JPWO2017135038A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Abstract

最終噴射終了タイミングに誤差が生じた場合でも、要求トルクを達成しつつ失火のリスクを回避することができる内燃機関の制御装置を提供する。
マイコンは、点火タイミングから内燃機関の気筒に噴射された燃料の気化に必要な時間だけ前のT106よりさらに進角したT902を演算する。マイコンは、最終噴射終了タイミング（T903）が、T106又はT902を超えるか否かを判定する。マイコンは、最終噴射終了タイミング(T1204)がT106又はT902を超えると判定された場合、1燃焼サイクルにおいて要求される燃料噴射量を満たしつつ内燃機関の気筒に噴射された燃料が気化する時間を確保するようにインジェクタ又は点火装置を制御する。

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
圧縮行程から点火時に至る過程での異常燃焼を防止することができる筒内噴射型内燃機関の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、「吸気バルブの開閉時期を人為操作及びエミッション条件を含む様々な条件に応じて進角及び遅角するように変更制御する位相制御機能を制御手段に有さしめる一方、制御手段は、変更される吸気バルブの開期間に燃料噴射を分割して行うとともに、分割最後の燃料噴射を吸気バルブの閉時期に対して所定時間前に全量噴射完了し、且つ最後噴射量の気化に要する時間を考慮して前記所定時間を設定する。」と記載されている。
特開2009-174344号公報
特許文献１に開示されるような技術では、最終噴射終了タイミングに誤差が生じた場合に、要求トルクを達成できないとともに失火するリスクもあった。
本発明の目的は、最終噴射終了タイミングに誤差が生じた場合でも、要求トルクを達成しつつ失火のリスクを回避することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、点火タイミングから内燃機関の気筒に噴射された燃料の気化に必要な時間だけ前の第1のタイミングよりさらに進角した第2のタイミングを演算する演算部と、1燃焼サイクルの最後の燃料噴射が終了するタイミングを示す最終噴射終了タイミングが、前記第1のタイミング又は前記第2のタイミングを超えるか否かを判定する判定部と、前記最終噴射終了タイミングが前記第1のタイミング又は前記第2のタイミングを超えると判定された場合、前記1燃焼サイクルにおいて要求される燃料噴射量を満たしつつ前記内燃機関の気筒に噴射された燃料が気化する時間を確保するようにインジェクタ又は点火装置を制御する第1の制御部と、を備える。
本発明によれば、最終噴射終了タイミングに誤差が生じた場合でも、要求トルクを達成しつつ失火のリスクを回避することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
比較例による噴射制御を説明するための図である。 比較例による内燃機関の運転状態の一例を示す図である。 本発明の第1の実施形態による内燃機関の制御装置の構成図である。 図3に示すマイコンの機能を説明するためのブロック図である。 図4に示す有効噴射期間超過規制部の制御の一例を説明するための図である。 本発明の第2の実施形態による内燃機関の制御装置の構成図である。 図6に示す有効噴射期間超過予測部のフローチャートである。 図6に示す有効噴射期間超過予測部の動作を説明するための図である。 第1の変形例による有効噴射期間超過予測部の動作を説明するための図である。 第2の変形例による有効噴射期間超過規制部の動作を説明するための図である。 本発明の第3の実施形態による有効噴射期間超過予測部の動作を説明するための図である。 第3の変形例による有効噴射期間超過規制部の動作を説明するための図である。 第4の変形例による有効噴射期間超過規制部の動作を説明するための図である。
以下、図面を用いて、本発明の第1〜第3の実施形態による内燃機関の制御装置の構成及び動作について説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。
（比較例）
最初に、図1〜図2を用いて、第1〜第3の実施形態による内燃機関の制御装置との比較例について説明する。
内燃機関の制御装置は、排気性能の悪化や出力低下の防止、失火のリスクを回避する等の目的で、内燃機関毎で異なる値となる様々な燃焼要件を満足しければならない。図1内の101は、一般的な単段噴射制御における噴射パルス信号の一例である。
まず、噴射制御の基準位置(T103)で、噴射開始タイミングを確定させ(109a)、内燃機関のクランク角が噴射開始タイミングに至った際(T105)、噴射動作を開始する(噴射パルス信号(101)がT105でLowからHighとなる)。その後、内燃機関の要求噴射量に基づき、噴射パルス信号(101)がHighとなる期間である噴射パルス幅(110)を演算し、演算した噴射量を噴射した時点(T111)にて噴射動作を終了する。
ここで、排気弁の閉弁完了タイミング(T104)より以前に噴射開始タイミング(T105)を設定した場合、燃料噴射弁（インジェクタ）から噴射された燃料が燃焼することなく排気管へ排出され、排気性能の著しい悪化が懸念される。一方、噴射終了タイミング(T111)が点火タイミング(T107)近傍となった場合、噴射燃料の気化時間が十分に確保されず、所望の混合気形成ができないばかりか、最悪の場合、点火プラグに燃料が付着し、失火を招く恐れがある。
よって、燃料の気化時間などを考慮し、点火タイミング(T107)から、進角側へ所定期間を設けた位置(T106)までに噴射動作を完了させなければならない。尚、本明細書では、このT104からT106までの排気性能の悪化や出力低下の防止、失火のリスクを回避できる燃料噴射の期間を有効噴射期間(108)、T104を有効噴射期間の開始位置、T106を有効噴射期間の終了位置と呼称する。
更に、近年、排気規制の強化に伴い、特に粒子状物質(PN: Particulate Number、PM: Particulate Matter)に対する規制が新たに設けられている。この粒子状物質(PN、PM)は、燃料噴射弁から噴射された燃料が、燃焼室内のピストン冠面やボアへ付着して燃焼しないことにより生成される。
このため、付着燃料を低減できれば粒子状物質(PN、PM)を抑制できる。例えば、1燃焼サイクル中に複数回の噴射を行う多段噴射制御により、燃料噴射弁から噴射された燃料の噴霧長（以下、ペネトレーション）を短くし、ピストン冠面やボアへ噴射燃料が当たらない様にする。
図1内の102は、この多段噴射制御を行った場合における噴射パルス信号の一例である。
まず、単段噴射同様に、噴射制御の基準位置(T103)で、噴射開始タイミングを確定させ (109b)、内燃機関のクランク角が噴射開始タイミングに至った時(T105)に噴射を実行する。その後、分割比と内燃機関の吸入空気量、コモンレール内の燃料圧力、燃料噴射弁固有の定数に基づき演算される燃料噴射量などから、１回当たりの噴射量（分割噴射量）を演算する。
図1内では、3段噴射時の一例となっており、前述の分割噴射量演算に基づき、117a、117b、117cの期間が決定され、噴射段数毎の噴射終了タイミング(T112、T114、T116)が決定されるが、多段噴射制御を行う場合、噴射動作間に噴射間隔(118a、118b)を確保しなければならない。例えば、噴射間隔(118a、118b)が短く、燃料噴射弁の弁体が閉弁動作を完了する前に次の噴射指令を与えた場合、次噴射の開弁動作が前噴射の閉弁動作中に生じるため、弁体動作が安定せず、噴射量ばらつきを誘発する。
同様に、筒内直噴式内燃機関の燃料噴射弁を駆動する際は、バッテリ電圧とバッテリ電圧を昇圧した高電圧によって、燃料噴射弁を駆動するが、高電圧が所定値以下になった場合、昇圧動作が生じるため、この昇圧動作が完了するまで次噴射を待つ必要がある。もし、昇圧動作が完了する前に次噴射を行った場合、高電圧のばらつきに起因し、燃料噴射弁の電流プロフィールがばらつき、結果、燃料噴射弁の弁体動作もばらつくため、噴射量ばらつきが生じる。
このため、多段噴射制御中における2段目以降の噴射開始タイミング(T113、T115)は、この噴射間隔(118a、118b)を考慮した演算を行う。更に当然のことながら、噴射段数が増える程、最終段の噴射終了タイミング(T116)は、有効噴射期間の終了位置(T106)に近接する傾向になる。
単段噴射においても、高負荷運転（吸入空気量が多い）時において、最終的な噴射終了タイミング(T111)が、有効噴射期間の終了位置(T106)に近接する場合もある。
図2は、上から、スロットル開度(201)、内燃機関の吸入空気量(202)、燃料噴射弁上流に備わるコモンレール内の燃料圧力(203)、噴射パルス幅演算値(204)を示す。図2内のスロットル弁(201a)は、T205時点で全開から全閉としたため、高圧燃料ポンプの目標燃圧が低圧方向に変化し、コモンレール内の燃料圧力(203)が急速に低くなる一方、吸入空気量(202)は、それまでの慣性力の影響から暫く(図2内ではT208まで)は減少しない。
このため、噴射パルス幅演算値(204)は、まず、燃料圧力(203)が低下したことで、T207まで増加し、吸入空気量(202)が低下を始めるT208までこれ（T207における噴射パルス幅演算値204）を継続し、その後、吸入空気量(202)の低下挙動に応じて減少する。これらのことから、噴射パルス幅(110)が一時的に増加し、噴射終了タイミング(T111)が有効噴射期間の終了位置(T106)に近接する傾向になる。
図1及び図2で挙げた現象も含め、有効噴射期間(108)内に燃料噴射動作を全て完了させることが燃焼要件であるが、原則的にこの様な現象は、燃料系部品の性能により保証されることが前提であり、従来制御では、有効噴射期間の終了位置(T106)以降まで噴射動作が継続した場合、強制的に燃料噴射を終了することが一般的である。
（第1の実施形態）
図3は、本発明の第1の実施形態による内燃機関の制御装置について基本構成例を示したものである。
内燃機関の制御装置は、ECM( Engine Control Module：301)内に設けられており、バッテリ(303)から供給されるバッテリ電圧(312)は、ヒューズ（図示せず）とリレー(図示せず)を介して、ECM(301)に供給される。駆動IC(305)からの指令に基づき、昇圧装置(304)は、バッテリ電圧(312)を予め設定された目標電圧に昇圧する。これにより生成された高電圧(313)を、燃料噴射弁(308)の作動開始時に印加することで、燃料噴射弁(308)内の弁体が、高燃圧により生じる強い閉弁力に勝る開弁力を得ることができる。
また、マイコン(302)は、内燃機関の吸入空気量(314)や燃料噴射弁(308)の上流側に備わるコモンレール(図示せず)内の燃料圧力(315)、バッテリ電圧(312)などの内燃機関の運転状態に基づき、燃料噴射弁(308)の駆動時間及び噴射の開始・終了タイミングを算出し、これを噴射パルス信号(317)として気筒毎に駆動IC(305)へ出力すると共に、前記燃料圧力(315)などから燃料噴射弁(308)及び高圧燃料ポンプ用ソレノイド(311)の駆動電流プロフィール(318、319)を選択の上、駆動電流プロフィール(318、319)に対応する各電流制御パラメータを駆動IC(305)へ出力する。
更に、マイコン(102)では、燃料タンク(図示せず)から電動ポンプ(図示せず)を用いて高圧燃料ポンプ(図示せず)に送られた燃料を内燃機関の運転状態などに基づき、コモンレール内の前記燃料圧力(315)が所望の圧力になる様に制御信号としての高圧燃料ポンプの駆動信号(320)を駆動IC(305)へ出力する。
燃料噴射弁(308)を駆動するため、燃料噴射装置駆動装置が備わり、燃料噴射弁の上流側は306、下流側は307により、それぞれの駆動装置(306、307)に複数備わるトランジスタをスイッチング信号(321、322)により制御することで、高精度の電流制御を行う。同様に、高圧燃料ポンプ用ソレノイド(311)についても上流側に309、下流側に310の駆動装置を備え、それぞれの駆動装置(309、310)に複数備わるトランジスタをスイッチング信号(323、324)により制御することで電流制御を行う。
次に図4を用いて、本実施形態に係るマイコン(102)の機能の一例について説明する。
図4は、図3内のマイコン(302)内に備わる機能を示したものである。まず、総噴射量演算部(401)は、内燃機関の吸入空気量(314)に基づき、1燃焼サイクルに要求される総燃料噴射量(410)の演算を行う。
多段噴射に対応した制御装置である場合、回転速度、水温、油温などに代表される内燃機関の運転情報(409)に基づき、多段噴射情報演算部(402)が多段噴射情報(411)を演算する。尚、ここでいう多段噴射情報としては、当該気筒の１燃焼サイクル中における、噴射回数、分割比、基本噴射タイミングなどが挙げられる。
その後、噴射パルス幅演算部(403)により、前記燃料圧力(315)、総燃料噴射量(410)、多段噴射情報(411)から、燃料噴射弁の駆動時間(噴射パルス幅：412)を演算する。尚、多段噴射に対応した制御装置では、噴射段数毎に分割噴射パルス幅を演算する。
一方、噴射タイミング演算部(404)は、前記内燃機関の運転情報(409)に基づき、燃料噴射弁(308)の駆動開始タイミングを演算するが、図4では、多段噴射に対応した制御装置を前提に説明する。
多段噴射情報演算部(402)で演算した基本噴射タイミングを含む多段噴射情報(411)及び、噴射パルス幅演算部(403)にて演算した前記噴射パルス幅(412)と、前述の噴射間隔(118a、118b)の要件から、確定噴射タイミング(413)を演算する。尚、多段噴射に対応した制御装置では、噴射段数毎に前記確定噴射タイミング(413)を演算し、これを噴射パルス信号(317)として駆動IC(305)へ出力する。
また、駆動電流設定部(405)は、前記燃料圧力(315)に基づき、燃料噴射弁(308)の駆動電流プロフィール(318)及び高圧燃料ポンプ用ソレノイド(311)の駆動電流プロフィール(319)を決定し、その情報を駆動IC(305)へ出力する。
HPP制御値演算部(408)は、内燃機関の吸入空気量(314)、前記内燃機関の運転情報(409)などから、高圧燃料ポンプ用ソレノイド(311)の駆動指令値を演算すると共に、前記燃料圧力(315)と目標燃料圧力とにおいて所謂、フィードバック制御を行う。
点火制御指令値演算部(415)は、内燃機関の吸入空気量(314)、前記燃料圧力(315)、前記内燃機関の運転情報(409)などから、所定演算を行い、点火タイミングを算出する共に、点火タイミングから点火コイルに必要な通電時間を除算し、通電開始タイミングも合わせて算出し、点火信号(416)を出力する。
本実施形態の特徴として、有効噴射期間超過規制部(406)を備える。有効噴射期間超過規制部(406)は、前記噴射パルス幅(412)、前記確定噴射タイミング(413)及び、前記燃料圧力(315)、前記内燃機関の運転情報(409)、内燃機関の吸入空気量(314)に応じて、最終噴射終了タイミング(図1内T111もしくはT116)が、前記有効噴射期間の終了位置(T106)を超過すると判定した場合、多段噴射情報演算部(402)、噴射タイミング演算部(404)、HPP制御値演算部(408)に対して制御指令変更値(414)を出力する。
多段噴射情報演算部402、噴射タイミング演算部404、HPP制御値演算部408)はそれぞれ、制御指令変更値(414)に基づき、内燃機関の要求噴射量を満足しつつ、前記有効噴射期間内に燃料噴射を完了させる。また、別方法として、有効噴射期間超過規制部(406)が、点火制御指令値演算部(415)に制御指令変更値(414)を出力し、点火制御指令値演算部(415)は点火タイミングを遅角側へ変更するなどの方法も有効である。尚、詳しい制御方法について、後述する。
次に、図5を用いて、前記有効噴射期間超過規制部(406)を用いた制御の一例を説明する。
図5内の上から、単段噴射制御時の噴射パルス信号(501)、多段噴射制御時の噴射パルス信号(502)、補正前点火信号(503a)、補正後点火信号(503b)を示す。補正前点火信号(503a)は、前述した前記内燃機関の運転情報(409)などから、所定演算にて求まる点火タイミングを表す。
まず、図5の例では、単段噴射時において、噴射開始タイミングに至った時点(T504)で、噴射パルス幅(501a)を確定させた場合、この時点(T504)で、最終噴射終了タイミング(T505)が、有効噴射期間の終了位置(T106)を超過している。これにより、前記有効噴射期間超過規制部(406)は、点火タイミング(T506)を遅角させ、T507にて点火を行う様に制御する。
換言すれば、マイコン(302)は、最終噴射終了タイミング(T505)がT106（第1のタイミング）を超えると判定された場合、1燃焼サイクルにおいて要求される燃料噴射量を満たしつつ前記内燃機関の気筒に噴射された燃料が気化する時間を確保するように点火装置を制御する第1の制御部として機能する。本実施形態では、第1の制御部としてのマイコン(302)は、点火タイミング(T506)を遅角する。
これにより、前記有効噴射期間(108)内に噴射が終了できないながらも、噴射終了タイミング(T505)から点火タイミング(T507)までに十分な時間を確保できるため、噴射燃料の気化が可能となり、失火の恐れを回避することが可能となる。
さらに、1燃焼サイクルにおいて要求される燃料噴射量を満たすため、最終噴射終了タイミングに誤差が生じた場合でも、要求トルクを達成することができる。
また、多段噴射制御中においても、多段噴射制御時の噴射パルス信号(502)において、噴射動作毎の噴射開始タイミング(T508、T510、T512)及び、噴射終了タイミング(T509、T511、T513)のいずれかにおいて、最終噴射終了タイミング(T505)が有効噴射期間の終了位置(T106)を超過することが分かった時点で、上記の処理を行うことで、単段噴射制御同様の効果を得ることができる。
尚、最終噴射終了タイミング(T505)が有効噴射期間の終了位置(T106)を超過することが分かるタイミングは、前述のタイミングに限らず、例えば、噴射実行中(T504〜T505もしくは、T508からT505)において確定する場合においても、最終噴射終了タイミング(T505)が点火タイミング(T507)を超過しない限り、同様の効果を得ることができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、最終噴射終了タイミングに誤差が生じた場合でも、要求トルクを達成しつつ失火のリスクを回避することができる。
（第2の実施形態）
次に別の実施形態について、図6を用いて説明を行う。
図6は、本発明の第2の実施形態による内燃機関の制御装置について基本構成を示したものである。図4にて説明した構成に対して、図6では、有効噴射期間超過予測部(601)を備える。
図4の構成では、最終噴射終了タイミング(T505)が有効噴射期間の終了位置(T106)を超過することが分かった時点で、前記有効噴射期間超過規制部(406)による制御指令変更値(414)を発動する様にしている。しかし、有効噴射期間(108)内に燃料噴射を完了しようとした場合、判定を早くしなければ、制御指令変更値(414)を発動しても、制御自体が間に合わない恐れがある。
そこで、有効噴射期間超過予測部(601)は、最初の噴射開始タイミングよりも以前で、当該噴射動作が、有効噴射期間(108)内を超過しないかを判定するものである。
図7は、有効噴射期間超過予測部(601)のフローチャートである。
まず、S701にて予測タイミング（予測を開始するタイミング）であるか否かの判定を行う。この予測タイミングは、早く予測する程、有効噴射期間超過規制部(406)による抑制方法は多くなり、且つ、効果も見込めるが、定性的な予測精度は悪化する。本発明の実施形態では、この点について、初回の噴射開始タイミングより前と定義している。予測タイミングである場合（S701:Yes）、S702へ進み、条件不成立時（S701:No）は何もしない。
次に、S702で予測タイミング時点における噴射制御情報を取得するが、具体的には、前述した前記噴射パルス幅(412)、前記燃料圧力(315)、前記内燃機関の運転情報(409)、内燃機関の吸入空気量(314)で、予測タイミング時点の最新情報である。
次にS703にて、S702で取得した噴射制御情報から、当該気筒の1燃焼サイクル中における最終噴射終了タイミングを演算する。尚、演算方法は前述であるが、例えば内燃機関の回転速度を所定期間に渡り保存した上で、加減速を予測することで演算精度を向上することができる。
換言すれば、マイコン(302)は、1燃焼サイクルの最初の燃料噴射が開始するタイミングの前に、最終噴射終了タイミングを予測する予測部として機能する。予測部としてマイコン(302)は、図11を用いて後述するように、内燃機関の回転速度に基づいて最終噴射終了タイミングを予測してもよい。
その後、S704にて、S703で演算した最終噴射終了タイミングが、予め設定した有効噴射期間の終了位置(T106)を超過しているか否かの判定を行う。条件不成立時（S704:No）は何もせず、条件成立時（S704:Yes）は、S705へ進む。S705では、制御指令変更値(414)を含む超過規制指令を有効噴射期間超過規制部(406)へ出力する。
例えば、制御フラグなどをセットし、有効噴射期間超過規制部(406)にて特定の規制方法を行う方法もあれば、制御指令変更値(414)とする場合、制御部毎にID（識別子）を付けた上で、制御指令変更値(414)を出力する方法でも良い。
次に図8を用いて、有効噴射期間超過予測部(601)の詳細説明を行う。
図8は、上から、定時JOB演算結果(801)、噴射タイミング予測結果(802)、超過規制指令 (803)を示す。まず、噴射制御の基準位置(T103)で、噴射開始タイミングを確定(804)させるが、本実施形態では、このタイミング(T103)でS701の処理を行う。
T104からT106は、前述の有効噴射期間(108)である。定時JOB演算結果(801)には、図4で説明した燃料噴射制御や高圧燃料ポンプのソレノイド制御、点火制御などに使用する各制御パラメータ演算や、センサなどによる入力処理も含まれる。また、定時間隔（所定周期）による処理であるため、例えばT807、T808で演算値が更新される。801a、801b、801cでは、それぞれ更新された演算値が保持される。図7のS702で取得する噴射制御情報は、図8の例では801aとなる。
次に噴射タイミング予測結果(802)について、図8では模式的に噴射パルス信号で表記しているが、801aの噴射制御情報に基づき、噴射開始タイミング(T805)や噴射終了タイミング(T806)を演算すれば良い。また図8では、単段噴射時を想定しているためT806は最終噴射終了タイミングの予測値がT806となる。
図7のS704では、予測した最終噴射終了タイミング(T806)が、有効噴射期間の終了位置(T106)を超過するか否かを判定するが、図8の例では、条件成立（S704:Yes）した状態と予測できるため、T103で、超過規制指令(803)をセットする。これらの処理により、噴射動作を行う前にて、最終噴射終了タイミング(T806)が有効噴射期間(108)を超過するか否かの判定が可能となる。
但し、最終噴射終了タイミング(T806)は、予測値であるため、予測した時点(T103)から、前記燃料圧力(315)、前記内燃機関の運転情報(409)、内燃機関の吸入空気量(314)などが変化することで予測値と制御実効値の間で乖離が生じる恐れがある。この課題を解決する実施形態について図9を用いて説明する。
（第1の変形例）
図9は、有効噴射期間超過予測部(601)の予測結果に対する誤差が生じても適正な判定ができる方法について述べたものである。
図9は、上から、定時JOB演算結果(801)、噴射タイミング予測結果1(901a)、噴射タイミング予測結果2(901b)を示す。本構成は基本的に図8で説明した内容と重複する為、差異がある点のみの説明を行う。まず、特徴的な点として、有効噴射期間の終了位置(T106)から進角側へ、所定期間(904)分の移動した位置(T902)を設定し、これを噴射超過警告位置と定義する。
換言すれば、マイコン（302）は、点火タイミングから内燃機関の気筒に噴射された燃料の気化に必要な時間だけ前のT106（第1のタイミング）よりさらに進角したT902（第2のタイミング）を演算する演算部として機能する。
また、所定期間(904)については、例えば回転速度の上昇または下降の傾きを把握した上で、回転誤差分を反映する方法等で設定する。
また、T103で予測した噴射タイミング予測結果1(901a)から、最終噴射終了タイミング(T806)が有効噴射期間の終了位置(T106)を超過したと判定した場合は、図8の処理と同様に制御指令変更値(414)を含む超過規制指令(803)を有効噴射期間超過規制部(406)へ出力する。
一方、T103で予測した結果として、噴射タイミング予測結果2(901b)の様に最終噴射終了タイミング(T903)が、噴射超過警告位置(T902)を超過し、且つ、有効噴射期間の終了位置(T106)を超過していない場合、超過警告用規制指令を有効噴射期間超過規制部(406)へ出力する。
換言すれば、マイコン（302）は、1燃焼サイクルの最後の燃料噴射が終了するタイミングを示す最終噴射終了タイミング（T903）が、T106（第1のタイミング）又はT902（第2のタイミング）を超えるか否かを判定する判定部として機能する。
尚、本実施形態の場合、超過警告用規制指令と超過規制指令(803)は別指令として扱っているが、同じ内容とする場合、または、どちらか一方を使用する場合についても本発明の実施形態の効果は同じとなる。
本変形例によれば、予測された最終噴射終了タイミングに誤差が生じた場合でも、要求トルクを達成しつつ失火のリスクを回避することができる。
（第2の変形例）
図10を用いて、本実施形態の有効噴射期間超過規制部(406)の説明を行う。
図10は、図2で説明したタイミングチャートである。上から、スロットル開度(201)、内燃機関の吸入空気量(202)、燃料噴射弁上流に備わるコモンレール内の燃料圧力(203)、噴射パルス幅演算値(204)となっている。また、図2の課題について、前述のためここでの説明を省略する。
まず、T200において、内燃機関の吸入空気量(202)が予め設定された所定値(1004)以上である。T205でスロットル開度が閉方向となり、要求噴射量が減少することから目標燃圧を下げる様に制御され、T206から燃料圧力(203)は下降する。一方、噴射パルス幅演算値(204)は、燃料圧力(203)による補正が働くことから増加し、最終噴射終了タイミング(T806又はT903)が、噴射超過警告位置(T902)又は、有効噴射期間(108)を超過し、超過警告用規制指令又は超過規制指令(803)が有効噴射期間超過規制部(406)に入力される。
有効噴射期間超過規制部(406)は、内燃機関の吸入空気量(202)が、所定値(1004)以下となるまで、目標燃圧の変更をしない、もしくは、目標燃圧を上げる様に超過警告用規制指令又は、超過規制指令(803)として、点火制御指令値演算部(415)に指令を出す。なお、図10のT206からT1002までの期間における破線(1001)は、内燃機関の吸入空気量(202)が所定値(1004)以下となるまで、目標燃圧の変更をしない例を示している。
換言すれば、マイコン(302)は、スロットル弁(201a)が全閉になるタイミング(T205)から内燃機関の吸入空気量が所定値(1004)以下になるタイミング(T1002)まで、スロットル弁(201a)が全閉時の目標燃圧以上の値を目標燃圧として設定し、燃料圧力が目標燃圧に一致するように高圧燃料ポンプを制御する第2の制御部として機能する。
これにより、燃料圧力(203)は、1001の破線の様な挙動となり、これを内燃機関の吸入空気量(202)が予め設定された所定値(1004)以下となるT1002まで継続する。
噴射パルス幅演算値(204)は、燃料圧力が低下しないことから1003に示した破線の様な挙動となる。噴射パルス幅の増大を抑制しつつ、燃料圧力を維持することから、内燃機関が要求する噴射量も満足することができる。
また、別シーンにおいて、更なるパルス幅の短縮が必要な場合は、燃圧を高くすることによりパルス幅の短縮が可能となる。
本変形例によれば、スロットル弁(201a)が全閉になるタイミング(T205)の後のリーンバーンを防止することができる。
以上説明したように、第2の実施形態によれば、最終噴射終了タイミングに誤差が生じた場合でも、要求トルクを達成しつつ失火のリスクを回避することができる。
（第3の実施形態）
図11を用いて、本発明の第3の実施形態を説明する。
1101、1103は内燃機関の回転速度について、横軸を時間として示したものであり、1102、1104は、それぞれの噴射制御に関する各位置について、横軸を時間として示したものである。
まず、1101は、一定の回転速度である場合を示しており、1101aは、定時処理（例えば10ms毎）により、内燃機関の回転速度を演算しているタイミングを示している。
また、1102上で表記した噴射制御基準位置(T103)、有効噴射期間の開始位置(T104)、有効噴射期間の終了位置(T106)及び、噴射超過警告位置(T902)は、本来、内燃機関のクランク角に基づいて決定されるが、内燃機関の回転速度が一定であるため、時間経過があっても、その位置関係は変わらない。このため、例えば、噴射制御基準位置(T103)から、有効噴射期間の終了位置(T106)及び、噴射超過警告位置(T902)を予測しても、誤差は理論上生じない。
しかし、1103に示した様に、T1105から回転速度が変化（図内では上昇）した場合、1103aの定時処理で演算された回転速度から、1104上に存在する噴射制御基準位置(T103)、有効噴射期間の開始位置(T104)、有効噴射期間の終了位置(T106)を予測すると誤差が生じる。
このため、1103bの定時処理により演算した回転速度と合わせて、例えば、前回や前々回に演算した回転速度と今回演算した回転速度の差から、この先の回転速度を予測するなどの処理を行い、1104上の噴射制御基準位置(T103)、有効噴射期間の開始位置(T104)、有効噴射期間の終了位置(T106)及び、噴射超過警告位置(T902)を予測する。
当然、回転速度が変化（図内では上昇）するため、図内では噴射制御基準位置(T103)、有効噴射期間の開始位置(T104)、有効噴射期間の終了位置(T106)及び、噴射超過警告位置 (T902)は、時間経過と共に短くなる。反対に、回転速度が低下する場合には、時間経過と共に長くなるため、前述の補正に代表される演算により、その位置について予測することが望ましい。当然、図9で示した有効噴射期間の終了位置(T106)と噴射超過警告位置(T902)に設ける所定期間(904)に関しても、これらの誤差により生じるギャップを考慮することで本発明の実施形態の効果を、より効果的に得ることができる。
（第3の変形例）
これを踏まえ、図12の説明を行う。図12は、当該気筒に3回噴射（3段噴射）を行う場合の噴射タイミングについて示したものであり、1201は、通常演算により算出された噴射タイミングを示している。
T103時点の噴射制御情報から、T1203から初回噴射を開始し、最終噴射終了タイミング(T1204)まで、計3回の噴射を実行すると予測する。また、S704の処理により、1201の最終噴射終了タイミング(T1204)が、噴射超過警告位置(T902)を超過すると予測するため、有効噴射期間超過規制部(406)は、制御指令変更値(414)により初回噴射開始タイミングを1207a分、前倒しにする。その結果、以後の噴射タイミングも1207a分、前倒しとなるため、1202の様な噴射パルス信号となる。
換言すれば、マイコン(302)は、最終噴射終了タイミング(T1204)がT902（第2のタイミング）を超えると判定された場合、1燃焼サイクルにおいて要求される燃料噴射量を満たしつつ内燃機関の気筒に噴射された燃料が気化する時間を確保するようにインジェクタを制御する第1の制御部として機能する。
これにより、最終噴射終了タイミングに誤差が生じた場合でも、要求トルクを達成しつつ失火のリスクを回避することができる。
本実施形態では、第1の制御部としてのマイコン(302)は、最終噴射終了タイミング(T1204)がT902（第2のタイミング）を超えると判定された場合、1燃焼サイクルの最初の燃料噴射が開始するタイミングを進角する。
これにより、最終噴射終了タイミングは、T1206となり、噴射超過警告位置(T902)を超えることはない。事前に噴射形態を変えることで、有効噴射期間(108)内に全ての噴射が行えることになる。
（第4の変形例）
次に、図13を用いて、有効噴射期間超過規制部(406)の制御指令変更値(414)について別方法を説明する。
1301は、図12内の1201と同じ意味合いのため、詳細説明を省略するが、T103時点の噴射制御情報により、最終噴射終了タイミング(T1305)が、噴射超過警告位置(T902)を超過することが予測できる。
このため、有効噴射期間超過規制部(406)は、制御指令変更値(414)として、噴射間隔(1306)を短くする様に指令を出力し、噴射間隔を1302上の1307とする。これより、最終噴射終了タイミングがT1308となるため、噴射超過警告位置(T902)を超えることはない。
換言すれば、マイコン（302）は、多段噴射制御中に、最終噴射終了タイミング(T1305)がT902（第2のタイミング）を超えると判定された場合、1燃焼サイクル当たりの噴射間隔を短くする第1の制御部として機能する。
但し、この方法では燃料噴射弁の特性や制御装置の特性により、噴射間隔(1306)を短くできる幅に限界があるため、1303の様に、制御指令変更値(414)にて噴射回数を減らし(図内では3回噴射から2回噴射へ減らす)、噴射間隔(T1309)自体を減らすことで、最終噴射終了タイミングをT1310とし、噴射超過警告位置(T902)を超えない様にすることが可能となる。
換言すれば、マイコン（302）は、多段噴射制御中に、最終噴射終了タイミング(T1305)がT902（第2のタイミング）を超えると判定された場合、1燃焼サイクル当たりの噴射回数を減らす第1の制御部として機能する。
尚、これらの方法は、内燃機関の運転状態などから、制御指令変更値(414)による別性能への影響を考慮し、選択できることが望ましい。
また、図12、図13の説明では、最終噴射終了タイミング(T1204、T1305)が噴射超過警告位置(T902)を超えた場合として説明したが、これを有効噴射期間の終了位置(T106)を超えるか否としても、その一定の効果を得ることができる。
以上説明したように、第3の実施形態によれば、最終噴射終了タイミングに誤差が生じた場合でも、要求トルクを達成しつつ失火のリスクを回避することができる。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
上記第1の実施形態において、第1の制御部としてのマイコン(302)は、図5に示すように、有効噴射期間の終了位置であるT106（第1のタイミング）を用いて判定を行っているが、図9に示すように、噴射超過警告位置であるT902（第2のタイミング）を用いて判定を行ってもよい。
また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサ（マイコン）がそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
314…吸入空気量
315…燃料圧力
317…噴射パルス信号(気筒毎)
318…燃料噴射弁の駆動電流プロフィール
319…高圧燃料ポンプの駆動電流プロフィール
320…高圧燃料ポンプの駆動信号
401…総噴射量演算部
402…多段噴射情報演算部
403…噴射パルス幅演算部
404…噴射タイミング演算部
405…駆動電流設定部
406…有効噴射期間超過規制部
407…パルス信号生成部
408…HPP制御値演算部
409…内燃機関の運転情報
410…総燃料噴射量
411…多段噴射情報
412…噴射パルス幅
413…確定噴射タイミング
414…制御指令変更値
415…点火制御指令値演算部

Claims (7)

  1. 点火タイミングから内燃機関の気筒に噴射された燃料の気化に必要な時間だけ前の第1のタイミングよりさらに進角した第2のタイミングを演算する演算部と、
    1燃焼サイクルの最後の燃料噴射が終了するタイミングを示す最終噴射終了タイミングが、前記第1のタイミング又は前記第2のタイミングを超えるか否かを判定する判定部と、
    前記最終噴射終了タイミングが前記第1のタイミング又は前記第2のタイミングを超えると判定された場合、前記1燃焼サイクルにおいて要求される燃料噴射量を満たしつつ前記内燃機関の気筒に噴射された燃料が気化する時間を確保するようにインジェクタ又は点火装置を制御する第1の制御部と、
    を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 請求項1に記載の内燃機関の制御装置であって、
    前記第1の制御部は、
    前記最終噴射終了タイミングが前記第1のタイミング又は前記第2のタイミングを超えると判定された場合、前記1燃焼サイクルの最初の燃料噴射が開始するタイミングを進角する
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  3. 請求項1に記載の内燃機関の制御装置であって、
    前記第1の制御部は、
    多段噴射制御中に、前記最終噴射終了タイミングが前記第1のタイミング又は前記第2のタイミングを超えると判定された場合、前記1燃焼サイクル当たりの噴射間隔を短くする又は噴射回数を減らす
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  4. 請求項1に記載の内燃機関の制御装置であって、
    スロットル弁が全閉になるタイミングから前記内燃機関の吸入空気量が所定値以下になるタイミングまで、前記スロットル弁が全閉時の目標燃圧以上の値を目標燃圧として設定し、燃料圧力が前記目標燃圧に一致するように高圧燃料ポンプを制御する第2の制御部をさらに備える
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  5. 請求項1に記載の内燃機関の制御装置であって、
    前記第1の制御部は、
    前記最終噴射終了タイミングが前記第1のタイミング又は前記第2のタイミングを超えると判定された場合、前記点火タイミングを遅角する
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  6. 請求項1に記載の内燃機関の制御装置であって、
    前記1燃焼サイクルの最初の燃料噴射が開始するタイミングの前に、前記最終噴射終了タイミングを予測する予測部をさらに備える
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  7. 請求項6に記載の内燃機関の制御装置であって、
    予測部は、
    前記内燃機関の回転速度に基づいて前記最終噴射終了タイミングを予測する
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
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