JP5838074B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

内燃機関には、運転状態に応じて適切な燃料噴射量の演算を行い、燃料を供給する燃料噴射弁を駆動させる燃料噴射制御装置が備えられている。燃料噴射弁は内蔵されているコイルに噴射弁が開弁及び開弁状態を保持できる電流を流すことによって発生する磁気力によって燃料噴射弁を構成している弁体の開閉を行い、該開弁期間に応じた燃料の噴射を行う。噴射される燃料量は主に燃料の圧力と燃料噴射弁の噴口部の雰囲気圧力との差圧、弁体を開状態に維持し、燃料が噴射されている時間により決定される。従って適切な量の燃料噴射行うには、燃料の圧力に応じて燃料噴射弁の開弁を維持する時間を設定すると共に、弁体の開閉動作を迅速かつ精度良く行う必要がある。

しかしながら燃料噴射弁へ通電を開始してから実際に弁体が開弁するまでには、燃料噴射弁に供給される駆動電圧が変化した場合、弁体の開動作には遅れの変化が伴う。上記駆動電圧の変化が発生する原因の１つに１サイクル中に複数回燃料噴射を実行することで異なる気筒の燃料噴射弁駆動が重なった状態で実行されることがある。

従来、複数の燃料噴射弁が重なることにより、燃料噴射弁の駆動電圧変化による開弁応答遅れの変化を考慮して、複数の燃料噴射弁の駆動パルスが重ならないように主噴射は変更せず、副噴射側の燃料噴射弁の駆動タイミングを変更する方法が知られている（特許文献１）。

また、車両に搭載されている電装品、例えばエアコンやパワーウィンドウ等の動作により、バッテリ電源電圧が低下した際に複数回実行する燃料噴射の回数を低減させる、または複数回実行する燃料噴射の間隔を延長することが知られている（特許文献２）。

特開２００１−２０７８９８号公報 特開２００２−２０６４４６号公報

しかしながら、特許文献１の場合には、複数の噴射パルス幅が重ならないようにするものであり、燃料噴射開弁に必要な高電圧の状態を監視していないことから、高電圧により燃料噴射弁を開弁駆動するシステムにおいては、目的とする燃料噴射精度を確保することができない問題があった。また、燃料噴射タイミングは実行される主噴射燃料噴射パルス幅にのみ決定されてしまうため、燃料噴射量精度は所定値を満足しても燃焼への影響が懸念される上に３回以上分割して燃料噴射を実行する場合については考慮されていない問題がある。

一方特許文献２の場合には、電源電圧の変化を予期できないため、燃料噴射を実行した後、電源電圧が変化してしまう場合においては、燃料噴射量精度を確保できない問題がある。更に、特許文献２の場合においては電源電圧を検出することが必要な技術であり、高速に検出する必要があるため、検出器の高速化が必要な技術である。

本発明は、内燃機関の燃料噴射に関わる上記のような問題に対して、様々な運転状態によって演算、実行される燃料噴射弁への様々な要求噴射タイミング及び駆動方法おいても、精度良く燃料噴射量を制御できる燃料噴射制御装置を提供、提案することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、バッテリ電圧と高電圧生成回路により生成された前記バッテリ電圧よりも高い高電圧とにより、異なる気筒に設けられた複数の燃料噴射弁に駆動電流を供給し、１つの気筒に対し１サイクル燃焼内に複数回に分けた燃料噴射タイミングにより燃料噴射パルス信号を出力する内燃機関の燃料噴射制御装置において、所定時間内に前記複数の燃料噴射弁が駆動制御要求された場合には前記複数の燃料噴射弁による燃料噴射を異なる気筒で同時に行って、前記複数の燃料弁に対する噴射パルス幅の補正を行うことを特徴とする

本発明によれば、複数の燃料噴射弁の如何なる要求噴射タイミングおいても、燃料性能に影響することなく、燃料噴射量精度を維持あるいは向上させることができる。

本発明に係る燃料噴射制御装置が適用される内燃機関の全体構成図。 本発明の燃料噴射制御装置構成の一例。 図２で示した燃料噴射弁の駆動回路の一例。 本発明に関わる燃料噴射パルス幅と燃料噴射弁の駆動電流のプロフィールと燃料噴射弁内の弁体の開閉位置を示した一例。 本発明に関わる複数の燃料噴射弁の駆動タイミングが隣接した場合のパルス幅と燃料噴射弁の駆動電流のプロフィールと燃料噴射弁内の弁体の開閉位置を示した一例。 本発明に関わる複数の燃料噴射弁の駆動タイミングが隣接した場合の燃料噴射弁の流量特性を示した一例。 本発明に関わる燃料噴射弁の特性と空燃比の関係を示した一例。 本発明に関わる複数の燃料噴射弁の駆動タイミングを同時に行う場合のパルス幅と燃料噴射弁の駆動電流のプロフィールと燃料噴射弁内の弁体の開閉位置を示した一例。 本発明に関わる複数の燃料噴射弁の駆動タイミングを行うタイムチャートの一例。 本発明に関わる高電圧の復帰時間の一例。 本発明に関わる燃料噴射量補正制御の一例。 本発明に関わる燃料噴射弁制御のブロック図の一例。 本発明に関わる燃料噴射弁制御のフローチャートの一例。 本発明に関わる燃料噴射弁制御のフローチャートの一例。 本発明に関わる燃料噴射パルス幅と高電圧挙動を示した一例。 本発明に関わる燃料噴射弁制御を切り替える方法を示した一例。 本発明に関わる燃料噴射弁制御のフローチャートの一例。

以下、本発明に係る内燃機関と燃料噴射制御装置について、図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る内燃機関とその燃料噴射制御装置の基本構成を示している。図において、エンジン１には、ピストン２、吸気弁３、排気弁４が備えられる。吸気は、空気流量計（ＡＦＭ）２０を通過してスロットル弁１９に入り、分岐部であるコレクタ１５より吸気管１０、吸気弁３を介してエンジン１の燃焼室２１に供給される。燃料は、燃料タンク２３から低圧燃料ポンプ２４によって内燃機関へと供給され、さらに高圧燃料ポンプ２５によって燃料噴射に必要な圧力に高められる。燃料噴射弁５から、エンジン１の燃焼室２１に噴射供給され、点火コイル７、点火プラグ６で点火される。燃料の圧力は燃料圧力センサ２６によって計測される。燃焼後の排気ガスは排気弁４を介して排気管１１に排出される。排気管１１には排気ガス浄化のための三元触媒１２が備えられている。ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）９には燃料噴射制御装置２７が内蔵され、エンジン１のクランク角度センサ１６の信号、ＡＦＭ２０の空気量信号、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ１３の信号、アクセル開度センサ２２のアクセル開度、燃料圧力センサ２６等の信号が入力される。ＥＣＵ９は、アクセル開度センサ２２の信号からエンジンへの要求トルクを算出するとともに、アイドル状態の判定等を行う。ＥＣＵ９には、クランク角度センサ１６の信号からエンジン回転数を演算する回転数検出手段と、水温センサ８から得られる内燃機関の水温とエンジン始動後の経過時間等から三元触媒１２が暖機された状態であるかを判断する手段が備えられている。また、ＥＣＵ９は、エンジン１に必要な吸入空気量を算出し、それに見合った開度信号をスロットル弁１９に出力し、燃料噴射制御装置２７は吸入空気量に応じた燃料量を算出して燃料噴射弁５に燃料噴射信号を出力し、点火プラグ６に点火信号を出力する。

図２に本発明の燃料噴射制御装置構成の一例を示す。
ブロック２７ａでは、内燃機関のバッテリの電源を元に、燃料噴射弁の開弁に必要な高い電源電圧を生成する高電圧生成回路である。該高い電源電圧は、ブロック２７ｄの駆動回路により、電源電圧生成のための指令により所望の電源電圧を生成する。ブロック２７ｂでは、燃料噴射弁５に対し、燃料噴射弁前記高い電源電圧と前記バッテリ電源である低い電源電圧の何れかを選択し、供給するものである。燃料噴射弁５の閉弁から開弁する際には、高い電源電圧（例えば６５Ｖ）を供給することで開弁に必要な開弁電流を流し、燃料噴射弁の開弁状態を維持する場合には、電源電圧をバッテリ電圧に切り替えて、保持電流を流す。ブロック２７ｃでは、前記ブロック２７ｂ同様に燃料噴射弁に駆動電流を流すための燃料噴射弁の下流に設けた駆動回路である。前記ブロック２７ｃ、２７ｂ、２７ａは、ブロック２７ｄの駆動回路により駆動制御されて、燃料噴射弁に所望の駆動電源及び駆動電流を流す。当該ブロック２７ｄの駆動期間（燃料噴射弁への通電時間）及び駆動電源電圧値、駆動電流値は、ブロック９ａ及び９ｂにて算出された指令により制御されるものである。

以上から、内燃機関の燃焼に必要な、燃料噴射弁の駆動制御及び燃料噴射量を最適に制御する。

図３に、図２で示した燃料噴射弁の駆動回路の一例を示す。
前記図２で説明したように燃料噴射弁の上流には、燃料噴射弁を開弁させるために必要な高い電流（前記開弁電流）を流すための高電圧を図中の高電圧生成回路から、電流逆流防止のためのダイオードを介し、図中のＴＲ_Ｈivboostの回路を用いて、燃料噴射弁５に電源を供給する。一方、燃料噴射弁を開弁駆動させた後には、燃料噴射弁開弁状態を維持（保持）するために必要な低電流（前記保持電流）を流すための低電圧電源供給回路から、前記高電圧同様に、電流逆流防止のためのダイオードを介し、図中のＴＲ_Ｈｉｖｂの回路を用いて、燃料噴射弁５に電源を供給する。ここで、高電圧生成回路は、一般に知られているＤＣ−ＤＣコンバータ等の構成で良く、その構成は本発明に直接関係ないために、詳細の説明は必要としない。同様に低電圧は、内燃機関のバッテリ電源そのもので良く同様に詳細の説明は必要としない。次に、燃料噴射弁５の下流には、駆動回路ＴＲ_ＬowをＯＮすることで、前記上流で供給された電源を燃料噴射弁に流し、その下流にあるシャント抵抗により、燃料噴射弁５に流れている電流を検出することで、後述する所望の燃料噴射弁電流制御を行うものである。

図４は、本発明に関わる燃料噴射パルス幅と燃料噴射弁の駆動電流のプロフィールと燃料噴射弁内の弁体の開閉位置を示した一例である。

図中の上段の燃料噴射弁駆動パルス信号Ｔｉは、前記図２のブロック９ａにより算出された演算値に基づいて発生するパルス信号である。

図中の中段及び下段は、前記燃料噴射弁駆動パルス信号ＴＩにより、前記図２及び図３で示した燃料噴射弁駆動回路により燃料噴射弁に流れる駆動電流と燃料噴射弁の弁体の開閉位置を２つの燃料噴射弁駆動プロフィールを示したものである。

図中上段の前記ＴＩ信号を前記駆動ＩＣ２７ｄが受け取ると、駆動ＩＣ２７ｄは、駆動パルスＴＩの信号の立ち上がり時に、図３に示した駆動回路ＴＲ_Ｈivboost、ＴＲ_Ｌowを同時にＯＮして、図４中段に示すように、燃料噴射弁の迅速な開弁に必要な開弁電流Ｉｐを供給する。燃料噴射弁には、図３で示したように高電圧電源生成回路から高電圧が印加され、開弁電流が供給される。この時、図中の高電圧値として示したように燃料噴射弁の開弁電流として消費されたエネルギーの分だけ高電圧値は低下し、その後、前記高電圧生成回路により所望の高電圧に復帰するように所定の時間を費やして制御される。

次に、燃料噴射弁に流れる電流が前記Ｉｐに到達すると、駆動ＩＣ２７ｄは駆動回路ＴＲ_ＨivboostをＯＦＦにする。開弁電流Ｉｐは、例えば、１１Ａである。

前記開弁電流Ｉｐに到達した後、駆動回路ＴＲ_ＨivboostをＯＦＦすることにより燃料噴射弁に流れる電流値が燃料噴射弁の開弁を維持できる第１の目標値Ｉｈ１に近づくと、駆動ＩＣ２７ｄは、駆動回路ＴＲ_ＨｉｖｂをＯＮとし、低電圧源から燃料噴射弁に通電する。電流値を、開弁を維持できる程度の第１の目標値Ｉｈ１に保つように、駆動回路ＴＲ_ＨivbをＯＮ，ＯＦＦする。例えば、第１の目標値Ｉｈ１は５Ａである。前記ＴＩ信号を受け取った後、所定時間経過した時には、電流値を、開弁を維持できる程度の第２の目標値Ｉｈ２に保つように、駆動回路ＴＲ_ＨivbをＯＮ，ＯＦＦする。例えば、第２の目標値Ｉｈ２は３Ａである。その後、駆動パルスＴｉの信号の立ち下がりと同時に、駆動回路ＴＲ_Ｈivboost、ＴＲ_Ｈivb、ＴＲ_Ｌowの全てをＯＦＦし、燃料噴射弁への電流の供給は停止される。

燃料噴射弁の開、閉弁は、燃料噴射制御装置２７内部の回路や、燃料噴射弁５までのハーネスに起因する電流の応答遅れ、発生する磁力や弁体の応答遅れによって、開弁時は、応答遅れ時間Ｔｄ_ＯＰ後に燃料噴射弁の弁体が完全に開弁位置に移動し、閉弁時は、応答遅れ時間Ｔｄ_ＣＬｌ後に燃料噴射弁の弁体が完全に閉弁位置に移動する。

図５は、本発明に関わる複数の燃料噴射弁の駆動タイミングが隣接した場合のパルス幅と燃料噴射弁の駆動電流のプロフィールと燃料噴射弁内の弁体の開閉位置を示した一例である。

図中の各点線で示した挙動は、前記図４で説明した燃料噴射弁の駆動電流のプロフィールと燃料噴射弁内の弁体の開閉位置の基本特性を示したものである。これに対し、１つの気筒で複数回燃料噴射を行う場合においては、図中で示したように異なる気筒での燃料噴射弁の駆動タイミングが隣接した制御が行われる。ここで、１つの気筒で複数回燃料噴射を行う制御については、内燃機関のアイドル安定性や触媒の早期活性化や排気から放出されるすす（ＰＭ）の低減等を目的に行われることは既知であり、ここでの詳細の説明は必要としない。

このように、複数の燃料噴射弁の駆動タイミングが隣接した場合には、前記燃料噴射弁の迅速な開弁に用いられる高電圧供給回路から供給される高電圧源を複数の燃料噴射弁駆動として消費するために、１つの燃料噴射弁を駆動する場合に対して、電源電圧が大きく低下することになる。その結果、図中の中段で示した噴射開始が先行するｍ気筒の燃料噴射弁の開弁電流は、ｎ気筒燃料噴射弁駆動が開始された時点から成長が緩やかになり、点線で示した単独での燃料噴射弁駆動に対し異なる挙動となる。後続のｎ気筒燃料弁の開弁電流の挙動についても、同様にｍ気筒燃料噴射弁と前記高電圧による駆動期間が重なっている期間及び、その後前記開弁電流Ｉｐに到達するまでは、高電圧が低下することにより点線で示した単独での燃料噴射弁駆動とは異なる挙動となる。その結果、図中の下段でしめしたｍｎ気筒の各々の燃料噴射弁の応答遅れ時間Ｔｄ_ＯＰは、前記図４で説明した時間よりも遅れて（長い時間）しまうことになる。当該応答遅れ時間Ｔｄ_ＯＰは、複数の燃料噴射弁の噴射タイミングが隣接する度合いによって異なることになり、図７を用いて後述する。

図６は、本発明に関わる複数の燃料噴射弁の駆動タイミングが隣接した場合の燃料噴射弁の流量特性を示した一例である。

図中の１点鎖線で示した燃料噴射弁の流量特性は、前記図４で示した他の気筒の燃料噴射弁が隣接しない単独で駆動した場合の流量特性である。この特性の他に実線で示したｍ気筒噴射特性及びｎ気筒噴射特性は、前記図５で示した複数の燃料噴射弁駆動タイミングが隣接した場合の、各々ｍ気筒及びｎ気筒燃料噴射弁の流量特性を示したものである。前述したように、燃料噴射弁の開弁遅れ時間Ｔｄ_ＯＰが変化してしまうことにより、噴射パルス幅に対する燃料噴射流量特性が変化してしまう。例えば、所定の内燃機関の運転状態での要求噴射パルス幅Ａ（図中）の場合には、前記単独燃料噴射特性の場合には、Ｑbaseとなるのに対し、ｍ気筒噴射特性及びｎ気筒噴射特性はそれぞれＱｍ、Ｑｎとなり、同一噴射パルス幅での噴射量Ｑbaseよりも少なく燃料噴射することになる。この特性は、燃料噴射弁の開弁応答が異なることから、燃料噴射特性の傾き（ここで傾きは、Δ噴射流用／Δ噴射パルス幅の関係を示す）は変化せず、図中の横軸である噴射パルス幅方向に基本的にシフトしていくこととなる。

図７は、本発明に関わる複数の燃料噴射弁の駆動タイミングが隣接した場合の燃料噴射弁の流量特性と内燃機関の空燃比の関係を示した一例である。

前記図５及び図６で示したように、複数の燃料噴射弁駆動タイミングにより燃料噴射弁の流量特性に影響を及ぼす関係図について図７で説明する。図中の中央部に示した噴射開始同時とは、複数の異なる気筒の燃料噴射弁駆動タイミングが同時に行われた場合の地点を示したものである。図中の下段で示した燃料噴射流量は、横軸に示した複数の燃料噴射弁（ｍ気筒、ｎ気筒）の噴射開始間隔により変化することは前記した通りである。ここで、前記同時噴射タイミングよりも図中で示した右側の方が燃料噴射流量が低下することは、先行して燃料噴射開始した気筒の燃料噴射弁の駆動により前記高電圧の値が所定値に低下した状態で後続の燃料噴射弁の駆動が開始されることにより、更に高電圧が低下することになり、後続の燃料噴射弁の流量特性が低下することによるものである。この関係は、前記図６で示した燃料噴射弁の流量特性の関係により示される傾向である。次に、図中の上段で示した空燃比は、前記燃料噴射流量特性に基づいた内燃機関の空燃比特性である。このように燃焼噴射流量が、複数の気筒の噴射タイミングの相対位置関係により、内燃機関の空燃比制御精度が変化することになり、排気エミッションや運転性に影響することになる。

このことから、安定した燃料噴射制御を行うための燃料噴射補正制御は、複数気筒の燃料噴射駆動開始タイミングの相対位置関係及び先行して燃料噴射する燃料噴射弁と後続して燃料噴射する燃料噴射弁で各々異なる値により実施する必要があり、非常に複雑な制御を行う必要がある。

図８は、本発明に関わる複数の燃料噴射弁の駆動タイミングを同時に行う場合のパルス幅と燃料噴射弁の駆動電流のプロフィールと燃料噴射弁内の弁体の開閉位置を示した一例である。

本図８の全体の構成は、前記図５で示したものと同じであり、それぞれの説明については省略する。

図８で示したように、複数の気筒の燃料噴射弁を同時に駆動した場合には、前記図７で示したように、複数気筒の燃料噴射駆動開始タイミングの相対位置関係や先行／後続で異なる複雑な燃料噴射量補正制御を行う必要がなくなる。従い、複数気筒の燃料噴射駆動開始タイミングの相対位置関係が所定値以内（ここで所定値以内とは、前記図７で示した燃料噴射流量特性が変化する範囲のことである）に隣接した要求が行われた場合には、図中上段で矢印と点線で示したように要求燃料噴射駆動タイミングを変更することで、他の隣接燃料噴射駆動開始タイミングと同時にすれば良い。このように同時噴射することで、前述した複雑な燃料噴射流量補正制御を必要とせずに、簡単な方法で燃料噴射流量補正制御を行うことが可能となる。加えて、便宜上図８では、先行して燃料噴射を行う気筒を後続する気筒の燃料噴射駆動タイミングと同じとする記載にしているが、隣接する気筒の各々の燃料噴射に対して、内燃機関の燃焼に対しロバスト性がある方の燃料噴射駆動タイミングを変更するものである。例えば、異なる気筒の吸気行程での燃料噴射と圧縮行程の燃料噴射が場合には、吸気行程での燃料噴射を行う気筒の燃料噴射タイミングを変更して、圧縮気筒の燃料噴射側に合わせた制御を行えば良い。

図９は、本発明に関わる複数の燃料噴射弁の駆動タイミングを同時に行う場合のタイムミチャートを示した一例である。

図中の左側に示したパターンＡでは、燃料噴射弁駆動開始タイミングが比較的離れている場合のものである。一方、図中の右側に示したパターンＢでは、前述した複数の気筒の要求燃料噴射駆動タイミングが隣接した場合に、複数の気筒での燃料噴射弁駆動開始タイミングを同時に行うタイムチャートである。複数の異なる気筒での燃料噴射タイミングが隣接しているか否かを判定する方法として、図中で示した燃料噴射タイミング制御を行うための角度基準位置からの角度ＩＴＡＮＧＨとＡＩＴＮＧＳの値を比較すれば良い。例えば両者の差の絶対値として｜ＡＴＡＮＧＨ−ＡＴＮＧＳ｜を算出した値（角度）を時間換算して求めた値により判断すれば良い。ここで、当該時間換算は、前記高電圧復帰回路による高電圧が所望の値に復帰する因子は、内燃機関の角度ではなく時間により決定されるために、時間換算することで正確な判定を行うことが可能となる。また、燃料噴射駆動タイミングの相対角度を時間換算する方法は、一般に知られている方法（角度＝一定値×内燃機関の回転数×時間）または、テーブルによる算出しても良い。

このように、｜ＡＴＡＮＧＨ−ＡＴＮＧＳ｜の時間換算値により燃料噴射弁駆動タイミングを補正することにより、複雑な燃料噴射流量補正制御を用いることなく、安定した燃料噴射流量制御を実現することが可能となる（ここで、本発明の燃料噴射流量補正制御方法については後述する）。

図１０は、本発明に関わる燃料噴射弁を開弁させるために必要な高電圧生成回路により生成される高電圧の復帰時間の一例を示した図である。

図１０では、燃料噴射弁駆動により消費されることにより低下した高電圧電源が前記高電圧生成回路により所望の高電圧値（例えば６５Ｖ）に復帰するまでの時間の関係図を示したものである。当該復帰時間は、高電圧を生成するための電源であるバッテリ電圧と、高電圧を消費する燃料噴射弁に与えられる前記開弁電流Ｉｐにより異なる時間となる。バッテリ電圧が低い程または開弁電流Ｉｐが高い程、当該高電圧復帰時間は長くなる傾向を示す。従い、前記図９で示した前記高電圧復帰回路による高電圧が所望の値に復帰する時間は、少なくてもバッテリ電圧と電圧を消費する燃料噴射弁に与えられる前記開弁電流Ｉｐの何れか１つまたは両方のパラメータを用いて算出すれば良い。

図１１は、本発明に関わる燃料噴射量補正制御の一例を示した図である。
前記図７で示したように複数の燃料噴射弁駆動タイミングにより燃料噴射流量が変化することは、燃料噴射弁の開弁応答時間が変化することによるものであることから、燃料噴射弁駆動パルス幅による燃料噴射量補正制御は、燃料噴射弁制御の中の無効パルス幅（ここで、燃料噴射弁の制御方法として、有効パルス幅＋無効パルス幅として算出制御することは既知であり、無効パルス幅の詳細説明は必要としない）の値を補正することで精度良く燃料噴射量制御を行うことが可能である。本図では、所定の燃料圧力とした場合での当該無効パルス幅の補正の特性を示したものである。このように、複数の気筒での燃料噴射弁駆動タイミングの相対位置関係と先行して燃料噴射する燃料噴射弁と後続して燃料噴射する燃料噴射弁の燃料噴射補正量は各々異なる値で補正する必要があり、前述したように非常に複雑な燃料噴射量補正制御を行う必要がある。しかしながら、前記図８で示したように同時に複数の気筒の燃料噴射弁駆動タイミング制御を行うことで、図中に示した噴射開始同時ポイントに限定することが可能となり、シンプルで精度良い燃料噴射量制御を実現することが可能となる。ここで、便宜上本図では内燃機関の燃料圧力を一定として示したが、内燃機関の燃料圧力に応じて、当該燃料噴射量補正を行うことで、内燃機関の運転状態に応じた異なる燃料圧力状態にあっても、精度良い燃料噴射量制御が可能となる。

図１２は、本発明に関わる燃料噴射弁制御のブロック図の一例を示した図である。

ブロック１２０１では、内燃機関の運転状態及び内燃機関の燃料圧力等により要求燃料噴射タイミング（前記したＩＴＡＮＧＨ及びＩＴＡＮＧＳ）を算出する。ブロック１２０２では、前記図９で示した異なる複数の気筒の燃料噴射弁の駆動タイミングが隣接するか否かを判定し、ブロック１２０３にて該隣接したと判定された場合には、前述したように燃料ロバスト性のある方の燃料噴射タイミングを補正して、異なる気筒の燃料噴射駆動タイミングと同じ（ＩＴＡＮＧＨ＝ＩＴＡＧＮＳ）として燃料噴射弁を駆動制御する。

次に、ブロック１２０４では、内燃機関の運転状態及び内燃機関の燃料圧力等により燃料噴射弁の有効噴射パルス幅を演算する。ブロック１２０５では、前記ブロック１２０２にて求められた隣接したか異かなに基づいて、燃料噴射弁の無効パルス幅を演算、選択して前記ブロック１２０４で算出された有効パルス幅を加算して燃料噴射弁の駆動パルス幅として出力する。このように、異なる気筒の燃料噴射弁駆動タイミングが隣接することにより、燃料噴射流量特性が変化することに対し、簡単な制御構成を行うことで精度良い燃料噴射弁制御を実現することができる。

図１３は、本発明に関わる燃料噴射弁制御のフローチャートの一例を示した図である。

ブロック１３０１では、内燃機関の運転状態を求め、ブロック１３０２では前記内燃機関の運転状態に基づいて燃料噴射弁駆動タイミングＩＴＡＮＧＨ、ＩＴＡＮＧＳを算出する。ブロック１３０３では、前記図１０で示した燃料噴射弁を駆動するための高電圧の復帰時間を算出する。ブロック１３０４では、前記ブロック１３０３により算出された高電圧の復帰時間に応じて異なる気筒の燃料噴射駆動開始タイミングの隣接判定を行い、隣接と判定された場合には、ブロック１３０５により、異なる気筒の燃料噴射駆動開始タイミングを同時にするように補正を行う。ここで、同時噴射を行う際に補正する側（要求値に対し変更する側）は、燃料ロバスト性のある方を補正する。または、両方の要求噴射を各々所定の割合（例えばＩＴＡＮＧＨとＩＴＡＮＧＳの要求算出値の中間の値として同時噴射を行う等、内燃機関の燃焼に応じて設定すれば良い）で算出補正しても良い。

次にブロック１３０６では、前記図１１及び図１２で示したように、同時燃料噴射を行うことに伴う燃料噴射弁の無効パルス幅を算出して当該演算値を選択する。ブロック１３０７では、前記ブロック１３０４により補正された燃料噴射駆動タイミングと前記ブロック１３０６で算出された燃料噴射弁の無効パルス幅補正に基づいて、燃料噴射パルス出力して駆動制御を行う。

図１４は、本発明に関わる燃料噴射弁制御のフローチャートの一例を示した図である。

ここでは、前記図１３で示した方法により燃料噴射駆動タイミングを変更することで内燃機関の燃焼がロバスト性範囲内から外れる場合についての対処する制御方法を示したものであり、前記図７で複雑な制御が必要であると前述した本発明の具体的制御フローを示したものである。

ブロック１３０１からブロック１３０２については、前記図１３と同じであり説明は省略する。ブロック１４０１では、燃料噴射弁を開弁する高電圧を複数の異なる気筒で消費している期間のオーバラップ時間を算出する。ブロック１４０２では、前記オーバラップ時間と隣接した異なる気筒の燃料噴射駆動タイミングで先行して燃料噴射する燃料噴射弁と後続して燃料噴射する燃料噴射弁の各々の無効パルス幅を気筒毎に算出する。ここで、各々の無効パルス幅補正については、前記図１１で示した通りである。次にブロック１３０７では、前記ブロック１４０２にて算出された各々の燃料噴射弁に対して異なる無効パルス幅補正値を加算して、燃料噴射弁パルス出力して駆動制御を行う。

このように、燃料噴射タイミングの変更が内燃機関の燃焼要求により行えない場合においても、精度良い燃料噴射量制御を実現することが可能となる。

以上、異なる気筒の要求燃料噴射駆動開始タイミングがそれぞれ隣接した場合において、燃料噴射弁を開弁するための高電圧値状態に基づいて、燃料噴射駆動開始タイミングの補正及び燃料噴射弁の無効パルス幅を補正することにより精度良い燃料噴射流量制御方法について説明したが、次に、燃料噴射弁の無効パルス幅の補正を行わないことにより、異なる気筒の要求燃料噴射駆動開始タイミングがそれぞれ隣接した場合であっても精度良い燃料噴射流量制御を行う方法について示す。

図１５は、本発明に関わる燃料噴射パルス幅と燃料噴射弁を開弁駆動するための高電圧挙動を示した一例である。

図中の左側は、前記図５で詳細説明した異なる気筒の要求燃料噴射駆動開始タイミングがそれぞれ隣接した場合において、簡素化して示した燃料噴射弁の駆動パルス信号と高電圧値の変化を示したものであり、これにより燃料噴射弁の燃料噴射流量特性が変化することは前述した通りである。この場合において、図中の右側に示すように、異なる燃料噴射弁の駆動タイミングを高電圧の復帰時間間隔を空けることにより、燃料噴射弁の燃料流量特性は変化することなく燃料噴射を行うことが可能となる。ここで、前記高電圧の復帰時間の間隔は、前記図１０で示した通りであり、当該復帰時間相当の間隔を確保できるように図中で示した点線で示した要求燃料噴射駆動開始タイミングに対し、矢印だけ燃料噴射弁の駆動開始タイミングを補正すれば良い。ここで、当該燃料噴射弁の駆動開始タイミング補正方法においても、前記図１３で示したように補正する側（要求値に対し変更する側）は、燃料ロバスト性のある方を補正する。または、両方の要求噴射を各々所定の割合、｛例えばＩＴＡＮＧＨとＩＴＡＮＧＳの要求算出値に対し所定の割合を乗じて（または加減算して）、内燃機関の燃焼に応じて設定すれば良い｝復帰時間相当の間隔を確保するように算出補正しても良い。

ここで、異なる気筒の燃料噴射弁駆動については、当該高電圧の復帰時間の間隔を確保することが必要であり、例え異なる気筒の燃料噴射弁駆動パルス信号が重なっていた場合であっても、前記高電圧の復帰時間の間隔を確保できていれば問題ない。これは、前記した燃料噴射弁の駆動電流Ｉｈ１及びＩｈ２は比較的容量の大きいバッテリ電源から供給されることから、燃料噴射弁駆動パルス信号が重なっていても充分に駆動電流（Ｉｈ１、Ｉｈ２）を与えることが可能であることによるものであり、燃料噴射弁の駆動パルス信号に基づいて、燃料噴射弁駆動タイミングを補正する必要はない。

図１６は、本発明に関わる異なる気筒の燃料噴射駆動タイミングが隣接した場合の燃料噴射弁制御を切り替える方法を示した一例である。

異なる気筒の要求燃料噴射駆動タイミングが隣接した場合において、図中の実線は前記図１３により同時燃料噴射を行う場合の燃料噴射駆動タイミングを補正する場合の補正変化量を示したものである。前記高電圧の復帰時間に重なる範囲内から燃料噴射駆動タイミング補正が必要となり燃料噴射駆動タイミング補正が最大となり、要求燃料噴射駆動タイミングが同時となる地点で当該補正量が０となる。

図中では、先行して燃料噴射を行う気筒と後続で燃料噴射を行う気筒の何れかを燃料噴射駆動タイミング補正するかにより、図中で示したように要求燃料噴射駆動タイミングが同時の地点を中心として燃料噴射駆動タイミング補正量は線対称となる。このように、燃料噴射駆動タイミングの補正を行うことにより内燃機関の燃焼に影響を及ぼしてしまう場合には、図中で示した領域Ａ、Ｂ、Ｃとして現す。領域Ｂは、燃料噴射駆動タイミング補正を行っても、補正量が少ないことから内燃機関の燃焼に影響を及ぼさない領域とし、残りの領域Ａ、Ｃは、燃料噴射駆動タイミング補正量が大きく、内燃機関の燃焼に影響を及ぼしてしまう領域である。

一方、図中の点線は前記図１５により燃料噴射駆動タイミングを補正する（高電圧復帰時間を回避する）場合の補正変化量を示したものである。これは、図中の実線で示した補正量とは異なり、前記高電圧の復帰時間に重なる範囲内から要求燃料噴射駆動タイミングが同時となる地点で最大となり、前記同様に燃料噴射駆動タイミング補正量は線対称となる。

このように、燃料噴射駆動タイミングを補正することにより内燃機関の燃焼状態に影響を及ぼす場合においては、実線で示した補正方法（図１３で示した方法）と点線で示した補正方法（図１５で示した方法）を選択することにより、安定した内燃機関の燃焼状態を実現することが可能となる。

当該何れかの方法により、要求燃料噴射駆動タイミングを補正して変更した場合でも、内燃機関の燃焼状態に影響を及ぼさない場合においては、何れか１つの制御方法を行えば良い。

図１７は、本発明に関わる燃料噴射弁制御のフローチャートの一例を示した図である。

ブロック１３０１からブロック１３０７については、前記図１３で示した通りであり、説明が重複するため省略する。ブロック１７０１では、異なる気筒の要求燃料噴射駆動タイミングの差が所定値ＡＡ以内か否かを判定し、所定値以上と判定された場合には、ブロック１７０２にて、前記ブロック１３０３で求められた高電圧復帰時間に基づいて、所定の高電圧値に復帰するまでの時間を確保できるように、異なる気筒の燃料噴射駆動開始タイミングを変更する。この方法については、前記図１５で説明した通りである。ブロック１７０１にて、異なる気筒の要求燃料噴射駆動タイミングの差が所定値ＡＡ以内である場合には、前記図１３で示した制御方法を行う。

以上、本発明の燃料噴射制御方法について詳述したが、本発明により、内燃機関の運転状態に応じて求まる異なる気筒の要求燃料噴射弁駆動タイミングを実行するにおいて、燃料噴射量を精度良く制御することが可能となり、その結果、内燃機関の安定した空燃比制御を提供することで内燃機関の排気エミッション及び運転性悪化を回避することができる。

１ エンジン
２ ピストン
３ 吸気弁
４ 排気弁
５ 燃料噴射弁
６ 点火プラグ
７ 点火コイル
８ 水温センサ
９ ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）
１０ 吸気管
１１ 排気管
１２ 三元触媒
１３ 酸素センサ
１４ ＥＧＲ弁
１５ コレクタ
１６ クランク角度センサ
１８ ＥＧＲ通路
１９ スロットル弁
２０ ＡＦＭ
２１ 燃焼室
２２ アクセル開度センサ
２３ 燃料タンク
２４ 低圧燃料ポンプ
２５ 高圧燃料ポンプ
２６ 燃料圧力センサ
２７ 燃料噴射制御装置

Claims (6)

1. バッテリ電圧と高電圧生成回路により生成された前記バッテリ電圧よりも高い高電圧とにより、異なる気筒に設けられた複数の燃料噴射弁に駆動電流を供給し、
   １つの気筒に対し１サイクル燃焼内に複数回に分けた燃料噴射タイミングにより燃料噴射パルス信号を出力する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   所定時間内に前記複数の燃料噴射弁が駆動制御要求された場合には前記複数の燃料噴射弁による燃料噴射を異なる気筒で同時に行って、前記複数の燃料弁に対する噴射パルス幅の補正を行うことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記所定時間は、前記高電圧を燃料噴射弁の駆動により消費して低下した後、前記高電
   圧生成回路により所定電圧まで復帰するまでの復帰時間であり、
   前記復帰時間を、バッテリ電圧と前記燃料噴射弁の開弁電流Ｉｐの何れかまたは、両方
   の値により求めることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記複数の燃料噴射弁のうち、燃料噴射タイミングを変更しても内燃機関の燃焼に影響
   が少ない何れか一方の燃料噴射弁の噴射タイミングを変更、または前記内燃機関の運転状
   態に基づいて各々の燃料噴射タイミングへの要求噴射タイミングを元に所定の割合で算出
   した噴射タイミングで同時噴射させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料
   噴射制御装置。
4. 前記複数回に分けた燃料噴射タイミングに応じて前記複数の燃料弁に対する噴射パルス
   幅の補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記複数の燃料噴射弁それぞれの燃料噴射タイミングの開始時間の差と前記内燃機関の燃
   料圧力に応じて前記複数の燃料弁に対する噴射パルス幅の補正を行うことを特徴とする請
   求項４記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 前記複数の燃料噴射弁のうち、先行して燃料噴射を行う気筒の燃料噴射弁と後続して燃
   料噴射を行う気筒の燃料噴射弁とで、異なる量の噴射パルス幅補正を行うことを特徴とす
   る請求項４記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。