JP5418678B2 - 内燃機関の噴射量学習装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の噴射量学習装置に係り、特に、１燃焼サイクル内において、複数回に分割して燃料を噴射する内燃機関の噴射量学習装置に関する。

従来、例えば特許文献１に開示されるように、１燃焼サイクル内において、複数回に分割して燃料を噴射する燃料噴射装置を備えた内燃機関が知られている。また、本公報には、内燃機関の排気中の予測空燃比を算出し、予測空燃比と検出空燃比との差から、要求噴射量と実際の噴射量とのずれ量を算出することが開示されている。さらに、本公報には、上記ずれ量を分割噴射回数で除算して、噴射１回当たりのずれ量に相当する学習値を算出することが開示されている。

日本特開２００７−２７８１６８号公報 日本特開２００９−９７４５６号公報

図１１は、燃料噴射弁やエアフローメータの出力特性を表す図である。図１１に示すように、実値（実線６０）には、設計値（破線６２）に対して、噴射量や吸入空気量に比例する比例誤差と、オフセットの違いによる定量誤差とがある。また、少量側においては、実値にばらつきが生じ易い。これらのずれは、アクチュエータやセンサの個体差や経年劣化などによって異なる。

分割噴射を実施する場合には、噴射１回当たりの噴射期間が短くなり、少量側を多用することとなる（図１１）。また、１燃焼サイクル当たりの分割噴射回数が増えるほど、定量誤差が重なり、実噴射量は定量誤差の影響を強く受けることとなる。そのため、上記特許文献１では、噴射１回当たりの定量誤差に相当する学習値を算出することとしている。

ところで、噴射量にずれが生じる要因としては、上述したとおり、定量誤差のほかに比例誤差もある。そのため、運転領域（例えば、機関負荷の所定範囲）ごとに学習値を持たせることが望ましい。しかしながら、運転領域の違いによる誤差と、分割噴射回数の違いによる誤差とを別々に学習すれば、学習値が増えるため、学習量が増大してしまう。学習量が増大すれば、学習速度の低下が懸念される。一方、これらの誤差の両方を考慮しなければ、分割噴射回数の違いによって定量誤差の寄与度が変動するため、学習精度の低下が懸念される。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、分割噴射がなされる場合であっても、学習速度と学習精度とを両立した学習をすることのできる内燃機関の噴射量学習装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の噴射量学習装置であって、
燃料噴射弁による１燃焼サイクル内での分割噴射回数を、内燃機関の運転領域に応じて切り替える噴射回数切り替え手段と、
前記運転領域ごとに個別に設けられた噴射補正量に相関する学習値を、前記運転領域に応じて切り替える学習値切り替え手段と、
前記内燃機関の排気中の検出空燃比を目標空燃比に近づけるように、前記検出空燃比と前記目標空燃比との比較値に基づいて前記学習値を更新する学習値更新手段と、を備え、
前記分割噴射回数を切り替える運転領域と前記学習値とを切り替える運転領域とが、少なくとも１つ以上略一致していること、を特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、前記分割噴射回数を切り替える運転領域と前記学習値を切り替える運転領域との全てが略一致していることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記運転領域は、機関負荷に応じて定められていることを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれか１つにおいて、前記学習値は、機関負荷及び前記分割噴射回数ごとに設けられていることを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至第３の発明のいずれか１つにおいて、前記学習値は、機関負荷及び燃料噴射弁に供給される燃料圧力ごとに設けられていることを特徴とする。

また、第６の発明は、第１乃至第３の発明のいずれか１つにおいて、
前記噴射回数切り替え手段によって分割噴射回数を切り替えるタイミングごとに個別に設けられた噴射補正量に相関する噴射切り替え学習値を記憶する記憶手段と、
前記運転領域に応じて前記学習値及び前記分割噴射回数を共に切り替える際に、前記学習値に前記噴射切り替え学習値を加えて、最終的な噴射補正量に相関する反映学習値を算出する反映学習値算出手段と、を更に備えることを特徴とする。

また、第７の発明は、第６の発明において、
前記内燃機関の排気中の検出空燃比が、前記分割噴射回数を切り替えた直後に変動した空燃比であるか否かを判定する判定手段と、
前記検出空燃比が前記分割噴射回数を切り替えた直後に変動した空燃比である場合に、前記検出空燃比を前記目標空燃比に近づけるように、前記検出空燃比と前記目標空燃比との比較値に基づいて前記噴射切り替え学習値を更新する噴射切り替え学習値更新手段と、を更に備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、分割噴射回数を切り替える運転領域と学習値とを切り替える運転領域とが、少なくとも１つ以上略一致するように設定されている。これにより、運転領域の変動に応じて、分割噴射回数と学習値とを合わせて切り替えることができる。そのため、学習値を増やすことなく、運転領域の違いによる誤差と分割噴射回数の違いによる誤差とを同時に学習することができる。このため、本発明によれば、分割噴射がなされる場合であっても、学習速度と学習精度とを両立した学習を実現することができる。

第２の発明によれば、分割噴射回数を切り替える運転領域と学習値を切り替える運転領域との全てが略一致するように設定されている。このため、本発明によれば、全ての運転領域において、学習速度と学習精度とを両立した学習を実現することができる。その結果、好適な燃費やエミッションを実現することが可能となる。

第３の発明によれば、運転領域は機関負荷に応じて定められる。このため、本発明によれば、機関負荷の変動に応じて、分割噴射回数と学習値とを合わせて切り替えることができる。

第４の発明によれば、学習値は、機関負荷及び分割噴射回数ごとに設けられる。このため、本発明によれば、同範囲の機関負荷において分割噴射回数が変更される場合であっても、分割噴射回数に応じた個別の学習値が更新される。そのため、学習値を精度高く維持することができる。

第５の発明によれば、学習値は、機関負荷及び燃料噴射弁に供給される燃料圧力ごとに設けられる。このため、本発明によれば、同範囲の機関負荷において燃料圧力や分割噴射回数が変更される場合であっても、燃料圧力や分割噴射回数に応じた個別の学習値が更新される。そのため、学習値を精度高く維持することができる。

第６の発明によれば、運転領域に応じて学習値及び分割噴射回数を共に切り替える際に、学習値に噴射切り替え学習値を加えて、最終的な噴射補正量に相関する反映学習値を算出する。このため、本発明によれば、少ない学習値の数で最終的な噴射補正量を算出することが可能となる。また、学習値の数が少ないため、学習速度を高めることができる。

第７の発明によれば、分割噴射回数を切り替えた直後に検出空燃比が変動した場合に、検出空燃比と目標空燃比との比較値に基づいて噴射切り替え学習値が更新される。このため、本発明によれば、定量誤差の影響を強く受ける噴射切り替え学習値を、精度高く学習することができる。

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための概略構成図である。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ５０に設定される学習領域を示す図である。 本発明の実施の形態１において、学習値を切り替える運転領域と分割噴射回数を切り替える運転領域との関係を示す図である。 本発明の参考例において、ＥＣＵ５０に設定される学習領域を示す図である。 本発明の参考例において、分割噴射回数を決定するためのマップである。 本発明の参考例において、ＥＣＵ５０に設定される学習領域を示す図である。 本発明の実施の形態４において、ＥＣＵ５０に設定される学習領域を示す図である。 本発明の実施の形態４において、負荷方向学習値と噴射切り替え学習値とから反映学習値を算出する方法について説明するための図である。 本発明の実施の形態４において、負荷方向学習値と噴射切り替え学習値の学習例を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態４において、ＥＣＵ５０が実行する学習ルーチンのフローチャートである。 燃料噴射弁やエアフローメータの出力特性を表す図である。

１０ 内燃機関
１２ 燃料噴射弁
１４ デリバリーパイプ
２２ エアフローメータ
２４、２４ａ、２４ｂ 過給機、コンプレッサ、タービン
３０ 触媒
３２ 空燃比センサ
３４ クランク角センサ
５０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための概略構成図である。図１に示すシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、車両等に搭載され、その動力源とされる。図１に示す内燃機関１０は、直列４気筒型であるが、本発明では、気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。

内燃機関１０の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射する燃料噴射弁１２が取り付けられている。燃料噴射弁１２には、高圧の燃料を燃料噴射弁１２に供給するデリバリーパイプ１４が接続されている。なお、本発明は、このような筒内噴射式の内燃機関に限らず、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射式の内燃機関にも同様に適用可能である。

また、各気筒には、吸気通路１６および排気通路１８が接続されている。吸気通路１６の入口付近には、エアクリーナ２０が設けられている。エアクリーナ２０の下流には、吸気通路１６に吸入される新気の流量に応じた吸入空気量ＧＡを出力するエアフローメータ２２が取り付けられている。

エアフローメータ２２の下流には、過給機２４が設けられている。過給機２４は、コンプレッサ２４ａとタービン２４ｂを備えている。コンプレッサ２４ａとタービン２４ｂとは、連結軸によって一体に連結されている。コンプレッサ２４ａは、タービン２４ｂに入力される排気ガスの排気エネルギーによって回転駆動される。

コンプレッサ２４ａの下流には、コンプレッサ２４ａで圧縮された新気を冷却するためのインタークーラ２６が設けられている。インタークーラ２６の下流には、スロットルバルブ２８が設けられている。スロットルバルブ２８下流の吸気通路１６は、分岐して各気筒に接続されている。

また、合流後の排気通路１８には、過給機２４のタービン２４ｂが設けられている。また、タービン２４ｂの下流には、排気ガスを浄化するための触媒３０が配置されている。触媒には、例えば三元触媒が用いられる。触媒３０の上流には、排気ガスの空燃比（ＡＦ）を検出するための空燃比センサ３２が取り付けられている。

本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を更に備えている。ＥＣＵ５０の入力部には、上述したエアフローメータ２２、空燃比センサ３２の他、クランク角ＣＡを検出するためのクランク角センサ３４等の各種センサが接続されている。ＥＣＵ５０は、クランク角ＣＡから機関回転数ＮＥを計算することができる。また、ＥＣＵ５０の出力部には、上述した燃料噴射弁１２、スロットルバルブ２８の他、図示省略する点火プラグ等の各種アクチュエータが接続されている。

ＥＣＵ５０は、各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御する。例えば、ＥＣＵ５０は、内燃機関１０の機関負荷、機関回転数ＮＥ、吸入空気量ＧＡ等と、基本噴射量との関係を定めた基本噴射量マップを記憶している。ＥＣＵ５０は、基本噴射量マップから機関負荷等に応じた基本噴射量を取得し、この基本噴射量に基づいて最終噴射量を算出する。最終噴射量に基づいて燃料噴射弁１２から燃料が噴射される。なお、ＥＣＵ５０は、混合気の均質性を確保するため、最終噴射量を１燃焼サイクル内で複数回に分割して噴射させることができる。

また、ＥＣＵ５０には、図１１で述べた運転領域の違いによる誤差を解消するために用いられる、運転領域（機関負荷の範囲）ごとに個別に設けられた学習値が記憶されている。図２は、ＥＣＵ５０に設定される学習領域を示す図である。学習領域は、運転領域（機関負荷の範囲）に対応して定められている。それぞれの学習領域には、個別の学習値が設けられている。この学習値は、上述の基本噴射量を増減補正する噴射補正量に相関する値である。ＥＣＵ５０は、運転領域（機関負荷の範囲）に応じて学習値を切り替える。なお、図２には４つの学習領域が示されているが、本発明において学習領域の数はこれに限定されるものではない。

次に、上述した学習値を算出する手法について説明する。ＥＣＵ５０は、空燃比センサ３２により検出される検出空燃比を目標空燃比に近づけるように、検出空燃比と目標空燃比との比較値を、最終噴射量に反映するフィードバック制御を実施する。具体的には、検出空燃比と目標空燃比との偏差に基づいて、上述した基本噴射量を増減補正する噴射補正量を算出する。ＥＣＵ５０は、この噴射補正量に相当する値を、現運転領域における学習値として記憶する。その後、ＥＣＵ５０は、基本噴射量に現運転領域における学習値を加えて、最終噴射量を算出し、燃料噴射弁１２に噴射させる。なお、説明容易のため、以下の説明において目標空燃比は、理論空燃比（ストイキ）に設定されているものとするが、これに限定されるものではない。

ところで、最終噴射量を分割して噴射する場合には、図１１で述べた分割噴射回数の違いによる誤差が生じる。特に、過給機２４を備える本実施形態のシステムでは、使用する負荷の範囲が広い。負荷に応じて分割噴射回数を切り替える場合も多く、分割噴射回数の違いによる誤差の影響が大きい。そのため、分割噴射回数に応じて重畳する定量誤差を考慮しなければ、学習精度が低下することとなる。一方で、運転領域（機関負荷の範囲）の違いよる誤差と、分割噴射回数の違いによる誤差とを別々に学習することとすれば、学習値が増えて、学習速度が低下することとなる。

［実施の形態１における特徴的構成］
このような問題を解決するための本実施形態の特徴的構成について、図３を用いて説明する。図３は、学習値を切り替える運転領域と、分割噴射回数を切り替える運転領域との関係を示す図である。学習値を切り替える運転領域は、図２と同様に機関負荷の範囲に応じて定められている。さらに、本実施形態では、学習値を切り替える運転領域と、分割噴射回数を切り替える運転領域とが略一致するように設定されている。即ち、学習値と分割噴射回数とが略同じタイミングで切り替わるように設定されている。

このような特徴的構成を有する本実施形態のシステムによれば、運転領域の変動に応じて、学習値と分割噴射回数とを合わせて切り替えることができる。そのため、学習値を増やすことなく、機関負荷の違いによる誤差と分割噴射回数の違いによる誤差とを同時に学習させることができる。このため、本発明によれば、分割噴射がなされる場合であっても、学習速度と学習精度とを両立した学習を実現することができる。学習速度と学習精度との両立により、好適な空燃比制御が可能となる。その結果、燃費やエミッションの向上を図ることができる。

ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、学習値を切り替える運転領域と、分割噴射回数を切り替える運転領域との全てが略一致させるように設定することとしている。しかしながら、運転領域の設定はこれに限られるものではない。学習値を切り替える運転領域と分割噴射回数を切り替える運転領域とが、少なくとも１以上略一致することとしてもよい。

また、上述した実施の形態１のシステムにおいては、排気中の空燃比を、空燃比センサ３２により検出することとしている。しかしながら、空燃比の取得手法はこれに限定されるものではない。例えば、筒内圧センサを備え、筒内圧センサの出力値に基づいて空燃比を推定することとしてもよい。

また、上述した実施の形態１のシステムにおいては、過給機２４を備えることとしているが、本発明は、過給機を備えない内燃機関にも適用可能である。また、本実施形態では、内燃機関１０が、火花点火式の内燃機関であるものとして説明したが、本発明は、圧縮着火式の内燃機関にも適用可能である。

参考例２．
［参考例２のシステム構成］
次に、図４、図５を参照して本発明の参考例２について説明する。本参考例２のシステムは、図１に示す構成において、ＥＣＵ５０に図４、図５に示す学習領域を設定することで実現することができる。

上述した実施の形態１では、学習値を切り替える運転領域と、分割噴射回数を切り替える運転領域とが略一致するように設定されている。この学習値は、機関負荷の範囲に応じて定められており、機関負荷の範囲に応じた学習値と、その学習値における分割噴射回数とは１対１に対応している。ところで、燃費やエミッションの観点から、機関負荷の範囲が同一であっても、異なる分割噴射回数で燃料を噴射することが望まれる場合もある。

［参考例２における特徴的構成］
そこで、本参考例２のシステムでは、機関負荷と分割噴射回数ごとに学習値を定めると共に、学習値を切り替える運転領域と、分割噴射回数を切り替える運転領域とが略一致するように設定することとした。

図４は、本参考例２のシステムにおいて、ＥＣＵ５０に設定される学習領域を示す図である。学習領域は、機関負荷と分割噴射回数ごとに個別に設定されている。それぞれの学習領域には、個別の学習値が設けられている。この学習値は、上述の基本噴射量を補正する噴射補正量に相関する値である。なお、本発明において、学習領域の数は図４に示すものに限られない。

図４に示すいずれかの学習領域を選択するためには、機関負荷以外に、分割噴射回数を決定する必要がある。そこで、次に、分割噴射回数を決定する手法について説明する。図５は、分割噴射回数を決定するためのマップである。図５のマップに示すように、分割噴射回数は、機関負荷と機関回転数ＮＥとで定めた運転領域に応じて定められている。具体的には、燃料噴射弁１２には、最小噴射時間の制限があるため、高負荷で基本噴射量が大きく設定される場合であっても、機関回転数ＮＥが高い運転領域では、分割噴射回数を増やすことができない。一方、機関回転数ＮＥが低い運転領域では、分割噴射回数を増やすことができる。そのため、図５に示すマップでは、高負荷高回転の運転領域において分割噴射回数が制限されている。

ＥＣＵ５０は、図５に示すマップを記憶しており、現在の運転領域（機関負荷及び機関回転数ＮＥ）に対応する分割噴射回数を決定する。その後、ＥＣＵ５０は、機関負荷と分割噴射回数とに応じた学習領域を選択する（図４）。そして、ＥＣＵ５０は、実施の形態１と同様のフィードバック制御を実施し、当該学習領域の学習値を更新する。

上述した通り、本参考例２のシステムでは、学習値を切り替える運転領域と、分割噴射回数を切り替える運転領域とが略一致するように設定されている。そのため、機関領域の違いによる誤差と分割噴射回数の違いによる誤差とを同時に学習させることができる。また、本参考例２のシステムでは、同範囲の機関負荷において、分割噴射回数が変更される場合であっても、分割噴射回数に応じた個別の学習値が更新されるため、精度の高い学習を維持することができる。このため、本発明によれば、学習速度と学習精度とを両立した学習を実現することができる。その結果、空燃比制御性を向上させることができる。

参考例３．
［参考例３のシステム構成］
次に、図６を参照して本発明の参考例３について説明する。本参考例３のシステムは、図１に示す構成において、ＥＣＵ５０に図６に示す学習領域を設定することで実現することができる。なお、ＥＣＵ５０の出力部には、デリバリーパイプ１４内の燃料圧力を制御するための燃料ポンプ（図示省略）が接続されているものとする。燃料圧力は、例えば高負荷高回転ほど高まるように制御される。

上述した参考例２では、機関負荷と分割噴射回数ごとに学習値を定めている。ところで、燃料噴射量は燃料噴射弁１２の開弁時間と燃料圧力とによって定まる。そのため、燃料圧力のずれによっても燃料噴射量に誤差が生じる。また、上述の定量誤差は、燃料圧力の変化の影響を強く受ける。そのため、運転状態に応じて燃料圧力を制御する場合には、燃料圧力の変化に起因する燃料噴射量の誤差も補正することが望ましい。

［参考例３における特徴的構成］
そこで、本参考例３のシステムでは、機関負荷、分割噴射回数及び燃料噴射弁１２に供給される燃料圧力ごとに学習値を定めると共に、学習値を切り替える運転領域と、分割噴射回数を切り替える運転領域とが略一致するように設定することとした。

図６は、本参考例３のシステムにおいて、ＥＣＵ５０に設定される学習領域を示す図である。学習領域は、機関負荷と分割噴射回数と燃料圧力とに応じて設定されている。それぞれの学習領域には、個別の学習値が設けられている。この学習値は、上述の基本噴射量を補正する噴射補正量に相関する値である。なお、本発明において、学習領域の数は図６に示すものに限られない。

ＥＣＵ５０は、上述の図５に相当するマップを記憶しており、現在の運転領域（機関負荷及び機関回転数ＮＥ）に対応する分割噴射回数を決定する。その後、ＥＣＵ５０は、機関負荷と分割噴射回数と燃料圧力に応じた学習領域を選択する（図６）。そして、ＥＣＵ５０は、実施の形態１と同様のフィードバック制御を実施し、当該学習領域の学習値を更新する。

上述した通り、本参考例３のシステムでは、学習値を切り替える運転領域と、分割噴射回数を切り替える運転領域とが略一致するように設定されている。そのため、機関領域の違いによる誤差と分割噴射回数の違いによる誤差とを同時に学習させることができる。また、本参考例３のシステムでは、同範囲の機関負荷において、燃料圧力や分割噴射回数が変更される場合であっても、燃料圧力や分割噴射回数に応じた個別の学習値が更新されるため、精度の高い学習を維持することができる。このため、本発明によれば、学習速度と学習精度とを両立した学習を実現することができる。その結果、空燃比制御性を向上させることができる。

ところで、上述した参考例３のシステムにおいては、学習値を、機関負荷、分割噴射回数及び燃料噴射弁１２に供給される燃料圧力ごとに定めることとしている。しかしながら、学習値の設定はこれに限られるものではない。機関負荷と燃料噴射弁１２に供給される燃料圧力ごとに学習値を定めることとしてもよい。

実施の形態４．
［実施の形態４のシステム構成］
次に、図７〜図１０を参照して本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態のシステムは図１に示す構成において、ＥＣＵ５０に図７に示す学習領域を設定し、ＥＣＵ５０に後述する図１０のルーチンを実施させることで実現することができる。

上述した参考例２では、機関負荷と分割噴射回数ごとに学習値を定めている。しかしながら、学習値の数が増えれば学習量が増大するため、学習速度が悪化する可能性がある。そのため、学習値の数は少なく抑えることが望ましい。

［実施の形態４における特徴的構成］
そこで、本実施形態のシステムでは、機関負荷の範囲ごとに設けられた負荷方向学習値に、分割噴射回数を切り替えるタイミングごとに設けられた噴射切り替え学習値を加えて、最終的に基本噴射量を増減補正するための反映学習値を算出することとした。

本実施形態の特徴的構成について、より具体的に説明するため、学習領域の設定と、その設定を用いた学習ルーチンとに分けて説明する。まず、学習領域の設定について図７を用いて説明する。

図７は、本実施形態のシステムにおいて、ＥＣＵ５０に設定される学習領域を示す図である。学習領域は、機関負荷の範囲ごとに個別に設定されている。それぞれの学習領域には、個別の学習値（以下、負荷方向学習値という。）が設けられている。負荷方向学習値は、基本噴射量を補正する噴射補正量の１つであり、機関負荷の範囲に応じて用いられる。

加えて、ＥＣＵ５０には、分割噴射回数を切り替えるタイミングごとに、個別に設けられた噴射切り替え学習値が記憶されている。噴射切り替え学習値は、基本噴射量を補正する噴射補正量の１つであり、分割噴射回数が切り替わる際に用いられる。この噴射切り替え学習値は、Ｎ回噴射からＮ＋１回噴射への切り替えと、Ｎ＋１回噴射からＮ回噴射への切り替えとにおいて、共通した値が用いられる（図７）。

また、本実施形態において、噴射切り替え学習値は、機関負荷に対する変化率ではなく、燃料噴射量に相関する絶対量とする。分割噴射回数を切り替える際の誤差要因は、定常誤差が主である。そのため、機関負荷に対する比率でなく絶対量として持つことで、学習精度の向上を図ることができる。なお、本発明において、負荷方向学習値及び噴射切り替え学習値の数は図７に示すものに限られない。

次に、本実施形態における、負荷方向学習値と噴射切り替え学習値との用い方について説明する。本実施形態では、ＥＣＵ５０は、負荷方向学習値と噴射切り替え学習値とからなる反映学習値を算出し、この反映学習値を基本噴射量に加えて最終噴射量を算出する。

図８は、負荷方向学習値と噴射切り替え学習値とから反映学習値を算出する方法について説明するための図である。図８に白丸で示す学習値は、１回噴射の場合の学習値である。黒丸で示す学習値は、分割噴射回数に応じた学習値である。各学習領域に示す実線は、機関負荷に応じた負荷方向学習値である。図８に示すとおり、負荷方向学習値は、負荷方向に対しては連続した傾向を有するが、分割噴射回数に対しては大きな変動を生じる。この差を補間するために、本実施形態では、分割噴射回数が切り換わるタイミングで、負荷方向学習値に噴射切り替え学習値が加えて反映学習値を算出する。なお、図８に示すとおり、学習値を切り替える各運転領域の間には、ヒステリシスが設けられている。

図７、図８に示す４回噴射までの反映学習値の具体例を示す。
１回噴射時の反映学習値＝負荷方向学習値
２回噴射時の反映学習値＝負荷方向学習値＋噴射切り替え学習値１‐２
３回噴射時の反映学習値＝負荷方向学習値＋噴射切り替え学習値１‐２＋噴射切り替え学習値２‐３
４回噴射時の反映学習値＝負荷方向学習値＋噴射切り替え学習値１‐２＋噴射切り替え学習値２‐３＋噴射切り替え学習値３‐４
このように、運転領域に応じた負荷方向学習値に、分割噴射回数ごとの噴射切り替え学習値を重ね合わせることにより、反映学習値を算出することができる。

次に、負荷方向学習値と噴射切り替え学習値の更新方法について図９を用いて説明する。図９は、負荷方向学習値と噴射切り替え学習値の学習例を示すタイミングチャートである。図９に示す例では、時刻ｔ１において、分割噴射回数が１回から２回に切り換わる。これにより、分割噴射回数の違いによる誤差（図１１）が加わり噴射量が増大する。噴射量が増大するため、空燃比（ＡＦ）は目標空燃比から乖離することとなる。そこで、この分割噴射回数の切り替え時に生じる瞬間的な空燃比偏差を、噴射切り替え学習値１−２として記憶する。このように、噴射切り替え学習値は更新される。

また、分割噴射回数が２回に切り替わり所定時間が経過した後は、実施の形態１と同様のフィードバック制御が実施され、現機関負荷の範囲に対応する負荷方向学習値が更新される。

（学習ルーチン）
図１０は、上述の学習値の更新を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する学習ルーチンのフローチャートである。図６に示すルーチンでは、まず、ＥＣＵ５０は、空燃比学習可能条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ１００）。空燃比学習可能条件とは、例えば、水温が所定値（暖機完了状態）以上であること、空燃比フィードバック制御が実行中であることなどである。空燃比学習可能条件が成立しないと判定される場合には、その後、本ルーチンの処理は終了される。

ステップＳ１００において、空燃比学習可能条件が成立すると判定される場合には、次に、ＥＣＵ５０は、空燃比センサ３２により検出される検出空燃比と目標空燃比との空燃比偏差が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。この所定値は、例えば、製品ばらつきによる誤差を考慮して予め定めた値である。空燃比偏差が所定値未満であると判定される場合には、その後、本ルーチンの処理は終了される。

ステップＳ１１０において、空燃比偏差が所定値以上であると判定される場合には、次に、ＥＣＵ５０は、分割噴射回数の切り替えがあるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。上述したとおり、本システムでは、負荷方向学習値を切り替える運転領域と分割噴射回数を切り替える運転領域とが略一致するように設定されている。分割噴射回数の切り替えがあったか否かは、運転領域（機関負荷の範囲）又は負荷方向学習値から判定することができる。分割噴射回数の切り替えがないと判定される場合には、後述するステップＳ１５０の処理がなされる。

ステップＳ１２０において、分割噴射回数の切り替えがあると判定される場合には、次に、ＥＣＵ５０は、前回の分割噴射回数の切り替えから所定時間が経過しているか否かを判定する（ステップ１３０）。所定時間が経過していない場合には、その後、本ルーチンは終了される。

ステップＳ１３０において、所定時間が経過していると判定される場合には、次に、ＥＣＵ５０は、今回の分割噴射回数の切り替えから所定時間が経過しているか否かを判定する（ステップ１４０）。この所定時間は、分割噴射回数を切り替えた直後に、瞬間的に生じる空燃比の変動を検出できるタイミングに合わせる。

ステップ１４０において、分割噴射回数の切り替えから所定時間が経過していないと判定される場合には、ＥＣＵ５０は、噴射切り替え学習値の値を更新する（ステップＳ１５０）。具体的には、まず、空燃比センサ３２により切り替え直後の空燃比が検出される。ＥＣＵ５０は、この検出空燃比と目標空燃比との偏差から、切り替え直後の空燃比の瞬間変動量を算出する。ＥＣＵ５０は、この瞬間変動量に基づいて、噴射切り替え学習値の値を更新する。例えば、分割噴射回数が１回から２回に切り替えられた場合には、噴射切り替え学習値１‐２が更新される（図９）。

一方、分割噴射回数の切り替えから所定時間が経過したと判定される場合には、ＥＣＵ５０は、負荷方向用学習値の値を更新する（ステップＳ１６０）。具体的には、ＥＣＵ５０は、空燃比センサ３２により検出される検出空燃比を目標空燃比に近づけるように、検出空燃比と目標空燃比との偏差に基づいて、基本噴射量を増減補正する噴射補正量を算出する。ＥＣＵ５０は、この噴射補正量に基づいて、現運転領域における負荷方向学習値を更新する。

以上説明したように、図１０に示す学習ルーチンによれば、負荷方向学習値と噴射切り替え学習値とを、それぞれ個別に更新することができる。また、本実施形態のシステムでは、これらの学習値から、機関負荷及び分割噴射回数に応じた反映学習値を算出することができる（図８、図９）。そのため、参考例２におけるシステムと同様の効果を、少ない学習値の数で得ることができる。学習値の数が少ないため、学習速度を高めることができる。このため、本発明によれば、学習速度と学習精度とを両立した学習を実現することができる。その結果、空燃比制御性を向上させることができる。

尚、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ５０が前記第６の発明における「記憶手段」に、ＥＣＵ５０が負荷方向学習値と噴射切り替え学習値とから反映学習値を算出することが前記第６の発明における「反映学習値算出手段」に、それぞれ相当している。また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ１４０の処理を実行することにより前記第７の発明における「判定手段」が、上記ステップＳ１５０の処理を実行することにより前記第７の発明における「噴射切り替え学習値更新手段」が、それぞれ実現されている。

Claims (3)

1. 過給機を備えた内燃機関の噴射量学習装置であって、
   燃料噴射弁による１燃焼サイクル内での分割噴射回数を、前記内燃機関の各機関負荷領域に応じて切り替える噴射回数切り替え手段と、
   前記各機関負荷領域に個別に設けられた噴射補正量に相関する学習値を、前記各機関負荷領域に応じて切り替える学習値切り替え手段と、
   前記内燃機関の排気中の検出空燃比を目標空燃比に近づけるように、前記検出空燃比と前記目標空燃比との比較値に基づいて前記学習値を更新する学習値更新手段と、を備え、
   前記各機関負荷領域は、１つの機関負荷領域に対して１つの前記分割噴射回数と１つの前記学習値とが対応し、前記噴射回数切り替え手段により前記分割噴射回数を切り替える機関負荷領域と前記学習値切り替え手段により前記学習値を切り替える機関負荷領域とが一致していること、
   を特徴とする内燃機関の噴射量学習装置。
2. 前記噴射回数切り替え手段によって分割噴射回数を切り替えるタイミングごとに個別に設けられた噴射補正量に相関する噴射切り替え学習値を記憶する記憶手段と、
   前記運転領域に応じて前記学習値及び前記分割噴射回数を共に切り替える際に、前記学習値に前記噴射切り替え学習値を加えて、最終的な噴射補正量に相関する反映学習値を算出する反映学習値算出手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の噴射量学習装置。
3. 前記内燃機関の排気中の検出空燃比が、前記分割噴射回数を切り替えた直後に変動した空燃比であるか否かを判定する判定手段と、
   前記検出空燃比が前記分割噴射回数を切り替えた直後に変動した空燃比である場合に、前記検出空燃比を前記目標空燃比に近づけるように、前記検出空燃比と前記目標空燃比との比較値に基づいて前記噴射切り替え学習値を更新する噴射切り替え学習値更新手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の噴射量学習装置。

Images