JP7006155B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

車両等に搭載される内燃機関の各気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射弁では、燃料噴射弁本体への通電時期及び通電時間を制御して弁体（ニードル）を開弁方向に駆動させることで燃料噴射時期及び燃料噴射量が制御される（例えば特許文献１参照）。

特開２０１６－７５１７１号公報

ここで、上述した燃料噴射においては、通電を終了して弁体を閉弁状態へ復帰させた後に、燃料噴射に係る動作の影響が残ることがある。この影響として、ソレノイドタイプの燃料噴射弁が採用された構成においては弁体の復帰後も磁束が残り磁束（残留磁束）が消えるまでにある程度の期間を要することが考えられる。このような影響は、要求噴射量と実際の噴射量との誤差を小さくして燃料噴射量の適正化を図る上で妨げになる。このように、燃料噴射量の適正化を図る上で、燃料噴射制御には未だ改善の余地がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、適正なる燃料噴射制御を実施することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段について記載する。

本発明は、内燃機関において燃料を噴射する電磁駆動式の燃料噴射弁を備える燃料噴射システムに適用され、前記燃料噴射弁の通電制御により燃料噴射量を制御する燃料噴射制御装置であって、前記燃料噴射弁への駆動指令に対する通電電流の変化を通電特性として取得する特性取得部と、前記特性取得部により取得した通電特性に基づいて、前記燃料噴射弁の通電制御に関する補正値を算出する補正値算出部と、前記燃料噴射弁における先の燃料噴射からの残留磁束の大きさを示すパラメータを取得するパラメータ取得部と、前記補正値算出部により算出された前記補正値、又は当該補正値における前記残留磁束の影響を示す影響量と、前記パラメータ取得部により取得された前記パラメータとを記憶部に記憶する記憶処理部と、を備える。

先の燃料噴射によって発生した磁束の影響が次の燃料噴射に及ぶ場合には、燃料噴射弁への駆動指令に対する通電電流の変化を示す通電特性に影響が及び、さらにはその通電特性に基づいて算出される補正値（すなわち燃料噴射弁の通電制御に関する補正値）に影響が及ぶ。かかる場合には、上記補正値を用いて燃料噴射弁の通電制御を実施する際に制御精度の低下が懸念される。この点、燃料噴射弁における先の燃料噴射からの残留磁束の大きさを示すパラメータを取得するとともに、噴射制御用の補正値、又は当該補正値における残留磁束の影響を示す影響量と、残留磁束のパラメータとを記憶部に記憶するようにしたため、残留磁束の影響が生じていても、補正値を適正に用いつつ、適正なる燃料噴射制御を実施することができる。

第１実施形態におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図。 燃料噴射弁の構成及び状態を示す図。 燃料噴射弁の駆動動作を説明するためのタイミングチャート。 燃料噴射弁の通電特性の違いを示すタイミングチャート。 残留磁束の影響を例示するタイミングチャート。 学習処理を示すフローチャート。 影響量とインターバル時間との関係を示す図。 噴射制御処理を示すフローチャート。 学習の流れを例示したタイミングチャート。 第２実施形態における学習処理を示すフローチャート。 学習値の記憶領域を示す図。 第２実施形態における噴射制御処理を示すフローチャート。 別の形態における記憶領域を示す図。

以下、本発明の燃料噴射制御装置を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態は、車両用のガソリンエンジンを制御する制御システムとして具体化している。まず、図１に基づいてエンジン制御システムの概略構成を説明する。

筒内噴射式の多気筒内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。

スロットルバルブ１６の下流側にはサージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒２１に空気を導入する吸気マニホールド２０が接続され、エンジン１１の各気筒２１には、それぞれ筒内に燃料を直接噴射する電磁式の燃料噴射弁３０が取り付けられている。エンジン１１のシリンダヘッドには、気筒２１ごとに点火プラグ２２が取り付けられており、各気筒２１の点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。

エンジン１１の排気管２３には、排出ガスに基づいて混合気の空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。

エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、ノッキングを検出するノックセンサ２７が取り付けられている。クランク軸２８の外周側には、クランク軸２８が所定クランク角回転するごとにパルス信号を出力するクランク角センサ２９が取り付けられ、このクランク角センサ２９のクランク角信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

これら各種センサの出力はＥＣＵ４０に入力される。ＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータを主体として構成された電子制御ユニットであり、各種センサの検出信号を用いてエンジン１１の各種制御を実施する。ＥＣＵ４０は、エンジン運転状態に応じた燃料噴射量を算出して燃料噴射弁３０の燃料噴射を制御するとともに、点火プラグ２２の点火時期を制御する。これら点火プラグ２２や燃料噴射弁３０には車載のバッテリ５１から電力が供給される。

ＥＣＵ４０は、エンジン制御用のマイコン４１（エンジン１１の制御用のマイクロコンピュータ）や、データバックアップ用のメモリ４２、インジェクタ駆動用の電子駆動装置（ＥＤＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４３等から構成されている。マイコン４１は、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度やエンジン負荷等）に応じて要求噴射量を算出するとともに、この要求噴射量に基づき算出される噴射時間から噴射パルスを生成し、ＥＤＵ４３に出力する。ＥＤＵ４３では、噴射パルスに応じて燃料噴射弁３０を開弁駆動して、要求噴射量分の燃料を噴射させる。マイコン４１が「燃料噴射制御装置」に相当する。メモリ４２は、ＩＧスイッチのオフ後にも記憶内容を保持することが可能なバックアップＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ等の記憶部である。

ＥＤＵ４３には、駆動ＩＣ４５、低圧電源部４６、高圧電源部４７、電圧切替回路４８、電流検出回路４９が設けられている。電圧切替回路４８は、各気筒２１の燃料噴射弁３０に印加される駆動用電圧を高電圧Ｖ２と低電圧Ｖ１とで切り替える回路であり、具体的には、図示しないスイッチング素子のオンオフにより、低圧電源部４６と高圧電源部４７とのいずれかから燃料噴射弁３０のコイルに対して駆動電流を供給させるものとなっている。低圧電源部４６は、バッテリ５１のバッテリ電圧（低電圧Ｖ１）を燃料噴射弁３０に印加する低電圧出力回路を有している。高圧電源部４７は、バッテリ電圧を所定の高電圧（例えば４０Ｖ～７０Ｖ）となるように昇圧した高電圧Ｖ２（昇圧電圧）を燃料噴射弁３０に印加する高電圧出力回路（昇圧回路）を有してなり、それら高電圧出力回路は燃料噴射弁３０毎に設けられている。

噴射パルスにより燃料噴射弁３０が開弁駆動される際には、燃料噴射弁３０に対して低電圧Ｖ１と高電圧Ｖ２とが時系列で切り替えられて印加されるようになっている。この場合、開弁初期には高電圧Ｖ２が印加されることで燃料噴射弁３０の開弁応答性が確保され、それに引き続いて低電圧Ｖ１が印加されることで燃料噴射弁３０の開弁状態が保持される。

電流検出回路４９は、燃料噴射弁３０の開弁駆動時における通電電流を検出するものであり、その検出結果は駆動ＩＣ４５に逐次出力される。電流検出回路４９は周知構成であればよく、例えばシャント抵抗と比較器とを有するものとなっている。

ここで、図２を参照して燃料噴射弁３０について説明する。燃料噴射弁３０は、通電により電磁力を生じさせるコイル３１と、その電磁力によってプランジャ３２（可動コア）と一体的に駆動されるニードル３３（弁体）と、プランジャ３２を閉弁方向へ付勢するバネ部材３４、ニードル３３等を収容するボディ３５とを有してなる。ボディ３５は磁性体であり、燃料噴射弁３０における磁気回路を構成している。

噴射パルスの立ち上がりに伴いコイル３１の通電が開始されると、プランジャ３２及びニードル３３がバネ部材３４の付勢力に抗して開弁位置に移動する。これにより、ボディ３５の噴孔３６からニードル３３が離間して燃料噴射弁３０が開弁状態となり、燃料噴射が行われる。噴射パルスの立ち下がりに伴いコイル３１の通電が停止されると、バネ部材３４の付勢力によりプランジャ３２及びニードル３３が閉弁位置に戻ることで燃料噴射弁３０が閉弁状態となり、燃料噴射が停止される。以下の説明では、プランジャ３２がストッパに当たってそれ以上の開弁方向への移動が制限される位置を、ニードル３３の「フルリフト位置」と称する。

なお、ボディ３５には、ニードル３３を収容する収容室３７と、内部の燃料圧力の変化に応じて開弁方向及び閉弁方向に摺動するコマンドピストンを収容する圧力制御室３８とが設けられている。コマンドピストンを介してプランジャ３２に燃料圧力を作用させることによりニードル３３を閉弁方向へ付勢している。このように、燃料圧力を利用してニードル３３を閉弁位置に付勢する構成においては、燃料圧力（燃圧）が高くなるほど燃料噴射時の開弁応答性が低下する。要求噴射量に対する噴射パルスを決定する際には、燃圧に応じて噴射パルスが調整される。

次に、図３を参照し、駆動ＩＣ４５及び電圧切替回路４８により噴射パルスに基づき実施される燃料噴射弁３０の駆動動作を説明する。

時刻ｔａ１では、噴射パルスの立ち上がりに伴い高電圧Ｖ２が燃料噴射弁３０に印加される。時刻ｔａ２において、駆動電流が、あらかじめ定めた目標ピーク値Ｉｐに到達すると、高電圧Ｖ２の印加が停止される。このとき、駆動電流が目標ピーク値Ｉｐに到達するタイミング又はその前後のタイミングにおいてニードルリフトが開始され、そのニードルリフトに伴い燃料噴射が開始される。駆動電流が目標ピーク値Ｉｐに到達したか否かの判定は、電流検出回路４９により検出された検出電流に基づいて実施される。つまり、昇圧期間（ｔａ１～ｔａ２）では、駆動ＩＣ４５において検出電流がＩｐ以上になったか否かが判定され、検出電流≧目標ピーク値Ｉｐになった時点で、電圧切替回路４８により印加電圧の切替（Ｖ２印加停止）が実施される。

時刻ｔａ３では、バッテリ電圧である低電圧Ｖ１が燃料噴射弁３０に印加される。これにより、ニードル３３がフルリフト位置に到達した後においてそのフルリフト状態が維持され、燃料噴射が継続されることとなる。その後、時刻ｔａ５で噴射パルスがオフになると、燃料噴射弁３０への電圧印加が停止され、駆動電流がゼロになる。そして、燃料噴射弁３０のコイル通電の停止に伴いニードルリフトが終了され、それに合わせて燃料噴射が停止される。

ここで、燃料噴射弁３０の動きについては個体差、経時劣化、温度等の影響を受ける。このような影響によって実際の噴射量が要求噴射量からずれることは、燃料噴射量の適正化を図る上で妨げになる。そこで、本実施形態においては、燃料噴射弁３０への駆動指令に対する通電電流の変化である通電特性に基づいて補正値を算出し、その補正値を用いて噴射パルスの幅を増減させることにより、燃料噴射量の過不足を軽減している。具体的には、図４の例に示すように、燃料噴射弁３０の駆動電流が、実線で示す目標波形に対して２点鎖線で示す実波形に変化している場合、その両者を比較すると、高電圧印加時（すなわち通電開始時）の電流立ち上がり区間での傾きや、電流立ち上がり区間での電流積算値、所定電流（例えばピーク電流）に到達するまでの時間、所定時間経過時における駆動電流の大きさがそれぞれ互いに相違する。かかる場合、予め定めた標準波形である目標波形との差を解消すべく、上述した電流の傾きや電流積算値、所定電流の到達時間等をパラメータとして補正値が設定される。例えば、噴射量が不足する場合には噴射パルスの出力時間が延長され、噴射量が過剰となる場合には噴射パルスの出力時間が短縮されるようにして補正値が設定される。

電磁駆動式の燃料噴射弁３０においては、通電に伴って磁束が発生する。この磁束は、電流値の上昇に伴って増大し、電流値に対応した値に収束する（例えば時刻ｔａ４～ｔａ５参照）。このようにして発生した磁束は、通電終了後も直ちに消失することはなくコイル３１など燃料噴射弁３０内の磁性材料部分に残った状態となり、時間の経過に伴って徐々に減少する。そして、ニードル３３が閉弁位置に復帰した時刻ｔａ６の後の時刻ｔａ７にて消失する。以下の説明では、通電終了後に残留する磁束を残留磁束と称する。

先の噴射が終了してから次の噴射が開始されるまでの時間が残留磁束の消失に必要な所要時間（数ｍｓｅｃ～数十ｍｓｅｃ）以下である場合には残留磁束の影響が次の噴射に及ぶことが回避され、この所要時間を超える場合には残留磁束の影響が次の噴射に及ぶ。例えば、エンジンが低回転となっている場合には噴射間のインターバル時間が長くなるため上記残留磁束の影響は回避されやすく、高回転となっている場合には噴射間のインターバル時間が短くなるため残留磁束の影響が次の噴射に及びやすくなる。

また、本実施形態においては、１燃焼サイクル内で燃料を複数回噴射する多段噴射が可能となっており、低負荷且つ低回転の場合（例えばアイドリング時）は単発噴射が実行されるのに対して、それ以外（例えば高負荷時や加速過渡時）には多段噴射が実行される構成となっている。多段噴射における前段の噴射（以下、前段噴射という）と後段の噴射（以下、後段噴射という）のインターバル時間は、所定の範囲で可変となっておりエンジン回転速度等に応じて設定される。ここで、インターバル時間が上記所要時間よりも短い場合には、残留磁束の影響が後段噴射に及ぶこととなる。

以下、図５を参照して多段噴射時の残留磁束の影響について説明する。図５では、多段噴射における前段噴射及び後段噴射を例示しており、説明の便宜上、残留磁束の影響がない場合の電流、磁束、ニードル３３の位置の変化を２点鎖線によって併記している。

時刻ｔｂ１にて前段噴射用の通電が開始されると駆動電流の上昇に伴って磁束が増加する。高電圧Ｖ２の印加終了（ｔｂ２参照）及び低電圧Ｖ１への切り替えにより駆動電流が減少すると、それに応じて磁束も減少し、低電圧Ｖ１時の駆動電流に対応した値に収束する（時刻ｔｂ４）。通電が終了した時刻ｔｂ５では、ニードル３３がフルリフト位置から閉弁位置へ向けた移動を開始する。これに併せて残留磁束も徐々に減少することとなる。

ニードル３３の閉弁位置への復帰が完了し且つ磁束が残留している時刻ｔｂ６にて後段噴射用の通電が開始されると、残留磁束の影響を受けて電流値が速やかに上昇し、ニードル３３の開弁方向への動きが後押しされる。このように、残留磁束がない場合と比較して噴射弁の応答性が高くなることで、ニードル３３がフルリフト位置に到達するまでの時間が短くなる（時刻ｔｂ６～ｔｂ８参照）。この結果、同じパルス幅で比較した場合に、残留磁束がない場合と比べてニードル３３がフルリフト位置に保持される時間が長くなり、実際の燃料噴射量が要求噴射量を上回ることとなる。

既に説明したように、残留磁束は通電終了直後が最も多く、時間の経過とともに減少する。このため、前後の噴射のインターバルが小さいほどその影響が顕著になり、実際の燃料噴射量と要求噴射量とのずれも大きくなる。

ここで、上述した補正値（燃料噴射弁３０の通電特性に基づき算出した補正値）については、過去の累積データから平均等を求めることにより、偶発的な要因によるばらつきの影響を抑え、その確からしさの向上が期待できる。このような構成においては、サンプルとして利用可能なデータの数を稼ぐことにより、燃料噴射の適正化に寄与し得る。ただし、電流波形の傾きについては残留磁束の影響によって変化するため、仮に残留磁束の影響を受けた電流波形を残留磁束の影響を受けていない電流波形と同じ取り扱いとした場合には、それらのデータから算出される補正値が残留磁束に左右されることとなる。これに対して、残留磁束の影響がありそうな場合には補正値の算出を行わない構成とすれば、補正値の確からしさの低下を抑制し得るものの、補正値の算出機会を増やすことが困難になる。

本実施形態では、燃料噴射弁３０の通電特性に基づいて、補正値を学習値として算出することとし、その学習値の算出に際して残留磁束の影響を配慮することにより、残留磁束の影響による学習値の精度低下を抑制し、かつ学習機会を増やす工夫がなされていることを特徴の１つとしている。

以下、図６を参照して、残留磁束の影響を加味しつつ実行される学習処理について説明する。学習処理は、マイコン４１にて定期的に実行される処理であり、各燃料噴射弁３０について各々実行される。

学習処理においては先ず、ステップＳ１０１にて今回の燃料噴射が、単発噴射又は多段噴射の１段目噴射であるか否かを判定する。ステップＳ１０１にて肯定判定をした場合には、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、単発噴射又は１段目噴射での通電特性として、高電圧印加時における電流積算値Ｓ１を算出する。このとき、噴射パルスのオンに伴う高電圧の印加開始後において駆動電流がピーク値（又はその前後の所定値）に到達するまでの期間で、駆動電流が逐次積算されて電流積算値Ｓ１が算出される。

続くステップＳ１０３では、電流積算値Ｓ１と予め定められた電流積算値の標準値Ｓｒｅｆとの差に基づいて、第１学習値ＬＲＮ１を算出する。この場合、第１学習値ＬＲＮ１は、単発噴射又は多段噴射の１段目噴射であること、すなわち残留磁束の影響がない状態下で燃料噴射が行われることを条件に算出される。電流積算値Ｓ１が、残留磁束の影響が無い条件下で取得される第１通電特性に相当し、第１学習値ＬＲＮ１が第１補正値に相当する。

また、ステップＳ１０１にて否定判定をした場合には、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、今回の燃料噴射が多段噴射の２段目以降の燃料噴射であるか否かを判定する。ステップＳ１０４にて否定判定をした場合には、そのまま本処理を終了する。ステップＳ１０４にて肯定判定をした場合には、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、多段噴射において前段の燃料噴射を終了してから今回の燃料噴射を開始するまでのインターバル時間Ｔを取得する。インターバル時間Ｔは、都度の噴射パターンに応じて設定されるものとなっている。その後、ステップＳ１０６では、多段２段目以降の燃料噴射での通電特性として、高電圧印加時における電流積算値Ｓ２を算出する。電流積算値Ｓ２は、上述の電流積算値Ｓ１と同様に、高電圧の印加開始後における駆動電流の積算により算出される。

続くステップＳ１０７では、電流積算値Ｓ２と電流積算値の標準値Ｓｒｅｆとの差に基づいて、第２学習値ＬＲＮ２を算出する。この場合、第２学習値ＬＲＮ２は、多段２段目以降の噴射であること、すなわち残留磁束の影響が生じている可能性のある状態下で算出される。電流積算値Ｓ２が、残留磁束の影響がある条件下で取得される第２通電特性に相当し、第２学習値ＬＲＮ２が第２補正値に相当する。

なお、多段噴射として例えば３段の燃料噴射が行われる場合には、２段目噴射と３段目噴射とにおいてステップＳ１０５～Ｓ１０７でそれぞれ第２学習値ＬＲＮ２が算出される。

その後、ステップＳ１０８では、多段噴射の最終の燃料噴射が終了したか否かを判定する。そして、ステップＳ１０８にて否定判定をした場合には、そのまま本処理を終了する。ステップＳ１０８にて肯定判定をした場合には、ステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９では、多段噴射の各噴射のうちインターバル時間Ｔが同一の範囲に入る燃料噴射が存在しているか否かを判定する。そして、ステップＳ１０９が肯定される場合にステップＳ１１０に進み、インターバル時間Ｔが同一の範囲に入る燃料噴射どうしで、学習値の平均化処理を実施する。

具体的には、ステップＳ１１０では以下の処理が実施される。すなわち、２段目以降の燃料噴射においてインターバル時間Ｔが所定時間ＴＨ１よりも大きいものが含まれている場合に、第２学習値ＬＲＮ２のうちＴ≧ＴＨ１である燃料噴射で算出された第２学習値ＬＲＮ２と、ステップＳ１０３で算出した第１学習値ＬＲＮ１との平均値が算出され、その平均値が第１学習値ＬＲＮ１とされる。なお、所定時間ＴＨ１は、残留磁束の影響の有無を判定するための閾値であり、Ｔ≧ＴＨ１であれば残留磁束の影響が生じていない、又は残留磁束の影響が生じていても微小であると考えられるため、残留磁束の影響が生じていない学習値どうしの平均値が、第１学習値ＬＲＮ１として算出される。また、２段目以降の燃料噴射において複数の燃料噴射でインターバル時間Ｔが同一の範囲にあれば、複数の第２学習値ＬＲＮ２で平均値が算出され、その平均値が第２学習値ＬＲＮ２とされる。

その後、ステップＳ１１１では、第１学習値ＬＲＮ１に対する第２学習値ＬＲＮ２の差を影響量ＥＡとして算出する（ＥＡ＝ＬＲＮ２－ＬＲＮ２）。

続くステップＳ１１２では、第１学習値ＬＲＮ１と影響量ＥＡとインターバル時間Ｔとをメモリ４２に記憶する。このとき、第１学習値ＬＲＮ１は、残留磁束の影響を受けていない学習値として記憶され、影響量ＥＡは、残留磁束の影響分に相当する学習値として記憶される。ここで、エンジン回転速度やエンジン負荷といったエンジン運転状態に応じて複数の学習領域（設定領域）が定められており、今回の燃料噴射時におけるエンジン運転状態に対応する学習領域に第１学習値ＬＲＮ１や影響量ＥＡが記憶される。メモリ４２において既に第１学習値ＬＲＮ１や影響量ＥＡが記憶されている場合には、例えばなまし処理等を用いて、第１学習値ＬＲＮ１や影響量ＥＡの前回値が更新される。上記に加え第２学習値ＬＲＮ２をメモリ４２に記憶する構成であってもよい。

影響量ＥＡは、残留磁束の影響の無い条件下で算出された第１学習値ＬＲＮ１と、残留磁束の影響のある条件下で算出された第２学習値ＬＲＮ２との差であり、残留磁束の影響分に相当する値である。また、残留磁束とインターバル時間Ｔとには相関があり、インターバル時間Ｔが小さいほど残留磁束が大きくなる。以上のとおりインターバル時間Ｔと影響量ＥＡとには相関があることから、これらが対応付けられてメモリ４２に記憶される。

なお、単発噴射が実施される場合には、その単発噴射にて算出された第１学習値ＬＲＮ１によりメモリ４２内の記憶値が更新される。

学習処理により算出された影響量ＥＡとインターバル時間Ｔとは、図７に示す関係を有すると考えられる。つまり、インターバル時間Ｔを横軸、影響量ＥＡを縦軸にして、学習処理により得られたデータをマークすると、図示のとおり下側に凸の曲線状の関係になると考えられる。学習処理の実施後には、マイコン４１は、影響量ＥＡ及びインターバル時間Ｔの関係を近似曲線ＬＡとして求めて、その関係をメモリ４２に記憶する。図７の近似曲線ＬＡでは、影響量ＥＡはインターバル時間Ｔが小さくなるほど大きくなり、その増加率についてもインターバル時間Ｔが小さくなるほど大きくなっている。

次に図８を参照して、上記のごとく算出した学習値を用いた噴射制御処理について説明する。噴射制御処理は、マイコン４１にて定期的に実行される処理であり、各燃料噴射弁３０について各々実行される。

噴射制御処理においては先ず、ステップＳ２０１にて同じ燃料噴射弁３０について先の燃料噴射からのインターバル時間Ｔを取得する。続くステップＳ２０２，Ｓ２０３では、インターバル時間Ｔに基づいて、メモリ４２に記憶されている影響量ＥＡに基づく噴射量補正を実施するかしないかの可否判定を実施する。以下にその可否判定を詳しく説明する。

上述のとおりインターバル時間Ｔと影響量ＥＡとは、インターバル時間Ｔが小さくなるほど影響量ＥＡが大きくなり、その影響量ＥＡの増加率についてもインターバル時間Ｔが小さくなるほど大きくなる関係にある（図７参照）。そのため、インターバル時間Ｔが比較的小さい範囲では、それよりもインターバル時間Ｔが大きい範囲に比べて影響量ＥＡのばらつき（誤差）が大きくなるおそれがある。そこで本実施形態では、影響量ＥＡのばらつきを加味しつつ、影響量ＥＡに基づく噴射量補正の実施を可否判定する。

図８においては、影響量ＥＡとインターバル時間Ｔとの関係を近似した近似曲線ＬＡを用いて、今回のインターバル時間Ｔでの曲線ＬＡの傾きを設定し（ステップＳ２０２）、その傾きが所定の傾き閾値ＴＨ２よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２０３）。そして、曲線ＬＡの傾きが傾き閾値ＴＨ２よりも小さい場合には、影響量ＥＡに基づく噴射量補正の実施を許可するとしてステップＳ２０４に進み、曲線ＬＡの傾きが傾き閾値ＴＨ２よりも大きい場合には、影響量ＥＡに基づく噴射量補正の実施を禁止するとしてステップＳ２０８に進む。

図７では、例えばインターバル時間ＴがＴＡである場合において、Ｔ＝ＴＡでの近似曲線上の接線の傾きがＡｘであり、その傾きＡｘが傾き閾値ＴＨ２よりも大きいか否かにより、影響量ＥＡに基づく噴射量補正の実施が可否判定される。

なお、図７に示す近似曲線ＬＡが作成されている場合に、近似曲線ＬＡの傾き（詳しくは近似曲線ＬＡ上の接線の傾き）が所定の閾値以上となる領域を禁止領域として定めておき、その禁止領域に該当する場合に、影響量ＥＡに基づく噴射量補正の実施を禁止する構成であってもよい。図７では、禁止領域の境界となるインターバル時間ＴがＴＢであり、マイコン４１は、インターバル時間ＴがＴＢ以下である場合に、近似曲線ＬＡの傾きが傾き閾値ＴＨ２よりも大きくなるとして、影響量ＥＡに基づく噴射量補正の実施を禁止する。

影響量ＥＡに基づく噴射量補正の実施が許可される場合（ステップＳ２０３がＹＥＳの場合）、ステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４では、今回のインターバル時間Ｔに対応する影響量ＥＡをメモリ４２から読み出し、続くステップＳ２０５では、メモリ４２から第１学習値ＬＲＮ１（すなわち残留磁束の影響の無い条件で算出された補正値）を読み出す。ステップＳ２０４，Ｓ２０５では、現時点のエンジン運転状態に応じて、それに対応する学習領域から影響量ＥＡと第１学習値ＬＲＮ１とが読み出される。

その後、ステップＳ２０６では、第１学習値ＬＲＮ１と影響量ＥＡとにより噴射補正値Ｆａを算出し、続くステップＳ２０７では、噴射補正値Ｆａを用いて燃料噴射量の補正を実施する。このとき、例えばエンジン回転速度やエンジン負荷に基づき算出された基本噴射量に対して水温や空燃比等による各種補正が実施され、さらに噴射補正値Ｆａによる補正が実施される。

また、影響量ＥＡに基づく噴射量補正の実施が禁止される場合（ステップＳ２０３がＮＯの場合）、ステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８では、噴射補正値Ｆａとして第１学習値ＬＲＮ１に所定係数Ｋを乗算して噴射補正値Ｆａを算出し、続くステップＳ２０７では、その噴射補正値Ｆａを用いて燃料噴射量の補正を実施する。所定係数Ｋは、１よりも大きい値として予め定められた値である。つまり、影響量ＥＡに基づく噴射量補正の実施が禁止される場合には、今回のインターバル時間Ｔに対応する影響量ＥＡがメモリ４２に記憶されていても、その影響量ＥＡを用いることなく燃料噴射制御が実施される。

次に、図９を参照して、多段噴射が実行される場合の学習の流れについて例示する。本実施形態に示すエンジン１１は４サイクルエンジンであり、１サイクルが吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程によって構成されている。多段噴射では、１回目及び２回目の燃料噴射が吸気行程にて実行され、３回目の燃料噴射が圧縮行程にて実行される。

多段噴射の１段目噴射は、前回の燃料噴射が前サイクルである噴射であり、その直前のインターバル時間はＴ１であり、２段目噴射、３段目噴射の直前のインターバル時間はそれぞれＴ２，Ｔ３である。ここで、２段目噴射では、インターバル時間Ｔ２が所定時間ＴＨ１よりも小さいことから残留磁束の影響が生じ、３段目噴射では、インターバル時間Ｔ３が所定時間ＴＨ１よりも大きいことから１段目噴射と同様に残留磁束の影響が生じていないとしている。

図９に示す多段噴射では、１段目噴射で第１学習値ＬＲＮ１が算出されるととともに、２段目噴射及び３段目噴射で第２学習値ＬＲＮ２がそれぞれ算出される。なお、図９では、２段目噴射、３段目噴射の第２学習値ＬＲＮ２を区別するために、それぞれＬＲＮ２ａ、ＬＲＮ２ｂとしている。図９の場合、１段目噴射で算出された第１学習値ＬＲＮ１と、３段目噴射で算出された第２学習値ＬＲＮ２ｂとの平均値が、残留磁束の影響を受けていない第１学習値ＬＲＮ１としてメモリ４２に記憶される。また、２段目噴射で算出された第２学習値ＬＲＮ２と第１学習値ＬＲＮ１との差が、残留磁束の影響分を示す影響量ＥＡとしてメモリ４２に記憶される。なお、第１学習値ＬＲＮ１や影響量ＥＡの記憶は、それまでの値（前回値）に対してなまし値が上書きされることに行われる。

以上詳述した第１実施形態によれば、以下の優れた効果を奏する。

先の燃料噴射によって発生した磁束の影響が次の燃料噴射に及ぶ場合には、燃料噴射弁３０への駆動指令に対する通電電流の変化を示す通電特性に影響が及び、さらにはその通電特性に基づいて算出される学習値（すなわち燃料噴射弁３０の通電制御に関する補正値）に影響が及ぶ。かかる場合には、上記学習値を用いて燃料噴射弁３０の通電制御を実施する際に制御精度の低下が懸念される。この点、燃料噴射弁３０における先の燃料噴射からの残留磁束の大きさを示すパラメータとしてインターバル時間Ｔを取得するとともに、第１学習値ＬＲＮ１や影響量ＥＡ、インターバル時間Ｔをメモリ４２に記憶保持するようにしたため、残留磁束の影響が生じていても、学習値を適正に用いつつ、適正なる燃料噴射制御を実施することができる。

特に多段噴射ではインターバル時間Ｔが小さくなるため、先の燃料噴射の影響が次の燃料噴射に及びやすくなる。本実施形態においては、多段噴射において残留磁束の影響を加味しつつ影響量ＥＡの算出等を実施するようにしたため、学習機会を増やしつつ学習値である影響量ＥＡを適正に算出することが可能となっている。

残留磁束の影響が無い条件下で取得した電流積算値Ｓ１（第１通電特性）に基づいて第１学習値ＬＲＮ１（第１補正値）を算出するとともに、残留磁束の影響がある条件下で取得した電流積算値Ｓ２（第２通電特性）に基づいて第２学習値ＬＲＮ２（第２補正値）を算出し、さらに第２学習値ＬＲＮ２における第１学習値ＬＲＮ１との差を影響量ＥＡとして算出し、影響量ＥＡと第１学習値ＬＲＮ１とインターバル時間Ｔとをメモリ４２に記憶する構成とした。また、燃料噴射弁３０による燃料噴射時に、残留磁束パラメータであるインターバル時間Ｔに応じて、メモリ４２に記憶されている影響量ＥＡを読み出し、その影響量ＥＡと第１学習値ＬＲＮ１とに基づいて燃料噴射制御を実施する構成とした。

これにより、残留磁束の影響が無い場合を基準にしつつ、燃料噴射弁３０の通電特性における残留磁束の影響を適正に把握でき、ひいては燃料噴射制御の精度向上を図ることができる。

第２学習値ＬＲＮ２における第１学習値ＬＲＮ１との差である影響量ＥＡとインターバル時間Ｔとの関係を示す近似曲線ＬＡでは、その傾きが大きくなるほど影響量ＥＡのばらつきが大きくなることが考えられる。この点を鑑み、燃料噴射弁３０による燃料噴射時に、その時のインターバル時間Ｔでの近似曲線ＬＡの傾きが傾き閾値ＴＨ２よりも大きいか否かを判定し、近似曲線ＬＡの傾きが傾き閾値ＴＨ２よりも大きいと判定された場合に、影響量ＥＡと第１学習値ＬＲＮ１とに基づく噴射量補正の実施を禁止するようにした。この場合、影響量ＥＡを用いることで生じる制御誤差を抑制できる。また、近似曲線ＬＡは、実際の残留磁束の影響度合いに基づいて求められたものであり、燃料噴射弁３０の個体ごとに制御精度向上を図ることもできる。

多段噴射の各噴射にて算出された第１学習値ＬＲＮ１や第２学習値ＬＲＮ２のうち、噴射ごとのインターバル時間Ｔが同一の範囲内にある各学習値ＬＲＮ１，ＬＲＮ２については平均値を算出して、その平均値や平均値から算出した影響量ＥＡをインターバル時間Ｔと共に記憶し、噴射ごとのインターバル時間Ｔが同一の範囲内にない第１学習値ＬＲＮ１や第２学習値ＬＲＮ２については個別にインターバル時間Ｔと共に記憶する構成とした。この場合、インターバル時間Ｔを基準として残留磁束の影響度合いが同じものどうしをまとめて学習値として把握できる。

第１学習値ＬＲＮ１や影響量ＥＡを、エンジン運転状態に応じて定めた学習領域ごとに記憶する構成とした。これにより、エンジン運転状態が変わっても、第１学習値ＬＲＮ１や影響量ＥＡを用いた適正なる燃料噴射制御を実現できる。

以下に、別の実施形態について、上記第１実施形態との相違点を中心に説明する。

＜第２実施形態＞
本実施形態では、燃料噴射弁３０の通電特性に基づき学習値ＬＲＮ（補正値）を算出し、その学習値ＬＲＮを、残留磁束パラメータであるインターバル時間Ｔに対応付けてメモリ４２に記憶することとしている。そして、燃料噴射弁３０による燃料噴射時に、インターバル時間Ｔに応じて、メモリ４２に記憶されている学習値ＬＲＮを読み出し、その学習値ＬＲＮに基づいて燃料噴射制御を実施する。

図１０を参照して、本実施形態における学習処理を説明する。学習処理は、マイコン４１にて定期的に実行される処理であり、各燃料噴射弁３０について各々実行される。

先ずステップＳ３０１では、同じ燃料噴射弁３０について前回の燃料噴射を終了してから今回の燃料噴射を開始するまでのインターバル時間Ｔを取得する。その後、ステップＳ３０２では、燃料噴射弁３０の通電特性として、高電圧印加時における電流積算値Ｓを算出する。電流積算値Ｓは、既述のとおり高電圧の印加開始後における駆動電流の積算により算出される。

続くステップＳ３０３では、電流積算値Ｓと予め定めた標準値Ｓｒｅｆとの差に基づいて、学習値ＬＲＮを算出する。多段噴射の実施時には、多段噴射の各噴射にて上記学習値ＬＲＮの算出がそれぞれ行われる。

その後、ステップＳ３０４では、ステップＳ３０１で取得したインターバル時間Ｔと共に学習値ＬＲＮをメモリ４２に記憶する。このとき、学習値ＬＲＮは、今回のエンジン運転状態に対応する学習領域に記憶される。ここで、学習値ＬＲＮは、エンジン回転速度、エンジン負荷、インターバル時間Ｔに応じて各々記憶される。例えば、図１１に示すように、インターバル時間Ｔの大きさ、すなわち残留磁束の大きさに応じて、複数の記憶領域を定めておき、その記憶領域ごとに、エンジン回転速度とエンジン負荷とにより区分されたエンジン運転状態に応じて学習値ＬＲＮが記憶される。

なお、多段噴射の実施時には、多段噴射の各噴射にて算出された学習値ＬＲＮのうち、噴射ごとのインターバル時間Ｔが同一の範囲内にある学習値ＬＲＮについては平均値が算出されて、その平均値がインターバル時間Ｔと共に記憶される一方、噴射ごとのインターバル時間Ｔが同一の範囲内にない学習値ＬＲＮについては個別にインターバル時間Ｔと共に記憶されるとよい。

次に図１２を参照して、本実施形態における噴射制御処理を説明する。噴射制御処理は、マイコン４１にて定期的に実行される処理であり、各燃料噴射弁３０について各々実行される。

先ずステップＳ４０１では、同じ燃料噴射弁３０について前回の燃料噴射からのインターバル時間Ｔを取得する。続くステップＳ４０２では、今回のインターバル時間Ｔに対応する学習値ＬＲＮをメモリ４２から読み出す。ステップＳ４０２では、現時点のエンジン運転状態に応じて、それに対応する学習領域から学習値ＬＲＮが読み出される。

その後、ステップＳ４０３では、学習値ＬＲＮを噴射補正値として用いて燃料噴射量の補正を実施する。このとき、例えばエンジン回転速度やエンジン負荷に基づき算出された基本噴射量に対して水温や空燃比等による各種補正が実施され、さらに学習値ＬＲＮによる補正が実施される。

本実施形態では、燃料噴射弁３０による燃料噴射時に、残留磁束パラメータであるインターバル時間Ｔに応じて、メモリ４２に記憶されている学習値ＬＲＮを読み出し、その学習値ＬＲＮに基づいて燃料噴射制御を実施する構成とした。これにより、学習値ＬＲＮの算出時における残留磁束の影響分を加味しつつ、その学習値ＬＲＮを用いた噴射量補正を実施でき、ひいては燃料噴射制御の精度向上を図ることができる。

＜他の実施形態＞
・先の燃料噴射に起因する残留磁束の影響度合いは、インターバル時間Ｔ以外に、先の燃料噴射時における通電態様に応じて変わると考えられる。つまり、後の燃料噴射の実施時において先の燃料噴射による残留磁束の影響は、先の燃料噴射からのインターバル期間における磁束減衰の程度以外に、先の燃料噴射での通電により生じる磁束の大きさに依存すると考えられる。具体的には、先の燃料噴射時において燃料噴射弁３０の噴射パルスオンに伴う通電期間内の全通電量（電流積算値）や、その通電期間の長さが相違すると、残留磁束の大きさが変わると考えられる。この場合、通電期間内の全通電量や通電期間の長さが大きくなるほど、残留磁束が大きくなると考えられる。

そこで、マイコン４１は、例えば図１０の学習処理を実施する場合において、残留磁束パラメータとして、先の燃料噴射での通電情報である全通電量（電流積算値）を取得するとともにインターバル時間Ｔを取得し（ステップＳ３０１）、それらと対応付けて学習値ＬＲＮをメモリ４２に記憶する（ステップＳ３０４）。この場合、例えば図１３に示すように、先の燃料噴射の全通電量とインターバル時間Ｔの大きさとに応じて複数の記憶領域を定めておき、その記憶領域ごとに、エンジン回転速度とエンジン負荷とにより区分されたエンジン運転状態に応じて学習値ＬＲＮが記憶されるとよい。

残留磁束パラメータとして、先の燃料噴射の終了から次の燃料噴射の開始までのインターバル時間Ｔと、先の燃料噴射における燃料噴射弁３０への通電量を示す通電量情報とを取得し、学習値ＬＲＮ（影響量ＥＡでも可）とインターバル時間Ｔと通電量情報とをメモリ４２に記憶するようにした。これにより、一層適正に残留磁束の影響度合いを把握でき、ひいては燃料噴射制御の精度向上を図ることができる。

・残留磁束の大きさを示すパラメータとして、インターバル時間Ｔに代えて他のパラメータを用いることも可能である。例えば、センサを用いて残留磁束を測定し、その測定結果をパラメータとして取得する構成であってもよい。

・上記実施形態では、多段噴射の１段目噴射で算出した第１学習値ＬＲＮ１と、第２学習値ＬＲＮ２のうちＴ≧ＴＨ１である燃料噴射で算出した第２学習値ＬＲＮ２との平均値を算出し、その平均値を第１学習値ＬＲＮ１としてメモリ４２に記憶する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、多段噴射の各噴射のうち１段目のみを残留磁束の影響の無い燃料噴射とし、その１段目噴射にて算出された第１学習値ＬＲＮ１をメモリ４２に記憶する構成としてもよい。

・上記実施形態では、学習値を用いて燃料噴射量を補正する構成としたが、これに代えて、学習値を用いて噴射パルスの時間幅を補正する構成、高電圧印加時の高電圧Ｖ２を補正する構成、高電圧印加時の目標ピーク電流を補正する構成のいずれかを採用することも可能である。

・上記実施形態では、先の燃料噴射の終了から次の燃料噴射の開始までをインターバル時間としたが、これ以外であってもよい。例えば、先の燃料噴射の開始から次の燃料噴射の開始までをインターバル時間としてもよい。又は、先の燃料噴射のピーク電流到達時から次の燃料噴射の開始までをインターバル時間としてもよい。

・本発明の燃料噴射制御装置は、ガソリンエンジン以外にディーゼルエンジンにおいても適用可能である。すなわち、直噴式ディーゼルエンジンの燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置への適用が可能となっている。

・バッテリクリア後等における未学習時の対応としては、失火を回避すべく、低圧電源部４６から低電圧Ｖ１を印加することで燃料噴射弁３０を駆動させる構成としてもよい。

・デジタル制御の場合には燃料噴射弁用の駆動電圧に最小分解能が存在する。このような構成においては、エネルギ不足による失火等を防ぐ上で小さい側の一番近い電圧を用いることが好ましい。また、過剰なエネルギを与えることで噴射量がずれることを避ける上では四捨五入値とすることが好ましい。

１１…エンジン（内燃機関）、３０…燃料噴射弁、４１…マイコン（燃料噴射制御装置）、４２…メモリ（記憶部）。

Claims (3)

1. 内燃機関（１１）において燃料を噴射する電磁駆動式の燃料噴射弁（３０）を備える燃料噴射システムに適用され、前記燃料噴射弁の通電制御により燃料噴射量を制御する燃料噴射制御装置（４１）であって、
   前記燃料噴射弁への駆動指令による通電時において通電開始からの通電電流の変化を示す通電特性として、前記燃料噴射弁において先の燃料噴射後に残留する残留磁束の影響が無い条件下で生じた通電特性である第１通電特性を取得するとともに、前記残留磁束の影響がある条件下で生じた通電特性である第２通電特性を取得する特性取得部と、
   前記第１通電特性について、予め定められた標準特性からの特性ずれ量に相当する第１補正値を算出するとともに、前記第２通電特性について、前記標準特性からの特性ずれ量に相当する第２補正値を算出する補正値算出部と、
   前記燃料噴射弁における燃料噴射の開始時に先の燃料噴射から残留している残留磁束の大きさを示す残留磁束パラメータを取得するパラメータ取得部と、
   前記第１補正値と前記第２補正値との差を、前記残留磁束の影響を示す影響量として算出する影響量算出部と、
   前記影響量と、前記第１補正値と、前記第２通電特性を取得した際における前記残留磁束パラメータとを記憶部（４２）に記憶する記憶処理部と、
   前記燃料噴射弁による燃料噴射時に、前記記憶部から、当該燃料噴射時における前記残留磁束パラメータに応じて前記影響量を読み出すとともに、前記第１補正値を読み出し、それら前記影響量と前記第１補正値とに基づいて燃料噴射制御を実施する噴射制御部と、
   を備える燃料噴射制御装置。
2. 前記影響量と前記残留磁束パラメータとの関係を近似した曲線を用い、前記燃料噴射弁による燃料噴射時に、その時の前記残留磁束パラメータでの前記曲線の傾きが所定の傾き閾値よりも大きいか否かを判定する傾き判定部を備え、
   前記噴射制御部は、前記傾き判定部により前記曲線の傾きが前記傾き閾値よりも大きいと判定された場合に、前記影響量と前記第１補正値とに基づく燃料噴射制御の実施を禁止する請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記残留磁束パラメータが、前記残留磁束の大きさが所定値よりも大きいものであるか否かを判定する磁束判定部を備え、
   前記噴射制御部は、前記残留磁束パラメータが、前記残留磁束の大きさが前記所定値よりも大きいものであると判定された場合に、前記影響量と前記第１補正値とに基づく燃料噴射制御の実施を禁止する請求項１に記載の燃料噴射制御装置。

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