特許 6482162 微小燃料噴射量補正方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6482162

(24)【登録日】2019年2月22日

(45)【発行日】2019年3月13日

(54)【発明の名称】微小燃料噴射量補正方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 41/04 20060101AFI20190304BHJP

   F02D 41/34 20060101ALI20190304BHJP

   F02D 41/38 20060101ALI20190304BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20190304BHJP

【ＦＩ】

   F02D41/04 380J

   F02D41/04 385P

   F02D41/34 F

   F02D41/38 B

   F02D45/00 340C

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-96675(P2015-96675)

(22)【出願日】2015年5月11日

(65)【公開番号】特開2016-211460(P2016-211460A)

(43)【公開日】2016年12月15日

【審査請求日】2018年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003333

【氏名又は名称】ボッシュ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】金子 博隆

【審査官】 丸山 裕樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０１５０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２５６８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７５６２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ４１／００ − ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料噴射弁が無噴射状態において、微小噴射量の燃料噴射である微小噴射を単発で行い、その際生ずるエンジン回転数の変動量に基づいて前記微小噴射の通電時間を求める一方、レール圧と燃料噴射量を入力パラメータとして、種々のレール圧及び燃料噴射量に対する燃料噴射弁の取付の際に取得された通電時間が基準通電時間として読み出し可能に構成された基準通電時間マップから得られる、前記微小噴射の通電時間に対応する推定噴射量及び前記微小噴射の際のレール圧に対応する基準通電時間と、前記微小噴射の際の通電時間との差分を得、学習値として更新可能に記憶し、以後、微小噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正した値を通電時間学習値とすることで、燃料噴射弁の噴射特性のずれに起因する燃料噴射量のずれを補正可能とし、前記エンジン回転数の変動量は、エンジン回転信号の周波数成分の変動分である回転変動周波数成分を基に算出されるよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置における微小燃料噴射量補正方法であって、
前記微少噴射としてのパイロット噴射を多段で行う場合に、前記微小燃料噴射量補正方法に基づく各パイロット噴射の通電時間学習値が算定された際に、前後するパイロット噴射の噴射間隔が基準噴射間隔を下回る場合には、先行するパイロット噴射に対して前記基準噴射間隔を下回る噴射間隔で行われる後発のパイロット噴射に対する前記算定された通電時間学習値と、前記後発のパイロット噴射の通電開始タイミングを、予め取得されたパイロット噴射の噴射間隔の変動量に基づいて算出された追加補正値によって一時的に補正し、
前記微小燃料噴射量補正方法に基づく各パイロット噴射に対する通電時間学習値の算定は、
前記パイロット噴射を多段で行うに先だって前記微小燃料噴射量補正方法に基づいて予め取得された前記基準通電時間マップと通電時間学習値マップを用い、前記基準通電時間マップにより、パイロット噴射を行う際のレール圧と燃料噴射量とに対応する基準通電時間を求め、当該基準通電時間に対する前記差分を前記通電時間学習値マップにより求め、前記基準通電時間と前記差分との加算により行われるものであって、
前記通電時間学習値マップは、前記微小燃料噴射量補正方法に基づいて得られた前記差分が学習値として更新可能に記憶されたものであることを特徴とする微小燃料噴射量補正方法。

【請求項2】

前記追加補正値を予め取得されたパイロット噴射の噴射間隔の変動量に基づいて算出することに代えて、予め取得されたパイロット噴射の噴射間隔の変動量と前記後発のパイロット噴射の噴射量の変動量に基づいて算出することを特徴とする請求項１記載の微小燃料噴射量補正方法。

【請求項3】

前記追加補正値は、前記微小燃料噴射量補正方法に基づいて算定された前記後発のパイロット噴射の通電時間学習値を補正する追加補正噴射時間と、前記微小燃料噴射量補正方法に基づいて算定された前記後発のパイロット噴射の通電開始タイミングを補正する追加補正タイミングであることを特徴とする請求項１、又は、請求項２記載の微小燃料噴射量補正方法。

【請求項4】

前記エンジン回転数の変動量に基づいて求められる微小噴射の通電時間は、燃料噴射が無噴射状態にある場合に、レール圧に応じて設定される目標噴射量での微小噴射が、１燃料噴射サイクルに１微小噴射を基本として通電時間を変えながら複数回実行され、前記目標噴射量での微小噴射の際に生ずるエンジン回転数の変動量に対応する角速度変動を基準角速度変動として抽出し、当該基準角速度変動に対応する通電時間として決定されることを特徴とする請求項３記載の微小燃料噴射量補正方法。

【請求項5】

内燃機関の動作制御を実行する電子制御ユニットであって、燃料噴射弁の無噴射状態において、微小噴射量の燃料噴射である微小噴射を単発で行い、その際生ずるエンジン回転数の変動量に基づいて前記微小噴射の通電時間を求める一方、レール圧と燃料噴射量を入力パラメータとして、種々のレール圧及び燃料噴射量に対する燃料噴射弁の取付の際に取得された通電時間が基準通電時間として読み出し可能に構成された基準通電時間マップから得られる、前記微小噴射の通電時間に対応する推定噴射量及び前記微小噴射の際のレール圧に対応する基準通電時間と、前記微小噴射の際の通電時間との差分を算出し、当該算出結果を学習値として更新可能に記憶し、以後、微小噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正した値を通電時間学習値とすることで、燃料噴射弁の噴射特性のずれに起因する燃料噴射量のずれを補正可能とし、前記エンジン回転数の変動量は、エンジン回転信号の周波数成分の変動分である回転変動周波数成分を基に算出される微小燃料噴射量補正処理が実行可能に構成されてなる電子制御ユニットを有してなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
前記微小噴射としてのパイロット噴射を多段で行う場合に、前記微小燃料噴射量補正処理に基づく各パイロット噴射の通電時間学習値が算定された際に、前後するパイロット噴射の噴射間隔が基準噴射間隔を下回る場合には、先行するパイロット噴射に対して前記基準噴射間隔を下回る噴射間隔で行われる後発のパイロット噴射に対する前記算定された通電時間学習値と、前記後発のパイロット噴射の通電開始タイミングを、予め取得されたパイロット噴射の噴射間隔の変動量に基づいて算出された追加補正値によって一時的に補正するよう構成され、
前記微小燃料噴射量補正処理に基づく各パイロット噴射に対する通電時間学習値の算定は、
前記パイロット噴射を多段で行うに先だって前記微小燃料噴射量補正処理に基づいて予め取得された前記基準通電時間マップと通電時間学習値マップを用い、前記基準通電時間マップにより、パイロット噴射を行う際のレール圧と燃料噴射量とに対応する基準通電時間を求め、当該基準通電時間に対する前記差分を前記通電時間学習値マップにより求め、前記基準通電時間と前記差分との加算により行われるものであって、
前記通電時間学習値マップは、前記微小燃料噴射量補正処理に基づいて得られた前記差分が学習値として更新可能に記憶されたものであることを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置。

【請求項6】

前記電子制御ユニットは、
前記追加補正値を予め取得されたパイロット噴射の噴射間隔の変動量に基づいて算出することに代えて、予め取得されたパイロット噴射の噴射間隔の変動量と前記後発のパイロット噴射の噴射量の変動量に基づいて算出するよう構成されてなることを特徴とする請求項５記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。

【請求項7】

前記追加補正値は、前記微小燃料噴射量補正処理に基づいて算定された前記後発のパイロット噴射の通電時間学習値を補正する追加補正噴射時間と、前記微小燃料噴射量補正処理に基づいて算定された前記後発のパイロット噴射の通電開始タイミングを補正する追加補正タイミングであることを特徴とする請求項６記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。

【請求項8】

前記電子制御ユニットは、
前記エンジン回転数の変動量に基づいて求められる微小噴射の通電時間を、燃料噴射が無噴射状態にある場合に、レール圧に応じて設定される目標噴射量での微小噴射を、１燃料噴射サイクルに１微小噴射を基本として通電時間を変えながら複数回実行し、前記目標噴射量での微小噴射の際に生ずるエンジン回転数の変動量に対応する角速度変動を基準角速度変動として抽出し、当該基準角速度変動に対応する通電時間として決定するよう構成されてなることを特徴とする請求項７記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の微小燃料噴射制御に係り、特に、パイロット燃料噴射量補正の信頼性、安定性の向上等を図ったものに関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関において、燃料噴射制御を如何に行うかは、内燃機関の動作性能に大きく影響するため重要な問題であり、従来から様々な制御方法が提案、実用化されていることは良く知られている通りである。
例えば、ディーゼルエンジンにおいて、燃焼を穏やかにし、燃焼時のエンジン振動の低減や、燃費の向上、排気の清浄化を図るため、パイロット噴射を多段に行うことは良く知られている技術である。

【0003】

かかるパイロット噴射は、上述のような効果を十分、確実なものとするためには、その微小噴射量が正確に制御される必要があるが、燃料噴射弁には、製造公差や経時劣化等による噴射特性のばらつきがあり、指示噴射量と実噴射量との間にずれが生ずることは必至である。
そのため、上述のような噴射量のずれを解消すべくパイロット噴射制御においては、その噴射量の補正制御が行われることが一般的である。

【0004】

このようなパイロット噴射量の補正技術としては、例えば、車両が無噴射状態にある場合に、微小噴射を行い、その際に生ずるエンジン回転数の変動量を検出し、検出された回転数変動量を基に燃料噴射弁において実際に噴射されたであろう燃料噴射量を演算算出し、その演算結果と指示噴射量との差を、パイロット噴射における燃料噴射量の補正量として、燃料噴射量の補正を行うものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−２５６８３９号公報（第４−９頁、図１−図６）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、本願出願人は、上述のパイロット噴射における燃料噴射量補正処理を前提としたコモンレール式燃料噴射制御装置の動作等のさらなる改良、発展に寄与すべく鋭意試験等を行う中で、上述のエンジン回転数の変動量を用いたパイロット噴射における燃料噴射量の補正処理の実行の際に、処理自体は正常であるが、ある動作状況において、パイロット噴射における燃料噴射量に対する補正量が、結果的に過度なものとなり、必要以上の噴射量でのパイロット噴射が行われ、パイロット噴射を行うことにより得られる先に述べたような技術的効果を減殺しまうことがあることを見出した。

【0007】

すなわち、例えば、１機関サイクルに、２回のパイロット噴射を行う場合において、１回目のパイロット噴射の開始時期と２回目のパイロット噴射の開始時期との噴射間隔、いわゆるインターバルが、ある値以下の範囲となると、２回目のパイロット噴射における噴射量が本来あるべき噴射量を超える現象を呈することがある。

【0008】

本願の発明者は鋭意独力し、その原因追求を行った結果、上述のインターバルが、ある値以下の範囲となると、次述するような燃料噴射弁内の動作状態の変化が生ずることに起因するものであることを見出すに至った。
まず、燃料噴射弁は、その噴射孔を開閉するノズルニードルの噴射孔側の端部と反対側の端部近傍に、ノズルニードルの開閉制御のため、高圧燃料の流入、流出が制御可能に構成された圧力制御室が設けられており、ノズルニードルが噴射孔を閉じる際、圧力制御室には高圧燃料が流入せしめられ、ノズルニードルを噴射孔近傍に形成された弁座へ押圧し、噴射孔を閉鎖する一方、燃料噴射の際には圧力制御室の高圧燃料が放出され、ノズルニードルを弁座から離間させる構成となっていることを前提としている。

【0009】

このような構成の燃料噴射弁においては、ノズルニードルの弁座（シート）に対する着座と離間の長年の繰り返しにより弁座の摩耗が生ずると共に、いわゆるシート径の拡大が生じ、燃料噴射量の減少を招くことが良く知られている。
すなわち、シート径の拡大は、ノズルニードルが弁座から離間する際に、ノズルニードル下面に作用する高圧燃料の受圧面積の減少を招き、ノズルニードルの弁座からの離間を阻害するため、ニードルの開弁を遅らせ、その結果、燃料噴射量の減少を招く。
このような噴射量の減少を補正するため、通常、通電時間の延長が行われるが、そうすると、通電時間の延長分だけ１回目のパイロット噴射と２回目のパイロット噴射とのインターバルが減少する。

【0010】

上述のようなシート径の拡大により燃料噴射量の減少が生じ、その対策として１回目のパイロット噴射の通電時間を延ばし、その結果、２回目のパイロット噴射との噴射間隔が減少した燃料噴射弁において、その噴射間隔（インターバル）が、ある値以下の範囲となると、２回目のパイロット噴射における噴射量が本来あるべき噴射量を超える現象を呈するのは、１回目のパイロット噴射が終了しノズルニードルにより噴射孔が閉じられた後、制御室の圧力が所望の圧力まで回復する前に、２回目のパイロット噴射が開始されることとなるため、ノズルニードルの上昇タイミングが早まり、本来の燃料噴射量を超える燃料噴射が行われるためであると考えられる。

【0011】

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、噴射間隔（インターバル）の変化に関わらず、適正な微小燃料噴射量補正に基づく微小噴射を可能とする微小燃料噴射量補正方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る微小燃料噴射量補正方法は、 燃料噴射弁が無噴射状態において、微小噴射量の燃料噴射である微小噴射を単発で行い、その際生ずるエンジン回転数の変動量に基づいて前記微小噴射の通電時間を求める一方、レール圧と燃料噴射量を入力パラメータとして、種々のレール圧及び燃料噴射量に対する燃料噴射弁の取付の際に取得された通電時間が基準通電時間として読み出し可能に構成された基準通電時間マップから得られる、前記微小噴射の通電時間に対応する推定噴射量及び前記微小噴射の際のレール圧に対応する基準通電時間と、前記微小噴射の際の通電時間との差分を得、学習値として更新可能に記憶し、以後、微小噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正した値を通電時間学習値とすることで、燃料噴射弁の噴射特性のずれに起因する燃料噴射量のずれを補正可能とし、前記エンジン回転数の変動量は、エンジン回転信号の周波数成分の変動分である回転変動周波数成分を基に算出されるよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置における微小燃料噴射量補正方法であって、
前記微少噴射としてのパイロット噴射を多段で行う場合に、前記微小燃料噴射量補正方法に基づく各パイロット噴射の通電時間学習値が算定された際に、前後するパイロット噴射の噴射間隔が基準噴射間隔を下回る場合には、先行するパイロット噴射に対して前記基準噴射間隔を下回る噴射間隔で行われる後発のパイロット噴射に対する前記算定された通電時間学習値と、前記後発のパイロット噴射の通電開始タイミングを、予め取得されたパイロット噴射の噴射間隔の変動量に基づいて算出された追加補正値によって一時的に補正し、
前記微小燃料噴射量補正方法に基づく各パイロット噴射に対する通電時間学習値の算定は、
前記パイロット噴射を多段で行うに先だって前記微小燃料噴射量補正方法に基づいて予め取得された前記基準通電時間マップと通電時間学習値マップを用い、前記基準通電時間マップにより、パイロット噴射を行う際のレール圧と燃料噴射量とに対応する基準通電時間を求め、当該基準通電時間に対する前記差分を前記通電時間学習値マップにより求め、前記基準通電時間と前記差分との加算により行われるものであって、
前記通電時間学習値マップは、前記微小燃料噴射量補正方法に基づいて得られた前記差分が学習値として更新可能に記憶されたものであるよう構成されてなるものである。
また、上記本発明の目的を達するため、本発明に係るコモンレール式燃料噴射制御装置は、
内燃機関の動作制御を実行する電子制御ユニットであって、燃料噴射弁の無噴射状態において、微小噴射量の燃料噴射である微小噴射を単発で行い、その際生ずるエンジン回転数の変動量に基づいて前記微小噴射の通電時間を求める一方、レール圧と燃料噴射量を入力パラメータとして、種々のレール圧及び燃料噴射量に対する燃料噴射弁の取付の際に取得された通電時間が基準通電時間として読み出し可能に構成された基準通電時間マップから得られる、前記微小噴射の通電時間に対応する推定噴射量及び前記微小噴射の際のレール圧に対応する基準通電時間と、前記微小噴射の際の通電時間との差分を算出し、当該算出結果を学習値として更新可能に記憶し、以後、微小噴射の際に、前記基準通電時間を前記学習値により補正した値を通電時間学習値とすることで、燃料噴射弁の噴射特性のずれに起因する燃料噴射量のずれを補正可能とし、前記エンジン回転数の変動量は、エンジン回転信号の周波数成分の変動分である回転変動周波数成分を基に算出される微小燃料噴射量補正処理が実行可能に構成されてなる電子制御ユニットを有してなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
前記微小噴射としてのパイロット噴射を多段で行う場合に、前記微小燃料噴射量補正処理に基づく各パイロット噴射の通電時間学習値が算定された際に、前後するパイロット噴射の噴射間隔が基準噴射間隔を下回る場合には、先行するパイロット噴射に対して前記基準噴射間隔を下回る噴射間隔で行われる後発のパイロット噴射に対する前記算定された通電時間学習値と、前記後発のパイロット噴射の通電開始タイミングを、予め取得されたパイロット噴射の噴射間隔の変動量に基づいて算出された追加補正値によって一時的に補正するよう構成され、
前記微小燃料噴射量補正処理に基づく各パイロット噴射に対する通電時間学習値の算定は、
前記パイロット噴射を多段で行うに先だって前記微小燃料噴射量補正処理に基づいて予め取得された前記基準通電時間マップと通電時間学習値マップを用い、前記基準通電時間マップにより、パイロット噴射を行う際のレール圧と燃料噴射量とに対応する基準通電時間を求め、当該基準通電時間に対する前記差分を前記通電時間学習値マップにより求め、前記基準通電時間と前記差分との加算により行われるものであって、
前記通電時間学習値マップは、前記微小燃料噴射量補正処理に基づいて得られた前記差分が学習値として更新可能に記憶されてなるものである。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、微小燃料噴射量補正制御における燃料噴射量補正が過度となる特定の動作状態において、その際の燃料噴射量の補正量を一時的に補正するようにしたので、動作状態に関わらず適切な微小燃料噴射量補正が安定、確実に実行され、従来に比して、より信頼性、安定性の高い微小燃料噴射量補正制御が実現できるという効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施の形態における微小燃料噴射量補正方法が適用されるコモンレール式燃料噴射制御装置の構成例を示す構成図である。

【図2】本発明の実施の形態における微小燃料噴射量補正方法が適用されるコモンレール式燃料噴射制御装置において前提とされる従来の微小噴射量補正制御の概略を説明するための説明図である。

【図3】本発明の実施の形態におけるコモンレール式燃料噴射制御装置において実行される微小燃料噴射量補正処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。

【図4】本発明の実施の形態の微小燃料噴射量補正処理の実行の有無によるパイロット噴射の噴射時間の違いを模式的に示した模式図である。

【図5】本発明の実施の形態の微小燃料噴射量補正処理の実行の有無によるパイロット噴射の噴射量の違いを模式的に示した模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図５を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における微小燃料噴射量補正方法が適用されるコモンレール式燃料噴射制御装置の構成例について図１を参照しつつ説明する。
このコモンレール式燃料噴射制御装置は、高圧燃料の圧送を行う高圧ポンプ装置５０と、この高圧ポンプ装置５０により圧送された高圧燃料を蓄えるコモンレール１と、このコモンレール１から供給された高圧燃料をエンジン３の気筒へ噴射供給する複数の燃料噴射弁２−１〜２−ｎと、燃料噴射制御処理や後述するレール圧制御処理などを実行する電子制御ユニット（図１においては「ＥＣＵ」と表記）４を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
かかる構成自体は、従来から良く知られているこの種の燃料噴射制御装置の基本的な構成と同一のものである。

【0016】

高圧ポンプ装置５０は、供給ポンプ５と、調量弁６と、高圧ポンプ７とを主たる構成要素として構成されてなる公知・周知の構成を有してなるものである。
かかる構成において、燃料タンク９の燃料は、供給ポンプ５により汲み上げられ、調量弁６を介して高圧ポンプ７へ供給されるようになっている。調量弁６には、電磁式比例制御弁が用いられ、その通電量が電子制御ユニット４に制御されることで、高圧ポンプ７への供給燃料の流量、換言すれば、高圧ポンプ７の吐出量が調整されるものとなっている。

【0017】

なお、供給ポンプ５の出力側と燃料タンク９との間には、戻し弁８が設けられており、供給ポンプ５の出力側の余剰燃料を燃料タンク９へ戻すことができるようになっている。
また、供給ポンプ５は、高圧ポンプ装置５０の上流側に高圧ポンプ装置５０と別体に設けるようにしても、また、燃料タンク９内に設けるようにしても良いものである。
燃料噴射弁２−１〜２−ｎは、エンジン３の気筒毎に設けられており、それぞれコモンレール１から高圧燃料の供給を受け、電子制御ユニット４による噴射制御によって燃料噴射を行うようになっている。

【0018】

本発明のコモンレール１には、余剰高圧燃料をタンク９へ戻すリターン通路（図示せず）に、電磁式比例制御弁による圧力制御弁１２が設けられており、調量弁６と共にレール圧の制御に用いられるようになっている。
本発明の実施の形態においては、エンジン３の動作状態に応じて、調量弁６と圧力制御弁１２のそれぞれの動作状態を適宜変えることで、適切なレール圧制御の実現が図られるようになっている。

【0019】

電子制御ユニット４は、例えば、公知・周知の構成を有してなるマイクロコンピュータ（図示せず）を中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子（図示せず）を有すると共に、燃料噴射弁２−１〜２−ｎを駆動するための駆動回路（図示せず）や、調量弁６や圧力制御弁１２への通電を行うための通電回路（図示せず）を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
かかる電子制御ユニット４には、コモンレール１の圧力を検出する圧力センサ１１の検出信号が入力される他、エンジン回転数やアクセル開度、また、燃料温度などの各種の検出信号が、エンジン３の動作制御や燃料噴射制御に供するために入力されるようになっている。
かかる構成自体は、従来から知られているこの種のコモンレール式燃料噴射制御装置の基本的な構成と同一のものである。

【0020】

なお、本発明の実施の形態におけるコモンレール式燃料噴射制御装置は、上述の基本的な構成に加えて、次述するように微小燃料噴射量補正制御が電子制御ユニット４により実行されるものであることを前提としたものである。
本発明の実施の形態において前提とされる微小燃料噴射量補正制御は、従来装置においても行われているもので、燃料噴射弁２−１〜２−ｎの劣化や製造ばらつき等に起因して、特に、パイロット噴射における燃料噴射量の本来の燃料噴射量からのずれを補正するに好適なものである。

【0021】

すなわち、かかる微小燃料噴射量補正制御について概説すれば、まず、車両走行中にアクセル開度が零とされて、燃料噴射弁２−１〜２−ｎによるエンジン３への燃料噴射が無噴射状態にある場合に、レール圧に応じた微小の目標噴射量が設定されて、その微小の目標噴射量による燃料噴射、すなわち、微小噴射が、１燃料噴射サイクルに１微小噴射を基本として数十回程度実行され、その際に生ずるエンジン回転数の変動の周波数成分の平均値が次述するようにして角速度変動として抽出され、その角速度変動に対応する通電時間が検出されるようになっている。なお、かかる処理は、各燃料噴射弁２−１〜２−ｎ毎に行われるものとなっている。
すなわち、上述の数十回程度の微小噴射は、通電時間を変えながら複数回行われ、目標噴射量での微小噴射の際に生ずるエンジン回転数の変動量に対応する角速度変動が抽出され、その角速度変動となる通電時間が検出される。なお、目標噴射量が微小噴射としてのパイロット噴射の噴射量に対するものである場合、すなわち、目標パイロット噴射量である場合には、上述の角速度変動は、基準角速度変動とされる。

【0022】

そして、基準角速度変動を得るに要した通電時間ＥＴと、基準通電時間との差ΔＥＴが、差分通電時間学習値として通電時間学習値マップに記憶される。
ここで、基準通電時間は、燃料噴射弁２−１〜２−ｎの各々の使用開始時点における通電時間である。換言すれば、基準通電時間は、燃料噴射弁２−１〜２−ｎの使用開始直前に実測された通電時間であり、燃料噴射弁２−１〜２−ｎ毎に、レール圧と燃料噴射量とに対応する通電時間がマップ化（以下、便宜的に「基準通電時間マップ」と称する）されて、電子制御ユニット４に予め記憶されているものである。

【0023】

しかして、差分通電時間学習値ΔＥＴが取得された際の燃料噴射量での噴射の際には、基準通電時間が差分通電時間学習値ΔＥＴによって補正された時間が通電時間として用いられ、燃料噴射量と通電時間のずれを補正可能としたものである。なお、以下、説明の便宜上、基準通電時間を差分通電時間学習値ΔＥＴによって補正して求められた通電時間を、「通電時間学習値」と称することとする。

【0024】

図２には、上述の微小燃料噴射量補正制御を模式的に表した模式図が示されており、以下、同図について説明する。
同図において、「無噴射較正」と表記されると共に符号Ｍ２−１が付された箇所は、先に説明した複数回の微小噴射を行うことで目標パイロット噴射量に対応する角速度変動である基準角速度変動を得、その基準角速度変動を得るに要した通電時間ＥＴが検出されるまでの一連の処理を模式的に表している。

【0025】

また、図２において、符号Ｍ２−２が付された部分は、基準通電時間マップを模式的に表したものである。かかる基準通電時間マップは、燃料噴射弁２−１〜２−ｎの使用開始直前に実測された通電時間（基準通電時間）が記憶されたものであり、燃料噴射弁２−１〜２−ｎ毎に、レール圧と燃料噴射量とに対応する基準通電時間がマップ化されたものである。
この基準通電時間マップから読み出される基準通電時間と上述の通電時間ＥＴは、減算処理（図２の符号Ｍ２−３が付された箇所）に供せられ、減算処理により差分ΔＥＴが求められるようになっている。

【0026】

そして、上述のようにして得られた差分ΔＥＴの内、所定の制限範囲（符号Ｍ２−４参照）にあるもののみが符号Ｍ２−５が付された通常時間学習値マップに差分通電時間学習値ΔＥＴとして書き込まれるようになっている。
学習値が取得された以後は、該当する目標レール圧、燃料噴射量における通電時間は、基準通電時間を学習値で補正したもの、すなわち、基準通電時間と差分通電時間学習値ΔＥＴとの加算結果とされ（図２の符号Ｍ２−６参照）、燃料噴射弁２−１〜２−ｎの劣化等による通電時間、燃料噴射量のずれが補正されるようになっている。

【0027】

なお、差分通電時間学習値ΔＥＴ自体は、正負双方を採り得るので、差分通電時間学習値ΔＥＴ自体が正の値の場合には、基準通電時間＋差分通電時間学習値ΔＥＴは実際に加算処理となるが、差分通電時間学習値ΔＥＴ自体が負の値の場合、基準通電時間＋差分通電時間学習値ΔＥＴは実際には減算処理となる。

【0028】

次に、電子制御ユニット４により実行される本発明の実施の形態におけ燃料噴射量補正処理の手順について、図３に示されたサブルーチンフローチャートを参照しつつ説明する。
電子制御ユニット４による処理が開始されると、燃料噴射弁２−１〜２−ｎの各々について、噴射特性のドリフト（インジェクタドリフト）、すなわち、噴射特性の変動に関するデータ取得が既に済んでいるか否かが判定される（図３のステップＳ１０２参照）。

【0029】

ここで、本発明の実施の形態における噴射特性のドリフト、すなわち、噴射特性の変動は、燃料噴射弁２−１〜２−ｎによる噴射開始のための通電開始時期、燃料噴射量、燃料噴射期間など（以下、説明の便宜上、各々を「噴射特性要素」と称する）の変動を意味する。
また、変動に関するデータとは、各々の噴射特性要素について予め定められた標準値からの変動量を意味する。
なお、上述の各噴射特性要素の標準値は、燃料噴射弁２−１〜２−ｎの具体的な仕様や、個々の燃料噴射弁２−１〜２−ｎの実際に取得された噴射特性に関するデータ等に基づいて、実際にはばらつきのあるデータのなかで、いわゆる中央値となる値を選定するのが好適である。

【0030】

かかるインジェクタドリフトに関するデータ（以下、説明の便宜上「変動データ」と称する）取得は、一つの噴射特性要素に留まらず、上述のように例示した複数の噴射特性要素について、それぞれデータを取得することが好適である。なお、どのような噴射特性要素を取得するかは、上述の例に限定されるものではなく、任意に選定されるべきものである。

【0031】

しかして、ステップＳ１０２においては、燃料噴射弁２−１〜２−ｎの全てにいて、予め定められている噴射特性要素の変動データが取得されたと判定されるまで、変動データの取得が行われ、燃料噴射弁２−１〜２−ｎの全てについて、所望の変動データ取得されたと判定された場合（ＹＥＳの場合）に、ステップＳ１０４の処理へ進むこととなる。
なお、本発明の実施の形態においては、噴射特性要素の変動データの取得には、先にコモンレール式燃料噴射制御装置の前提として説明した微小燃料噴射量補正制御が実行されて必要な学習値の取得がなされることも含むものとする。

【0032】

ステップＳ１０４においては、先に図２を参照しつつ説明した微小燃料噴射量補正制御に基づいてパイロット燃料噴射における通電時間、燃料噴射量の補正がなされた後の第１のパイロット噴射と第２のパイロット噴射の間隔（インターバル）、すなわち、噴射間隔tintが基準噴射間隔Ｔｓを上回っているか否かが判定される。
ステップＳ１０４において、噴射間隔tintが基準噴射間隔Ｔｓを上回っていると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、後述する短噴射間隔用追加噴射補正が必要な状態ではないとして、以後、従来同様の微小噴射量補正制御による通常の噴射補正が実行されることとなる（図３のステップＳ１０６参照）。

【0033】

一方、ステップＳ１０４において、噴射間隔tintが基準噴射間隔Ｔｓを上回っていないと判定された場合（ＮＯの場合）、すなわち、換言すれば、噴射間隔tintが基準噴射間隔Ｔｓを下回っている場合には、後述する短噴射間隔用追加噴射補正が必要な状態にあるとして、短噴射間隔用追加噴射補正実行のために必要な追加補正噴射時間及び追加補正タイミングが算出されることとなる（図３のステップＳ１０８参照）。

【0034】

ここで、短噴射間隔用追加噴射補正は、噴射間隔tintが基準噴射間隔Ｔｓを上回っていないと判定された場合、すなわち、換言すれば、第１回目のパイロット噴射と第２回目のパイロット噴射の噴射間隔tintが基準噴射間隔Ｔｓを下回っている場合に、第２回目のパイロット噴射に対する微小燃料噴射補正制御による補正量を一時的に変更するための補正である。

【0035】

このような、短噴射間隔用追加噴射補正を行うのは、先に背景技術で説明したように、噴射間隔tintが、ある値以下の範囲となると、燃料噴射弁内部の挙動に起因して２回目のパイロット噴射における噴射量が本来あるべき噴射量を超える現象を呈するため、これを抑圧し、所要の噴射量とするためである。

【0036】

しかして、ステップＳ１０８においては、追加補正噴射時間及び追加補正タイミングが演算算出されるが、ここで、追加補正噴射時間は、微小燃料噴射量補正制御において算定された第２のパイロット噴射の噴射時間を一時的に補正するために必要な補正値であり、また、追加補正タイミングは、同じく、微小燃料噴射量補正制御において算定された第２のパイロット噴射の通電開始タイミングを一時的に補正するために必要な補正値である。

【0037】

本発明の実施の形態における短噴射間隔用追加噴射補正は、先に説明したように、第１回目のパイロット噴射と第２回目のパイロット噴射の噴射間隔tintがある値以下の範囲において、微小燃料噴射量補正制御において算定された第２のパイロット噴射の燃料噴射量が所望する値を超えることを是正するものであるので、追加補正噴射時間は、微小燃料噴射量補正制御において算定された第２のパイロット噴射の噴射時間を減ずる方向に、また、追加補正タイミングは、微小燃料噴射量補正制御において算定された第２のパイロット噴射の通電開始タイミングを遅延させる方向に、それぞれ用いられるものとなっている。

【0038】

これら追加補正噴射時間、及び、追加補正タイミングは、先に述べた燃料噴射弁２−１〜２−ｎの噴射特性に関する変動データに基づいて算定されるものとなっている。
すなわち、本来のパイロット噴射量を得るために必要とされる、追加補正噴射時間、及び、追加補正タイミングと、噴射特性に関する変動データとの間には、相関関係がある。
そこで、追加補正噴射時間、及び、追加補正タイミングの算出は、例えば、予め選定された噴射特性に関する変動データ、例えば、噴射間隔tintの変動量と第２回目のパイロット噴射の噴射量の変動量に対して、必要とされる追加補正噴射時間、及び、追加補正タイミングを、試験結果やシミュレーション結果等に基づいて予めそれぞれ定めた演算式により算出するか、又は、それぞれ予め定められたマップを用いて定めるのが好適である。

【0039】

なお、マップは、例えば、追加補正噴射時間算出用マップとして、種々の噴射間隔tintの変動量と第２回目のパイロット噴射の噴射量の変動量との組み合わせに対して、試験結果やシミュレーション結果等に基づいて選定された適切な追加補正噴射時間を、噴射間隔tintの変動量と第２回目のパイロット噴射の噴射量の変動量を入力として読み出し可能に構成したものが好適である。追加補正タイミング算出用マップについても同様に構成したものが好適である。
これらマップは、電子制御ユニット４の適宜な記憶領域に記憶、保持させ、ステップＳ１０８の処理実行において用いるられるようにする。

【0040】

次いで、上述のようにして得られた追加補正噴射時間、及び、追加補正タイミングを用いた微小燃料噴射量補正制御において算定された第２のパイロット噴射の噴射時間、及び、通電開始タイミングの補正（短噴射間隔用追加噴射補正）が行われ、一連の処理が終了されて、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。
なお、メインルーチンにおいては、上述のように補正された第２のパイロット噴射の噴射時間、及び、通電開始タイミングに基づいて、第２のパイロット噴射が行われることとなる。

【0041】

図４には、本発明の実施の形態の微小燃料噴射量補正処理の実行の有無によるパイロット噴射の噴射時間の違いを模式的に示した模式図が、図５には、本発明の実施の形態の微小燃料噴射量補正処理の実行の有無によるパイロット噴射の噴射量の違いを模式的に示した模式図が、それぞれ示されており、以下、これらの図を参照しつつ、本発明の実施の形態における微小燃料噴射量補正処理に基づいて第２のパイロット噴射に対して上述した短噴射間隔用追加噴射補正がなされた場合の第２のパイロット噴射動作について説明する。

【0042】

まず、燃料噴射弁２−１〜２−ｎにおいて、経年変化に起因してノズルニードル（図示せず）が着座する図示されないシート（弁座）の摩耗が発生しており、シート径が使用開始時に比べて拡大していると仮定する。
図４において、点線で表された波形は、上述のようにシート径の拡大が生じている燃料噴射弁２−１〜２−ｎに対して、噴射量の補正を何ら行わずに、すなわち、従来の微小燃料噴射量補正のみならず、本発明の実施の形態における短噴射間隔用追加噴射補正も行うことなく、２回のパイロット噴射のための通電を行った場合の概略の通電波形である。
なお、図４においては、時間軸に沿って時間の経過と共に、第１回目のパイロット噴射の概略通電波形、次いで、第２回目のパイロット噴射の概略通電波形が示されたものとなっている。

【0043】

図５には、上述の通電に対応した燃料噴射量の概略変化特性が示されており、同図において、点線で表された燃料噴射量概略変化特性線は、図４の説明で述べたように、燃料噴射弁２−１〜２−ｎに対して、従来の微小燃料噴射量補正のみならず、本発明の実施の形態における短噴射間隔用追加噴射補正も行うことなく、２回のパイロット噴射を行った場合の噴射量の概略変化を示したものである。
この場合の噴射量は、前提条件として、シート径の拡大が発生していることに起因して、２回のパイロット噴射のそれぞれにおいて、本来必要な量を下回っている状態である。

【0044】

これに対して、従来の微小燃料噴射量補正を行った場合、２回のパイロット噴射における概略通電波形は、図４において実線で表された波形となる。
この場合、２回のパイロット噴射の通電開始は、噴射量の減少を補うべく、従来の微小燃料噴射量補正が行われない場合（点線の概略波形参照）に比して、いずれも早められたものとなっている。

【0045】

そして、この場合の燃料噴射量は、図５において実線で表された燃料噴射量概略変化特性線の如くとなる。すなわち、第１回目のパイロット噴射における噴射量は、シート径の拡大による噴射量の減少が適切に補償されたものとなっている。
一方、第２回目のパイロット噴射においては、先の前提条件の下では、従来の微小燃料噴射量補正が過度に作用し、その噴射量は、本来所望されている量を超えたものとなっている。

【0046】

次に、従来の微小燃料噴射量補正を基本として、特に、２回目のパイロット噴射に対して本発明の実施の形態における短噴射間隔用追加噴射補正を行った場合、第１回目のパイロット噴射における通電波形（図４の実線の通電波形参照）は、従来の微小燃料噴射量補正のみの場合と基本的に異なるとろこはない。これに対して、第２回目のパイロット噴射においては、通電開始のタイミングが、従来の微小燃料噴射量補正のみの場合における通電開始のタイミングよりも遅延され（図４の二点鎖線の通電波形参照）、通電時間が従来のパイロット燃料噴射量補正のみの場合における通電時間に比して短縮されたものとなっている。
その結果、この２回目のパイロット噴射の噴射量は、適正な量に補正されたものとなる（図５の二点鎖線の燃料噴射量概略変化特性線参照）。

【0047】

なお、上述した本発明の実施の形態においては、２段パイロット噴射を前提として説明したが、本発明に係るは、２段パイロット噴射の場合に限定される必要はなく、近接したインターバルで噴射が行われる場合であれば、同様に適用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0048】

インターバルの変化に関わらず、適正な微小燃料噴射量補正に基づくパイロット噴射が所望されるコモンレール式燃料噴射制御装置に適用できる。

【符号の説明】

【0049】

１…コモンレール
２−１〜２−ｎ…燃料噴射弁
３…エンジン
４…電子制御ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】