JP2011052670A - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の運転状態に応じて、インジェクタによる燃料の噴射回数を可変とした内燃機関の燃料噴射装置において、燃料噴射量の精度を十分に向上させること。
【解決手段】エンジン１１の運転状態に応じて決定された噴射回数ごとに、実空燃比を目標空燃比に近づけるように基本噴射パルスＴＰを補正するための学習値ＫＧを個別に算出する。従って、噴射回数によって無効噴射時間の発生回数が変化し、また、無効噴射時間が経時的に変化したとしても、噴射回数ごとに適切な学習値ＫＧを算出することができる。この学習値ＫＧにより補正した噴射パルスＴＡＵに従ってインジェクタ２１から噴射を行なうことにより、無効噴射時間の変化を吸収して、燃料噴射量の精度の向上を図ることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の運転状態に応じて、インジェクタによる燃料の噴射回数を可変とした内燃機関の燃料噴射装置に関する。

上述したような、内燃機関の運転状態に応じて燃料の噴射回数を可変とした内燃機関の燃料噴射装置は、例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１の燃料噴射装置では、燃料を直接燃焼室内に噴射する筒内噴射エンジンにおいて、エンジンの低負荷時には、圧縮工程の後半から燃料の噴射を開始して成層燃焼を実行し、エンジンの高負荷時には、吸気工程の前半から燃料の噴射を開始して均一燃焼を実行する。

エンジンの低負荷時に実行される成層燃焼では、圧縮工程の後半から１回のみ燃料を噴射することで、点火プラグ近傍に着火性の良好な濃度の混合気を形成する。一方、均一燃焼を実行するエンジンの運転領域における低回転時、すなわち高負荷低回転時においては、吸気工程の前半から燃料を複数回に分割して噴射する。この結果、一回当たりに噴射される燃料の噴射量が少なくなり、燃料が効果的に霧化拡散され、均一混合気が燃焼室内に形成される。

特開平７−１１９５０７号公報

燃料噴射装置は、通常、バッテリー電圧から、インジェクタを駆動するための高電圧を生成する昇圧回路を備えている。生成された高電圧は、一時的にチャージコンデンサに蓄えられ、燃料の噴射開始タイミングから噴射停止タイミングまで、スイッチング素子を介してインジェクタに印加される。これにより、高電圧の印加時間に応じた量の燃料が、インジェクタから噴射される。

ここで、インジェクタは、高電圧を印加してから、実際に噴孔が開いて噴射が開始されるまでに時間遅れを有している。この時間遅れの間は、高電圧を印加していながら、インジェクタから燃料が噴射されない無効噴射時間となる。

このため、上述した燃料噴射装置のように、噴射すべき必要燃料量に対応するインジェクタの駆動時間を噴射回数で単純に分割してインジェクタを駆動すると、１回のみの噴射と２回以上の噴射とでは、無効噴射時間が発生する回数が異なるので、燃料噴射量の精度が低下してしまう。このような問題に対して、インジェクタの駆動時間を、噴射回数に応じて、予め定めた無効噴射時間分だけ長くなるように補正することが考えられる。

しかしながら、インジェクタによる噴射回数を２回以上に分割した場合、分割噴射は極めて短い時間間隔で実行される。このため、インジェクタは、チャージコンデンサに蓄えたれた高電圧を連続的に消費しつつ駆動されることになる。すなわち、インジェクタは、１回目の噴射時には、チャージコンデンサに蓄えられた高電圧により駆動されるが、２回目以降の噴射時には、それ以前の噴射のために消費され、当初の高電圧から低下した電圧が印加されて駆動されることになる。

上述した無効噴射時間は、インジェクタに印加される電圧の高低によって変化する。従って、１回目の噴射時と、２回目以降の噴射時とでは、無効噴射時間そのものの長さが異なり、２回目以降の噴射時の方が、無効噴射時間の長さが長くなる。しかも、この無効噴射時間は、チャージコンデンサの劣化等を原因として、各々の噴射回数における無効噴射時間も経時的に変化すると考えられる。このため、噴射回数に応じて、予め定めた無効噴射時間分だけインジェクタの駆動時間を補正しても、燃料噴射量の精度を十分に向上することは困難である。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、内燃機関の運転状態に応じて、インジェクタによる燃料の噴射回数を可変とした内燃機関の燃料噴射装置において、燃料噴射量の精度を十分に向上させることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置は、
車両に搭載されたバッテリーの電圧を昇圧し、チャージコンデンサに一時的に蓄える昇圧回路と、
チャージコンデンサに蓄えられた昇圧電圧の印加により駆動され、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、
内燃機関の排気管に設けられ、実空燃比を測定する空燃比センサと、
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
運転状態検出手段の検出結果に応じて、内燃機関における空燃比が目標空燃比となるように、インジェクタから噴射すべき基本燃料量を算出する燃料量算出手段と、
運転状態検出手段の検出結果に基づいて、前記内燃機関に燃料を噴射する際に、１回の噴射回数によって噴射するか、複数回の噴射回数に分割して噴射するかを決定する噴射回数決定手段と、
噴射回数決定手段によって決定された噴射回数ごとに、空燃比センサによって検出された実空燃比と目標空燃比とに基づいて、実空燃比を目標空燃比に近づけるように基本燃料量を補正するための学習値を個別に算出する学習値算出手段と、
燃料量算出手段によって算出された基本燃料量を噴射回数決定手段によって決定された噴射回数に対応する学習値を用いて補正した補正燃料量を算出し、当該補正燃料量がインジェクタから噴射されるように、噴射回数決定手段によって決定された噴射回数に従ってインジェクタを駆動制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

請求項１の発明では、上述したように、噴射回数決定手段によって決定された噴射回数ごとに、実空燃比を目標空燃比に近づけるように基本燃料量を補正するための学習値を個別に算出する。すなわち、噴射回数が異なれば、別個の学習値が算される。そして、内燃機関の運転状態から決定された噴射回数に対応する学習値を用いて基本燃料量を補正した補正燃料量を算出し、この補正燃料量をインジェクタによって噴射する。従って、噴射回数によって無効噴射時間の発生回数が変化し、また、無効噴射時間が経時的に変化したとしても、学習により適切な学習値を算出して、この学習値により補正した補正燃料量の噴射を行なうことにより、無効噴射時間の変化を吸収して、燃料噴射量の精度の向上を図ることができる。

請求項２に記載したように、内燃機関における実空燃比を目標空燃比に一致させるための空燃比フィードバック制御を行なう空燃比フィードバック制御手段を備え、
学習値算出手段は、空燃比フィードバック制御手段により空燃比フィードバック制御が行なわれたときのフィードバック補正量を用いて、学習値を算出することができる。

無効噴射時間が変化した場合、実際の燃料噴射量は、狙いとする燃料噴射量からずれる。この燃料噴射量のずれ分は、目標空燃比と実空燃比との差異に反映される。従って、空燃比フィードバック制御が行なわれている場合に、目標空燃比と実空燃比との差異を補償するためのフィードバック補正量を用いて学習値を算出することにより、学習値を用いて算出される補正燃料量は、無効噴射時間の変化を吸収することができる。

請求項３に記載したように、学習手段は、噴射回数決定手段によって決定された噴射回数が不変である間に行なわれた空燃比フィードバック制御におけるフィードバック補正量の平均値を学習値として算出することが好ましい。これにより、学習値の誤差を低減することができる。

また、請求項４に記載したように、内燃機関における実空燃比を目標空燃比に一致させるための空燃比フィードバック制御を行なう空燃比フィードバック制御手段を備え、
学習値算出手段は、空燃比フィードバック制御手段により空燃比フィードバック制御が行なわれたときの燃料量の、基本燃料量からの偏差を用いて学習値を算出しても良い。

空燃比フィードバック制御が行なわれたときの燃料量は、基本燃料量に対して、実空燃比を目標空燃比に一致させるためのフィードバック補正量が加味された燃料量である。この燃料量が、基本燃料量と異なる場合、その燃料偏差は、無効噴射時間の変化に起因するものとみなすことができる。従って、この無効噴射時間を用いて学習値を算出し、算出した学習値の分だけ、インジェクタの駆動時間を増減することにより、無効噴射時間の変化を吸収した燃料噴射を行なうことができる。

なお、請求項５に記載したように、学習手段は、請求項３の場合と同様に、噴射回数決定手段によって決定された噴射回数が不変である間に行なわれた空燃比フィードバック制御による燃料量の、基本燃料量からの偏差の平均値を学習値として算出することが好ましい。

第１実施形態による燃料噴射装置を含む、内燃機関制御システム全体の構成を示す構成図である。 昇圧回路の構成を示す回路構成図である。 燃料を噴射する際の分割数を決定するためのマップである。 インジェクタを駆動するための噴射パルスＴＡＵを算出し、その噴射パルスＴＡＵを用いてインジェクタを駆動する処理を示すフローチャートである。 第１実施形態による燃料噴射装置において、噴射分割数ごとに学習値ＡＤＰ１〜ＡＤＰ３を算出するための処理を示すフローチャートである。 第２実施形態による燃料噴射装置において、噴射分割数ごとに学習値ＡＤＰ１〜ＡＤＰ３を算出するための処理を示すフローチャートである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態による内燃機関の燃料噴射装置を、図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態による燃料噴射装置を含む、内燃機関制御システム全体の構成を示す構成図である。図１において、筒内噴射式の内燃機関である筒内噴射式エンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。

スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０に、筒内の気流強度（スワール流強度やタンブル流強度）を制御する気流制御弁３１が設けられている。

エンジン１１の各気筒の上部には、それぞれ燃料を筒内（燃焼室内）に直接噴射するインジェクタ２１が取り付けられている。エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気が着火される。また、エンジン１１の吸気バルブ３７と排気バルブ３８には、それぞれ開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング装置３９，４０が設けられている。

エンジン１１のシリンダブロックには、ノッキングを検出するノックセンサ３２と、冷却水温を検出する冷却水温センサ２３とが取り付けられている。また、クランク軸（図示せず）の外周側には、クランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２４が取り付けられている。このクランク角センサ２４の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

エンジン１１の排気管２５には、排出ガスを浄化する上流側触媒２６と下流側触媒２７が設けられ、上流側触媒２６の上流側に、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２８（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられている。本実施形態では、上流側触媒２６として理論空燃比付近で排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒が設けられ、下流側触媒２７としてＮＯｘ吸蔵還元型触媒が設けられている。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒２７は、排出ガスの空燃比がリーンのときに排出ガス中のＮＯｘを吸蔵し、空燃比が理論空燃比付近又はリッチになったときに吸蔵ＮＯｘを還元浄化して放出する特性を持っている。

排気管２５のうちの上流側触媒２６の下流側と吸気管１２のサージタンク１８との間に、排出ガスの一部を吸気側に還流させるためのＥＧＲ配管３３が接続され、このＥＧＲ配管３３の途中に排出ガス還流量（ＥＧＲ量）を制御するＥＧＲ弁３４が設けられている。また、アクセルペダル３５の踏込量（アクセル開度）がアクセルセンサ３６によって検出される。

前述した各種センサの出力は、エンジン制御ユニット（以下「ＥＣＵ」と表記する）３０に入力される。このＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭに記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じてインジェクタ２１の燃料噴射量、燃料噴射回数、燃料噴射時期、及び点火プラグ２２の点火時期等を制御する。その際、ＥＣＵ３０は、実空燃比を目標空燃比に一致させるように燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック制御を実行する。

ＥＣＵ３０は、インジェクタ２１を駆動する高電圧を発生するための昇圧回路を備えている。この昇圧回路は、図２に示すように、電源に接続されたコンデンサＣ１を有する。このコンデンサＣ１は、ＤＣ−ＤＣコンバータからなる昇圧回路に大電流が流されたとき、電源電圧の変動を抑制するために設けられている。

昇圧回路は、主に、チャージコイルＬ１、スイッチング素子Ｔｒ、抵抗Ｒ，整流ダイオードＤ１、チャージコンデンサＣ２、及び制御回路１０などからなる。昇圧回路により昇圧された電圧はチャージコンデンサＣ２に蓄えられる。チャージコンデンサＣ２に高電圧が蓄積された状態で、図示しないスイッチング素子を備えた放電回路がオンすることにより、チャージコンデンサＣ２から放電回路を介してインジェクタ２１へ高電圧が印加され、インジェクタ２１には大電流が流れる。この際、燃料の噴射開始タイミングから噴射停止タイミングまで、インジェクタ２１に高電圧を印加することにより、高電圧の印加時間に応じた量の燃料が、インジェクタ２１から噴射される。

この昇圧回路の昇圧動作について、簡単に説明する。制御回路１０がスイッチング素子Ｔｒをオンすることにより、チャージコイルＬ１，スイッチング素子Ｔｒ、及び抵抗Ｒを介して電流が流れる。このとき、抵抗Ｒの端子電圧から抵抗Ｒを流れる電流の電流値が所定値に達したと判定されると、制御回路はスイッチング素子Ｔｒをオフする。すると、スイッチング素子Ｔｒがオフされるまでに通電されていた電流によりチャージコイルＬ１に蓄えられた磁気エネルギーが電気エネルギーとして放電され、整流ダイオードＤ１を介してチャージコンデンサＣ２が充電される。制御回路１０は、図示しない電圧検出回路を用いて、チャージコンデンサＣ２の電圧をモニタしており、チャージコンデンサＣ２の電圧が目標電圧に一致するように、スイッチング素子Ｔｒのオン・オフを制御する。

ここで、本実施形態では、ＥＣＵ３０が、エンジン１１の負荷と回転数とに基づいて、インジェクタ２１から燃料を噴射する際に、１回の噴射回数によって噴射するか、複数回の噴射回数に分割して噴射するかを決定する。例えば、ＥＣＵ３０は、図３のマップに従って、噴射回数を決定することができる。

図３に示すマップでは、吸気管圧力や吸入空気量、アクセル開度から把握されるエンジン負荷と、エンジン回転数とに基づいて、噴射回数を決定する。具体的には、エンジン回転数が比較的高い領域（３０００ｒｐｍ以上）では、噴射回数は１回に定められる。これは、エンジン１１の燃焼室内に流入する吸気量が多く、かつ吸気速度も速いため、１回の噴射回数でも燃料と空気との濃度ムラは発生しにくく均一な混合気が得られるためである。なお、この場合、低負荷の場合には、成層燃焼を行なうために圧縮工程（の後半）から燃料の噴射を開始し、高負荷の場合には、均一燃焼を行なうために吸気工程（の前半）から燃料の噴射を開始することが好ましい。

また、エンジン回転数が比較的低い領域（３０００ｒｐｍ未満）では、負荷に応じて、噴射回数を変化させている。具体的には、低負荷の場合には噴射回数を１回、中負荷の場合には噴射回数を２回、高負荷の場合には噴射回数を３回に定めている。負荷が高くなるほど、必要となる燃料噴射量は増加する。しかし、エンジン回転数が比較的低い領域では、エンジン１１の燃焼室内に流入する吸気量が少なく、また流速も低い。このため、１回に多量の燃料を噴射すると、燃料と空気とが十分に混合せず、濃度ムラが発生しやすい。従って、上述したように、高負荷になるほど、燃料を噴射する際の分割数を増大させる。なお、この場合も、負荷の大きさに応じて、成層燃焼と均一燃焼とが切替えられるように、燃料噴射時期を異ならせることが好ましい。

そして、上述した分割噴射では、各噴射における燃料量が均等になるように燃料噴射量が分割される。ただし、各回の燃料噴射量は、相互に異なるように予め定めた比率に従って決定されても良い。

図３のマップに従って燃料の噴射回数を決定し、決定した噴射回数分だけインジェクタ２１から燃料を噴射させる際、インジェクタ２１は、噴射回数によらず、上述した昇圧回路によって昇圧された高電圧が印加され、駆動される。

インジェクタ２１は、高電圧を印加してから、実際に噴孔が開いて噴射を開始するまでに、無効噴射時間としての時間遅れを有する。このため、１回のみの噴射と２回以上の噴射とでは、無効噴射時間が発生する回数が異なる。

さらに、インジェクタ２１による噴射回数を２回以上に分割した場合、分割噴射は極めて短い時間間隔で実行される。このため、インジェクタ２１は、チャージコンデンサＣ２に蓄えたれた高電圧を連続的に消費しつつ駆動されることになる。すなわち、インジェクタ２１は、１回目の噴射時には、チャージコンデンサＣ２に蓄えられた高電圧により駆動されるが、２回目以降の噴射時には、それ以前の噴射のために消費され、当初の高電圧から低下した電圧が印加されて駆動される。上述した無効噴射時間は、インジェクタ２１に印加される電圧の高低によって変化する。従って、１回目の噴射時と、２回目以降の噴射時とでは、無効噴射時間の長さが異なり、２回目以降の噴射時の方が、無効噴射時間の長さが長くなる。

しかも、チャージコンデンサＣ２が劣化して、チャージコンデンサＣ２の静電容量や漏れ電流などが変化すると、各々の噴射回数における無効噴射時間も変化することになる。すなわち、無効噴射時間は、チャージコンデンサＣ２の劣化等により経時的に変化すると考えられる。

そのため、噴射回数によって無効噴射時間の発生回数が変化し、また、無効噴射時間が経時的に変化したとしても、燃料噴射量の精度の低下を抑制する必要がある。そこで、本実施形態では、詳しくは後述するが、決定された噴射回数ごとに、実空燃比を目標空燃比に近づけるように基本噴射パルスＴＰを補正するための学習値ＡＤＰ１〜ＡＤＰ３を個別に算出する。そして、その学習値ＡＤＰ１〜ＡＤＰ３を用いて基本噴射パルスＴＰを補正した噴射パルスＴＡＵを算出し、この噴射パルスＴＡＵによりインジェクタ２１を駆動する。これにより、無効噴射時間の変化を吸収して、燃料噴射量の精度の向上を図ることができる。

以下、図４及び図５のフローチャートに基づいて、本実施形態による燃料噴射装置における、燃料噴射制御処理について詳しく説明する。なお、図４は、インジェクタを駆動するための噴射パルスＴＡＵを算出し、その噴射パルスＴＡＵを用いてインジェクタを駆動する処理を示すフローチャートである。また、図５は、噴射回数ごとに学習値ＡＤＰ１〜ＡＤＰ３を算出するための処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１１０では、エンジン回転数、吸入空気量、吸気管圧力、冷却水温、実空燃比など、エンジン１１の運転状態を示す各種のセンサ出力を検出する。続くステップＳ１２０では、ステップＳ１１０にて検出されたエンジン１１の運転状態に基づき、基本となる燃料噴射量に相当する基本噴射パルスＴＰを演算する。このように、本実施形態では、燃料噴射量は、インジェクタ２１からの燃料噴射時間である噴射パルスとして算出される。

基本噴射パルスＴＰは、空燃比が目標空燃比（理論空燃比）となるように、例えば、エンジン１１の吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて算出される。具体的には、基本噴射パルスＴＰは、算出式「基本噴射パルスＴＰ＝定数ｋ×吸入空気量Ｑａ／エンジン回転数Ｎｅ」により算出される。なお、こうした基本噴射パルスＴＰの算出方法は一例であって、この算出方法に限らず、他の既存の算出方法をそのまま利用することができる。

ステップＳ１３０では、図３に示すマップを用い、エンジン回転数及びエンジン負荷から、燃料を噴射する際の分割数（噴射回数）ＮＳを演算する。続くステップＳ１４０では、分割数ＮＳが、１〜３のいずれの回数であるかを判定する。分割数ＮＳが１、すなわち噴射回数が１回である場合には、ステップＳ１５０に進んで、詳しくは後述するが、噴射回数が１回であるときの空燃比フィードバック補正係数λＦＢの平均値として算出された学習値ＡＤＰ１を、学習値ＫＧに代入する。分割数ＮＳが２、すなわち噴射回数が２回である場合には、ステップＳ１６０に進んで、噴射回数が２回であるときの空燃比フィードバック補正係数λＦＢの平均値として算出された学習値ＡＤＰ２を、学習値ＫＧに代入する。分割数ＮＳが３、すなわち噴射回数が３回である場合には、ステップＳ１７０に進んで、噴射回数が３回であるときの空燃比フィードバック補正係数λＦＢの平均値として算出された学習値ＡＤＰ３を、学習値ＫＧに代入する。

ステップＳ１８０では、インジェクタ２１を駆動するための噴射パルスＴＡＵを算出する。具体的には、基本噴射パルスＴＰに対して、エンジン１１の冷却水温などに基づく補正係数Ｋの他、上述した学習値ＫＧ、及び空燃比フィードバック補正係数λＦＢを乗じることによって、噴射パルスＴＡＵを算出する。

空燃比フィードバック制御は、エンジン１１が始動された後、所定の空燃比フィードバック条件が成立したときに、ＥＣＵ３０によって実行される。具体的には、例えば、「燃焼室への燃料の供給を一時的に停止する燃料カット中でないこと」、「燃焼室への燃料の供給量を一時的に増量する高負荷時でないこと」、「エンジン１１の冷却水温が零度以上であること」、及び、「排出ガスセンサ２８が活性状態であること」の全ての条件が満足されたとき、空燃比フィードバック制御が実行される。

この空燃比フィードバック制御では、排出ガスセンサ２８によって検出される実空燃比が目標空燃比（理論空燃比）からずれている場合に、実空燃比を目標空燃比に一致させるための空燃比フィードバック補正係数λＦＢが算出される。例えば、空燃比フィードバック補正係数λＦＢは、実空燃比と目標空燃比との差を目標空燃比で除した値に１を加えることによって算出される。なお、空燃比フィードバック条件が不成立の場合、空燃比フィードバック補正係数λＦＢは１に設定される。

そして、上述したように、基本噴射パルスＴＰに空燃比フィードバック補正係数λＦＢを乗じることにより、フィードバック補正量分だけ燃料噴射量が増減される。これにより、エンジン１１に導入される混合気を目標空燃比近傍に維持することができる。

ただし、上述したように、分割数（噴射回数）ＮＳが異なる場合には、インジェクタ２１の無効噴射時間の発生回数も異なる。さらに、１回目の噴射時の無効噴射時間よりも、２回目以降の噴射時の無効噴射時間の方が長くなる。このような理由から、分割数ＮＳが異なる場合に、同じ算出式に従って噴射パルスＴＡＵを算出すると、主に無効噴射時間が異なることに起因して、全ての噴射回数による噴射に対して、目標空燃比とのずれが小さくなるように噴射パルスＴＡＵを算出することはできない。このため、空燃比フィードバック制御を実行している場合であっても、特に、噴射回数の切り替え時に、実空燃比と目標空燃比とのずれが大きくなる虞がある。

そのため、本実施形態では、学習値ＫＧを基本噴射パルスＴＰに乗じる。学習値ＫＧは、噴射回数ごとに、空燃比フィードバック補正係数λＦＢの平均値として算出された学習値ＡＤＰ１〜ＡＤＰ３に基づき設定される。

同じ長さの噴射パルスＴＡＵによってインジェクタ２１を駆動しても、無効噴射時間が変化した場合には、実際の燃料噴射量も変化する。この実際の燃料噴射量の変化は、目標空燃比と実空燃比との差異に反映される。従って、空燃比フィードバック制御における、各噴射回数ごとの空燃比フィードバック補正係数λＦＢを用いて学習値ＡＤＰ１〜ＡＤＰ３を算出し、それに基づいて設定される学習値ＫＧを乗じて算出される噴射パルスＴＡＵは、無効噴射時間の変化を補償したものとなるので、無効噴射時間が変化した場合であっても、それを吸収することができる。

ステップＳ１９０では、ステップＳ１８０にて算出された噴射パルスＴＡＵに従ってインジェクタ２１を駆動する。この際、ステップＳ１３０にて演算された分割数ＮＳが２以上である場合には、ステップＳ１８０にて演算された噴射パルスＴＡＵが、その分割数ＮＳに従い、均等に、あるいは所定の比率で分割され、その分割された噴射パルスに従って、インジェクタ２１から燃料が分割噴射される。

次に、図５のフローチャートに基づいて、噴射回数ごとの学習値ＡＤＰ１〜ＡＤＰ３を算出する処理について説明する。なお、図５のフローチャートに示す処理は、所定のクランク角度毎に繰り返し実行される。

まず、ステップＳ２１０では、上述したステップＳ１３０と同様にして、燃料を噴射する際の分割数（噴射回数）ＮＳを演算する。続くステップＳ２２０では、分割数ＮＳが、１であるか否かを判定する。

分割数ＮＳが１である場合、ステップＳ２３０に進み、前回の分割数ＮＳ（Ｉ−１）が２または３であったか否かを判定する。このステップＳ２３０において、前回の分割数ＮＳ（Ｉ−１）が２または３であると判定されると、分割数ＮＳが２または３の間に算出された空燃比フィードバック補正係数λＦＢの積分値ＩＥＰ及び積算回数ＣＦＢを保存するために、後述するステップＳ２４０，Ｓ２５０の処理を行なうことなく、ステップＳ３２０の処理に進む。

一方、ステップＳ２３０において前回の分割数ＮＳが２または３ではないと判定されると、ステップＳ２４０に進み、空燃比フィードバック制御において算出された空燃比フィードバック補正係数λＦＢの積分処理を行なう。つまり、積分値を示す変数ＩＦＢに空燃比フィードバック補正係数λＦＢを加算して変数ＩＦＢを更新する。続くステップＳ２５０では、空燃比フィードバック補正係数λＦＢを積分した回数を、カウンタＣＦＢを用いてカウントする。このステップＳ２４０及びＳ２５０の処理は、燃料を噴射する分割数ＮＳが１であるエンジン１１の運転状態が続く限り、繰り返し実行される。

エンジン１１の運転状態が変化し、ステップＳ２２０において、分割数ＮＳは１ではないと判定されると、ステップＳ２６０の処理に進む。ステップＳ２６０では、前回の分割数ＮＳ（Ｉ−１）が１であったか否かを判定する。このステップＳ２６０において、前回の分割数ＮＳ（Ｉ−１）が１であると判定されると、ステップＳ２７０に進み、空燃比フィードバック補正係数λＦＢの積分値ＩＦＢを積分回数ＣＦＢで除算することにより、分割数（噴射回数）ＮＳ＝１に対応する学習値ＡＤＰ１を算出する。そして、ステップＳ２８０において、算出した学習値ＡＤＰ１を不揮発性メモリに格納する。

ステップＳ２９０では、積分値を示す変数ＩＦＢ及び積分回数を示すカウンタＣＦＢをともにゼロにリセットする。これにより、変数ＩＦＢ及びカウンタＣＦＢを用いて、今回算出された分割数ＮＳにおける、空燃比フィードバック補正係数λＦＢの積分、及び積分回数のカウントを行なうことができる。なお、変数及びカウンタは、分割数分だけ個別に用意しても良い。

このように、学習値ＡＤＰ１は、分割数ＮＳが１である間に行なわれた空燃比フィードバック制御における空燃比フィードバック補正係数λＦＢの平均値として算出される。これにより、学習値ＡＤＰ１の誤差を低減することができる。

なお、既に学習値ＡＤＰ１が算出され記憶されている状態で、新たな学習値ＡＤＰ１が算出された場合は、新旧の学習値ＡＤＰ１同士を乗算した結果を、新たな学習値ＡＤＰ１として記憶する。

ステップＳ３２０〜Ｓ３９０の処理、及びステップＳ４２０〜Ｓ４９０の処理は、それぞれ分割数ＮＳが２及び３である場合に、分割数ＮＳ＝２及び分割数ＮＳ＝３に対応する学習値ＡＤＰ２及びＡＤＰ３を算出するためのものである。これらの処理は、上述した分割数ＮＳ＝１に対応する学習値ＡＤＰ１を算出するためのステップＳ２２０〜Ｓ２８０の処理と同様であるため、説明を省略する。

ただし、ステップ３３０では、前回の分割数ＮＳ（Ｉ−１）が３であるかを判定している。これは、前回の分割数ＮＳ（Ｉ−１）が１である場合には、上述したステップＳ２６０〜Ｓ２９０までの処理により、分割数ＮＳ＝１に対応する学習値ＡＤＰ１が算出済みであり、変数ＩＦＢ及びカウンタＣＦＢはリセットされているためである。同様の理由から、分割数ＮＳが３である場合には、前回の分割数ＮＳ（Ｉ−１）の値を判定することなく、空燃比フィードバック補正係数λＦＢの積分（ステップＳ４４０）及び積分回数のカウント（ステップＳ４５０）を行なっている。

（第２実施形態）
次に、本発明の２実施形態による内燃機関の燃料噴射装置について説明する。本実施形態による燃料噴射装置を含む、内燃機関制御システム全体の構成は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

上述した第１実施形態では、燃料の噴射分割数ＮＳごとに、空燃比フィードバック補正係数λＦＢの平均値から学習値ＡＤＰ１〜ＡＤＰ３を算出した。それに対して、本実施形態では、空燃比フィードバック制御が行なわれたときの燃料噴射量の、基本燃料噴射量からの燃料偏差を示す偏差パルスを用いて学習値ＡＤＰＰ１〜ＡＤＰＰ３を算出するものである。

空燃比フィードバック制御が行なわれたときの燃料噴射量は、実空燃比を目標空燃比に一致させるための空燃比フィードバック補正量が加味された燃料量である。この燃料量が、基本燃料噴射量と異なる場合、その燃料偏差は、インジェクタ２１の無効噴射時間の変化に起因するものとみなすことができる。従って、この無効噴射時間を用いて学習値ＡＤＰＰ１〜ＡＤＰＰ３を算出することができる。

ただし、このように算出される学習値ＡＤＰＰ１〜ＡＤＰＰ３は、インジェクタ２１の無効噴射時間に相当するので、第１実施形態における学習値ＡＤＰ１〜ＡＤＰ３と異なり、基本噴射パルスＴＰに乗算するのではなく、加算することによって、噴射パルスＴＡＵを算出する。

以下、図６のフローチャートに基づいて、本実施形態における、噴射分割数（噴射回数）ＮＳごとの学習値ＡＤＰＰ１〜ＡＤＰＰ３を算出する処理について説明する。なお、図６のフローチャートに示す処理は、所定のクランク角度毎に繰り返し実行される。

まず、ステップＳ５１０では、基本噴射パルスＴＰを演算し、続くステップＳ５２０で、燃料を噴射する際の分割数（噴射回数）ＮＳを演算する。そして、ステップＳ５３０では、分割数ＮＳが、１であるか否かを判定する。

分割数ＮＳが１である場合、ステップＳ５４０に進み、前回の分割数ＮＳ（Ｉ−１）が２または３であったか否かを判定する。このステップＳ５４０において、前回の分割数ＮＳ（Ｉ−１）が２または３であると判定されると、分割数ＮＳが２または３の間に算出されたパルス偏差の積分値ＩＥＰ及び積算回数ＣＦＢを保存するために、後述するステップＳ５５０〜Ｓ５７０の処理を行なうことなく、ステップＳ６３０の処理に進む。

一方、ステップＳ２３０において前回の分割数ＮＳが２または３ではないと判定されると、ステップＳ５５０に進み、空燃比フィードバック制御において算出された空燃比フィードバック補正係数λＦＢから１を減算した値を基本噴射パルスＴＰに乗算することにより、パルス偏差を求める。つまり、このような演算を行なうことにより、基本噴射パルスＴＰにフィードバック補正係数λＦＢを乗算することにより求められるフィードバック補正量が加味された燃料量に相当するパルスから、基本燃料噴射量に相当する基本噴射パルスＴＰが減算される。従って、上述した演算結果は、空燃比フィードバック制御が行なわれたときの燃料噴射量の、基本燃料噴射量からの燃料偏差を示す偏差パルスとなる。

ステップＳ５６０では、ステップＳ５５０において算出されたパルス偏差の積分処理を行なう。つまり、積分値を示す変数ＩＦＢにパルス偏差を加算して変数ＩＦＢを更新する。続くステップＳ５７０では、パルス偏差を積分した回数を、カウンタＣＦＢを用いてカウントする。

エンジン１１の運転状態が変化し、ステップＳ５３０において、分割数ＮＳは１ではないと判定されると、ステップＳ５８０の処理に進む。ステップＳ５８０では、前回の分割数ＮＳ（Ｉ−１）が１であったか否かを判定する。このステップＳ５８０において、前回の分割数ＮＳ（Ｉ−１）が１であったと判定されると、ステップＳ５９０に進み、偏差パルスの積分値ＩＦＢを積分回数ＣＦＢで除算することにより、分割数（噴射回数）ＮＳ＝１に対応する学習値ＡＤＰＰ１を算出する。そして、ステップＳ６００において、算出した学習値ＡＤＰＰ１を不揮発性メモリに格納する。

ステップＳ６１０では、積分値を示す変数ＩＦＢ及び積分回数を示すカウンタＣＦＢをともにゼロにリセットする。これにより、変数ＩＦＢ及びカウンタＣＦＢを用いて、今回算出された分割数ＮＳにおける、偏差パルスの積分、及び積分回数のカウントを行なうことができるようになる。

このように、学習値ＡＤＰＰ１は、分割数ＮＳが１である間に行なわれた空燃比フィードバック制御における空燃比フィードバック補正係数λＦＢと基本噴射パルスＴＰから求められるパルス偏差の平均値として算出される。これにより、学習値ＡＤＰＰ１の誤差を低減することができる。

なお、既に学習値ＡＤＰＰ１が算出され記憶されている状態で、新たな学習値ＡＤＰＰ１が算出された場合は、新旧の学習値ＡＤＰ１同士を加算した結果を、新たな学習値ＡＤＰＰ１として記憶する。

ステップＳ６３０〜Ｓ７１０の処理、及びステップＳ７３０〜Ｓ８１０の処理は、それぞれ分割数ＮＳが２及び３である場合に、分割数ＮＳ＝２及び分割数ＮＳ＝３に対応する学習値ＡＤＰＰ２及びＡＤＰＰ３を算出するためのものである。これらの処理は、上述した分割数ＮＳ＝１に対応する学習値ＡＤＰＰ１を算出するためのステップＳ５３０〜Ｓ６００の処理と同様であるため、説明を省略する。

ただし、図５のフローチャートの場合と同様に、ステップ６４０では、前回の分割数ＮＳ（Ｉ−１）が３であるかを判定している。これは、前回の分割数ＮＳ（Ｉ−１）が１である場合には、上述したステップＳ５８０〜Ｓ６１０までの処理により、分割数ＮＳ＝１に対応する学習値ＡＤＰＰ１が算出済みであり、変数ＩＦＢ及びカウンタＣＦＢはリセットされているためである。同様の理由から、分割数ＮＳが３である場合には、前回の分割数ＮＳ（Ｉ−１）の値を判定することなく、パルス偏差の算出（Ｓ７５０）、算出したパルス偏差の積分（ステップＳ７６０）及び積分回数のカウント（ステップＳ７７０）を行なっている。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することができる。

例えば、上述した実施形態では、燃料を噴射する際の分割数の最大値を３としたが、その最大値は２であっても良いし、４以上であっても良い。また、エンジン回転数が３０００ｒｐｍ未満であるときに低回転領域であるとしたが、そのエンジン回転数は、適宜設定できるものである。

１１…筒内噴射式エンジン、１２…吸気管、１４…エアフローメータ、２１…インジェクタ、２５…排気管、２８…排出ガスセンサ、３０…ＥＣＵ

Claims (5)

1. 車両に搭載されたバッテリーの電圧を昇圧し、チャージコンデンサに一時的に蓄える昇圧回路と、
   前記チャージコンデンサに蓄えられた昇圧電圧の印加により駆動され、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、
   前記内燃機関の排気管に設けられ、実空燃比を測定する空燃比センサと、
   前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   前記運転状態検出手段の検出結果に応じて、前記内燃機関における空燃比が目標空燃比となるように、前記インジェクタから噴射すべき基本燃料量を算出する燃料量算出手段と、
   前記運転状態検出手段の検出結果に基づいて、前記内燃機関に燃料を噴射する際に、１回の噴射回数によって噴射するか、複数回の噴射回数に分割して噴射するか決定する噴射回数決定手段と、
   前記噴射回数決定手段によって決定された噴射回数ごとに、前記空燃比センサによって検出された実空燃比と目標空燃比とに基づいて、前記実空燃比を目標空燃比に近づけるように、前記基本燃料量を補正するための学習値を個別に算出する学習値算出手段と、
   前記燃料量算出手段によって算出された基本燃料量を前記噴射回数決定手段によって決定された噴射回数に対応する学習値を用いて補正した補正燃料量を算出し、当該補正燃料量が前記インジェクタから噴射されるように、前記噴射回数決定手段によって決定された噴射回数に従って前記インジェクタを駆動制御する制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
2. 前記内燃機関における実空燃比を目標空燃比に一致させるための空燃比フィードバック制御を行なう空燃比フィードバック制御手段を備え、
   前記学習値算出手段は、前記空燃比フィードバック制御手段により空燃比フィードバック制御が行なわれたときのフィードバック補正量を用いて前記学習値を算出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装置。
3. 前記学習手段は、前記噴射回数決定手段によって決定された噴射回数が不変である間に行なわれた空燃比フィードバック制御における前記フィードバック補正量の平均値を前記学習値として算出することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
4. 前記内燃機関における実空燃比を目標空燃比に一致させるための空燃比フィードバック制御を行なう空燃比フィードバック制御手段を備え、
   前記学習値算出手段は、前記空燃比フィードバック制御手段により空燃比フィードバック制御が行なわれたときの燃料量の、前記基本燃料量からの偏差を用いて前記学習値を算出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装置。
5. 前記学習手段は、前記噴射回数決定手段によって決定された噴射回数が不変である間に行なわれた空燃比フィードバック制御による燃料量の、前記基本燃料量からの偏差の平均値を前記学習値として算出することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射装置。

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