JP6555093B2 - 燃料噴射状態推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射弁から燃料を噴射するにあたり、その燃料噴射状態を推定する装置に関する。

内燃機関の出力トルク及びエミッション状態を精度良く制御するには、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射開始時期、最大噴射率到達時期及び噴射量等、その噴射状態を精度良く制御することが重要である。そこで従来より、噴射に伴い変動する噴孔に至るまでの燃料供給経路内の燃料の圧力（燃圧）を燃圧センサが検出することで、実際の噴射状態を検出する技術が提案されている。

ところで、１燃焼サイクルあたりに燃料噴射を複数回行う多段噴射を実行する場合には、燃圧センサにより出力された燃圧波形には、直前の噴射により生じる燃圧変動が重畳しているおそれがある。そこで特許文献１では、単段噴射で実行した時の波形（モデル波形）を予め記憶しておき、実際に検出された燃圧波形（実燃圧波形）とモデル波形とを時間軸方向に位相がずれないように重ね合わせる。そして、燃圧波形とモデル波形とを差し引くことでそのとき燃料噴射弁から燃料が噴射されることで生じた燃圧波形が抽出される。

特開２０１２−２１７４号公報

しかしながら、燃圧センサにより検出される燃圧変動には、様々な外乱要因が影響を与えている。したがって、これらの外乱要因を全て考慮して、実燃圧波形をモデル波形により正確に補正することは困難である。

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、その主たる目的は、直前に燃料が噴射された場合であっても、対象とする燃料噴射により変化した燃圧の変動量を精度高く検出することが可能な燃料噴射状態推定装置を提供することにある。

本発明は、燃料供給ポンプから供給される燃料を蓄圧する蓄圧容器と、前記蓄圧容器の吐出口に接続される燃料配管と、前記燃料配管を通じて前記蓄圧容器から供給される燃料を噴射させる噴孔、及び前記噴孔を開閉する弁体を有する燃料噴射弁と、前記吐出口から前記噴孔に至るまでの燃料供給経路に設けられて燃料圧力を検出する燃圧センサと、を備え、１燃焼サイクル内で燃料を複数回噴射する多段噴射制御を実行する燃料噴射システムに適用され、前記燃料噴射弁により初段の燃料噴射が実行されるよりも前の前記燃料圧力を基準圧力として取得する基準圧力取得部と、前記燃圧センサにより検出される前記燃料圧力に基づいて、前記燃料圧力の変化を表す第一波形を取得する第一波形取得部と、予め作成された閉弁後圧力変動モデルに基づいて、前記燃料噴射弁により燃料が噴射されることで生じる前記燃料圧力の圧力変動のうち、該燃料噴射の終了後に持続している前記燃料圧力の圧力変動を演算する圧力変動演算部と、前記圧力変動演算部により演算される前記圧力変動を前記第一波形から除去した第二波形を取得する第二波形取得部と、前記第二波形取得部により取得された前記第二波形に基づき、前記噴孔からの燃料噴射状態を推定する噴射状態推定部と、を備えた燃料噴射状態推定装置であって、１燃焼サイクル内において以降に燃料噴射が実行されない状況で、前記燃料噴射弁から燃料を噴射させ、該燃料噴射が終了して以後も第一波形取得部により前記第一波形の取得を継続させ、その取得された前記第一波形に対して前記第二波形取得部により前記第二波形の取得を継続させ、その取得された前記第二波形と前記基準圧力との差を時系列の誤差データとして記憶する記憶部と、を備えることを特徴とする。

本燃料噴射状態推定装置では、燃料噴射弁から燃料が噴射されることで生じる燃料圧力の圧力変動の内、その燃料噴射の終了後も持続している燃料圧力の圧力変動が、予め作成された閉弁後圧力変動モデルに基づいて圧力変動演算部により演算される。ただし、複数の外乱要因が燃料圧力に影響を与えているために、演算された燃料圧力の圧力変動を第一波形から除去した第二波形には、除去しきれなかった誤差が残留し、噴射状態推定部により正確に燃料噴射状態を推定することができないおそれがある。問題となる誤差は、除去補正された第二波形と基準圧力との差により算出される圧力変動の大きさに該当する。よって、燃焼サイクル内において以降に燃料噴射が実行されない状況で、記憶部によりこの誤差が時系列で記憶されることで、除去しきれなかった誤差をより正確に把握することができる。ひいては、記憶部により記憶された誤差データを用いて第二波形を補正することで、対象とする燃料噴射により変化した燃圧の変動量を精度高く検出することが可能となる。

本実施形態に係る燃料噴射システムの構成を示す模式図である。 燃料圧力に対する従来の補正処理を説明するグラフである。 図２に示す補正処理により誤差が生じる場合があることを示すグラフである。 本実施形態に係るＥＣＵが実行する処理のフローチャートである。 本実施形態に係るＥＣＵが実行する処理のフローチャートである。

以下、車載ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料噴射システムに適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ディーゼルエンジン（内燃機関）は、４つの気筒＃１〜＃４を備えており、気筒内に高圧燃料を噴射して圧縮自着火燃焼させる。

図１は、燃料噴射システムの概略を示す模式図である。まず、燃料噴射弁１０を含むエンジンの燃料噴射システムについて説明する。

燃料タンク４０内の燃料は、燃料供給ポンプ４１によりコモンレール４２（蓄圧容器）に圧送されて蓄圧保持される。コモンレール４２には、各燃料配管４２ｂを介して、各気筒の燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）が接続されている。コモンレール４２内の燃料は、各吐出口４２ａから各燃料配管４２ｂを通じて、燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）へ分配供給される。複数の燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）は、所定の順序で燃料の噴射を行う。本実施形態では、＃１→＃３→＃４→＃２の順番で繰り返し噴射することを想定している。

なお、燃料供給ポンプ４１にはプランジャポンプが用いられており、プランジャの往復運動に同期して燃料が圧送される。そして、燃料供給ポンプ４１は、エンジン出力を駆動源としてクランク軸により駆動され、＃１→＃３→＃４→＃２の順番で噴射される期間中に、決められた回数だけ燃料を圧送する。

燃料噴射弁１０は、４気筒のディーゼルエンジンの各気筒に搭載され、コモンレール４２が蓄圧している燃料を噴射孔１１ｂから気筒内に噴射する。燃料噴射弁１０は、エンジンの運転状態に基づいて、１回の燃焼サイクルにおいてメイン噴射の前後にパイロット噴射およびアフタ噴射を含む多段噴射を行う。この燃料噴射弁１０は、以下に説明するボデー１１、ニードル形状の弁体１２及び電動アクチュエータ１３等を備えている。ボデー１１は、内部に高圧通路１１ａを形成するとともに、燃料を噴射する噴射孔１１ｂを形成している。弁体１２は、ボデー１１内に収容されて噴射孔１１ｂを開閉する。なお、上記燃料配管４２ｂ及び高圧通路１１ａによって、コモンレール４２から噴射孔１１ｂまで燃料を流通させる燃料供給経路が構成されている。

ボデー１１内には弁体１２に背圧を付与する背圧室１１ｃが形成されており、高圧通路１１ａ及び低圧通路１１ｄは背圧室１１ｃと接続されている。電動アクチュエータ１３は、高圧通路１１ａ及び低圧通路１１ｄと背圧室１１ｃとの連通状態を切り換えるように、制御弁１４を作動させる。電動アクチュエータ１３の駆動は、ＥＣＵ３０により制御される。

背圧室１１ｃが低圧通路１１ｄと連通するよう制御弁１４を作動させると、背圧室１１ｃ内の燃料圧力は低下して弁体１２はリフトアップ（開弁作動）し、噴射孔１１ｂが開かれる。その結果、コモンレール４２から高圧通路１１ａへ供給された高圧燃料は、噴射孔１１ｂから燃焼室へ噴射される。一方、背圧室１１ｃが高圧通路１１ａと連通するよう制御弁１４を作動させると、背圧室１１ｃ内の燃料圧力は上昇して弁体１２はリフトダウン（閉弁作動）し、噴射孔１１ｂが閉じられて燃料噴射が停止される。

燃圧センサ２０は、以下に説明するステム２１（起歪体）及び圧力センサ素子２２等を備えている。ステム２１はボデー１１に取り付けられており、ステム２１に形成されたダイヤフラム部２１ａが高圧通路１１ａを流通する高圧燃料の圧力を受けて弾性変形する。圧力センサ素子２２はダイヤフラム部２１ａに取り付けられており、ダイヤフラム部２１ａで生じた弾性変形量に応じて圧力検出信号をＥＣＵ３０へ出力する。燃圧センサ２０は、全ての燃料噴射弁１０に搭載されている。

ＥＣＵ３０（電子制御装置）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶装置、及び入出力インターフェイス等を備える周知のマイクロコンピュータである。ＥＣＵ３０は、車両のアクセルペダルの操作量やエンジン負荷、エンジン回転速度等に基づき目標噴射状態（噴射段数、噴射開始時期、噴射終了時期、噴射量等）を算出する。例えば、エンジン負荷及びエンジン回転速度に対応する最適噴射状態を、噴射状態マップにして記憶させておく。そして、現状のエンジン負荷及びエンジン回転速度に基づき、噴射状態マップを参照して目標噴射状態を算出する。

そして、算出した目標噴射状態に基づき噴射指令信号を設定する。例えば、目標噴射状態に対応する噴射指令信号を指令マップにして記憶させておき、算出した目標噴射状態に基づき、指令マップを参照して噴射指令信号を設定する。以上により、エンジン負荷及びエンジン回転速度に応じた噴射指令信号が設定され、ＥＣＵ３０から燃料噴射弁１０へ出力される。

本実施形態において、ＥＣＵ３０は、基準圧力取得部と、第一波形取得部と、圧力変動演算部と、第二波形取得部と、噴射状態推定部と、記憶部と、補正部と、負荷算出部と、次段噴射実行判定部と、禁止部と、燃料噴射量取得部と、噴射量判定部とに該当する。

図２において、（ａ）は、多段噴射するよう噴射指令信号を出力した時に燃料噴射弁１０に流れる駆動電流を示すタイムチャートであり、（ｂ）は、（ａ）の指令信号を出力した時に検出された燃圧の波形（多段噴射時検出波形Ｗ）を示す。また、（ｃ）は、単段噴射するよう噴射指令信号を出力した時に燃料噴射弁１０に流れる駆動電流を示すタイムチャートであり、（ｄ）は、（ｃ）の指令信号を出力した時に検出された圧力波形を示す。

（ｂ）に示す検出波形Ｗのうちｎ段目噴射に対応する部分の波形（（ｂ）中の一点鎖線参照）には、ｎ段目より前の噴射（n−１段目噴射、ｎ−２段目噴射、ｎ−３段目噴射・・・）に起因して生じる余波が重畳している。図２（ｄ）に示すn−１段目噴射の余波を例に説明すると、ｎ−１段目噴射が終了した後にも、ｎ−１段目噴射の余波として、所定周期で下降と上昇を繰り返しながら減衰していくうねり波形（（ｄ）中の一点鎖線参照）が現れる。この余波（うねり波形）が、ｎ段噴射時の検出波形Ｗのうちｎ段目噴射に対応する部分の波形（（ｂ）中の一点鎖線参照）に重畳している。そのため、検出波形Ｗをそのまま用いてｎ段目噴射にかかる噴射率変化を推定しようとすると、その推定誤差は極めて大きくなる。

そこで、従来では、検出波形Ｗから前段噴射の余波（うねり波形）を差し引いてｎ段目噴射に起因した圧力波形Ｗｎ（図２（ｆ）参照）を抽出する処理を実行している。この抽出処理において、うねり波形は（１）式に基づいて算出されるモデル波形に相当する。（１）式中のＰはモデル波形の値（燃圧センサ２０による検出圧力の規範値）を示し、Ｐ０は検出波形Ｗに対するモデル波形のオフセットずれ量を示す。（１）式中のＡ，ｋ，ω，θは、減衰振動における振幅、減衰係数、周波数、位相をそれぞれ示すパラメータである。（１）式中のｔは経過時間を示す。そして、上記各パラメータＡ，ｋ，ω，θが噴射態様（例えば噴射開始時燃圧や噴射量等）に応じて異なる値に設定され、経過時間ｔを変数として検出圧力の規範値Ｐが（１）式で特定される。

例えば、ｎ−１段目噴射の余波（うねり波形）の規範となるモデル波形を取得したい場合には、ｎ−１段目噴射の噴射開始時燃圧や噴射量等の噴射態様に基づき、メモリに記憶された各種態様毎のモデル波形の中から最も近い噴射態様のモデル波形を選択する。そして、その選択したモデル波形を、ｎ−１段目噴射の余波（うねり波形）の規範となるモデル波形ＣＡＬｎ−１として取得する。例えば、図２（ｅ）中の点線はモデル波形ＣＡＬｎ−１を表し、図２（ｅ）中の実線は（ｂ）の検出波形Ｗを表す。そして、検出波形Ｗからモデル波形ＣＡＬｎ−１を差し引く演算を実行して、図２（ｆ）に示す圧力波形Ｗｎを抽出する。このように抽出された圧力波形Ｗｎは、前段噴射のうねり波形成分が除去されているので、ｎ段目噴射に起因した噴射率変化との相関が高い圧力波形となっている。

しかし、図３に記載されるように、検出波形Ｗからモデル波形ＣＡＬｎ−１を差し引くことで圧力波形Ｗｎを抽出しても、ｎ−１段目噴射の余波を除去しきれず、圧力波形Ｗｎに誤差成分Ｐｅｒｒが残っていることがある。特に噴射量が多い場合に、モデル波形ＣＡＬｎ−１に誤差が生じていると、その誤差による影響は大きくなり、正確な圧力波形Ｗｎを抽出することは困難となる。

したがって、本実施形態では、１燃焼サイクルにおける燃料噴射のうち燃料噴射量が最大であるメイン噴射の噴射量が所定量よりも大きいと判定した場合に、モデル波形ＣＡＬｎ−１に誤差が生じた際の誤差成分Ｐｅｒｒの圧力変動量Ｐ’ｅｒｒ（以下、誤差変動量Ｐ’ｅｒｒと呼称）を記憶する。このとき、ディーゼルエンジンの運転状態がアフタ噴射を実行すべき運転状態であり、該運転状態における誤差変動量Ｐ’ｅｒｒをまだ記憶していない場合には、アフタ噴射を実行する噴射状態であっても、記憶処理を優先し、アフタ噴射の実行を禁止する。

誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの算出方法は次の通りである。１燃焼サイクル内において、以降に燃料噴射が実行されない状況で、メイン噴射を実行させる。そして、メイン噴射が終了して以後に検出された検出波形Ｗからモデル波形ＣＡＬｎ−１を差し引くことで圧力波形Ｗｎを抽出する。一方で、１燃焼サイクルの内初段の燃料噴射が実行されるよりも前の燃料圧力（目標圧力でも良い）を基準圧力Ｐｂａｓｅとして取得する。そして、圧力波形Ｗｎから基準圧力Ｐｂａｓｅを引くことで、誤差変動量Ｐ’ｅｒｒを算出する。

ただし、検出波形Ｗには燃料噴射以外にも様々な外乱要因が影響を与えており、圧力変動が生じている。したがって、これら全ての外乱要因を考慮したモデル波形ＣＡＬｎ−１を算出することは困難であるため、モデル波形ＣＡＬｎ−１を引いて算出した圧力波形Ｗｎには、そもそも微小なり圧力変動が生じていることが多い。よって、本実施形態では、あくまでメイン噴射により生じた圧力変動の影響を含む誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの周期的な変動振幅を記憶する。具体的には、この誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの絶対値が所定値よりも高く算出された場合に、誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの記憶処理が開始される。そして、誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの絶対値が所定値よりも低くなることで誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの記憶処理は終了する。この記憶処理の開始から終了までの期間、誤差変動量Ｐ’ｅｒｒは時系列の誤差データとして記憶される。

記憶された誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの誤差データは、アフタ噴射を実行した際に検出される検出波形Ｗを補正する際に用いられる。具体的には、（２）式に記載されるようにメイン噴射に対応する誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの誤差データがモデル波形ＣＡＬｎ−１に加算される。そして、加算補正されたモデル波形ＣＡＬｎ−１を検出波形Ｗから差し引くことで、圧力波形Ｗｎを抽出する。抽出された圧力波形Ｗｎは、従来では除去しきれなかった誤差も含めて除去することができているため、アフタ噴射を実行することで変化した燃料圧力の変動量をより正確に取得することができる。

本実施形態では、ＥＣＵ３０により後述する図４に記載の記憶処理実行判定処理を実行する。図４に示す記憶処理実行判定処理は、ＥＣＵ３０が電源オンしている期間中にＥＣＵ３０によって所定周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１００では、ディーゼルエンジンの運転状態がアフタ噴射を実行すべき運転状態であるか否かを判定する。この判定処理は、アフタ噴射の負荷が第一所定負荷よりも高く第二所定負荷よりも低い中負荷に収まっている場合に、アフタ噴射を実行すべき運転状態であると判定する。ディーゼルエンジンの運転状態がアフタ噴射を実行すべき運転状態ではないと判定した場合には（Ｓ１００：ＮＯ）、ステップＳ１４０に進み、後述の記憶処理を実行することのない通常運転を実行し、本制御を終了する。ディーゼルエンジンの運転状態がアフタ噴射を実行すべき運転状態であると判定した場合には（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、メイン噴射の噴射量が所定量よりも多いか否かを判定する。メイン噴射の噴射量が所定量よりも少ないと判定した場合には（Ｓ１１０：ＮＯ）ステップＳ１４０に進み、通常運転を実行し、本制御を終了する。これは、メイン噴射終了後に燃料圧力に継続して与える影響が小さく、誤差変動量Ｐ’ｅｒｒを記憶する必要性が低いことが推測される為である。メイン噴射の噴射量が所定量よりも多いと判定した場合には（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０では、現状の噴射状態と略同じ噴射状態における誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの記憶処理を既に実行したか否かを判定する。本実施形態では、噴射状態とは、コモンレール圧、燃料温度、及びメイン噴射の噴射量に該当する。現状の噴射状態と略同じ噴射状態における誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの記憶処理を既に実行したと判定した場合には（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、ステップＳ１４０に進み、通常運転を実行し、本制御を終了する。現状の噴射状態と略同じ噴射状態における誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの記憶処理をまだ実行していないと判定した場合には（Ｓ１２０：ＮＯ）、ステップＳ１３０に進み、誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの記憶処理実行要求を発令し、本制御を終了する。

次に、ＥＣＵ３０により後述する図５に記載の記憶処理を実行する。図５に示す記憶処理は、ＥＣＵ３０が電源オンしている期間中にＥＣＵ３０によって所定周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ２００にて、現在実行している燃料噴射が１燃焼サイクルにおける初段の噴射（先頭噴射）であるか否かを判定する。現在実行している燃料噴射が１燃焼サイクルにおける先頭噴射であると判定した場合には（Ｓ２００：ＹＥＳ）、後述のステップＳ２０５に進む。先頭噴射は、本実施形態ではパイロット噴射を想定している。この場合、パイロット噴射の噴射量が所定量よりも多くなる可能性は低いため、記憶処理を実行する必要性は低い。現在実行している燃料噴射が１燃焼サイクルおける先頭噴射ではないと判定した場合には（Ｓ２００：ＮＯ）、ステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０では、最終噴射を終了したか否かを判定する。この最終噴射とは、アフタ噴射の直前に実行される噴射に該当する。本実施形態では、メイン噴射に該当する。最終噴射を終了していないと判定した場合には（Ｓ２１０：ＮＯ）、ステップＳ２２０に進み、誤差変動量Ｐ’ｅｒｒを加算処理していないモデル波形ＣＡＬｎ−１を検出波形Ｗから差し引くことで圧力波形Ｗｎを抽出し、後述のステップＳ２０５に進む。例えば、先頭噴射と最終噴射との合間で燃料噴射を実行している場合には、最終噴射を終了していないと判定する。この際の燃料噴射量は所定量よりも少ない可能性が高く、記憶処理を実行する必要性は低い。最終噴射を終了したと判定した場合には（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、ステップＳ２３０に進む。

ステップＳ２３０では、ステップＳ１３０にて記憶処理実行要求を発令したか否かを判定する。記憶処理実行要求を発令していないと判定した場合には（Ｓ２３０：ＮＯ）、ステップＳ２４０に進み、現在実行している燃料噴射がアフタ噴射であるか否かを判定する。現在実行している燃料噴射がアフタ噴射ではないと判定した場合には（Ｓ２４０：ＮＯ）、本制御を終了する。現在実行している燃料噴射がアフタ噴射であると判定した場合には（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、ステップＳ２５０に進む。

ステップＳ２５０では、モデル波形ＣＡＬｎ−１に後述のステップＳ２７０で記憶したメイン噴射に対応する誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの誤差データを加えて補正する。補正したモデル波形ＣＡＬｎ−１を検出波形Ｗから差し引くことで、アフタ噴射が実行されることで変動した圧力波形Ｗｎを抽出する。そして、ステップＳ２０５にて、抽出した圧力波形Ｗｎに基づいて、燃料の噴射率変化を表した噴射率波形を演算する。

記憶処理実行要求を発令したと判定した場合には（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、ステップＳ２６０に進む。このとき、アフタ噴射の実行を禁止する（アフタ噴射を実行する駆動電流を０に設定を変更する）。仮にアフタ噴射を実行させると、アフタ噴射を実行させることで生じる燃料圧力の変動が検出波形Ｗに重畳し、正確な誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの算出が困難となるためである。

ステップＳ２６０では、ステップＳ２２０と同様に、誤差変動量Ｐ’ｅｒｒを加算補正していないモデル波形ＣＡＬｎ−１を検出波形Ｗから差し引くことで圧力波形Ｗｎを抽出する。ステップＳ２７０では、今回の燃焼サイクルにおいて先頭噴射を実行するよりも前の燃料圧力を基準圧力Ｐｂａｓｅとして取得する。そして、ステップＳ２８０で、圧力波形Ｗｎから基準圧力Ｐｂａｓｅを引くことで得られた誤差成分Ｐｅｒｒの圧力変動量としての誤差変動量Ｐ’ｅｒｒを取得する。誤差変動量Ｐ’ｅｒｒは、ステップＳ２９０にて時系列に誤差データとして記憶し、本制御を終了する。

上記構成により、本実施形態は、以下の効果を奏する。

・１燃焼サイクル内において以降に燃料噴射が実行されない状況で、誤差変動量Ｐ’ｅｒｒが時系列に誤差データとして記憶されることで、除去しきれなかった誤差成分Ｐｅｒｒの変動量をより正確に把握することができる。ひいては、誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの誤差データを用いてモデル波形ＣＡＬｎ−１を補正することで、対象とする燃料噴射により変化した燃料圧力の変動量を精度高く検出することが可能となる。

・メイン噴射が実行された状況で更にアフタ噴射を実行する場合に、モデル波形ＣＡＬｎ−１にメイン噴射に対応する誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの誤差データが加算されることでモデル波形ＣＡＬｎ−１が補正される。よって、補正されたモデル波形ＣＡＬｎ−１が検出波形Ｗから除去されることで圧力波形Ｗｎが取得されることとなるため、補正する前のモデル波形ＣＡＬｎ−１では除去しきれなかった外乱要因が燃料圧力に与える影響を抑制することができる。

・その噴射状態における誤差変動量Ｐ’ｅｒｒを記憶していないことを条件として、アフタ噴射の実行が禁止される。これにより、記憶していない噴射状態におけるより正確なメイン噴射に対応する誤差変動量Ｐ’ｅｒｒを記憶することができる。

・誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの絶対値が所定値よりも高く算出された場合に、誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの記憶処理が開始される。そして、誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの絶対値が所定値よりも低くなることで誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの記憶処理は終了される。この記憶処理の開始から終了までの期間、誤差変動量Ｐ’ｅｒｒは時系列で記憶される。このように必要最小限の誤差データを記憶することにより、余分な誤差データの記憶処理を抑制することができる。つまり、記憶する誤差データの記憶容量増加を抑制することができる。

上記実施形態を、以下のように変更して実行することもできる。

・上記実施形態では、メイン噴射を対象に誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの記憶を実行していた。このことについて、メイン噴射に限る必要はない。噴射量が所定量よりも多い燃料噴射であれば、どの燃料噴射にも上記実施形態に記載の記憶処理及び補正処理を実行することが好適である。ただし上記実施形態に記載の記憶処理は単段での噴射時に実行されるものである。例えばメイン噴射の噴射量を分割した分割噴射を実施し、分割噴射における初段の噴射量が所定量よりも多くなる場合には、分割噴射における初段噴射以降に実行される予定の燃料噴射は全て禁止されることになる。これにより、噴射された燃料噴射量が多い状況において、除去しきれない誤差を誤差変動量Ｐ’ｅｒｒとして記憶することが可能となる。

本別例に付随して、上記実施形態で実行していた、ディーゼルエンジンの運転状態がアフタ噴射を実行すべき運転状態であるか否かの判定処理（ステップＳ１００に該当の判定処理）は必ずしも実行する必要はない。より具体的には、ディーゼルエンジンの運転状態がアフタ噴射を実行すべき運転状態でなかったとしても、噴射量が所定量よりも多い噴射を実行し、且つ、そのときの噴射状態と略同じ噴射状態における誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの記憶処理をまだ実行していない場合に、記憶処理実行要求を発令してもよい。この場合、アフタ噴射が実施されない運転状態で記憶処理が実行することが想定されるため、アフタ噴射の禁止処理もまた必ず実行する必要はない。

・上記実施形態では、多段噴射を実行することを前提とし、１燃焼サイクルにおいて燃料噴射量が最大であるメイン噴射が終了して以後に検出された検出波形Ｗから誤差変動量Ｐ’ｅｒｒを算出していた。このことについて、必ずしも多段噴射時に誤差変動量Ｐ’ｅｒｒを算出する必要はない。例えば、１燃焼サイクルにおいて１度だけ燃料噴射を実行する単段噴射の終了後に検出された検出波形Ｗから誤差変動量Ｐ’ｅｒｒを算出してもよい。単段噴射であれば、１燃焼サイクル内において以降に燃料噴射は実行されないため、燃料噴射の禁止処理を実行する必要がない。したがって、記憶処理の簡便化を図ることが可能となる。

上記実施形態では、メイン噴射の燃料噴射量が所定量よりも多いか否かを判定していた（ステップＳ１１０に該当の判定処理）。このことについて、必ずしもメイン噴射の燃料噴射量が所定量よりも多いか否かを判定する必要はなく、例えば、燃料噴射量に関係なく、全ての燃料噴射量に対して誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの記憶処理を実行してもよい。

・上記実施形態では、所定量よりも大きい燃料噴射量でメイン噴射を実行したことを条件として、誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの絶対値が所定値よりも大きく算出された場合に誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの記憶処理を開始し、誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの絶対値が所定値よりも小さく算出された場合に誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの記憶処理を終了していた。このことについて、上記処理に限らず、例えばメイン噴射を終了してから所定期間の間に算出された誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの誤差データを記憶する。その後、アフタ噴射を実行することで検出された検出波形Ｗから圧力波形Ｗｎを抽出する際に、記憶した誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの誤差データから、誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの絶対値が所定値よりも大きい期間の誤差データを抜粋する。そして、この抜粋した誤差データをモデル波形ＣＡＬｎ−１に加算補正してもよい。

・上記実施形態では、記憶している誤差変動量Ｐ’ｅｒｒの誤差データをモデル波形ＣＡＬｎ−１に加え、補正したモデル波形ＣＡＬｎ−１を検出波形Ｗから引いていた。このことについて、誤差変動量Ｐ’ｅｒｒは必ずしもモデル波形ＣＡＬｎ−１に加える必要はなく、検出波形Ｗからモデル波形ＣＡＬｎ−１及び誤差変動量Ｐ’ｅｒｒを引いてもよい。

・上記実施形態では、モデル波形ＣＡＬｎ−１が（１）式に基づいて算出されていた。このことについて、モデル波形ＣＡＬｎ−１は必ずしも（１）式に基づいて算出される必要はなく、アフタ噴射が実行されない噴射状態において、メイン噴射の実行後に継続して変動する燃料圧力の変動をモデル波形ＣＡＬｎ−１として記憶してもよい。この場合、記憶されるモデル波形ＣＡＬｎ−１には、燃料圧力に変動を与える様々な外乱要因による影響が含まれている。このため、メイン噴射が実行され、且つアフタ噴射を実行する状況で、メイン噴射に対応するモデル波形ＣＡＬｎ−１を検出波形Ｗから引くことで、アフタ噴射により変化した燃料圧力の変動量をより精度高く検出することが可能となる。

１０…燃料噴射弁、１１ｂ…噴射孔、１２…弁体、２０…燃圧センサ、３０…ＥＣＵ、４１…燃料供給ポンプ、４２…コモンレール、４２ａ…吐出口、４２ｂ…燃料配管。

Claims (8)

1. 燃料供給ポンプ（４１）から供給される燃料を蓄圧する蓄圧容器（４２）と、
   前記蓄圧容器の吐出口（４２ａ）に接続される燃料配管（４２ｂ）と、
   前記燃料配管を通じて前記蓄圧容器から供給される燃料を噴射させる噴孔（１１ｂ）、及び前記噴孔を開閉する弁体（１２）を有する燃料噴射弁（１０）と、
   前記吐出口から前記噴孔に至るまでの燃料供給経路に設けられて燃料圧力を検出する燃圧センサ（２０）と、
   を備え、１燃焼サイクル内で燃料を複数回噴射する多段噴射制御を実行する燃料噴射システムに適用され、
   前記燃料噴射弁により初段の燃料噴射が実行されるよりも前の前記燃料圧力を基準圧力として取得する基準圧力取得部と、
   前記燃圧センサにより検出される前記燃料圧力に基づいて、前記燃料圧力の変化を表す第一波形を取得する第一波形取得部と、
   予め作成された閉弁後圧力変動モデルに基づいて、前記燃料噴射弁により燃料が噴射されることで生じる前記燃料圧力の圧力変動のうち、該燃料噴射の終了後に持続している前記燃料圧力の圧力変動を演算する圧力変動演算部と、
   前記圧力変動演算部により演算される前記圧力変動を前記第一波形から除去した第二波形を取得する第二波形取得部と、
   前記第二波形取得部により取得された前記第二波形に基づき、前記噴孔からの燃料噴射状態を推定する噴射状態推定部と、
   を備えた燃料噴射状態推定装置（３０）であって、
   １燃焼サイクル内において以降に燃料噴射が実行されない状況で、前記燃料噴射弁から燃料を噴射させ、該燃料噴射が終了して以後も第一波形取得部により前記第一波形の取得を継続させ、その取得された前記第一波形に対して前記第二波形取得部により前記第二波形の取得を継続させ、その取得された前記第二波形と前記基準圧力との差を時系列の誤差データとして記憶する記憶部と、
   を備えることを特徴とする燃料噴射状態推定装置。
2. １燃焼サイクル内において直前に燃料が噴射された状況で再度燃料を噴射する場合には、前記圧力変動演算部により演算された前記圧力変動に、前記記憶部により記憶された前記直前の噴射に対応する前記誤差データを加算することで前記圧力変動を補正する補正部を備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射状態推定装置。
3. 内燃機関の負荷を算出する負荷算出部と、
   前記負荷算出部により算出される前記負荷が第一所定負荷よりも高く第二所定負荷よりも低い中負荷に収まっているか否かで、１燃焼サイクル内で燃料噴射量が最大である燃料噴射としてのメイン噴射後に次の噴射としての次段噴射を実行すべき運転状態であるか否かを判定する次段噴射実行判定部と、
   を備え、
   前記補正部は、前記次段噴射実行判定部により前記次段噴射を実行すべき運転状態であると判定されたことを条件として、前記次段噴射により生じる前記燃料圧力の変化に対して、前記補正部による前記補正を実行することを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射状態推定装置。
4. 前記次段噴射実行判定部により前記次段噴射を実行すべき運転状態であることが判定された場合に、前記記憶部が前記運転状態における前記誤差データを記憶していないことを条件として、前記次段噴射の実行を禁止して前記記憶部により前記次段噴射の直前の噴射に対応する前記誤差データを記憶させる禁止部を備えることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射状態推定装置。
5. 前記記憶部は、前記運転状態における前記誤差データを記憶していず、且つ前記次段噴射が実行されない噴射状態であることを条件として、前記次段噴射の直前の噴射に対応する前記誤差データを記憶することを特徴とする請求項３又は４に記載の燃料噴射状態推定装置。
6. 前記次段噴射は、アフタ噴射であることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の燃料噴射状態推定装置。
7. 前記燃料噴射弁から逐次噴射された噴射毎の燃料噴射量を取得する燃料噴射量取得部と、
   前記燃料噴射量取得部により取得された前記燃料噴射量が所定量よりも大きいことを判定する噴射量判定部と、
   を備え、
   前記記憶部は、前記噴射量判定部により前記燃料噴射量が前記所定量よりも大きいと判定されたことを条件として、該当の燃料噴射に対応する前記誤差データを記憶することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃料噴射状態推定装置。
8. 前記記憶部は、前記第二波形と前記基準圧力との差の周期的な変動振幅が所定値よりも大きい期間における前記差を前記誤差データとして記憶し、前記差の周期的な変動振幅が前記所定値よりも小さい期間における前記差を前記誤差データとして記憶しないことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の燃料噴射状態推定装置。

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