JP4030334B2 - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に関し、より詳細には、燃料噴射制御の開始に遅れて実際に燃料噴射を開始する燃料噴射弁を備えた燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関の一般的な燃料噴射技術の一つにパイロット噴射がある。
このパイロット噴射は、主噴射にて噴射する燃料の一部を予め燃焼室内に噴射し、それによって主燃焼の種火となる熱源を燃焼室内に作り出すことで主燃焼時の急激な燃焼圧の上昇及び燃焼温度の上昇を抑え、燃焼騒音の低減、および窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成抑制等を図る燃料噴射技術である。
【０００３】
また、近年では、このパイロット噴射に代表される「マルチ噴射技術」の採用によって、より正確な燃料噴射弁の動作特性の把握が要求されている。なお、ここで「マルチ噴射技術」とは、一燃焼サイクルにつき、複数回の燃料噴射を行う燃料噴射制御であり、上記したパイロット噴射以外では、燃焼行程後期における気筒内へのポスト噴射などが一般に知られている。
【０００４】
また、上記で「燃料噴射弁の動作特性」とは、燃料噴射弁の機械的構造上避けられない噴射遅れを意味し、燃料噴射制御との相関について電磁駆動式燃料噴射弁を例に説明すれば、燃料噴射制御の開始に伴う通電開始後、実際に燃料噴射が開始されるまでに要する時間、つまり燃料噴射弁の最少駆動時間が、その燃料噴射弁の動作特性によって決定されるといってもよい。
【０００５】
ところで、上記した燃料噴射弁の最少駆動時間に相関のある燃料噴射弁の動作特性は、その製造上の公差、また弁体の経時劣化等によって大きく変化するため、場合によっては、正規の燃料噴射制御に相違した形で、燃料噴射が実施されることもある。
【０００６】
とりわけ、上記したマルチ噴射技術では、最少駆動時間近傍での通電によって、微少の燃料を気筒内に噴射するため、想定した最少駆動時間に較べて実際の最少駆動時間が長い場合には、正規の通電時間で燃料噴射弁を制御したにも拘わらず、燃料が噴射されないといった現象も起こり兼ねない。
【０００７】
このため従来では、実際に燃料噴射が開始される迄に要する燃料噴射弁の最少駆動時間を算出し、燃料噴射制御上定められる最少駆動時間とのズレに応じて燃料噴射制御を補正していた。なお、最少駆動時間の算出技術としては、例えば、特開平１１−２９４２２７号公報に開示された技術がある。
【０００８】
同公報に記載の発明によれば、電磁駆動式燃料噴射弁において、燃料噴射制御の開始に伴う通電開始後、その燃料噴射弁から噴射された燃料に起因して変化する排気ガスの炭化水素濃度（ＨＣ濃度）をＨＣセンサで検出し続け、そのＨＣセンサの出力値に変化が現れた時刻をもって燃料噴射弁の最少駆動時間とみなしている。
【０００９】
より詳しくは、まず、図６のτ−Ｑ特性図（τ：通電時間、Ｑ：噴射量（センサ出力））に示されるように、無噴射時のセンサ出力値を最少駆動時間の閾値（Ｑ＝０）として設定し、続いて、正規の噴射開始時刻近傍で、燃料噴射が開始されるような通電時間Δτの燃料噴射制御を複数回に亘り実施し、ＨＣセンサの出力値において、所定値（以下、判定レベルと称す）以上の出力変化が得られた燃料噴射制御の通電時間Δτを以て燃料噴射弁の最少駆動時間とみなしている。
【００１０】
なお、図６では、第４回目の試行▲４▼においてセンサ出力値に判定レベル以上の出力値変化が得られるため、第４回目の試行▲４▼における通電時間Δτが燃料噴射弁の最少駆動時間に相当する。すなわち、通電時間Δτが、燃料噴射弁固有の噴射遅れ時間に較べて短ければ燃料噴射は実施されず、通電時間Δτが噴射遅れ時間に較べて長ければ、ＨＣセンサの出力変化といった形で燃料の噴射が検出されるため、その時の通電時間Δτで燃料噴射弁の最少駆動時間を把握できる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らの鋭意研究によれば、上記した最少駆動時間の算出に関し、種々の問題点が見出された。
【００１２】
まず、従来では、ＨＣセンサの出力値に変化が得られるまで、通電時間Δτの異なる燃料噴射制御を幾度となく繰り返す必要があり、最少駆動時間の算出に要する燃料噴射の検出には比較的長い時間を要する。このため運転状況が刻々と変化する内燃機関（例えば、車両用内燃機関）においては、その最少駆動時間の算出に要する時間の確保が困難であり、実用化の面で未だ多くの問題が残されている。
【００１３】
また、測定時間の問題は、通電時間Δτの振り幅（刻み幅）を大きく取ることで解決できるが、同時に検出精度の低下を招く虞がある。すなわち、図７に示されるように、少ない試行回数（例えば、試行▲３▼）でＨＣセンサの出力変化は得られるが、本来の最少駆動時間から大きく外れた通電時間Δτを以て最少駆動時間とみなすため、時として大幅な検出精度の低下を招く虞がある。
【００１４】
さらに、燃料の噴射開始時には、燃料噴射量も当然の如く少なく、ＨＣセンサの出力変化も微々たるものである。したがって、上述のようにＨＣセンサの出力値に判定レベルを設定する必要があり、ＨＣセンサの読み込みにおける外乱をゼロと仮定しても、その判定レベルの存在が検出精度の低下を招くことになる。また、検出時のノイズや、ＨＣセンサそのものの検出誤差といった外乱の影響も受け易く、この点においても最少駆動時間の正確な把握は困難であった。
【００１５】
また、このように最少駆動時間の算出には未だ多くの問題を抱えるため、従来の算出方法にて算出した最少駆動時間に基づく燃料噴射制御の補正処理も正確な補正とは言い難かった。
【００１６】
本発明は、上記した技術的背景を考慮しなされたもので、内燃機関の燃料噴射装置において燃料噴射弁の最少駆動時間を正確且つ短時間に検出する検出技術、および検出した最少駆動時間に応じて燃料噴射制御を正確に補正する補正技術を提供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記した技術的課題を解決するため本発明では、以下の構成とした。
すなわち、本発明は、燃料噴射制御の開始に遅れて実際に燃料噴射を開始する燃料噴射弁と、その噴射量に応じた出力変化が得られるセンサと、前記燃料噴射が開始される迄に要する燃料噴射弁の最少駆動時間を、前記センサの出力変化に基づき算出する最少駆動時間算出手段と、を備えた内燃機関の燃料噴射装置であって、
前記最少駆動時間算出手段は、無噴射時に相当するセンサ出力値を最少駆動時間の算出における閾値として設定し、さらに、相互に燃料噴射量の異なる条件下において検出した少なくとも第１のセンサ出力値と第２のセンサ出力値とを補間して近似式を求め、前記最少駆動時間の算出時には、その近似式と閾値とに基づき最少駆動時間を算出することを特徴とする。
【００１８】
このように構成された本発明によれば、燃料噴射が開始される迄に要する燃料噴射弁の最少駆動時間を算出するにあたり、燃料の噴射量に応じた出力変化が得られるセンサを備え、最少駆動時間の算出時には、無噴射時に相当するセンサ出力値を閾値として設定し、さらに、相互に燃料噴射量の異なる条件下で少なくとも第１のセンサ出力値と第２のセンサ出力値とを検出し、それらを補間して近似式を求め、最少駆動時間の算出時には、その近似式と閾値とに基づき最少駆動時間を算出する。
【００１９】
すなわち、近似式は、その時々の燃料噴射量を表すため、その近似式において噴射量がゼロ（無噴射）になる時刻、換言すればセンサ出力値の変化量がゼロになる時刻を燃料噴射弁の最少駆動時間に換算することで、噴射開始時のセンサ出力値を実測することなく、正確且つ短時間に燃料噴射弁の最少駆動時間を算出できる。
【００２０】
また、無噴射時に相当するセンサ出力値に関し、前記最少駆動時間算出手段は、最少駆動時間を算出すべき状況において、前記無噴射時に相当するセンサ出力値を、無噴射とみなせる期間に実測して最少駆動時間の算出における閾値として設定してもよい。
【００２１】
この構成では、最少駆動時間の算出において閾値となるセンサ出力値を、最少駆動時間を算出すべき状況において実測して閾値に設定するため、その時々の状況に応じた閾値設定が可能になる。
【００２２】
また、前記センサは、燃焼圧力、機関回転数の変化量、排気ガスの状態、機関本体の運動エネルギーのうち、その何れかをセンサ出力値として出力するセンサで構成するのが望ましい。
【００２３】
つまり、燃焼圧力、機関回転数の変化量、排気ガスの状態、機関本体の運動エネルギーといった項目は、実際に噴射された燃料の燃焼によって変化するため、本発明でいう、噴射量に応じた出力変化が得られる。また、上記で「機関本体の運動エネルギー」とは、機関本体の振動エネルギーの変化や、また広義では、機関出力の変化量などをも含む概念である。
【００２４】
また、前記最少駆動時間算出手段は、前記第１のセンサ出力値の測定環境と、前記第２のセンサ出力値の測定環境と、を内燃機関の運転状態に関連づけて監視し、各測定環境相互に一致した測定環境を満たすときに、各センサ出力値個々の検出条件に応じてセンサ出力値を検出するようにしてもよい。
【００２５】
この構成では、各センサ出力値の検出において、その夫々の測定環境が一致したときをセンサ出力値の検出時期とみなし、各センサ出力値個々の検出条件に応じてセンサ出力値検出するため、各センサ出力値に影響する測定環境の違いが解消され、より高い精度で近似式を算出できる。なお、上記で「各センサ出力値個々の検出条件」とは、上記したように相互に燃料噴射量が相違している条件である。
【００２６】
また、前記第２のセンサ出力値は、前記第１のセンサ出力値に反映された燃料噴射の影響が収束したとみなせるときに検出するのが望ましい。
【００２７】
すなわち、この構成では、第１のセンサ出力値に反映された燃料噴射の影響が収束したとみなせるときに第２のセンサ出力値を検出するため、第１のセンサ出力値および第２のセンサ出力値共に、その時々における燃料噴射量に応じた出力変化を正確に検出できる。よって、より高い精度で近似式を算出できる。
【００２８】
また、前記燃料噴射制御の開始に伴い実際に燃料噴射が開始されるように、前記燃料噴射制御に定められる規定の最少駆動時間を前記最少駆動時間算出手段にて算出した最少駆動時間に基づき補正する補正手段を備える構成としてもよい。
【００２９】
この構成では、燃料噴射制御上定められる規定の最少駆動時間を、算出した最少駆動時間に基づき補正するため、補正後には、燃料噴射制御の開始に伴い確実に燃料噴射が開始される。なお、ここで「規定の最少駆動時間」とは、燃料噴射制御のプログラム上において燃料噴射が実際に開始されると想定した最少駆動時間である。
【００３０】
また、前記内燃機関を多気筒内燃機関とし、さらに前記燃料噴射弁を各気筒ごとに設けた場合、
前記最少駆動時間算出手段は、各気筒ごとに最少駆動時間を算出し、前記補正手段は、各気筒ごとに算出した最少駆動時間に基づき、各気筒に対応する燃料噴射制御を個別に補正するようにしてもよい。
【００３１】
すなわち、多気筒内燃機関では、燃料噴射制御の補正にあたり、各気筒ごとに燃料噴射制御の適性化を図る必要がある。このため本構成では、各気筒ごとに最少駆動時間を算出し、その算出した最少駆動時間に基づき、対応する気筒の燃料噴射制御を個別に補正する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明に係る燃料噴射装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態では、車両用ディーゼル機関に本発明の燃料噴射装置を適用した形態について説明するが、本発明の適用範囲は、勿論、車両用ディーゼル機関に限定されるものではない。また、以下に示す燃料噴射装置の構成も、あくまでも一実施例であり、その詳細は内燃機関の各種仕様等に応じて変更可能である。
【００３３】
本実施の形態に示す燃料噴射装置は、燃料噴射弁２、コモンレール（蓄圧室）３、燃料供給管４、燃料ポンプ５の他、その燃料噴射弁２の制御を司る電子制御ユニット３０などを備え、内燃機関１の各気筒１ａに対して適切量且つ適宜のタイミングで燃料を供給している。
【００３４】
燃料噴射弁２は、各気筒１ａごとに設けられる電磁駆動式の開閉弁であり、電子制御ユニット３０に準備される燃料噴射プログラムのもと、その開弁動作が制御されている。また、コモンレール３は、各燃料噴射弁２に燃料を供給する燃料の分配管であり、燃料供給管４を介して燃料ポンプ５に連結されている。燃料ポンプ５は、内燃機関１の出力軸たるクランク軸１ｂの回転を駆動源として回転駆動され、所望のポンプ圧でコモンレール３に対して燃料を吐出している。
【００３５】
一方の電子制御ユニット３０は、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（中央制御装置）３４、入力ポート３５、出力ポート３６等を備えている。
【００３６】
入力ポート３５には、クランク軸１ｂの回転角を検出するクランクポジションセンサ（ＮＥセンサ）３９の他、コモンレール３内の圧力（燃料噴射圧）を検出するコモンレール圧センサ４０、内燃機関１の排気通路に設けられる空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）４１等が対応したＡ／Ｄ変換器３７を介して、又は直接入力されている。また、出力ポート３６には、対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁２などが接続されている。
【００３７】
ＲＯＭ３２には、燃料噴射弁２の開弁制御プログラムすなわち燃料噴射制御プログラムの他、後に詳述する燃料噴射弁２の動作特性を補正するためのプログラム等が記録されている。また、ＲＡＭ３３には、入力ポート３５に入力された各種センサの出力信号、及び出力ポート３６に出力された制御信号等が順次読み込まれ、ＲＡＭ３３は、それら各種信号を一時的に記録している。ＣＰＵ３４は、ＲＡＭ３３に記録された各種信号とＲＯＭ３２に記録された各種制御プログラム等に基づき、その処理過程で出力される制御信号を適宜のタイミングで出力ポート３６に出力し、例えば、燃料噴射弁２の開弁動作を制御する燃料噴射制御を処理している。
【００３８】
そして、このように構成された燃料噴射装置では、まず、燃料ポンプ５によって燃料タンク（図示略）内の燃料が汲み上げられる。汲み上げられた燃料は、燃料供給管４を介してコモンレール３に供給される。コモンレール３に供給された燃料は、コモンレール３内にて所定燃圧まで高められ、各燃料噴射弁２に分配される。そして、電子制御ユニット３０にて処理される燃料噴射制御に基づき燃料噴射弁２に開弁信号が出力されると、燃料噴射弁２は開弁状態になり、コモンレール３内の燃料は、各燃料噴射弁２を介して各気筒１ａ内に噴射供給される。
【００３９】
ところで、従来技術にも記載したように、一燃焼サイクルにつき、複数回の燃料噴射を実施するマルチ噴射技術の一形態として、例えば、燃焼騒音の低減や、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成抑制を図れる「パイロット噴射」が注目されている。また、このパイロット噴射に代表されるマルチ噴射技術では、従来に較べより緻密な燃料噴射制御が要求される。
【００４０】
しかしながら、燃料噴射制御に相関のある燃料噴射弁２の動作特性は、その製造上の公差、また弁体の摩耗に伴う劣化等によって大きく変化する。このため、本実施の形態に示す燃料噴射装置では、図２のフローチャートに示されるように燃料噴射制御の一環として、燃料噴射弁２の動作特性を把握するための「最少駆動時間算出制御」を実施し、また、燃料噴射制御上定められる規定の最少駆動時間を、先の噴射時間算出制御によって算出した最少駆動時間に基づき補正する「燃料噴射補正制御」を実施し、燃料噴射制御の適性化を図っている。
【００４１】
まず、最少駆動時間算出制御、および燃料噴射補正制御の詳細な説明に先立ち、その概要について説明する。
最少駆動時間算出制御では、最少駆動時間を算出すべき状況において、噴射量に応じた出力変化が得られるセンサの出力値を、無噴射状態とみなせる期間に読み込み、そのセンサ出力値を無噴射時のセンサ出力値として最少駆動時間の算出における閾値として設定する。また、相互に燃料噴射量の異なる条件下において検出した少なくとも第１のセンサ出力値と第２のセンサ出力値とを読み込み、その出力値を補間して近似式を求める。そして、最少駆動時間の算出時には、設定した閾値とその近似式とに基づき最少駆動時間を算出する。
【００４２】
一方、燃料噴射補正制御では、燃料噴射制御の開始に伴い実際に燃料噴射が開始されるように、燃料噴射制御に定められる規定の最少駆動時間を最少駆動時間算出制御にて算出した最少駆動時間に基づき補正する。
【００４３】
このように本実施の形態に示す燃料噴射装置では、無噴射時のセンサ出力値と、相互に燃料噴射量の異なる条件下で読み込んだ少なくとも第１のセンサ出力値と第２のセンサ出力値と、から最少駆動時間を算出し、その算出した最少駆動時間に基づき、燃料噴射制御の適性化を図る。
【００４４】
以下、図２を参照して最少駆動時間算出制御、および燃料噴射補正制御の詳細について説明する。なお、以下に示す処理ルーチンは、多気筒内燃機関１に本燃料噴射装置を適用したものである。また、最少駆動時間の算出において使用するセンサとして、クランク軸１ｂの回転角を検出するクランクポジションセンサ３９を利用している。
【００４５】
なお、クランクポジションセンサ３９の出力値について説明すると、その出力値は、その時々におけるクランク軸１ｂのクランク角（位置）を示すが、時間と関連づけることで、燃料の噴射量に応じた出力変化として読み込める。すなわち、燃料噴射量が増えればクランク軸１ｂの回転速度も増し、単位クランク角の回転に要する時間は減少する。また、燃料噴射量が減少すればクランク軸１ｂの回転速度も減少し、単位クランク角の回転に要する時間は増加する。
【００４６】
また、ここで「単位クランク角」とは、例えば、上死点（ＴＤＣ）〜上死点後５０°（ＡＴＤＣ）といった具合に、任意に設定可能な角度である。また、本実施の形態では、以下に示す処理ルーチンを実行するための電子制御ユニット３０、及び処理ルーチンの実行に必要とされる各種センサ類で、本発明に係る最少駆動時間算出手段、および補正手段を構成している。
【００４７】
まず、電子制御ユニット３０では、最少駆動時間の算出にあたり現在の燃料噴射制御状態が無噴射制御状態にあるか否かを判定し（ステップ１０１）、無噴状態にあるとの判定結果を受け、最少駆動時間の算出を開始すべく次なるステップに進む。
【００４８】
なお、本実施の形態では、内燃機関の一制御であるフューエルカット制御時において無噴射制御状態にあるとみなすため、例えば、フューエルカット制御中、また、フューエルカット制御が入る減速走行状態に至ったときに、無噴射制御状態であるとみなしている。なお、フューエルカット制御は、減速走行状態において、無駄な燃料噴射や未燃燃料成分（ＨＣ）の排出を抑制する周知の燃料噴射制御である。
【００４９】
続くステップ１０２では、第１のセンサ出力値、第２のセンサ出力値の測定環境を把握すべく、現在の運転状態に関連づけて各センサ出力値の測定環境を監視する。
【００５０】
なお、ここで測定環境を監視する理由として、各センサ出力値を一定の測定環境下で検出するためである。つまり、測定環境が異なれば、各センサ出力値にも変化が生じるため、本ステップ１０２では、各センサ出力値の測定環境を内燃機関１の運転状態に関連づけて監視し、各測定環境相互に一致した測定環境を満たすときに、各センサ出力値個々の検出条件（燃料噴射量）に応じてセンサ出力値の読み込みを許可する。
【００５１】
また、本実施の形態では、測定環境の設定において監視する内燃機関の運転状態として、噴射された燃料の燃焼に高い相関を有する機関回転数、燃料噴射圧（コモンレール圧）を主たる監視項目としている。
【００５２】
より詳しく説明すると、機関回転数の変化は、気筒内酸素濃度へ影響を及ぼし、燃焼効率の変動を招くためである。また、一方、燃料噴射圧は、燃料噴射時の噴霧状態に影響を及ぼし、燃焼効率の変化を招くためである。したがって、これら燃料効率に影響を与える機関回転数、および燃料噴射圧を監視することで燃焼効率を把握でき、各センサ出力値検出時の測定環境における検出誤差を減少させることができる。
【００５３】
なお、ここで測定環境が相互に一致するとは、機関回転数、および燃料噴射圧が、数値上、完全に一致した状態を意図するものではなく、燃焼効率を基準として一致とみなす程度で足り、例えば、各センサ出力値の検出時刻における機関回転数、及び燃料噴射圧には、若干の数値差があっても構わない。
【００５４】
続いて、電子制御ユニット３０では、クランクポジションセンサ３９の出力値が無噴射制御状態に応じた出力値（出力変化量＝０）に安定したことを受け（ステップ１０３）、各センサ出力値を検出すべくステップ１０３に進む。また、クランクポジションセンサ３９の出力値が、未だ無噴射制御状態に応じた出力値になっていないときには、本処理ルーチンを一旦終了する。
【００５５】
続いて、電子制御ユニット３０では、最少駆動時間を算出すべき気筒番号を設定し（ステップ１０４）、最少駆動時間の算出に用いる無噴射時のセンサ出力値を検出（取得）する（ステップ１０５）。
【００５６】
また、第１のセンサ出力値および第２のセンサ出力値の測定環境が相互に一致する測定環境下で（ステップ１０６）、 相互に燃料噴射量の異なる燃料噴射制御を少なくとも２度に亘りに実施し（ステップ１０７）、対応する燃料噴射制御に応じて第１のセンサ出力値、及び第２のセンサ出力値を検出（取得）する（ステップ１０８）。
【００５７】
なお、ここでの燃料噴射制御は、確実な燃料噴射が要求されるため、各回共に、規定の最少駆動時間に較べて十分に長い通電時間をもって通電時間が設定されている。また、「規定の最少駆動時間」とは、電子制御ユニット３０に記録される制御プログラム上、燃料噴射が実施されるとみなせる燃料噴射弁２の駆動時間（通電時間）である。
【００５８】
続いて、電子制御ユニット３０では、第１のセンサ出力値と第２のセンサ出力値とを補間して近似式を求め（ステップ１０９）、無噴射時に相当するセンサ出力値と、ステップ１０９で求めた近似式に基づき燃料噴射弁２の最少駆動時間を算出する（ステップ１１０）。
【００５９】
なお、図３は、最少駆動時間の算出において利用する最少駆動時間算出グラフであり、本処理ルーチンでは、このグラフを数式化して電子制御ユニット３０に記録し、上記した各センサ出力値を電子制御ユニット３０に読み込みステップ１０９、ステップ１１０を処理している。
【００６０】
なお、図３を参照して最少駆動時間の算出について説明すれば、以下の処理で最少駆動時間が算出されている。まず、グラフ横軸は燃料噴射制御の開始（通電開始）を起点として進行する時間の経過を示し、グラフ縦軸はセンサ出力値の変化量すなわち噴射量を示している。また、グラフ上方の閾値Ｌは、無噴射時に相当するセンサ出力値である。
【００６１】
また、本実施形態では、センサとしてクランクポジションセンサ３９を使用するため、そのセンサの出力特性上、閾値Ｌを出力変化のベースラインとして、その上方に向かうほどセンサ出力値の変化量は大きくなる。つまり、換言すれば、閾値Ｌより上方に出力されるほど、噴射量は増加しているといえる。
【００６２】
まず、ステップ１０９の処理では、燃料噴射制御の実施後、相互に燃料噴射量の異なる条件下に検出した第１のセンサ出力値（図中Ａ点）と、第２のセンサ出力値（図中Ｂ点）とをグラフ上に読み込み、その２点から近似式Ｋを求める。
【００６３】
続いて、ステップ１１０の処理では、無噴射制御状態で検出した無噴射時のセンサ出力値（図中Ｃ点）を最少駆動時間の算出における閾値Ｌとしてグラフ上に読み込む。そして、その近似式Ｋにおいてセンサ出力値の変化量がゼロとなる時刻、すなわち燃料噴射量がゼロとなる時刻を閾値Ｌとの交点（図中Ｘ点）から導き出し、その交点Ｘ上にて定義される時刻と通電開始時刻との時差をもって燃料噴射弁２の最少駆動時間とみなしている。
【００６４】
このように本処理ルーチンでは、燃料噴射弁２の最少駆動時間を算出するにあたり、無噴射時に相当するセンサ出力値を最少駆動時間の算出における閾値として設定し、さらに、相互に燃料噴射量の異なる燃料噴射制御に応じて検出した少なくとも第１のセンサ出力値と第２のセンサ出力値とを補間して近似式を求め、最少駆動時間の算出時には、その近似式と閾値とに基づき最少駆動時間を算出する。
【００６５】
よって、最少駆動時間の算出において、燃料噴射に起因したセンサ出力値の微少変化を拾う必要もなく、また、比較的大きな出力変化が得られる検出領域でセンサ出力を拾えるため、正確に最少駆動時間を把握できる。また、センサ出力値の検出回数（実測回数）は、無噴射時のセンサ出力値を含め計３回で足りるため、最少駆動時間の算出に要する時間も僅かで足りる。
【００６６】
続いて、ステップ１１０に続く燃料噴射補正制御について説明する。
まず、電子制御ユニット３０では、ステップ１１０で算出した最少駆動時間に基づき燃料噴射制御上定められる規定の最少駆動時間を補正するため、上記ステップ１０４で設定した気筒における規定の最少駆動時間と、ステップ１１０で算出した最少駆動時間との時間差すなわち制御値とのズレを求める（ステップ１１１）。続いて、算出した時間差を減少させるように規定の最少駆動時間を補正し（ステップ１１２）、その補正に伴う最少駆動時間の増減に応じて、燃料噴射制御の開始時刻を進角または遅角させ（ステップ１１３）、正規の噴射開始時刻に燃料噴射が開始されるようにする。
【００６７】
このように本処理ルーチンでは、最少駆動時間の算出後、算出した最少駆動時間と規定の最少駆動時間との時間差を減少させるように規定の最少駆動時間を補正し、その補正量に応じて、燃料噴射制御の開始時刻を変更するため、本処理ルーチンの処理後においては、正規の噴射開始時刻において確実に燃料噴射が開始される。
【００６８】
なお、上記した処理ルーチンは、あくまでも一実施例であり、その詳細は変更可能である。
例えば、上記した処理ルーチンでは、燃料の噴射開始後において第１のセンサ出力値および第２のセンサ出力値といった２度の検出動作で近似式を求めているが、センサ出力値の検出回数を増やせば、それに応じて最少駆動時間の算出精度も向上する。より具体的に説明すれば、図４に示されるように、第１のセンサ出力値Ａ、及び第２のセンサ出力値Ｂに加え、さらに第３のセンサ出力値Ｄを第１のセンサ出力値Ａ、及び第２のセンサ出力値Ｂと異なる燃料噴射量の燃料噴射制御で検出し、「３点近似」に基づく最少駆動時間の算出も可能である。なお、図中Ｃは、無噴射時のセンサ出力値である。また、図４では、燃料噴射量の増加に伴いそのセンサ出力値が図中下方に出力されるセンサ（例えば、空燃比センサ）の出力値を利用している。
【００６９】
また、第１のセンサ出力値および第２のセンサ出力値の検出に関し、本処理ルーチンでは、フューエルカット制御時において、センサ出力値検出用の燃料噴射制御を実施しセンサ出力値を検出しているが、例えば、加速運転時の燃料噴射制御、また、フューエルカット制御が入る以前の減速運転における燃料噴射制御においても、第１のセンサ出力値および第２のセンサ出力値は検出可能である。すなわち、最少駆動時間の算出に係るセンサ出力値の検出は、その時々における燃料噴射量が異なる状況で検出可能であり、無噴射期間に限定されるものではない。
【００７０】
また、加速運転および減速運転におけるセンサ出力値の検出について説明すれば、図５に示されるように、例えば、加速運転時に第１のセンサ出力値Ａを検出し、続いて、減速運転時に第２のセンサ出力値Ｂを検出し、それらを、図３に示すマップ上に読み込むことで近似式Ｋが算出され、その近似式Ｋと無噴射時のセンサ出力値たる閾値Ｌとの交点から、燃料噴射に要する燃料噴射弁２の最少駆動時間が算出される。なお、この場合において、第１のセンサ出力値Ａ、および第２のセンサ出力値Ｂの検出は、同一測定環境下で検出するのが望ましい。
【００７１】
また、センサ出力値の検出回数に絡み、上記では無噴射時のセンサ出力値を含めて計３回に亘りセンサ出力値を検出しているが、無噴射時のセンサ出力値は、現在の運転状況からも推測可能であり、この推定した値をもって無噴射時のセンサ出力値に代えてもよい。
【００７２】
また、上記した実施形態では、燃料噴射量に応じた出力変化が得られるセンサとして、クランクポジションセンサ３９を使用しているが、クランクポジションセンサ３９に代え、例えば、排気通路に設ける空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）、機関本体のエンジンブロック等に設けた加速度センサ（Ｇセンサ、ノックセンサ）、気筒に設置される燃焼圧センサなどの出力を利用しても上記処理ルーチンに従い最少駆動時間の算出は可能である。
【００７３】
なお、上記したセンサに共通する項目として、各センサの出力は、燃料の噴射量に応じて変化する特性がある。すなわち、空燃比センサでは、燃料噴射量に応じて排気ガスの空燃比（酸素濃度）が変化するため、この排気ガスの空燃比変化を検出すれば、燃料の噴射量に応じた出力変化が得られる。また、加速度センサでは、燃料噴射量に応じて機関本体の揺れの激しさが変化するため、その機関本体の揺れの激しさを検出することで、燃料の噴射量に応じた出力変化が得られる。また、燃料圧センサでは、燃料噴射量に応じて気筒内の燃焼圧力も変化するため、この燃焼圧力の変化を検出することで燃料の噴射量に応じた出力変化が得られる。
【００７４】
すなわち、最少駆動時間の算出において使用するセンサは、燃焼圧力、機関回転数の変化量、排気ガスの状態、機関本体の運動エネルギーのうち、その何れかをセンサ出力値として出力するセンサを使用するのが望ましい。
【００７５】
また、第１のセンサ出力値、および第２のセンサ出力値の読み込みにおいて、上記では、その検出間隔について特に指定していなかったが、例えば、排気ガスの空燃比変化をセンサ出力値として検出する場合等では、第１のセンサ出力値検出後においてもしばらくの間は、その検出に伴う燃料噴射の影響が残るため、次いで検出する第２のセンサ出力値は、第１のセンサ出力値に反映された燃料噴射の影響が収束したとみなせる時期に検出する。つまり、第２のセンサ出力値は、第１のセンサ出力値の読み込みに伴う燃焼噴射制御の影響がないとみされる時期に読み込むのが望ましく、この場合には、各センサ出力値共に、その時々における燃料の噴射量に応じた出力変化を正確に検出できる。
【００７６】
また、上記した実施形態では、ディーゼル機関に本発明を適用した実施形態について説明したが、本発明の適用分野は、勿論、ディーゼル機関の限定されることはなく、例えば、希薄燃料可能なガソリン機関等においても有用である。
【００７７】
この背景として、希薄燃焼可能なガソリン機関では、気筒内に気流の渦（スワール）を形成し、その気流の生成過程における適切な時刻にインジェクタ（燃料噴射弁２）を用いて燃料噴射を行うためである。すなわち、希薄燃焼可能なガソリン機関では、その時々に要求される最適な混合気を得るために燃料噴射弁２の最少駆動時間を正確に把握する必要があり。この点、本発明では、最少駆動時間算出制御および燃料噴射補正制御によって燃料噴射制御の適性化が図られるため、希薄燃焼可能なガソリン機関において最適な混合気を得る上で有効な手段といえる。
【００７８】
また、上記では、電磁駆動式の燃料噴射弁２を例に説明したが、本発明は、勿論、圧電素子駆動式燃料噴射ノズル（ピエゾインジェクタ）等においても適用可能であり、さらに、本発明の燃料噴射装置に係る最少駆動時間算出制御等は、機械式燃料噴射ノズル（インジェクション・ノズル）等における最少駆動時間の算出にも応用可能である。
【００７９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、内燃機関の燃料噴射装置において燃料噴射弁の最少駆動時間を正確且つ短時間に検出する検出技術、および検出した最少駆動時間に応じて燃料噴射制御を正確に補正する補正技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る燃料噴射装置の概略構成図。
【図２】本実施の形態に係る最少駆動時間算出制御および燃料噴射補正制御を説明するためのフローチャート。
【図３】図２に示すフローチャートのステップ１０８〜ステップ１１０の処理内容を説明するための図。
【図４】最少駆動時間の算出において、３点近似にて求めた近似曲線を示す図。
【図５】加速運転および減速運転でのセンサ出力値の検出について説明する図。
【図６】従来の最少駆動時間の検出方法について説明する図。
【図７】従来の最少駆動時間の検出方法において問題となる検出精度の低下について説明する図。
【符号の説明】
１ 内燃機関
１ａ 各気筒
１ｂ クランク軸
２ 燃料噴射弁
３ コモンレール
４ 燃料供給管
５ 燃料ポンプ
３０ 電子制御ユニット
３１ 双方向性バス
３５ 入力ポート
３６ 出力ポート
３７ Ａ／Ｄ変換器
３８ 駆動回路
３９ クランクポジションセンサ
４０ コモンレール圧センサ
４１ 空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）
Ｋ 近似式

Claims (7)

1. 燃料噴射制御の開始に遅れて実際に燃料噴射を開始する燃料噴射弁と、その噴射量に応じた出力変化が得られるセンサと、前記燃料噴射が開始される迄に要する燃料噴射弁の最少駆動時間を、前記センサの出力変化に基づき算出する最少駆動時間算出手段と、を備えた内燃機関の燃料噴射装置であって、
   前記最少駆動時間算出手段は、無噴射時に相当するセンサ出力値を最少駆動時間の算出における閾値として設定し、さらに、相互に燃料噴射量の異なる条件下において検出した少なくとも第１のセンサ出力値と第２のセンサ出力値とを補間して近似式を求め、前記最少駆動時間の算出時には、その近似式と閾値とに基づき最少駆動時間を算出することを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
2. 前記最少駆動時間算出手段は、最少駆動時間を算出すべき状況において、前記無噴射時に相当するセンサ出力値を、無噴射とみなせる期間に実測して最少駆動時間の算出における閾値として設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
3. 前記センサは、燃焼圧力、機関回転数の変化量、排気ガスの状態、機関本体の運動エネルギーのうち、その何れかをセンサ出力値として出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
4. 前記最少駆動時間算出手段は、前記第１のセンサ出力値の測定環境と、前記第２のセンサ出力値の測定環境と、を内燃機関の運転状態に関連づけて監視し、各測定環境相互に一致した測定環境を満たすときに、各センサ出力値個々の検出条件に応じてセンサ出力値を検出することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の内燃機関の燃料噴射装置。
5. 前記第２のセンサ出力値は、前記第１のセンサ出力値に反映された燃料噴射の影響が収束したとみなせるときに検出することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の内燃機関の燃料噴射装置。
6. 前記燃料噴射制御の開始に伴い実際に燃料噴射が開始されるように、前記燃料噴射制御に定められる規定の最少駆動時間を前記最少駆動時間算出手段にて算出した最少駆動時間に基づき補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の内燃機関の燃料噴射装置。
7. 前記内燃機関を多気筒内燃機関とし、さらに前記燃料噴射弁を各気筒ごとに設けた場合、
   前記最少駆動時間算出手段は、各気筒ごとに最少駆動時間を算出し、前記補正手段は、各気筒ごとに算出した最少駆動時間に基づき、各気筒に対応する燃料噴射制御を個別に補正することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の燃料噴射装置。

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