JP7035466B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

車両等に搭載される内燃機関の各気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射弁では、燃料噴射弁本体への通電時期及び通電時間を制御して弁体（ニードル）を開弁方向に駆動させることで燃料噴射時期及び燃料噴射量が制御される（例えば特許文献１参照）。この種の燃料噴射制御においては、燃料噴射弁の動作特性を検出し、その検出結果に基づいて算出された補正値を用いて上記制御を行うことで、要求噴射量と実際の噴射量との誤差が小さくなるという効果が期待できる。

特開２０１６－７５１７１号公報

ここで、上述した燃料噴射においては、通電を終了して弁体を閉弁状態へ復帰させた後に、燃料噴射に係る動作の影響が残ることがある。この影響として、ソレノイドタイプの燃料噴射弁が採用された構成においては弁体の復帰後も磁束が残り磁束（残留磁束）が消えるまでにある程度の期間を要することが考えられる。

このような影響下にて算出された補正値が用いられた場合には、要求噴射量と実際の噴射量との誤差を小さくするという上記効果が上手く発揮されなくなり、燃料噴射量の適正化を図る上で妨げになると懸念される。このように、燃焼状態の改善を図りつつ燃料噴射量の適正化を図る上で、燃料噴射制御には未だ改善の余地がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、適正なる燃料噴射制御を実施することができる内燃機関の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について記載する。

本発明の燃料噴射制御装置は、内燃機関において燃料を噴射する燃料噴射弁を備える燃料噴射システムに適用され、前記燃料噴射弁において駆動指令に対する通電電流の変化を通電特性として検出し、検出した通電特性に基づいて前記燃料噴射弁の通電制御に関する補正値を算出する燃料噴射制御装置であって、前記燃料噴射弁による燃料噴射に際し、先の燃料噴射から次の燃料噴射までの噴射間隔又はそれに相関する情報に基づいて、前記噴射間隔が所定時間よりも大きいか否かを判定する判定部と、前記判定部により前記噴射間隔が所定時間よりも大きいと判定される場合に、前記次の燃料噴射での前記補正値の算出を許可し、前記噴射間隔が所定時間よりも小さいと判定される場合に、前記次の燃料噴射での前記補正値の算出を禁止する補正値算出部と、を備えている。

先の燃料噴射から次の燃料噴射までの噴射間隔が所定時間よりも大きいと判定される場合に、次の燃料噴射での補正値の算出を許可し、噴射間隔が所定時間よりも小さいと判定される場合に、次の燃料噴射での補正値の算出を禁止する構成とすれば、一方の噴射の影響が他方の噴射に及ぶ等して補正値の確からしさが低下することを抑制できる。これにより、要求噴射量と実際の噴射量とのずれを緩和し、燃料噴射量の適正化に寄与できる。

第１実施形態におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図。 燃料噴射弁の構成及び状態を示す図。 燃料噴射弁の駆動動作を説明するためのタイミングチャート。 燃料噴射弁の通電特性の違いを示すタイミングチャート。 残留磁束の影響を例示するタイミングチャート。 学習処理を示すフローチャート。 単発噴射用処理を示すフローチャート。 多段噴射用処理を示すフローチャート。 行程と噴射との関係を示すタイミングチャート。 基準時間と学習可否との関係を示す概略図。 噴射毎の学習の可否を例示した概略図。 第２実施形態における電気的構成を示すブロック図。 インターバル時間の算出例を示す概略図。 第３実施形態における学習処理を示すフローチャート。 第４実施形態における学習処理を示すフローチャート。

以下、本発明の燃料噴射制御装置を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態は、車両用のガソリンエンジンを制御する制御システムとして具体化している。まず、図１に基づいてエンジン制御システムの概略構成を説明する。

筒内噴射式の多気筒内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。

スロットルバルブ１６の下流側にはサージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒２１に空気を導入する吸気マニホールド２０が接続され、エンジン１１の各気筒２１には、それぞれ筒内に燃料を直接噴射する電磁式の燃料噴射弁３０が取り付けられている。エンジン１１のシリンダヘッドには、気筒２１ごとに点火プラグ２２が取り付けられており、各気筒２１の点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。

エンジン１１の排気管２３には、排出ガスに基づいて混合気の空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。

エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、ノッキングを検出するノックセンサ２７が取り付けられている。クランク軸２８の外周側には、クランク軸２８が所定クランク角回転するごとにパルス信号を出力するクランク角センサ２９が取り付けられ、このクランク角センサ２９のクランク角信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

これら各種センサの出力はＥＣＵ４０に入力される。ＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータを主体として構成された電子制御ユニットであり、各種センサの検出信号を用いてエンジン１１の各種制御を実施する。ＥＣＵ４０は、エンジン運転状態に応じた燃料噴射量を算出して燃料噴射弁３０の燃料噴射を制御するとともに、点火プラグ２２の点火時期を制御する。これら点火プラグ２２や燃料噴射弁３０には車載のバッテリ５１から電力が供給される。

ＥＣＵ４０は、エンジン制御用のマイコン４１（エンジン１１の制御用のマイクロコンピュータ）や、データバックアップ用のメモリ４２、インジェクタ駆動用の電子駆動装置（ＥＤＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４３等から構成されている。マイコン４１は、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度やエンジン負荷等）に応じて要求噴射量を算出するとともに、この要求噴射量に基づき算出される噴射時間から噴射パルスを生成し、ＥＤＵ４３に出力する。ＥＤＵ４３では、噴射パルスに応じて燃料噴射弁３０を開弁駆動して、要求噴射量分の燃料を噴射させる。マイコン４１が「燃料噴射制御装置」に相当する。メモリ４２は、ＩＧスイッチのオフ後にも記憶内容を保持することが可能なバックアップＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ等の記憶部である。

ＥＤＵ４３には、駆動ＩＣ４５、低圧電源部４６、高圧電源部４７、電圧切替回路４８、電流検出回路４９が設けられている。電圧切替回路４８は、各気筒２１の燃料噴射弁３０に印加される駆動用電圧を高電圧Ｖ２と低電圧Ｖ１とで切り替える回路であり、具体的には、図示しないスイッチング素子のオンオフにより、低圧電源部４６と高圧電源部４７とのいずれかから燃料噴射弁３０のコイルに対して駆動電流を供給させるものとなっている。低圧電源部４６は、バッテリ５１のバッテリ電圧（低電圧Ｖ１）を燃料噴射弁３０に印加する低電圧出力回路を有している。高圧電源部４７は、バッテリ電圧を所定の高電圧（例えば４０Ｖ～７０Ｖ）となるように昇圧した高電圧Ｖ２（昇圧電圧）を燃料噴射弁３０に印加する高電圧出力回路（昇圧回路）を有してなり、それら高電圧出力回路は燃料噴射弁３０毎に設けられている。

噴射パルスにより燃料噴射弁３０が開弁駆動される際には、燃料噴射弁３０に対して低電圧Ｖ１と高電圧Ｖ２とが時系列で切り替えられて印加されるようになっている。この場合、開弁初期には高電圧Ｖ２が印加されることで燃料噴射弁３０の開弁応答性が確保され、それに引き続いて低電圧Ｖ１が印加されることで燃料噴射弁３０の開弁状態が保持される。

電流検出回路４９は、燃料噴射弁３０の開弁駆動時における通電電流を検出するものであり、その検出結果は駆動ＩＣ４５に逐次出力される。電流検出回路４９は周知構成であればよく、例えばシャント抵抗と比較器とを有するものとなっている。

ここで、図２を参照して燃料噴射弁３０について説明する。燃料噴射弁３０は、通電により電磁力を生じさせるコイル３１と、その電磁力によってプランジャ３２（可動コア）と一体的に駆動されるニードル３３（弁体）と、プランジャ３２を閉弁方向へ付勢するバネ部材３４、ニードル３３等を収容するボディ３５とを有してなる。ボディ３５は磁性体であり、燃料噴射弁３０における磁気回路を構成している。

噴射パルスの立ち上がりに伴いコイル３１の通電が開始されると、プランジャ３２及びニードル３３がバネ部材３４の付勢力に抗して開弁位置に移動する。これにより、ボディ３５の噴孔３６からニードル３３が離間して燃料噴射弁３０が開弁状態となり、燃料噴射が行われる。噴射パルスの立ち下がりに伴いコイル３１の通電が停止されると、バネ部材３４の付勢力によりプランジャ３２及びニードル３３が閉弁位置に戻ることで燃料噴射弁３０が閉弁状態となり、燃料噴射が停止される。以下の説明では、プランジャ３２がストッパに当たってそれ以上の開弁方向への移動が制限される位置を、ニードル３３の「フルリフト位置」と称する。

なお、ボディ３５には、ニードル３３を収容する収容室３７と、内部の燃料圧力の変化に応じて開弁方向及び閉弁方向に摺動するコマンドピストンを収容する圧力制御室３８とが設けられている。コマンドピストンを介してプランジャ３２に燃料圧力を作用させることによりニードル３３を閉弁方向へ付勢している。このように、燃料圧力を利用してニードル３３を閉弁位置に付勢する構成においては、燃料圧力（燃圧）が高くなるほど燃料噴射時の開弁応答性が低下する。要求噴射量に対する噴射パルスを決定する際には、燃圧に応じて噴射パルスが調整される。

次に、図３を参照し、駆動ＩＣ４５及び電圧切替回路４８により噴射パルスに基づき実施される燃料噴射弁３０の駆動動作を説明する。

時刻ｔａ１では、噴射パルスの立ち上がりに伴い高電圧Ｖ２が燃料噴射弁３０に印加される。時刻ｔａ２において、駆動電流が、あらかじめ定めた目標ピーク値Ｉｐに到達すると、高電圧Ｖ２の印加が停止される。このとき、駆動電流が目標ピーク値Ｉｐに到達するタイミング又はその前後のタイミングにおいてニードルリフトが開始され、そのニードルリフトに伴い燃料噴射が開始される。駆動電流が目標ピーク値Ｉｐに到達したか否かの判定は、電流検出回路４９により検出された検出電流に基づいて実施される。つまり、昇圧期間（ｔａ１～ｔａ２）では、駆動ＩＣ４５において検出電流がＩｐ以上になったか否かが判定され、検出電流≧目標ピーク値Ｉｐになった時点で、電圧切替回路４８により印加電圧の切替（Ｖ２印加停止）が実施される。

時刻ｔａ３では、バッテリ電圧である低電圧Ｖ１が燃料噴射弁３０に印加される。これにより、ニードル３３がフルリフト位置に到達した後においてそのフルリフト状態が維持され、燃料噴射が継続されることとなる。その後、時刻ｔａ５で噴射パルスがオフになると、燃料噴射弁３０への電圧印加が停止され、駆動電流がゼロになる。そして、燃料噴射弁３０のコイル通電の停止に伴いニードルリフトが終了され、それに合わせて燃料噴射が停止される。

ここで、燃料噴射弁３０の動きについては個体差、経時劣化、温度等の影響を受ける。このような影響によって実際の噴射量が要求噴射量からずれることは、燃料噴射量の適正化を図る上で妨げになる。そこで、本実施形態においては、燃料噴射弁３０への駆動指令に対する通電電流の変化である通電特性に基づいて補正値を算出し、その補正値を用いて噴射パルスの幅を増減させることにより、燃料噴射量の過不足を軽減している。具体的には、図４の例に示すように、燃料噴射弁３０の駆動電流が、実線で示す目標波形に対して２点鎖線で示す実波形に変化している場合、その両者を比較すると、高電圧印加時（すなわち通電開始時）の電流立ち上がり区間での傾きや、電流立ち上がり区間での電流積算値、所定電流（例えばピーク電流）に到達するまでの時間、所定時間経過時における駆動電流の大きさがそれぞれ互いに相違する。かかる場合、予め定めた標準波形である目標波形との差を解消すべく、上述した電流の傾きや電流積算値、所定電流の到達時間等をパラメータとして補正値が設定される。例えば、噴射量が不足する場合には噴射パルスの出力時間が延長され、噴射量が過剰となる場合には噴射パルスの出力時間が短縮されるようにして補正値が設定される。

電磁駆動式の燃料噴射弁３０においては、通電に伴って磁束が発生する。この磁束は、電流値の上昇に伴って増大し、電流値に対応した値に収束する（例えば時刻ｔａ４～ｔａ５参照）。このようにして発生した磁束は、通電終了後も直ちに消失することはなくコイル３１など燃料噴射弁３０内の磁性材料部分に残った状態となり、時間の経過に伴って徐々に減少する。そして、ニードル３３が閉弁位置に復帰した時刻ｔａ６の後の時刻ｔａ７にて消失する。以下の説明では、通電終了後に残留する磁束を残留磁束と称する。

先の噴射が終了してから次の噴射が開始されるまでの時間が残留磁束の消失に必要な所要時間（数ｍｓｅｃ～数十ｍｓｅｃ）以下である場合には残留磁束の影響が次の噴射に及び、この所要時間を超える場合には残留磁束の影響が次の噴射に及ぶことが回避される。例えば、低回転となっている場合には噴射間のインターバル時間が長くなるため上記残留磁束の影響は回避されやすく、高回転となっている場合には噴射間のインターバル時間が短くなるため残留磁束の影響が次の噴射に及びやすくなる。

また、本実施形態においては、１燃焼サイクル内で燃料を複数回噴射する多段噴射が可能となっており、低負荷且つ低回転の場合（例えばアイドリング時）は単発噴射が実行されるのに対して、それ以外（例えば高負荷時や加速過渡時）には多段噴射が実行される構成となっている。多段噴射における前段の噴射（以下、前段噴射という）と後段の噴射（以下、後段噴射という）のインターバル時間は、所定の範囲で可変となっておりエンジン回転速度等に応じて設定される。ここで、インターバル時間が上記所要時間よりも短い場合には、残留磁束の影響が後段噴射に及ぶこととなる。

以下、図５を参照して多段噴射時の残留磁束の影響について説明する。図５では、多段噴射における前段噴射及び後段噴射を例示しており、説明の便宜上、残留磁束の影響がない場合の電流、磁束、ニードル３３の位置の変化を２点鎖線によって併記している。

時刻ｔｂ１にて前段噴射用の通電が開始されると駆動電流の上昇に伴って磁束が増加する。高電圧Ｖ２の印加終了（ｔｂ２参照）及び低電圧Ｖ１への切り替えにより駆動電流が減少すると、それに応じて磁束も減少し、低電圧Ｖ１時の駆動電流に対応した値に収束する（時刻ｔｂ４）。通電が終了した時刻ｔｂ５では、ニードル３３がフルリフト位置から閉弁位置へ向けた移動を開始する。これに併せて残留磁束も徐々に減少することとなる。

ニードル３３の閉弁位置への復帰が完了し且つ磁束が残留している時刻ｔｂ６にて後段噴射用の通電が開始されると、残留磁束の影響を受けて電流値が速やかに上昇し、ニードル３３の開弁方向への動きが後押しされる。このように、残留磁束がない場合と比較して噴射弁の応答性が高くなることで、ニードル３３がフルリフト位置に到達するまでの時間が短くなる（時刻ｔｂ６～ｔｂ８参照）。この結果、同じパルス幅で比較した場合に、残留磁束がない場合と比べてニードル３３がフルリフト位置に保持される時間が長くなり、実際の燃料噴射量が要求噴射量を上回ることとなる。

既に説明したように、残留磁束は通電終了直後が最も多く、時間の経過とともに減少する。このため、前後の噴射のインターバルが小さいほどその影響が顕著になり、実際の燃料噴射量と要求噴射量とのずれも大きくなる。

ここで、上述した補正値（燃料噴射弁３０の通電特性に基づき算出した補正値）については、過去の累積データから平均等を求めることにより、その確からしさの向上が期待できる。ただし、電流波形の傾きについては残留磁束の影響によって変化する。このため、残留磁束の影響を受けた電流波形に基づいて補正値の算出が行われることは、補正値の確からしさを低下させて燃料噴射量の適正化の妨げる要因になると懸念される。そこで、本実施形態においては、燃料噴射弁３０の通電特性に基づいて、補正値を学習値として算出することとし、その学習値の算出に際して残留磁束の影響を配慮して、学習実施の可否を切り替えることを特徴の１つとしている。本実施形態では、先の燃料噴射による残留磁束の影響を把握すべく、先の燃料噴射の終了から次の燃料噴射の開始までの噴射間隔を、インターバル時間として取得することとしている。

学習処理として具体的には、マイコン４１は、燃料噴射弁３０の通電特性として、噴射パルスのオンに伴う高電圧の印加開始後において駆動電流がピーク値（又はその前後の所定値）に到達するまでの期間で、駆動電流を逐次積算して電流積算値を算出し、その電流積算値と予め定められた電流積算値の標準値との差に基づいて学習値を算出する。学習値は、エンジン回転速度やエンジン負荷といったエンジン運転状態に応じて定められた学習領域ごとにメモリ４２に逐次記憶される。このとき、なまし処理等を用いつつ前回値が今回値により更新されるとよい。そして、マイコン４１は、燃料噴射の実施に際し、学習値を用いて燃料噴射量の補正を実施する。このとき、例えばエンジン回転速度やエンジン負荷に基づき算出された基本噴射量に対して水温や空燃比等による各種補正が実施され、さらに学習値による補正が実施される。

以下、図６を参照して学習処理について説明する。学習処理は、マイコン４１にて定期的に実行される処理であり、各燃料噴射弁３０について各々実行される。

学習処理におけるステップＳ１０１では、今回の燃料噴射における噴射パターン、具体的には噴射回数、噴射時期（噴射間のインターバル時間）、噴射量等を決定したタイミングであるか否かを判定する。本実施形態においては例えば排気上死点付近にて噴射パターンが決定される。ステップＳ１０１にて否定判定をした場合には、そのまま本処理を終了する。ステップＳ１０１にて肯定判定をした場合には、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では今回の噴射パターンが単発噴射であるか否かを判定する。単発噴射であると判定した場合には、ステップＳ１０３にて単発噴射用処理を実行した後、本処理を終了する。単発噴射ではなく多段噴射であると判定した場合には、ステップＳ１０４にて多段噴射用処理を実行した後、本処理を終了する。

ここで、図７のフローチャートを参照して単発噴射用処理について説明する。単発噴射用処理においては先ず、ステップＳ２０１にて、同一の燃料噴射弁３０における前後サイクルでのインターバル時間Ｔ１、詳しくは同一の燃料噴射弁３０について先のサイクルにて最後に燃料噴射を終了してから今回のサイクルにて燃料噴射を開始するまでのインターバル時間Ｔ１（サイクル間インターバル時間Ｔ１）を取得する。なお、本実施形態においては、先の燃料噴射における噴射パルス終了時（図３におけるｔａ５のタイミング）から次の燃料噴射における噴射パルス開始時（図３におけるｔａ１のタイミング）までの時間をインターバル時間Ｔ１としている。

続くステップＳ２０２ではインターバル時間Ｔ１が第１基準時間Ｔａ以上となっているか否かを判定する。第１基準時間Ｔａは、上述した残留磁束の影響が消えるまでに要する所要時間に基づいて特定された時間（詳しくは当該所要時間と同じ又はそれよりも長い時間）である。

ステップＳ２０２にて肯定判定をした場合には、今回の燃料噴射について学習を許可して本処理を終了する。これにより、今回の燃料噴射について学習が実行されることとなる。ステップＳ２０２にて否定判定をした場合には、今回の燃料噴射についての学習を禁止して本処理を終了する。これにより、次に噴射パターンが決定されるまで学習が禁止されることとなる。

次に、図８のフローチャートを参照して多段噴射用処理について説明する。多段噴射用処理においては、先ずステップＳ３０１にて、同一の燃料噴射弁３０における前後サイクルでのインターバル時間Ｔ１を取得する。続くステップＳ３０２では同一サイクル内での燃料噴射間のインターバル時間Ｔ２，Ｔ３（サイクル内インターバル時間Ｔ２，Ｔ３）を取得する。具体的には、多段噴射として３回の燃料噴射を実施する場合、１回目の燃料噴射を終了してから２回目の燃料噴射を開始するまでのインターバル時間Ｔ２と、２回目の燃料噴射を終了してから３回目の燃料噴射を開始するまでのインターバル時間Ｔ３とを各々取得する。

続くステップＳ３０３では、インターバル時間Ｔ１が上記第１基準時間Ｔａ以上となっているか否かを判定する。第１基準時間Ｔａよりも短い場合には、ステップＳ３０４にて、１回目～３回目のすべての燃料噴射について学習を禁止して本処理を終了する。

ここで、図９を参照して本実施形態における多段噴射の具体的態様について補足説明し、サイクル間インターバル時間Ｔ１が第１基準時間Ｔａよりも短い場合に、すべての燃料噴射について学習が禁止される理由について説明する。

本実施形態に示すエンジン１１は所謂４サイクルエンジンであり、１サイクルが吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程によって構成されている。多段噴射では、１回目及び２回目の燃料噴射が吸気行程にて実行され、３回目の燃料噴射が圧縮行程にて実行される。先のサイクルにて最後の燃料噴射が終了してから、今回のサイクルにて１回目の燃料噴射が開始されるまでのインターバル時間Ｔ１については、２行程（燃焼行程及び排気行程）分の長さよりも長くなる。これに対して、１回目の燃料噴射終了から２回目の燃料噴射開始までのインターバル時間Ｔ２と、２回目の燃料噴射時間から３回目の燃料噴射開始までのインターバル時間Ｔ３とは、何れも２行程分の長さよりも短くなる。つまり、サイクル間インターバル時間であるインターバル時間Ｔ１が第１基準時間Ｔａよりも短い場合には、サイクル内インターバル時間であるインターバル時間Ｔ２，Ｔ３はともに第１基準時間Ｔａよりも短くなる。そこで、インターバル時間Ｔ１が第１基準時間Ｔａよりも短い場合には、すべての燃料噴射について学習を禁止する。

図８の説明に戻り、ステップＳ３０３にて肯定判定をした場合、すなわちインターバル時間Ｔ１が第１基準時間Ｔａ以上である場合には、ステップＳ３０５～Ｓ３０９にて１回目及び２回目の燃料噴射について学習の可否を判定する。

具体的には、先ずステップＳ３０５に進み、今回の噴射パターンにおいて、１回目の燃料噴射終了から２回目の燃料噴射開始までのインターバル時間Ｔ２が第１基準時間Ｔａ以上となっているか否かを判定する。ステップＳ３０５にて肯定判定をした場合には、ステップＳ３０６に進み、１回目の燃料噴射について学習を許可する。

ステップＳ３０５にて否定判定をした場合には、ステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７ではインターバル時間Ｔ２が第２基準時間Ｔｂ以上となっているか否かを判定する。図１０に示すように、第２基準時間Ｔｂについては第１基準時間Ｔａよりも短く且つ当該第１基準時間Ｔａとの差よりも短い時間であるとよい。本実施形態における学習用の演算処理についてはある程度の時間を要する。この演算処理が完了していないにも関わらず、次の学習が開始されてしまうことは演算処理の正常な進行を妨げる要因になるため好ましくない。第２基準時間Ｔｂについては、演算処理に要する所要時間に基づいて特定された時間（詳しくは当該所要時間と同じ又はそれよりも長い時間）である。

ステップＳ３０７にて肯定判定をした場合、すなわちインターバル時間Ｔ２が第１基準時間Ｔａよりは短く第２基準時間Ｔｂ以上となっている場合には、ステップＳ３０８に進む。ステップＳ３０８では１回目の燃料噴射について学習を許可し、２回目の燃料噴射については学習を禁止する。

ステップＳ３０７にて否定判定をした場合、すなわちインターバル時間Ｔ２が第２基準時間Ｔｂよりも短い場合には、ステップＳ３０９に進む。ステップＳ３０９では１回目の燃料噴射及び２回目の燃料噴射についての学習を各々禁止する。

ステップＳ３０６，Ｓ３０８，Ｓ３０９の処理を実行した後は、ステップＳ３１０～Ｓ３１７にて２回目及び３回目の燃料噴射について学習の可否を判定する。

具体的には、先ずステップＳ３１０に進み、今回の噴射パターンにおいて、２回目の噴射終了から３回目の噴射開始までのインターバル時間Ｔ３が第１基準時間Ｔａ以上となっているか否かを判定する。ステップＳ３１０にて肯定判定をした場合には、ステップＳ３１１に進む。ステップＳ３１１では２回目の燃料噴射についての学習が禁止されているか否かを判定する。ステップＳ３１１にて肯定判定をした場合には、３回目の燃料噴射についての学習を許可した後、本処理を終了する。ステップＳ３１１にて否定判定をした場合には、ステップＳ３１３に進む。ステップＳ３１３では２回目の燃料噴射及び３回目の燃料噴射について学習を許可して、本処理を終了する。

ステップＳ３１０の説明に戻り、当該ステップＳ３１０にて否定判定をした場合、すなわちインターバル時間Ｔ３が第１基準時間Ｔａよりも短い場合には、ステップＳ３１４に進む。ステップＳ３１４ではインターバル時間Ｔ３が第２基準時間Ｔｂ以上であるか否かを判定する。ステップＳ３１４にて肯定判定をした場合には、ステップＳ３１５に進む。

ステップＳ３１５では２回目の燃料噴射についての学習が禁止されているか否かを判定する。ステップＳ３１５にて否定判定をした場合には、ステップＳ３１６に進む。ステップＳ３１６では、２回目の燃料噴射についての学習を許可し、３回目の燃料噴射についての学習を禁止する。

ステップＳ３１５にて肯定判定をした場合又はステップＳ３１４にて否定判定をした場合には、ステップＳ３１７に進む。ステップＳ３１７では２回目の燃料噴射及び３回目の燃料噴射について学習を禁止する。

上記の多段噴射用処理によれば、前後の噴射間隔（インターバル時間）が第１基準時間Ｔａよりも大きいことを条件に、その噴射間隔の前後の各燃料噴射での学習（補正値の算出）が許可される一方、噴射間隔が第１基準時間Ｔａよりも小さく第２基準時間Ｔｂよりも大きいことを条件に、噴射間隔の前後の各燃料噴射のうち前の燃料噴射での学習が許可されるようになっている。

ここで、図１１の例を参照して、多段噴射が実行される場合のエンジン回転速度の変化と学習可否との関係について説明する。なお、図８においては学習が許可されている対象に「〇」、学習が禁止されている対象に「×」を併記している。

図１１（ａ）に示すように、エンジン１１の回転速度が低い状況では、サイクル間インターバル時間を経過する間に残留磁束の影響が消失する。また、２回目の燃料噴射及び３回目の燃料噴射についてもサイクル内インターバル時間が残留磁束の消失に鑑みて十分な長さが確保されている。このため、１回目～３回目の全ての燃料噴射について学習が許可されている。

図１１（ａ）→図１１（ｂ）に示すように、エンジン１１の回転速度が上がることで、１サイクルの所要時間、すなわち各行程の所要時間が短縮される。この結果、サイクル間インターバル時間及びサイクル内インターバル時間の両方が短くなる。図８（ｂ）に示す例では、２回目の噴射終了から３回目の噴射開始までのインターバル時間は上記第１基準時間Ｔａを上回っている。つまり、２回目の燃料噴射に伴って発生する残留磁束は３回目の燃料噴射が開始されるまでに解消される。これに対して、１回目の噴射終了から２回目の噴射終了までのインターバル時間は第１基準時間Ｔａを下回っている。つまり、１回目の燃料噴射に伴って発生する残留磁束は２回目の燃料噴射までに解消されない。このため、３回目の燃料噴射についての学習が許可されている一方で、２回目の燃料噴射については学習が禁止されている。

図１１（ｂ）→図１１（ｃ）に示すように、エンジン１１の回転速度が更に上がって高回転となると、中回転の場合と比較して１サイクルの所要時間、すなわち各行程の所要時間が短縮される。１回目の燃料噴射による残留磁束が２回目の燃料噴射までに解消されない状況となると、それまで許可されていた３回目の噴射についての学習も禁止され、学習対象が１回目の燃料噴射に限定されることとなる。

以上詳述した第１実施形態によれば、以下の優れた効果を奏する。

燃料噴射が繰り返し行われる場合には、先の燃料噴射時に発生した磁束が次の燃料噴射（詳しくは電流波形の立ち上がり区間）まで残留する可能性がある。このような残留磁束の影響下にて学習が行われた場合には、当該学習によって算出される補正値の確からしさが低下すると懸念される。そこで、本実施形態に示したように、残留磁束の影響が及ばない燃料噴射に限って学習を許可し、残留磁束の影響が及ぶ燃料噴射については学習を禁止する構成とすることにより、補正値の確からしさの低下を抑制できる。

特に、１燃焼サイクル中に燃料噴射を複数回実行する多段噴射においては、燃料噴射間のインターバル時間（サイクル内インターンバル時間）が短くなる。このため、１燃焼サイクル中に燃料噴射が１回実行される単発噴射と比べて、先の燃料噴射の影響が次の燃料噴射に及びやすくなる。本実施形態においては、多段噴射が実行される場合には、１燃焼サイクル中の各燃料噴射について学習の可否を決定する構成とし、残留磁束の影響を受けないものについては学習の対象に含めることにより、学習機会を増やすことが可能となっている。

過去の実績に基づいて補正値を算出する構成においては演算処理に要する時間が嵩みやすい。演算処理を実行している最中に新たに学習が開始されることは、演算処理の誤動作等が発生する要因になり得る。そこで、本実施形態に示したように、演算処理の所要時間に基づいて第２基準時間Ｔｂを設定し、この第２基準時間Ｔｂを用いて学習の可否を決定することにより、演算が間に合わないような状況では次の燃料噴射に係る学習を禁止することができる。これにより上記不都合の発生を好適に抑制できる。

残留磁束に対応した第１基準時間Ｔａと補正値の演算処理に対応した第２基準時間Ｔｂとを併用して、先の燃料噴射と次の燃料噴射とについて学習の可否を各々決定する構成とすることにより、補正値の確からしさを好適に向上させることができる。なお、第２基準時間Ｔｂは第１基準時間Ｔａと比べて短い時間である。このため、第２基準時間Ｔｂの存在によって学習機会が大きく減少することは抑えられている。

高圧電源部４７により高電圧Ｖ２を印加した後に、低圧電源部４６による低電圧Ｖ１を印加する構成は、燃料噴射弁３０の動作の安定化を図る上で好ましい。但し、高電圧Ｖ２を用いた場合には、発生する磁束が大きくなるため、磁束の影響が次の燃料噴射に及びやすくなる。このような構成に対して残留磁束の影響を加味した学習可否の決定機能を付与すれば、実用上好ましい構成が実現できる。

＜第２実施形態＞
上記第１実施形態においては、同じ気筒における先の燃料噴射と次の燃料噴射とのインターバル時間に基づいて学習の許可／禁止を決定する構成とした。本実施形態においては、同じ気筒における燃料噴射だけでなく他の気筒の燃料噴射を考慮して学習の許可／禁止を決定する構成となっている点で第１実施形態と構成が相違している。以下、図１２のブロック図を参照して本実施形態における前提構成を第１実施形態との相違点を中心に説明する。

エンジン１１は４気筒エンジンであり、ここでは便宜上、各気筒２１の燃焼順序を＃１→＃２→＃３→＃４としている。ＥＤＵ４３には、＃１燃料噴射弁及び＃３燃料噴射弁へ電力を供給する第１供給経路と、＃２燃料噴射弁及び＃４燃料噴射弁へ電力を供給する第２供給経路とが各々設けられている。

第１供給経路には、第１電圧切替回路４８ａが設けられており、この第１電圧切替回路４８ａに低圧電源部４６と第１高圧電源部４７ａとが接続されている。第２供給経路には、第２電圧切替回路４８ｂが設けられており、この第２電圧切替回路４８ｂに低圧電源部４６と第２高圧電源部４７ｂとが接続されている。第１高圧電源部４７ａ及び第２高圧電源部４７ｂはコンデンサ等の蓄電部を各々有しており、＃１燃料噴射弁及び＃３燃料噴射弁には第１高圧電源部４７ａから高電圧が印加され、＃２燃料噴射弁及び＃４燃料噴射弁には第２高圧電源部４７ｂから高電圧が印加される。

図１３のタイミングチャートに示すように、＃１→＃２→＃３→＃４の順に燃料噴射が実行される場合、＃１気筒の＃１燃料噴射弁の通電が行われてから次の燃焼サイクルで＃１燃料噴射弁の通電が行われるまでの間に＃３気筒の＃３燃料噴射弁の通電が行われる。

本実施形態における学習処理では、例えば＃３燃料噴射弁における燃料噴射の学習を行う場合に、＃１燃料噴射弁における燃料噴射終了（詳しくは高電圧Ｖ２の印加終了）から＃３燃料噴射弁における燃料噴射開始までのインターバル時間Ｔ６を算出し、このインターバル時間Ｔ６が蓄電部の蓄電所要時間に基づいて設定された基準時間以上となっているか否かに基づいて＃３燃料噴射弁における燃料噴射を学習の対象とするか否かを決定する。具体的には、インターバル時間Ｔ６が基準時間以上の場合には学習を許可し、基準時間よりも短い場合には学習を禁止する。

＃１燃料噴射弁と＃３燃料噴射弁とは高電圧Ｖ２の供給元が共通（第１高圧電源部４７ａ）となっている。このように複数の燃料噴射弁にて高圧電源部の共用化を図った場合には、供給経路の簡素化を実現できるものの、以下の事象が発生し得る。すなわち、エンジン回転速度が高くなる等して電力の供給ピッチが速まることにより、上記蓄電部への蓄電が間に合わなくなる可能性が生じる。仮に高電圧部の蓄電レベルが低下した場合には、燃料噴射弁へ印加される電圧が低下し、上述した電流波形にずれが生じ得る。そこで、蓄電が間に合わなくなる可能性がある場合に学習を禁止することにより、学習によって得られる補正値の確からしさが低下することを抑制できる。

＜第３実施形態＞
多段噴射での噴射回数とインターバル時間との間には関連性がある。本実施形態においては、このような関連性に着目して１燃焼サイクル中の噴射回数に基づいて補正値の算出の可否を決定することを特徴の１つとしている。なお、多段噴射での噴射回数が、噴射間隔に相関する情報に相当する。以下、図１４のフローチャートを参照して本実施形態における学習処理を第１実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態における学習処理においては先ず、ステップＳ４０１にて、噴射パターンが決定されたタイミングであるか否かを判定する。ステップＳ４０１にて否定判定をした場合には、そのまま本処理を終了する。ステップＳ４０１にて肯定判定をした場合には、ステップＳ４０２に進む。ステップＳ４０２では今回の噴射パターンを参照して、１燃焼サイクルにおける噴射回数が所定回数以下（本実施形態では２以下）であるか否かを判定する。本実施形態における多段噴射についてはエンジン１１の回転速度及び負荷に基づいて噴射回数として２回～３回が設定される。

噴射回数として１回が設定された場合には、サイクル間インターバル時間が第１基準時間Ｔａを上回る構成となっている。また、噴射回数として２回が設定された場合には、サイクル間インターバル時間及びサイクル内インターバル時間が第１基準時間Ｔａを上回る構成となっている。つまり、噴射回数が１回～２回となる噴射パターンでは、先の燃料噴射にて発生した磁束の影響が次の燃料噴射に及ぶことがない。そこで、これらの場合には今回の燃焼サイクルにおける燃料噴射についての学習を許可する（ステップＳ４０３）。

これに対して、噴射回数として３回が設定された場合には、サイクル間インターバル時間及びサイクル内インターバル時間が第１基準時間Ｔａよりも短くなる場合がある。そこで、噴射回数が所定回数を超えている場合には今回の燃焼サイクルにおける学習を禁止する（ステップＳ４０４）。

噴射回数とインターバル時間との間に関係性が存在する場合には、その関係から残留磁束の影響が生じない噴射回数を予め特定し、噴射回数によって学習の可否を決定する構成とすれば、学習機会を確保しつつ補正値の確からしさを好適に向上させることができる。

＜第４実施形態＞
多段噴射では、初回噴射とそれ以降の噴射とで、直前の燃料噴射との間の噴射間隔（インターバル時間）が相違する。本実の形態においては、多段噴射の初回噴射であるか否かに基づいて補正値の算出の可否を決定することを特徴の１つとしている。以下、図１５のフローチャートを参照して本実施形態における学習処理を説明する。

学習処理においては先ず、ステップＳ５０１にて、噴射パターンが決定されたタイミングであるか否かを判定する。ステップＳ５０１にて否定判定をした場合には、そのまま本処理を終了する。ステップＳ５０１にて肯定判定をした場合には、ステップＳ５０２に進む。ステップＳ５０２では今回の噴射パターンを参照して、今回の燃料噴射が多段噴射に対応しているか否かを判定する。

本実施形態における多段噴射については、サイクル間インターバル時間が第１基準時間Ｔａ以上となるように構成されている。これに対して、サイクル内インターバル時間はエンジン回転速度によっては第１基準時間Ｔａを超えない場合がある。

そこで、今回決定された噴射パターンが多段噴射である場合にはステップＳ５０３にて１回目の燃料噴射（初回噴射）についてのみ学習を許可し、今回の噴射パターンが単発噴射である場合にはステップＳ５０４にて当該単発噴射についての学習を許可する。

このような構成とすれば、多段噴射が実行される場合であっても残留磁束の影響を回避しつつ、学習の機会を確保することができる。

＜他の実施形態＞
・上記各実施形態では、燃料噴射パターンを決定する際に燃料噴射毎に学習の可否を決定する構成としたが、学習の可否を決定するタイミングについては任意である。例えば、実際に燃料噴射を開始するタイミングにて学習の可否を決定する構成としてもよい。

・上記各実施形態では、補正値を用いて噴射パルスの長さを変更する構成としたが、要求噴射量と実噴射量とのずれを抑制することができるのであれば足りる。例えば、高圧電源部における昇圧量を変更する構成としてもよいし、ピーク電流の設定値を変更する構成としてもよい。

・上記実施形態では、学習値を用いて燃料噴射量を補正する構成としたが、これに代えて、学習値を用いて噴射パルスの時間幅を補正する構成、高電圧印加時の高電圧Ｖ２を補正する構成、高電圧印加時の目標ピーク電流を補正する構成のいずれかを採用することも可能である。

・上記実施形態では、先の燃料噴射の終了から次の燃料噴射の開始までをインターバル時間としたが、これ以外であってもよい。例えば、先の燃料噴射の開始から次の燃料噴射の開始までをインターバル時間としてもよい。又は、先の燃料噴射のピーク電流到達時から次の燃料噴射の開始までをインターバル時間としてもよい。

・本発明の燃料噴射制御装置は、ガソリンエンジン以外にディーゼルエンジンにおいても適用可能である。すなわち、直噴式ディーゼルエンジンの燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置への適用が可能となっている。

・バッテリクリア後等における未学習時の対応としては、失火を回避すべく、低圧電源部４６から低電圧Ｖ１を印加することで燃料噴射弁３０を駆動させる構成としてもよい。

・デジタル制御の場合には燃料噴射弁用の駆動電圧に最小分解能が存在する。このような構成においては、エネルギ不足による失火等を防ぐ上で小さい側の一番近い電圧を用いることが好ましい。また、過剰なエネルギを与えることで噴射量がずれることを避ける上では四捨五入値とすることが好ましい。

１１…エンジン（内燃機関）、３０…燃料噴射弁、４１…マイコン（燃料噴射制御装置）。

Claims (1)

1. 内燃機関（１１）において燃料を噴射する燃料噴射弁（３０）を備え、１燃焼サイクル内で燃料を複数回噴射する多段噴射を実行可能とする燃料噴射システムに適用され、前記燃料噴射弁において駆動指令に対する通電電流の変化を通電特性として検出し、検出した通電特性に基づいて前記燃料噴射弁の通電制御に関する補正値を算出する燃料噴射制御装置であって、
   前記燃料噴射弁による燃料噴射に際し、先の燃料噴射から次の燃料噴射までの噴射間隔又はそれに相関する情報に基づいて、前記噴射間隔が所定時間よりも大きいか否かを判定する判定部と、
   前記判定部により前記噴射間隔が所定時間よりも大きいと判定される場合に、前記次の燃料噴射での前記補正値の算出を許可し、前記噴射間隔が所定時間よりも小さいと判定される場合に、前記次の燃料噴射での前記補正値の算出を禁止する補正値算出部と、
   を備え、
   前記所定時間として、前記多段噴射の実施に際し先の燃料噴射後に残留する残留磁束が後続の燃料噴射に影響を及ぼすか否かを判定するための第１基準時間が定められているとともに、前記第１基準時間よりも短い時間であり、かつ前記多段噴射における個別の噴射ごとに前記補正値の算出に要する時間である第２基準時間が定められており、
   前記補正値算出部は、前記噴射間隔が前記第１基準時間よりも大きいことを条件に、その噴射間隔の前後の各燃料噴射での前記補正値の算出を許可し、前記噴射間隔が前記第１基準時間よりも小さく前記第２基準時間よりも大きいことを条件に、前記噴射間隔の前後の各燃料噴射のうち前の燃料噴射での前記補正値の算出を許可し、前記噴射間隔が前記第２基準時間よりも小さいことを条件に、前記噴射間隔の前後の各燃料噴射での前記補正値の算出を許可しない燃料噴射制御装置。

Images