JP4062336B2 - 燃料噴射量学習制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンの燃料噴射量を学習制御する方法に関するものである。
従来、車両を組み立てた直後、または、車両出荷後などに、エンジンの燃料噴射量のバラツキを補正すべく、燃料噴射量を学習制御することが行われている。
そのような学習制御として、例えば、特許文献１に提案されたものがある。その学習制御では、まず、車両のライフサイクルや、車両ごとのバラツキを考慮して、アイドル燃料噴射量（例えば、５ｍｍ3）を求め、そのアイドル燃料噴射量を、燃料噴射量の学習を開始する前にあらかじめエンジン制御装置に書き込む。次に、エンジンをアイドル運転して、燃料噴射量の学習を開始する。その学習時に、エンジン回転数が、アイドル回転数（例えば、８００ｒｐｍ）より高い場合には学習値（例えば、燃料噴射期間補正値）を減らし、アイドル回転数になったときの学習値を、”正確に上記アイドル噴射量を噴射している学習完了値”としてエンジン制御装置に保存するようにしている。
特開２００４−１１５１１号公報
しかしながら、上述した学習制御方法では、エンジン出荷後に、市場で自動学習をさせようとした場合、エアコンなどの補機類の作動時に学習を行えないという問題があった。つまり、学習時は、”アイドル回転（例えば、８００ｒｐｍ）で安定している時のフリクションが変わらない”という条件を満たさなければならないため、エアコンなどが切れている状態でしか、正確な学習を行うことができない。そのため、ユーザーがエアコンを入れっぱなしにしていると、自動学習ができない。そこで、強制的にエアコンを切って学習を行うことが考えられるが、エアコンが、空調状態に関係なく突然切れてしまうので、エアコン機能を低下させてしまうという問題があった。
また、補機類の作動・非作動の他にも、エンジンのフリクションは、冷却水温によっても変化する。したがって、冷却水温などの環境条件によっても、燃料噴射量の学習を正確に行えなくなってしまうという問題があった。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、補機類の作動・非作動や冷却水温などの環境条件に影響されることなく、燃料噴射量の学習を行うことができる燃料噴射量学習制御方法を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明は、内燃機関のフリクションを予め求め、そのフリクションを考慮してアイドル噴射量基準値を決定し、その決定されたアイドル噴射量基準値を複数の噴射回数に分けて所定の微少噴射量ずつ多段噴射して上記内燃機関をアイドル運転すると共に、上記内燃機関の回転数が目標アイドル回転数となるような、上記所定の微少噴射量を単位とした燃料噴射量学習値を学習し、その燃料噴射量学習値に基づいて燃料噴射量を補正するための燃料噴射量学習制御方法において、上記内燃機関で駆動される補機類による負荷と、無負荷状態を基準とした上記補機類の負荷による燃料噴射量の増分との関係を予め求め、上記所定の微少噴射量を単位とした燃料噴射量学習値を学習するに際して、上記補機類の負荷に対する燃料噴射量の増分で上記アイドル噴射量基準値を補正し、その補正後のアイドル噴射量基準値から１回の燃料噴射量が上記所定の微少噴射量となるように噴射回数を決定し、上記補正後のアイドル噴射量基準値を、上記補正後のアイドル噴射量基準値から決定した噴射回数に分けて上記所定の微少噴射量ずつ多段噴射して、上記内燃機関の回転数が目標アイドル回転数となるような燃料噴射量学習値を上記所定の微少噴射量を単位として求めるものである。
上記目的を達成するために本発明は、内燃機関のフリクションを予め求め、そのフリクションを考慮してアイドル噴射量基準値を決定し、その決定されたアイドル噴射量基準値を複数の噴射回数に分けて所定の微少噴射量ずつ多段噴射して上記内燃機関をアイドル運転すると共に、上記内燃機関の回転数が目標アイドル回転数となるような、上記所定の微少噴射量を単位とした燃料噴射量学習値を学習し、その燃料噴射量学習値に基づいて燃料噴射量を補正するための燃料噴射量学習制御方法において、上記内燃機関の冷却水温などの環境条件と、基準環境条件を基準とした上記環境条件下における燃料噴射量の変化分との関係を予め求め、上記所定の微少噴射量を単位とした燃料噴射量学習値を学習するに際して、上記環境条件を測定すると共に、その測定された環境条件に対する燃料噴射量の変化分で上記アイドル噴射量基準値を補正し、その補正後のアイドル噴射量基準値から１回の燃料噴射量が上記所定の微少噴射量となるように噴射回数を決定し、上記補正後のアイドル噴射量基準値を、上記補正後のアイドル噴射量基準値から決定した噴射回数に分けて上記所定の微少噴射量ずつ多段噴射して、上記内燃機関の回転数が目標アイドル回転数となるような燃料噴射量学習値を上記所定の微少噴射量を単位として求めるものである。
上記目的を達成するために本発明は、所定のアイドル噴射量基準値を複数の噴射回数に分けて所定の微少噴射量ずつ多段噴射して上記内燃機関をアイドル運転すると共に、内燃機関の回転数が目標アイドル回転数となるような、上記所定の微少噴射量を単位とした燃料噴射量学習値を学習し、その燃料噴射量学習値に基づいて燃料噴射量を補正するための燃料噴射量学習制御方法において、上記所定の微少噴射量を単位とした燃料噴射量学習値を学習するに際して、上記内燃機関で駆動される補機類による負荷に応じて上記アイドル噴射量基準値を補正し、その補正後のアイドル噴射量基準値から１回の燃料噴射量が上記所定の微少噴射量となるように噴射回数を決定し、上記補正後のアイドル噴射量基準値を、上記補正後のアイドル噴射量基準値から決定した噴射回数に分けて上記所定の微少噴射量ずつ多段噴射して、上記内燃機関の回転数が目標アイドル回転数となるような燃料噴射量学習値を、上記所定の微少噴射量を単位として求めるものである。
本発明によれば、補機類の作動・非作動や冷却水温などの環境条件に影響されることなく、燃料噴射量の学習を行うことができるという優れた効果を発揮するものである。
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
本実施形態の燃料噴射量学習制御方法は、例えば、車両のディーゼルエンジンを対象とする。
まず、図２に基づき、本実施形態のエンジンの概略構成を説明する。
図２に示すように、車両のエンジン（内燃機関）１には、そのエンジン１を制御するためのエンジン制御装置（以下、ＥＣＵという）２が、通信可能に接続される。また、そのエンジン１により、車両に設けられたエアコン３や発電機（以下、ＡＣＧという）４などの補機類３、４が駆動されるようになっている。ＡＣＧ４は、ライト８などに、電力を供給すべく接続される。
ＥＣＵ２は、エンジン１のインジェクター（図示せず）に接続され、そのインジェクターを開閉制御することで、エンジン１の燃料噴射量を調整する。具体的には、ＥＣＵ２は、インジェクターへの通電時間をＯＮ、ＯＦＦ制御するための所定の燃料噴射パルスをインジェクターに送信して、インジェクターを開閉制御する。
ＥＣＵ２には、エンジン１の冷却水温を検出するための水温センサー５、エアコン３の運転状態を検出するためのエアコン負荷検出手段６、ＡＣＧ４の運転状態を検出するためのＡＣＧ負荷検出手段（具体的には、ＡＣＧ４のＦターミナル）７、および図示しないエンジン回転数センサーなど各種センサーが接続されて、その検出信号が入力される。
ＥＣＵ２には、後述するアイドル噴射量基準値、燃料噴射量学習値、および補正値テーブルなどを記憶するための記憶手段が設けられる（図示せず）。
次に、図２に基づき、本実施形態の燃料噴射量学習制御方法を説明する。
本実施形態の燃料噴射量学習制御方法は、エンジン１のフリクションを予め求め、そのフリクションを考慮してアイドル噴射量基準値を決定し、その決定されたアイドル噴射量基準値を基準として、上記エンジン１の回転数が目標アイドル回転数となるように燃料噴射量学習値を求める学習機能を有する。
ところで、補機類３、４が作動すると、その作動に必要な力がエンジン１に負荷としてかかる。すなわち、同じ燃料噴射量であっても補機類３、４の作動時には、その補機類３、４の負荷の分だけ、エンジン回転数が落ちることになる。したがって、補機類３、４の作動時には、補機類３、４による負荷を考慮して噴射量学習（アイドル学習）を行う必要がある。
そこで、本実施形態では、エアコン３などの負荷が入っている状態でも噴射量学習ができるように、予めＥＣＵ２に書き込まれているアイドル学習時のアイドル噴射量基準値（例えば、５ｍｍ3）を、固定値とするのではなく、エアコン３などの負荷に応じた補正値を追加できるものとする。つまり、学習時のアイドル噴射量基準値を、エアコン３、ＡＣＧ４などによる負荷を考慮して、負荷補正を追加した値とする。
本実施形態の燃料噴射量学習制御方法は、上記エンジン１で駆動される補機類３、４による負荷と、無負荷状態を基準とした上記補機類３、４の負荷による燃料噴射量の増分との関係を予め求め、上記燃料噴射量学習値を求めるときに、上記補機類３、４の負荷に対する燃料噴射量の増分で上記アイドル噴射量基準値を補正する学習補正機能を有する。その学習補正機能では、上記内燃機関で駆動される補機類による負荷に応じて上記アイドル噴射量基準値を補正する。
つまり、燃料噴射量学習制御方法では、まず、エアコン３などの負荷が入っている場合に目標アイドル回転数を保つために、燃料を余分に何ｍｍ3噴く必要があるかを予め求め、次に、アイドル学習時に、エアコン３などの運転状態に応じた燃料噴射量の増分を、アイドル噴射量基準値に対し、補正値として加算する（学習補正機能）。
次に、図１および図３に基づき燃料噴射量学習制御方法の一例を説明する。
例えば、エアコン３による負荷を補正する場合、予めエアコンプレッシャーと燃料噴射量の増分との関係を求め、その関係から、エアコンプレッシャーを軸（パラメータ）とした”アイドル学習時噴射量基準値エアコン負荷補正値テーブル”（以下、補正値テーブルという）を作成する。そのテーブルは、車両の出荷前などに予めＥＣＵ２内に格納しておく。
具体的には、図３に示すように、インジェクター補正値を学習する。ステップＳ４１〜Ｓ４３では、エアコン３の状態からエアコン補正後アイドル噴射量基準値を算出する。エアコン３がＯＮであれば、ベースアイドル噴射量基準値（例えば無負荷時８００ｒｐｍの噴射量）に、エアコンプレッシャーと、アイドル学習時噴射量基準値エアコン負荷補正値テーブルから算出した、エアコン補正値を加算する。なお、アイドル学習時噴射量基準値エアコン負荷補正値テーブルは、予め実験などにより求められる。同様に、ステップＳ４４では、ＡＣＧ４の負荷信号”Ｆターミナル”と、アイドル学習時噴射量基準ＡＣＧ補正値テーブルからＡＣＧ補正値を算出し、水温とアイドル学習時噴射量基準水温補正テーブルから、水温補正値を算出し、それらを、エアコン補正後アイドル噴射量基準値に加算し、アイドル噴射量基準値を算出する。ステップＳ４５では、アイドル噴射量基準値をもとに、１回の燃料噴射量が微少Ｑ（例えば、１ｍｍ3）になるように噴射回数を決定し、ステップＳ４６で、アイドル噴射量基準値分の燃料を、その噴射回数に分けて噴射し、目標回転になるよう”インジェクター補正値”を調整する。ステップＳ４７で、目標回転（例えば、８００ｒｐｍ）で安定したら、その時の”インジェクター補正値”を、燃料噴射量が微少Ｑ（例えば、１ｍｍ3）のときのインジェクター補正学習値として保存する。
図１に示すように、次に、市場などで自動学習が行われる際に、学習補正機能Ｓ１１で、エアコン３がＯＮの時に、エアコン負荷検出手段６で測定されたエアコンプレッシャーに対応する補正値を、補正値テーブルから読み取る。その読み取った補正値を、アイドル学習時のアイドル噴射量基準値に加算して、アイドル噴射量基準値を補正する。その後、学習補正機能で補正したアイドル噴射量基準値を基準として学習Ｓ１２を行う。なお、エアコン３がＯＦＦの時、アイドル噴射量基準値は、０の補正値が加算され実質的に補正されない。
これにより、エアコン３が入った状態でも正確に噴射量学習を行うことが出来るようになる。したがって、エンジン１の負荷となるエアコン３が動いていても止まっていても、噴射量学習ができるようになる。そのため、噴射量学習のためにエアコン３を強制的に停止させる必要がなくなり、エアコン３の機能悪化を避けることも可能となる。
また、本実施形態の学習時に、上記アイドル噴射量基準値分の燃料を複数に分けて噴射して、上記噴射量学習値を求める。より詳細には、１回の燃料噴射量が所定の微少噴射量（以下、微少Ｑという）となるように、燃料を多段噴射する。例えば、微少Ｑが１ｍｍ3、アイドル噴射量基準値が５ｍｍ3の場合は、燃料を１ｍｍ3ずつ５回噴射する。
さらに、本実施形態では、学習補正機能でアイドル噴射量基準値が５ｍｍ3から６ｍｍ3に補正された場合に、燃料を１ｍｍ3ずつ６回噴射する。つまり、本実施形態では、学習補正機能においてエアコン３などの負荷で増えた補正値（補正量）を考慮して、１回の燃料噴射量が微少Ｑ（例えば、１ｍｍ3）になるように噴射回数を決定する。
このように噴射回数を決定することで、常に微少Ｑを単位とした学習を行うことができる。
以上のように、本実施形態の燃料噴射量学習制御方法では、市場などで自動学習を行う場合に、エンジン１の負荷（エアコン３など）が動いていても止まっていても学習できるようになり、エアコン３の機能悪化を避けることも可能となる。
つまり、従来は、エアコン３などの負荷が入っていない状態で、燃料をアイドル噴射量基準値（例えば、５ｍｍ3（１ｍｍ3を５回噴射））だけ噴いていることを前提として学習を行っていた。そのため、学習の機会が限定される、或いはエアコン３の機能低下を招く、などの問題があった。これに対して、本実施形態では、予めエアコン３の負荷が入っている状態での燃料噴射量の増分を測定して補正値テーブルを求めておき、学習時に、エアコン３による負荷に応じた燃料噴射量の増分（例えば、１ｍｍ3）を、補正値テーブルから導いて補正値としてアイドル噴射量基準値（例えば、５ｍｍ3）を補正する（アイドル噴射量基準値＝５＋１ｍｍ3（１ｍｍ3を６回噴射））。これにより、エアコン３の作動・非作動に関係なく噴射量学習を行うことができる。
また、本実施形態では、学習時において多段噴射（マルチ噴射）を行うことで、微少燃料噴射量（微少Ｑ）に対する正確な噴射量学習を行うことができる。
つまり、一般に、微少Ｑ領域では、インジェクターの噴射量とインジェクターへの通電時間との直線性（線形性）が成り立たない。そのため、アイドル噴射量よりも小さな微少Ｑに対する学習値（以下、微少学習値という）を求めるために、アイドル学習時に求めた噴射量学習値を、単に除算したのでは正確な微少学習値を求めることができない。これに対して、本実施形態では、学習時にアイドル噴射量基準値を微少Ｑずつ多段噴射することで、微少Ｑ領域の学習値を正確に求めることができる。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。
例えば、補機類は、エアコン３以外にも、ＡＣＧ４などが考えられる。つまり、ライト８などの電気負荷に対して、ＡＣＧ４からの負荷信号を読み込んで、その負荷に応じた補正を行うようにしてもよい。そのＡＣＧ４による負荷（電気負荷）を補正する場合、まず、ＡＣＧ４の負荷と燃料噴射量の増分との関係を求め、その関係から、ＡＣＧ４の負荷を軸（パラメータ）とした”アイドル学習時噴射量基準値電気負荷補正値テーブル”（以下、補正値テーブルという）を作成する。次に、学習時に、学習補正機能で、ＡＣＧ４の負荷信号（Ｆターミナル）の対応する補正値を、補正値テーブルから読み取り、その読み取った補正値をアイドル学習時のアイドル噴射量基準値に加算して、アイドル噴射量基準値を補正する。
次に、他の実施形態を説明する。
本実施形態の燃料噴射量学習制御は、エンジン１の冷却水温などの環境条件に基づいて、アイドル噴射量基準値を補正するものであり、上述した実施形態とは、補正値の測定方法と学習補正機能とが異なる。
本実施形態の燃料噴射量学習制御は、エンジン１のフリクションを予め求め、そのフリクションを考慮してアイドル噴射量基準値を決定する噴射量基準値決定機能と、その決定されたアイドル噴射量基準値を基準として、上記エンジン１の回転数が目標アイドル回転数となるように噴射量学習値を求める学習機能とを有するものであり、さらに、上記エンジン１の冷却水温などの環境条件と、基準環境条件を基準とした上記環境条件下における燃料噴射量の変化分との関係を予め求め、その環境条件に対する燃料噴射量の変化分を上記予め求めた関係から導き、その変化分で上記アイドル噴射量基準値を補正する学習補正機能を有する。
冷却水温についての環境補正を行う場合、まず、実験などで、所定の冷却水温を基準とした冷却水温の変化と、その変化に応じてエンジン１を目標アイドル回転数に保つために必要となる燃料噴射量の増減分（変化分）との関係を求める。その関係から、冷却水温を軸（パラメータ）とした”アイドル学習時噴射量基準値環境補正マップ”（以下、環境補正マップという）を作成する。この環境補正マップを、例えば、ＥＣＵ２に格納しておく。
次に、市場などで自動学習が行われる際に、学習補正時に、水温センサー５で測定された冷却水温に対応する補正値を、環境補正マップから読み取る。その読み取った補正値を、アイドル学習時のアイドル噴射量基準値に加算して、アイドル噴射量基準値を補正する。その後、学習補正で補正したアイドル噴射量基準値を基準として上述した実施形態と同様に学習を行う。
この実施形態では、冷却水温などの環境条件に影響されることなく、燃料噴射量の学習を正確に行うことができる。
本発明に係る一実施形態による燃料噴射量学習制御方法のためのフローチャートである。 本実施形態のエンジンと補機類との模式的構成図である。 本実施形態の燃料噴射量学習制御方法のためのフローチャートである。
符号の説明
１ エンジン（内燃機関）
２ ＥＣＵ
３ エアコン
４ 発電機
５ 水温センサー

Claims (3)

  1. 内燃機関のフリクションを予め求め、そのフリクションを考慮してアイドル噴射量基準値を決定し、その決定されたアイドル噴射量基準値を複数の噴射回数に分けて所定の微少噴射量ずつ多段噴射して上記内燃機関をアイドル運転すると共に、上記内燃機関の回転数が目標アイドル回転数となるような、上記所定の微少噴射量を単位とした燃料噴射量学習値を学習し、その燃料噴射量学習値に基づいて燃料噴射量を補正するための燃料噴射量学習制御方法において、
    上記内燃機関で駆動される補機類による負荷と、無負荷状態を基準とした上記補機類の負荷による燃料噴射量の増分との関係を予め求め、
    上記所定の微少噴射量を単位とした燃料噴射量学習値を学習するに際して、
    上記補機類の負荷に対する燃料噴射量の増分で上記アイドル噴射量基準値を補正し、その補正後のアイドル噴射量基準値から１回の燃料噴射量が上記所定の微少噴射量となるように噴射回数を決定し、
    上記補正後のアイドル噴射量基準値を、上記補正後のアイドル噴射量基準値から決定した噴射回数に分けて上記所定の微少噴射量ずつ多段噴射して、上記内燃機関の回転数が目標アイドル回転数となるような燃料噴射量学習値を上記所定の微少噴射量を単位として求めることを特徴とする燃料噴射量学習制御方法。
  2. 内燃機関のフリクションを予め求め、そのフリクションを考慮してアイドル噴射量基準値を決定し、その決定されたアイドル噴射量基準値を複数の噴射回数に分けて所定の微少噴射量ずつ多段噴射して上記内燃機関をアイドル運転すると共に、上記内燃機関の回転数が目標アイドル回転数となるような、上記所定の微少噴射量を単位とした燃料噴射量学習値を学習し、その燃料噴射量学習値に基づいて燃料噴射量を補正するための燃料噴射量学習制御方法において、
    上記内燃機関の冷却水温などの環境条件と、基準環境条件を基準とした上記環境条件下における燃料噴射量の変化分との関係を予め求め、
    上記所定の微少噴射量を単位とした燃料噴射量学習値を学習するに際して、
    上記環境条件を測定すると共に、その測定された環境条件に対する燃料噴射量の変化分で上記アイドル噴射量基準値を補正し、その補正後のアイドル噴射量基準値から１回の燃料噴射量が上記所定の微少噴射量となるように噴射回数を決定し、
    上記補正後のアイドル噴射量基準値を、上記補正後のアイドル噴射量基準値から決定した噴射回数に分けて上記所定の微少噴射量ずつ多段噴射して、上記内燃機関の回転数が目標アイドル回転数となるような燃料噴射量学習値を上記所定の微少噴射量を単位として求めることを特徴とする燃料噴射量学習制御方法。
  3. 所定のアイドル噴射量基準値を複数の噴射回数に分けて所定の微少噴射量ずつ多段噴射して上記内燃機関をアイドル運転すると共に、内燃機関の回転数が目標アイドル回転数となるような、上記所定の微少噴射量を単位とした燃料噴射量学習値を学習し、その燃料噴射量学習値に基づいて燃料噴射量を補正するための燃料噴射量学習制御方法において、
    上記所定の微少噴射量を単位とした燃料噴射量学習値を学習するに際して、
    上記内燃機関で駆動される補機類による負荷に応じて上記アイドル噴射量基準値を補正し、その補正後のアイドル噴射量基準値から１回の燃料噴射量が上記所定の微少噴射量となるように噴射回数を決定し、
    上記補正後のアイドル噴射量基準値を、上記補正後のアイドル噴射量基準値から決定した噴射回数に分けて上記所定の微少噴射量ずつ多段噴射して、上記内燃機関の回転数が目標アイドル回転数となるような燃料噴射量学習値を、上記所定の微少噴射量を単位として求めることを特徴とする燃料噴射量学習制御方法。
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