JP2010138754A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気筒毎の燃料噴射量の補正量を算出負荷を抑えながら精度良く算出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】アイドル状態における補正処理開始条件が成立すると、各気筒の膨張行程開始時期における検出単位角度の複数倍の低速回転角度領域と、その膨張行程で最大速度域に達する検出単位角度の複数倍の高速度回転領域とにおけるクランク回転速度ωａ、ωｂの２乗の差からトルク相当値Δω^２を算出するトルク相当値算出部（Ｓ１２）と、その算出値Δω^２の記憶された前回値に対する今回値のずれを表すトルク相当偏差ｅを算出するトルク相当偏差算出部（Ｓ１３）と、トルク相当偏差ｅが補正開始判定値ａおよび上限ガード値の間の値となる範囲内で気筒毎の燃料噴射量の補正量とトルク相当偏差ｅとを対応付けて記憶するマップを有し、トルク相当偏差ｅに対応する補正量をマップに基づいて算出する補正量算出部（Ｓ１４〜１６）とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、特に、気筒毎の燃料噴射量補正を実行する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

車両用の内燃機関、例えば車両用ディーゼルエンジンの気筒毎の燃料噴射を電子制御する燃料噴射制御装置においては、気筒毎の燃料噴射弁の噴射特性に個体差があり、パイロット噴射のように噴射量指令値が微小値となるときの実燃料噴射量が気筒間でばらつき易く、その場合、燃料噴射制御の効果が十分に得られなくなる。そこで、アイドル運転状態等の特定の運転状態下で気筒間の燃料噴射量のばらつきに起因する回転速度の変動を学習検出し、その学習結果に基づいて、気筒間での実噴射量のばらつきを抑えるように、実噴射量に不足のある気筒の噴射量指令値を増量側に補正する、といった気筒間の噴射量補正が実行されている。

このような気筒間の噴射量補正を実行する内燃機関の燃料噴射制御装置としては、例えばクランク角センサからのエンジン回転信号パルス（以下、ＮＥ信号パルスという）に基づき、各気筒の圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）９０°から圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）９０°までのクランク回転期間中におけるＮＥ信号パルスの間隔時間の最大値に対応するその気筒の瞬時の最低回転速度と、同回転期間中におけるＮＥ信号パルスの間隔時間の最小値に対応する瞬時の最高回転速度とを算出し、両回転速度の差である各気筒の爆発・膨張行程における回転変動を検出して、各気筒の回転速度変動の検出値と全気筒の回転速度変動の平均値とから得られる各気筒の回転速度変動の偏差（以下、回転変動偏差という）に応じた噴射量補正量を算出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ＮＥ信号パルスを回転信号として一定の角度周期で帯域フィルタ相当のフィルタ処理部に取り込むとともに、そのフィルタ処理部において各時点の回転変動成分のみを抽出した瞬時トルク相当値を算出し、そのトルク相当値を積分処理部に取り込んで瞬時トルク相当値を各気筒の燃焼周期毎の区間で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を気筒毎に算出して、その気筒別仕事量の全気筒の仕事量の平均値に対する偏差に応じて噴射量補正量を算出するものがある（例えば、特許文献２参照）。

なお、燃料噴射制御ではないが、火花点火式エンジンにおける点火直後のクランク角速度の２乗と所定角度回動後のクランク角速度の２乗とから、所定クランク角毎のトルク低下量を算出し、そのトルク低下量が失火判定用の閾値を超えると失火したと判定するようにしたものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００４−１９６３７号公報（段落００３９−００４１参照） 特開２００７−３２７３４１号公報（段落００４１−００４７参照） 特開平１０−１４８１３１号公報（段落００３４参照）

しかしながら、回転変動偏差に基づく噴射量補正を行う従来の内燃機関の燃料噴射制御装置にあっては、各気筒の膨張（爆発）行程における瞬間最高回転速度域の回転時間（測定誤差が比較的大きい）の差を基に補正量を算出するような処理となるため、算出される補正量の精度（実際に必要な気筒間補正量に対する精度）が低く、気筒間の噴射量補正の効果が十分に得られないという問題があった。

また、気筒別仕事量の全気筒の仕事量の平均値に対する偏差に応じて噴射量補正量を算出する従来の内燃機関の燃料噴射制御装置にあっては、クランク回転速度が検出される度に瞬時トルク相当値を求めるフィルタ計算を実行しながら、燃焼周期毎の積分区間で瞬時トルク相当値を積算していく必要から、噴射量算出手段の算出負荷が非常に大きくなってしまうという問題があった。

さらに、従来の内燃機関の燃料噴射制御装置のいずれにあっても、各気筒の検出値とその検出直前に得られる複数気筒の検出値の平均値との偏差を算出し、その偏差に対応する補正量だけ噴射量を増量するという噴射量補正を行っているため、単気筒について燃料噴射の異常（燃料噴射量の大きな変化）が生じても問題ないが、膨張行程が前後する複数気筒の燃料噴射弁にほぼ同時に異常が生じたような場合には、的確な噴射量補正ができなくなるという問題があった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、気筒毎の燃料噴射量の補正量を算出負荷を抑えながら精度良く算出することができ、しかも、複数気筒で燃料噴射の異常が生じたような場合にも的確な噴射量補正が実行できる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、上記目的達成のため、多気筒の内燃機関の気筒毎の燃料噴射弁から各気筒内への燃料の噴射量を算出し、各気筒の燃料噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記内燃機関のクランク軸の回転速度を予め設定された検出単位角度毎に検出する回転速度検出手段と、前記内燃機関のアイドル状態における気筒毎の燃料噴射量の補正処理開始条件が成立するか否かを判定する開始条件判定手段と、前記補正処理開始条件が成立するとき、前記各気筒の膨張行程の開始時期における前記検出単位角度の複数倍の低速回転角度領域と、前記各気筒の膨張行程で前記クランク軸の回転速度が最大速度域に達する前記検出単位角度の複数倍の高速度回転領域とにおける前記クランク軸の回転速度の２乗の差から各気筒についてのトルク相当値を算出するトルク相当値算出手段と、前記トルク相当値算出手段で算出された前記トルク相当値を対応する気筒毎に記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記気筒毎の前回値のトルク相当値に基づいて、前記各気筒についての前記トルク相当値のずれを表す偏差量を算出する偏差量算出手段と、前記偏差量が予め設定された補正開始判定値および上限ガード値の間の値となる範囲内で前記気筒毎の燃料噴射量の補正量と前記偏差量とを対応付けて記憶するマップを有し、前記偏差量算出手段により前記偏差量が算出されたとき、前記偏差量に対応する前記気筒毎の燃料噴射量の補正量を前記マップに基づいて算出する補正量算出手段と、を備えたことを特徴とする。

この構成により、アイドル運転状態の各気筒の膨張行程毎に低速度回転領域と高速度回転領域とでの回転速度の２乗の差から各気筒の燃料噴射量に対応するトルク相当値が算出されて記憶手段に記憶され、気筒毎に記憶された前回値のトルク相当値に対する今回算出されたトルク相当値のずれを表す偏差量が算出され、その偏差量に対応する気筒毎の燃料噴射量の補正量がマップに基づいて算出される。したがって、クランク軸の回転速度を検出する度に複雑な計算を実行することなく、気筒毎の燃料噴射のばらつきに対応する各気筒の燃焼毎のトルク相当偏差から、気筒毎の燃料噴射量の補正量が算出負荷を抑えながら算出される。さらに、直前の膨張行程の最高速度域の影響を受け難い領域中の回転速度変化を基に得られるトルク相当値の偏差量を用いることで、気筒毎の燃料噴射量の補正量を精度良く算出できるとともに、複数気筒で燃料噴射や燃焼の異常が生じたような場合にも的確な噴射量補正が実行できることになる。

本発明によれば、アイドル運転状態の各気筒の膨張行程毎に低速度回転領域と高速度回転領域とでの回転速度の２乗の差から各気筒のトルク相当値を算出して記憶手段に気筒毎に記憶させ、前回値のトルク相当値に対する今回のトルク相当値のずれを表す偏差量を各気筒について算出して、その偏差量に対応する気筒毎の燃料噴射量の補正量をマップに基づいて算出するようにしているので、クランク軸の回転速度検出毎の複雑な計算を必要で無くして算出負荷を抑えながら、各気筒での発生トルクの変動に対応する補正量を算出することができ、しかも、各気筒におけるトルク相当値の前回値との偏差量を用いることで、気筒毎の燃料噴射量の補正量を精度良く算出できるとともに、複数気筒で燃料噴射や燃焼の異常が生じたような場合にも的確な噴射量補正が実行できる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

（一実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の概略ブロック構成図であり、図２は、一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置で実行されるクランク軸の回転速度検出期間の説明図であり、図３は、一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置での補正量算出に用いられるマップの説明図である。

まず、構成について説明する。

本実施形態の内燃機関の燃料噴射制御装置は、図１に示すように、多気筒の内燃機関、例えば４気筒のディーゼル機関であるエンジン１の複数の気筒２（図１中には１つのみ図示する）に燃料を噴射する燃料噴射システムの制御系として装備されている。

この燃料噴射システムには、エンジン１で使用される燃料、例えば軽油を貯留する燃料タンク１１と、この燃料タンク１１中の燃料を汲み上げて吐出するフィードポンプ１２と、フィードポンプ１２から吐出された燃料をさらに高圧に加圧することができる加圧ポンプ１５と、調量指令信号入力に応じて開度を変化させる公知の可変絞り要素として構成されるとともにフィードポンプ１２と加圧ポンプ１５の間に介装され、加圧ポンプ１５への燃料の吸入量をその調量指令信号入力に応じて変化させる調量弁１３と、加圧ポンプ１５により加圧され吐出された燃料を高圧で蓄圧・貯留可能なコモンレール１７と、エンジン１の複数の気筒２に対応して設けられた複数、例えば４つの電磁駆動式あるいは圧電駆動式のインジェクタ１８と、を備えている。

フィードポンプ１２は、例えば歯車ポンプで構成される公知の低圧燃料ポンプである。

また、調量弁１３は、例えばフィードポンプ１２からの燃料供給圧がその調量弁体の開弁方向に作用するように構成されており、内部コイルへの非通電時には最大開度に開放され、一方、内部コイルへの通電時にはその通電量である調量指令信号入力に応じて開度を減じることができる可変絞り要素である。

なお、フィードポンプ１２と調量弁１３の間にはフィードポンプ１２からの余剰の吐出燃料を燃料タンク１１側に戻すことができる図示しないリリーフ弁が設けられている。

加圧ポンプ１５は、詳細な構造を図示しないが、そのポンプハウジング内に、往復移動可能なプランジャと、このプランジャを駆動するカムシャフトと、カムシャフトの偏心カム部分に回転自在に外装されたカムリングとを有する公知のものであり、そのポンプハウジングとプランジャの間に、プランジャの往復移動によって燃料の吸入と加圧および吐出作業とを行う少なくとも１つの加圧室を画成したものである。この加圧ポンプ１５は、図示しない吸入ポート側および吐出ポート側のチェック弁を内蔵しており、加圧ポンプ１５からフィードポンプ１２側への燃料の逆流が吸入ポート側の逆止弁により阻止されるとともに、コモンレール１７から加圧ポンプ１５側への燃料の逆流が吐出側のチェック弁により阻止されるようになっている。なお、加圧ポンプ１５は、フィードポンプ１２と一体となって燃料供給ポンプを構成するものであってもよい。

コモンレール１７は、加圧ポンプ１５により加圧され吐出された燃料を負荷やエンジン回転数に依存せずに高圧で蓄圧・貯留し、各インジェクタ１８に安定した圧力で燃料を供給することができる蓄圧手段であり、このコモンレール１７には、例えばその内部の燃料の圧力である実コモンレール圧を予め設定された上限値までに制限する図示しないリリーフ弁が装着されている。

複数のインジェクタ１８は、これらの駆動ユニットであるＥＤＵ（Electronic Distribution Unit）２０に配線接続された電磁弁部１８ａと、各気筒２内の燃焼室３内に露出する噴孔（符号なし）を先端に有するとともに高圧配管１９によりコモンレール１７に接続され、電磁弁部１８ａへの通電時にその噴孔から気筒２内に燃料を開弁駆動される燃料噴射部１８ｂと、を有している。

ＥＤＵ２０は、複数のインジェクタ１８の電磁弁部１８ａに対して例えば容量放電式の噴射駆動用電子配電を行う公知のものであり、このＥＤＵ２０は、エンジン１を電子制御する電子制御ユニット、すなわちＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０からの噴射指令信号に従って、複数のインジェクタ１８をそれぞれ対応する気筒２の噴射時期に独立して開弁駆動するようになっている。

ＥＣＵ３０は、具体的なハードウェア構成を図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および不揮発メモリ等のバックアップ用メモリを含み、さらに、Ａ／Ｄ変換器等を含む入力インターフェース回路と、ドライバやリレースイッチを含む出力インターフェース回路と、他の車載ＥＣＵ、例えば自動変速機を制御するトランスミッション制御ＥＣＵ（以下、Ｔ−ＥＣＵという）との通信インターフェースと、を含んで構成されている。

このＥＣＵ３０は、エンジン１の回転速度や負荷に応じた最適な噴射時期および噴射量を算出したり、調量弁１３の開度を調節してコモンレール１７内の燃料の圧力をエンジン１の運転状態に適した目標燃料圧力に追従させたりするための制御プログラム（以下、これらの制御プログラム全体を指して燃料噴射制御プログラムという）をＲＯＭに記憶させて内蔵しており、エンジン１の複数の気筒２のうち圧縮行程がほぼ完了した噴射時期の気筒２中に、メイン噴射に先立つ少なくとも１回のパイロット噴射およびメイン噴射を含む第１の噴射モードと、パイロット噴射が無くメイン噴射のみの第２の噴射モードとのうち、任意の一方の噴射モードで燃料を噴射させるように噴射指令信号を生成するようになっている。

また、ＥＣＵ３０は、コモンレール１７に装着された燃料圧力センサ２２の検知信号Ｐｃを取り込んで、コモンレール１７内の燃料の圧力、すなわち実コモンレール圧を検出するとともに、エンジン１の運転状態に応じて設定される目標コモンレール圧と実コモンレール圧とを比較して、コモンレール１７内の実コモンレール圧が目標コモンレール圧と一致するように調量弁１３の開度を調節するようになっている。

ＥＣＵ３０には、燃料圧力センサ２２の他に、エンジン１のクランク軸５の回転速度を例えば磁性歯車式のパルサ２３ｂを用いて検出する回転数センサ２３（回転速度検出手段）が接続され、さらに、エンジン１を搭載した車両（図示していない）上でアクセル開度を検出するアクセル開度センサや、その車両の車速を検出する車速センサ等のセンサ群が接続されている。

このＥＣＵ３０は、ＲＯＭ内に予め格納された制御プログラムに従い、前記センサ群の検出情報や予めバックアップメモリに格納されている設定値情報に基づいて、例えば回転数センサ２３からのパルス信号をエンジン１のクランク回転信号および圧縮行程から膨張行程に移行する気筒を判別可能な気筒判別信号（例えばパルサ２３ｂの欠歯位置に対応する欠歯信号）として取り込むとともにアクセル開度信号を取り込んで、エンジン１の運転時におけるコモンレール１７の目標レール圧を設定するとともに、エンジン１の運転状態に応じた噴射時期および燃料噴射量を算出し、さらに、調量弁１３への開度調整信号Ｉｖ（図１参照）やインジェクタ１８の電磁弁部１８ａへの噴射指令信号Ｉｑを適時に出力するようになっている。

また、ＥＣＵ３０は、回転数センサ２３と協働しエンジン１のクランク軸５の回転速度を予め設定された検出単位角度、例えば１０度毎に検出する回転速度検出手段としての機能を発揮するのに加えて、後述する条件判定部３１、トルク相当値算出部３２、トルク相当偏差算出部３３、算出データ記憶部３４および補正量算出部３５の各機能を発揮するためのプログラムおよびマップ、設定値情報等を有している。

具体的には、条件判定部３１は、気筒２毎の燃料噴射量の算出に際して予め設定された補正処理開始条件が前提条件として成立するか否かを判定するようになっている。ここにいう補正処理開始条件とは、エンジン１の始動から一定時間が経過したアイドル安定状態、例えば、アクセル開度がゼロ［％］で、エンジン１に選択的な駆動負荷が接続されておらず（例えば、エンジン１の後段に位置する自動変速機がニュートラル相当状態で、トルクコンバータが十分な一定の滑りを生じるスリップ状態であり）、エンジン１に排気の一部を吸気側に還流させるＥＧＲ装置（排気再循環装置）や排気通路上に可変ノズルを配した可変ターボ過給機のいずれかが装備される場合に、そのＥＧＲバルブや可変ターボ過給機が非作動状態に近い特定の開度値または非作動状態に保持されており、エンジン１のパイロット噴射回数の切り替え（例えばパイロット噴射２回、１回、パイロット噴射無しといった複数の噴射パターンのうち任意の噴射パターンへの切り替え）等のような燃焼変動を惹起する処理がなされていない安定したアイドル運転状態であることといった条件である。

トルク相当値算出部３２は、前記補正処理開始条件が成立するとき、各気筒２で圧縮行程がほぼ完了し膨張行程の開始時期に達するときのクランク軸５の低速回転角度領域Ｒａと、各気筒２の膨張（爆発）行程でのクランク軸５の高速度回転領域Ｒｂとにおけるクランク軸の回転速度の２乗の差から、各気筒２についてのトルク相当値を算出するトルク相当値算出手段となっている。

ここにいう低速回転角度領域Ｒａは、前提条件が成立するアイドル運転状態下において気筒２内の空気の圧縮作業によりクランク軸５の回転速度が最低速度域に達する回転角度領域に対応し、クランク軸５の回転の検出単位である検出単位角度の複数倍の角度領域、例えば図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、ＢＴＤＣ２０°からＡＴＤＣ４０°までの６０度の回転角度領域に設定されている。また、高速回転角度領域Ｒｂは、各気筒２の膨張行程でクランク軸５の回転速度が最大速度域に達する回転角度領域に対応し、クランク軸５の回転の検出単位である検出単位角度の複数倍の角度領域、例えばＡＴＤＣ５０°からＡＴＤＣ１１０°までの６０度の回転角度領域に設定されている。なお、アイドル安定状態であるから、エンジン回転速度［ｒｐｍ］の平均値は、６００〜７００［ｒｐｍ］程度にある。

トルク相当値は、より具体的には、各気筒２の膨張行程開始時期にクランク軸５が低速回転角度領域Ｒａを通過するのに要する相対的に長い回転時間Δｔａ［μｓｅｃ］から次式（１）により求められる低速側のクランク回転速度ωａ［ｒｐｍ］と、各気筒２の膨張行程でクランク軸５が高速回転角度領域Ｒｂを通過するのに要する相対的に短い回転時間Δｔｂとから次式（２）により求められる高速側のクランク回転速度ωｂ［ｒｐｍ］とに基づき、両回転速度ωａ、ωｂの２乗の差（ωａ^２−ωｂ^２）として求められる値Δω^２である。なお、式（１）、（２）中の「°ＣＡ」は、クランク回転角度［度］である。

すなわち、エンジン１の運動系の回転慣性モーメントをＩとするとき、膨張（爆発）行程の気筒２内の燃焼により発生するトルクによって、低速回転角度領域Ｒａにおける運動エネルギ（１／２）Ｉωａ^２から高速回転角度領域Ｒｂにおける運動エネルギ（１／２）Ｉωｂ^２へとエンジン１の運動エネルギが高められると考えると、そのときの発生トルクは概ね（１／２）Ｉ（ωａ^２−ωｂ^２）と考えることができる。

トルク相当値算出部３２で算出されたトルク相当値Δω^２（以下、単にトルク相当値ともいう）は、ＥＣＵ３０のＲＡＭ内の特定の記憶領域で構成される算出データ記憶部３４に気筒２毎に分けて記憶・格納され、その記憶値は、トルク相当偏差算出部３３での算出に用いられる。すなわち、算出データ記憶部３４は、トルク相当偏差算出部３３で算出されるトルク相当値を対応する気筒２毎に分けて記憶する記憶手段となっている。

トルク相当偏差算出部３３は、トルク相当値算出部３２で各気筒２についてトルク相当値Δω^２が算出される度に、今回算出された１つの気筒２についてのトルク相当値とその気筒２について前回算出されて算出データ記憶部３４に記憶・格納されているトルク相当値（以下、前回値という）の差を、各気筒２についてのトルク相当値のずれを表す偏差量（以下、トルク相当偏差という）として算出する偏差量算出手段となっている。

また、トルク相当偏差算出部３３でのトルク相当偏差の算出がなされるとき、ＥＣＵ３０のＣＰＵは算出データ記憶部３４に記憶・格納済みの前回値を今回算出されたトルク相当値に更新する処理を実行し、更新された今回値が次回算出されるトルク相当値との差（トルク相当偏差）の算出の際まで算出データ記憶部３４に記憶保持される。

補正量算出部３５は、トルク相当偏差算出部３３でトルク相当偏差が算出される度に、予め設定された補正開始判定値ａおよび上限ガード値ｂの間の値となる範囲内で、気筒２毎の燃料噴射量の補正量とトルク相当偏差とを対応付けて記憶する補正量−トルク相当偏差マップ３５ｍ（マップ）を有し、トルク相当偏差算出部３３によりトルク相当偏差が算出されたとき、そのトルク相当偏差に対応する気筒毎の燃料噴射量［ｍｍ^３／ｓｔ］の補正量を補正量−トルク相当偏差マップ３５ｍに基づいて算出する補正量算出手段となっている。補正開始判定値ａは、トルク相当偏差がインジェクタ１８の噴射量変化に伴う有意のトルク変動を生じたときに補正を実行するものであり、上限ガード値ｂは、過補正によって逆にアイドル安定性を損なうようなことを防止するために設定されている。

ディーゼル機関であるエンジン１においては、比較的微少量の噴射量範囲で燃料噴射量［ｍｍ^３／ｓｔ］とその燃料噴射による発生トルク［Ｎ・ｍ］とが比較的精度良く比例すると考えることができるので、図３に示すように、トルク相当偏差が補正開始判定値ａおよび上限ガード値ｂの間の値となる範囲内では、噴射量の減少に対する増量補正量はトルク相当偏差にほぼ比例する。すなわち、補正量−トルク相当偏差マップ３５ｍは、１次元のマップとすることができる。

ＥＣＵ３０は、補正量算出部３５で算出された補正量を基に、エンジン１の運転状態に応じた燃料噴射量として算出された基本噴射量あるいは他の補正が加わった燃料噴射量に、補正量算出部３５で算出された補正量を加えて増量する補正処理を実行し、その補正後の燃料噴射量に対応する噴射指令信号Ｉｑを噴射時期の気筒２に対応するインジェクタ１８に出力する。

次に、その作用について説明する。

図４は、本実施形態の内燃機関の燃料噴射制御装置において実行される補正処理のフローチャートであり、エンジン１の運転時に、ＥＣＵ３０では、図４に示すような処理が予め設定された算出周期で繰り返し実行される。

まず、条件判定部３１により、気筒２毎の燃料噴射量の算出に際して上述した補正処理開始条件が前提条件として成立するか否かが判定される（ステップＳ１１）。

このとき、補正処理開始条件が成立すると、エンジン１は、アイドル安定状態で一定の条件が満足される運転がなされていることになる。

この補正処理開始条件が成立するとき、トルク相当値算出部３２は、各気筒２で圧縮行程がほぼ完了し膨張行程の開始時期に達するときのクランク軸５の低速回転角度領域Ｒａと、各気筒２の膨張行程でのクランク軸５の高速度回転領域Ｒｂとにおけるクランク軸の回転速度ωa、ωｂの２乗の差Δω^２から各気筒２についてのトルク相当値が算出され（ステップＳ１２）、算出データ記憶部３４に気筒２毎に分けて記憶・格納される。

また、トルク相当値算出部３２で各気筒２についてトルク相当値Δω^２が算出される度に、トルク相当偏差算出部３３では、今回算出された１つの気筒２についてのトルク相当値とその気筒２について前回算出されて算出データ記憶部３４に記憶・格納されている前回値との差がトルク相当偏差ｅとして算出される（ステップＳ１３）。

次いで、トルク相当偏差算出部３３で算出されたトルク相当偏差ｅが、予め設定された補正開始判定値ａ以上であるか否かが判定され（ステップＳ１４）、トルク相当偏差ｅが補正開始判定値ａ以上であれば（ステップＳ１４でＹＥＳの場合）、そのトルク相当偏差ｅが、補正開始判定値ａおよび上限ガード値ｂの間の値となる範囲内で、気筒２毎の燃料噴射量の補正量とトルク相当偏差とを対応付けて記憶する補正量−トルク相当偏差マップ３５ｍに基づいて、そのトルク相当偏差に対応する気筒毎の燃料噴射量の補正量が算出される（ステップＳ１５）。

そして、補正量算出部３５で算出された補正量を基に、エンジン１の運転状態に応じた燃料噴射量として算出された基本噴射量あるいは他の補正が加わった燃料噴射量に、補正量算出部３５で算出された補正量が加算される補正処理が実行され（ステップＳ１６）、その補正後の燃料噴射量に対応する噴射指令信号Ｉｑが噴射時期の気筒２に対応するインジェクタ１８に出力される。

ＥＣＵ３０は、このようにしてトルク相当偏差からインジェクタ１８の実噴射量の変化に対応するトルク変動を検出すると、そのトルク変動に対応する実噴射量のインジェクタ１８に指令した指令噴射量からのずれを把握し、そのずれに対応する補正量で噴射指令信号Ｉｑを補正し、目標噴射量と実噴射量を精度良く一致させる。

このように、本実施形態においては、各気筒２の膨張行程毎に低速度回転領域Ｒａと高速度回転領域Ｒｂとでの回転速度ωａ、ωｂの２乗の差から各気筒２の燃料噴射量に対応するトルク相当値Δω^２＝ωａ^２−ωｂ^２が算出されて算出データ記憶部３４に記憶され、気筒２毎に記憶された前回値のトルク相当値に対する今回算出されたトルク相当値のずれを表す偏差量としてのトルク相当偏差ｅが算出され、そのトルク相当偏差ｅに対応する気筒２毎の燃料噴射量の補正量が補正量−トルク相当偏差マップ３５ｍに基づいて算出される。したがって、クランク軸５の回転速度ω［ｒｐｍ］を検出する検出単位角度、例えば１０°ＣＡ毎に複雑な計算を実行する必要が無くなり、気筒毎の燃料噴射のばらつきに対応する各気筒２の燃焼毎のトルク相当偏差ｅから、気筒２毎の燃料噴射量の補正量が算出負荷を抑えながら算出されることになる。しかも、直前の膨張行程の最高速度域の影響を受け難い回転領域中の回転速度変化を基に得られるトルク相当値Δω^２の偏差量であるトルク相当偏差ｅを用いることで、気筒２毎の燃料噴射量の補正量を精度良く算出できるとともに、複数気筒で燃料噴射や燃焼の異常が生じたような場合にも的確な噴射量補正が実行できることになる。

なお、上述の実施形態においては、低速回転角度領域Ｒａは、例えばＢＴＤＣ２０°からＡＴＤＣ４０°までの６０度の回転角度領域に設定されていたが、クランク軸５の回転の検出単位である検出単位角度（この場合１０°）の複数倍の角度領域であれば、６０度より狭くなってもよく、低速回転角度領域Ｒａの角度中心位置はＡＴＤＣ１０°でなく圧縮行程の完了時期から膨張行程開始段階の時期における他の位置、例えばＴＤＣ位置（０°）であってもよい。また、高速回転角度領域Ｒｂも、クランク軸５の回転の検出単位である検出単位角度の複数倍の角度領域であれば、上述のＡＴＤＣ５０°からＡＴＤＣ１１０°までの６０度の回転角度領域に設定される必要はなく、低速回転角度領域Ｒａが６０度より狭められる場合にそれよりも広い角度範囲に設定されてもよい。ただし、気筒判別用の回転数センサ２３のパルサ２３ｂの欠歯位置が高速回転角度領域Ｒｂ内に設定される場合、高速回転角度領域Ｒｂの後期にその欠歯位置が重ならないようにする必要がある。

また、上述の実施形態においては、インジェクタ１８の長期間の使用に伴う経時劣化に起因する気筒間の燃料噴射量の変化に対して、気筒間の噴射量補正を行うというものではないので、そのような補正処理が上述の実施形態の補正処理とは別に実行されるのが好ましい。もっとも、算出データ記憶部３４の記憶データを長期間の一定周期で不揮発メモリに記憶させ、メンテナンス等に使用できる経時変化情報を残してもよい。

以上説明したように、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、各気筒の膨張行程毎に低速度回転領域と高速度回転領域とでの回転速度の２乗の差から各気筒のトルク相当値を算出して記憶手段に気筒毎に記憶させ、前回値のトルク相当値に対する今回のトルク相当値のずれを表す偏差量を各気筒について算出して、その偏差量に対応する気筒毎の燃料噴射量の補正量をマップに基づいて算出するようにしているので、クランク軸の回転速度検出毎の複雑な計算を必要で無くして算出負荷を抑えながら、各気筒での発生トルクの変動に対応する補正量を算出することができ、しかも、各気筒におけるトルク相当値の前回値との偏差量を用いることで、気筒毎の燃料噴射量の補正量を精度良く算出できるとともに、複数気筒で燃料噴射や燃焼の異常が生じたような場合にも的確な噴射量補正が実行できる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することができるという効果を奏するものであり、気筒毎の燃料噴射量補正を実行する内燃機関の燃料噴射制御装置全般に有用である。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の概略ブロック構成図である。 本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置で実行されるクランク軸の回転速度検出期間の説明図である。 本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置での補正量算出に用いられるマップの説明図である。 本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置において実行される補正処理のフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ 気筒
３ 燃焼室
５ クランク軸
１１ 燃料タンク
１２ フィードポンプ
１３ 調量弁
１５ 加圧ポンプ
１７ コモンレール
１８ インジェクタ
１８ａ 電磁弁部
１８ｂ 燃料噴射部
１９ 高圧配管
２０ ＥＤＵ（駆動ユニット）
２２ 燃料圧力センサ
２３ 回転数センサ（回転速度検出手段）
３０ ＥＣＵ（電子制御ユニット、回転速度検出手段）
３１ 条件判定部（開始条件判定手段）
３２ トルク相当値算出部（トルク相当値算出手段）
３３ トルク相当偏差算出部（トルク相当偏差算出手段）
３４ 算出データ記憶部（記憶手段）
３５ 補正量算出部（補正量算出手段）
３５ｍ 補正量−トルク相当偏差マップ（マップ）
ｅ トルク相当偏差
Ｒａ 低速回転角度領域
Ｒｂ 高速回転角度領域
Δｔａ 回転時間（低速回転角度領域の通過時間）
Δｔｂ 回転時間（高速回転角度領域の通過時間）
ωa、ωｂ 回転速度
Δω^２ トルク相当値（回転速度の２乗の差）

Claims (1)

1. 多気筒の内燃機関の気筒毎の燃料噴射弁から各気筒内への燃料の噴射量を算出し、各気筒の燃料噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
   前記内燃機関のクランク軸の回転速度を予め設定された検出単位角度毎に検出する回転速度検出手段と、
   前記内燃機関のアイドル状態における気筒毎の燃料噴射量の補正処理開始条件が成立するか否かを判定する開始条件判定手段と、
   前記補正処理開始条件が成立するとき、前記各気筒の膨張行程の開始時期における前記検出単位角度の複数倍の低速回転角度領域と、前記各気筒の膨張行程で前記クランク軸の回転速度が最大速度域に達する前記検出単位角度の複数倍の高速度回転領域とにおける前記クランク軸の回転速度の２乗の差から各気筒についてのトルク相当値を算出するトルク相当値算出手段と、
   前記トルク相当値算出手段で算出された前記トルク相当値を対応する気筒毎に記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記気筒毎の前回値のトルク相当値に基づいて、前記各気筒についての前記トルク相当値のずれを表す偏差量を算出する偏差量算出手段と、
   前記偏差量が予め設定された補正開始判定値および上限ガード値の間の値となる範囲内で前記気筒毎の燃料噴射量の補正量と前記偏差量とを対応付けて記憶するマップを有し、前記偏差量算出手段により前記偏差量が算出されたとき、前記偏差量に対応する前記気筒毎の燃料噴射量の補正量を前記マップに基づいて算出する補正量算出手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。

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