JP2011085064A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排ガス性能及び燃費の悪化をさせずにトルク変動を抑制することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供すること。
【解決手段】全気筒で平均すると目標Ｐｍｉ（PmiSet）に一致するとともに、各気筒の実Ｐｍｉ（PmiAct#x）に基づき各気筒のオフセット割合（off#x）を反映しつつ所定の補正ゲインαで目標Ｐｍｉに接近する気筒別目標図示平均有効圧（PmiSet#n）を気筒別に設定し、各気筒の図示平均有効圧を当該気筒別目標図示平均有効圧（PmiSet#n）に接近させるべく燃料噴射量を補正する。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、詳しくは、各気筒に適した燃料噴射量補正を行う燃料噴射制御技術に関する。

各気筒に対応して燃料噴射弁を備えた内燃機関（以下エンジンともいう）、例えば各気筒の吸気ポートにそれぞれ燃料噴射弁が設けられたマルチポートインジェクション型のガソリンエンジン、或いは筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射型火花点火式ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等では、各気筒の燃料噴射弁の個体差や吸入空気量及びＥＧＲ量のバラツキがエンジンのトルク変動を増大させる一つの要因になっている。即ち、各気筒の燃料噴射弁の噴射特性や吸入空気量及びＥＧＲ量が相違していると、気筒間の燃料噴射量のバラツキ及び吸入空気量のバラツキに起因する気筒間の筒内圧のバラツキに直結する。この現象により各気筒からクランク軸に付与されるトルクが変動するため、エンジンのトルク変動が増大してしまうという問題を抱えている。

各気筒の筒内圧のバラツキを補償するために種々の対策が提案されており、例えば、各気筒の筒内圧をそれぞれ検出して気筒別の図示平均有効圧（以下、Ｐｍｉという）を算出し、全ての気筒のＰｍｉの平均値（以下、平均Ｐｍｉという）を各気筒の目標Ｐｍｉとして、当該目標Ｐｍｉに近づけるように各気筒の燃料噴射量を補正することにより筒内圧のバラツキを抑制する内燃機関が提案されている（特許文献１参照）。

実開昭６２−１３２２５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術のように、全気筒の平均Ｐｍｉを各気筒の目標Ｐｍｉとしてフィードバック制御すると、各気筒のＰｍｉが平均Ｐｍｉに一致することになる。これによりエンジンのトルク変動は低減できるものの、気筒間で吸入空気量やＥＧＲ量等のバラツキが存在していると、各気筒に対する噴射量補正に起因して気筒間の排ガスの空気過剰率（以下、λという）のバラツキを拡大させてしまうという別の問題が発生する。

例えば、λが高い気筒では少ない燃料噴射量でも十分なＰｍｉを得られるので、目標Ｐｍｉである平均Ｐｍｉにすべく燃料噴射量を減量補正するが、燃料噴射量を減量させたことでλはさらに大きくなる。一方で、λが低い気筒では、平均Ｐｍｉにすべく燃料噴射量を増量補正するが、燃料噴射量を増量させたことでλはさらに小さくなる。このように、λにバラツキがある状態で全ての気筒のＰｍｉを目標Ｐｍｉに一致させると、λのバラツキ度合いをさらに大きくする方向に燃料噴射量を補正することになる。そして、λがスモーク発生等の観点から許容でき得るλ許容値を下回れば、排ガス性能を悪化させるという問題が生じる。

また、λが低いほどＰｍｉの増加に多量の燃料が必要になる傾向があり、λが小さい気筒で多くの燃料を噴射する上記特許文献１では燃費が悪化するという問題がある。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、各気筒のＰｍｉのバラツキを抑制しつつ、各気筒のλのバラツキも抑制することで、排ガス性能及び燃費の悪化をさせずにトルク変動を抑制することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１の内燃機関の燃料噴射制御装置では、内燃機関の各気筒に対応して設けられ、各気筒にそれぞれ燃料を噴射する燃料噴射手段と、上記内燃機関の各気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、上記筒内圧検出手段により検出された筒内圧に基づき各気筒の図示平均有効圧を算出する図示平均有効圧算出手段と、気筒別に設定され、全気筒で平均すると上記内燃機関の運転状態から求めた目標図示平均有効圧に一致するとともに、上記図示平均有効圧算出手段により算出された各気筒の図示平均有効圧に基づく各気筒の特性を反映しつつ所定の割合で上記目標図示平均有効圧に接近する気筒別目標図示平均有効圧を算出する気筒別目標図示平均有効圧算出手段と、上記図示平均有効圧算出手段により算出される各気筒の図示平均有効圧と上記気筒別目標図示平均有効圧設定手段により算出される気筒別図示平均有効圧とに基づき、各気筒の図示平均有効圧を気筒別目標平均有効圧に接近させるべく各気筒に対する上記燃料噴射手段の燃料噴射量をそれぞれ補正する噴射量補正手段と、上記噴射量補正手段により補正された燃料噴射量に基づき上記各気筒の燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段と、を備えることを特徴としている。

請求項２の内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項１において、上記気筒別目標図示平均有効圧算出手段は、上記図示平均有効圧算出手段により算出される各気筒の図示平均有効圧に基づき、該図示平均有効圧の全気筒の平均値に対する各気筒の図示平均有効圧のオフセット割合を算出し、該オフセット割合を上記各気筒の特性として上記気筒別目標図示平均有効圧の算出に反映することを特徴としている。

請求項３の内燃機関の燃料噴射制御装置では、請求項１または２において、上記内燃機関の各気筒の排ガスの空気過剰率を算出する空気過剰率算出手段を備え、上記気筒別目標図示平均有効圧算出手段は、上記所定の割合を、上記空気過剰率算出手段により算出される空気過剰率が最も低い気筒の空気過剰率が、排ガス特性に基づき設定される所定許容値以上となるよう設定することを特徴としている。

上記手段を用いる本発明の請求項１の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、全気筒で平均すると目標図示平均有効圧（目標Ｐｍｉ）に一致するとともに、各気筒の図示平均有効圧（実Ｐｍｉ）に基づく各気筒の特性を反映しつつ所定の割合で目標Ｐｍｉに接近する気筒別目標図示平均有効圧（気筒別目標Ｐｍｉ）を気筒別に設定し、各気筒の図示平均有効圧を当該気筒別目標図示平均有効圧に接近させるべく燃料噴射量を補正する。

このように、各気筒の特性に合わせて個別に気筒別目標Ｐｍｉを設定することで、エンジンとしては目標Ｐｍｉを実現しつつ、各気筒別に各気筒の特性に適したＰｍｉとすることができる。
つまり、各気筒全体のＰｍｉを目標Ｐｍｉに近づけることでトルク変動を抑制できるとともに、各気筒における燃料噴射手段の個体差や各気筒に入る吸入空気量及びＥＧＲ量の違い等の特性に応じた燃料噴射量補正を行うことができ、Ｐｍｉフィードバック制御により生じる気筒間の空気過剰率（λ）のバラツキを抑制させることができる。また、各気筒の特性に応じて燃料噴射量を補正することで、例えば実Ｐｍｉが比較的低い気筒では目標Ｐｍｉも低くなり、無駄のない燃料噴射量補正を行うことができ、燃費性能も向上させることができる。

以上のように、各気筒のＰｍｉのバラツキを抑制しつつ、各気筒のλのバラツキも抑制することができ、排ガス性能及び燃費の悪化をさせずにトルク変動を抑制することができる。
請求項２の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、各気筒の特性として各気筒の図示平均有効圧の平均値に対するオフセット割合を算出し、当該オフセット割合を気筒別目標図示平均有効圧の算出に反映する。

つまり、各気筒の気筒別目標図示平均有効圧は、各気筒のオフセット割合に応じた値となり、例えば比較的低いＰｍｉの気筒では低い目標Ｐｍｉに、比較的高いＰｍｉの気筒では高い目標Ｐｍｉとなることから、適切に各気筒の特性に応じた目標Ｐｍｉを設定することができる。
請求項３の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、気筒別目標図示平均有効圧を目標図示平均有効圧に接近させる上記所定の割合を、空気過剰率算出手段により算出される空気過剰率が最も低い気筒の空気過剰率が、排ガス特性に基づき設定される所定許容値以上となるよう設定する。

このように、空気過剰率が最も低い気筒に基づき、当該気筒において排ガス特性に基づき設定される所定許容値以上となるよう設定することで、当該気筒における気筒別目標図示平均有効圧は空気過剰率が所定許容値以上となる値となる。
したがって、この気筒別目標図示平均有効圧に基づき噴射量補正を行うことで、空気過剰率が最も低い気筒でも空気過剰率は所定許容値以上となり、当該気筒よりも空気過剰率の高い他の気筒の空気過剰率も当然に所定許容値以上となり、排ガス性能の悪化を確実に防止することができる。

本発明に係る実施形態の燃料噴射制御装置を適用したディーゼルエンジンを示す全体構成図である。 本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置におけるＥＣＵが実行する燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートの一部である。 図２に続く燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートの残部である。 気筒別目標Ｐｍｉの算出に関する説明図である。 λに応じた単位噴射量当たりのＰｍｉの変化を示した図である。 トルク変動・λバラツキ抑制モード実行時における各気筒の実Ｐｍｉの変化を示した状態図である。 各制御モード実行時の各気筒の状態を示した図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１を参照すると、実施形態の燃料噴射制御装置を適用したディーゼルエンジンを示す全体構成図が示されている。
エンジン１は、図示しないコモンレールに蓄圧された高圧燃料を各気筒２内に直接噴射して圧縮着火により燃焼させる４気筒コモンレール式ディーゼルエンジンであり、図１は、４気筒のうちの１つの気筒の断面を示している。

エンジン１は、複数の気筒２が形成されたシリンダブロック４の上部にシリンダヘッド６が載置されて構成されている。各気筒２には上下摺動可能にピストン８が設けられおり、当該ピストン８の頂面と気筒２の内壁、及びシリンダヘッド６下面に囲まれて燃焼室１０が形成されている。シリンダヘッド６には、燃焼室１０内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１２（燃料噴射手段）、及び当該燃焼室１０内の圧力、即ち、燃焼室１０内での噴射燃料の燃焼により発生する筒内圧を検出する筒内圧センサ１４（筒内圧検出手段）が、それぞれ燃焼室１０内に臨むように設けられている。

シリンダヘッド６には、燃焼室１０と連通しエンジン１の幅方向一側に延びた吸気ポート１６及び燃焼室１０と連通しエンジン１の幅方向他側に延びた排気ポート１８が形成されている。シリンダヘッド６には、吸気ポート１６及び排気ポート１８に対応して吸気バルブ２０及び排気バルブ２２が設けられ、これらの吸排気バルブ２０，２２の開閉動作に応じて各ポート１６、１８と燃焼室１０との連通及び遮断が行われる。なお、吸気ポート１６及び排気ポート１８は１気筒につきそれぞれ２箇所設けられ、各吸排気ポート１６，１８に対応して吸気バルブ２０及び排気バルブ２２がそれぞれ設けられている。

また、エンジン１の幅方向一側には、吸気ポート１６と連通する吸気管２４が接続されている。吸気管２４には、吸気上流側に図示しないエアクリーナが設けられており、その吸気下流側にはエンジン１に吸気量を検出するエアフローセンサ２６が設けられている。また、吸気管２４のエアフローセンサ２６より吸気下流側の箇所には、吸気を加圧するターボチャージャ２８のコンプレッサ２８ａ、加圧された吸気を冷却するインタークーラ３０、吸気量を調整するスロットルバルブ３２が順に設けられている。

一方、エンジン１の幅方向他側には排気ポート１８と連通する排気管３４が接続されている。排気管３４には、上記ターボチャージャ２８のコンプレッサ２８ａと回転軸が連結され排気流により回転するタービン２８ｂが設けられている。
また、排気管３４の排気上流側部分と吸気管２４の吸気下流側部分とはＥＧＲ通路３６を介して連通されており、排気を吸気系に還流可能に構成されている。ＥＧＲ通路３６には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３８及び吸気系へ還流させるＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブ４０が設けられている。

一方、車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子制御ユニット）４２が設置されている。ＥＣＵ４２の入力側には、上記筒内圧センサ１４、エアフローセンサ２６、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ４４、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度を検出するアクセル開度センサ４６、吸気の温度を検出する吸気温度センサ４８、吸気の圧力を検出する吸気圧力センサ５０、エンジン１の冷却水温度を検出する冷却水温度センサ５２等の各種センサ類が接続されている。また、ＥＣＵ４２の出力側には、各気筒の燃料噴射弁１２、スロットルバルブ３２、ＥＧＲバルブ４０等の各種デバイス類が接続されている。

そして、ＥＣＵ４２はエンジン１の運転制御をはじめとする総合的な制御を実行する。エンジン１の運転制御に関しては、アクセル開度やエンジン回転速度等から求めた燃料噴射量に基づき燃料噴射弁１２を駆動制御する（燃料噴射制御手段）。このとき、各気筒の筒内圧から求めた図示平均有効圧（以下、Ｐｍｉという）を指標として各気筒に対する燃料噴射量を補正することにより、気筒間のＰｍｉのバラツキを抑制しており、さらに当該Ｐｍｉに基づく噴射量補正に起因して発生する気筒間の排ガスの空気過剰率（以下、λという）のバラツキを防止するための制御を実行しており、以下、このＥＣＵ４２により行われる燃料噴射制御について詳述する。

ここで、図２〜５を参照すると、図２、３にはＥＣＵ４２が実行する燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート、図４には気筒別目標Ｐｍｉの算出に関する説明図、図５にはλに応じた単位噴射量当たりのＰｍｉの変化を示した図、図６にはトルク変動・λバラツキ抑制モード実行時の各気筒の実Ｐｍｉの変化を示した状態図がそれぞれ示されている。以下、途中で図４〜６を参照しつつ、図２、３のフローチャートに沿って説明する。なお、ＥＣＵ４２はエンジン運転中に当該ルーチンを所定の制御インターバルで実行するものとする。

図４に示すように、まずＥＣＵ４２はステップＳ１でクランク角、アクセル開度、気筒毎の筒内圧等について各センサからの検出情報を読み込む。
続くステップＳ２では、現在のアクセル開度等から運転者がエンジン１に要求するトルクに応じた目標トルクを算出した上で、燃料噴射圧、噴射時期、エンジン１固有のフリクションロス等の諸条件を考慮して、目標トルクを達成するために必要な１気筒当たりの目標Ｐｍｉ（PmiSet）を算出する。また同時に、現在の運転領域においてスモーク等の観点から許容でき得るλのしきい値であるλ許容値を算出する。

続くステップＳ３では各気筒のクランク角度情報及び筒内圧に基づき、それぞれの気筒での実際の燃焼により生じたＰｍｉ（以下、実Ｐｍｉ（PmiAct#x）という）及び各気筒の実Ｐｍｉを全気筒分合計し平均した値（以下、平均Ｐｍｉ（PmiAve）という）を算出する（図示平均有効圧算出手段）。なお、#xの「ｘ」は、エンジン１の第１気筒から第４気筒のそれぞれに対応するものであることを示しており、それぞれの気筒に対応した数値１〜４が適用される。また、以降の説明においても、「ｘ」が付与されている変数及び定数は、「ｘ」によって同様にエンジン１の第１気筒から第４気筒のいずれかに対応するものであることを示している。

続くステップ４では、実行すべき制御モードを判定する。以下に述べるように、制御モードとしては、上述した特許文献１の技術に相当する気筒間のＰｍｉのバラツキを抑制し主にトルク変動の抑制を目的とするトルク変動抑制モードと、本発明の特有の制御モードとして、気筒間のＰｍｉのバラツキを抑制しつつ、λのバラツキも抑制することを目的とするトルク変動・λバラツキ抑制モードが設定されている。

本実施形態では、車両の加速時とそれ以外の運転領域とで制御モードを切り換えており、エンジン負荷が急増する加速時には、スモークが増大し易いことからλのバラツキ抑制及びλの低下抑制を要する反面、乗員はエンジン１のトルク変動に対して比較的鈍感になることから、λのバラツキ及び異常低下を考慮したトルク変動・λバラツキ抑制モードを選択し、それ以外の運転領域では、加速時に比較してスモークを抑制し易い反面、多少のトルク変動でも乗員が敏感に感じ易いことから、トルク変動の抑制を優先したトルク変動抑制モードを選択する。

ただし、制御モードの切換はこれに限ることはなく、例えば特にトルク変動の抑制が望まれるアイドル運転時にはトルク変動抑制モードを選択し、アイドル運転時以外の運転領域ではトルク変動・λバラツキ抑制モードを選択するようにしてもよい。また、必ずしも制御モードの切換を行う必要はなく、全ての運転領域でトルク変動・λバラツキ抑制モードを実行するようにしてもよい。

ステップＳ４でトルク変動抑制モードを選択したときにはステップＳ１０に移行し、ステップＳ４でトルク変動・λバラツキ抑制モードを選択したときには後述する図３のステップＳ２０に移行し、それぞれ選択した制御モードを実行するが、これらの処理ではエンジン１の各気筒の着火順序に従って各気筒に対する燃料噴射量の補正処理を順次実行する。なお、本実施形態における着火順序は第１気筒＃１、第３気筒＃３、第４気筒＃４、第２気筒＃２の順であり、以下の説明では、噴射順序に従って燃料噴射量の補正対象となった気筒を対象気筒と称する。

まず、トルク変動抑制モードを選択したときにはステップＳ１０に移行し、次式（１）に従って、目標Ｐｍｉ（PmiSet）に対する各気筒の実Ｐｍｉ（PmiAct#x）の偏差（以下、Ｐｍｉ偏差Ａという）を算出する。
Ｐｍｉ偏差Ａ＝PmiSet−PmiAct#x・・・（１）
続くステップＳ１１では、対象気筒におけるＰｍｉ偏差Ａが０であるか否かを判定する。当該判定結果が真（Ｙｅｓ）のときには、当該対象気筒について噴射量補正の必要なしとみなして当該制御ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１１の判定が偽（Ｎｏ）のときにはステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、Ｐｍｉ偏差Ａが０より小か否かを判定する。当該判定結果が真（Ｙｅｓ）で対象気筒の実Ｐｍｉ（PmiAct#x）が目標Ｐｍｉ（PmiSet）よりも高いときには、続くステップＳ１３で対象気筒の燃料噴射量を予め設定された補正量だけ減量補正し、当該制御ルーチンを終了する。一方、当該判定結果が偽（Ｎｏ）で対象気筒の実Ｐｍｉ（PmiAct#x）が目標Ｐｍｉ（PmiSet）よりも低いときには、続くステップＳ１４で対象気筒の燃料噴射量を予め設定された補正量だけ増量補正し、当該制御ルーチンを終了する。

なお、補正量としては、増量と減量で共通の値を適用してもよいし、別の値を適用してもよい。以上のステップＳ１０〜１４の処理が対象気筒に対して順次実行されることにより、各気筒のＰｍｉは目標Ｐｍｉに次第に接近して最終的に一致する。
一方、上記ステップＳ４で、トルク変動・λバラツキ抑制モードを選択した場合、図３のステップＳ２０に移行する。

当該ステップＳ２０では、各気筒の実Ｐｍｉ（PmiAct#x）から、各気筒における単位噴射量当たりのＰｍｉ（FctPmiAct#x）を算出し、さらにこれら全気筒分の単位噴射量当たりのＰｍｉ（FctPmiAct#x）を平均して単位噴射量当たりの平均Ｐｍｉ（FctPmiAve）を算出する。そして、次式（２）に従って、対象気筒において個別に設定する気筒別目標Ｐｍｉ＃ｘ（PmiSet#x）を演算する（気筒別目標図示平均有効圧算出手段）。

ここで式(２)について図４を参照しつつ詳しく説明する。
図４に示すように、対象気筒の単位噴射量当たりのＰｍｉ（FctPmiAct#x）を単位噴射量当たりの平均Ｐｍｉ（FctPmiAve）で割り、１引くことで、平均Ｐｍｉ（PmiActAve）に対する対象気筒の実Ｐｍｉ（PmiAct#x）のオフセット割合（Off#x）を算出する。
当該オフセット割合（Off#x）に補正ゲインα（所定の割合）を乗じることで、オフセット割合を平均Ｐｍｉ側に近づけ、さらにこれに目標Ｐｍｉ（PmiSet）に乗じることで、目標Ｐｍｉ（PmiSet）に対するオフセット割合に変換する。そして、この変換後のオフセット割合を目標Ｐｍｉ（PmiSet）に加算することで、目標Pmiを基準としてオフセットした値が、対象気筒の気筒別目標Ｐｍｉ＃ｘ（PmiSet#x）となる。

なお、補正ゲインαは、０以上１以下の値であり、α＝０であれば気筒別目標Ｐｍｉ＃ｘは目標Ｐｍｉと同値になり、α＝１であれば前回の燃焼と同じオフセット割合（Off#x）となる。当該補正ゲインαは、全気筒の燃焼が一巡する毎に、全気筒のうち単位噴射量当たりのＰｍｉ（FctPmiAct#x）が最小である気筒（以下Ｐｍｉ最小気筒という）の単位噴射量当たりのＰｍｉ（FctPmiAct#x）を基準に、エンジンの運転状態に応じたマップより設定される。

例えば、所定の運転状態であるときの単位噴射量当たりのＰｍｉ（FctPmiAct#x）とλとの関係は一般に図５に示すような関係にあり、Ｐｍｉ最小気筒の単位噴射量当たりのＰｍｉ（FctPmiAct#x）が比較的高い場合はオフセット割合を縮小する必要はなく補正ゲインαは１に近い値とする。一方、Ｐｍｉ最小気筒の単位噴射量当たりのＰｍｉ（FctPmiAct#x）が比較的低い場合、即ち燃料噴射量変化に対するＰｍｉの応答効率が悪い場合は各気筒とも目標Ｐｍｉに近づけるよう補正ゲインαを０に近い値とする。そして、当該補正ゲインαは、Ｐｍｉ最小気筒におけるλが図５に示すλ許容値以上となる値に設定される。

このように上記式（２）により算出される気筒別目標Ｐｍｉ＃ｘ（PmiSet#x）は、全気筒で平均すると目標Ｐｍｉ（PmiSet）に一致し、且つ各気筒の実Ｐｍｉ（PmiAct#x）に基づく各気筒の特性を反映しつつ、補正ゲインαに応じて目標Ｐｍｉに接近する値となる。
続くステップＳ２１では、上記ステップＳ２０で算出した対象気筒の気筒別目標Ｐｍｉ＃ｘ（PmiSet#x）及び対象気筒の実Ｐｍｉ（PmiAct#x）に基づき、次式（３）に従って、対象気筒における気筒別目標Ｐｍｉ＃ｘ（PmiSet#x）に対する実Ｐｍｉ（PmiAct#x）の偏差（以下、Ｐｍｉ偏差Ｂという）を算出する。
Ｐｍｉ偏差Ｂ＝PmiSet#x−PmiAct#x・・・（３）

続くステップＳ２２では、対象気筒のＰｍｉ偏差Ｂが０であるか否かを判定する。当該判定結果が真（Ｙｅｓ）のときには、当該対象気筒について噴射量補正の必要なしとみなして当該制御ルーチンを終了する。一方、ステップＳ２２の判定が偽（Ｎｏ）のときにはステップＳ２３に移行する。
ステップＳ２３では、Ｐｍｉ偏差Ｂが０より小か否かを判定する。当該判定結果が真（Ｙｅｓ）で対象気筒の実Ｐｍｉ（PmiAct#x）が気筒別目標Ｐｍｉ＃ｘ（PmiSet#x）よりも高いときには、続くステップＳ２４で対象気筒の燃料噴射量を予め設定された補正量だけ減量補正して当該制御ルーチンを終了する。一方、当該判定結果が偽（Ｎｏ）で対象気筒の実Ｐｍｉ（PmiAct#x）が気筒別目標Ｐｍｉ＃ｘ（PmiSet#x）よりも低いときには、ステップＳ２５に移行する。

ステップＳ２５では、対象気筒において燃料噴射量を増量補正する前に、演算により増量補正した場合のλを算出し、この算出したλが許容値以上であるか否かを判定する。つまり、当該ステップＳ２５において、対象気筒の増量補正を行うことでλがλ許容値を下回らないか否かの確認を行う。
当該判定結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち算出したλがλ許容値を下回るような場合には、上記ステップＳ２０に戻り再度気筒別目標Ｐｍｉ＃ｘを演算し直す。一方、当該判定結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ２６に移行し、対象気筒の燃料噴射量を予め設定された補正量だけ増量補正して当該制御ルーチンを終了する。

なお、トルク変動・λバラツキ抑制モードの補正量はトルク変動・λバラツキ抑制モードと同様でもよいし、別の値を適用してもよい。
以上のステップＳ２０〜２６の処理が対象気筒に対して順次実行されることにより、図６に示すように、全気筒平均のＰｍｉは目標Ｐｍｉと一致しつつ、各気筒の実Ｐｍｉも個別に目標Ｐｍｉに接近することとなる。

ここで図７を参照すると、Ｐｍｉに基づく制御を行わず燃料噴射量を各気筒一定に保持するよう制御モード（以下、噴射量一定モードという）を実行した場合、上記ステップＳ１０〜１４のトルク変動抑制モードを実行した場合、上記ステップＳ２０〜２６のトルク変動・λバラツキ抑制モードを実行した場合の各気筒の状態が示されている。以下、同図に基づき、他の制御モードと比較し本発明の実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の作用効果について説明する。

同図に示すように、まず噴射量一定モードでは、各気筒とも目標トルクに応じたベース噴射量による燃料噴射を行っているが、気筒間での吸入空気量やＥＧＲ量等のバラツキに起因して各気筒のλにもバラツキが生じており、このλのバラツキからＰｍｉにも大きなバラツキが生じている。したがって、当該噴射量一定モードではトルク変動が大きくなる。
トルク変動抑制モードでは、全気筒のＰｍｉが目標Ｐｍｉに一致するよう燃料噴射量補正が行われていることでトルク変動は防止されるが、当該燃料噴射量補正によりλのバラツキ度合いは大きくなる。

詳しくは、上記図５に示されているようにλが低いほど単位噴射量当たりのＰｍｉは小さくなり、同じ目標Ｐｍｉであってもλが低いほど効率が悪くなる。図７におけるトルク変動抑制モードでは、λが最も低い第４気筒＃４において、目標Ｐｍｉを実現するために燃料噴射量が大幅に増量補正されている。このような燃料噴射量の増量補正によってさらにλは低下し、当該第4気筒＃４ではλ許容値を下回る。したがって、当該トルク変動抑制モードでは燃費の悪化や排気の悪化を招くおそれがある。

但し、このトルク変動抑制モードはλに余裕がある領域においてはスモーク排出量が比較的少ないことから十分に良好な排ガス性能を維持できると共に、各気筒のＰｍｉを目標Ｐｍｉに一致させることで、気筒間の筒内圧のバラツキによるトルク変動を最大限に抑制できることから、例えば乗員がトルク変動に対して特に敏感になるアイドル運転時であっても、トルク変動に起因する乗員の不快感を確実に防止することができる。

トルク変動・λバラツキ抑制モードでは、前回の燃焼に基づき各気筒の特性に応じてオフセットした気筒別目標Ｐｍｉ＃ｘ（PmiSet#x）が設定されている。そして、各気筒がオフセットしつつも全気筒平均のＰｍｉは目標Ｐｍｉと一致しており、且つバラツキ度合いは補正ゲインαにより抑制されていることから、トルク変動は十分に抑制される。さらに当該補正ゲインαはＰｍｉ最小気筒に基づきλがλ許容値以上となる値に設定されていることから、排ガスが悪化することもない。

また、トルク変動抑制モードでは比較的λが低い気筒は低い目標Ｐｍｉで、比較的λが高い気筒は高い目標Ｐｍｉとなることから、燃料噴射量に対するＰｍｉの効率の悪化を抑制し燃費が向上する。
このように、本発明特有のトルク変動・λバラツキ抑制モードでは、各気筒個別に気筒別目標Ｐｍｉ＃ｘ（PmiSet#x）を設定することで、全気筒としては目標Ｐｍｉを実現しつつ、各気筒個別としてはその気筒の特性に合わせて目標Ｐｍｉに接近させることができる。

各気筒全体としてのＰｍｉを目標Ｐｍｉに近づけることでトルク変動を抑制できるとともに、各気筒における燃料噴射弁１２の個体差や各気筒に入る吸入空気量及びＥＧＲ量の違い等の特性に応じた燃料噴射量補正を行うことができ、Ｐｍｉフィードバック制御により生じる気筒間のλのバラツキを抑制させることができる。また、各気筒の特性に応じて燃料噴射量を補正することで、無駄のない燃料噴射量補正を行うことができ、燃費性能も向上させることができる。

また、気筒別目標Ｐｍｉ＃ｘ（PmiSet#x）の算出において、平均Ｐｍｉ（PmiAve）に対する実Ｐｍｉ（PmiAct#x）のオフセット割合（off#x）を算出し、当該オフセット割合（off#x）を反映させることで、良好に各気筒の特性に応じた気筒別目標Ｐｍｉ＃ｘ（PmiSet#x）を設定することができる。
さらに、補正ゲインαによりＰｍｉ最小気筒のλは確実にλ許容値以上となることから排ガスの悪化を防止できる。

以上のように、各気筒のＰｍｉのバラツキを抑制しつつ、各気筒のλのバラツキも抑制することができ、排ガス性能及び燃費の悪化をさせずにトルク変動を抑制することができる。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態ではディーゼルエンジン１の燃料噴射制御装置に具体化したが、これに限ることはなく、例えば各気筒の吸気ポートにそれぞれ燃料噴射弁を設けたマルチポートインジェクション型のガソリンエンジン、或いは筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射型火花点火式ガソリンエンジンに適用してもよい。

１ エンジン（内燃機関）
１２ 燃料噴射弁（燃料噴射手段）
１４ 筒内圧センサ（筒内圧検出手段）
４２ ＥＣＵ（図示平均有効圧算出手段、気筒別目標図示平均有効圧算出手段、噴射量補正手段、燃料噴射制御手段、空気過剰率算出手段）

Claims (3)

1. 内燃機関の各気筒に対応して設けられ、各気筒にそれぞれ燃料を噴射する燃料噴射手段と、
   上記内燃機関の各気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
   上記筒内圧検出手段により検出された筒内圧に基づき各気筒の図示平均有効圧を算出する図示平均有効圧算出手段と、
   気筒別に設定され、全気筒で平均すると上記内燃機関の運転状態から求めた目標図示平均有効圧に一致するとともに、上記図示平均有効圧算出手段により算出された各気筒の図示平均有効圧に基づく各気筒の特性を反映しつつ所定の割合で上記目標図示平均有効圧に接近する気筒別目標図示平均有効圧を算出する気筒別目標図示平均有効圧算出手段と、
   上記図示平均有効圧算出手段により算出される各気筒の図示平均有効圧と上記気筒別目標図示平均有効圧設定手段により算出される気筒別図示平均有効圧とに基づき、各気筒の図示平均有効圧を気筒別目標平均有効圧に接近させるべく各気筒に対する上記燃料噴射手段の燃料噴射量をそれぞれ補正する噴射量補正手段と、
   上記噴射量補正手段により補正された燃料噴射量に基づき上記各気筒の燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 上記気筒別目標図示平均有効圧算出手段は、上記図示平均有効圧算出手段により算出される各気筒の図示平均有効圧に基づき、該図示平均有効圧の全気筒の平均値に対する各気筒の図示平均有効圧のオフセット割合を算出し、該オフセット割合を上記各気筒の特性として上記気筒別目標図示平均有効圧の算出に反映することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 上記内燃機関の各気筒の排ガスの空気過剰率を算出する空気過剰率算出手段を備え、
   上記気筒別目標図示平均有効圧算出手段は、上記所定の割合を、上記空気過剰率算出手段により算出される空気過剰率が最も低い気筒の空気過剰率が、排ガス特性に基づき設定される所定許容値以上となるよう設定することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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