(57)【要約】  燃圧異常が生じた場合または正確な燃圧情報が得られない場合においても、燃料噴射量の制御を適切に行えるようにした内燃機関の制御装置を提供する。 筒内に燃料を直接噴射可能な燃料噴射弁（２６）を備える。目標燃料噴射量が、燃料噴射弁（２６）の１回の開閉動作中に噴射可能な最少の最少燃料噴射量よりも少ない場合に、燃料噴射の開始時期を、排気行程中であって排気弁が開弁している期間内に設定する。
2012157043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内に燃料を直接噴射可能な燃料噴射弁と、  目標燃料噴射量が、前記燃料噴射弁の１回の開閉動作中に噴射可能な最少の最少燃料噴射量よりも少ないか否かを判定する目標燃料量レベル判定手段と、  前記目標燃料噴射量が前記最少燃料噴射量よりも少ない場合に、燃料噴射の開始時期を、排気行程中であって排気弁が開弁している期間内に設定する燃料噴射時期設定手段と、  を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記燃料噴射時期設定手段は、前記目標燃料噴射量と前記最少燃料噴射量との差分の燃料が排気行程中であって排気弁が開弁している期間中に噴射されるように、燃料噴射の開始時期を設定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記燃料噴射時期設定手段は、前記目標燃料噴射量と前記最少燃料噴射量との差が大きいほど、燃料噴射の開始時期を早めることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、筒内に燃料を直接噴射可能な燃料噴射弁を備える内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、例えば特許文献１には、燃料タンク内の燃料を汲み上げるフィードポンプと、フィードポンプの下流側の燃料通路に配置された高圧ポンプとを備える内燃機関の制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、高圧ポンプの下流側の高圧燃料配管の内部の圧力（燃圧）が異常となった場合に、燃圧に応じてフィードポンプの稼動と停止を制御するようにしている。  尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開平１０−２９９６００号公報
【特許文献２】日本特開２００９−８５１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上述した特許文献１に記載の制御が用いられていると、フィードポンプの稼動と停止により、燃圧の変動が大きくなると考えられる。このため、燃圧異常が生じた場合に、燃料噴射量を適切に制御することが困難である。また、燃圧センサの異常もしくは断線等が発生し、正確な燃圧情報を得られなくなる場合においても、燃料噴射量を適切に制御することが困難である。【０００５】  この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃圧異常が生じた場合または正確な燃圧情報が得られない場合においても、燃料噴射量の制御を適切に行えるようにした内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  第１の発明は、内燃機関の制御装置であって、  筒内に燃料を直接噴射可能な燃料噴射弁と、  目標燃料噴射量が、前記燃料噴射弁の１回の開閉動作中に噴射可能な最少の最少燃料噴射量よりも少ないか否かを判定する目標燃料量レベル判定手段と、  前記目標燃料噴射量が前記最少燃料噴射量よりも少ない場合に、燃料噴射の開始時期を、排気行程中であって排気弁が開弁している期間内に設定する燃料噴射時期設定手段と、  を備えることを特徴とする。【０００７】  また、第２の発明は、第１の発明において、  前記燃料噴射時期設定手段は、前記目標燃料噴射量と前記最少燃料噴射量との差分の燃料が排気行程中であって排気弁が開弁している期間中に噴射されるように、燃料噴射の開始時期を設定することを特徴とする。【０００８】  また、第３の発明は、第１または第２の発明において、  前記燃料噴射時期設定手段は、前記目標燃料噴射量と前記最少燃料噴射量との差が大きいほど、燃料噴射の開始時期を早めることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】  第１の発明によれば、目標燃料噴射量が最少燃料噴射量よりも少ない場合には、筒内から排気通路に向けてガスが排出されている期間中に、筒内への燃料噴射が開始されることになる。これにより、余剰分の燃料を排気通路側に吹き抜けさせることで、筒内に残留する燃料量を目標値に制御することを維持し易くすることができる。これにより、燃圧異常が生じた場合または正確な燃圧情報が得られない場合においても、燃料噴射量の制御を適切に行えるようになる。その結果、退避走行時の内燃機関の制御性を向上させることが可能となる。【００１０】  第２の発明によれば、最少燃料噴射量から目標燃料噴射量を引いて得た量の燃料が、筒内から排気通路に向けてガスが排出されている期間中に、筒内に噴射されることになる。これにより、余剰分のみの燃料を正確に排気通路側に吹き抜けさせて、筒内に残留する燃料量を正確に目標値に制御することを維持できるようになる。【００１１】  第３の発明によれば、目標燃料噴射量が最少燃料噴射量よりも少ない状況下において、目標燃料噴射量の多寡にかかわらず、筒内に残留する燃料量を目標値に正確に制御することを維持し易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における内燃機関の構成を説明するための図である。
【図２】燃料噴射弁の駆動電流と燃圧との関係を表した図である。
【図３】本発明の実施の形態１における特徴的な燃料噴射制御を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】実施の形態１．[システム構成の説明]  図１は、本発明の実施の形態１における内燃機関１０の構成を説明するための図である。本実施形態のシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２が設けられている。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２の頂部側に燃焼室１４が形成されている。燃焼室１４には、吸気通路１６および排気通路１８が連通している。
【００１４】  吸気通路１６の入口近傍には、吸気通路１６に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ２０が設けられている。エアフローメータ２０の下流には、電子制御式のスロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２の近傍には、スロットル開度を検出するためのスロットル開度センサ２４が配置されている。
【００１５】  内燃機関１０が備えるシリンダヘッドには、燃焼室１４内（筒内）に燃料を直接噴射可能な燃料噴射弁２６と、筒内の混合気に点火するための点火プラグ２８が取り付けられている。吸気ポートおよび排気ポートには、それぞれ、燃焼室１４と吸気通路１６、或いは燃焼室１４と排気通路１８を導通状態または遮断状態とするための吸気弁３０および排気弁３２が設けられている。
【００１６】  図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)３４を備えている。ＥＣＵ３４の入力には、上述したエアフローメータ２０およびスロットル開度センサ２４に加え、燃料噴射弁２６に供給される燃料の圧力（以下、単に「燃圧」と称する）を検知するための燃圧センサ３６、エンジン回転数を検知するためのクランク角センサ３８、および、内燃機関１０が搭載された車両の速度を検知するための車速センサ４０等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ３４の出力には、上述したスロットルバルブ２２、燃料噴射弁２６および点火プラグ２８等の各種のアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ３４は、上述した各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御するものである。
【００１７】  図２は、燃料噴射弁２６の駆動電流と燃圧との関係を表した図である。  図２に示すように、本実施形態のシステムでは、燃料噴射弁２６の駆動電流は、燃圧（内燃機関１０の負荷）に応じて変化するように設定されている。より具体的には、図２中に示す「低燃圧モード」は、アイドリング運転や低速運転等の目標（要求）燃料噴射量の少ない運転時に使用されるモードであり、通常運転時に使用される「通常モード」時の燃圧範囲よりも低圧側の燃圧範囲で使用される。「高燃圧モード」は、高負荷運転時等の目標（要求）燃料噴射量の多い運転時に使用されるモードであり、通常モード時の燃圧範囲よりも高圧側の燃圧範囲で使用される。低燃圧モード時の駆動電流は、通常モード時のそれよりも低くなるように設定されており、高燃圧モード時の駆動電流は、通常モード時のそれよりも高くなるように設定されている。
【００１８】  内燃機関１０の運転中に燃圧センサ３６の異常もしくは断線等が発生し、正確な燃圧情報を得られなくなる場合が想定される。このような場合において、駆動電流が低く制御される設定を有していると、高負荷運転時に狙い通りの量での燃料噴射が行えなくなる可能性がある。本実施形態では、正確な燃圧情報が得られなくなった場合には、フェイルモードとして、最大電流印加モードを用いるようにしている。この最大電流印加モードは、内燃機関１０の運転条件によらずに、高燃圧モード時の値に駆動電流を設定（固定）し、かつ、高燃圧モードの対象となる高い燃圧範囲内の所定の値に燃圧を設定（固定）するというものである。これにより、高負荷領域における内燃機関１０の運転を確保することができる。
【００１９】  しかしながら、フェイルモードとして上記最大電流印加モードが使用されていると、アイドリング運転時や低速走行時のように目標（要求）燃料噴射量が少ない状況下においては、燃圧が高く制御されている影響等で、事前の適合値よりも多くの燃料が噴射されてしまうことになる。その結果、正確な燃圧情報が得られなくなった場合には、アイドリング運転時や低速走行時に燃焼が成立できなくなり、退避走行が困難となる。
【００２０】［実施の形態１の特徴的な燃料噴射制御］  図３は、本発明の実施の形態１における特徴的な燃料噴射制御を説明するための図である。  燃料噴射弁２６のように筒内に燃料を直接噴射可能な燃料噴射弁を用いる内燃機関では、内燃機関のトルクを得るための燃料噴射は、通常、吸気行程もしくは圧縮行程において行われる。これに対し、本実施形態では、上記の課題を解決するために、次のような燃料噴射制御を行うようにした。すなわち、フェイルモード（最大電流印加モード）の実行中にアイドリング運転や低速走行が行われる場合には、目標燃料噴射量が、燃料噴射弁２６を用いて一度に（燃料噴射弁２６の１回の開閉動作中に）噴射可能な最少の燃料噴射量（以下、「最少燃料噴射量」と称する）よりも少なくなるという状況が発生すると判断するようにした。そして、この場合には、燃料噴射の開始時期を、排気行程中であって排気弁３２が開弁している期間内に設定するようにした。
【００２１】  以下、図３（Ａ）および（Ｂ）の２通りのケースを用いて、本燃料噴射制御について詳述する。尚、本燃料噴射制御はバルブオーバーラップ期間が通常設定されないアイドリング運転時や低速走行時を想定したものであるので、ここでは、吸気弁３０は排気弁３２が閉じたタイミング以降に開くことを前提としている。
【００２２】  上記最少燃料噴射量は、より具体的には、最大電流印加モード実行時の所定の高燃圧状況下において、当該最大電流印加モード実行時の駆動電流の下で燃料噴射弁２６が実現可能な最短の燃料噴射期間中に噴射される燃料量のことであり、ＥＣＵ３４に予め記憶させておける値である。また、最大電流印加モード（フェイルモード）実行時における目標燃料噴射量は、ここでは、燃焼を成立するための燃料噴射量としての位置づけの値であり、現在の吸入空気量の下で空燃比をリッチ側の失火限界に対して所定の余裕代を持たせた値（例えば、１２）に調整できる燃料噴射量のことである。この場合の目標燃料噴射量は、最大電流印加モード実行時に制御される燃圧（上記所定の高燃圧）を算出の基礎として用いつつ燃料噴射期間を調整することによって得ることができる。尚、上記目標燃料噴射量は、燃焼を成立させられる範囲内の値であれば、上記のように設定されるものに限らず、例えば、理論空燃比（１４．５）としてもよい。
【００２３】  図３（Ａ）は、排気弁３２の閉じ時期ＥＶＣが吸排気上死点ＴＤＣよりも進角側にある場合の燃料噴射制御を示している。この場合の燃料噴射は、図３（Ａ）に示すように、上記最少燃料噴射量にて行われる。そして、燃料噴射の開始時期は、排気弁３２の閉じ時期ＥＶＣから燃料噴射終了までの期間中に噴射される燃料の量が目標燃料噴射量と一致するように、排気弁３２の閉じ時期ＥＶＣよりも進角側の時期に早められる。すなわち、目標燃料噴射量と最少燃料噴射量との差分の燃料が排気行程中であって排気弁が開弁している期間中に噴射されるように、燃料噴射の開始時期が設定される。
【００２４】  一方、図３（Ｂ）は、排気弁３２の閉じ時期ＥＶＣが吸排気上死点ＴＤＣよりも遅角側にある場合の燃料噴射制御を示している。この場合の燃料噴射も、図３（Ｂ）に示すように、上記最少燃料噴射量にて行われる。そして、燃料噴射の開始時期は、吸排気上死点ＴＤＣから燃料噴射終了までの期間中に噴射される燃料の量が目標燃料噴射量と一致するように、吸排気上死点ＴＤＣよりも進角側の時期に早められる。すなわち、図３（Ｂ）に示すケースにおいても、目標燃料噴射量と最少燃料噴射量との差分の燃料が排気行程中であって排気弁が開弁している期間中に噴射されるように、燃料噴射の開始時期が設定される。
【００２５】  以上の図３（Ａ）および（Ｂ）に示すそれぞれの燃料噴射によれば、最少燃料噴射量から目標燃料噴射量を引いて得た量の燃料が、筒内から排気通路１８に向けてガスが排出されている期間中に、筒内に噴射されることになる。従って、本実施形態の燃料噴射制御によれば、目標燃料噴射量が最少燃料噴射量よりも少ない状況下では、目標燃料噴射量が少ないほど、すなわち、目標燃料噴射量と最少燃料噴射量との差が大きいほど、排気行程における燃料噴射の開始時期が早められることになる。
【００２６】  次に、図４を参照して、本発明の実施の形態１における具体的処理について説明する。  図４は、上述した燃料噴射制御を実現するために、ＥＣＵ３４が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとする。
【００２７】  図４に示すルーチンでは、先ず、燃圧センサ３６の出力値が所定の正常範囲内にあるか否かに基づいて、燃圧センサ３６の異常もしくは断線が発生したか否かが判定される（ステップ１００）。
【００２８】  上記ステップ１００において燃圧センサ３６の異常もしくは断線が発生したと判定された場合、つまり、正確な燃圧情報が得られない状況が生じた場合には、フェイルモードとして、上記最大電流印加モードが実行される（ステップ１０２）。これにより、内燃機関１０の運転領域に関係なく、燃料噴射弁２６の駆動電流が上記高燃圧モード時の値に設定され、かつ、燃圧が高燃圧モードの対象となる高い燃圧範囲内の所定の値が設定される。
【００２９】  次に、アイドルフラグがＯＮとされているか、もしくは車速が所定値よりも低いか否かが判定される（ステップ１０４）。尚、アイドルフラグは、スロットル開度センサ２４の出力に基づいて、内燃機関１０がアイドリング状態となったと判断された時にＯＮとされるフラグである。
【００３０】  上記ステップ１０４における判定が成立した場合、つまり、アイドリング運転時もしくは低速走行時である場合には、排気行程噴射（より具体的には、上記図３（Ａ）または（Ｂ）に示す燃料噴射制御）が実行される。
【００３１】  以上説明した本実施形態の燃料噴射制御によれば、最大電流印加モードの実行に伴って最少燃料噴射量が目標燃料噴射量を超える場合には、目標燃料噴射量を超える余剰分の燃料を排気通路１８側に吹き抜けさせることで、筒内に残留する燃料量を目標燃料噴射量に制御することを維持できるようになる。これにより、燃圧センサ３６の異常等により正確な燃圧情報が得られなくなった場合であっても、高負荷領域での内燃機関１０の運転継続を確保しつつ、退避走行時の内燃機関１０の制御性を向上させることが可能となる。
【００３２】  ところで、上述した実施の形態１においては、フェイルモード（最大電流印加モード）の実行中にアイドリング運転や低速走行が行われる場合に、目標燃料噴射量が最少燃料噴射量よりも少なくなるという状況が発生すると判断するようにしている。しかしながら、本発明の目標燃料量レベル判定手段は、上記手法を用いるものに限定されるものではなく、例えば、それぞれ算出した目標燃料噴射量と最少燃料噴射量との大小を直接的に判定するものであってもよい。また、内燃機関の運転中には、上述したように正確な燃圧情報が得られなくなる場合だけでなく、燃料ポンプなどの異常により燃圧自体が異常となることもあり得る。本発明は、燃圧が正常時よりも高くなる異常が発生し、目標燃料噴射量が最少燃料噴射量よりも少なくなるという状況が発生した場合においても有効である。
【００３３】  また、上述した実施の形態１においては、目標燃料噴射量が最少燃料噴射量よりも少なくなるという状況が発生すると判断された場合には、目標燃料噴射量と最少燃料噴射量との差分の燃料が排気行程中であって排気弁が開弁している期間中に噴射されるように、燃料噴射の開始時期が設定されている。これにより、余剰分のみの燃料を正確に排気通路１８側に吹き抜けさせて、筒内に残留する燃料量を正確に目標燃料噴射量に制御することを維持できるようになる。しかしながら、本発明における燃料噴射時期設定手段は、上記手法のように、目標燃料噴射量と最少燃料噴射量との差分に基づいて燃料噴射の開始時期を厳密に設定するものに限られない。すなわち、例えば、目標燃料噴射量が最少燃料噴射量よりも少なくなるという状況が想定される場合に、排気行程中であって排気弁が開弁している期間内に行われるように、燃料噴射の開始時期を通常時よりも簡易的に早めるものであってもよい。
【００３４】  尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３４が、上記ステップ１０２における最大電流印加モードの実行中に上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「目標燃料量レベル判定手段」が、上記ステップ１０４の判定が成立した場合に上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「燃料噴射時期設定手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００３５】１０  内燃機関１４  燃焼室１６  吸気通路１８  排気通路２２  スロットルバルブ２４  スロットル開度センサ２６  燃料噴射弁２８  点火プラグ３０  吸気弁３２  排気弁３４  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)３６  燃圧センサ４０  車速センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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