(57)【要約】【課題】インジェクタの端子電圧に重畳するノイズ成分によって、閉弁時期に検出誤差が生じることを抑制できるインジェクタの制御装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】ソレノイドの端子電圧の移動平均値Ｖａｖｅを算出し、移動平均値Ｖａｖｅの２階微分値Ｄ２を算出し、２階微分値Ｄ２の極大値Ｄ２ｍａｘ及び極小値Ｄ２ｍｉｎを算出し、極大値Ｄ２ｍａｘのそれぞれについて、極大値Ｄ２ｍａｘとその次の極小値Ｄ２ｍｉｎとの極値偏差Ｄｉｆを算出し、極値偏差Ｄ２ｄｉｆが最大となる極大値Ｄ２ｍａｘの極大時刻を、閉弁時刻Ｔｃｌとして算出するインジェクタの制御装置。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座と離間又は当接して燃料通路を開閉するニードル弁とニードル弁を開閉駆動するソレノイドとを備えたインジェクタの前記ソレノイドに通電させる通電制御部と、
前記ソレノイドの端子電圧を検出する電圧検出部と、
検出した前記端子電圧を時系列データとして記憶する電圧記憶部と、
前記端子電圧の時系列データに基づいて、着目時刻のそれぞれについて、前記着目時刻の前記端子電圧、及び前記着目時刻を中心とした前後同じ数且つ前後等しい時間差となる前後複数の時刻の前記端子電圧を用いた移動平均値を算出し、前記移動平均値の時系列データを算出する平均値算出部と、
前記移動平均値の時系列データに基づいて、前記移動平均値を２回微分した２階微分値の時系列データを算出する微分値算出部と、
前記２階微分値の時系列データに基づいて、前記２階微分値が増加から減少に変化したときの時刻及び前記２階微分値である極大時刻及び極大値を算出すると共に、前記２階微分値の時系列データに基づいて、前記２階微分値が減少から増加に変化したときの前記２階微分値である極小値を算出する極値算出部と、
前記通電制御部による前記ソレノイドへの通電の終了後、予め設定された判定期間内において、前記極大時刻、前記極大値、及び前記極小値に基づいて、前記極大値のそれぞれについて、前記極大値と、当該極大値の次に現れる前記極小値との偏差である極値偏差を算出し、前記極値偏差が最大となる前記極大値の前記極大時刻を、前記ニードル弁が実際に前記弁座に当接した閉弁時刻として算出する閉弁時刻算出部と、を備えたインジェクタの制御装置。
【請求項２】
前記平均値算出部は、前記前後複数の時刻の前記端子電圧として、前記端子電圧の時系列データから、前記着目時刻を中心に前後予め設定された間引き数で間引いたデータを用いる請求項１に記載のインジェクタの制御装置。
【請求項３】
前記平均値算出部は、前記着目時刻の前記端子電圧、及び前記着目時刻の前後複数の時刻の前記端子電圧のそれぞれに、二項係数を用いた重み付けを行って前記移動平均値を算出する加重移動平均処理を行う請求項１又は２に記載のインジェクタの制御装置。
【請求項４】
前記微分値算出部は、着目時刻のそれぞれについて、前記着目時刻からの時間差が等しい前後の２つのデータを用いて微分値を算出する請求項１から３のいずれか一項に記載のインジェクタの制御装置。
【請求項５】
前記微分値算出部は、着目時刻のそれぞれについて、前記着目時刻よりも、予め設定された２以上の同じサンプル間隔だけ前及び後の２つのデータを用いて微分値を算出する請求項１から４のいずれか一項に記載のインジェクタの制御装置。
【請求項６】
前記微分値算出部は、前記移動平均値の時系列データに基づいて、前記移動平均値を３回微分した３階微分値の時系列データを算出し、
前記極値算出部は、前記３階微分値が、０を跨いで正の値から負の値に変化したときに、前記２階微分値が増加から減少に変化したと判定し、前記３階微分値が、０を跨いで負の値から正の値に変化したときに、前記２階微分値が減少から増加に変化したと判定する請求項１から５のいずれか一項に記載のインジェクタの制御装置。
【請求項７】
前記ソレノイドへの通電の終了時刻から前記閉弁時刻までの閉弁遅れ期間に基づいて、前記ソレノイドの通電時間を補正する通電時間補正部を備えた請求項１から６のいずれか一項に記載のインジェクタの制御装置。
【請求項８】
前記インジェクタは、前記ニードル弁のフランジの閉弁方向側に配置され、前記ソレノイドの通電により生じた磁力により開弁方向に吸引される可動子と、前記可動子を開弁方向に付勢するゼロ位置スプリングと、前記ニードル弁を閉弁方向に付勢し、前記ゼロ位置スプリングよりも付勢力の強い主スプリングと、を備えた請求項１から７のいずれか一項に記載のインジェクタの制御装置。
【請求項９】
弁座と離間又は当接して燃料通路を開閉するニードル弁とニードル弁を開閉駆動するソレノイドとを備えたインジェクタの前記ソレノイドに通電させる通電制御ステップと、
前記ソレノイドの端子電圧を検出する電圧検出ステップと、
検出した前記端子電圧を時系列データとして記憶する電圧記憶ステップと、
前記端子電圧の時系列データに基づいて、着目時刻のそれぞれについて、前記着目時刻の前記端子電圧、及び前記着目時刻を中心とした前後同じ数且つ前後等しい時間差となる前後複数の時刻の前記端子電圧を用いた移動平均値を算出し、前記移動平均値の時系列データを算出する平均値算出ステップと、
前記移動平均値の時系列データに基づいて、前記移動平均値を２回微分した２階微分値の時系列データを算出する微分値算出ステップと、
前記２階微分値の時系列データに基づいて、前記２階微分値が増加から減少に変化したときの時刻及び前記２階微分値である極大時刻及び極大値を算出すると共に、前記２階微分値の時系列データに基づいて、前記２階微分値が減少から増加に変化したときの前記２階微分値である極小値を算出する極値算出ステップと、
前記通電制御ステップによる前記ソレノイドへの通電の終了後、予め設定された判定期間内において、前記極大時刻、前記極大値、及び前記極小値に基づいて、前記極大値のそれぞれについて、前記極大値と、当該極大値の次に現れる前記極小値との偏差である極値偏差を算出し、前記極値偏差が最大となる前記極大値の前記極大時刻を、前記ニードル弁が実際に前記弁座に当接した閉弁時刻として算出する閉弁時刻算出ステップと、を実行するインジェクタの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インジェクタの閉弁時期を検出するインジェクタの制御装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排気ガスに含まれるスス微粒子について、近年、規制が強化されつつある。ガソリンを筒内噴射するエンジンは、このスス微粒子の生成が比較的多く、ガソリンの１回の噴射量を減らすかわりに、複数回に分けて噴射することで、スス微粒子に対する規制に対応しようとしている。
【０００３】
１回の噴射量を減らすためには、インジェクタの駆動時間を短くすればよいが、下記の特許文献１に示されているように、少ない噴射量を精度よく制御することは容易でない。この課題の解決のため、特許文献１の技術では、通電終了後のインジェクタの端子電圧の２階微分値を算出し、２階微分値の極大値を検出することにより、実際の閉弁時期を検出し、検出した閉弁時期に基づいて噴射パルス幅を補正し、噴射量の制御精度を向上させるように構成されている。また、下記の特許文献２では、インジェクタの通電電流の変曲点を検出し、これをもとに開弁時期を検出し、噴射パルス幅を補正し、噴射量の制御精度を向上させるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１９１２６７号
【特許文献２】特開２０１３−２４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、インジェクタの通電終了後の２階微分値の最初の極大値を閉弁時期と判定するように構成されており、インジェクタの端子電圧に重畳しているノイズ成分等の外乱の影響により、閉弁までに２階微分値が変動し、極大値が生じると、外乱により生じた極大値の時刻が、誤って閉弁時期と判定される問題があった。
【０００６】
また、特許文献１の技術では、インジェクタの端子電圧に重畳しているノイズ成分を低減するために一次遅れフィルタ等のローパスフィルタの処理が行われている。しかし、装置の仕様によっては、ノイズ成分が大きい場合がある。ノイズ成分を低減するために、カットオフ周波数を低くすると、波形が大きくなまり、時間遅れが大きくなり過ぎるため、精度よく閉弁時期を検出することが難しくなる。
【０００７】
特許文献２には、開弁時期の検出について開示されているが、閉弁時期の検出については開示されていない。また、特許文献２の技術では、特許文献１の技術と同様に、ローパスフィルタの処理を行うため、特許文献１の技術と同様の問題がある。
【０００８】
そこで、インジェクタの端子電圧に重畳するノイズ成分によって、閉弁時期の検出誤差が生じることを抑制できるインジェクタの制御装置及びその制御方法が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るインジェクタの制御装置は、弁座と離間又は当接して燃料通路を開閉するニードル弁とニードル弁を開閉駆動するソレノイドとを備えたインジェクタの前記ソレノイドに通電させる通電制御部と、前記ソレノイドの端子電圧を検出する電圧検出部と、検出した前記端子電圧を時系列データとして記憶する電圧記憶部と、前記端子電圧の時系列データに基づいて、着目時刻のそれぞれについて、前記着目時刻の前記端子電圧、及び前記着目時刻を中心とした前後同じ数且つ前後等しい時間差となる前後複数の時刻の前記端子電圧を用いた移動平均値を算出し、前記移動平均値の時系列データを算出する平均値算出部と、前記移動平均値の時系列データに基づいて、前記移動平均値を２回微分した２階微分値の時系列データを算出する微分値算出部と、前記２階微分値の時系列データに基づいて、前記２階微分値が増加から減少に変化したときの時刻及び前記２階微分値である極大時刻及び極大値を算出すると共に、前記２階微分値の時系列データに基づいて、前記２階微分値が減少から増加に変化したときの前記２階微分値である極小値を算出する極値算出部と、前記通電制御部による前記ソレノイドへの通電の終了後、予め設定された判定期間内において、前記極大時刻、前記極大値、及び前記極小値に基づいて、前記極大値のそれぞれについて、前記極大値と、当該極大値の次に現れる前記極小値との偏差である極値偏差を算出し、前記極値偏差が最大となる前記極大値の前記極大時刻を、前記ニードル弁が実際に前記弁座に当接した閉弁時刻として算出する閉弁時刻算出部と、を備えたものである。
【００１０】
また、本発明に係る内燃機関の制御方法は、弁座と離間又は当接して燃料通路を開閉するニードル弁とニードル弁を開閉駆動するソレノイドとを備えたインジェクタの前記ソレノイドに通電させる通電制御ステップと、前記ソレノイドの端子電圧を検出する電圧検出ステップと、検出した前記端子電圧を時系列データとして記憶する電圧記憶ステップと、前記端子電圧の時系列データに基づいて、着目時刻のそれぞれについて、前記着目時刻の前記端子電圧、及び前記着目時刻を中心とした前後同じ数且つ前後等しい時間差となる前後複数の時刻の前記端子電圧を用いた移動平均値を算出し、前記移動平均値の時系列データを算出する平均値算出ステップと、前記移動平均値の時系列データに基づいて、前記移動平均値を２回微分した２階微分値の時系列データを算出する微分値算出ステップと、前記２階微分値の時系列データに基づいて、前記２階微分値が増加から減少に変化したときの時刻及び前記２階微分値である極大時刻及び極大値を算出すると共に、前記２階微分値の時系列データに基づいて、前記２階微分値が減少から増加に変化したときの前記２階微分値である極小値を算出する極値算出ステップと、前記通電制御部による前記ソレノイドへの通電の終了後、予め設定された判定期間内において、前記極大時刻、前記極大値、及び前記極小値に基づいて、前記極大値のそれぞれについて、前記極大値と、当該極大値の次に現れる前記極小値との偏差である極値偏差を算出し、前記極値偏差が最大となる前記極大値の前記極大時刻を、前記ニードル弁が実際に前記弁座に当接した閉弁時刻として算出する閉弁時刻算出ステップと、を実行するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るインジェクタの制御装置及びその制御方法によれば、２階微分値の極大値だけでなく、極小値も算出し、極大値と極小値との極値偏差が最大になる極大値の極大時刻が閉弁時刻として算出されるように構成されている。よって、ノイズ等の外乱の影響による極大値が算出されたとしても、外乱による極大値の極値偏差は、通常、閉弁による極値偏差よりも小さくなるため、ノイズ等の外乱による極大値の極大時刻が、誤って閉弁時刻として算出されることを防止できる。また、着目時刻を中心にした前後複数の端子電圧の移動平均値を算出するように構成されているため、ノイズ成分を低減しつつ、時間遅れが生じることを抑制できる。よって、ノイズ成分によって、閉弁時期に検出誤差が生じることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るインジェクタの概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る制御装置のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る制御装置のハードウェア構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る時系列データを説明する図である。
【図５】比較例に係る端子電圧の微分値の挙動を示すタイムチャートである。
【図６】比較例に係る端子電圧の微分値の挙動を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１に係る二項係数を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る極小算出部及び閉弁時刻算出部の処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態１に係る極小算出部及び閉弁時刻算出部の処理挙動を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る制御装置の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
実施の形態１に係るインジェクタ２の制御装置５０（以下、単に制御装置５０と称す）について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係るインジェクタ２の構造を模式的に表した断面図である。本実施の形態では、制御装置５０は、内燃機関の制御装置の一部を構成しており、インジェクタ２の駆動回路は制御装置５０に内蔵されている。なお、インジェクタ２の駆動回路が、制御装置５０と別体構成とされてもよい。
【００１４】
１．インジェクタ２
まず、インジェクタ２の構成について説明する。図１に示すように、インジェクタ２は、弁座１０と、弁座１０と離間又は当接して燃料通路を開閉するニードル弁１１と、ニードル弁１１を開閉駆動するソレノイド１２と、を備えている。また、インジェクタ２は、ニードル弁１１のフランジ１８の閉弁方向Ｘ１側に配置され、ソレノイド１２の通電により生じた磁力により開弁方向Ｘ２に吸引される可動子１４と、可動子１４を開弁方向Ｘ２に付勢するゼロ位置スプリング１５と、ニードル弁１１を閉弁方向Ｘ１に付勢し、ゼロ位置スプリング１５よりも付勢力の強い主スプリング１３と、を備えている。また、インジェクタ２は、磁気コア１６、及びケース１７を備えている。ケース１７は、筒状に形成され、インジェクタ２の各構成部品を収容している。ソレノイド１２は、ボビンに巻回された円筒状のコイルとされている。ソレノイド１２の内径側に円筒状の磁気コア１６が配置されている。磁気コア１６の内径側に主スプリング１３が配置されている。
【００１５】
ニードル弁１１は、閉弁方向Ｘ１の先端が尖った棒状の部材である。ニードル弁１１の開弁方向Ｘ２の端部にはフランジ１８が設けられている。主スプリング１３は、ニードル弁１１の開弁方向Ｘ２側に配置され、ニードル弁１１をケース１７に対して閉弁方向Ｘ１に付勢している。ソレノイド１２が非通電になると、ニードル弁１１は、主スプリング１３の付勢力及び燃料圧力により閉弁方向Ｘ１に移動し、ニードル弁１１の先端が弁座１０に設けられた噴射口に当接すると、噴射口を塞ぎ閉弁状態となる。
【００１６】
可動子１４は、円筒状に形成された磁性体であり、フランジ１８の閉弁方向Ｘ１側であって、ニードル弁１１の軸体の外周側に配置されている。可動子１４とニードル弁１１は相対移動可能にされている。ゼロ位置スプリング１５は、可動子１４の閉弁方向Ｘ１側に配置され、可動子１４をケース１７に対して開弁方向Ｘ２に付勢している。ゼロ位置スプリング１５の弾性力は、主スプリング１３の弾性力よりも小さくされている。可動子１４は、磁気コア１６の閉弁方向Ｘ１側に配置されている。ソレノイド１２が通電されると、磁気コア１６等に発生した磁力により、可動子１４が開弁方向Ｘ２側に吸引される。これにより、可動子１４がニードル弁１１のフランジ１８に当接した状態で、可動子１４及びニードル弁１１が一体的に開弁方向Ｘ２に移動する。ニードル弁１１の先端が、弁座１０から離れると、噴射口が開き開弁状態となる。
【００１７】
ソレノイド１２が非通電になると、磁気コア１６の磁力による可動子１４の開弁方向Ｘ２側の吸引力がなくなり、主スプリング１３の閉弁方向Ｘ１の付勢力により、ニードル弁１１が閉弁方向Ｘ１に移動する。この時、ニードル弁１１のフランジ１８が、可動子１４を閉弁方向Ｘ１に押し、ニードル弁１１及び可動子１４は、一体的に閉弁方向Ｘ１に移動する。ニードル弁１１の先端が弁座１０に衝突すると、ニードル弁１１の移動は停止するが、可動子１４は、フランジ１８から離れ、閉弁方向Ｘ１に移動し続ける。その後、可動子１４は、ゼロ位置スプリング１５による開弁方向Ｘ２の付勢力により、減速した後、開弁方向Ｘ２に移動し、再びフランジ１８に当接し停止する。この閉弁時の可動子１４及びニードル弁１１の動きにより、後述するように、ニードル弁１１の閉弁時期を検出することができる。
【００１８】
２．制御装置５０の構成
次に、制御装置５０について説明する。図２のブロック図に示すように、制御装置５０は、通電制御部５１、電圧検出部５２、電圧記憶部５３、平均値算出部５４、微分値算出部５５、極値算出部５６、閉弁時刻算出部５７、及び通電時間補正部５８等の制御部を備えている。制御装置５０の各制御部５１〜５８等は、制御装置５０が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置５０は、図３に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りをする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、及び演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３等を備えている。
【００１９】
記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）や、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。入力回路９２は、各種のセンサやスイッチが接続され、これらセンサやスイッチの出力信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路９３は、電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。
【００２０】
そして、制御装置５０が備える各制御部５１〜５８等の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、及び出力回路９３等の制御装置５０の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各制御部５１〜５８等が用いる設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。
【００２１】
本実施の形態では、入力回路９２は、インジェクタ２のソレノイド１２の正極端子及び負極端子に接続され、ソレノイド１２の正極端子と負極端子との間の端子電圧に比例した出力信号を出力する端子電圧検出回路と、端子電圧検出回路の出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、を備えている。端子電圧検出回路は、抵抗、コンパレータ等により構成されている。なお、図示はしないが、入力回路９２には、内燃機関の運転状態を検出するためのエアフローセンサ、スロットル開度センサ、クランク角センサ等の各種センサが接続されている。
【００２２】
出力回路９３は、インジェクタ２のソレノイド１２の正極端子及び負極端子に接続され、インジェクタ２のソレノイド１２への通電を制御するインジェクタ駆動回路を備えている。インジェクタ駆動回路は、ソレノイド１２への通電をオンオフするスイッチング素子等により構成されている。インジェクタ駆動回路には、上記の特許文献１のように、ソレノイド１２への供給電圧を、昇圧電圧とバッテリ電圧とで切り替えるための複数のスイッチング素子が備えられてもよい。なお、図示はしないが、出力回路９３には、内燃機関を制御するためのスロットルバルブの駆動モータ、及び点火コイル等の各種アクチュエータが接続されている。本実施の形態では、複数のインジェクタ２が備えられており、各インジェクタ２に対応して複数の端子電圧検出回路、及び複数のインジェクタ駆動回路が備えられている。
【００２３】
制御装置５０は、基本的な制御として、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、燃料噴射量、点火時期等を算出し、インジェクタ２及び点火コイル等を駆動制御する。制御装置５０は、エアフローセンサ等の出力信号に基づいて内燃機関の吸入空気量を検出し、クランク角センサの出力信号に基づいて内燃機関のクランク角速度及びクランク角度を検出する。
【００２４】
＜通電制御部５１＞
通電制御部５１は、インジェクタ２のソレノイド１２に通電させる。通電制御部５１は、吸入空気量に基づいて目標空燃比を実現する燃焼噴射量を算出し、燃料噴射量を実現するインジェクタ２の通電期間（噴射パルス幅）を算出する。なお、噴射パルス幅は、複数に分割されてもよい。そして、通電制御部５１は、所定のクランク角度に設定された噴射タイミングで、噴射パルス幅の間、インジェクタ駆動回路に指令する噴射パルス信号をオンにし、ソレノイド１２に通電させる。インジェクタ駆動回路は、噴射パルス信号に基づいて、単数又は複数のスイッチング素子をオンオフする。
【００２５】
＜端子電圧Ｖｉの２階微分値Ｄ２による可動子１４の加速度の変化の検出＞
詳細は後述するが、可動子１４の加速度の変化を検出することにより、インジェクタ２の閉弁時期を検出することができる。以下で説明するように、可動子１４の加速度の変化は、ソレノイド１２の端子電圧Ｖｉの２階微分値Ｄ２により検出することができる。ソレノイド１２、磁気コア１６、及び可動子１４により磁気回路が構成されている。ソレノイド１２の磁気回路内部に発生している磁束が変化すると、誘導起電力が発生する。誘導起電力は、磁気回路に流れる磁束の変化率（磁束の１階微分値）に比例する。ソレノイド１２の端子電圧Ｖｉは、磁束の１階微分値に比例して変化する。よって、端子電圧Ｖｉの１階微分値と、磁束の２階微分値との間には比例関係がある。
【００２６】
また、パーミアンス法等によれば、可動子１４と磁気コア１６との間のギャップと、磁束との間には、微小時間において比例関係がある。磁気コア１６は固定されているため、可動子１４と磁気コア１６とのギャップは、可動子１４の位置となる。よって、可動子１４の位置と磁束との間には比例関係があり、可動子１４の位置の１階微分値と、磁束の１階微分値との間には比例関係があり、可動子１４の位置の２階微分値と、磁束の２階微分値との間には比例関係がある。可動子１４の位置の１階微分値は、可動子１４の速度となり、可動子１４の位置の２階微分値は、可動子１４の加速度となる。
【００２７】
従って、端子電圧Ｖｉの１階微分値と可動子１４の加速度との間には比例関係がある。そのため、可動子１４の加速度の変化を検出するためには、端子電圧Ｖｉを検出し、端子電圧Ｖｉの２階微分値を算出する必要がある。
【００２８】
＜電圧検出部５２＞
電圧検出部５２は、インジェクタ２のソレノイド１２の端子電圧Ｖｉを検出する。本実施の形態では、電圧検出部５２は、予め設定されたサンプリング周期（例えば、１μs）毎に端子電圧検出回路の出力信号をＡ／Ｄ変換して、端子電圧Ｖｉを検出する。なお、電圧検出部５２は、ソレノイド１２への通電の終了後、予め設定された判定期間の間だけ、Ａ／Ｄ変換してＶｉを検出するように構成されてもよい。判定期間は、通電が終了してからニードル弁１１が閉弁するまでの期間よりも長くなるように設定される。判定期間は、例えば、噴射パルス幅と同じ期間、又は１ｍｓ等に設定される。
【００２９】
＜電圧記憶部５３＞
電圧記憶部５３は、検出した端子電圧Ｖｉを時系列データとして記憶する。本実施の形態では、電圧記憶部５３は、判定期間の開始後、サンプリング周期で端子電圧Ｖｉを検出する毎に、サンプル番号ｎをカウントアップすると共に、図４に示すように、サンプル番号ｎにより、端子電圧Ｖｉを検出した検出時刻Ｔｖと、端子電圧Ｖｉとを関連づけた時系列データとして、ＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶する。電圧記憶部５３は、ソレノイド１２への通電の終了後、予め設定された判定期間分の、端子電圧Ｖｉの時系列データを記憶するように構成されている。また、閉弁時の端子電圧Ｖｉは、所定電圧以上となることがわかっているため、電圧記憶部５３は、端子電圧Ｖｉが予め設定された記憶許可電圧（例えば、−２０Ｖ）以上である場合の端子電圧Ｖｉを時系列データとして記憶するように構成されてもよい。検出時刻Ｔｖは、通電の終了時点を開始時刻（時刻０）に設定した時刻にされる。
【００３０】
＜平均値算出部５４＞
まず、図５及び図６に、本実施の形態とは異なる比較例の場合の、通電終了後の端子電圧Ｖｉ、１階微分値Ｄ１、及び２階微分値Ｄ２の挙動を示す。図５の比較例の場合は、端子電圧Ｖｉに移動平均処理を行わず、端子電圧Ｖｉの生値に対して、微分処理を行って、１階微分値Ｄ１、及び２階微分値Ｄ２を算出している。図５に示すように、端子電圧Ｖｉの生値には高周波のノイズ成分が重畳しているため、１階微分値Ｄ１、及び２階微分値Ｄ２に重畳している高周波のノイズ成分が非常に大きくなっており、２階微分値Ｄ２の極大、極小を判定できない。
【００３１】
図６の比較例の場合は、端子電圧Ｖｉに対して一次遅れフィルタ処理を行ったフィルタ値Ｖｉ＿ｆｌｔに対して、微分処理を行って、１階微分値Ｄ１、及び２階微分値Ｄ２を算出している。この比較例の場合は、ノイズ成分を低減するためカットオフ周波数が低くされているが、２階微分値Ｄ２にはノイズ成分が残っている。カットオフ周波数を更に低くすれば、２階微分値Ｄ２のノイズ成分を低減することが可能であるが、波形が大きくなまり、時間遅れが大きくなり過ぎるため、精度よく閉弁時期を検出することが難しくなる。
【００３２】
そこで、本実施の形態では、平均値算出部５４は、端子電圧Ｖｉの時系列データに基づいて、着目時刻Ｔｖ［ｎ］のそれぞれについて、着目時刻Ｔｖ［ｎ］の端子電圧Ｖｉ［ｎ］、及び着目時刻Ｔｖ［ｎ］を中心とした前後同じ数且つ前後等しい時間差となる前後複数の時刻の端子電圧Ｖｉを用いた移動平均値Ｖａｖｅを算出し、移動平均値Ｖａｖｅの時系列データを算出する。
【００３３】
この構成によれば、移動平均処理により、端子電圧Ｖｉに重畳している高周波ノイズ成分を低減することができる。移動平均処理は、着目時刻Ｔｖ［ｎ］を中心とした前後同じ数且つ前後等しい時間差となる複数の端子電圧Ｖｉを用いているので、移動平均処理により時間遅れが生じることはない。よって、後述する閉弁時刻Ｔｃｌの算出を精度よく行うことができる。
【００３４】
例えば、移動平均処理に用いる、着目時刻より前の時刻数及び後の時刻数が同じ２であり、後述する間引きを行わない場合は、移動平均処理に用いる時刻は、前から順番に、Ｔｖ［ｎ−２］、Ｔｖ［ｎ−１］、Ｔｖ［ｎ］、Ｔｖ［ｎ＋１］、Ｔｖ［ｎ＋２］となる。着目時刻Ｔｖ［ｎ］と２つ前の時刻Ｔｖ［ｎ−２］との間の時間差と、着目時刻Ｔｖ［ｎ］と２つ後の時刻Ｔｖ［ｎ＋２］との間の時間差と、が等しくなり、着目時刻Ｔｖ［ｎ］と１つ前の時刻Ｔｖ［ｎ−１］との間の時間差と、着目時刻Ｔｖ［ｎ］と１つ後の時刻Ｔｖ［ｎ＋１］との間の時間差と、が等しくなる。移動平均処理に用いるサンプルデータ数は３、５、７、・・・の奇数となる。
【００３５】
なお、［ｎ］は、着目時刻のデータであることを示し、［ｎ−ｋ］は、端子電圧Ｖｉの時系列データにおいて、着目時刻よりｋ個前の時刻のデータであることを示し、［ｎ＋ｋ］は、端子電圧Ｖｉの時系列データにおいて、着目時刻よりｋ個後の時刻のデータであることを示す。ｎは、着目するサンプル番号を示す。
【００３６】
平均値算出部５４は、着目するサンプル番号ｎをカウントアップする等して、端子電圧Ｖｉの時系列データの時刻を順番に、着目時刻Ｔｖ［ｎ］に設定し、移動平均値Ｖａｖｅを算出する。すなわち、平均値算出部５４は、端子電圧Ｖｉの時系列データの全ての時刻について、移動平均値Ｖａｖｅを算出する。なお、時系列データの前端データ及び後端データについては、移動平均処理に必要なデータが不足するため、移動平均値Ｖａｖｅが算出されない。平均値算出部５４は、図４に示すように、サンプル番号ｎにより、移動平均値Ｖａｖｅを算出した着目時刻Ｔｖと、移動平均値Ｖａｖｅとを関連づけた時系列データをＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶する。
【００３７】
本実施の形態では、平均値算出部５４は、着目時刻の端子電圧Ｖｉ、及び着目時刻の前後複数の時刻の端子電圧Ｖｉのそれぞれに、二項係数を用いた重み付けを行って移動平均値Ｖａｖｅを算出する加重移動平均処理を行うように構成されている。二項係数は、式（１）に示すようなｘ、ｙの２つの項の累乗の展開式（二項展開式）の各項の係数であり、式（１）ではｉＣｊで示されている。
【数１】
2017194014.tif 000003
【００３８】
二項係数の数は、累乗数ｉに１を加算した数になり、移動平均処理に用いるサンプルデータ数と同数に設定される。すなわち、累乗数ｉは、奇数となるサンプルデータ数から１を減算した偶数値に設定される。
【００３９】
中心の項（ｊ＝ｉ／２）の二項係数ｉＣｊが、着目時刻の端子電圧Ｖｉ［ｎ］の重みに対応し、順番に、中心よりも前の項の二項係数が、着目時刻よりも前の時刻の重みに対応し、順番に、中心よりも後の項の二項係数が、着目時刻よりも後の時刻の重みに対応する。
【００４０】
例えば、移動平均処理に用いるサンプルデータ数が５である場合は、累乗数ｉが４となり、二項展開式及び二項係数ｉＣｊは、次式のようになる。
【数２】
2017194014.tif 000004
【００４１】
この場合の加重移動平均処理は、次式のようになる。
【数３】
2017194014.tif 000005
【００４２】
図７に、サンプルデータ数Ｍが３、５、７、９、１１の場合の、着目時刻Ｔｖ［ｎ］を中心にした各時刻Ｔｖに対応する重み（二項係数）の設定を示している。
【００４３】
このように、重みづけに二項係数を用いると、着目時刻Ｔｖ［ｎ］に近いほど重みが大きくなるため、着目時刻Ｔｖ［ｎ］付近のデータの特徴をより強く移動平均値Ｖａｖｅに残しながら、ノイズ成分を低減させることができる。よって、後述する２階微分値Ｄ２の算出精度を向上させることができる。
【００４４】
本実施の形態では、平均値算出部５４は、前後複数の時刻の端子電圧Ｖｉとして、端子電圧Ｖｉの時系列データから、着目時刻Ｔｖ［ｎ］を中心に前後予め設定された間引き数で間引いたデータを用いる。ここで、間引き数は、移動平均処理に用いられる時刻の間で、間引かれている時刻数である。
【００４５】
例えば、移動平均処理に用いるサンプルデータ数Ｍが５に設定されており、間引き数が２に設定されている場合は、移動平均処理に用いられる時刻は、Ｔｖ［ｎ−６］、Ｔｖ［ｎ−３］、Ｔｖ［ｎ］、Ｔｖ［ｎ＋３］、Ｔｖ［ｎ＋６］となり、移動平均処理に用いられる端子電圧は、Ｖｉ［ｎ−６］、Ｖｉ［ｎ−３］、Ｖｉ［ｎ］、Ｖｉ［ｎ＋３］、Ｖｉ［ｎ＋６］となる。例えば、移動平均処理に用いられる時刻Ｔｖ［ｎ−６］と時刻Ｔｖ［ｎ−３］との間で、時刻Ｔｖ［ｎ−５］及び時刻Ｔｖ［ｎ−４］の２つの時刻が間引かれており、移動平均処理に用いられる時刻Ｔｖ［ｎ−３］と時刻Ｔｖ［ｎ］との間で、時刻Ｔｖ［ｎ−２］及び時刻Ｔｖ［ｎ−１］の２つの時刻が間引かれている。この場合も、サンプルデータ数Ｍが５の場合の二項係数が用いられ、移動平均値Ｖａｖｅは、次式に示すように算出される。
【数４】
2017194014.tif 000006
【００４６】
このように、端子電圧Ｖｉの時系列データから間引いたデータを用いるため、計算量を増やさず、より広い時間範囲のデータを使用することができ、着目時刻Ｔｖ［ｎ］の特徴を残しつつ、ノイズ成分の低減を適切に向上させることができる。
【００４７】
例えば、端子電圧Ｖｉに重畳しているノイズ成分が大きい場合は、移動平均処理に用いる時間範囲を広げたり、移動平均処理を複数回行ったりしてもよい。また、インジェクタ２の仕様や、噴射パルス幅に応じて、間引き数及びサンプルデータ数が変更されてもよい。
【００４８】
＜微分値算出部５５＞
微分値算出部５５は、端子電圧Ｖｉの移動平均値Ｖａｖｅの時系列データに基づいて、端子電圧Ｖｉの移動平均値Ｖａｖｅを２回微分した２階微分値Ｄ２の時系列データを算出する。
【００４９】
本実施の形態では、微分値算出部５５は、着目時刻Ｔｖ［ｎ］のそれぞれについて、着目時刻Ｔｖ［ｎ］からの時間差が等しい前後の２つのデータを用いて微分値を算出するように構成されている。このように、着目時刻Ｔｖ［ｎ］の前後のデータを用いた中心差分により微分値を算出するので、微分処理値の時間遅れが生じないようにできる。
【００５０】
微分値算出部５５は、着目時刻Ｔｖ［ｎ］のそれぞれについて、着目時刻Ｔｖ［ｎ］よりも、予め設定された２以上の同じサンプル間隔だけ前及び後の２つのデータを用いて微分値を算出するように構成されている。この構成によれば、計算量を増やさず、より広い時間範囲のデータを使用することができ、効果的にノイズを除去しつつ微分を行うことができる。
【００５１】
例えば、サンプル間隔が１０に設定されている場合について説明する。なお、端子電圧Ｖｉに重畳しているノイズ成分が大きい場合は、サンプル間隔を大きくしてもよい。また、インジェクタ２の仕様や、噴射パルス幅に応じて、サンプル間隔が変更されてもよい。
【００５２】
微分値算出部５５は、次式に示すように、着目時刻Ｔｖ［ｎ］のそれぞれについて、着目時刻Ｔｖの１０サンプル間隔前の移動平均値Ｖａｖｅ［ｎ−１０］と、着目時刻Ｔｖの１０サンプル間隔後の移動平均値Ｖａｖｅ［ｎ＋１０］と、に基づいて移動平均値Ｖａｖｅの１階微分値Ｄ１［ｎ］を算出する。ここで、ΔＴｓは、端子電圧Ｖｉのサンプリング周期であり、本例では１μsに設定されている。
【数５】
2017194014.tif 000007
【００５３】
微分値算出部５５は、着目するサンプル番号ｎをカウントアップする等して、前端及び後端を除く移動平均値Ｖａｖｅの時系列データの時刻を順番に、着目時刻Ｔｖに設定し、１階微分値Ｄ１を算出する。微分値算出部５５は、図４に示すように、サンプル番号ｎにより、１階微分値Ｄ１を算出した着目時刻Ｔｖと、１階微分値Ｄ１とを関連づけた時系列データをＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶する。
【００５４】
微分値算出部５５は、次式に示すように、着目時刻Ｔｖ［ｎ］のそれぞれについて、着目時刻Ｔｖの１０サンプル間隔前の１階微分値Ｄ１［ｎ−１０］と、着目時刻Ｔｖの１０サンプル間隔後の１階微分値Ｄ１［ｎ＋１０］と、に基づいて移動平均値Ｖａｖｅの２階微分値Ｄ２［ｎ］を算出する。
【数６】
2017194014.tif 000008
【００５５】
微分値算出部５５は、着目するサンプル番号ｎをカウントアップする等して、前端及び後端を除く１階微分値Ｄ１の時系列データの時刻を順番に、着目時刻Ｔｖに設定し、２階微分値Ｄ２を算出する。微分値算出部５５は、図４に示すように、サンプル番号ｎにより、２階微分値Ｄ２を算出した着目時刻Ｔｖと、２階微分値Ｄ２とを関連づけた時系列データをＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶する。
【００５６】
本実施の形態では、微分値算出部５５は、移動平均値Ｖａｖｅの時系列データに基づいて、移動平均値Ｖａｖｅを３回微分した３階微分値Ｄ３の時系列データを算出するように構成されている。微分値算出部５５は、次式に示すように、着目時刻Ｔｖ［ｎ］のそれぞれについて、着目時刻Ｔｖの１０サンプル間隔前の２階微分値Ｄ２［ｎ−１０］と、着目時刻Ｔｖの１０サンプル間隔後の２階微分値Ｄ２［ｎ＋１０］と、に基づいて移動平均値Ｖａｖｅの３階微分値Ｄ３［ｎ］を算出する。
【数７】
2017194014.tif 000009
【００５７】
微分値算出部５５は、着目するサンプル番号ｎをカウントアップする等して、前端及び後端を除く２階微分値Ｄ２の時系列データの時刻を順番に、着目時刻Ｔｖに設定し、３階微分値Ｄ３を算出する。微分値算出部５５は、図４に示すように、サンプル番号ｎにより、３階微分値Ｄ３を算出した着目時刻Ｔｖと、３階微分値Ｄ３とを関連づけた時系列データをＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶する。
【００５８】
＜極値算出部５６及び閉弁時刻算出部５７＞
上述したように、ソレノイド１２が通電から非通電になると、主スプリング１３及び燃料圧力による閉弁方向Ｘ１の力がニードル弁１１及び可動子１４に作用し、ニードル弁１１及び可動子１４が一体的に閉弁方向Ｘ１に移動する。ニードル弁１１の先端が弁座１０に衝突し閉弁すると、可動子１４がニードル弁１１から離間し、閉弁方向Ｘ１に移動し続ける。この時、可動子１４に、主スプリング１３及び燃料圧力による閉弁方向Ｘ１の力が作用しなくなり、ゼロ位置スプリング１５による開弁方向Ｘ２の力が作用するようになる。そのため、可動子１４の加速度が負から正に変化する。よって、可動子１４の加速度が変化した時が、ニードル弁１１が弁座１０に衝突し、インジェクタ２が閉弁した時となる。上記したように、この可動子１４の加速度の変化は、ソレノイド１２の端子電圧Ｖｉの２階微分値Ｄ２により検出することができる。
【００５９】
しかしながら、特許文献１の技術のように、ニードル弁１１が弁座１０に衝突した時の可動子１４の加速度の変化だけを考慮し、閉弁時期を判定する方法では、ソレノイド１２の端子電圧Ｖｉに含まれるノイズ成分等の外乱の影響により、端子電圧Ｖｉの２階微分値Ｄ２が変動すると、閉弁時期が誤って判定される問題があった。そこで、本実施の形態では、閉弁時の可動子１４の加速度の変化だけでなく、閉弁後の可動子１４の加速度の変化も考慮することにより、２階微分値Ｄ２の変動がノイズ等の外乱によるものであるか、閉弁によるものかを判定できるように構成されている。
【００６０】
具体的には、可動子１４は、閉弁後も閉弁方向Ｘ１に移動するが、ゼロ位置スプリング１５による開弁方向Ｘ２の力により減速した後、開弁方向Ｘ２に移動し、ニードル弁１１のフランジ１８に衝突する。可動子１４がニードル弁１１に衝突した時、可動子１４の加速度が正の値からゼロ付近まで減少する。よって、可動子１４の加速度が再び変化した時が、可動子１４がニードル弁１１に衝突した時となる。よって、可動子１４の加速度は、閉弁時及び可動子１４がニードル弁１１に衝突した時の２回変化する。この２回分の可動子１４の加速度の変化に対応する２階微分値Ｄ２の変動量は、ノイズ等の外乱による２階微分値Ｄ２の変動量よりも大きくなる。従って、変動量が最大になる２階微分値Ｄ２の変動が、ノイズ等の外乱によるものではなく、閉弁によるものである。
【００６１】
そこで、本実施の形態では、極値算出部５６は、２階微分値Ｄ２の時系列データに基づいて、２階微分値Ｄ２が増加から減少に変化したときの時刻及び２階微分値Ｄ２である極大時刻Ｔｍａｘ及び極大値Ｄ２ｍａｘを算出する。また、極値算出部５６は、２階微分値Ｄ２の時系列データに基づいて、２階微分値Ｄ２が減少から増加に変化したときの２階微分値Ｄ２である極小値Ｄ２ｍｉｎを算出する。
【００６２】
そして、閉弁時刻算出部５７は、通電制御部５１によるソレノイド１２への通電の終了後、予め設定された判定期間内において、極大時刻Ｔｍａｘ、極大値Ｄ２ｍａｘ、及び極小値Ｄ２ｍｉｎに基づいて、極大値Ｄ２ｍａｘのそれぞれについて、極大値Ｄ２ｍａｘと、当該極大値Ｄ２ｍａｘの次に現れる極小値Ｄ２ｍｉｎとの偏差である極値偏差Ｄｉｆを算出し、極値偏差Ｄｉｆが最大となる極大値Ｄ２ｍａｘの極大時刻Ｔｍａｘを、ニードル弁１１が実際に弁座１０に当接した閉弁時刻Ｔｃｌとして算出するように構成されている。
【００６３】
この構成によれば、ノイズ等の外乱の影響による極大値Ｄ２ｍａｘが算出されたとしても、外乱による極値偏差Ｄｉｆは、閉弁による極値偏差Ｄｉｆよりも小さくなるため、ノイズ等の外乱による極大値Ｄ２ｍａｘの極大時刻Ｔｍａｘが、誤って閉弁時刻Ｔｃｌとして算出されることを防止できる。よって、極値偏差Ｄｉｆが最大になる極大値Ｄ２ｍａｘの極大時刻Ｔｍａｘを、閉弁時刻Ｔｃｌとして算出することにより、精度良く閉弁時刻Ｔｃｌを算出することができる。
【００６４】
本実施の形態では、極値算出部５６は、３階微分値Ｄ３が、０を跨いで正の値から負の値に変化したときに、２階微分値Ｄ２が増加から減少に変化したと判定する。また、極値算出部５６は、３階微分値Ｄ３が、０を跨いで負の値から正の値に変化したときに、２階微分値Ｄ２が減少から増加に変化したと判定する。この構成によれば、３階微分値Ｄ３の正負の符号を判定することにより、容易に極大、極小を判定することができる。
【００６５】
極値算出部５６は、着目するサンプル番号ｎをカウントアップする等して、２階微分値Ｄ２又は３階微分値Ｄ３の時系列データの時刻を順番に、着目時刻Ｔｖに設定し、着目時刻Ｔｖにおいて２階微分値Ｄ２が極大又は極小になるか否かを判定し、極大時刻Ｔｍａｘ、極値偏差Ｄｉｆ等の各値を算出し、ＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶する。
【００６６】
以上で説明した極値算出部５６及び閉弁時刻算出部５７の処理を図８に示すフローチャートのように構成できる。２階微分値Ｄ２及び３階微分値Ｄ３の時系列データの算出が終わった後に、図６のフローチャートの処理が開始される。まず、ステップＳ０１で、閉弁時刻算出部５７は、各種記憶値を初期値に設定する。例えば、閉弁時刻算出部５７は、極大値更新フラグＦｍａｘを０にリセットし、最大極値偏差Ｄｉｆｍａｘを０にリセットする。次に、ステップＳ０２で、極値算出部５６は、最初に着目するサンプル番号ｎを、予め設定された初期番号Ｎｉｎに設定する。初期番号Ｎｉｎは、３階微分値Ｄ３が算出されていない前端データを避けるための値である。
【００６７】
そして、ステップＳ０３で、極値算出部５６は、着目サンプル番号ｎ（着目時刻Ｔｖ［ｎ］）の３階微分値Ｄ３［ｎ］が０より小さいか否かを判定する。極値算出部５６は、３階微分値Ｄ３［ｎ］が０より小さいと判定した場合（ステップＳ０３：Ｙｅｓ）は、ステップＳ０４に進み、着目サンプル番号ｎより１つ前のサンプル番号［ｎ−１］の３階微分値Ｄ３［ｎ−１］が０以上であるか否かを判定する。極値算出部５６は、１つ前の３階微分値Ｄ３［ｎ−１］が０以上であると判定した場合（ステップＳ０４：Ｙｅｓ）は、ステップＳ０５に進み、着目サンプル番号ｎで、３階微分値Ｄ３が０を跨いで正の値から負の値に変化し、２階微分値Ｄ２が極大値になったと判定する。そして、極値算出部５６は、着目サンプル番号ｎの２階微分値Ｄ２［ｎ］を極大値Ｄ２ｍａｘとして算出し、着目サンプル番号ｎの時刻Ｔｖ［ｎ］を極大時刻Ｔｍａｘとして算出し、極大値更新フラグＦｍａｘを１にセットした後、ステップＳ１１に進む。一方、極値算出部５６は、１つ前の３階微分値Ｄ３［ｎ−１］が０以上でないと判定した場合（ステップＳ０４：Ｎｏ）は、ステップＳ１１に進む。
【００６８】
一方、極値算出部５６は、３階微分値Ｄ３［ｎ］が０より小さくないと判定した場合（ステップＳ０３：Ｎｏ）は、ステップＳ０６に進み、着目サンプル番号ｎより１つ前のサンプル番号［ｎ−１］の３階微分値Ｄ３［ｎ−１］が０より小さいか否かを判定する。極値算出部５６は、１つ前の３階微分値Ｄ３［ｎ−１］が０より小さいと判定した場合（ステップＳ０６：Ｙｅｓ）は、ステップＳ０７に進み、極大値更新フラグＦｍａｘが１にセットされているか否かを判定する。極値算出部５６は、極大値更新フラグＦｍａｘが１にセットされている場合（ステップＳ０７：Ｙｅｓ）は、ステップＳ０８に進み、３階微分値Ｄ３が０を跨いで負の値から正の値に変化し、２階微分値Ｄ２が極小値になったと判定する。そして、極値算出部５６は、着目サンプル番号ｎの２階微分値Ｄ２［ｎ］を極小値Ｄ２ｍｉｎとして算出する。
【００６９】
その後、ステップＳ０９で、閉弁時刻算出部５７は、直近に算出された極大値Ｄ２ｍａｘから今回の極小値Ｄ２ｍｉｎを減算した極値偏差Ｄｉｆが、これまでに算出した極値偏差Ｄｉｆの最大値である最大極値偏差Ｄｉｆｍａｘよりも大きいか否かを判定する。閉弁時刻算出部５７は、極値偏差Ｄｉｆが最大極値偏差Ｄｉｆｍａｘよりも大きいと判定した場合（ステップＳ０９：Ｙｅｓ）は、ステップＳ１０に進み、これまで算出した極値偏差Ｄｉｆの中で今回の極値偏差Ｄｉｆが最大であると判定する。そして、閉弁時刻算出部５７は、今回の極値偏差Ｄｉｆを、最大極値偏差Ｄｉｆｍａｘとして算出し、直近に算出された極大値Ｄ２ｍａｘの極大時刻Ｔｍａｘを、最大極値偏差Ｄｉｆｍａｘに対応する極大時刻Ｔｄｉｆｍａｘとして算出し、ステップＳ１１に進む。一方、極値算出部５６又は閉弁時刻算出部５７は、ステップＳ０６、ステップＳ０７、又はステップＳ０９でＮｏと判定した場合は、ステップＳ１１に進む。
【００７０】
極値算出部５６は、ステップＳ１１で、今回の着目サンプル番号ｎが、後端データを除く判定期間のサンプルデータ数に対応する最終番号Ｎｆであるか否かを判定する。極値算出部５６は、最終番号Ｎｆでないと判定した場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）は、ステップＳ１２に進み、着目サンプル番号ｎを１増加させた後、ステップＳ０３に戻り、次の着目サンプル番号ｎについて処理を行う。一方、閉弁時刻算出部５７は、最終番号Ｎｆであると判定された場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）は、ステップＳ１３に進み、最終的な最大極値偏差Ｄｉｆｍａｘに対応する極大時刻Ｔｄｉｆｍａｘを、閉弁時刻Ｔｃｌとして算出し、処理を終了する。
【００７１】
＜通電時間補正部５８＞
通電時間補正部５８は、ソレノイド１２への通電の終了時刻から閉弁時刻Ｔｃｌまでの閉弁遅れ期間ΔＴｄｌｙに基づいて、通電制御部５１におけるソレノイド１２の通電時間を補正する。この構成によれば、インジェクタ２の生産ばらつきや、経年変化等によりインジェクタ２の閉弁特性にばらつきが生じた場合でも、検出した閉弁時刻Ｔｃｌにより通電時間を補正して、燃料噴射量の変動を抑制できる。
【００７２】
本実施の形態では、通電時間補正部５８は、予め設定された基準閉弁遅れ期間と閉弁遅れ期間ΔＴｄｌｙとの偏差を算出し、当該偏差に基づき、噴射パルス幅を補正するパルス幅補正量を算出する。通電制御部５１は、パルス幅補正量により補正した噴射パルス幅に基づき、噴射パルス信号を生成する。通電時間補正部５８は、複数のインジェクタ２のそれぞれについて閉弁遅れ期間ΔＴｄｌｙ、及びパルス幅補正量を算出する。
【００７３】
＜処理挙動＞
次に、本実施の形態に係る処理挙動について説明する。図９に、通電終了後の端子電圧の移動平均値Ｖａｖｅ、２階微分値Ｄ２、及び３階微分値Ｄ３の挙動を示す。時刻Ｔ０１で、ソレノイド１２への通電が終了している。その後、２階微分値Ｄ２は増加している。時刻Ｔ０２で、端子電圧Ｖｉに重畳しているノイズ成分等の外乱の影響により、２階微分値Ｄ２が増加から減少に変化している。このとき、３階微分値Ｄ３が、０を跨いで正の値から負の値に変化しているため、極値算出部５６は、極大であると判定し、このときの２階微分値Ｄ２及び時刻Ｔ０２を、それぞれ極大値Ｄ２ｍａｘ及び極大時刻Ｔｍａｘとして算出し、極大値更新フラグＦｍａｘを１にセットしている。
【００７４】
その後、時刻Ｔ０３で、ノイズ成分等の外乱の影響により、２階微分値Ｄ２が減少から増加に変化している。このとき、３階微分値Ｄ３が、０を跨いで負の値から正の値に変化しているため、極値算出部５６は、極小であると判定し、このときの２階微分値Ｄ２を極小値Ｄ２ｍｉｎとして算出している。そして、閉弁時刻算出部５７は、直近に算出された極大値Ｄ２ｍａｘから今回の極小値Ｄ２ｍｉｎを減算した極値偏差Ｄｉｆが、初期値０に設定されている最大極値偏差Ｄｉｆｍａｘよりも大きいため、今回の極値偏差Ｄｉｆを最大極値偏差Ｄｉｆｍａｘとして算出し、直近の極大値Ｄ２ｍａｘの極大時刻Ｔｍａｘを、最大極値偏差Ｄｉｆｍａｘに対応する極大時刻Ｔｄｉｆｍａｘとして算出している。最大極値偏差Ｄｉｆｍａｘは、外乱による一時的な変動であるため、比較的小さくなっている。
【００７５】
その後、時刻Ｔ０４で、ニードル弁１１が弁座１０に衝突し、可動子１４がニードル弁１１から離れて移動し始める。そのため、２階微分値Ｄ２が増加から減少に変化している。このとき、３階微分値Ｄ３が、０を跨いで正の値から負の値に変化しているため、極値算出部５６は、極大であると判定し、このときの２階微分値Ｄ２及び時刻Ｔ０４を、それぞれ極大値Ｄ２ｍａｘ及び極大時刻Ｔｍａｘとして算出している。
【００７６】
その後、時刻Ｔ０５で、可動子１４が、再びニードル弁１１に近づき、ニードル弁１１に衝突している。そのため、２階微分値Ｄ２が減少から増加に変化している。このとき、３階微分値Ｄ３が、０を跨いで負の値から正の値に変化しているため、極値算出部５６は、極小であると判定し、このときの２階微分値Ｄ２を極小値Ｄ２ｍｉｎとして算出している。そして、閉弁時刻算出部５７は、直近に算出された極大値Ｄ２ｍａｘから今回の極小値Ｄ２ｍｉｎを減算した極値偏差Ｄｉｆが、前回算出された最大極値偏差Ｄｉｆｍａｘよりも大きいため、今回の極値偏差Ｄｉｆを最大極値偏差Ｄｉｆｍａｘとして算出し、直近の極大値Ｄ２ｍａｘの極大時刻Ｔｍａｘを、最大極値偏差Ｄｉｆｍａｘに対応する極大時刻Ｔｄｉｆｍａｘとして算出している。その後、時刻Ｔ０５で算出された最大極値偏差Ｄｉｆｍａｘよりも大きい極値偏差Ｄｉｆが算出されないため、時刻Ｔ０５で算出された最大極値偏差Ｄｉｆｍａｘ及び極大時刻Ｔｄｉｆｍａｘが最終的な値となり、時刻Ｔ０４に対応する極大時刻Ｔｄｉｆｍａｘが閉弁時刻Ｔｃｌとして算出される。そして、時刻Ｔ０１から時刻Ｔ０４までの期間が、ソレノイド１２への通電の終了時刻から閉弁時刻Ｔｃｌまでの閉弁遅れ期間ΔＴｄｌｙとして算出される。このように、ニードル弁１１及び可動子１４の移動による極値偏差Ｄｉｆは、ノイズ等の外乱による極値偏差Ｄｉｆよりも大きくなるため、精度良く閉弁時刻Ｔｃｌを算出することができる。
【００７７】
＜フローチャート＞
本実施の形態に係る制御装置５０の概略的な処理の手順（内燃機関の制御方法）について、図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。図１０のフローチャートの処理は、演算処理装置９０が記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行することにより、所定の演算タイミングで繰り返し実行される。
【００７８】
ステップＳ２１で、通電制御部５１は、上記のように、インジェクタ２のソレノイド１２に通電させる通電制御処理（通電制御ステップ）を実行する。次に、ステップＳ２２で、電圧検出部５２は、上記のように、ソレノイド１２の端子電圧Ｖｉを検出する電圧検出処理（電圧検出ステップ）を実行する。ステップＳ２３で、電圧記憶部５３は、上記のように、検出した端子電圧Ｖｉを時系列データとして記憶する電圧記憶処理（電圧記憶ステップ）を実行する。ステップＳ２４で、平均値算出部５４は、上記のように、端子電圧Ｖｉの時系列データに基づいて、着目時刻Ｔｖのそれぞれについて、着目時刻の端子電圧Ｖｉ、及び着目時刻を中心とした前後同じ数且つ前後等しい時間差の前後複数の時刻の端子電圧Ｖｉを用いた移動平均値Ｖａｖｅを算出し、移動平均値Ｖａｖｅの時系列データを算出する平均値算出処理（平均値算出ステップ）を実行する。
【００７９】
ステップＳ２５で、微分値算出部５５は、上記のように、移動平均値Ｖａｖｅの時系列データに基づいて、移動平均値Ｖａｖｅを２回微分した２階微分値Ｄ２の時系列データを算出する微分値算出処理（微分値算出ステップ）を実行する。ステップＳ２６で、極値算出部５６は、上記のように、２階微分値Ｄ２の時系列データに基づいて、２階微分値Ｄ２が増加から減少に変化したときの時刻及び２階微分値Ｄ２である極大時刻Ｔｍａｘ及び極大値Ｄ２ｍａｘを算出すると共に、２階微分値Ｄ２の時系列データに基づいて、２階微分値Ｄ２が減少から増加に変化したときの２階微分値Ｄ２である極小値Ｄ２ｍｉｎを算出する極値算出処理（極値算出ステップ）を実行する。
【００８０】
そして、ステップＳ２７で、閉弁時刻算出部５７は、上記のように、通電制御部５１によるソレノイド１２への通電の終了後、予め設定された判定期間内において、極大時刻Ｔｍａｘ、極大値Ｄ２ｍａｘ、及び極小値Ｄ２ｍｉｎに基づいて、極大値Ｄ２ｍａｘのそれぞれについて、極大値Ｄ２ｍａｘと、当該極大値Ｄ２ｍａｘの次に現れる極小値Ｄ２ｍｉｎとの偏差である極値偏差Ｄｉｆを算出し、極値偏差Ｄｉｆが最大となる極大値Ｄ２ｍａｘの極大時刻Ｔｍａｘを、ニードル弁１１が実際に弁座１０に当接した閉弁時刻Ｔｃｌとして算出する閉弁時刻算出処理（閉弁時刻算出ステップ）を実行する。ステップＳ２８で、通電時間補正部５８は、上記のように、ソレノイド１２への通電の終了時刻から閉弁時刻Ｔｃｌまでの閉弁遅れ期間ΔＴｄｌｙに基づいて、通電制御部５１におけるソレノイド１２の通電時間を補正する通電時間補正処理（通電時間補正ステップ）を実行する。
【００８１】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
この発明は、インジェクタの閉弁時期を検出するインジェクタの制御装置及びその制御方法に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
２  インジェクタ、１０  弁座、１１  ニードル弁、１２  ソレノイド、５０  インジェクタの制御装置、５１  通電制御部、５２  電圧検出部、５３  電圧記憶部、５４  平均値算出部、５５  微分値算出部、５６  極値算出部、５７  閉弁時刻算出部、５８  通電時間補正部、Ｄ１  １階微分値、Ｄ２  ２階微分値、Ｄ２ｍａｘ  極大値、Ｄ２ｍｉｎ  極小値、Ｄ３  ３階微分値、Ｄｉｆ  極値偏差、Ｄｉｆｍａｘ  最大極値偏差、Ｔｃｌ  閉弁時刻、Ｔｄｉｆｍａｘ  最大極値偏差の極大時刻、Ｔｍａｘ  極大時刻、Ｔｖ  着目時刻、Ｖａｖｅ  移動平均値、Ｖｉ  端子電圧、Ｘ１  閉弁方向、Ｘ２  開弁方向、ｉ  累乗数、ｉＣｊ  二項係数、ｎ  サンプル番号
【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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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年4月5日(2017.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座と離間又は当接して燃料通路を開閉するニードル弁とニードル弁を開閉駆動するソレノイドとを備えたインジェクタの前記ソレノイドに通電させる通電制御部と、
前記ソレノイドの端子電圧を検出する電圧検出部と、
検出した前記端子電圧を時系列データとして記憶する電圧記憶部と、
前記端子電圧の時系列データに基づいて、着目時刻のそれぞれについて、前記着目時刻の前記端子電圧、及び前記着目時刻を中心とした前後同じ数且つ前後等しい時間差となる前後複数の時刻の前記端子電圧を用いた移動平均値を算出し、前記移動平均値の時系列データを算出する平均値算出部と、
前記移動平均値の時系列データに基づいて、前記移動平均値を２回微分した２階微分値の時系列データを算出する微分値算出部と、
前記２階微分値の時系列データに基づいて、前記２階微分値が増加から減少に変化したときの時刻及び前記２階微分値である極大時刻及び極大値を算出すると共に、前記２階微分値の時系列データに基づいて、前記２階微分値が減少から増加に変化したときの前記２階微分値である極小値を算出する極値算出部と、
前記通電制御部による前記ソレノイドへの通電の終了後、予め設定された判定期間内において、前記極大時刻、前記極大値、及び前記極小値に基づいて、前記極大値のそれぞれについて、前記極大値と、当該極大値の次に現れる前記極小値との偏差である極値偏差を算出し、前記極値偏差が最大となる前記極大値の前記極大時刻を、前記ニードル弁が実際に前記弁座に当接した閉弁時刻として算出する閉弁時刻算出部と、を備えたインジェクタの制御装置。
【請求項２】
前記平均値算出部は、前記前後複数の時刻の前記端子電圧として、前記端子電圧の時系列データから、前記着目時刻を中心に前後予め設定された間引き数で間引いたデータを用いる請求項１に記載のインジェクタの制御装置。
【請求項３】
前記平均値算出部は、前記着目時刻の前記端子電圧、及び前記着目時刻の前後複数の時刻の前記端子電圧のそれぞれに、二項係数を用いた重み付けを行って前記移動平均値を算出する加重移動平均処理を行う請求項１又は２に記載のインジェクタの制御装置。
【請求項４】
前記微分値算出部は、前記移動平均値の時系列データに基づいて、前記着目時刻のそれぞれについて、前記着目時刻からの時間差が等しい前後の２つの前記移動平均値のデータを用いて１階微分値を算出して、前記１階微分値の時系列データを算出し、
前記１階微分値の時系列データに基づいて、前記着目時刻のそれぞれについて、前記着目時刻からの時間差が等しい前後の２つの前記１階微分値のデータを用いて前記２階微分値を算出して、前記２階微分値の時系列データを算出する請求項１から３のいずれか一項に記載のインジェクタの制御装置。
【請求項５】
前記微分値算出部は、前記移動平均値の時系列データに基づいて、前記着目時刻のそれぞれについて、前記着目時刻よりも、予め設定された２以上の同じサンプル間隔だけ前及び後の２つの前記移動平均値のデータを用いて１階微分値を算出して、前記１階微分値の時系列データを算出し、
前記１階微分値の時系列データに基づいて、前記着目時刻のそれぞれについて、前記着目時刻よりも、予め設定された２以上の同じサンプル間隔だけ前及び後の２つの前記１階微分値のデータを用いて前記２階微分値を算出して、前記２階微分値の時系列データを算出する請求項１から４のいずれか一項に記載のインジェクタの制御装置。
【請求項６】
前記微分値算出部は、前記２階微分値の時系列データに基づいて、前記２階微分値を更に１回微分した３階微分値の時系列データを算出し、
前記極値算出部は、前記３階微分値が、０を跨いで正の値から負の値に変化したときに、前記２階微分値が増加から減少に変化したと判定し、前記３階微分値が、０を跨いで負の値から正の値に変化したときに、前記２階微分値が減少から増加に変化したと判定する請求項１から５のいずれか一項に記載のインジェクタの制御装置。
【請求項７】
前記ソレノイドへの通電の終了時刻から前記閉弁時刻までの閉弁遅れ期間に基づいて、前記ソレノイドの通電時間を補正する通電時間補正部を備えた請求項１から６のいずれか一項に記載のインジェクタの制御装置。
【請求項８】
前記インジェクタは、前記ニードル弁のフランジの閉弁方向側に配置され、前記ソレノイドの通電により生じた磁力により開弁方向に吸引される可動子と、前記可動子を開弁方向に付勢するゼロ位置スプリングと、前記ニードル弁を閉弁方向に付勢し、前記ゼロ位置スプリングよりも付勢力の強い主スプリングと、を備えた請求項１から７のいずれか一項に記載のインジェクタの制御装置。
【請求項９】
弁座と離間又は当接して燃料通路を開閉するニードル弁とニードル弁を開閉駆動するソレノイドとを備えたインジェクタの前記ソレノイドに通電させる通電制御ステップと、
前記ソレノイドの端子電圧を検出する電圧検出ステップと、
検出した前記端子電圧を時系列データとして記憶する電圧記憶ステップと、
前記端子電圧の時系列データに基づいて、着目時刻のそれぞれについて、前記着目時刻の前記端子電圧、及び前記着目時刻を中心とした前後同じ数且つ前後等しい時間差となる前後複数の時刻の前記端子電圧を用いた移動平均値を算出し、前記移動平均値の時系列データを算出する平均値算出ステップと、
前記移動平均値の時系列データに基づいて、前記移動平均値を２回微分した２階微分値の時系列データを算出する微分値算出ステップと、
前記２階微分値の時系列データに基づいて、前記２階微分値が増加から減少に変化したときの時刻及び前記２階微分値である極大時刻及び極大値を算出すると共に、前記２階微分値の時系列データに基づいて、前記２階微分値が減少から増加に変化したときの前記２階微分値である極小値を算出する極値算出ステップと、
前記通電制御ステップによる前記ソレノイドへの通電の終了後、予め設定された判定期間内において、前記極大時刻、前記極大値、及び前記極小値に基づいて、前記極大値のそれぞれについて、前記極大値と、当該極大値の次に現れる前記極小値との偏差である極値偏差を算出し、前記極値偏差が最大となる前記極大値の前記極大時刻を、前記ニードル弁が実際に前記弁座に当接した閉弁時刻として算出する閉弁時刻算出ステップと、を実行するインジェクタの制御方法。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
以上で説明した極値算出部５６及び閉弁時刻算出部５７の処理を図８に示すフローチャートのように構成できる。２階微分値Ｄ２及び３階微分値Ｄ３の時系列データの算出が終わった後に、図８のフローチャートの処理が開始される。まず、ステップＳ０１で、閉弁時刻算出部５７は、各種記憶値を初期値に設定する。例えば、閉弁時刻算出部５７は、極大値更新フラグＦｍａｘを０にリセットし、最大極値偏差Ｄｉｆｍａｘを０にリセットする。次に、ステップＳ０２で、極値算出部５６は、最初に着目するサンプル番号ｎを、予め設定された初期番号Ｎｉｎに設定する。初期番号Ｎｉｎは、３階微分値Ｄ３が算出されていない前端データを避けるための値である。