JP7282312B2 - 燃料噴射量の学習制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射量の学習制御方法に関し、特に、燃料噴射時間が所定の閾値時間以下の領域で、燃料噴射時間の増加に対する燃料噴射量の増加割合が変化する特性を有するインジェクタを制御するための、燃料噴射量の学習制御方法に関する。

特開２０１０－２７０７３９号公報（特許文献１）には、燃料噴射制御装置が記載されている。この燃料噴射制御装置においては、複数の特定の燃料圧力の水準について適切な燃料噴射量を求める学習が行われると共に、各圧力水準について実使用頻度が算出される。さらに、実使用頻度が高かった圧力水準については、圧力水準を細分して設定し、この設定された圧力水準について、適切な燃料噴射量を求める学習が行われる。これにより、実使用頻度の高い圧力の周辺について重点的に細かく学習を行って、燃料噴射量の補正をより精度良く行わせるようにしている。

このように、インジェクタから噴射される燃料の量には、インジェクタの個体差等によるバラツキがあり、燃料噴射量や空燃比の設定を高精度で行うには、学習を行ってインジェクタのバラツキを補正する必要がある。即ち、インジェクタから噴射される燃料の量は、噴口径や、弁体のシート面積のバラツキ、弁体を駆動するコイルの温度変化等、様々な要因により影響を受けるため、学習制御を行って燃料噴射量のバラツキを抑制する必要がある。

特開２０１０－２７０７３９号公報

ここで、運転条件に応じて、１サイクル中に複数回に分割して燃料噴射を行うエンジンがある。このように、複数回に分割して燃料噴射が行われた場合であっても、排気ガス中に含まれる酸素濃度から推定される実空燃比は、１サイクル中に噴射された実燃料噴射量の総量に対応したものであるため、１サイクル中の個々の燃料噴射に対して燃料噴射量の誤差を測定することは困難である。従って、エンジンの１サイクル中に複数回に分割して燃料噴射が行われる場合において、燃料噴射量の誤差を低減すべく、燃料噴射量を学習することが困難であるという問題がある。

従って、本発明は、エンジンの１サイクル中に複数回に分割して燃料噴射が行われる場合にも効果的に学習を行うことができる燃料噴射量の学習制御方法を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、燃料噴射時間が所定の閾値時間以下の領域で、燃料噴射時間の増加に対する燃料噴射量の増加割合が変化する特性を有するインジェクタを制御するための、燃料噴射量の学習制御方法であって、インジェクタは、エンジンの少なくとも一部の運転条件において、１サイクル中に複数回に分割して燃料を噴射するように構成され、学習制御方法は、エンジンの運転条件に応じて燃料噴射を実行させるインジェクタ制御ステップと、エンジンから排出された排気ガス中の酸素濃度を検出する検出ステップと、この検出ステップにおいて検出された酸素濃度に基づいて、実空燃比を推定する空燃比推定ステップと、この空燃比推定ステップにおいて推定された実空燃比に基づいて、エンジンの１サイクル中に噴射すべき目標燃料噴射量の総量と、１サイクル中に実際に噴射された実燃料噴射量の総量との間のズレを計算するズレ量計算ステップと、このズレ量計算ステップにおいて計算されたズレ量に基づいて、燃料噴射時間を学習する学習ステップと、を有し、インジェクタが１サイクル中に複数回に分割して燃料を噴射した場合には、学習ステップにおいて、１サイクル中の噴射のうち最も噴射量が多い噴射の燃料噴射時間に対して、ズレ量に基づく学習を最も強く反映させることを特徴としている。

上記のように、エンジンの１サイクル中に複数回に分割して燃料噴射が行われた場合、排気ガス中の酸素濃度を検出することにより推定される実空燃比は、１サイクル中に噴射された燃料の総量に対応しているため、１サイクル中に行われた個々の燃料噴射において、燃料噴射量にどのような誤差が生じているかを測定することは困難である。このため、燃料噴射量の誤差を低減すべく、推定された実空燃比の値を使用して、どのように燃料噴射量を学習するかが問題となる。

例えば、推定された実空燃比の誤差が、１サイクル中に実行された個々の燃料噴射に対して均等割合で反映されるように学習することが考えられる。即ち、推定された実空燃比から、１サイクル中の燃料噴射量の総量が１０％不足していると計算された場合に、１サイクル中の各燃料噴射の燃料噴射時間が夫々１０％ずつ延長されるように学習することが考えられる。しかしながら、本件発明者が理論的、実験的研究を進めた結果、このような方法では十分な学習効果が得られず、燃料噴射量の誤差を十分に低減できないことが明らかとなった。

特に、燃料噴射時間が所定の閾値時間以下の領域で、燃料噴射時間の増加に対する燃料噴射量の増加割合が変化する特性を有するインジェクタが使用されている場合、上記のような均等割合での学習では十分な効果を得ることが出来なかった。これは、燃料噴射時間の増加に対する燃料噴射量の増加割合が変化するインジェクタでは、燃料噴射量の総量の誤差に、１サイクル中の夫々の燃料噴射の誤差が均等に寄与していないことに起因すると考えられる。そこで、本件発明者が理論的、実験的研究を進めた結果、１サイクル中の噴射のうち最も噴射量が多い噴射の燃料噴射時間に対して、燃料噴射量のズレ量に基づく学習を最も強く反映させることにより、効果的に学習できることが実証された。例えば、１サイクル中の燃料噴射量の総量が１０％不足していると計算された場合に、最も噴射量が多い噴射の燃料噴射時間が１０％延長され、それ以外の噴射の噴射時間は延長されないか、又は１０％よりも少ない割合で延長される。このように構成された本発明の燃料噴射量の学習制御方法によれば、エンジンの１サイクル中に複数回に分割して燃料噴射が行われる場合にも効果的に学習を行うことができる。

本発明において、好ましくは、インジェクタが１サイクル中に複数回に分割して燃料を噴射した場合には、学習ステップにおいて、１サイクル中の燃料噴射量の総量に対し、燃料噴射量が所定割合以下の噴射に対しては、燃料噴射時間の学習を実行しない。

本件発明者の研究によれば、１サイクル中の燃料噴射量の総量のズレ量に基づいて、燃料噴射量が所定割合以下の噴射に対して燃料噴射時間の学習を行うと、不正確な学習が行われる場合が多く、学習結果が不安定になることが見出された。上記のように構成された本発明によれば、１サイクル中の燃料噴射量の総量に対し、燃料噴射量が所定割合以下の噴射に対しては、燃料噴射時間の学習が実行されないので、安定した学習結果を得ることができる。

本発明において、好ましくは、インジェクタが１サイクル中に複数回に分割して燃料を噴射した場合には、学習ステップにおいて、１サイクル中の噴射のうち最も噴射量が多い噴射の燃料噴射時間に対してのみ燃料噴射時間の学習を実行する。

本件発明者の研究により、１サイクル中の燃料噴射量の総量のズレ量は、１サイクル中で最も噴射量が多い燃料噴射のみに反映させるだけで十分効果的な学習を行えることが実証された。上記のように構成された本発明によれば、１サイクル中の噴射のうち最も噴射量が多い噴射の燃料噴射時間に対してのみ燃料噴射時間の学習が実行されるので、簡便な学習で十分な学習効果を上げることができる。

本発明において、好ましくは、インジェクタ制御ステップにおいて実行される燃料噴射には、燃料噴射時間が閾値時間以下の燃料噴射が含まれる。
このように構成された本発明によれば、燃料噴射時間が閾値時間以下の燃料噴射が行われるので、燃料噴射時間の増加に対する燃料噴射量の増加割合が変化し、燃料噴射量の学習が困難となる。しかしながら、本発明の燃料噴射量の学習制御方法によれば、燃料噴射時間の増加に対する燃料噴射量の増加割合が変化する場合でも、効果的に学習を行うことができる。

本発明において、好ましくは、インジェクタは、燃料圧力及び燃料噴射時間によって燃料噴射量が設定されるように構成され、学習ステップにおいては、或る燃料噴射に対する学習量を、燃料噴射時間が同一で、燃料圧力が異なる燃料噴射に対しても反映させる。

燃料圧力及び燃料噴射時間によって燃料噴射量が設定されるインジェクタにおいては、燃料噴射量に寄与するパラメータが多く、同一条件で燃料噴射が行われる頻度が少ないため、学習が完了するまでに要する時間が長くなる。上記のように構成された本発明によれば、或る燃料噴射に対する学習量を、燃料噴射時間が同一で、燃料圧力が異なる燃料噴射に対しても反映させるので、燃料圧力及び燃料噴射時間によって燃料噴射量が設定されるインジェクタを使用した場合においても早期に学習を完了させることができる。

本発明において、好ましくは、インジェクタの制御により、エンジンの燃焼室内で圧縮着火燃焼が行われる。
圧縮着火燃焼を行うエンジンでは、圧縮着火が発生する時期を制御するために、精密な空燃比の設定が必要となる。本発明によれば、エンジンの１サイクル中に複数回に分割して燃料噴射が行われる場合にも効果的に学習を行うことができるので、従来の制御方法では困難であった空燃比の精密な設定が可能になり、圧縮着火燃焼を行うエンジンにおいても、安定した着火を実現することができる。

本発明において、好ましくは、インジェクタの制御により、エンジンの燃焼室内で火花点火制御圧縮着火燃焼が行われる。
火花点火制御圧縮着火燃焼を行うエンジンでは、火花点火によって圧縮着火燃焼を制御するため、より緻密な燃料の噴射が要求される。本発明によれば、エンジンの１サイクル中に複数回に分割して燃料噴射が行われる場合にも効果的に学習を行うことができるので、従来の制御方法では困難であった緻密に制御された燃料の噴射が可能になり、火花点火制御圧縮着火燃焼を行うエンジンにおいても、安定した着火を実現することができる。

本発明の燃料噴射量の学習制御方法によれば、エンジンの１サイクル中に複数回に分割して燃料噴射が行われる場合にも効果的に学習を行うことができる。

本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法を適用したエンジンの構成を例示する図である。 本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法を適用したエンジンの構成を例示するブロック図である。 本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法を適用したエンジンに使用されているインジェクタの断面図である。 本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法に使用されているインジェクタの燃料噴射時間に対する燃料噴射量の一例を模式的に示したグラフである。 本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法を適用しているエンジンの運転領域のマップである。 本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法を適用しているエンジンが各運転領域で運転された場合における燃料噴射、点火のタイミング、及び燃焼圧力の一例を模式的に示す図である。 本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法を適用しているエンジンが冷間状態にある場合、及び半暖機状態にある場合に適用される燃料圧力のマップを模式的に示す図である。 本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法を適用しているエンジンが温間状態にある場合に適用される燃料圧力のマップを模式的に示す図である。 本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法における学習値テーブルである。 本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法において、燃料噴射が分割して実行された場合における学習処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法において、燃料噴射が分割して実行された場合に測定される燃料噴射量の誤差と、各噴射において想定される誤差の関係を例示した図である。 本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法において、燃料噴射が分割して実行された場合に測定される燃料噴射量の誤差と、各噴射において想定される誤差の関係を例示した図である。 本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法において、燃料噴射が分割して実行された場合に測定される燃料噴射量の誤差と、各噴射において想定される誤差の関係を例示した図である。 本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法において、燃料噴射が分割して実行された場合に測定される燃料噴射量の誤差と、各噴射において想定される誤差の関係を例示した図である。 本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法において、燃料噴射が分割して実行された場合に測定される燃料噴射量の誤差と、各噴射において想定される誤差の関係を例示した図である。 本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法において、燃料噴射が分割して実行された場合に測定される燃料噴射量の誤差と、各噴射において想定される誤差の関係を例示した図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法を説明する。

＜装置構成＞
まず、図１乃至図３を参照して、本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法を適用したエンジンの構成について説明する。図１は、本実施形態による燃料噴射量の学習制御方法を適用したエンジンの構成を例示する図である。図２は、本実施形態による燃料噴射量の学習制御方法を適用したエンジンの構成を例示するブロック図である。図３は、本実施形態による燃料噴射量の学習制御方法を適用したエンジンに使用されているインジェクタの断面図である。

本実施形態において、エンジン１は、四輪の自動車に搭載された部分圧縮着火燃焼（SPark Controlled Compression Ignition:ＳＰＣＣＩ）を行うガソリンエンジンである。具体的には、エンジン１は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを備えている。シリンダブロック１２の内部に複数のシリンダ１１が形成されている。図１では、１つのシリンダ１１のみを示すが、本実施形態においてエンジン１は、多気筒エンジンである。

各シリンダ１１内には、ピストン３が摺動自在に内挿されている。ピストン３は、コネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１５に連結されている。ピストン３は、シリンダ１１及びシリンダヘッド１３と共に燃焼室１７を区画する。なお、「燃焼室」は、ピストン３が圧縮上死点に至ったときに形成される空間の意味に限定されない。「燃焼室」の語は広義で用いる場合がある。つまり、「燃焼室」は、ピストン３の位置に関わらず、ピストン３、シリンダ１１及びシリンダヘッド１３によって形成される空間を意味する場合がある。

エンジン１の幾何学的圧縮比は、理論熱効率の向上や、後述するＣＩ（Compression Ignition）燃焼の安定化を目的として高く設定されている。具体的に、エンジン１の幾何学的圧縮比は、１７以上である。幾何学的圧縮比は、例えば１８としてもよい。幾何学的圧縮比は、１７以上２０以下の範囲で、適宜設定すればよい。

シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、２つの吸気ポート１８（図１）が形成されている。吸気ポート１８は、燃焼室１７に連通している。吸気ポート１８には、吸気弁２１が配設されている。吸気弁２１は、燃焼室１７と吸気ポート１８との間を開閉する。吸気弁２１は吸気動弁機構によって、所定のタイミングで開閉する。本実施形態において、吸気動弁機構は、可変動弁機構である吸気電動ＶＶＴ（Variable Valve Timing）２３（図２）を有している。吸気電動ＶＶＴ２３は、吸気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更するよう構成されている。それによって、吸気弁２１の開弁時期及び閉弁時期を、連続的に変化させることができる。なお、吸気動弁機構は、電動ＶＶＴに代えて、液圧式のＶＶＴを有していてもよい。

シリンダヘッド１３にはまた、シリンダ１１毎に、２つの排気ポート１９（図１）が形成されている。排気ポート１９は、燃焼室１７に連通している。排気ポート１９には、排気弁２２が配設されている。排気弁２２は、燃焼室１７と排気ポート１９との間を開閉する。排気弁２２は排気動弁機構によって、所定のタイミングで開閉する。本実施形態において、排気動弁機構は、可変動弁機構である排気電動ＶＶＴ２４（図２）を有している。排気電動ＶＶＴ２４は、排気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更するよう構成されている。それによって、排気弁２２の開弁時期及び閉弁時期を、連続的に変化させることができる。なお、排気動弁機構は、電動ＶＶＴに代えて、液圧式のＶＶＴを有していてもよい。

詳細は後述するが、本実施形態において、エンジン１は、吸気電動ＶＶＴ２３及び排気電動ＶＶＴ２４によって、吸気弁２１の開弁と排気弁２２の開弁とに係るオーバーラップ期間の長さを調整することができる。これにより、燃焼室１７の中の残留ガスを掃気したり、燃焼室１７の中に熱い既燃ガスを閉じ込めたり（つまり、内部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスを燃焼室１７の中に導入）することができる。この構成例においては、吸気電動ＶＶＴ２３及び排気電動ＶＶＴ２４が、状態量設定デバイスの一つとしての、内部ＥＧＲシステムを構成している。なお、内部ＥＧＲシステムは、ＶＶＴによって構成されるとは限らない。

シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、インジェクタ６が取り付けられている。インジェクタ６は、燃焼室１７の中に燃料を直接噴射するように、燃焼室１７の天井面に設けられている。また、インジェクタ６は、その噴射軸心が、シリンダ１１の中心軸に沿うように配設されている。なお、インジェクタ６の噴射軸心は、シリンダ１１の中心軸Ｘと一致していなくてもよい。インジェクタ６は、後述するように、複数の噴口を有する多噴口型の燃料噴射弁によって構成され、燃料噴霧が、燃焼室１７の中央から放射状に広がるように燃料を噴射する。なお、インジェクタ６は、多噴口型のインジェクタに限らない。インジェクタ６は、外開弁タイプのインジェクタを採用してもよい。

図１に示すように、インジェクタ６には、燃料供給システム６１が接続されている。燃料供給システム６１は、燃料を貯留するよう構成された燃料タンク６３と、燃料タンク６３とインジェクタ６とを互いに連結する燃料供給路６２とを備えている。燃料供給路６２には、燃料ポンプ６５とコモンレール６４とが設けられている。燃料ポンプ６５は、コモンレール６４に燃料を圧送するように構成されている。燃料ポンプ６５は、本実施形態においては、クランクシャフト１５によって駆動されるプランジャー式のポンプである。コモンレール６４は、燃料ポンプ６５から圧送された燃料を、高い燃料圧力で蓄えるよう構成されている。インジェクタ６が開弁すると、コモンレール６４に蓄えられていた燃料が、インジェクタ６の噴口から燃焼室１７の中に噴射される。燃料供給システム６１は、３０ＭＰａ以上の高い圧力の燃料を、インジェクタ６に供給することが可能に構成されている。燃料供給システム６１の最高燃料圧力は、例えば１２０ＭＰａ程度にしてもよい。インジェクタ６に供給する燃料の圧力は、エンジン１の運転状態に応じて変更してもよい。なお、燃料供給システム６１の構成は、前記の構成に限定されない。

シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、点火プラグ２５が取り付けられている。点火プラグ２５は、燃焼室１７の中の混合気に強制的に点火をする。点火プラグ２５は、本実施形態においては、シリンダ１１の中心軸を挟んだ吸気側に配設されている。また、点火プラグ２５は、２つの吸気ポート１８の間に位置している。点火プラグ２５は、上方から下方に向かって、燃焼室１７の中央に近づく方向に傾いて、シリンダヘッド１３に取り付けられている。点火プラグ２５の電極は、燃焼室１７の中に臨んでかつ、燃焼室１７の天井面の付近に位置している。

図１に示すように、エンジン１の一側面には吸気通路４０が接続されている。吸気通路４０は、各シリンダ１１の吸気ポート１８に連通している。吸気通路４０は、燃焼室１７に導入するガスが流れる通路である。吸気通路４０の上流端部には、新気を濾過するエアクリーナー４１が配設されている。吸気通路４０の下流端近傍には、サージタンク４２が配設されている。サージタンク４２よりも下流の吸気通路４０は、詳細な図示は省略するが、シリンダ１１毎に分岐する独立通路を構成している。独立通路の下流端が、各シリンダ１１の吸気ポート１８に接続されている。

吸気通路４０におけるエアクリーナー４１とサージタンク４２との間には、スロットル弁４３が配設されている。スロットル弁４３は、弁の開度を調整することによって、燃焼室１７の中への新気の導入量を調整するよう構成されている。

吸気通路４０にはまた、スロットル弁４３の下流に、過給機４４が配設されている。過給機４４は、燃焼室１７に導入するガスを過給するよう構成されている。過給機４４とエンジン１の出力軸との間には、電磁クラッチ４５が介設している。電磁クラッチ４５は、過給機４４とエンジン１との間で、エンジン１から過給機４４へ駆動力を伝達したり、駆動力の伝達を遮断したりする。後述するように、ＥＣＵ１０（図２）が電磁クラッチ４５の接続状態と非接続状態を切り替えることによって、過給機４４はオンとオフとが切り替わる。つまり、このエンジン１は、過給機４４が、燃焼室１７に導入するガスを過給することと、過給機４４が、燃焼室１７に導入するガスを過給しないこととを切り替えることができるよう構成されている。

吸気通路４０における過給機４４の下流には、インタークーラー４６が配設されている。インタークーラー４６は、過給機４４において圧縮されたガスを冷却するよう構成されている。インタークーラー４６は、例えば水冷式に構成すればよい。

吸気通路４０には、バイパス通路４７が接続されている。バイパス通路４７は、過給機４４及びインタークーラー４６をバイパスするよう、吸気通路４０における過給機４４の上流部とインタークーラー４６の下流部とを互いに接続する。バイパス通路４７には、エアバイパス弁４８が配設されている。エアバイパス弁４８は、バイパス通路４７を流れるガスの流量を調整する。

エンジン１の他側面には、排気通路５０が接続されている。排気通路５０は、各シリンダ１１の排気ポート１９に連通している。排気通路５０は、燃焼室１７から排出された排気ガスが流れる通路である。排気通路５０の上流部分は、詳細な図示は省略するが、シリンダ１１毎に分岐する独立通路を構成している。独立通路の上流端が、各シリンダ１１の排気ポート１９に接続されている。排気通路５０には、１つ以上の触媒コンバーター５１を有する排気ガス浄化システムが配設されている。触媒コンバーター５１は、三元触媒を含んで構成されている。なお、排気ガス浄化システムは、三元触媒のみを含むものに限らない。

吸気通路４０と排気通路５０との間には、外部ＥＧＲシステムを構成するＥＧＲ通路５２が接続されている。ＥＧＲ通路５２は、既燃ガスの一部を吸気通路４０に還流させるための通路である。ＥＧＲ通路５２の上流端は、排気通路５０における触媒コンバーター５１の下流に接続されている。ＥＧＲ通路５２の下流端は、吸気通路４０における過給機４４の上流に接続されている。

ＥＧＲ通路５２には、水冷式のＥＧＲクーラー５３が配設されている。ＥＧＲクーラー５３は、既燃ガスを冷却するよう構成されている。ＥＧＲ通路５２にはまた、ＥＧＲ弁５４が配設されている。ＥＧＲ弁５４は、ＥＧＲ通路５２を流れる既燃ガスの流量を調整するよう構成されている。ＥＧＲ弁５４の開度を調整することによって、冷却した既燃ガス、つまり外部ＥＧＲガスの還流量を調整することができる。

図２に示すように、エンジン１は、これを運転するためのＥＣＵ（Engine Control Unit）１０を備えており、ＥＣＵ１０には、メモリ１０ａ、マイクロプロセッサ１０ｂ、及び燃料噴射学習モジュール１０ｃが内蔵されている。ＥＣＵ１０は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力バス等を備えている。上述した燃料噴射学習モジュール１０ｃの機能は、ＥＣＵ１０の中央演算処理装置、プログラム及びデータを格納するメモリによって実現される。

ＥＣＵ１０には、図１及び図２に示すように、各種のセンサＳＷ１～ＳＷ１６が接続されている。センサＳＷ１～ＳＷ１６は、検知信号をＥＣＵ１０に出力する。センサには、以下のセンサが含まれる。

すなわち、吸気通路４０におけるエアクリーナー４１の下流に配置されかつ、吸気通路４０を流れる新気の流量を検知するエアフローセンサＳＷ１、及び、新気の温度を検知する第１吸気温度センサＳＷ２、吸気通路４０におけるＥＧＲ通路５２の接続位置よりも下流でかつ、過給機４４の上流に配置されかつ、過給機４４に流入するガスの圧力を検知する第１圧力センサＳＷ３、吸気通路４０における過給機４４の下流でかつ、バイパス通路４７の接続位置よりも上流に配置されかつ、過給機４４から流出したガスの温度を検知する第２吸気温度センサＳＷ４、サージタンク４２に取り付けられかつ、過給機４４の下流のガスの圧力を検知する第２圧力センサＳＷ５、各シリンダ１１に対応してシリンダヘッド１３に取り付けられかつ、各燃焼室１７内の圧力（筒内圧）を検知する指圧センサＳＷ６、排気通路５０に配置されかつ、燃焼室１７から排出した排気ガスの温度を検知する排気温度センサＳＷ７、燃焼室１７から排出された排気ガスに含まれる酸素濃度を検出するリニアＯ₂センサＳＷ８（リニアＡ／Ｆセンサ：ＬＡＦＳ）、エンジン１の出力軸近傍に配置されかつ、出力軸の回転数を検出するエンジン回転数センサＳＷ９、エンジン１に取り付けられかつ、冷却水の温度を検知する水温センサＳＷ１０、エンジン１に取り付けられかつ、クランクシャフト１５の回転角を検知するクランク角センサＳＷ１１、アクセルペダル機構に取り付けられかつ、アクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を検知するアクセル開度センサＳＷ１２、エンジン１に取り付けられかつ、吸気カムシャフトの回転角を検知する吸気カム角センサＳＷ１３、エンジン１に取り付けられかつ、排気カムシャフトの回転角を検知する排気カム角センサＳＷ１４、ＥＧＲ通路５２に配置されかつ、ＥＧＲ弁５４の上流及び下流の差圧を検知するＥＧＲ差圧センサＳＷ１５、並びに、燃料供給システム６１のコモンレール６４に取り付けられかつ、インジェクタ６に供給する燃料の圧力を検知する燃圧センサＳＷ１６である。

ＥＣＵ１０は、これらの検知信号に基づいて、エンジン１の運転状態を判断すると共に、各デバイスの制御量を計算する。また、後述するように、ＥＣＵ１０に内蔵された燃料噴射学習モジュール１０ｃは、インジェクタ６の個体差等に起因する燃料噴射量の誤差が低減されるように、燃料噴射量の補正値を学習するように構成されている。ＥＣＵ１０は、計算をした制御量に係る制御信号を、インジェクタ６、点火プラグ２５、吸気電動ＶＶＴ２３、排気電動ＶＶＴ２４、燃料供給システム６１、スロットル弁４３、ＥＧＲ弁５４、過給機４４の電磁クラッチ４５、及び、エアバイパス弁４８に出力する。例えば、ＥＣＵ１０は、エンジン回転数センサＳＷ９、水温センサＳＷ１０、アクセル開度センサＳＷ１２等の検出信号に基づいて燃料供給量を計算し、インジェクタ６に制御信号を送る。

（インジェクタの基本構成）
次に、図３を参照して、インジェクタ６の構成を説明する。
図３は、インジェクタ６の構成を示しており、このインジェクタ６は、ソレノイドコイルに通電することにより形成される磁気回路によって、燃料通路内に配設したニードル８３を直接的に吸引してストロークさせることで、先端面に形成した複数の噴口８４（図３には概略のみ図示）を開弁させるソレノイド駆動式に構成されている。このインジェクタ６は、第１ソレノイドコイル８１と、第２ソレノイドコイル８２との２つのソレノイドコイルを有している。

このインジェクタ６の本体は、大径筒状の第１バルブボディ６ａと、この第１バルブボディ６ａの一端から延び、先端が閉じられた小径筒状の第２バルブボディ６ｂとを結合部材６ｃで連結して構成されている。

前記第１バルブボディ６ａ内には、円筒状のケース８５が収容されており、このケース８５の内周面によって燃料通路が区画形成されている。ケース８５は、その上端部が、インジェクタ６の基端（図３における上端）において開口すると共に、その下端部が、第２バルブボディ６ｂの基端開口に連通するように開口しており、これによって、インジェクタ６の基端においてコモンレール６４（図１）に連通する燃料流入口から、インジェクタ６の先端において開口する各噴口８４にまで燃料を供給するための燃料通路が、インジェクタ６の内部に形成されることになる。

円筒状のケース８５は、後述するように、第１及び第２ソレノイドコイル８１、８２の通電時には磁気回路の一部を構成するように、基本的には磁性体によって構成されている。具体的にケース８５は、例えばフェライト鋼等のフェライト系金属によって形成されている。

各噴口８４を開閉するニードル８３は、ケース８５内に、このケース８５と同軸となるように配設されている。ニードル８３は、ケース８５の軸方向中央部付近からインジェクタ６の先端に向かって延びて、その先端部は、第２バルブボディ６ｂの先端部に位置している。ニードル８３には、その基端面に開口すると共に、先端部に向かって延びる孔８３ａがその中心軸に沿って延びて形成されており、孔８３ａは、ニードル８３における軸方向の中央部付近で、その周面に開口している。この孔８３ａは、後述する第２可動コア８７ｂの上側と第１可動コア８７ａの下側とを繋ぐ燃料通路の一部として機能する。

第１ソレノイドコイル８１及び第２ソレノイドコイル８２はそれぞれ、第１バルブボディ６ａとケース８５との間において、第１ソレノイドコイル８１が下側、第２ソレノイドコイル８２が上側となるように、インジェクタ６の軸方向に、所定間隔を空けて配置されている。

ケース８５内において、当該ケース８５を挟んで第１ソレノイドコイル８１に相対する位置には、筒状の第１固定コア８６ａが固定されていると共に、第２ソレノイドコイル８２に相対する位置には、同じく筒状の第２固定コア８６ｂが固定されている。これらの第１及び第２固定コア８６ａ、８６ｂは磁性体によって構成されており、第１及び第２ソレノイドコイル８１、８２の通電時には、それぞれ磁気回路の一部を構成する。

第１固定コア８６ａの下側には、この第１固定コア８６ａの下端面に対し所定の大きさの間隙を設けて、リング状の第１可動コア８７ａが、ニードル８３に外挿された状態で配設されており、第２固定コア８６ｂの下側には、この第２固定コア８６ｂの下端面に対し所定の大きさの間隙を設けて、リンク状の第２可動コア８７ｂが、ニードル８３に外挿された状態で配設されている。

ニードル８３に外挿されている第１可動コア８７ａは、そのニードル８３の中央部に形成された段部に対して係合している一方、同じくニードル８３に外挿されている第２可動コア８７ｂは、ニードル８３の上端部に形成された段部に対して係合している。第１及び第２可動コア８７ａ、８７ｂはそれぞれ、ケース８５内を軸方向に往復移動可能に配置されており、第１可動コア８７ａが上方に移動すると、第１可動コア８７ａと段部との係合によりニードル８３が上方に移動する。また、第２可動コア８７ｂが上方に移動すると、第２可動コア８７ｂと段部との係合によりニードル８３が上方に移動する。

ニードル８３は、その基端側に配設されたスプリング８８ａによって下方に付勢されており、これによって、通常時には各噴口８４を閉じるように構成されている。一方、第１及び第２可動コア８７ａ、８７ｂはそれぞれ、スプリング８８ｂ、８８ｃによって上方に付勢されており、これにより、通常時は、第１及び第２可動コア８７ａ、８７ｂは、ニードル８３の各段部に係合した状態を維持するように構成されている。

第１及び第２可動コア８７ａ、８７ｂはそれぞれ、磁性体によって構成されており、第１ソレノイドコイル８１への通電により、第１バルブボディ６ａ、ケース８５、第１可動コア８７ａ、及び第１固定コア８６ａ（及び第１種の補強部材８９ａ）を通過する磁気回路が形成され、これにより、ケース８５内において軸方向に往復動可能な第１可動コア８７ａが、上向きに吸引される。第１可動コア８７ａの吸引に伴い、その段部において第１可動コア８７ａに係合するニードル８３もまた、スプリング８８ａの付勢力（及び燃料圧力に起因してニードル８３に作用する背圧）に抗して、上方に移動をする。

同様に、第２ソレノイドコイル８２への通電により、詳細な図示は省略するが、第１バルブボディ８４ａ、ケース８５、第２可動コア８７ｂ、及び第２固定コア８６ｂ（及び第１種の補強部材８９ａ）を通過する磁気回路が形成され、これにより、第２可動コア８７ｂが上向きに吸引される。第２可動コア８７ｂの吸引に伴い、その段部において第２可動コア８７ｂに係合するニードル８３が、スプリング８８ａの付勢力（及びニードル８３に作用する背圧）に抗して上方に移動をする。

ここで、ケース８５において、第１固定コア８６ａと第１可動コア８７ａとの間に相当する箇所、及び、第２固定コア８６ｂと第２可動コア８７ｂとの間に相当する箇所の合計２箇所にはそれぞれ、磁気回路のショートカットを防止するための、非磁性体部分８５ａが介在している。

このように、第１及び第２ソレノイドコイルに通電されている間、ニードル８３が上方に移動され、燃料が噴射される。従って、本実施形態においては、第１及び第２ソレノイドコイルに通電されている期間が、燃料噴射時間に相当する。

次に、図４を参照して、燃料噴射時間（ソレノイドコイルへの通電時間）と燃料噴射量の関係を説明する。
図４は、燃料噴射時間に対する燃料噴射量の一例を、燃料噴射時間［μｓｅｃ］を横軸に、燃料噴射量［ｍｇ］を縦軸として模式的に示したグラフである。また、図４では、燃料圧力（コモンレール６４内の圧力）が３０ＭＰａである場合の燃料噴射量を実線で、４０ＭＰａである場合の燃料噴射量を一点鎖線で示している。図４に一例を示した各燃料圧力に対する燃料噴射量と燃料噴射時間の関係は、ＥＣＵ１０のメモリ１０ａに記憶されており、所定の燃料圧力において、所望の燃料噴射量を得るために必要な燃料噴射時間を設定するために使用される。

図４に示すように、燃料噴射量は、燃料圧力が３０ＭＰａである場合と４０ＭＰａである場合で異なる曲線を示しており、インジェクタ６から噴射される燃料噴射量は、燃料圧力及び燃料噴射時間を規定することにより設定される。また、燃料噴射量は、燃料噴射時間が所定の閾値時間よりも長い領域においては、グラフの傾きが一定（燃料噴射時間の増加に対する燃料噴射量の増加割合が一定）である。これに対し、燃料噴射時間が所定の閾値時間以下の領域では、燃料噴射時間の増加に対する燃料噴射量の増加割合が変化している。

即ち、燃料噴射時間が所定の閾値時間よりも長い領域では、燃料噴射時間の中で、インジェクタ６のニードル８３が噴口８４から可動端までリフトしている期間（フルリフト期間）が大半を占めているため、燃料噴射量は燃料噴射時間に概ね比例している。一方、燃料噴射時間が閾値時間以下の場合には、燃料噴射時間に対し、ニードル８３が可動端へリフトするまでの期間（パーシャルリフト期間）が占める割合が大きく、燃料噴射量が燃料噴射時間に比例せず、燃料噴射時間の増加に対する燃料噴射量の増加割合が一定ではなくなる（傾きが変化する）。なお、燃料噴射時間は、最大で約２０００～約２５００μｓｅｃ程度の長さに設定することができ、燃料噴射時間が約８００μｓｅｃ程度を超えると、燃料噴射時間の増加に対する燃料噴射量の増加割合がほぼ一定になる。また、燃料噴射量は、最大で約３０～約４０ｍｇに設定することができる。

後述するように、本実施形態において、エンジン１は、ＳＰＣＣＩ燃焼を行うため、燃料噴射量を精密に設定する必要があり、少量の燃料噴射を複数回に分けて行う場合がある。このため、本実施形態においては、燃料噴射時間を閾値時間以下の時間に設定する必要がある場合がある。また、図４に示す燃料噴射時間と燃料噴射量の関係は、インジェクタ６の個体毎に異なっている。このため、同一の燃料圧力で、同一の燃料噴射時間、燃料を噴射した場合でも、インジェクタ６毎に燃料噴射量にバラツキが生じる。従って、後述するように、本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法を実行することにより、インジェクタ６毎のバラツキを学習し、インジェクタ６からの燃料噴射量の誤差を抑制している。

次に、図５及び図６を参照して、エンジンの運転領域を説明する。
図５は、本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法を適用しているエンジン１の運転領域のマップを例示している。図６は、各運転領域で運転された場合における燃料噴射のタイミング、点火のタイミング、及び燃焼圧力の一例を模式的に示す図である。

エンジン１の運転領域は、負荷及び回転数によって定められており、負荷の高低及び回転数の高低に対し、大きく四つの領域に分けられている。なお、エンジン１の運転領域に関するマップは、エンジン１が冷間状態である場合と、半暖機状態である場合と、温間状態（暖機完了状態）にある場合で異なるマップが使用される。水温センサＳＷ１０で検出されたエンジン水温が３０℃未満、且つ第２吸気温度センサＳＷ４で検出された吸気温が２５℃未満である場合には冷間状態用のマップが使用される。また、エンジン水温３０℃以上又は吸気温２５℃以上であり、エンジン水温が８０℃未満で、且つ吸気温が５０℃未満である場合には半暖機状態用のマップが使用される。さらに、エンジン水温８０℃以上又は吸気温５０℃以上である場合には温間状態用のマップが使用される。図５に示すマップは、温間状態用のマップの一例である。

図５に示すマップにおいて、四つの領域は、アイドル運転を含みかつ、低回転及び中回転の領域に広がる低負荷領域（Ａ）、低負荷領域よりも負荷が高くかつ、低回転及び中回転の領域に広がる中負荷領域（Ｂ）、中負荷領域（Ｂ）よりも負荷が高い領域でかつ、低回転及び中回転の領域に広がる全開負荷を含む高負荷領域（Ｃ）、及び、低負荷領域（Ａ）、中負荷領域（Ｂ）、及び高負荷領域（Ｃ）よりも回転数の高い高回転領域（Ｄ）である。

ここで、低回転領域、中回転領域、及び、高回転領域はそれぞれ、エンジン１の全運転領域を回転数方向に、低回転領域、中回転領域及び高回転領域の略三等分にしたときの、低回転領域、中回転領域、及び、高回転領域とすればよい。図４の例では、回転数１２００ｒｐｍ未満を低回転、回転数４０００ｒｐｍ以上を高回転、回転数１２００ｒｐｍ以上４０００ｒｐｍ未満を中回転としている。また、高負荷領域（Ｃ）は、燃焼圧力が９００ｋＰａ以上となる領域としてもよい。

エンジン１は、燃費の向上及び排出ガス性能の向上を主目的として、低負荷領域（Ａ）、中負荷領域（Ｂ）、及び高負荷領域（Ｃ）において、圧縮自己着火による燃焼を行う。エンジン１はまた、高回転領域（Ｄ）においては、火花点火による燃焼を行う。以下、低負荷領域（Ａ）、中負荷領域（Ｂ）、高負荷領域（Ｃ）、及び、高回転領域（Ｄ）の各領域におけるエンジン１の運転について説明する。

エンジン１が低負荷領域（Ａ）で運転しているときには、燃料噴射量が少なく、燃焼室１７の内部の温度も低い。そのため、所定の圧力及び温度に達することで自己着火するＣＩ燃焼（圧縮自己着火燃焼）は、安定して行えない。燃料が少ないため、点火による着火も困難でＳＩ燃焼（火花点火燃焼）も不安定になる。エンジン１の低負荷運転領域における燃焼室１７の内部全体での空燃比（Ａ／Ｆ）は、例えば３０以上４０以下のＡ／Ｆリーンに設定される。

エンジン１は、低負荷領域（Ａ）において、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼（部分圧縮着火燃焼）を行う。そして、スワール流を利用した混合気分布の制御技術を応用することにより、エンジン１の低負荷運転領域において安定したＳＰＣＣＩ燃焼が行え、低ＮＯｘかつ低燃費な燃焼が実現できるようにしている。

具体的には、燃焼室１７の内部全体にＡ／Ｆが３０を超えるようなリーンな混合気が形成される少量の燃料を、燃焼室１７の内部に噴射し、点火プラグが配置された燃焼室１７の中央部に位置して、火種となる領域（例えばＡ／Ｆが２０以上３５以下）と、燃焼室１７の周辺部に位置して、火種の燃焼圧と燃焼熱とによって圧縮着火する領域（例えばＡ／Ｆが３５以上５０以下）と、を有する成層化した混合気分布が、点火するタイミングで燃焼室１７の内部に形成されるようにした。

ＳＰＣＣＩ燃焼は、点火プラグ２５が、燃焼室１７の中の混合気に強制的に点火をすることによって、混合気が火炎伝播によりＳＩ燃焼をすると共に、ＳＩ燃焼の発熱により燃焼室１７の中の温度が高くなりかつ、火炎伝播により燃焼室１７の中の圧力が上昇することによって、未燃混合気が自己着火によるＣＩ燃焼をする。

図６上段のチャート（Ａ）は、図５の点Ｐ１の運転条件における、燃料噴射等のタイミングを示している。上述した低負荷領域（Ａ）におけるＳＰＣＣＩ燃焼を実現するために、図６（Ａ）に示すように、インジェクタ６は吸気工程中に少量の燃料噴射を３回実行する。さらに、圧縮上死点付近において点火プラグ２５により混合気に点火され、ＳＰＣＣＩ燃焼を発生させている。

次に、エンジン１が中負荷領域（Ｂ）において運転しているときも、低負荷領域（Ａ）と同様に、エンジン１は、ＳＰＣＣＩ燃焼を行う。
ＥＧＲシステム５５は、エンジン１の運転状態が中負荷領域（Ｂ）にあるときに、燃焼室１７の中にＥＧＲガスを導入する。また、エンジン１が中負荷領域（Ｂ）において運転するときに、混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）は、燃焼室１７の全体において理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）である。三元触媒が、燃焼室１７から排出された排出ガスを浄化することによって、エンジン１の排出ガス性能は良好になる。混合気のＡ／Ｆは、三元触媒の浄化ウインドウの中に収まるようにすればよい。従って、混合気の空気過剰率λは、１．０±０．２とすればよい。

エンジン１が中負荷領域（Ｂ）において運転するときに、インジェクタ６は、前段噴射と後段噴射との二回に分けて、燃焼室１７の中に燃料を噴射する。図６の２段目のチャート（Ｂ）は、図５の点Ｐ２の運転条件における、燃料噴射等のタイミングを示している。図６（Ｂ）に示すように、前段噴射は、点火タイミングから離れたタイミングで燃料を噴射し、後段噴射は、点火タイミングに近いタイミングで燃料を噴射する。前段噴射は、例えば吸気行程の前半に行い、後段噴射は、例えば圧縮行程の後半に行ってもよい。圧縮行程の前半及び後半はそれぞれ、圧縮行程をクランク角度に関して二等分したときの前半及び後半とすればよい。

また、圧縮上死点の前の所定のタイミングで、点火プラグ２５が混合気に点火をすることによって、混合気は、火炎伝播により燃焼する。火炎伝播による燃焼の開始後、未燃混合気が自己着火して、ＣＩ燃焼する。後段噴射によって噴射された燃料は、主にＳＩ燃焼する。前段噴射によって噴射された燃料は、主にＣＩ燃焼する。前段噴射を圧縮行程中に行うと、前段噴射により噴射した燃料が過早着火等の異常燃焼を誘発することを防止することができる。また、後段噴射により噴射した燃料を、安定的に火炎伝播により燃焼させることができる。中負荷領域（Ｂ）においてエンジン１は、混合気を理論空燃比にしてＳＰＣＣＩ燃焼を行っている。

高負荷領域（Ｃ）においても、エンジン１は、低負荷領域（Ａ）及び中負荷領域（Ｂ）と同様にＳＰＣＣＩ燃焼を行う。ＥＧＲシステム５５は、エンジン１の運転状態が高負荷領域（Ｃ）にあるときに、燃焼室１７の中にＥＧＲガスを導入する。エンジン１は、負荷が高まるに従いＥＧＲガスの量を減らす。全開負荷では、ＥＧＲガスをゼロにしてもよい。

エンジン１が高負荷領域（Ｃ）において運転するときに、混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）は、燃焼室１７の全体において理論空燃比である（つまり、混合気の空気過剰率λは、λ＝１）。図６の３段目のチャート（Ｃ）は、図５の点Ｐ３の運転条件における、燃料噴射等のタイミングを示している。図６（Ｃ）に示すように、エンジン１が高負荷領域（Ｃ）において、インジェクタ６は、吸気行程から圧縮行程にかけての前段噴射と、圧縮行程における後段噴射の二回に分けて、燃焼室１７の中に燃料を噴射する。

高回転領域（Ｄ）では、エンジン１の回転数が高く、クランク角が１°変化するのに要する時間が短くなる。そのため、例えば高負荷領域における高回転領域において、前述したように、圧縮行程中に分割噴射を行うことにより、燃焼室１７内において混合気の成層化をすることが困難になる。エンジン１の回転数が高くなると、前述したＳＰＣＣＩ燃焼を行うことが困難になる。そのため、エンジン１が高回転領域（Ｄ）において運転しているときには、エンジン１は、ＳＰＣＣＩ燃焼ではなく、ＳＩ燃焼を行う。尚、高回転領域（Ｄ）は、低負荷から高負荷まで負荷方向に広がっている。

エンジン１が高回転領域（Ｄ）において運転するときに、混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）は、基本的には、燃焼室１７の全体において理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）である。混合気の空気過剰率λは、１．０±０．２とすればよい。尚、高回転領域（Ｄ）内の、全開負荷を含む高負荷領域においては、混合気の空気過剰率λを１未満にしてもよい。

図６の最下段のチャート（Ｄ）は、図５の点Ｐ４の運転条件における、燃料噴射等のタイミングを示している。エンジン１が高回転領域（Ｄ）において運転するときに、インジェクタ６は、主として吸気行程に燃料噴射を開始する。インジェクタ６は、燃料を一括で噴射する。また、燃料の噴射量に応じて、燃料の噴射期間は変化する。吸気行程中に燃料噴射を開始することによって、燃焼室１７の中に、均質又は略均質な混合気を形成することが可能になる。また、エンジン１の回転数が高いときに、燃料の気化時間をできるだけ長く確保することができるため、未燃損失の低減を図ることもできる。点火プラグ２５は、燃料の噴射終了後、圧縮上死点前の適宜のタイミングで、混合気に点火を行う。従って、高回転領域（Ｄ）においてエンジン１は、燃料噴射を吸気行程に開始してＳＩ燃焼を行う。

次に、図７及び図８を参照して、燃料圧力の設定を説明する。
図７は、エンジン１が冷間状態にある場合、及び半暖機状態にある場合に適用される燃料圧力のマップを模式的に示すものである。図８は、エンジン１が温間状態にある場合に適用される燃料圧力のマップを模式的に示すものである。

図７及び図８に示すように、燃料圧力は、エンジン１の回転数及び負荷に基づいてマップに従って設定される。具体的には、ＥＣＵ１０は、図７又は図８に示すマップに基づいて燃料圧力を決定し、燃料ポンプ６５に制御信号を送る。燃料ポンプ６５は、制御信号に基づいてコモンレール６４内の圧力を指令された圧力に加圧する。図７に示すように、エンジン１が冷間状態、又は半暖機状態にある場合には、高回転数領域において燃料圧力が高く設定され、低回転領域及び中回転領域においては燃料圧力が低く設定される。また、図８に示すように、エンジン１が温間状態にある場合には、高回転数領域において燃料圧力が中程度に設定され、低回転領域及び中回転領域においては燃料圧力が高く設定される。なお、本実施形態においては、燃料圧力は約３０ＭＰａ～約４０ＭＰａ程度の範囲で設定される。

次に、図９及び図１０を参照して、空燃比の制御、及び燃料噴射量の学習制御を説明する。
図９は、燃料噴射量の学習制御における学習値テーブルである。図１０は、空燃比の制御、及び本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法を示すフローチャートである。

ＥＣＵ１０は、所望の空燃比を実現するようにインジェクタ６からの燃料噴射量をフィードバック制御する空燃比制御を実行するように構成されている。また、ＥＣＵ１０に内蔵された燃料噴射学習モジュール１０ｃは、インジェクタ６の個体差等に起因する燃料噴射量の誤差が低減されるように、燃料噴射量を補正するための学習値を学習するように構成されている。なお、図６により説明したように、本実施形態の燃料噴射量の学習制御方法を適用しているエンジン１においては、複数回に分割して燃料が噴射される場合があるが、図９及び図１０に基づく以下の説明では、燃料噴射が１回で行われる場合について説明する。

ＥＣＵ１０は、インジェクタ６から噴射する燃料噴射量を空燃比に基づいてフィードバック制御する空燃比フィードバック制御を実行するように構成されている。ＥＣＵ１０は、所定のフィードバック制御条件が成立しているときに空燃比フィードバック制御を実行する。フィードバック制御条件の一例としては、（ｉ）エンジン１の始動時ではない、（ii）燃料カット中ではない、（iii）エンジン水温が所定温度以上である等が挙げられる。これらの場合には、燃料量が増量されていたり、減量（０も含む）されていたりするので、空燃比フィードバック制御に適さない。

具体的には、ＥＣＵ１０は、リニアＯ₂センサＳＷ８により検出された排気中の酸素濃度に基づいて、実際の空燃比が目標空燃比と等しくなるように燃料噴射量を制御する。ＥＣＵ１０は、空燃比フィードバック制御においては以下の式（１）に基づいて燃料噴射量Ｑを算出する。
Ｑ＝Ｑ０×Ｑｆｂ×Ｑｇ ・・・（１）
ここで、Ｑ０は、基本燃料噴射量であり、Ｑｆｂは、フィードバック補正値であり、Ｑｇは、空燃比を補正するための学習値である。

基本燃料噴射量Ｑ０は、燃料噴射量の基本値である。ＥＣＵ１０は、エアフローセンサＳＷ１により検出された吸入空気量、又はエンジン１の回転数及び要求負荷に基づいて、目標となる空燃比を実現できるように基本燃料量Ｑ０を設定する。ＥＣＵ１０のメモリ１０ａには、基本燃料量ＱＯを規定したマップが記憶されている。フィードバック補正値Ｑｆｂは、基本燃料噴射量Ｑ０を空燃比に基づいて補正するための値である。例えば、フィードバック補正値Ｑｆｂの初期値は１である。フィードバック補正値Ｑｆｂは、目標空燃比と実空燃比との偏差に基づいて初期値から増減される。

学習値Ｑｇは、フィードバック補正量Ｑｆｂに恒常的に含まれるズレ量を基本燃料量Ｑ０に反映させるべく、学習値として設定される値である。具体的には、ＥＣＵ１０が基本燃料量Ｑ０に相当する指令信号を出力してインジェクタ６に燃料を噴射させても、インジェクタ６の個体差や、温度特性、経年劣化が原因で実空燃比が目標空燃比からずれる場合がある。そのような場合には、フィードバック補正量Ｑｆｂがインジェクタ６の個体差や、温度特性、経年劣化によるズレを補正する成分を恒常的に含むようになる。そのため、燃料噴射学習モジュール１０ｃは、所定の学習条件が成立すると、燃料噴射量を補正するための学習値Ｑｇを取得する。なお、学習値Ｑｇの初期値は１である。

また、インジェクタ６の個体差や、温度特性、経年劣化に起因する燃料噴射量の誤差は、燃料圧力及び燃料噴射時間（ソレノイドコイルへの通電時間）毎に異なる値となる。このため、燃料噴射条件（燃料圧力と燃料噴射時間の組み合わせ）毎に学習値を設定する必要がある。即ち、図９の学習値テーブルに示すように、本実施形態においては、Ｐｒ₁～Ｐｒ_nのｎ通りの燃料圧力と、Ｔｉ₁～Ｔｉ_mのｍ通りの燃料噴射時間を組み合わせた各燃料噴射条件に対して学習値Ｑｇが設定される。従って、学習値Ｑｇは、Ｑｇ₁₁からＱｇ_mnまで、合計ｍ×ｎ個設定されることになる。

また、図４を参照して説明したように、インジェクタ６からの燃料噴射量は、燃料噴射時間が所定の閾値時間よりも長い領域では、燃料噴射時間にほぼ比例して増加する（燃料噴射時間の増加に対する燃料噴射量の増加割合がほぼ一定）。これに対して、燃料噴射時間が所定の閾値時間以下の領域では、燃料噴射時間の増加に対する燃料噴射量の増加割合が変化し、燃料噴射時間に対して燃料噴射量が複雑に変化する。このため、燃料噴射量の誤差をきめ細かく補正するには、燃料噴射時間が所定の閾値時間以下の領域に対して、より多くの学習値Ｑｇを設定しておく必要がある。従って、本実施形態においては、所定の閾値時間である燃料噴射時間Ｔｉ_j以下の領域に対して、所定の閾値時間よりも長い領域よりも多くの学習値Ｑｇが設定されている。即ち、燃料噴射時間Ｔｉ_j以下の領域に対する学習値Ｑｇ₁₁～Ｑｇ_jnの数は、閾値時間よりも長い領域に対する学習値Ｑｇ_(j+1)1～Ｑｇ_mnの数よりも多くなっている。

次に、図１０を参照して、本発明の実施形態による燃料噴射量の学習制御方法を説明する。図１０に示すフローチャートは、エンジン１の運転中において、所定の時間間隔で繰り返し実行されるものである。
まず、図１０のステップＳ１においては、ＥＣＵ１０に、各種センサによる検出信号が読み込まれる。ステップＳ１において読み込まれる検出信号には、リニアＯ₂センサＳＷ８、エンジン回転数センサＳＷ９、水温センサＳＷ１０、アクセル開度センサＳＷ１２、燃圧センサＳＷ１６等により検出された検出信号が含まれる。

次いで、ステップＳ２においては、エンジン１の運転状態が特定される。具体的には、水温センサＳＷ１０の検出信号に基づいてエンジン１の暖機状態が特定される。さらに、特定された暖機状態に基づいて適用すべき運転領域のマップが決定される（上述したように、図５はエンジン１が温間状態にある場合の運転領域マップの一例である）。次いで、エンジン回転数センサＳＷ９及びアクセル開度センサＳＷ１２の検出信号に基づいて、適用された運転領域マップ内における運転状態が特定される。

さらに、ステップＳ３においては、ステップＳ２において特定された運転状態に基づいて、燃料噴射量が決定される。上述したように、燃料噴射量は、数式（１）により、燃料噴射量Ｑ＝Ｑ０×Ｑｆｂ×Ｑｇとして計算される。ここで、基本燃料量Ｑ０は、エンジン回転数センサＳＷ９、アクセル開度センサＳＷ１２等によって特定されたエンジン１の運転状態によって決定される。また、フィードバック補正値Ｑｆｂは、過去に同一の運転条件によってエンジン１を運転した際にリニアＯ₂センサＳＷ８によって検出された実空燃比と、目標空燃比との偏差に基づいて、偏差がゼロになるように設定された補正値である。例えば、リニアＯ₂センサＳＷ８の検出値に基づいて、燃料噴射量が約３％不足していると計算された場合には、その運転状態に対するフィードバック補正値Ｑｆｂは、「１．０３」に設定される。なお、過去に同一の運転状態による運転が行われていない場合には、フィードバック補正値Ｑｆｂとして、初期値である「１」が設定される。

また、学習値Ｑｇは、上述したように、インジェクタ６の個体差等に起因してフィードバック補正量Ｑｆｂに恒常的に含まれるズレ量を基本燃料量Ｑ０に反映させるべく設定される値である。上述したように、学習値Ｑｇは、燃料噴射条件（燃料圧力Ｐｒと燃料噴射時間Ｔｉとの組み合わせ）毎に学習値テーブル（図９）として設定されている。ステップＳ３において学習値Ｑｇを決定する際には、まず、燃圧センサＳＷ１６によって検出された燃料圧力Ｐｒにおいて、基本燃料量Ｑ０の燃料を噴射するために必要な燃料噴射時間Ｔｉが、図４に基づいて決定される。燃料圧力Ｐｒと燃料噴射時間Ｔｉが特定されると、図９に示す学習値テーブルに基づいて学習値Ｑｇが決定される。なお、燃料噴射条件（Ｐｒ、Ｔｉ）に対して、まだ学習が行われていない場合には、学習値テーブル上の学習値Ｑｇは、初期値である「１」に設定されている。

次に、ステップＳ４においては、ステップＳ３において決定された燃料噴射条件で燃料を噴射すべく、ＥＣＵ１０はインジェクタ６に制御信号を送信する。インジェクタ６は、ＥＣＵ１０の制御信号に基づいて、指令された燃料噴射時間、燃料を噴射し、エンジン１が運転される。このように、ステップＳ４は、エンジン１の運転条件に応じて燃料噴射を実行させるインジェクタ制御ステップとして機能する。

次いで、ステップＳ５においては、リニアＯ₂センサＳＷ８からＥＣＵ１０へ検出信号が読み込まれる。即ち、ステップＳ５においては、ステップＳ３において決定された燃料噴射条件でステップＳ４において燃料が噴射され、このエンジン１の運転により生じた排気ガスに含まれる酸素の濃度を表す信号が、リニアＯ₂センサＳＷ８から読み込まれる。従って、ステップＳ５は、エンジン１から排出された排気ガス中の酸素濃度を検出する検出ステップとして機能する。さらに、ＥＣＵ１０は、リニアＯ₂センサＳＷ８の検出信号に基づいて、エンジン１の運転における燃焼室１７内の実際の空燃比を計算する。従って、リニアＯ₂センサＳＷ８は、燃焼室１７内の空燃比を測定するリニア空燃比センサ（ＬＡＦＳ）として機能する。また、ステップＳ５は、検出された酸素濃度に基づいて、実空燃比を推定する空燃比推定ステップとしても機能する。

次に、ステップＳ６においては、ＥＣＵ１０に内蔵された燃料噴射学習モジュール１０ｃにより、ステップＳ５において計算された実際の空燃比に基づいて、目標とした燃料噴射量と実際の燃料噴射量の間の誤差である噴射量誤差が推定される。即ち、ステップＳ６は、ステップＳ５において推定された実空燃比に基づいて、エンジン１の１サイクル中に噴射すべき目標燃料噴射量の総量と、１サイクル中に実際に噴射された実燃料噴射量の総量との間のズレを計算するズレ量計算ステップとして機能する。

さらに、ステップＳ７においては、燃料噴射学習モジュール１０ｃにより、ステップＳ６において推定された燃料噴射量の誤差を学習するための所定の学習条件が成立しているか否かが判断される。即ち、ステップＳ６において推定された燃料噴射量の誤差を低減すべく燃料噴射量の指令値に対し補正が行われるが、この補正を恒常的なものとして学習値テーブルに反映させるか否かが判断される。具体的には、同一の燃料噴射条件（燃料圧力Ｐｒ、燃料噴射時間Ｔｉ）において推定された燃料噴射量誤差のデータが、メモリ１０ａに所定数以上蓄積されている場合に、学習条件が成立していると判断される。学習条件が成立していない場合にはステップＳ８に進み、学習条件が成立している場合にはステップＳ９に進む。

ステップＳ８においては、学習条件が成立していないため、ステップＳ６において推定された燃料噴射量の誤差は、フィードバック補正値Ｑｆｂに反映され、フィードバック補正値Ｑｆｂが更新されて図１０に示すフローチャートの１回の処理を終了する。上述したように、例えば、ステップＳ６において燃料噴射量が約３％不足していると計算された場合には、噴射量誤差を補正するためにフィードバック補正値Ｑｆｂは「１．０３」に設定される。

一方、ステップＳ９においては、学習条件が成立しているため、燃料噴射学習モジュール１０ｃは、同一の燃料噴射条件（燃料圧力Ｐｒ、燃料噴射時間Ｔｉ）において推定された燃料噴射量誤差を学習値テーブルに反映させる。具体的には、同一燃料噴射条件（燃料圧力、燃料噴射時間）に対して蓄積された燃料噴射量誤差のデータが平均され、平均された燃料噴射量誤差を補正するように学習値テーブル上の学習値Ｑｇが設定される。例えば、同一燃料噴射条件おいて、燃料噴射量が平均で約２％不足していると判断された場合には、その燃料噴射条件に対する学習値Ｑｇを「１．０２」に設定して、燃料噴射量の誤差を低減させる。

即ち、ステップＳ９における処理は、ステップＳ６において計算されたズレ量に基づいて、燃料噴射時間を学習する学習ステップとして機能する。例えば、図９の学習値テーブルにおいて、第１の燃料圧力Ｐｒ₃、第１の燃料噴射時間Ｔｉ₅の燃料噴射条件下でリニアＯ₂センサＳＷ８によって検出された第１の噴射量誤差が平均して約２％の不足であった場合には、対応する第１の学習値Ｑｇ₅₃の値として「１．０２」が設定される。また、この燃料噴射条件（Ｐｒ₃、Ｔｉ₅）に対応するフィードバック補正値Ｑｆｂは、この条件に対応する補正が学習値Ｑｇ₅₃に反映されたため、初期値である「１」に戻される。

次に、ステップＳ１０においては、燃料噴射学習モジュール１０ｃは、ステップＳ９における学習に基づいて、学習テーブルを更新する。上記のように、ステップＳ９における学習は、同一の燃料噴射条件に対して燃料噴射量誤差のデータが所定数蓄積された場合に実行されるものである。従って、図９の学習値テーブル上の全ての燃料噴射条件（燃料圧力Ｐｒと燃料噴射時間Ｔｉの組み合わせ）について燃料噴射量誤差のデータが蓄積されるまでには長い時間を要する。このため、データの蓄積が完了するまで十分な燃料噴射量の補正ができず、その間の排気ガス性能が低下する原因となる。そこで、本実施形態の燃料噴射量の学習制御方法においては、ステップＳ９における学習結果を利用して、学習値テーブル上の他の燃料噴射条件に対応する学習値についても設定を行う。

具体的には、ステップＳ９において、或る燃料噴射条件（Ｐｒ、Ｔｉ）について学習値が設定された場合に、ステップＳ１０では、その燃料噴射時間Ｔｉと、他の燃料圧力Ｐｒを組み合わせた燃料噴射条件に対応した学習値も設定する。上記の例では、ステップＳ９において、燃料噴射条件（Ｐｒ₃、Ｔｉ₅）に対して学習値Ｑｇ₅₃が設定されている。これに対して、ステップＳ１０においては、燃料噴射時間Ｔｉ₅と、燃料圧力Ｐｒ₃以外の燃料圧力との組み合わせについて、学習値が設定される。従って、この例では、ステップＳ１０において学習値Ｑｇ₅₁、Ｑｇ₅₂及びＱｇ₅₄～Ｑｇ_5nの値が学習される。この際、学習値Ｑｇ₅₁、Ｑｇ₅₂及びＱｇ₅₄～Ｑｇ_5nの値は、燃料噴射条件（Ｐｒ₃、Ｔｉ₅）に対応する燃料噴射量の誤差に基づいて設定される。上記の例では、燃料噴射条件（Ｐｒ₃、Ｔｉ₅）において、噴射量誤差が約２％の不足であるため、この噴射量誤差に基づいて学習値Ｑｇ₅₁、Ｑｇ₅₂及びＱｇ₅₄～Ｑｇ_5nの値が設定される。

このように、ステップＳ１０は、第１の燃料圧力Ｐｒ₃とは異なる第２の燃料圧力Ｐｒ₁、Ｐｒ₂、Ｐｒ₄～Ｐｒ_n及び第１の燃料噴射時間Ｔｉ₅で燃料が噴射された場合における第２の噴射量誤差が低減されるように、第２の燃料圧力及び第１の燃料噴射時間Ｔｉ₅に対する第２の学習値Ｑｇ₅₁、Ｑｇ₅₂及びＱｇ₅₄～Ｑｇ_5nを、第１の噴射量誤差（上記例では２％）に基づいて設定する第２の学習ステップとして機能する。

本件発明者の研究によれば、インジェクタ６からの燃料噴射量の誤差は、同一の燃料圧力Ｐｒに対して、燃料噴射時間Ｔｉが変化した場合については、これを推定することは困難である。これに対して、同一の燃料噴射時間Ｔｉに対して、燃料圧力Ｐｒが変化した場合については、これを比較的容易に推定することが可能である。さらに、本件発明者の研究によれば、同一の燃料噴射時間Ｔｉであれば、燃料圧力Ｐｒが変化した場合でも、燃料噴射量の誤差はほぼ同一の誤差率となり、各燃料圧力Ｐｒに対する誤差率が等しいと仮定しても、燃料噴射量の誤差を十分に抑制できることが確認されている。

この知見に基づいて、ステップＳ１０においては、燃料噴射時間Ｔｉ₅に対する学習値Ｑｇ₅₁、Ｑｇ₅₂及びＱｇ₅₄～Ｑｇ_5nを、全て同一の誤差率に基づいて設定している。上記の例では、燃料噴射条件（Ｐｒ₃、Ｔｉ₅）に対応する燃料噴射量の誤差率が「２％不足」であるため、学習値Ｑｇ₅₁、Ｑｇ₅₂及びＱｇ₅₄～Ｑｇ_5nは、全て「１．０２」に設定される。即ち、ステップＳ１０においては、第２の燃料圧力Ｐｒ₁、Ｐｒ₂、Ｐｒ₄～Ｐｒ_n及び第１の燃料噴射時間Ｔｉ₅で燃料が噴射された場合における第２の噴射量誤差の誤差率が、第１の燃料圧力Ｐｒ₃、第１の燃料噴射時間Ｔｉ₅で燃料が噴射された場合における第１の噴射量誤差の誤差率である２％と等しいと仮定して、第２の学習値Ｑｇ₅₁、Ｑｇ₅₂及びＱｇ₅₄～Ｑｇ_5nを設定している。これらの学習値を設定した後、図１０に示すフローチャートの１回の処理を終了する。

なお、本実施形態においては、上記の例のように燃料噴射時間がＴｉ₅である全ての燃料噴射条件における噴射量誤差は、全て同一の誤差率を有するものとして学習値Ｑｇ₅₁～Ｑｇ_5nが同一の値に設定されている。これに対して、変形例として、同一の燃料噴射時間を有する燃料噴射条件の一部について、同一の誤差率を有するものとして学習値を設定することもできる。

また、既に学習値が設定されている燃料噴射条件について再び学習条件が成立した場合には、その燃料噴射時間を有する全ての燃料噴射条件に対応した学習値を更新することができる。或いは、既に学習値が設定されている場合には、再び学習条件が成立した燃料噴射条件に対応した学習値のみが更新されるように本発明を構成することもできる。即ち、上記の例ではステップＳ１０の処理により学習値Ｑｇ₅₁～Ｑｇ_5nが設定されており、後に、例えば、燃料噴射条件（Ｐｒ₄、Ｔｉ₅）で学習条件が成立したとき、学習値Ｑｇ₅₁～Ｑｇ_5nを全て更新することができる。或いは、この場合において、学習値Ｑｇ₅₄の値のみが更新されるように、又は、学習値Ｑｇ₅₁～Ｑｇ_5nのうちの一部の値が更新されるように本発明を構成することもできる。

次に、図１１乃至図１７を参照して、１サイクル中に燃料噴射が分割して実行された場合における燃料噴射量の学習を説明する。
図１１は、燃料噴射が分割して実行された場合における学習処理を示すフローチャートである。図１２乃至図１７は、燃料噴射が分割して実行された場合において測定される燃料噴射量の誤差と、各噴射において想定される誤差の関係を例示した図である。なお、上述した図１０に示すフローチャートは、分割噴射が行われない（１サイクル中に燃料噴射が１回行われる）場合の処理を示すものであるが、分割噴射が実行されるエンジンに本発明が適用された場合には、学習ステップである図１０のステップＳ９における処理が、図１１のフローチャートに示す処理に置き換えられる。

上記のように、図１０のフローチャートのステップＳ７において、学習条件が成立している場合において、図１１に示すフローチャートの処理が開始される。
図１１のステップＳ１１においては、エンジン１が分割噴射を実行する運転条件において運転されているか否かが判断される。即ち、ステップＳ１１においては、インジェクタ６がエンジン１の１サイクル中に複数回に分割して燃料を噴射したか否かが判断される。分割噴射が行われていない場合にはステップＳ１２に進み、分割噴射が行われた場合には、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１２においては、図１０のフローチャートのステップＳ９における処理と同一の処理を行って、図１１に示すフローチャートの１回の処理を終了する。図１１に示すフローチャートの処理が終了した後、処理は図１０のステップＳ１０に戻り、学習テーブルの更新が実行される。

一方、分割噴射が行われた場合にはステップＳ１３に進み、ここでは、１サイクル中に実行された各燃料噴射の中で、最も燃料噴射量が多い噴射が選択される。例えば、１０ｍｇ（ミリグラム）の燃料が１ｍｇと、２ｍｇと、７ｍｇに分割して噴射された場合には、７ｍｇを目標燃料噴射量とした噴射が、最も燃料噴射量が多い燃料噴射として選択される。

次に、ステップＳ１４においては、ステップＳ１３において選択された最も燃料噴量が多い噴射に対する学習値が変更される。即ち、図１０のフローチャートのステップＳ９においては、同一の燃料噴射条件に対して蓄積された燃料噴射量の誤差データがメモリ１０に所定数以上蓄積されていると、学習条件が成立していると判断され、この場合に、最も燃料噴射量が多い噴射に対する学習値が変更される。例えば、或る燃料圧力Ｐｒの条件下で、１０ｍｇの燃料を１ｍｇと、２ｍｇと、７ｍｇに分割して噴射した場合における燃料噴射量の誤差データが所定数以上蓄積されている場合に、最も燃料噴射量が多い７ｍｇの燃料噴射に対する学習値が変更される。一方、１ｍｇ及び２ｍｇの燃料噴射に対する学習値は変更されない。

ここで、リニアＯ₂センサＳＷ８によって測定された酸素濃度に基づく空燃比は、噴射された燃料の総量（１０ｍｇ）の目標燃料噴射量からのズレを示すものであり、１ｍｇの燃料噴射における噴射量のズレ、２ｍｇの燃料噴射における噴射量のズレ及び７ｍｇの燃料噴射における噴射量のズレを個々に、直接的に測定することはできない。本実施形態においては、リニアＯ₂センサＳＷ８の検出値に基づいて推定された実空燃比に基づいて、エンジンの１サイクル中に噴射すべき目標燃料噴射量の総量と、１サイクル中に実際に噴射された実燃料噴射量の総量との間のズレが計算される（図１０のステップＳ６）。次いで、計算されたズレ量に基づいて、１サイクル中の噴射のうち最も噴射量が多い噴射の燃料噴射時間に対してのみ燃料噴射時間の学習を実行する。従って、図１１のステップＳ１４における処理は、学習ステップとして機能する。

具体的には、本実施形態において、例えば１０ｍｇの燃料が１ｍｇと、２ｍｇと、７ｍｇに分割して噴射され、リニアＯ₂センサＳＷ８の検出値に基づいて、１サイクル中に実際に噴射された実燃料噴射量の総量が、目標燃料噴射量に対し１０％不足していたと計算された場合には、７ｍｇを目標燃料噴射量とした噴射の噴射時間が１０％分延長されるように学習値が設定される。一方、１ｍｇ、２ｍｇを目標燃料噴射量として実行された各燃料噴射に対しては、学習は実行されない。

このように、本実施形態においては、１サイクル中の噴射のうち最も噴射量が多い噴射の燃料噴射時間に対してのみ燃料噴射時間の学習が実行されているが、変形例として、噴射量が最も多い噴射以外についても学習されるように本発明を構成することもできる。例えば、１０ｍｇの燃料が１ｍｇと、２ｍｇと、７ｍｇに分割して噴射され、実燃料噴射量の総量が、目標燃料噴射量に対し１０％不足していたと計算された場合には、７ｍｇを目標燃料噴射量とした噴射の噴射時間が１０％分延長され、２ｍｇを目標燃料噴射量とした噴射の噴射時間が５％分延長されるように、本発明を構成することもできる。このように、学習ステップにおいて、燃料噴射量のズレ量に基づく学習が、１サイクル中の噴射のうち噴射量が最も多い噴射の燃料噴射時間に対して最も強く反映されるように学習することが好ましい。

また、上記の変形例のように、噴射量が最も多い噴射以外についても学習が実行される場合には、学習ステップにおいて、１サイクル中の燃料噴射量の総量に対し、燃料噴射量が所定割合以下の噴射に対しては、燃料噴射時間の学習を実行しないことが好ましい。例えば、１０ｍｇの燃料が２ｍｇと８ｍｇに分割して噴射された場合には、２ｍｇを目標燃料噴射量とした噴射、及び８ｍｇを目標燃料噴射量とした噴射の両方に対し学習を実行する一方、１０ｍｇの燃料が１ｍｇと、２ｍｇと、７ｍｇに分割に分割して噴射された場合には、７ｍｇ及び２ｍｇを目標燃料噴射量とした各噴射に対しては学習を実行し、１ｍｇを目標燃料噴射量とした噴射に対しては学習を実行しないように構成することが好ましい。即ち、燃料噴射量の総量に対する割合が小さい噴射は、測定された燃料噴射量の総量のズレに対する寄与が小さいため、総量のズレに基づいて学習が実行されると、実態と大きく乖離した学習が為される虞があるためである。

ステップＳ１４においては、燃料噴量時間に対する学習値が変更されると、処理は、図１０に示すフローチャートのステップＳ１０に移行し、学習テーブルが更新される。例えば、ステップＳ１４において、燃料圧力Ｐｒ₃の条件下で、燃料噴射量７ｍｇに対応する燃料噴射時間として、燃料噴射時間Ｔｉ₅に対する学習値Ｑｇ₅₃がプラス１０％変更（燃料噴射時間を１０％延長）された場合には、図９に示す学習テーブルにおいて、同一の燃料噴射時間Ｔｉ₅を有する各学習値が変更される。即ち、図１１のステップＳ１４において、学習値Ｑｇ₅₃がプラス１０％変更された場合には、図１０のステップＳ１０において、燃料噴射時間がＴｉ₅である各学習値Ｑｇ₅₁、Ｑｇ₅₂及びＱｇ₅₄～Ｑｇ_5nも、プラス１０％変更される。

また、上述した本実施形態の変形例のように、例えば、燃料圧力Ｐｒ₃の条件下で、燃料噴射量７ｍｇに対応する燃料噴射時間Ｔｉ₅に対する学習値Ｑｇ₅₃がプラス１０％変更され、燃料噴射量２ｍｇに対応する燃料噴射時間Ｔｉ₂に対する学習値Ｑｇ₂₃がプラス５％変更された場合には、燃料噴射時間Ｔｉ₂、Ｔｉ₅を有する各学習値が変更される。即ち、燃料噴射時間がＴｉ₂である各学習値Ｑｇ₂₁、Ｑｇ₂₂及びＱｇ₂₄～Ｑｇ_2nが、プラス５％変更され、燃料噴射時間がＴｉ₅である各学習値Ｑｇ₅₁、Ｑｇ₅₂及びＱｇ₅₄～Ｑｇ_5nが、プラス１０％変更される。

このように、本実施形態においては、燃料噴射量のズレ量に基づく学習が、１サイクル中の噴射のうち噴射量が最も多い噴射の燃料噴射時間に対してのみ反映される。これは、１サイクル中の噴射のうち噴射量が最も多い噴射の燃料噴射時間に学習を最も強く反映させることにより、分割して燃料噴射を実行した場合でも効果的な燃料噴射時間の学習が可能であるという、本件発明者によって見出された新たな知見に基づくものである。以下、図１２乃至図１７を参照して、この新たな知見について説明する。

まず、図１２に示す例では、燃料噴射量の目標値として、１０ｍｇの燃料を、２ｍｇと８ｍｇに分割して噴射することが設定されている。ここで、例えば、エンジン１に備えられているインジェクタ６が、図１２の左端、及び右端に示すグラフのような誤差を持っていると仮定する。即ち、目標値２ｍｇの燃料噴射に対しては＋４０％、８ｍｇの燃料噴射に対しては＋２０％、１０ｍｇの燃料噴射に対しては＋１０％分、実際の燃料噴射量が設計値に対してずれる特性を有しているとする。なお、図４を例示して説明したように、燃料噴射時間の増加に対する燃料噴射量の増加割合が、特に閾値時間以下の領域において複雑に変化するため、上記の例のように、各目標燃料噴射量に対する誤差の割合も、通常、一定値とはならない。

インジェクタ６が、図１２に例示する誤差を有する場合、２ｍｇを目標値とする燃料噴射では２．８ｍｇの燃料が噴射され、８ｍｇを目標値とする燃料噴射では９．６ｍｇの燃料が噴射されることとなるが、これらの各値が直接測定されることはない。即ち、測定により推定される燃料噴射量は、合計１０ｍｇの目標燃料噴射量に対し、１２．４ｍｇ（＝２．８＋９．６ｍｇ）の燃料が噴射されたという結果のみである。従って、合計１０ｍｇの目標燃料噴射量に対し、＋２４％分の誤差が生じたという結果が測定により推定されるのみである。上述したように、本実施形態においては、この＋２４％の誤差を、８ｍｇを目標値とする燃料噴射における誤差とみなして学習値が設定される。

この結果、実際には＋２０％の誤差を生じている８ｍｇの燃料噴射に対して、＋２４％の誤差が生じているものとして学習値が設定されることとなる。このため、図１２に示す例では、学習値と実際の誤差の間に４％分の齟齬が生じていることとなる。これに対し、推定された＋２４％の誤差を、１０ｍｇの目標燃料噴射量に対する誤差であるとみなして学習を実行した場合には、上記の仮定から１０ｍｇの燃料噴射に対しては＋１０％の誤差が生じているので、学習値と実際の誤差の間に１４％分の齟齬が生じていることとなる。従って、本実施形態のように、目標燃料噴射量の総量（１０ｍｇ）に対して生じた誤差（＋２４％）を、最も燃料噴射量が多い噴射（８ｍｇ）に対する誤差とみなすことにより、学習値と実際の誤差の間の食い違いを抑制することができる。

次に、図１３に示す例では、燃料噴射量の目標値として、１０ｍｇの燃料を、２ｍｇと８ｍｇに分割して噴射することが設定されている。ここで、インジェクタ６が図１３に示すように、目標値２ｍｇの燃料噴射に対しては＋４０％、８ｍｇの燃料噴射に対しては＋１０％、１０ｍｇの燃料噴射に対しては＋１０％分、実際の燃料噴射量が設計値に対してずれる特性を有しているとする。

インジェクタ６が、図１３に例示する誤差を有する場合、２ｍｇを目標値とする燃料噴射では２．８ｍｇの燃料が噴射され、８ｍｇを目標値とする燃料噴射では８．８ｍｇの燃料が噴射されることとなる。このため、測定により合計１０ｍｇの目標燃料噴射量に対し、１１．６ｍｇ（＝２．８＋８．８ｍｇ）の燃料が噴射されたという結果が推定される。従って、合計１０ｍｇの目標燃料噴射量に対し、＋１６％分の誤差が生じたという結果が測定により推定され、この＋１６％の誤差を、８ｍｇを目標値とする燃料噴射における誤差とみなして学習値が設定される。

これにより、実際には＋１０％の誤差を生じている８ｍｇの燃料噴射に対して、＋１６％の誤差が生じているものとして学習値が設定され、学習値と実際の誤差の間に６％分の齟齬が生じる。これに対し、推定された＋１６％の誤差を、１０ｍｇの目標燃料噴射量に対する誤差であるとみなして学習を実行した場合には、上記の仮定から１０ｍｇの燃料噴射に対しては＋１０％の誤差が生じているので、学習値と実際の誤差の間に６％分の齟齬が生じる。従って、図１３に示す例では、目標燃料噴射量の総量（１０ｍｇ）に対して生じた誤差（＋１６％）を、最も燃料噴射量が多い噴射（８ｍｇ）に対する誤差とみなした場合でも、学習値と実際の誤差の間の食い違いは、同程度に収まっている。

さらに、図１４に示す例では、燃料噴射量の目標値として、１０ｍｇの燃料を、２ｍｇと８ｍｇに分割して噴射することが設定されている。ここで、インジェクタ６が図１４に示すように、目標値２ｍｇの燃料噴射に対しては＋３０％、８ｍｇの燃料噴射に対しては＋１０％、１０ｍｇの燃料噴射に対しては＋２０％分、実際の燃料噴射量が設計値に対してずれる特性を有しているとする。

インジェクタ６が、図１４に例示する誤差を有する場合、２ｍｇを目標値とする燃料噴射では２．６ｍｇの燃料が噴射され、８ｍｇを目標値とする燃料噴射では８．８ｍｇの燃料が噴射されることとなる。このため、測定により合計１０ｍｇの目標燃料噴射量に対し、１１．４ｍｇ（＝２．６＋８．８ｍｇ）の燃料が噴射されたという結果が推定される。従って、合計１０ｍｇの目標燃料噴射量に対し、＋１４％分の誤差が生じたという結果が測定により推定され、この＋１４％の誤差を、８ｍｇを目標値とする燃料噴射における誤差とみなして学習値が設定される。

これにより、実際には＋１０％の誤差を生じている８ｍｇの燃料噴射に対して、＋１４％の誤差が生じているものとして学習値が設定され、学習値と実際の誤差の間に４％分の齟齬が生じる。これに対し、推定された＋１４％の誤差を、１０ｍｇの目標燃料噴射量に対する誤差であるとみなして学習を実行した場合には、上記の仮定から１０ｍｇの燃料噴射に対しては＋２０％の誤差が生じているので、学習値と実際の誤差の間に６％分の齟齬が生じる。従って、図１４に示す例では、目標燃料噴射量の総量（１０ｍｇ）に対して生じた誤差（＋１４％）を、最も燃料噴射量が多い噴射（８ｍｇ）に対する誤差とみなすことにより、学習値と実際の誤差の間の食い違いが抑制されている。

次に、図１５に示す例では、燃料噴射量の目標値として、１０ｍｇの燃料を、２ｍｇと８ｍｇに分割して噴射することが設定されている。ここで、インジェクタ６が図１５に示すように、目標値２ｍｇの燃料噴射に対しては＋２０％、８ｍｇの燃料噴射に対しては＋１０％、１０ｍｇの燃料噴射に対しては＋２０％分、実際の燃料噴射量が設計値に対してずれる特性を有しているとする。

インジェクタ６が、図１５に例示する誤差を有する場合、２ｍｇを目標値とする燃料噴射では２．４ｍｇの燃料が噴射され、８ｍｇを目標値とする燃料噴射では８．８ｍｇの燃料が噴射されることとなる。このため、測定により合計１０ｍｇの目標燃料噴射量に対し、１１．２ｍｇ（＝２．４＋８．８ｍｇ）の燃料が噴射されたという結果が推定される。従って、合計１０ｍｇの目標燃料噴射量に対し、＋１２％分の誤差が生じたという結果が測定により推定され、この＋１２％の誤差を、８ｍｇを目標値とする燃料噴射における誤差とみなして学習値が設定される。

これにより、実際には＋１０％の誤差を生じている８ｍｇの燃料噴射に対して、＋１２％の誤差が生じているものとして学習値が設定され、学習値と実際の誤差の間には２％分の齟齬が生じる。これに対し、推定された＋１２％の誤差を、１０ｍｇの目標燃料噴射量に対する誤差であるとみなして学習を実行した場合には、上記の仮定から１０ｍｇの燃料噴射に対しては＋２０％の誤差が生じているので、学習値と実際の誤差の間に８％分の齟齬が生じる。従って、図１５に示す例では、目標燃料噴射量の総量（１０ｍｇ）に対して生じた誤差（＋１２％）を、最も燃料噴射量が多い噴射（８ｍｇ）に対する誤差とみなすことにより、学習値と実際の誤差の間の食い違いが大幅に抑制されている。

次に、図１６に示す例では、燃料噴射量の目標値として、１０ｍｇの燃料を、２ｍｇと８ｍｇに分割して噴射することが設定されている。ここで、インジェクタ６が図１６に示すように、目標値２ｍｇの燃料噴射に対しては＋３５％、８ｍｇの燃料噴射に対しては＋１０％、１０ｍｇの燃料噴射に対しては＋２０％分、実際の燃料噴射量が設計値に対してずれる特性を有しているとする。

インジェクタ６が、図１６に例示する誤差を有する場合、２ｍｇを目標値とする燃料噴射では２．７ｍｇの燃料が噴射され、８ｍｇを目標値とする燃料噴射では８．８ｍｇの燃料が噴射されることとなる。このため、測定により合計１０ｍｇの目標燃料噴射量に対し、１１．５ｍｇ（＝２．７＋８．８ｍｇ）の燃料が噴射されたという結果が推定される。従って、合計１０ｍｇの目標燃料噴射量に対し、＋１５％分の誤差が生じたという結果が測定により推定され、この＋１５％の誤差を、８ｍｇを目標値とする燃料噴射における誤差とみなして学習値が設定される。

これにより、実際には＋１０％の誤差を生じている８ｍｇの燃料噴射に対して、＋１５％の誤差が生じているものとして学習値が設定され、学習値と実際の誤差の間には５％分の齟齬が生じる。これに対し、推定された＋１５％の誤差を、１０ｍｇの目標燃料噴射量に対する誤差であるとみなして学習を実行した場合には、上記の仮定から１０ｍｇの燃料噴射に対しては＋２０％の誤差が生じているので、学習値と実際の誤差の間に５％分の齟齬が生じる。従って、図１６に示す例では、目標燃料噴射量の総量（１０ｍｇ）に対して生じた誤差（＋１５％）を、最も燃料噴射量が多い噴射（８ｍｇ）に対する誤差とみなしても、学習値と実際の誤差の間の食い違いは同程度になる。

最後に、図１７に示す例では、燃料噴射量の目標値として、１０ｍｇの燃料を、２ｍｇと８ｍｇに分割して噴射することが設定されている。ここで、インジェクタ６が図１７に示すように、目標値２ｍｇの燃料噴射に対しては＋４０％、８ｍｇの燃料噴射に対しては＋１０％、１０ｍｇの燃料噴射に対しては＋２０％分、実際の燃料噴射量が設計値に対してずれる特性を有しているとする。

インジェクタ６が、図１７に例示する誤差を有する場合、２ｍｇを目標値とする燃料噴射では２．８ｍｇの燃料が噴射され、８ｍｇを目標値とする燃料噴射では８．８ｍｇの燃料が噴射されることとなる。このため、測定により合計１０ｍｇの目標燃料噴射量に対し、１１．６ｍｇ（＝２．８＋８．８ｍｇ）の燃料が噴射されたという結果が推定される。従って、合計１０ｍｇの目標燃料噴射量に対し、＋１６％分の誤差が生じたという結果が測定により推定され、この＋１６％の誤差を、８ｍｇを目標値とする燃料噴射における誤差とみなして学習値が設定される。

これにより、実際には＋１０％の誤差を生じている８ｍｇの燃料噴射に対して、＋１６％の誤差が生じているものとして学習値が設定され、学習値と実際の誤差の間には６％分の齟齬が生じる。これに対し、推定された＋１６％の誤差を、１０ｍｇの目標燃料噴射量に対する誤差であるとみなして学習を実行した場合には、上記の仮定から１０ｍｇの燃料噴射に対しては＋２０％の誤差が生じているので、学習値と実際の誤差の間に４％分の齟齬が生じる。従って、図１７に示す例では、目標燃料噴射量の総量（１０ｍｇ）に対して生じた誤差（＋１６％）を、最も燃料噴射量が多い噴射（８ｍｇ）に対する誤差とみなすことで、学習値と実際の誤差の間の食い違いが増加してしまう。

しかしながら、実際には、インジェクタ６が図１７に例示するような傾向の誤差を持つことは少ない。また、図１２乃至図１６に例示したように、推定された燃料噴射量の総量の誤差を、１サイクル中で最も噴射量が多い噴射の誤差とみなすことにより、多くの場合、学習値と実際の誤差の間の齟齬を抑制できることが、本件発明者の実験により実証されている。このため、本実施形態の燃料噴射量の学習制御方法によれば、１サイクル中に分割して燃料が噴射された場合でも、効果的に学習を行うことができる。また、上述した例では、何れも、比較的燃料噴射量が多い、８ｍｇの燃料噴射について学習が実行されている。これに対して、２ｍｇの燃料噴射等、比較的噴射量が少ない燃料噴射に対しては、１サイクル中に噴射される燃料の総量が少ない、アイドリング時等の低負荷でエンジン１が運転されているとき学習が実行される。

本発明の実施形態の燃料噴射量の学習制御方法によれば、１サイクル中の噴射のうち最も噴射量が多い噴射の燃料噴射時間に対して、燃料噴射量のズレ量に基づく学習を最も強く反映させるので、エンジンの１サイクル中に複数回に分割して燃料噴射が行われる場合にも効果的に学習を行うことができる。

また、本実施形態の燃料噴射量の学習制御方法によれば、１サイクル中の噴射のうち最も噴射量が多い噴射の燃料噴射時間に対してのみ燃料噴射時間の学習が実行される（図１１のステップＳ１３→Ｓ１４）ので、簡便な学習で十分な学習効果を上げることができる。

さらに、本実施形態の燃料噴射量の学習制御方法によれば、燃料噴射時間が閾値時間（図４）以下の燃料噴射が行われるので、燃料噴射時間の増加に対する燃料噴射量の増加割合が変化し、燃料噴射量の学習が困難となる。しかしながら、本発明の燃料噴射量の学習制御方法によれば、燃料噴射時間の増加に対する燃料噴射量の増加割合が変化する場合でも、効果的に学習を行うことができる。

本実施形態が適用されているエンジン１は、運転状態に応じて燃料圧力が変更されており（図７、図８）、燃料圧力と燃料噴射時間の組み合わせ毎に学習値が設定され（図９）、多くの学習値（Ｑｇ₁₁～Ｑｇ_mn）が必要となるが、本実施形態の燃料噴射量の学習制御方法によれば、多くの学習値を早期に設定することができ、排出ガス性能の低下を抑制することができる。

本実施形態が適用されているエンジン１のように圧縮着火燃焼、火花点火制御圧縮着火燃焼を行うエンジンでは（図５）、圧縮着火が発生する時期を制御するために、精密な空燃比の設定が必要となる（図６）。本実施形態の燃料噴射量の学習制御方法によれば、エンジンの１サイクル中に複数回に分割して燃料噴射が行われる場合にも効果的に学習を行うことができるので、従来の制御方法では困難であった空燃比の精密な設定が可能になり、圧縮着火燃焼を行うエンジンにおいても、安定した着火を実現することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。

１ エンジン
３ ピストン
６ インジェクタ
６ａ 第１バルブボディ
６ｂ 第２バルブボディ
６ｃ 結合部材
１０ ＥＣＵ
１０ａ メモリ
１０ｂ マイクロプロセッサ
１０ｃ 燃料噴射学習モジュール
１１ シリンダ
１２ シリンダブロック
１３ シリンダヘッド
１４ コネクティングロッド
１５ クランクシャフト
１７ 燃焼室
１８ 吸気ポート
１９ 排気ポート
２１ 吸気弁
２２ 排気弁
２３ 吸気電動ＶＶＴ
２４ 排気電動ＶＶＴ
２５ 点火プラグ
４０ 吸気通路
４１ エアクリーナー
４２ サージタンク
４３ スロットル弁
４４ 過給機（機械式の過給機）
４５ 電磁クラッチ
４６ インタークーラー
４７ バイパス通路
４８ エアバイパス弁（バイパス制御弁）
４９ 過給システム
５０ 排気通路
５１ 触媒コンバーター
５２ ＥＧＲ通路
５３ ＥＧＲクーラー
５４ ＥＧＲ弁
５５ ＥＧＲシステム
６１ 燃料供給システム
６２ 燃料供給路
６３ 燃料タンク
６４ コモンレール
６５ 燃料ポンプ
８１ 第１ソレノイドコイル
８２ 第２ソレノイドコイル
８３ ニードル
８３ａ 孔
８４ 噴口
８５ ケース
８５ａ 非磁性体部分
８６ａ 第１固定コア
８６ｂ 第２固定コア
８７ａ 第１可動コア
８７ｂ 第２可動コア
８８ａ スプリング
８８ｂ スプリング
８８ｃ スプリング
８９ａ 第１種の補強部材
ＳＷ８ リニアＯ₂センサ
ＳＷ９ エンジン回転数センサ
ＳＷ１２ アクセル開度センサ
ＳＷ１６ 燃圧センサ

Claims (7)

1. 燃料噴射時間が所定の閾値時間以下の領域で、燃料噴射時間の増加に対する燃料噴射量の増加割合が変化する特性を有するインジェクタを制御するための、燃料噴射量の学習制御方法であって、
   上記インジェクタは、エンジンの少なくとも一部の運転条件において、１サイクル中に複数回に分割して燃料を噴射するように構成され、
   上記学習制御方法は、
   上記エンジンの運転条件に応じて燃料噴射を実行させるインジェクタ制御ステップと、
   上記エンジンから排出された排気ガス中の酸素濃度を検出する検出ステップと、
   この検出ステップにおいて検出された酸素濃度に基づいて、実空燃比を推定する空燃比推定ステップと、
   この空燃比推定ステップにおいて推定された実空燃比に基づいて、上記エンジンの１サイクル中に噴射すべき目標燃料噴射量の総量と、１サイクル中に実際に噴射された実燃料噴射量の総量との間のズレを計算するズレ量計算ステップと、
   このズレ量計算ステップにおいて計算されたズレ量に基づいて、燃料噴射時間を学習する学習ステップと、を有し、
   上記インジェクタが１サイクル中に複数回に分割して燃料を噴射した場合には、上記学習ステップにおいて、１サイクル中の噴射のうち最も噴射量が多い噴射の燃料噴射時間に対して、上記ズレ量に基づく学習を最も強く反映させることを特徴とする燃料噴射量の学習制御方法。
2. 上記インジェクタが１サイクル中に複数回に分割して燃料を噴射した場合には、上記学習ステップにおいて、１サイクル中の燃料噴射量の総量に対し、燃料噴射量が所定割合以下の噴射に対しては、燃料噴射時間の学習を実行しない請求項１記載の燃料噴射量の学習制御方法。
3. 上記インジェクタが１サイクル中に複数回に分割して燃料を噴射した場合には、上記学習ステップにおいて、１サイクル中の噴射のうち最も噴射時間が長い噴射の燃料噴射時間に対してのみ燃料噴射時間の学習を実行する請求項１又は２に記載の燃料噴射量の学習制御方法。
4. 上記インジェクタ制御ステップにおいて実行される燃料噴射には、燃料噴射時間が上記閾値時間以下の燃料噴射が含まれる請求項１乃至３の何れか１項に記載の燃料噴射量の学習制御方法。
5. 上記インジェクタは、燃料圧力及び燃料噴射時間によって燃料噴射量が設定されるように構成され、上記学習ステップにおいては、或る燃料噴射に対する学習量を、燃料噴射時間が同一で、燃料圧力が異なる燃料噴射に対しても反映させる請求項１乃至４の何れか１項に記載の燃料噴射量の学習制御方法。
6. 上記インジェクタの制御により、エンジンの燃焼室内で圧縮着火燃焼が行われる請求項１乃至５の何れか１項に記載の燃料噴射量の学習制御方法。
7. 上記インジェクタの制御により、エンジンの燃焼室内で火花点火制御圧縮着火燃焼が行われる請求項６記載の燃料噴射量の学習制御方法。

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