(57)【要約】【課題】各気筒に設置されたインジェクタに通電する通電時間を高精度に設定する技術を提供する。【解決手段】燃料噴射制御装置は、Ｓ４０６において、圧力センサから噴射直後の検出圧力を取得し、Ｓ４０８において、噴射直後のインジェクタについて予め取得しておいた噴射直前の検出圧力と、今回取得した噴射直後の検出圧力との圧力差ΔＰを算出する。燃料噴射制御装置は、Ｓ４１０において、インジェクタが噴射した噴射量を圧力差ΔＰから推定し、推定した噴射量と、インジェクタに指令した噴射パルス幅とをパラメータとして、噴射特性マップからインジェクタが噴射した燃料の噴射圧力を推定する。燃料噴射制御装置は、Ｓ４１４において、Ｓ４１２で推定した噴射圧力と、噴射直前の検出圧力との偏差に基づいて、圧力センサから取得する検出圧力を補正する補正値を設定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の各気筒に設置されたインジェクタ（３０）の噴射量を前記インジェクタに通電する長さを表す通電時間により制御する制御部（５０、Ｓ４２４）と、
前記インジェクタに供給され前記インジェクタが噴射する燃料の噴射圧力を前記インジェクタのそれぞれについて決定する圧力決定部（４６、Ｓ４１４、Ｓ４２０）と、
前記圧力決定部が決定する前記噴射圧力に基づいて、前記制御部が前記インジェクタのそれぞれに通電する前記通電時間を設定する通電設定部（４８、Ｓ４２２）と、
を備える燃料噴射制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射制御装置であって、
前記圧力決定部は、前記インジェクタに燃料を供給する燃料供給通路（２０）に設置された圧力センサ（２２）が検出する前記燃料供給通路の燃料の検出圧力を補正することにより前記噴射圧力を決定する、
燃料噴射制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料噴射制御装置であって、
前記インジェクタのそれぞれの前記噴射圧力を推定する圧力推定部（４４、Ｓ４１２）をさらに備え、
前記圧力決定部は、前記圧力センサから取得する前記検出圧力と、前記圧力推定部が推定する前記噴射圧力との偏差に基づいて、前記検出圧力を補正して前記噴射圧力を決定するための補正値を設定する、
燃料噴射制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料噴射制御装置であって、
前記インジェクタの噴射前の前記検出圧力と噴射後の前記検出圧力との圧力差に基づいて前記噴射量を推定する噴射量推定部（４２、Ｓ４０２、Ｓ４０６〜Ｓ４１０）をさらに備え、
前記圧力推定部は、前記通電時間と前記噴射圧力と前記噴射量との関係を示す前記インジェクタの噴射特性に基づいて、前記噴射量推定部が推定する前記噴射量と前記通電時間とから前記噴射圧力を推定する、
燃料噴射制御装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の燃料噴射制御装置であって、
前記圧力決定部は、さらに、エンジン回転数と前記インジェクタに対する要求噴射量とに応じて前記補正値を設定する、
燃料噴射制御装置。
【請求項６】
請求項３から５のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置であって、
前記圧力決定部は、前記インジェクタに対する要求噴射量と前記通電時間との関係が非線形な前記要求噴射量と前記通電時間との領域で前記噴射圧力を決定する、
燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内燃機関の各気筒に設置されたインジェクタの噴射量を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の各気筒に設置されたインジェクタの噴射量を制御する技術が知られている。例えば、特許文献１には、インジェクタに燃料を供給する燃料供給通路の燃料圧力がインジェクタの燃料噴射により変化する変化量に基づいて、インジェクタの噴射量のばらつきを補正する技術が記載されている。
【０００３】
特許文献１に限らず、インジェクタに対する要求噴射量と、要求噴射量に対応する通電時間と、インジェクタが噴射する燃料の噴射圧力との関係を示す噴射特性に基づいて、要求噴射量と噴射圧力とから、インジェクタへの通電時間を設定することが行われている。噴射圧力には、インジェクタに燃料を供給する燃料供給通路に設置された圧力センサが検出する燃料供給通路の検出圧力が使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−８６７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧力センサから取得する検出圧力は、各気筒に設置されたインジェクタのそれぞれが噴射する燃料圧力ではなく、燃料供給通路において圧力センサが設置されている位置の燃料圧力である。したがって、燃料供給通路に設置された圧力センサから取得する燃料の検出圧力に基づいて、インジェクタに通電する通電時間を高精度に設定することは困難である。
【０００６】
本開示の一側面は、各気筒に設置されたインジェクタに通電する通電時間を高精度に設定する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様は、制御部（５０、Ｓ４２４）と、圧力決定部（４６、Ｓ４２０）と、通電設定部（４８、Ｓ４２２）と、を備えている。
制御部は、内燃機関の各気筒に設置されたインジェクタ（３０）の噴射量をインジェクタに通電する長さを表す通電時間により制御する。圧力決定部は、インジェクタに供給されインジェクタが噴射する燃料の噴射圧力をインジェクタのそれぞれについて決定する。通電設定部は、圧力決定部が決定する噴射圧力に基づいて、制御部がインジェクタのそれぞれに通電する通電時間を設定する。
【０００８】
この構成によれば、インジェクタが噴射する燃料の噴射圧力を各気筒に設置された各インジェクタについて決定するので、決定された噴射圧力に基づいて各インジェクタに通電する通電時間を高精度に設定できる。
【０００９】
尚、この欄および特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態による燃料噴射システムを示す構成図。
【図２】噴射パルス幅と噴射量と燃料圧力との関係を示す特性図。
【図３】補正値設定処理を示すフローチャート。
【図４】噴射毎に検出圧力の補正値を更新する処理を示すタイムチャート。
【図５】インジェクタに通電する通電時間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】
【００１１】
以下、本発明が適用された実施形態を図に基づいて説明する。
［１．構成］
図１に示す燃料噴射システム１０は、例えば、内燃機関として自動車用の直噴式のガソリンエンジンに燃料を噴射するためのものである。燃料噴射システム１０は、高圧ポンプ１２と、デリバリパイプ２０と、インジェクタ３０と、ＥＣＵ４０とを備えている。ＥＣＵはElectronic Control Unitの略である。
【００１２】
高圧ポンプ１２は、カムにより駆動され、燃料タンクから吸入する燃料を加圧し、燃料配管を通ってデリバリパイプ２０に圧送する。デリバリパイプ２０は、高圧ポンプ１２から圧送される燃料を蓄圧する中空の部材であり、インジェクタ３０に燃料を供給する燃料供給通路の一部を構成する。
【００１３】
圧力センサ２２は、デリバリパイプ２０に設置されており、デリバリパイプ２０内の燃料圧力を検出する。以下、圧力センサ２２が検出するデリバリパイプ２０内の燃料圧力を検出圧力とも言う。
【００１４】
インジェクタ３０は、エンジンの各気筒に設置され、デリバリパイプ２０に挿入されている。インジェクタ３０は、通電されることにより、デリバリパイプ２０から供給される燃料をエンジンの気筒内に直接噴射する。
【００１５】
ＥＣＵ４０は、ＣＰＵと、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリとを備えるマイクロコンピュータを中心に構成されている。ＥＣＵ４０の各機能は、ＣＰＵがＲＯＭまたはフラッシュメモリ等の非遷移的実体的記録媒体に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。尚、ＥＣＵ４０を構成するマイクロコンピュータの数は一つでも複数でもよい。
【００１６】
ＥＣＵ４０は、ＣＰＵがプログラムを実行することで実現される機能の構成として、噴射量推定部４２と圧力推定部４４と圧力決定部４６と通電設定部４８と制御部５０とを備えている。ＥＣＵ４０を構成するこれらの要素を実現する手法は、ソフトウェアに限るものではなく、その一部または全部の要素を、論理回路やアナログ回路等を組み合わせたハードウェアを用いてもよい。
【００１７】
噴射量推定部４２と圧力推定部４４と圧力決定部４６と通電設定部４８と制御部５０とがそれぞれ実行する機能についは後述する。
ＥＣＵ４０は、圧力センサ２２を含む各種センサから取り込んだ検出信号に基づき、燃料噴射システム１０の各種制御を実行する。
【００１８】
ＥＣＵ４０は、インジェクタ３０に対する要求噴射量と、要求噴射量に対応する噴射パルス幅と、インジェクタ３０が噴射する燃料の圧力との関係を表す図２の噴射特性マップを、予め計測してＲＯＭ等に記憶している。噴射パルス幅により、インジェクタ３０に通電する長さを表す通電時間が決定される。要求噴射量が多いほど噴射パルス幅は長くなる。
【００１９】
ＥＣＵ４０は、燃料圧力と、インジェクタ３０に対する要求噴射量とをパラメータとして、噴射特性マップからインジェクタ３０に噴射を指令するときの噴射パルス幅を設定する。
【００２０】
ＥＣＵ４０は、後述するように、圧力センサ２２から取得する検出圧力を補正して各インジェクタ３０が噴射する燃料の圧力を決定する。以下、インジェクタ３０が噴射する燃料の圧力を噴射圧力とも言う。
【００２１】
［２．処理］
（１）補正値設定処理
ＥＣＵ４０が実行する補正値設定処理を図３のフローチャートに基づいて説明する。図３と後述する図５のフローチャートにおいて「Ｓ」はステップを表している。図３の補正値設定処理は、所定時間間隔で実行される。
【００２２】
Ｓ４００において噴射量推定部４２は、各気筒に設置されているインジェクタ３０のいずれかが噴射直前であるか否かを判定する。Ｓ４００の判定がＮｏであり、インジェクタ３０のいずれも噴射直前ではない場合、処理はＳ４０４に移行する。
【００２３】
尚、Ｓ４００における噴射直前であるか否かと、後述するＳ４０４における噴射直後であるか否かとの判定は、制御部５０がインジェクタ３０に噴射開始を指令するタイミングと噴射パルス幅とに基づいて判定する。
【００２４】
Ｓ４００の判定がＹｅｓであり、インジェクタ３０のいずれかが噴射直前の場合、Ｓ４０２において噴射量推定部４２は、圧力センサ２２から噴射直前の検出圧力を取得し、本処理を終了する。
【００２５】
Ｓ４０４において噴射量推定部４２は、各気筒に設置されているインジェクタ３０のいずれかが噴射直後であるか否かを判定する。Ｓ４０４の判定がＮｏであり、インジェクタ３０のいずれも噴射直後ではない場合、本処理は終了する。
【００２６】
Ｓ４０４の判定がＹｅｓであり、インジェクタ３０のいずれかが噴射直後の場合、Ｓ４０６において噴射量推定部４２は、圧力センサ２２から噴射直後の検出圧力を取得する。Ｓ４０８において噴射量推定部４２は、噴射直後のインジェクタ３０について予め取得しておいた噴射直前の検出圧力と、今回取得した噴射直後の検出圧力との圧力差ΔＰを算出する。
【００２７】
圧力差ΔＰは、インジェクタ３０が噴射した噴射量に応じて変化する。そこで、Ｓ４１０において噴射量推定部４２は、インジェクタ３０が噴射した噴射量を圧力差ΔＰから推定する。ＥＣＵ４０は、圧力差ΔＰと噴射量との関係を表すマップまたは数式等から、圧力差ΔＰに対応する噴射量を取得する。
【００２８】
Ｓ４１２において圧力推定部４４は、Ｓ４１０で噴射量推定部４２が推定した噴射量と、インジェクタ３０に指令した噴射パルス幅とをパラメータとして、図２の噴射特性マップからインジェクタ３０が噴射した燃料の噴射圧力を推定する。
【００２９】
Ｓ４１４において圧力決定部４６は、Ｓ４１２で圧力推定部４４が推定した噴射圧力と、Ｓ４０２において予め圧力センサ２２から取得しておいた噴射直前の検出圧力との偏差に基づいて、今回が噴射直後のインジェクタ３０について、圧力センサ２２から取得する検出圧力を補正する補正値を設定する。
【００３０】
ここで、デリバリパイプ２０内には、高圧ポンプ１２からの燃料圧送、ならびにインジェクタ３０からの燃料噴射により圧力脈動が生じる。そして、圧力脈動の振幅と、脈動の周期と、発生タイミングとが示す圧力脈動の特性は、高圧ポンプを駆動するカム山の数と、高圧ポンプ１２とデリバリパイプ２０との間の燃料供給通路の長さと、エンジン回転数と、インジェクタ３０に指令される要求噴射量となどにより決定される。
【００３１】
高圧ポンプ１２を駆動するカム山の数と燃料供給通路の長さとは、燃料噴射システム１０において固定値であるから、圧力脈動の特性も固定である。これに対し、エンジン回転数とインジェクタ３０に対する要求噴射量とは変化するので、圧力脈動の特性も変化する。しかし、エンジン回転数と要求噴射量との変化に応じて変化する圧力脈動の特性は、予め計測した計測値または物理モデルに基づいて取得できる。
【００３２】
また、圧力センサ２２とインジェクタ３０との距離に応じて、圧力センサ２２と各インジェクタ３０との間で圧力脈動が伝播する時間には差がある。圧力センサ２２と各インジェクタ３０との距離は固定値である。伝播時間は、燃料性状によっても変化する。燃料性状は、ガソリン、軽油等の燃料の種類と、燃料温度によって変化する燃料の粘性とによって変化する。燃料の種類はエンジンによって決定される。
【００３３】
そこで、Ｓ４１４において、圧力センサ２２から取得する検出圧力を補正する補正値を設定する場合、推定された噴射圧力と噴射直前の検出圧力との偏差に加え、上記のカム山の数、燃料供給通路の長さ、燃料の種類、圧力センサ２２と各インジェクタ３０との距離、などの固定値、ならびにエンジン回転数と要求噴射量と燃料温度となどの変化する値に基づいて、圧力決定部４６は各インジェクタ３０についての補正値を設定する。
【００３４】
Ｓ４１４において設定された補正値により、図４に示すように、噴射直後のインジェクタ３０についての補正値が更新される。そして、次の図５のフローチャートで説明するように、該当するインジェクタ３０が次に噴射するときに、更新された補正値により圧力センサ２２から取得する検出圧力を補正する。
【００３５】
尚、図４は、いずれかの気筒のインジェクタ３０について、補正値の更新、ならびに、更新された補正値に基づいて補正された検出圧力によりインジェクタ３０に噴射を指令することを示している。
【００３６】
（２）通電時間設定処理
ＥＣＵ４０が実行する通電時間設定処理を図５のフロ−チャートに基づいて説明する。図５の通電時間設定処理は、制御部５０がインジェクタ３０に噴射を指令するときに実行される。
【００３７】
Ｓ４２０において圧力決定部４６は、圧力センサ２２から取得する検出圧力と図３のＳ４１４で決定した補正値とを加算して検出圧力を補正し、各インジェクタ３０が実際に噴射する燃料の噴射圧力を決定する。
【００３８】
尚、検出圧力に補正値を加算する場合、補正値の１００％を一度に加算するのではなく、検出圧力を補正する毎に、加算する補正値の割合を徐々に増加して加算することが望ましい。これにより、補正値を誤設定した場合にも、誤った補正値で検出圧力を一度に補正することを避けることができる。
【００３９】
Ｓ４２２において通電設定部４８は、決定された噴射圧力と要求噴射量とをパラメータとして、図２の噴射特性マップから噴射パルス幅を取得する。この噴射パルス幅により、インジェクタ３０に通電する通電時間が設定される。Ｓ４２４において、噴射パルス幅に対応する通電時間で制御部５０がインジェクタ３０を通電制御することにより、インジェクタ３０は要求噴射量の燃料を噴射する。
【００４０】
上記実施形態において、ＥＣＵ４０が燃料噴射制御装置の一例に相当する。また、上記実施形態において、Ｓ４０２、Ｓ４０６〜Ｓ４１０が噴射量推定部４２としての処理の一例に相当し、Ｓ４１２が圧力推定部４４としての処理の一例に相当し、Ｓ４１４、Ｓ４２０が圧力決定部４６としての処理の一例に相当し、Ｓ４２２が通電設定部４８としての処理の一例に相当し、Ｓ４２４が制御部５０としての処理の一例に相当する。
【００４１】
［３．効果］
以上説明した上記実施形態では、以下の（１）〜（３）の効果を得ることができる。
（１）圧力センサ２２が検出する検出圧力に基づいて、インジェクタ３０毎に燃料を噴射する噴射圧力を決定するので、圧力センサ２２が検出する検出圧力を一律にすべてのインジェクタ３０に適用する場合に比べ、より高精度に要求噴射量に対応した通電時間でインジェクタ３０に通電できる。
【００４２】
（２）インジェクタ３０の噴射前後の検出圧力の圧力差に基づいてインジェクタ３０の噴射量を推定し、推定した噴射量と噴射パルス幅とから各インジェクタ３０の噴射圧力を推定する。そして、推定した噴射圧力と圧力センサ２２から取得する検出圧力との偏差に基づいて、各インジェクタ３０について、圧力センサ２２から取得する検出圧力を補正して噴射圧力を決定するための補正値を設定する。
【００４３】
これにより、圧力センサ２２から取得する検出圧力を補正して、インジェクタ３０毎に噴射圧力を高精度に決定できる。
さらに、高圧ポンプ１２からの燃料圧送、ならびに各インジェクタ３０の燃料噴射により発生する圧力脈動の特性と圧力脈動の伝播時間とに基づいて、圧力センサ２２から取得する検出圧力を補正する補正値を設定する。これにより、圧力センサ２２から取得する検出圧力を補正して、インジェクタ３０毎に噴射圧力を高精度に決定できる。
【００４４】
（３）推定した噴射量と噴射パルス幅とをパラメータとして噴射特性マップから噴射圧力を推定するので、図２に示すように、各燃料圧力毎に要求噴射量と噴射パルス幅との関係が非線形である要求噴射量と噴射パルス幅との領域において、噴射特性マップから高精度に噴射圧力を推定できる。したがって、要求噴射量と噴射パルス幅との関係が非線形な領域において、推定した噴射圧力からインジェクタ３０毎に噴射圧力を高精度に決定できる。
【００４５】
［４．他の実施形態］
（１）上記実施形態で説明した図３に示す補正値設定処理と図５に示す通電時間設定処理とを、要求噴射量と噴射パルス幅との関係が非線形である要求噴射量と噴射パルス幅との領域に限って実行してもよい。要求噴射量と噴射パルス幅との関係が線形な領域では、公知の空燃比学習により、各インジェクタ３０の噴射量を要求噴射量に補正できる。
【００４６】
（２）上記実施形態では、直噴式のガソリンエンジンの各気筒に設置されたインジェクタ３０の噴射圧力を、デリバリパイプ２０に設置された圧力センサ２２から取得する検出圧力を補正して決定した。これ以外にも、ディーゼルエンジンの各気筒に設置されたインジェクタの噴射圧力を、コモンレールに設置された圧力センサから取得するレール圧力を補正して決定してもよい。
【００４７】
（３）噴射量と噴射パルス幅とをパラメータとして噴射特性マップから噴射圧力を推定する場合、噴射前後の検出圧力の圧力差からインジェクタ３０の噴射量を推定することに限らず、例えば、排気の空燃比からインジェクタ３０の噴射量を推定してもよい。また、燃料噴射システム１０の物理モデルを設定し、物理モデルに制御パラメータを入力してインジェクタ３０の噴射量を推定してもよい。
【００４８】
（４）上記実施形態における一つの構成要素が有する複数の機能を複数の構成要素によって実現したり、一つの構成要素が有する一つの機能を複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を一つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素が有する一つの機能を一つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換してもよい。尚、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。
【００４９】
（５）上述した燃料噴射制御装置の他、当該燃料噴射制御装置を構成要素とする燃料噴射システム、当該燃料噴射制御装置としてコンピュータを機能させるための燃料噴射制御プログラム、この燃料噴射制御プログラムを記録した記録媒体、燃料噴射制御方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。
【符号の説明】
【００５０】
１０：燃料噴射システム、１２：高圧ポンプ、２０：デリバリパイプ、２２：圧力センサ、３０：インジェクタ、４０：ＥＣＵ（燃料噴射制御装置）、４２：噴射量推定部、４４：圧力推定部、４６：圧力決定部、４８：通電設定部、５０：制御部
【図１】
2017110586.tif 000003
【図２】
2017110586.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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