JP2019039407A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分割噴射を好適に実施することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】高電圧生成部(206)は、バッテリ電圧よりも高い電圧を示す高電圧を生成する。ドライバ(D)は、高電圧(210)による駆動電流を燃料噴射弁(105)へ供給して燃料噴射弁(105)を開弁し、バッテリ電圧(209)による駆動電流を燃料噴射弁(105)へ供給して燃料噴射弁(105)の開弁を保持する。マイコン(MC)のCPU（プロセッサ）は、分割噴射の第１の噴射の次の第２の噴射の噴射開始タイミングが、噴射が制限される期間を示す噴射制限期間に含まれる場合に、燃圧に基づいて噴射制限期間を補正する第１制御、及び補正後の噴射制限期間に基づいて第２の噴射の噴射開始タイミングを補正する第２制御を実施する。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関には、運転状態に応じて適切な燃料噴射量の演算を行い、燃料噴射弁を駆動させる燃料噴射制御装置が備えられている。燃料噴射弁は内蔵されているコイルに燃料噴射弁が開弁できる電流及び開弁状態を保持できる電流をそれぞれ流すことによって発生する磁気力によって燃料噴射弁を構成している弁体の開閉を行い、該開弁期間に応じた燃料の噴射を行う。噴射される燃料量は主に燃料の圧力と燃料噴射弁の噴口部の雰囲気圧力との差圧、弁体を開状態に維持し、燃料が噴射されている時間により決定される。従って適切な量の燃料噴射行うには、燃料の圧力に応じて燃料噴射弁の開弁を維持する時間を設定すると共に、弁体の開閉動作を迅速かつ精度良く行う必要がある。

しかしながら燃料噴射弁へ供給される駆動電圧が変化した場合、弁体の開動作には遅れの変化が伴う。上記駆動電圧の変化が発生する原因の１つに１サイクル中に複数回の分割燃料噴射を実行する際に各噴射の間隔が短すぎる状態で実行されることがある。

従来、各噴射の間隔が短すぎる事による、燃料噴射弁の駆動電圧変化による開弁応答遅れの変化を考慮して、分割燃料噴射弁駆動タイミングを変更する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１００７４８号公報

特許文献１に開示されるような技術では、噴射タイミングを補正することで、気筒間の燃料噴射量補正の簡素化を図りつつも、気筒毎の燃料噴射量ばらつきを低減できる一方で、噴射タイミングの自由度が損なわれる恐れがあった。

本発明の目的は、分割噴射を好適に実施することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、バッテリ電圧よりも高い電圧を示す高電圧を生成する高電圧生成部と、前記高電圧による駆動電流を燃料噴射弁へ供給して前記燃料噴射弁を開弁し、前記バッテリ電圧による駆動電流を前記燃料噴射弁へ供給して前記燃料噴射弁の開弁を保持するドライバと、分割噴射の第１の噴射の次の第２の噴射の噴射開始タイミングが、噴射が制限される期間を示す噴射制限期間に含まれる場合に、燃圧に基づいて前記噴射制限期間を補正する第１制御、及び補正後の前記噴射制限期間に基づいて前記第２の噴射の噴射開始タイミングを補正する第２制御を実施するプロセッサと、を備える。

本発明によれば、分割噴射を好適に実施することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明に関わる燃料噴射制御装置が適用される内燃機関の全体構成図である。 本発明に関わる燃料噴射制御装置の構成と、制御パラメータの挙動を示した１例である。 本発明に関わる分割噴射制御における高電圧供給期間、昇圧復帰期間、閉弁期間の関係を示した１例である。 本発明に関わる噴射制限期間において噴射開始を制限する理由を示した１例である。 本発明に関わる分割噴射制御における噴射開始タイミング制御の課題を示した１例である。 本発明に関わる燃圧と高電圧供給期間の関係について示した１例である。 本発明に関わる燃圧と閉弁期間の関係について示した１例である。 本発明に関わるバッテリ電圧と昇圧復帰期間の関係について示した１例である。 本発明に関わる燃圧と高電圧供給期間の関係式について示した1例である。 本発明に関わる燃圧と閉弁期間の関係式について示した１例である。 本発明に関わるバッテリ電圧と昇圧復帰期間の関係式について示した1例である。 本発明に関わる噴射制限期間の補正結果に基づき噴射開始タイミングを進角側に制御する場合の1例である。 本発明に関わる分割噴射における噴射開始タイミングの課題とその解決方法について示した１例である。 本発明に関わる、噴射制限期間の補正結果に基づき噴射タイミングを遅角側に制御する場合の１例である。

以下、本発明に関わる内燃機関と燃料噴射制御装置（内燃機関の制御装置）について、図面を用いて説明する。なお、前述した発明の目的と一部重複するが、本実施形態は、内燃機関の様々な運転状態によって演算、実行される燃料噴射タイミング制御においても、精度良く且つ自由度高く噴射タイミングを制御できる燃料噴射制御装置を提供、提案することを目的とする。

図1は、本発明に関わる内燃機関とその燃料噴射制御装置の基本構成例を示している。

図1において、内燃機関(101)に吸入される空気は、空気流量計(120)を通過し、スロットル弁(119)、コレクタ(115)の順に吸入にされ、その後、各気筒に備わる吸気管(110)、吸気弁(103)を介して燃焼室(121)に供給される。

一方、燃料は燃料タンク(123)から低圧燃料ポンプ(124)により、内燃機関(101)に備わる高圧燃料ポンプ(125)へ送られる。高圧燃料ポンプ(125)は、排気カム(128)が備わる排気カム軸(図示せず)から伝達される動力によって、高圧燃料ポンプ内に備わるプランジャーを上下に可動し、ECU(109)からの制御指令値に基づき、高圧燃料ポンプ(125)から吐出する燃料圧が所望の圧力になる様に吸入口に備わる開閉バルブをソレノイドにより制御する。

これにより高圧化された燃料は、高圧燃料配管(129)を介して、燃料噴射弁(105)へ送られ、燃料噴射弁(105)は、ECU(109)内に備わる燃料噴射制御装置(127)の指令に基づき、燃料を燃焼室(121)へ噴射する。

尚、内燃機関(101)には、高圧燃料ポンプ(125)を制御するため、高圧燃料配管(129)内の圧力を計測する燃料圧力センサ(126)が備わっている。ECU(109)は、このセンサ値に基づき、高圧燃料配管内(129)の燃料圧を所望の圧力になる様、所謂フィードバック制御を行うことが一般的である。更に内燃機関(101)には、燃焼室(121)毎に点火コイル(107)、点火プラグ(106)が備わり、ECU(109)により、所望のタイミングで点火コイル(107)への通電制御と点火プラグ(106)による点火制御が行われる仕組みとなっている。

これにより、燃焼室(121)内で吸入空気と燃料が混ざった混合気は、点火プラグ(106)から放たれる火花により燃焼し、この圧力によりピストン(102)を押し下げる。燃焼により生じた排気ガスは、排気弁(104)を介して、排気管(111)に排出され、排気管(111)には、この排気ガスを浄化するための三元触媒(112)が備えられている。

ECU(109)には、燃料噴射制御装置(127)が内蔵され、内燃機関(101)のクランク軸(図示せず)角度を計測するクランク角度センサ(116)、吸入空気量を示す空気流量計(120)、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ(113)、運転者が操作するアクセルの開度を示すアクセル開度センサ(122)、燃料圧力センサ(126)等の信号が入力される。
各センサから入力された信号について更に述べると、ＥＣＵ(109)は、アクセル開度センサ(122)信号から、内燃機関(101)の要求トルクを算出するとともに、アイドル状態であるか否かの判定等を行う。また、クランク角度センサ(116)の信号から、内燃機関の回転速度(以下、エンジン回転数)を演算する回転数検出手段と、水温センサ(108)から得られる内燃機関(101)の冷却水温と内燃機関始動後の経過時間等から三元触媒(112)が暖機された状態であるか否かを判断する手段などが備えられている。

また、ECU(109)は、要求トルクなどから、内燃機関(101)に必要な吸入空気量を算出し、それに見合った開度信号をスロットル弁(119)に出力する。燃料噴射制御装置(127)は、吸入空気量に応じた燃料量を算出して燃料噴射弁(105)に燃料噴射信号を出力する。ECU(109)は、更に点火コイル(107)に点火信号を出力する。

図2に本発明の燃料噴射制御装置の構成の１例と、燃料噴射弁駆動に関する諸パラメータの燃料噴射弁駆動時の挙動の1例を示す。

燃料噴射制御装置(127)は、燃料噴射パルス信号演算部(201)、燃料噴射駆動波形指令部(202)、エンジン状態検知部(203)、駆動IC(208)、高電圧生成部(206：昇圧装置)、燃料噴射弁駆動部(207a、207b)を備える。なお、燃料噴射パルス信号演算部(201)、燃料噴射駆動波形指令部(202)は、例えば、マイコン(MC)のCPU（Central Processing Unit）が所定のプログラムを実行することにより実現される。また、エンジン状態検知部(203)は、例えば、マイコン(MC)の入出力回路により実現される。

エンジン状態検知部(203)はエンジン回転数、吸入空気量、冷却水温度、燃料温度、バッテリ電圧やエンジンの故障状態などの各種情報を集約・提供する。燃料噴射パルス信号演算部(201)は、燃料噴射弁(105)の燃料噴射期間を規定する噴射パルス幅や噴射開始タイミング、噴射終了タイミングを演算し、噴射開始タイミングを1気筒1サイクル内にて複数回設定する場合は、各噴射パルスの間隔を制御する噴射制限期間を演算した後に噴射開始タイミングを演算する。燃料噴射駆動波形指令部(202)は、燃料噴射弁(105)の開弁と開弁状態を維持するために供給する駆動電流の指令値を算出し、駆動IC(208)へ出力する。

高電圧生成部(206)は、ヒューズ(204)とリレー(205)を介して供給されるバッテリ電圧(209)を元に、電磁ソレノイド式の燃料噴射弁(105)が開弁する際に必要となる高い電源電圧(以下、高電圧：210)を生成する。すなわち、高電圧生成部(206)は、バッテリ電圧よりも高い電圧を示す高電圧を生成する。

また、高電圧生成部(206)は、駆動IC(208)からの指令に基づき、所望の目標高電圧に至る様にバッテリ電圧(209)を昇圧する。これにより、燃料噴射弁(105)の電源として、弁体の開弁力確保を目的とした高電圧(210)と開弁した後に弁体が閉弁しない様に開弁保持をさせるバッテリ電圧(209)の2系統が備わることになる。

燃料噴射弁(105)の上流側と下流側に燃料噴射弁駆動部(207a、207b)が備わり、燃料噴射弁(105)に対し駆動電流の供給を行う。駆動IC(208)は、噴射パルス幅と駆動電流波形に基づきスイッチである燃料噴射弁駆動部(207a、207b)を切り替え、燃料噴射弁(105)に印加される高電圧(210)もしくはバッテリ電圧(209)を制御することで、燃料噴射弁(105)へ供給する駆動電流を制御する。

ここで、駆動IC(208)、燃料噴射弁駆動部(207a、207b)は、ドライバ(D)を構成する。ドライバ(D)は、高電圧(210)による駆動電流を燃料噴射弁(105)へ供給して燃料噴射弁(105)を開弁し、バッテリ電圧(209)による駆動電流を燃料噴射弁(105)へ供給して燃料噴射弁(105)の開弁を保持する。

以上から、内燃機関の燃焼に必要な、燃料噴射弁の駆動制御及び燃料噴射量を最適に制御する。

図2下段に燃料噴射パルス信号演算部(201)から出力された燃料噴射パルス210aの挙動に対する燃料噴射弁(105)の開弁に供される高電圧(210)の挙動211、前記高電圧を含む燃料噴射弁駆動電流の挙動212、および燃料噴射弁(105)の弁挙動213の関係を示した１例である。

図２下段の燃料噴射パルス信号を時間T２０１にて駆動ＩＣ(208)が受け取ると、駆動ＩＣ(208)は、燃料噴射パルス幅信号の立ち上がり時に、燃料噴射弁駆動部(Hi)(207a)、燃料噴射弁駆動部(Low)(207b)を同時にONにし、燃料噴射弁の迅速な開弁に必要な開弁電流を供給する。

この時、燃料噴射弁駆動部(Hi)(207a)は高電圧(210)を導通し、バッテリ電圧(209)を遮断するよう制御される。そのため燃料噴射弁(105)には、高電圧(210)が印加され、開弁電流Ip1が供給される。この時、図２下段の高電圧として示すように燃料噴射弁(105)の開弁電流Ip1を導通した期間(T203-T201)において消費されたエネルギーの分だけ高電圧(210)はVh１まで降下し、その後、高電圧生成部(206)により所望の基準値に復帰するように所定の期間(T206-T203)を費やして制御される。

次に、燃料噴射弁(105)に流れる電流が所定の開弁電流値に到達すると、駆動ＩＣ(208)は燃料噴射弁駆動部(Hi)(207a)をOFFにする。

前記開弁電流値に到達した後、燃料噴射弁(105)に流れる電流が燃料噴射弁(105)の開弁を維持できる第１の目標値Ih1に近づくと、駆動ＩＣ(208)は、燃料噴射弁駆動部(Hi)(207a)をONとする。この時、燃料噴射弁駆動部(Hi)(207a)はバッテリ電圧(209)を導通し、高電圧(210)を遮断するよう制御される。高電圧を遮断した後、所定時間経過した時には、電流値を、開弁を維持できる程度の第２の目標値に保つように、燃料噴射弁駆動部(Hi)(207a) のバッテリ電圧(209)供給回路のスイッチをON、OFFする事も可能である。その後、燃料噴射パルス幅信号の立ち下がり(T204)と同時に、燃料噴射弁駆動部(Hi)(207a)、燃料噴射弁駆動部(Low)(207b)の全てをＯＦＦし、燃料噴射弁への電流の供給は停止される。

燃料噴射弁(105)の開、閉弁は、燃料噴射制御装置127内部の回路や、燃料噴射弁(105)までのハーネスに起因する電流の応答遅れ、発生する磁力や弁体の応答遅れによって、開弁時は、応答遅れ時間後に燃料噴射弁(105)の弁体が完全に開弁位置に移動し、閉弁時は、応答遅れ時間T205-T204後に燃料噴射弁(105)の弁体が完全に閉弁位置に移動する。

図３は、本発明に関わる、燃料噴射パルス信号を複数回に分割して噴射する場合の燃料噴射パルスと、各回の噴射パルス間隔の関係の１例を示す図である。

複数回に分割して噴射する場合、噴射パルスの間隔を適切に管理しなければ噴射毎の噴射ばらつきが増大してしまう。ばらつきが増大する理由については図４にて説明し、本図では噴射パルスの間隔の制御方法について説明する。

噴射パルスの間隔は高電圧の挙動302と弁変位の挙動303の所定の期間を管理しなければならない。即ち、開弁電流にて燃料噴射弁を駆動するための高電圧供給期間304、高電圧が高電圧生成部により基準値まで昇圧される昇圧復帰期間305、および噴射パルスOFFから弁挙動が閉弁完了するまでの閉弁期間306により管理する。

噴射パルスの間隔は、噴射パルスOFFのタイミング(T309)から、前記昇圧復帰期間305の終了タイミング(T311)あるいは前記閉弁期間306の終了タイミング(T310)のうち最も遅角側にあるタイミング(図3ではT311)までの期間を噴射制限期間(図3においてはT311-T309)とする。

次回の分割噴射の噴射開始タイミングは前記噴射制限期間より遅角側に設定する。

また、次回の分割噴射タイミングがT311より進角側に設定された場合でも、噴射ばらつきを防止するため、噴射開始タイミングはT311まで遅角方向に制御される。

次に、図4を用いて、噴射制限期間内にて次回の噴射パルスを設定し駆動した場合の、噴射ばらつきへの影響の例を示す。

噴射制限期間は、図４の斜線で示す区間（T406-T404）で示す。前記噴射制限期間は図３で説明したように、前回噴射パルスのOFFタイミング(T404)に対し、高電圧の挙動302が基準値に戻るタイミングT406と弁挙動303の閉弁完了タイミングT405のどちらか遅角側にあるタイミング(図４ではT406)によって規定される。

ここで、マイコン(MC)のCPU（プロセッサ）は、第１の噴射の噴射パルス（燃料噴射指令）がオフになるタイミング（T404）を噴射制限期間の始期として設定し、閉弁期間の終期（閉弁完了タイミングT405）と高電圧の昇圧復帰期間の終期（タイミングT406）のうち遅い方を噴射制限期間の終期として設定する。これにより、後述するように、分割噴射の精度を向上することができる。

噴射制限期間による制御を設けず、噴射制限区間の終了タイミングT406より進角側において1回目の分割噴射と同量の燃料を噴射しようと2回目の分割噴射を開始(T407)すると、例えば図4の中段に示すように、開弁電流Ipを駆動する高電圧が所定の電圧基準値に達せず、2回目の分割噴射は基準値より低い電圧Vh01にて噴射を開始することになる。従って所望の電圧基準値より電圧が低いために駆動電流が所望の開弁電流Ipに到達する時間が遅れ、開弁タイミングが変化することで所望の噴射タイミングとのずれが生じ噴射ばらつきの原因となる。

また弁挙動においても開弁に要する時間が遅れる方向にずれるため開弁挙動ばらつきが生じ、所望の噴射量を噴射するためには開弁時間が遅れた分の噴射パルス幅補正が必要になり噴射量補正制御が複雑化する。

別の例として図４の下段に示すように、1回目の分割噴射の噴射終了タイミングと2回目の分割噴射開始タイミングを近づけすぎ、1回目の分割噴射の閉弁完了前に2回目の分割噴射の開弁電流が入力される場合、燃料噴射弁が閉弁しないまま2回目の分割噴射が開始されてしまい、分割噴射制御が成立しなくなる。

このように、噴射制限期間を設けず噴射タイミングの制御を行うと、1回目の分割噴射、2回目の分割噴射ともに所望の噴射制御とならず期待する燃焼状態が実現できないため、出力の低下や燃費の悪化につながる。

次に、図５を用いて噴射制限期間を設けることで生じる噴射タイミング制御の課題について1例を用いて説明する。

噴射開始タイミングは、場合により燃料がピストンやシリンダに付着することで燃費が悪化するシーンや、燃焼行程中や排気行程中など筒内直接噴射する燃料噴射弁では噴射を実行しないシーンがある。そのため噴射開始タイミングを設定可能な有効噴射期間(T507-T501)がある。

複数回の分割噴射を行う場合でも有効噴射期間にて各回の噴射開始タイミングを設定する。図５は5回の分割噴射の例を示す。

1回目の噴射開始タイミングがT502、2回目はT503、3回目はT504、4回目はT505a、5回目はT506にて設定する。いずれの噴射開始タイミングも有効噴射期間内にて噴射が終了するよう制御され設定される。また、各噴射パルスに対し噴射制限期間500が設定される。ここで設定される噴射制限期間500は、当該燃料噴射弁の動作を鑑み、高電圧供給期間、昇圧復帰期間、閉弁期間の取りうる最大値を設定する。最大値を設定する理由は、噴射間隔が接近することで生じる噴射ばらつきを確実に防止するためである。

1回目の噴射を開始し、噴射パルスのOFFタイミングが確定すると、噴射制限期間500と次回の噴射開始タイミングとを比較し、より遅角側のタイミングにて噴射開始タイミングが設定される。

上記の噴射制御において、例えば、T504にて始まる噴射パルスが当初T504aで噴射を終了する予定であったが、燃圧が低下したために噴射量を保つべく噴射パルス幅が補正され、T504bにて噴射を終了したとする。4回目の噴射は噴射制限期間500にて噴射開始を制限され、T505aの噴射開始タイミングは遅角方向に制御されてT505bにて噴射を開始する。5回目の噴射開始タイミングはT506に設定されていたが、前回までの噴射開始タイミングの遅角側ずれにより、有効噴射期間を超えてしまい、噴射が開始出来なくなる。

このように、分割噴射の噴射タイミングや分割回数によっては、有効噴射期間内に全ての分割噴射を終了できない場合があり、この場合、所望の噴射制御を実現できない。

上記の課題は4回目の噴射開始タイミングを設定どおりT505aにて開始していれば回避できる可能性があり、3回目と4回目の噴射パルス間に設定される噴射制限期間を可変にすることで、解決することが出来る。

後述するように、マイコン(MC)のCPU（プロセッサ）は、分割噴射の第１の噴射の次の第２の噴射の噴射開始タイミング（要求）が、噴射が制限される期間を示す噴射制限期間に含まれる場合に、燃圧に基づいて噴射制限期間を補正する第１制御、及び補正後の噴射制限期間に基づいて第２の噴射の噴射開始タイミングを補正する第２制御を実施する。これにより、第２の噴射の噴射開始タイミングが噴射制限期間で制限されることを抑制することができる。その結果、第２の噴射の噴射開始タイミングを所望の噴射開始タイミング（要求噴射開始タイミング）にできるだけ近づけることができる。

次に、図６を用いて噴射制限期間の決定要素である高電圧供給期間と燃圧の関係について説明する。

高電圧供給期間は、駆動電流波形の開弁電流Ipによって変化する。図６の駆動電流挙動601a、601bに示すように、例えば開弁電流IpがIp11からIp21へ高く設定されると、高電圧の供給時間が変化し開弁電流に達した時T605の高電圧値もV11からV21へと低下する。すなわち、V21の方が基準値との偏差が大きく、基準値へ昇圧復帰する時間は長くなる(T607、T608)ことから、開弁電流Ipの変化と高電圧供給期間の変化に関係があることがわかる。開弁電流は燃料噴射弁の開弁力を制御するものであり、燃料噴射弁の開弁力は燃圧により変化する。即ち燃圧が高ければ大きな開弁力が必要となり、駆動電流も比例して増大する。

従って、燃圧が高ければ高電圧供給期間(600b)が長くなり、燃圧が低ければ高電圧供給期間(600a)は短くなる。この原理を利用することで噴射制限期間を補正することが出来る。燃圧と高電圧供給期間は予め計測するなどして、その関係を図９に示すように数式化したり、マップとして用意が出来る。噴射制限期間の補正の際に何れかの情報を利用することで簡単に補正を実行出来る。

次に、図７を用いて噴射制限期間の決定要素である閉弁期間と燃圧の関係について説明する。

噴射制限期間決定要素の一つである閉弁期間は、燃圧が噴射弁の閉方向の挙動に作用するため、閉弁完了までの時間に関係する。即ち、燃圧が高ければ弁挙動は702bのように閉弁期間(701b)は短くなり、燃圧が低ければ弁挙動702aのように閉弁期間(701a)は長くなる。この原理を利用することで噴射制限期間を補正することが出来る。燃圧と閉弁期間は予め計測するなどして、その関係を図１０に示すように数式化したり、マップとして用意が出来る。噴射制限期間の補正の際に何れかの情報を利用することで簡単に補正を実行出来る。

ここで、マイコン(MC)のCPU（プロセッサ）は、燃圧に基づいて閉弁期間を算出する。これにより、燃圧に応じた閉弁期間を高精度に推定することができる。

次に、図8を用いて噴射制限期間の決定要素である昇圧復帰期間とバッテリ電圧の関係について説明する。

高電圧は高電圧生成部によりバッテリ電圧から生成されるため、バッテリ電圧が高ければ昇圧時間は短くなり、バッテリ電圧が低ければ昇圧時間が長くなる。即ち、バッテリ電圧が高い場合、昇圧復帰期間は802aとなり、バッテリ電圧が低い場合、昇圧復帰期間は802bとなる。この原理を利用することで噴射制限期間を補正することが出来る。バッテリ電圧と昇圧復帰期間は予め計測するなどして、その関係を図１１に示すように数式化したり、マップとして用意が出来る。噴射制限期間の補正の際に何れかの情報を利用することで簡単に補正を実行出来る。

なお、高電圧の昇圧復帰期間802bは、具体的には、高電圧による駆動電流の最大値を示すピーク電流値とバッテリ電圧によって決まる。ここで、ピーク電流値は、高電圧供給期間801が長くなるにつれて大きくなる。また、図8の昇圧復帰挙動（803c、803d）の高電圧の傾きは、バッテリ電圧が高くなるにつれて大きくなる（急勾配になる）。そこで、例えば、マイコン(MC)のCPU（プロセッサ）は、燃圧に基づいて高電圧の供給期間を算出し（図9）、高電圧の供給期間とバッテリ電圧に基づいて、高電圧の昇圧復帰期間を算出してもよい。これにより、燃圧とバッテリ電圧の組合せに応じた高電圧の昇圧復帰期間を高精度に推定することができる。

次に、図１２を用いて、補正した噴射制限期間に基づき2回目以降の噴射開始タイミングの制御方法の例を示す。

図12の上段に示す高電圧供給期間1201、昇圧復帰期間1202、閉弁期間1203は図5で説明したように、当該燃料噴射弁の動作を鑑み、取りうる最大値とする。即ち、図５の噴射制限期間５００と、図12の噴射制限期間T1210-T1207は同等である。

上記の噴射制限期間が設定される場合に、燃焼制御を最適に実施するためT1209のタイミングにおいて2回目の噴射開始タイミング（要求）を設定しようとする。しかし、噴射制限期間の終了タイミングより進角側にあるため、噴射開始タイミングは噴射制限期間の終了タイミングであるT1210に設定される。

ここで、エンジン状態が低燃圧かつ高バッテリ電圧であった場合、噴射制限期間の補正により噴射制限期間の終了タイミングはT1210aとなる。2回目の噴射開始タイミングであるT1209はT1210aより遅角側にあるため、2回目の噴射開始タイミングは進角しT1209とする。

換言すれば、マイコン(MC)のCPU（プロセッサ）は、第１制御により噴射制限期間が補正前と比較して短くなり、且つ、補正後の噴射制限期間の終期（終了タイミングT1210a）が所望の第２の噴射の噴射開始タイミング（T1209）より進角側にある場合、補正前の噴射制限期間に基づく第２の噴射の噴射開始タイミング（T1210）から所望の第２の噴射の噴射開始タイミング（T1209）へ第２の噴射の噴射開始タイミングを進角させる。

燃焼制御を最適に実施するために設定した噴射タイミングにより燃料噴射が開始できるため、燃焼制御の最適化が期待できる。

一方、エンジン状態が低燃圧かつ低バッテリ電圧であった場合、噴射制限期間の補正により噴射制限期間の終了タイミングはT1210bとなる。2回目の噴射開始タイミングであるT1209はT1210bより進角側にあるが、T1210に比べ進角しT1209を2回目の噴射開始タイミングとする。

換言すれば、マイコン(MC)のCPU（プロセッサ）は、第１制御により噴射制限期間が補正前と比較して短くなり、且つ、補正後の噴射制限期間の終期（終了タイミングT1210b）が所望の第２の噴射の噴射開始タイミングより遅角側にある場合、補正前の噴射制限期間に基づく第２の噴射の噴射開始タイミング（T1210）から補正後の噴射制限期間の終期（終了タイミングT1210b）へ第２の噴射の噴射開始タイミングを進角させる。

燃焼制御を最適に実施するために設定した噴射タイミング通りではないが、従来のT1210に比べ近いタイミングにて燃料噴射が開始できるため、燃焼制御の改善が期待できる。

図１３は、図５にて説明した分割噴射制御における噴射開始/終了タイミングの課題を、噴射制限期間の補正により解決する１例を説明するための図である。

図１３の上段は図５で説明したものと同等であり、図13の噴射制限期間131は図5の噴射制限期間500に相当する。

3回目の噴射終了タイミングが、急な燃圧の低下などの影響により想定と異なり延長したため、4回目以降の噴射終了タイミングが遅角化し、5回目の噴射パルスを設定するタイミングが有効噴射期間を超えてしまったため噴射実行出来ない場合である。

図１２までに示したように噴射制限期間を補正する場合を、図１３の下段に示す。

噴射制限期間を燃圧やバッテリ電圧に基づき補正した、補正後の噴射制限期間132の制限終了タイミングが、4回目に設定される噴射開始タイミングと比較して、進角側にある場合、図１２中段にて説明したように、4回目の噴射開始タイミングはT1305にて設定される。噴射制限期間132の終了タイミングが5回目の噴射開始タイミングよりも進角側であれば、5回目の噴射開始タイミングはT1306に設定され、有効噴射期間内にて、所望の噴射回数にて所望の噴射量を噴射出来る。

噴射制限期間132の終了タイミングが各回の噴射開始タイミングよりも遅角側であっても、従来の最大値を設定する噴射制限期間による制御に比べ所望の噴射タイミングに近いタイミングにて噴射出来る。

従って、噴射制限期間の補正に基づく噴射開始タイミングの制御により、分割噴射制御における噴射開始/終了タイミングの課題は、場合により解決可能であり、完全に解決されなくとも、従来に比べより好適な噴射制御を実現することが可能となる。

図14は、エンジン状態に基づき噴射間隔を拡げる場合の例を説明するための図である。

2回目の噴射開始タイミング（要求）をT1409に設定の上、噴射する場合において、図５の噴射制限期間500と同等の噴射制限期間が高電圧供給期間1401、昇圧復帰期間1402、閉弁期間1403に基づき設定される場合、噴射制限期間の終了タイミングT1410はT1409より進角側にあるため、２回目の噴射開始タイミングはT1409にて設定される。

しかし、エンジン状態が高燃圧、低バッテリ電圧となった場合、昇圧復帰期間1402に比べて昇圧復帰期間1402aが延長するため、T1409にて2回目の噴射を実行すると、図４の中段にて示したような弁挙動を引き起こし噴射ばらつきを生じる可能性がある。そのため、噴射制限期間を補正した結果、補正後の噴射制限期間の終了タイミングT1410aがT1409より遅角側になった場合は、2回目の噴射開始タイミングをT1410aまで遅角側に制御する。

なお、補正後の噴射制限期間が図14の破線のように延長される場合、２回目の噴射開始タイミングはT1409に設定される。

このように、マイコン(MC)のCPU（プロセッサ）は、第１制御により噴射制限期間が補正前と比較して長くなる場合、補正後の噴射制限期間の終期（終了タイミングT1410a）と所望の第２の噴射の噴射開始タイミング（T1409）のうち遅い方まで第２の噴射の噴射開始タイミングを遅角させる。これにより、基準値への昇圧復帰が確実に行われるため、噴射ばらつきを抑制することができる。

以上、本発明の実施形態による燃料噴射制御方法について詳述したが、本発明の実施形態により、内燃機関の運転状態に応じて求まる複数回分割噴射の燃料噴射タイミングを設定するにあたり、燃料噴射時期を精度良く制御する事が可能となり、その結果、内燃機関の安定した空燃比制御を提供する事で内燃機関の排気エミッション及び運転性悪化を回避する事ができる。すなわち、本実施形態によれば、分割噴射を好適に実施することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。

なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。以下の態様は、例えば、内燃機関の運転状態により１サイクルで分割燃料噴射を行う場合において、分割回数が多く各燃料噴射タイミングの設定範囲が制限される状態にあっても、噴射タイミングの自由度を向上し、噴射禁止される状態を回避することで、燃料噴射量を精度良く制御できる燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

（１）燃料噴射弁のコイルへ励磁電流を供給することで弁体を作動させ直接内燃機関のシリンダ内に燃料噴射を行う燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁を駆動する駆動電圧を、バッテリ電圧と、バッテリ電圧よりも高い電圧を生成する高電圧生成回路にて生成した高電圧とし、前記高電圧により開弁電流を供給し、前記バッテリ電圧により保持電流を供給し駆動電流を前記燃料噴射弁に対して与える手段と、燃料噴射弁に供給する燃圧を検出する手段と、所定の噴射制限期間を設定する手段と、前記内燃機関の１つの気筒に対し１サイクル中に複数回に分けて噴射を実行できる複数回分割燃料噴射手段と、複数回に分割した燃料噴射タイミングを設定する手段と、前記噴射制限期間と前記燃料噴射タイミングに基づき燃料噴射パルス信号を出力する燃料噴射制御装置において、前記燃料噴射パルス信号を出力する際、前記燃圧に基づき推定または算出した値により、噴射制限期間を補正する手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。

（２）前記噴射制限期間を補正する手段は、前記燃圧に基づき推定または算出した高電圧の供給期間と、高電圧の昇圧復帰期間の1つ以上の値を用いて、噴射制限期間を補正することを特徴とする（１）に記載の内燃機関の制御装置。

（３）前記噴射制限期間を補正する手段は、前記燃圧に基づき推定または算出した閉弁期間により、噴射制限期間を補正することを特徴とする（１）から（２）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

（４）．前記噴射制限期間を補正する手段は、前記バッテリ電圧に基づき推定または算出した高電圧の昇圧復帰期間により、噴射制限期間を補正することを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

（５）前記複数回に分割した燃料噴射タイミングを設定する手段は、複数回の分割噴射における2回目以降の噴射パルスを設定する際、（１）から（４）のいずれかに記載の制御装置において補正した噴射制限期間が短縮し、補正後の噴射制限期間の終了タイミングが所望の噴射タイミングより遅角側となる場合は、燃料噴射タイミングを噴射制限期間の終了タイミングまで進角させることを特徴とする（１）から（４）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

（６）前記複数回に分割した燃料噴射タイミングを設定する手段は、複数回の分割噴射における2回目以降の噴射パルスを設定する際、（１）から（５）のいずれかに記載の制御装置において補正した噴射制限期間が短縮し、補正後の噴射制限期間の終了タイミングが所望の噴射タイミングより進角側となる場合は、燃料噴射タイミングを所望の噴射タイミングまで進角させることを特徴とする（１）から（５）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

（７）前記複数回に分割した燃料噴射タイミングを設定する手段は、複数回の分割噴射における2回目以降の噴射パルスを設定する際、（１）から（６）のいずれかに記載の制御装置において補正した噴射制限期間が延長する場合、噴射タイミングを、補正後の噴射制限期間の終了タイミングまたは所望の噴射タイミングの何れか遅角側にあるタイミングまで遅角させることを特徴とする（１）から（６）のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

上記（１）〜（７）によれば、燃料噴射弁に設定される噴射タイミングの自由度を向上し、燃焼制御精度を維持あるいは向上させることができる

１０１…内燃機関
１０２…ピストン
１０３…吸気弁
１０４…排気弁
１０５…燃料噴射弁
１０６…点火プラグ
１０７…点火コイル
１０８…水温センサ
１１０…吸気管
１１１…排気管
１１２…三元触媒
１１３…酸素センサ
１１５…コレクタ
１１６…クランク角度センサ
１１９…スロットル弁
１２０…空気流量計
１２１…燃焼室
１２２…アクセル開度センサ
１２３…燃料タンク
１２４…低圧燃料ポンプ
１２５…高圧燃料ポンプ
１２６…燃料圧力センサ
１２７…燃料噴射制御装置
１２８…排気カム
１２９…高圧燃料配管
２０１…燃料噴射パルス信号演算部
２０２…燃料噴射駆動波形指令部
２０３…エンジン状態検知部
２０４…ヒューズ
２０５…リレー
２０６…高電圧生成部
２０７ａ…燃料噴射弁駆動部（Ｈｉ）
２０７ｂ…燃料噴射弁駆動部（Ｌｏｗ）
２０９…バッテリ電圧
２１０…高電圧

Claims (6)

1. バッテリ電圧よりも高い電圧を示す高電圧を生成する高電圧生成部と、
   前記高電圧による駆動電流を燃料噴射弁へ供給して前記燃料噴射弁を開弁し、前記バッテリ電圧による駆動電流を前記燃料噴射弁へ供給して前記燃料噴射弁の開弁を保持するドライバと、
   分割噴射の第１の噴射の次の第２の噴射の噴射開始タイミングが、噴射が制限される期間を示す噴射制限期間に含まれる場合に、燃圧に基づいて前記噴射制限期間を補正する第１制御、及び補正後の前記噴射制限期間に基づいて前記第２の噴射の噴射開始タイミングを補正する第２制御を実施するプロセッサと、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記プロセッサは、
   前記第１の噴射の燃料噴射指令がオフになるタイミングを前記噴射制限期間の始期として設定し、閉弁期間の終期と前記高電圧の昇圧復帰期間の終期のうち遅い方を前記噴射制限期間の終期として設定する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記プロセッサは、
   前記燃圧に基づいて前記高電圧の供給期間を算出し、
   前記高電圧の供給期間と前記バッテリ電圧に基づいて、前記高電圧の昇圧復帰期間を算出する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記プロセッサは、
   前記燃圧に基づいて前記閉弁期間を算出する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記プロセッサは、
   前記第１制御により前記噴射制限期間が補正前と比較して短くなり、且つ、補正後の前記噴射制限期間の終期が所望の前記第２の噴射の噴射開始タイミングより進角側にある場合、補正前の前記噴射制限期間に基づく前記第２の噴射の噴射開始タイミングから前記所望の前記第２の噴射の噴射開始タイミングへ前記第２の噴射の噴射開始タイミングを進角させ、
   前記第１制御により前記噴射制限期間が補正前と比較して短くなり、且つ、補正後の前記噴射制限期間の終期が所望の前記第２の噴射の噴射開始タイミングより遅角側にある場合、補正前の前記噴射制限期間に基づく前記第２の噴射の噴射開始タイミングから補正後の前記噴射制限期間の終期へ前記第２の噴射の噴射開始タイミングを進角させる
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記プロセッサは、
   前記第１制御により前記噴射制限期間が補正前と比較して長くなる場合、補正後の前記噴射制限期間の終期と所望の前記第２の噴射の噴射開始タイミングのうち遅い方まで前記第２の噴射の噴射開始タイミングを遅角させる
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。

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