KR20140075797A - 내연 기관의 연료 분사 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

소정의 학습 실행 조건이 성립되었을 때에, 연료 분사 밸브(21)의 밸브 본체(33)의 리프트량이 풀 리프트 위치에 도달하지 않는 파셜 리프트 상태로 되는 분사 펄스로 연료 분사 밸브(21)를 개방 구동하는 파셜 리프트 분사를 실행하여, 이 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 오프 후에 연료 분사 밸브(21)의 구동 코일(31)에 흐르는 구동 전류의 적분값을 산출한다. 이 구동 전류의 적분값에 기초하여 구동 코일(31)의 직류 중첩 특성을 고려하여 구동 코일(31)의 인덕턴스를 산출함으로써 인덕턴스를 고정밀도로 산출하고, 이 인덕턴스에 기초하여 밸브 본체(33)의 리프트량을 추정함으로써 리프트량을 고정밀도로 추정한다. 이 리프트량에 기초하여 파셜 리프트 분사의 분사 펄스를 보정함으로써 분사 펄스를 고정밀도로 보정한다.

Description

내연 기관의 연료 분사 제어 장치 {FUEL INJECTION CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 개시는 2011년 11월 18일에 출원된 일본 출원 번호 제2011－253327호에 기초하는 것으로, 여기에 그 기재 내용을 원용한다.
본 개시는 내연 기관의 연료 분사 밸브의 분사 펄스를 보정하는 기능을 구비한 내연 기관의 연료 분사 제어 장치에 관한 발명이다.
내연 기관의 연료 분사 제어 시스템에서는, 내연 기관의 운전 상태에 따라 요구 분사량을 산출하고, 이 요구 분사량에 상당하는 펄스 폭의 분사 펄스로 연료 분사 밸브를 개방 구동하여 요구 분사량 분의 연료를 분사하도록 하고 있다.
고압의 연료를 통 내로 분사하는 통 내 분사식 내연 기관의 연료 분사 밸브는, 도 3에 도시한 바와 같이 분사 펄스 폭에 대한 실제 분사량의 변화 특성의 리니어리티(직선성)가 파셜 리프트 영역(분사 펄스 폭이 짧아 밸브 본체의 리프트량이 풀 리프트 위치에 도달하지 않는 파셜 리프트 상태로 되는 영역)에서 악화되는 경향이 있다. 이 파셜 리프트 영역에서는, 밸브 본체(예를 들어 니들 밸브)의 리프트량의 편차가 커져 분사량 편차가 커지는 경향이 있고, 분사량 편차가 커지면, 배기 에미션이나 드라이버빌리티가 악화될 가능성이 있다.
특허문헌 1(일본 특허 출원 공표 제2010－532448호 공보)에는, 연료 분사 밸브의 분사량 편차를 보정하는 방법이 기재되어 있다. 연료 분사 밸브를 폐쇄할 때에 일정한 소거 전압을 구동 코일에 가했을 때에, 구동 코일에 흐르는 전류의 시간 미분에 있어서의 원활하지 않은 점을 밸브 폐쇄 위치로 하여 검출하고, 이 밸브 폐쇄 위치에 기초하여 구동 제어 지속 시간을 구하고 있다.
특허문헌 2(WO 2004/53317호 공보)에 기재되어 있는 연료 분사 제어 방법에서는, 연료 분사 밸브의 구동 펄스를 온으로 했을 때에 코일에 흐르는 실전류의 적분값을 산출하여, 이 실전류 적분값과 기준 전류 적분값의 비교 결과에 기초하여 구동 펄스를 보정한다.
특허문헌 3(일본 특허 출원 공개 제2010－73705호 공보)에 기재되어 있는 플런저 위치 검출 장치에서는, 솔레노이드 코일의 인덕턴스와 플런저 위치 사이에 상관이 있는 것을 이용하여, 솔레노이드 코일의 통전을 오프했을 때에 발생하는 역기전압이 소정의 임계값에 수렴될 때까지의 수렴 시간을 검출한다. 이 역기전압의 수렴 시간에 기초하여 솔레노이드 코일의 인덕턴스를 산출한다. 이 인덕턴스에 기초하여 플런저 위치를 검출함으로써, 플런저에 연결된 밸브 본체의 위치를 검출한다.
일본 특허 출원 공표 제2010－532448호 공보 WO 2004/53317호 공보 일본 특허 출원 공개 제2010－73705호 공보
도 4에 도시한 바와 같이 파셜 리프트 영역에서는, 분사 펄스의 온에 의한 구동 전류(구동 코일에 흐르는 전류)의 증가에 수반하여 밸브 본체의 리프트량이 증가하기 시작할 무렵에 분사 펄스가 오프되므로, 분사 펄스의 오프 후에 밸브 본체의 리프트량이 일단 증가한 후 감소한다는 거동을 나타낸다. 그러나, 상기 특허문헌 1, 2의 기술에서는, 파셜 리프트 영역에서의 리프트량의 거동을 전혀 고려하고 있지 않으므로, 파셜 리프트 영역에서의 리프트량 편차에 기인하는 분사량 편차를 고정밀도로 보정할 수 없다.
도 5에 도시한 바와 같이 구동 코일은, 구동 전류(구동 코일에 흐르는 전류)에 따라 인덕턴스가 변화된다는 직류 중첩 특성을 갖지만, 상기 특허문헌 3의 기술에서는, 구동 코일의 직류 중첩 특성을 전혀 고려하고 있지 않다. 그로 인해, 역기전압의 수렴 시간에 기초하여 인덕턴스를 고정밀도로 산출하는 것이 곤란하고, 이 인덕턴스에 기초하여 플런저 위치(밸브 본체의 위치)를 고정밀도로 검출하는 것은 곤란하다. 따라서, 파셜 리프트 영역에서의 리프트량 편차에 기인하는 분사량 편차를 고정밀도로 보정하는 것이 곤란하다.
본 개시가 해결하고자 하는 과제는, 파셜 리프트 영역에서의 리프트량 편차에 기인하는 분사량 편차를 고정밀도로 보정할 수 있고, 파셜 리프트 영역에서의 분사량 제어 정밀도를 향상시킬 수 있는 내연 기관의 연료 분사 제어 장치를 제공하는 데 있다.
본 개시에 따르면, 구동 코일의 전자기력에 의해 밸브 본체가 밸브 개방 구동되는 연료 분사 밸브를 구비한 내연 기관의 연료 분사 제어 장치는, 밸브 본체의 리프트량이 풀 리프트 위치에 도달하는 분사 펄스로 연료 분사 밸브를 개방 구동하는 풀 리프트 분사와 밸브 본체의 리프트량이 풀 리프트 위치에 도달하지 않는 분사 펄스로 연료 분사 밸브를 개방 구동하는 파셜 리프트 분사를 실행하는 연료 분사부와, 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 오프 후에 구동 코일에 흐르는 구동 전류에 기초하여 구동 코일의 직류 중첩 특성을 고려하여 구동 코일의 인덕턴스를 산출하고, 상기 인덕턴스에 기초하여 파셜 리프트 분사 시에 있어서의 밸브 본체의 리프트량을 추정하는 리프트량 추정부와, 이 리프트량 추정부에서 추정한 리프트량에 기초하여 파셜 리프트 분사의 분사 펄스를 보정하는 분사 펄스 보정부를 구비한다.
이 연료 분사 제어 장치에서는, 파셜 리프트 영역에서는 분사 펄스의 오프 후에 밸브 본체의 리프트량이 일단 증가한 후 감소한다고 하는 거동을 나타내는 것에 착안하여, 분사 펄스의 오프 후의 구동 전류로부터 구동 코일의 인덕턴스를 산출한다. 또한, 분사 펄스의 오프 후의 구동 코일의 인덕턴스는, 전류의 감소에 따라 순차적으로 인덕턴스가 변화되는 직류 중첩 특성을 나타내는 것에 착안하여, 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 오프 후에 구동 코일에 흐르는 구동 전류에 기초하여 구동 코일의 인덕턴스를 산출함으로써, 구동 코일의 인덕턴스를 고정밀도로 산출할 수 있고, 이 인덕턴스에 기초하여 밸브 본체의 리프트량을 추정함으로써, 밸브 본체의 리프트량을 고정밀도로 추정할 수 있다. 그리고, 고정밀도로 추정한 리프트량에 기초하여 파셜 리프트 분사의 분사 펄스를 보정함으로써, 파셜 리프트 분사의 분사 펄스를 고정밀도로 보정할 수 있다. 이에 인해, 파셜 리프트 영역에서의 리프트량 편차에 기인하는 분사량 편차를 고정밀도로 보정할 수 있고, 파셜 리프트 영역에서의 분사량 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.
연료 분사부는, 파셜 리프트 분사를 실행할 때에, 내연 기관의 운전 상태에 따른 요구 분사량을, 파셜 리프트 분사의 분사량과 풀 리프트 분사의 분사량으로 분할하여 분사하도록 하면 된다. 이와 같이 하면, 연료 분사 밸브의 합계 분사량을 요구 분사량으로 유지하면서, 파셜 리프트 분사를 실행할 수 있다.
리프트량 추정부는, 소정의 실행 조건이 성립된 경우에 파셜 리프트 분사 시의 리프트량을 추정하는 것으로, 소정의 실행 조건은 적어도 내연 기관의 부하가 소정값 이상일 때에 성립되고, 소정값은, 파셜 리프트 분사의 분사량 편차에 의한 공연비 편차가 소정의 허용 범위 내로 되는 흡입 공기량에 상당하는 값으로 설정하도록 하면 된다. 이와 같이 하면, 내연 기관의 부하가 소정값 이상이고, 파셜 리프트 분사의 분사량 편차에 의한 공연비 편차가 허용 범위 내로 될 때에, 파셜 리프트 분사를 실행하여 파셜 리프트 분사의 분사 펄스를 보정할 수 있고, 분사 펄스의 보정을 위한 파셜 리프트 분사에 의한 연소 상태의 악화를 억제할 수 있다.
리프트량 추정부는, 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 오프 후에 구동 코일에 흐르는 구동 전류를 적분함으로써, 구동 코일의 직류 중첩 특성을 고려하여 구동 코일의 인덕턴스를 산출하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 구동 코일의 인덕턴스를 고정밀도로 산출할 수 있고, 리프트량 추정부는, 밸브 본체의 리프트량 이외의 요인에 의한 인덕턴스의 변화의 정보로서, 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 온으로부터 구동 전류가 소정값 이상으로 증가할 때까지의 소요 시간을 검출하는 상승 시간 검출부와, 이 상승 시간 검출부에 의해 검출한 소요 시간에 따라 인덕턴스를 보정하는 인덕턴스 보정부를 구비하고 있도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 밸브 본체의 리프트량 이외의 요인(예를 들어, 온도 등)에 의한 인덕턴스의 변화도 고려하여 인덕턴스를 구할 수 있다.
밸브 본체의 리프트량이 풀 리프트 위치에 도달하는 풀 리프트 분사에서의 분사량 편차가 소정 범위를 초과한 경우 및/또는 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 온으로부터 구동 전류가 소정값 이상으로 증가할 때까지의 소요 시간이 판정값을 초과한 경우에, 파셜 리프트 분사 및 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 보정을 금지하는 부를 구비하고 있도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 풀 리프트 분사에서의 분사량 편차가 소정 범위를 초과한 경우나, 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 온으로부터 구동 전류가 소정값 이상으로 증가할 때까지의 소요 시간이 판정값을 초과한 경우에는, 연료 분사 밸브가 이상이므로, 파셜 리프트 분사를 실행하여 파셜 리프트 분사의 분사 펄스를 보정해도, 분사량 편차를 고정밀도로 보정할 수 없다고 판단하여, 파셜 리프트 분사 및 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 보정을 금지할 수 있다.
파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 보정이 완료될 때까지는, 상기 분사 펄스의 보정을 하고 있는 파셜 리프트 분사 이외의 파셜 리프트 분사를 금지하는 부를 구비하고 있도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 보정 완료 전에, 파셜 리프트 분사의 분사량 편차에 의해 배기 에미션이나 드라이버빌리티가 악화되는 것을 방지할 수 있다.
본 개시에 대한 상기 목적 및 기타의 목적, 특징이나 이점은, 첨부한 도면을 참조하면서 하기의 상세한 기술에 의해, 보다 명확해 진다. 그 도면은,
도 1은 본 개시의 일 실시예에 있어서의 엔진 제어 시스템의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 2a는 연료 분사 밸브의 풀 리프트와 파셜 리프트를 설명하기 위한 도면이다.
도 2b는 연료 분사 밸브의 풀 리프트와 파셜 리프트를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 연료 분사 밸브의 분사 펄스 폭과 실분사량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 파셜 리프트 영역에서의 리프트량 등의 거동을 도시하는 타임 차트이다.
도 5는 구동 코일의 직류 중첩 특성을 도시하는 도면이다.
도 6은 분사 펄스 학습 루틴의 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 분사 펄스 학습 루틴의 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 분사 펄스 학습의 실행예를 나타내는 타임 차트이다.
도 9는 분사 펄스 학습의 실행예를 나타내는 타임 차트이다.
도 10은 분사 펄스 학습의 실행예를 나타내는 타임 차트이다.
도 11a는 인덕턴스 Lpl의 산출에 사용하는 맵을 개념적으로 도시하는 도면이다.
도 11b는 인덕턴스 Lpl의 산출에 사용하는 수식의 일례를 도시하는 도면이다.
도 12a는 리프트량 Liftpl의 산출에 사용하는 맵을 개념적으로 도시하는 도면이다.
도 12b는 리프트량 Liftpl의 산출에 사용하는 수식을 도시하는 도면이다.
이하, 본 개시를 실시하기 위한 형태를 구체화한 일 실시예를 설명한다.
통 내 분사식의 내연 기관인 통 내 분사식 엔진(11)의 흡기관(12)의 최상류부에는, 에어 클리너(13)가 설치되고, 이 에어 클리너(13)의 하류측에, 흡입 공기량을 검출하는 에어플로우 미터(14)가 설치되어 있다. 이 에어플로우 미터(14)의 하류측에는, 모터(15)에 의해 개방도 조절되는 스로틀 밸브(16)와, 이 스로틀 밸브(16)의 개방도(스로틀 개방도)를 검출하는 스로틀 개방도 센서(17)가 설치되어 있다.
스로틀 밸브(16)의 하류측에는, 서지 탱크(18)가 설치되고, 이 서지 탱크(18)에, 흡기관 압력을 검출하는 흡기관 압력 센서(19)가 설치되어 있다. 또한, 서지 탱크(18)에는, 엔진(11)의 각 기통에 공기를 도입하는 흡기 매니폴드(20)가 설치되고, 엔진(11)의 각 기통에는, 각각 통 내에 연료를 직접 분사하는 연료 분사 밸브(21)가 설치되어 있다. 엔진(11)의 실린더 헤드에는, 각 기통에 점화 플러그(22)가 설치되어, 각 기통의 점화 플러그(22)의 불꽃 방전에 의해 통 내의 혼합기에 착화된다.
엔진(11)의 배기관(23)에는, 배출 가스의 공연비 또는 리치/린 등을 검출하는 배출 가스 센서(24)(공연비 센서, 산소 센서 등)가 설치되고, 이 배출 가스 센서(24)의 하류측에, 배출 가스를 정화하는 3원 촉매 등의 촉매(25)가 설치되어 있다.
엔진(11)의 실린더 블록에는, 냉각 수온을 검출하는 냉각 수온 센서(26)나, 노킹을 검출하는 노크 센서(27)가 설치되어 있다. 크랭크축(28)의 외주측에는, 크랭크축(28)이 소정 크랭크각 회전할 때마다 펄스 신호를 출력하는 크랭크각 센서(29)가 설치되어, 이 크랭크각 센서(29)의 출력 신호에 기초하여 크랭크각이나 엔진 회전 속도가 검출된다.
이들 각종 센서의 출력은, 전자 제어 유닛(이하 「ECU」라고 표기함)(30)에 입력된다. 이 ECU(30)는 마이크로 컴퓨터를 주체로 하여 구성되어, ROM(기억 매체)에 기억된 각종의 엔진 제어용의 프로그램을 실행함으로써, 엔진 운전 상태에 따라, 연료 분사량, 점화 시기, 스로틀 개방도(흡입 공기량) 등을 제어한다.
ECU(30)는 엔진 운전 상태(예를 들어, 엔진 회전 속도나 엔진 부하 등)에 따라 요구 분사량을 산출하고, 이 요구 분사량에 따라 분사 펄스 폭(분사 시간)을 맵 또는 수식 등에 의해 산출하여, 이 분사 펄스 폭으로 연료 분사 밸브(21)를 개방 구동하여 요구 분사량분의 연료를 분사한다.
연료 분사 밸브(21)는 구동 코일(31)에 의해 발생하는 전자기력에 의해 플런저(32)와 일체적으로 니들 밸브(33)(밸브 본체)를 개방 방향으로 구동하는 구성으로 되어 있다. 도 2a에 도시한 바와 같이 분사 펄스 폭이 비교적 길어지는 풀 리프트 영역에서는, 니들 밸브(33)의 리프트량이 풀 리프트 위치[플런저(32)가 스토퍼(34)에 부딪치는 위치]에 도달한다. 도 2b에 도시한 바와 같이 분사 펄스 폭이 비교적 짧아지는 파셜 리프트 영역에서는, 니들 밸브(33)의 리프트량이 풀 리프트 위치에 도달하지 않는 파셜 리프트 상태[플런저(32)가 스토퍼(34)에 부딪치기 전의 상태]로 된다.
고압의 연료를 통 내로 분사하는 통 내 분사식 엔진(11)의 연료 분사 밸브(21)는, 도 3에 도시한 바와 같이 분사 펄스 폭에 대한 실제 분사량의 변화 특성의 리니어리티(직선성)가 파셜 리프트 영역[분사 펄스 폭이 짧아 니들 밸브(33)의 리프트량이 풀 리프트 위치에 도달하지 않는 파셜 리프트 상태로 되는 영역]에서 악화되는 경향이 있다. 이 파셜 리프트 영역에서는, 니들 밸브(33)의 리프트량의 편차가 커져 분사량 편차가 커지는 경향이 있고, 분사량 편차가 커지면, 배기 에미션이나 드라이버빌리티가 악화될 가능성이 있다.
도 4에 도시한 바와 같이 파셜 리프트 영역에서는, 분사 펄스의 온에 의한 구동 전류[구동 코일(31)에 흐르는 전류]의 증가에 수반하여 니들 밸브(33)의 리프트량이 증가하기 시작할 무렵에 분사 펄스가 오프되므로, 분사 펄스의 오프 후에 니들 밸브(33)의 리프트량이 일단 증가한 후 감소한다는 거동을 나타낸다. 또한, 도 5에 도시한 바와 같이 구동 코일(31)은 구동 전류[구동 코일(31)에 흐르는 전류]에 따라 인덕턴스가 변화된다는 직류 중첩 특성을 갖는다.
본 실시예에서는, ECU(30)에 의해 후술하는 도 6 및 도 7의 분사 펄스 학습 루틴을 실행한다. 소정의 학습 실행 조건이 성립되었을 때에, 니들 밸브(33)의 리프트량이 풀 리프트 위치에 도달하지 않는 파셜 리프트 상태로 되는 분사 펄스로 연료 분사 밸브(21)를 개방 구동하는 파셜 리프트 분사를 실행한다. 이 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 오프 후에 구동 코일(31)에 흐르는 구동 전류의 적분값을 산출한다. 이 구동 전류의 적분값에 기초하여 구동 코일(31)의 직류 중첩 특성을 고려하여 구동 코일(31)의 인덕턴스를 산출한다. 이 인덕턴스에 기초하여 니들 밸브(33)의 리프트량을 추정하고, 이 리프트량에 기초하여 파셜 리프트 분사의 분사 펄스를 보정하는 분사 펄스 학습을 실행한다.
이 분사 펄스 학습에서는, 파셜 리프트 영역에서는 분사 펄스의 오프 후에 니들 밸브(33)의 리프트량이 일단 증가한 후 감소한다는 거동을 나타내는 것에 착안하여, 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 오프 후에 구동 코일(31)에 흐르는 구동 전류의 적분값을 산출한다. 이 구동 전류의 적분값에 기초하여 구동 코일(31)의 직류 중첩 특성을 고려하여 구동 코일(31)의 인덕턴스를 산출함으로써, 구동 코일(31)의 인덕턴스를 고정밀도로 산출할 수 있다. 이 인덕턴스에 기초하여 니들 밸브(33)의 리프트량을 추정함으로써, 니들 밸브(33)의 리프트량을 고정밀도로 추정할 수 있다. 고정밀도로 추정한 리프트량에 기초하여 파셜 리프트 분사의 분사 펄스를 보정함으로써, 파셜 리프트 분사의 분사 펄스를 고정밀도로 보정할 수 있다.
ECU(30)가 실행하는 분사 펄스 학습의 구체적인 처리 내용을 도 6 및 도 7의 루틴과 도 8 내지 도 10의 타임 차트를 사용하여 설명한다. 도 8의 타임 차트는 대략 도 6의 스텝 101 내지 105의 처리에 대응하고, 도 9의 타임 차트는 대략 도 6의 스텝 102 내지 113의 처리에 대응한다. 또한, 도 10의 타임 차트는 대략 도 7의 스텝 114 내지 123의 처리에 대응한다.
도 6 및 도 7에 도시하는 분사 펄스 학습 루틴은, ECU(30)의 전원 온 기간 중(이그니션 스위치의 온 기간 중)에 소정 주기로 반복해서 실행되어, 분사 펄스 학습부로서의 역할을 다한다.
스텝 101에서, 소정의 학습 실행 조건이 성립되어 있는지 여부를, 다음의 (1) 내지 (4)의 조건을 모두 만족시키는지 여부에 의해 판정한다.
(1) 냉각 수온이 소정 온도 이상이다.
이 조건 (1)의 소정 온도는, 예를 들어, 통 내에 분사된 연료가 빠르게 증발할 수 있을 정도까지 난기된 상태에 상당하는 냉각 수온(예를 들어, 80℃)으로 설정되어 있다.
(2) 엔진 부하(예를 들어 흡입 공기량이나 흡기관 압력 등)가 소정값 이상이다.
이 조건 (2)의 소정값은, 예를 들어, 파셜 리프트 분사의 분사량 편차에 의한 공연비 편차가 소정의 허용 범위 내(예를 들어, 14.7±0.5 이내)가 되는 흡입 공기량에 상당하는 값으로 설정되어 있다.
(3) 연료 분사 밸브(21)가 정상[예를 들어, 니들 밸브(33)의 리프트량이 풀 리프트 위치에 도달하는 풀 리프트 분사에서의 분사량 편차가 소정 범위 내]이다.
이 조건 (3)은, 도시하지 않은 이상 진단 루틴의 진단 결과에 기초하여 판정한다.
(4) 학습 완료 플래그(후술하는 제1 및 제2 학습 완료 플래그 중 적어도 한쪽)가 OFF(오프)이다.
상기의 조건 (1) 내지 (4)를 모두 만족시키면, 학습 실행 조건이 성립되지만, 상기 조건 (1) 내지 (4) 중 어느 하나라도 만족시키지 않는 조건이 있으면, 학습 실행 조건이 불성립으로 된다.
스텝 101에서, 학습 실행 조건이 불성립으로 판정된 경우에는, 본 루틴을 종료한다. 예를 들어, 상기의 조건 (3)을 만족시키지 않는 경우(풀 리프트 분사에서의 분사량 편차가 소정 범위를 초과한 경우)에는, 연료 분사 밸브(21)는 이상이므로, 파셜 리프트 분사를 실행하여 파셜 리프트 분사의 분사 펄스를 보정해도, 분사량 편차를 고정밀도로 보정할 수 없다고 판단하여, 파셜 리프트 분사 및 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 보정을 금지한다.
상기 스텝 101에서, 학습 실행 조건이 성립되어 있다고 판정된 경우에는, 스텝 102 이후의 처리를 실행한다. 스텝 102에서, 1기통당의 요구 분사량 Qtotal분의 연료를, 1회의 파셜 리프트 분사와, 1회의 풀 리프트 분사로 분할하여 분사하는 제1 강제 분할 분사(흡기 행정 2회 분사)를 실행한다(도 8 참조).
이 제1 강제 분할 분사에서는, 파셜 리프트 분사의 분사량 Qpl[1]을, 연료 분사 밸브(21)의 표준품(노미널품)에 있어서 파셜 리프트 상태가 되는 분사량으로 설정하고, 이 파셜 리프트 분사의 분사량 Qpl[1]에 대응한 펄스 폭의 분사 펄스 Taupl[1]을 설정한다.
요구 분사량 Qtotal로부터 파셜 리프트 분사의 분사량 Qpl[1]을 뺀 값을, 풀 리프트 분사의 분사량 Qfl[1]＝Qtotal－Qpl[1]로서 설정하고, 이 풀 리프트 분사의 분사량 Qfl[1]에 대응한 펄스 폭의 분사 펄스 Taufl[1]을 설정한다.
파셜 리프트 분사의 분사 시기 Apl[1]을, 제1 강제 분할 분사의 실행 전(학습 실행 조건의 성립 전)의 분사 시기와 동일한 분사 시기로 설정하고, 이 파셜 리프트 분사의 분사 시기 Apl[1]에 소정 딜레이값 Adly[1]을 가산한 값을, 풀 리프트 분사의 분사 시기 Afl[1]＝Apl[1]＋Adly[1]로서 설정한다.
소정 딜레이값 Adly[1]은, 분사 펄스 Taufl[1]에 후술하는 소정 시간 Idly[1]을 가산한 값보다도 길어지도록 설정되어 있다(Adly[1]＞Taufl[1]＋Idly[1]).
스텝 103에서는, 니들 밸브(33)의 리프트량 이외의 요인에 의한 인덕턴스의 변화의 정보로서, 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 온(상승 타이밍)으로부터 구동 전류가 소정값 이상으로 증가할 때까지의 소요 시간 T1을 검출한다.
스텝 104에서는, 소요 시간 T1이 판정값을 초과했는지 여부를 판정하여, 소요 시간 T1이 판정값을 초과했다고 판정되었을 경우에는, 스텝 105 이후의 처리를 실행하지 않고, 본 루틴을 종료한다. 이로 인해, 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 온으로부터 구동 전류가 소정값 이상으로 증가할 때까지의 소요 시간 T1이 판정값을 초과한 경우에는, 연료 분사 밸브(21)가 이상이므로, 파셜 리프트 분사를 실행하여 파셜 리프트 분사의 분사 펄스를 보정해도, 분사량 편차를 고정밀도로 보정할 수 없다고 판단하고, 파셜 리프트 분사 및 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 보정을 금지한다.
스텝 104에서, 소요 시간 T1이 판정값 이하라고 판정된 경우에는, 스텝 105로 진행하여, 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 오프(하강 타이밍)로부터 소정 시간 Idly[1]이 경과할 때까지 구동 전류를 적분함으로써, 분사 펄스의 오프 후에 구동 코일(31)에 흐르는 구동 전류의 적분값 Iipl[1]을 산출한다. 소정 시간 Idly[1]은, 분사 펄스의 오프로부터 구동 전류가 0에 수렴될 때까지 필요한 시간보다도 조금 긴 시간으로 설정되어 있다.
스텝 106에서는, 금회의 구동 전류 적분값 Iipl[1](n)을 전회의 구동 전류 적분값의 합계값 Iiplsum[1](n－1)에 가산하여, 금회의 구동 전류 적분값의 합계값 Iiplsum[1](n)을 구한다.
Iiplsum[1](n)＝Iiplsum[1](n－1)＋Iipl[1](n)
구동 전류 적분값의 합계값의 초기값 Iiplsum[1](0)＝0으로 한다.
스텝 107에서는, 제1 강제 분할 분사를 개시한 후 소정 사이클(N 사이클)이 경과했는지 여부를 판정한다. 즉 구동 전류 적분값 Iipl[1]을 N회 가산했는지 여부를 판정한다. 소정 사이클(N 사이클)이 경과할 때까지 상기 스텝 102 내지 106의 처리를 반복해서 실행하여, 구동 전류 적분값의 합계값 Iiplsum[1]을 갱신한다(도 9 참조). 2사이클째 이후는 스텝 103, 104의 처리를 생략하도록(즉 1사이클째만 스텝 103, 104의 처리를 실행하도록) 해도 된다.
그 후, 제1 강제 분할 분사를 개시한 후 소정 사이클(N 사이클)이 경과했다(즉, 구동 전류 적분값 Iipl[1]을 N회 가산했다)고 판정된 시점에서, 스텝 108로 진행하여, 구동 전류 적분값의 합계값 Iiplsum[1]을 가산 횟수 N으로 나누어서 구동 전류 적분값의 평균값 Iiplave[1]을 구한다.
Iiplave[1]＝Iiplsum[1]/N
스텝 109에서는, 도 11a에 도시하는 맵 또는 도 11b에 도시하는 수식 등을 이용하여, 구동 전류 적분값의 평균값 Iiplave[1]에 따른 구동 코일(31)의 인덕턴스 Lpl[1]을 산출한다. 도 11a 및 도 11b의 맵 또는 수식은, 미리 연료 분사 밸브(21)의 표준품(노미널품)에 있어서 구동 코일(31)의 직류 중첩 특성을 고려하여 시험 데이터나 설계 데이터 등에 기초하여 작성되어, ECU(30)의 ROM에 기억되어 있다.
스텝 110에서는, 상기 스텝 103에서 검출한 소요 시간 T1(리프트량 이외의 요인에 의한 인덕턴스의 변화의 정보)에 따른 보정 계수 KL을 맵 또는 수식 등(도시하지 않음)에 의해 산출한다. 이 보정 계수 KL의 맵 또는 수식은, 미리 연료 분사 밸브(21)의 표준품(노미널품)에 있어서 시험 데이터나 설계 데이터 등에 기초하여 작성되어, ECU(30)의 ROM에 기억되어 있다. 이 보정 계수 KL을 인덕턴스 Lpl[1]에 승산하여, 인덕턴스 Lpl[1]을 보정한다.
Lpl[1]＝Lpl[1]×KL
스텝 111에서는, 도 12a에 도시하는 맵 또는 도 12b에 도시하는 수식 등을 이용하여, 인덕턴스 Lpl[1]에 따른 니들 밸브(33)의 리프트량 Liftpl[1]을 산출(추정)한다. 도 12의 맵 또는 수식은, 미리 연료 분사 밸브(21)의 표준품(노미널품)에 있어서 시험 데이터나 설계 데이터 등에 기초하여 작성되어, ECU(30)의 ROM에 기억되어 있다.
스텝 112(도 7)에서는, 리프트량 Liftpl[1]에 따른 보정 계수 KTau[1]을 맵 또는 수식 등(도시하지 않음)에 의해 산출한다. 이 보정 계수 KTau[1]의 맵 또는 수식은, 미리 연료 분사 밸브(21)의 표준품(노미널품)에 있어서 시험 데이터나 설계 데이터 등에 기초하여 작성되어, ECU(30)의 ROM에 기억되어 있다. 이 보정 계수 KTau[1]을 파셜 리프트 분사의 분사량 Qpl[1]에 대응한 분사 펄스 Taupl[1]에 가산하여, 파셜 리프트 분사의 분사량 Qpl[1]에 대응한 분사 펄스 Taupl[1]을 보정한다.
Taupl[1]＝Taupl[1]＋KTau[1]
스텝 113에서는, 파셜 리프트 분사의 분사량 Qpl[1]에 대응한 분사 펄스 Taupl[1]의 학습이 완료되었다고 판단하여, 제1 학습 완료 플래그를 ON(온)으로 세트한다.
스텝 114에서는, 제2 강제 분할 분사(흡기 행정 2회 분사)를 실행한다(도 10 참조).
제2 강제 분할 분사에서는, 파셜 리프트 분사의 분사량 Qpl[2]를, 연료 분사 밸브(21)의 표준품(노미널품)에 있어서 파셜 리프트 상태로 되는 분사량이고 또한 제1 강제 분할 분사의 분사량 Qpl[1]과 다른 분사량[분사량 Qpl[1]보다도 많은 분사량 또는 분사량 Qpl[1]보다도 적은 분사량]으로 설정하고, 이 파셜 리프트 분사의 분사량 Qpl[2]에 대응한 펄스 폭의 분사 펄스 Taupl[2]를 설정한다.
요구 분사량 Qtotal로부터 파셜 리프트 분사의 분사량 Qpl[2]를 뺀 값을, 풀 리프트 분사의 분사량 Qfl[2]＝Qtotal－Qpl[2]로서 설정하고, 이 풀 리프트 분사의 분사량 Qfl[2]에 대응한 펄스 폭의 분사 펄스 Taufl[2]를 설정한다.
파셜 리프트 분사의 분사 시기 Apl[2]를, 제1 강제 분할 분사의 실행 전(학습 실행 조건의 성립 전)의 분사 시기와 동일한 분사 시기로 설정하고, 이 파셜 리프트 분사의 분사 시기 Apl[2]에 소정 딜레이값 Adly[2]를 가산한 값을, 풀 리프트 분사의 분사 시기 Afl[2]＝Apl[2]＋Adly[2]로서 설정한다. 소정 딜레이값 Adly[2]는, 분사 펄스 Taufl[2]에 후술하는 소정 시간 Idly[2]를 가산한 값보다도 길어지도록 설정되어 있다(Ａdly[2]＞Taufl[2]＋Idly[2]).
스텝 115에서는, 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 오프(하강 타이밍)로부터 소정 시간 Idly[2]가 경과할 때까지 구동 전류를 적분함으로써, 분사 펄스의 오프 후에 구동 코일(31)에 흐르는 구동 전류의 적분값 Iipl[2]를 산출한다. 여기서, 소정 시간 Idly[2]는 분사 펄스의 오프로부터 구동 전류가 0에 수렴될 때까지 필요한 시간보다도 조금 긴 시간으로 설정되어 있다.
스텝 116에서는, 금회의 구동 전류 적분값 Iipl[2](n)을 전회의 구동 전류 적분값의 합계값 Iiplsum[2](n－1)에 가산하여, 금회의 구동 전류 적분값의 합계값 Iiplsum[2](n)을 구한다.
Iiplsum[2](n)＝Iiplsum[2](n－1)＋Iipl[2](n)
여기서, 구동 전류 적분값의 합계값의 초기값 Iiplsum[2](0)＝0으로 한다.
스텝 117에서는, 제2 강제 분할 분사를 개시한 후 소정 사이클(N 사이클)이 경과했는지 여부를 판정하여, 즉 구동 전류 적분값 Iipl[2]를 N회 가산했는지 여부를 판정하고, 소정 사이클(N 사이클)이 경과할 때까지 상기 스텝 114 내지 116의 처리를 반복해서 실행하여, 구동 전류 적분값의 합계값 Iiplsum[2]를 갱신한다(도 10 참조).
제2 강제 분할 분사를 개시한 후 소정 사이클(N 사이클)이 경과했다고 판정된 시점에서, 스텝 118로 진행하여, 구동 전류 적분값의 합계값 Iiplsum[2]를 가산 회수 N으로 나누어 구동 전류 적분값의 평균값 Iiplave[2]를 구한다.
Iiplave[2]＝Iiplsum[2]/N
스텝 119에서는, 도 11a에 도시하는 맵 또는 도 11b에 도시하는 수식 등을 이용하여, 구동 전류 적분값의 평균값 Iiplave[2]에 따른 구동 코일(31)의 인덕턴스 Lpl[2]를 산출한다.
스텝 120에서는, 상기 스텝 110에서 산출한 보정 계수 KL을 인덕턴스 Lpl[2]에 승산하여, 인덕턴스 Lpl[2]를 보정한다.
Lpl[2]＝Lpl[2]×KL
스텝 121에서는, 도 12a에 도시하는 맵 또는 도 12b에 도시하는 수식 등을 이용하여, 인덕턴스 Lpl[2]에 따른 니들 밸브(33)의 리프트량 Liftpl[2]를 산출(추정)한다.
스텝 122에서는, 리프트량 Liftpl[2]에 따른 보정 계수 KTau[2]를 맵 또는 수식 등(도시하지 않음)에 의해 산출하고, 이 보정 계수 KTau[2]를 파셜 리프트 분사의 분사량 Qpl[2]에 대응한 분사 펄스 Taupl[2]에 가산하여, 파셜 리프트 분사의 분사량 Qpl[2]에 대응한 분사 펄스 Taupl[2]를 보정한다.
Taupl[2]＝Taupl[2]＋KTau[2]
스텝 123에서는, 파셜 리프트 분사의 분사량 Qpl[2]에 대응한 분사 펄스 Taupl[2]의 학습이 완료되었다고 판단하여, 제2 학습 완료 플래그를 ON(온)으로 세트한다.
이상과 같이 하여 파셜 리프트 영역의 적어도 2점의 분사량 Qpl[1], Qpl[2]에 대응하는 분사 펄스 Taupl[1], Taupl[2]를 보정(학습)해 두면, 이들 학습 데이터에 기초하여, 파셜 리프트 영역의 다른 분사량에 대응하는 분사 펄스도 산출할(예를 들어, 보간할) 수 있다.
도 6 및 도 7의 루틴에서는, 파셜 리프트 영역의 2점의 분사량 Qpl[1], Qpl[2]에 대응하는 분사 펄스 Taupl[1], Taupl[2]를 보정(학습)하도록 했지만, 이에 한정되지 않고, 파셜 리프트 영역의 3점 이상의 분사량에 대응하는 분사 펄스를 보정(학습)하도록 해도 된다.
이상 설명한 본 실시예에서는, 파셜 리프트 영역에서는 분사 펄스의 오프 후에 니들 밸브(33)의 리프트량이 일단 증가한 후 감소한다는 거동을 나타내는 것에 착안하여, 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 오프 후에 구동 코일(31)에 흐르는 구동 전류의 적분값을 산출하고, 이 구동 전류의 적분값에 기초하여 구동 코일(31)의 직류 중첩 특성을 고려하여 구동 코일(31)의 인덕턴스를 산출한다. 따라서, 구동 코일(31)의 인덕턴스를 고정밀도로 산출할 수 있다. 이 인덕턴스에 기초하여 니들 밸브(33)의 리프트량을 추정하도록 했으므로, 니들 밸브(33)의 리프트량을 고정밀도로 추정할 수 있다. 그리고, 고정밀도로 추정한 리프트량에 기초하여 파셜 리프트 분사의 분사 펄스를 보정하도록 했으므로, 파셜 리프트 분사의 분사 펄스를 고정밀도로 보정할 수 있다. 이에 인해, 파셜 리프트 영역에서의 리프트량 편차에 기인하는 분사량 편차를 고정밀도로 보정할 수 있고, 파셜 리프트 영역에서의 분사량 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.
상기 실시예에서는, 추정(산출)한 리프트량에 따른 보정 계수를 사용하여 분사 펄스를 보정하도록 했지만, 추정한 리프트량에 따라 분사 펄스를 보정하는 방법은 이에 한정되지 않고, 적절히 변경해도 되고, 예를 들어, 추정한 리프트량과 기준값[연료 분사 밸브(21)의 표준품에 있어서의 리프트량]의 편차에 기초하여 분사량 펄스를 보정하도록 해도 된다.
본 실시예에서는, 파셜 리프트 분사를 실행할 때에, 엔진 운전 상태에 따른 요구 분사량을, 파셜 리프트 분사의 분사량과, 풀 리프트 분사의 분사량(요구 분사량으로부터 파셜 리프트 분사의 분사량을 뺀 분사량)으로 분할하여 분사하도록 했으므로, 연료 분사 밸브(21)의 합계 분사량을 요구 분사량으로 유지하면서, 파셜 리프트 분사를 실행할 수 있다.
본 실시예에서는, 엔진 부하가 소정값(파셜 리프트 분사의 분사량 편차에 의한 공연비 편차가 소정의 허용 범위 내로 되는 흡입 공기량에 상당하는 값) 이상일 때에 학습 실행 조건이 성립되도록 했으므로, 엔진 부하가 소정값 이상이고, 파셜 리프트 분사의 분사량 편차에 의한 공연비 편차가 허용 범위 내로 될 때에, 파셜 리프트 분사를 실행하여 파셜 리프트 분사의 분사 펄스를 보정할 수 있고, 분사 펄스의 보정을 위한 파셜 리프트 분사에 의한 연소 상태의 악화를 억제할 수 있다.
본 실시예에서는, 니들 밸브(33)의 리프트량 이외의 요인에 의한 인덕턴스의 변화의 정보로서, 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 온으로부터 구동 전류가 소정값 이상으로 증가할 때까지의 소요 시간 T1을 검출하여, 이 소요 시간 T1에 따라 인덕턴스를 보정하도록 했으므로, 니들 밸브(33)의 리프트량 이외의 요인(예를 들어, 온도 등)에 의한 인덕턴스의 변화도 고려하여 인덕턴스를 구할 수 있다.
상기 실시예에서는, 소요 시간 T1에 따른 보정 계수를 사용하여 인덕턴스를 직접 보정하도록 했다. 소요 시간 T1에 따라 인덕턴스를 보정하는 방법은 이에 한정되지 않고, 적절히 변경해도 되고, 예를 들어, 소요 시간 T1에 따라서, 인덕턴스의 산출에 사용하는 맵 또는 수식(즉, 구동 전류 적분값과 인덕턴스의 관계)을 보정하도록 해도 된다.
상기 실시예에서는, 풀 리프트 분사에서의 분사량 편차가 소정 범위를 초과한 경우나, 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 온으로부터 구동 전류가 소정값 이상으로 증가할 때까지의 소요 시간 T1이 판정값을 초과한 경우에는, 연료 분사 밸브(21)가 이상이므로, 파셜 리프트 분사를 실행하여 파셜 리프트 분사의 분사 펄스를 보정해도, 분사량 편차를 고정밀도로 보정할 수 없다고 판단하여, 파셜 리프트 분사 및 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 보정을 금지하도록 했다. 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 보정이 완료될 때까지(제1 및 제2 학습 완료 플래그가 양쪽 모두 ON으로 될 때까지)는 분사 펄스의 보정을 위한 파셜 리프트 분사 이외에서의 파셜 리프트 분사를 금지하도록 해도 된다. 이와 같이 하면, 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 보정 완료 전에, 파셜 리프트 분사의 분사량 편차에 의해 배기 에미션이나 드라이버빌리티가 악화되는 것을 방지할 수 있다.
상기 실시예에서는, 요구 분사량 분의 연료를 파셜 리프트 분사와 풀 리프트 분사로 분할하여 분사할 때에, 1회의 파셜 리프트 분사와 1회의 풀 리프트 분사로 분할하도록 했다. 파셜 리프트 분사와 풀 리프트 분사의 분사 횟수는 이에 한정되지 않고, 요구 분사량 등에 따라 적절히 변경해도 되고, 파셜 리프트 분사의 분사 횟수를 2회 이상으로 하거나, 풀 리프트 분사의 분사 횟수를 2회 이상으로 해도 된다.
그 외, 본 개시는, 도 1에 도시한 바와 같은 통 내 분사식 엔진으로 한정되지 않고, 흡기 포트 분사식 엔진에도 적용하여 실시할 수 있는 등, 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (7)

  1. 구동 코일(31)의 전자기력에 의해 밸브 본체(33)가 밸브 개방 구동되는 연료 분사 밸브(12)를 구비한 내연 기관(11)의 연료 분사 제어 장치에 있어서,
    상기 밸브 본체(33)의 리프트량이 풀 리프트 위치에 도달하는 분사 펄스로 상기 연료 분사 밸브(12)를 개방 구동하는 풀 리프트 분사와 상기 밸브 본체(33)의 리프트량이 상기 풀 리프트 위치에 도달하지 않는 분사 펄스로 상기 연료 분사 밸브(12)를 개방 구동하는 파셜 리프트 분사를 실행하는 연료 분사부와,
    상기 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 오프 후에 상기 구동 코일(31)에 흐르는 구동 전류에 기초하여 상기 구동 코일(31)의 직류 중첩 특성을 고려하여 상기 구동 코일(31)의 인덕턴스를 산출하고, 상기 인덕턴스에 기초하여 상기 파셜 리프트 분사 시에 있어서의 상기 밸브 본체(33)의 리프트량을 추정하는 리프트량 추정부(30)와,
    상기 리프트량 추정부에서 추정한 리프트량에 기초하여 상기 파셜 리프트 분사의 분사 펄스를 보정하는 분사 펄스 보정부(30)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 연료 분사 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연료 분사부는, 상기 파셜 리프트 분사를 실행할 때에, 내연 기관(11)의 운전 상태에 따른 요구 분사량을 상기 파셜 리프트 분사의 분사량과 상기 풀 리프트 분사의 분사량으로 분할하여 분사하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 연료 분사 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 리프트량 추정부는, 소정의 실행 조건이 성립된 경우에 상기 파셜 리프트 분사 시의 리프트량을 추정하는 것으로, 상기 소정의 실행 조건은 적어도 내연 기관(11)의 부하가 소정값 이상일 때에 성립되고,
    상기 소정값은, 상기 파셜 리프트 분사의 분사량 편차에 의한 공연비 편차가 소정의 허용 범위 내로 되도록 흡입 공기량에 상당하는 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 연료 분사 제어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리프트량 추정부는, 상기 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 오프 후에 상기 구동 코일(31)에 흐르는 구동 전류를 적분함으로써, 상기 구동 코일(31)의 직류 중첩 특성을 고려하여 상기 구동 코일(31)의 인덕턴스를 산출하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 연료 분사 제어 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리프트량 추정부는, 상기 밸브 본체(33)의 리프트량 이외의 요인에 의한 상기 인덕턴스의 변화의 정보로서, 상기 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 온으로부터 상기 구동 전류가 소정값 이상으로 증가할 때까지의 소요 시간을 검출하는 상승 시간 검출부와, 상기 상승 시간 검출부에 의해 검출한 소요 시간에 따라 상기 인덕턴스를 보정하는 인덕턴스 보정부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 연료 분사 제어 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 본체(33)의 리프트량이 풀 리프트 위치에 도달하는 풀 리프트 분사에서의 분사량 편차가 소정 범위를 초과한 경우 및/또는 상기 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 온으로부터 상기 구동 전류가 소정값 이상으로 증가할 때까지의 소요 시간이 판정값을 초과한 경우에, 상기 파셜 리프트 분사 및 상기 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 보정을 금지하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 연료 분사 제어 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파셜 리프트 분사의 분사 펄스의 보정이 완료될 때까지는, 상기 분사 펄스의 보정을 하고 있는 파셜 리프트 분사 이외의 파셜 리프트 분사를 금지하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 연료 분사 제어 장치.
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