JP7172063B2

JP7172063B2 - 噴射制御装置

Info

Publication number: JP7172063B2
Application number: JP2018037708A
Authority: JP
Inventors: 誠坪井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-03-02
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2022-11-16
Anticipated expiration: 2038-03-02
Also published as: DE102019202641B4; DE102019202641A1; JP2019152144A

Description

この明細書による開示は、燃料噴射弁を制御する噴射制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、吸気通路へ向けて、一回の燃焼サイクルにて二回の燃料噴射を行うように燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御装置が開示されている。特許文献１の燃料噴射制御装置は、エンジンの運転条件に基づき、吸気行程にて、二回目の燃料噴射における要求噴射量の算出を繰り返し実施する。そして、吸気弁閉時期までに燃料噴射を終了できる範囲で、最も遅い時期に算出した噴射量の燃料が、燃料噴射弁から噴射される。

特開２００７－３３２９４４号公報

吸気通路ではなく、気筒へ向けた燃料噴射を行う、いわゆる直噴方式の燃料噴射弁を制御する場合にも、最新のエンジンの状態を反映した噴射量制御が要求される。しかし、特許文献１には、直噴方式の燃料噴射弁での噴射量制御は、何ら記載されておらず、吸気工程や圧縮工程内での複数回噴射に伴う短い噴射時間での噴射量制御についても記載されていない。加えて特許文献１では、燃料噴射での噴射量の演算が、吸気行程において何回も繰り返される。そのため、噴射を行うための演算処理の負荷が増加し得た。

本開示は、演算処理の負荷の増加を抑えつつ、噴射量の算出時間より短い噴射時間での燃料噴射に対しても、エンジンの状態を反映した噴射量制御が可能な噴射制御装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、開示された一つの態様は、内燃機関（２）に設けられた一つの気筒（２ｂ）へ向けて、燃料の噴射量の算出時間より短い噴射時間で燃料噴射を行うように燃料噴射弁（１０）を制御する噴射制御装置であって、複数のセンサ（２１～２５）によって検出された内燃機関の動作に相関する状態を示す状態情報を取得する情報取得部（５１）と、状態情報に基づき、燃料噴射での噴射時間を仮噴射時間（Ｔｐｒ）として設定し、仮噴射時間の設定後に取得される状態情報に基づき、燃料噴射での噴射時間を確定噴射時間（Ｔｃｎ）として再設定する噴射設定部（５２）と、噴射設定部での確定噴射時間の演算開始タイミング（ｔｃｓ）を燃料噴射弁の駆動開始タイミングに対し先行させる先行時間（Ｔｐｔ）を、仮噴射時間に応じて調整するものであり、仮噴射時間が切替閾値（Ｔｔｈ）未満である場合に、仮噴射時間が切替閾値を超えている場合よりも、先行時間を長くするタイミング調整部（５３）と、を備える噴射制御装置とされる。

上記の態様では、燃料噴射弁の駆動開始タイミングに対して先行時間分先行するように、確定噴射時間の演算開始タイミングが設定される。故に、噴射時間が短くても、燃料噴射弁の駆動終了タイミングまでに再設定の演算が終了しない事態は、回避され得る。

以上によれば、実際の燃料噴射の噴射時間には、仮設定後に取得される状態情報を反映した確定噴射時間が用いられる。故に、噴射時間の演算を繰り返さなくても、燃料噴射における噴射量は、内燃機関の新しい状態情報を反映した値となり得る。したがって、演算処理の負荷の増加を抑えつつ、内燃機関の状態を反映した噴射量制御が可能となる。

尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。

エンジン制御装置を含む燃料噴射制御システムの全体構成を示す図である。一回の燃焼サイクルにおけるエンジン制御装置の処理の詳細を示すタイミングチャートである。仮噴射時間が切替閾値以上である場合の演算開始タイミングを、駆動開始タイミングと比較して示すタイミングチャートである。仮噴射時間が切替閾値未満である場合の演算開始タイミングを、駆動開始タイミングと比較して示すタイミングチャートである。駆動終了タイミングまでに噴射時間の再演算が終わらなかった場合の処理の詳細を示すタイミングチャートである。噴射時間演算処理におけるメイン処理の詳細を示すフローチャートである。上死点前４５０°ＣＡ時処理又は上死点前２７０°ＣＡ時処理の詳細を示すフローチャートである。先行時間前処理又は駆動開始タイミング処理の詳細を示すフローチャートである。駆動終了タイミング処理の詳細を示すフローチャートである。

本開示の一実施形態によるエンジン制御装置１００は、図１に示す燃料噴射制御システムに用いられている。燃料噴射制御システムは、ガソリンエンジン（以下、「エンジン２」）の稼動を制御するシステムであり、状態センサ群２０、複数のインジェクタ１０、及びエンジン制御装置１００等によって構成されている。エンジン２は、火花点火式の内燃機関であって、例えば走行用の動力を発生させる動力源として車両に搭載されている。

状態センサ群２０は、エンジン制御装置１００に直接的又は間接的に電気接続されている。状態センサ群２０は、エンジン２の状態を検出した検出結果を、エンジン制御装置１００へ向けて逐次出力する。状態センサ群２０には、回転センサ２１、空気流量センサ２２、水温センサ２３、吸気温センサ２４、燃圧センサ２５、及びアクセルポジションセンサ等のその他のセンサが含まれている。

回転センサ２１は、例えば電磁ピックアップ等である。回転センサ２１は、シグナルロータ等と組み合わされて、エンジン２のクランクシャフトの回転を検出する。回転センサ２１は、クランクシャフトの角度の検出結果を、状態情報としてエンジン制御装置１００に逐次出力する。

空気流量センサ２２は、各気筒２ｂに繋がる吸気流路に設けられている。空気流量センサ２２は、各気筒２ｂに吸入される吸入空気量に応じた信号を状態情報として出力する。水温センサ２３は、エンジン２を冷却する冷却水の温度に応じた信号を状態情報として出力する。吸気温センサ２４は、各気筒２ｂに吸入される吸入空気の温度に応じた信号を状態情報として出力する。燃圧センサ２５は、各インジェクタ１０に供給される燃料の圧力に応じた信号を状態情報として出力する。

インジェクタ１０は、エンジン制御装置１００と電気的に接続されている。インジェクタ１０は、エンジン２のヘッド部材２ａに設けられた挿通孔２ｃに挿入されており、ヘッド部材２ａに保持されている。インジェクタ１０には、電磁アクチュエータ及びピエゾアクチュエータ等の駆動部１２が設けられている。

エンジン制御装置１００は、状態センサ群２０から取得するエンジン２の状態情報に基づき、インジェクタ１０による各気筒２ｂへの燃料供給を制御する電子制御ユニットである。エンジン制御装置１００は、一回の燃焼サイクルのうちの吸気行程及び圧縮行程の期間において、エンジン２の状態に応じて一回または複数回（例えば三回）の燃料噴射が行われるように、各インジェクタ１０を制御する。エンジン制御装置１００の制御回路は、噴射弁駆動部６０及びマイクロコントローラ（以下、「マイコン５０」）等によって構成されている。

噴射弁駆動部６０は、マイコン５０から入力される制御信号に基づき、噴孔１１を開弁させるための電力を、各インジェクタ１０の駆動部１２に供給する。噴射弁駆動部６０には、例えば車両のバッテリ等から電力が供給されている。噴射弁駆動部６０は、制御信号に従うタイミングで、駆動部１２に電力を供給し、開弁方向への弁体の変位を生じさせることで、噴孔１１から燃料噴射を開始させる。また噴射弁駆動部６０は、制御信号に従うタイミングで、駆動部１２への電力供給を停止し、閉弁方向への弁体の変位を生じさせることで、噴孔１１からの燃料噴射を終了させる。

マイコン５０は、プロセッサ及び入出力インターフェースを有する構成である。マイコン５０には、記憶部５９が設けられている。記憶部５９は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶媒体である。記憶部５９には、マイコン５０にて実行されるオペレーションシステムのプログラム、及びオペレーションシステム上で動作する複数のアプリケーションプログラムが格納されている。尚、記憶部５９は、マイコン５０に内蔵されていなくてもよい。記憶部５９は、マイコン５０と電気接続されたエンジン制御装置１００の構成であってもよく、又はエンジン制御装置１００と電気接続されるメモリカード等の態様であってもよい。

マイコン５０は、記憶部５９に記憶された噴射制御プログラムの実行により、燃料噴射制御に関連する複数の機能部を構築する。具体的に、マイコン５０には、情報取得部５１、噴射設定部５２、タイミング調整部５３及び完了判定部５４等が、機能部として構築される。

情報取得部５１は、エンジン２の状態を示す状態情報を、状態センサ群２０から取得する。情報取得部５１による状態情報の取得は、所定の周期で繰り返し実施される。情報取得部５１にて取得された最新の状態情報が、マイコン５０におけるエンジン制御のための演算に用いられる。

噴射設定部５２は、情報取得部５１にて取得された状態情報に基づき、マイコン５０から噴射弁駆動部６０に出力される制御信号を生成する。噴射設定部５２は、状態情報に基づき、一回の燃焼サイクルにおいて各気筒２ｂに噴射される燃料の総噴射量、一回の燃焼サイクルにおいて実施される燃料噴射の回数、各燃料噴射にて噴射される噴射量及び噴射時間、並びに開閉弁のタイミング等を設定する。尚、以下の説明では、排気行程、吸気行程、圧縮行程及び燃焼（膨張）行程を、一回の燃焼サイクルとする。

噴射設定部５２にて設定される噴射時間は、駆動部１２への電力供給の開始を指示する駆動開始タイミングｔｄｓから、電力供給の停止を指示する駆動終了タイミングｔｄｆまでの時間である。噴射設定部５２は、各回の燃料噴射について、駆動開始タイミングｔｄｓ及び駆動終了タイミングｔｄｆを、制御信号によって規定する。尚、インジェクタ１０の噴孔１１が閉弁状態から開弁状態に切り替わる噴射開始タイミングは、駆動開始タイミングｔｄｓよりも後となる。同様に、噴孔１１が開弁状態から閉弁状態への切り替わる噴射終了タイミングは、駆動終了タイミングｔｄｆよりも後となる。

噴射設定部５２は、一つの燃焼サイクルにおける各燃料噴射の噴射時間を、原則的に二回ずつ演算する。特定の燃料噴射（特定噴射）について、初回の噴射時間の演算は、実際に特定噴射を行う行程の一つ前の行程にて、行われる。一例として、図２に示すように、一回の燃焼サイクルにおいて、吸気行程で一回、圧縮行程で二回、それぞれ燃料噴射を行う場合を想定する。この場合、吸気時燃料噴射における噴射時間の初回演算は、排気行程のうちに実施される。同様に、圧縮時燃料噴射における各噴射時間の初回演算は、吸気行程のうちに実施される。燃料噴射実施の一つ前の行程にて演算された噴射時間は、仮噴射時間Ｔｐｒとして設定される。噴射設定部５２（図１参照）は、仮噴射時間Ｔｐｒに基づき、駆動開始タイミングｔｄｓ及び駆動終了タイミングｔｄｆを設定する。

噴射設定部５２（図１参照）は、噴射時間の再演算を、インジェクタ１０の駆動開始タイミングｔｄｓに関連したタイミングで開始する。再演算される噴射時間（以下、「確定噴射時間Ｔｃｎ」）の演算には、仮噴射時間Ｔｐｒの設定後に取得される状態情報が用いられる。故に、確定噴射時間Ｔｃｎは、仮噴射時間Ｔｐｒよりも新しい状態情報を反映した値となる。噴射設定部５２は、駆動終了タイミングｔｄｆとなる前に演算の完了した確定噴射時間Ｔｃｎに基づき、駆動終了タイミングｔｄｆを再設定する。以上により、確定噴射時間Ｔｃｎに従った噴射量がインジェクタ１０から供給される。

完了判定部５４（図１参照）は、確定噴射時間Ｔｃｎの演算終了タイミングｔｃｆと、インジェクタ１０の駆動終了タイミングｔｄｆとの前後関係を監視する。完了判定部５４は、演算終了タイミングｔｃｆと駆動終了タイミングｔｄｆとを比較し、確定噴射時間Ｔｃｎの演算がインジェクタ１０の駆動終了タイミングｔｄｆまでに完了したか否かを判定する。具体的に、完了判定部５４は、確定噴射時間Ｔｃｎの演算開始タイミングｔｃｓにて、完了判定のためのフラグをオン状態とし、演算終了タイミングｔｃｆにて、フラグをオフ状態とする。そして、完了判定部５４は、駆動終了タイミングｔｄｆにて、フラグの状態を判定することで、再演算が間に合ったか否かを判定する。

タイミング調整部５３（図１参照）は、確定噴射時間Ｔｃｎの演算開始タイミングｔｃｓ）を、インジェクタ１０の駆動開始タイミングｔｄｓを基準として設定する。タイミング調整部５３は、演算開始タイミングｔｃｓが駆動開始タイミングｔｄｓに対して先行する先行時間Ｔｐｔを、仮設定された仮噴射時間Ｔｐｒに応じて調整する。タイミング調整部５３は、仮噴射時間Ｔｐｒが切替閾値Ｔｔｈ以上である（切替閾値Ｔｔｈより長い）場合、図２の吸気行程及び図３に示すように、先行時間Ｔｐｔをゼロに設定する。これにより、駆動開始タイミングｔｄｓと演算開始タイミングｔｃｓとは、実質同一のタイミングに設定される。この場合、噴射時間が切替閾値Ｔｔｈよりも長いため、演算終了タイミングｔｃｆは、駆動終了タイミングｔｄｆに対し先行する。

一方、仮噴射時間Ｔｐｒが切替閾値Ｔｔｈ未満である（切替閾値Ｔｔｈより短い）場合、図２の圧縮行程及び図４に示すように、タイミング調整部５３は、先行時間Ｔｐｔをゼロよりも大きい値に設定する。そして、演算開始タイミングｔｃｓを駆動開始タイミングｔｄｓに対して先行させる。その結果、噴射時間が短くても、演算終了タイミングｔｃｆは、駆動終了タイミングｔｄｆに対して先行する。この場合、各燃料噴射における確定噴射時間Ｔｃｎには、各演算開始タイミングｔｃｓにて取得されていた最新の状態情報が反映される。

タイミング調整部５３は、完了判定部５４の判定結果に基づき、先行時間Ｔｐｔの長さ及び切替閾値Ｔｔｈの大きさを調整する。図５に示すように複数回の燃料噴射が一つの行程（圧縮行程）にて連続的に繰り返される場合、タイミング調整部５３は、今回（１回目）の燃料噴射での判定結果を用いて、次回（２回目）の演算開始タイミングｔｃｓにおける先行時間Ｔｐｔを調整する。

具体例である図５では、１回目及び２回目の燃料噴射について、切替閾値Ｔｔｈよりも長い各仮噴射時間Ｔｐｒが仮設定のための演算で算出されている。故に、各回の演算開始タイミングｔｃｓは、駆動開始タイミングｔｄｓに設定される。しかし、１回目の燃料噴射における確定噴射時間Ｔｃｎの演算時間が実際の噴射時間よりも長くなってしまい、確定噴射時間Ｔｃｎの演算が駆動終了タイミングｔｄｆまでに完了しなかったとする。この場合、タイミング調整部５３は、２回目の燃料噴射における先行時間Ｔｐｔを、１回目の燃料噴射における先行時間Ｔｐｔ（ゼロ）よりも長く調整し、駆動開始タイミングｔｄｓの先行時間Ｔｐｔ（＞０）前に演算開始タイミングｔｃｓを再設定する。以上の調整によれば、確定噴射時間Ｔｃｎの演算完了は、駆動終了タイミングｔｄｆに対し先行する。故に、確定噴射時間Ｔｃｎに基づく駆動終了タイミングｔｄｆの再設定が可能になる。

タイミング調整部５３は、仮噴射時間Ｔｐｒが切替閾値Ｔｔｈ未満であり、確定噴射時間Ｔｃｎの演算開始を早めたにもかかわらず、その演算が駆動終了タイミングｔｄｆまでに完了しなかった場合、先行時間Ｔｐｔを長くする（図８Ｓ１２０参照）。一方、確定噴射時間Ｔｃｎの演算開始を早めたうえで、その演算について駆動終了タイミングｔｄｆまでに完了する状況が所定期間ＴＰ継続した場合には、タイミング調整部５３は、先行時間Ｔｐｔを短くする（図８Ｓ１１７参照）。こうした先行時間Ｔｐｔの調整は、段階的に実施される。

タイミング調整部５３は、仮噴射時間Ｔｐｒが切替閾値Ｔｔｈ以上であり、駆動開始タイミングｔｄｓに開始した確定噴射時間Ｔｃｎの演算が駆動終了タイミングｔｄｆまでに完了しなかった場合、切替閾値Ｔｔｈを大きくする（図８Ｓ１２１参照）。一方、駆動開始タイミングｔｄｓに開始した確定噴射時間Ｔｃｎの演算について、駆動終了タイミングｔｄｆまでに完了する状況が所定期間ＴＰ継続した場合には、タイミング調整部５３は、切替閾値Ｔｔｈを小さくする（図８Ｓ１１８参照）。こうした切替閾値Ｔｔｈの調整も、段階的に実施される。

以上のマイコン５０にて実施される噴射時間演算処理の詳細を、図６～図９に基づき、図１を参照しつつ、さらに説明する。図６～図９に示す噴射時間演算処理は、エンジン２の始動によって開始され、エンジン２が停止されるまで、繰り返し開始される。

図６に示すメイン処理のＳ１１では、回転センサ２１にて検出される状態情報に基づき、クランクシャフトの角度（角度位置）を判定する。Ｓ１１にて、クランク位置が上死点前４５０°ＣＡ又は２７０°ＣＡである場合、Ｓ１２に進む。Ｓ１２では、上死点前４５０°ＣＡ時処理又は上死点前２７０°ＣＡ時処理（図７参照）を実行し、メイン処理を一旦終了する。

Ｓ１１にて、クランク位置が上死点前４５０°ＣＡ及び２７０°ＣＡのいずれでも無いと判定した場合、Ｓ１３に進む。Ｓ１３では、噴射時間を再設定するタイミングになったか否かを判定する。再設定のタイミングは、上述したように、タイミング調整部５３にて設定されるタイミングであって、駆動開始タイミングｔｄｓ又はその先行時間Ｔｐｔ前である。Ｓ１３にて、再設定のタイミングであると判定した場合、Ｓ１４に進む。Ｓ１４では、先行時間前処理又は駆動開始タイミング処理（図８参照）を実行し、メイン処理を一旦終了する。

Ｓ１３にて、再設定のタイミングでないと判定した場合、Ｓ１５に進む。Ｓ１５では、駆動終了タイミングｔｄｆになったか否かを判定する。Ｓ１５にて、駆動終了タイミングｔｄｆではないと判定した場合、メイン処理を一旦終了する。一方で、Ｓ１５にて、駆動終了タイミングｔｄｆであると判定した場合、Ｓ１６に進む。Ｓ１６では、駆動終了タイミング処理（図９参照）を実行し、メイン処理を一旦終了する。

図７に示す上死点前４５０°ＣＡ時処理又は上死点前２７０°ＣＡ時処理では、仮噴射時間Ｔｐｒに基づく先行時間Ｔｐｔの調整が実施される。Ｓ１０１では、Ｓ１０と同様に、クランクシャフトの角度位置を判定する。Ｓ１０１にて、クランク位置が上死点前４５０°ＣＡであると判定した場合、Ｓ１０２に進む。Ｓ１０２では、吸気行程にて行う一回の燃料噴射で要求される総噴射量、噴射時間（仮噴射時間Ｔｐｒ）及び駆動開始タイミングｔｄｓ等を演算し、Ｓ１０４に進む（図２参照）。

一方、Ｓ１０１にて、クランク位置が上死点前２７０°ＣＡであると判定した場合、Ｓ１０３に進む。Ｓ１０３では、圧縮行程にて行う二回の燃料噴射で要求される総噴射量、それぞれの噴射時間（仮噴射時間Ｔｐｒ）及び駆動開始タイミングｔｄｓを演算し、Ｓ１０４に進む（図２参照）。

Ｓ１０４では、Ｓ１０２又はＳ１０３にて設定した仮噴射時間Ｔｐｒと切替閾値Ｔｔｈとを比較する。Ｓ１０４にて、仮噴射時間Ｔｐｒが切替閾値Ｔｔｈ未満であると判定した場合、Ｓ１０５に進む。Ｓ１０５では、噴射時間が短いことを鑑みて、駆動開始タイミングｔｄｓに対して先行時間Ｔｐｔ前に、確定噴射時間Ｔｃｎの演算開始タイミングｔｃｓを設定し（図４参照）、処理を終了する。

一方、Ｓ１０４にて、仮噴射時間Ｔｐｒが切替閾値Ｔｔｈ以上であると判定した場合、Ｓ１０６に進む。Ｓ１０６では、噴射時間に余裕があることを鑑みて、確定噴射時間Ｔｃｎの演算開始タイミングｔｃｓを、駆動開始タイミングｔｄｓに設定し、処理を終了する（図３参照）。

図８に示す先行時間前処理又は駆動開始タイミング処理では、先行時間Ｔｐｔ及び切替閾値Ｔｔｈの調整が行われる。Ｓ１１１では、実施されている燃料噴射の行程を判定する。Ｓ１１１にて、吸気行程の噴射が行われていると判定した場合、Ｓ１１２に進む。Ｓ１１２では、吸気行程での燃料噴射における確定噴射時間Ｔｃｎの演算と、駆動終了タイミングｔｄｆの再設定とを実施し、Ｓ１１４に進む。一方、Ｓ１１１にて、圧縮行程の噴射が行われていると判定した場合、Ｓ１１３に進む。Ｓ１１３では、圧縮行程での燃料噴射における確定噴射時間Ｔｃｎの演算と、駆動終了タイミングｔｄｆの再設定とを実施し、Ｓ１１４に進む。

Ｓ１１４では、Ｓ１１２又はＳ１１３にて、駆動終了タイミングｔｄｆの再設定ができたか否かを判定する。Ｓ１１４にて、確定噴射時間Ｔｃｎの演算完了により、駆動終了タイミングｔｄｆの再設定ができたと判定した場合、Ｓ１１５に進む。一方で、Ｓ１１４にて、駆動終了タイミングｔｄｆの再設定ができないまま、仮噴射時間Ｔｐｒに基づき初期設定された駆動終了タイミングｔｄｆを迎え、確定噴射時間Ｔｃｎの演算が間に合わなかったと判定した場合には、Ｓ１１９に進む。

Ｓ１１５では、駆動終了タイミングｔｄｆを再設定可能な状況が、所定期間ＴＰ継続しているか否かを判定する。Ｓ１１５にて、再設定可能な状況が所定期間ＴＰ継続していないと判定した場合、処理を終了する。一方で、Ｓ１１５にて、再設定可能な状況が所定期間ＴＰ継続したと判定した場合、Ｓ１１６に進む。

Ｓ１１６では、確定噴射時間Ｔｃｎの再演算を開始した演算開始タイミングｔｃｓを確認する。Ｓ１１６にて、演算開始タイミングｔｃｓが駆動開始タイミングｔｄｓの先行時間Ｔｐｔ前であると判定した場合、Ｓ１１７に進む。Ｓ１１７では、先行時間Ｔｐｔを所定時間分（例えば１０μ秒）短くする値の更新を行い、処理を終了する。一方、Ｓ１１６にて、演算開始タイミングｔｃｓが駆動開始タイミングｔｄｓであると判定した場合には、Ｓ１１８に進む。Ｓ１１８では、切替閾値Ｔｔｈを所定時間分（例えば１０μ秒）小さくする値の更新を行い、処理を終了する。尚、Ｓ１１７及びＳ１１８の処理にて、先行時間Ｔｐｔ及び切替閾値Ｔｔｈは、ゼロにならない範囲で調整される。

Ｓ１１９では、Ｓ１１６と同様に、確定噴射時間Ｔｃｎの演算開始タイミングｔｃｓを確認する。Ｓ１１９にて、演算開始タイミングｔｃｓが駆動開始タイミングｔｄｓの先行時間Ｔｐｔ前であると判定した場合、Ｓ１２０に進む。Ｓ１２０では、先行時間Ｔｐｔを所定時間分（例えば５０μ秒）長くする更新を行い、処理を終了する。一方、Ｓ１１９にて、演算開始タイミングｔｃｓが駆動開始タイミングｔｄｓであると判定した場合には、Ｓ１２１に進む。

Ｓ１２１では、切替閾値Ｔｔｈを所定時間分（例えば５０μ秒）大きくする値の更新を行い、処理を終了する。こうした処理により、例えば複数回のうちの初回の燃料噴射にて演算が完了しなかった場合（図５参照）では、２回目の演算開始タイミングｔｃｓが早められるだけでなく、切替閾値Ｔｔｈを大きく（長く）する調整が実施される。

図９に示す駆動終了タイミング処理では、同一行程における２回目以降の噴射態様に、前回の燃料噴射の状況が反映される。Ｓ１３１では、Ｓ１１４（図８参照）と同様に、確定噴射時間Ｔｃｎの演算が、駆動終了タイミングｔｄｆまでに間に合ったか否かを判定する。Ｓ１３１にて、確定噴射時間Ｔｃｎの演算が間に合ったと判定した場合、Ｓ１３３に進む。対して、確定噴射時間Ｔｃｎの演算が間に合わなかったと判定した場合、Ｓ１３２に進む。Ｓ１３２では、次回の燃料噴射における演算開始タイミングｔｃｓを、駆動開始タイミングｔｄｓの先行時間Ｔｐｔ前に設定し（図５参照）、Ｓ１３３に進む。

Ｓ１３３では、直前の燃料噴射において、実際の噴射時間から、インジェクタ１０によって噴射済みとなっている燃料噴射量を演算し、Ｓ１３４に進む。Ｓ１３４では、Ｓ１１１（図８参照）と同様に、燃料噴射を行っている行程を判定する。Ｓ１３４にて、吸気行程の噴射を行っていると判定した場合、Ｓ１３５に進む。Ｓ１３５では、吸気行程噴射での総噴射量（図７Ｓ１０２参照）から、Ｓ１３３にて演算した今回の燃料噴射量を差し引く演算により、次回以降の燃料噴射によって噴射する残り分（以下、「残り噴射量」）を算出し、Ｓ１３７に進む。一方、Ｓ１３４にて、圧縮行程の噴射を行っていると判定した場合、Ｓ１３６に進む。Ｓ１３５では、圧縮行程噴射での総噴射量（図７Ｓ１０３参照）から、今回の燃料噴射量を差し引く演算によって残り噴射量を算出し、Ｓ１３７に進む。

Ｓ１３７では、Ｓ１３５又はＳ１３６にて算出した残り噴射量から、燃圧等の状態情報を参照して、残り噴射量を噴射するための残り噴射時間を演算し、Ｓ１３８に進む。Ｓ１３８では、残り噴射量に基づき、次回の燃料噴射が必要か否かを判定する。Ｓ１３８にて、残り噴射量が微小である場合、次回の燃料噴射は不要であると判定し、処理を終了する。一方で、Ｓ１３８にて、残り噴射量が微小ではないと判定した場合、次回の燃料噴射を必要と判定し、Ｓ１３９に進む。

Ｓ１３９では、Ｓ１３７にて演算した残り噴射時間と切替閾値Ｔｔｈとを比較する。Ｓ１３９にて、残り噴射時間が切替閾値Ｔｔｈ未満であると判定した場合、Ｓ１４０に進む。Ｓ１４０では、次回の燃料噴射における演算開始タイミングｔｃｓを、駆動開始タイミングｔｄｓの先行時間Ｔｐｔ前に設定し、処理を終了する。以上によれば、予定されていた仮噴射時間Ｔｐｒよりも残り噴射時間が短くなる場合でも、残りの噴射時間に基づき、先行時間Ｔｐｔが適切に設定される。一方で、Ｓ１３９にて、残り噴射時間が切替閾値Ｔｔｈ以上であると判定した場合、そのまま処理を終了する。

ここまで説明したように、本実施形態では、燃料噴射の駆動開始タイミングｔｄｓを基準とし、駆動開始タイミングｔｄｓに対し先行するように、確定噴射時間Ｔｃｎの演算開始タイミングｔｃｓが設定される。このように、仮噴射時間Ｔｐｒと共に設定される駆動開始タイミングｔｄｓを基準とすれば、燃料噴射における噴射時間が短くても、駆動終了タイミングｔｄｆまでに再設定の演算が終了しない事態は、回避され得る。

以上によれば、実際の燃料噴射の噴射時間には、仮設定後に取得される状態情報を反映した確定噴射時間Ｔｃｎが用いられる。故に、噴射時間の演算を繰り返さなくても、燃料噴射における噴射量は、エンジン２の新しい状態情報を反映した値となり得る。したがって、噴射量の算出時間より短い噴射時間での燃料噴射に対しても、演算処理の負荷の増加を抑えつつ、エンジン２の状態を反映した噴射量制御が可能となる。

加えて本実施形態では、演算開始タイミングの先行時間Ｔｐｔは、仮噴射時間Ｔｐｒに応じて調整される。具体的には、仮噴射時間Ｔｐｒが切替閾値Ｔｔｈ未満の場合では、仮噴射時間Ｔｐｒが切替閾値Ｔｔｈを超えている場合よりも、先行時間Ｔｐｔが長く調整される。故に、噴射時間の再演算は、より高い確実性を持って駆動終了タイミングｔｄｆまでに完了し得る。さらに、仮噴射時間Ｔｐｒと切替閾値Ｔｔｈとの比較によって、先行時間Ｔｐｔを二値的に切り替える制御であれば、仮噴射時間に応じてテーブルから補間演算する方法や仮噴射時間を引数とした関数を演算する場合よりも、必要な演算量は、少なくなる。故に、切替閾値Ｔｔｈを基準とした切り替え制御であれば、先行時間Ｔｐｔの調整のための演算処理の負荷増加は、抑制され得る。

また本実施形態では、仮噴射時間Ｔｐｒが切替閾値Ｔｔｈ以上の場合に、先行時間Ｔｐｔは、実質的にゼロとされる。その結果、演算開始タイミングｔｃｓは、駆動開始タイミングｔｄｓと一致するよう設定される。こうした設定によれば、確定噴射時間Ｔｃｎの演算には、インジェクタ１０の駆動開始直前に取得された状態情報が使用可能となる。したがって、エンジン２の最新の状態を反映した噴射量制御が実施されるようになる。

さらに本実施形態では、今回の燃料噴射における確定噴射時間Ｔｃｎの演算が駆動終了タイミングｔｄｆまでに完了しなかった場合に、次回の燃料噴射における演算開始タイミングｔｃｓは、強制的に駆動開始タイミングｔｄｓの先行時間Ｔｐｔ前に設定される。こうした制御によれば、次回の燃料噴射では、確定噴射時間Ｔｃｎの演算は、駆動終了タイミングｔｄｆまでに完了可能となり得る。したがって、噴射量制御には、エンジン２の最新の状態がいっそう反映され易くなる。

加えて本実施形態では、確定噴射時間Ｔｃｎの演算によって駆動終了タイミングｔｄｆが再設定されない場合、切替閾値Ｔｔｈ又は先行時間Ｔｐｔが更新される。具体的には、駆動開始タイミングｔｄｓにて開始した確定噴射時間Ｔｃｎの演算が間に合わなかった場合には、切替閾値Ｔｔｈが大きくされる（図８Ｓ１２１参照）。以上の調整によれば、演算開始タイミングｔｃｓが先行時間Ｔｐｔ前に設定されるシーンが拡充される。その結果、確定噴射時間Ｔｃｎの演算を駆動終了タイミングｔｄｆまでに完了させる確実性が、いっそう向上する。

さらに本実施形態では、先行時間Ｔｐｔ前にて開始した確定噴射時間Ｔｃｎの演算が間に合わなかった場合には、先行時間Ｔｐｔが長くされる（図８Ｓ１２０参照）。こうした調整によって演算開始タイミングｔｃｓがさらに早められれば、噴射時間が非常に短くても、確定噴射時間Ｔｃｎの演算時間の確保は容易となる。

また本実施形態では、駆動終了タイミングｔｄｆを再設定可能な状況が所定期間ＴＰ継続した場合も、切替閾値Ｔｔｈ又は先行時間Ｔｐｔが更新される。具体的には、駆動開始タイミングｔｄｓにて開始した確定噴射時間Ｔｃｎの演算が間に合う状況の継続により、切替閾値Ｔｔｈが小さくされる（図８Ｓ１１８参照）。以上の調整によれば、確定噴射時間Ｔｃｎの演算時間が十分確保可能なシーンにて、不要な先行時間Ｔｐｔが確保されてしまう事態は、回避される。その結果、確定噴射時間Ｔｃｎには、最新の状態情報が反映され易くなる。

さらに本実施形態では、先行時間Ｔｐｔ前にて開始した確定噴射時間Ｔｃｎの演算が合う状況の継続により、先行時間Ｔｐｔが短くされる（図８Ｓ１１７参照）。こうした調整によって演算開始タイミングｔｃｓが遅らせられれば、確定噴射時間Ｔｃｎの演算に、より新しい状態情報を反映させることが可能になる。

加えて本実施形態では、残り噴射時間に応じて先行時間Ｔｐｔをゼロにするか否かの調整が実施される（図９参照）。こうした調整によれば、実際に燃料噴射を実施した結果、仮設定した噴射量と残り噴射量との間に乖離が生じ、仮噴射時間Ｔｐｒの妥当性が失われた場合でも、以降の燃料噴射では、残り噴射時間に基づくことで、演算開始タイミングｔｃｓは、適切に設定され得る。以上によれば、複数回の燃料噴射が連続的に行われる場合でも、エンジン２の状態を反映した噴射量制御が継続的に実施可能となる。

尚、本実施形態では、エンジン２が「内燃機関」に相当し、インジェクタ１０が「燃料噴射弁」に相当し、マイコン５０が「処理部」に相当し、エンジン制御装置１００が「噴射制御装置」に相当する。

（他の実施形態）
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。例えば上記実施形態に記載の各構成は、特に組み合わせに支障が生じなければ、下記の変形例等に記載の各構成と適宜組み合わせ可能である。さらに、下記の変形例等に記載された構成同士も、適宜組み合わされてよい。

上記実施形態のタイミング調整部は、仮噴射時間と切替閾値との比較に基づき、先行時間をゼロにするか否かを決定していた。しかし、タイミング調整部による先行時間の調整方法は、適宜変更されてよい。例えば変形例１のタイミング調整部は、仮噴射時間から先行時間を設定するテーブル又は関数を記憶している。タイミング調整部は、仮噴射時間をテーブル又は関数に適用する演算処理により、先行時間を設定する。先行時間は、仮噴射時間に応じて段階的に変化してもよく、又は連続的に変化してもよい。

また変形例２のタイミング調整部には、複数（二つ以上）の切替閾値が設定されている。タイミング調整部は、仮噴射時間と複数の切替閾値との比較に基づき、先行時間の長さを０以上の範囲で段階的に切り替えることができる。尚、切替閾値と仮噴射時間が実質的に等しい場合、先行時間は、上記実施形態のようにゼロではない値とされてもよく、又は、ゼロに設定されてもよい。以上のように、切替閾値と一致する境界値の扱いは、適宜変更されてよい。

上記実施形態における演算開始タイミングは、仮噴射時間が切替閾値以上である場合に、駆動開始タイミングと実質的に一致する時刻に設定された。しかし、演算開始タイミングの調整範囲は、適宜変更可能である。例えば変形例３での演算開始タイミングは、最も遅く設定された場合に、駆動開始タイミングよりも後に規定される。また変形例４での演算開始タイミングは、最も遅く設定された場合でも、駆動開始タイミングｔｄｓよりも前に規定される。

上記実施形態では、完了判定部による完了判定の結果に基づき、先行時間及び切替閾値が調整されていた。しかし、先行時間及び切替閾値の調整は、実施されなくてもよい。或いは、これらの値のうちで、先行時間のみが調整されてもよく、又は、切替閾値のみが調整されてもよい。これらの形態では、マイコンの演算負荷がいっそう軽減され得る。

上記実施形態における演算開始タイミングは、仮噴射時間の長さに基づき調整されていた。しかし、変形例５での演算開始タイミングは、仮噴射時間の長さに係らず、仮噴射時間の演算時に設定される駆動開始タイミングを基準として、この駆動開始タイミングよりも一定時間だけ先行するように設定される。こうした変形例５でも、先行時間の確保により、確定噴射時間の演算は、駆動終了タイミングまでに完了し得る。加えて、駆動開始タイミングを基準とした演算開始タイミングの設定によれば、駆動開始タイミングが前後しても、確定噴射時間の演算には、適宜新しい状態情報が使用されるようになる。したがって、変形例５においても、演算処理の負荷の増加を抑えつつ、エンジンの状態を反映した噴射量制御が可能になる。

上記実施形態では、先行時間及び切替閾値は、０よりも大きい範囲で調整されていた。しかし、先行時間及び切替閾値の調整範囲は、適宜変更可能である。例えば、予め規定された所定値（＞０）の範囲で、先行時間及び切替閾値は、調整されてよい。さらに、先行時間及び切替閾値の各調整範囲に上限が設けられていてもよい。

上記実施形態では、上死点前４５０°ＣＡ又は上死点前２７０°ＣＡにて、仮噴射時間等を演算する処理が開始されていた。しかし、こうした仮設定演算の開始タイミングは、駆動開始タイミングまでに時間的な余裕を確保できれば、適宜変更されてよい。また、吸気行程及び圧縮行程での噴射回数も適宜変更可能である。さらに、複数回の燃料噴射のうちで、「特定噴射」に相当する燃料噴射は、適宜変更されてよい。こうした「特定噴射」に相当する燃料噴射は、一回の燃焼サイクルに複数回あってもよい。

上記実施形態でのタイミング調整部は、要求される総噴射量から噴射済みの燃料量を差し引いた残り噴射量を算出し、残り噴射量に基づいた先行時間の調整を実施していた。しかし、実際の噴射量に基づく補正処理は、マイコンの負荷軽減を目的として省略されてもよい。

上記実施形態において、エンジン制御装置の制御回路によって提供されていた機能は、上述のものとは異なるハードウェア及びソフトウェア、或いはこれらの組み合わせによって提供可能である。例えばエンジン制御装置は、マイコンに相当する構成のみを備えており、噴射弁駆動部に相当する機能を備えた駆動装置に、制御信号を出力する電子制御ユニットであってもよい。

上記実施形態では、燃料噴射弁によるガソリン噴射を制御するエンジン制御装置に対し、本開示の噴射制御方法を適用した例を説明した。しかし、上記の噴射制御方法は、ガソリン以外の燃料、例えば軽油等を噴射する燃料噴射弁を制御するエンジン制御装置に対しても、適用可能である。

上記実施形態では、車載エンジンを制御する燃料噴射制御システムにエンジン制御装置を適用した例を説明した。しかし、エンジン制御装置の制御対象とされるエンジンは、車載エンジンに限定されず、各種輸送機器に搭載されるエンジン及び各種民生用機器に用いられるエンジンであってよい。

２エンジン（内燃機関）、２ｂ気筒、１０インジェクタ（燃料噴射弁）、５０マイコン（処理部）、５１情報取得部、５２噴射設定部、５３タイミング調整部、５４完了判定部、１００エンジン制御装置（噴射制御装置）、Ｔｐｒ仮噴射時間、Ｔｃｎ確定噴射時間、ｔｃｓ演算開始タイミング、Ｔｐｔ先行時間、Ｔｔｈ切替閾値、ｔｄｓ駆動開始タイミング、ｔｄｆ駆動終了タイミング、ＴＰ所定期間

Claims

内燃機関（２）に設けられた一つの気筒（２ｂ）へ向けて、燃料の噴射量の算出時間より短い噴射時間で燃料噴射を行うように燃料噴射弁（１０）を制御する噴射制御装置であって、
複数のセンサ（２１～２５）によって検出された前記内燃機関の動作に相関する状態を示す状態情報を取得する情報取得部（５１）と、
前記状態情報に基づき、燃料噴射での噴射時間を仮噴射時間（Ｔｐｒ）として設定し、前記仮噴射時間の設定後に取得される前記状態情報に基づき、前記燃料噴射での噴射時間を確定噴射時間（Ｔｃｎ）として再設定する噴射設定部（５２）と、
前記噴射設定部での前記確定噴射時間の演算開始タイミング（ｔｃｓ）を前記燃料噴射弁の駆動開始タイミングに対し先行させる先行時間（Ｔｐｔ）を、前記仮噴射時間に応じて調整するものであり、前記仮噴射時間が切替閾値（Ｔｔｈ）未満である場合に、前記仮噴射時間が前記切替閾値を超えている場合よりも、前記先行時間を長くするタイミング調整部（５３）と、を備える噴射制御装置。
前記タイミング調整部は、前記仮噴射時間が前記切替閾値を超えている場合に、前記駆動開始タイミングと前記演算開始タイミングとを実質同一のタイミングに設定する請求項１に記載の噴射制御装置。
前記噴射設定部における前記確定噴射時間の演算が、前記燃料噴射弁の駆動終了タイミング（ｔｄｆ）までに完了したか否かを判定する完了判定部（５４）、をさらに備える請求項１又は２に記載の噴射制御装置。
前記タイミング調整部は、前記確定噴射時間の演算が前記駆動終了タイミングまでに完了しなかった場合に、次回の燃料噴射における前記演算開始タイミングを、前記駆動開始タイミングに対し先行させる請求項３に記載の噴射制御装置。
前記タイミング調整部は、前記仮噴射時間が前記切替閾値を超えており、且つ、前記確定噴射時間の演算が前記駆動終了タイミングまでに完了しなかった場合には、今回の燃料噴射における前記切替閾値よりも、次回の燃料噴射における前記切替閾値を大きくする請求項３又は４に記載の噴射制御装置。
前記タイミング調整部は、前記仮噴射時間が前記切替閾値を超えており、且つ、前記確定噴射時間の演算について前記駆動終了タイミングまでに完了する状況が所定期間（ＴＰ）継続した場合には、今回の燃料噴射における前記切替閾値よりも、次回の燃料噴射における前記切替閾値を小さくする請求項３～５のいずれか一項に記載の噴射制御装置。
前記タイミング調整部は、前記仮噴射時間が前記切替閾値未満であり、且つ、前記確定噴射時間の演算が前記駆動終了タイミングまでに完了しなかった場合には、今回の燃料噴射における前記先行時間よりも、次回の燃料噴射における前記先行時間を長くする請求項３～６のいずれか一項に記載の噴射制御装置。
前記タイミング調整部は、前記仮噴射時間が前記切替閾値未満であり、且つ、前記確定噴射時間の演算について前記駆動終了タイミングまでに完了する状況が所定期間（ＴＰ）継続した場合には、今回の燃料噴射における前記先行時間よりも、次回の燃料噴射における前記先行時間を短くする請求項３～７のいずれか一項に記載の噴射制御装置。