JP2003314330A - 内燃機関用噴射量制御装置 - Google Patents

内燃機関用噴射量制御装置

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JP2003314330A
JP2003314330A JP2002125423A JP2002125423A JP2003314330A JP 2003314330 A JP2003314330 A JP 2003314330A JP 2002125423 A JP2002125423 A JP 2002125423A JP 2002125423 A JP2002125423 A JP 2002125423A JP 2003314330 A JP2003314330 A JP 2003314330A
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 指令噴射量(QFIN)およびコモンレール
圧(NPC)の低いFCCB補正実行条件(アイドル安
定状態)だけでなく、その他の噴射条件下であっても、
気筒間での噴射量変動抑制制御を実施できるようにし
て、噴射量制御精度の向上を図る。 【解決手段】 4気筒ディーゼルエンジンの各気筒毎の
Tq補正量(ΔTqref2k)がFCCB補正実行条件下で
の各気筒毎のTq補正量(ΔTqref2k)とメモリされて
いる基準の噴射期間補正量(ΔTqref1k)との偏差が判
定値以上である場合に、各気筒毎のインジェクタ5のう
ちいずれか1つ以上のインジェクタ5の経時劣化量が判
定値以上であると判断した際に、FCCB補正実行条件
以外の噴射条件(アイドル安定状態とは指令噴射量およ
びコモンレール圧が異なる条件)下でのTq補正量(Δ
Tqk)を算出するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン回転速度
とアクセル開度とに応じて設定される指令噴射量とセン
サ等により検出される燃料噴射圧力から算出された指令
噴射期間、すなわち、多気筒エンジンの各気筒毎に搭載
されたインジェクタの電磁弁へのインジェクタ駆動信号
の通電時間に応じて各気筒毎のインジェクタを駆動し
て、多気筒エンジンの各気筒への噴射量制御を行なう内
燃機関用噴射量制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、ディーゼルエンジン用の燃料
噴射システムとして、コモンレール内に蓄圧した高圧燃
料をインジェクタを介してエンジンの各気筒内に噴射供
給するコモンレール式燃料噴射システムが知られてい
る。このコモンレール式燃料噴射システムの場合には、
エンジン回転速度とアクセル開度とに応じて指令噴射量
を演算し、エンジン回転速度と指令噴射量とに応じて噴
射開始時期を演算し、燃料圧力センサ等によって検出さ
れた燃料噴射圧力と指令噴射量から指令噴射期間(イン
ジェクタ駆動電流の通電時間)を演算して、噴射開始時
期から通電時間が終了するまでインジェクタの電磁弁に
インジェクタ駆動電流を印加して、インジェクタの噴射
量制御を実施している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、通常、エン
ジンの各気筒内に噴射供給される燃料噴射量は、インジ
ェクタ駆動電流の通電時間(噴射指令パルス長さ)に対
する実際の噴射量のバラツキを各気筒毎のインジェクタ
個々の調整等により保証されているが、図8のグラフに
示したように、インジェクタの噴射機能の経時変化、つ
まりインジェクタの経時(機能)劣化によって、指令噴
射量または実際の噴射量に対する噴射指令パルス長さ
(Tq)ズレ量が経時変化するという不具合がある。そ
の不具合を解消するものとして、公知の技術である気筒
間での噴射量変動抑制制御(不均量補償制御・FCCB
補正)が知られている。
【0004】しかるに、上記のFCCB補正は、指令噴
射量および燃料噴射圧力の低いアイドル安定状態または
無負荷燃費条件において気筒間の回転速度変動に応じて
発生するエンジン振動を抑制する目的で実施される制御
であるために、噴射条件がアイドル安定状態(FCCB
補正実行条件)または無負荷燃費条件に限定して気筒間
の噴射量変動を抑制する制御であり、実際にエンジンの
運転中に主に使用される指令噴射量や燃料噴射圧力等が
FCCB補正実行条件と異なるその他の噴射条件下、特
にインジェクタの経時劣化後では、気筒間での噴射量変
動を抑制することができないという問題があった。
【0005】
【発明の目的】本発明の目的は、噴射条件が少なくとも
指令噴射量および燃料噴射圧力の低い所定の噴射条件だ
けでなく、その他の噴射条件下であっても、気筒間での
噴射量変動抑制制御を実施できるようにして、噴射量制
御精度の向上を図ることのできる内燃機関用噴射量制御
装置を提供することにある。また、インジェクタの経時
劣化後の、気筒間での噴射量変動を抑制することのでき
る内燃機関用噴射量制御装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
よれば、少なくとも指令噴射量および燃料噴射圧力の低
い所定の噴射条件を検出した際に、各気筒毎の回転速度
変動を検出し、各気筒毎の回転速度変動の検出値と全気
筒の回転速度変動の平均値とを比較し、各気筒間の回転
速度変動を平滑化するように、指令噴射量と指令噴射期
間の特性を個々に調整する気筒間での噴射量変動抑制を
行なう。そして、各気筒毎の回転速度変動の検出値と全
気筒の回転速度変動の平均値との偏差に応じて、所定の
噴射条件下での各気筒毎の噴射期間補正量を算出する。
【0007】そして、所定の噴射条件下での各気筒毎の
噴射期間補正量を、所定の噴射条件と異なる噴射条件下
での指令噴射量と燃料噴射圧力とに応じて設定される指
令噴射期間の算出に反映させることにより、噴射条件が
少なくとも指令噴射量および燃料噴射圧力の低いアイド
ル安定状態またはFCCB補正実行条件または無負荷燃
費条件だけでなく、その他の噴射条件下であっても、気
筒間での噴射量変動抑制制御を実施できるようになるの
で、噴射量制御精度の向上を図ることができる。
【0008】請求項2に記載の発明によれば、所定の噴
射条件下での各気筒毎の噴射期間補正量と基準の噴射期
間補正量との偏差が所定値以上の場合には、各気筒毎の
インジェクタの経時劣化量が判定値以上であると判断す
ることができる。また、請求項3に記載の発明によれ
ば、経時劣化検出手段によって各気筒毎のインジェクタ
の経時劣化量が判定値以上であることが検出された際
に、所定の噴射条件下での各気筒毎の噴射期間補正量
を、各気筒毎の基準の噴射期間補正量として更新し記憶
することにより、次回からは更新された各気筒毎の基準
の噴射期間補正量を基準にして各気筒毎のインジェクタ
の経時劣化を判定することができる。
【0009】請求項4に記載の発明によれば、経時劣化
検出手段によって各気筒毎のインジェクタの経時劣化量
が判定値以上であることが検出された際に、所定の噴射
条件下での各気筒毎の噴射期間補正量を、所定の噴射条
件と異なる噴射条件下での各気筒毎の噴射期間補正量の
算出に反映させることにより、インジェクタの経時劣化
後に、噴射条件が少なくとも指令噴射量および燃料噴射
圧力の低い所定の噴射条件だけでなく、その他の噴射条
件下であっても、気筒間での噴射量変動抑制制御を実施
できる。
【0010】請求項5に記載の発明によれば、経時劣化
検出手段によって各気筒毎のインジェクタの経時劣化量
が判定値以上であることが検出された際に、所定の噴射
条件と異なる燃料噴射圧力の変化または所定の噴射条件
と異なる指令噴射量の変化における経時劣化による各気
筒毎の噴射期間補正量を算出することにより、インジェ
クタの経時劣化後に、噴射条件が少なくとも指令噴射量
および燃料噴射圧力の低い所定の噴射条件だけでなく、
その他の噴射条件下であっても、気筒間での噴射量変動
抑制制御を実施できる。
【0011】請求項6に記載の発明によれば、所定の噴
射条件下での各気筒毎の噴射期間補正量をΔTqref と
し、所定の噴射条件と異なる燃料噴射圧力の変化を考慮
した噴射圧力補正係数をαとし、同一の指令噴射量で
の、燃料噴射圧力の変化における経時劣化による各気筒
毎の噴射期間補正量をΔTq1kとしたとき、 ΔTq1k=α×ΔTqref の関係を満足することを特徴としている。
【0012】請求項7に記載の発明によれば、所定の噴
射条件下での各気筒毎の噴射期間補正量をΔTqref と
し、所定の噴射条件と異なる指令噴射量の変化を考慮し
た噴射量補正係数をβとし、同一の燃料噴射圧力での、
指令噴射量の変化における経時劣化による各気筒毎の噴
射期間補正量をΔTq2kとしたとき、 ΔTq2k=β×ΔTqref の関係を満足することを特徴としている。
【0013】請求項8に記載の発明によれば、所定の噴
射条件下での各気筒毎の噴射期間補正量をΔTqref と
し、所定の噴射条件と異なる燃料噴射圧力の変化を考慮
した噴射圧力補正係数をαとし、所定の噴射条件と異な
る指令噴射量の変化を考慮した噴射量補正係数をβと
し、燃料噴射圧力の変化および指令噴射量の変化におけ
る経時劣化による各気筒毎の噴射期間補正量をΔTqk
としたとき、 ΔTqk =α×β×ΔTqref の関係を満足することを特徴としている。
【0014】
【発明の実施の形態】[実施例の構成]発明の実施の形
態を実施例に基づき図面を参照して説明する。ここで、
図1はコモンレール式燃料噴射システムの全体構成を示
した図である。
【0015】本実施例のコモンレール式燃料噴射システ
ムは、4気筒ディーゼルエンジン等の多気筒エンジン
(内燃機関:以下エンジンと言う)1の各気筒に噴射供
給する燃料噴射圧に相当する高圧燃料を蓄圧する蓄圧容
器としてのコモンレール2と、吸入した燃料を加圧して
コモンレール2内に圧送する燃料供給ポンプ(サプライ
ポンプ)3と、コモンレール2内に蓄圧された高圧燃料
をエンジン1の各気筒内に噴射供給する複数個(本例で
は4個)の電磁式燃料噴射弁(以下インジェクタと言
う)5と、サプライポンプ3および複数個のインジェク
タ5を電子制御する電子制御ユニット(以下ECUと呼
ぶ)10とを備えている。
【0016】コモンレール2には、連続的に燃料噴射圧
力に相当する高圧燃料が蓄圧される必要があり、そのた
めにコモンレール2に蓄圧される高圧燃料は、燃料噴射
管11を介してサプライポンプ3から供給されている。
なお、コモンレール2から燃料タンク7へ燃料をリリー
フするリリーフ配管14には、コモンレール圧が限界設
定圧を越えることがないように、圧力を逃がすためのプ
レッシャリミッタ13が取り付けられている。
【0017】サプライポンプ3は、燃料を加圧して吐出
口からコモンレール2へ高圧燃料を吐出する吸入調量型
の高圧供給ポンプである。このサプライポンプ3は、エ
ンジン1の出力軸としてのクランク軸(クランクシャフ
ト)15の回転に伴ってポンプ駆動軸16が回転するこ
とで燃料タンク7内の燃料を汲み上げる周知のフィード
ポンプ(低圧供給ポンプ:図示せず)と、ポンプ駆動軸
16により回転駆動されるカム(図示せず)と、このカ
ムにより上死点と下死点との間を往復運動するように駆
動される1個以上のプランジャ(図示せず)と、1個以
上のプランジャがシリンダ内を往復摺動することにより
吸入された燃料を加圧する1個以上の加圧室(プランジ
ャ室:図示せず)と、この加圧室内の燃料圧が所定値以
上に上昇すると開弁する吐出弁(図示せず)とを有して
いる。
【0018】また、サプライポンプ3には、ポンプ室内
の燃料温度が高温にならないように、リークポートが設
けられており、サプライポンプ3からのリーク燃料は、
燃料還流路17から燃料還流路19を経て燃料タンク7
にリターンされる。このサプライポンプ3のフィードポ
ンプから加圧室へ燃料を導くための燃料流路には、その
燃料流路の開口度合(開度)を調整することで、サプラ
イポンプ3からコモンレール2への燃料の吐出量を変更
する電磁式アクチュエータとしての吸入調量弁4が取り
付けられている。
【0019】吸入調量弁4は、図示しないポンプ駆動回
路を介してECU10からのポンプ駆動信号によって電
子制御されることにより、サプライポンプ3の加圧室内
に吸入される燃料の吸入量を調整する吸入調量用の電磁
弁で、各インジェクタ5からエンジン1の各気筒内へ噴
射供給する燃料噴射圧力に相当するコモンレール圧を変
更する。その吸入調量弁4は、通電が停止されると弁状
態が全開状態となるノーマリオープンタイプの電磁弁で
ある。
【0020】エンジン1の各気筒毎に搭載されたインジ
ェクタ5は、コモンレール2より分岐する複数の分岐管
(燃料噴射管)12の下流端に接続されて、噴射孔を開
閉するノズルニードルを収容する燃料噴射ノズル、この
燃料噴射ノズルのノズルニードルを開弁方向に駆動する
電磁式アクチュエータ、およびノズルニードルを閉弁方
向に付勢するスプリング等の付勢手段等により構成され
ている。
【0021】これらのインジェクタ5からエンジン1へ
の燃料噴射は、ノズルニードルの背圧制御室内の圧力を
制御する電磁式アクチュエータとしての噴射制御用電磁
弁(以下電磁弁と略す)への通電および通電停止(ON
/OFF)により電子制御される。つまり、各気筒のイ
ンジェクタ5の電磁弁が開弁している間、コモンレール
2に蓄圧された高圧燃料がエンジン1の各気筒内に噴射
供給される。ここで、インジェクタ5からのリーク燃料
またはノズルニードルの背圧制御室からの排出燃料(リ
ターン燃料)は、燃料還流路18から燃料還流路19を
経て燃料タンク7に還流するように構成されている。
【0022】ECU10には、制御処理、演算処理を行
なうCPU、各種プログラムおよびデータを保存する記
憶装置(ROM、スタンバイRAMまたはEEPRO
M、RAM等のメモリ)、入力回路、出力回路、電源回
路、インジェクタ駆動回路(EDU)およびポンプ駆動
回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロ
コンピュータが設けられている。
【0023】そして、燃料圧力センサ25からの電圧信
号や、その他の各種センサからのセンサ信号は、A/D
変換器でA/D変換された後に、ECU10に内蔵され
たマイクロコンピュータに入力されるように構成されて
いる。また、ECU10は、エンジン1をクランキング
させた後にエンジンキーをIG位置に戻して、図示しな
いイグニッションスイッチがオン(ON)すると、メモ
リ内に格納された制御プログラムに基づいて、例えばサ
プライポンプ3やインジェクタ5等の各制御部品のアク
チュエータを電子制御するように構成されている。
【0024】ここで、マイクロコンピュータには、エン
ジン1の運転状態または運転条件を検出する運転条件検
出手段としての、エンジン1のクランク軸(クランクシ
ャフト)15の回転角度を検出するためのクランク角度
センサ21、アクセル開度(ACCP)を検出するため
のアクセル開度センサ22、エンジン冷却水温(TH
W)を検出するための冷却水温センサ23およびサプラ
イポンプ3内に吸入されるポンプ吸入側の燃料温度(T
HF)を検出するための燃料温度センサ24等が接続さ
れている。
【0025】上記のセンサのうちクランク角度センサ2
1は、エンジン1のクランク軸(クランクシャフト)1
5、あるいはサプライポンプ3のポンプ駆動軸16に取
り付けられたNEタイミングロータ(図示せず)の外周
に対向するように設けられている。そのNEタイミング
ロータの外周面には、所定角度毎に凸状歯が複数個配置
されており、また、エンジン1の各気筒にそれぞれを対
応させるように、基準とする各気筒の基準位置(上死点
位置:TDC位置)を判別するための4個の欠歯部が所
定角度(180°CA)毎に設けられている。
【0026】そして、クランク角度センサ21は、電磁
ピックアップよりなり、NEタイミングロータの各凸状
歯がクランク角度センサ21に対して接近離反すること
により、電磁誘導によってパルス状の回転位置信号(N
E信号パルス)が出力される。なお、ECU10は、ク
ランク角度センサ21より出力されたNE信号パルスの
間隔時間を計測することによってエンジン回転速度(N
E)を検出する回転速度検出手段として働く。
【0027】また、ECU10は、エンジン回転速度が
所定値(例えばNE=1000rpm)以下、アクセル
開度が所定値(例えばACCP=0%)以下、車両の走
行速度(以下車速と言う)が所定値(例えばSPD=0
km/h)以下、指令噴射量が所定値(例えばQFIN
=5mm3 /st)以下、トランスミッションのギヤ位
置がN(ニュートラル)であることを検出した際に、低
負荷低回転状態、つまりアイドル安定状態(FCCB補
正実行条件)または無負荷燃費状態であることを検出す
る無負荷燃費検出手段の機能を含んで構成されている。
【0028】そして、ECU10は、エンジン1の運転
条件に応じた最適な燃料噴射圧力(以下コモンレール圧
と言う)を演算し、ポンプ駆動回路を介してサプライポ
ンプ3の吸入調量弁4を駆動する吐出量制御手段(SC
V制御手段)を有している。すなわち、ECU10は、
クランク角度センサ21等の回転速度検出手段によって
検出されたエンジン回転速度(NE)やアクセル開度セ
ンサ22によって検出されたアクセル開度(ACCP)
等のエンジン運転情報と指令噴射量(QFIN)とから
目標燃料圧力(PFIN)を算出し、この目標燃料圧力
(PFIN)を達成するために、サプライポンプ3の吸
入調量弁4へのポンプ駆動信号(駆動電流値)を調整し
て、サプライポンプ3より吐出される燃料の圧送量(ポ
ンプ吐出量)を制御するように構成されている。
【0029】さらに、より好ましくは、燃料噴射量の制
御精度を向上させる目的で、燃料圧力センサ25によっ
て検出されるコモンレール圧(NPC)がエンジン運転
情報等によって決定される目標燃料圧力(PFIN)と
略一致するように、サプライポンプ3の吸入調量弁4へ
のポンプ駆動信号をフィードバック制御することが望ま
しい。なお、吸入調量弁4への駆動電流値(SCV通電
値)の制御は、デューティ(duty)制御により行な
うことが望ましい。すなわち、目標燃料圧力(PFI
N)に応じて単位時間当たりのポンプ駆動信号のオン/
オフの割合(通電時間割合・デューティ比)を調整し
て、吸入調量弁4の弁開度を変化させるデューティ制御
を用いることで、高精度なデジタル制御が可能になる。
【0030】また、ECU10は、各気筒のインジェク
タ5からエンジン1の各気筒内に噴射供給される燃料噴
射量を個別に制御する噴射量制御装置に相当する。これ
は、エンジン回転速度(NE)とアクセル開度(ACC
P)と予め実験等により測定して作成した特性マップ
(図2参照)とによって最適な基本噴射量(Q)を算出
する基本噴射量決定手段と、エンジン冷却水温(TH
W)やポンプ吸入側の燃料温度(THF)等の運転条件
により基本噴射量(Q)に噴射量補正量を加味して指令
噴射量(QFIN)を算出する指令噴射量決定手段と、
コモンレール圧(NPC)と指令噴射量(QFIN)と
予め実験等により測定して作成した特性マップ(図3参
照)からインジェクタ5の電磁弁への通電期間(噴射指
令パルス長さ、噴射指令パルス幅、噴射指令パルス時
間:Tq)を算出する噴射期間決定手段と、インジェク
タ駆動回路(EDU)を介して各気筒のインジェクタ5
の電磁弁にパルス状のインジェクタ駆動電流(INJ噴
射指令パルス、TQパルス)を印加するインジェクタ駆
動手段とから構成されている。
【0031】ここで、図4は特定気筒(例えば#1気
筒)の噴射指令パルス長さ(=噴射量指令値)、この噴
射指令パルス長さに対応して特定気筒(例えば#1気
筒)のインジェクタ5の電磁弁に出力されるインジェク
タ駆動電流波形、および特定気筒(例えば#1気筒)の
燃料噴射率を示したタイミングチャートである。また、
本実施例のECU10は、アイドル安定状態時に、エン
ジン1の各気筒の爆発行程毎の回転速度変動を検出し、
エンジン1の各気筒毎の回転速度変動の検出値と全気筒
の回転速度変動の平均値とを比較し、エンジン1の各気
筒間の回転速度変動を平滑化するように、エンジン1の
各気筒毎への最適な燃料噴射量を個々に調整する回転速
度変動気筒間補正(FCCB)を実施するように構成さ
れている。
【0032】また、本実施例のECU10は、アイドル
運転時に、アイドリング回転速度が低下することで、運
転者(ドライバー)に不快なエンジン振動を与えたり、
エンジンストールを起こしたりしないように、あるいは
アイドリング回転速度が上昇することで、エンジン騒
音、燃料消費率を悪化させたりしないように、エンジン
負荷トルクが変化しても、目標アイドル回転速度を維持
するのに必要な噴射量に制御するアイドリング回転速度
制御(ISC)を実施するように構成されている。な
お、現在のエンジン回転速度が目標回転速度に略一致す
るように燃料噴射量をフィードバック制御することが望
ましい。
【0033】[実施例の制御方法]次に、本実施例の気
筒間での噴射量変動を抑制する制御方法を図1ないし図
12に基づいて簡単に説明する。ここで、図5は気筒間
での噴射量変動を抑制する制御方法を示したフローチャ
ートである。
【0034】図5の制御ルーチンは、インジェクタ5を
エンジン1に組み付けるか、インジェクタ5を新品に交
換した際に実行される。この図5の制御ルーチンに進入
するタイミングになると、気筒間での噴射量変動を抑制
するFCCB補正実行条件が成立しているか否かを判定
する。すなわち、FCCB補正実行フラグ(気筒間噴射
量変動補正フラグ:XFCCB)がセットされているか
否かを判定する(ステップS1)。この判定結果がNO
の場合には、図5の制御ルーチンを抜ける。
【0035】例えば、図6に示したように、エンジン回
転速度(NE)が所定値(KNEFCCB:例えば10
00rpm)以下、シフトレバーまたはセレクトレバー
がニュートラル(N)状態あるいはギヤ位置がニュート
ラル(N)に設定、ISC実行フラグ(XISC)がセ
ット、ISC用アイドルフラグ(XIDLISC)がセ
ット、エンジン冷却水温(THW)が所定値(KFCC
BTH:例えば60℃)以上、車速(SPD)が所定値
(例えば0km/h)以下、アクセル開度(ACCP)
が全閉状態、コモンレール圧(NPC)が所定値(例え
ば100MPa)以下、指令噴射量(QFIN)が下限
値(KQFCCBL:例えば0mm3 /st)よりも多
く、しかも上限値(KQFCCBH:例えば30mm3
/st)以下、これらの全ての成立条件が例えば2秒間
以上継続している時に、FCCB補正実行フラグ(XF
CCB)が成立(セット)となる。また、図6の条件以
外の時にFCCB補正実行フラグ(XFCCB)が不成
立となる。
【0036】なお、パーキングブレーキのON信号を検
出した際、オルタネータ、ウォータポンプ、オイルポン
プ等のエンジン補機類の駆動負荷や、ヘッドライト、カ
ーオーディオ、エアコンスイッチ、ヒータスイッチや送
風用ファンスイッチ等の電気負荷等のエンジン負荷が増
減した際、あるいはセレクトレバーがNレンジまたはP
レンジにセットされていることを検出した際、あるいは
運転者(ドライバー)がクラッチペダルを踏んでいるこ
とを検出した際等の入力情報を組み合わせると、より効
果的にエンジン1のアイドル安定状態(FCCB補正実
行条件)を検出できるようにしても良い。また、インジ
ェクタ5をエンジン1に組み付ける等の組付作業者また
は点検作業者がサービスツールを所定の部位に差し込ん
だ時、あるいは既存のスイッチを長押しした時、あるい
は複数の既存のスイッチを同時押しした時に、FCCB
補正を実施するようにしても良い。
【0037】また、ステップS1の判定結果がYESの
場合、つまりFCCB補正実行条件がセットの場合に
は、エンジン1の各気筒間の噴射量変動量差に応じて、
指令噴射量(QFIN)に対する各気筒毎の噴射指令パ
ルス長さ(Tq)を増減する気筒間噴射量変動抑制補正
(以下FCCB補正と言う)を実施することにより、各
気筒間の回転速度変動が平滑化するように、クランク角
度センサ21等の回転速度検出手段によって検出された
エンジン回転速度(NE)とアクセル開度センサ22に
よって検出されたアクセル開度(ACCP)とに応じて
設定される指令噴射量(QFIN)に対応した指令噴射
期間(噴射指令パルス長さ:Tqベース値)に、各気筒
間の回転速度変動を平滑化する方向へのFCCB補正量
(Tq補正量:ΔTqref1k)をそれぞれ付加する(ステ
ップS2)。
【0038】FCCB補正は、具体的には、クランク角
度センサ21より取り込んだNE信号パルスの間隔時間
を計算することで、エンジン1の各気筒の爆発行程毎の
瞬時回転速度を算出し、BTDC90°CA〜ATDC
90°CA間のNE信号パルスの間隔時間の最大値を当
該気筒の瞬時回転速度の最低回転速度(以下最低回転数
と言う:Nl)として読み込む。また、BTDC90°
CA〜ATDC90°CA間のNE信号パルスの間隔時
間の最小値を当該気筒の瞬時回転速度の最高回転速度
(以下最高回転数と言う:Nh)として読み込む。但
し、Nl、Nhは必ずしも最低回転速度、最高回転速度
である必要はなく、当該気筒の回転速度変動を代表する
低回転速度、高回転速度であっても良い。
【0039】そして、これらの計算を各気筒毎に行なっ
た後に、各気筒毎の最高回転数(Nh)と各気筒毎の最
低回転数(Nl)との気筒毎回転数差分(ΔNk)を算
出する。これにより、エンジン1の各気筒毎の回転速度
変動の検出値を算出する。そして、エンジン1の全気筒
の回転速度変動の平均値(ΣΔNk)を算出する。つま
り、エンジン1の全気筒の回転速度変動を平均化して、
全気筒の回転速度変動の平均値を算出した後に、各気筒
毎の回転速度変動の検出値と全気筒の回転速度変動の平
均値から各気筒間の回転速度変動の偏差を算出する。そ
して、エンジン1の各気筒間の回転速度変動が平滑化す
るように、各気筒毎に算出される各噴射の噴射量に、各
気筒間の回転速度変動を平滑化する方向へのTq補正量
(ΔTqref1k)を各気筒毎に増減する。
【0040】次に、初期状態でのFCCB補正実行条件
での、各気筒毎の噴射期間補正量である各気筒毎のFC
CB補正量(Tq変化量、Tq補正量;ΔTqref1k)
を、スタンバイRAMまたはEEPROM、RAM等の
メモリに記憶する(ステップS3)。次に、初期状態で
のFCCB補正実行条件での、各気筒毎のTq補正量
(ΔTqref1k)を、各気筒毎の基準の噴射期間補正量と
してスタンバイRAMまたはEEPROM、RAM等の
メモリに記憶する(ステップS4)。
【0041】ここで、図7は気筒間での噴射量変動を抑
制する制御方法を示したフローチャートである。この図
7の制御ルーチンは、イグニッションスイッチがONと
なった後に、所定のタイミング(例えば走行距離が50
0〜10000km走行時)毎に実行される。この図7
の制御ルーチンに進入するタイミングになると、図6に
示したFCCB補正実行条件が成立しているか否かを判
定する。すなわち、FCCB補正実行フラグ(気筒間噴
射量変動補正フラグ:XFCCB)がセットされている
か否かを判定する(ステップS11)。この判定結果が
NOの場合には、図7の制御ルーチンを抜ける。
【0042】また、ステップS11の判定結果がYES
の場合には、上記と同様にして、エンジン1の各気筒間
の噴射量変動量差に応じて、指令噴射量(QFIN)に
対する各気筒毎の噴射指令パルス長さ(Tq)を増減す
るFCCB補正を実施する(ステップS12)。次に、
各気筒毎での所定時間経過後のFCCB補正時での、各
気筒毎の噴射期間補正量である各気筒毎のFCCB補正
量(Tq変化量、Tq補正量;ΔTqref2k)を、スタン
バイRAMまたはEEPROM、RAM等のメモリに記
憶する(ステップS13)。
【0043】次に、インジェクタ(INJ)経時劣化判
定を各気筒毎のインジェクタ5の各々に対して行なう。
すなわち、FCCB補正実行条件下での各気筒毎のTq
補正量(ΔTqref2k)と基準の噴射期間補正量(ΔTq
ref1k)との偏差が劣化判定値以上であるか否かを判定す
る(経時劣化検出手段:ステップS14)。この判定結
果がNOの場合には、図7の制御ルーチンを抜ける。
【0044】また、ステップS14の判定結果がYES
の場合には、各気筒毎のインジェクタ5のうちいずれか
1つ以上のインジェクタ5の経時劣化量が判定値以上で
あると判断して、補正開始フラグを0から1にセット
し、後述する方法を用いて、FCCB補正実行条件以外
の噴射条件での、各気筒毎のTq補正量(ΔTqk)を算
出する(噴射期間補正量決定手段:ステップS15)。
【0045】次に、クランク角度センサ21等の回転速
度検出手段によって検出されたエンジン回転速度(N
E)とアクセル開度センサ22によって検出されたアク
セル開度(ACCP)とに応じて設定される指令噴射量
(QFIN)に対応した指令噴射期間(噴射指令パルス
長さ:Tqベース値)に、各気筒毎のTq補正量(ΔT
qk)を加算して、補正後の噴射指令パルス長さ(Tq+
ΔTqk)を算出する(補正量反映手段:ステップS1
6)。次に、FCCB補正実行条件下での各気筒毎のT
q補正量(ΔTqref2k)を各気筒毎の基準の噴射期間補
正量(ΔTqref1K←ΔTqref2k)としてスタンバイR
AMまたはEEPROM、RAM等のメモリに記憶する
(ステップS17)。その後に、図7の制御ルーチンを
抜ける。
【0046】[実施例の特徴]次に、FCCB補正実行
条件以外の噴射条件での、各気筒毎のTq補正量(ΔT
qk)を算出する処理方法を図1ないし図12に基づいて
説明する。
【0047】従来より、各気筒毎のインジェクタ5の噴
射量制御は、少なくともエンジン回転速度(NE)とア
クセル開度(ACCP)と予め実験等により測定して作
成した特性マップ(図2参照)とによって最適な基本噴
射量(Q)を演算し、エンジン冷却水温(THW)やポ
ンプ吸入側の燃料温度(THF)等の運転条件により基
本噴射量(Q)に噴射量補正量を加味して指令噴射量
(QFIN)を演算し、エンジン回転速度(NE)と指
令噴射量(QFIN)とに応じて指令噴射時期(TFI
N)を演算し、燃料圧力センサ25によって検出された
コモンレール圧(NPC)と指令噴射量(QFIN)と
指令噴射期間(インジェクタ駆動電流の通電時間、噴射
指令パルス長さ:Tq)との関係を予め実験等により測
定して作成した特性マップ(Q−Tqマップ:図3参
照)に基づいて噴射指令パルス長さ(Tq)を演算し
て、図4に示したように、指令噴射時期(TFIN)か
ら噴射指令パルス長さ(Tq)が終了するまでインジェ
クタ5の電磁弁にINJ噴射指令パルス(インジェクタ
駆動電流)を印加することで実施されている。
【0048】ここで、インジェクタ5を組み付けた時の
高噴射圧力(高圧)および低噴射圧力(低圧)の初期特
性を、図8のグラフに実線で示し、また、所定の運転時
間経過後の高噴射圧力(高圧)および低噴射圧力(低
圧)の経時変化特性を、図8のグラフに破線で示した。
そして、図8のグラフから、FCCB補正実行条件下で
の経時劣化による噴射指令パルス長さ(Tq)ズレ量は
ΔTqref であるが、FCCB補正実行条件と同一噴射
圧力でも、指令噴射量が増えて噴射指令パルス長さ(T
q)が長くなったPoint1での経時劣化による噴射指令
パルス長さ(Tq)ズレ量はΔTqLHとなり、ΔTqre
f よりもΔTqLHの方が大きくなることが確認できる。
【0049】また、FCCB補正実行条件よりも高圧の
噴射条件下では、FCCB補正実行条件と同一の指令噴
射量の時のPoint2での経時劣化による噴射指令パルス
長さ(Tq)ズレ量はΔTqHLとなり、それよりも指令
噴射量が増えて噴射指令パルス長さ(Tq)が長くなっ
たPoint3での経時劣化による噴射指令パルス長さ(T
q)ズレ量はΔTqHHとなり、ΔTqHLよりもΔTqHH
の方が大きくなることが確認できる。
【0050】次に、経時劣化による噴射指令パルス長さ
(Tq)ズレ量を、FCCB補正実行条件でのTqズレ
量で整理すると、下記のパターンとなる。
【0051】(1)噴射圧力補正係数(α)が特有の値
を持つ場合 同一のコモンレール圧(NPC)での各ポイントでの経
時変化によるTqズレ量は一定で、コモンレール圧(N
PC)の変化によるTqズレ量の変化時(ΔTqref =
ΔTqLH,ΔTqHL=ΔTqHH)には、図9(a)、
(b)のグラフに示したように、各コモンレール圧(N
PC)による経時変化によるTqズレ量(ΔTq1k)
は、下記の数1の演算式に基づいて算出できる。
【数1】
【0052】但し、αはコモンレール圧(NPC)によ
る傾き成分に相当する噴射圧力補正係数であり、図10
(a)に示したように、コモンレール圧(NPC)に対
する1次元マップで2点補間する。また、ΔTqref は
FCCB補正実行条件下(低圧力、噴射量小)でのTq
補正量である。
【0053】(2)噴射量補正係数(β)が特有の値を
持つ場合 同一のコモンレール圧(NPC)でも、指令噴射量(Q
FIN)の変化によるTqズレ量の変化時(ΔTqref
≠ΔTqLH,ΔTqHL≠ΔTqHH)には、図11
(a)、(b)のグラフに示したように、同一のコモン
レール圧(NPC)での各指令噴射量(QFIN)によ
る経時変化によるTqズレ量(ΔTq2k)は、下記の数
2の演算式に基づいて算出できる。
【数2】
【0054】但し、βは指令噴射量(QFIN)による
傾き成分に相当する噴射量補正係数であり、図10
(b)に示したように、指令噴射量(QFIN)に対す
る1次元マップで2点補間する。また、ΔTqref はF
CCB補正実行条件下(低圧力、噴射量小)でのTq補
正量である。
【0055】以上により、各コモンレール圧(NPC)
および各指令噴射量(QFIN)での経時変化によるT
qズレ量(ΔTqk)は、下記の数3の演算式に基づいて
算出できる。
【数3】
【0056】但し、αはコモンレール圧(NPC)によ
る傾き成分であり、βは指令噴射量(QFIN)による
傾き成分であり、ΔTqref はFCCB補正実行条件下
(低圧力、噴射量小)でのTq補正量である。
【0057】(3)補正係数(α、β)の傾き成分が個
別に表せない特性の場合 補正係数(α、β)の傾き成分が、個別に表せない特性
の時は、図12に示したα×β係数値マップから補正係
数値(マップ値:γ)をコモンレール圧(NPC)と指
令噴射量(QFIN)との2次元マップで4点補間して
ΔTqk を計算して、下記の数4の演算式のようにΔT
qref に乗算する。
【数4】
【0058】そして、上記のように算出したΔTqk
を、エンジン回転速度(NE)とアクセル開度(ACC
P)とに応じて設定される指令噴射量(QFIN)とコ
モンレール圧(NPC)と噴射指令パルス長さ(Tq)
との関係を予め実験等により測定して作成したTq−q
マップでの噴射指令パルス長さ(Tqベース値)に、T
q補正量(ΔTqk)を各気筒毎に足し合わせて、補正後
の噴射指令パルス長さ(Tq+ΔTqk)を算出する。
【0059】これにより、各気筒毎のインジェクタ5の
電磁弁には、指令噴射時期(TFIN)に達したらイン
ジェクタ駆動電流(INJ噴射指令パルス)による通電
が開始され、その後に補正後の噴射指令パルス長さ(T
q+ΔTqk)に達したら通電が停止されることによっ
て、各気筒毎のインジェクタ5からエンジン1の各気筒
内に噴射供給される実際の噴射量が指令噴射量(QFI
N)と略一致したものとなり、気筒間の噴射量のバラツ
キが抑えられる。
【0060】[実施例の効果]以上のように、本実施例
のコモンレール式燃料噴射システムにおいては、各気筒
毎のTq補正量(ΔTqref2k)がFCCB補正実行条件
下での各気筒毎のTq補正量(ΔTqref2k)と基準の噴
射期間補正量(ΔTqref1k)との偏差が判定値以上であ
る場合に、各気筒毎のインジェクタ5のうちいずれか1
つ以上のインジェクタ5の経時劣化量が判定値以上であ
ると判断した際に、FCCB補正実行条件以外の噴射条
件(アイドル安定状態とは指令噴射量およびコモンレー
ル圧が異なる条件)下でのTq補正量(ΔTqk)を算出
するようにしている。
【0061】したがって、FCCB補正実行条件以外の
噴射条件(アイドル安定状態とは指令噴射量およびコモ
ンレール圧が異なる条件)下でのTq補正量(ΔTqk)
を求めることができるので、実車における指令噴射量お
よびコモンレール圧の使用領域全域で、メモリに記憶さ
れた各気筒毎のTq補正量(ΔTqref2k)を補正値とし
て指令噴射量およびコモンレール圧に対応した噴射指令
パルス長さ(Tq)の算出に反映させることができる。
これにより、各気筒毎個別に、理想的な噴射指令パルス
長さと実際の噴射量との相関が得られるようになる。ま
た、従来の方法がアイドル安定状態でのコモンレール圧
に限定した補正であったものに対し、噴射条件が少なく
とも低圧力、噴射量小のFCCB補正実行条件(アイド
ル安定状態)だけでなく、その他の噴射条件下であって
も、気筒間での噴射量変動抑制制御を実施できるので、
噴射量制御精度の向上を図ることができる。
【0062】また、上記のFCCB補正によってトータ
ルのTq補正量(ΔTqref1k)が所定値以上であった
り、前回のTq補正量(ΔTqref1k)と今回のTq補正
量(ΔTqref2k)との差が所定範囲外であったりした場
合には、基準のTq−Qマップでのベース値の噴射指令
パルス長さ(Tq値)に対して所定値以上の噴射量のバ
ラツキがあることを検出できるので、ウォーニングラン
プを点灯する等してインジェクタ5単品個々の交換を運
転者に促すようにしても良い。
【0063】なお、FCCB補正実行フラグ(気筒間噴
射量変動補正フラグ:XFCCB)は、図6の制御ロジ
ックに示した条件でXFCCB=1となるが、INJ経
時劣化判定モードへの突入条件は、更なる安定した条件
(エンジン冷却水温、エンジン回転条件、指令噴射量
等)を設定することが望ましい。その条件で、FCCB
補正量(Tq補正量)を比較するが、スパンとしては、
長い時間での安定したデータ比較が当然良いが、信号待
ち等の安定したアイドル安定状態を仮に15secとし
た場合、アイドル回転速度(NE=850rpm)とす
ると、エンジン1は212.5回転するので、4気筒な
らば1気筒当たり、約100回のFCCB補正量がサン
プリング可能である。さらに、この中で、Tq補正量の
ガードを設けて、条件成立時にメモリされた値とTq補
正量とを比較する。
【0064】なお、図7の制御ルーチンに示したFCC
B補正量比較での劣化判定値は、インジェクタ5の仕様
により異なるが、あるインジェクタ5の仕様では、アイ
ドル運転時でのコモンレール圧(NPC=25MP
a)、指令噴射量(QFIN=5mm3 /st)で、指
令噴射量(QFIN)と実際の噴射量との差(ΔQ)=
0.5mm3 /stでは、Tq変化量は、Tq−Q特性
から≒30μsecとなり、仮にΔQ=0.5mm3
stを判定値とする際には、ΔTqref =30を劣化判
定値とすることができる。
【0065】[変形例]本実施例では、本発明をディー
ゼルエンジン用のコモンレール式燃料噴射システムのパ
イロット噴射量学習制御装置に適用した例を示したが、
本発明をコモンレールを備えず、電子制御方式の分配型
燃料噴射ポンプまたは電子制御方式の列型燃料噴射ポン
プ等を備えた内燃機関用噴射量制御装置に適用しても良
い。また、本実施例では、電磁式燃料噴射弁よりなるイ
ンジェクタ5を用いた例を説明したが、圧電方式の燃料
噴射弁よりなるインジェクタを用いても良い。
【0066】本実施例では、補正量記憶手段としてスタ
ンバイRAMまたはEEPROMを用いたが、スタンバ
イRAMまたはEEPROMを用いずに、EPROM、
フラッシュ・メモリ等の不揮発性メモリ、DVD−RO
M、CD−ROM、あるいはフレキシブル・ディスクの
ような他の記憶媒体を用いて、前回のFCCB補正によ
り更新した前回のTq補正量を記憶するようにしても良
い。この場合にも、イグニッションスイッチをオフ(I
G・OFF)した後、あるいはエンジンキーをキーシリ
ンダより抜いた後も、記憶した内容は保存される。
【図面の簡単な説明】
【図1】コモンレール式燃料噴射システムの全体構成を
示した概略図である(実施例)。
【図2】エンジン回転速度とアクセル開度と基本噴射量
との関係を示した特性図である(実施例)。
【図3】指令噴射量とコモンレール圧と噴射指令パルス
長さとの関係を示した特性図である(実施例)。
【図4】インジェクタ噴射指令パルス、インジェクタ駆
動電流波形および燃料噴射率を示したタイミングチャー
トである(実施例)。
【図5】気筒間での噴射量変動を抑制する制御方法を示
したフローチャートである(実施例)。
【図6】FCCB補正実行条件を示したブロック図であ
る(実施例)。
【図7】気筒間での噴射量変動を抑制する制御方法を示
したフローチャートである(実施例)。
【図8】噴射量とコモンレール圧と噴射指令パルス長さ
との関係を示したグラフである(実施例)。
【図9】(a)は各ポイントでの経時変化によるTqズ
レ量に対するFCCB補正実行条件でのTq補正量を示
した特性図で、(b)はコモンレール圧に対する噴射圧
力補正係数(α)を示した特性図である(実施例)。
【図10】(a)はコモンレール圧に対する噴射圧力補
正係数(α)を示した特性図で、(b)は指令噴射量に
対する噴射量補正係数(β)を示した特性図である(実
施例)。
【図11】(a)は各ポイントでの経時変化によるTq
ズレ量に対するFCCB補正実行条件でのTq補正量を
示した特性図で、(b)は指令噴射量に対する噴射量補
正係数(β)を示した特性図である(実施例)。
【図12】コモンレール圧と指令噴射量と補正係数値
(マップ値)との関係を示した特性図である(実施
例)。
【符号の説明】
1 エンジン(内燃機関) 2 コモンレール(蓄圧容器) 3 サプライポンプ(燃料供給ポンプ) 5 インジェクタ(電磁式燃料噴射弁) 10 ECU(補正量算出手段、補正量反映手段、経時
劣化検出手段、補正量記憶手段、噴射期間補正量決定手
段) 21 クランク角度センサ(運転条件検出手段) 22 アクセル開度センサ(運転条件検出手段) 25 燃料圧力センサ(燃料圧力検出手段)
フロントページの続き Fターム(参考) 3G084 BA13 BA21 DA22 DA23 EA11 EB08 EB11 EB17 EB25 EC06 FA05 FA06 FA07 FA10 FA20 FA34 FA39 3G301 HA02 HA04 JA05 JA15 LA05 MA11 NA01 NA08 NC01 ND01 ND21 ND41 PB01Z PB03Z PB08Z PE02Z PE04Z PE08Z PF01Z PF03Z PF10Z PF11Z PF12Z PF13Z

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくともエンジン回転速度とエンジン負
    荷とに応じて設定される指令噴射量と燃料噴射圧力とか
    ら、多気筒エンジンの各気筒毎に搭載されたインジェク
    タの指令噴射期間を算出し、この算出した指令噴射期間
    に応じて前記各気筒毎のインジェクタを駆動して、前記
    多気筒エンジンの各気筒への噴射量制御を行なう内燃機
    関用噴射量制御装置において、 (a)少なくとも指令噴射量および燃料噴射圧力の低い
    所定の噴射条件を検出した際に、 各気筒毎の回転速度変動を検出し、各気筒毎の回転速度
    変動の検出値と全気筒の回転速度変動の平均値とを比較
    し、各気筒間の回転速度変動を平滑化するように、前記
    指令噴射量と前記指令噴射期間の特性を個々に調整する
    気筒間での噴射量変動抑制を行なうと共に、 各気筒毎の回転速度変動の検出値と全気筒の回転速度変
    動の平均値との偏差に応じて、前記所定の噴射条件下で
    の各気筒毎の噴射期間補正量を算出する補正量算出手段
    と、 (b)前記所定の噴射条件下での各気筒毎の噴射期間補
    正量を、前記所定の噴射条件と異なる噴射条件下での指
    令噴射量と燃料噴射圧力とに応じて設定される指令噴射
    期間の算出に反映させる補正量反映手段とを備えたこと
    を特徴とする内燃機関用噴射量制御装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の内燃機関用噴射量制御装
    置において、 前記補正量反映手段は、前記所定の噴射条件下での各気
    筒毎の噴射期間補正量と基準の噴射期間補正量との偏差
    が所定値以上の際に、 前記各気筒毎のインジェクタの経時劣化量が判定値以上
    であることを検出する経時劣化検出手段を有することを
    特徴とする内燃機関用噴射量制御装置。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の内燃機関用噴射量制御装
    置において、 前記補正量反映手段は、前記経時劣化検出手段によって
    前記各気筒毎のインジェクタの経時劣化量が判定値以上
    であることが検出された際に、 前記所定の噴射条件下での各気筒毎の噴射期間補正量
    を、各気筒毎の基準の噴射期間補正量として更新し記憶
    する補正量記憶手段を有することを特徴とする内燃機関
    用噴射量制御装置。
  4. 【請求項4】請求項2または請求項3に記載の内燃機関
    用噴射量制御装置において、 前記補正量反映手段は、前記経時劣化検出手段によって
    前記各気筒毎のインジェクタの経時劣化量が判定値以上
    であることが検出された際に、 前記所定の噴射条件下での各気筒毎の噴射期間補正量
    を、前記所定の噴射条件と異なる噴射条件下での各気筒
    毎の噴射期間補正量の算出に反映させることを特徴とす
    る内燃機関用噴射量制御装置。
  5. 【請求項5】請求項2ないし請求項4のうちのいずれか
    に記載の内燃機関用噴射量制御装置において、 前記補正量反映手段は、前記経時劣化検出手段によって
    前記各気筒毎のインジェクタの経時劣化量が判定値以上
    であることが検出された際に、 前記所定の噴射条件と異なる燃料噴射圧力の変化または
    前記所定の噴射条件と異なる指令噴射量の変化における
    経時劣化による各気筒毎の噴射期間補正量を算出する噴
    射期間補正量決定手段を有することを特徴とする内燃機
    関用噴射量制御装置。
  6. 【請求項6】請求項5に記載の内燃機関用噴射量制御装
    置において、 前記所定の噴射条件下での各気筒毎の噴射期間補正量を
    ΔTqref とし、 前記所定の噴射条件と異なる燃料噴射圧力の変化を考慮
    した噴射圧力補正係数をαとし、 同一の前記指令噴射量での、前記燃料噴射圧力の変化に
    おける経時劣化による各気筒毎の噴射期間補正量をΔT
    q1kとしたとき、 ΔTq1k=α×ΔTqref の関係を満足することを特徴とする内燃機関用噴射量制
    御装置。
  7. 【請求項7】請求項5に記載の内燃機関用噴射量制御装
    置において、 前記所定の噴射条件下での各気筒毎の噴射期間補正量を
    ΔTqref とし、 前記所定の噴射条件と異なる指令噴射量の変化を考慮し
    た噴射量補正係数をβとし、 同一の前記燃料噴射圧力での、前記指令噴射量の変化に
    おける経時劣化による各気筒毎の噴射期間補正量をΔT
    q2kとしたとき、 ΔTq2k=β×ΔTqref の関係を満足することを特徴とする内燃機関用噴射量制
    御装置。
  8. 【請求項8】請求項5に記載の内燃機関用噴射量制御装
    置において、 前記所定の噴射条件下での各気筒毎の噴射期間補正量を
    ΔTqref とし、 前記所定の噴射条件と異なる燃料噴射圧力の変化を考慮
    した噴射圧力補正係数をαとし、 前記所定の噴射条件と異なる指令噴射量の変化を考慮し
    た噴射量補正係数をβとし、 前記燃料噴射圧力の変化および前記指令噴射量の変化に
    おける経時劣化による各気筒毎の噴射期間補正量をΔT
    qk としたとき、 ΔTqk =α×β×ΔTqref の関係を満足することを特徴とする内燃機関用噴射量制
    御装置。
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