JP2009057909A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で、十分な補正精度を得られる噴射量学習を実行する内燃機関の燃料噴射制御装置を得る。
【解決手段】学習条件が成立しているときに、内燃機関１の特定気筒に対してインジェクタ５より指令噴射期間ＴＱによる学習用噴射を実行する（Ｓ２１０）。学習用噴射の実行により生じる内燃機関の状態変化量を検出し、状態変化量に基づいて、インジェクタ５から噴射された実噴射量Ｑを算出する（Ｓ２２０）。複数の異なる指令噴射期間ＴＱで学習用噴射を実行すると共に、各学習用噴射毎に実噴射量Ｑを算出する（Ｓ２２０〜Ｓ２６０）。また、各指令噴射期間ＴＱに対する各実噴射量Ｑから補正特性線を求め（Ｓ２７０）、補正特性線に基づいてインジェクタ５への指令噴射期間ＴＱを補正する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関の噴射量学習を実行する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

従来より、ディーゼル機関では、燃焼騒音の低減や窒素酸化物を抑制する手段として、メイン噴射に先立って極少量の燃料を噴射する、所謂パイロット噴射を実施している。しかし、噴射量が小さいパイロット噴射の場合には、その効果（燃焼騒音の低減、窒素酸化物の抑制）を十分に発揮させるために、微量噴射精度の向上が要求される。このため、パイロット噴射に対する指令噴射期間による目標噴射量と、実際に噴射された実噴射量との差を検出し、差に応じて指令噴射期間を補正する噴射量学習を実行している。

例えば、特許文献１にあるように、インジェクタに指令する指令噴射量がゼロ以下となる無噴射状態（例えば、シフトチェンジ時や減速時等のフューエルカット状態）の時に、ディーゼル機関の特定気筒に対してインジェクタより単発噴射を実施し、その単発噴射によって生じる内燃機関回転数の変動量を基に実噴射量を求め、この実噴射量と単発噴射に対する指令噴射期間による目標噴射量とに差が生じた場合に、その差に応じて指令噴射期間を補正している。
特開２００５−１５５３６０号公報

こうした従来の装置では、インジェクタより単発噴射を実施して実噴射量を求め、指令噴射期間を補正するので、一つの噴射量に対して一つの指令噴射期間を精度よく補正することはできる。即ち、噴射量学習をした噴射量やその近傍の噴射量に対する指令噴射期間は精度よく補正することができる。

しかし、噴射量学習をした噴射量とはその量が多少異なる他の噴射量に対しての指令噴射期間の補正を、噴射量学習をした噴射量の補正から推定したのでは、十分な補正精度が得られない場合があるという問題があった。例えば、実噴射量と指令噴射期間との関係にはある傾きがあり、インジェクタ毎に傾きが同じではなく、また、経時変化により傾きが変化する場合がある。そのような場合、噴射量学習をした噴射量の補正からの推定では、十分な補正精度が得られない。また、傾きに限らず、指令噴射期間が異なる場合、噴射量学習をした噴射量の補正からの推定では、十分な補正精度が得られない。

また、指令噴射期間を少しずつ変えて、噴射量学習をすると、全ての指令噴射期間についての実噴射量を求めるために長時間を必要とするという問題があった。
本発明の課題は、短時間で、十分な補正精度を得られる噴射量学習を実行する内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
噴射量学習を実施するための学習条件が成立しているか否かを判定する判定手段と、
前記学習条件が成立しているときに、内燃機関の特定気筒に対してインジェクタより指令噴射期間による学習用噴射を実行する学習用噴射実行手段と、
前記学習用噴射の実行により生じる前記内燃機関の状態変化量を検出する状態変化量検出手段と、
検出された前記状態変化量に基づいて、前記インジェクタから噴射された実噴射量を算出する噴射量算出手段と、
算出された前記実噴射量に基づいて前記インジェクタの指令噴射期間を補正する補正手段とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記学習用噴射実行手段は、複数の異なる前記指令噴射期間で学習用噴射を実行すると共に、前記噴射量算出手段は、前記各学習用噴射毎に前記実噴射量を算出し、
前記補正手段は前記各指令噴射期間に対する前記各実噴射量から補正特性線を求め、該補正特性線に基づいて前記インジェクタへの前記指令噴射期間を補正することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置がそれである。

前記学習用噴射実行手段は、１回目の前記実噴射量と前記指令噴射期間に応じた目標噴射量との差を減らす方向に前記指令噴射期間をずらして２回目の前記学習用噴射を実行するようにしてもよい。あるいは、前記学習用噴射実行手段は、２回目以降の前記指令噴射期間を１回目の前記指令噴射期間に対して長短両側に変更して前記学習用噴射を実行するようにしてもよい。また、前記学習用噴射実行手段は、２回目以降の前記実噴射量が１回目の前記実噴射量に対して増加側と減少側との両側に変更する前記指令噴射期間で前記学習用噴射を実行するようにしてもよい。更に、前記学習用噴射実行手段は、複数の異なる前記指令噴射期間をランダムに変更して前記学習用噴射を実行するようにしてもよい。

本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置は、各指令噴射期間に対する各実噴射量から補正特性線を求め、補正特性線に基づいてインジェクタへの指令噴射期間を補正するので、複数の異なる指令噴射期間で学習用噴射を実行すればよく、短時間で、十分な補正精度が得られるという効果を奏する。

１回目の学習用噴射の指令噴射期間に対して、２回目以降の学習用噴射の指令噴射期間がその両側となるようにずらして学習用噴射を実行することにより、補正特性線を精度よく算出できる。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態としての内燃機関の燃料噴射制御装置を示す全体構成図である。
図１に示すように、本実施形態の内燃機関の燃料噴射制御装置は、例えば、４気筒のディーゼル機関としての内燃機関１に適用されており、高圧燃料を蓄えるコモンレール２と、燃料タンク３から汲み上げた燃料を加圧してコモンレール２に供給する燃料供給ポンプ４と、コモンレール２より供給される高圧燃料を内燃機関１の気筒内の燃焼室２１に噴射するインジェクタ５と、インジェクタ５等を電子制御する電子制御ユニット（以下ＥＣＵ６と呼ぶ）とを備えている。

コモンレール２は、ＥＣＵ６により目標レール圧が設定され、燃料供給ポンプ４から供給された高圧燃料を目標レール圧まで蓄圧する。このコモンレール２には、蓄圧された燃料圧力（以下、レール圧と呼ぶ）を検出してＥＣＵ６に出力する圧力センサ７と、レール圧が予め設定された上限値を超えないように制限するプレッシャリミッタ８が取り付けられている。

燃料供給ポンプ４は、内燃機関１に駆動されて回転するカム軸９と、このカム軸９に駆動されて燃料タンク３から燃料を汲み上げるフィードポンプ１０と、カム軸９の回転に同期してシリンダ１１内を往復運動するプランジャ１２と、フィードポンプ１０からシリンダ１１内の加圧室１３に吸入される燃料量を調量する電磁調量弁１４などを有している。

この燃料供給ポンプ４は、プランジャ１２がシリンダ１１内を上死点から下死点に向かって移動する際に、フィードポンプ１０より送り出された燃料が電磁調量弁１４で調量され、吸入弁１５を押し開いて加圧室１３に吸入される。その後、プランジャ１２がシリンダ１１内を下死点から上死点へ向かって移動する際に、プランジャ１２によって加圧室１３の燃料が加圧され、その加圧された燃料が、吐出弁１６を押し開いてコモンレール２に圧送される。

インジェクタ５は、内燃機関１の気筒毎に搭載され、それぞれ高圧配管１７を介してコモンレール２に接続されている。このインジェクタ５は、ＥＣＵ６の指令に基づいて作動する電磁弁２２と、この電磁弁２２への通電時に燃料を噴射するノズル２３とを備える。

電磁弁２２は、コモンレール２の高圧燃料が印加される圧力室（図示せず）から低圧側に通じる低圧通路（図示せず）を開閉するもので、通電時に低圧通路を開放し、通電停止時に低圧通路を遮断する。

ノズル２３は、噴孔を開閉するニードル（図示せず）を内蔵し、圧力室の燃料圧力がニードルを閉弁方向（噴孔を閉じる方向）に付勢している。従って、電磁弁２２への通電により低圧通路が開放されて圧力室の燃料圧力が低下すると、ニードルがノズル２３内を上昇して開弁する（噴孔を開く）ことにより、コモンレール２より供給された高圧燃料を噴孔より噴射する。一方、電磁弁２２への通電停止により低圧通路が遮断されて、圧力室の燃料圧力が上昇すると、ニードルがノズル２３内を下降して閉弁することにより、噴射が終了する。

ＥＣＵ６は、内燃機関１の回転数（状態変化量）を検出する状態変化量検出手段としての回転数センサ１８と、アクセルペダル１９の踏込量に応じたアクセル開度（内燃機関１の負荷）を検出するアクセル開度センサ２０、及び前記レール圧を検出する圧力センサ７等が接続され、これらのセンサで検出されたセンサ情報に基づいて、コモンレール２の目標レール圧と、内燃機関１の運転状態に適した噴射時期及び噴射量等を演算し、その演算結果に従って、燃料供給ポンプ４の電磁調量弁１４及びインジェクタ５の電磁弁２２を電子制御する。

また、ＥＣＵ６による噴射量制御（噴射時期及び噴射量の制御）では、メイン噴射に先立って極小量のパイロット噴射を実行するときに、そのパイロット噴射に対する噴射量学習を行っている。

次に、ＥＣＵ６により実行される学習用噴射制御処理について図２に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、学習用噴射を実行するための学習条件が成立しているか否かを判定する（ステップ１０。以下Ｓ１０という。以下同様。）。具体的には、以下の条件が挙げられる。
ａ）インジェクタ５に対する指令噴射量がゼロ以下となる無噴射時であること。
ｂ）変速装置がニュートラル状態であること（例えば、シフトチェンジ時）。
ｃ）所定のレール圧が維持されていること。

また、ＥＧＲ装置、ディーゼルスロットル、可変ターボ等を装備する場合は、ＥＧＲバルブの開度、ディーゼルスロットルの開度、可変ターボの開度等を学習条件に加えることもできる。なお、変速装置がニュートラル状態であるためには、例えば、シフトポジション（シフトレバーの操作位置）がニュートラル位置にあることをポジションセンサ（図示せず）により検出、あるいは、クラッチがＯＦＦ状態、つまり、駆動輪に対して内燃機関の動力が遮断されている状態）にあること（この場合、シフトポジションは、必ずしもニュートラル位置にある必要はない）をセンサにより検出するようにするとよい。

学習条件が成立していないときには（Ｓ１０：ＮＯ）、本制御処理を終了し、学習条件が成立していると判断したときには（Ｓ１０：ＹＥＳ）、後述する特性検出処理を実行する（Ｓ２０）。

特性検出処理を実行した後、特性検出処理により特性を検出するまでの処理が狙った条件下で実行されたか否かを判断する（Ｓ３０）。前述したＳ１０の処理による学習条件が、特性検出処理を実行している間に変化、例えば、変速位置がニュートラル位置でなくなったり、噴射が復帰したり、レール圧が変化したりすると、特性の検出が正常に行えない。

そこで、特性検出処理が実行している間、Ｓ１０の学習条件が守られていたときには（Ｓ３０：ＹＥＳ）、特性の検出が正常に行われたと判断して、特性検出処理の実行により検出した特性を保存する（Ｓ４０）。一方、特性検出処理が実行している間、Ｓ１０の学習条件が守られなかったときには（Ｓ３０：ＮＯ）、特性の検出が正常に行われなかったと判断して、特性検出処理の実行により検出した特性を破棄する（Ｓ５０）。Ｓ４０またはＳ５０の処理を実行すると、一旦本制御処理を終了する。

次に、ＥＣＵ６により実行される特性検出処理（Ｓ２０）について図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
本特性検出処理（Ｓ２０）では、まず、目標噴射量Ｑに応じた基準指令噴射期間ＴＱにより、１回目の学習用噴射を実行する（Ｓ２１０）。目標噴射量Ｑは、例えば、パイロット噴射の指令噴射量に相当、あるいは、複数回の微小量噴射を繰り返すマルチ噴射の指令噴射量に相当する噴射量である。

ＥＣＵ６には、図１０（ａ）に示すように、噴射量Ｑと、噴射量Ｑの燃料をインジェクタ５から噴射するための電磁弁２２を駆動する指令噴射期間ＴＱとの関係が、基準特性として記憶されている。噴射量制御では、内燃機関１の回転数やスロットル開度に応じて、噴射量Ｑが算出され、更に、この基準特性に基づいて、インジェクタ５の電磁弁２２へ通電して開弁している指令噴射時間ＴＱを求め、指令噴射時間ＴＱに応じたパルス電流を電磁弁２２に出力する。

この基準特性は、インジェクタ５が経時変化等する前の状態の特性であり、特性は経時変化等により変化する。学習用噴射は、特定の気筒に対して、例えば、４気筒の内の一つの気筒に対して実行され、他の気筒に対しては、一つの気筒の特性を検出した後、順次実行される。

次に、この学習用噴射に基づいて実噴射量を算出する処理を実行する（Ｓ２２０）。図４は本実施形態の実噴射量算出処理（Ｓ２２０）の詳細を示すフローチャートである。図４に示すように、まず、内燃機関１の回転数ωを回転数センサ１８により検出する（Ｓ２２１）。

本実施形態では、学習用噴射の実行により生じる内燃機関１の状態変化量として回転数ωを検出している。回転数ωは回転数センサ１８により検出され、本実施形態では、クランクシャフトが２回転（７２０°ＣＡ）する間に４回（各気筒に１回ずつ）検出される。この検出された回転数ωにその時の噴射気筒番号を付け、取得されるデータを、時系列順にω１(i) 、ω２(i) 、ω３(i) 、ω４(i) 、ω１(i+1) 、ω２(i+1) …として示す（図５（ｂ）参照）。

但し、内燃機関１の回転数ωの検出は、図６に示す様に、インジェクタ５の噴射タイミング（図中の期間ａ）の直前に実施される。つまり、インジェクタ５から噴射された燃料が着火するまでに要する着火遅れ期間（図中の期間ｂ）を過ぎてから、実際に燃焼が行われる燃焼期間（図中の期間ｃ）を終了した後に、回転数検出期間（図中の期間ｄ）が設定されている。これにより、噴射による内燃機関１の回転数ωの変動を精度良く検出できる。

回転数ωを検出した後、回転数ωの見かけ変動量△ωを算出する（Ｓ２２２）。見かけ変動量△ωは気筒毎に算出し、例えば、第３気筒を例に挙げると、図５（ｂ）に示す様に、ω３(i) とω３(i+1) との差Δω３を算出する。この見かけ変動量Δωは、図５（ｃ）に示す様に、無噴射時には単調に減少していくが、学習用噴射を実施した直後は、その噴射量に応じて回転数ωの変動が小さくなる（ちなみに、図５では、第４気筒で学習用噴射を実行した場合を示す）。

回転数ωの見かけ変動量△ωを算出した後、実変動量δを見かけ変動量△ωに基づいて算出する（Ｓ２２４）。気筒毎に学習用噴射による各実変動量δ１〜δ４を算出し、その平均から実変動量δｘを求める。各実変動量δ１〜δ４は、学習用噴射を実施しなかった場合の推定変動量Δω（推定値）と、Ｓ２２２で算出された見かけ変動量Δωとの差として求められる。なお、学習用噴射を実施しなかった場合の推定変動量Δωは、無噴射時において単調に減少するので、学習用噴射以前の変動量Δω、または回転数変動前後の変動量Δωから推定する。

実変動量δｘを算出した後、実変動量δｘと学習用噴射を実施したときの内燃機関１の回転数ω０との積をトルク比例量Ｔｐとして算出し、トルク比例量Ｔｐから発生トルクＴを算出する（Ｓ２２６）。このトルク比例量Ｔｐは、学習用噴射によって発生する内燃機関１の発生トルクＴに比例した量となる。内燃機関１の発生トルクＴは、下記数式（１）によって求められ、実変動量δｘと回転数ω０との積であるトルク比例量Ｔｐは、発生トルクＴに比例した量となる。ここで、Ｋは比例定数である。
Ｔ＝Ｋ・δｘ・ω０………（１）
発生トルクＴを算出した後、発生トルクＴに基づいて実噴射量を算出する（Ｓ２２８）。本実施形態の内燃機関１、即ちディーゼル機関では、図７に示す様に、発生トルクＴと実噴射量とが比例するため、ステップ２２６で算出されたトルク比例量Ｔｐも実噴射量に比例することになる。従って、トルク比例量Ｔｐから発生トルクＴを算出し、その発生トルクＴから実噴射量を求める。予め、その内燃機関１の発生トルクＴと実噴射量との関係を実験等により求めて、マップ等として記憶し、算出した発生トルクＴから実噴射量を算出する。

本実施形態では、実変動量δ１〜δ４の平均値δｘを基に、内燃機関１の発生トルクを算出してから実噴射量を求めているので、例えば、図７に示す発生トルクと噴射量との適合が容易であり、且つ発生トルクと噴射量とが一対一に対応しているので、学習用噴射が実施された時の内燃機関回転数ω０に応じて補正する必要もなく、極めて精度良く実噴射量を求めることができる。

また、学習用噴射によって発生する内燃機関１の発生トルクＴを算出する際に、気筒毎に求めた実変動量δ１〜δ４の平均値δｘを使用しているが、平均値δｘを求めることなく、何れか一つの気筒にて算出した実変動量δ１〜δ４を使用しても良い。

あるいは、発生トルクＴを算出することなく、前述したステップ２２４にて、学習用噴射による実変動量δの平均値δｘを求めた後、図８に示すマップから実噴射量を推定することもできる。

図８に示すマップは、実変動量δ１〜δ４の平均値δｘと、学習用噴射が実施された時の内燃機関回転数ω０との関係を噴射量毎に予め適合した値である。このマップを予め実験等により求めて記憶する。これにより、実変動量δ１〜δ４の平均値δｘと、学習用噴射が実施された時の内燃機関回転数ω０とに応じて、マップから実噴射量を求めることができる。

前述したステップ２２４では、学習用噴射を実施しなかった場合の推定変動量Δωと、学習用噴射を実施した場合の変動量Δωとの差を実変動量δとして算出しているが、以下の方法にて実変動量δを算出することも可能である。即ち、図９に示す様に、学習用噴射の実施（図中Ａ点）によって上昇した内燃機関回転数ω（例えば図中Ｂ１点における回転数センサ１８の検出値）と、それと同時刻にて学習用噴射を実施しなかった場合の内燃機関回転数ω（図中Ｂ２点）との差（Ｂ２点からＢ１点への上昇量）を実変動量δとして算出しても良い。

なお、学習用噴射を実施しなかった場合の内燃機関回転数ωは、学習用噴射以前の内燃機関回転数から容易に推定できる。もしくは、学習用噴射による回転数上昇の前後の回転数変動量Δω（図１のＣ点以前のΔωとＤ点以降のΔω）から推定できる。

実噴射量を算出した後、前述した特性検出処理（Ｓ２０）に戻り、実噴射量の算出を所定回数繰り返した否かを判断する（Ｓ２３０）。少なくとも複数の学習用噴射を実行して、複数の実噴射量を算出する。その際、実噴射量が所定量異なるように、指令噴射期間ＴＱを代えて実行される。尚、少なくと２回学習用噴射を実行して、２つの指令噴射期間ＴＱと２つの実噴射量との関係が得られればよい。

また、１回目が実行されただけのときには、所定回数繰り返されていないと判断して（Ｓ２３０：ＮＯ）、Ｓ２２０の処理により算出した実噴射量と目標噴射量Ｑとの差△Ｑを算出する（Ｓ２４０）。

次に、差△Ｑにより変更する指令噴射期間ＴＱの向きと量とを決定する（Ｓ２５０）。例えば、図１０（ｂ）に示すように、１回目の実噴射量と目標噴射量Ｑとの差△Ｑを０に近づける方向に指令噴射期間ＴＱをずらすと共に、差△Ｑを０に近づけるように増加あるいは減少させる所定量△ＴＱを決定して、指令噴射期間ＴＱをずらす。

そして、この向きと量とに基づいて指令噴射期間ＴＱを変更して、この変更した指令噴射期間ＴＱにより２回目の学習用噴射を行なう（Ｓ２６０）。この２回目の学習用噴射を実行した後、前述したＳ２２０の処理を繰り返し、２回目の指令噴射期間ＴＱでの学習用噴射による実噴射量を算出する。

実噴射量を算出した後、所定回数繰り返したか否かを判断する（Ｓ２３０）。繰り返し回数は少なくとも２回であればよく、繰り返し回数が多い程、検出する特性の精度は向上する。

その際、図１１（ａ）に示すように、２回目は基準指令噴射期間ＴＱに対して所定の一定期間だけ短くした指令噴射期間ＴＱにより学習用噴射を行い、３回目は基準指令噴射期間ＴＱに対して所定の一定期間だけ長くした指令噴射期間ＴＱにより学習用噴射を行なう。更に、４回目は２回目の指令噴射期間ＴＱに対して所定の一定期間だけ短くした指令噴射期間ＴＱにより学習用噴射を行い、５回目は３回目の指令噴射期間ＴＱに対して所定の一定期間だけ長くした指令噴射期間ＴＱにより学習用噴射を行なう。これにより、基準指令噴射期間ＴＱに対して長短両側に振り分けて実噴射量を算出することができる。

また、図１１（ｂ）に示すように、２回目は目標噴射量Ｑに対して所定の一定量だけ減量した噴射量に対応した指令噴射期間ＴＱにより学習用噴射を行い、３回目は目標噴射量Ｑに対して所定の一定量だけ増量した噴射量に対応した指令噴射期間ＴＱにより学習用噴射を行なう。更に、４回目は２回目の噴射量に対して所定の一定量だけ減量した噴射量に対応した指令噴射期間ＴＱにより学習用噴射を行い、５回目は３回目の噴射量に対して所定の一定量だけ増量した噴射量に対応した指令噴射期間ＴＱにより学習用噴射を行なう。これにより、基準噴射量Ｑに対して増減両側に振り分けて実噴射量を算出することができる。

更に、図１１（ｃ）に示すように、全くランダムに指令噴射期間ＴＱを変えて、複数の実噴射量を算出するようにしてもよい。その際、等倍、等間隔である必要はなく、基準指令噴射期間ＴＱに対して、長短両側に振り分けて算出するようにするのが望ましい。

Ｓ２２０〜Ｓ２６０の処理を所定回数繰り返して、それぞれ実噴射量を算出し、Ｓ２３０の処理により所定回数繰り返したと判断すると（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、次に、最小自乗法により複数の実噴射量から実噴射特性を推定する（Ｓ２７０）。本実施形態では、下記数式（２）〜（４）の最小自乗法により複数の実噴射量から補正特性線を算出する。

ここで、ＴＱａｖｅは噴射期間ＴＱの平均値、Ｑａｖｅは実噴射量Ｑの平均値である。ＴＱｒは学習指令噴射期間、△ＴＱｃは学習値、Ｑｒは噴射制御により回転数やアクセル開度に応じて算出された噴射量である。（ｉ）は学習用噴射の図１１に示す１回目、２回目等の番号である。△ＴＱｃ、ａ、ΣＱ(i)²はガード処理を行い、外れた場合には、ガード値で固定、再学習、異常判定の何れかを実施するようにしてもよい。

数式（４）により、噴射制御により回転数やアクセル開度に応じて算出された噴射量Ｑｒ、補正特性線の傾きａ、補正特性線の切片ｂから、指令噴射期間ＴＱを算出できる。また、図１０（ｃ）に示すように、数式（５）に基づいて、学習値△ＴＱｃを学習指令噴射期間ＴＱｒから基準指令噴射期間ＴＱ０を減算して算出できる。

また、補正特性線の算出は、最小自乗法に限らず、図１２（ａ）に示すように、算出した複数の実噴射量に基づいてオフセット量を求め、このオフセット量により基準特性線を平行移動したオフセットにより算出しても実施可能である。あるいは、図１２（ｂ）に示すように、算出した実噴射量の学習点全点を曲線により結合して、補正特性線を曲線として算出しても実施可能である。

補正特性線を算出した後、全気筒で実行したか否かを判断し（Ｓ２８０）、４気筒全てのインジェクタ５についてＳ２１０以下の処理を実行して、それぞれのインジェクタ５毎の補正特性線を算出すると、Ｓ２０の処理に戻り、学習が狙った条件下で実行されたと判断すると（Ｓ３０：ＹＥＳ）、算出した補正特性線を記憶する（Ｓ４０）。

これにより、噴射制御により、内燃機関１の回転数と、アクセル開度に応じて、燃料噴射量と噴射時期を算出して、各インジェクタ５から各気筒に燃料を噴射する際、燃料噴射量に基づいて、補正特性線から各インジェクタ５の指令噴射期間ＴＱを求めて、この学習により補正した噴射量で噴射する。

従って、例えば、インジェクタ５の経時変化等により、実噴射量と指令噴射期間との関係が変化、特に、実噴射量と指令噴射期間との特性線の傾きが変化しても、精度よく噴射量を補正できる。微少量の噴射量で噴射する際、その噴射量を変えて噴射する場合でも、算出した補正特性線により、その噴射量に基づいて指令噴射期間を算出するので、精度よく補正できる。

また、各指令噴射期間ＴＱに対する各実噴射量から補正特性線を求め、補正特性線に基づいてインジェクタ５への指令噴射期間ＴＱを補正するので、複数の異なる指令噴射期間ＴＱで学習用噴射を実行すればよく、短時間で補正特性線を得られる。

更に、１回目の学習用噴射の指令噴射期間ＴＱに対して、２回目以降の学習用噴射の指令噴射期間ＴＱがその両側となるようにずらして学習用噴射を実行することにより、補正特性線を精度よく算出できる。

尚、本実施形態では、Ｓ１０の処理の実行が判定手段として働き、Ｓ２１０、Ｓ２３０〜Ｓ２６０の処理の実行が学習用噴射実行手段として働き、Ｓ２００〜Ｓ２２８の処理の実行が噴射量算出手段として働き、Ｓ２７０の処理の実行が補正手段として働く。

本実施形態では、内燃機関１に掛かる負荷（例えばエアコンやオルタネータ等）の変動に影響されることなく、学習用噴射によって発生する内燃機関トルクを算出できる。つまり、学習用噴射の実施により変動する内燃機関回転数ωの変動量（ステップ２２４で算出される実変動量δ）は、学習用噴射が実施された時の内燃機関回転数ω０が同じであれば、内燃機関１に掛かる負荷の変動に係わりなく、同一である。これにより、算出された発生トルクＴから実噴射量を推定し、その実噴射量と指令噴射量との差を噴射量ずれとして検出することにより、トルクセンサ等の追加装備を必要とすることなく、噴射量学習を高精度に実施できる。

更に、噴射量学習を実施するための学習条件として、少なくとも、無噴射時であり、且つ変速装置がニュートラル状態であることを挙げているので、学習用噴射によって生じる内燃機関１の回転数変動を正確に検出できる。つまり、変速装置が繋がった状況では、変速装置から車輪に至るまでの回転慣性力が、内燃機関１のみの回転慣性力に加わり、且つ路面状況の変化等が車輪から動力伝達系を介してクランク軸まで伝達されるため、学習用噴射によって生じる内燃機関１の回転数変動を正確に検出することは困難である。そこで、変速装置がニュートラル状態で学習用噴射を実施すれば、学習用噴射によって発生する内燃機関１の回転数変動を純粋に把握できるので、変速装置が繋がった状態で噴射量学習を行う場合より、学習精度が向上する。

前述した実施形態では、パイロット噴射に対する噴射量学習の一例を記載したが、複数回の飛翔量噴射を繰り返すマルチ噴射やパイロット噴射を実施しない通常噴射（内燃機関１の同一気筒に対し燃焼１行程の間に１回だけ噴射する）に対する噴射量学習、あるいはパイロット噴射後のメイン噴射やメイン噴射後のアフタ噴射に対する噴射量学習にも本発明を適用できる。

本発明は、本実施形態に記載した蓄圧式（コモンレール式）の燃料噴射システム以外にも、例えば電磁スピル弁を有する分配型燃料噴射ポンプを備えた燃料噴射システムにも適用できる。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

本発明の一実施形態としての内燃機関の燃料噴射制御装置を示す全体構成図である。 本実施形態の電子制御ユニットにより実行される学習用噴射制御処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の電子制御ユニットにより実行される特性検出処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の電子制御ユニットにより実行される実噴射量算出処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の噴射量学習の動作説明図である。 本実施形態の内燃機関回転数の検出タイミングを示す説明図である。 本実施形態の実噴射量と発生トルクとの関係を示すグラフである。 他の実施形態としての噴射量毎に回転数変動量と内燃機関回転数との関係を適合したマップである。 別の実施形態としての学習用噴射の実行による回転数変動量を求めるための説明図である。 本実施形態の噴射量と噴射期間との関係を説明する説明図である。 本実施形態の学習用噴射の振り分けを示す説明図である。 本実施形態での最小自乗法に変えて他の方法での補正特性線の算出を説明する説明図である。

符号の説明

１…内燃機関 ２…コモンレール
３…燃料タンク ４…燃料供給ポンプ
５…インジェクタ ７…圧力センサ
８…プレッシャリミッタ ９…カム軸
１０…フィードポンプ １１…シリンダ
１２…プランジャ １３…加圧室
１４…電磁調量弁 １５…吸入弁
１６…吐出弁 １７…高圧配管
１８…回転数センサ １９…アクセルペダル
２０…アクセル開度センサ
２１…燃焼室 ２２…電磁弁
２３…ノズル

Claims (5)

1. 噴射量学習を実施するための学習条件が成立しているか否かを判定する判定手段と、
   前記学習条件が成立しているときに、内燃機関の特定気筒に対してインジェクタより指令噴射期間による学習用噴射を実行する学習用噴射実行手段と、
   前記学習用噴射の実行により生じる前記内燃機関の状態変化量を検出する状態変化量検出手段と、
   検出された前記状態変化量に基づいて、前記インジェクタから噴射された実噴射量を算出する噴射量算出手段と、
   算出された前記実噴射量に基づいて前記インジェクタの指令噴射期間を補正する補正手段とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   前記学習用噴射実行手段は、複数の異なる前記指令噴射期間で学習用噴射を実行すると共に、前記噴射量算出手段は、前記各学習用噴射毎に前記実噴射量を算出し、
   前記補正手段は前記各指令噴射期間に対する前記各実噴射量から補正特性線を求め、該補正特性線に基づいて前記インジェクタへの前記指令噴射期間を補正することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記学習用噴射実行手段は、１回目の前記実噴射量と前記指令噴射期間に応じた目標噴射量との差を減らす方向に前記指令噴射期間をずらして２回目の前記学習用噴射を実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記学習用噴射実行手段は、２回目以降の前記指令噴射期間を１回目の前記指令噴射期間に対して長短両側に変更して前記学習用噴射を実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記学習用噴射実行手段は、２回目以降の前記実噴射量が１回目の前記実噴射量に対して増加側と減少側との両側に変更する前記指令噴射期間で前記学習用噴射を実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記学習用噴射実行手段は、複数の異なる前記指令噴射期間をランダムに変更して前記学習用噴射を実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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