JP6504061B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料の噴射を制御する燃料噴射制御装置に関する。

従来、２回の微小噴射の噴射間隔を予め定めた間隔から徐々に短くして、微小噴射量の推定値が指示値を超えた場合に、２回の微小噴射が結合したと判定するものがある（特許文献１参照）。そして、２回の微小噴射が結合したと判定した時よりも１つ前の微小噴射時の燃料噴射間隔を、２回の微小噴射が結合しない最小の燃料噴射間隔として学習している。

特開２０１５−１２１１３２号公報

ところで、特許文献１に記載のものでは、２回の微小噴射が結合したと判定するまでに、２回の微小噴射分の燃料が繰り返し消費される。このため、判定が終了するまでに消費される燃料の量が多くなる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、燃料の消費量を抑制しつつ、前段及び後段で結合した噴射が行われたことを判定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。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

本発明は、燃料の噴射孔（２６）を開閉する弁体（２７）と、通電に基づいて前記弁体を駆動するアクチュエータ（３７，３８，３９）とを備える燃料噴射弁（２１）による燃料の噴射を制御する燃料噴射制御装置（５０）であって、前記アクチュエータへの通電量を単独の通電により前記弁体が前記噴射孔を開くように設定した前段通電と、前記アクチュエータへの通電量を単独の通電により前記弁体が前記噴射孔を開かない所定通電量に設定した後段通電とを所定間隔で実行する実行部と、前記実行部による前記前段通電及び前記後段通電において、前記前段通電及び前記後段通電により噴射された燃料の合計量が、単独の前記前段通電により噴射される燃料の量よりも多いと判定した場合に、前記前段通電及び前記後段通電により結合した燃料噴射が実行されたと判定する判定部と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、燃料噴射弁において、通電に基づいてアクチュエータにより弁体が駆動され、弁体により燃料の噴射孔が開閉される。

ここで、実行部により、前段通電と後段通電とが所定間隔で実行される。前段通電は、アクチュエータへの通電量が単独の通電により弁体が噴射孔を開くように設定されているため、前段通電により燃料が噴射される。一方、後段通電は、アクチュエータへの通電量が単独の通電により弁体が噴射孔を開かない所定通電量に設定されているため、単独の後段通電では燃料が噴射されない。しかしながら、前段通電と後段通電との間隔が短いと、前段通電により弁体が噴射孔を開いた後に、弁体が噴射孔を閉じるよりも前あるいは閉じた直後に後段通電が実行される場合がある。この場合、後段通電により弁体が噴射孔を開くこととなり、単独の前段通電により噴射される燃料の量よりも多くの量の燃料が噴射される。

こうした点に着目し、判定部によって、実行部による前段通電及び後段通電において、前段通電及び後段通電により噴射された燃料の合計量が、単独の前段通電により噴射される燃料の量よりも多いと判定された場合に、前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されたと判定される。このため、前段通電及び後段通電で結合した噴射が実行されたことを判定することができる。さらに、前段通電及び後段通電で結合した噴射が実行されない場合は、後段通電では燃料が噴射されないため、燃料の消費量を抑制することができる。

エンジン及び燃料噴射装置を示す模式図 前段通電及び後段通電により結合した噴射が実行される場合を示す図 最小噴射間隔を検出する制御の概要を示す模式図 前段噴射量とレール圧と最小噴射間隔との関係を示すマップ 診断用噴射間隔の延長による最小噴射間隔の検出を示す模式図 結合した噴射が実行されたか否か判定する処理の手順を示すフローチャート ＩＳＣ補正の概要を示す模式図 気筒間における回転速度上昇量の差を縮小する補正の概要を示す模式図 通電パルスと噴射率との関係を示すタイムチャート 結合した噴射が実行されていない場合の燃料噴射弁の挙動を示すタイムチャート 結合した噴射が実行された場合の燃料噴射弁の挙動を示すタイムチャート 結合した噴射が実行された場合の気筒間補正の概要を示す模式図 補正量の絶対値と閾値との関係をグラフ

以下、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置に具現化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、燃料噴射装置は、燃料ポンプ１１、コモンレール１２、複数の燃料噴射弁２１、電子制御ユニット５０（以下「ＥＣＵ５０」という）等を備えている。燃料ポンプ１１は、燃料タンク１０から汲み上げた燃料を高圧で圧送する。コモンレール１２は、燃料ポンプ１１により圧送された燃料を高圧状態で蓄える。燃料噴射弁２１は、コモンレール１２から供給された高圧燃料を、ディーゼルエンジン２０（以下「エンジン２０」という）の各気筒へ噴射する。
ＥＣＵ５０（燃料噴射制御装置に相当）は、ＣＰＵや、ＲＡＭ、ＲＯＭ、燃料噴射弁２１を通電駆動する駆動回路、燃料ポンプ１１を通電駆動する駆動回路等を備えている。ＥＣＵ５０には、圧力センサ５１、クランク角センサ５２、アクセルセンサ５３等の検出信号が入力される。圧力センサ５１は、コモンレール１２内の燃料圧力を検出する。クランク角センサ５２は、エンジン２０のクランク角を検出する。アクセルセンサ５３は、エンジン２０を搭載する車両のアクセルペダルの操作量を検出する。ＥＣＵ５０は、クランク角センサ５２の検出信号に基づいて、エンジン２０の回転速度を算出する。ＥＣＵ５０は、これらのセンサ５１〜５３の検出信号に基づいて、燃料ポンプ１１による燃料の吐出量、燃料噴射弁２１による燃料の噴射状態等を制御する。

次に、図１を参照して、燃料噴射弁２１の構成を説明する。

メインボディ２２及びサブボディ２３には、高圧通路２４が形成されている。高圧通路２４には、コモンレール１２から高圧燃料が供給される。高圧通路２４は、メインボディ２２の内部空間２５に接続されている。メインボディ２２の先端には、内部空間２５に連通する複数の噴射孔２６が形成されている。

内部空間２５には、噴射孔２６を開閉するニードル２７が設けられている。ニードル２７（弁体に相当）は、シャフト状に形成されており、噴射孔２６に対して近接及び離間する。ニードル２７は、内部空間２５に配置されたニードルシリンダ２８によって、摺動自在に支持されている。ニードル２７における噴射孔２６と反対側には、制御室３０が形成されている。制御室３０内の燃料の圧力は、ニードル２７が噴射孔２６を閉じるように作用する。一方、内部空間２５内の燃料の圧力は、ニードル２７が噴射孔２６を開くように作用する。

そして、「制御室３０内の燃料圧力による力」と「ニードル２７を噴射孔２６の方向へ付勢するニードルスプリング３１による力」との合力が、「内部空間２５内の燃料圧力による力」を上回ることで、ニードル２７が噴射孔２６を閉じる。また、「制御室３０内の燃料圧力による力」と「ニードルスプリング３１による力」との合力が、「内部空間２５内の燃料圧力による力」を下回ることで、ニードル２７が噴射孔２６を開く。具体的には、制御室３０の内部における燃料の圧力が所定の開弁圧よりも低くなった場合に、ニードル２７が噴射孔２６を開く。また、制御室３０の内部における燃料の圧力が所定の閉弁圧よりも高くなった場合に、ニードル２７が噴射孔２６を閉じる。

制御室３０内には、制御プレート３２と、制御プレート３２をサブボディ２３の方向へ付勢するプレートスプリング３３とが設けられている。サブボディ２３には、高圧通路２４から分岐する分岐通路２４ａと、制御室３０に連通する排出通路３４とが形成されている。制御プレート３２がサブボディ２３に当接することにより、分岐通路２４ａが閉塞され、分岐通路２４ａと制御室３０との連通が遮断される。制御プレート３２には、制御プレート３２がサブボディ２３に当接した状態において、制御室３０と排出通路３４とを連通させる制御通路３２ａが形成されている。制御プレート３２とサブボディ２３とが離れた状態では、制御室３０を通じて分岐通路２４ａと排出通路３４とが連通する。

排出通路３４は、メインボディ２２に形成された低圧通路３６に接続されている。低圧通路３６は、燃料タンク１０に接続されており、高圧通路２４内の燃料の圧力よりも低い圧力の燃料が流通する。排出通路３４と低圧通路３６とは、制御弁３７により遮断及び連通させられる。制御弁３７は、ソレノイドスプリング３８によりサブボディ２３の方向へ付勢されている。制御弁３７は、ソレノイド３９への通電により、ソレノイドスプリング３８による付勢力に抗してソレノイド３９の方向へ引き付けられる。

そして、ソレノイド３９に通電することで、制御弁３７が排出通路３４と低圧通路３６とを連通させる。これにより、制御室３０内の燃料圧力が低下し、ニードル２７が噴射孔２６を開いて燃料が噴射される。その後、ソレノイド３９への通電を停止することで、制御弁３７が排出通路３４と低圧通路３６とを遮断する。これにより、制御室３０内の燃料圧力が上昇し、ニードル２７が噴射孔２６を閉じて燃料噴射が停止される。すなわち、ソレノイド３９への通電に基づいて、制御室３０内の燃料圧力が制御され、燃料噴射弁２１による燃料の噴射が制御される。なお、ソレノイド３９、ソレノイドスプリング３８、制御弁３７により、アクチュエータが構成されている。

燃料噴射弁２１を搭載するエンジン２０の運転領域が低回転低負荷領域（アイドル運転領域を含む所定運転領域）である場合に、ＥＣＵ５０（近接噴射部に相当）は、共に微小量の燃料を噴射させる第１通電と第２通電とを近接噴射用の近接間隔で実行する。第１通電及び第２通電は、所定圧力範囲の噴射圧力で所定量範囲の燃料が噴射されるように設定されている。そして、第１通電による噴射と第２通電による噴射とが近接間隔で実行されることにより、排気エミッションや排気騒音を改善することができる。

排気エミッションや排気騒音を改善するためには、第１通電による噴射と第２通電による噴射とが結合しない範囲で、第１通電による噴射と第２通電による噴射との間隔をできだけ狭くすることが望ましい。しかしながら、第１通電による噴射と第２通電による噴射との間隔が、これらの噴射が結合しない最小の噴射間隔よりも狭くなると、第１通電による噴射と第２通電による噴射とが結合することとなる。その結果、想定よりも多くの燃料が一度に噴射されることとなり、排気エミッションや排気騒音が悪化する。

背景技術では、２回の微小噴射の噴射間隔を予め定めた間隔から徐々に短くして、微小噴射量の推定値が指示値を超えた場合に、２回の微小噴射が結合したと判定している。そして、２回の微小噴射が結合したと判定した時よりも１つ前の微小噴射時の燃料噴射間隔を、２回の微小噴射が結合しない最小の燃料噴射間隔として学習している。しかしながら、２回の微小噴射が結合したと判定するまでに、２回の微小噴射分の燃料が繰り返し消費されるため、判定が終了するまでに消費される燃料の量が多くなる。

そこで、本実施形態では、ＥＣＵ５０（実行部に相当）は、ソレノイド３９への通電量を単独の通電によりニードル２７が噴射孔２６を開くように設定した前段通電と、ソレノイド３９への通電量を単独の通電によりニードル２７が噴射孔２６を開かない所定通電量に設定した後段通電とを所定間隔で実行する。

図２を参照して、前段通電及び後段通電により結合した噴射が実行される場合について説明する。前段の通電で微小量の燃料が噴射される微小噴射通電を実行し、後段の通電で単独では燃料が噴射されない無噴射通電を実行する。

ここで、前段通電と後段通電との間隔が、それらの通電により結合した噴射が実行されない最小噴射間隔よりも広ければ、前段通電のみにより燃料が噴射される。このため、前段通電及び後段通電により結合した噴射が実行されない正常状態では、前段通電による噴射率波形のみが現れる。その結果、例えばエンジン２０がアイドル運転状態である場合、エンジン２０の回転速度は前段通電による燃料噴射のみで維持されているアイドル回転速度から変化しない。すなわち、前段通電及び後段通電で結合した噴射が行われない場合は、エンジン２０の運転状態は後段通電により影響を受けない。

一方、前段通電と後段通電との間隔が上記最小噴射間隔よりも狭ければ、前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行される。このため、前段通電及び後段通電により結合した噴射が実行される過近接状態では、前段通電による噴射率波形に加えて後段通電による噴射率波形が現れて燃料の噴射量が増加する。その結果、エンジン２０の回転速度は、前段通電による燃料噴射のみで維持されているアイドル回転速度よりも上昇する。

こうした点に着目し、ＥＣＵ５０（判定部に相当）は、上記の前段通電及び後段通電において、前段通電及び後段通電により噴射された燃料の合計量が、単独の前段通電により噴射される燃料の量よりも多いと判定した場合に、前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されたと判定する。さらに、ＥＣＵ５０は、結合した燃料噴射が実行されたと判定した場合に、前段通電と後段通電との間隔（所定間隔）を徐々に広くしながら前段通電及び後段通電を実行し、それぞれの所定間隔で上記判定を実行する。そして、前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されない最小噴射間隔を検出する。

図３は、最小噴射間隔を検出する制御の概要を示す模式図である。破線の枠内に示される制御はＥＣＵ５０により実行される。

ＥＣＵ５０は、上記近接噴射における所定圧力範囲のうち最低圧力を、コモンレール１２内の燃料圧力に対する診断用レール圧Ｐ＿ｄとして設定する。そして、レール圧と無噴射通電量との関係を規定するグラフに診断用レール圧Ｐ＿ｄを適用して、後段通電の通電量である無噴射通電量（所定通電量に相当）を設定する。このレール圧と無噴射通電量との関係は、レール圧に応じて、単独の通電では燃料が噴射されない通電量であって、できるだけ大きい通電量が、予め実験等に基づいて設定されている。さらに、無噴射通電量は、燃料噴射弁２１の特性が経時変化したとしても燃料が噴射されないように、所定の余裕をもって設定されている。

また、ＥＣＵ５０は、上記近接噴射における所定噴射量範囲のうち最大噴射量を、前段通電による噴射量に対する診断用前段噴射量Ｑ＿ｄとして設定する。

図４は、前段噴射量とレール圧と最小噴射間隔との関係を示すマップである。同図に示すように、前段噴射量が多いほど最小噴射間隔は広くなる。すなわち、前段噴射量が多いほど、前段通電及び後段通電により結合した噴射が実行され易くなる。また、レール圧が低いほど最小噴射間隔は広くなる。すなわち、レール圧が低いほど、前段通電及び後段通電により結合した噴射が実行され易くなる。

したがって、上記近接噴射において、所定圧力範囲のうち最低圧力且つ所定噴射量範囲のうち最大噴射量で前段通電及び後段通電を実行すると、結合した噴射が最も実行され易くなる。換言すれば、前段通電及び後段通電により結合した噴射が最も実行され易い条件で結合した噴射が実行されなければ、近接噴射において結合した噴射が実行されないと判定することができる。

そして、ＥＣＵ５０は、所定圧力範囲のうち最低圧力且つ所定噴射量範囲のうち最大噴射量における最小噴射間隔に、誤差等を考慮した間隔を加えて、診断用噴射間隔Ｔｉｎｔ＿ｄを設定する。

ＥＣＵ５０は、上記のように設定した診断用レール圧Ｐ＿ｄ、診断用前段噴射量Ｑ＿ｄ、無噴射通電量、及び診断用噴射間隔Ｔｉｎｔ＿ｄにより、前段通電及び後段通電を実行して燃料を噴射させる（噴射制御）。そして、エンジン２０で燃料を燃焼させ、エンジン２０の回転速度を検出する。検出された回転速度を正常時（後段通電により燃料が噴射されていない時）の回転速度と比較し、回転速度の上昇量に基づいて前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されたか否か判定する。

ＥＣＵ５０は、結合した燃料噴射が実行されたと判定した場合、図５に示すように、診断用噴射間隔Ｔｉｎｔ＿ｄを微小間隔延長する。そして、診断用の前段通電及び後段通電を再度実行し、前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されたか否か判定する。その結果、エンジン２０の回転速度が正常に復帰したと判定した場合、現在の診断用噴射間隔Ｔｉｎｔ＿ｄを最小噴射間隔として検出する。以後、ＥＣＵ５０は、この最小噴射間隔に基づいて近接噴射を実行する。

次に、図６のフローチャートを参照して、結合した噴射が実行されたか否か判定する処理の手順を説明する。この一連の処理は、ＥＣＵ５０によって所定の周期で繰り返し実行される。

まず、診断を行う条件が成立したか否か判定する（Ｓ１１）。具体的には、エンジン２０の運転状態がアイドル運転状態になった場合に、診断を行う条件が成立したと判定する。ここで、アイドル運転状態では、図７に示すように、エンジン２０のアイドル回転速度を目標回転速度に制御するＩＳＣ補正を行っている。詳しくは、クランク角センサ５２の検出信号に基づき算出されるエンジン２０の回転速度が目標回転速度となるように、複数の燃料噴射弁２１の燃料噴射量を補正している。

また、図８に示すように、ＥＣＵ５０（補正部に相当）は、複数の燃料噴射弁２１によりそれぞれ噴射される燃料の燃焼によるエンジン２０の回転速度の上昇量の差を縮小するように、複数の燃料噴射弁２１に対する前段通電の通電量をそれぞれ補正量により補正している（気筒間補正）。詳しくは、各燃料噴射弁２１による燃料の燃焼において、クランク角センサ５２の検出信号に基づき算出されるエンジン２０の回転速度の上昇量が、複数の燃料噴射弁２１による燃料の燃焼における上昇量の平均値に近付くように、各燃料噴射弁２１に対する前段通電の通電量にそれぞれ補正量を加算する。

Ｓ１１の判定において、診断を行う条件が成立していないと判定した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、この一連の処理を一旦終了する（ＥＮＤ）。一方、Ｓ１１の判定において、診断を行う条件が成立していると判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、選択した燃料噴射弁２１に対して、診断用噴射間隔Ｔｉｎｔ＿ｄ、診断用前段噴射量Ｑ＿ｄ、及び診断用レール圧Ｐ＿ｄを上述したように設定する（Ｓ１２）。そして、コモンレール１２内の燃料圧力が診断用レール圧Ｐ＿ｄとなるように、燃料ポンプ１１を制御する。

続いて、選択した燃料噴射弁２１において、診断用前段噴射量Ｑ＿ｄが噴射されるように前段通電を実行した後、診断用噴射間隔Ｔｉｎｔ＿ｄをあけて無噴射通電量の後段通電を実行する（Ｓ１３）。上述したように、アイドル運転領域では、共に微小量の燃料を噴射させる第１通電と第２通電とを近接噴射用の近接間隔で実行している。このため、図９の通電パルスに示すように、パイロット噴射としての第１通電が実行された後、近接間隔あけて前段通電としての第２通電を実行し、その後診断用噴射間隔Ｔｉｎｔ＿ｄをあけて後段通電としての無噴射通電を実行する。

続いて、診断指標が閾値よりも小さいか否か判定する（Ｓ１４）。詳しくは、選択した燃料噴射弁２１に対する上記補正量の絶対値が、閾値よりも小さいか否か判定する（Ｓ１４）。すなわち、選択した燃料噴射弁２１により噴射された燃料が、他の燃料噴射弁２１により噴射された燃料よりも増加した場合、選択した燃料噴射弁２１により噴射された燃料の燃焼によるエンジン２０の回転速度の上昇量を抑制するために、前段通電の通電量が補正量により補正される。そこで、選択した燃料噴射弁２１に対する前段通電の補正量の絶対値が閾値よりも小さいか否か判定することで、選択した燃料噴射弁２１により噴射された燃料が、他の燃料噴射弁２１により噴射された燃料よりも増加していないか否か判定する。換言すれば、前段通電及び後段通電において、前段通電及び後段通電により噴射された燃料の合計量が、単独の前段通電により噴射される燃料の量よりも多くなっていないか否か判定する。

Ｓ１４の判定において、診断指標が閾値よりも小さいと判定した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、図９の噴射率（正常状態）に示すように、選択した燃料噴射弁２１による燃料の噴射は正常状態であると判定する（Ｓ１５）。すなわち、選択した燃料噴射弁２１において、前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されていないと判定する。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

一方、診断指標が閾値よりも小さくないと判定した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、その判定が所定回数以上連続しているか否か判定する（Ｓ１６）。詳しくは、Ｓ１３の処理を実行した場合にＳ１４の判定を実行し、診断指標が閾値よりも小さくないと所定回数以上連続して判定されているか否か判定する。

Ｓ１６の判定において、診断指標が閾値よりも小さくないとの判定が所定回数以上連続していると判定した場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、図９の噴射率（過近接状態）に示すように、選択した燃料噴射弁２１において、前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されているとの判定を確定する（Ｓ１７）。この場合は、図５に示したように、診断用噴射間隔Ｔｉｎｔ＿ｄを微小間隔延長する。そして、診断用の前段通電及び後段通電を再度実行し、前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されたか否か判定する。その結果、エンジン２０の回転速度が正常に復帰したと判定した場合、現在の診断用噴射間隔Ｔｉｎｔ＿ｄを最小噴射間隔として検出する。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

一方、Ｓ１６の判定において、診断指標が閾値よりも小さくないとの判定が所定回数以上連続していないと判定した場合（Ｓ１７：ＮＯ）、この一連の処理を一旦終了する（ＥＮＤ）。そして、再度Ｓ１１の処理から実行する。

次に、図１０のタイムチャートを参照して、図６の処理において前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されていない場合の燃料噴射弁２１の挙動を説明する。

時刻ｔ１において、ソレノイド３９への前段通電が開始されると、制御弁３７のリフト量が増加して制御室３０内の燃料圧力が低下する（図１参照）。

時刻ｔ２において、制御室３０内の燃料圧力が開弁圧よりも低下すると、ニードル２７が噴射孔２６を開き始める。これにより、燃料噴射弁２１による燃料の噴射が開始される。そして、ニードル２７のリフト量が増加するのに伴って、燃料の噴射率が増加する。

時刻ｔ３において、前段通電が停止されると、制御弁３７のリフト量が減少して制御室３０内の燃料圧力が上昇する。

時刻ｔ４において、制御室３０内の燃料圧力が閉弁圧よりも上昇すると、ニードル２７のリフト量が減少し始める。そして、ニードル２７のリフト量が減少するのに伴って、燃料の噴射率が減少する。

時刻ｔ５において、ニードル２７のリフト量が０になると、ニードル２７により噴射孔２６が閉じられて噴射率が０になる。そして、制御室３０内の燃料圧力が、前段通電を開始する前の圧力まで上昇する。

時刻ｔ６において、ソレノイド３９への後段通電が開始されると、制御弁３７のリフト量が増加して制御室３０内の燃料圧力が低下する。

時刻ｔ７において、後段通電が停止されると、制御弁３７のリフト量が減少する。そして、制御室３０内の燃料圧力は、破線円内に示すように開弁圧よりも低下する前に上昇する。このため、ニードル２７が噴射孔２６を閉じたままであり、破線枠内に示すように燃料は噴射されない。すなわち、後段通電により燃料が噴射されず、前段通電及び後段通電により噴射された燃料の合計量は、単独の前段通電により噴射された燃料の量よりも多くならない。詳しくは、前段通電及び後段通電により噴射された燃料の合計量は、単独の前段通電により噴射された燃料の量と等しくなる。

次に、図１１のタイムチャートを参照して、図６の処理において前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行された場合の燃料噴射弁２１の挙動を説明する。時刻ｔ１〜ｔ４までの燃料噴射弁２１の挙動は、図１０と同様である。

時刻ｔ８において、ソレノイド３９への後段通電が開始されると、制御弁３７のリフト量が増加して制御室３０内の燃料圧力が低下する。このとき、ニードル２７は噴射孔２６を閉じる前の状態である。なお、図１０の制御室３０内の燃料圧力を破線で示している。

時刻ｔ９において、制御室３０内の燃料圧力が開弁圧よりも低下すると、ニードル２７のリフト量が増加し始める。そして、ニードル２７のリフト量が増加するのに伴って、燃料の噴射率が増加する。すなわち、後段通電により燃料が噴射され、前段通電及び後段通電により噴射された燃料の合計量は、単独の前段通電により噴射されるはずの燃料の量よりも多くなる。その結果、前記前段通電及び前記後段通電により結合した燃料噴射が実行される。

ここで、前段噴射量が多いほど、ニードル２７のリフト量の最大値が大きくなり、ニードル２７のリフト量が減少し始めてから０になるまでの時間が長くなる。このため、前段通電及び後段通電により結合した噴射が実行され易くなり、最小噴射間隔は広くなる。また、レール圧が低いほど、制御室３０内の燃料圧力が上昇する速度が遅くなり、ニードル２７のリフト量が減少し始めてから０になるまでの時間が長くなる。このため、前段通電及び後段通電により結合した噴射が実行され易くなり、最小噴射間隔は広くなる。

時刻ｔ１０において、後段通電が停止されると、制御弁３７のリフト量が減少して制御室３０内の燃料圧力が上昇する。

時刻ｔ１１において、制御室３０内の燃料圧力が閉弁圧よりも上昇すると、ニードル２７のリフト量が減少し始める。そして、ニードル２７のリフト量が減少するのに伴って、燃料の噴射率が減少する。

時刻ｔ１２において、ニードル２７のリフト量が０になると、ニードル２７により噴射孔２６が閉じられて噴射率が０になる。そして、制御室３０内の燃料圧力が、前段通電を開始する前の圧力まで上昇する。

図１２は、前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行された場合において、気筒間の回転速度上昇量の差を縮小する補正の概要を示す模式図である。

第１気筒の燃料噴射弁２１（選択した燃料噴射弁２１）において、前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されると、燃料の噴射量が他の気筒よりも増加する。このため、第１気筒の燃料噴射弁２１により噴射された燃料の燃焼によるエンジン２０の回転速度の上昇量が、他の気筒の燃料噴射弁２１により噴射された燃料の燃焼による回転速度の上昇量よりも大きくなる。その結果、第１気筒の燃料噴射弁２１により噴射される燃料の量を減少させるように、第１気筒の燃料噴射弁２１に対する前段通電量が補正量により減少される。

したがって、図１３に示すように、補正量の絶対値が閾値よりも大きくなり、前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されていると判定される。そして、この判定が所定回数以上連続した場合に、第１気筒の燃料噴射弁２１において、前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されているとの判定が確定される。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・前段通電は、ソレノイド３９への通電量が単独の通電によりニードル２７が噴射孔２６を開くように設定されているため、前段通電により燃料が噴射される。一方、後段通電は、ソレノイド３９への通電量が単独の通電によりニードル２７が噴射孔２６を開かない所定通電量に設定されているため、単独の後段通電では燃料が噴射されない。そして、ＥＣＵ５０によって、前段通電及び後段通電において、前段通電及び後段通電により噴射された燃料の合計量が、単独の前段通電により噴射される燃料の量よりも多いと判定された場合に、前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されたと判定される。このため、前段通電及び後段通電で結合した噴射が実行されたことを判定することができる。さらに、前段通電及び後段通電で結合した噴射が実行されない場合は、後段通電では燃料が噴射されないため、燃料の消費量を抑制することができる。

・前段通電及び後段通電で結合した噴射が実行されない場合は、後段通電では燃料が噴射されない。この場合、前段通電及び後段通電を実行しても、前段通電によるニードル２７の駆動のみで燃料が噴射される。したがって、前段通電及び後段通電により噴射された燃料の合計量が、単独の前段通電により噴射される燃料の量から増加していないと判定した場合に、前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されていないと判定することができる。同様にして、前段通電及び後段通電により噴射された燃料の合計量が、単独の前段通電により噴射される燃料の量から増加していないと判定した場合に、後段通電により燃料が噴射されていないと判定することかできる。

・前段通電及び後段通電で結合した噴射が行われない場合は、後段通電によりエンジン２０の運転状態が影響を受けることがない。この点、燃料噴射弁２１を搭載するエンジン２０のアイドル運転状態を前段通電により維持しつつ、前段通電と後段通電とが実行される。そして、ＥＣＵ５０によって、前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されたか否か判定される。このため、エンジン２０の燃料カット中に限らず、エンジン２０のアイドル運転状態でも判定を実行することができ、判定を実行する機会を増やすことができる。

・ＥＣＵ５０によって、選択した燃料噴射弁２１に対する気筒間補正における補正量の絶対値が閾値よりも大きいと判定された場合に、選択した燃料噴射弁２１において前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されたと判定される。このため、気筒間補正における補正量に基づいて、前段通電及び後段通電で結合した噴射が実行されたことを判定することができる。

・所定通電量は、ソレノイド３９への単独の通電により、制御室３０内圧力が開弁圧よりも低くならないように設定されている。さらに、所定通電量は、燃料噴射弁２１の特性が経時変化したとしても、制御室３０内圧力が開弁圧よりも低くならないように、所定の余裕をもって設定されている。このため、燃料噴射弁２１の特性が経時変化したとしても、前段通電及び後段通電で結合した噴射が実行されたか否かを安定して判定することができる。

・ＥＣＵ５０により、所定量範囲のうち最大噴射量且つ所定圧力範囲のうち最低圧力で前段通電及び後段通電を実行させ、判定が実行される。このため、前段通電及び後段通電で結合した噴射が実行され易い条件で判定を実行することができ、必要な判定回数を少なくすることができる。詳しくは、近接噴射が実行される所定圧力範囲の噴射圧力及び所定量範囲の噴射量において、前段通電及び前記後段通電により結合した燃料噴射が実行されていないことを、１つの噴射条件で判定することができる。

・前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行された場合は、排気エミッションや排気騒音が悪化するおそれがある。この点、ＥＣＵ５０によって、前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されたと判定した場合に、前段通電と後段通電との所定間隔を徐々に広くしながら前段通電及び後段通電を実行させ、それぞれの所定間隔で判定が実行される。このため、前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されない最小の燃料噴射間隔を検出することができる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部材については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

・図６のＳ１６の処理を省略して、Ｓ１４の処理で診断指標が閾値よりも小さくないと判定した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、結合した噴射が実行されたとの判定を確定することもできる。

・上記実施形態では、前段通電及び後段通電で結合した噴射が実行され易い条件で判定を実行したが、図４に示すように、噴射間隔や、前段噴射量、レール圧の各条件において判定を実行してもよい。

・上記実施形態では、燃料噴射弁２１の特性の経時変化を考慮して所定通電量を予め設定しておいたが、開弁圧に到達する通電量を判定の直前に検出して、検出された通電量に基づいて所定通電量を設定してもよい。

・上記実施形態では、選択した燃料噴射弁２１に対する気筒間補正における補正量の絶対値が閾値よりも大きいと判定した場合に、選択した燃料噴射弁２１において前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されたと判定した。しかしながら、選択した燃料噴射弁２１により噴射された燃料の燃焼によるエンジン２０の回転速度の上昇量が閾値よりも大きいと判定した場合に、選択した燃料噴射弁２１において前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されたと判定してもよい。その場合に、エンジン２０のアイドル運転状態に限らず、エンジン２０の燃料カット中や、エンジン２０を搭載した車両の定常走行中に、前段通電、後段通電、及び結合した燃料噴射の判定を実行してもよい。

・選択した燃料噴射弁２１により噴射された燃料の燃焼による筒内圧の上昇量が閾値よりも大きいと判定した場合に、選択した燃料噴射弁２１において前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されたと判定することもできる。

・選択した燃料噴射弁２１による噴射に伴う燃料供給通路内の燃料圧力の低下量の絶対値が閾値よりも大きいと判定した場合に、選択した燃料噴射弁２１において前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されたと判定することもできる。

・全ての燃料噴射弁２１に対して前段通電及び後段通電を実行し、ＩＳＣ補正における補正量の絶対値が閾値よりも大きいと判定した場合に、いずれかの燃料噴射弁２１において前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されたと判定することもできる。

・ＥＣＵ５０（実行部及び判定部に相当）は、前段通電と後段通電との間隔（所定間隔）を徐々に狭くしながら前段通電及び後段通電を実行し、それぞれの所定間隔で前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されたか否かの判定を実行してもよい。この場合も、燃料の消費量を抑制しつつ、前段通電及び後段通電により結合した燃料噴射が実行されない最小の燃料噴射間隔を検出することができる。

・ソレノイド３９への通電に基づいて制御室３０内の燃料圧力を制御するアクチュエータに限らず、ピエゾ素子等への通電に基づいて制御室３０内の燃料圧力を制御するアクチュエータを採用することもできる。要するに、通電に基づいてニードル２７を駆動するアクチュエータを備える燃料噴射弁であればよい。

２１…燃料噴射弁、２６…噴射孔、２７…ニードル、５０…ＥＣＵ。

Claims (9)

1. 燃料の噴射孔（２６）を開閉する弁体（２７）と、通電に基づいて前記弁体を駆動するアクチュエータ（３７，３８，３９）とを備える燃料噴射弁（２１）による燃料の噴射を制御する燃料噴射制御装置（５０）であって、
   前記アクチュエータへの通電量を単独の通電により前記弁体が前記噴射孔を開くように設定した前段通電と、前記アクチュエータへの通電量を単独の通電により前記弁体が前記噴射孔を開かない所定通電量に設定した後段通電とを所定間隔で実行する実行部と、
   前記実行部による前記前段通電及び前記後段通電において、前記前段通電及び前記後段通電により噴射された燃料の合計量が、単独の前記前段通電により噴射される燃料の量よりも多いと判定した場合に、前記前段通電及び前記後段通電により結合した燃料噴射が実行されたと判定する判定部と、
   前記燃料噴射弁を搭載するエンジンの運転領域が所定運転領域である場合に、所定圧力範囲の噴射圧力で所定量範囲の燃料が噴射されるように設定した第１通電と、前記アクチュエータへの通電量を単独の通電により前記弁体が前記噴射孔を開くように設定した第２通電とを、近接噴射用の近接間隔で実行する近接噴射部と、
   を備え、
   前記燃料噴射弁には、前記噴射孔を閉じるように前記弁体に燃料の圧力を作用させる制御室（３０）が形成されており、
   前記アクチュエータは、前記制御室の内部における燃料の圧力を通電に基づいて制御し、
   前記制御室の内部における燃料の圧力が所定の開弁圧よりも低くなった場合に、前記弁体が前記噴射孔を開き、
   前記判定部は、前記所定量範囲のうち最大噴射量且つ前記所定圧力範囲のうち最低圧力で前記実行部により前記前段通電及び前記後段通電を実行させ、前記判定を実行することを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 前記判定部は、前記前段通電及び前記後段通電により結合した燃料噴射が実行されたと判定した場合に、前記所定間隔を徐々に広くしながら前記実行部により前記前段通電及び前記後段通電を実行させ、それぞれの所定間隔で前記判定を実行する請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. 燃料の噴射孔（２６）を開閉する弁体（２７）と、通電に基づいて前記弁体を駆動するアクチュエータ（３７，３８，３９）とを備える燃料噴射弁（２１）による燃料の噴射を制御する燃料噴射制御装置（５０）であって、
   前記アクチュエータへの通電量を単独の通電により前記弁体が前記噴射孔を開くように設定した前段通電と、前記アクチュエータへの通電量を単独の通電により前記弁体が前記噴射孔を開かない所定通電量に設定した後段通電とを所定間隔で実行する実行部と、
   前記実行部による前記前段通電及び前記後段通電において、前記前段通電及び前記後段通電により噴射された燃料の合計量が、単独の前記前段通電により噴射される燃料の量よりも多いと判定した場合に、前記前段通電及び前記後段通電により結合した燃料噴射が実行されたと判定する判定部と、
   を備え、
   前記判定部は、前記所定間隔を徐々に狭くしながら前記実行部により前記前段通電及び前記後段通電を実行させ、それぞれの所定間隔で前記判定を実行することを特徴とする燃料噴射制御装置。
4. 前記判定部は、前記実行部による前記前段通電及び前記後段通電において、前記前段通電及び前記後段通電により噴射された燃料の合計量が、単独の前記前段通電により噴射される燃料の量から増加していないと判定した場合に、前記前段通電及び前記後段通電により結合した燃料噴射が実行されていないと判定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置。
5. 前記判定部は、前記実行部による前記前段通電及び前記後段通電において、前記前段通電及び前記後段通電により噴射された燃料の合計量が、単独の前記前段通電により噴射される燃料の量から増加していないと判定した場合に、前記後段通電により燃料が噴射されていないと判定する請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置。
6. 前記実行部は、前記燃料噴射弁を搭載するエンジン（２０）のアイドル運転状態を前記前段通電により維持しつつ、前記前段通電と前記後段通電とを実行する請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置。
7. 前記エンジンは、複数の前記燃料噴射弁を搭載しており、
   複数の前記燃料噴射弁によりそれぞれ噴射される燃料の燃焼による前記エンジンの回転速度の上昇量の差を縮小するように、複数の前記燃料噴射弁に対する前記前段通電の通電量をそれぞれ補正量により補正する補正部を備え、
   前記実行部は、複数の前記燃料噴射弁のうち選択した前記燃料噴射弁に対して前記前段通電及び前記後段通電を実行し、
   前記判定部は、前記選択した前記燃料噴射弁に対する前記補正部による前記補正量の絶対値が閾値よりも大きいと判定した場合に、前記選択した前記燃料噴射弁において前記前段通電及び前記後段通電により結合した燃料噴射が実行されたと判定する請求項６に記載の燃料噴射制御装置。
8. 前記燃料噴射弁には、前記噴射孔を閉じるように前記弁体に燃料の圧力を作用させる制御室（３０）が形成されており、
   前記アクチュエータは、前記制御室の内部における燃料の圧力を通電に基づいて制御し、
   前記制御室の内部における燃料の圧力が所定の開弁圧よりも低くなった場合に、前記弁体が前記噴射孔を開く請求項３に記載の燃料噴射制御装置。
9. 前記所定通電量は、前記アクチュエータへの単独の通電により、前記制御室の内部における燃料の圧力が前記開弁圧よりも低くならないように設定されている請求項１，２，８のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置。