２を開閉するボール弁４７ａ（符号、図４参照）を備えるものであり、ソレノイド４６がＯＦＦの状態では、リターンスプリング４８の付勢力によってバルブ４７が下方に押し付けられ、ボール弁４７ａが排出通路３２を塞ぐ。ソレノイド４６がＯＮの状態では、リターンスプリング４８の付勢力に抗してバルブ４７が上方に移動し、ボール弁４７ａが着座面から上方へリフトして排出通路３２が開かれる。

インジェクタ２のハウジング３７（例えば、ノズルボディ）には、ニードル３５を上下方向（開閉方向）へ摺動自在に支持する摺動孔５１と、高圧燃料通路４２に連通しており、ニードル３５の外周に環状に設けられたノズル室５２と、ニードル３５が閉弁時に着座する円錐状の弁座５３と、高圧燃料を噴射するための複数の噴孔５４とが形成されている。この噴孔５４は、ニードル３５と弁座５３とが着座時に当接する着座シート５５（符号、図４参照）のシート径Ｄｎｓより内側に穿設されている。

ニードル３５は、摺動孔５１に保持される摺動軸部３５ａと、この摺動軸部３５ａの下部に形成される受圧面３５ｂと、この受圧面３５ｂより下方へ伸びる小径軸状のシャフト３５ｃと、弁座５３に着座および離座して噴孔５４を開閉する円錐弁３５ｄとから構成され、摺動軸部３５ａがノズル室５２と低圧側（プレッシャピン４４の周囲）との間をシールしながら軸方向へ往復動可能に設けられている。

ニードル３５の先端の円錐弁３５ｄは、上側の円錐台部と下側の円錐先端部とから構成され、その境界部に着座シート５５が形成される。円錐台部の広がり角度は、弁座５３の広がり角度より小さいものであり、円錐先端部の広がり角度は、弁座５３の広がり角度より大きいものである。
つまり、円錐弁３５ｄが弁座５３に着座する際は、円錐弁３５ｄの着座シート５５が弁座５３に当接してノズル室５２と噴孔５４との連通を遮断するものである。

（インジェクタ２の作動説明）
次に、インジェクタ２の基本動作を、図５、図６を参照して説明する。
（１）インジェクタ２の停止中は、電磁弁３４の通電が停止されて、バルブ４７が排出通路３２を閉じて、制御室３３の圧力が高圧に保たれる。これにより、ニードル３５が弁座５３に押し付けられて、ノズル室５２と噴孔５４が遮断された状態となっており、噴孔５４から燃料の噴射は行われない。
（２）ＥＣＵ４ａの噴射開始の指示（噴射指令ＯＮ）により、ＥＤＵ４ｂから電磁弁３４に駆動電流が与えられると、ソレノイド４６がバルブ４７を磁気吸引する。バルブ４７がリフトアップを開始すると、排出通路３２が開いて、流入通路３１で減圧された制御室３３の圧力が低下を開始する。

（３）制御室３３の圧力が開弁圧Ｐｏｐｎに低下すると、ニードル３５が上昇を開始する。ニードル３５が弁座５３から離座すると、ノズル室５２と噴孔５４とが連通し、ノズル室５２に供給された高圧燃料が噴孔５４から噴射する（噴射開始の指示から実際に噴射を開始するまでの期間を噴射開始遅れＴｄと称す）。
ニードル３５の上昇に従い、噴射率が上昇する。噴射中に噴射率が最大噴射率に到達する場合は、それ以上噴射率は上昇せず、噴射波形は台形形状となる。
ここで、インジェクタ２は、最大噴射率に到達後もニードル３５が上昇を続けるフライングニードルタイプである。

（４）ＥＣＵ４ａの噴射停止の指示（噴射指令ＯＦＦ）により、ＥＤＵ４ｂから電磁弁３４に与えられていた駆動電流が停止されると、ソレノイド４６がバルブ４７の磁気吸引を停止して、そのバルブ４７がリフトダウンを開始する。そして、電磁弁３４のバルブ４７が排出通路３２を閉じると、制御室３３の圧力が上昇を開始する。制御室３３の圧力が閉弁圧まで上昇すると、ニードル３５が下降を開始する。

（５）ニードル３５が下降して、ニードル３５が弁座５３に着座すると、ノズル室５２と噴孔５４の連通が遮断されて、噴孔５４からの燃料噴射が停止し（駆動信号停止から噴射停止までを噴射終了遅れＴｅと称す）、上記（１）の状態に戻る。

（噴射制御の説明）
次に、ＥＣＵ４ａによる燃料噴射制御について説明する。
この実施例１では、エンジンの運転状態に応じて、１サイクル中に複数回の燃料噴射（マルチ噴射）を実施し、エンジン振動およびエンジン騒音の防止、排気ガスの浄化、エンジン出力と燃費を高い次元で両立させるものであり、ＥＣＵ４ａは、燃料の各噴射毎に、ＲＯＭに記憶されたプログラム（マップ等）と、ＲＡＭに読み込まれたエンジンパラメータとに基づいて、現運転状態に応じた目標噴射タイミングと目標噴射量を求め、その目標噴射タイミングでインジェクタ２から燃料噴射を開始させるとともに、インジェクタ２から目標噴射量を噴射させるようにインジェクタ２の指令信号の発生時期（インジェクタ駆動電流のＯＮ／ＯＦＦ時期）を算出するように設けられている。

（実施例１の背景）
燃料噴射装置に搭載される各インジェクタ２には、ＱＲコード等のコード表によって「インジェクタ個別データ」が添付されている。
この「インジェクタ個別データ」は、出荷時にエンジンの筒外において測定したインジェクタ２の噴射率に基づく「インジェクタ・バラツキ・データ」である。
ＥＣＵ４ａは、車両搭載時に各インジェクタ２に添付されたコード表から各インジェクタ２の「インジェクタ個別データ」を読み込み、記憶装置に記憶する。

ＥＣＵ４ａは、記憶した「インジェクタ個別データ」に基づいてインジェクタ２のバラツキ補正を行う補正手段を備えている。
この補正手段は、エンジンの運転状態に応じた燃料噴射のための制御パラメータを「インジェクタ個別データ」に基づいて補正して、インジェクタ２の噴射特性を略設計中央値に補正する。

ここで、エンジン振動およびエンジン騒音の防止、排気ガスの浄化、エンジン出力と燃費を高い次元で両立させる目的で、インジェクタ２には高精度な噴射制御が求められている。特に、マルチ噴射においては、非常に高精度な噴射制御が求められる。
そこで、ＥＣＵ４ａは、各インジェクタ２から略設計中央値に一致する正確な噴射特性が得られるように、各インジェクタ２の噴射バラツキを補正している。
しかし、エンジンに実装した状態においては、略設計中央値に一致する正確な噴射特性を得ることができない場合があった。

発明者は、筒外と筒内でバラツキの傾向が変わることを見いだした。即ち、筒外で得た「インジェクタ個別データ」からそのまま「バラツキ補正値」を求めると、エンジンの運転中は筒内圧Ｐｃｙｌの影響により過補正になり、噴射特性が略設計中央値からズレる現象が生じる場合が存在することを見いだした。
具体的に従来の技術は、筒外で得た「インジェクタ個別データ」に基づいて噴射補正を行い、筒外において噴射特性が略設計中央値となるように補正するものであった。

先ず、筒内においてインジェクタ２が噴射を開始する場合は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、着座シート５５の内側に、筒内圧Ｐｃｙｌが加わることで、ニードル３５に上向きの力が加わり、筒外と筒内で噴射特性が変化する。
これによって、図８に示すように、開弁圧Ｐｏｐｎが、筒外値Ｐｏｐｎ（０）→筒内値Ｐｏｐｎ（１）に上昇する。この結果、ニードル３５のリフト開始時期が早まり、その結果、噴射開始遅れＴｄが筒外値Ｔｄ（０）から筒内値Ｔｄ（１）に短くなる。また、ニードル３５の着座時期が遅れることになり、噴射終了遅れＴｅが筒外値Ｔｅ（０）から筒内値Ｔｅ（１）に長くなる。
即ち、筒内圧Ｐｃｙｌの影響により、噴射開始時期が早くなるとともに、噴射終了時期が遅くなる現象が生じる。

同様に、筒内においてインジェクタ２が噴射を行う場合は、図７（ｃ）に示すように、ノズル３６に供給される燃料圧Ｐｎｚｌと筒内圧Ｐｃｙｌの差圧が筒外より小さくなる。 これによって、図８に示すように、最大噴射率が筒外値Ｑｍａｘ（０）より筒内値Ｑｍａｘ（１）に低下する。

（具体的な課題の説明）
次に、図９を参照して、筒外と筒内において、バラツキ補正値が不適切（過補正）になる例を説明する。
例えば、３つのインジェクタ２の噴射開始遅れＴｄのバラツキが、個体Ａ、Ｂ、Ｃであったとする。なお、各インジェクタ２は、無調整であったとしても、バラツキの範囲が「無調整時バラツキ幅」内に納まるように設けられている。

従来の技術における「補正手段」は、図９の二点鎖線左側に示すように、筒外において「噴射開始遅れＴｄ」を略設計中央値の調整バラツキ幅内に補正するものである。このため、個体Ａ、Ｂ、Ｃの補正量が補正量Ａ’、Ｂ’、Ｃ’となる。
しかし、筒内では、筒内圧Ｐｃｙｌの影響により、バラツキが縮小する傾向になるため、図９の二点鎖線右側に示すように、筒内において補正量Ａ’、Ｂ’、Ｃ’の補正量を加えると、個体Ｂ、Ｃのように過補正になる場合が存在し、噴射精度の悪化を招いていた。

（実施例１の特徴）
そこで、実施例１のＥＣＵ４ａは、インジェクタ２の個体バラツキに関係なく、筒内圧Ｐｃｙｌの影響によって変化してしまう噴射率と噴射開始時期と噴射終了時期の補正を行う第１補正機能と、インジェクタ２の個体バラツキを要因として筒内圧Ｐｃｙｌの影響によって変化してしまう噴射率と噴射開始時期と噴射終了時期の補正を行う第２補正機能とを同時に果たす筒内圧補正手段を備える。
この筒内圧補正手段は、上述した、補正手段（プログラム）の一部であり、「インジェクタ個別データ」に「筒内圧Ｐｃｙｌ」を加味して筒内外で変化する噴射特性のバラツキを適正値に補正するものである。
なお、ＥＣＵ４ａは、少なくても筒内圧補正手段のために、筒内圧Ｐｃｙｌを検出あるいは推定あるいは所定の値に設定する筒内圧設定手段を備えている。

次に、筒内圧補正手段について説明する。
先ず、インジェクタ２の個体バラツキと、筒内圧Ｐｃｙｌとの関係により、噴射特性が変化する要因を推定する。
（推定要因１）
開弁圧Ｐｏｐｎの上昇による噴射開始遅れＴｄの感度の低下の要因を推定する。
上述したように、筒内では、ニードル３５が筒内圧Ｐｃｙｌのアシストを受けるため、開弁圧Ｐｏｐｎの絶対値が上昇し、噴射開始遅れＴｄのバラツキ感度が縮小する。
具体的には、図１０に示すように、開弁圧Ｐｏｐｎの上昇幅ΔＰが同じなら、開弁圧Ｐｏｐｎが高い方の噴射開始遅れＴｄの変化差ΔＴ１が、開弁圧Ｐｏｐｎが低い方の噴射開始遅れＴｄの変化差ΔＴ２より小さくなる。

（推定要因２）
シート径Ｄｎｓのバラツキの影響による噴射開始遅れＴｄの変化を推定する。
筒外では、シート径Ｄｎｓが大きいと、単に開弁圧Ｐｏｐｎが小さくなり、それに従い噴射開始遅れＴｄが大きくなり、噴射量Ｑが小さくなる。
しかし、筒内では、図１１（ａ）に示すようにシート径Ｄｎｓが小さいと筒内圧Ｐｃｙｌによるニードル３５のアシスト量が小さくなり、逆に、図１１（ｂ）に示すようにシート径Ｄｎｓが大きいと筒内圧Ｐｃｙｌによるニードル３５のアシスト量が大きくなる。

即ち、次の表１に示す関係となる。

（推定要因３）
噴射流量Ｑ’０、噴射流量バラツキΔＱ’０、噴射率Ｑ’噴射率バラツキΔＱ’とした場合における、噴射流量バラツキΔＱ’０による噴射率Ｑ’の変化を推定する。
筒外は、図１２（ａ）に示すように、噴射空間は大気圧（Ｐｎｚｌ＝０）であるため、ノズル３６に供給される燃料圧Ｐｎｚｌと大気圧の差圧が大きい。
しかし、筒内では、図１２（ｂ）に示すように、噴射空間は筒内圧Ｐｃｙｌであるため、ノズル３６に供給される燃料圧Ｐｎｚｌと筒内圧Ｐｃｙｌの差圧が筒外より小さくなる。

ここで、
Ｑ’＝Ｑ’０×√（Ｐｎｚｌ−Ｐｃｙｌ）
であるから、
Ｑ’＋ΔＱ’＝（Ｑ’０＋ΔＱ’０）×√（Ｐｎｚｌ−Ｐｃｙｌ）
ΔＱ’＝ΔＱ’０×√（Ｐｎｚｌ−Ｐｃｙｌ）
となり、噴射流量バラツキΔＱ’０に対する噴射率バラツキΔＱ’の感度は、筒外の方が大きい。なお、数式中の√は、括弧内にかかるものである。
具体的には、個体Ａ、Ｂの噴射流量Ｑ’０のバラツキは、図１３に示すように、筒外よりも筒内の方が小さくなる。即ち、筒内では、個体Ａ、Ｂ共に噴射率Ｑ’が減少するが、その差が縮まる。なお、燃料温度等により噴射流量Ｑ’０自体が筒外と筒内で変化する場合も、個体差感度が小さくなる方向へ変化する。

（実施例１の具体的な構成）
各インジェクタ２には、上述したように、ＱＲコード等のコード表によって「インジェクタ個別データ」が添付されている。
この「インジェクタ個別データ」は、出荷時にエンジンの筒外において測定したインジェクタ２の噴射率に基づく「インジェクタ・バラツキ・データ」である。
具体的に、インジェクタ２は、出荷時に、筒外にて数点、コモンレール圧Ｐｃ、インジェクタ通電期間を変え、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、インジェクタ２の各個体毎の噴射量Ｑ、噴射開始遅れＴｄ、噴射終了遅れＴｅ、噴射率Ｑｄを計測し、計測データと設計中央値との差（バラツキ度合）が求められ、そのバラツキデータがＱＲコード等のコード表としてインジェクタ２に添付される。

ＥＣＵ４ａは、車両搭載時に各インジェクタ２に添付されたコード表から各インジェクタ２の「インジェクタ個別データ」を読み込み、記憶装置に記憶する。
具体的には、コード表から読み込んだ噴射量Ｑ、噴射開始遅れＴｄ、噴射終了遅れＴｅ、噴射率Ｑｄ等のバラツキから、シート径Ｄｎｓ、オリフィス流量Ｑｏｒ（排出通路３２を介して制御室３３から流出される燃料の流出量）、バルブリフトＬｔｗｖ（バルブ４７の着座状態から最大リフトまでのリフト量）等のバラツキを次の［数１］の如く推定し、記憶装置に記憶する。

なお、上記［数１］におけるＡ行列は、感度検討等により求めた設計値である。

（筒内圧補正手段の説明）
ＥＣＵ４ａの筒内圧補正手段は、インジェクタ２の噴射毎に次のバラツキ補正の演算を行う。
＜第１ステップ＞
シート径Ｄｎｓから筒内開弁圧Ｐｏｐｎ（１）を求める（開弁圧算出手段の機能に相当する）。
筒内開弁圧Ｐｏｐｎ（１）は、次の［数２］から求める。

＜第２ステップ＞
上記で求めた筒内開弁圧Ｐｏｐｎ（１）と、オリフィス流量Ｑｏｒの関係とから、筒内噴射開始遅れＴｄ（１）を求める。
具体的には、図１５に示すマップと、筒内開弁圧Ｐｏｐｎ（１）とオリフィス流量Ｑｏｒの関係から筒内噴射開始遅れＴｄ（１）を求める。

＜第３ステップ＞
上記＜第２ステップ＞で求めた筒内噴射開始遅れＴｄ（１）の２倍を、インジェクタ噴射期間Ｔに加算する（図１６参照）。
即ち、「インジェクタ噴射期間Ｔの筒内外差ΔＴｄ」＝｛Ｔｄ（１）−Ｔｄ（０）｝×２として求める。

＜第４ステップ＞
次の［数３］から、噴射率の筒内外差ΔＱｄを求める。なお、この式中において筒内噴射率Ｑｄ、筒外噴射率Ｑｄ０とする（図１６参照）。

そして、求めた「インジェクタ通電期間の筒内外差ΔＴｄ」と「噴射率の筒内外差ΔＱｄ」とを用いて噴射量の補正値を算出する。

具体的には、次の［数４］に基づいて噴射量の補正値を算出する。なお、この式中において筒内噴射量Ｑ、筒外噴射量Ｑ０とする。

（筒内噴射バラツキの補正フローの説明）
ＥＣＵ４ａにおける具体的な筒内噴射バラツキの補正の流れを、図１に示すブロック図を参照して説明する。
ステップＳ１において、燃料噴射毎に算出される目標噴射量を読み込む。
ステップＳ２において、コモンレール圧Ｐｃ、筒内圧Ｐｃｙｌ、シート径Ｄｎｓの読み込みを行う。なお、筒内圧Ｐｃｙｌは推定値でも良いし、実際に筒内圧センサによって検出した値であっても良い。
ステップＳ３において、上述した＜第４ステップ＞により、噴射量の補正値を算出する。

ステップＳ４において、圧力脈動を算出する。
ステップＳ５において、上述した＜第１ステップ＞により、筒内開弁圧Ｐｏｐｎ（１）を算出する。
ステップＳ６において、オリフィス流量Ｑｏｒのバラツキを読み込む。
ステップＳ７において、上述した＜第２ステップ＞により、筒内噴射開始遅れＴｄ（１）を算出する。

ステップＳ８において、バルブリフトＬｔｗｖのバラツキを読み込む。
ステップＳ９において、上述した＜第３、第４ステップ＞に基づきインジェクタ通電期間（開弁時間）の補正値を求める。
ステップＳ１０において、上記＜第２ステップ＞で求めた筒内噴射開始遅れＴｄ（１）に基づいてインジェクタ２の指令信号の発生時期（インジェクタ駆動電流のＯＮ／ＯＦＦ時期）の補正値を求める。

（実施例１の効果）
この実施例１に示すコモンレール式燃料噴射装置は、上述したように、筒外の測定により得られた「インジェクタ個別データ」に「筒内圧Ｐｃｙｌ」を加味して筒内バラツキ補正値を求めて、目標噴射量およびインジェクタ２の指令信号の発生時期（インジェクタ駆動電流のＯＮ／ＯＦＦ時期）を補正するため、筒内において略設計中央値に一致する正確な噴射特性を得ることができる。
即ち、インジェクタ２のバラツキデータを筒外において測定しても、筒内において略設計中央値に一致する正確な噴射特性を得ることができ、非常に高い精度の噴射制御を実施できる。

また、筒外の測定により得られた「インジェクタ個別データ」に「筒内圧Ｐｃｙｌ」を加味してインジェクタ２のバラツキを補正することで、非常に高精度な噴射制御が実施できるため、マルチ噴射に適用することにより、非常に高精度なマルチ噴射制御を実施でき、エンジン振動およびエンジン騒音の防止、排気ガスの浄化、エンジン出力と燃費を高い次元で両立させることができる。
さらに、インジェクタ２に与えられるコモンレール圧Ｐｃに生じる脈動を加味して筒内開弁圧Ｐｏｐｎ（１）を求め、その筒内開弁圧Ｐｏｐｎ（１）に基づいて「筒内圧Ｐｃｙｌ」を加味したバラツキ補正を行うものであるため、マルチ噴射に伴う脈動の影響を補正することができ、筒内において略設計中央値に一致する非常に高精度なマルチ噴射制御を実施できる。

［変形例］
上記の実施例では、マルチ噴射を行う例を説明したが、本発明はマルチ噴射に限定されるものではなく、例えば１サイクル中に１回の噴射を実施する単噴射時であっても適用可能なものである。
また、マルチ噴射に適用する場合、１サイクル中に噴射される噴射量をほぼ均等に複数回に分割して噴射する均等マルチ噴射に適用しても良いし、１サイクル中の噴射を微少噴射とメイン噴射に分け、メイン噴射の前に１回の微少噴射、あるいは複数回の微少噴射を行うマルチ噴射に本発明を適用しても良いし、メイン噴射の後に１回の微少噴射、あるいは複数回の微少噴射を行うマルチ噴射に本発明を適用しても良いし、メイン噴射の前後に１回の微少噴射、あるいは複数回の微少噴射を行うマルチ噴射に本発明を適用しても良い。

上記の実施例では、電動弁の一例としてソレノイド４６の吸引力でバルブ４７を駆動する電磁弁３４を示したが、ピエゾアクチュエータの作動でバルブ４７を駆動させるなど、通電によってバルブ４７を駆動する他の電気的アクチュエータを用いた電動弁を用いても良い。
上記の実施例では、本発明をコモンレール式燃料噴射装置に適用した例を示したが、コモンレールを用いない燃料噴射装置に本発明を適用しても良い。つまり、ディーゼルエンジン以外の例えばガソリンエンジン等に用いられる燃料噴射装置に本発明を適用しても良い。

筒内噴射バラツキの補正フローである。 コモンレール式燃料噴射装置の概略図である。 インジェクタの概略断面図である。 モデル化したインジェクタの説明図である。 インジェクタの作動説明図である。 インジェクタ駆動電流、制御室圧、ニードルリフト量、噴射率の関係を示すタイムチャートである。 インジェクタの要部説明図である。 筒外に対する筒内の変化を示すタイムチャートである。 筒内において過補正が生じる例の説明図である。 開弁圧の上昇により噴射開始遅れの感度が小さくなることを説明する開弁圧と開弁時間との関係を示すグラフである。 シート径と筒内圧の受圧面積との関係を示す説明図である。 筒内圧により噴孔流量が低下してバラツキが小さくなることの説明図である。 筒内圧により噴射率が小さくなり、バラツキが小さくなることの説明図である。 筒外におけるインジェクタの噴射率の測定例の説明図である。 筒内開弁圧とオリフィス流量から噴射開始遅れを求めるマップである。 筒外と筒内の噴射率の変化を示す説明図である。

符号の説明

２ インジェクタ（２ウェイバルブ型インジェクタ）
４ａ ＥＣＵ（筒内圧設定手段、補正手段、開弁圧算出手段）
３１ 流入通路
３２ 排出通路
３３ 制御室
３４ 電磁弁（電動弁）
３５ ニードル

Claims (4)

1. 内燃機関の筒外で測定したインジェクタの噴射率に基づくインジェクタ個別データを用いて、前記インジェクタのバラツキ補正を行う補正手段を備えた燃料噴射装置において、
   この燃料噴射装置は、前記内燃機関の筒内圧Ｐｃｙｌを検出あるいは推定あるいは所定の値に設定する筒内圧設定手段を備え、
   前記インジェクタは、燃料供給圧Ｐｃが流入通路を介して与えられるとともに、排出通路を介して排圧される制御室、前記排出通路の連通を開閉する電動弁を備え、前記制御室の制御室圧を制御することにより、ニードルを駆動制御する２ウェイバルブ型インジェクタであり、
   前記補正手段は、
   前記インジェクタ個別データに基づいてシート径Ｄｎｓを算出し、
   前記筒内圧Ｐｃｙｌと前記シート径Ｄｎｓとに基づいて、筒内において前記ニードルがリフトを開始する前記制御室の圧力である筒内開弁圧Ｐｏｐｎ（１）を求め、
   開弁圧Ｐｏｐｎと噴射開始遅れＴｄの関係が「開弁圧Ｐｏｐｎの上昇幅ΔＰが同じなら、開弁圧Ｐｏｐｎが高い方の噴射開始遅れＴｄの変化差ΔＴ１が、開弁圧Ｐｏｐｎが低い方の噴射開始遅れＴｄの変化差ΔＴ２より小さくなる特性」を用いて前記筒内開弁圧Ｐｏｐｎ（１）から筒内噴射開始遅れＴｄ（１）を求め、
   さらに、前記内燃機関の筒外で測定した筒外噴射開始遅れＴｄ（０）と前記筒内噴射開始遅れＴｄ（１）とから、前記インジェクタの噴射期間の筒内外差ΔＴｄを、
   ΔＴｄ＝｛Ｔｄ（１）−Ｔｄ（０）｝×２
   にて求め、これを前記インジェクタへの通電期間の補正値とすることを特徴とする燃料噴射装置。
2. 請求項１に記載の燃料噴射装置において、
   前記補正手段は、前記筒内開弁圧Ｐｏｐｎ（１）を加味して目標噴射量Ｑのバラツキ補正値を求めることを特徴とする燃料噴射装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料噴射装置において、
   この燃料噴射装置は、１サイクル中に燃料噴射を複数回に分けて行うマルチ噴射を実行することを特徴とする燃料噴射装置。
4. 請求項３に記載の燃料噴射装置において、
   前記補正手段は、前記インジェクタへの燃料供給圧Ｐｃに生じる脈動を加味して前記筒内開弁圧Ｐｏｐｎ（１）を求めることを特徴とする燃料噴射装置。

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