(57)【要約】【課題】  マルチ噴射するものにおいて、前噴射と後噴射との近接噴射による噴射の重なりを防止する燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】  各気筒に燃料を噴射するインジェクタ２と、内燃機関１の運転状態に応じてインジェクタ２を制御する制御手段１０とを備え、気筒に対し内燃機関１の１燃焼行程の間に複数回の噴射を実施し、制御手段１０は、複数回の噴射のうち先に噴射を実施する前噴射ＱＰと前噴射ＱＰの後に噴射を実施する後噴射ＱＭとを近接噴射させる運転領域にて運転されていることを検出する特定運転状態検出手段Ｓ２０１、Ｓ２０２と、内燃機関１の燃焼状態または噴射状態を推定する状態推定手段と、状態推定手段によって燃焼状態または噴射状態を監視し、前噴射と後噴射の間の噴射間隔ＩＮＴの大きさに従って変化する燃焼状態または噴射状態における所定の変化量ΔＳに基いて限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎを判定する判定手段Ｓ２０５とを備える。【選択図】  図２
2005171931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の各気筒の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、前記内燃機関の運転状態に応じて前記インジェクタを制御する制御手段とを備え、前記気筒に対し前記内燃機関の１燃焼行程の間に複数回の噴射を実施する燃料噴射制御装置において、
前記制御手段は、前記複数回の噴射のうち先に噴射を実施する前噴射と前記前噴射の後に噴射を実施する後噴射とを近接噴射させる運転領域にて前記内燃機関が運転されていることを検出する特定運転状態検出手段と、前記内燃機関の燃焼状態または噴射状態を推定する状態推定手段と、前記状態推定手段によって前記燃焼状態または前記噴射状態を監視し、前記前噴射と前記後噴射の間の噴射間隔の大きさに従って変化する前記燃焼状態または前記噴射状態における所定の変化量に基いて限界噴射間隔を判定する判定手段とを備えていることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記状態推定手段による前記燃焼状態または前記噴射状態の推定は、前記内燃機関の回転速度変動、排気温度、前記気筒の前記燃焼室内の筒内圧力、および空気過剰率を含む前記前噴射と前記後噴射による前記内燃機関の挙動影響値に基いて推定することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記４つの情報の少なくとも一つを監視し、前記インジェクタの制御により前記噴射間隔を縮小または拡大していくときの前記挙動影響値の変化境界点を判別することを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記限界噴射間隔と、前記制御手段により算出する前記内燃機関の運転状態に応じた最適な目標噴射間隔とを比較し、
前記目標噴射間隔が前記限界噴射間隔より小さくなるときには、前記目標噴射間隔を前記限界噴射間隔に置換する補正手段を有することを特徴とする請求項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。
【請求項５】
前記限界噴射間隔は、前記判定手段で判定された前記限界噴射間隔に余裕係数を乗算、あるいは余裕量を見込んで加算したものであることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記運転領域は、アイドル安定状態にあることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記特定運転状態検出手段は、前記前噴射と前記後噴射とを近接噴射させる運転状態を、前記インジェクタを制御して設定することが可能な運転条件設定手段を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載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、燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、蓄圧室としてのコモンレールに蓄圧された高圧燃料をインジェクタからディーゼル機関に噴射供給する蓄圧式燃料噴射装置が知られている。この種の蓄圧式燃料噴射装置では、近年、排気ガス規制の強化や燃焼音低減の社会的要請から、１燃焼行程の間に燃料を複数回に分けて噴射するいわゆるマルチ噴射が実用化されている。
【０００３】
なお、前記噴射と後噴射の噴射間隔（インターバル）ＩＮＴ（図８参照）の設定は、インジェクタの開弁および閉弁応答性のばらつき、経時変化等を考慮して、近接させずに、噴射間隔に十分余裕があるものであった。また、この噴射間隔ＩＮＴは、予め実験等により求めた最適値として所定の一定値が設定されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、特定の運転領域では、排気ガス等にさらに効果があることから、前噴射と後噴射の噴射間隔（インターバル）ＩＮＴをより近接させることが要求されている。
【０００５】
しかしながら、従来技術は、噴射間隔ＩＮＴを近接させる（図８参照）ことにより機差や経時劣化によるインジェクタの開弁および閉弁応答性のばらつきの影響を受け易くなる。噴射間隔ＩＮＴを近接させすぎると、前噴射と後噴射の重なりによる噴射の異常を引き起こすことになる。場合によっては噴射の異常から排気ガスの悪化等となる異常燃焼を引き起こすおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、１燃焼行程の間に複数回に分けて噴射するものにおいて、前噴射と後噴射との近接噴射による噴射の重なりを防止することを目的とする。
【０００７】
また、別の目的は、内燃機関の気筒毎に設けられたインジェクタの機差や経時劣化に係わらず、噴射の重なり等による異常燃焼を防止可能な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】
【０００８】
本発明の請求項１によると、内燃機関の各気筒の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、内燃機関の運転状態に応じてインジェクタを制御する制御手段とを備え、気筒に対し内燃機関の１燃焼行程の間に複数回の噴射を実施する燃料噴射制御装置において、制御手段は、複数回の噴射のうち先に噴射を実施する前噴射と前噴射の後に噴射を実施する後噴射とを近接噴射させる運転領域にて内燃機関が運転されていることを検出する特定運転状態検出手段と、内燃機関の燃焼状態または噴射状態を推定する状態推定手段と、状態推定手段によって燃焼状態または噴射状態を監視し、前噴射と後噴射の間の噴射間隔の大きさに従って変化する燃焼状態または噴射状態における所定の変化量に基いて限界噴射間隔を判定する判定手段とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
これによると、特定運転状態検出手段により内燃機関が前噴射と後噴射とを近接噴射する運転領域で運転されていることを検出すると、内燃機関の燃焼状態または噴射状態を検出する状態推定手段によって燃焼状態または噴射状態を監視しながら、噴射間隔の大きさに従って変化する燃焼状態または噴射状態の変化が所定の変化量になると判定手段により限界噴射間隔と判定することが可能である。そのため、インジェクタを制御する制御手段は、１燃焼行程の間に複数回に分けて噴射するときの噴射の重なりを防止することが可能である。例えば、特定運転状態検出手段により近接噴射する運転条件（運転領域）を検出する度に、噴射の重なり防止のための限界噴射間隔を学習することが可能である。
【００１０】
なお、前記した限界噴射間隔とは、前噴射と後噴射とが重なって１つの噴射（重なり噴射）となることなく両噴射が最も近接噴射可能となる、前噴射の閉弁指令値と後噴射の開弁指令値との期間が最小となる間隔である。
【００１１】
本発明の請求項２によると、状態推定手段による燃焼状態または噴射状態の推定は、内燃機関の回転速度変動、排気温度、気筒の燃焼室内の筒内圧力、および空気過剰率を含む前噴射と後噴射による内燃機関の挙動影響値に基いて推定することを特徴とする。
【００１２】
これによると、燃焼状態または噴射状態を推定する方法として、内燃機関の回転速度変動、排気温度、気筒の燃焼室内の筒内圧力、および空気過剰率を含む前噴射と後噴射による内燃機関の挙動影響値を用いることができる。
【００１３】
本発明の請求項３によると、判定手段は、４つの情報の少なくとも一つを監視し、インジェクタの制御により噴射間隔を縮小または拡大していくときの挙動影響値の変化境界点を判別することを特徴とする。
【００１４】
これによると、上記４つの情報（内燃機関の回転速度変動、排気温度、気筒の燃焼室内の筒内圧力、および空気過剰率）の少なくとも一つを監視し、噴射間隔を縮小または拡大していくときの挙動影響値の変化境界点を判別するので、噴射間隔の近接によって噴射の異常または燃焼異常が生じることで変化する挙動影響値から、限界噴射間隔を確実に判定することができる。
【００１５】
本発明の請求項４によると、限界噴射間隔と、制御手段により算出する内燃機関の運転状態に応じた最適な目標噴射間隔とを比較し、目標噴射間隔が限界噴射間隔より小さくなるときには、目標噴射間隔を限界噴射間隔に置換する補正手段を有することを特徴とする。
【００１６】
これによると、判定手段で実際に検出した限界噴射間隔と、制御手段により算出する運転状態に応じた最適な目標噴射間隔とを比較し、限界噴射間隔と比較して目標噴射間隔が小さいときには、目標噴射間隔を限界噴射間隔に置換するので、学習補正された限界噴射間隔によって置換え更新できるため、インジェクタの機差や経時劣化に係わらず、噴射の重なり等による異常燃焼を防止可能である。
【００１７】
本発明の請求項５によると、限界噴射間隔は、判定手段で判定された限界噴射間隔に余裕係数を乗算、あるいは余裕量を見込んで加算したものであることが好ましい。
【００１８】
これによると、判定手段で検出した限界噴射間隔に余裕（安全）を見込んで乗算補正、あるいは加算補正した値を用いることで、噴射の重なり防止がより一層図れる。
【００１９】
本発明の請求項６によると、特定運転状態検出手段で検出される運転領域は、アイドル安定状態にあることが好ましい。
【００２０】
これによると、限界噴射間隔を実際に検出する運転領域として、アイドル安定状態であることで、運転者の出力要求のない無負荷状態あるいは運転者の車両走行要求のない車両停止している運転等、安定運転状態を確保することが可能である。
【００２１】
本発明の請求項７によると、特定運転状態検出手段は、前噴射と後噴射とを近接噴射させる運転状態を、インジェクタを制御して設定することが可能な運転条件設定手段を有することを特徴とする。
【００２２】
これによると、制御手段が内燃機関に応じてインジェクタを制御するいわゆる通常モードとは区別して、限界噴射間隔を実際に検出するためのいわゆる探索モードにおいて、例えば噴射間隔を縮小または拡大していくことが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の燃料噴射制御装置を、蓄圧式燃料噴射制御装置に適用して具体化した実施形態を図面に従って説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の燃料噴射システムの全体構成を示す構成図である。図２は、図１中のＥＣＵにおいて前噴射と後噴射を近接噴射するための限界噴射間隔を学習する制御処理を示すフローチャートである。図３は、図１中のＥＣＵにおいて実際に近接噴射するときに通常モードの一部を示すフローチャートである。図４は、本実施形態の燃料噴射制御装置の作動を説明するグラフである。
【００２５】
図１に示すように、蓄圧式燃料噴射制御装置は、例えば自動車等の車両に搭載された多気筒（例えば、４気筒）のディーゼルエンジン（以下、エンジンと呼ぶ）１の運転状態または運転条件、車両の走行状態および運転者の操作量（意志）等を各種センサにより検出して、エンジンコントロールユニット（エンジン制御ユニット）（以下、ＥＣＵと呼ぶ）１０に伝えて、各種センサからのセンサ信号により最適な目標噴射量（指令噴射量）、目標噴射時期（指令噴射時期）、目標噴射期間（指令噴射期間）および目標噴射圧力（指令噴射圧力）を演算し、それぞれを制御する複数個（本実施例では４個）のインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）２および高圧供給ポンプ（燃料供給ポンプ）（以下、サプライポンプと呼ぶ）３等に指令するように構成されている。
【００２６】
エンジン１は、シリンダ、シリンダヘッド、およびオイルパン等から構成された４サイクル４気筒エンジンである。なお、エンジン１の各気筒の吸入ポートは、吸気弁（インテークバルブ）１１により開閉され、排気ポートは排気弁（エキゾーストバルブ）１２により開閉される。また、各気筒内には、連接棒を介してクランク軸１３に連結されたピストン１４が摺動自在に配設されている。
【００２７】
インジェクタ２は、エンジン１のシリンダヘッドに、各気筒に対応して取付けられている。これらのインジェクタ２は、噴射孔を形成したノズルボディ内に、噴射孔を開閉するノズルニードルを摺動自在に収容した燃料噴射ノズル、ノズルニードルを開弁方向に駆動する電磁弁（ニードル駆動手段、ソレノイドアクチュエータ）、およびノズルニードルを閉弁方向に付勢するスプリング等のニードル付勢手段等により構成されている。
【００２８】
これらのインジェクタ２からエンジン１への燃料噴射は、ノズルニードルに連結されたコマンドピストンの背圧制御室（圧力制御室）内の燃料圧力を制御する電磁弁（図示せず）への通電および通電停止（ＯＮ／ＯＦＦ）により電子制御される。各気筒のインジェクタ２の電磁弁が開弁している間、蓄圧室としてのコモンレール１７内に蓄圧された高圧燃料がエンジン１の各気筒の燃焼室内に噴射される。なお、インジェクタ２の内部リーク燃料または圧力制御室からの排出燃料（インジェクタ２を開弁するために用いた燃料）は、リターン配管３３を経て燃料タンク１５に還流するように構成されている。
【００２９】
サプライポンプ３は、吸入した燃料を加圧して吐出口からコモンレール１７へ高圧燃料を圧送する高圧供給ポンプであり、燃料タンク１５から燃料を汲み上げるフィードポンプ（低圧供給ポンプ）６を備えている。フィードポンプ６からサプライポンプ３の加圧室への燃料経路には、その燃料経路の開口度合（弁開度または開口面積）を調整することで、サプライポンプ３からコモンレール１７への燃料吐出量（ポンプ吐出量、ポンプ圧送量）を変更する電磁アクチュエータとしての吸入調量弁（リニアソレノイドアクチュエータ）７が取付けられている。
【００３０】
吸入調量弁７は、図示しないポンプ駆動回路を介してＥＣＵ１０からのポンプ駆動信号によって電子制御されることにより、フィードポンプ６からサプライポンプ３の加圧室内に吸入される燃料の吸入量を調整する吸入量調整用電磁弁であり、各インジェクタ２からエンジン１の各気筒内へ噴射供給する燃料噴射圧力（以下、コモンレール圧と呼ぶ）を変更する。そして、サプライポンプ３は、燃料タンク１５から燃料を吸入して加圧し、ＥＣＵ１０より指令された燃料吐出量をコモンレール１７に圧送する。このコモンレール１７内のコモンレール圧は、燃料圧力検出手段としての燃料圧力センサ１８によって測定され、ポンプ駆動指令値（ポンプ駆動電流値）と噴射量指令値（パルス状のインジェクタ駆動電流、インジェクタ噴射指令パルス）とがＥＣＵ１０で算出される。
【００３１】
コモンレール１７は、連続的に燃料噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するために、コモンレール１７に蓄圧される高圧燃料が、供給配管（以下、高圧配管と呼ぶ）２０を介してサポライポンプ３から供給される。なお、コモンレール１７から燃料タンク１５へ燃料を戻すためのリターン配管２１が設けられている。そして、コモンレール１７には、リターン配管２１の開口度合を調整することが可能な常閉型の減圧弁２２が配置されている。この減圧弁２２は、減圧弁駆動回路を介してＥＣＵ１０から印加される減圧弁駆動電流値によって電子制御されることにより、例えば減速時またはエンジン停止時に速やかにコモンレール１７内のコモンレール圧を高圧から低圧へ減圧させる機能を有する。なお、減圧弁２２の代わりに、コモンレール１７とリターン配管２１との間に、コモンレール１７内のコモンレール圧が限界設定圧力を超えることがないように、コモンレール１７内の燃料圧力を逃がすためのプレッシャリミッタを取付けるようにしてもよい。
【００３２】
なお、ここで、インジェクタ２とサプライポンプ３とコモンレール１７とは、エンジン１へ燃料供給する燃料噴射手段を構成する。
【００３３】
ＥＣＵ１０には、制御処理、演算処理を行なうＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路、インジェクタ駆動回路、およびポンプ駆動回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。そして、燃料圧力センサ１８から出力される検出信号（電圧信号）や燃料温度センサ３４から出力される検出信号、その他の各種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後に、ＥＣＵ１０に内蔵されたマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。また、ＥＣＵ１０は、エンジンキーをＩＧ位置にして、図示しないイグニッションスイッチがオン（ＯＮ）すると、メモリ内に格納された制御プログラムに基いて、例えばインジェクタ２の電磁弁、サプライポンプ３の吸入調量弁７、スロットルバルブ３９を駆動するアクチュエータ４０、および排気ガス還流量（ＥＧＲ量）を調節するＥＧＲバルブ４２等の各制御部品のアクチュエータを電子制御するように構成されている。
【００３４】
そして、ＥＣＵ１０は、クランク軸（クランクシャフト）１３に取付けられたクランク角度センサ４、およびカム軸（カムシャフト）２３に取付けられたカム角度センサ５とからのクランク軸回転パルスおよびカム軸回転パルスの信号を基準にして、各気筒のインジェクタ２の噴射時期およびサプライポンプ３の圧送期間を決めることで、コモンレール１７内の実燃料圧力（実コモンレール圧）を指令噴射圧力に保持する。クランク角度センサ４は、エンジン１のクランク軸１３に固定された磁性体製のタイミングロータ（シグナルロータ）２４、このタイミングロータ２４の周面に対向するように配置された電磁ピックアップコイル、および磁束を発生させる永久磁石（マグネット）等で構成された電磁式回転センサであり、クランク軸１３の回転角度を検出する。なお、ＥＣＵ１０は、クランク角度信号（ＮＥパルス信号）の間隔時間を計測することによって、エンジン回転速度（ＮＥ）を検出する。タイミングロータ２４には、所定角度（例えば１０°）毎に凸状歯が複数個形成されている。タイミングロータ２４が回転すると、凸状歯が電磁ピックアップコイルに対して近接離反するため、電磁誘導によって電磁ピックアップコイルからクランク角度信号（ＮＥパルス信号）が出力される。そして、カム角度センサ５は、エンジン１のカム軸２３に固定された磁性体製のタイミングロータ（シグナルロータ）２７、このタイミングロータ２７の周面に対向するように配置された電磁ピックアップコイル、および磁束を発生させる永久磁石（マグネット）等で構成された電磁式回転センサであり、カム軸２３の回転角度を検出する。タイミングロータ２７には、所定角度毎に凸状歯が複数個配置されている。
【００３５】
また、ＥＣＵ１０は、アクセルペダルの踏込み量（アクセル操作量、アクセル開度）を測定するアクセル開度センサ３０、およびエンジン１の冷却水温度を検出する冷却水温センサ３１等からセンサ信号を入力するように構成されている。そして、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転条件に応じた最適な指令噴射圧力（＝目標燃料圧力：ＰＦＩＮ）を演算し、ポンプ駆動回路を介してサプライポンプ３の吸入調量弁７を駆動する吐出量制御手段を有している。なお、具体的には、ＥＣＵ１０は、エンジン回転速度（ＮＥ）と指令噴射量（ＱＦＩＮ）とに応じて目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）を算出し、この目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）を達成するために、サプライポンプ３の吸入調量弁７へのポンプ駆動信号（ポンプ駆動電流値）を調整して、サプライポンプ３より吐出される燃料の圧送量（ポンプ吐出量）を制御するように構成さている。
【００３６】
また、ＥＣＵ１０は、各気筒のインジェクタ２から噴射される燃料噴射量を個別に制御する機能を有する。なお、具体的には、ＥＣＵ１０は、基本噴射量決定手段と、指令噴射量決定手段と、噴射時期決定手段と、噴射期間決定手段と、インジェクタ駆動手段とから構成されている。基本噴射量決定手段は、エンジン回転速度（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣＣＰ）と予め実験等により測定して作成した特性マップとによって最適な基本噴射量（Ｑ）を算出する機能を有する。指令噴射量決定手段は、基本噴射量（Ｑ）に、冷却水温センサ３１によって検出された冷却水温（ＴＨＷ）または燃料温度センサ３４によって検出された燃料リーク温度（燃料温度：ＴＨＦ）等を考慮した噴射量補正量を加味して指令噴射量（ＱＦＩＮ）を算出する機能を有する。噴射時期決定手段は、指令噴射量（ＱＦＩＮ）とエンジン回転速度（ＮＥ）と予め実験等により測定して作成した特性マップから指令噴射時期（ＴＦＩＮ）を算出する機能を有する。噴射期間決定手段は、コモンレール圧（ＮＰＣ）と指令噴射量（ＱＦＩＮ）と予め実験等により測定して作成した特性マップからインジェクタ２への通電パルス時間（噴射指令パルス時間：ＴＱ）を算出する機能を有する。インジェクタ駆動手段は、各気筒のインジェクタ２の電磁弁に、指令噴射時期（ＴＦＩＮ）から噴射指令パルス時間（ＴＱ）が経過するまでの間、パルス状のインジェクタ駆動電流（インジェクタ噴射指令パルス）を印加する機能を有する。
【００３７】
ここで、蓄圧式燃料噴射制御装置は、エンジン１の各気筒のインジェクタ２毎において、エンジン１の燃焼サイクルの１周期（吸入行程−圧縮行程−膨張行程（爆発行程）−排気行程）中（以下、１燃焼行程と呼ぶ）、つまりエンジン１のクランク軸１３が２回転（７２０°ＣＡ）する間における１度の噴射行程内に燃料を複数回に分けて噴射する多段噴射（マルチ噴射）を行うことが可能に構成されている。なお、詳しくは、１度の噴射行程内にメイン噴射ＱＭ（図８参照）のみの通常噴射形態の他に、メイン噴射ＱＭの前に１回の微少噴射（パイロット噴射）ＱＰを行なうパイロット噴射形態、メイン噴射ＱＭの前後に複数回の微少噴射を行なうマルチ噴射形態あるいはメイン噴射ＱＭの後に複数回の微少噴射を行なうマルチ噴射形態（アフター噴射形態）が実施可能に構成されている。
【００３８】
従ってＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態に応じて噴射形態を決定するように構成されている。なお、詳しくは、エンジン回転速度（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣＣＰ）と予め実験等により測定して作成した特性マップ（図示せず）によって最適な噴射形態を決定する噴射形態決定手段を備える。
【００３９】
なお、以下の多段噴射の説明では、噴射形態を、パイロット噴射形態（図４参照）として説明する。
【００４０】
ＥＣＵ１０は、多段噴射を実施する際、エンジン１の運転状態に応じて、パイロット噴射量およびメイン噴射量を算出する多段噴射算出手段を備える。なお、詳しくは、ＥＣＵ１０は、パイロット噴射形態を実施する際に、エンジン回転速度（ＮＥ）と目標噴射量ＱＦＩＮ）と予め実験等により測定して作成した特性マップ（図示せず）とからパイロット噴射量ＱＰを求め、目標噴射量ＱＦＩＮ）からパイロット噴射量ＱＰを減算してメイン噴射量ＱＭを求める手段を備えている。
【００４１】
また、ＥＣＵ１０は、多段噴射を実施する際、エンジン１の運転状態に応じて、先に噴射する前噴射としてのパイロット噴射ＱＰとその後に噴射する後噴射としてのメイン噴射ＱＭの間における燃料噴射の間隔（インターバル）ＩＮＴを算出するインターバル算出手段を備える。なお、詳しくは、ＥＣＵ１０は、パイロット噴射形態を実施する際に、エンジン回転速度（ＮＥ）と目標噴射量ＱＦＩＮ）と予め実験等により測定して作成した特性マップ（図示せず）とからパイロット噴射ＱＰとメイン噴射ＱＭの間の噴射間隔ＩＮＴを求める手段と、マルチ噴射形態を実施する際に、エンジン回転速度（ＮＥ）と目標噴射量ＱＦＩＮ）と予め実験等により測定して作成した特性マップ（図示せず）とから複数回噴射されるパイロット噴射ＱＰの噴射間隔を求める手段と、アフター噴射形態を実施する際に、エンジン回転速度（ＮＥ）と目標噴射量ＱＦＩＮ）と予め実験等により測定して作成した特性マップ（図示せず）とから複数回噴射されるアフター噴射の噴射間隔を求める手段とを備える。
【００４２】
なお、燃料噴射量の制御精度を向上させる目的で、燃料圧力センサ１８によって検出されるコモンレール１７内のコモンレール圧（ＮＰＣ）がエンジン１の運転状態に応じて設定される目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）と略一致するように、サプライポンプ３へのポンプ駆動電流値をフィードバック制御することが好ましい。なお、吸入調量弁７へのポンプ駆動電流値の制御は、デューティ（ＤＵＴＹ）制御により行なうことが好ましい。例えばコモンレール圧（ＮＰＣ）と目標燃料圧力（ＰＦＩＮ）との偏差（ΔＰ）に応じて単位時間当りのポンプ駆動信号のオン／オフの割合（通電時間割合、デューティ比）を調整して、吸入調量７の弁開度を変化させるデューティ制御を用いることで、高精度なデジタル制御が可能である。
【００４３】
次に、上述した構成を有する本実施形態の噴射制御方法ついて、図２、図３、および図４に従って説明する。
【００４４】
図２に示すように、Ｓ２０１（Ｓはステップ）およびＳ２０３では、学習前提条件であるパイロット噴射形態を行なう運転状態にあるか否かを判定する。学習前提条件が成立しているならば、Ｓ２０４からＳ２０７の制御処理に従って各気筒毎に、噴射の重なりなく近接噴射可能な限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎを学習条件に従って求める。
【００４５】
なお、詳しくは、Ｓ２０１では、（１）まずエンジン１または車両に取り付けられたエンジン１の運転状態を検出する各種センサ、スイッチからの信号によりエンジン１の燃焼状態がアイドル安定状態であるか否かを確認する。アイドル安定状態にないならば、図２に示すようにＳ２０２へ移行して通常モードと判断し、当該制御処理を終了する。逆にアイドル安定状態にあるならば、Ｓ２０３へ移行する。なお、エンジン１の運転状態を検出できる各種センサ、スイッチとは、ギヤポジション、クラッチ、スタータ、燃料圧力センサ１８、クランク角度センサ４、アクセル開度センサ、アイドルアクセル位置センサ４０、排気温センサ等がある。
【００４６】
（２）次に、エンジン１または車両に取り付けられた環境条件を検出できる各種センサからの信号がエンジン１の運転状態として想定した運転領域にある特定運転状態となり得るように事前に定められた範囲内にあるか否かを確認する。なお、環境条件を検出できる各種センサとしては、燃料温度センサ３４、アイドルアクセル位置センサ４０、吸入空気量センサ４４、吸気温センサ４５、Ｏ２センサ３７、排気温センサ等がある。
【００４７】
（３）次に、エンジン１または車両に取り付けられたエンジン１の負荷状態を検出できる各種センサ、スイッチ、制御指令値からの信号によりエンジン負荷が所定の範囲内であることを確認する。これらの例としては、ラジエータ用電動ファン、電気ヒータ、ヘドライド、電磁ブレーキ等の電気負荷を検出可能なスイッチ、センサ、エアコン、パワーステアリング等のコンプレッサ、ポンプ負荷を検出できるスイッチ、センサやアイドル回転速度変化またはアイドル回転速度を所定値に維持するために必要なＩＳＣ噴射量の変化量等がある。
【００４８】
（４）最後にエンジン回転速度が安定していることを示す、噴射量指令値、ＩＳＣ補正量、燃料噴射圧力、噴射時期指令値等が所定の範囲内であることを確認する。
【００４９】
上記の（１）〜（４）を全て満足し、別途規定する実施禁止条件ではないときに、学習前提条件が成立したとして、Ｓ２０３へ移行する。
【００５０】
Ｓ２０３では、学習実行条件として、限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎを求めるための予め決められた範囲内の特定運転領域を擬似的に実験運転する条件を設定する。なお、詳しくは、インジェクタ２を制御して学習制御するためのパイロット噴射ＱＰ、メイン噴射ＱＭ、噴射間隔ＩＮＴ等を設定し、それらからインジェクタ２を制御するインジェクタ駆動パルスＴＱＰ、ＴＱＭ、インターバルＴＩＮＴ等各種制御指令値を設定する。
【００５１】
Ｓ２０４では、気筒別に擬似的に噴射間隔ＩＮＴを縮小する方向で実験運転する。例えば、まず、第１気筒（以下、＃１気筒と呼ぶ）から擬似的に噴射間隔ＩＮＴを縮小する方向で実験運転する。
【００５２】
Ｓ２０５では、エンジン１の燃焼状態を表すエンジンの運転特性として、エンジン回転速度変動ΔＮＥを用いて、噴射間隔ＩＮＴの縮小（近接）度合いによって影響するエンジンの燃焼状態の変化を監視し、所定の閾値Ｓ１（図４参照）以下であるか否かを判定する。
【００５３】
なお、ここで、エンジン回転速度変動ΔＮＥは、前噴射（パイロット噴射ＱＰ）と後噴射（メイン噴射ＱＭ）によるエンジン１の挙動影響を表す。なお、ここで、図４に示すように、主にエンジン１のトルクを形成するメイン噴射ＱＭに対しパイロット噴射ＱＰが十分離れているつまり噴射間隔ＩＮＴが比較的大きい噴射形態では、噴射間隔ＩＮＴの伸縮に係わらず、エンジン回転速度変動ΔＮＥはほぼ一定である。これに対して、パイロット噴射ＱＰがメイン噴射ＱＭに重なる噴射形態では、パイロット噴射ＱＰの微少噴射量ＱＰがメイン噴射量ＱＭに加わりトルクに寄与する噴射量が急激に増大するため、このような異常な噴射形態では、エンジン１の燃焼状態が不安定（異常）になり、エンジン回転速度変動ΔＮＥが増大する。これら二つの噴射形態の間にある噴射間隔ＩＮＴを近接させる過程の噴射形態であっても、縮小すればするほど、パイロット噴射ＱＰがメイン噴射ＱＭに重なる噴射形態と同じ燃焼状態に近づいていくため、図４に示すように、エンジン回転速度変動ΔＮＥ特性における変化の急変する変化境界点がある。このため、この変化境界点に対し所定の変化量ΔＳを超えて設定される所定の閾値Ｓ１を用いことで、限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎが判別される。これにより、図４に示すエンジン回転速度変動ΔＮＥ特性が急激に変化する直前を限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎとし、噴射の重なりを防止するガード値として、限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎを設定することができる。なお、ここで、エンジン回転速度変動ΔＮＥは、前噴射（パイロット噴射ＱＰ）と後噴射（メイン噴射ＱＭ）によるエンジン１の挙動影響を表すものである。また、限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎとは、前噴射と後噴射とが重なって１つの噴射（重なり噴射）となることなく両噴射が最も近接噴射可能となる、前噴射の閉弁指令値と後噴射の開弁指令値との期間が最小となる間隔である。
【００５４】
縮小した噴射間隔ＩＮＴに対して、監視するエンジン回転速度変動ΔＮＥが所定の閾値Ｓ１以上である場合には、Ｓ２０６へ移行し、＃１気筒の限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｍ＃１をＩＮＴｍｉｎに設定する（ＩＮＴｍｉｍ＃１＝ＩＮＴｍｉｎ）。逆に監視するエンジン回転速度変動ΔＮＥが所定の閾値Ｓ１以下である場合には、Ｓ２０４へ戻ってさらに噴射間隔ＩＮＴを小さくする。
【００５５】
Ｓ２０７では、エンジン１の各気筒（本実施例では＃１気筒〜＃４気筒の４気筒）全ての限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎが求められたか否かを判定する。全気筒の限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎを取得できれば当該制御処理を終了する。逆に全気筒の学習値としての限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎを取得できていなければ、他の気筒ごとにそれぞれＳ２０４からＳ２０６の制御処理を繰り返す。
【００５６】
なお、学習前提条件が成立している間にこれらＳ２０１からＳ２０７の制御処理が全て終了しなくとも、例えば＃１気筒における限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｍ＃１を学習する成立時間しかなかった場合でも、＃１気筒の限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｍ＃１の学習値が更新されることで、エンジン１の＃１気筒〜＃４気筒全体としての燃焼状態は、更新されないものに比べて改善される。この場合、＃１気筒のみが限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｍ＃１の学習値の更新がされたことを記憶する機能を、例えばＳ２０４の制御処理に追加し、次回学習の前提条件が成立した際に、＃１気筒を除いて、＃２気筒〜＃４気筒のいずれかから学習開始するようにすれば、好ましい。
【００５７】
なお、ここで、Ｓ２０１およびＳ２０２は、前噴射としてのパイロット噴射ＱＰと後噴射としてのメイン噴射ＱＭとを近接噴射させる運転領域にてエンジン１が運転されていることを検出する特定運転状態検出手段である。Ｓ２０１は、学習前提条件としてのアイドル安定状態等の安定運転を検出する手段を構成する。Ｓ２０２は、前噴射と後噴射とを近接噴射させる運転状態を、擬似的にインジェクタ２を制御して設定することが可能な運転条件設定手段を構成する。Ｓ２０５は、エンジン回転速度変動ΔＮＥに基いてエンジン１の燃焼状態または噴射状態を推定する状態推定手段を備える。そして、Ｓ２０５は、状態推定手段によりエンジン回転速度変動ΔＮＥを監視し、噴射間隔ＩＮＴの大きさに従って変化する燃焼状態または噴射状態に基いて限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎを判定する判定手段を備える。
【００５８】
次に、図３に示すように、Ｓ３０１からＳ３０４の制御処理を行なうことで、例えば学習モードで学習した限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｍ＃１をガード値として、実際のインジェクタ２の制御の通常モード時に、限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｍ＃１より小さい噴射間隔ＩＮＴでインジェクタ２を制御することを防止する。
【００５９】
なお、詳しくは、Ｓ３０１では、エンジン１の運転状態に応じて最適な噴射形態を求める。このとき、パイロット噴射形態であるとき、ＥＣＵ１０で運転状態に応じた最適な噴射間隔（以下、目標噴射間隔と呼ぶ）ＩＮＴを読み取る。
【００６０】
Ｓ３０２では、Ｓ３０１で算出した（読み取った）目標噴射間隔ＩＮＴが、これに対応する先に検出した限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｍ（例えば、＃１気筒の限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｍ＃１）以下であるか否かを判定する。目標噴射間隔ＩＮＴが限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｍより大きい場合には、Ｓ３０３へ移行し、目標噴射間隔ＩＮＴの大きさのままでインジェクタ２を制御する。逆に、目標噴射間隔ＩＮＴが限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｍ以下の場合には、Ｓ３０４へ移行し、目標噴射間隔ＩＮＴを限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｍに置換し、噴射の重なりを防止するガード値を目標噴射間隔ＩＮＴに設定する。その結果、近接噴射による異常燃焼を防止する。
【００６１】
なお、ここで、Ｓ３０２、Ｓ３０３、およびＳ３０４は、目標噴射間隔ＩＮＴが限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｍ以下の場合には目標噴射間隔ＩＮＴを限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｍに置換する補正手段を構成する。
【００６２】
次に、本実施形態の作用効果を説明すると、（１）ＥＣＵ１０は、前噴射（パイロット噴射ＱＰ）と後噴射（メイン噴射ＱＭ）とを近接噴射させる運転領域にてエンジン１が運転されていることを検出する特定運転状態検出手段Ｓ２０１、Ｓ２０２と、燃焼状態または噴射状態の例えば悪化等の変化を表すエンジン回転速度変動ΔＮＥを監視し、噴射間隔ＩＮＴの大きさに従って変化する燃焼状態または噴射状態に基いて限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎを判定する判定手段Ｓ２０５を備える。そのため、エンジン回転速度変動ΔＮＥを監視しながら、噴射間隔ＩＮＴの大きさに従って変化する燃焼状態または噴射状態の変化ΔＮＥが所定の変化量Ｓ１になると判定手段により限界噴射間隔と判定することが可能である。そのため、ＥＣＵ１０は、１燃焼行程の間に複数回に分けて噴射するときの噴射の重なりを防止することが可能である。例えば、特定運転状態検出手段により近接噴射する運転条件（運転領域）を検出する度に、噴射の重なり防止のための限界噴射間隔を学習することが可能である。
【００６３】
（２）近接噴射の影響を受ける燃焼状態または噴射状態を推定する方法として、前噴射（パイロット噴射ＱＰ）と後噴射（メイン噴射ＱＭ）によるエンジン１挙動の影響を表す、エンジン回転速度変動ΔＮＥの検出値により推定すると好適である。つまり、近接噴射によりパイロット噴射ＱＰがメイン噴射ＱＭに重なると、パイロット噴射ＱＰの微少噴射量ＱＰがメイン噴射量ＱＭに加わりトルクに寄与する噴射量が急激に増大する。このような異常な噴射形態では、エンジン１の燃焼状態が不安定（異常）になってエンジン回転速度変動ΔＮＥが増大するので、限界噴射間隔ＩＮＴの判別が容易となる。
【００６４】
（３）判定手段Ｓ２０５は、エンジン回転速度変動ΔＮＥを監視し、噴射間隔ＩＮＴの大きさを縮小していく方向にインジェクタ２を制御するとき、エンジン回転速度変動ΔＮＥの変化境界点を判別するので、噴射間隔ＩＮＴの近接によって噴射の異常または燃焼異常に起因して変化するエンジン回転速度変動ΔＮＥから、限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎを確実に判定することができる。
【００６５】
（４）学習モードにおいて判定手段Ｓ２０５で実際に検出した限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎと、ＥＣＵ１０の通常モードにおいて算出する運転状態に応じた最適な目標噴射間隔ＩＮＴとを比較し、限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎと比較して目標噴射間隔ＩＮＴが小さいときには、目標噴射間隔ＩＮＴを限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎに置換するので、学習補正された限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎによって置換え更新できるため、インジェクタ２の機差や経時劣化に係わらず、噴射の重なり等による異常燃焼を防止可能である。
【００６６】
（５）特定運転状態検出手段Ｓ２０１、Ｓ２０２で検出される運転領域は、アイドル安定状態にあることが好ましい。これによると、限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎを実際に検出する運転領域として、アイドル安定状態であることで、運転者の出力要求のない無負荷状態あるいは運転者の車両走行要求のない車両停止している運転等、安定運転状態を確保することが可能である。
【００６７】
（６）特定運転状態検出手段Ｓ２０１、Ｓ２０２は、前噴射ＱＰと後噴射ＱＭとを近接噴射させる運転状態を、インジェクタ２を制御して設定することが可能な運転条件設定手段Ｓ２０２を有する。これによると、ＥＣＵ１０がエンジン１に応じてインジェクタ２を制御するいわゆる通常モードとは区別して、限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎを実際に検出するためのいわゆる探索モード（学習モード）において、例えば噴射間隔ＩＮＴを縮小または拡大していくように擬似的に制御することが容易となる。
【００６８】
（第２、第３、第４の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。
【００６９】
第１の実施形態では、近接噴射の影響を受ける燃焼状態または噴射状態を推定する方法として、エンジン回転速度変動ΔＮＥを用いたが、第２、第３、第４の実施形態にそれぞれ示すエンジン１の運転特性を用いてもよい。
【００７０】
第２の実施形態では、近接噴射の影響を受ける燃焼状態または噴射状態を推定する方法として、図５に示すように、排気温度を用いる。図５は、第２の実施形態の燃料噴射制御装置の作動を説明するグラフである。
【００７１】
ＥＣＵ１０は、エンジン１に取り付けられた排気温センサからの信号が入力され、エンジン１の排気温度の情報を監視している。なお、メイン噴射ＱＭに先立ち微少噴射量ＱＰのパイロット噴射ＱＰを実施するとき、先立つ噴射間隔ＩＮＴを縮小していくと、パイロット噴射ＱＰの噴射燃料とメイン噴射ＱＭの噴射燃料との着火時期にほとんど差がなくなり、メイン噴射ＱＭのみを実施するものと同じように急激な熱発生を生じて排気温度が上昇する。
【００７２】
第３の実施形態では、近接噴射の影響を受ける燃焼状態または噴射状態を推定する方法として、図６に示すように、エンジン筒内圧力を用いる。図６は、第３の実施形態の燃料噴射制御装置の作動を説明するグラフである。
【００７３】
ＥＣＵ１０は、エンジン１に取り付けられた筒内圧センサから信号が入力され、エンジン１の燃焼室内の筒内圧力の情報を監視している。なお、噴射間隔ＩＮＴを縮小（近接）することにより、急激な熱発生を生じてエンジン筒内圧力が上昇する。
【００７４】
第４の実施形態では、近接噴射の影響を受ける燃焼状態または噴射状態を推定する方法として、図７に示すように、空気過剰率λを用いる。図７は、第４の実施形態の燃料噴射制御装置の作動を説明するグラフである。  ＥＣＵ１０は、エンジン１に取り付けられたＯ２センサ３７から信号が入力され、燃焼後の空気過剰率λの情報を監視している。なお、噴射間隔ＩＮＴを縮小（近接）することにより、急激に噴射燃料に着火するため、噴射燃料の周りを囲う燃焼室内の空気と反応せずにスモーク大となって空気過剰率λが低下する。
【００７５】
以上のように、近接噴射の影響を受ける燃焼状態または噴射状態を推定する方法として、第１の実施形態におけるエンジン回転速度変動ΔＮＥに代えて、第２の実施形態における排気温度、第３の実施形態におけるエンジン１の燃焼室内の筒内圧力、および第４の実施形態における空気過剰率λのうちのいずれかを用いても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。これらエンジン回転速度変動ΔＮＥ、排気温度、筒内圧力、および空気過剰率λは、いずれも前噴射（パイロット噴射ＱＰ）と後噴射（メイン噴射ＱＭ）によるエンジン１挙動の影響を表すものである。
【００７６】
（その他の実施形態）
以上説明した本実施形態では、１燃焼行程の間に複数回に分けて噴射する多段噴射のうち、パイロット噴射形態で説明したが、アフター噴射形態、あるいはパイロット噴射、メイン噴射、アフター噴射の３回噴射する噴射形態であってもよい。
【００７７】
以上説明した本実施形態では、ＥＣＵ１０の通常モードにおいて算出する運転状態に応じた最適な目標噴射間隔ＩＮＴとを比較し、限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎと比較して目標噴射間隔ＩＮＴが小さいときには、目標噴射間隔ＩＮＴを限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎに置換する限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎとして、判定手段Ｓ２０５で実際に検出した限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎを用いたが、判定手段Ｓ２０５で検出した限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎに余裕（安全）を見込んで乗算補正、あるいは加算補正した値を用いることができる。これにより、噴射の重なり防止がより一層図れる。
【００７８】
以上説明した本実施形態では、噴射間隔ＩＮＴを縮小する方向にインジェクタ２を制御することで限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎを求めたが、逆に拡大する方向にインジェクタ２を制御しても、限界噴射間隔ＩＮＴｍｉｎを求めることはできる。
【００７９】
以上説明した本実施形態では、前噴射（パイロット噴射ＱＰ）と後噴射（メイン噴射ＱＭ）によるエンジン１挙動の影響を表すエンジン１挙動影響値としてのエンジン回転速度変動ΔＮＥ、排気温度、筒内圧力、および空気過剰率λのいずれか一つを監視し、エンジン１挙動影響値の変化境界点を判別するように説明したが、エンジン回転速度変動ΔＮＥ、排気温度、筒内圧力、および空気過剰率λを含む複数のエンジン１挙動影響値を監視し、いずれか１つが前噴射と後噴射の重なりを示す挙動影響値を示した際に、そのときを限界噴射間隔と認識してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施形態の燃料噴射システムの全体構成を示す構成図である。
【図２】図１中のＥＣＵにおいて前噴射と後噴射を近接噴射するための限界噴射間隔を学習する制御処理を示すフローチャートである。
【図３】図１中のＥＣＵにおいて実際に近接噴射するときに通常モードの一部を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態の燃料噴射制御装置の作動を説明するグラフである。
【図５】第２の実施形態の燃料噴射制御装置の作動を説明するグラフである。
【図６】第３の実施形態の燃料噴射制御装置の作動を説明するグラフである。
【図７】第４の実施形態の燃料噴射制御装置の作動を説明するグラフである。
【図８】１燃焼行程の間に複数回噴射するものであって、前噴射と後噴射の噴射間隔を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  エンジン（内燃機関）
２  インジェクタ（燃料噴射弁、電磁式燃料噴射弁）
３  サプライポンプ（高圧供給ポンプ、燃料供給ポンプ）
７  吸入調量弁
１０  ＥＣＵ（エンジン制御ユニット、制御手段、補正手段）
１７  コモンレール（蓄圧室）
【図１】
2005171931.tif 000003
【図２】
2005171931.tif 000004
【図３】
2005171931.tif 000005
【図４】
2005171931.tif 000006
【図５】
2005171931.tif 000007
【図６】
2005171931.tif 000008
【図７】
2005171931.tif 000009
【図８】
2005171931.tif 000010