JP2015034492A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁弁の開弁と閉弁の誤検知を抑止する。
【解決手段】
時刻ｔｏｎにて、インジェクタ３を駆動するため信号線ＩＮＪ＿ＯＮがオン状態になると、計数部３０１の計数が開始される。時刻ｔ５１において、ＳＲ＿ＦＦ３０５からの信号線ＥＮが1となる。信号線ＥＮが1の間、開弁・閉弁検知部２０３は信号線Ｉ＿ＩＮＪの不連続点を検出する。時刻ｔ１において、開弁・閉弁検知部２０３は信号線Ｉ＿ＩＮＪの不連続点を検出し、不連続点を検出すると信号線ＤＥＴＥＣＴに1を出力する。同時に計数値保持レジスタ３０６は、時刻ｔ１における計数値を保持する。時刻ｔ５２において、ＳＲ＿ＦＦ３０５の信号線ＥＮが０となり、信号線Ｉ＿ＩＮＪの不連続点を検出する信号処理を終了する。制御部２０２は、インジェクタの駆動開始から開弁が完了するまでの時間を算出し、インジェクタ駆動のパルス幅を調整する。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば内燃機関に使用される燃料噴射制御装置に関するものである。

近年、炭酸ガスの排出規制の強化や、化石燃料枯渇の懸念から、内燃機関における燃費（燃料消費率）の向上が求められている。このため、内燃機関の各種の損失を低減することで、燃費の向上を図る努力が行われている。一般に、損失を低減すると、内燃機関の運転に必要な出力を小さくすることができるため、内燃機関の最低出力を小さくすることができる。このような内燃機関においては、最低出力に対応した少ない燃料量まで制御して供給する必要が生じる。

また、近年では、内燃機関の排気量を減らして小型化するとともに、過給器によって出力を得るようにしたダウンサイジングエンジンが注目されている。ダウンサイジングエンジンでは、排気量を減らすことで、ポンピングロスやフリクションを低減することができるため、燃費を向上することができる。一方で、過給器を用いることで十分な出力を得ると共に、筒内直接噴射を行うことによる吸気冷却効果により、過給に伴う圧縮比の低下を抑制して、燃費を向上することができる。特に、このダウンサイジングエンジンに用いる燃料噴射制御装置では、低排気量化によって得る最低出力に対応した最小噴射量から、過給によって得る最高出力に対応した最大噴射量までの広範囲に亘って燃料を噴射できる必要があり、噴射量の制御範囲の拡大が求められる。また、排気規制の強化に伴い、モード走行時の未燃焼粒子（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）の総量の抑制が可能な燃料噴射制御装置が求められている。

一般に、燃料の噴射量は、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等の燃料噴射制御装置より出力されるインジェクタ駆動パルスのパルス幅によって制御する。インジェクタ駆動パルスのパルス幅を長くすると噴射量が大きく、インジェクタ駆動パルスのパルス幅を短くすると噴射量が小さくなり、その関係は略線形的である。しかしながら、インジェクタ駆動パルスのパルス幅が短い領域では、インジェクタ駆動パルスをオンしてから電磁弁が開弁を完了するまでの動作と、インジェクタ駆動パルスをオフしてから電磁弁が閉弁を完了するまで動作の変動のため、噴射量の精度が低下するという問題がある。

このような噴射量のばらつきの低減のために、特許文献１では、電磁弁の開弁、および閉弁のタイミングを検知し、検知した情報に基づいてパルス幅を補正することにより、燃料の噴射量の精度を向上する技術が開示されている。

US2011/0170224A1

上記従来技術では、電磁弁の開弁と閉弁の誤検知を抑止するための適切なタイミングについての配慮が必ずしも十分ではない。

請求項１に記載の燃料噴射制御装置は、エンジンのクランク角度に同期してインジェクタ駆動パルスを出力するインジェクタ駆動パルス生成部と、インジェクタ駆動パルスに同期し、電磁コイルの電流を駆動して電磁弁の開閉を行う駆動回路と、電磁弁の開弁、および閉弁を検知する検知部と、インジェクタ駆動パルスに同期して計数を開始する計数部と、計数部の計数値が第一の閾値に達してから第二の閾値になるまでの期間に検知部に電磁弁の開弁、および閉弁を検知させる検知有効化部と、検知部が開弁、および閉弁を検知した結果に基づいてインジェクタ駆動パルスのパルス幅を変える制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、電磁弁の開弁、および閉弁の誤検知を抑止するための適切なタイミングを提供することにより、電磁弁の開弁、および閉弁タイミングの精度が向上する。

第１の実施の形態における燃料噴射制御装置とその周辺のブロック図である。 第１の実施の形態における燃料噴射制御装置の詳細ブロック図である。 第１の実施の形態における検知イネーブル生成部の詳細ブロック図である。 燃料噴射制御装置内の信号と電磁弁の弁リフトのタイミングチャートである。 第１の実施の形態における開弁検知のタイミングチャートである。 第１の実施の形態における閉弁検知のタイミングチャートである。 第２の実施の形態における燃料噴射制御装置とその周辺のブロック図である。 第２の実施の形態における燃料噴射制御装置の詳細ブロック図である。 第２の実施の形態における検知イネーブル生成部の詳細ブロック図である。 第２の実施の形態における開弁検知のタイミングチャートである。 第２の実施の形態における閉弁検知のタイミングチャートである。

（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態における燃料噴射制御装置とその周辺のブロック図である。
電子制御ユニットにより構成される燃料噴射制御装置１は、クランク角度センサ２から、エンジンのクランク角度が変化したことを示すパルスを信号線ＣＩＮを経由して取り込む。燃料噴射制御装置１は、エンジンの状態を示すその他の信号（図示省略）を各種センサから取り込み、内燃機関の運転条件に応じてインジェクタ３から噴射する燃料噴射量を制御するための演算を行う。燃料噴射制御装置１は、インジェクタ３の両端と、信号線ＩＮＪＨ、および信号線ＩＮＪＬを介して接続され、信号線ＩＮＪＨ、および信号線ＩＮＪＬの電圧を制御することにより、インジェクタ３の燃料噴射量やタイミングを制御する。

図２は燃料噴射制御装置１の詳細ブロック図である。
インジェクタ駆動パルス生成部２００は、クランク角度センサ２からのパルスを信号線ＣＩＮを経由して取り込み、クランク角度センサ２からのパルスに同期して立ち上がるパルスを信号線ＩＮＪ＿ＯＮに出力する。インジェクタ駆動パルス生成部２００が信号線ＩＮＪ＿ＯＮに出力するパルスの幅は、制御部２０２より信号線ＷＩＤＴＨを介して入力される信号により定められる。そして、インジェクタ駆動パルス生成部２００が出力するパルスは、検知イネーブル生成部２０１及び駆動回路２０４へ出力される。

駆動回路２０４は、インジェクタ駆動パルス生成部２００から信号線ＩＮＪ＿ＯＮに出力されたパルスがオンの期間に、信号線ＩＮＪＨ、および信号線ＩＮＪＬの電圧を、ＭＯＳ２０６、およびダイオード２０５を用いて制御することにより、インジェクタ３に内蔵された電磁弁の開弁および閉弁を行う。信号線ＩＮＪＬの電圧は、開弁・閉弁検知部２０３へ入力される。

電磁弁に流れる電流は、シャント抵抗２０７に通電され、シャント抵抗２０７の高圧側電位は信号線Ｉ＿ＩＮＪを経由して開弁・閉弁検知部２０３に入力される。

開弁・閉弁検知部２０３は、信号線ＩＮＪＬ、および信号線Ｉ＿ＩＮＪの電位を信号処理することで、インジェクタの電磁弁の開弁、および閉弁をリアルタイムに検知し、検知した時点で信号線ＤＥＴＥＣＴを経由して検知イネーブル生成部２０１に通知する。

検知イネーブル生成部２０１は、インジェクタ駆動パルス生成部２００が信号線ＩＮＪ＿ＯＮに出力するパルスに基づいて、開弁・閉弁検知部２０３を動作可能状態にするためのイネーブルパルスを生成し、信号線ＥＮに出力する。また、検知イネーブル生成部２０１は、開弁、および閉弁のタイミングを信号線ＴＩＭＩＮＧに出力する。具体的には、信号線ＩＮＪ＿ＯＮに出力するパルスが立ち上がってから開弁が検知されるまでの時間、および信号線ＩＮＪ＿ＯＮに出力するパルスが立ち下がってから閉弁が検知されるまでの時間を信号線ＴＩＭＩＮＧに出力する。

制御部２０２は、信号線ＴＩＭＩＮＧからの開弁、および閉弁の正確な時間が入力され、この正確な時間に基づく、各種センサの入力（図示省略）による内燃機関の運転条件に応じてインジェクタ３から噴射する燃料噴射量を決めるインジェクタ駆動パルスのパルス幅を信号線ＷＩＤＴＨ経由で出力する。

図３は検知イネーブル生成部２０１の詳細ブロック図である。
計数部３０１は、信号線ＩＮＪ＿ＯＮより入力されたパルスの立ち上がり、または立ち下がりエッジで起動されて、図示省略するタイミング信号を計数開始する。計数されるタイミング信号は時間に同期しており、計数部３０１の時間を表す計数値は信号線ＴＯＵＴに出力される。

第１比較器３０３は、計数部３０１の信号線ＴＯＵＴと第１閾値レジスタ３０７の信号線ＴＨ＿Ｌの値を比較し、信号線ＴＯＵＴの値が信号線ＴＨ＿Ｌの値より大きくなった時、ＳＲ＿ＦＦ（セット・リセット・フリップフロップ回路）３０５をセットするパルスを信号線ＳＥＴに出力する。第１閾値レジスタ３０７は所定の計数値が予め記憶されている。

第２比較器３０４は、信号線ＴＯＵＴと第２閾値レジスタ３０８の信号線ＴＨ＿Ｈの値を比較し、信号線ＴＯＵＴの値が信号線ＴＨ＿Ｈの値より大きくなった時、ＳＲ＿ＦＦ３０５をリセットするパルスを信号線ＲＳＴに出力する。第２閾値レジスタ３０８は、第１閾値レジスタ３０７の計数値より高い所定の計数値が予め記憶されている。

ＳＲ＿ＦＦ３０５は、信号線ＳＥＴにパルスが入るとセットされ、信号線ＲＳＴにパルスが入るとリセットされ、セットされると１の値を、リセットされると０の値を信号線ＥＮに出力する。

計数値保持レジスタ３０６には、開弁・閉弁検知部２０３より、開弁、および閉弁タイミングが信号線ＤＥＴＥＣＴを経由して入力され、この開弁、および閉弁タイミングで計数部３０１の計数値を取り込み、取り込んだ計数値を信号線ＴＩＭＩＮＧに出力する。

図４は燃料噴射制御装置内の信号と電磁弁の弁リフトのタイミングチャートを示すもので、第１の実施の形態の動作説明に先立ち、図４を参照して電磁弁の開弁および閉弁の検出について説明する。

図４には、インジェクタ駆動パルス生成部２００から信号線ＩＮＪ＿ＯＮに出力されたパルスと、信号線ＩＮＪＨ、および信号線ＩＮＪＬの電圧と、シャント抵抗２０７の高圧側電位の信号線Ｉ＿ＩＮＪの電流値を示す。

図４の時刻ｔｏｎにて、インジェクタ３を駆動するため信号線ＩＮＪ＿ＯＮがオン状態になると、駆動回路２０４はインジェクタ３に信号線ＩＮＪＨを介して高電圧を印加し、電磁弁の電流値が上昇する。これに伴い弁リフトが増加し、弁リフトが最大値となる時刻ｔ１において開弁が完了する。この時、電磁弁の弁体の加速度が変化することにより、信号線Ｉ＿ＩＮＪに示すように、電磁弁の電流値に不連続点aが発生し、これを開弁・閉弁検知部２０３の信号処理により検出する。しかしながら、不連続点は、例えば時刻ｔ１’でも発生しており、開弁・閉弁検知部２０３が時刻ｔ１’近辺の信号を処理する場合、誤検知が発生する。誤検知を抑止するためには、時刻ｔ１’を避けて信号処理する必要がある。

続いて、時刻ｔｏｆｆにて、インジェクタ駆動を停止するために、信号線ＩＮＪ＿ＯＮがオフ状態になると、駆動回路２０４は信号線ＩＮＪＨを介して印加した電圧を０とし、電磁弁の電流値が減少する。これに伴い弁リフトが減少し、０となる時刻ｔ２において閉弁が完了する。この時、電磁弁の弁体の加速度が変化することにより、信号線ＩＮＪＬの信号に不連続点bが発生し、これを開弁・閉弁検知部２０３の信号処理により検出する。しかしながら、不連続点は、例えば時刻ｔ２’でも発生しており、開弁・閉弁検知部２０３が時刻ｔ２’近辺の信号を処理する場合、誤検知が発生する。誤検知を抑止するためには、時刻ｔ２’を避けて信号処理する必要がある。

以上説明した第１の実施の形態の燃料噴射制御装置の動作を、図５及び図６を用いて説明する。
図５は第１の実施の形態における開弁検知のタイミングチャートである。
図５には、インジェクタ駆動パルス生成部２００から信号線ＩＮＪ＿ＯＮに出力されたパルスと、計数部３０１からの計数値の信号線ＴＯＵＴの出力と、ＳＲ＿ＦＦ３０５からの信号線ＥＮの出力と、シャント抵抗２０７の高圧側電位の信号線Ｉ＿ＩＮＪの出力と、開弁・閉弁検知部２０３がインジェクタの電磁弁の開弁、および閉弁を検知したタイミングで出力する信号線ＤＥＴＥＣＴの出力と、計数値保持レジスタ３０６が取り込んだ計数値を出力する信号線ＴＩＭＩＮＧとを示す。

図５の時刻ｔｏｎにて、インジェクタ３を駆動するため信号線ＩＮＪ＿ＯＮがオン状態になると、計数部３０１の計数が開始される。

続いて、時刻ｔ５１において、第１比較器３０３は、計数部３０１からの計数値の信号線ＴＯＵＴと第１閾値レジスタ３０７の信号線ＴＨ＿Ｌの値を比較し、信号線ＴＯＵＴの値が信号線ＴＨ＿Ｌの値より大きいと判定すると、ＳＲ＿ＦＦ３０５をセットするパルスを信号線ＳＥＴに出力する。その結果、ＳＲ＿ＦＦ３０５からの信号線ＥＮが1となる。信号線ＥＮが1の間、開弁・閉弁検知部２０３は信号線Ｉ＿ＩＮＪの不連続点を検出する信号処理を行う。

続いて、時刻ｔ１において、開弁・閉弁検知部２０３は信号線Ｉ＿ＩＮＪの不連続点を検出し、不連続点を検出すると信号線ＤＥＴＥＣＴに1を出力する。同時に計数値保持レジスタ３０６は、時刻ｔ１における計数部３０１の計数値”ＣＤＴＣＴ”を保持する。

続いて、時刻ｔ５２において、第２比較器３０４は、計数部３０１からの計数値の信号線ＴＯＵＴと第２閾値レジスタ３０８の信号線ＴＨ＿Ｈの値を比較し、ＴＯＵＴの値が信号線ＴＨ＿Ｈの値より大きいと判定すると、ＳＲ＿ＦＦ３０５をリセットするパルスを信号線ＲＳＴに出力する。その結果、ＳＲ＿ＦＦ３０５の信号線ＥＮが０となる。これに伴い、開弁・閉弁検知部２０３は信号線Ｉ＿ＩＮＪの不連続点を検出する信号処理を終了する。

ここで、ＳＲ＿ＦＦ３０５の信号線ＥＮが1となる期間は、すべての動作条件において、開弁に伴う不連続点検出タイミングを含み、かつ誤検出となる不連続点検出タイミングを避けるように、第１閾値レジスタ３０７の信号線ＴＨ＿Ｌ、および第２閾値レジスタ３０８の信号線ＴＨ＿Ｈの値を予め設定する。

制御部２０２は、計数値保持レジスタ３０６が取り込んだ計数値を出力する信号線ＴＩＭＩＮＧに出力された計数値”ＣＤＴＣＴ”により、信号線ＩＮＪ＿ＯＮがオン状態になったインジェクタの駆動開始から開弁が完了するまでの時間を算出し、標準的な開弁完了時間と比較し、次回の噴射弁駆動シーケンスにおいて、インジェクタ駆動のパルス幅を調整して信号線ＷＩＤＴＨに出力する。例えば、算出された開弁が完了するまでの時間が標準的な開弁完了時間より長い場合は、信号線ＷＩＤＴＨのパルス幅を長くし、算出された開弁が完了するまでの時間が標準的な開弁完了時間より短い場合は、信号線ＷＩＤＴＨのパルス幅を短くする。

図６は第１の実施の形態における閉弁検知のタイミングチャートである。
図６には、インジェクタ駆動パルス生成部２００から信号線ＩＮＪ＿ＯＮに出力されたパルスと、計数部３０１からの計数値の信号線ＴＯＵＴの出力と、ＳＲ＿ＦＦ３０５からの信号線ＥＮの出力と、信号線ＩＮＪＬの出力と、開弁・閉弁検知部２０３がインジェクタの電磁弁の開弁、および閉弁を検知したタイミングで出力する信号線ＤＥＴＥＣＴの出力と、計数値保持レジスタ３０６が取り込んだ計数値を出力する信号線ＴＩＭＩＮＧとを示す。

図６の時刻ｔｏｆｆにて、インジェクタを駆動するため信号線ＩＮＪ＿ＯＮがオフ状態になると、計数部３０１の計数が開始される。

続いて、時刻ｔ６１において、第１比較器３０３は、計数部３０１からの計数値の信号線ＴＯＵＴと第１閾値レジスタ３０７の信号線ＴＨ＿Ｌの値を比較し、信号線ＴＯＵＴの値が信号線ＴＨ＿Ｌの値より大きいと判定され、ＳＲ＿ＦＦ３０５をセットするパルスを信号線ＳＥＴに出力する。その結果、ＳＲ＿ＦＦ３０５の信号線ＥＮが1となる。信号線ＥＮが1の間、開弁・閉弁検知部２０３は信号線ＩＮＪＬの不連続点を検出する信号処理を行う。すなわち、第１閾値レジスタ３０７の信号線ＴＨ＿Ｌの値に基づいて、ＳＲ＿ＦＦ３０５の信号線ＥＮが1となり、電流信号の観測用ウインドウが開始するようになる。

続いて、時刻ｔ２において、開弁・閉弁検知部２０３は信号線ＩＮＪＬの不連続点を検出し、信号線ＤＥＴＥＣＴに1を出力する。同時に計数値保持レジスタ３０６は、時刻ｔ２における計数値”ＣＤＴＣＴ”を保持する。

続いて、時刻ｔ６２において、第２比較器３０４は、計数部３０１からの計数値の信号線ＴＯＵＴと第２閾値レジスタ３０８の信号線ＴＨ＿Ｈの値を比較し、信号線ＴＯＵＴの値が信号線ＴＨ＿Ｈの値より大きいと判定され、ＳＲ＿ＦＦ３０５をリセットするパルスを信号線ＲＳＴに出力する。この結果、ＳＲ＿ＦＦ３０５の信号線ＥＮが０となる。これに伴い、開弁・閉弁検知部２０３は信号線ＩＮＪＬの不連続点を検出する信号処理を終了する。すなわち、第２閾値レジスタ３０８の信号線ＴＨ＿Ｈの値に基づいて、ＳＲ＿ＦＦ３０５の信号線ＥＮが０となり、電流信号の観測用ウインドウが終了するようになる。

ここで、ＳＲ＿ＦＦ３０５の信号線ＥＮが1となる期間は、すべての動作条件において、閉弁に伴う不連続点検出タイミングを含み、かつ誤検出となる不連続点検出タイミングを避けるように、第１閾値レジスタ３０７の信号線ＴＨ＿Ｌ、および第２閾値レジスタ３０８の信号線ＴＨ＿Ｈの値を予め設定する。すなわち、第１閾値レジスタ３０７の信号線ＴＨ＿Ｌ、および第２閾値レジスタ３０８の信号線ＴＨ＿Ｈの値に基づいて観測用ウインドウを設ける。

制御部２０２は、計数値保持レジスタ３０６が取り込んだ計数値を出力する信号線ＴＩＭＩＮＧに出力された計数値”ＣＤＴＣＴ”により、信号線ＩＮＪ＿ＯＮがオフ状態になったインジェクタの駆動終了から閉弁が完了するまでの時間を算出し、標準的な閉弁完了時間と比較し、次回の噴射弁駆動シーケンスにおいて、インジェクタ駆動のパルス幅を調整して信号線ＷＩＤＴＨに出力する。例えば、算出された閉弁が完了するまでの時間が標準的な閉弁完了時間より長い場合は、信号線ＷＩＤＴＨのパルス幅を長くし、算出された閉弁が完了するまでの時間が標準的な閉弁完了時間より短い場合は、信号線ＷＩＤＴＨのパルス幅を短くする。

以上説明した開弁時と閉弁時のパルス幅補正は、より具体的には、たとえば以下のように行うことができる。前回の噴射弁開閉シーケンスで計測した開弁完了時間と開弁標準時間との差に応じたパルス幅補正ΔＰＷopenを算出し、前回の噴射弁開閉シーケンスで計測した閉弁完了時間と閉弁標準時間との差に応じたパルス幅補正ΔＰＷcloseを算出する。今回の噴射弁開閉シーケンスで演算された弁パルス幅ＰＷを、上記パルス幅補正ΔＰＷopenとパルス幅補正ΔＰＷcloseを用いて補正し、補正後の弁パルス幅ＰＷcorrectにより弁を駆動する。

以上のように、第１の実施の形態による燃料噴射制御装置は、電磁弁に通電される弁電流の信号処理によって、弁が最大リフトした時点、すなわち開弁時点や、弁リフト量がゼロとなった時点、すなわち閉弁時点を検出する。たとえば、電磁弁が最大リフトに達するとき、および電磁弁リフト量がゼロになったときに弁電流に不連続な点が表れる。弁電流の信号処理により不連続点を検出して開弁や閉弁を認識することができる。

しかし、上述したように、電磁弁が最大リフトする過程、あるいは、リフト量がゼロになる過程で弁の加速度が変化し、その時点においても弁電流にはノイズとしての不連続点が表れることがあり、開弁終了や閉弁終了を誤検知するおそれがある。そこで、第１の実施の形態では、ノイズによる不連続点を検出しないように観測用ウインドウを設け、この観測用ウインドウ中に表れる不連続点により開弁や閉弁を検出するようにした。したがって、噴射弁の開弁時期と閉弁時期を精度良く計測し、以て、燃料噴射量の精度を向上することができる。

以上のように、第１の実施の形態による燃料噴射制御装置は、電磁弁の開弁、および閉弁の誤検知を抑止するための適切なタイミングを提供することにより、電磁弁の開弁、および閉弁の時点を正確に検出し、精度を向上することが出来る。

（第２の実施の形態）
図７は第２の実施の形態における燃料噴射制御装置とその周辺のブロック図である。第１の実施の形態と同一箇所には同一の符号を付して説明する。

電子制御ユニットにより構成される燃料噴射制御装置１は、クランク角度センサ２から、エンジンのクランク角度が変化したことを示すパルスを信号線ＣＩＮを経由して取り込む。燃料噴射制御装置１は、さらに、燃料圧力センサ７から、燃料圧力を示すアナログ信号を信号線ＰＩＮを経由して取り込み、エンジンの状態を示すその他の信号（図示省略）を各種センサから取り込み、内燃機関の運転条件に応じてインジェクタ３から噴射する燃料噴射量を制御するための演算を行う。燃料噴射制御装置１は、インジェクタ３の両端と、信号線ＩＮＪＨ、および信号線ＩＮＪＬを介して接続され、信号線ＩＮＪＨ、および信号線ＩＮＪＬの電圧を制御することにより、インジェクタ３の燃料噴射量や電磁弁の開弁、および閉弁のタイミングを制御する。

図８は燃料噴射制御装置１の詳細ブロック図である。第１の実施の形態と同一箇所には同一の符号を付して説明する。

インジェクタ駆動パルス生成部２００は、クランク角度センサ２からのパルスを信号線ＣＩＮを経由して取り込み、クランク角度センサ２からのパルスに同期して立ち上がるパルスを信号線ＩＮＪ＿ＯＮに出力する。インジェクタ駆動パルス生成部２００が信号線ＩＮＪ＿ＯＮに出力するパルスの幅は、制御部２０２より信号線ＷＩＤＴＨを介して入力される信号により定められる。そして、インジェクタ駆動パルス生成部２００が出力するパルスは、検知イネーブル生成部２０１及び駆動回路２０４へ出力される。

駆動回路２０４は、インジェクタ駆動パルス生成部２００から信号線ＩＮＪ＿ＯＮに出力されたパルスがオンの期間に、信号線ＩＮＪＨ、および信号線ＩＮＪＬの電圧を、ＭＯＳ２０６、およびダイオード２０５を用いて制御することにより、インジェクタ３に内蔵された電磁弁の開弁および閉弁を行う。信号線ＩＮＪＬの電圧は、開弁・閉弁検知部２０３へ入力される。

電磁弁に流れる電流は、シャント抵抗２０７に通電され、シャント抵抗２０７の高圧側電位は信号線Ｉ＿ＩＮＪ経由で開弁・閉弁検知部２０３に入力される。

開弁・閉弁検知部２０３は、信号線ＩＮＪＬ、および信号線Ｉ＿ＩＮＪの電位をサンプリング処理することで、インジェクタの開弁、および閉弁を検知する。具体的には、信号線Ｉ＿ＩＮＪに流れる電流を一定時間ごとにサンプリングし、サンプリングした電流の不連続点を求めて、その不連続点が発生した時点を開弁の時点であると検出する。同様に、信号線ＩＮＪＬの電位を一定時間ごとにサンプリングし、サンプリングした電位の不連続点を求めて、その不連続点が発生した時点を閉弁の時点であると検出する。開弁・閉弁検知部２０３は、サンプリング処理をソフトウエアの処理により実行し、サンプリングした処理対象となるデータを一定数保持するバッファメモリを備える。そして、バッファメモリへの格納を開始してから何番目のデータで開弁、および閉弁が検出されたか、換言すればバッファメモリへの格納を開始してから開弁、および閉弁が検出されるまでの時間を信号線ＮＵＭＢＥＲより制御部２０２へ出力する。サンプリングは一定時間ごとに行わるので、信号線ＮＵＭＢＥＲは、サンプリングを開始してから開弁、および閉弁が検出されるまでの時間を表す。

検知イネーブル生成部２０１は、インジェクタ駆動パルス生成部２００が信号線ＩＮＪ＿ＯＮに出力するパルスに基づいて、開弁・閉弁検知部２０３を動作可能状態にするためのイネーブルパルスを生成し、信号線ＥＮに出力する。また、検知イネーブル生成部２０１は、開弁・閉弁検知部２０３が処理対象となる信号のサンプリングを開始した時間を信号線ＴＩＭＩＮＧに出力する。

制御部２０２は開弁、検知イネーブル生成部２０１から信号線ＴＩＭＩＮＧに出力された時間と、開弁・閉弁検知部２０３から信号線ＮＵＭＢＥＲに出力された時間に基づいて、内燃機関の運転条件に応じてインジェクタ３から噴射する燃料噴射量を決めるインジェクタ駆動パルスのパルス幅を信号線ＷＩＤＴＨ経由で出力する。

図９は検知イネーブル生成部２０１の詳細ブロック図である。第１の実施の形態と同一箇所には同一の符号を付して説明する。

計数部３０１は、信号線ＩＮＪ＿ＯＮに出力されたパルスの立ち上がり、または立ち下がりエッジで起動され、図示省略するタイミング信号の計数を開始する。計数されるタイミング信号は時間に同期しており、計数部３０１の時間を表す計数値は信号線ＴＯＵＴに出力される。

閾値生成部９００は、燃料圧力センサ７から、燃料圧力を示すアナログ信号が信号線ＰＩＮを経由して入力され、信号線ＰＩＮの燃料圧力を示す値に応じて二つの閾値を演算し、低い方の閾値を信号線ＴＨ＿Ｌへ、高い方の閾値を信号線ＴＨ＿Ｈにそれぞれ出力する。

第１比較器３０３は、計数部３０１の信号線ＴＯＵＴと閾値生成部９００の信号線ＴＨ＿Ｌの値を比較し、信号線ＴＯＵＴの値が信号線ＴＨ＿Ｌの値より大きい時、ＳＲ＿ＦＦ３０５をセットするパルスを信号線ＳＥＴに出力する。

第２比較器３０４は、信号線ＴＯＵＴと信号線ＴＨ＿Ｈの値を比較し、信号線ＴＯＵＴの値が信号線ＴＨ＿Ｈの値より大きい時、ＳＲ＿ＦＦ３０５をリセットするパルスを信号線ＲＳＴに出力する。

ＳＲ＿ＦＦ３０５は、信号線ＳＥＴにパルスが入るとセットされ、信号線ＲＳＴにパルスが入るとリセットされ、セットされると１の値を、リセットされると０の値を信号線ＥＮに出力する。

計数値保持レジスタ３０６は、第１比較器３０３より、ＳＲ＿ＦＦ３０５をセットするパルスを信号線ＳＥＴ経由で受信し、その時点の計数部３０１の計数値を取り込み、取り込んだ計数値を信号線ＴＩＭＩＮＧに出力する。

以上説明した第２の実施の形態の燃料噴射制御装置の動作を、図１０及び図１１を用いて説明する。
図１０は本実施例における開弁検知のタイミングチャートである。
図１０には、インジェクタ駆動パルス生成部２００から信号線ＩＮＪ＿ＯＮに出力されたパルスと、計数部３０１からの計数値の信号線ＴＯＵＴの出力と、ＳＲ＿ＦＦ３０５からの信号線ＥＮの出力と、シャント抵抗２０７の高圧側電位の信号線Ｉ＿ＩＮＪの出力と、計数値保持レジスタ３０６が取り込んだ計数値を出力する信号線ＴＩＭＩＮＧとを示す。

時刻ｔｏｎにて、インジェクタを駆動するため信号線ＩＮＪ＿ＯＮがオン状態になると、計数部３０１のカウントアップが開始される。

続いて、時刻ｔ１０１において、第１比較器３０３は、計数部３０１からの計数値の信号線ＴＯＵＴと閾値生成部９００からの低い方の閾値である信号線ＴＨ＿Ｌの値を比較し、信号線ＴＯＵＴの値が信号線ＴＨ＿Ｌの値より大きいと判定した場合は、ＳＲ＿ＦＦ３０５をセットするパルスを信号線ＳＥＴに出力し、ＳＲ＿ＦＦ３０５からの信号線ＥＮが1となる。信号線ＥＮが1の間、開弁・閉弁検知部２０３は信号線Ｉ＿ＩＮＪの不連続点を検出するためのデータサンプリングを開始する。同時に計数値保持レジスタ３０６は、時刻ｔ１０１における計数値” ＴＨ＿Ｌ＿ＴＩＭ”を保持する。

続いて、時刻ｔ１０４において、第２比較器３０４は、計数部３０１からの計数値の信号線ＴＯＵＴと閾値生成部９００からの高い方の閾値である信号線ＴＨ＿Ｈの値を比較し、信号線ＴＯＵＴの値が信号線ＴＨ＿Ｈの値より大きいと判定した場合は、ＳＲ＿ＦＦ３０５をリセットするパルスを信号線ＲＳＴに出力し、信号線ＥＮが０となる。これに伴い、開弁・閉弁検知部２０３は信号線Ｉ＿ＩＮＪの不連続点を検出するためのデータサンプリングを終了する。

ここで、信号線ＥＮ が1となる期間は、ある燃料圧力において、インジェクタの特性ばらつきにより、図１０のＦａｓｔで示すように、開弁が最も早くなる時刻ｔ１０２と、図１０のＳｌｏｗで示すように、開弁が最も遅くなる時刻ｔ１０３を含むように、閾値生成部９００からの低い方の閾値である信号線ＴＨ＿Ｌの値、および高い方の閾値である信号線ＴＨ＿Ｈの値を設定する。なお、インジェクタの開弁タイミングは燃料圧力に大きく依存するため、図９にて説明の通り、燃料圧力から信号線ＴＨ＿Ｌ、および信号線ＴＨ＿Ｈの値を設定することで、信号線ＥＮが1となる期間を短くすることが出来る。これにより、開弁・閉弁検知部２０３は信号線Ｉ＿ＩＮＪの不連続点を検出するためのデータサンプリングのサンプル数を削減し、サンプリングの処理を少なくして、且つ開弁・閉弁検知部２０３のバッファメモリを小さくしてコストを削減することができる。

計数値保持レジスタ３０６に保持された、時刻ｔ１０１における計数値”ＴＨ＿Ｌ＿ＴＩＭ”は信号線ＴＩＭＩＮＧに出力されている。一方、開弁・閉弁検知部２０３からは、サンプリングを開始してから開弁が検出されるまでの時間を表す値が信号線ＮＵＭＢＥＲに出力されている。制御部２０２は、両者の値を加算することにより、インジェクタを駆動するため信号線ＩＮＪ＿ＯＮがオン状態になってインジェクタの駆動開始から開弁完了の時間を正確に算出する。そして、標準的な開弁完了時間と比較し、インジェクタ駆動のパルス幅を調整し信号線ＷＩＤＴＨに出力する。例えば、算出された開弁が完了するまでの時間が標準的な開弁完了時間より長い場合は、信号線ＷＩＤＴＨのパルス幅を長くし、算出された開弁が完了するまでの時間が標準的な開弁完了時間より短い場合は、信号線ＷＩＤＴＨのパルス幅を短くする。

図１１は本実施の形態における開弁検知のタイミングチャートである。
図１１には、インジェクタ駆動パルス生成部２００から信号線ＩＮＪ＿ＯＮに出力されたパルスと、計数部３０１からの計数値の信号線ＴＯＵＴの出力と、ＳＲ＿ＦＦ３０５からの信号線ＥＮの出力と、シャント抵抗２０７の高圧側電位の信号線Ｉ＿ＩＮＪの出力と、計数値保持レジスタ３０６が取り込んだ計数値を出力する信号線ＴＩＭＩＮＧとを示す。

時刻ｔｏｆｆにて、インジェクタを駆動するため信号線ＩＮＪ＿ＯＮがオフ状態になると、計数部３０１の計数が開始される。

続いて、時刻ｔ１１１において、第１比較器３０３は、計数部３０１からの計数値の信号線ＴＯＵＴと閾値生成部９００からの低い方の閾値である信号線ＴＨ＿Ｌの値を比較し、信号線ＴＯＵＴの値が信号線ＴＨ＿Ｌの値より大きいと判定した場合は、ＳＲ＿ＦＦ３０５をセットするパルスを信号線ＳＥＴに出力し、ＳＲ＿ＦＦ３０５からの信号線ＥＮが1となる。信号線ＥＮが1の間、開弁・閉弁検知部２０３は信号線ＩＮＪＬの不連続点を検出するためのデータサンプリングを開始する。同時に計数値保持レジスタ３０６は、時刻ｔ１１１における計数値” ＴＨ＿Ｌ＿ＴＩＭ”を保持する。

続いて、時刻ｔ１１４において、第２比較器３０４は、計数部３０１の信号線ＴＯＵＴと閾値生成部９００からの高い方の閾値である信号線ＴＨ＿Ｈの値を比較し、信号線ＴＯＵＴの値が信号線ＴＨ＿Ｈの値より大きいと判定した場合は、ＳＲ＿ＦＦ３０５をリセットするパルスを信号線ＲＳＴに出力し、信号線ＥＮが０となる。これに伴い、開弁・閉弁検知部２０３は信号線ＩＮＪＬの不連続点を検出するためのデータサンプリングを終了する。

ここで、信号線ＥＮ が1となる期間は、ある燃料圧力において、インジェクタの特性ばらつきにより、図１１のＦａｓｔで示すように、閉弁が最も早くなる時刻ｔ１１２と、図１１のＳｌｏｗで示すように、閉弁が最も遅くなる時刻ｔ１１３を含むように、閾値生成部９００からの低い方の閾値である信号線ＴＨ＿Ｌ、および高い方の閾値である信号線ＴＨ＿Ｈの値を設定する。なお、インジェクタの閉弁タイミングは燃料圧力に大きく依存するため、図９にて説明の通り、燃料圧力から信号線ＴＨ＿Ｌ、および信号線ＴＨ＿Ｈの値を設定することで、信号線ＥＮが1となる期間を短くすることが出来る。これにより、開弁・閉弁検知部２０３は信号線ＩＮＪＬの不連続点を検出するためのデータサンプリングのサンプル数を削減し、サンプリングの処理を少なくして、且つ開弁・閉弁検知部２０３のバッファメモリを小さくしてコストを削減することができる。

計数値保持レジスタ３０６に保持された、時刻ｔ１１１における計数値”ＴＨ＿Ｌ＿ＴＩＭ”は信号線ＴＩＭＩＮＧに出力されている。一方、開弁・閉弁検知部２０３からは、サンプリングを開始してから開弁が検出されるまでの時間を表す値が信号線ＮＵＭＢＥＲに出力されている。制御部２０２は、両者の値を加算することにより、インジェクタを駆動するため信号線ＩＮＪ＿ＯＮがオフ状態になってインジェクタの駆動終了から閉弁完了の時間を正確に算出する。そして、標準的な閉弁完了時間と比較し、インジェクタ駆動のパルス幅を調整し信号線ＷＩＤＴＨに出力する。例えば、算出された閉弁が完了するまでの時間が標準的な閉弁完了時間より長い場合は、信号線ＷＩＤＴＨのパルス幅を長くし、算出された閉弁が完了するまでの時間が標準的な閉弁完了時間より短い場合は、信号線ＷＩＤＴＨのパルス幅を短くする。

以上のように、第２の実施の形態による燃料噴射制御装置は、燃料圧力センサ７から、燃料圧力を示すアナログ信号を信号線ＰＩＮを経由して取り込み、内燃機関の運転条件に応じてインジェクタ３から噴射する燃料噴射量を制御するための演算を行う。したがって、信号線ＥＮ が1となる期間は、ある燃料圧力において、インジェクタの特性ばらつきにより、開弁が最も早くなるタイミングと、開弁が最も遅くなるタイミングを含むように設定することができ、電磁弁の開弁、および閉弁の誤検知を抑止するための適切なタイミングを提供することにより、電磁弁の開弁、および閉弁タイミングの精度を向上することが出来る。

さらに、インジェクタの開弁、閉弁タイミングは燃料圧力に大きく依存するが、燃料圧力から信号線ＴＨ＿Ｌ、および信号線ＴＨ＿Ｈの値を設定することで、信号線ＥＮが1となる期間を短くすることが出来る。これにより、開弁・閉弁検知部２０３は不連続点を検出するためのデータサンプリングのサンプル数を削減し、サンプリングの処理を少なくして、且つ開弁・閉弁検知部２０３のバッファメモリを小さくしてコストを削減することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した第１および第２の実施の形態を次のように変形して実施することができる。
（１）検知イネーブル生成部２０１は図３、図９に示す回路構成で説明したが、同等の機能をマイクロコンピュータとソフトウエアにより実現するようにしても良い。更に、燃料噴射制御装置１は図２、図８に示す回路構成で説明したが、少なくともその機能の一部はマイクロコンピュータとソフトウエアにより実現するように構成しても良い。この場合も、電磁弁の開弁、および閉弁を検知するためのデータ処理量を削減し、電磁弁の開弁、および閉弁を検知するためのハードウエアコストを削減することができる。

以上説明した本発明の燃料噴射制御装置１によれば、エンジンのクランク角度に同期してインジェクタ駆動パルスを出力するインジェクタ駆動パルス生成部２００と、インジェクタ駆動パルスに同期し、電磁コイルの電流を駆動して電磁弁の開閉を行う駆動回路２０４と、電磁弁の開弁、および閉弁を検知する開弁・閉弁検知部２０３と、インジェクタ駆動パルスに同期して計数を開始する計数部３０１と、計数部３０１の計数値が第一の閾値に達してから第二の閾値になるまでの期間に開弁・閉弁検知部２０３に電磁弁の開弁、および閉弁を検知させる検知イネーブル生成部２０１と、開弁・閉弁検知部２０３が開弁、および閉弁を検知した結果に基づいてインジェクタ駆動パルスのパルス幅を変える制御部２０２とを備えた。したがって、電磁弁の開弁、および閉弁の誤検知を抑止するための適切なタイミングを提供することにより、電磁弁の開弁、および閉弁タイミングの精度が向上する。

本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

１ 燃料噴射制御装置
２ クランク角度センサ
３ インジェクタ
７ 燃料圧力センサ
２００ インジェクタ駆動パルス生成部
２０１ 検知イネーブル生成部
２０２ 制御部
２０３ 開弁・閉弁検知部
２０４ 駆動回路

Claims (9)

1. エンジンのクランク角度に同期してインジェクタ駆動パルスを出力するインジェクタ駆動パルス生成部と、
   前記インジェクタ駆動パルスに同期し、電磁コイルの電流を駆動して電磁弁の開閉を行う駆動回路と、
   前記電磁弁の開弁、および閉弁を検知する検知部と、
   前記インジェクタ駆動パルスに同期して計数を開始する計数部と、
   前記計数部の計数値が第一の閾値に達してから第二の閾値になるまでの期間に前記検知部に前記電磁弁の開弁、および閉弁を検知させる検知有効化部と、
   前記検知部が開弁、および閉弁を検知した結果に基づいて前記インジェクタ駆動パルスのパルス幅を変える制御部とを備えたことを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 請求項１に記載の燃料噴射制御装置において、
   前記計数部は、前記インジェクタ駆動パルスの立ち上がり、および立下りエッジに同期して前記計数を開始することを特徴とする燃料噴射制御装置。
3. 請求項１または２に記載の燃料噴射制御装置において、
   前記検知有効化部は、前記計数部の計数値が前記第一の閾値に達したことを比較する第一の比較器と、前記計数部の計数値が前記第二の閾値に達したことを比較する第二の比較器とを有し、前記第一の比較器と前記第二の比較器に基づいて前記期間を定めることを特徴とする燃料噴射制御装置。
4. 請求項１に記載の燃料噴射制御装置において、
   前記制御部は、前記インジェクタ駆動パルスの立ち上がり、および立下りから前記検知部による開弁、および閉弁の検知までの時間に基づいて前記インジェクタ駆動パルスのパルス幅を変えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
5. 請求項１に記載の燃料噴射制御装置において、
   前記検知部が開弁、および閉弁を検知した時点の前記計数部の計数値を記憶する計数値保持部を備え、
   前記制御部は、前記計数値保持部に記憶された前記計数値に基づいて、前記インジェクタ駆動パルスの立ち上がり、および立下りから前記検知部による開弁、および閉弁の検知までの時間を求めることを特徴とする燃料噴射制御装置。
6. 請求項１に記載の燃料噴射制御装置において、
   前記計数部の計数値が前記第一の閾値に達した時点の前記計数部の計数値を記憶する計数値保持部を備え、
   前記検知部は、前記計数部の計数値が前記第一の閾値に達した時点から開弁、および閉弁が検知されるまでの経過時間を検出し、
   前記制御部は、前記計数値保持部に記憶された前記計数値と前記検出された前記経過時間に基づいて、前記インジェクタ駆動パルスの立ち上がり、および立下りから前記検知部による開弁、および閉弁の検知までの時間を求めることを特徴とする燃料噴射制御装置。
7. 請求項１に記載の燃料噴射制御装置において、
   前記第一の閾値および前記第二の閾値は燃料圧力に基づいて設定されることを特徴とする燃料噴射制御装置。
8. 請求項１の燃料噴射制御装置において、
   前記検知部は、前記電磁コイルへの通電電流を検出して得られた電流信号に表れる不連続点を検出して開弁と閉弁を検知することを特徴とする燃料噴射制御装置。
9. 請求項８の燃料噴射制御装置において、
   前記検知有効化部は、前記第一閾値と第二閾値とに基づいて前記電流信号の観測用ウインドウを設け、
   前記検知部は、前記観測用ウインドウ内で前記不連続点が検出されると前記開弁や閉弁を検知し、
   前記制御部は、前記検知部で開弁が検出された時刻と、閉弁が検出された時刻とに基づいて、前記インジェクタ駆動パルスのパルス幅を補正することを特徴とする燃料噴射制御装置。

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