JP4830883B2 - 噴射量制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関への燃料の噴射を制御する、燃料噴射制御装置に関する。

従来、この種のインジェクタは、入力される指令噴射信号の通電駆動パルス幅（ＴＱ）に応じて開閉弁時間が制御され、該当開閉弁により内燃機関に燃料を噴射する（特許文献１参照）。そして、１回の開閉弁によりインジェクタから噴射される燃料の噴射量（Ｑ）とパルス幅（ＴＱ）との関係を示すインジェクタ特性マップが予め記憶されており、このインジェクタ特性マップに基づき前記指令噴射信号を出力することにより、インジェクタからの燃料噴射量を制御している（特許文献２参照）。
また、特許文献２記載の燃料噴射制御装置では、インジェクタ特性マップは、実際に噴射された実噴射量に対するパルス幅（以下、つりあいＴＱ値と呼ぶ）を学習することにより補正される。

ここで、近年の燃料噴射では、パイロット噴射等の微小噴射を行う場合があるため、インジェクタ特性マップのうちパルス幅の値が小さい微小領域においても正確な補正が要求される。
しかし、例えば、１mm³／stの噴射量に対応するパルス幅を微小領域として学習するにあたり、インジェクタ特性マップにて１mm³／stに対応するパルス幅を算出し、そのパルス幅にて１回噴射したときの実噴射量と１mm³／stとの偏差分を補正しようとすると、実噴射量が極めて少ないため補正ばらつきが大きい。

この問題に対し特許文献２記載の制御装置では、以下に説明する分割式微小Ｑ学習を行うことで補正精度向上を図っている。
分割式微小Ｑ学習は、エンジンが安定しているアイドル時に行われ、アイドルに必要な噴射量を分割噴射し、分割した１回の噴射量が微小噴射量に設定できるため、その噴射量を学習するものである。すなわち、アイドル時に５mm³／stの噴射量が必要な場合、噴射を５回に分割し１回の噴射が１mm³/stとなる。このときのインジェクタ特性マップとのパルス幅（ＴＱ）との偏差分を算出し、その偏差分に基づき微小Ｑ領域の補正を行って、補正精度を確保している発明である。

特開平１０−１８９３４号公報 特開２００３−２５４１３９号公報

ところで、正常なインジェクタの噴射特性では、図８（Ａ）中の実線に示すように、パルス幅の増大にともない実噴射量が単調に増大する特性（以下、この特性を正常特性と呼ぶ）となる。この場合には、図８（Ａ）中の点線に示すインジェクタ特性マップは、図８（Ａ）中の符号Ａに示すつりあいＴＱ値を学習することにより、実線に示す特性に補正される。

しかしながら、インジェクタによっては、図８（Ｂ）中の実線に示すように、パルス幅の増大にともない実噴射量が減少する減少領域を有する特性（以下、この特性を異常特性と呼ぶ）の場合がある。すると、一つの実噴射量の値に対するつりあいＴＱ値が、図８（Ｂ）中の符号Ｂ、Ｃに示すように複数存在することとなる。
そして、図８（Ｂ）中の点線に示すインジェクタ特性マップを補正するにあたり、つりあいＴＱ値Ｂを学習すると、パルス幅のマイナス側にオフセットさせて図８（Ｃ）中の実線に示す特性に補正されることとなる。一方、つりあいＴＱ値Ｃを学習すると、パルス幅のプラス側にオフセットさせて図８（Ｄ）中の実線に示す特性に補正されることとなる。

従って、実際のインジェクタの特性がこのような異常特性である場合には、いずれのついあい点Ｂ、Ｃで学習するかによってオフセットされる向きが正反対となるため、上述した分割式微小Ｑ学習の有無に拘わらず正確な補正を行うことができない。特に、この異常特性は微小噴射領域にて生じる可能性が高いため、上述したパイロット噴射等の微小噴射を行う場合に要求される補正精度を十分に確保できない。
そこで、本発明の目的は、インジェクタ特性マップを補正するにあたり、微小噴射領域における補正精度向上を実現した燃料噴射制御装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、燃料噴射制御装置は内燃機関が使用され、かつ内燃機関がアイドル回転数で安定している状態での実際に噴射された実噴射量に対するパルス幅の値をつりあいＴＱ値とし、つりあいＴＱ値を学習してインジェクタ特性マップを補正する補正手段と、パルス幅を強制的に変動させたときの実噴射量の変化に基づき、実際のインジェクタ特性が減少領域を有する異常特性および正常特性のいずれであるかを判定する判定手段とを備える。
この判定手段のパルス幅の上記強制的な変動は、所定のつりあいＴＱ値よりもパルス幅が小さい領域で、パルス幅を、つりあいＴＱ値に向けて、徐々に上昇させるように強制的に変動させる増大変動と、所定の前記つりあいＴＱ値よりもパルス幅が大きい領域で、パルス幅を、徐々に減少させるように強制的に変動させる減少変動という、２つの変動である。
さらに、この増大変動あるいは減少変動の実行によって、所定の気筒の前記インジェクタに対し強制的に変動させたパルス幅で燃料噴射させて気筒間の回転速度変動を生じさせ、その回転速度変動を平滑化させるよう所定の気筒に対する噴射量補正を実行することで噴射間補正量を算出する。
そして、判断手段は、増大変動の実行時、前回のパルス幅で得られた噴射量補正量と、この前回のパルス幅よりも所定量上昇させた今回のパルス幅で得られた噴射量補正量とを算出し、今回のパルス幅で得られた噴射量補正量から前回のパルス幅で得られた噴射量補正量を差し引いた値が０以下でないと判定されたときには、つりあいＴＱ値よりもパルス幅が小さい領域で、減少領域が存在すると判定し、一方、減少変動の実行時には、上記差し引いた値が０以上でないと判定されたときには、つりあいＴＱ値よりもパルス幅が大きい領域で、減少領域が存在すると判定することで、実際のインジェクタ特性が異常特性であると判定する。
そのため、補正手段によりインジェクタ特性マップを補正するにあたり、実際のインジェクタ特性が減少領域を有する異常特性である場合には、正常特性の場合とは異なる補正内容にすることができるので、補正精度を向上できる。

請求項２記載の発明では、判定手段は、増大変動にともない実噴射量が減少する領域の中でのパルス幅の最大値と、減少変動にともない実噴射量が増大する領域の中でのパルス幅の最大値とを比較し、両最大値のうち大きい方の値を減少領域の最大値として、減少領域の範囲を特定する。
これによれば、実際のインジェクタ特性が減少領域を有するか否かを容易に検出できるとともに、増大変動および減少変動のいずれか一方のみにて強制変動させる場合に比べて減少領域の範囲を正確に検出できる。

請求項３記載の発明では、判定手段は、実噴射量の値に対するつりあいＴＱ値が複数存在する旨が検出された場合に、減少領域を有する異常特性であると判定する。
これによれば、実際のインジェクタ特性が減少領域を有するか否かを容易に検出でき、異常特性であるか否かを容易に判定できる。

請求項４記載の発明では、複数のつりあいＴＱ値のうち大きい方の値を減少領域の最大値として、減少領域の範囲を特定する。
これによれば、実際のインジェクタ特性が減少領域を有するか否かを容易に検出できるとともに、増大変動および減少変動のいずれか一方のみにて強制変動させる場合に比べて減少領域の範囲を正確に検出できる。

請求項５記載の発明では、インジェクタからの燃料噴射量を制御するにあたり、減少領域および当該減少領域よりもパルス幅が小さい領域におけるパルス幅が含まれないように、指令噴射信号を出力する。
減少領域および当該減少領域よりもパルス幅が小さい領域におけるパルス幅は、単調増加領域に比べて補正精度が悪く、このような領域のパルス幅が含まれないように指令噴射信号を出力するので、実噴射量が所望の噴射量からばらついてしまう恐れを、より一層低減できる。

以下、本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
はじめに、本実施形態に係る燃料噴射制御装置を用いた燃料噴射システム１０を、図１を用いて説明する。なお、当該燃料噴射システム１０は、車両に搭載された４気筒のディーゼルエンジンを対象としている。
燃料噴射システム１０では、燃料噴射ポンプ１２から吐出されコモンレール１４で蓄圧された燃料をインジェクタ２０から噴射する。電子制御装置（Electronic Control Unit;ＥＣＵ）５０は、コモンレール１４の圧力を検出する圧力センサ１６の検出信号、エンジン回転数検出センサ７４により検出されたエンジン回転数検出信号、およびその他の各種センサの検出信号等を入力し、これら検出信号により推定されるエンジン運転状態に基づいてインジェクタ２０からの燃料噴射を制御する。電子駆動装置（Electronic Driving Unit;ＥＤＵ）６０は、ＥＣＵ５０から出力されるインジェクタ２０の開閉信号（指令噴射信号）に基づいて、インジェクタ２０に駆動電流を供給する。

インジェクタ２０の構成を図２に基づいて簡単に説明する。弁ボディ２２に形成された弁座２３の燃料下流側に噴孔２４が形成されている。ノズルニードル３０が弁座２３に着座すると噴孔２４からの燃料噴射が遮断され、ノズルニードル３０が弁座２３から離座すると噴孔２４から燃料が噴射される。スプリング３２は弁座２３に着座する方向にノズルニードル３０に荷重を加えている。噴孔２４から噴射する燃料は、コモンレール１４から、燃料流入通路２００を通りノズルニードル３０周囲の燃料溜まり２０２に供給される。

制御ピストン３４は、ノズルニードル３０に対して噴孔２４と反対側に設置され、ノズルニードル３０とともに往復移動する。制御ピストン３４に対してノズルニードル３０と反対側に制御室２０４が形成されている。制御室２０４には、燃料流入通路２００から入口絞り２０６を通りコモンレール１４で蓄圧された燃料が供給される。
電磁弁４０は、制御室２０４に連通している出口絞り２１０と燃料排出通路２１２との連通を断続する。電磁弁４０の弁部材４２は、スプリング４４から出口絞り２１０と燃料排出通路２１２との連通を遮断する方向に荷重を受けている。

前述した指令噴射信号は、連続した複数の噴射パルスにて構成されており、ＥＣＵ５０から指令噴射信号が出力されると、ＥＤＵ６０は噴射パルスに応じた駆動電流をインジェクタ２０に供給する。ＥＤＵ６０から電磁弁４０のコイル４６に駆動電流が供給されると、スプリング４４の荷重に抗して働く磁気吸引力により、弁部材４２は出口絞り２１０と燃料排出通路２１２とが連通する方向に移動する。これにより、制御室２０４と燃料排出通路２１２とが出口絞り２１０を介して連通する。出口絞り２１０の絞り径は入口絞り２０６の絞り径よりも大きいので、制御室２０４と燃料排出通路２１２とが連通すると、制御室２０４の圧力は低下する。

制御室２０４の圧力が低下すると、弁座２３に着座する方向に制御室２０４から受ける力が小さくなるので、ノズルニードル３０が弁座２３から離座し、噴孔２４から燃料が噴射される。
噴射パルスがオフになり、ＥＤＵ６０からインジェクタ２０への駆動電流の供給が停止されると、スプリング４４の荷重により弁部材４２は出口絞り２１０と燃料排出通路２１２との連通を遮断する方向に移動する。出口絞り２１０と燃料排出通路２１２との連通が遮断されると、制御室２０４の圧力が上昇し制御室２０４の圧力から弁座２３に着座する方向にノズルニードル３０が受ける力が上昇するので、ノズルニードル３０は弁座２３に着座し噴孔２４からの燃料噴射は遮断される。

従って、インジェクタ２０の燃料噴射量はＥＣＵ５０が生成する噴射パルスのパルス幅により決定されることとなり、インジェクタ２０の燃料噴射時期はＥＣＵ５０が生成する噴射パルスの立ち上がり時期により決定される。
図１に示すように、燃料噴射制御装置としてのＥＣＵ５０は、ＣＰＵ５２、ＲＡＭ５４、フラッシュメモリ５６等から構成されている。ＲＡＭ５４は、ＣＰＵ５２で処理されるデータやプログラムを一時的に格納する。フラッシュメモリ５６は、ＣＰＵ５２で実行される制御プログラム、およびセンサの検出信号に基づき参照する各種マップを格納している書き換え可能な不揮発性メモリである。

ＥＣＵ５０は、センサからの検出信号によりエンジン運転状態を推定し、エンジン運転状態に基づいて最適な目標噴射量および目標噴射時期になるように噴射パルスを生成するパルス幅およびパルスの立ち上がり時期とエンジン運転状態との対応を、コモンレール１４の圧力に応じてマップとしてフラッシュメモリ５６に記憶している。インジェクタ２０から噴射される燃料の噴射量および噴射時期は、これらのマップに基づいて生成される噴射パルスにより制御される。

これらのマップの一つに、１回の開閉弁によりインジェクタ２０から噴射される燃料の噴射量Ｑ（mm³／st）と、上述した噴射パルスのパルス幅ＴＱ（ミリ秒;msec）との関係を示すインジェクタ特性マップがある。すなわち、フラッシュメモリ５６は、特許請求の範囲に記載した「記憶手段」として機能する。
そして、ＥＣＵ５０は、当該インジェクタ特性マップに基づき、上述の目標噴射量に対する最適なパルス幅およびパルス数を算出する。また、ＥＣＵ５０は、実際に噴射された実噴射量に対するパルス幅の値をつりあいＴＱ値とし、当該つりあいＴＱ値を学習してインジェクタ特性マップを補正する。すなわち、ＥＣＵ５０は、特許請求の範囲に記載した「補正手段」として機能する。

ここで、実際のインジェクタ２０に係る噴射量Ｑとパルス幅ＴＱとの関係を示す特性には、パルス幅ＴＱの増大にともない実噴射量が単調に増大するといった正常特性と、パルス幅ＴＱの増大にともない実噴射量が減少する減少領域を有するといった異常特性とが存在する。この点を鑑みＥＣＵ５０は、パルス幅ＴＱを強制的に変動させ、当該強制変動させたときの実噴射量の変化を検出する。そして、このときの実噴射量の変化に基づき、実際のインジェクタ特性が正常特性および異常特性のいずれであるかを判定している。すなわち、ＥＣＵ５０は、特許請求の範囲に記載した「判定手段」として機能する。
そして、インジェクタ特性マップを補正するにあたり、異常特性である場合には、正常特性の場合とは異なった以下に説明する補正内容にする。

次に、ＥＣＵ５０によるインジェクタ特性マップの補正手順を、図３〜図７を用いて説明する。
なお、本実施形態に係る燃料噴射制御装置は、上記「背景技術」の欄にて記載した分割式微小Ｑ学習と、アイドル回転数補正（所謂ＩＳＣ補正）と、気筒間不均量補正（所謂ＦＣＣＢ補正）と、を実行している。また、エンジントルクと成り得る主噴射（メイン噴射）に先立って複数回の微小の先立ち噴射（パイロット噴射）を実施している。

因みに、アイドル回転数補正とは、エンジンのアイドル回転数を最適に制御するための補正であり、例えば、空調装置のコンプレッサ使用時のアイドルアップや、燃料経済性向上を図るための補正である。
また、ＦＣＣＢ補正とは、エンジン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、その比較結果に応じて気筒間の回転速度変動が平滑化するように、エンジンの各気筒毎への噴射量補正量を学習するための補正である。

図３は、インジェクタ特性マップを補正するためのメイン処理を示すフローチャートである。
はじめに、ステップＳ１０において、分割式微小Ｑ学習を実行していることを確認し、ステップＳ２０に進む。なお、分割式微小Ｑ学習は、十分な学習精度を確保すべく、エンジンが安定した状態で実行されるように設定されており、エンジンが安定した状態とは、例えば、エンジンが無負荷の状態にてＩＳＣ制御を実行しているときの状態である。具体的には、噴射量制御に必要な各温度（水温、燃料温度、吸気温度など）、燃料噴射圧力の変動量、およびエンジン回転速度の変動量など全てが所定値以下の状態である。
また、エンジン安定状態を確認できなかった場合には、特性マップの補正処理を中止して、図３の制御ルーチンを抜ける。

次に、ステップＳ２０において、気筒毎のＴＱ特性制御を開始する。すなわち、エンジン回転数が最適アイドル回転数となるように、ＩＳＣ制御により気筒毎の燃料噴射量を制御する。その後、ステップＳ３０において、エンジン回転数が安定した状態での各気筒毎のつりあいＴＱ値をＲＡＭ５４に記憶する。例えば、実際のインジェクタ特性が図６（Ａ）に示す場合において、図６（Ａ）中の符号ａに示すつりあいＴＱ値（0.5msec）をステップＳ３０では記憶する。なお、図６は実際のインジェクタ特性が正常特性である場合の具体例であり、図７は異常特性である場合の具体例を示す。

次に、ステップＳ４０およびステップＳ５０に示すサブルーチン処理（図４および図５参照）において、パルス幅の増大にともない実噴射量が減少する減少領域が実際のインジェクタ特性に含まれているか否かを調査する。なお、ステップＳ４０、Ｓ５０では一気筒目についての調査を行い、ステップＳ７０にてステップＳ４０、Ｓ５０と同様の調査を残りの気筒について行う。

ステップＳ４０の調査では、ステップＳ３０にて記憶されたつりあいＴＱ値（特許請求の範囲に記載の「所定のつりあいＴＱ値」に相当）であるａ点よりもパルス幅が小さい領域で減少領域の有無を調査する。具体的には、つりあいＴＱ値ａ点よりもパルス幅が小さい領域でパルス幅を徐々に上昇させるように強制的に増大変動させ、当該増大変動にともない実噴射量が減少した場合には、その減少した領域が減少領域であることが検出できる。
なお、噴射量Ｑとパルス幅ＴＱとの関係を示すインジェクタ特性は、上述の減少領域を有している場合には、図８（Ｂ）中の符号Ｂに示す如く上方に凸となるコブを有する曲線、つまり、傾きの正負が変化する変曲点を有する曲線となる。以下の説明において、「減少領域を有する特性」のことを「コブのある特性」と呼ぶこととする。
ステップＳ５０の調査では、つりあいＴＱ値ａ点よりもパルス幅が大きい領域で、減少領域の有無を調査して、コブのある特性であるか否かを調査する。具体的には、つりあいＴＱ値ａ点よりもパルス幅が大きい領域でパルス幅を徐々に減少させるように強制的に減少変動させ、当該減少変動にともない実噴射量が増加した場合には、その増加した領域が減少領域であることが検出できる。

次に、図３に示すステップＳ４０の調査内容を、図４および図６を用いてより詳細に説明する。なお、図６（Ａ）（Ｂ）は、調査対象となるインジェクタ２０の実際の特性が正常時特性の場合であり、図６（Ｃ）（Ｄ）は異常時特性の場合である。
先ず、ステップＳ４０１において、噴射パルスのパルス幅を、つりあいＴＱ値ａ点よりも所定のパルス幅ｔ１（図６（Ａ）参照）だけ小さい値ｂ（図６（Ａ）参照）に強制的に変動させて、燃料を噴射させる。従って、例えば所定のパルス幅ｔ１が0.1msecであり、つりあいＴＱ値ａ点が0.5msecである場合には、パルス幅ｂを0.4msecに強制変動させることとなる。

次に、ステップＳ４０２において、ＦＣＣＢ補正による気筒間補正量を算出する。すなわち、パルス幅の値をａ点（0.5msec）からｂ点（0.4msec）まで小さくしたことにより噴射量は、他の気筒の噴射量に比べて減少するため、他の気筒の噴射量に近づけるようにすべく気筒間補正量はプラスの値となる。図６（Ｂ）に示す例では、パルス幅の値がａ点のときの気筒間補正量ａ１が0msecであるのに対し、パルス幅の値をｂ点に減少させたときの気筒間補正量ｂ１は0.1msecとなる。
また、ステップＳ４０２では、算出した気筒間補正量ｂ１をデータＵ１（0.1msec）としてＲＡＭ５４に記憶する。

次に、ステップＳ４０３において、パルス幅の値を、ｂ点からΔｔだけ微増させたｃ点に強制的に変動させる。従って、例えば微増量Δｔが0.02msecである場合には、0.4msecであったパルス幅ｂを0.42msecのパルス幅ｃに強制変動させることとなる。
次に、ステップＳ４０４において、ＦＣＣＢ補正による気筒間補正量を算出する。図６（Ｂ）に示す例では、パルス幅の値がｂ点のときの気筒間補正量ｂ１が0.1msecであるのに対し、パルス幅の値をｃ点に微増させたときの気筒間補正量ｃ１は0.08msecとなる。
また、ステップＳ４０４では、算出した気筒間補正量ｃ１をデータＵ２（0.08msec）としてＲＡＭ５４に記憶する。

次に、ステップＳ４０５において、データＵ２の値がデータＵ１の値以下であるか否か、つまりＵ２−Ｕ１≦０であるか否かを判定する。Ｕ２−Ｕ１≦０でないと判定された場合（Ｓ４０５：ＮＯ）には、ｂ点からｃ点にパルス幅を増大させたにもかかわらず実噴射量が減少したことを意味し、少なくともｂ点からｃ点までは減少領域であると判定する。そして、この場合にはステップＳ４０６に進み、ＸＩＮＪＫ＝１として異常判定フラグをオンにするとともに、データＵ２のパルス幅（TQ）値を限界ＵＴＱとして記憶する。

一方、Ｕ２−Ｕ１≦０であると判定された場合（Ｓ４０５：ＹＥＳ）には、ｂ点からｃ点にパルス幅を増大させると実噴射量も増大することを意味し、ｂ点からｃ点までは単調増加領域であると判定する。そして、この場合にはステップＳ４０６に進み、ＸＩＮＪＫ＝０として異常判定フラグをオフにするとともに、記憶されていた限界ＵＴＱの値を０にクリアする。

例えば、図６（Ａ）（Ｂ）に示す正常特性の場合には、Ｕ２−Ｕ１＝0.08−0.1＝−0.02≦0（Ｓ４０５：ＹＥＳ）となり、図６（Ｃ）（Ｄ）に示す異常特性の場合にも同様にして、Ｕ２−Ｕ１＝0.08−0.1＝−0.02≦0（Ｓ４０５：ＹＥＳ）となる。

ステップＳ４０６またはステップＳ４０７の処理の後、ステップＳ４０８に進み、パルス幅の値を、ｃ点からΔｔだけ微増させたｄ点（0.44msec）に強制的に変動させる。
次に、ステップＳ４０９において、ＦＣＣＢ補正による気筒間補正量を算出する。図６（Ｂ）に示す例では、パルス幅の値がｃ点のときの気筒間補正量ｃ１が0.08msecであるのに対し、パルス幅の値をｄ点に微増させたときの気筒間補正量ｄ１は0.06msecとなる。
また、ステップＳ４０９では、算出した気筒間補正量ｄ１をデータＵ３（0.06msec）としてＲＡＭ５４に記憶する。

次に、ステップＳ４１０において、データＵ３の値がデータＵ２の値以下であるか否か、つまりＵ３−Ｕ２≦０であるか否かを判定する。Ｕ３−Ｕ２≦０でないと判定された場合（Ｓ４１０：ＮＯ）には、ｃ点からｄ点にパルス幅を増大させたにもかかわらず実噴射量が減少したことを意味し、少なくともｃ点からｄ点までは減少領域であると判定する。そして、この場合にはステップＳ４１１に進み、ＸＩＮＪＫ＝１として異常判定フラグをオンにするとともに、データＵ３のパルス幅（TQ）値を限界ＵＴＱとして記憶する。

一方、Ｕ３−Ｕ２≦０であると判定された場合（Ｓ４１０：ＹＥＳ）には、ｃ点からｄ点にパルス幅を増大させると実噴射量も増大することを意味し、ｃ点からｄ点までは単調増加領域であると判定する。そして、この場合にはステップＳ４１２に進み、ＸＩＮＪＫ＝０として異常判定フラグをオフにするとともに、記憶されていた限界ＵＴＱの値を０にクリアする。

例えば、図６（Ａ）（Ｂ）に示す正常特性の場合には、Ｕ３−Ｕ２＝0.06−0.08＝−0.02≦0（Ｓ４１０：ＹＥＳ）となり、図６（Ｃ）（Ｄ）に示す異常特性の場合には、Ｕ３−Ｕ２＝0.09−0.08＝0.01＞0（Ｓ４１０：ＮＯ）となるため、ステップＳ４０の調査により異常特性を判定できることが分かる。

続くステップＳ４１３以降では、パルス幅の値がｄ点からΔｔづつ徐々に微増するようにパルス幅を変動させ、Ｓ４０８〜Ｓ４１２と同様の処理を行う。そして、微増させたパルス幅の値が、ステップＳ３０にて記憶されたつりあいＴＱ値ａ点と等しくなるまでこれらの処理Ｓ４０８〜Ｓ４１２を繰り返し（Ｓ４１４）、ステップＳ４０に係る調査処理を終了する。

次に、図４に示すステップＳ５０の調査内容を、図５および図７を用いてより詳細に説明する。なお、図７（Ａ）（Ｂ）は、調査対象となるインジェクタ２０の実際の特性が正常時特性の場合であり、図７（Ｃ）（Ｄ）は異常時特性の場合である。
先ず、ステップＳ５０１において、噴射パルスのパルス幅を、つりあいＴＱ値ａ点よりも所定のパルス幅ｔ１（図７（Ａ）参照）だけ大きい値ｂ（図７（Ａ）参照）に強制的に変動させて、燃料を噴射させる。従って、例えば所定のパルス幅ｔ１が0.1msecであり、つりあいＴＱ値ａ点が0.5msecである場合には、パルス幅ｂを0.6msecに強制変動させることとなる。

次に、ステップＳ５０２において、ＦＣＣＢ補正による気筒間補正量を算出する。すなわち、パルス幅の値をａ点（0.5msec）からｂ点（0.6msec）まで大きくしたことにより噴射量は、他の気筒の噴射量に比べて増大するため、他の気筒の噴射量に近づけるようにすべく気筒間補正量はマイナスの値となる。図７（Ｂ）に示す例では、パルス幅の値がａ点のときの気筒間補正量ａ１が0msecであるのに対し、パルス幅の値をｂ点に増大させたときの気筒間補正量ｂ１は−0.1msecとなる。
また、ステップＳ５０２では、算出した気筒間補正量ｂ１をデータＤ１（−0.1msec）としてＲＡＭ５４に記憶する。

次に、ステップＳ５０３において、パルス幅の値を、ｂ点からΔｔだけ微減させたｃ点に強制的に変動させる。従って、例えば微減量Δｔが0.02msecである場合には、0.6msecであったパルス幅ｂを0.58msecのパルス幅ｃに強制変動させることとなる。
次に、ステップＳ５０４において、ＦＣＣＢ補正による気筒間補正量を算出する。図７（Ｂ）に示す例では、パルス幅の値がｂ点のときの気筒間補正量ｂ１が−0.1msecであるのに対し、パルス幅の値をｃ点に微減させたときの気筒間補正量ｃ１は−0.08msecとなる。
また、ステップＳ５０４では、算出した気筒間補正量ｃ１をデータＤ２（−0.08msec）としてＲＡＭ５４に記憶する。

次に、ステップＳ５０５において、データＤ２の値がデータＤ１の値以上であるか否か、つまりＤ２−Ｄ１≧０であるか否かを判定する。Ｄ２−Ｄ１≧０でないと判定された場合（Ｓ５０５：ＮＯ）には、ｂ点からｃ点にパルス幅を減少させたにもかかわらず実噴射量が増大したことを意味し、少なくともｂ点からｃ点までは減少領域であり、コブのある特性であると判定する。そして、この場合にはステップＳ５０６に進み、ＸＩＮＪＫ＝１として異常判定フラグをオンにするとともに、データＤ１の値を限界ＤＴＱとして記憶する。

一方、Ｄ２−Ｄ１≧０であると判定された場合（Ｓ５０５：ＹＥＳ）には、ｂ点からｃ点にパルス幅を減少させると実噴射量も減少することを意味し、ｂ点からｃ点までは単調増加領域であると判定する。そして、この場合にはステップＳ５０６に進み、ＸＩＮＪＫ＝０として異常判定フラグをオフにするとともに、記憶されていた限界ＤＴＱの値を０にクリアする。

例えば、図７（Ａ）（Ｂ）に示す正常特性の場合には、Ｄ２−Ｄ１＝−0.08＋0.1＝0.02≧0（Ｓ５０５：ＹＥＳ）となり、図７（Ｃ）（Ｄ）に示す異常特性の場合には、Ｄ２−Ｄ１＝−0.11＋0.1＝−0.01＜0（Ｓ５０５：ＮＯ）となるため、ステップＳ５０の調査により異常特性を判定できることが分かる。

ステップＳ５０６またはステップＳ５０７の処理の後、ステップＳ５０８に進み、パルス幅の値を、ｃ点からΔｔだけ微減させたｄ点（0.56msec）に強制的に変動させる。
次に、ステップＳ５０９において、ＦＣＣＢ補正による気筒間補正量を算出する。図７（Ｂ）に示す例では、パルス幅の値がｃ点のときの気筒間補正量ｃ１が−0.08msecであるのに対し、パルス幅の値をｄ点に微減させたときの気筒間補正量ｄ１は−0.06msecとなる。
また、ステップＳ５０９では、算出した気筒間補正量ｄ１をデータＤ３（−0.06msec）としてＲＡＭ５４に記憶する。

次に、ステップＳ５１０において、データＤ３の値がデータＤ２の値以上であるか否か、つまりＤ３−Ｄ２≧０であるか否かを判定する。Ｄ３−Ｄ２≧０でないと判定された場合（Ｓ５１０：ＮＯ）には、ｃ点からｄ点にパルス幅を減少させたにもかかわらず実噴射量が増大したことを意味し、少なくともｃ点からｄ点までは減少領域であり、コブのある特性であると判定する。そして、この場合にはステップＳ５１１に進み、ＸＩＮＪＫ＝１として異常判定フラグをオンにするとともに、データＤ２の値を限界ＤＴＱとして記憶する。

一方、Ｄ３−Ｄ２≧０であると判定された場合（Ｓ５１０：ＹＥＳ）には、ｃ点からｄ点にパルス幅を減少させると実噴射量も減少することを意味し、ｃ点からｄ点までは単調増加領域であると判定する。そして、この場合にはステップＳ５１２に進み、ＸＩＮＪＫ＝０として異常判定フラグをオフにするとともに、記憶されていた限界ＤＴＱの値を０にクリアする。

続くステップＳ５１３以降では、パルス幅の値がｄ点からΔｔづつ徐々に微減するようにパルス幅を変動させ、Ｓ５０８〜Ｓ５１２と同様の処理を行う。そして、微減させたパルス幅の値が、ステップＳ３０にて記憶されたつりあいＴＱ値ａ点と等しくなるまでこれらの処理Ｓ５０８〜Ｓ５１２を繰り返し（Ｓ５１４）、ステップＳ５０に係る調査処理を終了する。

以上に説明したステップＳ４０およびステップＳ５０による調査が終了すると、図３に示すステップＳ６０に進む。
ステップＳ６０では、異常判定フラグがオン（ＸＩＮＪＫ＝１）であるか否かを確認し、異常判定フラグがオンである場合には、限界ＵＴＱの値と限界ＤＴＱの値とを比較し、いずれか大きいほうの限界値を、異常特性が検出されたその気筒の使用限界ＴＱ値に設定する。つまり、使用限界ＴＱ値を減少領域の最大値とみなして減少領域の範囲を特定する。

従って、例えば図６（Ｃ）に示す場合には、限界ＵＴＱ値であるｄ点が使用限界ＴＱ値に設定され、パルス幅ＴＱのうちｄ点よりも小さい領域にて減少領域が存在し、コブのある特性であると判定する。また、例えば図７（Ｃ）に示す場合には、限界ＤＴＱ値であるｂ点が使用限界ＴＱ値に設定され、パルス幅ＴＱのうちｂ点よりも小さい領域にて減少領域が存在し、コブのある特性であると判定する。

そして、インジェクタ２０に出力する指令噴射信号をＥＣＵ５０にて生成するにあたり、使用限界ＴＱ値よりも小さい領域のパルス幅ＴＱが含まれないように指令噴射信号を生成する。つまり、使用限界ＴＱ値よりも小さい領域で噴射量を制御しないようにガードされる。
また、分割式微小Ｑ学習によりインジェクタ特性マップを補正するにあたり、使用限界ＴＱ値よりも小さい領域でのつりあい点を学習の対象から除外して補正する。

続くステップＳ７０では、ステップＳ４０、Ｓ５０、Ｓ６０と同様の処理を、他の気筒のインジェクタ２０の各々について実施する。そして、ステップＳ８０にて、全ての気筒のインジェクタ２０について減少領域の有無の調査が終了したことが確認された後、図３に示すメイン処理を終了する。

以上により、本実施形態では、つりあいＴＱ値ａ点よりもパルス幅が小さい領域でパルス幅を徐々に上昇させるように強制的に増大変動させ、当該増大変動にともない実噴射量が減少した場合には、その減少した領域が減少領域であり、コブのある特性であることを検出する。また、つりあいＴＱ値ａ点よりもパルス幅が大きい領域でパルス幅を徐々に減少させるように強制的に減少変動させ、当該減少変動にともない実噴射量が増加した場合には、その増加した領域が減少領域であり、コブのある特性であることを検出する。
そのため、実際のインジェクタ特性が減少領域を有する異常特性（コブのある特性）であるか否かを容易に判定することができ、しかも、減少領域の範囲をも容易に特定できる。

そして、インジェクタからの燃料噴射量を制御するにあたり、使用限界ＴＱ値よりも小さい領域で噴射量を制御しないようにガードする。そのため、実噴射量が目標噴射量からばらついてしまう恐れを、より一層低減できる。
また、異常特性であると判定された場合には、分割式微小Ｑ学習によりインジェクタ特性マップを補正するにあたり、使用限界ＴＱ値よりも小さい領域でのつりあい点を学習の対象から除外して補正する。そのため、分割式微小Ｑ学習による補正精度を向上できる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、分割式微小Ｑ学習を行う際に減少領域の有無を調査して、コブのある特性であるか否かを調査しているが、当該調査は分割式微小Ｑ学習時の実行に限られるものではない。但し、調査精度を十分に確保するためにはエンジン状態が安定しているときに調査を実行することが望ましい。
また、上記実施形態では、複数気筒のエンジンに燃料噴射制御装置を適用させているが、単気筒エンジンに適用させてもよい。

上記実施形態では、ステップＳ４０およびステップＳ５０を備え、つりあいＴＱ値以下の領域とつりあいＴＱ値以上の領域との両方で減少領域の有無を調査して、コブのある特性であるか否かを調査しているが、本発明の実施にあたり、ステップＳ４０およびステップＳ５０のいずれか一方を廃止して、つりあいＴＱ値以下の領域およびつりあいＴＱ値以上の領域のいずれか一方のみの領域で減少領域の有無を調査するようにしてもよい。

上記実施形態では、強制的に増大変動および減少変動させることにより減少領域の有無を調査して、コブのある特性であるか否かを調査しているが、他の実施形態として、一つの実噴射量の値に対するつりあいＴＱ値が図８（Ｂ）に示すように複数存在するか否かを調査し、複数存在した場合に減少領域を有していると判定するようにしてもよい。
また、この場合には、複数のつりあいＴＱ値のうち大きい方の値（図８中の符号Ｃに示す値）を減少領域の最大値として減少領域の範囲を特定するようにして好適である。

因みに、上記他の実施形態に反し、強制変動させることにより減少領域の有無を調査して、コブのある特性であるか否かを調査する図３〜図７の実施形態によれば、例えば、ＴＱ値ａ点が減少領域以外の領域に位置し、図６（Ａ）および図７（Ａ）に示す所定のパルス幅ｔ１を小さく設定した場合等には、一つの実噴射量の値に対するつりあいＴＱ値が複数存在するか否かを検出することができないことがあるが、このような場合であっても上記実施形態によれば減少領域の有無を検出してコブのある特性であるか否かを検出できる。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、上記各実施形態の特徴的構造をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る燃料噴射システムを示す構成図。 図１のインジェクタを模式的に示す断面図。 図１のＥＣＵによるインジェクタ特性マップの補正に係るメイン処理を示すフローチャート。 図３のサブルーチン処理を示すフローチャート。 図３のサブルーチン処理を示すフローチャート。 図４のサブルーチン処理を説明するための図であり、（Ａ）（Ｂ）は正常時特性の場合におけるインジェクタ特性マップおよび気筒間補正量をそれぞれ示すグラフ、（Ｃ）（Ｄ）は異常時特性の場合におけるインジェクタ特性マップおよび気筒間補正量をそれぞれ示すグラフ。 図５のサブルーチン処理を説明するための図であり、（Ａ）（Ｂ）は正常時特性の場合におけるインジェクタ特性マップおよび気筒間補正量をそれぞれ示し、（Ｃ）（Ｄ）は異常時特性の場合におけるインジェクタ特性マップおよび気筒間補正量をそれぞれ示す。 従来の課題を説明するための図であり、（Ａ）は正常時特性の場合におけるインジェクタ特性マップ、（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は異常時特性の場合におけるインジェクタ特性マップ。

符号の説明

２０：インジェクタ、５０：ＥＣＵ（補正手段、判定手段）、５６：フラッシュメモリ（記憶手段）

Claims (5)

1. 入力される指令噴射信号のパルス幅（ＴＱ）に応じて開閉弁時間が制御され、当該開閉弁により内燃機関に燃料を噴射するインジェクタと、
   １回の開閉弁により前記インジェクタから噴射される燃料の噴射量（Ｑ）と前記パルス幅（ＴＱ）との関係を示すインジェクタ特性マップが記憶された記憶手段と、を備え、
   前記インジェクタ特性マップに基づき前記指令噴射信号を出力することにより、前記インジェクタからの燃料噴射量を制御する燃料噴射制御装置において、
   前記内燃機関が使用され、かつ前記内燃機関の回転数がアイドル回転数に安定している状態での実際に噴射された実噴射量に対する前記パルス幅の値をつりあいＴＱ値とし、当該つりあいＴＱ値を学習して前記インジェクタ特性マップを補正する補正手段と、
   前記パルス幅の増大にともない前記実噴射量が単調に増大するといったインジェクタ特性を正常特性とし、前記パルス幅の増大にともない前記実噴射量が減少する減少領域を有するといったインジェクタ特性を異常特性とし、前記パルス幅を強制的に変動させたときの前記実噴射量の変化に基づき、実際のインジェクタ特性が前記正常特性および前記異常特性のいずれであるかを判定する判定手段と、
   を備え、
   前記判定手段の前記パルス幅の前記強制的な変動は、
   所定の前記つりあいＴＱ値よりもパルス幅が小さい領域で、前記パルス幅を、前記つりあいＴＱ値に向けて、徐々に上昇させるように強制的に変動させる増大変動と、
   所定の前記つりあいＴＱ値よりもパルス幅が大きい領域で、前記パルス幅を、徐々に減少させるように強制的に変動させる減少変動と、
   の２つの変動であり、
   この増大変動あるいは減少変動の実行によって、所定の気筒の前記インジェクタに対し強制的に変動させたパルス幅で燃料噴射させて気筒間の回転速度変動を生じさせ、その回転速度変動を平滑化させるよう前記所定の気筒に対する噴射量補正を実行することで噴射量補正量を算出し、
   前記判断手段は、
   前記増大変動の実行時、前回のパルス幅で得られた前記噴射量補正量と、前記前回のパルス幅よりも所定量上昇させた今回のパルス幅で得られた前記噴射量補正量とを算出し、前記今回のパルス幅で得られた前記噴射量補正量から前記前回のパルス幅で得られた前記噴射量補正量を差し引いた値が０以下でないと判定されたときには、前記つりあいＴＱ値よりもパルス幅が小さい領域で、前記減少領域が存在すると判定する一方、
   前記減少変動の実行時、前回のパルス幅で得られた前記噴射量補正量と、前記前回のパルス幅よりも所定量減少させた今回のパルス幅で得られた前記噴射量補正量とを算出し、前記今回のパルス幅で得られた前記噴射量補正量から前記前回のパルス幅で得られた前記噴射量補正量を差し引いた値が０以上でないと判定されたときには、前記つりあいＴＱ値よりもパルス幅が大きい領域で、前記減少領域が存在すると判定することで、
   実際のインジェクタ特性が異常特性であると判定することを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 前記判定手段は、
   前記増大変動にともない前記実噴射量が減少する領域の中での前記パルス幅の最大値と、前記減少変動にともない前記実噴射量が増大する領域の中での前記パルス幅の最大値とを比較し、
   前記両最大値のうち大きい方の値を前記減少領域の最大値として、前記減少領域の範囲を特定する請求項１記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記判定手段は、前記実噴射量の値に対する前記つりあいＴＱ値が複数存在する旨が検出された場合に、前記減少領域を有する前記異常特性であると判定する請求項１記載の燃料噴射制御装置。
4. 前記複数のつりあいＴＱ値のうち大きい方の値を前記減少領域の最大値として、前記減少領域の範囲を特定する請求項３記載の燃料噴射制御装置。
5. 前記インジェクタからの燃料噴射量を制御するにあたり、前記減少領域および当該減少領域よりもパルス幅が小さい領域における前記パルス幅が含まれないように、前記指令噴射信号を出力する請求項１から４のいずれか一項記載の燃料噴射制御装置。

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