JP2008274773A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環境性能とドライバビリティとを両立させることのできる燃料噴射制御装置を提供すること。
【解決手段】ドライバビリティを満足する要求トルク（ＴＲＱＴＲＧ）が、環境性能をより向上させる最適トルク（ＴＲＱＦＩＮ１，２）より小さい回では、最適トルクが得られるように燃料噴射を行うか（Ｓ２３０）、或いは燃料噴射を休止し（Ｓ２４０）、トルク不足が生じた場合には、その不足分を次回以降の燃料噴射のための処理（Ｓ２２０）に反映させてその次回以降で補うことで、環境性能の向上を図りつつドライバビリティが満たされるようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

従来より、例えば自動車では、電子制御装置（以下、ＥＣＵと記載する）がアクセルペダルセンサからの信号に基づきアクセル操作量を検出して、このアクセル操作量に応じて目標出力を定め、その目標出力が得られるように内燃機関への燃料噴射量を調整する（例えば、特許文献１参照）。内燃機関の出力は、おおよそ燃料噴射量に比例して変化する。

ところで、内燃機関の燃料消費率（以下、燃費と記載する）は、その内燃機関の出力により変化する。燃費とは、機関が１ｋＷの軸出力で１時間の仕事をするために、どれだけの燃料を消費するかをグラム数で示したものであり、単位はｇ／ｋＷｈである。一般に、出力が低過ぎたり高過ぎたりすると、燃費は高くなる（悪くなる）。

図２は、燃費と負荷（出力）との関係を表すグラフである。尚、出力（ｋＷ）＝α×回転数（ｒｐｍ）×トルク（Ｎ・ｍ）である。但し、αは比例定数である。
横軸を回転数（ｒｐｍ）とし、縦軸をトルク（Ｎ・ｍ）として、燃費が同値となる点を結ぶと、図２のグラフに示すような曲線（以下、等値線と記載する）が得られる。図２において、等値線の中心部に行くほど燃費が低くなり（良くなり）、逆に、等値線の外側にいくほど燃費が高くなる（悪くなる）。

そして、図２において、回転数を変数として、燃費が最も良いとされる点を結ぶと、ＴＲＱＦＩＮ１で示す曲線が得られる。つまり、例えば回転数がＡ（ｒｐｍ）のとき、トルクがＢ（Ｎ・ｍ）であれば、燃費は最も良くなる。言い換えると、回転数がＡのときには、燃料噴射量を、トルクがＢとなるような量とすれば燃費が良くなる。尚、ＴＲＱＦＩＮ２は、ＴＲＱＦＩＮ１のトルク値を１／２倍した点を結んだ曲線である。

このように、燃料噴射量を、トルクがＴＲＱＦＩＮ１の曲線に合致するような量とすれば、燃費が良くなる。また、図示は省略するが、例えば排気物質である排気ガスや粒子状物質の量も、燃料噴射量を調整することで例えばより小さい値にすることがある程度可能である。
特開平９−２６４１６３号公報

ところで、アクセル操作量に応じて燃料噴射量を決定する現状の制御は、燃費や排気物質量という環境性能の観点からみたときに最適であるとは限らない。例えば、アクセル操作量に応じて決定した燃料噴射量で得られるトルクが、図２のＴＲＱＦＩＮ１の曲線に合致するとは限らないためである。排気物質量についても同様である。

これに対し、近年、環境問題は益々重要になってきており、燃費を良くすることや排気物質量を低減させることは必須の課題となっている。
この点、例えばアクセル操作量に応じて燃料噴射量を決定すると、運転者の要望には合致するためドライバビリティは向上するものの、環境性能は良くならない、或いは悪化する。一方、例えば環境性能が良くなるように燃料噴射量を決定すると、運転者の要望には必ずしも合致せず、ドライバビリティが悪化する。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、運転手の操作に基づき燃料噴射を行う燃料噴射制御装置において、環境性能とドライバビリティとを両立させることができるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の燃料噴射制御装置では、噴射実施手段が、内燃機関の出力が設定される要求出力となるように、内燃機関への燃料噴射を行う。一方、要求出力設定手段が、車両の運転手の操作に基づき、内燃機関が発生すべき出力（以下、操作出力と言う）を算出すると共に、その算出した操作出力を要求出力として設定するようになっている。つまり、運転手の操作に基づき燃料噴射が行われることが前提となっている。

そして特に、請求項１の装置は、内燃機関の動作性能を表す項目のうち、環境性能に関する項目の値が所望の値となるための内燃機関の出力（以下、環境重視出力と言う）を算出する環境重視出力算出手段を備えている。

そして、要求出力設定手段は、操作出力が環境重視出力以下となる回が連続する場合、１回目では、要求出力として０の値を設定し、２回目では、１回目の操作出力とその１回目で設定した要求出力との差分に応じた補正量を今回算出された操作出力に加えた出力を、補正後出力として算出すると共に、要求出力の設定処理として、補正後出力が環境重視出力以上であればその環境重視出力を要求出力として設定し、その補正後出力がその環境重視出力より小さければ要求出力として０の値を設定する処理を実行する。さらに、３回目以降は、前回の補正後出力とその前回と同じ回で設定した要求出力との差分に応じた補正量を今回算出された操作出力に加えた出力を、補正後出力として算出して、設定処理を実行するようになっている。

この請求項１の装置では、操作出力が環境重視出力より大きい場合には、操作出力を満たすように燃料噴射が実施されることを前提とし、一方で、操作出力が環境重視出力以下となる場合には、要求出力の値は、０或いは環境重視出力と同じ値となる。

そして、要求出力が０となった場合でも、それにより生じた不足分（補正量）が次回の操作出力に加えられ、加えた後の補正後出力が環境重視出力を超えれば、その環境重視出力を満たすように燃料噴射が実施されるため、環境重視出力と今回の操作出力との差分だけ、前回の不足分が補われることとなる。補いきれない不足分は次回の計算に持ち越される。このため、不足分が徐々に補われていくことになる。このように不足分が補われていくことで、所定の期間（ある程度長い期間）でみれば、内燃機関の出力が、操作出力に近づく（つまり、運転手の操作に要望に合致する）ことになる。

このため、請求項１の装置は、操作出力が環境重視出力以下の回が連続する場合に、内燃機関の出力が０或いは環境重視出力となるように燃料噴射を実施することで内燃機関の環境性能を向上させることができると共に、出力不足が生じた場合には次回以降に補うため、ドライバビリティを維持できるようになる。

請求項１の装置では、請求項２のように構成するとなお良い。
請求項２の装置は、請求項１の装置において、要求出力設定手段は、操作出力が、環境重視出力より小さい所定の出力以下である場合には、その操作出力を要求出力として設定するようになっている。

例えば、操作出力が微小の場合、要求出力として０の値が設定された時の不足分（操作出力と要求出力との差分）も微小であるから、補正後出力が環境重視出力を超える可能性が低くなる。補正後出力が環境重視出力を超えなければ、要求出力として再び０の値が設定される。このため、要求出力が０となる回数が連続するかもしれない。また一方、不足分が累積されると、あるタイミングで補正後出力が環境重視出力を超えて環境重視出力が要求出力として設定されるが、その時の操作出力と要求出力（環境重視出力）とは、環境重視出力の大きさによっては値がかけ離れてしまうことも心配される。

この点、請求項２の装置によれば、操作出力が、環境重視出力より小さい所定の出力以下である場合には、その操作出力が要求出力として設定されるため、上記のような要求出力が０となる回数が連続するという問題や、操作出力と要求出力とがかけ離れてしまうという問題を回避できるようになるため、ドライバビリティの悪化を防止できる。

次に、請求項３の装置では、請求項１，２の装置において、要求出力設定手段は、今回の操作出力から前回の操作出力を減じて、その減算値が第１の所定値（第１の所定値＜０とする）よりも小さいと判定した場合には、今回の操作出力と環境重視出力との大小にかかわらず、要求出力として０の値を設定するようになっている。

例えば、今回の操作出力−前回の操作出力＜第１の所定値（第１の所定値＜０）が成立する場合とは、減速している場合である。本請求項３の装置のように、減速しているときに要求出力として０の値を設定するようにすれば、減速遅れが生じることを防止できると共に、燃料消費や排気物質量を抑えることができ、一石二鳥である。尚、特に、減速の度合いが大きい急減速状態のときに要求出力として０の値が設定されるような構成とすれば、より有効である。

次に、請求項４の装置は、請求項１〜３の装置において、噴射実施手段は、要求出力設定手段により要求出力として０の値が設定された回では、内燃機関への燃料噴射を休止するようになっている。

つまり、請求項４の装置では、いわゆる減筒運転を行うようになっている。これによれば、実施しなくても大丈夫な燃料噴射をカットするため、ドライバビリティを悪化させることなく、環境性能を向上させることができる。

次に、請求項５の装置は、請求項１〜４の装置において、内燃機関は複数の気筒を有しており、噴射実施手段は、要求出力設定手段により要求出力として０の値が設定された回では、複数の気筒のうち、少なくとも何れか１つへの燃料噴射を休止するようになっている。

このような請求項５の装置によれば、燃料噴射を休止する場合の休止態様の自由度が向上する。例えば、複数の気筒について均等に、燃料噴射が休止されるようにすることができる。そしてこれによれば、熱分布に偏りが生じたり、部品の消耗度合いに偏りが生じたりするというような問題を回避できる。尚、逆に、特定の気筒についてのみ燃料噴射を休止するようにしても良いことは勿論である。

次に、請求項５の装置では、請求項６のように構成するとより好ましい。
請求項６の装置は、複数の気筒のうち、燃料噴射を休止する気筒を決定するルールを記憶するルール記憶手段を備え、噴射実施手段は、複数の気筒のうち燃料噴射を休止する気筒を、ルール記憶手段に記憶されたルールに基づき決定するようになっている。

このような構成によれば、噴射実施手段は、例えば燃料噴射を休止する気筒を決定するための複雑な計算や処理をしなくても良くなり、噴射実施手段の負荷を抑えることができる。また、ルールの内容により、より望ましい制御を実現することができる。尚、ルールとしては、具体的には、複数の気筒のそれぞれについて均等に燃料噴射が休止されるようなルールが考えられる。また、記憶させておくルールとしては、１種類でも良いし、複数種類でも良い。

次に、請求項７の装置は、請求項１〜６の装置において、操作出力が環境重視出力以下となる回が連続する場合、１回目における操作出力と要求出力との差分、或いは２回目以降における補正後出力と要求出力との差分に合致した不足トルクを算出する不足トルク算出手段と、内燃機関の回転数を検出する検出手段とを備えている。

そして、要求出力設定手段は、補正後出力を算出する際、今回の操作出力に、不足トルク算出手段により前の回で算出された不足トルクを検出手段により検出された現在の回転数を用いて変換した出力を加えるようになっている。

尚、出力（ｋＷ）＝α×回転数（ｒｐｍ）×トルク（Ｎ・ｍ）である。但し、αは比例定数である。この式によれば、同じ出力値でも、回転数によりトルク値は異なる。
そして例えば、車両においては、内燃機関の回転数は刻一刻と変化する。そうすると、不足分の出力がそのまま反映されても、その出力が所望のトルクを得られるような出力であるとは限らない。例えば、不足分の出力は補われたものの、所望のトルクは得られなかった、というような自体も懸念される。

この点、請求項７の装置によれば、不足することとなったトルクを算出しておき、そのトルクが燃料噴射を行う際の回転数を用いて出力に変換されてからその燃料噴射の計算に反映されるため、回転数の変化に関係なく、不足分のトルク（或いは出力）の補完が適切に行われるようになる。

次に、請求項８の装置は、請求項１〜７の装置において、要求出力設定手段は、今回の操作出力から前回の操作出力を減じて、その減算値が第２の所定値（第２の所定値＞０とする）よりも大きいと判定した場合には、今回の操作出力と環境重視出力との大小にかかわらず、今回の操作出力を、要求出力として設定するようになっている。

例えば、今回の操作出力−前回の操作出力＝第２の所定値（第２の所定値＞０）が成立する場合とは、加速している場合である。本請求項８の装置のように、加速しているときには、操作出力が要求出力として設定されるようにすれば、加速遅れが生じることを防止できる。操作出力が０でない限り、要求出力として０の値が設定されることがないためである。尚、特に、加速の度合いが大きい急加速状態のときに操作出力が要求出力として設定されるように構成すると、より有効である。具体的に、例えば緩やかな加速状態では環境性能の向上が図られ得るようにし、その緩やかな加速状態より加速度の大きい急加速状態では、必ず操作出力が要求出力として設定されるようにして加速遅れを防止するようにすることが現実的であり好ましい。

ところで、環境性能に関する項目としては、請求項９に記載のように、内燃機関の燃料消費率及び排気物質量の少なくとも何れかとすることが望ましい。
つまり、環境重視出力は、燃料消費率（燃費）が小さくなる（良くなる）ようなものでも良いし、排気物質量が少なくなるようなものでも良いし、両方の値が良くなるようなものでも良い。さらに、排気物質には、ＮＯｘ、ＣＯ₂、粒子状物質等、様々なものがあるが、その何れかを対象としても良いし、複数を対象としても良い。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明が適用されたエンジン制御システム１の構成図である。
エンジン制御システム１は、６つの気筒を有したディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと記載する）２０と、このエンジン２０を制御するための電子制御装置（以下、ＥＣＵと記載する）１０と、高圧燃料を蓄えるコモンレール３０と、ポンプ４０と、燃料タンク５０と、アクセルペダル７０とを中心に構成されている。

エンジンＥＣＵ１０は、周知のＣＰＵ１１ａ、ＲＯＭ１１ｂ、ＲＡＭ１１ｃ等を有するマイコン１１を備えている。
このうち、ＲＯＭ１１ｂには、「背景技術」の欄で説明した図２のグラフを表す情報が記憶されている。また、後述の如く燃料噴射を休止する場合に、どの気筒への燃料噴射を休止するかを表す休止ルールが記憶されている。

エンジン２０の各気筒には、それぞれ、その気筒内に燃料を噴射するためのインジェクタ６０が設けられている。また、エンジン２０には、冷却水温を検出するための水温センサ１４が設けられており、さらに、エンジン２０のクランクシャフトには、エンジン２０の回転数を検出するための回転センサ１６が設けられている。

コモンレール３０には、このコモンレール３０に蓄圧された燃料の圧力を検出するための圧力センサ１２が設けられている。
アクセルペダル７０には、このアクセルペダル７０の操作量を検出するためのアクセルペダルセンサ１８が設けられている。

以上のような構成において、エンジンＥＣＵ１０は、水温センサ１４、回転センサ１６、アクセルペダルセンサ１８のそれぞれからの信号に基づき、冷却水温、エンジン回転数、アクセル開度を算出して、エンジン２０の各気筒への燃料噴射量や噴射タイミングを決定する。また、エンジンＥＣＵ１０は、エンジン２０の運転状態に応じて、複数の気筒のうち、少なくとも何れかへの燃料噴射を休止することができるようになっている。

図２は、図１のエンジン２０について、燃費と負荷（出力）との関係を表すグラフである。尚、この図２については、「背景技術」の欄で説明した通りであり、ここでは説明を省略することとする。

次に、図３は、ＥＣＵ１０のマイコンが実行する処理を表すフローチャートである。
まず、図３で使用している記号の定義を列挙する。
・ＮＥ：エンジン回転数
・ＱＦＩＮ：最終噴射量（噴射すべき噴射量。）
・ＴＲＱＴＲＧ：要求トルク（冷却水温、エンジン回転数、アクセルペダル７０の操作量等に基づき算出される。）
・ＴＲＱＦＩＮ：瞬時最適トルク（ある瞬間において、最適なトルク。）
・ＴＲＱＦＲＣ：フリクショントルク（クランクシャフトの回転方向とは反対方向に働く抵抗分のトルクである。）
・ＰＷＲＴＲＭ：調整出力（要求される出力（要求トルクから求まる）に対し、ＱＦＩＮで燃料噴射を行ったときの不足分の出力である。尚、理論値（計算値）である。また、マイナス値＝不足という趣旨である。）
尚、図３では、図２に示すＴＲＱＦＩＮ１，２も用いている。

また、記号の末尾に付している符号（ｉ、ｉ−１）は、データの新旧を表す趣旨である。例えば図３では、「ｉ」は「今回の」という意味であり、これに対し、「ｉ−１」は「前回の」という意味である。

ここで、具体例を挙げると、「ＴＲＱＴＲＧ_i」は、今回算出された要求トルクであり、「ＴＲＱＴＲＧ_i-1」は、前回算出された要求トルクである。
ところで、図３において、Ｓ１１０は急加速状態か否かを判定する趣旨であり、Ｓ１３０は急減速状態か否かを判定する趣旨である。そして、Ｓ１１０：ＮＯ→Ｓ１３０：ＮＯの場合においては、急加速状態でもなく急減速状態でもない状態（定常状態）である。

図３の処理では、まず、Ｓ１１０で、ＴＲＱＴＲＧ_i（今回の要求トルク）−ＴＲＱＴＲＧ_i-1（前回の要求トルク）が第１スレッショルド（以下、スレッショルドのことを、単にスレッシュと記載する）より大きいか否かを判定し、第１スレッシュより大きいと肯定判定すると（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、急加速状態と判断してＳ１２０に移行する。

Ｓ１２０では、ＴＲＱＴＲＧ（要求トルク）をＴＲＱＦＩＮ（瞬時最適トルク）とする（ＴＲＱＦＩＮ＝ＴＲＱＴＲＧ）。尚、ここで言う要求トルクは、具体的には今回の要求トルクである。

そして、ＮＥ（エンジン回転数）及びＴＲＱＦＩＮ（瞬時最適トルク）に基づき、ＱＦＩＮ（最終噴射量）を算出する（ＱＦＩＮ＝ｆ（ＮＥ，ＴＲＱＦＩＮ））。この場合、理論上は、要求トルクを満たす、言い換えると要求トルクに対しトルクの過不足が生じない燃料噴射量となるため、ＰＷＲＴＲＭ（調整出力）は０となる。Ｓ１２０の後は、Ｓ１１０に戻る。

ここで、Ｓ１１０：ＹＥＳ→Ｓ１２０の趣旨は、急加速状態の場合には要求トルクを満たすように燃料噴射を実施して、加速遅れが生じないようにすることである。
一方、Ｓ１１０で、ＴＲＱＴＲＧ_i（今回の要求トルク）−ＴＲＱＴＲＧ_i-1（前回の要求トルク）が第１スレッシュ以下であると否定判定すると（Ｓ１１０：ＮＯ）、急加速状態でないと判断してＳ１３０に移行する。

Ｓ１３０では、ＴＲＱＴＲＧ_i（今回の要求トルク）−ＴＲＱＴＲＧ_i-1（前回の要求トルク）が第２スレッシュより小さいか否かを判定し、第２スレッシュより小さいと肯定判定すると（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、急減速状態であると判断して、Ｓ１４０に移行する。

Ｓ１４０では、ＱＦＩＮ（最終噴射量）を０とする。この場合、ＰＷＲＴＲＭ（調整出力）は、−ＮＥ×（ＴＲＱＦＲＣ＋ＴＲＱＴＲＧ）となる。つまり、抵抗分であるフリクショントルク（ＴＲＱＦＲＣ）と要求トルク（ＴＲＱＴＲＧ）とを合わせたトルクに、エンジン回転数（ＮＥ）を乗算して算出される出力が、不足することとなる。Ｓ１４０の後は、Ｓ１１０に戻る。

ここで、Ｓ１３０：ＹＥＳ→Ｓ１４０の趣旨は、急減速状態の場合には燃料噴射量を０とすることで燃料噴射を休止（減筒運転）し、減速遅れが生じないようにすることである。

一方、Ｓ１３０でＴＲＱＴＲＧ_i（今回の要求トルク）−ＴＲＱＴＲＧ_i-1（前回の要求トルク）が第２スレッシュ以上であると否定判定すると（Ｓ１３０：ＮＯ）、急減速状態でないと判断してＳ１５０に移行する。

Ｓ１５０では、ＴＲＱＴＲＧ_i（今回の要求トルク）が１／２×ＴＲＱＦＩＮ２以下であるか否かを判定し、肯定判定すると（Ｓ１５０：ＹＥＳ）、Ｓ１６０に移行する。尚、ＴＲＱＦＩＮ２は、前述したように、図２で、燃費が最適となる点を結んだ曲線ＴＲＱＦＩＮ１に対し、トルクがそのＴＲＱＦＩＮ１の場合の１／２となる点を結んだ曲線である。

Ｓ１６０では、ＴＲＱＴＲＧ（要求トルク）をＴＲＱＦＩＮ（瞬時最適トルク）とする（ＴＲＱＦＩＮ＝ＴＲＱＴＲＧ）。つまり、処理内容としてはＳ１２０と同じであり、ここでは説明を省略する。Ｓ１６０の後は、Ｓ１１０に戻る。

一方、Ｓ１５０で、ＴＲＱＴＲＧ_i（今回の要求トルク）が１／２×ＴＲＱＦＩＮ２より大きいと否定判定すると（Ｓ１５０：ＮＯ）、Ｓ１７０に移行する。
Ｓ１７０では、ＴＲＱＴＲＧ_i（今回の要求トルク）がＴＲＱＦＩＮ２以下か否かを判定し、ＴＲＱＴＲＧ_iがＴＲＱＦＩＮ２より大きいと否定判定すると（Ｓ１７０：ＮＯ）、Ｓ１８０に移行する。

Ｓ１８０では、ＴＲＱＴＲＧ_i（今回の要求トルク）がＴＲＱＦＩＮ１以下であるか否かを判定し、ＴＲＱＴＲＧ_iがＴＲＱＦＩＮ１より大きいと否定判定すると（Ｓ１８０：ＮＯ）、Ｓ１９０に移行する。

Ｓ１９０では、ＴＲＱＴＲＧ（要求トルク）をＴＲＱＦＩＮ（瞬時最適トルク）とする（ＴＲＱＦＩＮ＝ＴＲＱＴＲＧ）。つまり、処理内容としてはＳ１２０及びＳ１６０と同じであり、ここでは説明を省略する。Ｓ１９０の後は、Ｓ１１０に戻る。

一方、Ｓ１８０で、ＴＲＱＴＲＧ_i（今回の要求トルク）がＴＲＱＦＩＮ１以下であると肯定判定した場合は（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、Ｓ２００に移行する。
Ｓ２００では、ＴＲＱＦＩＮ１をＴＲＱＦＩＮ（瞬時最適トルク）とする（ＴＲＱＦＩＮ＝ＴＲＱＦＩＮ１）。そして次に、Ｓ２２０に移行する。

またここで、Ｓ１７０で、ＴＲＱＴＲＧ_i（今回の要求トルク）がＴＲＱＦＩＮ２以下であると肯定判定した場合は（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、Ｓ２１０に移行する。
Ｓ２１０では、ＴＲＱＦＩＮ２をＴＲＱＦＩＮ（瞬時最適トルク）とする（ＴＲＱＦＩＮ＝ＴＲＱＦＩＮ２）。そして次に、Ｓ２２０に移行する。

ここで、Ｓ１５０〜Ｓ２１０の処理をまとめると、１／２×ＴＲＱＦＩＮ２＜ＴＲＱＴＲＧ_i（今回の要求トルク）≦ＴＲＱＦＩＮ２ならばＴＲＱＦＩＮ２を瞬時最適トルクとし、ＴＲＱＦＩＮ２＜ＴＲＱＴＲＧ_i（今回の要求トルク）≦ＴＲＱＦＩＮ１ならばＴＲＱＦＩＮ１を瞬時最適トルクとして、さらに次のＳ２２０に進み、それ以外ならＴＲＱＴＲＧ_i（今回の要求トルク）を満たすように燃料噴射を実施する。

Ｓ２２０では、ＴＲＱＴＲＧ−ＰＷＲＴＲＭ／ＮＥが、ＴＲＱＦＩＮ（瞬時最適トルク）以上か否かを判定し、ＴＲＱＦＩＮ以上であると肯定判定すると（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、Ｓ２３０に移行する。より具体的には、今回の要求トルクに不足分のトルクを加えたトルクが瞬時最適トルク以上であると判定すると、Ｓ２３０に移行する。

Ｓ２３０では、ＮＥ（エンジン回転数）とＴＲＱＦＩＮ（瞬時最適トルク）とから、ＱＦＩＮ（最終噴射量）を算出する（ＱＦＩＮ＝ｆ（ＮＥ，ＴＲＱＦＩＮ））。この場合、ＰＷＲＴＲＭ（調整出力）は、ＰＷＲＴＲＭ_i-1−ＮＥ（ＴＲＱＴＲＧ−ＴＲＱＦＩＮ）となる。つまり、ＰＷＲＴＲＭ_i-1（前回の調整出力：不足分）に、今回ＴＲＱＴＲＧ（要求トルク）に対して余分に出力した分（ＴＲＱＴＲＧ−ＴＲＱＦＩＮ）の出力を加える。この場合、不足分は小さくなる。Ｓ２３０の後は、Ｓ１１０に戻る。

一方、Ｓ２２０で、ＴＲＱＴＲＧ−ＰＷＲＴＲＭ／ＮＥが、ＴＲＱＦＩＮより小さいと否定判定すると（Ｓ２２０：ＮＯ）、Ｓ２４０に移行する。
Ｓ２４０では、ＱＦＩＮ（最終噴射量）を０とする。この場合、ＰＷＲＴＲＭ（調整出力）は、ＰＷＲＴＲＭ_i-1−ＮＥ（ＴＲＱＦＲＣ＋ＴＲＱＴＲＧ）となる。つまり、ＰＷＲＴＲＭ_i-1（前回の調整出力：マイナス値）から、ＴＲＱＦＲＣ（フリクショントルク：抵抗分）とＴＲＱＴＲＧ（要求トルク）とに相当する分の出力を減算した値となる。言い換えると、前回の不足分の出力に今回の不足分の出力を加える。Ｓ２４０の後は、Ｓ１１０に戻る。

次に、本実施形態の作用について、図４を用いて説明する。ここで、図４では、エンジン２０の回転数を一定としている。
そして、図４（ａ）は、ＱＦＩＮ（最終噴射量）を時系列で表したグラフである。図４（ｂ）は、トルク（ＴＲＱＴＲＧ、ＴＲＱＦＩＮ、及び調整のトルク）を時系列で表したグラフである。また、細い波線で、ＴＲＱＦＩＮ１及びＴＲＱＦＩＮ２を示している。尚、図４（ａ），（ｂ）では、説明の便宜上、燃料噴射のタイミングについて個々に、（１）〜（１２）の番号を付している。また、その１〜１２を、データの新旧を表す前述の「ｉ」に当てはめることとする。ただし、便宜上、文字サイズは同一にしている。

図４において、（１）〜（６）、（１０）〜（１２）のタイミングは、ＴＲＱＴＲＧ（要求トルク）の変動が少ない定常状態である。
一方、（７）及び（８）のタイミングは、ＴＲＱＴＲＧ（要求トルク）が急激に増加している（急加速状態）。また、（９）のタイミングは、ＴＲＱＴＲＧ（要求トルク）が急激に低下している（急減速状態）。

まず、（１）のタイミングは、定常状態であるため、図３の処理でＳ１１０及びＳ１３０で否定判定され、Ｓ１５０まで進む。
そして、Ｓ１５０でＴＲＱＴＲＧ_i（今回の要求トルク）は１／２×ＴＲＱＦＩＮ２より大きいと否定判定され、Ｓ１７０に進む。

Ｓ１７０では、ＴＲＱＴＲＧ_i（今回の要求トルク）はＴＲＱＦＩＮ２より大きいと否定判定され、Ｓ１８０に進む。
Ｓ１８０で、ＴＲＱＴＲＧ_i（今回の要求トルク）はＴＲＱＦＩＮ１以下であると肯定判定され、Ｓ２００に進む。

Ｓ２００では、ＴＲＱＦＩＮ１をＴＲＱＦＩＮ（瞬時最適トルク）とする。次に、Ｓ２２０で、ＴＲＱＴＲＧ（要求トルク）−ＰＷＲＴＲＭ／ＮＥ≧ＴＲＱＦＩＮ（瞬時最適トルク）か否かが判定されるが、ここでは前回の燃料噴射の実績がないためＰＷＲＴＲＭは０である。そして、図４の例によれば（１）のタイミングではＴＲＱＴＲＧはＴＲＱＦＩＮより小さいため、Ｓ２２０で否定判定され、Ｓ２４０に進む。

次に、Ｓ２４０で、ＱＦＩＮ（最終噴射量）は０とされる。つまり、図４（ａ）に示すように、（１）のタイミングでは燃料噴射は実施されない。尚、ＲＯＭ１１ｂに記憶された休止ルールに基づいて、所定の気筒への燃料噴射が休止される（減筒運転）。また、ＰＷＲＴＲＭ（調整出力）が算出されるが、今回の場合をＳ２４０の計算式に当てはめると、ＰＷＲＴＲＭ＝０−ＮＥ×（ＴＲＱＦＲＣ＋ＴＲＱＴＲＧ）となる。つまり、ＴＲＱＦＲＣ（フリクショントルク：抵抗分）と今回のＴＲＱＴＲＧ（要求トルク）とを合わせた分に相当する出力が不足することとなる。そして、この不足分の出力が、次回の燃料噴射の計算に持ち越される。

次に、（２）のタイミングでは、（１）と同様に、Ｓ１１０，１３０，Ｓ１５０，Ｓ１７０：ＮＯ→Ｓ１８０：ＹＥＳ→Ｓ２００→Ｓ２２０と進む。
そして、図４の例では、今回のＴＲＱＴＲＧ（要求トルク）と前回不足したトルクとを合わせた分（ＴＲＱＴＲＧ−ＰＷＲＴＲＭ₁／ＮＥ）が、ＴＲＱＦＩＮ以上であり、このためＳ２２０で肯定判定され、Ｓ２３０に進む。

Ｓ２３０では、ＮＥ（回転数）及びＳ２００で決定したＴＲＱＦＩＮ（つまり、ＴＲＱＦＩＮ１）に基づき、ＱＦＩＮ（最終噴射量）を決定する。この場合、結局、ＴＲＱＦＩＮ１の曲線に合致するように噴射量が決定される。また、ＰＷＲＴＲＭ₂（調整出力）は、前回の調整分（（１）での不足分）から、今回ＴＲＱＴＲＧ₂に対して余分に出力した分を減算したものとなる（ＰＷＲＴＲＭ＝ＰＷＲＴＲＭ_i-1−ＮＥ×（ＴＲＱＴＲＧ−ＴＲＱＦＩＮ）。つまり、図４では、ＴＲＱＦＩＮの線から上部にはみ出した部分に相当する分の出力が調整出力（不足分）となり、次回の計算に持ち越される。

（３）のタイミングでは、今回のＴＲＱＴＲＧ₃と前回の調整分のトルク（不足分のトルク）とを合わせた分が、おおよそＴＲＱＦＩＮと同じである。図３のフローでは、（２）のタイミングの場合と同じようにＳ２２０まで進み、Ｓ２２０で、ＴＲＱＴＲＧ（要求トルク）−ＰＷＲＴＲＭ／ＮＥ＝ＴＲＱＦＩＮ（瞬時最適トルク）であると肯定判定される。そして、Ｓ２３０に進む。Ｓ２３０では、ＮＥ及びＴＲＱＦＩＮに基づき噴射量が決定される。この場合、（２）のタイミングの場合と同じ噴射量となる。つまり、図２のＴＲＱＦＩＮ１に合致するような燃料噴射量となる。

このように、（１）〜（３）のタイミングでは、ＴＲＱＴＲＧ（要求トルク）とＰＷＲＴＲＭ／ＮＥ（不足分のトルク）とを合わせたトルク（以下、前者）がＴＲＱＦＩＮ１（最適なトルクであり、以下、後者）よりも小さい場合は燃料噴射を休止すると共に、前者が後者よりも大きい場合は、最適なトルクとなるように燃料噴射を行っている。つまり、エンジン２０への噴射量を、ＴＲＱＦＩＮ１の曲線に合致するような噴射量にしている。一方、本来要求されるトルク（前述した「前者」のトルク）に対する不足分を、次回の燃料噴射の計算に反映させている。これにより、例えば図４の（１）〜（３）では、全体としてみれば、エンジン２０のトルク（出力）は、本来要求されるトルク（出力）に一致している。（４）〜（６）においても同様である。

次に、（７），（８）は、急加速状態であり、この場合、Ｓ１１０で肯定判定され、Ｓ１２０に進む。つまり、（７），（８）のような急加速状態では、要求トルクとなるように燃料噴射が実施され、加速遅れが生じないようにされる。

次に、（９）は、急減速状態であり、この場合、Ｓ１１０：ＮＯでＳ１３０に進み、Ｓ１３０で肯定判定されてＳ１４０に進む。つまり、（９）のような急減速状態では、燃料噴射を休止して、減速遅れが生じないようにされる。

一方、（９）で燃料噴射を休止することにより不足することとなったトルクは次回の（１０）における計算に持ち越される。以下、（１）〜（３）と同様であり説明を省略する。

このように、本実施形態では、燃費が良くなるような燃料噴射をなるべく多くの回数実施するようにすると共に、不足することとなったトルクは次回の燃料噴射に反映させるようにしているため、燃費の向上を図ることができるし、また、全体としてみれば、エンジン２０の出力が運転手の要求する出力に一致するようになる。したがって、車両の環境性能の向上とドライバビリティの維持とを両立させることができる。

また、急加速状態では要求トルクとなるように燃料噴射を実施して、ドライバビリティを優先するようにしているため、ドライバビリティが著しく悪化してしまうことがない。一方、急減速状態では燃料噴射を休止するため、減速遅れを防止できると共に、無用な燃料消費を抑えることができる。

尚、本実施形態において、インジェクタ６０，エンジンＥＣＵ１０，Ｓ１２０，Ｓ１４０，Ｓ１６０，Ｓ１９０，Ｓ２３０及びＳ２４０の処理が噴射実施手段に相当し、エンジンＥＣＵ１０，Ｓ１１０，Ｓ１３０，Ｓ１５０，Ｓ１８０及びＳ２２０が要求出力設定手段に相当し、エンジンＥＣＵ１０及び図２のグラフを記憶するＲＯＭ１１ｂが環境重視出力算出手段に相当し、ＲＯＭ１１ｂがルール記憶手段に相当し、Ｓ１４０及びＳ２４０の処理が不足トルク算出手段に相当し、回転センサ１６が検出手段に相当している。

以上、本発明の一実施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、本発明の技術範囲内において種々の形態をとることができる。
例えば、上記実施形態では、燃費の向上とドライバビリティの維持とを両立させる例について説明したが、排気物質量の低減とドライバビリティの維持とを両立させるべく、本発明を適用することもできる。ところで、見方によっては、燃費の向上が排気物質量の低減につながるとも言えるため、本発明によれば、燃費の向上・排気物質量の低減と、ドライバビリティの維持とを両立させることができると言える。尚、排気物質には、ＮＯｘ、ＣＯ₂、粒子状物質などの種類があり、排気物質量の低減といった場合、何れを対象にしても良い。

また、上記実施形態において、ＴＲＱＦＩＮ２のさらに１／２となる（トルクが１／２となる）曲線（例えばＴＲＱＦＩＮ３とする）を定義し、そのＴＲＱＦＩＮ３を、ＴＲＱＦＩＮを決定する際に用いてもよい。この場合、１／２×ＴＲＱＦＩＮ３＜ＴＲＱＴＲＧ（要求トルク）≦ＴＲＱＦＩＮ３を満たす場合、「ＴＲＱＦＩＮ＝ＴＲＱＦＩＮ３」とする、というような計算処理を行うように構成することができる。さらに、同様にして、ＴＲＱＦＩＮ４、ＴＲＱＦＩＮ５を順次定義しても良い。

また、上記実施形態において、エンジン２０は例えば４気筒であっても良く、気筒数は問わない趣旨である。

本実施形態のエンジン制御システム１の構成図である。 燃費と出力との関係を表すグラフである。 エンジンＥＣＵ１０のマイコン１１が実行する処理のフローチャートである。 本実施形態の作用を表すタイムチャートである。

符号の説明

１…エンジン制御システム、１１…マイコン、１１ａ…ＣＰＵ、１１ｂ…ＲＯＭ、１１ｃ…ＲＡＭ、１２…圧力センサ、１４…水温センサ、１６…回転センサ、１８…アクセルペダルセンサ、２０…エンジン、３０…コモンレール、４０…ポンプ、５０…燃料タンク、６０…インジェクタ、７０…アクセルペダル。

Claims (9)

1. 内燃機関の出力が、設定される要求出力となるように、前記内燃機関への燃料噴射を行う噴射実施手段と、
   前記内燃機関を搭載した車両の運転手の操作に基づき、その内燃機関が発生すべき出力（以下、操作出力と言う）を算出すると共に、その算出した操作出力を前記要求出力として設定する要求出力設定手段とを備えた燃料噴射制御装置において、
   前記内燃機関の動作性能を表す項目のうち、環境性能に関する項目の値が所望の値となるための前記内燃機関の出力（以下、環境重視出力と言う）を算出する環境重視出力算出手段を備え、
   前記要求出力設定手段は、
   前記操作出力が前記環境重視出力以下となる回が連続する場合、１回目では、前記要求出力として０の値を設定し、２回目では、１回目の操作出力とその１回目で設定した要求出力との差分に応じた補正量を今回算出された操作出力に加えた出力を、補正後出力として算出すると共に、前記要求出力の設定処理として、該補正後出力が前記環境重視出力以上であればその環境重視出力を前記要求出力として設定し、その補正後出力がその環境重視出力より小さければ前記要求出力として０の値を設定する処理を実行し、３回目以降は、前回の補正後出力とその前回と同じ回で設定した要求出力との差分に応じた補正量を今回算出された操作出力に加えた出力を、補正後出力として算出して、前記設定処理を実行するようになっていることを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 請求項１に記載の燃料噴射制御装置において、
   前記要求出力設定手段は、
   前記操作出力が、前記環境重視出力より小さい所定の出力以下である場合には、その操作出力を前記要求出力として設定するようになっていることを特徴とする燃料噴射制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射制御装置において、
   前記要求出力設定手段は、
   今回の操作出力から前回の操作出力を減じて、その減算値が第１の所定値（第１の所定値＜０とする）よりも小さいと判定した場合には、今回の操作出力と前記環境重視出力との大小にかかわらず、前記要求出力として０の値を設定するようになっていることを特徴とする燃料噴射制御装置。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の燃料噴射制御装置において、
   前記噴射実施手段は、
   前記要求出力設定手段により前記要求出力として０の値が設定された回では、前記内燃機関への燃料噴射を休止するようになっていることを特徴とする燃料噴射制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の燃料噴射制御装置において、
   前記内燃機関は複数の気筒を有しており、
   前記噴射実施手段は、前記要求出力設定手段により前記要求出力として０の値が設定された回では、前記複数の気筒のうち、少なくとも何れか１つへの燃料噴射を休止するようになっていることを特徴とする燃料噴射制御装置。
6. 請求項５に記載の燃料噴射制御装置において、
   前記複数の気筒のうち、燃料噴射を休止する気筒を決定するルールを記憶するルール記憶手段を備え、
   前記噴射実施手段は、前記複数の気筒のうち燃料噴射を休止する気筒を、前記ルール記憶手段に記憶された前記ルールに基づき決定するようになっていることを特徴とする燃料噴射制御装置。
7. 請求項１ないし請求項６の何れか１項に記載の燃料噴射制御装置において、
   前記操作出力が前記環境重視出力以下となる回が連続する場合、１回目における前記操作出力と要求出力との差分、或いは２回目以降における前記補正後出力と要求出力との差分に合致した不足トルクを算出する不足トルク算出手段と、
   前記内燃機関の回転数を検出する検出手段とを備え、
   前記要求出力設定手段は、前記補正後出力を算出する際、今回の操作出力に、前記不足トルク算出手段により前の回で算出された前記不足トルクを前記検出手段により検出された現在の回転数を用いて変換した出力を加えるようになっていることを特徴とする燃料噴射制御装置。
8. 請求項１ないし請求項７の何れか１項に記載の燃料噴射制御装置において、
   前記要求出力設定手段は、
   今回の操作出力から前回の操作出力を減じて、その減算値が第２の所定値（第２の所定値＞０とする）よりも大きいと判定した場合には、今回の操作出力と前記環境重視出力との大小にかかわらず、今回の操作出力を、前記要求出力として設定するようになっていることを特徴とする燃料噴射制御装置。
9. 請求項１ないし請求項８の何れか１項に記載の燃料噴射制御装置において、
   前記環境性能に関する項目は、前記内燃機関の燃料消費率及び排気物質量の少なくとも何れかであることを特徴とする燃料噴射制御装置。

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