JP4276401B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁駆動式の燃料噴射弁が設けられた内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばコモンレール式のディーゼル機関等に採用されているこの種の燃料噴射制御装置では、燃料噴射にかかる制御に際し、機関運転状態に基づいて噴射時期や噴射時間等といった各種制御量が求められ、それら求められた制御量に基づき燃料噴射弁が駆動制御される。これにより、基本的にはその都度の機関運転状態に適した量の燃料が内燃機関に噴射供給されるようになり、機関の運転も適正に維持される。
【０００３】
ただし、よく知られているように、燃料は通常、自身の温度上昇に伴って体積弾性係数や粘性が低下する。そしてこれは、燃料噴射弁の開弁速度の低下や、燃料供給通路に設けられる各種の弁からの燃料リーク量の増大を招く等、燃料の圧送効率を低下させる原因となる。
【０００４】
このため、燃料噴射弁を同じ時間だけ開弁駆動した場合であっても、燃料の温度が高いときと低いときとでは、同燃料噴射弁から異なる量の燃料が内燃機関に対して噴射供給されることとなり、ひいては内燃機関の気筒内圧力の不要な変化を招くこととなる。そしてこれは、気筒内圧力の過度な上昇による内燃機関の耐久性の低下や、機関出力の不安定化等といった不都合を招く一因となる。
【０００５】
そこで従来は、例えば特開平９−６０５４２号公報に見られるように、燃料温度を検出するとともに、検出された燃料温度に応じて燃料噴射弁の開弁時間、すなわち噴射時間（噴射量）を補正する装置なども提案されている。こうした補正処理を行うことで、燃料の温度にかかわらず、内燃機関に対して所望量の燃料を噴射供給することが可能になり、上述した気筒内圧力の不要な変化等も抑制することができるようになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電磁駆動式の燃料噴射弁は通常、図５に例示するように、弁体であるニードル４１と、このニードル４１を閉弁方向に付勢するバネ４２と、電磁コイル４３と、アーマチャ４４と、このアーマチャ４４を電磁コイル４３から離間させる方向に付勢するバネ４５とが、ケース４６内に一体に収容される構造になっている。また、ケース４６内には、内燃機関の気筒に対して燃料を噴射するための噴孔４７をはじめ、それぞれ燃料の蓄圧配管（コモンレール）や燃料タンクへのリターン配管に接続される燃料通路が設けられている。
【０００７】
そして、この燃料噴射弁の開弁駆動に際しては、電磁コイル４３に通電を行って上記バネ４５の付勢力に抗する方向、すなわち電磁コイル４３側に吸引する方向にアーマチャ４４を移動させる。これにより、上記コモンレールやリターン配管に接続される燃料通路間での圧力バランスが変化し、これに伴ってニードル４１が上記噴孔４７とコモンレールとの連通を許容する方向に移動される。すなわち、同噴孔４７からの燃料噴射が開始される。
【０００８】
一方、同燃料噴射弁の閉弁駆動に際しては、電磁コイル４３への通電を停止する。これにより、アーマチャ４４が上記バネ４２の付勢力によって同図５に示される位置に移動する。このとき、上記燃料通路間も遮断されてその圧力バランスが保たれるため、上記ニードル４１は、バネ４２の付勢力によって上記噴孔４７とコモンレールとの連通を遮断する方向に移動される。すなわち、同噴孔４７からの燃料噴射が停止される。
【０００９】
このような構造の燃料噴射弁にあって、内燃機関に対して所望量の燃料を精度よく噴射供給するためには、上記アーマチャ４４に作用する磁束、換言すれば吸引力を電磁コイル４３を通じて精度よくコントロールすることが望まれる。しかしながら、上記アーマチャ４４に作用する吸引力は、電磁コイル４３に供給される電流量が一定の条件下であっても、機関の低温始動直後のごく短い期間において不要に増大してしまうことが発明者らによって確認されている。
【００１０】
以下、その理由について図６〜図８を参照しつつ説明する。
通常、内燃機関の運転が開始されると、これに伴って上記アーマチャ４４が燃料噴射弁内での摺動を開始し、その摺動面において摩擦熱を発生するようになる。ここで、アーマチャ４４は燃料噴射弁のケース４６と比べてその体積が極めて小さいため、熱容量も小さい。このため、機関の低温始動時、すなわち燃料噴射弁の温度が低いときには先ず、アーマチャ４４の温度が上昇するようになる。そしてその後、燃料噴射弁の駆動制御が継続されると、上記ケース４６の温度も次第に上昇し、これに伴ってそれらの温度差も次第に小さくなる。換言すれば、機関の低温始動直後のごく短い期間に着目すると、アーマチャ４４とケース４６との熱膨張量に大きな差異が生じるようになる。
【００１１】
そして、燃料噴射弁によっては、こうした熱膨張量の差異により、開弁状態における電磁コイル４３とアーマチャ４４とのギャップＧｐが一時的に小さくなる。すなわち、図６に、上記ギャップＧｐとアーマチャ４４に作用する吸引力との関係を示すように、電磁コイル４３が発生する電磁力が一定の条件下であっても、上記ギャップＧｐが小さくなると、アーマチャ４４に作用する吸引力は大きくなる。
【００１２】
このため、図７にアーマチャ４４のリフト量の推移の一例を示すように、燃料噴射を開始する際に、上記ギャップＧｐが小さくなっている時には、図７に一点鎖線で示すように、ギャップＧｐが小さくなっていない定常時（実線）と比べて、アーマチャ４４の開弁方向へのリフト速度やリフト時期が早くなる。その結果、燃料噴射率も、図８に示すように、実線で示す定常時の燃料噴射率に比べて、同図８に一点鎖線で示す上記ギャップＧｐが小さくなった時における燃料噴射率が高くなるなど、燃料噴射量の不要な増大を招くことともなる。
【００１３】
しかも、こうしてアーマチャ４４の開弁方向へのリフト速度やリフト時期が早くなる分だけ、一回の燃料噴射において上記アーマチャ４４に作用する磁束の総量も多くなる。すなわち、電磁コイル４３への通電が停止されたときの、同磁気回路に残留する磁束が大となる。このため、電磁コイル４３への通電が停止された後も、アーマチャ４４に作用する磁束の減少が長引き、ひいてはアーマチャ４４の閉弁方向へのリフト速度やリフト時期も遅くなる（図７参照）。そしてその結果、燃料噴射率の低下もその分だけ遅くなり（図８参照）、これによっても燃料噴射量の不要な増大が避けられない。
【００１４】
そして、機関低温始動時におけるこうした燃料噴射量の不要な増大も、結局は内燃機関の気筒内圧力の不要な上昇を招き、これが過度となる場合には、内燃機関としての耐久性にも影響を及ぼすようになる。
【００１５】
なお、上述のように、燃料温度を検出するものにあっては、その検出される燃料温度に基づいて燃料噴射弁の各部の温度を推定し、その推定される各部の温度に基づき燃料噴射量を減量補正することで、上述した燃料噴射量の不要な増大を補償することも考えられる。しかし、上述した電磁コイル４３とアーマチャ４４とのギャップＧｐの縮小化は、機関低温始動直後のごく短い期間においてのみ生じるものであるのに対し、燃料温度の方はこのような期間内では殆ど変化しない。このため、単に燃料温度に基づいて燃料噴射量の減量補正を施したところで、上記問題の解消には至らない。
【００１６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、電磁駆動される燃料噴射弁を備える内燃機関について、その低温始動時の燃料噴射態様をより的確に制御することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
先ず、請求項１に記載の発明は、電磁コイルへの通電によるアーマチャの該電磁コイル側に吸引される方向へのリフト操作に応じて開弁される電磁駆動式の燃料噴射弁を備え、該燃料噴射弁に供給される燃料の内燃機関に対する噴射時期及び噴射量が、前記電磁コイルへの通電時期及び通電時間に応じて制御される内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関の低温始動直後の所定期間に生じる前記電磁コイルと前記アーマチャとのギャップの一時的な縮小に起因する前記噴射量の増大を補正する手段であって、前記機関の始動操作後の経過時間が短いほど、且つ、前記燃料噴射弁の推定温度が低いほど、前記燃料噴射弁から噴射される燃料量の減量補正量を大とする補正を前記所定期間において行う補正手段を備えることをその要旨とする。
【００１８】
上記構成によれば、機関が低温始動されることにより、換言すれば燃料噴射弁の温度が低いときに機関が始動されることによって、電磁コイルとアーマチャとのギャップが一時的に縮小する場合であっても、同ギャップの縮小に伴う燃料噴射態様の変化を補正することが可能になる。従って、電磁駆動される燃料噴射弁を備える内燃機関について、その低温始動時の燃料噴射態様をより的確に制御することができるようになる。
【００２０】
また上記構成によれば、電磁コイルとアーマチャとのギャップの一時的な縮小に伴って燃料噴射弁から噴射される燃料量が不要に増大する場合において、機関始動操作後の経過時間と燃料噴射弁の推定温度とに基づき同ギャップの縮小度合いを求め、その求められた縮小度合いに応じて上記燃料量を減量補正することが可能になる。従って、燃料噴射弁から噴射される燃料量の不要な増大を好適に補償することができるようになる。
【００２２】
ここで上述したギャップの縮小度合い、ひいてはこれに伴う燃料噴射弁から噴射される燃料量の増大度合いは、機関始動操作後における経過時間が短いほど、また燃料噴射弁の温度が低いときほど大きい。この点、上記構成によれば、こうした傾向に応じた上記燃料量についての減量補正が可能になり、その不要な増大を好適に補償することができるようになる。
【００２３】
また、請求項２に記載の発明は、電磁コイルへの通電によるアーマチャの該電磁コイル側に吸引される方向へのリフト操作に応じて開弁される電磁駆動式の燃料噴射弁を備え、該燃料噴射弁に供給される燃料の内燃機関に対する噴射時期及び噴射量が、前記電磁コイルへの通電時期及び通電時間に応じて制御される内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関の低温始動直後の所定期間に生じる前記電磁コイルと前記アーマチャとのギャップの一時的な縮小に起因する前記噴射量の増大を補正する手段であって、前記機関の始動操作後の経過時間が短いほど、且つ、前記燃料噴射弁の推定温度が低いほど、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力の減圧補正量を大とする補正を前記所定期間において行う補正手段を備えるものであることをその要旨とする。
【００２５】
よく知られているように、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力（噴射圧）を減圧すると、同弁から噴射される燃料量は減少する。従って、上記ギャップの縮小度合いに応じたかたちで噴射圧を減圧補正することで、請求項２に記載の発明によれば請求項１に記載の発明と同様の効果が得られるようになる。
【００２６】
また、請求項３に記載の発明は、電磁コイルへの通電によるアーマチャの該電磁コイル側に吸引される方向へのリフト操作に応じて開弁される電磁駆動式の燃料噴射弁を備え、該燃料噴射弁に供給される燃料の内燃機関に対する噴射時期及び噴射量が、前記電磁コイルへの通電時期及び通電時間に応じて制御される内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関の低温始動直後の所定期間に生じる前記電磁コイルと前記アーマチャとのギャップの一時的な縮小に起因する前記噴射量の増大による気筒内圧力の上昇を補正する手段であって、前記機関の始動操作後の経過時間が短いほど、且つ、前記燃料噴射弁の推定温度が低いほど、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射時期の遅角補正量を大とする補正を前記所定期間において行う補正手段を備えるものであることをその要旨とする。
【００２７】
これもよく知られているように、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射時期を遅角すると、内燃機関における気筒内圧力のピーク値は低下する。従って、上記構成によれば、上記ギャップの縮小度合いに応じたかたちで噴射時期を遅角補正することで、少なくとも同ギャップの一時的な縮小に伴う気筒内圧力の不要な上昇を好適に抑制することができるようになる。
【００２９】
なお、ギャップの一時的な縮小に伴って気筒内圧力が上昇する場合には、その上昇度合いは、機関始動操作後における経過時間が短いほど、また燃料噴射弁の温度が低いときほど大きい。この点、上記構成によれば、こうした傾向に応じた噴射時期の遅角補正が可能になり、気筒内圧力の不要な増大を好適に補償することができるようになる。
【００３０】
また、請求項４に記載の発明は、電磁コイルへの通電によるアーマチャの該電磁コイル側に吸引される方向へのリフト操作に応じて開弁される電磁駆動式の燃料噴射弁を備え、該燃料噴射弁に供給される燃料の内燃機関に対する噴射時期及び噴射量が、前記電磁コイルへの通電時期及び通電時間に応じて制御される内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関の低温始動直後の所定期間に生じる前記電磁コイルと前記アーマチャとのギャップの一時的な縮小に起因する前記噴射量の増大、及び同噴射量の増大による気筒内圧力の上昇のうちの少なくとも気筒内圧力の上昇を補正する手段であって、前記機関の始動操作後の経過時間と前記燃料噴射弁の推定温度とに基づいて、同燃料噴射弁から噴射される燃料量の減量補正、及び同燃料噴射弁に供給される燃料の圧力の減圧補正、及び同燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射時期の遅角補正の少なくとも１つを実行し、前記機関の始動操作後の経過時間が短いほど、且つ、前記燃料噴射弁の推定温度が低いほど、前記燃料噴射弁から噴射される燃料量についてはその減量補正量を大とする補正を前記所定期間において行い、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力についてはその減圧補正量を大とする補正を前記所定期間において行い、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射時期についてはその遅角補正量を大とする補正を前記所定期間において行う補正手段を備えるものであることをその要旨とする。
【００３２】
請求項４に記載の発明によれば、上記ギャップの一時的な縮小に伴う燃料噴射弁から噴射される燃料量の不要な増大と気筒内圧力の不要な上昇とを共に、若しくは、少なくとも気筒内圧力の不要な上昇を、好適に補償することができるようになる。
【００３３】
なお、燃料噴射弁の温度を推定するに際しては、同温度が好適に反映される機関パラメータに基づいて推定する構成、すなわち、例えば請求項５によるように、機関の冷却水温度に基づいて推定する、といった構成や、請求項６によるように、機関に吸入される空気の温度に基づいて推定する、といった構成を採用することができる。これら冷却水温度や吸入空気の温度はいずれも、内燃機関に通常備えられるセンサにて測定可能であり、燃料噴射弁の温度推定に際し、新たなセンサの配設等も不要である。なお、空間的に、あるいはコスト的に余裕があれば、燃料噴射弁各部の温度を直接測定するセンサ等を設けるようにしても勿論よい。
【００３４】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記補正手段は、前記機関の始動が完了してから前記燃料噴射弁の各部の温度がほぼ均一になるまでの所定の期間に限って前記補正を実行することをその要旨とする。
【００３５】
上記構成によれば、上記ギャップの一時的な縮小が生じるおそれのある期間に限って燃料噴射態様の変化に対する補正が実行されることとなり、前記実情に沿ったより的確な補正が実現されるようになる。
【００３６】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関が、前記燃料噴射弁に供給される燃料を畜圧する手段を備えるとともに、前記燃料噴射弁から噴射される燃料を気筒内に直接噴射供給する筒内噴射式の内燃機関であることをその要旨とする。
【００３７】
通常、筒内噴射式の内燃機関では、内部圧力が高められた状態の気筒内に燃料を直接噴射供給する必要があるために、その燃料噴射弁には燃料が極めて高い圧力に蓄圧された上で供給されている。このため、上記ギャップが一時的に小さくなってアーマチャのリフト速度やリフト時期が変化すると、これに伴う燃料噴射弁から噴射される燃料量についての誤差が顕著に表れるようになる。この点、上記構成によれば、こうした筒内噴射式の内燃機関において、その燃料噴射態様の不要な変化を好適に補正することができるようになる。
【００３８】
また、請求項９に記載の発明は、請求項８記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記内燃機関が、コモンレール式のディーゼル機関であることをその要旨とする。
【００３９】
筒内噴射式の内燃機関のなかでもコモンレール式のディーゼル機関は、燃焼行程における気筒内圧力が極めて高いために、その噴射圧も極めて高く設定されている。このため、上記ギャップが一時的に小さくなったときには、燃料噴射弁から噴射される燃料量についての誤差が顕著に表れる上に、これに伴って気筒内圧力が上昇した場合における機関の耐久性の低下に対する懸念も大きくなる。この点、上記構成によれば、こうしたコモンレール式のディーゼル機関にあって、その耐久性に影響を及ぼすおそれのある気筒内圧力の不要な上昇についてもこれを好適に抑制することができるようになる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる内燃機関の燃焼噴射制御装置の一実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【００４１】
図１は、本実施の形態にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置、詳しくは、車載された蓄圧式（コモンレール式）ディーゼル機関の燃料噴射にかかるシステムの概略構成を示している。
【００４２】
同図１に示すように、ディーゼル機関１には、複数の気筒（本実施の形態では４つの気筒）♯１〜♯４が設けられており、各気筒♯１〜♯４の燃焼室に対して燃料を噴射する電磁駆動式の燃料噴射弁２が配設されている。燃料噴射弁２から機関１の各気筒♯１〜♯４への燃料噴射は、同弁２に設けられた電磁コイル４３への通電と同通電の遮断とを切り換えることにより制御されている。なお、この燃料噴射弁２としては、先の図５に例示した構造を有する燃料噴射弁を想定している。
【００４３】
この燃料噴射弁２は、各気筒共通の蓄圧配管としてのコモンレール４に接続されており、上記電磁コイル４３への通電が行われている間、すなわち開弁駆動されている間、コモンレール４内の燃料が燃料噴射弁２より機関１の各気筒♯１〜♯４に噴射されるようになっている。コモンレール４には、こうした燃料噴射を可能とするだけの高い圧力の燃料が連続的に蓄積されるようになっている。
【００４４】
コモンレール４は、供給配管５を介して燃料ポンプ６の吐出ポート６ａに接続されている。供給配管５の途中には、逆止弁７が設けられている。この逆止弁７によって、燃料ポンプ６からコモンレール４への燃料の供給が許容され、且つコモンレール４から燃料ポンプ６への燃料の逆流が規制されるようになっている。
【００４５】
燃料ポンプ６は、吸入ポート６ｂを介して燃料タンク８に接続されており、その途中にはフィルタ９が設けられている。この燃料ポンプ６は、機関１の回転に同期する図示しないカムによってプランジャを往復運動させることによって駆動される。これにより、燃料ポンプ６は、燃料タンク８からフィルタ９を介して燃料を吸入し、その燃料を要求される所定圧にまで高めてコモンレール４に供給する。
【００４６】
さらに、燃料ポンプ６の吐出ポート６ａ近傍には、圧力制御弁１０が設けられている。圧力制御弁１０は、オン信号に応じて自身の弁体を閉じ、吐出ポート６ａからコモンレール４に向かう燃料の供給を許容するようになっている。また、この圧力制御弁１０は、オフ信号に応じて自身の弁体を開き、吐出ポート６ａから吐出されない分の余剰燃料を、燃料ポンプ６に設けられたリターンポート６ｃからリターン配管１１を経て燃料タンク８へと戻すようになっている。そして、こうした圧力制御弁１０のオン・オフ制御（開閉弁制御）によって、吐出ポート６ａからコモンレール４側へと吐出される燃料圧力（ひいては吐出量）が調整されるようになっている。
【００４７】
また、コモンレール４にはリリーフ弁１２が設けられており、同リリーフ弁１２は所定の条件が満たされた場合に開かれるようになっている。これにより、コモンレール４内の高圧燃料がリターン配管１１を経て燃料タンク８へと戻されて、コモンレール４内の圧力が低下されるようになっている。
【００４８】
さて、機関１には、その状態を検出するために、以下の各種センサ等が設けられている。すなわち、アクセルペダル１５の近傍には、その踏み込み量（アクセル開度）ＡＣＣを検出するためのアクセルセンサ２１が設けられている。
【００４９】
さらに、機関１のシリンダブロックには、その冷却水の温度ＴＨＷを検出するための水温センサ２２が設けられている。
併せて、機関１の吸気通路１３の上流に設けられるエアクリーナ（図示略）の近傍には、機関１に吸入される空気の温度ＴＨＡを検出するための吸気温センサ２３が設けられている。
【００５０】
加えて、上述のリターン配管１１には燃料温度ＴＨＦを検出するための燃温センサ２４が、コモンレール４には、該コモンレール４内の燃料の圧力（ひいては噴射圧）ＰＦを検出するための燃圧センサ２５がそれぞれ設けられている。
【００５１】
また、本実施の形態においては、機関１のクランクシャフト（図示略）に設けられたパルサの近傍にクランク角センサ２６が設けられている。さらに、クランクシャフトの回転は、吸気弁３１及び排気弁３２を開閉動作させるためのカムシャフト（図示略）にタイミングベルト等を介して伝達される。
【００５２】
このカムシャフトは、クランクシャフトの１／２回転の回転速度で回転するよう設定されている。このカムシャフトに設けられたパルサの近傍には、カム角センサ２７が設けられている。そして、本実施の形態では、これら両センサ２６，２７から出力されるパルス信号により、機関回転速度ＮＥ及びクランク角が算出されるとともに、各気筒♯１〜♯４におけるピストンの上死点が算出（気筒が判別）されるようになっている。
【００５３】
また、上記機関１には、同機関１を始動させるためのスタータ（図示略）が設けられている。このスタータには、その作動状態を検知するスタータスイッチ２８が設けられている。スタータスイッチ２８は、機関１の始動操作に際して、運転者によりイグニッションスイッチ（図示略）がＯＦＦ位置の状態からスタート位置まで操作され、スタータが作動しているとき（クランキング状態にあるとき）にスタータ信号ＳＴを「オン」として出力する。また、このスタータスイッチ２８は、機関１の始動が完了すると（自律運転状態になると）、あるいは機関１の始動に失敗してイグニッションスイッチがスタート位置からＯＮ位置まで戻されると、スタータ信号ＳＴを「オフ」として出力する。
【００５４】
本実施の形態においては、上記機関１の各種制御を司るための電子制御装置３３が設けられている。この電子制御装置３３は、前述したアクセルセンサ２１、水温センサ２２、吸気温センサ２３、燃温センサ２４、燃圧センサ２５、クランク角センサ２６、カム角センサ２７、スタータスイッチ２８等の出力信号を取り込む。そして、電子制御装置３３は、これらの出力信号に基づき把握される機関１の運転条件に応じて、燃料噴射弁２、圧力制御弁１０、リリーフ弁１２等を制御する。
【００５５】
以下、本実施の形態にかかる燃料噴射制御の概要について説明する。
上記電子制御装置３３は、上記各種の制御の一環として、燃料噴射弁２からの燃料の噴射制御を行っている。この燃料噴射制御は、以下のように行われる。
【００５６】
すなわち先ず、電子制御装置３３は、機関１の運転状態に応じた燃料の噴射量（「最終噴射量Ｑｆ」）及び燃料噴射時期を算出する。そしてそのときの機関回転速度ＮＥや噴射圧ＰＦに応じて、上記算出された最終噴射量Ｑｆに応じた量の噴射に必要な噴射時間を算出する。
【００５７】
そして、ここで算出された燃料噴射時期になると、電子制御装置３３は燃料噴射弁２の電磁コイル４３への通電を開始して、コモンレール４より供給される高圧燃料の各気筒♯１〜♯４への噴射を開始する。その後、上記算出された噴射時間だけ電磁コイル４３への通電を維持して必要な量の燃料噴射を行った後、同電磁コイル４３への通電を遮断して燃料噴射を終了する。
【００５８】
また、電子制御装置３３は、こうした燃料噴射制御を行う一方で、コモンレール４内に蓄圧された燃料の圧力（噴射圧）の制御を併せ行っている。この噴射圧制御は、以下のように行われる。
【００５９】
すなわち先ず、電子制御装置３３は、そのときの機関回転速度ＮＥや最終噴射量Ｑｆに応じて、好ましい噴射圧である基準噴射圧を算出する。そして、電子制御装置３３は、圧力制御弁１０及びリリーフ弁１２を制御して、コモンレール４内の燃料の圧力ＰＦを上記算出された基準噴射圧に保持するように調整する。
【００６０】
ここで、前述したように、上記機関１では、低温始動直後のごく短い期間において燃料噴射弁２のケース４６とアーマチャ４４と間に温度差が生じ、これに伴って電磁コイル４３とアーマチャ４４との間のギャップＧｐ（図５）が一時的に縮小する。また、これに起因して燃料噴射弁２から噴射される燃料量が不要に増大するようになることについても、前述した通りである。
【００６１】
そして、こうしたギャップＧｐの一時的な縮小についての度合いは、機関１の始動操作後における経過時間や、燃料噴射弁２の温度に応じて変化することが発明者等により確認された。具体的には、機関１の始動操作後における経過時間が一定の条件下に着目すると、燃料噴射弁２の温度が低いときほど上記温度差は大きく、上記ギャップＧｐも小さい。また、機関１、ひいては燃料噴射弁２の駆動制御が継続されると、それに伴って上記温度差も次第に小さくなり、ギャップＧｐの一時的な縮小も解消されるようになる。
【００６２】
そこで、本実施の形態では、こうしたギャップＧｐの変化傾向に着目し、機関１の始動操作後における経過時間と燃料噴射弁２の推定温度とに基づいて最終噴射量Ｑｆを減量補正することで、同弁２から噴射される燃料量の不要な増大を補償するようにしている。なお、本実施の形態では、上記燃料噴射弁２の温度を吸気温度ＴＨＡに基づいて推定するようにしている。具体的には、上記燃料噴射弁２の推定温度として、同温度が好適に反映される機関パラメータである吸気温度ＴＨＡを代用するようにしている。
【００６３】
上記補正の傾向として具体的には、その補正に際して算出される補正係数Ｋ１の算出に用いるマップを図２に示すように、吸気温度ＴＨＡが低いほど、且つ機関始動後における経過時間が短いほど、同補正係数Ｋ１を大きな値として算出するようにしている。なお、この補正係数Ｋ１は「１」以上の数として算出される。
【００６４】
そして、上記目標噴射量Ｑｔを、上記最終噴射量Ｑｆ及び補正係数Ｋ１に基づいて以下に示す（１）式から算出するとともに、算出した目標噴射量Ｑｔに基づいて噴射時間を算出するようにしている。
目標噴射量Ｑｔ←Ｑｆ×（１／Ｋ１） …（１）
これにより、上記補正係数Ｋ１が大きな値として算出されるほど、目標噴射量Ｑｔが減量される（噴射時間が短縮される）ようになり、燃料噴射弁２から噴射される燃料量についての、上記ギャップＧｐの一時的な縮小に伴って生じる不要な増大分が補償されるようになっている。
【００６５】
以下、こうした機関１の低温始動時における補正処理を含む噴射時間の算出処理の詳細な処理手順について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。なお、このフローチャートに示される一連の処理は、前記電子制御装置３３によって所定の制御周期をもって繰り返し実行される。また、この処理は、機関１が自律運転状態となった後、すなわち始動が完了した後においてのみ実行される。
【００６６】
この処理では先ず、上記各センサ２１〜２７及びスタータスイッチ２８を通じて、各機関パラメータＡＣＣ，ＴＨＷ，ＴＨＡ，ＴＨＦ，ＰＦ，ＮＥ，ＳＴが検出される（ステップＳ１００）。その後、これら各機関パラメータに基づいて機関１の運転状態が判断された上で、その運転状態に応じた最終噴射量Ｑｆ、燃料噴射時期、及び基準噴射圧が、上述したように算出される（ステップＳ１０１）。
【００６７】
そしてその後、上記低温始動補正処理が実行される（ステップＳ１０２〜Ｓ１０５）。
この処理では先ず、以下の（条件ａ）〜（条件ｃ）が全て満たされるか否かが判断される（ステップＳ１０２）。
・（条件ａ）：冷却水温度ＴＨＷが所定温度Ｔ１（例えば０℃）未満である。
・（条件ｂ）：吸気温度ＴＨＡが所定温度Ｔ２（例えば０℃）未満である。
・（条件ｃ）：機関始動操作後の経過時間、すなわちスタータ信号ＳＴが「オン」となった後の経過時間が所定時間Ｃ（例えば５分）未満である。
【００６８】
なお、上記各所定温度Ｔ１，Ｔ２、及び所定時間Ｃは、機関の始動が完了してから前記燃料噴射弁の各部の温度がほぼ均一になるまでの所定の期間を（条件ａ）〜（条件ｃ）を通じて判断することが可能となる値が実験等によって求められた上で、予め設定されている。具体的には、これら（条件ａ）〜（条件ｃ）が全て満たされることをもって、前記ギャップＧｐの一時的な縮小、ひいてはこれに伴う燃料噴射弁２から噴射される燃料量の不要な増大を招くおそれがあると判断される。
【００６９】
そして、これら（条件ａ）〜（条件ｃ）の全てが満たされる場合には（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、燃料噴射弁２から噴射される燃料量が不要に増大するおそれがあるとして、上述したように、先の図２に示したマップに基づく補正係数Ｋ１の算出が実行される（ステップＳ１０３）。なお、上記マップは、吸気温度ＴＨＡ及び機関始動後の経過時間から補正係数Ｋ１を算出するためのマップであり、これら吸気温度ＴＨＡ、機関始動後の経過時間及び補正係数Ｋ１の関係が実験等によって求められた上で、予め電子制御装置３３の適宜のメモリに記憶されている。
【００７０】
一方、上記（条件ａ）〜（条件ｃ）のいずれか１つでも満たされない場合には（ステップＳ１０２：ＮＯ）、燃料噴射弁２から噴射される燃料量が不要に増大するおそれはないとして、上記補正係数Ｋ１が「１」に設定される（ステップＳ１０４）。
【００７１】
こうして補正係数Ｋ１が算出若しくは設定された後、この補正係数Ｋ１及び最終噴射量Ｑｆに基づいて、上記（１）式から目標噴射量Ｑｔが算出される（ステップＳ１０５）。
【００７２】
そしてその後、機関回転速度ＮＥ、及び噴射圧ＰＦに基づいて、上記目標噴射量Ｑｔに応じた量の燃料を上記機関１に対して噴射供給するために必要な噴射時間が算出される（ステップＳ１０６）。
【００７３】
以下、上述した燃料噴射制御が具体的にどのように行われるかを、図４に示すタイミングチャートを参照して説明する。
なお、この図４は、本実施の形態の燃料噴射制御を始動後増量処理が併せて行われる機関１に適用した場合における目標噴射量Ｑｔについての補正量の推移の一例を示している。この始動後増量処理は、機関１が完爆状態になった直後における機関回転速度ＮＥを安定させるために実行される処理であり、目標噴射量Ｑｔについての補正係数Ｋ２は冷却水温度ＴＨＷに基づき設定される。この補正係数Ｋ２は具体的には、冷却水温度ＴＨＷが低いほど大きな値として算出される。なお、この補正係数Ｋ２は「１」以上の数として算出される。そして、目標噴射量Ｑｔは、最終噴射量Ｑｆ、及び各補正係数Ｋ１，Ｋ２に基づいて、下式から算出される。
Ｑｔ＝Ｑｆ×（１／Ｋ１）×Ｋ２
さて、機関１の始動操作がなされると（タイミングｔ１）、その後同機関１が自律運転状態になるまでの期間においては（タイミングｔ１〜ｔ２）、上述した低温始動補正処理及び始動後増量処理は実行されず、別途の処理を通じて、機関１の自律運転状態への円滑な移行が可能な目標噴射量Ｑｔが算出される。このため、この期間にあっては、上記目標噴射量Ｑｔについての補正量が「０」に設定されている。
【００７４】
そしてその後、機関１が自律運転状態になると（タイミングｔ２）、上記低温始動補正処理及び始動後増量処理の実行が共に開始される。このとき、始動後増量処理では、図４中に矢印Ｄで示す分だけ目標噴射量Ｑｔを増量する値として補正係数Ｋ２が算出される。これとは逆に、低温始動補正処理では、図４中に矢印Ｅで示す分だけ目標噴射量Ｑｔを減量する値として補正係数Ｋ１が算出される。従って、このときにおける目標噴射量Ｑｔについての補正量は、それら補正係数Ｋ１，Ｋ２を乗じた値に対応する量となる（本例では、目標噴射量Ｑｔを減量する側の量に設定される）。
【００７５】
その後、機関１の稼動が継続されると（タイミングｔ２以降）、冷却水温度ＴＨＷが徐々に上昇する。そして、これに伴って図４中に一点鎖線で示すように、始動後増量処理により算出される補正係数Ｋ２は、目標噴射量Ｑｔについての増量度合いを徐々に減少させるように推移する。これに対して、低温始動補正処理により算出される補正係数Ｋ１は、目標噴射量Ｑｔについての減量度合いを徐々に減少させるように推移する。そして、このときにおける上記補正量は、図４に実線で示すように、それら補正係数Ｋ１，Ｋ２を乗じた値に対応して推移する（本例では、目標噴射量Ｑｔを徐々に増量させるように推移する）。
【００７６】
そして、低温始動補正処理において、前記マップ（図２）から算出される補正係数Ｋ１が「１」になると（タイミングｔ３）、その後において上記補正量は、始動後増量処理により算出される補正係数Ｋ２の推移に応じて推移するようになる。すなわち、目標噴射量Ｑｔについての増量度合いを徐々に減少させるように推移するようになる（タイミングｔ３以降）。
【００７７】
その後、冷却水温度ＴＨＷが十分に上昇し、始動後増量処理により算出される補正係数Ｋ１が「１」になると（タイミングｔ４）、上記補正量は「０」になる。
【００７８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）本実施の形態では、機関１の始動操作後の経過時間と燃料噴射弁２の推定温度とに基づいて目標噴射量Ｑｔを減量補正するようにしている。これにより、電磁コイル４３とアーマチャ４４とのギャップＧｐの一時的な縮小に伴って燃料噴射弁２から噴射される燃料量が不要に増大する場合において、同ギャップＧｐの縮小度合いを求めた上で、その求めた縮小度合いに応じた噴射時間の短縮、ひいては同弁２から噴射される燃料量の減量補正が可能になる。従って、燃料噴射弁２から噴射される燃料量の不要な増大を好適に補償することができようになって、機関１の低温始動時において同燃料量をより的確に制御することができるようになる。
【００７９】
（２）また本実施の形態では、機関１の始動操作後の経過時間が短いほど、且つ燃料噴射弁２の推定温度が低いほど目標噴射量Ｑｔを減量するようにした。これにより、燃料噴射弁２の温度特性に応じたかたちで噴射時間を短縮することができるようになり、同弁２から噴射される燃料量の不要な増大を好適に補償することができるようになる。
【００８０】
（３）また本実施の形態では、機関の始動が完了してから燃料噴射弁２の各部の温度がほぼ均一になるまでの所定の期間に限って目標噴射量Ｑｔを減量補正するようにした。このため、上記ギャップＧｐの一時的な縮小が生じるおそれのある期間に限って噴射時間を短縮することができるようになり、低温始動補正処理を効率よく実行することができるようになる。
【００８１】
（４）また本実施の形態では、上述した目標噴射量Ｑｔの減量補正を、燃料噴射弁２から噴射される燃料を気筒内に直接噴射供給する筒内噴射式の内燃機関の燃料噴射制御装置により実行するようにした。ここで通常、筒内噴射式の内燃機関では、内部圧力が高められた状態の気筒内に燃料を直接噴射供給する必要があるために、その燃料噴射弁には燃料が極めて高い圧力に蓄圧された上で供給されている。このため、上記ギャップＧｐが一時的に縮小すると、これに伴う燃料噴射弁２から噴射される燃料量についての増大量も極めて多量なものとなる。これに対して、本実施の形態によれば、こうした筒内噴射式の内燃機関にあって、その燃料噴射弁２から噴射される燃料量の不要な増大を好適に補償することができるようになる。
【００８２】
（５）特に本実施の形態では、上述した目標噴射量Ｑｔの減量補正を、コモンレール式のディーゼル機関１の燃料噴射制御装置により実行するようにした。筒内噴射式の内燃機関のなかでもコモンレール式のディーゼル機関は、燃焼行程における気筒内圧力が極めて高いために、その噴射圧が極めて高く設定されている。このため、上記ギャップＧｐが一時的に小さくなったときには、燃料噴射弁２から噴射される燃料量についての増大量が極めて多量なものとなる上に、これに伴って生じる気筒内圧力の過度な上昇、ひいては機関１の耐久性の低下に対する懸念も大きくなる。これに対して、本実施の形態によれば、こうしたコモンレール式のディーゼル機関１にあって、その耐久性に影響を及ぼすおそれのある気筒内圧力の不要な上昇を好適に抑制することができるようになる。
【００８３】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態において、所定温度Ｔ２を、気筒内圧力の過度な上昇を招くおそれがあることを（条件ｂ）を通じて判断することが可能になる値として設定するようにしてもよい。ここで、よく知られているように、内燃機関にあっては、吸気温度ＴＨＡが低いときほど気筒内への空気の充填効率が高くなって、その圧縮行程における気筒内圧力が上昇する。従って、吸気温度ＴＨＡが低いときほど気筒内圧力の上昇が過度なものとなり易い。この点、上記構成によれば、このように気筒内圧力の過度な上昇を招き易い期間に限って前述した低温始動補正処理を実行することが可能になる。
【００８４】
・また、気筒内圧力の過度な上昇を抑制する上では、気筒内圧力を検出するためのセンサを別途設け、気筒内圧力が所定圧力を超えて高まったときに限って目標噴射量Ｑｔを減量補正するといった構成を採用することもできる。
【００８５】
・上記実施の形態では、目標噴射量Ｑｔを減量補正して噴射時間を短縮するようにしたが、これに代えて、基準噴射圧を減圧補正するようにしてもよい。これもよく知られているように、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力（噴射圧）を減圧すると、同弁から噴射される燃料量は減少する。従って、前記ギャップＧｐの縮小度合いに応じて基準噴射圧を減圧補正することで、燃料噴射弁２から噴射される燃料量の不要な増大を好適に補償することができようになり、ひいては機関１の低温始動時において同燃料量をより的確に制御することができるようになる。なお、上記基準噴射圧についての減圧補正量は、機関１の始動操作後の経過時間が短いほど、且つ燃料噴射弁２の推定温度が低いほど、大とすればよい。
【００８６】
・また、目標噴射量Ｑｔを減量補正することや、基準噴射圧を減圧補正することに代えて、燃料噴射時期を遅角補正するようにしてもよい。燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射時期を遅角すると、内燃機関における気筒内圧力のピーク値が低下することもよく知られている。従って、上記ギャップＧｐの縮小度合いに応じたかたちで噴射時期を遅角補正することで、少なくとも同ギャップＧｐの一時的な縮小に伴う気筒内圧力の不要な上昇を好適に抑制することができるようになる。
【００８７】
一方、前述したように、上記ギャップＧｐの一時的な縮小は、アーマチャ４４のリフト速度やリフト時期が一時的に早くなることに起因して生じる。すなわち、ギャップＧｐの一時的な縮小が生じているときには、噴射時期が不要に早くなっている。これに対して、ギャップＧｐの縮小度合いに応じて噴射時期を遅角補正する上記構成によれば、こうした噴射時期の不要な早期化についてもこれを好適に補償することができるようになる。
【００８８】
なお、上記気筒内圧力の不要な上昇における上昇幅、及び噴射時期の不要な早期化における進角幅は、機関１の始動操作後における経過時間が短いほど、また燃料噴射弁２の温度が低いときほど大きい。従って、機関１の始動操作後の経過時間が短いほど、且つ燃料噴射弁２の推定温度が低いほど、噴射時期の遅角補正量を大とすればよい。これにより、そのときどきの気筒内圧力の上昇幅や、噴射時期の進角幅に応じて噴射時期を遅角補正することが可能になり、気筒内圧力の不要な増大や、噴射時期の不要な早期化を好適に補償することができるようになる。
【００８９】
・また、上述した噴射時間の短縮補正、噴射圧の減圧補正、及び噴射時期の遅角補正のいずれか２つを組み合わせて実行する、あるいはそれら全てを併せて実行するようにしてもよい。要は、上記ギャップＧｐの一時的な縮小に伴って生じる噴射量や、噴射時期、あるいは噴射圧といった燃料噴射態様の変化を好適に補償することができればよい。
【００９０】
・上記実施の形態では、燃料噴射弁２の温度を吸気温度ＴＨＡに基づいて推定するようにした。この推定に用いる機関パラメータとしては、吸気温度ＴＨＡに限らず、例えば冷却水温度ＴＨＷ等、燃料噴射弁２の温度が好適に反映される機関パラメータであれば適宜採用可能である。また、空間的に、あるいはコスト的に余裕があるのであれば、こうした機関パラメータに基づく燃料噴射弁２の温度の推定に代えて、新たなセンサを設ける等して同弁２各部の温度を直接測定することも勿論可能である。
【００９１】
・上記実施の形態では、本発明にかかる燃料噴射制御装置を、コモンレール式のディーゼル機関１に適用するようにした。これに限らず、他の型式のディーゼル機関や、筒内噴射式のガソリン機関、あるいは吸気ポート噴射式のガソリン機関などにも、本発明にかかる燃料噴射制御装置を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置の一実施の形態についてその概略構成を示すブロック図。
【図２】補正係数の算出に用いられるマップのマップ構造を示す略図。
【図３】噴射時間を算出する処理についてその処理手順を示すフローチャート。
【図４】同実施の形態による目標噴射量の補正態様の推移の一例を示すタイミングチャート。
【図５】燃料噴射弁の正面断面構造を示す正面断面図。
【図６】ギャップとアーマチャに作用する吸引力との関係を示すグラフ。
【図７】アーマチャのリフト量の推移の一例を示すグラフ。
【図８】燃料噴射率の推移の一例を示すグラフ。
【符号の説明】
１…ディーゼル機関、２…燃料噴射弁、４…コモンレール、５…供給配管、６…燃料ポンプ、６ａ…吐出ポート、６ｂ…吸入ポート、６ｃ…リターンポート、７…逆止弁、８…燃料タンク、９…フィルタ、１０…圧力制御弁、１１…リターン配管、１２…リリーフ弁、１３…吸気通路、１５…アクセルペダル、２１…アクセルセンサ、２２…水温センサ、２３…吸気温センサ、２４…燃温センサ、２５…燃圧センサ、２６…クランク角センサ、２７…カム角センサ、２８…スタータスイッチ、３１…吸気弁、３２…排気弁、３３…電子制御装置、４１…ニードル、４２…バネ、４３…電磁コイル、４４…アーマチャ、４５…バネ、４６…ケース、４７…噴孔。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁駆動式の燃料噴射弁が設けられた内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばコモンレール式のディーゼル機関等に採用されているこの種の燃料噴射制御装置では、燃料噴射にかかる制御に際し、機関運転状態に基づいて噴射時期や噴射時間等といった各種制御量が求められ、それら求められた制御量に基づき燃料噴射弁が駆動制御される。これにより、基本的にはその都度の機関運転状態に適した量の燃料が内燃機関に噴射供給されるようになり、機関の運転も適正に維持される。
【０００３】
ただし、よく知られているように、燃料は通常、自身の温度上昇に伴って体積弾性係数や粘性が低下する。そしてこれは、燃料噴射弁の開弁速度の低下や、燃料供給通路に設けられる各種の弁からの燃料リーク量の増大を招く等、燃料の圧送効率を低下させる原因となる。
【０００４】
このため、燃料噴射弁を同じ時間だけ開弁駆動した場合であっても、燃料の温度が高いときと低いときとでは、同燃料噴射弁から異なる量の燃料が内燃機関に対して噴射供給されることとなり、ひいては内燃機関の気筒内圧力の不要な変化を招くこととなる。そしてこれは、気筒内圧力の過度な上昇による内燃機関の耐久性の低下や、機関出力の不安定化等といった不都合を招く一因となる。
【０００５】
そこで従来は、例えば特開平９−６０５４２号公報に見られるように、燃料温度を検出するとともに、検出された燃料温度に応じて燃料噴射弁の開弁時間、すなわち噴射時間（噴射量）を補正する装置なども提案されている。こうした補正処理を行うことで、燃料の温度にかかわらず、内燃機関に対して所望量の燃料を噴射供給することが可能になり、上述した気筒内圧力の不要な変化等も抑制することができるようになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電磁駆動式の燃料噴射弁は通常、図５に例示するように、弁体であるニードル４１と、このニードル４１を閉弁方向に付勢するバネ４２と、電磁コイル４３と、アーマチャ４４と、このアーマチャ４４を電磁コイル４３から離間させる方向に付勢するバネ４５とが、ケース４６内に一体に収容される構造になっている。また、ケース４６内には、内燃機関の気筒に対して燃料を噴射するための噴孔４７をはじめ、それぞれ燃料の蓄圧配管（コモンレール）や燃料タンクへのリターン配管に接続される燃料通路が設けられている。
【０００７】
そして、この燃料噴射弁の開弁駆動に際しては、電磁コイル４３に通電を行って上記バネ４５の付勢力に抗する方向、すなわち電磁コイル４３側に吸引する方向にアーマチャ４４を移動させる。これにより、上記コモンレールやリターン配管に接続される燃料通路間での圧力バランスが変化し、これに伴ってニードル４１が上記噴孔４７とコモンレールとの連通を許容する方向に移動される。すなわち、同噴孔４７からの燃料噴射が開始される。
【０００８】
一方、同燃料噴射弁の閉弁駆動に際しては、電磁コイル４３への通電を停止する。これにより、アーマチャ４４が上記バネ４２の付勢力によって同図５に示される位置に移動する。このとき、上記燃料通路間も遮断されてその圧力バランスが保たれるため、上記ニードル４１は、バネ４２の付勢力によって上記噴孔４７とコモンレールとの連通を遮断する方向に移動される。すなわち、同噴孔４７からの燃料噴射が停止される。
【０００９】
このような構造の燃料噴射弁にあって、内燃機関に対して所望量の燃料を精度よく噴射供給するためには、上記アーマチャ４４に作用する磁束、換言すれば吸引力を電磁コイル４３を通じて精度よくコントロールすることが望まれる。しかしながら、上記アーマチャ４４に作用する吸引力は、電磁コイル４３に供給される電流量が一定の条件下であっても、機関の低温始動直後のごく短い期間において不要に増大してしまうことが発明者らによって確認されている。
【００１０】
以下、その理由について図６〜図８を参照しつつ説明する。
通常、内燃機関の運転が開始されると、これに伴って上記アーマチャ４４が燃料噴射弁内での摺動を開始し、その摺動面において摩擦熱を発生するようになる。ここで、アーマチャ４４は燃料噴射弁のケース４６と比べてその体積が極めて小さいため、熱容量も小さい。このため、機関の低温始動時、すなわち燃料噴射弁の温度が低いときには先ず、アーマチャ４４の温度が上昇するようになる。そしてその後、燃料噴射弁の駆動制御が継続されると、上記ケース４６の温度も次第に上昇し、これに伴ってそれらの温度差も次第に小さくなる。換言すれば、機関の低温始動直後のごく短い期間に着目すると、アーマチャ４４とケース４６との熱膨張量に大きな差異が生じるようになる。
【００１１】
そして、燃料噴射弁によっては、こうした熱膨張量の差異により、開弁状態における電磁コイル４３とアーマチャ４４とのギャップＧｐが一時的に小さくなる。すなわち、図６に、上記ギャップＧｐとアーマチャ４４に作用する吸引力との関係を示すように、電磁コイル４３が発生する電磁力が一定の条件下であっても、上記ギャップＧｐが小さくなると、アーマチャ４４に作用する吸引力は大きくなる。
【００１２】
このため、図７にアーマチャ４４のリフト量の推移の一例を示すように、燃料噴射を開始する際に、上記ギャップＧｐが小さくなっている時には、図７に一点鎖線で示すように、ギャップＧｐが小さくなっていない定常時（実線）と比べて、アーマチャ４４の開弁方向へのリフト速度やリフト時期が早くなる。その結果、燃料噴射率も、図８に示すように、実線で示す定常時の燃料噴射率に比べて、同図８に一点鎖線で示す上記ギャップＧｐが小さくなった時における燃料噴射率が高くなるなど、燃料噴射量の不要な増大を招くことともなる。
【００１３】
しかも、こうしてアーマチャ４４の開弁方向へのリフト速度やリフト時期が早くなる分だけ、一回の燃料噴射において上記アーマチャ４４に作用する磁束の総量も多くなる。すなわち、電磁コイル４３への通電が停止されたときの、同磁気回路に残留する磁束が大となる。このため、電磁コイル４３への通電が停止された後も、アーマチャ４４に作用する磁束の減少が長引き、ひいてはアーマチャ４４の閉弁方向へのリフト速度やリフト時期も遅くなる（図７参照）。そしてその結果、燃料噴射率の低下もその分だけ遅くなり（図８参照）、これによっても燃料噴射量の不要な増大が避けられない。
【００１４】
そして、機関低温始動時におけるこうした燃料噴射量の不要な増大も、結局は内燃機関の気筒内圧力の不要な上昇を招き、これが過度となる場合には、内燃機関としての耐久性にも影響を及ぼすようになる。
【００１５】
なお、上述のように、燃料温度を検出するものにあっては、その検出される燃料温度に基づいて燃料噴射弁の各部の温度を推定し、その推定される各部の温度に基づき燃料噴射量を減量補正することで、上述した燃料噴射量の不要な増大を補償することも考えられる。しかし、上述した電磁コイル４３とアーマチャ４４とのギャップＧｐの縮小化は、機関低温始動直後のごく短い期間においてのみ生じるものであるのに対し、燃料温度の方はこのような期間内では殆ど変化しない。このため、単に燃料温度に基づいて燃料噴射量の減量補正を施したところで、上記問題の解消には至らない。
【００１６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、電磁駆動される燃料噴射弁を備える内燃機関について、その低温始動時の燃料噴射態様をより的確に制御することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
先ず、請求項１に記載の発明は、電磁コイルへの通電によるアーマチャの該電磁コイル側に吸引される方向へのリフト操作に応じて開弁される電磁駆動式の燃料噴射弁を備え、該燃料噴射弁に供給される燃料の内燃機関に対する噴射時期及び噴射量が、前記電磁コイルへの通電時期及び通電時間に応じて制御される内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関の低温始動直後の所定期間に生じる前記電磁コイルと前記アーマチャとのギャップの一時的な縮小に起因する前記噴射量の増大を補正する手段であって、前記機関の始動操作後の経過時間が短いほど、且つ、前記燃料噴射弁の推定温度が低いほど、前記燃料噴射弁から噴射される燃料量の減量補正量を大とする補正を前記所定期間において行う補正手段を備えることをその要旨とする。
【００１８】
上記構成によれば、機関が低温始動されることにより、換言すれば燃料噴射弁の温度が低いときに機関が始動されることによって、電磁コイルとアーマチャとのギャップが一時的に縮小する場合であっても、同ギャップの縮小に伴う燃料噴射態様の変化を補正することが可能になる。従って、電磁駆動される燃料噴射弁を備える内燃機関について、その低温始動時の燃料噴射態様をより的確に制御することができるようになる。
【００２０】
また上記構成によれば、電磁コイルとアーマチャとのギャップの一時的な縮小に伴って燃料噴射弁から噴射される燃料量が不要に増大する場合において、機関始動操作後の経過時間と燃料噴射弁の推定温度とに基づき同ギャップの縮小度合いを求め、その求められた縮小度合いに応じて上記燃料量を減量補正することが可能になる。従って、燃料噴射弁から噴射される燃料量の不要な増大を好適に補償することができるようになる。
【００２２】
ここで上述したギャップの縮小度合い、ひいてはこれに伴う燃料噴射弁から噴射される燃料量の増大度合いは、機関始動操作後における経過時間が短いほど、また燃料噴射弁の温度が低いときほど大きい。この点、上記構成によれば、こうした傾向に応じた上記燃料量についての減量補正が可能になり、その不要な増大を好適に補償することができるようになる。
【００２３】
また、請求項２に記載の発明は、電磁コイルへの通電によるアーマチャの該電磁コイル側に吸引される方向へのリフト操作に応じて開弁される電磁駆動式の燃料噴射弁を備え、該燃料噴射弁に供給される燃料の内燃機関に対する噴射時期及び噴射量が、前記電磁コイルへの通電時期及び通電時間に応じて制御される内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関の低温始動直後の所定期間に生じる前記電磁コイルと前記アーマチャとのギャップの一時的な縮小に起因する前記噴射量の増大を補正する手段であって、前記機関の始動操作後の経過時間が短いほど、且つ、前記燃料噴射弁の推定温度が低いほど、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力の減圧補正量を大とする補正を前記所定期間において行う補正手段を備えるものであることをその要旨とする。
【００２５】
よく知られているように、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力（噴射圧）を減圧すると、同弁から噴射される燃料量は減少する。従って、上記ギャップの縮小度合いに応じたかたちで噴射圧を減圧補正することで、請求項２に記載の発明によれば請求項１に記載の発明と同様の効果が得られるようになる。
【００２６】
また、請求項３に記載の発明は、電磁コイルへの通電によるアーマチャの該電磁コイル側に吸引される方向へのリフト操作に応じて開弁される電磁駆動式の燃料噴射弁を備え、該燃料噴射弁に供給される燃料の内燃機関に対する噴射時期及び噴射量が、前記電磁コイルへの通電時期及び通電時間に応じて制御される内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関の低温始動直後の所定期間に生じる前記電磁コイルと前記アーマチャとのギャップの一時的な縮小に起因する前記噴射量の増大による気筒内圧力の上昇を補正する手段であって、前記機関の始動操作後の経過時間が短いほど、且つ、前記燃料噴射弁の推定温度が低いほど、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射時期の遅角補正量を大とする補正を前記所定期間において行う補正手段を備えるものであることをその要旨とする。
【００２７】
これもよく知られているように、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射時期を遅角すると、内燃機関における気筒内圧力のピーク値は低下する。従って、上記構成によれば、上記ギャップの縮小度合いに応じたかたちで噴射時期を遅角補正することで、少なくとも同ギャップの一時的な縮小に伴う気筒内圧力の不要な上昇を好適に抑制することができるようになる。
【００２９】
なお、ギャップの一時的な縮小に伴って気筒内圧力が上昇する場合には、その上昇度合いは、機関始動操作後における経過時間が短いほど、また燃料噴射弁の温度が低いときほど大きい。この点、上記構成によれば、こうした傾向に応じた噴射時期の遅角補正が可能になり、気筒内圧力の不要な増大を好適に補償することができるようになる。
【００３０】
また、請求項４に記載の発明は、電磁コイルへの通電によるアーマチャの該電磁コイル側に吸引される方向へのリフト操作に応じて開弁される電磁駆動式の燃料噴射弁を備え、該燃料噴射弁に供給される燃料の内燃機関に対する噴射時期及び噴射量が、前記電磁コイルへの通電時期及び通電時間に応じて制御される内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関の低温始動直後の所定期間に生じる前記電磁コイルと前記アーマチャとのギャップの一時的な縮小に起因する前記噴射量の増大、及び同噴射量の増大による気筒内圧力の上昇のうちの少なくとも気筒内圧力の上昇を補正する手段であって、前記機関の始動操作後の経過時間と前記燃料噴射弁の推定温度とに基づいて、同燃料噴射弁から噴射される燃料量の減量補正、及び同燃料噴射弁に供給される燃料の圧力の減圧補正、及び同燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射時期の遅角補正の少なくとも１つを実行し、前記機関の始動操作後の経過時間が短いほど、且つ、前記燃料噴射弁の推定温度が低いほど、前記燃料噴射弁から噴射される燃料量についてはその減量補正量を大とする補正を前記所定期間において行い、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力についてはその減圧補正量を大とする補正を前記所定期間において行い、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射時期についてはその遅角補正量を大とする補正を前記所定期間において行う補正手段を備えるものであることをその要旨とする。
【００３２】
請求項４に記載の発明によれば、上記ギャップの一時的な縮小に伴う燃料噴射弁から噴射される燃料量の不要な増大と気筒内圧力の不要な上昇とを共に、若しくは、少なくとも気筒内圧力の不要な上昇を、好適に補償することができるようになる。
【００３３】
なお、燃料噴射弁の温度を推定するに際しては、同温度が好適に反映される機関パラメータに基づいて推定する構成、すなわち、例えば請求項５によるように、機関の冷却水温度に基づいて推定する、といった構成や、請求項６によるように、機関に吸入される空気の温度に基づいて推定する、といった構成を採用することができる。これら冷却水温度や吸入空気の温度はいずれも、内燃機関に通常備えられるセンサにて測定可能であり、燃料噴射弁の温度推定に際し、新たなセンサの配設等も不要である。なお、空間的に、あるいはコスト的に余裕があれば、燃料噴射弁各部の温度を直接測定するセンサ等を設けるようにしても勿論よい。
【００３４】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記補正手段は、前記機関の始動が完了してから前記燃料噴射弁の各部の温度がほぼ均一になるまでの所定の期間に限って前記補正を実行することをその要旨とする。
【００３５】
上記構成によれば、上記ギャップの一時的な縮小が生じるおそれのある期間に限って燃料噴射態様の変化に対する補正が実行されることとなり、前記実情に沿ったより的確な補正が実現されるようになる。
【００３６】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関が、前記燃料噴射弁に供給される燃料を畜圧する手段を備えるとともに、前記燃料噴射弁から噴射される燃料を気筒内に直接噴射供給する筒内噴射式の内燃機関であることをその要旨とする。
【００３７】
通常、筒内噴射式の内燃機関では、内部圧力が高められた状態の気筒内に燃料を直接噴射供給する必要があるために、その燃料噴射弁には燃料が極めて高い圧力に蓄圧された上で供給されている。このため、上記ギャップが一時的に小さくなってアーマチャのリフト速度やリフト時期が変化すると、これに伴う燃料噴射弁から噴射される燃料量についての誤差が顕著に表れるようになる。この点、上記構成によれば、こうした筒内噴射式の内燃機関において、その燃料噴射態様の不要な変化を好適に補正することができるようになる。
【００３８】
また、請求項９に記載の発明は、請求項８記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記内燃機関が、コモンレール式のディーゼル機関であることをその要旨とする。
【００３９】
筒内噴射式の内燃機関のなかでもコモンレール式のディーゼル機関は、燃焼行程における気筒内圧力が極めて高いために、その噴射圧も極めて高く設定されている。このため、上記ギャップが一時的に小さくなったときには、燃料噴射弁から噴射される燃料量についての誤差が顕著に表れる上に、これに伴って気筒内圧力が上昇した場合における機関の耐久性の低下に対する懸念も大きくなる。この点、上記構成によれば、こうしたコモンレール式のディーゼル機関にあって、その耐久性に影響を及ぼすおそれのある気筒内圧力の不要な上昇についてもこれを好適に抑制することができるようになる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる内燃機関の燃焼噴射制御装置の一実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【００４１】
図１は、本実施の形態にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置、詳しくは、車載された蓄圧式（コモンレール式）ディーゼル機関の燃料噴射にかかるシステムの概略構成を示している。
【００４２】
同図１に示すように、ディーゼル機関１には、複数の気筒（本実施の形態では４つの気筒）♯１〜♯４が設けられており、各気筒♯１〜♯４の燃焼室に対して燃料を噴射する電磁駆動式の燃料噴射弁２が配設されている。燃料噴射弁２から機関１の各気筒♯１〜♯４への燃料噴射は、同弁２に設けられた電磁コイル４３への通電と同通電の遮断とを切り換えることにより制御されている。なお、この燃料噴射弁２としては、先の図５に例示した構造を有する燃料噴射弁を想定している。
【００４３】
この燃料噴射弁２は、各気筒共通の蓄圧配管としてのコモンレール４に接続されており、上記電磁コイル４３への通電が行われている間、すなわち開弁駆動されている間、コモンレール４内の燃料が燃料噴射弁２より機関１の各気筒♯１〜♯４に噴射されるようになっている。コモンレール４には、こうした燃料噴射を可能とするだけの高い圧力の燃料が連続的に蓄積されるようになっている。
【００４４】
コモンレール４は、供給配管５を介して燃料ポンプ６の吐出ポート６ａに接続されている。供給配管５の途中には、逆止弁７が設けられている。この逆止弁７によって、燃料ポンプ６からコモンレール４への燃料の供給が許容され、且つコモンレール４から燃料ポンプ６への燃料の逆流が規制されるようになっている。
【００４５】
燃料ポンプ６は、吸入ポート６ｂを介して燃料タンク８に接続されており、その途中にはフィルタ９が設けられている。この燃料ポンプ６は、機関１の回転に同期する図示しないカムによってプランジャを往復運動させることによって駆動される。これにより、燃料ポンプ６は、燃料タンク８からフィルタ９を介して燃料を吸入し、その燃料を要求される所定圧にまで高めてコモンレール４に供給する。
【００４６】
さらに、燃料ポンプ６の吐出ポート６ａ近傍には、圧力制御弁１０が設けられている。圧力制御弁１０は、オン信号に応じて自身の弁体を閉じ、吐出ポート６ａからコモンレール４に向かう燃料の供給を許容するようになっている。また、この圧力制御弁１０は、オフ信号に応じて自身の弁体を開き、吐出ポート６ａから吐出されない分の余剰燃料を、燃料ポンプ６に設けられたリターンポート６ｃからリターン配管１１を経て燃料タンク８へと戻すようになっている。そして、こうした圧力制御弁１０のオン・オフ制御（開閉弁制御）によって、吐出ポート６ａからコモンレール４側へと吐出される燃料圧力（ひいては吐出量）が調整されるようになっている。
【００４７】
また、コモンレール４にはリリーフ弁１２が設けられており、同リリーフ弁１２は所定の条件が満たされた場合に開かれるようになっている。これにより、コモンレール４内の高圧燃料がリターン配管１１を経て燃料タンク８へと戻されて、コモンレール４内の圧力が低下されるようになっている。
【００４８】
さて、機関１には、その状態を検出するために、以下の各種センサ等が設けられている。すなわち、アクセルペダル１５の近傍には、その踏み込み量（アクセル開度）ＡＣＣを検出するためのアクセルセンサ２１が設けられている。
【００４９】
さらに、機関１のシリンダブロックには、その冷却水の温度ＴＨＷを検出するための水温センサ２２が設けられている。
併せて、機関１の吸気通路１３の上流に設けられるエアクリーナ（図示略）の近傍には、機関１に吸入される空気の温度ＴＨＡを検出するための吸気温センサ２３が設けられている。
【００５０】
加えて、上述のリターン配管１１には燃料温度ＴＨＦを検出するための燃温センサ２４が、コモンレール４には、該コモンレール４内の燃料の圧力（ひいては噴射圧）ＰＦを検出するための燃圧センサ２５がそれぞれ設けられている。
【００５１】
また、本実施の形態においては、機関１のクランクシャフト（図示略）に設けられたパルサの近傍にクランク角センサ２６が設けられている。さらに、クランクシャフトの回転は、吸気弁３１及び排気弁３２を開閉動作させるためのカムシャフト（図示略）にタイミングベルト等を介して伝達される。
【００５２】
このカムシャフトは、クランクシャフトの１／２回転の回転速度で回転するよう設定されている。このカムシャフトに設けられたパルサの近傍には、カム角センサ２７が設けられている。そして、本実施の形態では、これら両センサ２６，２７から出力されるパルス信号により、機関回転速度ＮＥ及びクランク角が算出されるとともに、各気筒♯１〜♯４におけるピストンの上死点が算出（気筒が判別）されるようになっている。
【００５３】
また、上記機関１には、同機関１を始動させるためのスタータ（図示略）が設けられている。このスタータには、その作動状態を検知するスタータスイッチ２８が設けられている。スタータスイッチ２８は、機関１の始動操作に際して、運転者によりイグニッションスイッチ（図示略）がＯＦＦ位置の状態からスタート位置まで操作され、スタータが作動しているとき（クランキング状態にあるとき）にスタータ信号ＳＴを「オン」として出力する。また、このスタータスイッチ２８は、機関１の始動が完了すると（自律運転状態になると）、あるいは機関１の始動に失敗してイグニッションスイッチがスタート位置からＯＮ位置まで戻されると、スタータ信号ＳＴを「オフ」として出力する。
【００５４】
本実施の形態においては、上記機関１の各種制御を司るための電子制御装置３３が設けられている。この電子制御装置３３は、前述したアクセルセンサ２１、水温センサ２２、吸気温センサ２３、燃温センサ２４、燃圧センサ２５、クランク角センサ２６、カム角センサ２７、スタータスイッチ２８等の出力信号を取り込む。そして、電子制御装置３３は、これらの出力信号に基づき把握される機関１の運転条件に応じて、燃料噴射弁２、圧力制御弁１０、リリーフ弁１２等を制御する。
【００５５】
以下、本実施の形態にかかる燃料噴射制御の概要について説明する。
上記電子制御装置３３は、上記各種の制御の一環として、燃料噴射弁２からの燃料の噴射制御を行っている。この燃料噴射制御は、以下のように行われる。
【００５６】
すなわち先ず、電子制御装置３３は、機関１の運転状態に応じた燃料の噴射量（「最終噴射量Ｑｆ」）及び燃料噴射時期を算出する。そしてそのときの機関回転速度ＮＥや噴射圧ＰＦに応じて、上記算出された最終噴射量Ｑｆに応じた量の噴射に必要な噴射時間を算出する。
【００５７】
そして、ここで算出された燃料噴射時期になると、電子制御装置３３は燃料噴射弁２の電磁コイル４３への通電を開始して、コモンレール４より供給される高圧燃料の各気筒♯１〜♯４への噴射を開始する。その後、上記算出された噴射時間だけ電磁コイル４３への通電を維持して必要な量の燃料噴射を行った後、同電磁コイル４３への通電を遮断して燃料噴射を終了する。
【００５８】
また、電子制御装置３３は、こうした燃料噴射制御を行う一方で、コモンレール４内に蓄圧された燃料の圧力（噴射圧）の制御を併せ行っている。この噴射圧制御は、以下のように行われる。
【００５９】
すなわち先ず、電子制御装置３３は、そのときの機関回転速度ＮＥや最終噴射量Ｑｆに応じて、好ましい噴射圧である基準噴射圧を算出する。そして、電子制御装置３３は、圧力制御弁１０及びリリーフ弁１２を制御して、コモンレール４内の燃料の圧力ＰＦを上記算出された基準噴射圧に保持するように調整する。
【００６０】
ここで、前述したように、上記機関１では、低温始動直後のごく短い期間において燃料噴射弁２のケース４６とアーマチャ４４と間に温度差が生じ、これに伴って電磁コイル４３とアーマチャ４４との間のギャップＧｐ（図５）が一時的に縮小する。また、これに起因して燃料噴射弁２から噴射される燃料量が不要に増大するようになることについても、前述した通りである。
【００６１】
そして、こうしたギャップＧｐの一時的な縮小についての度合いは、機関１の始動操作後における経過時間や、燃料噴射弁２の温度に応じて変化することが発明者等により確認された。具体的には、機関１の始動操作後における経過時間が一定の条件下に着目すると、燃料噴射弁２の温度が低いときほど上記温度差は大きく、上記ギャップＧｐも小さい。また、機関１、ひいては燃料噴射弁２の駆動制御が継続されると、それに伴って上記温度差も次第に小さくなり、ギャップＧｐの一時的な縮小も解消されるようになる。
【００６２】
そこで、本実施の形態では、こうしたギャップＧｐの変化傾向に着目し、機関１の始動操作後における経過時間と燃料噴射弁２の推定温度とに基づいて最終噴射量Ｑｆを減量補正することで、同弁２から噴射される燃料量の不要な増大を補償するようにしている。なお、本実施の形態では、上記燃料噴射弁２の温度を吸気温度ＴＨＡに基づいて推定するようにしている。具体的には、上記燃料噴射弁２の推定温度として、同温度が好適に反映される機関パラメータである吸気温度ＴＨＡを代用するようにしている。
【００６３】
上記補正の傾向として具体的には、その補正に際して算出される補正係数Ｋ１の算出に用いるマップを図２に示すように、吸気温度ＴＨＡが低いほど、且つ機関始動後における経過時間が短いほど、同補正係数Ｋ１を大きな値として算出するようにしている。なお、この補正係数Ｋ１は「１」以上の数として算出される。
【００６４】
そして、上記目標噴射量Ｑｔを、上記最終噴射量Ｑｆ及び補正係数Ｋ１に基づいて以下に示す（１）式から算出するとともに、算出した目標噴射量Ｑｔに基づいて噴射時間を算出するようにしている。
目標噴射量Ｑｔ←Ｑｆ×（１／Ｋ１） …（１）
これにより、上記補正係数Ｋ１が大きな値として算出されるほど、目標噴射量Ｑｔが減量される（噴射時間が短縮される）ようになり、燃料噴射弁２から噴射される燃料量についての、上記ギャップＧｐの一時的な縮小に伴って生じる不要な増大分が補償されるようになっている。
【００６５】
以下、こうした機関１の低温始動時における補正処理を含む噴射時間の算出処理の詳細な処理手順について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。なお、このフローチャートに示される一連の処理は、前記電子制御装置３３によって所定の制御周期をもって繰り返し実行される。また、この処理は、機関１が自律運転状態となった後、すなわち始動が完了した後においてのみ実行される。
【００６６】
この処理では先ず、上記各センサ２１〜２７及びスタータスイッチ２８を通じて、各機関パラメータＡＣＣ，ＴＨＷ，ＴＨＡ，ＴＨＦ，ＰＦ，ＮＥ，ＳＴが検出される（ステップＳ１００）。その後、これら各機関パラメータに基づいて機関１の運転状態が判断された上で、その運転状態に応じた最終噴射量Ｑｆ、燃料噴射時期、及び基準噴射圧が、上述したように算出される（ステップＳ１０１）。
【００６７】
そしてその後、上記低温始動補正処理が実行される（ステップＳ１０２〜Ｓ１０５）。
この処理では先ず、以下の（条件ａ）〜（条件ｃ）が全て満たされるか否かが判断される（ステップＳ１０２）。
・（条件ａ）：冷却水温度ＴＨＷが所定温度Ｔ１（例えば０℃）未満である。
・（条件ｂ）：吸気温度ＴＨＡが所定温度Ｔ２（例えば０℃）未満である。
・（条件ｃ）：機関始動操作後の経過時間、すなわちスタータ信号ＳＴが「オン」となった後の経過時間が所定時間Ｃ（例えば５分）未満である。
【００６８】
なお、上記各所定温度Ｔ１，Ｔ２、及び所定時間Ｃは、機関の始動が完了してから前記燃料噴射弁の各部の温度がほぼ均一になるまでの所定の期間を（条件ａ）〜（条件ｃ）を通じて判断することが可能となる値が実験等によって求められた上で、予め設定されている。具体的には、これら（条件ａ）〜（条件ｃ）が全て満たされることをもって、前記ギャップＧｐの一時的な縮小、ひいてはこれに伴う燃料噴射弁２から噴射される燃料量の不要な増大を招くおそれがあると判断される。
【００６９】
そして、これら（条件ａ）〜（条件ｃ）の全てが満たされる場合には（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、燃料噴射弁２から噴射される燃料量が不要に増大するおそれがあるとして、上述したように、先の図２に示したマップに基づく補正係数Ｋ１の算出が実行される（ステップＳ１０３）。なお、上記マップは、吸気温度ＴＨＡ及び機関始動後の経過時間から補正係数Ｋ１を算出するためのマップであり、これら吸気温度ＴＨＡ、機関始動後の経過時間及び補正係数Ｋ１の関係が実験等によって求められた上で、予め電子制御装置３３の適宜のメモリに記憶されている。
【００７０】
一方、上記（条件ａ）〜（条件ｃ）のいずれか１つでも満たされない場合には（ステップＳ１０２：ＮＯ）、燃料噴射弁２から噴射される燃料量が不要に増大するおそれはないとして、上記補正係数Ｋ１が「１」に設定される（ステップＳ１０４）。
【００７１】
こうして補正係数Ｋ１が算出若しくは設定された後、この補正係数Ｋ１及び最終噴射量Ｑｆに基づいて、上記（１）式から目標噴射量Ｑｔが算出される（ステップＳ１０５）。
【００７２】
そしてその後、機関回転速度ＮＥ、及び噴射圧ＰＦに基づいて、上記目標噴射量Ｑｔに応じた量の燃料を上記機関１に対して噴射供給するために必要な噴射時間が算出される（ステップＳ１０６）。
【００７３】
以下、上述した燃料噴射制御が具体的にどのように行われるかを、図４に示すタイミングチャートを参照して説明する。
なお、この図４は、本実施の形態の燃料噴射制御を始動後増量処理が併せて行われる機関１に適用した場合における目標噴射量Ｑｔについての補正量の推移の一例を示している。この始動後増量処理は、機関１が完爆状態になった直後における機関回転速度ＮＥを安定させるために実行される処理であり、目標噴射量Ｑｔについての補正係数Ｋ２は冷却水温度ＴＨＷに基づき設定される。この補正係数Ｋ２は具体的には、冷却水温度ＴＨＷが低いほど大きな値として算出される。なお、この補正係数Ｋ２は「１」以上の数として算出される。そして、目標噴射量Ｑｔは、最終噴射量Ｑｆ、及び各補正係数Ｋ１，Ｋ２に基づいて、下式から算出される。
Ｑｔ＝Ｑｆ×（１／Ｋ１）×Ｋ２
さて、機関１の始動操作がなされると（タイミングｔ１）、その後同機関１が自律運転状態になるまでの期間においては（タイミングｔ１〜ｔ２）、上述した低温始動補正処理及び始動後増量処理は実行されず、別途の処理を通じて、機関１の自律運転状態への円滑な移行が可能な目標噴射量Ｑｔが算出される。このため、この期間にあっては、上記目標噴射量Ｑｔについての補正量が「０」に設定されている。
【００７４】
そしてその後、機関１が自律運転状態になると（タイミングｔ２）、上記低温始動補正処理及び始動後増量処理の実行が共に開始される。このとき、始動後増量処理では、図４中に矢印Ｄで示す分だけ目標噴射量Ｑｔを増量する値として補正係数Ｋ２が算出される。これとは逆に、低温始動補正処理では、図４中に矢印Ｅで示す分だけ目標噴射量Ｑｔを減量する値として補正係数Ｋ１が算出される。従って、このときにおける目標噴射量Ｑｔについての補正量は、それら補正係数Ｋ１，Ｋ２を乗じた値に対応する量となる（本例では、目標噴射量Ｑｔを減量する側の量に設定される）。
【００７５】
その後、機関１の稼動が継続されると（タイミングｔ２以降）、冷却水温度ＴＨＷが徐々に上昇する。そして、これに伴って図４中に一点鎖線で示すように、始動後増量処理により算出される補正係数Ｋ２は、目標噴射量Ｑｔについての増量度合いを徐々に減少させるように推移する。これに対して、低温始動補正処理により算出される補正係数Ｋ１は、目標噴射量Ｑｔについての減量度合いを徐々に減少させるように推移する。そして、このときにおける上記補正量は、図４に実線で示すように、それら補正係数Ｋ１，Ｋ２を乗じた値に対応して推移する（本例では、目標噴射量Ｑｔを徐々に増量させるように推移する）。
【００７６】
そして、低温始動補正処理において、前記マップ（図２）から算出される補正係数Ｋ１が「１」になると（タイミングｔ３）、その後において上記補正量は、始動後増量処理により算出される補正係数Ｋ２の推移に応じて推移するようになる。すなわち、目標噴射量Ｑｔについての増量度合いを徐々に減少させるように推移するようになる（タイミングｔ３以降）。
【００７７】
その後、冷却水温度ＴＨＷが十分に上昇し、始動後増量処理により算出される補正係数Ｋ１が「１」になると（タイミングｔ４）、上記補正量は「０」になる。
【００７８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）本実施の形態では、機関１の始動操作後の経過時間と燃料噴射弁２の推定温度とに基づいて目標噴射量Ｑｔを減量補正するようにしている。これにより、電磁コイル４３とアーマチャ４４とのギャップＧｐの一時的な縮小に伴って燃料噴射弁２から噴射される燃料量が不要に増大する場合において、同ギャップＧｐの縮小度合いを求めた上で、その求めた縮小度合いに応じた噴射時間の短縮、ひいては同弁２から噴射される燃料量の減量補正が可能になる。従って、燃料噴射弁２から噴射される燃料量の不要な増大を好適に補償することができようになって、機関１の低温始動時において同燃料量をより的確に制御することができるようになる。
【００７９】
（２）また本実施の形態では、機関１の始動操作後の経過時間が短いほど、且つ燃料噴射弁２の推定温度が低いほど目標噴射量Ｑｔを減量するようにした。これにより、燃料噴射弁２の温度特性に応じたかたちで噴射時間を短縮することができるようになり、同弁２から噴射される燃料量の不要な増大を好適に補償することができるようになる。
【００８０】
（３）また本実施の形態では、機関の始動が完了してから燃料噴射弁２の各部の温度がほぼ均一になるまでの所定の期間に限って目標噴射量Ｑｔを減量補正するようにした。このため、上記ギャップＧｐの一時的な縮小が生じるおそれのある期間に限って噴射時間を短縮することができるようになり、低温始動補正処理を効率よく実行することができるようになる。
【００８１】
（４）また本実施の形態では、上述した目標噴射量Ｑｔの減量補正を、燃料噴射弁２から噴射される燃料を気筒内に直接噴射供給する筒内噴射式の内燃機関の燃料噴射制御装置により実行するようにした。ここで通常、筒内噴射式の内燃機関では、内部圧力が高められた状態の気筒内に燃料を直接噴射供給する必要があるために、その燃料噴射弁には燃料が極めて高い圧力に蓄圧された上で供給されている。このため、上記ギャップＧｐが一時的に縮小すると、これに伴う燃料噴射弁２から噴射される燃料量についての増大量も極めて多量なものとなる。これに対して、本実施の形態によれば、こうした筒内噴射式の内燃機関にあって、その燃料噴射弁２から噴射される燃料量の不要な増大を好適に補償することができるようになる。
【００８２】
（５）特に本実施の形態では、上述した目標噴射量Ｑｔの減量補正を、コモンレール式のディーゼル機関１の燃料噴射制御装置により実行するようにした。筒内噴射式の内燃機関のなかでもコモンレール式のディーゼル機関は、燃焼行程における気筒内圧力が極めて高いために、その噴射圧が極めて高く設定されている。このため、上記ギャップＧｐが一時的に小さくなったときには、燃料噴射弁２から噴射される燃料量についての増大量が極めて多量なものとなる上に、これに伴って生じる気筒内圧力の過度な上昇、ひいては機関１の耐久性の低下に対する懸念も大きくなる。これに対して、本実施の形態によれば、こうしたコモンレール式のディーゼル機関１にあって、その耐久性に影響を及ぼすおそれのある気筒内圧力の不要な上昇を好適に抑制することができるようになる。
【００８３】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態において、所定温度Ｔ２を、気筒内圧力の過度な上昇を招くおそれがあることを（条件ｂ）を通じて判断することが可能になる値として設定するようにしてもよい。ここで、よく知られているように、内燃機関にあっては、吸気温度ＴＨＡが低いときほど気筒内への空気の充填効率が高くなって、その圧縮行程における気筒内圧力が上昇する。従って、吸気温度ＴＨＡが低いときほど気筒内圧力の上昇が過度なものとなり易い。この点、上記構成によれば、このように気筒内圧力の過度な上昇を招き易い期間に限って前述した低温始動補正処理を実行することが可能になる。
【００８４】
・また、気筒内圧力の過度な上昇を抑制する上では、気筒内圧力を検出するためのセンサを別途設け、気筒内圧力が所定圧力を超えて高まったときに限って目標噴射量Ｑｔを減量補正するといった構成を採用することもできる。
【００８５】
・上記実施の形態では、目標噴射量Ｑｔを減量補正して噴射時間を短縮するようにしたが、これに代えて、基準噴射圧を減圧補正するようにしてもよい。これもよく知られているように、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力（噴射圧）を減圧すると、同弁から噴射される燃料量は減少する。従って、前記ギャップＧｐの縮小度合いに応じて基準噴射圧を減圧補正することで、燃料噴射弁２から噴射される燃料量の不要な増大を好適に補償することができようになり、ひいては機関１の低温始動時において同燃料量をより的確に制御することができるようになる。なお、上記基準噴射圧についての減圧補正量は、機関１の始動操作後の経過時間が短いほど、且つ燃料噴射弁２の推定温度が低いほど、大とすればよい。
【００８６】
・また、目標噴射量Ｑｔを減量補正することや、基準噴射圧を減圧補正することに代えて、燃料噴射時期を遅角補正するようにしてもよい。燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射時期を遅角すると、内燃機関における気筒内圧力のピーク値が低下することもよく知られている。従って、上記ギャップＧｐの縮小度合いに応じたかたちで噴射時期を遅角補正することで、少なくとも同ギャップＧｐの一時的な縮小に伴う気筒内圧力の不要な上昇を好適に抑制することができるようになる。
【００８７】
一方、前述したように、上記ギャップＧｐの一時的な縮小は、アーマチャ４４のリフト速度やリフト時期が一時的に早くなることに起因して生じる。すなわち、ギャップＧｐの一時的な縮小が生じているときには、噴射時期が不要に早くなっている。これに対して、ギャップＧｐの縮小度合いに応じて噴射時期を遅角補正する上記構成によれば、こうした噴射時期の不要な早期化についてもこれを好適に補償することができるようになる。
【００８８】
なお、上記気筒内圧力の不要な上昇における上昇幅、及び噴射時期の不要な早期化における進角幅は、機関１の始動操作後における経過時間が短いほど、また燃料噴射弁２の温度が低いときほど大きい。従って、機関１の始動操作後の経過時間が短いほど、且つ燃料噴射弁２の推定温度が低いほど、噴射時期の遅角補正量を大とすればよい。これにより、そのときどきの気筒内圧力の上昇幅や、噴射時期の進角幅に応じて噴射時期を遅角補正することが可能になり、気筒内圧力の不要な増大や、噴射時期の不要な早期化を好適に補償することができるようになる。
【００８９】
・また、上述した噴射時間の短縮補正、噴射圧の減圧補正、及び噴射時期の遅角補正のいずれか２つを組み合わせて実行する、あるいはそれら全てを併せて実行するようにしてもよい。要は、上記ギャップＧｐの一時的な縮小に伴って生じる噴射量や、噴射時期、あるいは噴射圧といった燃料噴射態様の変化を好適に補償することができればよい。
【００９０】
・上記実施の形態では、燃料噴射弁２の温度を吸気温度ＴＨＡに基づいて推定するようにした。この推定に用いる機関パラメータとしては、吸気温度ＴＨＡに限らず、例えば冷却水温度ＴＨＷ等、燃料噴射弁２の温度が好適に反映される機関パラメータであれば適宜採用可能である。また、空間的に、あるいはコスト的に余裕があるのであれば、こうした機関パラメータに基づく燃料噴射弁２の温度の推定に代えて、新たなセンサを設ける等して同弁２各部の温度を直接測定することも勿論可能である。
【００９１】
・上記実施の形態では、本発明にかかる燃料噴射制御装置を、コモンレール式のディーゼル機関１に適用するようにした。これに限らず、他の型式のディーゼル機関や、筒内噴射式のガソリン機関、あるいは吸気ポート噴射式のガソリン機関などにも、本発明にかかる燃料噴射制御装置を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置の一実施の形態についてその概略構成を示すブロック図。
【図２】補正係数の算出に用いられるマップのマップ構造を示す略図。
【図３】噴射時間を算出する処理についてその処理手順を示すフローチャート。
【図４】同実施の形態による目標噴射量の補正態様の推移の一例を示すタイミングチャート。
【図５】燃料噴射弁の正面断面構造を示す正面断面図。
【図６】ギャップとアーマチャに作用する吸引力との関係を示すグラフ。
【図７】アーマチャのリフト量の推移の一例を示すグラフ。
【図８】燃料噴射率の推移の一例を示すグラフ。
【符号の説明】
１…ディーゼル機関、２…燃料噴射弁、４…コモンレール、５…供給配管、６…燃料ポンプ、６ａ…吐出ポート、６ｂ…吸入ポート、６ｃ…リターンポート、７…逆止弁、８…燃料タンク、９…フィルタ、１０…圧力制御弁、１１…リターン配管、１２…リリーフ弁、１３…吸気通路、１５…アクセルペダル、２１…アクセルセンサ、２２…水温センサ、２３…吸気温センサ、２４…燃温センサ、２５…燃圧センサ、２６…クランク角センサ、２７…カム角センサ、２８…スタータスイッチ、３１…吸気弁、３２…排気弁、３３…電子制御装置、４１…ニードル、４２…バネ、４３…電磁コイル、４４…アーマチャ、４５…バネ、４６…ケース、４７…噴孔。
Claims (9)
- 電磁コイルへの通電によるアーマチャの該電磁コイル側に吸引される方向へのリフト操作に応じて開弁される電磁駆動式の燃料噴射弁を備え、該燃料噴射弁に供給される燃料の内燃機関に対する噴射時期及び噴射量が、前記電磁コイルへの通電時期及び通電時間に応じて制御される内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記機関の低温始動直後の所定期間に生じる前記電磁コイルと前記アーマチャとのギャップの一時的な縮小に起因する前記噴射量の増大を補正する手段であって、前記機関の始動操作後の経過時間が短いほど、且つ、前記燃料噴射弁の推定温度が低いほど、前記燃料噴射弁から噴射される燃料量の減量補正量を大とする補正を前記所定期間において行う補正手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 電磁コイルへの通電によるアーマチャの該電磁コイル側に吸引される方向へのリフト操作に応じて開弁される電磁駆動式の燃料噴射弁を備え、該燃料噴射弁に供給される燃料の内燃機関に対する噴射時期及び噴射量が、前記電磁コイルへの通電時期及び通電時間に応じて制御される内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記機関の低温始動直後の所定期間に生じる前記電磁コイルと前記アーマチャとのギャップの一時的な縮小に起因する前記噴射量の増大を補正する手段であって、前記機関の始動操作後の経過時間が短いほど、且つ、前記燃料噴射弁の推定温度が低いほど、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力の減圧補正量を大とする補正を前記所定期間において行う補正手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 電磁コイルへの通電によるアーマチャの該電磁コイル側に吸引される方向へのリフト操作に応じて開弁される電磁駆動式の燃料噴射弁を備え、該燃料噴射弁に供給される燃料の内燃機関に対する噴射時期及び噴射量が、前記電磁コイルへの通電時期及び通電時間に応じて制御される内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記機関の低温始動直後の所定期間に生じる前記電磁コイルと前記アーマチャとのギャップの一時的な縮小に起因する前記噴射量の増大による気筒内圧力の上昇を補正する手段であって、前記機関の始動操作後の経過時間が短いほど、且つ、前記燃料噴射弁の推定温度が低いほど、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射時期の遅角補正量を大とする補正を前記所定期間において行う補正手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 電磁コイルへの通電によるアーマチャの該電磁コイル側に吸引される方向へのリフト操作に応じて開弁される電磁駆動式の燃料噴射弁を備え、該燃料噴射弁に供給される燃料の内燃機関に対する噴射時期及び噴射量が、前記電磁コイルへの通電時期及び通電時間に応じて制御される内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記機関の低温始動直後の所定期間に生じる前記電磁コイルと前記アーマチャとのギャップの一時的な縮小に起因する前記噴射量の増大、及び同噴射量の増大による気筒内圧力の上昇のうちの少なくとも気筒内圧力の上昇を補正する手段であって、前記機関の始動操作後の経過時間と前記燃料噴射弁の推定温度とに基づいて、同燃料噴射弁から噴射される燃料量の減量補正、及び同燃料噴射弁に供給される燃料の圧力の減圧補正、及び同燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射時期の遅角補正の少なくとも１つを実行し、前記機関の始動操作後の経過時間が短いほど、且つ、前記燃料噴射弁の推定温度が低いほど、前記燃料噴射弁から噴射される燃料量についてはその減量補正量を大とする補正を前記所定期間において行い、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力についてはその減圧補正量を大とする補正を前記所定期間において行い、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射時期についてはその遅角補正量を大とする補正を前記所定期間において行う補正手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 前記補正手段は、前記燃料噴射弁の温度を前記機関の冷却水温度に基づいて推定する
請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 前記補正手段は、前記燃料噴射弁の温度を前記機関に吸入される空気の温度に基づいて推定する
請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 前記補正手段は、前記機関の始動が完了してから前記燃料噴射弁の各部の温度がほぼ均一になるまでの所定の期間に限って前記補正を実行する
請求項１〜６のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記機関が、前記燃料噴射弁に供給される燃料を畜圧する手段を備えるとともに、前記燃料噴射弁から噴射される燃料を気筒内に直接噴射供給する筒内噴射式の内燃機関である ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 前記内燃機関が、コモンレール式のディーゼル機関である
請求項８に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
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