JP6932846B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は内燃機関に燃料を供給する電磁燃料噴射弁の燃料噴射制御装置に係り、特に気筒内に燃料を噴射する電磁燃料噴射弁の燃料噴射制御装置に関するものである。
近年、二酸化炭素等の排気ガス規制の強化や、石油等の化石燃料の枯渇の懸念から、内燃機関における燃費(燃料消費率)の向上が求められている。そして、このような要請に応えるために、最近の燃料噴射制御装置においては、気筒内に燃料を噴射し、且つ吸気行程、或いは圧縮行程、或いは吸気行程と圧縮行程に跨って、燃料を断続的に分割して噴射する多段噴射制御を行なうことが提案されている。
この多段噴射制御では、1回の燃焼サイクルで必要とされる目標燃料噴射量を、分割噴射する回数で除した燃料噴射量に設定する、或いはこの分割された燃料噴射量を個別に異なった燃料噴射量に設定するといった制御が行われている。
したがって、分割噴射における１回の燃料噴射で噴射される燃料噴射量は、通常の燃料噴射量に比べて少量の燃料噴射量となるが、この少量の燃料噴射量を電磁燃料噴射弁から噴射する場合、電磁燃料噴射弁の弁体をフルリフトさせるフルリフト制御では少量の燃料噴射量を精度良く得ることができない。一方、電磁燃料噴射弁の弁体がフルリフトする前に弁体のリフト動作を終了させ、その状態で燃料を噴射するハーフリフト制御を行なえば、少量の燃料噴射量を精度良く得ることができる。
ここで、フルリフト制御とは、電磁燃料噴射弁の弁体を駆動する可動コアのストローク変位が、完全閉弁を基点に最大の変位となる状態に至ってから閉弁動作を開始させる制御であり、ハーフリフト制御とは、可動コアのストローク変位が完全閉弁を基点に最大の変位となる手前で閉弁動作を開始させる制御である。このような、フルリフト制御とハーフリフト制御を行う多段噴射制御方式の燃料噴射制御装置は、例えば、特開２０１４−１５２６９７号公報(特許文献１)や、特開２０１６−３７８７０号公報(特許文献２)に記載されている。
特開２０１４−１５２６９７号公報 特開２０１６−０３７８７０号公報
ところで、このようなハーフリフト制御は、電磁燃料噴射弁に備わる弁体が完全に開き切る位置に達する前の動作状態で精度良く燃料噴射を行うことができるが、最近では更に燃料噴射量を減少させ、微小燃料噴射量で噴射することが要請されている。そして、このような微小燃料噴射量で噴射する場合、気筒毎の夫々の電磁燃料噴射弁からの燃料噴射量のばらつきが問題となることが判明した。この燃料噴射量のばらつきは、電磁燃料噴射弁の個体差(機差)に起因していると推定される。
つまり、微小燃料噴射量で噴射する場合の燃料噴射量のばらつきは、夫々の電磁燃料噴射弁に備えられている電磁コイルのコイル抵抗やインダクタンス、及びハーネスのインダクタンス等の電気的な構成要素の電気的特性の機差によって生じる。このように、夫々の電磁燃料噴射弁の電気的特性が異なるため、微小燃料噴射量の場合は、夫々の電磁燃料噴射弁の噴射パルスの時間幅や、駆動電流の設定値が同じであっても、夫々の電磁燃料噴射弁の駆動電流のエネルギー量が揃わないという現象を生じる。
したがって、夫々の電磁燃料噴射弁の駆動電流のエネルギー量が揃わないことに起因して、弁体のリフト量が揃わなくなるため、夫々の電磁燃料噴射弁に燃料噴射量のばらつきを生じる。この電磁燃料噴射弁の電気的特性の違いによる燃料噴射量のばらつきは、特にハーフリフト制御を実行するハーフリフト領域の中でも、微小燃料噴射量で噴射する領域において顕著に表れる。
このような課題を対策するためには、夫々の電磁燃料噴射弁の電磁コイルに投入されるエネルギー量、すなわち駆動電流の電流積分値(＝電気エネルギー量)を所定の目標電流積分値に管理することで、夫々の電磁燃料噴射弁の電気的特性の機差を補償して燃料噴射量のばらつきを低減するようにしている。
上述した電気エネルギー量は、電磁コイルに通流される駆動電流の電流値と、印加電圧と、経過時間とを乗ずることで求めることができる。尚、微小燃料噴射量で噴射する領域において、電磁燃料噴射弁の電磁コイルには、弁体を急速に開弁するための一定値の高電圧が印加されているため、印加電圧は時間に対し定数と見做せる。
したがって、経過時間に対応した電流量の総和、すなわち、電流積分値を電気エネルギー量として捉え、これを夫々の電磁燃料噴射弁に対して所定の目標電流積分値に管理することで、電磁燃料噴射弁の電気的特性の機差に基づく燃料噴射量のばらつきを低減することができる。
ここで、電磁燃料噴射弁は噴射パルスによって駆動状態が制御されている。つまり、噴射パルスの立ち上がり(以下、開弁タイミングと表記する)で電磁コイルに駆動電流が流され、噴射パルスの立ち下がり(以下、閉弁タイミングと表記する)で電磁コイルへの駆動電流が遮断される。したがって、上述した電気エネルギー量の管理を行う場合においては、噴射パルスの開弁タイミングに同期して電磁コイルに流れる電流の積分動作を実行する必要がある。そして、電流積分値が所定の目標電流積分値に達すると、噴射パルスの閉弁タイミングとは別に、電磁コイルに流れる駆動電流を遮断している。
このように、閉弁タイミングは、噴射パルスに基づく閉弁タイミングと、電流積分制御に基づく閉弁タイミングとが発生する。このため、電磁コイルに流れる駆動電流を制御する駆動回路は、駆動回路に先に入力される閉弁タイミングを有効とするロジックに設定されている。
このように、電磁コイルに流れる駆動電流は、噴射パルスに基づく閉弁タイミングと、電流積分制御に基づく閉弁タイミングのいずれかで遮断されるため、電流積分値が所定の目標電流積分値に達する前に、何かしらの要因(例えば、パルス幅補正機能の実行)で噴射パルスの閉弁タイミングが発生すると、本来であれば電流積分制御に基づく閉弁タイミングで駆動電流を遮断することが必要であるにも拘わらず、噴射パルスの閉弁タイミングで電磁コイルへの駆動電流が強制的に遮断されることになる。これによって、新たに燃料噴射量のばらつきが発生することになり、排気性能や燃費性能の悪化を招く恐れを生じる。
このように、ハーフリフト領域における微小燃料噴射領域での燃料噴射量のばらつきを更に抑制することが要請されている。
本発明の目的は、ハーフリフト領域における微小燃料噴射領域での燃料噴射量のばらつきを抑制することができる燃料噴射制御装置を提供することにある。
本発明の特徴は、電磁燃料噴射弁を駆動する噴射パルスとして、電磁燃料噴射弁の電磁コイルに駆動電流を供給する開弁タイミングと、電磁コイルへの駆動電流を遮断する第１閉弁タイミングを有する固定噴射パルスを生成する固定噴射パルス生成部と、固定噴射パルスが発生している期間内において、固定噴射パルスの開弁タイミングに応答して電磁コイルに供給される駆動電流の電気エネルギー量を求め、この電気エネルギー量が予め定められた所定の目標電気エネルギー量に達すると、固定噴射パルスの第１閉弁タイミングとは別の第２閉弁タイミングを発生して、第１閉弁タイミングより前に電磁コイルの駆動電流を遮断する駆動電流遮断部を備えた、ところにある。
これによれば、電磁コイルに与えられる電気エネルギー量が、予め定められた所定の目標電気エネルギー量に達して第２閉弁タイミングが発生した後に限って固定噴射パルスの第１閉弁タイミングが発生される。このため、電気エネルギー量が目標電気エネルギー量に確実に達した時点で、必ず電磁燃料噴射弁が閉弁動作に移行するので、燃料噴射量のばらつきを抑制でき排気性能や燃費性能を向上することが可能となる。
本発明の基礎となる燃料噴射制御装置の基本的な構成を示す構成図である。 多段燃料噴射制御におけるパルス列の一例を示す説明図である。 図１に示す燃料噴射制御装置における電流積分制御を実行した時の課題を説明する説明図である。 図３に示す課題を解決するための電流積分制御を説明する説明図である。 本発明の第１の実施形態になる燃料噴射制御装置の構成を示す構成図である。 図５に示す燃料噴射パルス信号演算部の構成を示す構成図である。 燃料噴射量と噴射パルスの関係を説明する燃料噴射量-噴射パルス特性図である。 図５に示す目標電流積分値演算部の構成を示す構成図である。 本発明の第１の実施形態になる電流積分制御をマイクロコンピュータで実行する場合の制御フローを示すフローチャート図である。 図９に示す電流積分制御の詳細を示すフローチャート図である。 本発明の第２の実施形態になる燃料噴射制御装置の構成を示す構成図である。 図１１に示すΔＴｐｅａｋ演算部と燃燃料噴射駆動波形指令部の機能を説明する説明図である。 図１２に示すΔＴｐｅａｋ演算部のΔＴｐｅａｋを求める方法を説明する説明図である。 本発明の第２の実施形態になる電流積分制御をマイクロコンピュータで実行する場合の制御フローを示すフローチャート図である。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。
ここで、本発明の実施形態を説明する前に、本発明の課題について簡単に説明する。図1は、ハーフリフト制御とフルリフト制御を実行する燃料噴射制御装置を示しており、この燃料噴射制御装置は本発明の基礎となる構成を備えている。
図1において、燃料噴射制御装置１０は、動作状態検出部１１、燃料噴射パルス信号演算部１２、燃料噴射駆動波形指令部１３、駆動回路(カスタムＩＣ)１４、高電圧生成部(昇圧装置)１５、及び、ＭＯＳＦＥＴ等からなる燃料噴射弁駆動部１６ａ、１６ｂを備えている。尚、動作状態検出部１１、燃料噴射パルス信号演算部１２、及び燃料噴射駆動波形指令部１３は、マイクロコンピュータ１７が備えているものであり、この中で燃料噴射パルス信号演算部１２、及び燃料噴射駆動波形指令部１３は、プログラムに基づく制御機能である。
動作状態検出部１１は、内燃機関の回転数、吸入空気量、冷却水温度、燃料圧力や内燃機関の故障状態などの各種動作情報を検出している。動作状態検出部１１から得られる各種動作情報に基づき、燃料噴射パルス信号演算部１２は、電磁燃料噴射弁１８の燃料噴射時間を規定する噴射パルスの時間幅を演算し、燃料噴射駆動波形指令部１３は、電磁燃料噴射弁１８の開弁動作やその開弁状態を維持するために、電磁コイル１９に流れる駆動電流の指令値を算出し、駆動回路１４へ出力する。燃料噴射駆動波形指令部１３は、例えば、ハーフリフト制御での設定電流値等の電流特性(駆動電流プロファイル)と、フルリフト制御での設定電流値等の電流特性(駆動電流プロファイル)を求めて駆動回路１４へ出力する。
高電圧生成部１５はＤＣ/ＤＣコンバータであり、ヒューズ２０と電磁リレー２１を介して供給されるバッテリ電源２２の電圧を元に、電磁コイル式の電磁燃料噴射弁１８が開弁する際に必要となる、高い電源電圧(以下、高電圧という)を生成する。また、高電圧生成部１５は、駆動回路１４からの指令に基づき、所望の目標高電圧値に至るようにバッテリ電源２２の電圧を昇圧している。
燃料噴射弁駆動部１６ａは、電磁燃料噴射弁１８に備えられている電磁コイル１９の上流側に接続され、燃料噴射弁駆動部１６ｂは、電磁コイル１９の下流側に接続されている。燃料噴射弁駆動部１６ａは、高電圧生成部１５とバッテリ電源２２に接続されており、これにより、電磁燃料噴射弁１８の電源として、弁体の開弁力の確保を目的とした高電圧と、開弁した後に弁体が閉弁しないように開弁状態に保持することを目的としたバッテリ電圧の２系統が選択的に使用される。フルリフト制御では高電圧を印加した後にバッテリ電圧を印加し、ハーフリフト制御では高電圧のみが印加されるように、夫々の電源が選択的に切り換えらえる。
駆動回路１４は、燃料噴射パルス信号演算部１２で演算された噴射パルスの時間幅と燃料噴射駆動波形指令部１３で演算された駆動電流プロファイルに基づき、ＭＯＳＦＥＴからなる燃料噴射弁駆動部１６ａ、１６ｂを制御することにより、電磁燃料噴射弁１８に印加される、高電圧もしくはバッテリ電圧を切り換え、また、電磁燃料噴射弁１８へ供給する駆動電流を制御する。
尚、駆動回路１４には、以下で説明する電流積分制御部２３が接続されており、微小燃料噴射量で噴射する時の電流積分による閉弁タイミング信号が入力されている。これについては図３において説明する。
このような燃料噴射制御装置１０の構成や動作は良く知られているので、これ以上の説明は省略する。次に、電流積分制御部２２による夫々の電磁燃料噴射弁１８の燃料噴射量のばらつきの補償方法について説明する。
図２は、多段噴射制御を実行した時に電磁燃料噴射弁１８に与えられる、分割噴射パルスの時系列的な印加状態を示している。尚、本発明では図２に示す多段噴射制御を代表的な例として示しているが、これ以外にも微小燃料噴射量で噴射することが想定されるので、これに限定されるものではない。
図２において、４サイクルの内燃機関では、１燃焼サイクルは「吸気行程」⇒「圧縮行程」⇒「膨張行程」⇒「排気行程」から形成されており、電磁燃料噴射弁１８には「吸気行程」と「圧縮行程」に跨って噴射パルスが印加されている。そして、「吸気行程」、及びこれに跨る「圧縮行程」の初期では、分割噴射パルスＰｄＦで示す時間幅が長く設定されたフルリフト制御が実行され、「圧縮行程」の中半では、分割噴射パルスＰｄＨで示す時間幅が短く設定されたハーフリフト制御が実行されている。
このような分割噴射を行なう理由は、「吸気行程」で目標燃料量の大部分を噴射して、混合気の状態が希薄で均質な混合気を形成し、「圧縮行程」で微小燃料量を噴射して、点火プラグ周りに部分的に過濃な混合気を形成するためである。
このように、点火プラグ周りに過濃な混合気を形成することで、点火プラグによる着火を確実にでき、また、過濃な混合気による燃焼火炎によって、希薄で均質な混合気を燃焼させることができる。これによって、全体的に希薄な混合気で燃焼が行われるので、燃費性能や排気性能が向上される。
したがって、「圧縮行程」で噴射される分割噴射パルスＰｄＨにおいては、ハーフリフト領域の中でも微小燃料噴射量の領域であるので、夫々の電磁燃料噴射弁１８の駆動電流のエネルギー量が揃わないことに起因して、弁体のリフト量が揃わなくなるため夫々の電磁燃料噴射弁１８に燃料噴射量のばらつきを生じる。
このような課題に対して、夫々の電磁燃料噴射弁１８の電磁コイル１９に投入される駆動電流の電流積分値を所定の目標電流積分値に管理することで、夫々の電磁燃料噴射弁１８の電気的特性の機差を補償して、夫々の燃料噴射量のばらつきを低減するようにしている。
この電流積分制御部２３による電流積分制御について図３を用いて説明する。ここで、図３においては、２個の電磁燃料噴射弁１８について比較するが、理解を助けるために２個の電磁燃料噴射弁１８の開弁タイミングを一致させて示している。実際には、夫々の電磁燃料噴射弁１８は、気筒の作動順序にしたがって動作している。
図３の(Ｂ)に示しているように、２個の電磁燃料噴射弁１８ａ、１８ｂの電磁コイル１９に供給される電流の電流積分値ＩＳａ、ＩＳｂが、目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔと等しく管理されている場合においては、夫々の電磁燃料噴射弁１８ａ、１８ｂの弁体リフト特性も等しく管理できる。このため、燃料噴射量のばらつきはさほど問題とならない。
ところで、図３の(Ｂ)に示しているように、この電流積分動作は、分割噴射パルスＰｄＨの開弁タイミングＴｉｍｇＯに同期して実行され、電流積分値ＩＳａ、ＩＳｂが所定の目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに達すると、第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲａ、ＴｉｍｇＲｂを発生し、分割噴射パルスＰｄＨの閉弁タイミングＴｉｍｇＣとは別に電磁コイル１９に流れる駆動電流を遮断している。
このような制御は、駆動回路１４のロジックを適宜設定することで可能であり、例えば、電流積分値ＩＳが所定の目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに達するタイミングに同期した第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲと、分割噴射パルスＰｄＨの第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣの内で、駆動回路１４に早く入力された閉弁タイミングの方を有効とすることで実施できる。
図３の(Ａ)、(Ｃ)に示すように電磁コイル１９に流れる駆動電流は、分割噴射パルスＰｄＨの閉弁タイミングＴｉｍｇＣによっても遮断される。このため、電流積分値ＩＳａ、ＩＳｂが所定の目標電流積分閾値ＩＳｔｒｇｔに達する前に、何かしらの要因、例えば、分割噴射パルスＰｄＨに対するパルス幅補正機能等の実行で、矢印Ａに示すように分割噴射パルスＰｄＨが短くなって閉弁タイミングＴｉｍｇＣが発生すると、電磁コイル１９への駆動電流が強制的に遮断されることになる。
電磁燃料噴射弁１８ａ、１８ｂは気筒の作動順序にしたがって動作されるため、先行する電磁燃料噴射弁１８ａの分割噴射パルスＰｄＨに対して、後行の電磁燃料噴射弁１８ｂの分割噴射パルスＰｄＨのパルス幅が短縮される方向に補正される場合は、顕著にこの現象が発生する。これによって、新たに燃料噴射量のばらつきが発生することになり、排気性能や燃費性能の悪化を招く恐れを生じる。
このような課題に対応するため、本発明では、電磁燃料噴射弁を駆動する噴射パルスとして、電磁燃料噴射弁の電磁コイルに駆動電流を供給する開弁タイミングと、電磁コイルへの駆動電流を遮断する第１閉弁タイミングを有する固定噴射パルスを生成する固定噴射パルス生成部と、固定噴射パルスが発生している期間内において、固定噴射パルスの開弁タイミングに応答して電磁コイルに供給される駆動電流の電気エネルギー量を求め、この電気エネルギー量が予め定められた所定の目標電気エネルギー量に達すると、固定噴射パルスの第１閉弁タイミングとは別の第２閉弁タイミングを発生して、第１閉弁タイミングより前に電磁コイルへの駆動電流を遮断する駆動電流遮断部を備える、構成とした。
これによれば、電磁コイルに与えられる電気エネルギー量が、予め定められた所定の目標電気エネルギー量に達して第１閉弁タイミングが発生した後に限って固定噴射パルスの第２閉弁タイミングが発生される。このため、電気エネルギー量が目標電気エネルギー量に確実に達した時点で、必ず電磁燃料噴射弁が閉弁動作に移行するので、燃料噴射量のばらつきを抑制でき排気性能や燃費性能を向上することが可能となる。
次に、本発明の第１の実施形態の基本的な考え方を図４に基づき説明する。この図４も２個の電磁燃料噴射弁１８について比較するが、図３と同様に理解を助けるために２個の電磁燃料噴射弁１８の開弁タイミングを一致させて示している。
図４の(Ａ)に示している固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)は、パルス幅補正機能によって補正されることがない、一定の時間幅Ｔ(Ｆｉｘ)に設定された噴射パルスである。そして、図４の(Ｂ)にある通り、この固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)は、上述したように少なくとも、夫々の電磁燃料噴射弁１８の電磁コイル１９に流れる駆動電流の電流積分値ＩＳａ、ＩＳｂが、目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに到達するまでの時間Ｔｓａ、Ｔｓｂを超える時間幅Ｔ(Ｆｉｘ)に設定されている。
ここで、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の時間幅Ｔ(Ｆｉｘ)は、例えば、内燃機関に要求される「燃料噴射量−噴射パルス特性」(図７参照)の線形性を確保できる「最小燃料噴射量」に対応する時間とされている。ここで、この時間幅Ｔ(Ｆｉｘ)は「最小燃料噴射量」に対応する時間だけではなく、必要に応じてこれ以外の時間幅に設定することも可能である。
そして、この固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)は、例えば、図２に示す分割噴射パルスＰｄＨの開弁タイミングＴｉｍｇＯに合せて駆動回路１４に与えられ、時間幅Ｔ(Ｆｉｘ)の時間を経過した時点で、第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣが駆動回路１４に与えられる。この状態で、開弁タイミングＴｉｍｇＯに同期して電磁コイル１９に流れる駆動電流の積分動作が開始され、電流積分値ＩＳａ、ＩＳｂが目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに達する積分時間Ｔｓａ、Ｔｓｂの経過時点で第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲａ、ＴｉｎｍｇＲｂが発生される。積分時間Ｔｓａ、Ｔｓｂは電磁コイル１９に駆動電流が流れる電流駆動区間であり、この後の固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣまでが電流停止区間となる。
そして、第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲａ、ＴｉｎｍｇＲｂが発生した後に、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣが発生される。したがって、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣが発生する前に、必ず第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲａ、ＴｉｎｍｇＲｂが発生して駆動回路１４に入力されるため、夫々の電磁燃料噴射弁１８に対して所定の目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに管理することができ、電磁燃料噴射弁１８の電気的特性の機差に基づく燃料噴射量のばらつきを低減することができる。
このように、本実施形態では、電磁燃料噴射弁１８を駆動する噴射パルスとして、電磁燃料噴射弁１８の電磁コイル１９に駆動電流を供給する開弁タイミングＴｉｍｇＯと、電磁コイル１９の駆動電流を遮断する第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣを有する固定噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)を生成する固定噴射パルス生成部と、固定噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)が発生している期間Ｔ(Ｆｉｘ)内において、固定噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の開弁タイミングＴｉｍｇＯに応答して電磁コイル１９に供給される駆動電流の電気エネルギー量ＩＳを求め、この電気エネルギー量が予め定められた所定の目標電気エネルギー量ＩＳｔｒｇｔに達すると、固定噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣとは別の第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲを発生して、第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣより前に電磁コイル１９の駆動電流を遮断する駆動電流遮断部とを備えている。
ここで、目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔは、分割噴射パルスＰｄＨで噴射される燃料噴射量に対応するように予め決められている。そして、目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔは、適合手法(マッチング)やシミュレーションによって求めることができる。
次にこのような考え方に基づいた、本発明の具体的な実施形態について説明する。ただ、以下に説明する実施形態は、基本的な構成を図１に示す燃料噴射制御装置と同じにするので、図１に示した燃料噴射制御装置と同じ構成要素については、必要な場合を除き説明を省略する。
図５において、動作状態検出部１１で検出された内燃機関の動作状態を表す動作状態量は、新たに設けた燃料噴射パルス信号演算部３０に入力されている。この新たな燃料噴射パルス信号演算部３０は、電磁燃料噴射弁１８から噴射する燃料噴射量を演算して、図２に示すようなフルリフト制御される分割噴射パルスＰｄＦと、ハーフリフト制御される分割噴射パルスＰｄＨとに変換する機能、及びハーフリフト制御される分割噴射パルスＰｄＨを固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)に選択的に置き換える機能を備えている。
このように、本実施形態においては、分割噴射パルス演算部３０Ａのパルス変換部は、電磁燃料噴射弁１８がフルリフト制御される分割パルスＰｄＦと、これに続くハーフリフト制御される分割パルスＰｄＨからなるパルス列を生成し、パルス変換部は、パルス列の最後のハーフリフト制御される分割パルスＰｄＨが固定噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)より短いと、最後のハーフリフト制御される分割パルスＰｄＨを固定噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)に置き換えている。
燃料噴射パルス信号演算部３０は、演算によって求められたフルリフト制御される分割噴射パルスＰｄＦと、ハーフリフト制御される分割噴射パルスＰｄＨ、或いはハーフリフト制御される固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)からなるパルス列を駆動回路３２に入力する。同時に、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)を出力する場合は、電流積分許可指令と、分割噴射パルスＰｄＨに対応する要求燃料噴射量を、以下に説明する電流積分制御部３１を構成する、目標電流積分値演算部３１Ａと、電流積分値演算部３１Ｂに出力する。
上述した燃料噴射パルス信号演算部３０の概略の構成を図６に示している。図６において、燃料噴射パルス信号演算部３０は、分割噴射パルス演算部３０Ａと、固定分割噴射パルス演算部３０Ｂと、パルス幅・電流積分決定部３０Ｃとから構成されている。これらの分割噴射パルス演算部３０Ａ、固定分割噴射パルス演算部３０Ｂ、及びパルス幅・電流積分決定部３０Ｃも、マイクロコンピュータ１７のプログラムに基づく制御機能として構成されている。
分割噴射パルス演算部３０Ａは、内燃機関の動作状態検出部１１からの動作情報に基づき、１燃焼サイクルで必要とされる目標燃料噴射量を求め、この目標燃料噴射量を、複数回に亘って分割噴射する噴射パルスを演算する。例えば、図２に示すような分割噴射パルス列を演算する。この場合、フルリフト制御による分割噴射パルスＰｄＦと、ハーフリフト制御による分割噴射パルスＰｄＨからなるパルス列が生成されている。
一方、固定分割噴射パルス演算部３０Ｂは、上述したように電流積分制御を実行した時に、分割噴射パルスＰｄＨの第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣの変動によって、電流積分制御による第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲより前に電磁コイル１９の駆動電流が遮断されるのを阻止する機能を備える固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)を生成している。固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)は、テーブル等の記憶素子に記憶されており、以下に説明するパルス幅・電流積分決定部３０Ｃで、分割噴射パルスＰｄＨのパルス幅と比較動作を実行する時に読み出される。
したがって、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)は「比較パルス」として機能し、この固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)は、図７に示しているように、燃料噴射量(Ｆｑ)と噴射パルス幅(Ｔｉ)の流量特性の線形性が確保される「最小燃料噴射量」に対応する時間幅に設定されている。したがって、この時間幅より短くなると、微小燃料噴射量で噴射される領域となって、電磁燃料噴射弁１８の機差に基づく燃料噴射量のばらつきが生じる。この状態になると電流積分制御を実行して電磁燃料噴射弁１８の機差に基づく燃料噴射量のばらつきを抑制することが必要となる。
パルス幅・電流積分決定部３０Ｃにおいては「パルス比較部」が備えられており、分割噴射パルス演算部３０Ａからの分割噴射パルスＰｄＦ、ＰｄＨと、固定分割噴射パルス演算部３０Ｂからの固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)が入力され、夫々の噴射パルスのパルス幅が比較されて電流積分制御を実行するかどうかを決定している。
このように、本実施形態においては、パルス幅・電流積分決定部３０Ｃのパルス比較部で比較される比較パルスのパルス幅は、燃料噴射量と噴射パルス幅の流量特性で、線形性が確保される「最小燃料噴射量」に対応する時間幅に設定されている。
このパルス幅の比較は、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)と、分割噴射パルスＰｄＦ、ＰｄＨの夫々を順次比較していく方法と、ハーフリフト制御が実行される分割噴射パルスＰｄＨが判明している場合、例えば、図２に示すパルス列では最後の噴射パルスが分割噴射パルスＰｄＨとなることが判明しているので、この最後の分割噴射パルスＰｄＨと固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の夫々を比較する方法とがある。いずれの方法を採用しても良いが、制御応答性を考慮すると、ハーフリフト制御が実行される分割噴射パルスが予め判明している、分割噴射パルスＰｄＨを固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)と比較するのが望ましい。
パルス幅・電流積分決定部３０Ｃにおいて、少なくとも、分割噴射パルス演算部３０Ａからのハーフリフト制御される分割噴射パルスＰｄＨと、固定分割噴射パルス演算部３０Ｂからの固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の夫々の噴射パルスのパルス幅が比較され、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)に対して、ハーフリフト制御される分割噴射パルスＰｄＨのパルス幅の方が長いと判断されると、分割噴射パルス演算部３０Ａで求められたパルス列がそのまま出力されて、駆動回路３２に入力される。当然のことながら、電流積分制御を実行することもない。
一方、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)に対して、ハーフリフト制御される分割噴射パルスＰｄＨのパルス幅の方が短いと判断されると、分割噴射パルス演算部３０Ａで求められた分割噴射パルスＰｄＨは、パルス幅・電流積分決定部３０Ｃに備えられた「パルス変換部」によって、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)に置き換えられ、パルス幅・電流積分決定部３０Ｃから出力されて駆動回路３２に入力される。
このように、本実施形態においては、比較パルスのパルス幅と固定噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)のパルス幅は同一に設定されている。
図６のパルス幅・電流積分決定部３０Ｃから出力されるパルス列は、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)に置き換えられた状態を示している。この場合、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の開弁タイミングＴｉｍｇＯは、ハーフリフト制御される分割噴射パルスＰｄＨの開弁タイミングＴｉｍｇＯと同一に設定されることはいうまでもない。
このように、本実施形態では、１燃焼サイクルに必要な目標燃料噴射量を所定の分割回数に分割して複数の分割噴射パルスを形成する分割噴射パルス演算部３０Ａと、分割噴射パルスと所定の予め定めた１つ以上の比較パルスの夫々のパルス幅を比較するパルス比較部と、パルス比較部によって分割噴射パルスの方が短いと判断されると、短いと判断された分割噴射パルスを、固定噴射パルス生成部からの固定噴射パルスに置き換えるパルス変換部とを備えている。
同時に、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)に対して、ハーフリフト制御されている分割噴射パルスＰｄＨのパルス幅の方が短いと判断されると、パルス幅・電流積分決定部３０Ｃから電流積分許可指令と、ハーフリフト制御される分割噴射パルスＰｄＨに対応する要求燃料噴射量が出力される。この要求燃料噴射量は、目標電流積分値演算部３１Ａに与えられ、電流積分許可指令は、目標電流積分値演算部３１Ａと電流積分演算部３１Ｂに与えられる。これによって、電流積分制御部３１が起動される。ここで、電流積分制御部３１は、「駆動電流遮断部」として機能する。
電流積分制御部３１は、目標電流積分値演算部３１Ａと、電流積分値演算部３１Ｂ、及び電流積分値比較部３１Ｃとから構成されている。目標電流積分値演算部３１Ａは、マイクロコンピュータ１７のプログラムに基づく制御機能として構成されている。また、電流積分値演算部３１Ｂ、及び電流積分値比較部３１Ｃはハードウエアとして実装されているが、必要に応じてマイクロコンピュータの制御機能として置き換えることもできる。
目標電流積分値演算部３１Ａは、燃料噴射パルス信号演算部３０からの電流積分許可指令によって起動され、燃料噴射パルス信号演算部３０で求められた分割噴射パルスＰｄＨで決まる要求燃料噴射量に対応した目標電流積分値を演算するもので、この要求燃料噴射量に対応して目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔが決められている。
図８に目標電流積分値演算部３１Ａの構成を示している。目標電流積分値演算部３１Ａは、横軸に要求燃料噴射量、縦軸に目標電流積分値を設定したマップを備えている。そして、目標電流積分値演算部３１Ａには、燃料噴射パルス演算部３０から電流積分許可指令、及び要求燃料噴射量が入力されている。このため、電流積分許可指令が入力されると、マップから要求燃料噴射量に対応した目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔが検索されて電流積分値比較部３１Ｃに出力される。
尚、目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔは、標準(基準)となる電磁燃料噴射弁を用いて、適合手法(マッチング)やシミュレーションによって、分割噴射パルスＰｄＨに対応する要求燃料噴射量に対応して予め決められている。ここで、目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔは、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)に対応する燃料噴射量によって定まる目標電流積分値よりも小さい目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔとされてマップに記憶されている。マップ検索による演算であるため、算術演算に比べて演算時間を短縮でき、応答性の良い制御に寄与できる。
このように、本実施形態においては、目標積分値ＩＳｔｒｇｔは、標準となる電磁燃料噴射弁における予め求めた要求燃料噴射量に対応する目標電流積分値が記憶されたマップから求められる。
また、電流積分値演算部３１Ｂは、燃料噴射パルス信号演算部３０からの電流積分許可指令によって起動されており、更に詳しくは固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の開弁タイミングＴｉｍｇＯに同期して起動され、電磁燃料噴射弁１８の電磁コイル１９に流れる駆動電流を検出して電流積分動作を実行する。尚、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の開弁タイミングＴｉｍｇＯは、分割噴射パルスＰｄＨの開弁タイミングＴｉｍｇＯと同じである。このように積分動作の開始タイミングは、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の開弁タイミングＴｉｍｇＯと同期されている。この電流積分値は電流積分値比較部３１Ｃに出力される。
次に電流積分値比較部３１Ｃの動作について、図４を併せて参照しながら説明する。電流積分値比較部３１Ｃは、目標電流積分値演算部３１Ａで求められた目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔと、電流積分値演算部３１Ｂで時々刻々積分されている電流積分値ＩＳａ、ＩＳｂとを比較し、ＩＳｔｒｇｔ＝ＩＳａ＝ＩＳｂの関係が成立すると、第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲａ、ＴｉｍｇＲｂの閉弁信号を駆動回路３２に出力する。この第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲａ、ＴｉｍｇＲｂの閉弁信号は、上述した通り固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣの閉弁信号より早く駆動回路３２に入力される。したがって、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣに対して、電流積分制御による第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲが先に有効と見做される。
このように、本実施形態では、駆動回路３２は、第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣに基づく第１閉弁信号と第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲに基づく第２閉弁信号の内で、駆動回路３２に早く入力された閉弁タイミングの方を有効とする。
更に、本実施形態では、駆動電流遮断部(電流積分制御部３１)は、開弁信号ＴｉｍｇＯに同期して電磁コイル１９に供給される駆動電流の電流積分値を求め、この電流積分値が予め定められた所定の目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに達すると、第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲに基づく第２閉弁信号を駆動回路に供給する。
駆動回路３２は燃料噴射パルス信号演算部３０から送られてくる噴射パルスに応答して、燃料噴射弁駆動部１６ａ、１６ｂを構成するＭＯＳＦＥＴのゲートを制御する。
フルリフト制御の場合、分割噴射パルスＰｄＦの開弁タイミングＴｉｍｇＯに同期して燃料噴射弁駆動部１６ａ、１６ｂを同時にオンし、第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣに同期して燃料噴射弁駆動部１６ａ、１６ｂを同時にオフする。
また、ハーフリフト制御で分割噴射パルスＰｄＨのパルス幅が、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)のパルス幅より大きい場合は、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)に置き換えられてない分割噴射パルスＰｄＨの開弁タイミングＴｉｍｇＯに同期して燃料噴射弁駆動部１６ａ、１６ｂを同時にオンし、第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣに同期して燃料噴射弁駆動部１６ａ、１６ｂを同時にオフする。このように、分割割噴射パルスＰｄＨのパルス幅が、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)のパルス幅より大きいと、図７に示すように線形性が確保されているので、燃料噴射量のばらつきはさほど問題とならない。
一方、ハーフリフト制御で分割噴射パルスＰｄＨが、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)より小さい場合は、図７に示すように線形性が確保されていないため、燃料噴射量のばらつきが問題となるので、電流積分制御を実行する。この場合、分割噴射パルスＰｄＨのパルス幅が、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)のパルス幅より小さいので、先ず、分割噴射パルスＰｄＨが固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)に置き換えられる。
そして、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の開弁タイミングＴｉｍｇＯに同期して燃料噴射弁駆動部１６ａ、１６ｂを同時にオンし、次に電流積分制御部３１からの第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲに同期して燃料噴射弁駆動部１６ａ、１６ｂを同時にオフする。尚、この後に、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣが到来するが、この第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣは無効とされる。
このように、本実施形態では、固定噴射パルス生成部３０Ｂは、開弁タイミングＴｉｍｇＯに基づく開弁信号と、第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣに基づく第１閉弁信号とを駆動回路３２に供給し、駆動回路３２は、開弁信号に応答して駆動電流を電磁コイル１９に供給し、駆動電流遮断部(電流積分制御部)３１は、開弁信号に応答して電磁コイル１９に供給される駆動電流の電気エネルギー量を求め、この電気エネルギー量が予め定められた所定の目標電気エネルギー量に達すると、第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲに基づく第２閉弁信号を駆動回路３２に供給して電磁コイルへの駆動電流を遮断する。
更に、本実施形態では、駆動電流遮断部(電流積分制御部)３１は、開弁信号に同期して電磁コイル１９に供給される駆動電流の電流積分値を求める電流積分値演算部３１Ｂと、電磁燃料噴射弁１８から噴射される要求燃料噴射量に対応した目標電流積分値を求める目標電流積分値演算部３１Ａと、電流積分値が、目標電流積分値に達した時点で第２閉弁タイミングを発生して第２閉弁信号を駆動回路に供給する電流積分比較部とを備えている。
ここで、燃料噴射弁駆動部１６ａ、１６ｂを同時にオフすることの効果について説明する。燃料噴射弁駆動部１６ａ、１６ｂを同時にオフにした時、電磁コイル１９に印加されている高電圧と同程度の負の逆起電力が生じ、駆動電流が素早く０に戻る。これにより駆動電流による残留磁気の発生期間が短縮され、弁体の挙動へ影響する磁気力を最小限に抑えられる。これにより弁体が所定リフトに達した直後の不安定動作が安定した動作となり、燃料噴射量の精度が向上する。
また、図４にあるように、電流積分制御における、電磁コイル１９に駆動電流を供給する開弁タイミングＴｉｍｇＯから電流積分値が目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに達して駆動電流が遮断される第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲの間は電流駆動区間となり、第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲの後は逆起電力によって駆動電流が急速に減少する区間となり、この区間は電流停止区間に含まれることになる。
したがって、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)のパルス幅は、電流駆動区間と逆起電力によって駆動電流が急速に減少する区間を含む電流停止区間の時間を足し合わせた時間に設定されている。言い換えれば、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)のパルス幅は、電磁コイル１９に駆動電流が供給されてから駆動電流が遮断され、その後、駆動電流が０に収束するまでの時間より長い時間とされている。
このように、本実施形態においては、駆動回路３２によって電磁コイル１９に駆動電流が供給され、第２閉弁信号ＴｉｍｇＲによって駆動電流が遮断されて０に達する時間よりも、固定噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)のパルス幅の時間の方が長く設定されている。
また、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)のパルス幅が、電流積分制御部３１の電流積分制御を実行するかどうかの判断を行う比較パルスのパルス幅と同一に設定されているので、電流積分制御を実行してから固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣが発生する。したがって、電流積分制御部３１からの第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲが必ず得られるので、夫々の電磁燃料噴射弁の電気的な構成要素の機差に基づく燃料噴射量のばらつきを抑制することができる。尚、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)のパルス幅は、上述したパルス幅以外に複数備えられていても良い。
次に、上述した制御をマイクロコンピュータで実施した場合の制御フローを説明する。
図９は、図７に示す線形性を確保できる領域でパルス幅制御によって燃料噴射を実行するモードと、線形性を確保できない領域で電流積分制御によって燃料噴射を実行するモードのフローチャートである。例えば、図２における先行する２回の分割噴射パルスＰｄＦはパルス幅制御によって燃料噴射量が決定され、分割噴射パルスＰｄＦに続く固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)は電流積分制御によって燃料噴射量が決定される。
≪ステップＳ１０≫ステップＳ１０においては、内燃機関の回転数、吸入空気量、冷却水温度、燃料圧力や内燃機関の故障状態などの各種動作情報を検出する。これらの動作情報は目標燃料噴射量や、噴射パルスの分割回数等を求めるために使用される。内燃機関の動作情報を検出するとステップＳ１１に移行する。
≪ステップＳ１１≫ステップＳ１１においては、検出された動作情報から目標燃料噴射量や、噴射パルスの分割回数等を求める。目標燃料噴射量は、空気量を回転数で除して得られる基本燃料噴射量に各種補正係数を乗算して求められる。また、分割回数は負荷、空気量、回転数等の変数に対応して決められ、更に分割噴射パルスによる燃料噴射を開始する開弁タイミングも一緒に決められる。このようにステップＳ１１で、目標燃料噴射量、分割回数、開弁タイミング等が決定されると、ステップＳ１２に移行する。
≪ステップＳ１２≫ステップＳ１２においては、目標燃料噴射量、分割回数、開弁タイミング等に基づいて分割噴射パルスのパルス幅が求められる。例えば、本実施形態では図２における２回の分割噴射パルスＰｄＦと、分割噴射パルスＰｄＦに続く１回の分割噴射パルスＰｄＨのようにパルス幅が決定される。この制御量は、初回の分割噴射パルスによる噴射が実行される前に決定される。そして、「吸気行程」、及びこれに跨る「圧縮行程」の初期では２回の分割噴射パルスＰｄＦで燃料噴射が実行され、「圧縮行程」の中半では１回の分割噴射パルスＰｄＨで燃料噴射が実行される。
このように、本実施形態においては、分割噴射パルス演算部３０Ａは、パルス列の演算を初回の分割噴射パルスＰｄＦの噴射を実行する前に行うこととしている。
このような分割噴射を行なう理由は、「吸気行程」で目標燃料量の大部分を噴射して、混合気の状態が希薄で均質な混合気を形成し、「圧縮行程」で微小燃料量を噴射して、点火プラグ周りに部分的に過濃な混合気を形成するためである。
尚、この噴射パターンは典型的な例を示したものであり、均等なパルス幅を有する複数の分割噴射パルスとしても良いことはいうまでもない。分割噴射パルスのパルス幅が決められると、ステップＳ１３に移行する。
≪ステップＳ１３≫ステップＳ１３においては、夫々の分割噴射パルスＰｄＦ、ＰｄＨと、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)のパルス幅が比較される。そして、先行する２回の分割噴射パルスＰｄＦは、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)よりパルス幅が確実に長いフルリフトでの動作なので、パルス幅に基づく制御を行うべくステップＳ１４に移行する。
また、先行する分割噴射パルスＰｄＦに続く分割噴射パルスＰｄＨは、ハーフリフトでの動作であるが、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)よりパルス幅が長い場合と短い場合が存在する。
したがって、分割噴射パルスＰｄＨのパルス幅が固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)より長い場合は、電磁燃料噴射弁の線形性が確保されているので、パルス幅に基づく制御を行うべくステップＳ１４に移行する。一方、分割噴射パルスＰｄＨのパルス幅が固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)より短い場合は、電磁燃料噴射弁の線形性が確保されていないので、電流積分に基づく制御を行うべくステップＳ１６に移行する。
ここで、夫々の分割噴射パルスＰｄＦ、ＰｄＨは、共に固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)のパルス幅と比較されているが、分割噴射パルスＰｄＦは既にフルリフト制御されると判明しているので、分割噴射パルスＰｄＦは、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)と比較しないで、分割噴射パルスＰｄＨだけ固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)と比較することもできる。
≪ステップＳ１４≫ステップＳ１４においては、パルス幅に基づく制御を実行するように、各種の電子制御要素を制御する。例えば、入出力回路(ＩＯ/ＬＳＩ)の出力レジスタに、開弁タイミングＴｉｍｇＯや開弁時間(パルス幅)をセットする。これらの制御量がセットされるとステップＳ１５に移行する。尚、これらのセット工程は夫々の分割噴射パルスＰｄＦ、ＰｄＨに対応して実行される。
≪ステップＳ１５≫ステップＳ１５においては、入出力回路(ＩＯ/ＬＳＩ)の出力レジスタにセットされた開弁タイミングタイミングＴｉｍｇＯや開弁時間(パルス幅)に基づき、夫々の分割噴射パルスＰｄＦ、ＰｄＨに対応して、開弁信号や閉弁信号を駆動回路３２に出力する。上述したステップＳ１１〜Ｓ１５は、通常のパルス幅に基づく制御であるのでこれ以上の説明は省略する。
≪ステップＳ１６≫ステップＳ１３に戻り、夫々の分割噴射パルスＰｄＦ、ＰｄＨと、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)のパルス幅が比較され、分割噴射パルス群の中で分割噴射パルスＰｄＨだけ固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)より短い場合は、電磁燃料噴射弁の線形性が確保されていないので、電流積分に基づく制御を行うべくステップＳ１６を実行する。
ステップＳ１６においては、分割噴射パルスＰｄＨに代えて、開弁タイミングが分割噴射パルスＰｄＨの開弁タイミングＴｉｍｇＯに一致された、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)を入出力回路(ＩＯ/ＬＳＩ)の出力レジスタにセットする。この固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)は、上述したように電流積分制御による第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲより前に電磁コイル１９の駆動電流が遮断されるのを阻止する機能を備えている。
また、この固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)は、上述したように燃料噴射量(Ｆｑ)と噴射パルス幅(Ｔｉ)の流量特性の線形性が確保される「最小燃料噴射量」に対応する時間幅に設定されている。固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の開弁タイミングＴｉｍｇＯや開弁時間(パルス幅)を入出力回路(ＩＯ/ＬＳＩ)の出力レジスタにセットするとステップＳ１７に移行する。
このように、本実施形態では、図２に示すように、分割噴射回数(例えば３回)が予め定められ、1燃焼サイクル中の最終回の分割噴射パルスＰｄＨのパルス幅を少なくとも固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)に置き換えている。これによって、微小燃料噴射量で点火プラグ周りに過濃な混合気を形成することができ、点火プラグによる着火を確実に行うことができる。
≪ステップＳ１７≫ステップＳ１７においては、入出力回路(ＩＯ/ＬＳＩ)の出力レジスタにセットされた開弁タイミングや開弁時間(パルス幅)に基づき、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)に対応して、図４に示すような開弁タイミングＴｉｍｇＯや、第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣに同期した開弁信号や閉弁信号を駆動回路３２に出力する。ステップＳ１７において、開弁信号(開弁タイミングＴｉｍｇＯ)が出力されると、ステップＳ１８に移行する。
≪ステップＳ１８≫ステップＳ１８においては、電流積分に基づく制御を実行する。この制御は図１０に示すような制御フローによって実行されるものであり、詳細な制御については図１０で説明する。そして、電流積分制御が実行されて閉弁タイミングが出力されると、ステップＳ１９に移行する。
≪ステップＳ１９≫ステップＳ１９においては、電流積分制御によって出力された第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲに同期した閉弁信号を駆動回路３２に出力する。駆動回路３２はこの第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲに同期して燃料噴射弁駆動部１６ａ、１６ｂを同時にオフする。尚、この後に駆動回路３２には、ステップＳ１７の実行によって固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣに同期した閉弁信号が到来するが、この第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣに基づく閉弁信号は、既に第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲによる閉弁信号が入力されているので無効とされる。これによって、電流積分制御による燃料噴射制御が確実に実行されることになる。
尚、上述したように、本実施形態では、駆動回路３２は、第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣに基づく第１閉弁信号と第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲに基づく第２閉弁信号の内で、駆動回路３２に早く入力された閉弁タイミングの方を有効とする。
尚、上述した実施形態では、最終の分割噴射パルスＰｄＨをハーフリフト制御するものとし、この最終の分割噴射パルスＰｄＨを固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)に置き換えているが、更には、分割噴射量が予め定めた値以下となった場合の分割噴射パルス、分割噴射回数が予め定めた値以上となった場合の分割噴射パルス、噴射開始タイミング又は噴射完了タイミングが予め定めたタイミングより遅くなった場合の分割噴射パルスは、ハーフリフト制御されるものとして特定できるので、これらの場合の分割噴射パルスを上述した制御ステップと同じように固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)に置き換えることが可能である。当然であるが、ハーフリフト制御される分割噴射パルスは、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)と比較される。
このように、本実施形態においては、分割噴射パルス演算部３０Ａは、分割噴射の回数が予め定めた数以上となった場合の分割噴射パルス、或いは電磁燃料噴射弁の開弁タイミング又は噴射完了タイミングが予め定めたタイミングより遅くなった場合の分割噴射パルスをハーフリフト制御されるものとして、パルス比較部及びパルス変換部によって、分割パルスが固定噴射パルスより短い判断されると、分割パルスを固定噴射パルスに置き換えることができる。
次に、ステップＳ１８における電流積分制御の詳細を図１０に基づき説明する。
≪ステップＳ２０≫ステップＳ２０においては、横軸に要求燃料噴射量、縦軸に目標電流積分値を設定したマップから、要求燃料噴射量に対応した目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔを検索する。ここで、要求燃料噴射量は、分割噴射パルスＰｄＨに対応した要求燃料噴射量であり、この要求燃料噴射量は、電磁燃料噴射弁の機差の影響を受ける微小燃料噴射量である。したがって、電流積分制御によって機差の影響を抑制することが必要である。マップ検索によって目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔが求まると、ステップＳ２１に移行する。
≪ステップＳ２１≫ステップＳ２１においては、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の開弁タイミングＴｉｍｇＯに同期して電磁燃料噴射弁の電磁コイル１９に流れる駆動電流の時間積分を実行する。この電流積分値は、電磁コイル１９に投入される電気エネルギー量を表し、この電流積分値を目標電流積分値に管理することによって、電磁燃料噴射弁の電気的構成要素の機差の影響を低減することができる。現在の電流積分値の演算が完了するとステップＳ２２に移行する。
≪ステップＳ２２≫ステップＳ２２においては、ステップＳ２１で求めた目標電流積分値と、ステップＳ２２で求めた時々刻々増加していく電流積分値とを比較する。電流積分値が目標電流積分値に到達していない場合は、再びステップＳ２１、Ｓ２２の制御ステップを実行する。一方、電流積分値が目標電流積分値に到達している場合は、電磁コイル１９に目標の電気エネルギー量が投入されたものと見做して、ステップＳ２３に移行する。
≪ステップＳ２３≫ステップＳ２３においては、電磁コイル１９に目標とする電気エネルギー量が投入されたとして第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲを出力する。尚、上述したように目標とする電気エネルギー量は、分割噴射パルスＰｄＨに対応した要求燃料噴射量と実質的に等価な関係である。第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲは、図９のステップＳ１９によって閉弁信号として駆動回路３２に出力され、燃料噴射弁駆動部１６ａ、１６ｂを同時にオフする。
このように、本実施形態においては、１燃焼サイクルに必要な目標燃料噴射量を所定の分割回数に分割して複数の分割噴射パルスＰｄＦ、ＰｄＨを形成する分割噴射パルス演算部３０Ａと、分割噴射パルスと所定の予め定めた固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の夫々のパルス幅を比較し、分割噴射パルスの方が短いと判断されると、短いと判断された分割噴射パルスを、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)に置き換えるパルス変換部と、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)が発生している期間Ｔ(Ｆｉｘ)内において、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の開弁タイミングＴｉｍｇＯに同期して電磁コイル１９に供給される駆動電流の電流積分値ＩＳを求め、この電流積分値ＩＳが予め定められた所定の目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに達すると、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の閉弁タイミングＴｉｍｇＣより早い時期に閉弁タイミングを発生する電流積分制御部３１と、固定分割噴射パルスの開弁タイミングに同期して電磁コイルに駆動電流を供給すると共に、固定分割噴射パルＰｄＨ(Ｆｉｘ)スによる閉弁タイミングＴｉｍｇＣと電流積分制御部３１による閉弁タイミングＴｉｍｇＲの内で早い時期の閉弁タイミングに同期して電磁コイルの駆動電流を遮断する駆動回路３２とを備えている。
以上のように本実施形態によれば、所定の一定の時間幅を有する固定噴射パルスの開弁タイミングに同期して、電磁燃料噴射弁の電磁コイル１９に供給される駆動電流の積分値を求め、この電流積分値が予め定められた所定の目標電流積分値に達すると、閉弁タイミングを発生して電磁コイル１９への駆動電流を遮断し、この駆動電流が遮断された後に限って固定噴射パルスの閉弁タイミングを発生するようにした。
これによれば、電磁コイル１９に与えられる電流積分値が予め定められた所定の目標電流積分値に達した後に限って固定噴射パルスの閉弁タイミングが発生されるため、電流積分値が目標電流積分値に確実に達した時点で、必ず電磁燃料噴射弁が閉弁動作に移行するので、燃料噴射量のばらつきを抑制でき排気性能や燃費性能を向上することが可能となる。
次に本発明の第２の実施形態について、図１１〜図１４を用いて説明する。第１の実施形態では目標電流積分値と実際の電流積分値とを比較し、夫々の積分値が一致すると閉弁信号を発生する方式としたが、第２の実施形態では電流積分値比較部を備えない方式を提案するものである。
図１１に示す燃料噴射制御装置は、基本的には第１の実施形態の構成を基礎としているので、図５に示す構成要件と同じ構成要件については説明を省略する。
図１１においては、電流積分値比較部３１Ｃに代えてΔＴｐｅａｋ演算部３１Ｄを新たに設ける構成とした。このΔＴｐｅａｋ演算部３１Ｄは、標準(基準)となる電磁燃料噴射弁を用いた場合における、電流積分値が目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに達するまでの目標到達時間と、実際の電磁燃料噴射弁１８における、電流積分値が目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに達するまでの実到達時間との時間差を求める機能を備えている。この時間差は電磁燃料噴射弁の機差を表している。
ΔＴｐｅａｋ演算部３１Ｄで求められた時間差は、燃料噴射駆動波形指令部３３に送られ、電流積分制御による閉弁タイミングを決定する。ここで、ΔＴｐｅａｋ演算部３１Ｄと燃料噴射駆動波形指令部３３は、「駆動電流遮断部」として機能する。この閉弁タイミングは、標準(基準)となる電磁燃料噴射弁を用いた場合の目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに達するまでの目標電流供給時間に、時間差である「補正時間」を減算、或いは加算して実電流供給時間を求め、固定分割噴射パルスのＰｄＨ(Ｆｉｘ)の開弁タイミングＴｉｍｇＯを起点として駆動電流を流し、求められた実電流供給時間を経過した時点を第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲとするものである。これによって、電流積分比較部を使用しないで、第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲを得ることができる。
図１２、図１３は、ΔＴｐｅａｋ演算部３１Ｄによる時間差を求める方法を示している。図１２において、ΔＴｐｅａｋ演算部３１Ｄには、目標電流積分値演算部３１Ａから目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔが入力され、電流積分値演算部３１Ｂから、電磁燃料噴射弁１８の電磁コイル１９に供給される駆動電流の時々刻々の駆動電流が積分された電流積分値ＩＳが入力されている。
目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔ、及び電流積分値ＩＳは、標準(基準)となる電磁燃料噴射弁の電磁コイル１９に駆動電流を流した時に、その積分値が目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに到達する目標到達時間Ｔｒｅｘｍと、実際の電磁燃料噴射弁１８による目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに達するまでの実到達時間Ｔｒａｃｔを求めるために入力されている。
図１３は、ΔＴｐｅａｋ演算部３１Ｄにおける、２個の電磁燃料噴射弁１８ａ、１８ｂによる、時間差ΔＴｐｅａｋの求め方を示している。標準(基準)となる電磁燃料噴射弁の電磁コイル１９に駆動電流を流した時に、その積分値ＩＳｅｘｍが目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに到達する時間を目標到達時間Ｔｒｅｘｍとする。そして、所定の演算タイミングＴｅが到来した時点で、電磁燃料噴射弁１８ａ、１８ｂの電磁コイル１９に流れる駆動電流の積分値ＩＳｒａｃｔ−ａ(電磁燃料噴射弁１８ａ)と、ＩＳｒａｃｔ−ｂ(電磁燃料噴射弁１８ｂ)が求まる。
積分値ＩＳｒａｃｔ−ａと、積分値ＩＳｒａｃｔ−ｂが求まると、夫々の積分特性の傾きがわかるので、積分値ＩＳｒａｃｔ−ａと積分値ＩＳｒａｃｔ−ｂが、目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに到達する実到着時間Ｔｒａｃｔ−ａと実到着時間Ｔｒａｃｔ−ｂを推定することができる。
このように、目標到達時間Ｔｒｅｘｍに対して、電磁燃料噴射弁１８ａの実到着時間Ｔｒａｃｔ−ａは、時間差ΔＴｐｅａｋ−ａだけ短くなっており、電磁燃料噴射弁１８ｂの実到着時間Ｔｒａｃｔ−ｂは、時間差ΔＴｐｅａｋ−ｂだけ長くなっている。したがって、目標到達時間Ｔｒｅｘｍと夫々の電磁燃料噴射弁の実到達時間Ｔｒａｃｔを比較することで、時間差ΔＴｐｅａｋを求めることができる。この時間差ΔＴｐｅａｋは電磁燃料噴射弁の機差を表している。また、機差は電磁燃料噴射弁１８毎に異なるので、時間差ΔＴｐｅａｋは夫々の電磁燃料噴射弁１８毎に演算されて求められる。
図１２に戻り、時間差ΔＴｐｅａｋは燃料噴射駆動波形指令部３３に入力されて第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲが求めるが、この場合は実電流供給時間を求めることになる。ここで、燃料噴射駆動波形指令部３３には目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔが入力されており、この目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに対応した目標電流供給時間が設定される。目標電流供給時間は、目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに対応しており、これも適合手法(マッチング)やシミュレーションによって、予め決められている。
したがって、例えば、電磁燃料噴射弁１８ａにおいては、実電流供給時間は「目標電流供給時間−ΔＴｐｅａｋ−ａ」で求まり、また、電磁燃料噴射弁１８ｂにおいては、実電流供給時間は「目標電流供給時間＋ΔＴｐｅａｋ−ｂ」で求まる。これによって、電磁燃料噴射弁１８の第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲを求めることができる。
そして、図１１にある通り、燃料噴射パルス信号演算部３０からのパルス列は、実施例１と同様に駆動回路３２に出力されるが、分割噴射パルスＰｄＨのパルス幅が固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)より短いと電流積分制御を実行する。尚、以下の説明ではハーフリフト制御される固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)について説明する。
図１２において、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)が出力されると、これに同期して燃料噴射駆動波形指令部３３では駆動電流プロファイルに基づき電磁コイル１９の駆動電流を制御する。また、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)が出力されると、実施例１と同様に電流積分制御が実行され、上述したようにΔＴｐｅａｋ演算部３１Ｄによって時間差ΔＴｐｅａｋが求められる。この時間差ΔＴｐｅａｋは、燃料噴射駆動波形指令部３３に入力され、上述したように目標電流供給時間に時間差ΔＴｐｅａｋが減算、或いは加算されて実電流供給時間が求められる。
次に、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の開弁タイミングＴｉｍｇＯを起点として、求められた実電流供給時間の間に亘って駆動電流を供給し、実電流供給時間が経過した時点ｄで第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲと見做して駆動電流を遮断する。もちろん、この第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲの後に、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣの閉弁信号は駆動回路３２に到来するのは、実施例１と同様である。
このように、本実施形態では、駆動電流遮断部(燃料噴射駆動波形指令部)３３は、開弁信号ＴｉｍｇＯに同期して電磁コイル１９に供給される駆動電流の電流積分値を求め、この電流積分値に基づいて電磁コイル１９に供給される駆動電流の電流供給時間を求め、開弁信号ＴｉｍｇＯに同期して電磁コイル１９に供給される駆動電流の通電時間が電流供給時間に達すると、第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲを発生して第２閉弁信号を駆動回路３２に供給する。
更に、本実施形態では、駆動電流遮断部は、電磁燃料噴射弁１８から噴射される要求燃料噴射量に対応した目標電流積分値から求められる目標電流供給時間Ｔｒｅｘｍと、開弁信号ＴｉｍｇＯに同期して電磁コイル１９に供給される駆動電流の電流積分値ＩＳから求められる補正時間ΔＴｐｅａｋとから、電磁コイル１９に供給される駆動電流の電流供給時間を求め、開弁信号ＴｉｍｇＯに同期して電磁コイル１９に供給される駆動電流の通電時間が電流供給時間に達すると、第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲを発生して第２閉弁信号を前記駆動回路３２に供給する。
次に、上述した図１２、図１３に示す動作をマイクロコンピュータによって実行する制御フローを図１４に基づき説明するが、詳細な説明は上述した通りであるので、以下では簡単にその制御ステップを説明する。
≪ステップＳ３０≫ステップＳ３０においては、横軸に要求燃料噴射量、縦軸に目標電流積分値を設定したマップから、要求燃料噴射量に対応した目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔを検索する。ここで、要求燃料噴射量は、分割噴射パルスＰｄＨに対応した要求燃料噴射量であり、この要求燃料噴射量は、電磁燃料噴射弁１８の機差の影響を受ける微小燃料噴射量である。マップ検索によって目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔが求まると、ステップＳ３１に移行する。
≪ステップＳ３１≫ステップＳ３１においては、標準(基準)となる電磁燃料噴射弁１８の電磁コイル１９に駆動電流を流した時に、その積分値が目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに到達する目標到達時間Ｔｒｅｘｍを求める。これは、適合手法(マッチング)やシミュレーションによって予め求められている。目標到達時間が求まると、ステップＳ３２に移行する。
≪ステップＳ３２≫ステップＳ３２においては、電磁燃料噴射弁１８の電磁コイル１９に供給されている駆動電流を時々刻々積分していき、その積分値を検出する。積分動作を継続しながら次のステップＳ３２に移行する。
≪ステップＳ３３≫ステップＳ３３においては、現時点の演算タイミングＴｅで、電磁燃料噴射弁１８の電磁コイル１９に流れる駆動電流の積分値ＩＳｒａｃｔから積分値特性の傾きを演算し、この積分値ＩＳｒａｃｔが、目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに到達する実到着時間Ｔｒａｃｔを推定する。実到着時間Ｔｒａｃｔの推定が完了するとステップＳ３４に移行する。
≪ステップＳ３４≫ステップＳ３４においては、目標到達時間Ｔｒｅｘｍに対して、電磁燃料噴射弁１８の実到着時間Ｔｒａｃｔは、時間差ΔＴｐｅａｋだけ変動している。目標到達時間Ｔｒｅｘｍと電磁燃料噴射弁１８の実到達時間Ｔｒａｃｔを比較することで、時間差ΔＴｐｅａｋを求める。この時間差ΔＴｐｅａｋは電磁燃料噴射弁１８の機差を表しており、この場合、時間差ΔＴｐｅａｋは夫々の電磁燃料噴射弁１８毎に演算されて求められる。
≪ステップＳ３５≫ステップＳ３５においては、目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに対応した目標電流供給時間が演算される。この目標電流供給時間も適合手法(マッチング)やシミュレーションによって予め求められている。目標電流供給時間が求まると、ステップＳ３６に移行する。
≪ステップＳ３６≫ステップＳ３６においては、ステップＳ３５で求められた目標電流積分値ＩＳｔｒｇｔに対応した目標電流供給時間に、時間差ΔＴｐｅａｋを減算、或いは加算して実電流供給時間を求める。この実電流供給時間は実施例１と同様に、夫々の電磁燃料噴射弁の機差を抑制する方向に補正されている。実電流供給時間が求まるとステップＳ３７に移行する。
≪ステップＳ３７≫ステップＳ３７おいては、固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の開弁タイミングＴｉｍｇＯからの経過時間が実電流供給時間を超えているかどうかを判定する。実電流供給時間を超えていないと判定されると再びステップＳ３７を実行し、実電流供給時間を超えたと判定されるとステップＳ３８に移行する。
≪ステップＳ３８≫ステップＳ３８においては、駆動電流が実電流供給時間に亘って供給されたので、第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲを出力してエンドに抜ける。尚、駆動回路３２はこの第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲに同期して燃料噴射弁駆動部１６ａ、１６ｂを同時にオフする。尚、この後に駆動回路３２には、実施例１(ステップＳ１７)と同様に固定分割噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣに同期した閉弁信号が到来するが、この第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣに基づく閉弁信号は、既に第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲによる閉弁信号が入力されているので無効とされる。これによって、電流積分制御による燃料噴射制御が確実に実行されることになる。
このように、本実施形態ではハードウエアの電流積分比較部を使用しないで、実施例１と同様の制御を実施できる。
尚、上述の第１及び第２の実施形態においては、固定分割噴射パルスとして、線形性を確保できる最小燃料量に対応するパルス幅に設定しているが、場合によってはハーフリフト制御におけるパルス幅に設定することも可能である。この場合は、電磁燃料噴射弁の駆動電流、或いは駆動電圧からハーフリフト制御されることを判断するか、或いは弁体の挙動を直接検出してハーフリフト制御されることを判断し、ハーフリフト制御されると判定、又は推定した場合に、ハーフリフト制御における最も大きいパルス幅に設定することができる。
このように、電磁燃料噴射弁を駆動する噴射パルス形成部として、フルリフト制御における噴射パルスを生成するパルス生成部３０Ａと、ハーフリフト制御における電磁燃料噴射弁の電磁コイルに駆動電流を供給する開弁タイミングと、電磁コイルへの駆動電流を遮断する第１閉弁タイミングを有する固定噴射パルスを生成する固定噴射パルス生成部３０Ａとを設け、ハーフリフト制御を実行するために固定噴射パルス生成部３０Ａによって固定噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)が発生されている期間Ｔ(Ｆｉｘ)内において、固定噴射パルスパルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の開弁タイミングＴｉｍｇＯに応答して電磁コイル１９に供給される駆動電流の電気エネルギー量ＩＳを求め、この電気エネルギー量が予め定められた所定の目標電気エネルギー量ＩＳｔｒｇｔに達すると、固定噴射パルスＰｄＨ(Ｆｉｘ)の第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣとは別の第２閉弁タイミングＴｉｍｇＲを発生して、第１閉弁タイミングＴｉｍｇＣより前に電磁コイルへの駆動電流を遮断する駆動電流遮断部３１とを備えている。
また、上述した実施形態においては、噴射パルスを分割噴射パルスとして説明したが、アイドル回転数を低くしていった場合等では、燃料噴射量が微小燃料噴射量となることもあるので、分割噴射パルスに限定されないものである。したがって、この場合は固定分割噴射パルスではなく、固定噴射パルスと定義されることになる。
以上述べた通り、本発明においては、電磁燃料噴射弁の電磁コイルに駆動電流を供給する開弁タイミングと、電磁コイルへの駆動電流を遮断する第１閉弁タイミングを有する固定噴射パルスを生成する固定噴射パルス生成部と、固定噴射パルスが発生している期間において、固定噴射パルスの開弁タイミングに応答して電磁コイルに供給される駆動電流の電気エネルギー量を求め、この電気エネルギー量が予め定められた所定の目標電気エネルギー量に達すると、固定噴射パルスの第１閉弁タイミングとは別の第２閉弁タイミングを発生して、第１閉弁タイミングより前に電磁コイルへの駆動電流を遮断する駆動電流遮断部を備えた構成とした。
これによれば、電磁コイルに与えられる電気エネルギー量が、予め定められた所定の目標電気エネルギー量に達して第２閉弁タイミングが発生した後に限って固定噴射パルスの第１閉弁タイミングが発生される。このため、電気エネルギー量が目標電気エネルギー量に確実に達した時点で、必ず電磁燃料噴射弁が閉弁動作に移行するので、燃料噴射量のばらつきを抑制でき排気性能や燃費性能を向上することが可能となる。
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例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。
１０…燃料噴射制御装置、１１…動作状態検出部、１５…高電圧生成部、１６ａ、１６ｂ…燃料噴射弁駆動部、１７…マイクロコンピュータ、１８…電磁燃料噴射弁、１９…ヒューズ、２０…電源リレー、２１…バッテリ電源、３０…燃料噴射パルス信号演算部、３０Ａ…分割噴射パルス演算部、３０Ｂ…固定分割噴射パルス演算部、３０Ｃ…パルス幅・電流積分決定部、３１…電流積分制御部、３１Ａ…目標電流積分値演算部、３１Ｂ…電流積分値演算部、３１Ｃ…電流積分値比較部、３２…駆動回路。

Claims (11)

  1. 内燃機関に燃料を供給する電磁燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置において、
    前記電磁燃料噴射弁を駆動する噴射パルスとして、前記電磁燃料噴射弁の電磁コイルに駆動電流を供給する開弁タイミングと、前記電磁コイルの駆動電流を遮断する第１閉弁タイミングを有する固定噴射パルスを生成する固定噴射パルス生成部と、
    前記固定噴射パルスが発生している期間内において、前記固定噴射パルスの前記開弁タイミングに応答して前記電磁コイルに供給される駆動電流の電気エネルギー量を求め、この電気エネルギー量が予め定められた所定の目標電気エネルギー量に達すると、前記固定噴射パルスの前記第１閉弁タイミングとは別の第２閉弁タイミングを発生して、前記第１閉弁タイミングより前に前記電磁コイルの駆動電流を遮断する駆動電流遮断部とを備え、
    前記固定噴射パルス生成部は、前記開弁タイミングに基づく開弁信号と、前記第１閉弁タイミングに基づく第１閉弁信号とを駆動回路に供給し、前記駆動回路は、前記開弁信号に応答して駆動電流を前記電磁コイルに供給し、
    前記駆動電流遮断部は、前記開弁信号に応答して前記電磁コイルに供給される駆動電流の電気エネルギー量を求め、この電気エネルギー量が予め定められた所定の目標電気エネルギー量に達すると、前記第２閉弁タイミングに基づく第２閉弁信号を前記第１閉弁信号より前に前記駆動回路に供給して前記電磁コイルへの駆動電流を遮断すると共に、
    更に、前記駆動電流遮断部は、前記開弁信号に同期して前記電磁コイルに供給される駆動電流の電流積分値を求め、この電流積分値に基づいて前記電磁コイルに供給される駆動電流の電流供給時間を求め、前記開弁信号に同期して前記電磁コイルに供給される駆動電流の通電時間が前記電流供給時間に達すると、前記第２閉弁タイミングを発生して前記第２閉弁信号を前記駆動回路に供給することを特徴とする燃料噴射制御装置。
  2. 請求項１に記載の燃料噴射制御装置において、
    前記駆動電流遮断部は、前記電磁燃料噴射弁から噴射される要求燃料噴射量に対応した目標電流積分値から求められる目標電流供給時間と前記電磁コイルに供給される駆動電流の前記電流積分値から求められる補正時間とから、前記電磁コイルに供給される駆動電流の電流供給時間を求め、前記開弁信号に同期して前記電磁コイルに供給される駆動電流の通電時間が前記電流供給時間に達すると、前記第２閉弁タイミングを発生して前記第２閉弁信号を前記駆動回路に供給することを特徴とする燃料噴射制御装置。
  3. 請求項２に記載の燃料噴射制御装置において、
    前記目標電流積分値は、標準となる前記電磁燃料噴射弁における予め求めた要求燃料噴射量に対応する目標電流積分値が記憶されたマップから求められることを特徴とする燃料噴射制御装置。
  4. 請求項２〜３のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置において、
    １燃焼サイクルに必要な目標燃料噴射量を所定の分割回数に分割して複数の分割噴射パルスを形成する分割噴射パルス演算部と、
    前記分割噴射パルスと所定の予め定めた１つ以上の比較パルスの夫々のパルス幅を比較するパルス比較部と、
    前記パルス比較部によって前記分割噴射パルスの方が短いと判断されると、短いと判断された前記分割噴射パルスを、前記固定噴射パルス生成部からの前記固定噴射パルスに置き換えるパルス変換部とを備えていることを特徴とする燃料噴射制御装置。
  5. 請求項４に記載の燃料噴射制御装置において、
    前記パルス比較部で比較される前記比較パルスのパルス幅は、燃料噴射量と噴射パルス幅の流量特性で、線形性が確保される「最小燃料噴射量」に対応する時間幅に設定されていることを特徴とする燃料噴射制御装置。
  6. 請求項５に記載の燃料噴射制御装置において、
    前記比較パルスのパルス幅と前記固定噴射パルスのパルス幅は同一に設定されていることを特徴とする燃料噴射制御装置。
  7. 請求項５に記載の燃料噴射制御装置において、
    前記駆動回路によって前記電磁コイルに駆動電流が供給され、前記第２閉弁信号によって駆動電流が遮断されて駆動電流が０に達する時間よりも、前記固定噴射パルスのパルス幅の時間の方が長く設定されていることを特徴とする燃料噴射制御装置。
  8. 請求項４に記載の燃料噴射制御装置において、
    前記パルス変換部は、前記電磁燃料噴射弁がフルリフト制御される前記分割噴射パルスと、これに続くハーフリフト制御される前記分割噴射パルスからなるパルス列を生成し、
    前記パルス変換部は、前記パルス列の最後のハーフリフト制御される前記分割噴射パルスが前記固定噴射パルスより短いと判断されると、最後のハーフリフト制御される前記分割噴射パルスを前記固定噴射パルスに置き換えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
  9. 請求項４に記載の燃料噴射制御装置において、
    前記分割噴射パルス演算部は、分割噴射の回数が予め定めた数以上となった場合の前記分割噴射パルス、或いは前記電磁燃料噴射弁の前記開弁タイミング又は噴射完了タイミングが予め定めたタイミングより遅くなった場合の前記分割噴射パルスを、ハーフリフト制御されるものとし、
    前記パルス比較部及び前記パルス変換部は、前記分割噴射パルスが前記固定噴射パルスより短い判断されると、前記分割噴射パルスを前記固定噴射パルスに置き換えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
  10. 請求項８に記載の燃料噴射制御装置において、
    前記分割噴射パルス演算部は、前記パルス列の演算を初回の前記分割噴射パルスの噴射を実行する前に行うことを特徴とする燃料噴射制御装置。
  11. 内燃機関に燃料を供給する電磁燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置において、
    １燃焼サイクルに必要な目標燃料噴射量を所定の分割回数に分割して複数の分割噴射パルスを形成する分割噴射パルス演算部と、
    前記分割噴射パルスと所定の予め定めた固定分割噴射パルスの夫々のパルス幅を比較し、前記分割噴射パルスの方が短いと判断されると、短いと判断された前記分割噴射パルスを、前記固定分割噴射パルスに置き換えるパルス変換部と、
    前記固定分割噴射パルスが発生している期間内において、前記固定分割噴射パルスの開弁タイミングに同期して電磁コイルに供給される駆動電流の電流積分値を求め、この電流積分値が予め定められた所定の目標電流積分値に達すると、前記固定分割噴射パルスの閉弁タイミングより早い時期に閉弁タイミングを発生する駆動電流遮断部と、
    前記固定分割噴射パルスの前記開弁タイミングに同期して前記電磁コイルに駆動電流を供給すると共に、前記固定分割噴射パルスによる前記閉弁タイミングと前記駆動電流遮断部による前記閉弁タイミングの内で早い方の前記閉弁タイミングに同期して前記電磁コイルの駆動電流を遮断する駆動回路とを備えたことを特徴とする燃料噴射制御装置。
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