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WO2015151945A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置 Download PDF

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Publication number
WO2015151945A1
WO2015151945A1 PCT/JP2015/059013 JP2015059013W WO2015151945A1 WO 2015151945 A1 WO2015151945 A1 WO 2015151945A1 JP 2015059013 W JP2015059013 W JP 2015059013W WO 2015151945 A1 WO2015151945 A1 WO 2015151945A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lift
fuel
valve opening
injection
opening period
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/059013
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
助川　義寛
岡本　多加志
猿渡　匡行
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立オートモティブシステムズ株式会社 filed Critical 日立オートモティブシステムズ株式会社
Publication of WO2015151945A1 publication Critical patent/WO2015151945A1/ja

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    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/3029—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode further comprising a homogeneous charge spark-ignited mode
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
  • the present invention relates to a fuel injection device used in an internal combustion engine, an injection method for opening a valve body of a fuel injection device to a maximum lift position, and opening a valve body of a fuel injection device to an intermediate position between a valve closing position and a maximum lift position.
  • An injection method is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the minimum injection amount of the fuel injection device can be reduced, so that the dynamic range (ratio between the maximum injection amount and the minimum injection amount) of the fuel injection device can be expanded, and a downsizing supercharged engine with a large output change range, etc. This enables more precise injection control.
  • JP 2013-2400 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-231737 JP-A-9-151777
  • the injection flow rate changes depending on the fuel properties and fuel pressure.
  • the alcohol concentration and severity as the fuel properties can be estimated using the techniques disclosed in Patent Documents 2 and 3, but when the fuel properties and fuel pressure change, the injection amount becomes constant. It is necessary to correct.
  • An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can appropriately correct an injection amount with respect to fuel properties and fuel pressure in accordance with the valve opening position of the fuel injection device.
  • a full-open lift for stopping the valve body in the fully open position is performed at least once, and the valve body is set at a predetermined position between the fully closed position and the fully open position.
  • the intermediate lift is opened with respect to a positive increment of the state variable indicating the state of the fuel and the injection pulse generator for generating the full lift and the intermediate lift injection pulses so that the intermediate lift to stop is performed at least once.
  • An injection pulse correction unit that corrects the injection pulse widths of the injection pulses of the fully opened lift and the intermediate lift so that the absolute value of the increment of the valve period is larger than the absolute value of the increment of the fully opened lift; Are provided.
  • the injection amount can be appropriately corrected with respect to the fuel property and the fuel pressure in accordance with the valve opening position of the fuel injection device.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention and a diagram showing an example of the configuration of an EDU and an ECU for driving the fuel injection valve.
  • FIG. 5 is a diagram showing a relationship among an injection pulse, a drive current, and a valve body lift amount of a fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention in full open lift control.
  • FIG. 5 is a diagram showing a relationship among an injection pulse, a drive current, and a valve body lift amount of a fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention in intermediate lift control.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the injection pulse width of the fuel injection valve and the fuel injection amount according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a valve opening period of a fuel injection valve and a fuel injection amount according to the first embodiment of the present invention. It is a figure which shows the change of the specific injection quantity with respect to the viscosity of a fuel in intermediate
  • FIG. 2 is an enlarged view of a nozzle cross section of the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention. It is a figure which shows the speed distribution of the fuel in the clearance gap between a valve body and a nozzle seat surface which arises by the intermediate
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fuel injection valve 100 according to a first embodiment of the present invention, and a configuration of an EDU (drive circuit: electric drive unit) 121 and an ECU (engine control unit) 120 for driving the fuel injection valve. It is a figure which shows an example.
  • ECU 120 and EDU 121 are configured as separate parts, but ECU 120 and EDU 121 may be configured as an integral part.
  • ECU 120 takes in signals indicating the state of the engine from various sensors, and calculates an appropriate injection pulse width and injection timing according to the operating conditions of the internal combustion engine.
  • the injection pulse output from the ECU 120 is input to the EDU 121 of the fuel injection valve through the signal line 123.
  • the EDU 121 controls a voltage applied to the solenoid (coil) 105 and supplies a current.
  • the ECU 120 communicates with the EDU 121 through the communication line 122, and can switch the drive current generated by the EDU 121 depending on the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve and the operating conditions.
  • the EDU 121 can change the control constant by communication with the ECU 120, and the current waveform changes according to the control constant.
  • the fuel injection valve 100 shown in FIG. 1 is a normally closed electromagnetic valve (electromagnetic fuel injection valve). In a state where the solenoid 105 is not energized, the valve body 114 is urged by the spring 110 and the valve seat. It is in close contact with 118 and closed.
  • the mover 102 In this closed state, the mover 102 is brought into close contact with the valve body 114 by the zero spring 112, and there is a gap between the mover 102 and the magnetic core 107 with the valve body 114 closed.
  • the fuel is supplied from the upper part of the fuel injection valve, and the valve seat 118 seals the fuel.
  • the force of the spring 110 and the force of the fuel pressure act on the valve body and are pushed in the closing direction.
  • a magnetic circuit for generating an electromagnetic force for the on-off valve is configured by a nozzle holder 101, which is a cylindrical member disposed on the outer peripheral side of the magnetic core 107 and the mover 102, the magnetic core 107, the mover 102, and the housing 103. ing.
  • a current is supplied to the solenoid 105, a magnetic flux is generated in the magnetic circuit, and a magnetic attractive force is generated between the movable element 102, which is a movable part, and the magnetic core 107.
  • the mover 102 moves upward.
  • the valve body 114 moves upward together with the movable element 102 and moves until the upper end surface of the movable element 102 collides with the lower surface of the magnetic core 107.
  • the valve body 114 is separated from the valve seat 118 and the supplied fuel is injected from a plurality of injection ports 119 provided in the orifice cup 116.
  • the number of holes of the injection port 119 may be a single hole.
  • the valve element 114 is detached from the movable element and overshoots, but after a certain time, the valve element 114 is stationary on the movable element 102. To do.
  • the current supply to the solenoid 105 is cut off, the magnetic flux generated in the magnetic circuit is reduced and the magnetic attractive force is reduced.
  • valve body 114 stops after colliding with the valve seat 118, and fuel injection stops.
  • mover 102 and the valve body 114 may be integrally formed as the same member, or may be comprised by another member, and may be couple
  • FIG. 2 is a diagram showing a relationship among the injection pulse, the drive current, and the valve body lift amount of the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention in the fully open lift control.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship among the injection pulse, the drive current, and the valve body lift amount of the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention in the intermediate lift control.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the injection pulse width of the fuel injection valve and the fuel injection amount according to the first embodiment of the present invention.
  • the EDU 121 applies a high voltage to the solenoid 105 from a high voltage source that has been boosted to a voltage higher than the battery voltage. Supply is started. When the current value reaches a predetermined peak current value Ipeak, the high voltage application is stopped. After that, the voltage to be applied is made lower than 0 V, and the current value is lowered like the current 202.
  • the EDU 121 when the current value becomes smaller than the predetermined current value, the EDU 121 performs application of the battery voltage by switching and controls the current to become the predetermined current 203.
  • the EDU 121 makes the voltage applied to the solenoid 105 lower than 0 V, and further reduces the drive current value like the current 204.
  • the EDU 121 sets the voltage applied to the solenoid 105 to zero.
  • the fuel injection valve is driven by such a supply current profile.
  • the lift of the valve body 114 is started from the time when the high voltage is applied until the peak current is reached. Eventually, the valve body 114 reaches the fully opened lift amount due to the collision between the mover 102 and the magnetic core 107.
  • the valve element 114 After reaching the fully opened lift amount, the valve element 114 performs a bounce operation due to a collision between the mover 102 and the magnetic core 107. Eventually, due to the magnetic attractive force generated by the holding current by the predetermined current 203, the valve body 114 is stopped at the fully opened lift amount and is in a stable valve opening state. In addition, since the valve body 114 is comprised so that relative displacement with respect to the needle
  • the EDU 121 When an injection pulse is input to the EDU 121, the EDU 121 applies a high voltage to the solenoid 105 from a high voltage source boosted to a voltage higher than the battery voltage, and supply of current to the solenoid 105 is started.
  • the injection pulse width Ti is shorter than the predetermined pulse width, the EDU 121 lowers the voltage applied to the solenoid 105 to less than 0 V before the current value reaches the predetermined peak current value Ipeak, As in 205, the drive current value is decreased. Further, when the drive current value becomes zero, the EDU 121 sets the voltage applied to the solenoid 105 to zero.
  • the fuel injection valve is driven by such a supply current profile.
  • the lift of the valve body 114 is started by the rise of the drive current.
  • the lift of the valve body 114 starts to decrease with the decrease of the drive current, and eventually the valve is closed.
  • this is defined as intermediate lift control.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the injection pulse width Ti output from the ECU 120 and the fuel injection amount injected from the fuel injection valve 100.
  • the valve body 114 When the injection pulse width Ti is shorter than a certain time (for example, 0.1 ms), the valve body 114 does not open, so that fuel is not injected.
  • a certain time for example, 0.1 ms
  • the valve body 114 starts to lift, but the valve body 114 is closed before reaching the target lift position because the energization time of the solenoid 105 is short.
  • the injection is performed with a small lift amount (injection under intermediate lift control), and is outside the linear region 320 where the relationship between the injection pulse width and the fuel injection amount is linear in the region where the injection pulse width is large (region of full-open lift control).
  • the injection amount decreases with respect to the inserted broken line 330.
  • valve closing starts immediately after the valve element 114 reaches the fully open lift position, that is, immediately after the movable element 102 and the magnetic core (fixed core) 107 come into contact with each other.
  • the valve closing is started at a timing t23 at which the bound amount of the valve body 114 becomes maximum. Therefore, the time from the injection pulse OFF until the valve body 114 comes into contact with the valve seat 118 (hereinafter referred to as the closing delay time) decreases, and as a result, the injection amount decreases with respect to the broken line 330.
  • Point 304 is a state in which valve closing starts at timing t24 immediately after the bounce of the valve body 114 converges.
  • the injection pulse width is greater than point 304, the fuel injection amount increases as the injection pulse width increases. Increases linearly.
  • FIG. 5 shows the relationship between the valve opening period defined by the period from the lift start of the valve body 114 to the valve closing and the fuel injection amount.
  • FIG. 5 is a diagram showing a relationship between the valve opening period of the fuel injection valve and the fuel injection amount according to the first embodiment of the present invention.
  • the fuel injection amount is approximately proportional to the product of the lift amount of the valve body 114 and the valve opening period.
  • the maximum lift amount increases as the valve opening period is longer in the intermediate lift control, and the maximum lift amount is constant regardless of the valve opening period in the fully open lift control. Lift amount). For this reason, the fuel injection amount increases monotonously with the expansion of the valve opening period through the intermediate lift control and the fully open lift control.
  • the amount of fuel injected from the fuel injection valve varies depending on the viscosity (viscosity coefficient) of the fuel. If the fuel pressure and the injection period are constant, the amount of fuel injected decreases as the fuel viscosity increases. This is because the viscosity resistance of the fuel in the fuel injection valve increases due to an increase in the viscosity of the fuel.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a change in the specific injection amount with respect to the viscosity of the fuel in the intermediate lift control and the full-open lift control.
  • the specific injection amount is defined as the ratio of the reference viscosity (arbitrary) to the injection amount when the fuel pressure is constant during the valve opening period in each of the intermediate lift control and the fully open lift control.
  • the reference viscosity for example, 488 [ ⁇ Pa ⁇ s], which is the viscosity of gasoline at 300 ° K, can be used.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a decrease range of the specific injection amount with respect to an increase in the viscosity of the fuel.
  • FIG. 7A is an enlarged view of a nozzle cross section of the fuel injection valve 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7B is a diagram showing the fuel velocity distribution in the gap 502 between the valve body 114 and the nozzle seat surface 501, which is generated by the intermediate lift of the valve body 114.
  • FIG. 7C is a diagram showing the fuel velocity distribution in the gap 502 between the valve body 114 and the nozzle seat surface 501, which is generated by the fully open lift of the valve body 114.
  • the range of influence of the viscous force on the fuel flow changes depending on the size of the gap, so the intermediate lift control with a low valve lift is more viscous than the full-open lift control with a high lift.
  • the viscous resistance it is more strongly affected by the viscous resistance, and the decrease in the injection amount becomes large.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a change in the specific injection amount with respect to the fuel pressure in the intermediate lift control and the full-open lift control.
  • the specific injection amount is defined as the ratio of the reference fuel pressure (arbitrary) to the injection amount when the fuel viscosity is constant during the valve opening period in each of the intermediate lift control and the fully open lift control. For example, a predetermined value of 10 MPa can be used as the reference fuel pressure.
  • the amount of decrease in the injection amount becomes larger with respect to the decrease in fuel pressure than in the full-open lift control.
  • the speed of the fuel flowing through the gap 502 decreases, and as a result, the inertia force of the fuel decreases.
  • the speed distribution of the gap 502 is determined by the balance between the inertial force and the viscous force of the fuel. When the speed is low, the viscous force is more dominant than the inertial force, and the flow rate drop at the intermediate lift that is more strongly affected by the viscosity becomes significant.
  • FIG. 9A is a diagram showing an outline of the entire engine in the first embodiment of the present invention.
  • the piston 3 is connected to the crankshaft 18 via a connecting rod 17.
  • a crank angle sensor 19 capable of detecting the crank angle and the engine speed is installed on the crankshaft 18.
  • the cylinder block 2 is provided with a water temperature sensor 20 that detects the temperature of the cooling water.
  • the accelerator pedal 21 is provided with an accelerator opening sensor 22 that detects the amount of depression of the driver.
  • the intake pipe 5 is provided with a throttle valve 23 capable of adjusting the amount of air to be sucked, and an air flow sensor (not shown) capable of detecting the amount of air to be sucked is provided upstream thereof.
  • the exhaust pipe 6 is provided with a three-way catalyst 14, an air-fuel ratio sensor 15 is provided on the upstream side, and an O 2 sensor 16 (oxygen sensor) is provided on the downstream side.
  • a low pressure pump 26 installed in the fuel tank 25 is connected to the fuel injection valve 100 by a fuel pipe 24.
  • a high pressure pump 27 for further boosting the fuel and a fuel capable of detecting the fuel pressure are provided in the middle of the fuel pipe 24.
  • a pressure sensor 28 and a fuel temperature sensor 35 capable of detecting the fuel temperature are installed.
  • the ECU 120 temporarily stores a central processing unit (CPU) 30 that executes arithmetic processing according to a set program, a read-only memory (ROM) 31 that stores a control program and data necessary for the calculation, and a calculation result.
  • CPU central processing unit
  • ROM read-only memory
  • RAM random access memory
  • input circuit 33 for receiving signals from each sensor
  • output circuit 34 for transmitting signals to each device from the calculation results, and the like.
  • the ECU 120 performs injection timing of the fuel injector 100 based on detection values of the accelerator opening sensor 22, the coolant temperature sensor 20, the fuel pressure sensor 28, the fuel temperature sensor 35, the air-fuel ratio sensor 15, the O2 sensor 16, and the like.
  • the injection period, the ignition timing of the spark plug 4, the fuel pressure of the high-pressure pump 27, the opening of the throttle valve 23, etc. are determined, and control signals are transmitted to these devices to set the engine to predetermined operating conditions.
  • FIG. 9B is a diagram for describing the function of the ECU 120 in the first embodiment of the present invention.
  • ECU120 control apparatus
  • the injection pulse generation unit 120a performs at least one full-open lift for stopping the valve body 114 at the fully open position in one cycle of the engine, and stops the valve body 114 at a predetermined position between the fully closed position and the fully open position. Full-lift lift and intermediate lift injection pulses are generated so that the lift is performed at least once.
  • the injection pulse correction unit 120b corrects the injection pulse widths of the fully open lift and the intermediate lift injection pulses, respectively. Details of the function of the ejection pulse correction unit 120b will be described later with reference to FIGS.
  • FIG. 10 is a central sectional view of the direct injection engine according to the first embodiment of the present invention.
  • a combustion chamber is formed by the cylinder head 1, the cylinder block 2, and the piston 3 inserted into the cylinder block 2, and a spark plug 4 is provided at the upper center of the combustion chamber.
  • An intake pipe 5 and an exhaust pipe 6 are opened in the combustion chamber, and an intake valve 7 and an exhaust valve 8 for opening and closing the opening are provided.
  • a fuel injection valve 100 is provided on the intake side of the combustion chamber so that fuel can be directly injected into the combustion chamber.
  • the fuel injection valve 100 is for injecting fuel pressurized to a high pressure into a combustion chamber from a fine hole provided at the nozzle tip of the fuel injection valve 100.
  • the fuel injection valve 100 receives a command from the ECU 120 and injects fuel in a fine spray form having a Sauter average particle size (SMD) of approximately 5 to 20 ⁇ m at an arbitrary timing and injection period.
  • SMD Sauter average particle size
  • the fuel pressure of the fuel is set to an arbitrary fuel pressure value of approximately 5 to 50 MPa according to the target fuel pressure command value 124 output from the ECU 120 to the high-pressure fuel pump 27.
  • FIG. 11 shows an example of fuel injection timing and ignition timing depending on engine operating conditions.
  • FIG. 11A is a diagram illustrating an example of an injection signal and an ignition signal immediately after a cold start.
  • FIG. 11B is a diagram illustrating an example of an injection signal and an ignition signal during lean combustion operation.
  • FIG. 11C is a diagram illustrating an example of an injection signal and an ignition signal during the homogeneous combustion operation.
  • the fuel is injected into the middle stage of the intake stroke and the latter stage of the compression stroke, and the control is performed to ignite at the early stage of the expansion stroke. How to do is known. By retarding the ignition timing to the beginning of the expansion stroke, the exhaust temperature is raised and the catalyst is activated early.
  • the fuel injected later in the compression stroke forms an air-fuel mixture that is slightly richer than the theoretical mixture ratio around the spark plug, so even if the ignition timing is retarded, combustion cycle fluctuations are reduced. Stable operation is possible.
  • the injection amount is made very small in order to optimize the air-fuel mixture concentration around the spark plug and to suppress the generation of soot due to the adhesion of the fuel to the piston. good.
  • the injection in the intake stroke requires a sufficient injection amount to maintain the rotation of the engine. Therefore, as shown in FIG. 11 (A), it is preferable that the intake stroke is injected by the full-open lift control, while it is injected by the intermediate lift control at the latter stage of the compression stroke.
  • the injection amount is small and the penetration force (penetration) of the spray is smaller than that of the full-open lift control, so that the piston crown surface position is injected in the latter half of the compression stroke when it is close to the fuel injection valve. , It is possible to suppress the adhesion of the fuel piston.
  • a method is known in which the fuel is divided and injected in the intake stroke, and ignition control is performed in the later stage of the compression stroke.
  • the fuel is dispersed in time and supplied into the engine, so that the homogeneity of the air-fuel mixture is promoted.
  • the fuel injection timing is variously changed depending on the engine operating conditions.
  • the intermediate lift control and the full-open lift control are combined, the fuel viscosity changes and the injection amount is corrected.
  • it is necessary to correct the injection amount so that the ratio between the injection amount at the intermediate lift and the injection amount at the fully open lift is kept constant.
  • the ratio of the injection amount at the intermediate lift and the injection amount at the fully open lift is preliminarily adapted so that the fuel consumption, emission, output, etc. are optimized under each operating condition. Therefore, if this ratio is deviated, the mixture concentration around the spark plug becomes inappropriate and ignition cannot be performed normally, the piston adhesion increases, the emission deteriorates, or the mixture homogeneity deteriorates. There is a risk that the fuel efficiency will be reduced.
  • FIG. 12 (A) is a diagram showing the relationship between the fuel viscosity and the specific valve opening period in the first embodiment of the present invention.
  • the specific valve opening period is the ratio of the valve opening period at the viscosity to the valve opening period when the viscosity of the fuel is the reference viscosity (arbitrary). In the reference viscosity, the relative valve opening period of the intermediate lift and the fully open lift is 1.
  • FIG. 12B is a diagram showing the relationship between the fuel viscosity and the intermediate lift valve opening ratio in the first embodiment of the present invention.
  • the intermediate lift valve opening ratio is the ratio of the specific valve opening period of the intermediate lift to the specific valve opening period of the fully opened lift. Note that the intermediate lift valve opening ratio is 1 at the reference viscosity.
  • FIG. 13 is a view showing an example of a change in lift of the fuel injection valve within one cycle of the engine to which the present embodiment is applied.
  • FIG. 14 is a graph showing the correlation of fuel viscosity with respect to temperature and fuel properties. That is, FIG. 14A shows the correlation of fuel viscosity with respect to various temperatures.
  • FIG. 14B is a graph showing the correlation of fuel viscosity with alcohol concentration.
  • FIG. 14C is a diagram showing a correlation of fuel viscosity with fuel heaviness.
  • the rate of change of the specific valve opening period with respect to the fuel viscosity in the intermediate lift control (change in the specific valve open period / change in the viscosity of the fuel) is calculated.
  • the rate of change of the specific valve opening period with respect to the fuel viscosity in the fully open lift control is made larger.
  • the injection pulse correction unit 120b has a rate of change indicating the ratio of the incremental lift period of the intermediate lift to the positive increment of the fuel viscosity in one cycle of the engine (FIG. 12A), the slope of the straight line of the intermediate lift. ) Is larger than the rate of change (FIG. 12 (A), the slope of the straight line of the full-open lift) indicating the ratio of the ratio of the full-open lift ratio to the positive valve lift period in one cycle of the engine.
  • the injection pulse widths of the full-open lift and intermediate lift injection pulses are corrected.
  • intermediate lift valve opening ratio the ratio of the intermediate lift relative valve opening period to the specific valve opening period of the fully opened lift
  • the injection pulse correction unit 120b makes the intermediate lift valve opening ratio indicating the ratio of the intermediate valve specific valve opening period to the full valve lift specific valve opening period increase as the fuel viscosity increases. In addition, the injection pulse widths of the full-open lift and intermediate lift injection pulses are corrected.
  • the intermediate lift valve opening period is the sum of the valve opening periods in the intermediate lift control within one cycle of the engine, and the fully open lift valve opening period is 1 of the engine. It is the sum total of the valve opening period in the full open lift control in the cycle.
  • the injection amount is largely decreased due to the increase in the viscosity of the fuel, compared to the full-open lift control in which the valve lift of the fuel injector is high.
  • the rate of change in the specific valve opening period relative to the fuel viscosity (change in the specific valve open period / change in the viscosity of the fuel) is set to an intermediate lift compared to the full open lift control.
  • the intermediate lift valve opening ratio is increased so that the injection amount of the intermediate lift control is corrected at a higher ratio than the injection amount of the full-open lift control with respect to the change in fuel viscosity. can do.
  • the injection amount at the intermediate lift and the injection amount at the fully open lift are each appropriately corrected according to the decrease in the injection amount due to the increase in viscosity, and the ratio between the injection amount at the intermediate lift and the injection amount at the fully open lift is constant. Can be kept in.
  • Fuel viscosity has a correlation with fuel temperature and fuel composition.
  • FIG. 14 shows an example of the correlation of fuel viscosity with respect to temperature and fuel properties. Fuel viscosity increases as fuel temperature decreases. In a general internal combustion engine, the fuel temperature has a strong correlation with the engine coolant temperature or the engine lubricating oil temperature. Therefore, as shown in FIG. 14A, in addition to the fuel temperature, the cooling water temperature and the lubricating oil temperature have a correlation with the fuel viscosity.
  • the fuel viscosity has a correlation with the alcohol concentration, and the higher the alcohol concentration, the higher the fuel viscosity.
  • the fuel viscosity has a correlation with the fuel heavyness, and as shown in FIG. 14C, the higher the fuel heavyness, the higher the fuel viscosity.
  • valve opening period may be corrected using fuel temperature, cooling water temperature, lubricating oil temperature, alcohol concentration, and fuel severity instead of fuel viscosity.
  • the rate of change of the specific valve opening period with respect to the fuel temperature, the coolant temperature, or the lubricating oil temperature in the intermediate lift control may be larger than that in the full lift control.
  • the intermediate lift valve opening ratio may be increased as the fuel temperature, the cooling water temperature, or the lubricating oil temperature decreases.
  • the rate of change of the specific valve opening period with respect to the alcohol concentration in the intermediate lift control may be larger than that in the full lift control.
  • the intermediate lift valve opening ratio may be increased as the alcohol concentration increases.
  • the rate of change of the specific valve opening period with respect to the fuel severity in the intermediate lift control may be larger than that in the fully open lift control.
  • the intermediate lift valve opening ratio may be increased as the fuel heaviness increases.
  • Fuel temperature can be detected by, for example, a fuel temperature sensor provided in a high-pressure fuel pipe.
  • the coolant temperature can be detected by a water temperature sensor, and the lubricant temperature can be detected by an oil temperature sensor.
  • the alcohol concentration can be detected by providing an alcohol concentration sensor in the fuel tank.
  • the alcohol concentration can be estimated by using a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-231637. Further, the severity can be estimated by using, for example, the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-151777.
  • the injection amount can be appropriately corrected for the fuel property in accordance with the valve opening position of the fuel injection device.
  • FIG. 15 shows a method of correcting the injection amount so that the ratio of the injection amount at the intermediate lift and the injection amount at the fully open lift is kept constant with respect to the fuel pressure change. Will be described.
  • the engine system and the engine configuration are the same as those of the first embodiment of the present invention, and thus the description of the engine system and the engine configuration is omitted.
  • FIG. 15 (A) is a diagram showing the relationship between the fuel pressure and the specific valve opening period in the second embodiment of the present invention.
  • the relative valve opening period of the intermediate lift and the fully open lift is 1.
  • FIG. 15 (B) is a diagram showing the relationship between the fuel pressure and the intermediate lift valve opening ratio in the second embodiment of the present invention. Note that the intermediate lift valve opening ratio is 1 at the reference viscosity.
  • the rate of change in the specific valve opening period (change in the specific valve opening period / change in the fuel pressure) with respect to the fuel pressure in the intermediate control is calculated using the fully open lift control. Larger than the rate of change of the specific valve opening period with respect to the fuel pressure.
  • the specific valve opening period is the ratio of the valve opening period at the fuel pressure to the valve opening period when the fuel pressure is the reference fuel pressure (arbitrary).
  • the injection pulse correction unit 120b has a first rate of change indicating the ratio of the absolute value of the incremental valve opening period of the intermediate lift to the positive increment of the fuel pressure in one cycle of the engine.
  • the injection pulse widths of the full-open lift and intermediate lift injection pulses are corrected so as to be larger than the second rate of change indicating the ratio of the absolute value of the full-open lift relative valve opening period to the positive increment of the fuel pressure.
  • the intermediate lift valve opening ratio is increased as the fuel pressure is lowered. That is, the injection pulse correction unit 120b is configured such that the intermediate lift valve opening ratio indicating the ratio of the intermediate lift specific valve opening period to the full valve lift specific valve opening period in one cycle of the engine decreases as the fuel pressure increases. The injection pulse widths of the fully open lift and intermediate lift injection pulses are corrected.
  • the intermediate lift valve opening period is the sum of injection periods in the intermediate lift control within one cycle of the engine, and the fully open lift valve opening period is within one cycle of the engine. This is the sum of the injection periods in the fully open lift control.
  • the injection amount is greatly reduced due to the decrease in fuel pressure, compared with the full-open lift control in which the valve lift of the fuel injector is high.
  • the rate of change in the specific valve opening period relative to the fuel pressure (change in the specific valve opening period / change in the fuel pressure) is set to be larger than that in the fully open lift control.
  • the intermediate lift valve opening ratio is increased as the fuel pressure becomes lower, so that the injection amount of the intermediate lift control can be corrected with respect to the change in the fuel pressure at a larger ratio than the injection amount of the full open lift control.
  • the injection amount at the intermediate lift and the injection amount at the fully open lift are each corrected according to the decrease in the injection amount due to the decrease in fuel pressure, and the ratio between the injection amount at the intermediate lift and the injection amount at the fully open lift is kept constant. be able to.
  • the injection amount can be appropriately corrected with respect to the fuel pressure in accordance with the valve opening position of the fuel injection device.
  • the injection amount in the intermediate lift control is corrected excessively, and the injection amount in the intermediate lift control / the fully open lift injection amount May shift to the larger side.
  • the injection amount in the intermediate lift control is corrected to be too small, and the injection amount in the intermediate lift control / the fully open lift injection amount May shift to the smaller side.
  • the injection amount so as to keep the ratio of the injection amount at the intermediate lift and the injection amount at the fully open lift constant.
  • the engine system and the engine configuration are the same as those of the first embodiment of the present invention, and thus the description of the engine system and the engine configuration is omitted.
  • FIG. 16 is a diagram showing an isoline of the intermediate lift valve opening ratio with respect to the fuel viscosity and the fuel pressure in the third embodiment of the present invention.
  • the intermediate lift valve opening ratio is the ratio of the specific valve opening period of the intermediate lift to the specific valve opening period of the fully opened lift.
  • the intermediate lift specific opening period is defined by the ratio of the fuel concentration and the intermediate lift opening period at the fuel pressure to the intermediate lift opening period at the reference fuel viscosity and reference fuel pressure.
  • the specific valve opening period of the fully opened lift is defined by the ratio of the fuel concentration and the fully opened lift valve opening period at the fuel pressure to the fully opened lift valve opening period at the reference fuel viscosity and the reference fuel pressure.
  • the intermediate lift valve opening ratio is increased as the fuel viscosity increases and the fuel pressure decreases. Even when the fuel viscosity increases, if the fuel pressure increases at the same time, the increase in the intermediate lift valve opening ratio is made smaller than when the fuel pressure is constant. Even when the fuel pressure is lowered, if the fuel viscosity is lowered at the same time, the increase in the intermediate lift valve opening ratio is made smaller than that in the case where the fuel viscosity is constant.
  • the injection pulse correction unit 120b makes the intermediate lift valve opening ratio indicating the ratio of the intermediate valve specific valve opening period to the full valve lift specific valve opening period increase as the fuel viscosity increases.
  • the injection pulse widths of the full-open lift and intermediate lift injection pulses are corrected so as to decrease as the fuel pressure increases.
  • fuel temperature In place of the fuel viscosity, fuel temperature, cooling water temperature, lubricating oil temperature, alcohol concentration, and severity may be used as state variables indicating the state of the fuel.
  • the intermediate lift valve opening ratio may be increased as the fuel temperature, the cooling water temperature or the lubricating oil temperature decreases, or the fuel pressure decreases.
  • the intermediate lift valve opening ratio may be increased as the alcohol concentration is higher or the fuel pressure is lower.
  • the intermediate lift valve opening ratio may be increased as the fuel heaviness increases or the fuel pressure decreases.
  • the injection amount at the intermediate lift and the injection amount at the fully open lift are increased in viscosity, and the injection amount is reduced by the decrease in fuel pressure. Accordingly, the ratio is appropriately corrected, and the ratio between the injection amount at the intermediate lift and the injection amount at the fully open lift can be kept constant.
  • the injection amount can be appropriately corrected with respect to the fuel property and the fuel pressure in accordance with the valve opening position of the fuel injection device.
  • the injection pulse widths of the full-open lift and intermediate lift injection pulses are respectively corrected using the specific valve opening period or the intermediate lift valve opening ratio.
  • the injection pulse correction unit 120b has an absolute value of the increment of the intermediate lift valve opening period larger than the absolute value of the increment of the fully open lift valve opening period with respect to the positive increment of the state variable indicating the fuel state.
  • the injection pulse widths of the injection pulses of the fully open lift and the intermediate lift are corrected.
  • the present invention is not limited to this, and may be an intake pipe injection type spark ignition engine or a diesel engine (compression ignition engine). .
  • the fuel injection valve is not limited to the solenoid-driven fuel injection valve, and may be a piezo drive system, a magnetostrictive element drive system, or the like.
  • the driving direction of the valve body may be an outer opening valve method in addition to the inner opening valve method described in the present embodiment.
  • a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
  • each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit.
  • Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor.
  • Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in a storage device such as a memory or a hard disk, or a storage medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
  • control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. In practice, it can be considered that most of the configurations are connected to each other.
  • Input circuit 34 ... Output circuit 35 ...
  • Fuel temperature sensor 100 Fuel injection valve (fuel injector) 104 ... Bobbin 105 ... Solenoid 107 ... Magnetic core 109 ... Conductor 110 ... Spring 112 ... Zero spring 113 ... Rod guide 114 ... Valve body 115 ... PR guide 116 ... Orifice cup 118 ... Valve seat 119 ... Injection port 120 ... ECU 120a ... Injection pulse generation unit 120b ... Injection pulse correction unit 121 ... EDU (drive circuit) 122 ... Communication line 123 ... Signal line 124 ... Target fuel pressure command value 501 ... Nozzle seat surface 502 ... Gap between valve body and nozzle seat surface

Landscapes

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Abstract

　燃料噴射装置の弁体開弁位置に応じて、燃料性状や燃圧に対して適切に噴射量の補正をすることができる内燃機関の制御装置を提供する。内燃機関の制御装置は、噴射パルス生成部（１２０ａ）、噴射パルス補正部（１２０ｂ）を備える。噴射パルス生成部（１２０ａ）は、エンジンの１サイクルにおいて、弁体を全開位置で停止する全開リフトを少なくとも１回行うとともに、弁体を全閉位置と全開位置の間の所定位置で停止する中間リフトを少なくとも１回行うように、全開リフト及び中間リフトの噴射パルスの噴射パルスを生成する。噴射パルス補正部（１２０ｂ）は、燃料の状態を示す状態変数の正の増分に対して、中間リフトの開弁期間の増分の絶対値が全開リフトの開弁期間の増分の絶対値よりも大きくなるように、全開リフト及び中間リフトの噴射パルスの噴射パルス幅をそれぞれ補正する。

Description

内燃機関の制御装置
　本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
　内燃機関に使用される燃料噴射装置に関し、燃料噴射装置の弁体を最大リフト位置まで開弁する噴射方式と、燃料噴射装置の弁体を閉弁位置と最大リフト位置の中間位置まで開弁する噴射方式とが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　これによって、燃料噴射装置の最小噴射量を小さくできるので、燃料噴射装置のダイナミックレンジ（最大噴射量と最小噴射量との比）を広げることができ、出力変化範囲が大きなダウンサイジング過給エンジン等でより精密な噴射制御を可能としている。
　なお、燃料のアルコール濃度を推定する技術が知られている（特許文献２参照）。また、燃料の重質度を推定する技術が知られている（特許文献３参照）
特開２０１３－２４００号公報 特開２０１１－２３１６３７号公報 特開平９－１５１７７７号公報
　一般に、燃料噴射装置では、燃料性状や燃圧によって噴射流量が変化する。燃料性状としてのアルコール濃度、重質度は特許文献２及び３で開示される技術を用いて推定することができるが、燃料性状や燃圧が変化した場合には、噴射量が一定となるように補正する必要がある。
　特に、特許文献１で開示される技術のように、燃料噴射装置の弁体の開弁位置が変化する場合には、開弁位置によっても噴射量特性が変化するので、開弁位置に応じた流量補正が必要となる。しかしながら、このような従来技術においては、弁体の開弁位置に応じた流量補正が考慮されていなかった。
　このため、燃料噴射装置の開弁位置が変ると、燃料性状や燃圧に対する噴射量の補正が不正確になり、エンジンのエミッション、燃費性能、出力性能が悪化する虞がある。
　本発明の目的は、燃料噴射装置の弁体開弁位置に応じて、燃料性状や燃圧に対して適切に噴射量の補正をすることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明は、エンジンの１サイクルにおいて、弁体を全開位置で停止する全開リフトを少なくとも１回行うとともに、弁体を全閉位置と全開位置の間の所定位置で停止する中間リフトを少なくとも１回行うように、前記全開リフト及び前記中間リフトの噴射パルスを生成する噴射パルス生成部と、燃料の状態を示す状態変数の正の増分に対して、中間リフトの開弁期間の増分の絶対値が全開リフトの開弁期間の増分の絶対値よりも大きくなるように、前記前記全開リフト及び前記中間リフトの噴射パルスの噴射パルス幅をそれぞれ補正する噴射パルス補正部と、を備えるようにしたものである。
　本発明によれば、燃料噴射装置の弁体開弁位置に応じて、燃料性状や燃圧に対して適切に噴射量の補正をすることができる。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の実施形態による燃料噴射弁の縦断面図とその燃料噴射弁を駆動するためのＥＤＵ、ＥＣＵの構成の一例を示す図である。 全開リフト制御において、本発明の第1の実施形態による燃料噴射弁の噴射パルスと駆動電流と弁体リフト量との関係を示す図である。 中間リフト制御において、本発明の第1の実施形態による燃料噴射弁の噴射パルスと駆動電流と弁体リフト量との関係を示す図である。 本発明の第1の実施形態による燃料噴射弁の噴射パルス幅と燃料噴射量との関係を示す図である。 本発明の第1の実施形態による燃料噴射弁の開弁期間と燃料噴射量の関係を示す図である。 中間リフト制御と全開リフト制御における、燃料の粘度に対する比噴射量の変化を示す図である。 本発明の第1の実施形態による燃料噴射弁のノズル断面の拡大図である。 弁体の中間リフトによって生じる、弁体とノズルシート面との隙間における燃料の速度分布を示す図である。 弁体の全開リフトによって生じる、弁体とノズルシート面との隙間における燃料の速度分布を示す図である。 中間リフト制御と全開リフト制御における、燃圧に対する比噴射量の変化を示す図である。 本発明の第１の実施形態におけるエンジン全体の概略を示す図である。 本発明の第１の実施形態におけるＥＣＵ１２の機能を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態における筒内噴射エンジンの中心断面図である。 冷間始動直後の噴射信号及び点火信号の一例を示す図である。 希薄燃焼運転時の噴射信号及び点火信号の一例を示す図である。 均質燃焼運転時の噴射信号及び点火信号の一例を示す図である 本発明の第１の実施形態における燃料粘度と比開弁期間との関係を示した図である。 本発明の第１の実施形態における燃料粘度と中間リフト開弁比との関係を示した図である。 本実施形態を適用するエンジンの１サイクル内における燃料噴射弁のリフト変化の一例を示した図である。 各種温度に対する燃料粘度の相関を示した図である。 アルコール濃度に対する燃料粘度の相関を示した図である。 燃料の重質度に対する燃料粘度の相関を示した図である。 本発明の第２の実施形態における燃圧と比開弁期間との関係を示した図である。 本発明の第２の実施形態における燃圧と中間リフト開弁比との関係を示した図である。 本発明の第３の実施形態における、燃料粘度と燃圧に対する中間リフト開弁比の等値線を示した図である。
　以下、図面を用いて、本発明の第１～第３の実施形態による燃料噴射弁の構成及び動作を説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。
　（第１の実施形態）
　最初に、図１を用いて、本実施形態における燃料噴射弁（燃料インジェクタ）及びその駆動装置の構成と基本的な動作を説明する。図１は、本発明の第1の実施形態による燃料噴射弁１００の縦断面図とその燃料噴射弁を駆動するためのＥＤＵ（駆動回路：エレクトリックドライブユニット）１２１、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１２０の構成の一例を示す図である。本実施形態ではＥＣＵ１２０とＥＤＵ１２１とは別体の部品として構成されているが、ＥＣＵ１２０とＥＤＵ１２１は一体の部品として構成されてもよい。
　ＥＣＵ１２０は、エンジンの状態を示す信号を各種センサから取り込み、内燃機関の運転条件に応じて適切な噴射パルスの幅や噴射タイミングの演算を行う。ＥＣＵ１２０より出力された噴射パルスは、信号線１２３を通して燃料噴射弁のＥＤＵ１２１に入力される。ＥＤＵ１２１は、ソレノイド（コイル）１０５に印加する電圧を制御し、電流を供給する。
　ＥＣＵ１２０は、通信ライン１２２を通して、ＥＤＵ１２１と通信を行っており、燃料噴射弁に供給する燃料の圧力や運転条件によってＥＤＵ１２１によって生成する駆動電流を切替えることが可能である。ＥＤＵ１２１は、ＥＣＵ１２０との通信によって制御定数を変化できるようになっており、制御定数に応じて電流波形が変化する。
　燃料噴射弁の縦断面を用いて構成と動作について説明する。図１に示した燃料噴射弁１００は通常時閉型の電磁弁（電磁式燃料噴射弁）であり、ソレノイド１０５に通電されていない状態では、弁体１１４はスプリング１１０によって付勢され、弁座１１８に密着し閉状態となっている。
　この閉状態においては、可動子１０２は、ゼロスプリング１１２によって、弁体１１４に密着させられ、弁体１１４が閉じた状態で可動子１０２と磁気コア１０７との間に空隙を有している。燃料は燃料噴射弁の上部より供給され、弁座１１８で燃料をシールしている。閉弁時には、スプリング１１０による力および燃料圧力による力が弁体に作用し、閉方向に押されている。
　開閉弁のための電磁力を発生させる磁気回路は、磁気コア１０７と可動子１０２の外周側に配置された筒状部材であるノズルホルダ１０１、磁気コア１０７、可動子１０２、ハウジング１０３によって構成されている。ソレノイド１０５に電流が供給されると、磁気回路中に磁束が発生し、可動部品である可動子１０２と磁気コア１０７との間に磁気吸引力が発生する。
　可動子１０２に作用する磁気吸引力がスプリング１１０による荷重と、燃料圧力によって弁体に作用する力の和を超えると、可動子１０２が上方へ動く。このとき弁体１１４は可動子１０２と共に上方へ移動し、可動子１０２の上端面が磁気コア１０７の下面に衝突するまで移動する。その結果、弁体１１４が弁座１１８より離間し、供給された燃料が、オリフィスカップ１１６に設けられた複数の噴射口１１９から噴射される。なお、噴射口１１９の孔数は単孔であってもよい。
　次に、可動子１０２の上端面が磁気コア１０７の下面に衝突した後、弁体１１４は可動子から離脱し、オーバーシュートするが、一定の時間の後に弁体１１４は可動子１０２上で静止する。ソレノイド１０５への電流の供給が切れると、磁気回路中に発生していた磁束が減少し、磁気吸引力が低下する。
　磁気吸引力がスプリング１１０による荷重と、燃料圧力によって弁体１１４および可動子１０２が受ける流体力を合わせた力よりも小さくなると、可動子１０２および弁体１１４は下方へ動き、弁体１１４が弁座１１８と衝突した時点で、可動子１０２は弁体１１４から離脱する。
　一方、弁体１１４は弁座１１８と衝突した後に静止し、燃料の噴射が停止する。なお、可動子１０２と弁体１１４は同じ部材として一体成形するかもしくは、別部材で構成し溶接もしくは圧入等の方法で結合されていてもよい。可動子１０２と弁体が同じ部材である場合、ゼロスプリング１１２は無くてもよい。
　次に、燃料噴射弁を駆動する噴射パルスと駆動電流（励磁電流）と弁体変位量（弁体リフト量）との関係（図２、図３）、及び噴射パルス幅と燃料噴射量との関係（図４）を説明する。
　図２は、全開リフト制御において、本発明の第1の実施形態による燃料噴射弁の噴射パルスと駆動電流と弁体リフト量との関係を示す図である。図３は、中間リフト制御において、本発明の第1の実施形態による燃料噴射弁の噴射パルスと駆動電流と弁体リフト量との関係を示す図である。図４は、本発明の第1の実施形態による燃料噴射弁の噴射パルス幅と燃料噴射量との関係を示す図である。
　最初に、ＥＤＵ１２１に入力される噴射パルス幅Ｔｉが所定のパルス幅（例えば、0.3ms）よりも長い場合の噴射パルスと駆動電流（励磁電流）と弁体変位量（弁体挙動）との関係を、図２を用いて説明する。
　図２（Ａ）に示すように、ＥＤＵ１２１に噴射パルスが入力されると、ＥＤＵ１２１はバッテリ電圧よりも高い電圧に昇圧された高電圧源からソレノイド１０５に高電圧を印加し、ソレノイド１０５に電流の供給が開始される。電流値が、予め定められたピーク電流値Ｉｐｅａｋに到達すると、高電圧印加を停止する。その後、印加する電圧を０Ｖよりも低くし、電流２０２のように電流値を低下させる。
　図２（Ｂ）に示すように、電流値が所定の電流値より小さくなると、ＥＤＵ１２１はバッテリ電圧の印加をスイッチングによって行い、所定の電流２０３になるように制御する。噴射パルスがゼロになると、ＥＤＵ１２１はソレノイド１０５に印加する電圧を０Ｖよりも低くし、電流２０４のように駆動電流値をさらに低下させる。やがて駆動電流値がゼロになるとＥＤＵ１２１はソレノイド１０５に印加する電圧をゼロとする。
　このような供給電流のプロファイルにより、燃料噴射弁は駆動される。高電圧の印加からピーク電流に到達するまでの間に弁体１１４のリフトが開始され、やがて可動子１０２と磁気コア１０７との衝突により弁体１１４は全開リフト量に到達する。
　図２（Ｃ）に示すように、全開リフト量到達後は、可動子１０２と磁気コア１０７との衝突により、弁体１１４がバウンド動作を行う。やがて所定の電流２０３による保持電流が生成する磁気吸引力によって、弁体１１４は全開リフト量で静止し、安定した開弁状態となる。なお、弁体１１４は可動子１０２に対して相対変位可能に構成されているため、全開リフト量を超えて変位している。
　その後、駆動電流の低下によって弁体１１４のリフトが低下し、やがて閉弁状態となる。燃料噴射弁のこのような制御においては、弁体１１４の最大リフト量は全開リフト量にまで到達するため、これを全開リフト制御と定義する。
　次に、ＥＤＵ１２１に入力される噴射パルス幅Ｔｉが所定のパルス幅（例えば、0.3ms）よりも短い場合の噴射パルスと駆動電流と弁体変位量との関係を、図３を用いて説明する。
　ＥＤＵ１２１に噴射パルスが入力されると、ＥＤＵ１２１はバッテリ電圧よりも高い電圧に昇圧された高電圧源からソレノイド１０５に高電圧を印加し、ソレノイド１０５に電流の供給が開始される。噴射パルス幅Ｔｉが所定のパルス幅よりも短い場合には、電流値が、予め定められたピーク電流値Ｉｐｅａｋに到達する前に、ＥＤＵ１２１はソレノイド１０５に印加する電圧を０Ｖよりも低くし、電流２０５のように駆動電流値を低下させる。さらに駆動電流値がゼロになるとＥＤＵ１２１はソレノイド１０５に印加する電圧をゼロとする。
　このような供給電流のプロファイルにより、燃料噴射弁は駆動される。駆動電流の立ち上がりによって弁体１１４のリフトが開始される。しかし、可動子１０２と磁気コア１０７とが衝突する前に、駆動電流の低下に伴い弁体１１４のリフトの低下が始まり、やがて閉弁状態となる。燃料噴射弁のこのような制御においては、弁体１１４の最大リフト量は全開リフト量に到達しないため、これを中間リフト制御と定義する。
　なお、中間リフト制御においては、図３の点線で示したように、噴射パルス幅が長くなると駆動電流の低下に伴う弁体１１４のリフトの低下のタイミングが遅くなり、最大リフト量が大きくなる。
　次に、噴射パルス幅Ｔｉと燃料噴射量との関係について説明する。図４は、ＥＣＵ１２０より出力された噴射パルス幅Ｔｉと、燃料噴射弁１００から噴射される燃料噴射量の関係を示した図である。
　噴射パルス幅Ｔｉが一定の時間（例えば、0.1ms）よりも短い場合には、弁体１１４は開弁しないため、燃料は噴射されない。
　噴射パルス幅が短い、例えば、点３０１のような条件では、弁体１１４はリフトを開始するが、ソレノイド１０５に通電される時間が短いために弁体１１４が目標リフト位置に達する前に閉弁を開始する。そのため、小さいリフト量での噴射（中間リフト制御での噴射）となり、噴射パルス幅が大きい領域（全開リフト制御の領域）で噴射パルス幅と燃料噴射量の関係が線形となる直線領域３２０から外挿される破線３３０に対して噴射量は少なくなる。
　点３０２のパルス幅では、弁体１１４が全開リフト位置に達した直後すなわち、可動子１０２と磁気コア（固定コア）１０７が接触した直後に閉弁を開始する。
　点３０３の噴射パルス幅では、弁体１１４のバウンド量が最大となるタイミングｔ２３において閉弁を開始する。そのため、噴射パルスＯＦＦから弁体１１４が弁座１１８と接触するまでの時間（以降、閉じ遅れ時間と称する）が小さくなり、その結果噴射量は破線３３０に対して少なくなっている。
　点３０４は、弁体１１４のバウンドが収束した直後のタイミングｔ２４に閉弁を開始するような状態であり、点３０４より大きい噴射パルス幅では、噴射パルス幅の増加に応じて燃料の噴射量が線形的に増加する。
　次に、弁体１１４のリフト開始から閉弁までの期間で定義される開弁期間と燃料噴射量の関係を図５に示す。図５は、本発明の第1の実施形態による燃料噴射弁の開弁期間と燃料噴射量の関係を示す図である。
　燃料噴射量は弁体１１４のリフト量と開弁期間の積にほぼ比例する。本発明の第１の実施形態における燃料噴射弁１００においては、中間リフト制御では開弁期間が長いほど最大リフト量は増加し、全開リフト制御では開弁期間に関わらず最大リフト量は一定（全開リフト量）となる。このため燃料噴射量は中間リフト制御、全開リフト制御を通じて、開弁期間の拡大に対して単調に増加する。
　燃料噴射弁から噴射される燃料量は、燃料の粘度（粘性係数）によって変化し、燃圧と噴射期間が一定であれば、燃料の粘度が大きいほど噴射量が少なくなる。これは燃料の粘性増加によって、燃料噴射弁内の燃料の粘性抵抗が大きくなるためである。
　更に燃料噴射弁を中間リフト制御と全開リフト制御で使用する場合には、双方において燃料の粘度変化に対する噴射量変化の感度が異なる。本願の発明者はこのような自然法則を発見し、本実施形態による燃料噴射弁１００を発明したものである。図６は、中間リフト制御と全開リフト制御における、燃料の粘度に対する比噴射量の変化を示す図である。　
　ここで、比噴射量とは、中間リフト制御と全開リフト制御のそれぞれにおいて、開弁期間、燃圧を一定にした場合の、基準粘度（任意）の噴射量に対する比として定義している。なお、基準粘度として、例えば、300°Kにおけるガソリンの粘度である488[μPa・s]を用いることができる。
　図６に示されるように、中間リフト制御では全開リフト制御に比べて、燃料の粘性増加に対して比噴射量の減少幅が大きくなる。この理由を、図７を用いて説明する。図７は、燃料の粘性増加に対する比噴射量の減少幅を説明するための図である。
　図７（Ａ）は、本発明の第1の実施形態による燃料噴射弁１００のノズル断面の拡大図である。図７（Ｂ）は、弁体１１４の中間リフトによって生じる、弁体１１４とノズルシート面５０１との隙間５０２における燃料の速度分布を示す図である。図７（Ｃ）は、弁体１１４の全開リフトによって生じる、弁体１１４とノズルシート面５０１との隙間５０２における燃料の速度分布を示す図である。
　中間リフト制御の場合には、図７（Ｂ）に示すように、弁体１１４のリフト量が小さいため隙間５０２が狭く、放物型の速度分布となる。粘性力が隙間の流れ全体に強く働くため、粘性が変化すると隙間速度の最大値Vmaxが変り、隙間を通過する燃料流量が大きく変化する。
　一方、全開リフト制御の場合には、図７（Ｃ）に示すように、弁体１１４のリフト量が大きいため隙間５０２が広く、略台形型の速度分布となる。粘性力は、弁体１１４の表面とシート面５０１の近くのみ強く働くため、粘性が変化しても隙間速度の最大値Vmaxは殆ど変らず、隙間を通過する燃料流量の変化は小さい。
　このように隙間の大きさによって、粘性力が燃料の流れに及ぼす影響範囲が変るため、弁体のリフト量が低い中間リフト制御は弁体のリフト量が高い全開リフト制御に比べ、粘性増大に対してより強く粘性抵抗の影響を受け、噴射量の低下が大きくなる。
　また、中間リフト制御と全開リフト制御では燃圧に対する噴射量の感度が異なる。図８は、中間リフト制御と全開リフト制御における、燃圧に対する比噴射量の変化を示す図である。ここで比噴射量は、中間リフト制御と全開リフト制御のそれぞれにおいて、開弁期間、燃料粘度を一定にした場合の、基準燃圧（任意）の噴射量に対する比で定義している。なお、基準燃圧として、例えば、所定値10MPaを用いることができる。
　図８に示されるように、中間リフト制御では全開リフト制御に比べて、燃圧低下に対して噴射量の減少幅が大きくなる。燃圧が下がると隙間５０２を流れる燃料の速度が下がり、この結果燃料の慣性力が低下する。隙間５０２の速度分布は、燃料の慣性力と粘性力とのバランスで決まる。速度が低いと慣性力よりも粘性力が速度分布に対して支配的となり、粘性の影響をより強く受ける中間リフトでの流量低下が顕著となる。
　次に、本発明の第１の実施形態によるエンジンシステム、エンジン構成を図９、図１０を用いて説明する。
　図９（Ａ）は、本発明の第１の実施形態におけるエンジン全体の概略を示す図である。ピストン３はコンロッド１７を介してクランク軸１８と連結されている。クランク軸１８にはクランク角度とエンジン回転数を検出可能なクランク角センサ１９が設置されている。シリンダブロック２には冷却水の温度を検出する水温センサ２０が設置されている。アクセルペダル２１には運転者の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ２２を備えている。
　吸気管５には吸入する空気量を調節可能な絞り弁２３が設けられており、その上流には吸入する空気量を検出可能なエアフローセンサ（図示しない）が設けられている。排気管６には三元触媒１４を備えており、その上流側には空燃比センサ１５を、下流にはＯ２センサ１６（酸素センサ）が設けられている。
　燃料噴射弁１００には燃料配管２４によって燃料タンク２５内に設置された低圧ポンプ２６が接続されており、燃料配管２４の途中には燃料を更に昇圧する高圧ポンプ２７と燃料圧力を検出可能な燃料圧力センサ２８、燃料温度を検出可能な燃料温度センサ３５が設置されている。
　ＥＣＵ１２０は、設定されたプログラムに従って演算処理を実行する中央処理装置（ＣＰＵ）３０、制御プログラムや演算に必要なデータを記憶しているリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）３１、演算結果を一時的に格納するためのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３２と、各センサからの信号を受信する入力回路３３、演算結果から各装置に信号を送信する出力回路３４等で構成されている。
　ＥＣＵ１２０は、アクセル開度センサ２２、冷却水温センサ２０、燃料圧力センサ２８、燃料温度センサ３５、空燃比センサ１５、Ｏ２センサ１６など、各センサの検出値を基に、燃料インジェクタ１００の噴射タイミング、噴射期間、点火プラグ４の点火タイミング、高圧ポンプ２７の燃圧、スロットル弁２３の開度等を決定し、これら各装置に制御信号を送信し、エンジンを所定の運転条件に設定する。
　次に、図９（Ｂ）を用いて、ＥＣＵ１２０の機能を説明する。図９（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態におけるＥＣＵ１２０の機能を説明するための図である。
　ＥＣＵ１２０（制御装置）は、噴射パルス生成部１２０ａ、噴射パルス補正部１２０ｂを備える。
　噴射パルス生成部１２０ａは、エンジンの１サイクルにおいて、弁体１１４を全開位置で停止する全開リフトを少なくとも１回行うとともに、弁体１１４を全閉位置と全開位置の間の所定位置で停止する中間リフトを少なくとも１回行うように、全開リフト及び中間リフトの噴射パルスを生成する。
　噴射パルス補正部１２０ｂは、全開リフト及び前記中間リフトの噴射パルスの噴射パルス幅をそれぞれ補正する。噴射パルス補正部１２０ｂの機能の詳細は、図１２及び図１５を用いて、後述する。
　次に、本発明の第１の実施形態における筒内噴射エンジンの構成を図１０に示す。図１０は、本発明の第１の実施形態における筒内噴射エンジンの中心断面図である。
　シリンダヘッド１とシリンダブロック２、そしてシリンダブロック２に挿入されたピストン３により燃焼室が形成され、燃焼室の中心上部に点火プラグ４が設けられている。燃焼室に吸気管５と排気管６がそれぞれ開口しており、開口部を開閉する吸気弁７と排気弁８が設けられている。燃焼室の吸気側には燃焼室に直接燃料が噴射できるように燃料噴射弁１００が設けられている。
　燃料噴射弁１００は、高圧に加圧された燃料を燃料噴射弁１００のノズル先端に設けた微細な孔から燃料を燃焼室に噴射するものである。燃料噴射弁１００はＥＣＵ１２０からの指令を受けて、任意のタイミングと噴射期間で、ザウター平均粒径（ＳＭＤ）が概ね５～２０μｍの微細な噴霧形態で燃料を噴射する。
　燃料の燃圧はＥＣＵ１２０から高圧燃料ポンプ２７に出力される目標燃圧指令値１２４によって概ね５から５０ＭＰａの間の任意の燃圧値に設定される。
　本実施形態において、燃料を噴射するタイミングは、エンジンの運転条件により種々変更される。図１１には、エンジンの運転条件による燃料噴射タイミング、点火タイミングの例を示している。図１１（Ａ）は、冷間始動直後の噴射信号及び点火信号の一例を示す図である。図１１（Ｂ）は、希薄燃焼運転時の噴射信号及び点火信号の一例を示す図である。図１１（Ｃ）は、均質燃焼運転時の噴射信号及び点火信号の一例を示す図である。
　例えば、エンジンの冷間始動直後は三元触媒１４を早期に活性化させる必要があるため、吸気行程の中期と圧縮行程の後期に分割して燃料を噴射し、膨張行程の初期に点火する制御する方法が知られている。点火時期を膨張行程の初期にまで遅角化することで、排気温度を上昇させ、触媒の早期活性化を図る。
　圧縮行程の後期に噴射された燃料によって、点火プラグ周りに理論混合比よりも僅かに燃料リッチな混合気が形成されるため、点火時期を遅角化しても、燃焼のサイクル変動が少なくなり、安定な運転が可能となる。このような噴射形態においては、圧縮行程後期の噴射は、点火プラグ周りの混合気濃度を適正化するため、また、燃料のピストン付着による煤発生を抑制するため、噴射量を微量にするのが良い。
　一方、吸気行程の噴射はエンジンの回転を維持するための充分な噴射量が必要とされる。従って、図１１（Ａ）に示すように、吸気行程は全開リフト制御により噴射し、一方、圧縮行程の後期では中間リフト制御により噴射するのが好ましい。
　例えば、エンジンを希薄燃焼で運転する場合には、圧縮行程の中期から後期にかけて分割して噴射し、最後段の噴射後の圧縮行程内で点火制御する方法が知られている。圧縮行程の後期で燃料を噴射することで、点火プラグ周りの混合気は理論混合比もしくは理論混合比よりも僅かに燃料リッチで、その外側の混合気は理論混合比よりも燃料希薄な、所謂成層混合気が形成される。
　このような噴射形態においては、点火プラグ周りの混合気濃度を適正化するため、また、燃料のピストン付着による煤発生を抑制するため、後段の噴射量を抑制する必要がある。そこで、例えば、図１１（Ｂ）に示すように、圧縮行程中期では全開リフト制御、その後の噴射では中間リフト制御とすることが望ましい。
　中間リフト制御では、噴射量が微少となると共に、噴霧の貫徹力（ペネトレーション）が全開リフト制御に比べて小さくなるので、ピストン冠面位置が燃料噴射弁から近くなる圧縮行程後期に噴射する場合の、燃料のピストン付着を抑制できる。
　例えば、エンジンを均質燃焼で運転する場合には、吸気行程内で分割して噴射し、圧縮行程の後期で点火制御する方法が知られている。吸気行程内で分割して噴射することで、燃料が時間的に分散してエンジン内に供給されるため、混合気の均質性が促進される。
　このような噴射形態においては、図１１（Ｃ）に示すように、吸気行程の初期において
はピストン冠面位置が燃料噴射弁から近いため、ピストンへの燃料付着を抑制するために
、中間リフト制御を用いるのが好ましい。
　上記のように燃料を噴射するタイミングは、エンジンの運転条件により種々変更されるものであるが、中間リフト制御と全開リフト制御が組み合わされた場合において、燃料の粘度が変化して噴射量を補正する場合には、中間リフトでの噴射量と全開リフトでの噴射量との比が一定に保たれるように噴射量を補正する必要がある。
　中間リフトでの噴射量と全開リフトでの噴射量との比は、予め各運転条件において燃費、エミッション、出力等が最適になるように適合させたものである。従って、この比がずれると、点火プラグ周りの混合気濃度が不適切になり正常に点火できなくなったり、ピストン付着が増加してエミッションが悪化したり、混合気の均質性が悪化して出力・燃費性能が低下したりする虞がある。
　そこで、燃料の粘度変化に対して、中間リフトでの噴射量と全開リフトでの噴射量との比を一定に保つように噴射量を補正する方法を図１２～図１４を用いて説明する。
　図１２（Ａ）は、本発明の第１の実施形態における燃料粘度と比開弁期間との関係を示した図である。ここで、比開弁期間とは、燃料の粘度が基準粘度（任意）のときの開弁期間に対する当該粘度での開弁期間の比である。なお、基準粘度において、中間リフト及び全開リフトの比開弁期間は、１である。
　図１２（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態における燃料粘度と中間リフト開弁比との関係を示した図である。ここで、中間リフト開弁比は、全開リフトの比開弁期間に対する中間リフトの比開弁期間の比である。なお、基準粘度において、中間リフト開弁比は、１である。
　また、図１３は、本実施形態を適用するエンジンの１サイクル内における燃料噴射弁のリフト変化の一例を示した図である。
　また、図１４は、温度、燃料性状に対する燃料粘度の相関を示した図である。すなわち、図１４（Ａ）は、各種温度に対する燃料粘度の相関を示した図である。図１４（Ｂ）は、アルコール濃度に対する燃料粘度の相関を示した図である。図１４（Ｃ）は、燃料の重質度に対する燃料粘度の相関を示した図である。
　本発明の第１の実施形態においては、図１２（Ａ）に示すように、中間リフト制御における燃料粘度に対する比開弁期間の変化率（比開弁期間の変化/燃料の粘度の変化）を、全開リフト制御における燃料粘度に対する比開弁期間の変化率よりも大きくする。
　すなわち、噴射パルス補正部１２０ｂは、エンジンの１サイクルにおいて、燃料粘度の正の増分に対する中間リフトの比開弁期間の増分の比を示す変化率（図１２（Ａ）、中間リフトの直線の傾き）が、エンジンの１サイクルにおいて、燃料粘度の正の増分に対する全開リフトの比開弁期間の増分の比を示す変化率（図１２（Ａ）、全開リフトの直線の傾き）よりも大きくなるように、全開リフト及び中間リフトの噴射パルスの噴射パルス幅をそれぞれ補正する。
　または、図１２（Ｂ）に示すように、燃料の粘度が大きくなるほど、全開リフトの比開弁期間に対する中間リフトの比開弁期間の比（以下、中間リフト開弁比と略す）を大きくする。
　すなわち、噴射パルス補正部１２０ｂは、エンジンの１サイクルにおいて、全開リフトの比開弁期間に対する中間リフトの比開弁期間の比を示す中間リフト開弁比が、燃料粘度が大きくなるにつれて大きくなるように、全開リフト及び中間リフトの噴射パルスの噴射パルス幅をそれぞれ補正する。
　ここで、中間リフト開弁期間とは、図１３の例で示すように、エンジンの１サイクル内における中間リフト制御での開弁期間の総和であり、全開リフト開弁期間とは、エンジンの１サイクル内における全開リフト制御での開弁期間の総和である。
　前述のように、燃料噴射弁の弁体リフトが低い中間リフト制御では、燃料噴射弁の弁体リフトが高い全開リフト制御に比べて、燃料の粘性増加による噴射量の低下が大きい。　
　従って、本発明の第１の実施形態に示されるように、燃料粘度に対する比開弁期間の変化率（比開弁期間の変化/燃料の粘度の変化）を、全開リフト制御に比べて中間リフト制御を大きくする、または燃料の粘性が大きくなるほど、中間リフト開弁比を大きくすることによって、燃料の粘性変化に対して中間リフト制御の噴射量を全開リフト制御の噴射量よりも大きな割合で補正することができる。
　これによって中間リフトでの噴射量、全開リフトでの噴射量それぞれが粘性増加による噴射量減少分に応じて適正に補正され、中間リフトでの噴射量と全開リフトでの噴射量との比を一定に保つことができる。
　燃料の粘度は、燃料温度や燃料組成に相関がある。図１４に温度、燃料性状に対する燃料粘度の相関の例を示す。燃料粘度は燃料温度が下がると増加する。一般的な内燃機関では燃料温度はエンジン冷却水温度、またはエンジン潤滑油温度と強い相関がある。従って、図１４（Ａ）に示すように、燃料温度に加えて、冷却水温度、潤滑油温度も燃料粘度に対して相関をもつ。
　また、ガソリンとアルコールの混合燃料においては、図１４（Ｂ）に示すように、燃料粘度はアルコール濃度に相関があり、アルコール濃度が高いほど燃料粘度は高くなる。　
　更に燃料粘度は燃料の重質度に相関があり、図１４（Ｃ）に示すように、燃料の重質度が高いほど燃料粘度は高くなる。
　これらの相関から、本発明においては、燃料粘度の代わりに、燃料温度、冷却水温度、潤滑油温度、アルコール濃度、燃料重質度を用いて、開弁期間を補正するようにしても良い。
　例えば、中間リフト制御における燃料温度、または、冷却水温度、または潤滑油温度に対する比開弁期間の変化率を、全開リフト制御に比べて大きくしてもよい。または、燃料温度、または、冷却水温度、または潤滑油温度が低くなるほど、中間リフト開弁比を大きくしても良い。
　例えば、中間リフト制御におけるアルコール濃度に対する比開弁期間の変化率を、全開リフト制御に比べて大きくしてもよい。または、アルコール濃度が高くなるほど、中間リフト開弁比を大きくしても良い。
　例えば、中間リフト制御における燃料重質度に対する比開弁期間の変化率を、全開リフト制御に比べて大きくしてもよい。または、燃料重質度が高くなるほど、中間リフト開弁比を大きくしても良い。
　燃料温度は、例えば、高圧燃料配管に設けた燃温センサにより検出することができる。また冷却水温度は水温センサ、潤滑油温度は油温センサによりそれぞれ検出できる。アルコール濃度は、燃料タンク内にアルコール濃度センサを設けて検出することができる。または、例えば、特開２０１１－２３１６３７号公報に記載された技術などを用いることによってアルコール濃度を推定することができる。さらに重質度については、例えば、特開平９－１５１７７７号公報に記載された技術などを用いることによって推定することができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、燃料噴射装置の弁体開弁位置に応じて、燃料性状に対して適切に噴射量の補正をすることができる。
　（第２の実施形態）
　中間リフト制御と全開リフト制御が組み合わされた場合において、燃圧が変化して噴射量を補正する場合には、中間リフトでの噴射量と全開リフトでの噴射量との比が一定に保たれるように噴射量を補正する必要がある。そこで、本発明の第２の実施形態によって、燃圧変化に対して、中間リフトでの噴射量と全開リフトでの噴射量との比を一定に保つように噴射量を補正する方法を、図１５を用いて説明する。
　なお、本発明の第２の実施形態において、エンジンシステム、エンジン構成は本発明の第１の実施形態と同じであるので、エンジンシステム、エンジン構成に関する説明は省略する。
　図１５（Ａ）は、本発明の第２の実施形態における燃圧と比開弁期間との関係を示した図である。なお、基準粘度において、中間リフト及び全開リフトの比開弁期間は、１である。
　図１５（Ｂ）は、本発明の第２の実施形態における燃圧と中間リフト開弁比との関係を示した図である。なお、基準粘度において、中間リフト開弁比は、１である。
　本発明の第２の実施形態においては、図１５（Ａ）に示すように、中間制御における燃圧に対する比開弁期間の変化率（比開弁期間の変化/燃圧の変化）を、全開リフト制御における燃圧に対する比開弁期間の変化率よりも大きくする。ここで、比開弁期間とは、燃圧が基準燃圧（任意）のときの開弁期間に対する当該燃圧での開弁期間の比である。
　すなわち、噴射パルス補正部１２０ｂは、エンジンの１サイクルにおいて、燃圧の正の増分に対する中間リフトの比開弁期間の増分の絶対値の比を示す第１の変化率が、エンジンの１サイクルにおいて、燃圧の正の増分に対する全開リフトの比開弁期間の増分の絶対値の比を示す第２の変化率よりも大きくなるように、全開リフト及び中間リフトの噴射パルスの噴射パルス幅を補正する。
　または、図１５（Ｂ）に示すように、燃圧が低くなるほど、中間リフト開弁比を大きくする。すなわち、噴射パルス補正部１２０ｂは、エンジンの１サイクルにおいて、全開リフトの比開弁期間に対する中間リフトの比開弁期間の比を示す中間リフト開弁比が、燃圧が大きくなるにつれて小さくなるように、全開リフト及び中間リフトの噴射パルスの噴射パルス幅をそれぞれ補正する。
　また中間リフト開弁期間とは、図１３の例で示すように、エンジンの１サイクル内における中間リフト制御での噴射期間の総和であり、全開リフト開弁期間とは、エンジンの１サイクル内における全開リフト制御での噴射期間の総和である。
　前述のように、燃料噴射弁の弁体リフトが低い中間リフト制御では、燃料噴射弁の弁体リフトが高い全開リフト制御に比べて、燃圧低下による噴射量の低下が大きい。
　従って、本発明の第２の実施形態に示されるように、燃圧に対する比開弁期間の変化率（比開弁期間の変化/燃圧の変化）を、全開リフト制御に比べて中間リフト制御を大きくする、または、燃圧が低くなるほど、中間リフト開弁比を大きくすることによって、燃圧変化に対して中間リフト制御の噴射量を全開リフト制御の噴射量よりも大きな割合で補正することができる。
　これによって中間リフトでの噴射量、全開リフトでの噴射量それぞれが燃圧低下による噴射量減少分に応じて補正され、中間リフトでの噴射量と全開リフトでの噴射量との比を一定に保つことができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、燃料噴射装置の弁体開弁位置に応じて、燃圧に対して適切に噴射量の補正をすることができる。
　（第３の実施形態）
　実際のエンジンにおいては、燃料の粘度、燃圧の双方が同時に変化することが考えられる。この場合、燃料粘度または燃圧のみに基づいて噴射量を補正すると、中間リフト制御の噴射量と全開リフト噴射量の比がずれる虞がある。
　例えば、燃料粘度の補正だけを行っている場合に、燃料粘度が大きくなり、かつ燃圧が高くなると、中間リフト制御での噴射量を過大に補正し、中間リフト制御の噴射量/全開リフト噴射量が大きい側にずれる虞がある。また例えば、燃圧の補正だけを行っている場合に、燃料粘度が大きくなり、かつ燃圧が高くなると、中間リフト制御での噴射量を過小に補正し、中間リフト制御の噴射量/全開リフト噴射量が小さい側にずれる虞がある。
　そこで、本発明の第３の実施形態によって、燃料の粘度、燃圧の双方が同時に変化する場合において、中間リフトでの噴射量と全開リフトでの噴射量との比を一定に保つように噴射量を補正する方法について、図１６を用いて説明する。
　なお、本発明の第３の実施形態において、エンジンシステム、エンジン構成は本発明の第１の実施形態と同じであるので、エンジンシステム、エンジン構成に関する説明は省略する。
　図１６は、本発明の第３の実施形態における、燃料粘度と燃圧に対する中間リフト開弁比の等値線を示した図である。ここで、中間リフト開弁比は、全開リフトの比開弁期間に対する中間リフトの比開弁期間の比である。また、中間リフトの比開弁期間は、基準燃料粘度、基準燃圧における中間リフト開弁期間に対する、当該燃料濃度、当該燃圧における中間リフト開弁期間の比で定義される。更に全開リフトの比開弁期間は、基準燃料粘度、基準燃圧における全開リフト開弁期間に対する、当該燃料濃度、当該燃圧における全開リフト開弁期間の比で定義される。
　本発明の第３の実施形態では、燃料粘度が増加しかつ燃圧が低下するほど、中間リフト開弁比を大きくする。燃料粘度が大きくなった場合でも、同時に燃圧が高くなる場合には、中間リフト開弁比の増加は、燃圧が一定の場合に比べて小さくする。また、燃圧が低くなった場合でも、同時に燃料粘度が低くなった場合には、中間リフト開弁比の増加は、燃料粘度が一定の場合に比べて小さくする。
　すなわち、噴射パルス補正部１２０ｂは、エンジンの１サイクルにおいて、全開リフト
の比開弁期間に対する中間リフトの比開弁期間の比を示す中間リフト開弁比が、燃料粘度
が大きくなるにつれて大きくなるように、かつ、燃圧が大きくなるにつれて小さくなるよ
うに、全開リフト及び中間リフトの噴射パルスの噴射パルス幅をそれぞれ補正する。
　なお、燃料粘度の代わりに、燃料温度、冷却水温度、潤滑油温度、アルコール濃度、重質度を燃料の状態を示す状態変数として用いても良い。
　例えば、燃料温度または冷却水温度または潤滑油温度が低下するほど、または燃圧が低下するほど、中間リフト開弁比を大きくしても良い。
　例えば、アルコール濃度が高いほど、または燃圧が低下するほど、中間リフト開弁比を大きくしても良い。
　例えば、燃料重質度が高いほど、または燃圧が低下するほど、中間リフト開弁比を大きくしても良い。
　本実施形態によれば、燃料の粘度、燃圧の双方が同時に変化する場合においても、中間リフトでの噴射量、全開リフトでの噴射量それぞれが粘性増加、かつ、燃圧低下による噴射量減少分に応じて適正に補正され、中間リフトでの噴射量と全開リフトでの噴射量との比を一定に保つことができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、燃料噴射装置の弁体開弁位置に応じて、燃料性状や燃圧に対して適切に噴射量の補正をすることができる。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
　上記実施形態では、比開弁期間又は中間リフト開弁比を用いて、全開リフト及び中間リフトの噴射パルスの噴射パルス幅をそれぞれ補正しているが、次のようにしてもよい。すなわち、噴射パルス補正部１２０ｂは、燃料の状態を示す状態変数の正の増分に対して、中間リフトの開弁期間の増分の絶対値が全開リフトの開弁期間の増分の絶対値よりも大きくなるように、前記前記全開リフト及び前記中間リフトの噴射パルスの噴射パルス幅をそれぞれ補正する。
　上記においては筒内噴射式火花点火エンジンでの実施例を示したが、本発明はこれに限定したものではなく、吸気管噴射式火花点火エンジンやディーゼルエンジン（圧縮着火エンジン）であってもよい。
　また、燃料噴射弁についても、ソレノイド駆動式の燃料噴射弁に限定したものではなく、ピエゾ駆動方式、磁歪素子駆動方式などであってもよい。さらに、弁体の駆動方向についても、本実施例に記載した内開き弁方式に加えて、外開き弁方式であっても良い。
　また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク等の記憶装置、またはＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記憶媒体に置くことができる。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆どの構成が相互に接続されていると考えてよい。
１…シリンダヘッド
２…シリンダブロック
３…ピストン
４…点火プラグ
５…吸気管
６…排気管
７…吸気弁
８…排気弁
１４…三元触媒
１５…空燃比センサ
１６…Ｏ２センサ
１７…コンロッド
１８…クランク軸
１９…クランク角センサ
２０…水温センサ
２１…アクセルペダル
２２…アクセル開度センサ
２３…スロットル弁
２４…燃料配管
２５…燃料タンク
２６…低圧ポンプ
２７…高圧燃料ポンプ
２８…燃料圧力センサ
３０…中央処理装置（ＣＰＵ）
３１…リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）
３２…ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
３３…入力回路
３４…出力回路
３５…燃料温度センサ
１００…燃料噴射弁（燃料インジェクタ）
１０４…ボビン
１０５…ソレノイド
１０７…磁気コア
１０９…導体
１１０…スプリング
１１２…ゼロスプリング
１１３…ロッドガイド
１１４…弁体
１１５…ＰＲガイド
１１６…オリフィスカップ
１１８…弁座
１１９…噴射口
１２０…ＥＣＵ
１２０ａ…噴射パルス生成部
１２０ｂ…噴射パルス補正部
１２１…ＥＤＵ（駆動回路）
１２２…通信ライン
１２３…信号線
１２４…目標燃圧指令値
５０１…ノズルシート面
５０２…弁体とノズルシート面の隙間

Claims (8)

  1. 　エンジンの１サイクルにおいて、弁体を全開位置で停止する全開リフトを少なくとも１回行うとともに、弁体を全閉位置と全開位置の間の所定位置で停止する中間リフトを少なくとも１回行うように、前記全開リフト及び前記中間リフトの噴射パルスを生成する噴射パルス生成部と、
    　燃料の状態を示す状態変数の正の増分に対して、中間リフトの開弁期間の増分の絶対値が全開リフトの開弁期間の増分の絶対値よりも大きくなるように、前記前記全開リフト及び前記中間リフトの噴射パルスの噴射パルス幅をそれぞれ補正する噴射パルス補正部と、　を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 　請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
    　前記噴射パルス補正部は、
    　前記状態変数が基準値のときの開弁期間に対する、前記状態変数が変化した後の開弁期間の比を示す比開弁期間について、
    　エンジンの１サイクルにおいて、前記状態変数の正の増分に対する中間リフトの比開弁期間の増分の絶対値の比を示す第１の変化率が、
    　エンジンの１サイクルにおいて、前記状態変数の正の増分に対する全開リフトの比開弁期間の増分の絶対値の比を示す第２の変化率よりも大きくなるように、前記全開リフト及び前記中間リフトの噴射パルスの噴射パルス幅をそれぞれ補正する
    　ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  3. 　請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
    　前記状態変数は、燃料粘度であり、
    　前記噴射パルス補正部は、
    　前記燃料粘度が基準値のときの開弁期間に対する、前記燃料粘度が変化した後の開弁期間の比を示す比開弁期間について、
    　エンジンの１サイクルにおいて、全開リフトの比開弁期間に対する中間リフトの比開弁期間の比を示す中間リフト開弁比が、前記燃料粘度が大きくなるにつれて大きくなるように、前記全開リフト及び前記中間リフトの噴射パルスの噴射パルス幅をそれぞれ補正する　ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  4. 　請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
    　前記状態変数は、燃圧であり、
    　前記噴射パルス補正部は、
    　前記燃圧が基準値のときの開弁期間に対する、前記燃圧が変化した後の開弁期間の比を示す比開弁期間について、
    　エンジンの１サイクルにおいて、全開リフトの比開弁期間に対する中間リフトの比開弁期間の比を示す中間リフト開弁比が、前記燃圧が大きくなるにつれて小さくなるように、前記全開リフト及び前記中間リフトの噴射パルスの噴射パルス幅をそれぞれ補正する
    　ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  5. 　請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
    　前記状態変数は、燃料粘度及び燃圧の組合せであり、
    　前記噴射パルス補正部は、
    　前記燃圧及び前記燃圧がそれぞれ基準値のときの開弁期間に対する、前記燃圧又は前記燃圧の少なくとも一方が変化した後の開弁期間の比を示す比開弁期間について、
    　エンジンの１サイクルにおいて、全開リフトの比開弁期間に対する中間リフトの比開弁期間の比を示す中間リフト開弁比が、前記燃料粘度が大きくなるにつれて大きくなるように、かつ、前記燃圧が大きくなるにつれて小さくなるように、前記全開リフト及び前記中間リフトの噴射パルスの噴射パルス幅をそれぞれ補正する
    　ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  6. 　請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
    　前記状態変数は、
    　エンジンの燃料温度、エンジンの冷却水温、エンジンの潤滑油温のいずれかである
    　ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  7. 　請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
    　前記状態変数は、
    　燃料のアルコール濃度である
    　ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  8. 　請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
    　前記状態変数は、
    　燃料の重質度である
    　ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
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