JP2019190334A - 燃料噴射弁の制御装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁のソレノイドの特性を検出するために通電する際には、燃料噴射が行なわれないように、ソレノイドへの通電を制御する。【解決手段】内燃機関（１１）の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁（５０）の弁体（５４）を開閉駆動するソレノイド（５８，６０）と、内燃機関の筒内の燃焼の状況を直接検出する検出部（２６）とを設ける。ソレノイドの特性を検出するために、燃料噴射弁が燃料噴射しないとされた領域で、ソレノイドに通電し、ソレノイドへの通電の後に、検出部により検出された筒内の燃焼の状況に基づいて、ソレノイドへの通電の条件を変更する。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料噴射弁の制御技術に関する。

内燃機関の気筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁が知られている。こうした燃料噴射弁では、アクチュエータとしてソレノイドが用いられる。ソレノイドは、通電により生じる磁束によりアーマチャを駆動し、アーマチャに結合されたニードル等の弁体をリフトする。従って、アクチュエータとして用いられるソレノイドの磁気回路の特性にバラツキがあると、ソレノイドに同じ電圧パルスを印加しても、噴射量が相違してしまう可能性があった。この問題は、特に、弁体がフルリフトの位置に到達しない範囲、つまりパーシャルリフトの領域での燃料噴射量制御を利用する場合には問題になる。パーシャルリフトの領域では、印加する電圧とリフト量の関係が、燃料噴射弁毎にばらつくかからである。

そこで、従来から、燃料噴射部のソレノイドに、弁体が開弁しない程度の電圧を印加して、回路の磁気特性を測定し、ソレノイドの個体差を検出して、印加する電圧などを補正する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開２０１６／１７０７３８号公報

かかる技術は、ソレノイドの個体差を検出してそのバラツキに応じた対応をとる優れたものであるが、燃料噴射弁の弁体が開弁しない程度の電圧自体にバラツキがあると、印加する電圧によっては、燃料噴射弁が開弁してしまい、燃料がシリンダ内に噴射されて、燃焼を引き起こす場合があった。かといって、燃料噴射弁が開弁しないように印加する電圧をあまり低くし過ぎると、磁気回路の特性を十分の検出できなかった。

本発明は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

本開示は、燃料噴射弁の制御装置（１０）に関する。この燃料噴射弁の制御装置は、内燃機関（１１）の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁（５０）と；前記燃料噴射弁の弁体（５４）を開閉駆動するソレノイド（５８，６０）と；前記内燃機関の前記筒内の燃焼の状況を直接検出する検出部（２６）と；前記ソレノイドの特性を検出するために、前記燃料噴射弁が燃料噴射しないとされた領域で、前記ソレノイドに通電する通電部（３０）と；前記通電部による前記ソレノイドへの通電の後に、前記検出部により検出された前記筒内の燃焼の状況に基づいて、前記通電部による前記通電の条件を変更する制御部（３１）とを備える。

かかる燃料噴射弁の制御装置によれば、燃料噴射弁が燃料噴射しないとされた領域で、前記ソレノイドに通電し、仮にこの状況で内燃機関の筒内の燃焼の状況を検出部により直接検出し、この燃焼の状況に基づいて、通電の条件を変更することができる。従って、非所望の燃料噴射を抑制する制御を行なうことが可能となる。

一実施形態に係るＥＣＵ（燃料噴射制御装置）を適用したエンジン制御システムの概略構成を示す図である。 ソレノイドの構成を示す説明図である。 燃料噴射弁のフルリフト噴射時及びパーシャルリフト噴射時の噴射パルス及びリフト量を示す説明図である。 燃料噴射弁の噴射パルス幅に対する実噴射量のバラツキの様子を示す説明図である。 第１実施形態における燃料噴射弁の動作特性検出処理ルーチンを示すフローチャートである。 筒内圧センサが検出する筒内圧の一例を示すグラフである。 バラツキ検出処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 第２実施形態における燃料噴射弁の動作特性検出処理ルーチンを示すフローチャートである。 第３実施形態における燃料噴射弁の動作特性検出処理ルーチンを示すフローチャートである。 第４実施形態における燃料噴射弁の動作特性検出処理ルーチンを示すフローチャートである。 燃焼検知領域の学習処理の実行の様子を示す説明図である。 目標電流値および通電パルス幅に対する燃焼検知領域等を示す説明図である。

Ａ．第１実施形態の構成：
（１）実施形態に共通のハードウェア構成：
燃料噴射弁の制御装置として機能するエンジン制御システム１０のハードウェア構成について、説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

エンジン制御システム１０は、図１に示すように、筒内噴射式の内燃機関である筒内噴射式エンジン１１（以下では単に「エンジン１１」とも表記する）と、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）３０を備え、エンジン１１の挙動をＥＣＵ３０が制御するように構成されている。エンジン１１は、例えば４つの気筒４０を有する直列４気筒エンジンなどのように複数の気筒４０を有するが、図１では単一の気筒４０及びそれに繋がる管系のみが図示されている。

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により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。

更に、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。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒４０に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられている。

気筒４０は、ピストン４０ａ及びシリンダ４０ｂによって構成されている。エンジン１１の各気筒４０には、それぞれ筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁５０が取り付けられている。また、シリンダ４０ｂの上方のシリンダヘッド４０ｃには、各気筒４０毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各気筒４０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。

燃料噴射弁５０は、周知の電磁駆動式（ソレノイド式）のインジェクタである。燃料噴射弁５０は、図２に示したように、内蔵するソレノイドの駆動コイル６０に通電することにより、駆動コイル６０が形成する磁束により、燃料の供給路を形成するケース５１内に設けられたニードル弁５４をリフトし、ケース５１の先端に設けられた開口部５３を開閉し、燃料噴射を実現する。燃料噴射弁５０は、弁体としてのニードル弁５４の他、ニードル弁５４に固定されたプランジャ５８と、プランジャ５８を全体としては開口部５３方向に付勢する２つのコイルばね５６，５７と、コイルばね５７のバックアップ部材として機能する供給孔栓５９等を備える。供給孔栓５９は、中心に、燃料の供給を受ける供給孔を有する。燃料噴射弁５０に供給される燃料は、図示しない加圧ポンプにより、筒内噴射可能な程度の圧力に昇圧され、図示しない燃料供給管を介して、供給される。

この燃料噴射弁５０では、ソレノイドは燃料噴射弁５０に一体に組み込まれているので、ソレノイドとして単独の構成部品とはされていないが、駆動コイル６０とプランジャ５８とが、いわゆるソレノイドを構成していると解することができる。燃料噴射弁５０は、内蔵されたソレノイドの駆動コイル６０に通電されると、駆動コイル６０によって生じる電磁力によってプランジャ５８（可動コア）に一体化されたニードル弁５４を、その先端が開口部５３から離脱する方向にリフトする。ニードル弁５４の先端が開口部５３から離れると、燃料噴射弁５０は、開弁状態となり、供給孔から供給されている高圧の燃料が、エンジン１１の筒内に噴射される。燃料噴射弁５０は、駆動コイル６０への通電が停止されると、ニードル弁５４が、コイルばね５７の力により開口部５３方向に戻って閉弁状態となり、燃料噴射が停止される。燃料噴射弁５０には、通電用の端子が設けられ、ＥＣＵ３０に接続されている。駆動コイル６０は通電用の端子に接続されており、ＥＣＵ３０は、所望のタイミングで駆動コイル６０への通電を行なうことができる。

エンジン１１の各気筒４０には排気管２３が繋がれている。排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、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４０ｂには、筒内圧を検出する筒内圧センサ２６、冷却水温を検出する冷却水温センサ２７が取り付けられている。各ピストン４０ａには、ピストン４０ａの往復運動を円運動に変換するクランク軸２８が連結されている。クランク軸２８の外周側には、クランク軸２８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２９が取り付けられ、このクランク角センサ２９の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度（単位時間当りの回転数）が検出される。

これら各種センサからの出力信号は、ＥＣＵ３０に入力される。ＥＣＵ３０に入力される出力信号には、この他、図示しないアクセルペダルの踏込量（アクセル操作量）を検出するアクセルセンサ４１からの信号がある。これらの出力信号を受け付けるＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）３１を主体として構成され、内蔵されたメモリ３２に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。燃料噴射量は、燃料噴射弁５０の開弁時間により制御する。また、点火時期は、ピストン４０ａの上死点（ＵＤＣ）に対して所定の角度で、点火プラグ２２に火花点火することにより制御する。スロット開度は、アクセルセンサ４１が検出したアクセルペダルの踏込量と連動するようモータ１５を駆動することにより、調整する。各制御のためのアクチュエータは、周知のものなので、モータ１５や燃料噴射弁５０を除いて図示は省略した。また、これらのアクチュエータは、ＥＣＵ３０内蔵されたドライバを介して、駆動される。燃料噴射弁５０の駆動コイル６０には、このドライバを介して、噴射パルスが印加される。噴射パルスの詳細については、後述する。

（２）燃料噴射弁５０の動作の詳細：
次に、燃料噴射弁５０の動作とその特性について説明する。燃料噴射弁５０は、上述したように、内蔵するソレノイドの駆動コイル６０に通電することにより、プランジャ５８に固定されたニードル弁５４をリフトし、開口部５３から燃料を噴射する。そのり噴射量は、供給される燃料の圧力が一定であれば、ニードル弁５４がリフトして開口部５３が開口している時間に比例する。こうしたニードル弁５４のリフトには、フルリフトとパーシャルリフトとがある。

フルリフトは、駆動コイル６０に十分な電流を供給できる電圧で、かつ十分なパルス幅の通電パルス（噴射パルスとも言う）が印加される場合のニードル弁５４の動きのことである。駆動コイル６０に供給されるエネルギは、駆動コイル６０に流れる電流（通電電流）と通電パルスのパルス幅で決まる。ＥＣＵ３０からみれば、通電パルスの電圧とパルス幅が直接の制御対象であるが、駆動コイル６０側からみて、以下の説明では、電流値と通電パルス幅として説明する。十分な通電電流およぴパルス幅とは、プランジャ５８がコイルばね５７の付勢力に抗してリフトされ、プランジャ５８の背面がケース５１の内側の停止位置に突き当たるまで移動し、その状態で一定時間保持するに足る場合の通電電流およびパルス幅を言う。印加された通電パルスのパルス幅に相当する時間が経過して、プランジャ５８およびニードル弁５４が元の位置に戻ることで、燃料噴射は終了する。この状態を、図３に実線で示し た。図３において（ａ）噴射パルスは、駆動コイル６０に印加される通電パルスの状態を、（ｂ）リフト量は、通電パルスが印加されたときのプランジャ５８およびニードル弁５４のリフト量を示す。プランジャ５８の背面がケース５１の内側の停止位置に突き当たるまで移動した位置を、フルリフトラインとして示した。

他方、パーシャルリフトとは、駆動コイル６０に供給される通電電流およびパルス幅の少なくともいずれか一方が小さく、リフト量がフルリフトラインに達しないうちに、駆動コイル６０による磁束が失われ、ニードル弁５４が閉弁位置に戻ってしまうような動きを言う。この場合の電圧パルスおよびニードル弁５４のリフト量を、図３に、破線で示した。通電電流が同一であれば、パーシャルリフトの場合のパルス幅Ｗv2は、フルリフトの場合の噴射パルスのパルス幅Ｗv1より、有意に短い。フルリフトの場合でもパーシャルリフトの場合でも、電圧パルスの印加とニードル弁５４のリフトとは、時間的には一致していない。これは、磁束の形成に遅れ時間が存在するからである。ＥＣＵ３０は、この遅れ時間も加味して、所定のタイミングでエンジン１１の筒内に燃料が噴射されるよう、燃料噴射弁５０を駆動する。

こうしたフルリフトとパーシャルリフトとでは、当然燃料噴射量が異なる。ＥＣＵ３０は、エンジン１１が必要とする燃料噴射量に対応した噴射パルスのパルス幅Ｗｖを計算し、燃料噴射量が十分に多ければ、フルリフトに対応したパルス幅とし、燃料噴射量がフルリフトによる噴射量では多すぎる場合には、パーシャルリフトに対応したパルス幅とする。こうしたパーシャルリフトが必要となる燃料噴射量としては、アイドル運転の場合や、１サイクル中に複数段の噴射を行なう多段噴射の場合の１つの噴射などが考えられる。

フルリフトによる燃料噴射とパーシャルリフトによる燃料噴射とには、特性状の相違が見られる。高圧の燃料を筒内に噴射する筒内噴射式エンジン１１の燃料噴射弁５０は、図４に示すように、同じ電圧・同じパルス幅の噴射パルスを印加しても、実噴射量にバラツキが生じる。図４で、破線は、標準品（設計値）の特性を示す。実際の燃料噴射弁５０の噴射パルス幅に対する実噴射量の上限値と下限値を実線で示した。噴射パルス幅が一定以上（図４、右側）では、フルリフトとなり、噴射パルス幅が一定未満（図４、左側）では、パーシャルリフトとなる。図示するように、パーシャルリフト領域（噴射パルス幅が短くてニードル弁５４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）では、同じ噴射パルス幅に対する実噴射量のバラツキが、フルリフト領域でのバラツキより大きい。パーシャルリフト領域では、燃料噴射弁５０の個体間でニードル弁５４のリフト量のバラツキが大きくなって噴射量バラツキが大きくなる傾向があることが知られている。噴射量のバラツキが大きくなると、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。そこで従来から、こうしたバラツキを予め検出し、バラツキを打ち消すように、駆動コイル６０への通電電流および／または噴射パルス幅を補正することが行なわれている。以下、こうしたバラツキの測定を含めて、燃料噴射弁の動作特性検出処理について説明する。

（３）燃料噴射弁の動作特性検出処理：
第１実施形態における燃料噴射弁の動作特性の検出処理について、図５のフローチャートを参照して説明する。図５に示した処理は、筒内噴射式エンジン１１が運転されている間、所定のインターバルで繰り返し実行される。この処理が開始されると、まずエンジン１１において、燃料カットが行なわれているかを判断する（ステップＳ１００）。本実施形態では、燃料噴射弁５０の動作特性の検出処理は、燃料噴射を行なっておらず、エンジン１１で燃料の燃焼が行なわれていない間に実施するからである。燃料カット中でなければ（ステップＳ１００：「ＮＯ」）、そのまま何も行なわずに、「ＥＮＤ」に抜けて、本処理ルーチンを一旦終了する。

他方、燃料カット中であれば（ステップＳ１００：「ＹＥＳ」）、次にフラグＦihが値０であるか否かの判断を行なう（ステップＳ１１０）。このフラグＦihは、燃料噴射弁５０の駆動コイル６０への通電が禁止されているか否かを示すフラグであり、初期値が値０であり、かつ通電を禁止すべきと判断されると値１に設定される。フラグＦihがどのような場合に設定されるかについては、後で詳述する。ステップＳ１１０の判断において、フラグＦihが値０に設定されていないと判断すれば（ステップＳ１１０：「ＮＯ」）、燃料カット中でない場合と同様、「ＥＮＤ」に抜けて本処理ルーチンを一旦終了する。

燃料カット中でかつ通電禁止フラグＦihが値０であれば、次に燃料噴射弁５０おいてニードル弁５４が駆動しない目標電流値および通電パルス幅を設定し、駆動コイル６０の通電を実施する（ステップＳ１２０）。ここで、目標電流値とは、駆動コイル６０に流す電流値の制御上の目標値である。図２に示したように、燃料噴射弁５０のニードル弁５４は、その先端が開口部５３を閉弁する方向に、コイルばね５７により付勢されている。このため、駆動コイル６０に印加する通電パルスの大きさが一定以下であれば、駆動コイル６０の通電により発生する磁束では、ニードル弁５４はリフトされず、燃料が開口部５３から噴射されることはない。ステップＳ１２０では、標準品であればこうした燃料噴射が起きない目標電流値および通電パルス幅として予め定めた値を設定し、これを駆動コイル６０に印加するのである。

駆動コイル６０に所定の目標電流値および通電パルス幅の電圧を印加した後、ＥＣＵ３０は、燃焼がないか否かの判断を行なう（ステップＳ１５０）。この判断は、筒内圧センサ２６からの信号を読み取ることにより行なう。図６に示すように、エンジン１１の気筒内の圧力（以下、筒内圧という）は、燃焼の有無に関わらず、圧縮行程、つまりピストン４０ａが上昇するに伴い、上昇する。この過程で、燃料噴射弁５０の駆動コイル６０にステップＳ１２０で設定した目標電流値および通電パルス幅の電圧を印加すると、本来、ニードル弁５４がリフトしないものとして設定された通電パルス幅であっても、燃料噴射弁５０の個体差などにより、ニードル弁５４がリフトして、開口部５３から燃料が噴射されることがある。燃料が噴射されて燃焼すると、図６に実線Ｊ１で示したように、筒内圧は、燃焼が生じない場合の圧力（破線Ｂ１）と比べて、高くなる。従って、筒内圧センサ２６より検出したエンジン１１の筒内圧が、閾値Ｔｂより大きくなったか否かを判別すれば、燃焼が生じなかったか否かを容易に判別することができる。

筒内圧が閾値Ｔｂを上回ることが検出されなければ、燃焼はなかったとして（ステップＳ１５０：「ＹＥＳ」）、次にパラツキ検出処理（ステップＳ２００）を行なう。バラツキ検出処理（ステップＳ２００）の詳細については、後述する。他方、筒内圧が閾値Ｔｂを上回ることが検出された場合は（ステップＳ１５０：「ＮＯ」）、通電禁止フラグＦihを値１に設定する（ステップＳ１５５）。ステップＳ１５５の後、あるいはステップＳ２００のバラツキ検出処理の実行後は、「ＥＮＤ」に抜けて本処理ルーチンを一旦終了する。

従って、第１実施形態では、本来、ニードル弁５４がリフトしないものとして設定された目標電流値および通電パルス幅の電圧を駆動コイル６０に印加した結果、燃料噴射弁５０の個体差などにより、ニードル弁５４がリフトして、開口部５３から燃料が噴射されて燃焼が起きた場合には、通電禁止フラグＦihが値１に設定される。その結果、上述した燃料噴射弁５０の動作特性を検出する処理、具体的には目標電流値および通電パルス幅の電圧を印加した際の燃料噴射弁５０の動作のパラツキを検出する処理（ステップＳ１２０〜Ｓ２００）は実行されなくなる。

ステップＳ２００として示したバラツキ検出処理の詳細を、図７に拠って説明する。ステップＳ２００として示したバラツキ検出処理では、ＣＰＵ３１は、ＥＣＵ３０のドライバに接続された燃料噴射弁５０のマイナス端子の端子電圧Ｖｍの時系列データを取得する処理を行なう（ステップＳ２１０）。このとき得られるマイナス端子電圧Ｖｍにはノイズ等が重畳されているので、次にフィルタ処理を行ない（ステップＳ２２０）、ノイズ等を除去する。フィルタ処理は、読み取った端子電圧Ｖｍに対してプログラムにより行なっても良いし、マイナス端子の電圧Ｖｍを読み込む前にフィルタ回路を用いて実現してもよい。次にこのマイナス端子電圧Ｖｍの時系列データから、燃料噴射弁５０毎の駆動電圧の挙動値を算出する（ステップＳ２３０）。駆動電圧の挙動値については、後で説明する。この駆動電圧の挙動値の平均値を求め（ステップＳ２４０）、この平均値に対する駆動電圧挙動値の分布を、バラツキ値として記録する（ステップＳ２５０）。

燃料噴射弁５０は、噴射パルスのオフ後に誘導起電力によってマイナス端子電圧Ｖｍが変化する。このマイナス端子電圧Ｖｍの挙動は、プランジャ５８および駆動コイル６０からなる磁気回路の特性による影響を受ける。本実施形態では、通常の開弁駆動時に用いる噴射パルスの代わりに、燃料噴射弁５０のニードル弁５４が駆動しない範囲の所定の通電パルスで駆動コイル６０に通電を行ない、このときのマイナス端子電圧（駆動電圧）の挙動を用いて磁気回路のバラツキを検出している。燃料噴射弁５０のニードル弁５４が駆動しない範囲の所定の通電パルスで駆動コイル６０に通電を行なって、バラツキを検出するのは、燃料噴射弁５０のニードル弁５４が動作すると、マイナス端子電圧Ｖｍには大きな変化が生じ、磁気回路のバラツキを求めることが困難になる場合があるからである。

測定する「駆動電圧挙動値」としては、時間を単位とする指標（例えばマイナス端子電圧の微分値など）や、電圧を単位とする指標（例えば時点における基準との電圧差）などの任意の指標を選択することができる。駆動電圧挙動値としては、噴射パルスの終了タイミング付近でマイナス端子電圧Ｖｍの変化特性が変化する電圧変曲点を求め、所定の基準タイミングからのこの電圧変曲点が発生するタイミングまでの時間を用いてもよい。

燃料噴射弁５０のニードル弁５４（弁体）が駆動しない範囲の所定の通電パルスで駆動コイル６０に通電を行なう。通電パルスとしては、パーシャルリフトする際の噴射パルスと比較すると、パルス幅は同程度であり、目標電流値は小さく設定されている。この際の通電パルスは、燃料噴射弁５０のニードル弁５４が駆動しない程度の駆動エネルギ（電流）を有するものとしている。これにより、通電中にもアーマチャ（ニードル弁５４）はリフトしない。従って、燃料噴射弁５０におけるマイナス端子電圧Ｖｍの挙動のバラツキは、アーマチャの挙動の影響が無い状態で検出されることになる。このため、個々の燃料噴射弁５０における駆動コイル６０とプランジャ５８とが構成する磁気回路のバラツキを反映した駆動電圧挙動値を検出できる。従って、この駆動電圧挙動値を用いて、駆動コイル６０とプランジャ５８とが構成する磁気回路の個体間のバラツキを検出することができることになる。

本実施形態では、ＥＣＵ３０は、燃料噴射弁５０のニードル弁５４（弁体）が駆動しない範囲の所定の通電パルスで駆動コイル６０に通電を行うときのマイナス端子電圧Ｖｍ（駆動電圧）を計測し、計測したマイナス端子電圧の挙動を用いて、マイナス端子電圧Ｖｍ（駆動電圧）に係る情報として磁気回路のバラツキを算出して、これをメモリ３２に記憶する。そして、この磁気回路のバラツキを考慮して、燃料噴射を行なう際、燃料噴射弁５０に印加するパーシャルリフト噴射の噴射パルスのパルス幅または目標電流値を補正する。本実施形態のエンジン制御システム１０は、こうすることで、燃料噴射弁５０の個体間のパーシャルリフト噴射における噴射量のバラツキを抑制するよう構成されている。なお、かかる磁気回路の特性のバラツキの検出と、検出したバラツキに基づく燃料噴射量の補正については、特許文献１に詳しく開示されている。

以上説明したように、第１実施形態のエンジン制御システム１０およびこのエンジン制御システム１０に含まれる燃料噴射弁の制御装置によれば、エンジン１１の運転中であって、燃料カットがなされている間に、燃料噴射弁５０に対して、ニードル弁５４がリフトされず、燃料噴射が生じない範囲のパルス幅と目標電流値の噴射パルスを印加して、磁気回路の特性のバラツキを検出する（図５、図７）。従って、このエンジン制御システム１０に含まれる燃料噴射弁制御装置は、磁気回路の特性のバラツキを検出した後は、このバラツキを補正して、パーシャルリフト噴射量の精度を高めた燃料噴射制御を行なうことがでる。しかも、この磁気回路のバラツキを検出する処理を行なっている間に、筒内圧センサ２６が、エンジン１１の筒内に燃焼が生じたことを検出すると（図５、ステップＳ１５０）、通電禁止フラグＦihを値１に設定し、燃料カット中であっても、噴射パルスの印加や、磁気回路の特性のバラツキの検出といった一連の処理を行なわない。従って、燃料噴射弁５０の磁気回路の特性のバラツキを検出しようとして、燃料噴射弁５０から不慮の燃料噴射を起こしてしまうということがない。このため、エミッションの悪化、燃費の低下などを抑制することができる。

Ｂ．第２実施形態：
次に第２実施形態としてのエンジン制御システム１０およびこれに含まれる燃料噴射弁の制御装置について説明する。第２実施形態では、第１実施形態と同様のハードウェア構成を用いる。第２実施形態では、ＥＣＵ３０が、図８として示した動作特性検出処理ルーチンを実行する点で第１実施形態と相違する。第１実施形態と同様の処理については、ステップ番号を同一とし、その詳細な説明は省略する。また、ステップＳ２００として示したバラツキ検出処理の内容は、第１実施形態（図７）と同様である。

第２実施形態では、ニードル弁を駆動しない程度の目標電流値および通電パルス幅を設定した後（ステップＳ１２０）、通電パルス幅および目標電流値の少なくとも一方を補正する補正値αを用いて補正する処理（ステップＳ１３０）を行なう点で、第１実施形態と相違する。また、その後、筒内圧センサ２６を用いて燃焼がないか否かの判断を行なった後（ステップＳ１５０）、燃焼が検出された場合には、通電パルス幅および目標電流値の少なくとも一方を補正する補正値αを算出する処理（ステップＳ１６０）を行なった後、ステップＳ１００に戻るものとされている点でも、第１実施形態と相違する。

ここで補正値αは、値１以下の係数であり、燃焼が生じたと判断した場合に、ステップＳ１６０の処理により、例えば筒内圧センサ２６が検出した燃焼圧が大きいほど、小さい値に設定される。この結果、通電パルス幅および目標電流値は、燃焼が生じない程度の通電パルス幅および／または目標電流値となるように補正される（ステップＳ１３０）。

かかる第２実施形態では、燃焼が検出されても、直ぐに燃料噴射弁５０への通電を中止するのではなく、燃料噴射が生じない程度の通電パルス幅および目標電流値に補正できるように補正値αを求める。従って、燃料噴射弁５０への次の通電の際には、通電パルス幅および目標電流値の少なくとも一方は小さな値に補正されるので、燃焼が生じない可能性が高く、バラツキの検出を行なうことができる可能性が高い。燃焼が生じていなければ（ステップＳ１５０：「ＹＥＳ」）、バラツキの検出処理を行なうことができる。従って、一度燃焼がおきても、燃料噴射弁５０のバラツキの検出処理を継続できる可能性が高まる。なお、第１実施形態と組合わせて、複数回燃焼が検出されたら、通電禁止フラグＦihをセットして、燃料カット中の磁気回路のバラツキ検出を行なわないようにしてもよい。

Ｃ．第３実施形態：
次に第３実施形態としてのエンジン制御システム１０およびこれに含まれる燃料噴射弁の制御装置について説明する。第３実施形態では、第１，第２実施形態と同様のハードウェア構成を用いる。第３実施形態では、ＥＣＵ３０が、図９として示した動作特性検出処理ルーチンを実行する点で第１，第２実施形態と相違する。第１，第２実施形態と同様の処理については、ステップ番号を同一とし、その詳細な説明は省略する。また、ステップＳ２００として示したバラツキ検出処理の内容は、第１実施形態（図７）と同様である。

第３実施形態では、燃料カット中であると判断すると（ステップＳ１００：「ＹＥＳ」）、ニードル弁５４がリフトしない目標電流値および通電パルス幅をメモリ３２から読み出して、これを設定する処理を行なう（ステップＳ１２５）。第１，第２実施形態と異なり、第３実施形態では、ニードル弁５４がリフトしない目標電流値および通電パルス幅は予め定められた値ではなく、メモリ３２に記憶され、更新される値として扱われる。図９に示した処理が開始された際のデフォルトの値は、予め定められている。

その後、このニードル弁５４がリフトしない目標電流値および通電パルス幅を補正値αで補正する処理を行なう（ステップＳ１３０）。この補正値αは、初期値が値１であり、第２実施形態と同様、ニードル弁５４がリフトしない目標電流値および通電パルス幅の噴射パルスを印加したにもかかわらず燃焼が生じた場合（ステップＳ１５０：「ＮＯ」）に、燃料噴射の状況に応じて算出される値である（ステップＳ１６０）。

補正値αで、目標電流値および通電パルス幅を補正した結果、燃焼が生じていなければ（ステップＳ１５０：「ＹＥＳ」）、このときの目標電流値および通電パルス幅、つまり補正値αによって補正された後の目標電流値および通電パルス幅をメモリ３２に記憶する（ステップＳ１７０）。その上で、補正値αを値１にリセットし（ステップＳ１８０）、その後、燃料噴射弁５０のバラツキ検出処理を実行する（ステップＳ２００）。

上記の処理を行なうことにより、第３実施形態では、ニードル弁５４がリフトしない目標電流値および通電パルス幅に補正され、これがメモリ３２に記憶される（ステップＳ１７０）。なお、一旦記憶された後は、この値がメモリ３２から読み出されて（ステップＳ１２５）、用いられる。記憶済みの目標電流値および通電パルス幅を用いれば、通常は燃焼は生じないが、経年劣化などに起因して、再度燃焼が生じれば、記憶済みの目標電流値および通電パルス幅に対する補正値αが、同様に求められ、燃焼が生じないことが確認されれば、これがメモリ３２記憶される。

従って、第３実施形態によれば、ニードル弁５４がリフトしない目標電流値および通電パルス幅を補正しておくことができ、燃料カットなど、燃料噴射弁５０の特性のバラツキを検出する処理を行なう条件が整ったとき、燃料噴射が生じないようにしてパラツキ検出の処理を行なうことができる。補正済みの値は、メモリ３２に不揮発的に記憶しておき、次にエンジン１１を始動した際に、補正済みの目標電流値および通電パルス幅を用いてバラツキの検出を行なってもよい。あるいは、エンジン１１が停止する度に補正済みの値を破棄し、目標電流値および通電パルス幅を初期値に戻して、処理を行なうものとしてもよい。前者の場合は、エンジン１１の起動毎に補正する必要がなく、後者の場合にはエンジン１１の停止中に特性が変化した場合などに素早く対応できる。

Ｄ．第４実施形態：
次に、第４実施形態としてのエンジン制御システム１０およびこれに含まれる燃料噴射弁の制御装置について説明する。第４実施形態では、第１から第３実施形態と同様にハードウェア構成を用いる。第４実施形態では、ＥＣＵ３０が、図１０として示した動作特性検出処理ルーチンを実行する点で、第１から第３実施形態と相違する。第１から第３実施形態と同様の処理については、ステップ番号を同一とし、その詳細な説明は省略する。また、ステップＳ２００として示したバラツキ検出処理の内容は、第１実施形態（図７）と同様である。

第４実施形態では、燃料カット中であると判断すると（ステップＳ１００：「ＹＥＳ」）、次に、学習済みフラグＦｓが値１であるか否かの判断を行なう（ステップＳ１０５）。学習済みフラグＦｓが値１でなければ、学習が完了していないと判断し、ステップＳ３００に移行して、燃焼検知領域ＢＤＡの学習を行なう。燃焼検知領域ＢＤＡの学習処理は、図１１に示すように、噴射パルスの通電パルス幅を一定に保ったまま目標電流値Ｉｍを徐々に高くし、エンジン１１のサイクルに合わせて燃料噴射弁５０に噴射パルスを印加する。目標電流値Ｉｍが大きくなって、いずれかのサイクルで筒内圧センサ２６により筒内での燃焼が検出されると（燃焼判定フラグ＝１）、余裕度分の電流値ΔＩｍを差し引いた値を目標電流値Ｉｍとして記憶し、かつ学習済みフラグＦｓを値１に設定する。上記の説明では、通電パルス幅を一定として目標電流値Ｉｍを漸増したが、目標電流値Ｉｍを一定にして、通電パルス幅を漸増してもよい。

図１２に示したように、燃料噴射弁５０には、燃焼が生じる燃焼検知領域ＢＤＡがあり、この領域から十分に隔たった領域ＣＳが存在する。この領域ＣＳは、ニードル弁５４がリフトしない、つまり噴射が起きない領域であり、通常の目標電流値および通電パルス幅は、この領域に設定されている。燃料噴射弁５０は経年変化により、ニードル弁５４の摺動抵抗が小さくなり、動きやすくなることがある。こうした場合、図１２の符号ＭＩで示したように、燃焼が生じ、筒内圧センサ２６により検知される領域が拡大することがある。ステップＳ３００に示した燃焼検知領域ＢＤＡの学習によれば、拡大した領域ＭＩを燃焼検知領域ＢＤＡとして検出することができる。学習が済めば、新たに検出された燃焼検知領域ＢＤＡから、余裕度分の電流値ΔＩｍだけ隔たった領域ＣＳに対応した噴射パルスが印加される。

他方、学習済みフラグＦｓが値１、つまり学習が済んでいれば（ステップＳ１０５：「ＹＥＳ」）、第３実施形態と同様に、ニードル弁５４がリフトしないとして学習済みの目標電流値および通電パルス幅をメモリ３２から読み出して、これを設定する処理を行なう（ステップＳ１２５）。

その後、燃焼が生じたか否かを判断し、燃焼が生じていれば（ステップＳ１５０：「ＮＯ」）、第２，第３実施形態と同様に、通電パルス幅および目標電流値の少なくとも一方を補正する補正値αを算出する処理（ステップＳ１６０）を行なった後、ステップＳ１００に戻る。ここで補正値αは、第２実施形態で説明したように、値１以下の係数であり、燃焼が生じたと判断した場合に、ステップＳ１６０の処理により、例えば筒内圧センサ２６が検出した燃焼圧が大きいほど、小さい値に設定される。この結果、燃焼が生じた場合には、通電パルス幅および目標電流値は、燃焼が生じない程度の通電パルス幅および／または目標電流値となるように補正される。

他方、燃焼が生じていなければ（ステップＳ１５０：「ＹＥＳ」）、このときの目標電流値および通電パルス幅、つまり補正値αによって補正された後の目標電流値および通電パルス幅をメモリ３２に記憶する（ステップＳ１７０）。その上で、補正値αを値１にリセットし（ステップＳ１８０）、燃料噴射弁５０のバラツキ検出処理を実行する（ステップＳ２００）。

上記の処理を行なうことにより、第４実施形態では、ニードル弁５４がリフトしない目標電流値および通電パルス幅が学習され、通常は、燃料カットの実施時に、この学習済みの噴射パルスを燃料噴射弁５０に印加して、燃料噴射弁５０の磁気回路のバラツキを検出する処理が行なわれる。従って、学習済みの目標電流値および通電パルス幅を用いれば、通常は燃焼は生じないが、経年劣化などに起因して、再度燃焼が生じれば、学習済みの目標電流値および通電パルス幅に対する補正値αが、同様に求められ、燃焼が生じないことが確認されれば、これが学習され、メモリ３２の内容は更新される。

かかる第４実施形態によれば、ニードル弁５４がリフトしない目標電流値および通電パルス幅を学習することができ、燃料カットなど、燃料噴射弁５０の特性のバラツキを検出する処理を行なう条件が整ったとき、燃料噴射が生じないようにしてパラツキ検出の処理を行なうことができる。エンジン制御システム１０が動作を停止し、その後動作を再開した際の学習済みの値の扱いは、第３実施形態の補正済みの値の扱いと同様にすることができる。

Ｅ．その他の実施形態：
上述した第１〜第４実施形態では、エンジン１１の筒内の燃焼の有無は、筒内圧センサ２６により検出したが、筒内の燃焼の有無を直接検出する手法としては、例えば筒内の温度を直接検出する温度センサや筒内のイオン電流を検出するイオン電流センサなど、種々の形態を考えることができる。いずれセンサを採用した場合も、筒内の燃焼の状態を直接検出することができるので、駆動コイル６０への通電の条件を変更することができ、非所望の燃料噴射の発生を抑制し、エンジン１１のエミッションの悪化を燃費の低下を抑制することができる。

上記実施形態では、燃焼が生じていると判断すると、駆動コイル６０に印加する噴射パルスの目標電流値および通電パルス幅の少なくとも一方を、燃焼の状況に応じた補正係数αで補正したが、燃焼が検出される度に、補正値αを一定量ずつ低減するといった対応を取っても差し支えない。あるいは、一度、目標電流値および通電パルス幅の少なくとも一方を、ほぼ０まで小さくし、その後徐々に目標電流値および通電パルス幅の少なくとも一方を大きくしていく、という対応を取っても差し支えない。

上記の各実施形態では、燃料カットの間に、燃料噴射弁の動作特性検出処理ルーチンの各処理を実施したが、燃料カット以外のタイミングで実施しても差し支えない。例えば、アイドル状態で、圧縮行程であり、かつ通常の燃料噴射のタイミングより前のタイミングで、動作特性検出処理を実施するようにしてもよい。本来、燃料噴射弁の動作特性検出処理における通電パルス印加は、燃料噴射が行なわれないはずのものなので、アイドル状態で行なっても問題はない。また、仮に燃料噴射が行なわれ、燃焼が生じてしまうとしても、アイドル状態本来での点火・燃焼と分離できるタイミングであれば、動作特性の検出は可能である。

（１）上述した燃料噴射弁の制御装置は、内燃機関の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁の弁体を開閉駆動するソレノイドと、前記内燃機関の前記筒内の燃焼の状況を直接検出する検出部と、前記ソレノイドの特性を検出するために、前記燃料噴射弁が燃料噴射しないとされた領域で、前記ソレノイドに通電する通電部と、前記通電部による前記ソレノイドへの通電の後に、前記検出部により検出された前記筒内の燃焼の状況に基づいて、前記通電部による前記通電の条件を変更する制御部とを備える態様で実施可能である。

（２）こうした燃料噴射弁の制御装置において、前記検出部により、前記ソレノイドへの通電の後に、前記筒内での燃焼が検出された場合には、前記燃料噴射弁が燃料噴射しないとされた領域での前記ソレノイドへの通電を抑制するものとしてもよい。通電の抑制は、通電を禁止以外に、通電の回数を減らす態様も含む。

（３）また、前記ソレノイドへの通電の抑制は、前記通電の禁止または前記通電のエネルギの低減のいずれかとしてもよい。

（４）ここで、前記通電のエネルギの低減は、前記ソレノイドに印加する通電パルスの縮小、および前記ソレノイドへの通電電流の低減の少なくとも１つとすることができる。従って両者を低減してもよいし、一方を高め、他方を低減して、トータルでのエネルギを低減するものであってもよい。

（５）こうした燃料噴射弁の制御装置において、前記通電パルスおよび前記通電電流の少なくとも１つを記憶する記憶部を備え、前記制御部は、前記ソレノイドへの通電の後に、前記筒内での燃焼が検出された場合には、前記縮小した前記通電パルスおよび前記低減した前記通電電流の少なくとも１つを、前記記憶部に記憶し、前記ソレノイドへの通電の後に、前記筒内での燃焼が検出されなくなった場合には、前記通電部による前記ソレノイドへの通電を、前記記憶部に記憶された前記通電パルスおよび前記通電電流の少なくとも１つで行なわせるものとしてもよい。もとより、筒内での燃焼が検出された場合には、前記縮小した前記通電パルスおよび前記低減した前記通電電流を、記憶部に記憶せず、毎回燃焼の有無と、燃焼が検出された場合の通電パルスのおよび目標電流値の補正値を求めて、次の通電を行なうようにしてもよい。

（６）こうした燃料噴射弁の制御装置において、前記制御部は、前記ソレノイドへの通電の後に、前記筒内での燃焼が検出されなくなった場合には、前記検出部により前記筒内での燃焼を検出するまで、前記通電パルスの拡大および前記通電電流の増加の少なくとも１つを行ない、前記縮小または前記拡大した通電パルスおよび前記縮小した通電電流または前記増加した通電電流の少なくとも１つにより、前記記憶部に記憶した前記通電パルスおよび前記通電電流の少なくとも１つを更新するものとしてもよい。なお、この場合も、通電パルスと通電電流のいずれか一方のみを変更してもよく、一方を大きくなる側に、他方を小さくなる側に、それぞれ変更し、トータルで所望の側に変更してもよい。

（７）上記の実施の態様と共に、燃料噴射弁の制御方法としての実施態様も可能である。この燃料噴射弁の制御方法では、内燃機関の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁の弁体をソレノイドにより開閉駆動し、前記ソレノイドの特性を検出するために、前記燃料噴射弁が燃料噴射しないとされた領域で、前記ソレノイドに通電し、前記ソレノイドへの前記通電の後に、前記内燃機関の前記筒内の燃焼の状況を前記筒内に設けられたセンサにより検出し、前記筒内の燃焼の状況に基づいて、前記ソレノイドへの前記通電の条件を変更する。こうすれば、ソレノイドへの通電の条件を、筒内の燃焼の状況に基づいて変更することができ、内燃機関の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁が燃料噴射しないとされた領域で、前記ソレノイドに通電して、前記ソレノイドの特性を検出することが容易となる。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。例えば、上記実施形態においてハードウェアにより実現した構成の一部は、ソフトウェアにより実現することができる。また、ソフトウェアにより実現している構成の少なくとも一部は、ディスクリートな回路構成により実現することも可能である。

１０ エンジン制御システム、１１ 筒内噴射式エンジン、１２ 吸気管、１３ エアクリーナ、１４ エアフローメータ、１５ モータ、１６ スロットルバルブ、１７ スロットル開度センサ、１８ サージタンク、１９ 吸気管圧力センサ、２０ 吸気マニホールド、２２ 点火プラグ、２３ 排気管、２４ 排出ガスセンサ、２５ 触媒、２６ 筒内圧センサ、２７ 冷却水温センサ、２８ クランク軸、２９ クランク角センサ、３１ ＣＰＵ、３２ メモリ、４０ 気筒、４０ａ ピストン、４０ｂ シリンダ、４０ｃ シリンダヘッド、４１ アクセルセンサ、５０ 燃料噴射弁、５１ ケース、５３ 開口部、５４ ニードル弁、５６，５７ コイルばね、５８ プランジャ、５９ 供給孔栓、６０ 駆動コイル

Claims (7)

1. 燃料噴射弁の制御装置（１０）であって、
   内燃機関（１１）の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁（５０）と、
   前記燃料噴射弁の弁体（５４）を開閉駆動するソレノイド（５８，６０）と、
   前記内燃機関の前記筒内の燃焼の状況を直接検出する検出部（２６）と、
   前記ソレノイドの特性を検出するために、前記燃料噴射弁が燃料噴射しないとされた領域で、前記ソレノイドに通電する通電部（３０）と、
   前記通電部による前記ソレノイドへの通電の後に、前記検出部により検出された前記筒内の燃焼の状況に基づいて、前記通電部による前記通電の条件を変更する制御部（３１）と
   を備える燃料噴射弁の制御装置。
2. 請求項１記載の燃料噴射弁の制御装置であって、
   前記検出部により、前記ソレノイドへの通電の後に、前記筒内での燃焼が検出された場合には、前記燃料噴射弁が燃料噴射しないとされた領域での前記ソレノイドへの通電を抑制する燃料噴射弁の制御装置。
3. 前記ソレノイドへの通電の抑制は、前記通電の禁止または前記通電のエネルギの低減のいずれかである請求項２記載の燃料噴射弁の制御装置。
4. 前記通電のエネルギの低減は、前記ソレノイドに印加する通電パルスの縮小、および前記ソレノイドへの通電電流の低減の少なくとも１つである請求項３記載の燃料噴射弁の制御装置。
5. 請求項４記載の燃料噴射弁の制御装置であって、
   前記通電パルスおよび前記通電電流の少なくとも１つを記憶する記憶部（３２）を備え、
   前記制御部は、
   前記ソレノイドへの通電の後に、前記筒内での燃焼が検出された場合には、前記縮小した前記通電パルスおよび前記低減した前記通電電流の少なくとも１つを、前記記憶部に記憶し、
   前記ソレノイドへの通電の後に、前記筒内での燃焼が検出されなくなった場合には、前記通電部による前記ソレノイドへの通電を、前記記憶部に記憶された前記通電パルスおよび前記通電電流の少なくとも１つで行なわせる
   燃料噴射弁の制御装置。
6. 請求項５記載の燃料噴射弁の制御装置であって、
   前記制御部は、
   前記ソレノイドへの通電の後に、前記筒内での燃焼が検出されなくなった場合には、前記検出部により前記筒内での燃焼を検出するまで、前記通電パルスの拡大および前記通電電流の増加の少なくとも１つを行ない、
   前記縮小または前記拡大した通電パルスおよび前記縮小した通電電流または前記増加した通電電流の少なくとも１つにより、前記記憶部に記憶した前記通電パルスおよび前記通電電流の少なくとも１つを更新する
   燃料噴射弁の制御装置。
7. 燃料噴射弁の制御方法であって、
   内燃機関の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁の弁体をソレノイドにより開閉駆動し、
   前記ソレノイドの特性を検出するために、前記燃料噴射弁が燃料噴射しないとされた領域で、前記ソレノイドに通電し（ステップＳ１２０）、
   前記ソレノイドへの前記通電の後に、前記内燃機関の前記筒内の燃焼の状況を前記筒内に設けられたセンサにより検出し（ステップＳ１５０）、
   前記筒内の燃焼の状況に基づいて、前記ソレノイドへの前記通電の条件を変更する（ステップＳ１５５，Ｓ１１０）
   燃料噴射弁の制御方法。

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