JP6478973B2

JP6478973B2 - 燃料噴射弁制御装置

Info

Publication number: JP6478973B2
Application number: JP2016504010A
Authority: JP
Inventors: 修向原; 豊原　正裕; 正裕豊原; 昌義川津
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Astemo Ltd
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2015-01-23
Publication date: 2019-03-06
Anticipated expiration: 2035-01-23
Also published as: JPWO2015125551A1; WO2015125551A2

Description

本発明は、燃料噴射弁制御装置に関する。

近年、直噴式内燃機関の燃料噴射弁を駆動する際、最小噴射量の改善を目的とした技術が各社から提案されている。このような技術における課題の１つとして、個体毎の噴射量ばらつきを如何に低減できるかが性能の指標として扱われている。

また、今後要求される最小噴射量を既存の燃料噴射弁で実現する場合、燃料噴射弁内に備わる弁体が完全に開弁（以下、フルリフトという。）する前の状態（以下、ハーフリフトという。）で精密な噴射制御を行う必要がある。

ハーフリフト制御を行う際に生じる個体毎の噴射量ばらつきの因子として、燃料噴射弁の開弁動作や閉弁動作のばらつきが挙げられる。これを低減するため、燃料噴射弁の開弁動作や閉弁動作を把握する開閉弁検知技術についての技術開発が盛んに行われている。

上記の通り、開閉弁検知の方法は幾つか挙げられるが、その多くは、燃料噴射弁の駆動電流や駆動電圧を用いて、行われることが一般的である。

このような方式によって、燃料噴射弁の開閉弁動作を把握する過程上、駆動電流や駆動電圧に対してなんらかの信号処理を行う必要がある。多気筒式内燃機関において、燃料噴射弁毎の特性（電流値、電圧値等）を検知しようとした場合、少なくとも、内燃機関に備わる燃料噴射弁の数だけ、信号処理を行うハード資源（A/D変換器、信号処理回路など）を必要とする。また、開閉弁検知を行う場合、一般的には、内燃機関の制御を統合的に行うECM（Engine Control Module）内に回路実装を行った上、マイコンなどの演算装置を用いて処理することが望ましい。

一方、燃焼室内の圧力を検出する圧力検出手段を複数備える場合であれ、これら各圧力検出手段の出力をより適切に取得・処理することのできる内燃機関の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、「燃焼室内の圧力を検出する圧力検出手段が少なくとも２つ以上の気筒に設けられる多気筒式内燃機関について、前記圧力検出手段の検出結果に基づき前記多気筒式内燃機関の出力を制御する多気筒式内燃機関の制御装置において、前記多気筒式内燃機関の出力軸の回転角度についての前記圧力検出手段間で重複しない角度領域内毎に、各圧力検出手段の出力のそれぞれのディジタルデータを取得してディジタル演算を行なう演算手段と、前記２つ以上の気筒のそれぞれに対応して設けられる燃料噴射弁を操作することで、これら各気筒の燃焼室に燃料を供給する燃料噴射制御を行なう燃料噴射制御手段と、前記燃料噴射制御手段による燃料噴射制御態様に応じて前記角度領域を可変設定する可変手段とを備えることを特徴とする多気筒式内燃機関の制御装置。」が記載されている。

特許第４６４０３２４号公報

特許文献１に開示されるような技術では、クランク角に基づき、筒内圧の計測ウィンドウ（計測範囲）を設定する。これにより、筒内圧の検知回路を時分割的に割当てることができる。なお、燃料噴射弁の噴射量は、噴射パルス信号のON時間によって管理されるため、クランク角との直接的な相関はない。

しかし、多気筒式内燃機関において燃料噴射弁の開弁と閉弁の検知を時分割的に行う場合に、開弁と閉弁の検知の重複を回避することについては記載されていない。

また、多段噴射時には、１燃焼行程中に複数の噴射動作がそれぞれの気筒で行われるため、多気筒間において多重検知や検知漏れを回避することが必要となる。

本発明の目的は、多気筒式内燃機関において燃料噴射弁の開弁と閉弁の検知を時分割的に行う場合に、同一気筒内及び多気筒間において開弁と閉弁の検知の重複を回避することができる燃料噴射弁制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、マイコンと信号切替部を備え、同一気筒内又は多気筒間において重複噴射が行われないように燃料噴射弁を制御する燃料噴射弁制御装置であって、前記マイコンは、多気筒式内燃機関において、開弁の検知を許可する期間を示す開弁検知スタンバイ期間と閉弁の検知を許可する期間を示す閉弁検知スタンバイ期間を気筒毎に設定し、前記開弁検知スタンバイ期間が始まった気筒に設けられた燃料噴射弁の駆動電流又は駆動電圧を示す駆動信号を複数の燃料噴射弁のそれぞれの駆動信号から選択して前記マイコンに供給させる切替え信号を前記信号切替部に出力し、連続する開弁検知スタンバイ期間同士が全ての気筒について重複しないように制御するとともに、前記開弁検知スタンバイ期間と閉弁状態の検知実行期間とが全ての気筒について重複しないように制御し、連続する閉弁検知スタンバイ期間同士が全ての気筒について重複しないように制御するとともに、前記閉弁検知スタンバイ期間と開弁状態の検知実行期間とが全ての気筒について重複しないように制御し、前記開弁検知スタンバイ期間内に前記燃料噴射弁の開弁の検知の開始及び終了が収まるように、また、前記閉弁検知スタンバイ期間内に前記燃料噴射弁の閉弁の検知の開始及び終了が収まるように、前記燃料噴射弁の開弁と閉弁を検知するようにしたものである。

本発明によれば、多気筒式内燃機関において燃料噴射弁の開弁と閉弁の検知を時分割的に行う場合に、同一気筒内及び多気筒間において開弁と閉弁の検知の重複を回避することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態による燃料噴射弁制御装置の構成図である。図１で示した燃料噴射弁駆動部の構成図である。図１で示した開閉弁検知部の構成を説明するための図である。本発明の実施形態による燃料噴射弁制御装置における開閉弁検知の基本処理を説明するための図である。図4に示す噴射パルス信号を多気筒式内燃機関(4気筒)に適用した場合における開弁状態の検知スタンバイ期間を示す模式図である。図4に示す噴射パルス信号を多気筒式内燃機関(4気筒)に適用した場合における閉弁状態の検知スタンバイ期間を示す模式図である。本発明の実施形態による燃料噴射弁制御装置によって制御される燃料噴射弁の駆動電流を示した図である。本発明の実施形態による燃料噴射弁制御装置に用いる燃料噴射弁に対する噴射パルス信号と、燃料噴射弁の駆動電圧を示す図である。本発明の実施形態による燃料噴射弁制御装置を多段噴射制御へ適用した場合における開閉弁検知シーケンスを説明するための図である。

以下、図面を用いて、本発明の実施形態による燃料噴射弁制御装置の構成及び動作を説明する。なお、各図において、同一部分には同一符号を付すものとする。

最初に、図１を用いて、燃料噴射弁制御装置(101)の構成を説明する。図１は、本発明の実施形態による燃料噴射弁制御装置(101)の構成図である。

燃料噴射弁制御装置(101)は、マイコン(102)、駆動ＩＣ(105)、高電圧生成部(106)、燃料噴射弁駆動部(107a、107b)、開弁検知信号生成部(111)、閉弁検知信号生成部(112)、信号切替部(307)を備える。

マイコン(102)は、燃料噴射弁パルス幅演算部(102a)、燃料噴射弁駆動波形指令部(102b)、開閉弁検知部(102c)を備える。

まず、バッテリから供給されるバッテリ電圧(109)は、ヒューズとリレーを介して、ECM（Engine Control Module）内に備わる燃料噴射弁制御装置(101)へ供給される。

高電圧生成部(106)は、バッテリ電圧(109)を元に、燃料噴射弁(108)内に備わる弁体が開弁する際に必要となる高い電源電圧（以下、高電圧：110）を生成する。ここで、高電圧生成部(106)は、駆動IC(105)からの指令に基づき、所望の目標高電圧に至る様にバッテリ電圧(109)を昇圧する。

これにより、燃料噴射弁(108)の電源は、弁体の開弁力確保を目的とした高電圧(110)と、開弁した後に弁体が閉弁しない様に開弁保持をさせるバッテリ電圧(109)の２系統を備えることになる。

また、燃料噴射弁(108)の上流側と下流側にそれぞれ設けられた燃料噴射弁駆動部(107a、107b)は、燃料噴射弁(108)に対し駆動電流の供給を行う。燃料噴射弁駆動部(107a、107b)は、駆動IC(105)により制御されて、燃料噴射弁(108)に高電圧(110)もしくはバッテリ電圧(109)を印加し、所望の駆動電流になるよう制御する。

尚、図１内の燃料噴射弁(108)は、１気筒分のみ記載しているが、多気筒式内燃機関の場合、燃料噴射弁(108)は、少なくとも気筒毎に備えるようにする。

また、駆動IC(105)内では、燃料噴射弁(108)の駆動期間（燃料噴射弁(108)の通電時間）、及び駆動電圧の選択（高電圧(110)、バッテリ電圧(109)）、駆動電流の設定値は、マイコン(102)により管理される。

また、マイコン(102)内に備わる燃料噴射弁パルス幅演算部(102a)と、燃料噴射弁駆動波形指令部(102b)にて算出された指令値に対して、開閉弁検知部(102c)から得た情報に基づき、燃料噴射弁(108)の駆動パルス幅や駆動波形に補正や変更等の処理を加えた上で、燃料噴射弁(108)は制御される。

燃料噴射弁(108)の駆動段から開弁検知信号生成部(111)や閉弁検知信号生成部(112)へ信号線は取り込まれる。これらの各部により燃料噴射弁(108)の駆動電流や駆動電圧を検知した後、開閉弁検知部(102c)により決定されるタイミングによって、信号切替部(307)は、気筒間の切替えや燃料噴射弁(108)の駆動電圧と駆動電流の切替えを時分割的に行う。尚、この点についての詳細は、図3を用いて後述する。

次に、図２を用いて、燃料噴射弁駆動部(107a、107b)の構成を説明する。図２は、図1で示した燃料噴射弁駆動部(107a、107b)の構成図である。

図1で説明した様に、燃料噴射弁(108)の上流の燃料噴射弁駆動部(107a)は、燃料噴射弁(108)を開弁させる為に必要となる電流を供給する。詳細には、燃料噴射弁駆動部(107a)は、トランジスタTR_Hivboost(203)を用いて、高電圧生成部(106)で生成された高電圧(110)を、電流逆流防止用のダイオード(201)を介し、燃料噴射弁(108)に供給する。

一方、燃料噴射弁(108)を開弁させた後、燃料噴射弁(108)の上流の燃料噴射弁駆動部(107a)は、トランジスタTR_Hivb(204)を用いて、バッテリ電圧(109)を、電流逆流防止用のダイオード(202)を介し、燃料噴射弁(108)に供給する。これにより、燃料噴射弁(108)の開弁状態が保持される。

燃料噴射弁(108)の下流の燃料噴射弁駆動部(107b)は、トランジスタTR_Low(205)、シャント抵抗(206)を備える。トランジスタTR_Low(205)をONにする事で、上流側の燃料噴射弁駆動部(107a)から供給された電源を燃料噴射弁(108)に印加することができる。また、シャント抵抗(206)によって、燃料噴射弁(108)にて消費した電流を検出する事で、後述する所望の燃料噴射弁(108)の電流制御が行われる。

尚、本説明は燃料噴射弁(108)の駆動方法について1例を示したものであり、例えば、燃料圧力が比較的低い場合などにおいて、燃料噴射弁(108)の開弁時に高電圧(110)ではなくバッテリ電圧(109)を用いても良い。

次に、図３を用いて、開閉弁検知部(102c)の構成を説明する。図３は、図１で示した開閉弁検知部(102c)の構成を説明するための図である。

マイコン(102)内に備わる開閉弁検知部(102c)は、A/D変換器(301)、信号処理機能部(302)、開閉弁検知情報生成部(303)、検知スタンバイ判定部(304)、検知実行判定部(305)を備える。

検知スタンバイ判定部(304)は、開閉弁検知の対象となる気筒の特定、及び開弁と閉弁のどちらの検知を行うかというスケジュール管理を行う。検知実行判定部(305)は、検知スタンバイ判定部(304)によるスケジュール管理（検知スタンバイ判定機能の結果）に基づいて、検知処理の実行と停止を信号処理機能部(302)と開閉弁検知情報生成部(303)へ指示する。

検知スタンバイ判定部(304)は、検知気筒の選定及び開弁検知か閉弁検知のどちらを行うかを所定の手順にて決定し、信号切替部(307)へ切替え信号を出力する。信号切替部(307)は、切替え信号に応答して、気筒数分備わる開弁検知信号生成部(111)と閉弁検知信号生成部(112)の中から、選択された信号をA/D変換器(301)へ送る。なお。図３では、一例として、第ｎ〜第（ｎ＋α）の気筒毎の検知信号生成部(111)と閉弁検知信号生成部(112)を表示している。

A/D変換器(301)は、信号切替部(307)から送られた信号をデジタル化する。信号処理機能部(302)は、燃料噴射弁(108)内の弁体動作に基づく、A/D変換器(301) によりデジタル化された信号の電気的特性（電流値、電圧値等）の変化経緯及びその変化点を検出する。

ここで、検知実行判定部(305)は、燃料噴射弁(108)の弁体の挙動を示す信号（駆動電流、駆動電圧）に基づいて、燃料噴射弁(108)の開弁又は閉弁の検知の実行を開始又は終了すると判定する。

信号処理機能部(302)は、検知実行判定部(305)の判定に基づいて、燃料噴射弁(108)の開弁又は閉弁の検知の実行を開始又は終了する。信号切替部(307)は、検知スタンバイ期間が開始された気筒に設けられた燃料噴射弁(108)の弁体の挙動を示す信号（駆動電流、駆動電圧）を選択して供給する。

開閉弁検知情報生成部(303)は、基準位置（所定の開始タイミング）から燃料噴射弁(108)の弁体の挙動を示す信号（駆動電流、駆動電圧）の変化点が生じたタイミングまでの経過時間の算出を行う。開閉弁検知情報生成部(303)にて得た情報は、前述の通り、燃料噴射弁パルス幅演算部(102a)と燃料噴射弁駆動波形指令部(102b)の少なくとも１つ以上にて補正等の処理に使用される。

開弁又は閉弁の検知を許可する期間を示す検知スタンバイ期間は、検知スタンバイ判定部(304)が信号切替部(307)の切替えを行うための処理に要する時間や、A/D変換器(301)の出力安定化を図る時間などを考慮して決定される。A/D変換器(301)は、この検知スタンバイ期間内において、検知実行判定部(305)が実行開始と判定した時点から動作を開始する。

次に、図４を用いて、開閉弁検知の基本処理について説明する。図４は、本発明の実施形態による燃料噴射弁制御装置(101)における開閉弁検知の基本処理を説明するための図である。

図４は、燃料噴射弁(108)の駆動開始及び駆動停止の指令を行うために用いられる噴射パルス信号(401)と、燃料噴射弁内に備わる弁体の挙動(402)を示している。

タイミングT404から噴射パルス信号(401)がONとなることで燃料噴射弁(108)へ電流供給が行われる。その後、T405にて、一定量の電流により燃料噴射弁(108)内の弁体が開弁動作を開始し、T407まで開弁動作を行い、開弁側ストッパに弁体が衝突する。

弁体が衝突した際、開弁力の勢いによって弁体挙動にはバウシングが生じ、暫くリフト量が不安定となった後、フルリフト位置で安定した状態となる。その後、噴射パルス信号(401)がT408時点でOFFとなったことで、燃料噴射弁(108)内への電流供給が停止される。燃料噴射弁内の残留磁場が一定量まで減少した時点であるT409から弁体は閉弁動作を開始する。その後、弁体は、閉弁側ストッパへ衝突し、閉弁位置で安定する。

この一連の弁体挙動において、予め設定した計測基準位置から、開弁開始点(402a)までか、開弁完了点(402b)までの少なくとも１つ以上の経過時間を計測もしくは予測などにより把握することを開弁検知と、本明細書では定義する。

同様に、閉弁検知を行うために予め設定した計測基準位置から、閉弁開始点(402c)もしくは、閉弁完了点(402d)までの少なくとも１つ以上の経過時間を計測もしくは予測などにより把握することを閉弁検知と定義する。

これらの前提において、本実施形態では、検知スタンバイ判定部(304)は、開弁検知及び閉弁検知のスタンバイ期間(411、412)を設定する。図４では、この設定条件を最もシンプルに構成する場合の一例を示している。

詳細は、噴射パルス信号(401)がOFFからONとなったとき(T404)に、開弁検知用の検知スタンバイ期間(411)を開始し、噴射パルス信号がONからOFFとなったとき(T408)に、閉弁検知用の検知スタンバイ期間(412)を開始する。

ここで、検知スタンバイ判定部(304)は、多気筒式内燃機関において燃料噴射弁(108)毎の噴射パルス信号(401)に基づいて、開弁又は閉弁の検知を許可する期間を示す検知スタンバイ期間(411、412、413)を気筒毎に特定した上で、開始又は終了する。

これにより、内燃機関に複数備わる噴射パルス信号と検知すべき燃料噴射弁が一対一の関係になることから、気筒特定の必要はなくなり、制御ロジックを簡素化することができる。

また、図4には、ハーフリフト制御時の弁体挙動(403)も示している。これを見ても分かる通り、少なくとも開弁開始点(402a)はフルリフト制御時と変わらないため、開弁側の検知スタンバイ期間(411)はそのままで問題ない。同様に噴射パルス信号がONからOFFとなった時点(T406)から閉弁完了点(403a)までの間においても、一定量の時間余裕が保てるため、閉弁用の検知スタンバイ期間(413)の設定が可能となる。

尚、当然のことながら、開閉弁検知に必要な資源（A/D変換器(301)など）が時分割的に使用されるため、この場合において、開弁検知スタンバイ期間(411)と閉弁検知スタンバイ期間(413)は重複しない様に制御することが必要となる。

また、検知スタンバイ判定部(304)における別の方法として、次の方法がある。噴射パルス信号がOFFからONとなるタイミング(T404)、もしくはONからOFFとなるタイミング(T406、T408)は、ECMにより指令されることから、ECMにとって既知のクランク角になる。そのため、それぞれのクランク角に対して、予め設定した角度分を前倒して設定する様にしてもよい。

（多気筒式内燃機関への使用例）
次に、図5を用いて、開弁状態の検知スタンバイ判定の使用例を説明する。図5は、図4に示す噴射パルス信号(401)を多気筒式内燃機関(4気筒)に適用した場合における開弁状態の検知スタンバイ期間(410a,410b)を示す模式図である。

図５では、一般的な燃焼順序にしたがって、気筒番号１、３、４、２の気筒にそれぞれ対応する噴射パルス信号を、CYL.1(401a)、 CYL.3(401b) CYL.4(401C)、 CYL.2(401d)として記載している。

また、T501c、T502c、T503c、T504cは後述する開弁状態の検知実行完了タイミングとし、T501d、T502d、T503d、T504dは、閉弁状態の検知実行完了タイミングとする。

この様に燃焼順序と噴射パルス信号(401a〜401d)のタイミングは、一定の関係性を以って、推移する。当然のことながら、噴射開始タイミング(T501a、T502a、T503a、T504a)及び噴射完了タイミング(T501b、T502b、T503b、T504b)は、内燃機関の運転状態などにより変化するため、関係性については図５だけでは表現し切れない。しかし、気筒間における各タイミング上の差は一定の関係性を持つため、図５は１例として扱うこととする。

本実施形態では、ある気筒の噴射パルス信号がONからOFFになるタイミングで、燃焼順序からみて次気筒における開弁状態の検知スタンバイ期間(410a)を設定することを特徴としている。ここで、検知スタンバイ判定部(304)は、噴射パルス信号により示される指令が開弁から閉弁へ変わったときに、この指令に対応する気筒の次に燃焼する気筒の開弁の前記検知スタンバイ期間を開始すると判定する。

例えば、CYL.1の噴射パルス信号(401a)がONからOFFとなった時点(T501b)から、次気筒であるCYL.3の開弁状態の検知スタンバイ期間(410a)が開始される。これを燃焼順序に沿って行うことで、開弁状態の検知スタンバイ期間が重なることがなく、誤った気筒の検知を行うことなどを回避することができる。

また、開弁検知と閉弁検知を行う場合、少なくとも、閉弁検知実行期間(505)との重複を回避する必要がある。そのため、噴射パルス信号(401a)がONからOFFとなった時点(T501b)ではなく、閉弁検知実行期間(505)の完了タイミング（T501d、T502d、T503d、T504d）で、次気筒の開弁状態の検知スタンバイ期間(410b)を開始する。

すなわち、検知スタンバイ判定部(304)は、信号処理機能部(302)が燃料噴射弁(108)の閉弁の検知の実行を終了したときに、この燃料噴射弁(108)が設けられた気筒の次に燃焼する気筒の開弁の検知スタンバイ期間を開始すると判定する。

なお、検知スタンバイ判定部(304)は、信号処理機能部(302)が燃料噴射弁の開弁の検知の実行を終了したときに、この燃料噴射弁が設けられた気筒の開弁の検知スタンバイ期間を終了すると判定する。

次に、図6を用いて、閉弁状態の検知スタンバイ判定の使用例を記載する。図６は、図4に示す噴射パルス信号を多気筒式内燃機関(4気筒)に適用した場合における閉弁状態の検知スタンバイ期間(411a,411b)を示す模式図である。

図5では、開弁状態の検知スタンバイ判定について記載したが、同様に閉弁状態のスタンバイ期間開始条件も設定することができる。図６の基本構成は図5と同様であるため省略する。異なる点は、図６に示すように、気筒の閉弁検知実行期間(505)の完了タイミングであるT501d、T502d、T503d、T504dにおいて、燃焼順序上の次気筒に対する閉弁状態の検知スタンバイ期間(411a)を開始している点である。

ここで、検知スタンバイ判定部(304)は、信号処理機能部(302)が燃料噴射弁(108)の閉弁の検知の実行を終了したときに、この燃料噴射弁(108)が設けられた気筒の次に燃焼する気筒の閉弁の検知スタンバイ期間を開始すると判定する。

これにより、少なくとも閉弁検知のみ行う制御装置では、気筒間の重複を回避することが可能となる。また、開弁検知と閉弁検知を行う制御装置においては、開弁検知実行期間(601)との重複も回避する必要があるため、開弁検知実行期間(601)の完了タイミング(T501c、T502c、T503c、T504c)から閉弁状態の検知スタンバイ期間(411b)を開始すればよい。

すなわち、検知スタンバイ判定部(304)は、信号処理機能部(302)が燃料噴射弁(108)の開弁の検知の実行を終了したときに、この燃料噴射弁(108)が設けられた気筒の閉弁の検知スタンバイ期間を開始すると判定する。

これにより、閉弁状態の検知スタンバイ期間が重なることがなく、誤った気筒の検知を行うことなどを回避することができる。

また、図4から図6を用いて説明した通り、開弁状態もしくは閉弁状態の検知スタンバイ期間が開始されてから、一定の時間経過もしくはクランク角経過をもって、検知実行判定部(305)が検知実行判定を行うようにする。例えば、検知実行判定部(305)は、検知スタンバイ期間が開始された気筒について、検知スタンバイ期間が開始されたタイミングから所定の時間が経過したときに、開弁の検知の実行を開始すると判定する。

これにより、気筒間及び開弁状態と閉弁状態との間で検知期間の干渉を防ぐことができる。

（駆動電流による判定）
次に、図7を用いて、開弁状態の検知実行判定部（305）の説明を行う。図7は、本発明の実施形態による燃料噴射弁制御装置(101)によって制御される燃料噴射弁(108)の駆動電流(702)を示した図である。

図７では、燃料噴射弁(108)に対する噴射パルス信号(701)は、T708にてOFFからONとなり、T715にてONからOFFとなっている。

一般的な駆動電流は、高燃圧時においても必ず弁体が開弁できることを目的とした開弁電流（T708〜T711までの電流）と，開弁した弁体がその後も開弁状態を保持できることを目的とした保持電流（T713〜T715までの電流）から構成される。また、燃料噴射弁に対して、開弁電流には、高電圧(110)を、保持電流はバッテリ電圧(109)を、供給する。

この中で、燃料噴射弁(108)が開弁電流の目標値として設定したピーク電流(703)と、保持電流の目標電流(704)を設定しこれに基づき制御される。

保持電流の目標電流(704)は、燃料噴射弁(108)の特性に基づき、少なくとも１つ以上の目標値となっている。なお、図７では、説明を簡単にするため、目標電流(704)は１つのみ表示している。

図７に示すように、噴射パルス信号(701)が非常に短いタイミング(T710)でOFFとしたとき、駆動電流は、破線706の様な軌跡を描く。また、ピーク電流(703)を経過した後(T711)、燃料噴射弁(108)に対する駆動電流を一定の条件が成立するまで停止し、一定条件が成立したとき(T712)、再び駆動電流を供給する場合、駆動電流の波形は、一点鎖線707の様な軌跡を描く。

本実施形態では、検知スタンバイ判定部(304)が開弁状態の検知スタンバイ期間の開始と判定した後、噴射パルス信号がONとなることで駆動電流(702、706、707)が上昇する。そのため、このときの駆動電流値が図７に示す一定値(705)となった時点(T709)から所定の時間経過を以って、開弁検知の実行開始と判定することを特徴としている。当然のことながら、この場合における所定の時間経過は０も含まれており、この場合はT709から開弁検知の実行開始と判定する。

ここで、検知実行判定部(305)は、検知スタンバイ期間が開始された気筒について、駆動電流が所定の閾値になったタイミングから、所定の時間が経過したときに、開弁の検知の実行を開始すると判定する。

また、別の方法として、ピーク電流(703)に達する時点(T711)から所定の時間経過後、開弁検知の実行開始と判定しても良い。すなわち、検知実行判定部(305)は、検知スタンバイ期間が開始された気筒について、駆動電流がピーク電流(703)となったタイミングから、所定の時間が経過したときに、開弁の検知の実行を開始すると判定する。

図７に示す波形707の場合、駆動電流の供給が再開した時点(T712)で、開弁検知の実行開始としても良い。すなわち、検知実行判定部(305)は、検知スタンバイ期間が開始された気筒について、駆動電流の供給が停止された後、供給が再開されたタイミングから、所定の時間（≧０）が経過したときに、開弁の検知の実行を開始すると判定する。

また、駆動電流の停止及び再開の条件が所定電流値とした場合でも、本発明の効果は有効であり、この場合では、駆動電流が一定値以上もしくは一定値以下になったときに開弁の検知の実行を開始すると判定する。

開弁検知の実行完了については、最もシンプルな方法として、開弁検知の実行開始から所定時間の経過を以って完了（終了）とする。ここで、検知実行判定部(305)は、開弁の検知を実行することが開始されたタイミングから所定の時間が経過したときに、開弁の検知の実行を終了する。

また、例えば、開弁保持に必要となる目標電流値(704)に達して、駆動電流のスイッチングが開始されるタイミング(T713、T714)から所定の時間経過を以って完了としても良い。すなわち、検知実行判定部(305)は、駆動電流が開弁を保持するための電流を示す目標電流になるようにスイッチとしてのトランジスタTR_Hivb(204)がスイッチングを開始したタイミングから所定の時間が経過したときに、開弁の検知の実行を終了すると判定する。
なお、目標電流は、ピーク電流よりも小さい。

これにより、少なくともスイッチによる駆動電流の変化を検知処理へ送ることなく、誤検知の可能性を回避することが可能となる。

つまり、図4に示した開弁開始点(402a)と開弁完了点(402b)は、駆動電流(702)上の図７に示すT709からT713までの期間内に存在するため、駆動電流を用いて検知を行う場合、この期間において開弁検知の実行を設定すること望ましい。

（駆動電圧による判定）
次に、図8を用いて、開弁状態の検知実行判定部（305）の説明を行う。図８は、開弁状態の検知実行判定部（305）を説明するための図である。

図８は、本発明の実施形態による燃料噴射弁制御装置(101)に用いる燃料噴射弁(108)に対する噴射パルス信号(801)と、燃料噴射弁(108)の上流側と下流側における電位差(802)（以下、駆動電圧）を示す図である。

また、噴射パルス信号(801)は、図7の噴射パルス信号(701)と同じタイミングでONとOFFをするものとする。駆動電圧(802)は、駆動電流(702)がピーク電流(703)に達するまで上昇し、ピーク電流(703)に達した時点(T711)で、0V近傍まで低下する。

また、図７に示した駆動電流(707)の場合、ピーク電流(703)に達した後、燃料噴射弁(108)への駆動電流(707)供給を停止する期間（T711からT712まで）は、図８の波形804に示す様に、駆動電圧(802)は逆バイアスで高電圧(110)まで上昇する。駆動電流(707)の供給の再開が行われる際(T712)、駆動電圧(802)は、0V近傍まで低下する。

その後、噴射パルス信号(801)が、ONからOFFとなったとき(T715)、駆動電圧(802)は、駆動電圧(802)は逆バイアスで高電圧値(110)まで上昇し、その後、燃料噴射弁(108)の電気的特性に基づき、ゆっくりと下降する。

図7で示した所定の駆動電流(705)を駆動電圧上(802)で対応しても良い。例えば、駆動電圧が、駆動電流705と等価となる（対応する）電圧値(803)になったときに、開弁検知の実行開始と判定としてもよい。

すなわち、検知実行判定部(305)は、検知スタンバイ期間が開始された気筒について、駆動電圧が所定の閾値になったタイミングから、所定の時間（≧０）が経過したときに、開弁の検知の実行を開始すると判定する。

また、閉弁検知の実行開始条件については、T715を起点に駆動電圧が高電圧値(110)まで上昇し、一定電圧(110)を検知した後、閉弁検知の実行開始とする。例えば、図８に示す所定の駆動電圧(805)以下に駆動電圧(802)がなったとき(T807)から、所定の経過時間が経過したときに閉弁検知の実行開始とする。更に、第２の所定の駆動電圧(806)を下回ったとき(T808)に閉弁検知の実行停止とする。

（多段噴射制御への適用例）
次に、図9を用いて、１燃焼サイクル中に複数回の噴射を行う所謂、多段噴射制御が可能な制御装置の開閉弁検知シーケンスについて説明を行う。図９は、本発明の実施形態による燃料噴射弁制御装置を多段噴射制御へ適用した場合における開閉弁検知シーケンスを説明するための図である。

図９中の上から、CYL.1の点火信号(901)、CYL.1の噴射パルス信号(905)、CYL.3の点火信号(902)、CYL.3の噴射パルス信号(906)、CYL.4の点火信号(903)、CYL.4の噴射パルス信号(907)、CYL.2の点火信号(904)、CYL.2の噴射パルス信号(908)である。噴射パルス信号(905〜908)は、それぞれ３回の多段噴射を行うため１燃焼サイクル中にON⇔OFFを３回繰り返している(905a〜908c)。

図8までの各条件により、開弁及び閉弁の検知実行期間が重ならない様にしてきたが、この場合、全ての噴射回数（例えば、905a、905b、905c）にて、検知スタンバイ期間を設定してしまうと、同一気筒間で開弁と閉弁の検知スタンバイ期間が重複したり、噴射タイミング次第で、異なる気筒間で検知スタンバイ期間が重なったりする恐れがある。

そのため、好ましくは、開弁検知及び閉弁検知は、筒内圧の変化などの影響を考慮して、少なくとも同じ噴射タイミング、言い換えると同じ噴射回数（例えば、905a、906a、907a、908a）の場合において、検知スタンバイ期間の開始判定を行うことが良いと言える。

よって、本実施形態では、CYL1.の点火信号(901)がOFFからONとなった時点、もしくは、ONからOFFとなった時点において、燃焼順序と噴射タイミングの関係から、CYL.4の開弁状態もしくは閉弁状態の検知スタンバイ期間を開始することを特徴とする。これにより、点火信号により特定された気筒の噴射パルス信号(907)が最初にOFFからONとなったとき(907a)を１回目として認識することができ、その後、噴射パルス信号がOFFからONもしくは、ONからOFFとなったときに噴射回数をインクリメントとし、予め設定した検知すべき噴射回数となった時点で、検知スタンバイ期間を設定すればよい。

例えば、検知スタンバイ判定部(304)は、点火信号が変化したタイミングで、多段噴射のうち１回目の噴射が開始されていない気筒を特定し、特定した気筒について、一連の多段噴射における噴射回数が所定の回数になったときに、開弁の検知スタンバイ期間を開始すると判定する。

また、同様に噴射パルス信号を用いて、例えば、気筒の噴射パルス信号が所定のクランク角以上、OFFからONとならず、その後、OFFからONとなった時点を、その気筒の噴射回数が１回目であると認識することが可能となる。

尚、噴射タイミング及び点火タイミング次第で、上記の関係性は変わることがあるが、基本的な思想においては同様の関係性があるため、点火信号に対する気筒選択を換えることで、本実施形態の効果を得ることが出来る。

以上説明したように、本実施形態によれば、多気筒式内燃機関において燃料噴射弁の開弁と閉弁の検知を時分割的に行う場合に、同一気筒内及び多気筒間において開弁と閉弁の検知の重複を回避することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
上記した実施例は本発明を分かりやすく説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

101…燃料噴射弁制御装置
102…マイコン（第１の制御部）
102a…燃料噴射弁パルス幅演算部
102b…燃料噴射弁駆動波形指令部
102c…開閉弁検知部
105…駆動IC（第２の制御部）
106…高電圧生成部
107a、107b…燃料噴射弁駆動部
108…燃料噴射弁
109…バッテリ電圧
110…高電圧（昇圧電圧）
111…開弁検知信号生成部
112…閉弁検知信号生成部
201、202…ダイオード
203、204、205…トランジスタ（スイッチ）
206…シャント抵抗
301…A/D変換器
302…信号処理機能部
303…開閉弁検知情報生成部
304…検知スタンバイ判定部
305…検知実行判定部
307…信号切替部
401…噴射パルス信号
402…フルリフト制御時の弁体の挙動
403…ハーフリフト制御時の弁体の挙動
505…閉弁検知実行期間
601…開弁検知実行期間
701…噴射パルス信号
702、706、707…駆動電流
703…ピーク電流
704…開弁保持に必要となる目標電流値
705…所定の開弁電流（閾値）
801…噴射パルス信号
802、804…駆動電圧
805…所定の駆動電圧（閾値）
806…所定の駆動電圧（閾値）
901、902、903、904…点火信号
905、906、907、908…噴射パルス信号

Claims

マイコンと信号切替部を備え、同一気筒内又は多気筒間において重複噴射が行われないように燃料噴射弁を制御する燃料噴射弁制御装置であって、
前記マイコンは、
多気筒式内燃機関において、開弁の検知を許可する期間を示す開弁検知スタンバイ期間と閉弁の検知を許可する期間を示す閉弁検知スタンバイ期間を気筒毎に設定し、
前記開弁検知スタンバイ期間が始まった気筒に設けられた燃料噴射弁の駆動電流又は駆動電圧を示す駆動信号を複数の燃料噴射弁のそれぞれの駆動信号から選択して前記マイコンに供給させる切替え信号を前記信号切替部に出力し、
連続する開弁検知スタンバイ期間同士が全ての気筒について重複しないように制御するとともに、前記開弁検知スタンバイ期間と閉弁状態の検知実行期間とが全ての気筒について重複しないように制御し、
連続する閉弁検知スタンバイ期間同士が全ての気筒について重複しないように制御するとともに、前記閉弁検知スタンバイ期間と開弁状態の検知実行期間とが全ての気筒について重複しないように制御し、
前記開弁検知スタンバイ期間内に前記燃料噴射弁の開弁の検知の開始及び終了が収まるように、また、前記閉弁検知スタンバイ期間内に前記燃料噴射弁の閉弁の検知の開始及び終了が収まるように、前記燃料噴射弁の開弁と閉弁を検知する
ことを特徴とする燃料噴射弁制御装置。
請求項１に記載の燃料噴射弁制御装置であって、
前記マイコンは、
噴射パルス信号により示される指令が開弁から閉弁へ変わるタイミング、または、閉弁から開弁に変わるタイミングを、この指令に対応する気筒の次に燃焼する気筒の前記開弁検知スタンバイ期間の始期として設定する
ことを特徴とする燃料噴射弁制御装置。
請求項１に記載の燃料噴射弁制御装置であって、
前記マイコンは、
前記燃料噴射弁の閉弁の検知を終了するタイミングを、この燃料噴射弁が設けられた気筒の次に燃焼する気筒の前記開弁検知スタンバイ期間の始期として設定する
ことを特徴とする燃料噴射弁制御装置。
請求項２に記載の燃料噴射弁制御装置であって、
前記マイコンは、
前記燃料噴射弁の開弁の検知を終了するタイミングを、この燃料噴射弁が設けられた気筒の前記閉弁検知スタンバイ期間の始期として設定する
ことを特徴とする燃料噴射弁制御装置。
請求項１に記載の燃料噴射弁制御装置であって、
前記マイコンは、
点火信号が変化したタイミングで、多段噴射のうち１回目の噴射が開始されていない気筒について、一連の多段噴射における噴射回数が所定の回数になるタイミングを、前記開弁検知スタンバイ期間の始期として設定する
ことを特徴とする燃料噴射弁制御装置。
請求項１に記載の燃料噴射弁制御装置であって、
前記マイコンは、
前記燃料噴射弁の閉弁の検知が終了するタイミングを、この燃料噴射弁が設けられた気筒の次に燃焼する気筒の前記閉弁検知スタンバイ期間の始期として設定する
ことを特徴とする燃料噴射弁制御装置。
請求項１に記載の燃料噴射弁制御装置であって、
前記マイコンは、
前記燃料噴射弁の開弁の検知が終了するタイミングを、この燃料噴射弁が設けられた気筒の前記閉弁検知スタンバイ期間の始期として設定する
ことを特徴とする燃料噴射弁制御装置。