JP7419143B2 - 燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの気筒内に燃料噴射を行うための燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御装置の制御方法に関する。特に、エンジンの各気筒において、燃料噴射開始タイミングを一定とする燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御装置の制御方法に関する。

従来、エンジンの気筒内に燃料を噴射する装置として、高圧ポンプによって加圧された燃料を一時的に蓄積するためのコモンレールを備えた蓄圧式燃料噴射制御装置が用いられている。コモンレールには燃料噴射弁が接続されており、高圧の燃料が燃料噴射弁に供給された状態で燃料噴射弁の通電制御が行われることによりエンジンの気筒内に燃料が噴射される。

エンジンにおいて、燃料噴射制御を如何に行うかは、エンジンの動作性能に大きく影響する重要な問題であり、従来から様々な制御方法が提案、実用化されている。例えば、ディーゼルエンジンにおいて、燃焼を穏やかにし、燃焼時のエンジン振動の低減や、排気の清浄化を図るため、パイロット噴射を行うことは良く知られている。

かかるパイロット噴射は、上述のような効果を十分、確実なものとするために、その微小噴射量が正確に制御される必要があるが、燃料噴射弁には、製造公差や経時劣化等による噴射特性のばらつきがあり、指示噴射量と実噴射量との間にずれが生ずることは避けられない。そのため、上述のような噴射量のずれを解消すべくパイロット噴射制御においては、その噴射量の補正制御が行われることが一般的である。

パイロット噴射量の補正技術としては、例えば、以下の様な手法が公知となっている。すなわち、アクセルペダルが開放されて燃料噴射量が零となり、車両が惰性で走行している間に、通電時間を変えながら複数回の微小噴射を行い、その際に生ずるクランクシャフトの角速度変動量に基づき、その時に実際に噴射されたであろう噴射量の推定値（推定噴射量）を算出し、当該推定噴射量と、予め設定された基準噴射量との差に基づき通電時間を補正する（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１３－１５０７６号

燃料を噴射する際の燃料噴射弁に対する通電開始タイミングは、ピストンの圧縮上死点を基準とする所定のクランク角として、エンジンの機種毎、また、運転条件毎に設定される。しかしながら、上述した様な燃料噴射弁のばらつきにより、通電開始タイミングが同一であっても、実際の燃料噴射開始タイミングが、エンジンの気筒毎に異なることがある。

燃料噴射開始タイミングが気筒により異なると、燃料噴射時のシリンダ内圧、ピストン位置等の条件が異なる状態で燃焼が起きるため、燃焼により発生するエネルギが気筒により異なることとなる。この様な状態で特許文献１に開示された技術による燃料噴射量の補正が行われると、微小噴射によるクランクシャフトの角速度変動量はエンジンの各気筒において均一となるものの、各気筒における噴射量がずれている場合がある。

気筒により燃料噴射開始タイミングがずれている状態でエンジンが運転されると、パイロット噴射以外の、例えばメイン噴射やポスト噴射などの噴射量も気筒によりずれる虞がある。

本発明はこの様な状況に鑑みなされたもので、微小噴射量の補正制御を利用して、気筒間における燃料噴射開始タイミングのばらつきを補正することにより、燃料噴射制御の精度を向上させることのできる、燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御装置の制御方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、
複数の気筒を有するエンジンの燃料噴射制御装置であって、
微小噴射量の燃料噴射である微小噴射を通電時間を変えながら複数回実行した時のクランクシャフトの角速度変動量に基づいて前記微小噴射の際に噴射されたと推定される推定噴射量を求め、前記推定噴射量が目標噴射量となった時の通電時間と、予め定められた基準通電時間との差分を差分通電時間学習値として取得し、前記差分通電時間学習値によって前記微小噴射の通電時間の補正を行う微小噴射量補正部と、
前記微小噴射量補正部において取得された前記差分通電時間学習値により補正された微小噴射である補正後微小噴射により生ずる前記クランクシャフトの角速度変動量とエンジン回転数との関係を取得する第１角速度変動量取得部と、
燃料噴射弁に対する通電開始タイミングを変えながら前記補正後微小噴射を行い、その際の、前記通電開始タイミングと前記クランクシャフトの角速度変動量と前記エンジン回転数との関係を取得する第２角速度変動量取得部と、
前記第１角速度変動量取得部が取得した前記クランクシャフトの角速度変動量と前記エンジン回転数との関係、及び、前記第２角速度変動量取得部が取得した前記通電開始タイミングと前記クランクシャフトの角速度変動量と前記エンジン回転数との関係に基づき、前記エンジン回転数が異なることにより生じる前記クランクシャフトの角速度変動量のずれ分を排除した前記通電開始タイミングと前記クランクシャフトの角速度変動量との関係を取得するエンジン回転数影響補正部と、
前記エンジン回転数影響補正部が取得した前記通電開始タイミングと前記クランクシャフトの角速度変動量との関係に基づき、前記クランクシャフトの角速度変動量の最大値、及び、前記クランクシャフトの角速度変動量が前記最大値となる通電開始タイミングを取得する角速度変動量最大値取得部と、
前記クランクシャフトの角速度変動量が前記最大値となる通電開始タイミングに基づき、それぞれの前記気筒における燃料噴射による前記クランクシャフトの角速度変動量が前記最大値となるようにそれぞれの前記気筒毎の前記燃料噴射弁に対する前記通電開始タイミングを補正することにより、それぞれの前記気筒毎の燃料噴射開始タイミングを一定とする通電開始タイミング補正部と、
を含む、燃料噴射制御装置が提供される。

また、上記課題を解決するために、
複数の気筒を有するエンジンの燃料噴射制御装置の制御方法であって、
微小噴射量補正部が、微小噴射量の燃料噴射である微小噴射を通電時間を変えながら複数回実行した時のクランクシャフトの角速度変動量に基づいて前記微小噴射の際に噴射されたと推定される推定噴射量を求め、前記推定噴射量が目標噴射量となった時の通電時間と、予め定められた基準通電時間との差分を差分通電時間学習値として取得し、前記差分通電時間学習値によって前記微小噴射の通電時間の補正を行うステップと、
第１角速度変動量取得部が、前記微小噴射量補正部において取得された前記差分通電時間学習値により補正された微小噴射である補正後微小噴射により生ずる前記クランクシャフトの角速度変動量とエンジン回転数との関係を取得するステップと、
第２角速度変動量取得部が、燃料噴射弁に対する通電開始タイミングを変えながら前記補正後微小噴射を行い、その際の、前記通電開始タイミングと前記クランクシャフトの角速度変動量と前記エンジン回転数との関係を取得するステップと、
エンジン回転数影響補正部が、前記第１角速度変動量取得部が取得した前記クランクシャフトの角速度変動量と前記エンジン回転数との関係、及び、前記第２角速度変動量取得部が取得した前記通電開始タイミングと前記クランクシャフトの角速度変動量と前記エンジン回転数との関係に基づき、前記エンジン回転数が異なることにより生じる前記クランクシャフトの角速度変動量のずれ分を排除した前記通電開始タイミングと前記クランクシャフトの角速度変動量との関係を取得するステップと、
角速度変動量最大値取得部が、前記エンジン回転数影響補正部が取得した前記通電開始タイミングと前記クランクシャフトの角速度変動量との関係に基づき、前記クランクシャフトの角速度変動量の最大値、及び、前記クランクシャフトの角速度変動量が前記最大値となる通電開始タイミングを取得するステップと
通電開始タイミング補正部が、前記クランクシャフトの角速度変動量が前記最大値となる通電開始タイミングに基づき、それぞれの前記気筒における燃料噴射による前記クランクシャフトの角速度変動量が前記最大値となるようにそれぞれの前記気筒毎の前記燃料噴射弁に対する前記通電開始タイミングを補正することにより、それぞれの前記気筒毎の燃料噴射開始タイミングを一定とするステップと、
を含む、燃料噴射制御装置の制御方法が提供される。

本発明によれば、エンジンの気筒間における燃料噴射開始タイミングを一定とすることにより、噴射量制御の精度を向上させることができる。

本発明の実施の形態における燃料噴射制御装置の構成例を示す図である。 燃料噴射制御装置を構成する電子制御ユニットのうち、本発明の実施に係る部分の構成を示すブロック図である。 エンジン回転数とクランクシャフトの角速度変動量との関係を示す図である。 燃料噴射弁に対する通電開始タイミングとクランクシャフトの角速度変動量との関係を示す図である。 エンジン回転数の影響を排除した、通電開始タイミングとクランクシャフトの角速度変動量との関係を示す図である。 気筒間における、クランクシャフトの角速度変動量の最大値の違いを示す図である。 各気筒における、通電開始タイミングとクランクシャフトの角速度変動量との関係を示す図である。 本発明の実施の形態における、電子制御ユニットの動作例を示すサブルーチンフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、適宜図面を参照しつつ説明する。尚、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。また、それぞれの図中、同じ符号が付されているものは同一の要素を示しており、適宜説明が省略されている。

図１は、本実施形態に係る燃料噴射制御装置１０の全体構成を示している。本実施形態に係る燃料噴射制御装置１０は、蓄圧式燃料噴射制御装置である。燃料噴射制御装置１０は、車両に搭載された図示されないエンジンの気筒内に燃料を噴射するための装置であって、燃料タンク１と、低圧ポンプ１１と、燃料フィルタ１２と、高圧ポンプ１３と、流量制御弁１９と、コモンレール１５と、圧力制御弁２３と、燃料噴射弁１７と、電子制御ユニット５０（ＥＣＵ）等を主たる要素として備えている。

低圧ポンプ１１と高圧ポンプ１３とは低圧燃料通路３１で接続され、高圧ポンプ１３とコモンレール１５、及びコモンレール１５と燃料噴射弁１７はそれぞれ高圧燃料通路３３、３５で接続されている。また、高圧ポンプ１３、コモンレール１５、燃料噴射弁１７には、燃料噴射弁１７から噴射されない余剰燃料を燃料タンク１に戻すためのリターン通路３７、３８、３９がそれぞれ接続されている。

低圧ポンプ１１は、燃料タンク１内の燃料を吸い上げて圧送し、低圧燃料通路３１を介して高圧ポンプ１３に燃料を供給する。この低圧ポンプ１１は燃料タンク１内に備えられたインタンク式の電動ポンプであって、バッテリから供給される電流によって作動する。ただし、低圧ポンプ１１は、燃料タンク１の外部に設けられるものであってもよく、また、高圧ポンプ１３と一体に設けられるものであってもよい。

高圧ポンプ１３における、低圧燃料の入り口部分には、高圧ポンプの吐出量を調節するための流量制御弁１９が備えられている。流量制御弁１９には、例えば供給電流値によって弁部材のストローク量が可変とされ、燃料通過路の面積が調節可能な電磁比例式の制御弁が用いられる。

高圧ポンプ１３は、低圧ポンプ１１によって、流量制御弁１９を介して導入される燃料を加圧し、高圧燃料通路３３を介してコモンレール１５に圧送する。

コモンレール１５は、高圧ポンプ１３によって加圧された高圧状態の燃料を蓄積し、高圧燃料通路３５を介して接続された各燃料噴射弁１７に燃料を供給する。このコモンレール１５には、レール圧センサ２５、及び圧力制御弁２３が取り付けられている。

レール圧センサ２５は、コモンレール１５内の圧力（レール圧）を検出する。レール圧センサ２５のセンサ信号は電子制御ユニット５０へ送られる。

圧力制御弁２３は、コモンレール１５から燃料タンク１へと戻す高圧の燃料の流量を調節することにより、レール圧を調節するために用いられる。圧力制御弁２３には、例えば供給電量値によって燃料の通路を開閉するための弁部材のストローク量が可変とされ、燃料通過路の面積が調節可能な電磁比例式の制御弁が用いられる。また、圧力制御弁２３の
代わりに、所定の圧力に達すると開弁する、機械式の安全弁を用いてもよい。

燃料噴射弁１７は、噴射孔が設けられたノズルボディと、進退移動により噴射孔を開閉するノズルニードルとを備えている。燃料噴射弁１７は、ノズルニードルの後端側に背圧を負荷することで噴射孔が閉じられる一方、負荷された背圧が逃されることで噴射孔が開かれる。燃料噴射弁１７の背圧制御手段としては、ピエゾ素子が備えられた電歪型のアクチュエータや、電磁ソレノイド式のアクチュエータが用いられる。

電子制御ユニット５０は、公知の構成のマイクロコンピュータを中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子を有し、燃料噴射弁１７を駆動するための駆動回路や、流量制御弁１９や圧力制御弁２３への通電を行うための通電回路を備える。また、電子制御ユニット５０には、レール圧センサ２５の検出信号が入力される他、エンジンの回転数やアクセル開度、燃料温度などの各種の検出信号が、エンジンの動作制御や燃料噴射制御に供するために入力されるようになっている。また、電子制御ユニット５０は、図２に示す、本発明の実施に係る各種制御部を備える。

次に、本発明を実施するための、電子制御ユニット５０の構成例について、図２を参照しつつ説明する。図２は、電子制御ユニット５０のうち、本発明の実施に係る部分の構成を概略的に示すブロック図である。

電子制御ユニット５０は、微小噴射量補正部５００と、学習条件設定部５１０と、補正通電時間変更部５２０と、第１角速度変動量取得部５３０と、第２角速度変動量取得部５４０と、エンジン回転数影響補正部５５０と、角速度変動量最大値取得部５６０と、微小噴射量再補正部５７０と、通電開始タイミング補正部５８０と、を備える。

微小噴射量補正部５００は、アクセル開度が零である、車両の惰性走行時において、微小噴射量の燃料噴射である微小噴射を、通電時間を変えながら複数回実行し、微小噴射の実行により生ずるクランクシャフトの角速度変動量に基づきパイロット噴射の噴射量を補正する。本噴射量補正は、従来から行われているものである。

具体的には、微小噴射量補正部５００は、微小噴射により生ずるクランクシャフトの角速度変動量に基づき、その際噴射されたであろう噴射量の推定値である推定噴射量を算出する。そして、微小噴射量補正部５００は、初回に算出された推定噴射量が、予め定められた目標噴射量を上回る場合には、推定噴射量が目標噴射量に近づくように、微小噴射における微小噴射量を減じつつ推定噴射量の取得を繰り返す。一方、微小噴射量補正部５００は、初回に算出された推定噴射量が、予め定められた目標噴射量を下回る場合には、推定噴射量が目標噴射量に近づくように、微小噴射における微小噴射量を増加させつつ推定噴射量の取得を繰り返す。そして、推定噴射量が目標噴射量となった際の、通電時間ＥＴと基準通電時間との差分ΔＥＴが、差分通電時間学習値となる。尚、上記目標噴射量に対して所定の公差幅を設定し、当該公差幅内を、本処理における目標噴射量として扱ってもよい。

本実施形態においては、微小噴射量補正部５００は、推定噴射量が当該目標噴射量となった際の通電時間ＥＴから基準通電時間を減じた値を差分通電時間学習値ΔＥＴとして算出する。ここで、基準通電時間は、予め電子制御ユニット５０の適宜の領域に予め保存されているものである。

差分通電時間学習値ΔＥＴは、電子制御ユニット５０の適宜の領域に保存され、以後、主にパイロット噴射の通電時間の補正に使用される。差分通電時間学習値ΔＥＴは、正負双方の値を取り得る。微小噴射量補正部５００は、差分通電時間学習値ΔＥＴが正の値の時は、パイロット噴射の通電時間を、基準通電時間に対しΔＥＴだけ増加させる。一方、差分通電時間学習値ΔＥＴが負の値の時は、パイロット噴射の通電時間を、基準通電時間に対しΔＥＴだけ減少させる。

微小噴射量補正部５００における差分通電時間学習値ΔＥＴの算出は、レール圧及びエンジン回転数を変えながら、様々な運転条件において行われる。また、微小噴射量補正部５００において実行される微小噴射の目標噴射量は、運転条件毎に予め定めておくこともできるし、各運転条件において実際にエンジンが運転される時のパイロット噴射量とすることもできる。

図２に示す処理の内、微小噴射量補正部５００における処理以外の処理は、本発明独自の処理である。すなわち本発明は、微小噴射量補正部５００の処理において得られたデータを利用して、燃料噴射開始タイミングの補正を行うものである。尚、微小噴射量補正部５００における処理以外の処理においても、微小噴射は全て、アクセル開度が零である、車両の惰性走行時に行われる。

学習条件設定部５１０は、本発明における燃料噴射開始タイミング補正における学習条件を設定する。具体的には、学習条件設定部５１０は、後述する、クランクシャフトの角速度変動量の最大値を取得する気筒及びレール圧を設定する。一例として、本実施形態においては、学習条件設定部５１０において最初に設定される学習条件を、第１気筒、レール圧６０[MPa]として説明する。

補正通電時間変更部５２０は、微小噴射量補正部５００により得られた差分通電時間学習値ΔＥＴを、各運転条件における微小噴射の通電時間の終了タイミングに反映させる。具体的には、補正通電時間変更部５２０は、差分通電時間学習値ΔＥＴが正の値の場合、当該運転条件おける微小噴射の通電終了のタイミングをΔＥＴだけ遅延させる。一方、差分通電時間学習値ΔＥＴが負の値の場合、当該運転条件における微小噴射の通電終了のタイミングをΔＥＴだけ早める。

従来行われている、パイロット噴射に対する通電時間の補正方法としては、パイロット噴射の通電開始タイミングを差分通電時間学習値ΔＥＴにより補正することが一般的である。しかしながら、本発明においては、各気筒における燃料噴射弁１７の燃料噴射開始タイミングを均一とすることが目的である。よって、補正通電時間変更部５２０においては、微小噴射量補正部５００において得られた補正量を、通電終了のタイミングに反映させる。換言すれば、微小噴射量補正部５００において得られた補正量は、各運転条件における微小噴射量を略均一とするために使用され、各気筒における燃料噴射開始タイミングのばらつきは、燃料噴射弁１７のばらつきに起因する状態が維持される。

第１角速度変動量取得部５３０は、所定のレール圧において、エンジン回転数を変えながら微小噴射を実行し、図３に示す関係を取得する。図３は、横軸にエンジン回転数、縦軸にクランクシャフトの角速度変動量を示す。尚、クランクシャフトの角速度変動量は、微小噴射前の角速度ω１[rad/s]と微小噴射後の角速度ω２[rad/s]との差分であるΔω＝（ω２－ω１）[rad/s]とすることができる。また、クランクシャフトの角速度変動量として、上記ω１及びω２に対し、あるいはΔωに対し、電子制御ユニット５０において所定の信号処理を行った値を使用することもできる。

第１角速度変動量取得部５３０において、図３を取得するために実行される微小噴射は、補正通電時間変更部５２０における通電終了タイミングの補正がなされた通電時間において行われる。また、後述する、第２角速度変動量取得部５４０における微小噴射も同様である。

図３は、レール圧６０[MPa]において、予め定められた、所定の通電開始タイミングにおいて微小噴射を行い取得されたデータである。図３から分かるように、レール圧及び通電開始タイミングが同じであっても、エンジン回転数が異なると、クランクシャフトの角速度変動量が異なる。これは同じ運転条件での微小噴射であっても、エンジンの回転数が異なると、燃焼時のシリンダ内圧、ピストン位置等が異なることに起因すると考えられる。

本発明の実施において、図３に示す関係は、電子制御ユニット５０の適宜の領域に保存される。また、これらの情報は、後述のエンジン回転数影響補正部５５０において利用される。

第２角速度変動量取得部５４０は、車両の惰性走行中に、燃料噴射弁１７に対する通電開始タイミングを変えながら微小噴射を実行し、その際のエンジン回転数及びクランクシャフトの角速度変動量を取得する。

ここで、微小噴射における、燃料噴射弁１７に対する通電開始タイミングとクランクシャフトの角速度変動量との関係について、図４を例として説明する。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、横軸に通電開始タイミング、縦軸にクランクシャフトの角速度変動量を示す。尚、横軸は圧縮上死点からの遅角側を表しており、０[deg]が圧縮上死点に相当する。図４は、一例として、図４（ａ）に、レール圧６０[MPa]、エンジン回転数１４００[rpm]における、通電開始タイミングと角速度変動量の関係、図４（ｂ）は、レール圧６０[MPa]、エンジン回転数２２００[rpm]における、通電開始タイミングと角速度変動量の関係を示す。

図４（ａ）では、レール圧６０[MPa]、エンジン回転数１４００[rpm]において、通電開始タイミングが圧縮上死点後１０[deg]付近において角速度変動量がピークとなっている。また、図４（ｂ）では、レール圧６０[MPa]、エンジン回転数２２００[rpm]において、通電開始タイミングが圧縮上死点後１３[deg]付近において角速度変動量がピークとなっている。すわなち、図４は、同じレール圧であっても、エンジン回転数が異なると、微小噴射による角速度変動量がピークとなる通電開始タイミングが異なることを示している。

エンジン回転数影響補正部５５０は、第２角速度変動量取得部５４０の処理において得られた、クランクシャフトの角速度変動量におけるエンジン回転数の影響分を、図３を利用して補正する。

具体的には、エンジン回転数影響補正部５５０は以下の様な処理を行う。まず、エンジン回転数影響補正部５５０は、基準とするエンジン回転数を、電子制御ユニット５０から読み込む。これは、開発段階において、予め設定しておくことができる。本実施形態においては、一例として、１４００[rpm]を基準として説明する。

図３において、エンジン回転数１４００[rpm]におけるクランクシャフトの角速度変動量をＡ１４００、エンジン回転数１６００[rpm]におけるクランクシャフトの角速度変動量をＡ１６００とし、Ａ１６００をＡ１４００で除した値をＡ１６００＿ｃｏｒとする。すなわち、
Ａ１６００／Ａ１４００＝Ａ１６００＿ｃｏｒ
よって、エンジン回転数１６００[rpm]における角速度変動量Ａ１６００をＡ１６００＿ｃｏｒで除することにより、エンジン回転数１６００[rpm]における角速度変動量の、エンジン回転数による変動を補正することができる。すなわちＡ１６００／Ａ１６００＿ｃｏｒがＡ１４００に等しくなる。

同様の手法により、エンジン回転数影響補正部５５０における処理により、第２角速度変動量取得部５４０の処理において得られた、他のエンジン回転数におけるクランクシャフトの角速度変動量に対しても、エンジン回転数による変動を補正することができる。換言すれば、エンジン回転数影響補正部５５０は、基準となるエンジン回転数１４００[rpm]における角速度変動量に対し、エンジン回転数が異なることにより生ずる角速度変動量のずれ分を排除する。

尚、エンジン回転数影響補正部５５０は、本処理を実行するに先立ち、第２角速度変動量取得部５４０の処理において得られた、クランクシャフトの角速度変動量にフィルタリング処理を行い、ノイズ等の異常値を除去する。

本処理により、エンジン回転数影響補正部５５０は、レール圧６０[MPa]における、エンジン回転数によらない、通電開始タイミングと角速度変動量の関係を示すデータを取得する。

角速度変動量最大値取得部５６０は、エンジン回転数影響補正部５５０において得られたデータから、レール圧６０[MPa]における、クランクシャフトの角速度変動量の最大値、及び、クランクシャフトの角速度変動量が最大となる時の通電開始タイミングを取得する。具体的には、角速度変動量最大値取得部５６０は、エンジン回転数影響補正部５５０において取得された、通電開始タイミングとクランクシャフトの角速度変動量との関係を示すデータを曲線で近似することにより、図５に示す線図を作成し、図５から角速度変動量の最大値Ｄ６０、及びその時の通電開始タイミングＴ６０＿１を取得する。

微小噴射量再補正部５７０は、角速度変動量最大値取得部５６０が取得したクランクシャフトの角速度変動量の最大値Ｄ６０が予め定められた目標範囲内にあるか否かを判定し、当該角速度変動量の最大値Ｄ６０が目標範囲内にない場合、補正通電時間変更部５２０において補正された通電時間ＥＴの通電終了タイミングをさらに補正する。

具体的には、微小噴射量再補正部５７０は、角速度変動量最大値取得部５６０が取得した角速度変動量の最大値Ｄ６０が目標範囲の上限を上回る場合、補正通電時間変更部５２０による補正後の通電時間ＥＴの通電終了タイミングを所定量だけ早める。また、微小噴射量再補正部５７０は、角速度変動量最大値取得部５６０が取得した角速度変動量の最大値Ｄ６０が目標範囲の下限を下回る場合、補正通電時間変更部５２０による補正後の通電時間ＥＴの通電終了タイミングを所定量だけ遅延させる。

図６は、微小噴射量再補正部５７０による処理を説明するための図である。図６において、ある２つの気筒における通電開始タイミングと角速度変動量との関係を示す例として、２種類のケースｅｘ＿１及びｅｘ＿２が描かれている。尚、微小噴射量再補正部５７０における処理は、実際には全ての気筒に対し行われるが、理解を容易とするため、図６においては、２つの気筒のみ例示されている。Ｔ０は、微小噴射量補正部５００の処理が実行される通電開始タイミングである。ω０は、微小噴射量補正部５００の処理における目標噴射量を、対応する角速度変動量として表したものである。微小噴射量補正部５００における処理により、ｅｘ＿１及びｅｘ＿２共、通電開始タイミングＴ０における角速度変動量がω０となっている。

また、ｅｘ＿１は、通電開始タイミングが、Ｔ０とは異なるタイミングＴ１において、角速度変動量の最大値Ｄ６０＿１を示し、ｅｘ＿２は、通電開始タイミングがＴ０あるいはＴ１とは異なるタイミングＴ２において、角速度変動量の最大値Ｄ６０＿２を示している。

すなわち、ｅｘ＿１、ｅｘ＿２共、通電開始タイミングＴ０においては、角速度変動量がω０であるものの、Ｔ０とは異なる通電開始タイミングにおいて、角速度変動量が最大値となっている。

ｅｘ＿２のケースにおいては、角速度変動量の最大値Ｄ６０＿２が、微小噴射量再補正部５７０の定める目標範囲Ｄ６０＿ｔｒｇの上限値を上回っている。よって、微小噴射量再補正部５７０は、補正通電時間変更部５２０による補正後の通電時間ＥＴの通電終了タイミングを所定量だけ早める様、再補正を行う。

一方、ｅｘ＿１のケースにおいては、角速度変動量の最大値Ｄ６０＿２が、微小噴射量再補正部５７０の定める目標範囲Ｄ６０＿ｔｒｇの範囲内にある。よって、微小噴射量再補正部５７０による再補正は行われない。

また、劣化等の影響により、例えばｅｘ＿１のケースにおいて、角速度変動量の最大値Ｄ６０＿１が、目標範囲Ｄ６０＿ｔｒｇの下限を下回る場合には、微小噴射量再補正部５７０は、補正通電時間変更部５２０による補正後の通電時間ＥＴの通電終了タイミングを所定量だけ遅延させる様、再補正を行う。

これは以下の様な観点に基づくものである。すなわち、微小噴射量補正部５００における補正は、所定の通電開始タイミングＴ０において行われる。しかし、各気筒において、通電開始タイミングＴ０における角速度変動量に基づき噴射量補正を行っても、他の通電開始タイミングにおいては角速度変動量の最大値、すなわち噴射量がずれている場合がある。あるいは、微小噴射量補正部５００における補正が実行された後、上述した補正通電時間変更部５２０における処理が実行されることにより、角速度変動量の最大値がずれる場合がある。さらに、微小噴射量補正部５００における補正が実行された後、燃料噴射弁の劣化により、角速度変動量の最大値がずれる場合も考えられる。

微小噴射量再補正部５７０においては、これらのずれ分が補正される。すなわち、微小噴射量再補正部５７０において、角速度変動量の最大値が目標範囲Ｄ６０＿ｔｒｇ内となる様補正が行われ。その後、後述する通電開始タイミングの補正を実行することにより、各気筒による噴射量のばらつきを、より精度よく補正することができる。

尚、微小噴射量再補正部５７０による処理における、角速度変動量の最大値対する目標範囲、及び、補正通電時間変更部５２０による補正後の通電時間ＥＴをさらに補正する際の上記所定量は、試験やシミュレーションにより予め決定され、微小噴射量再補正部５７０に保存されている。

また、角速度変動量最大値取得部５６０による角速度変動量の最大値の取得は、全ての気筒において、所定の数のレール圧に対し実行される。所定の数のレール圧をいかなるものとするかは、予め設定され、学習条件設定部５１０に保存されている。

通電開始タイミング補正部５８０は、各気筒、各レール圧における、クランクシャフトの角速度変動量の最大値及びその時の通電開始タイミングが取得された後、各燃料噴射弁１７の通電開始タイミングを補正する。

通電開始タイミング補正部５８０は、レール圧毎に、各気筒におけるクランクシャフトの角速度変動量と通電開始タイミングとの関係を示す線図を作成する。図７は、一例として、各気筒における、レール圧６０[MPa]での通電開始タイミングとクランクシャフトの角速度変動量との関係を示す。図７において、実線は第１気筒、破線は第２気筒、一点鎖線は第４気筒、二点鎖線は第３気筒を示す。

図７においては、第１気筒、第２気筒、第３気筒、第４気筒における、微小噴射時の角速度変動量がピークとなる通電開始タイミングが、それぞれＴ６０＿１、Ｔ６０＿２、Ｔ６０＿３、Ｔ６０＿４として描かれている。Ｔ６０＿１が一番進角側であり、そこから遅角側へＴ６０＿２、Ｔ６０＿４、Ｔ６０＿３の順となっている。ここで、各気筒における、角速度変動量のピークが略一致しているのは、微小噴射量再補正部５７０による処理が行われたためである。

本実施形態において、通電開始タイミング補正部５８０は第１気筒を基準として、他の気筒の通電開始タイミングを補正する。第１気筒と第２気筒とで比較すると、角速度変動量がピークとなる通電開始タイミングは、第２気筒の方が第１気筒よりも（Ｔ６０＿２）－（Ｔ６０＿１）＝ΔＴ２[deg]だけ遅角側にずれている。よって、通電開始タイミング補正部５８０は、燃料噴射時の第２気筒の通電開始タイミングをΔＴ２だけ進角側へずらす補正を行う。

同様に、通電開始タイミング補正部５８０は、第３気筒及び第４気筒に対しても、燃料噴射時の通電開始タイミングを、それぞれΔＴ３及びΔＴ４だけ進角側へずらす補正を行う。

本補正を行うことにより、各気筒の燃料噴射開始タイミングを一致させることができる。これは、微小噴射によるクランクシャフトの角速度変動量がピークとなる時の通電開始タイミングのずれが、燃料噴射開始タイミングのずれに一致するという発明者の知見に基づくものである。

尚、上述の実施形態においては、第１気筒を基準として、他の気筒の通電開始タイミングの補正を行ったが、他の気筒を基準として補正を行ってもよい。また、予め基準となる通電開始タイミングを決めておき、その基準値からのずれに応じて各気筒の通電開始タイミングを補正してもよい。

次に、本発明の実施の手順について、図８に示されるサブルーチンフローチャートを参照しつつ説明する。本サブルーチンフローチャートは、車両の運転中、所定の周期毎に繰り返される。

まず、ステップＳ１０２において、電子制御ユニット５０は、微小噴射量学習条件を満たし、かつ、差分通電時間学習値ΔＥＴを保存しているか否かを判定する。微小噴射量学習条件とは、微小噴射量補正部５００において実行される微小噴射量補正が実行可能となる車両の運転条件である。具体的には、電子制御ユニット５０は、アクセル開度が零で、車両が惰性で走行している状態であるか否かを判定する。尚、微小噴射量学習条件として、上記に加え、さらに別の条件を適宜付加することもできる。別の条件とは、例えば、車両のギヤ段が３速以上、冷却水温が所定値以上、車両速度が所定値以上、とすることができる。

差分通電時間学習値ΔＥＴを保存しているか否か、については、具体的には、微小噴射量補正部５００により算出された差分通電時間学習値ΔＥＴが、電子制御ユニット５０の適宜の領域に保存されているか否かが判定される。換言すれば、過去の運転において、微小噴射量補正部５００による補正が実行されている否かが判定される。

ステップＳ１０２においてＹＥＳと判定された場合、ステップＳ１０４の処理へ進む。一方、ステップＳ１０２においてＮＯと判定された場合、車両の運転条件が、本発明を実行する状態にないとして、図示されないメインルーチンへ一旦戻る。

ステップＳ１０４においては、学習条件設定部５１０が、本発明の実施における条件を設定する。具体的には、本発明の通電開始タイミング補正を行う対象とする気筒及びレール圧を設定する。学習条件設定部５１０において設定される気筒及びレール圧は、ステップＳ１０２において確認された、過去に微小噴射量学習が行われた学習条件の中から選択される。本実施の形態においては、一例として、学習条件設定部５１０において設定される条件を、第１気筒、レール圧６０[MPa]とする。

続くステップＳ１０６においては、補正通電時間変更部５２０が、微小噴射量補正部５００により算出された差分通電時間学習値ΔＥＴを、微小噴射の通電終了タイミングへ反映させる処理を行う。これは、上述した様に、微小噴射量補正部５００により算出された差分通電時間学習値ΔＥＴは、本発明の実施前においては、微小噴射時の通電開始タイミングの補正に使用されている。本ステップにおいては、微小噴射の通電終了タイミングを、当該差分通電時間学習値ΔＥＴだけ遅延させる、あるいは、早める。

続くステップＳ１０８において、第１角速度変動量取得部５３０による、微小噴射時における、クランクシャフトの角速度変動量とエンジン回転数Ｎｅとの関係が取得されているか否かが判定される。具体的には、第１気筒において、レール圧６０[MPa]の条件下で所定数のエンジン回転数において微小噴射を行い、その際のクランクシャフトの角速度変動量が取得されているか否かが判定される。

ステップＳ１０８においてＹＥＳと判定された場合、ステップＳ１１０の処理へ進む一方、ステップＳ１０８においてＮＯと判定された場合、ステップＳ１３０の処理へ進む。

ステップＳ１３０においては、第１角速度変動量取得部５３０が、第１気筒において、レール圧６０[MPa]の条件下で所定数のエンジン回転数において微小噴射を行い、その際の各エンジン回転数におけるクランクシャフトの角速度変動量を取得し、図３に示す線図を作成する。図３の線図が作成された後、処理は図示されないメインルーチンへ一旦戻る。

ステップＳ１１０においては、第２角速度変動量取得部５４０が、第１気筒において、レール圧６０[MPa]の条件下で、燃料噴射弁１７に対する通電開始タイミングを変えながら微小噴射を実行し、その際のクランクシャフトの角速度変動量を取得する。第２角速度変動量取得部５４０は、惰性走行中に微小噴射を実行するため、各微小噴射時におけるエンジン回転数が異なる。よって、第２角速度変動量取得部５４０は、各微小噴射における、通電開始タイミング、クランクシャフトの角速度変動量、及びエンジン回転数を記録し、当該データは、後述のエンジン回転数影響補正部５５０において利用される。

ステップＳ１１２においては、エンジン回転数影響補正部５５０が、第２角速度変動量取得部５４０において得られた、各微小噴射における、通電開始タイミングとクランクシャフトの角速度変動量との関係におけるエンジン回転数の影響分を、第１角速度変動量取得部５３０の処理において得られた図３を利用して補正する。尚、エンジン回転数影響補正部５５０は、本処理を実行するに先立ち、第２角速度変動量取得部５４０の処理において得られた、クランクシャフトの角速度変動量にフィルタリング処理を行い、ノイズ等の異常値を除去する。エンジン回転数影響補正部５５０において実行される具体的な補正内容は既に説明済であるため、ここでの再度の説明は省略する。

続くステップＳ１１４においては、角速度変動量最大値取得部５６０が、エンジン回転数影響補正部５５０の処理において取得されたデータから図５の線図を作成し、第１気筒、レール圧６０[MPa]における、クランクシャフトの角速度変動量の最大値Ｄ６０（ピーク値）を取得する。また、角速度変動量最大値取得部５６０は、クランクシャフトの角速度変動量が最大値Ｄ６０となった際の通電開始タイミング（Ｔ６０＿１）も取得する。

続くステップＳ１１６においては、微小噴射量再補正部５７０が、角速度変動量最大値取得部５６０が取得した角速度変動量の最大値Ｄ６０が予め定められた目標範囲内にあるか否かを判定する。具体的には、ステップＳ１１６において微小噴射量再補正部５７０は、ステップＳ１１４において取得された、クランクシャフトの角速度変動量の最大値Ｄ６０が、所定の上限閾値を超えているか否かを判定する。ステップＳ１１６においてＹＥＳと判定された場合、ステップＳ１１８の処理へ進む一方、ステップＳ１１６においてＮＯと判定された場合、ステップＳ１２０の処理へ進む。

ステップＳ１１８においては、微小噴射量再補正部５７０が、補正通電時間変更部５２０による補正後の通電時間ＥＴの通電終了タイミングを所定量だけ早める様、再補正を行い、ステップＳ１０６の処理へ戻る。

ステップＳ１２０においては、微小噴射量再補正部５７０が、ステップＳ１１４において取得された、クランクシャフトの角速度変動量の最大値Ｄ６０が、所定の下限閾値を下回っているか否かを判定する。ステップＳ１２０においてＹＥＳと判定された場合、ステップＳ１２２の処理へ進む一方、ステップＳ１２０においてＮＯと判定された場合、ステップＳ１２４の処理へ進む。

ステップＳ１２２においては、微小噴射量再補正部５７０が、補正通電時間変更部５２０による補正後の通電時間ＥＴの通電終了タイミングを所定量だけ遅延させる様、再補正を行う。

ステップＳ１２４においては、角速度変動量最大値取得部５６０が、ステップＳ１１４において取得した、クランクシャフトの角速度変動量が最大値となった際の通電開始タイミング（Ｔ６０＿１）を、電子制御ユニット５０の適宜の領域に保存する。

続くステップ１２６においては、角速度変動量最大値取得部５６０が、ステップＳ１２４において取得される、クランクシャフトの角速度変動量が最大値となった際の通電開始タイミングが、全ての気筒、及び、予め設定されたすべてのレール圧に対し取得されたか否かを判定する。ステップＳ１２６においてＹＥＳと判定された場合、ステップ１２８の処理へ進む。一方、ステップＳ１２６においてＮＯと判定された場合、図示されないメインルーチンへ一旦戻り、その後、Ｓ１２６の判定がＹＥＳとなるまで、上述の処理が繰り返される

ステップＳ１２８においては、通電開始タイミング補正部５８０が、各気筒、各レール圧における、通電開始タイミングを補正する。具体的な補正の手順については、通電開始タイミング補正部５８０に関する記述において既に説明済であるため、ここでの再度の説明は省略する。

以上、説明した様に、本発明によれば、従来行われている微小噴射量の補正制御を利用して、気筒間における燃料噴射開始タイミングのばらつきを補正することにより、燃料噴射制御の精度を向上させることができる。

１０：燃料噴射制御装置、１７：燃料噴射弁、５０：電子制御ユニット、５００：微小噴射量補正部、５１０：学習条件設定部、５２０：補正通電時間変更部、５３０：第１角速度変動量取得部と、５４０：第２角速度変動量取得部、５５０：エンジン回転数影響補正部、５６０：角速度変動量最大値取得部、５７０：微小噴射量再補正部、５８０：通電開始タイミング補正部

Claims (6)

1. 複数の気筒を有するエンジンの燃料噴射制御装置であって、
   微小噴射量の燃料噴射である微小噴射を通電時間を変えながら複数回実行した時のクランクシャフトの角速度変動量に基づいて前記微小噴射の際に噴射されたと推定される推定噴射量を求め、前記推定噴射量が目標噴射量となった時の通電時間と、予め定められた基準通電時間との差分を差分通電時間学習値として取得し、前記差分通電時間学習値によって前記微小噴射の通電時間の補正を行う微小噴射量補正部と、
   前記微小噴射量補正部において取得された前記差分通電時間学習値により補正された微小噴射である補正後微小噴射により生ずる前記クランクシャフトの角速度変動量とエンジン回転数との関係を取得する第１角速度変動量取得部と、
   燃料噴射弁に対する通電開始タイミングを変えながら前記補正後微小噴射を行い、その際の、前記通電開始タイミングと前記クランクシャフトの角速度変動量と前記エンジン回転数との関係を取得する第２角速度変動量取得部と、
   前記第１角速度変動量取得部が取得した前記クランクシャフトの角速度変動量と前記エンジン回転数との関係、及び、前記第２角速度変動量取得部が取得した前記通電開始タイミングと前記クランクシャフトの角速度変動量と前記エンジン回転数との関係に基づき、前記エンジン回転数が異なることにより生じる前記クランクシャフトの角速度変動量のずれ分を排除した前記通電開始タイミングと前記クランクシャフトの角速度変動量との関係を取得するエンジン回転数影響補正部と、
   前記エンジン回転数影響補正部が取得した前記通電開始タイミングと前記クランクシャフトの角速度変動量との関係に基づき、前記クランクシャフトの角速度変動量の最大値、及び、前記クランクシャフトの角速度変動量が前記最大値となる通電開始タイミングを取得する角速度変動量最大値取得部と、
   前記クランクシャフトの角速度変動量が前記最大値となる通電開始タイミングに基づき、それぞれの前記気筒における燃料噴射による前記クランクシャフトの角速度変動量が前記最大値となるようにそれぞれの前記気筒毎の前記燃料噴射弁に対する前記通電開始タイミングを補正することにより、それぞれの前記気筒毎の燃料噴射開始タイミングを一定とする通電開始タイミング補正部と、
   を含む、燃料噴射制御装置。
2. 前記通電開始タイミング補正部は、予め電子制御ユニットに記憶されている基準通電開始タイミングと、前記クランクシャフトの角速度変動量が前記最大値となる通電開始タイミングと、のずれ量に基づき、それぞれの前記気筒における燃料噴射による前記クランクシャフトの角速度変動量が前記最大値となるようにそれぞれの前記気筒毎の前記燃料噴射弁に対する前記通電開始タイミングを補正する、請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記通電開始タイミング補正部は、予め定められた基準気筒における、前記クランクシャフトの角速度変動量が前記最大値となるように前記基準気筒の前記通電開始タイミングを補正するとともに、
   前記基準気筒における、前記クランクシャフトの角速度変動量が前記最大値となる前記通電開始タイミングと、前記基準気筒以外の他の気筒における、前記クランクシャフトの角速度変動量が前記最大値となる通電開始タイミングと、のずれ量に基づき、それぞれの前記他の気筒における燃料噴射による前記クランクシャフトの角速度変動量が前記最大値となるように前記他の気筒毎の前記燃料噴射弁に対する前記通電開始タイミングを補正する、請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
4. 前記角速度変動量最大値取得部が取得した、前記クランクシャフトの角速度変動量の前記最大値が目標範囲内にない場合、前記クランクシャフトの角速度変動量の前記最大値が目標範囲内となるように、前記微小噴射量補正部により算出された前記差分通電時間学習値をさらに補正する微小噴射量再補正部を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置。
5. 前記微小噴射の補正前における通電終了タイミングを前記差分通電時間学習値により補正することにより、前記補正後微小噴射における通電終了タイミングを設定する補正通電時間変更部を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の燃料噴射制御装置。
6. 複数の気筒を有するエンジンの燃料噴射制御装置の制御方法であって、
   微小噴射量補正部が、微小噴射量の燃料噴射である微小噴射を通電時間を変えながら複数回実行した時のクランクシャフトの角速度変動量に基づいて前記微小噴射の際に噴射されたと推定される推定噴射量を求め、前記推定噴射量が目標噴射量となった時の通電時間と、予め定められた基準通電時間との差分を差分通電時間学習値として取得し、前記差分通電時間学習値によって前記微小噴射の通電時間の補正を行うステップと、
   第１角速度変動量取得部が、前記微小噴射量補正部において取得された前記差分通電時間学習値により補正された微小噴射である補正後微小噴射により生ずる前記クランクシャフトの角速度変動量とエンジン回転数との関係を取得するステップと、
   第２角速度変動量取得部が、燃料噴射弁に対する通電開始タイミングを変えながら前記補正後微小噴射を行い、その際の、前記通電開始タイミングと前記クランクシャフトの角速度変動量と前記エンジン回転数との関係を取得するステップと、
   エンジン回転数影響補正部が、前記第１角速度変動量取得部が取得した前記クランクシャフトの角速度変動量と前記エンジン回転数との関係、及び、前記第２角速度変動量取得部が取得した前記通電開始タイミングと前記クランクシャフトの角速度変動量と前記エンジン回転数との関係に基づき、前記エンジン回転数が異なることにより生じる前記クランクシャフトの角速度変動量のずれ分を排除した前記通電開始タイミングと前記クランクシャフトの角速度変動量との関係を取得するステップと、
   角速度変動量最大値取得部が、前記エンジン回転数影響補正部が取得した前記通電開始タイミングと前記クランクシャフトの角速度変動量との関係に基づき、前記クランクシャフトの角速度変動量の最大値、及び、前記クランクシャフトの角速度変動量が前記最大値となる通電開始タイミングを取得するステップと
   通電開始タイミング補正部が、前記クランクシャフトの角速度変動量が前記最大値となる通電開始タイミングに基づき、それぞれの前記気筒における燃料噴射による前記クランクシャフトの角速度変動量が前記最大値となるようにそれぞれの前記気筒毎の前記燃料噴射弁に対する前記通電開始タイミングを補正することにより、それぞれの前記気筒毎の燃料噴射開始タイミングを一定とするステップと、
   を含む、燃料噴射制御装置の制御方法。

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