(57)【要約】【課題】最小燃料噴射量特性の優れた燃料噴射装置を備えた内燃機関の制御方法を提供する。【解決手段】インジェクタを有する燃料噴射装置を備えた内燃機関の制御装置であって、該制御装置は、内燃機関の運転状態を検出する手段と、該運転状態に基づき燃料噴射パルス幅を算出する手段と、インジェクタ制御手段と、を備えており、運転状態により算出した燃料噴射パルス幅に対し、インジェクタの動作特性から求めた補正値にて補正を加えた燃料噴射パルス幅にてインジェクタを制御することで達成する。【効果】本発明の燃料噴射装置を備えた内燃機関の制御装置は、インジェクタをオフした後の燃料噴射量で制御信号を補正することができることから、最小燃料噴射量特性を良好に維持することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジェクタを有する燃料噴射装置を備えた内燃機関の制御装置であって、該制御装置は、内燃機関の運転状態を検出する手段と、該運転状態に基づき燃料噴射パルス幅を算出する手段と、インジェクタ制御手段と、を備えている内燃機関の制御装置において、運転状態により算出した燃料噴射パルス幅に対し、インジェクタの動作特性から求めた補正値にて補正を加えた燃料噴射パルス幅にてインジェクタを制御することを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項２】
インジェクタの動作特性から求めた補正値は、インジェクタをオフした時点から実際にインジェクタが閉弁するまでの時間であること、を特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項３】
インジェクタをオフした時点から実際にインジェクタが閉弁するまでの時間は、インジェクタをオフした時点の制御電流からインジェクタが閉弁する制御電流になるまでの時間により求めること、を特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項４】
インジェクタをオフした時点から実際にインジェクタが閉弁するまでの時間は、インジェクタをオフした時点からインジェクタのプランジャーが閉弁の位置になるまでの時間により求めること、を特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射装置を備えた内燃機関の制御方法に関する。特に、内燃機関の制御方法に係り、また、インジェクタを有する燃料噴射装置を備えた内燃機関のインジェクタに印加する燃料噴射パルス幅の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁（インジェクタ）は、燃料噴射弁内に、プランジャーと、該プランジャーを開弁方向に付勢するソレノイドと、前記プランジャーを閉弁方向に付勢するスプリングとを備えていると共に、燃料噴射弁に供給される燃料圧力は高圧状態にあって、該高圧の燃料圧力でプランジャーを閉弁方向に付勢する状態になっている。また、前記インジェクタに印加される電流は、バッテリを電源とするものであって、その印加駆動電流は、単一の電流波形であり、内燃機関の燃焼室への燃料噴射弁からの燃料の噴射制御は、制御装置からのインジェクタへの印加信号に基づいて前記単一の電流波形の電流が印加されることによって行われている。以下に示す文献に所載の燃料噴射弁の燃料噴射のためのインジェクタ印加制御は、燃料噴射弁（インジェクタ）の駆動電流波形が、一段の開弁信号と一段の保持信号からなる２段階の単一の駆動電流波形をしているものであり、内燃機関の運転状態に基づいて燃料噴射パルス幅を変化させて、内燃機関の燃焼室に噴射供給する燃料の噴射量を制御して内燃機関の燃焼を制御するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１３５１９号公報
【特許文献２】
特開平１１−３４３９１０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、内燃機関に装置される燃料噴射弁（インジェクタ）は、種々の要求からその精度向上が強く求められるようになって来ている。特に、燃料噴射弁（インジェクタ）は、その一噴射において燃料をどの程度最小量として噴射できるか、つまり燃料噴射弁の一燃料噴射における最小燃料噴射量特性が重要である。該最小燃料噴射量特性は、特に成層リーン燃焼時に求められるものであり、該最小燃料噴射量特性は、燃費，エミッション特性に重要である。最小燃料噴射量特性を良好に確保するためには、インジェクタへの制御信号が印加されている時はもとより、インジェクタへの制御信号がオフした後、実際にインジェクタがオフし燃料の噴射が停止するまでの噴射量を考慮することが必要である。本発明は、前記点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、最小燃料噴射量特性の優れた燃料噴射装置を備えた内燃機関の制御方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、インジェクタを有する燃料噴射装置を備えた内燃機関の制御装置であって、該制御装置は、内燃機関の運転状態を検出する手段と、該運転状態に基づき燃料噴射パルス幅を算出する手段と、インジェクタ制御手段と、を備えており、運転状態により算出した燃料噴射パルス幅に対し、インジェクタの動作特性から求めた補正値にて補正を加えた燃料噴射パルス幅にてインジェクタを制御することを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき本発明の燃料噴射装置を備えた内燃機関の制御方法の一実施形態を詳細に説明する。
【０００７】
図１は、本実施形態の燃料噴射装置を備えた内燃機関の制御装置が適用される内燃機関システムの全体構成を示した図である。図１において、内燃機関１は、点火コイル１７によって点火される点火プラグ１７ａと、筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁（インジェクタ）１３と、該燃料噴射弁１３に燃料タンク１１から燃料を圧送する燃料ポンプ１２と、を備えた多気筒の内燃機関である。内燃機関１の各シリンダ１ａに導入される吸入空気は、エアクリーナ３の入力部４から取り入れられ、内燃機関１の運転状態計測手段の一つである空気流量計（エアフロセンサ）５を通り、吸気流量を制御するスロットル弁６が収容されたスロットルボディ７を通ってコレクタ８に入る。
【０００８】
前記コレクタ８に吸入された空気は、内燃機関１の各シリンダ１ａに接続された吸入空気管１９に分配された後、前記シリンダ１ａの燃焼室２に導かれる。スロットル弁６は、モータ１０に連結されており、モータ１０を駆動することによりスロットル弁６は操作されて吸入空気量を制御している。また、前記シリンダ１ａの燃焼室２からの燃焼排ガスは、排気管２３を介して外部に排出される。
【０００９】
一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク１１から燃料ポンプ１２により、吸引，加圧された上で、可変燃圧プレッシャレギュレータ１４により所定の圧力に調圧されて、各シリンダ１ａの燃焼室２にその燃料噴射口を開口しているインジェクタ１３から前記燃焼室２に噴射される。
【００１０】
また、可変燃圧プレッシャレギュレータ１４は、コントロールユニット１５で制御され、空気流量計５からは吸入空気量を示す信号が出力され、コントロールユニット１５に入力されるようになっている。前記スロットル弁６の開度を検出するスロットルセンサ１８がスロットルボディ７に取付けられており、その出力もコントロールユニット１５に入力されるようになっている。
【００１１】
更に、内燃機関１には、クランク角センサ１６が取付られており、該クランク角センサ１６は、カム軸２２によって回転駆動され、クランク軸の回転位置を示す信号を出力し、該信号もコントロールユニット１５に入力されるようになっている。排気管２３にはＡ／Ｆ（空燃比）センサ２０が取付られており、Ａ／Ｆ（空燃比）センサ２０は、排気管２３内の排気ガスの成分から実運転の空燃比を検出し、検出信号も同様にコントロールユニット１５に入力される。スロットルボディ７には、アクセルセンサ９が一体に設けられ、該アクセルセンサ９は、アクセルペダル１１２と連結しており、ドライバーがアクセルペダル１１２を操作する量を検出して、その検出出力信号もコントロールユニット１５に入力される。
【００１２】
コントロールユニット１５は、処理手段（ＣＰＵ）２４を有し、前記したクランク角信号，アクセル開度信号などの内燃機関１の運転状態を検出する各種センサなどからの信号を入力信号として取込み、所定の演算を実行し、前記したインジェクタ１３，点火コイル１７、及び、スロットル弁６の操作のためのモータ１０に所定の制御信号を出力し、燃料供給制御，点火時期制御，吸入空気制御を実行する。燃料系に設けられた可変燃圧プレッシャ１４に隣接して燃圧センサ２１が設けてあり、その信号もコントロールユニット１５に入力される。電源（バッテリ）２５とコントロールユニット１５との間には、イグニッションスイッチ２６が設けられる。
【００１３】
インジェクタ１３は、前述の通りシリンダ１ａの燃焼室２内に燃料を噴射するためのものであり、図示は省略するが、インジェクタ１３内に、プランジャーと、該プランジャーを開弁方向に付勢するソレノイドと、前記プランジャーを閉弁方向に付勢するスプリングとを備えていると共に、該インジェクタ１３内に供給される燃料圧力は、非常に高い状態にあり、該燃料圧力もプランジャーを閉弁方向に付勢する状態にしてある。
【００１４】
図２は、コントロールユニット１５内のインジェクタ１３の制御回路構成を示したものである。ＣＰＵでエンジンの運転状態から最適な燃料噴射パルス幅を演算し、その結果を信号３５により制御部３４に伝え、制御部３４から制御信号３５Ａにより第一スイッチ素子３１をオン／オフすることで、インジェクタ１３を駆動する。抵抗３３は、インジェクタに流れる電流値を検出するためにあり、抵抗の両端の電圧を差動増幅することで電流値を電圧値に変換して検出し、信号３６にてＣＰＵへ伝達する。この電流値に基づき第一スイッチ素子３１をオン／オフし、インジェクタ１３に開弁電流（Ｉ１），保持電流（Ｉ２）を印加する。第二スイッチ素子３２は、インジェクタの駆動時にオンし、インジェクタ１３のオフ時に燃料の切れを良くするために機能する。
【００１５】
図３は、インジェクタ１３の駆動波形を示す。まず、インジェクタ１３を開弁するために、プランジャーの力に打ち勝つための電流値（Ｉ１）まで、一挙に電流を立ち上げる（ｔ１→ｔ２：Ｔａ）。その後、プランジャーを保持するだけの電流値（Ｉ２）に電流を下げる（ｔ３→ｔ４）。その後、第一スイッチ素子３１をオン／オフし、電流を保持電流値（Ｉ２Ａ〜Ｉ２Ｂ）の範囲に保持する。その後、時点ｔ７で駆動回路をオフするが、プランジャーを保持できる電流値（Ｉ８）に電流が減少する（ｔ８）まで、インジェクタは燃料を噴射しつづける（ｔ７→ｔ８：Ｔｂ）。つまり、燃料は、時点ｔ２から時点ｔ８までの時間（Ｔｒ）噴射される。エンジン状態からＣＰＵで演算したインジェクタの燃料噴射幅がＴｒとなるように、Ｔａ，Ｔｂにより、下記式に示す補正を加えた燃料噴射制御信号（Ｔ）をＣＰＵにて演算し、信号３５から出力する。
【００１６】
Ｔ＝Ｔｒ＋Ｔａ−Ｔｂ
図４に制御のフローチャートを示す。まず、ステップ１００で、電流値の測定結果から、時点ｔ２〜時点ｔ６までの時間Ｔ２〜時間Ｔ６を計測する。次に、ステップ１０１で、時間の計測結果から、時点ｔ７での電流値を計算する。計算にあたり、時点ｔ４から時点ｔ５，時点ｔ５から時点ｔ６は直線で考えることで、時点ｔ７での電流値を計算することができる。時間Ｔ４＝時間Ｔ６，時間Ｔ５＝時間Ｔ７と考えると時点ｔ１０１までの時間は、
Ｔ１０１＝Ｔａ＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４×８＋Ｔ５×７
で求めることができる。時点ｔ７の電流値Ｉ７は、
Ｉ７＝（Ｔ−Ｔ１０１）／Ｔ５×（Ｉ２Ａ−Ｉ２Ｂ）＋Ｉ２Ｂ
で求められる。
【００１７】
次に、ステップ１０２で、時点ｔ７からｔ８までの時間Ｔｂを求める。電流値Ｉ７から電流値Ｉ８までの時間は、事前に測定されている電流値と閉弁までの時間のテーブルから求めることができる。最後に、ステップ１０３で、制御パルス幅Ｔを演算にて求める。
【００１８】
Ｔ＝Ｔｒ＋Ｔａ−Ｔｂ
以上により、インジェクタをオフした後の燃料噴射量を補正した燃料噴射パルス幅を求めることができる。
【００１９】
一方、時点ｔ８を検出する方法として、インジェクタに内蔵されたプランジャーの位置検地センサからの信号を用いる方法がある。この場合、時間Ｔｂは、時点ｔ７からプランジャーが閉弁位置になる時点ｔ８までの時間を、事前に測定されている電流値と時間のテーブルから求めることができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の燃料噴射装置を備えた内燃機関の制御装置は、インジェクタをオフした後の燃料噴射量で制御信号を補正することができる。更には、最小燃料噴射量特性を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の制御装置の一実施形態が適用されている内燃機関の制御システムの全体構成図。
【図２】図１の内燃機関の制御装置のインジェクタ制御回路の構成図。
【図３】図１の内燃機関の制御装置のインジェクタ駆動波形。
【図４】図１の内燃機関の制御装置のインジェクタ制御のフローチャート。
【符号の説明】
１…内燃機関、１ａ…シリンダ、２…燃焼室、１２…燃料ポンプ、１３…インジェクタ、１４…可変燃圧プレッシャレギュレータ、１５…コントロールユニット、１６…クランク角センサ、１７…点火コイル、２１…燃圧センサ、２４…ＣＰＵ、３０…ソレノイド制御回路、３１…第一スイッチ素子、３２…第二スイッチ素子、３３…電流測定用抵抗、３４…制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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