JP2014092051A

JP2014092051A - エンジンの燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JP2014092051A
Application number: JP2012242071A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Hirabayashi; 千典平林; Shingo Okamoto; 信吾岡本; Kazuo Oiso; 一生大磯; Naoya Mitsuishi; 直哉三石; Masahiro Tateishi; 昌宏立石; Toshihiro Kamimura; 敏浩上村
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2014-05-19
Anticipated expiration: 2032-11-01
Also published as: JP5966866B2

Abstract

【課題】パルス幅に対する燃料噴射量特性の学習の機会を少なくすることなく、正確な学習値が得られるようにする。
【解決手段】安定燃焼判定手段により気筒内が燃料の安定燃焼が可能な状態にあると判定されたとき（ステップＳ３の判定がＹＥＳであるとき）においては、所定の学習実行条件が成立したとき（ステップＳ４の判定がＹＥＳであるとき）、燃料噴射量特性の学習を実行する（ステップＳ５）一方、安定燃焼判定手段により気筒内が燃料の安定燃焼が可能な状態にはないと判定されたとき（ステップＳ３の判定がＮＯであるとき）においては、安定燃焼状態移行手段による上記燃料の安定燃焼が可能な状態への移行動作後でかつ上記所定の学習実行条件が成立したとき（ステップＳ８の判定がＹＥＳであるとき）に、燃料噴射量特性の学習を実行する（ステップＳ９）学習実行手段を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの燃料噴射弁より噴射される燃料噴射量を、該燃料噴射弁のアクチュエータの駆動回路に付与する噴射信号のパルス幅によって制御するとともに、該パルス幅に対する燃料噴射量特性を学習する、エンジンの燃料噴射制御装置に関する技術分野に属する。

一般に、燃料噴射弁より噴射される燃料噴射量は、該燃料噴射弁のアクチュエータの駆動回路に付与する噴射信号のパルス幅（パルス時間）によって決まる。しかし、燃料噴射弁の初期ばらつきや長期の使用に伴う劣化等の影響により、上記駆動回路に同じパルス幅の噴射信号を付与しても、所望の燃料噴射量が得られない可能性がある。そこで、従来より、エンジンのアイドル運転（アイドル安定状態）時に、噴射信号のパルス幅に対する燃料噴射量特性を学習するようにした噴射制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２５４１３９号公報

ところで、上記従来例のようにパルス幅に対する燃料噴射量特性の学習を実行する場合、正確な学習値を得るためには、エンジンの気筒内が、上記燃料噴射量特性の学習実行時に燃料噴射弁より噴射される燃料の安定燃焼が可能な状態にあることが必要になる。例えば、エンジン冷却水の温度が第１所定温度以上でかつ外気温度が第２所定温度以上であるとき、気筒内が、燃料の安定燃焼が可能な状態（高温状態）にあると判断することができる。

そこで、エンジン冷却水の温度や外気温度等から、気筒内が、上記燃料の安定燃焼可能状態にあるか否かを判定して、気筒内が上記燃料の安定燃焼可能状態にあるときのみに、上記燃料噴射量特性の学習を実行するようにすることが考えられる。

しかし、気筒内が上記燃料の安定燃焼可能状態にあるときのみに、上記燃料噴射量特性の学習を実行しようとすると、その学習が殆ど行われない場合がある。すなわち、上記特許文献１のようにエンジンのアイドル運転時に燃料噴射量特性の学習を実行する場合には、燃料噴射量特性の学習実行時に燃料噴射弁より噴射される燃料噴射量は、無負荷でエンジンを回転させるのに必要な量であるため、非常に少ない量であり、特に低圧縮比や小排気量のエンジンでは、燃料噴射量がより一層少なくなる。このため、上記学習の機会が非常に少なくなる。また、そのエンジンが搭載された車両が寒冷地や高地で使用される場合には、燃料がより一層着火し難くなり、気筒内が上記燃料の安定燃焼可能状態になることが殆どなく、上記学習が殆ど行われなくなる。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パルス幅に対する燃料噴射量特性の学習の機会を少なくすることなく、正確な学習値が得られるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、エンジンの燃料噴射弁より噴射される燃料噴射量を、該燃料噴射弁のアクチュエータの駆動回路に付与する噴射信号のパルス幅によって制御するとともに、該パルス幅に対する燃料噴射量特性を学習する、エンジンの燃料噴射制御装置を対象として、予め決められた出力条件が成立したときに、上記燃料噴射量特性の学習実行要求を出力する学習実行要求出力手段と、上記学習実行要求出力手段により上記学習実行要求が出力されたときに、上記エンジンの気筒内が、上記燃料噴射量特性の学習実行時に上記燃料噴射弁より噴射される燃料の安定燃焼が可能な状態にあるか否かを判定する安定燃焼判定手段と、上記安定燃焼判定手段により上記気筒内が上記燃料の安定燃焼が可能な状態にはないと判定されたときに、上記気筒内を上記燃料の安定燃焼が可能な状態に移行させる安定燃焼状態移行手段と、上記安定燃焼判定手段により上記気筒内が上記燃料の安定燃焼が可能な状態にあると判定されたときにおいては、所定の学習実行条件が成立したときに、上記燃料噴射量特性の学習を実行する一方、上記気筒内が上記燃料の安定燃焼が可能な状態にはないと判定されたときにおいては、上記安定燃焼状態移行手段による上記燃料の安定燃焼が可能な状態への移行動作後でかつ上記所定の学習実行条件が成立したときに、上記燃料噴射量特性の学習を実行する学習実行手段とを備えている構成とした。

上記の構成により、出力条件が成立したとき（例えば、エンジンが搭載された車両の走行距離が、予め決められた学習実行間隔になるような距離に達したときや、車両の出荷時や点検時に作業者により操作されるスイッチがＯＮになったとき等）、学習実行要求出力手段により燃料噴射量特性の学習実行要求が出力され、この学習実行要求の出力を受けて、安定燃焼判定手段が、エンジンの気筒内が、燃料噴射量特性の学習実行時に燃料噴射弁より噴射される燃料の安定燃焼が可能な状態にあるか否かを判定する。安定燃焼判定手段は、例えば、エンジン冷却水の温度が第１所定温度以上でかつ外気温度が第２所定温度以上であるとき、気筒内が、燃料の安定燃焼が可能な状態にあると判定し、エンジン冷却水の温度が上記第１所定温度未満であるか、又は、外気温度が上記第２所定温度未満であるとき、気筒内が、燃料の安定燃焼が可能な状態にはないと判定する。

安定燃焼判定手段により気筒内が燃料の安定燃焼が可能な状態にはないと判定されたときには、安定燃焼状態移行手段が、気筒内を燃料の安定燃焼が可能な状態に移行させる。安定燃焼状態移行手段は、例えば、エンジンの吸気弁の開弁時期を可変とする可変タイミング機構の作動を制御したり、エンジン冷却水の流れを制御する水流制御手段の作動を制御したりすることで、気筒内の温度を上昇させる。

そして、安定燃焼判定手段により気筒内が燃料の安定燃焼が可能な状態にあると判定されたときにおいては、学習実行手段が、所定の学習実行条件が成立したとき（例えば、上記車両の車速が０となったとき（エンジンがアイドル運転状態となったとき）等）、上記燃料噴射量特性の学習を実行する。また、学習実行手段は、安定燃焼判定手段により気筒内が燃料の安定燃焼が可能な状態にはないと判定されたときにおいては、安定燃焼状態移行手段による燃料の安定燃焼が可能な状態への移行動作後でかつ所定の学習実行条件が成立したときに、燃料噴射量特性の学習を実行する。

したがって、気筒内が燃料の安定燃焼が可能な状態にあるときには、所定の学習実行条件が成立したとき、燃料噴射量特性の学習が実行されるとともに、気筒内が燃料の安定燃焼が可能な状態にないときであっても、安定燃焼状態移行手段により燃料の安定燃焼が可能な状態へ移行され、その移行動作後でかつ上記所定の学習実行条件が成立したとき、燃料噴射量特性の学習が実行される。よって、燃料噴射量特性の学習の機会を少なくすることなく、正確な学習値が得られるようになる。

上記エンジンの燃料噴射制御装置において、上記安定燃焼状態移行手段は、上記エンジンの吸気弁の開閉時期を可変とする可変タイミング機構の作動を制御して、上記吸気弁の開弁時期を上記気筒内のピストンの吸気上死点後の所定のタイミングまで遅角させることで、上記気筒内を上記燃料の安定燃焼が可能な状態に移行させるように構成されている、ことが好ましい。

このことで、吸気弁の開弁時期の遅角により気筒内に吸入される吸入空気の流速が速くなり、その運動エネルギーが熱エネルギーに変換されて気筒内の温度が上昇する。これにより、気筒内を燃料の安定燃焼が可能な状態（高温状態）に容易にかつ早期に移行させることができる。

上記所定のタイミングは、上記可変タイミング機構により可能な最遅角のタイミングである、ことが好ましい。

このことにより、吸気弁の開弁時期を、吸入空気の流速を最も速くすることができるタイミングまで遅角させることができ、気筒内の温度を効率良く上昇させることができる。

上記エンジンの燃料噴射制御装置において、上記安定燃焼状態移行手段は、エンジン冷却水の流れを制御する水流制御手段の作動を制御することで、上記気筒内を上記燃料の安定燃焼が可能な状態に移行させるように構成されている、ことが好ましい。

こうすることで、気筒内の熱がエンジン冷却水（気筒壁面）に奪われることによる冷却損失を低下させるようにすることができ、これにより、気筒内の温度を上昇させて、気筒内を燃料の安定燃焼が可能な状態（高温状態）に移行させることができる。

上記のように水流制御手段の作動を制御する場合、上記安定燃焼状態移行手段は、エンジン冷却水の流れを制御する水流制御手段の作動を制御することで、上記エンジン冷却水の、上記エンジンのシリンダブロックへの流入量、及び、上記エンジン冷却水の循環経路の少なくとも一方の調整によって、上記気筒内を上記燃料の安定燃焼が可能な状態に移行させるように構成されている、ことが好ましい。

このことにより、冷却損失の低下により気筒内の温度を容易に上昇させることができて、気筒内を燃料の安定燃焼が可能な状態（高温状態）に容易に移行させることができる。

以上説明したように、本発明のエンジンの燃料噴射制御装置によると、安定燃焼判定手段により気筒内が燃料の安定燃焼が可能な状態にあると判定されたときにおいては、所定の学習実行条件が成立したとき、燃料噴射量特性の学習を実行する一方、安定燃焼判定手段により気筒内が燃料の安定燃焼が可能な状態にはないと判定されたときにおいては、安定燃焼状態移行手段による上記燃料の安定燃焼が可能な状態への移行動作後でかつ上記所定の学習実行条件が成立したときに、燃料噴射量特性の学習を実行する学習実行手段を備えたことにより、エンジンが搭載された車両が、安定燃焼判定手段により気筒内が燃料の安定燃焼が可能な状態にあると判定され難い環境下（寒冷地や高地）にあっても、燃料噴射量特性の学習を実行することができ、よって、燃料噴射量特性の学習の機会を少なくすることなく、正確な学習値が得られるようになる。

本発明の実施形態に係る燃料噴射制御装置としてのエンジン制御器により燃料噴射が制御される燃料噴射弁が設けられたエンジンを示す概略図である。エンジン冷却水の循環経路を示す図である。エンジン制御器における学習実行要求出力部、安定燃焼判定部、安定燃焼状態移行部及び学習実行部による一連の制御動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る燃料噴射制御装置としてのエンジン制御器１００により燃料噴射が制御される燃料噴射弁３３が設けられたエンジン１を概略的に示す。エンジン制御器１００は、エンジン１に付随する様々なアクチュエータを、様々なセンサからの信号に基づき制御する。尚、本実施形態では、エンジン１がディーゼルエンジンである場合について説明するが、ガソリンエンジンであってもよい。

エンジン１は、自動車等の車両に搭載され、その出力軸は、図示しないが、変速機を介して駆動輪に連結されている。エンジン１の出力が駆動輪に伝達されることによって、車両が推進する。エンジン１は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを備えており、シリンダブロック１２の内部に複数（本実施形態では、４つ）の気筒１１（シリンダ）が形成されている（図１では、１つのみ示す）。シリンダブロック１２及びシリンダヘッド１３の内部には、図示は省略するがエンジン冷却水が流れるウォータージャケットが設けられている。

各気筒１１内には、ピストン１５が摺動自在にそれぞれ嵌挿されており、このピストン１５の頂面の中心部には、リエントラント形燃焼室１７を形成する凹状のキャビティ１５ａが形成されている。

図１には１つのみ示すが、気筒１１毎に２つの吸気ポート１８がシリンダヘッド１３に形成され、それぞれがシリンダヘッド１３の下面に開口することで燃焼室１７に連通している。同様に、気筒１１毎に２つの排気ポート１９がシリンダヘッド１３に形成され、それぞれがシリンダヘッド１３の下面に開口することで燃焼室１７に連通している。吸気ポート１８は、気筒１１内に導入される新気が流れる吸気通路（図示省略）に接続されている。この吸気通路には、吸気流量を調整するスロットル弁２０が介設しており、エンジン制御器１００からのスロットル開度信号を受けて、スロットル弁２０の開度が調整される。一方、排気ポート１９は、各気筒１１からの既燃ガス（排気ガス）が流れる排気通路（図示省略）に接続されている。排気通路には、図示は省略するが、１つ以上の触媒コンバータを有する排気ガス浄化システムが配置される。

シリンダヘッド１３には、吸気弁２１及び排気弁２２が、それぞれ吸気ポート１８及び排気ポート１９を燃焼室１７から遮断（閉）することができるように配設されている。吸気弁２１は吸気弁駆動機構により、排気弁２２は排気弁駆動機構により、それぞれ駆動される。吸気弁２１及び排気弁２２は所定のタイミングで往復動して、それぞれ吸気ポート１８及び排気ポート１９を開閉し、気筒１１内のガス交換を行う。吸気弁駆動機構及び排気弁駆動機構は、図示は省略するが、それぞれ、クランクシャフトに駆動連結された吸気カムシャフト及び排気カムシャフトを有し、これらのカムシャフトはクランクシャフトの回転と同期して回転する。

上記吸気弁駆動機構は、吸気カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な可変タイミング機構（Variable Valve Timing：ＶＶＴ）２３を含んで構成されている。このＶＶＴ２３により、吸気弁２１の開閉時期が可変となる。ＶＶＴ２３は、エンジン制御器１００からの位相角信号を受けて、吸気弁２１の開弁時期が所望のタイミングになるようにアクチュエータが駆動されて、上記回転位相が変更されるようになっている。尚、上記吸気弁駆動機構に、ＶＶＴ２３と共に、弁リフト量を連続的に変更可能なリフト可変機構（ＣＶＶＬ（Continuous Variable Valve Lift））を設けるようにしてもよい。また、上記排気弁駆動機構にも、上記ＶＶＴ２３と同様の可変タイミング機構を設けて、排気弁の開閉時期を可変とするようにしてもよい。

本実施形態では、シリンダヘッド１３における各気筒１１の中心軸上に、気筒１１内（燃焼室１７内）に燃料を直接噴射する燃料噴射弁３３が配設されている。この燃料噴射弁３３は、例えばブラケットを使用する等の周知の構造でシリンダヘッド１３に取付固定されている。燃料噴射弁３３の先端は、燃焼室１７の天井部の中心に臨んでいる。

燃料噴射弁３３は、詳細な図示は省略するが、気筒１１内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルと、この燃料噴射ノズルのノズルニードルを開弁方向に駆動する電磁弁等のアクチュエータと、上記ノズルニードルを閉弁方向に付勢するスプリング等の付勢手段とを有する電磁式燃料噴射弁である。

燃料供給システム３４は、燃料噴射弁３３のアクチュエータを駆動するための駆動回路と、燃料噴射弁３３に燃料を供給する燃料供給系とを備えている。エンジン制御器１００は、所定のタイミングで、燃料噴射弁３３より噴射すべき燃料噴射量に応じたパルス幅（パルス時間）を有する噴射信号を上記駆動回路に出力することで、該駆動回路を介して上記アクチュエータを作動させて、所望量の燃料を気筒１１内に噴射させる。このようにエンジン制御器１００は、燃料噴射弁３３より噴射される燃料噴射量を、燃料噴射弁３３のアクチュエータの駆動回路に付与する噴射信号のパルス幅によって制御する。このパルス幅が大きいほど、上記ノズルニードルの開弁時間が長くなって、燃料噴射量が多くなる。

上記燃料供給系には、図示省略の高圧燃料ポンプやコモンレールが設けられており、その高圧燃料ポンプは、低圧燃料ポンプを介して燃料タンクより供給されてきた燃料をコモンレールに圧送し、このコモンレールは、その圧送された燃料を、所定の燃料圧力で蓄える。そして、燃料噴射弁３３が作動する（上記ノズルニードルが開弁する）ことによって、上記コモンレールに蓄えられている燃料が上記燃料噴射ノズルから噴射される。上記高圧燃料ポンプは、プランジャー式のポンプであって、エンジン１の回転部材（例えばカムシャフト）によって駆動されて、燃料噴射弁３３に上記コモンレールを介して燃料を供給する。

上記コモンレールで蓄えられる所定の燃料圧力（つまり、上記高圧燃料ポンプから燃料噴射弁３３に供給される燃料圧力）は、上記高圧燃料ポンプに設けられた調圧弁によって調整可能になっている。この調圧弁は、電磁弁で構成されていて、エンジン制御器１００により作動制御される。すなわち、エンジン制御器１００が弁制御信号を出力すると、調圧弁は、上記駆動回路とは別の不図示の電気回路を介して、その弁制御信号の電流に応じた開度になるように作動する。この調圧弁の開度に応じて、上記燃料圧力が決まる。

エンジン制御器１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスと、を備えている。

エンジン制御器１００は、少なくとも、エアフローセンサ７１からの吸気流量に関する信号、クランク角センサ７２からのクランク角パルス信号、アクセル・ペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ７３からのアクセル開度信号、車速センサ７４からの車速信号、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ７５からの水温信号、及び、上記車両周囲の外気温度を検出する外気温センサ７６からの外気温信号をそれぞれ受ける。エンジン制御器１００は、これらの入力信号に基づいて、例えば、所望のスロットル開度信号、噴射信号、点火信号、位相角信号等といった、エンジン１の制御パラメーターを計算する。そして、エンジン制御器１００は、それらの信号を、スロットル弁２０（スロットル弁２０を動かすスロットルアクチュエータ）、燃料供給システム３４（上記駆動回路及び上記電気回路）、ＶＶＴ２３（ＶＶＴ２３を駆動するアクチュエータ）等に出力する。

上記燃料噴射弁３３より噴射される燃料噴射量は、上記噴射信号のパルス幅によって一律に決まるのが理想であるが、実際には、上記駆動回路に同じパルス幅の噴射信号を付与しても、燃料噴射弁３３の初期ばらつきや長期の使用に伴う劣化等の影響によりばらつく。そこで、エンジン制御器１００は、上記噴射信号のパルス幅に対する燃料噴射量特性を学習（補正）するようにしている。

エンジン制御器１００は、上記学習を実行するために、学習実行要求出力部１００ａ（学習実行要求出力手段）と、安定燃焼判定部１００ｂ（安定燃焼判定手段）と、安定燃焼状態移行部１００ｃ（安定燃焼状態移行手段）と、学習実行部１００ｄ（学習実行手段）とを有している。

学習実行要求出力部１００ａは、予め決められた出力条件が成立したときに、上記パルス幅に対する燃料噴射量特性の学習実行要求を出力する。上記出力条件が成立したときとは、例えば、上記車両の走行距離が、予め決められた学習実行間隔になるような距離に達したときや、上記車両の出荷時や点検時に作業者により操作されるスイッチ（車両の乗員が容易には操作できない箇所に設けられている）がＯＮになったとき、後述の第２噴射補正量が所定閾値を超えたとき等である。

安定燃焼判定部１００ｂは、上記学習実行要求出力部１００ａにより学習実行要求が出力されたときに、この出力を受けて、エンジン１の気筒１１内が、上記燃料噴射量特性の学習実行時に燃料噴射弁３３より噴射される燃料の安定燃焼が可能な状態にあるか否かを判定する。本実施形態では、水温センサ７５により検出されたエンジン冷却水の温度が第１所定温度以上でかつ外気温センサ７６により検出された外気温度が第２所定温度以上であるとき、気筒１１内が上記燃料の安定燃焼可能状態にあると判定し、水温センサ７５によるエンジン冷却水の温度が上記第１所定温度未満であるか、又は、外気温センサ７６による外気温度が上記第２所定温度未満であるとき、気筒１１内が上記燃料の安定燃焼可能状態にはないと判定する。すなわち、後述の如く、エンジン１のアイドル運転時に上記燃料噴射量特性の学習を実行することになるが、上記エンジン冷却水の温度が第１所定温度以上でかつ上記外気温度が第２所定温度以上であれば、アイドル運転時の非常に少ない燃料噴射量であっても、気筒１１内は、その燃料が確実に燃焼するような高温状態にあると判断することができ、気筒１１内が上記燃料の安定燃焼可能状態にあると判定する。上記第１及び第２所定温度は、予め実験等により設定しておく。

安定燃焼状態移行部１００ｃは、上記安定燃焼判定部１００ｂにより気筒１１内が上記燃料の安定燃焼可能状態にはないと判定されたときに、気筒１１内を上記燃料の安定燃焼可能状態に強制的に移行させる。

具体的には、安定燃焼状態移行部１００ｃは、ＶＶＴ２３の作動を制御して、吸気弁２１の開弁時期を気筒１１内のピストン１５の吸気上死点後の所定のタイミング（例えば、吸気上死点後４０°ＣＡ〜６０°ＣＡ）まで遅角させることで、気筒１１内を上記燃料の安定燃焼可能状態に強制的に移行させるように構成されている。すなわち、吸気弁２１の開弁時期の遅角により気筒１１内に吸入される吸入空気の流速が速くなり、その運動エネルギーが熱エネルギーに変換されて気筒１１内の温度が上昇する。これにより、気筒１１内を上記燃料の安定燃焼可能状態（高温状態）に容易にかつ早期に移行させることができる。上記所定のタイミングは、吸入空気の流速を最も速くする観点から、ＶＶＴ２３により可能な最遅角のタイミングであることが好ましい。この最遅角のタイミングは、通常、吸気上死点後４０°ＣＡ以上となっている。

また、本実施形態では、安定燃焼状態移行部１００ｃは、エンジン冷却水の流れを制御する水流制御手段としての後述の第１〜第３水流制御弁５１〜５３の開閉作動を制御することで、気筒１１内を上記燃料の安定燃焼可能状態に強制的に移行させるように構成されている。

ここで、エンジン冷却水の流れについて図２により説明する。エンジン冷却水の循環経路としては、ウォーターポンプ４１から、シリンダブロック１２（詳細には、シリンダブロック１２内に設けられたウォータージャケット）、シリンダヘッド１３（詳細には、シリンダヘッド１３内に設けられたウォータージャケット）、エクスターナル部品４３（ＥＧＲ弁やターボチャージャー等）、及び、ラジエータ４４を順に通って、ウォーターポンプ４１に戻る第１循環経路と、ウォーターポンプ４１から、シリンダブロック１２、シリンダヘッド１３、及び、ラジエータ４４を順に通って、ウォーターポンプ４１に戻る第２循環経路と、ウォーターポンプ４１から、シリンダブロック１２、シリンダヘッド１３、及び、エクスターナル部品４３を順に通って、ラジエータ４４をバイパスしてウォーターポンプ４１に戻る第３循環経路と、ウォーターポンプ４１から、シリンダブロック１２及びシリンダヘッド１３を順に通って、ラジエータ４４をバイパスしてウォーターポンプ４１に戻る第４循環経路と、ウォーターポンプ４１から、シリンダブロック１２、オイルクーラー４６、及び、トランスミッションオイル（ＡＴＦ）を冷却するＡＴＦ冷却部４７を順に通って、ウォーターポンプ４１に戻る第５循環経路とがある。

上記第１循環経路におけるエクスターナル部品４３とラジエータ４４との間の中間部分には、上記第２〜第４循環経路と共通する共通流路が存在する。エクスターナル部品４３からの流路とシリンダヘッド１３からの流路とが合流して上記共通流路となる。また、上記共通流路から、ラジエータ４４へ向かう流路とウォーターポンプ４１へ向かう流路とに分岐する。上記水温センサ７５は、上記第２及び第４循環経路におけるシリンダヘッド１３と上記共通流路との間の流路に配設されている。

上記第１及び第３循環経路におけるエクスターナル部品４３と上記共通流路との間の流路には、第１水流制御弁５１が配設され、上記第１及び第２循環経路における上記共通流路とラジエータ４４との間の流路には、第２水流制御弁５２が配設され、上記第５循環経路におけるシリンダブロック１２とオイルクーラー４６との間の流路には、第３水流制御弁５３が配設されている。

エンジン制御器１００は、上記第１〜第３水流制御弁５１〜５３の開閉作動を制御することで、上記エンジン冷却水のシリンダブロック１２への流入量、及び、上記エンジン冷却水の循環経路の少なくとも一方を調整する。本実施形態では、後述の如く、エンジン冷却水の循環経路の調整により、エンジン冷却水のシリンダブロック１２への流入量も調整されるようになっている。尚、第１〜第３水流制御弁５１〜５３は、開状態（開度１００％）又は閉状態（開度０％）しかとり得ないものであるが、その開度を０％から１００％までの間で連続的に調整できるものであってもよく、その開度の調整によって、エンジン冷却水のシリンダブロック１２への流入量を調整してもよい。

第１〜第３水流制御弁５１〜５３は、通常状態では、開状態にある。そして、安定燃焼状態移行部１００ｃは、気筒１１内を上記燃料の安定燃焼可能状態に移行させる際、第１〜第３水流制御弁５１〜５３の全てを閉状態にして、エンジン冷却水の循環経路を上記第４経路のみとする。これにより、シリンダブロック１２（本実施形態では、シリンダブロック１２及びシリンダヘッド１３）に流入するエンジン冷却水は、ラジエータ４４を経由しないため、気筒１１内の熱がエンジン冷却水（気筒壁面）に奪われることによる冷却損失が低下する。また、エンジン冷却水の循環経路を上記第４経路のみとすることで、エンジン冷却水のシリンダブロック１２への流入量が、上記燃料の安定燃焼可能状態に移行させる前の状態（第１〜第３水流制御弁５１〜５３の全てが閉状態にある通常状態）に比べて少なくなる。このことからも、冷却損失が低下する。この結果、気筒１１内の温度が上昇して、気筒１１内が上記燃料の安定燃焼可能状態（高温状態）に移行する。

尚、本実施形態では、ＶＶＴ２３による吸気弁２１の開弁時期の遅角、及び、エンジン冷却水の循環経路の調整の両方によって、気筒１１内を上記燃料の安定燃焼可能状態に移行させるようにしているが、いずれか一方のみよって、気筒１１内を上記燃料の安定燃焼可能状態に移行させるようにしてもよい。

上記安定燃焼判定部１００ｂにより気筒１１内が上記燃料の安定燃焼可能状態にあると判定されたときにおいては、学習実行部１００ｄは、所定の学習実行条件が成立したときに、上記燃料噴射量特性の学習を実行する。上記所定の学習実行条件が成立したときとは、本実施形態では、車両の車速が０となったとき、つまりエンジン１がアイドル運転状態になったときである。車両の車速が０となりかつエンジン回転数の変動量が所定値以下となったときを、上記所定の学習実行条件が成立したときとするのがより好ましい。

一方、安定燃焼判定部１００ｂにより気筒１１内が上記燃料の安定燃焼可能状態にはないと判定されたときにおいては、学習実行部１００ｄは、安定燃焼状態移行部１００ｃによる上記燃料の安定燃焼可能状態への移行動作後（本実施形態では、後述の如く、安定燃焼状態移行部１００ｃにより気筒１１内が上記燃料の安定燃焼可能状態に移行されたと判定された後）でかつ上記所定の学習実行条件が成立したときに、上記燃料噴射量特性の学習を実行する。

上記燃料噴射量特性の学習は、以下のようにして行う。すなわち、各気筒１１毎に、燃料噴射弁３３より、燃料をｎ回（ｎは２以上）に均等に分割噴射して（所定量／ｎに対応するパルス幅でもって噴射して）、トータルで上記所定量（アイドル運転に必要な量）の燃料を噴射する。そして、エンジン制御器１００が、クランク角センサ７２により、各気筒１１の燃焼行程毎の回転速度変動（最高回転速度と最低回転速度との差）を検出する。そして、全気筒１１の回転速度変動の平均値を算出した後、各気筒１１毎に、各気筒１１毎の回転速度変動の検出値と全気筒１１の回転速度変動の平均値との差である偏差に対応する噴射量であって各気筒１１間の回転速度変動を平滑化するための第１噴射補正量を算出する。また、エンジン１のアイドル運転時における平均回転速度を目標回転速度に合わせるための第２噴射補正量を算出する。上記第１噴射補正量と上記第２噴射補正量とを加えた値をｎで割って得られた噴射量をパルス幅に換算して、このパルス幅を学習値とする。

上記学習値は、各気筒１１において、予め決められた複数の燃料圧力毎に求められ、各気筒１１において燃料圧力と学習値との関係を示すマップが、エンジン制御器１００の上記メモリに記憶される（学習実行毎に更新される）。

或る気筒１１において燃料噴射弁３３より燃料を噴射する際には、その気筒１１における該噴射時の燃料圧力に対応する学習値をマップより求める。その噴射時の燃料圧力が、上記マップの相隣接する２つの燃料圧力の間にある場合には、２点補間により学習値を算出する。

燃料噴射弁３３より燃料を噴射する際の燃料噴射量がＱである場合、上記マップより求めた学習値に係数ｋを掛けた値を、燃料噴射量Ｑに対応するパルス幅に加えて得られたパルス幅を、燃料噴射弁３３のアクチュエータの駆動回路に付与する。上記係数は、燃料噴射量Ｑが第１所定量以下の場合には、１とし、燃料噴射量Ｑが上記第１所定量よりも大きく第２所定量（第１所定量よりも大きい量）以下の場合には、１から０まで線形的に変化し、燃料噴射量Ｑが上記第２所定量よりも大きい場合には、０とする。すなわち、燃料噴射量Ｑが、上記燃料噴射量特性の学習実行時に燃料噴射弁３３より噴射される燃料噴射量と同程度に少ない量では、上記学習値をそのまま付加するが、燃料噴射量Ｑが上記第２所定量よりも多い場合には、上記学習値を付加しなくても、燃料噴射量自体が多いので、大きな誤差にはならない。燃料噴射量Ｑが上記第１所定量よりも多くかつ上記第２所定量以下の場合には、誤差の程度を考慮して、燃料噴射量Ｑが大きいほど係数を小さくする。

学習後のアイドル運転時における各気筒１１毎の分割噴射に係るパルス幅は、各気筒１１におけるアイドル運転時における燃料圧力に対応する上記学習値に係数ｋ（当該分割噴射に係る燃料噴射量では、上記係数は１になる）を掛けた値を、分割噴射に係る燃料噴射量（上記所定量／ｎ）に対応するパルス幅に加えて得られたパルス幅となる。これにより、学習後のアイドル運転時における各気筒１１毎の分割噴射量は、上記所定量に、当該気筒１１の第１噴射補正量と全気筒１１で一律の第２噴射補正量とを付加した値をｎで割った値となり、各気筒１１間の回転速度変動が平滑化するとともに、平均回転速度が目標回転速度に一致することになる。

ここで、エンジン制御器１００における学習実行要求出力部１００ａ、安定燃焼判定部１００ｂ、安定燃焼状態移行部１００ｃ及び学習実行部１００ｄによる一連の制御動作について、図３のフローチャートに基づいて説明する。

最初のステップＳ１で、学習実行要求出力部１００ａが、上記出力条件が成立したか否かを判定し、このステップＳ１の判定がＮＯであるときには、ステップＳ１の動作を繰り返す一方、ステップＳ１の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ２に進んで、学習実行要求出力部１００ａが、パルス幅に対する燃料噴射量特性の学習実行要求を出力し、しかる後にステップＳ３に進む。

上記ステップＳ３では、安定燃焼判定部１００ｂが、水温センサ７５により検出されたエンジン冷却水の温度が第１所定温度以上でかつ外気温センサ７６により検出された外気温度が第２所定温度以上であるか否か（気筒１１内が、上記燃料噴射量特性の学習実行時に燃料噴射弁３３より噴射される燃料の安定燃焼が可能な状態にあるか否か）を判定する。

上記ステップＳ３の判定がＹＥＳであるとき、つまり、安定燃焼判定部１００ｂが、気筒１１内が上記燃料の安定燃焼可能状態にあると判定したときには、ステップＳ４に進んで、学習実行部１００ｄが、上記所定の学習実行条件が成立したか否かを判定する。このステップＳ４の判定がＮＯであるときには、ステップＳ４の動作を繰り返す一方、ステップＳ４の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ５に進んで、学習実行部１００ｄが、上記燃料噴射量特性の学習を実行し、学習実行完了後にリターンする。

一方、上記ステップＳ３の判定がＮＯであるとき、つまり、安定燃焼判定部１００ｂが、気筒１１内が上記燃料の安定燃焼可能状態にはないと判定したときには、安定燃焼状態移行部１００ｃが、気筒１１内を上記燃料の安定燃焼可能状態に移行させる動作を実行する。すなわち、安定燃焼状態移行部１００ｃは、ＶＶＴ２３の作動を制御して、吸気弁２１の開弁時期を気筒１１内のピストン１５の吸気上死点後の上記所定のタイミングまで遅角させるとともに、第１〜第３水流制御弁５１〜５３の開閉作動を制御して、エンジン冷却水の循環経路を上記第４経路のみとする。

次のステップＳ７で、安定燃焼状態移行部１００ｃが、気筒１１内が上記燃料の安定燃焼可能状態に移行されたか否かを判定する。この判定は、安定燃焼判定部１００ｂによる判定とは異なり、エンジン冷却水の温度が、予め上記第１所定温度よりも高い値に設定された設定温度以上となったときに、気筒１１内が上記安定燃焼可能状態に移行されたと判定する。或いは、上記安定燃焼可能状態への移行動作の開始から、エンジン冷却水の温度が上記設定温度になるような時間（実験によって予め調べておく）が経過したとき、気筒１１内が上記安定燃焼可能状態に移行されたと判定する。上記設定温度は、外気温センサ７６により検出された外気温度が上記第２所定温度よりも低くても、気筒１１内の温度が、上記設定温以上であれば、気筒１１内が上記燃料の安定燃焼可能状態にあると言えるような温度である。

上記ステップＳ７の判定がＮＯであるときには、ステップＳ６に戻る一方、ステップＳ７の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ８に進む。

上記ステップＳ８では、上記ステップＳ４と同様に、学習実行部１００ｄが、上記所定の学習実行条件が成立したか否かを判定する。このステップＳ８の判定がＮＯであるときには、ステップＳ８の動作を繰り返す一方、ステップＳ８の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ９に進んで、上記燃料噴射量特性の学習を実行する。この学習実行の間も、安定燃焼状態移行部１００ｃによる上記安定燃焼可能状態への移行動作は継続している。

次のステップＳ１０では、学習実行完了後に、安定燃焼状態移行部１００ｃが、上記安定燃焼可能状態への移行動作を終了し、しかる後にリターンする。

したがって、本実施形態では、学習実行部１００ｄは、安定燃焼判定部１００ｂにより気筒１１内が上記燃料の安定燃焼可能状態にあると判定されたときにおいては、上記所定の学習実行条件が成立したとき、上記燃料噴射量特性の学習を実行する。一方、安定燃焼判定部１００ｂにより気筒１１内が上記燃料の安定燃焼可能状態にはないと判定されたときにおいては、安定燃焼状態移行部１００ｃが、気筒１１内を上記燃料の安定燃焼可能状態に移行させる。そして、学習実行部１００ｄは、安定燃焼状態移行部１００ｃにより気筒１１内が上記燃料の安定燃焼可能状態に移行されたと判定された後でかつ上記所定の学習実行条件が成立したとき、上記燃料噴射量特性の学習を実行する。この結果、上記車両が、安定燃焼判定部１００ｂにより気筒１１内が上記燃料の安定燃焼可能状態にあると判定され難い環境下（寒冷地や高地）にあっても、上記燃料噴射量特性の学習を実行することができる。よって、上記燃料噴射量特性の学習の機会を少なくすることなく、正確な学習値が得られる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、エンジンの燃料噴射弁より噴射される燃料噴射量を、該燃料噴射弁のアクチュエータの駆動回路に付与する噴射信号のパルス幅によって制御するとともに、該パルス幅に対する燃料噴射量特性を学習する、エンジンの燃料噴射制御装置に有用である。

１エンジン
２３可変タイミング機構
３３燃料噴射弁
５１第１水流制御弁（水流制御手段）
５２第２水流制御弁（水流制御手段）
５３第３水流制御弁（水流制御手段）
１００エンジン制御器（燃料噴射制御装置）
１００ａ学習実行要求出力部（学習実行要求出力手段）
１００ｂ安定燃焼判定部（安定燃焼判定手段）
１００ｃ安定燃焼状態移行部（安定燃焼状態移行手段）
１００ｄ学習実行部（学習実行手段）

Claims

エンジンの燃料噴射弁より噴射される燃料噴射量を、該燃料噴射弁のアクチュエータの駆動回路に付与する噴射信号のパルス幅によって制御するとともに、該パルス幅に対する燃料噴射量特性を学習する、エンジンの燃料噴射制御装置であって、
予め決められた出力条件が成立したときに、上記燃料噴射量特性の学習実行要求を出力する学習実行要求出力手段と、
上記学習実行要求出力手段により上記学習実行要求が出力されたときに、上記エンジンの気筒内が、上記燃料噴射量特性の学習実行時に上記燃料噴射弁より噴射される燃料の安定燃焼が可能な状態にあるか否かを判定する安定燃焼判定手段と、
上記安定燃焼判定手段により上記気筒内が上記燃料の安定燃焼が可能な状態にはないと判定されたときに、上記気筒内を上記燃料の安定燃焼が可能な状態に移行させる安定燃焼状態移行手段と、
上記安定燃焼判定手段により上記気筒内が上記燃料の安定燃焼が可能な状態にあると判定されたときにおいては、所定の学習実行条件が成立したときに、上記燃料噴射量特性の学習を実行する一方、上記気筒内が上記燃料の安定燃焼が可能な状態にはないと判定されたときにおいては、上記安定燃焼状態移行手段による上記燃料の安定燃焼が可能な状態への移行動作後でかつ上記所定の学習実行条件が成立したときに、上記燃料噴射量特性の学習を実行する学習実行手段とを備えていることを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
請求項１記載のエンジンの燃料噴射制御装置において、
上記安定燃焼状態移行手段は、上記エンジンの吸気弁の開閉時期を可変とする可変タイミング機構の作動を制御して、上記吸気弁の開弁時期を上記気筒内のピストンの吸気上死点後の所定のタイミングまで遅角させることで、上記気筒内を上記燃料の安定燃焼が可能な状態に移行させるように構成されていることを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
請求項２記載のエンジンの燃料噴射制御装置において、
上記所定のタイミングは、上記可変タイミング機構により可能な最遅角のタイミングであることを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの燃料噴射制御装置において、
上記安定燃焼状態移行手段は、エンジン冷却水の流れを制御する水流制御手段の作動を制御することで、上記気筒内を上記燃料の安定燃焼が可能な状態に移行させるように構成されていることを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
請求項４記載のエンジンの燃料噴射制御装置において、
上記安定燃焼状態移行手段は、エンジン冷却水の流れを制御する水流制御手段の作動を制御することで、上記エンジン冷却水の、上記エンジンのシリンダブロックへの流入量、及び、上記エンジン冷却水の循環経路の少なくとも一方の調整によって、上記気筒内を上記燃料の安定燃焼が可能な状態に移行させるように構成されていることを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。