JP2008057357A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮着火式の多気筒内燃機関の一部の気筒の燃焼室内の圧力を検出する検出手段の検出結果に基づき、全気筒の噴射時期を適切に操作することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】４番気筒＃４には、筒内圧センサが装着されている。この筒内圧センサによって検出される４番気筒＃４の着火時期を目標着火時期にフィードバック制御すべく、噴射時期が操作される。１番気筒＃１〜３番気筒＃３の着火時期は、４番気筒＃４における燃焼によって生成される出力トルクとこれら各気筒における燃焼によって生成される出力トルクとをそれぞれ一致させるべく噴射時期を操作することで、間接的に制御される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、圧縮着火式の多気筒内燃機関の一部の気筒の燃焼室内の圧力を検出する検出手段の検出結果に基づき該内燃機関の燃料噴射弁を操作することで、各気筒における着火時期を目標着火時期に制御する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

例えば下記特許文献１に見られるように、排気通路から吸気通路へと還流される排気（ＥＧＲ）量が最も多い気筒にのみ燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサを備え、これに基づき全気筒の噴射開始時期を操作する制御装置が周知である。ここでは、ＥＧＲ量が多い気筒は燃焼が不安定化しやすいことに鑑みて、ＥＧＲ量が最も多い気筒にのみ筒内圧センサを設けている。これにより、燃焼が最も不安定化しやすい気筒について筒内圧センサの検出結果に基づき着火時期を直接把握することができ、ひいては、全気筒に筒内圧センサを備えることを回避しつつも、失火が生じることのないように全気筒の噴射時期を操作することができる。

ただし、上記制御装置では、内燃機関の経年変化等により気筒毎のＥＧＲ量の流入態様などが変化すると、上記態様にて全気筒の噴射時期を操作したのでは、気筒によってはその噴射時期が適切なものとならない事態が生じ得る。そして、噴射時期が適切なものとならない気筒が存在すると、内燃機関の排気特性が悪化したり、同内燃機関が搭載される車両のドライバビリティが低下したりする。
特許第３３３１９８７号公報

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、圧縮着火式の多気筒内燃機関の一部の気筒の燃焼室内の圧力を検出する検出手段の検出結果に基づき、全気筒の噴射時期を適切に操作することのできる内燃機関の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記載の発明は、前記一部の気筒における前記検出手段による検出結果に基づき前記一部の気筒の噴射時期を操作することで、該検出結果に基づき算出される着火時期を目標着火時期にフィードバック制御する一部気筒着火時期制御手段と、前記一部気筒着火時期制御手段による制御時、前記一部の気筒における燃焼によって生成されるトルクに他の気筒における燃焼によって生成されるトルクを一致させるように前記他の気筒の噴射時期を操作することで、前記他の気筒の着火時期を前記一部の気筒の着火時期と一致するように制御する他気筒着火時期制御手段とを備えることを特徴とする。

上記構成では、一部の気筒については、検出手段の検出結果から着火時期を算出することができる。このため、この算出される着火時期を目標着火時期にフィードバック制御することができる。これに対し、他の気筒については、着火時期を直接的に把握することはできない。しかし、一部の気筒においては実際の着火時期を目標着火時期に制御できているにもかかわらず、他の気筒においては実際の着火時期が目標着火時期から離間しているときには、これら一部の気筒における燃焼によって生成されるトルクと他の気筒における燃焼によって生成されるトルクとの間にずれが生じる。上記構成では、この点に鑑み、一部気筒着火時期制御手段による制御時、一部の気筒における燃焼によって生成されるトルクに他の気筒における燃焼によって生成されるトルクを一致させるように他の気筒の噴射時期を操作する。これにより、これらトルクが一致するときには、他の気筒の着火時期も目標着火時期と一致すると考えられる。したがって、上記構成では、圧縮着火式の多気筒内燃機関の一部の気筒の燃焼室内の圧力を検出する検出手段の検出結果に基づき、全気筒の噴射時期を適切に操作することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記噴射時期の微小変化よりも噴射量の微小変化の方が前記内燃機関の出力トルクの変化に支配的な影響を及ぼす運転条件下、各気筒における燃焼によって生成されるトルクを互いに近似させるように気筒毎に実際に噴射される燃料量を補正する噴射量学習値を学習する噴射量学習手段を更に備え、前記一部気筒着火時期制御手段による制御及び前記他気筒着火時期制御手段による制御に際し、前記燃料噴射弁の操作量のうちの噴射量と相関を有する操作量に前記噴射量学習値を反映させることを特徴とする。

上記構成では、噴射時期の微小変化よりも噴射量の微小変化の方が前記内燃機関の出力トルクの変化に支配的な影響を及ぼす運転条件下において、出力トルクに基づき噴射量学習値を学習するために、噴射量学習値を適切に学習することができる。そして、一部気筒着火時期制御手段による制御及び他気筒着火時期制御手段による制御に際し、噴射量学習値を燃料噴射弁の操作量のうちの噴射量と相関を有する操作量に反映させる。これにより、着火時期の制御に際して、燃焼によって生成されるトルクの気筒間のばらつきの要因を、着火時期の制御に特定することができる。このため、出力トルクに基づく着火時期の制御を好適に行うことができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記他気筒着火時期制御手段は、前記一部の気筒における燃焼によって生成されるトルクの変動量よりも前記他の気筒のうち燃焼によって生成されるトルクの変動量が所定以上大きくなる気筒について、前記噴射時期を所定量進角側に操作することを特徴とする。

検出手段の装着される一部の気筒におけるトルク変動量に対する検出手段の装着されない他気筒におけるトルク変動量が所定以上大きいということは、トルク変動量の大きい気筒において燃焼が不安定化しており、失火の可能性が高いことを意味する。ここで、上記構成では、こうした状況下、失火の生じにくい進角側に噴射時期を操作することで、失火の生じる可能性を好適に回避することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記他気筒着火時期制御手段による前記他の気筒の噴射時期の操作に基づき、前記他の気筒の着火時期を前記一部の気筒の着火時期と一致させるための噴射時期学習値を学習する他気筒着火時期学習手段を更に備えることを特徴とする。

上記構成では、噴射時期学習値を学習するために、他気筒着火時期制御手段による制御に際して噴射時期学習値を用いることができ、ひいては迅速に着火時期を制御することができる。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記他気筒着火時期学習手段は、前記噴射時期の微小変化の方が噴射量の微小変化よりも前記内燃機関の出力トルクの変化に支配的な影響を及ぼす運転領域に入って且つ、該運転領域に入ってから所定時間経過後に前記学習を行うことを特徴とする。

上記構成では、噴射時期の微小変化の方が出力トルクの変化に支配的な影響を及ぼす運転領域において噴射時期学習値の学習を行うために、出力トルクの気筒間ばらつきの要因を、着火時期に特定することができる。このため、出力トルクに基づき、噴射時期学習値を好適に学習することができる。しかも、上記構成では、上記運転領域に入ってから所定時間経過後に学習を行うために、過渡的な状態で学習することによる誤学習を好適に回避することができる。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記一部気筒着火時期制御手段による前記一部の気筒の噴射時期の操作に基づき、前記一部の気筒の着火時期を前記目標着火時期と一致させるための噴射時期学習値を学習する一部気筒着火時期学習手段を更に備えることを特徴とする。

上記構成では、噴射時期学習値を学習するために、一部気筒着火時期制御手段による制御に際して噴射時期学習値を用いることができ、ひいては迅速に着火時期を制御することができる。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記一部気筒着火時期学習手段は、前記噴射時期の微小変化の方が噴射量の微小変化よりも前記内燃機関の出力トルクの変化に支配的な影響を及ぼす運転領域に入って且つ、該運転領域に入ってから所定時間経過後に前記学習を行うことを特徴とする。

上記構成では、噴射時期の微小変化の方が出力トルクの変化に支配的な影響を及ぼす運転領域において噴射時期学習値の学習を行うために、出力トルクの気筒間ばらつきの要因を、着火時期に特定することができる。このため、出力トルクに基づき、噴射時期学習値を好適に学習することができる。しかも、上記構成では、上記運転領域に入ってから所定時間経過後に学習を行うために、過渡的な状態で学習することによる誤学習を好適に回避することができる。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記各気筒の着火時期を前記目標着火時期とすべく、前記内燃機関の運転領域毎に、噴射時期と相関を有する前記燃料噴射弁のフィードフォワード操作量を設定する設定手段を更に備えることを特徴とする。

上記構成では、フィードフォワード操作量を備えるために、噴射時期を目標着火時期に迅速に追従させることが可能となる。

請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記他気筒着火時期制御手段による前記他の気筒の噴射時期の操作についての前記一部の気筒の噴射時期からの許容ずれ量を、進角側への許容ずれ量の方が遅角側への許容ずれ量よりも大きく設定したことを特徴とする。

内燃機関が消耗すると、ピストン及びシリンダ内壁間のクリアランスが増加する。このため、圧縮着火式の内燃機関にあっては、内燃機関の経年変化によりピストンの上昇に伴う燃焼室内の圧力が低下するため、燃焼が不安定化する。換言すれば、失火が生じやすくなる。この点、上記構成では、一部気筒の噴射時期からの進角側への許容ずれ量を大きくすることで、経年変化にかかわらず、失火を好適に抑制することができる。また、遅角側への許容ずれ量を小さくすることで、過度の遅角による失火の発生を好適に抑制することができる。

請求項１０記載の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記多気筒内燃機関は、排気通路内の排気を吸気通路に還流させる排気還流通路を備え、前記一部の気筒が単一の気筒であって且つ、該単一の気筒は、前記還流される排気の流入量が最も多い気筒であることを特徴とする。

還流される排気（ＥＧＲガス）の流入量が最も多い気筒は、燃焼が不安定化する可能性が最も高い気筒である。換言すれば、失火の可能性が最も高い気筒である。この点、上記構成では、こうした気筒に検出手段を設けることで、燃焼状態を直接監視することができ、ひいては、燃焼が不安定となることを好適に抑制することができる。

請求項１１記載の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、前記多気筒内燃機関は、排気通路内の排気を吸気通路に還流させる排気還流通路を備え、前記一部の気筒が複数の気筒であって且つ、該複数の気筒は、前記還流される排気の流入態様が互いに異なる度合いが最も大きくなるように選択されてなることを特徴とする。

上記構成では、任意の他の気筒への還流される排気（ＥＧＲガス）の流入態様を、一部の気筒のいずれかにおけるＥＧＲガスの流入態様に極力近似させることができる。このため、他気筒着火時期制御手段によって一部の気筒のうち上記流入態様が最も近似するものにおけるトルクと一致させるように噴射時期を操作することで、着火時期を目標着火時期により高精度に制御することができる。

請求項１２記載の発明は、請求項１〜１１のいずれかに記載の発明において、前記内燃機関の出力トルクを、各気筒における燃料噴射に伴う前記内燃機関の出力軸の回転上昇量に基づき算出するトルク算出手段を更に備えることを特徴とする。

上記構成では、出力軸の回転上昇量に基づき出力トルクを算出するために、トルクセンサ等のハードウェアを新たに設けることなく、上記出力トルクに基づく各種処理を行うことができる。

請求項１３記載の発明は、請求項１〜１２のいずれかに記載の発明において、前記他気筒着火時期制御手段による制御は、前記噴射時期の微小変化に対する前記内燃機関の出力トルクの変化が所定以上となる運転領域において行われることを特徴とする。

上記構成では、噴射時期の微小変化によって内燃機関の出力トルクが顕著に変化する領域において他気筒着火時期制御手段による制御がなされるために、他気筒の着火時期の制御を好適に行うことができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置を車載ディーゼル機関の燃料噴射制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。

図示されるように、ディーゼル機関１０の吸気通路１２の上流には、エアクリーナ１４、エアフローメータ１５、クーラ１６、スロットルバルブ１８等が設けられている。そして、吸気通路１２は、各気筒（ここでは、１番気筒＃１〜４番気筒＃４の４気筒を例示）の燃焼室２０と連通可能とされている。これら燃焼室２０には、コモンレール２２に蓄えられた高圧の燃料が燃料噴射弁２４を介して噴射される。これにより、燃焼室２０内の燃料と空気との混合気が燃焼に供され、ディーゼル機関１０の回転力が生成される。なお、４番気筒＃４の燃焼室２０には、その圧力を検出する筒内圧センサ２１が設けられている。

一方、燃焼に供された空気である排気は、排気通路２６に排出される。排気通路２６には、酸化触媒２８や、窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵及び還元するためのＮＯｘ吸蔵還元触媒３０が設けられている。

上記吸気通路１２と排気通路２６とには、可変ノズル式ターボチャージャ３６が設けられている。また、吸気通路１２と排気通路２６とには、これらを連通可能とする排気還流通路（ＥＧＲ通路３８）が設けられており、吸気通路１２とＥＧＲ通路３８との間の流路面積がＥＧＲバルブ４０によって調節可能となっている。

上記エンジンシステムは、更に、ディーゼル機関１０のクランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ４２等、ディーゼル機関１０の運転状態を検出する各種センサを備えている。また、エンジンシステムは、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ４４等、ユーザによる要求を検出する各種センサを備えている。

電子制御装置（ＥＣＵ５０）は、中央処理装置や、常時記憶保持メモリ５２等を備えて構成されている。ここで、常時記憶保持メモリ５２は、イグニッションスイッチ（ＥＣＵ５０の電源スイッチ）の状態にかかわらず常時給電状態が保持されるバックアップＲＡＭや、給電の有無にかかわらず常時データを保持する不揮発性メモリ等、上記電源スイッチの状態にかかわらずデータを保持する記憶装置である。

ＥＣＵ５０は、ディーゼル機関１０の運転状態やユーザの要求を検出する各種センサの検出値に基づき、燃料噴射弁２４等の各種アクチュエータを操作することで、ディーゼル機関１０の出力特性（出力トルク、排気特性）を制御する。特に、ＥＣＵ５０は、出力特性を制御すべく、燃料噴射量や燃料噴射時期を操作する燃料噴射制御を行う。例えば、クランク角センサ４２の検出値に基づく回転速度とアクセルセンサ４４によって検出されるアクセルペダルの操作量とに基づき、ディーゼル機関１０の要求噴射量を算出し、これに基づき燃料噴射弁２４を操作することで、出力トルクをアクセルペダルの操作量に応じた要求トルクに制御する。ただし、この際には、燃料噴射弁２４の個体差や経年変化に起因する噴射特性のばらつきのために、燃料噴射弁２４に対する噴射量の指令値（指令噴射量）を同一としても、実際の噴射量が同一とはならないおそれがある。そこでＥＣＵ５０では、噴射特性のずれを学習することで同ずれを補償するいわゆる学習制御を行う。

また、燃料噴射制御に際しては、ディーゼル機関１０の排気特性を制御する必要もある。排気特性の制御は、着火時期の制御によって行うことができる。ここで、着火時期は、噴射時期の操作によって制御可能であるが、噴射時期の変化に対する着火時期の変化は、燃焼制御態様に依存して大きく異なる。図２に、本実施形態における燃焼制御態様を示す。図示されるように、本実施形態では、回転速度と負荷（トルク、噴射量等）とに応じて、燃焼制御態様を切り替える。ここで、通常燃焼領域では、燃料に対して新気が過剰な状態で燃焼を行う燃焼形態である通常燃焼を行う。ここでは、燃焼室２０に充填される気体に占めるＥＧＲ量の割合（以下、ＥＧＲ率）は、所定割合（例えば「３０％」）以下とされている。また、予混合／低温燃焼領域では、ＥＧＲ量を過剰にする燃焼形態である低温燃焼等を行う。ここでは、ＥＧＲ率は、上記通常燃焼領域よりも多い所定割合（例えば「４０〜５０」％）とされている。また、リッチ燃焼領域は、空燃比が所定値（例えば「１４．５」）以下のリッチな状態で燃焼を行う燃焼形態であるリッチ燃焼を行う。

上記リッチ燃焼は、例えばＮＯｘ吸蔵還元触媒３０のリッチパージ（ＮＯｘ吸蔵還元触媒３０をリッチ雰囲気にして、吸蔵したＮＯｘを還元すること）時に時々数秒〜数十秒程度の時間に限って行われる。このリッチ燃焼は、通常は予混合／低温燃焼がなされる領域において行われる。

上記通常燃焼領域においては、燃焼は安定しており、噴射時期の微小変化によっては、着火時期はさほど大きく変化しない。このため、着火時期の操作には、さほど高い精度は要求されない。一方、上記予混合／低温燃焼領域やリッチ燃焼領域では、燃焼が不安定化しやすく、噴射時期の微小変化によって、着火時期が大きく変化する。このため、排気特性を良好に制御するためには、着火時期を検出し、噴射時期を高精度に操作することが望まれる。ここで、燃料の着火により燃焼室２０内の圧力が上昇することに鑑みれば、筒内圧センサ２１によって着火時期を検出することが可能である。しかし、全ての気筒に筒内圧センサを備える場合には、部品点数の増加が生じる。そこで本実施形態では、単一の気筒（４番気筒＃４）に筒内圧センサ２１を備え、残りの気筒（１番気筒＃１〜３番気筒＃３）については、４番気筒＃４における燃焼に伴って生成されるトルクに一致させることで、着火時期を間接的に制御する。

これは、図３に示す特性を根拠とする制御である。図３（ａ）に示されるように、通常燃焼領域においては、噴射量の微小変化に応じて出力トルクが変化する反面、着火時期の微小変化によっては出力トルクはほとんど変化しない。これに対し、図３（ｂ）に示すように、予混合／低温燃焼領域においては、通常燃焼領域と比較して、噴射量の微小変化に対する出力トルクの変化が鈍くなる。そして、このときには、着火時期の微小変化によって出力トルクが変化する。更に図３（ｃ）に示すように、上記リッチ燃焼領域や、ＥＧＲ率を低温燃焼よりも更に増大させる超大量ＥＧＲ燃焼領域においては、噴射量の変化によっては出力トルクがほとんど変化しなくなる。そして、このときには、着火時期の微小変化に対する出力トルクの変化度合いが低温燃焼時よりも更に増大する。

上記特性に鑑みれば、予混合／低温燃焼領域やリッチ燃焼領域において、図４に示すように、１番気筒＃１〜３番気筒＃３における燃焼によって生成されるトルクを４番気筒＃４における燃焼に伴って生成されるトルクに一致させることで、１番気筒＃１〜３番気筒＃３の着火時期についても所望に制御することができると考えられる。

なお、４番気筒＃４に筒内圧センサ２１を装着したのは、４番気筒＃４の燃焼室２０に最もＥＧＲガスが流入しやすいためである。ＥＧＲガス量が多いときには燃焼が不安定化しやすいため、４番気筒＃４は燃焼が最も不安定化しやすい気筒となっている。このため、この気筒に筒内圧センサ２１を装着することで、着火時期を直接把握するようにする。

図５に、ＥＣＵ５０の行う処理のうち、燃料噴射制御に関する処理を示す。

フィルタＢ２は、筒内圧センサ２１の出力からノイズ等を除去すべく、フィルタ処理を施す部分である。Ａ／Ｄ変換部Ｂ４は、フィルタＢ２の出力であるアナログデータをディジタルデータに変換する部分である。センサ出力校正部Ｂ６は、Ａ／Ｄ変換部Ｂ４の出力を校正することで、筒内圧センサ２１の固体差を補償する処理を行う。熱発生率算出部Ｂ８は、筒内圧センサ２１によって検出される燃焼室２０内の圧力に基づき、燃料の燃焼に伴う熱発生率を時系列データとして算出する。

４番気筒噴射時期算出部Ｂ１０は、回転速度等の各種運転状態を示すパラメータと熱発生率とに基づき、４番気筒の噴射時期を目標噴射時期にフィードバック制御する部分である。一方、４番気筒噴射時期学習値記憶部Ｂ１２は、４番気筒＃４の噴射時期として適切な時期についての学習値を記憶する。詳しくは、本実施形態では、上記着火時期のフィードバック制御に際して、運転状態毎に噴射時期についてのフィードフォワード制御を併用しているため、フィードバック補正量を学習値として学習する。なお、４番気筒噴射時期算出部Ｂ１０は、上記常時記憶保持メモリ５２を備えて構成されている。

トルク算出部Ｂ１４は、ディーゼル機関１０の回転速度に基づき、出力トルクを定量化した各種物理量を算出する部分である。噴射時期偏差算出部Ｂ１６は、トルク算出部Ｂ１４の出力に基づき、１〜３番気筒＃１〜＃３における燃焼によって生成されるトルクを４番気筒＃４における燃料の燃焼によって生成されるトルクに一致させる上で要求される噴射時期についての４番気筒＃４の噴射時期に対する偏差を算出する部分である。こうして算出される偏差と上記４番気筒＃４における噴射時期との和が、１〜３番気筒＃１〜＃３の噴射時期を指令値となる。偏差学習値記憶部Ｂ１８は、１〜３番気筒＃１〜＃３の上記偏差として適切な値についての学習値を記憶する。詳しくは、本実施形態では、上記噴射時期の偏差に基づく着火時期の制御に際して、運転状態毎に上記偏差についてのフィードフォワード制御を併用しているため、フィードバック補正量を学習値として学習する。なお、偏差学習値記憶部Ｂ１８は、上記常時記憶保持メモリ５２を備えて構成されている。

噴射量学習部Ｂ２０は、トルク算出部Ｂ１４の出力に基づき、燃焼室２０における燃料の燃焼によって生成されるトルクの気筒間でのばらつきを補償する噴射量の学習値を学習する。噴射量学習値記憶部Ｂ２２は、各気筒の噴射量の学習値を記憶する。なお、噴射量学習値記憶部Ｂ２２は、上記常時記憶保持メモリ５２を備えて構成されている。

以下では、上記噴射量の学習にかかる処理、上記着火時期制御にかかる処理の順に、更に説明する。

＜噴射量学習処理＞
燃料噴射制御によってクランク軸の回転速度が所望に制御されるが、同回転速度を微小な時間間隔で分析すると、燃焼サイクル内の各行程に同期して回転上昇と回転降下とが繰り返される。すなわち図６（ａ）に示すように、各気筒の燃焼順序は１番気筒（＃１）→３番気筒（＃３）→４番気筒（＃４）→２番気筒（＃２）であり、１８０°ＣＡごとに燃料噴射が行われてその燃料が燃焼に供される。このとき、１気筒ずつの燃焼周期（１８０°ＣＡ周期）で見ると、燃焼に伴いクランク軸に回転力が付与されて回転速度が上昇するとともに、その後クランク軸等に作用する負荷により回転速度が降下する。かかる場合、回転速度の挙動に応じて気筒ごとの仕事量が推定できると考えられる。

ここで、各気筒の燃焼周期の終了時においてその時の回転速度から当該気筒の仕事量を算出することが考えられる。例えば、図６（ｂ）に示すように、１番気筒の燃焼周期の終了時であるタイミングｔ１で当該１番気筒の仕事量を算出し、次の３番気筒の燃焼周期の終了時であるタイミングｔ２で当該３番気筒の仕事量を算出する。ところがこの場合、クランク角センサ４２の検出信号（ＮＥパルス）により算出される回転速度にはノイズや検出誤差による要因が含まれており、図６（ｂ）に示すように、実際の回転速度（図の破線）に対して回転速度の検出値（図の実線）がばらつく。そのため、タイミングｔ１，ｔ２等では、正確な仕事量を算出できないという問題が生じる。

そこで本実施形態では、図７に示すように、回転速度Ｎｅを入力信号として一定の角度周期でフィルタ処理部Ｍ１に取り込むとともに、そのフィルタ処理部Ｍ１において各時点の回転変動成分のみを抽出して瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔを算出する。このとき、回転速度Ｎｅは、ＮＥパルスの出力周期（本実施形態では３０°ＣＡ）でサンプリングされる。フィルタ処理部Ｍ１は例えばＢＰＦ（帯域フィルタ）にて構成され、ＢＰＦにより回転速度信号に含まれる高周波成分と低周波成分とが除去される。このフィルタ処理部Ｍ１の出力である瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔ（ｉ）は、例えば以下の式（１）により表される。

式（１）において、Ｎｅ（ｉ）は回転速度の今回サンプリング値、Ｎｅ（ｉ−２）は回転速度の２回前サンプリング値、Ｎｅｆｌｔ（ｉ−１）は瞬時トルク相当値の前回値、Ｎｅｆｌｔ（ｉ−２）は瞬時トルク相当値の前々回値である。ｋ１〜ｋ４は定数である。上式（１）により、回転速度信号がフィルタ処理部Ｍ１に入力される都度、瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔ（ｉ）が算出される。

上式（１）は、下式（２）に表す伝達関数Ｇ（ｓ）を離散化したものである。なお、ζは減衰係数、ωは応答周波数である。

本実施形態では特に、応答周波数ωをディーゼル機関の燃焼周波数としており、上記の式（１）ではω＝燃焼周波数としたことに基づいて定数ｋ１〜ｋ４が設定されている。燃焼周波数は単位角度ごとの燃焼頻度を表した角度周波数であり、４気筒の場合には燃焼周期（燃焼角度周期）が１８０°ＣＡであり、その燃焼周期の逆数により燃焼周波数が決定される。

また、図７の積分処理部Ｍ２では、瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔを取り込み、その瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔを各気筒の燃焼周期ごとに一定区間積分することにより、各気筒のトルク積算値である気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃１〜Ｓｎｅｆｌｔ＃４を算出する。このとき、３０°ＣＡ周期で出力されるＮＥパルスにはそれぞれ０〜２３のＮＥパルス番号が付されており、各気筒の燃焼順序でいうと、１番気筒の燃焼周期にはＮＥパルス番号の「０〜５」が割り当てられ、３番気筒の燃焼周期にはパルス番号の「６〜１１」が割り当てられ、４番気筒の燃焼周期にはＮＥパルス番号の「１２〜１７」が割り当てられ、２番気筒の燃焼周期にはＮＥパルス番号の「１８〜２３」が割り当てられている。そして、次の式（３）により、１〜４番気筒ごとに気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃１〜Ｓｎｅｆｌｔ＃４を算出する。

なお以下の記載では、気筒番号を＃ｉと表し、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃１〜Ｓｎｅｆｌｔ＃４を気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉとも表記する。

図８は、回転速度Ｎｅ、瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔ及び気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉの推移を示すタイムチャートである。図８において、瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔは基準レベルＲｅｆに対して上下に振幅し、その瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔを気筒毎の燃焼周期内で積分することにより気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉが算出される。またこのとき、基準レベルＲｅｆよりも正側の瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔの積分値が燃焼トルクに相当し、基準レベルＲｅｆよりも負側の瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔの積分値が負荷トルクに相当する。なお、基準レベルＲｅｆは、各気筒を通じての平均回転速度に応じて決定されるようになっている。

この場合、各気筒の燃焼周期では本来燃焼トルクと負荷トルクとの収支が０になり、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉが０（燃焼トルク−負荷トルク＝０）となるが、気筒ごとの機差や経年変化等により各気筒で燃料噴射弁２４による噴射特性やフリクション特性などが相違すると、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉのばらつきが生じる。例えば、図示のように１番気筒ではＳｎｅｆｌｔ＃１＞０となり、２番気筒ではＳｎｅｆｌｔ＃２＜０となるなどのばらつきが生じる。

上記のように気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉを算出することにより、燃料噴射弁２４の噴射特性等が、各気筒でそれぞれ理想値に対してどれほどの差異を生じているかや、気筒間でどれほどのばらつきが生じているかなどを把握することができる。

そこで本実施形態では、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉを利用して、燃料噴射弁２４の噴射特性の気筒間のずれ量を、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉの気筒間のずれ量として学習する。図９に、上記ずれ量の算出にかかる処理の手順を示す。この処理は、先の図５のトルク算出部Ｂ１４や噴射量学習部Ｂ２０、噴射量学習値記憶部Ｂ２２の行う処理である。この処理は、ＮＥパルスの立ち上がり時に、ＥＣＵ３０により実行される。

図９において、まずステップＳ１０では、今回のＮＥ割込みの時刻と前回のＮＥ割込みの時刻とからＮＥパルスの時間間隔を算出するとともに、その時間間隔の逆数演算により今現在の回転速度Ｎｅ（瞬時回転速度）を算出する。続くステップＳ１２では、上記式（１）を用い、瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔ（ｉ）を算出する。

続くステップＳ１４では、今回のＮＥパルス番号を判定する。そして、ステップＳ１６〜Ｓ２２では、上式（３）を用い、１〜４番気筒毎に気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉを算出する。すなわち、
・ＮＥパルス番号が「０〜５」であれば、１番気筒の気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃１を算出し（ステップＳ１６）、
・ＮＥパルス番号が「６〜１１」であれば、３番気筒の気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃３を算出し（ステップＳ１８）、
・ＮＥパルス番号が「１２〜１７」であれば、４番気筒の気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃４を算出し（ステップＳ２０）、
・ＮＥパルス番号が「１８〜２３」であれば、２番気筒の気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃２を算出する（ステップＳ２２）。

その後、ステップＳ２４では、学習条件が成立しているか否かを判定する。この学習条件には、全気筒で気筒別仕事量の算出が完了していること、車両の動力伝達装置（ドライブトレイン）があらかじめ定めた状態にあること、環境条件があらかじめ定めた規定状態にあることなどが含まれており、それら全てが成立している場合に学習条件が成立している旨判定される。なお例えば、動力伝達装置については、動力伝達系のクラッチ装置が半クラッチ状態でないことを条件とすればよい。また例えば、環境条件としては、エンジン水温が所定の暖機完了温度以上であることを条件とすればよい。

学習条件が成立していなければそのまま本処理を終了する。また、学習条件が成立していれば、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、カウンタｎｉｔｇｒを１インクリメントするとともに、次の式（４）を用いて気筒ごとの積算量Ｑｌｐ＃ｉを算出する。ここで、積算量Ｑｌｐ＃ｉは、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉに換算係数Ｋａを乗算することで算出される噴射特性値についての積算値である。この積算量Ｑｌｐ＃ｉは、上記カウンタｎｉｔｇｒが所定回数となるときに所定回数で平均化処理することで、噴射特性値を算出するためのものである。

Ｑｌｐ＃ｉ＝Ｑｌｐ＃ｉ＋Ｋａ×Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉ …（４）

なお、上記処理を行なった際には、各気筒の気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉを０にクリアする。

その後、ステップＳ２８では、カウンタｎｉｔｇｒが所定回数ｋｉｔｇｒに達したか否かを判定する。所定回数ｋｉｔｇｒは、上記気筒別仕事量Ｓｎｅｆｉｔ＃ｉに換算係数Ｋａを乗算することで得られる噴射特性値の算出に際して、ノイズ等による算出誤差を抑制することのできる値に設定されている。そして、ｎｉｔｇｒ≧ｋｉｔｇｒであることを条件にステップＳ３０に進む。ステップＳ３０では、次の式（５）を用いて気筒ごとの噴射特性値Ｑｌｒｎ＃ｉを算出する。また、積算量Ｑｌｐ＃ｉを０にクリアするとともに、カウンタｎｉｔｇｒを０にクリアする。

Ｑｌｒｎ＃１＝Ｑｌｒｎ＃ｉ＋Ｋｂ×Ｑｌｐ＃ｉ／ｋｉｔｇｒ …（５）

式（５）において、所定回数ｋｉｔｇｒだけ積算された積算量Ｑｌｐ＃ｉが平均化され、その平均化された学習値により噴射特性値Ｑｌｒｎ＃ｉが更新される。このとき、積算量Ｑｌｐ＃ｉの平均化により、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉの毎回の誤差分が吸収されるようになっている。なお、上式（５）において、係数Ｋｂは、例えば「０＜Ｋｂ≦１」の間に設定される。

次に、ステップＳ３２では、次の式（６）を用いて噴射量学習値ΔＱｌｒｎ＃ｉを算出する。

式（６）によって、全気筒の噴射特性値Ｑｌｒｎ＃ｉの平均値（ΣＱｌｒｎ＃ｉ／４）に対する気筒ごとの噴射特性値Ｑｌｒｎ＃ｉのずれ量を算出することができる。

続くステップＳ３４においては、噴射量学習値ΔＱｌｒｎ＃ｉを、上記常時記憶保持メモリ５２の所定の領域に書き込む。上記常時記憶保持メモリ５２における上記データの記憶領域は、燃料噴射量とコモンレール２２内の燃圧とをパラメータとして分割される複数の領域のそれぞれに割り当てられている。このように噴射量と燃圧とで分割される領域のそれぞれにおいて各別の噴射量学習値ΔＱｌｒｎ＃ｉを記憶させるのは、噴射量学習値ΔＱｌｒｎ＃ｉが、噴射量と燃圧とに依存して変動するためである。このため、各領域毎に噴射量学習値ΔＱｌｒｎ＃ｉを学習することで、噴射量及び燃圧に見合った適切な噴射量学習値ΔＱｌｒｎ＃ｉによって燃料噴射弁２４を操作することができる。

そして、噴射量学習値ΔＱｌｒｎ＃ｉが算出され記憶されると、次回以降の燃料噴射制御において、この噴射量学習値ΔＱｌｒｎ＃ｉを用いて燃料噴射弁２４が操作される。

＜着火時期制御＞
図１０に、筒内圧センサ２１の出力の取得にかかる処理の手順を示す。この処理は、先の図５のＡ／Ｄ変換部Ｂ４によってなされる処理である。この処理は、所定時間周期又は所定クランク角周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、４番気筒＃４の燃焼室２０における圧力をサンプリングする区間か否かを判断する。ここで、サンプリング区間は、４番気筒＃４の燃焼室２０において燃料の燃焼が生じ得る区間を包含するようにして設定されている。そして、サンプリング区間であると判断される間、ステップＳ１２において、筒内圧センサ２１の出力するアナログデータを、所定周期でディジタルデータに変換し保存する。なお、サンプリング区間が終了すると、この一連処理を一旦終了する。

図１１に、熱発生率の算出にかかる処理の手順を示す。この処理は、先の図５の熱発生率算出部Ｂ８による処理である。

この一連の処理では、まずステップＳ２０において、先の図１０に示した処理による筒内圧データをスムージング処理することで、筒内圧の急激な変化を緩和させる。これは、偶発的なノイズ等の影響を抑制するためのものであり、例えば前回のサンプリング値と今回のサンプリング値との加重平均処理や、移動平均処理等によって実現することができる。続くステップＳ２２においては、上記スムージング処理後の筒内圧データに基づき、熱発生率を算出する。ここでは、上記筒内圧Ｐ、燃焼室２０内の容積Ｖ、及び比熱比κを用いて、下記の式にて熱発生率を算出する。

（ＶｄＰ＋κＰｄＶ）／κ−１
続くステップＳ２４においては、クランク角度毎に、熱発生率を記憶する。なお、上記ステップＳ２４の処理を完了すると、この一連の処理を一旦終了する。

図１２に、メイン噴射に伴う燃料の着火時期である主燃焼の着火時期を算出するための処理手順を示す。この処理は、先の図５の４番気筒噴射時期算出部Ｂ１０によってなされる処理である。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ３０において、先の図１１に示した処理にて算出された熱発生率のデータを読み出す。続くステップＳ３２においては、熱発生率が閾値未満の状態から閾値を横切るタイミングを着火時期として算出し、記憶する。すなわち、図１３に示されるように、熱発生率が閾値を横切るタイミングをメイン噴射に伴う燃料の着火時期とする。なお、図１３では、１燃焼サイクル内において、１段のパイロット噴射とメイン噴射との２段の噴射がなされる場合を例示している。なお、上記ステップＳ３２の処理が完了すると、この一連の処理を一旦終了する。

図１４に、筒内圧センサ２１の装着された４番気筒＃４の着火時期フィードバック制御の処理手順を示す。この処理は、先の図５に示した４番気筒噴射時期算出部Ｂ１０や４番気筒噴射時期学習値記憶部Ｂ１２の行なう処理である。なお、この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ４０において、回転速度、指令噴射量、及びいかなる燃焼制御がなされているか（燃焼パターン）に基づき、噴射時期の基本値（ベース噴射時期）を設定する。ここで、ベース噴射時期は、上記パラメータに基づくフィードフォワード値と、この図１４に示すフィードバック制御によって学習されるフィードフォワード値の補正値である噴射時期学習値との和である。続くステップＳ４２においては、回転速度、指令噴射量、及び燃焼パターンに基づき、目標着火時期を設定する。上記パラメータと目標着火時期との関係は、排気特性を良好に制御することのできるように予めの適合によって求められたものである。続くステップＳ４４においては、先の図１２に示した処理によって算出される筒内圧センサ２１の装着された４番気筒＃４の着火時期を読み出す。

続くステップＳ４６においては、着火時期を目標着火時期とするためのフィードバック補正量を算出する。ここでは、例えば着火時期と目標着火時期との差に基づく比例制御を行えばよい。そして、ステップＳ４８においては、噴射時期の指令値を、上記ベース噴射時期とフィードバック補正量との和として算出する。この指令値により噴射時期を操作することで、着火時期をフィードバック制御することができる。

なお、上記フィードバック制御のフィードバック補正量が安定して且つ、前回の学習からの走行距離が所定距離となる等の学習条件が成立するときには、ステップＳ５０において上記フィードバック補正量によって噴射時期学習値を更新する。そして、ステップＳ４８又はステップＳ５０の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。

図１５に、筒内圧センサ２１の装着されていない気筒＃ｋ（ｋ＝１〜３）の着火時期フィードバック制御の処理手順を示す。この処理は、先の図５に示したトルク算出部Ｂ１４や噴射時期偏差算出部Ｂ１６、偏差学習値記憶部Ｂ１８等によってなされる処理である。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ６２において、着火時期の微小変化に対する出力トルクの変化が、噴射量の微小変化に対する出力トルクの変化よりも顕著な運転領域であるか否かを判断する。すなわち、予混合／低温燃焼領域か、リッチ燃焼領域にあるかを判断する。そして、上記運転領域であると判断されるときには、ステップＳ６４に移行する。ステップＳ６４においては、筒内圧センサ２１の装着気筒である１番気筒＃１の噴射時期に対する各気筒＃ｋの噴射時期偏差の初期値を設定する。ここで、初期値は、回転速度や指令噴射量、燃焼パターンから定まるフィードフォワード値に、上記噴射時期偏差についての学習値を加算した値である。

続くステップＳ６６においては、Ｎ燃焼サイクルにおける各気筒＃ｉのトルク変動量及びトルク平均値を算出する。ここで、トルク平均値とは、各気筒＃ｉにおける燃料の燃焼によって生成されるトルクのＮ燃焼サイクルにおける平均値である。また、トルク変動量とは、各気筒＃ｉにおける燃料の燃焼によって生成されるトルクのＮ燃焼サイクルにおける変動量を定量化したパラメータである。この処理は、図１６に示す処理となる。

すなわち、まずステップＳ６８１において、気筒番号を定めるためのパラメータｉを「１」とする。続くステップＳ６８２においては、Ｎ（Ｎ：複数）燃焼サイクルにわたるｉ番気筒の気筒別仕事量Ｓｎｅｌｆｔ＃ｉを算出する。そして、ステップＳ６８３においては、ｉ番気筒のトルク平均値ＴＡ＃ｉとして、Ｎ燃焼サイクル分の気筒別仕事量Ｓｎｅｌｆｔ＃ｉの平均値を算出する。続くステップＳ６８４においては、トルク変動量ΔＴ＃ｉとして、気筒別仕事量Ｓｎｅｌｆｔ＃ｉとトルク平均値ＴＡ＃ｉとの差の２乗についてのＮ燃焼サイクル分の和を算出する。続くステップＳ６８５においては、全気筒について、トルク平均値ＴＡ＃ｉとトルク変動量ΔＴ＃ｉとを算出したか否かを判断する。そして、全気筒についての算出が未だ終了していないときには、ステップＳ６８６に移行し、上記パラメータｉをインクリメントしてステップＳ６８２〜Ｓ６８５の処理を繰り返す。一方、ステップＳ６８５におい全気筒終了したと判断されると、先の図１５のステップＳ６６の処理が完了する。

ステップＳ６６の処理に続いてステップＳ６８においては、これらトルク変動量及びトルク平均値に基づき、１番気筒＃１〜３番気筒＃３の噴射時期偏差の修正値ＯＦＦＳＥＴｋを算出する。この修正値ＯＦＦＳＥＴｋは、４番気筒＃４の噴射時期に対する１番気筒＃１〜３番気筒＃３の噴射時期の偏差について、上記ステップＳ６４において算出される初期値を修正するためのものである。この処理は、図１７の処理となる。

この一連の処理では、まずステップＳ６８１において、気筒番号を定めるパラメータｋを「１」とする。続くステップＳ６８２においては、ｋ番気筒＃ｋのトルク変動量ΔＴＡ＃ｋが、４番気筒＃４のトルク変動量ΔＴ＃４よりも所定以上大きいか否かを、換言すればトルク変動量ΔＴＡ＃ｋが所定値ΔＴ＃４×αより大きいか否かを判断する。この処理は、ｋ番気筒の燃焼が不安定化し、失火のおそれがある状況にあるか否かを判断するためのものである。ここでは、４番気筒＃４については、検出される着火時期に基づくフィードバック制御がなされているため、燃焼の不安定化は回避されていることを前提としている。このため、４番気筒＃４のトルク変動量ΔＴ＃４よりも所定以上変動量が大きいときには、燃焼が不安定化するものと考えられる。上記定数αは、４番気筒＃４のトルク変動量ΔＴ＃４を上回る度合いに基づき燃焼が不安定化するか否かを判断するパラメータである。そして、ステップＳ６８２において所定以上大きいと判断されるときには、ステップ
Ｓ６８３において修正値ＯＦＦＳＥＴｋに所定量Ａを加算することで、噴射時期を進角側に修正する。

一方、ステップＳ６８２において否定判断されるときには、ステップＳ６８４に移行する。ステップＳ６８４〜Ｓ６９１の処理は、ｋ番気筒＃ｋの燃焼によって生成されるトルクを４番気筒＃４によって生成されるトルクにフィードバック制御することにより、ｋ番気筒＃ｋの着火時期を４番気筒＃４の着火時期に間接的に一致させるための処理である。すなわち、ステップＳ６８４では、ｋ番気筒＃ｋのトルク平均値ＴＡ＃ｋが、４番気筒＃４のトルク平均値ＴＡ＃４よりも所定以上大きいか否かを、換言すれば、トルク平均値ＴＡ＃ｋが所定値ＴＡ＃４×βよりも大きいか否かを判断する。そして、ステップＳ６８４において肯定判断されるときには、ステップＳ６８５において、修正値ＯＦＦＳＥＴｋに所定量Ｂを加算することで、ｋ番気筒＃ｋの噴射時期を遅角補正する処理を行う。続くステップＳ６８６では、修正値ＯＦＦＳＥＴｋが上限値ＯＭＡＸよりも大きいか否かを判断する。この上限値ＯＭＡＸは、４番気筒＃４の噴射時期に対するｋ番気筒＃ｋの噴射時期の許容ずれ量を定めるものである。ステップＳ６８６において肯定判断されるときには、ステップＳ６８７において修正値ＯＦＦＳＥＴｋを、上限値ＯＭＡＸとする。

一方、ステップＳ６８４において否定判断されるときには、ステップＳ６８８に移行する。ステップＳ６８８においては、ｋ番気筒＃ｋのトルク平均値ＴＡ＃ｋが、４番気筒＃４のトルク平均値ＴＡ＃４よりも所定以上小さいか否かを、換言すれば、トルク平均値ＴＡ＃ｋが所定値ＴＡ＃４×γよりも小さいか否かを判断する。そして、ステップＳ６８８において肯定判断されるときには、ステップＳ６８９において、修正値ＯＦＦＳＥＴｋから所定量Ｃを減算することで、ｋ番気筒＃ｋの噴射時期を進角補正する処理を行う。続くステップＳ６９０では、修正値ＯＦＦＳＥＴｋが下限値ＯＭＩＮよりも小さいか否かを判断する。この下限値ＯＭＩＮは、４番気筒＃４の噴射時期に対するｋ番気筒＃ｋの噴射時期の許容ずれ量を定めるものである。ステップＳ６９０において肯定判断されるときには、ステップＳ６９１において修正値ＯＦＦＳＥＴｋを、下限値ＯＭＩＮとする。ちなみに、上限値ＯＭＡＸの絶対値は、下限値ＯＭＩＮの絶対値よりも小さく設定されている。これは、以下の理由による。

ディーゼル機関１０が消耗すると、ピストン及びシリンダ内壁間のクリアランスが増加する。このため、ディーゼル機関１０にあっては、その経年変化によりピストンの上昇に伴う燃焼室２０内の圧力が低下するため、燃焼が不安定化する。換言すれば、失火が生じやすくなる。この点、進角側への許容ずれ量を大きくすることで、経年変化にかかわらず、失火を好適に抑制することができる。また、遅角側への許容ずれ量を小さくすることで、過度の遅角による失火の発生を好適に抑制することができる。

上記ステップＳ６８３、Ｓ６８７、Ｓ６９１の処理が完了するときや、ステップＳ６８６、Ｓ６８８、Ｓ６９０において否定判断されるときには、ステップＳ６９２に移行する。ステップＳ６９２においては、１番気筒＃１〜３番気筒＃３の全ての気筒における修正値ＯＦＦＳＥＴｋの演算が終了したか否かを判断する。そして、終了していないときには、ステップＳ６９３において、上記パラメータｋをインクリメントし、ステップＳ６８２〜Ｓ６９２の処理を繰り返す。一方、ステップＳ６９２において全気筒終了したと判断されるときには、先の図１５のステップＳ６８の処理が完了する。

そして、図１５のステップＳ７０においては、ｋ番気筒＃ｋの噴射時期を、４番気筒＃４の噴射時期に、初期値と修正値ＯＦＦＳＥＴｋとを加算した値として算出する。なお、上記修正値ＯＦＦＳＥＴｋが安定して且つ、前回の学習からの走行距離が所定距離となる等の学習条件が成立するときには、ステップＳ７２において上記フィードバック補正量によって噴射時期学習値を更新する。そして、ステップＳ７０又はステップＳ７２の処理が完了するときや、ステップＳ６２において否定判断されるときには、この一連の処理を一旦終了する。

図１８に、本実施形態における燃料噴射量及び噴射時期の学習及び学習値の反映態様を示す。図示されるように、本実施形態では、通常燃焼に移行してから所定時間経過後以降において噴射量学習が実施されるため、過渡的な状態で学習することによる誤学習を好適に回避することができる。また、本実施形態では、リッチ燃焼等に移行してから所定時間経過後において噴射時期学習が実施されるため、過渡的な状態で学習することによる誤学習を好適に回避することができる。

なお、各学習値は全ての燃料状態において反映されているが、特定の燃焼状態において学習された学習値をそのまま用いる代わりに、運転領域の相違を考慮して、適宜補正された学習値を用いることが望ましい。すなわち、例えば通常燃焼によって学習される噴射量学習値をリッチ燃焼時に用いる際には、噴射量学習値の学習された運転状態とリッチ燃焼がなされるときの運転状態との相違（燃圧の相違等）を考慮して、リッチ燃焼がなされるときの運転状態において適切な値に噴射量学習値を変換して用いることが望ましい。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）４番気筒＃４の着火時期を目標着火時期にフィードバック制御しつつ、４番気筒＃４における燃焼によって生成されるトルクに他の気筒＃ｋにおける燃焼によって生成されるトルクを一致させるように他の気筒＃ｋの噴射時期を操作することで、他の気筒＃ｋの着火時期を４番気筒＃４の着火時期と一致するように制御した。これにより、ディーゼル機関１０の一部の気筒の燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサ２１の検出結果に基づき、全気筒の噴射時期を適切に操作することができる。

（２）噴射時期の微小変化よりも噴射量の微小変化の方がディーゼル機関１０の出力トルクの変化に支配的な影響を及ぼす運転条件下（通常燃焼時）、各気筒における燃焼によって生成されるトルクを互いに近似させるように気筒毎に実際に噴射される燃料量を補正する噴射量学習値を学習した。これにより、噴射量学習値を適切に学習することができる。また、着火時期の制御に際してこの学習値を用いることで、燃焼によって生成されるトルクの気筒間のばらつきの要因を、着火時期の制御に特定することができる。このため、出力トルクに基づく着火時期の制御を好適に行うことができる。

（３）１番気筒＃１〜３番気筒＃３のうち燃焼によって生成されるトルク変動量Δｔ＃ｋが４番気筒＃４における燃焼によって生成されるトルク変動量ΔＴ＃４よりも所定以上大きくなる気筒について、噴射時期を所定量進角側に操作した。このように失火の生じにくい進角側に噴射時期を操作することで、失火の生じる可能性を好適に回避することができる。

（４）１番気筒＃１〜３番気筒＃３の着火時期を４番気筒＃４の着火時期と一致させるための噴射時期学習値を学習した。これにより、これらの気筒の着火時期制御に際して噴射時期学習値を用いることができ、ひいては迅速に着火時期を制御することができる。

（５）噴射時期の微小変化の方が噴射量の微小変化よりもディーゼル機関１０の出力トルクの変化に支配的な影響を及ぼす運転領域（リッチ燃焼領域）に入って且つ、該運転領域に入ってから所定時間経過後に１番気筒＃１〜３番気筒＃３の噴射時期の学習を行った。これにより、噴射時期学習値を好適に学習することができる。しかも、上記運転領域に入ってから所定時間経過後に学習を行うために、過渡的な状態で学習することによる誤学習を好適に回避することができる。

（６）４番気筒＃４の着火時期を目標着火時期と一致させるための噴射時期学習値を学習した。これにより、４番気筒＃４の着火時期制御に際して噴射時期学習値を用いることができ、ひいては迅速に着火時期を制御することができる。

（７）噴射時期の微小変化の方が噴射量の微小変化よりもディーゼル機関の出力トルクの変化に支配的な影響を及ぼす運転領域（リッチ燃焼領域）に入って且つ、該運転領域に入ってから所定時間経過後に４番気筒＃４の噴射時期学習を行った。これにより、噴射時期学習値を好適に学習することができる。しかも、上記運転領域に入ってから所定時間経過後に学習を行うために、過渡的な状態で学習することによる誤学習を好適に回避することができる。

（８）各気筒の着火時期を目標着火時期とすべく、ディーゼル機関の運転領域毎に、噴射時期と相関を有する燃料噴射弁２４のフィードフォワード操作量を設定した。これにより、噴射時期を目標着火時期に迅速に追従させることが可能となる。

（９）１番気筒＃１〜３番気筒＃３の噴射時期の操作についての４番気筒＃４の噴射時期からの許容ずれ量を、進角側への許容ずれ量の方が遅角側への許容ずれ量よりも大きく設定した。これにより、経年変化にかかわらず、失火を好適に抑制することができる。

（１０）還流される排気の流入量が最も多い気筒である４番気筒＃４に筒内圧センサ２１を設けた。還流される排気（ＥＧＲガス）の流入量が最も多い気筒は、燃焼が不安定化する可能性が最も高い気筒である。換言すれば、失火の可能性が最も高い気筒である。この点、こうした気筒に筒内圧センサ２１を設けることで、燃焼状態を直接監視することができ、ひいては、燃焼が不安定となることを好適に抑制することができる。

（１１）ディーゼル機関１０の出力トルクを、各気筒における燃料噴射に伴うディーゼル機関の１０の出力軸の回転上昇量に基づき算出した。これにより、トルクセンサ等のハードウェアを新たに設けることなく、上記出力トルクに基づく各種処理を行うことができる。

（１２）４番気筒＃４のトルクに基づく１番気筒＃１〜３番気筒＃３の着火時期制御を、噴射時期の微小変化に対するディーゼル機関の出力トルクの変化が所定以上となる運転領域において行った。これにより、これら気筒の着火時期の制御を好適に行うことができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図１９に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。図示されるように、本実施形態では、ＥＧＲ量が最も多くなる４番気筒＃４に加えて、ＥＧＲ量が最も少なくなる１番気筒＃１にも筒内圧センサ２１を設ける。そして、３番気筒＃３における燃料の燃焼による出力トルクを４番気筒＃４における燃料の燃焼による出力トルクと一致させることで、３番気筒＃３の着火時期を制御する。すなわち、３番気筒＃３へのＥＧＲガスの流入態様と近似する気筒である４番気筒＃４の出力トルクと一致させることで、着火時期を制御する。また、２番気筒＃２における燃料の燃焼による出力トルクを１番気筒＃１における燃料の燃焼による出力トルクと一致させることで、２番気筒＃２の着火時期を制御する。すなわち、２番気筒＃２へのＥＧＲガスの流入態様と近似する気筒である１番気筒＃１の出力トルクと一致させることで、着火時期を制御する。これにより、筒内圧センサ２１の装着されない２番気筒及び３番気筒については、ＥＧＲガスの流入態様が互いに近似し着火の態様が互いに近似すると考えられる気筒との比較に基づき着火時期を制御することができる。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（９）、（１１）、（１２）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（１３）筒内圧センサ２１の装着される複数の気筒が、還流される排気の流入態様が互いに異なる度合いが最も大きくなるように設定した。これにより、噴射時期を目標噴射時期により高精度に制御することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記各実施形態では、噴射時期の学習を、リッチ燃焼時に制限したが、噴射量学習が完了しているなら、予混合／低温燃焼においても高精度の学習を行うことができる。

・各気筒における燃料噴射に伴うディーゼル機関の１０出力軸の回転上昇量に基づく各気筒の燃焼によって生成される出力トルクの算出手法としては、上記実施形態で例示したものに限らない。要は、各気筒の燃料噴射直前の回転速度に対する各気筒の燃料噴射の上昇量が出力トルクと相関を有するパラメータであるため、これに基づく適宜の手法によって出力トルクを定量化すればよい。

・トルク変動量としては、上記各実施形態で例示した手法により定量化されるものに限らない。例えばＮ燃焼サイクルのうちの任意の燃焼サイクルにおけるトルク及びその相当値のいずれかに対する他の燃焼サイクルにおける上記いずれかの量の偏差に基づき定量化してもよい。

・また、各気筒における燃料噴射に伴うディーゼル機関１０の出力軸の回転上昇量に基づく各気筒の燃焼によって生成される出力トルクを算出する代わりに、トルクセンサを備えて出力トルクを検出してもよい。

・筒内圧センサ２１の装着される気筒の選択手法としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えばＶ型気筒において、各枝の気筒群毎に１つずつ筒内圧センサ２１を装着してもよい。

第１の実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す図。 同実施形態にかかるディーゼル機関の運転領域と燃焼状態との関係を示す図。 各燃焼状態における噴射量及び着火時期と出力トルクとの関係を示す図。 上記実施形態にかかる着火時期制御手法を示す図。 同実施形態にかかる燃料噴射制御に関する処理を示す図。 各気筒の回転速度の推移を示すタイムチャート。 気筒別仕事量を算出するための制御ブロックを示すブロック図。 回転速度、瞬時トルク相当値及び気筒別仕事量の推移を示すタイムチャート。 上記実施形態にかかる噴射量学習値の学習にかかる処理手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる筒内圧センサの出力の取得処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる熱発生率の算出処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる主燃焼の着火時期の算出処理の手順を示すフローチャート。 上記着火時期の算出態様を示すタイムチャート。 上記実施形態にかかる筒内圧センサ装着気筒の着火時期フィードバック制御の手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる筒内圧センサ未装着気筒の着火時期フィードバック制御の手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかるトルク変動及びトルク平均値の算出処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる筒内圧センサ未装着気筒の噴射時期の修正値の算出処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる学習値の学習及び反映態様を示すタイムチャート。 第２の実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す図。

符号の説明

１０…ディーゼル機関、１２…吸気通路、２０…燃焼室、２１…筒内圧センサ、２４…燃料噴射弁、２６…排気通路、３８…ＥＧＲ通路、５０…ＥＣＵ（燃料噴射制御装置の一実施形態）。

Claims (13)

1. 圧縮着火式の多気筒内燃機関の一部の気筒の燃焼室内の圧力を検出する検出手段の検出結果に基づき該内燃機関の燃料噴射弁を操作することで、各気筒における着火時期を目標着火時期に制御する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   前記一部の気筒における前記検出手段による検出結果に基づき前記一部の気筒の噴射時期を操作することで、該検出結果に基づき算出される着火時期を目標着火時期にフィードバック制御する一部気筒着火時期制御手段と、
   前記一部気筒着火時期制御手段による制御時、前記一部の気筒における燃焼によって生成されるトルクに他の気筒における燃焼によって生成されるトルクを一致させるように前記他の気筒の噴射時期を操作することで、前記他の気筒の着火時期を前記一部の気筒の着火時期と一致するように制御する他気筒着火時期制御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。
2. 前記噴射時期の微小変化よりも噴射量の微小変化の方が前記内燃機関の出力トルクの変化に支配的な影響を及ぼす運転条件下、各気筒における燃焼によって生成されるトルクを互いに近似させるように気筒毎に実際に噴射される燃料量を補正する噴射量学習値を学習する噴射量学習手段を更に備え、
   前記一部気筒着火時期制御手段による制御及び前記他気筒着火時期制御手段による制御に際し、前記燃料噴射弁の操作量のうちの噴射量と相関を有する操作量に前記噴射量学習値を反映させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記他気筒着火時期制御手段は、前記一部の気筒における燃焼によって生成されるトルクの変動量よりも前記他の気筒のうち燃焼によって生成されるトルクの変動量が所定以上大きくなる気筒について、前記噴射時期を所定量進角側に操作することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記他気筒着火時期制御手段による前記他の気筒の噴射時期の操作に基づき、前記他の気筒の着火時期を前記一部の気筒の着火時期と一致させるための噴射時期学習値を学習する他気筒着火時期学習手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記他気筒着火時期学習手段は、前記噴射時期の微小変化の方が噴射量の微小変化よりも前記内燃機関の出力トルクの変化に支配的な影響を及ぼす運転領域に入って且つ、該運転領域に入ってから所定時間経過後に前記学習を行う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。
6. 前記一部気筒着火時期制御手段による前記一部の気筒の噴射時期の操作に基づき、前記一部の気筒の着火時期を前記目標着火時期と一致させるための噴射時期学習値を学習する一部気筒着火時期学習手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
7. 前記一部気筒着火時期学習手段は、前記噴射時期の微小変化の方が噴射量の微小変化よりも前記内燃機関の出力トルクの変化に支配的な影響を及ぼす運転領域に入って且つ、該運転領域に入ってから所定時間経過後に前記学習を行うことを特徴とする請求項６記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
8. 前記各気筒の着火時期を前記目標着火時期とすべく、前記内燃機関の運転領域毎に、噴射時期と相関を有する前記燃料噴射弁のフィードフォワード操作量を設定する設定手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
9. 前記他気筒着火時期制御手段による前記他の気筒の噴射時期の操作についての前記一部の気筒の噴射時期からの許容ずれ量を、進角側への許容ずれ量の方が遅角側への許容ずれ量よりも大きく設定したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
10. 前記多気筒内燃機関は、排気通路内の排気を吸気通路に還流させる排気還流通路を備え、
    前記一部の気筒が単一の気筒であって且つ、該単一の気筒は、前記還流される排気の流入量が最も多い気筒であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
11. 前記多気筒内燃機関は、排気通路内の排気を吸気通路に還流させる排気還流通路を備え、
    前記一部の気筒が複数の気筒であって且つ、該複数の気筒は、前記還流される排気の流入態様が互いに異なる度合いが最も大きくなるように選択されてなることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
12. 前記内燃機関の出力トルクを、各気筒における燃料噴射に伴う前記内燃機関の出力軸の回転上昇量に基づき算出するトルク算出手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
13. 前記他気筒着火時期制御手段による制御は、前記噴射時期の微小変化に対する前記内燃機関の出力トルクの変化が所定以上となる運転領域において行われることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。

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