JP3591428B2 - 多気筒エンジン用燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多気筒エンジンの各気筒へ燃料を噴射する複数の燃料噴射弁を備えた多気筒エンジン用燃料噴射装置に関するもので、特に燃料噴射ポンプから吐出された高圧燃料を蓄圧するコモンレールを備えた多気筒エンジン用蓄圧式燃料噴射装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、排気ガスの規制強化、地球環境保護、エンジンの運転性の向上の観点から、燃料タンクから低圧供給ポンプで汲み上げた燃料を高圧供給ポンプで加圧して蓄圧室を形成するコモンレールに蓄圧し、このコモンレールに蓄圧した高圧燃料を、コモンレールより各気筒毎に分岐された燃料配管に接続された複数の電磁式燃料噴射弁への通電または通電停止により、ディーゼルエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給するようにしたディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置（特開昭５９−８２５３４号公報や特開昭６２−２５８１６０号公報等）が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ディーゼルエンジンは、各気筒間の爆発力のバラツキによる各気筒の爆発行程毎の回転速度変動によってエンジン振動が発生する。特に、ディーゼルエンジンの無負荷状態、つまり回転速度の低いアイドリング状態においては、そのエンジン振動、騒音が運転者（ドライバー）に不快感を与える場合がある。そして、気筒間の回転速度変動は、気筒毎の燃料噴射弁の個体差による気筒間の燃料噴射量とディーゼルエンジンの燃焼要因のバラツキによって発生することが知られている。
【０００４】
そこで、気筒間の回転速度変動を減少させる目的で、各気筒の爆発行程毎の回転速度変動を検出し、気筒間の回転速度変動を平滑化するように、各気筒への最適な燃料噴射量を個々に補償する不均量補償制御（ＦＣＣＢ学習制御）が実施されている。その不均量補償制御は、ディーゼルエンジンの無負荷状態を検出している時に、ディーゼルエンジンの各気筒の爆発行程毎の回転速度変動を検出した後に、全気筒の回転速度変動の平均値と各気筒毎の回転速度変動の検出値とを比較し、気筒間の回転速度変動を平滑化するように、各気筒への燃料噴射量を補正している。
【０００５】
ところが、上記の不均量補償制御（ＦＣＣＢ学習制御）によって、ディーゼルエンジン全体のエンジン振動を低減させることは可能であるが、ディーゼルエンジンの各気筒毎に持つ機械的な振動（エンジン固有振動）を低減させることは不可能であった。したがって、ディーゼルエンジンの無負荷状態、つまり回転速度の低いアイドリング状態においても、エンジン固有振動を低減させることは不可能であるため、ドライバーに不快感を与えてしまうという問題が生じている。
【０００６】
【発明の目的】
本発明の目的は、多気筒エンジン全体のエンジン振動を抑制することができ、且つ各気筒毎に持つ機械的なエンジン固有振動も抑制することのできる多気筒エンジン用燃料噴射装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、多気筒エンジンの各気筒の爆発行程毎の回転速度変動を検出し、各気筒の爆発行程毎の回転速度変動を平滑化するように、多気筒エンジンの運転状態に応じて設定される各気筒毎への基本噴射量に第１噴射量補正量を付加して、多気筒エンジンの各気筒への燃料噴射量を個別に補正することにより、燃料噴射弁の個体差を要因とする気筒間の爆発力のバラツキによる気筒間の回転速度変動によって発生する多気筒エンジン全体のエンジン振動を抑えることができる。そして、多気筒エンジンの気筒毎に持つ機械的な固有振動を発生する振動源となる特定気筒を推定し、この推定した振動源となる特定気筒の固有振動を低減化するように、振動源となる特定気筒への基本噴射量および第１噴射量補正量に第２噴射量補正量を付加して、振動源となる特定気筒への燃料噴射量を補正することにより、各気筒毎に持つ機械的なエンジン固有振動を抑えることができる。したがって、ドライバーの不快感を解消することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、振動源となる特定気筒を予めメモリに記憶している。また、特定気筒への基本噴射量および第１噴射量補正量に付加する第２噴射量補正量は、予め実験等によりエンジン固有振動を低減化することが可能な値を求めておき、その値をメモリに記憶しておく。すなわち、特定気筒への基本噴射量および第１噴射量補正量に、振動源となる特定気筒に対して更に第２噴射量補正量（振動源となる特定気筒の固有振動を抑制することが可能な見込み値）を付加する。ここで、この第２噴射量補正量の付加の実施においては、多気筒エンジンの様々な運転条件（例えばエンジン形式、車体構造、エンジンの搭載方法等）を入れることが可能である。
【０００９】
請求項３に記載の発明によれば、無負荷状態検出手段により多気筒エンジンの無負荷状態を検出または推定する毎に、第２噴射量補正手段を実施した後は、第１噴射量補正手段を禁止することにより、特定気筒固有の振動を抑制した後に、再度、特定気筒固有の振動を増加させるような不均量補償制御を禁止できるので、多気筒エンジンの無負荷状態の間中、特定気筒の燃料噴射弁への制御出力が過剰に変動することを防止することができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明によれば、全気筒の回転速度変動の平均値と各気筒毎の回転速度変動の検出値とを比較する。そして、この比較結果に基づいて、各気筒への燃料噴射量を補償する。例えば多気筒エンジンの運転状態に応じて決定される全気筒均一の基本噴射量を補正（噴射量補正量分だけ増加または減少）する不均量補償制御手段を設けることにより、各気筒毎の燃料噴射弁から各気筒へ噴射される燃料噴射量のバラツキ、つまり各気筒への燃料噴射量の不均量が少なくなり、燃料噴射弁の個体差を要因とする気筒間の回転速度変動を減少させることができるので、多気筒エンジン全体のエンジン振動を抑えることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
〔実施例の構成〕
図１ないし図８は本発明の実施例を示したもので、図１はディーゼルエンジン用の電子制御蓄圧式燃料噴射システムの全体構成を示した図で、図２は基本噴射量算出マップを示した図で、図３はディーゼルエンジンの各気筒の爆発行程毎の回転速度変動の挙動を示した図である。
【００１２】
本実施例のディーゼルエンジン用の電子制御蓄圧式燃料噴射システムは、本発明の多気筒エンジン用燃料噴射装置に相当するもので、コモンレール式燃料噴射システム（蓄圧式燃料噴射装置）と呼ばれる。その燃料噴射システムは、自動車等の車両のエンジンルームに搭載されたディーゼルエンジン１０の各気筒（シリンダ）＃１〜＃６に対応して取り付けられた複数個の燃料噴射弁１〜６と、燃料を加圧する可変吐出量型の燃料噴射ポンプ７と、この燃料噴射ポンプ７から吐出された高圧燃料を蓄圧するサージタンクの一種であるコモンレール８と、複数個の燃料噴射弁１〜６および燃料噴射ポンプ７の各アクチュエータを電子制御するエンジン制御用電子制御ユニット（以下ＥＣＵと呼ぶ）９とを備えている。
【００１３】
本実施例のディーゼルエンジン１０は、本発明の多気筒エンジンに相当するもので、各気筒＃１〜＃６を２つのバンク（シリンダヘッド、シリンダブロック）に分け、それぞれのバンクをクランクシャフトを中心にＶ字型に配置したＶ型６気筒の直接噴射式ディーゼルエンジンで、自動車等の車両を走行させるための車両走行用エンジンとして働く。
【００１４】
このディーゼルエンジン１０の２つのシリンダヘッドには、各気筒＃１〜＃６の吸気ポートより燃焼室内に空気を吸入するためのインテークマニホールドを含む吸気管（図示せず）、および各気筒＃１〜＃６の排気ポートより燃焼室内で生成された排気ガスを排出するためのエキゾーストマニホールドを含む排気管（図示せず）がそれぞれ取り付けられている。そして、ディーゼルエンジン１０は、各気筒＃１〜＃６の燃焼室内に噴射される燃料噴射量によってエンジントルク（出力）が制御される。
【００１５】
本実施例の複数個の燃料噴射弁（燃料噴射ノズル：以下インジェクタと呼ぶ）１〜６は、コモンレール８にそれぞれ連通する複数の燃料配管２１〜２６の下流端にそれぞれ接続されている。これらのインジェクタ１〜６からディーゼルエンジン１０の各気筒＃１〜＃６の燃焼室内への燃料の噴射は、各インジェクタ１〜６に対応した各燃料配管２１〜２６の途中に設けられた複数個の噴射量制御用電磁弁（噴射量制御用アクチュエータに相当する）１１〜１６への通電および通電停止（ＯＮ／ＯＦＦ）により制御される。
【００１６】
そして、各インジェクタ１〜６は、噴射量制御用電磁弁１１〜１６が開弁している間（開弁期間）、複数本（本例では６本）の燃料配管２１〜２６を介してコモンレール８から供給された高圧燃料をディーゼルエンジン１０の各気筒の燃焼室内に噴射する。なお、ディーゼルエンジン１０の各気筒の燃焼室内への燃料噴射量は、各インジェクタ１〜６の開弁期間（弁体が開弁してから閉弁するまでの時間）と噴射圧力（後記するコモンレール圧力）等により決まる。
【００１７】
そして、コモンレール８には、連続的に燃料の噴射圧力に相当する比較的に高い所定のコモンレール圧力（例えば２０〜３０ＭＰａ）が蓄圧される必要があり、そのために燃料供給配管３１、吐出弁３２を経て燃料噴射ポンプ（サプライポンプ：以下高圧供給ポンプと呼ぶ）７が接続されている。
【００１８】
本実施例の高圧供給ポンプ７は、ディーゼルエンジン１０により回転駆動されて、燃料タンク３３から燃料を汲み上げる公知の低圧供給ポンプ３４を内蔵している。そして、高圧供給ポンプ７は、その低圧供給ポンプ３４を経てポンプ室内に吸入された燃料を高圧に加圧して、燃料供給配管３１を経てコモンレール８に吐出する。この高圧供給ポンプ７の吐出量の調整は、噴射圧力制御用電磁弁２７への通電および通電停止（ＯＮ／ＯＦＦ）により制御される。
【００１９】
本実施例のＥＣＵ９は、本発明の噴射量制御装置の機能を含んで構成されている。そして、ＥＣＵ９は、回転速度変動検出手段、特定気筒推定手段の機能を含んで構成されている。そのＥＣＵ９の内部には、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種制御プログラムおよび各種データを保存するメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、Ｉ／Ｏポート（入出力回路）、電源回路および駆動回路等の機能を含んで構成されるマイクロコンピュータが設けられている。そして、ＥＣＵ９は、各種センサからのセンサ信号がＡ／Ｄ変換回路によってＡ／Ｄ変換された後にマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
【００２０】
ＥＣＵ９に入力する基本センサとしては、ディーゼルエンジン１０のクランクシャフトの回転角度を検出するクランク角度センサ４１、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度：ＡＣ）を検出する負荷検出手段としてのアクセル開度センサ４２、ディーゼルエンジン１０の冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段としての冷却水温度センサ４３、燃料温度を検出する燃料温度検出手段としての燃料温度センサ４４、および自動車等の車両の走行速度（車速）を検出する車速センサ４５等がある。
【００２１】
なお、アクセル開度センサ４２は、本発明の無負荷状態検出手段に相当するものである。また、車速センサ４５は、本発明の無負荷状態検出手段に相当するもので、自動車等の車両の走行状態検出手段を構成する。そして、クランク角度センサ４１、アクセル開度センサ４２、冷却水温度センサ４３および燃料温度センサ４４は、ディーゼルエンジン１０の運転状態を検出する運転状態検出手段である。
【００２２】
ここで、クランク角度センサ４１は、本発明の回転速度変動検出手段に相当するもので、ディーゼルエンジン１０のクランクシャフトに同期して回転する磁性体製のタイミングロータ、このタイミングロータの外面に対向して配置された電磁ピックアップ、および磁束を発生させる永久磁石等で構成された電磁式回転センサである。なお、ＥＣＵ９は、クランク角度信号（ＮＥパルス信号）の間隔時間を計測することによって、エンジン回転速度（ＮＥ）を検出できる。
【００２３】
本実施例では、ディーゼルエンジン１０の１周期（吸気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程）、つまりディーゼルエンジン１０のクランクシャフトが２回転（７２０°ＣＡ）する間に、４８個のクランク角信号（１パルス１５°ＣＡ）が発生するように、タイミングロータの外面に歯状部を２４個設けている。なお、特定のＮＥパルスは、各気筒＃１〜＃６の上死点（ＴＤＣ）の位置に対応している。
【００２４】
ＥＣＵ９は、エンジン回転速度が所定値（例えばＮＥ＝１０００ｒｐｍ）以下、エンジン負荷（アクセル開度）が所定値（例えばＡＣ＝０％）以下、車速が所定値（例えばＳＰＤ＝０ｋｍ／ｈ）以下であるか否かを判定することで、ディーゼルエンジン１０のエンジン回転速度の低いアイドリング状態（無負荷状態）であるか否かを検出する無負荷状態検出手段の機能を含んで構成されている。
【００２５】
なお、パーキングブレーキのＯＮ信号を入力した時、あるいはセレクトレバーがＮレンジまたはＰレンジに操作されている時、クラッチペダルを踏んでいることを検出した時等の入力情報を組み合わせると、より効果的にディーゼルエンジン１０の無負荷状態を検出できる。
【００２６】
ＥＣＵ９は、エンジン回転速度とエンジン負荷（アクセル開度）に応じて、高圧供給ポンプ７の噴射圧力が最適値となるように噴射圧力制御用電磁弁２７に制御信号を出力する。さらに、より好ましくは、コモンレール８内の圧力（コモンレール圧力）を検出するレール圧力検出手段としてのレール圧力センサ４６をコモンレール８に配設し、レール圧力センサ４６からのセンサ信号が予めエンジン回転速度（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣ）に応じて設定した最適な圧力値となるように高圧供給ポンプ７よりコモンレール８に吐出される吐出量を制御する吐出量制御手段を含んで構成されている。
【００２７】
また、ＥＣＵ９は、車両走行時に、エンジン回転速度およびエンジン負荷（アクセル開度）により判断されるエンジン運転状態と、図２に示した車両走行時の基本噴射量算出マップ（噴射量制御特性）とから、最適な燃料噴射量（基本噴射量：インジェクタ１〜６の開弁期間に相当する）Ｑを演算し、冷却水温度、吸気圧力、吸気温度または燃料温度等の運転条件により基本噴射量Ｑを補正して目標噴射量ＱＦを演算する。さらに、ＥＣＵ９は、エンジン回転速度およびエンジン負荷（アクセル開度）により判断されるエンジン運転状態から最適な噴射時期（インジェクタ１〜６の開弁時期に相当する）を演算または決定する。
【００２８】
そして、本実施例のＥＣＵ９は、本発明の第１噴射量補正手段の機能を含んで構成されている。その第１噴射量補正手段とは、図３に示したように、各気筒＃１〜＃６毎の爆発行程毎の回転速度変動を検出し、各気筒＃１〜＃６間の回転速度変動を平滑化するように、各気筒＃１〜＃６毎への基本噴射量Ｑに、各気筒間の回転速度変動を平滑化する方向への第１噴射量補正量を付加する機能（不均量補償制御、ＦＣＣＢ学習制御：Ｆｕｅｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ Ｂａｌａｎｃｉｎｇ）である。
【００２９】
また、ＥＣＵ９は、本発明の第２噴射量補正手段の機能を含んで構成されている。その第２噴射量補正手段とは、図４に示したように、気筒毎に持つ機械的なエンジン固有振動を発生する特定気筒＃１、＃２を予めメモリ（ＲＯＭ）に記憶し、この記憶した特定気筒＃１、＃２におけるエンジン固有振動を低減化するように、特定気筒＃１、＃２への基本噴射量および第１噴射量補正量に、特定気筒＃１、＃２におけるエンジン固有振動を低減化する方向への噴射量ウェイト（第２噴射量補正量）を付加する機能である。
【００３０】
〔実施例の噴射量算出方法〕
次に、本実施例の蓄圧式燃料噴射装置の制御方法を図１ないし図８に基づいて簡単に説明する。ここで、図５はＥＣＵ９による燃料噴射量算出方法を示したフローチャートである。
【００３１】
イグニッションスイッチが投入（ＩＧ・ＯＮ）されると、図５のルーチンが起動する。先ず、各種センサまたは各種操作スイッチから入力データを読み込む。具体的には、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷（アクセル開度）ＡＣ、冷却水温度ＴＨＷ、燃料温度ＴＨＯ、車速ＳＰＤ、コモンレール圧力ＰＣおよびセレクトレバーのレバー位置等を読み込む（ステップＳ１）。
【００３２】
次に、ＦＣＣＢ学習制御を実施する制御条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、エンジン回転速度ＮＥが所定値（例えば１０００ｒｐｍ）以下、エンジン負荷（アクセル開度）ＡＣが所定値（例えば０％）以下、車速ＳＰＤが所定値（例えば０ｋｍ／ｈ）以下であるか否かを判定することで、制御条件が成立しているか否かを判定する。つまり、ディーゼルエンジン１０の振動を要因とする騒音が目立ち、ドライバーがより不快感を覚える、ディーゼルエンジン１０のエンジン回転速度の低いアイドリング状態（無負荷状態）であるか否かを判定する。
【００３３】
このステップＳ２の判定結果がＮＯの場合には、ＦＣＣＢ学習制御禁止フラグをＯＦＦ（０）する（ステップＳ３）。次に、上記のステップＳ１で読み込んだエンジン回転速度（ＮＥ）やアクセル開度（ＡＣ＝０％〜１００％）、および予めＲＯＭに記憶されている車両走行時の噴射量制御特性（図２の車両走行時の基本噴射量算出マップ参照）に基づいて、ディーゼルエンジン１０の各気筒の燃焼室内に噴射する基本噴射量Ｑを算出する（基本噴射量決定手段：ステップＳ４）。
【００３４】
次に、上記のステップＳ１で読み込んだ冷却水温度（ＴＨＷ）、コモンレール圧力（ＰＣ）、燃料温度（ＴＨＯ）等の運転条件によって、上記のステップＳ４で求めた基本噴射量Ｑを補正する。すなわち、基本噴射量Ｑと運転条件とから、全気筒均一の燃料噴射量（目標噴射量）ＱＦを求める（燃料噴射量決定手段：ステップＳ５）。
【００３５】
次に、上記のステップＳ５で求められた燃料噴射量ＱＦとなるようにインジェクタ１〜６の開弁期間を算出し、更に噴射時期、つまりインジェクタ１〜６の開弁時期を算出する。そして、算出されたインジェクタ１〜６の開弁期間および開弁時期となるように噴射量制御用電磁弁１１〜１６に制御信号を出力する（噴射量制御手段：ステップＳ６）。その後に、図５のルーチンを抜ける。
【００３６】
一方、ステップＳ２の判定結果がＹＥＳの場合には、ＦＣＣＢ学習制御を実施する制御条件が成立していると判断し、ＦＣＣＢ学習制御禁止フラグがＯＦＦ（０）であるか否かを判定する（ステップＳ７）。この判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１以下の制御処理を繰り返す。
【００３７】
また、ステップＳ７の判定結果がＹＥＳの場合には、エンジン回転速度（ＮＥ＝１０００ｒｐｍ）やアクセル開度（ＡＣ＝０％）、および予めＲＯＭに記憶されているアイドル運転時の噴射量制御特性に基づいて、ディーゼルエンジン１０の各気筒の燃焼室内に噴射するアイドル運転時の基本噴射量Ｑを算出する（基本噴射量決定手段：ステップＳ８）。次に、ＦＣＣＢ学習制御を実施する（ステップＳ９）。
【００３８】
具体的には、ある気筒の上死点前（ＢＴＤＣ１５°ＣＡ）の割り込みがあると、クランク角度信号（ＢＴＤＣ１５°ＣＡ〜ＡＴＤＣ１５°ＣＡ）の間隔時間（３０°ＣＡ時間：μｓ）を計算することにより、ある気筒の瞬時回転速度を算出し、この瞬時回転速度をこの気筒の最小回転速度Ｍｉｎとして読み込む。
【００３９】
そして、その気筒の上死点後（ＡＴＤＣ４５°ＣＡ）の割り込みがあると、クランク角度信号（ＡＴＤＣ４５°ＣＡ〜ＡＴＤＣ７５°ＣＡ）の間隔時間（３０°ＣＡ時間：μｓ）を計算することにより、ある気筒の瞬時回転速度を算出し、この瞬時回転速度をこの気筒の最大回転速度Ｍａｘとして読み込む。
【００４０】
そして、これらの計算を各気筒毎に行った後に、各気筒毎の最大回転速度Ｍａｘと最小回転速度Ｍｉｎとの回転速度差を計算することで、各気筒の爆発行程毎の回転速度変動の単独値を算出する。ここで、図３の実線は、全ての気筒＃１〜＃６の回転速度変動にバラツキのないディーゼルエンジン１０の各気筒毎の回転速度変動の挙動を示し、図３の破線は、各気筒＃１〜＃６毎の回転速度変動にバラツキのあるディーゼルエンジン１０の各気筒毎の回転速度変動の挙動を示している。
【００４１】
次に、全気筒の回転速度変動を平均化して、全気筒の回転速度変動の平均値を算出する。次に、ディーゼルエンジン１０の各気筒＃１〜＃６の爆発行程毎の回転速度変動の単独値（検出値）と全気筒の回転速度変動の平均値とを比較判定し、この比較判定によって、気筒間の回転速度変動を平滑化する方向へ、各気筒＃１〜＃６への燃料噴射量を補償する。
【００４２】
ここで、上記のステップＳ８で求められたアイドル運転時の基本噴射量Ｑに付加する各気筒への噴射量補正量は、図３の破線に示した回転速度変動から図６に示した第１噴射量補正量となる。したがって、下記の数１の式に示したように、アイドル運転時の基本噴射量Ｑと第１噴射量補正量（図６参照）ΔＱ１ｎとから、各気筒へ噴射する各気筒毎の燃料噴射量（目標噴射量）ＱＦｎが算出される。
【数１】
【００４３】
次に、全気筒のＦＣＣＢ学習制御を終了しているか否かを判定する（ステップＳ１０）。この判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ９のＦＣＣＢ学習制御をを継続する。また、ステップＳ１０の判定結果がＹＥＳの場合には、アイドル運転時の基本噴射量を補正して、各気筒へ噴射する各気筒毎の燃料噴射量（目標噴射量）ＱＦを算出する固有振動抑制制御を行う（ステップＳ１１）。
【００４４】
この固有振動抑制制御では、各エンジン形式で異なるディーゼルエンジン１０の気筒毎に持つ機械的な固有振動（エンジン固有振動）を発生する振動源となる特定気筒を予め実験で求めておく。本実施例のＶ型６気筒のディーゼルエンジン１０では、図４に示したように、気筒＃５、＃３、＃６、＃４毎に持つ機械的な固有振動に比べて、気筒＃１が持つ機械的な固有振動が大きく、気筒＃２が持つ機械的な固有振動が小さい。
【００４５】
したがって、本実施例では、振動源となる特定気筒として、気筒＃１および気筒＃２を予めメモリ（ＲＯＭ）に記憶している。また、基本噴射量Ｑおよび第１噴射量補正量ΔＱ１ｎに付加する噴射量ウェイト（第２噴射量補正量：ΔＱ２ｎ）は、予め実験等によりエンジン固有振動を低減化することが可能な値を求めておき、その値を予めメモリ（ＲＯＭ）に記憶しておく。
【００４６】
そして、ステップＳ９のＦＣＣＢ学習制御により定められた各気筒への噴射量補正量に、図７の斜線に示したように、振動源となる特定気筒に対して更に噴射量ウェイト（図８に示したように特定気筒＃１、＃２の固有振動を抑制することが可能な見込み値）を付加する。
【００４７】
したがって、下記の数２の式に示したように、アイドル運転時の基本噴射量Ｑと第１噴射量補正量ΔＱ１ｎと第２噴射量補正量ΔＱ２ｎとから、各気筒へ噴射する各気筒毎の燃料噴射量（目標噴射量）ＱＦｎが算出される。
【数２】
【００４８】
具体的には、特定気筒＃１は、回転速度変動が平均的で、且つエンジン固有振動が他の気筒と比べて大きいので、基本噴射量Ｑより第１噴射量補正量ΔＱ１ｎ分だけ特定気筒＃１への燃料噴射量を減らし、更に、任意に定められた第２噴射量補正量ΔＱ２ｎ分だけ特定気筒＃１への燃料噴射量を減らす。
【００４９】
また、特定気筒＃２は、回転速度変動が他の気筒と比べて小さく、且つエンジン固有振動が他の気筒と比べて小さいので、基本噴射量Ｑより第１噴射量補正量ΔＱ１ｎ分だけ特定気筒＃２への燃料噴射量を増やし、更に、任意に定められた第２噴射量補正量ΔＱ２ｎ分だけ特定気筒＃２への燃料噴射量を増やす。
【００５０】
ここで、この噴射量ウェイトの付加の実施においては、ディーゼルエンジン１０の様々な運転条件（例えばエンジン形式、車体構造、エンジンの搭載方法等）を入れることが可能である。また、この固有振動抑制制御の使用の有無の選択も可能である。
【００５１】
次に、ＦＣＣＢ学習制御禁止フラグをＯＮ（１）する（ステップＳ１２）。次に、上記のステップＳ９、Ｓ１１で求められた各気筒毎の燃料噴射量ＱＦｎとなるように、各気筒毎に対応して取り付けられたインジェクタ１〜６の開弁期間を算出し、更に噴射開始時期、つまりインジェクタ１〜６の開弁時期を算出する。そして、算出されたインジェクタ１〜６の開弁期間および開弁時期となるように各噴射量制御用電磁弁１１〜１６に制御信号を出力する（噴射量制御手段：ステップＳ１３）。その後に、図５のルーチンを抜ける。
【００５２】
〔実施例の効果〕
以上のように、本実施例のディーゼルエンジン用の電子制御蓄圧式燃料噴射システムにおいては、ディーゼルエンジン１０の無負荷状態、つまり回転速度の低いアイドリング状態において、上記のＦＣＣＢ学習制御を実施することにより、ディーゼルエンジン１０全体の振動を低減させることができる。
【００５３】
そのＦＣＣＢ学習制御を実施した後に、上記の固有振動抑制制御を実施することにより、ディーゼルエンジン１０の各気筒毎に持つ機械的な固有振動（エンジン固有振動）を低減させることができる。したがって、ディーゼルエンジン１０の無負荷状態、つまり回転速度の低いアイドリング状態において、エンジン振動、騒音を低減することができるので、運転者（ドライバー）に不快感を与えることはない。
【００５４】
また、ディーゼルエンジン１０の無負荷状態、つまり回転速度の低いアイドリング状態を検出する毎に、上記の固有振動抑制制御を実施した後は、上記のＦＣＣＢ学習制御を禁止することにより、特定気筒固有の振動を抑制した後に、再度、各気筒毎に持つ機械的なエンジン固有振動を増加させるような不均量補償制御を禁止できる。
【００５５】
したがって、ディーゼルエンジン１０の無負荷状態の間中、特定気筒＃１、＃２に対応して取り付けられたインジェクタ１、２への制御出力が過剰に変動することを防止することができる。なお、固有振動抑制制御時の特定気筒＃１、＃２の噴射量ウェイトΔＱ２ｎについては、任意の気筒に任意の噴射量ウェイト（第２噴射量補正量）を付加することで、後述する様々なエンジン型式の多気筒エンジンに適用でき、固有振動抑制効果を発揮することができる。
【００５６】
〔変形例〕
本実施例では、本発明を燃料噴射ポンプ（高圧供給ポンプ）７により加圧された高圧燃料を蓄圧するコモンレール８を備えたディーゼルエンジン用の電子制御蓄圧式燃料噴射システムに適用した例を説明したが、本発明をコモンレールを持たず、分配型燃料噴射ポンプまたは列型燃料噴射ポンプとインジェクタ（燃料噴射ノズル）を組み合わせたディーゼルエンジン用の電子制御燃料噴射システムに適用しても良い。
【００５７】
なお、クランク角度センサ４１、アクセル開度センサ４２および冷却水温度センサ４３等は、ディーゼルエンジン１０の運転状態を検出する運転状態検出手段を構成する。運転状態検出手段を構成として、この他に、噴射時期センサ、吸気圧力センサ、吸気温度センサを使用しても良い。
【００５８】
本実施例では、多気筒エンジンの型式としてＶ型６気筒の直接噴射式ディーゼルエンジンを採用した例を説明したが、多気筒エンジンの型式としてＶ型４気筒またはＶ型８気筒またはＶ型１２気筒のディーゼルエンジンを採用しても良く、また、直列６気筒のディーゼルエンジンや直列４気筒のディーゼルエンジンを採用しても良い。
【００５９】
また、多気筒エンジンの型式として、その他の水平型、水平対向型、Ｕ型、ＶＺ型多気筒のディーゼルエンジン、あるいは直列型、水平型、水平対向型、Ｖ型、Ｕ型、ＶＺ型多気筒のガソリンエンジンを採用しても良い。また、多気筒エンジンとして渦流式ディーゼルエンジンや副室式ディーゼルエンジン等の多気筒内燃機関を採用しても良い。
【００６０】
本実施例では、多気筒エンジンの各気筒毎に持つ機械的な振動（エンジン固有振動）の発生源となる１個以上の特定気筒を予め実験等で定めておき、ＦＣＣＢ学習制御が終了した後に、その予め定められた特定気筒のエンジン固有振動成分を取り除くように第１噴射量補正量ΔＱ１ｎに噴射量ウェイトΔＱ２ｎを付加する固有振動抑制制御を行うようにしている。
【００６１】
ところで、ＦＣＣＢ学習制御が終了した後に、加速度センサまたは歪センサまたは圧力センサを多気筒エンジンの各気筒毎に取り付けて、各気筒毎の機械的な振動（エンジン固有振動）を検出した後に、振動源となる１個以上の特定気筒を判定して、各気筒毎に持つ機械的な固有振動成分を取り除くように噴射量ウェイトを付加するようにフィードバック制御を行うようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子制御蓄圧式燃料噴射システムの全体構成を示した構成図である（実施例）。
【図２】基本噴射量算出マップを示した図である（実施例）。
【図３】各気筒の爆発行程毎の回転速度変動の挙動を示した図である（実施例）。
【図４】各気筒毎に持つ機械的なエンジン固有の振動の挙動を示した図である（実施例）。
【図５】ＥＣＵによる燃料噴射量算出方法を示したフローチャートである（実施例）。
【図６】ＦＣＣＢ学習制御時の各気筒への噴射量補正量を示した図である（実施例）。
【図７】固有振動抑制制御時の各気筒への噴射量補正量を示した図である（実施例）。
【図８】各気筒毎に持つ機械的なエンジン固有の振動の挙動を示した図である（実施例）。
【符号の説明】
１ インジェクタ（燃料噴射弁）
２ インジェクタ（燃料噴射弁）
３ インジェクタ（燃料噴射弁）
４ インジェクタ（燃料噴射弁）
５ インジェクタ（燃料噴射弁）
６ インジェクタ（燃料噴射弁）
７ 高圧供給ポンプ
８ コモンレール
９ ＥＣＵ（噴射量制御装置、第１、第２噴射量補正手段、回転速度変動検出手段、特定気筒推定手段、無負荷状態検出手段）
１０ ディーゼルエンジン（多気筒エンジン）
４１ クランク角度センサ（回転速度検出手段、回転速度変動検出手段、無負荷状態検出手段）
４２ アクセル開度センサ（無負荷状態検出手段）
４３ 冷却水温度センサ
４５ 車速センサ（無負荷状態検出手段、走行状態検出手段）
＃１ 気筒
＃２ 気筒
＃３ 気筒
＃４ 気筒
＃５ 気筒
＃６ 気筒
【発明の属する技術分野】
本発明は、多気筒エンジンの各気筒へ燃料を噴射する複数の燃料噴射弁を備えた多気筒エンジン用燃料噴射装置に関するもので、特に燃料噴射ポンプから吐出された高圧燃料を蓄圧するコモンレールを備えた多気筒エンジン用蓄圧式燃料噴射装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、排気ガスの規制強化、地球環境保護、エンジンの運転性の向上の観点から、燃料タンクから低圧供給ポンプで汲み上げた燃料を高圧供給ポンプで加圧して蓄圧室を形成するコモンレールに蓄圧し、このコモンレールに蓄圧した高圧燃料を、コモンレールより各気筒毎に分岐された燃料配管に接続された複数の電磁式燃料噴射弁への通電または通電停止により、ディーゼルエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給するようにしたディーゼルエンジン用蓄圧式燃料噴射装置（特開昭５９−８２５３４号公報や特開昭６２−２５８１６０号公報等）が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ディーゼルエンジンは、各気筒間の爆発力のバラツキによる各気筒の爆発行程毎の回転速度変動によってエンジン振動が発生する。特に、ディーゼルエンジンの無負荷状態、つまり回転速度の低いアイドリング状態においては、そのエンジン振動、騒音が運転者（ドライバー）に不快感を与える場合がある。そして、気筒間の回転速度変動は、気筒毎の燃料噴射弁の個体差による気筒間の燃料噴射量とディーゼルエンジンの燃焼要因のバラツキによって発生することが知られている。
【０００４】
そこで、気筒間の回転速度変動を減少させる目的で、各気筒の爆発行程毎の回転速度変動を検出し、気筒間の回転速度変動を平滑化するように、各気筒への最適な燃料噴射量を個々に補償する不均量補償制御（ＦＣＣＢ学習制御）が実施されている。その不均量補償制御は、ディーゼルエンジンの無負荷状態を検出している時に、ディーゼルエンジンの各気筒の爆発行程毎の回転速度変動を検出した後に、全気筒の回転速度変動の平均値と各気筒毎の回転速度変動の検出値とを比較し、気筒間の回転速度変動を平滑化するように、各気筒への燃料噴射量を補正している。
【０００５】
ところが、上記の不均量補償制御（ＦＣＣＢ学習制御）によって、ディーゼルエンジン全体のエンジン振動を低減させることは可能であるが、ディーゼルエンジンの各気筒毎に持つ機械的な振動（エンジン固有振動）を低減させることは不可能であった。したがって、ディーゼルエンジンの無負荷状態、つまり回転速度の低いアイドリング状態においても、エンジン固有振動を低減させることは不可能であるため、ドライバーに不快感を与えてしまうという問題が生じている。
【０００６】
【発明の目的】
本発明の目的は、多気筒エンジン全体のエンジン振動を抑制することができ、且つ各気筒毎に持つ機械的なエンジン固有振動も抑制することのできる多気筒エンジン用燃料噴射装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、多気筒エンジンの各気筒の爆発行程毎の回転速度変動を検出し、各気筒の爆発行程毎の回転速度変動を平滑化するように、多気筒エンジンの運転状態に応じて設定される各気筒毎への基本噴射量に第１噴射量補正量を付加して、多気筒エンジンの各気筒への燃料噴射量を個別に補正することにより、燃料噴射弁の個体差を要因とする気筒間の爆発力のバラツキによる気筒間の回転速度変動によって発生する多気筒エンジン全体のエンジン振動を抑えることができる。そして、多気筒エンジンの気筒毎に持つ機械的な固有振動を発生する振動源となる特定気筒を推定し、この推定した振動源となる特定気筒の固有振動を低減化するように、振動源となる特定気筒への基本噴射量および第１噴射量補正量に第２噴射量補正量を付加して、振動源となる特定気筒への燃料噴射量を補正することにより、各気筒毎に持つ機械的なエンジン固有振動を抑えることができる。したがって、ドライバーの不快感を解消することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、振動源となる特定気筒を予めメモリに記憶している。また、特定気筒への基本噴射量および第１噴射量補正量に付加する第２噴射量補正量は、予め実験等によりエンジン固有振動を低減化することが可能な値を求めておき、その値をメモリに記憶しておく。すなわち、特定気筒への基本噴射量および第１噴射量補正量に、振動源となる特定気筒に対して更に第２噴射量補正量（振動源となる特定気筒の固有振動を抑制することが可能な見込み値）を付加する。ここで、この第２噴射量補正量の付加の実施においては、多気筒エンジンの様々な運転条件（例えばエンジン形式、車体構造、エンジンの搭載方法等）を入れることが可能である。
【０００９】
請求項３に記載の発明によれば、無負荷状態検出手段により多気筒エンジンの無負荷状態を検出または推定する毎に、第２噴射量補正手段を実施した後は、第１噴射量補正手段を禁止することにより、特定気筒固有の振動を抑制した後に、再度、特定気筒固有の振動を増加させるような不均量補償制御を禁止できるので、多気筒エンジンの無負荷状態の間中、特定気筒の燃料噴射弁への制御出力が過剰に変動することを防止することができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明によれば、全気筒の回転速度変動の平均値と各気筒毎の回転速度変動の検出値とを比較する。そして、この比較結果に基づいて、各気筒への燃料噴射量を補償する。例えば多気筒エンジンの運転状態に応じて決定される全気筒均一の基本噴射量を補正（噴射量補正量分だけ増加または減少）する不均量補償制御手段を設けることにより、各気筒毎の燃料噴射弁から各気筒へ噴射される燃料噴射量のバラツキ、つまり各気筒への燃料噴射量の不均量が少なくなり、燃料噴射弁の個体差を要因とする気筒間の回転速度変動を減少させることができるので、多気筒エンジン全体のエンジン振動を抑えることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
〔実施例の構成〕
図１ないし図８は本発明の実施例を示したもので、図１はディーゼルエンジン用の電子制御蓄圧式燃料噴射システムの全体構成を示した図で、図２は基本噴射量算出マップを示した図で、図３はディーゼルエンジンの各気筒の爆発行程毎の回転速度変動の挙動を示した図である。
【００１２】
本実施例のディーゼルエンジン用の電子制御蓄圧式燃料噴射システムは、本発明の多気筒エンジン用燃料噴射装置に相当するもので、コモンレール式燃料噴射システム（蓄圧式燃料噴射装置）と呼ばれる。その燃料噴射システムは、自動車等の車両のエンジンルームに搭載されたディーゼルエンジン１０の各気筒（シリンダ）＃１〜＃６に対応して取り付けられた複数個の燃料噴射弁１〜６と、燃料を加圧する可変吐出量型の燃料噴射ポンプ７と、この燃料噴射ポンプ７から吐出された高圧燃料を蓄圧するサージタンクの一種であるコモンレール８と、複数個の燃料噴射弁１〜６および燃料噴射ポンプ７の各アクチュエータを電子制御するエンジン制御用電子制御ユニット（以下ＥＣＵと呼ぶ）９とを備えている。
【００１３】
本実施例のディーゼルエンジン１０は、本発明の多気筒エンジンに相当するもので、各気筒＃１〜＃６を２つのバンク（シリンダヘッド、シリンダブロック）に分け、それぞれのバンクをクランクシャフトを中心にＶ字型に配置したＶ型６気筒の直接噴射式ディーゼルエンジンで、自動車等の車両を走行させるための車両走行用エンジンとして働く。
【００１４】
このディーゼルエンジン１０の２つのシリンダヘッドには、各気筒＃１〜＃６の吸気ポートより燃焼室内に空気を吸入するためのインテークマニホールドを含む吸気管（図示せず）、および各気筒＃１〜＃６の排気ポートより燃焼室内で生成された排気ガスを排出するためのエキゾーストマニホールドを含む排気管（図示せず）がそれぞれ取り付けられている。そして、ディーゼルエンジン１０は、各気筒＃１〜＃６の燃焼室内に噴射される燃料噴射量によってエンジントルク（出力）が制御される。
【００１５】
本実施例の複数個の燃料噴射弁（燃料噴射ノズル：以下インジェクタと呼ぶ）１〜６は、コモンレール８にそれぞれ連通する複数の燃料配管２１〜２６の下流端にそれぞれ接続されている。これらのインジェクタ１〜６からディーゼルエンジン１０の各気筒＃１〜＃６の燃焼室内への燃料の噴射は、各インジェクタ１〜６に対応した各燃料配管２１〜２６の途中に設けられた複数個の噴射量制御用電磁弁（噴射量制御用アクチュエータに相当する）１１〜１６への通電および通電停止（ＯＮ／ＯＦＦ）により制御される。
【００１６】
そして、各インジェクタ１〜６は、噴射量制御用電磁弁１１〜１６が開弁している間（開弁期間）、複数本（本例では６本）の燃料配管２１〜２６を介してコモンレール８から供給された高圧燃料をディーゼルエンジン１０の各気筒の燃焼室内に噴射する。なお、ディーゼルエンジン１０の各気筒の燃焼室内への燃料噴射量は、各インジェクタ１〜６の開弁期間（弁体が開弁してから閉弁するまでの時間）と噴射圧力（後記するコモンレール圧力）等により決まる。
【００１７】
そして、コモンレール８には、連続的に燃料の噴射圧力に相当する比較的に高い所定のコモンレール圧力（例えば２０〜３０ＭＰａ）が蓄圧される必要があり、そのために燃料供給配管３１、吐出弁３２を経て燃料噴射ポンプ（サプライポンプ：以下高圧供給ポンプと呼ぶ）７が接続されている。
【００１８】
本実施例の高圧供給ポンプ７は、ディーゼルエンジン１０により回転駆動されて、燃料タンク３３から燃料を汲み上げる公知の低圧供給ポンプ３４を内蔵している。そして、高圧供給ポンプ７は、その低圧供給ポンプ３４を経てポンプ室内に吸入された燃料を高圧に加圧して、燃料供給配管３１を経てコモンレール８に吐出する。この高圧供給ポンプ７の吐出量の調整は、噴射圧力制御用電磁弁２７への通電および通電停止（ＯＮ／ＯＦＦ）により制御される。
【００１９】
本実施例のＥＣＵ９は、本発明の噴射量制御装置の機能を含んで構成されている。そして、ＥＣＵ９は、回転速度変動検出手段、特定気筒推定手段の機能を含んで構成されている。そのＥＣＵ９の内部には、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種制御プログラムおよび各種データを保存するメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、Ｉ／Ｏポート（入出力回路）、電源回路および駆動回路等の機能を含んで構成されるマイクロコンピュータが設けられている。そして、ＥＣＵ９は、各種センサからのセンサ信号がＡ／Ｄ変換回路によってＡ／Ｄ変換された後にマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
【００２０】
ＥＣＵ９に入力する基本センサとしては、ディーゼルエンジン１０のクランクシャフトの回転角度を検出するクランク角度センサ４１、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度：ＡＣ）を検出する負荷検出手段としてのアクセル開度センサ４２、ディーゼルエンジン１０の冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段としての冷却水温度センサ４３、燃料温度を検出する燃料温度検出手段としての燃料温度センサ４４、および自動車等の車両の走行速度（車速）を検出する車速センサ４５等がある。
【００２１】
なお、アクセル開度センサ４２は、本発明の無負荷状態検出手段に相当するものである。また、車速センサ４５は、本発明の無負荷状態検出手段に相当するもので、自動車等の車両の走行状態検出手段を構成する。そして、クランク角度センサ４１、アクセル開度センサ４２、冷却水温度センサ４３および燃料温度センサ４４は、ディーゼルエンジン１０の運転状態を検出する運転状態検出手段である。
【００２２】
ここで、クランク角度センサ４１は、本発明の回転速度変動検出手段に相当するもので、ディーゼルエンジン１０のクランクシャフトに同期して回転する磁性体製のタイミングロータ、このタイミングロータの外面に対向して配置された電磁ピックアップ、および磁束を発生させる永久磁石等で構成された電磁式回転センサである。なお、ＥＣＵ９は、クランク角度信号（ＮＥパルス信号）の間隔時間を計測することによって、エンジン回転速度（ＮＥ）を検出できる。
【００２３】
本実施例では、ディーゼルエンジン１０の１周期（吸気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程）、つまりディーゼルエンジン１０のクランクシャフトが２回転（７２０°ＣＡ）する間に、４８個のクランク角信号（１パルス１５°ＣＡ）が発生するように、タイミングロータの外面に歯状部を２４個設けている。なお、特定のＮＥパルスは、各気筒＃１〜＃６の上死点（ＴＤＣ）の位置に対応している。
【００２４】
ＥＣＵ９は、エンジン回転速度が所定値（例えばＮＥ＝１０００ｒｐｍ）以下、エンジン負荷（アクセル開度）が所定値（例えばＡＣ＝０％）以下、車速が所定値（例えばＳＰＤ＝０ｋｍ／ｈ）以下であるか否かを判定することで、ディーゼルエンジン１０のエンジン回転速度の低いアイドリング状態（無負荷状態）であるか否かを検出する無負荷状態検出手段の機能を含んで構成されている。
【００２５】
なお、パーキングブレーキのＯＮ信号を入力した時、あるいはセレクトレバーがＮレンジまたはＰレンジに操作されている時、クラッチペダルを踏んでいることを検出した時等の入力情報を組み合わせると、より効果的にディーゼルエンジン１０の無負荷状態を検出できる。
【００２６】
ＥＣＵ９は、エンジン回転速度とエンジン負荷（アクセル開度）に応じて、高圧供給ポンプ７の噴射圧力が最適値となるように噴射圧力制御用電磁弁２７に制御信号を出力する。さらに、より好ましくは、コモンレール８内の圧力（コモンレール圧力）を検出するレール圧力検出手段としてのレール圧力センサ４６をコモンレール８に配設し、レール圧力センサ４６からのセンサ信号が予めエンジン回転速度（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣ）に応じて設定した最適な圧力値となるように高圧供給ポンプ７よりコモンレール８に吐出される吐出量を制御する吐出量制御手段を含んで構成されている。
【００２７】
また、ＥＣＵ９は、車両走行時に、エンジン回転速度およびエンジン負荷（アクセル開度）により判断されるエンジン運転状態と、図２に示した車両走行時の基本噴射量算出マップ（噴射量制御特性）とから、最適な燃料噴射量（基本噴射量：インジェクタ１〜６の開弁期間に相当する）Ｑを演算し、冷却水温度、吸気圧力、吸気温度または燃料温度等の運転条件により基本噴射量Ｑを補正して目標噴射量ＱＦを演算する。さらに、ＥＣＵ９は、エンジン回転速度およびエンジン負荷（アクセル開度）により判断されるエンジン運転状態から最適な噴射時期（インジェクタ１〜６の開弁時期に相当する）を演算または決定する。
【００２８】
そして、本実施例のＥＣＵ９は、本発明の第１噴射量補正手段の機能を含んで構成されている。その第１噴射量補正手段とは、図３に示したように、各気筒＃１〜＃６毎の爆発行程毎の回転速度変動を検出し、各気筒＃１〜＃６間の回転速度変動を平滑化するように、各気筒＃１〜＃６毎への基本噴射量Ｑに、各気筒間の回転速度変動を平滑化する方向への第１噴射量補正量を付加する機能（不均量補償制御、ＦＣＣＢ学習制御：Ｆｕｅｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｃｙｌｉｎｄｅｒ Ｂａｌａｎｃｉｎｇ）である。
【００２９】
また、ＥＣＵ９は、本発明の第２噴射量補正手段の機能を含んで構成されている。その第２噴射量補正手段とは、図４に示したように、気筒毎に持つ機械的なエンジン固有振動を発生する特定気筒＃１、＃２を予めメモリ（ＲＯＭ）に記憶し、この記憶した特定気筒＃１、＃２におけるエンジン固有振動を低減化するように、特定気筒＃１、＃２への基本噴射量および第１噴射量補正量に、特定気筒＃１、＃２におけるエンジン固有振動を低減化する方向への噴射量ウェイト（第２噴射量補正量）を付加する機能である。
【００３０】
〔実施例の噴射量算出方法〕
次に、本実施例の蓄圧式燃料噴射装置の制御方法を図１ないし図８に基づいて簡単に説明する。ここで、図５はＥＣＵ９による燃料噴射量算出方法を示したフローチャートである。
【００３１】
イグニッションスイッチが投入（ＩＧ・ＯＮ）されると、図５のルーチンが起動する。先ず、各種センサまたは各種操作スイッチから入力データを読み込む。具体的には、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷（アクセル開度）ＡＣ、冷却水温度ＴＨＷ、燃料温度ＴＨＯ、車速ＳＰＤ、コモンレール圧力ＰＣおよびセレクトレバーのレバー位置等を読み込む（ステップＳ１）。
【００３２】
次に、ＦＣＣＢ学習制御を実施する制御条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、エンジン回転速度ＮＥが所定値（例えば１０００ｒｐｍ）以下、エンジン負荷（アクセル開度）ＡＣが所定値（例えば０％）以下、車速ＳＰＤが所定値（例えば０ｋｍ／ｈ）以下であるか否かを判定することで、制御条件が成立しているか否かを判定する。つまり、ディーゼルエンジン１０の振動を要因とする騒音が目立ち、ドライバーがより不快感を覚える、ディーゼルエンジン１０のエンジン回転速度の低いアイドリング状態（無負荷状態）であるか否かを判定する。
【００３３】
このステップＳ２の判定結果がＮＯの場合には、ＦＣＣＢ学習制御禁止フラグをＯＦＦ（０）する（ステップＳ３）。次に、上記のステップＳ１で読み込んだエンジン回転速度（ＮＥ）やアクセル開度（ＡＣ＝０％〜１００％）、および予めＲＯＭに記憶されている車両走行時の噴射量制御特性（図２の車両走行時の基本噴射量算出マップ参照）に基づいて、ディーゼルエンジン１０の各気筒の燃焼室内に噴射する基本噴射量Ｑを算出する（基本噴射量決定手段：ステップＳ４）。
【００３４】
次に、上記のステップＳ１で読み込んだ冷却水温度（ＴＨＷ）、コモンレール圧力（ＰＣ）、燃料温度（ＴＨＯ）等の運転条件によって、上記のステップＳ４で求めた基本噴射量Ｑを補正する。すなわち、基本噴射量Ｑと運転条件とから、全気筒均一の燃料噴射量（目標噴射量）ＱＦを求める（燃料噴射量決定手段：ステップＳ５）。
【００３５】
次に、上記のステップＳ５で求められた燃料噴射量ＱＦとなるようにインジェクタ１〜６の開弁期間を算出し、更に噴射時期、つまりインジェクタ１〜６の開弁時期を算出する。そして、算出されたインジェクタ１〜６の開弁期間および開弁時期となるように噴射量制御用電磁弁１１〜１６に制御信号を出力する（噴射量制御手段：ステップＳ６）。その後に、図５のルーチンを抜ける。
【００３６】
一方、ステップＳ２の判定結果がＹＥＳの場合には、ＦＣＣＢ学習制御を実施する制御条件が成立していると判断し、ＦＣＣＢ学習制御禁止フラグがＯＦＦ（０）であるか否かを判定する（ステップＳ７）。この判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１以下の制御処理を繰り返す。
【００３７】
また、ステップＳ７の判定結果がＹＥＳの場合には、エンジン回転速度（ＮＥ＝１０００ｒｐｍ）やアクセル開度（ＡＣ＝０％）、および予めＲＯＭに記憶されているアイドル運転時の噴射量制御特性に基づいて、ディーゼルエンジン１０の各気筒の燃焼室内に噴射するアイドル運転時の基本噴射量Ｑを算出する（基本噴射量決定手段：ステップＳ８）。次に、ＦＣＣＢ学習制御を実施する（ステップＳ９）。
【００３８】
具体的には、ある気筒の上死点前（ＢＴＤＣ１５°ＣＡ）の割り込みがあると、クランク角度信号（ＢＴＤＣ１５°ＣＡ〜ＡＴＤＣ１５°ＣＡ）の間隔時間（３０°ＣＡ時間：μｓ）を計算することにより、ある気筒の瞬時回転速度を算出し、この瞬時回転速度をこの気筒の最小回転速度Ｍｉｎとして読み込む。
【００３９】
そして、その気筒の上死点後（ＡＴＤＣ４５°ＣＡ）の割り込みがあると、クランク角度信号（ＡＴＤＣ４５°ＣＡ〜ＡＴＤＣ７５°ＣＡ）の間隔時間（３０°ＣＡ時間：μｓ）を計算することにより、ある気筒の瞬時回転速度を算出し、この瞬時回転速度をこの気筒の最大回転速度Ｍａｘとして読み込む。
【００４０】
そして、これらの計算を各気筒毎に行った後に、各気筒毎の最大回転速度Ｍａｘと最小回転速度Ｍｉｎとの回転速度差を計算することで、各気筒の爆発行程毎の回転速度変動の単独値を算出する。ここで、図３の実線は、全ての気筒＃１〜＃６の回転速度変動にバラツキのないディーゼルエンジン１０の各気筒毎の回転速度変動の挙動を示し、図３の破線は、各気筒＃１〜＃６毎の回転速度変動にバラツキのあるディーゼルエンジン１０の各気筒毎の回転速度変動の挙動を示している。
【００４１】
次に、全気筒の回転速度変動を平均化して、全気筒の回転速度変動の平均値を算出する。次に、ディーゼルエンジン１０の各気筒＃１〜＃６の爆発行程毎の回転速度変動の単独値（検出値）と全気筒の回転速度変動の平均値とを比較判定し、この比較判定によって、気筒間の回転速度変動を平滑化する方向へ、各気筒＃１〜＃６への燃料噴射量を補償する。
【００４２】
ここで、上記のステップＳ８で求められたアイドル運転時の基本噴射量Ｑに付加する各気筒への噴射量補正量は、図３の破線に示した回転速度変動から図６に示した第１噴射量補正量となる。したがって、下記の数１の式に示したように、アイドル運転時の基本噴射量Ｑと第１噴射量補正量（図６参照）ΔＱ１ｎとから、各気筒へ噴射する各気筒毎の燃料噴射量（目標噴射量）ＱＦｎが算出される。
【数１】
次に、全気筒のＦＣＣＢ学習制御を終了しているか否かを判定する（ステップＳ１０）。この判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ９のＦＣＣＢ学習制御をを継続する。また、ステップＳ１０の判定結果がＹＥＳの場合には、アイドル運転時の基本噴射量を補正して、各気筒へ噴射する各気筒毎の燃料噴射量（目標噴射量）ＱＦを算出する固有振動抑制制御を行う（ステップＳ１１）。
【００４４】
この固有振動抑制制御では、各エンジン形式で異なるディーゼルエンジン１０の気筒毎に持つ機械的な固有振動（エンジン固有振動）を発生する振動源となる特定気筒を予め実験で求めておく。本実施例のＶ型６気筒のディーゼルエンジン１０では、図４に示したように、気筒＃５、＃３、＃６、＃４毎に持つ機械的な固有振動に比べて、気筒＃１が持つ機械的な固有振動が大きく、気筒＃２が持つ機械的な固有振動が小さい。
【００４５】
したがって、本実施例では、振動源となる特定気筒として、気筒＃１および気筒＃２を予めメモリ（ＲＯＭ）に記憶している。また、基本噴射量Ｑおよび第１噴射量補正量ΔＱ１ｎに付加する噴射量ウェイト（第２噴射量補正量：ΔＱ２ｎ）は、予め実験等によりエンジン固有振動を低減化することが可能な値を求めておき、その値を予めメモリ（ＲＯＭ）に記憶しておく。
【００４６】
そして、ステップＳ９のＦＣＣＢ学習制御により定められた各気筒への噴射量補正量に、図７の斜線に示したように、振動源となる特定気筒に対して更に噴射量ウェイト（図８に示したように特定気筒＃１、＃２の固有振動を抑制することが可能な見込み値）を付加する。
【００４７】
したがって、下記の数２の式に示したように、アイドル運転時の基本噴射量Ｑと第１噴射量補正量ΔＱ１ｎと第２噴射量補正量ΔＱ２ｎとから、各気筒へ噴射する各気筒毎の燃料噴射量（目標噴射量）ＱＦｎが算出される。
【数２】
具体的には、特定気筒＃１は、回転速度変動が平均的で、且つエンジン固有振動が他の気筒と比べて大きいので、基本噴射量Ｑより第１噴射量補正量ΔＱ１ｎ分だけ特定気筒＃１への燃料噴射量を減らし、更に、任意に定められた第２噴射量補正量ΔＱ２ｎ分だけ特定気筒＃１への燃料噴射量を減らす。
【００４９】
また、特定気筒＃２は、回転速度変動が他の気筒と比べて小さく、且つエンジン固有振動が他の気筒と比べて小さいので、基本噴射量Ｑより第１噴射量補正量ΔＱ１ｎ分だけ特定気筒＃２への燃料噴射量を増やし、更に、任意に定められた第２噴射量補正量ΔＱ２ｎ分だけ特定気筒＃２への燃料噴射量を増やす。
【００５０】
ここで、この噴射量ウェイトの付加の実施においては、ディーゼルエンジン１０の様々な運転条件（例えばエンジン形式、車体構造、エンジンの搭載方法等）を入れることが可能である。また、この固有振動抑制制御の使用の有無の選択も可能である。
【００５１】
次に、ＦＣＣＢ学習制御禁止フラグをＯＮ（１）する（ステップＳ１２）。次に、上記のステップＳ９、Ｓ１１で求められた各気筒毎の燃料噴射量ＱＦｎとなるように、各気筒毎に対応して取り付けられたインジェクタ１〜６の開弁期間を算出し、更に噴射開始時期、つまりインジェクタ１〜６の開弁時期を算出する。そして、算出されたインジェクタ１〜６の開弁期間および開弁時期となるように各噴射量制御用電磁弁１１〜１６に制御信号を出力する（噴射量制御手段：ステップＳ１３）。その後に、図５のルーチンを抜ける。
【００５２】
〔実施例の効果〕
以上のように、本実施例のディーゼルエンジン用の電子制御蓄圧式燃料噴射システムにおいては、ディーゼルエンジン１０の無負荷状態、つまり回転速度の低いアイドリング状態において、上記のＦＣＣＢ学習制御を実施することにより、ディーゼルエンジン１０全体の振動を低減させることができる。
【００５３】
そのＦＣＣＢ学習制御を実施した後に、上記の固有振動抑制制御を実施することにより、ディーゼルエンジン１０の各気筒毎に持つ機械的な固有振動（エンジン固有振動）を低減させることができる。したがって、ディーゼルエンジン１０の無負荷状態、つまり回転速度の低いアイドリング状態において、エンジン振動、騒音を低減することができるので、運転者（ドライバー）に不快感を与えることはない。
【００５４】
また、ディーゼルエンジン１０の無負荷状態、つまり回転速度の低いアイドリング状態を検出する毎に、上記の固有振動抑制制御を実施した後は、上記のＦＣＣＢ学習制御を禁止することにより、特定気筒固有の振動を抑制した後に、再度、各気筒毎に持つ機械的なエンジン固有振動を増加させるような不均量補償制御を禁止できる。
【００５５】
したがって、ディーゼルエンジン１０の無負荷状態の間中、特定気筒＃１、＃２に対応して取り付けられたインジェクタ１、２への制御出力が過剰に変動することを防止することができる。なお、固有振動抑制制御時の特定気筒＃１、＃２の噴射量ウェイトΔＱ２ｎについては、任意の気筒に任意の噴射量ウェイト（第２噴射量補正量）を付加することで、後述する様々なエンジン型式の多気筒エンジンに適用でき、固有振動抑制効果を発揮することができる。
【００５６】
〔変形例〕
本実施例では、本発明を燃料噴射ポンプ（高圧供給ポンプ）７により加圧された高圧燃料を蓄圧するコモンレール８を備えたディーゼルエンジン用の電子制御蓄圧式燃料噴射システムに適用した例を説明したが、本発明をコモンレールを持たず、分配型燃料噴射ポンプまたは列型燃料噴射ポンプとインジェクタ（燃料噴射ノズル）を組み合わせたディーゼルエンジン用の電子制御燃料噴射システムに適用しても良い。
【００５７】
なお、クランク角度センサ４１、アクセル開度センサ４２および冷却水温度センサ４３等は、ディーゼルエンジン１０の運転状態を検出する運転状態検出手段を構成する。運転状態検出手段を構成として、この他に、噴射時期センサ、吸気圧力センサ、吸気温度センサを使用しても良い。
【００５８】
本実施例では、多気筒エンジンの型式としてＶ型６気筒の直接噴射式ディーゼルエンジンを採用した例を説明したが、多気筒エンジンの型式としてＶ型４気筒またはＶ型８気筒またはＶ型１２気筒のディーゼルエンジンを採用しても良く、また、直列６気筒のディーゼルエンジンや直列４気筒のディーゼルエンジンを採用しても良い。
【００５９】
また、多気筒エンジンの型式として、その他の水平型、水平対向型、Ｕ型、ＶＺ型多気筒のディーゼルエンジン、あるいは直列型、水平型、水平対向型、Ｖ型、Ｕ型、ＶＺ型多気筒のガソリンエンジンを採用しても良い。また、多気筒エンジンとして渦流式ディーゼルエンジンや副室式ディーゼルエンジン等の多気筒内燃機関を採用しても良い。
【００６０】
本実施例では、多気筒エンジンの各気筒毎に持つ機械的な振動（エンジン固有振動）の発生源となる１個以上の特定気筒を予め実験等で定めておき、ＦＣＣＢ学習制御が終了した後に、その予め定められた特定気筒のエンジン固有振動成分を取り除くように第１噴射量補正量ΔＱ１ｎに噴射量ウェイトΔＱ２ｎを付加する固有振動抑制制御を行うようにしている。
【００６１】
ところで、ＦＣＣＢ学習制御が終了した後に、加速度センサまたは歪センサまたは圧力センサを多気筒エンジンの各気筒毎に取り付けて、各気筒毎の機械的な振動（エンジン固有振動）を検出した後に、振動源となる１個以上の特定気筒を判定して、各気筒毎に持つ機械的な固有振動成分を取り除くように噴射量ウェイトを付加するようにフィードバック制御を行うようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子制御蓄圧式燃料噴射システムの全体構成を示した構成図である（実施例）。
【図２】基本噴射量算出マップを示した図である（実施例）。
【図３】各気筒の爆発行程毎の回転速度変動の挙動を示した図である（実施例）。
【図４】各気筒毎に持つ機械的なエンジン固有の振動の挙動を示した図である（実施例）。
【図５】ＥＣＵによる燃料噴射量算出方法を示したフローチャートである（実施例）。
【図６】ＦＣＣＢ学習制御時の各気筒への噴射量補正量を示した図である（実施例）。
【図７】固有振動抑制制御時の各気筒への噴射量補正量を示した図である（実施例）。
【図８】各気筒毎に持つ機械的なエンジン固有の振動の挙動を示した図である（実施例）。
【符号の説明】
１ インジェクタ（燃料噴射弁）
２ インジェクタ（燃料噴射弁）
３ インジェクタ（燃料噴射弁）
４ インジェクタ（燃料噴射弁）
５ インジェクタ（燃料噴射弁）
６ インジェクタ（燃料噴射弁）
７ 高圧供給ポンプ
８ コモンレール
９ ＥＣＵ（噴射量制御装置、第１、第２噴射量補正手段、回転速度変動検出手段、特定気筒推定手段、無負荷状態検出手段）
１０ ディーゼルエンジン（多気筒エンジン）
４１ クランク角度センサ（回転速度検出手段、回転速度変動検出手段、無負荷状態検出手段）
４２ アクセル開度センサ（無負荷状態検出手段）
４３ 冷却水温度センサ
４５ 車速センサ（無負荷状態検出手段、走行状態検出手段）
＃１ 気筒
＃２ 気筒
＃３ 気筒
＃４ 気筒
＃５ 気筒
＃６ 気筒
Claims (4)
- 多気筒エンジンの各気筒へ燃料を噴射する複数の燃料噴射弁と、演算された各気筒への燃料噴射量となるように、前記複数の燃料噴射弁を個別に制御する噴射量制御装置とを備えた多気筒エンジン用燃料噴射装置において、
前記噴射量制御装置は、
（ａ）前記多気筒エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
（ｂ）前記回転速度検出手段により検出された前記多気筒エンジンの回転速度に応じて、前記多気筒エンジンの各気筒の爆発行程毎の回転速度変動を検出する回転速度変動検出手段と、
（ｃ）前記多気筒エンジンの気筒毎に持つ機械的な固有振動を発生する振動源となる特定気筒を推定する特定気筒推定手段と、
（ｄ）前記回転速度変動検出手段により検出された各気筒の爆発行程毎の回転速度変動を平滑化するように、前記多気筒エンジンの運転状態に応じて設定される各気筒毎への基本噴射量に第１噴射量補正量を付加して、前記多気筒エンジンの各気筒への燃料噴射量を個別に補正する第１噴射量補正手段と、
（ｅ）前記特定気筒推定手段により推定された前記振動源となる特定気筒の固有振動を低減化するように、前記振動源となる特定気筒への基本噴射量および前記第１噴射量補正量に第２噴射量補正量を付加して、前記特定気筒への燃料噴射量を補正する第２噴射量補正手段と
を備えたことを特徴とする多気筒エンジン用燃料噴射装置。 - 請求項１に記載の多気筒エンジン用燃料噴射装置において、
前記噴射量制御装置は、前記特定気筒推定手段によって推定した前記振動源となる特定気筒を記憶するメモリを有し、
前記第２噴射量補正量は、予め前記振動源となる特定気筒の固有振動を抑制することが可能な見込み値を求めておき、その見込み値を前記メモリに記憶しておくことを特徴とする多気筒エンジン用燃料噴射装置。 - 請求項１または請求項２に記載の多気筒エンジン用燃料噴射装置において、
前記多気筒エンジンの無負荷状態を検出または推定する無負荷状態検出手段を備え、
前記無負荷状態検出手段により前記多気筒エンジンの無負荷状態を検出または推定する毎に、前記第２噴射量補正手段を実施した後は、前記第１噴射量補正手段を禁止することを特徴とする多気筒エンジン用燃料噴射装置。 - 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の多気筒エンジン用燃料噴射装置において、
前記第１噴射量補正手段は、全気筒の回転速度変動の平均値と各気筒毎の回転速度変動の検出値とを比較し、この比較結果に基づいて、各気筒への燃料噴射量を補償する不均量補償制御手段であることを特徴とする多気筒エンジン用燃料噴射装置。
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