(57)【要約】【課題】燃料噴射弁２０のパイロット噴射とメイン噴射との間の時間間隔（インターバル）及び燃料温度の相違に起因して、燃料噴射弁２０の燃料噴射量の調節精度が低下すること。【解決手段】エンジンがアイドル運転時であって且つ冷間状態である場合に、上記インターバルを様々に変更してパイロット噴射及びメイン噴射を実施し、パイロット噴射及びメイン噴射による各気筒の燃焼に伴うエンジン回転速度の変動量（回転変動量）を算出する。そして、算出された各気筒の燃焼に伴う回転変動量と、全気筒についての回転変動量の平均値との偏差である回転変動ずれ量を算出し、算出された回転変動すれ量を冷却水温及びインターバルと関連付けてＥＣＵ４８のメモリに記憶する。そして、記憶された回転変動ずれ量に基づき、各気筒についての燃料噴射弁２０の指令噴射量を補正する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の各気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、前記燃料の温度又はこれと相関を有するパラメータの値を検出する検出手段とを備えて構成される内燃機関の燃料噴射システムに適用され、前記燃料噴射弁から燃料を噴射供給させるべく該燃料噴射弁を操作する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記内燃機関の燃焼に伴う機関回転速度の変動量を算出する変動量算出手段と、
前記算出された変動量に基づき、前記検出された燃料の温度又はこれと相関を有するパラメータの値についての複数の値のそれぞれに関する前記燃料噴射弁の噴射特性のずれを学習する学習手段と、
前記学習された噴射特性のずれに基づき、前記燃料噴射弁に対する指令噴射量を補正する補正手段とを備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
当該燃料噴射制御装置は、前記内燃機関の１燃焼サイクル中に前記燃料噴射弁から１の気筒に複数回燃料を噴射供給させるべく該燃料噴射弁を操作するものであり、
前記学習手段は、前記算出された変動量に基づき、前記複数回の燃料噴射間の時間間隔であるインターバルについての複数の値のそれぞれに関する前記燃料噴射弁の噴射特性のずれを学習することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記変動量算出手段は、前記内燃機関の各気筒の燃焼に伴う機関回転速度の変動量を算出するものであり、
前記学習手段は、前記算出された各気筒の燃焼に伴う前記変動量に基づき、各気筒に対応する前記燃料噴射弁の噴射特性のずれを学習することを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の全気筒についての前記機関回転速度の変動量の平均値を算出する平均値算出手段を更に備え、
前記学習手段は、前記変動量算出手段によって算出された変動量と、前記平均値算出手段によって算出された平均値との偏差に基づき、前記学習を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記補正手段を第１の補正手段とし、
前記燃焼に伴う機関回転速度の変動量のばらつきを小さくして且つ前記機関回転速度をその目標値とするように前記燃料噴射弁に対する指令噴射量を補正する第２の補正手段と、
前記学習手段による学習処理が行われる期間において前記第２の補正手段による補正処理を禁止する禁止手段とを更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関の全気筒についての前記機関回転速度の変動量の平均値を算出する平均値算出手段を更に備え、
前記学習手段は、前記変動量算出手段によって算出された変動量と、前記平均値算出手段によって算出された平均値との偏差に基づき、前記学習を行うものであり、
前記平均値は、前記第２の補正手段によって補正処理が行われる場合の前記変動量の平均値であることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記パラメータについての現在値が前記学習された噴射特性と関連付けられた前記パラメータについての値ではない場合、該学習された噴射特性と関連付けられた前記パラメータについての複数の値であって且つ前記現在値と隣接する値に関する前記噴射特性のずれに基づき、前記現在値に関する前記噴射特性のずれを補間処理によって算出する補間手段を更に備え、
前記補正手段は、該補間処理によって算出された噴射特性のずれに基づき、前記補正を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか1項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の各気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、前記燃料の温度又はこれと相関を有するパラメータの値を検出する検出手段とを備えて構成される内燃機関の燃料噴射システムに適用され、前記燃料噴射弁から燃料を噴射供給させるべく該燃料噴射弁を操作する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の制御装置としては、内燃機関（ディーゼル機関）のトルク生成に寄与する燃料噴射であるメイン噴射及びメイン噴射に先立って実施される微少量の燃料噴射であるパイロット噴射を行う等、１燃焼サイクル中に燃料噴射弁から１の気筒に複数回燃料を噴射供給させるものが知られている。これにより、内燃機関の燃焼状態を良好なものとすることができ、エミッションの増大を抑制することが可能となる。
【０００３】
また、上記制御装置の中には、例えば下記特許文献１に見られるように、各気筒の燃料噴射弁の個体差に起因した噴射特性のずれによる燃焼状態の悪化を抑制するものも知られている。詳しくは、内燃機関のアイドル運転時において、実際の機関回転速度をその目標値にフィードバック制御する際の燃料噴射弁に対する指令噴射量と所望される噴射量との差を、燃料噴射弁の個体差に起因する噴射特性のずれを補償するための学習値として学習する。そしてこの学習値に基づき上記指令噴射量を補正する。これにより、内燃機関の燃焼状態の悪化を抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２５４１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、燃料噴射弁の噴射特性のずれは、燃料噴射弁の個体差のみならず、燃料温度の相違によっても生じ得る。つまり、燃料温度が相違すると、燃料の粘度が相違することに起因して燃料噴射弁の操作に対する燃料噴射弁の応答性が変化し、噴射特性にずれが生じ得る。この噴射特性のずれは、例えば内燃機関の暖機が完了していない燃料温度が所定温度以下である領域において顕著となり得る。この場合、燃料噴射量の調節精度が低下することに起因して燃焼状態が悪化し、エミッションが増大したり、ドライバビリティが低下したりするおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料温度の相違に起因する燃料噴射量の調節精度の低下を好適に抑制することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００８】
請求項１記載の発明は、内燃機関の各気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、前記燃料の温度又はこれと相関を有するパラメータの値を検出する検出手段とを備えて構成される内燃機関の燃料噴射システムに適用され、前記燃料噴射弁から燃料を噴射供給させるべく該燃料噴射弁を操作する内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記内燃機関の燃焼に伴う機関回転速度の変動量を算出する変動量算出手段と、前記算出された変動量に基づき、前記検出された燃料の温度又はこれと相関を有するパラメータの値についての複数の値のそれぞれに関する前記燃料噴射弁の噴射特性のずれを学習する学習手段と、前記学習された噴射特性のずれに基づき、前記燃料噴射弁に対する指令噴射量を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
燃料噴射量が相違すると、燃焼に伴う機関回転速度の変動量（回転変動量）が相違する。このため、燃料温度の相違に起因する噴射特性のずれによって指令噴射量に対する実際の燃料噴射量が変化すると、この噴射量の変化に伴い実際の回転変動量が変化することとなる。したがって、回転変動量は、燃料温度の相違に起因する噴射特性のずれを把握するためのパラメータとなる。この点に鑑み、上記発明では、回転変動量に基づき、燃料温度又はこれと相関を有するパラメータの値についての複数の値のそれぞれに関する噴射特性のずれを学習する。そして学習された噴射特性のずれに基づき、燃料噴射弁に対する指令噴射量を補正する。これにより、燃料温度の相違に起因する噴射特性のずれを迅速且つ適切に補償することができ、ひいては燃料噴射量の調節精度の低下を好適に抑制することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、当該燃料噴射制御装置は、前記内燃機関の１燃焼サイクル中に前記燃料噴射弁から１の気筒に複数回燃料を噴射供給させるべく該燃料噴射弁を操作するものであり、前記学習手段は、前記算出された変動量に基づき、前記複数回の燃料噴射間の時間間隔であるインターバルについての複数の値のそれぞれに関する前記燃料噴射弁の噴射特性のずれを学習することを特徴とする。
【００１１】
インターバルが相違すると、燃料噴射弁の操作に対する燃料噴射弁の応答性が相違することに起因して噴射特性にずれが生じ得る。この場合、指令噴射量に対する実際の燃料噴射量が変化することに伴い上記回転変動量が変化することとなる。このため、回転変動量は、インターバルの相違に起因する噴射特性のずれを把握するためのパラメータとなる。この点に鑑み、上記発明では、燃料温度又はこれと相関を有するパラメータと、インターバルとの双方についての複数の値のそれぞれに関する噴射特性のずれを学習する。このため、燃料温度及びインターバルの相違に起因する噴射特性のずれの学習精度を向上させることができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記変動量算出手段は、前記内燃機関の各気筒の燃焼に伴う機関回転速度の変動量を算出するものであり、前記学習手段は、前記算出された各気筒の燃焼に伴う前記変動量に基づき、各気筒に対応する前記燃料噴射弁の噴射特性のずれを学習することを特徴とする。
【００１３】
上記発明では、各気筒に対応する燃料噴射弁に対する指令噴射量の補正に各気筒に対応する燃料噴射弁の噴射特性のずれを用いることで、これら燃料噴射弁に対する指令噴射量の補正精度を向上させることができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか1項に記載の発明において、前記内燃機関の全気筒についての前記機関回転速度の変動量の平均値を算出する平均値算出手段を更に備え、前記学習手段は、前記変動量算出手段によって算出された変動量と、前記平均値算出手段によって算出された平均値との偏差に基づき、前記学習を行うことを特徴とする。
【００１５】
上記発明では、噴射特性のずれの学習に上記偏差を用いることで、各気筒に対応する燃料噴射弁の噴射特性のずれに起因する上記回転変動量のばらつきを適切に抑制することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記補正手段を第１の補正手段とし、前記燃焼に伴う機関回転速度の変動量のばらつきを小さくして且つ前記機関回転速度をその目標値とするように前記燃料噴射弁に対する指令噴射量を補正する第２の補正手段と、前記学習手段による学習処理が行われる期間において前記第２の補正手段による補正処理を禁止する禁止手段とを更に備えることを特徴とする。
【００１７】
上記発明では、第２の補正手段により上記態様にて補正処理を行うことで、燃料噴射量の調節精度の低下を抑制している。しかしながら、この補正処理が行われると、燃料温度やインターバルの相違が噴射特性のずれに及ぼす影響を精度よく把握することができなくなるおそれがある。このため上記発明では、禁止手段を備えることで、燃料温度やインターバルの相違に起因する噴射特性のずれの学習精度を向上させることができる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記内燃機関の全気筒についての前記機関回転速度の変動量の平均値を算出する平均値算出手段を更に備え、前記学習手段は、前記変動量算出手段によって算出された変動量と、前記平均値算出手段によって算出された平均値との偏差に基づき、前記学習を行うものであり、前記平均値は、前記第２の補正手段によって補正処理が行われる場合の前記変動量の平均値であることを特徴とする。
【００１９】
上記発明では、学習手段によって噴射特性のずれを把握するための基準として第２の補正手段によって補正処理が行われる場合の上記平均値を用いる。これにより、第２の補正手段による指令噴射量の補正量を基準として第１の補正手段による指令噴射量の補正量を算出することなどができる。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記噴射特性のずれと関連付けられたパラメータについての現在値が前記学習された噴射特性と関連付けられた前記パラメータについての値ではない場合、該学習された噴射特性と関連付けられた前記パラメータについての複数の値であって且つ前記現在値と隣接する値に関する前記噴射特性のずれに基づき、前記現在値に関する前記噴射特性のずれを補間処理によって算出する補間手段を更に備え、前記補正手段は、該補間処理によって算出された噴射特性のずれに基づき、前記補正を行うことを特徴とする。
【００２１】
上記発明では、補間手段を備えることで、学習手段による学習回数が少なくなる場合であっても、燃料温度の相違に起因する噴射特性のずれを極力反映して燃料噴射弁に対する指令噴射量を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】一実施形態にかかる燃料温度の相違に起因する制御バルブ等の挙動の変化を示すタイムチャート。
【図３】燃料温度と燃料の粘度との関係を示す図。
【図４】一実施形態にかかる回転変動量の算出手法の概要を示す図。
【図５】一実施形態にかかる回転変動量、インターバル及び冷却水温の関係を示す図。
【図６】一実施形態にかかる冷間時学習処理の手順を示すフローチャート。
【図７】一実施形態にかかる冷間時学習処理時の噴射手法の概要を示す図。
【図８】一実施形態にかかる冷却水温及びインターバルと関連付けられた回転変動ずれ量のマップへの記憶態様を示す図。
【図９】一実施形態にかかる指令噴射量の補正態様を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明にかかる燃料噴射制御装置を多気筒（４気筒）ディーゼル機関（以下、エンジン）を備える蓄圧式燃料噴射システムに適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
図１に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。
【００２５】
図示されるように、燃料タンク１０内の燃料（軽油）は、クランク軸１２の回転に伴って駆動される機関駆動式の燃料ポンプ１４によって汲み上げられ、燃料ポンプ１４から吐出される。吐出された燃料は、コモンレール１６に加圧供給（圧送）される。コモンレール１６は、燃料ポンプ１４から圧送された燃料を高圧状態で蓄え、蓄えられた燃料を高圧燃料通路１８を介して各気筒の燃料噴射弁２０に供給するための蓄圧容器である。
【００２６】
燃料噴射弁２０は、その噴射口２２がエンジンの燃焼室２４に突出するようにして配置されている。詳しくは、燃料噴射弁２０の先端には、円柱状のニードル収納部２６が設けられている。ニードル収納部２６には、その軸方向に変位可能なノズルニードル２８が収納されている。ノズルニードル２８は、燃料噴射弁２０の先端部に形成されている環状のニードルシート部３０に着座することで、ニードル収納部２６を燃焼室２４から遮断する。一方、ノズルニードル２８は、ニードルシート部３０から離座することで、ニードル収納部２６を燃焼室２４と連通させる。また、ニードル収納部２６には、高圧燃料通路１８を介してコモンレール１６から高圧燃料が供給される。
【００２７】
ノズルニードル２８のニードルシート部３０と対向する側の反対側（背面側）は、制御室３２に対向している。制御室３２には、コモンレール１６内の高圧燃料が、高圧燃料通路１８及び入オリフィス３４を介して供給される。また、ノズルニードル２８は、ニードルスプリング３６により燃料噴射弁２０の噴射口２２側へ力を加えられている。
【００２８】
一方、制御室３２は、出オリフィス３８を介して低圧燃料通路４０と連通可能とされており、低圧燃料通路４０は、燃料タンク１０と接続されている。上記制御室３２と低圧燃料通路４０とは、制御バルブ４２によって連通及び遮断される。すなわち、出オリフィス３８が制御バルブ４２によって塞がれることで、制御室３２と低圧燃料通路４０とが遮断される。一方、出オリフィス３８が開放されることで制御室３２と低圧燃料通路４０とが連通される。
【００２９】
制御バルブ４２は、バルブスプリング４４によって出オリフィス３８を塞ぐ方向に力を加えられている。また、制御バルブ４２は、電磁ソレノイド４６の電磁力によって吸引されることで、出オリフィス３８を開放する方向に変位可能となっている。
【００３０】
こうした構成において、電磁ソレノイド４６に通電されず、電磁ソレノイド４６による吸引力が生じていない場合、制御バルブ４２は、バルブスプリング４４の力によって、出オリフィス３８を塞ぐこととなる。このため、制御室３２の高圧燃料がノズルニードル２８へ印加する圧力と、ニードル収納部２６内の高圧燃料がノズルニードル２８に印加する圧力とが略等しくなる。このため、ニードルスプリング３６がノズルニードル２８を燃料噴射弁２０の噴射口２２側へ変位させる力により、ノズルニードル２８は、ニードルシート部３０に着座した状態（燃料噴射弁２０の閉弁状態）となる。
【００３１】
一方、電磁ソレノイド４６が通電され、電磁ソレノイド４６による吸引力が生じる場合には、制御バルブ４２が出オリフィス３８を開放する方向に変位することとなる。これにより、制御室３２の高圧燃料は、出オリフィス３８を介して低圧燃料通路４０へと流出する。このため、制御室３２の高圧燃料がノズルニードル２８へ印加する圧力は、ニードル収納部２６内の高圧燃料がノズルニードル２８に印加する圧力よりも小さくなる。そして、この圧力差による力が、ニードルスプリング３６がノズルニードル２８を燃料噴射弁２０の噴射口２２側へ変位させる力よりも大きくなると、ノズルニードル２８がニードルシート部３０から離座した状態（燃料噴射弁２０の開弁状態）となる。
【００３２】
電子制御装置（ＥＣＵ４８）は、蓄圧式燃料噴射システムの各種制御に必要な各種アクチュエータを操作する制御装置である。ＥＣＵ４８は、ドライバのアクセル操作量を検出するアクセルセンサ５０や、エンジンを冷却するための冷却水の温度（冷却水温）を検出する水温センサ５２、燃料ポンプ１４内の燃料温度を検出する燃温センサ５４、コモンレール１６内の燃圧（実燃圧）を検出する燃圧センサ５６、更にはクランク軸１２の回転角度を検出するクランク角度センサ５８等の検出信号を逐次入力する。ＥＣＵ４８は、これらの入力信号に基づき、実燃圧をその目標値に制御すべく燃料ポンプ１４を通電操作する等、エンジンの燃焼制御を行う。
【００３３】
特にＥＣＵ４８は、１燃焼サイクル（７２０°ＣＡ）中に１の気筒に燃料噴射弁２０から複数回燃料を噴射供給（多段噴射）させるべく電磁ソレノイド４６を通電操作する。本実施形態では、上記多段噴射としてパイロット噴射及びメイン噴射を行う。ここでパイロット噴射は、極微少な燃料が噴射されて着火直前の燃料と空気との混合を促進させるとともに、メイン噴射後の着火時期の遅れを短縮して窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制し、燃焼音及び振動を低減する目的でなされるものである。一方、メイン噴射は、エンジンのトルク生成に寄与して且つ多段噴射中の最大の噴射量を有するものである。詳しくは、アクセルセンサ５０の出力値に基づくアクセル操作量と、クランク角度センサ５８の出力値に基づくエンジン回転速度とに基づき、エンジン要求トルクの生成を実現するために１燃焼サイクル中において要求される燃料噴射量（要求噴射量）を算出する。次に、要求噴射量を、パイロット噴射及びメイン噴射のための噴射量に分割し、これら各噴射量を燃料噴射弁２０に対する噴射量の指令値（指令噴射量）とする。また、要求噴射量、エンジン回転速度及び水温センサ５２の出力値に基づく冷却水温等からパイロット噴射の終了タイミングとメイン噴射の開始タイミングとの間の時間間隔（インターバル）を算出する。そして、指令噴射量、インターバル及び燃圧センサ５６の出力値に基づく実燃圧等に基づき、多段噴射を実施するための燃料噴射弁２０に対する指令噴射期間（駆動信号）を算出する。そして、駆動信号に基づき電磁ソレノイド４６を通電操作することで燃料噴射弁２０を開弁させ、要求噴射量を燃料噴射する。
【００３４】
またＥＣＵ４８は、燃料噴射弁２０の個体差によってパイロット噴射における燃料噴射弁２０の噴射特性について、基準とされる噴射特性（例えば燃料噴射弁２０を量産した場合における噴射特性の中央特性）からのずれを学習する処理（学習処理）を行う。この噴射特性のずれは、アイドル運転時における要求噴射量を均等にｎ分割して噴射（微少Ｑ分割噴射）すべくｎ回のそれぞれの噴射量を「要求噴射量／ｎ」として設定し、エンジン回転状態をフィードバック制御する際の指令噴射量の補正量として学習される。詳しくは、上記フィードバック制御は、各気筒の燃焼に伴うエンジン回転速度の変動量（回転変動量）と、全気筒についての回転変動量の平均値との偏差が小さくなるように各気筒の指令噴射量を補正する処理（ＦＣＣＢ処理）と、エンジン回転速度とその目標値（アイドル目標回転速度）との偏差に基づき上記指令噴射量を補正する処理（ＩＳＣ処理）とによって行われる。そして、ＦＣＣＢ処理によって算出される指令噴射量の補正量（ＦＣＣＢ補正量）が定常状態となる場合のＦＣＣＢ補正量や、ＩＳＣ処理によって算出される指令噴射量の補正量（ＩＳＣ補正量）が定常状態となる場合のＩＳＣ補正量を噴射特性のずれとして学習する。ここで上記回転変動量は、燃焼行程におけるエンジン回転速度の極大値と、この極大値となる直前のエンジン回転速度の極小値との偏差として算出すればよい。
【００３５】
ちなみに、上記学習処理の実行条件は、エンジンの始動時においてエンジンの運転状態が安定しないことに起因するＦＣＣＢ補正量及びＩＳＣ補正量の誤学習を回避すべく、エンジンの運転状態が安定していることを判別可能な条件として設定される。本実施形態では、上記実行条件を、エンジンがアイドル運転時であるとの条件と、エンジンの暖機が完了して燃焼状態が安定しているとの条件との論理積が真であるとの条件とする。ここで上記燃焼状態が安定しているか否かは、冷却水温が所定範囲内（例えば７０〜９０℃）であるか否かに基づき判断すればよい。
【００３６】
なお、アイドル運転時において、パイロット噴射における噴射特性のずれを補償すべく、ＦＣＣＢ補正量及びＩＳＣ補正量を学習する処理を行わない場合には、パイロット噴射及びメイン噴射を行いつつＦＣＣＢ処理及びＩＳＣ処理によるフィードバック制御が行われる。これにより、アイドル目標回転速度への制御に加えて、各気筒の燃焼に伴う回転変動量を低減する制御もなされることとなる。
【００３７】
ところで、燃料噴射弁２０の噴射特性のずれは、燃料噴射弁２０の個体差のみならず、燃料噴射弁２０に供給される高圧燃料の温度及び上記インターバルの相違によっても生じ得る。そしてこの場合、特にメイン噴射量の調節精度が低下することで燃焼状態が悪化し、エミッションが増大したり、ドライバビリティが低下したりするおそれがある。以下、燃料温度及びインターバルの相違が噴射特性のずれを生じさせるメカニズムについて詳述する。
【００３８】
まず、燃料温度の相違が噴射特性のずれを生じさせるメカニズムについて説明する。図２に、燃料温度の相違に起因して駆動信号に対する燃料噴射弁２０の応答性が変化する一例を示す。詳しくは、図２（ａ）に燃料噴射弁２０に対する駆動信号の推移を示し、図２（ｂ）に制御バルブ４２のリフト量の推移を示し、図２（ｃ）に制御室３２の圧力の推移を示し、図２（ｄ）にノズルニードル２８のリフト量の推移を示す。なお、図２（ｂ）では、制御バルブ４２のリフト量が大きくなるほど、出オリフィス３８を開放する方向に制御バルブ４２が作動していることを示している。また、図２（ｄ）では、ノズルニードル２８のリフト量が大きくなるほど、燃料噴射弁２０を開弁させる方向にノズルニードル２８が作動していることを示している。
【００３９】
図中点線にて示すように、エンジンの暖機が完了し燃料温度が高くなっている場合、時刻ｔ１において駆動信号がオンされた後、制御バルブ４２のリフト量が０から増大を開始することで、制御室３２と低圧燃料通路４０とが連通され、制御室３２の圧力が徐々に低下する。その後、制御室３２の圧力が燃料噴射弁２０を開弁状態とする圧力まで低下する時刻ｔ２において、ノズルニードル２８のリフト量が０から増大を開始することで、燃料噴射弁２０が開弁状態となる。その後時刻ｔ３において駆動信号がオフされることで、制御バルブ４２のリフト量が減少を開始し、その後出オリフィス３８が塞がれることとなる。これにより、制御室３２の圧力が上昇を開始することで、時刻ｔ４においてノズルニードル２８のリフト量が減少を開始し、その後時刻ｔ６において燃料噴射弁２０が閉弁状態となる。
【００４０】
これに対し、図中実線にて示すように、エンジンの暖機が完了しておらず燃料温度が低くなっている場合には、時刻ｔ１において駆動信号がオンされてからの制御バルブ４２のリフト量の増大速度や、時刻ｔ３において駆動信号がオフされてからの制御バルブ４２のリフト量の減少速度が低下する。これは、燃料温度の低下によって燃料の粘度が高くなることで（図３参照）、制御バルブ４２の作動に伴いこのバルブが燃料から受ける粘性力が増大し、駆動信号に対する制御バルブ４２の応答性が低下することによるものである。そして制御バルブ４２のリフト量の増大速度や減少速度が低下すると、駆動信号に対する制御室３２の圧力の変化が遅れることとなる。このため、図に示す例では、エンジンの始動直後等、暖機が完了していないことで燃料温度が所定温度以下である状態（冷間状態）の場合、暖機が完了した場合と比較して、駆動信号が出力されてからノズルニードル２８のリフト量が最大となるまでの時間（時刻ｔ１〜ｔ５）が長くなったり、燃料噴射弁２０の閉弁タイミング（時刻ｔ７）が遅れたりすることで、同一駆動信号に対するメイン噴射量が変化する。
【００４１】
続いてインターバルの相違が噴射特性のずれを生じさせるメカニズムについて説明する。インターバルが短くなると、高圧燃料通路１８を介して供給される高圧燃料によってメイン噴射が開始されるまでに制御室３２の圧力が上昇する度合いが小さくなる。このため、駆動信号がオンされるタイミングにおいて、制御バルブ４２が出オリフィス３８を開放する方向に作動する際の制御室３２の圧力が低くなる。これにより、駆動信号がオンされた後、ノズルニードル２８のリフト量の上昇速度が高くなることに起因してメイン噴射量の噴射率が高くなる等、メイン噴射量が変化する。特にパイロット噴射量が多い場合には、制御室３２の圧力が低くなることで、メイン噴射量の変化が顕著となる。なお、インターバルが短いと、高圧燃料通路１８に生じる圧力脈動によってもメイン噴射量が変化する。つまり、高圧燃料通路１８には、パイロット噴射等に起因して圧力脈動が生じる。そしてこの圧力脈動が制御室３２に伝播することによってノズルニードル２８の作動に影響が及ぼされることでメイン噴射量が変化する。
【００４２】
上述したメカニズムによって生じる燃料温度及びインターバルの相違に起因する噴射特性のずれがメイン噴射量の調節精度に及ぼす影響は、冷間状態において顕著になると考えられる。ここで冷間状態において、上記ＦＣＣＢ処理及びＩＳＣ処理によるフィードバック制御によってメイン噴射量の調節精度の低下を抑制可能であるとも考えられる。ただし、上記フィードバック制御によっては、噴射特性のずれを迅速に補償することができず、メイン噴射量の調節精度の低下を適切に抑制することができなくなるおそれがある。
【００４３】
こうした問題を解決すべく、本発明者は、メイン噴射量の調節精度の低下によってメイン噴射量が基準とされる噴射特性に対応する噴射量からずれると、各気筒の燃焼に伴う回転変動量が相違することに着目した。すなわち、この点に鑑みれば、この回転変動量の相違が燃料温度及びインターバルと相関を有するパラメータとなるため、回転変動量によって燃料温度及びインターバルに起因した噴射特性のずれを学習することができる。
【００４４】
具体的には、本実施形態では、まず図４に示すように、冷間状態における各気筒（＃１〜＃４）の燃焼に伴う回転変動量ΔＮＥと、上記ＦＣＣＢ処理及びＩＳＣ処理が行われる場合の全気筒についての回転変動量の平均値（暖機後基準変動量β）との偏差（回転変動ずれ量γ）を算出する。そして、各気筒についての回転変動ずれ量γを燃料噴射弁２０の噴射特性のずれとして学習する処理（冷間時学習処理）を行う。本実施形態では、冷却水温が燃料温度と相関を有することに鑑み、図５に示すように、各気筒についての回転変動ずれ量γを、冷間状態における冷却水温ＴＨＷ及びインターバルＴｉｎｔの双方についての予め定められた複数の値のそれぞれに関して学習する。そして、学習された各気筒についての回転変動ずれ量γに基づき各気筒に対する指令噴射量を補正する処理を行う。これにより、燃料温度及びインターバルの相違に起因するメイン噴射量の調節精度低下の抑制を図る。
【００４５】
図６に、本実施形態にかかる冷間時学習処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４８によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００４６】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、ＦＣＣＢ処理及びＩＳＣ処理の実行条件が成立しているか否かを判断する。本実施形態では、上述したように、上記実行条件を、エンジンがアイドル運転時であるとの条件と、エンジンの暖機が完了して燃焼状態が安定しているとの条件との論理積が真であるとの条件とする。なお、燃焼室２４に供給される吸気の温度が燃焼状態に影響を及ぼすことに鑑み、吸気の温度を検出する吸気温センサの出力値から算出される吸気の温度が所定範囲内であるとの条件を加えてもよい。
【００４７】
ステップＳ１０において上記実行条件が成立していると判断された場合には、ステップＳ１２に進み、ＦＣＣＢ処理及びＩＳＣ処理の実行を許可する。一方、上記ステップＳ１０において否定判断された場合には、ステップＳ１４に進み、ＦＣＣＢ処理及びＩＳＣ処理によるフィードバック制御の実行を禁止するとともに、学習されたＦＣＣＢ補正量やＩＳＣ補正量による指令噴射量の補正処理（学習値の反映処理）の実行を禁止する。この処理は、燃料温度及びインターバルＴｉｎｔの相違に起因する噴射特性のずれの学習精度を向上させるための処理である。つまり、ＦＣＣＢ処理等が行われると、指令噴射量が補正されるため、燃料温度やインターバルＴｉｎｔの相違に起因する噴射特性のずれを上記回転変動ずれ量γに基づき精度よく把握することが困難となるおそれがある。
【００４８】
ステップＳ１４の処理の完了後、ステップＳ１６において冷間時学習処理の学習実行条件が成立しているか否かを判断する。本実施形態では、上記学習実行条件を、現在の冷却水温ＴＨＷが先の図５に示した予め定められた複数の温度のうちいずれかになるとの条件とする。なお、上記学習実行条件に、前回の学習実行条件が成立してからの車両の走行距離が所定距離以上になるとの条件を加えてもよい。
【００４９】
ステップＳ１６において学習実行条件が成立していると判断された場合には、ステップＳ１８に進み、インターバルＴｉｎｔを様々に変更してパイロット噴射及びメイン噴射を実施する。本実施形態では、図７に示すように、アイドル運転時の要求噴射量をパイロット噴射及びメイン噴射の噴射量に分割し、これら噴射量を固定しつつインターバルＴｉｎｔのみを変更して多段噴射させる。
【００５０】
図６の説明に戻り、続くステップＳ２０では、各気筒のパイロット噴射及びメイン噴射による各気筒の燃焼に伴う回転変動量ΔＮＥを算出する。
【００５１】
続くステップＳ２２では、上記算出された各気筒の燃焼に伴う回転変動量ΔＮＥと、暖機後基準変動量βとの偏差として各気筒についての回転変動ずれ量γを算出する。なお、暖機後基準変動量βは、ＥＣＵ４８のＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ（記憶手段）に記憶された前回のＦＣＣＢ処理及びＩＳＣ処理において算出されたものを用いればよい。また、上記回転変動ずれ量γを冷却水温ＴＨＷ及びインターバルＴｉｎｔに加えて、パイロット噴射量とも関連付けて記憶させることが望ましい。これは、パイロット噴射量が相違すると、制御室３２の圧力の変化が相違し、その後のメイン噴射量の調節精度に影響を及ぼすことに鑑みたものである。
【００５２】
続くステップＳ２４では、各気筒についての回転変動ずれ量γを、冷却水温ＴＨＷ及びインターバルＴｉｎｔの双方についての複数の値に関して上記不揮発性メモリに学習値として記憶する。詳しくは、冷却水温ＴＨＷ及びインターバルＴｉｎｔの双方についての複数の値と関連付けられたマップに上記回転変動ずれ量γを記憶させればよい（図８参照）。
【００５３】
なお、上記ステップＳ１６において否定判断された場合や、ステップＳ１２、Ｓ２４の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００５４】
上記態様にて各気筒についての回転変動ずれ量γがマップに記憶された後、例えば冷間状態である次回のエンジン始動直後において、このマップ、冷却水温ＴＨＷ及びインターバルＴｉｎｔに基づき各気筒に対する指令噴射量を補正する処理を行うこととなる。具体的には、記憶された各気筒についての回転変動ずれ量γを実燃圧及びエンジン回転速度等に基づき燃料噴射量に換算し、換算された燃料噴射量をメイン噴射に対応する駆動信号に反映させる処理となる。ここで本実施形態では、上記補正する処理の実行に際して、冷却水温ＴＨＷ及びインターバルＴｉｎｔの現在値が、既に学習された回転変動ずれ量γと関連付けられた冷却水温ＴＨＷ及びインターバルＴｉｎｔではないと判断された場合、上記学習された回転変動ずれ量γと関連付けられた冷却水温ＴＨＷ及びインターバルＴｉｎｔについての複数の値であって且つ上記現在値と隣接する冷却水温ＴＨＷ及びインターバルＴｉｎｔに関する回転変動ずれ量γに基づき、上記現在値に関する回転変動ずれ量γを補間する処理（補間処理）を行う。そして補間処理によって算出された回転変動ずれ量γに基づき指令噴射量を補正する。
【００５５】
図９に、本実施形態にかかる指令噴射量の補正態様の一例を示す。詳しくは、図９（ａ）に補正前の燃料噴射弁２０の噴射率の推移を示し、図９（ｂ）に補正後の燃料噴射弁２０の噴射率の推移を示す。
【００５６】
図示されるように、冷間時学習処理によって学習された上記回転変動ずれ量γに基づく補正前のメイン噴射の噴射率（図中実線、点線）は、ＦＣＣＢ処理及びＩＳＣ処理が行われる場合の同一駆動信号に対する噴射率（図中一点鎖線）と比較して低下する。詳しくは、インターバルＴｉｎｔが長くなるとメイン噴射の噴射率が低下する。
【００５７】
これに対し、上記回転変動ずれ量γに基づく補正後のメイン噴射の噴射率（図中実線、点線）は、冷間状態においてインターバルが変化する場合であっても、ＦＣＣＢ処理及びＩＳＣ処理が行われる場合の噴射率（図中一点鎖線）と同等とすることができる。
【００５８】
このように、本実施形態では、冷間時学習処理によって噴射特性のずれとして回転変動ずれ量γを学習し、学習された回転変動ずれ量γに基づき指令噴射量を補正することで、燃料温度及びインターバルＴｉｎｔの相違に起因するメイン噴射量の調節精度の低下を好適に抑制することができる。
【００５９】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００６０】
（１）エンジンがアイドル運転時であって且つ冷間状態である場合に冷間時学習処理を行った。そして、この処理によって学習された各気筒についての回転変動ずれ量γに基づき、アイドル運転時において各気筒に対する指令噴射量を補正した。これにより、燃料温度及びインターバルＴｉｎｔの相違に起因するメイン噴射量の調節精度の低下を好適に回避することができる。また、指令噴射量の補正量を学習値に基づき設定するため、ＦＣＣＢ処理及びＩＳＣ処理に基づく上記フィードバック制御によって指令噴射量を都度補償する手法と比較して、冷間状態において噴射特性のずれを迅速に補償することもできる。更に、上記回転変動ずれ量γの算出において暖機後基準変動量βを用いたため、冷間状態におけるメイン噴射量を暖機時にＦＣＣＢ処理及びＩＳＣ処理が行われる場合のメイン噴射量を基準として設定することもできる。
【００６１】
（２）燃料温度及びインターバルＴｉｎｔの相違に起因する噴射特性のずれを学習するに際し、ＦＣＣＢ処理及びＩＳＣ処理等の実行を禁止した。これにより、上記噴射特性のずれの学習精度を向上させることができる。
【００６２】
（３）指令噴射量を補正する処理の実行に際して、冷却水温ＴＨＷ及びインターバルＴｉｎｔの現在値が既に学習のなされている冷却水温ＴＨＷ及びインターバルＴｉｎｔではないと判断された場合、上記補間処理を行った。そして補間処理によって算出された回転変動ずれ量γに基づき指令噴射量を補正した。これにより、冷間時学習処理の実行回数が少なくなる場合であっても、燃料温度やインターバルＴｉｎｔの相違に起因する噴射特性のずれを極力反映して指令噴射量を補正することができる。
【００６３】
（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００６４】
・マップに記憶させる燃料噴射弁２０の噴射特性のずれに関する情報としては、上記回転変動ずれ量γに限らない。例えば、回転変動ずれ量γに基づき換算された指令噴射量の補正量や、この指令噴射量に対応する指令噴射時間であってもよい。
【００６５】
・上記実施形態では、回転変動ずれ量γをマップに記憶させる際に関連付けるパラメータとして冷却水温ＴＨＷ及びインターバルＴｉｎｔを用いたがこれに限らない。例えば、冷却水温ＴＨＷ及びインターバルＴｉｎｔのうちいずれか一方であってもよい。また例えば、冷却水温ＴＨＷに代えて、燃温センサ５４の出力値に基づき算出される燃料温度を用いてもよい。
【００６６】
・上記実施形態において、上記学習処理の実行条件からエンジンの暖機が完了して燃焼状態が安定しているとの条件を除いてもよい。
【００６７】
・多段噴射させる手法としては、上記実施形態に例示したものに限らない。例えば、１燃焼サイクル中において、メイン噴射に先立ち複数回の微少噴射を実施したり、メイン噴射の後に微少噴射を実施したりしてもよい。この場合、メイン噴射に先立つ複数回の微少噴射間のインターバルの相違によって、上記複数回の微少噴射のうちの１の微少噴射によってその直後の微少噴射の調節精度が低下するおそれがある。このため、上記冷間時学習処理において、微少噴射間の複数のインターバルを様々に変更する場合における各気筒についての回転変動ずれ量γを上記複数のインターバル及び冷却水温の双方についての複数の値と関連付けて多次元マップに記憶させればよい。具体的には、この処理は、１のパイロット噴射とメイン噴射とを用いた場合の学習が完了した後、その学習値によってメイン噴射量を補正しつつ行うことが望ましい。更に、上記学習値によってパイロット噴射量を補正しつつ行うことがより望ましい。
【００６８】
・上記実施形態では、各気筒についての噴射特性のずれを学習値として記憶し、上記学習値を用いて各気筒に対する指令噴射量を各別に補正したがこれに限らない。例えば、全気筒の燃料噴射弁２０のうちいずれかの噴射特性のずれを学習値として記憶し、この学習値を用いて全気筒の燃料噴射弁２０の指令噴射量を一律に補正してもよい。これは、燃料温度やインターバルの相違によって燃料噴射弁２０の実際の噴射特性と、基準とされる噴射特性との間のずれの傾向が、全気筒の燃料噴射弁２０について同様となることに鑑みたものである。ただしこの場合、パイロット噴射についての上記学習値や、周知技術である各気筒のメイン噴射量のばらつきを補償する学習値を併せて利用することが望ましい。
【００６９】
・上記微少Ｑ分割噴射を利用したパイロット噴射量の学習処理を、冷却水温ＴＨＷについての複数の値のそれぞれ毎に学習値を各別に算出するようにして行ったり、冷却水温ＴＨＷ及びインターバルＴｉｎｔの双方についての複数の値のそれぞれ毎に学習値を各別に算出するようにして行ったりしてもよい。
【００７０】
・回転変動ずれ量γを算出する際に、各気筒の燃焼に伴う回転変動量ΔＮＥとともに用いる値としては、暖機後基準変動量βに限らない。例えば、冷間状態における全気筒についての回転変動量ΔＮＥの平均値としてもよい。この場合であっても、燃料温度及びインターバルの相違がメイン噴射量に及ぼす影響を把握して、指令噴射量を補正することはできる。
【００７１】
・上記実施形態では、燃料温度及びインターバルの相違に起因するメイン噴射量の調節精度低下の抑制を目的として、冷間時学習処理による学習値に基づき各気筒に対する指令噴射量を補正したがこれに限らない。例えばパイロット噴射量の調節精度低下の抑制を目的としてもよい。この場合、まず、アイドル運転時の要求噴射量を噴射させることを条件に、微少Ｑ分割噴射時の噴射量を様々に変更して燃料噴射を実施する。次に、各気筒の燃焼に伴う回転変動量ΔＮＥと、暖機後基準変動量βとの偏差を回転変動ずれ量γとして冷却水温ＴＨＷと関連付けて記憶する。そして、記憶させた回転変動ずれ量γを燃料噴射量に換算し、換算された燃料噴射量をパイロット噴射に対応する駆動信号に反映させる。
【００７２】
・機関回転速度の変動量の算出手法としては、回転速度の次元を有するパラメータ（機関回転速度の変動量そのもの）を算出するものに限らない。例えばＦＣＣＢ処理及びＩＳＣ処理によって算出されたＦＣＣＢ補正量及びＩＳＣ補正量であってもよい。
【００７３】
・内燃機関としては、ディーゼル機関等のような圧縮着火式内燃機関に限らず、例えば筒内噴射式ガソリン機関のような火花点火式内燃機関であってもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１２…クランク軸、１６…コモンレール、２０…燃料噴射弁、４６…電磁ソレノイド、４８…ＥＣＵ（内燃機関の燃料噴射制御装置の一実施形態）、５２…水温センサ、５４…燃温センサ、５８…クランク角度センサ。
【図１】
2011140926.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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