JP4396322B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、燃料噴射弁の開弁期間を調整することにより燃料噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。

この種の技術として、特許文献１、２において、電子制御システムを用いてコモンレールに設けた圧力センサの信号を取り込んで燃料圧力に応じた燃料噴射期間（噴射量）を求めて噴射制御する技術が開示されている。この際、噴射開始時点の割込みにて、噴射開始時点の燃料圧力と要求噴射量から噴射期間を算出し、噴射終了時間をアウトプットコンペアレジスタにセットする噴射弁制御技術がある（第１の技術手法）。この手法をとることにより、噴射開始時点の燃料圧力と要求噴射量から、適切な噴射期間が算出（＝適切な燃料噴射）でき、精度よく燃料噴射可能である。

また、クランク角信号（ＮＥパルス信号）などの基準にて、その時点の燃料圧力から噴射期間を算出しパルスセットにて噴射セットを行う噴射弁制御技術がある（第２の技術手法）。この技術はＣＰＵで出力可能なパルス幅まで噴射期間を短くすることが可能である。
特開２００２−３０３１９３号公報 特許第３０７７２９８号公報

前記第１の技術手法は、燃料噴射開始（噴射パルスＯＮ）時点の割込み処理内で、最新の燃料圧力を取得するＡＤ処理とＡＤ処理にて取得した燃料圧力と要求噴射量から噴射期間を算出する処理時間を要すること、上位または同レベルの割込み処理などにより、燃料噴射開始の割込み処理開始が遅れることの２点を考慮する必要がある。その結果、第１の技術手法による噴射セットでは実現可能な最短噴射期間がＣＰＵの処理構成に応じて決定されてしまい、あえて短時間噴射セットを行わせようとすると、燃料の噴射終了動作の不安定を招くことになる。

前記第２の技術手法は、最短噴射期間をＣＰＵで出力可能なパルス幅まで短くすることが可能であるが、その反面、第１の技術手法のように噴射開始時点の燃料圧力から噴射期間を算出できないため、第１の技術手法より精度よく燃料噴射ができない。

本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、短い噴射期間でも精度よく燃料噴射を行うことができるとともに、確実に燃料噴射終了動作を行わせることが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。

請求項１に記載の発明によれば、比較手段により、内燃機関の運転状態により予測される噴射期間と第１の期間及び該第１の期間よりも長い第２の期間とが比較される。そして、切換手段において、比較手段により、予測される噴射期間が第１の期間よりも短いとされるときに第１の演算手段の処理が実行され、予測される噴射期間が第１の期間よりも長く、かつ、第２の期間よりも短いとされるときに第２の演算手段の処理が実行され、予測される噴射期間が第２の期間よりも長いとされるときに第３の演算手段の処理が実行される。

その結果、予測される噴射期間が第１の期間よりも短いときにおいては、第１の演算手段の処理により、内燃機関のクランク軸の回転に同期して出力される信号を基準とした処理により燃料圧力が取得されて当該燃料圧力と要求噴射量とから燃料の噴射期間が算出されて噴射終了動作タイミングの設定が行われる。また、予測される噴射期間が第１の期間よりも長く、かつ、第２の期間よりも短いときにおいては、第２の演算手段により、内燃機関のクランク軸の回転に同期して出力される信号を基準とした処理により燃料圧力が取得されて当該燃料圧力と要求噴射量とから燃料の噴射期間が算出されて信号基準の噴射終了動作タイミングの設定が行われるとともに、該信号基準の噴射終了動作タイミングの設定の後に、内燃機関のクランク軸の回転に同期して出力される信号からセットした噴射開始タイミングにて、この噴射開始タイミングにおける燃料圧力が再度取得されて当該燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間が算出され、前記信号基準の噴射終了動作タイミングが更新処理される。さらに、予測される噴射期間が第２の期間よりも長いときにおいては、第３の演算手段により、内燃機関のクランク軸の回転に同期して出力される信号から噴射開始タイミングがセットされるとともに、このセットされた噴射開始タイミングにおける燃料圧力が取得されて当該燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間が算出され、この算出さ
れた噴射期間に応じたタイミングによる噴射終了動作タイミングの設定が行われる。

このようにして、予測される要求噴射期間に応じて、噴射セット方式を切り換えることで、短い噴射期間でより精度よく燃料噴射を可能とし、かつ噴射に関わる演算処理負荷を考慮し、切換えにより負荷増加を抑えることができる。つまり、要求される噴射期間が短くて第２の演算手段による再計算処理が明らかに間に合わない場合は第１の演算手段による処理を実行し、噴射開始タイミングでの処理をなくすことで処理負荷増加を抑えることができる。また、第３の演算手段による処理にて噴射終了動作タイミングの設定が明らかに間に合う場合は、第２の演算手段による処理は行わず、クランク軸の回転に同期して出力される信号を基準とした処理による負荷増加を抑えることができる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記燃料圧力に相当する信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器をさらに備える構成とした。

通常、上記燃料圧力に相当する信号が、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器によりアナログ信号からデジタル信号に変換される構成においては、燃料圧力を取得してから要求噴射量を算出までの全体の処理時間に対して上記Ａ／Ｄ変換に要する時間の占める割合が大きい。そのため、高応答な燃料噴射弁が採用される燃料噴射制御システムにおいて、短い噴射期間が要求された場合に、ＣＰＵ処理負荷などの影響で処理が遅れて燃料噴射開始時点の燃料圧力Ａ／Ｄ値による噴射期間算出が間に合わず、噴射終了がセットできないことがある。この点、請求項１に記載の発明によれば、上記処理負荷の影響により処理が遅れた場合でも噴射終了セットができるようになる。すなわち、請求項１に記載の発明は、上記構成に適用して特に有効である。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記内燃機関は、蓄圧式のディーゼル機関である構成とした。
近年、ディーゼル機関を搭載する車両に対して、排気ガスの浄化性、いわゆるエミッションを改善することが強く望まれる。また、蓄圧式のディーゼル機関においては、エミッション改善の有効手段として、高応答の燃料噴射弁を用いるとともに、高燃料圧力で燃料噴射を行う燃料噴射制御システムが要求されている。しかし、こうしたシステムでは、燃料圧力の高圧化に伴って噴射期間の変化に対する噴射量の変化は大きくなるため、精度の高い燃料噴射は困難となる。また、ＣＰＵの処理負荷等の影響によって、最短噴射期間を満たすことも難しくなる。これら最短噴射期間を短くする要求と精度よく燃料の噴射を行う要求との両方を満足させるために、前述した第１の技術手法と第２の技術手法とを組み合わせて、要求噴射期間に応じて手法を切り換える方法も考えられる。しかし、切換え判定に用いる判定値を第２の技術手法が実現可能な最短噴射期間とした場合、燃料圧力の変動に伴って判定時点の燃料圧力と噴射開始時点の燃料圧力とが異なると、噴射開始時点の噴射期間が短くなってしまい、第１の技術手法では噴射期間を制御することができない可能性がある。この点、請求項１または２に記載の発明によれば、短い噴射期間でも精度よく燃料噴射を行うことができるとともに、確実に燃料噴射終了動作を行わせることができるようになる。すなわち、請求項１または２に記載の発明は、上記構成に適用して特に有効である。

（第１の実施の形態）
以下、この発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置の、参考例としての第１の実施の形態について説明する。なお、この実施の形態では、車載ディーゼル機関用のコモンレール式（蓄圧式）燃料噴射制御装置を対象に本発明を具体化している。

図１に、この実施の形態にかかる燃料噴射制御装置の概略構成を模式的に示す。
同図１に示されるように、この燃料噴射制御装置は、大きくは、車載ディーゼル機関である内燃機関１０と、同機関に燃料を供給する燃料噴射弁１２（１２ａ〜１２ｄ）と、コモンレール（蓄圧室）２０と、燃料ポンプ２２と、各種センサと、それらセンサの出力に基づいて上記各要素を制御する電子制御ユニット３０とを備えて構成されている。

ここで、上記燃料噴射弁１２（１２ａ〜１２ｄ）は、電磁駆動式の開閉弁であり、上記内燃機関１０の各気筒１１（１１ａ〜１１ｄ）に対してそれぞれ配設されている。すなわち、この燃料噴射弁１２（１２ａ〜１２ｄ）は、その内部に形成された電磁弁（図示略）に、電子制御ユニット３０を通じて生成された制御信号が印加されることによって開閉駆動されるようになっている。また、これら燃料噴射弁１２（１２ａ〜１２ｄ）は、蓄圧室であるとともに、燃料の分配管でもあるコモンレール２０に接続されている。そしてこのコモンレール２０には、燃料供給管２１を介して燃料ポンプ２２が接続されている。この燃料ポンプ２２は、内燃機関１０の出力軸であるクランク軸１３の回転に基づいてポンプ動作を行う機関駆動式の高圧ポンプであり、図示しない電磁スピル弁等の開閉制御と協働してコモンレール２０内部への燃料の吐出量およびその燃料圧力を調整している。

一方、電子制御ユニット３０は、双方向バス３１で互いに接続されたＲＯＭ（読み出し専用メモリ）３２、ＲＡＭ（随時書き込み読み出しメモリ）３３、ＣＰＵ（中央処理装置）３４、およびＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ３５を備えている。またこれら各要素は、上記双方向バス３１により、入力ポート３６および出力ポート３７とも接続されている。

そして、上記クランク軸１３の近傍には、その回転角（回転速度）を検出するためのＮＥセンサ４０が設けられており、この出力は図示しない波形整形回路を介して２値化された後、電子制御ユニット３０の上記入力ポート３６に取り込まれる。その他にも、内燃機関１０の運転状態を検出するセンサとして、コモンレール２０内の燃料圧力を検出するコモンレール圧（燃料圧）センサ４１や、内燃機関１０の排気通路に設けられる空燃比センサ４２等が設けられている。これら各センサや、図示しないカム角センサやアクセルセンサ等の出力は、電子制御ユニット３０内に設けられているＡ／Ｄ変換器３８を介して上記入力ポート３６に取り込まれる。

こうして各種センサの出力が取り込まれる電子制御ユニット３０では、上記ＲＯＭ３２に記憶されている制御プログラムや初期データ、制御マップ等に従ってＣＰＵ３４が所定の演算処理を実行する。そして、その演算結果がＲＡＭ３３や書き込み可能な不揮発性メモリ３５に格納されるとともに、適宜上記出力ポート３７に出力される。例えばこの演算結果が、上記燃料噴射弁１２による燃料噴射態様を制御するものであった場合、同演算結果はその駆動指令として、上記出力ポート３７を介して駆動回路３９に伝達される。このとき駆動回路３９では、この伝達される駆動指令に基づいて、上記燃料噴射弁１２（１２ａ〜１２ｄ）別にそれぞれ対応する制御信号を生成し、該生成した制御信号にてそれら燃料噴射弁１２を駆動する。

このように、本実施の形態の燃料噴射制御装置では、電子制御ユニット３０から燃料噴射弁１２に制御信号が印加されることによって燃料噴射弁１２の内燃機関１０に対する燃料噴射態様、すなわち燃料噴射時期や燃料噴射量（期間）等が制御される。

次に、図２〜図５を参照して、この実施の形態にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置の動作を説明する。
図２及び図３は、上記燃料噴射弁１２による燃料噴射の噴射開始タイミング及び噴射終了動作タイミングの設定手順を示すフローチャートである。また、図４（ａ）及び（ｂ）は、ＮＥパルス信号（クランク角信号）の入力タイミングと燃料噴射弁１２の通電パルスの生成タイミングとの関係を示すタイムチャートである。同図４においてｔ１、ｔ２、ｔ３は、ＮＥパルス信号の入力タイミングをそれぞれ示している。また、これらＮＥパルス信号のパルス間隔は、所定のクランク角（例えば１０°ＣＡ）となっている。また、図４のｔ１０のタイミングは、ＮＥパルス信号を基準として運転状態等に基づき決定される噴射開始タイミングである。

図２の処理は、ＮＥパルス信号の入力毎（図４（ａ）でのｔ１、ｔ２、ｔ３タイミング毎）に起動する。この起動により、ＣＰＵ３４は、ステップＳ１００で噴射セットタイミングであるか否かを判定する。具体的には、例えばＴＤＣ（上死点）より２０°ＣＡ前か否かを判定する。

そして、ＣＰＵ３４は、噴射セットタイミングであると、ステップＳ１０１で燃料圧力を取得する。具体的には、その時のコモンレール圧センサ４１からのアナログ信号が上記Ａ／Ｄ変換器３８によりＡ／Ｄ変換されたデジタル信号として燃料圧力を取得する。

さらに、ＣＰＵ３４は、ステップＳ１０２で、その時の内燃機関の運転状態に応じた要求噴射量を取得する。ここで、内燃機関の運転状態とは、例えばアクセル踏込み量や機関回転数のことである。

引き続き、ＣＰＵ３４は、ステップＳ１０３で、燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間Ｔａ（図４（ａ）参照）を算出する。
そして、ＣＰＵ３４は、ステップＳ１０４で、ステップＳ１０３において算出した噴射期間Ｔａに基づいて噴射パルスをセットする。詳しくは、図４（ａ）において、ｔ１０のタイミングで燃料噴射を開始してから噴射期間Ｔａが経過した後のｔ１１のタイミングで燃料噴射が終了するようにアウトプットコンペアレジスタにセットする。これにより、ｔ１０のタイミングで燃料噴射を開始させるとともに、噴射期間Ｔａが経過した後のｔ１１のタイミングで燃料噴射を終了させることができるようになる。

このように、ＣＰＵ３４は、図２の処理により、ＮＥパルス信号（内燃機関のクランク軸１３の回転に同期して出力される信号）を基準とした割込み動作により燃料圧力を取得して当該燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間Ｔａを算出して噴射終了動作タイミングの設定を行う。すなわち、図２の処理を実行するＣＰＵ３４にて第１の演算手段が構成されている。

次いで、図４（ａ）での噴射開始タイミングに相当するｔ１０のタイミングに同期して図３の割込み動作が開始される。
図３において、ＣＰＵ３４は、ステップＳ１１０で、その時のコモンレール圧センサ４１からの信号のＡ／Ｄ変換値を取り込んで燃料圧力を取得する。さらに、ＣＰＵ３４は、ステップＳ１１１で、その時の内燃機関の運転状態に応じた要求噴射量を取得する。引き続き、ＣＰＵ３４は、ステップＳ１１２で、燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間Ｔｂ１（Ｔｂ２）を算出する。ちなみに、図４（ａ）において、Ｔｂ１は算出した噴射期間が上記噴射期間Ｔａよりも短いときの噴射期間、Ｔｂ２は算出した噴射期間が上記噴射期間Ｔａよりも長いときの噴射期間を示す。

そして、ＣＰＵ３４は、ステップＳ１１３で、ステップＳ１１２の演算処理が終了するタイミングｔ１４（図４（ａ）参照）において、ステップＳ１１２で求めた噴射期間Ｔｂ１（Ｔｂ２）に応じたタイミングｔ１２（ｔ１３）（図４（ａ）参照）による噴射終了動作タイミングの設定が間に合うか否かを判定する。そして、間に合うようであれば、ＣＰＵ３４は、ステップＳ１１４で、そのタイミングｔ１２（ｔ１３）に噴射終了動作タイミングを更新する。この際、図４（ａ）に示すように、上記ｔ１４のタイミングが上記ｔ１２のタイミングよりも前であるときには、噴射終了動作タイミングは上記ｔ１２やｔ１３のタイミングに更新される。一方、図４（ｂ）に示すように、上記タイミングｔ１４が上記タイミングｔ１２とタイミングｔ１１との間にあるときには、噴射終了動作タイミングは上記タイミングｔ１４に更新される。すなわちこの場合、ＣＰＵ３４は、噴射終了動作タイミングの更新を行うとともに、即時、燃料噴射を終了させる。

このように、図３の処理により、ＮＥパルス信号からセットした噴射開始タイミングｔ１０で燃料圧力を再度取得して当該燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間Ｔｂ１（Ｔｂ２）を算出し、図２の処理により設定された噴射終了動作タイミングを更新処理する。その結果、噴射開始時の燃料圧力取得、噴射期間算出処理が間に合う場合は精度良く噴射ができる。また、処理が間に合わない場合は、図２の処理により事前にセットした噴射パルスにて噴射を行うことで、噴射終了動作タイミングの設定抜けが防止できる。このようにして、短い噴射期間でも精度よく燃料噴射を行うことができるとともに、確実に燃料噴射終了動作を行わせることができることとなる。なお、この実施の形態においては、図３の処理を実行するＣＰＵ３４にて第２の演算手段が構成されている。

以上のように、上記システムでは、精度よく燃料噴射を行うために噴射量制御用の燃料噴射圧を燃料噴射弁の噴射開始時点に同期したＡ／Ｄ変換を行い、燃料噴射期間を算出することで燃料噴射弁１２（広義には燃料噴射弁駆動回路）に通電パルスが出力される。このようなシステムにおいて高応答な燃料噴射弁が採用されると、短い噴射期間が要求された場合にＣＰＵ処理負荷などの影響で処理が遅れて燃料噴射開始時点の燃料圧力Ａ／Ｄ値による噴射期間算出が間に合わず、噴射終了がセットできないことがある。この点、この実施の形態では、ＮＥパルス信号が入力するタイミングｔ１を基準として、ＮＥパルス入力時の燃料圧力にて噴射期間Ｔａを算出し、事前にパルスをセットする。そのパルスに対し噴射開始タイミングｔ１０で燃料噴射圧Ａ／Ｄ、噴射期間再計算及び再セットを行うことで、短い噴射期間でより精度よく燃料噴射を可能とし、たとえ、処理負荷の影響を受けて遅れた場合でも、事前にＮＥパルス入力からセットした噴射パルスにて噴射可能となる。

（第２の実施の形態）
次に、第１の実施の形態との相違点を中心に、本願発明としての第２の実施の形態について説明する。
この実施の形態のおいては、図７に示す動作と図８に示す動作と図４に示す動作とを切換えつつ、噴射終了動作を行わせるものである。図７において、ｔ１のタイミングでＮＥパルス信号を入力すると、割込み動作により燃料圧力を取得して当該燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間を算出して噴射終了動作タイミングの設定を行う。図８において、ｔ１のタイミングでＮＥパルス信号を入力すると、ＮＥパルス信号からセットした噴射開始タイミングｔ１０で燃料圧力を取得し、当該燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間を算出して噴射終了動作タイミングの設定を行う。図４において、ｔ１のタイミングでＮＥパルス信号を入力すると、割込み動作により燃料圧力を取得して当該燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間を算出して噴射終了動作タイミングの設定を行う。さらに、ＮＥパルス信号からセットした噴射開始タイミングｔ１０で燃料圧力を再度取得して当該燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間を算出し、割込み動作により設定された噴射終了動作タイミングを更新処理する。

図５の処理は、ＮＥパルス信号の入力毎（図７、図８、図４でのｔ１、ｔ２、ｔ３タイミング毎）に起動する。この起動により、ＣＰＵ３４は、ステップＳ２００で、噴射セットタイミングであるか否かを判定する。

そして、ＣＰＵ３４は、噴射セットタイミングであると、ステップＳ２０１で、予め内燃機関の運転状態等に応じて算出された予測噴射期間を取得する。
さらに、ＣＰＵ３４は、ステップＳ２０２及びＳ２０３で、上記予測噴射期間と第１の期間Ｔ１及び該第１の期間Ｔ１よりも長い第２の期間Ｔ２とを比較する。つまり、ステップＳ２０２において、上記予測噴射期間が第２の期間Ｔ２よりも短いか否かを判定し、予測噴射期間が第２の期間Ｔ２よりも短いときには、ステップＳ２０３で、予測噴射期間が第１の期間Ｔ１よりも短いか否かを判定する。なお、これら第1の期間Ｔ１及び第２の期間Ｔ２は、例えばＣＰＵの処理負荷等に基づき実験的に求められたものであり、予めＲＯＭ等の記憶装置に記憶されている。また、この実施の形態においては、上記ステップＳ２０２及びＳ２０３の処理を行う部位が比較手段に相当する。

そして、上記予測噴射期間が第１の期間Ｔ１よりも短ければ、ＣＰＵ３４は、ステップＳ２０４〜Ｓ２０６の処理を実施する。すなわち、ステップＳ２０４で、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号として燃料圧力を取得し、ステップＳ２０５で、その時の内燃機関の運転状態（例えばアクセル踏込み量や機関回転数等）に応じた要求噴射量を取得する。さらにステップＳ２０６で、ＣＰＵ３４は、それら燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間Ｔａを算出する（図７参照）。

引き続き、ステップＳ２０７で噴射開始割込みを禁止し、その後、ステップＳ２０８で、ステップＳ２０６において求めた噴射期間Ｔａに基づいて噴射パルスをセットする（図７参照）。この処理により、図７において、ｔ１０のタイミングで燃料噴射を開始し、ｔ１１のタイミングで燃料噴射を終了することになる。

このように、ＣＰＵ３４は、図５の処理により、ＮＥパルス信号（内燃機関のクランク軸１３の回転に同期して出力される信号）を基準とした割込み動作により燃料圧力を取得して当該燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間Ｔａを算出して噴射終了動作タイミングの設定を行う。

よって、噴射期間が極短く、明らかに噴射開始時の演算処理が間に合わない場合は、ＮＥパルス信号を基準とした噴射開始、終了をセットした噴射を行うことで、確実に燃料噴射終了動作を行わせることができるとともに噴射開始時の処理を低減することができる。すなわち、この実施の形態においては、図５の処理を実行するＣＰＵ３４にて第１の演算手段及び設定手段が構成されている。

一方、ステップＳ２０２及びＳ２０３において、上記予測噴射期間が第１の期間Ｔ１よりも長く、かつ、第２の期間Ｔ２よりも短ければ、ＣＰＵ３４は、上記ステップＳ２０４〜Ｓ２０６の処理を実施する。引き続き、ステップＳ２０９で噴射開始割込みを許可するとともに、ステップＳ２０８で、ステップＳ２０６において求めた噴射期間Ｔａに基づいて噴射パルスをセットする（図４参照）。

このステップＳ２０６の処理により、噴射開始タイミングに相当するｔ１０のタイミングに同期して図６の処理が開始される。図６において、ＣＰＵ３４は、ステップＳ２２０で、その時のコモンレール圧センサ４１からの信号のＡ／Ｄ変換値を取り込んで燃料圧力を取得する。さらに、ＣＰＵ３４は、ステップＳ２２１で、その時の内燃機関の運転状態に応じた要求噴射量を取得する。引き続き、ＣＰＵ３４は、ステップＳ２２２で、燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間Ｔｂ１（Ｔｂ２）を算出する（図４参照）。

そして、ＣＰＵ３４は、ステップＳ２２３で、ステップＳ２０１（図５参照）において取得した予測噴射期間が第２の期間Ｔ２よりも短いか否かを判定し、予測噴射期間が第２の期間Ｔ２よりも短いときには、ステップＳ２２４で、ステップＳ２２２で求めた噴射期間Ｔｂ１（Ｔｂ２）による噴射終了動作タイミングのセットが間に合うか否かを判定する。間に合うようであれば、ＣＰＵ３４は、ステップＳ２２５で、上記噴射期間Ｔｂ１（Ｔｂ２）に基づき噴射終了動作タイミングを更新する（図４参照）。

このように、上記予測噴射期間が第１の期間Ｔ１よりも長く、かつ、該第１の期間Ｔ１より長い第２の期間Ｔ２よりも短いときにおいては、図５の処理により、当該噴射期間となる噴射終了動作タイミングの設定を行う。さらに、図６の処理により、ＮＥパルス信号からセットした噴射開始タイミングｔ１０で燃料圧力を再度取得して当該燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間Ｔｂ１（Ｔｂ２）を算出し、図４に示す動作により、ステップＳ２０８（図５参照）の処理によって設定された噴射終了動作タイミングを更新処理する。

よって、噴射開始時の燃料圧力取得、噴射期間算出処理が間に合う場合は精度良く噴射ができる。また、処理が間に合わない場合は、ステップＳ２０８（図５参照）において噴射終了動作タイミングの設定が行われており、この事前にセットした噴射パルスにて噴射を行うことで、噴射終了動作の設定抜けが防止できる。すなわち、この実施の形態においては、図５及び図６の処理を実行するＣＰＵ３４にて第２の演算手段が構成されている。

他方、ステップＳ２０２において、上記予測噴射期間が第２の期間Ｔ２よりも長いと判定するときには、ＣＰＵ３４は、ステップＳ２１０で燃料噴射開始割込みを許可するとともに、ステップＳ２１１で、噴射開始タイミングにｔ１０のタイミングを設定する（図８参照）。

そして、ステップＳ２１０の処理により、噴射開始タイミングに相当するｔ１０のタイミングに同期して図６の割込み動作が開始される。図６において、ＣＰＵ３４は、ステップＳ２２０で、その時のコモンレール圧センサ４１からの信号のＡ／Ｄ変換値を取り込んで燃料圧力を取得する。さらに、ＣＰＵ３４は、ステップＳ２２１で、その時の内燃機関の運転状態に応じた要求噴射量を取得する。引き続き、ＣＰＵ３４は、ステップＳ２２２で、燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間Ｔｂ１（Ｔｂ２）を算出する（図８参照）。

そして、ＣＰＵ３４は、ステップＳ２２３で、上記予測噴射期間が第２の期間Ｔ２よりも短いか否かを判定し、予測噴射期間が第２の期間Ｔ２よりも長いときには、ステップＳ２２６で、ステップＳ２２２において算出した噴射期間Ｔｂ１（Ｔｂ２）に応じたタイミングｔ１２（ｔ１３）による噴射終了動作タイミングの設定を行う（図８参照）。

このように、上記予測噴射期間が第２の期間Ｔ２よりも長いときにおいては、図６の処理により、ＮＥパルス信号からセットした噴射開始タイミングｔ１０で燃料圧力を取得して当該燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間Ｔｂ１（Ｔｂ２）を算出して噴射終了動作タイミングの設定を行う。

よって、明らかに噴射開始時の演算処理が間に合う場合は、ＮＥパルス信号を基準として噴射開始タイミングｔ１０をセットし、噴射開始時にて噴射終了タイミングの算出処理を行うことができる。またこれにより、ステップＳ２０４〜Ｓ２０９の処理を省略し処理負荷を低減することができる。すなわち、この実施の形態においては、図６の処理を実行するＣＰＵ３４にて第３の演算手段が構成されている。

以上のように、３つの噴射セットを設け、予測される要求噴射期間に応じて、噴射セット方式を切り換えることで、短い噴射期間でより精度よく燃料噴射を可能とし、かつ噴射に関わるＡ／Ｄ変換処理、噴射期間算出処理などのＣＰＵ演算処理負荷を考慮し、切換えにより負荷増加を抑えることができる。つまり、要求されるパルスが短くて図４の方式の噴射パルスに対し再計算処理が明らかに間に合わない場合は図７の方式を採用し、噴射開始時点の割込みをなくすことで処理負荷増加を抑えることができる。また、図８の方式にて噴射終了セットが明らかに間に合う場合は、図４の方式を採用せずＮＥパルス信号などの噴射セットの基準における処理負荷増加を抑えることができる。なお、この実施の形態においては、図４の方式と図７の方式と図８の方式とを切り換える部位が切換手段に相当する。

（第３の実施の形態）
次に、第１の実施の形態との相違点を中心に、参考例としての第３の実施の形態について説明する。
この実施の形態においては、図１１に示すように、噴射開始タイミングｔ２０をセットするためのＮＥパルス信号が入力するタイミングｔ１から噴射開始タイミングｔ２０までの間において割り込み処理し、燃料圧力を取得して当該燃料圧力と要求噴射量から噴射期間を算出して噴射終了動作タイミングの設定を行うようにしている。

図９の処理は、ＮＥパルス信号の入力毎（図１１でのｔ１、ｔ２、ｔ３タイミング毎）に起動する。この起動により、ＣＰＵ３４は、ステップＳ３００で噴射セットタイミングであるか否かを判定する。

そして、ＣＰＵ３４は、噴射セットタイミングであると、ステップＳ３０１で、噴射セット用割込み設定を行う。
この処理により、図１１での噴射セット用割込みタイミングｔ３０において図１０の処理が開始される。

図１０において、ＣＰＵ３４は、ステップＳ３１０で、その時のコモンレール圧センサ４１からの信号のＡ／Ｄ変換値を取り込んで燃料圧力を取得する。さらに、ＣＰＵ３４は、ステップＳ３１１で、その時の内燃機関の運転状態に応じた要求噴射量を取得する。引き続き、ＣＰＵ３４は、ステップＳ３１２で、燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間Ｔｃ（図１１参照）を算出する。

そして、ＣＰＵ３４は、ステップＳ３１３で、ステップＳ３１２において算出した噴射期間Ｔｃに基づいて噴射パルスをセットする。この処理により、図１１において、ｔ２０のタイミングで燃料噴射を開始し、ｔ２１のタイミングで燃料噴射を終了することになる。

このように、演算手段としてのＣＰＵ３４が、図９、図１０の処理を行うことにより、噴射開始タイミングをセットするためのＮＥパルス信号の入力から、噴射開始タイミングまでの間において割り込み処理され、燃料圧力を取得して当該燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間Ｔｃを算出して噴射終了動作タイミングの設定を行う。よって、噴射開始時に出来る限り近いタイミングで噴射セット用の割込み動作を発生させ、噴射開始時により近い燃料圧力の取得及び噴射期間の算出が可能となり、燃料噴射の高精度化を図ることができる。また、早期に演算を終了させることにより噴射終了動作の設定抜けが防止できる。

このようにして、短い噴射期間でも精度よく燃料噴射を行うことができるとともに、確実に燃料噴射終了動作を行わせることができることとなる。
（他の実施の形態）
なお、本発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置は、上記実施の形態に限られることなく、例えば以下の形態にて実施することもできる。

・上記第１あるいは第２の実施の形態では、図３におけるステップＳ１１３あるいは図６におけるステップＳ２２４で、噴射終了動作タイミングを更新することが可能か否か判定した。しかし、この判定は必ずしも必要ではなく、該判定を行う部位を割愛した構成に対しても本発明は同様に適用することができる。

・上記第３の実施の形態では、図１０において、ステップＳ３１３で、噴射パルスをセットしたが、図９に代わる図１２において、ステップＳ３５０で噴射開始タイミングの設定を行い、図１０に代わる図１３において、ステップＳ３５１で噴射開始タイミングの設定のみを行うようにしてもよい。この場合の動作を図１４に示す。

・上記各実施の形態では、ディーゼル機関について言及したが、上記内燃機関はディーゼル機関には限られない。例えば、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射式のガソリンエンジンにも本発明は適用可能である。

・上記各実施の形態では、図２、図５、図９、図１２の処理を、ＮＥパルス信号を基準とした割込み動作として実行したが、この割込み動作の基準となる信号はＮＥパルス信号には限られない。要は、内燃機関のクランク軸１３の回転に同期して出力される信号であれば足り、例えば、カム軸の回転に応じた信号であってもよい。

・上記各実施の形態では、図２、図３、図５、図６、図９、図１０、図１２、図１３のそれぞれに示した処理を割込み処理として実施する構成としたが、これに限らず、例えばタスク処理等として上記各処理を実施する構成としてもよい。

・上記各実施の形態では、燃料噴射弁として電磁駆動式の燃料噴射弁を採用したが、圧電素子駆動式の燃料噴射ノズル（ピエゾインジェクタ）等も適宜採用可能である。要は、その駆動時期や駆動期間が電子制御されるいわゆる電子制御式の燃料噴射弁であれば、本発明にかかる燃料噴射制御装置を適用することはできる。

この発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置の第１の実施の形態について、その概略構成を模式的に示すブロック図。 同実施の形態にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置による燃料噴射制御についてその処理手順を示すフローチャート。 同実施の形態にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置による燃料噴射制御についてその処理手順を示すフローチャート。 （ａ）及び（ｂ）は、同実施の形態にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置による燃料噴射制御について、ＮＥパルス信号（クランク角信号）のタイミングと燃料噴射弁の通電パルスのタイミングとの関係を示すタイムチャート。 この発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置の第２の実施の形態について、その燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施の形態にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置による燃料噴射制御についてその処理手順を示すフローチャート。 同実施の形態にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置による燃料噴射制御について、ＮＥパルス信号（クランク角信号）のタイミングと燃料噴射弁の通電パルスのタイミングとの関係を示すタイムチャート。 同実施の形態にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置による燃料噴射制御について、ＮＥパルス信号（クランク角信号）のタイミングと燃料噴射弁の通電パルスのタイミングとの関係を示すタイムチャート。 この発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置の第３の実施の形態について、その燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施の形態にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置による燃料噴射制御についてその処理手順を示すフローチャート。 同実施の形態にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置による燃料噴射制御について、ＮＥパルス信号（クランク角信号）のタイミングと燃料噴射弁の通電パルスのタイミングとの関係を示すタイムチャート。 この発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置の変形例について、その燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。 同変形例にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置による燃料噴射制御についてその処理手順を示すフローチャート。 同変形例にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置による燃料噴射制御について、ＮＥパルス信号（クランク角信号）のタイミングと燃料噴射弁の通電パルスのタイミングとの関係を示すタイムチャート。

符号の説明

１０…内燃機関、１２…燃料噴射弁、１３…クランク軸、２０…コモンレール、２２…燃料ポンプ、３０…電子制御ユニット、３２…ＲＯＭ、３３…ＲＡＭ、３４…ＣＰＵ、３５…書き込み可能な不揮発性メモリ、３６…入力ポート、３８…Ａ／Ｄ変換器、３９…駆動回路、４０…ＮＥセンサ、４１…コモンレール圧（燃料圧）センサ。

Claims (3)

1. 内燃機関のクランク軸の回転に同期して出力される信号を基準とした処理により燃料圧力を取得し、当該燃料圧力と要求噴射量とから燃料の噴射期間を算出して噴射終了動作タイミングの設定を行う第１の演算手段と、
   前記内燃機関のクランク軸の回転に同期して出力される信号を基準とした処理により燃料圧力を取得して当該燃料圧力と要求噴射量とから燃料の噴射期間を算出して信号基準の噴射終了動作タイミングの設定を行うとともに、該信号基準の噴射終了動作タイミングの設定の後に、内燃機関のクランク軸の回転に同期して出力される信号からセットした噴射開始タイミングにて、この噴射開始タイミングにおける燃料圧力を再度取得して当該燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間を算出し、前記信号基準の噴射終了動作タイミングを更新処理する第２の演算手段と、
   前記内燃機関のクランク軸の回転に同期して出力される信号を基準とした処理により噴射開始タイミングをセットするとともに、このセットした噴射開始タイミングにおける燃料圧力を取得して当該燃料圧力と要求噴射量とから噴射期間を算出し、この算出した噴射期間に応じたタイミングによる噴射終了動作タイミングの設定を行う第３の演算手段と、
   前記内燃機関のクランク軸の回転に同期して出力される信号を基準とした処理により、当該内燃機関の運転状態に応じて予測される噴射期間と第１の期間及び該第１の期間よりも長い第２の期間とを比較する比較手段と、
   前記比較手段により、前記予測される噴射期間が前記第１の期間よりも短いとされるときに前記第１の演算手段の処理を実行し、前記予測される噴射期間が前記第１の期間よりも長く、かつ、前記第２の期間よりも短いとされるときに前記第２の演算手段の処理を実行し、前記予測される噴射期間が前記第２の期間よりも長いとされるときに前記第３の演算手段の処理を実行する切換手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   前記燃料圧力に相当する信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器をさらに備える
   ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記内燃機関は、蓄圧式のディーゼル機関である
   請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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