JP2017061882A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パーシャルリフト噴射において燃料噴射量を高精度に制御する。
【解決手段】ＥＣＵ４０は、燃料噴射弁３０の弁体のリフト量がフルリフト位置に到達しない噴射パルスで燃料噴射弁３０を開弁駆動するパーシャルリフト噴射を実施する噴射制御部と、パーシャルリフト噴射の噴射パルスのオフ後に、弁体の閉位置への移動時における磁束変化により生じる誘導起電力の量に相関する第１パラメータを算出する第１算出部と、パーシャルリフト噴射の噴射パルスのオフ後に、誘導起電力の時系列変化に基づいて、弁体の閉位置の到達に伴い生じる電圧変曲点に相関する第２パラメータを算出する第２算出部と、第１パラメータと第２パラメータとに基づいて、噴射パルスの時間長を補正する補正部と、を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。

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として、例えば電磁駆動式のものが知られている。この種の燃料噴射弁においては、燃料噴射弁本体に内蔵されるソレノイドコイルへの通電時期及び通電時間を制御して、弁体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を制御している。

また近年では、微小噴射の要求に伴い、燃料噴射弁の弁体のリフト量がフルリフト位置に到達しないパーシャルリフト噴射を実施することが検討されており、そのパーシャルリフト噴射での噴射量ばらつきを解消する技術として例えば特許文献１の技術が知られている。特許文献１に記載のものでは、各気筒の燃料噴射弁ごとにソレノイドの端子電圧を検出する。そして、弁体が開弁状態から閉弁する際において、弁座と接触した後に可動子が弁体から離間する時の可動子の加速度の変化により誘導起電力が変化する場合に、ソレノイドの端子電圧の２階微分値が最大となるタイミングを弁体の閉弁タイミングとして判定し、その閉弁タイミングに基づいて噴射量ばらつきを認識することとしている。

ＷＯ２０１３／１９１２６７号公報

しかしながら、上記のように、弁体が開弁状態から閉弁する際に誘導起電力が変化する場合において、ソレノイドの端子電圧の２階微分値に基づいて閉弁タイミングを判定する構成では、弁体リフト量がある程度大きい領域、換言すれば噴射パルス幅がある程度長い領域でないと開弁タイミングを正しく判定することができないと考えられる。この場合、パーシャルリフト噴射は微小噴射を行うものであるが、その微小噴射での弁体の閉弁タイミングを判定することが困難になるため、技術上の改善の余地があると考えられる。

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、パーシャルリフト噴射において燃料噴射量を高精度に制御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。

本発明は、
電磁駆動式の燃料噴射弁（３０）を備えた内燃機関（１１）の燃料噴射制御装置（４０）であって、
前記燃料噴射弁の弁体（３４）のリフト量がフルリフト位置に到達しない噴射パルスで前記燃料噴射弁を開弁駆動するパーシャルリフト噴射を実施する噴射制御部と、
前記パーシャルリフト噴射の噴射パルスのオフ後に、前記弁体の閉位置への移動時における磁束変化により生じる誘導起電力の量に相関する第１パラメータを算出する第１算出部と、
前記パーシャルリフト噴射の噴射パルスのオフ後に、前記誘導起電力の時系列変化に基づいて、前記弁体の閉位置の到達に伴い生じる電圧変曲点に相関する第２パラメータを算出する第２算出部と、
前記第１パラメータと前記第２パラメータとに基づいて、前記噴射パルスの時間長を補正する補正部と、
を備えることを特徴とする。

電磁駆動式の燃料噴射弁において弁体が開位置から閉位置に移動する際には、磁気回路における磁束の変化に伴い誘導起電力が生じ、その誘導起電力が燃料噴射弁の端子電圧に重畳する。このとき、誘導起電力は、磁気回路における磁束の変化に応じて増加し、パーシャルリフト噴射での弁体のリフト位置に応じて誘導起電力量が相違する。ゆえに、誘導起電力量を監視することで、パーシャルリフト噴射での弁体リフト量のばらつきに起因する噴射量のずれを求めることができる。また、弁体が閉位置に到達する際には弁体の移動が停止することで誘導起電力の変化の傾きに変動が生じる。つまり、燃料噴射弁の端子電圧において電圧変曲点が生じる。電圧変曲点を算出することで、弁体の閉弁タイミングのばらつきに起因する噴射量のずれを求めることができる。

ここで、誘導起電力量に相関する第１パラメータは、誘導起電力量を求める上で燃料噴射弁の磁気回路や駆動回路の公差によるばらつきを外乱として誤差が生じるおそれがある。ただし第１パラメータは、弁体リフト量が比較的小さい領域においても誘導起電力量を精度低下を伴うことなく求められるものとなっている。これに対して、電圧変曲点に相関する第２パラメータは、弁体リフト量が比較的小さい領域では誘導起電力量の変化が小さくなることから算出精度が低下するものの、誘導起電力の時系列変化に基づき算出されるものであることから、燃料噴射弁の磁気回路や駆動回路の公差によるばらつきの影響を受けにくいものとなっている。

上記構成では、各々異なる算出手法により、誘導起電力量に相関する第１パラメータと電圧変曲点に相関する第２パラメータとを算出し、それら第１パラメータ及び第２パラメータに基づいて噴射パルスの時間長を補正することとしたため、第１パラメータに基づいて補正を実施する場合の課題を、第２パラメータに基づく補正を組み合わせることで抑制することが可能となる。つまり、第１パラメータに基づく補正では、磁気回路や駆動回路の公差によるばらつきに起因する精度低下が懸念されるが、第２パラメータに基づく補正を組み合わせることで、上記の精度低下を抑制できる。その結果、パーシャルリフト噴射において燃料噴射量を高精度に制御することができる。

エンジン制御システムの概略構成を示す図。 （ａ）は燃料噴射弁のフルリフト状態を示す図、（ｂ）は燃料噴射弁のパーシャルリフト状態を示す図。 燃料噴射弁の噴射パルス幅と実噴射量との関係を示す図。 燃料噴射弁において噴射パルスのオフ後の挙動を説明するためのタイムチャート。 起電力到達時間Ｔdiff1 及び電圧変曲点時間Ｔdiff2 の算出手順を示す機能ブロック図。 起電力計測時間Ｔdiff1 及び電圧変曲点時間Ｔdiff2 の算出の概要を示すタイムチャート。 起電力計測時間Ｔdiff1 の算出処理を示すフローチャート。 電圧変曲点時間Ｔdiff2 の算出処理を示すフローチャート。 噴射量学習処理を示すフローチャート。 噴射量学習値Δｑの算出を説明するための説明図。 気筒ごとの噴射量補正を説明するための説明図。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、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駆動式の燃料噴射弁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毎に点火プラグ２２が取り付けられ、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、空燃比センサ、酸素センサ等の排出ガスセンサ２４が設けられている。排出ガスセンサ２４の下流側には、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。クランク軸の外周側には、クランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２８が取り付けられ、このクランク角センサ２８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に逐次入力される。

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、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶されている制御プログラムを用い、各種センサの検出信号に基づいてエンジン１１の各種制御を実施する。ＥＣＵ４０が燃料噴射制御装置に相当する。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。

燃料噴射制御についてより詳しくは、ＥＣＵ４０は、燃料噴射制御を実施するエンジン制御用のマイコン４１や、燃料噴射弁駆動用の駆動ＩＣ４２を備えている。マイコン４１は、例えばエンジン回転速度やエンジン負荷等のエンジン運転状態に基づい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いて噴射パルス幅（噴射時間）を算出し、その噴射パルス幅を駆動ＩＣ４２に出力する。駆動ＩＣ４２は、噴射パルス幅に基づき生成された噴射パルスで燃料噴射弁３０を開弁駆動して要求噴射量分の燃料を噴射させる。

燃料噴射弁３０には、マイナス端子電圧を検出する電圧センサ４３が設けられており、その電圧センサ４３の検出結果はＥＣＵ４０に対して逐次出力される。

また本実施形態では、燃料噴射弁３０の一駆動態様として、燃料噴射弁３０の弁体がフルリフト位置に到達する前のパーシャルリフト状態で弁体のリフトを終了させ、その状態で所望量の燃料を噴射するパーシャルリフト噴射を実施することとしており、そのパーシャルリフト噴射を図２を用いて簡単に説明する。なお、図２において（ａ）はフルリフト噴射時の動作を示し、（ｂ）はパーシャルリフト噴射時の動作を示している。

図２に示すように、燃料噴射弁３０は、通電により電磁力を生じさせる電磁部としてのコイル３１と、磁性体よりなる固定コア３２と、磁性体よりなり電磁力によって固定コア３２の側に吸引される可動コア３３と、可動コア３３と一体的に駆動されるニードル状の弁体３４と、弁体３４を閉弁側に付勢する第１スプリング３５と、可動コア３３を反閉弁側に付勢する第２スプリング３６とを有している。そして、コイル３１への通電に伴い弁体３４が弁座から離れて開弁位置に移動することで、燃料噴射弁３０が開弁状態となり、燃料噴射が行われる。なお、第２スプリング３６の付勢力は、第１スプリング３５の付勢力よりも小さく設定されている。

図２（ａ）、（ｂ）では噴射パルス幅（通電期間）が相違しており、（ａ）に示すように噴射パルス幅が比較的長くなる場合、すなわち弁体リフト量がフルリフト量となる場合には、弁体３４が、可動コア３３が固定コア３２側のストッパ３２ａに突き当たる位置であるフルリフト位置に到達する。一方、（ｂ）に示すように、噴射パルス幅が比較的短くなる場合、すなわち弁体リフト量がパーシャルリフト量となる場合には、弁体３４が、可動コア３３がストッパ３２ａに突き当たる手前の状態であり、フルリフト位置に到達しないパーシャルリフト状態となる。そして、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、可動コア３３と弁体３４と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。なお、可動コア３３と弁体３４とが別体で構成されているため、弁体３４が閉位置に到達した際には、弁体３４はその閉位置で保持されるのに対し、可動コア３３は単独でより先端側に移動する。

燃料噴射弁３０では、図３に示すように、噴射パルス幅に対する実噴射量の変化特性のリニアリティ（直線性）が、パーシャルリフト領域、すなわち噴射パルス幅が短くて弁体３４のリフト量がフルリフト位置に到達しないパーシャルリフト状態となる領域で悪化する傾向がある。このパーシャルリフト領域では、弁体３４のリフト量のばらつきが大きくなって噴射量ばらつきが大きくなる傾向があり、噴射量ばらつきが大きくなると、排気エミッションやドライバビリティが悪化する可能性がある。

また、筒内噴射式のエンジン１１では、例えば多段噴射を実施する場合に微小噴射を実施することの要求が生じ、その微小噴射の実現にあたって、パーシャルリフト噴射が実施される。ただしこの場合、上述したとおりパーシャルリフト領域で噴射量ばらつきが生じる傾向があるため、その噴射量ばらつきに応じて噴射パルスを補正することが必要となる。そこで本実施形態では、微小噴射での噴射量ばらつきを把握すべく、噴射量ばらつきに相当する学習値を算出するためのばらつき学習を実施する。そして、その学習値を用いて噴射パルス幅を補正する。

本実施形態では特に、噴射量ばらつきの要因には、燃料噴射弁３０の弁体リフト量（すなわちパーシャルリフト噴射での最大リフト量）のばらつきに起因するものと、閉弁タイミングのばらつきに起因するものとの２つがあることに着目し、これら２つの要因を加味して学習値を算出する。

すなわち、燃料噴射弁３０において噴射パルスのオフに伴い可動コア３３及び弁体３４が開弁位置から閉弁位置に移動する際には、コイル３１、固定コア３２及び可動コア３３を含んでなる磁気回路において磁束の変化が生じ、その磁束の変化に応じて誘導起電力が生じる。この誘導起電力は燃料噴射弁３０のマイナス端子電圧に重畳する。この場合、パーシャルリフト噴射での弁体リフト量が相違すると、磁束の大きさが変わることで、誘導起電力の大きさ（誘導起電力量）が変わることとなる。つまり、弁体リフト量と誘導起電力量との間には相関関係がある。そこで、パーシャルリフト噴射の実施時において噴射パルスのオフ後に、誘導起電力量に相関する第１パラメータを算出し、その第１パラメータに基づいて噴射パルス幅を補正する。

また一方で、燃料噴射弁３０の弁体３４が開状態から閉状態に移行する際においては、弁体３４が閉弁位置に到達するまでは弁体３４と可動コア３３とが一体で動作し、弁体３４が閉弁位置に到達した後は可動コア３３のみが単独動作する。この場合、弁体３４が閉弁位置に到達する前後では可動コア３３の挙動（移動加速度）に差が生じるため、誘導起電力の変化にも影響が及び、ひいては燃料噴射弁３０のマイナス端子電圧に変化が生じる。つまり、燃料噴射弁３０のマイナス端子電圧における電圧変曲点と燃料噴射弁３０の閉弁タイミングとの間には相関関係があり、燃料噴射弁３０の電圧変曲点により閉弁タイミングを把握できる。そこで、パーシャルリフト噴射の実施時において噴射パルスのオフ後に、燃料噴射弁３０のマイナス端子電圧における電圧変曲点に相関する第２パラメータを算出し、その第２パラメータに基づいて噴射パルス幅を補正する。

ちなみに、燃料噴射弁３０において可動コア３３と弁体３４とが別体でなく一体に構成されている場合にも、やはり弁体３４が閉弁位置に達する前後で誘導起電力の変化に影響が及ぶことになる。そのため、誘導起電力の変化に基づいて噴射パルス幅を補正することが可能となっている。

図４は、燃料噴射弁３０において噴射パルスのオフ後の挙動を説明するためのタイムチャートである。図４では、タイミングｔ１でパーシャルリフト噴射の噴射パルスがオフにされ、それに伴い燃料噴射弁３０のマイナス端子にテール電圧が生じることが示されている。なお、リフト量として、可動コア３３のコアリフト量が実線で示され、弁体リフト量が一点鎖線で示されている。

図４において、タイミングｔ１で噴射パルスのオフによりコイル３１への通電が停止されると、それに伴い燃料噴射弁３０のマイナス端子電圧Ｖm が図示のごとく増加変化する。そしてその後、コアリフト量の減少側への変化に応じてマイナス端子電圧Ｖm が減少変化する。このとき、タイミングｔ２以降においてマイナス端子電圧Ｖm に誘導起電力が重畳しており、その誘導起電力量は、コアリフト量のピーク値（弁体リフト量のピーク値も同じ）に応じたものとなっている。なお、誘導起電力量の大きさが電圧差として示されている。

そして、タイミングｔ３で弁体３４が閉弁位置に到達すると、それ以降、可動コア３３が単独で移動する。このとき、タイミングｔ２以降においては誘導起電力が徐々に増加し、閉弁タイミングであるタイミングｔ３になると誘導起電力の増加率が減少する。つまり、タイミングｔ３の前後では可動コア３３の移動加速度が変化し、タイミングｔ３は、マイナス端子電圧Ｖm の電圧変曲点となっている。

本実施形態では、上記図４のような挙動に着目し、パーシャルリフト噴射の噴射パルスのオフ後に燃料噴射弁３０のマイナス端子電圧Ｖm を取得し、そのマイナス端子電圧Ｖm に基づいて、燃料噴射弁３０の弁体リフト量のばらつきを示す指標（第１パラメータ）として起電力計測時間Ｔdiff1 を算出するとともに、閉弁タイミングのばらつきを示す指標（第２パラメータ）として電圧変曲点時間Ｔdiff2 を算出する。起電力計測時間Ｔdiff1 及び電圧変曲点時間Ｔdiff2 の算出手順について図５を用いて説明する。

ＥＣＵ４０は、パーシャルリフト噴射の噴射パルスのオフ後に、燃料噴射弁３０のマイナス端子電圧Ｖm をノイズ成分の周波数よりも低い第１周波数ｆ1 をカットオフ周波数とする第１ローパスフィルタでフィルタ処理（なまし処理）して第１フィルタ電圧Ｖsm1 を算出するとともに、マイナス端子電圧Ｖm を第１周波数ｆ1 よりも低い第２周波数ｆ2 をカットオフ周波数とする第２ローパスフィルタでフィルタ処理（なまし処理）して第２フィルタ電圧Ｖsm2 を算出する。なお、第２ローパスフィルタのフィルタ処理が「第１なまし処理」に相当し、第１フィルタ電圧Ｖsm1 が「第１なまし処理を実施していない端子電圧の非なまし値」に相当し、第２フィルタ電圧Ｖsm2 が「第１なまし処理を実施した端子電圧のなまし値」に相当する。

そして、ＥＣＵ４０は、第１フィルタ電圧Ｖsm1 と第２フィルタ電圧Ｖsm2 との差分Ｖdiff1 （＝Ｖsm1 −Ｖsm2 ）を算出し、所定の基準タイミングから差分Ｖdiff1 が所定の閾値Ｖt になるまでの時間を起電力計測時間Ｔdiff1 として算出する。この起電力計測時間Ｔdiff1 は、燃料噴射弁３０の弁体リフト量に応じて、換言すれば、弁体リフト量に依存して生じる誘導起電力量に応じて変化する検出指標である。差分Ｖdiff1 は「誘導起電力量の相当値」である。なお、基準タイミングは例えば噴射パルスのオンタイミング又はオフタイミングである。閾値Ｖt は、燃圧や燃温等に応じて算出されるとよい。あるいは、閾値Ｖt を予め設定した固定値としてもよい。

また、ＥＣＵ４０は、差分Ｖdiff1 をノイズ成分の周波数よりも低い第３周波数ｆ3 をカットオフ周波数とする第３ローパスフィルタでフィルタ処理（なまし処理）して第３フィルタ電圧Ｖdiff.sm3を算出するとともに、差分Ｖdiff1 を第３周波数ｆ3 よりも低い第４周波数ｆ4 をカットオフ周波数とする第４ローパスフィルタでフィルタ処理（なまし処理）して第４フィルタ電圧Ｖdiff.sm4を算出する。なお、第４ローパスフィルタのフィルタ処理が「第２なまし処理」に相当し、第３フィルタ電圧Ｖdiff.sm3が「第２なまし処理を実施していない１階差分の非なまし値」に相当し、第４フィルタ電圧Ｖdiff.sm4が「第２なまし処理を実施した１階差分のなまし値」に相当する。

そして、ＥＣＵ４０は、第３フィルタ電圧Ｖdiff.sm3と第４フィルタ電圧Ｖdiff.sm4との差分を２階差分Ｖdiff2 （＝Ｖdiff.sm3−Ｖdiff.sm4）として算出し、この２階差分Ｖdiff2 が極値となるタイミング、すなわち例えば２階差分Ｖdiff2 が増加しなくなったタイミングを、差分Ｖdiff1 において変曲点が生じる電圧変曲点時間Ｔdiff2 として算出する。この場合、所定の基準タイミングから２階差分Ｖdiff2 が極値となるタイミングまでの時間を電圧変曲点時間Ｔdiff2 として算出する。この電圧変曲点時間Ｔdiff2 は、燃料噴射弁３０の閉弁タイミングに応じて、換言すれば、弁体３４の閉弁に伴い生じる電圧変曲点に応じて変化する検出指標である。基準タイミングは例えば噴射パルスのオンタイミング又はオフタイミングである。

図６は、起電力計測時間Ｔdiff1 及び電圧変曲点時間Ｔdiff2 の算出の概要を示すタイムチャートである。

図６において、噴射パルスのオフ後には、マイナス端子電圧Ｖm をフィルタ処理して得られた第１フィルタ電圧Ｖsm1 と第２フィルタ電圧Ｖsm2 とから差分Ｖdiff1 が算出され、その差分Ｖdiff1 と閾値Ｖt との比較により起電力計測時間Ｔdiff1 が算出される。また、差分Ｖdiff1 をフィルタ処理して得られた第３フィルタ電圧Ｖdiff.sm3と第４フィルタ電圧Ｖdiff.sm4とから２階差分Ｖdiff2 が算出され、その２階差分Ｖdiff2 が極値となるタイミングにより電圧変曲点時間Ｔdiff2 が算出される。

ところで、誘導起電力量、及びその誘導起電力量に基づき算出される起電力計測時間Ｔdiff1 は、パーシャルリフト噴射での弁体リフト量（要求リフト量）が小さい領域であっても算出が可能となる。ただし、燃料噴射弁３０の磁気回路や駆動回路での公差等が外乱となることに起因して精度低下が懸念される。これに対し、閉弁タイミングでのマイナス端子電圧Ｖm の時系列変化に基づき算出される電圧変曲点時間Ｔdiff2 は、パーシャルリフト噴射での弁体リフト量が小さい領域で、弁体の移動速度が小さいこと（すなわち誘導起電力量の変化が小さいこと）に起因して精度低下が懸念される。ただし、時系列変化の相対量をパラメータとしているため、磁気回路や駆動回路での公差等の影響を受けないものとなっている。

本実施形態では、かかる事情を考慮し、起電力計測時間Ｔdiff1 と電圧変曲点時間Ｔdiff2 とに基づいて、換言すれば誘導起電力量と電圧変曲点とに基づいて、噴射パルス幅を補正することとしている。この場合、噴射パルス幅の補正に用いるパルス補正値として、パーシャルリフト噴射領域での微小噴射量に対する噴射量学習値Δｑを算出することとしている。

次に、ＥＣＵ４０による噴射量学習の処理について詳しく説明する。ここでは、起電力計測時間Ｔdiff1 の算出処理（図７）と、電圧変曲点時間Ｔdiff2 の算出処理（図８）と、噴射量学習処理（図９）とを説明する。これらの各処理は、ＥＣＵ４０により所定の演算周期で繰り返し実施される。上記各処理のうち少なくとも起電力計測時間Ｔdiff1 の算出処理と電圧変曲点時間Ｔdiff2 の算出処理とは、同一の噴射パルスのオフ時において実施される。つまり、これら２つの処理は並行して同時期に実施される。

まず図７に示す起電力計測時間Ｔdiff1 の算出処理において、ステップＳ１１では、パーシャルリフト噴射の実施中であるか否かを判定する。そして、パーシャルリフト噴射の実施中であれば、後続のステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、燃料噴射弁３０のマイナス端子電圧Ｖm を取得する。この場合、本処理の演算周期がマイナス端子電圧Ｖm のサンプリング周期Ｔs となっている。

その後、ステップＳ１３に進み、マイナス端子電圧Ｖm をノイズ成分の周波数よりも低い第１周波数ｆ1 をカットオフ周波数とする第１ローパスフィルタでフィルタ処理して第１フィルタ電圧Ｖsm1 を算出する。第１ローパスフィルタは、第１フィルタ電圧の前回値Ｖsm1(k-1)とマイナス端子電圧の今回値Ｖm(k)とを用いて第１フィルタ電圧の今回値Ｖsm1(k)を求める下記（１）式で実装されるデジタルフィルタである。

Ｖsm1(k)＝｛（ｎ1 −１）／ｎ1 ｝×Ｖsm1(k-1)＋（１／ｎ1 ）×Ｖm(k) …（１）
第１ローパスフィルタの時定数ｎ1 は、マイナス端子電圧Ｖm のサンプリング周波数ｆs （＝１／Ｔs ）と第１ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆ1 とを用いた下記（２）式の関係を満たすように設定されている。

１／ｆs ：１／ｆ1 ＝１：（ｎ1 −１） …（２）
その後、ステップＳ１４に進み、マイナス端子電圧Ｖm を第１周波数ｆ1 よりも低い第２周波数ｆ2 をカットオフ周波数とする第２ローパスフィルタでフィルタ処理して第２フィルタ電圧Ｖsm2 を算出する。第２ローパスフィルタは、第２フィルタ電圧の前回値Ｖsm2(k-1)とマイナス端子電圧の今回値Ｖm(k)とを用いて第２フィルタ電圧の今回値Ｖsm2(k)を求める下記（３）式で実装されるデジタルフィルタである。

Ｖsm2(k)＝｛（ｎ2 −１）／ｎ2 ｝×Ｖsm2(k-1)＋（１／ｎ2 ）×Ｖm(k) …（３）
第２ローパスフィルタの時定数ｎ2 は、マイナス端子電圧Ｖm のサンプリング周波数ｆs （＝１／Ｔs ）と第２ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆ2 とを用いた下記（４）式の関係を満たすように設定されている。

１／ｆs ：１／ｆ2 ＝１：（ｎ2 −１） …（４）
その後、ステップＳ１５に進み、第１フィルタ電圧Ｖsm1 と第２フィルタ電圧Ｖsm2 との差分Ｖdiff1 を算出する。なお、この差分Ｖdiff1 が０以上にならないようにガード処理して、マイナス成分だけを抽出するようにしてもよい。

その後、ステップＳ１６に進み、閾値Ｖt を取得するとともに、起電力計測時間の前回値Ｔdiff1(k-1) を取得する。

その後、ステップＳ１７に進み、噴射パルスがオフからオンに切り換わるタイミングであるか否かを判定する。噴射パルスがオフからオンに切り換わるタイミングであると判定された場合には、ステップＳ１８に進み、起電力計測時間の今回値Ｔdiff1(k)を「０」にリセットする。

一方、噴射パルスがオフからオンに切り換わるタイミングではないと判定された場合には、ステップＳ１９に進み、噴射パルスがオンであるか否かを判定する。噴射パルスがオンであると判定された場合には、ステップＳ２０に進み、起電力計測時間の前回値Ｔdiff1(k-1)に、本処理の演算周期である所定値Ｔs を加算することで起電力計測時間の今回値Ｔdiff1(k)を算出する。

また、噴射パルスがオンではないと判定された場合には、ステップＳ２１に進み、差分Ｖdiff1 が閾値Ｖt を越えたか否か、すなわち閾値Ｖt よりも小から大になったか否かを判定する。差分Ｖdiff1 がまだ閾値Ｖt を越えていないと判定された場合には、ステップＳ２０に進み、起電力計測時間Ｔdiff1 に所定値Ｔs を加算する処理を継続する。

また、差分Ｖdiff1 が閾値Ｖt を越えたと判定された場合には、起電力計測時間Ｔdiff1 の算出が完了したと判断して、ステップＳ２２に進み、起電力計測時間の今回値Ｔdiff1(k)を前回値Ｔdiff1(k-1)に保持する。こうして、噴射パルスがオフからオンに切り換わる基準タイミングから差分Ｖdiff1 が閾値Ｖt を越えるタイミングまでの時間を起電力計測時間Ｔdiff1 として算出し、この起電力計測時間Ｔdiff1 の算出値を次の基準タイミングまで保持する。

次に、図８に示す電圧変曲点時間Ｔdiff2 の算出処理において、ステップＳ３１では、パーシャルリフト噴射の実施中であるか否かを判定する。そして、パーシャルリフト噴射の実施中であれば、後続のステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、第１フィルタ電圧Ｖsm1 と第２フィルタ電圧Ｖsm2 との差分Ｖdiff1 を算出する。なお、差分Ｖdiff1 の算出処理は、図７のステップＳ１２〜Ｓ１５の処理と同じである。図７の処理と図８の処理とが並行して実施される場合には、図７の処理で算出された差分Ｖdiff1 を取得する。

その後、ステップＳ３３では、差分Ｖdiff1 をノイズ成分の周波数よりも低い第３周波数ｆ3 をカットオフ周波数とする第３ローパスフィルタでフィルタ処理して第３フィルタ電圧Ｖdiff.sm3を算出する。第３ローパスフィルタは、第３フィルタ電圧の前回値Ｖdiff.sm3(k-1) と差分の今回値Ｖdiff(k) とを用いて第３フィルタ電圧の今回値Ｖdiff.sm3(k) を求める下記（５）式で実装されるデジタルフィルタである。

Ｖdiff.sm3(k) ＝｛（ｎ3 −１）／ｎ3 ｝×Ｖdiff.sm3(k-1)
＋（１／ｎ3 ）×Ｖdiff(k) …（５）
第３ローパスフィルタの時定数ｎ3 は、マイナス端子電圧Ｖm のサンプリング周波数ｆs （＝１／Ｔs ）と第３ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆ3 とを用いた下記（６）式の関係を満たすように設定されている。

１／ｆs ：１／ｆ3 ＝１：（ｎ3 −１） …（６）
その後、ステップＳ３４に進み、差分Ｖdiff1 を第３周波数ｆ3 よりも低い第４周波数ｆ4 をカットオフ周波数とする第４ローパスフィルタでフィルタ処理して第４フィルタ電圧Ｖdiff.sm4を算出する。第４ローパスフィルタは、第４フィルタ電圧の前回値Ｖdiff.sm4(k-1) と差分の今回値Ｖdiff(k) とを用いて第４フィルタ電圧の今回値Ｖdiff.sm4(k) を求める下記（７）式で実装されるデジタルフィルタである。

Ｖdiff.sm4(k) ＝｛（ｎ4 −１）／ｎ4 ｝×Ｖdiff.sm4(k-1)
＋（１／ｎ4 ）×Ｖdiff(k) …（７）
第４ローパスフィルタの時定数ｎ4 は、マイナス端子電圧Ｖm のサンプリング周波数ｆs （＝１／Ｔs ）と第４ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆ4 とを用いた下記（８）式の関係を満たすように設定されている。

１／ｆs ：１／ｆ4 ＝１：（ｎ4 −１） …（８）
なお、第３ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆ3 は、第１ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆ1 よりも高い周波数に設定され、第４ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆ4 は、第２ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆ2 よりも低い周波数に設定されている。つまり、ｆ3 ＞ｆ1 ＞ｆ2 ＞ｆ4 の関係を満たしている。

その後、ステップＳ３５に進み、第３フィルタ電圧Ｖdiff.sm3と第４フィルタ電圧Ｖdiff.sm4との差分を２階差分Ｖdiff2として算出した後、ステップＳ３６に進み、電圧変曲点時間の前回値Ｔdiff2(k-1)を取得する。

その後、ステップＳ３７に進み、噴射パルスがオフからオンに切り換わるタイミングであるか否かを判定する。噴射パルスがオフからオンに切り換わるタイミングであると判定された場合には、ステップＳ３８に進み、電圧変曲点時間の今回値Ｔdiff2(k)を「０」にリセットするとともに、完了フラグＦを「０」にリセットする。

一方、噴射パルスがオフからオンに切り換わるタイミングではないと判定された場合には、ステップＳ３９に進み、完了フラグＦが「０」であるか否かを判定し、完了フラグＦが「０」であると判定されれば、ステップＳ４０に進み、噴射パルスがオンであるか否かを判定する。そして、噴射パルスがオンであると判定された場合には、ステップＳ４１に進み、電圧変曲点時間の前回値Ｔdiff2(k-1)に、本処理の演算周期である所定値Ｔs を加算することで電圧変曲点時間の今回値Ｔdiff2(k)を算出する。

また、噴射パルスがオンではないと判定された場合には、ステップＳ４２に進み、２階差分の今回値Ｖdiff2(k)が前回値Ｖdiff2(k-1)よりも大きいか否かによって、２階差分Ｖdiff2 が増加しているか否かを判定する。この２階差分Ｖdiff2 が増加しなくなったときに２階差分Ｖdiff2 が極値であると判定する。２階差分の今回値Ｖdiff2(k)が前回値Ｖdiff2(k-1)よりも大きい、すなわち２階差分Ｖdiff2 が増加していると判定された場合には、ステップＳ４１に進み、電圧変曲点時間Ｔdiff2 に所定値Ｔs を加算する処理を継続する。

また、２階差分の今回値Ｖdiff2(k)が前回値Ｖdiff2(k-1)以下であると判定された場合には、電圧変曲点時間Ｔdiff2 の算出が完了したと判断して、ステップＳ４３に進み、電圧変曲点時間の今回値Ｔdiff2(k)を前回値Ｔdiff2(k-1)に保持するとともに、完了フラグＦに「１」をセットする。こうして、噴射パルスがオフからオンに切り換わる基準タイミングから２階差分Ｖdiff2 が極値となるタイミングまでの時間を電圧変曲点時間Ｔdiff2 として算出し、この電圧変曲点時間Ｔdiff2 の算出値を次の基準タイミングまで保持する。

また、図９に示す噴射量学習処理において、ステップＳ５１では、図７及び図８の処理により算出された起電力計測時間Ｔdiff1 と電圧変曲点時間Ｔdiff2 とを取得する。その後、ステップＳ５２では、起電力計測時間Ｔdiff1 について予め定めた噴射特性の基準値からのずれをずれ時間ΔＴ１として算出し、ステップＳ５３では、電圧変曲点時間Ｔdiff2 について予め定めた噴射特性の基準値からのずれをずれ時間ΔＴ２として算出する。なお、ずれ時間ΔＴ１，ΔＴ２が「ずれ補正値」に相当する。

その後、ステップＳ５４では、ずれ時間ΔＴ１，ΔＴ２を用いて噴射量学習値Δｑを算出し、そのΔｑを今回学習を実施した燃料噴射量（噴射パルス幅でも可）に対応付けてバックアップ用のメモリ（不揮発性記憶領域）に記憶する。

噴射量学習値Δｑの算出について図１０を用いて説明する。図１０には、起電力計測時間Ｔdiff1 と噴射量との相関関係が示されており、Ａ１は、既定特性点としての初期特性点である。また、図１０には、起電力計測時間Ｔdiff1 に対する噴射量の相関関係を示す特性線ＬＡが一次直線として示されている。なお、既定特性点は初期値以外でもよく、算出済みの前回値であってもよい。

この場合、初期特性点Ａ１が、電圧変曲点時間Ｔdiff2 に基づき算出されたずれ時間ΔＴ２により特性線ＬＡ上でシフトされて、第１特性点であるＡ２が求められる。また、そのＡ２を基準にして、起電力計測時間Ｔdiff1 に基づき算出されたずれ時間ΔＴ１により、特性線ＬＡ上で第２特性点である補正点Ａ３が求められる。そして、初期特性点Ａ１をシフトしたＡ２と補正点Ａ３との噴射量の差が噴射量学習値Δｑとして算出される。

また、噴射特性はエンジン１１の気筒ごとに付与されており、気筒ごとに噴射量学習が実施される。この場合、図１１に示すように、エンジン１１の気筒ごとに噴射量学習値Δｑが算出されるとよい。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

各々異なる算出手法により、誘導起電力量に相関する起電力計測時間Ｔdiff1 （第１パラメータ）と電圧変曲点に相関する電圧変曲点時間Ｔdiff2 （第２パラメータ）とを算出し、それらＴdiff1 ，Ｔdiff2 に基づいて噴射パルスの時間長を補正することとした。これにより、起電力計測時間Ｔdiff1 に基づいて補正を実施する場合の課題を、電圧変曲点時間Ｔdiff2 に基づく補正を組み合わせることで抑制できる。つまり、起電力計測時間Ｔdiff1 に基づく補正では、磁気回路や駆動回路の公差によるばらつきに起因する精度低下が懸念されるが、電圧変曲点時間Ｔdiff2 に基づく補正を組み合わせることで、上記の精度低下を抑制できる。その結果、パーシャルリフト噴射において燃料噴射量を高精度に制御することができる。

マイナス端子電圧Ｖm を第１ローパスフィルタ及び第２ローパスフィルタでそれぞれフィルタ処理して第１フィルタ電圧Ｖsm1 と第２フィルタ電圧Ｖsm2 とを算出するとともに、それらの差である差分Ｖdiff1 に基づいて起電力計測時間Ｔdiff1 を算出する構成とした。この場合、マイナス端子電圧Ｖm に誘導起電力が重畳する状態において、誘導起電力量に相関する第１パラメータ（Ｔdiff1 ）を容易かつ適正に算出できる。

また、差分Ｖdiff1 を第３ローパスフィルタ及び第４ローパスフィルタでそれぞれフィルタ処理して第３フィルタ電圧Ｖdiff.sm3と第４フィルタ電圧Ｖdiff.sm4とを算出するとともに、それらの差である２階差分Ｖdiff2 に基づいて電圧変曲点時間Ｔdiff2 を算出する構成とした。この場合、誘導起電力の時系列変化に則して、電圧変曲点に相関する第２パラメータ（Ｔdiff2 ）を容易かつ適正に算出できる。

起電力計測時間Ｔdiff1 により算出されたずれ時間ΔＴ１と、電圧変曲点時間Ｔdiff2 により算出されたずれ時間ΔＴ２とを補正値として用い、噴射量の初期特性値に対する噴射量学習値Δｑを算出する構成とした。これにより、噴射量の初期特性値に対する噴射量ずれを適切に把握し、ひいては燃料噴射量制御の精度向上を実現できる。

起電力計測時間Ｔdiff1 と燃料噴射弁３０の噴射量との関係を特性線ＬＡとして予め定めておき、その特性線ＬＡを用いて、各パラメータ（Ｔdiff1 ，Ｔdiff2 ）に対応するずれ時間ΔＴ１，ΔＴ２を流量換算しつつ、噴射量学習値Δｑを算出する構成とした。この場合、エンジンごとに特性線ＬＡを規定しておけば、いずれのエンジンにおいても適切に噴射量学習値Δｑを算出できる。

起電力計測時間Ｔdiff1 の算出処理と電圧変曲点時間Ｔdiff2 の算出処理とを、同一の噴射パルスのオフ時において実施する構成とした。つまり、起電力計測時間Ｔdiff1 の算出処理においてマイナス端子電圧Ｖm に基づいて算出した差分Ｖdiff1 （誘導起電力量の相当値）を、起電力計測時間Ｔdiff1 （第１パラメータ）の算出に用いるとともに、それと並行に同時期に実施される電圧変曲点時間Ｔdiff2 の算出処理において電圧変曲点時間Ｔdiff2 （第２パラメータ）の算出に用いるようにした。この場合、同一の端子電圧データを用いて各パラメータ（Ｔdiff1 ，Ｔdiff2 ）を算出することにより、噴射量ばらつきの学習精度を高めることができる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・上記実施形態では、起電力計測時間Ｔdiff1 の算出処理（図７）と電圧変曲点時間Ｔdiff2 の算出処理（図８）とを、同一の噴射パルスのオフに基づいて同時期に実施する構成としたが、これを変更してもよい。演算負荷等の事情により上記２つの処理を同時期に実施できない場合は、例えば電圧変曲点時間Ｔdiff2 の算出処理を先に実施し、その後に起電力計測時間Ｔdiff1 の算出処理を実施する。

・燃料噴射弁３０において弁体リフト量のばらつきは、主に経時的要因により生じると考えられる。また、閉弁タイミングのばらつきは、磁気回路や駆動回路の個体差に起因して生じると考えられる。この点に鑑み、閉弁タイミングのばらつきに対応する電圧変曲点時間Ｔdiff2 の算出を、例えば工場出荷時に初期学習として実施し、弁体リフト量のばらつきに対応する起電力計測時間Ｔdiff1 の算出を、所定周期で定期的に実施するようにしてもよい。

また、起電力計測時間Ｔdiff1 の算出の周期と、電圧変曲点時間Ｔdiff2 の算出の周期とを個別に各々設定してもよい。この場合、前者の周期を後者の周期よりも短くするとよい。

・上記実施形態では、第１パラメータとしての起電力計測時間Ｔdiff1 を算出する際に、第１ローパスフィルタのフィルタ処理により算出した第１フィルタ電圧Ｖsm1 と、第２ローパスフィルタのフィルタ処理により算出した第２フィルタ電圧Ｖsm2 との差を差分Ｖdiff1 として算出する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、マイナス端子電圧Ｖm と第２フィルタ電圧Ｖsm2 との差を差分Ｖdiff1 として算出してもよい。要するに、第１なまし処理（第２ローパスフィルタのフィルタ処理）を実施していない端子電圧Ｖm の非なまし値と第１なまし処理を実施した端子電圧Ｖm のなまし値との差を差分Ｖdiff1 （１階差分）として算出し、その差分Ｖdiff1 に基づいて起電力計測時間Ｔdiff1 を算出する構成であればよい。

・上記実施形態では、第２パラメータとしての電圧変曲点時間Ｔdiff2 を算出する際に、第３ローパスフィルタのフィルタ処理により算出した第３フィルタ電圧Ｖdiff.sm3と、第４ローパスフィルタのフィルタ処理により算出した第４フィルタ電圧Ｖdiff.sm4との差を２階差分Ｖdiff2 として算出する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、差分Ｖdiff1 と第４フィルタ電圧Ｖdiff.sm4との差を２階差分Ｖdiff2 として算出してもよい。要するに、第２なまし処理（第４ローパスフィルタのフィルタ処理）を実施していない差分Ｖdiff1 の非なまし値と第２なまし処理を実施した差分Ｖdiff1 のなまし値との差を２階差分Ｖdiff2 として算出し、その２階差分Ｖdiff2 に基づいて電圧変曲点時間Ｔdiff2 を算出する構成であればよい。

・なまし処理を実現する手段として、ローパスフィルタ以外のものを用いてもよい。例えば、移動平均、微分処理等の手段を用いてもよい。

・燃料噴射弁３０の端子電圧として、マイナス端子電圧に代えてプラス端子電圧を検出する構成としてもよい。

１１…エンジン（内燃機関）、３０…燃料噴射弁、３４…弁体、４０…ＥＣＵ（噴射制御部、第１算出部、第２算出部、補正部）。

Claims (5)

1. 電磁駆動式の燃料噴射弁（３０）を備えた内燃機関（１１）の燃料噴射制御装置（４０）であって、
   前記燃料噴射弁の弁体（３４）のリフト量がフルリフト位置に到達しない噴射パルスで前記燃料噴射弁を開弁駆動するパーシャルリフト噴射を実施する噴射制御部と、
   前記パーシャルリフト噴射の噴射パルスのオフ後に、前記弁体の閉位置への移動時における磁束変化により生じる誘導起電力の量に相関する第１パラメータを算出する第１算出部と、
   前記パーシャルリフト噴射の噴射パルスのオフ後に、前記誘導起電力の時系列変化に基づいて、前記弁体の閉位置の到達に伴い生じる電圧変曲点に相関する第２パラメータを算出する第２算出部と、
   前記第１パラメータと前記第２パラメータとに基づいて、前記噴射パルスの時間長を補正する補正部と、
   を備える内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記燃料噴射弁の端子電圧を取得する取得部を備え、
   前記第１算出部は、前記端子電圧に対して所定の第１なまし処理を実施するとともに、前記第１なまし処理を実施していない前記端子電圧の非なまし値と前記第１なまし処理を実施した前記端子電圧のなまし値との差を１階差分として算出し、その１階差分に基づいて前記第１パラメータを算出し、
   前記第２算出部は、前記１階差分に対して所定の第２なまし処理を実施するとともに、前記第２なまし処理を実施していない前記１階差分の非なまし値と前記第２なまし処理を実施した前記１階差分のなまし値との差を２階差分として算出し、その２階差分に基づいて前記第２パラメータを算出する請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記補正部は、前記第１パラメータに基づいて、予め求められている噴射特性の基準値に対するずれ補正値を算出するとともに、前記第２パラメータに基づいて前記噴射特性の基準値に対するずれ補正値を算出し、それら各ずれ補正値に基づいて、前記噴射パルスの時間長を補正するためのパルス補正値を算出する請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記補正部は、前記第１パラメータと燃料噴射量との相関関係において定められている特性線上で、既定特性点を前記第２パラメータに基づいてシフトさせて第１特性点を求めるとともに、その第１特性点を基準にして、前記第１パラメータに基づいて第２特性点を求め、前記第１特性点と前記第２特性点とにより、前記噴射パルスの時間長を補正するためのパルス補正値を算出する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記燃料噴射弁の端子電圧を取得する取得部を備え、
   前記第１算出部は、前記端子電圧に基づいて誘導起電力量の相当値を算出するとともに、その誘導起電力量の相当値に基づいて前記第１パラメータを算出し、
   前記第２算出部は、前記第１算出部による前記第１パラメータの算出と同時期に、前記第１算出部により算出された前記誘導起電力量の相当値を用いて前記第２パラメータを算出する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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