WO2015182042A1 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

　燃料噴射弁（３０）による燃料噴射に際し、開弁動作のための所定の高電圧を印加するとともに、それに引き続いて開弁維持のための所定の低電圧を印加して燃料噴射弁（３０）を通電するＥＣＵ（４０）は、燃料噴射弁（３０）に流れる通電電流を検出する電流検出部（４４）と、燃料噴射弁（３０）の通電開始後において、電流検出部４４による検出電流が、予め定めた目標ピーク値に到達した場合に、燃料噴射弁（３０）への印加電圧を高電圧から低電圧に切り替える駆動ＩＣ（４２）と、燃料噴射弁（３０）に高電圧を印加した状態で、検出電流の電流変化の傾き（ＳＬ）を算出し、その電流変化の傾き（ＳＬ）に基づいて、燃料噴射弁（３０）に流れる実電流のピーク点のずれを是正する補正処理を実施するマイクロコンピュータ（４１）と、を備える。

Description

内燃機関の燃料噴射制御装置 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１４年５月３０日に出願された日本出願番号２０１４－１１２５８１号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、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として、例えば電磁ソレノイド式のものが知られている。この種の燃料噴射弁においては、燃料噴射弁本体に内蔵されるコイル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を制御している。

　また、燃料噴射弁の駆動手法として、コイル印加電圧を、開弁当初は高電圧とし、その後低電圧に切り替えるものが提案されている。かかる技術では、高電圧の印加により開弁応答性を高め、その後に低電圧に切り替えることで燃料噴射弁を低電力駆動するようにしている。また、高電圧から低電圧への切替は、電流検出回路により検出される検出電流に基づき実施され、その検出電流が所定の目標ピーク値に到達したと判定された際に印加電圧の切替が行われるようになっている。

　燃料噴射装置には機差ばらつきが存在するため、実際の駆動電流にばらつきが生じることが考えられ、こうした駆動電流のばらつきに起因して燃料噴射量にばらつきが生じることが懸念される。そこで特許文献１では、実駆動電流の機差ばらつき量をあらかじめ記憶部に記憶しておき、その機差ばらつき量に基づいて目標の駆動電流を補正するようにしている。

　しかし、燃料噴射装置における機差のばらつきは一様でなく、また時間経過に伴い変化することが考えられる。

　また、燃料噴射量がばらつく要因としては、燃料噴射弁における実駆動電流にばらつきが生じる以外に、電流検出回路の検出ずれが生じることが考えられる。この場合、上記のごとく電流検出回路により検出される検出電流に基づき印加電圧が高電圧から低電圧に切り替えられる構成では、検出電流の誤差が原因で、電圧切替タイミングにずれが生じる。すなわち、実電流においてピーク点のずれが生じる。そのため、燃料噴射弁に対する投入エネルギのずれが生じることから、燃料噴射弁の開弁応答特性が変化し、燃料噴射量の過不足が生じることが懸念される。

特開２０１４－５７４０号公報

　本開示は上記従来技術に問題点に鑑み、より適切なる燃料噴射制御を実現できる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

　本開示の一態様によれば、内燃機関の燃料噴射制御装置は、通電により開弁駆動される燃料噴射弁を備える内燃機関に適用され、前記燃料噴射弁による燃料噴射に際し、開弁動作のための所定の高電圧を印加するとともにそれに引き続いて開弁維持のための所定の低電圧を印加することで前記燃料噴射弁を通電する噴射弁駆動部を備える。更に、燃料噴射制御装置は、前記燃料噴射弁に流れる通電電流を検出する電流検出部と、前記燃料噴射弁に対する通電開始後において、前記電流検出部による検出電流が、あらかじめ定めた目標ピーク値に到達した場合に、前記燃料噴射弁への印加電圧を前記高電圧から前記低電圧に切り替える電圧切替部と、前記燃料噴射弁に前記高電圧を印加した状態で、前記検出電流について電流変化の傾きを算出し、その電流変化の傾きに基づいて、前記燃料噴射弁に流れる実電流のピーク点のずれを是正するための補正処理を実施するピークずれ補正部と、を備える。

　電流検出部による通電電流の検出値に誤差が含まれる場合には、燃料噴射弁への高電圧の印加時において燃料噴射弁の実電流にピーク点のずれが生じる。この場合、燃料噴射弁に対する投入エネルギのずれが生じることから、開弁応答特性が変化し、燃料噴射量の過不足が生じることが懸念される。燃料噴射弁に高電圧を印加した状態で、検出電流について電流変化の傾きを算出し、その電流変化の傾きに基づいて、燃料噴射弁の実電流のピーク点のずれを是正するための補正処理を実施する構成とした。これにより、電流検出部の検出誤差が生じている場合にも燃料噴射弁に対する投入エネルギのずれを抑制でき、ひいては燃料噴射制御の精度を高めることができる。

エンジン制御システムの概略構成を示す図。 ＥＣＵの構成を示すブロック図。 燃料噴射弁の構成及び状態を示す図。 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ムチャート。 ピーク電流補正処理の手順を示すフローチャート。 実電流の流れやすさ指標と基準値Ｔｐ＿ｔｙｐとの関係を示す図。 ピーク電流補正を具体的に説明するためのタイムチャート。 ピーク電流補正を具体的に説明するためのタイムチャート。 第２実施形態のピーク電流補正を具体的に説明するためのタイムチャート。 第３実施形態のプレチャージ補正処理の手順を示すフローチャート。 第３実施形態のプレチャージ補正を具体的に説明するためのタイムチャート。 第３実施形態のプレチャージ補正を具体的に説明するためのタイムチャート。

　（第１実施形態）
　以下、一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、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（スロットル位置）を検出するスロットル位置センサ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毎に点火プラグ２２が取り付けられ、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毎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内燃機関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。

　図２に示すように、ＥＣＵ４０は、エンジン制御用のマイクロコンピュータ４１や、インジェクタ駆動用の駆動ＩＣ４２、通電操作部４３、電流検出部４４を備えている。マイクロコンピュータ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出力する。駆動ＩＣ４２及び通電操作部４３は、「噴射弁駆動部」及び「電圧切替部」に相当し、噴射パルスにより燃料噴射弁３０を開弁駆動して、要求噴射量分の燃料を噴射させる。

　通電操作部４３は、具体的には低圧電源部５１と高圧電源部５２とを有するとともに、それら各電源部５１，５２のいずれかから燃料噴射弁３０のコイル３１に対して駆動電流を供給させるスイッチング素子５３～５５を有している。この場合、低圧電源部５１は、例えば１２Ｖの低電圧Ｖ１を出力する低電圧出力回路よりなり、高圧電源部５２は、例えば６０～６５Ｖの高電圧Ｖ２（昇圧電圧）を出力する高電圧出力回路よりなる。高圧電源部５２はバッテリ電圧を昇圧する昇圧回路を有している。スイッチング素子５３，５５がオンされることで、コイル３１に低電圧Ｖ１が印加され、スイッチング素子５４，５５がオンされることで、コイル３１に高電圧Ｖ２が印加される。

　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のコイル３１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るとともに、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。

　また本実施形態では、燃料噴射弁３０の駆動態様として、燃料噴射弁３０の弁体がフルリフト位置に到達する前のパーシャルリフト状態で弁体のリフトを終了させ、その状態で所望量の燃料を噴射するパーシャルリフト噴射を実施することとしており、そのパーシャルリフト噴射を図３を用いて簡単に説明する。なお、図３において（ａ）はフルリフト噴射時の動作を示し、（ｂ）はパーシャルリフト噴射時の動作を示している。

　図３に示すように、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）とを有しており、ニードル３３が開弁位置に移動することで燃料噴射弁３０が開弁状態となり、燃料噴射が行われる。図３の（ａ）、（ｂ）では噴射パルスの時間（通電期間）が相違しており、（ａ）に示すように噴射パルス幅が比較的長くなる場合（ニードルリフト量がフルリフト量となる場合）には、ニードル３３がフルリフト位置（プランジャ３２がストッパ３４に突き当たる位置）に到達する。一方、（ｂ）に示すように、噴射パルス幅が比較的短くなる場合（ニードルリフト量がパーシャルリフト量となる場合）には、ニードル３３がフルリフト位置に到達しないパーシャルリフト状態（プランジャ３２がストッパ３４に突き当たる手前の状態）となる。そして、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、プランジャ３２とニードル３３と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。

　図２に戻り、電流検出部４４は、燃料噴射弁３０の開弁駆動時におけるコイル３１の通電電流を検出するものであり、その検出結果は駆動ＩＣ４２に逐次出力される。電流検出部４４は周知構成であればよく、例えばシャント抵抗と増幅回路とを有するものとなっている。電流検出部４４が「電流検出部」に相当する。

　次に、噴射パルスに基づき駆動ＩＣ４２及び通電操作部４３にて実施される燃料噴射弁３０の駆動動作についてその詳細を図４により説明する。なお本実施形態では、噴射パルスがオンになる期間において、プレチャージと昇圧駆動と開弁維持駆動とが時系列で実施されるようになっている。プレチャージは、燃料噴射弁３０の通電開始時に、高電圧Ｖ２の印加に先立ってコイル３１に低電圧Ｖ１を印加するものであり、プレチャージの実施により、コイル電流の目標ピーク値への到達時間が短縮される。昇圧駆動は、開弁応答性を高めるべく実施され、昇圧駆動期間においてコイル３１に高電圧Ｖ２が印加される。開弁維持駆動は、昇圧駆動に引き続いて実施され、コイル３１に低電圧Ｖ１が印加される。まずは図４に実線で示す推移に基づいて、燃料噴射の基本動作について説明する。

　図４において、時刻ｔ０では、噴射パルスがオンになり、ｔ０～ｔ１では低電圧Ｖ１によるプレチャージが実施される。プレチャージ期間はあらかじめ定められた時間であるとよい。プレチャージ期間では、スイッチング素子５３を所定デューティ比で繰り返しオンオフさせてプレチャージを実施してもよい。

　そして、時刻ｔ１では、コイル３１の印加電圧が低電圧Ｖ１から高電圧Ｖ２に切り替えられる。これにより、時刻ｔ１～ｔ２の昇圧期間においてはｔ０～ｔ１の期間に比べてコイル電流が急峻に増加する。その後、時刻ｔ２において、コイル電流が、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、コイル電流が目標ピーク値Ｉｐに到達するタイミング又はその直前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。コイル電流が目標ピーク値Ｉｐに到達したか否かの判定は、電流検出部４４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（ｔ１～ｔ２）では、駆動ＩＣ４２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≧Ｉｐになった時点で通電操作部４３によりコイル印加電圧の切替（Ｖ２の印加停止）が実施される。

　時刻ｔ２以降においては、Ｖ２の印加停止に伴いコイル電流が低下するが、あらかじめ定めた電流しきい値と電流検出部４４による検出電流とに基づいて、コイル３１に対して低電圧Ｖ１が断続的に印加される。なお、図４では、電流しきい値を２段階で定めており、コイル電流（検出電流）がしきい値以下となる都度、低電圧Ｖ１の印加が行われるようになっている。電流しきい値の切替（高→低の切替）は、ニードルリフトが所定のパーシャルリフト量になったと推定されるタイミングで実施されるとよい（図の時刻ｔ３）。

　その後、時刻ｔ４で噴射パルスがオフになると、コイル３１への電圧印加が停止され、コイル電流がゼロになる。そして、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。

　燃料噴射弁３０の開弁駆動に際しては、上記のとおりコイル電流の検出結果に基づいて印加電圧の切替が実施されるが、電流検出部４４においては種々の要因により検出電流に誤差が含まれることがあると考えられる。例えば、シャント抵抗の個体差や経年劣化等により検出誤差が生じることが考えられる。かかる場合、実際のコイル電流（実電流）に対して検出電流に誤差が含まれていると、コイル電流が目標ピーク値Ｉｐに到達するタイミングを適正に把握できず、結果として燃料噴射量の過不足が生じることが懸念される。

　すなわち、図４において、コイル電流が目標ピーク値Ｉｐに到達するタイミングを適正に把握できない場合には、正規のコイル電流波形Ｄ１に対して、破線で示すＤ２，Ｄ３のようにコイル電流波形のずれが生じる。この場合、電流波形Ｄ２のように本来のＩｐ到達タイミング（時刻ｔ２）よりも前の時刻ｔａでＩｐ到達したと認識されると、高電圧Ｖ２の印加停止のタイミング（昇圧駆動の終了タイミング）が早めになってしまう。これは、実電流に対して検出電流が大きくなる側にずれる場合に生じる事態である。よって、昇圧駆動期間における昇圧エネルギが少なくなり、ニードルリフト動作が遅くなることから、燃料噴射量が過少になってしまう。

　また、電流波形Ｄ３のように本来のＩｐ到達タイミング（時刻ｔ２）よりも後の時刻ｔｂでＩｐ到達したと認識されると、高電圧Ｖ２の印加停止のタイミング（昇圧駆動の終了タイミング）が遅めになってしまう。これは、実電流に対して検出電流が小さくなる側にずれる場合に生じる事態である。よって、昇圧駆動期間における昇圧エネルギが過剰になり、ニードルリフト動作が速くなることから、燃料噴射量が過多になってしまう。

　そこで本実施形態では、燃料噴射弁３０に高電圧Ｖ２を印加した状態で（すなわち昇圧駆動期間において）、検出電流について電流変化の傾きを算出し、その電流変化の傾きに基づいて、燃料噴射弁３０の実電流のピーク点のずれを是正するための補正処理を実施する。そしてこれにより、コイル電流の検出誤差が生じている場合において燃料噴射弁３０に対する投入エネルギのずれ（過不足）を抑制するようにしている。

　より具体的には、燃料噴射弁３０に高電圧Ｖ２を印加した状態において、検出電流が目標ピーク値Ｉｐに到達する時点（Ｘ１）と、検出電流が目標ピーク値Ｉｐよりも小さい所定の中間値Ｉｈに到達する時点（Ｘ２）とを電流判定点として、これら各判定点Ｘ１，Ｘ２での電流値とその各点の間の時間間隔とに基づいて電流傾きＳＬを算出する。また、電流傾きＳＬに基づいて目標ピーク値Ｉｐを補正する。

　ＥＣＵ４０の構成と絡めて言えば、マイクロコンピュータ４１は、駆動ＩＣ４２に対してあらかじめ定めた目標ピーク値Ｉｐと中間値Ｉｈとを通知する。また、駆動ＩＣ４２は、昇圧駆動期間において検出電流が目標ピーク値Ｉｐに到達するまでの時間であるピーク電流到達時間Ｔｐと、検出電流が中間値Ｉｈに到達するまでの時間である中間電流到達時間Ｔｈとを計測し、これらＴｐ，Ｔｈをマイクロコンピュータ４１に通知する。なお、到達時間Ｔｐ，Ｔｈは、噴射パルスがオンになってからの経過時間として計測されるとよい。そして、マイクロコンピュータ４１は、各目標ピーク値Ｉｐ，中間値Ｉｈと各到達時間Ｔｐ，Ｔｈとに基づいて電流傾きＳＬを算出するとともに、その電流傾きＳＬを用いてピーク電流補正値Ｋｐｅを算出する。また、マイクロコンピュータ４１は、ピーク電流補正値Ｋｐｅにより目標ピーク値Ｉｐを補正し、その補正後の目標ピーク値Ｉｐを駆動ＩＣ４２に通知する。

　図５は、ピーク電流補正処理の手順を示すフローチャートであり、本処理はマイクロコンピュータ４１により所定周期で繰り返し実施される。

　図５において、ステップＳ１１では、ピーク電流補正を実施するための実施条件が成立しているか否かを判定する。この実施条件には、ピーク電流到達時間Ｔｐや中間電流到達時間Ｔｈが算出されていること、今回の車両走行時においてピーク電流補正が未実施であること等が含まれ、これらがすべて成立する場合に、実施条件が成立しているとの判定がなされる。また、エンジン運転状態が定常状態であること、アイドルでない所定状態であること（微小噴射状態でないこと）等を実施条件に含めてもよい。

　その後、ステップＳ１２では、ピーク電流到達時間Ｔｐと中間電流到達時間Ｔｈとを取得する。続くステップＳ１３では、次の式（１）を用い、コイル電流検出値の変化の傾き（電流傾きＳＬ）を算出する。
 
　ＳＬ＝（Ｉｐ－Ｉｈ）／（Ｔｐ－Ｔｈ）…（１）
 
　その後、ステップＳ１４では、ピーク電流到達時間の基準値Ｔｐ＿ｔｙｐを算出する。この基準値Ｔｐ＿ｔｙｐは、例えば図６の関係を用いて算出されるとよい。図６では、実電流の流れやすさ指標と基準値Ｔｐ＿ｔｙｐとの関係が定められており、実電流が流れやすい状況であるほど、基準値Ｔｐ＿ｔｙｐが小さい値として設定される。実電流の流れやすさ指標は、燃料噴射弁３０（コイル３１）の温度や印加電圧の影響に基づき定められるものである。なお、基準値Ｔｐ＿ｔｙｐの変化要因ごとに複数の特性線を設定しておく構成であってもよい。

　その後、ステップＳ１５では、次の式（２）を用い、ピーク電流到達時間の誤差ΔＴｐを算出する。
 
　ΔＴｐ＝Ｔｐ－Ｔｐ＿ｔｙｐ…（２）
 
　ステップＳ１６では、次の式（３）、式（４）を用い、ピーク電流補正値Ｋｐｅの算出、及び補正後目標ピーク値Ｉｐｉの算出を実施する。
 
　Ｋｐｅ＝ΔＴｐ×ＳＬ…（３）
　Ｉｐｉ＝Ｉｐ－Ｋｐｅ…（４）
 
　ステップＳ１６で算出されたピーク電流補正値Ｋｐｅ及び補正後目標ピーク値Ｉｐｉは、学習値としてバックアップ用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ等）に適宜記憶されてもよい。そして、補正後目標ピーク値Ｉｐｉが新たに駆動ＩＣ４２に対して通知される。

　次に、上記処理の実行例を図７及び図８に基づいて説明する。図７は、電流検出部４４による検出電流が大きくなる側にずれた場合の例を示し、図８は、電流検出部４４による検出電流が小さくなる側にずれた場合の例を示している。なお、検出電流波形について、実線が正常時の波形を示し、破線が検出ずれが生じている場合の波形を示している。なお図７，８においては、説明の簡略化のためにプレチャージ時期の記載を省略している。

　図７では、コイル通電に際し、駆動ＩＣ４２において、検出電流が所定の中間値Ｉｈ（Ｘ２）に到達した時の中間電流到達時間Ｔｈと、検出電流が目標ピーク値Ｉｐ（Ｘ１）に到達した時のピーク電流到達時間Ｔｐとが計測される。そして、上記式（１）により電流傾きＳＬが算出される。また、上記式（２）によりピーク電流到達時間の誤差ΔＴｐが算出されるとともに、上記式（３）によりピーク電流補正値Ｋｐｅが算出される。そして、ピーク電流補正値Ｋｐｅにより、目標ピーク値Ｉｐが増加側に補正される。

　こうして目標ピーク値Ｉｐが増補正されることにより、実電流のピークずれが抑制される。したがって、実電流に対して検出電流が大きくなる側にずれることに起因して燃料噴射量が過少になるといった不都合が抑制される。つまり、目標ピーク値Ｉｐの増補正により、昇圧駆動期間における昇圧エネルギの不足が解消され、ニードルリフトの開弁応答性が高められる。これにより、燃料噴射量の不足を抑制できる。

　また、図８では、図７との違いとして、ピーク電流補正値Ｋｐｅにより、目標ピーク値Ｉｐが減少側に補正されている。こうして目標ピーク値Ｉｐが減補正されることにより、やはり実電流のピークずれが抑制される。したがって、実電流に対して検出電流が小さくなる側にずれることに起因して燃料噴射量が過多になるといった不都合が抑制される。つまり、目標ピーク値Ｉｐの減補正により、昇圧駆動期間における昇圧エネルギの過剰が解消され、ニードルリフトの開弁応答性が低くなる。これにより、燃料噴射量が過多になることを抑制できる。

　上記によれば以下の優れた効果を奏することができる。

　電流検出部４４による検出電流に誤差が含まれる場合には、燃料噴射弁３０への高電圧の印加時において燃料噴射弁３０の実電流にピーク点のずれが生じる。この場合、燃料噴射弁３０に対する投入エネルギのずれが生じることから、開弁応答特性（開弁速度）が変化し、燃料噴射量の過不足が生じることが懸念される。この点、燃料噴射弁３０に高電圧を印加した状態で、検出電流について電流変化の傾きを算出し、その電流変化の傾きに基づいて、実電流のピーク点のずれを是正するための補正処理を実施する構成とした。これにより、検出電流の誤差が生じている場合にも燃料噴射弁３０に対する投入エネルギのずれを抑制でき、ひいては燃料噴射制御の精度を高めることができる。

　特に、微小噴射量になると、実電流のピークずれの影響が大きくなるが、上記構成によれば、微小噴射量のばらつき軽減の効果が期待できる。

　電流傾きＳＬの算出時において、検出電流が目標ピーク値Ｉｐに到達する時点と中間値Ｉｈに到達する時点とを電流判定点（計測点）として、電流傾きＳＬを算出する構成とした。この場合、昇圧駆動期間内において２つの電流判定点を互いに極力離すことができ、電流傾きＳＬの算出精度を高めることができる。これにより、目標ピーク値Ｉｐの補正の精度を高めることができる。

　複数点の電流値（Ｉｐ，Ｉｈ）を定めておき、それら各電流値に到達する時間情報（Ｔｐ，Ｔｈ）を用いて電流傾きＳＬを算出する構成とした。この場合、タイマ等の簡易な構成を用いて電流傾きＳＬを容易に算出できる。また、ピーク電流到達時間の基準値Ｔｐ＿ｔｙｐを定めておくことで、時間誤差ΔＴｐの算出、及びそれを用いたピーク電流補正値Ｋｐｅの算出を簡易に実施できる。

　燃料噴射弁３０においては、コイル温度や印加電圧の値等に応じて実電流の変化の傾き（流れやすさ）に影響が及ぶ。この点を考慮し、ピーク電流到達時間の基準値Ｔｐ＿ｔｙｐを可変に設定する構成とした。これにより、ピーク電流到達時間の誤差ΔＴｐを正しく算出でき、ひいてはピーク電流補正の精度を高めることができる。

　本開示は、上記実施形態の記載内容に限定されず、次のように実施されてもよい。なお以下の説明において上記と同じ構成には同じ図番号を付し、詳述は省略する。

　（第２実施形態）
　上記第１実施形態では、検出電流の電流傾きＳＬを算出する場合に、検出電流が目標ピーク値Ｉｐに到達する時点（Ｘ１）と、検出電流が中間値Ｉｈに到達する時点（Ｘ２）とを電流判定点として、これら各判定点Ｘ１，Ｘ２での電流値とその各点の間の時間間隔とに基づいて電流傾きＳＬを算出するようにしたが、これを変更する。つまり本実施形態では、図９に示すように、検出電流の電流傾きＳＬを算出する場合に、検出電流が２つの中間値Ｉｈ１，Ｉｈ２に到達する時点（Ｘ１１，Ｘ１２）を電流判定点として、これら各判定点Ｘ１１，Ｘ１２での電流値とその各点の間の時間間隔とに基づいて電流傾きＳＬを算出する。

　図９では、コイル通電に際し、駆動ＩＣ４２において、検出電流が中間値Ｉｈ１，Ｉｈ２に到達した時の中間電流到達時間Ｔｈ１，Ｔｈ２がそれぞれ計測される。そして、マイクロコンピュータ４１において、式（５）により電流傾きＳＬが算出され、式（６）により中間電流到達時間の誤差ΔＴｈが算出される。

　
　ΔＴｈ＝Ｔｈ２－Ｔｈ＿ｔｙｐ…（５）
　ＳＬ＝（Ｉｈ２－Ｉｈ１）／（Ｔｈ２－Ｔｈ１）…（６）
 
　式（６）のＴｈ＿ｔｙｐは中間電流到達時間の基準値であり、既述のＴｐ＿ｔｙｐと同様、図６の関係を用いて算出されるとよい。

　また、式（７）によりピーク電流補正値Ｋｐｅが算出され、そのピーク電流補正値Ｋｐｅにより、目標ピーク値Ｉｐが補正される。
 
　Ｋｐｅ＝ΔＴｈ×ＳＬ…（７）
 
　上記構成によれば、検出電流が中間値Ｉｈ１，Ｉｈ２に到達する時点を電流判定点（計測点）として、電流傾きＳＬを算出するため、昇圧駆動期間内においてコイル電流が目標ピーク値Ｉｐに到達する前に電流傾きＳＬを算出することができ、目標ピーク値Ｉｐの補正をいち早く実施できる。つまり、ピーク電流補正値を算出するのと同じ回の燃料噴射で、ピーク値補正を実施できる。

　（第３実施形態）
　上記各実施形態では、補正処理として、電流傾きＳＬに基づいて目標ピーク値Ｉｐを補正する処理を実施したのに対し、本実施形態では、補正処理として、電流傾きＳＬに基づいて昇圧駆動期間での実電流の増加変化の傾きを変更する処理を実施する。また本実施形態では、電流傾きＳＬとあらかじめ定めた基準の傾き値とから傾き誤差ΔＳＬを算出する構成と、その傾き誤差ΔＳＬに基づいて実電流の増加変化の傾きを変更する構成と、補正処理としてプレチャージ補正を実施する構成とを採用することとしている。

　図１０は、プレチャージ補正処理の手順を示すフローチャートであり、本処理はマイクロコンピュータ４１により所定周期で繰り返し実施される。

　図１０において、ステップＳ２１では、プレチャージ補正を実施するための実施条件が成立しているか否かを判定する。この実施条件には、ピーク電流到達時間Ｔｐや中間電流到達時間Ｔｈが算出されていること、今回の車両走行時においてプレチャージ補正が未実施であること等が含まれ、これらがすべて成立する場合に、実施条件が成立しているとの判定がなされる。また、エンジン運転状態が定常状態であること、アイドルでない所定状態であること（微小噴射状態でないこと）等を実施条件に含めてもよい。

　その後、ステップＳ２２では、ピーク電流到達時間Ｔｐと中間電流到達時間Ｔｈとを取得する。続くステップＳ２３では、上記式（１）を用いて電流傾きＳＬを算出する。

　その後、ステップＳ２４では、次の式（８）を用い、検出電流の傾き誤差ΔＳＬを算出する。なお、ＳＬ＿ｔｙｐは、電流傾きＳＬの基準値である。
 
　ΔＳＬ＝ＳＬ／ＳＬ＿ｔｙｐ…（８）
 
　基準値ＳＬ＿ｔｙｐは、上述の基準値Ｔｐ＿ｔｙｐと同様、実電流の流れやすさ指標に基づき算出されるものであるとよい。この場合、実電流が流れやすい状況であるほど、電流傾きの基準値ＳＬ＿ｔｙｐを大きくする（傾きを大きくする）とよい。

　その後、ステップＳ２５では、検出電流の傾き誤差ΔＳＬが、傾きの適正判断のために定めた所定範囲内に入っているか否かを判定する。そして、傾き誤差ΔＳＬが所定範囲内に入っていれば、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、昇圧駆動をあらかじめ定めた規定時間で終了する旨を判断する。これは通常処理に相当する。

　また、傾き誤差ΔＳＬが所定範囲内に入っていなければ、ステップＳ２７に進む。ステップＳ２７では、プレチャージ補正を実施する。この場合、傾き誤差ΔＳＬが所定範囲外であってかつ下限値未満であれば、プレチャージ期間での投入エネルギを増加させるべくプレチャージ量を増補正する。また、傾き誤差ΔＳＬが所定範囲外であってかつ上限値よりも大きければ、プレチャージ期間での投入エネルギを減少させるべくプレチャージ量を減補正する。プレチャージ量の増補正及び減補正は、プレチャージ電流を増加／減少させること、プレチャージ期間を延長／短縮することの少なくともいずれかで実現されるとよい。なお、プレチャージ期間を延長／短縮する場合には、その延長分又は短縮分に応じて噴射パルスの長さを変更するとよい。

　次に、上記処理の実行例を図１１に基づいて説明する。図１１は、電流検出部４４による検出電流が小さくなる側にずれた場合の例を示している。なお、検出電流波形について、実線が正常時の波形を示し、破線が検出ずれが生じている場合の波形を示している。

　図１１Ａに示すように、検出電流が正常の場合には、電流傾きが基準値ＳＬ＿ｔｙｐとなるのに対し、検出電流のずれが生じている場合には、電流傾きが基準値ＳＬ＿ｔｙｐよりも小さくなっている。かかる場合に、傾き誤差ΔＳＬ（＝ＳＬ／ＳＬ＿ｔｙｐ）に基づいてプレチャージ補正が実施される。これにより、図１１Ｂに示すように、検出電流の電流傾きＳＬが基準値ＳＬ＿ｔｙｐに一致する。

　こうしてプレチャージ補正が実施されることにより、実電流のピークずれが抑制される。したがって、実電流に対して検出電流が小さくなる側にずれることに起因して燃料噴射量が過多になるといった不都合が抑制される。

　プレチャージ駆動時における投入エネルギの量が異なると、昇圧駆動時における実電流の増加変化の傾きが相違する。これを利用し、プレチャージによる投入エネルギ量を補正することで、実電流の増加変化の傾きを調整する構成とした。これにより、やはり燃料噴射制御の精度を高めることができる。

　（他の実施形態）
　上記第１実施形態では、電流傾きＳＬを算出するための計測点を、検出電流が目標ピーク値Ｉｐに到達する時点（Ｘ１）と中間値Ｉｈに到達する時点（Ｘ２）とし、第２実施形態では、同じく電流傾きＳＬを算出するための計測点を、検出電流が２つの中間値Ｉｈ１，Ｉｈ２に到達する時点（Ｘ１１，Ｘ１２）とした。これらを組み合わせて、３点以上の計測点を用いる構成であってもよい。つまり、検出電流が目標ピーク値Ｉｐに到達する時点と、２点以上の中間値に各々到達する時点とを計測点とし、これら各計測点での電流値とその各点の間の時間間隔とに基づいて電流傾きＳＬを算出する構成であってもよい。

　燃料噴射弁３０の駆動方式としてプレチャージを行わないものであってもよい。この場合、第３実施形態で言えば、実電流の増加変化の傾きを変更させる処理として、プレチャージによる投入エネルギ量を補正する処理に代えて、高圧電源部５２の高電圧Ｖ２を補正する処理を実施するとよい。

　高電圧Ｖ２を出力する高圧電源部５２は、バッテリ電圧を昇圧する昇圧回路を有するものでなくてもよく、高電圧バッテリからなる構成であってもよい。

　実電流のピークずれ是正のための補正部として、ピーク電流補正部とプレチャージ補正部との両方を具備する構成であってもよい。かかる場合には、ピーク電流補正部により算出したピーク電流補正値と、プレチャージ補正部により算出したプレチャージ補正値との両方を用いることや、いずれか一方を優先的に用いること等が可能である。また、ピーク電流補正の実施条件と、プレチャージ補正の実施条件とを個別に定めておき、これら各実施条件の成否に基づいて択一的に補正処理を実施するようにしてもよい。

 

Claims (8)

1. 　通電により開弁駆動される燃料噴射弁（３０）を備える内燃機関（１１）に適用され、前記燃料噴射弁による燃料噴射に際し、開弁動作のための所定の高電圧を印加するとともにそれに引き続いて開弁維持のための所定の低電圧を印加することで前記燃料噴射弁を通電する噴射弁駆動部（４２，４３）を備える内燃機関の燃料噴射制御装置（４０）であって、
   　前記燃料噴射弁に流れる通電電流を検出する電流検出部（４４）と、
   　前記燃料噴射弁に対する通電開始後において、前記電流検出部による検出電流が、あらかじめ定めた目標ピーク値に到達した場合に、前記燃料噴射弁への印加電圧を前記高電圧から前記低電圧に切り替える電圧切替部（４２）と、
   　前記燃料噴射弁に前記高電圧を印加した状態で、前記検出電流について電流変化の傾き（ＳＬ）を算出し、その電流変化の傾きに基づいて、前記燃料噴射弁に流れる実電流のピーク点のずれを是正するための補正処理を実施するピークずれ補正部（４１）と、
   　を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 　前記ピークずれ補正部は、
   　前記燃料噴射弁に前記高電圧を印加した状態において、少なくとも２つの計測点での前記燃料噴射弁の電流値とその各点の間の時間間隔とに基づいて、前記電流変化の傾きを算出する傾き算出部と、
   　前記補正処理として、前記傾き算出部により算出した電流変化の傾きに基づいて、前記目標ピーク値を補正するピーク補正部と、を備え、
   　前記傾き算出部は、前記電流検出部の検出電流が前記目標ピーク値に到達する時点（Ｘ１）と、前記電流検出部の検出電流が前記目標ピーク値よりも小さい所定の中間値に到達する時点（Ｘ２）とを前記計測点として、前記電流変化の傾きを算出するものである請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 　前記ピークずれ補正部は、
   　前記燃料噴射弁に前記高電圧を印加した状態において、少なくとも２つの計測点での前記燃料噴射弁の電流値とその各点の間の時間間隔とに基づいて、前記電流変化の傾きを算出する傾き算出部と、
   　前記補正処理として、前記傾き算出部により算出した電流変化の傾きに基づいて、前記目標ピーク値を補正するピーク補正部と、を備え、
   　前記傾き算出部は、前記電流検出部の検出電流が前記目標ピーク値よりも小さい２点以上の所定の中間値にそれぞれ到達する時点（Ｘ１１，Ｘ１２）を前記計測点として、前記電流変化の傾きを算出するものである請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 　前記ピークずれ補正部は、
   　前記各計測点の間の時間間隔について実測値とあらかじめ定めた基準時間とから時間誤差（ΔＴｐ、ΔＴｈ）を算出する時間偏差算出部と、
   　前記電流変化の傾きと前記時間誤差との積に基づいて、前記目標ピーク値を補正するための補正値（Ｋｐｅ）を算出する補正値算出部と、を備える請求項２又は３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 　前記燃料噴射弁の実電流の流れやすさの程度に応じて、前記基準時間を可変に設定する部を備える請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 　前記ピークずれ補正部は、
   　前記電流変化の傾きとあらかじめ定めた基準の傾き値とから傾き誤差（ΔＳＬ）を算出する傾き誤差算出部と、
   　前記補正処理として、前記傾き誤差に基づいて、前記燃料噴射弁に前記高電圧を印加した状態での前記実電流の増加変化の傾きを変更させる処理を実施する傾き補正部と、を備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
7. 　前記燃料噴射弁の実電流の流れやすさの程度に応じて、前記基準の傾き値を可変に設定する部を備える請求項６に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
8. 　前記噴射弁駆動部は、前記燃料噴射弁の通電開始時に、前記高電圧の印加に先立って前記低電圧の印加によるプレチャージを実施するものであり、
   　前記ピークずれ補正部は、前記電流変化の傾きに基づいて、前記プレチャージによる投入エネルギ量を補正する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
   
    

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