WO2019163477A1 - 燃料噴射制御装置、燃料噴射制御方法 - Google Patents

燃料噴射制御装置、燃料噴射制御方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a fuel injection control device for controlling a fuel injection valve of an internal combustion engine and a control method therefor, and more particularly to a technique effective for increasing the efficiency of the internal combustion engine.
  • This half lift control is performed with high accuracy in a state (hereinafter referred to as a half lift region) before the valve element provided in the fuel injection valve reaches a completely open position (hereinafter referred to as a full lift). It is known that the variation in the injection amount in the lift region increases due to individual differences in the fuel injection valves. For this reason, various techniques for detecting individual differences occurring for each fuel injection valve have been proposed.
  • the air-fuel mixture in which the intake air and the fuel are mixed in the combustion chamber 121 is burned by the spark emitted from the spark plug 106, and the piston 102 is pushed down by this pressure.
  • Exhaust gas generated by the combustion is discharged to the exhaust pipe 111 through the exhaust valve 104.
  • the exhaust pipe 111 is provided with a three-way catalyst 112 for purifying the exhaust gas.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of individual difference learning of the fuel injection valve.
  • the injection pulse, the drive voltage, the drive current, and the displacement amount of the valve body 303 (when the fuel is injected from the fuel injection valve 105 into the combustion chamber 121) An example of the valve displacement) is shown in time series.
  • the movable core 301 and the valve body 303 move together until the movable core 301 collides with the fixed core 304, when the movable core 301 and the fixed core 304 collide vigorously, the movable core 301 rebounds at the fixed core 304. Thus, the flow rate of the fuel injected from the valve hole 307 is disturbed. Therefore, before the movable core 301 collides with the fixed core 304 (time T3), that is, when the drive current reaches the peak current Ip2, the fuel injection drive units 207a and 207b are turned off and the drive applied to the solenoid 305 is performed. The momentum of the movable core 301 and the valve body 303 is lowered by reducing the voltage to reduce the drive current (time T3 to T4).
  • the number of divided injections in one combustion cycle is determined by using the engine speed as one parameter. Therefore, by confirming the engine speed at a predetermined timing 1203, a predetermined time interval (from timing 1203 to the next The number of injections until the timing 1203 can be counted.
  • Reference numerals 1201 and 1202 in FIG. 12 are thresholds for determining the divided injection number. For example, when the engine speed is larger than the first threshold 1201, the divided injection number is set to “1” and counted once. When the engine speed is equal to or higher than the second threshold 1202 and lower than the first threshold 1201, the divided injection number is counted as “3” three times. When the engine speed is less than the second threshold 1202, the divided injection number is counted as “2” twice.

Abstract

内燃機関の燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置において、燃料噴射弁の劣化度合いに応じた噴射量制御が可能な、高効率で信頼性の高い燃料噴射制御装置を提供する。　内燃機関の燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置であって、前記燃料噴射弁の劣化状態を判定する劣化判定部と、前記燃料噴射弁の噴射量を学習する噴射量学習部と、前記燃料噴射弁の劣化状態に応じて、前記噴射量学習部の学習頻度を変更する学習頻度変更部を備えることを特徴とする。

Description

燃料噴射制御装置、燃料噴射制御方法
　本発明は、内燃機関の燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置とその制御方法に係り、特に、内燃機関の高効率化に有効な技術に関する。
　近年の自動車燃費・排気規制の強化から、内燃機関の低燃費化と高出力化を同時に達成し、内燃機関を広い運転領域に適合させることが求められている。その達成手段の一つとして、燃料噴射弁のダイナミックレンジ拡大が要求されている。
　燃料噴射弁のダイナミックレンジ拡大には、従来の静流特性を確保しつつ、動流特性を改善することが必要となる。この動流特性の改善方法として、ハーフリフト制御による最小噴射量の低減が知られている。
　このハーフリフト制御は、燃料噴射弁に備わる弁体が完全に開弁位置（以下、フルリフトと呼ぶ）に達する前の状態（以下、ハーフリフト領域と呼ぶ）で高精度な制御を行うが、ハーフリフト領域での噴射量ばらつきは、燃料噴射弁の個体差に起因して大きくなることが知られている。このため、燃料噴射弁毎に生じる個体差を検知する様々な技術が提案されている。
　本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献１のような技術がある。特許文献１には、燃料噴射弁の開弁動作（詳しくは、弁体が開弁状態となったタイミング）に関する個体差を電気的特性に基づいて間接的に検知する技術が開示されている。同様に、燃料噴射弁の閉弁動作に関する個体差を電気的特性から検知することも開示されている。
　ところで、燃料噴射弁の噴射量ばらつきは、スプリングのへたりや可動コア面の削れ等による経時劣化によっても生じる。そのため、所定の条件成立時に個体差学習を行い、その学習結果をその後の噴射量制御に反映することで、燃料噴射弁毎の劣化による噴射量ばらつきを補正することができる。この個体差学習は、例えばアイドル時などエンジン状態が安定している状態にて燃料噴射弁の閉弁時間を計測する技術などが知られている。
国際公開第２０１７／００６８１４号
　しかしながら、上記特許文献１に記載の個体差学習は、市場にて燃料噴射弁が好感されることも想定し、エンジン始動後に１回個体差学習をするようにしている。つまり、エンジン始動後に個体差学習を実施し、その学習結果をその後の噴射量制御に反映させるため、学習条件が成立しない場合は噴射量補正をすることができない。
　その結果、エンジンの気筒毎に出力差が生じるためトルク変動が大きくなり、燃費の悪化やエンジン振動が大きくなるなどの問題が生じる恐れがある。
　また、個体差学習が完了しない場合、極小噴射が必要な領域でハーフリフト制御を実行することができず、排気性能の悪化を引き起こす可能性もある。
　通常、燃料噴射弁の個体差学習は、エンジンの組み付けラインや車両組み付けライン上で実際にエンジンを始動させて実施される。また、市場にて燃料噴射弁を新品に交換した場合も、エンジンを始動させて学習を行うようにしている。そのため、運転中に実施する個体差学習は、燃料噴射弁の劣化を考慮した学習頻度とすることが望ましい。
　そこで、本発明の目的は、内燃機関の燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置において、燃料噴射弁の劣化度合いに応じた噴射量制御が可能な、高効率で信頼性の高い燃料噴射制御装置とその制御方法を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関の燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置であって、前記燃料噴射弁の劣化状態を判定する劣化判定部と、前記燃料噴射弁の噴射量を学習する噴射量学習部と、前記燃料噴射弁の劣化状態に応じて、前記噴射量学習部の学習頻度を変更する学習頻度変更部を備えることを特徴とする。
　また、本発明は、内燃機関の燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御方法であって、（ａ）前記燃料噴射弁の噴射回数をカウントするステップと、（ｂ）前記（ａ）ステップにおいてカウントした噴射回数に基づいて前記燃料噴射弁の劣化状態を推定するステップと、（ｃ）前記（ｂ）ステップにおいて推定した前記燃料噴射弁の劣化状態に基づいて前記燃料噴射弁の噴射量を補正するステップと、を有することを特徴とする。
　本発明によれば、内燃機関の燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置において、燃料噴射弁の劣化度合いに応じた噴射量制御が可能な、高効率で信頼性の高い燃料噴射制御装置とその制御方法を実現することができる。
　これにより、燃料噴射弁の劣化に起因する燃費の悪化やエンジン振動などの問題を抑制することができる。
　上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明によって明らかにされる。
本発明の一実施形態に係る内燃機関の基本構成を示す全体構成図である。 図１における燃料噴射制御装置１２７の基本構成図である。 図１における燃料噴射弁１０５の構造例を示す図である。 燃料噴射弁の個体差学習の例を示す図である。 噴射カウンタの動作例を示す図である。 噴射カウンタの演算タイミング例を示す図である。 燃料噴射弁の劣化状態と噴射回数の関係を示す図である。 劣化度合い判定から個体差学習実施までの制御方法（制御フロー）を示すフローチャートである。 燃料噴射弁の駆動電流による劣化状態推定方法を示す図である。 燃焼室内の燃圧による劣化状態推定方法を示す図である。 燃料噴射弁の噴射パルス幅による劣化状態推定方法を示す図である。 エンジン回転数による劣化状態推定方法を示す図である。
　以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、各図面において、同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。
　先ず、図１を参照して、本実施例の燃料噴射制御装置が搭載された内燃機関（エンジン）について説明する。図１は、本発明に係る燃料噴射弁の制御装置（燃料噴射制御装置）が搭載された内燃機関の基本構成例を示したものである。
　図１において、内燃機関１０１に吸入される空気（吸入空気）は、空気流量計１２０を通過し、スロットル弁１１９、コレクタ１１５の順に吸入され、その後、各気筒に備わる吸気管１１０、吸気弁１０３を介して燃焼室１２１に供給される。
　一方、燃料は、燃料タンク１２３から低圧燃料ポンプ１２４により、内燃機関１０１に備わる高圧燃料ポンプ１２５へ送られる。高圧燃料ポンプ１２５は、排気カム１２８が備わる排気カム軸（図示せず）から伝達される動力により、高圧燃料ポンプ１２５内に備わるプランジャーを上下に可動し、高圧燃料ポンプ１２５内の燃料を加圧（昇圧）する。また、ＥＣＵ（電子制御装置）１０９からの制御指令値に基づき、高圧燃料ポンプ１２５から吐出する燃料の圧力（燃料圧）が所望の圧力になるように、その吸入口に備わる開閉バルブをソレノイドにより制御する。
　これにより、高圧化された燃料は、高圧燃料配管１２９を介して燃料噴射弁１０５へ送られ、燃料噴射弁１０５はＥＣＵ１０９内に備わる燃料噴射制御装置（燃料噴射弁の制御装置）１２７の指令に基づき、燃料を燃焼室１２１へ直接噴射する。
　なお、内燃機関１０１には、高圧燃料ポンプ１２５を制御するため、高圧燃料配管１２９内の圧力を計測する燃料圧力センサ１２６が備えられており、ＥＣＵ１０９は、このセンサ値に基づき、高圧燃料配管１２９内の燃料圧が所望の圧力になるよう、所謂フィードバック制御を行うことが一般的である。さらに、内燃機関１０１には、燃焼室１２１毎に点火コイル１０７、点火プラグ１０６が備えられており、ＥＣＵ１０９により、所望のタイミングで点火コイル１０７への通電制御と点火プラグ１０６による点火制御が行われる仕組みとなっている。
　これにより、燃焼室１２１内で吸入空気と燃料が混じり合った混合気は、点火プラグ１０６から放たれる火花により燃焼し、この圧力によりピストン１０２が押し下げられる。
燃焼により生じた排気ガスは、排気弁１０４を介して排気管１１１に排出される。排気管１１１には、この排気ガスを浄化するための三元触媒１１２が備えられている。
　ＥＣＵ１０９には、前述の燃料噴射制御装置１２７が内蔵され、内燃機関１０１のクランク軸（図示せず）のクランク角度を計測するクランク角度センサ１１６、吸入空気量を示す空気流量計１２０、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ１１３、運転者が操作するアクセルの開度を示すアクセル開度センサ１２２、燃料圧力センサ１２６等の信号が入力される。
　各センサから入力された信号について更に説明すると、ＥＣＵ１０９は、アクセル開度センサ１２２の信号から、内燃機関１０１の要求トルクを算出するとともに、アイドル状態であるか否かの判定等を行う。また、ＥＣＵ１０９には、クランク角度センサ１１６の信号から、内燃機関１０１の回転速度（以下、エンジン回転数と呼ぶ）を演算する回転数検出手段と、水温センサ１０８から得られる内燃機関１０１の冷却水温度や内燃機関１０１の始動後の経過時間等から三元触媒１１２が暖機された状態であるか否かを判断する手段などが備えられている。
　また、ＥＣＵ１０９は、前述の内燃機関１０１に対する要求トルクなどから、内燃機関１０１に必要な吸入空気量を算出し、それに見合った開度信号をスロットル弁１１９に出力するとともに、燃料噴射制御装置１２７は、吸入空気量に応じた燃料量を算出して燃料噴射弁１０５にそれに応じた燃料噴射信号を出力し、更に、点火コイル１０７に点火信号を出力する。
　次に、図２を参照して、図１におけるＥＣＵ１０９の燃料噴射制御装置１２７と燃料噴射弁１０５について説明する。
　燃料噴射制御装置１２７は、基本的に、燃料噴射制御部としての燃料噴射パルス信号演算部２０１および燃料噴射駆動波形指令部２０２、エンジン状態検知部２０３、個体差学習部２１２、劣化判定部２１１、学習頻度変更部２１３、駆動ＩＣ２０８、高電圧生成部（昇圧装置）２０６、燃料噴射駆動部（スイッチ）２０７ａ，２０７ｂを備える。
　なお、個体差学習部２１２は、後述するように燃料噴射弁１０５の個体差（燃料噴射量の差）を学習（検出）するため、噴射量学習部とも呼ぶ。
　エンジン状態検知部２０３は、前述のエンジン回転数、吸入空気量、冷却水温度、燃料圧力や内燃機関（エンジン）の故障状態などの各種情報を集約・提供し、エンジン状態検知部２０３から得られる各種情報に基づき、燃料噴射パルス信号演算部２０１は、燃料噴射弁１０５の燃料噴射期間を規定する噴射パルス（幅）を演算し、燃料噴射駆動波形指令部２０２は、燃料噴射弁１０５の開弁／開弁維持するために供給する駆動電流の指令値を算出し、駆動ＩＣ２０８へ出力する。
　高電圧生成部２０６は、ヒューズ２０４とリレー２０５を介して供給されるバッテリ電圧２０９を元に、電磁ソレノイド式の燃料噴射弁１０５が開弁する際に必要となる高い電源電圧（以下、高電圧と呼ぶ)２１０を生成する。また、高電圧生成部２０６は、駆動ＩＣ２０８からの指令に基づき、所望の目標高電圧に至るようにバッテリ電圧２０９を昇圧する。これにより、燃料噴射弁１０５の電源として、弁体の開弁力確保を目的とした高電圧２１０、開弁した後に弁体が閉弁しないように開弁保持を目的としたバッテリ電圧２０９の２系統が備わることになる。
　燃料噴射弁１０５の上流側と下流側には２つの燃料噴射駆動部（Ｈｉ）２０７ａ，燃料噴射駆動部（Ｌｏ）２０７ｂが備えられており、燃料噴射弁１０５に対して駆動電流の供給を行う。駆動ＩＣ２０８は、燃料噴射パルス信号演算部２０１で演算された噴射パルス
（幅）と燃料噴射駆動波形指令部２０２で演算された駆動電流波形に基づいて、スイッチである燃料噴射駆動部２０７ａ，２０７ｂを切り替えることにより、燃料噴射弁１０５に印加される高電圧２１０もしくはバッテリ電圧２０９を選択することで、燃料噴射弁１０５へ供給する駆動電流を制御する。
　次に、図３および図４を参照して、燃料噴射弁１０５の駆動方法と、個体差学習部２１２で実行される燃料噴射弁１０５の個体差を検知する方法について説明する。
　図３は燃料噴射弁１０５の構成例を示す断面図である。燃料噴射弁１０５の外側はハウジング３０２であり、これには固定コア３０４が固定されている。また、燃料噴射弁１０５の中心軸を一周するようにソレノイド３０５が配置されている。
　燃料噴射弁１０５の中心軸上には、上下に動く弁体３０３が配置されている。弁体３０３の周りを一周するように可動コア３０１が配置されている。弁体３０３の上部には、弁体３０３を弁座３０６方向に押さえつけるセットスプリング３０８が配置される。
　ハウジング３０２の内部は燃料で満たされており、ソレノイド３０５に電流が流れると、可動コア３０１がソレノイド３０５に引き寄せられ、弁体３０３の下端が弁座３０６から離れ、それまで弁体３０３によって塞がれていたハウジング３０２に設けられた噴孔３０７から燃料が噴射される。
　また、可動コア３０１とハウジング３０２の間にはゼロスプリング３０９が配置され、燃料噴射後に可動コア３０１をバネの釣り合いによって初期位置に戻すように構成されている。
　図４は燃料噴射弁の個体差学習の例を示す図であり、燃料噴射弁１０５から燃焼室１２１内へ燃料を噴射する際の噴射パルス、駆動電圧、駆動電流、弁体３０３の変位量（弁変位）の一例を時系列で示したものである。
　時間T0～T1では、燃料噴射パルス信号演算部２０１から出力される噴射パルスがオフ状態であるため、燃料噴射駆動部２０７ａ，２０７ｂがオフ状態となり、燃料噴射弁１０５に駆動電流は供給されない。したがって、燃料噴射弁１０５のセットスプリング３０８の付勢力によって弁体３０３が弁座３０６の閉弁方向へ付勢され、弁体３０３の下端が弁座３０６と当接したままとなり（すなわち、噴孔３０７が閉じたままの状態となり）、燃料は噴射されない。
　次いで、時間T1で、噴射パルスがオン状態となり、燃料噴射駆動部（Ｈｉ）２０７ａと燃料噴射駆動部（Ｌｏ）２０７ｂがオン状態となり、高電圧２１０－燃料噴射弁１０５－接地電圧の間が導通され（ソレノイド３０５に印加される駆動電圧は高電圧２１０）、ソレノイド３０５に駆動電流が供給されると、固定コア３０４と可動コア３０１との間に磁束が生じて可動コア３０１に磁気吸引力が作用する。ソレノイド３０５に供給される駆動電流が増加し、可動コア３０１に作用する磁気吸引力がゼロスプリング３０９による付勢力を超過すると、可動コア３０１が固定コア３０４の方向へ吸引されて移動し始める（時間T1～T2）。
　可動コア３０１が所定の長さだけ移動すると、可動コア３０１と弁体３０３とが一体となって移動し始め（時間T2）、弁体３０３は弁座３０６から離れて開弁されて燃焼室１２１内へ燃料が噴射される。
　可動コア３０１と弁体３０３は、可動コア３０１が固定コア３０４に衝突するまで一体となって移動するものの、可動コア３０１と固定コア３０４とが勢いよく衝突すると可動コア３０１が固定コア３０４で跳ね返って弁孔３０７から噴射される燃料の流量が乱れる。そこで、可動コア３０１が固定コア３０４に衝突する前（時間T3）、つまり駆動電流がピーク電流Ip2に到達したときに、燃料噴射駆動部２０７ａ，２０７ｂをオフ状態とし、ソレノイド３０５に印加される駆動電圧を減少させて駆動電流を減少させることで、可動コア３０１および弁体３０３の勢いを低下させる（時間T3～T4）。
　時間T4から噴射パルスが立ち下がる時間T6までは、可動コア３０１を固定コア３０４に引き寄せるのに十分な磁気吸引力のみを供給するため、燃料噴射駆動部（Ｌｏ）２０７ｂをオン状態に維持した状態で燃料噴射駆動部（Ｈｉ）２０７ａを間欠的にオン状態とし（燃料噴射駆動部（Ｈｉ）２０７ａをＰＭＷ制御）、ソレノイド３０５に印加される駆動電圧を間欠的にバッテリ電圧２０９とし、ソレノイド３０５に流れる駆動電流が所定の範囲内に収まるように制御する。
　時間T6で、噴射パルスがオフ状態となることで燃料噴射駆動部２０７ａ，２０７ｂが全てオフ状態となり、ソレノイド３０５へ印加される駆動電圧が減少し、ソレノイド３０５に流れる駆動電流が減少すると、固定コア３０４と可動コア３０１との間に生じた磁束が次第に消滅し、可動コア３０１に作用する磁気吸引力が消滅する。その結果、弁体３０３は、セットスプリング３０８の付勢力と燃焼室１２１内の燃圧による押圧力により、所定の時間の遅れを有して弁座３０６の閉弁方向へ押し戻される。そして、時間T7では、弁体３０３が元の位置まで戻され、弁体３０３の下端が弁座３０６に当接して閉弁されて燃料の噴射を停止する。
　なお、噴射パルスがオフ状態となった時間T6からは、燃料噴射弁１０５内の残留磁力を素早く抜き、弁体３０３が早期に閉弁するように、燃料噴射弁１０５を開弁方向へ駆動する際とは逆方向に高電圧２１０を供給する。
　燃料噴射弁１０５の個体差はセットスプリング３０８の荷重ばらつきが支配的であり、弁体３０３の挙動が個体によって変わるために生じる。図２に示す燃料噴射制御装置１２７の個体差学習部２１２は燃料噴射弁１０５の開弁動作中の駆動電圧に現れる変曲点を検出することで個体差を検出することができる。
　一方、燃料噴射弁１０５の弁体３０３を閉弁する際には、弁体３０３が弁座３０６と衝突する時に、ゼロスプリング３０９が伸長から圧縮に転じ、可動コア３０１の運動方向が逆転することにより加速度が変化し、ソレノイド３０５のインダクタンスが変化する。燃料噴射弁１０５が閉弁する際にはソレノイド３０５に流れる駆動電流が遮断され、ソレノイド３０５に逆起電力が印加され、駆動電流が収束すると徐々に逆起電力も減少していくため、逆起電力が減少する際にインダクタンスが変化することで、駆動電圧に変曲点が発生する。（例えば、図４の時間T6～T7間の駆動電圧の変曲点）
　この変曲点は燃料噴射弁１０５の閉弁タイミングとなるため、駆動パルスがオフとなったタイミングから、変曲点までの時間を計測することで閉弁時間を検出することができる。学習結果（閉弁時間）は燃料噴射パルス信号演算部２０１と燃料噴射駆動波形指令部２０２に出力され、インジェクタ（燃料噴射弁１０５）毎に噴射パルスオン時間と開弁電流が補正される。
　次に、燃料噴射制御装置１２７の劣化判定部２１１について説明する。劣化判定部２１１では、燃料噴射弁１０５が劣化しているか否か、つまり噴射量ばらつきが大きくなったか否かを判定する。燃料噴射弁１０５の劣化が進行すると噴射量ばらつきが大きくなるが、劣化による個体変化（個体差の変化）は閉弁時間（つまり弁挙動）に現れるため、閉弁学習によって噴射量を補正することが可能である。燃料噴射弁１０５の劣化は、燃料噴射弁１０５の作動回数に依存する。作動回数が多くなるほど摩擦面の摩耗や衝突面の削れなどで弁挙動が変化し、噴射量ばらつきが大きくなる。また、セットスプリング３０８やゼロスプリング３０９のへたりでも弁挙動が変化するため噴射量ばらつきが大きくなる。
　前述のように燃料噴射弁１０５の劣化は作動回数に依存するため、噴射回数をカウントすることで、燃料噴射弁１０５の劣化状態を推定することができる。
　図５を参照して、燃料噴射弁１０５の噴射回数をカウントする方法について説明する。
図５は上から順に、噴射パルス、噴射カウンタを示している。図５の５０２ａ，５０２ｂはキーオンタイミング、５０３はキーオフタイミングを表す。つまり、５０２ａか５０３の間が１tripとなり、５０３から５０２ｂの間はキーオフ中となる。
　また、５０４は噴射基準位置を表しており、噴射基準位置５０４から次の噴射基準位置５０４までは１燃焼サイクルという前提であり、これをクランク角で表現すると720degCAとなる。この噴射基準位置５０４で噴射開始タイミングや分割噴射数などの噴射パラメータが確定され、そのパラメータに基づき燃料が噴射される。
　噴射カウンタは噴射パルスがオンとなったらカウントアップする。符号５０１に示すように１燃焼サイクルで１回噴射する場合は１カウントされ、符号５０５のように１燃焼サイクル中に３回分割噴射する場合は１燃焼サイクルで３回カウントアップする。
　燃料噴射弁１０５の劣化状態を判定するためにはエンジン稼働初期から総噴射回数をカウントする必要があるため、ＥＣＵ１０９の電源がオフとなってもカウンタ値を保持する必要がある。そのため、符号５０３に示すキーオフ時にEEPROMなどの不揮発性メモリ（non-volatile memory）に値を保存し、次回キーオン時（符号５０２ｂ）には保存された噴射カウンタに対して噴射回数のカウントを開始する。
　なお、図５の例では１気筒分のみ記載しているが、多気筒エンジンでは気筒毎に噴射カウンタを用意し、気筒毎に噴射回数をカウントすることで、気筒毎に劣化状態を管理することができる。
　また、前述したように、分割噴射数などの噴射パラメータは噴射基準位置５０４で確定させるため、図６に示すように噴射基準位置５０４で噴射回数をカウントすることもできる。
　次に、図７を参照して、劣化判定部２１１で判定した燃料噴射弁１０５の劣化状態に基づいて、学習頻度変更部２１３により個体差学習部（噴射量学習部）２１２の学習頻度を変更する学習頻度制御について説明する。図７では上から順に、噴射量ばらつき、噴射カウンタを示している。なお、図中の噴射量ばらつきは基準となる燃料噴射弁１０５の噴射量、もしくは燃料噴射弁１０５の設計仕様からの差を意味する。
　符号７０１はエンジン組み付けや車両組み付け時などの燃料噴射弁１０５の稼働開始を意味している。図７に示すように、燃料噴射弁１０５の稼働開始初期は噴射量ばらつきが大きくなる。これは、燃料噴射弁１０５の可動部や衝突部の面ばらつきにより生じ、燃料噴射弁１０５が作動することにより徐々にならされていき、噴射量ばらつきは小さくなっていく（符号７０２）。その後、燃料噴射弁１０５の作動回数が増えるに従い、摺動部や衝突部の劣化、スプリングのへたり、異物付着等による劣化が進行し噴射量ばらつきが徐々に大きくなっていく(符号７０３)。
　上記より、符号７０１から符号７０２までの慣らし期間においては、個体差学習の頻度を多くし、慣らし期間が終了したと判断された符号７０２から符号７０３の通常期間（通常稼働期間）は個体差学習の頻度を少なくする。その後、燃料噴射弁１０５の劣化が進行し、噴射量ばらつきが大きくなる符号７０３以降の劣化進行期間では学習の頻度を多くする。
　上記期間の判定は、予め耐久試験などの実験で求められた噴射回数の閾値７０４（上限値），７０５（下限値）で判定することができる。つまり、噴射カウンタの積算値がDETTHRL(705)未満の時は慣らし期間と判定して学習頻度を多くし、噴射カウンタの積算値がDETTHRL(705)以上DETTHRH(704)未満の時は通常期間として学習頻度を少なくする。また、噴射カウンタの積算値がDETTHRH(704)以上となった時は劣化進行期間と判定して学習頻度を多くする。
　次に、図８を参照して、個体差学習までの流れを説明する。図８は劣化度合い判定から個体差学習実施までの制御フローを示すフローチャートである。
　先ず、ステップＳ８０１で噴射回数をカウントする。噴射回数のカウントについては前述の通りであるため省略する。
　次に、ステップＳ８０２にて噴射カウンタが所定の基準値（DETTHRL）未満であるか否かを判定する。噴射カウンタがDETTHRL未満である場合は慣らし期間と判定し、ステップＳ８０３へ移行する。ステップＳ８０３では、前回学習実行時の噴射カウンタ値と現在の噴射カウンタ値を比較し、その差が所定の基準値（慣らし期間学習間隔LRNINTL）より大きければステップＳ８０７に移行して個体差学習を実施する。
　一方、ステップＳ８０２にて噴射カウンタがDETTHRL以上であると判定された場合は、ステップＳ８０４へ移行し、噴射カウンタが所定の基準値（DETTHRH）未満であるか否かを判定する。噴射カウンタがDETTHRH未満である場合は通常期間（通常稼働期間）と判定し、ステップＳ８０５へ移行する。ステップＳ８０５では、前回学習実行時の噴射カウンタ値と現在噴射カウンタ値を比較し、その差が所定の基準値（通常期間学習間隔LRNINTM）より大きければステップＳ８０７に移行して個体差学習を実施する。
　また、ステップＳ８０４にて噴射カウンタがDETTHRH以上である場合は劣化進行期間と判定し、ステップＳ８０６へ移行する。ステップＳ８０６では、前回学習実行時の噴射カウンタ値と現在噴射カウンタ値を比較し、その差が所定の基準値（劣化進行期間学習間隔LRNINTH）より大きければステップＳ８０７へ移行して個体差学習を実施する。
　以上説明したように、本実施例の燃料噴射制御装置および燃料噴射制御方法によれば、燃料噴射弁の劣化状態（劣化度合い）を判定し、劣化状態（劣化度合い）に応じた個体差学習（フィードバック）を行うことで、燃料噴射弁の劣化による噴射量ばらつきを低減することができ、極小噴射を実施する制御領域を拡大することが可能になる。これにより、内燃機関（エンジン）での意図しないトルク変動や、燃費・排気性能の悪化を防止することができる。
　図９を参照して、図８のステップＳ８０１における噴射回数カウントについて、異なる方法について説明する。図９は燃料噴射弁１０５の駆動電流に基づく劣化状態推定方法を示す図であり、上から順に、噴射パルス、駆動電流、噴射カウンタの推移を表している。
　前述した通り、燃料噴射弁１０５の劣化は可動部の摩耗や衝突部の衝撃により進行する。つまり、衝突部の場合は、可動部に加わるエネルギーが大きくなり、動作する際の加速度が大きければ大きいほど、衝突した際の衝撃は大きくなり、衝突面の劣化が進行する。
　例えば、可動コア３０１と固定コア３０４の衝突の勢いは開弁電流（駆動電流）の大きさによって変化する。開弁電流（駆動電流）が大きいほど、可動コア３０１が加速し、固定コア３０４と衝突する際の衝撃が大きくなるため、開弁電流（駆動電流）が大きいほど劣化の進行が早いと判定することができる。
　そこで、本実施例の燃料噴射弁１０５の劣化判定は、開弁電流（駆動電流）の大きさに応じて噴射カウンタに重みづけすることでより正確な劣化状態を判定する。例えば、図９に示すように、開弁電流（駆動電流）が第１の閾値９０１よりも大きい場合は重み値を「３」とし、噴射毎に通常は１回カウントするところを３回カウントする。また、開弁電流
（駆動電流）が第２の閾値９０２以上、第１の閾値９０１未満である場合は重み値を「２」として、２回カウントする。
　なお、本実施例で示した重み値は、あくまでも例示であり、重み値（重み付け）の大きさと開弁電流（駆動電流）の判定閾値９０１，９０２は予め実験により劣化進行状況を確認して設定してもよい。
　上記の方法により、燃料噴射弁１０５の劣化進行（劣化度合い）を精度よく判定することが可能となる。
　図１０を参照して、図８のステップＳ８０１における噴射回数カウントについて、さらに別の方法について説明する。図１０は燃焼室１２１内の燃圧の大きさに基づく劣化状態推定方法を示す図であり、上から順に、噴射パルス、燃圧、噴射カウンタの推移を表している。
　燃料噴射弁１０５の劣化進行（劣化度合い）は燃焼室１２１内の燃焼圧力（燃圧）によっても変化する。燃圧が大きくなると、（特に、燃料噴射弁１０５の閉弁時に）弁体３０３を閉弁方向へ押しつける力が強くなり、噴射パルスをオフした後の弁体３０３の加速度が大きくなるため、弁体３０３と弁座３０６が衝突する際の衝撃が大きくなり、劣化が進行する。
　そこで、本実施例の燃料噴射弁１０５の劣化判定は、燃圧値が大きければ大きいほど噴射カウンタの重み値（重み付け）を大きくする。
　例えば、図１０に示すように、燃圧が第１の閾値１００１よりも大きい場合は重み値を「３」とし、噴射毎に通常は１回カウントするところを３回カウントする。また、燃圧が第２の閾値１００２以上、第１の閾値１００１未満である場合は重み値を「２」として、２回カウントする。
　なお、本実施例で示した重み値は、あくまでも例示であり、重み値（重み付け）の大きさと燃圧の判定閾値１００１，１００２は予め実験により劣化進行状況を確認して設定してもよい。
　また、図１０では噴射パルスＯＮのタイミングで燃圧を判定して噴射カウンタを演算しているが、噴射パルスＯＦＦのタイミングで燃圧を判定し、噴射カウンタを演算してもよい。
　上記の方法により、燃料噴射弁１０５の劣化進行（劣化度合い）を精度よく判定することが可能となる。
　図１１を参照して、図８のステップＳ８０１における噴射回数カウントについて、さらに別の方法について説明する。図１１は燃料噴射弁の噴射パルス幅の長さに基づく劣化状態推定方法を示す図であり、上から順に、噴射パルス、弁体変位、噴射カウンタの推移を表している。
　燃料噴射弁１０５の噴射パルス幅が短くなると、弁体３０３がフルリフト位置まで到達せずに閉弁する、所謂ハーフリフト制御となる。ハーフリフト制御による燃料噴射時は、可動コア３０１が固定コア３０４に衝突せずに閉弁する。また、弁体変位（弁体３０３の変位量）が短くなることにより閉弁時の弁体３０３と弁座３０６の衝突の衝撃も小さくなる。ハーフリフト制御による噴射では劣化進行が遅くなるため、重み値（重み付け）を小さくすることで劣化の進行度合いを精度よく判定することができる。
　例えば、図１１に示すように、噴射パルス幅が閾値１１０１以上となる場合は、重み値を「２」とし、噴射カウンタを２回カウントする。噴射パルス幅が閾値１１０１未満となる場合は、重み値を「１」として噴射カウンタを１回カウントする。閾値１１０１はフルリフト制御になるパルス幅であるため、燃料噴射弁１０５の噴射量特性（Ti-Q特性）から閾値１１０１を決定することができる。
　上記の方法により、燃料噴射弁１０５の劣化進行（劣化度合い）を精度よく判定することが可能となる。
　なお、図１１では噴射パルス幅が閾値１１０１以上の時は重み値を「２」、閾値１１０１以下の時は重み値を「１」としているが、あくまでも例示であり、相対的な大小関係が成立すればよい。
　上記の各実施例では、噴射回数をカウントすることにより燃料噴射弁１０５の劣化状態を判定する方法について説明したが、噴射回数は別の方法で間接的に推定することもできる。
　例えば、燃料噴射弁１０５の劣化は作動回数に応じて進行するため、内燃機関（エンジン）１０１が搭載される車両の走行距離と燃料噴射弁１０５の劣化進行（劣化度合い）を予め実験により所定の閾値として定めておき、走行距離が所定の閾値に到達した場合に学習を実行することもできる。
　この場合、燃料噴射弁１０５の慣らし期間、通常期間（通常稼働期間）、劣化進行期間を考慮し、走行距離が短い場合は学習頻度を多くし、慣らし期間が終了した場合は、劣化進行期間となる走行距離まで学習頻度を少なくする。また、劣化進行期間となる走行距離となった後は学習頻度を多くする。
　また、図１２に示すように、走行距離ではなく、エンジン回転数から燃料噴射弁１０５の劣化進行（劣化度合い）を推定することもできる。図１２は上から順に、エンジン回転数、噴射カウンタを表しており、符号１２０３は所定の演算タイミングを表している。
　１燃焼サイクルの分割噴射数は、エンジン回転数と負荷のマップを参照して決定されるため、エンジン回転数を一定時間毎にモニタし、エンジン回転数と経過時間から噴射回数を推定することができる。
　前述の通り、１燃焼サイクルの分割噴射数はエンジン回転数を一つのパラメータとして決定されるため、所定のタイミング１２０３でエンジン回転数を確認することにより、所定の時間間隔中（タイミング１２０３から次のタイミング１２０３までの間）の噴射回数をカウントすることができる。図１２の符号１２０１，１２０２は分割噴射数を決定するための閾値であり、例えば、エンジン回転数が第１の閾値１２０１よりも大きい場合は分割噴射数を「１」とし、１回カウントする。また、エンジン回転数が第２の閾値１２０２以上、第１の閾値１２０１未満である場合は分割噴射数を「３」として３回カウントする。エンジン回転数が第２の閾値１２０２未満である場合は分割噴射数を「２」として２回カウントする。
　なお、図１２に示すエンジン回転数に応じた噴射カウント数は、あくまでも例示であり、所定の閾値に対する相対的な関係に応じて任意に決定することができる。
　以上説明したように、上記の各実施例によれば、燃料噴射弁１０５の劣化状態に応じて適切な学習頻度を設定することで噴射量ばらつきを早期に低減することができ、ハーフリフト制御領域も拡大することができるため、排気エミッションの著しい悪化や意図しないトルク変動を回避することが可能となる。
　なお、上記の各実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
　また、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。
　また、本発明の実施の有無は、エンジン制御装置（ＥＣＵ）のハードウェア構成を確認する以外にも、例えば、燃料噴射弁に対するＥＣＵからの制御信号（パタン）等からも確認することができる。
　１０１…内燃機関
　１０２…ピストン
　１０３…吸気弁
　１０４…排気弁
　１０５…燃料噴射弁
　１０６…点火プラグ
　１０７…点火コイル
　１０８…水温センサ
　１０９…ＥＣＵ（電子制御装置）
　１１０…吸気管
　１１１…排気管
　１１２…三元触媒
　１１３…酸素センサ
　１１５…コレクタ
　１１６…クランク角度センサ
　１１９…スロットル弁
　１２０…空気流量計
　１２１…燃焼室
　１２２…アクセル開度センサ
　１２３…燃料タンク
　１２４…低圧燃料ポンプ
　１２５…高圧燃料ポンプ
　１２６…燃料圧力センサ
　１２７…燃料噴射制御装置（燃料噴射弁の制御装置）
　１２８…排気カム
　１２９…高圧燃料配管
　２０１…燃料噴射パルス信号演算部
　２０２…燃料噴射駆動波形指令部（電流波形補正部）
　２０３…エンジン状態検知部
　２０４…ヒューズ
　２０５…リレー
　２０６…高電圧生成部（昇圧装置）
　２０７ａ…燃料噴射駆動部（Ｈｉ）（スイッチ）
　２０７ｂ…燃料噴射駆動部（Ｌｏ）（スイッチ）
　２０８…駆動ＩＣ
　２０９…バッテリ電圧
　２１０…高電圧
　２１１…劣化判定部
　２１２…個体差学習部（噴射量学習部）
　２１３…学習頻度変更部
　３０１…可動コア
　３０２…ハウジング
　３０３…弁体
　３０４…固定コア
　３０５…ソレノイド
　３０６…弁座
　３０７…噴孔
　３０８…セットスプリング
　３０９…ゼロスプリング

Claims (14)

  1. 　内燃機関の燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置であって、
    　前記燃料噴射弁の劣化状態を判定する劣化判定部と、
    　前記燃料噴射弁の噴射量を学習する噴射量学習部と、
    　前記燃料噴射弁の劣化状態に応じて、前記噴射量学習部の学習頻度を変更する学習頻度変更部を備え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であって、
    　前記劣化判定部は、前記燃料噴射弁の噴射カウント数の積算値が所定の閾値未満である場合、前記燃料噴射弁の慣らし期間中であると判定し、
    　前記学習頻度変更部は、前記噴射量学習部の学習頻度を多くすることを特徴とする燃料噴射制御装置。
  3. 　請求項１に記載の燃料噴射制御装置であって、
    　前記劣化判定部は、前記燃料噴射弁の噴射カウント数の積算値が所定の範囲内である場合、前記燃料噴射弁は劣化していないと判定し、
    　前記学習頻度変更部は、前記噴射量学習部の学習頻度を少なくすることを特徴とする燃料噴射制御装置。
  4. 　請求項１に記載の燃料噴射制御装置であって、
    　前記劣化判定部は、前記燃料噴射弁の噴射カウント数の積算値が所定の閾値を超えた場合、前記燃料噴射弁が劣化していると判定し、
    　前記学習頻度変更部は、前記噴射量学習部の学習頻度を多くすることを特徴とする燃料噴射制御装置。
  5. 　請求項２から４のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置であって、
    　前記劣化判定部は、前記燃料噴射弁の駆動電流値に応じて、前記燃料噴射弁の噴射カウント数を変更することを特徴とする燃料噴射制御装置。
  6. 　請求項２から４のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置であって、
    　前記劣化判定部は、前記内燃機関内の燃焼圧力に応じて、前記燃料噴射弁の噴射カウント数を変更することを特徴とする燃料噴射制御装置。
  7. 　請求項２から４のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置であって、
    　前記劣化判定部は、前記燃料噴射弁の噴射パルス幅に応じて、前記燃料噴射弁の噴射カウント数を変更することを特徴とする燃料噴射制御装置。
  8. 　請求項２から４のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置であって、
    　前記劣化判定部は、前記内燃機関が搭載される車両の走行距離または前記内燃機関の回転数に応じて、前記燃料噴射弁の噴射カウント数を変更することを特徴とする燃料噴射制御装置。
  9. 　内燃機関の燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御方法であって、
    　（ａ）前記燃料噴射弁の噴射回数をカウントするステップと、
    　（ｂ）前記（ａ）ステップにおいてカウントした噴射回数に基づいて前記燃料噴射弁の劣化状態を推定するステップと、
    　（ｃ）前記（ｂ）ステップにおいて推定した前記燃料噴射弁の劣化状態に基づいて前記燃料噴射弁の噴射量を補正するステップと、
    　を有することを特徴とする燃料噴射制御方法。
  10. 　請求項９に記載の燃料噴射制御方法であって、
    　前記（ａ）ステップにおいてカウントした噴射回数の積算値が所定の閾値を超えた場合、前記燃料噴射弁が劣化していると判定し、劣化状態に応じて前記燃料噴射弁の噴射パルス幅および駆動電流波形を補正することを特徴とする燃料噴射制御方法。
  11. 　請求項９または１０に記載の燃料噴射制御方法であって、
    　前記（ａ）ステップにおいて、前記燃料噴射弁の駆動電流値に応じて、噴射回数のカウント数を変更することを特徴とする燃料噴射制御方法。
  12. 　請求項９または１０に記載の燃料噴射制御方法であって、
    　前記（ａ）ステップにおいて、前記内燃機関内の燃焼圧力に応じて、噴射回数のカウント数を変更することを特徴とする燃料噴射制御方法。
  13. 　請求項９または１０に記載の燃料噴射制御方法であって、
    　前記（ａ）ステップにおいて、前記燃料噴射弁の噴射パルス幅に応じて、噴射回数のカウント数を変更することを特徴とする燃料噴射制御方法。
  14. 　請求項９または１０に記載の燃料噴射制御方法であって、
    　前記（ａ）ステップにおいて、前記内燃機関が搭載される車両の走行距離または前記内燃機関の回転数に応じて、噴射回数のカウント数を変更することを特徴とする燃料噴射制御方法。
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