JP2021169802A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分割噴射の目標分割回数を可及的に多く設定しつつ、目標分割回数で分割噴射できなくなる内燃機関が発生することを抑止できる、内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】本発明に係る制御装置は、内燃機関が備える燃料噴射弁による燃料噴射を複数回に分けて行わせる分割噴射を制御する分割噴射制御部と、前記分割噴射における１噴射の燃料噴射パルス幅が最小パルス幅を下回らないように、前記分割噴射における分割回数を設定する分割回数設定部と、前記分割回数設定部が設定した前記分割回数と目標分割回数との乖離が発生した頻度に基づき、前記最小パルス幅を変更する最小パルス幅変更部と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、燃料噴射弁による燃料噴射を複数回に分けて行わせる分割噴射を制御する、内燃機関の制御装置に関する。

特許文献１のディーゼルエンジンの制御装置は、アイドル運転状態において分割噴射を行い、安定したアイドル運転状態が得られたときの第１段の噴射の通電時間を、１段毎の噴射量に対応する通電時間の学習値として更新記憶する。

特開２００３−０２７９９５号公報

ところで、燃料噴射弁による燃料噴射を複数回に分けて行わせる分割噴射においては、噴射量のばらつきを抑制するために、１噴射のパルス幅が最小パルス幅を下回ることがないように分割回数を制限する必要がある一方、排気性状の改善などのためには分割回数をなるべく多くしたいという要求があった。
ここで、内燃機関のばらつき（機差ばらつき）を最小限に考慮すれば、機関運転領域毎の目標分割回数を多く設定できるが、目標分割回数を切り換える境界付近の運転領域で、目標分割回数で噴射できない内燃機関が発生する可能性がある。
一方、内燃機関のばらつきを大きめに考慮して機関運転領域毎の目標分割回数を比較的少なく設定すれば、目標分割回数で分割噴射できなくなる内燃機関が発生することを抑止できるが、目標分割回数が少なくなるため、分割噴射による排気性状の改善などの効果が目減りするという問題があった。

本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、分割噴射の目標分割回数を可及的に多く設定しつつ、目標分割回数で分割噴射できなくなる内燃機関が発生することを抑止できる、内燃機関の制御装置を提供することにある。

そのため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、その一態様として、内燃機関が備える燃料噴射弁による燃料噴射を複数回に分けて行わせる分割噴射を制御する分割噴射制御部と、前記分割噴射における１噴射の燃料噴射パルス幅が最小パルス幅を下回らないように、前記分割噴射における分割回数を設定する分割回数設定部と、前記分割回数設定部が設定した前記分割回数と目標分割回数との乖離が発生した頻度に基づき、前記最小パルス幅を変更する最小パルス幅変更部と、を有する。

上記発明によると、分割噴射の目標分割回数を可及的に多く設定しつつ、目標分割回数で分割噴射できなくなる内燃機関が発生することを抑止できる。

内燃機関のシステム構成図である。 分割回数の設定処理の手順を示すフローチャートである。 分割回数の設定処理の手順を示すフローチャートである。 燃圧毎に最初パルス幅ＴＩminを記憶するテーブルを示す図である。 目標分割回数Ｍtgのマップを示す線図である。 分割回数の設定処理の手順を示すフローチャートである。 分割回数の設定処理の手順を示すフローチャートである。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、車両用の内燃機関の一態様を示す構成図である。

内燃機関１０１は燃料噴射弁１０５を備え、制御装置１０９は、燃料噴射弁１０５による燃料噴射などを制御することで内燃機関１０１の運転を制御する。
制御装置１０９は、マイクロプロセッサ、書き換え可能な不揮発性メモリなどを含むマイクロコンピュータ１０９ａを備えた電子制御装置である。

内燃機関１０１の吸気は、空気流量計１２０、電制スロットル弁１１９、コレクタ１１５の順に通過し、その後、各気筒に備わる吸気ポート１１０、吸気弁１０３を介して燃焼室１２１に吸引される。
また、内燃機関１０１は、燃料噴射弁１０５に供給される燃料の圧力を、機関運転条件に応じた目標圧力に調整する可変燃圧装置１２９を備え、可変燃圧装置１２９は、電動式の低圧燃料ポンプ１２４と、機関駆動式の高圧燃料ポンプ１２５とを有する。

低圧燃料ポンプ１２４は、燃料タンク１２３内の燃料を高圧燃料ポンプ１２５に送る。
一方、高圧燃料ポンプ１２５は、低圧燃料ポンプ１２４から供給された燃料を昇圧し、昇圧した燃料を燃料噴射弁１０５に高圧燃料配管１２８を介して送る。
制御装置１０９は、高圧燃料ポンプ１２５の吐出量を調整して燃料噴射弁１０５に供給される燃料の圧力を、機関運転条件に応じた目標燃圧（目標値）に制御する。

燃圧センサ１２６は、高圧燃料配管１２８内の燃圧ＦＰ、つまり、燃料噴射弁１０５に供給される燃圧ＦＰを検出する。
そして、制御装置１０９は、燃圧センサ１２６が検出した燃圧ＦＰと機関運転条件に応じて設定した目標燃圧ＦＰtgとの偏差ΔＦＰを演算し、高圧燃料ポンプ１２５の吐出量を調整する電磁調量弁の操作量を偏差ΔＦＰに基づき設定することで、燃圧センサ１２６が検出する燃圧ＦＰを目標燃圧ＦＰtgに近づける。

燃料噴射弁１０５は、内燃機関１０１の燃焼室１２１内に燃料を直接噴射する電磁式の燃料噴射弁であり、内燃機関１０１は、筒内直接噴射式内燃機関である。
燃料噴射弁１０５は、制御装置１０９が出力する噴射パルス信号を受け、噴射パルス信号のパルス幅（燃料噴射パルス幅）に比例する量の燃料を燃焼室１２１内に噴射する。

制御装置１０９は、吸入空気流量、機関回転速度、冷却水温度などの機関運転条件に基づき、１燃焼サイクル中に燃料噴射弁１０５から噴射させる燃料の総量に相当する標準噴射パルス幅を、燃料の圧力が標準圧力であるときの噴射パルス幅として演算し、更に、そのときの燃料の圧力に応じて前記標準噴射パルス幅を補正して補正後噴射パルス幅を設定する。
また、制御装置１０９は、補正後噴射パルス幅の噴射を１燃焼サイクル中に複数回に分けて実施する分割噴射における分割回数（分割回数≧１）を設定し、燃料噴射弁１０５による分割噴射を制御する。
つまり、制御装置１０９は、燃料噴射弁１０５による燃料噴射を複数回に分けて行わせる分割噴射を制御する分割噴射制御部としての機能をソフトウェアとして備える。

また、内燃機関１０１は、点火コイル１０７及び点火プラグ１０６を有する点火装置を備える。
制御装置１０９は、点火コイル１０７の通電を制御することで、点火プラグ１０６による火花の発生を制御する。

そして、燃焼室１２１内の混合気は、点火プラグ１０６が発生する火花により着火燃焼し、燃焼により生じた排気ガスは、排気弁１０４を介して燃焼室１２１内から排気管１１１に排出される。
排気管１１１には、排気ガスを浄化するための３元触媒を収容した触媒コンバータ１１２が備えられている。

制御装置１０９は、内燃機関１０１の運転状態を検出する各種センサが出力する検出信号を取得する。
上記の各種センサとして、前述した燃圧センサ１２６の他、内燃機関１０１の冷却水温度ＴＷを検出する水温センサ１０８、内燃機関１０１のクランク軸の回転角度を計測するクランク角センサ１１６、内燃機関１０１の吸入空気流量ＱＡを計測する空気流量計１２０、触媒コンバータ１１２の上流における排気ガスの酸素濃度に基づき空燃比を検出する空燃比センサ１１３、車両の運転者が操作するアクセルの開度ＡＣＣを検出するアクセル開度センサ１２２などが設けられている。

そして、制御装置１０９は、アクセル開度センサ１２２が検出したアクセル開度ＡＣＣに基づき、内燃機関１０１の要求トルクを算出するとともに、内燃機関１０１がアイドル運転状態であるか否かの判定などを行う。
また、制御装置１０９は、クランク角センサ１１６が検出したクランク軸の回転角度に基づき機関回転速度ＮＥを演算し、水温センサ１０８が検出した冷却水温度ＴＷに基づき内燃機関１０１が暖機中であるか否かの判定などを行う。

また、制御装置１０９は、アクセル開度ＡＣＣに基づき設定した要求トルクなどから目標吸入空気量を算出し、この目標吸入空気量に基づく開度制御信号を電制スロットル弁１１９に出力する。
また、制御装置１０９は、機関負荷や機関回転速度ＮＥなどの機関運転条件に基づき点火時期を算出し、算出した点火時期に基づき点火コイル１０７に点火制御信号を出力することで、点火プラグ１０６の点火時期を制御する。

更に、制御装置１０９は、１燃焼サイクルでの総燃料噴射量に相当する標準燃圧での標準噴射パルス幅ＴＩを、吸入空気流量ＱＡ、機関回転速度ＮＥ、冷却水温度ＴＷ、空燃比などに基づき算出し、標準噴射パルス幅ＴＩをそのときの燃圧に基づき補正して補正後噴射パルス幅ＴＩＡを求める。
また、制御装置１０９は、補正後噴射パルス幅ＴＩＡの噴射を複数回に分けて行わせる分割噴射（多段噴射）における分割回数Ｍを設定し、分割回数Ｍに基づき分割噴射を制御する。

以下では、制御装置１０９が実施する、分割噴射の分割回数Ｍを設定する処理、換言すれば、制御装置１０９が備える、分割回数設定部及び最小パルス幅変更部の機能を、詳細に説明する。
図２−図３は、分割回数Ｍの設定手順を示すフローチャートである。

制御装置１０９は、ステップＳ５０１で、補正後噴射パルス幅ＴＩＡを取得する。
次いで、制御装置１０９は、ステップＳ５０２で、燃圧のレベル毎に最小パルス幅ＴＩminを更新可能に記憶するテーブルから、現時点の目標燃圧ＦＰtg（若しくは実燃圧ＦＰ）に対応して記憶されている最小パルス幅ＴＩminを検索する。
最小パルス幅ＴＩminは、噴射量ばらつきを許容範囲内に制限できる噴射パルス幅の下限値であり、制御装置１０９は、内蔵する書き換え可能な不揮発性メモリ上に、最小パルス幅ＴＩminのテーブルを備える。

図４は、燃圧に応じて最小パルス幅ＴＩminを記憶するテーブルの一態様を示す。
最小パルス幅ＴＩminのテーブルは、目標燃圧ＦＰtgの可変範囲を複数領域に分け、各燃圧領域毎に予め最小パルス幅ＴＩminの初期値を記憶する。
なお、後述するように、制御装置１０９は、最小パルス幅ＴＩminのテーブルについて、燃圧領域毎の最小パルス幅ＴＩminを更新する機能（最小パルス幅更新部としての機能）を備える。

次に、制御装置１０９は、ステップＳ５０３で、機関負荷及び機関回転速度ＮＥで複数に区分される領域毎に目標分割回数Ｍtgを記憶したマップから、現時点での機関負荷及び機関回転速度ＮＥに対応する目標分割回数Ｍtgを検索し、マップから検索した目標分割回数Ｍtgを分割回数Ｍの初期値に設定する。

図５は、目標分割回数Ｍtgのマップの一態様を示す。
目標分割回数Ｍtgは機関負荷が高くなるほど多い回数に設定され、かつ、機関回転速度ＮＥが高くなるほど多い回数に設定される。
なお、機関負荷を標準噴射パルス幅ＴＩで代表させることができ、また、制御装置１０９は、目標分割回数Ｍtgのマップを、内蔵する不揮発性メモリ上に備える。

そして、制御装置１０９は、ステップＳ５０４で、補正後噴射パルス幅ＴＩＡ、最小パルス幅ＴＩmin、及び分割回数Ｍに基づき、下記の式（１）にしたがって分割比率ＤＲを算出する。
分割比率ＤＲ＝（ＴＩmin×Ｍ）／ＴＩＡ…（１）

上記分割比率ＤＲは、補正後噴射パルス幅ＴＩＡの噴射を分割回数Ｍに分割して実施したときの１噴射の燃料噴射パルス幅と、最小パルス幅ＴＩminとの相関を示す指標値である。
分割噴射における１噴射の燃料噴射パルス幅が最小パルス幅ＴＩmin以上であれば、分割比率ＤＲは1.0以下になり、分割噴射における１噴射の燃料噴射パルス幅が最小パルス幅ＴＩminを下回るときは、分割比率ＤＲは1.0を超えることになる。

次に、制御装置１０９は、ステップＳ５０５に進み、分割比率ＤＲが判定値ＴＨdr以下であるか否かを判断する。
判定値ＴＨdrは、例えば1.0に設定され、判定値ＴＨdr＝1.0のとき、制御装置１０９は、ステップＳ５０５で、補正後噴射パルス幅ＴＩＡを分割回数Ｍに分割したときに、１噴射当たりの噴射パルス幅が最小パルス幅ＴＩmin以上になるか否かを判定することになる。

つまり、制御装置１０９は、ステップＳ５０５で、補正後噴射パルス幅ＴＩＡを分割回数Ｍに分割したときに、１噴射の燃料噴射パルス幅が最小パルス幅ＴＩminによる制限内になるか否かを判断する。
なお、制御装置１０９は、判定値ＴＨdrを1.0未満の値に設定して、１噴射の燃料噴射パルス幅を最小パルス幅ＴＩminよりも長く制限することもできる。

分割比率ＤＲが判定値ＴＨdr以下であるとき、制御装置１０９は、分割回数Ｍにしたがった分割噴射が可能である、換言すれば、１噴射の燃料噴射パルス幅が最小パルス幅ＴＩminによる制限内になると判断して、ステップＳ５０７に進む。
一方、分割比率ＤＲが判定値ＴＨdrを超えているとき、制御装置１０９は、分割回数Ｍにしたがって分割噴射した場合、分割比率ＤＲを求めたときの分割回数Ｍの設定では、１噴射当たりの燃料噴射パルス幅が最小パルス幅ＴＩminを下回ると判断して、ステップＳ５０６に進む。

制御装置１０９は、ステップＳ５０６で、分割回数Ｍを１だけ減らす更新処理を実施することで、分割噴射における１噴射当たりの燃料噴射パルス幅が増えるようにする。
そして、制御装置１０９は、ステップＳ５０６からステップＳ５０４に戻り、ステップＳ５０６で減らした分割回数Ｍに基づき分割比率ＤＲを再度算出し、次のステップＳ５０５で、分割比率ＤＲが判定値ＴＨdr以下であるか否かを判断する。

つまり、制御装置１０９は、分割比率ＤＲが判定値ＴＨdrを超え、目標分割回数Ｍtg（分割回数Ｍの初期値）での分割噴射を行えないと判断すると、分割回数Ｍを目標分割回数Ｍtgよりも減らし、分割比率ＤＲが判定値ＴＨdr以下になる分割回数Ｍ、換言すれば、１噴射当たりの燃料噴射パルス幅が最小パルス幅ＴＩmin若しくは最小パルス幅ＴＩminを超えるようになる分割回数Ｍを求める。
そして、分割比率ＤＲが判定値ＴＨdr以下となる分割回数Ｍが求まると、制御装置１０９は、ステップＳ５０７（分割噴射制御部）に進み、燃料噴射弁１０５による分割噴射を実施する。

制御装置１０９は、分割噴射において、分割回数Ｍにしたがって補正後噴射パルス幅ＴＩＡを均等割りして１噴射当たりの燃料噴射パルス幅を求め、求めた燃料噴射パルス幅に基づく燃料噴射を分割回数Ｍだけ繰り返す。
これにより、総量として、補正後噴射パルス幅ＴＩＡで噴射させたときと同量の燃料が、１燃焼サイクル中に燃料噴射弁１０５から噴射されることになる。

上記のステップＳ５０１−ステップＳ５０７における制御装置１０９の処理内容は、分割噴射における１噴射の燃料噴射パルス幅が最小パルス幅ＴＩminを下回らないように、分割噴射における分割回数Ｍを設定する分割回数設定部としての機能を示す。
また、制御装置１０９は、分割回数設定部が設定した分割回数Ｍと目標分割回数Ｍtgとの乖離が発生した頻度に基づき最小パルス幅ＴＩminを変更する最小パルス幅変更部としての機能を有し、係る機能を以下で詳細に説明する。
なお、ステップＳ５０８及びステップＳ５０９は、制御装置１０９の最小パルス幅変更部としての機能の一部であるため、後で詳細に説明する。

制御装置１０９は、ステップＳ６０１で、燃圧センサ１２６が検出した燃圧ＦＰ、及び、機関運転条件に応じた目標燃圧ＦＰtgの情報を取得する。
次いで、制御装置１０９は、ステップＳ６０２で、燃圧ＦＰが目標燃圧ＦＰtgの近傍であるか否かを判別することで、最小パルス幅ＴＩminの更新処理の実施条件である、内燃機関１０１の定常運転状態であるか否かを判断する。

なお、内燃機関１０１が蒸発燃料処理装置を備える場合、制御装置１０９は、内燃機関１０１の吸気系に導入される蒸発燃料の量が所定量を下回っていること（換言すれば、内燃機関１０１の外乱が十分に小さいこと）を、燃圧ＦＰの条件に代えて若しくは燃圧ＦＰの条件とともに、最小パルス幅ＴＩminの更新処理の実施条件とすることができる。
上記の蒸発燃料処理装置は、燃料タンク１２３内で発生した蒸発燃料をチャコールキャニスタに吸着捕集し、内燃機関１０１の運転中に前記チャコールキャニスタから蒸発燃料をパージさせて内燃機関１０１の吸気通路内に導入させ、燃焼室１２１内で燃焼処理する装置である。

制御装置１０９は、ステップＳ６０２で、燃圧ＦＰが目標燃圧ＦＰtgの近傍であることなどを含む、最小パルス幅ＴＩminの更新処理の実施条件が成立していると判断すると、ステップＳ６０３に進む。
一方、制御装置１０９は、ステップＳ６０２で、最小パルス幅ＴＩminの更新処理の実施条件が成立していないと判断すると、ステップＳ６０１に戻り、燃圧ＦＰや目標燃圧ＦＰtgなどの情報を更新する。

制御装置１０９は、ステップＳ６０３に進むと、前記ステップＳ５０６で分割回数Ｍを目標分割回数Ｍtgから減らす設定を行った回数ＮＳ（累積回数）、換言すれば、目標分割回数Ｍtgを下回る分割回数Ｍを設定した頻度を求める。
つまり、制御装置１０９は、分割比率ＤＲに基づき設定した分割回数Ｍと、目標分割回数Ｍtgとの乖離が発生した頻度を、ステップＳ６０３で求める。

制御装置１０９は、機関負荷及び機関回転速度ＮＥで複数に区分される領域毎に、回数ＮＳを更新可能に記憶するマップを書き換え可能な不揮発性メモリ上に備える。
そして、制御装置１０９は、ステップＳ５０６で分割回数Ｍを目標分割回数Ｍtgから減らす処理を実施すると、ステップＳ６０３で、そのときの機関負荷及び機関回転速度ＮＥの条件に対応するマップ上の領域に記憶されている回数ＮＳを読み出し、読み出した回数ＮＳを１だけカウントアップした結果をマップの該当領域に上書きして、目標分割回数Ｍtgを下回る分割回数Ｍを設定した回数ＮＳを領域毎に計数する。

次いで、制御装置１０９は、ステップＳ６０４に進み、ステップＳ６０３でカウントアップ処理した回数ＮＳと、判定値ＴＨnとを比較し、回数ＮＳが判定値ＴＨn以上になっているか否か、換言すれば、分割回数Ｍを目標分割回数Ｍtgから減らす設定を行った頻度が所定以上になっているか否かを判断する。
なお、制御装置１０９は、機関負荷や機関回転速度ＮＥなどの機関運転条件に応じて前記判定値ＴＨnを記憶したマップを不揮発性メモリ上に備え、係るマップからそのときの機関運転条件に基づき検索した判定値ＴＨnを、ステップＳ６０４で用いる。

そして、回数ＮＳが判定値以上になっていない場合、つまり、目標分割回数Ｍtgでの分割噴射を略実施できている場合、制御装置１０９は、最小パルス幅ＴＩminの変更は不要と判断してステップＳ６０１に戻る。
一方、回数ＮＳが判定値以上になっている場合、つまり、目標分割回数Ｍtgでの分割噴射が略行えない状態になっている場合、制御装置１０９は、ステップＳ６０５に進む。

制御装置１０９は、ステップＳ６０５で、最小パルス幅ＴＩminの更新値としての最小パルス幅ＴＩmin-newを、下記の式（２）に基づき算出する。
ＴＩmin-new＝ＴＩmin×１／ＤＲ…（２）
なお、式（２）における分割比率ＤＲは、ステップＳ５０６の減算処理前の分割回数Ｍに基づき算出された値、つまり、判定値ＴＨdrを超えていると判定された分割比率ＤＲである。

制御装置１０９は、分割比率ＤＲが判定値ＴＨdr（例えば、ＴＨdr＝1.0）を超えることで分割回数Ｍを減らす処理を実施し、分割比率ＤＲは、最小パルス幅ＴＩminが短いほど小さい値になる。
したがって、制御装置１０９は、最小パルス幅ＴＩminを短く変更することで、分割回数Ｍを減らす処理が実施され難くする。

上記の式（２）にしたがって求められる最小パルス幅ＴＩmin-newは、補正後噴射パルス幅ＴＩＡを目標分割回数Ｍtgで分割噴射させるときの１噴射当たりの噴射パルス幅となる。
したがって、この最小パルス幅ＴＩmin-newを適用すれば、目標分割回数Ｍtgでの分割比率ＤＲは1.0となり、判定値ＴＨdr（ＴＨdr＝1.0）以下となって、目標分割回数Ｍtgを減らす処理は実施されないことになる。

但し、制御装置１０９が、目標分割回数Ｍtgでの分割噴射を実施させるために、１噴射の燃料噴射パルス幅を過剰に短くすると、燃料噴射弁１０５から実際に噴射される燃料量のばらつきが大きくなって内燃機関１０１の燃焼状態が悪化してしまう。
そこで、制御装置１０９は、ステップＳ６０６以降で、ステップＳ６０５で求めた最小パルス幅ＴＩmin-newをそのまま適用できるか否かの検証を行う。

制御装置１０９は、ステップＳ６０６で、ステップＳ６０５で求めた最小パルス幅ＴＩmin-newを暫定的に前記ステップＳ５０２で定める最小パルス幅ＴＩminとする処理を行う。
これにより、制御装置１０９は、ステップＳ５０７で、目標分割回数Ｍtgでの分割噴射を実施することになる。

制御装置１０９は、ステップＳ５０８で、今回の分割噴射が、最小パルス幅ＴＩmin-newを暫定的に用いて設定した分割回数Ｍでの分割噴射であるか否かを判断する。
そして、最小パルス幅ＴＩmin-newに基づく分割噴射ではなく、確定されている最小パルス幅ＴＩminに基づく分割噴射である場合、制御装置１０９は、ステップＳ５０９に進み、燃焼状態の検出を行なわずに分割噴射を実施する。

一方、最小パルス幅ＴＩmin-newに基づく分割噴射である場合、制御装置１０９は、ステップＳ６０７（燃焼状態検出部）に進んで、内燃機関１０１の燃焼状態を検出する。
つまり、最小パルス幅ＴＩmin-newが過小である場合、換言すれば、分割噴射における１噴射の燃料噴射パルス幅を過剰に短く設定した場合、燃料噴射弁１０５の噴射量ばらつきが大きくなって燃焼状態が所定レベルを超えて悪化することになる。

そこで、制御装置１０９は、燃焼状態を検出することで、最小パルス幅ＴＩmin-newが、燃焼状態を所定以上に悪化させるほどに過剰に短くなっているか否かを判断する。
制御装置１０９は、ステップＳ６０７で、燃焼状態の検出処理として、クランク角速度の変化、筒内圧の積算値、筒内圧のピーク値などの燃焼状態に応じて変化する物理量を検出する。

最小パルス幅ＴＩmin-newが過小で１噴射の燃料噴射パルス幅を過剰に短く設定すると、燃料噴射弁１０５が噴射する燃料量がばらつき、空燃比の制御精度が悪化する。
これによって、クランク角速度の変化が大きくなり、また、筒内圧の積算値、筒内圧のピーク値が低下するなど、燃焼状態の悪化が生じる。
なお、制御装置１０９は、クランク角センサ１１６の出力に基づきクランク角速度の変化を検出することができ、内燃機関１０１が筒内圧を検出するセンサを備える場合、筒内圧の積算値、及び／又は、筒内圧のピーク値を検出することができる。

制御装置１０９は、ステップＳ６０８で、ステップＳ６０７で検出した燃焼状態を表す物理量と判定値とを比較することで、燃焼状態が所定レベルを超えて悪化しているか否かを判断する。
なお、制御装置１０９は、燃焼状態を表す物理量の判定値を機関負荷や機関回転速度ＮＥなどの機関運転条件に応じて記憶したマップを不揮発性メモリ上に備え、係るマップからそのときの機関運転条件に基づき検索した判定値を、ステップＳ６０８で用いる。

例えばクランク角速度の変化が判定値を超えていて燃焼状態の悪化が認められる場合、制御装置１０９は、最小パルス幅ＴＩmin-newが過小で１噴射の燃料噴射パルス幅が過剰に短くなったため、燃料噴射弁１０５が噴射する燃料量がばらつき、空燃比の制御精度が悪化したと推定することができる。
この場合、最小パルス幅ＴＩmin-newを増やすことで、燃焼状態の悪化を抑制することが可能である。

一方、最小パルス幅ＴＩmin-newを適用したときに、燃焼状態が悪化しなかった場合は、最小パルス幅ＴＩmin-newは許容範囲内であって、制御装置１０９は、その後の分割回数Ｍの設定に用いることができることになる。
つまり、制御装置１０９は、目標分割回数Ｍtgを下回る分割回数Ｍを設定したときに、燃焼状態が所定レベルを超えて悪化しない範囲内で最小パルス幅ＴＩminをより短く変更する。

制御装置１０９は、最小パルス幅ＴＩmin-newを適用した結果、燃焼状態が所定レベルを超えて悪化したと判断すると、ステップＳ６０８からステップＳ６０９に進み、最小パルス幅ＴＩmin-newの再演算（増大方向への修正）を、下記の式（３）に基づき実施する。
ＴＩmin-new＝ＴＩmin×１／ＤＲ×Ｋ…（３）

上記の式（３）において、係数Ｋは、Ｋ＞1.0を満たす値である。
そして、上記の式（３）で演算される最小パルス幅ＴＩmin-newは、前記式（２）で演算される最小パルス幅ＴＩmin-newに係数Ｋを乗算した結果であり、式（３）で演算される最小パルス幅ＴＩmin-newは、式（２）で演算される最小パルス幅ＴＩmin-newよりも長い時間になる。

制御装置１０９は、ステップＳ６０９で最小パルス幅ＴＩmin-newを更新すると、ステップＳ６０６に戻って、分割回数Ｍの設定処理に用いる最小パルス幅ＴＩminをステップＳ６０９で求めた最小パルス幅ＴＩmin-newに暫定的に置き換える処理を実施する。
その後、制御装置１０９は、ステップＳ６０６−ステップＳ６０８の処理を再度実施することで、ステップＳ６０９で更新した最小パルス幅ＴＩmin-newに基づき分割回数Ｍを設定したときに、燃焼状態が悪化するか否かを検証する。

そして、制御装置１０９は、ステップＳ６０８で、例えばクランク角速度の変化が判定値以下で、燃焼状態が良好な範囲内であると判断すると、ステップＳ６１０に進み、最小パルス幅ＴＩmin-newを分割回数Ｍの設定に用いる最小パルス幅ＴＩminとして更新記憶させることで、最小パルス幅ＴＩmin-newの採用を確定させる。
制御装置１０９は、ステップＳ６１０で、燃圧のレベル毎に最小パルス幅ＴＩminを更新可能に記憶するテーブルにおいて、そのときの燃圧に応じた最小パルス幅ＴＩminのみを最小パルス幅ＴＩmin-newに書き換え、最小パルス幅ＴＩminの更新を燃圧のレベル毎に個別に実施することができる。

また、制御装置１０９は、ステップＳ６１０で、そのときの燃圧に応じた最小パルス幅ＴＩminを最小パルス幅ＴＩmin-newに書き換えるとともに、当該書き換えによる変更比率（変更度合い）と同じ比率（度合い）で、他の燃圧に応じて記憶されている最小パルス幅ＴＩminを一律して書き換えることができる。
以下では、図４の最小パルス幅ＴＩminのテーブルを参照しつつ、燃圧毎の最小パルス幅ＴＩminを一律に変更する処理を説明する。

図４は、燃圧が12MPaであるときの最小パルス幅ＴＩminが書き換えられるときに、他の燃圧に応じて記憶されている最小パルス幅ＴＩminを、燃圧が12MPaであるときの最小パルス幅ＴＩminの変更比率と同じ比率で一律に変更する様子を示す。
図４は、燃圧が12MPaであるときの最小パルス幅ＴＩminの初期値は５００μsであり、制御装置１０９が、図２−図３のフローチャートに示した処理を実施することで、燃圧が12MPaであるときの最小パルス幅ＴＩminを５００μsから４７０μsに書き換える場合を示す。

このとき、燃圧が12MPaであるときの変更前後の最小パルス幅ＴＩminの比率である変更比率（変更度合い、変更割合）は、４７０／５００＝９４％となり、最小パルス幅ＴＩminは、初期値の９４％に書き換えられたことになる。
ここで、制御装置１０９は、12MPa以外の燃圧（燃圧＝0.3−10、14−24［MPa］）に対応して記憶されている最小パルス幅ＴＩminについても、一律に初期値の９４％に書き換える処理を実施する。

図４の例では、燃圧が0.3MPaから14MPaの範囲内での最小パルス幅ＴＩminの初期値は、全て、12MPaのときと同じ５００μsであるから、制御装置１０９は、燃圧が12MPaであるときの最小パルス幅ＴＩminと同様に、燃圧が0.3MPaから14MPaの範囲内での最小パルス幅ＴＩminを一律に４７０μsに書き換える。
また、図４の例では、燃圧が16MPaから24MPaの範囲内での最小パルス幅ＴＩminの初期値は全て５４０μsであり、制御装置１０９は、燃圧が12MPaであるときの最小パルス幅ＴＩminの変更比率と同じ変更比率になるように、燃圧が16MPaから24MPaの範囲内での最小パルス幅ＴＩminを一律に５０７μs（0.94≒507／540）に書き換える。

上記のように、制御装置１０９は、分割回数Ｍを減らした回数ＮＳ（頻度）に基づき最小パルス幅ＴＩminを更新するときに、更新を実施する燃圧条件以外の燃圧に対応する最小パルス幅ＴＩminにいついても、同様な割合（変更比率）で一律に最小パルス幅ＴＩminを更新することができる。
係る構成とした場合、運転機会が少ない燃圧に対応する最小パルス幅ＴＩminについても、早期に適切な更新を実施することができ、燃圧条件が変わっても、燃焼状態の悪化を抑止しつつ可及的に多い分割回数Ｍでの分割噴射を実施させることができる。

図２−図３のフローチャートに示した、制御装置１０９による分割回数の設定処理によれば、目標分割回数Ｍtgを可及的に多く設定しつつ、目標分割回数Ｍtgで分割噴射できなくなる内燃機関１０１が発生することを抑止できる。
内燃機関１０１のばらつき（機差ばらつき）を大きめに考慮して機関運転領域毎の目標分割回数Ｍtgを比較的少なく設定すれば、目標分割回数Ｍtgで分割噴射できなくなる内燃機関１０１が発生することを抑止できるが、目標分割回数Ｍtgが少ないことから、分割噴射による排気性状の改善効果が目減りする。

一方、目標分割回数Ｍtgの設定において、内燃機関１０１のばらつき最小限に考慮すれば、機関運転領域毎の目標分割回数Ｍtgを多く設定できるが、目標分割回数Ｍtgを切り換える境界付近の運転領域で、目標分割回数Ｍtgで噴射できない内燃機関１０１が発生する可能性がある。
これに対し、制御装置１０９は、分割回数Ｍを目標分割回数Ｍtgから減らした頻度（回数ＮＳ）が所定以上になったときに最小パルス幅ＴＩminを減らすので、目標分割回数Ｍtgを可及的に多く設定しつつ、目標分割回数Ｍtgで分割噴射できなくなる内燃機関１０１が発生することを抑止できる。
更に、制御装置１０９は、燃焼状態の悪化を抑制できる範囲内で最小パルス幅ＴＩminを減らすので、燃焼状態を悪化させない範囲内で可及的に多い分割回数Ｍを設定できる。

ところで、制御装置１０９は、初期値から減少設定した最小パルス幅ＴＩminで燃焼状態の悪化が生じるか否かの判断を、内燃機関１０１のアイドリング状態で検証することができる。
内燃機関１０１のアイドリング状態においては、噴射量のばらつきによって燃焼状態が悪化し易く、内燃機関１０１のアイドリング状態で最小パルス幅ＴＩminを適用したときに燃焼状態が悪化しなかった場合、制御装置１０９は、アイドリング状態以外の機関負荷及び機関回転速度がより高い運転領域でも燃焼状態の悪化は発生しないと推定できる。

図６−図７は、最小パルス幅ＴＩmin-newを適用することで燃焼状態が悪化するか否かを内燃機関１０１のアイドリング状態で判断する、分割回数の設定処理を示すフローチャートである。
制御装置１０９は、ステップＳ７０１−ステップＳ７０７において、図２のフローチャートのステップＳ５０１−ステップＳ５０７と同様な処理を実施するので、ステップＳ７０１−ステップＳ７０７の各ステップにおける処理内容の詳細な説明は省略する。
更に、制御装置１０９は、ステップＳ８０１−ステップＳ８０５において、図３のフローチャートのステップＳ６０１−６０５と同様な処理を実施するので、ステップＳ８０１−ステップＳ８０５の各ステップにおける処理内容の詳細な説明は省略する。

制御装置１０９は、ステップＳ８０５で最小パルス幅ＴＩmin-newを演算すると、ステップＳ８０６に進み、内燃機関１０１がアイドリング状態であるか否かを判断する。
なお、アイドリング状態を含む低負荷、低回転速度の領域は、目標分割回数Ｍtgが１回に設定され、実質的に分割噴射が行われない運転条件である。

制御装置１０９は、内燃機関１０１がアイドリング状態でない場合は、ステップＳ８０６の判断処理を繰り返し、内燃機関１０１がアイドリング状態になると、ステップＳ８０６からステップＳ８０７に進む。
制御装置１０９は、ステップＳ８０７で、内燃機関１０１のアイドリング状態での噴射パルス幅を最小パルス幅ＴＩmin-newに設定する。
次に、制御装置１０９は、アイドリング状態の目標燃圧を徐々に上げ、アイドリング状態の噴射パルス幅が最小パルス幅ＴＩmin-new近傍になるように制御する。

次いで、制御装置１０９は、ステップＳ８０８において、ステップＳ６０７と同様に、内燃機関１０１の燃焼状態（クランク角速度の変化などの物理量）を検出する。
そして、制御装置１０９は、次のステップＳ８０９で、ステップＳ８０８で検出した、燃焼状態に相関する物理量と、判定値とを比較することで、燃焼状態が所定レベルを超えて悪化しているか否かを判断する。

制御装置１０９は、ステップＳ８０９で、燃焼状態が所定レベルを超えて悪化していると判断すると、ステップＳ８０９からステップＳ８１０に進み、ステップＳ６０９と同様に、最小パルス幅ＴＩmin-newの再演算を前記式（３）に基づき実施して、最小パルス幅ＴＩmin-newを増大修正する。
制御装置１０９は、ステップＳ８１０で最小パルス幅ＴＩmin-newを更新すると、ステップＳ８０６に戻る。

そして、内燃機関１０１がアイドリング状態であれば、制御装置１０９は、ステップＳ８０７−ステップＳ８０９の処理を再度実施することで、ステップＳ８１０で更新した最小パルス幅ＴＩmin-newをアイドリング状態での噴射パルス幅に設定したときに、燃焼状態が悪化するか否かを検証する。
ここで、制御装置１０９は、ステップＳ８０９で、例えばクランク角速度の変化が判定値以下で、燃焼状態が良好な範囲内であると判断すると、ステップＳ８１１に進み、ステップＳ６１０と同様に、最小パルス幅ＴＩmin-newを分割回数Ｍの設定に用いる最小パルス幅ＴＩminとして更新記憶させることで、最小パルス幅ＴＩmin-newの採用を確定させる。
最小パルス幅ＴＩmin-newを適用することで燃焼状態が悪化するか否かを内燃機関１０１のアイドリング状態で判断するようにすれば、最小パルス幅ＴＩmin-newを最終的に採用できるか否かを判断するための演算処理の頻度を確保することができる。

上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

例えば、上記内燃機関１０１は、筒内直接噴射式内燃機関に限定されず、燃料噴射弁１０５が吸気ポート１１０内に燃料を噴射する、吸気ポート噴射式の内燃機関とすることができる。
また、制御装置１０９は、目標分割回数Ｍtgを下回る分割回数Ｍを設定したときに、目標分割回数Ｍtgを実現できる最小パルス幅ＴＩmin-newを設定し、この最小パルス幅ＴＩmin-newを採用したときに燃焼状態が悪化すれば、最小パルス幅ＴＩmin-newを増大させるが、係る処理に代えて、最小パルス幅ＴＩmin-newを初期値から徐々に短くしていって、燃焼状態の悪化が発生したときの最小パルス幅ＴＩmin-newに基づき最小パルス幅ＴＩminを更新することができる。

また、制御装置１０９は、目標分割回数Ｍtgを下回る分割回数Ｍを設定した頻度が高くなってから最小パルス幅ＴＩminの変更処理を実施するが、例えば、目標分割回数Ｍtgを下回る分割回数Ｍを設定する毎に、最小パルス幅ＴＩminをより短く変更し、変更した最小パルス幅ＴＩminで燃焼状態が悪化すると、最小パルス幅ＴＩminを増大方向に修正することができる。

１０１…内燃機関、１０５…燃料噴射弁、１０９…制御装置

Claims (6)

1. 内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関が備える燃料噴射弁による燃料噴射を複数回に分けて行わせる分割噴射を制御する分割噴射制御部と、
   前記分割噴射における１噴射の燃料噴射パルス幅が最小パルス幅を下回らないように、前記分割噴射における分割回数を設定する分割回数設定部と、
   前記分割回数設定部が設定した前記分割回数と目標分割回数との乖離が発生した頻度に基づき、前記最小パルス幅を変更する最小パルス幅変更部と、
   を有する、内燃機関の制御装置。
2. 請求項１記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記最小パルス幅変更部は、
   前記分割回数設定部が前記目標分割回数を下回る前記分割回数を設定した頻度に基づき、前記最小パルス幅をより短いパルス幅に変更する、
   内燃機関の制御装置。
3. 請求項２記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記最小パルス幅変更部は、
   前記内燃機関の燃焼状態を検出する燃焼状態検出部を備え、
   前記燃焼状態が所定レベルを超えて悪化しない範囲内で前記最小パルス幅を変更する、
   内燃機関の制御装置。
4. 請求項３記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記最小パルス幅変更部は、
   前記内燃機関のアイドリング状態において変更後の前記最小パルス幅を燃料噴射パルス幅に設定し、このときに前記燃焼状態が所定レベルを超えて悪化した場合に、前記最小パルス幅を増大させる、
   内燃機関の制御装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関は、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力である燃圧を可変に制御する可変燃圧装置を備え、
   前記分割回数設定部は、前記燃圧毎に前記最小パルス幅を設定し、
   前記最小パルス幅変更部は、
   前記頻度に基づき前記最小パルス幅を変更したときに、当該変更処理における前記最小パルス幅の変更度合いに基づき、前記燃圧毎の前記最小パルス幅を一律に変更する、
   内燃機関の制御装置。
6. 内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関が備える燃料噴射弁による燃料噴射を複数回に分けて行わせる分割噴射を制御する分割噴射制御部と、
   前記分割噴射における１噴射の燃料噴射パルス幅が最小パルス幅を下回らないように、前記分割噴射における分割回数を設定する分割回数設定部と、
   前記内燃機関の燃焼状態を検出する燃焼状態検出部と、
   前記分割回数設定部が目標分割回数を下回る前記分割回数を設定したときに、前記燃焼状態が所定レベルを超えて悪化しない範囲内で前記最小パルス幅をより短く変更する最小パルス幅変更部と、
   を有する、内燃機関の制御装置。

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