(57)【要約】【課題】筒内噴射式の内燃機関において燃料の噴射量制御を精度よく実施する。【解決手段】エンジン１０は、燃料を直接気筒内に噴射するインジェクタ２３を備える。インジェクタ２３における噴射量特性上に、ニードル４３のバウンスが生じるバウンス域が予め定められている。ＥＣＵ４０は、要求噴射量及び１燃焼サイクル内の噴射回数に基づき決定されるインジェクタ２３の１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングが、バウンス域を含む所定範囲内に入るか否かを判定する。そして、１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングがバウンス域を含む所定範囲内に入らないと判定された場合に、要求噴射量の燃料を上記設定した噴射回数で噴射し、バウンス域を含む所定範囲内に入ると判定された場合に、１燃焼サイクル内で噴射する燃料量を要求噴射量に保持しつつ、１噴射ごとの噴射パルス信号のパルス幅を変更して燃料噴射を実施する。【選択図】図１
2018040371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（４２）内を往復動することで噴孔（４９）を開閉する弁体（４３）と、通電により前記弁体を軸方向に駆動する電磁部（４４）と、前記噴孔の開弁状態における前記弁体の停止位置を定める位置決め部（４７）とを備える燃料噴射弁（２３）から燃料を気筒内に直接噴射する内燃機関（１０）に適用され、前記電磁部への供給電力を噴射パルス信号により制御する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記電磁部の通電開始からの経過時間に応じた燃料噴射量の変化を示す噴射量特性において、前記弁体の開弁方向への動きが前記位置決め部によって規制されることで前記弁体のバウンスが生じるバウンス域が予め定められており、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記内燃機関の１燃焼サイクル内での要求噴射量を算出する要求量算出手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記１燃焼サイクル内で実施する噴射回数を設定する回数設定手段と、
前記要求量算出手段により算出した要求噴射量及び前記回数設定手段により設定した噴射回数に基づき決定される前記燃料噴射弁の１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングが、前記バウンス域を含む所定範囲内に入るか否かを判定するバウンス判定手段と、
前記バウンス判定手段により前記１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングが前記所定範囲内に入らないと判定された場合に、前記１燃焼サイクル内において、前記要求量算出手段により算出した要求噴射量の燃料を、前記回数設定手段により設定した噴射回数で噴射する一方、前記バウンス判定手段により前記１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングが前記所定範囲内に入ると判定された場合に、前記１燃焼サイクル内で噴射する燃料量を前記要求量算出手段により算出した要求噴射量に保持しつつ、前記１噴射ごとの噴射パルス信号のパルス幅を変更して燃料噴射を実施する噴射制御手段と、
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】
前記バウンス判定手段は、前記１噴射ごとの燃料噴射量を指標にして、前記１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングが前記所定範囲内に入るか否かを判定する請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記バウンス判定手段は、前記１噴射ごとの燃料噴射量が所定の噴射量範囲内にある場合に、前記１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングが前記所定範囲内に入ると判定し、
前記所定の噴射量範囲の下限値は、前記位置決め部による前記弁体の開弁方向への動きの規制開始時点での燃料噴射量に基づき設定されている請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記バウンス判定手段は、前記１噴射ごとの燃料噴射量が所定の噴射量範囲内にある場合に、前記１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングが前記所定範囲内に入ると判定し、
前記所定の噴射量範囲の上限値は、前記位置決め部による前記弁体の開弁方向への動きの規制開始後において前記弁体が前記停止位置で停止した時点での燃料噴射量に基づき設定されている請求項２又は３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記噴射制御手段は、前記バウンス判定手段により前記１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングが前記所定範囲内に入ると判定された場合に、前記回数設定手段により設定した噴射回数を変更することにより、前記１噴射ごとの噴射パルス信号のパルス幅を変更する請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記噴射制御手段は、前記回数設定手段により前記１燃焼サイクル内で実施する噴射回数が１回に設定されており、かつ前記バウンス判定手段により前記１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングが前記所定範囲内に入ると判定された場合に、前記要求量算出手段により算出した要求噴射量を分割して噴射する分割噴射により燃料噴射を実施する請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記噴射制御手段は、前記回数設定手段により前記１燃焼サイクル内で実施する噴射回数が複数回に設定されており、かつ前記バウンス判定手段により前記１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングが前記所定範囲内に入ると判定された場合に、前記要求量算出手段により算出した要求噴射量を１回で噴射する１回噴射により燃料噴射を実施する請求項５又は６に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
前記噴射制御手段は、前記回数設定手段により前記１燃焼サイクル内で実施する噴射回数が複数回に設定されており、かつ前記バウンス判定手段により前記１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングが前記所定範囲内に入ると判定された場合に、前記要求量算出手段により算出した要求噴射量を分割して噴射する分割噴射における分割率を変更して燃料噴射を実施する請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項９】
前記燃料噴射弁の１噴射で噴射可能な燃料量範囲の下限値として最小噴射量が予め定められており、
前記噴射制御手段は、前記分割率を変更した後の各噴射回において前記最小噴射量が確保される場合に、前記分割噴射における分割率を変更して燃料噴射を実施し、前記分割率を変更した後の各噴射回において前記最小噴射量が確保されない場合に、前記要求量算出手段により算出した要求噴射量を１回で噴射する１回噴射により燃料噴射を実施する請求項８に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１０】
前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力に応じて前記噴射量特性及び前記バウンス域が予め定められており、
前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する燃圧検出手段を備え、
前記バウンス判定手段は、前記燃圧検出手段により検出した燃料の圧力に基づいて前記所定範囲を決定し、該決定した所定範囲内に、前記１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングが入るか否かを判定する請求項１〜９のいずれか一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する。
【背景技術】
【０００２】
従来、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式の内燃機関が知られている。直噴式の内燃機関には、例えば電磁駆動式の燃料噴射弁が搭載されており、電磁部の通電制御により弁体（ニードル）が駆動されることで、内燃機関に供給される燃料量が制御される（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、可動コアと弁体とが相対変位可能な二体化構造を有する燃料噴射弁が開示されている。燃料噴射弁を上記のような構成とすることにより、燃料噴射弁の閉弁時において、弁体の先端が弁座に着座したときの弁体の跳ね返り（バウンス）が抑制されるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１３８８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
弁体の跳ね返りは燃料噴射弁の開弁時にも起こり得る現象であり、例えば特許文献１の燃料噴射弁では、電磁部の通電に伴い可動コアが固定コアに衝突することで、弁体の跳ね返りが生じることが考えられる。また、こうした弁体の跳ね返りによって、弁体の位置が不安定な状態が一時的に生じる結果、噴射量制御を精度良く実施できない場合が発生することが懸念される。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、筒内噴射式の内燃機関において燃料の噴射量制御を精度良く実施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主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【０００７】
本発明は、ハウジング（４２）内を往復動することで噴孔（４９）を開閉する弁体（４３）と、通電により前記弁体を軸方向に駆動する電磁部（４４）と、前記噴孔の開弁状態における前記弁体の停止位置を定める位置決め部（４７）とを備える燃料噴射弁（２３）から燃料を気筒内に直接噴射する内燃機関（１０）に適用され、前記電磁部への供給電力を噴射パルス信号により制御する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００８】
第１の構成は、前記電磁部の通電開始からの経過時間に応じた燃料噴射量の変化を示す噴射量特性において、前記弁体の開弁方向への動きが前記位置決め部によって規制されることで前記弁体のバウンスが生じるバウンス域が予め定められており、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記内燃機関の１燃焼サイクル内での要求噴射量を算出する要求量算出手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記１燃焼サイクル内で実施する噴射回数を設定する回数設定手段と、前記要求量算出手段により算出した要求噴射量及び前記回数設定手段により設定した噴射回数に基づき決定される前記燃料噴射弁の１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングが、前記バウンス域を含む所定範囲内に入るか否かを判定するバウンス判定手段と、前記バウンス判定手段により前記１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングが前記所定範囲内に入らないと判定された場合に、前記１燃焼サイクル内において、前記要求量算出手段により算出した要求噴射量の燃料を、前記回数設定手段により設定した噴射回数で噴射する一方、前記バウンス判定手段により前記１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングが前記所定範囲内に入ると判定された場合に、前記１燃焼サイクル内で噴射する燃料量を前記要求量算出手段により算出した要求噴射量に保持しつつ、前記１噴射ごとの噴射パルス信号のパルス幅を変更して燃料噴射を実施する噴射制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
燃料噴射弁の開弁時には、弁体の停止位置を定める位置決め部により弁体の停止位置が決定され、その停止位置での開弁時間に応じて燃料噴射量が調整される。ここで、燃料噴射弁の開弁時には、弁体の開弁方向への動きが位置決め部によって規制されることで、弁体が慣性力によってバウンスし、その後停止状態になる。また、弁体のバウンスが生じている間は、燃料噴射弁から噴射される燃料量が安定せず、噴射量のばらつきが生じやすい。そのため、燃料噴射弁の１噴射あたりの噴射時間（噴射パルス信号のパルス幅）に対するバウンス期間の占める割合が大きいと、噴射量制御を精度よく実施できないことが考えられる。
【００１０】
この点に鑑み、上記構成では、燃料噴射弁の１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングが、バウンス域を含む所定範囲内に入らないと判断される場合には、１燃焼サイクル内において、内燃機関の運転状態に基づき設定した噴射回数を変更せずに要求噴射量の燃料を噴射する一方、燃料噴射弁の１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングが、バウンス域を含む所定範囲内に入ると判断される場合には、１燃焼サイクル内で噴射する燃料量を運転状態に応じた要求噴射量で保持しつつ、１噴射ごとの噴射パルス信号のパルス幅を変更して燃料噴射を実施する。つまり、噴射量特性上の全領域のうち、噴射量が安定しない領域の使用を積極的に回避するようにして燃料噴射を実施する。こうした構成によれば、噴射量特性上の全領域の一部に噴射量が安定しない領域がある場合にも、燃料の噴射量制御を精度よく実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】エンジン制御システムの全体概略を示す構成図。
【図２】インジェクタの概略を示す断面図。
【図３】噴射モード設定用マップの一例を示す図。
【図４】噴射量特性を示す図。
【図５】燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。
【図６】バウンス判定処理の処理手順を示すフローチャート。
【図７】燃圧に応じた噴射量特性及びバウンス域を表す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、内燃機関である筒内噴射式の車載多気筒４サイクルガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしている。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御等を実施する。このエンジン制御システムの全体概略構成図を図１に示す。
【００１３】
図１に示すエンジン１０において、吸気管１１には、吸入空気量を検出するためのエアフロメータ１２が設けられている。エアフロメータ１２の下流側には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１３によって開度調節されるスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）は、スロットルアクチュエータ１３に内蔵されたスロットル開度センサにより検出される。スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１５が設けられている。このサージタンク１５には、吸気管内圧力を検出するための吸気圧センサ１６が設けられている。また、サージタンク１５には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１７が接続されており、吸気マニホールド１７において各気筒の吸気ポートに接続されている。
【００１４】
エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートには、それぞれ吸気バルブ１８及び排気バルブ１９が設けられている。この吸気バルブ１８の開動作によりサージタンク１５内の空気が燃焼室２１内に導入され、排気バルブ１９の開動作により燃焼後の排ガスが排気管２２に排出される。
【００１５】
エンジン１０の各気筒の上部には、燃焼室２１に燃料を直接供給するインジェクタ２３が取り付けられている。インジェクタ２３は、燃料配管２４を介して燃料タンク２５に接続されている。燃料タンク２５内の燃料は、低圧ポンプ２６により汲み上げられた後、高圧ポンプ２７により加圧される。この高圧燃料は、高圧ポンプ２７からデリバリパイプ２８に圧送され、デリバリパイプ２８から各気筒のインジェクタ２３に供給される。その後、インジェクタ２３により燃焼室２１に噴射される。
【００１６】
エンジン１０のシリンダヘッドには点火プラグ２９が気筒毎に取り付けられている。点火プラグ２９には、点火コイル等よりなる点火装置（図示略）を通じて、所望とする点火時期に高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ２９の対向電極間に火花放電が発生する。これにより、燃焼室２１内の混合気が着火され燃焼に供される。
【００１７】
排気管２２には、排ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化するための三元触媒等の触媒３１が設けられている。また、触媒３１の上流側には、排ガスを検出対象として混合気の空燃比（酸素濃度）を検出するための空燃比センサ３２が設けられている。
【００１８】
その他、エンジン１０には、冷却水温を検出する冷却水温センサ３３や、エンジンの所定クランク角毎に（例えば１０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ３４、デリバリパイプ２８内の燃料圧力を検出する燃圧センサ３５などが取り付けられている。
【００１９】
次に、インジェクタ２３について詳細に説明する。図２は、インジェクタ２３を示す断面図である。インジェクタ２３は、噴孔４９が形成されたハウジング４２と、弁体としてのニードル４３と、電磁部としてのコイル４４とを備えている。なお、図２の説明では便宜上、インジェクタ２３において噴孔４９に向かう方向を下方向又は閉弁方向、噴孔４９とは反対側に向かう方向を上方向又は開弁方向とする。
【００２０】
ハウジング４２は中空部を有し、その中空部にニードル４３が軸方向に往復動自在に収容されている。ニードル４３の外周面とハウジング４２の内周面との間には、噴孔４９に連通する燃料通路４５が形成されている。ハウジング４２の上端部には、燃料配管２４に接続される図示しない通入口が形成されており、デリバリパイプ２８内の高圧燃料が通入口を介して燃料通路４５内に供給される。ニードル４３の上端部は、ニードル４３を閉弁方向に付勢する第１スプリング５１を介してハウジング４２に固定されている。
【００２１】
ニードル４３の下端部は、噴孔４９の開口面積よりも大きい断面形状をなしている。そして、ニードル４３の下端部が弁座４６に当接することで、噴孔４９がニードル４３により閉鎖され、燃料の噴射が阻止される。また、ニードル４３の下端部が弁座４６から離間すると噴孔４９が開放され、燃料通路４５内の燃料が噴孔４９から噴射される。
【００２２】
ハウジング４２内には、コイル４４の通電に伴い磁力を発生する固定コア４７が設けられている。また、固定コア４７の下端面に対向する位置には可動コア４８が配置されている。可動コア４８は、第２スプリング５２を介してハウジング４２に固定されており、第２スプリング５２によって開弁方向に付勢されている。可動コア４８の内部には挿通孔が形成されており、その挿通孔にニードル４３が摺動可能に挿入されている。ニードル４３の上端部には、下部よりも外径が大きい拡径部５３が形成されている。これにより、可動コア４８の開弁方向への移動に伴い、ニードル４３が可動コア４８と一体となって変位可能になっている。
【００２３】
第１スプリング５１の閉弁方向の力ｆ１は、第２スプリング５２の開弁方向の力ｆ２よりも大きく設定されている。そのため、コイル４４の非通電時では、第１スプリング５１の付勢力によりニードル４３が噴孔４９側に変位して着座することで、噴孔４９の閉鎖状態が保持される。
【００２４】
一方、コイル４４に通電すると、固定コア４７と可動コア４８との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力と第２スプリング５２の開弁方向の力ｆ２との和ｆ３が、第１スプリング５１の閉弁方向の力ｆ１よりも大きくなると（ｆ３＞ｆ１）、可動コア４８が開弁方向に移動するとともに、ニードル４３が開弁方向に移動する。そして、可動コア４８が固定コア４７に当接することにより、可動コア４８及びニードル４３の開弁方向への移動が規制され、やがて噴孔４９の開弁状態におけるニードル４３の停止位置が定まる。なお、固定コア４７が、噴孔４９の開弁状態における弁体の停止位置を定める「位置決め部」に相当する。１噴射においてインジェクタ２３から噴射される燃料噴射量は、噴孔４９の開弁時間、つまりコイル４４の通電時間によって調整される。
【００２５】
ＥＣＵ４０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）４１を主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。すなわち、ＥＣＵ４０のマイコン４１は、前述した各種センサなどから各々検出信号を入力し、それらの各種検出信号に基づいて燃料噴射量や点火時期等を演算する。また、演算結果に基づいてインジェクタ２３や点火プラグ２９の駆動を制御する。
【００２６】
燃料噴射制御についてマイコン４１は、エンジン１０の運転状態に係る各種データ（例えばエンジン回転速度やエンジン負荷、燃料圧力など）を用いて、エンジン１０の１燃焼サイクル（吸気行程→圧縮行程→膨張行程→排気行程）で必要な燃料噴射量として要求噴射量Ｑｒｑを算出する。そして、その算出した要求噴射量Ｑｒｑに応じて噴射パルス信号を生成する。本実施形態では、要求噴射量Ｑｒｑに対応して規定されたパルス信号マップがＥＣＵ４０に予め記憶されている。マイコン４１は、このパルス信号マップを参照して、噴射パルス信号のパルス幅と、噴射パルス信号をインジェクタ２３に出力する出力タイミングとを決定する。
【００２７】
また本システムでは、都度のエンジン運転状態に応じて燃料の噴射モードを切り替えている。噴射モードについて具体的には、１燃焼サイクル内で燃料噴射を１回行う１回噴射モードと、１燃焼サイクル内で燃料噴射を複数回（本実施形態では２回）行う分割噴射モードとを切り替えている。なお、分割噴射としては、吸気行程で燃料噴射を２回行う吸気−吸気噴射モードを採用しているが、吸気行程及び圧縮行程で噴射する吸気−圧縮噴射モードを採用しているエンジン１０に適用してもよい。
【００２８】
図３は、エンジン回転速度とエンジン負荷と噴射モードとの対応関係の一例を示す図である。図３では、高回転高負荷のエンジン運転領域では分割噴射モードが選択され、それよりも低回転又は低負荷のエンジン運転領域では１回噴射モードが選択されるようになっている。また、本実施形態ではエンジン温度に応じて噴射モードを切り替えている。具体的には、エンジン温度が所定の暖機判定温度以下では分割噴射モードを選択し、暖機判定温度よりも高温の場合には図３のマップに基づき噴射モードを選択している。
【００２９】
分割噴射では、１燃焼サイクルでの要求噴射量Ｑｒｑを分割率αに応じて分割することにより、１噴射ごとの燃料噴射量を算出するとともに、その算出した燃料噴射量に基づいて各噴射回の噴射パルス信号を生成する。具体的には、１燃焼サイクルごとに２回の燃料噴射を実施する場合、先の燃料噴射量をＱｒｑ×αとし、後の燃料噴射量をＱｒｑ×（１−α）とする。そして、先の燃料噴射と後の燃料噴射のそれぞれについて、パルス信号マップを参照して噴射パルス信号のパルス幅及びパルス出力タイミングを決定する。分割率について本実施形態では一定値（例えば５０％）が設定されている。
【００３０】
ここで、インジェクタ２３は、コイル４４への電力供給により可動コア４８が固定コア４７に当接することで、開弁状態におけるニードル４３の停止位置が決定される。このとき、ニードル４３は直ちに停止状態にはならず、慣性力によってニードル４３の跳ね返り現象（バウンス現象）が発生する。また、ニードル４３がバウンスしている間は、インジェクタ２３の燃料噴射量が不安定な状態が継続する。こうしたバウンス現象の影響の受けやすさは、インジェクタ２３の１噴射ごとの噴射期間の長さに応じて異なる。また、バウンスによる影響を受けやすい状況では、燃料噴射量を精度よく制御できないことが考えられる。
【００３１】
図４は、噴射パルス信号のパルス幅と燃料噴射量との対応関係を示すパルス信号マップである。なお、この図４は、コイル通電開始からの経過時間（パルス幅）に応じた燃料噴射量の変化を示す噴射量特性を示す図でもある。図４において、通電開始（ｔ０）から時間ｔ１までの期間ＴＺは、コイル４４に電力供給してもニードル４３が変位しない不感帯である。時間ｔ１よりも長い時間、コイル４４に通電すると、可動コア４８が固定コア４７に吸引されてニードル４３が開弁方向に移動する。可動コア４８が固定コア４７に当接するまでの期間ｔ１〜ｔ２は、通電開始からの経過時間が長くなるにつれて噴孔４９の開口面積が増大する期間であり、噴孔４９の開口面積大に伴いインジェクタ２３からの燃料噴射量が増加する。
【００３２】
そして、コイル４４の通電時間をＴＡ以上とすると、可動コア４８が固定コア４７に当接し、その当接に伴いニードル４３がバウンスする。そのため、可動コア４８が固定コア４７に当接した後において、ニードル４３の位置が不安定な状態が所定時間継続する。その後、ニードル４３が予め定めた停止位置で停止して安定な状態となる。このとき、図４の噴射量特性上において、バウンス域から外れた点Ｐでは、噴射パルス信号のパルス幅Ｔ１に対して、ニードル４３がバウンスしている時間（バウンス期間）が占める割合が小さく、噴射量の精度に及ぼす影響が小さい。これに対し、バウンス域内の点Ｑではバウンスの影響が大きく、その結果、噴射量のばらつきが大きくなる。
【００３３】
なお、本実施形態のインジェクタ２３は、可動コア４８とニードル４３とが相対変位可能な構造となっており、インジェクタ２３の開弁時には、拡径部５３の下端面５５と可動コア４８の上端面５４とが当接した際に、ニードル４３が更に開弁方向に移動する。そのため、可動コア４８が固定コア４７に当接した直後では噴射量過多となり、その後、弾性力によりニードル４３が閉弁方向に変位することで噴射量過少となる傾向にある。
【００３４】
そこで本実施形態では、インジェクタ２３の１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングが、バウンス域を含む所定範囲（バウンス発生判定領域）内に入るか否かを判定する。そして、１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングがバウンス発生判定領域内に入らないと判定された場合には、要求噴射量Ｑｒｑに基づき生成した噴射パルス信号により燃料噴射を実施する。一方、１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングがバウンス発生判定領域内に入ると判定された場合には、１燃焼サイクル内で噴射する燃料量を要求噴射量で保持しつつ、１噴射ごとの噴射パルス信号のパルス幅を変更して燃料噴射を実施することとしている。
【００３５】
なお、本実施形態では、空燃比フィードバック制御においてエンジン１０の実空燃比が目標値に収束するか否かを指標にバウンス域が設定されている。具体的には、噴射量特性上の各点のうち、可動コア４８が固定コア４７に当接するタイミングに対応する点Ａから、空燃比フィードバック制御により実空燃比を目標値へ収束させることが可能なパルス幅範囲の下限に対応する点Ｂの間の領域にバウンス域が設定されている。また、バウンス発生判定領域は、噴射量精度をより確実に担保する観点から、予め定めたバウンス域の全体を包含する範囲に設定してある。
【００３６】
図５は、本実施形態の燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ４０のマイコン４１により所定周期毎に実行される。
【００３７】
図５において、ステップＳ１０１では、エンジン運転状態に基づいて要求噴射量Ｑｒｑを算出する。続くステップＳ１０２では、燃料の噴射モードを設定する。具体的には、エンジン回転速度、エンジン負荷及びエンジン水温に係るデータを入力し、その入力したデータに対応する噴射モードを図３のマップを用いて選択する。なお、噴射モードを設定する処理が「回数設定手段」に相当する。
【００３８】
ステップＳ１０３では、設定した噴射モードが１回噴射モードか否かを判定する。１回噴射モードが設定されている場合にはステップＳ１０４へ進み、要求噴射量Ｑｒｑ、及び燃圧センサ３５により検出した燃圧Ｐｉを入力し、これらの入力データから噴射パルス信号（パルス幅及び出力タイミング）を決定する。その後、ステップＳ１０７へ進み、図６のバウンス判定処理を実行する。また、ステップＳ１０８では、バウンス判定処理により決定された噴射パルス信号に基づいて、図示しないバッテリからコイル４４に電力供給してインジェクタ２３を駆動する。
【００３９】
一方、分割噴射モードが設定されている場合には、ステップＳ１０３で否定判定されてステップＳ１０５へ進む。ステップＳ１０５では、要求噴射量Ｑｒｑ及び分割率αを入力し、その入力したデータから、１燃焼サイクル内の各噴射回の燃料噴射量を算出する。続くステップＳ１０６では、要求噴射量Ｑｒｑ、及び燃圧センサ３５により検出した燃圧Ｐｉを入力し、これらの入力データから各噴射回における噴射パルス信号をそれぞれ決定する。その後、ステップＳ１０７へ進み、図６のバウンス判定処理を実行するとともに、ステップＳ１０８でインジェクタ２３を駆動する。
【００４０】
次に、バウンス判定処理について説明する。図６において、ステップＳ２０１では、燃圧センサ３５により検出した燃圧Ｐｉに基づいて、バウンス発生判定領域を決定する。ここで、バウンス域は燃圧Ｐｉに応じて異なり、燃圧Ｐｉが低いほど、コイル４４の通電開始からの経過時間が短い領域でバウンスが発生する（図７、Ｂ１及びＢ２参照）。したがって、本実施形態では、燃圧Ｐｉに応じてバウンス発生判定領域を決定することとしている。具体的には、ＥＣＵ４０には燃圧Ｐｉに応じたパルス信号マップが記憶されており、そのマップごとにバウンス発生判定領域が予め設定されている。マイコン４１は、今回の燃圧Ｐｉに対応するパルス信号マップを参照することでバウンス発生判定領域を決定する。
【００４１】
続くステップＳ２０２では、１噴射ごとの噴射パルス信号の各々について、噴射パルス信号の終了タイミングがバウンス発生判定領域内に入るか否かを判定する（バウンス判定手段）。本実施形態では、噴射パルス信号のパルス幅を指標にして判定する。具体的には、噴射パルス信号のパルス幅が下限判定値ＴＨ１よりも大きく、かつ上限判定値ＴＨ２よりも小さいか否かにより判定する。ここで、下限判定値ＴＨ１は、コイル通電開始後において可動コア４８が固定コア４７に当接するまでに要する時間に基づき設定されており、本実施形態では、図４のＴＡが設定されている。また、上限判定値ＴＨ２は、コイル通電開始後においてニードル４３のバウンスが消失するまでに要する時間に基づき設定されており、本実施形態では、図４のＴＢが設定されている。
【００４２】
噴射パルス信号の終了タイミングがバウンス発生判定領域から外れると判定された場合にはそのまま本ルーチンを終了する。一方、噴射パルス信号の終了タイミングがバウンス発生判定領域内に入ると判定された場合にはステップＳ２０３へ進む。なお、分割噴射の場合には、各噴射回の噴射パルス信号のそれぞれについて判定し、少なくともいずれかの噴射回で噴射パルス信号の終了タイミングがバウンス発生判定領域内に入ると判定された場合にはステップＳ２０３へ進む。
【００４３】
ステップＳ２０３では、１回噴射モードが選択されているか否かを判定する。１回噴射モードが選択されている場合にはステップＳ２０４へ進み、分割噴射を実施可能であるか否かを判定する。ここでは、要求噴射量Ｑｒｑを分割率αで分割した場合の燃料噴射量が、インジェクタ２３の最小噴射量よりも大きいことを含む実施条件が成立しているか否かにより判定する。
【００４４】
ステップＳ２０４で分割噴射を実施可能であると判定された場合には、ステップＳ２０５へ進み、燃料の噴射モードを１回噴射モードから分割噴射モードに切り替える。また、噴射モードの切り替えに伴い、１燃焼サイクル内の各噴射回で噴射する燃料噴射量を再設定するとともに、その再設定した燃料噴射量及び燃圧センサ３５により検出した燃圧Ｐｉから、各噴射回における噴射パルス信号をそれぞれ決定する。そしてこのサブルーチンを終了する。
【００４５】
一方、ステップＳ２０３で分割噴射モードが設定されていると判定された場合には、ステップＳ２０６へ進み、分割率αの変更によって、噴射パルス信号の終了タイミングをバウンス発生判定領域から外すことが可能か否かを判定する。インジェクタ２３では、噴射量精度を確保するために最小噴射量が定められているが、場合によっては、１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングをバウンス発生判定領域内から外そうとすると、１燃焼サイクル内のいずれかの噴射回において、最小噴射量を下回る噴射量が設定されることがあり得る。そこで本実施形態では、ステップＳ２０６の判定処理を行うことにより、噴射量精度を確保できない場合の分割率αの変更を禁止するようにしている。
【００４６】
すなわち、ステップＳ２０６で肯定判定された場合には、ステップＳ２０７へ進み、分割率αの変更を許可するとともに、その変更後の分割率及び要求噴射量Ｑｒｑに基づいて、各噴射回の燃料噴射量を再設定する。また、各噴射回における噴射パルス信号をそれぞれ決定する。一方、ステップＳ２０６で否定判定された場合には、ステップＳ２０８へ進み、燃料の噴射モードを分割噴射モードから１回噴射モードに切り替える。また、噴射モードの切り替えに伴い、１燃焼サイクル内で噴射する燃料噴射量を再設定するとともに、その再設定した燃料噴射量及び燃圧センサ３５により検出した燃圧Ｐｉから噴射パルス信号を決定する。そしてこのサブルーチンを終了する。
【００４７】
以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。
【００４８】
インジェクタ２３による１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングが、バウンス域を含む所定範囲内に入ると判断される場合、１燃焼サイクル内で噴射する燃料量を運転状態に応じた要求噴射量Ｑｒｑで保持しつつ、噴射パルス信号のパルス幅を変更して燃料噴射を実施する構成とした。この場合、噴射量特性上の全領域のうち、噴射量が安定しない領域の使用を積極的に回避するようにして燃料噴射を実施することから、こうした構成によれば、燃料の噴射量制御を精度よく実施することができる。
【００４９】
１噴射ごとの噴射パルス信号のパルス幅を変更する構成の一態様として、１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングがバウンス発生判定領域内に入ると判定された場合には、１燃焼サイクル内での噴射回数を変更する構成とした。具体的には、燃料の噴射モードとして１回噴射モードが選択されている場合には分割噴射モードに切り替えることにより、１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングがバウンス発生判定領域内に入らないようにした。また、分割噴射モードが選択されている場合には、分割率を変更できない状況下では１回噴射モードに切り替えることにより、１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングがバウンス発生判定領域内に入らないようにした。噴射回数の変更によれば、１燃焼サイクル内での要求噴射量や噴射率を変更することなく、バウンス域を主に使用した燃料噴射を回避することができる。
【００５０】
１噴射ごとの噴射パルス信号のパルス幅を変更する構成の一態様として、分割噴射モードが選択されており、インジェクタ２３の１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングがバウンス発生判定領域内に入ると判定された場合、基本的には分割率αを変更する構成とした。この構成によれば、分割噴射による燃料噴射制御を継続しつつ、１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングがバウンス発生判定領域内に入らないようにすることができる。
【００５１】
バウンス域を使用した燃料噴射を回避しようとする場合、各噴射回において最小噴射量が確保されることを条件に分割率αを変更し、そうでない場合には、噴射モードを１回噴射モードに切り替える構成とした。噴射量精度などの観点から、通常、インジェクタ２３から噴射可能な噴射量範囲には制限が設けられており、最小噴射量が設定されている。また、バウンス域を使用した燃料噴射を回避しようとした結果、最小噴射量よりも少ない噴射量が設定された場合、失火等の不都合が生じることが懸念される。こうした点に鑑み、上記のように、最小噴射量を確保できない状況での分割率の変更を禁止することにより、失火等によるエンジン制御性の低下を好適に抑制することができる。
【００５２】
インジェクタ２３に供給される燃料圧力に応じて噴射量特性が異なる点、及びバウンス域が生じる範囲が異なる点に着目し、燃圧センサ３５により検出される燃料圧力に応じてバウンス発生判定領域を可変設定する構成とした。こうした構成によれば、１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングがバウンス発生判定領域内に入らないようにする制御をより精度良く実施することができ、ひいては噴射量制御を高い精度で実施することができる。
【００５３】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。
【００５４】
・上記実施形態では、分割噴射モードが選択されており、かつ１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングがバウンス発生判定領域内に入ると判定された場合、分割率αの変更後の各噴射回において最小噴射量を確保可能であれば分割率αを変更し、そうでなければ１回噴射モードに切り替える構成とした。この構成を変更し、分割噴射モードが選択されており、かつ１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングがバウンス発生判定領域内に入ると判定された場合に、常に１回噴射モードに切り替える構成としてもよい。
【００５５】
・上記実施形態では、１噴射ごとの噴射パルス信号の終了タイミングがバウンス発生判定領域内に入るか否かの判定を、噴射パルス信号のパルス幅を指標にして実施する構成としたが、１噴射ごとの燃料噴射量を指標にして判定する構成としてもよい。具体的には、図６のステップＳ２０２において、インジェクタ２３による１噴射の燃料噴射量が、予め定めた噴射量範囲内の値か否かを判定する。この噴射量範囲の下限値は、例えばパルス幅がＴＡであるときの噴射量に対応した値とし、上限値は、例えばパルス幅がＴＢであるときの噴射量に対応した値とする。
【００５６】
・上記実施形態では、予め定めたバウンス域の全体を包含する範囲をバウンス発生判定領域に設定したが、バウンス発生判定領域はこれに限定せず、例えばバウンス域の一部をバウンス発生判定領域に設定してもよい。また、上記実施形態では、可動コア４８が固定コア４７に当接するタイミングに対応する点Ａから、空燃比フィードバック制御により実空燃比を目標値へ収束させることが可能なパルス幅範囲の下限に対応する点Ｂの間の領域をバウンス発生判定領域に設定したが、これに限定せず、例えば点Ａよりもパルス幅小の領域をバウンス発生判定領域に含めてもよい。
【００５７】
・上記実施形態では、分割噴射モードにおける分割率αを一定値としたが、エンジン運転状態に応じて分割率αが可変設定されるエンジンに適用してもよい。
【００５８】
・上記実施形態では分割噴射モードの噴射回数が２回の場合について説明したが、３回以上が適用されるエンジン１０にも本発明を適用することができる。１燃焼サイクル内で３回以上の燃料噴射を行う構成において、燃料噴射を行う行程も任意であり、吸気行程で噴射してもよいし、吸気行程と圧縮行程とで噴射してもよい。
【００５９】
・上記実施形態では、ニードル４３と可動コア４８とが相対変位可能な二体化構造を有するインジェクタ２３を備えるエンジン１０に適用する場合について説明したが、ニードル４３と可動コア４８とが一体化した構造のインジェクタを備えるエンジンに適用してもよい。
【００６０】
・上記実施形態では、直噴式のガソリンエンジンに適用する場合について説明したが、ディーゼルエンジンに本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０…エンジン、２３…インジェクタ（燃料噴射弁）、２８…デリバリパイプ、３５…燃圧センサ、４０…ＥＣＵ、４１…マイコン、４２…ハウジング、４３…ニードル（弁体）、４４…コイル（電磁部）、４７…固定コア（位置決め部）、４８…可動コア、４９…噴孔。
【図１】
2018040371.tif 000003
【図２】
2018040371.tif 000004
【図３】
2018040371.tif 000005
【図４】
2018040371.tif 000006
【図５】
2018040371.tif 000007
【図６】
2018040371.tif 000008
【図７】
2018040371.tif 000009