特許 7413928 内燃機関の燃料噴射制御装置

(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】

(24)【登録日】2024-01-05

(45)【発行日】2024-01-16

(54)【発明の名称】内燃機関の燃料噴射制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 41/40 20060101AFI20240109BHJP

   F02M 51/00 20060101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

F02D41/40

F02M51/00 G

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020091464

(22)【出願日】2020-05-26

(65)【公開番号】P2021188525

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-03-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(72)【発明者】

【氏名】今村 和哉

(72)【発明者】

【氏名】奥野 佳則

(72)【発明者】

【氏名】植田 大治

【審査官】津田 真吾

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００６３６９４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００５－３６７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２９１０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ ４１／００

Ｆ０２Ｍ ５１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

通電により駆動される駆動部（６０）と、その駆動部の駆動に応じて噴孔（３３）を開放させる弁体（３２）とを有し、前記駆動部の通電時間に応じて噴射量を変化させ、かつ前記弁体のリフト量が所定の中間リフト量になる中間リフト状態とすることで最大噴射率を実現する燃料噴射装置（１１）を備える燃料噴射システムに適用され、
前記通電時間と噴射量との関係を示す噴射特性データを用い噴射量に応じた通電時間を決定し、その通電時間により前記駆動部の通電を実施する燃料噴射制御装置（２０）であって、
１回の噴射機会における前記駆動部の通電回数を決定し、その通電が行われる噴射期間において、前記中間リフト状態での最大噴射率の燃料噴射が実施されるように、各段の通電時間とそれら各通電の間のインターバル時間とを設定する時間設定部と、
前記時間設定部により設定された各段の通電時間とインターバル時間とに基づいて、前記駆動部に対する通電を実施する通電制御部と、
１回の噴射機会に少なくとも１段の通電を行う１段通電と２段の通電を行う２段通電とを実施する場合に、それら各通電での実際の噴射量である実噴射量を取得する噴射量取得部と、
前記噴射量取得部により取得した前記各通電での実噴射量に基づいて、前記噴射特性データの調整量を算出する特性調整部と、
を備え、
前記噴射量取得部は、前記１段通電と前記２段通電とを、噴射量を同じ目標噴射量とする調整点（Ｐ２，Ｐ３）で各々実施し、それら各調整点での実噴射量を取得し、
前記特性調整部は、前記目標噴射量が同じになる前記調整点の実噴射量に基づいて、前記１段通電の前記調整量と前記２段通電の前記調整量とを算出し、
前記時間設定部は、前記特性調整部により算出された前記調整量を用いて前記通電時間を設定する内燃機関の燃料噴射制御装置。

【請求項2】

通電により駆動される駆動部（６０）と、その駆動部の駆動に応じて噴孔（３３）を開放させる弁体（３２）とを有し、前記駆動部の通電時間に応じて噴射量を変化させ、かつ前記弁体のリフト量が所定の中間リフト量になる中間リフト状態とすることで最大噴射率を実現する燃料噴射装置（１１）を備える燃料噴射システムに適用され、
前記通電時間と噴射量との関係を示す噴射特性データを用い噴射量に応じた通電時間を決定し、その通電時間により前記駆動部の通電を実施する燃料噴射制御装置（２０）であって、
１回の噴射機会における前記駆動部の通電回数を決定し、その通電が行われる噴射期間において、前記中間リフト状態での最大噴射率の燃料噴射が実施されるように、各段の通電時間とそれら各通電の間のインターバル時間とを設定する時間設定部と、
前記時間設定部により設定された各段の通電時間とインターバル時間とに基づいて、前記駆動部に対する通電を実施する通電制御部と、
１回の噴射機会に少なくとも１段の通電を行う１段通電と２段の通電を行う２段通電とを実施する場合に、それら各通電での実際の噴射量である実噴射量を取得する噴射量取得部と、
前記噴射量取得部により取得した前記各通電での実噴射量に基づいて、前記噴射特性データの調整量を算出する特性調整部と、
前記噴射特性データにおいて、前記１段通電を実施可能な範囲で複数の第１調整点（Ｐ１，Ｐ２）を設定するとともに、前記２段通電を実施可能な範囲で複数の第２調整点（Ｐ３，Ｐ４）を設定する調整点設定部と、
を備え、
前記噴射量取得部は、前記複数の第１調整点及び前記複数の第２調整点において前記１段通電と前記２段通電とを各々実施し、それら各通電での実噴射量を取得し、
前記特性調整部は、前記複数の第１調整点及び前記複数の第２調整点における実噴射量に基づいて、前記各通電での前記調整量を算出し、
前記時間設定部は、前記特性調整部により算出された前記調整量を用いて前記通電時間を設定する内燃機関の燃料噴射制御装置。

【請求項3】

通電により駆動される駆動部（６０）と、その駆動部の駆動に応じて噴孔（３３）を開放させる弁体（３２）とを有し、前記駆動部の通電時間に応じて噴射量を変化させ、かつ前記弁体のリフト量が所定の中間リフト量になる中間リフト状態とすることで最大噴射率を実現する燃料噴射装置（１１）を備える燃料噴射システムに適用され、
前記通電時間と噴射量との関係を示す噴射特性データを用い噴射量に応じた通電時間を決定し、その通電時間により前記駆動部の通電を実施する燃料噴射制御装置（２０）であって、
１回の噴射機会における前記駆動部の通電回数を決定し、その通電が行われる噴射期間において、前記中間リフト状態での最大噴射率の燃料噴射が実施されるように、各段の通電時間とそれら各通電の間のインターバル時間とを設定する時間設定部と、
前記時間設定部により設定された各段の通電時間とインターバル時間とに基づいて、前記駆動部に対する通電を実施する通電制御部と、
１回の噴射機会に少なくとも１段の通電を行う１段通電と２段の通電を行う２段通電とを実施する場合に、それら各通電での実際の噴射量である実噴射量を取得する噴射量取得部と、
前記噴射量取得部により取得した前記各通電での実噴射量に基づいて、前記噴射特性データの調整量を算出する特性調整部と、
１回の噴射機会に複数段の通電を実施する場合に、２段目以降の通電開始時に生じる弁体リフトアップの応答遅れに対応する補正値を設定し、その補正値により、２段目以降の前記通電時間及び前記インターバル時間の少なくともいずれかを補正する補正部と、
を備え、
前記時間設定部は、前記特性調整部により算出された前記調整量を用いて前記通電時間を設定する内燃機関の燃料噴射制御装置。

【請求項4】

前記補正部は、前記燃料噴射装置に供給される燃料の圧力に基づいて、前記補正値を設定する請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

【請求項5】

前記噴射量取得部は、前記２段通電における１段目の通電と２段目の通電との間のインターバル時間が、通電停止により前記弁体がリフトダウンに転じる際の応答遅れ時間よりも長い時間であり、かつ前記２段目の通電時間が、通電の再開により前記弁体がリフトアップに転じる際の応答遅れ時間よりも長い時間であるようにして、当該２段通電を実施する請求項１～４のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

【請求項6】

前記時間設定部は、前記燃料噴射装置に供給される燃料の圧力に基づいて、前記各段の通電時間を設定する請求項１～５のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

【請求項7】

前記時間設定部は、前記各段の通電時間を、後段の通電時には前段の通電時に比べて前記燃料噴射装置に供給される燃料の圧力が低下していることを加味して設定する請求項６に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

【請求項8】

前記時間設定部は、前記燃料噴射装置に供給される燃料の圧力に基づいて、前記インターバル時間を設定する請求項１～７のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

【請求項9】

前記燃料噴射装置への通電指令に応じて、通電開始当初の高電圧の印加と、その高電圧印加に続く低電圧の印加とを行う駆動回路（２２）を備えており、
前記駆動回路は、各段の通電時において、前記高電圧の印加と前記低電圧の印加とをそれぞれ実施する請求項１～８のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この明細書における開示は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の燃料噴射制御装置では、燃料噴射装置の通電に伴う弁体のリフトにより噴孔を開放し、燃料噴射を行わせるようにしている。また、燃料噴射装置として、弁体を中間リフト状態として燃料噴射を行う、いわゆるフライングニードル構造の燃料噴射装置が知られている。この燃料噴射装置では、弁体を上限ストッパに当接させないことで、弁体のバウンドに起因する噴射量ばらつきや、個体差及び経時変化による上限ストッパ位置のばらつきに起因する噴射量ばらつきを低減できるといったメリットが得られる。

【0003】

また、特許文献１には、１回の噴射機会において、弁体を中間リフト状態としたままで複数回の通電及び通電遮断を行い、これにより燃料噴射装置の大型化を抑制しつつ、多量の燃料噴射が可能になるとした技術が記載されている。この場合、第１通電が遮断された後、弁体が閉弁位置に到達する前に第２通電が開始されることで、第１通電及び第２通電を通じて燃料噴射が継続されるものとなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００６３６９４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１の技術では、１回の噴射機会において、弁体を中間リフト状態としたままで複数回の通電及び通電遮断を行う場合において、燃料噴射量に誤差が生じることが考えられる。そのため、技術的に改善の余地があると考えられる。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、燃料噴射制御を適正に実施す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を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明における内燃機関の燃料噴射制御装置は、
通電により駆動される駆動部と、その駆動部の駆動に応じて噴孔を開放させる弁体とを有し、前記駆動部の通電時間に応じて噴射量を変化させ、かつ前記弁体のリフト量が所定の中間リフト量になる中間リフト状態とすることで最大噴射率を実現する燃料噴射装置を備える燃料噴射システムに適用され、
前記通電時間と噴射量との関係を示す噴射特性データを用い噴射量に応じた通電時間を決定し、その通電時間により前記駆動部の通電を実施する燃料噴射制御装置であって、
１回の噴射機会における前記駆動部の通電回数を決定し、その通電が行われる噴射期間において、前記中間リフト状態での最大噴射率の燃料噴射が実施されるように、各段の通電時間とそれら各通電の間のインターバル時間とを設定する時間設定部と、
前記時間設定部により設定された各段の通電時間とインターバル時間とに基づいて、前記駆動部に対する通電を実施する通電制御部と、
１回の噴射機会に少なくとも１段の通電を行う１段通電と２段の通電を行う２段通電とを実施する場合に、それら各通電での実際の噴射量である実噴射量を取得する噴射量取得部と、
前記噴射量取得部により取得した前記各通電での実噴射量に基づいて、前記噴射特性データの調整量を算出する特性調整部と、
を備え、
前記時間設定部は、前記特性調整部により算出された前記調整量を用いて前記通電時間を設定する。

【0008】

上記構成の燃料噴射システムにおいて、燃料噴射装置では、通電により駆動部が駆動され、その駆動部の駆動に伴う弁体リフトにより噴孔が開放されて燃料噴射が行われる。この場合、駆動部の通電時間に応じて噴射量が変化し、弁体を中間リフト状態とすることで最大噴射率が実現される。弁体を中間リフト状態として燃料噴射を行う、いわゆるフライングニードル構造の燃料噴射装置では、弁体を上限ストッパに当接させないことで、弁体のバウンドに起因する噴射量ばらつき低減などのメリットが得られる。

【0009】

また、上記構成では、１回の噴射機会における駆動部の通電回数を決定し、その通電が行われる噴射期間において、中間リフト状態での最大噴射率の燃料噴射が実施されるように、各段の通電時間とそれら各通電の間のインターバル時間とを設定するようにした。また、それら各段の通電時間とインターバル時間とに基づいて、駆動部に対する通電を実施するようにした。この場合、１回の燃料噴射に対する複数の分割通電により弁体リフト量の増減を繰り返し行わせることで、燃料噴射装置の中間リフト領域を拡張することなく、弁体を所望の中間リフト状態に維持することができる。また、各段の通電において、最大噴射率での噴射を継続して実施することができ、燃料噴射量に線形性を持たせ、高精度な燃料噴射を実施することができる。

【0010】

ここで、１回の噴射機会において複数段の通電による燃料噴射を行う場合には、通電段数にかかわらず、通電時間に対する燃料噴射量の線形性が維持されることが望ましい。この点、１回の噴射機会に少なくとも１段通電と２段通電とを実施する場合に、それら各通電での実際の噴射量である実噴射量を取得し、それら各通電での実噴射量に基づいて、噴射特性データの調整量を算出するようにした。そして、噴射特性データの調整量の算出が行われた場合に、その調整量を用いて通電時間を設定するようにした。これにより、１回の噴射機会での通電段数が変更されても、それら各通電段数での燃料噴射を適正に実施することができる。その結果、燃料噴射制御を適正に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】燃料噴射システムの概要を示す構成図。

【図2】燃料噴射装置の内部構造を示す断面図。

【図3】燃料噴射の一連の処理を示すタイムチャート。

【図4】（ａ）は燃圧と通電時間との関係を示す図、（ｂ）は燃圧とインターバル時間との関係を示す図。

【図5】通電時間及びインターバル時間の設定の概要を説明するためのタイムチャート。

【図6】燃圧と補正値Ｃとの関係を示す図。

【図7】燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。

【図8】燃圧と各閾値Ｔｈ１～Ｔｈ３との関係を示す図。

【図9】通電時間と噴射量との関係を示す図。

【図10】通電時間と噴射量との関係を示す図。

【図11】各調整点での特性調整噴射を説明するためのタイムチャート。

【図12】ノズルニードルのリフト量の推移を示すタイムチャート。

【図13】特性調整処理の手順を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、例えば車載ディーゼルエンジンを制御対象にしたコモンレール式燃料噴射システム（蓄圧式燃料噴射システム）において、燃料噴射装置による燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置を具体化するものとしている。

【0013】

図１において、内燃機関としての４気筒ディーゼルエンジン（以下、エンジン１０という）には気筒ごとに燃料噴射装置１１が配設され、これら燃料噴射装置１１は各気筒共通のコモンレール１２（蓄圧配管）に接続されている。コモンレール１２には燃料ポンプとしての高圧ポンプ１３が接続されており、高圧ポンプ１３の駆動に伴い燃料が高圧化され、噴射圧相当の高圧燃料がコモンレール１２に連続的に蓄圧される。高圧ポンプ１３は、エンジン１０の回転に伴い駆動され、エンジン回転に同期して燃料の吸入及び吐出が繰り返し行われる。高圧ポンプ１３には、その燃料吸入部に電磁駆動式の吸入調量弁（ＳＣＶ）１３ａが設けられており、フィードポンプ１４によって燃料タンク１５から汲み上げられた低圧燃料は吸入調量弁１３ａを介して高圧ポンプ１３の燃料室に吸入される。

【0014】

コモンレール１２には、燃料噴射装置１１に供給される燃料の圧力としてコモンレール１２内の燃料圧力（燃圧）を検出する圧力センサ１６が設けられている。なお、圧力センサ１６は、各燃料噴射装置１１において、コモンレール１２の燃料流出口から燃料噴射装置１１の噴孔３３（図２参照）までの間のいずれかの位置に設けられていてもよい。具体的には、各燃料噴射装置１１において、高圧燃料が流れる高圧燃料通路に圧力センサ１６が設けられていてもよい。

【0015】

ＥＣＵ２０は、ＣＰＵや各種メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ等）からなる周知のマイコン２１（マイクロコンピュータ）を備えた電子制御ユニットであり、ＲＯＭ内に記憶されている制御プログラムにより各種制御を実施する。マイコン２１には、上述した圧力センサ１６の検出信号の他、エンジン回転速度を検出する回転速度センサや、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、車速を検出する車速センサなどの各種センサから検出信号が逐次入力される。そして、マイコン２１は、エンジン回転速度やアクセル開度等のエンジン運転情報に基づいて、燃料噴射態様として燃料噴射量及び噴射時期を決定し、それに応じて燃料噴射装置１１による燃料噴射を制御する。かかる燃料噴射制御により、各気筒において燃料噴射装置１１から燃焼室への燃料噴射が制御される。

【0016】

ＥＣＵ２０において、マイコン２１は通電指令信号として通電パルスを生成し、その通電パルスを駆動回路２２に出力する。周知のとおり、駆動回路２２は、高電圧の高圧電源と低電圧の低圧電源とを有しており、通電パルスの立ち上がりに伴う通電開始当初には、燃料噴射装置１１を高速で開弁させるべく駆動部（後述する電気アクチュエータ６０）に高電圧を印加し、その後、印加電圧を高電圧から低電圧に切り替えることで、燃料噴射装置１１を開弁状態に保持する。

【0017】

また、ＥＣＵ２０は、エンジン運転情報に基づいて、コモンレール１２内の燃圧の目標値を設定するとともに、その目標燃圧と実際の燃圧（実燃圧）との偏差に基づいて、実燃圧を目標燃圧に一致させるようフィードバック制御を実施する。

【0018】

ここで、図２を参照して、燃料噴射装置１１の構造について説明する。なお、図２では、上下方向が燃料噴射装置１１の軸方向を示しており、図の下側が燃料噴射装置１１の先端側となっている。

【0019】

燃料噴射装置１１において、ボディ３１の内部には、固定プレート４０が一体に設けられており、その固定プレート４０よりも先端側に、弁体としてのノズルニードル３２が往復動可能な状態で収容されている。ボディ３１の先端部には複数の噴孔３３が形成されている。ノズルニードル３２の先端部がボディ３１のシート部３１ａに当接することにより噴孔３３が閉鎖され、燃料噴射が停止される。また、ノズルニードル３２の先端部がシート部３１ａから離れることにより噴孔３３が開放され、燃料噴射が行われる。

【0020】

ボディ３１及び固定プレート４０には、固定プレート４０を貫通するようにして高圧通路３４が形成されている。高圧通路３４は、ノズルニードル３２の周囲部分を介して燃料噴射装置１１の先端部、すなわち噴孔３３に達するまでの範囲で設けられており、この高圧通路３４を介して、コモンレール１２から供給される高圧燃料が噴孔３３に導かれる。

【0021】

固定プレート４０の先端側端面（図の下端面）には円筒状のシリンダ３５が取り付けられており、そのシリンダ３５内に、ノズルニードル３２の上端部が摺動可能に挿入されている。ノズルニードル３２は、シリンダ３５の先端側に設けられたスプリング３６により、閉弁方向に付勢されている。シリンダ３５内においてノズルニードル３２の上方に圧力制御室３７が設けられている。圧力制御室３７には高圧燃料が充填可能になっており、圧力制御室３７に高圧燃料が充填されている状態では、その高圧燃料により、ノズルニードル３２の閉弁状態が維持されるようになっている。

【0022】

固定プレート４０には、圧力制御室３７に高圧燃料を流入させる流入通路４１と、圧力制御室３７から燃料を流出させる流出通路４２とが形成されている。流入通路４１は、高圧通路３４から分岐して設けられており、その下流部分（すなわち圧力制御室３７に通じる部分）には燃料流量を制限するオリフィスが形成されている。また、流出通路４２の下流部分（すなわち後述する低圧室６４に通じる部分）には燃料流量を制限するオリフィスが形成されている。

【0023】

圧力制御室３７内には、円板形状の可動プレート５０が配置されている。可動プレート５０は、固定プレート４０の下端面に対向するようにして配置され、かつ圧力制御室３７内を図の上下方向に移動可能となっている。可動プレート５０には、流出通路４２と圧力制御室３７とを連通させる連通路５１が形成されている。連通路５１の下流部分には燃料流量を制限するオリフィスが形成されている。可動プレート５０は、固定プレート４０に当接した状態で流入通路４１の出口部分を閉鎖するが、連通路５１のオリフィスを介して圧力制御室３７と流出通路４２との連通を維持するものとなっている。圧力制御室３７内には、可動プレート５０を固定プレート４０の側に押し付けるスプリング３８が設けられている。

【0024】

可動プレート５０は、その外径がシリンダ３５の内径よりも小さいため、可動プレート５０の外周面とシリンダ３５の内周面との間には隙間が形成されている。したがって、可動プレート５０が固定プレート４０から離れた状態では、可動プレート５０の外周の隙間を介して、流入通路４１内の高圧燃料が圧力制御室３７（詳しくはノズルニードル３２の上面側）に流入する。

【0025】

また、ボディ３１の内部において固定プレート４０よりも反先端側には、駆動部としての電気アクチュエータ６０が収容されている。電気アクチュエータ６０は、ソレノイドコイル６１と、弁部材としての制御弁６２と、付勢部材としてのスプリング６３とを有している。制御弁６２は、低圧室６４内において図の上下方向に移動可能となっている。ソレノイドコイル６１の非通電時には、スプリング６３の付勢力により制御弁６２が固定プレート４０に押し当てられた状態で保持され、燃料噴射装置１１が閉弁状態で保持される。

【0026】

また、ソレノイドコイル６１が通電されると、それに伴い、スプリング６３の付勢力に抗して制御弁６２が固定プレート４０から離間する。そして、制御弁６２の移動により、固定プレート４０の流出通路４２と可動プレート５０の連通路５１とを介して圧力制御室３７内の高圧燃料が低圧室６４に流出し、それに伴いノズルニードル３２が開弁側に移動する。これにより、噴孔３３が開状態となり、燃料噴射が開始される。このとき、ノズルニードル３２が閉弁位置からリフトすることで噴射率（すなわち単位時間当たりの噴射量）が徐々に増加する。そして、ニードルリフト量が、シート部３１ａの開口面積（すなわちシート部３１ａとノズルニードル３２との間の隙間面積）と噴孔３３の総断面積とが等しくなる所定リフト量になると噴射率が最大噴射率となり、ニードルリフト量が所定リフト量に到達した以後は、最大噴射率となる状態が維持される。

【0027】

本実施形態の燃料噴射装置１１では、ニードルリフト量が、最大噴射率が実現される所定リフト量に到達した時点で、ノズルニードル３２が開弁側の上限ストッパ（例えば可動プレート５０）に当たっておらず、中間リフト状態（フローティング状態）で燃料噴射が行われる。燃料噴射装置１１は、ニードルリフト量が所定の中間リフト量になることで最大噴射率となり、その状態での燃料噴射を実現する、いわゆるフライングニードル構造を有するものとなっている。

【0028】

そして、ソレノイドコイル６１の通電が停止され、スプリング６３の付勢力により制御弁６２が固定プレート４０に当接すると、流出通路４２が閉鎖され、その状態で流入通路４１からの高圧燃料により可動プレート５０が押し下げられる。これにより、圧力制御室３７に高圧燃料が流入し、ノズルニードル３２が閉弁側に押し下げられて噴孔３３が閉状態に戻る。

【0029】

なお、電気アクチュエータ６０において、ピエゾ素子を有してなる駆動部を用いることも可能である。すなわち、燃料噴射装置１１として、ピエゾ駆動式の燃料噴射装置を用いることも可能である。

【0030】

フライングニードル構造の燃料噴射装置１１を用いて燃料噴射を行う構成では、ノズルニードル３２を上限ストッパに当接させないことで、ノズルニードル３２のバウンドに起因する噴射量ばらつきや、個体差及び経時変化による上限ストッパ位置のばらつきに起因する噴射量ばらつきを低減できるといったメリットが得られる。ただしその反面、１回の噴射機会において噴射可能な燃料量に制限が生じることが懸念される。この場合、ノズルニードル３２を上限ストッパに到達させない制約に起因して噴射期間が制限される一方で、噴射期間を長くしようとすれば、閉弁位置から上限ストッパまでのリフト領域の拡張が必要となり、燃料噴射装置１１の大型化を招くことが懸念される。

【0031】

そこで本実施形態では、燃料噴射装置１１の１回の噴射機会における通電回数を決定し、その通電が行われる噴射期間において、中間リフト状態での最大噴射率の燃料噴射が実施されるように、各段の通電時間Ｔｑとそれら各通電の間のインターバル時間ＴＩＮＴとを設定する。そして、その設定した各段の通電時間Ｔｑとインターバル時間ＴＩＮＴとに基づいて、電気アクチュエータ６０に対する通電を実施することとしている。

【0032】

図３は、燃料噴射装置１１のノズルニードル３２を、リフト上限Ｌｍａｘに到達する以前の中間リフト量でリフト動作させ、その状態で燃料噴射を行わせる際の挙動を説明するためのタイムチャートである。図３では、前後２段の通電期間で燃料噴射装置１１の通電を行う際の挙動を示しており、その前後２段の通電により１回分の燃料噴射が行われるものとなっている。ここでは、１段目の通電パルスによる通電時間をＴｑ１、２段目の通電パルスによる通電時間をＴｑ２、１段目及び２段目の通電パルスの間のインターバル時間をＴＩＮＴとしている。

【0033】

図３において、タイミングｔ１では、１段目の通電パルスが立ち上げられ、その通電開始に伴い燃料噴射が開始される。このとき、通電開始当初には、燃料噴射装置１１のノズルニードル３２を高速で開弁させるべく、ソレノイドコイル６１への高電圧の印加により高電流の通電が行われ、その後、印加電圧を高電圧から低電圧に切り替えることで、ノズルニードル３２を開弁状態に保持する保持電流の通電が行われる。

【0034】

タイミングｔ１の通電開始後において、ノズルニードル３２のリフト量（ニードルリフト量）が徐々に増加する。このとき、ニードルリフト量は通電の継続時間に比例して増加変化する。また、ノズルニードル３２のリフトに伴い噴射率が上昇する。そして、タイミングｔ２では、ニードルリフト量が、シート部３１ａの開口面積と噴孔３３の総断面積とが等しくなる所定リフト量に到達し、噴射率が最大噴射率となる。なお図３では、噴射率が最大噴射率となるニードルリフト量（すなわち、シート部３１ａの開口面積と噴孔３３の総断面積とが等しくなるニードルリフト量）をリフト下限Ｌｍｉｎとしている。タイミングｔ２以降、最大噴射率となる状態が維持される。

【0035】

通電開始から所定の通電時間Ｔｑ１が経過したタイミングｔ３では、通電パルスの立ち下げに伴い通電が一旦停止される。これにより、ニードルリフト量が上昇から下降に転じる。このとき、ニードルリフト量は、燃料噴射装置１１のリフト上限Ｌｍａｘに到達することなく、上昇から下降に転じる。

【0036】

タイミングｔ３以降において、ニードルリフト量は通電停止の継続時間に比例して減少変化する。ただしこの場合、ニードルリフト量がリフト下限Ｌｍｉｎよりも大きいリフト量になっているため、１段目の通電停止後も最大噴射率となる状態が維持される。つまり、リフト下限Ｌｍｉｎからリフト上限Ｌｍａｘまでの範囲が中間リフト領域Ｒｆであり、ニードルリフト量が中間リフト領域Ｒｆ内にあることで、最大噴射率となる状態が維持される。

【0037】

その後、通電停止から所定のインターバル時間ＴＩＮＴが経過したタイミングｔ４では、２段目の通電パルスが立ち上げられ、ニードルリフト量が再び増加に変化する。このとき、タイミングｔ４では、ニードルリフト量がリフト下限Ｌｍｉｎに到達する以前に、ソレノイドコイル６１への通電が再開される。２段目の通電時にも、１段目の通電時と同様に、通電開始当初における高電圧の印加と、その後の低電圧印加への切り替えが行われる。タイミングｔ４の通電再開後において、ニードルリフト量が再び通電の継続時間に比例して増加変化し、最大噴射率となる状態もそのまま維持される。

【0038】

２段目の通電開始から所定の通電時間Ｔｑ２が経過したタイミングｔ５では、通電パルスの立ち下げに伴い通電が停止され、ニードルリフト量が上昇から下降に転じる。その後、ニードルリフト量は、タイミングｔ６でリフト下限Ｌｍｉｎを下回り、さらにタイミングｔ７でゼロになる。これにより、１回分の燃料噴射が終了される。

【0039】

上記１回分の燃料噴射に際し、１段目の通電開始に伴い燃料噴射が開始されて噴射率が最大噴射率に到達した以後に、２段目の通電終了に伴い噴射率が低下し始めるまでの期間（ｔ２～ｔ６の期間）では、ニードルリフト量がＬｍｉｎ～Ｌｍａｘの中間リフト領域Ｒｆ内で保持され、その結果として、同期間において噴射率が最大噴射率で保持される。これにより、燃料噴射装置１１において、ノズルニードル３２の中間リフト状態を保持したままでの噴射期間の延長を可能にし、所望量への燃料噴射量の増量を実現できるものとなっている。

【0040】

なお、図示は略すが、１回分の燃料噴射を、前後３段又はそれよりも多段の通電により実施することも可能である。この場合にも上記同様、各段の通電において、ニードルリフト量が中間リフト領域Ｒｆ内で保持され、その結果として、最大噴射率での燃料噴射が継続的に実施されるものであればよい。

【0041】

次に、１回分の燃料噴射を多段の通電により実現する燃料噴射制御において、各段の通電時間Ｔｑとインターバル時間ＴＩＮＴとを設定する具体的な処理内容を説明する。ここでは、１回分の燃料噴射を３段の通電により実現する３段通電モードでの事例について説明する。

【0042】

ＥＣＵ２０は、各段の通電時間Ｔｑ及びインターバル時間ＴＩＮＴの設定に先立ち、今回の燃料噴射での要求噴射量Ｑｒと、要求噴射量Ｑｒに対応する燃料噴射装置１１の通電時間Ｔｒ（総通電時間）とを算出する。要求噴射量Ｑｒは、１燃焼分の総噴射量である。ただし、１燃焼行程でメイン噴射とそれに先立つプレ噴射とが実施される場合には、分割対象となる要求噴射量Ｑｒがメイン噴射での噴射量であってもよい。周知のとおり、要求噴射量Ｑｒは、エンジン回転速度や負荷等のエンジン運転状態と燃圧（レール圧）とに基づいて算出され、通電時間Ｔｒは、要求噴射量Ｑｒを、エンジン回転速度に応じて時間換算することで算出される。

【0043】

そして、ＥＣＵ２０は、要求噴射量Ｑｒ（又は通電時間Ｔｒ）が所定値以上である場合に多段の分割通電を実施することとし、各段の通電時間Ｔｑ及びインターバル時間ＴＩＮＴを設定する。例えば３段の分割通電を行う場合、１段目～３段目の通電時間Ｔｑ１，Ｔｑ２，Ｔｑ３と、インターバル時間ＴＩＮＴ１，ＴＩＮＴ２とを設定する。

【0044】

１段目の通電時間Ｔｑ１は、最初の通電開始からニードルリフト量が中間リフト領域Ｒｆ（Ｌｍｉｎ～Ｌｍａｘ）の所定リフト量になるまでの通電時間として設定される。換言すれば、１段目の通電時間Ｔｑ１は、ゼロリフト位置（閉弁位置）から、リフト上限Ｌｍａｘ近傍の所定位置までのニードルリフトアップに要する通電時間として設定される。

【0045】

また、２，３段目の通電時間Ｔｑ２，Ｔｑ３は、いずれも中間リフト領域Ｒｆでのニードルリフト量の上昇変化を可能とする通電時間として設定される。より詳しくは、２段目の通電時間Ｔｑ２は、中間リフト領域Ｒｆにおいてリフト下限Ｌｍｉｎ又はその近傍の所定位置から、リフト上限Ｌｍａｘ近傍の所定位置までのニードルリフトアップに要する通電時間として設定される。３段目の通電時間Ｔｑ３は、今回の燃料噴射において最終段の通電に要する時間であり、１段目通電及び２段目通電の後の残り通電時間として設定される。

【0046】

各段の通電時間Ｔｑは、各段の通電開始後においてニードルリフト位置がリフト上限Ｌｍａｘに到達することのない時間として設定される。この場合、通電が段数を増やすことにより、ノズルニードル３２が上限ストッパに到達しない状態を維持しつつ、一度に噴射可能な噴射量を増やすことができる。

【0047】

ノズルニードル３２のリフトアップの速度（開弁速度）は燃圧に依存して変化する。そのため、各段の通電時間Ｔｑ１～Ｔｑ３は、燃圧に応じて設定されることが望ましい。例えば、図４（ａ）の関係を用いて各段の通電時間Ｔｑ１～Ｔｑ３が設定されるとよい。図４（ａ）では、各段の通電時間Ｔｑ１～Ｔｑ３について、燃圧が高いほど通電時間を短くようにした関係が示されている。１段目の通電時にはゼロリフト位置（閉弁位置）からノズルニードル３２がリフトするため、その分を加味して、１段目の通電時間Ｔｑ１が、２段目及び３段目の通電時間Ｔｑ２，Ｔｑ３に比べて長い時間で定められている。

【0048】

また、各段の通電の間となるインターバル時間ＴＩＮＴ１，ＴＩＮＴ２はいずれも、中間リフト領域Ｒｆでのニードルリフト量の下降変化を可能とする通電休止時間として設定される。より詳しくは、各インターバル時間ＴＩＮＴ１，ＴＩＮＴ２は、中間リフト領域Ｒｆにおいてリフト上限Ｌｍａｘ近傍の所定位置から、リフト下限Ｌｍｉｎ又はその近傍の所定位置までのニードルリフトダウンに要する通電休止時間として設定される。

【0049】

各インターバル時間ＴＩＮＴは、各段の通電の停止後においてニードルリフト位置がリフト下限Ｌｍｉｎを下回ることのない時間として設定される。この場合、中間リフト領域Ｒｆ（Ｌｍｉｎ～Ｌｍａｘ）では、噴孔３３から噴出される時間当たりの燃料量が一定であるため、通電休止期間でのノズルニードル３２の閉弁速度が一定となる。そのため、通電停止時のニードルリフト量をＬ１、ニードル閉弁速度をＶｎｃとすれば、インターバル時間ＴＩＮＴは次の式（１）の関係を満たす時間として求められるとよい。
ＴＩＮＴ＝（Ｌ１－Ｌｍｉｎ）／Ｖｎｃ …（１）
この場合、前段の通電停止時のニードルリフト位置と後段の通電開始時のニードルリフト位置とが一定であれば、インターバル時間ＴＩＮＴは一定の値として設定される。

【0050】

なお、インターバル時間ＴＩＮＴが長過ぎると、ニードルリフト位置がリフト下限Ｌｍｉｎを下回る。この場合、燃料噴射装置１１においてシート部３１ａの流量絞りが生じることで噴射率が最大噴射率よりも低下し、通電時間に対する燃料噴射量の制御線形性が損なわれる。この点、インターバル時間ＴＩＮＴを、上記式（１）で求められる時間を最長時間としてその時間又はそれ未満で求めることにより、通電時間に対する燃料噴射量の制御線形性を保つことができる。

【0051】

ノズルニードル３２のリフトダウンの速度（閉弁速度）は燃圧に依存して変化する。そのため、各インターバル時間ＴＩＮＴ１，ＴＩＮＴ２は、燃圧に応じて設定されることが望ましい。例えば、図４（ｂ）の関係を用いて各インターバル時間ＴＩＮＴ１，ＴＩＮＴ２が設定されるとよい。図４（ｂ）では、各インターバル時間ＴＩＮＴ１，ＴＩＮＴ２について、燃圧が高いほど通電休止の時間を短くようにした関係が示されている。

【0052】

通電時間Ｔｒ（総通電時間）と各段の通電時間Ｔｑ１，Ｔｑ２，Ｔｑ３とは次の式（２）の関係であるとよい。
Ｔｒ＝Ｔｑ１＋Ｔｑ２＋Ｔｑ３ …（２）
この場合、上述したとおり、１段目の通電時間Ｔｑ１は、ゼロリフト位置（閉弁位置）からリフト上限Ｌｍａｘ近傍の所定位置までのニードルリフトに要する通電時間として設定され、２段目の通電時間Ｔｑ２は、リフト下限Ｌｍｉｎ近傍の所定位置からリフト上限Ｌｍａｘ近傍の所定位置までのニードルリフトに要する通電時間として設定される。そして、３段目の通電時間Ｔｑ３は、次の式（３）の関係から設定される。
Ｔｑ３＝Ｔｒ－（Ｔｑ１＋Ｔｑ２） …（３）
次に、各段の通電時間Ｔｑ１～Ｔｑ３の設定について補足説明をする。

【0053】

図５は、いずれも同じ噴射量の燃料噴射を行う際に、１段通電で１回の燃料噴射を実施する１段通電モードと、３段の分割通電で１回の燃料噴射を実施する３段通電モードとについてそれぞれの通電の態様を示すタイムチャートである。図５には、１段通電モードでのニードルリフト量の変化を一点鎖線で示し、３段通電モードでのニードルリフト量の変化を実線で示している。１段通電モードでは、通電時間Ｔｒでの１回の通電で要求噴射量分の燃料噴射を実施する。１段通電モードでも、３段通電モードと同様に、ニードルリフト量がリフト下限Ｌｍｉｎよりも大きくなる領域で噴射率が最大噴射率となり、かつ、ノズルニードル３２が上限ストッパに到達することなくフライングニードル状態での燃料噴射が行われることを想定している。なお、図５に示すリフト上限Ｌｍａｘは、多段の分割通電を行う場合のリフト上限位置であり、１段通電を行う場合のリフト上限はＬｍａｘ位置よりも高リフト側にあることを想定している。

【0054】

まず１段通電モードを説明する。１段通電を実施する場合には、通電開始から通電時間Ｔｒが経過するまでの期間で連続的に通電が行われる。この場合、通電開始タイミングであるタイミングｔ１１から、時間に略比例してニードルリフト量が増加し、通電停止後には時間に略比例してニードルリフト量が減少する。噴射率は、タイミングｔ１で増加し始め、タイミングｔ１２～ｔ１３の期間で最大噴射率で保持された後、タイミングｔ１４でゼロとなる。

【0055】

これに対して、３段通電モードで３段通電を実施する場合には、３回の通電と２回の通電休止とが交互に行われる。この場合、通電開始タイミングであるタイミングｔ１１以降において、通電及び通電休止の繰り返しにより、時間に略比例するニードルリフト量の増加と、時間に略比例するニードルリフト量の減少とが交互に生じる。

【0056】

ここで、３段通電モードで１段目の通電が終了されたタイミングｔｘ１から、３段目の通電が終了されたタイミングｔｘ２までの期間を期間ＴＤとし、その期間ＴＤについて、１段通電モードでの通電と３段通電モードでの通電とを対比する。

【0057】

この場合、期間ＴＤのうち「ＴＤ１」は、１段通電モードでの通電期間（リフトアップ期間）に相当する期間であり、これは、２段目の通電時間Ｔｑ２と３段目の通電時間Ｔｑ３とを足し合わせた期間に相当する。また、期間ＴＤのうち「ＴＤ２」は、１段通電モードでの通電休止期間（リフトダウン期間）に相当する期間であり、これは、１回目のインターバル時間ＴＩＮＴ１と２回目のインターバル時間ＴＩＮＴ２とを足し合わせた期間に相当する。

【0058】

こうした関係によれば、１段通電モード及び３段通電モードのいずれにおいても、期間ＴＤの終了タイミングｔｘ２が、３段分の通電時間Ｔｑ１，Ｔｑ２，Ｔｑ３による通電と、２回分のインターバル時間ＴＩＮＴ１，ＴＩＮＴ２による通電休止とを実施し終えたタイミングとなる。そのため、終了タイミングｔｘ２では、１段通電モード及び３段通電モードのそれぞれでニードルリフト量（ノズルニードル３２のリフト位置）が同じになり、その後、噴射率が最大噴射率を下回るタイミングｔ１３とニードルリフト量がゼロになるタイミングｔ１４も、１段通電モード及び３段通電モードでそれぞれ同じになっている。

【0059】

以上から、通電時間Ｔｒ（総通電時間）と各段の通電時間Ｔｑ１，Ｔｑ２，Ｔｑ３との関係が、上記式（２）として定められている。

【0060】

また、燃料噴射装置１１による実際の作動時には、２段目以降の通電開始時においてノズルニードル３２がリフトダウンからリフトアップに転じる際に、ノズルニードル３２の応答遅れが生じることが考えられるため、その応答遅れを考慮して各段の通電時間Ｔｑやインターバル時間ＴＩＮＴを設定することが望ましい。この場合、応答遅れ分の補正値Ｃを用い、次の式（４）により３段目の通電時間Ｔｑ３が設定されるとよい。
Ｔｑ３＝Ｔｒ－（Ｔｑ１＋Ｔｑ２）＋Ｃ …（４）
上記のとおり応答遅れ分の補正を行うことにより、通電時間Ｔｑに対する噴射量応答の線形性が維持される。なお、補正値Ｃは、図６の関係を用い、燃圧に基づいて求められるとよい。

【0061】

ノズルニードル３２の応答遅れ分の補正として、２段目以降の通電時間Ｔｑの補正に代えて、インターバル時間ＴＩＮＴの補正を行う構成であってもよい。この場合、応答遅れ分を考慮して、インターバル時間ＴＩＮＴを減補正するとよい。

【0062】

図７は、燃料噴射装置１１の通電駆動により実施される燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は所定周期でＥＣＵ２０のマイコン２１により繰り返し実施される。

【0063】

図７において、ステップＳ１１では、エンジン回転速度や負荷等のエンジン運転状態と燃圧（レール圧）とに基づいて、要求噴射量Ｑｒを算出する。続くステップＳ１２では、要求噴射量Ｑｒをエンジン回転速度に応じて時間換算することで、通電時間Ｔｒを算出する。このとき、通電時間と噴射量との関係を示す噴射特性データを用い、要求噴射量Ｑｒに基づいて通電時間Ｔｒが算出される。

【0064】

その後、ステップＳ１３では、要求噴射量Ｑｒが所定の閾値Ｔｈ１未満であるか否かを判定する。閾値Ｔｈ１は、今回の燃料噴射を１段通電モードで実施するか、２段以上の多段通電モードで実施するかを切り替える閾値である。なお、ステップＳ１３において、判定パラメータとして、要求噴射量Ｑｒに代えて通電時間Ｔｒを用いることも可能である。

【0065】

要求噴射量Ｑｒが閾値Ｔｈ１未満であれば、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、今回、１段通電モードでの燃料噴射を実施する旨を決定する。そして、続くステップＳ１５では、ステップＳ１２で算出した通電時間Ｔｒに基づいて１段通電の通電パルスを生成し、続くステップＳ１６では、その通電パルスを出力する。この場合、マイコン２１から駆動回路２２に１段の通電パルスが出力され、駆動回路２２において、通電パルスの立ち上がりタイミング及び立ち下がりタイミングに応じて燃料噴射装置１１の通電と通電遮断とが行われる。

【0066】

また、要求噴射量Ｑｒが閾値Ｔｈ１以上であれば、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、今回、多段通電モードでの燃料噴射を実施する旨を決定する。

【0067】

続くステップＳ２２では、要求噴射量Ｑｒに応じて多段通電の段数を決定する。このとき、上述した閾値Ｔｈ１よりも大きい１又は複数の閾値を定めておき、要求噴射量Ｑｒと各閾値との比較の結果に応じて多段通電の段数を決定する。例えば、閾値Ｔｈ１に加え、閾値Ｔｈ２，Ｔｈ３を定めておき（Ｔｈ１＜Ｔｈ２＜Ｔｈ３）、要求噴射量ＱｒがＴｈ１～Ｔｈ２の範囲に入っていれば２段通電モードとし、要求噴射量ＱｒがＴｈ２～Ｔｈ３の範囲に入っていれば３段通電モードとし、要求噴射量ＱｒがＴｈ３以上であれば４段通電モードとする。なお、多段通電の段数は４以上であってもよい。

【0068】

各閾値Ｔｈ１～Ｔｈ３は、各段の通電モードでの燃料噴射を実施する場合の各々の最大噴射量である。つまり、要求噴射量Ｑｒが閾値Ｔｈ１以上となる場合には、要求噴射量Ｑｒが１段通電モードでの最大噴射量を超えるとして、２段又はそれ以上の段数の通電モードとする。また、要求噴射量Ｑｒが閾値Ｔｈ２以上となる場合には、要求噴射量Ｑｒが２段通電モードでの最大噴射量を超えるとして、３段又はそれ以上の段数の通電モードとする。

【0069】

各閾値Ｔｈ１～Ｔｈ３は、それぞれ燃圧に応じて可変設定される構成であってもよい。例えば、図８の関係を用い、燃圧が高いほど、各閾値Ｔｈ１～Ｔｈ３を大きい値に設定する。

【0070】

その後、ステップＳ２３では、ステップＳ１２で算出した通電時間Ｔｒに基づいて、多段通電での各段の通電時間Ｔｑとインターバル時間ＴＩＮＴとを設定する。２段通電モードでは、２つの通電時間Ｔｑ１，Ｔｑ２と１つのインターバル時間ＴＩＮＴとを設定する。３段通電モードでは、３つの通電時間Ｔｑ１，Ｔｑ２，Ｔｑ３と２つのインターバル時間ＴＩＮＴ１，ＴＩＮＴ２とを設定する。４段以上の通電モードについても同様である。

【0071】

各段の通電時間Ｔｑ及びインターバル時間ＴＩＮＴは、燃圧に基づいてそれぞれ設定されるとよい。このとき、図４（ａ）の関係を用い、燃圧に基づいて各段の通電時間Ｔｑが設定されるとよい。また、図４（ｂ）の関係を用い、燃圧に基づいて各インターバル時間ＴＩＮＴが設定されるとよい。

【0072】

ここで、多段の通電が実施される場合には、前段の通電による燃料噴射に伴い、後段の通電時において燃圧の低下が生じていることが考えられる。そして、燃圧の差異は、ノズルニードル３２のリフト動作に影響を及ぼす。そのため、後段の通電時には、前段の通電時に比べて、燃圧が低下していることを加味して、各段の通電時間Ｔｑを設定するとよい。つまり、１段目の通電時の燃圧をＰＡとすると、２段目の通電時の燃圧をＰＡ－ΔＰ１、３段目の通電時の燃圧をＰＡ－（ΔＰ１＋ΔＰ２）とするとよい。ΔＰ１は、１段目の通電に伴う燃料噴射分の燃圧低下量であり、ΔＰ２は、２段目の通電に伴う燃料噴射分の燃圧低下量である。なお、燃圧ＰＡは、今回の要求噴射量Ｑｒを算出する時点での圧力センサ１６の検出圧力であるとよい。

【0073】

その後、ステップＳ２４では、２段目以降の通電開始時に生じるニードルリフトアップの応答遅れに対応する補正値Ｃを設定し、その補正値Ｃにより、２段目以降の通電時間Ｔｑ及びインターバル時間ＴＩＮＴの少なくともいずれかを補正する。この場合、最終段の通電時間Ｔｑを補正値Ｃにより補正するとよい。その他、最終段以外の中間段の通電時間Ｔｑを補正値Ｃにより補正したり、インターバル時間ＴＩＮＴを補正値Ｃにより補正したりする構成であってもよい。

【0074】

補正値Ｃは、燃圧に基づいて設定されるとよい。このとき、図６の関係を用い、燃圧に基づいて補正値Ｃが設定されるとよい。ただし、補正値Ｃは、予め定めた固定値であってもよい。補正値Ｃは、各気筒の燃料噴射装置１１の個体差を反映して、燃料噴射装置１１ごとに定められた値であってもよい。

【0075】

その後、ステップＳ２５では、都度の通電モードに応じて複数の通電パルスを生成する。このとき、２段通電モードでは、通電時間Ｔｑ１，Ｔｑ２とインターバル時間ＴＩＮＴとに基づいて、前後２段の通電パルスを生成する。３段通電モードでは、通電時間Ｔｑ１～Ｔｑ３とインターバル時間ＴＩＮＴ１，ＴＩＮＴ２とに基づいて、前後３段の通電パルスを生成する。４段以上の通電モードについても同様である。

【0076】

その後、ステップＳ２６では、その通電パルスを出力する。この場合、マイコン２１から駆動回路２２に、都度の段数分の通電パルスが出力され、駆動回路２２において、各段に通電パルスの立ち上がりタイミング及び立ち下がりタイミングに応じて燃料噴射装置１１の通電と通電遮断とが行われる。

【0077】

また本実施形態では、多段の分割通電を行う場合において、通電段数の異なる各燃料噴射での噴射量のばらつきを低減すべく、噴射量特性の調整を行う構成としている。この場合、ＥＣＵ２０は、１回の噴射機会に１段の通電を行う１段通電と２段の通電を行う２段通電とを各々実施し、それら各通電での実噴射量を取得する。そして、各通電での実噴射量に基づいて、通電時間と噴射量との関係を示す噴射特性データの調整量を算出する。なお、燃料噴射制御では、噴射特性データを用い、都度の要求噴射量に基づいて通電時間が決定される。

【0078】

詳しくは、図９に示すように、通電時間と噴射量との関係を示す噴射特性データにおいて、Ｘ１は１段通電を実施可能な通電時間範囲、Ｘ２は２段通電を実施可能な通電時間範囲であり、通電時間範囲Ｘ１で２つの調整点Ｐ１，Ｐ２が定められているとともに、通電時間範囲Ｘ２で２つ調整点Ｐ３，Ｐ４が定められている。これら各調整点Ｐ１～Ｐ４はそれぞれ、噴射特性データである基本特性線上において所定の通電時間と噴射量とからなる座標点として定められている。調整点Ｐ１，Ｐ２が「第１調整点」に相当し、調整点Ｐ３，Ｐ４が「第２調整点」に相当する。
・調整点Ｐ１において通電時間はＴｑ１１、噴射量はＱ１である。
・調整点Ｐ２において通電時間はＴｑ１２、噴射量はＱ２である。
・調整点Ｐ３において通電時間はＴｑ１３＋Ｔｑ２１、噴射量はＱ３である。
・調整点Ｐ４において通電時間はＴｑ１４＋Ｔｑ２２、噴射量はＱ４である。

【0079】

各調整点Ｐ１～Ｐ４のうち調整点Ｐ２，Ｐ３での燃料噴射は、それぞれ１段通電、２段通電であり通電形態が異なるが、総通電時間と噴射量とが同じとなっている。つまり、「Ｔｑ１２＝Ｔｑ１３＋Ｔｑ２１」、「Ｑ２＝Ｑ３」である。要するに、調整点Ｐ２での燃料噴射と調整点Ｐ３での燃料噴射とは同じ目標噴射量で各々実施されるものとなっている。

【0080】

各調整点Ｐ１～Ｐ４での燃料噴射では、燃料噴射装置１１の個体差や経時変化などに起因して、各調整点Ｐ１～Ｐ４で実噴射量のずれが生じることが考えられる。具体的には、図１０に示すように、各調整点Ｐ１～Ｐ４を含む基本特性線の噴射量に対して実噴射量のずれが生じることが考えられる。この場合、各調整点Ｐ１～Ｐ４において噴射量ずれΔＱ１，ΔＱ２，ΔＱ３，ΔＱ４が生じている。本実施形態では、各調整点Ｐ１～Ｐ４での噴射量ずれΔＱ１～ΔＱ４に基づいて噴射特性データの調整量を算出する。なお、噴射特性データの調整は、各気筒の燃料噴射装置１１ごとに行われるとよい。

【0081】

図１０において、基本特性線の噴射量に対して実噴射量が過多となるずれが生じている場合には、噴射特性データの調整量として、通電時間Ｔｑが短縮される調整量（調整時間）が算出されるとよい。また、基本特性線の噴射量に対して実噴射量が過少となるずれが生じている場合には、噴射特性データの調整量として、通電時間Ｔｑが延長される調整量（調整時間）が算出されるとよい。これらの調整量は、噴射量ずれの大きさに応じた値として算出されるとよい。

【0082】

図１１は、各調整点Ｐ１～Ｐ４での特性調整のための燃料噴射を説明するためのタイムチャートである。図１１において、（ａ）は調整点Ｐ１での燃料噴射を示し、（ｂ）は調整点Ｐ２での燃料噴射を示し、（ｃ）は調整点Ｐ３での燃料噴射を示し、（ｄ）は調整点Ｐ４での燃料噴射を示しており、これら各燃料噴射について通電パルス、ニードルリフト、噴射率の推移を各々示している。なお、噴射率の時間積分値が燃料噴射量に相当し、図１１では、各調整での燃料噴射量をハッチングを付けて示している。

【0083】

調整点Ｐ１での燃料噴射時には、通電時間を「Ｔｑ１１」とする１段通電での燃料噴射が行われる。この燃料噴射は、ニードルリフトがリフト下限Ｌｍｉｎに到達しない微少量噴射であり、噴射量はＱ１である。

【0084】

調整点Ｐ２での燃料噴射時には、通電時間を「Ｔｑ１２」とする１段通電での燃料噴射が行われる。この燃料噴射は、ニードルリフトがリフト上限Ｌｍａｘ付近となる燃料噴射であり、噴射量はＱ２である。なお、調整点Ｐ２での燃料噴射は、ニードルリフトがリフト下限Ｌｍｉｎからリフト上限Ｌｍａｘまでの範囲に入るように行われる。

【0085】

調整点Ｐ３での燃料噴射時には、通電時間を「Ｔｑ１３，Ｔｑ２１」とする２段通電での燃料噴射が行われる。この燃料噴射は、噴射量を、調整点Ｐ２での燃料噴射と同量の噴射量Ｑ３とし、かつ１段目の通電終了時と２段目の通電開始時及び終了時に、ニードルリフトがリフト下限Ｌｍｉｎからリフト上限Ｌｍａｘまでの領域内にとどまるようにして行われる。

【0086】

調整点Ｐ４での燃料噴射時には、通電時間を「Ｔｑ１４，Ｔｑ２２」とする２段通電での燃料噴射が行われる。この燃料噴射は、噴射量を、調整点Ｐ２，Ｐ３での燃料噴射よりも多量の噴射量Ｑ４とし、かつ１段目の通電終了時と２段目の通電開始時及び終了時に、ニードルリフトがリフト下限Ｌｍｉｎからリフト上限Ｌｍａｘまでの領域内にとどまるようにして行われる。

【0087】

２段通電を実施する場合には、１段目の通電停止に伴いノズルニードル３２がリフトアップからリフトダウンに転じる際に、ノズルニードル３２の応答遅れが生じるとともに、２段目の通電開始に伴いノズルニードル３２がリフトダウンからリフトアップに転じる際に、ノズルニードル３２の応答遅れが生じることが考えられる。図１２は、ノズルニードル３２のリフト量の推移を示すタイムチャートであり、通電停止時には応答遅れ時間Ｔｄ１が生じ、通電再開時には応答遅れ時間Ｔｄ２が生じる。

【0088】

この場合、仮に２段通電でのインターバル時間ＴＩＮＴを、１段目の通電停止時の応答遅れ時間Ｔｄ１よりも短い時間にすると、応答遅れ分の調整が不十分になることが懸念される。また、２段通電での２段目の通電時間Ｔｑ２を、通電再開時の応答遅れ時間Ｔｄ２よりも短い時間にすると、やはり応答遅れ分の調整が不十分になることが懸念される。そのため、噴射特性データの調整時において、２段通電でのインターバル時間ＴＩＮＴを、１段目の通電停止時の応答遅れ時間Ｔｄ１よりも長い時間としている。また、２段通電での２段目の通電時間Ｔｑ２を、通電再開時の応答遅れ時間Ｔｄ２よりも長い時間としている。これら応答遅れ時間Ｔｄ１，Ｔｄ２は、適合値として予め定められているとよい。

【0089】

図１３は、噴射特性データを調整する特性調整処理の手順を示すフローチャートであり、本処理は所定周期でＥＣＵ２０のマイコン２１により繰り返し実施される。

【0090】

図１３において、ステップＳ３１では、調整点Ｐ１での燃料噴射を実施するか否かを判定し、ステップＳ４１では、調整点Ｐ２での燃料噴射を実施するか否かを判定し、ステップＳ５１では、調整点Ｐ３での燃料噴射を実施するか否かを判定し、ステップＳ６１では、調整点Ｐ４での燃料噴射を実施するか否かを判定する。そして、これら各ステップでの判定結果に基づいて、各調整点Ｐ１～Ｐ４での燃料噴射を適宜実施する。

【0091】

ここで、ＥＣＵ２０は、噴射特性の調整のための各燃料噴射（各調整点Ｐ１～Ｐ４での燃料噴射）を、以下のいずれかの場合に実施するとよい。
・車両製造工場又は車両修理工場において外部装置から特性調整指令が入力される場合に、その特性調整指令に基づいて噴射特性の調整のための各燃料噴射を実施する。噴射特性の調整結果がＥＣＵ２０内のバックアップＲＡＭに保存される構成では、例えばバッテリの交換時に、特性調整指令に基づいて噴射特性の調整のための各燃料噴射が実施されるとよい。
・車両のコースト走行時に、噴射特性の調整のための各燃料噴射を実施する。具体的には、車両走行時において、アクセルオフに伴い動力伝達系のクラッチを遮断しコースト走行を行う場合、すなわちエンジン１０での燃料の燃焼が車両走行に影響を及ぼさない状況下で、噴射特性の調整のための各燃料噴射を実施する。この場合、１回のコースト走行時に、１又は複数の調整点の各燃料噴射が実施されるとよい。また、車両のトリップごとに、各調整点Ｐ１～Ｐ４での各燃料噴射が実施されるとよい。

【0092】

調整点Ｐ１での燃料噴射を実施する場合、ステップＳ３２では、調整点Ｐ１での噴射条件として、通電時間をＴｑ１１、噴射量をＱ１とする条件を設定し、その条件で燃料噴射を実施する。

【0093】

その後、ステップＳ３３では、調整点Ｐ１での燃料噴射を実施した際の実噴射量を取得する。実噴射量は、例えば燃料噴射装置１１に供給される燃料において燃料噴射に伴い生じる圧力変化に基づいて推定されるとよい。具体的には、ＥＣＵ２０は、圧力センサ１６により検出された検出燃圧から、燃料噴射装置１１の燃料噴射に伴い生じる燃圧変化量を算出し、その燃圧変化量に基づいて実噴射量を推定する。その他、燃料噴射装置１１からの噴射燃料の燃焼に伴い生じる回転速度変化量（例えば所定クランク角度ごとの瞬時回転速度の変化量）を算出し、その回転速度変化量に基づいて実噴射量を推定することも可能である。

【0094】

その後、ステップＳ３４では、調整点Ｐ１において、目標噴射量である噴射量Ｑ１とステップＳ３３で取得した実噴射量との差に基づいて、噴射特性の調整量を算出する。このとき、例えば図１０のように調整点Ｐ１で通電時間に対する噴射量が過多になっていれば、調整量として、通電時間を短くする調整時間が算出される。

【0095】

また、調整点Ｐ２での燃料噴射を実施する場合、ステップＳ４２では、調整点Ｐ２での噴射条件として、通電時間をＴｑ１２、噴射量をＱ２とする条件を設定し、その条件で燃料噴射を実施する。その後、ステップＳ４３では、調整点Ｐ２での燃料噴射を実施した際の実噴射量を取得する。

【0096】

その後、ステップＳ４４では、調整点Ｐ２において、目標噴射量である噴射量Ｑ２とステップＳ４３で取得した実噴射量との差に基づいて、噴射特性の調整量を算出する。このとき、例えば図１０のように調整点Ｐ２で通電時間に対する噴射量が過少になっていれば、調整量として、通電時間を長くする調整時間が算出される。

【0097】

また、調整点Ｐ３での燃料噴射を実施する場合、ステップＳ５２では、調整点Ｐ３での噴射条件として、通電時間をＴｑ１３，Ｔｑ２１、噴射量をＱ３とする条件を設定し、その条件で燃料噴射を実施する。その後、ステップＳ５３では、調整点Ｐ３での燃料噴射を実施した際の実噴射量を取得する。

【0098】

その後、ステップＳ５４では、調整点Ｐ３において、目標噴射量である噴射量Ｑ３とステップＳ５３で取得した実噴射量との差に基づいて、噴射特性の調整量を算出する。このとき、例えば図１０のように調整点Ｐ３で通電時間に対する噴射量が過多になっていれば、調整量として、通電時間を短くする調整時間が算出される。

【0099】

また、調整点Ｐ４での燃料噴射を実施する場合、ステップＳ６２では、調整点Ｐ４での噴射条件として、通電時間をＴｑ１４，Ｔｑ２２、噴射量をＱ４とする条件を設定し、その条件で燃料噴射を実施する。その後、ステップＳ６３では、調整点Ｐ４での燃料噴射を実施した際の実噴射量を取得する。

【0100】

その後、ステップＳ６４では、調整点Ｐ４において、目標噴射量である噴射量Ｑ４とステップＳ６３で取得した実噴射量との差に基づいて、噴射特性の調整量を算出する。このとき、例えば図１０のように調整点Ｐ４で通電時間に対する噴射量が過多になっていれば、調整量として、通電時間を短くする調整時間が算出される。

【0101】

ステップＳ６５では、各調整点Ｐ１～Ｐ４での調整量を全て算出したか否かを判定する。そして、ステップＳ６５を肯定すると後続のステップＳ６６に進み、否定すると本処理を一旦終了する。

【0102】

ステップＳ６６では、調整点Ｐ１～Ｐ４ごとに算出した調整量を用いて、噴射特性データの調整を実施する。具体的には、各調整点Ｐ１～Ｐ４において調整量として調整時間が算出されている場合に、調整点Ｐ１，Ｐ２での各調整時間を線形補間し、その補間データを１段通電での調整量として保存する。また、調整点Ｐ３，Ｐ４での各調整時間を線形補間し、その補間データを２段通電での調整量として保存する。このとき、目標噴射量が同量の噴射量Ｑ２，Ｑ３である調整点Ｐ２，Ｐ３では、同一点になるようにして調整量が算出される。

【0103】

なお、噴射特性データの調整を、１段通電での燃料噴射と２段通電での燃料噴射とに加え、３段通電での燃料噴射についても実施してもよい。この場合、２段通電での燃料噴射と３段通電での燃料噴射とで、各々の調整点として目標噴射量が同じになる調整点を定めておき、それら各調整点で実噴射量が一致するように噴射特性データの調整が行われるとよい。

【0104】

通電段数の異なる各燃料噴射（例えば１段通電及び２段通電の燃料噴射）において、それぞれ３つ以上の調整点が設定される構成であってもよい。また、噴射特性データの調整量として、噴射量を調整する調整噴射量を算出する構成であってもよい。

【0105】

噴射特性データの調整量の算出が行われた場合には、その調整量を用いて通電時間Ｔｑが設定される。具体的には、上述した図７の燃料噴射制御処理のステップＳ２３において、各段の調整量を用いて各段の通電時間Ｔｑが設定される。図７のステップＳ１２において、１段通電での調整量を用いて通電時間Ｔｒを算出してもよい。なお、噴射特性データの調整処理ではノズルニードル３２の応答遅れ分が修正される。そのため、ステップＳ２４の応答遅れ補正を省略する構成としてもよい。

【0106】

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

【0107】

燃料噴射装置１１による燃料噴射に際し、１回の噴射機会における通電回数を決定し、その通電が行われる噴射期間において、中間リフト状態での最大噴射率の燃料噴射を実施するように、各段の通電時間Ｔｑとインターバル時間ＴＩＮＴとを設定するとともに、それら各段の通電時間Ｔｑとインターバル時間ＴＩＮＴとに基づいて各段の通電を実施するようにした。この場合、１回の燃料噴射に対する複数の分割通電によりニードルリフト量の増減を繰り返し行わせることで、燃料噴射装置１１の中間リフト領域Ｒｆを拡張することなく、ノズルニードル３２を所望の中間リフト状態に維持することができる。また、各段の通電期間において、最大噴射率での噴射を継続して実施することができ、燃料噴射量に線形性を持たせ、高精度な燃料噴射を実施することができる。

【0108】

また、１回の噴射機会において複数段の通電による燃料噴射を行う場合には、通電段数にかかわらず、通電時間Ｔｑに対する燃料噴射量の線形性が維持されることが望ましい。この点、１回の噴射機会に少なくとも１段通電と２段通電とを実施する場合に、それら各通電での実噴射量に基づいて、噴射特性データの調整量を算出するようにした。そして、噴射特性データの調整量の算出が行われた場合に、その調整量を用いて通電時間Ｔｑを設定するようにした。これにより、１回の噴射機会での通電段数が変更されても、それら各通電段数での燃料噴射を適正に実施することができる。その結果、燃料噴射制御を適正に実施することができる。

【0109】

１段通電と２段通電との噴射特性の調整に際し、噴射量を同じ目標噴射量とする調整点Ｐ２，Ｐ３で各々燃料噴射を実施した時の実噴射量を取得し、その調整点Ｐ２，Ｐ３の実噴射量に基づいて、１段通電の調整量と２段通電の調整量とを算出する構成とした。これにより、通電段数が１段及び２段で適宜変更されても、いずれも同様でかつ優れた線形特性を維持することができる。

【0110】

通電段数の異なる各燃料噴射（１段通電の燃料噴射、２段通電の燃料噴射）について、それぞれに複数の調整点を設定し、それら複数の調整点での噴射量ずれに基づいて噴射特性データの調整量を算出する構成とした。この場合、通電段数の異なる各燃料噴射において、線形補間等により噴射特性データを適正に調整することができる。

【0111】

噴射特性データの調整に際し、２段通電でのインターバル時間ＴＩＮＴを、１段目の通電停止時の応答遅れ時間よりも長い時間とし、かつ２段目の通電時間Ｔｑ２を、通電再開時の応答遅れ時間よりも長い時間として２段通電を実施するようにした。これにより、１段目の通電停止時及び２段目の通電開始時にノズルニードル３２の応答遅れが生じることを考慮しつつ、噴射特性データの調整を適正に実施することができる。

【0112】

燃料噴射装置１１では、都度の燃圧に応じて、通電開始に伴うノズルニードル３２の開弁速度が変化する。この場合、燃圧に基づいて各段の通電時間Ｔｑを設定することで、ノズルニードル３２の開弁速度を加味しつつ、各段の通電期間においてノズルニードル３２を所望の中間リフト状態に維持することができる。

【0113】

１回の噴射機会において複数段の通電を行う場合には、前段の通電時と後段の通電時とで燃料噴射に伴う燃圧の低下が生じる。この場合、各段の通電時間Ｔｑを、後段の通電時には前段の通電時に比べて燃圧（燃料噴射装置１１の噴射燃料の圧力）が低下していることを加味して設定することで、多段通電による燃料噴射制御において一層の精度向上を図ることができる。

【0114】

燃料噴射装置１１では、都度の燃圧に応じて、通電終了に伴うノズルニードル３２の閉弁速度が変化する。この場合、燃圧に基づいてインターバル時間ＴＩＮＴを設定することで、ノズルニードル３２の閉弁速度を加味しつつ、各段の通電期間においてノズルニードル３２を所望の中間リフト状態に維持することができる。

【0115】

燃料噴射装置１１による実際の作動時には、２段目以降の通電開始時においてノズルニードル３２がリフトダウンからリフトアップに転じる際に、ノズルニードル３２の応答遅れが生じ、これにより通電時間Ｔｑに対する噴射量応答の線形性が損なわれることが懸念される。この点、２段目以降の通電開始時に生じるニードルリフトアップの応答遅れに対応する補正値Ｃを設定し、その補正値Ｃにより、２段目以降の通電時間Ｔｑ及びインターバル時間ＴＩＮＴの少なくともいずれかを補正するようにしたため、通電時間Ｔｑに対する噴射量応答の線形性を維持でき、制御性を向上できる。

【0116】

燃料噴射装置１１では、都度の燃圧に応じて、２段目以降の通電開始時におけるノズルニードル３２の応答遅れの程度（応答遅れ時間）が変化する。この場合、都度の燃圧に基づいて補正値Ｃを設定することにより、都度の燃圧に依らず、通電時間Ｔｑに対する噴射量応答の線形性を確保することができる。

【0117】

各段の通電時において、駆動回路２２が高電圧の印加と低電圧の印加とをそれぞれ実施する構成にした。これにより、２段目以降の通電開始時においてノズルニードル３２がリフトダウンからリフトアップに転じる際のノズルニードル３２の応答遅れを抑制できる。そのため、通電時間に対する噴射量応答の線形性を向上させる上で好適な構成を実現できる。

【0118】

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

【0119】

・上記実施形態では、各段の通電時間Ｔｑとインターバル時間ＴＩＮＴとを共に燃圧に基づいて可変に設定する構成としたが、このうち通電時間Ｔｑだけを燃圧に基づいて可変に設定する構成としてもよい。つまり、燃料噴射装置１１において、通電による開弁動作時には圧力制御室３７内の高圧燃料が低圧室６４に流出するため、圧力制御室３７での燃圧低下の速度が高圧側と低圧側との圧力差に応じたものとなり、ノズルニードル３２のリフト動作に関して燃圧依存度が大きくなる。それに比べると、通電休止時にはノズルニードル３２のリフト動作に関して燃圧依存度が小さくなる。そのため、通電時間Ｔｑだけを燃圧に基づいて可変に設定する構成としてもよい。

【0120】

・上記実施形態では、１回の噴射機会において多段の通電を実施するための構成として、要求噴射量Ｑｒに対応する通電パルスを複数に分割する構成としたが、これを変更してもよい。通電パルス自体は複数に分割することなく１パルスのままとし、その１パルス内に、インターバル時間ＴＩＮＴに相当する通電休止期間を設ける構成であってもよい。

【0121】

・上記実施形態では、１段通電と２段通電との噴射特性の調整に際し、調整点Ｐ２，Ｐ３の目標噴射量Ｑ２，Ｑ３を同量（Ｑ２＝Ｑ３）としたが、これを変更してもよい。例えば、調整点Ｐ２，Ｐ３の目標噴射量Ｑ２，Ｑ３を「Ｑ２＞Ｑ３」とする。つまり、１段通電の調整点に、２段通電の調整点よりも噴射量の多い調整点を含ませるようにする。この場合、１段通電において調整点Ｐ１，Ｐ２による調整が行われる区間と、２段通電において調整点Ｐ３，Ｐ４による調整が行われる区間とを互いに重複させることができ、噴射特性の調整を一層適正に実施することができる。なお、調整点Ｐ２，Ｐ３の目標噴射量Ｑ２，Ｑ３を「Ｑ２＜Ｑ３」とすることも可能である。

【0122】

・噴射特性データの調整に関して、上記構成では、１段通電での２つの調整点Ｐ１，Ｐ２を設定するとともに、２段通電での２つの調整点Ｐ３，Ｐ４を設定したが、これを変更し、これら各調整点Ｐ１～Ｐ４のうち、目標噴射量が同じ調整点Ｐ２，Ｐ３のみで噴射特性データの調整を実施するようにしてもよい。

【0123】

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

【符号の説明】

【0124】

１０…エンジン（内燃機関）、１１…燃料噴射装置、３２…ノズルニードル（弁体）、３３…噴孔、６０…電気アクチュエータ（駆動部）、２０…ＥＣＵ（燃料噴射制御装置）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】