JP2009024500A - 内燃機関の噴射量学習装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微小噴射量学習時に内燃機関の燃焼を促進させる制御を行うことによって、高精度に学習を完了させることが可能な内燃機関の噴射量学習装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の噴射量学習装置は、内燃機関において噴射量学習を実行するために好適に利用される。具体的には、噴射量学習装置は、微小噴射量学習を行う際に内燃機関における燃焼を促進させるための制御を実行する。例えば、ターボチャージャに設けられた可変ノズルを閉じ側に制御する。これにより、ターボチャージャによる過給圧が上昇するので、吸入空気量が増加して燃焼が促進されることになる。よって、微小噴射量学習時に噴射量に応じたトルク（回転変動）を適切に発生させることができ、誤学習の発生を抑制して、高精度に学習を完了させることが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関において噴射量学習を実行する内燃機関の噴射量学習装置に関する。

この種の技術が、例えば特許文献１及び２に記載されている。特許文献１には、ディーゼルエンジンにおいて、指令噴射量が０以下の場合には単発噴射（以下、「シングル噴射」とも呼ぶ。）を行うことによって、噴射量学習を行う技術が記載されている。また、特許文献２には、ディーゼルエンジンにおいて、学習前に過給圧を減少させることで、外乱が学習に与える影響を抑制する技術が記載されている。

特開２００５−３６７８８号公報 特開２００５−１３３６７８号公報

しかしながら、上記した特許文献１及び２に記載された技術では、高地（低圧条件下）や低水温条件下などで微小噴射量の学習を行う場合に、噴射量に応じた適切なトルクが発生せずに、言い換えると回転変動が発生せずに、誤学習が発生してしまう場合があった。上記したような条件下では、微小噴射量領域において燃焼が不安定になる傾向にあるため、このような誤学習が発生し得る。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、微小噴射量学習時に内燃機関の燃焼を促進させる制御を行うことによって、高精度に学習を完了させることが可能な内燃機関の噴射量学習装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、内燃機関に対して微小噴射量の燃料を噴射した際のトルク又は回転変動に基づいて、微小噴射量学習を実行する内燃機関の噴射量学習装置は、前記微小噴射量学習を行う際に、前記内燃機関における燃焼を促進させるための制御を実行する制御手段を備える。

上記の内燃機関の噴射量学習装置は、内燃機関において噴射量学習を実行するために好適に利用される。具体的には、制御手段は、微小噴射量学習を行う際に、内燃機関における燃焼を促進させるための制御を実行する。これにより、微小噴射量学習時に適切に内燃機関で燃焼を行わせることができるので、燃焼が不安定になることなどが原因で発生し得る誤学習の発生を抑制して、高精度に微小噴射量学習を完了させることが可能となる。

上記の内燃機関の噴射量学習装置の一態様では、前記制御手段は、前記微小噴射量学習を行う際に、ターボチャージャに設けられた可変ノズルを閉じ側に制御する可変ノズル制御手段を備える。

この態様によれば、可変ノズルを閉じ側に制御することにより、ターボチャージャによる過給圧が上昇するので、吸入空気量が増加して燃焼が促進されることになる。よって、高地（低圧条件下）や低水温条件下などにおいても適切に燃焼を行わせることができ、微小噴射量学習時に、噴射量に応じたトルクを適切に発生させることが可能となる、つまり回転変動を適切に発生させることが可能となる。したがって、誤学習の発生を抑制して、微小噴射量学習を高精度に完了させることが可能となる。また、一般的なターボチャージャには可変ノズルが設けられているため、制御の実行のために特別な構成要素を別途設ける必要がないため、上記の内燃機関の噴射量学習装置によれば、コストアップを生じさせることなく、適切に燃焼を促進させることが可能となる。

上記の内燃機関の噴射量学習装置の他の一態様では、前記制御手段は、少なくとも環境条件及び前記内燃機関の運転条件のいずれかに基づいて、前記微小噴射量学習の実行時における噴射回数を切り替える制御を行う噴射回数切り替え制御手段を備える。また、好適には、前記噴射回数切り替え制御手段は、前記環境条件として大気圧を用いると共に、前記運転条件として前記内燃機関における水温を用い、前記大気圧及び前記水温の少なくともいずれかに基づいて、前記噴射回数を切り替える制御を行う。

上記の噴射回数切り替え制御手段は、例えば、大気圧が低い場合には大気圧が高い場合（例えば常圧など）に比して、微小噴射量学習の実行時における噴射回数を多くすることができる。また、水温が低い場合には水温が高い場合に比して、微小噴射量学習の実行時における噴射回数を多くすることができる。したがって、高地（低圧条件下）や低水温条件下などにおいて、内燃機関における燃焼をより確実に行わせることができる。よって、噴射量に応じたトルクを適切に発生させることができ、つまり回転変動を適切に発生させることができ、微小噴射量学習をより高精度に完了させることが可能となる。また、上記の内燃機関の噴射量学習装置によっても、制御の実行のために特別な構成要素を別途設ける必要がないため、コストアップを生じさせることなく、適切に燃焼を促進させることが可能となる。

上記の内燃機関の噴射量学習装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記内燃機関における水温が所定温度未満である場合に、前記内燃機関の気筒に設けられたグロープラグをオンにする制御を行うグロープラグ制御手段を備える。これにより、筒内温度を上昇させることができ、微小噴射量学習時に燃焼を適切に促進させることが可能となる。

上記の内燃機関の噴射量学習装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記微小噴射量学習を行う際に、ターボチャージャの回転をアシスト可能に構成されたモータを作動させる制御を行うモータ制御手段を備える。これにより、内燃機関の回転数に関係なく（つまり低回転領域などにおいても）、吸入空気量を増加させることができるので、微小噴射量学習時において燃焼をより効果的に促進させることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［装置構成］
図１は、本実施形態に係る内燃機関の噴射量学習装置が適用された内燃機関１００の概略構成を示すブロック図である。なお、図１において、実線の矢印は吸気及び排気の流れを示し、破線の矢印は信号の入出力を示す。

内燃機関１００は、車両に搭載され、直列４気筒のエンジンとして構成された機関本体１０の出力を走行用動力源として用いる。機関本体１０は、例えば低圧縮比の圧縮着火エンジン（ＣＩ（Compression Ignition）エンジン）などで構成される。機関本体１０の各気筒は、吸気マニホールド１１及び排気マニホールド１２に接続されている。機関本体１０は、各気筒に設けられた燃料噴射弁１５と、各燃料噴射弁１５に対して高圧の燃料を供給するコモンレール１４とを備え、コモンレール１４には不図示の燃料ポンプにより燃料が高圧状態で供給される。燃料噴射弁１５からの燃料噴射量及び噴射タイミングは、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ１５により制御される。更に、各気筒には、筒内温度を上昇させることが可能なグロープラグ４１が設けられている。グロープラグ４１は、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ４１により、オン／オフなどが制御される。

吸気マニホールド１１に接続された吸気通路２０には、機関本体１０へ供給される吸気量を検出するエアフロメータ（ＡＦＭ）２１と、吸気量を調整するスロットルバルブ２２ａと、吸気を過給するターボチャージャ２３のコンプレッサ２３ａと、吸気を冷却するインタークーラ（ＩＣ）２４と、吸気量を調整するスロットルバルブ２２ｂと、が設けられている。一方、排気マニホールド１２に接続された排気通路２５には、排気ガスのエネルギーによって回転されるターボチャージャ２３のタービン２３ｂと、排気ガスを浄化可能な触媒３０とが設けられている。

ターボチャージャ２３は、所謂ＭＡＴ（Motor Assist Turbo）として構成されており、その回転軸にはモータ４５が直結されている。モータ４５は、ターボチャージャ２３における回転をアシストする電動機として機能する。つまり、モータ４５は、ターボチャージャ２３における過給圧を上昇させるように機能する。この場合、モータ４５は、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ４５により制御される。更に、ターボチャージャ２３は、可変過給機構としての可変ノズル（以下、単に「ＶＮ（Variable Nozzle）」とも表記する。）４４を備えている。可変ノズル４４は、ＥＣＵ７から供給される制御信号Ｓ４４により開度が調整される。可変ノズル４４を閉じることによりターボチャージャ２３による過給圧は上昇し、可変ノズル４４を開くことにより過給圧は減少する。

また、内燃機関１００は、タービン２３ｂの上流側からコンプレッサ２３ａの下流側に、排気ガスを還流させるように構成されている。具体的には、排気通路２５のタービン２３ｂの上流位置と、吸気通路２０のインタークーラ２４より下流位置とを接続するＥＧＲ通路３１によって、排気ガスが還流される。このＥＧＲ通路３１上には、ＥＧＲガス量を制御するためのＥＧＲ弁３３が設けられている。

内燃機関１００には、各種のセンサが設けられている。具体的には、機関本体１０には、回転変動センサ４２及び水温センサ４３が設けられている。回転変動センサ４２は、機関本体１０の回転数の変動を検出し、検出した回転変動に対応する検出信号Ｓ４２をＥＣＵ７に供給する。水温センサ４３は、機関本体１０などの冷却を行う冷却水の温度（以下、単に「水温」と呼ぶ。）を検出し、水温に対応する検出信号Ｓ４３をＥＣＵ７に供給する。更に、内燃機関１００には、大気圧を検出する大気圧センサ４７が設けられている。大気圧センサ４７は、検出した大気圧に対応する検出信号Ｓ４７をＥＣＵ７に供給する。なお、内燃機関１００には、上記したセンサ以外にも種々のセンサが設けられているが、本実施形態と特に関係の無い部分については説明を省略する。

内燃機関１００の各要素は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）７により制御されている。ＥＣＵ７は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えて構成される。本実施形態では、ＥＣＵ７は、主に、微小噴射量の燃料を噴射したときの回転変動（回転変動センサ４２から供給される検出信号Ｓ４２に対応する）に基づいて微小噴射量学習を行う。また、ＥＣＵ７は、微小噴射量学習の実行時に、高精度に微小噴射量学習を完了させるための制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ７は、微小噴射量学習を行う際に、内燃機関１００における燃焼を促進させるための制御を実行する。

このように、ＥＣＵ７は、本発明における内燃機関の噴射量学習装置に相当する。具体的には、ＥＣＵ７は制御手段に相当し、可変ノズル制御手段、噴射回数切り替え制御手段、グロープラグ制御手段、及びモータ制御手段として動作する。なお、ＥＣＵ７は内燃機関１００における他の構成要素の制御も行うが、本実施形態と特に関係の無い部分については説明を省略する。

なお、本発明は、直列４気筒の内燃機関１００への適用に限定はされず、４気筒以外の気筒数で構成された内燃機関や、気筒がＶ型に配列された内燃機関に対しても適用することができる。更に、本発明は、直噴タイプの燃料噴射弁１５によって構成された内燃機関１００への適用に限定はされず、ポート噴射タイプの燃料噴射弁によって構成された内燃機関に対しても適用することができる。

［微小噴射量学習］
次に、上記したＥＣＵ７が行う微小噴射量学習について具体的に説明する。ここで、微小噴射量学習とは、パイロット噴射などで利用する微小噴射量を噴射した際における、所定の噴射量とトルク若しくは回転変動との関係に基づいて行われる学習である。このような学習を行うのは、高出力の達成や、低エミッションの達成や、失火の防止などのために、パイロット噴射などで利用する微小噴射量が精度良く噴射される必要があるからである。本実施形態では、ＥＣＵ７は、減速時（例えば燃料カット時）に、最低噴射可能噴射量以上の１回以上の噴射（つまりシングル噴射以上の噴射）を行い、若しくは最低噴射可能噴射量以上の所定回数以上（２回以上）の噴射を行い、このような噴射を行った際に、噴射量に応じた所定の回転変動が検出可能か否かにより微小噴射量学習を行う。なお、最低噴射可能噴射量は、燃料噴射弁１５の能力などにより決まる量である。

ところで、低圧縮比の圧縮着火エンジンなどにおいては、高地（低圧条件下）や低水温条件下で微小噴射量学習を行う場合に、噴射量に応じたトルクが適切に発生せずに（つまり回転変動が発生せずに）、誤学習が発生してしまう場合がある。これは、低圧縮比のため筒内圧縮端温度が低くなることや、高地（低圧）では平地（常圧）と比べ酸素量が少なく筒内温度が低くなり、微小噴射量領域で燃焼が不安定になることなどが原因で発生し得る。したがって、本実施形態では、微小噴射量学習を実行する際に燃焼を促進させるための制御（以下、「燃焼促進制御」と呼ぶ。）を実行することによって、このような誤学習を防止する。

［燃焼促進制御］
以下で、燃焼促進制御の実施形態について具体的に説明する。なお、燃焼促進制御は、微小噴射量学習の実行時に、ＥＣＵ７によって実行される。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る燃焼促進制御について説明する。第１実施形態では、燃焼促進制御として、微小噴射量学習を行う際に可変ノズル４４を閉じ側に制御する。具体的には、ＥＣＵ７は、可変ノズル４４を最大限閉じる制御を実行する。例えば、ＥＣＵ７は、１００％を上限として、減速時における可変ノズル４４の目標閉度よりも、可変ノズル４４を閉じ側に制御する。

このように可変ノズル４４を閉じ側に制御することにより、ターボチャージャ２３による過給圧が上昇するので、吸入空気量が増加して内燃機関１００の燃焼が促進されることになる。よって、第１実施形態によれば、微小噴射量学習時に、高地（低圧条件下）や低水温条件下などにおいても内燃機関１００において適切に燃焼を行わせることができ、噴射量に応じた回転変動を適切に発生させることが可能となる。したがって、誤学習の発生を抑制して、微小噴射量学習を高精度に完了させることが可能となる。また、一般的なターボチャージャには可変ノズルが設けられているため、第１実施形態によれば、燃焼促進制御の実行のために特別な構成要素を別途設ける必要がないため、コストアップを生じさせることなく、微小噴射量学習時に燃焼を促進させることが可能となる。

なお、上記した可変ノズル４４を閉じる制御は、過渡状態などを考慮して行うことが好ましい。これは、ターボチャージャ２３のタービン２３ｂが回り過ぎてしまうことを抑制するため、つまりオーバーシュートの発生を抑制するためである。一つの例では、ＥＣＵ７は、機関本体１０の各回転数に対して可変ノズル４４の最大閉度が対応付けられたマップを参照して、現在の回転数に対応する最大閉度よりも可変ノズル４４が更に閉じ側に設定されないように、可変ノズル４４に対する制御を実行することができる。他の例では、ＥＣＵ７は、過給圧が上がり過ぎないように、現在の過給圧に基づいて可変ノズル４４の閉度を調整する制御（過給圧フィードバック制御）を実行することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る燃焼促進制御について説明する。第２実施形態でも、前述した第１実施形態と同様に、微小噴射量学習の実行時に可変ノズル４４を閉じ側に制御する。しかしながら、第２実施形態では、このように可変ノズル４４を閉じ側に制御すると共に、環境条件及び内燃機関１００の運転条件に基づいて、微小噴射量学習時において噴射回数を切り替える制御を行う点で、第１実施形態と異なる。具体的には、第２実施形態では、ＥＣＵ７は、環境条件として大気圧に基づいて、また運転条件として水温に基づいて、噴射回数を切り替える制御を行う。例えば、ＥＣＵ７は、大気圧が低い場合には大気圧が高い場合（常圧など）に比して、微小噴射量学習の実行時における噴射回数を多くすると共に、水温が低い場合には水温が高い場合に比して、微小噴射量学習の実行時における噴射回数を多くする。より詳しくは、ＥＣＵ７は、微小噴射量学習の実行時には、１回の噴射量が最低噴射可能噴射量以上となるように噴射を行うと共に、各噴射量の合計量がアイドル噴射量以下となるように噴射を行う。加えて、第２実施形態では、ＥＣＵ７は、水温が所定温度未満である場合に、筒内温度を上昇させるために、各気筒に設けられたグロープラグ４１をオンにする制御を行う。

第２実施形態によれば、高地（低圧条件下）や低水温条件下などにおいて、内燃機関１００における燃焼をより確実に行わせることができる。よって、噴射量に応じた回転変動を適切に発生させることができ、微小噴射量学習をより高精度に完了させることが可能となる。また、第２実施形態によっても、燃焼促進制御の実行のために特別な構成要素を別途設ける必要がないため、コストアップを生じさせることなく、微小噴射量学習時に燃焼を促進させることが可能となる。

次に、図２を参照して、第２実施形態に係る燃焼促進制御について具体的に説明する。図２は、基本的には、水温Ｔｗを３段階に分けると共に、大気圧Ｐａを３段階に分けて、それぞれの水温Ｔｗ及び大気圧Ｐａごとに微小噴射量学習時に噴射する噴射回数（詳しくは微小噴射量学習を開始する際に用いる噴射回数）を示した図である。具体的には、水温Ｔｗを温度Ｔ１及び温度Ｔ２によって３段階に分け、大気圧Ｐａを圧力Ｐ１及び圧力Ｐ２によって３段階に分けた場合に噴射する噴射回数を示している。この場合、「Ｔ１＞Ｔ２」であり、「Ｐ１＞Ｐ２」である。また、温度Ｔ１は例えば７０℃〜８０℃程度の温度であり、温度Ｔ２は例えば２０℃〜２５℃程度の温度である。更に、圧力Ｐ１は例えば標高１０００ｍ程度の場所における大気圧に相当し、圧力Ｐ２は例えば標高１５００〜２０００ｍ程度の場所における大気圧に相当する。

以下では、「Ｔｗ＞Ｔ１」である場合、「Ｔ１≧Ｔｗ≧Ｔ２」である場合、及び「Ｔｗ＜Ｔ２」である場合に噴射する噴射回数について、具体的に説明する。なお、図２では、水温Ｔｗ及び大気圧Ｐａの値に関わらずに、微小噴射量学習の実行時にＥＣＵ７が可変ノズル４４を閉じ側に制御する場合の例を示している（図２中に「ＶＮ閉」と表記）。また、ＥＣＵ７は、微小噴射量学習の実行時には、１回の噴射量が最低噴射可能噴射量以上となるように噴射を行うと共に、各噴射量の合計量がアイドル噴射量以下となるように噴射を行うものとする。

（ａ）「Ｔｗ＞Ｔ１」である場合
水温Ｔｗが温度Ｔ１より高い場合について説明する。この場合には、水温Ｔｗがある程度高い場合に相当する。なお、図２においては上段に、「Ｔｗ＞Ｔ１」である場合の噴射回数などを示している。

水温Ｔｗが温度Ｔ１より高い場合において、大気圧Ｐａが「Ｐａ＞Ｐ１」である場合には、ＥＣＵ７は、１回のみの噴射（シングル噴射）によって微小噴射量学習を行う。具体的には、ＥＣＵ７は、シングル噴射によって微小噴射量学習を開始して、当該噴射量に対して所定の回転変動が検出されない場合は２回の噴射を実行する、つまりパイロット噴射を１回実行する（以下では、１回行うパイロット噴射を「１パイロット噴射」と呼ぶ。また、ｘ回行うパイロット噴射を「ｘパイロット噴射」と呼ぶものとする）。詳しくは、ＥＣＵ７は、噴射量に対して所定の回転変動が得られるまで、シングル噴射→１パイロット噴射→２パイロット噴射…といった具合に、噴射回数を増加させていく。このように、大気圧Ｐａが「Ｐａ＞Ｐ１」である場合には、シングル噴射によって微小噴射量学習を開始して、学習が可能な噴射回数（以下、「学習可能噴射回数」と呼ぶ。）まで噴射回数を増加させていく。

また、水温Ｔｗが温度Ｔ１より高い場合において、大気圧Ｐａが「Ｐ１≧Ｐａ≧Ｐ２」である場合には、ＥＣＵ７は、２回の噴射によって微小噴射量学習を開始する、つまり１パイロット噴射によって微小噴射量学習を開始する。この場合には、大気圧Ｐａが若干低いため、上記したようにシングル噴射ではなく、１パイロット噴射によって微小噴射量学習を開始する。具体的には、ＥＣＵ７は、噴射量に対して所定の回転変動が得られるまで、１パイロット噴射→２パイロット噴射→３パイロット噴射…といった具合に、噴射回数を増加させていく。このように、大気圧Ｐａが「Ｐ１≧Ｐａ≧Ｐ２」である場合には、１パイロット噴射によって微小噴射量学習を開始して、学習可能噴射回数まで噴射回数を増加させていく。

更に、水温Ｔｗが温度Ｔ１より高い場合において、大気圧Ｐａが「Ｐａ＜Ｐ２」である場合には、ＥＣＵ７は、３回の噴射によって微小噴射量学習を開始する、つまり２パイロット噴射によって微小噴射量学習を開始する。この場合には、大気圧Ｐａが低いため、上記したようなシングル噴射及び１パイロット噴射ではなく、２パイロット噴射によって微小噴射量学習を開始する。具体的には、ＥＣＵ７は、噴射量に対して所定の回転変動が得られるまで、２パイロット噴射→３パイロット噴射→４パイロット噴射…といった具合に、噴射回数を増加させていく。このように、大気圧Ｐａが「Ｐａ＜Ｐ２」である場合には、２パイロット噴射によって微小噴射量学習を開始して、学習可能噴射回数まで噴射回数を増加させていく。

なお、上記のように「Ｐａ＞Ｐ１」である場合にシングル噴射で学習を開始すること、「Ｐ１≧Ｐａ≧Ｐ２」である場合に１パイロット噴射で学習を開始すること、及び「Ｐａ＜Ｐ２」である場合に２パイロット噴射で学習を開始することに限定はされない。他の例では、「Ｐａ＞Ｐ１」である場合にはｘ回噴射で学習を開始し、「Ｐ１≧Ｐａ≧Ｐ２」である場合には（ｘ＋１）回噴射で学習を開始し、「Ｐａ＜Ｐ２」である場合には（ｘ＋２）回噴射で学習を開始することができる（「ｘ≧２」であるものとする）。具体的には、「Ｐａ＞Ｐ１」である場合には、ｘ回噴射→（ｘ＋１）回噴射→（ｘ＋２）回噴射…といった具合に、学習可能噴射回数まで噴射回数を増加させる。また、「Ｐ１≧Ｐａ≧Ｐ２」である場合には、（ｘ＋１）回噴射→（ｘ＋２）回噴射→（ｘ＋３）回噴射…といった具合に、学習可能噴射回数まで噴射回数を増加させる。更に、「Ｐａ＜Ｐ２」である場合には、（ｘ＋２）回噴射→（ｘ＋３）回噴射→（ｘ＋４）回噴射…といった具合に、学習可能噴射回数まで噴射回数を増加させる。

（ｂ）「Ｔ１≧Ｔｗ≧Ｔ２」である場合
次に、水温Ｔｗが温度Ｔ２以上で温度Ｔ１以下である場合について説明する。この場合には、水温Ｔｗがある程度低い場合に相当する。なお、図２においては中段に、「Ｔ１≧Ｔｗ≧Ｔ２」である場合の噴射回数などを示している。

水温Ｔｗが温度Ｔ２以上で温度Ｔ１以下である場合において、大気圧Ｐａが「Ｐａ＞Ｐ１」である場合には、ＥＣＵ７は、１パイロット噴射によって微小噴射量学習を開始する。即ち、ＥＣＵ７は、１パイロット噴射→２パイロット噴射→３パイロット噴射…といった具合に、学習可能噴射回数まで噴射回数を増加させる。また、大気圧Ｐａが「Ｐ１≧Ｐａ≧Ｐ２」である場合には、上記の「Ｐａ＞Ｐ１」である場合と同様に、ＥＣＵ７は、１パイロット噴射によって微小噴射量学習を開始する。即ち、ＥＣＵ７は、１パイロット噴射→２パイロット噴射→３パイロット噴射…といった具合に、学習可能噴射回数まで噴射回数を増加させる。更に、大気圧Ｐａが「Ｐａ＜Ｐ２」である場合、ＥＣＵ７は、２パイロット噴射によって微小噴射量学習を開始する。即ち、ＥＣＵ７は、２パイロット噴射→３パイロット噴射→４パイロット噴射…といった具合に、学習可能噴射回数まで噴射回数を増加させる。

なお、上記のように「Ｐａ＞Ｐ１」である場合に１パイロット噴射で学習を開始すること、「Ｐ１≧Ｐａ≧Ｐ２」である場合に１パイロット噴射で学習を開始すること、及び「Ｐａ＜Ｐ２」である場合に２パイロット噴射で学習を開始することに限定はされない。他の例では、「Ｐａ＞Ｐ１」である場合には（ｘ＋１）回噴射で学習を開始し、「Ｐ１≧Ｐａ≧Ｐ２」である場合には（ｘ＋１）回噴射で学習を開始し、「Ｐａ＜Ｐ２」である場合には（ｘ＋２）回噴射で学習を開始することができる（「ｘ≧２」であるものとする）。具体的には、「Ｐａ＞Ｐ１」である場合には、（ｘ＋１）回噴射→（ｘ＋２）回噴射→（ｘ＋３）回噴射…といった具合に、学習可能噴射回数まで噴射回数を増加させる。また、「Ｐ１≧Ｐａ≧Ｐ２」である場合には、（ｘ＋１）回噴射→（ｘ＋２）回噴射→（ｘ＋３）回噴射…といった具合に、学習可能噴射回数まで噴射回数を増加させる。更に、「Ｐａ＜Ｐ２」である場合には、（ｘ＋２）回噴射→（ｘ＋３）回噴射→（ｘ＋４）回噴射…といった具合に、学習可能噴射回数まで噴射回数を増加させる。

（ｃ）「Ｔｗ＜Ｔ２」である場合
次に、水温Ｔｗが温度Ｔ２より低い場合について説明する。この場合には、水温Ｔｗが低いと言える。つまり、水温Ｔｗが所定温度未満である場合に相当する。したがって、ＥＣＵ７は、可変ノズル４４を閉じる制御及び噴射回数を切り替える制御だけでなく、筒内温度を上昇させるために、各気筒に設けられたグロープラグ４１をオンにする制御を実行する。詳しくは、水温Ｔｗが温度Ｔ２より低い場合には、ＥＣＵ７は、大気圧Ｐａの値に関係なく、グロープラグ４１をオンに制御する。なお、図２においては下段に、「Ｔｗ＜Ｔ２」である場合の噴射回数などを示している。

水温Ｔｗが温度Ｔ２より低い場合には、以下のように噴射回数を切り替える。大気圧Ｐａが「Ｐａ＞Ｐ１」である場合には、ＥＣＵ７は、１パイロット噴射によって微小噴射量学習を開始する。即ち、ＥＣＵ７は、１パイロット噴射→２パイロット噴射→３パイロット噴射…といった具合に、学習可能噴射回数まで噴射回数を増加させる。また、大気圧Ｐａが「Ｐ１≧Ｐａ≧Ｐ２」である場合、ＥＣＵ７は、２パイロット噴射によって微小噴射量学習を開始する。即ち、ＥＣＵ７は、２パイロット噴射→３パイロット噴射→４パイロット噴射…といった具合に、学習可能噴射回数まで噴射回数を増加させる。更に、大気圧Ｐａが「Ｐａ＜Ｐ２」である場合、ＥＣＵ７は、３パイロット噴射によって微小噴射量学習を開始する。即ち、ＥＣＵ７は、３パイロット噴射→４パイロット噴射→５パイロット噴射…といった具合に、学習可能噴射回数まで噴射回数を増加させる。

なお、上記のように「Ｐａ＞Ｐ１」である場合に１パイロット噴射で学習を開始すること、「Ｐ１≧Ｐａ≧Ｐ２」である場合に２パイロット噴射で学習を開始すること、及び「Ｐａ＜Ｐ２」である場合に３パイロット噴射で学習を開始することに限定はされない。他の例では、「Ｐａ＞Ｐ１」である場合には（ｘ＋１）回噴射で学習を開始し、「Ｐ１≧Ｐａ≧Ｐ２」である場合には（ｘ＋２）回噴射で学習を開始し、「Ｐａ＜Ｐ２」である場合には（ｘ＋３）回噴射で学習を開始することができる（「ｘ≧２」であるものとする）。具体的には、「Ｐａ＞Ｐ１」である場合には、（ｘ＋１）回噴射→（ｘ＋２）回噴射→（ｘ＋３）回噴射…といった具合に、学習可能噴射回数まで噴射回数を増加させる。また、「Ｐ１≧Ｐａ≧Ｐ２」である場合には、（ｘ＋２）回噴射→（ｘ＋３）回噴射→（ｘ＋４）回噴射…といった具合に、学習可能噴射回数まで噴射回数を増加させる。更に、「Ｐａ＜Ｐ２」である場合には、（ｘ＋３）回噴射→（ｘ＋４）回噴射→（ｘ＋５）回噴射…といった具合に、学習可能噴射回数まで噴射回数を増加させる。

以上のように、第２実施形態では、学習可能噴射回数に基づいて微小噴射量学習を実行するため、学習による燃費悪化を抑制することができる。また、第２実施形態では、各噴射量の合計量がアイドル噴射量以下となるように噴射を行っているので、学習時における噴射量を比較的少なくすることができる。したがって、運転者に違和感などを生じさせることなく微小噴射量学習を実行することが可能となる。具体的には、ドライバビリティーに与える影響を小さくすることができると共に、音の変化も小さくすることができる。

なお、上記では、可変ノズル４４を閉じる制御を行うと共に、噴射回数を切り替える制御を行う実施形態を示したが、これに限定はされない。他の例では、可変ノズル４４を閉じる制御を行わずに（つまり可変ノズル４４を現状に維持したまま）、噴射回数を切り替える制御のみを行うことができる。また、水温Ｔｗが所定温度未満である場合に（「Ｔｗ＜Ｔ２」である場合）、可変ノズル４４を閉じる制御、噴射回数を切り替える制御、及びグロープラグ４１をオンにする制御の全てを行うことに限定はされない。他の例では、可変ノズル４４を閉じる制御及び噴射回数を切り替える制御を行わずに、グロープラグ４１をオンにする制御のみを行うことができる。更に他の例では、可変ノズル４４を閉じる制御及び噴射回数を切り替える制御のいずれか一方のみを行い、グロープラグ４１をオンにする制御を行うことができる。

更に、上記では、水温及び大気圧の両方に基づいて、燃焼促進制御を実行する実施形態を示したが、水温及び大気圧のいずれか一方のみに基づいて燃焼促進制御を実行しても良い。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る燃焼促進制御について説明する。第３実施形態では、前述した第１実施形態及び第２実施形態と同様に、微小噴射量学習の実行時に可変ノズル４４を閉じる制御を行う。しかしながら、第３実施形態では、微小噴射量学習を行う際に、ターボチャージャ２３に設けられたモータ４５を作動させる制御を行う点で、第１実施形態及び第２実施形態と異なる。つまり、第３実施形態では、微小噴射量学習時にモータ４５を作動させることによって、強制過給を行う。

このようにモータ４５を作動させる制御を行うことによっても、過給圧が上昇して吸入空気量が増加するため、内燃機関１００の燃焼が促進されることになる。より詳しくは、排気される空気量が少ないこと等が原因で可変ノズル４４を最大限閉じても過給圧が上昇しないような低回転領域などにおいても、第３実施形態によれば、モータ４５を作動させて強制過給を行うため、過給圧を適切に上昇させることができる。つまり、第３実施形態によれば、機関本体１０の回転数に関係なく（つまり低回転領域などにおいても）、吸入空気量を効果的に増加させることができるので、微小噴射量学習時において燃焼をより効果的に促進させることが可能となる。したがって、第３実施形態によれば、微小噴射量学習をより高精度に完了させることができる。

なお、可変ノズル４４を閉じる制御を行うと共にモータ４５を作動させる制御を行うことに限定はされず、可変ノズル４４を閉じる制御を行わずに（つまり可変ノズル４４を現状に維持したまま）、モータ４５を作動させる制御のみを行うことができる。

また、第３実施形態に係る燃焼促進制御と、前述した第２実施形態に係る燃焼促進制御とを組み合わせて実行しても良い。具体的には、大気圧Ｐａ及び水温Ｔｗに基づいて噴射回数を切り替える制御を行うと共に、モータ４５を作動させる制御を行うことができる。更に、グロープラグ４１をオンにする制御を行うと共に、モータ４５を作動させる制御を行うことも可能である。

なお、上記した実施形態では、回転変動センサ４２が検出した回転変動に基づいて微小噴射量学習を行う例を示したが、回転変動の代わりにトルクに基づいて微小噴射量学習を行っても良い。この場合には、回転変動センサ４２の代わりに、トルクを検出可能なトルクセンサを内燃機関１００に設ければ良い。

本実施形態に係る内燃機関の概略構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係る燃焼促進制御を説明するための図である。

符号の説明

７ ＥＣＵ
１０ 機関本体
１５ 燃料噴射弁
２０ 吸気通路
２３ ターボチャージャ
２３ａ コンプレッサ
２３ｂ タービン
２５ 排気通路
４１ グロープラグ
４２ 回転変動センサ
４３ 水温センサ
４４ 可変ノズル（ＶＮ）
４５ モータ
４７ 大気圧センサ
１００ 内燃機関

Claims (6)

1. 内燃機関に対して微小噴射量の燃料を噴射した際のトルク又は回転変動に基づいて、微小噴射量学習を実行する内燃機関の噴射量学習装置であって、
   前記微小噴射量学習を行う際に、前記内燃機関における燃焼を促進させるための制御を実行する制御手段を備えることを特徴とする内燃機関の噴射量学習装置。
2. 前記制御手段は、前記微小噴射量学習を行う際に、ターボチャージャに設けられた可変ノズルを閉じ側に制御する可変ノズル制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の噴射量学習装置。
3. 前記制御手段は、少なくとも環境条件及び前記内燃機関の運転条件のいずれかに基づいて、前記微小噴射量学習の実行時における噴射回数を切り替える制御を行う噴射回数切り替え制御手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の噴射量学習装置。
4. 前記噴射回数切り替え制御手段は、前記環境条件として大気圧を用いると共に、前記運転条件として前記内燃機関における水温を用い、前記大気圧及び前記水温の少なくともいずれかに基づいて、前記噴射回数を切り替える制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の噴射量学習装置。
5. 前記制御手段は、前記内燃機関における水温が所定温度未満である場合に、前記内燃機関の気筒に設けられたグロープラグをオンにする制御を行うグロープラグ制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の内燃機関の噴射量学習装置。
6. 前記制御手段は、前記微小噴射量学習を行う際に、ターボチャージャの回転をアシスト可能に構成されたモータを作動させる制御を行うモータ制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の内燃機関の噴射量学習装置。

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