WO2022190842A1 - インジェクタ制御装置 - Google Patents

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WO2022190842A1
WO2022190842A1 PCT/JP2022/007023 JP2022007023W WO2022190842A1 WO 2022190842 A1 WO2022190842 A1 WO 2022190842A1 JP 2022007023 W JP2022007023 W JP 2022007023W WO 2022190842 A1 WO2022190842 A1 WO 2022190842A1
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injector
injection
total
control device
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PCT/JP2022/007023
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English (en)
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泰 小林
新吾 松延
貴一 末廣
順太郎 長井
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Kubota Corp
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Kubota Corp
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Definitions

  • the present invention relates to an injector control device that controls driving of an injector that injects fuel.
  • the total injection amount as the total fuel injection amount in the multi-stage injection in one cycle, and the fuel injection amount in the preceding injection such as the pilot injection and pre-injection that are executed before the main injection in the multi-stage injection and the absolute value of the fuel injection amount are generally executed.
  • a guaranteed minimum injection amount of about 2 mm 3 /stroke (st) is set in consideration of individual differences of injectors and individual differences of electronic control units (ECUs).
  • the pre-injection amount may become equal to or greater than the main injection amount. For example, if the idle injection amount is indicated by an absolute value of 3 mm 3 /st and the pre-injection amount is indicated by an absolute value of 2 mm 3 /st, the main injection amount is set to 1 mm 3 /st. Then, there is a problem that the amount of pre-injection becomes larger than the amount of main injection, resulting in abnormal combustion.
  • Patent Document 1 discloses a fuel injection control device that includes an injection amount setting changer.
  • the injection amount setting change unit described in Patent Document 1 changes the value of the main injection amount to the predetermined injection amount when the main injection amount is less than the predetermined injection amount and the pilot injection amount exceeds the predetermined injection amount.
  • the value of the pilot injection amount is changed to a value obtained by subtracting the changed main injection amount from the total injection amount. Therefore, when the fuel injection control device described in Patent Literature 1 is applied to the small displacement engine described above, the pilot injection amount may be set to the guaranteed minimum injection amount or less. However, if this is the case, depending on individual differences in injectors and individual ECUs, the pilot injection may disappear and the noise reduction effect may decrease.
  • the injection amount setting change unit described in Patent Document 1 changes the value of the main injection amount to the total injection amount when the main injection amount is less than the predetermined injection amount and the pilot injection amount is less than the predetermined injection amount. change to However, in doing so, there is a problem that the pilot injection disappears and the noise reduction effect is reduced.
  • the present invention has been made to solve the above problems. It is an object of the present invention to provide an injector control device that can set the fuel injection amount.
  • the above-mentioned problem is an injector control device that controls the driving of an injector that performs multi-stage injection in which fuel injection is divided into a plurality of times during one cycle.
  • an injection amount setting unit for setting an injection amount;
  • An energization period setting unit that sets the energization period of the injector based on the fuel injection amount, and an injector driving unit that controls driving of the injector based on the energization period set by the energization period setting unit,
  • the problem is solved by the injector control device according to the present invention, wherein the injection amount setting unit sets the pre-injection amount to a predetermined ratio of the fuel injection amount to the total injection amount.
  • the injection amount setting section sets the total injection amount as the total fuel injection amount in the multi-stage injection in one cycle, and the preceding fuel injection that is executed prior to the main injection in the multi-stage injection.
  • a pre-injection amount as a fuel injection amount in injection is set.
  • the injection amount setting unit sets the pre-injection amount to a predetermined percentage of the total injection amount instead of the absolute value of the fuel injection amount.
  • the injector control device according to the present invention executes control that instructs the pre-injection amount as a percentage of the total injection amount, rather than the control that instructs the pre-injection amount as an absolute value. Therefore, the injector control device according to the present invention sets the pre-injection amount to a fuel injection amount smaller than the main injection amount while suppressing the disappearance of the pre-injection that is executed before the main injection in the multi-stage injection. be able to.
  • the injection amount setting unit sets a predetermined ratio of the fuel injection amount to the total injection amount as the pre-injection amount, the ratio of the pre-injection amount to the total injection amount is maintained regardless of individual differences in injectors and individual ECUs. be done.
  • the injector control device can maintain the noise reduction effect of multi-stage injection regardless of individual differences in injectors and individual ECUs.
  • the injector control device preferably further includes a minute injection amount region determination unit that determines whether or not the total injection amount is included in the minute injection amount region, and the injection amount setting unit includes: and setting the predetermined ratio of the fuel injection amount to the total injection amount as the pre-injection amount when the small injection amount area determining unit determines that the fuel injection amount is included in the small injection amount area. .
  • the minute injection amount region determination section determines whether or not the entire injection amount is included in the minute injection amount region. Then, when the minute injection amount region determining unit determines that the total injection amount is included in the minute injection amount region, the injection amount setting unit sets a predetermined ratio of the fuel injection amount to the total injection amount as the preceding injection amount. Therefore, even in a small-displacement engine in which the total injection amount is set to a small injection amount, the injector control device according to the present invention can prevent the preceding injection, which is executed prior to the main injection in the multi-stage injection, from disappearing. It is possible to set the pre-injection amount to a fuel injection amount smaller than the main injection amount while suppressing the amount of fuel injection.
  • the injection amount setting section determines in advance when the small injection amount region determination section determines that the total injection amount is not included in the small injection amount region.
  • a set predetermined fuel injection amount is set as the pre-injection amount.
  • the injection amount setting unit sets the predetermined fuel Set the injection quantity to the preceding injection quantity. Therefore, when the minute injection amount region determining unit determines that the total injection amount is not included in the minute injection amount region, the injection amount setting unit sets the absolute value of the fuel injection amount as the preceding injection amount. As a result, the injector control device according to the present invention can prevent the pre-injection amount from becoming excessive when the total injection amount is included in a range other than the small injection amount range such as the high injection amount range.
  • the injector control is capable of setting the pre-injection amount to a fuel injection amount smaller than the main injection amount while suppressing the disappearance of the pre-injection that is performed before the main injection in the multi-stage injection.
  • Equipment can be provided.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an overview of an injector control device according to the present invention
  • FIG. FIG. 3 is a block diagram illustrating an outline of an injector control device according to a modification of the invention
  • 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of an injector control device according to this embodiment
  • FIG. 4 is a flow chart illustrating the operation of the injector control device according to the embodiment
  • It is a graph which illustrates the relationship between an injector energization period and fuel injection quantity. It is a graph which illustrates an example of the study result which this inventor implemented.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating the outline of an injector control device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an outline of an injector control device according to a modification of the invention.
  • the injector control device 2, 2A is mounted on an engine 3 of an industrial machine, for example, and controls driving of an injector 31 that injects fuel.
  • the injector control devices 2 and 2A according to this embodiment function as part of an electronic control unit (ECU: Electronic Control Unit).
  • ECU Electronic Control Unit
  • three injectors 31 are provided in the engine 3 .
  • the number of installed injectors 31 is not limited to three.
  • the injector control device 2 shown in FIG. 1 has a governor map 221, an injection period map 222, and an injector driving section 213. As will be described later, the governor map 221 and the injection period map 222 are stored in the storage unit 22 (see FIG. 3). As shown in FIG. 1 , a detection signal related to the engine speed is input from the engine 3 to the injector control device 2 . Further, a detection signal related to the accelerator opening is input from the throttle sensor 4 to the injector control device 2 .
  • the injector control device 2 shown in FIG. 1 uses a governor map 221 based on a detection signal related to the engine speed transmitted from the engine 3 and a detection signal related to the accelerator opening transmitted from the throttle sensor 4. Set the required injection amount of fuel. That is, the injector control device 2 uses the governor map 221 to execute control (governor control) such that the engine speed is balanced with the load on the engine 3 . For example, even if the accelerator opening is constant, the injector control device 2 executes control to increase the required injection amount when the engine speed decreases. On the other hand, for example, even if the accelerator opening is constant, the injector control device 2 executes control to decrease the required injection amount when the engine speed increases.
  • the injector control device 2A executes ISC control (idling speed control) 224 instead of setting the required fuel injection amount using the governor map 221. may be used to set the required injection amount of fuel.
  • ISC control the injector control device 2A performs PID feedback control so that the engine speed becomes a predetermined value.
  • the injector control device 2 shown in FIG. 1 will be taken as an example.
  • the injector control device 2 sets the energization period (that is, the energization time) of the injector 31 using the injection period map 222 based on the required injection amount set using the governor map 221 .
  • the injector driving section 213 controls driving of the injector 31 based on the energization period of the injector 31 set using the injection period map 222 .
  • the injector drive unit 213 supplies the solenoid coil of the injector 31 with a boosted voltage (that is, a charged voltage of a capacitor) generated by a booster circuit (not shown) or a voltage supplied from a battery (not shown). This opens the needle valve of the injector 31 and starts fuel injection.
  • the injector drive unit 213 The supply of voltage to the solenoid coil 31 is stopped. As a result, the needle valve of the injector 31 is closed and the fuel injection is terminated.
  • the injector driving section 213 controls the driving of the injector 31 so as to perform multi-stage injection in which the fuel injection is divided into a plurality of times during one cycle for the purpose of noise reduction of the engine 3 or the like.
  • the injector 31 performs a main injection and a pre-injection in which an injection amount of fuel smaller than that of the main injection is injected prior to the main injection during one cycle.
  • the pre-injection of this embodiment is an example of the "preceding injection" of the present invention. Note that the fuel injections performed by the injector 31 during one cycle are not limited to the main injection and the pre-injection.
  • the injector 31 may perform a main injection and a pilot injection in which an injection amount of fuel smaller than that of the main injection is injected prior to the main injection during one cycle.
  • the pilot injection of this embodiment is an example of the "advance injection" of the present invention.
  • the injector 31 may perform pilot injection and pre-injection in this order during one cycle prior to main injection. That is, the "advance injection" of the present invention includes at least one of pilot injection and pre-injection of this embodiment.
  • the injector 31 may perform after-injection and post-injection in this order in one cycle after the main injection. In the following description, for convenience of description, the case where the injector 31 performs main injection and pre-injection will be taken as an example.
  • the injector driving section 213 controls the driving of the injector 31 so as to perform multi-stage injection. Therefore, the injector control device 2 sets the total injection amount as the total fuel injection amount in the multi-stage injection in one cycle using the governor map.
  • the total injection amount is the sum of the main injection amount as the fuel injection amount for the main injection and the pre-injection amount as the fuel injection amount for the pre-injection.
  • the pre-injection amount in this embodiment is an example of the "preceding injection amount" in the present invention.
  • the total injection amount is the sum of the main injection amount as the fuel injection amount in the main injection and the pilot injection amount as the fuel injection amount in the pilot injection. is the fuel injection amount.
  • the pilot injection amount is an example of the "advance injection amount" of the present invention. Further, for example, when the injector 31 performs main injection, pre-injection, and pilot injection, the total injection amount is the sum of the main injection amount, the pre-injection amount, and the pilot injection amount.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the main configuration of the injector control device according to this embodiment.
  • the injector control device 2 includes an arithmetic processing section 21 , a storage section 22 and an input/output section 23 .
  • the arithmetic processing unit 21 has a function as a CPU (Central Processing Unit), reads a program 223 stored in the storage unit 22, and executes various calculations and processes.
  • the arithmetic processing unit 21 has an injection amount setting unit 211 , an energization period setting unit 212 , an injector driving unit 213 , and a small injection amount area determination unit 214 .
  • the injection amount setting unit 211, the energization period setting unit 212, the injector driving unit 213, and the minute injection amount region determination unit 214 are realized by the arithmetic processing unit 21 executing a program 223 stored (stored) in the storage unit 22. be done. Note that the injection amount setting unit 211, the energization period setting unit 212, the injector driving unit 213, and the minute injection amount region determination unit 214 may be realized by hardware, or may be realized by a combination of hardware and software. .
  • the injection amount setting unit 211 uses the governor map 221 stored in the storage unit 22 to set the total injection amount as the total fuel injection amount in the multi-stage injection in one cycle. In addition, the injection amount setting unit 211 sets a pre-injection amount (a pre-injection amount in this embodiment) as a fuel injection amount in a pre-injection (pre-injection in this embodiment) that is executed prior to the main injection in the multi-stage injection. set. The details of the process of setting the pre-injection amount by the injection amount setting unit 211 will be described later.
  • the energization period setting section 212 sets the energization period of the injector 31 based on the fuel injection amount set by the injection amount setting section 211 . Specifically, as described above with reference to FIG.
  • the period map 222 is used to set the energization period (that is, the energization time) of the injector 31 .
  • the injector driving unit 213 Based on the energization period of the injector 31 set by the energization period setting unit 212 using the injection period map 222, the injector driving unit 213 transmits a control signal to the injector 31 via the input/output unit 23 to drive the injector 31. to control. As described above with reference to FIG. 1 , the injector drive section 213 supplies the boosted voltage generated by the booster circuit and the voltage supplied from the battery to the injector 31 via the input/output section 23 . This opens the needle valve of the injector 31 and starts fuel injection.
  • the injector driving section 213 stops supplying the voltage to the injector 31 .
  • the needle valve of the injector 31 is closed and the fuel injection is terminated.
  • a minute injection amount region determining unit 214 determines whether or not the total injection amount as the total fuel injection amount in the multi-stage injection in one cycle is included in the minute injection amount region. For example, the small injection amount region determining unit 214 determines that the total injection amount is included in the small injection amount region when the total injection amount is equal to or less than a predetermined fuel injection amount.
  • the predetermined fuel injection amount is, for example, approximately 6 mm 3 /st. However, the predetermined fuel injection amount is not limited to 6 mm 3 /st.
  • the small injection amount region determination unit 214 may determine whether or not the total injection amount is included in the small injection amount region based on both the total injection amount and the engine speed, not just the total injection amount. good.
  • the engine speed received from the engine 3 via the input/output unit 23 is equal to or less than a predetermined speed and the total injection amount is equal to or less than a predetermined fuel injection amount
  • a predetermined speed For example, about 2400 rpm can be given as the predetermined number of revolutions.
  • the predetermined rotation speed is not limited to 2400 rpm.
  • the storage unit 22 stores (memorizes) a governor map 221, an injection period map 222, and a program 223. Examples of the storage unit 22 include ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory). Note that the storage unit 22 may be an external storage device connected to the injector control device 2 .
  • the governor map 221, as illustrated in FIG. 1, includes a distribution diagram showing the relationship between the engine speed and the fuel injection amount (that is, the required injection amount).
  • the governor map 221 may be a numerical formula or a table showing the relationship between the engine speed and the fuel injection amount.
  • the injection period map 222 includes, as illustrated in FIG. 1 , a distribution diagram showing the relationship between the fuel injection amount (that is, the required injection amount) and the energization period of the injector 31 .
  • the injection period map 222 may be a mathematical expression or a table showing the relationship between the fuel injection amount and the energization period of the injector 31 .
  • the program 223 includes a sequence program and a calculation program for setting the fuel injection amount (that is, the required injection amount) and the energization period of the injector 31 .
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating the operation of the injector control device according to this embodiment.
  • FIG. 5 is a graph illustrating the relationship between the injector energization period and the fuel injection amount.
  • the pre-injection amount may become equal to or larger than the main injection amount.
  • the main injection amount is set to 1 mm 3 /st. Then, the pre-injection amount becomes larger than the main injection amount, and abnormal combustion may occur.
  • the pre-injection amount is indicated by an absolute value that is less than the guaranteed minimum injection amount (for example, about 0.9 mm 3 /st)
  • the pre-injection may disappear depending on the individual difference of the injector, and the noise reduction effect may be reduced. There is a risk of
  • central injector 31M the injector having the median fuel injection amount during the predetermined energization period
  • lower limit injector 31L the injector with the smallest fuel injection amount during the predetermined energization period.
  • the injection amount setting unit 211 uses the governor map 221 to set the total injection amount of the central injector 31M to 3 mm 3 /st will be described as an example.
  • the injection period map 222 includes a distribution diagram showing the relationship between the fuel injection amount (that is, the required injection amount) in the central injector 31M and the energization period of the injector 31 will be described as an example.
  • the energization period setting unit 212 uses the injection period map 222 to determine the injector 31 is set to 0.26 msec.
  • the fuel injection amount of the lower limit injector 31L becomes zero. Therefore, when the lower limit injector 31L is mounted on the engine 3, the pre-injection disappears.
  • the injector control device 2 cannot determine whether the injector 31 mounted on the engine 3 is the upper limit injector 31U, the central injector 31M, or the lower limit injector 31L, the injection amount setting unit 211 sets the pre-injection amount absolutely. If dictated by value, pre-injection may disappear.
  • the injection amount setting unit 211 of the injector control device 2 sets a predetermined ratio of the fuel injection amount to the total injection amount as the pre-injection amount. This will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 1 the injection amount setting unit 211 of the injector control device 2 according to the present embodiment sets a predetermined ratio of the fuel injection amount to the total injection amount as the pre-injection amount. This will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.
  • the minute injection amount region determination section 214 executes minute injection amount region determination, and determines whether or not the total injection amount is included in the minute injection amount region.
  • the minute injection amount region determination unit 214 determines that the engine speed received from the engine 3 via the input/output unit 23 is equal to or lower than a predetermined speed (for example, 2400 rpm), and that the total injection amount is It is determined whether or not the fuel injection amount is equal to or less than a predetermined fuel injection amount (for example, 6 mm 3 /st).
  • step S11 the arithmetic processing unit 21 sets the pre-injection (pre-injection in this embodiment) ratio control to ON. Then, the injection amount setting unit 211 sets a predetermined ratio (%) of the fuel injection amount to the total injection amount as the pre-injection amount (pre-injection amount in this embodiment).
  • the case where the injection amount setting unit 211 uses the governor map 221 to set the total injection amount of the central injector 31M to 3 mm 3 /st will be described as an example.
  • the case where the injection period map 222 includes a distribution diagram showing the relationship between the fuel injection amount (that is, the required injection amount) in the central injector 31M and the energization period of the injector 31 will be described as an example. do.
  • the case where the predetermined ratio is 30% that is, the case where the injection amount setting unit 211 sets 30% of the total injection amount as the pre-injection amount will be described as an example.
  • the energization period setting unit 212 uses the injection period map 222 to set the energization period of the injector 31 to 0.26 msec.
  • the pre-injection amount of the central injector 31M is 0.9 mm 3 /st.
  • the injection amount setting unit 211 executes governor control and increases the fuel injection amount (that is, the required injection amount) using the governor map 221 in order to keep the engine speed constant.
  • the injection amount setting unit 211 sets the fuel injection amount (that is, the required injection amount) to 5.3 mm 3 /st so that the total injection amount of the lower limit injector 31L is 3 mm 3 /st. set to st.
  • the injection amount setting unit 211 sets the pre-injection amount to 1.6 mm 3 /st ( ⁇ 5.3 mm 3 /st ⁇ 30%).
  • step S14 the energization period setting unit 212 sets the energization period of the injector 31 to 0.27 msec using the injection period map 222, as shown in FIG.
  • the pre-injection amount of the lower limit injector 31L is 0.6 mm 3 /st. Therefore, even if the lower limit injector 31L is mounted on the engine 3, the pre-injection does not disappear.
  • step S11 NO
  • step S13 the arithmetic processing unit 21 sets the pre-injection (pre-injection in this embodiment) ratio control to off.
  • the injection amount setting unit 211 sets the pre-injection amount (pre-injection amount in this embodiment) to the absolute value of a predetermined fuel injection amount (for example, 2 mm 3 /st).
  • step S14 as shown in FIG.
  • the energization period setting unit 212 uses the injection period map 222 to set the energization period of the injector 31 to 0.275 msec. In this case, since the total injection amount is not included in the minute injection amount region, a pre-injection amount equal to or greater than the guaranteed minimum injection amount (for example, 2 mm 3 /st) is ensured. Therefore, even if the lower limit injector 31L is mounted on the engine 3, the pre-injection does not disappear.
  • the guaranteed minimum injection amount for example, 2 mm 3 /st
  • step S15 the arithmetic processing unit 21 determines whether or not to stop the engine 3.
  • step S15: YES the injector control device 2 stops operating.
  • step S11 the small injection amount region determining unit 214 executes the small injection amount region determination, and determines that the entire injection amount is included in the small injection amount region. determine whether or not
  • the injection amount setting unit 211 sets the pre-injection amount to a predetermined ratio of the fuel injection amount to the total injection amount instead of the absolute value of the fuel injection amount.
  • the injector control device 2 according to the present embodiment executes control for instructing the pre-injection amount as a ratio to the total injection amount, instead of instructing the pre-injection amount as an absolute value. Therefore, the injector control device 2 according to the present embodiment sets the pre-injection amount to a smaller fuel injection amount than the main injection amount while suppressing the disappearance of the pre-injection that is executed prior to the main injection in the multi-stage injection. can be set.
  • the injection amount setting unit 211 sets a predetermined ratio of the fuel injection amount to the total injection amount as the pre-injection amount, the ratio of the pre-injection amount to the total injection amount varies depending on the individual difference of the injector 31 and the individual difference of the ECU. maintained without fail.
  • the injector control device 2 according to the present embodiment can maintain the effect of noise reduction by multi-stage injection regardless of the individual differences of the injectors 31 and the individual differences of the ECUs.
  • the minute injection amount region determination unit 214 determines whether or not the entire injection amount is included in the minute injection amount region. Then, when the minute injection amount region determining unit 214 determines that the total injection amount is included in the minute injection amount region, the injection amount setting unit 211 sets a predetermined ratio of the fuel injection amount to the total injection amount as the pre-injection amount. . Therefore, even in the engine 3 with a small displacement (for example, less than 1000 cc) in which the total injection quantity is set to a small injection quantity (for example, about 6 mm 3 /st or less), the injector control device 2 according to the present embodiment performs multi-stage injection. It is possible to set the pre-injection amount to a smaller fuel injection amount than the main injection amount while suppressing the disappearance of the pre-injection that is executed prior to the main injection.
  • the injection amount setting unit 211 changes the preset predetermined fuel injection amount to the pre-injection amount. set to Therefore, when the minute injection amount region determination unit 214 determines that the total injection amount is not included in the minute injection amount region, the injection amount setting unit 211 sets the absolute value of the fuel injection amount to the pre-injection amount. .
  • the injector control device 2 can prevent the pre-injection amount from becoming excessive when the total injection amount is included in a range other than the small injection amount range such as the high injection amount range.
  • FIG. 6 is a graph illustrating an example of the results of studies conducted by the inventors.
  • the inventor conducted an investigation by actual measurement on the relationship between the pre-injection amount (QPRE) and the combustion noise level (CNL) under the following operating conditions.
  • QPRE pre-injection amount
  • CNL combustion noise level
  • An example of the examination result is as shown in the graph of FIG. That is, when the pre-injection amount is 1.0 mm 3 /st ⁇ 0.5 mm 3 /st, the combustion noise level when the pre-injection amount is zero (when pre-injection is not performed) It was found that the noise level could be reduced by 4 dB. As a result, even when the pre-injection amount of the lower limit injector 31L is 0.6 mm 3 /st as described with reference to FIGS. 4 and 5, the combustion noise level when the pre-injection amount is zero is As a reference, it can be seen that the combustion noise level can be reduced by 4 dB.

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Abstract

【課題】多段噴射のうちメイン噴射よりも先に実行される先行噴射が消失することを抑えつつ、先行噴射量をメイン噴射量よりも少ない燃料噴射量に設定することができるインジェクタ制御装置を提供すること。 【解決手段】インジェクタ制御装置２は、１サイクル中の多段噴射における合計の燃料噴射量としての全噴射量と、多段噴射のうちメイン噴射よりも先に実行される先行噴射における燃料噴射量としての先行噴射量と、を設定する噴射量設定部２１１と、噴射量設定部２１１により設定された燃料噴射量に基づいてインジェクタ３１の通電期間を設定する通電期間設定部２１２と、通電期間設定部２１２により設定された通電期間に基づいてインジェクタ３１の駆動を制御するインジェクタ駆動部２１３と、を備える。噴射量設定部２１１は、全噴射量に対する所定割合の燃料噴射量を先行噴射量に設定する。

Description

インジェクタ制御装置
　本発明は、燃料を噴射するインジェクタの駆動を制御するインジェクタ制御装置に関する。
　例えばディーゼルエンジンにおいて、騒音低減等を目的として１サイクル中に燃料噴射を複数回に分割する多段噴射が実行される場合がある。この場合において、１サイクル中の多段噴射における合計の燃料噴射量としての全噴射量と、多段噴射のうちメイン噴射よりも先に実行されるパイロット噴射やプレ噴射などの先行噴射における燃料噴射量としての先行噴射量と、を燃料噴射量の絶対値で指示する制御が一般的に実行される。このとき、インジェクタの個体差や電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）の個体差などを加味して、例えば約２ｍｍ３／ストローク（ｓｔ）程度の保証最小噴射量が設定されている。
　ここで、アイドリング中の全噴射量（すなわちアイドル噴射量）が例えば約６ｍｍ３／ｓｔ程度以下の微小噴射量に設定される小排気量（例えば１０００ｃｃ未満）のエンジンにおいて、例えば約２ｍｍ３／ｓｔ程度の保証最小噴射量の絶対値が先行噴射量として指示されると、先行噴射量がメイン噴射量以上になる場合がある。例えば、アイドル噴射量が３ｍｍ３／ｓｔの絶対値で指示され、先行噴射量が２ｍｍ３／ｓｔの絶対値で指示されると、メイン噴射量が１ｍｍ３／ｓｔに設定される。そうすると、先行噴射量がメイン噴射量よりも多くなり、異常燃焼が生ずるという問題がある。
　特許文献１には、噴射量設定変更部を備える燃料噴射制御装置が開示されている。特許文献１に記載された噴射量設定変更部は、メイン噴射量が所定噴射量未満でありパイロット噴射量が所定噴射量を超える場合には、メイン噴射量の値を、所定噴射量に変更するとともに、パイロット噴射量の値を、合計噴射量から変更後のメイン噴射量を減算した値に変更する。そのため、特許文献１に記載された燃料噴射制御装置が、前述した小排気量のエンジンに適用されると、パイロット噴射量が保証最小噴射量以下に設定されることがある。しかし、そうすると、インジェクタの個体差およびＥＣＵの個体差によっては、パイロット噴射が消失し、騒音低減の効果が低下するおそれがある。
　また、特許文献１に記載された噴射量設定変更部は、メイン噴射量が所定噴射量未満でありパイロット噴射量が所定噴射量未満である場合には、メイン噴射量の値を、合計噴射量に変更する。しかし、そうすると、パイロット噴射が消失し、騒音低減の効果が低下するという問題がある。
特開２０１７－１２９０６６号公報
　本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、多段噴射のうちメイン噴射よりも先に実行される先行噴射が消失することを抑えつつ、先行噴射量をメイン噴射量よりも少ない燃料噴射量に設定することができるインジェクタ制御装置を提供することを目的とする。
　前記課題は、１サイクル中に燃料噴射を複数回に分割する多段噴射を行うインジェクタの駆動を制御するインジェクタ制御装置であって、前記１サイクル中の前記多段噴射における合計の燃料噴射量としての全噴射量と、前記多段噴射のうちメイン噴射よりも先に実行される先行噴射における燃料噴射量としての先行噴射量と、を設定する噴射量設定部と、前記噴射量設定部により設定された前記燃料噴射量に基づいて前記インジェクタの通電期間を設定する通電期間設定部と、前記通電期間設定部により設定された前記通電期間に基づいて前記インジェクタの駆動を制御するインジェクタ駆動部と、を備え、前記噴射量設定部は、前記全噴射量に対する所定割合の燃料噴射量を前記先行噴射量に設定することを特徴とする本発明に係るインジェクタ制御装置により解決される。
　本発明に係るインジェクタ制御装置によれば、噴射量設定部は、１サイクル中の多段噴射における合計の燃料噴射量としての全噴射量と、多段噴射のうちメイン噴射よりも先に実行される先行噴射における燃料噴射量としての先行噴射量と、を設定する。このとき、噴射量設定部は、絶対値の燃料噴射量ではなく全噴射量に対する所定割合の燃料噴射量を先行噴射量に設定する。つまり、本発明に係るインジェクタ制御装置は、先行噴射量を絶対値で指示する制御ではなく、先行噴射量を全噴射量に対する割合で指示する制御を実行する。そのため、本発明に係るインジェクタ制御装置は、多段噴射のうちメイン噴射よりも先に実行される先行噴射が消失することを抑えつつ、先行噴射量をメイン噴射量よりも少ない燃料噴射量に設定することができる。
　また、噴射量設定部が全噴射量に対する所定割合の燃料噴射量を先行噴射量に設定するため、全噴射量に対する先行噴射量の割合が、インジェクタの個体差やＥＣＵの個体差に依らず維持される。これにより、本発明に係るインジェクタ制御装置は、インジェクタの個体差やＥＣＵの個体差に依らず、多段噴射による騒音低減の効果を維持することができる。
　本発明に係るインジェクタ制御装置は、好ましくは、前記全噴射量が微小噴射量領域に含まれるか否かを判定する微小噴射量領域判定部をさらに備え、前記噴射量設定部は、前記全噴射量が前記微小噴射量領域に含まれることを前記微小噴射量領域判定部が判定した場合に、前記全噴射量に対する前記所定割合の燃料噴射量を前記先行噴射量に設定することを特徴とする。
　本発明に係るインジェクタ制御装置によれば、微小噴射量領域判定部は、全噴射量が微小噴射量領域に含まれるか否かを判定する。そして、全噴射量が微小噴射量領域に含まれることを微小噴射量領域判定部が判定すると、噴射量設定部は、全噴射量に対する所定割合の燃料噴射量を先行噴射量に設定する。そのため、全噴射量が微小噴射量に設定される小排気量のエンジンにおいても、本発明に係るインジェクタ制御装置は、多段噴射のうちメイン噴射よりも先に実行される先行噴射が消失することを抑えつつ、先行噴射量をメイン噴射量よりも少ない燃料噴射量に設定することができる。
　本発明に係るインジェクタ制御装置において、好ましくは、前記噴射量設定部は、前記全噴射量が前記微小噴射量領域に含まれないことを前記微小噴射量領域判定部が判定した場合には、予め設定された所定燃料噴射量を前記先行噴射量に設定することを特徴とする。
　本発明に係るインジェクタ制御装置によれば、全噴射量が微小噴射量領域に含まれないことを微小噴射量領域判定部が判定した場合には、噴射量設定部は、予め設定された所定燃料噴射量を先行噴射量に設定する。そのため、全噴射量が微小噴射量領域に含まれないことを微小噴射量領域判定部が判定した場合には、噴射量設定部は、絶対値の燃料噴射量を先行噴射量に設定する。これにより、本発明に係るインジェクタ制御装置は、全噴射量が例えば高噴射量領域などの微小噴射量領域以外に含まれる場合に、先行噴射量が過多になることを抑えることができる。
　本発明によれば、多段噴射のうちメイン噴射よりも先に実行される先行噴射が消失することを抑えつつ、先行噴射量をメイン噴射量よりも少ない燃料噴射量に設定することができるインジェクタ制御装置を提供することができる。
本発明に係るインジェクタ制御装置の概要を説明するブロック図である。 本発明の変形例に係るインジェクタ制御装置の概要を説明するブロック図である。 本実施形態に係るインジェクタ制御装置の要部構成を表すブロック図である。 本実施形態に係るインジェクタ制御装置の動作を例示するフローチャートである。 インジェクタ通電期間と燃料噴射量との関係を例示するグラフである。 本発明者が実施した検討結果の一例を例示するグラフである。
　以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
　なお、以下に説明する実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
　図１は、本発明に係るインジェクタ制御装置の概要を説明するブロック図である。
　図２は、本発明の変形例に係るインジェクタ制御装置の概要を説明するブロック図である。
　本実施形態に係るインジェクタ制御装置２、２Ａは、例えば産業用機械のエンジン３に搭載され、燃料を噴射するインジェクタ３１の駆動を制御する。図１および図２に表したように、本実施形態に係るインジェクタ制御装置２、２Ａは、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）の一部として機能する。なお、図１および図２に表した例では、３つのインジェクタ３１がエンジン３に設けられている。但し、インジェクタ３１の設置数は、３つに限定されるわけではない。
　図１に表したインジェクタ制御装置２は、ガバナマップ２２１と、噴射期間マップ２２２と、インジェクタ駆動部２１３と、を有する。後述するように、ガバナマップ２２１および噴射期間マップ２２２は、記憶部２２（図３参照）に格納（記憶）されている。図１に表したように、エンジン回転数に関する検出信号が、エンジン３からインジェクタ制御装置２に入力される。また、アクセル開度に関する検出信号が、スロットルセンサ４からインジェクタ制御装置２に入力される。
　図１に表したインジェクタ制御装置２は、エンジン３から送信されたエンジン回転数に関する検出信号と、スロットルセンサ４から送信されたアクセル開度に関する検出信号と、に基づいて、ガバナマップ２２１を用いて燃料の要求噴射量を設定する。すなわち、インジェクタ制御装置２は、ガバナマップ２２１を用いて、エンジン回転数がエンジン３に掛かる負荷と釣り合うような制御（ガバナ制御）を実行する。例えば、アクセル開度が一定であっても、エンジン回転数が下がると、インジェクタ制御装置２は、要求噴射量を増加させる制御を実行する。一方で、例えば、アクセル開度が一定であっても、エンジン回転数が上がると、インジェクタ制御装置２は、要求噴射量を減少させる制御を実行する。
　なお、図２に表したインジェクタ制御装置２Ａのように、インジェクタ制御装置２Ａは、ガバナマップ２２１を用いて燃料の要求噴射量を設定する代わりに、ＩＳＣ制御（アイドル回転数制御）２２４を実行して燃料の要求噴射量を設定してもよい。例えば、インジェクタ制御装置２Ａは、ＩＳＣ制御において、エンジン回転数が所定の値となるようにＰＩＤフィードバック制御を実行する。
　以下の説明では、説明の便宜上、図１に表したインジェクタ制御装置２を例に挙げる。
　続いて、インジェクタ制御装置２は、ガバナマップ２２１を用いて設定した要求噴射量に基づいて、噴射期間マップ２２２を用いてインジェクタ３１の通電期間（すなわち通電時間）を設定する。
　続いて、インジェクタ駆動部２１３は、噴射期間マップ２２２を用いて設定したインジェクタ３１の通電期間に基づいて、インジェクタ３１の駆動を制御する。例えば、インジェクタ駆動部２１３は、昇圧回路（図示せず）により生成される昇圧電圧（すなわちコンデンサのチャージ電圧）やバッテリ（図示せず）から供給される電圧をインジェクタ３１のソレノイドコイルに供給する。これにより、インジェクタ３１のニードル弁が開き、燃料噴射が開始する。そして、インジェクタ３１の通電を開始した時点（すなわちインジェクタ３１に対する電圧の供給を開始した時点）から噴射期間マップ２２２を用いて設定されたインジェクタ３１の通電期間が経過すると、インジェクタ駆動部２１３は、インジェクタ３１のソレノイドコイルに対する電圧の供給を停止する。これにより、インジェクタ３１のニードル弁が閉じ、燃料噴射が終了する。
　また、インジェクタ駆動部２１３は、エンジン３の騒音低減等を目的として、１サイクル中に燃料噴射を複数回に分割する多段噴射を行うようにインジェクタ３１の駆動を制御する。例えば、インジェクタ３１は、メイン噴射と、メイン噴射における噴射量よりも少ない噴射量の燃料をメイン噴射よりも先に噴射するプレ噴射と、を１サイクル中に行う。本実施形態のプレ噴射は、本発明の「先行噴射」の一例である。なお、インジェクタ３１が１サイクル中に行う燃料噴射は、メイン噴射とプレ噴射とに限定されるわけではない。例えば、インジェクタ３１は、メイン噴射と、メイン噴射における噴射量よりも少ない噴射量の燃料をメイン噴射よりも先に噴射するパイロット噴射と、を１サイクル中に行ってもよい。本実施形態のパイロット噴射は、本発明の「先行噴射」の一例である。あるいは、インジェクタ３１は、メイン噴射よりも先に、パイロット噴射とプレ噴射とを１サイクル中にこの順序で行ってもよい。すなわち、本発明の「先行噴射」は、本実施形態のパイロット噴射およびプレ噴射の少なくともいずれかを含む。あるいは、インジェクタ３１は、メイン噴射よりも後に、アフター噴射とポスト噴射とを１サイクル中にこの順序で行ってもよい。
　以下の説明では、説明の便宜上、インジェクタ３１がメイン噴射とプレ噴射とを行う場合を例に挙げる。
　前述したように、インジェクタ駆動部２１３は、多段噴射を行うようにインジェクタ３１の駆動を制御する。そのため、インジェクタ制御装置２は、１サイクル中の多段噴射における合計の燃料噴射量としての全噴射量をガバナマップを用いて設定する。本実施形態では、全噴射量は、メイン噴射における燃料噴射量としてのメイン噴射量と、プレ噴射における燃料噴射量としてのプレ噴射量と、を合計した燃料噴射量である。本実施形態のプレ噴射量は、本発明の「先行噴射量」の一例である。例えば、インジェクタ３１がメイン噴射とパイロット噴射とを行う場合には、全噴射量は、メイン噴射における燃料噴射量としてのメイン噴射量と、パイロット噴射における燃料噴射量としてのパイロット噴射量と、を合計した燃料噴射量である。パイロット噴射量は、本発明の「先行噴射量」の一例である。また、例えば、インジェクタ３１がメイン噴射とプレ噴射とパイロット噴射とを行う場合には、全噴射量は、メイン噴射量とプレ噴射量とパイロット噴射量とを合計した燃料噴射量である。
　次に、本実施形態に係るインジェクタ制御装置２を、図面を参照して詳しく説明する。
　図３は、本実施形態に係るインジェクタ制御装置の要部構成を表すブロック図である。
　図３に表したように、本実施形態に係るインジェクタ制御装置２は、演算処理部２１と、記憶部２２と、入出力部２３と、を備える。
　演算処理部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）としての機能を有し、記憶部２２に記憶されたプログラム２２３を読み出して種々の演算や処理を実行する。演算処理部２１は、噴射量設定部２１１と、通電期間設定部２１２と、インジェクタ駆動部２１３と、微小噴射量領域判定部２１４と、を有する。噴射量設定部２１１、通電期間設定部２１２、インジェクタ駆動部２１３および微小噴射量領域判定部２１４は、記憶部２２に格納（記憶）されているプログラム２２３を演算処理部２１が実行することにより実現される。なお、噴射量設定部２１１、通電期間設定部２１２、インジェクタ駆動部２１３および微小噴射量領域判定部２１４は、ハードウェアによって実現されてもよく、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。
　噴射量設定部２１１は、記憶部２２に格納されているガバナマップ２２１を用いて、１サイクル中の多段噴射における合計の燃料噴射量としての全噴射量を設定する。また、噴射量設定部２１１は、多段噴射のうちメイン噴射よりも先に実行される先行噴射（本実施形態ではプレ噴射）における燃料噴射量としての先行噴射量（本実施形態ではプレ噴射量）を設定する。噴射量設定部２１１がプレ噴射量を設定する工程の詳細については、後述する。
　通電期間設定部２１２は、噴射量設定部２１１により設定された燃料噴射量に基づいてインジェクタ３１の通電期間を設定する。具体的には、図１に関して前述したように、通電期間設定部２１２は、噴射量設定部２１１がガバナマップ２２１を用いて設定した要求噴射量に基づいて、記憶部２２に格納されている噴射期間マップ２２２を用いてインジェクタ３１の通電期間（すなわち通電時間）を設定する。
　インジェクタ駆動部２１３は、通電期間設定部２１２が噴射期間マップ２２２を用いて設定したインジェクタ３１の通電期間に基づいて、入出力部２３を介して制御信号をインジェクタ３１に送信し、インジェクタ３１の駆動を制御する。図１に関して前述したように、インジェクタ駆動部２１３は、昇圧回路により生成される昇圧電圧やバッテリから供給される電圧を入出力部２３を介してインジェクタ３１に供給する。これにより、インジェクタ３１のニードル弁が開き、燃料噴射が開始する。そして、インジェクタ駆動部２１３は、インジェクタ３１に対する電圧の供給を開始した時点から通電期間設定部２１２により設定されたインジェクタ３１の通電期間が経過すると、インジェクタ３１に対する電圧の供給を停止する。これにより、インジェクタ３１のニードル弁が閉じ、燃料噴射が終了する。
　微小噴射量領域判定部２１４は、１サイクル中の多段噴射における合計の燃料噴射量としての全噴射量が微小噴射量領域に含まれるか否かを判定する。例えば、微小噴射量領域判定部２１４は、全噴射量が所定燃料噴射量以下である場合に、全噴射量が微小噴射量領域に含まれると判定する。所定燃料噴射量としては、例えば約６ｍｍ３／ｓｔ程度が挙げられる。但し、所定燃料噴射量は、６ｍｍ３／ｓｔに限定されるわけではない。あるいは、微小噴射量領域判定部２１４は、全噴射量だけではなく、全噴射量およびエンジン回転数の両方に基づいて、全噴射量が微小噴射量領域に含まれるか否かを判定してもよい。例えば、微小噴射量領域判定部２１４は、エンジン３から入出力部２３を介して受信したエンジン回転数が所定回転数以下であり、かつ、全噴射量が所定燃料噴射量以下である場合に、全噴射量が微小噴射量領域に含まれると判定してもよい。所定回転数としては、例えば約２４００ｒｐｍ程度が挙げられる。但し、所定回転数は、２４００ｒｐｍに限定されるわけではない。
　記憶部２２は、ガバナマップ２２１と、噴射期間マップ２２２と、プログラム２２３と、を格納（記憶）する。記憶部２２としては、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などが挙げられる。なお、記憶部２２は、インジェクタ制御装置２に接続された外部の記憶装置であってもよい。
　ガバナマップ２２１は、図１に例示したように、エンジン回転数と燃料噴射量（すなわち要求噴射量）との関係を示す分布図を含む。なお、ガバナマップ２２１は、エンジン回転数と燃料噴射量との関係を示す数式や表であってもよい。
　噴射期間マップ２２２は、図１に例示したように、燃料噴射量（すなわち要求噴射量）とインジェクタ３１の通電期間との関係を示す分布図を含む。なお、噴射期間マップ２２２は、燃料噴射量とインジェクタ３１の通電期間との関係を示す数式や表であってもよい。
　プログラム２２３は、燃料噴射量（すなわち要求噴射量）およびインジェクタ３１の通電期間を設定するためのシーケンスプログラムや演算プログラムを含む。
　次に、本実施形態に係るインジェクタ制御装置２の動作を、図面を参照して詳しく説明する。
　図４は、本実施形態に係るインジェクタ制御装置の動作を例示するフローチャートである。
　図５は、インジェクタ通電期間と燃料噴射量との関係を例示するグラフである。
　まず、アイドリング中の全噴射量（すなわちアイドル噴射量）が例えば約６ｍｍ３／ｓｔ程度以下の微小噴射量に設定される小排気量（例えば１０００ｃｃ未満）のエンジンにおいて、インジェクタの保証最小噴射量（例えば約２ｍｍ３／ｓｔ程度）の絶対値がプレ噴射量として指示されると、プレ噴射量がメイン噴射量以上になる場合がある。例えば、全噴射量が３ｍｍ３／ｓｔの絶対値で指示され、プレ噴射量が２ｍｍ３／ｓｔの絶対値で指示されると、メイン噴射量が１ｍｍ３／ｓｔに設定される。そうすると、プレ噴射量がメイン噴射量よりも多くなり、異常燃焼が生ずることがある。
　また、プレ噴射量が保証最小噴射量以下（例えば約０．９ｍｍ３／ｓｔ程度）の絶対値で指示されると、インジェクタの個体差によっては、プレ噴射が消失し、騒音低減の効果が低下するおそれがある。
　これについて、さらに説明する。インジェクタには、個体差が存在する。インジェクタの個体差は、インジェクタの製造ばらつきなどにより生ずる。例えば、インジェクタのノズル孔の径は、製造ばらつきによりインジェクタ毎に異なる。そのため、例えば図５に表したグラフのように、同一のインジェクタ通電期間が設定される場合であっても、インジェクタのノズル孔から噴射される燃料の噴射量は、インジェクタ毎に異なる。そこで、本実施形態では、製造される複数のインジェクタのうち、所定通電期間における燃料噴射量が最も多いインジェクタを「上限インジェクタ３１Ｕ」と称する。また、製造される複数のインジェクタのうち、所定通電期間における燃料噴射量が中央値であるインジェクタを「中央インジェクタ３１Ｍ」と称する。また、製造される複数のインジェクタのうち、所定通電期間における燃料噴射量が最も少ないインジェクタを「下限インジェクタ３１Ｌ」と称する。
　ここで、噴射量設定部２１１が、ガバナマップ２２１を用いて、中央インジェクタ３１Ｍにおける全噴射量を３ｍｍ３／ｓｔに設定する場合を例に挙げて説明する。また、噴射期間マップ２２２が、中央インジェクタ３１Ｍにおける燃料噴射量（すなわち要求噴射量）とインジェクタ３１の通電期間との関係を示す分布図を含む場合を例に挙げて説明する。
　この場合において、噴射量設定部２１１がプレ噴射量を０．９ｍｍ３／ｓｔの絶対値で指示すると、図５に表したように、通電期間設定部２１２は、噴射期間マップ２２２を用いてインジェクタ３１の通電期間を０．２６ｍｓｅｃに設定する。しかし、そうすると、下限インジェクタ３１Ｌがエンジン３に搭載された場合には、下限インジェクタ３１Ｌの燃料噴射量はゼロとなる。そのため、下限インジェクタ３１Ｌがエンジン３に搭載された場合には、プレ噴射が消失する。このように、エンジン３に搭載されたインジェクタ３１が上限インジェクタ３１Ｕ、中央インジェクタ３１Ｍおよび下限インジェクタ３１Ｌのいずれであるかをインジェクタ制御装置２が判別できないため、噴射量設定部２１１がプレ噴射量を絶対値で指示すると、プレ噴射が消失することがある。
　これに対して、本実施形態に係るインジェクタ制御装置２の噴射量設定部２１１は、全噴射量に対する所定割合の燃料噴射量をプレ噴射量に設定する。これについて、図４および図５を参照して詳しく説明する。
　まず、ステップＳ１１において、微小噴射量領域判定部２１４は、微小噴射量領域判定を実行し、全噴射量が微小噴射量領域に含まれるか否かを判定する。図４に表した例では、微小噴射量領域判定部２１４は、エンジン３から入出力部２３を介して受信したエンジン回転数が所定回転数（例えば２４００ｒｐｍ）以下であり、かつ、全噴射量が所定燃料噴射量（例えば６ｍｍ３／ｓｔ）以下であるか否かを判定する。
　エンジン３から入出力部２３を介して受信したエンジン回転数が所定回転数（例えば２４００ｒｐｍ）以下、かつ、全噴射量が所定燃料噴射量（例えば６ｍｍ３／ｓｔ）以下の判定条件が満たされる場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２において、演算処理部２１は、先行噴射（本実施形態ではプレ噴射）割合制御をオンに設定する。そうすると、噴射量設定部２１１は、全噴射量に対する所定割合（％）の燃料噴射量を先行噴射量（本実施形態ではプレ噴射量）に設定する。
　この場合において、前述した例と同様に、噴射量設定部２１１が、ガバナマップ２２１を用いて、中央インジェクタ３１Ｍにおける全噴射量を３ｍｍ３／ｓｔに設定する場合を例に挙げて説明する。また、前述した例と同様に、噴射期間マップ２２２が、中央インジェクタ３１Ｍにおける燃料噴射量（すなわち要求噴射量）とインジェクタ３１の通電期間との関係を示す分布図を含む場合を例に挙げて説明する。さらに、所定割合が３０％である場合、すなわち、噴射量設定部２１１が全噴射量の３０％の燃料噴射量をプレ噴射量に設定する場合を例に挙げて説明する。
　この場合において、中央インジェクタ３１Ｍがエンジン３に搭載された場合には、ステップＳ１２において、噴射量設定部２１１は、０．９ｍｍ３／ｓｔ（＝３ｍｍ３／ｓｔ×３０％）をプレ噴射量に設定する。続いて、ステップＳ１４において、図５に表したように、通電期間設定部２１２は、噴射期間マップ２２２を用いてインジェクタ３１の通電期間を０．２６ｍｓｅｃに設定する。この場合には、中央インジェクタ３１Ｍがエンジン３に搭載されているため、中央インジェクタ３１Ｍのプレ噴射量は、０．９ｍｍ３／ｓｔとなる。
　一方で、下限インジェクタ３１Ｌがエンジン３に搭載された場合には、メイン噴射量およびプレ噴射量の合計の燃料噴射量としての全噴射量が減少するため、エンジン回転数が下がろうとする。そうすると、噴射量設定部２１１は、ガバナ制御を実行し、エンジン回転数を一定に維持するためにガバナマップ２２１を用いて燃料噴射量（すなわち要求噴射量）を増加させる。これにより、図５に表したように、噴射量設定部２１１は、下限インジェクタ３１Ｌにおける全噴射量が３ｍｍ３／ｓｔとなるように、燃料噴射量（すなわち要求噴射量）を５．３ｍｍ３／ｓｔに設定する。そして、ステップＳ１２において、噴射量設定部２１１は、１．６ｍｍ３／ｓｔ（≒５．３ｍｍ３／ｓｔ×３０％）をプレ噴射量に設定する。
　そうすると、ステップＳ１４において、図５に表したように、通電期間設定部２１２は、噴射期間マップ２２２を用いてインジェクタ３１の通電期間を０．２７ｍｓｅｃに設定する。この場合には、下限インジェクタ３１Ｌがエンジン３に搭載されているため、下限インジェクタ３１Ｌのプレ噴射量は、０．６ｍｍ３／ｓｔとなる。そのため、下限インジェクタ３１Ｌがエンジン３に搭載された場合であっても、プレ噴射は、消失しない。
　エンジン３から入出力部２３を介して受信したエンジン回転数が所定回転数（例えば２４００ｒｐｍ）以下、かつ、全噴射量が所定燃料噴射量（例えば６ｍｍ３／ｓｔ）以下の判定条件が満たされない場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ１３において、演算処理部２１は、先行噴射（本実施形態ではプレ噴射）割合制御をオフに設定する。そうすると、噴射量設定部２１１は、先行噴射量（本実施形態ではプレ噴射量）を所定燃料噴射量（例えば２ｍｍ３／ｓｔ）の絶対値に設定する。続いて、ステップＳ１４において、図５に表したように、通電期間設定部２１２は、噴射期間マップ２２２を用いてインジェクタ３１の通電期間を０．２７５ｍｓｅｃに設定する。この場合には、全噴射量が微小噴射量領域に含まれないため、保証最小噴射量（例えば２ｍｍ３／ｓｔ）以上のプレ噴射量が確保される。そのため、下限インジェクタ３１Ｌがエンジン３に搭載された場合であっても、プレ噴射は、消失しない。
　続いて、ステップＳ１５において、演算処理部２１は、エンジン３を停止するか否かを判定する。エンジン３を停止する場合には（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、インジェクタ制御装置２は、動作を停止する。一方で、エンジン３を停止しない場合には（ステップＳ１５：ＮＯ）、ステップＳ１１において、微小噴射量領域判定部２１４は、微小噴射量領域判定を実行し、全噴射量が微小噴射量領域に含まれるか否かを判定する。
　本実施形態に係るインジェクタ制御装置２によれば、噴射量設定部２１１は、絶対値の燃料噴射量ではなく全噴射量に対する所定割合の燃料噴射量をプレ噴射量に設定する。つまり、本実施形態に係るインジェクタ制御装置２は、プレ噴射量を絶対値で指示する制御ではなく、プレ噴射量を全噴射量に対する割合で指示する制御を実行する。そのため、本実施形態に係るインジェクタ制御装置２は、多段噴射のうちメイン噴射よりも先に実行されるプレ噴射が消失することを抑えつつ、プレ噴射量をメイン噴射量よりも少ない燃料噴射量に設定することができる。
　また、噴射量設定部２１１が全噴射量に対する所定割合の燃料噴射量をプレ噴射量に設定するため、全噴射量に対するプレ噴射量の割合が、インジェクタ３１の個体差やＥＣＵの個体差に依らず維持される。これにより、本実施形態に係るインジェクタ制御装置２は、インジェクタ３１の個体差やＥＣＵの個体差に依らず、多段噴射による騒音低減の効果を維持することができる。
　また、微小噴射量領域判定部２１４は、全噴射量が微小噴射量領域に含まれるか否かを判定する。そして、全噴射量が微小噴射量領域に含まれることを微小噴射量領域判定部２１４が判定すると、噴射量設定部２１１は、全噴射量に対する所定割合の燃料噴射量をプレ噴射量に設定する。そのため、全噴射量が微小噴射量（例えば約６ｍｍ３／ｓｔ程度以下）に設定される小排気量（例えば１０００ｃｃ未満）のエンジン３においても、本実施形態に係るインジェクタ制御装置２は、多段噴射のうちメイン噴射よりも先に実行されるプレ噴射が消失することを抑えつつ、プレ噴射量をメイン噴射量よりも少ない燃料噴射量に設定することができる。
　一方で、全噴射量が微小噴射量領域に含まれないことを微小噴射量領域判定部２１４が判定した場合には、噴射量設定部２１１は、予め設定された所定燃料噴射量をプレ噴射量に設定する。そのため、全噴射量が微小噴射量領域に含まれないことを微小噴射量領域判定部２１４が判定した場合には、噴射量設定部２１１は、絶対値の燃料噴射量をプレ噴射量に設定する。これにより、本実施形態に係るインジェクタ制御装置２は、全噴射量が例えば高噴射量領域などの微小噴射量領域以外に含まれる場合に、プレ噴射量が過多になることを抑えることができる。
　図６は、本発明者が実施した検討結果の一例を例示するグラフである。
　本発明者は、以下の運転条件において、プレ噴射量（ＱＰＲＥ）と燃焼騒音レベル（ＣＮＬ）との関係について実測による検討を行った。
　［エンジンの運転条件］
　（１）エンジン回転数：１３００ｒｐｍ（無負荷の状態）
　（２）実噴射量（本実施形態における全噴射量に相当）：３．７ｍｍ３／ｓｔ
　（３）多段噴射の時間的間隔：２．３ｍｓｅｃ
　検討結果の一例は、図６に表したグラフの通りである。すなわち、プレ噴射量が１．０ｍｍ３／ｓｔ±０．５ｍｍ３／ｓｔである場合には、プレ噴射量がゼロである場合（プレ噴射を行わない場合）における燃焼騒音レベルを基準として、燃焼騒音レベルを４ｄＢ低減できることが分かった。これにより、下限インジェクタ３１Ｌのプレ噴射量が、図４および図５に関して例を挙げて説明した０．６ｍｍ３／ｓｔの場合であっても、プレ噴射量がゼロである場合における燃焼騒音レベルを基準として、燃焼騒音レベルを４ｄＢ低減できることが分かる。
　以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。上記実施形態の構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせたりすることができる。
　２、２Ａ：インジェクタ制御装置、　３：エンジン、　４：スロットルセンサ、　２１：演算処理部、　２２：記憶部、　２３：入出力部、　３１：インジェクタ、　３１Ｌ：下限インジェクタ、　３１Ｍ：中央インジェクタ、　３１Ｕ：上限インジェクタ、　２１１：噴射量設定部、　２１２：通電期間設定部、　２１３：インジェクタ駆動部、　２１４：微小噴射量領域判定部、　２２１：ガバナマップ、　２２２：噴射期間マップ、　２２３：プログラム、　２２４：ＩＳＣ制御

Claims (3)

  1. 　１サイクル中に燃料噴射を複数回に分割する多段噴射を行うインジェクタの駆動を制御するインジェクタ制御装置であって、
    　前記１サイクル中の前記多段噴射における合計の燃料噴射量としての全噴射量と、前記多段噴射のうちメイン噴射よりも先に実行される先行噴射における燃料噴射量としての先行噴射量と、を設定する噴射量設定部と、
    　前記噴射量設定部により設定された前記燃料噴射量に基づいて前記インジェクタの通電期間を設定する通電期間設定部と、
    　前記通電期間設定部により設定された前記通電期間に基づいて前記インジェクタの駆動を制御するインジェクタ駆動部と、
    　を備え、
    　前記噴射量設定部は、前記全噴射量に対する所定割合の燃料噴射量を前記先行噴射量に設定することを特徴とするインジェクタ制御装置。
  2. 　前記全噴射量が微小噴射量領域に含まれるか否かを判定する微小噴射量領域判定部をさらに備え、
    　前記噴射量設定部は、前記全噴射量が前記微小噴射量領域に含まれることを前記微小噴射量領域判定部が判定した場合に、前記全噴射量に対する前記所定割合の燃料噴射量を前記先行噴射量に設定することを特徴とする請求項１に記載のインジェクタ制御装置。
  3. 　前記噴射量設定部は、前記全噴射量が前記微小噴射量領域に含まれないことを前記微小噴射量領域判定部が判定した場合には、予め設定された所定燃料噴射量を前記先行噴射量に設定することを特徴とする請求項２に記載のインジェクタ制御装置。
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