(57)【要約】    【課題】  比較的簡単な演算によって燃料噴射弁の実開弁時期を近似する推定開弁時期を算出することができる、内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。    【解決手段】  燃料噴射弁の通常開弁時期範囲より前に設定される第１及び第２時点ｔＳ１，ｔＳ２においてサンプリングされた電流値ＩＤ１，ＩＤ２を用いて第１近似直線ＬＡ１を求めるとともに、通常開弁時期範囲より後に設定される第３及び第４時点ｔＳ３，ｔＳ４においてサンプリングされた電流値ＩＤ３，ＩＤ４を用いて第２近似直線ＬＡ２を求める。第１近似直線ＬＡ１と第２近似直線ＬＡ２の交点に対応する時点が、電流変化特性の変曲点に対応する時点であって、燃料噴射弁の実開弁時期を近似する推定開弁時期ｔＡＯＰＥとして算出される。【選択図】  図５
2014031790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁であって、前記燃料の圧力及びスプリングの付勢力によって閉弁方向に付勢される弁体と、該弁体を開弁方向に付勢する電磁アクチュエータと備える燃料噴射弁を、前記電磁アクチュエータを介して開閉駆動することにより、前記燃焼室内に供給する燃料量を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記電磁アクチュエータを駆動するための開弁指令信号を出力する開弁指令信号出力手段と、
前記電磁アクチュエータの駆動電流の供給開始時点から前記駆動電流が最大となる時点までの電流増加期間中における所定のタイミングで前記駆動電流の値をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段によるサンプリング値に基づいて、前記電流増加期間中において前記弁体が弁座から離れることによって現れる、前記駆動電流の変化特性における変曲点に対応する時点を取得する変曲点取得手段と、
前記変曲点に対応する時点を、前記燃料噴射弁の実開弁時期を近似する推定開弁時期として算出する推定開弁時期算出手段とを備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記サンプリング手段は、前記電磁アクチュエータの駆動電流の供給開始時点から第１時間経過した第１時点、該第１時点から第２時間経過した第２時点、該第２時点から第３時間経過した第３時点、及び該第３時点から第４時間経過した第４時点において、前記駆動電流の値をサンプリングし、
前記第１及び第２時点においてサンプリングされた第１及び第２電流値を用いて、前記第１時点から第２時点までの電流変化特性を近似する第１近似直線を求める第１近似直線取得手段と、
前記第３及び第４時点においてサンプリングされた第３及び第４電流値を用いて、前記第３時点から第４時点までの電流変化特性を近似する第２近似直線を求める第２近似直線取得手段とをさらに備え、
前記推定開弁時期算出手段は、前記第１近似直線と前記第２近似直線の交点に対応する時点を前記変曲点に対応する時点として算出し、
前記第２時点は、前記燃料噴射弁の通常開弁時期範囲より前の時点に設定され、前記第３時点は前記通常開弁時期範囲より後の時点に設定され、前記第４時点は前記駆動電流が最大となる時点より前の時点に設定され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。
【請求項３】
前記第１近似直線の傾きが正常である範囲の外側に設定される中間故障範囲にあるときに、前記燃料噴射弁が中間故障状態にあると判定する第１中間故障判定手段と、
前記第１近似直線の傾きが前記中間故障範囲の外側に設定される完全故障範囲にあるときに、前記燃料噴射弁が完全故障状態にあると判定する第１完全故障判定手段とをさらに備え、
前記開弁指令信号出力手段は、前記燃料噴射弁が前記中間故障状態にあると判定されたときは、判定された故障状態に応じて前記開弁指令信号を補正することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記第１近似直線の傾きと前記第２近似直線の傾きとを比較することにより、前記燃料噴射弁の故障を判定する第１故障判定手段をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記開弁指令信号出力手段は、前記第１近似直線の傾きが前記第２近似直線の傾きより小さいときは、前記第２近似直線の傾きに応じて前記開弁指令信号を補正することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記変曲点取得手段は、
前記サンプリング値を用いて前記駆動電流の積分値を算出する積分値算出手段と、
前記積分値の変化量を算出する積分値変化量算出手段とを有し、
前記積分値変化量が所定量以上と判定された時点から前記変曲点に対応する時点を判定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。
【請求項７】
前記変曲点取得手段は、
前記サンプリング値の変化量を算出するサンプリング値変化量算出手段を有し、
前記サンプリング値変化量が所定量以上と判定された時点から前記変曲点に対応する時点を判定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。
【請求項８】
前記電磁アクチュエータの駆動電流の供給開始時点から前記変曲点に対応する時点までの期間における電流変化特性を近似する直線の傾きである第１傾きを算出する第１傾き算出手段と、
前記第１傾きが正常である範囲の外側に設定される中間故障範囲にあるときに、前記燃料噴射弁が中間故障状態にあると判定する第２中間故障判定手段と、
前記第１傾きが前記中間故障範囲の外側に設定される完全故障範囲にあるときに、前記燃料噴射弁が完全故障状態にあると判定する第２完全故障判定手段とをさらに備え、
前記開弁指令信号出力手段は、前記燃料噴射弁が前記中間故障状態にあると判定されたときに、判定された故障状態に応じて前記燃料噴射弁の開弁指令信号を補正することを特徴とする請求項６または７に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項９】
前記変曲点に対応する時点から前記駆動電流が最大となる時点までの電流変化特性を近似する直線の傾きである第２傾きを算出する第２傾き算出手段と、
前記第１傾きと前記第２傾きとを比較することにより、前記燃料噴射弁の故障を判定する第２故障判定手段とをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１０】
前記開弁指令信号出力手段は、前記第１傾きが前記第２傾きより小さいときは、前記第２傾きに応じて前記燃料噴射弁の開弁指令信号を補正することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１１】
前記電磁アクチュエータの駆動電流はバッテリから供給され、
前記バッテリの出力電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、
前記機関の運転状態に応じて理論噴射時間を算出する理論噴射時間算出手段と、
検出されるバッテリ電圧に応じて前記理論噴射時間を補正することにより、補正噴射時間を算出する補正噴射時間算出手段とをさらに備え、
前記開弁指令信号出力手段は、前記推定開弁時期及び補正噴射時間に基づいて、前記開弁指令信号を出力することを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、特に内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を電磁的に開閉駆動することにより、燃焼室内に供給する燃料量を制御する燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電磁弁の作動モニタリング方法が示されている。この方法によれば、電磁弁の駆動電流の時間変化を表す電流変化線の変化率が正から負に変化する時点によって電磁弁の開弁開始時期が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６１５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁においては、その弁体に、加圧された燃料の圧力及びスプリングの付勢力が閉弁方向に印加されるため、燃料噴射弁の駆動電流の供給開始時点から遅れて実際の開弁作動を開始する。したがって、燃料噴射量の制御精度を高めるためには、燃料噴射弁の実開弁時期を検出し、検出される実開弁時期に応じて開弁指令信号を補正することが有効である。
【０００５】
上記特許文献１に示された電磁弁の構造は燃料噴射弁の構造と異なっているため、駆動電流変化特性は、上記燃料噴射弁の駆動電流変化特性とは異なっている。したがって、特許文献１に示された手法をそのまま適用しても、上記燃料噴射弁の実開弁時期を求めることはできない。
【０００６】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁の実開弁時期を近似する推定開弁時期を、比較的簡単な演算によって算出することができる、内燃機関の燃料噴射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】
【０００７】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関（１）の燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁（２）であって、前記燃料の圧力及びスプリングの付勢力によって閉弁方向に付勢される弁体（３２）と、該弁体を開弁方向に付勢する電磁アクチュエータ（３５，３６，３８，３９）と備える燃料噴射弁（２）を、前記電磁アクチュエータを介して開閉駆動することにより、前記燃焼室内に供給する燃料量を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記電磁アクチュエータを駆動するための開弁指令信号を出力する開弁指令信号出力手段と、前記電磁アクチュエータの駆動電流（ＩＤ）の供給開始時点（ｔＩＳ）から前記駆動電流が最大となる時点（ｔＳＷ）までの電流増加期間中における所定のタイミングで前記駆動電流の値（ＩＤ(k)）をサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段によるサンプリング値（ＩＤ(k)）に基づいて、前記電流増加期間中において前記弁体（３２）が弁座（３７）から離れることによって現れる、前記駆動電流の変化特性における変曲点（ＰＸ）に対応する時点（ｔＡＯＰＥ）を取得する変曲点取得手段と、前記変曲点に対応する時点を、前記燃料噴射弁の実開弁時期を近似する推定開弁時期（ｔＡＯＰＥ）として算出する推定開弁時期算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、電磁アクチュエータの駆動電流の供給開始時点から駆動電流が最大となる時点までの電流増加期間中における所定のタイミングで駆動電流の値がサンプリングされ、そのサンプリング値に基づいて、電流増加期間中において燃料噴射弁の弁体が弁座から離れることによって現れる変曲点に対応する時点が取得され、その変曲点に対応する時点が、燃料噴射弁の実開弁時期を近似する推定開弁時期として算出される。燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁においては、電磁アクチュエータにおいて弁体を開弁方向に変位させる可動部材とソレノイドとの相対位置が変化することによって、ソレノイドのインダクタンスが減少し、電流増加率が比較的顕著に上昇する。したがって、比較的簡単な演算によって変曲点に対応する時点を取得し、推定開弁時期を算出することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記サンプリング手段は、前記電磁アクチュエータの駆動電流（ＩＤ）の供給開始時点から第１時間（ＴＳ１）経過した第１時点（ｔＳ１）、該第１時点（ｔＳ１）から第２時間（ＴＳ２）経過した第２時点（ｔＳ２）、該第２時点（ｔＳ２）から第３時間（ＴＳ３）経過した第３時点（ｔＳ３）、及び該第３時点（ｔＳ３）から第４時間（ＴＳ４）経過した第４時点（ｔＳ４）において、前記駆動電流の値をサンプリングし、前記第１及び第２時点においてサンプリングされた第１及び第２電流値（ＩＤ１，ＩＤ２）を用いて、前記第１時点から第２時点までの電流変化特性を近似する第１近似直線（ＬＡ１）を求める第１近似直線取得手段と、前記第３及び第４時点においてサンプリングされた第３及び第４電流値（ＩＤ３，ＩＤ４）を用いて、前記第３時点から第４時点までの電流変化特性を近似する第２近似直線（ＬＡ２）を求める第２近似直線取得手段とをさらに備え、前記推定開弁時期算出手段は、前記第１近似直線（ＬＡ１）と前記第２近似直線（ＬＡ２）の交点に対応する時点を前記変曲点に対応する時点（ｔＡＯＰＥ）として算出し、前記第２時点（ｔＳ２）は、前記燃料噴射弁の通常開弁時期範囲より前の時点に設定され、前記第３時点（ｔＳ３）は前記通常開弁時期範囲より後の時点に設定され、前記第４時点（ｔＳ４）は前記駆動電流が最大となる時点より前の時点に設定されることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、燃料噴射弁の通常開弁時期範囲より前に設定される第１及び第２時点においてサンプリングされた電流値を用いて第１近似直線が求められるとともに、通常開弁時期範囲より後に設定される第３及び第４時点においてサンプリングされた電流値を用いて第２近似直線が求められ、第１近似直線と第２近似直線の交点に対応する時点が、燃料噴射弁の実開弁時期を近似する推定開弁時期として算出される。したがって、４つのサンプリングデータを用いた近似的な演算によって実開弁時期を近似する推定開弁時期が得られるので、高価な高速サンプリング回路が不要となり、コストを低減するとともに演算装置の負荷を軽減することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記第１近似直線の傾き（ａ１）が正常である範囲の外側に設定される中間故障範囲（ａ１ＮＧＬ≦ａ１＜ａ１ＴＨＮＬ，ａ１ＴＨＮＨ＜ａ１≦ａ１ＮＧＨ）にあるときに、前記燃料噴射弁（２）が中間故障状態にあると判定する第１中間故障判定手段と、前記第１近似直線の傾き（ａ１）が前記中間故障範囲の外側に設定される完全故障範囲（ａ１＜ａ１ＮＧＬ，ａ１＞ａ１ＮＧＨ）にあるときに、前記燃料噴射弁が完全故障状態にあると判定する第１完全故障判定手段とをさらに備え、前記開弁指令信号出力手段は、前記燃料噴射弁が前記中間故障状態にあると判定されたときは、判定された故障状態に応じて前記開弁指令信号（ＴＩＮＪＣＭＤ）を補正することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、第１近似直線の傾きが正常である範囲の外側に設定される中間故障範囲にあるときに、燃料噴射弁が中間故障状態にあると判定され、第１近似直線の傾きが中間故障範囲の外側に設定される完全故障範囲にあるときに、燃料噴射弁が完全故障状態にあると判定され、燃料噴射弁が中間故障状態にあると判定されたときは、判定された故障状態に応じて開弁指令信号が補正される。したがって、燃料噴射弁の故障度合に対応した故障判定を行うことができ、かつ中間故障状態ではその故障状態に応じて開弁指令信号が補正されるので、燃料噴射量が所望の値からずれることを抑制することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記第１近似直線の傾き（ａ１）と前記第２近似直線の傾き（ａ２）とを比較することにより、前記燃料噴射弁の故障を判定する第１故障判定手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、第１近似直線の傾きと第２近似直線の傾きとを比較することにより、燃料噴射弁の故障判定が行われる。燃料噴射弁が正常であれば、第２近似直線の傾きは第１近似直線の傾きより所定値以上大きくなるので、両傾きの差に基づいて、故障判定を容易に行うことができる。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記開弁指令信号出力手段は、前記第１近似直線の傾き（ａ１）が前記第２近似直線の傾き（ａ２）より小さいときは、前記第２近似直線の傾き（ａ２）に応じて前記開弁指令信号（ＴＩＮＪＣＭＤ）を補正することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、第１近似直線の傾きが第２近似直線の傾きより小さいときは、第２近似直線の傾きに応じて開弁指令信号が補正される。第１近似直線の傾きが第２近似直線の傾きより小さいときは、燃料噴射弁が正常であるかまたは中間故障状態であり、かつ中間故障状態であるときは第２近似直線の傾きのずれ量が燃料噴射量に大きく寄与することから、そのずれ量に応じた補正を行うことにより、燃料噴射量のずれを抑制することができる。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記変曲点取得手段は、前記サンプリング値（ＩＤ(k)）を用いて前記駆動電流の積分値（ＳＡＩＤ(k)）を算出する積分値算出手段と、前記積分値の変化量（ＤＳＡＩＤ(k)）を算出する積分値変化量算出手段とを有し、前記積分値変化量（ＤＳＡＩＤ(k)）が所定量（ＤＳＡＩＤＴＨ）以上と判定された時点から前記変曲点に対応する時点を判定することを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、電磁アクチュエータ駆動電流の積分値が算出され、さらにこの積分値の変化量が算出され、積分値変化量が所定量以上と判定された時点から変曲点に対応する時点が判定されるので、比較的簡単な演算で変曲点に対応する時点を取得することができる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記変曲点取得手段は、前記サンプリング値の変化量（ＤＩＤ(k)）を算出するサンプリング値変化量算出手段を有し、前記サンプリング値変化量（ＤＩＤ(k)）が所定量（ＤＩＤＴＨ）以上と判定された時点から前記変曲点に対応する時点を判定することを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、サンプリング値の変化量が算出され、このサンプリング値変化量が所定量以上と判定された時点から変曲点に対応する時点が判定されるので、比較的簡単な演算で変曲点に対応する時点を取得することができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記電磁アクチュエータの駆動電流の供給開始時点（ｔＩＳ）から前記変曲点に対応する時点（ｔＡＯＰ）までの期間における電流変化特性を近似する直線の傾きである第１傾き（ａ１）を算出する第１傾き算出手段と、前記第１傾き（ａ１）が正常である範囲の外側に設定される中間故障範囲（ａ１ＮＧＬ≦ａ１＜ａ１ＴＨＮＬ，ａ１ＴＨＮＨ＜ａ１≦ａ１ＮＧＨ）にあるときに、前記燃料噴射弁が中間故障状態にあると判定する第２中間故障判定手段と、前記第１傾きが前記中間故障範囲の外側に設定される完全故障範囲（ａ１＜ａ１ＮＧＬ，ａ１＞ａ１ＮＧＨ）にあるときに、前記燃料噴射弁が完全故障状態にあると判定する第２完全故障判定手段とをさらに備え、前記開弁指令信号出力手段は、前記燃料噴射弁が前記中間故障状態にあると判定されたときに、判定された故障状態に応じて前記燃料噴射弁の開弁指令信号（ＴＩＮＪＣＭＤ）を補正することを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、電磁アクチュエータの駆動電流の供給開始時点から変曲点に対応する時点までの期間における電流変化特性を近似する直線の傾きである第１傾きが算出され、この第１傾きが正常である範囲の外側に設定される中間故障範囲にあるときに、燃料噴射弁が中間故障状態にあると判定され、第１傾きが中間故障範囲の外側に設定される完全故障範囲にあるときに、燃料噴射弁が完全故障状態にあると判定され、燃料噴射弁が中間故障状態にあると判定されたときに、判定された故障状態に応じて燃料噴射弁の開弁指令信号が補正される。したがって、燃料噴射弁の故障度合に対応した故障判定を行うことができ、かつ中間故障状態ではその故障状態に応じて開弁指令信号が補正されるので、燃料噴射量が所望の値からずれることを抑制することができる。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記変曲点に対応する時点（ｔＡＯＰ）から前記駆動電流が最大となる時点（ｔＳＷ）までの電流変化特性を近似する直線の傾きである第２傾き（ａ２）を算出する第２傾き算出手段と、前記第１傾き（ａ１）と前記第２傾き（ａ２）とを比較することにより、前記燃料噴射弁の故障を判定する第２故障判定手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、変曲点に対応する時点（ｔＡＯＰ）から駆動電流が最大となる時点（ｔＳＷ）までの電流変化特性を近似する直線の傾きである第２傾き（ａ２）が算出され、第１傾き（ａ１）と第２傾き（ａ２）とを比較することにより、燃料噴射弁の故障が判定される。燃料噴射弁が正常であれば、第２傾きは第１傾きより所定値以上大きくなるので、両傾きの差に基づいて、故障判定を容易に行うことができる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記開弁指令信号出力手段は、前記第１傾き（ａ１）が前記第２傾き（ａ２）より小さいときは、前記第２傾き（ａ２）に応じて前記燃料噴射弁の開弁指令信号を補正することを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、第１傾きが第２傾きより小さいときは、第２傾きに応じて前記燃料噴射弁の開弁指令信号が補正される。第１傾きが第２傾きより小さいときは、燃料噴射弁が正常であるかまたは中間故障状態であり、かつ中間故障状態であるときは第２傾きのずれ量が燃料噴射量に大きく寄与することから、そのずれ量に応じた補正を行うことにより、燃料噴射量のずれを抑制することができる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０の何れか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記電磁アクチュエータの駆動電流はバッテリ（６）から供給され、前記バッテリの出力電圧（ＶＢ）を検出するバッテリ電圧検出手段と、前記機関の運転状態に応じて理論噴射時間（ＴＩＮＪＴＨ）を算出する理論噴射時間算出手段と、検出されるバッテリ電圧（ＶＢ）に応じて前記理論噴射時間（ＴＩＮＪＴＨ）を補正することにより、補正噴射時間（ＴＩＮＪ）を算出する補正噴射時間算出手段とをさらに備え、前記開弁指令信号出力手段は、前記推定開弁時期（ｔＡＯＰＥ）及び補正噴射時間（ＴＩＮＪ）に基づいて、前記開弁指令信号を出力することを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、機関運転状態に応じた理論噴射時間をバッテリ電圧に応じて補正することにより、補正噴射時間が算出され、算出される実開弁時期及び補正噴射時間に基づいて、燃料噴射弁の開弁指令信号が出力される。したがって、開弁指令信号の出力開始時期から実際に燃料噴射弁が開弁するまでの遅れが正確に反映された燃料噴射弁の駆動制御を行い、燃料噴射量の制御精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその燃料噴射装置を示す図である。
【図２】図１に示す燃料噴射弁の要部の構成を説明するための断面図である。
【図３】図１に示す電子制御ユニット（ＥＣＵ５）に含まれる燃料噴射弁駆動部の構成を説明するための回路図である。
【図４】燃料噴射弁を開弁するときに燃料噴射弁のソレノイドに印加される駆動電圧（ＶＤ）及び供給される駆動電流（ＩＤ）の波形を示す図である。
【図５】燃料噴射弁の実開弁時期を近似する推定開弁時期（ｔＡＯＰＥ）を算出する手法を説明するための図である。
【図６】燃料噴射制御を行う燃料噴射制御処理を説明するためのフローチャート（第１の実施形態）である。
【図７】図６の処理で参照されるテーブルを示す図である。
【図８】燃料噴射弁の故障判定を行う処理のフローチャートである。
【図９】図８に示す処理の変形例のフローチャートである。
【図１０】推定開弁時期（ｔＡＯＰＥ）の特定手法を説明するためのタイムチャートである（第２の実施形態）
【図１１】燃料噴射制御処理を説明するためのフローチャートである（第２の実施形態）。
【図１２】燃料噴射弁の故障判定を行う処理のフローチャートである（第２の実施形態）。
【図１３】図１１に示す処理の変形例のフローチャートである。
【図１４】図１２に示す処理の変形例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関（以下「エンジン」という）１及びその燃料噴射装置を示しており、４気筒のエンジン１は各気筒に対応して４つの燃料噴射弁２を備えている。燃料噴射弁２は、エンジン１の燃焼室内に直接燃料を噴射する。
【００３１】
スタータモータ４がエンジン１のクランク軸３を駆動可能に設けられており、スタータモータ４はスイッチ回路７を介してバッテリ６に接続されている。バッテリ６からスタータモータ４へ駆動電力が供給される。スイッチ回路７は電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に接続されており、ＥＣＵ５によってオンオフ制御が行われる。
【００３２】
４つの燃料噴射弁２はそれぞれＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５によって、その作動が制御される。ＥＣＵ５には、バッテリ６が接続されており、バッテリ６からＥＣＵ５が動作するための電力及び燃料噴射弁２を駆動するための電力が供給される。
【００３３】
図２は燃料噴射弁２の要部の構成を説明するための断面図であり、燃料噴射弁２は、弁軸３１と、弁軸３１の先端に固定された弁体３２と、弁軸３１に固定されたフランジ３３，３４と、電磁力が作用するコア３５と、コア３５とフランジ３４との間に設けられた第１スプリング３６と、弁座３７と、スリーブ３８と、ソレノイド３９と、フランジ３４を閉弁方向（図の下方向）に付勢する第２スプリング４０と、燃料通路として機能する中空部を有するインナカラー４１とを備えている。
【００３４】
ソレノイド３９に駆動電流が供給されると、コア３５が図の上方向に移動し、弁軸３１及び弁体３２が同様に上方向に移動して、燃料噴射弁２が開弁作動する。弁体３２には、図の上方向から供給される燃料の圧力及び第２スプリング４０の付勢力が印加される。したがって、これらの閉弁方向の付勢力より大きな開弁方向の付勢力が、ソレノイド３９に供給される駆動電流によって弁体３２に作用し、燃料噴射弁２が開弁作動する。
【００３５】
ＥＣＵ５には、エンジン１の回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ２１、エンジン１の吸入空気流量ＧＡＩＲを検出する吸入空気流量センサ２２、吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ２３、エンジン冷却水温ＴＷを検出する冷却水温センサ２４などのエンジン運転状態を検出する各種センサが接続されており、それらのセンサの検出信号はＥＣＵ５に供給される。
【００３６】
燃料噴射弁２は、燃料通路８を介してデリバリパイプ９に接続されており、デリバリパイプ９には、高圧ポンプ１６によって加圧された燃料が通路１７を介して供給される。通路１７の途中には、燃圧調整機構１５が設けられており、燃圧調整機構１５の作動はＥＣＵ５によって制御される。ＥＣＵ５は、上述したセンサ及び図示しない他のセンサの検出信号に応じて燃圧調整機構１５を介してデリバリパイプ９における燃料圧ＰＦを調整する。
【００３７】
図３はＥＣＵ５に含まれる燃料噴射弁駆動部の構成を説明するための回路図であり、１つの気筒の燃料噴射弁２を駆動するソレノイド３９に駆動電流を供給する回路構成が示されている。他の気筒の燃料噴射弁を駆動する回路も同様に構成されている。
【００３８】
図３に示す燃料噴射弁駆動部は、ソレノイド３９の一端に供給する電源電圧を切り換えるためのスイッチング素子としての電界効果トランジスタ（以下「ＦＥＴ」という）Ｑ１，Ｑ２と、ソレノイド３９の他端とアースとの接続／非接続を切り換えるためのスイッチング素子としてのＦＥＴＱ３と、ダイオードＤ１〜Ｄ３と、抵抗Ｒ１と、昇圧回路１０と、ＣＰＵ１１と、駆動回路１２と、電源回路１３と、コンデンサＣ２１，Ｃ２２とを備えており、ＣＰＵ１１からＦＥＴＱ１〜Ｑ３及び昇圧回路１０に制御信号が供給される。
【００３９】
昇圧回路１０は、バッテリ６の出力電圧ＶＢ（例えば１３Ｖ）を昇圧して第１電源電圧ＶＳ１（例えば４０Ｖ）を出力する回路であり、コイルＬ１１とダイオードＤ１１の直列回路，コンデンサＣ１１，抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，ＦＥＴＱ１１，及び駆動回路１４を備えている。
【００４０】
ＣＰＵ１１は、入力端子ＶＩＮに入力されるフィードバック電圧ＶＦＢに応じて出力端子ＤＣＳＷから出力するＦＥＴＱ１１のオンオフ切換信号ＳＳＷのデューティ比ＤＴＹを制御する。具体的には、フィードバック電圧ＶＦＢが目標電圧ＶＦＢＸと一致するようにデューティ比ＤＴＹを制御し、目標電圧ＶＦＢＸは例えば第１電源電圧ＶＳ１が４０Ｖである状態に対応する値に設定される。
【００４１】
電源回路１３は、バッテリ出力電圧ＶＢを安定化して第２電源電圧ＶＳ２（例えば６Ｖ）を出力し、ＣＰＵ１１に電源電圧として供給する。コンデンサＣ２１及びＣ２２は、特にスタータモータ４を作動させるエンジン始動時において、第２電源電圧ＶＳ２が一時的に低下することを防止するために設けられている。
【００４２】
バッテリ出力電圧ＶＢは、ＦＥＴＱ２及びダイオードＤ１を介してソレノイド３９の一端に供給され、第１電源電圧ＶＳ１は、ＦＥＴＱ１を介してソレノイド３９の一端に供給される。ソレノイド３９の他端は、ＦＥＴＱ３及び抵抗Ｒ１を介してアースに接続され、ダイオードＤ３は、ソレノイド３９の他端と、昇圧回路１０の出力との間に配置されている。
【００４３】
ＣＰＵ１１の出力端子ＨＳＷ１及びＨＳＷ２から出力される第２電圧制御信号ＳＤＶＳ２及び第１電圧制御信号ＳＤＶＳ１は、駆動回路１２を介してＦＥＴＱ１，Ｑ２のゲートに供給され、ＣＰＵ１１の出力端子ＬＳＷから出力されるロー側制御信号ＳＤＬは、駆動回路１２を介してＦＥＴＱ３のゲートに供給される。ＣＰＵ１１は、ＦＥＴＱ１〜Ｑ３のオンオフ制御を行うことにより、ソレノイド３９に供給する駆動電流を制御し、燃料噴射弁２を開閉する。
【００４４】
抵抗Ｒ１とＦＥＴＱ３との接続点が、ＣＰＵ１１の電流検出端子ＶＩＤＩＮに接続されている。電流検出端子ＶＩＤＩＮの入力電圧は、ソレノイド３９を流れる駆動電流ＩＤに比例するので、駆動電流ＩＤを検出することができる。また本実施形態では、バッテリ電圧ＶＢに応じた燃料噴射時間の補正を行うため、ＣＰＵ１１のバッテリ電圧入力端子ＶＢＩＮがバッテリ６の出力端子に接続されている。
【００４５】
図４（ａ）及び（ｂ）は、燃料噴射弁２を開弁するときにソレノイド３９に印加される駆動電圧ＶＤ及びソレノイド３９に供給される駆動電流ＩＤの波形を示す図であり、図４（ｃ）は、開弁指令信号ＳＣＴＬを示す。開弁指令信号ＳＣＴＬは、時刻ｔＩＳからｔＩＥまでの期間において供給され、時刻ｔＩＳからｔＳＷまでの期間ＴＶＳ１においては、ＦＥＴＱ１がオンされて第１電源電圧ＶＳ１が供給される。時刻ｔＳＷからｔＩＥまでの期間ＴＶＢにおいては、ＦＥＴＱ１がオフされ、燃料噴射弁２の開弁状態を保持するための保持電流ＩＨＬＤが目標電流ＩＣＭＤと一致するように、ＦＥＴＱ２がオンオフデューティ制御される。
【００４６】
燃料噴射弁２が実際に開弁する実開弁時期ｔＡＯＰは、図４（ｂ）に示す駆動電流変化曲線ＬＩＤが最大値に向かって上昇する過程の変曲点ＰＸに対応する時刻の近傍であることが確認されている。したがって、燃料噴射弁２の実開弁期間ＴＩＡＣＴは、時刻ｔＡＯＰからｔＩＥまでの期間となる。
【００４７】
図５は、実開弁時期ｔＡＯＰを近似する推定開弁時期ｔＡＯＰＥを算出する手法を説明するための図であり、図４（ｂ）における変曲点ＰＸ付近を拡大したものである。本実施形態では、以下の手順で推定開弁時期ｔＡＯＰＥを算出する。
【００４８】
１）駆動電流ＩＤの供給開始時点（時刻ｔＩＳ）から第１時間ＴＳ１経過後の第１時点ｔＳ１における第１電流値ＩＤ１（第１サンプル点ＰＳ１）と、第１時点ｔＳ１から第２時間ＴＳ２経過後の第２時点ｔＳ２における第２電流値ＩＤ２（第２サンプル点ＰＳ２）とを用いて、第１及び第２サンプル点ＰＳ１，ＰＳ２を通る第１近似直線ＬＡ１を求める。具体的には、下記式（１）の係数ａ１，ｂ１を下記式（２），（３）により算出する。
ＩＤ＝ａ１×ｔ＋ｂ１                                                  （１）
ａ１＝（ＩＤ２−ＩＤ１）／（ｔＳ２−ｔＳ１）                          （２）
ｂ１＝（ＩＤ１×ｔＳ２−ＩＤ２×ｔＳ１）／（ｔＳ２−ｔＳ１）          （３）
【００４９】
２）第２時点ｔＳ２から第３時間ＴＳ３経過後の第３時点ｔＳ３における第３電流値ＩＤ３（第３サンプル点ＰＳ３）と、第３時間ＴＳ３から第４時間ＴＳ４経過後の第４時点ｔＳ４における第４電流値ＩＤ４（第４サンプル点ＰＳ４）とを用いて、第３及び第４サンプル点ＰＳ３，ＰＳ４を通る第２近似直線ＬＡ２を求める。具体的には、下記式（４）の係数ａ２，ｂ２を下記式（５），（６）により算出する。
ＩＤ＝ａ２×ｔ＋ｂ２                                                  （４）
ａ２＝（ＩＤ４−ＩＤ３）／（ｔＳ４−ｔＳ３）                          （５）
ｂ２＝（ＩＤ３×ｔＳ４−ＩＤ４×ｔＳ３）／（ｔＳ４−ｔＳ３）          （６）
【００５０】
３）近似直線ＬＡ１とＬＡ２の交点に対応する時点を推定開弁時期ｔＡＯＰＥとする。具体的には下記式（７）により推定開弁時期ｔＡＯＰＥを算出する。
ｔＡＯＰＥ＝（ｂ１−ｂ２）／（ａ２−ａ１）                            （７）
【００５１】
このようにして４つのサンプル点ＰＳ１〜ＰＳ４を用いた近似的な演算によって実開弁時期ｔＡＯＰを近似する推定開弁時期ｔＡＯＰＥが得られるので、高価な高速サンプリング回路が不要となり、コストを低減するとともにＣＰＵ１１の演算負荷を軽減することができる。
【００５２】
なお、図４（ｂ）に示す駆動電流波形の立ち上り部分は、燃料噴射量に関わらずほぼ同一の波形となるので、第１〜第４時間ＴＳ１〜ＴＳ４は予め実験的に求めた時間を用いる。ただし、第２時点ｔＳ２は通常の開弁時期範囲より前の時点に設定し、第３時点ｔＳ３は、通常開弁時期範囲より後の時点に設定し、第４時点ｔＳ４は駆動電流ＩＤが最大となる時点ｔＳＷより前の時点に設定する。
【００５３】
図６は上述した手法により推定開弁時期ｔＡＯＰＥを算出し、燃料噴射制御を行う処理を説明するためのフローチャートである。
ステップＳ１１では、算出されている燃料噴射指令時間ＴＩＮＪＣＭＤ及び燃料噴射開始指令時間ＴＩＳＣＭＤ（ステップＳ２９参照）に基づいて、燃料噴射実行用のタイマの設定を行い、燃料噴射開始時期において燃料噴射弁２（ソレノイド３９）への駆動電流ＩＤの供給を開始する（ステップＳ１２，図４の時刻ｔＩＳ）。
【００５４】
ステップＳ１３では時刻ｔＩＳから第１時間ＴＳ１が経過したか否かを判別し、経過するまで待機する。ステップＳ１３の答が肯定（ＹＥＳ）となったとき、すなわち第１時点ｔＳ１において第１電流値ＩＤ１のサンプリングを行う（ステップＳ１４）。ステップＳ１５では第１時点ｔＳ１から第２時間ＴＳ２が経過したか否かを判別し、経過するまで待機する。ステップＳ１５の答が肯定（ＹＥＳ）となったとき、すなわち第２時点ｔＳ２において第２電流値ＩＤ２のサンプリングを行う（ステップＳ１６）。
【００５５】
ステップＳ１８では第２時点ｔＳ２から第３時間ＴＳ３が経過したか否かを判別し、経過するまで待機する。ステップＳ１８の答が肯定（ＹＥＳ）となったとき、すなわち第３時点ｔＳ３において第３電流値ＩＤ３のサンプリングを行う（ステップＳ１９）。ステップＳ２０では第３時点ｔＳ３から第４時間ＴＳ４が経過したか否かを判別し、経過するまで待機する。ステップＳ２０の答が肯定（ＹＥＳ）となったとき、すなわち第４時点ｔＳ４において第４電流値ＩＤ４のサンプリングを行う（ステップＳ２１）。
【００５６】
ステップＳ１８〜Ｓ２１の処理と並行してステップＳ１７を実行し、上記式（２）及び（３）による係数ａ１，ｂ１の算出を行う。またステップＳ２１実行後は、ステップＳ２２において、上記式（５）及び（６）による係数ａ２，ｂ２の算出を行う。
【００５７】
ステップＳ２３では、上記式（７）により推定開弁時期ｔＡＯＰＥを算出する。検出データが不適切なものあるために、推定開弁時期ｔＡＯＰＥを算出できない場合を考慮し、ステップＳ２４では、推定開弁時期ｔＡＯＰＥの算出が完了したか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは、異常があると判定する（ステップＳ２５）。
【００５８】
推定開弁時期ｔＡＯＰＥが算出されたときは、ステップＳ２６に進み、推定開弁時期ｔＡＯＰＥ及び駆動電流供給開始時期ｔＩＳを下記式（８）に適用し、噴射遅れ時間ＴＩＤＬＹを算出する。
ＴＩＤＬＹ＝ｔＡＯＰＥ−ｔＩＳ                          （８）
【００５９】
ステップＳ２７では、エンジン運転状態（例えばエンジン回転数ＮＥ、吸入空気流量ＧＡＩＲ、吸気温ＴＡなど）に応じて理論噴射時間ＴＩＮＪＴＨを算出する。理論噴射時間ＴＩＮＪＴＨは、検出されたエンジン運転状態において必要な燃料噴射量に対応する燃料噴射時間である。
【００６０】
ステップＳ２８では下記式（９）に理論噴射時間ＴＩＮＪＴＨを適用し、燃料噴射時間ＴＩＮＪを算出する。
ＴＩＮＪ＝ＫＶＢ×ＴＩＮＪＴＨ                          （９）
【００６１】
式（９）のＫＶＢは、検出されるバッテリ電圧ＶＢに応じて、図７に示すＫＶＢテーブルを検索することにより算出される補正係数である。ＫＶＢテーブルは、バッテリ電圧ＶＢが低下するほど、補正係数ＫＶＢが減少するように設定されている。開弁指令時間が同一であっても、バッテリ電圧ＶＢが低下するほど燃料噴射弁２の実開弁時間が長くなることに対応させたものである。
【００６２】
ステップＳ２９では下記式（１０）に燃料噴射時間ＴＩＮＪ及び噴射遅れ時間ＴＩＤＬＹを適用して、燃料噴射指令時間ＴＩＮＪＣＭＤを算出するとともに、エンジン運転状態に応じた理論噴射開始時間ＴＩＳＴＨを、噴射遅れ時間ＴＩＤＬＹに応じて補正することにより、燃料噴射開始指令時間ＴＩＳＣＭＤを算出する。燃料噴射開始指令時間ＴＩＳＣＭＤは、燃料噴射を実行すべきクランク角度期間の開始時点から開弁指令信号出力開始時点（ｔＩＳ）までの待機時間に相当する。
ＴＩＮＪＣＭＤ＝ＴＩＮＪ＋ＴＩＤＬＹ                    （１０）
【００６３】
ステップＳ２９で算出される燃料噴射指令時間ＴＩＮＪＣＭＤ及び燃料噴射開始指令時間ＴＩＳＣＭＤに基づいて、次の燃料噴射が実行される。
【００６４】
図８は第１近似直線ＬＡ１の傾きを示す係数（以下「第１傾き」という）ａ１に基づいて、燃料噴射弁２の故障判定を行う処理のフローチャートである。この処理では、燃料噴射弁２が正常であるか、中間故障状態であるか、あるいは完全故障状態であるかが判定される。中間故障状態は、燃料噴射指令時間ＴＩＮＪＣＭＤに対応する実燃料噴射量が、所望値からずれるが使用可能な状態に相当し、完全故障状態は使用不能の状態に相当する。
【００６５】
ステップＳ３０で、第１傾きａ１の算出が完了するまで待機し、完了すると、ステップＳ３１に進んで、第１傾きａ１が正常範囲内にあるか否か、すなわち第１傾きａ１が下側正常閾値ａ１ＴＨＮＬ以上、かつ上側正常閾値ａ１ＴＨＮＨ以下であるか否かを判別する。
【００６６】
ステップＳ３１の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、燃料噴射弁２は正常と判定する（ステップＳ３４）。ステップＳ３１の答が否定（ＮＯ）であるときは、第１傾きａ１が下側ＮＧ判定閾値ａ１ＮＧＬ（＜ａ１ＴＨＮＬ）より小さいか否かを判別する（ステップＳ３２）。この答が否定（ＮＯ）であるときは、さらに第１傾きａ１が上側ＮＧ判定閾値ａ１ＮＧＨ（＞ａ１ＴＨＮＨ）より大きいか否かを判別する（ステップＳ３３）。
【００６７】
ステップＳ３３の答が否定（ＮＯ）であるとき、すなわちａ１ＮＧＬ≦ａ１＜ａ１ＴＨＮＬ、またはａ１ＴＨＮＨ＜ａ１≦ａ１ＮＧＨが成立するときは、燃料噴射弁２は中間故障状態にあると判定する（ステップＳ３５）一方、ステップＳ３２またはＳ３３の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、燃料噴射弁２は完全故障状態にあると判定する（ステップＳ３６）。
【００６８】
燃料噴射弁２が中間故障状態にあると判定されたときは、以下のように燃料噴射指令時間ＴＩＮＪＣＭＤを補正する。
１）ａ１ＮＧＬ≦ａ１＜ａ１ＴＨＮＬであるときは、第１傾きａ１が正常状態より小さいので、燃料噴射指令時間ＴＩＮＪＣＭＤを増加方向に補正する。
２）ａ１ＴＨＮＨ＜ａ１≦ａ１ＮＧＨであるときは、第１傾きａ１が正常状態より大きいので、燃料噴射指令時間ＴＩＮＪＣＭＤを減少方向に補正する。
【００６９】
以上のように本実施形態では、ソレノイド３９への駆動電流ＩＤの供給開始時点から駆動電流ＩＤが最大となる時点ｔＳＷまでの電流増加期間中における所定のタイミングｔＳ１〜ｔＳ４で駆動電流の値ＩＤ１〜ＩＤ４がサンプリングされ、その駆動電流値ＩＤ１〜ＩＤ４に基づいて、電流増加期間中において燃料噴射弁２の弁体３２が弁座３７から離れることによって現れる変曲点ＰＸに対応する時点が、燃料噴射弁２の実開弁時期ｔＡＯＰを近似する推定開弁時期ｔＡＯＰＥとして算出される。燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁２においては、ソレノイド３９への通電により弁体３２を開弁方向に変位させるコア３５とソレノイド３９との相対位置が変化することによって、ソレノイド３９のインダクタンスが減少し、駆動電流ＩＤの電流増加率（傾き）が比較的顕著に上昇する。したがって、比較的簡単な演算によって変曲点に対応する時点を取得し、推定開弁時期ｔＡＯＰＥを算出することができる。
【００７０】
より具体的には、燃料噴射弁２の通常開弁時期範囲より前に設定される第１及び第２時点ｔＳ１，ｔＳ２においてサンプリングされた第１及び第２電流値ＩＤ１，ＩＤ２を用いて第１近似直線ＬＡ１が求められるとともに、通常開弁時期範囲より後に設定される第３及び第４時点ｔＳ３，ｔＳ４においてサンプリングされた第３及び第４電流値ＩＤ３，ＩＤ４を用いて第２近似直線ＬＡ２が求められ、第１近似直線ＬＡ１と第２近似直線ＬＡ２の交点に対応する時点が、燃料噴射弁２の実開弁時期ｔＡＯＰを近似する推定開弁時期ｔＡＯＰＥとして算出される。したがって、４つのサンプリングデータを用いた近似的な演算によって実開弁時期を近似する推定開弁時期ｔＡＯＰＥが得られるので、高価な高速サンプリング回路が不要となり、コストを低減するとともにＣＰＵ１１の演算負荷を軽減することができる。
【００７１】
また第１近似直線の傾きである第１傾きａ１が正常である範囲（ａ１ＴＨＮＬ〜ａ１ＴＨＮＨ）の外側に設定される中間故障範囲（ａ１ＮＧＬ≦ａ１＜ａ１ＴＨＮＬ、またはａ１ＴＨＮＨ＜ａ１≦ａ１ＮＧＨ）にあるときに、燃料噴射弁２が中間故障状態にあると判定され、第１傾きａ１が中間故障範囲の外側に設定される完全故障範囲（ａ１＜ａ１ＮＧＬ、またはａ１＞ａ１ＮＧＨ）にあるときに、燃料噴射弁２が完全故障状態にあると判定され、燃料噴射弁２が中間故障状態にあると判定されたときは、判定された故障状態に応じて燃料噴射開始指令時間ＴＩＳＣＭＤが補正される。したがって、燃料噴射弁２の故障度合に対応した故障判定を行うことができ、かつ中間故障状態ではその故障状態に応じて燃料噴射開始指令時間ＴＩＳＣＭＤが補正されるので、燃料噴射量が所望の値からずれることを抑制することができる。
【００７２】
また検出されるバッテリ電圧ＶＢに応じて、エンジン運転状態に応じた理論噴射時間ＴＩＮＪＴＨを補正することにより、燃料噴射時間ＴＩＮＪが算出され、算出される推定開弁時期ｔＡＯＰＥ及び燃料噴射時間ＴＩＮＪに基づいて、燃料噴射指令時間ＴＩＮＪＣＭＤ及び燃料噴射開始指令時間ＴＩＳＣＭＤが算出される。したがって、開弁指令信号の出力開始時期から実際に燃料噴射弁２が開弁するまでの噴射遅れ時間ＴＩＤＬＹが正確に反映された燃料噴射弁２の駆動制御を行い、燃料噴射量の制御精度を高めることができる。
【００７３】
本実施形態では、コア３５，第１スプリング３６，スリーブ３８，及びソレノイド３９が電磁アクチュエータを構成し、ＥＣＵ５のＣＰＵ１１が、開弁指令信号出力手段、サンプリング手段、変曲点取得手段、推定開弁時期算出手段、第１近似直線取得手段、第２近似直線取得手段、第１中間故障判定手段、第１完全故障判定手段、バッテリ電圧検出手段、理論噴射時間算出手段、補正噴射時間手段、及び開弁指令信号出力手段を構成する。
【００７４】
［変形例］
図８に示す故障判定処理は、図９に示す処理に代えてもよい。図９に示す処理は、第１傾きａ１と、第２近似直線ＬＡ２の傾きを示す係数（以下「第２傾き」という）ａ２とを用いて、故障判定を行うものである。
【００７５】
ステップＳ４０及びＳ４１で、第１傾きａ１及び第２傾きａ２の算出完了を待ち、２つの傾きの算出が完了すると、ステップＳ４２に進んで、第１傾きａ１と第２傾きａ２の差分Ｄａ（＝ａ２−ａ１）が、「０」に近い値に設定される所定閾値ＤａＦＴＨ以上であるか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であって、差分Ｄａが「０」近傍の値または負の値であるときは、燃料噴射弁２が完全故障状態にあると判定する（ステップＳ４６）。
【００７６】
ステップＳ４２の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、第２傾きａ２が下側正常閾値ａ２ＴＨＮＬ以上でかつ上側正常閾値ａ２ＴＨＮＨ以下であるか否かを判別する（ステップＳ４３）。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、燃料噴射弁２は正常であると判定し（ステップＳ４４）、否定（ＮＯ）であるとき、すなわちａ２＜ａ２ＴＨＮＬまたはａ２＞ａ２ＴＨＮＨであるときは、燃料噴射弁２は中間故障状態にあると判定する（ステップＳ４５）。
【００７７】
中間故障状態と判定されたときは、上述した実施形態と同様に以下のように燃料噴射指令時間ＴＩＮＪＣＭＤを補正する。
１）ａ２＜ａ２ＴＨＮＬであるときは、第２傾きａ２が正常状態より小さいので、燃料噴射指令時間ＴＩＮＪＣＭＤを増加方向に補正する。
２）ａ１ＴＨＮＨ＜ａ２であるときは、第２傾きａ２が正常状態より大きいので、燃料噴射指令時間ＴＩＮＪＣＭＤを減少方向に補正する。
【００７８】
この変形例では、第１近似直線ＬＡ１の傾きａ１と第２近似直線ＬＡ２の傾きａ２とを比較することにより、燃料噴射弁２の故障が判定される。燃料噴射弁２が正常であれば、第２傾きａ２は第１傾きａ１より所定閾値ＤａＦＴＨ以上大きくなるので、差分Ｄａに基づいて、故障判定を容易に行うことができる。
【００７９】
また第２傾きａ２が第１傾きａ１より所定閾値ＤａＦＴＨ以上大きいときは、第２傾きａ２に応じて、無補正または上記１）若しくは２）の補正が選択される。第２傾きａ２のずれ量が燃料噴射量に大きく寄与することから、そのずれ量に応じた補正を行うことにより、燃料噴射量のずれを抑制することができる。
【００８０】
［第２の実施形態］
本実施形態は、変曲点ＰＸに対応する時点を第１の実施形態とは異なる手法で特定するようにしたものであり、以下に説明する点以外は第１の実施形態と同一である。
【００８１】
図１０は、本実施形態における変曲点対応時点（ｔＡＯＰＥ）の特定手法を説明するためのタイムチャートであり、駆動電流ＩＤの変化を模式的に示す。駆動電流ＩＤの変化特性を近似する直線の傾きが、変曲点ＰＸを過ぎると増加する点に着目し、以下のように特定する。すなわち、所定サンプリング周期ＤＴＳ毎にサンプリングされる駆動電流値ＩＤ(k)と、所定サンプリング周期ＤＴＳとの積（図１０に示す矩形の面積値）を積算することにより、積算値ＳＡＩＤ(k)を算出し、その積算値ＳＡＩＤ(k)の変化量ＤＳＡＩＤ(k)が判定閾値ＤＳＡＩＤＴＨを超えた時点ｔＰＸＰの１サンプリング周期前の時点を、変曲点対応時点として特定する。ｋは、所定サンプリング周期ＤＴＳで離散化した離散化時刻である。
【００８２】
図１１は本実施形態における燃料噴射制御を説明するためのフローチャートであり、図図６のステップＳ２４及びＳ２５を削除し、ステップＳ１４〜Ｓ２３をステップＳ５１〜Ｓ５８に変更し、ステップＳ５８実行後にステップＳ２６に進むようにしたものである。
【００８３】
ステップＳ５１では、所定サンプリング周期ＤＴＳの経過を待ち、経過すると駆動電流値ＩＤ(k)のサンプリングを行う（ステップＳ５２）。離散化時刻ｋは、本処理の開始時点で「１」に初期化されている。ステップＳ５３では、下記式（１１）により積算値ＳＡＩＤ(k)を算出する。なお、ＳＡＩＤ(0)は「０」に初期化されている。
ＳＡＩＤ(k)＝ＳＡＩＤ(k-1)＋ＩＤ(k)×ＤＴＳ          （１１）
【００８４】
ステップＳ５４では、下記式（１２）により積算値変化量ＤＳＡＩＤ(k)を算出し、ステップＳ５５で積算値変化量ＤＳＡＩＤ(k)が判定閾値ＤＳＡＩＤＴＨ以上であるか否かを判別する。
ＤＳＡＩＤ(k)＝ＳＡＩＤ(k)−ＳＡＩＤ(k-1)            （１２）
【００８５】
ステップＳ５５の答が否定（ＮＯ）である間は、離散化時刻ｋを「１」だけ増加させて（ステップＳ５６）、ステップＳ５１に戻る。積算値変化量ＤＳＡＩＤ(k)が判定閾値ＤＳＡＩＤＴＨ以上となると、ステップＳ５７に進んで、その時点の離散化時刻ｋから「１」を減算した値を、離散化推定開弁時期ｋＡＯＰＥとして記憶する。ステップＳ５８では、下記式（１３）により、算出される変曲点対応時点を推定開弁時期ｔＡＯＰＥとして算出する。
ｔＡＯＰＥ＝ｔＳ１＋ＤＴＳ×ｋＡＯＰＥ              （１３）
【００８６】
図１２は、本実施形態における燃料噴射弁２の故障判定処理のフローチャートである。この処理は、図８のステップＳ３０を削除し、ステップＳ６０〜Ｓ６２を追加し、ステップＳ６２の答が肯定（ＹＥＳ）となったときに、ステップＳ３１に進むようにしたものである。この処理は、第１電源電圧ＶＳ１（図４参照）が供給される期間、すなわち駆動電流ＩＤが増加している期間において実行される。
【００８７】
ステップＳ６０では、第１電源電圧ＶＳ１が供給される期間ＴＶＳ１（図４参照）が経過したか否かを判別し、期間ＴＶＳ１が経過したときは処理を終了する。ステップＳ６０の答が否定（ＮＯ）であるときは、第１の実施形態における第１近似直線ＬＡ１の傾きに相当する第１傾きａ１を算出する（ステップＳ６１，Ｓ６２）。この算出は、図１１の処理によりサンプリングされる駆動電流値ＩＤ(k)の中の適当な２つ（例えばＩＤ(1)及びＩＤ(kAOPE)）を用いることによって行われる。
第１傾きａ１の算出が完了すると、ステップＳ６２からステップＳ３１に進む。
【００８８】
本実施形態では、サンプリングされる駆動電流値ＩＤ(k)の積算値ＳＡＩＤ(k)が算出され、さらにこの積算値の変化量ＤＳＡＩＤ(k)が算出され、積算値変化量ＤＳＡＩＤ(k)が判定閾値ＤＳＡＩＤＴＨ以上と判定された時点の１サンプリング周期前の時点が、変曲点ＰＸに対応する時点と判定されるので、比較的簡単な演算で変曲点に対応する時点を特定することができる。
【００８９】
［変形例１］
図１１に示す処理は、図１３に示すように変形してもよい。図１３に示す処理は、図１１のステップＳ５３を削除し、ステップＳ５４及びＳ５５をそれぞれステップＳ５４ａ及びＳ５５ａに代えたものである。
【００９０】
ステップＳ５４ａでは、下記式（１４）により駆動電流変化量ＤＩＤ(k)を算出する。
ＤＩＤ(k)＝ＩＤ(k)−ＩＤ(k-1)                        （１４）
ステップＳ５５ａでは、駆動電流変化量ＤＩＤ(k)が判定閾値ＤＩＤＴＨ以上であるか否かを判別し、この答が否定（ＮＯ）である間はステップＳ５６に進み、肯定（ＹＥＳ）となるとステップＳ５７に進む。
【００９１】
図１０から明らかなように、変曲点ＰＸの前後で駆動電流値ＩＤ(k)の変化量が変化するので、駆動電流変化量ＤＩＤ(k)が判定閾値ＤＩＤＴＨ以上となった時点の１サンプリング周期前の時点を、変曲点ＰＸに対応する時点として特定することができる。したがって、比較的簡単な演算で変曲点ＰＸに対応する時点を特定することが可能となる。
【００９２】
［変形例２］
第２の実施形態または上記変形例１において、図１２に示す処理は、図１４に示す処理に代えてもよい。図１４に示す処理は、図９に示す処理のステップＳ４０及びＳ４１を削除し、ステップＳ６０〜Ｓ６４を追加したものである。ステップＳ６０〜Ｓ６２は図１２に示す処理と同一である。
【００９３】
第１傾きａ１の算出が完了すると、ステップＳ６２からステップＳ６３に進み、第１の実施形態における第２近似直線ＬＡ２の傾きである第２傾きａ２を算出する。この算出は、第１の実施形態と同様に行うことができる。また、サンプリング周期ＤＴＳのサンプリングを変曲点対応時点を過ぎた後も継続し、そのサンプリングによって得られる駆動電流値ＩＤ(k)を用いて算出するようにしてもよい。
第２傾きａ２の算出が完了するとステップＳ６４からステップＳ４２に進む。
【００９４】
この変形例によれば、第１の実施形態の変形例（図９）と同様に、第１傾きａ１と第２傾きａ２の差分Ｄａに基づいて容易に故障判定を行うことができ、さらに中間故障状態においては、第２傾きａ２のずれ量に応じた補正を行うことにより、燃料噴射量のずれを抑制することができる。
【００９５】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では４気筒機関の燃料噴射制御装置に本発明を適用した例を示したが、４気筒機関に限らず、３，５，６，８気筒など種々の機関の燃料噴射制御装置に適用可能である。また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの燃料噴射制御装置にも適用が可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１  内燃機関
２  燃料噴射弁
６  バッテリ
１１  ＣＰＵ（開弁指令信号出力手段、サンプリング手段、変曲点取得手段、推定開弁時期算出手段、第１近似直線取得手段、第２近似直線取得手段、バッテリ電圧検出手段、理論噴射時間算出手段、補正噴射時間手段、開弁指令信号出力手段）
３５  コア（電磁アクチュエータ）
３６  第１スプリング（電磁アクチュエータ）
３８  スリーブ（電磁アクチュエータ）
３９  ソレノイド（電磁アクチュエータ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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