JP6863236B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄圧容器に蓄えられた高圧燃料を用いて燃料噴射を行う燃料噴射システムに適用される燃料噴射制御装置に関するものである。

例えばガソリン直噴式の内燃機関では、蓄圧容器内に蓄えられた高圧燃料が燃料噴射弁から内燃機関に噴射される。この場合、燃料噴射時の噴射率は、蓄圧容器内の燃圧に依存する。そこで、蓄圧容器に設けた圧力センサにより燃圧を検出し、その燃圧に基づいて噴射条件を調整することが行われている。

例えば、特許文献１には、燃料ポンプの吐出圧力を検出する圧力センサを設置し、燃料の供給先である内燃機関の運転状態に応じて設定された目標燃圧と、圧力センサによって検出された実際の燃圧との差に基づいて、燃料噴射弁の燃料噴射時間を補正することが記載されている。

特開平１１−３６９３５号公報

ところで、燃料噴射制御では、一般に燃料噴射弁により燃料噴射が行われるよりも前に、燃料噴射量や噴射開始タイミングが算出される。この場合、例えば燃料噴射量を算出した後であって、かつ実際に燃料噴射が行われるまでの間に、燃料ポンプによる燃料圧送が行われると、要求される燃料噴射量と実際の噴射量とに誤差が生じることが考えられる。上述した特許文献１の技術においても、燃料ポンプから燃料が吐出された後、燃料噴射弁の燃料噴射までに燃圧が変化すると、やはり燃料噴射量の誤差が生じると考えられる。

上記に鑑み、本発明は、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量を高精度に制御できる燃料噴射制御装置を提供する。

本発明は、高圧燃料を蓄圧保持する蓄圧容器と、前記蓄圧容器に対して燃料を圧送する燃料ポンプと、前記蓄圧容器内に蓄圧保持された高圧燃料を内燃機関の気筒内に噴射する燃料噴射弁と、前記蓄圧容器内の燃圧を検出する燃圧センサと、を備える燃料噴射システムに適用される燃料噴射制御装置であって、前記燃圧センサにより検出された燃圧を取得する燃圧取得部と、前記燃料噴射弁による燃料噴射を制御する噴射制御部と、を備え、前記噴射制御部は、前記内燃機関の１燃焼サイクルごとに設定された所定の基本算出タイミングで、前記内燃機関の運転状態に基づいて要求噴射量と噴射開始タイミングとを算出するとともに、前記基本算出タイミングで前記燃圧取得部により取得された燃圧に基づいて噴射時間を算出する基本算出部と、前記噴射開始タイミングで前記燃圧取得部により取得された燃圧に基づいて、前記噴射時間を補正する補正部と、を備える。

本発明によれば、基本算出部によって先に噴射開始タイミングと噴射時間とを設定し、その後、補正部によって噴射開始タイミングに実測した燃圧に基づいて、噴射時間を補正する。このため、適切なタイミングで噴射を開始することと、噴射開始タイミングで実測した燃圧を用いて燃料の噴射量を高精度に制御することとを両立することができる。

実施形態に係る燃料噴射制御装置と、これによって制御される燃料噴射システム及び内燃機関を示すブロック図。 燃料噴射量と噴射時間との関係図。 ＥＣＵが実行する燃料噴射制御処理のフローチャート。 燃料噴射制御を具体的に説明するタイムチャート。 第２実施形態における燃料噴射制御処理のフローチャート。 第２実施形態における燃料噴射制御を具体的に説明するタイムチャート。 第２実施形態における燃料噴射制御を具体的に説明するタイムチャート。 基本燃圧差ΔＰ１の参照のしかたを説明するタイムチャート。 基本燃圧差ΔＰ１の参照のしかたを説明するタイムチャート。

以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態に係る燃料噴射制御装置は、直噴式４気筒ガソリンエンジン（多気筒内燃機関）である内燃機関４０を噴射対象にした燃料噴射システム１を制御する制御装置である。燃料噴射システム１は、高圧燃料を蓄える蓄圧式燃料噴射システムであり、燃料タンク３３と、フィードポンプ３２と、高圧燃料ポンプ３０と、蓄圧容器２０と、燃料噴射弁１０と、燃圧センサ２１等の各種センサとを備えている。

フィードポンプ３２は、燃料タンク３３から燃料を吸入して高圧燃料ポンプ３０に供給する。高圧燃料ポンプ３０は、燃料タンク３３からフィードポンプ３２によって供給された燃料を蓄圧容器２０に圧送する。高圧燃料ポンプ３０は、内燃機関４０のクランク軸に連動してハウジング内を往復駆動するプランジャにより、燃料を吸入及び加圧して蓄圧容器２０に供給する。高圧燃料ポンプ３０は、例えばクランク軸が１回転するのに伴い２度燃料を吐出する。

蓄圧容器２０は、高圧燃料ポンプ３０から供給された燃料を蓄圧保持する。蓄圧容器２０には燃圧センサ２１が設置されており、燃圧センサ２１は、蓄圧容器２０内の燃料圧力（実圧力）を検出する。

蓄圧容器２０には、燃料配管を介して気筒数分の燃料噴射弁１０が接続されている。燃料噴射弁１０は、蓄圧容器２０内に蓄圧保持された燃料を各気筒に噴射する。燃料噴射弁１０は、ノズルニードルに閉弁方向に圧力を加える制御室の燃料圧力を制御することによりノズルニードルを開閉させる公知の電磁駆動式又はピエゾ駆動式の弁である。燃料噴射弁１０の開弁期間が長くなるほど、噴射される噴射量は多くなる。

内燃機関４０では、４つの気筒ごとに設けられた燃料噴射弁１０が所定順序の１８０°ＣＡ周期で燃料噴射を行う。一方で、高圧燃料ポンプ３０も同じ１８０°ＣＡ周期で燃料吐出を行う。つまり、燃料噴射弁１０の燃料噴射と高圧燃料ポンプ３０の燃料吐出とは同期しており、各気筒の燃料噴射弁１０は、高圧燃料ポンプ３０による燃料吐出に対する燃料噴射の期間的な関係がいずれも同じになっている。

ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリ、並びにＩ／Ｏ等を備える周知のマイクロコンピュータ等によって構成された電子制御装置であり、ＥＣＵ５０により、燃料噴射制御装置が構成されている。ＥＣＵ５０には、上述した燃圧センサ２１の検出信号の他、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ４１の検出信号や、エンジン負荷としての吸入空気量を検出する空気量センサ４２の検出信号が入力される。ＥＣＵ５０は、ＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することにより、燃料噴射弁１０や高圧燃料ポンプ３０の駆動を制御する。ＥＣＵ５０は、エンジン回転速度やエンジン負荷等のエンジン運転状態に基づいて目標燃圧を設定するとともに、目標燃圧と燃圧センサ２１により検出された実燃圧との偏差に基づいて、高圧燃料ポンプ３０による燃料吐出量をフィードバック制御する。

また、ＥＣＵ５０は、燃料噴射制御に関する機能として、燃圧センサ２１により検出された燃圧を取得する燃圧取得部５１と、各気筒の燃料噴射弁１０による燃料噴射を制御する噴射制御部５２とを備えている。噴射制御部５２は基本算出部５３を有している。基本算出部５３は、内燃機関４０の１燃焼サイクルごとに設定された所定の基本算出タイミングで、エンジン回転速度やエンジン負荷等のエンジン運転状態に基づいて、要求噴射量と噴射開始タイミングとを算出するとともに、基本算出タイミングで燃圧取得部５１により取得された燃圧Ｐａに基づいて、燃料噴射弁１０に対する通電時間である噴射時間Ｔｉ、換言すれば噴射パルスの時間幅を算出する。

ところで、燃料噴射に際しては、気筒ごとに例えば圧縮ＴＤＣ前６００°ＣＡを基本算出タイミングとして、要求噴射量や噴射開始タイミング、噴射時間Ｔｉが算出されるが、基本算出タイミングから噴射開始タイミングまでの期間において、高圧燃料ポンプ３０の燃料吐出等に起因する燃圧変化が生じることが考えられる。そして、こうした燃圧変化に起因して燃料噴射量に誤差が生じることが懸念される。

ちなみに、燃料噴射量の誤差による不都合は、いわゆる微小噴射領域で顕著になると考えられる。なお、通常領域（微小噴射領域よりも噴射量が多い領域）では、燃料噴射弁１０が備える弁体を最大リフト量に到達させて行う、いわゆるフルリフト噴射が行われ、微小噴射領域では、弁体を最大リフト量に到達させないで行うパーシャルリフト噴射が行われる。

つまり、図２に示すように、微小噴射領域（パーシャルリフト領域）では、通常領域に比べて噴射時間Ｔｉの変化量に対する噴射量Ｑの変化量が大きくなる。また、微小噴射領域では、燃圧が高くなるほど、噴射時間Ｔｉの変化量に対する噴射量Ｑの変化量が大きくなる。すなわち、微小噴射領域では、通常領域と比較して、噴射時間Ｔｉのずれ量に対する噴射量のずれ量が大きくなり、さらには、燃圧が高いほど、その噴射量Ｑのずれ量がより大きくなる傾向がある。

本実施形態では、噴射制御部５２は補正部５４を有している。補正部５４は、基本算出タイミングよりも後の噴射開始タイミングで燃圧取得部５１により取得された燃圧Ｐｂに基づいて、噴射時間Ｔｉの補正を実施する。この場合、噴射量算出タイミングである基本算出タイミングでは、その基本算出タイミングでの燃圧Ｐａが反映されつつ要求噴射量が時間換算されることにより燃料噴射弁１０の噴射時間Ｔｉが算出され、さらにその後、噴射開始タイミングでの燃圧Ｐｂに基づいて噴射時間Ｔｉが補正される。

また、噴射開始タイミングでの燃圧Ｐｂに基づいて噴射時間Ｔｉが補正される場合には、その補正が今回の燃料終了（噴射パルスの立ち下がり）までに完了しないことがあると考えられる。例えば、噴射時間Ｔｉが短めである場合に、補正時間が確保できず、噴射時間Ｔｉの終わりまでに補正が完了しないことがあり得ると考えられる。

そこで本実施形態では、ＥＣＵ５０に記憶処理部５５を設け、その記憶処理部５５が、基本算出タイミングで取得された燃圧Ｐａと、噴射開始タイミングで取得された燃圧Ｐｂとの差を基本燃圧差ΔＰ１として算出し、その基本燃圧差ΔＰ１をメモリ５６に記憶する。メモリ５６は例えばＲＡＭよりなる記憶部である。そして、メモリ５６に基本燃圧差ΔＰ１が記憶されている場合に、基本算出部５３は、基本算出タイミングで取得された燃圧Ｐａと、基本燃圧差ΔＰ１とに基づいて、噴射時間Ｔｉを算出する。これは、言うなれば基本算出タイミングの時点で、噴射開始タイミングでの燃圧を推定し、その推定結果を反映して噴射時間Ｔｉを算出するものに相当する。この場合、仮に噴射開始後における噴射時間Ｔｉの補正が完了しない状況にあっても、現サイクルの噴射開始タイミングにおける燃圧Ｐｂにより近い値を用いて、噴射時間を算出することができる。

図３に、ＥＣＵ５０が実行する燃料噴射制御処理のフローチャートを示す。本処理は、ＥＣＵ５０により所定周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１０１では、今現在、基本算出タイミングであるか否かを判定する。基本算出タイミングは、各気筒の燃焼サイクルごとの所定タイミング（例えば圧縮ＴＤＣ前６００°ＣＡ）として設定されている。基本算出タイミングであれば、ステップＳ１０２に進み、基本算出タイミングでなければ、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０２では、燃圧センサ２１により検出された燃圧を燃圧Ｐａとして取得する。

ステップＳ１０３では、エンジン回転速度やエンジン負荷に基づいて要求噴射量を算出する。

続くステップＳ１０４では、メモリ５６に記憶されている基本燃圧差ΔＰ１を読み出すか否かを判定する。このとき、メモリ５６に基本燃圧差ΔＰ１が記憶されており、かつその基本燃圧差ΔＰ１が前回の燃焼サイクルで算出されたものであれば、基本燃圧差ΔＰ１が読み出せるとして、ステップＳ１０４を肯定してステップＳ１０５に進む。また、メモリ５６に基本燃圧差ΔＰ１が記憶されていないか、又は基本燃圧差ΔＰ１が記憶されていても、それが前回の燃焼サイクルで算出されたものでなければ、基本燃圧差ΔＰ１が読み出せないとして、ステップＳ１０４を否定してステップＳ１０６に進む。上記ステップＳ１０４では、同じ燃料噴射弁１０について前回の燃焼サイクルで算出した基本燃圧差ΔＰ１がメモリ５６に記憶されているか否かが判定されるとよい。

ステップＳ１０５では、要求噴射量を時間換算した結果と、燃圧Ｐａ及び基本燃圧差ΔＰ１とに基づいて噴射時間Ｔｉを算出する。このとき、燃圧Ｐａ及び基本燃圧差ΔＰ１の加算値（Ｐａ＋ΔＰ１）を用いて、噴射時間Ｔｉを算出する。また、ステップＳ１０６では、要求噴射量を時間換算した結果と燃圧Ｐａとに基づいて噴射時間Ｔｉを算出する。

その後、ステップＳ１０７では、エンジン回転速度やエンジン負荷に基づいて噴射開始タイミングを算出する。ステップＳ１０８では、噴射時間Ｔｉにより設定される噴射パルスを出力回路にセットする。これにより、所望の噴射開始タイミングにおいて噴射パルスが立ち上げられ、その後、噴射時間Ｔｉの経過時に噴射パルスが立ち下げられる。

また、ステップＳ１０９では、今現在、噴射開始タイミングであるか否かを判定する。噴射開始タイミングであれば、ステップＳ１１０に進み、噴射開始タイミングでなければ、本処理を一旦終了する。ステップＳ１１０では、燃圧センサ２１により検出された燃圧を燃圧Ｐｂとして取得する。燃圧Ｐｂは、噴射開始タイミング又はその直前において、燃料噴射の開始より燃圧が低下する前に検出されたものであればよい。

続くステップＳ１１１では、今回の噴射時間Ｔｉ内において、燃圧Ｐｂに基づく噴射時間Ｔｉの補正が可能であるか否かを判定する。補正が可能である場合には、ステップＳ１１２に進み、補正が不可能である場合には、ステップＳ１１２を読み飛ばしてステップＳ１１３に進む。このとき、噴射時間Ｔｉの長さに応じて、補正の可否を判定するとよい。例えば噴射時間Ｔｉが所定値よりも小さい場合に、補正処理に要する時間が不足するとして、補正不可と判定する。

ステップＳ１１２では、燃圧Ｐｂに基づいて噴射時間Ｔｉの補正を実施する。このとき、燃圧Ｐｂに基づいて算出した噴射時間Ｔｉに置き換える補正を行ってもよいし、基本算出タイミングの燃圧Ｐａと噴射開始タイミングの燃圧Ｐｂとの差である基本燃圧差ΔＰ１に基づいて算出した噴射時間Ｔｉの変化量を用いて補正してもよい。例えば、Ｐａ＜Ｐｂである場合には、基本算出タイミングで想定した噴射率よりも実際の噴射率が大きくなるため、噴射時間Ｔｉを短縮すべく、噴射終了タイミング（噴射パルスの立ち下がりタイミング）を進角側に補正する。

なお、基本算出タイミングにおいて、メモリ５６内の基本燃圧差ΔＰ１を反映して噴射時間Ｔｉが算出されている場合（ステップＳ１０５）には、そのメモリ５６内の基本燃圧差ΔＰ１と、今回の基本燃圧差ΔＰ１との相違分により噴射時間Ｔｉが補正されるとよい。また、ステップＳ１１１の処理を省略することも可能である。例えば、ステップＳ１１１の処理を行わないで燃圧Ｐｂに基づいて噴射時間Ｔｉの補正を行った場合、補正が間に合えば補正後の噴射時間Ｔｉに基づいて噴射が終了し、補正が間に合わなかった場合には、補正前の噴射時間Ｔｉに基づいて噴射が終了する。

その後、ステップＳ１１３では、現サイクルでの基本燃圧差ΔＰ１（＝Ｐｂ−Ｐａ）をメモリ５６に記憶し、その後本処理を終了する。

図４には、内燃機関４０の所定の気筒（第１気筒）において行われる燃料噴射のタイムチャートを示す。図４では、第１〜第４気筒のバウンダリとクランク角番号とが示されるとともに、第１気筒についての行程、噴射パルス、要求噴射量の算出時期、噴射時間Ｔｉの算出時期が示されている。また、燃圧の変化が示されている。クランク角番号は、クランク軸が２回転する期間内（７２０°ＣＡ内）で例えば３０°ＣＡごとに０〜２３の番号として付されている。なお図４では、説明の便宜上、要求噴射量の算出時期、噴射時間Ｔｉの算出時期を、クランク角番号に対応する位置に示している。

図４では、燃圧が上昇及び下降を繰り返している。つまり、高圧燃料ポンプ３０の燃料吐出に相当するタイミングでは燃圧が上昇し、各燃料噴射弁１０の燃料噴射に相当するタイミングでは燃圧が下降する。

時刻ｔ１が基本噴射タイミングであり、その時刻ｔ１では、燃圧Ｐａが取得されるとともに、要求噴射量や噴射時間Ｔｉが算出される。また、吸気行程においてクランク角番号＝１４に相当するタイミングが、噴射開始タイミングとして算出される。

また、時刻ｔ２が噴射開始タイミングであり、その時刻ｔ２では、燃圧Ｐｂが取得されるとともに、その燃圧Ｐｂに基づいて噴射時間Ｔｉが補正される。このとき、時刻ｔ１〜ｔ２の期間では、高圧燃料ポンプ３０の燃料吐出による燃圧上昇が２回生じ、かつ他気筒（具体的には第２気筒）の燃料噴射による燃圧下降が１回生じている。そのため、燃圧Ｐａ，Ｐｂには差分が生じているが、その燃圧差分に応じた噴射時間Ｔｉの補正が行われる。

ここで、例えば噴射時間Ｔｉが比較的短い場合には、燃圧Ｐｂに基づく補正が完了しないことが考えられる。そのため、噴射開始タイミングである時刻ｔ２では、基本算出タイミングの燃圧Ｐａと噴射開始タイミングの燃圧Ｐｂとの差である基本燃圧差ΔＰ１がメモリ５６に記憶され、次回の基本噴射タイミング（時刻ｔ１相当）では、燃圧Ｐａ及び基本燃圧差ΔＰ１に基づいて噴射時間Ｔｉが算出される。これにより、仮にその後の噴射開始後において燃圧Ｐｂに基づくＴｉ補正が実施できなくても、その補正を見込みで実施できることとなる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

基本算出部５３によって先に噴射開始タイミングと噴射時間Ｔｉとを設定し、その後、補正部５４によって噴射開始タイミングに実測した燃圧Ｐｂに基づいて、噴射時間Ｔｉを補正する。このため、適切なタイミングで噴射を開始することと、噴射開始タイミングで実測した燃圧を用いて燃料の噴射量を高精度に制御することとを両立することができる。

特に微小噴射領域（パーシャルリフト領域）での燃料噴射では、噴射時間Ｔｉのずれ量に対して噴射量Ｑのずれ量が大きくなることが考えられるが、こうした微小噴射領域での燃料噴射において特に有効であると考えられる。

噴射開始タイミングでの燃圧Ｐｂに基づいて噴射時間Ｔｉを補正する場合、その補正が今回の燃料終了（噴射パルスの立ち下がり）までに完了しないこともあると考えられる。この点、基本算出タイミングで取得された燃圧Ｐａと、噴射開始タイミングで取得された燃圧Ｐｂとの差を基本燃圧差ΔＰ１としてメモリ５６に記憶しておき、次回の基本算出タイミングでは、その時の燃圧Ｐａと、メモリ５６に記憶されている基本燃圧差ΔＰ１とに基づいて噴射時間Ｔｉを算出するようにしたため、仮に噴射時間Ｔｉの補正が完了しなくても、燃料噴射精度の適正化を図ることが保障される。

基本算出タイミングにおいて、基本燃圧差ΔＰ１として、同じ燃料噴射弁１０の前回の燃焼サイクルで算出した基本燃圧差ΔＰ１を用いて、噴射時間Ｔｉを算出するようにした。同じ燃料噴射弁１０の前回の燃焼サイクルで算出した基本燃圧差ΔＰ１であれば、今回の基本燃圧差ΔＰ１との差異が無いか、又は差異が極力小さいと考えられる。そのため、過渡的な燃圧変化に対して、適切な燃料噴射を実施できる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について上述した第１実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態では、ＥＣＵ５０は、内燃機関４０の１燃焼サイクル中に複数回の燃料噴射を分割噴射として実施することを可能としている。分割噴射は、２段噴射、３段噴射、４段噴射等の形態で実施される。例えば、分割噴射として３段噴射を実施する場合には、吸気行程で２回の燃料噴射が行われるとともに、圧縮行程で１回の燃料噴射が行われることが考えられる。

分割噴射を実施する場合には、互いに異なる気筒の燃料噴射弁１０において、燃料噴射期間が重複することが考えられる。また、燃料噴射期間と高圧燃料ポンプ３０による燃料圧送期間とが重複することが考えられる。そのため、基本算出タイミングの時点で多段噴射の各段の噴射での燃圧を把握（推定）するには、基本算出タイミングでの燃圧からの変化量だけでなく、各噴射で生じる燃圧降下量を加味することが望ましい。

そこで本実施形態では、ＥＣＵ５０内の記憶処理部５５は、上記の基本燃圧差ΔＰ１を算出してメモリ５６に記憶するのに加え、分割噴射の各燃料噴射における前後の燃圧差を噴射前後燃圧差ΔＰ２として算出してメモリ５６に記憶する。また、基本算出部５３は、基本算出タイミングで燃圧取得部５１により取得された燃圧Ｐａと、メモリ５６に記憶されている基本燃圧差ΔＰ１及び噴射前後燃圧差ΔＰ２とに基づいて、噴射時間Ｔｉを算出する。

噴射前後燃圧差ΔＰ２の算出に関して、記憶処理部５５は、分割噴射における各噴射の噴射開始タイミングで燃圧取得部５１によって取得された燃圧と、その次の噴射の噴射開始タイミングで燃圧取得部５１によって取得された燃圧との差を、噴射前後燃圧差ΔＰ２として算出するとよい。

例えば３段の分割噴射を実施する場合、記憶処理部５５は、１段目噴射及び２段目噴射について噴射前後燃圧差ΔＰ２１，ΔＰ２２を算出する。すなわち、１段目噴射の噴射開始タイミングで取得した燃圧Ｐｂ１と、２段目噴射の噴射開始タイミングで取得した燃圧Ｐｂ２との差を、１段目噴射の噴射前後燃圧差ΔＰ２１として算出し、２段目噴射の噴射開始タイミングで取得した燃圧Ｐｂ２と、３段目噴射の噴射開始タイミングで取得した燃圧Ｐｂ３との差を、２段目噴射の噴射前後燃圧差ΔＰ２２として算出する。

図５に、本実施形態における燃料噴射制御処理のフローチャートを示す。本処理は、３段の分割噴射を想定し、その３段の分割噴射が実施される場合において、ＥＣＵ５０により所定周期で繰り返し実行される。なお、図５は、上述の図３の一部を変更したものであり、図３と同じ処理については説明を簡略にする。

図５において、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３では、今現在、基本算出タイミングであることを条件に、燃圧センサ２１により検出された燃圧を燃圧Ｐａとして取得するとともに、要求噴射量を算出する（図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同様）。なお、分割噴射では特に、ステップＳ２０３において、要求噴射量が分割されて各段の噴射量が算出される。

続くステップＳ２０４では、メモリ５６に記憶されている基本燃圧差ΔＰ１及び噴射前後燃圧差ΔＰ２１，ΔＰ２２を読み出すか否かを判定する。このとき、メモリ５６に基本燃圧差ΔＰ１及び噴射前後燃圧差ΔＰ２１，ΔＰ２２が記憶されており、かつそれらが前回の燃焼サイクルで算出されたものであれば、基本燃圧差ΔＰ１及び噴射前後燃圧差ΔＰ２１，ΔＰ２２が読み出せるとして、ステップＳ２０４を肯定してステップＳ２０５に進む。また、メモリ５６に基本燃圧差ΔＰ１及び噴射前後燃圧差ΔＰ２１，ΔＰ２２が記憶されていないか、又は基本燃圧差ΔＰ１及び噴射前後燃圧差ΔＰ２１，ΔＰ２２が記憶されていても、それが前回の燃焼サイクルで算出されたものでなければ、ステップＳ２０４を否定してステップＳ２０６に進む。上記ステップＳ２０４では、同じ燃料噴射弁１０について前回の燃焼サイクルで算出した基本燃圧差ΔＰ１及び噴射前後燃圧差ΔＰ２１，ΔＰ２２がメモリ５６に記憶されているか否かが判定されるとよい。

ステップＳ２０５では、要求噴射量を時間換算した結果と、燃圧Ｐａと、基本燃圧差ΔＰ１と、噴射前後燃圧ΔＰ２１，ΔＰ２２とに基づいて、各噴射の噴射時間Ｔｉ１，Ｔｉ２，Ｔｉ３を算出する。このとき、１段目噴射の噴射時間Ｔｉ１は、燃圧Ｐａ及び基本燃圧差ΔＰ１の加算値（Ｐａ＋ΔＰ１）として算出される。２段目噴射の噴射時間Ｔｉ２は、燃圧Ｐａ、基本燃圧差ΔＰ１及び噴射前後燃圧差ΔＰ２１の加算値（Ｐａ＋ΔＰ１＋ΔＰ２１）として算出される。３段目噴射の噴射時間Ｔｉ３は、燃圧Ｐａ、基本燃圧差ΔＰ１及び噴射前後燃圧差ΔＰ２１，ΔＰ２２の加算値（Ｐａ＋ΔＰ１＋ΔＰ２１＋ΔＰ２２）として算出される。ステップＳ２０６では、要求噴射量を時間換算した結果と、燃圧Ｐａとに基づいて噴射時間Ｔｉを算出する（図３のステップＳ１０６と同様）。

その後、ステップＳ２０７，Ｓ２０８では、噴射開始タイミングを算出するとともに、噴射パルスを出力回路にセットする（図３のステップＳ１０７，Ｓ１０８と同様）。

また、ステップＳ２０９では、今現在、多段噴射における各噴射のいずれかの噴射開始タイミングであるか否かを判定する。いずれかの噴射開始タイミングであれば、ステップＳ２１０に進み、どの噴射開始タイミングでなければ、本処理を一旦終了する。

ステップＳ２１０では、噴射ごとに、燃圧センサ２１により検出された燃圧を燃圧Ｐｂとして取得する。このとき、１段目噴射の場合に燃圧Ｐｂ１を取得し、２段目噴射の場合に燃圧Ｐｂ２を取得し、３段目噴射の場合に燃圧Ｐｂ３を取得する。また、ステップＳ２１１では、噴射前後燃圧差ΔＰ２を差算出する。このとき、「Ｐｂ２−Ｐｂ１」により、１段目噴射の噴射前後燃圧差ΔＰ２１を算出し、「Ｐｂ３−Ｐｂ２」により、２段目噴射の噴射前後燃圧差ΔＰ２２を算出する。

続くステップＳ２１２では、今回の噴射について、燃圧Ｐｂに基づく噴射時間Ｔｉの補正が可能であるか否かを判定する。補正が可能である場合には、ステップＳ２１３に進み、補正が不可能である場合には、ステップＳ２１３を読み飛ばしてステップＳ２１４に進む。なお、ステップＳ１１１と同様に、ステップＳ２１２を省略することも可能である。

ステップＳ２１３では、燃圧Ｐｂに基づいて噴射時間Ｔｉの補正を実施する。このとき、１段目噴射については、燃圧Ｐｂ１に基づいて噴射時間Ｔｉ１を補正し、２段目噴射については、燃圧Ｐｂ２に基づいて噴射時間Ｔｉ２を補正し、３段目噴射については、燃圧Ｐｂ３に基づいて噴射時間Ｔｉ３を補正する。なお、ステップＳ１１２と同様に、燃圧Ｐｂに基づいて算出した噴射時間Ｔｉに置き換える補正を行ってもよいし、基本燃圧差ΔＰ１等に基づいて算出した噴射時間Ｔｉの変化量を用いて補正してもよい。

その後、ステップＳ２１４では、基本燃圧差ΔＰ１と噴射前後燃圧差ΔＰ２とをメモリ５６に記憶し、その後本処理を終了する。

次に、図６のタイムチャートを用いて、分割噴射を行う場合の噴射時間Ｔｉの補正をより具体的に説明する。図６には、クランク角番号に合わせて、高圧燃料ポンプ３０の吐出期間と各気筒の燃料噴射弁１０の燃料噴射期間とが示されている。

多段噴射が実施される場合には、初段の燃料噴射から終段の燃料噴射までの期間において燃料噴射が分散して実施されるため、ポンプ吐出期間との重複や、他気筒の燃料噴射との重複が生じ易くなっている。例えば、クランク角番号＝４では、ポンプ吐出と第４気筒の燃料噴射とが重複し、クランク角番号＝１０では、ポンプ吐出と第２気筒の燃料噴射とが重複している。また、クランク角番号＝２では、第３気筒の燃料噴射と第４気筒の燃料噴射とが重複し、クランク角番号＝８では、第４気筒の燃料噴射と第２気筒の燃料噴射とが重複している。このため、燃圧変化が複雑化する。つまり、自気筒の燃料噴射以外の要因で燃圧変化が生じることが考えられる。

また、図６では、第１気筒の分割噴射として、１段目噴射及び２段目噴射である２回の吸気行程噴射（図６に示す噴射１，２）を行い、３段目噴射である１回の圧縮行程噴射（図６に示す噴射３）を行うこととしている。

図６では、時刻ｔ１０が基本噴射タイミングであり、その時刻ｔ１０では、燃圧Ｐａが取得されるとともに、要求噴射量や各段の噴射量、各段の噴射時間Ｔｉが算出される。また、吸気行程においてクランク角番号＝１４，１６に相当するタイミングが、１段目噴射、２段目噴射の噴射開始タイミングとして算出され、圧縮行程においてクランク角番号＝２０に相当するタイミングが、３段目噴射の噴射開始タイミングとして算出される。

その後、１段目噴射の噴射開始タイミングである時刻ｔ１１では、燃圧Ｐｂ１が取得されるとともに、その燃圧Ｐｂ１（噴射時間Ｔｉの変化量を用いる場合には、基本燃圧差ΔＰ１）に基づいて１段目噴射の噴射時間Ｔｉ１が補正される。また、時刻ｔ１１では、基本燃圧差ΔＰ１がメモリ５６に記憶される。

その後、２段目噴射の噴射開始タイミングである時刻ｔ１２では、燃圧Ｐｂ２が取得されるとともに、その燃圧Ｐｂ２（噴射時間Ｔｉの変化量を用いる場合には、基本燃圧差ΔＰ１、噴射前後燃圧差ΔＰ２１）に基づいて２段目噴射の噴射時間Ｔｉ２が補正される。また、時刻ｔ１２では、１段目噴射の噴射前後燃圧差ΔＰ２１がメモリ５６に記憶される。

さらに、３段目噴射の噴射開始タイミングである時刻ｔ１３では、燃圧Ｐｂ３が取得されるとともに、その燃圧Ｐｂ３（噴射時間Ｔｉの変化量を用いる場合には、基本燃圧差ΔＰ１、噴射前後燃圧ΔＰ２１，ΔＰ２２）に基づいて３目噴射の噴射時間Ｔｉ３が補正される。また、時刻ｔ１３では、２段目噴射の噴射前後燃圧差ΔＰ２２がメモリ５６に記憶される。

ここで、各噴射での噴射時間Ｔｉ１〜Ｔｉ３が比較的短い場合には、燃圧Ｐｂ１〜Ｐｂ３に基づく補正が完了しないことが考えられる。そのため、噴射開始タイミングである時刻ｔ１１〜ｔ１３では、基本燃圧差ΔＰ１や噴射前後燃圧ΔＰ２１，ΔＰ２２がメモリ５６に記憶され、次回の基本噴射タイミング（時刻ｔ１０相当）では、燃圧Ｐａ、基本燃圧差ΔＰ１及び噴射前後燃圧差ΔＰ２１，ΔＰ２２に基づいて各噴射の噴射時間Ｔｉ１〜Ｔｉ３が算出される。これにより、仮にその後における各噴射の噴射開始後において燃圧Ｐｂ１〜Ｐｂ３に基づくＴｉ補正が実施できなくても、その補正を見込みで実施できることとなる。

１段目噴射及び２段目噴射での噴射前後燃圧ΔＰ２１，ΔＰ２２を以下の手法で算出することも可能である。この場合、記憶処理部５５は、分割噴射における各噴射の噴射開始タイミングで燃圧取得部５１によって取得された燃圧Ｐｂ１，Ｐｂ２と、噴射終了タイミングで燃圧取得部５１によって取得された燃圧Ｐｃ１，Ｐｃ２との差を、噴射前後燃圧差ΔＰ２１，ΔＰ２２として算出し記憶する。かかる場合における動作を図７に示す。

図７は、図６の一部を変更したタイムチャートであり、その相違部分は、噴射前後燃圧ΔＰ２１，ΔＰ２２の算出に関する部分のみである。すなわち、図７では、１段目噴射の開始時及び終了時においてそれぞれ燃圧がＰｂ１，Ｐｃ１として取得され、その差として噴射前後燃圧差ΔＰ２１が算出される（ΔＰ２１＝Ｐｃ１−Ｐｂ１）。また、２段目噴射の開始時及び終了時においてそれぞれ燃圧がＰｂ２，Ｐｃ２として取得され、その差として噴射前後燃圧差ΔＰ２２が算出される（ΔＰ２２＝Ｐｃ２−Ｐｂ２）。

１燃焼サイクル中に複数回の燃料噴射を実施する分割噴射では、初段の燃料噴射から終段の燃料噴射までの期間において燃料噴射が分散して実施されるため、その間の燃圧変動が生じ易く、かつ他の気筒での燃料噴射との絡み等から、複雑な燃圧変動が生じることが考えられる。この点、基本算出タイミングでの燃圧Ｐａを基準とする基本燃圧差ΔＰ１に加え、各燃料噴射の前後の燃圧差、すなわち噴射前後燃圧差ΔＰ２を用いて、噴射時間Ｔｉを補正する構成にしたため、多段噴射の実施時においても適正な燃料噴射を実現できる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・内燃機関４０の各気筒の燃料噴射弁１０のうち高圧燃料ポンプ３０の燃料吐出に対する燃料噴射の時期的な関係が同じになる燃料噴射弁１０では、高圧燃料ポンプ３０の燃料吐出による燃圧増加と燃料噴射弁１０の燃料噴射による燃圧低下とによる燃圧変動の傾向が同じになる。そのため、燃料吐出に対する燃料噴射の期間的な関係が同じになる燃料噴射弁１０のうち、噴射順序が直前となる燃料噴射弁１０での燃料噴射時に算出された基本燃圧差ΔＰ１を用いて、噴射期間を算出することが可能となる。この場合、同じ気筒での燃料噴射どうしで基本燃圧差ΔＰ１を用いる場合よりも、異なる気筒での燃料噴射どうしで基本燃圧差ΔＰ１を用いる方が、より近いタイミングでの基本燃圧差ΔＰ１を用いることができ、過渡的な燃圧変化に対して、適切な燃料噴射を実施できる。

具体的には、基本算出部５３は、燃焼順序が前後に連続する気筒どうしで、前の燃料噴射で算出された基本燃圧差ΔＰ１を用いて、後の燃料噴射での噴射時間Ｔｉを算出する。図８にその概要を示す。図８では、第１気筒での燃料噴射に際し、その基本算出タイミングにおいて、燃圧Ｐａと、直前気筒である第２気筒で算出された基本燃圧差ΔＰ１（＃２ΔＰ１）とを用いて、第１気筒の噴射時間Ｔｉが算出される。

ここで、上記実施形態で記載したように、高圧燃料ポンプ３０の燃料吐出の周期と、各気筒における燃料噴射弁１０の燃料噴射の周期とが同じ（いずれも１８０°ＣＡ周期）であれば、直前気筒の基本燃圧差ΔＰ１を用いることが可能である。

ただし、高圧燃料ポンプ３０の燃料吐出の周期と、各気筒における燃料噴射弁１０の燃料噴射の周期とが異なる場合も想定される。例えば、高圧燃料ポンプ３０の燃料吐出の周期が３６０°ＣＡ周期、各気筒における燃料噴射弁１０の燃料噴射の周期が１８０°ＣＡ周期となる場合である。この場合、燃焼順序が＃１→＃３→＃４→＃２であれば、＃１及び＃４の燃料噴射弁１０と、＃３及び＃２の燃料噴射弁１０とは、それぞれ高圧燃料ポンプ３０による燃料吐出に対する燃料噴射の時期的な関係が同じになる燃料噴射弁１０となる。したがって、基本算出部５３は、例えば＃１についての基本算出タイミングでは、＃４における直前の基本燃圧差ΔＰ１を用いて噴射時間Ｔｉを算出する。

・高圧燃料ポンプ３０による燃料吐出に対する燃料噴射の時期的な関係が同じになる燃料噴射弁１０について噴射順序が直前となる燃料噴射弁１０での基本燃圧差ΔＰ１を用いる場合に、基本算出部５３は、直前の基本燃圧差ΔＰ１を含む過去ｎ回分（ｎ＞２）の基本燃圧差ΔＰ１を用いて噴射時間Ｔｉを算出してもよい。図９にその概要を示す。図９では、例えばｎ回分の基本燃圧差ΔＰ１の平均値を算出し、その平均値を用いて噴射時間Ｔｉが算出される。

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

１…燃料噴射システム、１０…燃料噴射弁、２０…蓄圧容器、２１…燃圧センサ、３０…燃料ポンプ、４０…内燃機関、５０…ＥＣＵ（燃料噴射制御装置）、５１…燃圧取得部、５２…噴射制御部、５３…基本算出部、５４…補正部

Claims (6)

1. 高圧燃料を蓄圧保持する蓄圧容器（２０）と、前記蓄圧容器に対して燃料を圧送する燃料ポンプ（３０）と、前記蓄圧容器内に蓄圧保持された高圧燃料を内燃機関（４０）の気筒内に噴射する燃料噴射弁（１１）と、前記蓄圧容器内の燃圧を検出する燃圧センサ（２１）と、を備える燃料噴射システム（１）に適用される燃料噴射制御装置（５０）であって、
   前記燃圧センサにより検出された燃圧を取得する燃圧取得部（５１）と、
   前記燃料噴射弁による燃料噴射を制御する噴射制御部（５２）と、を備え、
   前記噴射制御部は、
   前記内燃機関の１燃焼サイクルごとに設定された所定の基本算出タイミングで、前記内燃機関の運転状態に基づいて要求噴射量と噴射開始タイミングとを算出するとともに、現在の燃焼サイクルの前記基本算出タイミングで前記燃圧センサにより検出され、前記燃圧取得部により取得された燃圧に基づいて噴射時間を算出する基本算出部（５３）と、
   現在の燃焼サイクルの前記噴射開始タイミングで前記燃圧センサにより検出され、前記燃圧取得部により取得された燃圧に基づいて、前記基本算出タイミングで前記燃圧取得部により取得された燃圧よりも、前記噴射開始タイミングで前記燃圧取得部により取得された燃圧が高くなるほど、前記噴射時間が短くなるように前記噴射時間を補正する補正部（５４）と、
   を備え、
   前記燃料噴射制御装置は、前記基本算出タイミングで前記燃圧取得部により取得された燃圧と、前記噴射開始タイミングで前記燃圧取得部により取得された燃圧との差を基本燃圧差として算出し、その基本燃圧差を記憶部（５６）に記憶する記憶処理部（５５）をさらに備え、
   前記基本算出部は、前記基本算出タイミングで前記燃圧取得部により取得された燃圧と、前記記憶部に記憶されている前回以前の燃焼サイクルで算出した前記基本燃圧差とに基づいて、前記噴射時間を算出し、
   前記補正部は、前記噴射時間の補正が、前記基本算出タイミングで算出された噴射時間内に完了する場合には、現在の燃焼サイクルの前記噴射開始タイミングで前記燃圧センサにより検出され前記燃圧取得部により取得された燃圧に基づいて、前記基本算出タイミングで算出された前記噴射時間を補正し、前記噴射時間の補正が、前記基本算出タイミングで算出された噴射時間内に完了しない場合には、前記基本算出部により算出された前記噴射時間を補正しない燃料噴射制御装置。
2. 前記基本算出部は、前記記憶部に記憶されている前記基本燃圧差として、同じ燃料噴射弁の前回の燃焼サイクルで算出した基本燃圧差を用いて、前記噴射時間を算出する請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記内燃機関は多気筒内燃機関であり、気筒ごとの前記燃料噴射弁が所定順序で燃料を噴射する燃料噴射システムに適用され、
   前記気筒ごとの燃料噴射弁には、前記燃料ポンプの燃料吐出による燃圧増加と前記燃料噴射弁の燃料噴射による燃圧低下とによる燃圧変動の傾向が同じになる燃料噴射弁が含まれており、
   前記基本算出部は、前記燃料ポンプの前記燃料吐出による燃圧増加と前記燃料噴射弁の燃料噴射による燃圧低下とによる燃圧変動の傾向が同じになる燃料噴射弁のうち、噴射順序が直前となる燃料噴射弁での燃料噴射時に算出された前記基本燃圧差を用いて、前記噴射時間を算出する請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
4. 前記気筒ごとの燃料噴射弁には、前記燃料ポンプの燃料吐出に対する燃料噴射の時期的な関係が同じになる燃料噴射弁が含まれており、
   前記燃料ポンプの燃料吐出に対する燃料噴射の時期的な関係が同じになる燃料噴射弁では、前記燃料ポンプによる燃料吐出による燃圧増加と前記燃料噴射弁の燃料噴射による燃圧低下とによる燃圧変動の傾向が同じになる請求項３に記載の燃料噴射制御装置。
5. 前記噴射制御部は、前記内燃機関の１燃焼サイクル中に複数回の燃料噴射を分割噴射として実施するものであり、
   前記記憶処理部は、前記分割噴射の各燃料噴射の噴射開始タイミングで前記燃圧取得部によって取得された燃圧と、その次の噴射の噴射開始タイミングで前記燃圧取得部によって取得された燃圧との差を噴射前後燃圧差として算出して前記記憶部に記憶し、
   前記基本算出部は、前記基本算出タイミングで前記燃圧取得部により取得された燃圧と、前記記憶部に記憶されている前記基本燃圧差及び前記噴射前後燃圧差とに基づいて、前記噴射時間を算出する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置。
6. 前記噴射制御部は、前記内燃機関の１燃焼サイクル中に複数回の燃料噴射を分割噴射として実施するものであり、
   前記記憶処理部は、前記分割噴射の各燃料噴射の噴射開始タイミングで前記燃圧取得部によって取得された燃圧と、噴射終了タイミングで前記燃圧取得部によって取得された燃圧との差を噴射前後燃圧差として算出して前記記憶部に記憶し、
   前記基本算出部は、前記基本算出タイミングで前記燃圧取得部により取得された燃圧と、前記記憶部に記憶されている前記基本燃圧差及び前記噴射前後燃圧差とに基づいて、前記噴射時間を算出する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置。

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