JP5472151B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関用の燃料噴射装置に関するものであり、特に、コモンレール（畜圧）方式のディーゼルエンジン用燃料噴射装置に適用して有効である。

燃料噴射装置では、適切な量の燃料を内燃機関に噴射供給する必要があるので、例えば、特許文献１の段落０００８等に記載されているように、インジェクタ等の燃料噴射系部品の経年劣化等を考慮して燃料噴射量を補正制御することが提案されている。

特開２０１０−２０９７２４号公報

ところで、インジェクタの燃料噴射量は、ポンプ又はインジェクタの作動に伴って流れる燃料の流量に大きく影響されるので、現実の燃料噴射量を精度よく制御するためには、ポンプ又はインジェクタの作動とこれに伴って現実に流れる燃料の量との関係を高い精度で把握する必要ある。

すなわち、通常、燃料噴射装置では、現在の内燃機関の運転状態等に基づいて、次回、供給すべき燃料の量（流量）を決定し、その決定した流量となるようにインジェクタを作動させる。

また、インジェクタの噴射量は、インジェクタの作動時（開弁時）の燃料圧力に大きく影響されるので、燃料噴射装置は、その燃料圧力が、内燃機関の運転状態等に基づいて設定された目標圧力となるようにポンプの吐出流量を制御する。

したがって、燃料噴射装置では、ポンプ又はインジェクタの作動とこれに伴って現実に流れる燃料の量との関係を高い精度で把握して算出する必要ある。
しかし、ポンプ又はインジェクタの作動とこれに伴って現実に流れる燃料の量との関係は、ポンプやインジェクタ等の燃料噴射系部品の経年劣化に伴う燃料噴射系部品の特性変化に加えて、燃料の体積弾性係数等の燃料の性状（物性値）によっても大きく変化するので、燃料の流量を理論的に算出する際に、燃料噴射系部品の経年劣化のみを考慮しても高い精度で流量を算出することが難しい。

本発明は、上記点に鑑み、燃料の体積弾性係数等の燃料の性状が変化した場合であっても、高い精度で流量の算出を可能にすること目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、燃料を内燃機関（８）に供給する燃料噴射装置であって、燃料タンク（９）に蓄えられた燃料を加圧供給するポンプ（３）と、ポンプ（３）から供給された燃料を内燃機関（８）に噴射供給するインジェクタ（６）と、ポンプ（３）又はインジェクタ（６）の作動に伴って流れる燃料の流量を理論モデルに従って理論的に算出する流量演算手段（７）と、ポンプ（３）又はインジェクタ（６）の作動に伴って流れる燃料の実流量値（Ｑｒ）を検出する実流量検出手段（７）と、燃料タンク（９）に燃料が給油されたか否かを検出する給油検出手段（７）と、給油検出手段（７）により給油されたと判定されたときに、流量演算手段（７）により算出された理論流量値（Ｑｎ）と実流量値（Ｑｒ）との差に基づく誤差値が、燃料噴射系部品の特性変化範囲に相当する予め設定された予測学習変化範囲から外れているか否かを判定する判定手段（７）と、判定手段（７）により誤差値（Ｑｅｒ）が予め設定された範囲外であると判定されたときに、燃料の性状が変化したものとみなして理論流量値（Ｑｎ）を学習補正する学習手段（７）と備えることを特徴とする。

これにより、請求項１に記載の発明では、理論流量値（Ｑｎ）と実流量値（Ｑｒ）との差に基づく誤差値が、予め設定された予測学習変化範囲から外れていると判定されたときに、燃料の性状が変化したものとみなして理論流量値（Ｑｎ）を学習補正するので、燃料の性状が変化したか否かを判定しながら、燃料の性状が変化した場合であっても、高い精度で流量を算出することが可能となる。

ところで、単に、理論流量値（Ｑｎ）と実流量値（Ｑｒ）との差に基づく誤差値を予め設定された所定値と比較するのみでは、燃料噴射系部品の経年劣化に伴う燃料噴射系部品の特性の変化であるのか、又は燃料の性状（物性値）の変化であるのかを判断することが難しい。

これに対して、請求項１に記載の発明では、誤差値が、予め設定された予測学習変化範囲から外れていると判定されたときに、燃料の性状が変化したものとみなして理論流量値（Ｑｎ）を学習補正するので、燃料の性状（物性値）が変化したか否かを判断することが可能となる。

また、燃料の性状（物性値）が変化するのは、必ず燃料が給油された以降である。したがって、請求項１に記載の発明のごとく、給油検出手段（７）により給油されたと判定されたときに、上記の判定を行えば、不必要な判定行為の実施を抑制できるので、誤判定が発生することを抑制できる。

請求項２に記載の発明では、流量演算手段（７）は、少なくとも、学習手段（７）により補正変更され得る学習流量値（Ｑｅ）、及び学習手段（７）によっては補正変更がされない基本流量値（Ｑｂ）に基づいて理論流量値（Ｑｎ）を算出し、さらに、判定手段（７）は、実流量値（Ｑｒ）と基本流量値（Ｑｂ）との差に基づいて学習流量相当値（Ｑｅｑ）を算出し、この学習流量相当値（Ｑｅｑ）と学習流量値（Ｑｅ）との差に基づいて誤差値（Ｑｅｒ）を算出することを特徴とする。

これにより、請求項２に記載の発明では、基本流量値（Ｑｂ）は設計・開発時に求められた、いわば設計中心流量に相当する流量となるので、学習流量相当値（Ｑｅｑ）と学習流量値（Ｑｅ）との差に基づいて誤差値（Ｑｅｒ）を算出することにより、現実の流量と設計中心流量との相違量を明確に把握することができ、その性状の変化を他の機器を制御する際にも有効利用でき得る。

なお、請求項３に記載の発明では、理論モデルは、ポンプ（３）から吐出される吐出流量を算出するためのモデルであることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明では、学習流量値（Ｑｅ）は、燃料の性状により決定される性状学習値（Ｑｅ１）、及びポンプ（３）の特性によって決定されるポンプ学習値（Ｑｅ２）に基づいて算出され、さらに、学習手段（７）は、性状学習値（Ｑｅ１）を学習補正し、ポンプ学習値（Ｑｅ２）を補正しないことを特徴とする。

これにより、請求項４に記載の発明では、経年劣化等によるポンプ（３）の特性変化を補正するためのポンプ学習値（Ｑｅ２）と燃料の性状により決定される性状学習値（Ｑｅ１）とが明確になるので、燃料の性状を利用する他の理論モデル（例えば、ポンプ（３）やインジェクタ（６）等で発生する燃料漏れ（内部リーク）を見積もるための理論モデル）にも性状学習値（Ｑｅ１）を利用することができ、より高精度で燃料噴射を制御することが可能となる。

なお、請求項１〜４に記載の発明は、請求項５に記載のごとく、ポンプ（３）は、吸入側の開閉バルブ（３Ｃ）を閉じるタイミングを制御することにより、吸入側に逆流する燃料の量を調節して吐出流量を制御するプレストローク調量方式のポンプを有する燃料噴射装置に適用して有効である。

因みに、上記各手段等の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記各手段等の括弧内の符号に示された具体的手段等に限定されるものではない。

（ａ）本発明の実施形態に係る燃料噴射装置のシステム図であり、（ｂ）はＥＣＵ７の入出力図である。 本発明の実施形態に係る高圧ポンプ３のプレストローク調量の説明図である。 燃料性状学習制御の実施判定制御を示すフローチャートである。 燃料性状学習制御を示すフローチャートである。

本実施形態は、本発明に係る燃料噴射装置を、車両用ディーゼルエンジンの燃料噴射装置に適用したものであり、以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
１．燃料噴射装置の構成（図１参照）
本実施形態に係る燃料噴射装置１は、いわゆる蓄圧式（コモンレール式）の燃料噴射装置である。この燃料噴射装置１は、図１（ａ）に示すように、フィードポンプ２、高圧ポンプ３、コモンレール４、減圧弁５、インジェクタ６及び電子制御装置７（図１（ｂ）参照）等から構成されているとともに、ディーゼル式内燃機関（以下、エンジンと記す。）８の各気筒に燃料を適切なタイミングで噴射・供給する装置である。

フィードポンプ２は、燃料タンク９から燃料を吸入して高圧ポンプ３に供給するものであり、この高圧ポンプ３は、エンジン８から駆動力を得てエンジン８と同期するように往復駆動されるプランジャ３Ａ（図２参照）により燃料を吸入・加圧して吐出するものである。

すなわち、高圧ポンプ３の吸入側には、図２に示すように、加圧室３Ｂに吸入される燃料の量を調節する吸入弁３Ｃが設けられており、この吸入弁３Ｃの開閉タイミングは、電子制御装置７（以下、ＥＣＵ７と記す。）により制御されている。

一方、高圧ポンプ３の吐出（高圧）側には、加圧室３Ｂから燃料が流出することのみを許容し、燃料が高圧（コモンレール４）側から加圧室３Ｂに流入することを規制する逆止弁３Ｄが設けられている。

そして、吸入弁３Ｃを開いた状態でプランジャ３Ａが上死点（トップ）から下死点（ボトム）に向かって移動する際には加圧室３Ｂの体積が膨張するので、これに伴ってフィードポンプ２から供給されてきた燃料が加圧室３Ｂに吸引される（吸入期間）。

その後、プランジャ３Ａが下死点から上死点に向かって移動する際に、吸入弁３Ｃが開いていると、加圧室３Ｂに吸引された燃料は吸入弁３Ｃを経由して燃料タンク９側に逆流する（プレストローク期間）。

そして、吸入弁３Ｃが閉じると、加圧室３Ｂ内に残存する燃料の加圧が開始され、加圧室３Ｂ内の圧力がコモンレール４内の圧力を超えると、加圧室３Ｂ内の燃料が逆止弁３Ｄを経由してコモンレール４に供給される（燃料吐出期間）。

したがって、吸入弁３Ｃの開閉タイミングを制御することにより、高圧ポンプ３からコモンレール４に供給される燃料の量を制御することができる。つまり、吸入弁３Ｃを早期に閉じれば吐出量を多くすることができ、逆に、吸入弁３Ｃを遅く閉じれば吐出量を少なくすることができる。

因みに、本実施形態に係る吸入弁３Ｃは、アクチュエータとしてソレノイドコイルを用いた電磁方式の弁であるが、圧電素子等をアクチュエータとした弁にて吸入弁３Ｃを構成してもよい。

コモンレール４は、図１（ａ）に示すように、高圧ポンプ３から圧送されてきた燃料を蓄圧するとともに、燃料圧力をエンジン運転状態に応じた所定圧力に保持するための畜圧容器である。減圧弁５は、開弁することによりコモンレール４内の燃料を、燃料タンク９に連通する低圧側通路９Ａに排出してコモンレール４内の燃料圧力を低下させる減圧手段である。

また、複数個のインジェクタ６は、互いにコモンレール４に並列的に接続され、コモンレール４に蓄圧されている燃料を各気筒内に噴射する燃料噴射弁であり、これらのインジェクタ６は、ノズルニードルに閉弁方向に燃料圧力を加える制御室の圧力を制御することにより燃料噴射量を制御する公知の電磁駆動式又はピエゾ駆動方式の弁である。

圧力センサ１０はコモンレール４内の燃料圧力を検出する圧力検出手段であり、レール内燃料温度センサ１１はコモンレール４内の燃料温度を検出する第１温度検出手段であり、ポンプ内燃料温度センサ１２は高圧ポンプ３（加圧室３Ｂ）内の燃料温度を検出する第２温度検出手段である。

エンジン回転数センサ１３はエンジン８のクランクシャフトの回転数を検出するエンジン８回転数検出手段であり、燃料センサ１４は燃料タンク９に残存する燃料の量を検出する燃料残量検出手段であり、これらセンサ１０〜１４及びアクセルペダルの開度（踏み込み量）を検出するアクセルセンサの検出信号は、図１（ｂ）に示すように、ＥＣＵ７に入力されている。

ＥＣＵ７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びフラッシュメモリ等の書換可能な不揮発性メモリ等からなる周知のマイクロコンピュータにて構成された制御手段であり、吸入弁３Ｃ減圧弁５及びインジェクタ６はＥＣＵ７により制御されている。なお、後述する燃料性状学習制御等を実行するためのプログラムは、ＲＯＭ等の不揮発性メモリ（以下、ＲＯＭと記す。）に記憶されている。

２．燃料噴射装置（ＥＣＵ）の作動
２．１．コモンレールの圧力制御
ＥＣＵ７は、エンジン回転数やアクセルペダルの開度等に基づいて取得したエンジン８の運転状態を示すパラメータ、及び予めＲＯＭに記憶されている制御マップ等に基づいて、インジェクタ６の開閉タイミングを制御するとともに、目標とするコモンレール４内の圧力（以下、目標圧力Ｔｐという。）を決定し、コモンレール４内の圧力が目標圧力Ｔｐとなるように吸入弁３Ｃ（高圧ポンプ３）及び減圧弁５の開閉タイミングを制御する。

すなわち、ＥＣＵ７は、コモンレール４内の燃料圧力を目標圧力Ｔｐにするために必要な燃料の流量（以下、この流量を必要吐出量Ｑｎという。）を決定するとともに、高圧ポンプ３からコモンレール４に現実に供給された燃料の流量（以下、この流量を実吐出量Ｑｒという。）を検出する。

その後、ＥＣＵ７は、必要吐出量Ｑｎと実吐出量Ｑｒとの差分に基づいて、コモンレール４内の燃料圧力を目標圧力Ｔｐとするための流量、つまり実吐出量Ｑｒを必要吐出量Ｑｎとするための流量（以下、この流量をＦ／Ｂ吐出量Ｑｆという。）を決定した後、必要吐出量ＱｎにＦ／Ｂ吐出量Ｑｆを加えた流量の燃料が高圧ポンプ３から吐出されるように高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃの開閉タイミング）を制御する。

このとき、ＥＣＵ７は、必要吐出量Ｑｎが０以上の値となったときには、必要吐出量ＱｎにＦ／Ｂ吐出量Ｑｆを加えた流量の燃料が高圧ポンプ３から吐出されるように高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）を制御し、一方、必要吐出量Ｑｎが負の値となったときには、吸入弁３Ｃを開いたままとして高圧ポンプ３からの吐出量を実質的に０とした状態で、減圧弁５を開く。

なお、本実施形態では、高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）及び減圧弁５は共にＰＩＤ制御されており、高圧ポンプ３（吸入弁３Ｃ）を制御する際に用いるＦ／Ｂ吐出量Ｑｆを決定するためのゲイン、及び減圧弁５を制御する際に用いるＦ／Ｂ吐出量Ｑｆを決定するためのゲインそれぞれは、独立して設定されている。

ところで、高圧ポンプ３のプランジャ３Ａは、上述したように、エンジン８と同期して往復運動するので、プランジャ３Ａは、エンジン８内で往復運動するピストン（図示せず。）と同期して往復運動する。このため、本実施形態では、プランジャ３Ａが上死点（トップ）に到達したタイミング毎に、必要吐出量Ｑｎや実吐出量Ｑｒ等を決定する演算処理を実行して高圧ポンプ３及び減圧弁５の作動を制御している。

したがって、ＥＣＵ７は、演算処理の終了後、高圧ポンプ３及び減圧弁５を制御するための駆動信号を発し、次回の演算開始タイミング（プランジャ３Ａが上死点に到達したタイミング）で、再び、必要吐出量Ｑｎや実吐出量Ｑｒ等を決定する演算処理を実行する。つまり、本実施形態では、プランジャ３Ａが１往復する周期（期間）毎に、高圧ポンプ３及び減圧弁５への制御指令がされる。

＜必要吐出量Ｑｎの算出＞
ＥＣＵ７は、ＩＮＪ（インジェクタ）消費量と昇圧分流量との和（以下、この和を基本吐出量又は基本流量値という。）Ｑｂを算出する。

ここで、ＩＮＪ消費量とは、今回の噴射供給時にインジェクタ６から噴射供給されるべき燃料の量及び噴射供給時にインジェクタ６で発生する燃料の漏れ量等から算出されるインジェクタ６で消費量である。なお、「今回の噴射供給時」とは、現実に演算処理が開始された演算開始タイミングから次回の演算開始タイミングまでの期間をいう。

具体的には、今回の噴射供給時にインジェクタ６で噴射供給されるべき燃料の量は、エンジン８の運転状態を示すパラメータ等に基づいてＥＣＵ７にて決定される。なお、運転状態に基づいて決定された噴射量が、予め設定された最小噴射量未満となるときには、当該最小噴射量が今回の噴射供給時にインジェクタ６で噴射供給されるべき燃料の量として決定される。

また、今回の噴射供給時にインジェクタ６で発生する燃料の漏れ量は、燃料噴射時間（インジェクタ開弁時間）、燃料の温度及び圧力等をパラメータとしてＲＯＭに記憶されているマップ等に基づいて決定される。

基本吐出量とは、コモンレール４内の燃料量の変化量を意味し、目標圧力Ｔｐとは、現実に演算処理が開始された演算開始タイミングで決定された目標圧力Ｔｐをいい、差圧ΔＰとは、現実に演算処理が開始された演算開始タイミングで検出された圧力と目標圧力Ｔｐとの差圧をいう。

そして、昇圧分流量は、差圧ΔＰ及び燃料の体積弾性係数等をパラメータとしてＲＯＭに記憶されているマップ又は理論演算式に基づいてＥＣＵ７にて決定されるが、燃料の体積弾性係数は、燃料の性状によって変化する物性値であり、かつ、燃料の性状が同一であっても、燃料の温度及び圧力によって変化する。

そこで、本実施形態では、予めＲＯＭに記憶されている基準となる性状を有する燃料についての温度及び圧力と体積弾性係数との関係から決定される体積弾性係数を用いて基本吐出量Ｑｂを算出し、この基本吐出量Ｑｂに、後述する燃料性状学習制御に決定・更新された学習吐出量（学習流量値ともいう。）Ｑｅを加算した値を必要吐出量Ｑｎとしている。

そして、本実施形態では、算出された必要吐出量Ｑｎが高圧ポンプ３の能力（最大吐出量）を超えるときは、高圧ポンプ３の能力を必要吐出量Ｑｎとして決定し、算出された必要吐出量Ｑｎが高圧ポンプ３の最小吐出量より小さいときは、高圧ポンプ３の最小吐出量を必要吐出量Ｑｎとして決定する。

因みに、高圧ポンプ３の最大吐出量及び最小吐出量は、高圧ポンプ３（加圧室３Ｂ）の寸法、高圧ポンプ３（加圧室３Ｂ）で発生する漏れ量、及びデッドボリューム（加圧室３Ｂ内に残存してしまう燃料の体積）等により決定される値であり、特に、漏れ量及びデットボリュームは、燃料の温度、圧力及び体積弾性係数によって変化する値である。

なお、初期時（工場出荷時）においては、学習吐出量Ｑｅは初期モデル誤差（ポンプ取付誤差等）の学習値であり、その後の燃料性状学習制御により学習吐出量Ｑｅのみが更新・変更されていくが、基本吐出量Ｑｂは、燃料性状学習制御により更新・変更されることなく、ＩＮＪ消費量と昇圧分流量との和により決定される。

＜実吐出量Ｑｒの算出＞
コモンレール４に燃料が供給されるとコモンレール４内の燃料圧力は上昇し、逆に、コモンレール４から燃料が排出されると、コモンレール４内の圧力が低下することから、ＥＣＵ７は、予め設定された期間に発生した高圧ポンプ３の吐出側（コモンレール４内）の圧力変化量、及び当該期間にインジェクタ６から噴射供給された燃料の量に基づいて実吐出量Ｑｒを決定する。

ここで、「予め設定された期間」とは、現実に演算処理が開始された演算開始タイミングから１つ前の演算開始タイミングまでの期間（以下、前回期間という。）をいう。因みに、前回期間に発生した高圧ポンプ３の吐出側圧力変化量として、本実施形態では、圧力センサ１０にて検出した圧力変化量を用いている。

そして、ＥＣＵ７は、原則として、前回期間にインジェクタ６に対して発せられた開指令信号に基づく指令噴射量に、前回期間にインジェクタ６で発生した燃料の漏れ量を加えた値をインジェクタ６から噴射供給された燃料の量として決定する。

しかし、指令噴射量が予め設定された最小噴射量未満となるときには、当該最小噴射量に、前回期間にインジェクタ６で発生した燃料の漏れ量を加えた値を、前回期間にインジェクタ６から噴射供給された燃料の量として決定する。なお、インジェクタ６で発生する燃料漏れ量は、燃料噴射時間（インジェクタ開弁時間）、燃料の温度、圧力及び体積弾性係数等に応じて変化する値である。

２．２．燃料性状学習制御
２．２．１．燃料性状学習制御の概要
上述したように、体積弾性係数は、必要吐出量Ｑｎ（基本吐出量Ｑｂ）及びＦ／Ｂ吐出量Ｑｆの決定に大きな影響を及ぼすので、燃料の性状が変化することにより、体積弾性係数が変化すると、正確な必要吐出量Ｑｎ等を決定することができない。また、高圧ポンプ３やインジェクタ６等の機械部品の摩耗や経年劣化が進行すると、算出・決定された必要吐出量Ｑｎ等と現実の吐出量とが大きく相違してしまうため、緻密な燃料噴射制御を実現することができない。

そこで、本実施形態では、上述したように、理論モデルに従って算出した基本吐出量Ｑｂに、燃料性状（体積弾性係数）の変化や初期モデル誤差（ポンプ取付誤差等）や高圧ポンプ３等の摩耗や経年変化を補正するための学習吐出量Ｑｅを加算した値を必要吐出量Ｑｎとして決定するとともに、燃料性状（主に体積弾性係数）の変化に起因する学習吐出量Ｑｅ（以下、この学習吐出量Ｑｅを性状学習量Ｑｅ１という。）、及び初期モデル誤差や高圧ポンプ３等の摩耗や経年変化に起因する学習吐出量Ｑｅ（以下、この学習吐出量Ｑｅをポンプ学習量Ｑｅ２という。）の和を学習吐出量Ｑｅとしている。

そして、燃料タンク９に新たに燃料が給油されたときに、燃料性状学習制御を実行して、必要に応じて学習吐出量Ｑｅを補正・変更することにより、性状学習量Ｑｅ１及びポンプ学習量Ｑｅ２を補正・変更して緻密な燃料噴射制御を実現している。

すなわち、車両の始動スイッチ（例えば、イグニッションスイッチ）が投入されると、図３に示すように、燃料センサ１４の検出値がＥＣＵ７に取得され（Ｓ１）、今回取得された燃料の残量と前回取得された燃料の残量との差が予め設定された閾値以上であるか否か、つまり所定量以上の燃料が給油されたか否かが判定される（Ｓ３）。

そして、所定量以上の燃料が給油されたと判定された場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、燃料性状判定フラグが設定され（Ｓ５）、燃料性状学習制御（図４参照）が開始された後、再び、Ｓ１が実行される。一方、所定量以上の燃料が給油されていないと判定された場合には（Ｓ３：ＮＯ）、燃料性状判定フラグが設定されることなく、再び、Ｓ１が実行される。

なお、本制御（図３に示す制御フロー）は、車両の始動スイッチが遮断された時に、その時点で停止する。
２．２．２．燃料性状学習制御の詳細（図４参照）
燃料性状学習制御は、始動スイッチが投入されると起動され、始動スイッチが遮断されると終了する。そして、燃料性状学習制御が起動されると、先ず、燃料性状判定フラグが設定されているか否かが判定され（Ｓ１１）、燃料性状判定フラグが設定されていないと判定された場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、再び、Ｓ１１が実行される。

一方、燃料性状判定フラグが設定されていると判定された場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、学習吐出量Ｑｅを学習・変更するに適した状態であるか否か、つまりアイドリング運転時又は定常運転時等のエンジン８の運転状態が安定した状態（学習条件が成立した状態）であるか否かが判定され（Ｓ１３）、学習条件不成立と判定された場合には（Ｓ１３：ＮＯ）、再び、Ｓ１１が実行される。

また、学習条件が成立したと判定された場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、実吐出量Ｑｒから基本吐出量Ｑｂを減算した値が、今回の学習吐出量Ｑｅとして算出される（Ｓ１５）。なお、今回の学習吐出量Ｑｅを算出するために用いられる基本吐出量Ｑｂは、実吐出量Ｑｒが算出された期間に対応する期間の基本吐出量Ｑｂである。

因みに、ＥＣＵ７は、高圧ポンプ３からの吐出量が理論的に決定した必要吐出量Ｑｎ（＝基本吐出量Ｑｂ＋学習吐出量Ｑｅ）となるように高圧ポンプ３を制御するので、実吐出量Ｑｒから基本吐出量Ｑｂを減算した値（＝実吐出量Ｑｒ−基本吐出量Ｑｂ）は、学習吐出量Ｑｅに相当する値となる。そこで、以下、実吐出量Ｑｒから基本吐出量Ｑｂを減算した値を学習吐出量相当値Ｑｅｑという。

次に、Ｓ１５にて算出された今回の学習吐出量相当値Ｑｅｑと前回の燃料性状学習制御にて更新又は維持された学習吐出量Ｑｅと差の絶対値（｜今回の学習吐出量相当値Ｑｅｑ−前回の学習吐出量Ｑｅ｜）が、予め設定された設定された閾値以上であるか否かが判定される（Ｓ１７）。以下、｜今回の学習吐出量相当値Ｑｅｑ−前回の学習吐出量Ｑｅ｜を誤差値Ｑｅｒという。

なお、Ｓ１７の判定に用いられる閾値は、同一性状の燃料を継続使用した場合に、高圧ポンプ３等の摩耗や経年変化に起因する学習吐出量Ｑｅの変化に相当する予測値であって、通常、耐久試験等により試行錯誤的に決定される値である。

ところで、高圧ポンプ３等の摩耗等に起因する誤差値Ｑｅｒは、燃料性状の変化に起因する誤差値Ｑｅｒより小さい値となることが試験及び経験的に確認されていることから、誤差値Ｑｅｒが当該閾値以上となる場合には、燃料性状の変化に起因して今回の学習吐出量相当値Ｑｅｑが変化したとみなすことができ、一方、誤差値Ｑｅｒが当該閾値未満となる場合には、主に高圧ポンプ３等の摩耗等に起因して今回の学習吐出量相当値Ｑｅｑが変化したとみなすことができる。

そこで、Ｓ１７にて誤差値Ｑｅｒが当該閾値以上であると判定された場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、性状学習量Ｑｅ１が変化したものとみなされて、性状学習量Ｑｅ１が、今回の学習吐出量相当値Ｑｅｑから前回の学習吐出量Ｑｅを減算した値（今回の学習吐出量相当値Ｑｅｑ−前回の学習吐出量Ｑｅ）に更新され、ポンプ学習量Ｑｅ２は更新されることなく現在の値が維持される（Ｓ１９、Ｓ２１）。

つまり、Ｓ１７にて誤差値Ｑｅｒが当該閾値以上であると判定された場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、性状学習量Ｑｅ１のみが学習・変更され、ポンプ学習量Ｑｅ２は現在のポンプ学習量Ｑｅ２に維持されるので（Ｓ１９、Ｓ２１）、学習・変更後の学習吐出量Ｑｅは、更新後の性状学習量Ｑｅ１に現在のポンプ学習量Ｑｅ２を加算した値となる。

一方、Ｓ１７にて誤差値Ｑｅｒが当該閾値未満であると判定された場合には（Ｓ１７：ＮＯ）、学習吐出量Ｑｅが今回の学習吐出量相当値Ｑｅｑに更新される（Ｓ２３）。なお、この場合（Ｓ１７：ＮＯ）は、主にポンプ学習量Ｑｅ２が変化したものとみなすことができることから、更新後の学習吐出量Ｑｅから現在の性状学習量Ｑｅ１を減算した後が、学習・変更後のポンプ学習量Ｑｅ２となる。

そして、学習吐出量Ｑｅの更新が完了すると（Ｓ２１、Ｓ２３）、燃料性状判定フラグが解除された後（Ｓ２５）、再び、Ｓ１１が実行される。
３．本実施形態に係る燃料噴射装置の特徴
本実施形態では、必要吐出量Ｑｎと実吐出量値Ｑｒとの差に基づく誤差値Ｑｅｒが、予め設定された予測学習変化範囲から外れていると判定されたときに（Ｓ１７：ＹＥＳ）、燃料の性状が変化したものとみなして性状学習量Ｑｅ１を学習・変更することにより必要吐出量Ｑｎを学習補正するので（Ｓ１９、Ｓ２１）、燃料の性状が変化したか否かを判定しながら、燃料の性状が変化した場合であっても、高い精度で高圧ポンプ３からの吐出量を算出することが可能となる。

ところで、誤差値Ｑｅｒ＝｜今回の学習吐出量相当値Ｑｅｑ−前回の学習吐出量Ｑｅ｜と定義されるところ、誤差値Ｑｅｒは、必要吐出量Ｑｎと実吐出量値Ｑｒとの差に基づく値となるが、単純に、誤差値Ｑｅｒを予め設定された所定値と比較するのみでは、高圧ポンプ３などの経年劣化に伴う特性の変化であるのか、又は燃料の体積弾性係数等の燃料の性状（物性値）の変化であるのかを判断することができない。

これに対して、本実施形態では、誤差値Ｑｅｒが、予め試験等で求められた値に基づく予測学習変化範囲から外れていると判定されたときに、燃料の性状が変化したものとみなして必要吐出量Ｑｎを学習補正するので、燃料の性状（物性値）が変化したか否かを判断することができる。

また、燃料の性状（物性値）が変化するのは、必ず燃料が給油された以降である。したがって、本実施形態のごとく、給油されたと判定されたときに、上記の判定を行えば、不必要な判定行為の実施を抑制できるので、誤判定が発生することを抑制できる。

また、本実施形態では、基本吐出量Ｑｂは設計・開発時に求められた、いわば設計中心流量に相当する吐出量となるので、学習吐出量相当値Ｑｅｑと学習流量値Ｑｅとの差に基づいて誤差値Ｑｅｒを算出することにより、現実の吐出量と設計中心吐出量との相違量を明確に把握することができ、その性状の変化を他の機器（例えば、インジェクタ６）を制御する際にも有効利用でき得る。

また、本実施形態では、経年劣化等による高圧ポンプ３等の特性変化を補正するためのポンプ学習値Ｑｅ２と燃料の性状により決定される性状学習値Ｑｅ１とが明確になるので、燃料の性状を利用する他の理論モデル（例えば、高圧ポンプ３やインジェクタ６等で発生する燃料漏れ（内部リーク）を見積もるための理論モデル）にも性状学習値Ｑｅ１を利用することができ、より高精度で燃料噴射を制御することが可能となる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、高圧ポンプ３の吐出量を制御するための学習制御に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、インジェクタ６から燃料噴射量制御するための学習制御に本発明を適用することができる。

また、上述の実施形態では、コモンレール方式のディーゼルエンジンの燃料噴射装置に本発明を適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、通常のディーゼルエンジン、又は直噴方式のガソリンエンジンの燃料噴射装置にも適用できる。

また、上述の実施形態では、所定量以上の燃料が給油されたときに、給油されたものとして燃料性状学習制御を実行したが、本発明はこれに限定されるものではなく、単純に、燃料が給油されたときに燃料性状学習制御を実行してもよい。

また、必要吐出量Ｑｎや実吐出量Ｑｒの算出・決定手法は、上述の実施形態に示された手法に限定されるものではない。
また、上述の実施形態では、コモンレール４内の圧力を急速低下させるための減圧弁５を備えるものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、減圧弁５に代えて、過剰圧力上昇を抑制するリリーフ弁（ＪＩＳ Ｂ ０１２５ 番号１４−１等参照）を備える燃料噴射装置にも適用できる。

また、上述の実施形態では、プレストローク調量方式の高圧ポンプ３であったが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

１…燃料噴射装置、２…フィードポンプ、３…高圧ポンプ、３Ａ…プランジャ、
３Ｂ…加圧室、３Ｃ…吸入弁、３Ｄ…逆止弁、４…コモンレール、５…減圧弁、
６…インジェクタ、７…電子制御装置（ＥＣＵ）、８…エンジン、９…燃料タンク、
９Ａ…低圧側通路、１０…圧力センサ、１１…レール内燃料温度センサ、
１２…ポンプ内燃料温度センサ、１３…エンジン回転数センサ、１４…燃料センサ。

Claims (5)

1. 燃料を内燃機関に供給する燃料噴射装置であって、
   燃料タンクに蓄えられた燃料を加圧供給するポンプと、
   前記ポンプから供給された燃料を前記内燃機関に噴射供給するインジェクタと、
   前記ポンプ又は前記インジェクタの作動に伴って流れる燃料の流量を理論モデルに従って理論的に算出する流量演算手段と、
   前記ポンプ又は前記インジェクタの作動に伴って流れる燃料の実流量値を検出する実流量検出手段と、
   前記燃料タンクに燃料が給油されたか否かを検出する給油検出手段と、
   前記給油検出手段により給油されたと判定されたときに、前記流量演算手段により算出された理論流量値と前記実流量値との差に基づく誤差値が、燃料噴射系部品の特性変化範囲に相当する予め設定された予測学習変化範囲から外れているか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記誤差値が予め設定された範囲外であると判定されたときに、燃料の性状が変化したものとみなして前記理論流量値を学習補正する学習手段と
   備えることを特徴とする燃料噴射装置。
2. 前記流量演算手段は、少なくとも、前記学習手段により補正変更され得る学習流量値、及び前記学習手段によっては補正変更がされない基本流量値に基づいて前記理論流量値を算出し、
   さらに、前記判定手段は、前記実流量値と前記基本流量値との差に基づいて学習流量相当値を算出し、この学習流量相当値と前記学習流量値との差に基づいて前記誤差値を算出することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
3. 前記理論モデルは、前記ポンプから吐出される吐出流量を算出するためのモデルであることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射装置。
4. 前記学習流量値は、燃料の性状により決定される性状学習値、及び前記ポンプの特性によって決定されるポンプ学習値に基づいて算出され、
   さらに、前記学習手段は、前記性状学習値を学習補正し、前記ポンプ学習値を補正しないことを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射装置。
5. 前記ポンプは、吸入側の開閉バルブを閉じるタイミングを制御することにより、吸入側に逆流する燃料の量を調節して吐出流量を制御するプレストローク調量方式のポンプであることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射装置。

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