JP4685638B2 - 燃料噴射量制御装置及びその制御装置を備えた内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関に搭載される燃料噴射量制御装置及びその制御装置を備えた内燃機関に係る。特に、燃料噴射量の精度を高めるために実施される学習制御の改良に関する。

従来より、例えば下記の特許文献１に開示されているように、自動車用ディーゼルエンジン等の内燃機関では、燃焼騒音の低減やＮＯｘ排出量の削減を目的として、メイン噴射に先立って極少量の燃料を気筒内に向けて噴射するパイロット噴射が行われている。

このようなパイロット噴射を実施するエンジンにおいて、そのパイロット噴射量の最適値はそのときのエンジンの運転状態によって異なる。一般に、このパイロット噴射量は、エンジンのシリンダ容量にもよるが概ね数ｍｍ³程度であり、エンジン回転数等に基づいて求められる目標パイロット噴射量でパイロット噴射が実行されるようになっている。具体的には、燃料噴射圧に応じて燃料噴射弁（インジェクタ）の開閉制御（開弁時間の制御）が行われるようになっている。

ここで問題となるのが燃料噴射システムの個体差による噴射量のばらつき（個体ばらつき）や経時的な噴射量の変化である。すなわち、燃料噴射システムに使用されているインジェクタの個体差（噴射量のばらつき）及び各センサの個体差（センサ出力のばらつき）や、経時的な特性の変化は、マイクロコンピュータ等によって求められた目標パイロット噴射量と実際に噴射される実パイロット噴射量との間にずれを生じさせることになり、このようなずれが生じると適正なパイロット噴射量が得られないことになる。そして、実パイロット噴射量が目標パイロット噴射量から大幅にずれてしまう状況では、パイロット噴射の効果が得られず、燃焼騒音やＰＭ（Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：微粒子）排出量の増大を引き起こしてしまう可能性がある。

このため、従来より、例えば下記の特許文献２に開示されているようなパイロット噴射量の学習制御が行われている。この特許文献２にはコモンレール式のディーゼルエンジンにおけるパイロット噴射量の学習制御が開示されている。上述した如く、パイロット噴射動作は、燃料噴射圧に応じてインジェクタの開弁時間を適宜設定して目標パイロット噴射量でのパイロット噴射が実行されるようにしている。そのため、エンジンの制御系には、例えば図５に示すように、複数段階（図５に示すものでは６段階）のコモンレール圧（図中ａ〜ｆ：例えばａ＝３２ＭＰａ、ｂ＝４８ＭＰａ、ｃ＝６４ＭＰａ、ｄ＝８０ＭＰａ、ｅ＝９６ＭＰａ、ｆ＝１１２ＭＰａ等の値に設定される）それぞれに対し、パイロット噴射量とインジェクタへの通電時間（開弁時間）との関係が記憶されたパイロット噴射量設定マップが格納されている。つまり、エンジン回転数等に応じて決定された目標パイロット噴射量が得られるように、パイロット噴射量設定マップに従い、コモンレール圧に応じたインジェクタへの通電時間が求められるようになっている。

上記パイロット噴射量の学習制御は、上記パイロット噴射量設定マップを適宜補正していくことにより、上記燃料噴射システムの個体ばらつきや噴射量の経時変化が生じていても適正なパイロット噴射量でパイロット噴射動作が行えるようにするためのものである。この学習制御として具体的には、インジェクタへの指令噴射量が零以下となる無噴射時（例えば走行中にアクセル開度が「０」となったときなど）にパイロット噴射量と同等の極少量の燃料を特定の気筒（ピストンが上死点付近にある気筒）に向けて噴射し（以下、この燃料噴射動作を「単発噴射」と呼ぶ）、この単発噴射に伴うエンジン回転数の変化量など（エンジン運転状態の変化量）を認識する。そして、正確に所定量の単発噴射が実行された場合のエンジン運転状態の変化量データと、実際に単発噴射を行った場合のエンジン運転状態の変化量とを比較し、そのずれ量に応じて上記パイロット噴射量設定マップを補正していく。このような動作を上記パイロット噴射量設定マップ上のコモンレール圧ａ〜ｆ（以下、これらコモンレール圧を「学習対象レール圧」と呼ぶ）毎に且つ各気筒毎に実行していき、全ての気筒に対してコモンレール圧に関わりなく適正なパイロット噴射量でパイロット噴射動作が行えるようにしている。
特開２００３−５６３８９号公報 特開２００５−３６７８８号公報

ところが、上記学習制御において単発噴射を実行する際、コモンレール圧が比較的高い場合には所定量の燃料が短時間のうちに気筒内に噴射されることになるため、その混合気の燃焼も急速に起こり、比較的大きな燃焼音が発生してしまう。上述した如くパイロット噴射量の学習制御はアクセル開度「０」等のような無噴射時に実行される場合が多いため、このような状況で比較的大きな燃焼音が発生するとドライバ等の乗員に違和感を与えてしまうことになる。

この学習制御時に燃焼音が起こらないようにするためには、コモンレール圧が低い場合にのみ上記学習制御を行うことが考えられるが、これでは、コモンレール圧が高い場合の学習値を得ることができないことになり、コモンレール圧が比較的高くなる高速走行時等における適正なパイロット噴射量を得ることができなくなってしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料噴射量の学習制御を行う燃料噴射量制御装置に対し、この学習制御時に発生する燃焼音による乗員の違和感を解消しながらも広範囲に亘る燃料噴射圧、特に高燃料噴射圧に対して適正な学習値を求めることができる燃料噴射量制御装置及びその制御装置を備えた内燃機関を提供することにある。

−課題の解決原理−
上記の課題を解決するために講じられた本発明の解決原理は、燃料噴射量の学習制御を実行するタイミングにおいて、暗騒音（エンジン音やロードノイズ等の車室内に伝わってくる騒音）が比較的大きい場合には学習対象とする燃料噴射圧を高く設定した上で学習制御のための単発噴射を行うようにしている。つまり、仮に単発噴射に伴う燃焼音が発生したとしても上記暗騒音によってこの燃焼音が掻き消される状況では、比較的高い燃料噴射圧を対象とする学習制御を実行し、乗員の違和感を招くことなしに高燃料噴射圧力時における学習値が求められるようにしている。

−解決手段−
具体的に、本発明は、車両用内燃機関の特定の気筒（学習制御対象である気筒）内に燃料噴射弁から燃料噴射を行い、その燃料噴射に伴う内燃機関の運転状態の変化に基づいて目標燃料噴射量に対する実燃料噴射量の偏差を求めて実燃料噴射量を補正する燃料噴射量学習制御を実行するよう構成された燃料噴射量制御装置を前提とする。この燃料噴射量制御装置に対し、学習条件判定手段、暗騒音検知手段、燃料圧力調整手段及び学習制御実行手段を備えさせている。学習条件判定手段は、上記燃料噴射量学習制御の実行条件が成立したか否かを判定するものである。暗騒音検知手段は、車両及び内燃機関のうちの少なくとも一方の暗騒音の大きさを推定または認識するためのものである。燃料圧力調整手段は、上記燃料噴射弁からの燃料噴射圧を調整可能とするものである。そして、学習制御実行手段は、上記学習条件判定手段及び暗騒音検知手段の出力を受け、燃料噴射量学習制御の実行条件が成立した際、暗騒音の大きさが所定の「高騒音値」を超えている場合には、燃料圧力調整手段によって燃料噴射圧を、上記燃料噴射量学習制御の実行条件が成立した時点での燃料圧力よりも高い所定の学習対象燃料圧力値（第１の学習対象燃料圧力値）まで高めた状態で燃料噴射弁から燃料噴射を行って上記燃料噴射量学習制御を実行する一方、燃料噴射量学習制御の実行条件が成立した際、暗騒音の大きさが上記「高騒音値」以下である場合には、燃料噴射圧が、上記燃料噴射量学習制御の実行条件が成立した時点での燃料圧力よりも低い所定の他の学習対象燃料圧力値まで低下した時点で燃料噴射弁から燃料噴射を行って上記燃料噴射量学習制御を実行するようにしている。

この特定事項により、先ず、アクセル開度が「０」になるなどして燃料噴射量学習制御の実行条件が成立すると、その時点での暗騒音の大きさを暗騒音検知手段からの信号に基づいて推定または認識する。そして、この暗騒音が比較的大きい場合（所定の「高騒音値」を超えている場合）には、燃料噴射量学習制御に伴う燃料噴射（単発噴射）に伴う燃焼音が比較的大きくても、この燃焼音は上記暗騒音によって掻き消されて乗員には伝わり難いと判断し、高燃料噴射圧力での学習制御を実行する。具体的には、燃料圧力調整手段によって燃料噴射圧を所定の学習対象燃料圧力値（上記第１の学習対象燃料圧力値）まで高めた状態で燃料噴射弁から燃料噴射（上記単発噴射）を行って燃料噴射量学習制御を実行することになる。このような燃料噴射量学習制御によれば、単発噴射に伴って発生する燃焼音による乗員の違和感を招くことなしに高燃料噴射圧力を対象とした学習値を求めることが可能になり、従来では取得の難しかった学習値の取得頻度を高めることができて、広範囲に亘る燃料噴射圧に対して適正な学習値を得ることが可能になる。

尚、燃料噴射量学習制御の実行条件が成立した時点での暗騒音の大きさが比較的小さい場合（上記所定の「高騒音値」以下である場合）には、単発噴射に伴って燃焼音が発生する状況では乗員の違和感を招く可能性があるため、低燃料噴射圧力での学習制御を実行する。具体的には、燃料噴射量学習制御の実行条件の成立後、燃料噴射圧が所定の他の（低い側の）学習対象燃料圧力値（上記第２の学習対象燃料圧力値）まで低下するのを待ち、この学習対象燃料圧力値まで低下した時点で燃料噴射弁から燃料噴射を行って燃料噴射量学習制御を実行することになる。この場合、燃料噴射圧が低いため単発噴射に伴う燃焼音の発生は殆ど無く乗員に違和感を与えてしまうことはない。

上記の目的を達成するための他の解決手段としては以下のものも挙げられる。つまり、車両用内燃機関の特定の気筒内に燃料噴射弁から燃料噴射を行い、その燃料噴射に伴う内燃機関の運転状態の変化に基づいて目標燃料噴射量に対する実燃料噴射量の偏差を求めて実燃料噴射量を補正する燃料噴射量学習制御を実行するよう構成された燃料噴射量制御装置を前提とする。この燃料噴射量制御装置に対し、学習条件判定手段、暗騒音検知手段、燃料圧力検知手段、燃料圧力調整手段及び学習制御実行手段を備えさせている。学習条件判定手段は、上記燃料噴射量学習制御の実行条件が成立したか否かを判定するものである。暗騒音検知手段は、車両及び内燃機関のうちの少なくとも一方の暗騒音の大きさを推定または認識するためのものである。燃料圧力検知手段は、燃料供給系内の燃料圧力を検知可能となっている。燃料圧力調整手段は、上記燃料噴射弁からの燃料噴射圧を調整可能とするものである。そして、学習制御実行手段は、上記学習条件判定手段、暗騒音検知手段及び燃料圧力検知手段の出力を受け、燃料噴射量学習制御の実行条件が成立した際の燃料圧力が複数の学習対象燃料圧力値の間の値にあるとき、上記暗騒音の大きさが所定の「高騒音値」を超えている場合には、燃料圧力調整手段によって燃料噴射圧を、上記燃料噴射量学習制御の実行条件が成立した時点での燃料圧力よりも高い所定の学習対象燃料圧力値まで高めた状態で燃料噴射弁から燃料噴射を行って上記燃料噴射量学習制御を実行する一方、暗騒音の大きさが所定の「高騒音値」以下である場合には、燃料噴射圧が、上記燃料噴射量学習制御の実行条件が成立した時点での燃料圧力よりも低い所定の他の学習対象燃料圧力値まで低下した時点で燃料噴射弁から燃料噴射を行って上記燃料噴射量学習制御を実行するようにしている。

この特定事項によっても、暗騒音の大きさに応じて、現燃料噴射圧よりも高い学習対象燃料圧力値での学習制御を実行するのか、現燃料噴射圧よりも低い学習対象燃料圧力値での学習制御を実行するのかを切り換えるようにしたことで、単発噴射に伴って発生する燃焼音による乗員の違和感を招くことなしに高燃料噴射圧力での学習制御が行えることになり、広範囲に亘る燃料噴射圧に対して適正な学習値を得ることが可能になる。

また、上記燃料噴射量学習制御の制御対象として具体的にはパイロット噴射の噴射量を補正するものである。つまり、学習制御実行手段が、燃料噴射量学習制御の実行条件が成立した際、特定の気筒内に燃料噴射弁から極少量の燃料噴射を実行し、それに伴う内燃機関の運転状態の変化に基づいて目標燃料噴射量に対する実燃料噴射量の偏差を求めて実パイロット噴射量を補正する構成となっている。これにより、特に噴射量が微量であるために適正な噴射量を得ることが難しかったパイロット噴射に対して、広範囲に亘る燃料噴射圧における高い精度での適正な噴射量を学習することが可能になり、内燃機関の膨張行程における燃焼騒音の低減やＮＯｘ排出量の削減といったパイロット噴射の効果を確実に得ることができる。

更に、上記暗騒音の大小を判定するための具体的な構成としては以下のものが挙げられる。先ず、上記暗騒音検知手段を、車両の車速及び内燃機関の回転数を検知するものとする。そして、車両の車速が所定の「高車速値」を超えていること及び内燃機関の回転数が所定の「高回転数値」を超えていることのうち少なくとも一方を認識した場合に学習制御実行手段が暗騒音の大きさが所定の「高騒音値」を超えていると判断するようにしている。これにより、既存の車速センサや回転数センサを利用して暗騒音を認識することができ、暗騒音検知のための特別な手段を備えさせることなしに上述した各効果を奏することが可能になる。

また、暗騒音の大きさが所定の「高騒音値」以下である場合における燃料噴射量学習制御の動作としては以下のものが挙げられる。つまり、燃料供給系には加圧された燃料を貯留する蓄圧容器が備えられており、燃料噴射量学習制御の実行条件が成立した際の暗騒音の大きさが所定の「高騒音値」以下である場合に、上記蓄圧容器内の燃料の一部を燃料タンク内に強制的に抜き出してこの蓄圧容器内の燃料圧力を所定の学習対象燃料圧力値まで低下させるものである。これによれば、蓄圧容器内の燃料圧力を急速に学習対象燃料圧力値まで低下させることが可能となり、学習制御の実行条件が成立した後、短時間で学習制御を完了することができ、仮に学習制御の実行条件が成立している期間が極短時間（例えば瞬間的にアクセル開度が「０」とされる操作時）であっても良好に学習制御を終了させて適正な学習値を取得することが可能になる。

尚、上述した各解決手段のうち何れか１つに記載の燃料噴射量制御装置を備えた内燃機関も本発明の技術的思想の範疇である。つまり、上記燃料噴射量制御装置による燃料噴射量学習制御によって補正された燃料噴射量に従って燃料噴射弁から気筒内に燃料噴射を行う構成とされた内燃機関である。

本発明では、燃料噴射量の学習制御を実行するに際し、内燃機関の音やロードノイズ等の暗騒音が比較的大きい場合には燃料噴射圧を高める動作を行った後に学習制御のための単発噴射を行うようにしている。このため、仮に単発噴射に伴う燃焼音が発生したとしても上記暗騒音によってこの燃焼音が掻き消される状況で比較的高い燃料噴射圧を対象とする学習制御を実行することができ、乗員の違和感を招くことなしに高燃料噴射圧力時における学習値が求められる。その結果、広範囲に亘る燃料噴射圧に対して適正な学習値を取得して燃料噴射量の精度を高めることが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、コモンレール式のディーゼルエンジン（内燃機関）に搭載されてパイロット噴射量の学習制御を行う燃料噴射量制御装置として本発明を適用した場合について説明する。

−燃料噴射システムの説明−
図１は本実施形態に係るディーゼルエンジン１の燃料噴射システムを示す全体構成図である。この図１に示す燃料噴射システムは、例えば４気筒ディーゼルエンジン１に適用されており、高圧燃料を蓄える蓄圧容器としてのコモンレール２と、燃料タンク３からフィードポンプ１０によって汲み上げられた燃料を加圧してコモンレール２に供給する高圧燃料ポンプ（燃料圧力調整手段）４と、コモンレール２より供給される高圧燃料をエンジン１の気筒内（燃焼室１ａ）に噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）５と、この燃料噴射システムを電子制御する電子制御ユニット６（以下ＥＣＵと呼ぶ）とを備えている。

上記コモンレール２は、ＥＣＵ６により目標燃料圧力が設定され、高圧燃料ポンプ４から供給された高圧燃料を目標燃料圧力で蓄圧するようになっている。また、このコモンレール２には、蓄圧された燃料圧力（以下、レール圧と呼ぶ）を検出してＥＣＵ６に出力する圧力センサ（燃料圧力検知手段）７と、レール圧が予め設定された上限値を超えないように制限するプレッシャリミッタ８とが取り付けられている。つまり、このプレッシャリミッタ８はレール圧が上限値を超えた場合に開放して余剰圧を燃料タンク３に開放するようになっている。

上記高圧燃料ポンプ４は、エンジン１のクランクシャフトからの駆動力を受けて回転するカム軸９の回転に同期してシリンダ１１内を往復運動するプランジャ１２と、フィードポンプ１０からシリンダ１１内の加圧室１３に吸入される燃料量を調量する電磁調量弁１４とを備えている。そして、この高圧燃料ポンプ４では、プランジャ１２がシリンダ１１内を上死点から下死点に向かって移動する際に、フィードポンプ１０より送り出された燃料が電磁調量弁１４で調量され、この燃料が吸入弁１５を押し開いて加圧室１３に吸入される。その後、プランジャ１２がシリンダ１１内を下死点から上死点へ向かって移動する際に、プランジャ１２によって加圧室１３の燃料が加圧され、その加圧された燃料が、吐出弁１６を押し開いてコモンレール２に圧送されるようになっている。上記電磁調量弁１４は、ＥＣＵ６からの制御信号によって制御されて燃料供給経路の通路面積を可変とするものであり、この通路面積を変更することによって加圧室１３に導入される燃料量を調量して高圧燃料ポンプ４からの燃料の吐出圧を調節し、これによってレール圧を調節する構成となっている。具体的に、アクセル開度が「０」となるなどして燃料の無噴射時（フューエルカット時）には、電磁調量弁１４は全閉となる一方、レール圧を昇圧する場合には電磁調量弁１４の開度が大きく設定されるようになっている。

上記インジェクタ５は、エンジン１の気筒毎に備えられ、それぞれ高圧配管１７を介してコモンレール２に接続されている。このインジェクタ５は、ＥＣＵ６の指令に基づいて作動する電磁弁５ａと、この電磁弁５ａへの通電時に燃料を噴射するノズル５ｂとを備えている。電磁弁５ａは、コモンレール２の高圧燃料が印加される圧力室から低圧側に通じる低圧通路を開閉するもので、通電時に低圧通路を開放し、通電停止時に低圧通路を遮断する。

上記ノズル５ｂは、噴孔を開閉するニードルを内蔵し、圧力室の燃料圧力がニードルを閉弁方向（噴孔を閉じる方向）に付勢している。従って、電磁弁５ａへの通電により低圧通路が開放されて圧力室の燃料圧力が低下すると、ニードルがノズル５ｂ内を上昇して開弁する（噴孔を開く）ことにより、コモンレール２より供給された高圧燃料を噴孔より気筒内に噴射する。一方、電磁弁５ａへの通電停止により低圧通路が遮断されて、圧力室の燃料圧力が上昇すると、ニードルがノズル５ｂ内を下降して閉弁することにより、噴射が終了する。

ＥＣＵ６は、クランクシャフトの回転に伴って発信されるパルス波に基づいてエンジン回転数を検出する回転数センサ１８と、アクセル開度（エンジン負荷）を検出するアクセル開度センサ１９、及び上記レール圧を検出する圧力センサ７等が接続され、これらのセンサ１８，１９，７で検出されたセンサ情報に基づいて、コモンレール２の目標レール圧と、エンジン１の運転状態に適した噴射時期及び噴射量等を演算し、その演算結果に従って、高圧燃料ポンプ４の電磁調量弁１４及びインジェクタ５の電磁弁５ａを電子制御するようになっている。更に、このＥＣＵ６には、トランスミッションのシフトチェンジ位置がＮ（ニュートラル）位置にある際にニュートラル信号を発信するニュートラルスイッチ２０、ドライバがクラッチペダルを踏み込んだ際にクラッチＯＦＦ信号を発信するクラッチＯＦＦセンサ２１、車速を検出する車速センサ２２、シリンダブロックのウォータジャケット内を流れる冷却水の温度を検知する水温センサ２３の各信号も入力されるようになっている。

また、ＥＣＵ６による燃料噴射制御では、膨張行程の開始時に実行されるメイン噴射に先立って極小量のパイロット噴射を実施するようになっており、このパイロット噴射量を適切に得るためのパイロット噴射量学習制御が実行されるようになっている。この学習制御の詳細については後述する。上述した如く、メイン噴射に先立って極小量のパイロット噴射を実施することにより、燃焼室１ａ内の温度を下げ、メイン噴射時の拡散燃料を活発化させ、燃料を噴射してから着火するまでの着火遅れ時間の短縮化を図ることができ、その結果、燃焼騒音の低減やＮＯｘ排出量の削減が図れるようにしている。

−パイロット噴射量学習制御−
次に、本実施形態の特徴とする制御動作であるパイロット噴射量学習制御の動作手順について図２のフローチャートに沿って説明する。

先ず、エンジン１の運転中にステップＳＴ１において、パイロット噴射量学習制御を実施するための学習条件が成立したか否かを判定する（学習条件判定手段による判定動作）。具体的には、以下の各条件が共に成立した場合に学習条件が成立したと判定される。
・アクセル開度が「０」であること。
・トランスミッションのシフトチェンジ位置がＮ（ニュートラル）位置であるか、またはクラッチがＯＦＦ（切断）であること。
・冷却水温度が所定温度以上であって暖機運転が完了していること。

以上の条件は、上記アクセル開度センサ１９、ニュートラルスイッチ２０、クラッチＯＦＦセンサ２１、水温センサ２３からの各出力に基づいて判定される。尚、上記パイロット噴射量学習制御の実行条件は上述したものに限らず適宜設定が可能である。

上記ステップＳＴ１において学習条件が成立していないＮＯに判定された場合にはこの制御ルーチンを終了する。一方、ステップＳＴ１において学習条件が成立しているＹＥＳに判定された場合には、ステップＳＴ２に移り、上記車速センサ２２からの車速信号及び回転数センサ１８からのエンジン回転数信号に基づいて、車速が所定車速（例えば８０ｋｍ／ｈ：本発明でいう「高車速値」）を超えているか否か、またエンジン回転数が所定回転数（例えば５０００ｒｐｍ：本発明でいう「高回転数値」）を超えているか否かを判定し、何れも超えていない場合には暗騒音（ロードノイズ、風切り音、エンジン音等）が小さいと判断してステップＳＴ２でＮＯ判定されてステップＳＴ３に移る一方、少なくとも一方が超えている場合には暗騒音が大きい（所定の「高騒音値」を超えている）と判断してステップＳＴ２でＹＥＳ判定されてステップＳＴ４に移る（暗騒音検知手段を利用した暗騒音の推定動作）。尚、上記ステップＳＴ２の判定に使用する車速及びエンジン回転数の値は上述したものに限らず適宜設定が可能である。

そして、ステップＳＴ３では後述する低レール圧学習制御を実行するべく図３に示す低レール圧学習用レール圧マップを用いて学習制御時のレール圧（学習レール圧）を設定する。一方、ステップＳＴ４では後述する高レール圧学習制御を実行するべく図４に示す高レール圧学習用レール圧マップを用いて学習制御時のレール圧（学習レール圧）を設定する。以下、各学習用レール圧マップについて説明する。

（低レール圧学習用レール圧マップ）
図３に示す低レール圧学習用レール圧マップは、上記学習条件成立時点において上記圧力センサ７により検出されたレール圧に対して、それ以下の「学習対象レール圧」の値を今回の学習対象レール圧として設定するものである。つまり、例えば図３に示すように「学習対象レール圧」としてａ〜ｆの６段階のレール圧が設定されている場合、図３における実レール圧がａ（例えば３２ＭＰａ）以上で且つｂ（例えば４８ＭＰａ）未満の値であった場合には学習対象レール圧をａ（３２ＭＰａ）に設定し、また、実レール圧がｂ以上で且つｃ（例えば６４ＭＰａ）未満の値であった場合には学習対象レール圧をｂ（４８ＭＰａ）に設定するといったように、学習条件成立時点での実レール圧に対し、それ以下の値のレール圧を学習対象レール圧として設定した上でパイロット噴射量学習制御（低レール圧学習制御）を実施するための学習用レール圧マップとなっている。

（高レール圧学習用レール圧マップ）
図４に示す高レール圧学習用レール圧マップは、上記学習条件成立時点において上記圧力センサ７により検出されたレール圧に対して、それを超える「学習対象レール圧」の値を今回の学習対象レール圧として設定するものである。つまり、例えば上記と同様に「学習対象レール圧」としてａ〜ｆの６段階のレール圧が設定されている場合、図４における実レール圧がＡ（例えば３２ＭＰａ）を超えており且つＢ（例えば４１ＭＰａ）以下の値であった場合には学習対象レール圧をｂ（例えば４８ＭＰａ）に設定し、また、実レール圧がＢを超えており且つＣ（例えば５２ＭＰａ）以下の値であった場合には学習対象レール圧をｃ（例えば６４ＭＰａ）に設定するといったように、学習条件成立時点での実レール圧に対し、それよりも高いレール圧を学習対象レール圧に設定した上でパイロット噴射量学習制御（高レール圧学習制御）を実施するための学習用レール圧マップとなっている。また、この高レール圧学習用レール圧マップでは、実レール圧が高い領域ほど、学習対象レール圧として設定される領域幅が広くなるように設定されている。つまり、図４における学習対象レール圧がｂに設定される実レール圧Ａ〜Ｂの範囲よりも、学習対象レール圧がｃに設定される実レール圧Ｂ〜Ｃの範囲の方が広く設定され、また、学習対象レール圧がｃに設定される実レール圧Ｂ〜Ｃの範囲よりも、学習対象レール圧がｄに設定される実レール圧Ｃ〜Ｄの範囲の方が広く設定されるといったようになっている。これにより、高レール圧学習用レール圧マップを用いて学習制御時のレール圧（学習対象レール圧）を設定する場合には、実レール圧が高い程より高い学習対象レール圧に対して学習制御が実施されるようにしている。

以上のようにして暗騒音に応じて学習用レール圧マップが選択され、その選択された学習用レール圧マップに基づいて学習対象レール圧が設定された後、ステップＳＴ５では、実レール圧が学習対象レール圧に略一致したか否かを判定する。この動作として具体的には、低レール圧学習用レール圧マップを用いて学習対象レール圧が設定された場合には、上記学習条件の成立に伴ってフューエルカット動作に移行して電磁調量弁１４が全閉となり、それに伴って実レール圧も次第に低下していくので、この実レール圧が上記学習対象レール圧まで低下するのを待ち、この実レール圧が学習対象レール圧に一致した時点でステップＳＴ６に移る。一方、高レール圧学習用レール圧マップを用いて学習対象レール圧が設定された場合には、上記電磁調量弁１４の開度を大きくして高圧燃料ポンプ４の吐出圧力を高めて実レール圧を上昇させていき、この実レール圧が上記学習対象レール圧まで上昇した時点でステップＳＴ６に移る。この実レール圧が学習対象レール圧に一致したか否かを判定するタイミングとしては、学習対象気筒のピストンがクランク角度で上死点よりも６０°前に達した時点で圧力センサ７によってコモンレール２の圧力（実レール圧）を検出し、その後、更に、この学習対象気筒のピストンが上死点直前に達した時点でも圧力センサ７によってコモンレール２の圧力を検出し、これら検出値が何れも学習対象レール圧に略一致している場合に、このステップＳＴ５でＹＥＳ判定されてステップＳＴ６に移ることになる。

ステップＳＴ６では、パイロット噴射量と同等の極少量の燃料を特定の気筒内（ピストンが上死点付近にある気筒）に向けて単発噴射し、この単発噴射に伴うエンジン回転数の変化量をステップＳＴ７で検出する（学習制御実行手段による燃料噴射量学習制御の実行）。この検出は上記回転数センサ１８からの出力信号により行われる。

その後、ステップＳＴ８に移り、正確に所定量の単発噴射が実行された場合のエンジン回転数の変化量データ（予め記憶されているデータ）と、今回の学習制御動作において実際に単発噴射を行った場合のエンジン回転数の変化量とを比較し、そのずれ量に基づいて学習値を算出し、その学習値に応じて上記パイロット噴射量設定マップ（図５参照）を補正していく。これにより、この学習制御を行った際の学習対象レール圧におけるインジェクタ５に指令するパイロット指令噴射量が、適正なパイロット噴射量が得られるものとして学習される。

以上の動作が上記各学習対象レール圧（本実施形態では６種類のレール圧）それぞれに対して各気筒毎に実行されていく。具体的には、１種類の学習対象レール圧及び１つの気筒の組み合わせ（本実施形態では２４通りの組み合わせ）に対して１０回の学習制御を実行して学習値を求め、その平均値をパイロット噴射量設定マップに反映させることになる。このようにして順次学習制御を実施していくことにより全ての気筒に対してレール圧に関わりなく適正なパイロット噴射量でパイロット噴射動作が行えるようになる。

以上説明したように、本実施形態では、暗騒音が比較的大きい場合には、燃料噴射量学習制御時の単発噴射に伴う燃焼音が比較的大きくても、この燃焼音は上記暗騒音によって掻き消されて乗員には伝わり難いと判断し、高いレール圧（高燃料噴射圧力）での学習制御を実行するようにしている。一方、暗騒音の大きさが比較的小さい場合には、単発噴射に伴って燃焼音が発生する状況では乗員の違和感を招く可能性があるため、低いレール圧（低燃料噴射圧力）での学習制御を実行するようにしている。このため、単発噴射に伴って発生する燃焼音による乗員の違和感を招くことなしに高燃料噴射圧力を対象とした学習値を求めることが可能になり、従来では取得の難しかった学習値の取得頻度を高めることができて、広範囲に亘る燃料噴射圧に対して適正な学習値を得ることが可能になる。

−変形例１−
次に、上述した高レール圧学習用レール圧マップの変形例について説明する。上述した実施形態で採用した高レール圧学習用レール圧マップは、学習条件成立時点でのレール圧に対し、常にそれを超える学習対象レール圧の値を今回の学習対象レール圧として設定するものであった。本変形例における高レール圧学習用レール圧マップは図６に示すように、学習条件成立時点での実レール圧に対し、それ以上のレール圧または実レール圧が学習対象レール圧の値に一致している場合にはその値を学習対象レール圧として設定するものである。つまり、図６において、例えば実レール圧がａ（例えば３２ＭＰａ）を超えており且つｂ（例えば４８ＭＰａ）以下の場合には学習対象レール圧をｂ（４８ＭＰａ）に設定し、また、実レール圧がｂを超えており且つｃ（例えば６４ＭＰａ）以下の場合には学習対象レール圧をｃ（６４ＭＰａ）に設定した上でパイロット噴射量学習制御を実施するための学習用レール圧マップとなっている。

−変形例２−
次に、上記低レール圧学習制御を実行する際の変形例について説明する。上述した実施形態に係る燃料噴射システムでは、コモンレール２にプレッシャリミッタ８を備えさせ、レール圧が上限値を超えた場合にのみプレッシャリミッタ８が開放して余剰圧を燃料タンク３に開放するようになっていた。

これに対し、本変形例では、プレッシャリミッタ８に代えて開閉弁を備えさせ、レール圧が上限値を超えた場合ばかりでなく、低レール圧学習制御を実行する際にもこの開閉弁を開放してレール圧を強制的に低下させるようにしている。つまり、上記図２に示すフローチャートにおいて、ステップＳＴ２でＮＯ判定されてステップＳＴ３に移行すると同時に開閉弁を開放してコモンレール２内部を燃料タンク３に開放して実レール圧を強制的に低下させるようにしたものである。

これによれば、実レール圧を急速に学習対象レール圧まで低下させることが可能となり、学習制御の実行条件が成立した後、短時間で学習制御を完了することができ、仮に学習制御の実行条件が成立している期間が極短時間（例えば瞬間的にアクセル開度が「０」とされる操作時）であっても良好に学習制御を終了させて適正な学習値を取得することが可能になる。

−その他の実施形態−
以上説明した実施形態及び変形例ではパイロット噴射に対する噴射量学習制御について説明したが、このように暗騒音に応じて学習対象レール圧を設定するといった技術的思想はパイロット噴射に限らず、メイン噴射や、メイン噴射後のアフタ噴射に対する噴射量学習制御にも適用可能である。

また、単発噴射によるエンジン回転数の変動量に基づいて学習値を求めるようにしたが、単発噴射によるエンジンの出力トルクの変動量に基づいて学習値を求めるようにしてもよい。

また、車両の車速やエンジン回転数によって暗騒音を推定するようにしていたが、車室内に騒音センサを備えさせ、この騒音センサによって検知される車室内騒音に基づいて低レール圧学習制御（車室内騒音が比較的小さい場合の制御）と高レール圧学習制御（車室内騒音が比較的大きい場合の制御）とを切り換えるようにしてもよい。

また、上記実施形態及び変形例では、単発噴射によって実際にインジェクタ５より噴射された実噴射量と、単発噴射をインジェクタ５に指令した指令噴射量との差（噴射補正量）を求め、その噴射補正量に基づいて指令噴射量を補正しているが、実噴射量と指令噴射量とを比較する代わりに、噴射量に関連（相関）する値、例えば、噴射パルス等を用いて噴射量学習を実施することも可能である。

更に、本発明は、蓄圧式（コモンレール式）の燃料噴射システム以外にも、例えば電磁スピル弁を有する分配型燃料噴射ポンプを備えた燃料噴射システム、その他の燃料噴射システムにも適用可能である。また、気筒数は４気筒に限らず、またエンジン形式も上述した実施形態のものに限るものではない。

尚、上述した実施形態では、暗騒音が比較的大きい状態であって高レール圧学習用レール圧マップによる学習対象レール圧の設定が選択された場合には、常に実レール圧に対して高い値の学習対象レール圧に設定していた。つまり、常に高圧燃料ポンプ４によるレール圧の昇圧を行った後に学習制御を実施していた。これに限らず、実レール圧が学習対象レール圧の範囲（例えば最高値である１１２ＭＰａ）を超えている場合には、この実レール圧が学習対象レール圧まで低下するのを待ち、この実レール圧が学習対象レール圧の最高値に一致した時点で学習制御を実施するようにしてもよい。

また、学習対象レール圧ａ〜ｆの値は上述したものに限らず任意に設定可能であり、その段階（上述した実施形態では６段階）も任意である。

加えて、上記低レール圧学習制御では実レール圧に対して最も近い下側（１段階下側）の学習対象レール圧の値を今回の学習対象レール圧として設定していたが、他の学習対象レール圧の値（２段階以上の下側）の学習対象レール圧の値を今回の学習対象レール圧として設定してもよい。同様に、上記高レール圧学習制御では実レール圧に対して最も近い上側（１段階上側）の学習対象レール圧の値を今回の学習対象レール圧として設定していたが、他の学習対象レール圧の値（２段階以上の上側）の学習対象レール圧の値を今回の学習対象レール圧として設定してもよい。

実施形態に係るディーゼルエンジンの燃料噴射システムを示す全体構成図である。 実施形態に係るパイロット噴射量学習制御の手順を示すフローチャート図である。 低レール圧学習用レール圧マップを示す図である。 高レール圧学習用レール圧マップを示す図である。 パイロット噴射量設定マップを示す図である。 変形例に係る低レール圧学習用レール圧マップを示す図である。

符号の説明

１ ディーゼルエンジン（内燃機関）
２ コモンレール（蓄圧容器）
３ 燃料タンク
４ 高圧燃料ポンプ（燃料圧力調整手段）
５ インジェクタ（燃料噴射弁）
７ 圧力センサ（燃料圧力検知手段）
１８ 回転数センサ
２２ 車速センサ

Claims (6)

1. 車両用内燃機関の特定の気筒内に燃料噴射弁から燃料噴射を行い、その燃料噴射に伴う内燃機関の運転状態の変化に基づいて目標燃料噴射量に対する実燃料噴射量の偏差を求めて実燃料噴射量を補正する燃料噴射量学習制御を実行するよう構成された燃料噴射量制御装置において、
   上記燃料噴射量学習制御の実行条件が成立したか否かを判定する学習条件判定手段と、
   車両及び内燃機関のうちの少なくとも一方の暗騒音の大きさを推定または認識するための暗騒音検知手段と、
   上記燃料噴射弁からの燃料噴射圧を調整可能とする燃料圧力調整手段と、
   上記学習条件判定手段及び暗騒音検知手段の出力を受け、燃料噴射量学習制御の実行条件が成立した際、暗騒音の大きさが所定の「高騒音値」を超えている場合には、燃料圧力調整手段によって燃料噴射圧を、上記燃料噴射量学習制御の実行条件が成立した時点での燃料圧力よりも高い所定の学習対象燃料圧力値まで高めた状態で燃料噴射弁から燃料噴射を行って上記燃料噴射量学習制御を実行する一方、燃料噴射量学習制御の実行条件が成立した際、暗騒音の大きさが上記「高騒音値」以下である場合には、燃料噴射圧が、上記燃料噴射量学習制御の実行条件が成立した時点での燃料圧力よりも低い所定の他の学習対象燃料圧力値まで低下した時点で燃料噴射弁から燃料噴射を行って上記燃料噴射量学習制御を実行する学習制御実行手段とを備えていることを特徴とする燃料噴射量制御装置。
2. 車両用内燃機関の特定の気筒内に燃料噴射弁から燃料噴射を行い、その燃料噴射に伴う内燃機関の運転状態の変化に基づいて目標燃料噴射量に対する実燃料噴射量の偏差を求めて実燃料噴射量を補正する燃料噴射量学習制御を実行するよう構成された燃料噴射量制御装置において、
   上記燃料噴射量学習制御の実行条件が成立したか否かを判定する学習条件判定手段と、
   車両及び内燃機関のうちの少なくとも一方の暗騒音の大きさを推定または認識するための暗騒音検知手段と、
   燃料供給系内の燃料圧力を検知可能な燃料圧力検知手段と、
   上記燃料噴射弁からの燃料噴射圧を調整可能とする燃料圧力調整手段と、
   上記学習条件判定手段、暗騒音検知手段及び燃料圧力検知手段の出力を受け、燃料噴射量学習制御の実行条件が成立した際の燃料圧力が複数の学習対象燃料圧力値の間の値にあるとき、上記暗騒音の大きさが所定の「高騒音値」を超えている場合には、燃料圧力調整手段によって燃料噴射圧を、上記燃料噴射量学習制御の実行条件が成立した時点での燃料圧力よりも高い所定の学習対象燃料圧力値まで高めた状態で燃料噴射弁から燃料噴射を行って上記燃料噴射量学習制御を実行する一方、暗騒音の大きさが上記「高騒音値」以下である場合には、燃料噴射圧が、上記燃料噴射量学習制御の実行条件が成立した時点での燃料圧力よりも低い所定の他の学習対象燃料圧力値まで低下した時点で燃料噴射弁から燃料噴射を行って上記燃料噴射量学習制御を実行する学習制御実行手段とを備えていることを特徴とする燃料噴射量制御装置。
3. 上記請求項１または２記載の燃料噴射量制御装置において、
   燃料噴射量学習制御はパイロット噴射の噴射量を補正するものであって、
   学習制御実行手段は、燃料噴射量学習制御の実行条件が成立した際、特定の気筒内に燃料噴射弁から極少量の燃料噴射を実行し、それに伴う内燃機関の運転状態の変化に基づいて目標燃料噴射量に対する実燃料噴射量の偏差を求めて実パイロット噴射量を補正するよう構成されていることを特徴とする燃料噴射量制御装置。
4. 上記請求項１、２または３のうちの何れか１つに記載の燃料噴射量制御装置において、
   暗騒音検知手段は、車両の車速及び内燃機関の回転数を検知するものであって、学習制御実行手段は、車両の車速が所定の「高車速値」を超えていること及び内燃機関の回転数が所定の「高回転数値」を超えていることのうち少なくとも一方を認識した場合に暗騒音の大きさが所定の「高騒音値」を超えていると判断するよう構成されていることを特徴とする燃料噴射量制御装置。
5. 上記請求項１または２記載の燃料噴射量制御装置において、
   燃料供給系には加圧された燃料を貯留する蓄圧容器が備えられており、
   燃料噴射量学習制御の実行条件が成立した際の暗騒音の大きさが所定の「高騒音値」以下である場合には、上記蓄圧容器内の燃料の一部を燃料タンク内に強制的に抜き出してこの蓄圧容器内の燃料圧力を所定の学習対象燃料圧力値まで低下させる構成となっていることを特徴とする燃料噴射量制御装置。
6. 上記請求項１〜５のうちの何れか１つに記載の燃料噴射量制御装置を備え、燃料噴射量学習制御によって補正された燃料噴射量に従って燃料噴射弁から気筒内に燃料噴射を行う構成とされていることを特徴とする内燃機関。

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