JPH1037789A - 筒内噴射エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料検出の精度を向上させて精密な燃料噴射
制御、正確な空燃比制御を実現させ、より安定した高い
燃焼性能、燃費の改善、及び、排気ガスの良好な浄化性
能を確保することを可能とする筒内噴射エンジンの制御
装置を提供する。 【解決手段】 内燃機関に供給する燃料と吸入空気量を
制御する手段と、燃圧を所定値に制御する燃料の加圧及
び調圧手段と、第２燃圧検出手段と該第２燃圧検出手段
よりも広範囲に燃圧を検出できる第１燃圧検出手段とを
備え、前記二つの燃圧検出手段の各出力値を比較して第
１燃圧検出手段の出力値に基づく燃圧を第２燃圧検出手
段の出力値で補正することで前記第１燃圧検出手段の出
力特性関数を決定してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃量噴射圧（燃
圧）と空燃比とを検出することで燃料噴射量を制御する
筒内噴射エンジンの制御装置に係り、特に、検出燃圧の
校正、燃圧検出手段の故障時の燃圧の推定、及び、燃圧
又は空燃比検出手段を用いて燃料噴射弁の診断を行う筒
内噴射エンジンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の筒内噴射エンジンの燃料噴射のた
めの制御装置としては、例えば特開平５−７９３７０号
公報記載の技術がある。該技術は、筒内噴射エンジンの
負荷及び他のパラメータに基づいて燃料噴射時期を吸気
行程もしくは圧縮行程に噴射を切り換えるようにして、
噴射燃料を良好に着火させるものであるが、該技術は燃
料噴射弁に印加される燃圧及び燃料噴射弁の診断につい
ては特別な配慮はされていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、筒内噴射エ
ンジンにおける燃圧は、燃料ポンプによって加圧される
が、エンジン始動時は勿論のこと、通常運転時等におい
ても、図６に示すように燃圧は広範囲に変化する。この
ように広範囲に変化する燃圧を１つの燃圧検出手段のみ
で検出して、燃圧全域に渡って精度よく検出することは
難しいことである。特に、低燃圧領域での燃圧を使用す
る始動時を含むエンジン運転においては、広範囲の燃圧
を一つの検出手段で検出することとなるので、精度が荒
くなって、正確な燃料噴射量の算出、適正量の燃料噴射
ができず、どうしても始動時空燃比が薄くなる傾向とな
って始動期間が長くなったり、逆に、始動時空燃比が濃
すぎることで、排出する排気ガスのＨＣ濃度が高くなっ
て排気ガスの浄化性能を悪化させるという問題が生じ
る。

【０００４】前記問題には、二つの燃圧検出手段を配備
すること、即ち、低燃圧領域検出の燃圧検出手段と高燃
圧領域検出とを配備することで対処することが考えられ
ているが、二つの燃圧検出手段の特性の違いから、燃圧
検出の切り換え点近傍での検出データに検出段差（検出
値違い）が生じ、該検出段差に基づく燃料噴射量の算出
によって、前記検出切り換え点付近での燃焼が悪化する
傾向があり、該燃焼悪化に基づいて排出される排気ガス
のＨＣ濃度が高くなって、排気ガスの浄化性能を悪化さ
せるとの問題がある。

【０００５】また、筒内噴射エンジンの制御装置におけ
る燃料噴射量算出手段においては、燃料噴射弁に印加さ
れる燃圧を検出し、その燃圧により燃料噴射弁の通電時
間を補正している為に、正確な燃圧が検出できない場合
には、エンジンの燃焼性能、浄化性能が悪化することは
勿論のこと、最悪の状態としては、エンジンが停止して
しまうとの問題が生じる。

【０００６】更に、筒内噴射エンジンの燃料噴射弁は、
燃料を直接燃焼室へ噴射する為に、燃料噴射弁の故障に
基づいて、燃料噴射量の変化、燃料の噴霧角度の変化、
及び、噴射燃料の速度が変わる場合があるために、燃焼
の安定度が阻害されると共に、燃費も悪化するとの問題
が生じる。本発明は、このような問題に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、燃料検出の精度を向上させ
て精密な燃料噴射制御、つまり、正確な空燃比制御を実
現させ、より安定した高い燃焼性能、燃費の改善、及
び、排気ガスの良好な浄化性能を確保することを可能と
する筒内噴射エンジンの制御装置を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明に係る筒内噴射エンジンの制御装置は、内燃機関
に供給する燃料と吸入空気量を制御する手段と、燃圧を
所定値に制御する燃料の加圧及び調圧手段と、第２燃圧
検出手段と該第２燃圧検出手段よりも広範囲に燃圧を検
出できる第１燃圧検出手段とを備え、前記二つの燃圧検
出手段の各出力値を比較して第１燃圧検出手段の出力値
に基づく燃圧を第２燃圧検出手段の出力値で補正するこ
とで前記第１燃圧検出手段の出力特性関数を決定するも
のであり、前記二つの燃圧検出手段の各出力値の比較
は、エンジン運転中の異なる時刻の２点の燃圧検出に基
づいて比較され、前記第１燃圧検出手段の出力特性関数
の決定時期は第２燃圧検出手段の検出範囲内の時期であ
ると共に、第１燃圧検出手段の出力特性関数の決定後
は、全燃圧領域において第１燃圧検出手段を用いて制御
することを特徴としている。

【０００８】また、本発明の筒内噴射エンジンの制御装
置は、更に空燃比を検出する手段とを備え、前記第１燃
圧検出手段が故障した際、第２燃圧検出手段の出力値に
基づく燃圧の変化より燃圧の推定を行い、更に、所定の
燃圧値以上は、空燃比を検出する手段の出力値に基づき
目標空燃比に一致させるよう推定燃圧を増減してフィー
ドバック制御を行うことを特徴としている。

【０００９】更に、本発明の筒内噴射エンジンの制御装
置の他の態様としては、内燃機関に供給する燃料と吸入
空気量を制御する手段と、燃圧を所定値に制御する燃料
の加圧及び調圧手段と、燃圧を検出する手段と、排気ガ
スから空燃比を検出する手段とを備え、燃圧を検出する
手段が故障した際、燃圧に影響を及ぼす水温、回転速
度、累積回転数等の因子を軸としたマップ又はテーブル
から燃料の加圧手段の加圧量を算出することで燃圧の推
定を行い、更に、所定の燃圧値以上は、空燃比を検出す
る手段の出力値に基づき目標空燃比に一致させるよう推
定燃圧を増減してフィードバック制御を行うことを特徴
としている。

【００１０】更にまた、本発明の筒内噴射エンジンの他
の態様としては、内燃機関に供給する吸入空気量を制御
する手段と、目標空燃比となるよう燃料噴射量を計算す
る手段と、燃圧を所定値に制御する燃料の加圧及び調圧
手段と、燃圧を検出する手段と、検出された燃圧で供給
する燃料噴射量を補正する手段と、該燃料噴射量を噴射
するよう燃料噴射弁の通電時間を算出する手段と、通電
されている間燃料を直接燃焼室へ噴射する燃料噴射弁
と、空燃比を検出する手段とを備え、燃圧を検出する手
段の検出に基づく各気筒毎の燃料噴射弁の通電時期、通
電時間に連動した燃圧の変化時期、もしくは、燃圧の降
下代の内の少なくとも１つの値を基に、燃料噴射弁の診
断を行うと共に、仮想の燃圧を基に燃料を供給した際、
空燃比を検出する手段の出力値と予め計算された予測出
力値との差に基づいて、燃料噴射弁の診断と校正を行う
ことを特徴としており、前記燃料噴射弁の校正は各気筒
毎に行い、燃料噴射弁の診断と校正はエンジンのアイド
ル運転中に実施することを特徴としている。

【００１１】前記の如く構成された本発明の係る筒内噴
射エンジンの制御装置は、二つの燃圧検出手段を備え、
第１燃圧検出手段が第２燃圧検出手段よりも広範囲の燃
圧を検出するべく構成したことにより、第１燃圧検出手
段の出力値に基づく燃圧を第２燃圧検出手段の出力値に
基づく燃圧で補正することによって、第１燃圧検出手段
の出力特性関数を決定し、全燃圧領域を第１燃圧検出手
段を用いて精度良く検出することができる。

【００１２】また、第１燃圧検出手段が故障した際、第
２燃圧検出手段の出力値に基づく燃圧の変化より、もし
くは、燃圧に影響を及ぼす因子（例えば、水温、回転速
度、累積回転数）を軸としたマップ又はテーブルから燃
料の加圧手段の加圧量を算出することで、燃圧の推定を
行うことができると共に、所定の燃圧値以上は空燃比を
検出する手段の出力値に基づきエンジンの空燃比を目標
空燃比に一致させるように推定燃圧を増減させるフィー
ドバック制御を行うことで、継続して良好な燃料制御を
行うことができ、エンジン停止となる事態を避けること
ができる。

【００１３】更に、燃圧を検出する手段の検出に基づ
き、各気筒毎の燃料噴射弁の通電時期，通電時間に連動
した燃圧の変化時期あるいは燃圧の降下代の内少なくと
も１つの値を基にして個々の燃料噴射弁の診断を行うこ
とができると共に、空燃比を検出する手段の出力値と予
め計算された予測出力値との差に基づき各燃料噴射弁の
診断と校正を行うことができるので、各気筒毎の空燃比
バラツキの低減と高精度の空燃比制御が可能である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の内燃機
関の制御装置の一実施形態について詳細に説明する。第
１図は、本実施形態の内燃機関の制御装置を含むエンジ
ンシステムの全体構成を示したもので、図１において、
内燃機関１の各気筒には、ピストン１ａとシリンダ１ｂ
とで形成される燃焼室１ｃが配置され、該燃焼室１ｃの
上部には吸気管２２と排気管２３とが接続されている。

【００１５】エアクリーナ２の入口部２ａから取り入れ
られた空気は、空気流量計３を介して吸入空気量を制御
する絞弁５を設置した絞弁ボディ６を通り、コレクタ７
に入る。ここで、絞弁５は、これを駆動するモータ１０
と連結しており、該モータ１０を駆動することによって
絞弁５を操作することで、吸入空気量を制御できるタイ
プ、または、機械式に吸入空気量を変えられるタイプの
どちらでも可能である。前記コレクタ７に導かれた吸入
空気は、内燃機関１の各シリンダ１ｂに接続された各吸
気管２２に分配され、シリンダ１ｂ内に導かれる。

【００１６】一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク１
１から燃料ポンプ１２により１次加圧され、さらに燃料
ポンプ１９により２次加圧されて、インジェクタ９が配
管されている燃料系に供給される。前記燃料ポンプ１２
で１次加圧された燃料は、燃圧レギュレータ４により一
定の圧力（例えば０．３ＭＰａ）に調圧され、前記燃料
ポンプ１９でより高い圧力に２次加圧された燃料は、燃
圧レギュレータ１４により一定の圧力（例えば５ＭＰ
ａ）に調圧され、それぞれのシリンダ１ｂに設けられて
いるインジェクタ９からシリンダ１ｂの中の燃焼室１ｃ
に噴射される。

【００１７】ここで、燃圧レギュレータ１４は、機械式
の一定圧力に制御するタイプ又は外部からの電気信号に
より制御圧をリニアに変えられるタイプのものとする。
２次加圧された圧力は、燃圧センサ１３で検出され、該
燃圧センサ１３の出力信号は、コントロールユニット１
５に入力されるようになっている。また、空気流量計３
からは、吸気流量を示す信号が出力され、コントロール
ユニット１５に入力されるようになっており、更に、前
記絞弁ボディ６には、絞弁５の開度を検出するスロット
ルセンサ１８が取り付けられており、その出力信号もコ
ントロールユニット１５に入力されるようになってい
る。

【００１８】次に、クランク角センサ１６は、カム軸
（図示省略）によって回転駆動され、クランク軸（図示
省略）の回転位置を示す信号を出力する。該信号もコン
トロールユニット１５に入力されるようになっている。
ここで、クランク角センサ１６は、クランク軸の回転を
直接検出するタイプでもよい。前記排気管２３にはＯ₂
センサまたはＡ／Ｆセンサ２０が取付られており、該Ｏ
₂ センサまたはＡ／Ｆセンサ２０は、排気ガスの成分か
ら実運転空燃比を検出してその信号を出力し、該信号も
同じくコントロールユニット１５に入力されるようにな
っている。

【００１９】コントロールユニット１５は、エンジンの
運転状態を検出する各種のセンサなどからの信号を入力
として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結
果として算定された各種の制御信号を出力し、前記イン
ジェクタ９、点火コイル１７、及び、絞弁操作のモータ
１０等の各機器に所定の制御信号として出力し、燃料供
給制御、点火時期制御、及び、吸入空気量制御等を実行
する。

【００２０】コントロールユニット１５の主要部分は、
図２に示すように、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＡ／Ｄ
変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ等で構成され、エンジンの運
転状態を検出する前記各種のセンサ等からの信号を入力
として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結
果として算定された各種の制御信号を前記各機器に供給
し、燃料供給量制御と点火時期制御等とを実行するもの
である。

【００２１】図３は、燃圧によって噴射パルス幅を補正
する制御ブロック図を示したものである。空気流量計３
で求めた吸入空気量Ｑａをエンジン回転数Ｎｅで割り、
定数Ｋを乗じて基本パルス幅Ｔｐを算出する。基本パル
ス幅Ｔｐは、Ａ／Ｆ＝１４．７（ストイキ）にする基本
となるパルス幅であり、無効パルス幅Ｔｓを加えて算出
した噴射量Ｔｉをインジェクタ９から噴射すると、実際
の空燃比がストイキとなる。

【００２２】すべての運転領域がストイキでない内燃機
関つまりリーンバーンエンジンでは、空燃比は、目標Ａ
／Ｆマップ３２により、エンジン回転数Ｎｅと負荷を表
わすＴｐによって規制される。目標Ａ／Ｆマップ３２
は、エンジン回転数Ｎｅと基本パルス幅Ｔｐを入力とし
て目標Ａ／Ｆを検索算出して出力するものである。基本
パルス幅Ｔｐを目標Ａ／Ｆで割って基準となるストイキ
のＡ／Ｆ＝１４．７を乗ずると、仮の燃料噴射量Ｔｉ’
が求まる。燃圧補正テーブル３３は、燃圧Ｐｆを基準燃
圧Ｐｂで割った燃圧比Ｋｐを入力として燃圧補正係数Ｐ
Ｆｈを検索算出して出力するテーブルであり、求まった
燃圧補正係数ＰＦｈをＴｉ’に乗じた後、無効パルスＴ
ｓを加えて噴射パルス幅Ｔｉを算出する。

【００２３】図４のフローチャートは、ソフトウエア上
の処理の流れを示したものである。図４に示した一連の
処理は、一定時間（例えば１０ｍｓ）毎の割り込み処理
によって実行される。フローがスタートすると、始め
に、ステップ４１で吸入空気量Ｑａを読み込み、ステッ
プ４２でエンジン回転数Ｎｅを読み込む。次いで、ステ
ップ４３では、燃圧Ｐｆを読み込む。ステップ４４で
は、式（１）により基本パルス幅Ｔｐを計算する。 Ｔｐ＝Ｋ×（Ｑａ／Ｎｅ） 式（１）

【００２４】ステップ４５では、基本パルス幅Ｔｐとエ
ンジン回転数Ｎｅを入力として目標Ａ／Ｆマップを検索
し、目標となる空燃比Ａ／Ｆｔを求めて出力する。ステ
ップ４６では、目標空燃比Ａ／Ｆとする為の仮のパルス
幅Ｔｉ’を式（２）で計算する。 Ｔｉ’＝Ｔｐ×（１４．７／Ａ／Ｆｔ） 式（２）

【００２５】ステップ４７では、実測の燃圧Ｐｆと基準
燃圧Ｐｂの比である燃圧比Ｋｐを式（３）で演算する。 Ｋｐ＝Ｐｆ／Ｐｂ 式（３）

【００２６】ステップ４８では、燃圧比Ｋｐを入力とし
て燃圧補正係数ＰＦｈを検索する。最後にステップ４９
で、燃圧補正をかけたＴｉを式（４）で計算する。 Ｔｉ＝ＴＩ’×ＰＦｈ＋Ｔｓ 式（４） 以上の各ステップを処理することによって燃圧が変動し
ても燃料噴射パルス幅を補正することにより目標空燃比
Ａ／Ｆ通りに空燃比の制御を行うことが可能となる。

【００２７】図５は、本実施形態の燃料系のシステム構
成を示す図である。燃料は、燃料タンク１１から低圧側
の燃料ポンプ１２によって１次加圧され、更に高圧側の
燃料ポンプ１９により２次加圧されて、各シリンダ１ｂ
に配置されているインジェクタ９の燃料系配管に供給さ
れる。１次加圧された燃料は、燃圧レギュレータ４によ
り一定の圧力（例えば０．３ＭＰａ）に調圧されると共
に、該調圧された燃料は、燃料ポンプ１９より高い圧力
に２次加圧され、該２次加圧された燃料は、高圧燃圧レ
ギュレータ１４により調圧され、それぞれのシリンダ１
ｂに設けられている各インジェクタ９からシリンダ１ｂ
の中の燃焼室１ｃに噴射される。また、２次加圧された
燃料の圧力は、燃圧センサ１３で検出され、該センサ１
３の出力は、コントロールユニット１５に入力されるよ
うになっている。

【００２８】図６は、従来の燃圧センサの特性例を示し
たものである。燃圧が安定する前の領域（低燃圧領域）
では、測定した燃圧の誤差が大きく、この燃圧を基に燃
料噴射を行っても正確な噴射ができず、空燃比が薄すぎ
たり、逆に空燃比が濃すぎて排出するＨＣ濃度が高くな
って排気ガス性能を悪化させる等の問題があることが理
解されるであろう。

【００２９】図７は、燃圧センサ１３とコントロールユ
ニット１５の関係を示す図である。燃圧センサ１３の出
力電圧は、コントロールユニット１５に内臓されている
Ａ／Ｄ変換器により電圧をデジタルに変換されてＣＰＵ
に入力される。図８は、燃圧センサ１３の電圧信号の特
性を示したものである。Ａ／Ｄ変換器の分解能、つま
り、１ＢＩＴ当たりの電圧は決まっているので（例えば
５ｍＶ）、圧力の低い側では、Ｐ２Ｖ信号から変換した
ほうがより高い分解能で燃圧を計測できる。また、圧力
の高い側は、Ｐ１Ｖから変換したほうが広い範囲の燃圧
を計測できる。

【００３０】図９は、Ｐ１の燃圧をＰ２の燃圧を用いて
校正する手段のタイムチャートを示したものである。運
転中の異なった時刻（ａ，ｂ）の２つの燃圧（Ｐ１，Ｐ
２）を比較し、Ｐ１の燃圧変化をＰ２の燃圧の変化で校
正を行うものである。そこで、Ｐ１の燃圧をＰ２の燃圧
を用いて校正する手段のフローを、図１０のフローチャ
ートに基づいて説明する。まず、ステップ５１で燃圧の
校正を行ったかどうかの判断を行い、校正済みであれ
ば、ステップ５８に進み、図１１のフローチャートに基
づき処理１を行う。校正を行っていない場合は、ステッ
プ５２に進み、燃圧センサ１３の電圧信号Ｐ１Ｖ，Ｐ２
Ｖを読み込み、ステップ５３に進む。ステップ５３で
は、燃圧変換テーブルに基づき燃圧センサ１３の出力電
圧を燃圧Ｐ１、Ｐ２に変換してステップ５４に進む。

【００３１】ステップ５４では、次ぎの式（５）により
燃圧傾きΔＰｎを計算する。 ΔＰｎ＝（Ｐ２ｂ−Ｐ２ａ）／（Ｐ１ｂ−Ｐ１ａ） 式（５） 次に、ステップ５５では、式（５）で求めた燃圧補正特
性ΔＰｎに基づき、式（６）を用いて燃圧Ｐ１の校正を
行う。 Ｐ１Ｔａ＝Ｐ１ａ×ΔＰｎ 式（６）

【００３２】ステップ５６では、式（６）で燃圧Ｐ１の
校正を行ったＰ１Ｔａと、Ｐ２ａとの間に段差が生じる
ので、式（７）によりその段差を求める。 ＯＦＳ＝Ｐ２ａ−Ｐ１Ｔａ 式（７） ステップ５７では、式（６）（７）で求めた燃圧校正係
数を用いて燃圧の校正を行う。これで燃圧校正終了とな
り、燃圧校正フラグを校正済みとしてフラグをセットす
る。

【００３３】前記ステップ５８の処理１のフローチャー
トが図１１に示されている。ステップ６１では、燃圧セ
ンサ１３の電圧信号Ｐ１Ｖを読み込み、次いで、ステッ
プ６２で、燃圧変換テーブルを用いて燃圧センサ１３の
出力電圧を燃圧Ｐ１に変換する。ステップ６３では、式
（６）（７）で求めた燃圧校正係数を用いて式（８）の
燃圧校正式で燃圧Ｐ１の校正を行う。 校正燃圧＝Ｐ１×ΔＰｎ＋ＯＦＳ 式（８） このようにして、校正燃圧Ｐ１Ｔが決定され、精度を要
する低圧側でも高い分解能を確保できる燃圧測定が可能
となる。

【００３４】次に、Ｐ１の燃圧センサが故障した際に、
Ｐ２の燃圧を用いて燃圧のを校正する手段について説明
する。図１２は、Ｐ１の燃圧センサが故障した際にＰ２
の燃圧変化を示すタイムチャートであり、図１３は、Ｐ
１の燃圧センサが故障した際にＰ２の燃圧センサを用い
て燃圧のを校正する手段を示すフローチャートである。

【００３５】まず、ステップ６１では、燃圧センサ１３
の電圧信号Ｐ２Ｖと回転数信号ＮＥを読み込む。ステッ
プ６２では、燃圧変換テーブルを用いて燃圧センサ１３
の出力電圧を燃圧に変換する。次に、ステップ６３で燃
圧Ｐ２が所定の範囲にあるかどうかを判定する。ここ
で、Ｐ２＞Ｐ２ｍａｘとしたのは、低圧側の燃圧測定上
限まで用いて処理を行う為である。所定範囲内になる
と、燃圧Ｐ２の値を基に燃圧推定を行うこととなる。Ｐ
２＞Ｐ２ｍａｘでないときは、ステップ６７に進み、式
（９）に基づき単位回転数当たりの燃圧変化ΔＰＴｎを
計算する。 ΔＰＴｎ＝（Ｐ２ｂ−Ｐ２ａ）／（Ｔｂ−Ｔａ） 式（９）

【００３６】次に、ステップ６８に進み、式（９）で求
めた燃圧変化特性ΔＰＴｎを基に式（１０）を用いて燃
圧の推定を行う。 Ｐ２Ｔｂ＝ＮＥｂ×ΔＰＴｎ 式（１０） ステップ６９では、式（１０）での燃圧の推定値Ｐ２Ｔ
ｂと、燃圧Ｐ２ｂに間には段差が生じるので、式（１
１）により段差を求める。 ＯＦＳ＝Ｐ２ｂ−Ｐ２Ｔｂ 式（１１）

【００３７】ステップ７０では、前記段差ＯＦＳと燃圧
変化ΔＴｎと回転数とから燃圧を求めてフローを終了す
る。ステップ６３で燃圧Ｐ２が測定限界以上となった場
合（Ｐ２≧Ｐ２ｍａｘ）はステップ６４に進み、ステッ
プ６４で推定燃圧がメカ的調圧手段の調圧値ＣＰＦ（例
えば５ＭＰａ）より下であれば、ステップ６５に進ん
で、式（１０）（１１）で求めた燃圧推定係数を用いて
式（１２）に基づき燃圧の推定を行う。 推定燃圧＝ＮＥｎ×ΔＰＴ＋ＯＦＳ 式（１２）

【００３８】次に、ステップ６４で推定燃圧がメカ的調
圧手段の調圧値（例えば５ＭＰａ）以上であれば、それ
以上の燃圧推定を行わず、推定燃圧＝メカ的調圧手段の
調圧値ＣＰＦとして、図１４に示す処理２のフローチャ
ートに基づき処理を行いフローを終了する。図１４の処
理２では、ステップ７１で燃圧を読み込み行うと共に、
ステップ７２でＡ／Ｆセンサ信号の読み込みを行い、ス
テップ７３では読み込んだ空燃比Ａ／Ｆが目標空燃比Ａ
／Ｆに対してΔＡＦ（例えば２）以上異なっているかの
判定を行い、判定結果の空燃比Ａ／Ｆの差がΔＡＦより
小さければ問題なくＥＮＤへと進む。しかし、判定結果
ヘＡ／Ｆの差がΔＡＦ以上あれば、ステップ７４に進
み、目標Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆの差を基に燃圧補正テーブル
の検索を行い、補正燃圧ＴＰＡＬＰを求める。また、ス
テップ７５でＰＡＬＰに異常な値が入った場合に備えて
前回までの補正量に今回の補正量を加えて補正量とす
る。

【００３９】次に、燃圧を検出する手段を用いないで燃
圧を推定する手法について説明を行う。図１５は、始動
時のタイムチャートを示しており、図１６は、燃圧推定
のブロック図を示している。燃圧は、燃料ポンプが吐出
する燃料吐出量に比例して上昇する。しかし、燃料噴射
を行う為に燃圧は下がり、特に、始動時にはポンプ吐出
量から燃料噴射量を引いた分の燃圧が加圧代となる。即
ち、図１６から理解できるように、燃料噴射量の算出
は、エンジン回転数、エンジン冷却水温、吸入空気量等
により設定され、該燃料噴射量とポンプ吐出量との関係
から燃圧が推定される。

【００４０】図１７は、前記燃圧推定のフローチャート
である。まず、ステップ８１でエンジン情報としてエン
ジン冷却水温とエンジン回転数と吸入空気量の読み込み
を行う。ステップ８２では、目標空燃比Ａ／Ｆマップか
ら吸入空気量を基に燃料噴射量を算出してステップ８３
に進む。ステップ８３では、水温情報に基づき始動時燃
料噴射補正量をして最終的な燃料噴射量の算出を行う。
ステップ８４では、ポンプが吐出する燃料をエンジン回
転数つまり累積回転数から燃料吐出量を算出してステッ
プ８５に進む。ステップ８５では、前記燃料噴射量をポ
ンプ吐出量から引くことで、残燃料吐出量を求め、これ
が推定燃圧として算出される。ステップ８６でメカ的調
圧手段の調圧値ＣＰＦ（例えば５ＭＰａ）以上であれ
ば、それ以上の燃圧推定を行わず、推定燃圧＝メカ的調
圧手段の調圧値として、図１４に示す処理２を行いフロ
ーを終了する。

【００４１】このようにして、全領域の測定ができる燃
圧センサが故障した際にも、推定燃圧を用いてエンジン
制御が可能となる。図１８は、燃料噴射時の燃圧変化の
タイミングチャートである。第１気筒に対応するインジ
ェクタ＃１の駆動パルス立ち上がり点ａで燃圧モニタを
開始し、燃料噴射時間Ｔｉ後の駆動パルス立ち下がり点
ｂで燃圧モニタの終了を行って、その間の最大燃圧降下
代、点ａから最大降下までの時間、燃圧降下量を算出す
る。同様に、エンジンの燃料噴射順に従い、例えば、次
の噴射が第３気筒であれば、インジェクタ＃３の駆動パ
ルスの立ち上がり点ｃ及び立ち下がり点ｄ間で、インジ
ェクタ＃１と同様のモニタを行う。このようにして全気
筒において同様のモニタを行い、その結果を基にインジ
ェクタの診断を行う。

【００４２】図１９は、前記インジェクタの診断を行う
フローチャートを示したものである。ステップ９１で
は、燃圧センサ１３により検出された燃圧ＰＦ、クラン
ク角信号、各インジェクタ駆動パルスを読み込み、ステ
ップ９２に進む。ステップ９２では、噴射量演算の対象
とする気筒ｎを設定し、ステップ９３〜ステップ９６で
は、対象気筒のインジェクタ駆動パルスの立ち上がり、
立ち下がりをトリガ条件として燃圧ＰＦの最大変化幅
（Ｄｎ）、最大変化幅までの時間（Ｔｎ）、変化量（Σ
Ｄｎ）を算出する。インジェクタから燃料がシリンダに
噴射される駆動パルスがＯＮ状態（＝噴射時間Ｔｉ）に
同期して、燃料噴射によって変動する燃圧を全ての気筒
に関して算出を行う。各気筒毎の回転数Ｎｅと噴射パル
ス幅Ｔｉを基に燃料を噴射した際の燃圧ＰＦの最大変化
幅（Ｄｎ）、最大変化幅までの時間（Ｔｎ）、変化量
（ΣＤｎ）を求める。ステップ９７〜９９では、エンジ
ン回転数、吸入空気量、燃圧の各情報より理論的に算出
した各燃圧ＰＦの最大変化幅（Ｄｃ）、最大変化幅まで
の時間（Ｔｃ）、変化量（ΣＤｃ）と各気筒毎に算出し
た燃圧ＰＦの最大変化幅（Ｄｎ）、最大変化幅までの時
間（Ｔｎ）、変化量（ΣＤｎ）の比較を行い一つでも異
常な値を示した場合は、即警報を発生させる。

【００４３】インジェクタは、バラツキなく理論値通り
であれば問題ないが、実際には製造時の製造誤差によっ
てインジェクタ単体間にバラツキが生じてしまう。その
ため、インジェクタのバラツキの校正を行う必要があ
る。図２０は、空燃比Ａ／Ｆを用いてインジェクタの校
正を行う例を示したものである。検出された燃圧を基に
燃料を噴射した場合、計算上は噴射量Ｃ’の燃料を噴射
しているはずが、実際に空燃比Ａ／Ｆより求めた燃料噴
射量はＣとなってしまい差が生じてしまう。同様に、燃
料噴射時間を変更させた場合（仮想の燃圧を与えた場
合）、計算上の燃料噴射量Ｄ’と空燃比Ａ／Ｆから求め
た実際の燃料噴射量Ｄとの間に差が生じてしまうので、
このためのインジェクタの校正を行う必要がある。

【００４４】図２１は、そのインジェクタの校正の手法
の一例を示したフローチャートである。最初に、ステッ
プ１０１で噴射量演算の対象とする気筒ｎを設定してス
テップ１０２に進む。次に、ステップ１０２では、燃圧
（ＰＦ１），空燃比（ＡＦ１），燃料噴射パルス幅（Ｔ
ｉ１），吸入空気量（Ｑａ１）を読み込み、ステップ１
０３に進む。ステップ１０３では、式（１３）を用いて
燃料噴射量（Ｑｆ１）を算出する。 Ｑｆ１＝Ｑａ１／ＡＦ１ 式（１３）

【００４５】次に、ステップ１０４で、現在の燃圧とは
異なる仮想燃圧を設定する。ステップ１０５では、仮想
燃圧を基に燃料噴射を行った際の燃圧（ＰＦ２），空燃
比（ＡＦ２），燃料噴射パルス幅（Ｔｉ２），吸入空気
量（Ｑａ２）を読み込み、式（１４）を用いて燃料噴射
量（Ｑｆ２）を算出する。 Ｑｆ２＝Ｑａ２／ＡＦ２ 式（１４）

【００４６】ステップ１０６では、式（１３）（１４）
を基にして、式（１５）によってインジェクタの特性関
数αｎを求める。 αｎ＝（Ｑｆ１−Ｑｆ２）／（Ｔｉ１−Ｔｉ２） 式（１５）

【００４７】ステップ１０７では、前記インジェクタ特
性関数αｎを全ての気筒について求めて、全気筒のイン
ジェクタ特性関数αｎ検出が終了したか否かを判定し、
全気筒の検出が完了するまで、ステップ１０１〜１０６
の処理を繰り返す。ステップ１０８ではこのようにして
求められた全ての気筒のインジェクタ特性関数をもとに
各気筒毎のインジェクタ特性関数αｎがすべてのインジ
ェクタ特性関数の平均とほぼ等しいか否かを判定し、等
しいならば、ステップ１０９に進み、今回のインジェク
タ特性関数αｂを用いて基準となるインジェクタ特性関
数の校正を行う。逆に各気筒毎のインジェクタ特性がす
べてのインジェクタ特性関数の平均より異常な値を示し
た場合は、ステップ１１０に進み、警報等を発生させ
る。

【００４８】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱す
ることなく、設計において種々の変更をすることができ
るものである。

【００４９】

【発明の効果】以上の発明から理解できるように、本発
明の筒内噴射エンジンの制御装置は、 （１）燃圧上昇過渡時において、検出した燃圧を基に燃
料噴射パルスを補正して燃料量を目標通り制御できるの
で、始動時間を短く、かつ、排気ガス中の有害成分であ
るＨＣ、ＣＯの排出を低く抑えることができる。 （２）燃圧を検出する手段が故障した際、エンジン情報
から推定した燃圧を用いてエンジン制御を行うことがで
き、エンジン停止となる状態を避けることができる。 （３）燃圧を検出する手段または空燃比を検出する手段
を用いて、燃料噴射弁（インジェクタ）の診断を行うこ
とができる。また、個々のインジェクタを考慮した補正
を行うことにより、各気筒毎の空燃比バラツキの低減を
図り、高精度の空燃比制御を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の制御装置を備えた筒内噴
射エンジン概略構成図。

【図２】図１の筒内噴射エンジンのコントロールユニッ
トの構成概念図。

【図３】図１の制御装置の燃圧補正のブロック図。

【図４】図１の制御装置の燃圧補正のフローチャート。

【図５】図１の筒内噴射エンジンの燃料供給系統のシス
テム図。

【図６】従来の燃圧センサの特性を示す図。

【図７】図１の制御装置の燃圧センサとの関係を示す
図。

【図８】図１の筒内噴射エンジンの（二つの）燃圧セン
サの特性を示す図。

【図９】図１の筒内噴射エンジンの（二つの）燃圧セン
サの特性を示すタイムチャート。

【図１０】図１の筒内噴射エンジンの燃圧センサの燃圧
校正を示す制御フローチャート。

【図１１】図１の筒内噴射エンジンの燃圧センサの燃圧
校正済み燃圧の燃圧校正係数を用いた校正制御フローチ
ャート。

【図１２】図１の筒内噴射エンジンの燃圧センサＰ１の
故障時の燃圧センサＰ２の燃圧変化を示すタイムチャー
ト。

【図１３】図１の筒内噴射エンジンの燃圧センサＰ１の
故障時の制御フローチャート（その１）。

【図１４】図１の筒内噴射エンジンの燃圧センサＰ１の
故障時の制御フローチャート（その２）。

【図１５】図１の筒内噴射エンジンの始動時のタイムチ
ャート。

【図１６】図１の筒内噴射エンジンの燃圧センサの故障
時の制御ブロック図。

【図１７】図１の筒内噴射エンジンの燃圧センサの故障
時の制御フローチャート。

【図１８】図１の筒内噴射エンジンの燃料噴射に伴う燃
料圧力の変動を示す図。

【図１９】図１の筒内噴射エンジンのインジェクタの故
障診断を示す制御フローチャート。

【図２０】インジェクタの燃料噴射特性を示す図。

【図２１】図１の筒内噴射エンジンのインジェクタの燃
料噴射量校正を示す制御フローチャート。

【符号の説明】

１…エンジン、２…エアクリーナ、３…空気流量計、４
…燃圧レギュレータ、５…絞弁、６…絞弁ボディ、７…
コレクタ、８…エンジン、９…インジェクタ、１０…モ
ータ、１１…燃料タンク、１２…燃料ポンプ、１３…燃
圧センサ、１４…燃圧レギュレータ、１５…コントロー
ルユニット、１６…クランク角センサ、１７…点火コイ
ル、１８…スロットルセンサ、１９…燃料ポンプ、２０
…Ａ／Ｆセンサ、２１…ＥＧＲ弁

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関に供給する燃料と吸入空気量を
   制御する手段と、燃圧を所定値に制御する燃料の加圧及
   び調圧手段と、第２燃圧検出手段と該第２燃圧検出手段
   よりも広範囲に燃圧を検出できる第１燃圧検出手段とを
   備えた筒内噴射エンジンにおいて、 前記二つの燃圧検出手段の各出力値を比較して、第１燃
   圧検出手段の出力値に基づく燃圧を第２燃圧検出手段の
   出力値で補正することで前記第１燃圧検出手段の出力特
   性関数を決定することを特徴とする筒内噴射エンジンの
   制御装置。
2. 【請求項２】 前記二つの燃圧検出手段の各出力値の比
   較は、エンジン運転中の異なる時刻の２点の燃圧検出に
   基づいて比較されるものであることを特徴とする請求項
   １に記載の筒内噴射エンジンの制御装置。
3. 【請求項３】 前記第１燃圧検出手段の出力特性関数の
   決定時期が、第２燃圧検出手段の検出範囲内の時期であ
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内噴射エ
   ンジンの制御装置。
4. 【請求項４】 第１燃圧検出手段の出力特性関数の決定
   後は、全燃圧領域において第１燃圧検出手段を用いて制
   御することを特徴とする請求項１又は２に記載の筒内噴
   噴射エンジンの制御装置。
5. 【請求項５】 内燃機関に供給する燃料と吸入空気量を
   制御する手段と、燃圧を所定値に制御する燃料の加圧及
   び調圧手段と、第２燃圧検出手段と該第２燃圧検出手段
   よりも広範囲に燃圧を検出できる第１燃圧検出手段と、
   空燃比を検出する手段とを備えた筒内噴射エンジンにお
   いて、 前記第１燃圧検出手段が故障した際、第２燃圧検出手段
   の出力値に基づく燃圧の変化より燃圧の推定を行い、更
   に、所定の燃圧値以上は、空燃比を検出する手段の出力
   値に基づき目標空燃比に一致させるよう推定燃圧を増減
   してフィードバック制御を行うことを特徴とする筒内噴
   射エンジンの制御装置。
6. 【請求項６】 内燃機関に供給する燃料と吸入空気量を
   制御する手段と、燃圧を所定値に制御する燃料の加圧及
   び調圧手段と、燃圧を検出する手段と、排気ガスから空
   燃比を検出する手段とを備えた筒内噴射エンジンにおい
   て、 燃圧を検出する手段が故障した際、燃圧に影響を及ぼす
   水温、回転速度、累積回転数等の因子を軸としたマップ
   又はテーブルから燃料の加圧手段の加圧量を算出するこ
   とで燃圧の推定を行い、更に、所定の燃圧値以上は、空
   燃比を検出する手段の出力値に基づき目標空燃比に一致
   させるよう推定燃圧を増減してフィードバック制御を行
   うことを特徴とする筒内噴射エンジンの制御装置。
7. 【請求項７】 内燃機関に供給する吸入空気量を制御す
   る手段と、目標空燃比となるよう燃料噴射量を計算する
   手段と、燃圧を所定値に制御する燃料の加圧及び調圧手
   段と、燃圧を検出する手段と、検出された燃圧で供給す
   る燃料噴射量を補正する手段と、該燃料噴射量を噴射す
   るよう燃料噴射弁の通電時間を算出する手段と、通電さ
   れている間燃料を直接燃焼室へ噴射する燃料噴射弁とを
   備えた筒内噴射エンジンにおいて、 燃圧を検出する手段の検出に基づく各気筒毎の燃料噴射
   弁の通電時期、通電時間に連動した燃圧の変化時期、も
   しくは、燃圧の降下代の内の少なくとも１つの値を基
   に、燃料噴射弁の診断を行うことを特徴とする筒内噴射
   エンジンの制御装置。
8. 【請求項８】 内燃機関に供給する吸入空気量を制御す
   る手段と、目標空燃比となるよう燃料噴射量を計算する
   手段と、燃圧を所定値に制御する燃料の加圧及び調圧手
   段と、燃圧を検出する手段と、検出された燃圧で供給す
   る燃料噴射量を補正する手段と、該燃料噴射量を噴射す
   るよう燃料噴射弁の通電時間を求める手段と、通電され
   ている間燃料を直接燃焼室へ噴射する燃料噴射弁と、空
   燃比を検出する手段とを備えた筒内噴射エンジンにおい
   て、 仮想の燃圧を基に燃料を供給した際、空燃比を検出する
   手段の出力値と予め計算された予測出力値との差に基づ
   いて、燃料噴射弁の診断と校正を行うことを特徴とする
   筒内噴射エンジンの制御装置。
9. 【請求項９】 前記燃料噴射弁の校正は、各気筒毎に行
   うことを特徴をする請求項８に記載の筒内噴射エンジン
   の制御装置。
10. 【請求項１０】 燃料噴射弁の診断と校正は、エンジン
    のアイドル運転中に実施することを特徴をする７又は８
    に記載の筒内噴射エンジンの制御装置。