JP2003293838A

JP2003293838A - 内燃機関の燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2003293838A
Application number: JP2002095589A
Authority: JP
Inventors: Takao Fukuma; 隆雄福間; Takeshi Iwai; 健岩井; Yoshihiro Narahara; 義広楢原
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP4030334B2

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料噴射弁の最少駆動時間を正確且つ短時間
に検出する検出技術、および検出した最少駆動時間に応
じて燃料噴射制御を正確に補正する補正技術を提供す
る。【解決手段】燃料噴射制御の開始に遅れて実際に燃料
噴射を開始する燃料噴射弁と、その噴射量に応じた出力
変化が得られるセンサと、燃料噴射が開始される迄に要
する燃料噴射弁の最少駆動時間を、センサの出力変化に
基づき算出する最少駆動時間算出制御と、を備え、最少
駆動時間の算出時には、無噴射時のセンサ出力値を最少
駆動時間の算出における閾値として設定し、さらに、相
互に燃料噴射量の異なる条件下において検出した第１の
センサ出力値と第２のセンサ出力値とを補間して近似式
を求め、その近似式と閾値とに基づき最少駆動時間を算
出する。また、算出した最小駆動時間に基づき燃料噴射
制御を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料噴
射装置に関し、より詳細には、燃料噴射制御の開始に遅
れて実際に燃料噴射を開始する燃料噴射弁を備えた燃料
噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関の一般的な燃料噴射技術
の一つにパイロット噴射がある。このパイロット噴射
は、主噴射にて噴射する燃料の一部を予め燃焼室内に噴
射し、それによって主燃焼の種火となる熱源を燃焼室内
に作り出すことで主燃焼時の急激な燃焼圧の上昇及び燃
焼温度の上昇を抑え、燃焼騒音の低減、および窒素酸化
物（ＮＯｘ）の生成抑制等を図る燃料噴射技術である。

【０００３】また、近年では、このパイロット噴射に代
表される「マルチ噴射技術」の採用によって、より正確
な燃料噴射弁の動作特性の把握が要求されている。な
お、ここで「マルチ噴射技術」とは、一燃焼サイクルに
つき、複数回の燃料噴射を行う燃料噴射制御であり、上
記したパイロット噴射以外では、燃焼行程後期における
気筒内へのポスト噴射などが一般に知られている。

【０００４】また、上記で「燃料噴射弁の動作特性」と
は、燃料噴射弁の機械的構造上避けられない噴射遅れを
意味し、燃料噴射制御との相関について電磁駆動式燃料
噴射弁を例に説明すれば、燃料噴射制御の開始に伴う通
電開始後、実際に燃料噴射が開始されるまでに要する時
間、つまり燃料噴射弁の最少駆動時間が、その燃料噴射
弁の動作特性によって決定されるといってもよい。

【０００５】ところで、上記した燃料噴射弁の最少駆動
時間に相関のある燃料噴射弁の動作特性は、その製造上
の公差、また弁体の経時劣化等によって大きく変化する
ため、場合によっては、正規の燃料噴射制御に相違した
形で、燃料噴射が実施されることもある。

【０００６】とりわけ、上記したマルチ噴射技術では、
最少駆動時間近傍での通電によって、微少の燃料を気筒
内に噴射するため、想定した最少駆動時間に較べて実際
の最少駆動時間が長い場合には、正規の通電時間で燃料
噴射弁を制御したにも拘わらず、燃料が噴射されないと
いった現象も起こり兼ねない。

【０００７】このため従来では、実際に燃料噴射が開始
される迄に要する燃料噴射弁の最少駆動時間を算出し、
燃料噴射制御上定められる最少駆動時間とのズレに応じ
て燃料噴射制御を補正していた。なお、最少駆動時間の
算出技術としては、例えば、特開平１１−２９４２２７
号公報に開示された技術がある。

【０００８】同公報に記載の発明によれば、電磁駆動式
燃料噴射弁において、燃料噴射制御の開始に伴う通電開
始後、その燃料噴射弁から噴射された燃料に起因して変
化する排気ガスの炭化水素濃度（ＨＣ濃度）をＨＣセン
サで検出し続け、そのＨＣセンサの出力値に変化が現れ
た時刻をもって燃料噴射弁の最少駆動時間とみなしてい
る。

【０００９】より詳しくは、まず、図６のτ−Ｑ特性図
（τ：通電時間、Ｑ：噴射量（センサ出力））に示され
るように、無噴射時のセンサ出力値を最少駆動時間の閾
値（Ｑ＝０）として設定し、続いて、正規の噴射開始時
刻近傍で、燃料噴射が開始されるような通電時間Δτの
燃料噴射制御を複数回に亘り実施し、ＨＣセンサの出力
値において、所定値（以下、判定レベルと称す）以上の
出力変化が得られた燃料噴射制御の通電時間Δτを以て
燃料噴射弁の最少駆動時間とみなしている。

【００１０】なお、図６では、第４回目の試行におい
てセンサ出力値に判定レベル以上の出力値変化が得られ
るため、第４回目の試行における通電時間Δτが燃料
噴射弁の最少駆動時間に相当する。すなわち、通電時間
Δτが、燃料噴射弁固有の噴射遅れ時間に較べて短けれ
ば燃料噴射は実施されず、通電時間Δτが噴射遅れ時間
に較べて長ければ、ＨＣセンサの出力変化といった形で
燃料の噴射が検出されるため、その時の通電時間Δτで
燃料噴射弁の最少駆動時間を把握できる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らの鋭意研究によれば、上記した最少駆動時間の算出
に関し、種々の問題点が見出された。

【００１２】まず、従来では、ＨＣセンサの出力値に変
化が得られるまで、通電時間Δτの異なる燃料噴射制御
を幾度となく繰り返す必要があり、最少駆動時間の算出
に要する燃料噴射の検出には比較的長い時間を要する。
このため運転状況が刻々と変化する内燃機関（例えば、
車両用内燃機関）においては、その最少駆動時間の算出
に要する時間の確保が困難であり、実用化の面で未だ多
くの問題が残されている。

【００１３】また、測定時間の問題は、通電時間Δτの
振り幅（刻み幅）を大きく取ることで解決できるが、同
時に検出精度の低下を招く虞がある。すなわち、図７に
示されるように、少ない試行回数（例えば、試行）で
ＨＣセンサの出力変化は得られるが、本来の最少駆動時
間から大きく外れた通電時間Δτを以て最少駆動時間と
みなすため、時として大幅な検出精度の低下を招く虞が
ある。

【００１４】さらに、燃料の噴射開始時には、燃料噴射
量も当然の如く少なく、ＨＣセンサの出力変化も微々た
るものである。したがって、上述のようにＨＣセンサの
出力値に判定レベルを設定する必要があり、ＨＣセンサ
の読み込みにおける外乱をゼロと仮定しても、その判定
レベルの存在が検出精度の低下を招くことになる。ま
た、検出時のノイズや、ＨＣセンサそのものの検出誤差
といった外乱の影響も受け易く、この点においても最少
駆動時間の正確な把握は困難であった。

【００１５】また、このように最少駆動時間の算出には
未だ多くの問題を抱えるため、従来の算出方法にて算出
した最少駆動時間に基づく燃料噴射制御の補正処理も正
確な補正とは言い難かった。

【００１６】本発明は、上記した技術的背景を考慮しな
されたもので、内燃機関の燃料噴射装置において燃料噴
射弁の最少駆動時間を正確且つ短時間に検出する検出技
術、および検出した最少駆動時間に応じて燃料噴射制御
を正確に補正する補正技術を提供することを課題とす
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するため本発明では、以下の構成とした。すなわち、
本発明は、燃料噴射制御の開始に遅れて実際に燃料噴射
を開始する燃料噴射弁と、その噴射量に応じた出力変化
が得られるセンサと、前記燃料噴射が開始される迄に要
する燃料噴射弁の最少駆動時間を、前記センサの出力変
化に基づき算出する最少駆動時間算出手段と、を備えた
内燃機関の燃料噴射装置であって、前記最少駆動時間算
出手段は、無噴射時に相当するセンサ出力値を最少駆動
時間の算出における閾値として設定し、さらに、相互に
燃料噴射量の異なる条件下において検出した少なくとも
第１のセンサ出力値と第２のセンサ出力値とを補間して
近似式を求め、前記最少駆動時間の算出時には、その近
似式と閾値とに基づき最少駆動時間を算出することを特
徴とする。

【００１８】このように構成された本発明によれば、燃
料噴射が開始される迄に要する燃料噴射弁の最少駆動時
間を算出するにあたり、燃料の噴射量に応じた出力変化
が得られるセンサを備え、最少駆動時間の算出時には、
無噴射時に相当するセンサ出力値を閾値として設定し、
さらに、相互に燃料噴射量の異なる条件下で少なくとも
第１のセンサ出力値と第２のセンサ出力値とを検出し、
それらを補間して近似式を求め、最少駆動時間の算出時
には、その近似式と閾値とに基づき最少駆動時間を算出
する。

【００１９】すなわち、近似式は、その時々の燃料噴射
量を表すため、その近似式において噴射量がゼロ（無噴
射）になる時刻、換言すればセンサ出力値の変化量がゼ
ロになる時刻を燃料噴射弁の最少駆動時間に換算するこ
とで、噴射開始時のセンサ出力値を実測することなく、
正確且つ短時間に燃料噴射弁の最少駆動時間を算出でき
る。

【００２０】また、無噴射時に相当するセンサ出力値に
関し、前記最少駆動時間算出手段は、最少駆動時間を算
出すべき状況において、前記無噴射時に相当するセンサ
出力値を、無噴射とみなせる期間に実測して最少駆動時
間の算出における閾値として設定してもよい。

【００２１】この構成では、最少駆動時間の算出におい
て閾値となるセンサ出力値を、最少駆動時間を算出すべ
き状況において実測して閾値に設定するため、その時々
の状況に応じた閾値設定が可能になる。

【００２２】また、前記センサは、燃焼圧力、機関回転
数の変化量、排気ガスの状態、機関本体の運動エネルギ
ーのうち、その何れかをセンサ出力値として出力するセ
ンサで構成するのが望ましい。

【００２３】つまり、燃焼圧力、機関回転数の変化量、
排気ガスの状態、機関本体の運動エネルギーといった項
目は、実際に噴射された燃料の燃焼によって変化するた
め、本発明でいう、噴射量に応じた出力変化が得られ
る。また、上記で「機関本体の運動エネルギー」とは、
機関本体の振動エネルギーの変化や、また広義では、機
関出力の変化量などをも含む概念である。

【００２４】また、前記最少駆動時間算出手段は、前記
第１のセンサ出力値の測定環境と、前記第２のセンサ出
力値の測定環境と、を内燃機関の運転状態に関連づけて
監視し、各測定環境相互に一致した測定環境を満たすと
きに、各センサ出力値個々の検出条件に応じてセンサ出
力値を検出するようにしてもよい。

【００２５】この構成では、各センサ出力値の検出にお
いて、その夫々の測定環境が一致したときをセンサ出力
値の検出時期とみなし、各センサ出力値個々の検出条件
に応じてセンサ出力値検出するため、各センサ出力値に
影響する測定環境の違いが解消され、より高い精度で近
似式を算出できる。なお、上記で「各センサ出力値個々
の検出条件」とは、上記したように相互に燃料噴射量が
相違している条件である。

【００２６】また、前記第２のセンサ出力値は、前記第
１のセンサ出力値に反映された燃料噴射の影響が収束し
たとみなせるときに検出するのが望ましい。

【００２７】すなわち、この構成では、第１のセンサ出
力値に反映された燃料噴射の影響が収束したとみなせる
ときに第２のセンサ出力値を検出するため、第１のセン
サ出力値および第２のセンサ出力値共に、その時々にお
ける燃料噴射量に応じた出力変化を正確に検出できる。
よって、より高い精度で近似式を算出できる。

【００２８】また、前記燃料噴射制御の開始に伴い実際
に燃料噴射が開始されるように、前記燃料噴射制御に定
められる規定の最少駆動時間を前記最少駆動時間算出手
段にて算出した最少駆動時間に基づき補正する補正手段
を備える構成としてもよい。

【００２９】この構成では、燃料噴射制御上定められる
規定の最少駆動時間を、算出した最少駆動時間に基づき
補正するため、補正後には、燃料噴射制御の開始に伴い
確実に燃料噴射が開始される。なお、ここで「規定の最
少駆動時間」とは、燃料噴射制御のプログラム上におい
て燃料噴射が実際に開始されると想定した最少駆動時間
である。

【００３０】また、前記内燃機関を多気筒内燃機関と
し、さらに前記燃料噴射弁を各気筒ごとに設けた場合、
前記最少駆動時間算出手段は、各気筒ごとに最少駆動時
間を算出し、前記補正手段は、各気筒ごとに算出した最
少駆動時間に基づき、各気筒に対応する燃料噴射制御を
個別に補正するようにしてもよい。

【００３１】すなわち、多気筒内燃機関では、燃料噴射
制御の補正にあたり、各気筒ごとに燃料噴射制御の適性
化を図る必要がある。このため本構成では、各気筒ごと
に最少駆動時間を算出し、その算出した最少駆動時間に
基づき、対応する気筒の燃料噴射制御を個別に補正す
る。

【００３２】

【発明の実施の形態】続いて、本発明に係る燃料噴射装
置の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明
する。なお、本実施の形態では、車両用ディーゼル機関
に本発明の燃料噴射装置を適用した形態について説明す
るが、本発明の適用範囲は、勿論、車両用ディーゼル機
関に限定されるものではない。また、以下に示す燃料噴
射装置の構成も、あくまでも一実施例であり、その詳細
は内燃機関の各種仕様等に応じて変更可能である。

【００３３】本実施の形態に示す燃料噴射装置は、燃料
噴射弁２、コモンレール（蓄圧室）３、燃料供給管４、
燃料ポンプ５の他、その燃料噴射弁２の制御を司る電子
制御ユニット３０などを備え、内燃機関１の各気筒１ａ
に対して適切量且つ適宜のタイミングで燃料を供給して
いる。

【００３４】燃料噴射弁２は、各気筒１ａごとに設けら
れる電磁駆動式の開閉弁であり、電子制御ユニット３０
に準備される燃料噴射プログラムのもと、その開弁動作
が制御されている。また、コモンレール３は、各燃料噴
射弁２に燃料を供給する燃料の分配管であり、燃料供給
管４を介して燃料ポンプ５に連結されている。燃料ポン
プ５は、内燃機関１の出力軸たるクランク軸１ｂの回転
を駆動源として回転駆動され、所望のポンプ圧でコモン
レール３に対して燃料を吐出している。

【００３５】一方の電子制御ユニット３０は、双方向性
バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオン
リメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３
３、ＣＰＵ（中央制御装置）３４、入力ポート３５、出
力ポート３６等を備えている。

【００３６】入力ポート３５には、クランク軸１ｂの回
転角を検出するクランクポジションセンサ（ＮＥセン
サ）３９の他、コモンレール３内の圧力（燃料噴射圧）
を検出するコモンレール圧センサ４０、内燃機関１の排
気通路に設けられる空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）４１
等が対応したＡ／Ｄ変換器３７を介して、又は直接入力
されている。また、出力ポート３６には、対応する駆動
回路３８を介して燃料噴射弁２などが接続されている。

【００３７】ＲＯＭ３２には、燃料噴射弁２の開弁制御
プログラムすなわち燃料噴射制御プログラムの他、後に
詳述する燃料噴射弁２の動作特性を補正するためのプロ
グラム等が記録されている。また、ＲＡＭ３３には、入
力ポート３５に入力された各種センサの出力信号、及び
出力ポート３６に出力された制御信号等が順次読み込ま
れ、ＲＡＭ３３は、それら各種信号を一時的に記録して
いる。ＣＰＵ３４は、ＲＡＭ３３に記録された各種信号
とＲＯＭ３２に記録された各種制御プログラム等に基づ
き、その処理過程で出力される制御信号を適宜のタイミ
ングで出力ポート３６に出力し、例えば、燃料噴射弁２
の開弁動作を制御する燃料噴射制御を処理している。

【００３８】そして、このように構成された燃料噴射装
置では、まず、燃料ポンプ５によって燃料タンク（図示
略）内の燃料が汲み上げられる。汲み上げられた燃料
は、燃料供給管４を介してコモンレール３に供給され
る。コモンレール３に供給された燃料は、コモンレール
３内にて所定燃圧まで高められ、各燃料噴射弁２に分配
される。そして、電子制御ユニット３０にて処理される
燃料噴射制御に基づき燃料噴射弁２に開弁信号が出力さ
れると、燃料噴射弁２は開弁状態になり、コモンレール
３内の燃料は、各燃料噴射弁２を介して各気筒１ａ内に
噴射供給される。

【００３９】ところで、従来技術にも記載したように、
一燃焼サイクルにつき、複数回の燃料噴射を実施するマ
ルチ噴射技術の一形態として、例えば、燃焼騒音の低減
や、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成抑制を図れる「パイロ
ット噴射」が注目されている。また、このパイロット噴
射に代表されるマルチ噴射技術では、従来に較べより緻
密な燃料噴射制御が要求される。

【００４０】しかしながら、燃料噴射制御に相関のある
燃料噴射弁２の動作特性は、その製造上の公差、また弁
体の摩耗に伴う劣化等によって大きく変化する。このた
め、本実施の形態に示す燃料噴射装置では、図２のフロ
ーチャートに示されるように燃料噴射制御の一環とし
て、燃料噴射弁２の動作特性を把握するための「最少駆
動時間算出制御」を実施し、また、燃料噴射制御上定め
られる規定の最少駆動時間を、先の噴射時間算出制御に
よって算出した最少駆動時間に基づき補正する「燃料噴
射補正制御」を実施し、燃料噴射制御の適性化を図って
いる。

【００４１】まず、最少駆動時間算出制御、および燃料
噴射補正制御の詳細な説明に先立ち、その概要について
説明する。最少駆動時間算出制御では、最少駆動時間を
算出すべき状況において、噴射量に応じた出力変化が得
られるセンサの出力値を、無噴射状態とみなせる期間に
読み込み、そのセンサ出力値を無噴射時のセンサ出力値
として最少駆動時間の算出における閾値として設定す
る。また、相互に燃料噴射量の異なる条件下において検
出した少なくとも第１のセンサ出力値と第２のセンサ出
力値とを読み込み、その出力値を補間して近似式を求め
る。そして、最少駆動時間の算出時には、設定した閾値
とその近似式とに基づき最少駆動時間を算出する。

【００４２】一方、燃料噴射補正制御では、燃料噴射制
御の開始に伴い実際に燃料噴射が開始されるように、燃
料噴射制御に定められる規定の最少駆動時間を最少駆動
時間算出制御にて算出した最少駆動時間に基づき補正す
る。

【００４３】このように本実施の形態に示す燃料噴射装
置では、無噴射時のセンサ出力値と、相互に燃料噴射量
の異なる条件下で読み込んだ少なくとも第１のセンサ出
力値と第２のセンサ出力値と、から最少駆動時間を算出
し、その算出した最少駆動時間に基づき、燃料噴射制御
の適性化を図る。

【００４４】以下、図２を参照して最少駆動時間算出制
御、および燃料噴射補正制御の詳細について説明する。
なお、以下に示す処理ルーチンは、多気筒内燃機関１に
本燃料噴射装置を適用したものである。また、最少駆動
時間の算出において使用するセンサとして、クランク軸
１ｂの回転角を検出するクランクポジションセンサ３９
を利用している。

【００４５】なお、クランクポジションセンサ３９の出
力値について説明すると、その出力値は、その時々にお
けるクランク軸１ｂのクランク角（位置）を示すが、時
間と関連づけることで、燃料の噴射量に応じた出力変化
として読み込める。すなわち、燃料噴射量が増えればク
ランク軸１ｂの回転速度も増し、単位クランク角の回転
に要する時間は減少する。また、燃料噴射量が減少すれ
ばクランク軸１ｂの回転速度も減少し、単位クランク角
の回転に要する時間は増加する。

【００４６】また、ここで「単位クランク角」とは、例
えば、上死点（ＴＤＣ）〜上死点後５０°（ＡＴＤＣ）
といった具合に、任意に設定可能な角度である。また、
本実施の形態では、以下に示す処理ルーチンを実行する
ための電子制御ユニット３０、及び処理ルーチンの実行
に必要とされる各種センサ類で、本発明に係る最少駆動
時間算出手段、および補正手段を構成している。

【００４７】まず、電子制御ユニット３０では、最少駆
動時間の算出にあたり現在の燃料噴射制御状態が無噴射
制御状態にあるか否かを判定し（ステップ１０１）、無
噴状態にあるとの判定結果を受け、最少駆動時間の算出
を開始すべく次なるステップに進む。

【００４８】なお、本実施の形態では、内燃機関の一制
御であるフューエルカット制御時において無噴射制御状
態にあるとみなすため、例えば、フューエルカット制御
中、また、フューエルカット制御が入る減速走行状態に
至ったときに、無噴射制御状態であるとみなしている。
なお、フューエルカット制御は、減速走行状態におい
て、無駄な燃料噴射や未燃燃料成分（ＨＣ）の排出を抑
制する周知の燃料噴射制御である。

【００４９】続くステップ１０２では、第１のセンサ出
力値、第２のセンサ出力値の測定環境を把握すべく、現
在の運転状態に関連づけて各センサ出力値の測定環境を
監視する。

【００５０】なお、ここで測定環境を監視する理由とし
て、各センサ出力値を一定の測定環境下で検出するため
である。つまり、測定環境が異なれば、各センサ出力値
にも変化が生じるため、本ステップ１０２では、各セン
サ出力値の測定環境を内燃機関１の運転状態に関連づけ
て監視し、各測定環境相互に一致した測定環境を満たす
ときに、各センサ出力値個々の検出条件（燃料噴射量）
に応じてセンサ出力値の読み込みを許可する。

【００５１】また、本実施の形態では、測定環境の設定
において監視する内燃機関の運転状態として、噴射され
た燃料の燃焼に高い相関を有する機関回転数、燃料噴射
圧（コモンレール圧）を主たる監視項目としている。

【００５２】より詳しく説明すると、機関回転数の変化
は、気筒内酸素濃度へ影響を及ぼし、燃焼効率の変動を
招くためである。また、一方、燃料噴射圧は、燃料噴射
時の噴霧状態に影響を及ぼし、燃焼効率の変化を招くた
めである。したがって、これら燃料効率に影響を与える
機関回転数、および燃料噴射圧を監視することで燃焼効
率を把握でき、各センサ出力値検出時の測定環境におけ
る検出誤差を減少させることができる。

【００５３】なお、ここで測定環境が相互に一致すると
は、機関回転数、および燃料噴射圧が、数値上、完全に
一致した状態を意図するものではなく、燃焼効率を基準
として一致とみなす程度で足り、例えば、各センサ出力
値の検出時刻における機関回転数、及び燃料噴射圧に
は、若干の数値差があっても構わない。

【００５４】続いて、電子制御ユニット３０では、クラ
ンクポジションセンサ３９の出力値が無噴射制御状態に
応じた出力値（出力変化量＝０）に安定したことを受け
（ステップ１０３）、各センサ出力値を検出すべくステ
ップ１０３に進む。また、クランクポジションセンサ３
９の出力値が、未だ無噴射制御状態に応じた出力値にな
っていないときには、本処理ルーチンを一旦終了する。

【００５５】続いて、電子制御ユニット３０では、最少
駆動時間を算出すべき気筒番号を設定し（ステップ１０
４）、最少駆動時間の算出に用いる無噴射時のセンサ出
力値を検出（取得）する（ステップ１０５）。

【００５６】また、第１のセンサ出力値および第２のセ
ンサ出力値の測定環境が相互に一致する測定環境下で
（ステップ１０６）、相互に燃料噴射量の異なる燃料
噴射制御を少なくとも２度に亘りに実施し（ステップ１
０７）、対応する燃料噴射制御に応じて第１のセンサ出
力値、及び第２のセンサ出力値を検出（取得）する（ス
テップ１０８）。

【００５７】なお、ここでの燃料噴射制御は、確実な燃
料噴射が要求されるため、各回共に、規定の最少駆動時
間に較べて十分に長い通電時間をもって通電時間が設定
されている。また、「規定の最少駆動時間」とは、電子
制御ユニット３０に記録される制御プログラム上、燃料
噴射が実施されるとみなせる燃料噴射弁２の駆動時間
（通電時間）である。

【００５８】続いて、電子制御ユニット３０では、第１
のセンサ出力値と第２のセンサ出力値とを補間して近似
式を求め（ステップ１０９）、無噴射時に相当するセン
サ出力値と、ステップ１０９で求めた近似式に基づき燃
料噴射弁２の最少駆動時間を算出する（ステップ１１
０）。

【００５９】なお、図３は、最少駆動時間の算出におい
て利用する最少駆動時間算出グラフであり、本処理ルー
チンでは、このグラフを数式化して電子制御ユニット３
０に記録し、上記した各センサ出力値を電子制御ユニッ
ト３０に読み込みステップ１０９、ステップ１１０を処
理している。

【００６０】なお、図３を参照して最少駆動時間の算出
について説明すれば、以下の処理で最少駆動時間が算出
されている。まず、グラフ横軸は燃料噴射制御の開始
（通電開始）を起点として進行する時間の経過を示し、
グラフ縦軸はセンサ出力値の変化量すなわち噴射量を示
している。また、グラフ上方の閾値Ｌは、無噴射時に相
当するセンサ出力値である。

【００６１】また、本実施形態では、センサとしてクラ
ンクポジションセンサ３９を使用するため、そのセンサ
の出力特性上、閾値Ｌを出力変化のベースラインとし
て、その上方に向かうほどセンサ出力値の変化量は大き
くなる。つまり、換言すれば、閾値Ｌより上方に出力さ
れるほど、噴射量は増加しているといえる。

【００６２】まず、ステップ１０９の処理では、燃料噴
射制御の実施後、相互に燃料噴射量の異なる条件下に検
出した第１のセンサ出力値（図中Ａ点）と、第２のセン
サ出力値（図中Ｂ点）とをグラフ上に読み込み、その２
点から近似式Ｋを求める。

【００６３】続いて、ステップ１１０の処理では、無噴
射制御状態で検出した無噴射時のセンサ出力値（図中Ｃ
点）を最少駆動時間の算出における閾値Ｌとしてグラフ
上に読み込む。そして、その近似式Ｋにおいてセンサ出
力値の変化量がゼロとなる時刻、すなわち燃料噴射量が
ゼロとなる時刻を閾値Ｌとの交点（図中Ｘ点）から導き
出し、その交点Ｘ上にて定義される時刻と通電開始時刻
との時差をもって燃料噴射弁２の最少駆動時間とみなし
ている。

【００６４】このように本処理ルーチンでは、燃料噴射
弁２の最少駆動時間を算出するにあたり、無噴射時に相
当するセンサ出力値を最少駆動時間の算出における閾値
として設定し、さらに、相互に燃料噴射量の異なる燃料
噴射制御に応じて検出した少なくとも第１のセンサ出力
値と第２のセンサ出力値とを補間して近似式を求め、最
少駆動時間の算出時には、その近似式と閾値とに基づき
最少駆動時間を算出する。

【００６５】よって、最少駆動時間の算出において、燃
料噴射に起因したセンサ出力値の微少変化を拾う必要も
なく、また、比較的大きな出力変化が得られる検出領域
でセンサ出力を拾えるため、正確に最少駆動時間を把握
できる。また、センサ出力値の検出回数（実測回数）
は、無噴射時のセンサ出力値を含め計３回で足りるた
め、最少駆動時間の算出に要する時間も僅かで足りる。

【００６６】続いて、ステップ１１０に続く燃料噴射補
正制御について説明する。まず、電子制御ユニット３０
では、ステップ１１０で算出した最少駆動時間に基づき
燃料噴射制御上定められる規定の最少駆動時間を補正す
るため、上記ステップ１０４で設定した気筒における規
定の最少駆動時間と、ステップ１１０で算出した最少駆
動時間との時間差すなわち制御値とのズレを求める（ス
テップ１１１）。続いて、算出した時間差を減少させる
ように規定の最少駆動時間を補正し（ステップ１１
２）、その補正に伴う最少駆動時間の増減に応じて、燃
料噴射制御の開始時刻を進角または遅角させ（ステップ
１１３）、正規の噴射開始時刻に燃料噴射が開始される
ようにする。

【００６７】このように本処理ルーチンでは、最少駆動
時間の算出後、算出した最少駆動時間と規定の最少駆動
時間との時間差を減少させるように規定の最少駆動時間
を補正し、その補正量に応じて、燃料噴射制御の開始時
刻を変更するため、本処理ルーチンの処理後において
は、正規の噴射開始時刻において確実に燃料噴射が開始
される。

【００６８】なお、上記した処理ルーチンは、あくまで
も一実施例であり、その詳細は変更可能である。例え
ば、上記した処理ルーチンでは、燃料の噴射開始後にお
いて第１のセンサ出力値および第２のセンサ出力値とい
った２度の検出動作で近似式を求めているが、センサ出
力値の検出回数を増やせば、それに応じて最少駆動時間
の算出精度も向上する。より具体的に説明すれば、図４
に示されるように、第１のセンサ出力値Ａ、及び第２の
センサ出力値Ｂに加え、さらに第３のセンサ出力値Ｄを
第１のセンサ出力値Ａ、及び第２のセンサ出力値Ｂと異
なる燃料噴射量の燃料噴射制御で検出し、「３点近似」
に基づく最少駆動時間の算出も可能である。なお、図中
Ｃは、無噴射時のセンサ出力値である。また、図４で
は、燃料噴射量の増加に伴いそのセンサ出力値が図中下
方に出力されるセンサ（例えば、空燃比センサ）の出力
値を利用している。

【００６９】また、第１のセンサ出力値および第２のセ
ンサ出力値の検出に関し、本処理ルーチンでは、フュー
エルカット制御時において、センサ出力値検出用の燃料
噴射制御を実施しセンサ出力値を検出しているが、例え
ば、加速運転時の燃料噴射制御、また、フューエルカッ
ト制御が入る以前の減速運転における燃料噴射制御にお
いても、第１のセンサ出力値および第２のセンサ出力値
は検出可能である。すなわち、最少駆動時間の算出に係
るセンサ出力値の検出は、その時々における燃料噴射量
が異なる状況で検出可能であり、無噴射期間に限定され
るものではない。

【００７０】また、加速運転および減速運転におけるセ
ンサ出力値の検出について説明すれば、図５に示される
ように、例えば、加速運転時に第１のセンサ出力値Ａを
検出し、続いて、減速運転時に第２のセンサ出力値Ｂを
検出し、それらを、図３に示すマップ上に読み込むこと
で近似式Ｋが算出され、その近似式Ｋと無噴射時のセン
サ出力値たる閾値Ｌとの交点から、燃料噴射に要する燃
料噴射弁２の最少駆動時間が算出される。なお、この場
合において、第１のセンサ出力値Ａ、および第２のセン
サ出力値Ｂの検出は、同一測定環境下で検出するのが望
ましい。

【００７１】また、センサ出力値の検出回数に絡み、上
記では無噴射時のセンサ出力値を含めて計３回に亘りセ
ンサ出力値を検出しているが、無噴射時のセンサ出力値
は、現在の運転状況からも推測可能であり、この推定し
た値をもって無噴射時のセンサ出力値に代えてもよい。

【００７２】また、上記した実施形態では、燃料噴射量
に応じた出力変化が得られるセンサとして、クランクポ
ジションセンサ３９を使用しているが、クランクポジシ
ョンセンサ３９に代え、例えば、排気通路に設ける空燃
比センサ（Ａ／Ｆセンサ）、機関本体のエンジンブロッ
ク等に設けた加速度センサ（Ｇセンサ、ノックセン
サ）、気筒に設置される燃焼圧センサなどの出力を利用
しても上記処理ルーチンに従い最少駆動時間の算出は可
能である。

【００７３】なお、上記したセンサに共通する項目とし
て、各センサの出力は、燃料の噴射量に応じて変化する
特性がある。すなわち、空燃比センサでは、燃料噴射量
に応じて排気ガスの空燃比（酸素濃度）が変化するた
め、この排気ガスの空燃比変化を検出すれば、燃料の噴
射量に応じた出力変化が得られる。また、加速度センサ
では、燃料噴射量に応じて機関本体の揺れの激しさが変
化するため、その機関本体の揺れの激しさを検出するこ
とで、燃料の噴射量に応じた出力変化が得られる。ま
た、燃料圧センサでは、燃料噴射量に応じて気筒内の燃
焼圧力も変化するため、この燃焼圧力の変化を検出する
ことで燃料の噴射量に応じた出力変化が得られる。

【００７４】すなわち、最少駆動時間の算出において使
用するセンサは、燃焼圧力、機関回転数の変化量、排気
ガスの状態、機関本体の運動エネルギーのうち、その何
れかをセンサ出力値として出力するセンサを使用するの
が望ましい。

【００７５】また、第１のセンサ出力値、および第２の
センサ出力値の読み込みにおいて、上記では、その検出
間隔について特に指定していなかったが、例えば、排気
ガスの空燃比変化をセンサ出力値として検出する場合等
では、第１のセンサ出力値検出後においてもしばらくの
間は、その検出に伴う燃料噴射の影響が残るため、次い
で検出する第２のセンサ出力値は、第１のセンサ出力値
に反映された燃料噴射の影響が収束したとみなせる時期
に検出する。つまり、第２のセンサ出力値は、第１のセ
ンサ出力値の読み込みに伴う燃焼噴射制御の影響がない
とみされる時期に読み込むのが望ましく、この場合に
は、各センサ出力値共に、その時々における燃料の噴射
量に応じた出力変化を正確に検出できる。

【００７６】また、上記した実施形態では、ディーゼル
機関に本発明を適用した実施形態について説明したが、
本発明の適用分野は、勿論、ディーゼル機関の限定され
ることはなく、例えば、希薄燃料可能なガソリン機関等
においても有用である。

【００７７】この背景として、希薄燃焼可能なガソリン
機関では、気筒内に気流の渦（スワール）を形成し、そ
の気流の生成過程における適切な時刻にインジェクタ
（燃料噴射弁２）を用いて燃料噴射を行うためである。
すなわち、希薄燃焼可能なガソリン機関では、その時々
に要求される最適な混合気を得るために燃料噴射弁２の
最少駆動時間を正確に把握する必要があり。この点、本
発明では、最少駆動時間算出制御および燃料噴射補正制
御によって燃料噴射制御の適性化が図られるため、希薄
燃焼可能なガソリン機関において最適な混合気を得る上
で有効な手段といえる。

【００７８】また、上記では、電磁駆動式の燃料噴射弁
２を例に説明したが、本発明は、勿論、圧電素子駆動式
燃料噴射ノズル（ピエゾインジェクタ）等においても適
用可能であり、さらに、本発明の燃料噴射装置に係る最
少駆動時間算出制御等は、機械式燃料噴射ノズル（イン
ジェクション・ノズル）等における最少駆動時間の算出
にも応用可能である。

【００７９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、内燃機関
の燃料噴射装置において燃料噴射弁の最少駆動時間を正
確且つ短時間に検出する検出技術、および検出した最少
駆動時間に応じて燃料噴射制御を正確に補正する補正技
術を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る燃料噴射装置の概略構成
図。

【図２】本実施の形態に係る最少駆動時間算出制御およ
び燃料噴射補正制御を説明するためのフローチャート。

【図３】図２に示すフローチャートのステップ１０８〜
ステップ１１０の処理内容を説明するための図。

【図４】最少駆動時間の算出において、３点近似にて求
めた近似曲線を示す図。

【図５】加速運転および減速運転でのセンサ出力値の検
出について説明する図。

【図６】従来の最少駆動時間の検出方法について説明す
る図。

【図７】従来の最少駆動時間の検出方法において問題と
なる検出精度の低下について説明する図。

【符号の説明】

１内燃機関１ａ各気筒１ｂクランク軸２燃料噴射弁３コモンレール４燃料供給管５燃料ポンプ３０電子制御ユニット３１双方向性バス３５入力ポート３６出力ポート３７Ａ／Ｄ変換器３８駆動回路３９クランクポジションセンサ４０コモンレール圧センサ４１空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）Ｋ近似式

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩井健愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者楢原義広愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 3G301 HA02 JA12 JA17 LB11 MA18 MA23 NB06 NC06 ND01 NE19 PB03Z PB08Z PC01Z PC08Z PD02Z PE01Z PE03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料噴射制御の開始に遅れて実際に燃料噴
射を開始する燃料噴射弁と、その噴射量に応じた出力変
化が得られるセンサと、前記燃料噴射が開始される迄に
要する燃料噴射弁の最少駆動時間を、前記センサの出力
変化に基づき算出する最少駆動時間算出手段と、を備え
た内燃機関の燃料噴射装置であって、前記最少駆動時間算出手段は、無噴射時に相当するセン
サ出力値を最少駆動時間の算出における閾値として設定
し、さらに、相互に燃料噴射量の異なる条件下において
検出した少なくとも第１のセンサ出力値と第２のセンサ
出力値とを補間して近似式を求め、前記最少駆動時間の
算出時には、その近似式と閾値とに基づき最少駆動時間
を算出することを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】前記最少駆動時間算出手段は、最少駆動時
間を算出すべき状況において、前記無噴射時に相当する
センサ出力値を、無噴射とみなせる期間に実測して最少
駆動時間の算出における閾値として設定することを特徴
とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項３】前記センサは、燃焼圧力、機関回転数の変
化量、排気ガスの状態、機関本体の運動エネルギーのう
ち、その何れかをセンサ出力値として出力することを特
徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射装
置。
【請求項４】前記最少駆動時間算出手段は、前記第１の
センサ出力値の測定環境と、前記第２のセンサ出力値の
測定環境と、を内燃機関の運転状態に関連づけて監視
し、各測定環境相互に一致した測定環境を満たすとき
に、各センサ出力値個々の検出条件に応じてセンサ出力
値を検出することを特徴とする請求項１から３の何れか
に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項５】前記第２のセンサ出力値は、前記第１のセ
ンサ出力値に反映された燃料噴射の影響が収束したとみ
なせるときに検出することを特徴とする請求項１から４
の何れかに記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項６】前記燃料噴射制御の開始に伴い実際に燃料
噴射が開始されるように、前記燃料噴射制御に定められ
る規定の最少駆動時間を前記最少駆動時間算出手段にて
算出した最少駆動時間に基づき補正する補正手段を備え
ることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の内
燃機関の燃料噴射装置。
【請求項７】前記内燃機関を多気筒内燃機関とし、さら
に前記燃料噴射弁を各気筒ごとに設けた場合、前記最少駆動時間算出手段は、各気筒ごとに最少駆動時
間を算出し、前記補正手段は、各気筒ごとに算出した最
少駆動時間に基づき、各気筒に対応する燃料噴射制御を
個別に補正することを特徴とする請求項６に記載の内燃
機関の燃料噴射装置。