JP2019178662A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低圧燃料通路内の燃料圧力を検出しなくても、同燃料圧力の脈動による気筒間のポート噴射量のばらつきを抑制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】Ｖ型６気筒の内燃機関は、気筒別のポート噴射弁及び筒内噴射弁と、６つの気筒＃１〜＃６でそれぞれ１回ずつ燃焼が行われる期間に３回の加圧動作を行う高圧燃料ポンプと、同内燃機関の２つのバンクの空燃比をそれぞれ検出するバンク別の空燃比センサと、を備えている。こうした内燃機関の燃料噴射制御装置は、両バンクの空燃比検出値ＡＦ１，ＡＦ２の偏差ΔＡＦから脈動補正量を求め、両バンクのポート噴射弁の噴射量指令値の間に脈動補正行分の差を設けるようにしている。【選択図】図４

Description

本発明は、ポート噴射弁と筒内噴射弁とを備えるマルチ噴射式の内燃機関に適用される燃料噴射制御装置に関する。

特許文献１に見られるように、上記のようなマルチ噴射式の内燃機関では、フィードポンプが燃料タンクから汲み出した低圧の燃料を、低圧燃料通路を通じてポート噴射弁に供給している。また、高圧燃料ポンプが低圧燃料通路の低圧燃料を吸引して加圧することで高圧となった燃料を、高圧燃料通路を通じて筒内噴射弁に供給している。こうしたマルチ噴射式の内燃機関では、高圧燃料ポンプの加圧動作に応じて低圧燃料通路内の燃料圧力に脈動が発生して、各気筒のポート噴射弁の燃料噴射量（ポート噴射量）にばらつきが生じてしまうことがある。

特開２０１６−００３６３６号公報

低圧燃料通路内の燃料圧力を検出し、各気筒のポート噴射弁の噴射の都度、その検出結果に応じてポート噴射量を補正すれば、燃料圧力の脈動によるポート噴射量のばらつきを抑えることが可能となる。しかしながら、そうした場合には、低圧燃料通路内の燃料圧力を検出するセンサの追加設置が必要となり、その分の内燃機関の製造コストが増加してしまう。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、低圧燃料通路内の燃料圧力を検出せずとも、同燃料圧力の脈動による気筒間のポート噴射量のばらつきを抑制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内燃機関の燃料噴射制御装置は、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁と燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射弁とがそれぞれ設けられたＮ個の気筒と、フィードポンプが燃料タンクから吸引して吐出した低圧の燃料をポート噴射弁に供給するための燃料通路である低圧燃料通路と、高圧燃料ポンプが低圧燃料通路から吸引して加圧した高圧の燃料を筒内噴射弁に供給するための燃料通路である高圧燃料通路と、各気筒で燃焼した混合気の空燃比を検出する空燃比センサと、が設けられた内燃機関であって、各気筒でそれぞれ１回ずつ燃焼が行われる期間に高圧燃料ポンプが（Ｎ／２）回の加圧動作を行う内燃機関に適用される。

上記のように構成された内燃機関では、高圧燃料ポンプが加圧動作を１回行う毎に、２つの気筒で燃焼が行われる。そのため、高圧燃料ポンプの加圧動作により生じる低圧燃料通路内の燃料圧力の脈動の１周期毎に、２つの気筒で燃料噴射が行われることになる。ここで、気筒のうちの一つを燃焼順序の起点としたときに同燃焼順序が奇数番目となっている気筒の群を第１気筒群とし、同燃焼順序が偶数番目となっている気筒の群を第２気筒群とする。このときの第１気筒群の各気筒でポート噴射弁の燃料噴射が行われるときの上記脈動の位相は同位相となる。そして、第２気筒群の各気筒でポート噴射弁の燃料噴射が行われる時期の上記脈動の位相はいずれも、第１気筒群の各気筒でポート噴射弁の燃料噴射が行われるときの位相から半波長分ずれた位相となる。よって、上記脈動により生じるポート噴射量のずれは、第１気筒群の各気筒、第２気筒群の各気筒でそれぞれ同じとなる。このように上記内燃機関では、高圧燃料ポンプの加圧動作による低圧燃料通路内の燃料圧力の脈動により、第１気筒群の各気筒と第２気筒群の各気筒との間にポート噴射量のずれが生じる。そして、ポート噴射量のずれは、空燃比のずれとして現れる。そのため、第１気筒群の気筒で燃焼した混合気の空燃比と第２気筒群の気筒で燃焼した混合気の空燃比との偏差から、上記脈動による第１気筒群と第２気筒群との間のポート噴射量のずれ量を求めることができる。

上記内燃機関の燃料噴射制御装置では、第１気筒群の各気筒と第２気筒群の各気筒とでポート噴射弁の噴射量指令値に脈動補正量分の差を設けるようにしている。そして、その脈動補正量を、第１気筒群の気筒で燃焼した混合気の空燃比と第２気筒群の気筒で燃焼した混合気の空燃比との偏差を空燃比センサの検出結果から求め、その偏差に応じて決定している。そのため、上記内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、低圧燃料通路内の燃料圧力を検出しなくても、同燃料圧力の脈動による気筒間のポート噴射量のばらつきを抑制することができる。

燃料噴射制御装置の一実施形態が適用される内燃機関の模式図。 同内燃機関の燃料系の模式図。 上記実施形態の燃料噴射制御装置の模式図。 上記内燃機関における高圧燃料ポンプのプランジャストローク、低圧側燃圧、空燃比検出値の推移を示すタイムチャート。 同燃料噴射制御装置における脈動補正量算出マップの設定態様の一例を示すグラフ。 同燃料噴射制御装置が実行する脈動補正量設定ルーチンのフローチャート。 直列４気筒の内燃機関における高圧燃料ポンプのプランジャストローク、低圧側燃圧、空燃比検出値の推移を示すタイムチャート。

以下、燃料噴射制御装置の一実施形態を、図１〜図６を参照して詳細に説明する。本実施形態の燃料噴射制御装置は、車載用の内燃機関に適用されている。
図１に示すように、本実施形態の燃料噴射制御装置が適用される内燃機関は、第１バンク１１及び第２バンク１２の２つのバンクに分かれて気筒が配列されたＶ型の気筒配列を有している。第１バンク１１には、気筒＃１、気筒＃３、及び気筒＃５の３つの気筒が、第２バンク１２には、気筒＃２、気筒＃４、及び気筒＃６の３つの気筒が、それぞれ設けられており、この内燃機関の気筒数は６個となっている。また、この内燃機関では、気筒＃１から気筒＃２、気筒＃３、気筒＃４、気筒＃５、気筒＃６の順に燃焼が行われる。ここで、気筒＃１を燃焼順序が１番目の気筒として選択したときに燃焼順序が奇数番目となる気筒（＃１、＃３、＃５）はいずれも、第１バンク１１に設けられた気筒となっている。また、このときの燃焼順序が偶数番目となる気筒（＃２、＃４、＃６）はいずれも、第２バンク１２に設けられた気筒となっている。

内燃機関は、各気筒＃１〜＃６の燃焼室１８に導入する吸気が流れる吸気管１３を備えている。吸気管１３には、吸気の流量を検出するエアフローメータ１４と、吸気の流量を調整するための弁であるスロットルバルブ１５と、が設けられている。吸気管１３を通過した吸気は、分枝管である吸気マニホールド１６において気筒別に分岐され、気筒別の吸気ポート１７を通って各気筒＃１〜＃６に流入する。

また、内燃機関の各気筒＃１〜＃６には、吸気ポート１７内に燃料を噴射するポート噴射弁１９と、燃焼室１８内に燃料を噴射する筒内噴射弁２０とがそれぞれ設けられている。各気筒＃１〜＃６の燃焼室１８では、吸気ポート１７を通じて流入した吸気と、ポート噴射弁１９及び筒内噴射弁２０が噴射した燃料との混合気の燃焼が行われる。燃焼により生じた排気は、気筒別の排気ポート２１を通じて燃焼室１８から排出される。第１バンク１１の各気筒＃１、＃３、＃５の排気は、排気集合管である排気マニホールド２２Ａにて合流した後、排気を浄化するための触媒装置２４Ａを通って外部に放出される。一方、第２バンク１２の各気筒＃２、＃４、＃６の排気は、排気マニホールド２２Ｂにて合流した後、触媒装置２４Ｂを通って外部に放出される。なお、両バンクの排気マニホールド２２Ａ、２２Ｂの排気合流部には、空燃比センサ２３Ａ、２３Ｂがそれぞれ設けられている。こうした内燃機関では、第１バンク１１の各気筒＃１、＃３、＃５で燃焼した混合気の空燃比が空燃比センサ２３Ａにより検出され、第２バンク１２の各気筒＃２、＃４、＃６で燃焼した混合気の空燃比が空燃比センサ２３Ｂにより検出される。

なお、第１バンク１１及び第２バンク１２には、燃焼室１８に対して吸気ポート１７を開閉する吸気バルブ２６を駆動する吸気カムシャフト２７と、燃焼室１８に対して排気ポート２１を開閉する排気バルブ２８を駆動する排気カムシャフト２９と、がそれぞれ個別に設けられている。吸気カムシャフト２７及び排気カムシャフト２９は、内燃機関の出力軸であるクランクシャフト３０の回転を受けて回転する。なお、吸気カムシャフト２７及び排気カムシャフト２９は、クランクシャフト３０が２回転する毎に１回転するようになっている。

さらに内燃機関には、クランク角センサ３１が設けられている。クランク角センサ３１は、クランクシャフト３０の回転に応じてパルス状のクランク信号を出力する。
図２に、上記内燃機関の燃料系の構成を示す。同図に示すように、燃料タンク４０内には、その内部の燃料を汲み出すフィードポンプ４１が設置されている。フィードポンプ４１の燃料吐出口には、低圧燃料配管４２が接続されている。低圧燃料配管４２における燃料タンク４０の内部に位置する部分には、同低圧燃料配管４２内の燃料圧力（以下、低圧側燃圧と記載する）を規定の圧力（以下、設定フィード圧と記載する）に保持するためのプレッシャレギュレータ４３が接続されている。

低圧燃料配管４２は３つに分岐されるとともに、各々の分岐先において第１バンク側の低圧デリバリパイプ４４、第２バンク側の低圧デリバリパイプ４５、及び高圧燃料ポンプ４６にそれぞれ接続されている。第１バンク側の低圧デリバリパイプ４４には、第１バンク１１の各気筒＃１、＃３、＃５のポート噴射弁１９がそれぞれ接続されている。また、第２バンク側の低圧デリバリパイプ４５には、第２バンク１２の各気筒＃２、＃４、＃６のポート噴射弁１９がそれぞれ接続されている。なお、各低圧デリバリパイプ４４、４５には、内部の燃料圧力の脈動を抑えるパルセーションダンパ４７がそれぞれ設けられている。

一方、高圧燃料ポンプ４６には、シリンダ４８と、その内部に挿入された状態で設置されたプランジャ４９と、内燃機関のカムシャフトのうちの一つ（本実施形態では第１バンク１１の排気カムシャフト２９）に設けられたカム５０と、が設けられている。カム５０には、３つのカム山が設けられており、そのカム山による押し上げ、押し下げにより、シリンダ４８内でプランジャ４９の往復動が行われるようになっている。シリンダ４８内には、燃料を加圧するための加圧室５１がプランジャ４９により区画形成されている。加圧室５１は、燃料圧力の脈動の伝播を抑えるためのパルセーションダンパ５２と、電磁スピル弁５３とを介して低圧燃料配管４２に接続されている。さらに加圧室５１は、逆止弁５４を介して高圧燃料配管５５に接続されている。電磁スピル弁５３は、通電に応じて開閉して、低圧燃料配管４２と加圧室５１との間の燃料の流通が許容された状態と同流通が遮断された状態とを切り替える。逆止弁５４は、加圧室５１内の燃料圧力が高圧燃料配管５５内の燃料圧力よりも低いときには閉弁して、高圧燃料配管５５から加圧室５１への燃料の逆流を防止する。また、逆止弁５４は、加圧室５１内の燃料圧力が高圧燃料配管５５内の燃料圧力よりも高くなったときに開弁して、加圧室５１から高圧燃料配管５５への燃料吐出を許容する。

こうした高圧燃料ポンプ４６に接続された高圧燃料配管５５は２つに分岐されるとともに、各々の分岐先において第１バンク側の高圧デリバリパイプ５６、及び第２バンク側の高圧デリバリパイプ５７にそれぞれ接続されている。第１バンク側の高圧デリバリパイプ５６には、第１バンク１１の各気筒＃１、＃３、＃５の筒内噴射弁２０がそれぞれ接続されている。また、第２バンク側の高圧デリバリパイプ５７には、第２バンク１２の各気筒＃２、＃４、＃６の筒内噴射弁２０がそれぞれ接続されている。第１バンク側、及び第２バンク側の高圧デリバリパイプ５６、５７は、連通路５８を介して相互に連通されている。また、第１バンク側の高圧デリバリパイプ５６には、その内部の燃料圧力（高圧側燃圧）を検出する高圧側燃圧センサ５９が取り付けられている。一方、第２バンク側の高圧デリバリパイプ５７には、リリーフ弁６０が取り付けられている。リリーフ弁６０は、リリーフ通路６１を通じて燃料タンク４０に接続されており、高圧デリバリパイプ５７内の燃料圧力が過上昇したときに開弁して、高圧デリバリパイプ５７内の燃料を燃料タンク４０に放出する。

なお、こうした内燃機関の燃料系では、フィードポンプ４１が燃料タンク４０から吸引して吐出した低圧の燃料をポート噴射弁１９に供給するための燃料通路である低圧燃料通路が、低圧燃料配管４２及び低圧デリバリパイプ４４、４５により構成されている。また、低圧燃料通路から高圧燃料ポンプ４６が吸引して加圧した高圧の燃料を筒内噴射弁２０に供給するための燃料通路である高圧燃料通路が、高圧燃料配管５５及び高圧デリバリパイプ５６、５７により構成されている。

続いて、こうした内燃機関の燃料系に設けられた高圧燃料ポンプ４６の加圧動作について説明する。高圧燃料ポンプ４６では、シリンダ４８でのプランジャ４９の往復動に応じて加圧室５１の容積が変化する。以下の説明では、加圧室５１の容積が拡大する方向へのプランジャ４９の動作を同プランジャ４９の下降と記載し、加圧室５１の容積が縮小する方向へのプランジャ４９の動作を同プランジャ４９の上昇と記載する。

高圧燃料ポンプ４６において、電磁スピル弁５３が閉弁した状態でプランジャ４９が下降を開始すると、加圧室５１の容積の拡大に伴って、低圧燃料配管４２から加圧室５１に燃料が流入するようになる。ここで、プランジャ４９が上昇に転じる前に電磁スピル弁５３を閉弁すると、その後のプランジャ４９の上昇に伴う容積の縮小により、加圧室５１に流入した燃料が加圧される。そして、加圧室５１内の燃料圧力が高圧燃料配管５５内の燃料圧力を上回ると、逆止弁５４が開弁して、加圧室５１内の加圧された燃料が高圧燃料配管５５に吐出される。このように高圧燃料ポンプ４６は、プランジャ４９の往復動毎に、低圧燃料配管４２の燃料を加圧して高圧燃料配管５５に吐出する。なお、こうした高圧燃料ポンプ４６では、プランジャ４９の下降中における電磁スピル弁５３の閉弁時期を変え、低圧燃料配管４２から加圧室５１への燃料の流入量を増減することで、加圧動作毎の高圧燃料配管５５への燃料の吐出量が調整されている。

図３に、以上のように構成された内燃機関に適用される本実施形態の燃料噴射制御装置６２の構成を示す。同図に示すように、燃料噴射制御装置６２は、燃料噴射制御に係る演算処理を行う演算処理回路６３と、燃料噴射制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリ６４と、を備えている。また、燃料噴射制御装置６２には、上述したエアフローメータ１４、各バンクの空燃比センサ２３Ａ、２３Ｂ、クランク角センサ３１、高圧側燃圧センサ５９に加え、運転者のアクセルペダルの踏込み量（アクセルペダル開度）を検出するアクセルペダル開度センサ６５が接続されている。

燃料噴射制御装置６２は、メモリ６４に記憶されたプログラムを演算処理回路６３が読み込んで実行することで、内燃機関の燃料噴射制御を行っている。燃料噴射制御は、下記の態様で行われる。

燃料噴射制御に際して燃料噴射制御装置６２はまず、各気筒＃１〜＃６の燃焼室１８に流入する空気量（シリンダ流入空気量）に基づき、燃焼室１８で燃焼する混合気の空燃比を同空燃比の目標値である目標空燃比とするために必要な燃料の量を、要求噴射量の値として演算する。シリンダ流入空気量は、上記各センサの検出結果に基づき推定して求められている。また、要求噴射量の値には、空燃比センサ２３Ａ、２３Ｂの検出値と目標空燃比との偏差に応じたフィードバック補正が施される。

続いて、燃料噴射制御装置６２は、内燃機関の運転状況に応じて、ポート噴射弁１９の燃料噴射（ポート噴射）及び筒内噴射弁２０の燃料噴射（筒内噴射）の燃料噴射の分担比率を決定する。そして、燃料噴射制御装置６２は、分担比率と要求噴射量から、ポート噴射弁１９の燃料噴射量（ポート噴射量）の指令値であるポート噴射量指令値と、筒内噴射弁２０の燃料噴射量（筒内噴射量）の指令値である筒内噴射量指令値と、をそれぞれ算出する。

次に、燃料噴射制御装置６２は、ポート噴射量指令値分の燃料噴射に必要なポート噴射弁１９の噴射時間と、筒内噴射量指令値分の燃料噴射に必要な筒内噴射弁２０の噴射時間と、を演算する。そして、燃料噴射制御装置６２は、次回に燃焼を行う気筒のポート噴射弁１９及び筒内噴射弁２０に対して、演算した噴射時間分の燃料噴射をそれぞれ指令する。なお、筒内噴射弁２０の噴射時間は、高圧側燃圧センサ５９が検出した高圧側燃圧に基づいて算出されている。これに対して、ポート噴射弁１９の噴射時間は、同ポート噴射弁１９に供給される低圧デリバリパイプ４４，４５内の燃料の圧力（低圧側燃圧）が、設定フィード圧であることを前提として算出されている。

なお、燃料噴射制御装置６２は、内燃機関の運転状況に応じて、高圧側燃圧の目標値を設定している。そして、燃料噴射制御装置６２は、高圧側燃圧センサ５９による高圧側燃圧の検出値がその設定した目標値に近づくように高圧燃料ポンプ４６の燃料吐出量を調整すべく、電磁スピル弁５３の開閉制御を行っている。

さて、以上のように構成された内燃機関において高圧燃料ポンプ４６は、低圧燃料配管４２から間欠的に燃料吸引を行いつつ、加圧動作を行っている。高圧燃料ポンプ４６が燃料吸引を行う都度、低圧燃料配管４２における高圧燃料ポンプ４６との接続部分における燃料圧力が低下する。これによる周期的な燃料圧力の変動が低圧燃料配管４２を通じて伝播することで、低圧デリバリパイプ４４、４５内の燃料圧力（低圧側燃圧）に脈動が発生する。一方、上述のようにポート噴射弁１９の噴射時間の算出は、低圧側燃圧が設定フィード圧であることを前提に行われている。そのため、ポート噴射弁１９の噴射時の低圧側燃圧が、脈動によって設定フィード圧からずれた値となると、ポート噴射量に誤差が生じてしまう。

図４に、高圧燃料ポンプ４６のプランジャストローク、各気筒＃１〜＃６のポート噴射の時期、低圧側燃圧、及び空燃比センサ２３Ａ、２３Ｂの空燃比検出値ＡＦ１、ＡＦ２の関係を示す。ここでのプランジャストロークは、プランジャ４９が最も下降したときの同プランジャ４９の位置をプランジャストロークが「０」の位置としたときの同位置からのプランジャ４９の上昇量を表している。

上述したように、プランジャ４９の昇降は、排気カムシャフト２９に設けられた、３つのカム山を有したカム５０により行われる。排気カムシャフト２９は、クランクシャフト３０が２回転（７２０°ＣＡ）する毎に１回転する。よって、クランクシャフト３０が２回転する毎にプランジャ４９の昇降が３回行われることになる。よって、この内燃機関での高圧燃料ポンプ４６の加圧動作の周期は、２４０°ＣＡ（＝７２０°ＣＡ／３）となる。

一方、上記内燃機関では、クランクシャフト３０が２回転する毎に、６つの気筒＃１〜＃６においてそれぞれ１回ずつ燃焼が行われる。そのため、高圧燃料ポンプ４６は、内燃機関に設けられた６つの気筒＃１〜＃６でそれぞれ１回ずつ燃焼が行われる期間に３回の、すなわち気筒数（６個）の半分の回数の加圧動作を行うことになる。

また、ポート噴射の分担割合が０でなく、すべての気筒＃１〜＃６でポート噴射が行われる場合には、各気筒＃１〜＃６のポート噴射は１２０°ＣＡ（＝７２０°ＣＡ／６）の間隔で行われる。すなわち、高圧燃料ポンプ４６が加圧動作を１回行う毎に、すなわち低圧側燃圧の脈動の１周期毎に、２つの気筒でポート噴射が行われることになる。

同図４に示すように、第１バンク１１に設けられた３つの気筒＃１、＃３、＃５では、低圧側燃圧の脈動周期におけるポート噴射時の位相が同じとなる。また、第２バンク１２に設けられた３つの気筒＃２、＃４、＃６でも、低圧側燃圧の脈動周期におけるポート噴射時の位相は同じとなり、且つその位相は第１バンク１１の各気筒＃１、＃３、＃５の場合の位相から半波長分ずれた位相となる。そのため、第１バンク１１の各気筒＃１、＃３、＃５と第２バンク１２の各気筒＃２、＃４、＃６との間に、ポート噴射量の偏差が生じ、その結果、第１バンク側の空燃比センサ２３Ａの空燃比検出値ＡＦ１と第２バンク側の空燃比センサ２３Ｂの空燃比検出値ＡＦ２との間にも偏差が生じるようになる。

例えば、同図の場合、第１バンク１１の各気筒＃１、＃３、＃５ではいずれも、脈動により低圧側燃圧が設定フィード圧よりも高くなっている時期にポート噴射が行われ、第２バンク１２の各気筒＃２、＃４、＃６ではいずれも、脈動により低圧側燃圧が設定フィード圧よりも低くなっている時期にポート噴射が行われる。そのため、第１バンク１１の各気筒＃１、＃３、＃５では、ポート噴射量がポート噴射量指令値よりも多くなり、空燃比が目標空燃比よりもリッチとなる。一方、第２バンク１２の各気筒＃２、＃４、＃６では、ポート噴射量がポート噴射量指令値よりも少なくなり、空燃比が目標空燃比よりもリーンとなる。なお、低圧側燃圧の脈動以外にも様々な外的要因が空燃比に影響するが、脈動の他にはバンク単位で影響のし方が大きく変わるものはない。そのため、バンク間の空燃比検出値ＡＦ１、ＡＦ２の偏差の殆どは、低圧側燃圧の脈動の影響により生じたものと考えられる。したがって、低圧側燃圧の脈動によるポート噴射量のずれ量を、バンク間の空燃比検出値ＡＦ１、ＡＦ２の偏差から求めることが可能となる。

なお、低圧側燃圧の脈動の振動数が低圧燃料通路の固有振動数に近い振動数となると、共振現象により脈動が大きくなる。一方、低圧側燃圧の脈動の振動数は、内燃機関の回転数ＮＥとその変化速度ΔＮＥにより変化する。そのため、低圧側燃圧の脈動の振幅、ひいてはその脈動によるポート噴射量のずれ量は、内燃機関の回転数ＮＥ及びその変化速度ΔＮＥにより変化する値となる。ちなみに、低圧燃料通路の固有振動数は、構成部品の寸法形状の加工誤差のため、内燃機関の個体毎にばらつきがある。

本実施形態の燃料噴射制御装置６２では、ポート噴射量指令値の算出に際し、メモリ６４に記憶された脈動補正量算出マップを用いて脈動補正量の値を求めている。脈動補正量算出マップは、図５に示すような内燃機関の回転数ＮＥ及びその変化速度ΔＮＥと、脈動補正量の値との関係を記憶したものとなっている。そして、燃料噴射制御装置６２は、第１バンク１１の各気筒＃１、＃３、＃５のポート噴射量指令値には脈動補正量の値の１／２分の減量補正を、第２バンク１２の各気筒＃２、＃４、＃６のポート噴射量指令値には脈動補正量の値の１／２分の増量補正を、それぞれ行っている。すなわち、燃料噴射制御装置６２は、第１バンク１１の各気筒＃１、＃３、＃５のポート噴射量指令値と第２バンク１２の各気筒＃２、＃４、＃６のポート噴射量指令値との間に脈動補正量分の差を設けるようにしている。

さらに、燃料噴射制御装置６２は、内燃機関の運転中、図６に示す脈動補正量設定ルーチンの処理を通じて、バンク間の空燃比検出値ＡＦ１、ＡＦ２の偏差に基づき、上記脈動補正量算出マップにおける脈動補正量の値を更新するようにしている。燃料噴射制御装置６２は、内燃機関の運転中、規定の制御周期毎に本ルーチンの処理を繰り返し実行している。

本ルーチンの処理が開始されると、まずステップＳ１００において、現在の内燃機関の回転数ＮＥ、その変化速度ΔＮＥ、両バンクの空燃比センサ２３Ａ、２３Ｂの空燃比検出値ＡＦ１、ＡＦ２が取得される。内燃機関の回転数ＮＥ、及びその変化速度ΔＮＥは、クランク角センサ３１が出力するクランク信号のパルス間隔、及びその単位時間当たりの変化量からそれぞれ演算されている。続いて、ステップＳ１１０において、第２バンク側の空燃比センサ２３Ｂの空燃比検出値ＡＦ２から第１バンク側の空燃比センサ２３Ａの空燃比検出値ＡＦ１を引いた差が、両バンクの空燃比検出値の偏差ΔＡＦの値として求められる。そして、続くステップＳ１２０において、偏差ΔＡＦに応じて、現在の内燃機関の回転数ＮＥ、及びその変化速度ΔＮＥにおける脈動補正量の値の更新が行われる。

偏差ΔＡＦ（＝ＡＦ２−ＡＦ１）の値は、第１バンク１１の空燃比が第２バンク１２の空燃比よりもリッチなときには正の値となり、第１バンク１１の空燃比が第２バンク１２の空燃比よりもリーンなときには負の値となる。一方、上述のように本実施形態では、第１バンク１１の各気筒＃１、＃３、＃５のポート噴射量指令値に対しては脈動補正量の値の１／２分の減量補正を、第２バンク１２の各気筒＃２、＃４、＃６のポート噴射量指令値に対しては脈動補正量の値の１／２分の増量補正を、それぞれ行っている。こうした場合、現在の回転数ＮＥ及び変化速度ΔＮＥにおける脈動補正量の値が低圧側燃圧の脈動によるバンク間のポート噴射量のずれ量よりも小さいときには偏差ΔＡＦは正の値となり、同ずれ量よりも大きいときには偏差ΔＡＦは負の値となる。上記ステップＳ１２０では、偏差ΔＡＦが正の値の場合には更新前よりも大きい値となり、偏差ΔＡＦが負の値の場合には更新前よりも小さい値となるように、現在の回転数ＮＥ及び変化速度ΔＮＥにおける脈動補正量の値を更新している。これにより、空燃比検出値ＡＦ１、ＡＦ２の偏差から把握されるバンク間のポート噴射量のずれ量に次第に近づくように、脈動補正量の値が更新され、そうした更新の繰り返しにより、上記ずれ量が脈動補正量の値として学習される。

なお、本実施形態では、工場出荷時の脈動補正量算出マップには、回転数ＮＥ、変化速度ΔＮＥ毎の脈動補正量の初期値として、予め実験等で求められたバンク間のポート噴射量のずれ量のばらつき範囲の中央値が記憶されている。これに対して、低圧側燃圧の脈動の発生状況の個体差が大きい場合などには、脈動補正量算出マップにおける脈動補正量の初期値を「０」として、脈動補正量の値を一から学習するようにしてもよい。

こうした本実施形態の燃料噴射制御装置では、両バンクの空燃比検出値ＡＦ１、ＡＦ２の偏差ΔＡＦから、低圧側燃圧の脈動によるバンク間のポート噴射量のばらつきを求めている。そのため、低圧側燃圧を直接検出するセンサを設けずとも、低圧側燃圧の脈動による気筒間のポート噴射量のばらつきを抑制することができる。

なお、本実施形態の適用対象となる内燃機関では、第１バンク１１に設けられた気筒＃１、＃３、＃５が、気筒＃１を燃焼順序が１番目の気筒として選択したときに同燃焼順序が奇数番目となる第１気筒群の気筒となる。また、第２バンク１２に設けられた気筒＃２、＃４、＃６が、同燃焼順序が偶数番目となる第２気筒群の気筒となる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
上記実施形態では、Ｖ型の気筒配列を有した内燃機関における２つのバンクにそれぞれ個別に設けられた空燃比センサの空燃比検出値の偏差から低圧側燃圧の脈動によるポート噴射量のずれ量を求めるようにしていた。これに対して、Ｌ型（直列側）の気筒配列の内燃機関の多くでは、全気筒の空燃比を同じ空燃比センサで検出している。また、Ｖ型の内燃機関でも、両バンクの排気の合流部に空燃比センサが設けられている場合がある。こうした場合にも、気筒数をＮ個としたときに、各気筒でそれぞれ１回ずつ燃焼が行われる期間に高圧燃料ポンプが（Ｎ／２）回の加圧動作を行う内燃機関であれば、低圧側燃圧の脈動によるポート噴射量のずれ量を空燃比検出値から求め、そのずれ領分のポート噴射量の補正を行うことが可能である。

図７は、直列４気筒の内燃機関における高圧燃料ポンプのプランジャストローク、各気筒＃１〜＃４のポート噴射の時期、低圧側燃圧、及び空燃比センサの検出値の関係を示す。なお、この内燃機関は、カムシャフトに設けられた２つのカム山を有したカムにより高圧燃料ポンプのプランジャの昇降が行われるものとなっている。また、この内燃機関では、気筒＃１、気筒＃３、気筒＃４、気筒＃２の順で燃焼が行われるようになっている。

この内燃機関では、クランクシャフトの２回転（７２０°ＣＡ）毎にプランジャの昇降が２回行われる。すなわち、この内燃機関の高圧燃料ポンプ４６の加圧動作の周期は、３６０°ＣＡ（＝７２０°ＣＡ／２）となっている。また、この内燃機関では、クランクシャフトの２回転毎に、４つの気筒＃１〜＃４においてそれぞれ１回ずつ燃焼が行われる。そのため、高圧燃料ポンプは、内燃機関に設けられた４つの気筒＃１〜＃４でそれぞれ１回ずつ燃焼が行われる期間に２回の、すなわち気筒数（４個）の半分の回数の加圧動作を行うことになる。さらに、この内燃機関では、各気筒＃１〜＃４のポート噴射が１８０°ＣＡ（＝７２０°ＣＡ／４）の間隔で行われる。よって、こうした内燃機関でも、低圧側燃圧の脈動の１周期毎に、２つの気筒でポート噴射が行われることになる。

ここで、気筒＃１を燃焼順序が１番目の気筒として選択したときに同燃焼順序が奇数番目となる気筒＃１、気筒＃４を第１気筒群の気筒とし、同燃焼順序が偶数番目となる気筒＃３、気筒＃２を第２気筒群の気筒とする。このときの第１気筒群の気筒＃１、＃４では、低圧側燃圧の脈動周期におけるポート噴射時の位相が同じとなる。また、第２気筒群の気筒＃３、＃２でも、低圧側燃圧の脈動周期におけるポート噴射時の位相は同じとなり、且つその位相は第１気筒群の場合の位相から半波長分ずれた位相となる。そのため、第１気筒群の各気筒＃１、＃４と第２気筒群の各気筒＃３、＃２との間に、ポート噴射量の偏差が生じ、その結果、空燃比検出値に３６０°ＣＡを周期とした変動が生じるようになる。

このときの周期を３６０°ＣＡとした空燃比検出値の変動の振幅は、第１気筒群の気筒＃１、＃４で燃焼した混合気の空燃比と第２気筒群の気筒＃３、＃２で燃焼した混合気の空燃比との偏差を表している。よって、上記空燃比検出値の変動の振幅から、高圧燃料ポンプの加圧動作に起因した低圧側燃圧の脈動による、第１気筒群の気筒と第気筒群の気筒との間のポート噴射量のずれ量を求めることができる。そして、そのずれ量を脈動補正量の値として設定し、第１気筒群の各気筒と第２気筒群と各気筒とでポート噴射量指令値にその脈動補正量分の差を設けるようにすれば、低圧側燃圧を直接検出せずとも、同低圧側燃圧の脈動による気筒間のポート噴射量のばらつきを抑制することが可能となる。

１１…第１バンク、１２…第２バンク、１３…吸気管、１４…エアフローメータ、１５…スロットルバルブ、１６…吸気マニホールド、１７…吸気ポート、１８…燃焼室、１９…ポート噴射弁、２０…筒内噴射弁、２１…排気ポート、２２Ａ，２２Ｂ…排気マニホールド、２３Ａ，２３Ｂ…空燃比センサ、２４Ａ，２４Ｂ…触媒装置、２６…吸気バルブ、２７…吸気カムシャフト、２８…排気バルブ、２９…排気カムシャフト、３０…クランクシャフト、３１…クランク角センサ、４０…燃料タンク、４１…フィードポンプ、４２…低圧燃料配管（低圧燃料通路）、４３…プレッシャレギュレータ、４４，４５…低圧デリバリパイプ（低圧燃料通路）、４６…高圧燃料ポンプ（４８…シリンダ、４９…プランジャ、５０…カム、５１…加圧室、５２…パルセーションダンパ、５３…電磁スピル弁、５４…逆止弁）、４７…パルセーションダンパ、５５…高圧燃料配管（高圧燃料通路）、５６，５７…高圧デリバリパイプ（高圧燃料通路）、５８…連通路、５９…高圧側燃圧センサ、６０…リリーフ弁、６１…リリーフ通路、６２…燃料噴射制御装置、６３…演算処理回路、６４…メモリ、６５…アクセルペダル開度センサ。

Claims (1)

1. 吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁と燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射弁とがそれぞれ設けられたＮ個の気筒と、フィードポンプが燃料タンクから吸引して吐出した低圧の燃料を前記ポート噴射弁に供給するための燃料通路である低圧燃料通路と、前記低圧燃料通路から高圧燃料ポンプが吸引して加圧した高圧の燃料を前記筒内噴射弁に供給するための燃料通路である高圧燃料通路と、各気筒で燃焼した混合気の空燃比を検出する空燃比センサと、が設けられた内燃機関であって、各気筒でそれぞれ１回ずつ燃焼が行われる期間に前記高圧燃料ポンプが（Ｎ／２）回の加圧動作を行う内燃機関に適用される燃料噴射制御装置において、
   前記気筒のうちの一つを燃焼順序が1番目の気筒として選択したときに同燃焼順序が奇数番目となる気筒の群を第１気筒群とし、同燃焼順序が偶数番目となる気筒の群を第２気筒群としたとき、前記第１気筒群の各気筒と前記第２気筒群の各気筒とで前記ポート噴射弁の噴射量指令値に脈動補正量分の差を設けるとともに、
   前記第１気筒群の気筒で燃焼した混合気の空燃比と前記第２気筒群の気筒で燃焼した混合気の空燃比との偏差を前記空燃比センサの検出結果から求め、その偏差に応じて前記脈動補正量を決定する
   燃料噴射制御装置。