特許 7459834 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】2024-03-25

(45)【発行日】2024-04-02

(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】

   F02M 51/00 20060101AFI20240326BHJP

   F02D 41/20 20060101ALI20240326BHJP

   F02D 41/22 20060101ALI20240326BHJP

   F02D 41/30 20060101ALI20240326BHJP

【ＦＩ】

F02M51/00 A

F02D41/20

F02D41/22

F02D41/30

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021070629

(22)【出願日】2021-04-19

(65)【公開番号】P2022165305

(43)【公開日】2022-10-31

【審査請求日】2023-06-14

(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】伊藤 崇広

(72)【発明者】

【氏名】植田 大治

(72)【発明者】

【氏名】奥野 佳則

【審査官】平井 功

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００６３６９４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－１４４７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－５２４１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｍ ３９／００－７１／０４

Ｆ０２Ｄ ４１／００－４５／００

(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、
１回の噴射機会に前記駆動部における断続的な複数回の通電を行い、その前後する各通電を通じ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前記燃料噴射装置による燃料噴射を行わせる燃料噴射制御装置であって、
１回の噴射機会に少なくとも２段の多段通電を行う場合において、１段目の通電終了後に噴射率低下が生じたことを判定する異常判定部と、
前記異常判定部により噴射率低下が生じたと判定された場合に、２段目以降の通電時間及び各段の通電時間の間のインターバル時間を維持したまま、１段目の通電時間を延長補正し、その補正後の通電時間により前記多段通電を実施する第１通電制御部と、
前記第１通電制御部により前記多段通電を実施した状態で、その多段通電での過剰噴射量を算出する過剰量算出部と、
前記過剰噴射量に基づいて２段目以降の通電時間を補正し、その補正後の通電時間により前記多段通電を実施する第２通電制御部と、
を備える内燃機関の燃料噴射制御装置（２０）。

【請求項2】

前記第１通電制御部は、前記異常判定部により噴射率低下が生じたと判定された場合に、１段目の通電開始タイミングを進角側にシフトすることで当該１段目の通電時間を延長補正する、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

【請求項3】

前記燃料噴射装置は、前記噴孔から噴出される燃料の圧力を検出する圧力検出部（４５）を有しており、
前記異常判定部は、前記圧力検出部により検出される燃料圧力を異常判定パラメータとして取得し、その燃料圧力に基づいて、前記噴射率低下の有無を判定する、請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

【請求項4】

前記異常判定部は、前記多段通電を行う場合において、１段目の通電時における最大噴射率が増加側へ変化する最大噴射率変化が生じているか否かを判定し、
前記第１通電制御部は、前記異常判定部により噴射率低下が生じかつ前記最大噴射率変化が生じていないと判定された場合に、１段目の通電時間を延長補正して前記多段通電を実施する、請求項１～３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5】

前記第１通電制御部は、前記異常判定部により噴射率低下が生じたと判定された場合において、前記１段目の通電時間を所定時間、延長補正して前記多段通電を行った後に、前記異常判定部により噴射率低下が生じていると再び判定されれば、前記１段目の通電時間を再延長する、請求項１～４のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

【請求項6】

前記第１通電制御部は、前記異常判定部により噴射率低下が生じたと判定された場合において、前記弁体の動作速度の低下の程度に基づいて、前記１段目の通電時間を延長するための補正時間を設定する、請求項１～４のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

【請求項7】

前記異常判定部は、前記多段通電を行う場合において、１段目の通電時における最大噴射率が増加側又は減少側へ変化する最大噴射率変化が生じているか否かを判定し、
前記異常判定部により前記最大噴射率変化が生じていると判定された場合に、前記多段通電の実施を禁止する多段通電禁止部を備える請求項１～６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8】

前記異常判定部は、前記多段通電を行う場合において、前記駆動部への通電開始及び通電終了の各タイミングに対する前記弁体のリフト動作の遅延が生じたことを判定し、
前記異常判定部により噴射率低下が生じておらずかつ前記弁体のリフト動作の遅延が生じていると判定された場合に、前記弁体のリフト動作の遅延による噴射期間のずれを補正する噴射期間ずれ補正部を備える請求項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。

【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、例えば、弁体に摺動異常が発生すると、弁体のリフトアップ時及びリフトダウン時の動作速度（リフト速度）が低下する。そして、そのリフト速度の変化に起因して１段目の通電終了以降に一時的な噴射率低下が生じる。このように一時的な噴射率低下が生じた場合には、燃料噴射量が意図せず減量される等の不都合が生じることが懸念される。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、１回の噴射機会に多段の通電を行う場合において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、
１回の噴射機会に前記駆動部における断続的な複数回の通電を行い、その前後する各通電を通じ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前記燃料噴射装置による燃料噴射を行わせる燃料噴射制御装置であって、
１回の噴射機会に少なくとも２段の多段通電を行う場合において、１段目の通電終了後に噴射率低下が生じたことを判定する異常判定部と、
前記異常判定部により噴射率低下が生じたと判定された場合に、２段目以降の通電時間及び各段の通電時間の間のインターバル時間を維持したまま、１段目の通電時間を延長補正し、その補正後の通電時間により前記多段通電を実施する第１通電制御部と、
前記第１通電制御部により前記多段通電を実施した状態で、その多段通電での過剰噴射量を算出する過剰量算出部と、
前記過剰噴射量に基づいて２段目以降の通電時間を補正し、その補正後の通電時間により前記多段通電を実施する第２通電制御部と、
を備える。

【0008】

本発明では、弁体のリフト速度の低下に起因する噴射率低下が生じた場合に、２段目以降の通電時間及び各段の通電時間の間のインターバル時間を維持したまま、１段目の通電時間が延長補正され、その補正後の通電時間により多段通電が実施される。これにより、弁体のリフト速度が低下した状況にあっても１段目の通電終了以降における噴射率低下が抑制される。また、１段目の通電時間が延長補正された状態では、多段通電による燃料噴射での噴射量が過剰となるが、その過剰噴射量に基づいて、２段目以降の通電時間が補正され、その補正後の通電時間により多段通電が実施される。これにより、適正量の燃料噴射が可能となる。その結果、１回の噴射機会に多段通電を行う場合において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】

【0009】

【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】異常時の燃料噴射の様態を示すタイムチャート。

【図5】異常時の燃料噴射の様態を示すタイムチャート。

【図6】異常時の燃料噴射の様態を示すタイムチャート。

【図7】第１通電補正の様態を示すタイムチャート。

【図8】第２通電補正の様態を示すタイムチャート。

【図9】各異常の判定を行うための処理を示すフローチャート。

【図10】燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。

【図11】別例における通電時間の再延長の様態を示すタイムチャート。

【図12】別例における燃料圧力の低下の傾きと補正時間との関係を示す図。

【図13】別例における異常時の燃料噴射の様態を示すタイムチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

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、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。なお、高圧ポンプ１３において、吸入調量弁１３ａに代えて、吐出調量弁（ＰＣＶ）を設けてもよく、吐出調量弁を設けた場合、高圧ポンプ１３の燃料室内の燃料が吐出調量弁を介してコモンレールへ吐出される。

【0012】

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。

【0013】

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。ノズルニードル３２はボディ３１内を摺動状態で移動する。ノズルニードル３２は、軸方向先端側の先端側摺動部３２ａと軸方向後端側の後端側摺動部３２ｂとを有している。なお、先端側摺動部３２ａは、ノズルニードル３２の周方向に複数に分かれて設けられており、各先端側摺動部３２ａの間には、燃料を流通させる燃料通路が形成されている。

【0014】

ボディ３１の先端部には複数の噴孔３３が形成されている。噴孔３３は、ノズルニードル３２の先端面とボディ３１との間に形成されたサック室４６に通じており、ノズルニードル３２のリフト動作に応じてサック室４６を介して噴孔３３からの燃料噴射が行われる。この場合、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。

【0015】

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。

【0016】

燃料噴射装置１１には、高圧通路３４内における燃料圧力を検出する圧力センサ４５が取り付けられている。高圧通路３４内に圧力センサ４５を取り付けることで、高圧通路３４内における燃料圧力の随時の検出が可能となっている。具体的には、この圧力センサ４５の出力により、燃料噴射装置１１の噴射動作に伴う燃料圧力の変動を検出することができる。

【0017】

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（後端側摺動部３２ｂ）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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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、ボディ３１に設けられた貫通孔３１ｂに挿通された状態で設けられており、貫通孔３１ｂの内周面に接した状態で、低圧室６４内を図の上下方向に摺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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

図１に戻り、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４５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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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以下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。リフト上限Ｌｍａｘは、ノズルニードル３２が開弁側の上限ストッパに当たる以前の最大リフト量である。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。なお、図３では、圧力センサ４５による検出圧力を燃料圧力として示している。

【0031】

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。なお、１段目の通電が行われてからノズルニードル３２のリフトアップが開始されるまでには遅れ時間Ｔｄ１がある。

【0032】

タイミングｔ１での通電開始後には、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とともに、その噴射率の上昇に伴い燃料圧力が低下する。

【0033】

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、噴射率が最大噴射率のままとなり、燃料圧力が略一定で維持される。

【0034】

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、タイミングｔ３から遅れ時間Ｔｄ２が経過したタイミングで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を超えることなく、上昇から下降に転じる。

【0035】

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。

【0036】

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、タイミングｔ４から遅れ時間Ｔｄ３が経過したタイミングで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。

【0037】

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、タイミングｔ５から遅れ時間Ｔｄ４が経過したタイミングでニードルリフト量が上昇から下降に転じる。その後、タイミングｔ６でニードルリフト量がリフト下限Ｌｍｉｎを下回ると、噴射率が低下し、噴射率の低下に伴い燃料圧力が上昇する。さらにタイミングｔ７でニードルリフト量がゼロとなり、噴射率がゼロとなる。これにより、１回分の燃料噴射が終了される。噴射率がゼロとなるのに伴い燃料圧力が略一定となる。

【0038】

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。

【0039】

上記のとおり、多段通電による燃料噴射が実施される際にはニードルリフトに追従して燃料圧力が変化し、それは噴射率の変化に相応するものとなっている。この場合、燃料圧力の低下の挙動により燃料噴射状態を把握することができる。例えば圧力パラメータとして、燃料圧力が低下し始める圧力変化点Ｐ１や、圧力低下時の近似直線の傾きＰａ、圧力低下幅ΔＰ、燃料圧力が上昇し始める圧力変化点Ｐ２、圧力上昇時の近似直線の傾きＰｂを取得することにより、噴射率の変化を推測することができ、ひいては燃料噴射量の過不足を把握することができる。ＥＣＵ２０は、上記の圧力パラメータに基づいて、燃料噴射量の増量補正又は減量補正を実施する。

【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】

ところで、上記のように１回の噴射機会において多段の通電を行う際に、燃料噴射装置１１の各部位の不良によりノズルニードル３２のリフト動作が異常となると、その異常発生に伴い意図せず燃料噴射量が増量又は減量されることが生じうる。例えば、燃料噴射装置１１において、以下の３つの異常が生じることが考えられる。
（１）ノズルニードル３２の摺動異常
（２）噴孔拡大異常
（３）制御弁６２の応答性異常
本実施形態では、上記のいずれかの異常が生じた場合に、その異常に応じて多段通電に関する対応を適宜行うこととしており、以下には、各異常の形態とその対応とについて詳しく説明する。図４は、ノズルニードル３２の摺動異常が発生した場合における燃料噴射の様態を示すタイムチャートであり、図５は、噴孔拡大異常が発生した場合における燃料噴射の様態を示すタイムチャートであり、図６は、制御弁６２の応答性異常が発生した場合における燃料噴射の様態を示すタイムチャートである。これら各図では、正常時の挙動である図３の挙動との違いを示しており、正常時におけるノズルニードル量、噴射率及び燃料圧力の推移を実線で示し、異常発生時におけるノズルニードル量、噴射率及び燃料圧力の推移を破線で示している。

【0042】

まずは、（１）のノズルニードル３２の摺動異常について説明する。ノズルニードル３２の摺動部３２ａ，３２ｂにおいて燃料デポジットが堆積すると、それに起因してノズルニードル３２の摺動異常が発生し、ノズルニードル３２のリフトアップ時及びリフトダウン時の動作速度が正常時よりも低下することが考えられる。

【0043】

この場合、図４に示すように、ノズルニードル３２のリフトアップ時の動作速度が低下することにより、１段目通電の開始後において噴射率がゼロから上昇する際の傾きが正常時に比べて緩やかになり、燃料圧力の低下の傾きも緩やかになる。また、リフトアップ時の動作速度の低下により、１段目通電の終了時（タイミングｔ３）におけるニードルリフト量が正常時よりも小さくなり、その通電終了後に、噴射率が最大噴射率よりも低下する。つまり、１段目の通電終了後において、ニードルリフト量がリフト下限Ｌｍｉｎを下回り、一時的に噴射率の低下が発生する。この噴射率の低下により一時的な燃料圧力の上昇が発生する。

【0044】

また、２段目通電の開始後には、１段目通電と同様に通電終了時のニードルリフト量が正常時よりも小さくなるため、その通電終了後において、正常時よりも早いタイミングでニードルリフト量がリフト下限Ｌｍｉｎを下回る。なお、２段目通電の終了後において、ノズルニードル３２のリフトダウン時の動作速度が低下しているために、噴射率低下の傾きが正常時に比べて緩やかになり、燃料圧力の上昇の傾きも緩やかになる。

【0045】

上記のように、ノズルニードル３２の摺動異常が生じた場合には、噴射率が正常時とは異なる態様で変化し、燃料噴射量が意図せず減量される。

【0046】

ＥＣＵ２０は、１段目の通電終了後における噴射率低下の有無により、ノズルニードル３２の摺動異常が生じた状態であることを判定する。具体的には、ＥＣＵ２０は、１段目の通電終了後の通電休止期間での燃料圧力の上昇変化に基づいて、１段目の通電終了後に噴射率低下が生じているか否かを判定し、噴射率低下が生じている場合に、ノズルニードル３２の摺動異常が生じた状態である旨を判定する。噴射率低下の有無は、１段目通電の開始後に燃料圧力が略一定値に保持されている場合に、所定以上の圧力上昇変化が生じたか否かにより判定されるとよい。また、噴射率低下の有無の判定は、燃料圧力の微分値を用いて、燃料圧力の微分値が所定値以上になったことに基づいて判定してもよい。

【0047】

また、ノズルニードル３２の摺動異常では、１段目の通電実施時における圧力変化の傾きが正常時よりも小さくなるものの、燃料圧力の低下幅ΔＰは正常時と略同じとなる。そこで、１段目の通電終了後における噴射率低下、すなわち通電休止期間での燃料圧力の上昇変化が生じ、かつ１段目通電による圧力低下幅ΔＰ（通電開始前の圧力からの低下幅）が正常時と略同じであることに基づいて、ノズルニードル３２の摺動異常が生じた状態であることを判定するとよい。

【0048】

なお、ノズルニードル３２の摺動異常が生じていることの判定条件として、燃料圧力波形における圧力低下時の近似直線の傾きＰａが正常時よりも小さいことを追加してもよい。

【0049】

次に、（２）の噴孔拡大異常について説明する。燃料中の異物による流体研磨作用等に起因して噴孔３３の拡大が生じると、正常時と比べて、ノズルニードル３２のリフトアップ時の動作速度の低下及びリフトダウン時の動作速度の上昇と、最大噴射率での燃料量の増量とが生じることが考えられる。ノズルニードル３２のリフトアップ時の動作速度の低下とリフトダウン時の動作速度の上昇とが生じる原理について説明する。噴孔拡大が生じると、ノズルニードル３２のリフトアップ開始後において噴孔拡大前（すなわち正常時）よりもサック室４６内の圧力が低下する。そのため、ノズルニードル３２に対するリフトアップ側（開弁側）への力が小さくなり、ノズルニードル３２のリフトアップ時の動作速度が低下する。また、ノズルニードル３２のリフトダウン時には、サック室４６内の圧力低下によりノズルニードル３２に対するリフトダウン側（閉弁側）への力が大きくなるため、リフトダウン時の動作速度が上昇する。

【0050】

この場合、図５に示すように、ノズルニードル３２のリフトアップ時の動作速度が低下することにより、噴射率がゼロから上昇する際の傾きが正常時に比べて緩やかになり、燃料圧力の低下の傾きも緩やかになる。また、ノズルニードル３２の摺動異常が生じた場合と同様に、リフトアップ時の動作速度の低下により、１段目通電の終了時におけるニードルリフト量が正常時よりも小さくなり、その通電終了後に噴射率が最大噴射率よりも低下する。この噴射率の低下により一時的な燃料圧力の上昇が発生する。ただし、噴孔拡大が生じている場合には、ノズルニードル３２のリフトダウン時の動作速度が正常時よりも上昇するため、ノズルニードル３２の摺動異常の場合に比べて、噴射率の低下の度合が大きくなっている。

【0051】

また、噴孔拡大により、噴孔３３を通過する単位時間当たりの燃料流量（噴孔流量）が増え、最大噴射率が正常時よりも上昇する。そのため、最大噴射率での燃料圧力が正常時よりも低下するようになっている。

【0052】

図５では、１段目通電の終了後における噴射率低下の度合が大きいために、２段目通電の開始後に噴射率が最大噴射率まで到達せず、２段目通電の終了後に、正常時よりも早いタイミングで噴射率がゼロまで低下する。

【0053】

上記のように、噴孔拡大異常が生じた場合には、噴射率が正常時とは異なる態様で変化し、燃料噴射量が意図せず減量される。

【0054】

ＥＣＵ２０は、１段目の通電終了後における噴射率低下が生じており、かつ１段目通電での最大噴射率が正常時よりも大きいことに基づいて、噴孔拡大異常が生じた状態であることを判定する。この場合、１段目の通電終了後における燃料圧力の上昇変化に基づいて、噴射率低下が生じていることが判定されるとよい。また、１段目の通電実施時における圧力低下幅ΔＰが所定の閾値よりも大きいこと、すなわち正常時よりも圧力低下幅ΔＰが大きいことに基づいて、１段目通電での最大噴射率が正常時よりも大きいことが判定されるとよい。

【0055】

なお、（１）のノズルニードル３２の摺動異常、及び（２）の噴孔拡大異常では、いずれも１段目の通電終了後において噴射率低下が生じる。そのため、噴射率低下が生じる場合には、上記（１）、（２）のいずれの異常に起因するものであるかを判定する必要がある。この点、本実施形態では、上記（１）、（２）の各異常において１段目の通電実施時の最大噴射率が異なることに基づいて、噴射率低下が上記（１）、（２）のいずれの異常に起因するものであるかを判定するようにしている。具体的には、１段目の通電終了後における噴射率低下が生じている場合において、１段目通電による圧力低下幅ΔＰが正常時と略同じであれば、噴孔流量の増加による最大噴射率の増加が生じておらず、ノズルニードル３２の摺動異常が生じた状態であると判定する。また、１段目通電による圧力低下幅ΔＰが正常時よりも大きければ、噴孔流量の増加による最大噴射率の増加が生じており、噴孔拡大異常が生じた状態であると判定する。

【0056】

次に、（３）の制御弁６２の応答性異常について説明する。通電パルスに対する制御弁６２の開動作及び閉動作の応答性が低下すると、正常時と比べて、ノズルニードル３２のリフト動作の遅延が生じる。具体的には、例えば制御弁６２において燃料デポジットの堆積に起因して摺動異常が発生すると、通電パルスに対する制御弁６２の開動作及び閉動作の応答性が低下し、圧力制御室３７内の高圧燃料の流出及び流入に遅れが生じる。そのため、ノズルニードル３２のリフトアップ及びリフトダウンの開始タイミングがそれぞれ遅延する。なお、制御弁６２の応答性異常の原因としては、ソレノイドコイル６１の電磁力が低下する等の電気的要因も考えられる。

【0057】

この場合、図６に示すように、正常時に比べて遅れ時間Ｔｄ１～Ｔｄ４が長くなる。遅れ時間Ｔｄ１が長くなりリフトアップの開始タイミングが遅延することにより、１段目の通電開始後において、正常時よりも、噴射率の上昇開始のタイミングが遅延するとともに、その遅延に伴い燃料圧力の低下開始のタイミングが遅延する。また、遅れ時間Ｔｄ４が長くなりリフトダウンの開始タイミングが遅延することにより、２段目の通電終了後において、正常時よりも、噴射率の低下開始のタイミングが遅延するとともに、その遅延に伴い燃料圧力の上昇開始のタイミングが遅延する。つまり、ノズルニードル３２のリフト動作の遅延が生じている。ただし、ノズルニードル３２のリフトアップ時及びリフトダウン時の動作速度は正常時と略同じとなっている。そして、ノズルニードル３２のリフト動作の遅延により、通電期間に対する噴射期間のずれが生じている。また、制御弁６２の応答性異常が生じる場合には、他の異常（（１）、（２）の異常）とは異なり、１段目の通電終了後において噴射率低下が生じないものとなっている。

【0058】

ＥＣＵ２０は、１段目の通電終了後における噴射率低下が生じておらず、かつノズルニードル３２のリフト動作の遅延が生じていることに基づいて、制御弁６２の応答性異常が生じた状態であることを判定する。ノズルニードル３２のリフト動作の遅延が生じていることは、例えば、燃料圧力波形において燃料圧力が低下し始める圧力変化点Ｐ１が正常時よりも遅れていることにより判定されるとよい。また、ノズルニードル３２のリフト動作の遅延が生じていることを、燃料圧力波形において燃料圧力が低下し始める圧力変化点Ｐ１と、燃料圧力が圧力低下前の圧力に復帰する圧力変化点Ｐ３とが正常時よりも遅れていることにより判定することも可能である。なお、ノズルニードル３２のリフト動作の遅延が生じていることの判定条件として、圧力低下時の近似直線の傾きＰａが正常時と略同じであることを追加してもよい。

【0059】

上記（１）～（３）の各異常が生じた場合のＥＣＵ２０による対応について説明する。まずは、（１）のノズルニードル３２の摺動異常が生じた場合の対応を説明する。

【0060】

ＥＣＵ２０は、ノズルニードル３２の摺動異常により噴射率低下が生じていると判定した場合に、その摺動異常により生じる燃料噴射量のずれを補正する。本実施形態では、ノズルニードル３２の摺動異常による噴射率低下が生じた場合に、その噴射率低下の相当分の噴射量を求めることが困難であることを鑑み、前後２回の通電補正を行うこととしている。

【0061】

この場合、ＥＣＵ２０は、１段目の通電終了後における噴射率低下を解消すべく、１段目の通電開始タイミングを進角側にシフトすることで１段目の通電時間を延長補正し、その補正後の通電時間により多段通電を実施する（第１通電補正）。また、ＥＣＵ２０は、１段目通電の時間延長による燃料噴射量の過剰増量分を減量すべく、２段目以降の通電時間を補正し、その補正後の通電時間により多段通電を実施する（第２通電補正）。

【0062】

この前後２回の通電補正を図７及び図８を用いてより具体的に説明する。図７は、第１通電補正の様態を示すタイムチャートである。図８は、第１通電補正後に実施される第２通電補正の様態を示すタイムチャートである。これら各図では、通電補正後の挙動を破線で示すとともに、比較のために正常時の挙動を実線で示している。

【0063】

図７に示すように、第１通電補正では、１段目の通電開始タイミングを進角側にシフトしてタイミングｔ０とし、これにより、ニードルリフトの開始タイミングを早めている。具体的には、ＥＣＵ２０は、１段目の通電開始タイミングを所定時間進角させることで、１段目の通電時間Ｔｑ１を延長補正する。延長補正後の１段目の通電時間は「Ｔｑ１１」であり、その通電時間Ｔｑ１１による１段目通電と、変更無しの通電時間Ｔｑ２による２段目通電とを実施する。インターバル時間ＴＩＮＴも変更無しである。この場合、１段目の通電開始タイミングが進角側にシフトされることにより、ノズルニードル３２のリフトアップ速度が低下した状況にあってもニードルリフト量がリフト上限Ｌｍａｘ側に引き上げられ、１段目の通電終了後においてニードルリフト量がリフト下限Ｌｍｉｎを下回ることが抑制される。これにより、１段目の通電終了後における噴射率低下が抑制される。

【0064】

１段目の通電開始タイミングを進角させる所定時間は、１段目の通電終了後における噴射率低下を回避できる時間であればよく、例えばインターバル時間ＴＩＮＴであるとよい。又は、適合等によりあらかじめ定められた時間であってもよい。

【0065】

１段目の通電時間Ｔｑ１が延長補正された状態では、１段目の通電終了後における噴射率低下が解消されるものの、２段通電による燃料噴射での噴射量が過剰となる。図７の噴射率波形においてハッチング部分が噴射量の過剰分に相当する。そこで、燃料圧力波形に基づいて過剰噴射量を算出するとともに、その過剰噴射量に基づいて、２段目以降の通電時間を補正し、その補正後の通電時間により多段通電を実施する。

【0066】

この場合、ＥＣＵ２０は、燃料圧力波形において燃料圧力が低下し始める圧力変化点Ｐ１と、圧力低下時の近似直線の傾きＰａとに基づいて、燃料噴射開始当初における過剰噴射量を算出するとともに、燃料圧力が上昇し始める圧力変化点Ｐ２と、圧力上昇時の近似直線の傾きＰｂとに基づいて、燃料噴射終了直前における過剰噴射量を算出する。より詳しくは、ＥＣＵ２０は、正常時の１段目通電開始による圧力変化点を基準変化点ＰＸ１、圧力低下の傾きを基準傾きＰＹ１とする場合に、圧力変化点Ｐ１及び基準変化点ＰＸ１の差と、傾きＰａ及び基準傾きＰＹ１の差とに基づいて、燃料噴射開始当初における過剰噴射量を算出する。また、正常時の２段目通電終了による圧力変化点を基準変化点ＰＸ２、圧力上昇の傾きを基準傾きＰＹ２とする場合に、圧力変化点Ｐ２及び基準変化点ＰＸ２の差と、傾きＰｂ及び基準傾きＰＹ２の差とに基づいて、燃料噴射終了直前における過剰噴射量を算出する。ただし、過剰噴射量の減量補正の手法は任意であり、圧力パラメータとして変化点Ｐ１，Ｐ２、近似直線の傾きＰａ，Ｐｂ以外のパラメータを用いることも可能である。

【0067】

そして、ＥＣＵ２０は、第２通電補正として、燃料噴射開始当初及び燃料噴射終了直前の過剰噴射量に基づいて、２段目の通電時間Ｔｑ２の短縮補正を実施する。

【0068】

図８に示すように、第２通電補正では、過剰噴射量に基づいて２段目の通電時間Ｔｑ２が短縮補正されている。短縮補正後の２段目の通電時間は「Ｔｑ２１」である。この場合、延長補正された１段目の通電時間Ｔｑ１１による１段目通電と、短縮補正された２段目の通電時間Ｔｑ２１とによる多段通電が実施される。これにより、燃料噴射量が適正量に合わせ込まれる。

【0069】

次に、（２）の噴孔拡大異常が生じた場合の対応を説明する。

【0070】

噴孔拡大異常が生じている場合には、ノズルニードル３２のリフトダウン時の動作速度が正常時よりも上昇しており、ノズルニードル３２の摺動異常が生じている場合に比べて、１段目の通電終了後における噴射率低下の程度が大きくなる。そのため、仮にノズルニードル３２の摺動異常の場合と同様に１段目の通電時間Ｔｑ１を延長補正しても噴射率低下が解消されないことが考えられる。そこで本実施形態では、噴孔拡大異常が生じた状態であることが判定された場合に、多段通電の実施を禁止することとしている。

【0071】

次に、（３）の制御弁６２の応答性異常が生じた場合の対応を説明する。

【0072】

ＥＣＵ２０は、制御弁６２の応答性異常が生じた状態であると判定した場合に、その応答性異常により生じる噴射期間のずれを補正する。具体的には、ＥＣＵ２０は、正常時の１段目通電開始による圧力変化点を基準変化点ＰＸ１とする場合に、燃料圧力波形において燃料圧力が低下し始める圧力変化点Ｐ１と基準変化点ＰＸ１との差により、噴射期間のずれを算出する。そして、ＥＣＵ２０は、噴射期間のずれに基づいて、１段目及び２段目の各通電の期間をそれぞれ進角補正する。

【0073】

図９は、燃料噴射装置１１における異常判定の手順を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ２０のマイコン２１により所定周期で繰り返し実施される。

【0074】

ステップＳ１１では、多段通電の実施中であるか否かを判定し、多段通電の実施中であればステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、１段目の通電終了後における燃料圧力変化の有無に基づいて、１段目の通電終了後における噴射率低下が生じているか否かを判定する。そして、噴射率低下が生じていればステップＳ１３に進み、噴射率低下が生じていなければステップＳ１６に進む。

【0075】

ステップＳ１３では、１段目の通電実施時における圧力低下幅ΔＰに基づいて、１段目の通電時における最大噴射率が増加側へ変化する最大噴射率変化が生じているか否かを判定する。そして、最大噴射率変化が生じていなければ、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、ノズルニードル３２の摺動異常が生じているとみなし、第１異常フラグＦ１に１をセットする。また、最大噴射率変化が生じていれば、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、噴孔拡大異常が生じているとみなし、第２異常フラグＦ２に１をセットする。

【0076】

ステップＳ１６では、１段目の通電開始後における燃料圧力の変化点（圧力変化点Ｐ１）に基づいて、ノズルニードル３２のリフト動作の遅延が生じているか否かを判定する。ノズルニードル３２のリフト動作の遅延が生じていれば、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、制御弁６２の応答性異常が生じているとみなし、第３異常フラグＦ３に１をセットする。ステップＳ１４、Ｓ１５，Ｓ１７でそれぞれ異常発生の旨が判定された場合には、異常警告灯の点灯などにより異常発生の旨がユーザに報知されるとよい。

【0077】

なお、ステップＳ１２，Ｓ１６が共に否定された場合には、燃料噴射装置１１において異常が生じていないとして本処理を終了する。

【0078】

図１０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ＥＣＵ２０のマイコン２１により所定周期で繰り返し実施される。

【0079】

図１０において、ステップＳ２１では、エンジン回転速度や負荷等のエンジン運転状態に基づいて要求噴射量Ｑｒ及び要求圧力（要求レール圧）を算出する。続くステップＳ２２では、通電時間Ｔｒと、要求噴射量Ｑｒ及び要求圧力との関係を予め定めたマップを用いて通電時間Ｔｒを算出する。

【0080】

その後、ステップＳ２３では、第２異常フラグＦ２が１であるか否か、すなわち噴孔拡大異常が生じているか否かを判定する。また、ステップＳ２４では、要求噴射量Ｑｒが所定の閾値Ｔｈ１未満であるか否かにより、１段通電を実施するか多段通電を実施するかを判定する。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。

【0081】

ステップＳ２３が否定され、かつステップＳ２４が肯定された場合には、ステップＳ２５に進む。また、ステップＳ２３が肯定された場合には、ステップＳ２４を読み飛ばしてステップＳ２５に進む。ステップＳ２５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。これに対して、ステップＳ２３，Ｓ２４が共に否定された場合には、ステップＳ３１に進む。ステップＳ３１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。

【0082】

ここで、第２異常フラグＦ２が０である場合には、要求噴射量Ｑｒに基づいて、１段通電を実施するか多段通電を実施するかが決定される。これに対し、第２異常フラグＦ２が１である場合には、要求噴射量Ｑｒに関係なく、１段通電を実施する旨が決定される。すなわち、第２異常フラグＦ２が１である場合には、多段噴射の実施が禁止されるようになっている。

【0083】

１段通電モードでの燃料噴射を実施する場合、ステップＳ２６では、ステップＳ２２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Ｓ２７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。

【0084】

また、多段通電モードでの燃料噴射を実施する場合、ステップＳ３２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。

【0085】

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。

【0086】

その後、ステップＳ３３では、ステップＳ２２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。

【0087】

その後、ステップＳ３４では、第１異常フラグＦ１が１であるか否か、すなわちノズルニードル３２の摺動異常が生じているか否かを判定する。そして、第１異常フラグＦ１が１であれば、１段目の通電時間Ｔｑ１を延長補正する第１通電補正と、１段目通電の時間延長による燃料噴射量の過剰増量分を減量するための２段目以降の通電時間を短縮補正する第２通電補正とを実施する。

【0088】

詳しくは、第１異常フラグＦ１が１であれば、ステップＳ３５に進み、第１通電補正の実施前であるか否かを判定する。そして、第１通電補正の実施前であれば、ステップＳ３６に進み、１段目の通電時間の延長補正を実施する。また、第１通電補正の実施後であれば、ステップＳ３７に進み、２段目以降の通電時間の短縮補正を実施する。なお、多段通電として３段通電が実施される場合には、３段目の通電時間（最終段の通電時間）が短縮補正されるとよい。

【0089】

また、第１異常フラグＦ１が０である場合には、ステップＳ３８に進み、第３異常フラグＦ３が１であるか否か、すなわち制御弁６２の応答性異常が生じているか否かを判定する。そして、第２異常フラグＦ２が１であれば、ステップＳ３９に進む。ステップＳ３９では、制御弁６２の応答性異常に起因して生じる噴射期間のずれ補正を実施する。

【0090】

なお、第１異常フラグＦ１及び第２異常フラグＦ２がいずれも０であれば、ステップＳ３４，Ｓ３８を否定して、そのままステップＳ４０に進む。

【0091】

ステップＳ４０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、各段の通電時間とインターバル時間とに基づいて、段数分の通電パルスを生成する。その後、ステップＳ４１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。

【0092】

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。

【0093】

多段通電を行う際において、ノズルニードル３２の摺動異常が生じると、ノズルニードル３２のリフトアップ時及びリフトダウン時の動作速度（リフト速度）が低下し、そのリフト速度の低下に起因して、１段目の通電終了後において噴射率低下が生じる。このように噴射率低下が生じた場合には、その噴射率低下の相当分の噴射量を増加する必要があるが、中間段階での噴射量の低下分を求めることは困難である。

【0094】

この点、本実施形態では、ノズルニードル３２のリフト速度の低下に起因する噴射率低下が生じた場合に、２段目以降の通電時間及び各段の通電時間の間のインターバル時間を維持したまま、１段目の通電開始タイミングを進角側にシフトすることで１段目の通電時間が延長補正され、その補正後の通電時間により多段通電が実施される。これにより、ノズルニードル３２のリフト速度が低下した状況にあっても１段目の通電終了以降における噴射率低下が抑制される。また、１段目の通電時間が延長補正された状態では、多段通電による燃料噴射での噴射量が過剰となるが、その過剰噴射量に基づいて、２段目以降の通電時間が補正され、その補正後の通電時間により多段通電が実施される。これにより、適正量の燃料噴射が可能となる。その結果、１回の噴射機会に多段通電を行う場合において燃料噴射制御を適正に実施することができる。

【0095】

噴射率は燃料圧力と相関性が高く、燃料噴射装置１１の異常により噴射率の低下が生じると、それに伴い燃料圧力が上昇する。そのため、燃料圧力に基づいて、噴射率低下の有無を判定することができる。

【0096】

１段目の通電終了後における噴射率低下は、ノズルニードル３２の摺動異常が生じている場合と、噴孔拡大異常が生じている場合とにおいて各々発生する。ただし、ノズルニードル３２の摺動異常が生じている場合には、中間時点での噴射率低下の程度が比較的小さいために第１通電補正による対応が可能であるのに対し、噴孔拡大異常が生じている場合には、中間時点での噴射率低下の程度が比較的大きいために第１通電補正による対応が困難になると考えられる。

【0097】

この点、１段目の通電終了後における噴射率低下が生じ、かつ１段目の通電時における最大噴射率が増加側へ変化する最大噴射率変化が生じていないと判定された場合に、１段目の通電時間Ｔｑ１を延長補正して多段通電を実施するようにした。これにより、１段目の通電終了後における噴射率低下が、噴孔拡大異常に起因するものでなく、ノズルニードル３２の摺動異常に起因するものであることを適正に把握でき、第１通電補正を含む燃料噴射補正を適正に実施することができる。

【0098】

燃料噴射装置１１において、噴孔拡大異常により正常時よりも噴孔流量が増加すると、１段目の通電終了後に噴射率低下が生じる。この状況では、ノズルニードル３２のリフトダウン時の動作速度が正常時よりも上昇しており、ノズルニードル３２の摺動異常が生じている場合に比べて、中間時点での噴射率低下の程度が大きくなる。そのため、ノズルニードル３２の摺動異常の場合と同様に、第１通電補正により１段目の通電時間を延長補正しても噴射率の低下が解消されないことが考えられる。この点、多段通電の実施を禁止したため、１段目の通電以降に噴射率低下の発生することを避けることができる。

【0099】

燃料噴射装置１１において、制御弁６２の応答性異常が発生すると、正常時よりも、通電パルスに対するノズルニードル３２のリフト動作が遅延し、その遅延により噴射期間のずれが生じる。この点、１段目の通電終了後における噴射率低下が生じておらず、かつノズルニードル３２のリフト動作の遅延が生じていると判定された場合に、そのリフト動作の遅延による噴射期間のずれを補正するようにした。これにより、制御弁６２の応答性異常に起因する噴射期間のずれを抑制することができ、適切なタイミングで燃料噴射を実施することができる。

【0100】

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。

【0101】

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。

【0102】

（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。

【0103】

・ノズルニードル３２の摺動異常が生じている場合において、第１通電補正による補正後の通電時間により多段通電を行った後に、噴射率低下が解消されているか否かを判定し、噴射率低下が解消されていなければ、すなわち噴射率低下が生じていると再び判定されれば、１段目の通電時間を再延長する構成としてもよい。図１１は、通電時間の再延長の様態を具体的に示すタイムチャートである。この場合、１段目の通電終了後に噴射率低下が生じていれば、図１１（ａ）に示す１段目の通電時間Ｔｑ１が、図１１（ｂ）に示す通電時間に補正される。また、その補正後の通電時間による多段通電の実施後に、噴射率低下が生じていると再び判定されれば、図１１（ｂ）に示す通電時間が、図１１（ｃ）に示す通電時間に再延長される。この再延長は、噴射率低下が生じなくなるまで繰り返されるとよい。これにより、第１通電補正において、１段目の通電時間の延長補正を適正に実施することができる。

【0104】

・ノズルニードル３２の摺動異常が生じている場合の第１通電補正において、１段目の通電時間を延長する補正時間を、ノズルニードル３２の動作速度の低下の程度に基づいて設定する構成にしてもよい。この場合、ノズルニードル３２の動作速度の低下の程度は、ノズルニードル３２のリフトアップ時の燃料圧力の低下の傾き（図４の傾きＰａ）から推定され、燃料圧力の低下の傾きが小さいほど、ノズルニードル３２の動作速度の低下が大きいと推定される。そして、図１２に示す関係を用いて、燃料圧力の低下の傾きが小さいほど、つまりノズルニードル３２の動作速度の低下の程度が大きいほど、補正時間が長く設定されるとよい。

【0105】

ノズルニードル３２の動作速度の低下の程度は、動作速度の低下の要因となっているノズルニードル３２の摺動異常の程度によって異なり、ノズルニードル３２の摺動異常の程度が大きいほど動作速度の低下の程度が大きくなると考えられる。ノズルニードル３２の動作速度の低下の程度に応じて１段目の通電時間を延長する補正時間を設定するようにしたため、ノズルニードル３２の摺動異常の程度に応じて適正に１段目の補正時間を設定することができる。

【0106】

・上記実施形態では、ノズルニードル３２の摺動異常が生じている場合において、１段目の噴射終了後における噴射率低下を抑制すべく、第１通電補正として、１段目の通電開始タイミングを進角側にシフトすることで１段目の通電時間を延長補正する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、第１通電補正として、２段目以降の通電時間及び各段の通電時間の間のインターバル時間を維持したまま、１段目の通電終了タイミングを遅角側にシフトすることで１段目の通電時間を延長補正する構成とする。要するに、第１通電補正は、２段目以降の通電時間及び各段の通電時間の間のインターバル時間を維持したまま、１段目の通電時間を延長補正するものであればよい。

【0107】

・上記実施形態では、ノズルニードル３２の摺動異常、噴孔拡大異常、及び制御弁６２の応答性異常の３つの異常のうちいずれに該当するかを判定し、判定された異常に応じて適宜対応を行っているが、これを変更してもよい。例えば、前述の３つの異常のうちいずれか２つの異常についてのみ判定対象として、判定された異常に応じて適宜対応を行ってもよい。又は、ノズルニードル３２の摺動異常のみを判定対象として、その異常に対する対応を行ってもよい。

【0108】

・ノズルニードル３２の摺動異常、噴孔拡大異常、及び制御弁６２の応答性異常に加えて、噴孔縮小異常の判定を行ってもよい。噴孔縮小異常は、噴孔３３の燃料デポジットの堆積等に起因して生じる。この場合、噴孔縮小異常の対応として、噴孔拡大異常の場合と同様に、多段通電の実施を禁止するとよい。噴孔縮小異常の場合について、図１３を用いて説明する。

【0109】

図１３に示すように、噴孔縮小異常が生じると、正常時と比べて、ノズルニードル３２のリフトアップ時の動作速度の上昇及びリフトダウン時の動作速度の低下と、最大噴射率の低下とが生じる。ノズルニードル３２のリフトアップ時の動作速度の上昇及びリフトダウン時の動作速度の低下が生じる原理は以下のとおりである。すなわち、噴孔縮小が生じると、噴孔縮小前（すなわち正常時）よりもサック室４６内の圧力が大きくなる。そのため、ノズルニードル３２に対するリフトアップ側（開弁側）への力が大きくなり、ノズルニードル３２のリフトアップ時の動作速度が上昇する。また、ノズルニードル３２のリフトダウン時には、サック室４６内の圧力が大きくなることによりノズルニードル３２に対するリフトダウン側（閉弁側）への力が小さくなるため、リフトダウン時の動作速度が低下する。

【0110】

ノズルニードル３２のリフトアップ時の動作速度が上昇することにより、正常時に比べて燃料圧力の低下の傾きが急になる。また、噴孔縮小異常の場合は、１段目の通電実施時にノズルニードル３２がリフト上限Ｌｍａｘに到達するため、１段目の通電終了後に噴射率の低下は生じない。また、噴孔縮小により、噴孔３３を通過する単位時間当たりの燃料流量（噴孔流量）が減り、最大噴射率が低下する。そのため、最大噴射率での燃料圧力が正常時よりも上昇する。また、２段目通電終了後において、ノズルニードル３２のリフトダウン時の動作速度が低下するため、正常時よりも遅いタイミングでニードルリフト量がリフト下限Ｌｍｉｎを下回り、正常時よりも遅いタイミングで噴射率がゼロまで低下する。上記のように、噴孔縮小異常が生じた場合には、噴射率が正常時とは異なる態様で変化し、燃料噴射量が意図せず増量される。

【0111】

ＥＣＵ２０は、１段目の通電終了後における噴射率低下が生じておらず、かつ１段目通電での最大噴射率が正常時よりも小さいことに基づいて、噴孔縮小異常が生じた状態であることを判定する。この場合、１段目の通電実施時における圧力低下幅ΔＰが所定の閾値よりも小さいこと、すなわち正常時よりも圧力低下幅ΔＰが小さいことに基づいて、１段目通電での噴射率の最大値が正常時よりも小さいことが判定されるとよい。噴孔縮小異常が生じた状態であることが判定された場合には、多段通電の実施が禁止されるとよい。

【0112】

・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。

【0113】

・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】

【0114】

１１…燃料噴射装置、３２…ノズルニードル、３３…噴孔、６０…電気アクチュエータ、２０…ＥＣＵ

【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】