JP6445155B2

JP6445155B2 - 燃料噴射制御装置

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Publication number: JP6445155B2
Application number: JP2017524790A
Authority: JP
Inventors: 隆夫福田
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Description

本発明は、燃料噴射制御装置に係り、例えば、燃料噴射弁の噴射特性を精緻に検知することにより、内燃機関に配備された各燃料噴射弁の機差ばらつきを抑制する燃料噴射制御装置に関する。

従来から、内燃機関の燃料噴射技術として、筒内に燃料を直接噴射（供給）する技術が実用されている。

また、近年では、更なる排ガスのクリーン化と燃費・出力向上等の要求から、一回の燃焼行程に必要な燃料を複数回に分割して噴射（多段噴射）し、一回当たりの燃料噴射量を低減すると共に、内燃機関に過給機を組み合わせて排気量を減らすダウンサイジング化が進められている。そのため、内燃機関の最小出力から最大出力までに対応するべく、燃料噴射弁の流量特性の最小噴射量（最小流量）から最大噴射量（最大流量）までのダイナミックレンジの更なる拡大が要望されている。

このような燃料噴射弁の流量特性のダイナミックレンジ拡大のために、例えば、燃料噴射弁の穴径を拡大する等して最大噴射量を増量したり、最小噴射量における領域で燃料噴射弁の弁体を極めて短い時間だけ開く必要があり、弁体を全開する前に閉じる、いわゆる中間リフト状態を使用する必要性等も生じている。

ところで、内燃機関に配備された複数の燃料噴射弁から当該内燃機関の筒内へ燃料を噴射する場合、各燃料噴射弁を同一の噴射パルス（燃料噴射弁の開閉を制御する駆動パルス）で駆動したとしても、各燃料噴射弁のスプリング特性やソレノイド特性等に基づいて各燃料噴射弁の弁体の動きが変化し、各燃料噴射弁の開弁開始タイミングや閉弁完了タイミング、開弁開始から閉弁完了までの時間幅等がばらつき、その結果、各燃料噴射弁における燃料噴射量が各個体毎にばらつくことが知られている。また、この燃料噴射量のばらつき量は、各燃料噴射弁の燃料噴射量が変化してもそれほど大きく変化しないため、例えば上記のように多段噴射により一回当たりの燃料噴射量を低減した場合、一回当たりの燃料噴射量に対するばらつき量の割合が相対的に大きくなり、一回の燃焼行程で噴射される燃料噴射量が目標とする燃料噴射量から大きく乖離してしまい、各燃料噴射弁における燃料噴射量のばらつき量が更に大きくなる傾向にある。

そのため、従来から、複数の燃料噴射弁が配備された内燃機関には、例えば特許文献１に所載のように、各燃料噴射弁の噴射特性に応じて各燃料噴射弁の噴射パルスを変更することで、各燃料噴射弁の燃料噴射量を制御するために、各燃料噴射弁の噴射特性を検出する技術が採用されている。

特許文献１に開示されている従来技術は、A/D変換器に燃料圧力信号を、波形をトレースするような非常に短い一定時間毎にA/D変換させると共に、その各A/D変換値を読み取り、その時系列のA/D変換値（即ち、燃料圧力の検出値）に基づき、エンジンECUから受信した運転状態も加味してインジェクタ（燃料噴射弁）の噴射特性を検出する技術である。

特開２０１３−０１１２３１号公報

ところで、各燃料噴射弁の噴射特性を精緻に検知して、内燃機関に配備された各燃料噴射弁の機差ばらつきを抑制するためには、例えばA/D変換の時間分解能を向上させ、その時系列のA/D変換値から燃料噴射弁の特性に関する特異点を精度良く検知する必要がある。しかしながら、A/D変換器によるA/D変換は、通常、周辺クロックに同期して定時スケジューリングされており、一定の時間間隔で当該A/D変換を実施しているため、上記特異点の検知精度をA/D変換の時間分解能以上に高めることができないのが現状である。また、前記A/D変換は、毎回同一タイミング（燃料噴射弁の駆動タイミングに対して同一のタイミング）でサンプリングされて実施されるため、この点からも、前記特異点を精度良く検知することが難しい。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、簡単な構成でもって、燃料噴射弁の特性に関する特異点の検知精度を本来のA/D変換の時間分解能以上に高めることができ、前記特異点を精度良く検知することのできる燃料噴射制御装置を提供することにある。

上記する課題を解決するために、本発明に係る燃料噴射制御装置は、燃料噴射弁の駆動に関する物理量データから前記燃料噴射弁の噴射特性を検知して前記燃料噴射弁の挙動を制御する燃料噴射制御装置であって、前記物理量データを入力するための入力部と、前記物理量データを所定の時間間隔を有する変換タイミングでA/D変換して時系列データを取得するA/D変換部と、前記時系列データから前記燃料噴射弁の特性に関する特異点を検出する検出部と、前記物理量データに対する前記変換タイミングが相対的に変更されるように前記入力部の入力タイミングもしくは前記A/D変換部の変換タイミングを可変制御する可変制御部と、を備え、前記A/D変換部は、変更前の入力タイミング及び前記可変制御部による変更後の入力タイミングで入力された複数の物理量データを前記変換タイミングでA/D変換することで、もしくは、前記物理量データを変更前の変換タイミング及び前記可変制御部による変更後の変換タイミングでA/D変換することで、複数の時系列データを取得し、前記検出部は、前記複数の時系列データに基づいて前記特異点を検出することを特徴とする。

本発明によれば、可変制御部が、燃料噴射弁の駆動に関する物理量データに対する変換タイミングが相対的に変更されるように入力部の入力タイミングもしくはA/D変換部の変換タイミングを可変制御し、A/D変換部が、変更前の入力タイミング及び変更後の入力タイミングで入力された複数の物理量データをその変換タイミングでA/D変換したり、その物理量データを変更前の変換タイミング及び変更後の変換タイミングでA/D変換することで、複数の時系列データを取得し、検出部が、その複数の時系列データに基づいて燃料噴射弁の特性に関する特異点を検出することにより、燃料噴射弁の特性に関する特異点の検知精度を本来のA/D変換の時間分解能以上に高めることができ、その特異点を精度良く検知することができ、もって、内燃機関に配備された各燃料噴射弁の機差ばらつきを確実に抑制することができる。

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。

本発明に係る燃料噴射制御装置の第１実施形態が適用される燃料噴射装置の概略構成を示した全体構成図。図１に示す燃料噴射弁から燃料を噴射する際の、駆動パルス、駆動電圧、駆動電流、弁体のリフト量、A/D変換器によるA/D変換開始タイミングの一例を時系列で示したタイミングチャート。図１に示す燃料噴射制御装置の内部構成を示した内部構成図。図３に示すA/D変換器によるA/D変換を説明した説明図。本発明に係る燃料噴射制御装置の第２実施形態の内部構成を示した内部構成図。図５に示すA/D変換器によるA/D変換を説明した説明図。

以下、本発明に係る内燃噴射制御装置の実施形態について、図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明に係る燃料噴射制御装置の第１実施形態が適用される燃料噴射装置の概略構成を示したものである。

図示実施形態の燃料噴射装置１は、主として、電磁式の燃料噴射弁１０と、ICからなる駆動制御部２１及びマイコンからなる演算部２２を有する燃料噴射制御装置２０とから構成されている。

当該燃料噴射装置１に適用される燃料噴射弁１０は、図示例に限定されないが、図１に示す燃料噴射弁１０は、基本的に、筒体１９と、筒体１９の内部に固定配置された筒状の固定コア１１と、筒体１９を介して固定コア１１の外側に配置されたボビン１３ａに捲回されたソレノイド１３と、固定コア１１の下方且つ筒体１９に対して軸線Ｌ方向へ相対的に移動自在に配置された可動子１５と、可動子１５の移動に応じて筒体１９に対して軸線Ｌ方向へ相対的に移動する弁体１６と、筒体１９の下端に配置され且つ弁体１６の移動に応じて開閉される弁孔（燃料噴射孔）１７ａを有する弁座１７と、を備えている。また、固定コア１１の内部には調整子１２が圧入され、調整子１２と可動子１５の間には、可動子１５を弁座１７方向へ向かって付勢するセットスプリング１４が配置されている。なお、ソレノイド１３は、筒体１９の外側に配設されたハウジング１３ｂ内に収容されている。

可動子１５の下端には貫通孔が形成され、弁体１６の上端がその貫通孔に挿入されている。弁体１６は、可動子１５の貫通孔の周縁部から構成される可動子ガイド１５ａと弁座１７の上側に配置されたガイド部材１８とによって軸線Ｌ方向へ移動するように支持されている。また、弁体１６の上端のうち可動子ガイド１５ａの上方には、可動子１５の貫通孔よりも相対的に大きな外形の突設部１６ａが形成されており、可動子１５が上方へ向かって移動した際に弁体１６の突設部１６ａと可動子１５の貫通孔を構成する可動子ガイド１５ａとが接触することによって、可動子１５と弁体１６とが一体で上方へ移動するようになっている。

燃料噴射弁１０のソレノイド１３に通電していない状態では、セットスプリング１４の付勢力によって可動子１５が弁座１７へ向けて付勢され、弁体１６の下端１６ｂが弁座１７と当接して弁孔１７ａが閉止される。また、ソレノイド１３へ通電した状態では、可動子１５を固定コア１１に吸引する磁気吸引力が発生され、その磁気吸引力がセットスプリング１４の付勢力に打ち勝つと、可動子１５が固定コア１１と衝突するまで固定コア１１へ向けて吸引され、可動子１５の移動に応じて弁体１６の下端１６ｂが弁座１７と離間して弁孔１７ａが開放される。なお、ソレノイド１３への通電が遮断されると、可動子１５を固定コア１１に吸引する磁気吸引力が消滅し、セットスプリング１４の付勢力によって可動子１５が弁座１７へ向けて付勢され、弁体１６の下端１６ｂが弁座１７へ押し戻されて弁孔１７ａが閉止される。

燃料噴射制御装置２０の演算部２２は、例えばエンジンの回転数、吸入空気量、温度等の各種情報に基づいて、燃料噴射弁１０の弁孔１７ａから内燃機関の筒内に燃料を噴射する時間とその時間幅等を算出し、燃料噴射弁１０の開閉を制御する駆動パルスと波形プロファイル（駆動モードともいう）を駆動制御部２１へ出力する。

駆動制御部２１は、バッテリ電圧VBを数十Vまで昇圧して昇圧電圧Vboostを生成するとともに、バッテリ電圧VB、昇圧電圧Vboost、接地電圧VGと燃料噴射弁１０のソレノイド１３との間のスイッチSW1、SW2、SW3を演算部２２から出力される情報に基づいて切り替え、燃料噴射弁１０のソレノイド１３に印加される駆動電圧を制御してソレノイド１３へ供給する駆動電流を制御する。このように、駆動制御部２１により印加される駆動電圧に応じてソレノイド１３の通電状態が変更されることで、燃料噴射弁１０の弁孔１７ａの開閉が制御され、当該弁孔１７ａから噴射される燃料量（燃料噴射量）が制御される。

次に、図２を参照して、上記した、演算部２２から出力される駆動パルス、燃料噴射弁１０のソレノイド１３に印加される駆動電圧と駆動電流、弁体１６のリフト量（変位量）についてより具体的に説明する。なお、駆動電圧は、燃料噴射弁１０のソレノイド１３を挟む２点間の電圧で計測してもよいし、バッテリ電圧VBあるいは昇圧電圧Vboostが印加される側の電圧と接地電圧VGとの間の電圧で計測してもよいし、ソレノイド１３の接地側（LowSide端子）と接地電圧VGとの間の電圧で計測してもよい（図３参照）。また、駆動電流は、ソレノイド１３の接地側と接地電圧VGとの間にシャント抵抗SMDを挟み、シャント抵抗SMDに加わる電圧から計測することができる（図３参照）。

図２に示すように、時間T0〜T1では、演算部２２から出力される駆動パルスがオフ状態となっており、各スイッチSW1、SW2、SW3が全てオフ状態となっていて、燃料噴射弁１０のソレノイド１３に駆動電流が供給されていない。したがって、燃料噴射弁１０の可動子１５及び弁体１６はセットスプリング１４の付勢力によって弁座１７の閉弁方向へ付勢され、弁体１６の下端１６ｂが弁座１７と密着しており、弁孔１７ａが閉弁されている。

時間T1で、駆動パルスがオン状態となり、スイッチSW1、SW2がオン状態となり、昇圧電圧Vboost〜ソレノイド１３〜接地電圧VGの間が導通され（ソレノイド１３の駆動電圧はVboost）、ソレノイド１３に駆動電流が供給されると（図１中、矢印Ｘ１に示す電流の流れ）、固定コア１１と可動子１５との間に磁束が通過して可動子１５に磁気吸引力が作用する。ソレノイド１３に供給される駆動電流が増加し、可動子１５に作用する磁気吸引力がセットスプリング１４による付勢力を超過すると、可動子１５が固定コア１１の方向に吸引されて移動し始める（時間T1〜T2）。可動子１５が所定長さ（可動子１５の可動子ガイド１５ａと弁体１６の突設部１６ａとが当接する長さ）だけ移動すると、可動子１５と弁体１６とが一体となって軸線Ｌ方向へ移動し始め（時間T2）、弁体１６の下端１６ｂが弁座１７から離間し、弁孔１７ａが開弁されて当該弁孔１７ａから燃料が噴射される。

可動子１５と弁体１６とは、可動子１６が固定コア１１に衝突するまで一体となって移動するものの、可動子１６と固定コア１１とが勢いよく衝突すると可動子１５が固定コア１１で跳ね返って弁孔１７ａから噴射される燃料の流量が乱れる。そこで、可動子１５が固定コア１１に衝突する前の時間T3で、スイッチSW1、SW2をオフ状態とし、ソレノイド１３に印加される駆動電圧を減少させ、駆動電流をピーク値I_peakから減少させて可動子１５及び弁体１６の勢いを低下させる。

そして、時間T4から駆動パルスが立ち下がる時間T6までは、弁体１６及び可動子１５を固定コア１１に引き寄せるのに十分な磁気吸引力のみを供給するため、スイッチSW2をオン状態に維持した状態でスイッチSW3を間欠的にオン状態とし（スイッチSW3をPMW制御）、ソレノイド１３に印加される駆動電圧を間欠的にバッテリ電圧VBとし、ソレノイド１３に流れる駆動電流が所定の範囲内に収まるように制御する（図１中、矢印Ｘ２に示す電流の流れ）。なお、時間T5では、可動子１５と固定コア１１とが衝突し、弁体１６が目標リフト量まで変位する。

時間T6で、駆動パルスがオフ状態となり、スイッチSW1、SW2、SW3が全てオフ状態とになり、ソレノイド１３の駆動電圧が減少し、ソレノイド１３に流れる駆動電流が減少すると、固定コア１１と可動子１５との間に発生した磁束が次第に消滅し、可動子１５に作用する磁気吸引力が消滅し、弁体１６は、セットスプリング１４の付勢力と燃圧による押圧力により、所定の時間遅れを持って弁座１７の閉弁方向へ押し戻される。そして、時間T7では、弁体１６が元に位置まで戻され、弁体１６の下端１６ｂが弁座１７に密着し、弁孔１７ａが閉弁されて当該弁孔１７ａから燃料が噴射されなくなる。

ところで、上記した演算部２２は、燃料噴射弁１０のスプリング特性やソレノイド特性等に基づく噴射特性に応じた燃料噴射量のばらつきを抑制し、燃料噴射弁１０における燃料噴射量を目標とする燃料噴射量に近づけるために、ソレノイド１３に印加される駆動電圧やソレノイド１３へ供給される駆動電流を監視し、演算部２２から出力される駆動パルスや波形プロファイルにて駆動された燃料噴射弁１０（の弁孔７ａ）の開閉（具体的には、例えば開弁開始時間T2と閉弁完了時間T7）を検知するとともに、その燃料噴射弁１０の燃料噴射中の噴射特性を検知し、その検知結果をフィードバックして、より適正な駆動パルスや波形プロファイルを生成するようになっている。

以下では、図３及び図４を参照して、前記演算部２２による燃料噴射弁１０の噴射特性の検知方法、より具体的には、駆動電圧や駆動電圧の時系列データから燃料噴射弁１０の駆動に関する特異点（極小点や極大点、変曲点等）を検出する方法について詳述する。

図３は、図１に示す燃料噴射制御装置の内部構成を示したものであり、図４は、図３に示すA/D変換器によるA/D変換を具体的に説明したものである。

図３に示すように、本実施形態の燃料噴射制御装置２０は、上記した駆動制御部２１と演算部２２とを有するとともに、入力切替部（入力部）２３と可変制御部２４とを有している。また、演算部２２は、主に、A/D変換器（A/D変換部）２２１とデジタルフィルタ２２２と特異点検出部（検出部）２２３と補正部２２４とを備えている。そして、上記したように、駆動制御部２１と演算部２２と入力切替部２３等の各部は、クロックが共有されており、すなわち、各部のクロックは、燃料噴射弁１０の駆動タイミングに同期している。

入力切替部２３は、演算部２２から出力される選択指示に基づき、ソレノイド１３に印加される駆動電圧又はソレノイド１３へ供給される駆動電流を選択して、演算部２２のA/D変換器２２１に入力する。なお、演算部２２は、例えば、開弁開始時間やその近傍の特異点を検出する場合には、駆動電流を選択してA/D変換器２２１に入力し、例えば閉弁完了時間やその近傍の特異点を検出する場合には、駆動電圧を選択してA/D変換器２２１に入力する選択指示を、入力切替部２３に対して出力する。

演算部２２のA/D変換器２２１は、入力切替部２３から入力された駆動電圧又は駆動電流の時系列データ（以下では、燃料噴射弁１０の駆動に関する物理量データ、又は、単に物理量データということがある）を、所定の期間かつ所定の時間間隔（Δt）を有する変換タイミングでサンプリングしてA/D変換し、デジタル化された変換結果をデジタルフィルタ２２２を介して特異点検出部２２３に出力する。

ここで、前記A/D変換器２２１によるA/D変換は、通常、駆動制御部２１や入力切替部２３等の周辺クロックに同期して定時スケジューリングされており（図２参照）、一定の時間間隔（周期）でA/D変換を実施するようになっている。そこで、本実施形態では、前記特異点を精度良く検出する、言い換えれば、前記特異点の検出精度を本来のA/D変換の時間分解能以上に高めるために、前記A/D変換器２２１に対して、物理量データに対するA/D変換の変換タイミングを変更する指令信号を出力する可変制御部２４が設けられている。

詳細には、前記A/D変換器２２１は、駆動制御部２１や入力切替部２３等の周辺クロックに同期した（言い換えれば、燃料噴射弁１０の駆動に同期した）基準変換開始タイミングでA/D変換を開始するベース変換部２２１ａと、その基準変換開始タイミングを前記所定の時間間隔（Δt）より短い時間だけずらした（実施例では、遅らせた）オフセット変換開始タイミングでA/D変換を開始するオフセット変換部２２１ｂ、２２１ｃとを有し、ベース変換部２２１ａとオフセット変換部２２１ｂ、２２１ｃのそれぞれに、異なるチャンネルを介して入力切替部２３から前記物量データが入力されるようになっている。なお、図示例では、オフセット変換部が２種類設定され、各オフセット変換部２２１ｂ、２２１ｃにおける変換開始タイミングのオフセット量（言い換えれば、ベース変換部２２１ａにおけるA/D変換の変換タイミングに対する各オフセット変換部２２１ｂ、２２１ｃにおけるA/D変換の変換タイミングのオフセット量）Δtα、Δtβは、Δtα＜Δtβ＜Δtの関係を有している。ただし、オフセット変換部の設定数は、前記特異点の検出精度（言い換えれば、分解能）に応じて任意に変更できる。

前記演算部２２におけるA/D変換器２２１は、通常、ベース変換部２２１ａにて前記物理量データをA/D変換しているが、前記可変制御部２４から出力される指令信号を受けると、オフセット変換部２２１ｂ、２２１ｃを起動させ、ベース変換部２２１ａとともにオフセット変換部２２１ｂ、２２１ｃにて前記物理量データをA/D変換する。これにより、ベース変換部２２１ａでは、所定の時間間隔（Δt）を有する変換タイミング（基準変換タイミング）でサンプリングした時系列データが得られ、オフセット変換部２２１ｂでは、その基準変換タイミングに対してΔtαだけずれた時間でサンプリングした時系列データが得られ、オフセット変換部２２１ｃでは、基準変換タイミングに対してΔtβだけずれた時間でサンプリングした時系列データが得られる（図４参照）。

A/D変換器２２１は、ベース変換部２２１ａとオフセット変換部２２１ｂ、２２１ｃのそれぞれで取得された時系列データ（物理量データに対する変換タイミングが異なる複数（図示例では、３種類）の時系列データ）を、デジタルフィルタ２２２を介して特異点検出部２２３へ出力し、当該特異点検出部２２３は、その複数の時系列データを重畳して（合算して）特異点を検出し、その検出結果を補正部２２４に出力する。なお、特異点検出部２２３による特異点の検出方法は、従来知られた適宜の数値計算手法（例えば、平均化処理等）を適用できる。

そして、補正部２２４は、特異点検出部２２３から出力された検出結果を既に得られた駆動パルスや波形プロファイルにフィードバックして、より適正な駆動パルスや波形プロファイルを生成する。これにより、各燃料噴射弁の噴射特性に応じた駆動パルスや波形プロファイルを生成することができ、燃料噴射弁の開閉を適正に制御して当該燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を目標とする燃料噴射量に近づけることができる。

このように、本実施形態の燃料噴射制御装置２０では、可変制御部２４が、燃料噴射弁１０の駆動に関する物理量データに対する変換タイミングが相対的に変更されるようにA/D変換器２２１の変換タイミングを可変制御し、A/D変換器２２１が、燃料噴射弁１０の駆動に同期して入力切替部２３から入力された物理量データを変更前の変換タイミング及び変更後の変換タイミングでA/D変換することで、複数の時系列データを取得し、特異点検出部２２３が、その複数の時系列データに基づいて燃料噴射弁１０の特性に関する特異点を検出することにより、燃料噴射弁１０の特性に関する特異点の検知精度を本来のA/D変換の時間分解能以上に高めることができ、その特異点を精度良く検知することができ、もって、内燃機関に配備された各燃料噴射弁１０の機差ばらつきを確実に抑制することができる。

なお、上記した実施形態では、可変制御部２４が、燃料噴射弁１０による一回の燃料噴射中の物理量データに対する変換タイミングが相対的に変更されるように、A/D変換器２２１の変換タイミング（具体的には、変換開始タイミング）を可変制御する形態について説明した。一方で、前記可変制御部２４は、駆動制御部２１から燃料噴射弁１０の駆動信号（すなわち、燃料噴射弁１０による燃料噴射に関する信号）を受信し、燃料噴射弁１０による燃料噴射に応じて（同期して）燃料噴射毎に物理量データに対する変換タイミングが変更されるように、A/D変換器２２１の変換タイミング（具体的には、変換開始タイミング）を制御してもよい。すなわち、前記可変制御部２４が、燃料噴射弁１０による燃料噴射に応じて、ベース変換部２２１ａとオフセット変換部２２１ｂ、２２１ｃのうちの一つを順次に起動する指令信号をA/D変換器２２１に出力し、A/D変換器２２１が、燃料噴射弁１０の燃料噴射毎に、物理量データに対する変換タイミングがずれた（オフセットした）時系列データを取得し、特異点検出部２２３が、その時系列データを蓄積した上で、蓄積した複数の時系列データを重畳して特異点を検出してもよい。

［第２実施形態］
図５は、本発明に係る燃料噴射制御装置の第２実施形態の内部構成を示したものであり、図６は、図５に示すA/D変換器によるA/D変換を具体的に説明したものである。

第２実施形態の燃料噴射制御装置は、上記した第１実施形態の燃料噴射制御装置に対し、前記物理量データに対するA/D変換の変換タイミングを相対的に変更させる方法が相違している。そのため、以下では、その相違点のみを詳細に説明し、第１実施形態の燃料噴射制御装置と同様の構成には同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。

図５に示すように、本実施形態では、可変制御部３４が、入力切替部３３に対して、物理量データに対するA/D変換の変換タイミングを相対的に変更する指令信号を出力するようになっている。

また、前記入力切替部３３は、駆動制御部３１や演算部３２等の周辺クロックに同期した（言い換えれば、燃料噴射弁１０の駆動に同期した）基準入力タイミングでA/D変換器３２１に前記物理量データを入力するベース入力部３３ａと、その基準入力タイミングをA/D変換器３２１のA/D変換の所定の時間間隔（Δt）より短い時間Δtα、Δtβだけずらした（実施例では、遅らせた）オフセット入力タイミングでA/D変換器３２１に前記物理量データを入力するオフセット入力部３３ｂ、３３ｃとを有し、ベース入力部３３ａとオフセット入力部３３ｂ、３３ｃのそれぞれに前記物理量データが入力されるようになっている。

前記入力切替部３３は、通常、ベース入力部３３ａにて前記物理量データをA/D変換器３２１に入力し、A/D変換器３２１は、燃料噴射弁１０の駆動に同期した変換開始タイミング（第１実施形態における基準変換開始タイミング）で前記物理量データのA/D変換を開始しているが、前記入力切替部３３は、前記可変制御部３４から出力される指令信号を受けると、オフセット入力部３３ｂ、３３ｃを起動させ、ベース入力部３３ａとともにオフセット入力部３３ｂ、３３ｃにて前記物理量データをA/D変換器３２１に入力する。これにより、A/D変換器３２１では、ベース入力部３３ａから入力された物理量データ（燃料噴射弁１０の駆動に同期した基準入力タイミングで入力された物理量データ）と、オフセット入力部３３ｂから入力された物理量データ（基準入力タイミングに対してΔtαだけずれたオフセット入力タイミングで入力された物理量データ）と、オフセット入力部３３ｃから入力された物理量データ（基準入力タイミングに対してΔtβだけずれたオフセット入力タイミングで入力された物理量データ）のそれぞれを、所定の時間間隔（Δt）を有する変換タイミング（第１実施形態における基準変換タイミング）でサンプリングした時系列データが得られる（図６参照）。

A/D変換器３２１は、取得された時系列データ（物理量データに対する変換タイミングが異なる複数（図示例では、３種類）の時系列データ）を、デジタルフィルタ３２２を介して特異点検出部３２３へ出力し、当該特異点検出部３２３は、その複数の時系列データを重畳して（合算して）特異点を検出し、その検出結果を補正部３２４に出力する。

そして、補正部３２４は、特異点検出部３２３から出力された検出結果を既に得られた駆動パルスや波形プロファイルにフィードバックして、より適正な駆動パルスや波形プロファイルを生成する。これにより、各燃料噴射弁の噴射特性に応じた駆動パルスや波形プロファイルを生成することができ、燃料噴射弁の開閉を適正に制御して当該燃料噴射弁から噴射される燃料噴射量を目標とする燃料噴射量に近づけることができる。

このように、本実施形態の燃料噴射制御装置３０では、可変制御部３４が、燃料噴射弁１０の駆動に関する物理量データに対する変換タイミングが相対的に変更されるように入力切替部３３の入力タイミングを可変制御し、A/D変換器３２１が、変更前の入力タイミング及び変更後の入力タイミングで入力された複数の物理量データを燃料噴射弁１０の駆動に同期して予め設定された変換タイミングでA/D変換することで、複数の時系列データを取得し、特異点検出部３２３が、その複数の時系列データに基づいて燃料噴射弁１０の特性に関する特異点を検出することにより、燃料噴射弁１０の特性に関する特異点の検知精度を本来のA/D変換の時間分解能以上に高めることができ、その特異点を精度良く検知することができ、もって、内燃機関に配備された各燃料噴射弁１０の機差ばらつきを確実に抑制することができる。

なお、上記した実施形態では、可変制御部３４が、燃料噴射弁１０による一回の燃料噴射中の物理量データに対する変換タイミングが相対的に変更されるように、入力切替部３３の入力タイミングを可変制御する形態について説明した。一方で、前記可変制御部３４は、駆動制御部３１から燃料噴射弁１０の駆動信号（すなわち、燃料噴射弁１０による燃料噴射に関する信号）を受信し、燃料噴射弁１０による燃料噴射に応じて（同期して）燃料噴射毎に物理量データに対する変換タイミングが変更されるように、入力切替部３３の入力タイミングを制御してもよい。すなわち、前記可変制御部３４が、燃料噴射弁１０による燃料噴射に応じて、ベース入力部３３ａとオフセット入力部３３ｂ、３３ｃのうちの一つを順次に起動する指令信号を入力切替部３３に出力し、A/D変換器３２１が、燃料噴射弁１０による燃料噴射毎に、物理量データに対する変換タイミングがずれた（オフセットした）時系列データを取得し、特異点検出部３２３が、その時系列データを蓄積した上で、蓄積した複数の時系列データを重畳して特異点を検出してもよい。

また、上記した実施形態では、燃料噴射弁１０の駆動に関する物理量として、燃料噴射弁１０駆動時の駆動電流及び駆動電圧（Lowside側電圧）を使用したが、例えば、燃料噴射弁１０もしくはその近傍に配置した振動センサから得られる振動信号（例えば、固定コア１１と可動子１５とが衝突する際に発生する振動信号や、弁体１６と可動子１５とが衝突する際に発生する振動信号等）等を使用してもよいことは勿論である。

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、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記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、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１、２燃料噴射装置
１０燃料噴射弁
２０、３０燃料噴射制御装置
２１、３１駆動制御部
２２、３２演算部
２３、３３入力切替部（入力部）
２４、３４可変制御部
２２１、３２１ A/D変換器（A/D変換部）
２２２、３２２デジタルフィルタ
２２３、３２３特異点検出部（検出部）
２２４、３２４補正部

Claims

燃料噴射弁の駆動に関する物理量データから前記燃料噴射弁の噴射特性を検知して前記燃料噴射弁の挙動を制御する燃料噴射制御装置であって、
前記物理量データを入力するための入力部と、
前記物理量データを所定の時間間隔を有する変換タイミングでA/D変換して時系列データを取得するA/D変換部と、
前記時系列データから前記燃料噴射弁の特性に関する特異点を検出する検出部と、
前記物理量データに対する前記変換タイミングが相対的に変更されるように前記入力部の入力タイミングもしくは前記A/D変換部の変換タイミングを可変制御する可変制御部と、を備え、
前記A/D変換部は、異なるサンプリング区間の複数の物理量データに対し、変更前の入力タイミングで入力されたあるサンプリング区間の複数の物理量データ及び前記可変制御部による変更後の入力タイミングで入力された他のサンプリング区間の複数の物理量データを前記変換タイミングでA/D変換することで、もしくは、あるサンプリング区間の複数の物理量データを変更前の変換タイミング及び他のサンプリング区間の複数の物理量データを前記可変制御部による変更後の変換タイミングでA/D変換することで、異なるサンプリング区間の各物理量データに対する複数の時系列データを取得し、前記検出部は、前記異なるサンプリング区間の各物理量データに対する複数の時系列データに基づいて前記特異点を検出することを特徴とする燃料噴射制御装置。
前記A/D変換部には、変更前の変換タイミングでA/D変換するベース変換部及び前記可変制御部による変更後の変換タイミングでA/D変換する少なくとも一つのオフセット変換部が設けられるとともに、前記ベース変換部及び前記オフセット変換部のそれぞれに前記物理量データを入力する複数のチャンネルが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
前記入力部には、変更前の入力タイミングで物理量データを前記A/D変換部に入力するベース入力部及び前記可変制御部による変更後の入力タイミングで物理量データを前記A/D変換部に入力する少なくとも一つのオフセット入力部が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
前記可変制御部は、前記燃料噴射弁による一回の燃料噴射中の前記物理量データに対する前記変換タイミングが相対的に変更されるように、前記入力部の入力タイミングもしくは前記A/D変換部の変換タイミングを可変制御することを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
前記可変制御部は、前記燃料噴射弁による燃料噴射毎に前記物理量データに対する前記変換タイミングが相対的に変更されるように、前記入力部の入力タイミングもしくは前記A/D変換部の変換タイミングを可変制御することを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射制御装置。