(57)【要約】【課題】パーシャルリフト噴射が可能な燃料噴射弁を用いて、燃料噴射を行なう場合、異常燃焼が生じたとき、パーシャルリフト噴射を抑制する。【解決手段】プランジャ５８と駆動コイル６０からなるソレノイドによって駆動され、ソレノイドへの通電を制御することにより、内燃機関１１の筒内４０ｂへの燃料噴射を、パーシャルリフト噴射によって実施可能な燃料噴射弁５０と、内燃機関に設けられ、筒内における燃料の燃焼状態に対応した信号を出力するセンサ２６，７６とを設ける。内燃機関に要求される出力に応じて、燃料噴射弁の開弁を制御するものとし、センサからの信号に従って、筒内における異常燃焼の発生を検出したとき、パーシャルリフト噴射の実施を抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１１）の筒内（４０ｂ）への燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置（１０）であって、
ソレノイド（５８，６０）によって駆動され、前記ソレノイドへの通電を制御することにより、前記内燃機関の前記筒内への燃料噴射を、パーシャルリフト噴射によって実施可能な燃料噴射弁（５０）と、
前記内燃機関に要求される出力に応じて、前記燃料噴射弁の開弁を制御する開弁制御部（３０）と、
前記内燃機関に設けられ、前記筒内における燃料の燃焼状態に対応した信号を出力するセンサ（２６，７６）と、
を備え、
前記開弁制御部は、前記燃料噴射弁を駆動してパーシャルリフト噴射を行なった際の前記センサからの前記信号に従って、前記筒内における異常燃焼の発生を検出したとき、前記パーシャルリフト噴射の実施を抑制する
燃料噴射制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の燃料噴射制御装置であって、
前記センサは、前記筒内の圧力を検出する筒内圧センサ、前記筒内の温度を検出する筒内温度センサおよび前記筒内のイオンの発生状態を検出するイオンセンサのうちの少なくとも一つである燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記開弁制御部は、前記内燃機関の１燃焼サイクルにおける特定の行程における前記センサからの信号に従って、異常燃焼の発生を検出する請求項２記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置であって、
前記センサとして、異なる種類のセンサを複数備え、
前記開弁制御部は、前記複数のセンサの故障の有無を検出し、故障していないセンサからの信号に基づいて、前記筒内における前記異常燃焼の発生を検出する
燃料噴射制御装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置であって、
前記開弁制御部は、前記パーシャルリフト噴射の実施を抑制したとき、前記パーシャルリフト噴射の抑制により減少する燃料噴射量を、抑制されない燃料噴射の際の噴射量を増加することにより補償する燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記抑制されない燃料噴射の際の噴射量を増加しても、増加された燃料噴射量がパーシャルリフト噴射によって実現される噴射量である場合には、前記増加された燃料噴射量を、フルリフト噴射が可能な噴射量まで増加する請求項５記載の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
内燃機関の筒内への燃料噴射を制御する燃料噴射制御方法であって、
ソレノイドによって駆動され、前記ソレノイドへの通電を制御することにより、前記内燃機関の前記筒内への燃料噴射を、パーシャルリフト噴射によって実施可能な燃料噴射弁の開弁を、前記内燃機関に要求される出力に応じて制御し、
前記内燃機関に設けられ、前記筒内における燃料の燃焼状態に対応した信号を出力するセンサからの信号に従って、前記筒内における異常燃焼の発生を検出したとき、前記パーシャルリフト噴射の実施を抑制する
燃料噴射制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射制御の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から内燃機関の気筒内に臨んで設けた燃料噴射弁から筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射制御において、一度の燃料噴射量が少なくなったときに、異常燃焼が起きやすいことから、特許文献１に記載されているように、異常燃焼の発生を判断して、パーシャルリフト噴射を禁止することが提案されている。パーシャルリフト噴射とは、ソレノイドの駆動コイルに印加する噴射パルスのパルス幅を小さくして、開弁時のニードル弁の動きが、ニードル弁が全開位置に至る前に、閉弁方向の動きに切り替わる噴射動作を言う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−００２８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の手法では、燃料圧力の異常に基づいて燃焼の発生を検出するため、異常発生の検出までにかなりの時間を要してしまう。このため、異常燃焼の発生を検出してパーシャルリフト噴射を禁止するまでに時間がかかり、この間、エミッションが悪化することが懸念される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の装置は以下の構成により実施することができる。
【０００６】
本開示の燃料噴射制御装置（１０）内燃機関（１１）の筒内（４０ｂ）への燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置であって、ソレノイド（５８，６０）によって駆動され、前記ソレノイドへの通電を制御することにより、前記内燃機関の前記筒内への燃料噴射を、パーシャルリフト噴射によって実施可能な燃料噴射弁（５０）と；前記内燃機関に要求される出力に応じて、前記燃料噴射弁の開弁を制御する開弁制御部（３０）と；前記内燃機関に設けられ、前記筒内における燃料の燃焼状態に対応した信号を出力するセンサ（２６，７６）と；を備える。ここで、前記開弁制御部は、前記燃料噴射弁を駆動してパーシャルリフト噴射を行なった際の前記センサからの前記信号に従って、前記筒内における異常燃焼の発生を検出したとき、前記パーシャルリフト噴射の実施を抑制する。
【０００７】
こうすれば、内燃機関のパーシャルリフト噴射に起因する異常燃焼の発生を回避でき、エミッションの悪化や燃費の低下を抑制できる。
【０００８】
本開示の技術は、燃料噴射制御装置に限らず、燃料噴射制御方法や、燃料噴射制御装置の製造方法などとしても実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】燃料噴射制御装置の概略構成図。
【図２】燃料噴射弁の概略構成図。
【図３】フルリフトとパーシャルリフトの場合のニードル弁のリフト量、従って燃料噴射量のバラツキを説明する説明図。
【図４】燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。
【図５】駆動コイルへの通電時間と噴射量の関係を例示するグラフ。
【図６】多段噴射との各段の要求噴射量の一例を示す説明図。
【図７】圧縮及び燃焼行程でのクランク角における筒内圧の変化を示すグラフ。
【図８】イオン電流による異常燃焼の検出について説明する説明図。
【図９】第２実子形態におけるパーシャルリフト噴射を禁止するフラグの設定処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
Ａ．第１実施形態の構成：
（１）実施形態に共通のハードウェア構成：
実施形態の燃料噴射制御システム１０のハードウェア構成について、説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１１】
燃料噴射制御システム１０は、図１に示すように、筒内噴射式の内燃機関である筒内噴射式エンジン１１（以下では単に「エンジン１１」とも表記する）と、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）３０を備え、エンジン１１の挙動をＥＣＵ３０が制御するように構成されている。エンジン１１は、例えば４つの気筒４０を有する直列４気筒エンジンなどのように複数の気筒４０を有するが、図１では単一の気筒４０及びそれに繋がる管系のみが図示されている。
【００１２】
エンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５により開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。
【００１３】
更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒４０に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられている。
【００１４】
気筒４０は、ピストン４０ａ及びシリンダ４０ｂによって構成されている。エンジン１１の各気筒４０には、それぞれ筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁５０が取り付けられている。燃料噴射弁５０には、燃料タンク６２から、燃料ポンプ６４により燃料が供給される。燃料を供給する燃料供給管６５には、燃料の供給圧を検出する圧力センサ６６が設けられている。また、シリンダ４０ｂの上方のシリンダヘッド４０ｃには、各気筒４０毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各気筒４０の点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００１５】
燃料噴射弁５０は、周知の電磁駆動式（ソレノイド式）のインジェクタである。燃料噴射弁５０は、図２に示したように、内蔵するソレノイドの駆動コイル６０に通電することにより、駆動コイル６０が形成する磁束により、燃料の供給路を形成するケース５１内に設けられた弁体であるニードル弁５４をリフトし、ケース５１の先端に設けられた開口部５３を開閉し、燃料噴射を実現する。燃料噴射弁５０は、弁体としてのニードル弁５４の他、ニードル弁５４に固定された駆動体としてのプランジャ５８と、プランジャ５８を全体としては開口部５３方向に付勢する２つのコイルばね５６，５７と、コイルばね５７のバックアップ部材として機能する供給孔栓５９等を備える。供給孔栓５９は、中心に、燃料の供給を受ける供給孔を有する。燃料噴射弁５０に供給される燃料は、燃料ポンプ６４により、筒内噴射可能な圧力に昇圧され、燃料供給管６５を介して、供給される。
【００１６】
この燃料噴射弁５０では、ソレノイドは燃料噴射弁５０に一体に組み込まれているので、単独の構成部品としてのソレノイドは存在しないが、ニードル弁５４を駆動する駆動体としてのプランジャ５８とこれを吸引する電磁力を発生する駆動コイル６０とでソレノイドを構成していると解することができる。ＥＣＵ３０から見れば、制御するのは駆動コイル６０への通電時間であり、これをアクチュエータと解することができる。燃料噴射弁５０は、内蔵されたソレノイドの駆動コイル６０に通電されると、駆動コイル６０によって生じる電磁力によってプランジャ５８に一体化されたニードル弁５４を、その先端が開口部５３から離脱する方向にリフトする。ニードル弁５４の先端が開口部５３から離れると、燃料噴射弁５０は、開弁状態となり、供給孔に供給されている高圧の燃料が、エンジン１１の筒内に噴射される。燃料噴射弁５０は、駆動コイル６０への通電が停止されると、ニードル弁５４が、コイルばね５７の力により開口部５３方向に戻って閉弁状態となり、燃料噴射が停止される。燃料噴射弁５０には、通電用の端子が設けられ、ＥＣＵ３０に接続されている。駆動コイル６０は通電用の端子に接続されており、ＥＣＵ３０は、所望のタイミングで駆動コイル６０への通電を行なうことができる。
【００１７】
エンジン１１の各気筒４０には排気管２３が繋がれている。排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒装置２５が設けられている。
【００１８】
エンジン１１のシリンダ４０ｂには、筒内圧を検出する筒内圧センサ２６、冷却水温を検出する冷却水温センサ２７が取り付けられている。各ピストン４０ａには、ピストン４０ａの往復運動を円運動に変換するクランク軸２８が連結されている。クランク軸２８の外周側には、クランク軸２８が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２９が取り付けられている。また、クランク軸２８には、動力を外部に取り出す出力軸４３が結合され、ここにトルクセンサ４５が設けられている。
【００１９】
これら各種センサから出力された検出信号は、ＥＣＵ３０に入力される。具体的には、エアフローメータ１４が検出する吸入空気量、スロットル開度センサ１７が検出するスロットルバルブ１６の開度、吸気管圧力センサ１９が検出する吸気管圧力、５、排出ガスセンサ２４が検出する空燃比、筒内圧センサ２６が検出する筒内圧、冷却水温センサ２７が検出する冷却水温、クランク角センサ２９が検出するクランク角度、圧力センサ６６が検出する燃料供給圧、トルクセンサ４５が検出するエンジン１１の出力トルクなどを、ＥＣＵ３０は読み取り、エンジン１１の運転状態を知ることができる。また、ＥＣＵ３０は、燃料噴射弁５０のソレノイドを構成する駆動コイル６０に関して、駆動コイル６０に印加される電圧および駆動コイル６０に流れる電流の少なくとも一方をモニタすることができる。これら駆動コイル６０への印加電圧や電流は、後述する駆動コイル６０への通電時間と燃料噴射量との対応関係の決定に利用される。ＥＣＵ３０に入力される出力信号には、この他、図示しないアクセルペダルの踏込量（アクセル操作量）を検出するアクセルセンサ４１からの信号がある。
【００２０】
これらの信号を受け付けるＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）３１を主体として構成され、内蔵されたメモリ３２に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。燃料噴射量は、燃料噴射弁５０の開弁時間により制御する。また、点火時期は、ピストン４０ａの上死点（ＵＤＣ）に対して所定の角度で、点火プラグ２２に、図示しないイグナイタを用いて火花点火することにより制御する。スロット開度は、アクセルセンサ４１が検出したアクセルペダルの踏込量と連動するようモータ１５を駆動することにより、調整する。各制御のためのアクチュエータは、周知のものなので、モータ１５や燃料噴射弁５０を除いて図示は省略した。また、これらのアクチュエータは、ＥＣＵ３０内蔵されたドライバを介して、駆動される。燃料噴射弁５０の駆動コイル６０には、このドライバを介して、噴射パルスが印加される。噴射パルスの詳細については、後述する。
【００２１】
（２）燃料噴射弁５０の動作の詳細：
次に、燃料噴射弁５０の動作とその特性について説明する。燃料噴射弁５０は、上述したように、内蔵するソレノイドの駆動コイル６０に通電することにより、プランジャ５８に固定されたニードル弁５４をリフトし、開口部５３から燃料を噴射する。その噴射量は、供給される燃料の圧力が一定であれば、ニードル弁５４がリフトして開口部５３が開口している時間に比例する。こうしたニードル弁５４のリフトには、フルリフトとパーシャルリフトとがある。
【００２２】
フルリフトは、駆動コイル６０に十分な電流を供給できる電圧で、かつ十分なパルス幅の通電パルスが印加される場合のニードル弁５４の動きのことである。駆動コイル６０に供給されるエネルギは、駆動コイル６０に流れる電流（通電電流）とパルス幅で決まる。ＥＣＵ３０からみれば、印加する電圧とパルス幅が直接の制御対象であり、印加する電圧は一定と見なせるので、以下の説明では、パルス幅によってニードル弁５４の動きを制御するものとして説明する。パルス幅は、以下、駆動コイル６０に噴射パルスが印加される時間である通電時間とも呼ぶ。駆動コイル６０への通電時間が十分にあれば、プランジャ５８はコイルばね５７の付勢力に抗してリフトされ、プランジャ５８の背面がケース５１の内側の停止位置に突き当たるまで移動し、その状態で一定時間保持される。印加された電圧による駆動コイル６０への通電時間が経過して、駆動コイル６０への通電が終了すると、プランジャ５８およびニードル弁５４は元の位置に戻る。こうして、燃料噴射は終了する。
【００２３】
フルリフトとパーシャルリフトの場合のニードル弁５４のリフト量、つまりは燃料噴射量との関係を、図３を用いて説明する。図３の最上段にはフルリフトの場合の通電パルスを、図３の中段にはパーシャルリフトの場合の通電パルスを、それぞれ示した。図３の最下段には、それぞれの通電パルスに対応したニードル弁５４のリフト量を示した。駆動コイル６０に印加される通電パルスが十分なパルス幅を備えていれば、ニードル弁５４はプランジャ５８の背面がケース５１に突き当たるまで引き上げられ、その状態に維持され、通電パルスの終了後、元の位置に戻る。この場合、燃料噴射弁５０の個体差により、ニードル弁５４の動きにバラツキが生じるものの、フルリフトの場合のニードル弁５４の挙動は、図３に符号ＦＬで示したように、一定のバラツキの範囲に収まる。
【００２４】
他方、駆動コイル６０に印加される通電パルスが、ニードル弁５４がフルリフトの位置まで引き上げられるに足りない程度のパルス幅とされている場合には、ニードル弁５４はプランジャ５８の背面がケース５１に突き当たるまで引き上げられず、通電パルスが終了すると、その位置から元の位置に戻る。これがパーシャルリフトの場合のニードル弁５４の動きである。この場合、燃料噴射弁５０の個体差により、ニードル弁５４の動きには、フルリフトの場合のバラツキＦＬより大きなバラツキが生じる。パーシャルリフトの場合のニードル弁５４の挙動は、図３に符号ＰＬで示したように、比較的な大きなバラツキを示す。噴射量のバラツキが大きくなると、排気エミッションやドライバビリティに影響を与える可能性がある。
【００２５】
（３）燃料噴射制御：
図４を用いて、本実施形態の燃料噴射制御システム１０が実行する燃料噴射制御について説明する。ＥＣＵ３０は、図示しないイグニッションスイッチがオンにされると、図４に示した処理を開始し、まずバーシャルリフトの禁止を示す禁止フラグＦpiを値０、つまりパーシャルリフトを許可する状態に設定する（ステップＳ１００）。続いて、ＥＣＵ３０は、車両の運転状態を読み込む処理を行なう（ステップＳ１１０）。車両の運転状態とは、この燃料噴射制御システム１０を搭載した車両の運転の状態であり、アクセル踏み込み量や車速、冷却水温、燃料圧力など、各種センサが検出する検出値の集合である。ＥＣＵ３０は、燃料噴射制御に必要な検出値を不足なく読み込む。
【００２６】
その後、ＥＣＵ３０は、禁止フラグＦpiが値１であるか否かを判断する（ステップＳ１２０）。燃料噴射制御システム１０の起動直後には、禁止フラグＦpiあ値０に設定されているから（ステップＳ１００）、ステップＳ１２０での判断は、「ＮＯ」となり、ＥＣＵ３０は、燃料噴射量を演算する（ステップＳ１３０）。ここで、燃料噴射量の演算は、次のように行なわれる。
［１］車両の走行に要求されている燃料量、つまり総燃料量を演算する。総燃料量は、アクセルペダルの踏み込み量や車速などから求められる。
［２］ステップＳ１１０で読み込んだ車両の運転状態から、例えば車両の暖機状態を冷却水温などからエンジン１１の状態を判断し、パーシャルリフトによる噴射が要求されているか判断し、パーシャルリフトによる噴射が要求されている場合には、多段噴射の段数を決定する。更にパーシャルリフトによる各段での噴射量を決定し、これを実現するそれぞれの通電時間を求める。
【００２７】
通電時間と燃料噴射量との関係を図５に示した。図５のグラフに示したように、車両の運転に必要な燃料噴射量が決まれば、これを実現する燃料噴射弁５０への通電時間、つまり通電パルスのパルス幅を求めることができる。燃料噴射量０から燃料噴射量Ｑpmaxまでの間は、パーシャルリフトにより燃料噴射を行なうべき範囲である。これをパーシャルリフト領域（以後、必要に応じてＰＬ領域と略記する）と呼ぶ。ＰＬ領域での通電時間の最大は、燃料噴射量Ｑpmaxに対応した通電時間Ｔpmaxである。また、燃料噴射量Ｑfmin以上は、フルリフトにより燃料噴射を行なうべき範囲である。これをフルリフト領域（以後、必要に応じてＦＬ領域と略記する）と呼ぶ。ＦＬ領域での通電時間の最小は、燃料噴射量Ｑfminに対応した通電時間Ｔfminである。
【００２８】
図４のステップＳ１３０では、総燃料量を求め、パーシャルリフトによる噴射（以後、必要に応じてＰＬ噴射という）が要求されていれば、これを２回以上のＰＬ噴射、または１回以上のＰＬ噴射および１回以上のＦＬ噴射に、それぞれ振り分ける。この様子を図６に示した。図６では、最上段にＰＬ噴射の要求の有無を示し、更に図５に示したＦＬ噴射での最小燃料噴射量Ｑfminを、各段において破線で示した。多段噴射おける各段の要求噴射量が、この破線以下の場合には、ＰＬ噴射が行なわれる。範囲ＡＰ３は３段噴射の場合を、範囲ＡＰ２は２段噴射の場合を、それぞれ示している。範囲ＡＰ３の左側である範囲Ａ３３は、第１段、第２段、第３段の３回のＰＬ噴射が行なわれる様子を、範囲ＡＰ２の左側である範囲Ａ２２は、第１段のＦＬ噴射と第２段のＰＬ噴射とが行なわれる様子を、それぞれ示している。もとより、ＰＬ噴射の要求がなければ、フルリフトによる噴射（以後、必要に応じてＦＬ噴射という）が行なわれる。図６では、ＦＬ噴射が行なわれる範囲を範囲ＡＦとして示した。
【００２９】
ステップＳ１３０で、シリンダ４０ａ内に噴射される総燃料量と、その総燃料量を実現するＰＬ噴射およびＦＬ噴射の組み合わせとを求めた後、次に、ＰＬ噴射を行なうかを判断し（ステップＳ１４０）、ＰＬ噴射を行なう場合であると判断したときは、ＰＬ噴射を必要な段数だけ実行する（ステップＳ１５０）。例えば、図６の範囲ＡＰ３に示したように、ＰＬ噴射を３回行なう。なお、このとき、範囲ＡＰ２に示したように、２段噴射を行なうとして、第１段ではＦＬ噴射を行ない、第２段ではＰＬ噴射を行なうという場合もあり得る。他方、ＰＬ噴射の要求がない場合であると判断したときには（ステップＳ１４０：「ＮＯ」）、図６に範囲ＡＦとして示したように、ＦＬ噴射を１回行なう（ステップＳ１６０）。
【００３０】
ＰＬ噴射（および必要なＦＬ噴射）を行なった（ステップＳ１５０）後、次に、ＰＬ噴射禁止フラグＦpi設定処理（ステップＳ２００）を行なう。第１実施形態では、このＰＬ噴射禁止フラグＦpi設定処理は、異常燃焼の発生の有無を判別し（ステップＳ１７０）、異常燃焼が発生していなければ、禁止フラグＦpiを値０に設定し（ステップＳ１８０）、異常燃焼が発生していれば、禁止フラグＦpiを値１に設定する（ステップＳ１９０）というものである。
【００３１】
多段回噴射の実施（ステップＳ１５０）において、所定のクランク角で、点火プラグ２２に高電圧を印加して火花点火をした際、所定の時間以内に火炎が正常に形成されて、爆発燃焼が生じた場合を正常燃焼とし、それ以外、例えば点火が上手く行かず失火した場合などを異常燃焼と判断する。異常燃焼か否かは、筒内圧センサ２６の検出する筒内圧により判別することができる。図７は、クランク角における筒内圧の変化を示すグラフである。図示するように、正常に点火され爆発燃焼が生じると、筒内圧は高圧となる。このときの筒内圧の変化を実線Ｊ１として示した。他方、着火が上手く行かず、失火した場合には、筒内圧はピストン４０ａによる圧縮分程度しか上昇しない。この時の筒内圧の変化を破線Ｂ１として示した。両者には、到達圧力に明らかな相違があるので、適切な閾値Ｔｂを選べば、正常燃焼か異常燃焼かを判断することは容易である。
【００３２】
この例では、筒内圧センサ２６の検出結果から異常燃焼か否かを判断したが、筒内圧センサ２６に代えて、筒内温度センサ７６によっても異常燃焼か否かを判断することができる。ピストン４０ａによって混合気が圧縮されると、断熱圧縮よってその温度は上昇するが、混合気に着火されて爆発燃焼が生じれば、筒内温度は一気に上昇する。従って、筒内温度は、図７に示した筒内圧とほぼ同じように推移することになる。このため適切な閾値を設定し、筒内温度から、異常燃焼か否かを判断することは容易である。
【００３３】
本実施形態では、こうしてＰＬ噴射の実施後に、異常燃焼の有無により禁止フラグＦpiを設定し（ステップＳ２００）、運転が終了していなければ、設定された禁止フラグＦpiの値を持って、ステップＳ１１０に戻り、上述した処理を繰り返す。この結果、ＰＬ噴射の結果異常燃焼が生じていると、禁止フラグＦpiは値１に設定されているから、ステップＳ１１０で運転状態を読み込んだ後のステップＳ１２０での判断は「ＮＯ」となり、ＥＣＵ３０は、ＰＬ噴射があり得るという前提での燃料噴射量の演算（ステップＳ１３０）に代えて、ＦＬ噴射用の燃料噴射量を演算する（ステップＳ１３５）。そして、ＦＬ噴射を実施する（ステップＳ１６０）。ＦＬ噴射の終了後、運転終了かを判断し（ステップＳ１９５）、運転終了でなければ、ステップＳ１１０に戻って、上述した処理を繰り返す。
【００３４】
禁止フラグＦpiが値１に設定された場合の燃料噴射の様子を図６に戻って説明する。ＰＬ噴射が実施されている際、例えば３段の多段回噴射が実行されている場合（図６、範囲Ａ３３）に、異常燃焼、例えば失火が検出されると、禁止フラグＦpiが値１に設定される（ステップＳ１７０，Ｓ１９０）。この結果、ＰＬ噴射の要求が存在する場合には、範囲Ａ３２で示したように、３段の噴射に燃料量を分けることができないので、２段噴射に噴射回数を変更し、ＦＬ噴射での燃料噴射量を演算する（ステップＳ１３５）。２回に分けて行なわれるＦＬ噴射の要求燃料量は、図６に示すように、ＦＬ噴射での最小燃料噴射量Ｑfminを上回るように設定される。
【００３５】
あるいは、ＰＬ噴射が実施されている際、例えば２段の多段回噴射が実行されている場合（図６、範囲Ａ２２）に、異常燃焼、例えば失火が検出された場合も、禁止フラグＦpiが値１に設定される（ステップＳ１７０，Ｓ１９０）。この結果、ＰＬ噴射の要求が存在する場合には、範囲Ａ２１で示したように、１段噴射に噴射回数を変更し、ＦＬ噴射での燃料噴射量を演算する（ステップＳ１３５）。１回で行なわれるＦＬ噴射の要求燃料量は、図６に示すように、ＦＬ噴射での最小燃料噴射量Ｑfminを上回る。
【００３６】
このようにＰＬ噴射が禁止された状態で、多段回噴射の回数を減らしてＦＬ噴射を行なうと、エンジン１１はＰＬ噴射に起因する異常燃焼の発生を回避でき、エミッションの悪化や燃費の低下を抑制できる。図示しないイグニッションスイッチを一旦切って、再度エンジン１１の起動からやり直せば、図３に示したステップＳ１００で、ＰＬ噴射の実施を禁止する禁止フラグＦpiは、値０、つまりＰＬ噴射を禁止しない状態に戻されるので、多段回噴射においてＰＬ噴射が必要になれば、ＰＬ噴射が実施される。ＰＬ噴射での失火などの異常燃焼が、一時的な要因、例えば寒冷地における暖機不足などによるものであれば、原因が除かれれば、異常燃焼は生じることがなく、エンジン１１は、ＰＬ噴射を伴う多段回噴射など、エンジン１１にとって適切な燃料噴射を実施することができる。ＰＬ噴射に起因する異常燃焼が、ＰＬ領域での燃料噴射弁５０による噴射量のバラツキなど、一時的でない要因による場合は、一旦イグニッションスイッチを切って禁止フラグＦpiをリセットしても、再度異常燃焼が検出されるので、ＰＬ噴射は禁止される。従って、エミッションの悪化や燃費の低下などを抑制できる。
【００３７】
しかも、本実施形態では、異常燃焼の発生を筒内圧センサ２６によって検出しているので、ＰＬ噴射における異常燃焼の発生を検出するのに、一燃焼サイクルで足り、長時間を要することがない。従って、ＰＬ噴射における異常燃焼の発生に起因するエミッションの悪化を、短時間に終らせることができる。
【００３８】
上記実施形態では、異常燃焼の発生を、筒内圧センサ２６により検出したが、筒内温度センサ７６を用いても同様に検出できることは既に説明した通りである。また、イオン電流センサをシリンダ４０ｂ内に設けて、異常燃焼を検出することも可能である。イオン電流センサは、シリンダ４０ｂ内に生じたイオンにより流れる電流を検出するセンサである。具体的には、イオン電流センサは、シリンダ４０ｂ内に臨む位置に電極を備え、この電極に絶縁破壊が生じない程度の電圧を印加しておく。
【００３９】
イオン電流センサを用いた場合の異常燃焼（失火）の検出の様子を図８に示した。イオン電流センサの電極に高電圧が印加された状態で、点火プラグ２２に火花点火がなされると、点火信号に基づく放電によって混合気のごく一部の気体分子がイオン化するため、イオン電流が流れる。このイオン電流はその後の混合気の燃焼の有無に拠らず生じる。点火プラグ２２における火花形成により、混合気に火炎が拡がると、火炎形成の初期には熱分解イオン（Ｈ３Ｏ＋，ＣＨＯ＋，Ｃ３Ｈ３＋）が生じる。この熱分解イオンによるイオン電流は、火炎伝播が上手く行かず、爆発燃焼が生じない場合にもみられる。図８では、このイオン電流を符号Ｎｚとして示した。火炎伝播が上手く進み爆発燃焼が生じれば、サーマルイオンとも呼ばれる熱解離イオン（ＮＯ２＋）によるイオン電流ＭＢが検出される。このイオン電流ＭＢを、検出期間の立ち上がりでチェックして、イオン電流ＭＢが閾値Ｔigに達していなければ、ＰＬ噴射を禁止する禁止フラグＦpiを値１にセットする。こうすれば、筒内圧センサ２６や筒内温度センサ７６による検出と同様に、異常燃焼の発生を素早く検出して、ＰＬ噴射を禁止でき、エミッションの悪化や燃費の低下を抑制することができる。
【００４０】
この他、異常燃焼の検出に用いるセンサとしては、以下のものも利用可能である。例えば、図１に示したクランク角センサ２９の解像度が、爆発燃焼の発生によるクランク角速度の変化を検出できる程度に高ければ、これを異常燃焼の検出に利用してもよい。失火した場合には、その気筒の爆発燃焼によるトルクがクランク軸２８の回転を加速させる程度が小さいので、クランク角センサ２９の解像度が十分に高ければ、正常燃焼と異常燃焼の発生とを判別することができるからである。同様にトルクセンサ４５を用いて異常燃焼を検出するものとしてもよい。更に、異常燃焼の原因が、燃料噴射弁５０の故障による場合には、燃料噴射弁５０の駆動コイル６０に噴射パルスを印加しても、燃料噴射が行なわれないと、圧力センサ６６が検出する燃料圧力の変化が小さくなるので、これを異常燃焼の検出センサとして用いることも可能である。
【００４１】
Ｂ．第２実施形態：
次に図９を用いて、第２実施形態の燃料噴射制御システムについて説明する。第２実施形態の燃料噴射制御システム１０は、第１実施形態と同一のハードウェア構成を備え、ＥＣＵ３０が実行する燃料噴射制御ルーチン（図４）のうち、ステップＳ２００として示したＰＬ噴射の禁止を示す禁止フラグＦpiを設定する処理のみ相違する。第１実施形態では、筒内圧センサ２６の検出結果または筒内温度センサ７６の検出結果を用いて、異常燃焼が発生したか否かを判断し（ステップＳ１７０）、その結果により、禁止フラグＦpiを値１に、つまりＰＬ噴射を禁止するか（ステップＳ１８０）、または禁止フラグＦpiを値０に、つまりＰＬ噴射を許可するか（ステップＳ１９０）を設定した。
【００４２】
これに対して、第２実施形態では、第１，第２センサの二つのセンサを用いて、禁止フラグＦpiの設定を行なう。第１，第２センサとしては、図１に示した筒内圧センサ２６と筒内温度センサ７６の組み合わせでもよいし、あるいはこのうちのいずれか一方とイオン電流センサとの組み合わせでもよい。異常燃焼の発生を直接検出できるセンサであれば、いずれを第１センサとしていずれを第２センサとしてもよい。
【００４３】
このＰＬ噴射禁止フラグ設定処理が開始されると、まず第１，第２センサの動作を確認する処理を行なう（ステップＳ２１０）。動作の確認処理とは、第１，第２センサが正常に動作しているか否かを確認する処理である。各センサの動作は、例えば筒内圧センサ２６であれば、吸気行程の際の筒内圧の検出値が予め定めた範囲に収まっているか否かとか、圧縮行程前半での筒内圧の上昇の程度などから判断することができる。筒内温度も同様である。また、イオン電流センサであれば、図８に示したように、点火信号直後のイオン電流が検出できていれば正常と判断するものとしてもよい。以下、説明の便を図って、第１センサを筒内圧センサ２６、第２センサを筒内温度センサ７６、とする。
【００４４】
第１，第２センサの動作を確認した後（ステップＳ２１０）、次に第１センサは故障しているか判断する（ステップＳ２２０）。故障していないと判断できれば、次に、異常燃焼が発生したかを判断する（ステップＳ２３０）。この判断は、第１実施形態での判断（図４、ステップＳ１７０）と同様である。点火プラグ２２に点火信号を送った後、所定時間以内に筒内圧が閾値Ｔｂを越えていれば、異常燃焼は生じなかったとして、ＰＬ噴射を禁止する禁止フラグＦpiを値０に設定する（ステップＳ２８０）。他方、筒内圧が閾値Ｔｂをこえなければ、異常燃焼（ここでは失火）が生じたとして、ＰＬ噴射を禁止する禁止フラグＦpiを値１に設定する（ステップＳ２９０）。その後、ＰＬ噴射の禁止フラグＦpiを設定する処理（ステップＳ２００）を一旦終了し、運転終了かの判断（ステップＳ１９５）を実施する。運転が終了していなければ、図４に示したステップＳ１１０から処理が再度行なわれることになる。この場合でも、ＰＬ噴射で異常燃焼が発生すれば、以後、ＰＬ噴射は禁止され、図６で示したように多段回噴射の回数を減じるなどして、ＦＬ噴射が行なわれることは、第１実施形態と同様である。
【００４５】
次に、第１センサである筒内圧センサ２６が故障していると判断された場合について説明する。図９のステップＳ２２０で、第１センサである筒内圧センサ２６が故障していると判断した場合には、次に第２センサである筒内温度センサ７６が故障しているかの判断を行なう（ステップＳ２４０）。第２センサである筒内温度センサ７６が故障していなければ、筒内温度センサ７６を用いて異常燃焼が発生したかを判断する（ステップＳ２５０）。仮に、点火プラグ２２による点火の後で筒内の温度が予め設定した閾値以上となれれば、異常燃焼が生じなかったとして、上述したステップＳ２８０に移行し、ＰＬ噴射を禁止する禁止フラグＦpiを値０に設定する。他方、筒内温度が閾値以上となることがなければ、異常燃焼（ここでは失火）が生じたとして、ＰＬ噴射を禁止する禁止フラグＦpiを値１に設定する（ステップＳ２９０）。その後、ＰＬ噴射の禁止フラグＦpiを設定する処理（ステップＳ２００）を一旦終了し、運転終了かの判断（ステップＳ１９５）を実施する。運転が終了していなければ、図４に示したステップＳ１１０から処理が再度行なわれることになる。この場合でも、ＰＬ噴射で異常燃焼が発生すれば、これを第２センサである筒内温度センサ７６よる検出することができ、以後、ＰＬ噴射は禁止され、図６で示したように多段回噴射の回数を減じるなどして、ＦＬ噴射が行なわれる。
【００４６】
最後に、第２センサである筒内温度センサ７６が故障していると判断された場合について説明する。第１センサである筒内圧センサ２６が故障していると判断され（ステップＳ２２０：「ＹＥＳ」）、更に、第２センサである筒内温度センサ７６が故障していると判断されると（ステップＳ２４０：「ＹＥＳ」）、異常燃焼が検出された訳ではないが、異常燃焼の発生を検出できないとして、ステップＳ２９０に移行し、禁止フラグＦpiを値１に設定する。その後、ＰＬ噴射の禁止フラグＦpiを設定する処理（ステップＳ２００）を一旦終了し、運転終了かの判断（ステップＳ１９５）を実施する。運転が終了していなければ、図４に示したステップＳ１１０から処理が再度行なわれることになる。この場合でも、以後、ＰＬ噴射は禁止され、図６で示したように多段回噴射の回数を減じるなどして、ＦＬ噴射が行なわれる。
【００４７】
以上説明した第２実施形態によれば、複数のセンサを用いて、異常燃焼の発生を検出できるので、検出の冗長性を高めることができ、異常燃焼の発生を確実に検出してＰＬ噴射の実施を異常燃焼の発生後、速やかに回避できる。このため、エミッションの悪化や燃費の低下を抑制できる。また、二つのセンサがいずれも故障していると判断した場合にも、ＰＬ噴射を禁止するので、一層確実に異常燃焼の回避を実現できる。
【００４８】
上記実施形態では、筒内圧センサ２６と筒内温度センサ７６を組み合わせて判断したが、イオン電流センサなどを組み合わせてもよい。また、これら以外の異常燃焼を検出できるセンサを組み合わせても良い。例えば、図１に示したクランク角センサ２９の解像度が、爆発燃焼の発生によるクランク角速度の変化を検出できる程度に高ければ、これを異常燃焼の検出に利用し、他のセンサと組み合わせてもよい。失火した場合には、その気筒の爆発燃焼によるトルクがクランク軸２８の回転を加速させる程度が小さいので、クランク角センサ２９の解像度が十分に高ければ、正常燃焼と異常燃焼の発生とを判別することができるからである。同様にトルクセンサ４５を用いて異常燃焼を検出するものとし、これを他のセンサと組み合わせてもよい。更に、異常燃焼の原因が、燃料噴射弁５０の故障による場合には、燃料噴射弁５０の駆動コイル６０に噴射パルスを印加しても、燃料噴射が行なわれないと、圧力センサ６６が検出する燃料圧力の変化が小さくなるので、これを異常燃焼の検出センサとして用いることも可能である。
【００４９】
異常燃焼としては、上記の実施形態では、失火を検出するものとしたが、異常燃焼は失火に限られない。例えば、いわゆるノッキングの発生を異常燃焼として検出しても良い。この場合は、図示しないノッキングセンサを用いてこれを検出することができる。例えば、混合気における燃料と空気の混合状態を改善するために行なったＰＬ噴射により自着火などが生じる場合が想定できる。こうした場合には、自着火を異常燃焼としてノッキングセンサなどで検出してもよい。あるいは、燃料噴射弁５０の故障により、要求燃料噴射量から逸脱した燃料が噴射され、リッチな混合気による燃焼が起きて、想定以上のトルクが発生した場合は、これをトルクセンサ４５により検出して、異常燃焼と判断してもよい。
【００５０】
Ｃ．その他の実施形態：
（１）本開示は、以下の燃料噴射制御装置を含む。即ち、内燃機関の筒内への燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置であって、：ソレノイドによって駆動され、前記ソレノイドへの通電を制御することにより、前記内燃機関の前記筒内への燃料噴射を、パーシャルリフト噴射によって実施可能な燃料噴射弁と；前記内燃機関に要求される出力に応じて、前記燃料噴射弁の開弁を制御する開弁制御部と；前記内燃機関に設けられ、前記筒内における燃料の燃焼状態に対応した信号を出力する筒内センサと；を備える構成をとることができる。ここで、前記開弁制御部は、前記燃料噴射弁を駆動してパーシャルリフト噴射を行なった際の前記センサからの前記信号に従って、前記筒内における異常燃焼の発生を検出したとき、前記パーシャルリフト噴射の実施を抑制するものとしてもよい。抑制には、全てのパーシャルリフト噴射の実施を禁止することも含まれるが、一部のパーシャルリフト噴射を許容する場合も含まれる。例えばパーシャルリフトの場合であっても、フルリフトに近い要求噴射量のパーシャルリフト噴射は許容するなどである。
【００５１】
（２）こうした燃料噴射制御装置において；前記センサは、前記筒内の圧力を検出する筒内圧センサ、前記筒内の温度を検出する筒内温度センサおよび前記筒内のイオンの発生状態を検出するイオンセンサのうちの少なくとも一つとしてもよい。これらのセンサを用いれば、異常燃焼、特に失火を容易に検出することができる。なお、失火は、トルクセンサや高解像度のクランク角センサによっても検出することができる。また、トルクセンサや高解像度のクランク角センサ、燃料噴射用の燃料の圧力を検出するセンサ、ノッキングセンサなどを用いて、他のタイプの異常燃焼、例えば自着火や要求燃料噴射量を超える過剰な燃料による燃焼などを検出することも可能である。
【００５２】
（３）こうした燃料噴射制御装置において、前記開弁制御部は、前記内燃機関の１燃焼サイクルにおける特定の行程における前記センサからの信号に従って、異常燃焼の発生を検出するものとしてもよい。１燃焼サイクル中に異常燃焼が検出できるので、次の燃焼サイクルからパーシャルリフト噴射を抑制することができる。この結果、エミッションの悪化や燃費の低下などを、早期に抑制することができる。
【００５３】
（４）こうした燃料噴射制御装置において；前記センサとして、異なる種類のセンサを複数備え；前記開弁制御部は、前記複数のセンサの故障の有無を検出し、故障していないセンサからの信号に基づいて、前記における前記異常燃焼の発生を検出するものとしてよい。こうすれば、異常燃焼の検出の信頼性を高め、上記の種々の効果を確実に生じさせることができる。
【００５４】
（５）こうした燃料噴射制御装置において；前記開弁制御部は、前記パーシャルリフト噴射の実施を抑制したとき、前記パーシャルリフト噴射の抑制により減少する燃料噴射量を、抑制されない燃料噴射の際の噴射量を増加することにより補償するものとしてもよい。こうすれば、パーシャルリフト噴射により噴射されるはずの燃料を、他の燃料噴射の際に補償することができ、一燃焼サイクルの燃焼を、パーシャルリフト噴射を抑制する以前に近づけることができる。この結果、内燃機関の出力トルクや燃費などが、パーシャルリフト噴射を抑制する前と比べて大幅に逸脱してしまうということがない。
【００５５】
（６）こうした燃料噴射制御装置において、前記抑制されない燃料噴射の際の噴射量を増加しても、増加された燃料噴射量がパーシャルリフト噴射によって実現される噴射量である場合には、前記増加された燃料噴射量を、フルリフト噴射が可能な噴射量まで増加するものとしてもよい。例えば２段のパーシャルリフト噴射を含む３段噴射の場合、２段噴射にしてもそのうちの１段の噴射量がパーシャルリフト噴射により実現される噴射量に届かない場合には、更に噴射回数を減らして１段噴射のみとし、フルリフトが可能な噴射量まで、１回の噴射量を増加すれば良い。
【００５６】
（７）本開示は、内燃機関の筒内への燃料噴射を制御する燃料噴射制御方法としての実施を含む。こうした燃料噴射制御方法は；ソレノイドによって駆動され、前記ソレノイドへの通電を制御することにより、前記内燃機関の前記筒内への燃料噴射を、パーシャルリフト噴射によって実施可能な燃料噴射弁の開弁を、前記内燃機関に要求される出力に応じて制御し；前記内燃機関に設けられ、前記筒内における燃料の燃焼状態に対応した信号を出力するセンサからの信号に従って、前記筒内における異常燃焼の発生を検出したとき、前記パーシャルリフト噴射の実施を抑制する。従って、上述した燃料噴射制御装置と同様の作用効果を奏することができる。
【００５７】
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。例えば、上記実施形態においてハードウェアにより実現した構成の一部は、ソフトウェアにより実現することができる。また、ソフトウェアにより実現している構成の少なくとも一部は、ディスクリートな回路構成により実現することも可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  燃料噴射制御システム、１１  筒内噴射式エンジン、１２  吸気管、１３  エアクリーナ、１４  エアフローメータ、１５  モータ、１６  スロットルバルブ、１７  スロットル開度センサ、１８  サージタンク、１９  吸気管圧力センサ、２０  吸気マニホールド、２２  点火プラグ、２３  排気管、２４  排出ガスセンサ、２５  触媒装置、２６  筒内圧センサ、２７  冷却水温センサ、２８  クランク軸、２９  クランク角センサ、３１  マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）、３２  メモリ、４０  気筒、４０ａ  ピストン、４０ｂ  シリンダ、４０ｃ  シリンダヘッド、４１  アクセルセンサ、４３  出力軸、４５  トルクセンサ、５０  燃料噴射弁、５１  ケース、５３  開口部、５４  ニードル弁、５８  プランジャ、５９  供給孔栓、６０  駆動コイル、６２  燃料タンク、６４  燃料ポンプ、６５  燃料供給管、６６  圧力センサ、７６  筒内温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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