(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄圧器から供給される作動流体の圧力作用に基づいてエンジンの燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ、駆動電流の供給を受けて前記作動流体の圧力作用を制御する電子デバイス、前記エンジンの運転状態を検出する検出手段からの検出信号に基づいて目標燃料噴射量を決定すると共に前記目標燃料噴射量に応じた前記電子デバイスへの前記駆動電流の通電期間を決定するコントローラを具備し、前記コントローラは、前記通電期間を前記インジェクタから燃料が噴射されない極小通電期間から徐々に延長させ、前記インジェクタが燃料噴射を開始したときの前記通電期間を最小通電期間として決定し、微小な前記目標燃料噴射量に応じた前記通電期間を前記最小通電期間に基づいて決定するものであるエンジンの燃料噴射制御装置において、
前記コントローラは、前記目標燃料噴射量をパイロット噴射量とメイン燃料噴射量とに分割し、前記パイロット噴射量に対応する前記通電期間を前記最小通電期間に基づいて決定するものであることを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記蓄圧器における前記作動流体の圧力を検出する圧力センサを含み、前記コントローラは、前記圧力センサが検出した前記作動流体の圧力値が予め決められた値以上に低下した時点を前記インジェクタの燃料噴射開始時点と決定するものであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記インジェクタの針弁のリフト量を検出するリフトセンサを含み、前記リフトセンサが予め決められたリフト量を検出した時点を前記インジェクタの燃料噴射開始時点と決定するものであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記電子デバイスは、前記インジェクタに配設され且つ前記作動流体の前記インジェクタへの供給を制御する電磁弁であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記目標燃料噴射量に対応した前記通電期間は、前記最小通電期間と、特定の前記目標燃料噴射量に対応した特定の前記通電期間との間における補間によって求められるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は，蓄圧器から供給される作動流体の圧力作用に基づいて，燃料をエンジンの燃焼室に噴射するエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，本体内を昇降して噴孔を開閉制御する針弁と，その針弁を昇降させるため作動流体を制御する駆動電流が供給される電子デバイスとを具備したインジェクタを備え，コントローラによってエンジンの運転状態に応じてインジェクタから噴射される燃料噴射時期及び燃料噴射量を制御するエンジンの電子制御燃料噴射システムが知られている。
【０００３】
上記電子制御燃料噴射システムとして，例えば，作動流体をコモンレールに貯留された高圧燃料とし，圧力制御室を本体内に形成したインジェクタを備え，電子デバイスである電磁弁によって圧力制御室への高圧燃料の流入と流出とを制御し，その高圧燃料の圧力に基づいて針弁を昇降させ，針弁によって開弁された噴孔から高圧燃料を噴射する型式の燃料圧型燃料噴射システムと，作動流体をエンジンオイルとし，エンジンオイルの流入を制御する電子デバイスとしての電磁弁と流入されたエンジンオイルによって作動する増圧ピストンとを有するインジェクタを備え，増圧室内の燃料を増圧ピストンによって増圧し，その増圧された燃料の圧力で針弁を昇降させ，針弁によって開弁された噴孔から増圧された燃料を噴射する型式の油圧作動型燃料噴射システムとが提案されている。いずれの型式の燃料噴射システムであっても，各インジェクタに備わる電子デバイス（電磁弁）の作動を，コントローラとしての電子制御装置から出力される駆動電流によって制御している。高圧に昇圧された作動流体が，電子デバイスの作動によってインジェクタ内に供給され，作動流体の圧力作用に基づいて針弁がリフトし，インジェクタの先端に形成されている噴孔から予め決められた噴射量の燃料が予め決められた燃料噴射時期に噴射される。
【０００４】
上記電子制御燃料噴射システムでは，作動流体の圧力と電子デバイスへの通電パルス幅により実際の噴射量が決まる。コントローラには，作動流体の圧力毎に目標噴射量と通電パルス幅の相関データが記憶されており，その時の作動流体圧力と目標噴射量から当該相関データを参照して，電子デバイスを作動させている時間としての通電パルス幅を決定している。図１１は，従来のエンジンの燃料噴射制御装置において，ある噴射圧力の下での目標燃料噴射量とパルス幅との相関データを示すグラフである。相関データは，実験により予め求められた特定点におけるデータ（図１１：×印）がマップとして記憶されており，特定点〜特定点間は線形補間等（図１１：直線）の処理を行うことにより通電パルス幅が求められる。電子制御燃料噴射システムにおいて，微少量の燃料噴射を実行する場合，電子デバイスを駆動する通電パルス幅は，図１１の特定点データ中の最小値と原点との間で補間して求められることになる。
【０００５】
また，燃料噴射の態様として，１回の燃焼に必要な燃料量をメイン噴射と，そのメイン噴射に先立って微少量の燃料を噴射するパイロット噴射とに分割し，パイロット噴射によって初期の熱発生率を抑制し，騒音やＮＯX を低減させる噴射方法も知られている。このような電磁弁を介して制御する電子制御燃料噴射システムの例が特開平５−３０２５３７号に示されている。この公報に開示された燃料噴射システムは，パイロット噴射実行モードを備えたコモンレール式燃料噴射システムであり，パイロット噴射モードがＯＮで且つスタータもＯＮである場合には，コモンレール圧力とその上昇率とが所定値未満か否かを判定し，所定値未満の場合には，パイロット噴射モードをＯＦＦに切り換えてパイロット噴射を中止している。コモンレール圧力が充分に上昇していないような始動クランキング状態にあるときには，パイロット噴射の指示が自動的に実行されず，燃料リーク回数を増加させないようにすることを図ったものである。
【０００６】
実際に噴射が実行される最小コマンドパルス幅（図１１の破線で示すＰｗｍｉｎ）は，個体バラツキや経時変化に起因してインジェクタ毎に異なっている。計算上，目標噴射に対応する通電パルス幅にて電子デバイス（電磁弁）に通電しているにもかかわらず，実際には燃料噴射が行われない（燃料噴射量が０）ことがある。最小コマンドパルス幅Ｐｗｍｉｎ以下のコマンドパルス幅ではインジェクタは燃料を噴射せず，燃料を噴射するにはＰｗｍｉｎ以上のパルス幅を有するコマンドパルスを与える必要がある。各インジェクタからの燃料噴射が開始される駆動電流の最小コマンドパルス幅Ｐｗｍｉｎは，通常不明であり，たとえ，最小コマンドパルス幅Ｐｗｍｉｎが，当初，既知であっても，経時変化で変化してしまうこともある。このような事態は，前述のパイロット噴射を行う場合に顕著に表れ易く，その場合，パイロット噴射の効果を得ることができず，騒音やＮＯX の増大につながるという問題がある。また，シリンダ当たりの排気量が小さいエンジンでも，目標噴射量が微少量となるアイドル運転時において噴射量バラツキを引き起こす原因となり，アイドル安定性を損なう（回転変動が大きくなる）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，上記電子制御燃料噴射システムにおいて，インジェクタから実際に燃料が噴射されるとコモンレールの圧力が低下する。このことに着目すると，コモンレールの圧力の変化は，インジェクタからの燃料噴射と関係があることがわかる。コモンレールの圧力は，燃料噴射制御において，特に，算出された必要な燃料噴射量が噴射される燃料噴射期間を決定するのに必要な情報であり，コモンレールの圧力を検出するためのセンサは，燃料噴射システムにおいて圧力センサとして既にコモンレールに配設されている。そこで，圧力センサが検出したコモンレール圧力のデータを利用することで，各インジェクタが燃料噴射を始める最小のパルス幅を自動的に学習させることができないかという課題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は，上記課題を解決することであり，実噴射量が０となる極小パルス幅を徐々に増加させつつ，燃料噴射の実行が検出されたときのパルス幅を，当該インジェクタにおいて燃料噴射を実行可能な最小コマンドパルス幅として記憶させ，先の特定点データ中の最小値と当該最小パルス幅の間で微少目標噴射量を実現できる通電パルス幅を決定することができる燃料噴射制御装置を提供するものである。
【０００９】
前記目的を達成するため、この発明によるエンジンの燃料噴射装置は、蓄圧器から供給される作動流体の圧力作用に基づいてエンジンの燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ、駆動電流の供給を受けて前記作動流体の圧力作用を制御する電子デバイス、前記エンジンの運転状態を検出する検出手段からの検出信号に基づいて目標燃料噴射量を決定すると共に前記目標燃料噴射量に応じた前記電子デバイスへの前記駆動電流の通電期間を決定するコントローラを具備し、前記コントローラは、前記通電期間を前記インジェクタから燃料が噴射されない極小通電期間から徐々に延長させ、前記インジェクタが燃料噴射を開始したときの前記通電期間を最小通電期間として決定し、微小な前記目標燃料噴射量に応じた前記通電期間を前記最小通電期間に基づいて決定するものであるエンジンの燃料噴射制御装置において、前記コントローラは、前記目標燃料噴射量をパイロット噴射量とメイン燃料噴射量とに分割し、前記パイロット噴射量に対応する前記通電期間を前記最小通電期間に基づいて決定するものであることを特徴とする。
【００１０】
このエンジンの燃料噴射制御装置において、前記検出手段は、前記蓄圧器における前記作動流体の圧力を検出する圧力センサを含み、前記コントローラは、前記圧力センサが検出した前記作動流体の圧力値が予め決められた値以上に低下した時点を前記インジェクタの燃料噴射開始時点と決定している。或いは、前記検出手段は、前記インジェクタの針弁のリフト量を検出するリフトセンサを含み、前記リフトセンサが予め決められたリフト量を検出した時点を前記インジェクタの燃料噴射開始時点と決定している。
【００１２】
このエンジンの燃料噴射制御装置において，前記電子デバイスは，前記インジェクタに配設され且つ前記作動流体の前記インジェクタへの供給を制御する電磁弁である。
【００１３】
このエンジンの燃料噴射制御装置において，前記目標燃料噴射量に対応した前記通電期間は，前記最小通電期間と，特定の前記目標燃料噴射量に対応した特定の前記通電期間との間における補間によって求められるものである。
【００１４】
最小通電期間の検出及び更新は，例えばエンジンの始動直後に毎回行うことができる。あるいは，エンジンの総運転時間が一定時間に達する毎（例えば，１００時間毎）に学習させても良い。また，作動流体の圧力違いにより最小通電期間が異なる場合もあるが，この場合は，エンジン運転中に各々の作動流体圧力に達したときに最小通電期間を学習させれば良い。実際に燃料が噴射されているか否かを検出する手段としてのリフトセンサは，ホールセンサ等の高価な位置センサを用いる必要がある。コスト及び耐久性の面でリフトセンサを採用できない場合は，上記噴射システムが元々備えている畜圧器内の作動流体圧センサを利用して，燃料噴射に伴う圧力降下が検出されたときを噴射実行時と判定することができる。
【００１５】
この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置は，以上のように構成されており，次のように作動する。即ち，例えばパイロット噴射を行う場合，パイロット噴射の指令値，即ち，パイロット噴射を行うべく電子デバイスに出力される駆動電流の通電期間を０，或いは絶対に噴射が行われないと確信できる小さな値から徐々に大きくしていき，インジェクタが燃料を噴射し始める通電期間を見い出す。パイロット噴射が実際に行われたことは，通電開始から所定期間内にコモンレール圧力の低下があったか否かによって判定することができる。
【００１６】
この発明による燃料噴射制御装置に基づく目標噴射量と駆動電流の通電期間（コマンドパルス幅）の関係は，例えば，図１０のようなマップで与えられる。図１０は，この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置において，目標燃料噴射量とパルス幅との改善された関係を示すグラフである。目標噴射量が０である部分の値は，従来の相関データ（図１１）によれば，エンジン始動時には０の初期値を持つが，この発明によれば，学習により最小コマンドパルス幅Ｐｗｍｉｎが与えられる。この最小コマンドパルス幅Ｐｗｍｉｎは，エンジンの始動時毎に毎回学習され且つ記憶される。また，コモンレール圧力違いにより最小コマンドパルス幅が変化する場合もある。この場合，図１０の各コモンレール圧力に対応した，最小コマンドパルス幅が必要となる。これは，エンジン運転中に，それぞれのコモンレール圧力を超えたときにそのコモンレール圧力での最小コマンドパルスを学習することにより，最終コマンドパルス幅を求める。本発明により，微少噴射量を実現する通電パルス幅を，個々のインジェクタ毎に求めることが可能となるため，パイロット噴射や小排気量エンジンにおける無噴射現象を回避して，良好なパイロット噴射あるいはアイドル安定性を得ることができる。なお，上記学習は安定したコモンレール圧力下で行うことが望ましく，そのためには，エンジンの始動直後，アイドル回転数で運転されるまではパイロット噴射を行わずに，メイン噴射のみを行うようにすると良い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下，添付図面を参照して，この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置の一実施例を説明する。図１はこの発明によるエンジンの燃料噴射システムにおけるＣＰＵ処理のうちメイン処理を示すフローチャート，図２はＣＰＵ処理におけるＲＥＦ信号割込み処理を示すフローチャート，図３はＣＰＵ処理におけるＢＴＤＣ信号割込み処理を示すフローチャート，図４はＤＳＰ処理におけるメイン処理を示すフローチャート，図５はＤＳＰ処理におけるコマンドパルスによる割込み処理を示すスローチャート，図６はＤＳＰ処理における１００ｋＨｚ割込み処理を示すフローチャート，図７はＤＳＰ処理におけるパイロット噴射の有無の判定処理を示すフローチャート，図８はＣＰＵ処理における第ｎ番目のインジェクタの燃料噴射処理を示すフローチャート，そして図９はこの発明によるエンジンの燃料噴射制御装置において，入出力信号の変化とソフトウェアの作動とを示すタイミングチャートである。
【００１８】
図１２には，この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置が適用される作動流体を高圧燃料とした燃料圧作動型の電子制御燃料噴射システムの一例の概略が示されている。燃料タンク１からフィルタ２を経てフィードポンプ３によって吸い上げられて所定の吸入圧力に加圧された燃料は，燃料管４を通じて高圧燃料ポンプ５に送られる。高圧燃料ポンプ５は，例えばエンジンによって駆動される，所謂，プランジャ式のサプライ用の燃料供給ポンプであり，燃料を運転状態等に基づいて定められる高圧に昇圧し，昇圧された燃料を燃料管７を通じてコモンレール８に供給する。コモンレール８に所定圧力に昇圧した状態で貯留された燃料は，コモンレール８から燃料供給管９を通じて，複数のインジェクタ１０に供給される。図示の例では，４気筒エンジンであり，４つの気筒（図示せず）には，内部に形成される燃焼室にそれぞれ燃料を噴射するインジェクタ１０が配設されている。多気筒エンジンの燃焼順序ｉは，気筒番号ｎを列の並びに従って＃１〜＃４とすると，＃１→＃３→＃４→＃２の順である。
【００１９】
高圧燃料ポンプ５からリリーフされた燃料は，戻し管１１ａを通じて燃料タンク１に戻される。また，燃料供給管９からインジェクタ１０に供給された燃料のうち，燃焼室への噴射に費やされなかった燃料は，戻し管１１ｂを通じて燃料タンク１に戻される。コントローラ１３には，各種のセンサ，即ち，エンジン回転数を検出するためのクランク角度センサ，アクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ，冷却水温度を検出するための水温センサ，吸気管内圧力を検出するための吸気管内圧力センサ等のエンジンの運転状態を検出するための各種センサからの信号が入力されている。また，コントローラ１３には，コモンレール８に設けられている圧力センサ１２が検出したコモンレール８内の燃料圧の検出信号が送られる。コントローラ１３は，これらの信号に基づいて，エンジン出力が運転状態に即した最適出力になるように，インジェクタ１０による燃料の噴射特性，即ち，燃料の噴射時期及び噴射量を制御して，燃料が最適な噴射時期に最適な燃料噴射量でもって対応する燃焼室に噴射されるようにインジェクタ１０に備わる電磁弁を制御する。インジェクタ１０から噴射される燃料の噴射圧はコモンレール８に貯留されている燃料の圧力に略等しい。燃料噴射量は，噴射期間と噴射圧力で定まるので，流量制御弁６を制御してコモンレール８への高圧燃料の供給量を制御することにより，燃料噴射圧が制御される。インジェクタ１０からの燃料の噴射でコモンレール８内の燃料が消費された場合や，燃料噴射量を変更する場合に，コントローラ１３は，コモンレール８内の燃料圧が所定の燃料圧となるように，流量制御弁６を制御して高圧燃料ポンプ５からコモンレール８への燃料の吐出量を制御する。コモンレール燃料噴射システムそれ自体は，従来公知のものであり，これ以上の詳細な説明を省略する。
【００２０】
このエンジンのコントローラ１３を中心とする各種のセンサとインジェクタ１０との関係が図１３に示されている。図１３はエンジンの運転状態を検出する各種センサからの検出信号を受けて，各インジェクタ１０のパイロット噴射量制御を含む燃料噴射制御を行うコントローラ１３のブロック図である。センサには，気筒＃１〜＃４のうち基準となる気筒，例えば＃１の上死点前の所定角度（例えば，１２０°）を判別する気筒判別（ＲＥＦ）センサと，各気筒＃１〜＃４の爆発行程の上死点前の所定角度（例えば，６０°）を検出するＢＴＤＣ（ｂｅｆｏｒｅ  ｔｏｐ  ｄｅａｄ  ｃｅｎｔｅｒ）センサと，クランク角度を１°毎に検出するクランク角度センサが含まれる。エンジンが４サイクルエンジンであるとすると，クランク軸が２回転する間に，４つのＢＴＤＣ信号と１つのＲＥＦ信号とが発生される。気筒判別ＲＥＦセンサが検出した気筒判別信号及びクランク角度センサが検出したクランク角度信号は，中央処理装置（ＣＰＵ）１４へ入力される。
【００２１】
コントローラ１３のＣＰＵ１４には，更に，エンジンの運転状態を表すものとして，アクセル開度センサ，エンジンの冷却を行う冷却水の温度を検出する水温センサ，コモンレール等の圧力を検出するコモンレール圧力センサ１２等からの検出信号等が入力される。コモンレール圧力センサ１２からの検出信号は，ＣＰＵ１４と平行にＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１５にも入力される。ＤＳＰは，高速加算演算が可能なプロセッサであり，データの大量及び高速処理を行う必要がある噴射実行検出処理を行う。
【００２２】
ＣＰＵ１４とＤＳＰ１５との間のデータの遣り取りは，ＣＰＵ１４とＤＳＰ１５とのどちら側からも読み書きが可能な共通ＲＡＭであるデュアルポートメモリ１６を介して行われる。ＣＰＵ１４とデュアルポートメモリ１６との間はＣＰＵバス１７を通じて接続されており，ＤＳＰ１５とデュアルポートメモリ１６との間はＤＳＰバス１８を通じて接続されている。コモンレール圧力を検出するセンサ１２が検出した筒内圧力のアナログ信号は，ＡＤ変換器１９に入力されてデジタル信号に変換され，ＤＳＰバス１８を通じてＤＳＰ１５に送られる。
【００２３】
ＣＰＵ１４は，各センサから直接に入力されるエンジンの運転状態を表す情報と，コモンレール圧力センサ１２からのコモンレール圧力に関してＤＳＰ１５で処理された結果等とに基づいて演算を行い，各気筒＃１〜＃４にそれぞれ対応して設けられているインジェクタ１０の燃料噴射時期や燃料噴射量等の燃料噴射に関する制御を行う。ＤＳＰ１５は，コモンレール圧力に関するデジタル信号の加減算の処理を高速で行う。また，ＣＰＵ１４は，コモンレールの圧力を制御するため流量制御弁６を制御することで可変式の燃料ポンプ５の吐出量を制御し，その他，排気ガス循環量を制御するためＥＧＲバルブ等を制御する。
【００２４】
本発明の実施例を，図１２のコモンレール噴射システムにおけるパイロット噴射制御に適用して説明する。コントローラ１３の構成は，ブロック図として図１３に示したものが用いられる。図１は，コントローラにおけるＣＰＵ１４が行うメイン処理を示すフローチャートである。このメイン処理は，以下の各ステップから成る。
（１）ＣＰＵ１４の初期化が行われる（ステップ１，Ｓ１と略す。以下同じ）。（２）センサ信号の処理を行う（Ｓ２）。即ち，信号のＡ／Ｄ変換や物理量への換算等を行う。
（３）Ｓ２で行われた信号処理で得られた情報から，アクセル開度及びエンジン回転数に基づいて，各インジェクタ１０が噴射すべき燃料噴射量が算出される（Ｓ３）。燃料噴射量は，アクセル開度，エンジン回転数をパラメータとして予めマップデータとして求められ，且つメモリに記憶されている。
（４）また，Ｓ２で行われた信号処理で得られたエンジン回転数と燃料噴射量とに基づいて，各インジェクタ３が燃料を噴射すべき燃料噴射時期が算出される（Ｓ４）。燃料噴射時期は，燃料噴射量とエンジン回転数とをパラメータとして予めマップデータとして求められている。。
（５）エンジン回転数とＳ３で求められた燃料噴射量とに基づいて，燃料噴射圧力（目標コモンレール圧力）が算出される（Ｓ５）。燃料噴射圧力も，エンジン回転数と燃料噴射量とをパラメータとして予めマップデータとして求められている。燃料噴射圧力の制御は，具体的には，コモンレール圧力センサ１２が検出するコモンレール圧力（燃料圧力）が目標噴射圧力となるように，燃料ポンプに関連して設けられる流量制御弁を制御することにより行われる。
Ｓ１でＣＰＵ１４が初期化された後は，エンジンの運転中，燃料噴射を実行すべき各インジェクタ１０に対して上記の各ステップＳ２〜Ｓ５がそれぞれ順に繰り返して実行される。
【００２５】
気筒判別のための信号，即ち，ＲＥＦ信号が出力されると，図２に示すようなＲＥＦ割込み処理が行われる。図２は，図１に示すメイン処理においてＲＥＦ信号がＣＰＵ１４に入力されたときの割込み処理を示すフローチャートである。この割込み処理では，ＢＴＤＣ信号のカウント値ＣＮｂを０にするリセット処理が行われる。即ち，エンジン１は４気筒エンジンであるので，このカウント値ＣＮｂは０から３までの４つの整数を取り得る。カウント値ＣＮｂが０のときから各気筒での燃料の噴射と着火とが一巡して，カウント値ＣＮｂが４になる前に，ＲＥＦ信号が出力されて割込処理が行われて，カウント値ＣＮｂが０にセットされる（Ｓ６）。
【００２６】
図３は，ＣＰＵ処理におけるＢＴＤＣ信号割込み処理を示すフローチャートである。クランク角度が，例えば，各気筒について圧縮上死点前６０°に到達したことをセンサが検出すると，そのタイミングでＢＴＤＣ信号がＣＰＵ１４に入力されると，ＣＰＵではＢＴＤＣ信号割込み処理が起動される。ＢＴＤＣ信号割込み処理は，次の各ステップから成る。
（１）エンジン１の回転速度が計算される（Ｓ１１）。即ち，前回のＢＴＤＣ信号が出力されてから今回のＢＴＤＣ信号が出力されるまでに要した時間に基づいて，単位時間当たりのエンジン１の回転速度が算出される。
（２）ＢＴＤＣ信号のカウント値ＣＮｂが０であるか否かを判定する（Ｓ１２）。カウント値ＣＮｂが０であれば，燃焼順序ｉ＝１の気筒（＃１）に設けられたインジェクタ１０の燃料噴射処理（Ｓ２〜Ｓ５とその後の燃料噴射の実行）を行う（Ｓ１３）。
（３）Ｓ１２での判定においてカウント値ＣＮｂが０でなければ，直ちにＳ１４に移行し，カウント値ＣＮｂが１であるか否かを判定する（Ｓ１４）。
（４）カウント値ＣＮｂが１であれば，ｉ＝２の気筒（＃３）に設けられたインジェクタ１０の燃料噴射処理（Ｓ２〜Ｓ５とその後の燃料噴射の実行）を行う（Ｓ１５）。
（５）Ｓ１４での判定においてカウント値ＣＮｂが１でなければ，直ちにＳ１６に移行し，以下上記と同様な判定処理と判定処理においてＹＥＳである場合のインジェクタの燃料噴射処理とが行われる（Ｓ１６）。
（６）Ｓ１３，Ｓ１５，或いは，Ｓ１６で，＃１〜＃４の何れかのインジェクタ３の燃料噴射処理を行うと，対応していたカウント値ＣＮｂの判定以外の判定では必ずＮＯとなるので，カウント値ＣＮｂに１を増加したものを新たなカウント値ＣＮｂにして（Ｓ１７），この割込み処理を終了する。次回のこの割込み処理においても，次のカウント値ＣＮｂに対する判定は，Ｓ１２，Ｓ１４又はＳ１６での同様の判定のいずれかでＹＥＳとなる。順次増加するカウント値ＣＮｂが３になると，カウント値ＣＮｂが４になる前にＲＥＦ信号の割込み処理（Ｓ６）にて，カウント値ＣＮｂは０にリセットされる。このように，ＢＴＤＣ信号割込み処理では，カウント値ＣＮｂに応じて，次に噴射を行う気筒を判別し，各気筒に配設されたインジェクタの燃料噴射処理を行う。
【００２７】
図４は，ＤＳＰ処理のメイン処理を示すフローチャートである。ＤＳＰは，ＣＰＵと並列処理されるプロセッサである。ＤＳＰ処理のメイン処理は，次の各ステップから成る。
（１）まず，ＤＳＰの初期化を行う（Ｓ２１）。
（２）次に，圧力データのサンプリングが終了したか否かを判する（Ｓ２２）。圧力データのサンプリングが終了しているのであれば，「パイロット噴射有無判定」ルーチンにより，パイロット噴射されているか否かを判定する（Ｓ２３）。圧力データのサンプリングが終了しているいなければ，圧力データのサンプリングを継続する。Ｓ２２，Ｓ２３の詳細な内容については，後述する。
【００２８】
図５は，ＤＳＰ処理におけるコマンドパルスによる割込み処理を示すフローチャートである。コマンドパルスのエッジを検出することにより割り込み処理が発生する。ｎ番目の気筒に設けられているインジェクタのＣＰＵによる処理内にて割り込みが許容される。
（１）コマンドパルスエッジによる割込みが禁止される（Ｓ３１）。即ち，パイロット噴射のコマンドパルスに対する割込みがあった場合には，メイン噴射のためのコマンドパルスに対する割込みをかけないようにする。
（２）１００ｋＨｚのタイマ割込みが許可される（Ｓ３２）。
【００２９】
図６は，ＤＳＰ処理における１００ｋＨｚ割込み処理を示すフローチャートである。
（１）１００ｋＨｚのタイマ割込みがあった場合，そのときのコモンレール圧力Ｐｆを読み込む（Ｓ４１）。
（２）コモンレール圧力をＲＡＭ上のデータバッファに保存する。カウンタｔをインクリメントし（Ｓ４２）て，順次，コモンレール圧力のサンプリングを行う。データは，気筒（ｎ）別に設けられたメモリに保存される。
（３）カウンタｔが，予め設定されたサンプリング期間Ｔｓａｖｅに達したか否かを判定する（Ｓ４３）。カウンタｔが，サンプリング期間Ｔｓａｖｅに達していなければ，割込み禁止処理をせずにこのルーチンを終了する。
（４）サンプリング期間分のデータの取込みを終了すると，１００ｋＨｚタイマ割込みを終了し，１００ｋＨｚ割込み処理を禁止する（Ｓ４４）。
（５）カウンタｔを０にリセットする（Ｓ４５）。
【００３０】
図７は，ＤＳＰ処理におけるパイロット噴射の有無の判定を示すフローチャートである。このフローチャートは，データのサンプリング終了後に起動され，以下の各ステップから成る。
（１）パイロット噴射を行うためのコマンドパルスのパルス幅，即ち，パイロット噴射パルス幅Ｐｗｐが０を超える値であるか，即ち，燃料を噴射せよという命令が出ているかどうかが判定される（Ｓ５１）。
（２）コマンドパルスをトリガとして保存された圧力データの，先頭からある一定期間Ｔ0 のデータを平均しＰ0 とする（Ｓ５２）。コマンドパルスを与えてからインジェクタが実際に燃料噴射してコモンレールの圧力低下が生じるまでの期間は，インジェクタの個体差，経時変化等によりばらつくが，一定の時間Ｔ0 以下にはならないことが判明している。この一定時間Ｔ0 は，予め実験によって求められる。即ち，コマンドパルスが出力されてから，一定時間Ｔ0 の間は，そのコマンドパルスによる燃料噴射に基づく圧力低下が生じない期間である。
（３）圧力低下した部分の面積Ａｒを算出する（Ｓ５３）。面積の算出期間Ｔｓａｖｅは，コモンレール圧力のデータ取込み期間であって，上記一定期間Ｔ0 と，パイロット噴射とメイン噴射との間のインターバル期間Ｔｉｎｔとの和よりも短くなる（Ｔｓａｖｅ＜Ｔ0 ＋Ｔｉｎｔ）ように予め設定しておけば良く，固定値としても，インターバル期間Ｔｉｎｔの関数値としても良い。
（４）面積Ａｒがある閾値Ｋｔを超えているか否かを判定する（Ｓ５４）。面積Ａｒが閾値Ｋｔを超えていると判定された場合には，燃料噴射による圧力低下が生じたと判断する。なお，面積Ａｒではなく，サンプリングされた圧力自体と所定の閾値とを比較して圧力低下の有無を判定することもできるが，面積で判断することにより，圧力自体を判定する場合と比較して微小圧力変動やノイズなどから受ける影響を少なくすることができる。
（５）面積Ａｒが閾値Ｋｔを超えているときは，パイロット噴射による燃料噴射が行われたと判断され，パイロットフラグＦｐｉｌｏｔに１をセットする（Ｓ５５）。
（６）面積Ａｒが閾値Ｋｔを超えていないときは，パイロット噴射による燃料噴射が行われていないと判断され，パイロットフラグＦｐｉｌｏｔを０にリセットする（Ｓ５６）。
ここで判定されたパイロット噴射の有無は，その気筒での次回の噴射前のＢＴＤＣ割込み処理にて使用される。
【００３１】
図８は，ＣＰＵ処理における第ｎ番目のインジェクタによるパイロット噴射を含む燃料噴射処理を示すフローチャートである。この処理は，ｎ番気筒における燃料噴射前のＢＴＤＣ信号による割り込み処理であり，以下の各ステップから構成される。この処理では，インジェクタが噴射を開始するときのコマンドパルス幅がＣＰＵによって学習される。それ以外の領域は，実験によって得られたＰｗ−Ｑ（コマンドパルス幅−燃料噴射量）マップによって与えられている。
（１）ＤＳＰのコマンドパルスによる割り込みを許可される（Ｓ６１）。
（２）ＣＰＵメイン処理（図１）で算出された目標メイン噴射量Ｑｍ，目標パイロット噴射量Ｑｐ，目標メイン噴射時期Ｔｍ，目標パイロット噴射時期Ｔｐ及び圧力センサ１２の検出値である実コモンレール圧力Ｐｆを読み込む（Ｓ６２）。
（３）Ｓ６２で読み込んだ目標パイロット噴射量Ｑｐが０を超えているか否かを判定する（Ｓ６３），即ち，目標パイロット噴射量Ｑｐが正の値を有していれば，パイロット噴射を実行すべきことになる。
（４）パイロット噴射を実行すべき時は，本発明による最小パルス幅の学習を実行すべきか否かを判定する。ここでは，エンジン停止時（イグニッションキーＯＦＦ時）に０にセットされるモードフラグＦｍｏｄｅに基づいて，モードフラグＦｍｏｄｅが０であるか否かが判定される（Ｓ６４）。
（５）Ｓ６４の判定で，モードフラグＦｍｏｄｅ＝０のときには，以下に述べるＣＰＵの学習が実行される。即ち，ＤＳＰ処理のうちのパイロット噴射の有無の判定（図７）で処理されるパイロットフラグＦｐｉｌｏｔが１にセットされているか否かを判定する（Ｓ６５）。即ち，前サイクル時にパイロット噴射が実行されたか否かを確認する。
（６）Ｓ６５の判定で，前回パイロット噴射が実行されていないと判定されると，実際の燃料噴射量が０となるパルス幅（例えば，０）を初期値としたパイロット噴射パルス幅に，極小に設定された単位量を加算して，パイロット噴射パルス幅Ｐｗｐを更新し（Ｓ６６），Ｓ７０へ進む。本ルーチンの開始初期には，モードフラグＦｍｏｄｅはエンジン停止時に０にセットされており，且つＳ６４での判定でパイロット噴射噴射はなされていないと判定されるから，Ｓ６６へ進むことになり，パイロット噴射パルス幅Ｐｗｐが，加算更新される。
（７）Ｓ６５の判定で，前回パイロット噴射が実行されていると判定されると，第ｎ番目のインジェクタの電磁弁への駆動電流の最小コマンドパルス幅Ｐｗｍｉｎ（ｎ）が，その判定時におけるパイロット噴射のためのコマンドパルス幅Ｐｗｐとして求められる（Ｓ６７）。
（８）Ｓ６７に続いて，モードフラグＦｍｏｄｅを１にセットする（Ｓ６８）。
（９）本ルーチンを繰り返し実行すると，パイロット噴射が実行されてＳ６８でモードフラグＦｍｏｄｅが１にセットされるときが到来する。その次の本ルーチンの実行では，Ｓ６４の判定で，モードフラグＦｍｏｄｅが０でないと判定されるため，Ｓ６２で読み込まれた，目標パイロット噴射量Ｑｐと実コモンレール圧力Ｐｆから，マップ参照にてパイロット噴射パルス幅Ｐｗｐが決定される（Ｓ６９）。即ち，マップデータの最小値と，Ｓ６７で保存された最小パルス幅から，線形補間によりパルス幅を決定することになる。
（１０）パイロット噴射時期Ｔｐ，パイロット噴射パルス幅Ｐｗｐが駆動パルス出力カウンタにセットされる（Ｓ７０）。
（１１）Ｓ６３の判定で，パイロット噴射量Ｑｐが正の値でない（即ち，目標パイロット噴射量自体が０でありパイロット噴射を実行すべきではないと判定された）場合，及びＳ７０でパイロット噴射のためのコマンドパルスの設定がなされた場合には，Ｓ６２で読み込まれた目標メイン噴射量Ｑｍと実コモンレール圧力Ｐｆからメイン噴射パルス幅Ｐｗｍがマップ参照にて決定される（Ｓ７１）。
（１２）Ｓ７１で決定されたメイン噴射パルス幅ＰｗｍとＳ６２で読み込まれたメイン噴射時期Ｔｍを出力カウンタにセット（Ｓ７２）して，本ルーチンを終了する。
【００３２】
以上のルーチンに対応して，図９に示すタイミングチャートで，各種の入出力信号の変化と，ソフトウェアの働きを説明を説明する。（ａ）で示すように，クランク角度の進行に応じてセンサがＢＴＤＣ信号を出力すると，第ｎ番目の気筒のインジェクタ１０による燃料噴射処理が開始される（ｂ）。続いてパイロット噴射のコマンドパルスのエッジを検出することによりＤＳＰ１００ｋＨｚ割り込み処理が発生し（ｃ）（ｄ），パイロット噴射のコマンドパルスに対する割込みがあった場合には，メイン噴射のためのコマンドパルスに対する割込みをかけないようにする。ＤＳＰ１００ｋＨｚ割り込み処理が発生する（ｄ）と，コモンレール圧力のデータのサンプリングが開始され，サンプリング期間Ｔｓａｖｅの間コモンレール圧力のデータ採りが行われる（ｇ）。圧力データのサンプリングが終了すると，そのデータの処理をしてパイロット噴射があったか否かが判定される（ｅ）。
なお，パイロット噴射を行わない場合（ｆ）には，（ｄ）（ｅ）及び（ｇ）の処理も実行されない。
【００３３】
以上の処理により，当初，Ｓ６３の判定がＹＥＳであってパイロット噴射を実行すべきであり，Ｓ６４の判定がＹＥＳであってエンジンの停止時のモードであった場合，Ｓ６５でまだパイロット噴射が実行されていないと判定されるときには，Ｓ６６が繰り返し実行されるうちに，初期値を０としたパイロット噴射パルス幅Ｐｗｐが徐々に増加し，やがて実際のパイロット噴射が実行される。これがＤＳＰ処理により検出されて，パイロットフラグＦｐｉｌｏｔがパイロット噴射有り（１にセット）に変化する。この結果，本ルーチンにおいてはＳ６５からＳ６７へ進むことになる。Ｓ６７では，そのときまでにＳ６６で更新されているパイロット噴射パルス幅Ｐｗｐを最小コマンドパルス幅Ｐｗｍｉｎとしてメモリに保存し，Ｓ６８でモードを１に設定した後，Ｓ７０へ進む。Ｓ６８の処理により，次の本ルーチン実行時にはＳ６４からＳ６９へ進むことになる。
【００３４】
Ｓ６９においては，図１０に示すように，マップデータの最小値（Ｑｐ１，Ｐｗ１）と，Ｓ６７で保存された最小コマンドパルス幅Ｐｗｍｉｎから，線形補間により，Ｓ６２で読み込まれた目標パイロット噴射量Ｑｐと実コモンレール圧力に基づいて，目標パイロット噴射量Ｑｐに対応したパイロット噴射パルス幅Ｐｗｐが決定される。このように，ＤＳＰ及びＣＰＵによる以上の処理により，パイロット噴射のような微少噴射量に対応した通電パルス幅を，個々のインジェクタ毎に決定することが可能になる。
【００３５】
以上，この発明をコモンレール式の燃料噴射制御システムに適用した場合について説明したが，作動流体として，高圧燃料ではなくエンジンオイルを用いた燃料噴射制御システムや通常の噴射制御に適用してもよいことは明らかである。エンジンオイルを作動流体とする燃料噴射制御システムに本発明を適用する場合には，コモンレール圧力の代わりに，オイルポンプによって高圧に昇圧されたエンジンオイルを蓄える高圧オイルマニホルドの圧力を利用することになる。
【００３６】
図１４にエンジンオイルを作動流体とする油圧作動型の燃料噴射制御システムの一例が示されている。図１４に示した油圧作動型の燃料噴射制御システムでは，燃料タンク２１の燃料は，燃料ポンプ２２の駆動によってフィルタ２３を通じて燃料供給のための共通の通路であるコモンレール２４に供給される。コモンレール２４は，各気筒のインジェクタ４０の燃料供給口と燃料排出口とに接続されている。即ち，インジェクタ４０は，その燃料供給口と燃料排出口とに所定圧の燃料が常に供給されているコモンレール２４に配置されている。各インジェクタ４０で消費されなかった燃料は，燃料回収通路２５を通じて燃料タンク２１に回収される。
【００３７】
インジェクタ４０には，燃料の噴射圧力を増圧するために，高圧オイルマニホルド３６からの作動流体即ち作動オイルが電磁弁３９を通じて導入される。高圧オイルマニホルド３６には，オイル溜まり２６からのオイルがオイルポンプ２７の作動によってオイル供給路３０を通じて供給され，オイル供給路３０の途中にはオイルクーラ２８やオイルフィルタ２９が設けられている。また，オイル供給路３０は，オイルギャラリ３１に通じる潤滑系通路と高圧オイルポンプ３２を含む作動オイル系通路３５に分岐している。高圧オイルポンプ３２から高圧オイルマニホルド３６へのオイルの供給は，流量制御弁３３による作動オイルのリーク量を制御することによりコントロールされている。コントローラ４１は，エンジンの作動状況として，アクセル開度センサで検出されたアクセル開度，クランク角センサで検出されたクランク角，高圧オイルマニホルド３６に設置した圧力センサ３８で検出された高圧オイルマニホルド３６の作動オイル圧力が入力され，流量制御弁３３の制御とインジェクタ４０の電磁弁３９の制御を行う。なお，クランク角センサが検出したクランク角度は，基準気筒又は各気筒においてピストンの圧縮上死点或いは圧縮上死点前の所定位置に到達したことを検出する各センサの検出信号と共に，駆動電流の通電開始時期及び通電期間の制御に用いられる。流量制御弁３３は，コントローラ４１からの制御信号によりその開度が制御され，高圧オイルポンプ３２からの余剰の高圧オイルがリーク量として戻り通路３４を通じてオイル溜まり２６に回収される。その他，コントローラ４１には，オイル温度（又は水温）センサや吸気管内圧センサの検出信号も入力される。
【００３８】
電磁弁３９の作動をコントローラ４１からの駆動電流の通電時期及び通電期間によって制御することにより，高圧作動オイルのインジェクタ４０内の圧力室への供給時期及び供給期間が制御され，インジェクタ４０からの燃料噴射時期と燃料噴射量とが制御される。インジェクタ４０においては，コモンレール２４から供給された低圧燃料は増圧室に流入し，高圧オイルマニホルド（オイルレール）３６からの高圧オイルは電磁弁３９の作動によって各インジェクタ４０の加圧室に流入される。加圧室に流入した高圧オイルの圧力作用によって，増圧ピストンが増圧室内の燃料を増圧する。増圧した燃料は，針弁をリフトさせ，ノズルの先端に形成されて針弁のリフトで開口した噴孔から燃焼室内に噴射する。かかるインジェクタ４０の内部構造及びこのインジェクタを備えた燃料噴射システム自体については，例えば特表平６−５１１５２７号公報等に開示されているものを用いることができる。
【００３９】
インジェクタが燃料噴射を開始する時点を検出する手段として，コモンレール又は高圧オイルマニホルドに配置された圧力センサに例を取って説明したが，かかる検出手段は，圧力センサに代えて，インジェクタの針弁のリフト量を検出するリフトセンサとしてもよい。リフトセンサが極僅かな予め決められたリフト量を検出した時点をインジェクタの燃料噴射開始時点と決定することができる。
【００４０】
【発明の効果】
この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置は，上記のように構成されているので，燃料噴射の指令値である駆動電流のコマンドパルス幅を０，或いは絶対に噴射が行われないと確信できる小さな値から徐々に大きくしていき，インジェクタが燃料を噴射し始める最小通電期間としての最小コマンドパルスを見い出す。このような学習により，個々のインジェクタの特性が異なっても，或いは同じインジェクタであっても経時変化によって特性が変わるときであっても，燃料噴射が開始される正確な最小コマンドパルス幅を得ることができる。この最小コマンドパルス幅は，エンジンの始動時毎に毎回学習され且つ記憶される。その結果，微少噴射量を実現する最小通電パルス幅を，個々のインジェクタ毎に求めることができ，パイロット噴射や小排気量エンジンにおける無噴射現象を回避して，騒音やＮＯX を抑制する良好なパイロット噴射の効果を得ることができる。また，シリンダ当たりの排気量が小さいエンジンでも，目標噴射量が微少量となるアイドル運転時において噴射量バラツキが少なくなり，回転変動が小さくなってアイドル安定性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置におけるＣＰＵメイン処理を示すフローチャートである。
【図２】図１に示すＣＰＵメイン処理における，基準気筒判別（ＲＥＦ）信号割込み処理を示すフローチャートである。
【図３】図１に示すＣＰＵメイン処理における，ＢＴＤＣ信号割込み処理を示すフローチャートである。
【図４】この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置におけるＤＳＰメイン処理を示すフローチャートである。
【図５】図４に示すＤＳＰメイン処理における，コマンドパルス割込み処理を示すフローチャートである。
【図６】図４に示すＤＳＰメイン処理における，１００ｋＨｚ割込み処理を示すフローチャートである。
【図７】図４に示すＤＳＰメイン処理における，パイロット噴射の有無の判定処理を示すフローチャートである。
【図８】図１に示すＣＰＵ処理における，第ｎ番目のインジェクタの燃料噴射処理を示すフローチャートである。
【図９】この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置において，入出力信号の変化とソフトウェアの作動とを示すタイミングチャートである。
【図１０】この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置において，目標燃料噴射量とパルス幅との改善された関係を示すグラフである。
【図１１】従来のエンジンの燃料噴射制御装置による目標燃料噴射量とパルス幅との関係を示すグラフである。
【図１２】コモンレール式の燃料圧作動型燃料噴射制御システム概要を示す図である。
【図１３】図１２のコントローラのブロック図である。
【図１４】高圧オイルマニホルドを用いた油圧作動型燃料噴射制御システム概要を示す図である。
【符号の説明】
８      コモンレール
１０    インジェクタ
１２    圧力センサ
１３    コントローラ
３２    高圧オイルマニホルド
３８    圧力センサ
４０    インジェクタ
４１    コントローラ
Ｐｆ    コモンレール圧力
Ｑｐ    パイロット噴射量
Ｐｗｐ  パイロット噴射パルス幅
Ｐｗｍｉｎ  最小コマンドパルス幅
【図１】
0003855447.tif 000002
【図２】
0003855447.tif 000003
【図３】
0003855447.tif 000004
【図４】
0003855447.tif 000005
【図５】
0003855447.tif 000006
【図６】
0003855447.tif 000007
【図７】
0003855447.tif 000008
【図８】
0003855447.tif 000009
【図９】
0003855447.tif 000010
【図１０】
0003855447.tif 000011
【図１１】
0003855447.tif 000012
【図１２】
0003855447.tif 000013
【図１３】
0003855447.tif 000014
【図１４】
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