JP4551425B2 - ディーゼル機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、使用燃料の特性に応じて燃料噴射時期を制御するのに好適なディーゼル機関の燃料噴射制御装置に関する。

従来、車両用のディーゼル機関では、燃焼騒音の低減、ＮＯｘの抑制等のために、メイン噴射に先立って極少量の燃料噴射を行うパイロット噴射が行われているが、このパイロット噴射では、インジェクタからの実燃料噴射量と指令噴射量とにずれが生じると、燃料噴射精度が著しく低下して、その効果を充分に発揮することができないという問題があった。

そこで、従来より、ディーゼル機関への燃料噴射量が零となる減速運転時に、インジェクタから単発的に燃料噴射を実施させて、その単発噴射によって生じるディーゼル機関の回転変動量から実燃料噴射量を推定し、その推定した実燃料噴射量と指令噴射量とのずれを、指令噴射量に対する補正値（噴射量学習値）として設定する、といった手順で、所謂学習制御を気筒毎に実行することが提案されている（例えば、特許文献１等、参照）。

つまり、この提案の学習制御では、単発的な燃料噴射によって生じる回転変動量とそのときの機関回転数とを乗じることで、その燃料噴射によってディーゼル機関に生じた発生トルクを求める。そして、ディーゼル機関において、その発生トルクはインジェクタからの燃料噴射量に比例することから、この発生トルクから実燃料噴射量を推定し、その推定した実燃料噴射量と指令噴射量とのずれを、当該気筒の指令噴射量に対する補正値（噴射量学習値）として設定するのである。

ところで、ディーゼル機関においては、使用燃料のセタン価が低くなると、燃料の着火性が悪化し、燃料噴射後の着火遅れが大きくなる。このため、使用燃料のセタン価が、制御系設計時に想定した通常燃料のセタン価よりも低いときには、図８に示すように、燃料噴射の失火限界時期（図に示す低セタン価燃料失火限界）が、通常燃料使用時の失火限界（図に示す通常燃料失火限界）よりも進角側に移動する。

従って、使用燃料のセタン価が通常燃料よりも低いときに、上記学習制御を実行すると、単発噴射の燃料噴射時期が、その使用燃料に対応した失火限界時期（例えば、図８に示す低セタン価燃料失火限界）よりも遅角側に設定されてしまい、図８に点線で示すように、単発噴射後の発生トルクの推定値（低セタン価燃料トルク推定値）が、正常燃焼時のトルクＴよりも低くなって、実燃料噴射量を正常に推定できず、噴射量学習値を誤学習してしまうことがある。

一方、こうした問題を防止するには、単発噴射後の燃料が正常に燃焼するよう、単発噴射を行う際の燃料噴射時期を、使用燃料のセタン価に応じて補正することが考えられる。
そして、このようにディーゼル機関における燃料噴射時期を、使用燃料のセタン価に応じて補正する方法としては、筒内圧センサ等を使って、燃料噴射後の燃料の着火タイミング（延いては噴射燃料の着火遅れ）を測定し、その測定結果から使用燃料のセタン価を求め、燃料噴射時期を補正する方法が知られている（例えば、特許文献２等、参照）。
特開２００５−３６７８８号公報 特開２００６−１６９９４号公報

しかし、上記のように使用燃料のセタン価を測定して、燃料噴射時期を補正するには、ディーゼル機関に筒内圧センサ等の着火検出用センサを設ける必要があり、燃料噴射制御装置のコストアップを招くという問題がある。

また、上記学習制御は、筒内圧センサ等を使って燃料噴射後の発生トルクを検出することなく、噴射量学習値を更新できるものであることから、この学習制御による誤学習防止のために筒内圧センサ等の着火センサを設けると、この学習制御の所期の目的を達成することができなくなってしまう、という問題もある。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、使用燃料の燃料性状を測定するためのセンサ類を追加することなく、使用燃料に応じて燃料噴射時期を制御し得るディーゼル機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置には、インジェクタからの燃料噴射量が零となるディーゼル機関の減速運転時に、インジェクタから燃焼状態判定用の燃料噴射を単発的に実行させる単発噴射実行手段と、この単発噴射実行手段による燃料噴射後のディーゼル機関の回転変動に基づき、ディーゼル機関に発生したトルクを推定するトルク推定手段と、が設けられている。

そして、失火限界時期特定手段が、単発噴射実行手段による燃料噴射時期を変化させつつ、トルク推定手段にて推定された推定トルクと正常燃焼判定用のトルク判定値とを比較することで、噴射燃料が正常燃焼する燃焼領域と噴射燃料が正常燃焼しない失火領域との間の失火限界時期を特定し、噴射時期補正手段が、その特定された失火限界時期と、噴射時期算出用データに対応した基準失火限界時期とのずれに基づき、ディーゼル機関への燃料噴射時期を補正する。

つまり、本発明では、上述した学習制御と同様、ディーゼル機関の減速運転時に、インジェクタから燃料噴射を単発的に実行させて、ディーゼル機関に発生したトルクを推定する、一連のトルク推定動作を、単発噴射の燃料噴射時期を変更しつつ繰り返し実行する。

そして、単発噴射毎に得られた推定トルクとトルク判定値とを比較することで、推定トルクが正常燃焼時のトルクから燃焼不良時のトルクへと変化する変局点の燃料噴射時期を検出し、この検出した燃料噴射時期が現在の使用燃料に対応した失火限界時期であるとして、この失火限界時期と基準失火限界時期とのずれに基づき、ディーゼル機関への燃料噴射時期を補正する。

このため、本発明によれば、ディーゼル機関に噴射供給される燃料の特性（セタン価等の燃料性状）が変化しても、その特性変化に応じて、インジェクタからの噴射燃料が正常燃焼するよう、燃料噴射時期を補正することができるようになり、燃料特性の変化に伴う燃焼不良を防止することができる。

また、燃料特性の変化に伴う燃焼不良を防止するために、従来のように、筒内圧センサ等を用いて燃料噴射後の着火タイミング（延いては噴射燃料の着火遅れ）を測定する必要がなく、燃料噴射制御に必要な機関回転数を検出できれば、減速運転時の失火限界時期を測定して、燃料噴射時期を補正することができることから、本発明の燃料噴射制御装置は、従来装置に比べて低コストで実現できることになる。

そして、本発明を、上述した学習制御を実行する燃料噴射制御装置に適用して、学習制御時にインジェクタから単発的に燃料噴射を行う際の燃料噴射時期を補正するようにすれば、上記学習制御を使用燃料の影響を受けることなく最適に実行できることになり、噴射量学習値（補正値）の誤学習を防止することができる。

ここで、失火限界時期特定手段としては、請求項２に記載のように、単発噴射実行手段による燃料噴射時期を、予め設定された最遅角側の燃料噴射時期から進角側へと所定量ずつ順に変化させて、推定トルクが最初にトルク判定値以上となる燃料噴射時期を検出し、その検出した燃料噴射時期に基づき、失火限界時期を特定するように構成してもよく、或いは、請求項３に記載のように、単発噴射実行手段による燃料噴射時期を、噴射燃料が正常燃焼する燃焼領域から遅角側へと所定量ずつ順に変化させて、推定トルクがトルク判定値以下となる燃料噴射時期を検出し、その検出した燃料噴射時期に基づき失火限界時期を特定するように構成してもよい。

また、失火限界時期特定手段は、単発噴射実行手段による燃料噴射時期を、進角側、又は遅角側へと一方向に変化させるのではなく、請求項４に記載のように、推定トルクとトルク判定値との比較によって噴射燃料が正常燃焼したか否かを判定しつつ、単発噴射実行手段による燃料噴射時期を燃焼領域と失火領域との間で交互に変化させることで、推定トルクがトルク判定値と略一致する燃料噴射時期を探索し、その探索した燃料噴射時期に基づき失火限界時期を特定するように構成してもよい。

そして、失火限界時期特定手段は、請求項２〜請求項４の何れに記載のように構成しても、ディーゼル機関の減速運転時に、実際の使用燃料に対応した失火限界時期を特定することができる。

一方、噴射時期補正手段は、失火限界時期特定手段にて特定された減速運転時の失火限界時期と基準失火限界時期とのずれを、燃料噴射時期の補正値として求め、燃料噴射の度に、その補正値を用いて燃料噴射時期を補正するようにしてもよいが、請求項５に記載のように、失火限界時期と基準失火限界時期とのずれに基づき、燃料噴射時期を算出するのに用いられる噴射時期算出用データ（マップ等）を補正するようにしてもよい。

そして、このようにすれば、その噴射時期算出用データを用いてディーゼル機関の運転状態に対応した燃料噴射時期を算出した後、その燃料噴射時期を補正する必要がないため、燃料噴射時期を、より簡単な動作で最適時期に補正することができる。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明が適用された蓄圧式の燃料噴射システム１０全体の構成を表す概略構成図である。

本実施形態の燃料噴射システム１０は、例えば、自動車用の４気筒のディーゼル機関２に燃料を供給するためのものであり、高圧燃料を蓄えるコモンレール２０と、コモンレール２０より供給される高圧燃料をディーゼル機関２の各気筒の燃焼室に噴射するインジェクタ３０と、本システムを制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０とを備える。

また、当該燃料噴射システム１０には、コモンレール２０に燃料を供給するために、燃料タンク１２から燃料を汲み上げるフィードポンプ１４と、フィードポンプ１４から供給された燃料を加圧してコモンレール２０に供給する高圧ポンプ１６とが備えられている。

ここで、高圧ポンプ１６は、カムシャフトのカムの回転に伴いプランジャが往復移動することにより加圧室に吸入した燃料を加圧する公知のポンプである。そして、この高圧ポンプ１６には、吸入行程でフィードポンプ１４から吸入する燃料量を調量するための調量弁１８が設けられている。

また、コモンレール２０には、内部の燃料圧力（コモンレール圧）を検出する圧力センサ２２、及び、内部の燃料を燃料タンク１２側へ溢流させることで内部の燃料圧力を減圧する減圧弁２４が設けられている。

また、ディーゼル機関２には、その運転状態を検出するセンサとして、回転速度ＮＥを検出する回転速度センサ３２、運転者によるアクセル操作量（アクセル開度ＡＣＣ）を検出するアクセルセンサ３４、冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出する水温センサ３６、吸入空気の温度（吸気温ＴＡ）を検出する吸気温センサ３８、等が設けられている。

一方、ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を中心とするマイクロコンピュータにて構成されている。
そして、ＥＣＵ５０は、コモンレール２０に設けられた圧力センサ２２や、ディーゼル機関２に設けられた各種センサ３２，３４，３６，３８…から検出信号を取り込み、コモンレール圧やインジェクタ３０からの燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御する。

つまり、ＥＣＵ５０は、ディーゼル機関２の運転状態に基づきコモンレール２０の目標圧力を算出し、圧力センサ２２にて検出されたコモンレール圧が目標圧力となるよう調量弁１８及び減圧弁２４を通電制御するコモンレール圧制御、及び、ディーゼル機関２の運転状態に基づき燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出し、その算出結果に応じて各気筒のインジェクタ３０を所定タイミングで所定時間開弁することで、各気筒に燃料を噴射供給させる燃料噴射制御を実行する。

また、この燃料噴射制御では、ＥＣＵ５０は、メイン噴射に先立ってパイロット噴射を実行させる。そして、このパイロット噴射では、インジェクタ３０に対する燃料噴射の指令値（指令噴射量）とインジェクタ３０から実際に噴射される燃料量（実燃料噴射量）とのずれによって燃料噴射精度が大きく変化することから、ＥＣＵ５０は、インジェクタ３０からの実燃料噴射量と指令噴射量とのずれを燃料噴射量の補正値（噴射量学習値）として算出する、学習制御を実行する。

この学習制御は、アクセル開度ＡＣＣが零となって、ディーゼル機関２が減速運転に入り、各気筒への燃料噴射量が零となっているときに、学習条件が成立したとして実行されるものであり、背景技術の項で説明した通りの手順で実行される。

つまり、ＥＣＵ５０は、学習制御の実行条件が成立しているときに、学習対象となる気筒のインジェクタ３０から学習用の燃料量（一定量）だけ燃料噴射を単発的に実行させ、その後ディーゼル機関２に生じる回転変動量と回転速度とから、ディーゼル機関２の発生トルクを求め、その発生トルクから実燃料噴射量を推定して、指令噴射量とのずれを算出する、といった手順で、気筒毎に学習制御を実行する。

なお、この学習制御の詳細については、上述した特許文献１等に記載されているため、ここでは詳細な説明は省略する。
また、この学習制御及び通常の燃料噴射制御で各気筒のインジェクタ３０から燃料噴射を実行させるときには、ＥＣＵ５０は、燃料噴射時期（つまり、インジェクタ３０の開弁開始時期）を、ディーゼル機関２の運転状態（回転速度ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣ、冷却水温ＴＨＷ、吸気温ＴＡ等）に基づき算出する。

そして、その算出に用いられるデータ（噴射時期算出用データ）は、設計時に想定した通常燃料を使用したときに燃料噴射時期が最適となるように作成されていることから、使用燃料が通常燃料とは異なる特性のものに変更されると、燃料噴射時期が最適時期からずれてしまい、場合によっては、噴射燃料の失火を招くことがある。

そこで、本実施形態では、ＥＣＵ５０において、ディーゼル機関２の始動後、最初に、上記学習制御の実行条件が成立した際、図２に示す噴射時期補正処理を実行することで、学習制御や通常の燃料噴射制御で使用される噴射時期算出用データを、使用燃料の特性に対応した最適なものに補正し、その後、上記学習制御を実行するようにされている。

以下、このようにＥＣＵ５０にて実行される噴射時期補正処理について説明する。
なお、この噴射時期補正処理を実行に当たって、ＥＣＵ５０のＲＯＭには、噴射時期算出用データとして、通常燃料を使用したときに最適な燃料噴射時期を算出し得る基本噴射時期マップが記憶されており、噴射時期補正処理では、この基本噴射時期マップを補正したものをＲＡＭの不揮発領域に書き込むことで、その後の学習制御や燃料噴射制御で各インジェクタ３０からの燃料噴射時期を算出するのに用いられる噴射時期マップを設定する。

また、ＥＣＵ５０のＲＯＭには、通常燃料を使用したときに噴射燃料を正常に燃焼可能な最遅角側の噴射時期（通常燃料失火限界時期：図８参照）を算出し得る失火限界時期マップも記憶されており、噴射時期補正処理では、この失火限界時期マップを用いて、基本噴射時期マップに対応した基本失火限界時期を算出する。

図２に示すように、噴射時期補正処理が開始されると、まずＳ１１０（Ｓはステップを表す）にて、上記各センサ３２〜３８にて検出されるディーゼル機関２の回転速度ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣ、冷却水温ＴＨＷ、吸気温ＴＡ等をパラメータとするトルク判定値算出用マップを用いて、トルク判定値Ｔ１を算出する。

このトルク判定値Ｔ１は、図３に示すように、後述の単発噴射によって特定気筒に一定量の燃料を噴射供給した際、噴射燃料が正常燃焼することによってディーゼル機関２に燃料噴射量（指令噴射量）に対応したトルクＴが発生したか否かを判断するためのものであり、判定誤差を防止するため、計算上の発生トルクＴよりも若干低くなるように設定される。なお、このトルク判定値Ｔ１を、ディーゼル機関２の回転速度ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣ、冷却水温ＴＨＷ、及び吸気温ＴＡに基づき算出するのは、単発噴射後の発生トルクＴがディーゼル機関の運転状態に応じて変化するためである。

次に、Ｓ１２０では、ディーゼル機関２の回転速度ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣ、冷却水温ＴＨＷ、吸気温ＴＡ等に基づき、上述した失火限界時期マップを用いて、通常燃料失火限界時期を算出し、続くＳ１３０にて、その算出した通常燃料失火限界時期を、燃料噴射時期ａとして設定する。

そして、続くＳ１４０では、その設定された燃料噴射時期ａに特定気筒に設けられたインジェクタ３０を一定時間開弁させることで、燃焼状態判定用の一定量の燃料噴射を単発的に実行させる。

次に、Ｓ１５０では、回転速度センサ３２を介して、ディーゼル機関２の回転速度ＮＥと、単発噴射後に生じたディーゼル機関２の回転変動量△ＮＥとを検出し、これら各値ＮＥ，△ＮＥに基づき、ディーゼル機関２に実際に発生したトルクｔ（ｔ＝ｋ×ＮＥ×△ＮＥ、但しｋは比例定数）を推定する。

そして、続くＳ１６０では、その推定トルクｔがトルク判定値Ｔ１以上であるか否かを判断し、推定トルクｔがトルク判定値Ｔ１以上でなければ、Ｓ１７０にて、単発噴射の燃料噴射時期ａを所定量△Ｘだけ進角させ、再度Ｓ１４０に移行する。

この結果、Ｓ１４０〜Ｓ１７０の処理は、図３に示すように、推定トルクｔがトルク判定値Ｔ１に達するまで、単発噴射の燃料噴射時期ａを、ａ１からａ２，…ａｎへと所定量△Ｘだけ順次進角させながら、繰り返し実行されることになる。

次に、Ｓ１６０にて、推定トルクｔがトルク判定値Ｔ１以上であると判断されると、Ｓ１８０に移行し、Ｓ１４０で単発噴射を行った最新の燃料噴射時期ａｎが現在の使用燃料に対応した失火限界時期であるとして、失火限界時期を算出（特定）する。

そして、続くＳ１９０では、Ｓ１２０にて算出した通常燃料失火限界時期とＳ１８０にて算出した失火限界時期とのずれ量（つまり差△ａ：図８参照）を噴射時期補正量として算出し、その算出した噴射時期補正量だけ基本噴射時期マップに記述されている燃料噴射時期をオフセットさせることで、基本噴射時期マップを補正し、その補正後の噴射時期マップを、以降の制御（学習制御、燃料噴射時制御等）に用いる噴射時期マップとしてＲＡＭの不揮発領域に書き込み、当該噴射時期補正処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態の燃料噴射システム１０においては、ディーゼル機関２の始動後、ディーゼル機関２が減速運転に入り、各気筒への燃料噴射量が零となる燃料カット状態になると、燃料噴射制御装置としてのＥＣＵ５０が、噴射時期補正処理を実行する。

そして、この噴射時期補正処理では、図３に示すように、失火限界時期マップを用いて設定される通常燃料失火限界時期を最遅角側の燃料噴射時期ａ１として、この燃料噴射時期ａ１から進角側へと燃料噴射時期を所定量△Ｘずつ順に変化させつつ、特定気筒のインジェクタから一定量の燃料を噴射させ、その燃料噴射によってディーゼル機関２に発生した発生トルクを推定して、その推定トルクが最初にトルク判定値以上となったときの燃料噴射時期を、使用燃料に対応した失火限界時期として特定し、その特定した失火限界時期と通常燃料失火限界時期とのずれ量に基づき基本噴射時期マップを補正することで、その後の制御（学習制御、燃料噴射時制御等）で使用する噴射時期マップを生成する。

従って、本実施形態の燃料噴射システム１０によれば、ディーゼル機関２に供給される燃料の特性（セタン価等の燃料性状）が変化しても、インジェクタ３０からの噴射燃料が正常燃焼するように、燃料噴射時期を補正することができるようになり、燃料特性の変化に伴い生じる燃焼不良を防止することができる。

また、噴射時期補正処理では、ディーゼル機関２の制御に必要な回転速度センサ３２からの検出信号に基づき減速運転時の失火限界時期を測定して、燃料噴射時期の補正量（詳しくは基本噴射時期マップに対する噴射時期のオフセット量）を求める。このため、本実施形態によれば、燃料特性の変化に伴う燃焼不良を防止するために、従来のように、燃焼状態検出用のセンサ（筒内圧センサ等）を別途設ける必要がなく、燃料噴射システム１０を低コストで実現できることになる。

また特に、本実施形態では、ＥＣＵ５０において、各気筒のインジェクタ３０からの実燃料噴射量と指令噴射量とのずれを噴射量学習値として求める学習制御が実行されるが、この学習制御で噴射量学習用の燃料噴射（単発噴射）を行う際の燃料噴射時期も使用燃料に応じて補正されることから、この学習制御を使用燃料の影響を受けることなく最適に実行できることになり、噴射量学習値の誤学習も防止することができる。

なお、本実施形態においては、ＥＣＵ５０にて実行される噴射時期補正処理のうち、Ｓ１４０の処理が、本発明の単発噴射実行手段に相当し、Ｓ１５０の処理が、本発明のトルク推定手段に相当し、Ｓ１３０及びＳ１６０〜１７０の処理が、本発明の失火限界時期特定手段に相当し、Ｓ１９０の処理が、本発明の噴射時期補正手段に相当する。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
（変形例１）
例えば、上記実施形態では、使用燃料に対応した失火限界時期を特定する際には、単発噴射の燃料噴射時期を、通常燃料失火限界時期から所定量△Ｘずつ進角側に変化させるものとして説明したが、図４に示すように、使用燃料に対応した失火限界時期を特定する際には、通常燃料使用時に噴射燃料を燃焼可能な最進角側の燃料噴射時期（通常燃料燃焼限界）を、単発噴射の最初の燃料噴射時期ａ１として設定して、その後、単発噴射の燃料噴射時期を、この通常燃料燃焼限界時期ａ１から所定量△Ｙずつ遅角側に変化させるようにしてもよい。

そして、このためには、ＥＣＵ５０において、噴射時期補正処理を、図５に示す手順で実行するようにすればよい。
なお、図５に示す噴射時期補正処理を実行するに当たって、ＥＣＵ５０のＲＯＭには、上述した基本噴射時期マップ及び失火限界時期マップに加えて、通常燃料を使用したときに噴射燃料を正常に燃焼可能な最進角側の燃料噴射時期（通常燃料燃焼限界：図８参照）を算出し得る燃料限界時期マップが格納されているものとする。

すなわち、図５に示す噴射時期補正処理では、Ｓ２１０にて、トルク判定値算出用マップを用いてトルク判定値Ｔ１を算出した後、Ｓ２２０にて、ディーゼル機関２の回転速度ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣ、冷却水温ＴＨＷ、吸気温ＴＡ等に基づき、燃焼限界時期マップを用いて、通常燃料燃焼限界時期を算出し、続くＳ２３０にて、その算出した通常燃料燃焼限界時期を、燃料噴射時期ａとして設定する。

そして、続くＳ２４０、Ｓ２５０では、上記実施形態のＳ１４０、Ｓ１５０と同様に、特定気筒のインジェクタ３０から燃料の単発噴射を実行させて、その単発噴射により発生したトルクｔを推定し、続くＳ２６０にて、その推定トルクｔがトルク判定値Ｔ１以下になったか否かを判断する。

そして、推定トルクｔがトルク判定値Ｔ１以下でなければ、Ｓ２７０にて、単発噴射の燃料噴射時期ａを所定量△Ｙだけ遅角させた後、再度Ｓ２４０に移行し、逆に、推定トルクｔがトルク判定値Ｔ１以下であれば、Ｓ２８０に移行する。

Ｓ２８０では、図４に示すように、Ｓ２４０で前回単発噴射を行ったときの燃料噴射時期ａ(n-1) が現在の使用燃料に対応した失火限界時期であるとして、失火限界時期を算出（特定）する。

そして、続くＳ２９０では、失火限界時期マップを用いて通常燃料失火限界時期を求め、この通常燃料失火限界時期とＳ２８０で算出した失火限界時期とのずれ量を噴射時期補正量として算出し、その算出した噴射時期補正量だけ基本噴射時期マップに記述されている燃料噴射時期をオフセットさせることで、基本噴射時期マップを補正し、その補正後の噴射時期マップを、以降の制御（学習制御、燃料噴射時制御等）に用いる噴射時期マップとしてＲＡＭの不揮発領域に書き込み、当該噴射時期補正処理を終了する。

以上のように、単発噴射の燃料噴射時期を、噴射燃料を燃焼可能な燃料領域から所定量△Ｙずつ遅角させるようにしても、単発噴射後のディーゼル機関の回転状態から、使用燃料に対応した失火限界時期を特定して、燃料噴射時期を補正することができる。
（変形例２）
また、上記実施形態或いは変形例１のように、噴射時期補正処理にて、単発噴射の燃料噴射時期を進角側或いは遅角側に変化させる際には、その進角量△Ｘ或いは遅角量△Ｙを、例えば、推定トルクｔとトルク判定値Ｔ１との差に応じて、その差が小さい程変化量△Ｘ、△Ｙが小さくなるように、変化させるようにしてもよい。

そして、このようにすれば、単発噴射の燃料噴射時期が失火限界時期に近づくに連れて、進角量△Ｘ或いは遅角量△Ｙが小さくなり、失火限界時期の検出精度を高めることができる。
（変形例３）
一方、噴射時期補正処理にて単発噴射の噴射時期を変化させる際には、図６に示すように、燃料噴射時期の振れ幅△Ｚを段階的に小さくしつつ、燃料噴射時期を燃焼領域と失火領域との間で交互に変化させるようにしてもよい。

そして、このためには、ＥＣＵ５０において、噴射時期補正処理を、図７に示す手順で実行するようにすればよい。
すなわち、図７に示す噴射時期補正処理では、Ｓ３１０〜Ｓ３５０にて、図２に示したＳ１１０〜Ｓ１５０と同様の処理を実行し、続くＳ３６０にて、Ｓ３５０で求めた推定トルクｔがトルク判定値Ｔ１を越えたか否かを判断する。

そして、推定トルクｔがトルク判定値Ｔ１を越えていなければ、Ｓ３７０にて、単発噴射の燃料噴射時期ａを所定量だけ進角させ、再度Ｓ３４０に移行することで、単発噴射の燃料噴射時期ａを、推定トルクｔがトルク判定値Ｔ１を越える燃料領域まで変化させる。

なお、当該噴射時期補正処理の起動後、Ｓ３６０にて最初に推定トルクｔがトルク判定値Ｔ１を越えたと判断れるまでの間は、Ｓ３７０での燃料噴射時期ａの進角量として、上述の進角量△Ｘよりも大きい値に設定された初期値が使用される。このため、燃料噴射時期ａは、燃焼領域まで速やかに変化することになる。

また、Ｓ３７０では、当該噴射時期補正処理の起動後、Ｓ３６０にて一旦推定トルクがトルク判定値Ｔ１を越えたと判断された後は、前回Ｓ３８０以降の処理で燃料噴射時期ａを遅角側に変化させたときの燃料噴射時期ａの振れ幅△Ｚに基づき、この振れ幅△Ｚよりも小さい進角量を設定し、燃料噴射時期ａを進角させる。

次に、Ｓ３６０にて、推定トルクｔがトルク判定値Ｔ１を越えたと判断されると、Ｓ３８０に移行し、単発噴射の燃料噴射時期ａを、所定量だけ遅角させる。なお、Ｓ３８０では、燃料噴射時期ａの遅角量として、上記Ｓ３４０〜Ｓ３７０の一連の処理で前回燃料噴射時期ａを進角側に変化させたときの燃料噴射時期ａの振れ幅△Ｚに基づき、この振れ幅△Ｚよりも小さい遅角量を設定する。

そして、続くＳ３９０、Ｓ４００では、Ｓ３４０、Ｓ３５０と同様の手順で、特定気筒のインジェクタ３０から一定量の燃料噴射を単発的に実行させ、その単発噴射後にディーゼル機関２に発生したトルクｔを推定する。

次に、Ｓ４１０では、Ｓ４００にて算出された推定トルクｔがトルク判定値Ｔ１以下となったか否かを判断し、推定トルクｔがトルク判定値Ｔ１以下となっていなければ、再度Ｓ３８０に移行して、単発噴射の燃料噴射時期ａを所定量遅角させる。

一方、Ｓ４１０にて、推定トルクｔがトルク判定値Ｔ１以下となったと判断されると、続くＳ４２０に移行して、その推定トルクｔはトルク判定値Ｔ１と略一致しているか否かを判断する。そして、推定トルクｔがトルク判定値Ｔ１と略一致していなければ、Ｓ３７０に移行し、逆に、推定トルクｔがトルク判定値Ｔ１と略一致していれば、Ｓ４３０に移行する。

Ｓ４３０では、Ｓ３９０で単発噴射を行った最新の燃料噴射時期ａｎが現在の使用燃料に対応した失火限界時期であるとして、失火限界時期を算出（特定）する。そして、続くＳ４４０では、Ｓ３２０にて算出した通常燃料失火限界時期とＳ４３０にて算出した失火限界時期とのずれ量を噴射時期補正量として算出し、その算出した噴射時期補正量だけ基本噴射時期マップに記述されている燃料噴射時期をオフセットさせることで、基本噴射時期マップを補正し、その補正後の噴射時期マップを、以降の制御（学習制御、燃料噴射時制御等）に用いる噴射時期マップとしてＲＡＭの不揮発領域に書き込み、当該噴射時期補正処理を終了する。

以上のように、単発噴射の燃料噴射時期を、噴射燃料の失火領域と燃焼領域との間で交互に変化させ、その振れ幅△Ｚを段階的に小さくするようにしても、単発噴射後のディーゼル機関の回転状態から、使用燃料に対応した失火限界時期を特定して、燃料噴射時期を補正することができる。
（変形例４）
また次に、上記実施形態及び変形例では、基本噴射時期マップに記述された燃料噴射時期を噴射時期補正量だけオフセットさせて、燃料噴射制御や学習制御で燃料噴射時期を算出するのに用いる噴射時期マップを更新することで、燃料噴射時期の補正を行うものとして説明したが、例えば、噴射時期補正量を記憶しておき、その後、各気筒のインジェクタ３０から燃料噴射を実行する際に、その都度、燃料噴射時期を補正するようにしてもよい。

実施形態の燃料噴射システム全体の構成を表す概略構成図である。 実施形態の噴射時期補正処理を表すフローチャートである。 図２の噴射時期補正処理による失火限界時期の検出動作を表す説明図である。 失火限界時期の検出動作の変形例（変形例１）を表す説明図である。 図４の検出動作に対応した噴射時期補正処理を表すフローチャートである。 失火限界時期の検出動作の変形例（変形例３）を表す説明図である。 図６の検出動作に対応した噴射時期補正処理を表すフローチャートである。 従来の学習制御で生じる問題を説明する説明図である。

符号の説明

２…ディーゼル機関、１０…燃料噴射システム、１２…燃料タンク、１４…フィードポンプ、１６…高圧ポンプ、１８…調量弁、２０…コモンレール、２２…圧力センサ、２４…減圧弁、３０…インジェクタ、３２…回転速度センサ、３４…アクセルセンサ、３６…水温センサ、３８…吸気温センサ、５０…ＥＣＵ（電子制御ユニット）。

Claims (5)

1. ディーゼル機関の運転状態に基づき燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出し、該算出結果に応じてインジェクタを駆動することによりディーゼル機関に燃料を噴射供給する燃料噴射制御装置において、
   前記インジェクタからの燃料噴射量が零となる減速運転時に、前記インジェクタから燃焼状態判定用の燃料噴射を単発的に実行させる単発噴射実行手段と、
   該単発噴射実行手段による燃料噴射後のディーゼル機関の回転変動に基づき、ディーゼル機関に発生したトルクを推定するトルク推定手段と、
   前記単発噴射実行手段による燃料噴射時期を変化させつつ、前記トルク推定手段にて推定された推定トルクと正常燃焼判定用のトルク判定値とを比較することで、噴射燃料が正常燃焼する燃焼領域と噴射燃料が正常燃焼しない失火領域との間の失火限界時期を特定する失火限界時期特定手段と、
   該失火限界時期特定手段にて特定された失火限界時期と、前記燃料噴射時期を算出するのに用いられる噴射時期算出用データに対応した基準失火限界時期とのずれに基づき、ディーゼル機関への燃料噴射時期を補正する噴射時期補正手段と、
   を備えたことを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記失火限界時期特定手段は、前記単発噴射実行手段による燃料噴射時期を、予め設定された最遅角側の燃料噴射時期から進角側へと所定量ずつ順に変化させて、前記推定トルクが最初にトルク判定値以上となる燃料噴射時期を検出し、該検出した燃料噴射時期に基づき前記失火限界時期を特定することを特徴とする請求項１に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記失火限界時期特定手段は、前記単発噴射実行手段による燃料噴射時期を、前記燃焼領域から遅角側へと所定量ずつ順に変化させて、前記推定トルクが最初にトルク判定値以下となる燃料噴射時期を検出し、該検出した燃料噴射時期に基づき前記失火限界時期を特定することを特徴とする請求項１に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記失火限界時期特定手段は、前記推定トルクと前記トルク判定値との比較によって噴射燃料が正常燃焼したか否かを判定しつつ、前記単発噴射実行手段による燃料噴射時期を前記燃焼領域と前記失火領域との間で交互に変化させることで、前記推定トルクが前記トルク判定値と略一致する燃料噴射時期を探索し、該探索した燃料噴射時期に基づき前記失火限界時期を特定することを特徴とする請求項１に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記噴射時期補正手段は、前記失火限界時期特定手段にて特定された失火限界時期と前記基準失火限界時期とのずれに基づき、前記噴射時期算出用データを補正することにより、ディーゼル機関への燃料噴射時期を補正することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置。

Images