JP6421606B2

JP6421606B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置

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Publication number: JP6421606B2
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Inventors: 和史富田
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Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置に関する。

従来、ディーゼル機関では、燃焼騒音の低減やＮＯｘなどの排気ガスを抑制する手段として、メイン噴射に先立って極少量の燃料を噴射する所謂パイロット噴射を実施する方法が知られている。このようにして燃料噴射を複数回に分けて実施する際に、噴射タイミングが重なり、複数回に分けるはずの噴射が１回でまとめて噴射されてしまうことがある。この場合、噴射量が想定よりも多くなり、所望の燃焼状態を作り出せず、排気ガスを悪化させるおそれがある。また、過剰な燃料噴射は、内燃機関（以下、エンジンと称する）の故障にもつながる。

このような問題を解決するために、例えば特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１では、燃料噴射弁に設置された燃圧センサにより検出した燃圧波形に基づき、多段噴射時の噴射間インターバルが不足しているかどうかを判定する。インターバル不足と判定された際には要求噴射状態に対応した噴射指令信号をインターバルが長くなるように補正する。

２０１２−１２２４４８

しかしながら、特許文献１に記載の先行技術では、燃圧センサを必須とした構成となっており、このため、燃圧センサの分だけコストが高くなってしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、燃圧センサがない場合であっても、最小インターバル（それ以下なら前段噴射と後段噴射とが１回でまとめて噴射されることになるインターバル）を検出可能な燃料噴射制御装置を提供することにある。

本発明は、内燃機関の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置であって、前記内燃機関は、前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段を備えており、前記内燃機関の特定気筒に対してインジェクタより前段噴射と後段噴射とを所定インターバルで実行する学習用噴射を実施するための実施条件が成立しているか否かを判定する実施条件判定手段と、前記実施条件が成立している場合に、前記特定気筒に対して前記インジェクタに前記学習用噴射を指令する学習用噴射指令手段と、前記前段噴射及び前記後段噴射による前記回転速度検出手段により検出される回転速度の変動量を算出する回転速度変動量算出手段と、前記回転速度変動量算出手段により算出される前記回転速度の変動量が第一閾値よりも大きいか否かを判定する回転速度変動量判定手段と、前記回転速度変動量判定手段により前記変動量が前記第一閾値よりも大きくないと判定された場合に、前記所定インターバルを所定値狭く変更して再度前記実施条件判定手段による判定から行わせる所定インターバル変更手段と、前記回転速度変動量判定手段により前記変動量が前記第一閾値よりも大きいと判定された場合に、前記学習用噴射指令手段により指令された前記所定インターバルを、それ以下のインターバルなら前記前段噴射と前記後段噴射とが１回でまとめて噴射されることになる最小インターバルとして検出する最小インターバル検出手段と、前記回転速度変動量判定手段により前記変動量が前記第一閾値よりも大きいと判定された場合に、前記所定インターバルに基づいた前記回転速度の変動量を複数回算出させる変動量複数回算出手段と、複数回算出された前記変動量のばらつきを算出する変動量ばらつき算出手段と、前記変動量ばらつき算出手段により算出された前記変動量のばらつきが第二閾値よりも大きいか否かを判定する変動量ばらつき判定手段と、を備え、前記最小インターバル検出手段は、前記変動量ばらつき判定手段により前記変動量のばらつきが第二閾値よりも大きいと判定されたことを条件として、前記所定インターバルを前記最小インターバルとして検出することを特徴とする。

上記構成によれば、内燃機関には回転速度検出手段が備えられており、内燃機関の回転速度が検出される。内燃機関の燃料噴射制御装置は、実施条件判定手段が備えられており、内燃機関の特定気筒に対してインジェクタより前段噴射と後段噴射を所定インターバルで実行する学習用噴射を実施するための実施条件が成立しているか否かが判定される。実施条件が成立した場合に、学習用噴射指令手段により、特定気筒に対してインジェクタに学習用噴射が指令される。そして、回転速度変動量算出手段により、前段噴射及び後段噴射による回転速度検出手段により検出された回転速度の変動量が算出される。

前段噴射と後段噴射とが分けて噴射された場合は、噴射される燃料の量が想定された量となる。このため、前段噴射及び後段噴射による回転速度の変動量は、第一閾値よりも小さくなる。よって、回転速度の変動量が第一閾値よりも大きくないと判定された場合に、所定インターバル変更手段により所定インターバルが所定値だけ狭く変更され、再度実施条件が成立しているか否かの判定から実行される。

一方で、前段噴射と後段噴射とが１回でまとめて噴射された場合は、噴射される燃料の量が想定された量よりも多くなる。このため、前段噴射及び後段噴射による回転速度の変動量は、第一閾値よりも大きくなる。したがって、算出された回転速度の変動量が第一閾値よりも大きいと回転速度変動量判定手段により判定された場合に、最小インターバル検出手段により、学習用噴射指令手段から指令された所定インターバルが最小インターバルとして検出される。

このため、最小インターバルを検出することが可能となる。また、一般に内燃機関は回転速度検出手段を備えているため、燃圧センサを必要としないですむ。
また、インターバルがゼロに近づくと燃料噴射量が大きくなり、それに伴って噴射される燃料のばらつきも大きくなるので、回転速度の変動量のばらつきが増加する。このため、回転速度の変動量のばらつきの変化もまた最小インターバルを検出するための指標とすることができる。よって、算出された回転速度の変動量のばらつきが第二閾値よりも大きいことを最小インターバルの条件とすることで、最小インターバルを正確に検出することが可能となる。

ディーゼル機関の燃料噴射装置を示す概略構成図である。ＥＣＵの駆動パルスにより変化するニードルリフト量の様子を示した図である。燃料噴射時に起こるニードルとノズルの変化を示した模式図である。一実施形態に係るＥＣＵにより実行される制御フローチャートである。インターバルの減少に伴う回転速度変動量の変化を示した図である。回転速度変動量を説明する図である。回転速度変動量のばらつきを説明する図である。燃料性状が想定のものと異なった場合の回転速度変動量を示した一例である。ＥＣＵにより実行される制御フローチャートの変更例である。インターバルの減少に伴うトルクの変化を示した図である。ＥＣＵにより実行される制御フローチャートの他の変更例である。インターバルの変化に伴う熱発生率の変化を示した図である。

以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１はディーゼル機関の燃料噴射システムを示す全体構成図である。

図１に示す燃料噴射システムは、例えば４気筒のディーゼル機関（以下、エンジン１と呼ぶ）に適用されるもので、高圧燃料を蓄えるコモンレール２と、燃料タンク３から燃料を汲み上げるフィードポンプ１０と、フィードポンプ１０より送り出される燃料を加圧してコモンレール２に供給する高圧ポンプ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５と、本システムを電子制御する電子制御ユニット（以下ＥＣＵ６と呼ぶ）とを備えている。

コモンレール２は、ＥＣＵ６により目標レール圧が設定され、高圧ポンプ４から供給された高圧燃料を目標レール圧で蓄圧する。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が取り付けられている。

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で調量され高圧ポンプ４内の加圧室（図示せず）に吸入される。高圧ポンプ４は、カムシャフト（図示せず）のカムの回転にともないプランジャ（図示せず）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し、その加圧された燃料がコモンレール２に圧送される公知のポンプである。

インジェクタ５は、エンジン１の気筒毎に搭載され、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（図示せず）から低圧側に通じる低圧通路（図示せず）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。

ノズル５ｂは、噴孔を開閉するニードル（図示せず）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、エンジン１の回転速度Ｎｅ（１分間当たりの回転速度）を検出する回転速度センサ１８（回転速度検出手段に該当）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（図示せず）、及びエンジン１の過給圧を検出する過給圧センサ（図示せず）等が接続され、これらのセンサで検出されたセンサ情報に基づいて、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。

また、ＥＣＵ６による本燃料噴射制御（噴射時期及び噴射量の制御）を実施する際には、特定の気筒に対して学習用噴射を行うように指令する。なお、学習用噴射では、最少量の噴射を二度行う。先だって行われる噴射を前段噴射、その後に行われる噴射を後段噴射と呼称する。

ＥＣＵ６は、本発明に係わる実施条件判定手段、学習用噴射指令手段、回転速度変動量算出手段、変動量複数回算出手段、変動量ばらつき算出手段、回転速度変動量判定手段、変動量ばらつき判定手段、所定インターバル変更手段、最小インターバル検出手段、燃料性状判定手段などの機能を有している。

次に、ＥＣＵ６よりインジェクタ５に送られる駆動パルスに連動するノズル５ｂに内蔵されたニードルの開閉制御を図２及び図３を参照しながら説明する。なお、図２において、「ＩＮＪ駆動パルス」はＥＣＵ６よりインジェクタ５に駆動パルスが送られたか否かをハイ／ローで表すものである。「ニードルリフト量」とは、ＥＣＵ６より送信されるＩＮＪ駆動パルスに連動してニードル先端部がノズル５ｂのシート位置からどれだけ上昇したか、その量を示している。

まず正常時のニードル開閉制御について説明する。ニードルは駆動パルスがローである場合には、図３の「シート時」に示すようにニードルがノズル５ｂ側に付勢され、ニードル先端部がシート位置に当接することで閉弁している。前段噴射において駆動パルスがローからハイへ切り替わると（時間ｔ１参照）、それに遅れてニードル先端部がシート位置より上昇することで開弁する（時間ｔ２参照）。そして駆動パルスがハイからローに切り替わると（時間ｔ３参照）、それに遅れてニードルリフト量は最大ピークを迎えそこを起点に下降を始める（時間ｔ４参照）。そして、ニードルは下降を終了し図３の「シート時」のように閉弁すると、ニードルリフト量も０となる（時間ｔ５参照）。駆動パルスは所定のインターバルＴｉｎｔを取った後に、後段噴射においてローからハイに切り替わる。以降は、上記と同様の制御である。この正常時のニードル開閉制御では、インターバルＴｉｎｔを広く取っており、駆動パルスの切替が行われニードルが上昇しても、後段噴射の開始よりも前に閉弁している。よって、一定の駆動パルスに対しては常にニードルリフト量は一定となっている。

過剰噴射時について説明する。駆動パルスがローからハイへ切り替わると（時間ｔ１参照）、それに遅れてニードルが開弁を始め、ニードルリフト量が上昇し始める（時間ｔ２参照）。そして駆動パルスがハイからローに切り替わると（時間ｔ３参照）、それに遅れてニードルリフト量は最大ピークを迎えそこを起点に下降を始める（時間ｔ４参照）。前段噴射におけるニードルリフト量は「正常使用時」のニードルリフト量と同量である。その後、駆動パルスがローからハイに「正常使用時」と比較して短いインターバルで切り替わると（時間ｔ５参照）、ニードルは完全に閉弁せずに下降途中から再度上昇を始める（時間ｔ６参照）。そして、駆動パルスがハイからローに切り替わると（時間ｔ７参照）、それに遅れてニードルリフト量は最大ピークを迎える（時間ｔ８参照）。

後段噴射時のニードルリフト量の最大ピークは前段噴射時の最大ピークに比べ、大きいものとなっている。駆動パルスがハイからローに切り替わるまでのパルス幅は前段噴射と後段噴射とで同等となっている。よって、ニードルの上昇量は、ニードルの上昇開始位置に関わらず、前段噴射でも後段噴射でもパルス幅に対応した量だけ上昇する。よって、二回目の上昇を始めたニードルの始点がまだ下降途中の位置であっても、その位置から前段噴射時のニードルの上昇量と略同一量だけ上昇するため、最大ピークが大きくなったのである。これを模式的に表したものが図３における「過剰噴射時」の図である。正常使用時に比べ、ニードルがノズル５ｂから大きく上昇していることが示されている。

このような過剰噴射が起きると、所望の燃焼状態を作り出せず、排気ガスを悪化させるおそれがある。また、過剰な燃料噴射は、エンジン１の故障にもつながるおそれがある。本実施形態では、このような過剰噴射を最小限に抑えた上で、最小インターバルＴ０を検出する燃料噴射制御を実施する。

以下、ＥＣＵ６が実行する燃料噴射制御の制御内容を説明する。図４に示す燃料噴射制御は、ＥＣＵ６の電源オン期間中にＥＣＵ６によって所定周期で繰り返し実行される。なお、本実施形態において車両はＡＴ車（オートマチックトランスミッション車）を想定している。

本制御が起動されると、まずステップ１００にて運転状態についての情報を取得する。運転状態とは、そのときの車両の走行状態を示す情報のことである。具体的には、アクセル開度センサにより検出されるアクセル開度量の取得、演算された燃料噴射量の取得などが挙げられる。

そして、ステップ１０１にて、本制御が実行可能か否か判定される。具体的には次の条件が挙げられる。（ａ）アクセルＯＦＦ（アクセル開度量が所定開度量よりも少ないこと）、（ｂ）燃料噴射量が０である無噴射時であること、（ｃ）駆動輪に対してエンジン動力が遮断されている状態（変速装置がニュートラル状態）。本実施形態においては、ＥＣＵ６は、上記の（ａ）〜（ｃ）の条件うち少なくとも一つが成立したことをもって、本制御が実行可能とみなされる。

本制御が実行不可と判定された場合には（Ｓ１０１：ＮＯ）、そのまま本制御を終了する。本制御が実行可能と判定された場合には（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ステップ１０２に進む。

ステップ１０２では、運転条件を取得する。具体的には、回転速度センサ１８により検出されるエンジン１の回転速度Ｎｅの取得などが挙げられる。

ステップ１０３では、吸気状態を検出する。具体的には、過給圧センサにより検出される過給圧の取得などが挙げられる。

ステップ１０４では、運転条件及び吸気状態に応じて、初期噴射状態を設定する。具体的には、予め定められていた噴射圧力Ｐｃｒ、前段噴射量Ｑ１、後段噴射量Ｑ２、前段の噴射時期Ｔ１、そしてインジェクタ５の駆動パルスについてのインターバルＴｉｎｔを設定する。なお、インターバルＴｉｎｔとは、図２過剰噴射時の図における時間ｔ３〜ｔ５の期間を指す。具体的には、前段噴射を行うようＥＣＵ６によりインジェクタ５に送信された駆動パルスがハイからローに切り替わった時（時間ｔ３参照）から、後段噴射を行うために駆動パルスがローからハイに切り替わった時（時間ｔ５参照）までをインターバルＴｉｎｔとする。

ステップ１０５では、運転条件、吸気状態に応じて、回転速度変動閾値γ（第一閾値に該当）を設定する。回転速度変動閾値γは、噴射タイミングが前段と後段で重なり合いはじめた時に期待される回転速度変動量ΔＮｅとして設定される。具体的には、予め実験データなどに基づいて回転速度変動閾値γのマップが設定されており、運転条件、吸気状態に応じてマップから回転速度変動閾値γが設定される。回転速度変動量ΔＮｅについては後述する。

ステップ１０６では、運転条件、吸気状態に応じて、変動量ばらつき閾値ω（第二閾値に該当）を設定する。この変動量ばらつき閾値ωは、噴射タイミングが前段と後段で重なり合いはじめた時に期待される変動量の標準偏差値として設定される。具体的には、予め実験データなどに基づいて変動量ばらつき閾値ωのマップが設定されており、運転条件、吸気状態に応じてマップから変動量ばらつき閾値ωが設定される。変動量のばらつきについては、後述する。

ステップ１０７では、実際にノズル５ｂに当接しているニードルを上昇させ、インジェクタ５から燃料を噴射させる（学習用噴射）。このとき、噴射量や噴射時期、インターバルＴｉｎｔはステップ１０４にて設定した初期噴射状態に従う。ただし、後述するステップ１１５でインターバルＴｉｎｔが再設定された場合は、その再設定されたインターバルＴｉｎｔを用いる。

ステップ１０８では、回転速度センサ１８により前段噴射及び後段噴射に伴い上昇したエンジン１の回転速度Ｎｅ２を検出し、ステップ１０９に進む。

ステップ１０９では、検出された回転速度Ｎｅ２を用いて、回転速度変動量ΔＮｅを算出する。回転速度変動量ΔＮｅについて、図６を参照して詳述する。図６に示すように、燃料噴射を実行しない場合の回転速度Ｎｅの変化（破線）を推定する。一方、１つの気筒において上記学習用噴射を実行すると、実線で示すように回転速度Ｎｅは上昇した後に下降する。このとき、回転速度センサ１８により検出される学習用噴射により上昇した回転速度Ｎｅの最大ピークと推定された破線の回転速度Ｎｅとの差を、回転速度変動量ΔＮｅとして算出する。

ステップ１１０では、算出された回転速度変動量ΔＮｅが回転速度変動閾値γよりも大きいか否かを判定する。回転速度変動量ΔＮｅが回転速度変動閾値γよりも大きくない場合には（ステップ１１０：ＮＯ）、ステップ１１５に進む。ステップ１１５では、インターバルＴｉｎｔを所定値狭めて再設定し、本制御を終了する。このようにして、インターバルＴｉｎｔを縮めて再度本燃料噴射制御を実行することで、前段噴射と後段噴射が重なり合い、回転速度変動量ΔＮｅが大きくなる。その様子が図５に示されており、インターバルＴｉｎｔがＴ０（最小インターバル）よりも小さくなることで、噴射タイミングが前段と後段で重なり合い回転速度変動量ΔＮｅが回転速度変動閾値γよりも大きくなる（時間ｔ１参照）。回転速度変動量ΔＮｅが回転速度変動閾値γよりも大きい場合には（ステップ１１０：ＹＥＳ）、ステップ１１１に進む。

ステップ１１１では、ステップ１０７と同じ噴射条件においてステップ１０９で行われた回転速度変動量ΔＮｅの算出を複数回実施し、ステップ１１２に進む。ステップ１１２では、算出された複数の回転速度変動量ΔＮｅに基づいて、回転速度変動量ΔＮｅのばらつきＸを算出して、ステップ１１３に進む。回転速度変動量ΔＮｅのばらつきＸについて、図７を参照して詳述する。ステップ１１２にて複数回だけ回転速度変動量ΔＮｅの算出が行われることで、図７上図のように誤差範囲を含めた散布図を作成することができる。本実施形態では、この散布図に基づいて標準偏差が算出される。算出された標準偏差が回転速度変動量ΔＮｅのばらつきＸに該当する。

ステップ１１３では、ばらつきＸが変動量ばらつき閾値ωよりも大きいか否かを判定する。ばらつきＸが変動量ばらつき閾値ωよりも大きくない場合には（Ｓ１１３：ＮＯ）、ステップ１１５に進む。ステップ１１５では、インターバルＴｉｎｔを所定値狭めて再設定し、本制御を終了する。ばらつきＸが変動量ばらつき閾値ωよりも大きい場合には（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、ステップ１１４に進み、その時のインターバルＴｉｎｔを最小インターバルＴ０として検出し、本制御を終了する。

なお、図８に記載されているように、インターバルＴｉｎｔが所定間隔θよりも広いときに回転速度変動量ΔＮｅが所定範囲ηから外れてしまっていることが判定された場合には、本来検出したい特性と異なる（例えばセタン価の異なる燃料使用時など）として本制御を禁止する。なお、所定間隔θは前段噴射と後段噴射が重なり合い噴射が過剰に行われることがない値として設定される。また、所定範囲ηとは、インターバルＴｉｎｔが所定間隔θよりも大きい場合に想定している燃料性状での回転速度変動量ΔＮｅに誤差を考慮した範囲として設定される。

上記構成により、本実施形態に係る内燃機関の制御装置は、以下の効果を奏する。

・前段噴射と後段噴射とが分けて噴射された場合は、噴射される燃料の量が想定された量となる。このため、前段噴射及び後段噴射による回転速度変動量ΔＮｅは、回転速度変動閾値γよりも小さくなる。よって、回転速度変動量ΔＮｅが回転速度変動閾値γよりも大きくないと判定された場合に、所定インターバル変更手段によりインターバルＴｉｎｔが所定値だけ狭く変更され、再度実施条件が成立しているか否かの判定から実行される。

一方で、前段噴射と後段噴射とが１回でまとめて噴射された場合は、噴射される燃料の量が想定された量よりも多くなる。このため、前段噴射及び後段噴射による回転速度変動量ΔＮｅは、回転速度変動閾値γよりも大きくなる。したがって、算出された回転速度変動量ΔＮｅが回転速度変動閾値γよりも大きいとＥＣＵ６により判定された場合に、学習用噴射を実行したときのインターバルＴｉｎｔが最小インターバルＴ０として検出される。

このため、最小インターバルＴ０を検出することが可能となる。また、一般に内燃機関は回転速度センサ１８を備えているため、燃圧センサを必要としないですむ。

・ＥＣＵ６により回転速度変動量ΔＮｅが回転速度変動閾値γよりも大きいと判定された場合に、インターバルＴｉｎｔに基づいた回転速度変動量ΔＮｅが複数回算出される。複数回算出された回転速度変動量ΔＮｅのばらつきＸが算出される。インターバルＴｉｎｔがゼロに近づくと燃料噴射量が大きくなり、それに伴って噴射される燃料のばらつきも大きくなるので、回転速度変動量ΔＮｅのばらつきＸが増加する。このため、回転速度変動量ΔＮｅのばらつきＸの変化もまた最小インターバルＴ０を検出するための指標とすることができる。よって、算出された回転速度変動量ΔＮｅのばらつきＸが変動量ばらつき閾値ωよりも大きいことを最小インターバルＴ０の条件とすることで、最小インターバルＴ０を正確に検出することが可能となる。

・ＥＣＵ６により指令されるインターバルＴｉｎｔが所定間隔θよりも広い場合に、回転速度変動量ΔＮｅが所定間隔θから外れているか否かが判定されることで、燃料性状が判定される。インターバルＴｉｎｔが所定間隔θよりも広い場合、つまり前段噴射及び後段噴射が分けて行われている場合に、使用している燃料が例えばセタン価が想定と異なる燃料性状であれば、回転速度変動量ΔＮｅは所定間隔θに収まらない。この場合、回転速度変動量ΔＮｅが想定量と異なるために、本燃料噴射制御を実施すると最小インターバルＴ０を正常に検出できない可能性がある。よって、ＥＣＵ６により回転速度変動量ΔＮｅが所定間隔θから外れていると判定された場合に、学習用噴射の指令が禁止される。これにより、想定と異なる燃料性状であることが判定された場合には、本制御を禁止することが可能となる。

・前段噴射時には燃料を実際に噴射可能な最少量の燃料を噴射させる。前段噴射時の噴射量が多いほど、それにより上昇したニードルのリフト量が０になるまでの時間が長くなる。その結果、前段噴射と後段噴射とのインターバルＴｉｎｔを長くする必要があり、最小インターバルＴ０が長くなる。この点、前段噴射において、燃料を実際に噴射可能な最少量の燃料を噴射させることにより、前段噴射においてニードルのリフト量が０になるまでの時間を最短にすることができる。したがって、最小インターバルＴ０として最短の間隔を検出することができる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。

・本実施形態では、車両はＡＴ車を想定していた。このことについて、ＭＴ車（マニュアルトランスミッション）車であってもよい。この場合、図４におけるステップ１０１にて挙げられた燃料噴射制御を実行するための条件（ａ）〜（ｃ）のほかに、（ｄ）クラッチがＯＦＦ状態、という条件が追加される。

・回転速度変動量ΔＮｅのばらつきＸは、インターバルＴｉｎｔにおいて、複数回だけ回転速度変動量ΔＮｅを算出し、その標準偏差をばらつきＸとしていた。このことについて、分散値をばらつきＸとしてもよい。この場合、変動量ばらつき閾値ωもまた、その変更に伴って設定が変更される。具体的には、噴射タイミングが前段と後段で重なり合いはじめた時の変動量を複数回算出し、その平均値又は分散値として変動量ばらつき閾値ωとして設定される。

・回転速度変動量ΔＮｅのばらつきＸは、インターバルＴｉｎｔにおいて、複数回だけ回転速度変動量ΔＮｅを算出し、その標準偏差をばらつきＸとしていた。このことについて、ばらつきＸを算出する代わりに複数回算出された回転速度変動量ΔＮｅの平均値を算出してもよい。この場合、変動量ばらつき閾値ωではなく回転速度変動閾値γを用いて判定を実行する。具体的には、算出された回転速度変動量ΔＮｅの平均値が回転速度変動閾値γよりも大きいか否かを判定する。

・上記実施形態では、回転速度変動量ΔＮｅが回転速度変動閾値γよりも大きかった場合に、さらに回転速度変動量ΔＮｅがばらつきＸを算出し、ばらつきＸが変動量ばらつき閾値ωよりも大きいか否かを判定していた。このことについて、ばらつきＸが変動量ばらつき閾値ωよりも大きいか否かを判定せずに、回転速度変動量ΔＮｅが回転速度変動閾値γよりも大きかった場合に、そのときのインターバルＴｉｎｔを最小インターバルＴ０として設定してもよい。具体的には、図２のフローチャートにおいて、ステップ１０６，ステップ１１１，ステップ１１２，及びステップ１１３が削除される。

・上記実施形態では、回転速度変動量ΔＮｅが回転速度変動閾値γよりも大きかった場合に、さらに回転速度変動量ΔＮｅがばらつきＸを算出し、ばらつきＸが変動量ばらつき閾値ωよりも大きいか否かを判定していた。このことについて、回転速度変動量ΔＮｅが回転速度変動閾値γよりも大きいか否かを判定せずに、ばらつきＸが変動量ばらつき閾値ωよりも大きかった場合に、そのときのインターバルＴｉｎｔを最小インターバルＴ０として設定してもよい。具体的には、図２のフローチャートにおいて、ステップ１０５，及びステップ１１０が削除される。

・エンジン１がトルク検出装置を備えていた場合の別例を記載する。図１０に示すように、インターバルＴｉｎｔが小さくなることで、噴射タイミングが前段噴射と後段噴射で重なり合いトルクが大きくなり始める（時間ｔ１参照）。このため、トルクの上昇量から最小インターバルＴ０の検出をすることが可能である。

図９は図４を一部変容したものである。すなわちステップ１０６，ステップ１０９，ステップ１１１，ステップ１１２，及びステップ１１３は削除される。また、ステップ１０５に該当する運転条件、吸気状態に応じて、回転速度変動閾値γを設定することに代えて、ステップ２０５では運転条件、吸気状態に応じて、トルク閾値αを設定する。トルク閾値αは、噴射タイミングが前段と後段で重なり合いはじめた時に期待されるトルクの上昇量として設定される。具体的には、予め実験データなどに基づいてトルク閾値αのマップが設定されており、運転条件、吸気状態に応じてマップからトルク閾値αが設定される。ステップ１０８に該当する回転速度センサ１８により前段噴射及び後段噴射に伴い上昇したエンジン１の回転速度Ｎｅ２を検出することに代えて、ステップ２０８では、前段噴射及び後段噴射に伴い上昇したトルク検出装置により検出されるトルクを検出する。ステップ１１０に該当する算出された回転速度変動量ΔＮｅが回転速度変動閾値γよりも大きいか否かを判定することに代えて、ステップ２１０では、検出されたトルクがトルク閾値α（第三閾値に該当）よりも大きいか否かを判定する。

それ以外のステップについて、図９の各ステップ２００，２０１，２０２，２０３，２０４，２０７，２１３，及び２１４の処理は、それぞれ、図４の各ステップ１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０７，１１３，及び１１４の処理と同一である。

エンジン１がトルク検出装置を備えていた場合、トルク検出装置により出力されるトルクが検出される。トルク検出装置により検出されたトルクがトルク閾値αよりも大きいことがＥＣＵ６により判定されると、そのときに実施されていたインターバルＴｉｎｔが最小インターバルＴ０として検出される。このため、元々トルク検出装置が備わっている内燃機関であれば、燃圧センサ等、特別なセンサを追加せずにすむ。

・エンジン１が筒内圧センサを備えていた場合の別例を記載する。図１２に示すように、インターバルＴｉｎｔが小さくなることで、噴射タイミングが前段と後段で重なり合いが大きくなり、ＨＲＲ値（熱発生率）の上昇量もまた大きくなる（時間ｔ１参照）。このため、ＨＲＲ値から最小インターバルＴ０を検出することが可能である。

図１１は図４を一部変容したものである。すなわちステップ１０６，ステップ１０９，ステップ１１１，ステップ１１２，及びステップ１１３は削除される。また、ステップ１０５に該当する運転条件、吸気状態に応じて、回転速度変動閾値γを設定することに代えて、ステップ３０５では運転条件、吸気状態に応じて、熱発生率（ＨＲＲ値）の閾値β（第四閾値に該当）を設定する。ＨＲＲ値の閾値βは、噴射タイミングが前段と後段で重なり合いはじめた時に期待されるＨＲＲ値の最大値として設定される。具体的には、予め実験データなどに基づいてＨＲＲの閾値βのマップが設定されており、運転条件、吸気状態に応じてマップからＨＲＲ値の閾値βが設定される。

ステップ１０８に該当する回転速度センサ１８により前段噴射及び後段噴射に伴い上昇したエンジン１の回転速度Ｎｅ２を検出することに代えて、ステップ３０８では、前段噴射及び後段噴射に伴い上昇した筒内圧センサの出力を検出する。ステップ１１０に該当する算出された回転速度変動量ΔＮｅが回転速度変動閾値γよりも大きいか否かを判定することに代えて、ステップ３１０では、ＨＲＲ値の最大値が閾値βよりも大きいか否かを判定する。ＨＲＲ値の最大値は後述する。

本別例では、図４にはない構成として新規に３つのステップが追加される。具体的には、ステップ３０８とステップ３１０の間に、ステップ３１６，ステップ３１７，及びステップ３１８が追加される。ステップ３１６では、ステップ３０８にて取得された筒内圧出力から筒内圧を算出する。ステップ３１７では、算出された筒内圧からＨＲＲ値が演算される。筒内圧からＨＲＲ値を演算する処理については公知である為、ここでの説明は省略する。ステップ３１８では、演算されたＨＲＲ値の最大値を算出する。

それ以外のステップについて、図９の各ステップ２００，２０１，２０２，２０３，２０４，２０７，２１３，及び２１４の処理は、それぞれ、図２の各ステップ１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０７，１１３，及び１１４の処理と同一である。

エンジン１が筒内圧センサを備えていた場合、特定気筒内の筒内圧が検出される。筒内圧センサにより検出された筒内圧からＥＣＵ６により熱発生率が演算される。演算された熱発生率が閾値βよりも大きいことが判定されると、そのときに実施されていたインターバルＴｉｎｔが最小インターバルＴ０として検出される。このため、元々筒内圧センサが備わっている内燃機関であれば、燃圧センサ等、特別なセンサを追加せずにすむ。

１…内燃機関、５…インジェクタ、６…ＥＣＵ、１８…回転速度センサ。

Claims

内燃機関（１）の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置（６）であって、
前記内燃機関は、前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段（１８）を備えており、
前記内燃機関の特定気筒に対してインジェクタ（５）より前段噴射と後段噴射とを所定インターバルで実行する学習用噴射を実施するための実施条件が成立しているか否かを判定する実施条件判定手段と、
前記実施条件が成立している場合に、前記特定気筒に対して前記インジェクタに前記学習用噴射を指令する学習用噴射指令手段と、
前記前段噴射及び前記後段噴射による前記回転速度検出手段により検出される回転速度の変動量を算出する回転速度変動量算出手段と、
前記回転速度変動量算出手段により算出される前記回転速度の変動量が第一閾値よりも大きいか否かを判定する回転速度変動量判定手段と、
前記回転速度変動量判定手段により前記変動量が前記第一閾値よりも大きくないと判定された場合に、前記所定インターバルを所定値狭く変更して再度前記実施条件判定手段による判定から行わせる所定インターバル変更手段と、
前記回転速度変動量判定手段により前記変動量が前記第一閾値よりも大きいと判定された場合に、前記学習用噴射指令手段により指令された前記所定インターバルを、それ以下のインターバルなら前記前段噴射と前記後段噴射とが１回でまとめて噴射されることになる最小インターバルとして検出する最小インターバル検出手段と、
前記回転速度変動量判定手段により前記変動量が前記第一閾値よりも大きいと判定された場合に、前記所定インターバルに基づいた前記回転速度の変動量を複数回算出させる変動量複数回算出手段と、
複数回算出された前記変動量のばらつきを算出する変動量ばらつき算出手段と、
前記変動量ばらつき算出手段により算出された前記変動量のばらつきが第二閾値よりも大きいか否かを判定する変動量ばらつき判定手段と、
を備え、
前記最小インターバル検出手段は、前記変動量ばらつき判定手段により前記変動量のばらつきが第二閾値よりも大きいと判定されたことを条件として、前記所定インターバルを前記最小インターバルとして検出することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
内燃機関の燃料噴射を制御する燃料噴射制御装置であって、
前記内燃機関は、前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段を備えており、
前記内燃機関の特定気筒に対してインジェクタより前段噴射と後段噴射とを所定インターバルで実行する学習用噴射を実施するための実施条件が成立しているか否かを判定する実施条件判定手段と、
前記実施条件が成立している場合に、前記特定気筒に対して前記インジェクタに前記学習用噴射を指令する学習用噴射指令手段と、
前記前段噴射及び前記後段噴射による前記回転速度検出手段により検出される回転速度の変動量を算出する回転速度変動量算出手段と、
前記所定インターバルに基づいた前記変動量を複数回算出させる変動量複数回算出手段と、
算出された複数の前記変動量のばらつきを算出する変動量ばらつき算出手段と、
前記変動量ばらつき算出手段により算出された前記変動量のばらつきが第二閾値よりも大きいか否か判定する変動量ばらつき判定手段と、
前記変動量ばらつき判定手段により前記変動量のばらつきが前記第二閾値よりも大きくないと判定された場合に、前記所定インターバルを所定値狭く変更して再度前記実施条件判定手段による判定から行わせる所定インターバル変更手段と、
前記変動量ばらつき判定手段により前記変動量のばらつきが第二閾値よりも大きいと判定された場合に、前記学習用噴射指令手段により指令された前記所定インターバルを、それ以下のインターバルなら前記前段噴射と前記後段噴射とが１回でまとめて噴射されることになる最小インターバルとして検出する最小インターバル検出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
前記学習用噴射指令手段により指令される前記所定インターバルが所定範囲よりも広い場合に、前記回転速度の変動量が所定範囲から外れているか否かを判定することで、燃料性状を判定する燃料性状判定手段と、
を備え、
前記学習用噴射指令手段は、前記燃料性状判定手段により前記変動量が所定範囲から外れていることを判定した場合に、前記学習用噴射の指令を禁止することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
前記前段噴射において、燃料を実際に噴射可能な最少量の燃料を噴射させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。