JP2011017347A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁の燃圧の切替え時において、トルク変動を生じさせることなく、内燃機関を円滑に運転することができる燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】筒内噴射式の内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置において、内燃機関の運転領域の切替えに伴って、燃料噴射弁の燃圧を高燃圧と低燃圧との間で相互に切替え可能な燃圧切替え手段と、燃圧切替え手段により燃料噴射弁の燃圧が切替えられた場合、切替え前の燃焼サイクルにおける燃料噴射弁の噴射終了時期に対し、切替え後の燃焼サイクルにおける燃料噴射弁の噴射終了時期を一致させる噴射終了時期制御手段とを備えた。
【選択図】 図８

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置に関するものである。

従来の燃料噴射制御装置として、燃焼室内に配置された燃料噴射弁を制御して、燃料噴射弁から必要量の燃料を一括して噴射（一括噴射）させると共に、燃料噴射弁から必要量の燃料を複数回に分けて噴射（分割噴射）させるものが知られている（特許文献１参照）。

特開２０００−１０４６０９号公報

ところで、従来の燃料噴射制御装置において、燃料噴射弁を制御して、燃料の噴射量を変えずに、一括噴射から分割噴射へ切替えると、分割噴射における噴射開始時期から噴射終了時期に至る噴射期間は、一括噴射における噴射開始時期から噴射終了時期に至る噴射期間に比して長くなる。

このとき、切替え前の一括噴射の噴射開始時期に対し、切替え後の分割噴射の噴射開始時期を合わせて燃料噴射を行うと、一括噴射の噴射終了時期に対し、分割噴射の噴射終了時期が遅角してしまう。切替えの前後で噴射終了時期が異なってしまうと、燃焼室内における混合気形成が切替えの前後で変化してしまう。このため、切替え前後の噴射開始時期を一致させた状態で混合気を燃焼させると、混合気の燃焼状態が変化するため、切替え前において内燃機関から得られるトルクと、切替え後において内燃機関から得られるトルクとの間に、大きなトルク段差が生じてしまう。

同様に、燃料噴射弁を制御して、燃料の噴射量を変えずに、低燃圧噴射から高燃圧噴射へ切替えると、高燃圧噴射における噴射期間は、低燃圧噴射における噴射期間に比して短くなる。このため、切替え前後の噴射開始時期を一致させた状態で混合気を燃焼させると、切替え前において内燃機関から得られるトルクと、切替え後において内燃機関から得られるトルクとの間に、大きなトルク段差が生じてしまう。

これにより、燃料噴射弁からの燃料噴射パターンを、一括噴射と分割噴射との間で相互に切替え、または、低燃圧噴射と高燃圧噴射との間で相互に切替えると、トルク変動が生じてしまう虞があった。

そこで、本発明の燃料噴射制御装置は、燃料噴射弁の噴射回数の切替え時、または燃料噴射弁の燃圧の切替え時において、トルク変動を生じさせることなく、内燃機関を円滑に運転することができる燃料噴射制御装置を提供することを課題とする。

本発明の燃料噴射制御装置は、筒内噴射式の内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置において、内燃機関の運転領域の切替えに伴って、燃料噴射弁の噴射回数を切替え可能な噴射回数切替え手段と、噴射回数切替え手段により燃料噴射弁の噴射回数が切替えられた場合、切替え前の燃焼サイクルにおける燃料噴射弁の噴射終了時期に対し、切替え後の燃焼サイクルにおける燃料噴射弁の噴射終了時期を一致させる噴射終了時期制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の他の燃料噴射制御装置は、筒内噴射式の内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置において、内燃機関の運転領域の切替えに伴って、燃料噴射弁の燃圧を高燃圧と低燃圧との間で相互に切替え可能な燃圧切替え手段と、燃圧切替え手段により燃料噴射弁の燃圧が切替えられた場合、切替え前の燃焼サイクルにおける燃料噴射弁の噴射終了時期に対し、切替え後の燃焼サイクルにおける燃料噴射弁の噴射終了時期を一致させる噴射終了時期制御手段とを備えたことを特徴とする。

これらの場合、切替え後の噴射終了時期から求められる噴射開始時期が、予め設定された設定噴射開始時期よりも進角しているか否かを判別する噴射開始時期判別手段をさらに備え、噴射開始時期判別手段により噴射開始時期が設定噴射開始時期よりも進角していると判別された場合、噴射終了時期制御手段は、噴射開始時期が、設定噴射開始時期に一致するように、切替え後の噴射終了時期を遅角させることが、好ましい。

本発明にかかる燃料噴射制御装置は、燃料噴射弁の噴射回数の切替え前後、または燃料噴射弁の燃圧の切替え前後において、燃料噴射弁の噴射終了時期を一致させることで、トルク変動を抑制することができ、内燃機関の運転を円滑に行うことができるという効果を奏する。

筒内噴射式のガソリンエンジンの概略構成図である。 エンジンの運転領域に関する説明図である。 従来における燃料噴射弁の噴射切替えに関する制御の説明図である。 噴射開始時期を一致させた場合におけるエンジン回転数およびトルクに関するグラフである。 実施例１における燃料噴射弁の噴射切替えに関する制御の説明図である。 噴射終了時期を一致させた場合におけるエンジン回転数およびトルクに関するグラフである。 設定噴射開始時期よりも進角して噴射開始時期が設定された場合における制御の説明図である。 燃料噴射弁の噴射切替え制御に関する一連のフローチャート図である。 実施例２における燃料噴射弁の噴射切替えに関する制御の説明図である。 実施例２におけるエンジンの運転領域に関する説明図である。 実施例２における燃料噴射弁の噴射切替え制御に関する一連のフローチャート図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明にかかる燃料噴射制御装置を適用したエンジンＥＣＵについて説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

ここで、図１は、筒内噴射式のガソリンエンジンの概略構成図であり、図２は、エンジンの運転領域に関する説明図である。また、図３は、従来における燃料噴射弁の噴射切替えに関する制御の説明図であり、図４は、噴射開始時期を一致させた場合におけるエンジン回転数およびトルクに関するグラフである。さらに、図５は、実施例１における燃料噴射弁の噴射切替えに関する制御の説明図であり、図６は、噴射終了時期を一致させた場合におけるエンジン回転数およびトルクに関するグラフである。そして、図７は、設定噴射開始時期よりも進角して噴射開始時期が設定された場合における制御の説明図であり、図８は、燃料噴射弁の噴射切替え制御に関する一連のフローチャート図である。

先ず、図１を参照して、実施例１にかかるエンジンＥＣＵ２に制御される内燃機関（以下、エンジンという）について説明する。このエンジン１は、筒内噴射式のガソリンエンジンであり、エンジンＥＣＵ２により制御されている。

エンジン１は、下部からクランクケース１０と、クランクケース１０の上部に設けられたシリンダブロック１１と、ヘッドガスケット（図示省略）を介してシリンダブロック１１の上部に設けられたシリンダヘッド１２とで外郭が形成されている。シリンダブロック１１の上部には、上下動可能にピストン１３が収容され、また、シリンダブロック１１の下部およびクランクケース１０により形成された収容部には、クランクシャフト１４が収容されている。ピストン１３とクランクシャフト１４とは、コンロッド１５により連結されており、ピストン１３の上下動作をクランクシャフト１４に伝達している。そして、上記のシリンダブロック１１、シリンダヘッド１２およびピストン１３により、ペントルーフ型の燃焼室１６が形成されている。

クランクケース１０には、クランク角センサ２０が配設されており、クランクシャフト１４の回転角度を検知している。クランク角センサ２０は、エンジンＥＣＵ２に接続されており、エンジンＥＣＵ２は、クランク角センサ２０の検出結果に基づいて、後述する点火プラグ４４による点火時期や、後述する燃料噴射弁４５による燃料の噴射開始時期および噴射終了時期を制御している。

シリンダブロック１１は、その内部にピストン１３を収容するためのシリンダボア２４が形成されている。そして、ピストン１３は、シリンダボア２４に嵌合するように円柱状に形成されており、このシリンダボア２４内で上死点と下死点との間を上下動可能に支持されている。また、ピストン１３のヘッド面には、ピストンキャビティ２５が没入形成されている。さらに、シリンダブロック１１の内部には、エンジン１を冷却する冷却水の冷却水循環通路となるウォータージャケット２６が形成されており、ウォータージャケット２６はシリンダボア２４の周りを取り囲むように配設されている。そして、シリンダブロック１１には、冷却水の水温を検出するエンジン水温検出センサ２７が配設され、エンジン水温検出センサ２７は、エンジンＥＣＵ２に接続されている。

シリンダヘッド１２は、その内部に燃焼室１６に連通する吸気ポート３０と、吸気ポート３０に対向配置され、燃焼室１６に連通する排気ポート３１とが形成されている。

また、燃焼室１６と吸気ポート３０との間の吸気側連通口３２には、吸気弁３４が配設され、また、燃焼室１６と排気ポート３１との間の排気側連通口３３には、排気弁３５が配設されている。

吸気弁３４および排気弁３５は、ラッパ形状をなす末広がりの円錐状に形成されており、吸気側連通口３２および排気側連通口３３を開放する開放位置（下降端位置）と、吸気側連通口３２および排気側連通口３３を閉塞する閉塞位置（上昇端位置）との間で移動自在に構成されている。そして、吸気弁３４の基端部には吸気側カムシャフト４０が、また、排気弁３５の基端部には排気側カムシャフト４１が、それぞれ配設されており、各カムシャフト４０，４１が回転することにより吸気弁３４および排気弁３５が開閉可能となっている。

また、燃焼室１６の頂部には、先端部が突出するように点火プラグ４４が配設され、また、シリンダヘッド１２の吸気ポート３０の下部には、燃焼室１６の壁面から燃料を噴射する燃料噴射弁４５が配設されている。

ここで、エンジン１における一燃焼サイクルの燃焼動作について説明する。燃焼サイクルは、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程を順に行っている。

吸気行程では、ピストン１３が上死点から下死点へ向けて移動を開始すると共に、吸気弁３４を下降移動させて吸気側連通口３２を開放する。すると、燃焼室１６の負圧により空気が吸気側連通口３２を介して燃焼室１６内に吸入され、この後、吸気弁３４を上昇移動させて吸気側連通口３２を閉塞する。このとき、燃料噴射弁４５から燃料の噴射が開始され、吸入された空気と燃料とが混合して混合気となる。

圧縮行程では、ピストン１３が下死点から上死点へ向けて移動する。ピストン１３が上死点に移動すると、この移動に伴って混合気は圧縮される。そして、ピストン１３が上死点近傍に達すると、点火プラグ４４をスパークさせて、混合気に着火させる。なお、燃料噴射弁４５からの燃料噴射は、点火プラグ４４の放電前に終了するように構成されている。

膨張行程では、着火による混合気の燃焼により、混合気が膨張（爆発）する。これにより、ピストン１３は、上死点から下死点へ向けて移動する。

排気行程では、下死点へ到達したピストン１３が、慣性により再び上死点へ向けて移動する。このとき、排気弁３５を下降移動させて排気側連通口３３を開放し、ピストン１３の上死点への移動に伴って、燃焼後の排気ガスを排気側連通口３３から排出させる。排気ガスの排出後、排気弁３５を上昇移動させて排気側連通口３３を閉塞する。

以上の燃焼サイクルを繰り返し行うことで、ピストン１３を上下動作させ、この動力をコンロッド１５を介してクランクシャフト１４に伝達することで、エンジン１は駆動力を得ることができる。

次に、エンジンＥＣＵ２について説明する。エンジンＥＣＵ２は、主としてＣＰＵ７０、ＲＯＭ７１、ＲＡＭ７２、入力ポート７３および出力ポート７４等により構成され、内部バス７５を介して互いに接続されている。ＣＰＵ７０は、各種センサ等から入力された各種検出信号に基づいて演算処理を行うものである。ＲＯＭ７１は、各種プログラムやデータを記憶している。ＲＡＭ７２は、各種プログラムを実行するための作業領域となっている。

エンジンＥＣＵ２には、上記の点火プラグ４４や燃料噴射弁４５が制御可能に接続されており、また、エンジンＥＣＵ２には、上記したクランク角センサ２０やエンジン水温検出センサ２７の他、外部から吸入される吸入空気量を検出するエアフローセンサ７９等の各種センサが接続されている。

エンジンＥＣＵ２のＲＯＭ７１内には、燃料噴射制御プログラム８０、点火制御プログラム８１、運転領域設定プログラム８２および運転領域切替え判別プログラム８３等の各種プログラムが記憶されており、ＣＰＵ７０が、ＲＯＭ７１内から、各種プログラムを読み出してＲＡＭ７２内に展開し、展開したプログラムを実行することにより、点火プラグ４４や燃料噴射弁４５を制御することが可能となっている。

点火制御プログラム８１は、クランク角センサ２０から入力されたクランク角度に基づいて、点火プラグ４４の放電動作を制御するものである。

運転領域設定プログラム８２は、エンジン回転数およびエンジン負荷に基づいて、エンジン１の運転領域を設定するものであり、エンジン負荷は、エアフローセンサ７９により検出した吸入空気量およびエンジン水温検出センサ２７により検出したエンジン水温から求められる。

ここで、図２に示すように、エンジン１の運転領域は、エンジン回転数およびエンジン負荷により、例えば、４つに区画されており、燃料噴射弁４５からの燃料噴射を１回（後述するシングル噴射）で行う第１運転領域Ｅ１と、燃料噴射弁４５からの燃料噴射を２回で行う第２運転領域Ｅ２と、燃料噴射弁４５からの燃料噴射を３回で行う第３運転領域Ｅ３と、燃料噴射弁４５からの燃料噴射を４回で行う第４運転領域Ｅ４と、から構成されている。

このため、エンジンＥＣＵ２は運転領域設定プログラム８２を実行すると、エンジン回転数およびエンジン負荷に基づいて、上記４つの運転領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４の中から１の運転領域を設定する。

運転領域切替え判別プログラム８３は、運転領域設定プログラム８２により設定された１の運転領域が、前回設定された運転領域と同じであるか否か、すなわち、前回設定された１の運転領域とは異なる運転領域に切替えられたか否かを判別するものである。

燃料噴射制御プログラム８０は、クランク角センサ２０から入力されたクランク角度および設定された運転領域における噴射回数に基づいて、燃料噴射弁４５の燃料噴射動作を制御するものである。そして、エンジンＥＣＵ２（燃料噴射制御装置）は、ＲＯＭ７１内に記憶された燃料噴射制御プログラム８０を実行することにより、燃料噴射弁４５を制御することが可能となっている。

具体的には、吸気行程において、所定のクランク角度になると、燃料噴射弁４５から燃料の噴射が開始されると共に、吸気行程または圧縮行程において、所定のクランク角度になると、燃料噴射弁４５から燃料の噴射が停止される。

ここで、エンジンＥＣＵ２は、燃料噴射制御プログラム８０により燃料噴射弁４５を制御し、燃料噴射弁４５にシングル噴射およびマルチパイロット噴射を実行させることが可能となっている。シングル噴射は、燃焼室１６に噴射する燃料を、一燃焼サイクル中に、一度に（一回で）噴射するものである。また、マルチパイロット噴射は、燃焼室１６に噴射する燃料を、一燃焼サイクル中に、複数回に分けて噴射するものである。

そして、燃料噴射制御プログラム８０は、エンジン１の運転領域の切替えに伴って燃料噴射弁４５の噴射回数を切替える噴射回数切替えプログラム８５を有している。エンジンＥＣＵ２が噴射回数切替えプログラム８５を実行すると、運転領域設定プログラム８２により設定された１の運転領域に基づいて、燃料噴射弁４５の噴射回数が切替えられる（噴射回数切替え手段）。すなわち、エンジンＥＣＵ２は、４つの運転領域Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４のうち、１つの運転領域を設定することで、シングル噴射またはマルチパイロット噴射を選択すると共に、マルチパイロット噴射における噴射回数を選択している。

ところで、上記のように、噴射回数切替えプログラム８５により燃料噴射弁４５の噴射回数が切替えられると、噴射する燃料の噴射量がほぼ同量であれば、燃料噴射弁４５の燃料の噴射開始時期から噴射終了時期に至る噴射期間は変化する。すなわち、図３に示すように、シングル噴射（１回噴射）、マルチパイロット噴射（２回噴射）、マルチパイロット噴射（３回噴射）を例にすると、シングル噴射の噴射開始時期Ｓ１から噴射終了時期Ｄ１に至る噴射期間Ｔ１に対し、マルチパイロット噴射（２回）の噴射開始時期Ｓ２から噴射終了時期Ｄ２に至る噴射期間Ｔ２のほうが長くなっている。また、マルチパイロット噴射（２回）の噴射期間Ｔ２に対し、マルチパイロット噴射（３回）の噴射開始時期Ｓ３から噴射終了時期Ｄ３に至る噴射期間Ｔ３のほうが長くなっている。すなわち、噴射期間Ｔ１＜噴射期間Ｔ２＜噴射期間Ｔ３という関係になっている。

このとき、燃料噴射弁４５の噴射回数を切替える場合、例えば、シングル噴射からマルチパイロット噴射（２回）に切替える場合、所定のクランク角度Ｋ１をシングル噴射の噴射開始時期Ｓ１とし、マルチパイロット噴射（２回）の噴射開始時期Ｓ２を噴射開始時期Ｓ１に一致させる。すると、マルチパイロット噴射（２回）の噴射終了時期Ｄ２はクランク角度Ｋ３となり、シングル噴射の噴射終了時期Ｄ１はクランク角度Ｋ２となる。このため、噴射終了時期Ｄ２は、噴射終了時期Ｄ１に比して、遅角してしまう。

同様に、マルチパイロット噴射（２回）からマルチパイロット噴射（３回）に切替える場合、所定のクランク角度Ｋ１をマルチパイロット噴射（２回）の噴射開始時期Ｓ２とし、マルチパイロット噴射（３回）の噴射開始時期Ｓ３を噴射開始時期Ｓ２に一致させる。すると、マルチパイロット噴射（３回）の噴射終了時期Ｄ３はクランク角度Ｋ４となり、マルチパイロット噴射（２回）の噴射終了時期Ｄ２はクランク角度Ｋ３となる。このため、噴射終了時期Ｄ３は、噴射終了時期Ｄ２に比して、遅角してしまう。

このとき、切替えの前後において噴射終了時期が異なってしまうと、燃焼室１６内の混合気形成が大きく変化してしまうため、この状態で点火プラグ４４により放電を行って混合気に点火し燃焼させると、図４のグラフに示すように、大きなトルク段差が生じてしまうことが分かった。なお、図４のグラフは、シングル噴射からマルチパイロット噴射に切替えた場合のトルク段差である。これにより、燃料噴射弁４５の噴射回数の切替え時において、トルク変動が生じてしまうため、トルク変動を抑制すべく、本実施例では、燃料噴射弁４５の噴射回数の切替えの前後において、燃料噴射弁４５の噴射終了時期を一致させている。以下、燃料噴射弁４５の噴射終了時期を一致させる制御動作について詳細に説明する。

燃料噴射制御プログラム８０は、上記の噴射回数切替えプログラム８５の他、噴射終了時期制御プログラム８４を有している。噴射終了時期制御プログラム８４は、切替え前の燃焼サイクルにおける燃料噴射弁４５の噴射終了時期に対し、切替え後の燃焼サイクルにおける燃料噴射弁４５の噴射終了時期を一致させるものである。このため、エンジンＥＣＵ２が噴射終了時期制御プログラム８４を実行すると、切替え前の燃焼サイクルにおける燃料噴射弁４５の噴射終了時期に対し、切替え後の燃焼サイクルにおける燃料噴射弁４５の噴射終了時期を一致させる（噴射終了時期制御手段）。

具体的に、シングル噴射からマルチパイロット噴射（２回）へ切替える場合において、エンジンＥＣＵ２が噴射終了時期制御プログラム８４を実行する。図５に示すように、所定のクランク角度Ｋ１をシングル噴射の噴射開始時期Ｓ１とすると、シングル噴射の噴射終了時期Ｄ１はクランク角度Ｋ２となる。そして、マルチパイロット噴射（２回）の噴射終了時期Ｄ２を噴射終了時期Ｄ１に一致させる。すると、マルチパイロット噴射（２回）の噴射開始時期Ｓ２はクランク角度Ｋ５となる。このため、噴射開始時期Ｓ２は、噴射開始時期Ｓ１に比して進角する。

同様に、マルチパイロット噴射（２回）からマルチパイロット噴射（３回）へ切替える場合おいて、エンジンＥＣＵ２が噴射終了時期制御プログラム８４を実行する。所定のクランク角度Ｋ５をマルチパイロット噴射（２回）の噴射開始時期Ｓ２とすると、マルチパイロット噴射（２回）の噴射終了時期Ｄ２はクランク角度Ｋ２となる。そして、マルチパイロット噴射（３回）の噴射終了時期Ｄ３を噴射終了時期Ｄ２に一致させる。すると、マルチパイロット噴射（３回）の噴射開始時期Ｓ３はクランク角度Ｋ６となる。このため、噴射開始時期Ｓ３は、噴射開始時期Ｓ２に比して進角する。

このとき、切替え前後における燃料噴射弁４５の噴射終了時期が一致すると、燃焼室１６内の混合気形成を略同様とすることができる。このため、この状態で点火プラグ４４により放電を行って混合気に点火し燃焼させると、図６のグラフに示すトルク段差は、図４のグラフに示すトルク段差に比して、小さくなったことが分かった。言い換えれば、燃料噴射弁４５の噴射回数の切替え前後において、噴射終了時期を一致させることにより、トルク変動を抑制することができることが分かった。なお、図６のグラフも、シングル噴射からマルチパイロット噴射に切替えた場合のトルク段差である。

ところで、図７に示すように、例えば、シングル噴射からマルチパイロット噴射（２回）に切替えた場合、切替え前のシングル噴射の噴射終了時期Ｄ１が所定のクランク角度Ｋ２となった状態において、切替え後のマルチパイロット噴射（２回）の噴射終了時期Ｄ２を一致させてしまうと、マルチパイロット噴射（２回）の噴射開始時期Ｓ２が、上記のようにクランク角度Ｋ５となってしまう。このとき、予め設定された設定噴射開始時期Ｓ４が、クランク角度Ｋ５とクランク角度Ｋ１との間のクランク角度Ｋ７に設定されている場合、マルチパイロット噴射（２回）の噴射開始時期Ｓ２が、設定噴射開始時期Ｓ４よりも早いタイミングで（進角して）燃料を噴射してしまう。

そして、設定噴射開始時期Ｓ４よりも進角して燃料噴射弁４５から燃料が噴射されると、噴射した燃料がピストン上部やシリンダボア２４の壁面に付着する虞がある。ピストン上部に燃料が付着してしまうと、スモークが増加する虞があると共に、シリンダボア２４の壁面に燃料が付着してしまうと、燃料がエンジンオイルに混入して、エンジンオイルを希釈する虞がある。

このため、燃料噴射制御プログラム８０には、切替え後の燃料噴射弁４５の噴射開始時期が、予め設定された設定噴射開始時期Ｓ４よりも進角しているか否かを判別する噴射開始時期判別プログラム８６が記憶されている。そして、エンジンＥＣＵ２が噴射開始時期判別プログラム８６を実行して、切替え後の噴射開始時期が設定噴射開始時期Ｓ４よりも進角していると判定すると、噴射終了時期制御プログラム８４により、噴射開始時期が設定噴射開始時期Ｓ４となるように切替え後の噴射終了時期を遅角させる。

具体的には、エンジンＥＣＵ２が噴射開始時期判別プログラム８６を実行すると、エンジンＥＣＵ２は切替え後のマルチパイロット噴射（２回）の噴射開始時期Ｓ２が、予め設定された設定噴射開始時期Ｓ４よりも進角しているか否かを判別する（噴射開始時期判別手段）。そして、エンジンＥＣＵ２が進角していると判定すると、マルチパイロット噴射（２回）の噴射開始時期Ｓ２が、設定噴射開始時期Ｓ４と一致するようにマルチパイロット噴射（２回）の噴射終了時期Ｄ２を遅角させる。すなわち、マルチパイロット噴射（２回）の噴射期間Ｔ２ごと遅角させて、噴射開始時期Ｓ２と設定噴射開始時期Ｓ４とを一致させる。

これにより、設定噴射開始時期Ｓ４よりも進角して燃料噴射弁４５から燃料が噴射されることがないため、スモークの増加や、エンジンオイルの希釈等を生じさせることがない。

以下、図８のフローチャート図を参照して、燃料噴射弁４５の噴射回数を切替える一連の制御フローについて説明する。先ず、エンジンＥＣＵ２は、エンジン１の運転状態を、エアフローセンサ７９およびエンジン水温検出センサ２７等の各種センサによって検出し、この検出結果に基づいて、運転領域設定プログラム８２により、エンジン１の運転領域を設定する（Ｓ１）。このとき、エンジンＥＣＵ２は、運転領域切替え判別プログラム８３を実行して、前回設定された運転領域と異なる運転領域に切替えられたか否かを判別する（Ｓ２）。そして、エンジン１の運転領域の切替えがあると判定されると、エンジンＥＣＵ２は、噴射回数切替えプログラム８５を実行して、エンジン１の運転領域に応じた燃料噴射弁４５の噴射回数に切替える（Ｓ３）。

噴射回数が切替えられると、エンジンＥＣＵ２は、噴射終了時期制御プログラム８４を実行して、切替え前の燃焼サイクルにおける燃料噴射弁４５の噴射終了時期に、切替え後の燃焼サイクルにおける燃料噴射弁４５の噴射終了時期を一致させて設定する（Ｓ４）。この後、エンジンＥＣＵ２は、噴射開始時期判別プログラム８６を実行して、設定された切替え後の噴射終了時期から切替え後の噴射開始時期を求める（Ｓ５）と共に、求めた噴射開始時期が、予め設定された設定噴射開始時期Ｓ４に対し、進角しているか否かを判別する（Ｓ６）。そして、エンジンＥＣＵ２が、切替え後の噴射開始時期が設定噴射開始時期Ｓ４よりも進角していると判定すると、噴射終了時期制御プログラム８４を実行して、噴射開始時期が設定噴射開始時期Ｓ４と一致するように切替え後の噴射終了時期を遅角して設定する（Ｓ７）。

そして、エンジンＥＣＵ２は、設定した噴射終了時期に基づいて、燃料噴射弁４５から燃料を噴射し（Ｓ８）、再びＳ１に戻って上記制御フローを繰り返し行う。なお、Ｓ２において、エンジン１の運転領域の切替えがない場合、すなわち、設定された運転領域が前回設定された運転領域と同じだった場合、燃料噴射弁４５からの噴射回数は変わらないため、前回の設定と同様の設定で燃料噴射弁４５から燃料が噴射される。また、Ｓ６において、エンジンＥＣＵ２が、切替え後の噴射開始時期が設定噴射開始時期Ｓ４よりも進角していないと判定した場合、Ｓ４において設定した噴射終了時期に基づいて、燃料噴射弁４５から燃料が噴射される。

以上の構成によれば、燃料噴射弁４５の噴射回数が切替えられた場合、切替え前の燃焼サイクルにおける燃料噴射弁４５の噴射終了時期に対し、切替え後の燃焼サイクルにおける燃料噴射弁の噴射終了時期を一致させることができる。このため、図６に示すグラフでも明らかであるように、切替え前におけるエンジン１から得られるトルクと、切替え後におけるエンジン１から得られるトルクとに、大きなトルク段差が生じることがないため、切替え時におけるトルク変動を抑制することができる。

また、従来では、燃料噴射弁４５の切替えの前後においてトルク変動が大きかったため、最低でも切替えの前後でそれぞれ異なる２つのエンジントルクマップを用意しなければならなかった。しかしながら、本実施例では、燃料噴射弁４５の切替えの前後においてトルク変動を抑制することができるため、切替え前後の異なる２つのエンジントルクマップを統一して１つのエンジントルクマップとすることができる。これにより、用意するエンジントルクマップを減らすことができる。

また、切替え後の噴射終了時期により求められる燃料噴射弁４５の噴射開始時期が、予め設定された設定噴射開始時期Ｓ４よりも進角している場合、噴射開始時期が、設定噴射開始時期Ｓ４となるように噴射終了時期を遅角させることで、燃料付着によるスモークの増加や、オイル希釈等を生じさせることがない。なお、本実施例では、切替え後の噴射開始時期が設定噴射開始時期Ｓ４よりも進角している場合、噴射開始時期と設定噴射開始時期Ｓ４とを一致させるように噴射終了時期を遅角させたが、噴射開始時期が設定噴射開始時期Ｓ４より遅角していてもよい。

次に、図９ないし図１１を参照して、実施例２にかかる燃料噴射制御装置（エンジンＥＣＵ２）について説明する。なお、重複した記載を避けるべく、異なる部分についてのみ説明する。図９は、実施例２における燃料噴射弁の噴射切替えに関する制御の説明図であり、図１０は、エンジンの運転領域に関する説明図である。また、図１１は、燃料噴射弁の噴射切替え制御に関する一連のフローチャート図である。

実施例２にかかるエンジンＥＣＵ２は、燃料噴射制御プログラム８０により燃料噴射弁４５を制御し、燃料噴射弁４５に低燃圧噴射および高燃圧噴射を実行させることが可能な構成となっている。このとき、図９に示すように、低燃圧噴射は、高燃圧噴射に比して燃料圧力が低いため、低燃圧噴射の噴射開始時期Ｓ４から噴射終了時期Ｄ４に至る噴射期間Ｔ４は、高燃圧噴射の噴射開始時期Ｓ５から噴射終了時期Ｄ５に至る噴射期間Ｔ５に比して、長くなっている。

ここで、図１０に示すように、エンジン１の運転領域は、燃料噴射弁４５から低燃圧噴射を行う低燃圧運転領域ＥＬと、燃料噴射弁４５から高燃圧噴射を行う高燃圧運転領域ＥＨと、から構成されている。このため、エンジンＥＣＵ２が運転領域設定プログラム８２を実行すると、エンジンＥＣＵ２は、エンジン回転数およびエンジン負荷に基づいて、エンジン１の運転領域を低燃圧運転領域ＥＬまたは高燃圧運転領域ＥＨに設定する。

そして、燃料噴射制御プログラム８０は、エンジン１の運転領域の切替えに伴って、燃料噴射弁４５の燃料圧力（燃圧）を、低燃圧と高燃圧との間で相互に切替える燃圧切替えプログラム９０を有している。エンジンＥＣＵ２が燃圧切替えプログラム９０を実行すると、エンジン１の運転領域に応じて、燃料噴射弁４５の燃圧が切替えられる（燃圧切替え手段）。具体的に燃圧を切替える例としては、エンジンＥＣＵ２が燃圧切替えプログラム９０を実行すると、図示は省略するが、燃料噴射弁４５に連通するデリバリパイプに、デリバリパイプ内の燃料を燃料タンクへ戻すためのリリーフ弁が設けられており、このリリーフ弁の開閉制御を行うことで、燃料噴射弁４５からの燃圧を切替えている。

以下、図１１のフローチャート図を参照して、燃料噴射弁４５の燃圧を切替える一連の制御フローについて説明する。なお、Ｓ３における制御のみが異なるため、他の部分の説明については省略する。Ｓ２において、エンジン１の運転領域の切替えがあると判定されると、エンジンＥＣＵ２は、燃圧切替えプログラム９０を実行して、エンジン１の運転領域に応じた燃料噴射弁４５の燃圧に切替える（Ｓ１０）。その後、Ｓ４において、切替え前の燃焼サイクルにおける燃料噴射弁４５の噴射終了時期に、切替え後の燃焼サイクルにおける燃料噴射弁４５の噴射終了時期を一致させて設定する。

以上の構成においても、燃料噴射弁４５の燃圧の切替え時において、切替え前の燃焼サイクルにおける燃料噴射弁４５の噴射終了時期に対し、切替え後の燃焼サイクルにおける燃料噴射弁４５の噴射終了時期を一致させることができるため、切替え前においてエンジンから得られるトルクと、切替え後においてエンジンから得られるトルクとに、大きなトルク段差が生じることがない。このため、切替え時におけるトルク変動を抑制することができる。なお、実施例１と実施例２とを組み合わせた構成としてもよい。

以上のように、本発明にかかる燃料噴射制御装置は、筒内噴射式のガソリンエンジンに有用であり、特に、トルク変動が生じる場合に適している。

１ エンジン
２ エンジンＥＣＵ
１６ 燃焼室
２０ クランク角センサ
４５ 燃料噴射弁
８０ 燃料噴射制御プログラム
８２ 運転領域設定プログラム
８３ 運転領域切替え判別プログラム
８４ 噴射終了時期制御プログラム
８５ 噴射回数切替えプログラム
８６ 噴射開始時期判別プログラム
９０ 燃圧切替えプログラム
Ｄ１ 噴射終了時期
Ｄ２ 噴射終了時期
Ｄ３ 噴射終了時期

Claims (2)

1. 筒内噴射式の内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置において、
   前記内燃機関の運転領域の切替えに伴って、前記燃料噴射弁の燃圧を高燃圧と低燃圧との間で相互に切替え可能な燃圧切替え手段と、
   前記燃圧切替え手段により前記燃料噴射弁の燃圧が切替えられた場合、切替え前の燃焼サイクルにおける前記燃料噴射弁の噴射終了時期に対し、切替え後の燃焼サイクルにおける前記燃料噴射弁の噴射終了時期を一致させる噴射終了時期制御手段とを備えたことを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 切替え後の前記噴射終了時期から求められる前記噴射開始時期が、予め設定された設定噴射開始時期よりも進角しているか否かを判別する噴射開始時期判別手段をさらに備え、
   前記噴射開始時期判別手段により前記噴射開始時期が前記設定噴射開始時期よりも進角していると判別された場合、前記噴射終了時期制御手段は、前記噴射開始時期が、前記設定噴射開始時期に一致するように、切替え後の前記噴射終了時期を遅角させることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。

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