JP4289280B2 - 噴射量学習制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料供給ポンプより吐出された高圧燃料を、内燃機関の各気筒毎に対応して搭載された複数のインジェクタを介して内燃機関の各気筒の燃焼室内に噴射供給する噴射量学習制御装置に関するもので、特に内燃機関の各気筒の1周期中に燃料を複数回に分けて噴射するマルチ噴射における噴射回数を切り替える内燃機関用燃料噴射装置に係わる。

[従来の技術]
従来より、ディーゼルエンジン用の燃料噴射システムとして用いられる蓄圧式燃料噴射システムにおいては、近年の排気ガス、騒音規制の対応として、具体的には主噴射の開始時から安定した燃焼を行ってエンジン騒音低下、振動抑制、更には排気ガス性能の向上を目的として、エンジン出力軸トルクと成り得る主噴射(メイン噴射)の前後に複数回の微小量の噴射(パイロット噴射、ポスト噴射)を行う多段噴射(マルチ噴射)が実施されている。これは、インジェクタ毎において、エンジンの各気筒の1周期中にインジェクタの電磁弁を複数回駆動してノズルニードルを複数回開弁させることによって、エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料を複数回に分けて噴射供給するマルチ噴射を実施することにより、初期噴射率の急激な上昇を抑えてエンジン騒音、振動を抑制するものである。

上記のような蓄圧式燃料噴射システムでは、エンジンの運転条件に対応して、エンジンの各気筒の1周期中に燃料を1回だけ噴射するシングル噴射とエンジンの各気筒の1周期中に燃料を複数回に分けて噴射するマルチ噴射とを切り替える際に、仮にシングル噴射とマルチ噴射との指令噴射量(トータル噴射量)が同じであっても、燃料噴射自体のトルク発生寄与率が異なるため、トルク段差が発生する可能性がある。このシングル噴射とマルチ噴射とを切り替える際のトルク段差を解消する目的で、燃料噴射量を熱効率に基づいて補正するようにした蓄圧式燃料噴射システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。

[従来の技術の不具合]
しかるに、特許文献1に記載の方法は、シングル噴射とマルチ噴射とを切り替える際のトルク段差を解消するものであって、マルチ噴射回数の切替点前後でのトルク段差を解消するものではなく、また、特許文献1に記載の方法を使うことによって、ある程度の噴射量精度を確保することが可能であるが、近年の噴射の多段化に伴うマルチ噴射回数の切替点前後でのトルク段差、および排気ガス規制の強化に伴い、更なる噴射量精度の向上が必要となっている。

ここで、マルチ噴射回数を切り替える場合には、アクセル開度とエンジン回転速度とからドライバ要求トルクを演算し、例えば図9のエンジン運転条件に対する噴射パターン切替マップに示したように、このドライバ要求トルク(エンジントルク)とエンジン回転速度とマルチ噴射回数(噴射パターン)との関係を予め実験等により測定して作成したマップを参照するようにしている。なお、ドライバ要求トルクを、アクセル開度とエンジン回転速度とに対応して設定される指令噴射量に置き換えても構わない。この図9の噴射パターン切替マップでは、低速低トルク(低負荷)領域では、マルチ噴射回数を5回に切り替え、また、低速中トルク(中負荷)領域では、マルチ噴射回数を3回に切り替え、また、中速中トルク(中負荷)領域では、マルチ噴射回数を2回(噴射インターバル長)に切り替え、また、中・高速中・高トルク(中・高負荷)領域では、マルチ噴射回数を2回(噴射インターバル短)に切り替え、また、中速高トルク(高負荷)領域では、噴射回数を1回に切り替えるようにしている。

このような要求噴射特性を実施した場合、実使用時、特に運転者がアクセルペダルを急激に踏み込んだり、アクセルペダルより足を離したりする加減速要求時に、インジェクタからエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射する燃料の噴射パターン(マルチ噴射回数や無噴射間隔等の噴射形態)が切り替わる噴射パターン切替点が発生する。この噴射パターン切替点前後において、インジェクタの個体差ばらつきを要因とする噴射パルス時間に対する実噴射量のずれによりトルク段差が発生すると、スムーズな加速または減速を得ることができず、ドライバビリティが悪化するという問題が生じている。
特開2002−106386号公報(第1−7頁、図1−図15)

本発明の目的は、噴射形態切替点前後のトルク差をなくすことで、噴射形態切替点で発生するトルク段差を解消して、スムーズな加速または減速を得ることのできる噴射量学習制御装置を提供することにある。また、内燃機関の全運転領域に渡って精度の高い噴射量補正を実施することのできる噴射量学習制御装置を提供することにある。

請求項1に記載の発明によれば、学習実行条件が成立した時に、噴射形態切替点前の噴射形態から噴射形態切替点後の噴射形態に切り替え、この噴射形態切替点前後のトルク差を検出し、この噴射形態切替点前後のトルク差が小さくなるように、噴射形態切替点後の噴射形態における、噴射量指令値に対する噴射パルス時間を調整する切替点学習モードを実施する。そして、調整した噴射パルス時間と予め決められた基準噴射パルス時間との差を、切替点学習モードの補正量として学習値記憶手段に記憶する。そして、通常の使用時に、切替点学習モードの補正量を、内燃機関の全運転領域に反映させることにより、燃料噴射弁の個体差ばらつきを要因とする噴射パルス時間に対する実噴射量のばらつきをなくすことができる。これにより、噴射形態を切り替える噴射形態切替点前後のトルク差をなくすことができるので、噴射形態切替点で発生するトルク段差を解消することができる。したがって、噴射形態を切り替える際においても、トルク段差が発生せず、スムーズな加速または減速が得られるので、ドライバビリティを向上することができる。

また、内燃機関の各気筒の1周期中に燃料を1回だけ噴射するシングル噴射における噴射形態(例えば噴射時期等)を切り替えるか、あるいは内燃機関の各気筒の1周期中に燃料を複数回に分けて噴射するマルチ噴射における1周期中の噴射回数を切り替えることにより、内燃機関の各気筒の燃焼状態を最適化できる。

また、請求項1に記載の発明によれば、マルチ噴射における1周期中の噴射回数をN回噴射にセットし、N回噴射の各噴射パルス時間を略均等化する。そして、内燃機関の各気筒毎の回転速度変動を検出し、全気筒の回転速度変動の平均値と比較し、各気筒間の回転速度変動を平滑化するように、噴射量指令値に対するN回噴射の各噴射パルス時間を調整する。その後に、内燃機関の各気筒の平均回転速度を検出し、所定の目標回転速度と比較し、内燃機関の各気筒の平均回転速度が所定の目標回転速度以内となるように、噴射量指令値に対するN回噴射の各噴射パルス時間を調整する仮学習モードを実施する。そして、調整したN回噴射の各噴射パルス時間と予め決められた基準噴射パルス時間との差を、仮学習モードの補正量として仮学習値記憶手段に記憶することにより、仮学習モードの補正量を精度良く算出できる。

請求項に記載の発明によれば、仮学習モードの終了に伴って切替点学習モードに遷移するようにしても良い。この場合には、仮学習モードの補正量を用いて切替点学習モードを実施できるので、切替点学習モードの実施時間を短縮することができる。また、仮学習モードを実施することで、燃料噴射弁の個体差または経時劣化を要因とする噴射量ばらつきを解消できる。つまり燃料噴射弁毎の、N回噴射の各噴射パルス時間に対する各実噴射量のばらつきを解消できるので、噴射形態切替点前後でのトルク段差が小さくなる。

請求項に記載の発明によれば、マルチ噴射における1周期中の噴射回数を、仮学習モードであるN回噴射からK回噴射に切り替える。そして、K回噴射の各噴射パルス時間のうちK回目の噴射の噴射パルス時間を仮学習モードの時と同一の噴射パルス時間(噴射パルス間隔)にセットする。そして、K回目の燃料噴射の噴射パルス時間を予め決められた基準噴射パルス時間(噴射パルス間隔)にセットする。その後に、噴射形態切替点前後での、目標回転速度と内燃機関の各気筒の平均回転速度との回転速度差が所定値以内となるように、K回目の噴射の噴射パルス時間を調整するようにしても良い。

ここで、このような切替点学習モードを内燃機関の各気筒の燃料噴射弁(インジェクタ)毎に実施した場合には、内燃機関の各気筒のインジェクタ噴射特性(噴射パルス時間に対する実際の噴射量特性)を、燃料噴射弁毎に個別に検出することが可能となる。なお、仮学習モードであるN回噴射から切替点学習モードのK回噴射に切り替える場合、仮学習モードである5回噴射から切替点学習モードの4回噴射のように噴射回数が減少する側に切り替えても、あるいは仮学習モードである3回噴射から切替点学習モードの4回噴射のように噴射回数が増加する側に切り替えても構わない。

請求項に記載の発明によれば、調整したK回目の燃料噴射の噴射パルス時間と基準噴射パルス時間との差を、切替点学習モードの補正量として学習値記憶手段に記憶することにより、通常の使用時に、切替点学習モードの補正量を、内燃機関の全運転領域に反映させることができる。
請求項5に記載の発明によれば、アイドル安定状態が成立した時に、内燃機関の各気筒の平均回転速度を、目標アイドル回転速度に略一致するようにフィードバック制御する。そして、噴射形態切替点直後の、目標アイドル回転速度と内燃機関の各気筒の平均回転速度との回転速度差から噴射形態切替点前後のトルク差を検出する。そして、回転速度差が所定値以内になるように、噴射形態切替点後の噴射形態における、噴射量指令値に対する噴射パルス時間を調整する切替点学習モードを実施する。これにより、噴射形態切替点で発生するトルク段差を解消できる。
請求項に記載の発明によれば、噴射量指令値に対する基準噴射パルス時間を、切替点学習モードの補正量とマップ補間または演算式とを用いて補正することにより、内燃機関の全運転領域に渡って高精度な噴射量補正が可能となる。
請求項に記載の発明によれば、切替点学習モードを、マルチ噴射における1周期中の噴射回数が異なり、基準噴射パルス時間が任意に設定された2以上の切替点学習モードよりなる。なお、切替点学習モードの数が多い程、より精度の高い噴射量補正が可能となる。

請求項に記載の発明によれば、2以上の切替点学習モードにより算出される各補正量の変化傾向が所定値以内の場合には、2以上の補正量をそれぞれ最終補正量として噴射量に対する噴射パルス間隔マップに書き込むことにより、内燃機関の全運転領域に渡って高精度な噴射量補正が可能となる。
請求項に記載の発明によれば、2以上の補正量の変化傾向が所定値を外れた場合には、2以上の補正量を学習値記憶手段から消去することにより、その補正量を反映しないようにしても良い。そして、2以上の補正量の変化傾向が所定値を外れた場合には、燃料噴射弁が異常故障(弁体が開かないか閉じない場合等)中であると判断できる。

本発明を実施するための最良の形態は、噴射形態切替点で発生するトルク段差を解消して、スムーズな加速または減速を得るという目的を、噴射形態切替点前後のトルク差をなくすことで実現した。また、内燃機関の全運転領域に渡って精度の高い噴射量補正を可能にするという目的を、内燃機関の各気筒のインジェクタ噴射特性をインジェクタ毎に個別に検出して、基準噴射パルス時間に対する補正量をマップ補間または演算式を用いて算出補正することで実現した。

[実施例1の構成]
図1ないし図8は本発明の実施例1を示したもので、図1はコモンレール式燃料噴射システムの全体構成を示した図である。

本実施例のエンジン制御システムは、例えば自動車等の車両に搭載されるものであり、センサ信号に基づいてドライバ要求トルク(または実エンジン出力軸トルク:以下エンジントルクと言う)を算出し、この算出したドライバ要求トルクに基づいて、車両に搭載された多気筒ディーゼルエンジン等の内燃機関(以下エンジンと言う)1の各気筒の燃焼室内に噴射供給する燃料噴射量を制御して、エンジントルクを可変制御するエンジントルク制御装置(ディーゼルエンジン制御システム)である。

なお、本実施例のエンジン制御システムは、主として、ディーゼルエンジン用燃料噴射システムとして知られるコモンレール式燃料噴射システム(蓄圧式燃料噴射装置)であり、本発明の噴射量学習制御装置を備えている。このコモンレール式燃料噴射システムは、燃料供給ポンプ(サプライポンプ)2より圧送供給された高圧燃料をコモンレール4内に蓄圧し、このコモンレール4内に蓄圧された高圧燃料を、エンジン1の各気筒毎に対応して搭載された複数個の燃料噴射弁(インジェクタ)5を介してエンジン1の各気筒の燃焼室内に噴射供給するように構成されている。

そして、コモンレール式燃料噴射システムは、電磁弁3を経て加圧室内に吸入された燃料を加圧して高圧化する吸入調量方式のサプライポンプ2と、燃料の噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレール4と、エンジン1の各気筒の燃焼室内に燃料を所定の噴射タイミングで噴射供給する複数個(本例では4個)のインジェクタ5と、サプライポンプ2の電磁弁3および複数個のインジェクタ5の電磁弁(図示せず)を電子制御する電子制御ユニット(以下ECUと呼ぶ)10とを備えている。

サプライポンプ2は、加圧室内に吸入された燃料をプランジャの往復運動によって加圧して吐出口からコモンレール4へ高圧燃料を吐出する高圧供給ポンプ(燃料供給ポンプ)である。このサプライポンプ2は、エンジン1のクランク軸(クランクシャフト)6の回転に伴ってポンプ駆動軸7が回転することで、燃料供給配管11を介して燃料タンク8内の燃料を汲み上げる周知のフィードポンプ(低圧供給ポンプ)を内蔵している。また、サプライポンプ2には、内部の燃料温度が高温にならないように、リークポートが設けられており、サプライポンプ2からのリーク燃料は、燃料還流配管14を経て燃料タンク8に還流するように構成されている。

このサプライポンプ2のフィードポンプから加圧室への燃料吸入経路の途中には、その燃料吸入経路の開口度合(弁開度)を調整することで、サプライポンプ2からコモンレール4への燃料の吐出量(ポンプ吐出量、ポンプ圧送量)を変更する電磁式アクチュエータとしての吸入調量型の電磁弁(SCV:以下吸入調量弁と言う)3が取り付けられている。吸入調量弁3は、図示しないポンプ駆動回路を介してECU10からソレノイドコイルに印加されるパルス状のポンプ駆動電流によって電子制御されることにより、サプライポンプ2の加圧室内に吸入される燃料の吸入量を調整する吸入量調整用電磁弁で、各インジェクタ5からエンジン1へ噴射供給する燃料の噴射圧力に相当するコモンレール4内の燃料圧力、所謂コモンレール圧力を変更する。

コモンレール4には、連続的に燃料噴射圧力に相当する高い圧力(コモンレール圧力)が蓄圧される必要があり、そのためにコモンレール4に蓄圧される高圧燃料は、燃料供給配管12を介してサプライポンプ2から供給されている。なお、コモンレール4から燃料タンク8へ燃料をリリーフするリリーフ配管(燃料還流配管)15には、コモンレール圧力が限界設定圧力を越えることがないように、圧力を逃がすためのプレッシャリミッタ9が取り付けられている。そして、エンジン1の各気筒毎に搭載されたインジェクタ5は、コモンレール4より分岐する複数の燃料供給配管(分岐管)13の下流端に接続され、エンジン1の各気筒の燃焼室内への燃料噴射を行う燃料噴射ノズル、この燃料噴射ノズル内に収容されるノズルニードルを開弁方向に駆動する電磁弁、およびノズルニードルを閉弁方向に付勢するスプリング等のニードル付勢手段等から構成された電磁式燃料噴射弁である。

そして、各気筒のインジェクタ5からエンジン1の各気筒の燃焼室内への燃料噴射は、ノズルニードルと連動するコマンドピストンの動作制御を行う背圧制御室内の燃料圧力を増減制御する電磁弁のソレノイドコイルへの通電および通電停止により電子制御される。つまり、インジェクタ5の電磁弁のソレノイドコイルが通電されてノズルニードルがノズルボデーの先端部に形成された複数個の噴射孔を開弁している間、コモンレール4内に蓄圧された高圧燃料がエンジン1の各気筒の燃焼室内に噴射供給される。これにより、エンジン1が運転される。また、インジェクタ5には、余剰燃料や背圧制御室から排出された燃料を燃料系の低圧側に溢流させるためのリークポートが設けられており、インジェクタ5からのリーク燃料は、燃料還流配管14を介して燃料タンク8に戻される。

本実施例のECU10には、制御処理、演算処理を行うCPU、各種の制御プログラム、制御ロジックや制御データを保存する記憶装置(ROMまたはEEPROM、およびRAMまたはスタンバイRAM等のメモリ)、入力回路、出力回路、電源回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータ、インジェクタ駆動回路(EDU)およびポンプ駆動回路が設けられている。なお、インジェクタ駆動回路は、ECU10から出力される噴射量指令値に対応したパルス状のインジェクタ駆動電流を、各気筒のインジェクタ5の電磁弁のソレノイドコイルに個別に印加するインジェクタ駆動手段である。また、ポンプ駆動回路は、ECU10から出力される吐出量指令値に対応したパルス状のポンプ駆動電流を、サプライポンプ2の吸入調量弁3のソレノイドコイルに印加するポンプ駆動手段である。

そして、ECU10は、イグニッションスイッチがオン(IG・ON)されると、メモリ内に格納された制御プログラムや制御ロジックに基づいて、例えば燃料噴射量または燃料噴射圧力(コモンレール圧力)が制御目標値となるように電子制御するように構成されている。そして、ECU10は、コモンレール4に設置された燃料圧力センサ25より出力された出力値(コモンレール圧力信号)、その他の各種センサからのセンサ信号が、A/D変換器でA/D変換された後に、ECU10に内蔵された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。

ここで、本実施例の気筒判別手段は、エンジン1のカム軸に対応して回転するシグナルロータ(例えばクランク軸6が2回転する間に1回転する回転体)と、このシグナルロータの外周に設けられた各気筒に対応した気筒歯(突起部)と、これらの気筒歯の接近と離間によって気筒判別信号パルス(G)を発生する気筒判別センサ(電磁ピックアップ)21とから構成されている。

また、本実施例の回転速度検出手段は、エンジン1のクランク軸6に対応して回転するシグナルロータ(例えばクランク軸6が1回転する間に1回転する回転体)と、このシグナルロータの外周に多数形成されたクランク角度検出用の歯(突起部)と、これらの歯の接近と離間によってNE信号パルスを発生するクランク角度センサ(電磁ピックアップ)22とから構成されている。このクランク角度センサ22は、シグナルロータが1回転(クランク軸6が1回転)する間に複数のNE信号パルスを出力する。なお、特定のNE信号パルスは、各#1〜#4気筒のピストンの上死点(TDC)の位置に対応している。そして、ECU10は、NE信号パルス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)を検出する回転速度検出手段としての機能を含んで構成されている。

そして、ECU10は、クランク角度センサ22等の回転速度検出手段によって検出されたエンジン回転速度(NE)およびアクセル開度センサ23によって検出されたアクセル開度(ACCP)とによって目標コモンレール圧力(PFIN)を算出し、この目標コモンレール圧力(PFIN)を達成するために、サプライポンプ2の吸入調量弁3のソレノイドコイルへのポンプ駆動信号(駆動電流値)を調整して、サプライポンプ2より吐出される燃料の圧送量(ポンプ吐出量)を制御するように構成されている。さらに、より好ましくは、燃料噴射量の制御精度を向上させる目的で、燃料圧力センサ25によって検出されるコモンレール圧力(Pc)が目標コモンレール圧力(PFIN)と略一致するように、サプライポンプ2の吸入調量弁3のソレノイドコイルへのポンプ駆動信号をフィードバック制御することが望ましい。

アクセル開度センサ23は、ドライバのアクセルペダルの踏み込み量(アクセル操作量)に対応したアクセル開度信号を出力する。そして、ECU10は、アクセル開度センサ23より出力されるアクセル開度信号に基づいて、ドライバのアクセル操作(ドライバによるアクセルペダルの加減速操作または定速操作)に伴って変化するアクセル操作量(アクセル開度)を算出するアクセル開度算出手段としての機能を含んで構成されている。また、ECU10は、アクセル開度センサ23より出力されるアクセル開度信号に基づいてアクセル開度(ACCP)を算出し、クランク角度センサ22より出力されるNE信号パルス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)を算出し、これらのアクセル開度(ACCP)とエンジン回転速度(NE)とに基づいて、エンジン1に要求されるドライバ要求トルクを算出するドライバ要求トルク算出手段としての機能を含んで構成されている。

また、ECU10は、指令噴射量(QFIN)とエンジン回転速度(NE)とによって基本エンジントルクを算出し、この基本エンジントルクに指令噴射時期(特にメイン噴射時期)を考慮した補正係数を加味して、エンジン1の出力軸(クランク軸6)で発生させるエンジントルク(最終エンジントルク)を算出するためのエンジントルク算出手段として機能する。なお、エンジントルクに影響を与えるパラメータ、例えば吸入空気量、吸気圧(または過給圧)、パイロット噴射量、パイロット噴射時期、パイロット噴射とメイン噴射とのパイロットインターバル等から補正係数を決めても良い。

また、ECU10は、ドライバ要求トルク(またはエンジントルク)とエンジン回転速度(NE)とによって基本噴射量(Q)を算出し、この基本噴射量(Q)に、冷却水温センサ(図示せず)より出力される冷却水温信号や燃料温度センサ(図示せず)より出力される燃料温度信号を考慮した噴射量補正量を加味して指令噴射量(噴射量指令値:QFIN)を算出する噴射量演算手段、エンジン回転速度(NE)と指令噴射量(QFIN)とによって指令噴射時期(TFIN)を算出する噴射時期演算手段、燃料圧力センサ25より出力されるコモンレール圧力信号と指令噴射量(QFIN)とによってインジェクタ5の電磁弁のソレノイドコイルの通電時間(指令噴射期間、噴射パルス時間:TQ)を算出する噴射期間演算手段等の各種機能を含んで構成されている。

ここで、噴射量演算手段において、アクセル開度(ACCP)とエンジン回転速度(NE)とに対応して基本噴射量(Q)を算出し、この基本噴射量(Q)に噴射量補正量を加算(または減算)して指令噴射量(QFIN)を算出しても良い。また、噴射期間演算手段では、指令噴射量(QFIN)とコモンレール圧力(Pc)と噴射パルス時間(TQ)との関係を予め実験等により測定して作成したインジェクタ噴射特性マップ(Q−TQマップ:図示せず)を用いて、指令噴射量(QFIN)に対するインジェクタ5のベース(基準)噴射パルス時間(TQ)を算出するようにしている。

ここで、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、エンジン1の各気筒のインジェクタ5においてエンジン1の1周期(1行程:吸気行程−圧縮行程−膨張行程(爆発行程、燃焼行程)−排気行程)中、つまりエンジン1のクランク軸6が2回転(720°CA)する間、特にエンジン1の各気筒の1燃焼行程中に、インジェクタ5の電磁弁の駆動を複数回実施して、エンジン1の各気筒の燃焼室内に燃料を複数回に分けて噴射供給するマルチ噴射を行うことが可能である。すなわち、エンジン1の各気筒の上死点近傍で実施されて、エンジントルクの発生に最も寄与するメイン噴射の前後に、微小噴射量のパイロット噴射またはポスト噴射を1回以上行うことが可能である。

したがって、ECU10は、例えば図9の噴射パターン特性に示したように、エンジン1の運転条件(例えば実エンジントルクまたはドライバ要求トルクまたは基本噴射量(Q)または指令噴射量(QFIN)とエンジン回転速度(NE))から、エンジン1の各気筒の1周期中に燃料を1回だけ噴射供給するシングル噴射における噴射形態(噴射パターン)を切り替えるか、あるいはエンジン1の各気筒の1周期中に燃料を複数回に分けて噴射供給するマルチ噴射における噴射形態(噴射パターン)を切り替える噴射形態切替手段としての機能を含んで構成されている。ここで、マルチ噴射における噴射パターンの切り替え例としては、マルチ噴射回数を切り替えたり、パイロット噴射、メイン噴射およびポスト噴射の各噴射間のインターバル(無噴射間隔)、すなわち、パイロット−パイロットインターバル(無噴射間隔)を切り替えたり、パイロット−メインインターバル(無噴射間隔)を切り替えたり、メイン−ポストインターバル(無噴射間隔)を切り替えたり、ポスト−ポストインターバル(無噴射間隔)を切り替えたりする。なお、マルチ噴射回数の切り替えには、シングル噴射とマルチ噴射とを切り替える噴射パターンの切り替えも含む。

そして、ECU10は、エンジン1の運転条件(例えば実エンジントルクまたはドライバ要求トルクまたは基本噴射量または指令噴射量とエンジン回転速度(NE))に基づいて、マルチ噴射における各噴射量、つまり各パイロット、ポスト噴射量およびメイン噴射量を算出するマルチ噴射量演算手段と、エンジン回転速度とパイロット、ポスト噴射量や指令噴射時期(=メイン噴射開始時期)とからパイロット噴射、メイン噴射およびポスト噴射の各噴射間のインターバルを算出するインターバル演算手段と、パイロット、ポスト噴射量とコモンレール圧力(Pc)よりパイロット、ポスト噴射期間(以下基準噴射パルスの長さ、基準噴射パルス時間、補正後噴射パルスの長さ、補正後噴射パルス時間、噴射パルス間隔とも言う)、およびメイン噴射量とコモンレール圧力(Pc)よりメイン噴射期間(以下基準噴射パルスの長さ、基準噴射パルス時間、補正後噴射パルスの長さ、補正後噴射パルス時間、噴射パルス間隔とも言う)を算出する噴射期間演算手段とを有している。

なお、本実施例のECU10は、車両の走行速度(以下車速と言う:SPD)を測定するための車速センサ24から車速信号を入力するように構成されている。また、ECU10は、図2に示したように、エンジン回転速度(NE)が所定範囲(例えば850〜1200rpm)以内で、エンジン冷却水温(THW)が所定範囲(例えば75〜85℃)以内で、車両が停止しており、つまり車速(SPD)が所定値(例えば0km/h)以下で、エンジン1の動力が未接続であり、つまりトランスミッションのギアポジションがN(ニュートラル)であり、またはドライバがクラッチペダルを踏んでおり、エアコン用コンプレッサまたはパワーステアリング用ポンプ等のエンジン補機が作動しておらず(エアコンスイッチまたはエンジン補機作動入力が無い)、冷却水温センサ、燃料温度センサ、車速センサ24、ニュートラルスイッチ、クラッチスイッチ等の各種センサやスイッチが正常に作動しており、サプライポンプ2やインジェクタ5等のコモンレール式燃料噴射システムが正常に作動している(システム異常未検出)ことを検出した際に、低負荷低速回転状態または無負荷燃費状態、つまりアイドル安定状態であることを検出するアイドル安定状態検出手段としての機能を含んで構成されている。

また、本実施例のECU10は、エンジン1のアイドル運転(またはアイドル安定状態)時に、エンジン1の各気筒の爆発行程毎の回転速度変動を検出し、エンジン1の各気筒毎の回転速度変動の検出値と全気筒の回転速度変動の平均値とを比較し、エンジン1の気筒間の回転速度変動を平滑化するように、各気筒のインジェクタ5から噴射される実噴射量を個別に調整する不均量補償制御(気筒間噴射量変動補正:FCCB補正)を実施するように構成されている。

具体的には、クランク角度センサ22より取り込んだNE信号パルスの間隔時間を計算することで、エンジン1の各気筒の爆発行程毎の瞬時回転速度を算出し、BTDC90°CA〜ATDC90°CA間のNE信号パルスの間隔時間の最大値を当該気筒の瞬時回転速度の最低回転速度(Nl)として読み込む。また、BTDC90°CA〜ATDC90°CA間のNE信号パルスの間隔時間の最小値を当該気筒の瞬時回転速度の最高回転速度(Nh)として読み込む。但し、Nl、Nhは必ずしも最低回転速度、最高回転速度である必要はなく、当該気筒の回転速度変動を代表する低回転速度、高回転速度であっても良い。そして、これらの計算を各気筒毎(各気筒のインジェクタ5毎)に行った後に、各気筒毎の最高回転速度(Nh)と各気筒毎の最低回転速度(Nl)との気筒毎回転速度差分(ΔNk)を算出する。これにより、エンジン1の各気筒毎の回転速度変動の検出値を算出することが可能となる。

そして、エンジン1の全気筒の回転速度変動の平均値(ΣΔNk)を算出する。つまり、エンジン1の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(ΣΔNk)を算出した後に、各気筒毎の回転速度変動の検出値と全気筒の回転速度変動の平均値(ΣΔNk)とから各気筒間の回転速度変動の偏差を算出する。そして、エンジン1の気筒間の回転速度変動を平滑化するように、予め決められた基準噴射パルス時間に、各気筒の回転速度変動を平滑化する方向への噴射パルス時間補正量(FCCB補正量)を各気筒毎に個別に付加(加算または減算)する。

また、本実施例のECU10は、エンジン1のアイドル運転(またはアイドル安定状態)時に、アイドル回転速度が低下することで、ドライバに不快なエンジン振動を与えたり、エンジンストールを起こしたりしないように、あるいはアイドル回転速度が上昇することで、エンジン騒音や燃費を悪化させたりしないように、エンジン負荷トルクが変化しても、目標アイドル回転速度を維持するのに必要な実噴射量に制御するアイドル回転速度制御(ISC補正)を実施するように構成されている。

具体的には、エンジン回転速度(NE)と、エンジン冷却水温(THW)、エアコン用コンプレッサ負荷やパワーステアリング用ポンプ負荷等の負荷状態によって決められた目標アイドル回転速度とを比較し、その回転速度差に対応した噴射パルス時間補正量を算出する。そして、エンジン1の各気筒の平均エンジン回転速度(=エンジン回転速度:NE)が目標アイドル回転速度に略一致するように、予め決められた基準噴射パルス時間に、目標アイドル回転速度に合わせるのに必要な噴射パルス時間補正量(ISC補正量)を全気筒一律に付加(加算または減算)する。なお、エンジン1の各気筒の平均エンジン回転速度が目標アイドル回転速度に略一致するように、噴射パルス時間をフィードバック制御することが望ましい。

[実施例1の制御方法]
次に、本実施例のエンジン1の各気筒のインジェクタ噴射特性の学習補正方法を図1ないし図4に基づいて簡単に説明する。ここで、図3および図4はインジェクタ噴射特性の学習補正方法を示したフローチャートである。この図3および図4の制御ルーチンは、イグニッションスイッチがONとなった後に、所定のタイミング毎に繰り返される。

図3の制御ルーチンに進入するタイミングになると、学習実行条件、つまりアイドル安定状態が成立しているか否かを判定する(ステップS1)。この判定結果がNOの場合には、図3の制御ルーチンを抜ける。ここで、図2に示した条件を全て満足した時に、アイドル安定状態が成立(YES)し、図2に示した条件のうちいずれか1つでも満足しない時に、アイドル安定状態が不成立(NO)となる。

また、ステップS1の判定結果がYESの場合、つまりアイドル安定状態が成立している場合には、図4の制御ルーチンが起動され、仮学習モードを実施する(仮学習モード実行手段:ステップS2)。この仮学習モードが実施されると、図5および図6に示したように、先ずエンジン1の燃焼状態(噴射条件、吸排気条件)を固定するために、マルチ噴射における1周期中のマルチ噴射回数(Ninj)をN回(本例では5回)噴射にセットする。また、N回目(5回目)の噴射タイミング(指令噴射時期:TFIN)の基準位置をTDC近傍にセットする。また、仮学習モード時のマルチ噴射における各インターバルを固定する(ステップS21)。

次に、目標コモンレール圧力(PFIN)を、アイドル安定状態の時の圧力水準A(MPa)にセットし、吸入調量弁3の弁開度を圧力水準A(MPa)に相当する燃料吐出量に対応した弁開度に固定する(ステップS22)。次に、各気筒のインジェクタ5毎に、等パルス期間(各パイロット噴射の噴射パルス間隔、噴射パルス時間が同一)の基準噴射パルスをインジェクタ5の電磁弁のソレノイドコイルに印加して、インジェクタ5の電磁弁の駆動をエンジン1の各気筒の1周期中にN回実施する。このとき、エンジン1の各気筒毎に、微小なパイロット噴射量のパイロット噴射がN回実施される(マルチ噴射)。なお、アイドル安定状態が得られる基本噴射量(アイドル運転時のトータル噴射量:TotalQ)を均等に5分割した均等5分割噴射量(TotalQ/N)に対応した噴射パルス時間を基準噴射パルス時間(TOB)としても良い(ステップS23)。

次に、エンジン1の各気筒間の回転速度変動の偏差に対応して、各気筒のインジェクタ5毎の噴射パルス時間を微調整するFCCB補正により、エンジン1の気筒間の回転速度変動を平滑化するように、各気筒のインジェクタ5から噴射される実噴射量を個別に調整する。このとき、各気筒のインジェクタ5毎の噴射パルス時間に、気筒間の回転速度変動を平滑化する方向への噴射パルス時間補正量(FCCB補正量:ΔFCCB)が各気筒毎に付加(加算または減算)される(ステップS24)。

次に、エンジン1の全気筒の平均エンジン回転速度が、所定の回転速度(例えば目標アイドル回転速度)以内となるように、全気筒一律にインジェクタ5の噴射パルス時間を微調整するISC補正を行う。このとき、各気筒のインジェクタ5毎の噴射パルス時間と各気筒毎のFCCB補正量とを加算した値に、所定の回転速度に合わせるための噴射パルス時間補正量(ISC補正量:ΔISC)が全気筒一律に付加(加算または減算)される(ステップS25)。したがって、これらのFCCB補正とISC補正によって、インジェクタ5の個体差または経時変化を要因とする噴射量ばらつきが解消される。

以上のように、仮学習モードを実施して、等パルス期間が、気筒#1がTO1、気筒#2がTO2、……気筒#NがTON(図5および図6参照)の場合、平均エンジン回転速度が所定の回転速度以内となった時に、仮学習(微小Q学習)モードが完了し、図4の制御ルーチンを抜ける。次に、図3の制御ルーチンに戻り、仮学習モードの補正量を、各気筒のインジェクタ5毎にEEPROMまたはスタンバイRAM等のメモリ(仮学習値記憶手段)に記憶する。ここで、等パルス期間の基準噴射パルス時間(TOB)と各気筒毎の補正後噴射パルス時間(TON=TOB+ΔFCCB+ΔISC)との差(dTON)が、仮学習モードの補正量(仮学習値、パルス学習値)となる(ステップS3)。

次に、上記の仮学習モードの終了に伴い、仮学習モードから本発明の要旨である切替点学習モードに遷移する。すなわち、図6の仮学習モードであるN回噴射(マルチ噴射回数:Ninj=5回)から、図5および図7の切替点学習1モードであるK(=N−1)回噴射(マルチ噴射回数:Ninj=4回)に切り替える。ここで、前回の学習モードが仮学習モードの場合には、図5に示したように、5回噴射から4回噴射に切り替え、また、前回の切替点学習モードが切替点学習1モードの場合には、4回噴射から3回噴射に切り替え、また、前回の切替点学習モードが切替点学習2モードの場合には、3回噴射から2回噴射に切り替え、また、前回の切替点学習モードが切替点学習3モードの場合には、2回噴射から1回噴射(シングル噴射)に切り替える。このとき、切替点学習1モードの最初の3回のパイロット噴射の基準噴射パルス時間を、インジェクタ5の個体差または経時変化を要因とする噴射量ばらつきを解消した、仮学習モードの各気筒毎の補正後噴射パルス時間(TON)と同一の噴射パルス間隔(TON)にセットし、4回目のメイン噴射の基準噴射パルス時間を任意の基準噴射パルス時間(噴射パルス間隔:T1B)とする(ステップS4)。

ここで、噴射パターン切替点前の噴射パターン(Ninj=5回噴射)から噴射パターン切替点後の噴射パターン(Ninj=4回噴射)に切り替える噴射パターン切替点前後にトルク差がある場合、エンジン1の各気筒の平均エンジン回転速度はトルク段差に応じて変化する。そして、この噴射パターン切替点前後でのトルク差を、噴射パターン切替点直後の目標アイドル回転速度とエンジン1の各気筒の瞬時エンジン回転速度との回転速度差から検出する(トルク差検出手段)。なお、噴射パターン切替点直前のエンジン1の各気筒の瞬時エンジン回転速度と噴射パターン切替点直後のエンジン1の各気筒の瞬時エンジン回転速度との回転速度差から噴射パターン切替点前後でのトルク差を検出しても良い。すなわち、噴射パターン切替点前後での回転速度差が大きい程、噴射パターン切替点前後でのトルク差が大きいので、回転速度差が小さくなるように、4回目のメイン噴射の噴射パルス時間を微調整(回転速度差大→噴射パルス時間減少または回転速度差小→噴射パルス時間増加)する(噴射パルス時間補正手段)。そして、噴射パターン切替点前後での回転速度差が所定値以内か否かを判定する(ステップS5)。この判定結果がNOの場合は、4回目のメイン噴射の噴射パルス時間の微調整を継続する。

また、ステップS5の判定結果がYESの場合には、4回目のメイン噴射の噴射パルス時間の微調整を終了し、この時点の補正後噴射パルスの4回目のメイン噴射の噴射パルス時間(T1N)と基準噴射パルス時間(T1B)との差(dT1N=T1N−T1B)を切替点学習1モードの補正量(パルス学習値)として各気筒のインジェクタ5毎にEEPROMまたはスタンバイRAM等のメモリ(学習値記憶手段)に記憶する(ステップS6)。これを同様にして、3回噴射(1、2回目噴射は切替点学習1モードと同じ)の切替点学習2モード、2回噴射(1回目噴射は切替点学習1、2モードと同じ)の切替点学習3モード、1回噴射の切替点学習4モードの順に実施する。次に、切替点学習4モードが終了してい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、切替点学習1モードから切替点学習2モードに切り替え、切替点学習2モードから切替点学習3モードに切り替え、切替点学習3モードから切替点学習4モードに切り替えて、ステップS4の制御処理に進む。

また、ステップS7の判定結果がYESの場合には、仮学習モードの補正量(dTON)、切替点学習1モードの補正量(dT1N)、切替点学習2モードの補正量(dT2N)、切替点学習3モードの補正量(dT3N)、切替点学習4モードの補正量(dT4N)の変化傾向(相関関係)が所定値以内であるか否かを判定する(ステップS8)。この判定結果がYESの場合、つまり各補正量の変化傾向(相関関係)が所定値以内である場合に、各補正量をそれぞれ最終補正量として、噴射パルス時間(噴射パルス間隔)に対する実噴射量マップ(Q−TQマップ:図8参照)に書き込む(ステップS9)。その後に、図3の制御ルーチンを抜ける。

例えば仮学習モードの補正量(dTON)を最終補正量(DTON)とし、また、切替点学習1モードの補正量(dT1N)を最終補正量(DT1)とし、また、切替点学習2モードの補正量(dT2N)を最終補正量(DT2)とし、また、切替点学習3モードの補正量(dT3N)を最終補正量(DT3)とし、また、切替点学習4モードの補正量(dT4N)を最終補正量(DT4)とする。そして、これらの各最終補正量を2点補間することで、ベースインジェクタ噴射特性に対する、各気筒(例えば気筒#N)のインジェクタ噴射特性を検出することが可能となる。そして、各気筒のインジェクタ5のベースインジェクタ噴射特性に対する補正量を2点補間または演算式により算出補正することで、以降の通常使用時のインジェクタ噴射量制御に反映する。これにより、高精度の噴射量補正が可能となると共に、噴射パターン切替点前後でのトルク段差をなくすことが可能となる。

また、ステップS8の判定結果がNOの場合、つまり各補正量の変化傾向(相関関係)が所定値を外れた場合には、各補正量をEEPROMまたはスタンバイRAM等のメモリから消去して以降の通常使用時のインジェクタ噴射量制御に反映せず、インジェクタ5の異常故障の判定を行う(ステップS10)。その後に、図3の制御ルーチンを抜ける。なお、エンジン1の各気筒間の回転速度変動の偏差が、所定時間が経過しても所定値以下に収束しない場合、あるいはエンジン1の全気筒の平均エンジン回転速度が、所定時間が経過しても所定値(例えば目標アイドル回転速度)以内に収束しない場合には、ある気筒のインジェクタ5が異常故障(全開故障または全閉故障等)と判断できるので、交換を促すようにウォーニングランプを点灯すると共に、仮学習モードおよび切替点学習モードを中止しても良い。

[実施例1の効果]
以上のように、本実施例のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、アイドル安定状態が成立した時に、先ず仮学習モードを実施し、その後に切替点学習モードに遷移するようにしている。これにより、仮学習モードの補正量を用いて切替点学習モードを実施できるので、切替点学習モードの実施時間を短縮することができる。また、切替点学習モードよりも前に、仮学習モードを実施することで、インジェクタ5の個体差または経時劣化を要因とする噴射量ばらつきを解消した状態で、噴射パターン切替点前後でのトルク段差を解消するための切替点学習モードを実施できる。これにより、切替点学習モードで算出される各補正量への信頼性が高まる。

そして、アイドル安定状態が成立した時に、仮学習モードの終了に伴って切替点学習モードに遷移する。そして、仮学習モードであるN回噴射(マルチ噴射回数:Ninj=5回)から切替点学習1モードであるK(本例ではN−1)回噴射(マルチ噴射回数:Ninj=4回)に切り替える際、最初の3回のパイロット噴射の噴射パルス時間を仮学習モードと同一の噴射パルス間隔(TON)にセットし、最後の4回目のメイン噴射の噴射パルス時間を任意の基準噴射パルス時間(噴射パルス間隔:T1B)にセットする。なお、4回目のメイン噴射の基準噴射パルス時間(T1B)を、アイドル運転時のトータル噴射量(TotalQ)に対する噴射パルス時間から、最初の3回のパイロット噴射の基準噴射パルス時間を減算した時間としても良く、また、補正後噴射パルス時間(TON)に対して1:2または2:3等のように比例配分した時間を用いても良い。

このとき、噴射パターン切替点前後にトルク差が有る場合、エンジン回転速度はトルク段差に応じて変化する。この変化量に対応して、4回目のメイン噴射の噴射パルス時間を微調整することによって、噴射パターン切替点前後でのエンジン回転速度と目標アイドル回転速度との回転速度差を所定値以内に制御する。この補正後噴射パルスの噴射パルス時間(噴射パルス間隔:T1N)と基準噴射パルスの基準噴射パルス時間(噴射パルス間隔:T1B)との差(dT1N=T1N−T1B)を切替点学習1モードの補正量(パルス学習値)として各気筒のインジェクタ5毎にEEPROMまたはスタンバイRAM等のメモリに記憶する。

これを同様に、3回噴射(1、2回目噴射は切替点学習1モードと同じ)の切替点学習2モード、2回噴射(1回目噴射は切替点学習1、2モードと同じ)の切替点学習3モード、1回噴射の切替点学習4モードの順に実施することで、各気筒のインジェクタ5毎の、インジェクタ噴射特性を検出することが可能となる。そして、切替点学習モードで算出される各補正量を、実使用時のTQ−Qマップ(噴射パルス時間に対する実噴射量マップ)に2点補間または演算式(補正係数等)を付加して反映させることで、インジェクタ5の個体差ばらつきまたは経時変化を要因とする、インジェクタ5毎のインジェクタ噴射特性のばらつき、つまり噴射パルス時間(基準噴射パルスの噴射パルス間隔)に対する実噴射量のばらつきによる噴射パターン切替点前後でのトルク段差がなくなる。

また、切替点学習モードで学習補正(算出)された、切替点学習1モードの補正量(dT1N)、切替点学習2モードの補正量(dT2N)、切替点学習3モードの補正量(dT3N)および切替点学習4モードの補正量(dT4N)の変化傾向(相関関係)が所定値以内の時に、ベースインジェクタ噴射特性に対する補正量を2点補間または演算式により算出補正することで、エンジン1の全運転領域に渡って精度の高い噴射量補正を実施することができる。これによって、通常の使用時に、切替点学習モードの各補正量を、エンジン1の全運転領域に反映させることにより、インジェクタ5の個体差ばらつきや経時劣化を要因とする噴射パルス時間(基準噴射パルスの噴射パルス間隔)に対する実噴射量のばらつきをなくすことができる。

したがって、例えば図9に示したように、5回噴射と3回噴射とを切り替えたり、また、3回噴射と2回噴射とを切り替えたり、また、パイロットインターバルを長短切り替えたり、また、マルチ噴射とシングル噴射とを切り替えたりする等の、噴射パターンを切り替える噴射パターン切替点前後のトルク差をなくすことができるので、噴射パターン切替点で発生するトルク段差を解消することができる。すなわち、ドライバがアクセルペダルを急激に踏み込んだり、あるいは急激に戻したりして、エンジン1に加減速要求を行い、噴射パターン切替点前後で噴射パターンが切り替わる場合でも、例えばシングル噴射とマルチ噴射とを切り替えたり、マルチ噴射回数を変更したり、マルチ噴射におけるインターバルの長さを変更したりする等をしても、トルク段差が発生しなくなり、スムーズな加速または減速が得られるので、ドライバビリティを向上することができる。

なお、切替点学習モードの数、各切替点学習モードでのマルチ噴射回数を、任意に設定変更することで、切替点学習モードが多い程、より学習精度の高い補正が可能となり、算出される学習値は信頼性の高いものとなる。また、仮学習モードであるN回噴射から切替点学習1モードのK回噴射に切り替える場合、仮学習モードである5回噴射から切替点学習1モードの4回噴射のように噴射回数が減少する側に切り替えても、あるいは仮学習モードである5回噴射から切替点学習1モードの6回噴射のようにマルチ噴射回数が増加する側に切り替えても構わない。また、切替点学習1モードから切替点学習2モード、切替点学習2モードから切替点学習3モード、切替点学習3モードから切替点学習4モードに切り替える際にマルチ噴射回数を1回ずつ減少しているが、2回以上減少させても、1回以上増加させても構わない。

また、パイロット−パイロットインターバル、パイロット−メインインターバルおよび各パイロット噴射の基準噴射パルス時間、メイン噴射の基準噴射パルス時間を任意に設定しても良い。また、2回以上のパイロット噴射を実施する場合、各パイロット噴射の基準噴射パルス時間を、等パルス期間にセットしているが、各パイロット噴射の基準噴射パルス時間を、最初の1回目のパイロット噴射の基準噴射パルス時間に対して1:2または2:3等のように比例配分した値を用いても良い。この場合には、平均エンジン回転速度と所定の回転速度(目標アイドル回転速度)との回転速度差を、パイロット噴射の基準噴射パルス時間の比例配分に従って変更すれば良い。

[変形例]
本実施例では、本発明の噴射量学習制御装置を、コモンレール式燃料噴射システムに適用した例を説明したが、本発明の噴射量学習制御装置を、コモンレール4を備えず、インジェクタ5の弁体を開弁方向に駆動する電磁式アクチュエータまたは圧電式アクチュエータを制御することにより、噴射量指令値(指令噴射期間、噴射パルス時間等)に対応した噴射量の燃料噴射を実施する内燃機関用燃料噴射装置に適用しても良い。また、マルチ噴射として、メイン噴射の前に1回以上のパイロット噴射を実施しても、メイン噴射の後に1回以上のポスト噴射を実施しても構わない。

本実施例は、図2に示した条件を全て満足した時に、低負荷低回転状態、つまりアイドル安定状態(無負荷燃費状態)であることを検出するアイドル安定状態検出手段の機能を含んで構成されている。なお、パーキングブレーキのON信号を検出した際、ヘッドライト、カーオーディオ、エアコンスイッチ、ヒータスイッチや送風用ファンスイッチ等の電気負荷の増減、あるいはトランスミッションのギアポジションがN(ニュートラル)にセットされた際、あるいはセレクトレバーがNレンジまたはPレンジにセットされていることを検出した際、あるいはドライバがクラッチペダルを踏んでいることを検出した際等の入力情報を組み合わせると、より効果的にエンジン1のアイドル安定状態を検出できる。

また、本実施例では、アイドル安定状態が成立した時に仮学習モードおよび切替点学習モードに入るようにセットされているが、車両に設置された手動スイッチをONした時、あるいは無負荷燃費状態の時、あるいはその他の学習実行条件が成立した時に実行されるようにセットしても良い。なお、その他の学習実行条件が成立した時とは、イグニッションスイッチのオフ回数、あるいは車両の走行距離、あるいはエンジンの運転時間、あるいは噴射量経時変化等によるインジェクタ5の性能(機能)の噴射量経時劣化量が所定の条件を満足した時等が考えられる。

本実施例では、学習値記憶手段および仮学習値記憶手段としてスタンバイRAMまたはEEPROMを用いたが、スタンバイRAMまたはEEPROMを用いずに、EPROM、フラッシュ・メモリ等の不揮発性メモリ、DVD−ROM、CD−ROM、あるいはフレキシブル・ディスクのような他の記憶媒体を用いて、各補正量を記憶するようにしても良い。この場合にも、イグニッションスイッチをオフ(IG・OFF)した後、あるいはエンジンキーをキーシリンダより抜いた後も、記憶した内容は保存される。

本実施例では、仮学習モードおよび切替点学習モードを、アイドル安定状態の時のコモンレール圧力(燃料噴射圧力)で、噴射パルス時間に対する補正量(仮学習値、学習値)を算出しているが、仮学習モードおよび切替点学習モードを、アイドル安定状態の時のコモンレール圧力以外の複数の異なる燃料噴射圧力(例えば車速が20km/h時のコモンレール圧力・車速が40km/h時のコモンレール圧力・車速が60km/h時のコモンレール圧力)、あるいは複数の異なるエンジン回転速度またはエンジン負荷またはエンジントルク等で、噴射パルス時間に対する補正量(仮学習値、学習値)を算出補正することにより、実際に車両走行中に主に使用される複数の異なる燃料噴射圧力またはエンジン回転速度またはエンジン負荷またはエンジントルク等での噴射パルス時間を補正することができる。

なお、複数の異なる、燃料噴射圧力またはエンジン回転速度またはエンジン負荷またはエンジントルク以外の、燃料噴射圧力またはエンジン回転速度またはエンジン負荷またはエンジントルクに関してはマップ補間を行うようにして、エンジン1の全運転領域において噴射パルス時間を補正できるようにしても良い。また、アイドル安定状態の時の噴射パルス時間に対する補正量を、複数の異なる燃料噴射圧力またはエンジン回転速度またはエンジン負荷またはエンジントルク毎の、噴射パルス時間(噴射パルス間隔)に対する噴射量マップ(TQ−Qマップ)に補正係数等を付加して反映させて、予めメモリに記憶された複数のTQ−Qマップを書き換えるようにしても良い。この場合も、エンジン1の全運転領域において噴射パルス時間を補正できる。

本実施例では、エンジントルク(またはドライバ要求トルク)とエンジン回転速度(NE)とに対応して噴射パターンを切り替えるようにしているが、指令噴射量(QFIN)とエンジン回転速度(NE)とに対応して噴射パターンを切り替えるようにしても良く、また、アクセル開度(ACCP)とエンジン回転速度(NE)とに対応して噴射パターンを切り替えるようにしても良い。また、仮学習モードおよび切替点学習モード(アイドル安定状態、低速低負荷領域)の時のエンジン回転速度またはエンジントルクまたはアクセル開度と異なる運転領域(例えば低速中負荷領域、低速高負荷領域、中速低負荷領域、中速中負荷領域、中速高負荷領域、高速低負荷領域、高速中負荷領域、高速高負荷領域等)に、切替点学習モードで算出された各補正量(最終補正量)を反映させる場合、運転領域の変化量(例えばエンジントルク変化量)分の補正係数を各補正量(最終補正量)に付加して反映させて、予めメモリに記憶された運転領域毎に異なる複数のTQ−Qマップを書き換えることで、エンジン1の全運転領域において各補正量(最終補正量)を反映させることができる。

コモンレール式燃料噴射システムの全体構成を示した概略図である(実施例1)。 アイドル安定状態成立条件を示した説明図である(実施例1)。 エンジンの各気筒のインジェクタ噴射特性の学習補正方法を示したフローチャートである(実施例1)。 エンジンの各気筒のインジェクタ噴射特性の学習補正方法を示したフローチャートである(実施例1)。 仮学習モードおよび切替点学習モードを示した説明図である(実施例1)。 仮学習モードを示した説明図である(実施例1)。 切替点学習1モードを示した説明図である(実施例1)。 噴射パルス間隔に対する実噴射量マップを示した説明図である(実施例1)。 エンジン運転条件に対する噴射パターン切替マップを示した説明図である。

符号の説明

1 エンジン(内燃機関)
5 インジェクタ(燃料噴射弁)
10 ECU(噴射期間演算手段、噴射形態切替手段、トルク差検出手段、噴射パルス時間補正手段、学習値記憶手段、学習値反映手段、アイドル回転速度制御手段、仮学習モード実行手段、仮学習値記憶手段、学習値異常判定手段)

Claims (9)

  1. (a)内燃機関の各気筒毎に対応して搭載された燃料噴射弁の噴射期間および開弁期間に相当する噴射パルス時間を、前記内燃機関の運転条件に対応して設定される噴射量指令値に基づいて、前記燃料噴射弁毎に独立して算出する噴射期間演算手段と、
    (b)前記燃料噴射弁から前記内燃機関の各気筒に噴射する燃料の噴射形態を、噴射形態切替点前の噴射形態から噴射形態切替点後の噴射形態に切り替える噴射形態切替手段と、
    (c)学習実行条件が成立した時に、前記噴射形態切替点前の噴射形態から前記噴射形態切替点後の噴射形態に切り替え、この噴射形態切替点前後のトルク差を検出するトルク差検出手段を有し、
    前記噴射形態切替点前後のトルク差が小さくなるように、前記噴射形態切替点後の噴射形態における、前記噴射量指令値に対する噴射パルス時間を調整する切替点学習モードを実施する噴射パルス時間補正手段と、
    (d)前記調整した噴射パルス時間と予め決められた基準噴射パルス時間との差を、前記切替点学習モードの補正量として記憶する学習値記憶手段と、
    (e)通常の使用時に、前記切替点学習モードの補正量を、前記内燃機関の全運転領域に反映させる学習値反映手段とを備え
    前記噴射形態切替手段は、前記内燃機関の各気筒の1周期中に燃料を1回だけ噴射するシングル噴射における噴射形態を切り替えるか、あるいは前記内燃機関の各気筒の1周期中に燃料を複数回に分けて噴射するマルチ噴射における1周期中の噴射回数を切り替え、
    前記噴射パルス時間補正手段は、
    前記マルチ噴射における1周期中の噴射回数をN回噴射にセットし、前記N回噴射の各噴射パルス時間を略均等化し、
    前記内燃機関の各気筒毎の回転速度変動を検出し、全気筒の回転速度変動の平均値と比較し、各気筒間の回転速度変動を平滑化するように、前記噴射量指令値に対する前記N回噴射の各噴射パルス時間を調整した後に、
    前記内燃機関の各気筒の平均回転速度を検出し、所定の目標回転速度と比較し、前記内燃機関の各気筒の平均回転速度が前記所定の目標回転速度以内となるように、前記噴射量指令値に対する前記N回噴射の各噴射パルス時間を調整する仮学習モードを実施する仮学習モード実行手段と、
    前記調整したN回噴射の各噴射パルス時間と予め決められた基準噴射パルス時間との差を、前記仮学習モードの補正量として記憶する仮学習値記憶手段と
    を備えたことを特徴とする噴射量学習制御装置。
  2. 請求項1に記載の噴射量学習制御装置において、
    前記噴射パルス時間補正手段は、前記仮学習モードの終了に伴って前記切替点学習モードに遷移することを特徴とする噴射量学習制御装置。
  3. 請求項2に記載の噴射量学習制御装置において、
    前記切替点学習モードでは、
    前記マルチ噴射における1周期中の噴射回数を、前記仮学習モードであるN回噴射からK回噴射に切り替え、
    前記K回噴射の各噴射パルス時間のうちK回目の噴射の噴射パルス時間を前記仮学習モードの時と同一の噴射パルス時間にセットし、
    前記K回目の燃料噴射の噴射パルス時間を予め決められた基準噴射パルス時間にセットした後に、前記噴射形態切替点前後での、前記目標回転速度と前記内燃機関の各気筒の平均回転速度との回転速度差が所定値以内となるように、前記K回目の噴射の噴射パルス時間を調整することを特徴とする噴射量学習制御装置。
  4. 請求項3に記載の噴射量学習制御装置において、
    前記学習値記憶手段は、前記調整したK回目の燃料噴射の噴射パルス時間と前記基準噴射パルス時間との差を、前記切替点学習モードの補正量として記憶することを特徴とする噴射量学習制御装置。
  5. 請求項1ないし請求項4のうちいずれか1つに記載の噴射量学習制御装置において、
    前記学習実行条件が成立した時とは、アイドル安定状態が成立した時であって、
    前記アイドル安定状態が成立した時に、前記内燃機関の各気筒の平均回転速度を、目標アイドル回転速度に略一致するようにフィードバック制御するアイドル回転速度制御手段を備え、
    前記トルク差検出手段は、前記噴射形態切替点前後のトルク差を、前記噴射形態切替点直後の、前記目標アイドル回転速度と前記内燃機関の各気筒の平均回転速度との回転速度差から検出することを特徴とする噴射量学習制御装置。
  6. 請求項1ないし請求項5のうちのいずれか1つに記載の噴射量学習制御装置において、
    前記学習値反映手段は、前記噴射量指令値に対する基準噴射パルス時間を、前記切替点学習モードの補正量とマップ補間または演算式とを用いて補正することを特徴とする噴射量学習制御装置。
  7. 請求項1ないし請求項6のうちのいずれか1つに記載の噴射量学習制御装置において、
    前記切替点学習モードは、前記マルチ噴射における1周期中の噴射回数が異なり、前記基準噴射パルス時間が任意に設定された2以上の切替点学習モードよりなることを特徴とする噴射量学習制御装置。
  8. 請求項7に記載の噴射量学習制御装置において、
    前記学習値記憶手段は、前記2以上の切替点学習モードにより算出される各補正量の変化傾向が所定値以内の時に、前記2以上の補正量をそれぞれ最終補正量として噴射量に対する噴射パルス間隔マップに書き込むことを特徴とする噴射量学習制御装置。
  9. 請求項7または請求項8に記載の噴射量学習制御装置において、
    前記切替点学習モードの補正量の異常判定を行う学習値異常判定手段を備え、
    前記学習値異常判定手段は、前記2以上の補正量の変化傾向が所定値を外れた時に、前記2以上の補正量を前記学習値記憶手段から消去すると共に、前記燃料噴射弁の異常故障を検出することを特徴とする噴射量学習制御装置
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