(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体（３３）と、通電により前記弁体を閉弁位置から開弁位置に移動させる電磁部（３１）とを有し、前記弁体が開弁位置に移動することにより燃料を噴射する燃料噴射弁（３０）を備える内燃機関（１１）に適用され、
燃料噴射に際し、通電開始当初のプレチャージ期間において前記電磁部に対して前記弁体が作動するよりも小さいプレチャージ電流を供給するとともに、それに引き続いて前記弁体を作動させる駆動電流を供給するようにしたものであり、かつ１燃焼サイクルにつき複数回の燃料噴射を行う多段噴射を実施する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記駆動電流の立ち上がり変化の速さに相関するパラメータである電流変化パラメータを取得するパラメータ取得手段と、
前記パラメータ取得手段により取得した電流変化パラメータに基づいて、前記電磁部に対するプレチャージ電流の供給を制御するプレチャージ制御手段と、
を備え、
前記プレチャージ制御手段は、前記多段噴射における各噴射のうち前記燃料噴射弁の通電時間が最も短い噴射の実施に際し、当該噴射の際に求めた前記電流変化パラメータに基づいて、前記プレチャージ期間のプレチャージ制御量を算出し、そのプレチャージ制御量を他噴射のプレチャージ制御にも用い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】
前記パラメータ取得手段は、前記電流変化パラメータとして、前記駆動電流の立ち上がり速度、前記駆動電流が特定電流しきい値に到達するまでの到達時間、又は前記駆動電流の立ち上がり変化時における時間積分値を取得し、
前記プレチャージ制御手段は、前記立ち上がり速度が小さいほど、前記到達時間が長いほど、又は前記時間積分値が小さいほど、前記プレチャージ期間におけるプレチャージ電流積算値が大きくなるようにプレチャージ制御を実施する請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記プレチャージ制御手段は、前記プレチャージ期間の時間長さであるプレチャージ時間、又は前記プレチャージ期間での前記プレチャージ電流の大きさをプレチャージ制御量とし、そのプレチャージ制御量を前記電流変化パラメータに基づいて可変に設定することで、プレチャージ制御を実施する請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記プレチャージ制御手段は、
前記電流変化パラメータとその目標値との偏差を算出する手段と、
前記偏差が第１しきい値以上である場合に、次回以降の燃料噴射に際し、前記プレチャージ期間のプレチャージ制御量を所定値だけ増補正又は減補正する手段と、
前記増補正又は減補正を実施した後の燃料噴射により、前記偏差が、前記第１しきい値よりも小さい第２しきい値未満となった場合に、前記増補正又は減補正を停止する手段と、
を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
弁体（３３）と、通電により前記弁体を閉弁位置から開弁位置に移動させる電磁部（３１）とを有し、前記弁体が開弁位置に移動することにより燃料を噴射する燃料噴射弁（３０）を備える内燃機関（１１）に適用され、
燃料噴射に際し、通電開始当初のプレチャージ期間において前記電磁部に対して前記弁体が作動するよりも小さいプレチャージ電流を供給するとともに、それに引き続いて前記弁体を作動させる駆動電流を供給するようにしたものであり、かつ１燃焼サイクルにつき複数回の燃料噴射を行う多段噴射を実施する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記駆動電流の立ち上がり変化の速さに相関するパラメータである電流変化パラメータを取得するパラメータ取得手段と、
前記パラメータ取得手段により取得した電流変化パラメータに基づいて、前記電磁部に対するプレチャージ電流の供給を制御するプレチャージ制御手段と、
を備え、
前記パラメータ取得手段は、前記電流変化パラメータとして、前記多段噴射において前後に続く前噴射と後噴射との間のインターバル時間を取得し、
前記プレチャージ制御手段は、前記インターバル時間が短い場合に、それよりも長い場合に比べて前記プレチャージ期間のプレチャージ電流積算値が小さくなるように、プレチャージ制御を実施す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６】
前記プレチャージ制御手段は、前記インターバル時間に応じて、前記プレチャージを実施する場合と実施しない場合とを切り替える請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記パラメータ取得手段は、前記電流変化パラメータとして、前記多段噴射において前後に続く前噴射と後噴射とのうち前噴射の通電終了直前の電流値を取得し、
前記プレチャージ制御手段は、前記前噴射の通電終了直前の電流値が大きい場合に、それよりも小さい場合に比べて前記プレチャージ期間のプレチャージ電流積算値が小さくなるように、プレチャージ制御を実施する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
弁体（３３）と、通電により前記弁体を閉弁位置から開弁位置に移動させる電磁部（３１）とを有し、前記弁体が開弁位置に移動することにより燃料を噴射する燃料噴射弁（３０）を備える内燃機関（１１）に適用され、
燃料噴射に際し、通電開始当初のプレチャージ期間において前記電磁部に対して前記弁体が作動するよりも小さいプレチャージ電流を供給するとともに、それに引き続いて前記弁体を作動させる駆動電流を供給するようにしたものであり、かつ１燃焼サイクルにつき複数回の燃料噴射を行う多段噴射を実施する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記駆動電流の立ち上がり変化の速さに相関するパラメータである電流変化パラメータを取得するパラメータ取得手段と、
前記パラメータ取得手段により取得した電流変化パラメータに基づいて、前記電磁部に対するプレチャージ電流の供給を制御するプレチャージ制御手段と、
を備え、
前記パラメータ取得手段は、前記電流変化パラメータとして、前記多段噴射において前後に続く前噴射と後噴射とのうち前噴射の通電終了直前の電流値を取得し、
前記プレチャージ制御手段は、前記前噴射の通電終了直前の電流値が大きい場合に、それよりも小さい場合に比べて前記プレチャージ期間のプレチャージ電流積算値が小さくなるように、プレチャージ制御を実施す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９】
前記プレチャージ制御手段は、前記前噴射の通電終了直前の電流値に応じて、前記プレチャージを実施する場合と実施しない場合とを切り替える請求項７又は８に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１０】
前記弁体がフルリフトに到達する前のパーシャルリフト状態で前記弁体のリフトを終了させてパーシャルリフト噴射を実施する燃料噴射制御装置であって、
前記プレチャージ制御手段は、前記パーシャルリフト噴射の実施に際し、前記パラメータ取得手段により取得した電流変化パラメータに基づいてプレチャージ制御を実施する請求項１乃至９のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１１】
前記プレチャージ制御手段は、前記プレチャージ期間の時間長さであるプレチャージ時間を前記電流変化パラメータに基づいて可変に設定することで、プレチャージ制御を実施するものであり、
前記プレチャージ時間の設定値が所定の上限値を超過する場合に、当該プレチャージ時間を前記上限値で制限するとともに、そのプレチャージ時間の超過分に基づいて、前記駆動電流の通電時間を増補正する手段を備える請求項１乃至１０のいずれか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するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載される内燃機関の各気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射弁として、例えば電磁ソレノイド式のものが知られている。この種の燃料噴射弁においては、燃料噴射弁本体に内蔵されるコイルへの通電時期及び通電時間を制御して、弁体（ニードル）を開弁方向に駆動させることで、燃料噴射時期及び燃料噴射量を制御している。
【０００３】
また、燃料噴射弁の駆動手法として、コイル印加電圧を、開弁当初は高電圧とし、その後低電圧に切り替えるものが提案されている。かかる技術では、高電圧の印加により開弁応答性を高め、その後に低電圧に切り替えることで燃料噴射弁を低電力駆動するようにしている。また、高電圧から低電圧への切替は、電流検出回路により検出される検出電流に基づき実施され、その検出電流が所定の目標ピーク値に到達したと判定された際に印加電圧の切替が行われるようになっている。
【０００４】
ところで、燃料噴射装置には機差ばらつきが存在するため、実際の駆動電流にばらつきが生じることが考えられ、こうした駆動電流のばらつきに起因して燃料噴射量にばらつきが生じることが懸念される。そこで特許文献１では、実駆動電流の機差ばらつき量をあらかじめ記憶手段に記憶しておき、その機差ばらつき量に基づいて目標の駆動電流を補正するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−５７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、燃料噴射装置における機差のばらつきは一様でなく、また時間経過に伴い変化することが考えられる。そのため、燃料噴射量のばらつきを解消するには技術改善の余地があると考えられる。
【０００７】
また、燃料噴射弁の駆動に関して、燃料噴射弁への通電開始当初においてコイルに対して弁体が作動するよりも小さいプレチャージ電流を供給するとともに、それに引き続いて弁体を作動させる駆動電流を供給するようにした技術も知られており、本願発明者は特にプレチャージ期間での通電の状況に着眼し、プレチャージ制御の改良により燃料噴射ばらつきの改善を図るようにしている。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、燃料噴射量を適正に制御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にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。
【００１０】
本発明の燃料噴射制御装置は、弁体（３３）と、通電により前記弁体を閉弁位置から開弁位置に移動させる電磁部（３１）とを有し、前記弁体が開弁位置に移動することにより燃料を噴射する燃料噴射弁（３０）を備える内燃機関（１１）に適用され、燃料噴射に際し、通電開始当初のプレチャージ期間において前記電磁部に対して前記弁体が作動するよりも小さいプレチャージ電流を供給するとともに、それに引き続いて前記弁体を作動させる駆動電流を供給するようにしたものである。そして、前記駆動電流の立ち上がり変化の速さに相関するパラメータである電流変化パラメータを取得するパラメータ取得手段と、前記パラメータ取得手段により取得した電流変化パラメータに基づいて、前記電磁部に対するプレチャージ電流の供給を制御するプレチャージ制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
燃料噴射弁による燃料噴射に際し、弁体駆動のための駆動電流の供給に先立ってプレチャージ電流を供給する場合、例えば燃料噴射弁を駆動する駆動回路において個体差や経年変化に起因するばらつきが生じていると、プレチャージによる電磁部への投入エネルギ量の過不足が生じる。そしてそれにより、燃料噴射量のばらつきが生じることが懸念される。この点、上記構成では、駆動電流の立ち上がり変化の速さに相関する電流変化パラメータに基づいて、燃料噴射弁の電磁部に対するプレチャージ電流の供給が制御される。この場合、駆動電流の立ち上がり変化の速さは、その駆動電流の供給直前におけるプレチャージ期間での投入エネルギ量に応じたものになることから、その立ち上がり変化の速さに相関する電流変化パラメータによれば、プレチャージによる電磁部への投入エネルギ量の過不足を把握できる。そして、プレチャージ電流の供給を制御することで、電磁部への投入エネルギ量の過不足を解消できる。その結果、燃料噴射量を適正に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】エンジン制御システムの概略構成を示す図。
【図２】ＥＣＵの構成を示すブロック図。
【図３】燃料噴射弁の構成及び状態を示す図。
【図４】燃料噴射弁の駆動動作を説明するためのタイムチャート。
【図５】多段噴射の概要を示すタイムチャート。
【図６】プレチャージ時間算出の詳細を示す機能ブロック図。
【図７】プレチャージ時間算出の処理手順を示すフローチャート。
【図８】駆動電流の時間積分値の算出に関する説明図。
【図９】第２実施形態においてプレチャージ時間算出の処理手順を示すフローチャート。
【図１０】第３実施形態においてプレチャージ時間算出の処理手順を示すフローチャート。
【図１１】第３実施形態においてインターバル時間を設定するマップを示す図。
【図１２】第３実施形態のプレチャージ制御を具体的に示すタイムチャート。
【図１３】第４実施形態においてパルス補正の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、車両用のガソリンエンジンを制御する制御システムとして具体化している。まず、図１に基づいてエンジン制御システムの概略構成を説明する。
【００１４】
筒内噴射式の多気筒内燃機関であるエンジン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によって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。
【００１５】
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。サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒２１に空気を導入する吸気マニホールド２０が接続され、エンジン１１の各気筒２１には、それぞれ筒内に燃料を直接噴射する電磁式の燃料噴射弁３０が取り付けられている。エンジン１１のシリンダヘッドには、気筒２１毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各気筒２１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。
【００１６】
エンジン１１の排気管２３には、排出ガスに基づいて混合気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２５が設けられている。
【００１７】
エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、ノッキングを検出するノックセンサ２７が取り付けられている。クランク軸の外周側には、クランク軸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２８が取り付けられ、このクランク角センサ２８のクランク角信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。これら各種センサの出力や、その他にバッテリ電圧を検出する電圧センサ２９の出力は、ＥＣＵ４０に逐次入力される。
【００１８】
ＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータを主体として構成された電子制御ユニットであり、各種センサの検出信号を用いてエンジン１１の各種制御を実施する。ＥＣＵ４０が燃料噴射制御装置に相当する。ＥＣＵ４０は、エンジン運転状態に応じた燃料噴射量を算出して、燃料噴射弁３０の燃料噴射を制御するとともに、点火プラグ２２の点火時期を制御する。
【００１９】
図２に示すように、ＥＣＵ４０は、エンジン制御用のマイコン４１（エンジン１１の制御用のマイクロコンピュータ）や、インジェクタ駆動用の駆動ＩＣ４２（燃料噴射弁３０の駆動用ＩＣ）、通電操作部４３、電流検出部４４を備えている。マイコン４１は、エンジン運転状態（例えばエンジン回転速度やエンジン負荷等）に応じて要求噴射量を算出するとともに、この要求噴射量に基づき算出される噴射時間から噴射パルスを生成し出力する。駆動ＩＣ４２及び通電操作部４３は、噴射弁駆動手段及び電圧切替手段に相当し、噴射パルスにより燃料噴射弁３０を開弁駆動して、要求噴射量分の燃料を噴射させる。
【００２０】
通電操作部４３は、具体的には低圧電源部５１と高圧電源部５２とを有するとともに、それら各電源部５１，５２のいずれかから燃料噴射弁３０のコイル３１への通電を行わせるスイッチング素子５３〜５５を有している。この場合、低圧電源部５１は、例えば１２Ｖの低電圧Ｖ１を出力する低電圧出力回路よりなり、高圧電源部５２は、例えば６０〜６５Ｖの高電圧Ｖ２（昇圧電圧）を出力する高電圧出力回路よりなる。高圧電源部５２はバッテリ電圧を昇圧する昇圧回路を有している。スイッチング素子５３，５５がオンされることで、コイル３１に低電圧Ｖ１が印加され、スイッチング素子５４，５５がオンされることで、コイル３１に高電圧Ｖ２が印加される。なお、低圧電源部５１において各々異なる複数の低電圧Ｖ１が出力される構成であってもよい。
【００２１】
噴射パルスにより燃料噴射弁３０が開弁駆動される際には、燃料噴射弁３０のコイル３１に対して低電圧Ｖ１と高電圧Ｖ２とが時系列で切り替えられて印加されるようになっている。この場合、開弁初期には高電圧Ｖ２が印加されることで、燃料噴射弁３０の開弁応答性が確保されるとともに、それに引き続いて低電圧Ｖ１が印加されることで、燃料噴射弁３０の開弁状態が保持される。
【００２２】
また本実施形態では、燃料噴射弁３０の駆動態様として、燃料噴射弁３０の弁体がフルリフト位置に到達する前のパーシャルリフト状態で弁体のリフトを終了させ、その状態で所望量の燃料を噴射するパーシャルリフト噴射を実施することとしており、そのパーシャルリフト噴射を図３を用いて簡単に説明する。なお、図３において（ａ）はフルリフト噴射時の動作を示し、（ｂ）はパーシャルリフト噴射時の動作を示している。
【００２３】
図３に示すように、燃料噴射弁３０は、通電により電磁力を生じさせる電磁部としてのコイル３１と、その電磁力によってプランジャ３２（可動コア）と一体的に駆動されるニードル３３（弁体）とを有しており、ニードル３３が開弁位置に移動することで燃料噴射弁３０が開弁状態となり、燃料噴射が行われる。図３（ａ）、（ｂ）では噴射パルスの時間（通電期間）が相違しており、（ａ）に示すように噴射パルス幅が比較的長くなる場合（ニードルリフト量がフルリフト量となる場合）には、ニードル３３がフルリフト位置（プランジャ３２がストッパ３４に突き当たる位置）に到達する。一方、（ｂ）に示すように、噴射パルス幅が比較的短くなる場合（ニードルリフト量がパーシャルリフト量となる場合）には、ニードル３３がフルリフト位置に到達しないパーシャルリフト状態（プランジャ３２がストッパ３４に突き当たる手前の状態）となる。そして、噴射パルスの立ち下がりに伴いコイル３１の通電が停止されると、プランジャ３２とニードル３３とが閉弁位置に戻ることで燃料噴射弁３０が閉弁状態となり、燃料噴射が停止される。
【００２４】
図２に戻り、電流検出部４４は、燃料噴射弁３０の開弁駆動時におけるコイル３１の通電電流を検出するものであり、その検出結果は駆動ＩＣ４２に逐次出力される。電流検出部４４は周知構成であればよく、例えばシャント抵抗と増幅回路とを有するものとなっている。
【００２５】
次に、噴射パルスに基づき駆動ＩＣ４２及び通電操作部４３にて実施される燃料噴射弁３０の駆動の基本動作を、図４により説明する。なお本実施形態では、噴射パルスがオンになる期間において、プレチャージと昇圧駆動と開弁維持駆動とが時系列で実施されるようになっている。プレチャージは、燃料噴射弁３０の通電開始時に、高電圧Ｖ２の印加に先立ってコイル３１に低電圧Ｖ１を印加するものであり、プレチャージの実施により、通電電流の目標ピーク値への到達時間が短縮される。昇圧駆動は、開弁応答性を高めるべく実施され、昇圧駆動期間においてコイル３１に高電圧Ｖ２が印加される。開弁維持駆動は、昇圧駆動に引き続いて実施され、コイル３１に低電圧Ｖ１が印加される。
【００２６】
図４において、時刻ｔ１では、噴射パルスがオンになり、ｔ１〜ｔ２では低電圧Ｖ１によるプレチャージが実施される。ｔ１〜ｔ２のプレチャージ期間では、コイル３１に対してニードル３３が作動するよりも小さいプレチャージ電流が供給される。プレチャージ期間はあらかじめ定められた時間であるとよい。プレチャージ期間では、スイッチング素子５３を所定デューティ比で繰り返しオンオフさせてプレチャージを実施してもよい。
【００２７】
そして、時刻ｔ２では、コイル３１の印加電圧が低電圧Ｖ１から高電圧Ｖ２に切り替えられる。これにより、時刻ｔ２〜ｔ３の昇圧駆動期間においては、ｔ１〜ｔ２の期間の通電電流であるプレチャージ電流に比べて、駆動電流が急峻に増加する。その後、時刻ｔ３において、駆動電流が、あらかじめ定めた目標ピーク値Ｉｐに到達すると、高電圧Ｖ２の印加が停止される。このとき、駆動電流が目標ピーク値Ｉｐに到達するタイミング又はその直前のタイミングにおいてニードルリフトが開始され、そのニードルリフトに伴い燃料噴射が開始される。駆動電流が目標ピーク値Ｉｐに到達したか否かの判定は、電流検出部４４により検出された検出電流に基づいて実施される。つまり、昇圧駆動期間（ｔ２〜ｔ３）では、駆動ＩＣ４２において検出電流がＩｐ以上になったか否かが判定され、検出電流≧Ｉｐになった時点で通電操作部４３によりコイル印加電圧の切替（Ｖ２の印加停止）が実施される。
【００２８】
時刻ｔ３以降においては、Ｖ２の印加停止に伴い駆動電流が低下するが、あらかじめ定めた電流しきい値と電流検出部４４による検出電流とに基づいて、コイル３１に対して低電圧Ｖ１が断続的に印加される。なお、図４では、電流しきい値を２段階で定めており、駆動電流（検出電流）がしきい値以下となる都度、低電圧Ｖ１の印加が行われるようになっている。電流しきい値の切替（高→低の切替）は、ニードルリフトが所定のパーシャルリフト量になったと推定されるタイミングで実施されるとよい（図の時刻ｔ４）。
【００２９】
その後、時刻ｔ５で噴射パルスがオフになると、コイル３１への電圧印加が停止され、駆動電流がゼロになる。そして、コイル通電の停止に伴いニードルリフトが終了され、それに合わせて燃料噴射が停止される。
【００３０】
また本実施形態では、１燃焼サイクルにつき複数回の燃料噴射を行う多段噴射の実施を可能としている。多段噴射の各噴射のうち前後２つの噴射（前噴射及び後噴射）の駆動波形を図５に示す。図５では、前後２つの噴射パルスが示されており、前後の噴射パルスの間がインターバル時間ＩＮＴとなっている。この場合、前噴射では、時刻ｔ１１でプレチャージ電流の通電が開始され、時刻ｔ１２で駆動電流の通電が開始される。また、後噴射では、時刻ｔ２１でプレチャージ電流の通電が開始され、時刻ｔ２２で駆動電流の通電が開始される。
【００３１】
なお、多段噴射の噴射回数は、エンジン回転速度やエンジン負荷等のエンジン運転状態に基づいて設定されるとよい。また、多段噴射のインターバル時間も同様にエンジン運転状態に基づいて設定されるとよい。本実施形態では、３段以上の多段噴射の場合に、各噴射間のインターバル時間をいずれも同じにするが、噴射ごとにインターバル時間を変更することも可能である。
【００３２】
ところで、プレチャージ後に駆動電流が上昇する期間（昇圧駆動期間）においては種々の要因により電流変化の傾きに差違が生じ、それに起因して燃料噴射量のばらつきが生じることが懸念される。具体的には、駆動電流の通電開始時において、それ以前のコイル通電により蓄積された電気エネルギに応じて、駆動電流の立ち上がり変化の傾きが変わると考えられる。例えば図４の時刻ｔ１や、図５の時刻ｔ１１，ｔ２１では、その時点でのコイル３１の電気エネルギに応じて、その後の駆動電流の上昇速度に差違が生じる。
【００３３】
そこで本実施形態では、駆動電流の立ち上がり変化の速さに相関する電流変化パラメータを算出するとともに、その電流変化パラメータに基づいて、コイル３１に対するプレチャージ電流の供給を制御する。具体的には、電流変化パラメータとして、駆動電流が特定電流しきい値に到達するまでの到達時間、多段噴射の際のインターバル時間を算出し、これらの電流変化パラメータに基づいてプレチャージ制御を実施する。
【００３４】
なお、燃料噴射の終了に伴うコイル通電後には、コイル３１に磁気が残留し、その残留磁気の大きさは通電終了後の経過時間に依存したものとなる。この場合、多段噴射の際のインターバル時間で考えれば、そのインターバル時間に応じて前噴射による残留磁気の大きさが変わり、ひいてはプレチャージ後における駆動電流の立ち上がり速度に影響を及ぼすものとなる。ゆえに、インターバル時間が電流変化パラメータに含まれるものとなっている。
【００３５】
次に、プレチャージ時間算出の詳細を、図６に示す機能ブロック図を用いて説明する。なお、図６に示す各機能はＥＣＵ４０により実現されるものとなっている。図６では、各種のパラメータに基づいて、プレチャージ時間のフィードフォワード項（ＦＦ項）とフィードバック項（ＦＢ項）とを算出するとともに、それらＦＦ項及びＦＢ項によりプレチャージ時間の算出を行うものとしている。
【００３６】
図６において、ＦＦ項算出部６１では、バッテリ電圧ＶＢに基づいて基本プレチャージ時間を算出するとともに、インターバル時間ＩＮＴに基づいて時間補正値を算出し、それら基本プレチャージ時間と時間補正値とによりＦＦ項を算出する（ＦＦ項＝基本プレチャージ時間−時間補正値）。この場合、基本プレチャージ時間は、バッテリ電圧ＶＢが小さいほど大きい値として算出される。時間補正値は、インターバル時間ＩＮＴが所定値未満である場合に、インターバル時間ＩＮＴが短いほど大きい値として算出される。ただし、ＩＮＴ≧所定値では、時間補正値＝０である。
【００３７】
なお、インターバル時間ＩＮＴは、多段噴射の制御情報として算出される値か、又はタイマやカウンタ等により実測される値であるとよい。多段噴射の最初の噴射時である場合や、多段噴射が実施されない場合には、インターバル補正は不要であり、時間補正値が算出されないようになっている。
【００３８】
また、ＦＢ項算出部６２では、駆動電流の通電開始後に駆動電流が目標ピーク値Ｉｐに到達するまでの時間である電流到達時間と、その目標値である目標到達時間とを取得するとともに、それらの偏差ΔＥ（＝電流到達時間−目標到達時間）に基づいてＦＢ項を算出する。このとき、タイマやカウンタ等を用いて算出した電流到達時間と、既定の目標到達時間とから偏差ΔＥを算出する。なお、目標ピーク値Ｉｐ等に基づき目標到達時間が算出される構成であってもよい。そして、所定の比例ゲイン及び積分ゲインを用い、偏差ΔＥに基づいてＰ項とＩ項とを算出する。本実施形態では、噴射パルスのオン時からの時間を「到達時間」とするが、これ以外に駆動電流の通電開始（プレチャージ終了）からの時間を「到達時間」としてもよい。
【００３９】
このとき、ＦＢ項は、偏差ΔＥが正であれば正の値として、偏差ΔＥが負であれば負の値として算出される。また、Ｆ／Ｂ項は、偏差ΔＥが大きいほど、正側に大きい値又は負側に大きい値として算出される。
【００４０】
そして、時間算出部６３では、ＦＦ項とＦＢ項（Ｐ項＋Ｉ項）との加算によりプレチャージ時間を算出する。なお、ＦＦ項とＦＢ項との加算値に対して上下限ガードやなましの処理が行われてもよい。これにより、温度特性や個体差ばらつきに起因してプレチャージ時間が誤って算出されたり、プレチャージ時間の急変が生じたりすることが抑制される。
【００４１】
図７は、プレチャージ時間の算出手順を示すフローチャートであり、本処理はＥＣＵ４０により所定周期で繰り返し実施される。
【００４２】
図７において、ステップＳ１０では、プレチャージの実施条件が成立しているか否かを判定し、続くステップＳ１１では、プレチャージ時間の算出条件が成立しているか否かを判定する。ステップＳ１０の実施条件には、エンジン１１が過渡状態でないこと、駆動ＩＣ４２や各種検出系において異常が生じていないこと等が含まれる。また、ステップＳ１１の算出条件には、今回の噴射が、多段噴射における各噴射のうち噴射パルス（コイル通電時間）が最も短い噴射であること、パーシャルリフト噴射の実施時であること等が含まれる。そして、ステップＳ１０，Ｓ１１の各条件が共に成立していればステップＳ１２に進む。
【００４３】
ステップＳ１２では、プレチャージ時間のＦＦ項の算出を実施する。この場合、バッテリ電圧ＶＢに基づき算出した基本プレチャージ時間と、インターバル時間ＩＮＴに基づき算出した時間補正値との加算によりＦＦ項を算出する。
【００４４】
また、続くステップＳ１３では、プレチャージ時間のＦＢ項の算出を実施する。この場合、コイル通電の開始後において駆動電流が目標ピーク値Ｉｐに到達するまでの実際の電流到達時間と目標到達時間とを取得するとともに、到達時間の偏差ΔＥを算出し、さらにその偏差ΔＥに基づいてＰＩフィードバック演算によりＦＢ項を算出する。なお、電流到達時間は、目標ピーク値Ｉｐに到達するまでの時間でなくてもよく、目標ピーク値Ｉｐに基づいてそのＩｐよりも小さい値として定められる電流しきい値に到達するまでの時間であってもよい。
【００４５】
そして、ステップＳ１４では、ＦＦ項とＦＢ項（Ｐ項＋Ｉ項）との加算によりプレチャージ時間を算出する。こうして算出されたプレチャージ時間は、次回以降の燃料噴射に際し、多段噴射の各噴射のプレチャージ制御に用いられる。この場合、プレチャージ時間を増加させることにより、プレチャージ期間でのプレチャージ電流積算値が大きくなるようにしてプレチャージ制御が実施される。
【００４６】
ステップＳ１０がＮＯの場合には、ステップＳ１５に進み、プレチャージ時間を０にした後、本処理を終了する。また、ステップＳ１１がＮＯの場合には、プレチャージ時間の算出を実施することなく本処理を終了する。
【００４７】
プレチャージ制御量として、プレチャージ時間に代えてプレチャージ電流を用いることも可能である。この場合、プレチャージ電流を固定値とし、かつプレチャージ時間を可変に設定することに代えて、プレチャージ時間を固定値とし、かつプレチャージ電流を可変に設定することとする。図６の構成で言えば、ＦＦ項算出部６１にてプレチャージ電流のＦＦ項が算出されるとともに、ＦＢ項算出部６２にてプレチャージ電流のＦＢ項が算出され、それらＦＦ項及びＦＢ項によりプレチャージ電流の制御値が算出される。かかる構成では、偏差ΔＥ（＝電流到達時間−目標到達時間）が大きい場合に、プレチャージ電流を大きくするようにしてプレチャージ制御が実施される。
【００４８】
電流変化パラメータとして、電流到達時間に代えて駆動電流の立ち上がり速度（変化の傾き）を用い、この立ち上がり速度に基づいてＦＢ項の算出を行うようにしてもよい。この場合、立ち上がり速度が小さいほど、プレチャージ時間を長くするか、又はプレチャージ電流を大きくするとよい。すなわち、プレチャージ期間におけるプレチャージ電流積算値が大きくなるようにする。
【００４９】
また、電流変化パラメータとして、駆動電流の立ち上がり変化時における時間積分値を用い、この時間積分値に基づいてＦＢ項の算出を行うようにしてもよい。この場合、時間積分値が小さいほど、プレチャージ時間を長くするか、又はプレチャージ電流を大きくするとよい。時間積分値の算出に関して具体的には、図８に示すように、目標ピーク値Ｉｐとそれ以外の複数点の電流値（本実施形態ではＩ１，１２）とを定めておき、それら各値への到達時間を検出する。そして、各電流値と各到達時間とに基づいて駆動電流の時間積分値（例えば図のドット部分）を算出する。
【００５０】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００５１】
燃料噴射弁３０による燃料噴射に際し、例えば燃料噴射弁３０の駆動回路において個体差や経年変化に起因するばらつきが生じていると、プレチャージによるコイル３１への投入エネルギ量の過不足が生じる。そしてそれにより、燃料噴射量のばらつきが生じることが懸念される。この点、上記構成では、駆動電流の立ち上がり変化の速さに相関する電流変化パラメータに基づいて、コイル３１に対するプレチャージ電流の供給が制御される。この場合、駆動電流の立ち上がり変化の速さは、その駆動電流の供給直前におけるプレチャージ期間での投入エネルギ量に応じたものになることから、その立ち上がり変化の速さに相関する電流変化パラメータによれば、プレチャージによるコイル３１への投入エネルギ量の過不足を把握できる。そして、プレチャージ電流の供給を制御することで、コイル３１への投入エネルギ量の過不足を解消できる。その結果、燃料噴射量を適正に制御することが可能となる。
【００５２】
電流変化パラメータとして、駆動電流が特定電流しきい値に到達するまでの到達時間、駆動電流の立ち上がり速度、又は駆動電流の立ち上がり変化時における時間積分値を取得し、到達時間が長いほど、立ち上がり速度が小さいほど、又は時間積分値が小さいほど、プレチャージ期間におけるプレチャージ電流積算値が大きくなるようにプレチャージ制御を実施するようにした。この場合、電流到達時間や、電流立ち上がり速度、駆動電流の時間積分値は、プレチャージの実施状況に直接的に関連するパラメータであり、これらを電流変化パラメータとして用いることにより、プレチャージ制御を好適に実施できる。
【００５３】
プレチャージ時間を変更するか、又はプレチャージ電流を変更すると、プレチャージ期間におけるプレチャージ電流積算値が変わり、これにより駆動電流の立ち上がり速度が変わる。この場合、プレチャージ時間又はプレチャージ電流の増減によりプレチャージ制御を実施することで、駆動電流のばらつきを抑制して所望の燃料噴射を実現できる。
【００５４】
多段噴射の実施時においては、噴射ごとの通電の時間が短いほど、すなわち要求噴射量少ないほど、開弁応答性の影響が大きくなると考えられる。この点、通電時間が最短の噴射の実施時にプレチャージ時間（プレチャージ制御量）の算出を行う構成にしたため、プレチャージ時間の算出処理の実施頻度を抑えつつも、燃料噴射弁３０の開弁応答性を適正にすることができる。
【００５５】
パーシャルリフト噴射では、フルリフト噴射に比べて、燃料噴射弁３０の開弁応答性に起因する燃料噴射量のばらつきが大きくなると考えられる。この点、パーシャルリフト噴射の実施時にプレチャージ時間（プレチャージ制御量）の算出を行う構成にしたため、パーシャルリフト噴射での燃料噴射量のばらつきを好適に抑制できる。
【００５６】
（第２実施形態）
プレチャージ時間の算出を、図７のフローチャートに代えて図９のフローチャートに基づき実施する構成であってもよい。なお以下の処理では、ＦＦ項の算出処理を省略し、プレチャージ時間の前回値を、電流到達時間と目標到達時間との偏差ΔＥに基づいて増減することで、プレチャージ時間の今回値を算出する構成としている。
【００５７】
図９において、ステップＳ２０では、プレチャージの実施条件が成立しているか否かを判定し、続くステップＳ２１では、プレチャージ時間の算出条件が成立しているか否かを判定する（図７のステップＳ１０，Ｓ１１と同様）。そして、各条件が共に成立していればステップＳ２２に進む。
【００５８】
ステップＳ２２では、駆動電流が目標ピーク値Ｉｐに到達するまでの電流到達時間と目標到達時間とを取得し、続くステップＳ２３では、電流到達時間から目標到達時間を減算して偏差ΔＥを算出する。
【００５９】
その後、ステップＳ２４では、偏差ΔＥの絶対値が第１しきい値ＴＨ１以上であるか否かを判定する。そして、｜ΔＥ｜≧ＴＨ１であればステップＳ２５に進み、その偏差ΔＥに応じてプレチャージ時間の前回値を増減させて、プレチャージ時間の今回値を算出する。このとき、例えば、偏差ΔＥが正（電流到達時間＞目標到達時間）であれば、プレチャージ時間の前回値を所定値だけ増加させることにより、プレチャージ時間の今回値を算出する。また、偏差ΔＥが負（電流到達時間＜目標到達時間）であれば、プレチャージ時間の前回値を所定値だけ減少させることにより、プレチャージ時間の今回値を算出する。ステップＳ２５で算出されたプレチャージ時間は、次回以降の燃料噴射に際して用いられる。
【００６０】
また、ステップＳ２４で｜ΔＥ｜＜ＴＨ１であると判定され、ステップＳ２６に進んだ場合、今回の燃料噴射において、｜ΔＥ｜≧ＴＨ１の状態から｜ΔＥ｜＜ＴＨ２の状態への移行が生じたか否かを判定する。なお、ＴＨ２＜ＴＨ１である。ここで、｜ΔＥ｜＜ＴＨ２になったことは、偏差ΔＥが微小値に収束したことを意味し、かかる場合には、ステップＳ２７に進んで、プレチャージ時間の増減を停止する。ステップＳ２４，Ｓ２６が共にＮＯの場合には、現時点のプレチャージ時間を増減すること無く、そのままプレチャージ制御に使用する。これにより、プレチャージ時間が固定される。
【００６１】
ステップＳ２０がＮＯの場合には、ステップＳ２８に進み、プレチャージ時間を０にした後、本処理を終了する。また、ステップＳ２１がＮＯの場合には、プレチャージ時間の算出を実施することなく本処理を終了する。
【００６２】
電流到達時間の偏差ΔＥの絶対値が第１しきい値ＴＨ１以上である場合に、次回以降の燃料噴射に際してプレチャージ時間を所定値だけ増補正又は減補正するとともに、その後、増補正又は減補正を実施した後の燃料噴射により、偏差ΔＥの絶対値が第２しきい値ＴＨ２未満となった場合に、増補正又は減補正を停止する構成とした。この場合、燃料噴射弁３０や駆動回路の個体差や温度条件の変化等を反映しつつ、燃料噴射量のばらつきを好適に抑制できる。
【００６３】
（第３実施形態）
第３実施形態では、多段噴射の実施を前提とし、電流変化パラメータとして多段噴射のインターバル時間と、前噴射の通電終了直前の電流値とを用い、これらに基づいて、プレチャージ時間を可変に設定する構成としている。
【００６４】
図１０は、プレチャージ時間の算出手順を示すフローチャートであり、本処理はＥＣＵ４０により所定周期で繰り返し実施される。なお図１０では、上述の図７と同様に、プレチャージの実施条件や、プレチャージ時間の算出条件の成否が判定される構成であってもよいが、便宜上ここでは図示を省略している。
【００６５】
図１０において、ステップＳ３１では、今回の燃料噴射に際し前噴射との間のインターバル時間を取得し、続くステップＳ３２では、前噴射の通電終了直前の電流値を取得する。なお、これらのインターバル時間や通電終了直前の電流値は、実測値でもよいし、制御上の演算値でもよい。そして、ステップＳ３３では、図１１のマップを用い、インターバル時間と通電終了直前の電流値とに基づいてプレチャージ時間を設定する。
【００６６】
図１１では、前噴射の通電終了直前の電流値〔Ａ〕として複数の電流値が定められるとともに、インターバル時間〔ｍｓ〕として複数の時間が定められており、これらのパラメータに基づいてプレチャージ時間〔ｍｓ〕が設定されるようになっている。この場合、インターバル時間が短いと、それよりも長い場合に比べてプレチャージ時間が短い時間に設定される。また、通電終了直前の電流値が大きいと、それよりも小さい場合に比べてプレチャージ時間が短い時間に設定される。
【００６７】
また、図１１では、プレチャージ時間を０とする領域が定められており、この領域に該当するか該当しないかにより、プレチャージが実施される場合と実施されない場合との切り替えが可能となっている。
【００６８】
次に、本実施形態におけるプレチャージ制御を、図１２を用いてより具体的に説明する。図１２（ａ）〜（ｃ）では、前噴射の通電終了直前の電流値をいずれも同じとし（２．３５Ａ）、その上で、インターバル時間をそれぞれ１．０ｍｓ、０．８ｍｓ、０．４ｍｓとしている。この場合、（ａ）〜（ｃ）では、プレチャージ時間が図示のごとく相違している。
【００６９】
また、図１２（ｄ）、（ｅ）では、前噴射の通電終了直前の電流値をいずれも（ａ）〜（ｃ）よりも大きい５．０Ａとし、その上で、インターバル時間をそれぞれ１．０ｍｓ、０．８ｍｓとしている。この場合、（ｄ），（ｅ）では、プレチャージ時間が図示のごとく相違している。
【００７０】
要するに、後噴射の開始時点においてコイル３１に前噴射の通電による磁気が残留していると、その影響を受けて駆動電流が大きくなることが考えられる。そしてかかる場合に、多段噴射の際のインターバル時間が短いほど、残留磁気が大きくなると考えられる。また、前噴射の通電終了直前の電流値が大きいほど、残留磁気が大きくなると考えられる。この点、多段噴射の際のインターバル時間が短い場合にプレチャージ時間を短くするとともに、前噴射の通電終了直前の電流値が大きい場合にプレチャージ時間を短くするようにした。これにより、残留磁気の影響を考慮した上で、プレチャージ制御を好適に実施できる。
【００７１】
なお、多段噴射のインターバル時間と、前噴射の通電終了直前の電流値との一方を固定値にすることも可能であり、かかる場合には、これら両者のうち可変となる方に基づいて、プレチャージ時間が可変に設定されるとよい。
【００７２】
（第４実施形態）
多段噴射の実施時において、プレチャージ時間を延長していくと、前噴射の通電期間（噴射パルス）に対して後噴射のプレチャージ期間が近づくことになり、場合によっては前噴射の通電期間内に後噴射のプレチャージが開始されることも考えられる。かかる場合、１燃焼サイクルでの燃料噴射量が過少になることが懸念される。例えば、実際の噴射開始（弁体のリフト開始）のタイミングを一定にすることを想定すると、後噴射のプレチャージ時間を延長することに伴い前噴射に影響が及ぶことが懸念される。そこで本実施形態では、プレチャージ時間の上限値をあらかじめ定めておき、プレチャージ時間の設定値が上限値を超過する場合に、プレチャージ時間を上限値で制限するとともに、そのプレチャージ時間の超過分に基づいて、噴射パルス（駆動電流の通電時間）を延長補正する。
【００７３】
図１３は、本実施形態におけるパルス補正の処理手順を示すフローチャートであり、本処理はＥＣＵ４０により所定周期で繰り返し実施される。
【００７４】
図１３において、ステップＳ４１では、プレチャージ時間（例えば図７で算出したプレチャージ時間）が上限値を超過しているか否かを判定する。上限値は、例えば後続の後噴射における駆動電流の通電開始タイミングに基づいて定められているとよく、前噴射（今回の噴射）の通電終了タイミングと後噴射の駆動電流の通電開始タイミングとの時間間隔ΔＴから余裕分を差し引いた値とするとよい（上限値＝ΔＴ−余裕分）。
【００７５】
そして、プレチャージ時間＞上限値であれば、ステップＳ４２に進み、プレチャージ時間を上限値でガードする。続くステップＳ４３では、後噴射の噴射パルスについてパルス幅を延長補正する旨を指令する。このとき、上限値に対するプレチャージ時間の超過分と、パルス幅の延長補正値との関係をマップとして規定しておき、そのマップを用いてパルス幅の延長補正値を算出するとともに、その延長補正値により噴射パルスを延長補正する。なお、噴射パルスの延長は、多段噴射の最終の噴射について行うようにするとよい。
【００７６】
上記構成では、プレチャージ時間の延長により燃料噴射量の制御に支障を来すおそれがある場合に、プレチャージ時間の延長を行う代わりに後噴射の噴射パルスの延長を行うようにした。これにより、通電波形のばらつきを抑えつつも、所望の燃料量を確保するようにして燃料噴射を実施できる。
【００７７】
（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
【００７８】
・コイル３１の温度特性を考慮してプレチャージ時間やプレチャージ電流を設定するようにしてもよい。この場合、コイル３１の抵抗値が基準値に対して増加している状態下では、その抵抗値の増加分に応じてプレチャージ時間やプレチャージ電流を大きくするとよい。
【００７９】
・多段噴射の際のインターバル時間は噴射パルスの間の休止時間である以外に、前後の噴射パルスにより生じる実際の燃料噴射の間の休止時間であってもよい。
【００８０】
・多段噴射を実施する場合と多段噴射を実施しない場合とのうち、前者の場合にのみ、電流変化パラメータに基づくプレチャージ制御を実施するようにしてもよい。この場合、多段噴射の実施時の方が、1回当たりの燃料噴射の時間が短くなり燃料噴射ばらつきの影響が大きくなると考えられるが、こうした燃料噴射ばらつきを好適に抑制できる。
【００８１】
・本発明はガソリンエンジンに適用される以外に、他のエンジンにも適用が可能であり、例えばディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置としての具体化も可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１１…エンジン（内燃機関）、３０…燃料噴射弁、３１…コイル（電磁部）、３３…ニードル（弁体）、４０…ＥＣＵ（パラメータ取得手段、プレチャージ制御手段）。
【図１】
0006314733.tif 000002
【図２】
0006314733.tif 000003
【図３】
0006314733.tif 000004
【図４】
0006314733.tif 000005
【図５】
0006314733.tif 000006
【図６】
0006314733.tif 000007
【図７】
0006314733.tif 000008
【図８】
0006314733.tif 000009
【図９】
0006314733.tif 000010
【図１０】
0006314733.tif 000011
【図１１】
0006314733.tif 000012
【図１２】
0006314733.tif 000013
【図１３】
0006314733.tif 000014