JP2006029088A - 蓄圧式燃料噴射装置及びその蓄圧式燃料噴射装置を備えた内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料噴射量の過不足を生じさせることなくインジェクタから燃焼室内へ噴射供給される燃料の噴射量を適切に得るために、燃料噴射継続時間を正確に算出することを可能にする蓄圧式燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】 エンジン回転数やエンジン負荷に基づいて燃料噴射開始タイミングＢを決定し、この燃料噴射開始タイミングＢと同時にコモンレール内圧Ｐ２を検出する。そして、このコモンレール内圧の検出値に基づいて燃料噴射継続時間Ｔｄｕｒの算出を行う。これにより、実際の燃料噴射開始時点Ｂでのコモンレール内圧に見合った燃料噴射継続時間Ｔｄｕｒを得ることができ、適切な噴射量が得られる。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、内燃機関（例えばディーゼルエンジン）の燃料供給系に適用される蓄圧配管（所謂コモンレール）を備えた蓄圧式（コモンレール式）燃料噴射装置及びその蓄圧式燃料噴射装置を備えた内燃機関に係る。特に、本発明は、インジェクタから燃焼室内へ噴射供給される燃料の噴射量を適切に得るための対策に関する。

従来より、多気筒ディーゼルエンジン等の燃料供給系として、メカニカルな燃料噴射ポンプ−ノズル方式に比べて制御性に優れた蓄圧式燃料噴射装置が提案されている（例えば、下記の特許文献１及び特許文献２）。

この種の燃料噴射装置は、高圧ポンプによって所定圧力に加圧された燃料をコモンレールに貯留しておき、このコモンレールに貯留した燃料を燃料噴射タイミングに合わせて所定のインジェクタから燃焼室内に噴射する構成となっている。また、エンジンの運転状態に対して最適な噴射条件で燃料が噴射されるように、コントローラが演算処理を行ってコモンレール内燃料圧力（以下、コモンレール内圧という）の制御や各インジェクタの制御を行う。

このように、蓄圧式燃料噴射装置は、燃料噴射量及びその噴射時期に加えて、コモンレール内圧によって決定される燃料噴射圧力をもエンジンの運転状態に応じて制御可能であるため、制御性に優れた噴射装置として注目されている。特に、この蓄圧式燃料噴射装置は、エンジンの低回転速度域での昇圧性が良好であるため、低速域から高圧燃料噴射が可能であり、全域に亘って燃料の微粒化を実現できる。このため、ディーゼルエンジン固有の黒煙を大幅に低減可能であるといった点でも注目されている。

−蓄圧式燃料噴射装置の概略構成−
以下、一般的な蓄圧式燃料噴射装置について説明する。

図１３は、蓄圧式燃料噴射装置を備えた多気筒ディーゼルエンジンの燃料供給系の全体構成の概略を示している。この蓄圧式燃料噴射装置は、ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）ａの各気筒に対応して取り付けられた複数の燃料噴射弁（以下、インジェクタという）ｂ，ｂ，…と、比較的高い圧力（コモンレール内圧：例えば１００ＭＰａ）の高圧燃料を蓄圧するコモンレールｃと、燃料タンクｄから低圧ポンプｅを経て吸入した燃料を高圧に加圧してコモンレールｃ内に吐出する高圧ポンプ（サプライポンプ）ｆと、上記インジェクタｂ，ｂ，…及び高圧ポンプｆを電子制御するコントローラ（ＥＣＵ）ｇとを備えている。

各インジェクタｂ，ｂ，…は、コモンレールｃにそれぞれ連通する燃料配管の下流端に取り付けられている。このインジェクタｂからの燃料の噴射は、例えば燃料配管の途中に設けられた噴射制御用電磁弁ｈへの通電および通電停止（ＯＮ／ＯＦＦ）により制御される。つまり、インジェクタｂは、噴射制御用電磁弁ｈが開弁している間、コモンレールｃから供給された高圧燃料をエンジンａの燃焼室に向けて噴射する。このため、コモンレールｃには、燃料噴射圧に相当する高い所定のコモンレール内圧が蓄圧されている必要があり、そのために燃料供給配管ｉ、吐出弁ｊを介して高圧ポンプｆが接続されている。

また、上記ＥＣＵｇには、エンジン回転数やエンジン負荷等の各種エンジン情報が入力されており、これらの信号より判断される最適の燃料噴射時期及び燃料噴射量が得られるようにＥＣＵｇは噴射制御用電磁弁ｈに制御信号を出力する。同時に、ＥＣＵｇはエンジン回転数やエンジン負荷に応じて燃料噴射圧力が最適値となるように高圧ポンプｆに対して制御信号を出力する。更に、コモンレールｃにはコモンレール内圧を検出するための圧力センサｋが取り付けられており、この圧力センサｋの信号がエンジン回転数やエンジン負荷に応じて予め設定された最適値となるように高圧ポンプｆからコモンレールｃに吐出される燃料吐出量が制御される。

−燃料噴射時期及び燃料噴射継続時間の算出手法−
次に、従来例におけるＥＣＵｇによる燃料噴射時期及び燃料噴射継続時間の算出手法について説明する。図１４は、あるインジェクタｂから燃料を噴射するタイミングにおけるクランク信号、噴射制御用電磁弁ｈへの通電信号、コモンレール内圧の変化を示している。ここで、クランク信号はクランク回転角度の６°毎に発信されるパルス波形である。また、噴射制御用電磁弁ｈへの通電信号がＯＮの間、インジェクタｂからの燃料噴射動作が実行される。

先ず、燃料噴射開始タイミングは、エンジン回転数やエンジン負荷等の各種エンジン情報に基づいてＥＣＵｇが算出する。図１４に示すものではタイミングＢの時点で噴射制御用電磁弁ｈへの通電を開始して燃料噴射を開始することになる。

一方、燃料噴射継続時間は、スロットル（舶用エンジンではレギュレータ）の開度信号をＥＣＵｇが受け、この開度信号に応じたエンジン回転数（目標回転数）になるように決定された燃料噴射量及びコモンレール内圧により算出される。インジェクタｂでは、コモンレール内圧に基づき、この決定された燃料噴射量となるように燃料噴射動作が継続され、この状態でのエンジン回転数を検出し、この実際のエンジン回転数と上記目標回転数とを比較して、この実際のエンジン回転数が目標回転数に近付くように燃料噴射量を補正（フィードバック補正）する。

更に詳しく説明すると、上記タイミングＢの時点（噴射制御用電磁弁ｈへ通電を開始する時点）よりも前に、ＥＣＵｇがスロットル（舶用エンジンではレギュレータ）の開度信号に応じたエンジン回転数（目標回転数）になるように燃料噴射量を決定する。そして、燃料噴射継続時間（噴射制御用電磁弁ｈへの通電時間に相当し、上記燃料噴射開始時点から燃料噴射終了までの時間）は、上記タイミングＢの時点よりも前段階でのクランク信号（パルス波形）の立ち上がり時点（図１４におけるタイミングＡ）におけるコモンレール内圧と上記の如く決定された燃料噴射量によって算出される。図１４に示すものでは、燃料噴射継続時間としてＴｄｕｒが求められており、タイミングＣの時点で噴射制御用電磁弁ｈへの通電を解除して燃料噴射を終了するようになっている。

以上の動作により、燃料噴射時期及び燃料噴射継続時間が決定されるようになっている。
特開２０００−１８０５２号公報 特開２００３−３２８８３０号公報

上述した如く従来の燃料噴射継続時間の算出動作にあっては、上記タイミングＢの時点よりも前段階でのクランク信号の立ち上がり時点（タイミングＡ）で検出したコモンレール内圧に基づいてその圧力に見合った燃料噴射継続時間を算出するものであった。図１４に示すものでは、コモンレール内圧の検出値「Ｐ１」に基づいて燃料噴射継続時間が算出されることになる。

ところが、コモンレール内圧の検出時点（タイミングＡ）から、実際の燃料噴射開始時点（タイミングＢ）のまで間にはタイムラグが存在している。このタイミングＡからタイミングＢまでの期間では、コモンレールｃからのリーク、他の気筒での燃料噴射、高圧ポンプｆからの燃料供給動作等の影響によりコモンレール内圧が変動する場合がある。図１４のものでは、上記リークによってコモンレール内に圧力降下が生じており、実際の燃料噴射開始時点でのコモンレール内圧は「Ｐ２」となっている。

このため、燃料噴射継続時間の算出に使用されたコモンレール内圧（上記「Ｐ１」）と、実際の燃料噴射開始時点でのコモンレール内圧（上記「Ｐ２」）とには差が生じており、この差圧分だけ燃料噴射継続時間が適正値からずれることになる。

図１４に示すようにコモンレール内に圧力降下が生じている場合には、燃料噴射継続時間が十分に得られず（コモンレール内圧「Ｐ２」に見合った燃料噴射継続時間よりも算出された燃料噴射継続時間が短くなって）、燃料噴射量が不足した状態を招いてしまうことになる。逆に、このコモンレール内圧の検出時点（タイミングＡ）から、実際の燃料噴射開始時点（タイミングＢ）までの間にコモンレール内に圧力上昇が生じた場合には、燃料噴射継続時間が長くなりすぎて（燃料噴射開始時点でのコモンレール内圧に見合った燃料噴射継続時間よりも算出された燃料噴射継続時間が長くなって）、燃料噴射量が過剰になってしまうことになる。

このため、従来の蓄圧式燃料噴射装置にあっては、燃料噴射量が不足してしまって所望のエンジン出力を得ることができなくなったり、燃料噴射量が過剰になって有害物質の排出量の増大を招いてしまったりするといった不具合があった。

特に、上記特許文献２に開示されているように、多段噴射を行うことによりエンジンの騒音や振動の低減を図るようにしたものにあっては、上記不具合が顕著に生じてしまう可能性が高かった。以下、この多段噴射を行う場合について説明する。

この多段噴射を行う蓄圧式燃料噴射装置では、前段（２段噴射の場合には第１段目の噴射）の燃料噴射タイミングよりも前の段階でコモンレール内圧を検出し、このコモンレール内圧に基づいて前段（２段噴射の場合の第１段目の噴射）及び後段（２段噴射の場合の第２段目の噴射）それぞれの燃料噴射継続時間を算出している。

図１５は、あるインジェクタｂから燃料を二段噴射するタイミングにおけるクランク信号、噴射制御用電磁弁ｈへの通電信号、コモンレール内圧の変化を示している。この場合、図中タイミングＢ１の時点（第１段目の噴射のために噴射制御用電磁弁ｈへ通電を開始する時点）よりも前段階でのクランク信号の立ち上がり時点（図１５におけるタイミングＡ）でのコモンレール内圧に基づいてＥＣＵｇが燃料噴射継続時間を算出し、第１段目の噴射の燃料噴射継続時間（燃料噴射終了タイミングをＣ１とする燃料噴射継続時間；図中Ｔｄｕｒ１）と、第２段目の噴射の燃料噴射継続時間（噴射制御用電磁弁ｈへの通電開始タイミングをＢ２とし、燃料噴射終了タイミングをＣ２とする燃料噴射継続時間；図中Ｔｄｕｒ２）とが決定される。

従って、この場合にも、第１段目の噴射に関しては、上述の場合と同様に、燃料噴射継続時間の算出に使用されたコモンレール内圧（上記「Ｐ１」）と、実際の燃料噴射開始時点でのコモンレール内圧（図中タイミングＢ１の時点での圧力「Ｐ２」）とには差が生じており、この差圧分だけ燃料噴射継続時間が適正値からずれることになる。

更に、第２段目の噴射に関しては、その噴射時点では、上記第１段目の噴射によってコモンレール内圧は大幅に降下しており、燃料噴射継続時間の算出に使用されたコモンレール内圧（上記「Ｐ１」）と、実際の燃料噴射開始時点でのコモンレール内圧（図中タイミングＢ２の時点での圧力「Ｐ３」）との間には大きな差が生じている。このため、燃料噴射継続時間を適正に得ることは難しく、上記不具合が顕著に生じてしまう可能性が高かった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、噴射開始時点でのコモンレール内圧に見合った燃料噴射継続時間の適正化を図ることで、燃料噴射量の過不足を生じさせることなくインジェクタから燃焼室内へ噴射供給される燃料の噴射量を適切に得ることを可能にする蓄圧式燃料噴射装置及びその蓄圧式燃料噴射装置を備えた内燃機関を提供することにある。

−発明の概要−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、実際の燃料噴射開始時点でのコモンレール内圧を検出し、その検出値に基づいて燃料噴射継続時間（燃料噴射終了時刻）の算出を行うことにより、実際の燃料噴射開始時点でのコモンレール内圧に見合った燃料噴射継続時間が得られるようにしている。

−解決手段−
具体的に、本発明は、燃料を圧送する燃料ポンプと、この燃料ポンプから圧送された燃料を貯留するコモンレールと、このコモンレールから供給された燃料を噴射する燃料噴射弁とを備えた蓄圧式燃料噴射装置を前提とする。この蓄圧式燃料噴射装置に対し、噴射量決定手段と、噴射開始時刻決定手段と、圧力検出手段と、噴射継続時間算出手段とを備えさせる。噴射量決定手段は、エンジン運転状態に応じた燃料噴射弁の噴射量を決定する。噴射開始時刻決定手段は、エンジン運転状態に応じて上記燃料噴射弁の燃料噴射開始時刻を決定する。圧力検出手段は、上記噴射開始時刻決定手段によって決定された燃料噴射開始時刻にコモンレール内圧を検出する。噴射継続時間算出手段は、上記圧力検出手段がコモンレール内圧を検出した際、このコモンレール内圧の検出信号を受け、このコモンレール内圧及び上記噴射量決定手段により定められた噴射量に応じた燃料噴射継続時間を算出する。そして、上記燃料噴射開始時刻から、上記算出した燃料噴射継続時間が経過した時点で燃料噴射弁の燃料噴射動作を終了する構成としている。

この特定事項により、ある燃料噴射弁から燃焼室内に燃料を噴射する際、エンジン運転状態に応じて噴射開始時刻決定手段が燃料噴射開始時刻を決定し、噴射量決定手段が燃料噴射量を決定し、この燃料噴射開始時刻に達した時点で圧力検出手段がコモンレール内圧を検出する。これと同時に燃料噴射弁が開放され、燃焼室内に燃料が噴射される。そして、このコモンレール内圧の検出が行われた際、噴射継続時間算出手段は、圧力検出手段からコモンレール内圧の検出信号を受け、このコモンレール内圧及び上記噴射量決定手段により定められた噴射量に応じた燃料噴射継続時間を算出する。つまり、上記燃料噴射開始と略同時に燃料噴射継続時間（燃料噴射開始から燃料噴射終了までの時間）の算出動作を開始する。このため、実際の燃料噴射開始時点でのコモンレール内圧に基づいて燃料噴射継続時間の算出を行うことが可能になり、実際の燃料噴射開始時点でのコモンレール内圧に見合った燃料噴射継続時間が得られる。その結果、適正な燃料噴射量を噴射するための噴射継続時間を算出することができて、所望のエンジン出力を得ることができ且つ有害物質の排出量の削減を図ることができる。

本発明を、多段噴射を行う蓄圧式燃料噴射装置に適用した場合の構成として以下の２タイプがある。

先ず、各段（噴射段）の噴射開始の度にコモンレール内圧を検出して各段毎の燃料噴射継続時間の算出動作を実行するタイプとして以下の構成が掲げられる。

燃料を圧送する燃料ポンプと、この燃料ポンプから圧送された燃料を貯留するコモンレールと、このコモンレールから供給された燃料を噴射する燃料噴射弁とを備え、燃料噴射弁がエンジン１サイクル中に同一気筒に複数回の燃料噴射動作を行うように構成された多段噴射式の蓄圧式燃料噴射装置を前提とする。この蓄圧式燃料噴射装置に対し、噴射量決定手段と、噴射開始時刻決定手段と、圧力検出手段と、噴射継続時間算出手段とを備えさせる。噴射量決定手段は、エンジン運転状態に応じて上記燃料噴射動作のそれぞれにおける燃料噴射弁の噴射量を決定する。噴射開始時刻決定手段は、エンジン運転状態に応じて上記各燃料噴射動作のそれぞれにおける燃料噴射弁の燃料噴射開始時刻を決定する。圧力検出手段は、上記噴射開始時刻決定手段によって決定された各燃料噴射開始時刻のそれぞれにおいてコモンレール内圧を検出する。噴射継続時間算出手段は、上記圧力検出手段がコモンレール内圧を検出する度に、このコモンレール内圧の検出信号を受け、このコモンレール内圧及び上記噴射量決定手段により定められたそれぞれの燃料噴射動作における噴射量に応じた燃料噴射継続時間を算出する。そして、上記各燃料噴射開始時刻から、上記算出したその燃料噴射の継続時間を経過した時点でその燃料噴射動作を終了する構成としている。

また、エンジン１サイクル中の二回目以降の燃料噴射動作に当たって、今回と前回の燃料噴射開始時刻に検出したコモンレール圧力及び少なくとも圧力検出時刻を含むパラメータに基づき、各噴射段の燃料噴射タイミングで検出されたコモンレール内圧を補正して、この補正されたコモレール圧とそれぞれの燃料噴射動作における噴射量に応じた各噴射段の燃料噴射継続時間を算出するタイプとして以下の構成が掲げられる。

燃料を圧送する燃料ポンプと、この燃料ポンプから圧送された燃料を貯留するコモンレールと、このコモンレールから供給された燃料を噴射する燃料噴射弁とを備え、燃料噴射弁がエンジン１サイクル中に同一気筒に複数回の燃料噴射動作を行うように構成された多段噴射式の蓄圧式燃料噴射装置を前提とする。この蓄圧式燃料噴射装置に対し、噴射量決定手段と、噴射開始時刻決定手段と、圧力検出手段と、圧力検出時刻認識手段と、噴射継続時間算出手段とを備えさせる。噴射量決定手段は、エンジン運転状態に応じて上記燃料噴射動作のそれぞれにおける燃料噴射弁の噴射量を決定する。噴射開始時刻決定手段は、エンジン運転状態に応じて上記各燃料噴射動作のそれぞれにおける燃料噴射弁の燃料噴射開始時刻を決定する。圧力検出手段は、上記噴射開始時刻決定手段によって決定された各燃料噴射開始時刻のそれぞれにおいてコモンレール内圧を検出する。圧力検出時刻認識手段は、各圧力検出時刻つまり、各燃料噴射開始時刻を認識する。噴射継続時間算出手段は、上記圧力検出手段がコモンレール内圧を検出した際、１サイクル中の最初の燃料噴射動作に当たっては、このコモンレール内圧の検出信号を受け、このコモンレール内圧及び上記噴射量決定手段により定められたそれぞれの燃料噴射動作における噴射量に応じた燃料噴射継続時間を算出し、１サイクル中の二回目以降の燃料噴射動作に当たっては、今回と前回の燃料噴射開始時刻に検出したコモレール圧力及び少なくとも圧力検出時刻を含むパラメータに基づき、各噴射段の燃料噴射タイミングで検出されたコモンレール内圧を補正して、この補正されたコモレール圧と上記噴射量決定手段により定められたそれぞれの燃料噴射動作における噴射量に応じた各噴射段の燃料噴射継続時間を算出する。そして、上記エンジン１サイクル中の各燃料噴射開始時刻から、上記算出したその燃料噴射の継続時間を経過した時点でその燃料噴射動作を終了する構成としている。

これらタイプの蓄圧式燃料噴射装置によれば、第１段目の燃料噴射ばかりでなく、第２段目以降の燃料噴射においても、実際の燃料噴射開始時点でのコモンレール内圧に見合った燃料噴射継続時間を算出することができる。このため、エンジンの騒音や振動の低減を図るといった多段噴射式の蓄圧式燃料噴射装置の利点を確保しながらも、燃料噴射量の過不足が生じることを回避し、所望のエンジン出力を得ることができ且つ有害物質の排出量の削減を図ることができる。

尚、この多段噴射式の蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射動作の具体例として、エンジン１サイクル中に燃料噴射弁が行う複数回の燃料噴射動作を、パイロット噴射及びメイン噴射とすることが掲げられる。メイン噴射に先立ち、パイロット噴射を適正に行うことにより、メイン噴射時の着火遅れを抑制してＮＯｘ発生量の削減や、燃焼音や振動の低減が図れるばかりでなく、始動性、燃費も改善できる。

また、上記多段噴射式の蓄圧式燃料噴射装置において、エンジン１サイクル中の複数回の燃料噴射動作に伴う二回目以降のコモンレール内圧の補正は、燃料の流体特性及びコモンレールの幾何学的諸元に応じて行われる。

加えて、上述した各解決手段のうち何れか一つに記載の蓄圧式燃料噴射装置を備える内燃機関も本発明の技術的思想の範疇である。

以上の如く、本発明では、実際の燃料噴射開始時点でのコモンレール内圧を検出し、その検出値に基づいて燃料噴射継続時間（燃料噴射終了時刻）の算出を行うことにより、実際の燃料噴射開始時点でのコモンレール内圧に見合った燃料噴射継続時間が得られるようにしている。このため、燃料噴射量の過不足を生じることが無く、所望のエンジン出力を得ることができ、且つ有害物質の排出量の削減を図ることができる。

特に、多段噴射を行う蓄圧式燃料噴射装置においては、各噴射段における燃料噴射量を適正に得ることができ、ＮＯｘ発生量の削減、燃焼音や振動の低減、始動性や燃費の改善を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、６気筒舶用ディーゼルエンジンの燃料供給系に備えられた蓄圧式燃料噴射装置に本発明を適用した場合について説明する。

（第１実施形態）
先ず、第１実施形態について説明する。本形態では、エンジン１サイクル中に同一気筒に対し燃料噴射動作を１回のみ（メイン噴射のみ）を行う蓄圧式燃料噴射装置に本発明を適用した場合について説明する。

−蓄圧式燃料噴射装置の説明−
先ず、蓄圧式燃料噴射装置の全体構成について説明する。図１は６気筒舶用ディーゼルエンジンに備えられた蓄圧式燃料噴射装置を示している。本図に示す蓄圧式燃料噴射装置を構成する各機器は、上記図１３を用いて説明した蓄圧式燃料噴射装置のものと略同一であるので、ここでの詳細説明は省略する。

先ず、各インジェクタ（燃料噴射弁）１への燃料供給は、コモンレール２から燃料流路の一部を構成する分岐管３を通じて行われる。燃料タンク４からフィルタ５を経てフィードポンプ（上記低圧ポンプ）６によって取り出されて所定の吸入圧力に加圧された燃料は、燃料管７を通じて高圧ポンプ（燃料ポンプ）８に送られる。この高圧ポンプ８は、例えばエンジンによって駆動され、燃料を運転状態等に基づいて定められる高圧に昇圧して燃料管９を通じてコモンレール２に供給する所謂プランジャ式のサプライ用の燃料供給ポンプである。

この高圧ポンプ８に供給された燃料は所定圧力に昇圧された状態でコモンレール２に貯留され、コモンレール２から各インジェクタ１，１，…に供給される。インジェクタ１は、エンジンの型式（気筒数、本形態では６気筒）に応じて複数個設けられており、コントローラ１２の制御によって、コモンレール２から供給された燃料を最適な噴射時期に最適な燃料噴射継続時間でもって、対応する燃焼室内に噴射する（この噴射時期及び燃料噴射継続時間の決定手法については後述する）。インジェクタ１から噴射される燃料の噴射圧はコモンレール２に貯留されている燃料の圧力に略等しいので、燃料噴射圧を制御するにはコモンレール２内の圧力を制御することになる。

分岐管３からインジェクタ１に供給された燃料のうち燃焼室への噴射に費やされなかった燃料は、戻し管１１を通じて燃料タンク４に戻される。

電子制御ユニットであるコントローラ１２には、気筒番号及びクランク角度の情報が入力されている（これら気筒番号及びクランク角度の情報取得動作については後述する）。

このコントローラ１２は、エンジン出力が運転状態に即した最適出力になるようにエンジン運転状態に基づいて予め定められた目標燃料噴射条件（例えば，目標燃料噴射時期、目標燃料噴射量、目標コモンレール内圧）を関数として記憶しており、各種センサが検出した現在のエンジン運転状態を表す信号に対応して目標燃料噴射条件（即ち、インジェクタ１による燃料噴射タイミング及び噴射継続時間）を演算により求めて、その条件で燃料噴射が行われるようにインジェクタ１の作動とコモンレール内燃料圧力とを制御している。

図２は燃料噴射継続時間を算出するための前提となる燃料噴射量を決定するためのコントローラ１２の制御ブロックである。この図２に示すように、ユーザが操作するレギュレータの開度信号を指令回転数算出手段１２Ａが受け、この指令回転数算出手段１２Ａがレギュレータの開度に応じた「指令回転数（目標回転数）」を算出する。そして、エンジン回転数がこの指令回転数となるように噴射量決定手段１２Ｅが燃料噴射量を演算する。エンジンＥのインジェクタ１では、この演算により求められた燃料噴射量となるように燃料噴射動作が継続され、この状態での回転数算出手段１２Ｃが実際のエンジン回転数を算出し、この実際のエンジン回転数と上記指令回転数とを比較して、この実際のエンジン回転数が指令回転数に近付くように燃料噴射量を補正（フィードバック補正）する。

また、コモンレール２には圧力センサ（圧力検出手段）１３が設けられており、この圧力センサ１３によって検出されたコモンレール２内圧力の検出信号がコントローラ１２に送られる。この圧力センサ１３からコントローラ１２への検出信号の送信タイミングについては後述する。

また、インジェクタ１から燃料が噴射されることでコモンレール２内の燃料が消費されても、コントローラ１２は、コモンレール２内の燃料圧が一定となるように、高圧ポンプ８の吐出量を制御する。

そして、燃料噴射継続時間は、燃料噴射量と、噴射タイミングでのコモンレール内圧を変数とする関数としてコントローラ１２に記憶されているので、燃料噴射量が決定され、噴射タイミングでのコモンレール圧力が検出されれば、この関数に基づき、算出される。

このように、蓄圧式燃料噴射装置は、高圧ポンプ８から圧送される吐出燃料をコモンレール２に蓄圧し、エンジンの運転状態に応じた適切な燃料噴射タイミング（燃料噴射時期）と燃料噴射継続時間とでインジェクタ１を駆動して燃料を噴射するよう構成されている。コモンレール内圧の制御は、インジェクタ１からの燃料噴射に応じて高圧ポンプ８を制御して燃料の圧送を行い、且つその圧送量を制御することにより、コモンレール内圧が低下しないように一定に維持するようにしている。

−クランク角度検出手段−
次に、上記コントローラ１２に対してクランク角度情報及び気筒番号情報を送信するクランク角度検出手段の構成について説明する。本形態では、このクランク角度検出手段がクランク角度検出機能と気筒番号判別機能とを兼ね備えている。

図３はクランク角度検出手段１００の概略構成を示す機能ブロック図、図４は図３における第１および第２の検出手段を模式的に示す構成図である。

図３および図４において、１０１はエンジンのクランク軸、１０２は吸排気弁用のカム軸であって、このカム軸１０２は、図示しない機構によってクランク軸１０１に対し１／２の減速比で同期して回転するようになっている。

クランク軸１０１は、このクランク軸１０１の回転に関連した第１の所定角度毎の検出信号および第２の所定角度毎の検出信号を得る第１の信号検出手段１１１を備えている。この第１の信号検出手段１１１は、クランク軸１０１に回転一体に連結されて同期回転するクランク軸同期回転体１１２と、このクランク軸同期回転体１１２の外周に沿って所定角度毎に設けられた複数の凸起１１２ａ，…と、電磁ピックアップ式の第１の検出器１１３とを備えている。

上記クランク軸同期回転体１１２の各凸起１１２ａは、相隣り合う凸起１１２ａ，１１２ａ間に該各凸起１１２ａの周方向の幅とほぼ合致する程度の微少な隙間を存してクランク角度６゜毎に半径方向外方に凸設され、クランク角度の基準位置Ａ（図５参照）の手前において２つの凸起１１２ａ，１１２ａが連続して欠落している。この場合、凸起１１２ａ，…は、クランク軸同期回転体１１２の周方向において、クランク角度６゜毎に設けられているものの、２つ分の欠落凸起１１２ｂ，１１２ｂを差し引いて、５８個凸設されてなる。第１の所定角度毎の検出信号は、クランク軸同期回転体１１２の周方向において凸起１１２ａを検出する都度出力されるクランク角度６゜毎の間隔の短い検出信号であって、クランク軸同期回転体１１２が１回転した際に５８回検出される。一方、第２の所定角度毎の検出信号は、クランク軸同期回転体１１２の周方向において連続して欠落している２つ分の欠落凸起１１２ｂを検出する間隔の長い検出信号であって、クランク軸同期回転体１１２が１回転した際に１回のみ検出される。

また、カム軸１０２は、このカム軸１０２の回転に関連した第３の所定角度毎の検出信号および第４の所定角度毎の検出信号を得る第２の信号検出手段１２１を備えている。この第２の信号検出手段１２１は、カム軸１０２の軸端に回転一体に連結されて同期回転するカム軸同期回転体１２２と、このカム軸同期回転体１２２の外周に沿って所定角度置きに設けられた複数の凸起１２２ａ，…と、電磁ピックアップ式の第２の検出器１２３とを備えている。

上記カム軸同期回転体１２２の各凸起１２２ａは、カム軸同期回転体１２２の周方向におけるカム角度６０゜毎にほぼ相当する位置においてそれぞれ半径方向外方に凸設されている。また、カム角度の基準位置Ｂ（図６参照）の手前、具体的にはカム角度基準位置Ｂの凸起１２２ａからカム角度６゜隔てた手前位置には、単一の凸起１２２ｂが凸設されている。この場合、凸起１２２ａ，…は、カム軸同期回転体１２２の周方向において、エンジンの気筒数に相当する６個が凸設されてなる。

第３の所定角度毎の検出信号は、カム軸同期回転体１２２の周方向において凸起１２２ａを検出する都度出力される気筒毎に対応した一定間隔の気筒検出信号であって、カム軸同期回転体１２２が１回転した際に６回検出される。一方、第４の所定角度毎の検出信号は、カム角度の基準位置Ｂの凸起１２２ａとその手前に凸設した単一の凸起１２２ｂとにより連続して２回検出される間隔の短いＷパルスの特定検出信号であって、カム軸同期回転体１２２が１回転した際に１回（Ｗパルス）のみ検出される。この場合、図５の（ａ）及び（ａ）を展開した（ｂ）並びに図６の（ａ）及び（ａ）を展開した（ｂ）に示すように、第１および第２の検出器１１３，１２３により検出された検出信号（電磁ピックアップ出力信号）は、１１１又は１２１の信号検出手段の増幅手段により増幅されたのち、波形信号形成手段により矩形波のパルス信号に変換される。図５の（ｃ）及び図６の（ｃ）と図５の（ｄ）及び図６の（ｄ）は、それぞれ、増幅手段の出力と、波形信号形成手段の出力を示している。これらのパルス信号は、凸起１１２ａ，１２２ａ，１２２ｂにそれぞれ対応している。

図３において、１３１は第１の計測手段としての第１タイマ手段であって、この第１タイマ手段１３１では、上記第１の検出器１１３からの出力を受け、クランク軸同期回転体１１２に基づいて得られる第１および第２の検出信号の発生時間間隔を計測することが行われる。

１３２は第２の計測手段としての第２タイマ手段であって、この第２タイマ手段１３２では、上記第２の検出器１２３からの出力を受け、カム軸同期回転体１２２に基づいて得られる第３および第４の検出信号の発生時間間隔を計測することが行われる。

また、１３３は第１の判定手段であって、この第１の判定手段１３３では、上記第１タイマ手段１３１からの出力を受け、図７に示すように、第１タイマ手段１３１により計測された今回と前回の検出信号の発生時間間隔つまり相隣り合う凸起１１２ａ，１１２ａ間での両検出信号の発生時間間隔Ｔ_mとその１つ前の前回と前々回の検出信号の発生時間間隔つまり１つ前の相隣り合う凸起１１２ａ，１１２ａ間での両検出信号の発生時間間隔Ｔ_m-1とを比較し、この第１タイマ手段１３１により計測された検出信号が第１の所定角度毎の検出信号（クランク角度６゜毎の検出信号）もしくは第２の所定角度毎の検出信号（１回転毎に１回の欠落凸起１１２ｂを検出する特定検出信号）のいずれであるかを判定することが行われる。この場合、第１の判定手段１３３によって、第１タイマ手段１３１により計測された検出信号の発生時間間隔Ｔ_mとその１つ前の検出信号の発生時間間隔Ｔ_m-1を比較し、２≦Ｔ_m／Ｔ_m-1≦４の関係を満たしているときに、今回の検出信号が第２の所定角度毎の検出信号（欠落凸起１１２ｂによる特定検出信号）であることの判定がなされる。なお、Ｔ_m／Ｔ_m-1の範囲を規定する「２」および「４」は、エンジンの負荷、始動直後または加減速などのエンジンの運転条件などによって変更可能な定数である。

一方、１３４は第２の判定手段であって、この第２の判定手段１３４では、上記第２タイマ手段１３２からの出力を受け、図８に示すように、第２タイマ手段１３２により計測された今回と前回の検出信号の発生時間間隔つまり相隣り合う凸起１２２ａ，１２２ａ間での両検出信号の発生時間間隔Ｔ_nとその１つ前の前回と前々回の検出信号の発生時間間隔つまり１つ前の相隣り合う凸起１２２ａ，１２２ａ間での両検出信号の発生時間間隔Ｔ_n-1とを比較し、この第２タイマ手段１３２により計測された検出信号が第３の所定角度毎の検出信号（気筒毎に対応する気筒検出信号）もしくは第４の所定角度毎の検出信号（１回転毎に１回のＷパルスの特定検出信号）のいずれであるかを判定することが行われる。この場合、第２の判定手段１３４によって、第２タイマ手段１３２により計測された検出信号の発生時間間隔Ｔ_nとその１つ前の検出信号の発生時間間隔Ｔ_n-1を比較し、０．１≦Ｔ_n／Ｔ_n-1≦０．５の関係を満たしているときに、今回の検出信号が第４の所定角度毎の検出信号（Ｗパルスの特定検出信号）であることの判定がなされる。なお、Ｔ_n／Ｔ_n-1の範囲を規定する「０．１」および「０．５」は、エンジンの負荷、始動直後または加減速などのエンジンの運転条件などによって変更可能な定数である。

そして、１３５は計数基準判定手段であって、この計数基準判定手段１３５では、上記第１の判定手段１３３および第２の判定手段１３４からの出力を受け、図９に示すように、第１の判定手段１３３による第２の所定角度毎の検出信号（１回転毎に１回の特定検出信号）であることの判定と、第２の判定手段１３４による第４の所定角度毎の検出信号（Ｗパルスの特定検出信号）であることの判定がクランク軸同期回転体１１２の所定角度内（例えば３０゜内）において行われたときに、第１タイマ手段１３１により最初に計測される第１の検出信号の発生時点がクランク角度の計数基準Ａ（クランク角度の基準位置Ａ）であると判定することが行われる。この場合、図５の（ａ）に示すように、クランク角度の計数基準Ａ（クランク角度の基準位置Ａ）は、クランク軸同期回転体１１２の回転方向におけるパルス信号（凸起１１２ａ）の立ち上がりエッジ位置に規定されている。一方、図６の（ａ）に示すように、カム角度の基準位置Ｂは、カム軸同期回転体１２２の回転方向におけるパルス信号（凸起１２２ａ）の立ち上がりエッジ位置に規定されている。

図３において、１４１はカウント手段であって、このカウント手段１４１では、第１の判定手段１３３からの出力を受け、クランク軸同期回転体１１２に基づく第１の検出信号が発生する毎にその信号発生数をカウントすることが行われる。このカウント手段１４１は、クランク軸同期回転体１１２に基づく第１の検出信号の発生回数が所定値に達したときに、リセットされるようにしている。そして、上記カウント手段１４１をリセットする所定値は、クランク軸同期回転体１１２に基づく第１の検出信号の信号発生数が１気筒の回転相当値（＝３６０°×２回転／６°／６気筒）、つまり「２０」となった時点としている。

尚、上述した２つ分の欠落凸起１１２ｂ，１１２ｂと合致する気筒の回転に相当する場合は、２パルス分減算した「１８」となった時点でカウント手段１４１はリセットされる。そして、このカウント手段１４１では、リセットされる毎に気筒番号が順次更新（１→２→３→４→５→６→１→…）されていく。つまり、クランク軸同期回転体１１２に基づく検出信号の信号発生数が「２０」または「１８」に達した時点で認識する気筒番号が順次更新されていく。

以上の構成により、クランク角度情報及び気筒番号情報を得ることができ、これら情報がコントローラ１２に送信されるようになっている。

−燃料噴射時期及び燃料噴射継続時間の算出手法−
次に、本形態の特徴である燃料噴射時期及び燃料噴射継続時間の算出手法について説明する。図１に示すように、コントローラ１２の噴射継続時間演算手段（噴射継続時間算出手段）１２Ｂは、噴射開始時刻決定手段１２Ｄ及び噴射量決定手段１２Ｅとを備え、噴射量とコモンレール内圧を変数とする噴射継続時間算出関数を記憶している。

噴射開始時刻決定手段１２Ｄは、エンジン回転数やエンジン負荷等のエンジン運転状態に応じてインジェクタ１の燃料噴射開始時刻を決定する。

また、噴射量決定手段１２Ｅは、上述の如く、レギュレータの開度信号に基づく目標回転数信号とフィードバック信号である実エンジン回転数信号との偏差信号を受けて、燃料噴射量を決定する。

そして、この燃料噴射開始時刻において圧力センサ１３がコモンレール内圧を検出し、その検出信号を噴射継続時間演算手段１２Ｂに送信する。

そして、噴射継続時間演算手段１２Ｂは、上記圧力センサ１３がコモンレール内圧を検出した際、このコモンレール内圧の検出信号を受け、このコモンレール内圧及び上記噴射量決定手段１２Ｅにより決定された燃料噴射量に基づき、燃料噴射継続時間を算出する。具体的には、この噴射継続時間演算手段１２Ｂは、上記噴射継続時間算出関数に基づき、燃料噴射継続時間（燃料噴射開始時点から燃料噴射終了までの時間）を算出し、この算出動作を上記圧力センサ１３によるコモンレール内圧の検出動作と略同時に開始するようになっている。このようにして燃料噴射継続時間が算出され、インジェクタ１では、上記噴射開始時刻決定手段１２Ｄによって決定された燃料噴射開始時刻から燃料噴射動作が行われ、この燃料噴射動作は、上記噴射継続時間演算手段１２Ｂによって算出された燃料噴射継続時間が経過した時点で終了することになる。

図１０は、あるインジェクタ１（例えば第１番気筒のインジェクタ）から燃料を噴射するタイミングにおけるクランク信号、インジェクタ１の噴射制御用電磁弁への通電信号、コモンレール内圧の変化を示している。ここで、クランク信号は上述した如くクランク回転角度の６°毎に発信されるパルス波形となっている。また、噴射制御用電磁弁への通電信号がＯＮの間、インジェクタ１からの燃料噴射動作が実行される。

先ず、燃料噴射開始タイミングは、エンジン回転数やエンジン負荷等の各種エンジン情報に基づいて上記噴射開始時刻決定手段１２Ｄが算出する。図１０に示すものではタイミングＢの時点で噴射制御用電磁弁への通電を開始してインジェクタ１からの燃料噴射を開始することになる。具体的には、図中点Ｘをクランク角度０°の点として、上記エンジン回転数やエンジン負荷等の各種エンジン情報に基づいて噴射制御用電磁弁への通電タイミングをクランク角度１７°の点（図中タイミングＢの時点）に設定する場合には、上記クランク角度検出手段１００からの信号によってクランク角度０°の認識後、２回のパルス波をカウントし、この第２番目のパルス波が立ち下がった後（６°×２＝１２°が経過した後であって、図１０におけるポイントＹの通過後）にクランク角度が５°進んだ時点を噴射制御用電磁弁への通電タイミングとして決定することになる。このクランク角度が５°進んだことの認識は、エンジン回転数（クランク軸回転速度）に基づいて算出される。

次に、燃料噴射継続時間の算出動作について説明する。上記噴射制御用電磁弁への通電開始と同時（タイミングＢの時点）に圧力センサ１３がコモンレール内圧を検出する。そして、このコモンレール内圧の検出が行われた際、噴射継続時間演算手段１２Ｂは、圧力センサ１３からコモンレール内圧の検出信号を受け、このコモンレール内圧及びエンジン運転状態に応じて噴射量決定手段１２Ｅにより予め決定された燃料噴射量に基づき、燃料噴射継続時間の算出動作を開始する。つまり、燃料噴射開始と略同時に燃料噴射継続時間（燃料噴射開始から燃料噴射終了までの時間）の算出を開始する。図１０に示すものでは、この燃料噴射継続時間の演算時間をＴで示している。この演算によって、燃料噴射継続時間としてＴｄｕｒが求められ、タイミングＣの時点で噴射制御用電磁弁への通電を解除して燃料噴射を終了するようになっている。

このように本形態では、実際の燃料噴射開始時点でのコモンレール内圧に基づいて燃料噴射継続時間の算出を行うことが可能になり、実際の燃料噴射開始時点でのコモンレール内圧に見合った燃料噴射継続時間を得ることができる。その結果、燃料噴射量の過不足を生じることが無く、所望のエンジン出力を得ることができ、且つ有害物質の排出量の削減を図ることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本形態では、エンジン１サイクル中に同一気筒に燃料噴射動作を２回（パイロット噴射及びメイン噴射）を行う蓄圧式燃料噴射装置に本発明を適用した場合について説明する。尚、エンジン全体の構成は上述した第１実施形態のものと略同一であるため、ここでは、第１実施形態との相違点についてのみ説明する。

本形態における噴射開始時刻決定手段１２Ｄは、エンジン回転数やエンジン負荷等のエンジン運転状態に応じて、パイロット噴射及びメイン噴射のそれぞれに対してインジェクタ１の燃料噴射開始時刻を決定するようになっている。

また、これらパイロット噴射及びメイン噴射それぞれの燃料噴射開始時刻において圧力センサ１３がコモンレール内圧を検出し、その検出信号を噴射継続時間演算手段１２Ｂに送信するようになっている。

そして、噴射継続時間演算手段１２Ｂは、上記圧力センサ１３がコモンレール内圧を検出する度（パイロット噴射及びメイン噴射それぞれの燃料噴射開始時刻の度）に、このコモンレール内圧の検出信号を受け、このコモンレール内圧及びエンジン運転状態に応じて噴射量決定手段１２Ｅにより予め決定された燃料噴射量に基づき、燃料噴射継続時間を算出する。具体的には、この噴射継続時間演算手段１２Ｂは、上記噴射継続時間算出関数に基づき、燃料噴射継続時間（燃料噴射開始時点から燃料噴射終了までの時間）をパイロット噴射及びメイン噴射それぞれについて算出し、この算出動作を上記圧力センサ１３によるコモンレール内圧の検出動作と略同時に開始するようになっている。このようにしてパイロット噴射及びメイン噴射それぞれについて燃料噴射継続時間が算出され、インジェクタ１では、上記噴射開始時刻決定手段１２Ｄによって決定された燃料噴射開始時刻から燃料噴射動作が行われ、この燃料噴射動作は、上記噴射継続時間演算手段１２Ｂによって算出されたその噴射動作の燃料噴射継続時間が経過した時点で終了する。

図１１は、あるインジェクタ１（例えば第１番気筒のインジェクタ）から燃料を噴射するタイミングにおけるクランク信号、インジェクタ１の噴射制御用電磁弁への通電信号、コモンレール内圧の変化を示している。

先ず、燃料噴射開始タイミングは、エンジン回転数やエンジン負荷等の各種エンジン情報に基づいて上記噴射開始時刻決定手段１２Ｄが算出する。図１１に示すものではタイミングＢ１の時点で噴射制御用電磁弁への通電を開始してインジェクタ１からのパイロット噴射を開始する。

この噴射制御用電磁弁への通電開始と同時（タイミングＢ１の時点）に圧力センサ１３がコモンレール内圧を検出する。そして、このコモンレール内圧の検出が行われた際、噴射継続時間演算手段１２Ｂは、圧力センサ１３からコモンレール内圧の検出信号を受け、このコモンレール内圧及びエンジン運転状態に応じて噴射量決定手段１２Ｅにより予め決定されたパイロット燃料噴射量に基づき、その燃料噴射継続時間の算出動作を開始する。つまり、パイロット燃料噴射開始と略同時に燃料噴射継続時間（燃料噴射開始から燃料噴射終了までの時間）の算出を開始する。図１１に示すものでは、このパイロット燃料噴射継続時間の演算時間をＴ１で示している。この演算によって、パイロット燃料噴射継続時間としてＴｄｕｒ１が求められ、タイミングＣ１の時点で噴射制御用電磁弁への通電を解除してパイロット燃料噴射を終了する。

その後、タイミングＢ２の時点で噴射制御用電磁弁への通電を再開してインジェクタ１からのメイン噴射を開始する。

この噴射制御用電磁弁への通電開始と同時（タイミングＢ２の時点）に圧力センサ１３がコモンレール内圧を検出する。そして、このコモンレール内圧の検出が行われた際、噴射継続時間演算手段１２Ｂは、圧力センサ１３からコモンレール内圧の検出信号を受け、このコモンレール内圧及びエンジン運転状態に応じて噴射量決定手段１２Ｅにより予め決定されたメイン燃料噴射量に基づき、その燃料噴射継続時間の算出動作を開始する。つまり、メイン燃料噴射開始と略同時に燃料噴射継続時間（燃料噴射開始から燃料噴射終了までの時間）の算出を開始する。図１１に示すものでは、このメイン燃料噴射継続時間の演算時間をＴ２で示している。この演算によって、メイン燃料噴射継続時間としてＴｄｕｒ２が求められ、タイミングＣ２の時点で噴射制御用電磁弁への通電を解除してメイン燃料噴射を終了する。

このように本形態では、パイロット噴射及びメイン噴射それぞれについての燃料噴射開始時点でのコモンレール内圧に基づいて燃料噴射継続時間の算出を行うことが可能になり、実際の燃料噴射開始時点でのコモンレール内圧に見合った燃料噴射継続時間を得ることができる。その結果、パイロット噴射を行うことによる利点である燃焼音や振動の低減、始動性や燃費の改善を確保しながらも、燃料噴射量の過不足を生じることが無く、所望のエンジン出力を得ることができ、且つ有害物質の排出量の削減を図ることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本形態も、上述した第２実施形態のものと同様にエンジン１サイクル中に同一気筒に燃料噴射動作を２回（パイロット噴射及びメイン噴射）を行う蓄圧式燃料噴射装置に本発明を適用した場合である。尚、ここでは第２実施形態との相違点についてのみ説明する。

本形態に係る圧力センサ１３は、パイロット噴射およびメイン噴射それぞれの開始時点でのコモンレール内圧を検出する。

また、コモレール内圧の検出時刻を認識する圧力検出時刻認識手段１２Ｆを備える必要がある。

そして、噴射継続時間演算手段１２Ｂは１サイクル中の最初の燃料噴射動作であるパイロット噴射に当たっては、上記圧力センサ１３がコモンレール内圧を検出した際（パイロット噴射の開始時刻）に、このコモンレール内圧の検出信号を受け、このコモンレール内圧及びエンジン運転状態に応じて噴射量決定手段１２Ｅにより予め決定されたパイロット噴射の燃料噴射量に基づき、その燃料噴射継続時間の算出動作を開始し、１サイクル中の二回目以降の燃料噴射動作であるメイン噴射に当たっては、上記圧力センサ１３が今回の噴射タイミングであるメイン噴射の開始時刻でのコモンレール内圧を検出した際に、このコモンレール内圧の検出信号を受け、上記圧力検出時刻認識手段１２Ｆで認識された今回の圧力信号と前回の、つまりパイロット噴射の開始時刻での圧力信号及び前回と今回の圧力信号検出時刻に基づき、圧力波形を推定して、その推定に基づいてメイン噴射タイミングで検出されたコモンレール内圧を補正し、この補正されたコモンレール内圧及びエンジン運転状態に応じて噴射量決定手段１２Ｅにより予め決定されたメイン噴射の燃料噴射量に基づき、その燃料噴射継続時間の算出動作を開始する。

図１２は、あるインジェクタ１（例えば第１番気筒のインジェクタ）から燃料を噴射するタイミングにおけるクランク信号、インジェクタ１の噴射制御用電磁弁への通電信号、コモンレール内圧の変化を示している。この図１２において、コモンレール内圧の変化を示す破線は圧力センサ１３の検出値の変化を示しており、実線は、噴射継続時間演算手段１２Ｂが推定するコモンレール内圧の変化推定値を示している。

この場合、図中破線で示すコモンレール内圧の変化は、圧力センサ１３周辺の局部的な領域（空間）での圧力変化であり、コモンレール２内で生じている圧力変動（コモンレール内波動に伴う脈動）の影響を大きく受けている。このため、メイン噴射の開始時点（図中Ｂ２の時点）での検出値がＰ３であったとしても、実際に燃料噴射量を左右するコモンレール内圧はＰ３’となっている。本形態では、１サイクル中の二回目以降の燃料噴射動作であるメイン噴射に当たっては、このコモンレール２内で生じている圧力変動の影響を緩和すべく、圧力検出時刻とその時刻での圧力信号に基づき圧力波形を推定して、実際に燃料噴射量を左右するコモンレール内圧となるようにメイン噴射タイミングで検出されたコモンレール内圧を補正し、この補正されたコモンレール内圧及びエンジン運転状態に応じて噴射量決定手段１２Ｅにより予め決定されたメイン噴射の燃料噴射量に基づき、その燃料噴射継続時間を算出する。この推定の手法としては、パイロット噴射による圧力降下、使用する燃料の流体特性やコモンレールの幾何学的諸元によって脈動の周波数やこの脈動の減衰係数を求めることができるので、パイロット噴射開始からメイン噴射開始までの時間（Δｔ）の関数で脈動波形の中心線（図中実線）を求めることができる。従って、これを推定したコモンレール内圧変化として使用する。このため、圧力センサ１３が検出するコモンレール内圧はＰ３であったとしても、実際の燃料噴射量を左右するコモンレール内圧はＰ３’であると求めることができ、メイン噴射の噴射継続時間はこのＰ３’を使用して算出することになる。

具体的な動作について以下に説明する。先ず、燃料噴射開始タイミングは、エンジン回転数やエンジン負荷等の各種エンジン情報に基づいて上記噴射開始時刻決定手段１２Ｄが算出する。図１２に示すものではタイミングＢ１の時点で噴射制御用電磁弁への通電を開始してインジェクタ１からのパイロット噴射を開始する。

この噴射制御用電磁弁への通電開始と同時（タイミングＢ１の時点）に圧力センサ１３がコモンレール内圧を検出する。このとき、圧力検出時刻認識手段１２Ｆにより、圧力検出時刻が認識され、記憶される。そして、このコモンレール内圧の検出が行われた際、噴射継続時間演算手段１２Ｂは、圧力センサ１３からコモンレール内圧の検出信号を受け、このコモンレール内圧及びエンジン運転状態に応じて噴射量決定手段１２Ｅにより予め決定されたパイロット燃料噴射量に基づき、燃料噴射継続時間の算出動作を開始する。一方、メイン噴射に当たっては、上記噴射制御用電磁弁へのその通電開始と同時（タイミングＢ２の時点）に圧力センサ１３がコモンレール内圧を検出する。このときも、上記と同様、圧力検出時刻認識手段１２Ｆにより、圧力検出時刻が認識され、記憶される。そして、このコモンレール内圧の検出が行われた際、まず、噴射継続時間演算手段１２Ｂは、前回の噴射動作であるパイロット噴射タイミングでのコモンレール内圧とその検出時刻及びメイン噴射タイミングでのコモンレール内圧とその検出時刻に基づき、圧力波形を推定し、この補正されたコモンレール内圧及びエンジン運転状態に応じて噴射量決定手段１２Ｅにより予め決定されたメイン噴射の燃料噴射量に基づき、その燃料噴射継続時間の算出動作を開始する。つまり、二回目以降の燃料噴射継続時間を算出するのに際して、まず、パイロット噴射によって生じたコモンレール内の脈動の影響を推定し、コモンレール内圧を補正した後、補正後のコモレール内圧を用いている。図１２に示すものでは、パイロット噴射の燃料噴射継続時間の演算時間をＴ３で示し、メイン噴射の燃料噴射継続時間の演算時間をＴ４で示している。この演算によって、パイロット燃料噴射継続時間としてＴｄｕｒ１が求められ、タイミングＣ１の時点で噴射制御用電磁弁への通電を解除してパイロット燃料噴射を終了する一方、メイン燃料噴射継続時間としてＴｄｕｒ２が求められ、タイミングＣ２の時点で噴射制御用電磁弁への通電を解除してメイン燃料噴射を終了する。

このように本形態では、コモンレール２内で生じている圧力変動（脈動）の影響を推定し、実際に燃料噴射量を左右するコモンレール内圧となるようメイン噴射タイミングで検出されたコモンレール内圧を補正し、この補正されたコモンレール内圧及びエンジン運転状態に応じて噴射量決定手段により予め決定されたメイン噴射の燃料噴射量に基づき、その燃料噴射継続時間を算出する。このため、パイロット噴射による圧力変動の影響を緩和してメイン噴射の噴射量を適切に得ることができ、所望のエンジン出力を得ることができ、且つ有害物質の排出量の削減を図ることができる。

−その他の実施形態−
上述した各実施形態にあっては、６気筒舶用ディーゼルエンジンの燃料供給系に備えられた蓄圧式燃料噴射装置に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、４気筒舶用ディーゼルエンジン等、種々の形式のエンジンに対して適用可能である。また、舶用エンジンに限らず、車両用など他の用途に使用されるエンジンへの適用も可能である。

また、エンジン１サイクル中に多段噴射を行うものとしては、パイロット噴射及びメイン噴射の２回噴射を行うものに限らず３回以上の噴射を行うものへの適用も可能である。例えば、プレ噴射、パイロット噴射、メイン噴射、アフター噴射、ポスト噴射を行う蓄圧式燃料噴射装置において、それぞれの噴射に対して上記第２実施形態や第３実施形態の技術を適用することも可能である。

実施形態に係る蓄圧式燃料噴射装置を示す図である。 燃料噴射量を決定するための制御ブロック図である。 クランク角度検出手段の概略構成を示すブロック図である。 第１および第２の検出手段を模式的に示すクランク角度検出手段の基本構成図である。 （ａ）は第１の検出手段によるクランク角度の基準位置を示す説明図である。（ｂ）はクランク軸同期回転体の凸起を展開した図である。（ｃ）は第１の検出器により検出した電磁ピックアップ出力信号を増幅して形成した波形信号を示す図である。（ｄ）は波形信号を変換した矩形波のパルス信号を示す図である。 （ａ）は第２の検出手段によるカム角度の基準位置を示す説明図である。（ｂ）はカム軸同期回転体の凸起を展開した図である。（ｃ）は第２の検出器により検出した電磁ピックアップ出力信号を増幅して形成した波形信号を示す図である。（ｄ）は波形信号を変換した矩形波のパルス信号を示す図である。 第１の判定手段による第１または第２の検出信号の判定根拠を説明するパルス信号の波形図である。 第２の判定手段による第３または第４の検出信号の判定根拠を説明するパルス信号の波形図である。 計数基準判定手段によるクランク角度の計数基準の判定根拠を説明するパルス信号の波形図である。 第１実施形態の燃料噴射タイミングにおけるクランク信号、インジェクタへの通電信号、コモンレール内圧の変化を示す図である。 第２実施形態の燃料噴射タイミングにおけるクランク信号、インジェクタへの通電信号、コモンレール内圧の変化を示す図である。 第３実施形態の燃料噴射タイミングにおけるクランク信号、インジェクタへの通電信号、コモンレール内圧の変化を示す図である。 従来の蓄圧式燃料噴射装置を備えた多気筒ディーゼルエンジンの燃料供給系の全体構成の概略を示す図である。 従来例における図１０相当図である。 従来例における図１１相当図である。

符号の説明

１ インジェクタ（燃料噴射弁）
２ コモンレール
８ 高圧ポンプ（燃料ポンプ）
１３ 圧力センサ（圧力検出手段）
１２Ｂ 噴射継続時間演算手段（噴射継続時間算出手段）
１２Ｄ 噴射開始時刻決定手段
１２Ｅ 噴射量決定手段
１２Ｆ 圧力検出時刻認識手段

Claims (6)

1. 燃料を圧送する燃料ポンプと、この燃料ポンプから圧送された燃料を貯留するコモンレールと、このコモンレールから供給された燃料を噴射する燃料噴射弁とを備えた蓄圧式燃料噴射装置において、
   エンジン運転状態に応じて上記燃料噴射弁の燃料噴射量を決定する噴射量決定手段と、
   エンジン運転状態に応じて上記燃料噴射弁の燃料噴射開始時刻を決定する噴射開始時刻決定手段と、
   上記噴射開始時刻決定手段によって決定された燃料噴射開始時刻にコモンレール内圧を検出する圧力検出手段と、
   上記圧力検出手段がコモンレール内圧を検出した際、このコモンレール内圧の検出信号を受け、このコモンレール内圧及び上記噴射量決定手段により定められた噴射量に応じた燃料噴射継続時間を算出する噴射継続時間算出手段とを備え、
   上記燃料噴射開始時刻から、上記算出した燃料噴射継続時間が経過した時点で燃料噴射弁の燃料噴射動作を終了するよう構成されていることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
2. 燃料を圧送する燃料ポンプと、この燃料ポンプから圧送された燃料を貯留するコモンレールと、このコモンレールから供給された燃料を噴射する燃料噴射弁とを備え、燃料噴射弁がエンジン１サイクル中に同一気筒に複数回の燃料噴射動作を行うように構成された多段噴射式の蓄圧式燃料噴射装置において、
   エンジン運転状態に応じて上記各燃料噴射動作のそれぞれにおける燃料噴射弁の燃料噴射量を決定する噴射量決定手段と、
   エンジン運転状態に応じて上記各燃料噴射動作のそれぞれにおける燃料噴射弁の燃料噴射開始時刻を決定する噴射開始時刻決定手段と、
   上記噴射開始時刻決定手段によって決定された各燃料噴射開始時刻のそれぞれにおいてコモンレール内圧を検出する圧力検出手段と、
   上記圧力検出手段がコモンレール内圧を検出する度に、このコモンレール内圧の検出信号を受け、このコモンレール内圧及び上記噴射量決定手段により定められたそれぞれの燃料噴射動作における噴射量に応じた燃料噴射継続時間を算出する噴射継続時間算出手段とを備え、
   上記各燃料噴射開始時刻から、上記算出したその燃料噴射の継続時間を経過した時点でその燃料噴射動作を終了するよう構成されていることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
3. 燃料を圧送する燃料ポンプと、この燃料ポンプから圧送された燃料を貯留するコモンレールと、このコモンレールから供給された燃料を噴射する燃料噴射弁とを備え、燃料噴射弁がエンジン１サイクル中に同一気筒に複数回の燃料噴射動作を行うように構成された多段噴射式の蓄圧式燃料噴射装置において、
   エンジン運転状態に応じて上記各燃料噴射動作のそれぞれにおける燃料噴射弁の燃料噴射量を決定する噴射量決定手段と、
   エンジン運転状態に応じて上記各燃料噴射動作のそれぞれにおける燃料噴射弁の燃料噴射開始時刻を決定する噴射開始時刻決定手段と、
   上記噴射開始時刻決定手段によって決定された各燃料噴射開始時刻のそれぞれにおいてコモンレール内圧を検出する圧力検出手段と、
   コモンレール内圧の検出時刻を認識する圧力検出時刻認識手段と、
   エンジン１サイクル中の最初の燃料噴射動作に当たっては、上記圧力検出手段がコモンレール内圧を検出した際、このコモンレール内圧の検出信号を受け、このコモンレール内圧及び上記噴射量決定手段により定められた噴射量に応じた燃料噴射継続時間を算出し、エンジン１サイクル中の二回目以降の燃料噴射動作に当たっては、上記圧力検出手段がコモンレール内圧を検出した際、このコモンレール内圧の検出信号を受け、このコモンレール内圧を今回と前回の検出値及び少なくとも今回と前回の圧力検出時刻を含むパラメータにより補正し、この補正されたコモンレール内圧と上記噴射量決定手段により定められたそれぞれの燃料噴射動作における噴射量に応じた燃料噴射継続時間を算出する噴射継続時間算出手段とを備え、
   上記各燃料噴射開始時刻から、上記算出したその燃料噴射の継続時間を経過した時点でその燃料噴射動作を終了するよう構成されていることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
4. 請求項２または３記載の蓄圧式燃料噴射装置において、
   エンジン１サイクル中に燃料噴射弁が行う複数回の燃料噴射動作が少なくとも、２回であることを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
5. 請求項３記載の蓄圧式燃料噴射装置において、
   パラメータには、さらに少なくとも燃料の流体特性及びコモンレールの幾何学的諸元を含むことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置。
6. 請求項１〜５のうち何れか一つに記載の蓄圧式燃料噴射装置を備えることを特徴とする内燃機関。

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