JP2011122465A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料容器内で生じる圧力の脈動を低減させることで噴射量を高精度で制御できるようにした燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の１つの気筒に対して第１噴射弁ＩＮＪ１及び第２噴射弁ＩＮＪ２が設けられるとともに、共通のデリバリパイプ（燃料容器）から第１噴射弁ＩＮＪ１及び第２噴射弁ＩＮＪ２へ燃料を分配するよう構成された燃料噴射システムに適用されたものにおいて、第１噴射弁ＩＮＪ１による燃料噴射時期（開弁時期ｔ１ｓ）と、第２噴射弁ＩＮＪ２による燃料噴射時期（開弁時期ｔ２ｓ）とをずらす。これにより、第１噴射弁ＩＮＪ１での噴射開始に伴い生じるデリバリパイプ内での圧力脈動と、第２噴射弁ＩＮＪ２からの噴射開始に伴い生じるデリバリパイプ内での圧力脈動とが重畳することを回避でき、噴射量を高精度で制御できるようになる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、１つの燃焼室に対して複数の燃料噴射弁が設けられた燃料噴射システムに適用された燃料噴射制御装置に関する。

従来より、１つの燃焼室に対して複数の吸気ポートが形成された内燃機関において、複数の吸気ポートの各々に対して燃料噴射弁を設けたデュアルインジェクションシステムが知られている（特許文献１参照）。このシステムによれば、内燃機関のアイドル運転時等、微少量の燃料を噴射させたい場合には一方の燃料噴射弁のみから燃料を噴射させ、最大量の燃料を噴射させたい場合には両方の燃料噴射弁から燃料を噴射させることで、１つの燃焼室に対する噴射量の最小値から最大値までの範囲（ダイナミックレンジ）を拡大させることができる。

特開２００８−１６３７４９号公報

ここで、燃料噴射弁の開弁時間を制御して噴射量を制御するにあたり、燃料噴射弁への燃料の供給圧力が変化すると、同じ開弁時間であっても噴射量が変化してしまう。そこで、その時の供給圧力を加味して開弁時間を設定するのが一般的である。しかしながら、上記デュアルインジェクションシステムでは以下の如く供給圧力に大きな脈動が生じてしまい、噴射量を高精度で制御できなくなることが懸念される。

すなわち、例えば共通の燃料容器（デリバリパイプ）から複数の燃料噴射弁へ燃料を分配するよう構成した場合において、燃料容器内の圧力（供給圧力）は、噴射開始に伴い一瞬低下するよう脈動するとともに、噴射終了に伴い一瞬上昇するよう脈動する。そして、上記デュアルインジェクションシステムにおいて、複数の燃料噴射弁から同時に噴射を開始させたり同時に噴射を終了させたりすると、ある燃料噴射弁からの噴射に伴い生じる上記脈動と、別の燃料噴射弁からの噴射に伴い生じる上記脈動とが重畳して、燃料容器内で大きな脈動が生じてしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、１つの燃焼室に対して複数の燃料噴射弁が設けられた燃料噴射システムに適用されたものにおいて、燃料容器内で生じる圧力の脈動を低減させることで噴射量を高精度で制御できるようにした燃料噴射制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明では、内燃機関の１つの気筒に対して複数の燃料噴射弁が設けられるとともに、共通の燃料容器から前記複数の燃料噴射弁へ燃料を分配するよう構成された燃料噴射システムに適用され、前記燃料噴射弁の開弁作動を制御する開弁制御手段を備え、前記開弁制御手段は、前記複数の燃料噴射弁の開弁時期をずらすよう制御することを特徴とする。

上記発明によれば、複数の燃料噴射弁の開弁時期をずらして燃料噴射するので、ある燃料噴射弁からの噴射開始に伴い生じる燃料容器内での圧力脈動と、別の燃料噴射弁からの噴射開始に伴い生じる圧力脈動とが重畳することを回避できる。よって、燃料容器内での圧力脈動を低減させることができるので、例えば、燃料噴射弁への燃料の供給圧力を加味して噴射時間を制御することで噴射量を制御するにあたり、噴射量を高精度で制御できるようになる。

請求項５，６記載の発明では、内燃機関の１つの気筒に対して複数の燃料噴射弁が設けられるとともに、共通の燃料容器から前記複数の燃料噴射弁へ燃料を分配するよう構成された燃料噴射システムに適用され、前記燃料噴射弁の閉弁作動を制御する閉弁制御手段を備え、前記閉弁制御手段は、前記複数の燃料噴射弁の閉弁時期をずらすよう制御することを特徴とする。

上記発明によれば、複数の燃料噴射弁の閉弁時期をずらすので、ある燃料噴射弁からの噴射終了に伴い生じる燃料容器内での圧力脈動と、別の燃料噴射弁からの噴射終了に伴い生じる圧力脈動とが重畳することを回避できる。よって、燃料容器内での圧力脈動を低減させることができるので、例えば、燃料噴射弁への燃料の供給圧力を加味して噴射時間を制御することで噴射量を制御するにあたり、噴射量を高精度で制御できるようになる。

請求項２，７記載の発明では、前記開弁制御手段〔請求項７では閉弁制御手段〕は、前記内燃機関の全ての運転領域において、前記開弁時期〔請求項７では閉弁時期〕をずらす制御を実施することを特徴とする。なお、上記運転領域の具体例としては、内燃機関の出力軸（クランク軸）の回転速度や負荷等が挙げられる。

ここで、開弁時期〔閉弁時期〕をずらすと、開弁時期〔閉弁時期〕を同じにした場合とは異なる燃焼状態になってしまうことが懸念されるが、上記脈動が生じるのは極めて短い時間であるため、脈動が重畳しないように開弁時期〔閉弁時期〕をずらしても、そのずれ量は極短時間である。よって、脈動の重畳を回避させる程度に開弁時期〔閉弁時期〕をずらすだけならば、上記燃焼状態の変化は内燃機関の全ての運転領域において殆ど生じない。この点を鑑みた上記発明では、全ての運転領域において開弁時期〔閉弁時期〕をずらす制御を実施するので、特定の運転領域についてのみずらす制御を実施させる場合に比べて、制御内容を簡素にできる。

請求項３，８記載の発明では、前記燃料噴射弁から燃料噴射を開始〔請求項８では終了〕することに伴い前記燃料容器内で生じる燃料圧力の脈動の周期を噴射開始時脈動周期〔請求項８では噴射終了時脈動周期〕とした場合であって、前記開弁制御手段〔請求項８では閉弁制御手段〕は、前記噴射開始時脈動周期〔請求項８では噴射終了時脈動周期〕の半分の時間の整数倍だけ前記開弁時期〔請求項８では閉弁時期〕をずらすことを特徴とする。

１回の噴射開始〔噴射終了〕に伴い圧力が一瞬低下〔上昇〕する脈動は、減衰しながらも周期的に繰り返し発生する。よって、ある燃料噴射弁（ＩＮＪ１）により繰り返し発生する脈動のうち最初に生じる脈動（ＩＮＪ１の１回目の脈動）に対して、別の燃料噴射弁（ＩＮＪ２）による最初の脈動（ＩＮＪ２の１回目の脈動）をずらしただけでは、ＩＮＪ２の１回目の脈動がＩＮＪ１の２回目の脈動と重畳する可能性がある。この点を鑑みた上記発明では、噴射開始時脈動周期〔噴射終了時脈動周期〕の半分の時間の整数倍だけ開弁時期〔閉弁時期〕をずらすので、ＩＮＪ２の全ての脈動とＩＮＪ１の全ての脈動とが重畳することを回避できる。よって、燃料容器内での圧力脈動の低減を促進させることができる。

請求項４記載の発明では、１つの燃焼室に対して設けられた２つの前記燃料噴射弁から異なる噴射時間で燃料を噴射させる場合に、各々の噴射時間の差が前記噴射開始時脈動周期の整数倍となるよう各々の噴射時間を設定することを特徴とする。

上記発明は、上述した噴射開始時脈動周期と噴射終了時脈動周期とは殆ど同じであるとみなして為されたものである。すなわち、２つの燃料噴射弁で噴射時間が異なる場合に、各々の噴射時間の差が噴射開始時脈動周期の整数倍となるよう各々の噴射時間を設定した上で、上記請求項３記載の如く噴射開始時脈動周期の半分の時間の整数倍だけ開弁時期をずらす。そのため、開弁時期のずれ量が噴射開始時脈動周期の半分の時間の整数倍になることは勿論のこと、閉弁時期のずれ量も、噴射終了時脈動周期の半分の時間の整数倍になる筈である。よって、噴射開始に伴い生じる脈動の重畳を回避できるとともに、噴射終了に伴い生じる脈動の重畳をも回避できる。

本発明の第１実施形態にかかる燃料噴射制御装置が適用される、燃料噴射システムの構成を示す図。 第１実施形態において、燃料噴射弁の配置を示す図。 第１実施形態において、第１噴射弁ＩＮＪ１の開弁時期ｔ１ｓ及び第２噴射弁ＩＮＪ２の開弁時期ｔ２ｓを算出する手順を示すフローチャート。 第１実施形態において、デリバリパイプ内で生じる脈動の出現タイミング等を示すタイムチャート。 本発明の第２実施形態において、第１噴射弁ＩＮＪ１の開弁時期ｔ１ｓ及び第２噴射弁ＩＮＪ２の開弁時期ｔ２ｓを算出する手順を示すフローチャート。 本発明の第３実施形態において、両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓをずらす制御の実行可否を判定する処理手順を示すフローチャート。 図６の処理で用いるテーブル。 本発明の第４実施形態において、第１噴射弁ＩＮＪ１の開弁時間Ｔ１及び第２噴射弁ＩＮＪ２の開弁時間Ｔ２を算出する手順を示すフローチャート。 第４実施形態による効果を説明するタイムチャート。

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
まず、図１に基づいてポート噴射式のエンジン（内燃機関）の燃料噴射システム全体の概略構成を説明する。なお、図１のエンジンでは点火式のガソリンエンジンを想定しているが、自着火式のディーゼルエンジンにも本発明は適用可能である。

燃料を貯溜する燃料タンク１１内には、燃料を汲み上げる低圧ポンプ１２が設置されている。この低圧ポンプ１２は、バッテリ（図示せず）を電源とする電動モータ（図示せず）によって駆動される。この低圧ポンプ１２から吐出される燃料は、低圧燃料配管１３を通してデリバリパイプ２４（燃料容器）に送られ、このデリバリパイプ２４からエンジンの各気筒の上部に取り付けられた燃料噴射弁３０へ高圧の燃料が分配される。デリバリパイプ２４には、デリバリパイプ２４内の燃圧（燃料圧力）を検出する燃圧センサ２５が設けられている。

次に、図２を用いて燃料噴射弁３０の配置等について説明する。図２は、エンジンの気筒＃１，＃２，＃３，＃４を上方から見た模式図である。複数の気筒＃１，＃２，＃３，＃４の各々には２つの吸気ポート２６１，２６２が設けられており、両吸気ポート２６１，２６２へは吸気マニホールド２６から吸気が分配される。図中の符号２７は、吸気ポート２６１，２６２を開閉する吸気バルブを示し、図中の符号２８は、排気ポート２９を開閉する排気バルブを示す。

先述した燃料噴射弁３０は、両吸気ポート２６１，２６２の各々に設けられている。つまり、１つの気筒に対して２つの燃料噴射弁３０が設けられている。以下、一方の吸気ポート２６１に設けられた燃料噴射弁３０を第１噴射弁ＩＮＪ１と記載し、他方の吸気ポート２６２に設けられた燃料噴射弁３０を第２噴射弁ＩＮＪ２と記載する。

第１及び第２噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２には同じ構造のものが採用されており、例えば第１及び第２噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２の開弁時間が同じであれば、第１噴射弁ＩＮＪ１からの燃料噴射量と第２噴射弁ＩＮＪ２からの燃料噴射量とは同じとなる。ちなみに、燃料噴射弁３０は、ボデー３１、ニードル弁３２、及び電磁アクチュエータ３３等を備える周知の構成である。ボデー３１に形成された噴孔３１ａを開閉するニードル弁３２は電磁アクチュエータ３３で駆動され、電磁アクチュエータ３３の作動はＥＣＵ４０により制御される。つまり、ＥＣＵ４０により、噴射開始時期及び噴射終了時期を制御することで、ニードル弁３２が１回開閉することに伴い噴射される燃料の噴射量が制御される。

第１噴射弁ＩＮＪ１の噴射位置から燃焼室Ｒまでの距離と、第２噴射弁ＩＮＪ２の噴射位置から燃焼室Ｒまでの距離とは同じである。両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２は、吸気流れ方向に対して垂直な方向（図２の上下方向）に並べて配置されている。両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２は、燃焼室Ｒの吸気口へ向けて燃料を噴射する向きに取り付けられている。したがって、吸気バルブ２７が開弁している時に燃料を噴射すれば、噴射された燃料は吸気口から燃焼室Ｒへ直接流入するよう構成されている。

なお、このような両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２の取り付け向きを変更し、吸気ポート２６１，２６２の内壁面へ向けて燃料を噴射する向きに両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２を取り付けるようにしてもよい。この場合には、吸気ポート２６１，２６２の内壁面に付着した液状の燃料が吸気ポート２６１，２６２内で気化し、その気化した燃料が燃焼室Ｒの吸気口へ取り込まれることとなる。

エンジンのシリンダヘッドには、気筒毎に点火プラグＰが取り付けられ、各点火プラグＰの火花放電によって筒内の混合気は着火する。また、排気ポート２９に接続された排気管（図示せず）には、排ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する図示しない浄化装置（例えば三元触媒）が設けられ、この浄化装置の上流側には排ガスの空燃比を検出する空燃比センサ４３が設けられている。

また、エンジンには、吸入空気量Ｖを検出するエアフローメータ４１、クランク軸（図示せず）の回転に同期して所定クランク角毎にクランク角信号のパルスを出力するクランク角センサ４２等が設けられている。このクランク角センサ４２の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度ＮＥが検出される。これら各種センサの出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ４０」と表記する）に入力される。

このＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータ（マイコン）を主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁３０の燃料噴射状態（後に詳述）や、点火プラグＰによる点火時期を制御する。

次に、ＥＣＵ４０のマイコンにより、燃料噴射弁３０からの噴射量を制御する手法について説明する。先ず、１燃焼サイクル当りに１つの気筒に噴射する目標総噴射量を算出する。この目標総噴射量は、両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２の燃料噴射量Ｑ１，Ｑ２を加算した量に相当する。例えば、ＮＥ，Ｖに対する最適総噴射量を予め試験してマップを作成しておき、当該マップと取得したＮＥ，Ｖに基づき目標総噴射量を算出すればよい。

また、目標総噴射量は、空燃比センサ４３の検出値に基づき空燃比フィードバック補正される。具体的には、排気中の酸素濃度が高くリーン状態である場合には目標総噴射量を増量補正し、リッチ状態である場合には目標総噴射量を減量補正する。

上述の如く算出した目標総噴射量が、両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２に分割して噴射することができない程度に小量である場合には、両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２のうち一方の噴射弁のみから燃料を噴射するよう制御する。一方、目標総噴射量が所定量以上である場合には、両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２から燃料を噴射してその総噴射量が目標総噴射量となるよう制御する。この時、目標総噴射量を両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２に対してどのような割合（噴射比率）で分配するかについては、その時のエンジン運転状態に基づき決定する。

前記「エンジン運転状態」の具体例としては、エンジン回転速度ＮＥ、吸気量Ｖ（エンジン負荷）及び冷却水温等が挙げられる。本実施形態では、これらのエンジン運転状態に対する最適な噴射比率を予め実施しておいた試験により取得しておき、その最適噴射比率をエンジン運転状態と関連付けてマップに記憶させている。なお、前記「噴射比率」とは、総噴射量に対する第１噴射弁ＩＮＪ１の噴射量Ｑ１の比率ＫＩＮＪ１、及び総噴射量に対する第２噴射弁ＩＮＪ２の噴射量Ｑ２の比率ＫＩＮＪ２に相当する。両噴射比率ＫＩＮＪ１，ＫＩＮＪ２を加算した値は１となるよう目標総噴射量は両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２へ分配される。

ここで、前記「最適噴射比率」について図２を用いて説明する。例えば、噴射比率ＫＩＮＪ１を噴射比率ＫＩＮＪ２よりも大きくして、第１噴射弁ＩＮＪ１からの噴射量を第２噴射弁ＩＮＪ２からの噴射量よりも多くすれば、吸気ポート２６１の吸入口から燃焼室Ｒ内へ流入する噴霧の勢いにより、燃焼室Ｒ内の混合気の流動は図２中の矢印Ｙに示すようなスワール渦流を生じさせることとなる。その結果、吸気と燃料との混合を促進でき、ひいては排気エミッションの向上及び燃費向上を図ることができる。つまり、排気エミッションの向上及び燃費向上が最適となるよう両噴射比率ＫＩＮＪ１，ＫＩＮＪ２を算出する。

但し、噴射比率ＫＩＮＪ１を噴射比率ＫＩＮＪ２よりもどれだけ大きくしたら良いか、つまり前記「最適噴射比率」については、吸気ポート２６１，２６２の位置や燃焼室Ｒの形状等により異なる。また、その時のエンジンの運転状態によっても異なる。そこで本実施形態では、両噴射比率ＫＩＮＪ１，ＫＩＮＪ２の最適な割合を予め試験して取得しておき、取得した最適割合をＥＣＵ４０が有するメモリにマップ等の状態で予め記憶させておく。そして、そのマップを参照してその時のエンジン運転状態に基づき両噴射比率ＫＩＮＪ１，ＫＩＮＪ２を算出する。

なお、エンジン回転速度ＮＥが高回転の領域、又はエンジン負荷が高負荷の領域においては、両噴射比率ＫＩＮＪ１，ＫＩＮＪ２を異ならせるまでもなく、吸気と燃料とは十分に混合されている。換言すれば、両噴射比率ＫＩＮＪ１，ＫＩＮＪ２を異ならせても所望のスワール渦流を形成することはできない。よって、低回転かつ低負荷の領域の場合の時だけ両噴射比率ＫＩＮＪ１，ＫＩＮＪ２を異ならせるよう上記マップは設定されている。

ＥＣＵ４０は、上述した噴射量Ｑ１，Ｑ２、及び燃圧センサ２５により検出された実燃圧に基づき、電磁アクチュエータ３３への通電時間、つまり両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２の開弁時間Ｔ１，Ｔ２を算出する。すなわち、燃料噴射弁３０（ＩＮＪ１，ＩＮＪ２）の開弁時間が長いほど燃料噴射量は多くなるとともに、同じ開弁時間であっても実燃圧が高ければ燃料噴射量は多くなる。そこで、目標総噴射量に噴射比率ＫＩＮＪ１，ＫＩＮＪ２を乗じて算出した上記噴射量Ｑ１，Ｑ２と燃圧センサ２５による実燃圧とに基づき、開弁時間Ｔ１，Ｔ２の指令値を算出している。

さらにＥＣＵ４０は、ニードル弁３２を開弁作動させる時期（開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓ）について、第１噴射弁ＩＮＪ１の開弁時期ｔ１ｓ及び第２噴射弁ＩＮＪ２の開弁時期ｔ２ｓを、それぞれ別々に算出して制御している。

本実施形態では、エンジン回転速度ＮＥ、吸気量Ｖ（エンジン負荷）及び冷却水温等のエンジン運転状態に対する、第１噴射弁ＩＮＪ１の最適な開弁時期ｔ１ｓを予め実施しておいた試験により取得しておき、その最適開弁時期をエンジン運転状態と関連付けて第１マップに記憶させている。

一方、第２噴射弁ＩＮＪ２の最適な開弁時期ｔ２ｓについても、エンジン回転速度ＮＥ、吸気量Ｖ（エンジン負荷）及び冷却水温等のエンジン運転状態と関連付けて第２マップに記憶させている。但し、第２マップに記憶された開弁時期ｔ２ｓは、第１マップに記憶された開弁時期ｔ１ｓから所定時間（後述する「ずれ量Ｚａ」に相当）だけ遅らせた時期となるよう設定されたものである。また、エンジン運転状態の全ての領域（運転領域）において、ずれ量Ｚａが生じるように設定されている。

ＥＣＵ４０のマイコンは、両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓを交互に算出しており、図３に示すように、第２噴射弁ＩＮＪ２の開弁時期ｔ２ｓを算出するよう判定されている場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）には、続くステップＳ３１（開弁制御手段）において、上述した第２マップを用いてその時のＮＥ，Ｖ等に基づき開弁時期ｔ２ｓを算出する。一方、第１噴射弁ＩＮＪ１の開弁時期ｔ１ｓを算出するよう判定されている場合（Ｓ３０：ＮＯ）には、続くステップＳ３２（開弁制御手段）において、上述した第１マップを用いてその時のＮＥ，Ｖ等に基づき開弁時期ｔ１ｓを算出する。

次に、上述した両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓのずれ量Ｚａについて、図４のタイムチャートを用いて詳細に説明する。図４の（ａ）は、第１噴射弁ＩＮＪ１のニードル弁３２の開弁リフト量を示し、（ｆ）は、第２噴射弁ＩＮＪ２のニードル弁３２の開弁リフト量を示す。図４の例では、第１噴射弁ＩＮＪ１の開弁時間Ｔ１と第２噴射弁ＩＮＪ２の開弁時間Ｔ２とが同じであり、開弁時期ｔ２ｓは開弁時期ｔ１ｓよりもずれ量Ｚａだけ遅らせてある。したがって、第１噴射弁ＩＮＪ１の閉弁時期ｔ１ｅに対する第２噴射弁ＩＮＪ２の閉弁時期ｔ２ｅのずれ量Ｚｂは、開弁時期のずれ量Ｚａと同じである。

ここで、デリバリパイプ２４内の燃料の圧力、つまり両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２へ供給される燃料の圧力（供給圧力）は、噴射開始に伴い一瞬低下するよう脈動するとともに、噴射終了に伴い一瞬上昇するよう脈動する。図４の（ｂ）は、第１噴射弁ＩＮＪ１での開弁直後に現れる脈動Ｍ１及び閉弁直後に現れる脈動Ｎ１を示し、図４の（ｇ）は、第２噴射弁ＩＮＪ２での開弁直後に現れる脈動Ｍ２及び閉弁直後に現れる脈動Ｎ２を示す。

また、１回の噴射開始に伴い圧力が一瞬低下する脈動は、減衰しながらも同一周期で繰り返し発生する。図４の（ｃ）中の符号Ｆａに示す脈動はその２回目以降の脈動を示し、その周期、つまり１回目の脈動Ｍ１のピーク時期Ｐ１と２回目の脈動のピーク時期Ｐ２との間隔は、噴射開始時脈動周期Ｔａに相当する。

噴射終了に伴い生じる脈動についても同様にして、１回の噴射終了に伴い圧力が一瞬上昇する脈動は、減衰しながらも同一周期で繰り返し発生する。図４の（ｄ）中の符号Ｆｂに示す脈動はその２回目以降の脈動を示し、その周期、つまり１回目の脈動Ｎ１のピーク時期Ｐ４と２回目の脈動のピーク時期Ｐ５との間隔は、噴射終了時脈動周期Ｔｂに相当する。なお、図４の（ｅ）は、（ｃ）に示す燃圧波形と（ｄ）に示す燃圧波形とを合成した波形を示しており、燃圧センサ２５により実際に検出される供給圧力の変化を例示するものである。

このような脈動の繰り返しは、デリバリパイプ２４の流出口２４ｃで生じた脈動がデリバリパイプ２４内を伝播し、デリバリパイプ２４の内壁面で反射して流出口２４ｃへ戻ってくることにより生じると考察される。よって、上記噴射開始時脈動周期Ｔａ及び噴射終了時脈動周期Ｔｂは、デリバリパイプ２４の形状に起因して決定される特性値であり、特に、デリバリパイプ２４の容積や、デリバリパイプ２４の両端部２４ａ，２４ｂから流出口２４ｃまでの距離に起因して決定されるものである。また、噴射開始時脈動周期Ｔａ及び噴射終了時脈動周期Ｔｂは殆ど同じ値になることが、本発明者が実施した試験により明らかとなっている。

そして、ステップＳ３１，Ｓ３２で用いられている第１マップ及び第２マップに記憶されている両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓは、両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓのずれ量Ｚａが噴射開始時脈動周期Ｔａの半分の時間の整数倍（図４の例では１倍）となるように設定されている。なお、図４の如く両開弁時間Ｔ１，Ｔ２（つまり噴射量Ｑ１，Ｑ２）が同じである場合には、先述したように開弁時期のずれ量Ｚａと閉弁時期のずれ量Ｚｂとは同じになる。よって、両閉弁時期ｔ１ｅ，ｔ２ｅのずれ量Ｚｂは噴射終了時脈動周期Ｔｂの半分の時間の整数倍（図４の例では１倍）となる。但し、本実施形態において両噴射量Ｑ１，Ｑ２が異なる場合には、閉弁時期のずれ量Ｚｂは、噴射終了時脈動周期Ｔｂの半分の時間の整数倍になるとは限らない。両方のずれ量Ｚａ，Ｚｂを制御する手法については第４実施形態にて後述する。

以上により、本実施形態によれば、両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓをずらして燃料噴射するので、第１噴射弁ＩＮＪ１からの噴射開始に伴い生じる圧力脈動Ｍ１のピーク時期Ｐ１と、第２噴射弁ＩＮＪ２からの噴射開始に伴い生じる圧力脈動Ｍ２のピーク時期Ｐ３とがずらされることとなる。よって、第１噴射弁ＩＮＪ１による圧力脈動Ｍ１と第２噴射弁ＩＮＪ２による圧力脈動Ｍ２とが重畳することを回避できるので、デリバリパイプ２４内で生じる燃圧の変動を抑制して安定させることができる。そのため、燃圧センサ２５により検出された実燃圧に基づき、電磁アクチュエータ３３への通電時間、つまり両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２の開弁時間Ｔ１，Ｔ２（噴射量Ｑ１，Ｑ２）を制御するにあたり、噴射量Ｑ１，Ｑ２を高精度で制御できるようになる。

さらに、本実施形態によれば、両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓを単にずらすだけではなく、両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓのずれ量Ｚａを、噴射開始時脈動周期Ｔａの半分の時間の整数倍に設定しているので、第１噴射弁ＩＮＪ１による複数の圧力脈動Ｍ１，Ｆａのピーク時期Ｐ１，Ｐ２の真ん中に、第２噴射弁ＩＮＪ２による圧力脈動Ｍ２のピーク時期Ｐ３を位置させることとなる。よって、第１噴射弁ＩＮＪ１の全ての脈動に対し、第２噴射弁ＩＮＪ２の脈動が重畳することを最小限にでき、デリバリパイプ２４内で生じる燃圧変動の抑制を促進できる。

しかも、本実施形態によれば、上記整数倍を１倍とすることにより、第２噴射弁ＩＮＪ２による圧力脈動Ｍ２のピーク時期Ｐ３を、できるだけ早い時期に出現させている。よって、第２噴射弁ＩＮＪ２による噴射終了時期Ｔ２ｅが、第１噴射弁ＩＮＪ１による噴射終了時期Ｔ１ｅに対して大きく遅れてしまうことを抑制することができる。よって、燃焼室Ｒでの燃焼状態を所望の状態にすることを精度良くできる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓを各々算出するにあたり、両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓのずれ量Ｚａが噴射開始時脈動周期Ｔａの半分の時間の整数倍となるように設定された第１及び第２マップを用いて算出している。これに対し本実施形態では、ずれ量Ｚａを演算式から算出している。

以下、本実施形態によるずれ量Ｚａの演算手法を、図５のフローチャートを用いて説明する。なお、本実施形態における燃料噴射システムのハード構成等は上記第１実施形態と同じである。

先ず図５のステップＳ４０において、第１噴射弁ＩＮＪ１の開弁時期ｔ１ｓを、基本噴射時期として算出する。ここでの開弁時期ｔ１ｓの算出は、図３のステップＳ３２と同様にして、第１マップを用いて算出すればよい。そして、第２噴射弁ＩＮＪ２の開弁時期ｔ２ｓを算出するよう判定されている場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）には、続くステップＳ４２（開弁制御手段）において、基本噴射時期に対する開弁時期ｔ２ｓのずれ量Ｚａを、以下の演算式（１）に基づき演算する。

Ｚａ＝ＮＥ÷６０×３６０×Ｔａ÷２・・・（１）
この演算式で演算されたずれ量Ｚａは、噴射開始時脈動周期Ｔａの半分の時間となる。続くステップＳ４３（開弁制御手段）では、ステップＳ４０で算出した基本噴射時期（開弁時期ｔ１ｓ）に、ステップＳ４２で演算したずれ量Ｚａを加算することで、第２噴射弁ＩＮＪ２の開弁時期ｔ２ｓを算出する。

以上により、本実施形態によっても上記第１実施形態と同様にして、両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓをずらすとともに、そのずれ量Ｚａが、噴射開始時脈動周期Ｔａの半分の時間に設定されるので、上記第１実施形態と同様の効果が発揮される。

（第３実施形態）
上記第１実施形態では、エンジン運転状態の全ての領域において、かつ、総噴射量（Ｑ１＋Ｑ２）の全ての領域において、両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓをずらしている。しかしながら、総噴射量が少なければ、噴射開始及び噴射終了に伴いデリバリパイプ２４内に生じる脈動の振幅も小さいので、両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓをずらして脈動低減を図る必要性が低い。そこで本実施形態では、総噴射量が所定の閾値（判定噴射量）より多いことを条件として両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓをずらしている。

以下、本実施形態において、両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓをずらす制御を実行するか否かを判定する処理手順を、図６のフローチャートを用いて説明する。なお、本実施形態における燃料噴射システムのハード構成等は上記第１実施形態と同じである。

先ず図６のステップＳ５０において、図７のテーブルを用いて上述した判定噴射量を算出する（詳細は後述）。続くステップＳ５１では、電磁アクチュエータ３３へ指令する開弁時間Ｔ１，Ｔ２に相当する指令総噴射量が、ステップＳ５０で算出した判定噴射量よりも多いか否かを判定する。

指令総噴射量＞判定噴射量であると判定されれば（Ｓ５１：ＹＥＳ）、無視できない程度の脈動が生じうるとみなし、続くステップＳ５２において、両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓをずらす制御を実行するよう、噴射時期変更実行フラグをオンに設定する。一方、指令総噴射量≦判定噴射量であると判定されれば（Ｓ５１：ＮＯ）、無視できる程度の脈動しか生じないとみなし、続くステップＳ５３において、噴射時期変更実行フラグをオフに設定する。

噴射時期変更実行フラグがオンに設定されていれば、上記第１及び第２実施形態と同様の手法によりずれ量Ｚａを設定し、第２噴射弁ＩＮＪ２の開弁時期ｔ２ｓを第１噴射弁ＩＮＪ１の開弁時期ｔ１ｓよりも遅らせるようにずらす。一方、噴射時期変更実行フラグがオフに設定されていれば、第１噴射弁ＩＮＪ１の開弁時期ｔ１ｓを、上記第１及び第２実施形態と同様の手法により設定するとともに、第２噴射弁ＩＮＪ２の開弁時期ｔ２ｓを第１噴射弁ＩＮＪ１の開弁時期ｔ１ｓと同じにする。

ここで、総噴射量が同じであっても、その時のエンジン運転状態に応じて脈動の大きさは異なってくる。例えば、エンジン回転速度ＮＥ（エンジン運転状態）が低回転であるほど脈動は小さくなるので、低回転であるほど判定噴射量を大きくするよう図７のテーブルは設定されている。つまり、上記ステップＳ５０では、エンジン運転状態に応じて判定噴射量を可変設定している。

以上により、本実施形態によれば、殆ど脈動が生じない微少噴射の場合にまで両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓをずらすことを回避して、燃焼状態を所望の状態にすることを高精度にできる。しかも、エンジン運転状態に応じて判定噴射量を可変設定するので、燃焼状態を所望の状態に制御することをきめ細かく実現できる。

（第４実施形態）
上記第１実施形態では、両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２の開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓを噴射開始時脈動周期Ｔａの半分だけずらすよう制御するものの、閉弁時期ｔ１ｅ，ｔ２ｅについては成り行きである。つまり、噴射終了時脈動周期Ｔｂは噴射開始時脈動周期Ｔａと略同一であるため、両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２の開弁時間Ｔ１，Ｔ２が同じであれば、噴射開始時脈動周期Ｔａの半分だけ開弁時期をずらすことに伴い、閉弁時期も噴射終了時脈動周期Ｔｂの半分だけずれることになるが、両開弁時間Ｔ１，Ｔ２が異なっていれば、上述の如く閉弁時期ｔ１ｅ，ｔ２ｅが噴射終了時脈動周期Ｔｂの半分だけずれるようになるとは限らない。

そこで本実施形態では、両開弁時間Ｔ１，Ｔ２が異なっている場合であっても、開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓとともに閉弁時期ｔ１ｅ，ｔ２ｅも噴射開始時脈動周期Ｔａ（噴射終了時脈動周期Ｔｂ）の半分だけずれるように、両開弁時間Ｔ１，Ｔ２（噴射時間に相当）を補正している。

以下、本実施形態において、両開弁時間Ｔ１，Ｔ２を上述の如く補正する処理手順を、図８のフローチャートを用いて説明する。なお、本実施形態における燃料噴射システムのハード構成等は上記第１実施形態と同じである。

先ず図８のステップＳ６０において、例えば第１実施形態と同様にして、その時のエンジン運転状態に基づきマップを用いて両噴射比率ＫＩＮＪ１，ＫＩＮＪ２を算出する。なお、ＫＩＮＪ２＝１−ＫＩＮＪ１である。また、第１実施形態と同様にして、その時のエンジン回転速度Ｎｅ及びエンジン負荷に基づきマップを用いて、両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２の総噴射量Ｑａｌｌを算出する。

続くステップＳ６１では、ステップＳ６０で算出した噴射比率ＫＩＮＪ１，ＫＩＮＪ２及び総噴射量Ｑａｌｌに基づき、第１噴射弁ＩＮＪ１の噴射量Ｑ１及び第２噴射弁ＩＮＪ２の噴射量Ｑ２を算出する。なお、Ｑ１＝Ｑａｌｌ×ＫＩＮＪ１、Ｑ２＝Ｑａｌｌ×ＫＩＮＪ２である。続くステップＳ６２では、燃圧センサ２５の検出値に基づく供給燃圧を取得し、取得した供給燃圧及びステップＳ６１で算出した両噴射量Ｑ１，Ｑ２に基づき、第１噴射弁ＩＮＪ１の開弁時間Ｔ１及び第２噴射弁ＩＮＪ２の開弁時間Ｔ２を算出する。続くステップＳ６３では、ステップＳ６２で算出した両開弁時間Ｔ１，Ｔ２の差ΔＴを算出する。

続くステップＳ６４では、ステップＳ６２で算出した両開弁時間Ｔ１，Ｔ２に対する補正量Ｔｄを、以下の演算式（２）に基づき演算する。

Ｔｄ＝ＲＯＵＮＤ（ΔＴ／Ｔａ）×Ｔａ・・・（２）
なお、ＲＯＵＮＤ（）は、代入された値を四捨五入して整数値にする関数である。また、ΔＴはステップＳ６３で算出した差であり、Ｔａは図４を用いて先に説明した噴射開始時脈動周期Ｔａである。なお、噴射終了時脈動周期Ｔｂは噴射開始時脈動周期Ｔａと略同一であるとみなす。

続くステップＳ６５では、ステップＳ６４で算出した補正量Ｔｄを用いて、以下の演算式（３）（４）に基づき両開弁時間Ｔ１，Ｔ２を補正する。なお、補正後の開弁時間をＴ１’，Ｔ２’と記載する。

Ｔ１’＝Ｔ１−（ΔＴ−Ｔｄ）／２・・・（３）
Ｔ２’＝Ｔ２＋（ΔＴ−Ｔｄ）／２・・・（４）
なお、Ｔ１，Ｔ２はステップＳ６２による算出値、ΔＴはステップＳ６３による算出値、ＴｄはステップＳ６４による算出値である。要するに、図８の処理では両開弁時間Ｔ１，Ｔ２の差が噴射開始時脈動周期Ｔａの整数倍となるよう、両開弁時間Ｔ１，Ｔ２を補正する。

そして、このようにして補正した上で、上記第１又は第２実施形態の如く両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓを噴射開始時脈動周期Ｔａの半分の時間の整数倍だけずらす制御を実施する。すると、図９を用いて以下に説明する如く、両閉弁時期ｔ１ｅ，ｔ２ｅも噴射開始時脈動周期Ｔａの半分の時間の整数倍だけずれることとなる。

図９は本実施形態の一態様を示すタイムチャートであり、（ａ）（ｂ）は補正前の開弁時間Ｔ１，Ｔ２を示し、（ｃ）（ｄ）は、補正後の開弁時間Ｔ１’，Ｔ２’、開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓ及び閉弁時期ｔ１ｅ，ｔ２ｅ等を示す。

先ず、開弁時間Ｔ１，Ｔ２の差ΔＴがＴａの整数倍となるように補正する。つまり補正後の差はΔＴ−Ｔｄとなる（（ｂ）参照）。次に、補正後の差ΔＴ−Ｔｄを両開弁時間Ｔ１，Ｔ２に対する補正量として分配する。つまり、開弁時間Ｔ１の補正量は（ｃ）に示す如く−（ΔＴ−Ｔｄ）／２、開弁時間Ｔ２の補正量は（ｄ）に示す如く＋（ΔＴ−Ｔｄ）／２となる。次に、開弁時期ｔ２ｓを開弁時期ｔ１ｓに対してＴａの整数倍の半分だけ遅らせる。すると、Ｚａ＋Ｚｂ＝Ｔａの整数倍となるよう両開弁時間Ｔ１，Ｔ２は補正されているので、閉弁時期ｔ２ｅは閉弁時期ｔ１ｅに対してＴａの整数倍の半分だけ早くなる。

このように、両開弁時間Ｔ１，Ｔ２の差が噴射開始時脈動周期Ｔａの整数倍となるよう両開弁時間Ｔ１，Ｔ２を補正して、開弁時期ｔ２ｓをＴａの半分の整数倍ずらせば、閉弁時期ｔ２ｅもＴａの半分の整数倍ずれることとなる。よって、噴射開始に伴い生じる脈動Ｍ１，Ｍ２（図４参照）の重畳を回避できるとともに、噴射終了に伴い生じる脈動Ｎ１，Ｎ２（図４参照）の重畳をも回避できる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・第２噴射弁の噴射開始に伴い生じる脈動Ｍ２（図４参照）が、第１噴射弁の噴射終了に伴い生じる脈動Ｎ１に重畳するように、両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓをずらしてもよい。これによれば、両脈動Ｍ２，Ｎ１が互いに打ち消し合うように干渉するので、積極的に脈動低減を図ることができる。

・上記各実施形態では、ポート噴射式のエンジンに本発明を適用させているが、両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２が燃焼室Ｒへ直接燃料を噴射する筒内噴射式のエンジンに適用させてもよい。或いは、一方の噴射弁ＩＮＪ１は吸気ポート２６１へ噴射し、他方の噴射弁ＩＮＪ２は燃焼室Ｒへ直接燃料を噴射する両方式のエンジンに適用してもよい。

・噴射開始時脈動周期Ｔａ及び噴射終了時脈動周期Ｔｂは、気筒毎に異なる固有値となるので、第１実施形態で用いた第１マップ及び第２マップは、気筒毎に異なるマップとすることが望ましい。

・上記第１及び第２実施形態では、両噴射量Ｑ１，Ｑ２同じであるか否かに拘わらず、両開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓのずれ量Ｚａが噴射開始時脈動周期Ｔａの半分の時間の整数倍となるように開弁時期ｔ１ｓ，ｔ２ｓを調整している。これに対し、両噴射量Ｑ１，Ｑ２同じであるか否かに拘わらず、両閉弁時期ｔ１ｅ，ｔ２eのずれ量Ｚｂが噴射終了時脈動周期Ｔｂの半分の時間の整数倍となるように閉弁時期ｔ１ｅ，ｔ２ｅを調整するようにしてもよい。

・上記各実施形態では、両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２に同じ仕様のものを採用している。つまり、噴射時間Ｔ１，Ｔ２が同じであれば両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２からの噴射量Ｑ１，Ｑ２は同じである。これに対し、単位時間あたりに噴射可能な噴射量（噴射率）が異なる燃料噴射弁を採用してもよい。

・上記各実施形態では、第１噴射弁ＩＮＪ１の噴射位置から燃焼室Ｒまでの距離と、第２噴射弁ＩＮＪ２の噴射位置から燃焼室Ｒまでの距離とは同じである。これに対し、前記距離が各々異なるように両噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２を配置してもよい。

・上記各実施形態では、１つの気筒に対して２つの噴射弁ＩＮＪ１，ＩＮＪ２を設けているが、１つの気筒に対して３つ以上の噴射弁を設けるようにしてもよい。

２４…デリバリパイプ（燃料容器）、４０…ＥＣＵ（開弁制御手段、閉弁制御手段）、ＩＮＪ１（３０）…第１噴射弁（燃料噴射弁）、ＩＮＪ２（３０）…第２噴射弁（燃料噴射弁）、Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ４２，Ｓ４３…開弁制御手段、Ｔａ…噴射開始時脈動周期、Ｔｂ…噴射終了時脈動周期、ｔ１ｓ…第１噴射弁の開弁時期，ｔ２ｓ、…第２噴射弁の開弁時期、ｔ１ｅ…第１噴射弁の閉弁時期、ｔ２ｅ…第２噴射弁の閉弁時期、Ｚａ…両開弁時期のずれ量、Ｚｂ…両閉弁時期のずれ量。

Claims (8)

1. 内燃機関の１つの気筒に対して複数の燃料噴射弁が設けられるとともに、共通の燃料容器から前記複数の燃料噴射弁へ燃料を分配するよう構成された燃料噴射システムに適用され、
   前記燃料噴射弁の開弁作動を制御する開弁制御手段を備え、
   前記開弁制御手段は、前記複数の燃料噴射弁の開弁時期をずらすよう制御することを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 前記開弁制御手段は、前記内燃機関の全ての運転領域において、前記開弁時期をずらす制御を実施することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記燃料噴射弁から燃料噴射を開始することに伴い前記燃料容器内で生じる燃料圧力の脈動の周期を噴射開始時脈動周期とした場合であって、
   前記開弁制御手段は、前記噴射開始時脈動周期の半分の時間の整数倍だけ前記開弁時期をずらすことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射制御装置。
4. １つの燃焼室に対して設けられた２つの前記燃料噴射弁から異なる噴射時間で燃料を噴射させる場合に、各々の噴射時間の差が前記噴射開始時脈動周期の整数倍となるよう各々の噴射時間を設定することを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射制御装置。
5. 前記燃料噴射弁の閉弁作動を制御する閉弁制御手段を備え、
   前記閉弁制御手段は、前記複数の燃料噴射弁の閉弁時期をずらすよう制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。
6. 内燃機関の１つの気筒に対して複数の燃料噴射弁が設けられるとともに、共通の燃料容器から前記複数の燃料噴射弁へ燃料を分配するよう構成された燃料噴射システムに適用され、
   前記燃料噴射弁の閉弁作動を制御する閉弁制御手段を備え、
   前記閉弁制御手段は、前記複数の燃料噴射弁の閉弁時期をずらすよう制御することを特徴とする燃料噴射制御装置。
7. 前記閉弁制御手段は、前記内燃機関の全ての運転領域において、前記閉弁時期をずらす制御を実施することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載載の燃料噴射制御装置。
8. 前記燃料噴射弁からの燃料噴射を終了することに伴い前記燃料容器内で生じる燃料圧力の脈動の周期を噴射終了時脈動周期とした場合であって、
   前記閉弁制御手段は、前記噴射終了時脈動周期の半分の時間の整数倍だけ前記閉弁時期をずらすことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１つに記載の燃料噴射制御装置。

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