JP5382006B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力を検出する燃圧センサを備えた燃料噴射システムに適用される、燃料噴射制御装置に関するものである。

特許文献１〜３等には、燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力を燃圧センサで検出することで、燃料噴射に伴い生じた圧力変化（燃圧波形）を検出し、検出した燃圧波形に基づき噴射特性値を算出して学習する発明が開示されている。例えば、検出した燃圧波形から、噴射率上昇に伴い生じた圧力降下量ΔＰ（図２参照）を検出し、その圧力降下量ΔＰから最大噴射率（噴射特性値）を算出する。そして、このように算出した各種の噴射特性値を学習し、その学習値に基づき燃料噴射弁の作動を制御する。これによれば、噴射特性値の経年変化を加味して噴射制御することができる。

しかし、例えば噴射量指令値が同じであっても、その時の内燃機関の運転状態（例えば多段噴射における噴射間のインターバル、気筒内圧力、噴射開始直前の燃料圧力、スロットルバルブ開度、ＥＧＲ量、過給圧等）が異なると燃圧波形が異なってくるので、逐次変化する運転状態の影響を受けて燃圧波形が噴射毎に変動する場合がある。この場合、上述の噴射特性値を学習してしまうと、言ってみれば経年変化とは別の要因（運転状態の変化）も含んで学習を行ってしまうことになる。そうすると、純粋に燃料噴射弁の経年変化のみに基づく学習以外の学習も行われるため、噴射特性値の学習値が逐次変動してしまい、制御が不安定になる。

特開２００９−１０３０６３号公報 特開２０１０−３００４号公報 特開２０１０−２２３１８４号公報

上述した制御が不安定になる問題に対し、本発明者は、前記運転状態が所定の基準値になっていた時の燃圧波形に基づき、噴射特性値を算出して学習することを検討した。これによれば、経年変化とは別の要因（運転状態の変化）で噴射特性値の学習値が逐次変動することを抑制できるので、上記問題は解消される。

しかしながら、この検討による手法では、運転状態が基準値になった時にしか噴射特性値を学習できないので、噴射特性値の学習頻度が著しく低下してしまい、経年変化を加味した噴射制御が損なわれる。

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、その目的は、制御の安定性向上と噴射特性値の学習頻度向上の両立を図った燃料噴射制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

第１の発明では、燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力を検出する燃圧センサと、前記燃圧センサの検出値に基づき、噴射に伴い生じた圧力変化を燃圧波形として検出する燃圧波形検出手段と、を備える燃料噴射システムに適用され、内燃機関の運転状態を表した状態値が所定範囲内になった時に、前記所定範囲内に設定された基準値に前記状態値を合わせるよう、前記運転状態を強制的に変更する強制変更手段と、前記強制変更手段による強制変更を実施している時に検出した前記燃圧波形に基づき、前記噴射特性値を算出して学習する噴射特性値学習手段と、を備えることを特徴とする。

これによれば、状態値が基準値になっている時に検出した燃圧波形に基づき噴射特性値を算出して学習するので、経年変化とは別の要因（運転状態の変化）で噴射特性値の学習値が逐次変動することを抑制できる。よって、その学習値に基づき燃料噴射弁の作動を制御するにあたり、当該制御が不安定になることを抑制できる。

しかも、状態値を基準値に合わせるよう運転状態を強制的に変更して噴射特性値を学習するので、成り行きで状態値が基準値に一致した時に学習する場合に比べて、噴射特性値の学習頻度を十分に高めることができる。

さらに、上記発明によれば以下の懸念を解消できる。すなわち、上記強制変更を実施して運転状態が大きく変化すると、内燃機関の出力トルクが急変したり内燃機関の作動音が急変したりして、運転者に違和感を与えることが懸念される。これに対し上記発明では、状態値が所定範囲内に変化した時に強制変更を実施するので、強制変更の実施により運転状態が大きく変化することを回避でき、上記懸念を解消できる。

第２の発明では、前記状態値は、多段噴射における噴射間のインターバル、噴射開始時の気筒内圧力、噴射開始直前の燃料圧力のいずれかであることを特徴とする。

ここで、内燃機関の運転状態を表した状態値の具体例としては、上記インターバル、気筒内圧力、噴射開始直前の燃料圧力の他にも、スロットルバルブ開度、ＥＧＲ量、過給圧等が挙げられる。しかし、これらの状態値の中でも特にインターバル、気筒内圧力、噴射開始直前の燃料圧力については、その状態値が僅かに変化するだけで燃圧波形が大きく変化するので、運転状態（状態値）が逐次変化することに伴い燃圧波形が噴射毎に変動する、といった先述の問題が顕著に現れる。そのため、これらの状態値を基準値に合わせて学習する上記発明によれば、制御の安定性向上及び学習頻度の向上といった先述の効果が好適に発揮される。

第３の発明では、降下波形を直線に近似した降下近似直線、及び上昇波形を直線に近似した上昇近似直線を算出する直線近似手段と、前記燃圧波形のうち前記降下波形が現れる直前の特定期間における波形に基づき、基準圧力を算出する基準圧力算出手段と、前記降下近似直線及び前記上昇近似直線の交点圧力と前記基準圧力との圧力差に基づき最大噴射率を算出する最大噴射率算出手段と、噴射率上昇に伴い生じた圧力降下量を検出する圧力降下量検出手段と、前記圧力降下量検出手段により検出された圧力降下量が前記燃料噴射弁の経年変化に伴い変化する度合いを表した、経年変化指数を算出する経年変化指数算出手段と、前記経年変化指数に基づき、前記最大噴射率算出手段により算出される最大噴射率を補正する補正手段と、を備え、前記噴射特性値学習手段は、前記強制変更を実施している時に検出した前記圧力降下量に基づき、前記経年変化指数を前記噴射特性値として算出して学習することを特徴とする。

ここで、上記特許文献１，２には、噴射率上昇に伴い生じた圧力降下量（燃圧波形）に基づき最大噴射率（噴射特性値）を算出して学習する旨が記載されている。しかし、インターバル等の運転状態に応じて圧力降下量は噴射毎に逐次異なる値になるため、最大噴射率の算出値が運転状態に応じて逐次変動するので、このように算出した最大噴射率に基づき噴射制御を実施すると、その制御が不安定になる。

この問題は、上記発明により次のように解消される。すなわち、図２に例示する降下近似直線Ｌα及び上昇近似直線Ｌβとの交点圧力Ｐαβと基準圧力Ｐbaseとの圧力差ΔＰγは最大噴射率Ｒｍａｘと相関が高く、しかも、圧力差ΔＰγの算出に用いる降下波形及び上昇波形は、インターバル等の運転状態に応じて生じる圧力降下量ΔＰの逐次変動の影響を殆ど受けない。したがって、圧力降下量ΔＰの逐次変動の影響を大きく受けることなく最大噴射率Ｒｍａｘを算出できるようになるので、噴射制御の安定性が損なわれるといった先述の問題を解消できる。

但し、噴射指令信号が同じであっても、燃料噴射弁が経年劣化することに伴い圧力差ΔＰγと最大噴射率Ｒｍａｘとの相関は変化していく。しかしながら、圧力差ΔＰγの算出に用いる降下波形及び上昇波形は、このような経年劣化の影響を殆ど受けないので、経年劣化を加味した最大噴射率Ｒｍａｘを算出することができない。

この問題に対しては、上記発明によりのように解消される。すなわち、圧力降下量ΔＰが経年変化する度合い（経年変化指数）を算出し、算出した経年変化指数に基づき、圧力差ΔＰγから算出した最大噴射率を補正する。そのため、経年劣化を加味した最大噴射率Ｒｍａｘに補正できる。

要するに、運転状態に応じて逐次変動する圧力降下量ΔＰの影響を殆ど受けない降下近似直線Ｌα及び上昇近似直線Ｌβを用いて最大噴射率Ｒｍａｘを算出することで、噴射制御の安定性向上を図り、その一方で、経年変化の影響が顕著に現れる圧力降下量ΔＰを用いて最大噴射率Ｒｍａｘを補正することで、経年変化を加味した噴射制御を実現可能にする。

但し、噴射間インターバル等の運転状態（状態値）が僅かに変化するだけで圧力降下量ΔＰは大きく変化する。この問題に対し、上記発明によれば、前記状態値を基準値に合わせた時の燃圧波形における圧力降下量に基づき、経年変化指数を噴射特性値として算出して学習するので、制御の安定性向上及び経年変化指数（噴射特性値）の学習頻度の向上といった先述の効果が好適に発揮される。

第４〜第６の発明では、噴射開始直前の燃料圧力が所定圧力以上である時に検出した燃圧波形、又は、多段噴射にかかる前段噴射数が所定数以下である時に検出した燃圧波形、又は、多段噴射にかかる前段噴射数との噴射間インターバルが所定時間以上である時に検出した燃圧波形に基づき、前記噴射特性値を算出することを特徴とする。

噴射開始直前の燃料圧力が高圧であるほど燃圧波形の振幅が大きくなるので、燃圧波形から噴射特性値を算出するにあたり、その算出精度を向上できる。また、前段噴射数が少ないほど、或いは噴射間インターバルが長いほど、燃圧波形が受ける前段噴射の脈動の影響が小さくなるので前記算出精度を向上できる。そのため、上記発明によれば、燃圧波形から噴射特性値を算出するその算出精度を向上できる。

第７の発明では、前記強制変更手段による強制変更を、所定噴射回数又は所定時間継続して実施したら、当該強制変更を終了させることを特徴とする。

ここで、上記強制変更を実施すると、排気エミッションが僅かに悪化することとなる。これに対し上記発明では、所定噴射回数又は所定時間継続して強制変更を実施したら当該強制変更を終了させるので、学習に必要な時間だけ強制変更を実施させることができる。よって、強制変更により排気エミッションが悪化する期間を必要最小限にできる。

本発明の第１実施形態にかかる内燃機関制御装置が適用される、燃料噴射システムの概略を示す図である。 噴射指令信号に対応する噴射率および燃圧の変化を示す図である。 第１実施形態において、噴射率パラメータの学習及び噴射指令信号の設定等の概要を示すブロック図である。 第１実施形態において、噴射率パラメータの算出手順を示すフローチャートである。 噴射時燃圧波形Ｗａ、非噴射時燃圧波形Ｗｕ、噴射波形Ｗｂを示す図である。 インターバル（状態値）の変化に伴い圧力降下量ΔＰ（噴射特性値）が変化する様子を示す図である。 第１実施形態において、強制変更の実施手順を示すフローチャート。 図４の処理で用いる補正比Ｋａの算出手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態において、噴射開始時期（状態値）の変化に伴い圧力降下量ΔＰ（噴射特性値）が変化する様子を示す図である。 本発明の第３実施形態において、噴射開始直前の燃料圧力（状態値）の変化に伴い圧力降下量ΔＰ（噴射特性値）が変化する様子を示す図である。

以下、本発明に係る制御装置を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。以下に説明する制御装置は、車両用のエンジン（内燃機関）に搭載されたものであり、当該エンジンには、複数の気筒＃１〜＃４について高圧燃料を噴射して圧縮自着火燃焼させるディーゼルエンジンを想定している。

（第１実施形態）
図１は、上記エンジンの各気筒に搭載された燃料噴射弁１０、各々の燃料噴射弁１０に搭載された燃圧センサ２０、及び車両に搭載された電子制御装置であるＥＣＵ３０等を示す模式図である。

先ず、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）に圧送されて蓄圧され、各気筒の燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）へ分配供給される。複数の燃料噴射弁１０（＃１〜＃４）は、予め設定された順番で燃料の噴射を順次行う。

なお、燃料ポンプ４１にはプランジャポンプが用いられているため、プランジャの往復動に同期して燃料は圧送される。また、燃料タンク４０から燃料ポンプ４１（プランジャ）への燃料供給量を調量弁４１ａが調節する。したがって、調量弁４１ａによる供給量を調節するようＥＣＵ３０が調量弁４１ａの作動を制御すれば、燃料ポンプ４１からコモンレール４２への燃料圧送量を制御でき、コモンレール４２内の圧力を目標圧力に制御することができる。

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及びアクチュエータ１３等を備えて構成されている。ボデー１１は、内部に高圧通路１１ａを形成するとともに、燃料を噴射する噴孔１１ｂを形成する。弁体１２は、ボデー１１内に収容されて噴孔１１ｂを開閉する。

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。高圧通路１１ａ及び低圧通路１１ｄと背圧室１１ｃとの連通状態は制御弁１４により切り替えられており、電磁コイルやピエゾ素子等のアクチュエータ１３へ通電して制御弁１４を図１の下方へ押し下げ作動させると、背圧室１１ｃは低圧通路１１ｄと連通して背圧室１１ｃ内の燃料圧力は低下する。その結果、弁体１２へ付与される背圧力が低下して弁体１２はリフトアップ（開弁作動）する。これにより、弁体１２のシート面１２ａがボデー１１のシート面１１ｅから離座して、噴孔１１ｂから燃料が噴射される。

一方、アクチュエータ１３への通電をオフして制御弁１４を図１の上方へ作動させると、背圧室１１ｃは高圧通路１１ａと連通して背圧室１１ｃ内の燃料圧力は上昇する。その結果、弁体１２へ付与される背圧力が上昇して弁体１２はリフトダウン（閉弁作動）する。これにより、弁体１２のシート面１２ａがボデー１１のシート面１１ｅに着座して、噴孔１１ｂからの燃料噴射が停止される。

したがって、ＥＣＵ３０がアクチュエータ１３への通電を制御することで、弁体１２の開閉作動が制御される。これにより、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、弁体１２の開閉作動に応じて噴孔１１ｂから噴射される。

燃圧センサ２０は、各々の燃料噴射弁１０に搭載されており、以下に説明するステム２１（起歪体）及び圧力センサ素子２２等を備えて構成されている。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。

ＥＣＵ３０は、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（例えば噴射段数、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対応する噴射指令信号ｔ１、ｔ２、Ｔｑ（図２（ａ）参照）を、後に詳述する噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘに基づき設定し、燃料噴射弁１０へ出力することで燃料噴射弁１０の作動を制御する。

また、燃圧センサ２０の検出値に基づき、噴射に伴い生じた燃料圧力の変化を燃圧波形（図２（ｃ）参照）として検出し、検出した燃圧波形に基づき燃料の噴射率変化を表した噴射率波形（図２（ｂ）参照）を演算して噴射状態を検出する。そして、検出した噴射率波形（噴射状態）を特定する噴射率パラメータＲα，Ｒβ，Ｒｍａｘを学習するとともに、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）と噴射状態との相関関係を特定する噴射率パラメータｔｄ，ｔｅを学習する。

具体的には、燃圧波形のうち、噴射開始に伴い燃圧降下を開始する変曲点Ｐ１から降下が終了する変曲点Ｐ２までの降下波形を、最小二乗法等により直線に近似した降下近似直線Ｌαを算出する。そして、降下近似直線Ｌαのうち基準値Ｂαとなる時期（ＬαとＢαの交点時期ＬＢα）を算出する。この交点時期ＬＢαと噴射開始時期Ｒ１とは相関が高いことに着目し、交点時期ＬＢαに基づき噴射開始時期Ｒ１を算出する。例えば、交点時期ＬＢαよりも所定の遅れ時間Ｃαだけ前の時期を噴射開始時期Ｒ１として算出すればよい。

また、燃圧波形のうち、噴射終了に伴い燃圧上昇を開始する変曲点Ｐ３から降下が終了する変曲点Ｐ５までの上昇波形を、最小二乗法等により直線に近似した上昇近似直線Ｌβを算出する。そして、上昇近似直線Ｌβのうち基準値Ｂβとなる時期（ＬβとＢβの交点時期ＬＢβ）を算出する。この交点時期ＬＢβと噴射終了時期Ｒ４とは相関が高いことに着目し、交点時期ＬＢβに基づき噴射終了時期Ｒ４を算出する。例えば、交点時期ＬＢβよりも所定の遅れ時間Ｃβだけ前の時期を噴射終了時期Ｒ４として算出すればよい。

次に、降下近似直線Ｌαの傾きと噴射率増加の傾きとは相関が高いことに着目し、図２（ｂ）に示す噴射率波形のうち噴射増加を示す直線Ｒαの傾きを、降下近似直線Ｌαの傾きに基づき算出する。例えば、Ｌαの傾きに所定の係数を掛けてＲαの傾きを算出すればよい。同様にして、上昇近似直線Ｌβの傾きと噴射率減少の傾きとは相関が高いので、噴射率波形のうち噴射減少を示す直線Ｒβの傾きを、上昇近似直線Ｌβの傾きに基づき算出する。

次に、噴射率波形の直線Ｒα，Ｒβに基づき、噴射終了を指令したことに伴い弁体１２がリフトダウンを開始する時期（閉弁作動開始時期Ｒ２３）を算出する。具体的には、両直線Ｒα，Ｒβの交点を算出し、その交点時期を閉弁作動開始時期Ｒ２３として算出する。また、噴射開始時期Ｒ１の噴射開始指令時期ｔ１に対する遅れ時間（噴射開始遅れ時間ｔｄ）を算出する。また、閉弁作動開始時期Ｒ２３の噴射終了指令時期ｔ２に対する遅れ時間（噴射終了遅れ時間ｔｅ）を算出する。

また、降下近似直線Ｌα及び上昇近似直線Ｌβの交点に対応した圧力を交点圧力Ｐαβとして算出し、後に詳述する基準圧力Ｐbaseと交点圧力Ｐαβとの圧力差ΔＰγを算出し、この圧力差ΔＰγと最大噴射率Ｒｍａｘとは相関が高いことに着目し、圧力差ΔＰγに基づき最大噴射率Ｒｍａｘを算出する。具体的には、圧力差ΔＰγに相関係数Ｃγを掛けることで最大噴射率Ｒｍａｘを算出する。但し、圧力差ΔＰγが所定値ΔＰγｔｈ未満である小噴射の場合には、上述の如くＲｍａｘ＝ΔＰγ×Ｃγとする一方で、ΔＰγ≧ΔＰγｔｈである大噴射の場合には、予め設定しておいた値（設定値Ｒγ）を最大噴射率Ｒｍａｘとして算出する。

なお、上記「小噴射」とは、噴射率がＲγに達する前に弁体１２がリフトダウンを開始する態様の噴射を想定しており、シート面１１ｅ，１２ａで燃料が絞られて噴射量が制限されている時の噴射率が最大噴射率Ｒｍａｘとなる。一方、上記「大噴射」とは、噴射率がＲγに達した後に弁体１２がリフトダウンを開始する態様の噴射を想定しており、噴孔１１ｂで燃料が絞られて噴射量が制限されている時の噴射率が最大噴射率Ｒｍａｘとなる。要するに、噴射指令期間Ｔｑが十分に長く、最大噴射率に達した以降も開弁状態を継続させる場合においては、図２（ｂ）に示す噴射率波形は台形となる。一方、最大噴射率に達する前に閉弁作動を開始させるような小噴射の場合には、噴射率波形は三角形となる。

以上により、燃圧波形から噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘを算出することができる。そして、これらの噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘの学習値に基づき、噴射指令信号（図２（ａ）参照）に対応した噴射率波形（図２（ｂ）参照）を算出することができる。なお、このように算出した噴射率波形の面積（図２（ｂ）中の網点ハッチ参照）は噴射量に相当するので、噴射率パラメータに基づき噴射量を算出することもできる。

図３は、これら噴射率パラメータの学習及び噴射指令信号の設定等の概要を示すブロック図であり、ＥＣＵ３０により機能する各手段３１，３２，３３について以下に説明する。噴射率パラメータ算出手段３１は、燃圧センサ２０により検出された燃圧波形に基づき噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘを算出する。

学習手段３２は、算出した噴射率パラメータをＥＣＵ３０のメモリに記憶更新して学習する。なお、噴射率パラメータは、その時の供給燃圧（コモンレール４２内の圧力）に応じて異なる値となるため、供給燃圧又は後述する基準圧力Ｐbase（図２（ｃ）参照）と関連付けて学習させることが望ましい。図３の例では、燃圧に対応する噴射率パラメータの値を噴射率パラメータマップＭに記憶させている。

設定手段３３（制御手段）は、現状の燃圧に対応する噴射率パラメータ（学習値）を、噴射率パラメータマップＭから取得する。そして、取得した噴射率パラメータに基づき、目標噴射状態に対応する噴射指令信号ｔ１、ｔ２、Ｔｑを設定する。そして、このように設定した噴射指令信号にしたがって燃料噴射弁１０を作動させた時の燃圧波形を燃圧センサ２０で検出し、検出した燃圧波形に基づき噴射率パラメータ算出手段３１は噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘを算出する。

要するに、噴射指令信号に対する実際の噴射状態（つまり噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘ）を検出して学習し、その学習値に基づき、目標噴射状態に対応する噴射指令信号を設定する。そのため、実際の噴射状態に基づき噴射指令信号がフィードバック制御されることとなり、先述した経年劣化が進行しても、実噴射状態が目標噴射状態に一致するよう燃料噴射状態を高精度で制御できる。

次に、検出した燃圧波形（図２（ｃ）参照）から噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘ（図２（ｂ）参照）を算出する手順について、図４のフローチャートを用いて説明する。なお、図４に示す処理は、ＥＣＵ３０が有するマイクロコンピュータにより、燃料の噴射を１回実施する毎に実行される。なお、前記燃圧波形とは、所定のサンプリング周期で取得した、燃圧センサ２０による複数の検出値の集合である。

先ず、図４に示すステップＳ１０（燃圧波形検出手段）において、噴射率パラメータの算出に用いる燃圧波形であって、以下に説明する噴射波形Ｗｂ（補正後燃圧波形）を算出する。なお、以下の説明では、燃料噴射弁１０から燃料を噴射させている気筒を噴射気筒（表気筒）、この噴射気筒が燃料を噴射しているときに燃料噴射させていない気筒を非噴射気筒（裏気筒）とし、かつ、噴射気筒に対応する燃圧センサ２０を噴射時燃圧センサ、非噴射気筒に対応する燃圧センサ２０を非噴射時燃圧センサと呼ぶ。

噴射時燃圧センサにより検出された燃圧波形である噴射時燃圧波形Ｗａ（図５（ａ）参照）は、噴射による影響のみを表しているわけではなく、以下に例示する噴射以外の影響で生じた波形成分をも含んでいる。すなわち、燃料タンク４０の燃料をコモンレール４２へ圧送する燃料ポンプ４１がプランジャポンプの如く間欠的に燃料を圧送するものである場合には、燃料噴射中にポンプ圧送が行われると、そのポンプ圧送期間中における噴射時燃圧波形Ｗａは全体的に圧力が高くなった波形となる。つまり、噴射時燃圧波形Ｗａ（図５（ａ）参照）には、噴射による燃圧変化を表した燃圧波形である噴射波形Ｗｂ（図５（ｃ）参照）と、ポンプ圧送による燃圧上昇を表した燃圧波形（図５（ｂ）中の実線Ｗｕ参照）とが含まれていると言える。

また、このようなポンプ圧送が燃料噴射中に行われなかった場合であっても、燃料を噴射した直後は、その噴射分だけ噴射システム内全体の燃圧が低下する。そのため、噴射時燃圧波形Ｗａは全体的に圧力が低くなった波形となる。つまり、噴射時燃圧波形Ｗａには、噴射による燃圧変化を表した噴射波形Ｗｂの成分と、噴射システム内全体の燃圧低下を表した燃圧波形（図５（ｂ）中の点線Ｗｕ’参照）の成分とが含まれていると言える。

そこで図４のステップＳ１０では、非噴射気筒センサにより検出される非噴射時燃圧波形Ｗｕ（Ｗｕ’）はコモンレール内の燃圧（噴射システム内全体の燃圧）の変化を表していることに着目し、噴射気筒センサにより検出された噴射時燃圧波形Ｗａから、非噴射気筒センサによる非噴射時燃圧波形Ｗｕ（Ｗｕ’）を差し引いて噴射波形Ｗｂを演算している。なお、図２（ｃ）に示す燃圧波形は噴射波形Ｗｂである。

また、多段噴射を実施する場合には、前段噴射にかかる燃圧波形の脈動Ｗｃ（図２（ｃ）参照）が燃圧波形Ｗａに重畳する。特に、前段噴射とのインターバルが短い場合には、燃圧波形Ｗａは脈動Ｗｃの影響を大きく受ける。そこで、非噴射時燃圧波形Ｗｕ（Ｗｕ’）に加えて脈動Ｗｃを燃圧波形Ｗａから差し引く処理を実施して、噴射波形Ｗｂを算出することが望ましい。

続くステップＳ１１（基準圧力算出手段）では、噴射波形Ｗｂのうち、噴射開始に伴い燃圧が降下を開始するまでの期間に対応する部分の波形である基準波形に基づき、その基準波形の平均燃圧を基準圧力Ｐbaseとして算出する。例えば、噴射開始指令時期ｔ１から所定時間が経過するまでの期間ＴＡに対応する部分を、基準波形として設定すればよい。或いは、降下波形の微分値に基づき変曲点Ｐ１を算出し、噴射開始指令時期ｔ１から変曲点Ｐ１より所定時間前までの期間に相当する部分を基準波形として設定すればよい。

続くステップＳ１２（直線近似手段）では、噴射波形Ｗｂのうち、噴射率増大に伴い燃圧が降下していく期間に対応する部分の波形である降下波形に基づき、その降下波形の近似直線Ｌαを算出する。例えば、噴射開始指令時期ｔ１から所定時間が経過した時点からの所定期間ＴＢに対応する部分を、降下波形として設定すればよい。或いは、降下波形の微分値に基づき変曲点Ｐ１，Ｐ２を算出し、これら変曲点Ｐ１，Ｐ２の間に相当する部分を降下波形として設定すればよい。そして、降下波形を構成する複数の燃圧検出値（サンプリング値）から、最小二乗法により近似直線Ｌαを算出すればよい。或いは、降下波形のうち微分値が最小となる時点における接線を、近似直線Ｌαとして算出すればよい。

続くステップＳ１３（直線近似手段）では、噴射波形Ｗｂのうち、噴射率減少に伴い燃圧が上昇していく期間に対応する部分の波形である上昇波形に基づき、その上昇波形の近似直線Ｌβを算出する。例えば、噴射終了指令時期ｔ２から所定時間が経過した時点からの所定期間ＴＣに対応する部分を、上昇波形として設定すればよい。或いは、上昇波形の微分値に基づき変曲点Ｐ３，Ｐ５を算出し、これら変曲点Ｐ３，Ｐ５の間に相当する部分を上昇波形として設定すればよい。そして、上昇波形を構成する複数の燃圧検出値（サンプリング値）から、最小二乗法により近似直線Ｌβを算出すればよい。或いは、上昇波形のうち微分値が最大となる時点における接線を、近似直線Ｌβとして算出すればよい。

続くステップＳ１４では、基準圧力Ｐbaseに基づき基準値Ｂα，Ｂβを算出する。例えば、基準圧力Ｐbaseより所定量だけ低い値を基準値Ｂα，Ｂβとして算出すればよい。なお、両基準値Ｂα，Ｂβを同じ値に設定する必要はない。また、前記所定量は基準圧力Ｐbaseの値や燃料温度等に応じて可変設定してもよい。

続くステップＳ１５では、近似直線Ｌαのうち基準値Ｂαとなる時期（ＬαとＢαの交点時期ＬＢα）を算出する。この交点時期ＬＢαと噴射開始時期Ｒ１とは相関が高いことに着目し、交点時期ＬＢαに基づき噴射開始時期Ｒ１を算出する。例えば、交点時期ＬＢαよりも所定の遅れ時間Ｃαだけ前の時期を噴射開始時期Ｒ１として算出すればよい。

続くステップＳ１６では、近似直線Ｌβのうち基準値Ｂβとなる時期（ＬβとＢβの交点時期ＬＢβ）を算出する。この交点時期ＬＢβと噴射終了時期Ｒ４とは相関が高いことに着目し、交点時期ＬＢβに基づき噴射終了時期Ｒ４を算出する。例えば、交点時期ＬＢβよりも所定の遅れ時間Ｃβだけ前の時期を噴射終了時期Ｒ４として算出すればよい。なお、上記遅れ時間Ｃα，Ｃβは、基準圧力Ｐbaseの値や燃料温度等に応じて可変設定してもよい。

続くステップＳ１７では、近似直線Ｌαの傾きと噴射率増加の傾きとは相関が高いことに着目し、図２（ｂ）に示す噴射率波形のうち噴射増加を示す直線Ｒαの傾きを、近似直線Ｌαの傾きに基づき算出する。例えば、Ｌαの傾きに所定の係数を掛けてＲαの傾きを算出すればよい。なお、ステップＳ１５で算出した噴射開始時期Ｒ１と当該ステップＳ１７で算出したＲαの傾きに基づき、噴射指令信号に対する噴射率波形の上昇部分を表した直線Ｒαを特定することができる。

さらにステップＳ１７では、近似直線Ｌβの傾きと噴射率減少の傾きとは相関が高いことに着目し、噴射率波形のうち噴射減少を示す直線Ｒβの傾きを、近似直線Ｌβの傾きに基づき算出する。例えば、Ｌβの傾きに所定の係数を掛けてＲβの傾きを算出すればよい。なお、ステップＳ１６で算出した噴射終了時期Ｒ４と当該ステップＳ１７で算出したＲβの傾きに基づき、噴射指令信号に対する噴射率波形の降下部分を表した直線Ｒβを特定することができる。なお、上記所定の係数は、基準圧力Ｐbaseの値や燃料温度等に応じて可変設定してもよい。

続くステップＳ１８では、ステップＳ１７で算出した噴射率波形の直線Ｒα，Ｒβに基づき、噴射終了を指令したことに伴い弁体１２がリフトダウンを開始する時期（閉弁作動開始時期Ｒ２３）を算出する。具体的には、両直線Ｒα，Ｒβの交点を算出し、その交点時期を閉弁作動開始時期Ｒ２３として算出する。

続くステップＳ１９では、ステップＳ１５で算出した噴射開始時期Ｒ１の噴射開始指令時期ｔ１に対する遅れ時間（噴射開始遅れ時間ｔｄ）を算出する。また、ステップＳ１８で算出した閉弁作動開始時期Ｒ２３の噴射終了指令時期ｔ２に対する遅れ時間（噴射終了遅れ時間ｔｅ）を算出する。なお、噴射終了遅れ時間ｔｅとは、噴射終了を指令した時期ｔ２から、制御弁１４の作動を開始する時期までの遅れ時間のことである。要するにこれらの遅れ時間ｔｄ，ｔｅは、噴射指令信号に対する噴射率変化の応答遅れを表すパラメータであり、他にも、噴射開始指令時期ｔ１から最大噴射率到達時期Ｒ２までの遅れ時間、噴射終了指令時期ｔ２から噴射率低下開始Ｒ３までの遅れ時間、噴射終了指令時期ｔ２から噴射終了時期Ｒ４までの遅れ時間等が挙げられる。

続くステップＳ２０では、基準圧力Ｐbaseと交点圧力Ｐαβとの圧力差ΔＰγが所定値ΔＰγｔｈ未満であるか否かを判定する。ΔＰγ＜ΔＰγｔｈと判定された場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、次のステップＳ２１（最大噴射率算出手段）において、先述した小噴射であるとみなして、圧力差ΔＰγに基づき最大噴射率Ｒｍａｘを算出する（Ｒｍａｘ＝ΔＰγ×Ｃγ）。一方、ΔＰγ≧ΔＰγｔｈと判定された場合（Ｓ２０：ＮＯ）には、次のステップＳ２２（最大噴射率算出手段）において、予め設定しておいた値（設定値Ｒγ）を最大噴射率Ｒｍａｘとして算出する。続くステップＳ２３（補正手段）では、ステップＳ２１又はＳ２２で算出した最大噴射率Ｒｍａｘに後述する補正比Ｋａ（経年変化指数）を掛けることで、最大噴射率Ｒｍａｘを補正する。

次に、上記ステップＳ２３による補正の技術的意義を説明する。

噴射指令期間Ｔｑが同じであっても、検出される燃圧波形は経年変化により異なってくる。例えば、噴孔１１ｂにデポジット等の異物が堆積して噴射量が減少するといった経年劣化が進行すると、図２（ｃ）に示す圧力降下量ΔＰは小さくなっていく。また、シート面１１ｅ，１２ａが磨耗して噴射量が増大するといった経年劣化が進行すると、圧力降下量ΔＰは大きくなっていく。なお、圧力降下量ΔＰとは、噴射率上昇に伴い生じた検出圧力の降下量のことであり、例えば、基準圧力Ｐbaseから変曲点Ｐ２までの圧力降下量、又は、変曲点Ｐ１から変曲点Ｐ２までの圧力降下量のことである。

要するに、噴射指令期間Ｔｑが同じであっても、経年劣化により噴孔面積が縮小していくことに伴い、最大噴射率Ｒｍａｘが低下して圧力降下量ΔＰも低下していく。また、経年劣化により噴孔面積が拡大することに伴い、最大噴射率Ｒｍａｘが増大して圧力降下量ΔＰも増大していく。

ここで、図４のステップＳ２０〜Ｓ２２による最大噴射率Ｒｍａｘの算出手法では、インターバルや気筒内圧力等の状態（内燃機関の運転状態）に応じて圧力降下量ΔＰが逐次変動することの影響を受けないように、降下近似直線Ｌα及び上昇近似直線Ｌβに基づき最大噴射率Ｒｍａｘを算出している。そして、例えば圧力降下量ΔＰが低くなるように燃圧波形が経年変化していっても、近似直線Ｌα，Ｌβは大きくは変化しない。そのため、最大噴射率Ｒｍａｘが経年変化しても、ステップＳ２１，Ｓ２２で算出される最大噴射率Ｒｍａｘには前記経年変化が加味されず、経年変化の進行に伴い最大噴射率Ｒｍａｘの算出精度が悪化することとなる。

そこで本実施形態では、実最大噴射率Ｒｍａｘの経年変化と圧力降下量ΔＰの経年変化とは相関が高いことに着目し、圧力降下量ΔＰの検出結果から実最大噴射率Ｒｍａｘの経年変化指数を推定し、推定した経年変化指数に基づき、図４のステップＳ２１，Ｓ２２で算出した最大噴射率Ｒｍａｘを補正している。

具体的には、噴射毎に圧力降下量ΔＰを検出し、検出したΔＰに所定の相関係数Ｇγを掛けて最大噴射率を噴射毎に算出する。以下の説明では、このように圧力降下量ΔＰに基づき算出した最大噴射率をＲｍａｘ（ΔＰ）と記載し、ステップＳ２１，Ｓ２２で算出した最大噴射率Ｒｍａｘとは区別する。そして、所定期間（例えば１トリップ）で検出した複数の最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）の平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅに基づき補正比Ｋａ（経年変化指数）を算出し、当該補正比Ｋａを最大噴射率Ｒｍａｘに掛けることで補正する。

但し、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）の算出に用いる圧力降下量ΔＰは、図７を用いて後述する強制変更を実施している時に検出された圧力降下量ΔＰであることを条件とする。以下、このような条件を設定した技術的意義について説明する。

図６は、噴射間のインターバルの変化に対する圧力降下量ΔＰの変化を示す図であり、噴射指令期間Ｔｑや基準圧力Ｐbase等、インターバル以外の条件を同じにして圧力降下量ΔＰを検出した試験結果である。この結果は、経年変化が同じであってもインターバルが異なれば圧力降下量ΔＰが異なってくることを意味する。

そこで本実施形態では、インターバル（状態値）の指令値が所定範囲ｗｉｎｔ内になった時に、所定範囲ｗｉｎｔ内に設定された基準値にインターバルを合わせるよう、インターバルの指令値を強制的に変更する。そして、強制変更時に検出した圧力降下量ΔＰ（噴射特性値）に基づき、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）を算出して平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅを算出する。そして、この平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅに基づき補正比Ｋａ（噴射特性値）を算出して学習する。

図７は、上述した強制変更の実施手順を示すフローチャートであり、ＥＣＵ３０が有するマイクロコンピュータにより、エンジン運転中に所定周期で繰り返し実行される。

先ず、図７に示すステップＳ３０において、後述するステップＳ３３で圧力降下量ΔＰを検出した回数（ΔＰ取得数）が所定数未満であるか否かを判定する。ΔＰ取得数≧所定数と判定されれば（Ｓ３０：ＮＯ）、平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅの算出に用いる圧力降下量ΔＰのサンプリング数が十分であるとみなして、ステップＳ３２（強制変更手段）による強制変更を実施することなく図７の処理を終了する。

一方、ΔＰ取得数＜所定数と判定された場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）には、次のステップＳ３１に進み、現時点での目標インターバルが所定範囲ｗｉｎｔ内であるか否かを判定する。なお、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を算出することは先述した通りであるが、その目標噴射状態の１つが前記目標インターバルである。

目標インターバルが所定範囲ｗｉｎｔ内であると判定された場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）には、次のステップＳ３２に進み、インターバルを基準値にするようインターバル指令値（前段噴射の噴射終了指令時期ｔ２から今回噴射の噴射開始指令時期ｔ１までの時間）を強制変更する。この強制変更では、前段噴射の噴射終了指令時期ｔ２及び今回噴射の噴射開始指令時期ｔ１の少なくとも一方を強制変更すればよいが、メイン噴射にかかる指令値はできるだけ変更させないようにして、目標燃焼状態に対する実燃焼状態のずれを小さくさせることが望ましい。また、ステップＳ３２による強制変更は、複数気筒の各々に設けられた燃料噴射弁１０のうち、特定の気筒の燃料噴射弁１０についてのみ実施する。

続くステップＳ３３（圧力降下量検出手段）では、ステップＳ３２により強制変更した状態において、燃料を噴射する毎に圧力降下量ΔＰを検出し、検出した圧力降下量ΔＰに相関係数Ｇγを掛けて最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）を算出する。

続くステップＳ３４では、ステップＳ３２による強制変更が所定時間継続して実施されたか否かを判定する。強制変更の実施時間が所定時間未満であれば（Ｓ３４：ＮＯ）、ステップＳ３２による強制変更を継続させ、ステップＳ３３による圧力降下量ΔＰの検出及び最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）の算出を繰り返す。強制変更が所定時間実施されると（Ｓ３４：ＹＥＳ）、次のステップＳ３５にて強制変更を終了させ、目標インターバルとなるようインターバル指令値を復帰させる。

なお、ステップＳ３４において、所定時間継続実施したか否かの判定に替え、強制変更の実施中に所定回数（例えば１０回）だけ噴射が為されたか否かを判定するようにしてもよい。

図８は、補正比Ｋａの算出手順を示すフローチャートであり、ＥＣＵ３０が有するマイクロコンピュータにより、エンジンを始動操作する毎、或いはエンジンを停止操作する毎に繰り返し実行される。

先ず、図８に示すステップＳ４０において、図７のステップＳ３３で算出した最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）であって、運転者がエンジンを始動操作してから停止操作するまでの期間（１トリップ期間）に算出した複数の最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）の平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅを算出する。

続くステップＳ４１（経年変化指数算出手段）では、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）の学習値に対する平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅの割合である経年劣化率Ｋ（経年変化指数）を算出する（Ｋ＝Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅ／Ｒｍａｘ（ΔＰ）学習値）。つまり、算出した経年劣化率Ｋが１より小さければ、噴孔１１ｂが閉塞して噴射量が少なくなる劣化が進行していると言える。一方、算出した経年劣化率Ｋが１より大きければ、噴孔１１ｂの磨耗やシート面１１ｅ，１２ａの損傷等により噴射量が多くなる劣化が進行していると言える。

続くステップＳ４２では、ステップＳ４１で算出した経年劣化率Ｋが、２トリップ連続で上限閾値以上又は下限閾値以下になったか否かを判定する。そして、経年劣化率Ｋが２トリップ連続で閾値を超えたと判定された場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）には、次のステップＳ４３（経年変化指数算出手段、噴射特性値学習手段）に進み、補正比Ｋａの前回値に経年劣化率Ｋを掛けて算出した値を、補正比Ｋａの更新値（経年変化指数）として学習する。また、次のステップＳ４４において、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）の学習値を、ステップＳ４０で算出したＲｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅに更新する。

以上により、本実施形態によれば、降下近似直線Ｌα及び上昇近似直線Ｌβの交点圧力Ｐαβと基準圧力Ｐbaseとの圧力差ΔＰγは、インターバルや気筒内圧力等の環境条件の影響を殆ど受けず、しかも実最大噴射率Ｒｍａｘとの相関が高いことに着目し、この圧力差ΔＰγに基づき最大噴射率Ｒｍａｘを算出する。そのため、算出した最大噴射率Ｒｍａｘがインターバルや気筒内圧力等の運転状態の影響により逐次変動することを回避しつつ、最大噴射率Ｒｍａｘを高精度で算出できる。よって、このように算出された最大噴射率Ｒｍａｘの学習値（噴射率パラメータ）に基づき噴射指令信号ｔ１、ｔ２、Ｔｑを設定して、燃料噴射弁１０をフィードバック制御する本実施形態によれば、目標噴射状態に対して実噴射状態が大きくハンチングすることを抑制しつつ、フィードバック制御の安定性を向上できる。

また、本実施形態では、圧力降下量ΔＰと最大噴射率Ｒｍａｘとの相関が高いことにも着目して、所定期間（１トリップ期間）に検出した複数の圧力降下量ΔＰに対して最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）を算出し、その最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）の平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅに基づき補正比Ｋａを算出する。そして、上述した圧力差ΔＰγから算出した最大噴射率Ｒｍａｘを、補正比Ｋａを用いて補正するので、経年劣化を加味した最大噴射率Ｒｍａｘに補正できる。

さらに本実施形態では、補正比Ｋａの算出に用いる最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）を、インターバルが基準値になっている時に検出した圧力降下量ΔＰに基づき算出するので、経年変化とは別の要因（インターバル（状態値）の変化）で補正比Ｋａの学習値が逐次変動することを抑制できる。よって、噴射制御が不安定になることを抑制できる。

しかも、インターバルを基準値に合わせるよう強制変更した時の圧力降下量ΔＰに基づき、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）の平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅを算出するので、成り行きでインターバルが基準値に一致した時に学習する場合に比べて、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）のサンプリング数を多くでき、平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅの算出精度を向上できる。よって、補正比Ｋａの算出精度を向上できる。

さらに、本実施形態によれば、インターバルが所定範囲ｗｉｎｔ内であることを条件として、所定範囲ｗｉｎｔ内に設定した基準値に強制変更するので、エンジンの出力トルクが急変したりエンジンの作動音が急変したりすることを抑制でき、強制変更することが原因で運転者に違和感を与えることを抑制できる。また、強制変更が所定時間継続したら強制変更を終了させるので、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）のサンプリング数が、平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅを高精度で算出するのに十分な数になった時点で、強制変更を終了させることができ、強制変更により排気エミッションが悪化する期間を必要最小限にできる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態ではインターバル（状態値）を基準値に合わせるよう強制変更しているのに対し、本実施形態では、燃料の噴射開始時期を基準値に合わせるよう強制変更する。

ここで、噴射開始時の気筒内圧力が高いほど噴射されにくくなるので、燃圧波形に表れる圧力降下量ΔＰが小さくなる。そして、圧縮行程の上死点ＴＤＣに対する噴射開始時期の位相に応じて、噴射開始時の気筒内圧力は異なってくる。したがって、噴射開始時期を基準値に合わせるよう強制変更するということは、噴射開始時の気筒内圧力を基準値に合わせることを意味する。

図９は、噴射開始時期の変化に対する圧力降下量ΔＰの変化を示す図であり、噴射指令期間Ｔｑや基準圧力Ｐbase等、噴射開始時期以外の条件を同じにして圧力降下量ΔＰを検出した試験結果である。この結果は、経年変化が同じであっても噴射開始時の気筒内圧力が異なれば圧力降下量ΔＰが異なってくることを意味する。

そこで本実施形態では、燃料の噴射開始時期（状態値）の指令値が所定範囲ｗｉｎｔ内になった時に、所定範囲ｗａｎｇ内に設定された基準値に噴射開始時期を合わせるよう、噴射開始時期の指令値（噴射開始指令時期ｔ１）を強制的に変更する。そして、強制変更時に検出した圧力降下量ΔＰに基づき、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）を算出して平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅを算出する。そして、この平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅに基づき補正比Ｋａ（噴射特性値）を算出して学習する。なお、強制変更の実施手順は図７と同じである。

以上により、本実施形態によれば、噴射開始時期を基準値に合わせるよう強制変更した時の圧力降下量ΔＰに基づき、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）の平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅを算出するので、成り行きで噴射開始時期が基準値に一致した時に学習する場合に比べて、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）のサンプリング数を多くでき、平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅの算出精度を向上できる。よって、補正比Ｋａの算出精度を向上できる。

さらに、本実施形態によれば、噴射開始時期が所定範囲ｗａｎｇ内であることを条件として、所定範囲ｗａｎｇ内に設定した基準値に強制変更するので、エンジンの出力トルクが急変したりエンジンの作動音が急変したりすることを抑制でき、強制変更することが原因で運転者に違和感を与えることを抑制できる。また、強制変更が所定時間継続したら強制変更を終了させるので、強制変更により排気エミッションが悪化する期間を必要最小限にできる。

（第３実施形態）
上記第１実施形態ではインターバル（状態値）を基準値に合わせるよう強制変更しているのに対し、本実施形態では、基準圧力Ｐbaseを基準値に合わせるよう強制変更する。なお、基準圧力Ｐbaseはコモンレール４２内の圧力（レール圧）で決まるものであり、そのレール圧は、調量弁４１ａにより目標レール圧となるよう制御されている。つまり、本実施形態では、裏気筒の燃圧波形Ｗｕに基づき実レール圧を検出し、検出した実レール圧を基準値に合わせるように調量弁４１ａを制御することで、基準圧力Ｐbaseを基準値に合わせる強制変更を実施する。

図１０は、基準圧力Ｐbaseの変化に対する圧力降下量ΔＰの変化を示す図であり、噴射指令期間Ｔｑや噴射開始時期等、基準圧力Ｐbase以外の条件を同じにして圧力降下量ΔＰを検出した試験結果である。この結果は、経年変化が同じであっても基準圧力Ｐbaseが異なれば圧力降下量ΔＰが異なってくることを意味する。

そこで本実施形態では、目標レール圧（状態値）が所定範囲ｗ１〜ｗ７のいずれかになった時に、各々の所定範囲ｗ１〜ｗ７内に設定された基準値に実レール圧を合わせるよう、調量弁４１ａの制御内容を強制変更する。そして、強制変更時に検出した圧力降下量ΔＰに基づき、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）を算出して平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅを算出する。そして、この平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅに基づき補正比Ｋａ（噴射特性値）を算出して学習する。なお、強制変更の実施手順は図７と同じである。

なお、上記第１実施形態では、強制変更時に検出した全ての圧力降下量ΔＰを平均して、補正比Ｋａの算出に用いる平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅを算出しているが、本実施形態の如く所定範囲ｗ１〜ｗ７及び基準値を複数設定している場合には、基準値毎に平均値を算出し、これらの平均値に、基準値毎の圧力降下量ΔＰのサンプリング数に応じて重み付けをする。そして、これら重み付けされた値の平均値を、経年劣化率Ｋの算出に用いる平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅとして算出する。

以上により、本実施形態によれば、基準圧力Ｐbaseを基準値に合わせるよう強制変更した時の圧力降下量ΔＰに基づき、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）の平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅを算出するので、成り行きで基準圧力Ｐbaseが基準値に一致した時に学習する場合に比べて、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）のサンプリング数を多くでき、平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅの算出精度を向上できる。よって、補正比Ｋａの算出精度を向上できる。

さらに、本実施形態によれば、基準圧力Ｐbaseが所定範囲ｗ１〜ｗ７内であることを条件として、所定範囲ｗ１〜ｗ７内に設定した基準値に強制変更するので、エンジンの出力トルクが急変したりエンジンの作動音が急変したりすることを抑制でき、強制変更することが原因で運転者に違和感を与えることを抑制できる。また、強制変更が所定時間継続したら強制変更を終了させるので、強制変更により排気エミッションが悪化する期間を必要最小限にできる。

（第４実施形態）
上記第１実施形態では、算出した全ての圧力降下量ΔＰ（つまり最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ））を平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅの算出に用いているが、本実施形態では、以下に説明する条件の時に検出された圧力降下量ΔＰに基づき算出した最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）を、平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅの算出に用いる。

すなわち、基準圧力Ｐbaseが所定圧力以上である高圧時に検出された圧力降下量ΔＰであること、多段噴射にかかる前段噴射数が所定数以下（例えば１段又は前段噴射無し）である時に検出された圧力降下量ΔＰであること、インターバルが所定時間以上である時に検出された圧力降下量ΔＰであること、等が上記条件として挙げられる。

基準圧力Ｐbaseが高圧であるほど燃圧波形の振幅が大きくなるので、燃圧波形から圧力降下量ΔＰを検出して経年変化指数（補正比Ｋａ）を算出するにあたり、その算出精度を向上できる。また、前段噴射数が少ないほど、或いは噴射間インターバルが長いほど、燃圧波形が受ける前段噴射の脈動Ｗｃの影響が小さくなるので前記算出精度を向上できる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上記第１実施形態では、１トリップ期間で検出した複数の圧力降下量ΔＰを用いて、補正比Ｋａの算出に用いる平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅを算出しているが、車両が所定の距離だけ走行する期間で検出した複数の圧力降下量ΔＰを用いるように変更してもよいし、エンジンの運転時間が所定時間経過する期間で検出した複数の圧力降下量ΔＰを用いるように変更してもよい。

・上記第１実施形態では、燃料噴射弁１０の経年変化に伴い圧力降下量ΔＰが変化する度合いを表した「経年変化指数」を、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）の学習値に対する平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅの割合（経年劣化率Ｋ又は補正比Ｋａ）としている。これに対し、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）の学習値と平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅとの差分である経年変化量を、前記「経年変化指数」としてもよい。

・上記実施形態では、補正比Ｋａ（経年変化指数）に基づき最大噴射率Ｒｍａｘを補正しているが、経年劣化率Ｋに基づき最大噴射率Ｒｍａｘを補正してもよい。この場合、経年劣化率Ｋが経年変化指数に相当する。また、圧力降下量ΔＰの経年変化量や、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）の経年変化量に基づき最大噴射率Ｒｍａｘを補正してもよい。この場合、これらの経年変化量が経年変化指数に相当する。

・上記第１実施形態では、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）の算出に用いる圧力降下量ΔＰ、及びその最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）の平均値から算出される経年変化指数（補正比Ｋａ）を、噴射特性値学習手段にかかる噴射特性値としているが、噴射特性値は経年変化指数に限られるものではなく、例えば、噴射指令信号及び燃圧波形から噴射状態を特定するのに要する各種の噴射率パラメータｔｄ，ｔｅ，Ｒα，Ｒβ，Ｒｍａｘを、噴射特性値学習手段にかかる噴射特性値としてもよい。

・上記第１実施形態では、強制変更実施時の圧力降下量ΔＰ（燃圧波形）に基づき噴射特性値を算出して学習しているが、強制変更実施時の燃圧波形であれば圧力降下量ΔＰに限られるものではなく、例えば、強制変更実施時の、降下波形、上昇波形、各種変曲点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ５の出現時期、これら変曲点の噴射指令信号に対する応答遅れ時間等に基づき、噴射特性値を算出して学習してもよい。

・上記各実施形態では、強制変更の対象となる状態値として、インターバル、噴射開始時期（気筒内圧力）、基準圧力Ｐbaseを例示してきたが、これらの他にも、スロットルバルブ開度、ＥＧＲ量、過給圧等の状態値を強制変更の対象としてもよい。

・上記第１実施形態では、１トリップ期間で検出した複数の圧力降下量ΔＰを用いて、補正比Ｋａの算出に用いる平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅを算出しているが、車両が所定の距離だけ走行する期間で検出した複数の圧力降下量ΔＰを用いるように変更してもよいし、エンジンの運転時間が所定時間経過する期間で検出した複数の圧力降下量ΔＰを用いるように変更してもよい。

・上記第１実施形態では、燃料噴射弁１０の経年変化に伴い圧力降下量ΔＰが変化する度合いを表した「経年変化指数」を、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）の学習値に対する平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅの割合（経年劣化率Ｋ又は補正比Ｋａ）としている。これに対し、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）の学習値と平均値Ｒｍａｘ（ΔＰ）ａｖｅとの差分である経年変化量を、前記「経年変化指数」としてもよい。

・上記実施形態では、補正比Ｋａ（経年変化指数）に基づき最大噴射率Ｒｍａｘを補正しているが、経年劣化率Ｋに基づき最大噴射率Ｒｍａｘを補正してもよい。この場合、経年劣化率Ｋが経年変化指数に相当する。また、圧力降下量ΔＰの経年変化量や、最大噴射率Ｒｍａｘ（ΔＰ）の経年変化量に基づき最大噴射率Ｒｍａｘを補正してもよい。この場合、これらの経年変化量が経年変化指数に相当する。

・図１に示す上記実施形態では、燃圧センサ２０を燃料噴射弁１０に搭載しているが、コモンレール４２の吐出口４２ａから噴孔１１ｂに至るまでの燃料供給経路内に燃圧センサを配置してもよい。よって、例えばコモンレール４２と燃料噴射弁１０とを接続する高圧配管４２ｂに燃圧センサを搭載してもよい。また、コモンレール４２に燃圧センサ２０を配置してもよいし、燃料ポンプ４１の吐出口からコモンレール４２にいたるまでの燃料供給経路内に燃圧センサを配置してもよい。

１０…燃料噴射弁、２０…燃圧センサ、４２…コモンレール（蓄圧容器）、Ｋａ…補正比（経年変化指数）、Ｓ１０…燃圧波形検出手段、Ｓ１１…基準圧力算出手段、Ｓ１２，Ｓ１３…直線近似手段、Ｓ２１，Ｓ２２…最大噴射率算出手段、Ｓ２３…補正手段、Ｓ３２…強制変更手段、Ｓ３３…圧力降下量検出手段、Ｓ４３…経年変化指数算出手段（噴射特性値学習手段）。

Claims (6)

1. 燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力を検出する燃圧センサと、
   前記燃圧センサの検出値に基づき、噴射に伴い生じた圧力変化を燃圧波形として検出する燃圧波形検出手段と、
   を備える燃料噴射システムに適用され、
   内燃機関の運転状態を表した状態値が所定範囲内になった時に、前記所定範囲内に設定された基準値に前記状態値を合わせるよう、前記運転状態を強制的に変更する強制変更手段と、
   前記強制変更手段による強制変更を実施している時に検出した前記燃圧波形に基づき、燃料の噴射特性値を算出して学習する噴射特性値学習手段と、
   を備え、
   前記状態値は、多段噴射における噴射間のインターバル、噴射開始時の気筒内圧力、噴射開始直前の燃料圧力のいずれかであり、
   前記燃圧波形のうち、燃料の噴射率上昇に伴い圧力降下する期間の波形を降下波形、燃料の噴射率降下に伴い圧力上昇する期間の波形を上昇波形とした場合に、前記降下波形を直線に近似した降下近似直線、及び前記上昇波形を直線に近似した上昇近似直線を算出する直線近似手段と、
   前記燃圧波形のうち前記降下波形が現れる直前の特定期間における波形に基づき、基準圧力を算出する基準圧力算出手段と、
   前記降下近似直線及び前記上昇近似直線の交点に対応した圧力である交点圧力を算出し、その交点圧力と前記基準圧力との圧力差に基づき最大噴射率を算出する最大噴射率算出手段と、
   噴射率上昇に伴い生じた圧力降下量を検出する圧力降下量検出手段と、
   前記圧力降下量検出手段により検出された圧力降下量が前記燃料噴射弁の経年変化に伴い変化する度合いを表した、経年変化指数を算出する経年変化指数算出手段と、
   前記経年変化指数に基づき、前記最大噴射率算出手段により算出される最大噴射率を補正する補正手段と、
   を備え、
   前記噴射特性値学習手段は、前記強制変更を実施している時に検出した前記圧力降下量に基づき、前記経年変化指数を前記噴射特性値として算出して学習することを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 燃料噴射弁へ供給される燃料の圧力を検出する燃圧センサと、
   前記燃圧センサの検出値に基づき、噴射に伴い生じた圧力変化を燃圧波形として検出する燃圧波形検出手段と、
   を備える燃料噴射システムに適用され、
   内燃機関の運転状態を表した状態値が所定範囲内になった時に、前記所定範囲内に設定された基準値に前記状態値を合わせるよう、前記運転状態を強制的に変更する強制変更手段と、
   前記強制変更手段による強制変更を実施している時に検出した前記燃圧波形に基づき、燃料の噴射特性値を算出して学習する噴射特性値学習手段と、
   前記燃圧波形のうち、燃料の噴射率上昇に伴い圧力降下する期間の波形を降下波形、燃料の噴射率降下に伴い圧力上昇する期間の波形を上昇波形とした場合に、前記降下波形を直線に近似した降下近似直線、及び前記上昇波形を直線に近似した上昇近似直線を算出する直線近似手段と、
   前記燃圧波形のうち前記降下波形が現れる直前の特定期間における波形に基づき、基準圧力を算出する基準圧力算出手段と、
   前記降下近似直線及び前記上昇近似直線の交点に対応した圧力である交点圧力を算出し、その交点圧力と前記基準圧力との圧力差に基づき最大噴射率を算出する最大噴射率算出手段と、
   噴射率上昇に伴い生じた圧力降下量を検出する圧力降下量検出手段と、
   前記圧力降下量検出手段により検出された圧力降下量が前記燃料噴射弁の経年変化に伴い変化する度合いを表した、経年変化指数を算出する経年変化指数算出手段と、
   前記経年変化指数に基づき、前記最大噴射率算出手段により算出される最大噴射率を補正する補正手段と、
   を備え、
   前記噴射特性値学習手段は、前記強制変更を実施している時に検出した前記圧力降下量に基づき、前記経年変化指数を前記噴射特性値として算出して学習することを特徴とする燃料噴射制御装置。
3. 前記噴射特性値学習手段は、噴射開始直前の燃料圧力が所定圧力以上である時に検出した前記燃圧波形に基づき、前記噴射特性値を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射制御装置。
4. 前記噴射特性値学習手段は、多段噴射にかかる前段噴射数が所定数以下である時に検出した前記燃圧波形に基づき、前記噴射特性値を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
5. 前記噴射特性値学習手段は、多段噴射にかかる前段噴射数との噴射間インターバルが所定時間以上である時に検出した前記燃圧波形に基づき、前記噴射特性値を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
6. 前記強制変更手段による強制変更を、所定噴射回数又は所定時間継続して実施したら、当該強制変更を終了させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。

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