JP5256922B2 - 内燃機関の噴射量制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の噴射量制御装置に関し、特に、車載内燃機関の燃料噴射弁の噴射性能の劣化を学習し、その噴射性能に応じた実噴射量制御を実行する内燃機関の噴射量制御装置に関する。

一般に、車両に搭載される内燃機関、特に近時のディーゼル機関のように高圧に蓄積した燃料を高応答のインジェクタにより複数回に分割して噴射するようなものにおいては、微少量（すなわち噴射量指令値が微小値）となるパイロット噴射等の目標噴射量に対して実際にインジェクタから噴射される燃料量、すなわち実噴射量を精度良く追従させる噴射性能が要求される。

一方、経時変化により指令噴射量に対するインジェクタの噴***度、すなわち噴射量制御の精度は、徐々に低下していく。そこで、そのインジェクタの経時的な噴***度の低下の度合いを学習処理により把握し、所要の実噴射量が得られるようにインジェクタへの指令噴射量を制御するものがある。

従来のこの種の内燃機関の噴射量制御装置としては、アイドル時にエンジン回転速度を所定の回転速度に維持するよう噴射される燃料量と、この燃料を噴射する際の噴射量指令値との差に基づいてインジェクタの劣化度合いを算出し、慣らし運転時のエンジンフリクションの影響を除外した上で、噴射量指令値を補正するための学習値を定めていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−８９３３３号公報

しかしながら、上述のような特許文献１に記載の従来の制御装置にあっては、燃料噴射量の学習を行ったタイミングで指令噴射量を補正するようになっているものの、学習タイミング間におけるインジェクタの劣化の進行を考慮したものではなかった。そのため、ある学習タイミングにおいて学習値を算出した後は、次回の学習タイミングまで学習値を一定に保つため、学習タイミング間におけるインジェクタの劣化の進行が学習値に反映されず、指令噴射量に対する補正精度が下がる原因となっていた。この結果、ドライバビリティの悪化や、失火率上昇の可能性が生じるという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、インジェクタの経年劣化に対する学習値の補正精度を向上し、ドライバビリティの向上や失火率の上昇を防止できる燃料噴射量の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関の噴射量制御装置は、上記目的達成のため、（１）車両に搭載され、内燃機関のインジェクタに対して燃料の噴射を指令する噴射指令信号を生成するとともに、前記インジェクタの燃料噴射性能の変化を予め設定された学習条件下で学習する学習処理を実行し、該学習処理の結果に応じて前記噴射指令信号を補正する内燃機関の噴射量制御装置であって、前記内燃機関の機関回転速度を検出する回転速度検出手段と、予め設定された指定噴射量での学習用噴射を所定の学習タイミングで前記インジェクタに指令する学習用噴射指令手段と、前記学習用噴射指令手段からの指令に応じて前記インジェクタにより前記学習用噴射がなされるとき、前記学習用噴射による前記内燃機関の機関回転速度の変化量を前記回転速度検出手段の検出情報に基づいて算出し、該変化量に基づいて前記インジェクタの実噴射量に対応する噴射性能値を算出する性能値算出手段と、前記噴射性能値から特定される前記インジェクタの実噴射量と前記インジェクタに指令した前記指令噴射量との差に応じて、前記指令噴射量を補正するための学習値を算出する学習値算出手段と、予め推定された前記インジェクタの使用積算量に対する劣化トレンドに基づき、前記インジェクタの前記学習タイミングからの使用積算量の増加量に応じて生じる前記インジェクタの劣化度合いを前記劣化トレンドから推定する劣化度合い推定手段と、前記学習タイミングから次回の学習タイミングまでの間において、前記学習値算出手段により算出された学習値を、前記劣化度合い推定手段により推定された劣化度合いに応じて補正する学習値補正手段と、を備え、前記劣化度合い推定手段は、前記劣化トレンドに基づき、前回の学習タイミングにおける前記インジェクタの使用積算量と現在の前記インジェクタの使用積算量との間で生じる前記インジェクタの劣化噴射量の差を、前記劣化度合いとして推定し、前記学習値補正手段は、前記劣化度合い推定手段によって推定された劣化度合いに応じて学習値の補正量を算出し、前記前回の学習タイミングにおける学習値に前記補正量を加えることによって前記学習値算出手段により算出された学習値を補正することを特徴とする。

この構成により、インジェクタの使用積算量が学習タイミング以外の場合においても、該使用積算量におけるインジェクタの劣化度合いに応じて学習値を補正することができるので、学習頻度が従来と同一に設定されてもインジェクタの経年劣化に対する学習値の補正精度が向上し、ドライバビリティの向上や失火率の上昇を防止できる。

また、（２）車両に搭載され、内燃機関のインジェクタに対して燃料の噴射を指令する噴射指令信号を生成するとともに、前記インジェクタの燃料噴射性能の変化を予め設定された学習条件下で学習する学習処理を実行し、該学習処理の結果に応じて前記噴射指令信号を補正する内燃機関の噴射量制御装置であって、前記内燃機関の機関回転速度を検出する回転速度検出手段と、予め設定された指定噴射量での学習用噴射を所定の学習タイミングで前記インジェクタに指令する学習用噴射指令手段と、前記学習用噴射指令手段からの指令に応じて前記インジェクタにより前記学習用噴射がなされるとき、前記学習用噴射による前記内燃機関の機関回転速度の変化量を前記回転速度検出手段の検出情報に基づいて算出し、該変化量に基づいて前記インジェクタの実噴射量に対応する噴射性能値を算出する性能値算出手段と、前記噴射性能値から特定される前記インジェクタの実噴射量と前記インジェクタに指令した前記指令噴射量との差に応じて、前記指令噴射量を補正するための学習値を算出する学習値算出手段と、前記学習タイミングにおいて算出された学習値と前記学習タイミングにおける前記インジェクタの使用積算量とを対応付けて記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記学習値の前記インジェクタの使用積算量に対する変化に基づいて、前記インジェクタの使用積算量に対する劣化トレンドを算出する劣化トレンド算出手段と、前記車両が前記学習タイミングから増加した前記インジェクタの使用積算量に応じて生じる前記インジェクタの劣化度合いを前記劣化トレンドから推定する劣化度合い推定手段と、前記学習タイミングから次回の学習タイミングまでの間において、前記学習値算出手段により算出された学習値を、前記劣化度合い推定手段により推定された劣化度合いによって補正する学習値補正手段と、を備え、前記劣化度合い推定手段は、前記劣化トレンドに基づき、前回の学習タイミングにおける前記インジェクタの使用積算量と現在の前記インジェクタの使用積算量との間で生じる前記インジェクタの劣化噴射量の差を、前記劣化度合いとして推定し、前記学習値補正手段は、前記劣化度合い推定手段によって推定された劣化度合いに応じて学習値の補正量を算出し、前記前回の学習タイミングにおける学習値に前記補正量を加えることによって前記学習値算出手段により算出された学習値を補正することを特徴とする。

この構成により、学習タイミングで算出した学習値の変化に基づいてインジェクタの劣化トレンドを算出することにより、インジェクタの劣化度合いの推測精度を向上させることができる。したがって、インジェクタの使用積算量が学習タイミング以外の場合においても、推測されたインジェクタの劣化度合いに応じて学習値を補正することにより、学習頻度が従来と同一に設定されても噴射量の精度をより一層向上することができる。

本発明によれば、インジェクタの経年劣化に対する学習値の補正精度を向上し、ドライバビリティの向上や失火率の上昇を防止できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の噴射量制御装置とこれを備えた燃料噴射システム全体を示す概略構成図である。なお、本実施の形態においては、内燃機関が４気筒のディーゼルエンジンにより構成される場合について説明するが、ディーゼルエンジンに限られることなく、例えばＬＰＧ（液化石油ガス）やＬＮＧ（液化天然ガス）などの他の燃料とする点火方式のエンジン、あるいは、ガソリンエンジン等により構成されていてもよい。また、筒内直噴型エンジンに限られることなく、ポート噴射型エンジンにより構成されていてもよい。

燃料噴射システム１は、車両に搭載されており、燃料タンク１１内からフィードポンプ１２により汲み上げられた燃料を可変絞り要素である調量弁１３により調量しつつ、チェック弁１４を通して加圧ポンプ１５に吸入させ、この加圧ポンプ１５により加圧した高圧の燃料をチェック弁１６を通して高圧畜圧可能なコモンレール１７に供給するようになっている。また、燃料噴射システム１は、コモンレール１７に供給された燃料を、コモンレール１７に接続された複数のインジェクタ１８のうち圧縮行程中の気筒２ａに対応するインジェクタ１８から、その気筒２ａ内の燃焼室２ｂに予め設定された噴射タイミングで高圧噴射するようになっている。

コモンレール１７には、公知の圧力リミッタ２１と燃料圧力センサ２２とが装着されている。加圧ポンプ１５は、ポンプハウジング１５ｈと、ポンプハウジング１５ｈの放射方向内外に往復移動可能なプランジャ１５ｐと、プランジャ１５ｐを駆動するカムシャフト１５ｓと、カムシャフト１５ｓの偏心カム部分に回転自在に外装されたカムリング１５ｒと、によって構成されている。

ポンプハウジング１５ｈとプランジャ１５ｐとの間には、プランジャ１５ｐの往復移動によって燃料の吸入と加圧および吐出作業とを行う少なくとも１つの加圧室１５ａが画成されている。ポンプハウジング１５ｈの内部には、カムシャフト１５ｓおよびカムリング１５ｒが収納される。また、この内部の周囲には、オリフィス１９ａを介して調量弁１３から燃料が供給されるとともに、オリフィス１９ｂを介してフィードポンプ１２の吐出燃料が供給されるようになっている。

コモンレール１７に過剰に供給された燃料は、圧力リミッタ２１から排出され、燃料タンク１１に還流するようになっている。なお、フィードポンプ１２の吐出圧は、リリーフ弁１２ｒにより設定圧以下に制限される。

また、燃料噴射システム１は、後述するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３１を備えている。インジェクタ１８は、ＥＣＵ３１からの噴射指令信号Ｉｑにより駆動される電磁弁部１８ａと、各気筒２ａの燃焼室２ｂ内に露出する噴孔部１８ｊを先端に有し電磁弁部１８ａへの通電時にその噴孔部１８ｊから気筒２ａ内に燃料を噴射するよう開弁動作するノズル部１８ｂと、を備えている。また、これらインジェクタ１８は、それぞれエンジン２の気筒毎に高圧配管１７ｐによりコモンレール１７に接続されている。このようなインジェクタ１８の構造は公知であるので、ここでは詳述しない。

コモンレール１７に装着された燃料圧力センサ２２の検出情報は、コモンレール１７内のレール圧として後述するＥＣＵ３１に出力され、ＥＣＵ３１により設定される目標レール圧と比較される。そして、ＥＣＵ３１は、コモンレール１７内の燃料の圧力が目標レール圧と一致するように燃料供給側の調量弁１３の開度を通電制御により変化させるようになっている。

ＥＣＵ３１は、具体的なハードウェア構成を図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性メモリにより構成されるバックアップ用メモリ、Ａ／Ｄ変換器を含む入力インターフェース回路、ドライバやリレースイッチを含む出力インターフェース回路、および低電圧回路を備えている。

ＥＣＵ３１は、燃料圧力センサ２２の他に、エンジン２のクランク軸２ｃの回転速度ω、すなわち機関回転数を検出する回転数センサ２３（回転速度検出手段）、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ２４、エンジン２を搭載した図示しない車両の車速を検出する車速センサ２５等のセンサ群が接続されている。

ＥＣＵ３１は、ＲＯＭ内に予め格納された制御プログラムに従い、前記センサ群の検出情報や予めバックアップメモリに格納されている設定値情報に基づいて、さらには他の車載ＥＣＵと通信を行いながら、例えば、回転数センサ２３の検出情報からエンジン２の機関回転速度［ｒｐｍ］を検出し、エンジン２の運転時におけるコモンレール１７の目標レール圧を設定するとともに、エンジン２の運転状態に応じた噴射時期および燃料噴射量を算出し、調量弁１３への開度調整信号Ｉｖやインジェクタ１８の電磁弁１８ａへの噴射指令信号Ｉｑを適時に出力するようになっている。

なお、ＥＣＵ３１は、後述するように、本発明に係る内燃機関の噴射量制御装置、学習用噴射指令手段、性能値算出手段、学習値算出手段、劣化度合い推定手段、学習値補正手段、記憶手段および劣化トレンド算出手段を構成する。

以下、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の噴射量制御装置を構成するＥＣＵの特徴的な構成について説明する。

エンジン２の噴射量制御装置を構成するＥＣＵ３１は、予め設定された指定噴射量での学習用噴射を所定の学習タイミングでインジェクタ１８に指令するようになっている。したがって、本実施の形態に係るＥＣＵ３１は、本発明に係る学習用噴射指令手段を構成する。

所定の学習タイミングとしては、車両の走行距離に応じて定められるようになっており、学習タイミングと走行距離とを対応付けた距離マップが予めＲＯＭに記憶されている。学習タイミングに対応付けられた走行距離としては、例えば、１回目から順に５００Ｋｍ、１０００Ｋｍ、２０００Ｋｍ、４０００Ｋｍなどに定められている。これらの値は、仮にインジェクタ１８の劣化トレンドが平均的なインジェクタ１８の劣化トレンドよりも悪い場合においても（例えば、後述する図３の実線５１参照）、学習値に対する補正が十分な頻度で行われ、噴射量精度が許容値以下に収まるように定められている。

また、ＥＣＵ３１は、特定の気筒の圧縮行程中の燃焼室２ｂに学習用噴射を実行するようインジェクタ１８を制御するとき、学習用噴射によるエンジン２の機関回転数の上昇量（変化量）を回転数センサ２３の検出情報に基づいて算出し、その回転上昇量に基づいて、インジェクタ１８の実噴射量に対応するトルク比例量（噴射性能値）を算出するようになっている。したがって、本実施の形態に係るＥＣＵ３１は、本発明に係る性能値算出手段を構成する。

図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の噴射量制御装置で実行される学習噴射の噴射量と発生トルクの比例関係を示すグラフであり、図２（ｂ）は、その学習噴射による回転数上昇量と学習噴射時の機関回転数の関係を示すグラフである。

ディーゼル機関であるエンジン２においては、図２（ａ）に示すように、比較的微少量の噴射量範囲で燃料噴射量［ｍｍ^３／ｓｔ］とその燃料噴射による発生トルク［Ｎ・ｍ］とが比例する関係がある。また、エンジン２の特性から、微少量の学習用噴射による回転数上昇量と学習噴射量の機関回転数との関係も、図２（ｂ）に示すような対応関係を示すデータとして予めＲＯＭに記憶しておくことができる。したがって、ＥＣＵ３１は、まず、インジェクタ１８への指令噴射量がゼロ以下となる無噴射の運転下で単発の微少量の学習用噴射（以下、単発噴射ともいう）を実行し、その単発噴射によるエンジン回転数の上昇量と単発噴射実行時のエンジン回転数との積をトルク比例量として算出する。このトルク比例量は、発生トルクと比例関係にあるため、ＥＣＵ３１は、そのトルク比例量から発生トルクを算出し、実噴射量を推定するようになっている。

図１に戻り、ＥＣＵ３１は、噴射性能値に対応する実噴射量を推定すると、実噴射量とインジェクタ１８に指令した指令噴射量との差を劣化噴射量として学習する。また、ＥＣＵ３１は、指令噴射量と実噴射量が一致するよう、指令噴射量を学習値により補正し、噴射指令信号Ｉｑとして出力するようになっている。このとき、ＥＣＵ３１は、劣化噴射量に応じて、指令噴射量を補正するための学習値ＫＧ１を算出するようになっている。したがって、本実施の形態に係るＥＣＵ３１は、本発明に係る学習値算出手段を構成する。

また、ＥＣＵ３１は、予め推定されたインジェクタの使用積算量に対するインジェクタ１８の劣化トレンドに基づき、前記インジェクタの前記学習タイミングからの使用積算量の増加量に応じて生じるインジェクタ１８の劣化度合いを劣化トレンドから推定するようになっている。なお、本発明におけるインジェクタの使用積算量とは、インジェクタ１８が車両に設置された時点からの車両の走行距離、走行時間、あるいはインジェクタの使用時間の積算値を意味する。また、本実施の形態の説明においては、インジェクタ１８の使用積算量を、車両の走行距離により表すものとし、使用積算量の増加量が、車両の走行距離の増加量に対応しているものとする。

図３は、走行距離に対するインジェクタの劣化トレンドおよび学習値を示すグラフである。

インジェクタ１８の劣化噴射量の走行距離に対する変化の傾向を表す劣化トレンドは、予め実験的な測定などにより定められている。例えば、複数のインジェクタに対する劣化トレンドを測定した結果、劣化トレンドの上限が実線５１で表され、下限が実線５４で表されるならば、実線５３が表す平均的な劣化トレンドを、予め推定されたインジェクタ１８の劣化トレンドとして、ＲＯＭに記憶しておく。

図１に戻り、ＥＣＵ３１は、ＲＯＭに記憶されている劣化トレンドと、前回の学習タイミングからの走行距離とに基づき、インジェクタ１８の劣化度合いを推定するようになっている。

具体的には、ＥＣＵ３１は、前回の学習タイミングに対応する走行距離と、現在の走行距離とを取得する。また、ＲＯＭに記憶されている劣化トレンドを参照し、前回の学習タイミングに対応する走行距離と現在の走行距離との間で生じるインジェクタ１８の劣化噴射量の差、すなわちインジェクタの劣化度合いを算出する。

したがって、本実施の形態に係るＥＣＵ３１は、本発明に係る劣化度合い推定手段を構成する。

また、ＥＣＵ３１は、今回の学習タイミングから次回の学習タイミングまでの間において、上記のように算出した学習値を、走行距離に応じて補正するようになっている。具体的には、算出されたインジェクタ１８の劣化度合いに応じて、学習値を補正すべき補正量ΔＫＧを算出し、学習タイミングで算出された学習値ＫＧ１に補正量ΔＫＧを加える。ＥＣＵ３１は、この補正量ΔＫＧにより補正された学習値ＫＧ１で、設定されている学習値ＫＧを更新する。

したがって、本実施の形態に係るＥＣＵ３１は、本発明に係る学習値補正手段を構成する。

学習値ＫＧは、図３（ａ）の実線５５で表されるように、学習タイミング間においても劣化トレンド（実線５３参照）に基づいて補正される。この場合、噴射量精度（実線５６参照）は、平均的な劣化トレンド（実線５３参照）と、インジェクタ１８の実際の劣化トレンド（実線５２参照）との誤差の範囲に収まるようになっている。したがって、学習タイミング間においても補償噴射量精度ラインと比較して十分小さい値を取ることが可能となる。なお、噴射量精度とは、インジェクタ１８における実際の劣化噴射量と、劣化噴射量が相殺されるよう補正により増加される指令噴射量との差を意味する。つまり、実線５６がゼロに近いほど、補正による噴射量の精度が高いことを意味する。また、補償噴射量精度ラインとは、排気ガスの浄化度合いや失火の割合が許容値以下に収まる噴射量精度の閾値を表している。

これに対し、図３（ｂ）に示すように、学習値ＫＧが劣化トレンドにより補正されない場合には、学習タイミングにおいて学習値ＫＧが更新されるものの、学習タイミング間においては一定値となる（実線６１参照）。したがって、噴射量精度は、各学習タイミングの直前において補償噴射量精度ライン近傍に達することとなる（実線６２参照）。

図４は、本発明の第１の実施の形態に係る学習値補正処理を説明するためのフローチャートである。

なお、以下の処理は、ＥＣＵ３１を構成するＣＰＵによって所定の時間間隔で実行されるとともに、ＣＰＵによって処理可能なプログラムを実現する。

ＥＣＵ３１は、まず、車両の走行距離ＴＤをＲＡＭから取得する（ステップＳ１１）。具体的には、ＥＣＵ３１は、学習処理に使用するＲＡＭ内の特定のメモリ領域に、インジェクタ１８の使用開始時点からの走行距離の積算値情報を取り込む。また、ＥＣＵ３１は、学習タイミングを規定する距離マップを始動時に取り込む。

次に、ＥＣＵ３１は、学習用噴射を行うための学習タイミングであるか否かを判断する（ステップＳ１２）。具体的には、ＥＣＵ３１は、始動時に取り込んだ学習タイミングを規定する距離マップと、車両の走行距離ＴＤとを比較し、比較の結果、車両の走行距離ＴＤが、距離マップに規定されている学習タイミングに達しているならば、学習タイミングであると判断する。

ＥＣＵ３１は、学習タイミングであると判断した場合には（ステップＳ１２でＹｅｓ）、ステップＳ１３に移行する。一方、学習タイミングでないと判断した場合には（ステップＳ１２でＮｏ）、ステップＳ１５に移行する。

次に、ＥＣＵ３１は、ステップＳ１３において、学習値ＫＧ１を算出する。この学習値ＫＧ１の算出は、後述する学習値算出処理の実行により求められる。

次に、ＥＣＵ３１は、学習値の更新を行う（ステップＳ１４）。具体的には、ＥＣＵ３１は、ＲＡＭに記憶されている現在の学習値ＫＧを、学習値算出処理により算出された学習値ＫＧ１により更新する。また、ＥＣＵ３１は、学習が行われた走行距離ＴＤ０をＲＡＭに記憶する。

一方、ＥＣＵ３１は、ステップＳ１２において学習タイミングでないと判断した場合には、予め推定されたインジェクタ１８の劣化トレンドに基づいて、学習値の差ΔＫＧを算出する（ステップＳ１５）。

具体的には、ＥＣＵ３１は、ＲＯＭに記憶されている劣化トレンドを取得する。次に、ＥＣＵ３１は、ステップＳ１１で取得した走行距離ＴＤと、前回学習が行われた距離ＴＤ０との差を算出する。次に、ＥＣＵ３１は、取得した劣化トレンドを参照して、走行距離ＴＤ０および走行距離ＴＤに対応する劣化噴射量をそれぞれ取得する。そして、ＥＣＵ３１は、これらの劣化噴射量の差、すなわち車両が前回の学習タイミングから現在まで走行する間に発生したインジェクタ１８の劣化の度合いに応じて、学習値ＫＧ１を補正すべき値ΔＫＧを算出する。

次に、ＥＣＵ３１は、ＲＡＭに記憶されている学習値ＫＧ１に、ステップＳ１５で算出された学習値の差ΔＫＧを加え、この補正された学習値ＫＧ１により学習値ＫＧを更新する（ステップＳ１６）。

図５は、本発明の第１の実施の形態に係る学習値算出処理を説明するためのフローチャートである。

ＥＣＵ３１は、まず、学習値ＫＧ１を算出するための学習実施条件が成立しているか否かを判断する（ステップＳ２１）。具体的には、ＥＣＵ３１は、次の条件（ａ）〜（ｃ）が成立しているか否かを判断する。
（ａ）インジェクタ１８の噴射指令信号Ｉｑが噴射量０を表す無噴射時（例えば減速燃料カット時、シフトチェンジ時）である。
（ｂ）コモンレール１７内の燃料の圧力（レール圧）が一定範囲内に維持されている。
（ｃ）エンジン２の冷却温度が一定温度を超えている。

なお、ＥＣＵ３１は、各部の温度センサ、圧力センサまたは速度センサ等の環境条件検出用のセンサや、スロットル開度センサ等のドライバの操作入力を検出するセンサから入力される信号に基づいて、学習実施条件を判断するようにしてもよい。

ＥＣＵ３１は、学習実施条件が成立していると判断した場合には（ステップＳ２１でＹｅｓ）、ステップＳ２２に移行する。一方、学習実施条件が成立していないと判断した場合には（ステップＳ２１でＮｏ）、Ｒｅｔｕｒｎに移行する。

次に、ＥＣＵ３１は、学習用噴射を実施する（ステップＳ２２）。具体的には、ＥＣＵ３１は、ＲＯＭに予め記憶されている指令噴射量を表す噴射指令信号Ｉｑをインジェクタ１８に出力し、学習用噴射を実施する。学習用噴射における指令噴射量は、例えば、エンジン２の通常運転時にメイン噴射に先立ってパイロット噴射を実行するときの指示噴射量に相当する。

次に、ＥＣＵ３１は、インジェクタ１８の経年劣化に起因する実噴射量と指令噴射量との差を補正するための学習値を算出する（ステップＳ２３）。

具体的には、ＥＣＵ３１は、燃料無噴射の状態（例えば、減速燃料カット状態）の下で、回転数センサ２３の検出パルス情報を基に機関回転数を一定時間毎に複数回算出し、この状態下で漸減する機関回転数の一定時間毎の回転数変動量Δωｄを算出し、学習用噴射時期に学習用噴射が無かった場合に推定される学習用噴射タイミング直後の機関回転数ω１'を算出する。そして、学習用噴射タイミングで学習用噴射があった場合の機関回転数ω１と学習用噴射が無かった場合の機関回転数ω１'との差である回転数上昇量Δωｊを算出する。次いで、回転数上昇量Δωｊと学習用噴射時の機関回転数ω_０との積であるトルク比例量としての噴射性能値を算出する。

次に、ＥＣＵ３１は、算出されたトルク比例量に対応する学習噴射時のインジェクタ１８の実噴射量とインジェクタ１８に指令した指令噴射量との差である劣化噴射量から、指令噴射量を補正すべき補正量としての学習値ＫＧ１を算出する。

具体的には、ＥＣＵ３１は、図２（ａ）に示す関係より、学習噴射におけるインジェクタ１８の実噴射量を、トルク比例量（それから算出される発生トルク（ｋ・Δωｊ・ω_０：但し、ｋは比例定数））から算出する。そして、算出された実噴射量と、インジェクタ１８に指令した指令噴射量との差である劣化噴射量から、指令噴射量を補正すべき補正量としての学習値ＫＧ１を算出する。

次に、ＥＣＵ３１は、学習実施条件が継続しているか否かを判断する（ステップＳ２４）。具体的には、ＥＣＵ３１は、ステップＳ２１における学習実施条件の成立が継続しているか否かを判断する。

ＥＣＵ３１は、学習実施条件の成立が継続していると判断した場合には（ステップＳ２４でＹｅｓ）、算出された学習値を保持する（ステップＳ２５）。一方、ＥＣＵ３１は、学習実施条件の成立が継続していないと判断した場合には（ステップＳ２４でＮｏ）、ステップＳ２３で算出された学習値ＫＧ１を破棄する（ステップＳ２６）。この場合には、ＥＣＵ３１は、学習値補正処理のステップＳ１４において学習値ＫＧを更新せずに保持する。

以上のように、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の噴射量制御装置においては、車両が学習タイミング以外の走行距離を走行している場合においても、該走行距離におけるインジェクタ１８の劣化度合いに応じて学習値を補正することができるので、学習頻度が従来と同一に設定されてもインジェクタ１８の経年劣化に対する学習値の補正精度を向上でき、ドライバビリティの向上や失火率の上昇を防止できる。

なお、以上の説明においては、ＥＣＵ３１がインジェクタ１８の劣化トレンドを予めＲＯＭに記憶しておく場合について説明しているが、これに限定されず、次に説明する第２の実施の形態のように、ＥＣＵ３１がインジェクタ１８の劣化トレンドを学習値の履歴により算出するようにしてもよい。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の噴射量制御装置について、図６および図７を参照して説明する。

なお、第２の実施の形態に係る内燃機関の噴射量制御装置の構成は、上述の第１の実施の形態に係る内燃機関の噴射量制御装置の構成とほぼ同様であり、各構成要素については、図１に示した第１の実施の形態と同様の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。

ＥＣＵ３１は、学習タイミングにおいて学習値を算出すると、算出された学習値と前記学習タイミングにおける前記インジェクタの使用積算量とを対応付けて、記憶手段としてのＲＡＭに記憶する。また、ＥＣＵ３１は、ＲＡＭに記憶された複数の学習値のインジェクタ１８の使用積算量に対する変化に基づいて、インジェクタ１８の使用積算量に対する劣化トレンドを算出する。したがって、本実施の形態のＥＣＵ３１は、本発明の劣化トレンド算出手段を構成する。

図６は、本発明の第２の実施の形態に係る学習値補正処理を説明するためのフローチャートである。なお、以下の処理は、ＥＣＵ３１を構成するＣＰＵによって所定の時間間隔で実行されるとともに、ＣＰＵによって処理可能なプログラムを実現する。また、第２の実施の形態に係る学習値補正処理は、第１の実施の形態の学習値補正処理とほぼ同様であり、特に相違点について詳述する。

また、上述したとおり、本発明におけるインジェクタの使用積算量とは、インジェクタ１８が車両に設置された時点からの車両の走行距離、走行時間、あるいはインジェクタの使用時間の積算値を意味する。また、本実施の形態の説明においても、インジェクタ１８の使用積算量を、車両の走行距離により表すものとし、使用積算量の増加量が、車両の走行距離の増加量に対応しているものとする。

ＥＣＵ３１は、まず、車両の走行距離ＴＤをＲＡＭから取得する（ステップＳ３１）。また、ＥＣＵ３１は、学習タイミングを規定する距離マップを始動時に取り込む。次に、ＥＣＵ３１は、学習タイミングを規定する距離マップと、車両の走行距離ＴＤとを比較し、車両の走行距離ＴＤが学習タイミングに達しているか否かを判断する（ステップＳ３２）。

ＥＣＵ３１は、学習タイミングであると判断した場合には（ステップＳ３２でＹｅｓ）、ステップＳ３３に移行する。一方、学習タイミングでないと判断した場合には（ステップＳ３２でＮｏ）、ステップＳ３５に移行する。

次に、ＥＣＵ３１は、ステップＳ３３において、学習値ＫＧ１を算出する。この学習値ＫＧ１の算出は、前記の学習値算出処理の実行により求められる。

次に、ＥＣＵ３１は、上記のステップＳ１４と同様に、現在設定されている学習値ＫＧを、学習値ＫＧ１により更新する（ステップＳ３４）。また、今回の学習で算出された学習値ＫＧを、学習値履歴として走行距離ＴＤ０と対応付けてＲＡＭに記憶する。

一方、ＥＣＵ３１は、ステップＳ３２において学習タイミングでないと判断した場合には、インジェクタ１８の劣化トレンドを算出する（ステップＳ３５）。具体的には、ＥＣＵ３１は、ＲＡＭに記憶されている学習値履歴に基づいて、インジェクタ１８の走行距離に対する劣化トレンドを、公知の補間方法により算出する。算出された劣化トレンドはＲＡＭに記憶するようにする。なお、劣化トレンドの算出は、学習タイミングごとに実行するようにしてもよい。

次に、ＥＣＵ３１は、算出した劣化トレンドに基づいて、学習値の差ΔＫＧを算出する（ステップＳ３６）。

具体的には、ＥＣＵ３１は、ステップＳ３５において算出した劣化トレンドを取得する。次に、ＥＣＵ３１は、ステップＳ３１で取得した走行距離ＴＤと、前回学習が行われた距離ＴＤ０との差を算出する。次に、ＥＣＵ３１は、取得した劣化トレンドを参照して、走行距離ＴＤ０および走行距離ＴＤに対応する劣化噴射量をそれぞれ取得する。そして、ＥＣＵ３１は、これらの劣化噴射量の差、すなわち車両が前回の学習タイミングから現在まで走行する間に発生したインジェクタ１８の劣化の度合いに応じて、学習値ＫＧ１を補正すべき値ΔＫＧを算出する。

次に、ＥＣＵ３１は、ＲＡＭに記憶されている学習値ＫＧ１に、ステップＳ３６で算出した学習値の差ΔＫＧを加え、この値により学習値ＫＧを更新する（ステップＳ３７）。

図７は、本発明の第２の実施の形態に係るインジェクタの劣化トレンドおよび学習値を示すグラフである。ＥＣＵ３１は、学習タイミングにおいて算出されたインジェクタ１８の劣化度合い（点７１、７２および７３）に基づいて劣化トレンド（実線７４参照）を算出するので、算出された劣化トレンドはインジェクタ１８に実際に生じている劣化トレンドとほぼ一致している。したがって、学習値ＫＧ（実線７５参照）は、学習タイミング間においても、実際にインジェクタ１８に生じている劣化トレンドとほぼ等しい劣化トレンドに基づいて補正されるので、噴射量精度（実線７６参照）を補償噴射量精度ラインと比較して十分小さい値にすることが可能となる。すなわち、インジェクタ１８における噴射量の精度を高めることができる。

以上のように、本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の噴射量制御装置においては、学習タイミングで算出した学習値の変化に基づいてインジェクタ１８の劣化トレンドを算出することにより、インジェクタ１８の劣化度合いの推測精度を向上させることができる。したがって、車両が学習タイミング以外の走行距離を走行している場合においても、推測されたインジェクタ１８の劣化度合いに応じて学習値を補正することにより、学習頻度が従来と同一に設定されても噴射量の精度をより一層向上することができる。

以上のように、本発明に係る内燃機関の噴射量制御装置は、インジェクタの経年劣化に対する学習値の補正精度を向上し、ドライバビリティの向上や失火率の上昇を防止できるという効果を奏するものであり、車両に搭載される内燃機関の噴射量制御装置に有用である。

本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の噴射量制御装置とこれを備えた燃料噴射システム全体を示す概略構成図である。 図２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の噴射量制御装置で実行される学習噴射の噴射量と発生トルクの比例関係を示すグラフであり、図２（ｂ）は、その学習噴射による回転数上昇量と学習噴射時の機関回転数の関係を示すグラフである。 図３は、走行距離に対するインジェクタの劣化トレンドおよび学習値を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る学習値補正処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る学習値算出処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る学習値補正処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係るインジェクタの劣化トレンドおよび学習値を示すグラフである。

符号の説明

１ 燃料噴射システム
２ エンジン（内燃機関）
２ａ 気筒
１１ 燃料タンク
１７ コモンレール
１８ インジェクタ
２２ 燃料圧力センサ
２３ 回転数センサ（回転速度検出手段）
３１ ＥＣＵ（噴射量制御装置、学習用噴射指令手段、性能値算出手段、学習値算出手段、劣化度合い推定手段、学習値補正手段、記憶手段、劣化トレンド算出手段）

Claims (2)

1. 車両に搭載され、内燃機関のインジェクタに対して燃料の噴射を指令する噴射指令信号を生成するとともに、前記インジェクタの燃料噴射性能の変化を予め設定された学習条件下で学習する学習処理を実行し、該学習処理の結果に応じて前記噴射指令信号を補正する内燃機関の噴射量制御装置であって、
   前記内燃機関の機関回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   予め設定された指定噴射量での学習用噴射を所定の学習タイミングで前記インジェクタに指令する学習用噴射指令手段と、
   前記学習用噴射指令手段からの指令に応じて前記インジェクタにより前記学習用噴射がなされるとき、前記学習用噴射による前記内燃機関の機関回転速度の変化量を前記回転速度検出手段の検出情報に基づいて算出し、該変化量に基づいて前記インジェクタの実噴射量に対応する噴射性能値を算出する性能値算出手段と、
   前記噴射性能値から特定される前記インジェクタの実噴射量と前記インジェクタに指令した前記指令噴射量との差に応じて、前記指令噴射量を補正するための学習値を算出する学習値算出手段と、
   予め推定された前記インジェクタの使用積算量に対する劣化トレンドに基づき、前記インジェクタの前記学習タイミングからの使用積算量の増加量に応じて生じる前記インジェクタの劣化度合いを前記劣化トレンドから推定する劣化度合い推定手段と、
   前記学習タイミングから次回の学習タイミングまでの間において、前記学習値算出手段により算出された学習値を、前記劣化度合い推定手段により推定された劣化度合いに応じて補正する学習値補正手段と、を備え、
   前記劣化度合い推定手段は、前記劣化トレンドに基づき、前回の学習タイミングにおける前記インジェクタの使用積算量と現在の前記インジェクタの使用積算量との間で生じる前記インジェクタの劣化噴射量の差を、前記劣化度合いとして推定し、
   前記学習値補正手段は、前記劣化度合い推定手段によって推定された劣化度合いに応じて学習値の補正量を算出し、前記前回の学習タイミングにおける学習値に前記補正量を加えることによって前記学習値算出手段により算出された学習値を補正することを特徴とする内燃機関の噴射量制御装置。
2. 車両に搭載され、内燃機関のインジェクタに対して燃料の噴射を指令する噴射指令信号を生成するとともに、前記インジェクタの燃料噴射性能の変化を予め設定された学習条件下で学習する学習処理を実行し、該学習処理の結果に応じて前記噴射指令信号を補正する内燃機関の噴射量制御装置であって、
   前記内燃機関の機関回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   予め設定された指定噴射量での学習用噴射を所定の学習タイミングで前記インジェクタに指令する学習用噴射指令手段と、
   前記学習用噴射指令手段からの指令に応じて前記インジェクタにより前記学習用噴射がなされるとき、前記学習用噴射による前記内燃機関の機関回転速度の変化量を前記回転速度検出手段の検出情報に基づいて算出し、該変化量に基づいて前記インジェクタの実噴射量に対応する噴射性能値を算出する性能値算出手段と、
   前記噴射性能値から特定される前記インジェクタの実噴射量と前記インジェクタに指令した前記指令噴射量との差に応じて、前記指令噴射量を補正するための学習値を算出する学習値算出手段と、
   前記学習タイミングにおいて算出された学習値と前記学習タイミングにおける前記インジェクタの使用積算量とを対応付けて記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記学習値の前記インジェクタの使用積算量に対する変化に基づいて、前記インジェクタの使用積算量に対する劣化トレンドを算出する劣化トレンド算出手段と、
   前記車両が前記学習タイミングから増加した前記インジェクタの使用積算量に応じて生じる前記インジェクタの劣化度合いを前記劣化トレンドから推定する劣化度合い推定手段と、
   前記学習タイミングから次回の学習タイミングまでの間において、前記学習値算出手段により算出された学習値を、前記劣化度合い推定手段により推定された劣化度合いによって補正する学習値補正手段と、を備え、
   前記劣化度合い推定手段は、前記劣化トレンドに基づき、前回の学習タイミングにおける前記インジェクタの使用積算量と現在の前記インジェクタの使用積算量との間で生じる前記インジェクタの劣化噴射量の差を、前記劣化度合いとして推定し、
   前記学習値補正手段は、前記劣化度合い推定手段によって推定された劣化度合いに応じて学習値の補正量を算出し、前記前回の学習タイミングにおける学習値に前記補正量を加えることによって前記学習値算出手段により算出された学習値を補正することを特徴とする内燃機関の噴射量制御装置。

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