JP2022025426A - 噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エミッションの悪化を招くことなく面積補正に関する異常が発生している異常状態から正常状態に復帰したか否かを判定する。【解決手段】指令出力部１１は、目標噴射量に対応した燃料噴射弁２の通電時間の指令値である指令通電時間を出力する。通電制御部１５は、指令通電時間に基づいて燃料噴射弁２に対する通電を制御する。面積補正部１７は、燃料噴射弁２を電流駆動する際に燃料噴射弁２に流れる電流の面積補正を実施して通電時間の面積補正量を算出して指令通電時間の補正を行う。異常判定部１２は、面積補正量ΔＴｉが所定の上限値に到達した場合に面積補正に関する異常が発生したと判定する。正常復帰判定部１３は、異常判定部１２により異常が発生したと判定された後、異常によるエミッションへの影響度が所定値以下となる実行タイミングで、面積補正に関する異常が発生している異常状態から正常状態に復帰したか否かを判定する正常復帰判定を実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料噴射弁を電流駆動することにより、内燃機関に対する燃料噴射を制御する噴射制御装置に関する。

特許文献１には、インジェクタと称される燃料噴射弁を開弁および閉弁することにより例えば自動車のエンジンなどの内燃機関に燃料を噴射するといった制御を行う噴射制御装置が開示されている。噴射制御装置は、電気的に駆動可能な燃料噴射弁に電流を通電することにより開弁制御する。近年では、ＰＮ規制強化に伴い微小噴射、すなわちパーシャルリフト噴射が多用されるようになり、燃費向上、有害物質排出量減少などのために高い噴射精度が要求される。なお、ＰＮとは、Particulate Numberの略称である。そこで、目標噴射量に応じた通電電流プロファイルが定められ、噴射制御装置は、その通電電流プロファイルに基づいて燃料噴射弁に電流を供給するという開弁制御が行われる。

特開２０１６－３３３４３号公報

燃料噴射弁の制御においては、燃料噴射弁の通電電流の勾配が、周辺温度環境、経年劣化などの様々な要因を理由として通電電流プロファイルよりも低下し、実際の燃料噴射量である実噴射量が目標噴射量から低下するおそれがある。本出願人は、燃料噴射量が通電電流の積算値に応じて得られることから、燃料噴射弁の駆動時の電流をモニタして通電電流の傾きを検出し、傾きに応じて通電時間を延ばすように補正する電流面積補正を行う技術を開発し、特願２０１９－４１５７４号として先に出願している。なお、以下では、電流面積補正のことを単に面積補正と称することがある。

上記技術を適用した構成において、面積補正の制御が正しく機能していないと、排ガス悪化に繋がるため、その制御に関する異常を検出するための自己診断機能が必要となる。このような自己診断機能として、通電時間の補正量、つまり面積補正量の上限値を予め設定しておき、面積補正量が上限値に張り付いている場合に面積補正の制御に関する異常が生じたことを検出するといったものが考えられる。この場合、異常が検出された後は、フェールセーフモードに移行して面積補正の制御が停止されることになる。

面積補正の制御に関する異常が発生した後、その異常が解消された場合には速やかに通常の制御に戻すことが好ましい。そこで、フェールセーフモードに移行した後、異常が解消したか否か、つまり異常状態から正常状態に復帰したか否かの判定である正常復帰判定が行われることになる。正常復帰判定は、面積補正の制御を再開させたときの面積補正量に基づいて行われる。しかし、このとき、未だ異常が解消されていなければ、面積補正量が上限値に張り付いてしまい、正常復帰判定のための燃料噴射における実噴射量が目標噴射量を大幅に上回るなどしてエミッションが悪化するといった問題を引き起こすおそれがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エミッションの悪化を招くことなく面積補正に関する異常が発生している異常状態から正常状態に復帰したか否かを判定することができる噴射制御装置を提供することにある。

請求項１に記載の噴射制御装置は、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁を電流駆動することにより燃料噴射を制御するものであり、指令出力部（１１）、通電制御部（１５）、面積補正部（１７）、異常判定部（１２）および正常復帰判定部（１３）を備える。前記指令出力部は、前記燃料噴射弁の燃料噴射量の目標値である目標噴射量に対応した前記燃料噴射弁の通電時間の指令値である指令通電時間を出力する。前記通電制御部は、前記指令通電時間に基づいて前記燃料噴射弁に対する通電を制御する。前記面積補正部は、前記燃料噴射弁を電流駆動する際に前記燃料噴射弁に流れる電流の面積補正を実施して前記通電時間の面積補正量を算出して前記指令通電時間の補正を行う。

前記異常判定部は、前記面積補正量が所定の上限値に到達した場合に前記面積補正に関する異常が発生したと判定する。前記正常復帰判定部は、前記異常判定部により異常が発生したと判定された後、前記異常によるエミッションへの影響度が所定値以下となる実行タイミングで、前記面積補正に関する異常が発生している異常状態から正常状態に復帰したか否かを判定する正常復帰判定を実行する。このようにすれば、正常復帰判定がエミッションへの影響が比較的小さい実行タイミングで実行されるため、その際に未だ異常が解消されていない場合でも正常復帰判定のための燃料噴射によるエミッションへの影響が低く抑えられる。したがって、上記構成によれば、エミッションの悪化を招くことなく面積補正に関する異常が発生している異常状態から正常状態に復帰したか否かを判定することができるという効果が得られる。

上記構成において、面積補正量が上限値に到達した場合の燃料噴射量が目標噴射量により近い値であるほど、正常復帰判定のための燃料噴射によるエミッションへの影響度が低くなると考えられる。そこで、請求項２に記載の噴射制御装置では、前記正常復帰判定部は、前記面積補正量が前記上限値に到達した場合の前記燃料噴射量および前記目標噴射量に基づいて前記実行タイミングを決定する。このようにすれば、正常復帰判定を、エミッションへの影響が低いタイミングに確実に実行することができる。

第１実施形態に係る噴射制御装置の電気的構成を模式的に示す図 第１実施形態に係る電流面積補正制御を説明するための図であり燃料噴射弁の通電時間および通電電流の関係を示す図 第１実施形態に係る正常時の各部の動作を説明するための図であり通電電流および指令信号を示すタイミングチャート 第１実施形態に係る異常発生時の各部の動作を説明するための図であり通電電流および指令信号を示すタイミングチャート 第１実施形態に係るフェールセーフ時の各部の動作を説明するための図であり通電電流および指令信号を示すタイミングチャート 第１実施形態に係る正常復帰判定時の各部の動作を説明するための図であり通電電流および指令信号を示すタイミングチャート 第２実施形態に係る正常復帰判定を説明するための図であり複数のサイクルにおける通電電流を示すタイミングチャートその１ 第２実施形態に係る正常復帰判定を説明するための図であり複数のサイクルにおける通電電流を示すタイミングチャートその２

以下、内燃機関としての自動車のガソリンエンジンの直噴制御に適用した複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１～図６を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の電子制御装置１は、エンジンの各気筒に設けられた燃料噴射弁２の燃料噴射を制御する噴射制御装置として機能する。なお、本明細書では、電子制御装置のことをＥＣＵと称することがある。

燃料噴射弁２は、インジェクタとも称され、ソレノイドコイル２ａに通電してニードル弁を駆動することにより、エンジンの各気筒内に燃料を直接噴射する。なお、図１では４気筒のエンジンを例としているが、３気筒、６気筒、８気筒などでも適用できる。また、ディーゼルエンジン用の噴射制御装置に適用してもよい。ＥＣＵ１は、昇圧回路３、マイクロコンピュータ４（以下、マイコン４と略す）、制御ＩＣ５、駆動回路６および電流検出部７としての電気的構成を備える。

マイコン４は、１または複数のコア４ａ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリ４ｂ、Ａ／Ｄ変換器などの周辺回路４ｃを備えて構成される。また、マイコン４には、エンジンの運転状態などを検出するための各種センサ８からのセンサ信号Ｓが入力される。後述するように、マイコン４は、メモリ４ｂに記憶されたプログラムおよび各種センサ８から取得されるセンサ信号Ｓなどに基づいて、燃料噴射量の目標値である目標噴射量を求める。なお、目標噴射量は、燃料噴射量の指令値である指令噴射量、燃料噴射量の要求値である要求噴射量と同義である。

各種センサ８には、エンジンの排気経路に設けられ、内燃機関の排気の空燃比すなわちＡ／Ｆ値を検出するＡ／Ｆセンサが含まれている。図示は省略するが、各種センサ８には、Ａ／Ｆセンサ以外にも、エンジンの冷却水の温度を検出する水温センサ、エンジンのクランク角を検出するクランク角センサ、エンジンの吸入空気量を検出するエアフロメータ、エンジンに噴射する際の燃料圧力を検出する燃圧センサ、スロットル開度を検出するスロットル開度センサなどが含まれている。

マイコン４のコア４ａは、指令出力部１１、異常判定部１２および正常復帰判定部１３などの機能ブロックを備える。これら各機能ブロックは、コア４ａがメモリ４ｂなどに格納されているコンピュータプログラムを実行することでコンピュータプログラムに対応する処理を実行することにより実現されている、つまりソフトウェアにより実現されている。

指令出力部１１は、各種センサ８のセンサ信号Ｓに基づいてエンジンの負荷を把握し、そのエンジン負荷に基づいて、エンジンに要求される目標トルクを算出し、その目標トルクに基づいて目標噴射量を算出する。また、指令出力部１１は、その目標噴射量に対応した燃料噴射弁２の通電時間の指令値である指令通電時間および燃料噴射の開始時刻の指令値である噴射開始指示時刻ｔ０などを表す指令信号ＴＱを生成し、その指令信号ＴＱを制御ＩＣ５へと出力する。なお、異常判定部１２および正常復帰判定部１３についての説明は後述する。

制御ＩＣ５は、例えばＡＳＩＣによる集積回路装置であり、図示はしないが、例えばロジック回路、ＣＰＵなどによる制御主体と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどの記憶部、コンパレータを用いた比較器などを備えている。制御ＩＣ５は、そのハードウェアおよびソフトウェア構成により、駆動回路６を介して燃料噴射弁２の電流制御などを実行する。制御ＩＣ５は、昇圧制御部１４、通電制御部１５、電流モニタ部１６および面積補正部１７としての機能を備えている。

昇圧回路３は、詳しい図示は省略するが、バッテリ電圧ＶＢが入力され、そのバッテリ電圧ＶＢを昇圧して、充電部としての昇圧コンデンサ３ａに昇圧電圧Ｖboostを充電させるように構成されている。昇圧制御部１４は、昇圧回路３の動作を制御し、入力されたバッテリ電圧ＶＢを昇圧制御し、昇圧コンデンサ３ａの昇圧電圧Ｖboostを満充電電圧まで充電させる。昇圧電圧Ｖboostは、燃料噴射弁２の駆動用の電力として駆動回路６に供給される。

駆動回路６には、バッテリ電圧ＶＢおよび昇圧電圧Ｖboostが入力される。図示は省略するが、駆動回路６は、各気筒の燃料噴射弁２のソレノイドコイル２ａに対し昇圧電圧Ｖboostを印加するためのトランジスタ、バッテリ電圧ＶＢを印加するためのトランジスタ、通電する気筒を選択する気筒選択用のトランジスタなどを備えている。駆動回路６の各トランジスタのオンおよびオフは、通電制御部１５により制御される。これにより、駆動回路６は、通電制御部１５の通電制御に基づいてソレノイドコイル２ａに電圧を印加して燃料噴射弁２を駆動する。

電流検出部７は、図示しない電流検出抵抗などから構成されており、ソレノイドコイル２ａに流れる電流を検出する。制御ＩＣ５の電流モニタ部１６は、例えば図示しないコンパレータによる比較部、Ａ／Ｄ変換器などを用いて構成されており、各気筒の燃料噴射弁２のソレノイドコイル２ａに実際に流れる電流の値である通電電流値ＥＩについて、電流検出部７を通じてモニタする。制御ＩＣ５には、指令信号ＴＱに応じた燃料噴射弁２の通電電流積算値を得るような通電時間Ｔｉと通電電流値との理想的な関係を示した通電電流プロファイルＰＩが記憶されている。

制御ＩＣ５の通電制御部１５は、通電電流プロファイルＰＩに基づいて駆動回路６を介して燃料噴射弁２に対する電流制御を実行する。つまり、通電制御部１５は、指令信号ＴＱに応じた指令通電時間に基づいて燃料噴射弁２に対する通電を制御する。燃料噴射弁２の制御においては、燃料噴射弁２の通電電流の勾配が、周辺温度環境、経年劣化などの様々な要因を理由として通電電流プロファイルＰＩよりも低下し、実際の燃料噴射量である実噴射量が目標噴射量よりも低くなる事情がある。特に、微小噴射の多段噴射時、昇圧電圧Ｖboostの低下が顕著に表れることから、実噴射量が目標噴射量よりも低くなる傾向が高い。

一方、燃料噴射弁２を通電制御するにあたり、通電電流の積算値に応じたつまり比例した燃料噴射量が得られる。そこで、面積補正部１７は、通電電流プロファイルＰＩの積算電流と、電流検出部７の検出した燃料噴射弁２に実際に流れる通電電流値ＥＩの積算電流との差に基づいて、電流値を同等とするように通電時間の面積補正量ΔＴｉを算出して補正を行う電流面積補正を実行する。つまり、面積補正部１７は、燃料噴射弁２を電流駆動する際に燃料噴射弁２に流れる電流の面積補正を実施して通電時間の面積補正量を算出して指令通電時間の補正を行う。ここで、燃料噴射弁２のパーシャルリフト噴射を行う場合に実施される電流面積補正制御について、図２を参照しながら簡単に述べる。

電流面積補正制御においては、面積補正部１７により、通電時間の面積補正量ΔＴｉが算出される。面積補正量ΔＴｉは、通電電流プロファイルＰＩの積算電流と、電流検出部７により検出される燃料噴射弁２に流れる通電電流値ＥＩの積算電流との差に基づいて積算電流値を同等とするように、すなわち、図２の面積差Ａ１と、面積Ａ２とが同等となるように求められる。

この場合、一般に、通電電流プロファイルＰＩに示される通電電流の理想的な傾きに対し、電流検出部７により検出された実際の通電電流値ＥＩとの間には、傾きが小さくなる方へのずれが生ずる。そこで、そのような電流面積補正が行われることにより、指令信号ＴＱに応じた燃料噴射弁２に対する実際の通電電流積算値つまり燃料噴射量の不足分を補うことができ、適切な燃料噴射量を得ることができる。すなわち、上述したように算出された面積補正量ΔＴｉにより、通電制御部１５が通電時間の補正、具体的には通電時間の延長を行い、その結果、上記した燃料噴射量の不足分が補われることになる。

面積補正量ΔＴｉを算出する手法としては、例えば次のような手法を採用することができる。すなわち、通電電流プロファイルＰＩおよび実際の通電電流値ＥＩのそれぞれにおいて、第１の電流閾値Ｉ１に達する時間ｔ１ｎおよび時間ｔ１を求めるとともに、第２の電流閾値Ｉ２に達する時間ｔ２ｎおよび時間ｔ２を求める。そして、それらから面積差Ａ１を推定し、その面積差Ａ１と同等の面積Ａ２を得るような面積補正量ΔＴｉを算出する。このような電流面積補正制御の実行により、指令信号ＴＱに応じた燃料噴射弁２の適切な燃料噴射量を得ることができる。

図１に示すように、制御ＩＣ５の面積補正部１７により算出される面積補正量ΔＴｉは、マイコン４に与えられるようになっている。マイコン４において、異常判定部１２は、面積補正部１７から与えられる面積補正量ΔＴｉに基づいて面積補正に関する異常の発生を判定する。具体的には、異常判定部１２は、面積補正量ΔＴｉが所定の上限値Ｔｍａｘに張り付いた場合、つまり上限値Ｔｍａｘに到達した場合に面積補正に関する異常が発生したと判定する。

このような面積補正の制御に関する異常、つまり面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘに張り付く異常の発生要因としては、次の（ａ）～（ｃ）の要因などが考えられる。
（ａ）昇圧コンデンサ３ａの劣化に起因して算出される面積補正量ΔＴｉが大きくなり、上限値Ｔｍａｘを超えるようになった。
（ｂ）制御ＩＣ５による面積補正量ΔＴｉの算出過程で何らかの異常が発生した。
（ｃ）制御ＩＣ５が噴射の電流波形、つまり通電電流値ＥＩを取得する際に誤った値を取得してしまい、その誤った値に基づいて面積補正量ΔＴｉを算出したことで面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘを超えてしまった。

マイコン４は、異常判定部１２により面積補正に関する異常が発生したと判定されたときには、制御ＩＣ５に対して電流面積補正の停止を指令する停止指令を出力する。これにより、制御ＩＣ５において、電流面積補正の制御が停止され、その結果、異常な面積補正制御が継続して実施されることが防止される。なお、以下の説明では、このように電流面積補正の制御が停止される期間をフェールセーフ期間またはフェールセーフ時と称することとする。

面積補正の制御に関する異常は、前述したような要因に基づいて発生しているため、自然に、または、何らかの処置を施すことにより、解消される可能性がある。そして、面積補正の制御に関する異常が発生した後、その異常が解消された場合には、速やかに通常の制御に戻すことが好ましい。そこで、正常復帰判定部１３は、フェールセーフ期間に移行した後、面積補正に関する異常が発生している異常状態から、その異常が発生していない正常状態に復帰したか否かを判定する正常復帰判定を実行する。この場合、正常復帰判定部１３は、異常判定部１２により異常が発生したと判定された後、異常による内燃機関のエミッションへの影響度が所定値以下となる実行タイミングで正常復帰判定を実行する。

正常復帰判定は、面積補正の制御を再開させたときに算出される面積補正量ΔＴｉに基づいて行われる。具体的には、正常復帰判定では、再開した面積補正の制御により算出された面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘ未満である場合に正常状態に復帰したと判定されるとともに、上限値Ｔｍａｘ以上である場合に正常状態に復帰していない、つまり異常状態が継続していると判定される。本実施形態では、正常復帰判定部１３は、面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘに到達した場合の実際の燃料噴射量である実噴射量および目標噴射量に基づいて実行タイミングを決定するようになっている。なお、実噴射量は、通電電流値ＥＩに基づいて概算的に求めることができる。

エミッションへの影響度の指標としては、次のような指標が考えられる。まず、下記（１）式に示すように、面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘに到達した場合における実際の燃料噴射量Ｉａおよび目標噴射量Ｉｒの比Ｒ１を指標とすることが考えられる。
Ｒ１＝Ｉａ／Ｉｒ …（１）
この指標を採用する場合、正常復帰判定部１３は、比Ｒ１がより１に近い値であるほどエミッションへの影響度が相対的に小さいと判断することができ、比Ｒ１がより１から離れた値であるほどエミッションへの影響度が相対的に大きいと判断することができる。

また、下記（２）式に示すように、面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘに到達した場合における実際の燃料噴射量Ｉａおよび目標噴射量Ｉｒの差Ｄを指標とすることが考えられる。
Ｄ＝Ｉａ－Ｉｒ …（２）
この指標を採用する場合、正常復帰判定部１３は、差Ｄが小さい値であるほどエミッションへの影響度が相対的に小さいと判断することができ、差Ｄが大きい値であるほどエミッションへの影響度が相対的に大きいと判断することができる。

また、下記（３）式に示すように、面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘに到達した場合における実際の燃料噴射量Ｉａおよび目標噴射量Ｉｒの差Ｄと目標噴射量Ｉｒとの比Ｒ２を指標とすることが考えられる。
Ｒ２＝（Ｉａ－Ｉｒ）／Ｉｒ＝Ｄ／Ｉｒ …（３）
この指標を採用する場合、正常復帰判定部１３は、比Ｒ２が小さい値であるほどエミッションへの影響度が相対的に小さいと判断することができ、比Ｒ２が大きい値であるほどエミッションへの影響度が相対的に大きいと判断することができる。

このようなことから、本実施形態において、正常復帰判定部１３は、次の３つの具体的な手法のうちいずれかを用いて実行タイミングを決定する。第１手法では、正常復帰判定部１３は、面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘに到達した場合における実際の燃料噴射量Ｉａおよび目標噴射量Ｉｒの比Ｒ１が所定の第１閾値以上であるときを実行タイミングとする。第１閾値は、０より大きく且つ１未満の所定の値であり、装置の仕様などに応じて所望する効果が得られる範囲の値に適宜設定すればよい。

第２手法では、正常復帰判定部１３は、面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘに到達した場合における実際の燃料噴射量Ｉａおよび目標噴射量Ｉｒの差Ｄが所定の第２閾値以下であるときを実行タイミングとする。第３手法では、正常復帰判定部１３は、面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘに到達した場合における実際の燃料噴射量Ｉａおよび目標噴射量Ｉｒの差Ｄと目標噴射量Ｉｒとの比Ｒ２が所定の第３閾値以下であるときを実行タイミングとする。第２閾値および第３閾値は、装置の仕様などに応じて所望する効果が得られる範囲の値に適宜設定すればよい。

次に、上記構成の作用について図３～図６を参照して説明する。この場合、元々１サイクルあたり１回の噴射であったものを例えば５段に分けて噴射する多段階噴射が行われる場合を例に説明を行う。そこで、図３～図６などおよび以下の説明では、１サイクル中の１段目の噴射を噴射１段目と称し、２段目の噴射を噴射２段目と称し、３段目の噴射を噴射３段目と称し、４段目の噴射を噴射４段目と称し、５段目の噴射を噴射５段目と称することとする。なお、図３～図６などにおいて、点線で示す電流波形は、マイコン４から出力される指令信号ＴＱに対応する通電時間の通電により目標噴射量が得られる傾きを有する理想的な電流波形を示している。

［１］正常時における各部の動作
図３に示すように、面積補正の制御に関する異常が発生していない正常時、噴射１段目および噴射２段目については、実噴射量および目標噴射量が概ね一致することから面積補正量ΔＴｉがほぼゼロとなり、通電時間の延長は行われない。また、正常時、噴射３段目噴射４段目および噴射５段目については、いずれも昇圧電圧Ｖboostの低下などに伴い、燃料噴射弁２に流れる電流の傾きが理想的な傾きよりも小さくなり、その結果、指令信号ＴＱに対応する通電時間の通電では実噴射量が目標噴射量よりも低くなる。

そこで、噴射３段目、噴射４段目および噴射５段目では、電流面積補正の制御により通電時間が面積補正量ΔＴｉだけ延長され、それにより、燃料噴射量の不足分が補われる。この場合、面積補正量ΔＴｉは、噴射３段目、噴射４段目および噴射５段目のいずれにおいても上限値Ｔｍａｘ未満の値となる。そのため、正常時、異常判定部１２は、面積補正の制御に関する異常が発生していないと判定することになる。

［２］異常発生時における各部の動作
ここでは、噴射３段目、噴射４段目および噴射５段目において、面積補正の制御に関する異常が発生するケースを例として、異常発生時の動作を説明する。この場合、図４に示すように、噴射１段目および噴射２段目については、異常が発生していないことから正常時と同様の動作となる。一方、噴射３段目、噴射４段目および噴射５段目では、燃料噴射弁２に流れる電流の傾きが理想的な傾きよりも小さくなることから、電流面積補正の制御が実施されて通電時間が面積補正量ΔＴｉだけ延長される。

ただし、この場合、何らかの異常が発生していることから、面積補正量ΔＴｉは、噴射３段目、噴射４段目および噴射５段目のいずれにおいても上限値Ｔｍａｘに等しい値となる、つまり上限値Ｔｍａｘに張り付いた状態となる。そのため、異常発生時、異常判定部１２は、面積補正の制御に関する異常が発生していると判定する。そして、その判定を受けて、マイコン４から停止指令が出力され、それにより制御ＩＣ５による電流面積補正の制御が停止される。

［３］フェールセーフ時における各部の動作
前述した通り、フェールセーフ時には制御ＩＣ５による電流面積補正の制御が停止される。そのため、フェールセーフ時、噴射１段目、噴射２段目、噴射３段目、噴射４段目および噴射５段目のいずれにおいても、通電時間の延長は行われない。したがって、燃料噴射弁２に流れる電流の傾きが理想的な傾きよりも小さくなっている噴射２段目、噴射３段目および噴射４段目については、実噴射量が目標噴射量よりも低い状態のまま噴射が行われることになる。

［４］正常復帰判定時における各部の動作
ここでは、面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘに張り付く異常が発生する噴射３段目、噴射４段目および噴射５段目のうち、噴射３段目が最もエミッションへの影響度が大きくなるとともに噴射５段目が最もエミッションへの影響度が小さくなるケースを例として、正常復帰判定時の動作を説明する。この場合、正常復帰判定部１３は、第１手法、第２手法および第３手法のいずれかの手法に基づいて、噴射５段目が最もエミッションへの影響度が小さくなると判断し、噴射５段目を実行タイミングとして決定する。これにより、図６に示すように、噴射３段目および噴射４段目では面積補正の制御が停止された状態が維持されるものの、噴射５段目では面積補正の制御が再開される。

正常復帰判定部１３は、面積補正の制御が再開された噴射５段目における面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘ未満であるか否かに基づいて、異常状態から正常状態に復帰したか否かを判定する。なお、この場合、正常復帰判定部１３は、異常が発生する噴射３段目、噴射４段目および噴射５段目のうちエミッションへの影響度が最も小さくなる噴射５段目だけを実行タイミングとして決定するようになっているが、これに加えて、またはこれに代えて、エミッションへの影響度が２番目に小さくなる噴射４段目を実行タイミングとして決定してもよい。

以上説明した本実施形態によれば、正常復帰判定部１３は、異常判定部１２により異常が発生したと判定された後、異常によるエミッションへの影響度が所定値以下となる実行タイミングで、面積補正に関する異常が発生している異常状態から正常状態に復帰したか否かを判定する正常復帰判定を実行する。このようにすれば、正常復帰判定がエミッションへの影響が比較的小さい実行タイミングで実行されるため、その際に未だ異常が解消されていない場合でも正常復帰判定のための燃料噴射によるエミッションへの影響が低く抑えられる。したがって、本実施形態の構成によれば、エミッションへの影響を最小限に抑えつつ面積補正に関する異常が発生している異常状態から正常状態に復帰したか否かを判定することができるという効果が得られる。

上記構成において、面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘに到達した場合の実際の燃料噴射量が目標噴射量により近い値であるほど、正常復帰判定のための燃料噴射によるエミッションへの影響度が低くなると考えられる。そこで、正常復帰判定部１３は、面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘに到達した場合の実際の燃料噴射量Ｉａおよび目標噴射量Ｉｒに基づいて実行タイミングを決定する。具体的には、正常復帰判定部１３は、燃料噴射量Ｉａおよび目標噴射量Ｉｒを用いた具体的な第１手法、第２手法および第３手法のうちいずれかの手法に基づいて実行タイミングを決定する。このようにすれば、正常復帰判定を、エミッションへの影響が低いタイミングに確実に実行することができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について図７および図８を参照して説明する。
正常復帰判定部１３は、正常復帰判定を複数回実行し、それら複数回の判定結果に基づいて異常状態から正常状態に復帰したか否かを判定することができる。そこで、本実施形態では、正常復帰判定を複数回実行する２つの具体的なパターンについて説明する。

［１］第１パターン
図７に示すように、第１パターンでは、複数サイクルにおいてそれぞれ１段ずつ正常復帰判定が実行される。この場合、正常復帰判定部１３は、１サイクル目、２サイクル目および３サイクル目のそれぞれの噴射５段目を実行タイミングとして決定する。これにより、１サイクル目、２サイクル目および３サイクル目のそれぞれの噴射５段目において面積補正の制御が再開される。正常復帰判定部１３は、面積補正の制御が再開された３つのサイクルの噴射５段目における面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘ未満であるか否かに基づいて、異常状態から正常状態に復帰したか否かを判定する。

具体的には、正常復帰判定部１３は、１サイクル目、２サイクル目および３サイクル目の噴射５段目の全てにおける面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘ未満であると判断した場合、正常状態に復帰したと判定する。これにより、４サイクル目の噴射から通常の面積補正の制御が再開されることになる。また、正常復帰判定部１３は、１サイクル目、２サイクル目および３サイクル目の噴射５段目のうち少なくとも１つの面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘ以上であると判断した場合、異常状態が継続していると判定する。これにより、４サイクル目以降の噴射については、再び、面積補正の制御が停止されるフェールセーフ時の処理とされる。

［２］第２パターン
図８に示すように、第２パターンでは、１サイクルにおいて正常復帰判定が複数回実行される。この場合、正常復帰判定部１３は、２サイクル目の噴射３段目、噴射４段目および噴射５段目を実行タイミングとして決定する。これにより、２サイクル目の噴射３段目、噴射４段目および噴射５段目において面積補正の制御が再開される。正常復帰判定部１３は、面積補正の制御が再開された２サイクル目の噴射３段目、噴射４段目および噴射５段目における面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘ未満であるか否かに基づいて、異常状態から正常状態に復帰したか否かを判定する。

具体的には、正常復帰判定部１３は、２サイクル目の噴射３段目、噴射４段目および噴射５段目の全てにおける面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘ未満であると判断した場合、正常状態に復帰したと判定する。これにより、３サイクル目の噴射から通常の面積補正の制御が再開されることになる。また、正常復帰判定部１３は、２サイクル目の噴射３段目、噴射４段目および噴射５段目のうち少なくとも１つの面積補正量ΔＴｉが上限値Ｔｍａｘ以上であると判断した場合、異常状態が継続していると判定する。これにより、３サイクル目以降の噴射については、再び、面積補正の制御が停止されるフェールセーフ時の処理とされる。

以上説明した本実施形態によれば、正常復帰判定部１３は、正常復帰判定を複数回実行し、それら複数回の判定結果に基づいて異常状態から正常状態に復帰したか否かを判定するようになっている。このようにすれば、異常状態が継続しているにもかかわらず正常状態に復帰したと誤って判定される誤判定の発生が抑制され、その結果、誤判定による正常復帰後のエミッションの悪化をより確実に防止することができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記各実施形態で示した数値などは例示であり、それに限定されるものではない。
上記各実施形態は、燃料噴射弁２として内燃機関の燃焼室の中に直接噴射する筒内噴射に適用したが、これに限定されることはなく、周知の吸気バルブの手前で燃料を噴射するポート噴射に適用してもよい。
マイコン４および制御ＩＣ５は、一体化してもよく、この場合、高速演算可能な演算処理装置を用いることが望ましい。

上記各実施形態では、燃料噴射弁２に対する面積補正制御を実行するにあたり、通電電流プロファイルＰＩおよび実際の通電電流値ＥＩのそれぞれにおいて、第１の電流閾値Ｉ１に達する時間ｔ１ｎおよび時間ｔ１、第２の電流閾値Ｉ２に達する時間ｔ２ｎおよび時間ｔ２を求め、それらから面積差Ａ１を推定するといった比較的簡易な手法を採用したが、それ以外の各種方法を採用して、面積補正量ΔＴｉを求めるようにしてもよい。
正常復帰判定部１３による正常復帰判定の実行タイミングは、上記各実施形態において説明したものに限らずともよく、異常によるエミッションへの影響度が所定値以下となるタイミングであれば適宜変更することができる。

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

本開示に記載の制御部およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部およびその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部およびその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

１…電子制御装置、２…燃料噴射弁、１１…指令出力部、１２…異常判定部、１３…正常復帰判定部、１５…通電制御部、１７…面積補正部。

Claims (6)

1. 内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁を電流駆動することにより燃料噴射を制御する噴射制御装置であって、
   前記燃料噴射弁の燃料噴射量の目標値である目標噴射量に対応した前記燃料噴射弁の通電時間の指令値である指令通電時間を出力する指令出力部（１１）と、
   前記指令通電時間に基づいて前記燃料噴射弁に対する通電を制御する通電制御部（１５）と、
   前記燃料噴射弁を電流駆動する際に前記燃料噴射弁に流れる電流の面積補正を実施して前記通電時間の面積補正量を算出して前記指令通電時間の補正を行う面積補正部（１７）と、
   前記面積補正量が所定の上限値に到達した場合に前記面積補正に関する異常が発生したと判定する異常判定部（１２）と、
   前記異常判定部により異常が発生したと判定された後、前記異常によるエミッションへの影響度が所定値以下となる実行タイミングで、前記面積補正に関する異常が発生している異常状態から正常状態に復帰したか否かを判定する正常復帰判定を実行する正常復帰判定部（１３）と、
   を備える噴射制御装置。
2. 前記正常復帰判定部は、前記面積補正量が前記上限値に到達した場合の前記燃料噴射量および前記目標噴射量に基づいて前記実行タイミングを決定する請求項１に記載の噴射制御装置。
3. 前記正常復帰判定部は、前記面積補正量が前記上限値に到達した場合における前記燃料噴射量および前記目標噴射量の比が所定の第１閾値以上であるときを前記実行タイミングとする請求項２に記載の噴射制御装置。
4. 前記正常復帰判定部は、前記面積補正量が前記上限値に到達した場合における前記燃料噴射量および前記目標噴射量の差が所定の第２閾値以下であるときを前記実行タイミングとする請求項２に記載の噴射制御装置。
5. 前記正常復帰判定部は、前記面積補正量が前記上限値に到達した場合における前記燃料噴射量および前記目標噴射量の差と前記目標噴射量との比が所定の第３閾値以下であるときを前記実行タイミングとする請求項２に記載の噴射制御装置。
6. 前記正常復帰判定部は、前記正常復帰判定を複数回実行し、それら複数回の判定結果に基づいて異常状態から正常状態に復帰したか否かを判定する請求項１から５のいずれか一項に記載の噴射制御装置。

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