(57)【要約】  エンジンシステムに対して所定のセンサを追加して設置することなく、エンジンの気筒毎の燃料の噴射量のばらつきを抑制する。  インジェクタ噴射量制御装置１８のクランク角度取得部２６は、各時刻について、エンジンのクランクシャフトの回転角度であるクランク角度の実測値を取得する。そして、インジェクタ指示噴射量決定部２０は、各時刻について、エンジンの複数の気筒に対応するインジェクタの各々について、インジェクタからの燃料の指示噴射量を決定する。そして、トルク推定部３０は、各時刻について、クランク角度取得部２６によって取得されたクランク角度の実測値とクランク角度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づいて、エンジンの複数の気筒の各々で発生するトルクを推定する。そして、第２補正部３２は、トルク推定部３０によって推定された、複数のトルクの各々が同一範囲内となるように、複数の気筒の各々に対応するインジェクタの指示噴射量を補正する。
2019058534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランクシャフトの回転角度であるクランク角度の実測値を取得する取得部と、
前記エンジンの複数の気筒に対応するインジェクタの各々について、前記インジェクタからの燃料の指示噴射量を決定する決定部と、
前記取得部によって取得された前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づいて、前記エンジンの複数の気筒の各々で発生するトルクを推定する推定部と、
前記推定部によって推定された、複数の前記トルクの各々が同一範囲内となるように、複数の前記気筒の各々に対応する前記インジェクタの指示噴射量を補正する補正部と、
を含むインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項２】
前記推定部は、前記取得部によって取得された前記クランク角度の実測値から、前記クランクシャフトの回転角速度であるクランク角速度の計算値を計算し、
前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差、及び前記クランク角速度の計算値と前記クランク角速度の推定値との間の誤差を用いる前記非線形カルマンフィルタに基づいて、複数の前記気筒の各々の前記トルクを推定する、
請求項１に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項３】
前記補正部は、前記エンジンにおける空気過剰率と、前記エンジンにおける吸入空気量と、補正された前記インジェクタの指示噴射量とに基づいて、補正された前記インジェクタの指示噴射量を更に補正する、
請求項１又は請求項２に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項４】
前記補正部は、前記取得部によって取得された前記クランク角度の実測値から得られる前記エンジンの回転数と、前記空気過剰率と、前記吸入空気量とに応じて、前記インジェクタからの燃料の噴射量の推定値を計算し、
前記インジェクタの噴射量の推定値が、前記インジェクタの目標噴射量に近くなるように、補正された前記インジェクタの指示噴射量を更に補正する、
請求項３に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項５】
前記推定部は、現時刻の前記クランク角度の実測値、現時刻のクランク角速度の計算値、及び現時刻の前記トルクの値を入力とし、前記非線形カルマンフィルタにおける、前記エンジンにおけるピストンクランク機構の慣性に関する項、前記ピストンクランク機構の重力に関する項、前記ピストンクランク機構の角速度に関する項、及び前記ピストンクランク機構の摩擦に関する項を含む非線形方程式に従って、次時刻の前記クランク角度、次時刻の前記クランク角速度、及び次時刻の前記トルクを予測する、
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項６】
前記推定部は、前記慣性に関する項から出力される値、前記重力に関する項から出力される値、前記角速度に関する項から出力される値、及び前記摩擦に関する項から出力される値と、前記クランク角度との関係を表すテーブルを用いて、次時刻の前記クランク角度、次時刻の前記クランク角速度、及び次時刻の前記トルクを予測する、
請求項５に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項７】
前記推定部は、クランクロータの欠歯部の位置に応じた前記クランク角度の範囲に基づいて、前記トルクの値を推定する、
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項８】
前記非線形カルマンフィルタは、アンセンテッドカルマンフィルタである、
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項９】
ディーゼル微粒子捕集フィルタに蓄積された粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定部を更に含み、
前記決定部は、前記堆積量推定部によって推定された前記堆積量と、ディーゼル微粒子捕集フィルタの入口の温度とに基づいて、前記インジェクタの前記指示噴射量を決定する、
請求項１〜請求項８の何れか１項に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項１０】
前記決定部は、前記エンジンの排気管内に設置された前記インジェクタの前記指示噴射量を決定する、
請求項９に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項１１】
各時刻について、エンジンのクランクシャフトの回転角度であるクランク角度の実測値を取得し、
前記エンジンの複数の気筒に対応するインジェクタの各々について、前記インジェクタからの燃料の指示噴射量を決定し、
取得された前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づいて、前記エンジンの複数の気筒の各々で発生するトルクを推定し、
複数の前記トルクの各々が同一範囲内となるように、複数の前記気筒の各々に対応する前記インジェクタの指示噴射量を補正する、
処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１２】
取得された前記クランク角度の実測値から、前記クランクシャフトの回転角速度であるクランク角速度の計算値を計算し、
前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差、及び前記クランク角速度の計算値と前記クランク角速度の推定値との間の誤差を用いる前記非線形カルマンフィルタに基づいて、複数の前記気筒の各々の前記トルクを推定する、
請求項１１に記載のプログラム。
【請求項１３】
前記エンジンにおける空気過剰率と、前記エンジンにおける吸入空気量と、補正された前記インジェクタの指示噴射量とに基づいて、補正された前記インジェクタの指示噴射量を更に補正する、
請求項１１又は請求項１２に記載のプログラム。
【請求項１４】
取得された前記クランク角度の実測値から得られる前記エンジンの回転数と、前記空気過剰率と、前記吸入空気量とに応じて、前記インジェクタからの燃料の噴射量の推定値を計算し、
前記インジェクタの噴射量の推定値が、前記インジェクタの目標噴射量に近くなるように、補正された前記インジェクタの指示噴射量を更に補正する、
請求項１３に記載のプログラム。
【請求項１５】
現時刻の前記クランク角度の実測値、現時刻のクランク角速度の計算値、及び現時刻の前記トルクの値を入力とし、前記非線形カルマンフィルタにおける、前記エンジンにおけるピストンクランク機構の慣性に関する項、前記ピストンクランク機構の重力に関する項、前記ピストンクランク機構の角速度に関する項、及び前記ピストンクランク機構の摩擦に関する項を含む非線形方程式に従って、次時刻の前記クランク角度、次時刻の前記クランク角速度、及び次時刻の前記トルクを予測する、
請求項１１〜請求項１４の何れか１項に記載のプログラム。
【請求項１６】
エンジンのクランクシャフトの回転角度であるクランク角度の実測値を取得し、
前記エンジンの複数の気筒に対応するインジェクタの各々について、前記インジェクタからの燃料の指示噴射量を決定し、
取得された前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づいて、前記エンジンの複数の気筒の各々で発生するトルクを推定し、
複数の前記トルクの各々が同一範囲内となるように、複数の前記気筒の各々に対応する前記インジェクタの指示噴射量を補正する、
処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶した記憶媒体。
【請求項１７】
エンジンのクランクシャフトの回転角度であるクランク角度の実測値を取得し、
前記エンジンの複数の気筒に対応するインジェクタの各々について、前記インジェクタからの燃料の指示噴射量を決定し、
取得された前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づいて、前記エンジンの複数の気筒の各々で発生するトルクを推定し、
複数の前記トルクの各々が同一範囲内となるように、複数の前記気筒の各々に対応する前記インジェクタの指示噴射量を補正する、
処理をコンピュータに実行させるインジェクタ噴射量制御方法。
【請求項１８】
取得された前記クランク角度の実測値から、前記クランクシャフトの回転角速度であるクランク角速度の計算値を計算し、
前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差、及び前記クランク角速度の計算値と前記クランク角速度の推定値との間の誤差を用いる前記非線形カルマンフィルタに基づいて、複数の前記気筒の各々の前記トルクを推定する、
請求項１７に記載のインジェクタ噴射量制御方法。
【請求項１９】
前記エンジンにおける空気過剰率と、前記エンジンにおける吸入空気量と、補正された前記インジェクタの指示噴射量とに基づいて、補正された前記インジェクタの指示噴射量を更に補正する、
請求項１７又は請求項１８に記載のインジェクタ噴射量制御方法。
【請求項２０】
取得された前記クランク角度の実測値から得られる前記エンジンの回転数と、前記空気過剰率と、前記吸入空気量とに応じて、前記インジェクタからの燃料の噴射量の推定値を計算し、
前記インジェクタの噴射量の推定値が、前記インジェクタの目標噴射量に近くなるように、補正された前記インジェクタの指示噴射量を更に補正する、
請求項１９に記載のインジェクタ噴射量制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の技術は、インジェクタ噴射量制御装置、インジェクタ噴射量制御方法、プログラム、及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
多気筒内燃機関において、気筒特性の気筒間ばらつきを検出する気筒特性ばらつき検出装置が知られている。この気筒特性ばらつき検出装置では、燃料噴射弁の内部に取り付けられた燃圧センサによって、燃料噴射弁の燃料流入口から噴射孔に至るまでの内部燃料通路の燃料圧力を検出する。そして、燃圧センサによって検出された燃料圧力の気筒間のばらつきに基づき、気筒特性の気筒間ばらつきを算出する。【０００３】
また、噴射特性の取得や補正等を可能とすべく、所定の噴射により生じる圧力変動態様を検出する燃料噴射装置が知られている。この燃料噴射装置は、エンジンのコモンレール式燃料噴射システムを構成する燃料噴射装置において、インジェクタの燃料取込口に配設されてその配設位置にて燃料圧力を測定する圧力センサを備える。そして、この燃料噴射装置は、圧力センサのセンサ出力に基づき、インジェクタの噴射動作による噴射に係る各種の圧力変動態様を検出する。【０００４】
また、ディーゼルエンジンにおいて気筒毎の燃料供給量を制御する燃料制御装置が知られている。この燃料制御装置は、気筒毎の筒内圧に基づき求められた比熱比の気筒間でのばらつきが大きい場合には、気筒毎の空気過剰率が各気筒間で均一になるように、目標燃料噴射量を補正して気筒毎の目標燃料噴射量を設定する。そして、燃料制御装置は、比熱比の気筒間でのばらつきが大きくない場合には、気筒毎の筒内圧に基づき求められた、気筒毎の図示平均有効圧が各気筒間で均一になるように、目標燃料噴射量を補正して気筒毎の目標燃料噴射量を設定する。この燃料制御装置では、クランク角センサと、筒内圧センサとが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１０８７１２号公報
【特許文献２】特開２００８−１４４７４９号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２７２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、例えば、インジェクタの内部への燃料圧力センサの設置又は各気筒内への筒内圧センサの設置は、コストの増加に関する課題及び保守性に関する課題が生じる。また、インジェクタの内部への燃料圧力センサの設置又は各気筒内への筒内圧センサの設置は、既存のエンジンシステムのハードウェア構成に変更が生じるという課題が生じる。【０００７】
一つの側面では、開示の技術は、エンジンシステムに対して所定のセンサを追加して設置することなく、エンジンの気筒毎の燃料の噴射量のばらつきを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一つの実施態様では、インジェクタ噴射量制御装置の取得部は、エンジンのクランクシャフトの回転角度であるクランク角度の実測値を取得する。そして、インジェクタ噴射量制御装置の決定部は、前記エンジンの複数の気筒に対応するインジェクタの各々について、前記インジェクタからの燃料の指示噴射量を決定する。そして、推定部は、前記取得部によって取得された前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づいて、前記エンジンの複数の気筒の各々で発生するトルクを推定する。そして、補正部は、前記推定部によって推定された、複数の前記トルクの各々が同一範囲内となるように、複数の前記気筒の各々に対応する前記インジェクタの指示噴射量を補正する。
【発明の効果】
【０００９】
一つの側面として、エンジンシステムに対して所定のセンサを追加して設置することなく、エンジンの気筒毎の燃料の噴射量のばらつきを抑制することができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係るエンジン制御システムの概略ブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係るエンジン制御システムの具体的な構成例を示す図である。
【図３】図示トルクと各気筒のトルクとの関係を説明するための説明図である。
【図４】第１の実施形態に係るインジェクタ噴射量制御装置として機能するコンピュータの概略構成を示すブロック図である。
【図５】本実施形態におけるインジェクタ噴射量制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】本実施形態における第１補正処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】本実施形態におけるトルク推定処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】本実施形態における第２補正処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】評価実験の結果を説明するための説明図である。
【図１０】評価実験の結果を説明するための説明図である。
【図１１】第２の実施形態に係るＤＰＦ燃焼再生制御システムの概略ブロック図である。
【図１２】第２の実施形態に係るＤＰＦ燃焼再生制御システムの具体的な構成例を示す図である。
【図１３】ＤＰＦを説明するための説明図である。
【図１４】第２又は第３の実施形態に係るインジェクタ噴射量制御装置として機能するコンピュータの概略構成を示すブロック図である。
【図１５】第３の実施形態に係るＤＰＦ燃焼再生制御システムの概略ブロック図である。
【図１６】第３の実施形態に係るＤＰＦ燃焼再生制御システムの具体的な構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して開示の技術の実施形態の一例を詳細に説明する。
【００１２】
＜第１の実施形態＞
【００１３】
図１に示すエンジン制御システム１０は、エンジンの複数の気筒の各々に対応するインジェクタの噴射量を制御する。エンジン制御システム１０は、図１に示すように、空気過剰率検出器１２と、吸入空気量検出器１４と、クランク角度検出器１６と、インジェクタ噴射量制御装置１８と、複数のインジェクタ３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄとを備える。
【００１４】
図２に、エンジン制御システム１０の具体的な構成例を示す。図２に示されるように、エンジン制御システム１０は、空気過剰率検出器１２、吸入空気量検出器１４、及びクランク角度検出器１６によって検出された各センサ情報に応じて、複数のインジェクタ３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄの噴射量を制御する。また、エンジン制御システム１０は、吸気の圧力を高める過給器４０と、過給器４０の圧縮により温度が上がった空気を冷却するインタークーラ４２と、高温の排気ガスの温度を下げるExhaust Gas Recirculation（ＥＧＲ）クーラ４４とを備える。
【００１５】
空気過剰率検出器１２は、エンジンの気筒から排出されるガスの空気過剰率λｓｅｎｓを逐次検出する。
【００１６】
吸入空気量検出器１４は、エンジンの気筒に新規に吸入される吸入空気量ｍａｆを逐次検出する。
【００１７】
クランク角度検出器１６は、エンジンのクランクシャフトの回転角度であるクランク角度の実測値を検出する。
【００１８】
インジェクタ噴射量制御装置１８は、図１に示されるように、インジェクタ指示噴射量決定部２０と、空気過剰率取得部２２と、吸入空気量取得部２４と、クランク角度取得部２６と、第１補正部２８とを備える。また、インジェクタ噴射量制御装置１８は、トルク推定部３０と、第２補正部３２と、インジェクタ制御部３４とを備える。クランク角度取得部２６は、開示の技術の取得部の一例である。また、インジェクタ指示噴射量決定部２０は、開示の技術の決定部の一例である。また、トルク推定部３０は、開示の技術の推定部の一例である。第１補正部２８及び第２補正部３２は、開示の技術の補正部の一例である。
【００１９】
インジェクタ指示噴射量決定部２０は、各時刻について、エンジンの複数の気筒に対応するインジェクタ３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄの各々について、インジェクタからの燃料の目標の噴射量である目標噴射量ｑｔｒｇを決定する。そして、インジェクタ指示噴射量決定部２０は、目標噴射量ｑｔｒｇと同一の噴射量として、インジェクタへの指示噴射量を決定する。具体的には、インジェクタ指示噴射量決定部２０は、エンジン回転数、アクセル開度、又はトルク要求等に基づいて、目標噴射量ｑｔｒｇと同一の指示噴射量を決定する。
【００２０】
空気過剰率取得部２２は、空気過剰率検出器１２によって検出された空気過剰率λｓｅｎｓを逐次取得する。
【００２１】
吸入空気量取得部２４は、吸入空気量検出器１４によって検出された吸入空気量ｍａｆを逐次取得する。
【００２２】
クランク角度取得部２６は、クランク角度検出器１６によって検出されたクランク角度の実測値を逐次取得する。
【００２３】
第１補正部２８は、空気過剰率取得部２２により取得された空気過剰率λｓｅｎｓと、吸入空気量取得部２４により取得された吸入空気量ｍａｆと、インジェクタ指示噴射量決定部２０により決定された指示噴射量とに基づいて、指示噴射量を補正する。
【００２４】
具体的には、まず、第１補正部２８は、所定の理論空燃比値Ｌｓｔと、空気過剰率取得部２２により取得された空気過剰率λｓｅｎｓと、吸入空気量取得部２４により取得された吸入空気量ｍａｆとに応じて、以下の式（１）に従い、インジェクタの噴射量の計算値ｑｃａｌｃを計算する。
【００２５】
【数１】
2019058534.tif 000003
【００２６】
次に、第１補正部２８は、クランク角度取得部２６により取得されたクランク角度の実測値からエンジン回転数Ｎｅを計算する。また、第１補正部２８は、エンジン回転数Ｎｅ、燃料密度ρｆｕｅｌ、気筒数Ｎｃｙｌ、及びインジェクタの噴射量の計算値ｑｃａｌｃに基づいて、以下の式（２）に従って、インジェクタの噴射量の推定値ｑｉｎｊを計算する。
【００２７】
【数２】
2019058534.tif 000004
【００２８】
次に、第１補正部２８は、インジェクタの噴射量の推定値ｑｉｎｊが目標噴射量ｑｔｒｇに近くなるように、指示噴射量に対する補正係数である第１補正係数を計算する。そして、第１補正部２８は、インジェクタ指示噴射量決定部２０により決定された指示噴射量に対して第１補正係数を乗算して、インジェクタ指示噴射量決定部２０により決定された指示噴射量を補正する。ここで、具体的な指示噴射量の補正方法としては、例えば、Proportional-Integral-Differential（PID）制御、又は予め用意したマップ（テーブル）に基づく方法を用いることができる。
【００２９】
トルク推定部３０は、クランク角度の実測値とクランク角度の推定値との間の誤差、及びクランク角速度の計算値とクランク角速度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づき、エンジンの複数の気筒の各々で発生するトルクを推定する。
【００３０】
本実施形態では、非線形カルマンフィルタとして、アンセンテッドカルマンフィルタを用いる場合を例に説明する。以下、具体的に説明する。
【００３１】
トルク推定部３０は、まず、クランク角度取得部２６によって取得されたクランク角度の実測値から、クランクシャフトの回転角速度であるクランク角速度の計算値を計算する。
【００３２】
次に、トルク推定部３０は、クランク角度取得部２６により取得されたクランク角度の実測値θ（ｋ）と、後述する非線形カルマンフィルタによって計算されたクランク角度の推定値θ＾−（ｋ）との間の誤差を、以下の式（３）に従って計算する。
【００３３】
【数３】
2019058534.tif 000005
【００３４】
なお、ｋは更新回数の周期を表す。また、トルク推定部３０は、クランク角速度の計算値θ・（ｋ）と後述する非線形カルマンフィルタによって計算されたクランク角速度の推定値θ・＾−（ｋ）との間の誤差を、以下の式（４）に従って計算する。
【００３５】
【数４】
2019058534.tif 000006
【００３６】
本実施形態の状態推定値は、以下の式（５）に示されるように、クランク角度θ（ｋ）、クランク角速度θ・（ｋ）、及び図示トルクτ（ｋ）を含む。
【００３７】
【数５】
2019058534.tif 000007
【００３８】
また、本実施形態の非線形カルマンフィルタでは、上記式（５）に示される状態ベクトルが与えられたときに、以下の式（６）、（７）に従って、非線形関数ｆと非線形関数ｈとによってクランク角度の時系列データとクランク角速度の時系列データが計算される。
【００３９】
【数６】
2019058534.tif 000008
【００４０】
なお、ｖ（ｋ）はシステム雑音であり、ω（ｋ）は観測雑音である。非線形関数ｆと非線形関数ｈは、任意の係数関数を含む関数であり、本実施形態では、以下の式（７−１）〜（７−４）に示す非線形方程式によって表現される。
【００４１】
【数７】
2019058534.tif 000009
2019058534.tif 000010
【００４２】
上記式（７−１）〜（７−４）に示す非線形の状態方程式では、現時刻の周期ｋのクランク角度の実測値θ（ｋ）、現時刻の周期ｋのクランク角速度の計算値θ・（ｋ）、及び現時刻の周期ｋのトルクの値τ（ｋ）が入力される。そして、次時刻の周期ｋ＋１のクランク角度θ（ｋ＋１）、次時刻の周期ｋ＋１のクランク角速度θ・（ｋ＋１）、及び次時刻の周期ｋ＋１のトルクτ（ｋ＋１）が予測される。なお、ａｉｎｅｒ（θ）はエンジンにおけるピストンクランク機構の慣性に関する項であり、ａｇｒａ（θ）はピストンクランク機構の重力に関する項である。また、ａｖｅｌ（θ）はピストンクランク機構の角速度に関する項であり、ａｆｒｉ（θ）はピストンクランク機構の摩擦に関する項である。ａｉｎｅｒ（θ）、ａｇｒａ（θ）、ａｖｅｌ（θ）、及びａｆｒｉ（θ）は、係数関数である。
【００４３】
なお、４サイクル直列４気筒では、例えば、Ｎｏ．１気筒とＮｏ．４気筒とが同じピストン配置で同じ位相となり、また、Ｎｏ．２気筒とＮｏ．３気筒とが同じピストン配置で同じ位相となる。従って、慣性に関する項、重力に関する項、角速度に関する項、及び摩擦に関する項は、４サイクル直列４気筒を考慮し、以下の式（７−５）に示されるように、１８０度ずつ位相をずらして重ね合わせて表現される。
【００４４】
【数８】
2019058534.tif 000011
【００４５】
ａｉｎｅｒ＿ｓ（θ）は単気筒における慣性に関する項の係数関数であり、ａｇｒａ＿ｓ（θ）は単気筒における重力に関する項の係数関数であり、ａｖｅｌ＿ｓ（θ）は単気筒における角速度に関する項の係数関数であり、ａｆｒｉ＿ｓ（θ）は単気筒における摩擦に関する項の係数関数である。
【００４６】
なお、本実施形態では、上記の係数関数の数式演算部分を、その係数関数の出力値とθ値の関係を表現するテーブルに置き換えて計算する。具体的には、慣性に関する項ａｉｎｅｒ（θ）からの出力値、重力に関する項ａｇｒａ（θ）からの出力値、角速度に関する項ａｖｅｌ（θ）からの出力値、及び摩擦に関する項ａｆｒｉ（θ）からの出力値と、クランク角度θとの関係を表すテーブルが予め設定される。
【００４７】
本実施形態における非線形カルマンフィルタの演算処理において、トルク推定部３０は、以下の式（８）に示されるように、状態推定値の初期値を設定する。
【００４８】
【数９】
2019058534.tif 000012
【００４９】
次に、トルク推定部３０は、以下の式（９）に示されるように、事後誤差共分散行列の初期値Ｐ（０）を設定する。
【００５０】
【数１０】
2019058534.tif 000013
【００５１】
また、システム雑音の分散Ｑと観測雑音の分散Ｒとが設定される。そして、トルク推定部３０は、所定の周期毎に以下の処理を実行する。ここで、例えば、ｋは１から２，３，．．．，Ｎまで更新を繰り返すものとする。
【００５２】
まず、トルク推定部３０は、１周期前の状態推定値ｘ＾（ｋ−１）と共分散行列Ｐ（ｋ−１）とから、平均値と標準偏差とに対応するサンプル点として、２ｎ＋１個のシグマポイントσ０，σｉを計算する。
【００５３】
【数１１】
2019058534.tif 000014
【００５４】
ここで、（√Ｐ）ｉは、共分散行列Ｐの平方根行列のｉ番目の列を表す。また、各シグマポイントに対する重みｗ０，ｗｉが、以下の式（１３）、（１４）に従って計算される。
【００５５】
【数１２】
2019058534.tif 000015
【００５６】
なお、κはスケーリングパラメータである。式（１６）や式（１７）で計算される事前状態推定値や事前誤差共分散行列は、それぞれ、１次モーメントと２次モーメントの推定値と称される。その１次モーメントと２次モーメントの推定値は、任意の非線形関数についてｆ（ｘ（ｋ），ｖ（ｋ））のテイラー級数展開の２次の項までの精度がある。３次以上のモーメントの推定値については誤差が加わるため、κは、その誤差の影響を調整するためのパラメータである。κは０以上となるように選択すると半正定値性が保証される。なお、通常、κは０に設定されることが多い。
【００５７】
次に、トルク推定部３０は、以下の式（１５）に従って、非線形関数ｆによりシグマポイントσｉを更新する。
【００５８】
【数１３】
2019058534.tif 000016
【００５９】
次に、トルク推定部３０は、シグマポイントσｉ-（ｋ）と重みｗｉとにより、以下の式（１６）に従って、事前状態推定値ｘ＾-（ｋ）を計算する。
【００６０】
【数１４】
2019058534.tif 000017
【００６１】
次に、トルク推定部３０は、シグマポイントσｉ-（ｋ）と事前状態推定値ｘ＾-（ｋ）とから、以下の式（１７）に従って、事前誤差共分散行列Ｐ-（ｋ）を計算する。なお、以下の式（１７）のｂはシステムノイズの係数行列である。
【００６２】
【数１５】
2019058534.tif 000018
【００６３】
次に、トルク推定部３０は、事前状態推定値ｘ＾-（ｋ）と事前誤差共分散行列Ｐ-（ｋ）とから、以下の式（１８）、（１９）、及び（２０）に従って、２ｎ＋１個のシグマポイントを再計算する。
【００６４】
【数１６】
2019058534.tif 000019
【００６５】
次に、トルク推定部３０は、シグマポイントσｉ-（ｋ）と非線形関数ｆとから、以下の式（２１）に従って、出力のシグマポイントΨｉ-（ｋ）を計算する。
【００６６】
【数１７】
2019058534.tif 000020
【００６７】
次に、トルク推定部３０は、出力のシグマポイントΨｉ-（ｋ）から、以下の式（２２）に従って、事前出力推定値ｙ＾-（ｋ）を計算する。
【００６８】
【数１８】
2019058534.tif 000021
【００６９】
次に、トルク推定部３０は、出力のシグマポイントΨｉ-（ｋ）と事前出力推定値ｙ＾-（ｋ）とから、以下の式（２３）に従って、事前出力誤差共分散行列Ｐｙｙ-（ｋ）を計算する。
【００７０】
【数１９】
2019058534.tif 000022
【００７１】
次に、トルク推定部３０は、事前状態推定値ｘ＾-（ｋ）、事前誤差共分散行列Ｐ-（ｋ）、出力のシグマポイントΨｉ-（ｋ）、及び事前出力推定値ｙ＾-（ｋ）から、以下の式（２４）に従って、事前状態・出力誤差共分散行列Ｐｘｙ-（ｋ）を計算する。
【００７２】
【数２０】
2019058534.tif 000023
【００７３】
次に、トルク推定部３０は、事前状態・出力誤差共分散行列Ｐｘｙ-（ｋ）、事前出力誤差共分散行列Ｐｙｙ-（ｋ）、及び観測雑音の分散Ｒから、以下の式（２５）に従って、カルマンゲインｇ（ｋ）を計算する。
【００７４】
【数２１】
2019058534.tif 000024
【００７５】
次に、トルク推定部３０は、カルマンゲインｇ（ｋ）と、クランク角度に関する誤差Δθ（ｋ）と、クランク角速度に関する誤差Δθ・（ｋ）とを用いて、以下の式（２６）に従って、状態推定値ｘ＾（ｋ）を推定する。
【００７６】
【数２２】
2019058534.tif 000025
【００７７】
次に、トルク推定部３０は、事前誤差共分散行列Ｐ-（ｋ）、事前状態・出力誤差共分散行列Ｐｘｙ-（ｋ）、及びカルマンゲインｇ（ｋ）を用いて、以下の式（２７）に従って、次回の更新時に利用する事後誤差共分散行列Ｐ（ｋ）を計算する。
【００７８】
【数２３】
2019058534.tif 000026
【００７９】
そして、トルク推定部３０は、状態推定値ｘ＾（ｋ）のうちの図示トルクτ（ｋ）の時系列データに基づいて、各気筒で発生するトルクを推定する。図３に、図示トルクτ（ｋ）から各気筒で発生するトルクの推定処理を説明するための説明図を示す。
【００８０】
図３に示されるように、トルク推定部３０によって各時刻の図示トルクτ（ｋ）が推定される。４サイクル直列４気筒では、異なるタイミングで各気筒の点火が行われる。例えば、図３に示されるように、Ｎｏ．１気筒→Ｎｏ．３気筒→Ｎｏ．４気筒→Ｎｏ．２気筒の点火順序である場合には、図示トルクτ（ｋ）の各盛り上がり部分が、各気筒で発生するトルクに対応する。
【００８１】
クランクロータには、クランク角度の絶対角度を検出するための歯が欠けている欠歯部がある。特定の時刻の図示トルクτ（ｋ）が何れの気筒で発生したトルクであるかについては、このクランクロータの欠歯部の位置情報に応じて特定される。
【００８２】
具体的には、トルク推定部３０は、図示トルクτ（ｋ）に表れる欠歯部に相当するクランク角度範囲と、各気筒の点火順序との関係に基づいて、各気筒に対応する図示トルクτ（ｋ）の範囲を特定し、気筒番号を対応付ける。
【００８３】
トルク推定部３０は、例えば、各気筒について特定した範囲の各時刻の図示トルクτ（ｋ）の値の平均を、各気筒のトルクの値として推定する。なお、トルク推定部３０は、クランクロータの欠歯部を除いたクランク角度範囲の図示トルクτ（ｋ）の値を用いて、図示トルクτ（ｋ）の値の平均を計算する。
【００８４】
第２補正部３２は、トルク推定部３０によって推定された、複数の気筒で発生するトルクの各々が同一範囲内となるように、複数の気筒の各々に対応するインジェクタの噴射量を補正する。
【００８５】
具体的には、第２補正部３２は、トルク推定部３０によって推定された各気筒のトルクの値が均一となるように、各気筒に対応するインジェクタの噴射量に対する第２補正係数の各々を計算する。そして、第２補正部３２は、第２補正係数によって第１補正部２８によって補正された指示噴射量を更に補正する。
【００８６】
本実施形態では、上掲図２に示されるように、気筒Ａに対してインジェクタ３６Ａが設置され、気筒Ｂに対してインジェクタ３６Ｂが設置され、気筒Ｃに対してインジェクタ３６Ｃが設置され、気筒Ｄに対してインジェクタ３６Ｄが設置されている。
【００８７】
第２補正部３２は、トルク推定部３０によって推定された各気筒のトルクに基づいて、各気筒の平均トルクと特定の気筒のトルクとからトルク割合を計算し、トルク割合が１となるように、各インジェクタに対する噴射量の第２補正係数を計算する。
【００８８】
例えば、第２補正部３２は、平均トルクτ‐と、トルク推定部３０によって推定された気筒Ａで発生するトルクτＡとに基づいて、トルク割合（τＡ／τ‐）が１となるように、インジェクタ３６Ａに対する第２補正係数を計算する。トルク割合（τ‐／τＡ）が１となるように、インジェクタ３６Ａに対する第２補正係数を計算するようにしてもよい。なお、気筒ＡのトルクをτＡ、気筒ＢのトルクをτＢ、気筒ＣのトルクをτＣ、気筒ＤのトルクをτＤとした場合、平均トルクτは、τ＝（τＡ＋τＢ＋τＣ＋τＤ）／４である。第２補正部３２は、インジェクタ３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄについても同様に、第２補正係数を計算する。これにより、複数の気筒で発生するトルクの各々が同一範囲内となるように、各インジェクタの噴射量が補正される。
【００８９】
インジェクタ制御部３４は、第２補正部３２によって補正された各インジェクタの噴射量に応じて、インジェクタ３６Ａ〜３６Ｄの駆動を制御する。具体的には、インジェクタ制御部３４は、第２補正部３２によって補正された各インジェクタの噴射量が、各インジェクタから噴射されるように、各インジェクタ３６Ａ〜３６Ｄの駆動を制御する。
【００９０】
インジェクタ噴射量制御装置１８は、例えば、図４に示すコンピュータ５０で実現することができる。コンピュータ５０はＣＰＵ５１、一時記憶領域としてのメモリ５２、及び不揮発性の記憶部５３を備える。また、コンピュータ５０は、各センサ、表示装置、及び入力装置等の入出力装置（図示省略）が接続される入出力interface（Ｉ／Ｆ）５４、及び記録媒体５９に対するデータの読み込み及び書き込みを制御するread/write（Ｒ／Ｗ）部５５を備える。また、コンピュータ５０は、インターネット等のネットワークに接続されるネットワークＩ／Ｆ５６を備える。ＣＰＵ５１、メモリ５２、記憶部５３、入出力Ｉ／Ｆ５４、Ｒ／Ｗ部５５、及びネットワークＩ／Ｆ５６は、バス５７を介して互いに接続される。
【００９１】
記憶部５３は、Hard Disk Drive（ＨＤＤ）、Solid State Drive（ＳＳＤ）、フラッシュメモリ等によって実現できる。記憶媒体としての記憶部５３には、コンピュータ５０をインジェクタ噴射量制御装置１８として機能させるためのインジェクタ噴射量制御プログラム６０が記憶されている。インジェクタ噴射量制御プログラム６０は、インジェクタ指示噴射量決定プロセス６３と、空気過剰率取得プロセス６４と、吸入空気量取得プロセス６５と、クランク角度取得プロセス６６とを有する。また、インジェクタ噴射量制御プログラム６０は、第１補正プロセス６７と、トルク推定プロセス６８と、第２補正プロセス６９と、インジェクタ制御プロセス７０を有する。
【００９２】
ＣＰＵ５１は、インジェクタ噴射量制御プログラム６０を記憶部５３から読み出してメモリ５２に展開し、インジェクタ噴射量制御プログラム６０が有するプロセスを順次実行する。ＣＰＵ５１は、インジェクタ指示噴射量決定プロセス６３を実行することで、図１に示すインジェクタ指示噴射量決定部２０として動作する。また、ＣＰＵ５１は、空気過剰率取得プロセス６４を実行することで、図１に示す空気過剰率取得部２２として動作する。また、ＣＰＵ５１は、吸入空気量取得プロセス６５を実行することで、図１に示す吸入空気量取得部２４として動作する。また、ＣＰＵ５１は、クランク角度取得プロセス６６を実行することで、図１に示すクランク角度取得部２６として動作する。また、ＣＰＵ５１は、第１補正プロセス６７を実行することで、図１に示す第１補正部２８として動作する。また、ＣＰＵ５１は、トルク推定プロセス６８を実行することで、図１に示すトルク推定部３０として動作する。また、ＣＰＵ５１は、第２補正プロセス６９を実行することで、図１に示す第２補正部３２として動作する。また、ＣＰＵ５１は、インジェクタ制御プロセス７０を実行することで、図１に示すインジェクタ制御部３４として動作する。これにより、インジェクタ噴射量制御プログラム６０を実行したコンピュータ５０が、インジェクタ噴射量制御装置１８として機能することになる。ソフトウェアであるインジェクタ噴射量制御プログラム６０を実行するＣＰＵ５１はハードウェアである。
【００９３】
なお、インジェクタ噴射量制御プログラム６０により実現される機能は、例えば半導体集積回路、より詳しくはApplication Specific Integrated Circuit（ＡＳＩＣ）等で実現することも可能である。
【００９４】
次に、本実施形態に係るインジェクタ噴射量制御装置１８の作用について説明する。エンジン制御システム１０において、空気過剰率検出器１２がエンジンにおける空気過剰率を逐次検出し、吸入空気量検出器１４がエンジンにおける吸入空気量を逐次検出し、クランク角度検出器１６がクランク角度の実測値を逐次検出する。そして、インジェクタ噴射量制御装置１８は、図５に示す噴射量制御処理を実行する。
【００９５】
ステップＳ８０において、第１補正部２８は、インジェクタの噴射量の推定値ｑｉｎｊが目標噴射量ｑｔｒｇに近くなるように、指示噴射量に対する補正係数である第１補正係数を計算する。そして、第１補正部２８は、インジェクタ指示噴射量決定部２０により決定された指示噴射量に対して第１補正係数を乗算して、インジェクタ指示噴射量決定部２０により決定された指示噴射量を補正する。ステップＳ８０は、図６に示す第１補正処理によって実現される。
【００９６】
ステップＳ８２において、トルク推定部３０は、クランク角度の実測値とクランク角度の推定値との間の誤差、及びクランク角速度の計算値とクランク角速度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づいて、各気筒のトルクを推定する。ステップＳ８２は、図７に示すトルク推定処理によって実現される。
【００９７】
ステップＳ８４において、第２補正部３２は、上記ステップＳ８２で推定された、複数の気筒で発生するトルクの各々が均一となるように、複数の気筒の各々に対応するインジェクタの指示噴射量を更に補正する。ステップＳ８４は、図８に示す第２補正処理によって実現される。
【００９８】
＜第１補正処理＞
ステップＳ１００において、クランク角度取得部２６は、クランク角度検出器１６によって検出されたクランク角度の実測値θ（ｋ）を取得する。
【００９９】
ステップＳ１０２において、空気過剰率取得部２２は、空気過剰率検出器１２によって検出された空気過剰率λｓｅｎｓを取得する。
【０１００】
ステップＳ１０４において、吸入空気量取得部２４は、吸入空気量検出器１４によって検出された吸入空気量ｍａｆを取得する。
【０１０１】
ステップＳ１０６において、第１補正部２８は、所定の理論空燃比値Ｌｓｔと、上記ステップＳ１０２で取得された空気過剰率λｓｅｎｓと、上記ステップＳ１０４で取得された吸入空気量ｍａｆとに応じて、上記式（１）に従って、インジェクタの噴射量の計算値ｑｃａｌｃを計算する。次に、第１補正部２８は、上記ステップＳ１０４で取得されたクランク角度の実測値からエンジン回転数Ｎｅを計算する。そして、第１補正部２８は、エンジン回転数Ｎｅ、燃料密度ρｆｕｅｌ、気筒数Ｎｃｙｌ、及び燃料量計算値ｑｃａｌｃに基づいて、上記式（２）に従って、インジェクタの噴射量の推定値ｑｉｎｊを計算する。
【０１０２】
ステップＳ１０８において、第１補正部２８は、インジェクタの噴射量の推定値ｑｉｎｊが目標噴射量ｑｔｒｇに近くなるように、指示噴射量に対する補正係数である第１補正係数を計算する。
【０１０３】
ステップＳ１１０において、第１補正部２８は、インジェクタ指示噴射量決定部２０によって決定された指示噴射量に対して第１補正係数を乗算して、指示噴射量を補正する。そして、第１補正処理を終了する。
【０１０４】
＜トルク推定処理＞
【０１０５】
ステップＳ２００において、トルク推定部３０は、第１補正処理のステップＳ１０４で取得されたクランク角度の実測値を取得する。
【０１０６】
ステップＳ２０２において、トルク推定部３０は、上記ステップＳ２００で取得されたクランク角度の実測値θ（ｋ）から、クランク角速度の計算値を計算する。
【０１０７】
ステップＳ２０４において、トルク推定部３０は、上記ステップＳ２００で取得されたクランク角度の実測値θ（ｋ）と、非線形カルマンフィルタの前回のステップで計算されたクランク角度の推定値θ＾−（ｋ）との間の誤差Δθ（ｋ）を、上記式（３）に従って計算する。
【０１０８】
ステップＳ２０６において、トルク推定部３０は、ステップＳ２０２で得られたクランク角速度の計算値θ・（ｋ）と非線形カルマンフィルタの前回のステップで計算されたクランク角速度の推定値θ・＾−（ｋ）との間の誤差Δθ・（ｋ）を、上記式（４）に従って計算する。
【０１０９】
ステップＳ２０８において、トルク推定部３０は、ステップＳ２０４で得られたクランク角度に関する誤差Δθ（ｋ）と、ステップＳ２０６で得られたクランク角速度に関する誤差Δθ・（ｋ）とを用いて、上記式（２６）に従って、状態推定値ｘ＾（ｋ）を推定する。
【０１１０】
ステップＳ２１０において、トルク推定部３０は、状態推定値ｘ＾（ｋ）のうちの図示トルクτ（ｋ）に基づいて、各気筒で発生するトルクを推定する。具体的には、トルク推定部３０は、図示トルクτ（ｋ）に基づいて、各気筒について特定した範囲の各時刻の図示トルクτ（ｋ）の値の平均を、各気筒のトルクの値として推定する。
【０１１１】
ステップＳ２１２において、トルク推定部３０は、上記ステップＳ２１０で推定された各気筒のトルクを結果として出力して、トルク推定処理を終了する。
【０１１２】
＜第２補正処理＞
【０１１３】
ステップＳ３００において、第２補正部３２は、トルク推定処理のステップＳ２１２で出力された所定時間区間の各気筒のトルクに基づいて、平均トルクを計算する。
【０１１４】
ステップＳ３０２において、第２補正部３２は、各気筒について、上記ステップＳ３００で計算された平均トルクとその気筒のトルクとから、トルク割合を計算する。
【０１１５】
ステップＳ３０４において、第２補正部３２は、各気筒について、上記ステップＳ３０２で計算されたトルク割合が１となるように、各インジェクタの指示噴射量に対する第２補正係数を計算する。第２補正係数は、インジェクタ毎に計算される。
【０１１６】
ステップＳ３０６において、第２補正部３２は、各気筒に対応するインジェクタに対し、上記ステップＳ３０４で計算された第２補正係数を乗算して、上記第１補正処理で補正された指示噴射量を更に補正する。
【０１１７】
ステップＳ３０８において、第２補正部３２は、上記ステップＳ３０６で補正された各インジェクタの指示噴射量を結果として出力する。そして、インジェクタ制御部３４は、第２補正部３２によって補正された各インジェクタの噴射量が、各インジェクタから噴射されるように、各インジェクタ３６Ａ〜３６Ｄの駆動を制御する。
【０１１８】
以上説明したように、本実施形態に係るインジェクタ噴射量制御装置は、クランク角度の実測値とクランク角度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づいて、エンジンの複数の気筒の各々で発生するトルクを推定する。そして、インジェクタ噴射量制御装置は、複数のトルクの各々が同一範囲内となるように、複数の気筒の各々に対応するインジェクタの噴射量を補正する。これにより、エンジンシステムに対して所定のセンサを追加して設置することなく、エンジンの気筒毎の燃料の噴射量のばらつきを抑制することができる。
【０１１９】
また、車両に既に搭載されているセンサを用いて、経年劣化などによって生じる気筒毎の噴射量ばらつきを抑制することができる。また、インジェクタの噴射量のばらつきが抑制されることにより、インジェクタの経年劣化によるエンジンの排ガス性能や燃費性能の悪化を低減することができる。
【０１２０】
＜評価実験＞
【０１２１】
４気筒エンジンにおいて、経年劣化によって１本のインジェクタからの噴射量が目標噴射量よりも所定量だけ増加する場合を仮定して模擬し、その増加によって生じる目標噴射量と実際の噴射量との間の誤差（噴射量のばらつき）を、本実施形態のインジェクタ噴射量制御装置によって抑制できるか否かを評価した。
【０１２２】
図９は、所定条件下において、Ｎｏ．１気筒に擬似的に噴射量を増加したときに、本実施形態を適用させた場合の各気筒のトルク割合（図９の実線）と、本実施形態を適用させなかった場合（図９の点線）の各気筒のトルク割合の比較結果である。縦軸はトルク割合、横軸は気筒番号を示す。本実施形態の適用によって気筒間のトルクばらつきが抑制できていることがわかる。
【０１２３】
また、図１０は、９つの異なる実験条件下における噴射量ばらつきについて、本実施形態を適用させた場合（図１０の実線）と、本実施形態を適用させなかった場合（図１０の点線）との比較結果である。縦軸は、噴射量ばらつきの絶対値を示し、横軸は実験条件を示す。噴射量ばらつきの絶対値の９条件の平均値が、本実施形態の適用なしでは4.49［mm3/st］、本実施形態適用ありでは1.16［mm3/st］となり、本実施形態によって噴射量ばらつきを大きく抑制できることが確認された。
【０１２４】
このように、本実施形態では、インジェクタからの燃料の噴射量ばらつきを抑制することができ、インジェクタの経年劣化によるエンジンの排ガス性能や燃費性能の悪化を低減することができる。
【０１２５】
＜第２の実施形態＞
【０１２６】
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、エンジン制御システムを、ディーゼル微粒子捕集フィルタDiesel particulate filter（DPF）に蓄積された粒子状物質Particulate matter（PM）を燃焼再生するＤＰＦ燃焼再生制御システムとして適用する点が第１の実施形態と異なる。なお、第１の実施形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０１２７】
図１１に示すＤＰＦ燃焼再生制御システム２１０は、入口温度検出器１１と、空気過剰率検出器１２と、差圧検出器１３と、吸入空気量検出器１４と、クランク角度検出器１６と、インジェクタ噴射量制御装置２１８とを備える。また、ＤＰＦ燃焼再生制御システム２１０は、複数のインジェクタ３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄを備える。
【０１２８】
図１２に、ＤＰＦ燃焼再生制御システム２１０の具体的な構成例を示す。図１２に示されるように、ＤＰＦ燃焼再生制御システム２１０は、入口温度検出器１１、空気過剰率検出器１２、差圧検出器１３、吸入空気量検出器１４、及びクランク角度検出器１６によって検出された各センサ情報に応じて、複数のインジェクタ３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄの噴射量を制御する。図１２に示されるように、エンジンからの排気は、Diesel Oxidation Catalyst（DOC）を通過してディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦへ到達する。図１３に、ディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦの構造を説明するための説明図を示す。図１３に示されるように、ディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦの入口から排気が進入し、排気に含まれる粒子状物質ＰＭが濾し取られる。
【０１２９】
入口温度検出器１１は、ディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦの入口の温度を検出する。
【０１３０】
差圧検出器１３は、ディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦの入口と、ディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦの出口との間の圧力差を表す差圧を検出する。
【０１３１】
インジェクタ噴射量制御装置２１８は、図１１に示されるように、インジェクタ指示噴射量決定部２２０と、空気過剰率取得部２２と、吸入空気量取得部２４と、クランク角度取得部２６と、温度取得部２１９と、ＰＭ堆積量推定部２２３とを備える。また、インジェクタ噴射量制御装置２１８は、第１補正部２８と、トルク推定部３０と、第２補正部３２と、インジェクタ制御部３４とを備える。ＰＭ堆積量推定部２２３は、開示の技術の堆積量推定部の一例である。
【０１３２】
温度取得部２１９は、入口温度検出器１１によって検出された、ディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦの入口の温度を取得する。
【０１３３】
ＰＭ堆積量推定部２２３は、差圧検出器１３によって検出された差圧を取得する。また、ＰＭ堆積量推定部２２３は、差圧に応じて、ディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦに蓄積された粒子状物質ＰＭの堆積量を推定する。
【０１３４】
インジェクタ指示噴射量決定部２２０は、ＰＭ堆積量推定部２２３によって推定された粒子状物質ＰＭの堆積量と、温度取得部２１９によって取得された、ディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦの入口の温度とに基づいて、インジェクタの指示噴射量を決定する。
【０１３５】
具体的には、インジェクタ指示噴射量決定部２２０は、粒子状物質ＰＭの堆積量が所定値以下に到達するまで、ディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦの入口の温度値を所定温度に制御するように、インジェクタの指示噴射量を計算する。ここで、制御方法は、例えば、ＰＩＤ制御や予め用意したマップ（テーブル）に基づく制御などが用いられる。
【０１３６】
第２の実施形態の第１補正部２８及び第２補正部３２は、第１の実施形態と同様に、インジェクタの指示噴射量を決定する。
【０１３７】
インジェクタ噴射量制御装置２１８は、例えば、図１４に示すコンピュータ５０で実現することができる。コンピュータ５０はＣＰＵ５１、一時記憶領域としてのメモリ５２、及び不揮発性の記憶部５３を備える。また、コンピュータ５０は、各センサ、表示装置、及び入力装置等の入出力装置（図示省略）が接続される入出力Ｉ／Ｆ５４、及び記録媒体５９に対するデータの読み込み及び書き込みを制御するＲ／Ｗ部５５を備える。また、コンピュータ５０は、インターネット等のネットワークに接続されるネットワークＩ／Ｆ５６を備える。ＣＰＵ５１、メモリ５２、記憶部５３、入出力Ｉ／Ｆ５４、Ｒ／Ｗ部５５、及びネットワークＩ／Ｆ５６は、バス５７を介して互いに接続される。
【０１３８】
記憶部５３は、ＨＤＤ、ＳＳＤ、フラッシュメモリ等によって実現できる。記憶媒体としての記憶部５３には、コンピュータ５０をインジェクタ噴射量制御装置２１８として機能させるためのインジェクタ噴射量制御プログラム２６０が記憶されている。インジェクタ噴射量制御プログラム２６０は、温度取得プロセス２６１と、ＰＭ堆積量推定プロセス２６２と、インジェクタ指示噴射量決定プロセス２６３と、空気過剰率取得プロセス６４と、吸入空気量取得プロセス６５とを有する。また、インジェクタ噴射量制御プログラム２６０は、クランク角度取得プロセス６６と、第１補正プロセス６７と、トルク推定プロセス６８と、第２補正プロセス６９と、インジェクタ制御プロセス７０とを有する。
【０１３９】
ＣＰＵ５１は、インジェクタ噴射量制御プログラム２６０を記憶部５３から読み出してメモリ５２に展開し、インジェクタ噴射量制御プログラム２６０が有するプロセスを順次実行する。ＣＰＵ５１は、温度取得プロセス２６１を実行することで、図１１に示す温度取得部２１９として動作する。ＣＰＵ５１は、ＰＭ堆積量推定プロセス２６２を実行することで、図１１に示すＰＭ堆積量推定部２２３として動作する。また、ＣＰＵ５１は、インジェクタ指示噴射量決定プロセス２６３を実行することで、図１１に示すインジェクタ指示噴射量決定部２２０として動作する。また、ＣＰＵ５１は、空気過剰率取得プロセス６４を実行することで、図１１に示す空気過剰率取得部２２として動作する。また、ＣＰＵ５１は、吸入空気量取得プロセス６５を実行することで、図１１に示す吸入空気量取得部２４として動作する。また、ＣＰＵ５１は、クランク角度取得プロセス６６を実行することで、図１１に示すクランク角度取得部２６として動作する。また、ＣＰＵ５１は、第１補正プロセス６７を実行することで、図１１に示す第１補正部２８として動作する。また、ＣＰＵ５１は、トルク推定プロセス６８を実行することで、図１１に示すトルク推定部３０として動作する。また、ＣＰＵ５１は、第２補正プロセス６９を実行することで、図１１に示す第２補正部３２として動作する。また、ＣＰＵ５１は、インジェクタ制御プロセス７０を実行することで、図１１に示すインジェクタ制御部３４として動作する。これにより、インジェクタ噴射量制御プログラム２６０を実行したコンピュータ５０が、インジェクタ噴射量制御装置２１８として機能することになる。ソフトウェアであるインジェクタ噴射量制御プログラム２６０を実行するＣＰＵ５１はハードウェアである。
【０１４０】
なお、インジェクタ噴射量制御プログラム２６０により実現される機能は、例えば半導体集積回路、より詳しくはＡＳＩＣ等で実現することも可能である。
【０１４１】
以上説明したように、第２の実施形態に係るインジェクタ噴射量制御装置は、粒子状物質ＰＭの堆積量とディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦの入口の温度とに基づいて、インジェクタの指示噴射量を決定する。そして、インジェクタ噴射量制御装置は、インジェクタの噴射量を補正する。これにより、ディーゼル微粒子捕集フィルタＤＰＦの燃焼再生時においても、インジェクタからの燃料の噴射量のばらつきを抑制することができる。また、インジェクタの経年劣化によるエンジンの排ガス性能や、燃費性能の悪化を低減することができる。
【０１４２】
＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、インジェクタが排気管内に設置される点が第２の実施形態と異なる。なお、第１又は第２の実施形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０１４３】
図１５に示すＤＰＦ燃焼再生制御システム３１０は、入口温度検出器１１と、空気過剰率検出器１２と、差圧検出器１３と、吸入空気量検出器１４と、クランク角度検出器１６と、インジェクタ噴射量制御装置３１８とを備える。また、ＤＰＦ燃焼再生制御システム２１０は、複数のインジェクタ３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ，３６Ｅを備える。
【０１４４】
図１６に、ＤＰＦ燃焼再生制御システム２１０の具体的な構成例を示す。図１６に示されるように、第３の実施形態では、エンジンシステムの排気管内にインジェクタ３６Ｅが設置されている。
【０１４５】
インジェクタ噴射量制御装置３１８は、図１５に示されるように、インジェクタ指示噴射量決定部３２０と、空気過剰率取得部２２と、吸入空気量取得部２４と、クランク角度取得部２６と、温度取得部２１９と、ＰＭ堆積量推定部２２３とを備える。また、インジェクタ噴射量制御装置３１８は、第１補正部２８と、トルク推定部３０と、第２補正部３２と、インジェクタ制御部３４とを備える。
【０１４６】
インジェクタ指示噴射量決定部３２０は、エンジンの排気管内に設置されたインジェクタの指示噴射量を決定する。また、第３の実施形態の第１補正部２８及び第２補正部３２は、第１の実施形態と同様に、インジェクタの指示噴射量を補正する。
【０１４７】
インジェクタ噴射量制御装置３１８は、例えば、上記図１４に示すコンピュータ５０で実現することができる。記憶媒体としての記憶部５３には、コンピュータ５０をインジェクタ噴射量制御装置３１８として機能させるためのインジェクタ噴射量制御プログラム３６０が記憶されている。
【０１４８】
インジェクタ噴射量制御プログラム３６０は、温度取得プロセス２６１と、ＰＭ堆積量推定プロセス２６２と、インジェクタ指示噴射量決定プロセス３６３と、空気過剰率取得プロセス６４と、吸入空気量取得プロセス６５とを有する。また、インジェクタ噴射量制御プログラム２６０は、クランク角度取得プロセス６６と、第１補正プロセス６７と、トルク推定プロセス６８と、第２補正プロセス６９と、インジェクタ制御プロセス７０とを有する。
【０１４９】
ＣＰＵ５１は、インジェクタ噴射量制御プログラム３６０を記憶部５３から読み出してメモリ５２に展開し、インジェクタ噴射量制御プログラム３６０が有するプロセスを順次実行する。ＣＰＵ５１は、インジェクタ指示噴射量決定プロセス３６３を実行することで、図１５に示すインジェクタ指示噴射量決定部３２０として動作する。
【０１５０】
以上説明したように、第３の実施形態に係るインジェクタ噴射量制御装置は、エンジンの排気管内に設置されたインジェクタの指示噴射量を決定し、各気筒のトルクに応じて、指示噴射量を補正することができる。
【０１５１】
なお、上記では、インジェクタ噴射量制御プログラムが記憶部に予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、これに限定されない。開示の技術に係るプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ等の記録媒体に記録された形態で提供することも可能である。
【０１５２】
本明細書に記載された全ての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【０１５３】
次に、上記各実施形態の変形例を説明する。
【０１５４】
上記実施形態では、第１補正部２８によりインジェクタの指示噴射量を補正した後に、第２補正部３２によりインジェクタの指示噴射量を補正する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第２補正部３２による補正のみを行ってもよい。また、第２補正部３２により計算された第２補正係数を用いてインジェクタの指示噴射量を補正した後に、第１補正部２８により計算された第１補正係数を用いてインジェクタの指示噴射量を補正するようにしてもよい。
【０１５５】
上記実施形態では、クランク角度及びクランク角速度を用いて、非線形カルマンフィルタによって、図示トルクを推定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、クランク角度及びクランク角速度の何れか一方を用いて、非線形カルマンフィルタによって、図示トルクを推定するようにしてもよい。
【０１５６】
また、上記実施形態では、非線形カルマンフィルタの一例としてアンセンテッドカルマンフィルタを用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、拡張カルマンフィルタを用いてもよい。
【符号の説明】
【０１５７】
１０   エンジン制御システム
１１   入口温度検出器
１２   空気過剰率検出器
１３   差圧検出器
１４   吸入空気量検出器
１６   クランク角度検出器
１８，２１８，３１８ インジェクタ噴射量制御装置
２０，２２０，３２０ インジェクタ指示噴射量決定部
２２   空気過剰率取得部
２４   吸入空気量取得部
２６   クランク角度取得部
２８   第１補正部
３０   トルク推定部
３２   第２補正部
３４   インジェクタ制御部
３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ，３６Ｅ    インジェクタ
４０   過給器
４２   インタークーラ
４４   ＥＧＲクーラ
６０，２６０，３６０ インジェクタ噴射量制御プログラム
２１０，３１０       ＤＰＦ燃焼再生制御システム
２１９ 温度取得部
２２３ ＰＭ堆積量推定部
５０   コンピュータ
５１   ＣＰＵ
５３   記憶部
５９   記録媒体
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ       気筒
【図１】
2019058534.tif 000027
【図２】
2019058534.tif 000028
【図３】
2019058534.tif 000029
【図４】
2019058534.tif 000030
【図５】
2019058534.tif 000031
【図６】
2019058534.tif 000032
【図７】
2019058534.tif 000033
【図８】
2019058534.tif 000034
【図９】
2019058534.tif 000035
【図１０】
2019058534.tif 000036
【図１１】
2019058534.tif 000037
【図１２】
2019058534.tif 000038
【図１３】
2019058534.tif 000039
【図１４】
2019058534.tif 000040
【図１５】
2019058534.tif 000041
【図１６】
2019058534.tif 000042
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月24日(2020.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランクシャフトの回転角度であるクランク角度の実測値を取得する取得部と、
前記エンジンの複数の気筒に対応するインジェクタの各々について、前記インジェクタからの燃料の指示噴射量を決定する決定部と、
前記取得部によって取得された前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づいて、前記エンジンの複数の気筒の各々で発生するトルクを推定する推定部と、
前記推定部によって推定された、複数の前記トルクの各々が同一範囲内となるように、複数の前記気筒の各々に対応する前記インジェクタの指示噴射量を補正する補正部と、
を含むインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項２】
前記推定部は、前記取得部によって取得された前記クランク角度の実測値から、前記クランクシャフトの回転角速度であるクランク角速度の計算値を計算し、
前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差、及び前記クランク角速度の計算値と前記クランク角速度の推定値との間の誤差を用いる前記非線形カルマンフィルタに基づいて、複数の前記気筒の各々の前記トルクを推定する、
請求項１に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項３】
前記補正部は、前記エンジンにおける空気過剰率と、前記エンジンにおける吸入空気量と、補正された前記インジェクタの指示噴射量とに基づいて、補正された前記インジェクタの指示噴射量を更に補正する、
請求項１又は請求項２に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項４】
前記補正部は、前記取得部によって取得された前記クランク角度の実測値から得られる前記エンジンの回転数と、前記空気過剰率と、前記吸入空気量とに応じて、前記インジェクタからの燃料の噴射量の推定値を計算し、
前記インジェクタの噴射量の推定値が、前記インジェクタの目標噴射量に近くなるように、補正された前記インジェクタの指示噴射量を更に補正する、
請求項３に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項５】
前記推定部は、現時刻の前記クランク角度の実測値、現時刻のクランク角速度の計算値、及び現時刻の前記トルクの値を入力とし、前記非線形カルマンフィルタにおける、前記エンジンにおけるピストンクランク機構の慣性に関する項、前記ピストンクランク機構の重力に関する項、前記ピストンクランク機構の角速度に関する項、及び前記ピストンクランク機構の摩擦に関する項を含む非線形方程式に従って、次時刻の前記クランク角度、次時刻の前記クランク角速度、及び次時刻の前記トルクを予測する、
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項６】
前記推定部は、前記慣性に関する項から出力される値、前記重力に関する項から出力される値、前記角速度に関する項から出力される値、及び前記摩擦に関する項から出力される値と、前記クランク角度との関係を表すテーブルを用いて、次時刻の前記クランク角度、次時刻の前記クランク角速度、及び次時刻の前記トルクを予測する、
請求項５に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項７】
前記推定部は、クランクロータの欠歯部の位置に応じた前記クランク角度の範囲に基づいて、前記トルクの値を推定する、
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項８】
前記非線形カルマンフィルタは、アンセンテッドカルマンフィルタである、
請求項１〜請求項７の何れか１項に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項９】
ディーゼル微粒子捕集フィルタに蓄積された粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定部を更に含み、
前記決定部は、前記堆積量推定部によって推定された前記堆積量と、ディーゼル微粒子捕集フィルタの入口の温度とに基づいて、前記インジェクタの前記指示噴射量を決定する、
請求項１〜請求項８の何れか１項に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項１０】
前記決定部は、前記エンジンの排気管内に設置された前記インジェクタの前記指示噴射量を決定する、
請求項９に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
【請求項１１】
各時刻について、エンジンのクランクシャフトの回転角度であるクランク角度の実測値を取得し、
前記エンジンの複数の気筒に対応するインジェクタの各々について、前記インジェクタからの燃料の指示噴射量を決定し、
取得された前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づいて、前記エンジンの複数の気筒の各々で発生するトルクを推定し、
複数の前記トルクの各々が同一範囲内となるように、複数の前記気筒の各々に対応する前記インジェクタの指示噴射量を補正する、
処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１２】
エンジンのクランクシャフトの回転角度であるクランク角度の実測値を取得し、
前記エンジンの複数の気筒に対応するインジェクタの各々について、前記インジェクタからの燃料の指示噴射量を決定し、
取得された前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づいて、前記エンジンの複数の気筒の各々で発生するトルクを推定し、
複数の前記トルクの各々が同一範囲内となるように、複数の前記気筒の各々に対応する前記インジェクタの指示噴射量を補正する、
処理をコンピュータに実行させるインジェクタ噴射量制御方法。
【国際調査報告】
2019058534.tif 000043
2019058534.tif 000044
2019058534.tif 000045
2019058534.tif 000046