WO2017098904A1 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

燃料噴射制御装置は、メモリ（８０ｂ）に、予め燃料噴射弁（１５）の機差のばらつきを補正するための補正量が記憶されている。具体的には、補正量は、指示開弁時間における実噴射量が指示噴射量と合致するように指示開弁時間を補正する値である。さらに補正量は、筒内への噴射が開始されてからニードル（１５ａ）が最大の噴射率に達する位置までの指示噴射量に対する補正量である。そして補正量を用いて指示開弁時間が補正され、補正された指示補正開弁時間によって指示燃料圧力が補正される。したがってニードル（１５ａ）が動作中の指示噴射量が補正されるので、指示開弁速度の誤差が補正されることになる。これによって噴射率の機差が補正されるので、機差による噴射率のばらつきを低減することができる。

Description

燃料噴射制御装置 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１５年１２月１１日に出願された日本特許出願番号２０１５－２４２５６４号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、内燃機関の燃焼室への燃料噴射に用いられる燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置に関する。

　燃料噴射装置にて噴射率を制御すると、燃焼騒音を低減することができる。具体的には、噴射率の傾きを緩やかにすると、熱発生率の変化が緩やかになるため、燃焼騒音を低減することができる。

　このような噴射率の傾きを制御する技術が、特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の燃料噴射装置では、電圧によってリフト量を制御する電歪アクチュエータを用いて、ニードル速度を可変させ、噴射率の傾きを制御している。

　特許文献１に記載の燃料噴射装置のように、噴射率傾きの調整自由度を高く取り過ぎてしまうと構造が複雑となり生産性および費用対効果が悪化する。そこで噴射率の傾きの調整自由度を２段階または３段階にする簡素な構成とすることが考えられる。このような場合、逆に、噴射率の傾きの細やかな調整が不可能となり、燃料噴射装置の機差により燃焼騒音が悪化する可能性がある。

特開平１１－２００９８１号公報

　本開示は、簡素な構成により燃料騒音を低減することができる燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

　本開示は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

　本開示の燃料噴射制御装置は、開弁時間を補正する補正量を記憶している記憶部と、記憶部に記憶されている補正量に基づいて、開弁時間を補正するとともに、補正後の開弁時間に応じて、指示燃料圧力を補正する補正部と、指示開弁速度、ならびに補正部によって補正された指示補正燃料圧力および指示補正開弁時間に基づいて速度調整部を制御する開閉制御部と、を備える。補正量は、開弁時間指示部からの指示開弁時間にて燃料噴射弁による噴射を実施した実噴射量が指示噴射量と合致するように指示開弁時間を補正する値であって、筒内への噴射が開始されてから弁体が最大の噴射率に達する位置までの指示噴射量に対する補正量である。

　このような本開示に従えば、記憶部には、予め機差のばらつきを補正するための補正量が記憶されている。具体的には、補正量は、指示開弁時間における実噴射量が指示噴射量と合致するように指示開弁時間を補正する値である。さらに補正量は、筒内への噴射が開始されてから弁体が最大の噴射率に達する位置までの指示噴射量に対する補正量である。そして補正量を用いて指示開弁時間が補正され、補正された指示補正開弁時間によって指示燃料圧力が補正される。したがって弁体が動作中の指示噴射量が補正されるので、指示開弁速度の誤差が補正されることになる。これによって噴射率の機差が補正されるので、機差による噴射率のばらつきを低減することができる。したがって噴射率を高精度な制御でなく複数段階での制御と、開弁時間の制御とによって、燃焼騒音を低減した噴射率を実現することができる。このように簡単な構成の燃料噴射装置であっても、燃焼騒音を低減することができる。

図１は、第１実施形態の内燃機関の燃焼システムを説明する図である。 図２は、内燃機関の配管構成を説明する図である。 図３は、ニードルの動作を説明する図である。 図４は、噴射率を説明するグラフである。 図５は、熱発生率を説明するグラフである。 図６は、初期噴射率と性能との関係を示すグラフである。 図７は、熱発生率を説明するグラフである。 図８は、噴射率高さと性能との関係を示すグラフである。 図９は、通電時間と噴射量との関係を示すグラフである。 図１０は、通電時間と噴射量との関係を示すグラフである。 図１１は、学習処理を示すフローチャートである。 図１２は、補正量のマップを示す図である。 図１３は、燃料噴射処理を示すフローチャートである。 図１４は、補正用噴射量Ｑａｄｊを説明するためのグラフである。 図１５は、補正量ΔＰｃを求めるためのグラフである。 図１６は、噴射率の波形を示すグラフである。 図１７は、パイロット噴射量と性能との関係を示す図である。 図１８は、アフター噴射量と性能との関係を示す図である。 図１９は、第２実施形態の燃料噴射制御を示すフローチャートである。 図２０は、第３実施形態の燃料噴射制御を示すフローチャートである。 図２１は、基本燃焼速度を示すグラフである。 図２２は、噴射圧力と補正係数との関係を示すグラフである。

　以下、図面を参照しながら本開示を実施するための形態を、複数の形態を用いて説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

　（第１実施形態）
　本開示の第１実施形態に関して、図１～図１６を用いて説明する。第１実施形態の燃料噴射制御装置は、図１に示す電子制御装置（ＥＣＵ）８０により提供される。ＥＣＵ８０は、記憶媒体であるメモリ８０ｂに記憶されているプログラムを実行し、各部を制御する。ＥＣＵ８０は、少なくともひとつの演算処理装置（ＣＰＵ）と、プログラムとデータとを記憶する記憶媒体とを有する。ＥＣＵ８０は、たとえばコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータ８０ａによって実現される。メモリ８０ｂは、コンピュータによって読み取り可能なプログラムおよびデータを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。メモリ８０ｂは、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって実現される。

　マイクロコンピュータ８０ａは、メモリ８０ｂに記憶された所定のプログラムを実行することで、燃焼システムが備える燃料噴射弁１５、燃料ポンプ１５ｐ、ＥＧＲバルブ１７ａ、および調温バルブ１７ｄ等の作動を制御する。これらの制御により、燃焼システムが備える内燃機関１０での燃焼状態は、所望の状態に制御される。燃焼システムおよびＥＣＵ８０は車両に搭載される。車両は、内燃機関１０の出力を駆動源として走行する。

　内燃機関１０は、シリンダブロック１１、シリンダヘッド１２およびピストン１３等を備える。シリンダヘッド１２には、吸気バルブ１４ｉｎ、排気バルブ１４ｅｘ、燃料噴射弁１５および燃焼センサをなす筒内圧センサ２１が取り付けられている。

　内燃機関１０は、圧縮自着火式のディーゼルエンジンであり、図２に示すように、複数の気筒１１０を有する。各気筒１１０には燃料噴射弁１５が取り付けられており、燃料噴射弁１５から気筒１１０内に噴射された燃料は、図示しないピストン１３により圧縮されて自着火燃焼する。図２の例では４気筒エンジンである。

　燃料ポンプ１５ｐは、燃料タンク内の燃料をコモンレール１５ｃへ圧送する。コモンレール１５ｃは、燃料噴射弁１５に供給する燃料を高圧の状態で蓄える蓄圧部として機能する。ＥＣＵ８０が燃料ポンプ１５ｐの作動を制御することで、コモンレール１５ｃ内の燃料は、目標圧力Ｐｔｒｇに維持された状態でコモンレール１５ｃに蓄えられる。コモンレール１５ｃは、蓄圧された燃料を各気筒１１０の燃料噴射弁１５へ分配する。

　燃料噴射弁１５は、弁体であるニードル１５ａを有し、ニードル１５ａの開閉によって内燃機関１０の気筒１１０内に燃料を直接噴射する。燃料噴射弁１５から噴射された燃料は、燃焼室１１ａで吸気と混合して混合気を形成し、混合気はピストン１３により圧縮されて自着火する。したがって内燃機関１０は、圧縮自着火式のディーゼルエンジンであり、燃料には軽油が用いられている。

　燃料噴射弁１５は、アクチュエータ１５ｂおよびニードル１５ａをボデー１５ｄ内部に収容して構成されている。アクチュエータ１５ｂへの通電をＥＣＵ８０がオンさせると、アクチュエータ１５ｂによって図示しない背圧室のリーク通路が開弁する。すると背圧低下に伴いニードル１５ａが開弁作動し、ボデー１５ｄに形成されている噴孔１５ｅが開弁されて噴孔１５ｅから燃料が噴射される。通電をオフさせると、ニードル１５ａが閉弁作動して燃料噴射が停止される。

　アクチュエータ１５ｂは、ニードル１５ａの開弁速度を複数の段階にわたって調整可能に構成される。アクチュエータ１５ｂは、たとえばピエゾスタックを含んで構成される。ピエゾスタックは、たとえばＰＺＴ（ＰｂＺｒＴｉＯ３）と呼ばれる層と薄い電極層が交互に積まれた積層体で、ピエゾ素子の特性である逆圧電効果により電圧を印加することで伸び縮みする。アクチュエータ１５ｂは、ピエゾスタックの変位を用いて、ニードル１５ａの位置を制御する。

　たとえばピエゾスタックに電圧が印加されていない状態では、図３に示すように、ニードル１５ａは閉じた状態であり、燃料噴射は行われない。そしてピエゾスタックに電圧を印加すると、ピエゾスタックは膨張して、膨張を動力として、ニードル１５ａが押し上げられ図３に示すように、燃料噴射が開始される。ピエゾスタックに印加されている電圧をオフにすると、放電して、ピエゾスタックは収縮する。これによってニードル１５ａが押し下げられ燃料噴射が停止する。アクチュエータ１５ｂに供給する電圧を制御することによって、ピエゾスタックの膨張量を制御することができる。したがって電圧を制御することによって、ニードル１５ａの開弁速度を複数の段階にわたって調整することができる。したがってアクチュエータ１５ｂは、速度調整部として機能する。

　内燃機関１０は、さらに図２に示すように、吸気管１６ｉｎ、吸気分配管１６０、排気管１６ｅｘ、排気集合管１６１およびＥＧＲ管１７を備える。またシリンダヘッド１２に形成されている吸気ポート１２ｉｎおよび排気ポート１２ｅｘには、吸気分配管１６０および排気集合管１６１が接続されている。吸気管１６ｉｎは、吸気（新気）を気筒１１０へ向けて流通させる。吸気分配管１６０は、吸気管１６ｉｎの下流端部に接続されて吸気を複数の気筒１１０へ分配する。排気集合管１６１は、各々の気筒１１０から排出された排気を集合させる。排気管１６ｅｘは、集合した排気を図示しない排気浄化装置へ流通させる。

　ＥＧＲ管１７は、排気再循環装置を構成し、排気の一部をＥＧＲガスとして還流し、吸気に導入する。ＥＧＲガスは、還流ガスとも呼ばれる。ＥＧＲ管１７の下流端部は、吸気分配管１６０または吸気管１６ｉｎに接続されている。これにより、ＥＧＲクーラ１７ｂで冷却されたＥＧＲガスが新気に混合され、ＥＧＲガスと新気が混合した吸気が、吸気分配管１６０により各々の気筒１１０へ分配される。

　ＥＧＲ管１７にはＥＧＲバルブ１７ａが取り付けられている。ＥＣＵ８０がＥＧＲバルブ１７ａの作動を制御することで、ＥＧＲ管１７の開度が制御され、ＥＧＲガスの流量であるＥＧＲ量が制御される。したがってＥＣＵ８０は、排気再循環装置による還流量を制御する排気制御部して機能する。

　さらに、ＥＧＲ管１７のうちＥＧＲバルブ１７ａの上流部分には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１７ｂ、バイパス管１７ｃおよび調温バルブ１７ｄが取り付けられている。バイパス管１７ｃは、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ１７ｂをバイパスするバイパス流路を形成する。調温バルブ１７ｄは、バイパス流路の開度を調整することで、ＥＧＲクーラ１７ｂを流れるＥＧＲガスと、バイパス流路を流れるＥＧＲガスとの割合を調整する。これによって吸気管１６ｉｎへ流入するＥＧＲガスの温度を調整する。

　ここで、吸気ポート１２ｉｎへ流入する吸気には、吸気管１６ｉｎから流入する外部空気である新気およびＥＧＲガスが含まれる。したがって、調温バルブ１７ｄによりＥＧＲガスの温度を調整することは、吸気ポート１２ｉｎへ流入する吸気の温度であるインテークマニホルド温度を調整することに相当する。また吸気管１６ｉｎには図２に示すように、スロットルバルブ２９が取り付けられており、スロットルバルブ２９の開度を調整することで吸気に含まれる新気の流量を調整する。

　吸気分配管１６０の形状は、吸気が各々の気筒１１０へ均等に分配されるように設定されている。しかし、ＥＧＲガスについては各々の気筒１１０へ均等に分配させることは困難であり、ＥＧＲ管１７の下流端部が接続される位置や吸気分配管１６０の形状等に起因して、分配ばらつきが生じる。すなわち、各々の気筒１１０へ流入する吸気のＥＧＲガス濃度にはばらつきが生じている。図２中の矢印は、各々の気筒１１０へ流入するＥＧＲガスの流れを示す。図２の例では、最も吸気管１６ｉｎに近い気筒１１０へＥＧＲガスが最も流入しやすいレイアウトになっている。

　ＥＣＵ８０には、筒内圧センサ２１、酸素濃度センサ２２、レール圧センサ２３、クランク角センサ２４およびアクセルペダルセンサ２５等、各種センサによる検出信号が入力される。

　筒内圧センサ２１は、燃焼室１１ａの圧力である筒内圧に応じた検出信号を出力する。筒内圧センサ２１は、圧力検出素子に加えて温度検出素子２１ａを有しており、燃焼室１１ａの温度である筒内温度に応じた検出信号も出力する。

　酸素濃度センサ２２は、吸気管１６ｉｎに取り付けられ、吸気中の酸素濃度に応じた検出信号を出力する。検出対象となる吸気は、新気とＥＧＲガスが混合したものである。レール圧センサ２３はコモンレール１５ｃに取り付けられており、蓄圧されている燃料の圧力であるレール圧に応じた検出信号を出力する。

　クランク角センサ２４は、ピストン１３により回転駆動するクランク軸の回転速度であって、単位時間あたりのクランク軸の回転数であるエンジン回転数に応じた検出信号を出力する。アクセルペダルセンサ２５は、車両運転者により踏み込み操作されるアクセルペダルの踏込量、つまりエンジン負荷に応じた検出信号を出力する。

　ＥＣＵ８０は、これらの検出信号に基づき、燃料噴射弁１５、燃料ポンプ１５ｐ、ＥＧＲバルブ１７ａ、および調温バルブ１７ｄの作動を制御する。これにより、燃料の噴射開始時期、噴射量、噴射圧、ＥＧＲガス流量、およびインテークマニホルド温度が制御される。

　燃料噴射弁１５の作動を制御している時のマイクロコンピュータ８０ａは、燃料の噴射開始時期、噴射量、および多段噴射に係る噴射段数を制御する噴射制御部８５ａとして機能する。したがって噴射制御部８５ａは、燃料噴射装置を制御する燃料噴射制御装置として機能する。燃料ポンプ１５ｐの作動を制御している時のマイクロコンピュータ８０ａは、噴射圧を制御する燃圧制御部８５ｂとして機能する。ＥＧＲバルブ１７ａの作動を制御している時のマイクロコンピュータ８０ａは、ＥＧＲガス流量を制御するＥＧＲ制御部８５ｃとして機能する。調温バルブ１７ｄの作動を制御している時のマイクロコンピュータ８０ａは、インテークマニホルド温度を制御するインテークマニホルド温度制御部８５ｅとして機能する。

　図４の上段は、アクチュエータ１５ｂに供給される電圧を示す。電圧波形にしたがって燃料噴射弁１５への通電が制御される。具体的には、ｔ１時点で通電が開始され、通電時間Ｔｑに通電オンが継続される。要するに、オンのタイミングにより噴射開始時期が制御される。また、通電時間Ｔｑにより噴射期間が制御され、ひいては噴射量が制御される。

　図４の中段は、ニードル１５ａの位置を示す。通電開始のｔ１時点から、ニードル１５ａが上昇するｔ２時点までにはタイムラグが存在する。また、通電終了時点から実際にニードル１５ａが基準位置になるまでにもタイムラグが存在する。

　図４の下段は、噴孔１５ｅからの燃料の噴射状態の変化を示す。具体的には、単位時間あたりに噴射される燃料の噴射量、つまり噴射率の変化を示す。図示されるように、ニードル位置と同様にタイムラグが発生し、ニードル位置の変化量、すなわちニードル１５ａの開弁速度と噴射率とに相関関係がある。開弁速度が大きいと噴射率の変化が大きくなり、開弁速度が小さいと噴射率の変化が小さくなる。また実際に噴射が為されている期間Ｔｑ１は、通電時間Ｔｑで制御される。

　次に、噴射率の熱発生率との関係について、図５を用いて説明する。図５に示す噴射では、多段噴射であり、メイン噴射の前にパイロット噴射を実施している。そして図５の上段では、パイロット噴射は同じ噴射率であり、メイン噴射の３パターン示している。メイン噴射は、ニードル１５ａが最大の変位位置になるまで、２段階で開弁速度が変化している。そして前半の開弁速度が後半の開弁速度よりも大きい。図５では、後段の開弁速度を３パターンに変えており、そのときの熱発生率が図５の下段に示されている。

　図５の下段では、噴射された燃料の、燃焼室１１ａでの燃焼状態の変化を示す。具体的には、噴射された燃料と吸気の混合気が自着火燃焼することに伴い生じる、単位時間あたりの熱量、つまり熱発生率の変化を示す。図示されるように、噴射開始の時点から、実際に燃焼が開始される時点までにはタイムラグが存在する。熱発生率は、開弁速度が大きいほど、変化が大きい。

　次に、噴射率と燃費、スモークおよび燃料騒音との関係について、図６を用いて説明する。図６では、図５と３パターンの開弁速度に対応しており、たとえば最も開弁速度が大きい噴射率では、燃費、スモークおよび燃焼騒音の全てに優れている。しかし、図５の実線で示す開弁速度では、燃焼騒音が許容限界よりも悪化している。したがって開弁速度が機差によって異なると、燃焼騒音が許容限界を超えることがあるので、開弁速度の制御は重要である。

　次に、開弁速度が同じ場合について、図７および図８を用いて説明する。図７の上段で示すように、メイン噴射の３パターン示している。メイン噴射は、同じ噴射量であり、開弁速度も互いに等しいが、維持する最大噴射率が異なる。すると図７の下段に示すように、熱発生率は、噴射率が高さｃに対応する図８に示すように、熱発生率の傾きは互いに等しいので、燃焼騒音は３パターンでともに同じである。そして噴射率が最も高い波形が、燃費およびスモークが優れている。換言すると、開弁速度が同じならば噴射率が高いほうが好ましい。

　次に、噴射量と通電時間との関係について、図９および図１０を用いて説明する。図９では、３パターンの開弁速度の波形を示している。噴射量と通電時間とは、正比例の関係にある。そして同じ通電時間であると、開弁速度が速いほうが噴射量が多いことがわかる。

　図１０に示すように、通電時間と噴射量との理論上の誤差がない波形に対して、実際の噴射では、機差によって誤差が生じる。そして噴射量を維持するためには、通電時間を調整すればよい。換言すると、通電時間を調整すれば、誤差を補正することができる。

　そこで誤差を補正するための補正量を学習する制御に関して、図１１および図１２を用いて説明する。図１１に示すフローは、ＥＣＵ８０によって、たとえば工場出荷時に実施される。ユーザの指示によって図１１に示す学習処理が開始されると、ステップＳ１１では、学習する噴射圧力に設定し、ステップＳ１２に移る。ステップＳ１２では、学習する目標噴射量を設定し、ステップＳ１３に移る。ステップＳ１３では、学習する開弁速度、すなわち学習するニードル上昇速度に設定し、ステップＳ１４に移る。

　ステップＳ１４では、設定した噴射圧力および目標噴射量より通電期間を算出し、ステップＳ１５に移る。ステップＳ１５では、設定した噴射圧力で算出した通電期間にわたって噴射した実噴射量を計測し、ステップＳ１６に移る。

　ステップＳ１６では、実噴射量と誤差のない噴射量との偏差が所定値以内であるか否かを判断し、所定値以内でれば、ステップＳ１７に移り、所定値以内でなければステップＳ１８に移る。ステップＳ１８では、通電期間を微調整し、ステップＳ１５に戻る。

　ステップＳ１７では、偏差が所定値以内であるので、通電期間の調整量を記憶部であるメモリ８０ｂに記憶し、ステップＳ１９に移る。通電期間の調整量は補正量であり、指示開弁時間にて燃料噴射弁１５による噴射を実施した実噴射量が指示噴射量と合致するように指示開弁時間を補正する値である。

　ステップＳ１９では、ニードル上昇速度分の学習を完了したか否かを判断し、学習が完了している場合には、ステップＳ１１０に移り、学習が完了していない場合には、ステップＳ１３に戻る。これによって制御に用いられる開弁速度について、調整量である補正量が記憶される。

　ステップＳ１１０では、噴射量分の学習を完了したか否かを判断し、学習が完了している場合には、ステップＳ１１１に移り、学習が完了していない場合には、ステップＳ１２に戻る。これによって制御に用いられる噴射量について、補正量が記憶される。

　ステップＳ１１１では、噴射圧力分の学習を完了したか否かを判断し、学習が完了している場合には、本フローを終了し、学習が完了していない場合には、ステップＳ１１に戻る。これによって制御に用いられる噴射圧力について、補正量が記憶される。

　このような学習処理によって、図１２に示すようなマップがメモリ８０ｂに記憶される。マップには、たとえば所定の噴射圧力毎に、所定の開弁速度と所定の目標噴射量である場合の補正量が記憶される。開弁速度は、たとえばＨｉｇｈ、ＭｉｄおよびＬｏｗの三段階である。

　次に、このような補正量を用いた燃料噴射制御に関して、図１３～図１７を用いて説明する。図１３に示す燃料噴射制御は、エンジンが駆動している状態で短時間に繰り返し実施される制御である。

　ステップＳ２１では、検出したエンジン回転数およびアクセル開度に基づき噴射量Ｑ、噴射圧Ｐｃ、およびニードル上昇速度モードＭｄ（Ｈ、Ｍ、Ｌ）を算出し、ステップＳ２２に移る。ここでは、上昇速度モードは、３パターンとしている。したがってステップＳ２２によって、ＥＣＵ８０は、内燃機関１０への出力要求に基づいて、噴射圧である燃料圧力を指示する燃料圧力指示部として機能している。またステップＳ２２によって、ＥＣＵ８０は、出力要求に基づいて、燃料噴射弁１５から噴射される噴射量である燃料量を指示する噴射量指示部としても機能している。

　ステップＳ２２では、噴射圧Ｐｃ、ニードル上昇速度モードＭｄに基づき補正用噴射量Ｑａｄｊを算出し、ステップＳ２３に移る。ここで補正用噴射量について、図１４を用いて説明する。図１４では、図４と同様に、電圧、ニードル位置および噴射率を上三段に示している。そして最下段には、噴射量と時間との関係が示されており、噴射率が上昇するにつれて、噴射量が徐々に増加する。そして、ニードル１５ａが上昇しきって、最大位置にいたるまでの噴射量が、補正用噴射量Ｑａｄｊである。これは、次式（１）によって示される。
　　　Ｑａｄｊ＝ｇ（Ｐｃ、Ｍｄ）　　　…（１）

　ステップＳ２３では、補正用噴射量Ｑａｄｊ、噴射圧Ｐｃ、ニードル上昇速度モードＭｄより通電期間ＴＱａｄｊを次式（２）を用いて算出し、ステップＳ２４に移る。ステップＳ２３によって、ＥＣＵ８０は、指示燃料圧力、指示噴射量および指示開弁速度に基づいて、ニードル１５ａの開弁時間を指示する開弁時間指示部として機能する。
　　　ＴＱａｄｊ＝ｆ（Ｑａｄｊ、Ｐｃ、Ｍｄ）　　　…（２）

　ステップＳ２４では、噴射圧Ｐｃ－Δ、Ｐｃ＋Δそれぞれについて補正用噴射量Ｑａｄｊ、ニードル上昇速度モードＭｄにてマイナス通電期間ＴＱｍ、プラス通電期間ＴＱｐを式（３）および式（４）によって算出する。また、噴射圧Ｐｃ－Δ、Ｐｃ＋Δそれぞれについて補正用噴射量Ｑａｄｊ、ニードル上昇速度モードＭｄにてマイナス通電補正量ΔＴＱｍ、プラス通電補正量ΔＴＱｐを式（５）および式（６）に示すようにメモリ８０ｂから読み出し、ステップＳ２５に移る。ここでΔは、固定値である。
　　　ＴＱｍ＝ｆ（Ｑａｄｊ、Ｐｃ－Δ、Ｍｄ）　　　…（３）
　　　ＴＱｐ＝ｆ（Ｑａｄｊ、Ｐｃ＋Δ、Ｍｄ）　　　…（４）
　　　ΔＴＱｍ＝ｈ（Ｑａｄｊ、Ｐｃ－Δ、Ｍｄ）　　…（５）
　　　ΔＴＱｐ＝ｈ（Ｑａｄｊ、Ｐｃ＋Δ、Ｍｄ）　　…（６）

　ステップＳ２５では、圧力補正量ΔＰｃを算出し、ステップＳ２６に移る。ここで圧力補正量ΔＰｃの算出方法について、図１５を用いて説明する。算出された通電期間ＴＱａｄｊに対応する圧力補正量ΔＰｃを算出するため、図１５に示すように通電期間と圧力補正量とが一次関数で変化すると仮定し、内挿によって求めている。具体的には、図１５に基づいた内挿の式である式（７）によって求められる。

　ステップＳ２６では、補正後の噴射圧Ｐｃ＋ΔＰｃ、ニードル上昇速度モードＭｄ、噴射量Ｑで通電期間ＴＱを式（８）を用いて算出する。さらに補正後の噴射圧Ｐｃ＋ΔＰｃ、ニードル上昇速度モードＭｄ、噴射量Ｑで通電期間補正量ΔＴＱを式（９）に示すようにメモリ８０ｂから読み出し、ステップＳ２７に移る。ステップＳ２５およびステップＳ２６によって、ＥＣＵ８０は、メモリ８０ｂに記憶されている補正量に基づいて、開弁時間を補正するとともに、補正後の開弁時間に応じて、指示燃料圧力を補正する補正部８５ｆとして機能する。
　　　ＴＱ＝ｆ（Ｑ、Ｐｃ＋ΔＰｃ、Ｍｄ）　　　…（８）
　　　ΔＴＱ＝ｈ（Ｑ、Ｐｃ＋ΔＰｃ、Ｍｄ）　　…（９）

　ステップＳ２７では、補正後の噴射圧Ｐｃ＋ΔＰｃ、ニードル上昇速度モードＭｄ、補正後の通電期間ＴＱ＋ΔＴＱで噴射を実施し、本フローを終了する。ステップＳ２７によって、ＥＣＵ８０は、指示開弁速度、ならびに補正部８５ｆによって補正された指示補正燃料圧力および指示補正開弁時間に基づいて速度調整部を制御する開閉制御部として機能する。

　したがってＥＣＵ８０は、指示燃料圧力に基づいて、コモンレール１５ｃを制御するので、燃料圧力を制御する燃料圧力制御部として機能する。またＥＣＵ８０は、出力要求に基づいて、アクチュエータ１５ｂを制御するので、ニードル１５ａの開弁速度を指示する開弁速度指示部として機能する。

　このような燃料噴射制御によって、図１６に示すように圧力補正前の状態から、補正される。補正後の噴射率の波形は、ニードル上昇速度モードＭｄが等しくなるように補正量が用いられている。これによって噴射期間は補正前よりも短くなっているが、その分、噴射量を確保するため噴射率の最大値が大きくなっている。これによって補正後の波形は、誤差なしの波形に前半を近づけているので、燃焼騒音が大きくなることを抑制している。

　これに対して比較例では、噴射率を考慮せずに、噴射期間を短くする補正を行っている。これによって噴射率が緩やかになっているので、燃焼騒音が必要に以上に小さくなっており、その分、図６にて示したように、スモークおよび燃費が悪化することになる。

　以上説明したように本実施形態の燃料噴射制御装置は、メモリ８０ｂに、予め燃料噴射弁１５の機差のばらつきを補正するための補正量が記憶されている。具体的には、補正量は、指示開弁時間における実噴射量が指示噴射量と合致するように指示開弁時間を補正する値である。さらに補正量は、ニードル１５ａが燃料噴射弁１５から噴射される筒内への噴射率が最大に達する変位量以下の位置にある場合の指示噴射量に対する補正量である。換言すると、補正量は、筒内への噴射が開始されてからニードル１５ａが最大の噴射率に達する位置までの指示噴射量に対する補正量である。そして補正量を用いて指示開弁時間が補正され、補正された指示補正開弁時間によって指示燃料圧力が補正される。したがってニードル１５ａが動作中の指示噴射量が補正されるので、指示開弁速度の誤差が補正されることになる。これによって噴射率の機差が補正されるので、機差による噴射率のばらつきを低減することができる。したがって噴射率を高精度な制御でなく複数段階、本実施形態では２段階での制御と、開弁時間の制御とによって、燃焼騒音を低減した噴射率を実現することができる。このように簡単な構成の燃料噴射装置であっても、燃焼騒音を低減することができる。

　また本実施形態では、アクチュエータ１５ｂは、２段階で開弁速度を調整し、ＥＣＵ８０は、ニードル１５ａの変位量が最大に達するまでの開弁速度において、前半の開弁速度が後半の開弁速度よりも大きくなるように制御されている。これによって前半は急な上昇でシート絞りの発生時間を短縮することができ、後半はゆるやかな上昇で燃焼騒音を抑制することができる。シート絞りが形成されている時間が短縮されるので、比較的粒径の大きい噴射燃料が噴射される期間が短くなり、噴射燃料の微粒化が向上させることが可能となる。

　（第２実施形態）
　次に、本開示の第２実施形態に関して、図１７～図１９を用いて説明する。本実施形態では、多段噴射において燃料噴射制御する点に特徴を有する。多段噴射とは、同一の気筒１１０内において、１燃焼サイクル中に燃料を複数回噴射することである。複数回の噴射には、燃焼トルクを発揮させるためのメイン噴射や、メイン噴射よりも少量の燃料をメイン噴射の前に噴射するパイロット噴射、メイン噴射よりも少量の燃料をメイン噴射の後に噴射するアフター噴射等が含まれる。パイロット噴射に係るパイロット燃焼により、ＮＯｘ低減を図ることができる。アフター噴射に係るアフター燃焼により、スモーク量の低減を図ることができる。

　次に、図１７を用いて、パイロット噴射量と性能との関係について説明する。パイロット噴射量を破線で示すように増やすと、メイン噴射量は少なくなる。これによって熱発生率は、ゆるやかに上昇する。パイロット噴射量を増やすと、静かになりすぎて燃焼騒音が悪化し、スモークも悪化する。

　次に、図１８を用いて、アフター噴射量と性能との関係について説明する。アフター噴射量を破線で示すように増やすと、メイン噴射量は少なくなる。これによって熱発生率の変化が大きくなる。アフター噴射量を増やすと、スモーク量が減少するが、燃費が悪化することになる。

　次に、このような多段噴射における燃料噴射制御に関して、図１９を用いて説明する。図１９に示す燃料噴射制御は、エンジンが駆動している状態で短時間に繰り返し実施される制御である。

　ステップＳ３１では、ステップＳ２１と同様に、検出したエンジン回転数およびアクセル開度に基づき噴射量Ｑ、パイロット噴射量Ｑｐｌ、アフター噴射量Ｑａｆ、噴射圧Ｐｃ、およびニードル上昇速度モードＭｄ（Ｈ、Ｍ、Ｌ）を算出し、ステップＳ３２に移る。パイロット噴射量Ｑｐｌおよびアフター噴射量Ｑａｆは、燃焼騒音が所定の範囲内に収まる量に設定されている。

　ステップＳ３２では、ステップＳ２２と同様に、噴射圧Ｐｃ、ニードル上昇速度モードＭｄに基づき補正用噴射量Ｑａｄｊを算出し、ステップＳ３３に移る。ステップＳ３３では、ステップＳ２３と同様に、補正用噴射量Ｑａｄｊ、噴射圧Ｐｃ、ニードル上昇速度モードＭｄより通電期間ＴＱａｄｊを式（２）を用いて算出し、ステップＳ３４に移る。

　ステップＳ３４では、ステップＳ２４と同様に、噴射圧Ｐｃ－Δ、Ｐｃ＋Δそれぞれについて補正用噴射量Ｑａｄｊ、ニードル上昇速度モードＭｄにてマイナス通電期間ＴＱｍ、プラス通電期間ＴＱｐを式（３）および式（４）によって算出する。また、噴射圧Ｐｃ－Δ、Ｐｃ＋Δそれぞれについて、気筒１１０毎に、補正用噴射量Ｑａｄｊ、ニードル上昇速度モードＭｄにてマイナス通電補正量ΔＴＱｍ（ｉ）、プラス通電補正量ΔＴＱｐ（ｉ）を式（１０）および式（１１）に示すようにメモリ８０ｂから読み出し、ステップＳ３５に移る。ここでｉは、気筒１１０の番号１～４である。したがってメモリ８０ｂには、複数の燃料噴射弁１５のそれぞれについて補正量が記憶されている。
　　　ΔＴＱｍ（ｉ）＝ｈ＿ｉ（Ｑａｄｊ、Ｐｃ－Δ、Ｍｄ）　　…（１０）
　　　ΔＴＱｐ（ｉ）＝ｈ＿ｉ（Ｑａｄｊ、Ｐｃ＋Δ、Ｍｄ）　　…（１１）

　ステップＳ３５では、ステップＳ２５と同様に、気筒１１０毎に圧力補正量ΔＰｃ（ｉ）を算出し、ステップＳ３６に移る。ステップＳ３６によって、ＥＣＵ８０は、複数の燃料噴射弁１５のうち最も補正量が小さいものを選択する補正量選択部として機能する。ステップＳ３６では、ΔＰｃ（ｉ）の最小値ΔＰｃＭｉｎを算出し、ステップＳ３７に移る。

　ステップＳ３７では、圧力偏差ΔＰｃ（ｉ）－ΔＰｃＭｉｎ、ニードル上昇速度モードＭｄに基づいてパイロット噴射補正量ΔＱｐｌ（ｉ）を式（１２）を用いて算出し、アフター噴射補正量ΔＱａｆ（ｉ）を式（１３）を用いて算出し、ステップＳ３８に移る。圧力に誤差があるので、パイロット噴射量およびアフター噴射量も誤差を補正するために、補正量が算出される。
　　　ΔＱｐｌ（ｉ）＝ｘ（ΔＰｃ（ｉ）－ΔＰｃＭｉｎ，Ｍｄ）　　…（１２）
　　　ΔＱａｆ（ｉ）＝ｙ（ΔＰｃ（ｉ）－ΔＰｃＭｉｎ，Ｍｄ）　　…（１３）

　ステップＳ３８では、メイン噴射量Ｑｍ（ｉ）を式（１４）を用いて算出し、ステップＳ３９に移る。
　　　Ｑｍ（ｉ）＝Ｑ－Ｑｐｌ（ｉ）－Ｑａｆ（ｉ）　　　　　　…（１４）

　ステップＳ３９では、ステップＳ２６と同様に、噴射圧Ｐｃ＋ΔＰｃＭｉｎ，ニードル上昇速度モードＭｄ、パイロット噴射量Ｑｐｌ（ｉ），メイン噴射量Ｑｍ（ｉ），アフター噴射量Ｑａｆ（ｉ）で各段の通電期間および通電期間補正量を算出し、ステップＳ３１０に移る。

　ステップＳ３１０では、ステップＳ２７と同様に、補正後の噴射圧Ｐｃ＋ΔＰｃＭｉｎ、ニードル上昇速度モードＭｄ、補正後の格段の通電期間で噴射を実施し、本フローを終了する。

　このように本実施形態では、選択された補正量と各燃料噴射弁１５における補正量との偏差に基づいて、ＥＣＵ８０は、パイロット噴射量、およびアフター噴射量の少なくともいずれか一方を補正する前後段噴射量補正部として機能する。これによってメイン噴射だけでなく、パイロット噴射およびアフター噴射においても、誤差がない波形に近づけることができる。これによってパイロット噴射量およびアフター噴射量は、燃焼騒音が所定の範囲内に収まる量に補正することができる。したがって燃焼騒音の悪化を抑制しつつ、燃費の改善およびスモークの発生の抑制を実現することができる。

　（第３実施形態）
　次に、本開示の第３実施形態に関して、図２０～図２２を用いて説明する。本実施形態では、気筒１１０毎の燃焼速度を考慮して燃料噴射制御する点に特徴を有する。このような燃焼速度を考慮した燃料噴射制御に関して、図２０を用いて説明する。図２０に示す燃料噴射制御は、エンジンが駆動している状態で短時間に繰り返し実施される制御である。

　ステップＳ４１では、ステップＳ２１と同様に、検出したエンジン回転数およびアクセル開度に基づき噴射量Ｑ、噴射圧Ｐｃ、およびニードル上昇速度モードＭｄ（Ｈ、Ｍ、Ｌ）を算出し、ステップＳ４２に移る。

　ステップＳ４２では、ステップＳ２２と同様に、噴射圧Ｐｃ、ニードル上昇速度モードＭｄに基づき補正用噴射量Ｑａｄｊを算出し、ステップＳ４３に移る。

　ステップＳ４３では、ステップＳ２３と同様に、補正用噴射量Ｑａｄｊ、噴射圧Ｐｃ、ニードル上昇速度モードＭｄより通電期間ＴＱａｄｊを式（２）を用いて算出し、ステップＳ４４に移る。

　ステップＳ４４では、ステップＳ３４と同様に、噴射圧Ｐｃ－Δ、Ｐｃ＋Δそれぞれについて補正用噴射量Ｑａｄｊ、ニードル上昇速度モードＭｄにてマイナス通電期間ＴＱｍ、プラス通電期間ＴＱｐを式（３）および式（４）によって算出する。また、噴射圧Ｐｃ－Δ、Ｐｃ＋Δそれぞれについて、気筒１１０毎に、補正用噴射量Ｑａｄｊ、ニードル上昇速度モードＭｄにてマイナス通電補正量ΔＴＱｍ（ｉ）、プラス通電補正量ΔＴＱｐ（ｉ）を式（１０）および式（１１）に示すようにメモリ８０ｂから読み出し、ステップＳ４５に移る。

　ステップＳ４５では、ステップＳ３５と同様に、気筒１１０毎に圧力補正量ΔＰｃ（ｉ）を算出し、ステップＳ４６に移る。ステップＳ４６では、気筒１１０別の筒内温度Ｔｃｙｌ（ｉ）、および筒内Ｏ２濃度Ｏ２ｃｙｌ（ｉ）を算出し、ステップＳ４７に移る。

　ステップＳ４７では、気筒１１０別の燃焼速度を次式（１５）によって算出し、ステップＳ４８に移る。
　ｖ（ｉ）＝ｑ（Ｔｃｙｌ（ｉ），Ｏ２ｃｙｌ（ｉ））＊ｒ（Ｐｃ＋ΔＰｃ（ｉ））…（１５）

　燃焼速度は、基本燃焼速度と補正係数との乗算によって求めることができる。基本燃焼速度は、図２１に示すマップを用いて、筒内温度Ｔｃｙｌと筒内Ｏ２濃度Ｏ２ｃｙｌとから決定される。マップは、メモリ８０ｂに予め記憶されている。補正係数は、図２２に示す噴射圧力との関係から決定されている。補正係数と噴射圧力との関係も、メモリ８０ｂに記憶されている。したがって式（１５）によって気筒１１０別に燃焼速度ｖ（ｉ）を求めることができる。ステップＳ４７によって、ＥＣＵ８０は、各気筒１１０に吸入される排気の気筒１１０毎のばらつき量を考慮して各気筒１１０における燃料の燃え易さを推定する燃え易さ推定部８５ｄとして機能する。

　ステップＳ４８では、燃焼速度ｖ（ｉ）が最大となる気筒番号ｎを算出し、ステップＳ４９に移る。ステップＳ４９では、噴射圧補正量ΔＰｃＦｉｎを、ステップＳ４８で選択した気筒番号の補正量ΔＰｃ（ｎ）に設定し、ステップＳ４１０に移る。ステップＳ４１０によって、ＥＣＵ８０は、燃料噴射弁１５毎の補正量および推定部による燃え易さから最も燃焼速度が高くなる気筒１１０を選択する気筒選択部として機能する。

　ステップＳ４１０では、噴射圧Ｐｃ＋ΔＰｃＦｉｎ、ニードル上昇速度モードＭｄ、噴射量Ｑで通電期間および通電期間補正量を算出し、ステップＳ４１１に移る。

　ステップＳ４１１では、ステップＳ３１０と同様に、補正後の噴射圧Ｐｃ＋ΔＰｃＦｉｎ、ニードル上昇速度モードＭｄ、補正後の格段の通電期間で噴射を実施し、本フローを終了する。

　このように燃焼速度を考慮して、最も燃えやすい気筒１１０の補正量を用いて、補正している。燃えやすい気筒１１０では、誤差が大きくなると燃焼騒音に与える影響が大きい。そこで本実施形態では、燃えやすい気筒１１０で誤差を補正するので、燃焼騒音を適切な範囲内にすることができる。

　（その他の実施形態）
　以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は前述した実施形態に何ら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

　前述の第１実施形態では、学習処理は、製造時に実施されているが製造時に限るものではなく、定期的に実施してもよい。たとえば所定の走行距離毎に実施してもよく、所定の期間が経過する毎に実施してもよい。

　前述の第１実施形態では、燃料噴射弁１５のアクチュエータ１５ｂは、ピエゾスタックが用いられているが、このような構成に限るものではない。開弁速度を複数の段階にわたって切替可能な構成であればよい。たとえば複数の圧力が異なる圧力室を備え、これらを切り替えて開弁速度を切り替える構成であってもよい。

　前述の第１実施形態において、ＥＣＵ８０によって実現されていた機能は、前述のものとは異なるハードウェアおよびソフトウェア、またはこれらの組み合わせによって実現してもよい。たとえばＥＣＵ８０によって実現された補正部８５ｆなどの各機能は、それぞれ１つのプロセッサによって実現してもよい。ＥＣＵ８０は、たとえば他の制御装置と通信し、他の制御装置が処理の一部または全部を実行してもよい。ＥＣＵ８０が電子回路によって実現される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって実現することができる。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (5)

1. 　弁体（１５ａ）を有し、前記弁体の開閉によって内燃機関（１０）の気筒（１１０）内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁（１５）と、前記燃料噴射弁に供給する燃料を高圧の状態で蓄える蓄圧部（１５ｃ）と、前記弁体の開閉とともに開弁速度を開弁時間内において複数の段階にわたって調整する速度調整部（１５ｂ）と、を備える燃料噴射装置を制御する燃料噴射制御装置であって、
   　前記内燃機関への出力要求に基づいて、前記蓄圧部の燃料圧力を指示する燃料圧力指示部（８０）と、
   　前記燃料圧力指示部からの指示燃料圧力に基づいて、前記蓄圧部の燃料圧力を制御する燃料圧力制御部（８０）と、
   　前記出力要求に基づいて、前記燃料噴射弁から噴射される燃料量を指示する噴射量指示部（８０）と、
   　前記出力要求に基づいて、前記弁体の開弁速度を指示する開弁速度指示部（８０）と、
   　前記燃料圧力指示部からの指示燃料圧力、前記噴射量指示部からの指示噴射量、前記開弁速度指示部からの指示開弁速度に基づいて、前記開弁時間を指示する開弁時間指示部（８０）と、
   　前記開弁時間を補正する補正量を記憶している記憶部（８０ｂ）と、
   　前記記憶部に記憶されている前記補正量に基づいて、前記開弁時間を補正するとともに、補正後の前記開弁時間に応じて、前記指示燃料圧力を補正する補正部（８５ｆ）と、
   　指示開弁速度、ならびに前記補正部によって補正された指示補正燃料圧力および指示補正開弁時間に基づいて前記速度調整部を制御する開閉制御部（８０）と、を備え、
   　前記補正量は、前記開弁時間指示部からの指示開弁時間にて前記燃料噴射弁による噴射を実施した実噴射量が前記指示噴射量と合致するように前記指示開弁時間を補正する値であって、前記気筒内への噴射が開始されてから前記弁体が最大の噴射率に達する位置までの前記指示噴射量に対する補正量である燃料噴射制御装置。
2. 　前記内燃機関は、複数の前記気筒（１１０）と、複数の前記気筒に対応する複数の前記燃料噴射弁（１５）とを備え、
   　前記記憶部は、複数の前記燃料噴射弁のそれぞれについて前記補正量が記憶されており、
   　前記開閉制御部は、パイロット噴射、メイン噴射およびアフター噴射を実施するように前記速度調整部を制御し、
   　複数の前記燃料噴射弁のうち最も前記補正量が小さいものを選択する補正量選択部（８０）と、
   　選択された前記補正量と前記各燃料噴射弁における前記補正量との偏差に基づいて、パイロット噴射量、およびアフター噴射量の少なくともいずれか一方を補正する前後段噴射量補正部（８５ｆ）と、をさらに備える請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. 　前記内燃機関は、複数の前記気筒（１１０）と、複数の前記気筒に対応する複数の前記燃料噴射弁（１５）と、前記内燃機関の排気の一部を前記気筒への吸気に導入する排気再循環装置（１７）と、を備え、
   　前記記憶部は、複数の前記燃料噴射弁のそれぞれについて前記補正量が記憶されており、
   　前記排気再循環装置による還流量を制御する排気制御部（８０）と、
   　前記排気再循環装置によって前記各気筒に吸入される排気の前記気筒毎のばらつき量を考慮して前記各気筒における燃料の燃え易さを推定する推定部（８０）と、
   　前記燃料噴射弁毎の前記補正量および前記推定部による燃え易さから最も燃焼速度が高くなる前記気筒を選択する気筒選択部（８０）と、を備え、
   　前記補正部で用いる前記補正量は、前記気筒選択部で選択された前記気筒の前記補正量である請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
4. 　前記前後段噴射量補正部は、前記パイロット噴射量および前記アフター噴射量は、燃焼騒音が所定の範囲内に収まる量に補正する請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
5. 　前記速度調整部は、２段階で前記開弁速度を調整し、
   　前記開閉制御部は、前記弁体の変位量が最大に達するまでの前記開弁速度において、前半の前記開弁速度が後半の前記開弁速度よりも大きくなるように前記速度調整部を制御する請求項１～４のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
   
    

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