JP2006275004A - 燃料噴射量の適合方法及び内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は燃料噴射量の適合方法に関し、理想的な始動性を得るための燃料噴射量を精確に決定できるようにする。
【解決手段】 予め所定の噴射単位毎に目標角加速度を設定しておき、実際に燃料を噴射したときの前記噴射単位毎の角加速度を求め、噴射量と角加速度との関係に基づき、前記目標角加速度を実現するための噴射量を前記噴射単位毎に決定していく。
【選択図】 図１

Description

本発明は内燃機関の始動時における燃料噴射量の適合値を求める方法に関する。

内燃機関の運転性能、例えばトルク、燃費、排気エミッション等は、燃料噴射量や点火時期等の制御パラメータの値によって大きく変化する。このため、内燃機関の開発時には、実機を用いた試験等によって最適な運転性能を得ることのできる制御パラメータの値の適合が行なわれる。特許文献１には、始動時における燃料噴射量の設定について記載されている。始動時における燃料噴射量は、始動性の良否や排気エミッションの良否等を左右する重要な制御パラメータである。特許文献１の記載によれば、始動時の最初の１サイクルでは、各気筒に対する燃料噴射量を噴射される気筒毎に順次増大させるように設定し、次の２番目以降のサイクルでは、各気筒に対する燃料噴射量を噴射される気筒毎に順次減少させるように設定している。また、最初の１サイクルから予め定められたサイクルまでの各サイクルにおいて、各気筒の燃料噴射量を順次減少させるようにしている。

特開２００４−６８６２１号公報

しかしながら、特許文献１には、燃料噴射量の１噴射毎、或いはサイクル毎の傾向について開示されているものの、燃料噴射量を決定していく上での定量的な指標については記載されていない。このため、具体的な燃料噴射量を決定するためには、従来どおり、経験に基づいて１噴射毎、或いはサイクル毎に適合値を探り当てていかざるを得ない。しかし、経験に頼った適合では燃料噴射量を一意に決定することはできず、決定された燃料噴射量の値によっては必ずしも理想的な始動性が得られるとは限らない。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、燃料噴射量の適合方法に関し、理想的な始動性を得るための燃料噴射量を精確に決定できるようにすることにある。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の始動時における燃料噴射量の適合方法であって、
予め所定の噴射単位毎に目標角加速度を設定しておき、
実際に燃料を噴射したときの前記噴射単位毎の角加速度を求め、噴射量と角加速度との関係に基づき、前記目標角加速度を実現するための噴射量を前記噴射単位毎に決定していくことを特徴としている。

第２の発明は、第１の発明において、角加速度がゼロ以上の所定の基準角加速度となる基準噴射量を前記噴射単位毎に求め、前記目標角加速度に応じた係数を前記基準噴射量に乗算して得られる値を燃料噴射量の適合値として設定することを特徴としている。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記の角加速度は、各気筒の圧縮上死点からクランク角７２０°を気筒数で除した角度までの区間の平均角加速度であることを特徴としている。

また、第４の発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
第１乃至第３の何れか１つの発明による方法で適合された燃料噴射量を始動時における適合燃料噴射量として記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている適合燃料噴射量に従って燃料噴射制御を行う始動時燃料噴射制御手段と、
吸入空気量より算出される燃料噴射量に従って燃料噴射制御を行う通常燃料噴射制御手段と、
内燃機関の始動後、所定のタイミングで前記始動時燃料噴射制御手段による燃料噴射制御から前記通常燃料噴射制御手段による燃料噴射制御へ切替える燃料噴射制御切替手段と、
前記燃料噴射制御切替手段による燃料噴射制御の切替時、前記の適合燃料噴射量から吸入空気量より算出される燃料噴射量へ燃料噴射量を段階的に変化させるように、前記の適合燃料噴射量と吸入空気量より算出される燃料噴射量との差分に基づき燃料噴射量の補正を行う燃料噴射量補正手段と、
を備えることを特徴としている。

第５の発明は、第４の発明において、前記燃料噴射量補正手段は、燃料噴射量の補正量を燃料性状に応じて決定することを特徴としている。

第１の発明によれば、角加速度という定量的な指標に従い所定の噴射単位（例えば、１噴射、１サイクル等）毎に燃料噴射量の適合を行うことによって、理想的な始動性を得るための燃料噴射量を精確に決定することができる。

第２の発明によれば、基準噴射量に目標角加速度に応じた係数を乗算した値を燃料噴射量の適合値としているので、目標角加速度を変更した場合でもそれに応じた適合値を容易に求めることができる。

各気筒の圧縮上死点からクランク角７２０°を気筒数で除した角度までの区間の角加速度を平均することで、往復慣性質量による慣性トルクの影響を角加速度から排除することができる。したがって、第３の発明によれば、平均角加速度を指標として燃料噴射量の適合を行うことにより、理想的な始動性を得るための燃料噴射量をより精確に決定することができる。

また、第４の発明によれば、適合燃料噴射量と吸入空気量より算出される燃料噴射量との間に差がある場合、その差分に基づき燃料噴射量の補正が行われるので、適合燃料噴射量を用いた始動時の燃料噴射制御から吸入空気量に基づく通常の燃料噴射制御へ滑らかに移行することができる。

第５の発明によれば、燃料性状の影響を受けることなく、適合燃料噴射量を用いた始動時の燃料噴射制御から吸入空気量に基づく通常の燃料噴射制御へ滑らかに移行することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図６は本発明の実施の形態としての内燃機関の始動時における燃料噴射量の適合方法を説明するための図である。

まず、本実施形態の適合方法の特徴について説明する。本実施形態の適合方法は、内燃機関の角加速度を定量的な指標として燃料噴射量の適合を行うことに特徴がある。より具体的には、各気筒の圧縮ＴＤＣからクランク角７２０°を気筒数で除した角度までの区間（４気筒機関であれば、圧縮ＴＤＣからＢＤＣまでの区間）の平均角加速度を燃料噴射量の適合のための指標としている。本実施形態では、４気筒機関の始動時における燃料噴射量の適合を行うものとする。上記区間の平均角加速度を燃料噴射量の適合のための指標として用いることには、次のような利点がある。

運動方程式を用いると、内燃機関の燃焼によってクランク軸に発生する図示トルクＴiは、以下の（１）式、及び（２）式を用いて算出することができる。
Ｔi＝Ｊ×（ｄω／ｄｔ）＋Ｔf ・・・（１）
Ｔi＝Ｔgas＋Ｔinertia ・・・（２）
上記の（２）式の右辺は図示トルクＴiを発生させるトルクを示しており、（１）式の右辺は図示トルクＴiを消費するトルクを示している。

（１）式の右辺において、Ｊは混合気の燃焼によって駆動される駆動部材の慣性モーメント、ｄω／ｄｔはクランク軸の角加速度、Ｔfは駆動部のフリクショントルクを示している。ここで、Ｊ×（ｄω／ｄｔ）は内燃機関の角加速度に起因する動的な損失トルクである。フリクショントルクＴfは、ピストンとシリンダ内壁の摩擦など各嵌合部の機械的な摩擦によるトルクであって、補機類の機械的な摩擦によるトルクを含むものである。（２）式の右辺において、Ｔgasはシリンダの筒内ガス圧によるトルク、Ｔinertiaはピストンなどの往復慣性質量による慣性トルクを示している。筒内ガス圧によるトルクＴgasは、噴射された燃料の燃焼によって発生するトルクである。

インジェクタから燃料を噴射すると、その燃料がシリンダ内で燃焼することによってトルクが発生し、内燃機関の角加速度が変化する。そして、１噴射毎の角加速度の変化によって、始動後の内燃機関の回転挙動（時間に対する回転数のカーブ）が決定される。したがって、角加速度を燃料噴射量の適合のための指標として用いることで、理想的な始動性を得るための燃料噴射量を決定できると考えられる。

しかし、上記の（１）式、及び（２）式から分かるように、内燃機関の角加速度ｄω／ｄｔには、往復慣性質量による慣性トルクＴinertiaの影響も含まれている。往復慣性質量による慣性トルクＴinertiaは、燃料噴射量とは無関係に、ピストンなど往復運動する部材の慣性質量によって発生する慣性トルクである。このため、理想的な始動性を得るための燃料噴射量を精確に決定するためには、指標とする角加速度ｄω／ｄｔから往復慣性質量による慣性トルクＴinertiaの影響を排除する必要がある。

そこで、４気筒機関におけるＴＤＣからＢＤＣまでのクランク角１８０°の区間に着目すると、この区間での往復慣性質量による慣性トルクＴinertiaの平均値は０となる。したがって、（１）式、及び（２）式の各トルクをＴＤＣからＢＤＣまでの平均値として算出すると、往復慣性質量による慣性トルクＴinertiaを０として計算することができる。これにより、往復慣性質量による慣性トルクＴinertiaが図示トルクＴiに与える影響を排除することができ、ひいては、角加速度ｄω／ｄｔに与える影響も排除することができる。つまり、ＴＤＣからＢＤＣまでの区間の平均角加速度を燃料噴射量の適合のための指標とすることで、往復慣性質量による慣性トルクの影響を排除して、理想的な始動性を得るための燃料噴射量を精確に決定することが可能となる。

なお、筒内ガス圧が計測できれば、その計測値を定量的な指標として燃料噴射量の適合を行うこともできる。上記の（１）式、及び（２）式から分かるように、内燃機関の角加速度ｄω／ｄｔは筒内ガス圧によるトルクＴgasによって決まるからである。しかし、以下の理由から、筒内ガス圧の計測値を用いて燃料噴射量の適合を行うことは難しい。

筒内ガス圧は、筒内圧センサを用いれば計測することができる。しかし、量産用の内燃機関に内圧センサが装着されているとは限らず、また、装着されているとしても全気筒に筒内圧センサが装着されているとは限らない。現実的には、筒内圧センサを量産用機関の全気筒に実装するのは、コストや信頼性の点において困難と言わざるを得ない。このため、全気筒に筒内圧センサを装着した開発用機関を用意する必要があるが、筒内圧センサの装着に伴って量産用機関と開発用機関とで点火プラグの位置に違いが生じる可能性が高い。点火プラグの位置によってシリンダ内の混合気の燃焼状態は異なったものになるため、開発用機関を用いて燃料噴射量の適合を行ったとしても、その適合値を用いて量産用機関で理想的な始動性を得ることができるとは限らない。

以上のように、理論的には筒内ガス圧を指標として燃料噴射量の適合を行うことは可能であるが、筒内ガス圧を計測する筒内圧センサの装着上の問題から、現実での実施は難しい。これに対し、本実施形態の適合方法で用いる平均角加速度は、量産用機関にも必ず装着されているクランク角センサを用いて計測することができるので、開発用機関での適合作業により得られた適合値をそのまま量産用機関に用いることができる。

以下では、図１に示すフローチャートにしたがって、本実施形態の適合方法の具体的内容について順に説明していく。なお、以下に説明する各ステップの処理は、人間が一つ一つ実施してもよく、装置によって全て自動で実施するようにしてもよい。

最初のステップ１００として、第１噴射から第Ｎ噴射までの１噴射毎の目標角加速度を決定する。Ｎは、適合値を燃料噴射量として使用する最終噴射回数である。第Ｎ噴射後は、ＥＣＵによって吸入空気量に応じた燃料噴射量が算出される。

目標角加速度を決定する際には、あわせて排気エミッションも考慮する。図４に示すグラフは、燃料の噴射量と角加速度、始動性、及び排気エミッションの各関係を示している。このグラフに示すように、排気エミッションを良好に保つことができる噴射量には、ある範囲（図中に破線で囲む範囲）が存在し、この噴射量設定範囲内で目標角加速度を設定するようにする。逆にいえば、噴射量が噴射量設定範囲内に入るならば、目標角加速度の設定は自由であり、実現したい回転挙動に応じて目標角加速度を設定すればよい。

図５は目標角加速度の設定例を示す図であり、図６はそのときの回転挙動を示す図である。例えば、図６の破線に示すように回転数の吹け上がり感を出したい場合には、図５の破線に示すように２サイクル目以降の目標角加速度を比較的大きく設定すればよい。一方、図６の実線に示すように、回転数の吹け上がり感を抑えたい場合には、図５の実線に示すように、２サイクル目以降の目標角加速度を小さく設定すればよい。なお、図５ではサイクル単位で目標角加速度を設定しているが、これは一例であり、前述のように１噴射毎に目標角加速度を決定してもよい。また、ここでは吹け上がり感を例に挙げたが、低温始動時のように始動性を重視したい場合と、常温始動時のように排気エミッションをより重視したい場合とで、設定を変えるようにしてもよい。

次のステップ１０２では、ステップ１００で設定した第１噴射から第Ｎ噴射までの１噴射毎の目標角加速度を角加速度係数に置き換える。角加速度係数は、燃料噴射量の増減とそれに応じた角加速度の増減との関係に基づいて設定されており、目標角加速度が基準角加速度のときを１とし、目標角加速度が大きいほど角加速度係数も大きくなるように設定されている。ここでは、基準角加速度をゼロとしている。

以上のステップ１００，１０２の処理は、実機を用いた適合作業の事前に行っておく処理であり、次のステップ１０４以降の処理において実機を用いた適合作業を行う。まず、ステップ１０４の最初の実行時には、第１噴射の噴射量を仮設定する。次のステップ１０６では、実機を作動させて第１噴射の燃料を噴射し、所定の点火時期で点火する。その結果、シリンダ内で燃料が燃焼することによってトルクが発生し、クランク軸に角加速度が生じる。ステップ１０８では、第１噴射後の膨張行程、つまり、ＴＤＣからＢＤＣまでのクランク角１８０°の区間の平均角加速度を測定する。

ステップ１１０では、ステップ１０８で測定した平均角加速度がゼロか否か判定する。平均角加速度がゼロより大きい場合、或いは、ゼロより小さい場合には、ステップ１０４で仮設定した第１噴射の噴射量を修正する（ステップ１１２）。そして、修正した燃料量を用いて第１噴射を行い（ステップ１０８）、再びＴＤＣからＢＤＣまでのクランク角１８０°の区間の平均角加速度を測定する（ステップ１１０）。

以降、図３に示すように、第１噴射の噴射量を修正しながら平均角加速度を測定していく。そして、ある噴射量で平均角加速度がゼロとなったとき、そのときの噴射量（ステップ１０４或いはステップ１１２で仮設定した噴射量）を第１噴射の最低要求噴射量（基準噴射量）として設定する。最低要求噴射量は平均角加速度をゼロにするための噴射量であり、この最低要求噴射量にステップ１０２で予め設定しておいた角加速度係数を乗算したものが、第１噴射の最適噴射量として確定される（ステップ１１６）。これにより、第１噴射の噴射量の適合作業が完了する。

以上のステップ１０４乃至１１６の処理を１噴射毎に実行することで、１噴射毎の噴射量が順次確定していく。第（ｎ−１）噴射までの最適噴射量が確定している場合、ステップ１０４の処理では、第ｎ噴射の噴射量を仮設定する。ステップ１０６では、実機を作動させて第１噴射から第ｎ噴射まで順次燃料を噴射していく。勿論、噴射毎に所定の点火時期で点火する。このとき、第１噴射から第（ｎ−１）噴射までの噴射量は、適合作業によって適合された最適噴射量であり、第ｎ噴射の噴射量は仮設定された噴射量である。ステップ１０８では、第ｎ噴射後のＴＤＣからＢＤＣまでのクランク角１８０°の区間の平均角加速度を測定する。

図２には、第１噴射及び第２噴射では最適噴射量を噴射し、第３噴射で仮設定した噴射量を噴射したときの機関回転数の変化を示している。この図に示すように、第３噴射後のＴＤＣからＢＤＣまでのクランク角１８０°の区間の平均角加速度によって回転数の挙動は変化する。ステップ１１０では、ステップ１０８で測定した平均角加速度がゼロか否か判定する。平均角加速度がゼロより大きい場合、或いは、ゼロより小さい場合には、ステップ１０４で仮設定した第ｎ噴射の噴射量を修正する（ステップ１１２）。そして、修正した燃料量を用いて第１噴射から第ｎ噴射まで順次燃料を噴射し（ステップ１０８）、再び第ｎ噴射後のＴＤＣからＢＤＣまでのクランク角１８０°の区間の平均角加速度を測定する（ステップ１１０）。

以降、第ｎ噴射の噴射量を修正しながら第１噴射から第ｎ噴射まで順次燃料を噴射し、その都度、第ｎ噴射後の平均角加速度を測定していく。そして、ある噴射量で平均角加速度がゼロとなったとき、そのときの噴射量（ステップ１０４或いはステップ１１２で仮設定した噴射量）を第ｎ噴射の最低要求噴射量として設定する。この最低要求噴射量にステップ１０２で予め設定しておいた角加速度係数を乗算したものが、第ｎ噴射の最適噴射量として確定される（ステップ１１６）。

ステップ１１８では、ステップ１０４乃至１１６の処理により適合作業が完了した噴射回数ｎが最終噴射回数Ｎか否か判定する。未だ、最終噴射回数Ｎまで適合作業が完了していない場合には、噴射回数ｎを更新し（ステップ１２０）、再びステップ１０４乃至１１６の処理を実行することにより次の噴射回数の適合作業を行う。そして、上記一連の処理の繰り返しによって第Ｎ噴射の最適噴射量まで確定したら、適合作業を終了する。

以上説明した本実施形態の適合方法によれば、角加速度という定量的な指標に従い１噴射毎に燃料噴射量の適合を行うことによって、理想的な始動性を得るための燃料噴射量を精確に決定することができる。また、最低要求噴射量に目標角加速度に応じた角加速度係数を乗算した値を最適噴射量（適合値）としているので、目標角加速度を変更した場合でもそれに応じた適合値を容易に求めることができるという利点もある。

本実施形態の適合方法により得られた１噴射毎の最適噴射量は、内燃機関を制御するＥＣＵのＲＯＭに記憶される。ＥＣＵは、本発明の実施の形態としての内燃機関の燃料噴射制御装置として機能する。以下、図７及び図８を参照してＥＣＵの燃料噴射制御装置としての機能について説明する。

内燃機関の始動時には、ＥＣＵは、ＲＯＭから第１噴射から第Ｎ噴射までの１噴射毎の最適噴射量が読み出し、読み出した最適噴射量に従って燃料噴射制御を行う。第１噴射から第Ｎ噴射までが内燃機関の始動時燃料噴射制御であり、第Ｎ噴射後は吸入空気量に基づく通常の燃料噴射制御へ移行する。通常の燃料噴射制御への移行後、ＥＣＵは、目標空燃比に基づいて吸入空気量に応じた燃料噴射量を算出し、その算出値に所定の増量係数を乗算した値を最終的な燃料噴射量として設定する。増量係数は、始動時燃料噴射制御から通常燃料噴射制御への移行を滑らかに行うべく燃料噴射量を増量するための係数であり、１噴射毎、或いはサイクル毎に減少していき、やがて１になるように設定されている。

しかし、増量係数によって燃料が増量されているとしても、運転条件によっては、始動時燃料噴射制御で設定される燃料噴射量と、通常燃料噴射制御で設定される燃料噴射量との間に大きな差が生じる可能性がある。その場合、始動時燃料噴射制御から通常燃料噴射制御への移行時にトルク段差が発生し、機関回転数が変動してしまう。

そこで、ＥＣＵは、始動時燃料噴射制御から通常燃料噴射制御への滑らかな移行を実現するため、図７のフローチャートに従って燃料噴射制御を行うこととしている。図７は、本実施形態において、内燃機関の燃料噴射制御装置としてのＥＣＵが実行する燃料噴射制御のルーチンを示すフローチャートである。図７の燃料噴射制御ルーチンは、イグニッションスイッチのオンによりＥＣＵが起動されたときに実行される。

最初のステップ２００では、今回の噴射回数ｋが所定回数Ｎよりも大きいか否か判定される。所定回数Ｎは、始動時燃料噴射制御での最終噴射回数である。噴射回数ｋが最終噴射回数Ｎ以内の場合には、ステップ２０２に進み始動時燃料噴射制御が実行される。ステップ２０２では、ＲＯＭから第ｋ噴射における最適噴射量fi(k)が読み出される。前述のように。ＲＯＭには第１噴射から第Ｎ噴射までの１噴射毎の最適噴射量が記憶されている。ステップ２０４では、読み出された最適噴射量fi(k)が移行前噴射量fitとして記憶される。移行前噴射量fitの値は、新たに最適噴射量fi(k)が読み出される度に更新されていく。始動時燃料噴射制御が継続されている間、移行済フラグはOFFに保持される（ステップ２０６）。ステップ２０６の次はステップ２２０に進み、ステップ２０２で読み出された最適噴射量fi(k)が最終噴射量fif(k)として設定される。

ステップ２００の判定で、今回の噴射回数ｋが始動時燃料噴射制御での最終噴射回数Ｎを超える場合には、ステップ２０８に進み通常燃料噴射制御が実行される。つまり、始動時燃料噴射制御から通常燃料噴射制御への燃料噴射制御の切替が行われる。ステップ２０８では、移行済フラグがOFFか否か判定される。移行済フラグは次に説明するステップ２１０乃至２１４の移行処理が完了するまでOFFに保持されている。したがって、最初のステップ２０８の判定時には移行済フラグはOFFであり、ステップ２１０の処理が選択される。

ステップ２１０では、吸入空気量に基づいて基本噴射量fib(k)が算出される。この基本噴射量fib(k)は、通常燃料噴射制御が実施された場合の燃料噴射量であり、前述のように、吸入空気量に応じて算出された燃料噴射量に所定の増量係数を乗算した値である。次のステップ２１２では、ステップ２１０で算出された基本噴射量fib(k)と、記憶されている移行前噴射量fitとを用いて、以下の（３）式により補正量Δfi(k)が算出される。なお、移行前噴射量fitは第Ｎ噴射の最適噴射量fi(N)である。
Δfi(k)＝Ｃ×（fit−fib(k)） ・・・（３）
上記の（３）式において係数Ｃは０から１の範囲の定数である。

ステップ２１２で算出された補正量Δfi(k)は、ステップ２１０で算出された基本噴射量fib(k)に加算され、その合計値（fib(k)＋Δfi(k)）が、移行時の噴射量fi(k)として算出される。ステップ２１４の処理後、移行済フラグはONにされる（ステップ２１６）。ステップ２１６の次はステップ２２０に進み、ステップ２１４で算出された噴射量fi(k)が最終噴射量fif(k)として設定される。

移行済フラグがONにされることで、次回のステップ２０８の判定後はステップ２１８の処理が選択される。ステップ２１８では、吸入空気量に基づいて移行後噴射量fi(k)が算出される。この移行後噴射量fi(k)は、通常燃料噴射制御における燃料噴射量であり、吸入空気量に応じて算出された燃料噴射量に所定の増量係数を乗算した値である。ステップ２１８の次はステップ２２０に進み、ステップ２１８で算出された移行後噴射量fi(k)が最終噴射量fif(k)として設定される。

以上説明した燃料噴射制御ルーチンの実行により、燃料噴射制御の切替前後における燃料噴射量の変化は図８に示すようになる。つまり、第Ｎ噴射では、始動時燃料噴射制御における適合値が噴射量として設定され、第（Ｎ＋２）噴射以降では、通常燃料噴射制御における移行後噴射量が噴射量として設定される。そして、始動時燃料噴射制御から通常燃料噴射制御へ切替えられた直後の第（Ｎ＋１）噴射では、移行後噴射量に補正量Δfiを加算した値が噴射量として設定される。これにより、第Ｎ噴射の噴射量と第（Ｎ＋１）の噴射量との間の差は、補正量Δfiの分だけ縮小され、始動時燃料噴射制御から通常燃料噴射制御への移行時に生じるトルク段差は緩和される。しかも、補正量Δfiは上記（３）式に示すように噴射量の差分に比例するように設定されるので、運転条件によって始動時燃料噴射制御の噴射量と通常燃料噴射制御の噴射量との差が拡大した場合であっても、移行時に生じるトルク段差が拡大することは抑制される。

なお、本実施形態においては、ＥＣＵによる上記ステップ２０２からステップ２２０までの一連の処理の実行により、第１の発明の「始動時燃料噴射制御手段」が実現され、ＥＣＵによる上記ステップ２１８からステップ２２０までの一連の処理の実行により、第１の発明の「通常燃料噴射制御手段」が実現されている。また、ＥＣＵによる上記ステップ２００及び２０８の一連の処理の実行により、第１の発明の「燃料噴射制御切替手段」が実現され、ＥＣＵによる上記ステップ２１０からステップ２２０まで一連の処理の実行により、第１の発明の「燃料噴射量補正手段」が実現されている。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。

上記実施の形態では、４気筒機関の場合の燃料噴射量の適合方法について説明したが、６気筒機関、８気筒機関等、気筒数の異なる他の形式の内燃機関にも、本発明の方法を適用することができる。その場合、各気筒の圧縮ＴＤＣからクランク角７２０°を気筒数で除した角度までの区間の平均角加速度を燃料噴射量の適合のための指標とすればよい。６気筒機関であれば、前記区間はクランク角１２０°であり、８気筒機関であれば、前記区間はクランク角９０°となる。

また、上記実施形態の適合方法では、平均角加速度を指標としているが、内燃機関が発生するエネルギのうち、回転に用いられるエネルギを指標としてもよい。このエネルギは平均角加速度に比例し、平均角加速度を指標として用いることと実質的には同じである。

上記実施形態の適合方法では、１噴射毎に燃料噴射量の適合を行っているが、サイクル単位で燃料噴射量の適合を行ってもよい。さらに言えば、所定の噴射単位で適合を行うようになっていればよい。

また、上記実施形態の適合方法では、平均角加速度がゼロ（基準角加速度）となる最低要求噴射量を探索し、この最低要求噴射量に角加速度係数を乗算したものを最適噴射量としているが、平均角加速度が目標角加速度となる噴射量を直接探索して最適噴射量としてもよい。

上記実施形態の燃料噴射制御装置では、始動時燃料噴射制御から通常燃料噴射制御へ切替えられた直後の第（Ｎ＋１）噴射のみ、移行後噴射量に補正量Δfiを加算しているが、図９に示すように、第（Ｎ＋２）噴射以降の移行後噴射量にも補正量を加算してもよい。この場合、第（Ｎ＋２）噴射以降の補正量は、第（Ｎ＋１）噴射の補正量Δfiを初期値として、所定の減衰率αで減衰させていくのが好ましい。この場合、第ｋ噴射の補正量Δfi(k)と第（ｋ−１）噴射の補正量Δfi(k-1)との関係は、次の（４）式に示すようになる。
Δfi(k)＝α×Δfi(k-1) ・・・（４）
これによれば、始動時燃料噴射制御から通常燃料噴射制御へより滑らかに移行することができる。なお、減衰率αは、補正量Δfiの初期値の大きさに応じて変化させてもよい。

また、上記実施形態の燃料噴射制御装置では、(３)式の係数Ｃを固定値としているが、図１０に示すように、燃料性状に応じて係数Ｃの値を変化させてもよい。その場合、図１１に示すように、上記の減衰率αも燃料性状に応じて変化させるのが好ましい。これによれば、燃料性状の影響を受けることなく、始動時燃料噴射制御から通常燃料噴射制御へ滑らかに移行することができる。

なお、燃料性状は燃焼状態に影響し、燃料が重質であるほど燃焼が不安定になって燃焼状態が変動しやすい。このとき、平均角加速度やトルクの過去複数サイクルにおける値の相関関係は負相関を示す。したがって、平均角加速度やトルクの過去複数サイクルにおける相関を見ることで、燃料性状を判断することができる。

また、始動時燃料噴射制御から通常燃料噴射制御への切替時の噴射量の補正は、気筒単位で行うようにしてもよい。具体的には、４気筒機関の場合、第（Ｎ＋１）噴射の移行後噴射量に加算する補正量は、第（Ｎ−３）噴射の噴射量との差分に基づき決定する。同様に、第（Ｎ＋２）噴射の移行後噴射量に加算する補正量を第（Ｎ−２）噴射の噴射量との差分に基づき決定し、第（Ｎ＋３）噴射の移行後噴射量に加算する補正量を第（Ｎ−１）噴射の噴射量との差分に基づき決定する。そして、第（Ｎ＋４）噴射の移行後噴射量に加算する補正量は、第Ｎ噴射の噴射量との差分に基づき決定する。このように、気筒単位で切替時の噴射量の補正を行うことで、始動時燃料噴射制御から通常燃料噴射制御へより滑らかに移行することが可能になると考えられる。

本発明の実施の形態としての燃料噴射量の適合方法を説明するためのフローチャートである。 平均角加速度と回転数の変化との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１において実行される燃焼安定化制御ルーチンのフローチャートである。 燃料の噴射量と角加速度、始動性、及び排気エミッションの各関係を示す図である。 目標角加速度の設定例を示す図である。 図５に示すように目標角加速度を設定した場合の内燃機関の回転挙動を示す図である。 本発明の実施の形態において実行される燃料噴射制御ルーチンのフローチャートである。 図７に示す燃料噴射制御ルーチンを実行した場合の、燃料噴射制御の切替前後における燃料噴射量の変化を示す図である。 燃料噴射制御の切替時に実施する噴射量の補正方法の変形例を説明するための図であり、燃料噴射制御の切替前後における燃料噴射量の変化を示す図である。 燃料噴射制御の切替時に実施する噴射量の補正方法の変形例を説明するための図であり、燃料性状に応じた係数Ｃの設定例を示す図である。 燃料噴射制御の切替時に実施する噴射量の補正方法の変形例を説明するための図であり、燃料性状に応じた減衰率αの設定例を示す図である。

Claims (5)

1. 内燃機関の始動時における燃料噴射量の適合方法であって、
   予め所定の噴射単位毎に目標角加速度を設定しておき、
   実際に燃料を噴射したときの前記噴射単位毎の角加速度を求め、噴射量と角加速度との関係に基づき、前記目標角加速度を実現するための噴射量を前記噴射単位毎に決定していくことを特徴とする燃料噴射量の適合方法。
2. 角加速度がゼロ以上の所定の基準角加速度となる基準噴射量を前記噴射単位毎に求め、前記目標角加速度に応じた係数を前記基準噴射量に乗算して得られる値を燃料噴射量の適合値として設定することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射量の適合方法。
3. 前記の角加速度は、各気筒の圧縮上死点から７２０度を気筒数で除した角度までの区間の平均角加速度であることを特徴とする請求項１又は２記載の燃料噴射量の適合方法。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法で適合された燃料噴射量を始動時における適合燃料噴射量として記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶されている適合燃料噴射量に従って燃料噴射制御を行う始動時燃料噴射制御手段と、
   吸入空気量より算出される燃料噴射量に従って燃料噴射制御を行う通常燃料噴射制御手段と、
   内燃機関の始動後、所定のタイミングで前記始動時燃料噴射制御手段による燃料噴射制御から前記通常燃料噴射制御手段による燃料噴射制御へ切替える燃料噴射制御切替手段と、
   前記燃料噴射制御切替手段による燃料噴射制御の切替時、前記の適合燃料噴射量から吸入空気量より算出される燃料噴射量へ燃料噴射量を段階的に変化させるように、前記の適合燃料噴射量と吸入空気量より算出される燃料噴射量との差分に基づき燃料噴射量の補正を行う燃料噴射量補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記燃料噴射量補正手段は、燃料噴射量の補正量を燃料性状に応じて決定することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
   

Images