JP2010090829A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射量の誤差を抑制する燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】燃料タンク２５内の燃料が高圧ポンプ部４０によりデリバリパイプ３５内に圧送され、デリバリパイプ３５内の燃料が燃料噴射弁２４によりエンジン１０の燃焼室２３内に直接噴射されるようになっている。ＥＣＵ６０は、エンジン１０の運転状態に基づいて燃料噴射量を算出し、その燃料噴射量及びデリバリパイプ３５内の燃料の圧力に基づいて燃料噴射時間を算出する。また、ＥＣＵ６０は、エンジン１０の運転状態に基づいて燃料噴射開始タイミングを算出する。そして、ＥＣＵ６０は、燃料噴射時間及び燃料噴射開始タイミングをベース噴射期間として設定する。ＥＣＵ６０、高圧ポンプ部４０による燃料圧送に伴ってデリバリパイプ３５内に高圧燃料が流入する燃料流入期間と、ベース噴射期間とが重複する場合には、その重複がなくなる又は小さくなるようにベース噴射期間を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給システムに適用される燃料噴射制御装置に関する。

従来から、筒内噴射式のガソリンエンジンの燃料供給システムとして、燃料タンクから燃料を汲み上げて加圧する低圧ポンプと、エンジンにより駆動され、低圧ポンプから吐出される燃料を更に加圧する高圧ポンプと、高圧ポンプから圧送（加圧供給）される燃料を蓄えるデリバリパイプとを備え、デリバリパイプ内の高圧燃料を燃料噴射弁から内燃機関の気筒内に直接噴射するものが実用化されている（例えば、特許文献１参照）。このシステムにおいては一般に、高圧ポンプによる燃料の圧送量を制御することにより、デリバリパイプ内の燃料の圧力がその目標圧に調整されるようになっている。また、燃料噴射弁による燃料噴射量は、燃料噴射中の噴射圧、すなわちデリバリパイプ内の燃料の圧力によって変化する。そのため、エンジンの運転状態に基づいて燃料噴射量を設定し、その燃料噴射量とデリバリパイプ内の燃料の圧力とに基づいて燃料噴射期間を設定するようにしている（例えば、特許文献２参照）。
特開平９−２０９８０４号公報 特開平９−１９５８１９号公報

しかしながら、高圧ポンプはエンジンのクランク角同期で燃料の吸入及び吐出を繰り返し、デリバリパイプ内の燃料の圧力は高圧ポンプの吐出の都度上昇する。そのため、この圧力上昇に重複して燃料噴射が行われると、燃料噴射量に誤差が生じる。

本発明は上述の問題を解決するためになされたものであって、燃料噴射量の誤差を抑制する燃料噴射制御装置を提供することを主たる目的とするものである。

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。

本発明の燃料噴射制御装置は、内燃機関により駆動されて燃料タンク内の燃料を圧送するポンプ部と、ポンプ部により圧送された燃料を蓄える蓄圧室と、内燃機関の気筒内へ蓄圧室内の燃料を直接噴射供給する燃料噴射弁とを備える燃料供給システムに適用され、燃料噴射弁による燃料噴射量を制御するものである。そして、請求項１に記載の発明では、都度の燃料噴射量及び燃料噴射以前の前記蓄圧室内の燃料の圧力に基づいて、燃料噴射弁による燃料の噴射期間を設定し、設定された噴射期間とポンプ部による燃料圧送に伴って高圧燃料が蓄圧室内に流入する燃料流入期間とが重複するか否かを判定し、両期間の重複が判定された場合に、当該重複がなくなる又は小さくなるように、ベース噴射期間を進角側又は遅角側に変更する。

内燃機関の気筒内へ燃料が直接噴射供給される所謂直噴式の内燃機関においては、一般に燃料噴射期間が内燃機関の運転状態などに基づいて設定される。かかる場合、燃料噴射期間と燃料流入期間とが重複すると、燃料噴射中の燃料噴射圧が、蓄圧室内への燃料流入に伴って変化し、燃料噴射開始以前の蓄圧室内の燃料の圧力に基づいて設定された燃料噴射期間において実際に噴射される燃料噴射量と、設定した燃料噴射量との間に誤差が生じ得る。この点、請求項１に記載の発明によれば、ベース噴射期間の変更によって燃料噴射弁による燃料噴射期間と蓄圧室への燃料流入期間との重複がなくなる又は小さくなるため、燃料噴射中の蓄圧室内への燃料流入に伴う燃料噴射圧の変化が抑制される。これにより、燃料噴射量の誤差を抑制することができる。

なお、燃料噴射期間と燃料流入期間との重複をなくす又は小さくする構成としては、燃料流入期間を変更する構成もある。しかしながら、内燃機関に駆動されるポンプ部は、当該内燃機関のクランク角同期で燃料の吸入及び吐出を繰り返す。これにより、ポンプ部による燃料の圧送期間の設定範囲が制限されることから、燃料流入期間は燃料噴射期間ほど広範に変更することができないと考えられる。そのため、本発明のように燃料噴射期間を変更することが好ましい。

燃料流入期間よりも遅角側における蓄圧室内の燃料の圧力は、燃料流入期間における蓄圧室内への高圧燃料の流入の結果として、燃料流入期間よりも進角側における蓄圧室内の燃料の圧力よりも高くなる。すなわち、燃料流入期間よりも遅角側における燃料噴射圧は、燃料流入期間よりも進角側における燃料噴射圧よりも高くなる。そこで、請求項２に記載の発明では、設定済みの燃料噴射期間を遅角側に変更する場合には、当該燃料噴射期間の時間幅を減補正する。要するに、燃料流入期間の前後における燃料噴射圧の上昇を考慮して、燃料噴射期間を遅角側に変更する場合の時間幅（燃料噴射時間）を小さくする。これにより、燃料噴射期間を遅角側の領域に変更する場合において、当該変更に伴う燃料噴射量の誤差を抑制することができる。

なお、上記燃料噴射期間の時間幅の減補正に際し、燃料流入期間における蓄圧室内の燃料の圧力上昇幅、すなわち燃料噴射圧の上昇幅を算出し、その上昇幅に応じた補正量を設定することが好ましい。

請求項３に記載の発明では、上記噴射期間の変更に際し、遅角側への変更よりも進角側への変更を優先する。請求項３に記載の発明によれば、燃料噴射期間の進角側への変更により、燃料噴射から点火までの時間を確保することができる。これにより、燃料と空気が良好に混合され、内燃機関において均質燃焼を好適に行うことができる。

請求項４に記載の発明では、内燃機関の燃焼が安定する燃料噴射期間の設定が可能な燃焼安定域のうち、燃料流入期間よりも進角側及び遅角側の各領域の時間幅が、設定済みの燃料噴射期間の時間幅以上であるか否かをそれぞれ判定し、両判定結果のいずれかが肯定である場合に、設定済みの燃料噴射期間を、設定済みの燃料噴射期間の時間幅以上であると判定された領域内にずらす。これにより、燃料噴射期間と燃料流入期間との重複をなくすことができる。

請求項５に記載の発明では、内燃機関の燃焼が安定する燃料噴射期間の設定が可能な燃焼安定域のうち、燃料流入期間よりも進角側及び遅角側の両領域の時間幅の合計が、設定済みの燃料噴射期間の時間幅以上であるか否かを判定し、当該判定結果が肯定である場合に、設定済みの燃料噴射期間を両領域内に分割する。これにより、燃料噴射期間と燃料流入期間との重複をなくすことができる。特に、本発明によれば、燃焼安定域のうち燃料流入期間よりも進角側及び遅角側の両領域の時間幅のいずれもが、設定済みの燃料噴射期間の時間幅よりも小さい場合であっても、設定済みの燃料噴射期間の分割により、燃料噴射期間と燃料流入期間との重複をなくすことができる。

上述の如く燃料噴射期間を変更すると、内燃機関の燃焼悪化が懸念される。そこで、請求項６に記載の発明では、ポンプ部による都度の燃料圧送に伴う蓄圧室内の燃料の圧力上昇幅が所定値よりも小さいか否かを判定し、その判定結果が肯定である場合には、上記燃料噴射期間の変更を実施しない。要するに、燃料噴射期間及び燃料流入期間が重複すると燃料噴射量の誤差が比較的大きくなる場合にのみ、上記燃料噴射期間の変更を実施する。また、請求項７に記載の発明では、内燃機関が冷間始動時及びリーン燃焼時のいずれかであるか否かを判定し、その判定結果が肯定である場合には、上記燃料噴射期間の変更を実施しない。要するに、内燃機関の燃焼が安定している場合にのみ、上記燃料噴射期間の変更を実施する。これにより、内燃機関の燃焼悪化を抑制しつつ、燃料噴射量の誤差を抑制することができる。

以下、本発明を具体化した実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、内燃機関である筒内噴射式の車載多気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしている。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射制御等を実施する。このエンジン制御システムの全体概略構成図を図１に示す。なお、本実施形態では、４気筒のエンジンを想定している。

図１において、エンジン１０の吸気管１１の上流部には、吸入空気量を検出するためのエアフロメータ１２が設けられている。エアフロメータ１２の下流側には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１３によって開度調節されるスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルバルブ１４の開度（スロットル開度）は、スロットルアクチュエータ１３に内蔵されたスロットル開度センサにより検出される。スロットルバルブ１４の下流側にはサージタンク１６が設けられており、当該サージタンク１６には、吸気管圧力を検出するための吸気管圧力センサ１７が設けられている。また、サージタンク１６には、エンジン１０の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１８が接続されており、吸気マニホールド１８において各気筒の吸気ポート近傍には、スワール流やタンブル流を発生させる気流制御弁１９が設けられている。

エンジン１０の吸気ポート及び排気ポートには、それぞれ吸気バルブ２１及び排気バルブ２２が設けられている。この吸気バルブ２１の開動作によりサージタンク１６内の空気が燃焼室２３内に導入され、排気バルブ２２の開動作により燃焼後の排ガスが排気管２８に排出される。

エンジン１０のシリンダブロックには、燃焼室２３内に燃料を直接供給する燃料噴射弁２４が取り付けられている。燃料噴射弁２４には、高圧燃料配管２７及び低圧燃料配管２６を介して燃料タンク２５が接続されている。この燃料タンク２５内の燃料が、低圧燃料配管２６及び高圧燃料配管２７を通過して燃料噴射弁２４に供給される。

燃料タンク２５から燃料噴射弁２４への燃料供給経路において、その最上流部には低圧ポンプ部３０が配設され、低圧ポンプ部３０の下流側には高圧ポンプ部４０が配設され、高圧ポンプ部４０の下流側には蓄圧室としてのデリバリパイプ３５が配設されている。低圧ポンプ部３０と高圧ポンプ部４０とは低圧燃料配管２６を介して接続されている。デリバリパイプ３５には、高圧燃料配管２７を介して燃料噴射弁２４が接続されている。低圧ポンプ部３０及び高圧ポンプ部４０が「ポンプ部」に相当する。

低圧ポンプ部３０には、バッテリ（図示略）からの給電により駆動する電磁駆動式の低圧ポンプ３１が設けられており、燃料タンク２５内に配置されている。低圧ポンプ３１は、燃料タンク２５内に貯留される燃料を汲み上げてフィード圧（例えば０．３ＭＰａ）まで加圧し、燃料配管２６を介して高圧ポンプ部４０に圧送する。また、低圧ポンプ３１と高圧ポンプ部４０との途中には例えば機械式のレギュレータ３２が接続され、このレギュレータ３２によって低圧ポンプ３１の吐出圧が一定圧（フィード圧）に調整され、余剰分の燃料が燃料戻し管３３により燃料タンク２５に戻される。

高圧ポンプ部４０には、機関駆動式の高圧ポンプ４１が設けられている。高圧ポンプ４１は、低圧ポンプ３１から圧送される所定圧力（フィード圧）の燃料を更に高圧にして（例えば４〜２０ＭＰａにして）下流側に吐出する。高圧ポンプ４１から吐出される燃料は、逆止弁４２を介してデリバリパイプ３５に送られた後、デリバリパイプ３５から各気筒の燃料噴射弁２４に分配される。

高圧ポンプ４１について具体的には、図２に示すように、プランジャ４５の往復運動により燃料の吸入／吐出を行うピストンポンプである。詳しくは、高圧ポンプ４１おいて、駆動軸２９はエンジン１０のクランク軸により回転駆動され、カム機構４６は駆動軸２９の回転運動をプランジャ４５の往復運動に変換する。プランジャ４５が、燃料通路４８の途中に配置されたポンプ室４４内で往復運動することにより、燃料が、ポンプ室４４内に吸入され又はポンプ室４４内から吐出される。本実施形態では、クランク軸の２回転につき、駆動軸２９が１回転するようになっている。また、カム機構４６のカムは２つのカム山を有しており、駆動軸２９の１回転につき、プランジャ４５が２回往復運動するようになっている。かかる場合、高圧ポンプ４１は、エンジン１０のクランク軸の１回転につき、２回の燃料吐出を行うこととなる。

高圧ポンプ４１の燃料吸入側には、通電に伴い閉弁する常開式の燃料調量弁４３が設けられており、この燃料調量弁４３の閉弁時間を制御することで高圧ポンプ部４０の燃料吐出量が調整される。すなわち、プランジャ４５が下降する際には、ポンプ室４４に燃料が吸入される。その後、プランジャ４５が上昇に転じた際に燃料調量弁４３が非通電の場合には、燃料調量弁４３が開弁状態を保つことにより、ポンプ室４４内の燃料が上流側に戻される。一方、燃料調量弁４３への通電に伴い燃料調量弁４３が閉弁されると、ポンプ室４４内の燃料の圧力が上昇し、その高圧燃料がデリバリパイプ３５に圧送される。かかる場合、燃料調量弁４３の閉弁タイミング（通電タイミング）を遅角させるほど、燃料圧送期間が小さくなり、ひいては燃料圧送量が少なくなる（図３参照）。なお、燃料調量弁４３としては、常開式の代わりに常閉式のものを採用してもよい。

また、高圧ポンプ部４０について、逆止弁４２の下流側には、燃料吐出圧を制限する圧力開放弁としてのリリーフ弁４７が設けられている。リリーフ弁４７は、高圧ポンプ部４０の燃料吐出圧が所定のリリーフ圧（例えば２５ＭＰａ）以上の場合に開弁し、その開弁時に高圧ポンプ４１の吐出燃料を、燃料戻し管４９を介して燃料タンク２５に戻す。これにより、デリバリパイプ３５内の燃料圧力がリリーフ圧を超えないようになっている。なお、リリーフ弁４７については、高圧ポンプ部４０に設ける代わりに、デリバリパイプ３５に設けてもよい。

図１の説明に戻り、エンジン１０のシリンダヘッドには、気筒毎に点火プラグ１５が取り付けられている。点火プラグ１５には、点火コイル等よりなる点火装置（図示略）を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ１５の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室２３内の混合気が着火され燃焼に供される。

排気管２８には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化するための三元触媒等の触媒５１が設けられている。排気管２８において、触媒５１の上流側には、排ガスを検出対象として混合気の空燃比（酸素濃度）を検出するためのＡ／Ｆセンサ５２が設けられている。排気管２８は、ＥＧＲ配管５３を介してサージタンク１６に接続されており、このＥＧＲ配管５３の途中に電磁駆動式のＥＧＲバルブ５４が設けられている。なお、ＥＧＲ配管５３の排気側接続部位は触媒５１の下流側であってもよい。ＥＧＲバルブ５４においては、その開度（ＥＧＲ開度）が調節されることにより、排気管２８から吸気通路側に再循環される排気の量（ＥＧＲガス量）が制御される。

エンジン１０のシリンダブロックには、冷却水温を検出するための冷却水温センサ５５や、エンジンの所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ５６が取り付けられている。その他、本システムには、デリバリパイプ３５内の燃料圧力を検出するための燃圧センサ５７や、ドライバによるアクセル操作量を検出するためのアクセルセンサ５８などが設けられている。

ＥＣＵ６０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）６１を主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。例えば、ＥＣＵ６０は、エンジン１０の運転状態（例えば、吸入空気量やエンジン回転速度）に基づいて燃料噴射量を算出し、その燃料噴射量と燃料噴射以前のデリバリパイプ３５内の燃料の圧力とに基づいて燃料噴射時間を算出する。また、ＥＣＵ６０は、エンジン１０の運転状態に基づいて燃料噴射開始タイミングを算出する。そして、ＥＣＵ６０は、これらの燃料噴射時間及び燃料噴射開始タイミングを、ベース噴射期間として設定する。

また、ＥＣＵ６０は、デリバリパイプ３５内の燃料の圧力のフィードバック制御を実施する。具体的には、ＥＣＵ６０は、エンジン１０の運転状態に基づいて目標圧を設定する。また、ＥＣＵ６０は、デリバリパイプ３５内の燃料の圧力とその目標圧との差に基づいて、燃料調量弁４３の閉弁タイミングを設定する。そして、ＥＣＵ６０は、燃料調量弁４３の閉弁タイミングに応じて燃料調量弁４３を制御する。これにより、高圧ポンプ部４０による燃料圧送期間（圧送量）が制御され、ひいてはデリバリパイプ３５内の燃料の圧力がその目標圧に制御される。

ところで、エンジン１０の運転状態によっては、高圧ポンプ部４０による燃料圧送に伴って高圧燃料がデリバリパイプ３５内に流入する燃料流入期間と、ベース噴射期間とが重複することがある。かかる場合に、燃料噴射弁２４による燃料噴射をベース噴射期間に実施したとすると、燃料噴射中の燃料噴射圧がデリバリパイプ３５内への高圧燃料の流入に伴って変化することから、燃料噴射開始以前のデリバリパイプ３５内の燃料の圧力に基づいて設定されたベース噴射期間において実際に噴射される燃料噴射量と、エンジン１０の運転状態に基づいて算出された燃料噴射量との間に誤差が生じ得る。そこで、本実施形態では、ベース噴射期間と燃料流入期間とが重複する場合に、両期間の重複がなくなるようにベース噴射期間を変更し、変更後の燃料噴射期間を最終噴射期間として設定するようにしている。これにより、燃料噴射量の誤差を抑制することができる。

ベース噴射期間を変更すると、エンジン１０の燃焼悪化が懸念される。そこで、本実施形態では、ベース噴射期間を、エンジン１０の燃焼が安定する燃料噴射期間の設定が可能なクランク角域（以下「燃焼安定角度域」という）内に変更するようにしている。ここで、燃焼安定角度域は、例えば、エンジン１０の吸気行程及び圧縮行程のうち以下の（期間１），（期間２）を除いたクランク角度域である。また、ＢＴＤＣは圧縮上死点を基準としたクランク角位置である。
（期間１） 吸気行程の開始クランク角直後の所定クランク角度幅の期間であり、筒内ウェットによる煤の発生が懸念される期間（例えば、ＢＴＤＣ３６０°ＣＡ〜ＢＴＤＣ３００°ＣＡ）。
（期間２） 圧縮行程の終了クランク角直前の所定クランク角度幅の期間であり、成層燃焼において燃焼悪化が懸念される期間（例えば、ＢＴＤＣ３０°ＣＡ〜ＴＤＣ）。

また、本実施形態では、ベース噴射期間を燃料流入期間の直前又は直後に設定することにより、その変更を小さなものとしている。さらに、以下の（条件１），（条件２）が成立している場合にのみ、ベース噴射期間の変更を実行するようにしている。
（条件１） ベース噴射期間の変更による燃料噴射量の誤差の抑制効果が大きい。
（条件２） ベース噴射期間の変更によるエンジン１０の燃焼悪化が小さい。

具体的には、上記（条件１）としては、「高圧ポンプ部４０による燃料圧送に伴うデリバリパイプ３５内の燃料の圧力上昇幅が所定値以上であること」という条件を採用している。ここで、上記燃料の圧力上昇幅は、高圧ポンプ部４０による燃料圧送量が多いほど大きくなる。また、図６に示すように、燃料圧力上昇幅は、燃料圧送量が同量であっても、デリバリパイプ３５内の燃料の圧力が低いほど大きくなる。よって、上記燃料の圧力上昇幅に係る判定は、燃料圧送量及びデリバリパイプ３５内の燃圧に基づいて行うことが可能である。また、上記（条件２）としては、「エンジン１０が冷間始動時及びリーン燃焼時のいずれでもないこと」という条件を採用している。

以上のように、ベース噴射期間を燃焼安定角度域内に変更すること、ベース噴射期間を燃料流入期間の直前又は直後に変更すること、及び上記（条件１），（条件２）が成立した場合にのみベース噴射期間の変更を実行することにより、エンジン１０の燃焼悪化を抑制しつつ、燃料噴射量の誤差を抑制することができる。

燃料流入期間の前後におけるデリバリパイプ３５内の燃料の圧力は、その燃料流入期間におけるデリバリパイプ３５内への燃料流入の結果として異なる。そのため、ベース噴射期間を燃料流入期間よりも遅角側に変更すると、燃料流入期間以前のデリバリパイプ３５内の燃料の圧力に基づいて設定されたベース噴射期間において実際に噴射される燃料噴射量と、エンジン１０の運転状態に基づいて算出された燃料噴射量との間に誤差が生じ得る。そこで、ベース噴射期間の変更において、燃料噴射期間よりも遅角側のクランク角度域への変更に対し、燃料噴射期間よりも進角側のクランク角度域への変更を優先するようにしている。これにより、ベース噴射期間を燃料流入期間よりも遅角側に変更することに伴う燃料噴射量の誤差を抑制することができる。

図４，５は、上記ベース噴射期間の変更処理の具体例を示すタイミングチャートである。図４，５において、それぞれ（ａ）は燃料流入期間を、（ｂ）は燃料噴射期間を示しており、（ｂ）の一点鎖線はベース噴射期間を示している。なお、以下の説明では、燃焼安定角度域のうち燃料流入期間よりも進角側の領域を「進角側領域」と、燃焼安定角度域のうち燃料流入期間よりも遅角側の領域を「遅角側領域」という。

図４に示すように、燃焼安定角度域の進角側領域及び遅角側領域のクランク角度幅のいずれかがベース噴射期間のクランク角幅以上である場合には、その領域内までベース噴射期間をシフトさせること（ずらすこと）により、燃料噴射弁２４による燃料噴射期間と燃料流入期間との重複を解消することができる。具体的には、ベース噴射期間のシフトとは、ベース噴射期間の開始クランク角（燃料噴射開始タイミング）を進角側又は遅角側に変更することを意味する。なお、ベース噴射期間が開始クランク角及び終了クランク角により規定されている場合には、開始クランク角及び終了クランク角を、進角側又は遅角側に変更することにより、ベース噴射期間をシフトさせることが考えられる。

これに対し、図５では、燃焼安定角度域の進角側領域及び遅角側領域のクランク角幅のいずれもがベース噴射期間のクランク角幅よりも小さくなっている。このような事態は、エンジン１０の運転状態に応じて、燃焼安定角度域が小さくなることや、燃料噴射期間が大きくなることや、燃料流入期間が大きくなることにより生じ得る。かかる場合、燃焼安定角度域の進角側領域及び遅角側領域のいずれの領域内までベース噴射期間をシフトさせたとしても、燃料噴射弁２４による燃料噴射期間と燃料流入期間との重複を解消することができない。そこで、本実施形態では、図５に示すように、ベース噴射期間を、燃焼安定角度域の進角側領域及び遅角側領域の両領域内に分割し、分割後の燃料噴射期間を最終噴射期間として設定するようにしている。これにより、燃焼安定角度域の進角側領域及び遅角側領域のクランク角幅のいずれもがベース噴射期間のクランク角幅よりも小さい場合であっても、両領域のクランク角幅の合計がベース噴射期間のクランク角幅以上であれば、燃料噴射弁２４による燃料噴射期間と燃料流入期間との重複を解消することができる。

次に、燃料噴射期間設定処理について、図７を参照しつつ詳しく説明する。図７は、燃料噴射期間設定プログラムの流れを示すフローチャートである。本実施形態では、ＥＣＵ６０のマイコン６１が本プログラムを所定クランク角（例えばＢＴＤＣ４５０°ＣＡ）で実行することにより、燃料噴射期間設定処理が実現されることを想定している。

図７に示すステップＳ１１では、マイコン６１は、エアフロメータ１２の検出信号及びクランク角度センサ５６のクランク角信号に基づいて、それぞれエンジン１０の吸入空気量及びエンジン回転速度を算出し、それらの吸入空気量及びエンジン回転速度に基づいて、燃料噴射量を算出する。続くステップＳ１２では、マイコン６１は、燃圧センサ５７の検出信号に基づいてデリバリパイプ３５内の燃料の圧力を算出する。続くステップＳ１３では、マイコン６１は、燃料噴射量及びデリバリパイプ３５内の燃料の圧力に基づいて、ベース噴射期間のクランク角幅（燃料噴射時間）を算出する。また、マイコン６１は、吸入空気量及びエンジン回転速度に基づいて、ベース噴射期間の開始クランク角（燃料噴射開始タイミング）を算出する。

続くステップＳ１４では、マイコン６１は、上記ベース噴射期間の変更処理に係る実行条件の成否を判定する。詳しくは、マイコン６１は、上述した燃圧のフィードバック処理において算出された燃料圧送量及びデリバリパイプ３５内の燃料の圧力に基づいて、上記（条件１）の成否、すなわち高圧ポンプ部４０による燃料圧送に伴うデリバリパイプ３５内の燃料の圧力上昇幅が所定値以上であるか否かを判定する。また、マイコン６１は、冷却水温センサ５５及びＡ／Ｆセンサ５２の検出信号に基づいて、上記（条件２）の成否、すなわちエンジン１０が冷間始動時及びリーン燃焼時のいずれでもないか否かを判定する。そして、マイコン６１は、上記（条件１），（条件２）に係る判定結果のいずれもが成立している場合には、ステップＳ１５〜Ｓ２０のベース噴射期間の変更処理に進む。一方、上記（条件１），（条件２）のいずれかが成立していない場合には、マイコン６１は、ステップＳ２１においてベース噴射期間を最終噴射期間として設定した上で、今回のプログラムの実行を終了する。なお、エンジン１０のリーン燃焼時の判定は、当該エンジン１０の空燃比の目標値に基づいて行ってもよい。

ステップＳ１５では、マイコン６１は、上述した燃圧フィードバック処理において算出された燃料圧送期間に基づいて、デリバリパイプ３５内への燃料の流入期間を算出する。続くステップＳ１６では、マイコン６１は、ベース噴射期間と燃料流入期間とが重複するか否かを判定する。そして、マイコン６１は、両期間が重複していると判定した場合にはステップＳ１７の処理に進む。一方、両期間が重複していないと判定した場合には、マイコン６１は、ステップＳ２１においてベース噴射期間を最終噴射期間として設定した上で、今回のプログラムの実行を終了する。

ステップＳ１７では、マイコン６１は、ベース噴射期間のシフトによって最終噴射期間の設定が可能であるか否かを判定する。詳しくは、マイコン６１は、燃焼安定角度域の進角側領域及び遅角側領域（図４参照）のクランク角幅がそれぞれベース噴射期間のクランク角度幅以上であるか否かを判定する。そして、マイコン６１は、燃焼安定角度域の進角側領域及び遅角側領域のクランク角度幅のいずれかがベース噴射期間のクランク角幅以上であると判定した場合には、ベース噴射期間のシフトによる最終噴射期間の設定が可能であると判定し、ステップＳ１８の処理に進む。一方、燃焼安定角度域の進角側領域及び遅角側領域のクランク角幅のいずれもがベース噴射期間のクランク角度幅よりも小さいと判定した場合には、マイコン６１は、ベース噴射期間のシフトによる最終噴射期間の設定が不能であると判定し、ステップＳ１９の処理に進む。

ステップＳ１８では、マイコン６１は、ステップＳ１７においてベース噴射期間のクランク角度幅以上であると判定された領域（進角側領域／遅角側領域）内の燃料流入期間の直前又は直後までベース噴射期間をシフトさせる。特に、燃焼安定角度域の進角側領域及び遅角側領域のクランク角度幅のいずれもがベース噴射期間のクランク角度幅以上である場合には、マイコン６１は、進角側領域内までベース噴射期間をシフトさせる。

具体的には、マイコン６１は、燃焼安定角度域の進角側領域のクランク角度幅がベース噴射期間のクランク角度幅以上である場合、又は燃焼安定角度域の進角側領域及び遅角側領域のクランク角度幅のいずれもがベース噴射期間のクランク角度幅以上である場合には、ベース噴射期間を「進角側領域の開始クランク角−ベース噴射期間のクランク角度幅」から「進角側領域の開始クランク角」までの燃料流入期間に変更する。一方、燃焼安定角度域の遅角側領域のクランク角度幅がベース噴射期間のクランク角度幅以上である場合には、マイコン６１は、ベース噴射期間を「遅角側領域の開始クランク角」から「遅角側領域の開始クランク角＋ベース噴射期間のクランク角度幅」までの燃料流入期間に変更する。これにより、燃焼安定角度域内の燃料流入期間の直前又は直後に、燃料流入期間と重複しない最終噴射期間を設定することができる。

ステップＳ１９では、マイコン６１は、ベース噴射期間の分割によって最終噴射期間の設定が可能か否かを判定する。詳しくは、マイコン６１は、燃焼安定角度域の進角側領域及び遅角側領域のクランク角幅の合計がベース噴射期間のクランク角度幅以上であるか否かを判定する。そして、マイコン６１は、上記判定結果が肯定である場合には、ベース噴射期間の分割による最終噴射期間の設定が可能であると判定し、ステップＳ２０の処理に進む。一方、上記判定結果が否定である場合には、マイコン６１は、ベース噴射期間の分割による最終噴射期間の設定が不能であると判定し、ステップＳ２１においてベース噴射期間を最終噴射期間として設定した上で、今回のプログラムの実行を終了する。

ステップＳ２０では、マイコン６１は、ベース噴射期間を、燃焼安定角度域の進角側領域及び遅角側領域の両領域内に分割することにより、燃焼安定角度域内の燃料流入期間の直前及び直後に燃料流入期間と重ならない最終噴射期間を設定する。詳しくは、マイコン６１は、ベース噴射期間を、進角側領域の全領域に渡る燃料流入期間と、遅角側領域の一部領域の燃料流入期間とに分割し、それらの燃料流入期間を最終噴射量として設定する。具体的には、マイコン６１は、ベース噴射期間を「進角側領域の開始クランク角」から「進角側領域の終了クランク角」までの燃料噴射期間と、「遅角側領域の開始クランク角」から「遅角側領域の開始クランク角＋（ベース噴射期間の噴射時間−進角側領域のクランク角幅）」までの燃料噴射期間とに分割し、それらの燃料噴射期間を最終噴射期間として設定する。

次に、燃料噴射制御の一態様について、図８を参照しつつ説明する。図８において、（ａ）はデリバリパイプ３５内の燃料の圧力の推移を、（ｂ）は燃料流入期間を、（ｃ）は燃料噴射期間を示しており、（ｃ）の一点鎖線はベース噴射期間を示している。なお、図８では、高圧ポンプ部４０による燃料圧送は、７２０°ＣＡ内に２回行われるのに対し、燃料噴射弁２４による燃料噴射は、７２０°ＣＡ内に４回（４気筒分）行われることを想定している。

図８のタイミングｔ１では、上述した燃料噴射期間の設定処理が実行され、ベース噴射期間がタイミングｔ２〜ｔ３に設定される。タイミングｔ２〜ｔ３は燃料流入期間内ではないため、同タイミングｔ２〜ｔ３が最終噴射期間として設定される。その結果、タイミングｔ２〜ｔ３では、燃料噴射弁２４による燃料噴射が実施され、デリバリパイプ３５内から燃料が流出することにより、当該デリバリパイプ３５内の燃料の圧力が低下する。

一方、タイミングｔ４では、上述した燃料噴射期間設定処理が実行され、ベース噴射期間がタイミングｔ７〜ｔ８に設定される。タイミングｔ７〜ｔ８は燃料流入期間内（図８（ｂ）のタイミングｔ６〜ｔ９参照）であるため、ベース噴射期間が燃焼安定角度域内の燃料流入期間直前のタイミングｔ５〜ｔ６までシフトされ、シフト後の燃料噴射期間が最終噴射期間として設定される。その結果、タイミングｔ５〜ｔ６では、燃料噴射弁２４による燃料噴射が実施され、デリバリパイプ３５内から燃料が流出することにより、当該デリバリパイプ３５内の燃料の圧力が低下する。また、タイミングｔ６〜ｔ９では、高圧ポンプ部４０により燃料が圧送され、デリバリパイプ３５内に燃料が流入することにより、当該デリバリパイプ３５内の燃料の圧力が上昇する。かかる場合、燃料噴射中に、デリバリパイプ３５内の燃料の圧力が高圧ポンプ部４０による燃料圧送に伴って変化することはない。

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。

燃料噴射弁２４による燃料噴射期間と燃料流入期間とが重複しないようにした。これにより、燃料噴射中のデリバリパイプ３５内への燃料流入に伴う燃料噴射圧の変化が抑制されるため、燃料噴射量の誤差を抑制することができる。

ベース噴射期間を燃焼安定角度域内に変更するようにした。また、ベース噴射期間を燃料流入期間の直前又は直後に変更するようにした。さらに、ベース噴射期間の変更による燃料噴射量の誤差の抑制効果が小さい場合やベース噴射期間の変更によるエンジン１０の燃焼悪化が大きい場合には、ベース噴射期間の変更を実施しないようにした。これにより、ベース噴射期間の変更に伴うエンジン１０の燃焼悪化を抑制しつつ、燃料噴射量の誤差を抑制することができる。

燃焼安定角度域の進角領域及び遅角領域のクランク角度幅が、それぞれベース噴射期間のクランク角度幅以上であるか否かを判定し、その判定結果に応じてベース噴射期間の変更を実施するようにした。詳しくは、燃焼安定角度域の進角領域及び遅角領域のクランク角度幅のいずれかがベース噴射期間のクランク角度幅以上である場合に、当該ベース噴射期間以上である領域内までベース噴射期間をシフトさせるようにした。また、燃焼安定角度域の進角領域及び遅角領域のクランク角度幅の合計がベース噴射期間のクランク角度幅よりも大きい場合に、当該両領域内にベース噴射期間を分割するようにした。これにより、燃料噴射弁２４による燃料噴射期間と燃料流入期間との重複を効果的に解消することができる。特に、上述の如くベース噴射期間を分割することにより、燃焼安定角度域の進角領域及び遅角領域のクランク角度幅のいずれもがベース噴射期間のクランク角度幅よりも小さい場合であっても、燃料噴射弁２４による燃料噴射期間と燃料流入期間との重複の解消が可能となる。

ベース噴射期間の変更において、燃料流入期間よりも遅角側の領域への変更に対し、燃料流入期間よりも進角側の領域への変更を優先させた。詳しくは、燃焼安定角度域の進角領域及び遅角領域のクランク角度幅のいずれもがベース噴射期間のクランク角度幅以上である場合に、進角側領域内までベース噴射期間をシフトさせるようにした。また、燃焼安定角度域の進角領域及び遅角領域のクランク角度幅の合計がベース噴射期間のクランク角度幅以上である場合に、ベース噴射期間を、進角側領域の全領域に渡る燃料噴射期間と、遅角側領域の一部領域の燃料噴射期間とに分割するようにした。これにより、ベース噴射期間の遅角側領域への変更が抑制されるため、ベース噴射期間の遅角側への変更に伴う燃料噴射量の誤差を抑制することができる。また、ベース噴射期間を進角側領域に変更することにより、燃料噴射から点火までの時間を確保することができるため、エンジン１０において均質燃焼を好適に行うことができる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

・ベース噴射期間を３つ以上の燃料噴射期間に分割するようにしてもよい。こうして１燃焼サイクル中の燃料噴射回数を増やすことにより、燃料及び空気が良好に混合され、エンジン１０の燃焼を安定させることができる。

・燃焼安定角度域はエンジン１０の運転状態によって変化する。そこで、都度の燃焼安定角度域をエンジン１０の運転状態に基づいて算出し、その燃焼安定角度域内にベース噴射期間を変更することが好ましい。これにより、エンジン１０の制御をより一層安定させることができる。

・ベース噴射期間を燃焼安定角度域の遅角側領域内に変更する場合には、ベース噴射期間のクランク角度幅を減補正するようにしてもよい。要するに、燃料流入期間におけるデリバリパイプ３５内の燃料の圧力上昇、すなわち燃料噴射圧の上昇を考慮して、ベース噴射期間を遅角側領域内に変更する場合のクランク角度幅（燃料噴射時間）を小さくする。これにより、ベース噴射期間を遅角側領域内に変更する場合において、当該変更に伴う燃料噴射量の誤差を抑制することができる。上記減補正においては、燃料流入期間におけるデリバリパイプ３５内の燃料の圧力上昇幅に応じた補正量を設定することが好ましい。

・燃料噴射弁２４による燃料噴射期間と燃料流入期間との重複が小さくなるように、ベース噴射期間を変更するようにしてもよい。例えば、燃焼安定角度域の進角側領域及び遅角側領域のクランク角幅の合計がベース噴射期間のクランク角幅よりも小さい場合に、図９に示すように、ベース噴射期間を「進角側領域の開始クランク角」から「進角側領域の開始クランク角＋ベース噴射期間のクランク角幅」までの燃料流入期間に変更すること考えられる。或いは、図１０に示すように、ベース噴射期間を「遅角側領域の開始クランク角」から「遅角側領域の終了クランク角」までの燃料噴射期間と、「進角側領域の開始クランク角」から「進角側領域の終了クランク角＋（ベース噴射期間のクランク角幅−進角側領域及び遅角側領域のクランク角幅の合計）」までの燃料噴射期間とに分割することが考えられる。かかる場合であっても、燃料噴射量の誤差を抑制することができる。

・本発明は、筒内噴射式のガソリンエンジンに限られず、ディーゼルエンジンにも適用可能である。

エンジン制御システムの概略構成を示す図。 高圧ポンプ部の構成を示す図。 高圧ポンプ部の作動を説明するための説明図。 ベース噴射期間の変更処理の具体例を示すタイミングチャート。 ベース噴射期間の変更処理の具体例を示すタイミングチャート。 高圧ポンプ部による燃料圧送量とそれに伴う燃圧の上昇分との関係を示す図。 燃料噴射期間設定プログラムの流れを示すフローチャート。 燃料噴射期間設定処理の一態様を示すタイミングチャート。 他の実施形態に係るベース噴射期間の変更処理を示すタイミングチャート。 他の実施形態に係るベース噴射期間の変更処理を示すタイミングチャート。

符号の説明

１０…エンジン（内燃機関）、２４…燃料噴射弁、２５…燃料タンク、３０…低圧ポンプ部（ポンプ部）、３５…デリバリパイプ（蓄圧室）、４０…高圧ポンプ部（ポンプ部）、６０…ＥＣＵ（燃料噴射制御装置）。

Claims (7)

1. 内燃機関により駆動されて燃料タンク内の燃料を圧送するポンプ部と、前記ポンプ部により圧送された燃料を蓄える蓄圧室と、前記内燃機関の気筒内へ前記蓄圧室内の燃料を直接噴射供給する燃料噴射弁とを備える燃料供給システムに適用され、前記燃料噴射弁による燃料噴射量を制御する燃料噴射制御装置であって、
   都度の燃料噴射量及び前記蓄圧室内の燃料の圧力に基づいて、前記燃料噴射弁による燃料の噴射期間を設定する噴射期間設定手段と、
   前記噴射期間設定手段により設定された燃料噴射期間と前記ポンプ部による燃料圧送に伴って高圧燃料が前記蓄圧室内に流入する燃料流入期間とが重複するか否かを判定する重複判定手段と、
   前記重複判定手段により両期間の重複が判定された場合に、当該重複がなくなる又は小さくなるように、前記噴射期間設定手段により設定された燃料噴射期間を進角側又は遅角側に変更する噴射期間変更手段と、
   を備えていることを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 前記噴射期間変更手段は、前記燃料噴射期間を遅角側に変更する場合には、当該燃料噴射期間の時間幅を減補正する請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記噴射期間変更手段は、前記燃料噴射期間の変更に際し、遅角側への変更よりも進角側への変更を優先する請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
4. 前記内燃機関の燃焼が安定する燃料噴射期間の設定が可能な燃焼安定域のうち、前記燃料流入期間よりも進角側及び遅角側の各領域の時間幅が、前記噴射期間設定手段により設定された燃料噴射期間の時間幅以上であるか否かをそれぞれ判定する領域判定手段を備え、
   前記噴射期間変更手段は、前記領域判定手段による両判定結果のいずれかが肯定である場合に、前記噴射期間設定手段により設定された燃料噴射期間を、前記燃料噴射期間の時間幅以上であると判定された領域内にずらす請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
5. 前記内燃機関の燃焼が安定する燃料噴射期間の設定が可能な燃焼安定域のうち、前記燃料流入期間よりも進角側及び遅角側の両領域の時間幅の合計が、前記噴射期間設定手段により設定された燃料噴射期間の時間幅以上であるか否かを判定する領域判定手段を備え、
   前記噴射期間変更手段は、前記領域判定手段による判定結果が肯定である場合に、前記噴射期間設定手段により設定された燃料噴射期間を前記両領域内に分割する請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
6. 前記ポンプ部による都度の燃料圧送に伴う前記蓄圧室内の燃料の圧力上昇幅が所定値よりも小さいか否かを判定する燃圧判定手段を備え、
   前記噴射期間変更手段は、前記燃圧判定手段による判定結果が肯定である場合には、前記燃料噴射期間の変更を実施しない請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
7. 前記内燃機関が冷間始動時及びリーン燃焼時のいずれかであるか否かを判定する運転状態判定手段を備え、
   前記噴射期間変更手段は、前記運転状態判定手段による判定結果が肯定である場合には、前記燃料噴射期間の変更を実施しない請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。

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