WO2022153612A1 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

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WO2022153612A1
WO2022153612A1 PCT/JP2021/035359 JP2021035359W WO2022153612A1 WO 2022153612 A1 WO2022153612 A1 WO 2022153612A1 JP 2021035359 W JP2021035359 W JP 2021035359W WO 2022153612 A1 WO2022153612 A1 WO 2022153612A1
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injection
injection amount
fuel injection
fuel
valve
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Application number
PCT/JP2021/035359
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English (en)
French (fr)
Inventor
史博 板羽
修 向原
Original Assignee
日立Astemo株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F02D41/34—Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a fuel injection control device.
  • Patent Document 1 describes a control device that detects individual difference information of a fuel injection valve and changes the drive current when energizing and controlling the fuel injection valve based on the detected individual difference information for each fuel injection valve. Is disclosed.
  • the peak current of the drive current common to all fuel injection valves installed in the internal combustion engine for opening the fuel injection valve is oversupplied or insufficient based on the detected individual difference information.
  • the valve opening force at the time of valve opening is optimized by judging whether or not the fuel is being used and reducing or increasing the drive current. As a result, the linearity of the fuel injection characteristics can be maintained, and the variation in the injection amount due to the variation in the parts for each fuel injection valve is reduced.
  • each fuel injection valve is matched in the half lift region before the valve body of the fuel injection valve reaches the full lift position, and each fuel injection valve is matched. It is possible to reduce the variation in the injection amount of.
  • the pressure (fuel pressure) of the supplied fuel increases, the minimum guaranteed current value that enables valve opening increases, making it difficult to perform energization correction so that the peak current value decreases at high fuel pressure. There is a possibility of becoming.
  • the injection amount is detected by detecting the individual difference information of the fuel injection valve and making the energization time variable for each fuel injection valve based on the detected individual difference information.
  • Reduce variability In other words, the characteristics of all fuel injection valves installed in the internal combustion engine are detected and compared onboard with respect to the characteristics of the reference fuel injection valve, and it is determined whether the energization time is excessive or insufficient, and energization is performed. Increase or decrease the time.
  • the method of making the drive current variable can reduce the valve body bouncing, so that the effect of reducing the variation in the injection amount is large, but it may be difficult to reduce the current on the relatively high fuel pressure side.
  • the method of making the energization time variable cannot reduce the valve body bouncing itself, but it is possible to reduce the variation in the injection amount, and it is possible to apply from low fuel pressure to high fuel pressure. ..
  • the valve body bouncing itself cannot be reduced by the conventional method of reducing the injection amount variation for each fuel injection valve by making the energization time variable, the bouncing region immediately after the valve body reaches the full lift. Then, the variation in the injection amount becomes large. That is, the injection amount (or energization time) corresponding to the partial lift control range in which the energization is stopped before the valve body reaches the full lift and the full lift control range in which the energization is stopped after the valve body reaches the full lift.
  • the injection amount variation becomes large. Therefore, when the required injection amount required for combustion corresponds to the bouncing region, if the fuel injection is executed according to the required injection amount, the injection amount variation becomes large.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and makes it possible to prevent an increase in the injection amount variation of the fuel injection when the required injection amount is in the region where the injection amount variation is large.
  • the fuel injection control device of one aspect of the present invention is applied to an internal combustion engine in which a plurality of fuel injection valves having a coil for energization are assembled, and one combustion is performed in each combustion injection valve. It is a fuel injection control device that injects an amount of fuel corresponding to the total injection amount required for the above in a plurality of times.
  • the fuel injection control device when the injection amount command value of any of the divided injections is in a region outside the allowable range of injection amount variation among a plurality of divided injections, the corresponding division is based on a preset change standard.
  • the injection amount command value of the injection is changed in the direction of increasing or decreasing the corresponding injection amount command value so that the injection amount variation is within the allowable range, and the total injection amount of a plurality of divided injections is changed. It is provided with a control unit that changes the injection amount command value of another divided injection so as not to prevent the injection.
  • the injection amount command value is within the injection amount variation allowable range with respect to the injection amount command value of the divided injection in the region outside the injection amount variation allowable range.
  • the injection amount command value is changed.
  • the injection amount command value of the other divided injections is changed so that the total injection amount of the multiple divided injections does not change, it is possible to prevent an increase in the injection amount variation of the total injection amount while maintaining the total injection amount. be able to. Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of the following embodiments.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a basic configuration example of an internal combustion engine system equipped with a fuel injection control device according to a first embodiment of the present invention.
  • the internal combustion engine (engine) 101 shown in FIG. 1 is a four-cycle engine that repeats four strokes of a suction stroke, a compression stroke, a combustion (expansion) stroke, and an exhaust stroke.
  • a multi-cylinder engine having four cylinders. It is an engine.
  • the number of cylinders of the internal combustion engine 101 is not limited to four, and may be any plurality of cylinders such as six or eight.
  • the internal combustion engine 101 includes a piston 102, an intake valve 103, and an exhaust valve 104.
  • the intake air (intake air) to the internal combustion engine 101 passes through an air flow meter (AFM) 120 that detects the amount of inflowing air, and the flow rate is adjusted by the throttle valve 119.
  • the air that has passed through the throttle valve 119 is sucked into the collector 115, which is a branch portion, and then enters the combustion chamber 121 of each cylinder via the intake pipe 110 and the intake valve 103 provided for each cylinder (cylinder). Be supplied.
  • the fuel is supplied from the fuel tank 123 to the high pressure fuel pump 125 by the low pressure fuel pump 124, and is increased to the pressure required for fuel injection by the high pressure fuel pump 125. That is, the high-pressure fuel pump 125 moves the plunger provided in the high-pressure fuel pump 125 up and down by the power transmitted from the exhaust cam shaft (not shown) of the exhaust cam 128, and the fuel in the high-pressure fuel pump 125. Pressurize (pressurize).
  • the suction port of the high-pressure fuel pump 125 is provided with an on-off valve driven by a solenoid.
  • the solenoid is connected to a fuel injection control device 127 provided in an ECU (Engine Control Unit) 109 which is an electronic control device.
  • the fuel injection control device 127 controls the solenoid based on the control command from the ECU 109, and opens and closes so that the pressure of the fuel discharged from the high-pressure fuel pump 125 (hereinafter abbreviated as “fuel pressure”) becomes a desired pressure. Drive the valve.
  • the ECU 109 (fuel injection control device 127) includes, for example, a CPU 141, a memory 142, and an input / output interface (not shown).
  • the CPU 141 is a processor that performs arithmetic processing.
  • the memory 142 is a storage unit composed of a non-volatile and / or volatile semiconductor memory or the like. For example, the fuel injection amount of the divided injection used in the limit processing described later (hereinafter referred to as “divided injection amount”).
  • the change criteria of is stored.
  • a computer program for controlling the fuel injection valve 105 may be stored in the memory 142. In this case, the CPU 141 reads and executes the computer program recorded in the memory 142, thereby realizing all or part of the functions of the fuel injection control device 127.
  • An ignition switch signal for instructing the start (ignition) of the internal combustion engine 101 is input to the ECU 109.
  • the CPU 141 detects that the ignition switch signal is on, it starts processing a computer program for fuel injection control.
  • another arithmetic processing device such as an MPU (Micro Processing Unit) may be used.
  • the fuel boosted by the high-pressure fuel pump 125 is sent to the fuel injection valve 105 via the high-pressure fuel pipe 129.
  • the fuel injection valve 105 injects fuel directly into the combustion chamber 121 based on the command of the fuel injection control device 127.
  • the fuel injection valve 105 is an electromagnetic valve that operates a valve body to inject fuel by supplying (energizing) a drive current to an electromagnetic coil described later.
  • the internal combustion engine 101 is provided with a fuel pressure sensor 126 that measures the pressure of the fuel in the high-pressure fuel pipe 129. Based on the measurement result by the fuel pressure sensor 126, the ECU 109 sends a control command for setting the fuel pressure in the high-pressure fuel pipe 129 to a desired pressure to the fuel injection control device 127. That is, the ECU 109 performs so-called feedback control to set the fuel pressure in the high-pressure fuel pipe 129 to a desired pressure.
  • each combustion chamber 121 of the internal combustion engine 101 is provided with a spark plug 106, an ignition coil 107, and a water temperature sensor 108.
  • the spark plug 106 exposes the electrode portion in the combustion chamber 121, and ignites the air-fuel mixture in which the intake air and the fuel are mixed in the combustion chamber 121 by electric discharge.
  • the ignition coil 107 creates a high voltage for discharging at the spark plug 106.
  • the water temperature sensor 108 measures the temperature of the cooling water that cools the cylinder of the internal combustion engine 101.
  • the ECU 109 controls the energization of the ignition coil 107 and the ignition by the spark plug 106.
  • the air-fuel mixture which is a mixture of intake air and fuel in the combustion chamber 121, is burned by sparks emitted from the spark plug 106, and this pressure pushes down the piston 102.
  • Exhaust gas generated by combustion is discharged to the exhaust pipe 111 via the exhaust valve 104.
  • the exhaust pipe 111 is provided with a three-way catalyst 112 and an oxygen sensor 113.
  • the three-way catalyst 112 purifies harmful substances such as nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas.
  • the oxygen sensor 113 detects the oxygen concentration contained in the exhaust gas and outputs the detection result to the ECU 109. Based on the detection result of the oxygen sensor 113, the ECU 109 performs feedback control so that the fuel injection amount supplied from the fuel injection valve 105 becomes the target air-fuel ratio.
  • crankshaft 131 is connected to the piston 102 via a connecting rod 132. Then, the reciprocating motion of the piston 102 is converted into a rotary motion by the crankshaft 131.
  • a crank angle sensor 116 is attached to the crankshaft 131. The crank angle sensor 116 detects the rotation and phase of the crankshaft 131, and outputs the detection result to the ECU 109. The ECU 109 can detect the rotation speed of the internal combustion engine 101 based on the output of the crank angle sensor 116.
  • Signals such as a crank angle sensor 116, an air flow meter 120, an oxygen sensor 113, an accelerator opening sensor 122 indicating the opening degree of the accelerator operated by the driver, and a fuel pressure sensor 126 are input to the ECU 109.
  • the ECU 109 calculates the required torque of the internal combustion engine 101 based on the signal supplied from the accelerator opening sensor 122, and determines whether or not it is in the idle state. Further, the ECU 109 calculates the amount of intake air required for the internal combustion engine 101 from the required torque and the like, and outputs an opening signal corresponding to the amount to the throttle valve 119.
  • the ECU 109 has a rotation speed detection unit that calculates the rotation speed of the internal combustion engine 101 (hereinafter, also referred to as an engine rotation speed) based on the signal supplied from the crank angle sensor 116. Further, the ECU 109 is a warm-up determination unit that determines whether or not the three-way catalyst 112 is in a warm-up state based on the temperature of the cooling water obtained from the water temperature sensor 108, the elapsed time after the start of the internal combustion engine 101, and the like. Has.
  • the fuel injection control device 127 calculates the amount of fuel according to the amount of intake air, and outputs a fuel injection signal corresponding to the amount to the fuel injection valve 105. Further, the fuel injection control device 127 outputs an energization signal to the ignition coil 107 and outputs an ignition signal to the spark plug 106.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the fuel injection control device 127.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of the fuel injection drive units 207a and 207b shown in FIG.
  • the fuel injection control device 127 includes an engine state detection unit 214, a split injection command unit 201, a fuel injection pulse signal calculation unit 202, a fuel injection drive waveform command unit 203, and a drive as fuel injection control units. It is equipped with an IC 208. Further, the fuel injection control device 127 includes a high voltage generation unit (boost device) 206, fuel injection drive units 207a and 207b, a valve body operating time detection unit 211, and a fuel injection pulse signal correction amount calculation unit 212.
  • boost device high voltage generation unit
  • the engine state detection unit 214 aggregates and provides various information such as the above-mentioned engine speed, intake air amount, cooling water temperature, fuel pressure, and failure state of the internal combustion engine 101.
  • the split injection command unit 201 determines the split injection execution execution based on the operating state of the internal combustion engine 101 based on various information obtained from the engine state detecting unit 214 or the driving scene (for example, city driving, high speed (constant speed) running, etc.). conduct.
  • the split injection command unit 201 determines that the split injection control is permitted, it calculates the number of split injections, the split ratio (ratio) of the fuel injection amount, the respective injection start timings, the required total injection amount, and the like.
  • a split injection command including information is output to the fuel injection pulse signal calculation unit 202.
  • the fuel injection pulse signal calculation unit 202 (fuel injection pulse output unit) has various information including fuel pressure obtained from the engine state detection unit 214, and the above-mentioned number of division injections and fuel injection amount obtained from the division injection command unit 201. Based on various information such as the division ratio and the required total injection amount, the fuel injection pulse signal for realizing the fuel injection at the required total injection amount is calculated.
  • the fuel injection pulse signal calculation unit 202 is composed of a divided injection amount calculation unit 221, a fuel injection pulse signal command unit 222, and a fuel injection pulse signal limiting unit 223.
  • the split injection amount calculation unit 221 receives a split injection command from the split injection command unit 201 and calculates the fuel injection amount (injection amount command value) of each split injection.
  • the divided injection the total injection amount required for combustion in one combustion cycle is divided into a plurality of times according to the division ratio, and the fuel injection is performed. Therefore, it is necessary to calculate the injection pulse width to be calculated for the number of divisions. For example, when fuel injection is carried out in two equal divisions in one combustion cycle, the injection amount obtained by multiplying the required total injection amount by a division ratio of 0.5 is the first and second divided injection amounts.
  • the split injection amount calculation unit 221 calculates the fuel injection amount of each split injection in this way.
  • the fuel injection pulse signal command unit 222 is a fuel for realizing fuel injection with the required total injection amount based on the fuel injection amount of each divided injection calculated by the divided injection amount calculation unit 221 and the various information described above.
  • the injection pulse width (energization period) that defines the fuel injection period of the injection valve 105 is calculated. Then, the fuel injection pulse signal command unit 222 outputs the fuel injection pulse signal of the calculated injection pulse width to the drive IC 208 according to the injection start timing.
  • the injection pulse width is the injection pulse width calculated from the required total injection amount.
  • the fuel injection pulse signal limiting unit 223 sets a preset change reference when the injection amount variation of the calculated divided injection amount (injection amount command value) is out of the permissible range (within the bouncing region 913 shown in FIG. 9). Based on the above, the corresponding split injection amount is limited (changed) so that the fuel injection amount whose injection amount variation is out of the permissible range is not used. In the present embodiment, such a process of limiting the divided injection amount is referred to as "limit process". In the limit processing, when the calculated divided injection amount is out of the allowable range of the injection amount variation, the divided injection amount is changed to another divided injection amount within the allowable range of the injection amount variation. The details of this limit processing will be described in detail in FIGS. 9 and 9 and later.
  • the fuel injection drive waveform command unit 203 calculates a command value of the drive current supplied to open and maintain the fuel injection valve 105 based on various information such as fuel pressure obtained from the engine state detection unit 214. ,
  • the command value of the drive current is output to the drive IC 208.
  • the command value of this drive current is a current value common to all cylinders, but this is not the case.
  • the valve body operation time detection unit 211 stops the valve closing time (valve body operating time) of the fuel injection valve 105, that is, from stopping the energization of the solenoid 407 (coil) to completing the valve closing operation of the valve body 402. The time is detected and output to the fuel injection pulse signal correction amount calculation unit 212.
  • This valve body operating time is individual variation information of each fuel injection valve 105 mounted on the internal combustion engine 101.
  • the fuel injection pulse signal correction amount calculation unit 212 (an example of the correction amount calculation unit) has an injection pulse width (energization) of the fuel injection valve 105 for each cylinder based on the valve body operation time detected by the valve body operation time detection unit 211. Calculate the amount of correction for time).
  • the injection pulse width calculated by the fuel injection pulse signal calculation unit 202 is determined from the characteristics of the fuel injection valve (for example, the central product with design variation) as a reference based on the fuel injection amount (injection amount command value). .. Therefore, the fuel injection pulse signal calculation unit 202 adds the correction amount of the injection pulse width for each cylinder (fuel injection valve 105) calculated by the fuel injection pulse signal correction amount calculation unit 212 to the calculated injection pulse width. Output to the drive IC 208.
  • the battery voltage 209 is supplied to the high voltage generator 206 via the fuse 204 and the relay 205.
  • the high voltage generation unit 206 generates a high power supply voltage (boost voltage) required when the electromagnetic solenoid type fuel injection valve 105 opens based on the battery voltage 209.
  • the power supply voltage is referred to as a high voltage 210.
  • the fuel injection valve 105 is provided with two systems, a high voltage 210 for the purpose of securing the valve opening force of the valve body, and a battery voltage 209 for holding the valve opening so that the valve body does not close after the valve is opened. ing.
  • the fuel injection drive unit 207a (switch unit) is provided on the upstream side (power supply side, high side) of the fuel injection valve 105, and fuels the high voltage 210 required to open the fuel injection valve 105. Supply to valve 105. Further, after the fuel injection valve 105 is opened, the fuel injection drive unit 207a supplies the fuel injection valve 105 with the battery voltage 209 required to maintain the opened state of the fuel injection valve 105.
  • the fuel injection drive unit 207a includes diodes 301 and 302, a high voltage side switching element 303, and a low voltage side switching element 304.
  • the fuel injection drive unit 207a supplies the high voltage 210 supplied from the high voltage generation unit 206 to the fuel injection valve 105 using the high voltage side switching element 303 through a diode 301 provided for preventing current backflow. ..
  • the fuel injection drive unit 207a supplies the battery voltage 209 supplied via the relay 205 to the fuel injection valve 105 using the low voltage side switching element 304 through a diode 302 provided for preventing current backflow. do.
  • the fuel injection drive unit 207b (switch unit) is provided on the downstream side (ground side, low side) of the fuel injection valve 105, and has a switching element 305 and a shunt resistor 306.
  • the fuel injection drive unit 207b applies the power supplied from the fuel injection drive unit 207a on the upstream side to the fuel injection valve 105 by turning on the switching element 305. Further, the fuel injection drive unit 207b detects the current consumed by the fuel injection valve 105 by the shunt resistance 306.
  • the drive IC 208 shown in FIG. 2 is fuel-injected driven based on the injection pulse width calculated by the fuel injection pulse signal calculation unit 202 and the drive current waveform (drive current profile) calculated by the fuel injection drive waveform command unit 203.
  • Units 207a and 207b are controlled. That is, the drive IC 208 controls the high voltage 210 and the battery voltage 209 applied to the fuel injection valve 105, and controls the drive current supplied to the fuel injection valve 105.
  • the diode 309 is connected in the forward direction between the downstream side of the solenoid 407 and the high voltage generation unit 206, and the diode 308 is connected in the forward direction between the shunt resistance 306 and the upstream side of the solenoid 407.
  • the diode 308 and the diode 309 are energized by the counter electromotive force generated in the solenoid 407 of the fuel injection valve 105.
  • the current is returned to the high voltage generation unit 206 side, and the drive current supplied to the solenoid 407 rapidly decreases.
  • a counter electromotive force a voltage having a magnitude corresponding to, for example, a high voltage 210 and a reverse polarity is generated between the terminals of the solenoid 407.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the fuel injection valve 105.
  • the fuel injection valve 105 is an electromagnetic fuel injection valve including a normally closed type solenoid valve.
  • the fuel injection valve 105 has a housing 401 forming an outer shell portion, a valve body 402 arranged in the housing 401, a movable core 403, and a fixed core 404.
  • the housing 401 is formed with a valve seat 405 and an injection hole 406 communicating with the valve seat 405.
  • the valve body 402 is formed in a substantially rod shape, and the tip portion 402a at one end is formed in a substantially conical shape.
  • the tip end portion 402a of the valve body 402 faces the valve seat 405 of the housing 401.
  • the fuel injection valve 105 closes when the tip portion 402a of the valve body 402 comes into contact with the valve seat 405, and fuel is not injected from the injection hole 406.
  • the direction in which the tip portion 402a of the valve body 402 approaches the valve seat 405 is the valve closing direction
  • the direction in which the tip portion 402a of the valve body 402 is away from the valve seat 405 is the valve opening direction.
  • the fixed core 404 is formed in a tubular shape and is fixed to the end of the housing 401 opposite to the valve seat 405.
  • the other end (rear end) side of the valve body 402 is inserted into the tubular hole of the fixed core 404.
  • a solenoid 407 is arranged so as to go around the other end (rear end) side of the valve body 402.
  • a set spring 408 that urges the valve body 402 in the valve closing direction is arranged in the cylinder hole of the fixed core 404.
  • One end of the set spring 408 is in contact with the rear end portion 402b, which is the other end of the valve body 402, and the other end of the set spring 408 is in contact with the housing 401.
  • the movable core 403 is arranged between the fixed core 404 and the valve seat 405, and has a circular through hole 403a through which the valve body 402 penetrates. Further, the rear end portion 402b of the valve body 402 has a larger diameter than the through hole 403a of the movable core 403. Therefore, the periphery of the through hole 403a in the movable core 403 faces the periphery of the rear end portion 402b of the valve body 402.
  • a zero spring 409 is arranged between the movable core 403 and the housing 401.
  • the zero spring 409 urges the movable core 403 in the valve opening direction.
  • the movable core 403 is urged by the zero spring 409 to be arranged at an initial position set between the fixed core 404 and the valve seat 405.
  • the inside of the housing 401 is filled with fuel.
  • the set spring 408 urges the valve body 402 in the valve closing direction, and the valve body 402 is closed in the valve closing direction against the spring load (elastic force) of the zero spring 409. Press on.
  • the tip portion 402a of the valve body 402 comes into contact with the valve seat 405 and closes the injection hole 406.
  • the tip portion 402a of the valve body 402 is separated from the valve seat 405, and the injection hole 406 that has been closed by the valve body 402 is opened to inject fuel. Further, after fuel injection, the movable core 403 returns to the initial position by the balance between the set spring 408 and the zero spring 409.
  • FIG. 5 is a timing chart illustrating a driving method of the fuel injection valve 105.
  • FIG. 5 shows an example of the injection pulse, the drive voltage, the drive current, and the displacement amount (valve displacement) of the valve body 402 when injecting fuel from the fuel injection valve 105 in chronological order.
  • the horizontal axis represents time.
  • a current setting value which will be described later, is set in advance based on the characteristics of the fuel injection valve 105. Then, the injection amount characteristic of the fuel injection valve 105 according to the current set value is stored in the memory 142 (for example, RAM (Read Only Memory)) provided in the ECU 109.
  • the fuel injection control device 127 calculates the injection pulse of the fuel injection valve 105 from the operating state of the internal combustion engine 101 and the injection amount characteristics of the fuel injection valve 105.
  • the injection pulse output from the fuel injection pulse signal calculation unit 202 (see FIG. 2) is in the off state. Therefore, the fuel injection drive units 207a and 207b are turned off, and the drive current does not flow through the fuel injection valve 105. Therefore, the valve body 402 is urged in the valve closing direction by the spring load of the set spring 408 of the fuel injection valve 105, and the tip portion 402a of the valve body 402 comes into contact with the valve seat 405 to close the injection hole 406. , Fuel is not injected.
  • the injection pulse is turned on, and the fuel injection drive unit 207a and the fuel injection drive unit 207b are turned on.
  • a high voltage 210 is applied to the solenoid 407, and a drive current flows through the solenoid 407.
  • a drive current flows through the solenoid 407, a magnetic flux is generated between the fixed core 404 and the movable core 403, and a magnetic attraction force acts on the movable core 403.
  • the movable core 403 When a magnetic attraction force acts on the movable core 403, the movable core 403 starts to move in the valve opening direction (time T501 to T502). After that, when the movable core 403 moves by a predetermined distance, the movable core 403 and the valve body 402 start to move together (time T502), and the valve body 402 separates from the valve seat 405 to open the fuel injection valve 105. Be spoken. As a result, the fuel in the housing 401 is injected from the injection hole 406.
  • the valve body 402 moves integrally with the movable core 403 until the movable core 403 collides with the fixed core 404. Then, when the movable core 403 collides with the fixed core 404, the movable core 403 is repelled by the fixed core 404, and the valve body 402 continues to move further in the valve opening direction. After that, when the urging force due to the spring load and the fuel pressure of the set spring 408 exceeds the magnetic attraction force, the valve body 402 starts moving in the valve closing direction (hereinafter, referred to as a bouncing operation). The bouncing operation of the valve body 402 disturbs the flow rate of the fuel injected from the injection hole 406.
  • time T503 that is, when the drive current reaches the peak current Ip, the switching elements 303 and 304 of the fuel injection drive units 207a and 207b are turned off to turn off the solenoid.
  • the drive current flowing through 407 is reduced.
  • the fuel injection drive unit 207b is kept on and the fuel injection drive unit 207a is intermittently turned on from the time T504 until the time T505 when the injection pulse falls. Put it in a state. That is, by controlling the fuel injection drive unit 207a by PMW (Pulse Width Modulation) and intermittently setting the drive voltage applied to the solenoid 407 to the battery voltage 209, the drive current flowing through the solenoid 407 is kept within a predetermined range. To do so. This causes a magnetic attraction force of a magnitude required to attract the movable core 403 to the fixed core 404.
  • PMW Pulse Width Modulation
  • the injection pulse is turned off.
  • the fuel injection drive units 207a and 207b are all turned off, the drive voltage applied to the solenoid 407 is reduced, and the drive current flowing through the solenoid 407 is reduced.
  • the magnetic flux generated between the fixed core 404 and the movable core 403 gradually disappears, and the magnetic attraction force acting on the movable core 403 disappears.
  • the valve body 402 When the magnetic attraction force acting on the movable core 403 disappears, the valve body 402 is pushed back in the valve closing direction with a predetermined time delay due to the spring load of the set spring 408 and the pressing force due to the fuel pressure (fuel pressure). Then, at time T506, the valve body 402 is returned to its original position. That is, the tip portion 402a of the valve body 402 comes into contact with the valve seat 405, and the fuel injection valve 105 is closed. As a result, fuel is not injected from the injection hole 406.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the fuel injection pulse width of the fuel injection valve 105 and the fuel injection amount, with the horizontal axis representing the injection pulse width and the vertical axis representing the hourly fuel injection amount.
  • the fuel injection valve 105P having the injection amount characteristic 610 shown by the solid line is used as a reference product.
  • the injection amount characteristic 611 shown by the dotted line shows the characteristic of the fuel injection valve 105W in which the urging force of the set spring 408 is smaller than that of the standard product, and the injection amount characteristic 612 shown by the broken line shows the urging force of the set spring 408 smaller than that of the standard product. It represents a large fuel injection valve 105S.
  • the period from the time T502 when the valve body 402 starts to open to the time T601 when the valve body 402 reaches the full lift is due to the application of a high voltage. Since the lift amount of the valve body 402 increases based on the supply time of the peak current, the fuel injection amount increases.
  • the slope of the fuel injection amount during this period is determined according to the valve opening speed of the valve body 402. As described above, since the supply power source of the peak current has a high voltage of 210, the slope of the fuel injection amount becomes steep.
  • the valve body 402 starts the bouncing operation, so that the fuel injection amount is greatly disturbed (time T601 to time T602).
  • This bouncing operation occurs when the characteristics of each fuel injection valve vary, or when the drive current is large with respect to the spring load of the set spring 408 or the pressing force due to the fuel pressure.
  • the fuel injection amount has an increasing characteristic of inclination proportional to the length of the injection pulse.
  • the injection amount characteristic 611 of the fuel injection valve 105W the injection amount increase rate at the time of valve opening is higher than that of the fuel injection valve 105P of the injection amount characteristic 610, and the bouncing operation is large. Further, the injection amount characteristic 611 has a larger injection amount than the injection amount characteristic 610 even after the time T602 at which the bouncing operation converges. This is because each fuel injection valve is driven by the same drive current, so that the fuel injection valve 105W, which has a weak spring load of the set spring 408, has a high injection amount increase rate at the time of valve opening due to a high valve opening speed. This is because the valve closing speed becomes slower after the energization is stopped. Therefore, the injection amount characteristic 611 is offset from the injection amount characteristic 610 toward the larger injection amount.
  • the injection amount characteristic 612 of the fuel injection valve 105S has the opposite characteristics to the injection amount characteristic 611, the injection amount increase rate at the time of valve opening is lower than that of the fuel injection valve 105P of the injection amount characteristic 610, and the bouncing operation becomes smaller. Further, the injection amount characteristic 612 has a smaller injection amount than the injection amount characteristic 610 even after the time T602 at which the bouncing operation converges. This is because each fuel injection valve is driven by the same drive current, so that the fuel injection valve 105S, which has a strong spring load of the set spring 408, has a slower valve opening speed and a lower injection amount increase rate at the time of valve opening. This is because the valve closing speed becomes faster after the energization is stopped. Therefore, the injection amount characteristic 612 has a characteristic that the injection amount characteristic 612 is offset toward the smaller injection amount.
  • the injection pulse width with respect to the required injection amount calculated by the engine state detection unit 214 is calculated by using the injection amount characteristic of the fuel injection valve 105P as a reference such as the variation central product measured in advance. In order to reduce the variation in the injection amount of the fuel injection valve, it is necessary to change the injection pulse width for each fuel injection valve.
  • the injection pulse width 620 of the reference product (for example, the variation center product) is used.
  • the injection pulse width (injection pulse width 622) is used in the fuel injection valve 105S having a strong spring load of the set spring 408, it is necessary to make the injection pulse width (injection pulse width 622) longer than the injection pulse width 620 of the reference product.
  • the valve closing completion time which is individual difference information for each fuel injection valve, is detected, and the injection pulse width is changed for each fuel injection valve according to the valve closing completion time, so that each fuel injection valve Achieves reduction of injection amount variation.
  • the relationship of the injection pulse width correction amount with respect to the valve closing completion time is measured in advance and stored in the memory 142, and the injection pulse width is corrected by calculating the injection pulse width correction amount with respect to the measured valve closing completion time.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the valve closing completion time and the pulse width correction amount, which is used when performing injection pulse width correction.
  • the valve closing completion time is measured by a plurality of fuel injection valves 105 in advance by experiments, and the injection pulse width correction amount is calculated from the injection amount characteristics of the fuel injection valve 105 in which the valve closing completion time is measured.
  • the relational expression 700 of the injection pulse width correction amount can be calculated.
  • the correction value 713 of the injection pulse width for the valve closing completion time 703, which is shorter than the reference valve closing completion time 701 is a positive value.
  • the correction value 712 of the injection pulse width for the valve closing completion time 702, which is longer than the reference valve closing completion time 701 becomes a negative value.
  • the relational expression 700 can be calculated by approximating the data of the valve closing completion time and the injection pulse width correction amount of the plurality of fuel injection valves 105 by the least squares method or the like.
  • FIG. 11 shows an approximate straight line with respect to a predetermined fuel injection amount
  • the injection pulse width according to the injection amount characteristic can be calculated by calculating the approximate straight line with a plurality of fuel injection amounts. .. Further, since the injection amount characteristic changes not only by the individual difference of the fuel injection valve but also by the fuel pressure, it is preferable to calculate the injection pulse width correction amount with respect to the reference injection pulse width for each specific fuel pressure.
  • the calculation of the injection pulse width correction amount for the actual fuel pressure is the correction amount of the fuel pressure representative point larger than the actual fuel pressure. It is preferable to calculate the correction amount of the fuel pressure representative points smaller than the actual fuel pressure and linearly interpolate between the two points. The same applies to the fuel injection amount, and the calculation may be performed by linearly interpolating between the two points.
  • the correction amount of the injection pulse width is calculated from the relational expression 700 based on the valve closing completion time calculated by the method shown in FIG. 7, and the injection pulse width is used as the reference calculated with respect to the required injection amount.
  • the injection pulse width according to the individual difference of the fuel injection valve 105 can be calculated.
  • FIG. 8 is a graph illustrating the detection of the valve body operating time (valve closing time) using the drive voltage of the fuel injection valve 105.
  • the upper part of FIG. 8 shows the time change of the drive voltage, and the lower part of FIG. 8 shows the second derivative value of the drive voltage.
  • the valve closing time 801 is defined as the elapsed time from the time when the injection pulse is turned off (time T505) to the completion of valve closing (time T506).
  • a high voltage 210 is applied to the solenoid 407, a relatively large drive current flows, and the movable core 403 and the valve body 402 are brought together. It will be accelerated. Next, the high voltage 210 applied to the solenoid 407 is cut off, and the drive current flowing through the solenoid 407 is reduced to a predetermined value (for example, holding current).
  • the zero spring 409 changes from extension to compression, and the direction of movement of the movable core 403 is reversed, so that the acceleration changes.
  • the inductance of the solenoid 407 changes. That is, when the fuel injection valve 105 is closed, the drive current flowing through the solenoid 407 is cut off, and a counter electromotive force is applied to the solenoid 407. Then, when the drive current converges, the counter electromotive force gradually decreases, so that the inductance of the solenoid 407 changes when the counter electromotive force decreases, so that the drive voltage has an inflection point (inflection point 802). Occur.
  • the inflection point 802 of the drive voltage that appears when the fuel injection valve 105 is closed is the valve closing timing of the fuel injection valve 105. Therefore, the valve closing time 801 can be detected by measuring the time from the timing when the injection pulse is turned off (time T506) to the inflection point 802 of the drive voltage.
  • the inflection point 802 appears as an extreme value 811 (maximum value or minimum value) when the time series data of the drive voltage applied to the solenoid 407 is second-order differentiated. Therefore, the inflection point 802 can be specified by detecting the extreme value of the time series data of the drive voltage.
  • the second derivative value of the drive voltage shown in the lower part of FIG. 8 is obtained by filtering the time series data of the drive voltage and performing the second derivative on the smoothed time series data.
  • the extreme value is when the voltage is switched (when the counter electromotive force is applied after the drive voltage is turned off, etc.). May appear as. Then, the inflection point generated by the acceleration change of the movable core 403 cannot be accurately specified.
  • the time-series data of the drive voltage to which the second derivative is applied can be the time-series data of the drive voltage after the injection pulse is in the off state (in other words, from the drive voltage off or the drive current off) for a certain period of time. desirable. That is, it is desirable that the time-series data of the drive voltage to which the second derivative is applied is the time-series data of the drive voltage when the counter electromotive force is applied after the drive voltage is turned off.
  • the variation in the injection amount for each fuel injection valve (between cylinders) is reduced. can do. Therefore, it is possible to further reduce the minimum injection amount in which the injection amount variation is within the permissible range.
  • the injection amount variation can be reduced as a whole, the injection amount variation becomes relatively large in the bouncing region immediately after the valve body 402 reaches the full lift position. This is because the amount of overshoot of the valve body 402 from the full lift position differs due to the variation in the spring load of the set spring 408 of the fuel injection valve 105.
  • FIG. 9 is a graph illustrating a region in which the injection amount variation of the fuel injection valve 105 becomes large.
  • the upper row shows the injection amount characteristics
  • the lower row shows the injection amount variation.
  • the injection pulse width (energization time) becomes longer, and when fuel injection is started, a very large injection amount variation 921 occurs. This is because the injection amount itself is extremely small, and the ratio of variation to the injection amount becomes large.
  • the injection amount variation 921 becomes smaller than the allowable variation upper limit 922.
  • the momentum of the valve body 402 increases, the valve body 402 rises even after the valve body 402 reaches the full lift, and then the valve body 402 descends due to the urging force of the set spring 408.
  • the injection amount variation 921 becomes larger than the allowable variation upper limit 922 again.
  • the injection amount variation 921 becomes smaller than the allowable variation upper limit 922 again. This is because the longer the energizing time, the larger the injection amount, and the smaller the ratio of variation to the injection amount.
  • the command value of the injection amount (or injection pulse width) is set from the low injection amount to the high injection amount (or from the short pulse width to the long pulse width). ) Cannot be used continuously.
  • the required injection amount is within the bouncing region 913, the variation in the injection amount becomes large, which may lead to deterioration of combustion and deterioration of exhaust performance.
  • the bouncing region 913 is an region of the injection amount characteristic 901 in which the injection amount variation is out of the permissible range (exceeds the permissible variation upper limit 922). That is, in the region where the split injection amount is outside the permissible range of injection amount variation, the injection amount command value (required split injection amount) of the split injection reaches the fully open position (full lift position) of the valve body 402 of the fuel injection valve 105. A full lift that exceeds the maximum injection amount Qpmax (maximum value) in the partial lift control range and stops energization after the valve body 402 of the fuel injection valve 105 reaches the fully open full lift position. It is a value smaller than the minimum injection amount Qfmin (shortest value) in the control range.
  • the maximum injection amount Qpmax will be referred to as "maximum value Qpmax”
  • the minimum injection amount Qfmin will be referred to as "minimum value Qfmin”.
  • the fuel injection control device 127 changes the required injection amount to the maximum value Qpmax of the partial lift control range or the minimum value Qfmin of the full lift control range.
  • the energizing time is set to "TIpmax" or "TIfmin”. As a result, the injection amount variation can be set to the allowable variation upper limit of 922 or less.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of limiting the fuel injection pulse width at the minimum value of the full lift control range.
  • FIG. 10 shows an example in which the total injection amount Qall required in one combustion cycle is divided into two (two-stage injection) and the second stage divided injection amount is set to the minimum value Qfmin of the full lift control range. show.
  • the divided injection amount of each injection stage is calculated by using the division ratio of each injection stage with respect to the total injection amount Qall.
  • either the maximum value Qpmax (injection pulse width TIpmax) of the partial lift control range or the minimum value Qfmin (TIfmin) of the full lift control range is selected to change the corresponding divided injection amount.
  • the injection pulse width of the first-stage injection pulse 1011 is shorter after the limit processing than the first-stage injection pulse 1001 and the second-stage injection pulse 1002 before the limit processing, and the second-stage injection pulse 1002.
  • the injection pulse width of the injection pulse 1012 of the above is long.
  • the divided injection amount of the first stage is spt1 and the ratio of the divided injection amount of the second stage is spt2
  • spt1 + spt2 1.
  • the split injection amount Qspt2 of the second stage is within the bouncing region 913, and the injection amount variation becomes large.
  • the fuel injection valve 105 is energized by changing the injection pulse width of the second stage from "TIspt2" to "TIfmin” with the split injection amount Qspt2 of the second stage as the minimum value Qfmin of the full lift control range.
  • the total injection amount Qall increases by (Qfmin-Qspt2) because the split injection amount Qspt2 in the second stage changes to the minimum value Qfmin in the full lift control range. Therefore, in order not to change the total injection amount Qall, the increase in the divided injection amount in the second stage (Qfmin-Qspt2) is reduced from the divided injection amount Qspt1 in the first stage to reduce the divided injection amount in the first stage. Let's say Qspt1'. Then, the injection pulse width of the first stage is changed from "TIspt1" to "TIspt1'" to energize the fuel injection valve 105.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of limiting the fuel injection pulse width at the maximum value of the partial lift control range.
  • FIG. 11 shows an example in which the total injection amount Qall required in one combustion cycle is divided into three times (three-stage injection), and the third stage divided injection amount is set to the maximum value Qpmax of the partial lift control range. Is shown.
  • the divided injection amount of each injection stage is calculated by using the division ratio of each injection stage with respect to the total injection amount Qall.
  • the injection pulse widths of the first-stage injection pulse 1111 and the second-stage injection pulse 1112 are longer after the limit processing than the first to third-stage injection pulses 1101 to 1103 before the limit processing.
  • the injection pulse width of the stage injection pulse 1113 is shortened.
  • the ratio of the divided injection amount of the first stage is spt1
  • the ratio of the divided injection amount of the second stage is spt2
  • the ratio of the divided injection amount of the third stage is spt3
  • spt1 + spt2 + spt3 1.
  • the divided injection amount Qspt3 in the third stage is within the bouncing region 913, and the injection amount variation becomes large. Therefore, the fuel injection valve 105 is energized by changing the injection pulse width of the third stage from "TIspt3" to "Tpmax" with the divided injection amount Qspt3 of the third stage as the maximum value Qpmax of the partial lift control range.
  • the total injection amount Qall is reduced by (Ospt3-Qpmax) because the split injection amount Qspt3 in the third stage is changed to the maximum value Qpmax in the partial lift control range. Therefore, in order not to change the total injection amount Qall, the first stage divided injection amount Qspt1 is increased by half (Qspt3-Qpmax) / 2 of the increase in the third stage divided injection amount. Let the divided injection amount of be Qspt1'. Then, the injection pulse width of the second stage is changed from "TIspt1" to "TIspt1'" to energize the fuel injection valve 105.
  • the fluctuation amount of the split injection amount Qspt2 in the second stage is reflected only in the first stage, but the fluctuation amount may be distributed to a plurality of injection stages as shown in FIG.
  • the fluctuation amount of the divided injection amount Qspt3 in the third stage may be reflected only in the first stage or the second stage.
  • the maximum value Qpmax (TIpmax) of the partial lift control range or the minimum value Qfmin (TIfmin) of the full lift control range is not changed without changing the total injection amount Qall. Perform limit processing with.
  • the number of divisions and division ratio of the division injection, the start timing of each energization, etc. are determined according to the combustion mode such as stratified combustion and homogeneous combustion, and the operation scene such as catalyst early temperature rise control and super knock. Therefore, it is desirable not to change those parameters as much as possible. Therefore, limit processing is performed so that fluctuations in the injection amount and injection pulse width of each injection stage are reduced.
  • the limit value was selected so that the fluctuation of the split injection amount Qsptx was small, but the fluctuation of the injection pulse width "TIsptx" (energization time) corresponding to each split injection amount was not the split injection amount. Limit processing may be carried out so as to be small.
  • the divided injection amount of the last injection stage (second stage in FIG. 10 and third stage in FIG. 11) is limited is described, but the first or second and subsequent injection stages Of course, the divided injection amount may be limited.
  • the fuel injection control device (fuel injection control device 127 of the ECU 109) according to the first embodiment of the present invention is an internal combustion engine (105) to which a plurality of fuel injection valves (105) having coils for energization are assembled.
  • each combustion injection valve includes a control unit (CPU 141) that injects fuel in an amount corresponding to the total injection amount required for one combustion in a plurality of times.
  • the control unit (CPU 141) has a region (inside the bouncing region 913) in which the injection amount command value (divided injection amount Qsptx) of any of the divided injections is out of the predetermined injection amount variation allowable range among the plurality of divided injections.
  • the direction of increasing the injection amount command value for example, partial lift control
  • the injection amount command value of the corresponding divided injection is within the allowable range of the injection amount variation based on the preset change standard.
  • Change to the maximum value Qpmax of the range or the direction of decreasing for example, the minimum value Qfmin of the full lift control range
  • the injection amount of other divided injections so that the total injection amount (Qall) of multiple divided injections does not change. It is configured to change the command value.
  • the control unit (CPU 141) is in the region outside the permissible range of injection amount variation (inside the bouncing area 913).
  • the change processing limit processing
  • the change processing is performed in the region where the injection amount command value is within the injection amount variation allowable range.
  • control unit (CPU 141) injects the changed portion of the corresponding divided injection amount into another divided injection in the same combustion cycle so that the total injection amount of the plurality of divided injections does not change. Reflect in the quantity command value. As a result, it is possible to prevent an increase in the injection amount variation of the total injection amount while maintaining the total injection amount.
  • the control unit (CPU 141) has a region (bouncing region 913) in which the injection amount command value (divided injection amount Qsptx) is outside the allowable range of injection amount variation.
  • the injection amount command value (Qsptx) is the difference between the injection amount maximum value (Qpmax) of the partial lift control range (912) and the injection amount command value (Qsptx), or the full lift control range (914).
  • the value of the subtraction in the subtraction with the smaller absolute value is changed.
  • the injection amount command value (Qsptx) of the divided injection is set to the injection amount variation due to the component variation of each fuel injection valve without changing the total injection amount of the plurality of divided injections. Can be set while avoiding a range (within the bouncing area 913) where is likely to occur. Therefore, it is possible to prevent an increase in the injection amount variation for each fuel injection valve.
  • the control unit (CPU 141) injects fuel based on the injection amount command value (divided injection amount Qsptx or Qsptx') of the divided injection. It is configured to calculate the energization time (injection pulse width TIsptx or TIsptx') to the valve (105). As a result, the control unit (CPU 141) can generate a fuel injection pulse signal for the energization time (pulse width) obtained based on the injection amount command value to energize the fuel injection valve. In this way, by controlling the opening of the fuel injection valve according to the energization time, it is possible to perform fuel injection with little variation in the injection amount.
  • the control unit (CPU 141) completes the valve closing operation of the fuel injection valve body from the end of energization of the fuel injection valve (105).
  • a valve body operating time detection unit (211) that detects the valve body operating time until the fuel injection valve operates, and a correction amount calculation unit (fuel injection pulse signal) that calculates the correction amount of the energization time for each fuel injection valve based on the valve body operating time.
  • a correction amount calculation unit 212) is provided. Then, the control unit (CPU 141) corrects the energization time to the fuel injection valve calculated based on the injection amount command value of the divided injection by using the correction amount.
  • the control unit detects the characteristics (valve body operating time) of the fuel injection valve (105) while the internal combustion engine is operating, and corrects the energization time of the fuel injection valve. Can be calculated.
  • the control unit (CPU 141) applies a correction amount calculated while the internal combustion engine is operating to the energization time based on the limit-processed injection amount command value, and energizes the fuel injection valve for each energization time. Can be adjusted. As a result, it is possible to reduce the variation in the injection amount due to the variation in the parts for each fuel injection valve.
  • FIG. 12 is a timing chart showing an example of limiting the fuel injection pulse width of injection near the ignition timing.
  • FIG. 12 shows an example in which two-stage injection is performed in the N cylinder, and the injection pulse width 1201 corresponding to the first-stage divided injection amount Qspt1 and the injection pulse width 1202 corresponding to the second-stage divided injection amount Qspt2 are shown. ing. Further, the injection pulse width 1202 outputs an injection pulse from the energization start timing T1211 to the energization stop timing T1212.
  • the injection prohibition timing T1222 is a timing preset based on the ignition timing T1223, and has a time allowance for eliminating the possibility of fuel adhering to the spark plug 106 and unburned fuel being discharged. Is set.
  • the injection pulse tries to continue energization beyond the injection prohibition timing T1222, the injection pulse is forcibly turned off and the energization is stopped. In that case, since the energization is forcibly stopped, the actual injection amount is insufficient with respect to the required injection amount.
  • the energization start timing T1211 is determined so that the energization does not exceed the injection prohibition timing T1222.
  • the injection prohibition warning timing T1221 is calculated in advance by an experiment so as to be a predetermined interval from the injection prohibition timing T1222, and is a timing (crank angle) for determining that the current crank angle is close to the injection prohibition timing T1222. That is, when the energization stop timing T1212 is after the injection prohibition warning timing T1221, the energization stop timing T1212 may be after the injection prohibition timing T1222. Therefore, the limit processing is performed with the maximum value Qpmax of the partial lift control range instead of the minimum value Qfmin of the full lift control range where the injection pulse width becomes long, so that the changed injection pulse width becomes shorter than the current injection pulse width. To.
  • the injection pulse width 1202 is changed in the direction of shortening, and the time from the energization stop timing T1212 to the ignition timing T1223 can be lengthened.
  • the comparison and determination with the injection prohibition warning timing T1221 may use the energization start timing T1211 instead of the energization stop timing T1212. However, in that case, the injection prohibition warning timing T1221 is set in the advance angle direction assuming the length of the injection pulse width 1202.
  • crank angle reference can be set arbitrarily.
  • the crank angle may be expressed by the crank angle after top dead center [° ATDC] based on the intake top dead center or the crank angle before top dead center [° BTDC] based on the compression top dead center. ..
  • the divided injection amount is limited by the minimum value Qfmin of the full lift control range in which the injection pulse width becomes long. That is, when at least one of the energization start timing (T1211) and the energization stop timing (T1212) of the split injection is in the intake stroke, the injection amount command value is changed to the injection amount minimum value (minimum value Qfmin) in the full lift control range. do.
  • the divided injection amount is limited by the maximum value Qpmax of the partial lift control range in which the injection pulse width is shortened. That is, when at least one of the energization start timing (T1211) and the energization stop timing (T1212) of the split injection is in the compression stroke, the injection amount command value is set to the maximum injection amount (maximum value Qpmax) in the partial lift control range. change.
  • the limit processing may be performed at the minimum value Qfmin of the full lift control range in which the injection pulse width becomes long. That is, when the injection amount command value (divided injection amount Qsptx) is in the region (inside the bouncing region 913) outside the injection amount variation permissible range, the control unit (CPU 141) performs the divided injection in the order of a plurality of divided injections. When the order is earlier than the predetermined order, the injection amount command value is changed to the injection amount minimum value (minimum value Qfmin) in the full lift control range.
  • the limit processing is performed at the maximum value Qpmax of the partial lift control range in which the injection pulse width is shortened in consideration of the time until the ignition timing. It may be. That is, when the injection amount command value (divided injection amount Qsptx) is in the region (inside the bouncing region 913) outside the injection amount variation permissible range, the control unit (CPU 141) performs the divided injection in the order of a plurality of divided injections. When the order is after the predetermined order, the injection amount command value is changed to the injection amount maximum value (maximum value Qpmax) in the partial lift control range.
  • the divided injection amount of the first stage is limited by the minimum value Qfmin of the full lift control range
  • the divided injection amount of the third stage is the maximum value of the partial lift control range. It may be configured to perform limit processing with Qpmax.
  • FIG. 13 is a timing chart showing an example of limiting the fuel injection pulse width of an injection having a short injection interval.
  • FIG. 13 shows an example in which two-stage injection is performed in the N cylinder, and the injection 1301 corresponding to the first-stage divided injection amount Qspt1 and the injection 1302 corresponding to the second-stage divided injection amount Qspt2 are shown before the limit processing. Has been done.
  • the injection interval 1320 between the energization stop timing T1313 of the injection 1301 in the previous stage and the energization start timing T1311 of the injection 1302 in the next stage is shortened.
  • the injection interval 1320 may be shortened, and the time required for closing the valve body 402 may not be secured. Therefore, when the injection interval 1320 between the energization start timing T1311 and the energization stop timing T1313 in the previous stage is equal to or less than a predetermined value and the split injection amount is within the bouncing region 913, the split injection amount Qsptx is set to the minimum value in the full lift control range. Limit processing to Qfmin (TIfmin).
  • the injection pulse width becomes shorter in the injection 1331 of the previous stage in order to reduce the divided injection amount. That is, the injection interval 1350 between the energization stop timing T1243 of the injection 1331 in the previous stage and the energization start timing T1311 of the injection 1332 in the next stage becomes longer.
  • the predetermined value of the injection interval is determined in advance by an experiment, and the predetermined value is set longer than the minimum value of the injection interval for securing the valve closing time.
  • the limit processing is performed with the maximum value Qpmax of the partial lift control range. , Shorten the injection pulse width of the injection 1301.
  • the injection interval 1320 becomes longer, and the valve closing time can be secured.
  • the divided injection amount of the next stage injection 1302 is increased by the amount that the injection pulse width of the injection 1301 is shortened and the divided injection amount is reduced, and the total injection amount is kept constant.
  • FIG. 14 is a timing chart illustrating an example of limiting the fuel injection pulse width of an injection having a small drive voltage or drive current.
  • the energization time is lengthened with respect to the injection with a short energization time so that the rate of decrease in the injection amount due to the valve opening delay is reduced.
  • the high voltage 210 becomes the threshold value 1401 or less
  • the divided injection amount Qsptx is limited to the minimum value Qfmin (TIfmin) of the full lift control range.
  • the injection pulse width becomes longer. Therefore, if the injection pulse width corresponding to the divided injection amount Qsptx is TIsptx, the energization time can be increased by (TIfmin-TIsptx).
  • the injection pulse is in the ON state in FIG. 14, it is necessary to determine the limit process, that is, the divided injection amount (energization time) before the injection pulse is turned ON. Therefore, it is advisable to measure the high voltage 210 before turning on the injection pulse.
  • the battery voltage 209 which is the original power supply voltage, may be used instead of the voltage obtained by boosting the battery voltage 209 by the high voltage generation unit 206. That is, when the battery voltage 209 becomes equal to or less than the threshold value, the divided injection amount Qsptx is limited to the minimum value Qfmin (TIfmin) in the full lift control range.
  • the threshold value in that case needs to be set smaller than the threshold value 1401 according to the battery voltage 209.
  • limit processing may be performed based on the drive current.
  • the high voltage 210 is applied after the injection pulse is turned on, and the high voltage 210 is continuously applied until the drive current reaches the peak current value calculated by the fuel injection drive waveform command unit 203.
  • the set value (command value) of the peak current is small, the force required for valve opening cannot be sufficiently applied to the valve body 402, and the valve opening may be delayed or the valve opening may not be possible. .. Therefore, when the set value (command value) of the peak current is smaller than the threshold value 1402, the divided injection amount Qsptx is limited to the minimum value Qfmin (TIfmin) of the full lift control range so that the injection pulse width becomes longer. ..
  • the ratio of the injection amount decrease due to the decrease in the valve opening speed can be reduced, and the increase in the injection amount variation can be suppressed.
  • the divided injection amount is limited by either the maximum value (Qpmax) of the partial lift control range or the minimum value (Qfmin) of the full lift control region according to the change criteria such as the injection parameter and the engine state. Select whether to do it.
  • the injection amount command value (Qsptx) in the region (inside the bouncing region 913) outside the injection amount variation allowable range, and prevent an increase in the injection amount variation of the divided injection amount. Therefore, it is possible to prevent deterioration of combustion and deterioration of exhaust emissions due to fluctuations in the split injection amount (or energization time).
  • the amount of change in the corresponding divided injection amount is the injection amount of other divided injections in the same combustion cycle so that the total injection amount of the plurality of divided injections does not change. Reflect in the command value. As a result, it is possible to prevent an increase in the injection amount variation of the total injection amount while maintaining the total injection amount.
  • each of the above-described embodiments describes the configuration of the fuel injection control device in detail and concretely in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the components described above.
  • each of the above configurations, functions, processing units, etc. may be realized by hardware, for example, by designing a part or all of them with an integrated circuit.
  • a processor device in a broad sense such as FPGA (Field Programmable Gate Array) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit) may be used.

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Abstract

燃料噴射制御装置の制御部は、複数回の分割噴射のうち、いずれかの分割噴射の噴射量指令値が噴射量ばらつき許容範囲外の領域にある場合、予め設定された変更基準に基づいて、該当分割噴射の噴射量指令値が噴射量ばらつき許容範囲内の領域になるように、噴射量指令値を多くする方向（最小値）又は少なくする方向（最大値）に変更し、かつ、複数回の分割噴射の総噴射量が変化しないように他の分割噴射の噴射量指令値を変更する。

Description

燃料噴射制御装置
　本発明は、燃料噴射制御装置に関する。
　近年、内燃機関の低燃費化と高出力化を同時に達成す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の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の拡大には、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は、パーシャルリフト制御による最小噴射量の低減が知られている。
　例えば、特許文献１には、燃料噴射弁の個体差情報を検知し、検知した個体差情報に基づいて燃料噴射弁を通電制御するときの駆動電流を、燃料噴射弁毎に可変にする制御装置が開示されている。この制御装置では、検知した個体差情報に基づき、燃料噴射弁を開弁させるための内燃機関に組み付けられている全ての燃料噴射弁共通の駆動電流のピーク電流が過剰供給されているか、又は不足しているかを判断し、駆動電流を小さく、又は大きくすることで開弁時の開弁力を最適化している。これにより、燃料噴射特性の直線性を保つことができ、かつ燃料噴射弁毎の部品ばらつきに起因する噴射量ばらつきを低減している。
　しかしながら、特許文献１に開示された燃料噴射弁の制御装置では、燃料噴射弁の弁体がフルリフト位置に到達する前のハーフリフト領域では燃料噴射弁毎の弁体挙動を合わせ、燃料噴射弁毎の噴射量ばらつきを低減することが可能である。しかし、供給される燃料の圧力（燃圧）が高くなるにつれて開弁を可能にする最低保証電流値は大きくなるため、高燃圧時にはピーク電流値が小さくなるような通電補正を実施することが困難になる可能性がある。
　また、燃料噴射弁毎の噴射量ばらつきを低減する手段として、燃料噴射弁の個体差情報を検知し、検知した個体差情報に基づいて燃料噴射弁毎に通電時間を可変にすることで噴射量ばらつきを低減する。つまり、基準とする燃料噴射弁の特性に対して内燃機関に組み付けられている全ての燃料噴射弁の特性をオンボードで検知して比較し、通電時間が過剰か不足かを判断して、通電時間を長く又は短くする。このようにして燃料噴射弁毎に開弁時間を制御することで、部品ばらつきに起因する噴射量ばらつきを低減することが可能である。
　このように、駆動電流を可変にする方法では、弁体バウンシングを低減することが可能であるため噴射量ばらつきの低減効果は大きいものの、比較的高燃圧側では電流を低減することが難しい場合がある。一方、通電時間を可変にする方法では、弁体バウンシングそのものを低減することはできないが、噴射量ばらつきを低減することは可能であり、低燃圧から高燃圧まで適用することが可能という特徴がある。
特開２０１８－１０９４１１号公報
　しかしながら、前述した従来の通電時間を可変にすることで燃料噴射弁毎の噴射量ばらつきを低減する方法では、弁体バウンシングそのものを低減することができないため、弁体がフルリフト到達した直後のバウンシング領域では噴射量ばらつきが大きくなってしまう。つまり、弁体がフルリフトに到達する前に通電を停止するパーシャルリフト制御範囲と、弁体がフルリフトに到達してから通電を停止するフルリフト制御範囲との間に該当する噴射量（又は通電時間）の燃料噴射をする場合、噴射量ばらつきが大きくなる。したがって、燃焼に必要な要求噴射量がバウンシング領域に該当する場合、要求噴射量どおりに燃料噴射を実行すると、噴射量ばらつきが大きくなる。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、要求噴射量が噴射量ばらつきが大きい領域にある場合に、燃料噴射の噴射量ばらつきの増加を防止できるようにするものである。
　上記課題を解決するために、本発明の一態様の燃料噴射制御装置は、通電用のコイルを有する複数の燃料噴射弁が組み付けられた内燃機関に適用され、各燃焼噴射弁において１回の燃焼に要求される総噴射量に相当する量の燃料を複数回に分割して噴射させる燃料噴射制御装置である。
　上記燃料噴射制御装置は、複数回の分割噴射のうち、いずれかの分割噴射の噴射量指令値が噴射量ばらつき許容範囲外の領域にある場合、予め設定された変更基準に基づいて、該当分割噴射の噴射量指令値が噴射量ばらつき許容範囲内の領域になるように、該当噴射量指令値を多くする方向又は少なくする方向に変更し、かつ、複数回の分割噴射の総噴射量が変化しないように他の分割噴射の噴射量指令値を変更する制御部、を備える。
　本発明の少なくとも一態様によれば、噴射量ばらつき許容範囲外の領域にある分割噴射の噴射量指令値に対して、その噴射量指令値が噴射量ばらつき許容範囲内の領域になるように、その噴射量指令値を変更する。これにより、噴射量ばらつき許容範囲外となる噴射量指令値の使用を回避し、分割噴射量の噴射量ばらつきの増加を防止することができる。また、複数回の分割噴射の総噴射量が変化しないように他の分割噴射の噴射量指令値を変更するので、総噴射量を維持しながら、総噴射量の噴射量ばらつきの増加も防止することができる。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射制御装置が搭載された内燃機関システムの基本構成例を示す全体構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射制御装置の内部構成例を示すブロック図である。 図２に示す燃料噴射駆動部の構成例を示す回路図である。 図１に示す燃料噴射弁の断面図である。 図１に示す燃料噴射弁の駆動方法を説明するタイミングチャートである。 図１に示す燃料噴射弁の燃料噴射パルス幅と燃料噴射量との関係を示したグラフである。 噴射パルス幅補正を実施する際に使用する、閉弁完了時間とパルス幅補正量の関係を表すグラフである。 図１に示す燃料噴射弁における駆動電圧を用いた弁体動作時間の検知を説明するグラフである。 燃料噴射弁の噴射量ばらつきが大きくなる領域を説明するグラフである。 フルリフト制御範囲の最小値で燃料噴射パルス幅をリミット処理する例を説明する図である。 パーシャルリフト制御範囲の最大値で燃料噴射パルス幅をリミット処理する例を説明する図である。 点火時期に近い噴射の燃料噴射パルス幅をリミット処理する例を示すタイミングチャートである。 噴射インターバルが短い噴射の燃料噴射パルス幅をリミット処理する例を示すタイミングチャートである。 駆動電圧又は駆動電流が小さい噴射の燃料噴射パルス幅をリミット処理する例を説明するタイミングチャートである。
　以下、本発明を実施するための形態の例について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び添付図面において実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
＜第１の実施形態＞
［内燃機関システム］
　まず、本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射制御装置を搭載する内燃機関システムの構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射制御装置が搭載された内燃機関システムの基本構成例の全体構成図である。
　図１に示す内燃機関（エンジン）１０１は、吸入行程、圧縮行程、燃焼（膨張）行程、排気行程の４行程を繰り返す４サイクルエンジンであり、例えば、４つの気筒（シリンダ）を備えた多気筒エンジンである。なお、内燃機関１０１が有する気筒の数は、４つに限定されるものではなく、６つ又は８つなど任意の複数の個数でもよい。
　内燃機関１０１は、ピストン１０２、吸気弁１０３、排気弁１０４を備えている。内燃機関１０１への吸気（吸入空気）は、流入する空気の量を検出する空気流量計（ＡＦＭ）１２０を通過して、スロットル弁１１９により流量が調整される。スロットル弁１１９を通過した空気は、分岐部であるコレクタ１１５に吸入され、その後、各気筒（シリンダ）に対して設けられた吸気管１１０、吸気弁１０３を介して、各気筒の燃焼室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によって高圧燃料ポンプ１２５へ供給され、高圧燃料ポンプ１２５によって燃料噴射に必要な圧力に高められる。すなわち、高圧燃料ポンプ１２５は、排気カム１２８の排気カム軸（不図示）から伝達される動力により、高圧燃料ポンプ１２５内に設けられた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。
　高圧燃料ポンプ１２５の吸入口には、ソレノイドにより駆動する開閉バルブが設けられている。ソレノイドは、電子制御装置であるＥＣＵ（Engine Control Unit）１０９内に設けられた燃料噴射制御装置１２７に接続されている。燃料噴射制御装置１２７は、ＥＣＵ１０９からの制御指令に基づいて、ソレノイドを制御し、高圧燃料ポンプ１２５から吐出する燃料の圧力（以下「燃圧」と略記する。）が所望の圧力になるように開閉バルブを駆動する。
　ＥＣＵ１０９（燃料噴射制御装置１２７）は、一例としてＣＰＵ１４１、メモリ１４２、及び不図示の入出力インターフェースを備える。ＣＰＵ１４１は、演算処理を行うプロセッサである。メモリ１４２は、不揮発性及び／又は揮発性の半導体メモリ等で構成される記憶部であり、例えば、後述するリミット処理で用いられる分割噴射の燃料噴射量（以下「分割噴射量」と称する。）の変更基準などが記憶されている。メモリ１４２に、燃料噴射弁１０５を制御するためのコンピュータープログラムが格納されていてもよい。この場合、ＣＰＵ１４１が、メモリ１４２に記録されたコンピュータープログラムを読み出して実行することにより、燃料噴射制御装置１２７の機能の全部又は一部が実現される。ＥＣＵ１０９には、内燃機関１０１の始動（点火）を指令するためのイグニッションスイッチ信号が入力される。例えば、ＣＰＵ１４１は、イグニッションスイッチ信号がオンであることを検知すると、燃料噴射制御のコンピュータープログラムの処理を開始する。なお、ＣＰＵ１４１に代えてＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の他の演算処理装置を用いてもよい。
　高圧燃料ポンプ１２５によって昇圧された燃料は、高圧燃料配管１２９を介して燃料噴射弁１０５へ送られる。燃料噴射弁１０５は、燃料噴射制御装置１２７の指令に基づいて、燃料を燃焼室１２１へ直接噴射する。この燃料噴射弁１０５は、後述する電磁コイルに駆動電流が供給（通電）されることにより、弁体を動作させて燃料噴射を行う電磁式の弁である。
　また、内燃機関１０１には、高圧燃料配管１２９内の燃料の圧力を計測する燃料圧力センサ１２６が設けられている。ＥＣＵ１０９は、燃料圧力センサ１２６による計測結果に基づいて、高圧燃料配管１２９内の燃圧を所望の圧力にするための制御指令を燃料噴射制御装置１２７へ送る。すなわち、ＥＣＵ１０９は、所謂フィードバック制御を行って、高圧燃料配管１２９内の燃圧を所望の圧力にする。
　さらに、内燃機関１０１の各燃焼室１２１には、点火プラグ１０６と、点火コイル１０７と、水温センサ１０８が設けられている。点火プラグ１０６は、燃焼室１２１内に電極部を露出させ、燃焼室１２１内で吸入空気と燃料が混ざった混合気を放電によって引火する。点火コイル１０７は、点火プラグ１０６で放電するための高電圧を作り出す。水温センサ１０８は、内燃機関１０１の気筒を冷却する冷却水の温度を測定する。
　ＥＣＵ１０９は、点火コイル１０７の通電制御と、点火プラグ１０６による点火制御を行う。燃焼室１２１内で吸入空気と燃料が混ざった混合気は、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。そして、排気管１１１には、三元触媒１１２と、酸素センサ１１３が設けられている。三元触媒１１２は、排気ガス中に含まれる、例えば、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の有害物質を浄化する。酸素センサ１１３は、排気ガス中に含まれる酸素濃度を検出し、その検出結果をＥＣＵ１０９に出力する。ＥＣＵ１０９は、酸素センサ１１３の検出結果に基づいて、燃料噴射弁１０５から供給される燃料噴射量が目標空燃比となるように、フィードバック制御を行う。
　また、ピストン１０２には、クランクシャフト１３１がコンロッド１３２介して接続されている。そして、ピストン１０２の往復運動がクランクシャフト１３１により回転運動に変換される。そして、クランクシャフト１３１には、クランク角度センサ１１６が取り付けられている。クランク角度センサ１１６は、クランクシャフト１３１の回転と位相を検出し、その検出結果をＥＣＵ１０９に出力する。ＥＣＵ１０９は、クランク角度センサ１１６の出力に基づいて、内燃機関１０１の回転速度を検出することができる。
　ＥＣＵ１０９には、クランク角度センサ１１６、空気流量計１２０、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。
　ＥＣＵ１０９は、アクセル開度センサ１２２から供給された信号に基づいて、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は、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て、それに見合った開度信号をスロットル弁１１９に出力する。
　また、ＥＣＵ１０９は、クランク角度センサ１１６から供給された信号に基づいて、内燃機関１０１の回転速度（以下、エンジン回転数とも称す。）を演算する回転数検出部を有する。さらに、ＥＣＵ１０９は、水温センサ１０８から得られる冷却水の温度と、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暖機判断部を有する。
　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、それに応じた燃料噴射信号を燃料噴射弁１０５に出力する。さらに、燃料噴射制御装置１２７は、点火コイル１０７に通電信号を出力し、点火プラグ１０６に点火信号を出力する。
［燃料噴射制御装置の構成］
　次に、図１に示す燃料噴射制御装置１２７の構成について、図２と図３を用いて説明する。
　図２は、燃料噴射制御装置１２７の内部構成例を示すブロック図である。
　図３は、図２に示す燃料噴射駆動部２０７ａ，２０７ｂの構成例を示す回路図である。
　図２に示すように、燃料噴射制御装置１２７は、燃料噴射制御部として、エンジン状態検知部２１４、分割噴射指令部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２０３、及び駆動ＩＣ２０８を備える。また、燃料噴射制御装置１２７は、高電圧生成部（昇圧装置）２０６、燃料噴射駆動部２０７ａ，２０７ｂ、弁体動作時間検出部２１１、及び燃料噴射パルス信号補正量演算部２１２を備える。
　エンジン状態検知部２１４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１０１の故障状態などの各種情報を集約及び提供する。
　分割噴射指令部２０１は、エンジン状態検知部２１４から得られる各種情報に基づく内燃機関１０１の運転状態又は、運転シーン（例えば市街地走行、高速（定速）走行等）などから、分割噴射実行判定を行う。分割噴射指令部２０１は、分割噴射制御を許可すると判定した場合、分割噴射回数や、燃料噴射量の分割比（比率）、それぞれの噴射開始タイミングや要求総噴射量などを算出し、算出した各種情報を含む分割噴射指令を燃料噴射パルス信号演算部２０２へ出力する。
　燃料噴射パルス信号演算部２０２（燃料噴射パルス出力部）は、エンジン状態検知部２１４から得られる燃圧を含む各種情報、及び、分割噴射指令部２０１から得られる前述の分割噴射回数や燃料噴射量の分割比、要求総噴射量などの各種情報に基づいて、要求総噴射量で燃料噴射を実現するための燃料噴射パルス信号を演算する。燃料噴射パルス信号演算部２０２は、分割噴射量算出部２２１、燃料噴射パルス信号指令部２２２、及び燃料噴射パルス信号制限部２２３から構成される。
　分割噴射量算出部２２１は、分割噴射指令部２０１からの分割噴射指令を受けて、各分割噴射の燃料噴射量（噴射量指令値）を算出する。分割噴射では、１燃焼サイクルの燃焼に要求される総噴射量を分割比に応じて複数回に分けて燃料噴射を行うため、演算する噴射パルス幅も分割数分算出する必要がある。例えば、１燃焼サイクルにおいて２回に等分割して燃料噴射を実施する場合、要求総噴射量を分割比０．５で乗算した噴射量が１回目と２回目の分割噴射量となる。分割噴射量算出部２２１は、このようにして各分割噴射の燃料噴射量を算出する。
　燃料噴射パルス信号指令部２２２は、分割噴射量算出部２２１で算出された各分割噴射の燃料噴射量と、上記の各種情報とに基づいて、要求総噴射量で燃料噴射を実現するための燃料噴射弁１０５の燃料噴射期間を規定する噴射パルス幅（通電期間）を演算する。そして、燃料噴射パルス信号指令部２２２は、演算した噴射パルス幅の燃料噴射パルス信号を、噴射開始タイミングに応じて駆動ＩＣ２０８へ出力する。なお、当然ながら、分割噴射制御が実行されない場合は、１燃焼サイクル中に一度のみ燃料噴射が実施され、その噴射パルス幅は要求総噴射量から算出した噴射パルス幅となる。
　燃料噴射パルス信号制限部２２３は、算出された分割噴射量（噴射量指令値）の噴射量ばらつきが許容範囲外（図９に示すバウンシング領域９１３内）である場合に、予め設定された変更基準に基づいて、噴射量ばらつきが許容範囲外の燃料噴射量を使用しないように、該当分割噴射量を制限（変更）する。本実施形態では、このような分割噴射量を制限する処理を「リミット処理」という。リミット処理では、算出した分割噴射量が噴射量ばらつきの許容範囲外となった場合、その分割噴射量を噴射量ばらつきの許容範囲内となる他の分割噴射量に変更する。このリミット処理の詳細については図９以降において詳述する。
　燃料噴射駆動波形指令部２０３は、エンジン状態検知部２１４から得られる燃圧などの各種情報に基づいて、燃料噴射弁１０５の開弁及び開弁維持のために供給する駆動電流の指令値を算出し、駆動電流の指令値を駆動ＩＣ２０８へ出力する。本実施形態では、この駆動電流の指令値は全気筒共通の電流値とするが、この限りではない。
　弁体動作時間検出部２１１は、燃料噴射弁１０５の閉弁時間（弁体動作時間）、すなわちソレノイド４０７（コイル）への通電を停止してから弁体４０２の閉弁動作が完了するまでの時間を検出し、燃料噴射パルス信号補正量演算部２１２へ出力する。この弁体動作時間は、内燃機関１０１に搭載された各燃料噴射弁１０５の個体ばらつき情報である。
　燃料噴射パルス信号補正量演算部２１２（補正量演算部の一例）は、弁体動作時間検出部２１１で検出された弁体動作時間に基づいて、気筒別に燃料噴射弁１０５の噴射パルス幅（通電時間）の補正量を演算する。燃料噴射パルス信号演算部２０２で演算される噴射パルス幅は、燃料噴射量（噴射量指令値）に基づいて基準となる燃料噴射弁（例えば設計ばらつき中央品）の特性から決定されたものである。そのため、燃料噴射パルス信号演算部２０２は、算出した噴射パルス幅に、燃料噴射パルス信号補正量演算部２１２で算出される気筒（燃料噴射弁１０５）別の噴射パルス幅の補正量を加算し、駆動ＩＣ２０８へ出力する。
　高電圧生成部２０６には、ヒューズ２０４とリレー２０５を介してバッテリ電圧２０９が供給される。この高電圧生成部２０６は、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（昇圧電圧）を生成する。以下、電源電圧を高電圧２１０という。燃料噴射弁１０５の電源としては、弁体の開弁力確保を目的とした高電圧２１０と、開弁した後に弁体が閉弁しないように開弁を保持させるバッテリ電圧２０９の２系統を備えている。
　燃料噴射駆動部２０７ａ（スイッチ部）は、燃料噴射弁１０５の上流側（電源側、ハイサイド）に設けられており、燃料噴射弁１０５を開弁させるために必要となる高電圧２１０を燃料噴射弁１０５に供給する。また、燃料噴射駆動部２０７ａは、燃料噴射弁１０５を開弁させた後に、燃料噴射弁１０５の開弁状態を保持するために必要となるバッテリ電圧２０９を燃料噴射弁１０５に供給する。
　図３に示すように、燃料噴射駆動部２０７ａは、ダイオード３０１，３０２と、高電圧側スイッチング素子３０３と、低電圧側スイッチング素子３０４を有している。燃料噴射駆動部２０７ａは、高電圧生成部２０６から供給された高電圧２１０を、電流逆流防止のために設けたダイオード３０１を通し、高電圧側スイッチング素子３０３を用いて燃料噴射弁１０５に供給する。
　また、燃料噴射駆動部２０７ａは、リレー２０５を介して供給されたバッテリ電圧２０９を、電流逆流防止のために設けたダイオード３０２を通し、低電圧側スイッチング素子３０４を用いて燃料噴射弁１０５に供給する。
　燃料噴射駆動部２０７ｂ（スイッチ部）は、燃料噴射弁１０５の下流側（接地側、ローサイド）に設けられており、スイッチング素子３０５と、シャント抵抗３０６を有している。この燃料噴射駆動部２０７ｂは、スイッチング素子３０５をオンにすることで、上流側の燃料噴射駆動部２０７ａから供給される電源を燃料噴射弁１０５に印加する。また、燃料噴射駆動部２０７ｂは、シャント抵抗３０６によって、燃料噴射弁１０５において消費した電流を検出する。
　図２に示す駆動ＩＣ２０８は、燃料噴射パルス信号演算部２０２で演算された噴射パルス幅と、燃料噴射駆動波形指令部２０３で演算された駆動電流波形（駆動電流プロフィール）に基づいて、燃料噴射駆動部２０７ａ，２０７ｂを制御する。すなわち、駆動ＩＣ２０８は、燃料噴射弁１０５に印加される高電圧２１０及びバッテリ電圧２０９を制御し、燃料噴射弁１０５へ供給する駆動電流を制御する。
　また、ソレノイド４０７の下流側と高電圧生成部２０６との間にダイオード３０９が順方向に接続され、シャント抵抗３０６とソレノイド４０７の上流側との間にダイオード３０８が順方向に接続されている。高電圧側スイッチング素子３０３、低電圧側スイッチング素子３０４、及びスイッチング素子３０５をオフにすると、燃料噴射弁１０５のソレノイド４０７に生じる逆起電力によって、ダイオード３０８とダイオード３０９が通電する。それにより、電流が高電圧生成部２０６側へ帰還され、ソレノイド４０７に供給されていた駆動電流は急速に低下する。このとき、ソレノイド４０７の端子間には、逆起電力として、例えば、高電圧２１０に相当する大きさで逆極性の電圧が生じる。
［燃料噴射弁の構成］
　次に、燃料噴射弁１０５の構成について、図４を参照して説明する。
　図４は、燃料噴射弁１０５の断面図である。
　燃料噴射弁１０５は、通常時閉弁型の電磁弁を備える電磁式燃料噴射弁である。燃料噴射弁１０５は、外殻部を形成するハウジング４０１と、ハウジング４０１内に配置された弁体４０２、可動コア４０３、及び固定コア４０４を有している。ハウジング４０１には、弁座４０５と、弁座４０５に連通する噴射孔４０６が形成されている。
　弁体４０２は、略棒状に形成されており、一端である先端部４０２ａが略円錐状に形成されている。弁体４０２の先端部４０２ａは、ハウジング４０１の弁座４０５に対向している。燃料噴射弁１０５は、弁体４０２の先端部４０２ａが弁座４０５に接触すると閉弁し、燃料が噴射孔４０６から噴射されなくなる。以下、弁体４０２の先端部４０２ａが弁座４０５に接近する方向を閉弁方向とし、弁体４０２の先端部４０２ａが弁座４０５から離れる方向を開弁方向とする。
　固定コア４０４は、筒状に形成されており、ハウジング４０１の弁座４０５と反対側の端部に固定されている。この固定コア４０４の筒孔には、弁体４０２の他端（後端）側が挿入されている。また、固定コア４０４の内部には、ソレノイド４０７が弁体４０２の他端（後端）側を一周するように配置されている。
　また、固定コア４０４の筒孔には、弁体４０２を閉弁方向に付勢するセットスプリング４０８が配置されている。セットスプリング４０８の一端は、弁体４０２の他端である後端部４０２ｂに当接し、セットスプリング４０８の他端は、ハウジング４０１に当接している。
　可動コア４０３は、固定コア４０４と弁座４０５との間に配置されており、弁体４０２が貫通する円形の貫通孔４０３ａを有している。また、弁体４０２の後端部４０２ｂは、可動コア４０３の貫通孔４０３ａよりも径が大きい。したがって、可動コア４０３における貫通孔４０３ａの周囲は、弁体４０２の後端部４０２ｂの周囲に対向する。
　可動コア４０３とハウジング４０１との間には、ゼロスプリング４０９が配置されている。ゼロスプリング４０９は、可動コア４０３を開弁方向に付勢する。可動コア４０３は、ゼロスプリング４０９に付勢されることにより、固定コア４０４と弁座４０５との間に設定された初期位置に配置される。
　ハウジング４０１の内部は、燃料で満たされている。ソレノイド４０７に電流が流れていないときは、セットスプリング４０８が弁体４０２を閉弁方向に付勢しており、ゼロスプリング４０９のばね荷重（弾性力）に抗して弁体４０２を閉弁方向に押圧する。これにより、弁体４０２の先端部４０２ａが、弁座４０５と当接して噴射孔４０６を閉じている。
　ソレノイド４０７に電流が流れると、固定コア４０４と可動コア４０３との間に磁束が生じて、可動コア４０３に磁気吸引力が作用する。これにより、可動コア４０３が固定コア４０４（ソレノイド４０７）に引き寄せられ、可動コア４０３が弁体４０２の後端部４０２ｂに当接する。その結果、弁体４０２は、可動コア４０３と連動して開弁方向に移動する。
　弁体４０２が開弁方向に移動すると、弁体４０２の先端部４０２ａが弁座４０５から離れ、それまで弁体４０２によって塞がれていた噴射孔４０６が開口されて燃料が噴射される。また、燃料噴射後、可動コア４０３は、セットスプリング４０８とゼロスプリング４０９の釣り合いによって初期位置に戻る。
［燃料噴射弁の駆動方法］
　次に、燃料噴射弁１０５の駆動方法について、図５を参照して説明する。
　図５は、燃料噴射弁１０５の駆動方法を説明するタイミングチャートである。図５には、燃料噴射弁１０５から燃料を噴射する際の、噴射パルス、駆動電圧、駆動電流、及び弁体４０２の変位量（弁変位）の一例が時系列に示されている。横軸は時間を表している。
　燃料噴射弁１０５を駆動する場合は、燃料噴射弁１０５の特性に基づいて、後述する電流設定値を予め設定する。そして、電流設定値による燃料噴射弁１０５の噴射量特性をＥＣＵ１０９内に設けられたメモリ１４２（例えば、ＲＡＭ（Read Only Memory））に記憶しておく。燃料噴射制御装置１２７は、内燃機関１０１の運転状態と燃料噴射弁１０５の噴射量特性から、燃料噴射弁１０５の噴射パルスを算出する。
　図５に示す時刻Ｔ５００～Ｔ５０１では、燃料噴射パルス信号演算部２０２（図２参照）から出力される噴射パルスがオフ状態である。そのため、燃料噴射駆動部２０７ａ，２０７ｂがオフ状態となり、燃料噴射弁１０５に駆動電流が流れない。したがって、燃料噴射弁１０５のセットスプリング４０８のばね荷重によって弁体４０２が閉弁方向へ付勢され、弁体４０２の先端部４０２ａが弁座４０５と当接して噴射孔４０６を閉じた状態になり、燃料が噴射されない。
　次いで、時刻Ｔ５０１で、噴射パルスがオン状態となり、燃料噴射駆動部２０７ａと燃料噴射駆動部２０７ｂがオン状態になる。これにより、ソレノイド４０７に高電圧２１０が印加され、ソレノイド４０７に駆動電流が流れる。ソレノイド４０７に駆動電流が流れると、固定コア４０４と可動コア４０３との間に磁束が生じて、可動コア４０３に磁気吸引力が作用する。
　可動コア４０３に磁気吸引力が作用すると、可動コア４０３が開弁方向へ移動し始める（時刻Ｔ５０１～Ｔ５０２）。その後、可動コア４０３が所定の距離だけ移動すると、可動コア４０３と弁体４０２が一体となって移動し始め(時刻Ｔ５０２)、弁体４０２が弁座４０５から離れることで燃料噴射弁１０５が開弁される。その結果、ハウジング４０１内の燃料が噴射孔４０６から噴射される。
　弁体４０２は、可動コア４０３が固定コア４０４に衝突するまで可動コア４０３と一体となって移動する。そして、可動コア４０３が固定コア４０４に衝突すると、可動コア４０３は、固定コア４０４によって跳ね返り、弁体４０２は、開弁方向へさらに移動を続ける。その後、セットスプリング４０８のばね荷重と燃圧とによる付勢力が磁気吸引力を超過すると、弁体４０２は、閉弁方向への移動を開始する（以下、バウンシング動作という。）。この弁体４０２のバウンシング動作により噴射孔４０６から噴射される燃料の流量が乱れる。
　そこで、可動コア４０３が固定コア４０４に衝突する前（時刻Ｔ５０３）、つまり駆動電流がピーク電流Ｉｐに到達したときに、燃料噴射駆動部２０７ａ，２０７ｂのスイッチング素子３０３，３０４をオフ状態にし、ソレノイド４０７に流れる駆動電流を減少させる。
　そして、可動コア４０３が固定コア４０４に衝突した後、時刻Ｔ５０４から噴射パルスが立ち下がる時刻Ｔ５０５までは、燃料噴射駆動部２０７ｂのオン状態を維持して、燃料噴射駆動部２０７ａを間欠的にオン状態にする。すなわち、燃料噴射駆動部２０７ａをＰＭＷ（Pulse Width Modulation）制御し、ソレノイド４０７に印加される駆動電圧を間欠的にバッテリ電圧２０９にすることで、ソレノイド４０７に流れる駆動電流が所定の範囲内に収まるようにする。これにより、可動コア４０３を固定コア４０４に引き寄せるために必要な大きさの磁気吸引力を生じさせるようにする。
　時刻Ｔ５０６において、噴射パルスがオフ状態となる。これにより、燃料噴射駆動部２０７ａ，２０７ｂが全てオフ状態となり、ソレノイド４０７へ印加される駆動電圧が減少し、ソレノイド４０７に流れる駆動電流が減少する。その結果、固定コア４０４と可動コア４０３との間に生じた磁束が次第に消滅し、可動コア４０３に作用する磁気吸引力が消滅する。
　可動コア４０３に作用する磁気吸引力が消滅すると、弁体４０２は、セットスプリング４０８のばね荷重と燃圧（燃料圧力）による押圧力により、所定の時間遅れを持って閉弁方向へ押し戻される。そして、時刻Ｔ５０６において、弁体４０２は、元の位置まで戻される。すなわち、弁体４０２の先端部４０２ａが弁座４０５に当接して、燃料噴射弁１０５が閉弁される。その結果、噴射孔４０６から燃料が噴射されなくなる。
　なお、噴射パルスがオフ状態となった時刻Ｔ５０５からは、燃料噴射弁１０５内の残留磁力を素早く抜き、弁体４０２が早期に閉弁するように、燃料噴射弁１０５を駆動する際とは逆方向に高電圧２１０を供給する。
［噴射量特性］
　次に、図５で詳述した駆動電流を用いた場合の噴射量特性について、図６を用いて説明する。
　図６は、燃料噴射弁１０５の燃料噴射パルス幅と、燃料噴射量との関係を示したグラフであり、横軸を噴射パルス幅、縦軸を時間毎の燃料噴射量としている。実線で示す噴射量特性６１０を持つ燃料噴射弁１０５Ｐを基準品とする。点線で示す噴射量特性６１１は基準品よりもセットスプリング４０８の付勢力が小さい燃料噴射弁１０５Ｗの特性を表しており、破線で示す噴射量特性６１２は基準品よりもセットスプリング４０８の付勢力が大きい燃料噴射弁１０５Ｓを表している。
　図６に示すように、噴射量特性６１０となる燃料噴射弁の場合、弁体４０２が開弁し始めた時刻Ｔ５０２から、弁体４０２がフルリフトに至る時刻Ｔ６０１までの期間は、高電圧印加によるピーク電流の供給時間に基づいて、弁体４０２のリフト量が増加するため、燃料噴射量が増加する。この期間における燃料噴射量の傾き（時刻Ｔ５０２から時刻Ｔ６０１までの燃料噴射量増加率）は、弁体４０２の開弁速度に応じて決定される。前述したように、ピーク電流の供給電源は、高電圧２１０であるため、燃料噴射量の傾きは急勾配となる。
　その後、可動コア４０３が固定コア４０４に衝突することで弁体４０２がバウンシング動作を開始するため、燃料噴射量が大きく乱れる（時刻Ｔ６０１から時刻Ｔ６０２）。このバウンシング動作は、燃料噴射弁毎の特性ばらつきや、セットスプリング４０８のばね荷重や燃圧による押圧力に対して駆動電流が大きい場合などに起こる。
　バウンシング動作が収束した時刻Ｔ６０２後の弁体４０２は、フルリフト位置を維持するため、燃料噴射量が噴射パルスの長さに比例した傾きの増加特性となる。
　燃料噴射弁１０５Ｗの噴射量特性６１１では、噴射量特性６１０の燃料噴射弁１０５Ｐよりも開弁時の噴射量増加率が高く、バウンシング動作が大きい。また、噴射量特性６１１は、バウンシング動作が収束する時刻Ｔ６０２以降も、噴射量特性６１０に対して噴射量が多くなる。これは、同一の駆動電流で各燃料噴射弁を駆動することで、セットスプリング４０８のばね荷重が弱い燃料噴射弁１０５Ｗは、開弁速度が速くなることで開弁時の噴射量増加率が高くなり、また通電停止後は閉弁速度が遅くなるからである。このため、噴射量特性６１１は、噴射量特性６１０に対して噴射量が多い方にオフセットするような特性となる。
　燃料噴射弁１０５Ｓの噴射量特性６１２は、噴射量特性６１１とは逆の特性となり、噴射量特性６１０の燃料噴射弁１０５Ｐよりも開弁時の噴射量増加率が低く、バウンシング動作が小さくなる。また、噴射量特性６１２は、バウンシング動作が収束する時刻Ｔ６０２以降も、噴射量特性６１０に対して噴射量が少なくなる。これは、同一の駆動電流で各燃料噴射弁を駆動することで、セットスプリング４０８のばね荷重が強い燃料噴射弁１０５Ｓは、開弁速度が遅くなることで開弁時の噴射量増加率が低くなり、また通電停止後は閉弁速度が速くなるからである。このため、噴射量特性６１２は、噴射量特性６１０に対して噴射量が少ない方にオフセットするような特性となるからである。
　上記の理由により、共通の駆動電流と噴射パルス幅で複数の燃料噴射弁を駆動すると、各燃料噴射弁で噴射量ばらつきが発生することになる。つまり、エンジン状態検知部２１４で算出される要求噴射量に対する噴射パルス幅は、予め計測しておいたばらつき中央品などの基準とする燃料噴射弁１０５Ｐの噴射量特性を用いて算出するため、各燃料噴射弁の噴射量ばらつきを低減するためには、燃料噴射弁毎に噴射パルス幅を変更する必要がある。
　前述したとおり、ある要求噴射量で燃料を噴射する場合、セットスプリング４０８のばね荷重が小さい燃料噴射弁１０５Ｗを、噴射量特性６１０を基に算出された噴射パルス幅で駆動した場合、噴射量が多くなる。一方、セットスプリング４０８のばね荷重が大きい燃料噴射弁１０５Ｓは、噴射量特性６１０を基に算出された噴射パルス幅で駆動した場合、噴射量が少なくなる。
　つまり、各燃料噴射弁で要求噴射量に対する噴射量６３０を合わせるためには、セットスプリング４０８のばね荷重が弱い燃料噴射弁１０５Ｗについては、基準品（例えば、ばらつき中央品）の噴射パルス幅６２０に対して噴射パルス幅（噴射パルス幅６２１）を短くする必要がある。また、セットスプリング４０８のばね荷重が強い燃料噴射弁１０５Ｓでは、基準品の噴射パルス幅６２０に対して噴射パルス幅（噴射パルス幅６２２）を長くする必要がある。
　そこで、本実施形態では、燃料噴射弁毎の個体差情報である閉弁完了時間を検出し、閉弁完了時間に応じて燃料噴射弁毎に噴射パルス幅を変更することで、燃料噴射弁毎の噴射量ばらつきの低減を実現する。閉弁完了時間に対する噴射パルス幅補正量の関係を予め計測してメモリ１４２に保存しておき、計測した閉弁完了時間に対する噴射パルス幅補正量を算出することで噴射パルス幅を補正する。
［閉弁完了時間と噴射パルス幅補正量の関係］
　図７は、噴射パルス幅補正を実施する際に使用する、閉弁完了時間とパルス幅補正量の関係を表すグラフである。
　予め実験により複数の燃料噴射弁１０５で閉弁完了時間を計測し、閉弁完了時間を計測した燃料噴射弁１０５の噴射量特性から、噴射パルス幅補正量を算出することで、閉弁完了時間と噴射パルス幅補正量の関係式７００を算出することができる。
　例えば、セットスプリング４０８のばね荷重が大きいと閉弁完了時間が短くなるので、燃料噴射弁１０５Ｓの場合には、要求噴射量を満たすために噴射パルス幅を長くする必要がある。よって、基準の閉弁完了時間７０１よりも短い閉弁完了時間７０３に対する噴射パルス幅の補正値７１３は、プラスの値となる。逆に、セットスプリング４０８のばね荷重が小さいと閉弁完了時間が長くなるので、燃料噴射弁１０５Ｗの場合には、要求噴射量を満たすために噴射パルス幅を短くする必要がある。よって、基準の閉弁完了時間７０１よりも長い閉弁完了時間７０２に対する噴射パルス幅の補正値７１２は、マイナスの値となる。
　関係式７００は、複数の燃料噴射弁１０５の閉弁完了時間と噴射パルス幅補正量のデータを最小二乗法などで近似することで算出することができる。なお、図１１に所定の燃料噴射量に対する近似直線を示しているが、複数の燃料噴射量で近似直線を算出しておくことで、噴射量特性に合わせた噴射パルス幅を算出することができる。また、噴射量特性は燃料噴射弁の固体差だけでなく燃圧によっても変化するため、特定の燃圧毎に基準の噴射パルス幅に対する噴射パルス幅補正量を算出しておくとよい。
　上記で算出した関係式７００は燃圧代表点となるので、実燃圧（例えば、燃料圧力センサ１２６で計測した燃圧）に対する噴射パルス幅補正量の算出は、実燃圧より大きい燃圧代表点の補正量と実燃圧より小さい燃圧代表点の補正量を算出し、２点間を線形補間して算出するとよい。また、燃料噴射量に対しても同様であり、２点間を線形補間して算出するとよい。
　このように、図７に示す方法で算出した閉弁完了時間に基づいて、関係式７００から噴射パルス幅の補正量を算出し、要求噴射量に対して算出された基準となる噴射パルス幅に補正量を加えることで、燃料噴射弁１０５の個体差に応じた噴射パルス幅を算出することができる。
［弁体動作時間の検知方法］
　次に、弁体動作時間検出部２１１で実行される燃料噴射弁１０５の弁体動作時間を検知する方法について、図８を参照して説明する。
　図８は、燃料噴射弁１０５における駆動電圧を用いた弁体動作時間（閉弁時間）の検知を説明するグラフである。図８の上段は駆動電圧の時間変化、図８下段は駆動電圧の２階微分値を示す。なお、閉弁時間８０１とは、噴射パルスをオフした時点（時刻Ｔ５０５）から閉弁が完了する(時刻Ｔ５０６)までの経過時間と定義する。
　前述したように、燃料噴射弁１０５の弁体４０２を開弁する際には、ソレノイド４０７に高電圧２１０が印加され、相対的に大きな駆動電流が流れて、可動コア４０３と弁体４０２とが加速される。次いで、ソレノイド４０７に印加される高電圧２１０が遮断され、ソレノイド４０７に流れる駆動電流が所定値（例えば保持電流）まで減少する。
　燃料噴射弁１０５を閉弁する際は、弁体４０２が弁座４０５と衝突する時に、ゼロスプリング４０９が伸長から圧縮に転じて、可動コア４０３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４０７のインダクタンスが変化する。つまり、燃料噴射弁１０５を閉弁する際には、ソレノイド４０７に流れる駆動電流が遮断され、ソレノイド４０７に逆起電力が印加される。そして、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ソレノイド４０７のインダクタンスが変化することで、駆動電圧に変曲点(変曲点８０２)が発生する。
　上述した燃料噴射弁１０５の閉弁時に現れる駆動電圧の変曲点８０２は、燃料噴射弁１０５の閉弁タイミングとなる。そのため、噴射パルスがオフとなったタイミング（時刻Ｔ５０６）から、駆動電圧の変曲点８０２までの時間を計測することで閉弁時間８０１を検出することができる。
　変曲点８０２は、ソレノイド４０７に印加される駆動電圧の時系列データを２階微分すると、極値８１１（極大値又は極小値）として現れる。したがって、駆動電圧の時系列データの極値を検出することで変曲点８０２を特定することができる。
　なお、駆動電圧のＳ／Ｎ比が低く、そのノイズレベルが大きい場合は、駆動電圧の時系列データの２階微分の結果から極値を検知することが難しくなる。そこで、駆動電圧に対してローパスフィルタなどを施し、平滑化された時系列データを２階微分することで所望の極値を検出することができる。図８の下段に示す駆動電圧の２階微分値は、駆動電圧の時系列データにフィルタを施し、平滑化した時系列データに対して２階微分をして得たものある。
　噴射パルスがオフとなった時点（時刻Ｔ５０５）からの駆動電圧の時系列データに対して２階微分を施すと、電圧の切り替え時（駆動電圧オフ後の逆起電力印加時など）が極値として現れる可能性がある。そうすると、可動コア４０３の加速度変化によって発生する変曲点を正確に特定することができない。
　したがって、２階微分を施す駆動電圧の時系列データは、噴射パルスがオフ状態となり（言い換えれば、駆動電圧オフ又は駆動電流オフから）一定時間経過した後の駆動電圧の時系列データとすることが望ましい。すなわち、２階微分を施す駆動電圧の時系列データは、駆動電圧オフ後の逆起電力印加時における駆動電圧の時系列データとすることが望ましい。
　以上で説明したように、基準となる燃料噴射弁に対して各燃料噴射弁１０５の個体差に応じて噴射パルス幅を変更することで、燃料噴射弁毎（気筒間）の噴射量ばらつきを低減することができる。よって、噴射量ばらつきが許容範囲内となる最小噴射量をさらに低減することが可能となる。しかし、前述したように、全体として噴射量ばらつきを低減できるものの、弁体４０２がフルリフト位置に到達直後のバウンシング領域では比較的噴射量ばらつきが大きくなる。これは、燃料噴射弁１０５のセットスプリング４０８のばね荷重のばらつきにより、弁体４０２がフルリフト位置からオーバーシュートする量が異なるためである。
［噴射量特性及び噴射量ばらつき］
　図９は、燃料噴射弁１０５の噴射量ばらつきが大きくなる領域を説明するグラフである。図９において、上段は噴射量特性、下段は噴射量ばらつきを表す。
　図９に示す噴射量特性９０１の極少噴射範囲９１１では、噴射パルス幅（通電時間）が長くなっていき、やがて燃料噴射が開始されると非常に大きな噴射量ばらつき９２１が生じる。これは噴射量そのものが極めて微少であるため、噴射量に対してばらつきの割合が大きくなるからである。
　さらに、通電時間が長くなると噴射量ばらつき９２１が許容ばらつき上限９２２よりも小さくなる。これは前述した各燃料噴射弁１０５の個体差に応じて噴射パルス幅を変更することで噴射量ばらつきを小さくすることができ、燃料噴射弁１０５の弁体４０２がフルリフト位置に到達する前のパーシャルリフト制御範囲９１２も燃料噴射に使用することが可能となる。
　その後、通電時間を長くしていくと弁体４０２の勢いは増し、弁体４０２がフルリフトへ到達後も弁体４０２は上昇し、やがてセットスプリング４０８の付勢力により弁体４０２が下降する。このような弁体４０２のバウンシング領域９１３では、噴射量ばらつき９２１が再び許容ばらつき上限９２２よりも大きくなる。
　弁体４０２がフルリフト位置で安定してからは、噴射量ばらつき９２１が再び許容ばらつき上限９２２よりも小さくなる。これは、通電時間が長くなると噴射量が多くなり、噴射量に対してばらつきの割合が小さくなっていくからである。
　上記のように、燃料噴射弁１０５の弁体４０２がフルリフト位置に到達する前で通電を停止するパーシャルリフト制御範囲９１２とフルリフト制御範囲９１４の間に噴射量ばらつきが大きくなるバウンシング領域９１３が存在する。このため、このため、パーシャルリフト制御範囲９１２とフルリフト制御範囲９１４の間では、噴射量（又は噴射パルス幅）の指令値を、低噴射量から高噴射量まで（又は短パルス幅から長パルス幅）まで連続して使用することができない。そして、要求噴射量がバウンシング領域９１３内となった場合、噴射量ばらつきが大きくなることで、燃焼悪化を招き、排気性能も悪化する恐れがある。
　バウンシング領域９１３は、噴射量特性９０１のうち噴射量ばらつきが許容範囲外（許容ばらつき上限９２２を超える。）となる領域である。すなわち、分割噴射量が噴射量ばらつき許容範囲外となる領域とは、分割噴射の噴射量指令値（要求分割噴射量）が、燃料噴射弁１０５の弁体４０２が全開位置（フルリフト位置）に到達する前に通電を停止するパーシャルリフト制御範囲の噴射量最大値Qpmax（最長値）を超える値であり、かつ、燃料噴射弁１０５の弁体４０２が全開フルリフト位置に到達した後に通電を停止するフルリフト制御範囲の噴射量最小値Qfmin（最短値）よりも小さい値である。以下では、噴射量最大値Qpmaxを「最大値Qpmax」、噴射量最小値Qfminを「最小値Qfmin」と記載する。
　したがって、燃料噴射制御装置１２７は、分割後の要求噴射量がバウンシング領域９１３内となった場合は、要求噴射量をパーシャルリフト制御範囲の最大値Qpmax又はフルリフト制御範囲の最小値Qfminに変更し、通電時間を「TIpmax」又は「TIfmin」とする。これにより、噴射量ばらつきを許容ばらつき上限９２２以下とすることが可能である。
　しかしながら、要求噴射量をパーシャルリフト制御範囲の最大値Qpmax又はフルリフト制御範囲の最小値Qfminに変更した場合、噴射量ばらつきの増加を回避できるものの、１回の燃焼で噴射する総噴射量が変化する。それにより、混合気の空燃比が変化して燃焼悪化を招いてしまう。そこで、ある分割噴射の噴射量を変化させた分を同一燃焼サイクルで実行している他の分割噴射に反映させる。このように各分割噴射の噴射量を制御することで、総噴射量を変化させずに噴射量ばらつきの増加を回避することが可能となる。
　以下、複数回の分割噴射の総噴射量を変化させずに、噴射量ばらつきの増加を回避する方法について図１０を参照して説明する。
［フルリフト制御範囲の最小値でリミット処理］
　図１０は、フルリフト制御範囲の最小値で燃料噴射パルス幅をリミット処理する例を説明する図である。
　図１０は、１回の燃焼サイクルで要求される総噴射量Qallを２回に分割（２段噴射）し、２段目の分割噴射量をフルリフト制御範囲の最小値Qfminとする場合の例を示す。総噴射量Qallに対して各噴射段の分割比を用いて各噴射段の分割噴射量を算出する。本実施形態のリミット処理では、パーシャルリフト制御範囲の最大値Qpmax（噴射パルス幅TIpmax）又はフルリフト制御範囲の最小値Qfmin（TIfmin）のいずれかを選択して該当分割噴射量を変更する。
　図１０の例では、リミット処理前の１段目の噴射パルス１００１と２段目の噴射パルス１００２に対し、リミット処理後は、１段目の噴射パルス１０１１の噴射パルス幅が短く、２段目の噴射パルス１０１２の噴射パルス幅が長くなっている。
　例えば、１段目の分割噴射量の比率をspt1、２段目の分割噴射量の比率をspt2とした場合、１段目の分割噴射量は「Qspt1 = Qall × spt1」となり、２段目の分割噴射量は「Qspt2 = Qall ×spt2」となる。ただし、spt1 + spt2 = 1である。図１０の例では、２段目の分割噴射量Qspt2がバウンシング領域９１３内となり、噴射量ばらつきが大きくなる。したがって、２段目の分割噴射量Qspt2をフルリフト制御範囲の最小値Qfminとして、２段目の噴射パルス幅を「TIspt2」から「TIfmin」に変化させて燃料噴射弁１０５へ通電する。
　一方、２段目の分割噴射量Qspt2がフルリフト制御範囲の最小値Qfminに変化したことで、総噴射量Qallが（Qfmin-Qspt2）分だけ増加する。そこで、総噴射量Qallを変化させないようにするため、１段目の分割噴射量Qspt1から２段目の分割噴射量の増加分（Qfmin-Qspt2）を減少させ、１段目の分割噴射量をQspt1'とする。そして、１段目の噴射パルス幅を「TIspt1」から「TIspt1'」に変化させて燃料噴射弁１０５へ通電する。
　以上により、総噴射量Qallを変化させることなく、分割噴射量Qspt2がバウンシング領域９１３内となった２段目の分割噴射における噴射量ばらつきの増加を回避することができる。
［パーシャルリフト制御範囲の最大値でリミット処理］
　図１１は、パーシャルリフト制御範囲の最大値で燃料噴射パルス幅をリミット処理する例を説明する図である。
　図１１は、１回の燃焼サイクルで要求される総噴射量Qallを３回に分割（３段噴射）し、３段目の分割噴射量をパーシャルリフト制御範囲の最大値Qpmaxとする場合の例を示す。総噴射量Qallに対して各噴射段の分割比を用いて各噴射段の分割噴射量を算出する。計算の結果、リミット処理前の１～３段目の噴射パルス１１０１～１１０３に対し、リミット処理後は、１段目の噴射パルス１１１１と２段目の噴射パルス１１１２の噴射パルス幅が長く、３段目の噴射パルス１１１３の噴射パルス幅が短くなっている。
　例えば、１段目の分割噴射量の比率をspt1、２段目の分割噴射量の比率をspt2、３段目の分割噴射量の比率をspt3とした場合、１段目の分割噴射量は「Qspt1 = Qall × spt1」となり、２段目の分割噴射量は「Qspt2 = Qall × spt2」となり、３段目の分割噴射量は「Qspt3 = Qall × spt3」となる。ただし、spt1 + spt2 + spt3 = 1である。
　図１１の例では、３段目の分割噴射量Qspt3がバウンシング領域９１３内となり、噴射量ばらつきが大きくなる。したがって、３段目の分割噴射量Qspt3をパーシャルリフト制御範囲の最大値Qpmaxとして、３段目の噴射パルス幅を「TIspt3」から「Tpmax」に変化させて燃料噴射弁１０５へ通電する。
　一方、３段目の分割噴射量Qspt3がパーシャルリフト制御範囲の最大値Qpmaxに変化したことで、総噴射量Qallが（Ospt3-Qpmax）分だけ減少する。そこで、総噴射量Qallを変化させないようにするため、１段目の分割噴射量Qspt1から３段目の分割噴射量の増加分の半分(Qspt3-Qpmax)/2だけ増加させて、１段目の分割噴射量をQspt1'とする。そして、２段目の噴射パルス幅を「TIspt1」から「TIspt1'」に変化させて燃料噴射弁１０５へ通電する。
　また、２段目の分割噴射量Qspt2から３段目の分割噴射量の増加分の半分(Qspt3-Qpmax)/2だけ増加させて、２段目の分割噴射量をQspt2'とする。そして、２段目の噴射パルス幅を「TIspt2」から「TIspt2'」に変化させて燃料噴射弁１０５へ通電する。
　以上により、総噴射量Qallを変化させることなく、分割噴射量Qspt3がバウンシング領域９１３内となった３段目の分割噴射に対する噴射量ばらつきの増加を回避することができる。
　上記図１０、図１１では２段噴射、３段噴射の例を示したが、総噴射量Qallの分割数が３回より多くなったとしても同様である。また、図１０の例では２段目の分割噴射量Qspt2の変動分を１段目のみに反映させたが、図１１のように複数の噴射段に変動分を振り分けてもよい。もちろん、図１１の例でも、３段目の分割噴射量Qspt3の変動分を、１段目又は２段目のみに反映させてもよい。
　上記のようにして分割噴射量がバウンシング領域９１３内となった場合に、総噴射量Qallを変更せず、パーシャルリフト制御範囲の最大値Qpmax（TIpmax）又はフルリフト制御範囲の最小値Qfmin（TIfmin）でリミット処理を行う。
［パーシャルリフト制御範囲の最大値とフルリフト制御範囲の最小値の選択方法］
　次に、分割噴射量がバウンシング領域９１３内となった場合に、パーシャルリフト制御範囲の最大値Qpmax (TIpmax)又はフルリフト制御範囲の最小値Qfmin (TIfmin)のどちらでリミット処理を行うか、その選択方法について説明する。
　通常、分割噴射の分割数や分割比、それぞれの通電開始タイミングなどは、成層燃焼、均質燃焼などの燃焼モード、触媒早期昇温制御やスーパーノックなどの運転シーンに応じて決定される。したがって、極力それらのパラメータを変更しないことが望ましい。そのため、各噴射段の噴射量、噴射パルス幅の変動が少なくなるようにリミット処理を行う。
　任意の噴射段の分割噴射量Qsptx（xは噴射段の番号）がバウンシング領域９１３内となった場合、噴射量変動が小さくなるようにリミット処理を行う。つまり、変更後の分割噴射量Qsptx'として、分割噴射量Qsptxとパーシャルリフト制御範囲の最大値Qpmaxとの差分（Qsptx-Qpmax）と、分割噴射量Qsptxとフルリフト制御範囲の最小値Qfminとの差分（Qfmin-Qsptx）の小さい方を選択する。（Qsptx-Qpmax）＜（Qfmin-Qsptx）が成立した場合は、分割噴射量Qsptxをパーシャルリフト制御範囲の最大値Qpmaxを選択し、不等式が不成立の場合は、フルリフト制御範囲の最小値Qfminを選択する。もちろん、分割噴射量Qsptxの変動分は、他の噴射段の分割噴射量に反映させる。
　なお、上述した例では分割噴射量Qsptxの変動が小さくなるようにリミット値を選択したが、分割噴射量ではなく、各分割噴射量に相当する噴射パルス幅「TIsptx」（通電時間）の変動が小さくなるようにリミット処理を実施してもよい。
　また、以降に説明する第２の実施形態の各例において、ある噴射段の分割噴射量Qsptxの変動分を他の噴射段の分割噴射量に反映させる処理は同様であるため、その説明は省略する。
　また、上述した例では、最後の噴射段（図１０の２段目、図１１の３段目）の分割噴射量をリミット処理する場合を説明したが、最初又は２段目以降の噴射段の分割噴射量をリミット処理してもよいことは勿論である。
　以上のとおり、本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射制御装置（ＥＣＵ１０９の燃料噴射制御装置１２７）は、通電用のコイルを有する複数の燃料噴射弁（１０５）が組み付けられた内燃機関（例えば４気筒４サイクルエンジン）に適用され、各燃焼噴射弁において１回の燃焼に要求される総噴射量に相当する量の燃料を複数回に分割して噴射させる制御部（ＣＰＵ１４１）を備える。
　制御部（ＣＰＵ１４１）は、複数回の分割噴射のうち、いずれかの分割噴射の噴射量指令値（分割噴射量Qsptx）が予め定められた噴射量ばらつき許容範囲外の領域（バウンシング領域９１３内）である場合、予め設定された変更基準に基づいて、該当分割噴射の噴射量指令値が噴射量ばらつき許容範囲内の領域になるように、その噴射量指令値を多くする方向（例えばパーシャルリフト制御範囲の最大値Qpmax）又は少なくする方向（例えばフルリフト制御範囲の最小値Qfmin）に変更し、かつ、複数回の分割噴射の総噴射量（Qall）が変化しないように他の分割噴射の噴射量指令値を変更するように構成されている。
　上記のように構成された燃料噴射制御装置（燃料噴射制御装置１２７）では、制御部（ＣＰＵ１４１）が、噴射量ばらつき許容範囲外の領域（バウンシング領域９１３内）となった分割噴射の噴射量指令値（分割噴射量Qsptx）に対して、その噴射量指令値が噴射量ばらつき許容範囲内となる領域において変更処理（リミット処理）を行う。これにより、噴射量ばらつき許容範囲外の領域にある噴射量指令値の使用を回避し、分割噴射量の噴射量ばらつきの増加を防止できる。それゆえ、分割噴射量（又は通電時間）の変動に起因する燃焼悪化及び排気エミッションの悪化を防止することができる。
　また、制御部（ＣＰＵ１４１）は、上記リミット処理と並行して、複数回の分割噴射の総噴射量が変化しないように、該当分割噴射量の変更分を同一燃焼サイクルにおける他の分割噴射の噴射量指令値に反映する。これにより、総噴射量を維持しながら、総噴射量の噴射量ばらつきの増加も防止することができる。
　また、本実施形態に係る燃料噴射制御装置（燃料噴射制御装置１２７）では、制御部（ＣＰＵ１４１）は、噴射量指令値（分割噴射量Qsptx）が噴射量ばらつき許容範囲外の領域（バウンシング領域９１３内）にある場合、当該噴射量指令値（Qsptx）を、パーシャルリフト制御範囲（９１２）の噴射量最大値（Qpmax）と当該噴射量指令値（Qsptx）の差分、又は、フルリフト制御範囲（９１４）の噴射量最小値（Qfmin）と当該噴射量指令値（Qsptx）の差分のうち、絶対値が小さい方の減算における被減数の値に変更する。
　上記構成の燃料噴射制御装置によれば、複数回の分割噴射の総噴射量を変えることなく、分割噴射の噴射量指令値（Qsptx）を、燃料噴射弁毎の部品ばらつきに起因する噴射量ばらつきが発生しやすい範囲（バウンシング領域９１３内）を避けて設定することができる。
そのため、燃料噴射弁毎の噴射量ばらつきの増加を防止することができる。
　また、本実施形態に係る燃料噴射制御装置（燃料噴射制御装置１２７）では、制御部（ＣＰＵ１４１）は、上記分割噴射の噴射量指令値（分割噴射量Qsptx又はQsptx'）に基づいて、燃料噴射弁（１０５）への通電時間（噴射パルス幅TIsptx又はTIsptx'）を演算するように構成されている。これにより、制御部（ＣＰＵ１４１）は、上記噴射量指令値に基づいて求められた通電時間（パルス幅）の燃料噴射パルス信号を生成して、燃料噴射弁に通電することが可能となる。このように、通電時間によって燃料噴射弁の開弁を制御することで、噴射量ばらつきの少ない燃料噴射を行わせることができる。
　また、本実施形態に係る燃料噴射制御装置（燃料噴射制御装置１２７）において、制御部（ＣＰＵ１４１）は、燃料噴射弁（１０５）への通電終了から燃料噴射弁の弁体の閉弁動作が完了するまでの弁体動作時間を検出する弁体動作時間検出部（２１１）と、弁体動作時間に基づいて燃料噴射弁毎に通電時間の補正量を演算する補正量演算部（燃料噴射パルス信号補正量演算部２１２）と、を備える。そして、制御部（ＣＰＵ１４１）は、上記分割噴射の噴射量指令値に基づいて演算された燃料噴射弁への通電時間を、上記補正量を用いて補正する。
　上記構成の燃料噴射制御装置によれば、制御部は、内燃機関を運転した状態で燃料噴射弁（１０５）の特性（弁体動作時間）を検出し、燃料噴射弁への通電時間の補正量を算出することができる。それにより、制御部（ＣＰＵ１４１）は、上記リミット処理された噴射量指令値に基づいた通電時間に対して、内燃機関を運転した状態で算出した補正量を適用し、燃料噴射弁毎に通電時間を調整することができる。それにより、燃料噴射弁毎の部品ばらつきに起因する噴射量ばらつきを低減することができる。
＜第２の実施形態＞
　次に、本発明の第２の実施形態として、噴射パラメータやエンジン状態等の変更基準に基づいて、噴射量ばらつき許容範囲外の領域にある分割噴射の分割噴射量をリミット処理する例（分割噴射量の選択方法）について説明する。
［点火時期に基づくリミット処理］
　まず、点火時期に基づくリミット処理について説明する。
　通常、成層燃焼などで圧縮行程後半の点火タイミングに非常に近いタイミング（クランク角度）で燃料噴射を実施する場合がある。この場合、リミット処理を実施したことで噴射パルス幅が長くなり、点火プラグ１０６への燃料の付着や未燃燃料の排出が行われる可能性がある。そこで、点火タイミングまでの間隔が所定の角度以内に燃料噴射を実施する分割噴射の噴射量が、バウンシング領域９１３内となる場合は、噴射パルス幅が短くなるようにリミット処理を施す。
　上記点火時期に基づくリミット処理について図１２を用いて具体的に説明する。
　図１２は、点火時期に近い噴射の燃料噴射パルス幅をリミット処理する例を示すタイミングチャートである。
　図１２は、Ｎ気筒において２段噴射を行う例であり、１段目の分割噴射量Qspt1に対応する噴射パルス幅１２０１、２段目の分割噴射量Qspt2に対応する噴射パルス幅１２０２が示されている。また、噴射パルス幅１２０２は、通電開始タイミングＴ１２１１から通電停止タイミングＴ１２１２まで噴射パルスを出力する。噴射禁止タイミングＴ１２２２は、点火タイミングＴ１２２３を基にして予め設定されるタイミングであり、点火プラグ１０６への燃料の付着や未燃燃料の排出が行われる可能性を排除するために時間的余裕を持って設定される。
　通常、噴射パルスが噴射禁止タイミングＴ１２２２を超えて通電を継続しようとした場合は、強制的に噴射パルスをオフとし、通電を停止する。その場合、通電を強制的に停止させるため、要求噴射量に対して実際の噴射量が不足してしまう。もちろん、通常は、噴射禁止タイミングＴ１２２２を超えて通電されないように通電開始タイミングＴ１２１１が決定される。
　噴射禁止警告タイミングＴ１２２１は、噴射禁止タイミングＴ１２２２から所定間隔となるように予め実験により算出され、現在のクランク角度が噴射禁止タイミングＴ１２２２に近いことを判定するためのタイミング（クランク角度）である。つまり、通電停止タイミングＴ１２１２が噴射禁止警告タイミングＴ１２２１以降となった場合は、通電停止タイミングＴ１２１２が噴射禁止タイミングＴ１２２２以降となる可能性がある。このため、噴射パルス幅が長くなるフルリフト制御範囲の最小値Qfminではなく、パーシャルリフト制御範囲の最大値Qpmaxでリミット処理をし、変更後の噴射パルス幅が現在の噴射パルス幅よりも短くなるようにする。
　これにより、噴射パルス幅１２０２は短くなる方向に変更されて、通電停止タイミングＴ１２１２から点火タイミングＴ１２２３までの時間を長くすることができる。
　なお、噴射禁止警告タイミングＴ１２２１との比較及び判定は、通電停止タイミングＴ１２１２ではなく、通電開始タイミングＴ１２１１を用いてもよい。ただし、その場合には、噴射パルス幅１２０２の長さを想定して噴射禁止警告タイミングＴ１２２１を進角方向に設定する。
　また、上述したクランク角度の基準は任意に設定できる。例えば、クランク角度を、吸気上死点を基準とした上死点後クランク角度［°ＡＴＤＣ］、又は、圧縮上死点を基準とした上死点前クランク角度［°ＢＴＤＣ］で表してもよい。
［分割噴射実施行程に基づくリミット処理］
　また、図１２を参照して点火時期に基づいてリミット処理を決定する例を説明したが、分割噴射を実施する行程によって決めてもよい。通常、吸気工程ではピストンが下降するため、比較的通電時間を長くすることができる。しかし、圧縮行程ではピストンが上昇するため、通電時間を長くするとピストン冠面に燃料が付着してしまう。
　そのため、吸気工程では分割噴射量を、噴射パルス幅が長くなるフルリフト制御範囲の最小値Qfminでリミット処理する。すなわち、分割噴射の通電開始タイミング（Ｔ１２１１）又は通電停止タイミング（Ｔ１２１２）の少なくともいずれか一方が吸気行程にあるときには、噴射量指令値をフルリフト制御範囲の噴射量最小値（最小値Qfmin）に変更する。
　一方、圧縮行程では分割噴射量を、噴射パルス幅が短くなるパーシャルリフト制御範囲の最大値Qpmaxでリミット処理する。すなわち、分割噴射の通電開始タイミング（Ｔ１２１１）又は通電停止タイミング（Ｔ１２１２）の少なくともいずれか一方が圧縮行程にあるときには、噴射量指令値をパーシャルリフト制御範囲の噴射量最大値（最大値Qpmax）に変更する。
［噴射段数に基づくリミット処理］
　また、分割噴射の実施行程ではなく、噴射段数でリミット処理を判断することも可能である。この場合、クランク角度の判定などが不要となるため、分割噴射制御を簡素化することができる。このリミット処理について、３段噴射を実施する場合を例に説明する。
　１段目又は２段目の分割噴射量がバウンシング領域９１３内となった場合は、噴射パルス幅が長くなるフルリフト制御範囲の最小値Qfminでリミット処理を行うようにしてもよい。すなわち、制御部（ＣＰＵ１４１）は、噴射量指令値（分割噴射量Qsptx）が噴射量ばらつき許容範囲外の領域（バウンシング領域９１３内）にある場合に、該当分割噴射の順番が複数回の分割噴射の中で所定の順番以前のときには、上記噴射量指令値をフルリフト制御範囲の噴射量最小値（最小値Qfmin）に変更する。
　また、３段目の分割噴射量がバウンシング領域９１３内となった場合は、点火タイミングまでの時間を考慮して、噴射パルス幅が短くなるパーシャルリフト制御範囲の最大値Qpmaxでリミット処理を行うようにしてもよい。すなわち、制御部（ＣＰＵ１４１）は、噴射量指令値（分割噴射量Qsptx）が噴射量ばらつき許容範囲外の領域（バウンシング領域９１３内）にある場合に、該当分割噴射の順番が複数回の分割噴射の中で所定の順番以後のときには、上記噴射量指令値をパーシャルリフト制御範囲の噴射量最大値（最大値Qpmax）に変更する。
　単純に、１段目（最初の分割噴射）の分割噴射量をフルリフト制御範囲の最小値Qfminでリミット処理し、３段目（最後の分割噴射）の分割噴射量をパーシャルリフト制御範囲の最大値Qpmaxでリミット処理する構成としてもよい。
［噴射インターバルに基づくリミット処理］
　次に、噴射インターバルに基づくリミット処理について図１３を用いて説明する。
　図１３は、噴射インターバルが短い噴射の燃料噴射パルス幅をリミット処理する例を示すタイミングチャートである。図１３は、Ｎ気筒において２段噴射を行う例であり、リミット処理前において、１段目の分割噴射量Qspt1に対応する噴射１３０１、２段目の分割噴射量Qspt2に対応する噴射１３０２が示されている。
　噴射インターバルが短くなると、弁体４０２が閉弁する前に次の噴射の通電を開始してしまい、弁体４０２が閉弁せずに開弁状態が継続される。このため、ペネトレーション延長による燃料の壁流が増加し、未燃ガスの排出を招く可能性がある。例えば、噴射１３０２の分割噴射量がバウンシング領域９１３内となり、分割噴射量をパーシャルリフト制御範囲の最大値Qpmaxでリミットした場合、前段の噴射１３０１では分割噴射量を増やすため噴射パルス幅が長くなる。つまり、前段の噴射１３０１の通電停止タイミングＴ１３１３と次段の噴射１３０２の通電開始タイミングＴ１３１１との噴射インターバル１３２０が短くなる。
　前段の通電停止タイミングＴ１３１３が遅くなることで、噴射インターバル１３２０を短くしてしまい、弁体４０２の閉弁に必要な時間が確保できなくなる可能性がある。したがって、通電開始タイミングＴ１３１１と前段の通電停止タイミングＴ１３１３との噴射インターバル１３２０が所定値以下となり、かつ分割噴射量がバウンシング領域９１３内となった場合は、分割噴射量Qsptxをフルリフト制御範囲の最小値Qfmin（TIfmin）にリミット処理する。
　図１３に示すように、次段の噴射１３３２においてフルリフト制御範囲の最小値Qfminでリミット処理を実施すると、前段の噴射１３３１では分割噴射量を減らすため噴射パルス幅が短くなる。すなわち、前段の噴射１３３１の通電停止タイミングＴ１２４３と次段の噴射１３３２の通電開始タイミングＴ１３１１との噴射インターバル１３５０が長くなる。なお、上記噴射インターバルの所定値は予め実験により決定され、所定値は閉弁時間確保のための噴射インターバルの最小値よりも長く設定される。
　なお、前段の噴射１３０１の噴射パルス幅が長いために噴射インターバル１３２０が所定値以下となり、かつ分割噴射量がバウンシング領域９１３内となった場合は、パーシャルリフト制御範囲の最大値Qpmaxでリミット処理し、噴射１３０１の噴射パルス幅を短くする。
　これにより、噴射インターバル１３２０が長くなり、閉弁時間を確保できる。そして、噴射１３０１の噴射パルス幅が短くなって分割噴射量が減少した分だけ、次段の噴射１３０２の分割噴射量を増加させて総噴射量を一定に保つ。
［駆動電圧又は駆動電流に基づくリミット処理］
　次に、駆動電圧又は駆動電流に基づくリミット処理について説明する。
　図１４は、駆動電圧又は駆動電流が小さい噴射の燃料噴射パルス幅をリミット処理する例を説明するタイミングチャートである。
　燃料噴射弁１０５に印加する駆動電圧（高電圧２１０）が低くなると、弁体４０２を開弁するための開弁力が弱くなって開弁速度が遅くなり、開弁不良を起こす可能性がある。したがって、高電圧２１０が低い場合には、通電時間が短い噴射に対して通電時間を長くし、開弁遅れによる噴射量減少分の割合が少なくなるようにする。例えば、図１４に示すように、高電圧２１０が閾値１４０１以下となった場合には、分割噴射量Qsptxをフルリフト制御範囲の最小値Qfmin（TIfmin）にリミット処理する。これにより、噴射パルス幅が長くなるため、分割噴射量Qsptxに対応する噴射パルス幅をTIsptxとすると、通電時間を（TIfmin-TIsptx）だけ長くすることができる。
　なお、図１４では、噴射パルスがＯＮ状態であるが、噴射パルスがＯＮする前にリミット処理すなわち分割噴射量（通電時間）を決定する必要がある。したがって、噴射パルスをＯＮする前に高電圧２１０を計測するとよい。なお、駆動電圧は高電圧生成部２０６でバッテリ電圧２０９を昇圧した電圧ではなく、もとの電源電圧であるバッテリ電圧２０９を用いてもよい。つまりバッテリ電圧２０９が閾値以下となった場合に、分割噴射量Qsptxをフルリフト制御範囲の最小値Qfmin（TIfmin）にリミット処理する。勿論、その場合の閾値はバッテリ電圧２０９に合わせて閾値１４０１よりも小さく設定する必要がある。
　また、上記は高電圧２１０に基づいてリミット処理する例を説明したが、駆動電流に基づいてリミット処理してもよい。前述したように、噴射パルスＯＮ後に高電圧２１０を印加し、駆動電流が燃料噴射駆動波形指令部２０３で算出されたピーク電流値に到達するまで、高電圧２１０を印加し続ける。しかし、ピーク電流の設定値（指令値）が小さい場合、弁体４０２に開弁に必要な力を十分に加えることができず、開弁が遅くなる、又は開弁ができなくなる可能性がある。したがって、ピーク電流の設定値（指令値）が閾値１４０２よりも小さい場合には、分割噴射量Qsptxをフルリフト制御範囲の最小値Qfmin（TIfmin）にリミット処理して噴射パルス幅が長くなるようにする。
　このように、分割噴射量を増やす方向にリミット処理することで、開弁速度の低下による噴射量減少分の割合を少なくすることができ、噴射量ばらつきの増加が抑えられる。
　上述した第２の実施形態に係る燃料噴射制御装置（燃料噴射制御装置１２７）では、第１の実施形態の場合と同様の効果が得られる。すなわち、本実施形態では、噴射パラメータやエンジン状態等の変更基準に応じて、分割噴射量を、パーシャルリフト制御範囲の最大値（Qpmax）又はフルリフト制御領域の最小値（Qfmin）のどちらでリミット処理するかを選択する。これにより、噴射量ばらつき許容範囲外の領域（バウンシング領域９１３内）にある噴射量指令値（Qsptx）の使用を回避し、分割噴射量の噴射量ばらつきの増加を防止できる。それゆえ、分割噴射量（又は通電時間）の変動に起因する燃焼悪化及び排気エミッションの悪化を防止することができる。
　また、本実施形態においても、上記リミット処理と並行して、複数回の分割噴射の総噴射量が変化しないように、該当分割噴射量の変更分を同一燃焼サイクルにおける他の分割噴射の噴射量指令値に反映する。これにより、総噴射量を維持しながら、総噴射量の噴射量ばらつきの増加も防止することができる。
　さらに、本発明は上述した各実施形態に限られるものではなく、請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
　例えば、上述した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために燃料噴射制御装置の構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成要素を備えるものに限定されない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成要素に置き換えることが可能である。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成要素を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成要素の追加又は置換、削除をすることも可能である。
　また、上記の各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。ハードウェアとして、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの広義のプロセッサデバイスを用いてもよい。
　１０１…内燃機関、　１０５…燃料噴射弁、　１０９…ＥＣＵ、　１２７…燃料噴射制御装置、　２０１…分割噴射指令部、　２０２…燃料噴射パルス信号演算部、　２０３…燃料噴射駆動波形指令部、　２１１…弁体動作時間検出部、　２１２…燃料噴射パルス信号補正量演算部、　２２１…分割噴射量算出部、　２２２…燃料噴射パルス信号指令部、　２２３…燃料噴射パルス信号制限部、　２１４…エンジン状態検知部、　４０７…ソレノイド

Claims (12)

  1. 　通電用のコイルを有する複数の燃料噴射弁が組み付けられた内燃機関に適用され、各燃焼噴射弁において１回の燃焼に要求される総噴射量に相当する量の燃料を複数回に分割して噴射させる燃料噴射制御装置であって、
    　複数回の分割噴射のうち、いずれかの分割噴射の噴射量指令値が予め定められた噴射量ばらつき許容範囲外の領域にある場合、予め設定された変更基準に基づいて、該当分割噴射の噴射量指令値が噴射量ばらつき許容範囲内の領域になるように、前記噴射量指令値を多くする方向又は少なくする方向に変更し、かつ、前記複数回の分割噴射の前記総噴射量が変化しないように他の分割噴射の噴射量指令値を変更する制御部、を備える
    　燃料噴射制御装置。
  2. 　前記分割噴射の噴射量指令値が前記噴射量ばらつき許容範囲外の領域にあるとは、
    　前記分割噴射の噴射量指令値が、前記燃料噴射弁の弁体が全開位置に到達する前に通電を停止するパーシャルリフト制御範囲の噴射量最大値を超える値であり、かつ、前記燃料噴射弁の弁体が全開位置に到達した後に通電を停止するフルリフト制御範囲の噴射量最小値よりも小さい値である
    　請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
  3. 　前記制御部は、
    　前記噴射量指令値が前記噴射量ばらつき許容範囲外の領域にある場合、前記噴射量指令値を、前記パーシャルリフト制御範囲の噴射量最大値と前記噴射量指令値の差分、又は、前記フルリフト制御範囲の噴射量最小値と前記噴射量指令値の差分のうち、絶対値が小さい方の減算における被減数の値に変更する
    　請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
  4. 　前記制御部は、
    　前記噴射量指令値が前記噴射量ばらつき許容範囲外の領域にある場合に、通電開始タイミング又は通電停止タイミングの少なくともいずれか一方が、点火タイミングに基づいて予め決められた所定のクランク角度よりも大きいときには、前記噴射量指令値を前記パーシャルリフト制御範囲の噴射量最大値に変更する
    　請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
  5. 　前記制御部は、
    　連続する分割噴射において後段の分割噴射の前記噴射量指令値が前記噴射量ばらつき許容範囲外の領域にある場合に、前段の分割噴射の通電停止タイミングと前記後段の分割噴射の通電開始タイミングとの間隔が予め決められた所定値以下のときには、前記噴射量指令値を前記フルリフト制御範囲の噴射量最小値に変更する
    　請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
  6. 　前記制御部は、
    　前記噴射量指令値が前記噴射量ばらつき許容範囲外の領域にある場合に、前記燃料噴射弁の前記コイルに印加する電圧又は通電する電流が所定値よりも小さいときには、前記噴射量指令値を前記フルリフト制御範囲の噴射量最小値に変更する
    　請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
  7. 　前記制御部は、
    　前記噴射量指令値が前記噴射量ばらつき許容範囲外の領域にある場合に、当該分割噴射の通電開始タイミング又は通電停止タイミングの少なくともいずれか一方が吸気行程にあるときには、前記噴射量指令値を前記フルリフト制御範囲の噴射量最小値に変更する
    　請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
  8. 　前記制御部は、
    　前記噴射量指令値が前記噴射量ばらつき許容範囲外の領域にある場合に、当該分割噴射の通電開始タイミング又は通電停止タイミングの少なくともいずれか一方が圧縮行程にあるときには、前記噴射量指令値を前記パーシャルリフト制御範囲の噴射量最大値に変更する
    　請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
  9. 　前記制御部は、
    　前記噴射量指令値が前記噴射量ばらつき許容範囲外の領域にある場合に、前記分割噴射の順番が前記複数回の分割噴射の中で所定の順番以後のときには、前記噴射量指令値を前記パーシャルリフト制御範囲の噴射量最大値に変更する
    　請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
  10. 　前記制御部は、
    　前記噴射量指令値が前記噴射量ばらつき許容範囲外の領域にある場合に、前記分割噴射の順番が前記複数回の分割噴射の中で所定の順番以前のときには、前記噴射量指令値を前記フルリフト制御範囲の噴射量最小値に変更する
    　請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
  11. 　前記制御部は、
    　前記分割噴射の前記噴射量指令値に基づいて前記燃料噴射弁への通電時間を演算する
    　請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
  12. 　前記制御部は、
    　前記燃料噴射弁への通電終了から前記燃料噴射弁の弁体の閉弁動作が完了するまでの弁体動作時間を検出する弁体動作時間検出部と、
    　前記弁体動作時間に基づいて前記燃料噴射弁毎に通電時間の補正量を演算する補正量演算部と、を備え、
    　前記分割噴射の前記噴射量指令値に基づいて演算した前記燃料噴射弁への通電時間を、前記補正量を用いて補正する
    　請求項１１に記載の燃料噴射制御装置。
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