特許 6040877 燃料噴射状態推定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6040877

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月7日

(54)【発明の名称】燃料噴射状態推定装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 65/00 20060101AFI20161128BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20161128BHJP

   F02M 55/02 20060101ALI20161128BHJP

【ＦＩ】

   F02M65/00 304

   F02M65/00 303

   F02D45/00 364D

   F02M55/02 360Z

【請求項の数】10

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2013-141382(P2013-141382)

(22)【出願日】2013年7月5日

(65)【公開番号】特開2015-14249(P2015-14249A)

(43)【公開日】2015年1月22日

【審査請求日】2015年6月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(72)【発明者】

【氏名】山田 直幸

(72)【発明者】

【氏名】今井 稔

【審査官】 木村 麻乃

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０７７６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４５０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００２１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５８９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−００３００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０９７３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２３１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００２１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００２１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２６３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００２１８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ３７／００−７１／０４

Ｆ０２Ｄ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料を蓄圧保持する蓄圧容器（４２）と、前記燃料を噴射孔（１１ｂ）から噴射する燃料噴射弁（１０）と、前記蓄圧容器から前記噴射孔まで前記燃料を流通させる燃料通路（４２ｂ，１１ａ）と、前記燃料通路内の燃料圧力を検出する燃圧センサ（２０）と、を備える燃料噴射システムに適用される燃料噴射状態推定装置（３０）であって、
前記燃料噴射弁による前記燃料の噴射時に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１波形を取得する第１波形取得部と、
予め作成された供給脈動モデルに基づいて、前記燃料噴射弁による前記燃料の検出対象噴射時に前記蓄圧容器から前記燃料通路を通じて前記燃料噴射弁へ供給される燃料によって発生する供給脈動波形を演算する供給脈動演算部と、
前記演算部により演算される前記供給脈動波形を前記第１波形から除去した第２波形を取得する第２波形取得部と、
前記燃料噴射弁による前記燃料の前記検出対象噴射終了直後に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３波形を取得する第３波形取得部と、
前記第２波形取得部により取得される前記第２波形に基づいて、前記燃料の前記検出対象噴射の噴射状態を表す噴射率波形を演算する噴射率演算部と、
前記第３波形取得部により取得される第３波形の前記燃料圧力に基づいて、前記供給脈動演算部により演算される前記供給脈動波形を補正する補正部と、を備えることを特徴とする燃料噴射状態推定装置。

【請求項2】

燃料を蓄圧保持する蓄圧容器と、前記燃料を噴射孔から噴射する燃料噴射弁と、前記蓄圧容器から前記噴射孔まで前記燃料を流通させる燃料通路と、前記燃料通路内の燃料圧力を検出する燃圧センサと、を備える燃料噴射システムに適用される燃料噴射状態推定装置であって、
前記燃料噴射弁による前記燃料の噴射時に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１波形を取得する第１波形取得部と、
予め作成された供給脈動モデルに基づいて、前記燃料噴射弁による前記燃料の検出対象噴射時に前記蓄圧容器から前記燃料通路を通じて前記燃料噴射弁へ供給される燃料によって発生する供給脈動波形を演算する供給脈動演算部と、
前記演算部により演算される前記供給脈動波形を前記第１波形から除去した第２波形を取得する第２波形取得部と、
前記燃料噴射弁による前記燃料の前記検出対象噴射終了直後に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３波形を取得する第３波形取得部と、
前記第２波形取得部により取得される前記第２波形に基づいて、前記燃料の前記検出対象噴射の噴射状態を表す噴射率波形を演算する噴射率演算部と、
前記第３波形取得部により取得される第３波形の前記燃料圧力に基づいて、前記噴射率演算部により演算される噴射率波形を補正する補正部と、を備えることを特徴とする燃料噴射状態推定装置。

【請求項3】

前記補正部は、前記第３波形における前記燃料圧力の最大値が大きいほど、前記供給脈動波形のうち上昇部分の傾きを大きくするように補正する請求項１に記載の燃料噴射状態推定装置。

【請求項4】

前記補正部は、前記第３波形における前記燃料圧力の脈動の振幅が大きいほど、前記供給脈動波形のうち上昇部分の傾きを大きくするように補正する請求項１に記載の燃料噴射状態推定装置。

【請求項5】

前記補正部は、前記第３波形における前記燃料圧力の最大値が大きいほど、前記供給脈動波形の上昇量を大きくするように補正する請求項１、３、４のいずれかに記載の燃料噴射状態推定装置。

【請求項6】

前記補正部は、前記第３波形における前記燃料圧力の脈動の振幅が大きいほど、前記供給脈動波形の上昇量を大きくするように補正する請求項１、３、４のいずれかに記載の燃料噴射状態推定装置。

【請求項7】

前記補正部は、前記第３波形における前記燃料圧力の最大値が大きいほど、前記噴射率波形の噴射終了時期を遅らせるように補正する請求項２に記載の燃料噴射状態推定装置。

【請求項8】

前記補正部は、前記第３波形における前記燃料圧力の脈動の振幅が大きいほど、前記噴射率波形の噴射終了時期を遅らせるように補正する請求項２に記載の燃料噴射状態推定装置。

【請求項9】

前記補正部は、前記第３波形における前記燃料圧力の最大値が大きいほど、前記噴射率波形のうち下降部分の傾きを小さくするように補正する請求項２、７、８のいずれかに記載の燃料噴射状態推定装置。

【請求項10】

前記補正部は、前記第３波形における前記燃料圧力の脈動の振幅が大きいほど、前記噴射率波形のうち下降部分の傾きを小さくするように補正する請求項２、７、８のいずれかに記載の燃料噴射状態推定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料噴射時に燃圧センサにより検出される燃料圧力に基づき燃料圧力の変化を表す第１波形を取得し、取得した第１波形に基づき燃料噴射状態を推定する燃料噴射状態推定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料噴射時の燃料圧力の変化を表す第１波形は、噴射に起因する燃料圧力の変化を表す第２波形に、コモンレールの吐出口から燃料配管を通じて燃料噴射弁へ流れ込む燃料の流れによって発生する供給脈動波形が重畳されたものである。それゆえ、燃料噴射状態を高精度に推定するためには、第１波形から供給脈動波形を除去する必要がある。

【0003】

特許文献１では、供給脈動波形を予めモデル化し、モデルに基づいて供給脈動波形を算出している。そして、第１波形から算出した供給脈動波形を差し引いて、燃料噴射状態と相関がある第２波形を算出している。

【0004】

ただし、供給脈動波形は、ハードウェアの特性に応じてハードウェアごとに異なる波形になる。そこで、特許文献１では、供給脈動波形を特定するパラメータとして、燃料の最小圧から平衡圧までの圧力上昇量を用いている。平衡圧は、コモンレールの吐出口から燃圧センサが設けられた位置へ供給される燃料の流量と、センサの位置から燃料噴射弁の噴孔へ向けて流出する燃料の流量とがバランスする際の燃料の圧力である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−７７６５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、燃料噴射量が十分に多くない場合は、噴射中に圧力が平衡圧となる前に噴射が終了してしまう。そのため、燃料噴射量が十分に多くない場合は、供給脈動波形のモデルを特定するパラメータを取得する機会が少ない。その結果、実際の供給脈動波形とモデルとにずれが生じて、第２波形が実際の燃料噴射状態を正確に反映しなくなり、燃料噴射状態の推定精度が低下するおそれがある。

【0007】

本発明は、上記実情に鑑み、燃料噴射量が十分に多くない場合でも、燃料噴射状態の推定精度の低下を抑制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を主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、第１の発明は、燃料を蓄圧保持する蓄圧容器と、前記燃料を噴射孔から噴射する燃料噴射弁と、前記蓄圧容器から前記噴射孔まで前記燃料を流通させる燃料通路と、前記燃料通路内の燃料圧力を検出する燃圧センサと、を備える燃料噴射システムに適用される燃料噴射状態推定装置であって、前記燃料噴射弁による前記燃料の噴射時に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１波形を取得する第１波形取得部と、予め作成された供給脈動モデルに基づいて、前記燃料噴射弁による前記燃料の噴射時に前記蓄圧容器から前記燃料通路を通じて前記燃料噴射弁へ供給される燃料によって発生する供給脈動波形を演算する供給脈動演算部と、前記演算部により演算される前記供給脈動波形を前記第１波形から除去した第２波形を取得する第２波形取得部と、前記燃料噴射弁による前記燃料の噴射終了直後に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３波形を取得する第３波形取得部と、前記第２波形取得部により取得される前記第２波形に基づいて、前記燃料の噴射状態を表す噴射率波形を演算する噴射率演算部と、前記第３波形取得部により取得される第３波形の前記燃料圧力に基づいて、前記供給脈動演算部により演算される前記供給脈動波形を補正する補正部と、を備える。

【0009】

第１の発明によれば、蓄圧容器に燃料が蓄圧保持され、燃料通路を通じて蓄圧容器から燃料噴射弁の噴射孔まで燃料が流通させられる。燃料通路内の燃料圧力が燃圧センサにより検出される。

【0010】

燃料噴射弁による燃料の噴射時に燃圧センサにより検出される燃料圧力に基づいて、燃料圧力の変化を示す第１波形が取得される。また、予め作成された供給脈動モデルに基づいて、燃料噴射弁による燃料の噴射時に蓄圧容器から燃料通路を通じて燃料噴射弁へ供給される燃料によって発生する供給脈動波形が演算される。そして、第１波形から供給脈動波形が除去されて第２波形が取得される。さらに、第２波形に基づいて、燃料噴射状態を示す噴射率波形が演算される。よって、供給脈動波形の影響を除いた燃料圧力の変化から、噴射状態を推定できる。

【0011】

ここで、燃料噴射弁を閉弁して燃料噴射を終了すると、燃料圧力は、直ちに噴射前の基準圧力に戻るわけではなく、一旦基準圧力を超えて上昇した後脈動しながら基準圧力に戻る。本発明者は、噴射終了後における燃料圧力の脈動波形と供給脈動波形とに相関があるとともに、燃料圧力が平衡圧になる前に噴射が終了するような場合でも、噴射終了後の燃料圧力の脈動が発生することに着目した。

【0012】

そこで、噴射終了直後に燃料圧力の変化を示す第３波形が取得され、第３波形における燃料圧力に基づいて、演算された供給脈動波形が補正される。これにより、供給脈動波形の算出精度が向上され、ひいては、噴射状態を示す噴射率波形を演算する精度が向上される。したがって、燃料噴射量が十分に多くない場合でも、燃料噴射状態の推定精度の低下を抑制することができる。

【0013】

また、第２の発明は、燃料を蓄圧保持する蓄圧容器と、前記燃料を噴射孔から噴射する燃料噴射弁と、前記蓄圧容器から前記噴射孔まで前記燃料を流通させる燃料通路と、前記燃料通路内の燃料圧力を検出する燃圧センサと、を備える燃料噴射システムに適用される燃料噴射状態推定装置であって、前記燃料噴射弁による前記燃料の噴射時に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１波形を取得する第１波形取得部と、予め作成された供給脈動モデルに基づいて、前記燃料噴射弁による前記燃料の噴射時に前記蓄圧容器から前記燃料通路を通じて前記燃料噴射弁へ供給される燃料によって発生する供給脈動波形を演算する供給脈動演算部と、前記演算部により演算される前記供給脈動波形を前記第１波形から除去した第２波形を取得する第２波形取得部と、前記燃料噴射弁による前記燃料の噴射終了直後に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３波形を取得する第３波形取得部と、前記第２波形取得部により取得される前記第２波形に基づいて、前記燃料の噴射状態を表す噴射率波形を演算する噴射率演算部と、前記第３波形取得部により取得される第３波形の前記燃料圧力に基づいて、前記噴射率演算部により演算される噴射率波形を補正する補正部と、を備える。

【0014】

第２の発明によれば、噴射終了直後に取得される第３波形における燃料圧力に基づいて、演算された供給脈動波形ではなく、供給脈動波形を用いて算出する噴射率波形を直接補正する点が第１の発明と異なる。こうした構成によっても、燃料噴射量が十分に多くない場合でも、燃料噴射状態の推定精度の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】燃料噴射システムの構成を示す模式図。

【図2】（ａ）噴射指令信号、（ｂ）燃料噴射率、及び（ｃ）燃料圧力を示すタイムチャート。

【図3】噴射脈動及び供給脈動の発生メカニズムを説明する模式図。

【図4】センサ波形の補正手順及び噴射率波形の推定手順を示すフローチャート。

【図5】（ａ）センサ波形Ｗα，Ｗβ及び供給脈動波形Ｗａ、（ｂ）供給脈動波形のモデル波形Ｗｍ、及び（ｃ）補正後のセンサ波形Ｗ’を示すタイムチャート。

【図6】モデル波形Ｗｍを演算する手順を示すフローチャート。

【図7】噴射時のセンサ波形Ｗα及び噴射終了後のセンサ波形Ｗβを示す図。

【図8】モデル波形Ｗｍを補正する手順を示すフローチャート。

【図9】噴射率波形を補正する手順を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、燃料噴射状態推定装置を、４気筒の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各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

【0017】

（第１実施形態）
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。

【0018】

燃料タンク４０内の燃料は、燃料ポンプ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と各燃料配管４２ｂとの接続部には、圧力脈動を減衰させるオリフィスが設けられている。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。

【0019】

なお、燃料ポンプ４１にはプランジャポンプが用いられており、プランジャの往復動に同期して燃料が圧送される。そして、燃料ポンプ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。

【0020】

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通路が構成されている。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。ＣＰＵがＲＯＭに記憶されている各種プログラムを実行することにより、後述する第１波形取得部、供給脈動演算部、第２波形取得部、第３波形取得部、噴射率演算部、補正部等の機能を実現する。

【0025】

詳しくは、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ＮＥ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。

【0026】

そして、算出した目標噴射状態に基づき噴射指令信号（図２（ａ）参照）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。

【0027】

ここで、噴射孔１１ｂの磨耗等、燃料噴射弁１０の経年劣化に起因して、噴射指令信号に対する実際の噴射状態は変化していく。そこで、後述するように燃圧センサ２０により検出された燃料圧力のセンサ波形に基づき燃料の噴射率波形を演算して噴射状態を推定する。推定した噴射状態と噴射指令信号（パルスオン時期ｔ１、パルスオフ時期ｔ２及びパルスオン期間Ｔｑ）との相関関係を学習し、その学習結果に基づき、指令マップに記憶された噴射指令信号を補正する。これにより、実噴射状態が目標噴射状態に一致するように、燃料噴射状態を高精度で制御できる。

【0028】

次に、燃料噴射中の燃料噴射弁１０に搭載された燃圧センサ２０により検出されたセンサ波形（図２（ｃ）参照）と、その燃料噴射弁１０にかかる燃料噴射率の変化を表した噴射率波形（図２（ｂ）参照）との相関について説明する。

【0029】

図２（ａ）は、燃料噴射弁１０の電動アクチュエータ１３へＥＣＵ３０から出力される噴射指令信号を示しており、この指令信号のパルスオンにより電動アクチュエータ１３が通電作動して噴射孔１１ｂが開弁する。すなわち、噴射指令信号のパルスオン時期ｔ１により噴射開始が指令され、パルスオフ時期ｔ２により噴射終了が指令される。よって、指令信号のパルスオン期間（噴射指令期間Ｔｑ）により噴射孔１１ｂの開弁時間を制御することで、噴射量Ｑが制御される。

【0030】

図２（ｂ）は、上記噴射指令に伴って、噴射孔１１ｂから噴射される燃料の噴射率の変化（噴射率波形）を示す。図２（ｃ）は、燃料噴射中の燃料噴射弁１０に設けられた燃圧センサ２０により検出された燃料圧力の変化（第１波形及び第３波形）を示す。

【0031】

圧力波形と噴射率波形とには以下に説明する相関があるため、検出された圧力波形から噴射率波形を推定（検出）することができる。まず、図２（ａ）に示すように噴射開始指令がなされたｔ１時点の後、噴射率がＲ１の時点で上昇を開始して噴射が開始される。一方、検出圧力は、Ｒ１の時点で噴射率が上昇を開始してから遅れ時間Ｃ１が経過した時点で、変化点Ｐ１にて下降を開始する。その後、Ｒ２の時点で噴射率が最大噴射率に到達したことに伴い、検出圧力の下降は変化点Ｐ２にて停止する。次に、Ｒ３の時点で噴射率が下降を開始してから遅れ時間Ｃ３が経過した時点で、検出圧力は変化点Ｐ３にて上昇を開始する。その後、Ｒ４の時点で噴射率がゼロになり実際の噴射が終了したことに伴い、検出圧力の上昇は変化点Ｐ５にて停止する。

【0032】

以上説明したように、圧力波形と噴射率波形とは相関が高い。そして、噴射率波形には、噴射開始時期（Ｒ１出現時期）や、噴射終了時期（Ｒ４出現時期）、噴射量（図２（ｂ）中の網点部分の面積）が表されているので、圧力波形から噴射率波形を推定することで噴射状態を推定できる。

【0033】

ただし、燃圧センサ２０により検出されたセンサ波形は噴射状態をそのまま反映している訳ではなく、以下に説明する供給脈動波形がセンサ波形に重畳している。そのため、この供給脈動波形の成分をセンサ波形から除去する補正を実施して、その補正後のセンサ波形（第２波形）に基づき噴射状態を推定することが要求される。

【0034】

図３は、コモンレール４２の吐出口４２ａから、燃料配管４２ｂ及び燃料噴射弁１０の高圧通路１１ａを通じて噴射孔１１ｂに至るまでの燃料通路を模式化した図である。以下、「噴射脈動」及び「供給脈動」の発生メカニズム等について図３を用いて説明する。

【0035】

まず、噴射孔１１ｂからの燃料噴射が開始されると、高圧通路１１ａのうち噴射孔１１ｂの近傍部分では、燃圧低下の脈動（噴射脈動Ｍａ）が発生する（図３（ａ）参照）。その後、発生した噴射脈動Ｍａは、高圧通路１１ａ内をコモンレール４２へ向けて伝播していく（図３（ｂ）参照）。そして、燃圧センサ２０のダイヤフラム部２１ａに噴射脈動Ｍａが到達した図３（ｃ）の時点で、センサ波形は下降を開始する（すなわち変化点Ｐ１が現れる）。

【0036】

その後、コモンレール４２の吐出口４２ａに噴射脈動Ｍａが到達した図３（ｄ）の時点で、コモンレール４２内の高圧燃料が吐出口４２ａから燃料配管４２ｂへ供給されることとなる。このように燃料供給が開始されると、燃料配管４２ｂ内のうち吐出口４２ａの近傍部分では、燃圧上昇の脈動（供給脈動Ｍｂ）が発生する（図３（ｅ）参照）。その後、発生した供給脈動Ｍｂは、高圧通路１１ａ内を噴射孔１１ｂへ向けて伝播していく（図３（ｆ）参照）。そして、燃圧センサ２０のダイヤフラム部２１ａに供給脈動Ｍｂが到達した図３（ｇ）の時点で、センサ波形は上昇を開始する（すなわち変化点Ｐ２が現れる）。

【0037】

その後、高圧通路１１ａ内のうち燃圧センサ２０近傍部分において、コモンレール４２から供給される燃料の流量と、噴射孔１１ｂから噴射される燃料の流量とが釣り合った時点（図２（ｃ）に示す変化点Ｐ２ａ時点）で、センサ波形の上昇は停止して一定の値（平衡圧）に維持される。

【0038】

要するに、センサ波形には噴射脈動Ｍａによる波形成分に、供給脈動Ｍｂによる波形成分（図２（ｃ）中の変化点Ｐ２〜Ｐ２ａの部分）が重畳していると言える。なお、センサ波形のうち変化点Ｐ２時点までの部分は、供給脈動Ｍｂが未だ燃圧センサ２０に伝播していないため、噴射脈動Ｍａのみを表した波形であって供給脈動Ｍｂが重畳していないと言える。

【0039】

そこで本実施形態では、供給脈動Ｍｂの波形成分を予め作成された供給脈動モデルに基づいて演算し（図５（ｂ）参照）、演算したモデル波形Ｗｍをセンサ波形Ｗα，Ｗβから差し引いて除去する補正を実施する。そして、その補正後のセンサ波形Ｗ’（第２波形）に基づき噴射状態を推定している。

【0040】

次に、上記補正の手順、及び補正後のセンサ波形Ｗ’から噴射率波形を推定する手順の一例を、図４のフローチャートを用いて説明する。なお、図４に示す一連の処理は、ＥＣＵ３０（燃料噴射状態推定装置）によって、燃料の噴射を１回実施する毎に実行される。

【0041】

まず、図４に示すＳ１０において、１回の燃料噴射期間中に噴射気筒の燃圧センサ２０から、所定のサンプリング周期で出力された複数の検出値（センサ波形Ｗα）、及び噴射終了直後に噴射気筒の燃圧センサ２０から、所定のサンプリング周期で出力された複数の検出値（センサ波形Ｗβ）を取得する。なお、図５（ａ）中の実線はセンサ波形Ｗα，Ｗβを示し、点線は供給脈動波形Ｗａを示す。続くＳ２０では、供給脈動波形Ｗａのモデル波形Ｗｍ（図５（ｂ）参照）を演算する。この演算手法については後述する。続くＳ３０では、供給脈動波形Ｗａのモデル波形Ｗｍを学習値により補正する。この補正手法については後述する。

【0042】

続くＳ４０では、演算したモデル波形Ｗｍをセンサ波形Ｗα，Ｗβから差し引いて、供給脈動波形Ｗａが除去されたセンサ波形Ｗ’を演算する（Ｗ’＝Ｗα，Ｗβ−Ｗｍ）。図５（ｃ）中の点線は、補正前のセンサ波形Ｗα，Ｗβ（第１波形、第３波形）を示し、実線は、補正後のセンサ波形Ｗ’（第２波形）を示す。

【0043】

続くＳ５０では、補正後のセンサ波形Ｗ’のうち、弁体１２の開弁作動開始に伴い圧力下降していく部分である下降波形Ｗ(P1-P2)（Ｐ１〜Ｐ２の部分の波形）の近似直線Ｌａを演算する（図２（ｃ）参照）。次のＳ６０では、補正後のセンサ波形Ｗ’のうち、弁体１２の閉弁作動開始に伴い圧力上昇していく部分である上昇波形Ｗ(P3-P5)（Ｐ３〜Ｐ５の部分の波形）の近似直線Ｌｂ（モデル化した上昇波形）を演算する（図２（ｃ）参照）。これらの近似直線Ｌａ，Ｌｂは、例えば下降波形Ｗ(P1-P2)又は上昇波形Ｗ(P3-P5)を構成する複数の検出値を最小二乗法により直線近似して算出してもよい。または、下降波形Ｗ(P1-P2)のうち微分値が最小となる点での接線を直線モデルとして算出してもよいし、上昇波形Ｗ(P3-P5)のうち微分値が最大となる点での接線を直線モデルとして算出してもよい。

【0044】

次に、Ｓ７０において、補正後のセンサ波形Ｗ’のうち圧力下降を開始する直前（変化点Ｐ１の直前）の圧力（基準圧Ｐbase）を算出し、この基準圧Ｐbaseに基づき、以降の処理で用いる基準直線Ｌｃ，Ｌｄ（図２（ｃ）参照）を算出する。なお、噴射指令信号の出力開始（パルスオン時期ｔ１）から変化点Ｐ１が現れるまでの期間における圧力の平均値を、前記基準圧Ｐbaseとして算出すればよく、例えば、噴射指令信号の出力開始から所定時間が経過するまでの圧力平均値を基準圧Ｐbaseとして算出すればよい。基準直線Ｌｃには基準圧Ｐbaseと同じ値が採用されている。基準直線Ｌｄには、基準圧Ｐbaseよりも所定量だけ圧力低下させた値が採用されている。この所定量は、変化点Ｐ１での圧力から変化点Ｐ２での圧力への圧力下降量ΔＰｄ(P1-P2)が大きいほど、或いは噴射指令信号のパルスオン期間（噴射指令期間Ｔｑ）が長いほど大きい値に設定される。

【0045】

続くＳ８０では、基準直線Ｌｃと近似直線Ｌａとの交点を算出する（図２（ｃ）参照）。この交点が示す時期は変化点Ｐ１の出現時期と殆ど一致する。したがって、基準直線Ｌｃと近似直線Ｌａとの交点が示す時期は噴射開始時期Ｒ１との相関が高いため、この交点に基づき噴射開始時期Ｒ１を算出する。続くＳ９０では、基準直線Ｌｄと近似直線Ｌｂとの交点を算出する。この交点が示す時期は噴射終了時期Ｒ４との相関が高いため、この交点に基づき噴射終了時期Ｒ４を算出する（図２（ｃ）参照）。

【0046】

続くＳ１００では、噴射率が上昇する部分の傾きＲα（図２（ｂ）参照）と近似直線Ｌａの傾きとは相関性が高いことに着目し、近似直線Ｌａの傾きに基づき噴射率波形の上昇の傾きＲαを算出する。また、噴射率が下降する部分の傾きＲβ（図２（ｂ）参照）と近似直線Ｌｂの傾きとは相関性が高いことに着目し、近似直線Ｌｂの傾きに基づき噴射率波形の下降の傾きＲβを算出する。続くＳ１１０では、変化点Ｐ１での圧力から変化点Ｐ２での圧力への圧力下降量ΔＰｄ(P1-P2)と、最大噴射率Ｒｈ（図２（ｂ）参照）と、は相関性が高いことに着目し、圧力下降量ΔＰｄ(P1-P2)に基づき最大噴射率Ｒｈを算出する。

【0047】

以上による図４の処理によれば、噴射開始時期Ｒ１、噴射終了時期Ｒ４、噴射率上昇の傾きＲα、噴射率降下の傾きＲβ、及び最大噴射率Ｒｈが算出される。よって、図２（ｂ）に例示される噴射率波形を推定することができる。なお、Ｓ１０の処理が第１波形取得部及び第３波形取得部としての処理に相当し、Ｓ２０の処理が供給脈動演算部としての処理に相当し、Ｓ３０の処理が補正部としての処理に相当し、Ｓ４０の処理が第２波形取得部としての処理に相当し、Ｓ５０〜Ｓ１１０の処理が噴射率演算部としての処理に相当する。

【0048】

次に、上記Ｓ２０において、供給脈動波形Ｗａのモデル波形Ｗｍ（図５（ｂ）参照）を演算する手法を説明する。

【0049】

図５（ａ）に示すように、実際の供給脈動波形Ｗａは、ｔａ時点までは圧力ゼロであり、重畳を開始するｔａ時点から徐々に圧力上昇し、ｔｂ時点でその圧力上昇が停止して一定の圧力になる。したがって、重畳開始するｔａ時点、ｔａ時点からｔｂ時点までの圧力上昇の傾きＰγ、及び圧力上昇量ΔＰが推定できれば、供給脈動波形Ｗａのモデル波形Ｗｍ（図５（ｂ）参照）を規定できると言える。本実施形態では、これらの重畳開始時期ｔａ、傾きＰγ、上昇量ΔＰを以下の手法により算出することで、モデル波形Ｗｍを演算している。

【0050】

供給脈動波形Ｗａの傾きＰγ（上昇速度）は、下降波形Ｗ(P1-P2)の傾きＰα（下降速度）と相関がある。両傾きＰγ，Ｐαは比例関係にあり、下降波形Ｗ(P1-P2)の下降速度が速いほど、供給脈動波形Ｗａの上昇速度が速くなる。この比例関係の式を予め試験して取得しておき、検出したセンサ波形Ｗαから下降波形Ｗ(P1-P2)の傾きＰαを演算し、演算した傾きＰαを比例関係の式に代入して供給脈動波形Ｗａの傾きＰγを算出する。なお、下降波形Ｗ(P1-P2)の傾きＰαは、先述した近似直線Ｌａ（図２（ｃ）参照）の傾きをそのまま用いればよい。

【0051】

次に、重畳開始時期ｔａの算出手法を説明する。まず、下降開始時期Ｔｓｔａから重畳開始時期ｔａまでに要する時間（供給脈動伝播時間Ｔａ）を演算する。詳しくは、燃圧センサ２０の位置（正確にはダイヤフラム部２１ａの位置）から吐出口４２ａまでの経路長Ｌ、及び噴射脈動Ｍａ及び供給脈動Ｍｂの伝播速度ａ（音速）に基づいて、供給脈動伝播時間Ｔａを演算する。伝播速度ａは、その時の燃料圧力に応じて変化するため、例えば先述した基準圧Ｐbaseに基づき伝播速度ａを算出すればよい。経路長Ｌは設計値、ａは基準圧Ｐbaseに基づき算出可能である。供給脈動伝播時間Ｔａは、経路長Ｌの２倍を伝播速度ａで割って算出する（Ｔａ＝２Ｌ／ａ）。Ｔｓｔａはセンサ波形Ｗαから算出可能である。そして、このように演算した供給脈動伝播時間Ｔａを下降開始時期Ｔｓｔａに加算すれば、重畳開始時期ｔａを算出できる（ｔａ＝Ｔｓｔａ＋Ｔａ）。

【0052】

次に、圧力上昇量ΔＰの算出手法を説明する。下降開始時期Ｔｓｔａでの圧力及び重畳開始時期ｔａでの圧力をセンサ波形Ｗαから検出し、これらの圧力に基づいて圧力上昇量ΔＰを演算する（詳細は特許文献１参照）。

【0053】

図６は、上述の如く供給脈動波形Ｗａのモデル波形Ｗｍを演算する手順の一例を示すフローチャートであり、図４のＳ２０のサブルーチン処理である。ここで、下降波形Ｗ(P1-P2)の傾きＰαとモデル波形Ｗｍの傾きＰγとの相関を示す相関式、基準圧Ｐbaseと供給脈動伝播時間Ｔａとの関係を示すマップ、圧力上昇量ΔＰを演算する式が、予めメモリに記憶されている。

【0054】

まず、図６のＳ２１において、下降波形のＷ(P1-P2)の傾きＰαをセンサ波形Ｗαから検出し、メモリに記憶された相関式に、検出した傾きＰαを代入して、モデル波形Ｗｍの上昇の傾きＰγを演算する。

【0055】

続くＳ２２では、基準圧Ｐbaseに基づき、供給脈動伝播時間Ｔａとの関係を示すマップを参照して供給脈動伝播時間Ｔａを算出する。続くＳ２３では、センサ波形Ｗαから検出した下降開始時期Ｔｓｔａに、Ｓ２２で算出した供給脈動伝播時間Ｔａを加算することで、重畳開始時期ｔａを算出する。

【0056】

続くＳ２４では、センサ波形Ｗαから検出される下降開始時期Ｔｓｔａでの圧力及び重畳開始時期ｔａでの圧力の値に基づいて、圧力上昇量ΔＰを算出する。続くＳ２５では、Ｓ２１，Ｓ２３，Ｓ２４で算出した傾きＰγ、重畳開始時期ｔａ及び上昇量ΔＰに基づき、図５（ｂ）に例示される供給脈動波形Ｗａのモデル波形Ｗｍを演算する。

【0057】

ここで、コモンレール４２及び燃料配管４２ｂの製造ばらつきや特性の経年変化等により、実際の供給脈動波形Ｗａとモデル波形Ｗｍ（モデルに基づき演算した供給脈動波形）とがずれるおそれがある。そこで、センサ波形Ｗαからモデル波形Ｗｍを特定するパラメータである、上昇の傾きＰγ、圧力上昇量ΔＰを取得し、取得したパラメータに基づいてモデル波形Ｗｍを補正することが考えられる。

【0058】

しかしながら、噴射量が十分に多くない場合は、噴射中に燃料圧力が平衡圧となる前に噴射が終了してしまう。そのため、燃料噴射量が十分に多くない場合は、圧力上昇量ΔＰを取得する機会が少ない。その結果、モデル波形Ｗｍを補正する機会が少なくなり、実際の供給脈動波形Ｗａとモデル波形Ｗｍとのずれが是正されないおそれがある。

【0059】

本発明者は、噴射終了後における燃料圧力の脈動波形（第３波形）の最大値と、供給脈動波形Ｗａの上昇傾きＰγ及び圧力上昇量ΔＰとに相関があること、さらに、燃料圧力が平衡圧になる前に噴射が終了するような場合でも、噴射終了後に燃料圧力の脈動が発生することに着目した。そして、本発明者は、噴射終了後の脈動波形における燃料圧力の最大値に基づいて、供給脈動波形Ｗａを補正することにした。

【0060】

図７に、異なる燃料噴射システムＡ，Ｂ，Ｃにおいて、同じ供給圧及び目標噴射量で燃料を噴射した場合における、センサ波形Ｗαａ，Ｗαｂ，Ｗαｃ，Ｗβａ，Ｗβｂ，Ｗβｃを示す。図７に示すように、燃料噴射時のセンサ波形Ｗαａ，Ｗαｂ，Ｗαｃ（第１波形）では、センサ波形Ｗαａの上昇部分の傾きＰγ及び圧力上昇量ΔＰが最も大きく、センサ波形Ｗαｃの上昇部分の傾きＰγ及び圧力上昇量ΔＰが最も小さい。すなわち、センサ波形Ｗαａのうねりが最も大きく、センサ波形Ｗαｃのうねりが最も小さい。また、噴射終了直後のセンサ波形Ｗβａ，Ｗβｂ，Ｗβｃ（第３波形）でも、燃料噴射時のセンサ波形と同様に、燃料噴射システムＡで取得されたセンサ波形Ｗβａのうねりが最も大きく、燃料噴射システムＣで取得されたセンサ波形Ｗβｃのうねりが最も小さくなっている。

【0061】

その理由として、コモンレール４２と燃料配管４２ｂとを繋ぐオリフィスの径が広いほど、燃料が勢いよく燃料噴射弁１０に供給され、噴射期間中のセンサ波形Ｗα（第１波形）のうねりが大きくなる。一方、コモンレール４２と燃料配管４２ｂとを繋ぐオリフィスが広いほど、燃料噴射弁１０を閉弁したときに燃料圧力は大きく上昇する。そのため、噴射期間中のセンサ波形Ｗαのうねりの大きさと、噴射終了直後のセンサ波形Ｗβのうねりの大きさとには相関がある。よって、噴射終了直後のセンサ波形Ｗβにおける燃料圧力の最大値が大きいほど、供給脈動波形Ｗａの上昇傾きＰγ及び圧力上昇量ΔＰを大きくするように、モデル波形Ｗｍを補正する。

【0062】

次に、図８のフローチャートを参照して、モデル波形Ｗｍを補正する手順について説明する。図８のフローチャートは、図４のフローチャートのＳ１０〜Ｓ４０の処理に相当する。なお、一連の処理は、ＥＣＵ３０によって、燃料の噴射を１回実施する毎に実行される。

【0063】

まず、Ｓ３１では、図４のＳ１０で燃圧センサ２０により検出された圧力値を取り込む。続いてＳ３２では、Ｓ３１で取り込んだ圧力値を微分して、圧力微分値を算出する。続いて、Ｓ３３では、検出対象の噴射が単噴射か多段噴射かを判定する。具体的には、Ｓ３２で算出した圧力微分値が負側に急増している時期を噴射開始点として検出し、噴射開始点が１つより多い場合は、多段噴射であると判定して（ＹＥＳ）、Ｓ３４の処理に進む。一方、噴射開始点が１つの場合は、単噴射であると判定して（ＮＯ）、Ｓ３５の処理に進む。

【0064】

Ｓ３４では、センサ波形Ｗα，Ｗβから前段噴射による圧力脈動を差し引いて、前段噴射による影響を補正する。詳しくは、センサ波形Ｗα，Ｗβから前段噴射による圧力脈動を表すモデル波形Ｗｍを差し引いて、センサ波形Ｗα，Ｗβを補正する。その後、Ｓ３５の処理に進む。

【0065】

Ｓ３５では、前回のモデル波形Ｗｍの補正処理において、後述するＳ３９で学習マップに格納した学習値を用いて、図４のフローチャートのＳ２０で演算したモデル波形Ｗｍを補正する（図４のＳ３０に相当）。詳しくは、前回の補正処理において学習マップに格納した基準状態の学習値を、現在の検出状態の学習値に変換する。そして、現在の検出状態の学習値が大きいほど、上昇傾きＰγ及び圧力上昇量ΔＰを大きくするようにモデル波形Ｗｍを補正する。さらに、補正したモデル波形Ｗｍを用いて、センサ波形Ｗα，Ｗβから開弁脈動を除去する補正を行う（図４のＳ４０に相当）。

【0066】

続いてＳ３６では、噴射終了直後に取得されたセンサ波形Ｗβにおける燃料圧力の最大値を保存する。続いてＳ３７では、Ｓ３６で保存した燃料圧力の最大値と、燃料圧力の最大値の基準値との偏差を算出する。燃料圧力の最大値の基準値は、基準となるマスタ燃料噴射弁による燃料噴射直後に取得されたセンサ波形Ｗβにおける燃料圧力の最大値である。

【0067】

続いてＳ３８では、Ｓ３７で算出した偏差を基準状態の学習値に変換する。例えば、基準燃料温度が７０℃、現状燃料温度が１００℃であった場合、予め作成されている基準状態と実際の検出状態との相関マップに基づき、１００℃で検出した偏差を、基準の７０℃に対する偏差に変換する。そして、変換した偏差を基準状態の学習値とする。続いてＳ３９では、Ｓ３８で算出された基準状態の学習値を学習マップに格納する。以上で、モデル波形Ｗｍの補正処理を終了する。なお、次回のモデル波形Ｗｍの補正処理において、今回学習マップに格納した学習値を用いてＳ３５の処理を行う。

【0068】

以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。

【0069】

・噴射終了直後に燃料圧力の変化を示すセンサ波形Ｗβが取得され、センサ波形Ｗβにおける燃料圧力に基づいて、モデル波形Ｗｍが補正される。これにより、モデル波形Ｗｍの算出精度が向上され、ひいては、噴射状態を示す噴射率波形を演算する精度が向上される。したがって、燃料噴射量が十分に多くない場合でも、燃料噴射状態の推定精度の低下を抑制することができる。

【0070】

・コモンレール４２と燃料配管４２ｂとを繋ぐオリフィスが広いほど、燃料が勢いよく燃料噴射弁１０に供給され、供給脈動波形Ｗａの圧力上昇量ΔＰが大きくなる。したがって、噴射終了直後に取得されるセンサ波形Ｗβにおける燃料圧力の最大値が大きいほど、モデル波形Ｗｍの上昇傾きＰγを大きくするように補正することにより、モデル波形Ｗｍの演算精度を向上させることができる。

【0071】

・コモンレール４２と燃料配管４２ｂとを繋ぐオリフィスが広いほど、燃料が勢いよく燃料噴射弁１０に供給され、供給脈動波形Ｗａの上昇傾きＰγが大きくなる。したがって、噴射終了直後に取得されるセンサ波形Ｗβにおける燃料圧力の最大値が大きいほど、モデル波形Ｗｍの上昇量ΔＰを大きくするように補正することにより、モデル波形Ｗｍの演算精度を向上させることができる。ひいては、噴射状態の推定精度を向上させることができる。

【0072】

・多段噴射を行う場合、噴射終了直後に燃料圧力が大きく上昇した後、脈動が現れる前に次の噴射が始まることがある。そのような場合でもセンサ波形Ｗβの最大値は現れるため、モデル波形Ｗｍの演算精度を向上させることができる。ひいては、噴射状態の推定精度を向上させることができる。

【0073】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、第１実施形態と異なる点について説明する。第２実施形態では、補正部はモデル波形Ｗｍを補正しない。そのかわり、補正部は噴射時のセンサ波形Ｗα（第１波形）及び噴射終了直後のセンサ波形Ｗβ（第３波形）から、補正していないモデル波形Ｗｍを差し引いてセンサ波形Ｗ’（第２波形）を算出し、算出したセンサ波形Ｗ’に基づき算出する噴射率波形を直接補正する。

【0074】

すなわち、第２実施形態では、図４のフローチャートにおいて、Ｓ３０の処理を行わず、図４のフローチャートの処理により算出した噴射率モデルパラメータを補正する。噴射終了後のセンサ波形Ｗβにおける燃料圧力の最大値が大きいほど、供給脈動波形Ｗａの上昇傾きＰγ及び上昇量ΔＰは大きくなる。そして、供給脈動波形Ｗａの上昇傾きＰγ及び上昇量ΔＰが大きいほど、センサ波形Ｗα及びＷβからモデル波形Ｗｍを差し引いて、算出したセンサ波形Ｗ’に基づいて算出する噴射率波形において、噴射終了時期Ｒ４が遅くなるとともに、噴射率降下傾きＲβは小さくなる。これは、図５において、モデル波形Ｗｍが大きいほど、センサ波形Ｗ’が下側へ移動されることによる。そこで、補正部は、噴射終了後のセンサ波形Ｗβの燃料圧力の最大値に基づいて、噴射終了時期Ｒ４、噴射率降下傾きＲβを補正する。

【0075】

次に、図９のフローチャートを参照して、噴射終了時期Ｒ４及び噴射率降下傾きＲβを補正する処理について説明する。一連の処理は、ＥＣＵ３０によって、燃料の噴射を１回実施する毎に実行される。

【0076】

Ｓ５１〜Ｓ５４の処理は、図８のフローチャートのＳ３１〜Ｓ３４の処理と同様に行う。続いて、Ｓ５５では、センサ波形Ｗα，Ｗβから補正していないモデル波形Ｗｍを差し引いて、センサ波形Ｗ’を算出する（図４のＳ４０相当）。

【0077】

続いて、Ｓ５６では、図４のＳ５０〜Ｓ１１０の処理を行い、噴射率モデルパラメータを検出する。具体的には、噴射開始遅れＲ１−ｔ１、噴射率上昇傾きＲα、噴射率降下傾きＲβ、噴射終了遅れＲ４−ｔ２、最大噴射率Ｒｈを検出する。続いて、Ｓ５７及びＳ５８では、図８のフローチャートのＳ３７及びＳ３８と同様の処理を行う。

【0078】

続いて、Ｓ５９では、Ｓ５８で算出した偏差が大きいほど噴射終了時期Ｒ４が遅くなるように、Ｓ５６で検出した噴射終了遅れＲ４―ｔ２を補正する。詳しくは、Ｓ５６で検出した噴射終了遅れＲ４―ｔ２に、Ｓ５８で算出した偏差に所定のゲインを乗算した値を加算して、補正後の噴射終了遅れＲ４―ｔ２とする。さらに、Ｓ５６で検出した噴射開始遅れＲ１−ｔ１、噴射率上昇傾きＲα、最大噴射率Ｒｈ、及びＳ５９で補正した噴射終了遅れＲ４−ｔ２から、補正後の噴射率降下傾きＲβを算出する。

【0079】

あるいは、Ｓ５９では、Ｓ５６で検出した噴射率降下傾きＲβに、Ｓ５８で算出した偏差に所定のゲインを乗算した値を除算して、Ｓ５８で算出した偏差が大きいほど噴射率降下傾きＲβが小さくなるように補正してもよい。そして、Ｓ５６で検出した噴射開始遅れＲ１−ｔ１、噴射率上昇傾きＲα、最大噴射率Ｒｈ、及びＳ５９で補正した噴射率降下傾きＲβから、補正後の噴射終了遅れＲ４−ｔ２を算出してもよい。

【0080】

続いて、Ｓ６０では、図８のフローチャートのＳ３８の処理と同様に、Ｓ５９で補正した噴射終了遅れＲ４―ｔ２及び噴射率降下傾きＲβ、及びＳ５６で検出した噴射開始遅れＲ１−ｔ１、噴射率上昇傾きＲα、最大噴射率Ｒｈを、基準状態の学習値へ変換する。続いて、Ｓ６０で、Ｓ５９で変換した学習値を学習マップに格納する。以上で、本処理を終了する。

【0081】

なお、学習マップに格納した学習値を用いて、次回の噴射指令信号を設定する。詳しくは、学習マップに格納した基準状態の学習値を現状の検出状態の学習値に変換し、変換した学習値と目標噴射量から、次回の噴射指令信号を設定する。

【0082】

以上説明した第２実施形態によれば、以下の効果を奏する。

【0083】

・噴射終了直後に取得されるセンサ波形Ｗβにおける燃料圧力に基づいて、モデル波形Ｗｍではなく、モデル波形Ｗｍを用いて算出する噴射率波形が直接補正される。こうした構成によっても、燃料噴射量が十分に多くない場合でも、燃料噴射状態の推定精度の低下を抑制することができる。

【0084】

・噴射終了直後のセンサ波形Ｗβにおける燃料圧力の最大値が大きいほど、供給脈動波形Ｗａの上昇傾きＰγ及び圧力上昇量ΔＰは大きくなる。そして、供給脈動波形Ｗａの上昇傾きＰγ及び圧力上昇量ΔＰが大きいほど、噴射時及び噴射終了直後のセンサ波形Ｗα，Ｗβから供給脈動波形Ｗａを除去したセンサ波形Ｗ’に基づいて算出される噴射率波形において、噴射終了時期Ｒ４は遅くなる。したがって、センサ波形Ｗβにおける燃料圧力の最大値が大きいほど、噴射率波形の噴射終了時期Ｒ４を遅らせるように補正することにより、噴射状態の推定精度を向上させることができる。

【0085】

・噴射終了直後のセンサ波形Ｗβにおける燃料圧力の最大値が大きいほど、供給脈動波形Ｗａの上昇傾きＰγ及び圧力上昇量ΔＰは大きくなる。そして、供給脈動波形Ｗａの上昇傾きＰγ及び圧力上昇量ΔＰが大きいほど、噴射時及び噴射終了直後のセンサ波形Ｗα，Ｗβから供給脈動波形Ｗａを除去したセンサ波形Ｗ’に基づいて算出される噴射率波形において、噴射率降下傾きＲβは小さくなる。したがって、センサ波形Ｗβにおける燃料圧力の最大値が大きいほど、噴射率波形のうち噴射率降下傾きＲβを小さくするように補正することにより、噴射状態の推定精度を向上させることができる。

【0086】

（他の実施形態）
・各実施形態において、噴射終了直後のセンサ波形Ｗβにおける燃料圧力の最大値の代わりに、センサ波形Ｗβにおける燃料圧力の脈動の振幅、すなわち、センサ波形Ｗβにおける燃料圧力の最大値（Ｍａｘ）と最小値（Ｍｉｎ）との差（図７参照）を用いてもよい。詳しくは、センサ波形Ｗβにおける燃料圧力の最大値と最小値との差（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）が大きいほど、上昇傾きＰγ及び圧力上昇量ΔＰが大きくなるように、モデル波形Ｗｍを補正する。または、センサ波形Ｗβにおける燃料圧力の最大値と最小値との差が大きいほど、噴射率波形の噴射終了時期Ｒ４を遅らせるように補正する。あるいは、センサ波形Ｗβにおける燃料圧力の最大値と最小値との差が大きいほど、噴射率波形の噴射率降下傾きＲβが小さくなるように補正する。

【0087】

センサ波形Ｗβにおける燃料圧力の脈動の振幅は、噴射終了直後のうねりの大きさを表しているため、噴射時のうねりの大きさと相関が高い。そのため、このようにしても、噴射状態の推定精度を向上させることができる。なお、この場合、マスタ燃料噴射弁による燃料噴射直後に取得されたセンサ波形Ｗβにおいて、燃料圧力の最大値と最小値との差を基準値とする。

【0088】

・第１実施形態において、上昇傾きＰγ及び圧力上昇量ΔＰの両方を補正する場合よりも噴射率状態の推定精度は低くなるおそれはあるものの、モデル波形Ｗｍについて上昇傾きＰγと圧力上昇量ΔＰの一方だけを補正してもよい。

【0089】

・各実施形態では、供給脈動波形Ｗａの重畳開始時期ｔａ、傾きＰγ、上昇量ΔＰを演算してモデル波形Ｗｍを規定しているが、予め複数のパターンのモデルを記憶させておき、下降波形Ｗ(P1-P2)（例えば下降開始時期Ｔｓｔａや傾きＰα等）に基づき複数パターンのモデルから最適モデルを選択するようにしてもよい。

【0090】

・ディーゼルエンジンに限らず、デリバリパイプを備える直噴ガソリンエンジンに、噴射状態推定装置を適用することもできる。

【符号の説明】

【0091】

１０…燃料噴射弁、１１ｂ…噴射孔、２０…燃圧センサ、３０…ＥＣＵ、４２…コモンレール、４２ｂ…燃料配管、Ｗα，Ｗβ，Ｗ’…センサ波形、Ｗａ…供給脈動波形、Ｗｍ…モデル波形。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】