JP2011179344A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの低負荷運転時に、各気筒の燃料噴射弁の噴射量ばらつきを精度良く補正して、各気筒の燃料噴射弁の噴射量ばらつきを十分に小さくできるようにする。
【解決手段】エンジン１１の各気筒の燃料噴射弁２１の要求噴射量が低負荷運転時（例えばアイドル運転時）よりも多くなる高負荷運転時に、各気筒の燃料噴射弁２１で要求噴射量分の燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射を実行して、燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきを低負荷運転時の噴射量ばらつき相当にする。この分割噴射の実行中に空燃比センサ２４の出力に基づいて算出した各気筒の実空燃比と基準空燃比（例えば要求空燃比）とを用いて、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報を気筒別に算出し、これらの噴射量ばらつき情報に基づいて低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきを補正するための噴射量補正値を算出して学習する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の低負荷運転時における燃料噴射弁の噴射量ばらつきの情報を算出する機能を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置に関する発明である。

近年、内燃機関の空燃比制御性を向上させるために、例えば、特許文献１（特開２００４−１８３６１６号公報）に記載されているように、内燃機関の複数の気筒の排出ガスが集合して流れる排気集合部に設置した１つの空燃比センサの検出値（排気集合部の空燃比）と各気筒の空燃比とを関連付けたモデルを用いて各気筒の空燃比を推定し、その推定結果に基づいて各気筒の空燃比の気筒間ばらつきが小さくなるように各気筒の空燃比（例えば燃料噴射量）を気筒別に制御する気筒別空燃比制御を実行するようにしたものがある。

特開２００４−１８３６１６号公報

ところで、高圧の燃料を筒内に噴射する筒内噴射式内燃機関の燃料噴射弁は、要求噴射量（要求噴射パルス）に対する実噴射量（実噴射時間）の変化特性のリニアリティ（直線性）が要求噴射量の少ない領域で悪化する傾向がある。このため、アイドル運転時等の要求噴射量が少なくなる低負荷運転時に、燃料噴射弁の噴射量ばらつき（要求噴射量に対する実噴射量のずれ）が大きくなる傾向があり、燃料噴射弁の噴射量ばらつきが大きくなると、排気エミッションが悪化する可能性がある。

この対策として、上記特許文献１の気筒別空燃比制御を利用して、各気筒の空燃比の気筒間ばらつきを小さくするように各気筒の燃料噴射弁の噴射量を補正することで、各気筒の燃料噴射弁の噴射量ばらつきを補正することが考えられる。しかし、内燃機関の低負荷運転時には、排出ガス量が少なくなって空燃比センサの出力に基づいた気筒別空燃比推定の推定精度が低下するため、各気筒の燃料噴射弁の噴射量ばらつきの情報となる各気筒の空燃比ばらつきを精度良く求めることができない。このため、内燃機関の低負荷運転時に、各気筒の燃料噴射弁の噴射量ばらつきを精度良く補正することができず、各気筒の燃料噴射弁の噴射量ばらつきを小さくすることが困難である。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、内燃機関の低負荷運転時の燃料噴射弁の噴射量ばらつきの情報を精度良く求めることが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。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置は、内燃機関の排気通路に設置された空燃比センサと、内燃機関の各気筒の燃料噴射弁の要求噴射量が低負荷運転時よりも多くなる高負荷運転時に要求噴射量分の燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射を実行し、該分割噴射の実行中に空燃比センサの出力から求めた実空燃比と所定の基準空燃比とに基づいて、低負荷運転時における燃料噴射弁の噴射量ばらつき又は該噴射量ばらつきに関連性のある情報（以下これらを「噴射量ばらつき情報」と総称する）を算出する噴射量ばらつき情報算出手段とを備えた構成としたものである。

この構成では、要求噴射量が多くなる高負荷運転時に分割噴射を実行することで、分割噴射の１噴射当りの要求噴射量を低負荷運転時（例えばアイドル運転時）の要求噴射量と同程度にすることができ、分割噴射を実行した燃料噴射弁の噴射量ばらつきを低負荷運転時の噴射量ばらつき相当にすることができる。この分割噴射の実行中は低負荷運転時における燃料噴射弁の噴射量ばらつき分だけ空燃比のずれが発生する。また、この分割噴射を実行する高負荷運転時は排出ガス量が多いため、空燃比センサの空燃比検出精度が高くなる。従って、高負荷運転時に分割噴射を実行し、この分割噴射の実行中に空燃比センサの出力から求めた実空燃比と基準空燃比とを用いれば、低負荷運転時における燃料噴射弁の噴射量ばらつきを反映した空燃比のずれを精度良く判定して、低負荷運転時における燃料噴射弁の噴射量ばらつき情報を精度良く求めることができる。

燃料噴射弁の噴射量ばらつき情報の具体的な算出方法としては、例えば、請求項２のように、空燃比センサの出力に基づいて各気筒の実空燃比を気筒別に算出する気筒別空燃比算出手段を備え、高負荷運転時に各気筒の燃料噴射弁で分割噴射を実行し、該分割噴射の実行中に気筒別空燃比算出手段で算出した各気筒の実空燃比と基準空燃比とに基づいて、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁の噴射量ばらつき情報を気筒別に算出するようにしても良い。このようにすれば、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁の噴射量ばらつき情報を一度に算出することができる。

或は、請求項３のように、高負荷運転時に所定の選択気筒の燃料噴射弁で分割噴射を実行し、該分割噴射の実行中に空燃比センサで検出した実空燃比と基準空燃比とに基づいて、低負荷運転時における選択気筒の燃料噴射弁の噴射量ばらつき情報を算出するようにしても良い。このようにすれば、低負荷運転時における選択気筒の燃料噴射弁の噴射量ばらつき情報を算出することができるため、全気筒の燃料噴射弁の噴射量ばらつき情報の算出が完了するまで、選択気筒を順次変更して、選択気筒の燃料噴射弁の噴射量ばらつき情報を算出する処理を繰り返すことで、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁の噴射量ばらつき情報を算出することができる。

また、請求項４のように、基準空燃比として、高負荷運転時に各気筒の燃料噴射弁で要求噴射量分の燃料を１回で噴射する通常噴射を実行するときの要求空燃比を用いるようにしても良い。或は、請求項５のように、基準空燃比として、高負荷運転時に各気筒の燃料噴射弁で要求噴射量分の燃料を１回で噴射する通常噴射を実行したときに空燃比センサで検出した実空燃比を用いるようにしても良い。このようにすれば、燃料噴射弁の１噴射当りの要求噴射量が多い場合（つまり噴射量ばらつきがほぼ０又は小さい場合）の噴射特性を基準として、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁の噴射量ばらつき情報を算出することができる。

尚、空燃比センサの出力に基づいて各気筒の実空燃比を気筒別に算出する気筒別空燃比算出手段を備えている場合には、請求項６のように、基準空燃比として、高負荷運転時に各気筒の燃料噴射弁で分割噴射を実行したときに気筒別空燃比算出手段で算出した所定の代表気筒の実空燃比を用いるようにしても良い。このようにすれば、代表気筒（例えば噴射量ばらつきが最も小さい気筒）の燃料噴射弁の噴射特性を基準として、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁の噴射量ばらつき情報を算出することができる。

また、請求項７のように、噴射量ばらつき情報算出手段で算出した噴射量ばらつき情報に基づいて燃料噴射弁の噴射量ばらつきを補正するための噴射量補正値を学習する補正値学習手段と、この補正値学習手段で学習した噴射量補正値を用いて低負荷運転時に燃料噴射弁の噴射量を補正する噴射量補正手段とを備えた構成としても良い。このようにすれば、内燃機関の低負荷運転時に、各気筒の燃料噴射弁の噴射量ばらつきを精度良く補正して、各気筒の燃料噴射弁の噴射量ばらつきを十分に小さくすることができる。

図１は本発明の実施例１におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。 図２は実施例１の噴射量補正値の算出方法を説明するタイムチャートである。 図３は実施例１の噴射量補正値学習ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図４は低負荷時噴射量補正ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図５は実施例２の噴射量補正値の算出方法を説明するタイムチャートである。 図６は実施例２の噴射量補正値学習ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
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。

更に、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、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、エンジン１１の各気筒には、それぞれ筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。また、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、各気筒の点火プラグ２２の火花放電によって筒内の混合気に着火される。

一方、エンジン１１の排気管２３（排気通路）のうちの各気筒の排気マニホールド３１が集合する排気集合部３２（各気筒の排出ガスが合流して流れる部分）には、排出ガスの空燃比を検出する空燃比センサ２４が設けられ、この空燃比センサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。

また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、ノッキングを検出するノックセンサ２７が取り付けられている。また、クランク軸２８の外周側には、クランク軸２８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２９が取り付けられ、このクランク角センサ２９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。

これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（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（記憶媒体）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燃料噴射弁２１の燃料噴射量や点火プラグ２２の点火時期を制御する。

ところで、高圧の燃料を筒内に噴射する筒内噴射式エンジン１１の燃料噴射弁２１は、要求噴射量（要求噴射パルス）に対する実噴射量（実噴射時間）の変化特性のリニアリティ（直線性）が要求噴射量の少ない領域で悪化する傾向がある。このため、アイドル運転時等の要求噴射量が少なくなる低負荷運転時に、燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき（要求噴射量に対する実噴射量のずれ）が大きくなる傾向があり、燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきが大きくなると、排気エミッションが悪化する可能性がある。

そこで、ＥＣＵ３０は、エンジン１１の各気筒の燃料噴射弁２１の要求噴射量が低負荷運転時（例えばアイドル運転時）よりも多くなる高負荷運転時に要求噴射量分の燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射を実行し、この分割噴射の実行中に空燃比センサ２４の出力から求めた実空燃比と所定の基準空燃比とに基づいて、低負荷運転時における燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき又は該噴射量ばらつきに関連性のある情報（以下これらを「噴射量ばらつき情報」と総称する）を算出する。

要求噴射量が多くなる高負荷運転時に分割噴射を実行することで、分割噴射の１噴射当りの要求噴射量を低負荷運転時（例えばアイドル運転時）の要求噴射量と同程度にすることができ、分割噴射を実行した燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきを低負荷運転時の噴射量ばらつき相当にすることができる。この分割噴射の実行中は低負荷運転時における燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき分だけ空燃比のずれが発生する。また、この分割噴射を実行する高負荷運転時は排出ガス量が多いため、空燃比センサ２４の空燃比検出精度が高くなる。従って、高負荷運転時に分割噴射を実行し、この分割噴射の実行中に空燃比センサ２４の出力から求めた実空燃比と基準空燃比とを用いれば、低負荷運転時における燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきを反映した空燃比のずれを精度良く判定して、低負荷運転時における燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報を精度良く求めることができる。
尚、以下の説明では、理論空燃比に対する空燃比の比率である「空気過剰率λ」を「空燃比λ」と表記して用いる。

本実施例１では、ＥＣＵ３０により後述する図３の噴射量補正値学習ルーチンを実行することで、図２に示すように、通常時（分割噴射実行条件を満たさない運転領域のとき）には、各気筒（全気筒）の燃料噴射弁２１で要求噴射量分の燃料を１回で噴射する通常噴射を実行するが、分割噴射実行条件を満たす高負荷運転領域のときには、各気筒の要求空燃比λtgを通常噴射時の要求空燃比λtg（例えば１）に維持したまま、各気筒（全気筒）の燃料噴射弁２１で要求噴射量分の燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射を実行することで、分割噴射の１噴射当りの要求噴射量（要求噴射パルス）を低負荷運転時（例えばアイドル運転時）の要求噴射量と同程度にして、各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきを低負荷運転時の噴射量ばらつき相当にする。

この分割噴射の実行中に空燃比センサ２４の検出値（排気集合部３２を流れる排出ガスの実空燃比）と各気筒の空燃比とを関連付けたモデルを用いて、空燃比センサ２４の出力に基づいて各気筒の実空燃比λ#i（ｉは気筒番号であり、４気筒エンジンの場合はｉ＝１〜４）を気筒別に算出（推定）する。例えば、第１気筒＃１の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき＝０％の場合には第１気筒＃１の実空燃比λ#1＝１となり、第２気筒＃２の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき＝−１０％の場合には第２気筒＃２の実空燃比λ#2＝１．１１となり、第３気筒＃３の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき＝＋１０％の場合には第３気筒＃３の実空燃比λ#3＝０．９１となる。

この後、分割噴射を実行したときの各気筒の実空燃比λ#iと基準空燃比λba（例えば高負荷運転時に通常噴射を実行するときの要求空燃比λtg）とを用いて、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報（λ#i／λba）を気筒別に算出する。分割噴射の実行中は低負荷運転時における燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき分だけ、実空燃比λ#iが基準空燃比λbaに対してずれるため、この噴射量ばらつき情報（λ#i／λba）は、低負荷運転時における燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきを精度良く反映したパラメータとなる。

このようにして求めた低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報（λ#i／λba）を、それぞれ低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきを補正するための噴射量補正値（λ#i／λba）として学習し、これらの噴射量補正値（λ#i／λba）の学習値をＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＣＵ３０の電源オフ中でも記憶データを保持する書き換え可能なメモリ）に記憶する。

更に、ＥＣＵ３０は、後述する図４の低負荷時噴射量補正ルーチンを実行することで、エンジン１１の低負荷運転時（例えばアイドル運転時）に、各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量補正値（λ#i／λba）を用いて、各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量を気筒別に補正する。この場合、例えば、各気筒の基本噴射量を補正するようにしても良いし、或は、各気筒の最終的な要求噴射量（又は要求噴射パルス）を補正するようにしても良い。例えば、第２気筒＃２の燃料噴射弁２１の噴射量補正値（λ#2／λba）＝１．１１の場合には第２気筒＃２の燃料噴射弁２１の噴射量を１１％増量補正する。
以下、ＥＣＵ３０が実行する図３の噴射量補正値学習ルーチン及び図４の低負荷時噴射量補正ルーチンの処理内容を説明する。

［噴射量補正値学習ルーチン］
図３に示す噴射量補正値学習ルーチンは、ＥＣＵ３０の電源オン中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう噴射量ばらつき情報算出手段及び補正値学習手段としての役割を果たす。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、各気筒の燃料噴射弁２１の要求噴射量Ｑが所定範囲内（Ｑidle×Ｎ−α≦Ｑ≦Ｑidle×Ｎ＋α）であるか否かによって、分割噴射実行条件を満たす高負荷運転領域であるか否かを判定する。ここで、Ｑidleは低負荷運転時（例えばアイドル運転時）の要求噴射量であり、Ｎは２以上の整数（例えば３）である。

このステップ１０１で、各気筒の燃料噴射弁２１の要求噴射量Ｑが所定範囲外であると判定された場合には、ステップ１０２以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。この場合、各気筒（全気筒）の燃料噴射弁２１で要求噴射量Ｑ分の燃料を１回で噴射する通常噴射が実行される。

一方、上記ステップ１０１で、各気筒の燃料噴射弁２１の要求噴射量Ｑが所定範囲内（Ｑidle×Ｎ−α≦Ｑ≦Ｑidle×Ｎ＋α）であると判定された場合には、分割噴射実行条件を満たす高負荷運転領域であると判断して、ステップ１０２に進み、各気筒（全気筒）の燃料噴射弁２１で要求噴射量Ｑ分の燃料をＮ回に分割して噴射するＮ回分割噴射を実行する。これにより、分割噴射の１噴射当りの要求噴射量（要求噴射パルス）を低負荷運転時（例えばアイドル運転時）の要求噴射量と同程度にして、各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきを低負荷運転時の噴射量ばらつき相当にする。

この後、ステップ１０３に進み、空燃比センサ２４の検出値（排気集合部３２を流れる排出ガスの実空燃比）と各気筒の空燃比とを関連付けたモデルを用いて、空燃比センサ２４の出力に基づいて各気筒の実空燃比λ#iを気筒別に算出（推定）する。このステップ１０３の処理が特許請求の範囲でいう気筒別空燃比算出手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１０４に進み、分割噴射を実行したときの各気筒の実空燃比λ#iと基準空燃比λba（例えば高負荷運転時に通常噴射を実行するときの要求空燃比λtg）とを用いて、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報（λ#i／λba）を気筒別に算出した後、ステップ１０５に進み、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報（λ#i／λba）を、それぞれ低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきを補正するための噴射量補正値（λ#i／λba）として学習し、これらの噴射量補正値（λ#i／λba）の学習値をＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶する。

［低負荷時噴射量補正ルーチン］
図４に示す低負荷時噴射量補正ルーチンは、ＥＣＵ３０の電源オン中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう噴射量補正手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、エンジン１１の低負荷運転中（例えばアイドル運転中）であるか否かを判定する。

このステップ２０１で、エンジン１１の低負荷運転中（例えばアイドル運転中）ではないと判定された場合には、ステップ２０２以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ２０１で、エンジン１１の低負荷運転中（例えばアイドル運転中）であると判定された場合には、ステップ２０２に進み、ＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶された各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量補正値（λ#i／λba）を読み込む。

この後、ステップ２０３に進み、各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量補正値（λ#i／λba）を用いて、各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量を気筒別に補正する。この場合、例えば、各気筒の基本噴射量を補正するようにしても良いし、或は、各気筒の最終的な要求噴射量（又は要求噴射パルス）を補正するようにしても良い。

以上説明した本実施例１では、エンジン１１の各気筒の燃料噴射弁２１の要求噴射量が多くなる高負荷運転時に、各気筒の燃料噴射弁２１で要求噴射量分の燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射を実行することで、分割噴射の１噴射当りの要求噴射量（要求噴射パルス）を低負荷運転時（例えばアイドル運転時）の要求噴射量と同程度にすることができ、各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきを低負荷運転時の噴射量ばらつき相当にすることができる。そして、この分割噴射の実行中に、空燃比センサ２４の出力に基づいて各気筒の実空燃比λ#iを気筒別に算出し、各気筒の実空燃比λ#iと基準空燃比λbaとを用いて、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報（λ#i／λba）を気筒別に算出するようにしたので、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報（λ#i／λba）を精度良く求めることができる。

更に、本実施例１では、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報（λ#i／λba）を、それぞれ各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量補正値（λ#i／λba）として学習し、エンジン１１の低負荷運転時に、各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量補正値（λ#i／λba）を用いて、各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量を気筒別に補正するようにしたので、エンジン１１の低負荷運転時に、各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきを精度良く補正して、各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきを十分に小さくすることができる。

尚、上記実施例１では、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報（λ#i／λba）を算出する際に、基準空燃比λbaとして、高負荷運転時に通常噴射を実行するときの要求空燃比λtgを用いるようにしたが、これに限定されず、基準空燃比λbaとして、高負荷運転時に通常噴射を実行したときに空燃比センサ２４で検出した実空燃比λav（例えば実空燃比の平均値）を用いるようにしても良い。いずれの場合も、燃料噴射弁の１噴射当りの要求噴射量が多い場合（つまり噴射量ばらつきがほぼ０又は小さい場合）の噴射特性を基準として、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報を算出することができる。

或は、基準空燃比λbaとして、高負荷運転時に各気筒の燃料噴射弁２１で分割噴射を実行したときに気筒別に算出した各気筒の実空燃比λ#iのうちの所定の代表気筒の実空燃比を用いるようにしても良い。このようにすれば、代表気筒（例えば噴射量ばらつきが最も小さい気筒）の燃料噴射弁２１の噴射特性を基準として、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報を算出することができる。

次に、図５及び図６を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、ＥＣＵ３０により後述する図６の噴射量補正値学習ルーチンを実行することで、図５に示すように、通常時（分割噴射実行条件を満たさない運転領域のとき）には、各気筒（全気筒）の燃料噴射弁２１で要求噴射量分の燃料を１回で噴射する通常噴射を実行するが、分割噴射実行条件を満たす高負荷運転領域のときには、各気筒の要求空燃比λtgを通常噴射時の要求空燃比λtg（例えば１）に維持したまま、所定の選択気筒＃ｉの燃料噴射弁２１のみで要求噴射量分の燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射を実行することで、分割噴射の１噴射当りの要求噴射量（要求噴射パルス）を低負荷運転時（例えばアイドル運転時）の要求噴射量と同程度にして、選択気筒＃ｉの燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきを低負荷運転時の噴射量ばらつき相当にする。

この分割噴射の実行中に空燃比センサ２４で検出した実空燃比λ#iと基準空燃比λba（例えば高負荷運転時に通常噴射を実行したときに空燃比センサ２４で検出した実空燃比λav）とを用いて、低負荷運転時における選択気筒＃ｉの燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報（λ#i／λba）を算出する。このようにして求めた低負荷運転時における選択気筒＃ｉの燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報（λ#i／λba）を、低負荷運転時における選択気筒＃ｉの燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきを補正するための噴射量補正値（λ#i／λba）として学習し、この噴射量補正値（λ#i／λba）の学習値をＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶する。

全気筒の燃料噴射弁２１の噴射量補正値（λ#i／λba）の学習が完了するまで、選択気筒を順次変更して、これらの処理を繰り返すことで、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報（λ#i／λba）を算出して、各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量補正値（λ#i／λba）を学習する。

以下、図６の噴射量補正値学習ルーチンの処理内容を説明する。
本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、所定期間中（例えば、今回のエンジン運転中）に全気筒の噴射量補正値の学習が完了したか否かを判定し、全気筒の噴射量補正値の学習が完了していない（噴射量補正値の学習が完了していない気筒がある）と判定されれば、ステップ３０２に進み、噴射量補正値の学習が完了していない気筒を今回の選択気筒＃ｉとして設定する。

この後、ステップ３０３に進み、各気筒の燃料噴射弁２１の要求噴射量Ｑが所定範囲内（Ｑidle×Ｎ−α≦Ｑ≦Ｑidle×Ｎ＋α）であるか否かによって、分割噴射実行条件を満たす高負荷運転領域であるか否かを判定する。

このステップ３０３で、各気筒の燃料噴射弁２１の要求噴射量Ｑが所定範囲外であると判定された場合には、ステップ３０４以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。この場合、各気筒（全気筒）の燃料噴射弁２１で要求噴射量Ｑ分の燃料を１回で噴射する通常噴射が実行される。

一方、上記ステップ３０３で、各気筒の燃料噴射弁２１の要求噴射量Ｑが所定範囲内（Ｑidle×Ｎ−α≦Ｑ≦Ｑidle×Ｎ＋α）であると判定された場合には、分割噴射実行条件を満たす高負荷運転領域であると判断して、ステップ３０４に進み、選択気筒＃ｉの燃料噴射弁２１のみで要求噴射量Ｑ分の燃料をＮ回に分割して噴射するＮ回分割噴射を実行する。これにより、分割噴射の１噴射当りの要求噴射量（要求噴射パルス）を低負荷運転時（例えばアイドル運転時）の要求噴射量と同程度にして、選択気筒＃ｉの燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきを低負荷運転時の噴射量ばらつき相当にする。

この後、ステップ３０５に進み、空燃比センサ２４で検出した実空燃比λ#iと基準空燃比λba（例えば高負荷運転時に通常噴射を実行したときに空燃比センサ２４で検出した実空燃比λav）とを用いて、低負荷運転時における選択気筒＃ｉの燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報（λ#i／λba）を算出した後、ステップ３０６に進み、低負荷運転時における選択気筒＃ｉの燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報（λ#i／λba）を、低負荷運転時における選択気筒＃ｉの燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきを補正するための噴射量補正値（λ#i／λba）として学習し、この噴射量補正値（λ#i／λba）の学習値をＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶する。

上記ステップ３０１で、全気筒の燃料噴射弁２１の噴射量補正値（λ#i／λba）の学習が完了したと判定されるまで、選択気筒＃ｉを順次変更して、これらの処理を繰り返すことで、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報（λ#i／λba）を算出して、各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量補正値（λ#i／λba）を学習する。
以上説明した本実施例２においても、前記実施例１とほぼ同じ効果を得ることができる。

尚、上記実施例２では、低負荷運転時における選択気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報（λ#i／λba）を算出する際に、基準空燃比λbaとして、高負荷運転時に通常噴射を実行したときに空燃比センサ２４で検出した実空燃比λav（例えば実空燃比の平均値）を用いるようにしたが、これに限定されず、基準空燃比λbaとして、高負荷運転時に通常噴射を実行するときの要求空燃比λtgを用いるようにしても良い。いずれの場合も、燃料噴射弁の１噴射当りの要求噴射量が多い場合（つまり噴射量ばらつきがほぼ０又は小さい場合）の噴射特性を基準として、低負荷運転時における選択気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき情報を算出することができる。

また、上記各実施例１，２では、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきに関連性のある情報（λ#i／λba）を算出するようにしたが、これに限定されず、各気筒の実空燃比λ#iと基準空燃比λbaとに基づいて、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつき自体を算出するようにしても良い。更に、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきに基づいて、低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁２１の噴射量ばらつきを補正するための噴射量補正値を算出して学習するようにしても良い。

その他、本発明は、図１に示すような筒内噴射式エンジンに限定されず、吸気ポート噴射式エンジンにも適用して実施できる。

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１６…スロットルバルブ、２１…燃料噴射弁、２２…点火プラグ、２３…排気管（排気通路）、２４…空燃比センサ、２５…触媒、３０…ＥＣＵ（噴射量ばらつき情報算出手段，気筒別空燃比算出手段，補正値学習手段，噴射量補正手段）、３１…排気マニホールド、３２…排気集合部

Claims (7)

1. 内燃機関の排気通路に設置された空燃比センサと、
   内燃機関の各気筒の燃料噴射弁の要求噴射量が低負荷運転時よりも多くなる高負荷運転時に要求噴射量分の燃料を複数回に分割して噴射する分割噴射を実行し、該分割噴射の実行中に前記空燃比センサの出力から求めた実空燃比と所定の基準空燃比とに基づいて、前記低負荷運転時における燃料噴射弁の噴射量ばらつき又は該噴射量ばらつきに関連性のある情報（以下これらを「噴射量ばらつき情報」と総称する）を算出する噴射量ばらつき情報算出手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記空燃比センサの出力に基づいて各気筒の実空燃比を気筒別に算出する気筒別空燃比算出手段を備え、
   前記噴射量ばらつき情報算出手段は、前記高負荷運転時に各気筒の燃料噴射弁で前記分割噴射を実行し、該分割噴射の実行中に前記気筒別空燃比算出手段で算出した各気筒の実空燃比と前記基準空燃比とに基づいて、前記低負荷運転時における各気筒の燃料噴射弁の噴射量ばらつき情報を気筒別に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制御装置。
3. 前記噴射量ばらつき情報算出手段は、前記高負荷運転時に所定の選択気筒の燃料噴射弁で前記分割噴射を実行し、該分割噴射の実行中に前記空燃比センサで検出した実空燃比と前記基準空燃比とに基づいて、前記低負荷運転時における前記選択気筒の燃料噴射弁の噴射量ばらつき情報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制御装置。
4. 前記噴射量ばらつき情報算出手段は、前記基準空燃比として、前記高負荷運転時に各気筒の燃料噴射弁で要求噴射量分の燃料を１回で噴射する通常噴射を実行するときの要求空燃比を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記噴射量ばらつき情報算出手段は、前記基準空燃比として、前記高負荷運転時に各気筒の燃料噴射弁で要求噴射量分の燃料を１回で噴射する通常噴射を実行したときに前記空燃比センサで検出した実空燃比を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
6. 前記噴射量ばらつき情報算出手段は、前記基準空燃比として、前記高負荷運転時に各気筒の燃料噴射弁で前記分割噴射を実行したときに前記気筒別空燃比算出手段で算出した所定の代表気筒の実空燃比を用い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制御装置。
7. 前記噴射量ばらつき情報算出手段で算出した噴射量ばらつき情報に基づいて前記燃料噴射弁の噴射量ばらつきを補正するための噴射量補正値を学習する補正値学習手段と、
   前記補正値学習手段で学習した噴射量補正値を用いて前記低負荷運転時に前記燃料噴射弁の噴射量を補正する噴射量補正手段と
   を備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

Images