JP3979167B2 - 内燃機関用噴射量制御装置 - Google Patents
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Description
【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および請求項２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。
また、請求項１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ΔＴｑ ref 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ΔＴｑ 1k としたとき、
ΔＴｑ 1k ＝α×ΔＴｑ ref
の関係を満足することを特徴としている。なお、噴射圧力補正係数αは、燃料噴射圧力が高くなるにつれて小さくなる。
また、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をΔＴｑ ref 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ΔＴｑ 2k としたとき、
ΔＴｑ 2k ＝β×ΔＴｑ ref
の関係を満足することを特徴としている。なお、噴射量補正係数βは、指令噴射量が大きくなるにつれて大きくなる。
【０００７】
そして、請求項１および請求項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】
また、請求項１および請求項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。
そして、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。
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。
【００１３】
請求項５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ＥＥＰＲＯＭ、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（ＴＨＷ）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（ＴＨＦ）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２１は、エンジン１のクランク軸（クランクシャフト）１５、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（ＮＥ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（ＮＥ）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＝０ｋｍ／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（ＳＣＶ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（ＰＦＩＮ）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（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）を算出する基本噴射量決定手段と、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１０００ｒｐｍ）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（ＫＦＣＣＢＴＨ：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（ＸＦＣＣＢ）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〜ＡＴＤＣ９０°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ＦＣＣＢ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５００〜１００００ｋｍ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（ΔＴｑref1k)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（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、各気筒毎のＴｑ補正量（ΔＴｑk)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Ｓ１６）。次に、ＦＣＣＢ補正実行条件下での各気筒毎のＴｑ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ＲＡＭ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（ΔＴｑk)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（ＴＦＩＮ）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（Ｔｑ）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、ΔＴｑref 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（Ｔｑ）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（ＮＰＣ）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（ＮＰＣ）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（ＱＦＩＮ）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ＦＣＣＢ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Ｔｑ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ΔＴｑref 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（ＡＣＣＰ）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、Ｔｑ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（Ｔｑ＋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（ＱＦＩＮ）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ＦＣＣＢ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＝２５ＭＰａ）、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−ＲＯＭ、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（ＩＧ・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）
【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および請求項２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。
また、請求項１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ΔＴｑ ref 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ΔＴｑ 1k としたとき、
ΔＴｑ 1k ＝α×ΔＴｑ ref
の関係を満足することを特徴としている。なお、噴射圧力補正係数αは、燃料噴射圧力が高くなるにつれて小さくなる。
また、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をΔＴｑ ref 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ΔＴｑ 2k としたとき、
ΔＴｑ 2k ＝β×ΔＴｑ ref
の関係を満足することを特徴としている。なお、噴射量補正係数βは、指令噴射量が大きくなるにつれて大きくなる。
【０００７】
そして、請求項１および請求項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】
また、請求項１および請求項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。
そして、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。
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。
【００１３】
請求項５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ＥＥＰＲＯＭ、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（ＴＨＷ）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（ＴＨＦ）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２１は、エンジン１のクランク軸（クランクシャフト）１５、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（ＮＥ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（ＮＥ）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＝０ｋｍ／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（ＳＣＶ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（ＰＦＩＮ）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（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）を算出する基本噴射量決定手段と、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１０００ｒｐｍ）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（ＫＦＣＣＢＴＨ：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（ＸＦＣＣＢ）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〜ＡＴＤＣ９０°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ＦＣＣＢ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５００〜１００００ｋｍ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（ΔＴｑref1k)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（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、各気筒毎のＴｑ補正量（ΔＴｑk)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Ｓ１６）。次に、ＦＣＣＢ補正実行条件下での各気筒毎のＴｑ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ＲＡＭ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（ΔＴｑk)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（ＴＦＩＮ）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（Ｔｑ）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、ΔＴｑref 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（Ｔｑ）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（ＮＰＣ）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（ＮＰＣ）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】
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（ＱＦＩＮ）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】
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ＦＣＣＢ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Ｔｑ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】
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ΔＴｑref に乗算する。
【数４】
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（ＡＣＣＰ）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、Ｔｑ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（Ｔｑ＋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（ＱＦＩＮ）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ＦＣＣＢ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＝２５ＭＰａ）、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−ＲＯＭ、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（ＩＧ・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）
Claims (5)
- 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、
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、およびこの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し、
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ΔＴｑ ref 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ΔＴｑ 1k としたとき、
ΔＴｑ 1k ＝α×ΔＴｑ ref
の関係を満足し、
前記噴射圧力補正係数αは、前記燃料噴射圧力が高くなるにつれて小さくなることを特徴とする内燃機関用噴射量制御装置。 - 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、
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、およびこの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し、
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ΔＴｑ ref 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ΔＴｑ 2k としたとき、
ΔＴｑ 2k ＝β×ΔＴｑ ref
の関係を満足し、
前記噴射量補正係数βは、前記指令噴射量が大きくなるにつれて大きくなることを特徴とする内燃機関用噴射量制御装置。 - 請求項１または請求項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。 - 請求項１ないし請求項３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。 - 請求項１または請求項２に記載の内燃機関用噴射量制御装置において、
前記所定の噴射条件下での各気筒毎の噴射期間補正量をΔＴｑ ref 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ΔＴｑ k としたとき、
ΔＴｑ k ＝α×β×ΔＴｑ ref
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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| JP2002125423A JP3979167B2 (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | 内燃機関用噴射量制御装置 |
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