(57)【要約】【課題】各気筒の燃料噴射弁の個体差や吸入空気量のバラツキに起因する内燃機関の回転変動を低減できると共に、各気筒の空気過剰率の異常低下を抑制して排ガス性能の悪化を未然に防止できる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】気筒のＰmiが目標Ｐmiよりも高いときには、Ｐmiを減少させるべく燃料噴射量の減少補正を実行し、平均Ｐmiが目標Ｐmiよりも低いときには、Ｐmiを増加させるべく燃料噴射時期の進角補正を実行し（図中の進角・減量のみ）、各気筒で目標Ｐmiを達成する。Ｐmiの増加に燃料増量で対処すると空気過剰率が急減してスモークを増大させるが、噴射時期の進角補正は空気過剰率にはほとんど影響がないため、空気過剰率を減少させることなくＰmiを増加可能となる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の各気筒に対応して設けられ、各気筒にそれぞれ燃料を噴射する燃料噴射手段と、
上記内燃機関の各気筒の燃焼圧力を検出する燃焼圧力検出手段と、
上記燃焼圧力検出手段により検出された燃焼圧力に基づき各気筒の平均有効圧を算出する平均有効圧算出手段と、
上記平均有効圧算出手段により算出された各気筒の平均有効圧を上記内燃機関の運転状態から求めた目標平均有効圧に接近させるべく、上記各気筒の燃料噴射手段に対する制御指標をそれぞれ補正する第１の補正手段と、
上記第１の補正手段により補正された各気筒の制御指標に基づき上記各気筒の燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段と
を備え、
上記第１の補正手段は、上記気筒の平均有効圧を減少させるときには、該気筒の燃料噴射弁の燃料噴射量を減少補正するか又は該燃料噴射弁の燃料噴射時期を遅角補正し、上記気筒の平均有効圧を増加させるときには、該気筒の燃料噴射弁の燃料噴射時期を進角補正す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】
上記第１の補正手段は、上記気筒の平均有効圧が目標平均有効圧よりも高いときには、該平均有効圧を減少させるべく上記燃料噴射量の減少補正を実行し、上記気筒の平均有効圧が目標平均有効圧よりも低いときには、該平均有効圧を増加させるべく上記燃料噴射時期の進角補正を実行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】
上記第１の補正手段は、上記内燃機関の運転状態に基づき目標空気過剰率を算出すると共に、該目標空気過剰率を達成可能な各気筒の燃料噴射量を算出し、上記気筒の平均有効圧が目標平均有効圧よりも高いときには、該平均有効圧を減少させるべく上記燃料噴射時期の遅角補正を実行し、上記気筒の平均有効圧が目標平均有効圧よりも低いときには、該平均有効圧を増加させるべく上記燃料噴射時期の進角補正を実行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４】
上記第１の補正手段により上記平均有効圧を増加させるべく進角補正された燃料噴射時期が上記内燃機関の耐圧限界に基づき設定された進角限界値に達しているか否かを判定する進角限界判定手段と、
上記進角限界判定手段により上記燃料噴射時期が進角限界値に達したと判定されたとき、該当する気筒の燃料噴射時期を上記進角限界値に保持すると共に該気筒の燃料噴射量を増加補正する第２の補正手段と
を備えたことを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
上記内燃機関の各気筒の排ガスの空気過剰率を算出する空気過剰率算出手段と、
上記第２の補正手段により燃料噴射量が増加補正されることにより、何れかの気筒の上記空気過剰率算出手段により算出された空気過剰率が排ガス特性に基づき設定された下限空気過剰率を下回るとき、上記第２の補正手段による補正に関わらず該空気過剰率低下気筒に対する燃料増量を制限して空気過剰率を下限空気過剰率以上に保つ空気過剰率低下抑制手段と
を備えたことを特徴とする請求項４記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
上記空気過剰率低下抑制手段は、上記空気過剰率低下気筒に対する燃料増量の制限により空気過剰率の低下を抑制すると共に、該空気過剰率低下気筒以外の所定気筒に対する該燃料減量を制限して、全気筒の平均有効圧の平均値を上記目標平均有効圧に略一致させ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】
上記第１の補正手段により上記平均有効圧を減少させるべく遅角補正された燃料噴射時期が上記内燃機関の燃焼効率に基づき設定された遅角限界値に達しているか否かを判定する遅角限界判定手段と、
上記遅角限界判定手段により上記燃料噴射時期が遅角限界値に達したと判定されたとき、該当する気筒の燃料噴射時期を上記遅角限界値に保持すると共に該気筒の燃料噴射量を減少補正する第３の補正手段と
を備えたことを特徴とする請求項３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燃料噴射制御装置に係り、詳しくは、各気筒の燃料噴射弁の個体差に起因した回転変動を抑制する燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各気筒に対応して燃料噴射弁を備えた内燃機関、例えば各気筒の吸気ポートにそれぞれ燃料噴射弁が設けられたマルチポートインジェクション型のガソリン機関、或いは筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射型火花点火式ガソリン機関やディーゼル機関等では、各気筒の燃料噴射弁の個体差や吸入空気量のバラツキが内燃機関の回転変動を増大させる一つの要因になっている。即ち、各気筒の燃料噴射弁の噴射特性や吸入空気量が相違していると、気筒間の燃料噴射量のバラツキ及び吸気量のバラツキに起因する気筒間の燃焼圧力のバラツキに直結し、この現象により各気筒からクランク軸に付与されるトルクが変動することから、内燃機関の回転変動が増大してしまうという問題を抱えている。
【０００３】
各気筒の燃焼圧力のバラツキを補償するために種々の対策が提案されており、例えば特許文献１の技術を挙げることができる。当該特許文献１の技術では、各気筒の燃焼圧力をそれぞれ検出して気筒別の平均有効圧（以下、Ｐmiという）を算出し、このＰmiを例えば全ての気筒のＰmiの平均値として設定された目標Ｐmiに近づけるように、各気筒の燃料噴射弁の噴射量を補正することにより燃焼圧力のバラツキを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６２−１３２２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献に記載の技術のように、各気筒のＰmiを目標Ｐmiにフィードバックした場合、全ての気筒のＰmiが目標Ｐmiに一致することにより内燃機関の回転変動は低減できるものの、気筒間で吸入空気量やＥＧＲ量等のバラツキが存在していると、各気筒に対する噴射量補正に起因して気筒間の空気過剰率のバラツキを拡大させてしまうという別の問題が発生する。この現象は、何れかの気筒が許容範囲を越えた好ましくない空気過剰率に調整されることを意味し、結果として排ガス性能が悪化する可能性があった。
【０００６】
図６は特許文献１の技術による各気筒の燃料噴射量の補正状況を示す説明図であり、左側に示した特許文献１の技術によるＰmiに基づく制御無しの場合には、気筒間に生じている燃焼圧力のバラツキによりＰmiにもバラツキが生じており、一方、気筒間に存在する吸入空気量やＥＧＲ量等のバラツキに起因して各気筒の空気過剰率にはある程度の格差があるが、最も低い空気過剰率でも、図中に示すスモーク発生等の観点から許容でき得るλ下限値を下回らないような状態を一例として示したものである。
【０００７】
この状態において各気筒のＰmiを目標Ｐmiに一致させるべく特許文献１の技術を適用した場合、例えばＰmiが低い＃４気筒に対しては燃料噴射量が増加補正されるが、噴射量の増加補正は空気過剰率に対して低下方向に作用することから、＃４気筒では空気過剰率が低下して上記λ下限値を下回ってしまう。このため＃４気筒の排ガスはスモークが増加し、各気筒の排ガスが集合した後のトータルでの排ガス特性でもスモーク増により排ガス性能が悪化してしまうことが判る。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、各気筒の燃料噴射弁の個体差に起因する内燃機関の回転変動を低減できると共に、各気筒の空気過剰率の異常低下を抑制して排ガス性能の悪化を未然に防止することが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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、内燃機関の各気筒に対応して設けられ、各気筒にそれぞれ燃料を噴射する燃料噴射手段と、内燃機関の各気筒の燃焼圧力を検出する燃焼圧力検出手段と、燃焼圧力検出手段により検出された燃焼圧力に基づき各気筒の平均有効圧を算出する平均有効圧算出手段と、平均有効圧算出手段により算出された各気筒の平均有効圧を内燃機関の運転状態から求めた目標平均有効圧に接近させるべく、各気筒の燃料噴射手段に対する制御指標をそれぞれ補正する第１の補正手段と、第１の補正手段により補正された各気筒の制御指標に基づき各気筒の燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段とを備え、第１の補正手段が、気筒の平均有効圧を減少させるときには、気筒の燃料噴射弁の燃料噴射量を減少補正するか又は燃料噴射弁の燃料噴射時期を遅角補正し、気筒の平均有効圧を増加させるときには、気筒の燃料噴射弁の燃料噴射時期を進角補正するものである。
【００１０】
従って、各気筒の平均有効圧を目標平均有効圧に接近させるべく、各気筒の燃料噴射手段に対する制御指標、例えば燃料噴射量や燃料噴射時期が第１の補正手段により補正され、補正後の制御指標に基づき燃料噴射制御手段により各気筒の燃料噴射手段が制御される。これにより各気筒の平均有効圧が目標平均有効圧に接近し、燃料噴射手段の個体差に起因する内燃機関の回転変動が低減される。
【００１１】
そして、本発明では、図４の特性図に示すように、噴射時期と平均有効圧との間に噴射時期を進角させるほど平均有効圧が増加する相関関係が成立することを鑑みて、気筒の平均有効圧の減少には燃料噴射量の減少補正又は燃料噴射時期の遅角補正で対処し、平均有効圧の増加には燃料噴射時期の進角補正で対処している。即ち、平均有効圧の増加に燃料増量で対処した場合、燃料増量により空気過剰率が急減してスモークを増大させる場合があるが、噴射時期の進角補正は空気過剰率にはほとんど影響がないため、空気過剰率を減少させることなく平均有効圧を増加可能となり、結果として目標平均有効圧を達成した上で空気過剰率の異常低下を抑制可能となる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１において、第１の補正手段が、気筒の平均有効圧が目標平均有効圧よりも高いときには、平均有効圧を減少させるべく燃料噴射量の減少補正を実行し、気筒の平均有効圧が目標平均有効圧よりも低いときには、平均有効圧を増加させるべく燃料噴射時期の進角補正を実行するものである。
従って、平均有効圧が目標平均有効圧よりも高いときには、平均有効圧を減少させるべく燃料噴射量の減少補正が実行され、平均有効圧が目標平均有効圧よりも低いときには、平均有効圧を増加させるべく燃料噴射時期の進角補正が実行され、これにより各気筒で目標平均有効圧が達成される。
【００１３】
そして、平均有効圧の増加に燃料増量で対処した場合、平均有効圧が低い気筒では常にベース噴射量に対して余分な燃料噴射が必要になるが、噴射時期の進角は燃料消費を増大させる要因にならないため、結果として平均有効圧の増加に要する燃料消費を節減可能となる。一方で、平均有効圧の減少に噴射時期の遅角で対処した場合には、過剰な平均有効圧の発生要因である燃料噴射量をそのままとして、噴射時期の遅角により強引に平均有効圧を引き下げることから、無駄な燃料消費が発生するが、平均有効圧の減少には燃料減量で対処していることから、このような燃料消費が未然に回避される。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１において、第１の補正手段が、内燃機関の運転状態に基づき目標空気過剰率を算出すると共に、目標空気過剰率を達成可能な各気筒の燃料噴射量を算出し、気筒の平均有効圧が目標平均有効圧よりも高いときには、平均有効圧を減少させるべく燃料噴射時期の遅角補正を実行し、気筒の平均有効圧が目標平均有効圧よりも低いときには、平均有効圧を増加させるべく燃料噴射時期の進角補正を実行するものである。
【００１５】
従って、内燃機関の運転状態に対して最適な目標空気過剰率を達成可能な値として各気筒の燃料噴射量が算出される一方、平均有効圧が目標平均有効圧よりも高いときには、平均有効圧を減少させるべく燃料噴射時期の遅角補正が実行され、平均有効圧が目標平均有効圧よりも低いときには、平均有効圧を増加させるべく燃料噴射時期の進角補正が実行され、これにより各気筒で目標平均有効圧が達成される。
そして、噴射時期補正は空気過剰率にはほとんど影響しないことから、一方では、目標燃料噴射量に基づく制御により、全ての気筒の空気過剰率が内燃機関の運転状態に対して最適な目標空気過剰率に一致する。このため、排ガス性能がより一層向上される。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項２又は３において、第１の補正手段により上記平均有効圧を増加させるべく進角補正された燃料噴射時期が内燃機関の耐圧限界に基づき設定された進角限界値に達しているか否かを判定する進角限界判定手段と、進角限界判定手段により燃料噴射時期が進角限界値に達したと判定されたとき、該当する気筒の燃料噴射時期を進角限界値に保持すると共に気筒の燃料噴射量を増加補正する第２の補正手段とを備えたものである。
【００１７】
従って、平均有効圧を増加させるべく進角補正された燃料噴射時期が内燃機関の耐圧限界に基づき設定された進角限界値に達したときには、第２の補正手段により該当する気筒の燃料噴射量が増加補正され、これにより各気筒で目標平均有効圧が達成される。このため、噴射時期の進角補正だけでは平均有効圧の増加が不足する場合であっても、目標平均有効圧を達成可能となる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項４において、内燃機関の各気筒の排ガスの空気過剰率を算出する空気過剰率算出手段と、第２の補正手段により燃料噴射量が増加補正されることにより、何れかの気筒の空気過剰率算出手段により算出された空気過剰率が排ガス特性に基づき設定された下限空気過剰率を下回るとき、第２の補正手段による補正に関わらず空気過剰率低下気筒に対する燃料増量を制限して空気過剰率を下限空気過剰率以上に保つ空気過剰率低下抑制手段とを備えたものである。
【００１９】
従って、第２の補正手段により燃料噴射量が増加補正されることにより、何れかの気筒の空気過剰率が下限空気過剰率を下回るときには、この空気過剰率低下気筒に対する燃料増量が空気過剰率低下抑制手段により制限される。このため、空気過剰率は下限空気過剰率以上に保持され、空気過剰率の異常低下に起因するスモークの増大が確実に防止される。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項５において、空気過剰率低下抑制手段が、空気過剰率低下気筒に対する燃料増量の制限により空気過剰率の低下を抑制すると共に、空気過剰率低下気筒以外の所定気筒に対する燃料減量を制限して、全気筒の平均有効圧の平均値を目標平均有効圧に略一致させるものである。
従って、空気過剰率低下気筒に対して空気過剰率低下抑制手段により燃料増量が制限されて空気過剰率の低下が抑制され、一方、空気過剰率低下気筒以外の所定気筒に対しては燃料減量が制限される。結果として、全気筒の平均有効圧の平均値が目標平均有効圧に略一致し、内燃機関の回転変動を一層抑制可能となる。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項３において、第１の補正手段により平均有効圧を減少させるべく遅角補正された燃料噴射時期が内燃機関の燃焼効率に基づき設定された遅角限界値に達しているか否かを判定する遅角限界判定手段と、遅角限界判定手段により燃料噴射時期が遅角限界値に達したと判定されたとき、該当する気筒の燃料噴射時期を遅角限界値に保持すると共に気筒の燃料噴射量を減少補正する第３の補正手段とを備えたものである。
従って、平均有効圧を減少させるべく遅角補正された燃料噴射時期が内燃機関の燃焼効率に基づき設定された遅角限界値に達したときには、第３の補正手段により該当する気筒の燃料噴射量が減少補正され、これにより各気筒で目標平均有効圧が達成される。このため、噴射時期の遅角補正だけでは平均有効圧の減少が不足する場合であっても、目標平均有効圧を達成可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように請求項１の発明の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、目標平均有効圧を達成するために平均有効圧を増加するときに、空気過剰率に対してはほとんど影響を及ぼさない燃料噴射時期の進角補正で対処しているため、空気過剰率を減少させることなく平均有効圧を増加でき、結果として、各気筒で目標平均有効圧を達成して燃料噴射手段の個体差に起因する内燃機関の回転変動を低減できると共に、空気過剰率の異常低下を抑制して排ガス性能の悪化を未然に防止することができる。
【００２３】
請求項２の発明の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、請求項１に加えて、平均有効圧の減少には燃料噴射量の減少補正で対処することにより、噴射時期の遅角で対処した場合のような無駄な燃料消費を未然に回避でき、一方、平均有効圧の増加には、燃料消費を増大させる要因にならない燃料噴射時期の進角補正で対処することにより燃料消費を節減でき、結果として更なる燃費向上を達成することができる。
【００２４】
請求項３の発明の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、請求項１に加えて、目標空気過剰率を達成可能なように各気筒の燃料噴射量を制御する一方、平均有効圧の減少には燃料噴射時期の遅角で対処し、平均有効圧の増加には燃料噴射時期の進角で対処することにより、各気筒で目標平均有効圧を達成できるだけでなく目標空気過剰率も達成でき、排ガス性能をより一層向上することができる。
【００２５】
請求項４の発明の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、請求項２又は３に加えて、平均有効圧の増加に対して噴射時期の進角補正に加えて燃料増量でも対処することから、平均有効圧の調整幅が拡大し、噴射時期の進角補正だけでは平均有効圧の増加が不足する場合であっても目標平均有効圧を達成でき、もって内燃機関の回転変動をより確実に低減することができる。
請求項５の発明の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、請求項４に加えて、燃料増量により何れかの気筒の空気過剰率が下限空気過剰率を下回るときには、この空気過剰率低下気筒に対する燃料増量を制限することで空気過剰率を下限空気過剰率以上に保持でき、もって空気過剰率の異常低下に起因するスモークの増大が確実に防止することができる。
【００２６】
請求項６の発明の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、請求項５に加えて、空気過剰率低下気筒以外の所定気筒に対する燃料減量を制限することにより、全気筒の平均有効圧の平均値を目標平均有効圧に略一致させるため、内燃機関の回転変動を一層抑制することができる。
請求項７の発明の内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、請求項３に加えて、平均有効圧の減少に対して噴射時期の遅角補正に加えて燃料減量でも対処することから、平均有効圧の調整幅が拡大し、噴射時期の遅角補正だけでは平均有効圧の減少が不足する場合であっても目標平均有効圧を達成でき、もって内燃機関の回転変動をより確実に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１及び第２実施形態の燃料噴射制御装置を適用したディーゼルエンジンを示す全体構成図である。
【図２】第１実施形態のＥＣＵが実行するＰmi・λ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】同じく第１実施形態のＥＣＵが実行するＰmi・λ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】燃料噴射時期とＰmiとの関係を示す特性図である。
【図５】第１実施形態における各気筒のＰmiの制御状況を示す説明図である。
【図６】同じく第１実施形態におけるＰmi、燃料噴射量、λの制御状況を示す説明図である。
【図７】第２実施形態のＥＣＵが実行するＰmi・λ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】同じく第２実施形態のＥＣＵが実行するＰmi・λ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態におけるＰmi、燃料噴射量、λの制御状況を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［第１実施形態］
以下、本発明をディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置に具体化した第１実施形態を説明する。
図１は本実施形態の燃料噴射制御装置を適用したディーゼルエンジンを示す全体構成図である。
エンジン１は、図示しないコモンレールに蓄圧された高圧燃料を各気筒２内に直接噴射して圧縮着火により燃焼させる４気筒コモンレール式ディーゼルエンジンであり、図１は、４気筒のうちの１つの気筒の断面を示している。
【００２９】
エンジン１は、複数の気筒２が形成されたシリンダブロック４の上部にシリンダヘッド６が載置されて構成されている。各気筒２には上下摺動可能にピストン８が設けられおり、当該ピストン８の頂面と気筒２の内壁、及びシリンダヘッド６下面に囲まれて燃焼室１０が形成されている。シリンダヘッド６には、燃焼室１０内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１２（燃料噴射手段）、及び当該燃焼室１０内の圧力、即ち、燃焼室１０内での噴射燃料の燃焼により発生した燃焼圧力を検出する筒内圧センサ１４（燃焼圧力検出手段）が、それぞれ燃焼室１０内に臨むように設けられている。
【００３０】
シリンダヘッド６には、燃焼室１０と連通しエンジン１の幅方向一側に延びた吸気ポート１６及び燃焼室１０と連通しエンジン１の幅方向他側に延びた排気ポート１８が形成されている。シリンダヘッド６には、吸気ポート１６及び排気ポート１８に対応して吸気バルブ２０及び排気バルブ２２が設けられ、これらの吸排気バルブ２０，２２の開閉動作に応じて各ポート１６、１８と燃焼室１０との連通及び遮断が行われる。尚、吸気ポート１６及び排気ポート１８は１気筒につきそれぞれ２箇所設けられ、各吸排気ポート１６，１８に対応して吸気バルブ２０及び排気バルブ２２がそれぞれ設けられている。
【００３１】
又、エンジン１の幅方向一側には、吸気ポート１６と連通する吸気管２４が接続されている。吸気管２４には、吸気上流側に図示しないエアクリーナが設けられており、その吸気下流側にはエンジン１に吸気量を検出するエアフローセンサ２６が設けられている。又、吸気管２４のエアフローセンサ２６より吸気下流側の箇所には、吸気を加圧するターボチャージャ２８のコンプレッサ２８ａ、加圧された吸気を冷却するインタークーラ３０、吸気量を調整するスロットルバルブ３２が順に設けられている。
【００３２】
一方、エンジン１の幅方向他側には排気ポート１８と連通する排気管３４が接続されている。排気管３４には、上記ターボチャージャ２８のコンプレッサ２８ａと回転軸が連結され排気流により回転するタービン２８ｂが設けられている。
又、排気管３４の排気上流側部分と吸気管２４の吸気下流側部分とはＥＧＲ通路３６を介して連通されており、排気を吸気系に還流可能に構成されている。ＥＧＲ通路３６には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３８及び吸気系へ還流させるＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブ４０が設けられている。
【００３３】
一方、車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ（電子制御ユニット）４２が設置されている。ＥＣＵ４２の入力側には、上記筒内圧センサ１４、エアフローセンサ２６、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ４４、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度を検出するアクセル開度センサ４６、吸気の温度を検出する吸気温度センサ４８、吸気の圧力を検出する吸気圧力センサ５０、エンジン１の冷却水温度を検出する冷却水温度センサ５２等の各種センサ類が接続されている。又、ＥＣＵ４２の出力側には、各気筒の燃料噴射弁１２、スロットルバルブ３２、ＥＧＲバルブ４０等の各種デバイス類が接続されている。
【００３４】
そして、ＥＣＵ４２はエンジン１の運転制御をはじめとする総合的な制御を実行する。エンジン１の運転制御に関しては、アクセル開度やエンジン回転速度等から求めた燃料噴射量に基づき燃料噴射弁１２を駆動制御し（燃料噴射制御手段）、このとき、各気筒の燃焼圧力から求めた平均有効圧（以下、Ｐmiという）を指標とした制御を実行することにより気筒間の燃焼圧力のバラツキを抑制している。そして、当該Ｐmiに基づく制御では、［発明が解決しようとする課題］で述べた特許文献１の技術のように目標Ｐmiの達成のための燃料増量を行うと、空気過剰率の異常低下を引き起こすという問題点を鑑みて、燃料増量に代えて噴射時期の進角で対処しており、以下、このＥＣＵ４２により行われる燃料噴射制御について詳述する。
【００３５】
図２，３はＥＣＵ４２が実行するＰmi・λ制御ルーチンを示すフローチャートであり、ＥＣＵ４２は機関の運転中に当該ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。
まず、ＥＣＵ４２はステップＳ２でクランク角、アクセル開度、気筒毎の燃焼圧力等の各センサからの検出情報を読み込む。続くステップＳ４では、現在のアクセル開度等から運転者が要求する機関トルクとして目標トルクを算出した上で、燃料噴射圧、噴射時期、エンジン１固有のフリクションロス等の諸条件を考慮して、目標トルクを達成可能な各気筒の平均有効圧の目標値（以下、目標Ｐmiという）を算出すると共に、現在の運転領域においてスモーク等の観点から許容でき得る下限の空気過剰率（以下、λ下限値という）を算出する。続くステップＳ６では気筒毎の角度情報及び燃焼圧力に基づき、それぞれの気筒のＰmiを算出する（平均有効圧算出手段）。
【００３６】
その後、ステップＳ８で目標Ｐmi及び各気筒のＰmiに基づき、全ての気筒のＰmiの平均値（以下、平均Ｐmiという）を算出すると共に、次式（１），（２）に従って、目標Ｐmiに対する各気筒のＰmiのそれぞれの偏差（以下、Ｐmi偏差Ａという）、及び目標Ｐmiに対する平均Ｐmiの偏差（以下、Ｐmi偏差Ｂという）を算出する。
Ｐmi偏差Ａ＝目標Ｐmi−各気筒のＰmi……（１）
Ｐmi偏差Ｂ＝目標Ｐmi−平均Ｐmi    ……（２）
ここまでの処理は全気筒を対象としたものであるが、以降の処理では、エンジン１の各気筒の噴射順序に従って各気筒に対する燃料噴射量や点火時期の補正処理を順次実行する。以下の説明では、噴射順序に従って燃料噴射量や点火時期の補正対象となった気筒を対象気筒と称する。
【００３７】
まず、ステップＳ１０で現在の対象気筒以外の他の気筒でλ制限が実行されているか否かを判定する。以下に述べるように、対象気筒に対してはＰmiを目標Ｐmiに接近させるべく燃料噴射量や噴射時期の補正が適用されるが、その際に燃料噴射量の増加補正に伴って空気過剰率が許容範囲を下回ってしまう対象気筒については、燃料増量を制限することにより空気過剰率を許容範囲にとどめており、この処理をλ制限と称している。λ制限は後述するステップＳ２０，２２で実行しているため、その内容は当該処理の説明の際に詳述する。
ステップＳ１０の判定がＮo（否定）で他の気筒でλ制限が実行されていないときには、ステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では対象気筒のＰmi偏差Ａが０より大か否かを判定する。ステップＳ１２の判定がＹes（肯定）で対象気筒のＰmiが目標Ｐmiよりも低いときには、続くステップＳ１４で現在の燃料噴射時期が進角限界値に達しているか否かを判定する（進角限界判定手段）。
【００３８】
図４は燃料噴射時期とＰmiとの関係を示す特性図であり、燃料噴射量を同一条件として噴射時期を変化させてＰmi変化を測定した試験結果から求めた特性である。この図に示すように、ある噴射時期の領域内では噴射時期とＰmiとの間に相関関係が成立し、噴射時期を進角させるほどＰmiは増加する。但し、この相関関係が成立する領域内であっても、噴射時期の進角はエンジン１固有の耐圧限界から制限を受け、耐圧限界の燃焼圧力に相当するＰmi以上に噴射時期を進角するとエンジン破損を招くことを鑑みて、その直前の噴射時期として予め進角限界値が設定されている。
【００３９】
上記ステップＳ１４では、このように設定された進角限界値に基づき対象気筒の燃料噴射時期の判定が行われ、判定がＮoで噴射時期が未だ進角限界値に達していないときには、ステップＳ１６に移行して対象気筒の噴射時期を予め設定された補正量だけ進角補正した後（第１の補正手段）、ルーチンを終了する。従って、対象気筒のＰmiが目標Ｐmiよりも低く、且つ噴射時期が進角限界値に達しない限り、ステップＳ１６の処理が繰り返されて対象気筒の噴射時期は次第に進角側に補正され、それに伴って対象気筒のＰmiが増加する。
【００４０】
又、対象気筒への噴射時期の進角補正が繰り返された結果、ステップＳ１４の判定がＹesになると、ステップＳ１８に移行して対象気筒の燃料噴射量を予め設定された補正量だけ増加補正する（第２の補正手段）。続くステップＳ２０では、対象気筒の空気過剰率が上記λ下限値より大か否かを判定する。本実施形態では、吸入空気量、ＥＧＲ量、及び対象気筒に対する燃料噴射量等に基づいて各気筒の排ガスの空気過剰率を算出しているが（空気過剰率算出手段）、これに限ることはなく、例えば後述する第２実施形態のように、各気筒の排気ポート１８と連通する排気管３４のブランチに空燃比センサ６１を設けて、各気筒から排出される排ガスの空気過剰率を直接的に検出してもよい。
【００４１】
ステップＳ２０の判定がＹesで、噴射量の増加補正による対象気筒の空気過剰率の低下が許容範囲内であるときには、そのままルーチンを終了する。従って、対象気筒の噴射時期が進角限界値に達した後は、噴射時期の進角補正に代えて燃料増量により対象気筒のＰmiが増加し続ける。
一方、ステップＳ１８での燃料増量により対象気筒の空気過剰率は次第に低下し、空気過剰率がλ下限値を下回ってステップＳ２０の判定がＮoになると、ステップＳ２２に移行して対象気筒の燃料噴射量の増加補正をλ下限値に対応する値に制限する（空気過剰率低下抑制手段）。結果として、対象気筒の空気過剰率はλ下限値を下回ることが防止される。このステップＳ２０，２２の処理が上記ステップＳ１０で述べたλ制限であり、λ制限を受けた気筒が本発明の空気過剰率低下気筒に相当する。
【００４２】
又、上記ステップＳ１２の判定がＮoで対象気筒のＰmiが目標Ｐmiよりも高いときには、ステップＳ２４に移行して対象気筒の燃料噴射量を予め設定された補正量だけ減少補正した後（第１の補正手段）、ルーチンを終了する。
以上のように、他の気筒でλ制限が実行されていないときはステップＳ１０〜２４の処理が対象気筒に対して順次実行され、目標Ｐmiに対して対象気筒のＰmiが低いときには、まず、燃料噴射時期の進角によりＰmiを増加させ、噴射時期が進角限界値に達した後には、燃料増量によりＰmiを増加させ、一方、目標Ｐmiに対して対象気筒のＰmiが高いときには、燃料減量によりＰmiを減少させ、これにより対象気筒のＰmiを次第に目標Ｐmiに接近させて最終的に一致させる。又、Ｐmiを増加させるための燃料増量の結果、対象気筒の空気過剰率がλ下限値を下回るときには、このときの対象気筒を空気過剰率低下気筒と見なしてλ制限により空気過剰率をλ下限値以上に保持する。
【００４３】
一方、上記ステップＳ１０の判定がＹesで他の気筒でλ制限が実行されているときには、ステップＳ２６に移行する。ステップＳ２６ではＰmi偏差Ｂが０であるか否かを判定し、判定がＹesのときにはルーチンを終了する。ステップＳ２６の判定がＮoのときにはステップＳ２８に移行して、Ｐmi偏差Ｂが０より大か否かを判定する。ステップＳ２８の判定がＮoで平均Ｐmiが目標Ｐmiよりも高いときには、ステップＳ３０で対象気筒の燃料噴射量を予め設定された補正量だけ減少補正した後、ルーチンを終了する。
【００４４】
又、ステップＳ２８の判定がＹesで平均Ｐmiが目標Ｐmiよりも低いときには、上記ステップＳ１４に移行し、ステップＳ１４以降の処理により、噴射時期の進角及び必要に応じて燃料増量により対象気筒のＰmiを増加させる。
図５は各気筒のＰmiの制御状況を示す説明図であるが、この図では、＃４気筒が空気過剰率低下気筒としてλ制限を受けている。即ち、＃４気筒では目標Ｐmiに対してＰmiが低いことから、進角限界値まで噴射時期が進角された後、引き続き噴射量の増加補正によりＰmiの増加が図られるが、燃料増量により空気過剰率がλ下限値を下回ってしまうことから、λ下限値に対応する燃料噴射量に達した時点で増量補正が中止されている（図５中のポイントａ）。尚、他の気筒ではＰmiが目標Ｐmiに一致するように燃料噴射量の補正が行われていることが判る。
【００４５】
何れの気筒に対してもλ制限されていない場合には、上記のように各気筒のＰmiは目標Ｐmiにそれぞれ一致するのであるが、＃４気筒に対するλ制限の実行は、目標Ｐmiの達成するための＃４気筒に対する噴射量の増加補正が不完全なものになることを意味し、これは＃４気筒自体のＰmiが不足して目標Ｐmiを達成できないばかりか、目標Ｐmiに対して平均Ｐmiが不足する要因にもなる。ステップＳ１０を経てステップＳ２８でＹesの判定を下したときには、このような目標Ｐmiに対して平均Ｐmiが不足した状況であり、空気過剰率低下気筒に対してλ制限が実行された後に、最初にステップＳ１０でＹesの判定を下された対象気筒に対してステップＳ１４以降で噴射時期の進角や燃料増量が実行されてＰmiが増加され、これにより平均Ｐmiが目標Ｐmiに一致する。
【００４６】
このときのＰmiが増加される対象気筒は、図５では＃１気筒として示されており、この＃１気筒に対する燃料増量（図５中のポイントａ以降）に伴って平均Ｐmiが目標Ｐmiに一致する。＃１気筒のＰmiは一旦低下した後に増加しており、燃料噴射量の減少補正後に増加補正されたように示されているが、実際の制御過程では、増加補正と減少補正とが並行して実行されることで、本来は実行されるべき＃１気筒に対する燃料減量が制限されるように噴射量補正が行われる。
尚、図２，３のフローチャートでは、λ制限の対象となる空気過剰率低下気筒以外の全ての気筒の内、最初にステップＳ１０でＹesの判定を下した対象気筒に対してステップＳ１４以降で噴射時期の進角及び燃料増量を適用しているが、このときの対象気筒は、図５に例示した＃１気筒のように、目標Ｐmiを達成するために燃料減量されるべき気筒、換言すれば、燃料増量しても空気過剰率をλ下限値以上に保持できる余地を有する気筒を対象とすることが望ましい。そこで、ステップＳ１２とステップＳ１４との間に、現在の対象気筒が目標Ｐmiを達成するために燃料減量されるべき気筒であるか否かの判定を追加し、当該判定でＹesとなった対象気筒に対してステップＳ１４移行の処理を実行するようにしてもよい。
【００４７】
図６は本実施形態によるＰmi、燃料噴射量、λの制御状況を示す説明図であり、Ｐmiに基づく制御無しの場合、及び特許文献１の技術の場合を併記している。本実施形態の制御状況は、ステップＳ１６の噴射時期の進角補正及びステップＳ２４の燃料減量のみを実行した場合、加えてステップＳ１８の燃料増量を実行した場合、加えて何れかの気筒に対してステップＳ２０，２２のλ制限を実行した場合で相違することから、これら３種の制御状況を個別に示している。
Ｐmiに基づく制御無しの場合には、各気筒に共通の燃料噴射量が適用されており、燃料噴射弁１２の個体差による気筒間の燃料噴射量のバラツキや吸入空気量のバラツキに起因して各気筒のＰmiにもバラツキが生じていることから、気筒間の燃焼圧力のバラツキによりエンジン１に回転変動が生じていることが推測できる。又、気筒間での吸入空気量やＥＧＲ量等のバラツキに起因して、各気筒の空気過剰率にも格差が生じている。
【００４８】
これに対して特許文献１の技術では、各気筒に対する燃料噴射量の補正により各気筒のＰmiが目標Ｐmiに一致している。同時に、この噴射量補正に伴って各気筒の空気過剰率のバラツキは拡大し、例えば図６中に示すＰmiが過小な＃４気筒では、目標Ｐmiを達成するために燃料噴射量が増加補正された結果、空気過剰率が更に低下してλ下限値を下回っている。空気過剰率の低下により＃４気筒の排ガスはスモークが増加し、排ガス性能を悪化させる要因になってしまう。
これに対して本実施形態では、噴射時期の進角補正及び燃料減量のみの場合、例えば図６ではＰmiが過小な＃３気筒及び＃４気筒に対しては噴射時期の進角補正が適用され、Ｐmiが過大な＃１気筒及び＃２気筒に対しては噴射量の減少補正が適用され、全ての気筒のＰmiが目標Ｐmiに一致している。そして、噴射時期の進角補正はＰmiを増加させるものの空気過剰率にはほとんど影響しないため、＃３気筒及び＃４気筒の空気過剰率は、Ｐmiに基づく制御無しの場合と同じくλ下限値以上に保持される。
【００４９】
又、例えば＃３気筒及び＃４気筒に対して噴射時期の進角補正だけではＰmiの増加が不足し、加えて燃料増量を行った場合でも、目標Ｐmiは達成される。この場合には、燃料増量により＃３気筒及び＃４気筒の空気過剰率は減少するが、既に噴射時期の進角によりＰmiがある程度増加していることから、特許文献１の技術に比較すれば格段に少量の燃料増量で目標Ｐmiを達成できる。よって、＃３気筒及び＃４気筒の空気過剰率の低下幅は特許文献１の技術よりも小さくなり、このように空気過剰率がλ下限値を下回りλ制限を要するケースは少ない。
【００５０】
一方、例えば燃料増量により＃４気筒の空気過剰率がλ下限値を下回るとしてλ制限が実行された場合、図５に基づき述べたように、目標Ｐmiを達成するための＃４気筒に対する噴射量の増加補正が不完全なものになり、＃４気筒のＰmiは目標Ｐmiに対して不足する。しかしながら、平均Ｐmiが目標Ｐmiよりも低いときには他の気筒、例えば＃１気筒に対してステップＳ１６，１８で噴射時期の進角や燃料増量が実行されてＰmiが増加される。これにより、λ制御された＃４気筒のＰmiの不足分が補われることから、全ての気筒のＰmiを目標Ｐmiに一致させることはできないものの、平均Ｐmiが目標Ｐmiに一致する。
【００５１】
以上の図６の説明図に基づき、特許文献１の技術に比較して本実施形態では以下に述べる特有の作用効果が得られる。
図２，３のステップＳ１２の判定に基づき、対象気筒のＰmiが目標Ｐmiよりも低いときにはステップＳ１６，１８の処理によりＰmiを増加させ、対象気筒のＰmiが目標Ｐmiよりも高いときにはステップＳ２４の処理によりＰmiを減少させており、これらの処理により、特許文献１の技術と同じく全ての気筒のＰmiが目標Ｐmiに一致することから、気筒間の燃焼圧力のバラツキによる回転変動を最大限に抑制することができる。
【００５２】
この点自体は特許文献１の技術と相違ないが、本実施形態の最大の特徴は、対象気筒のＰmiを増加させる際には、可能な限りステップＳ１６の噴射時期の進角補正により対処し、それでも不足する場合のみステップＳ１８の燃料増量により対処しており、一方、対象気筒のＰmiを減少させる際には、ステップＳ２４の燃料減量により対処している点にある。
Ｐmiの増加に燃料増量のみで対処する特許文献１の技術によれば、図６に示す＃４気筒のように、燃料増量により空気過剰率がλ下限値を下回ってスモークを増大させる気筒が発生する。これに対して本実施形態では、空気過剰率にはほとんど影響がない噴射時期の進角補正によりＰmiを増加させるため、目標Ｐmiを達成した上で空気過剰率の異常低下を抑制でき、これに起因する排ガス性能の悪化を未然に防止することができる。
【００５３】
又、特許文献１の技術では、Ｐmiが低い気筒では常にベース噴射量に対して余分な燃料噴射が必要になり燃料消費の増大の要因になったが、噴射時期の進角は燃料消費を増大させる要因にならないため、結果としてＰmiの増加に要する燃料消費量を節減できる。一方で、図４の特性図から明らかなように、Ｐmiを減少する際には噴射時期の遅角で対処することも可能ではある。しかしながら、この場合には、過剰なＰmiの発生要因になっている燃料噴射量をそのままとして、噴射時期の遅角により強引にＰmiを引き下げることから、無駄な燃料消費が発生することを意味する。
そこで、本実施形態では、Ｐmiの減少には噴射時期の遅角ではなく、あえて燃料減量で対処しており、これにより過剰なＰmiの発生要因になっている燃料噴射量の相当分を節減できる。このようにＰmiの増加及び減少に対してそれぞれ最適な調整手法を用いていることから、特許文献１の技術に比較して、Ｐmiの補正に伴う無駄な燃料消費を未然に回避して燃費向上を実現できるという利点も得られる。但し、必ずしもＰmiの減少に燃料減量で対処する必要はなく、例えば上記のように噴射時期の遅角で対処してもよい。
【００５４】
又、噴射時期の進角補正に加えて燃料増量を行った場合でも、既に噴射時期の進角によりＰmiがある程度増加していることから、特許文献１の技術に比較すれば格段に少量の燃料増量で目標Ｐmiを達成でき、この場合でも燃費向上に寄与することができる。しかも、燃料増量が少ないことは空気過剰率の低下幅の縮小に繋がり、空気過剰率がλ下限値を下回るケースが減少することから、λ制限の実行により燃料増量が不足して目標Ｐmiを達成できない事態を回避でき、この要因は目標Ｐmiの達成に貢献する。
そして、噴射時期の進角補正に燃料増量を加えたことによりＰmiの調整幅が拡大するため、噴射時期の進角補正だけではＰmiの増加が不足する場合であっても目標Ｐmiを達成でき、エンジン１の回転変動を一層確実に低減できるという効果も得られる。
【００５５】
一方、過小なＰmiを増加させるべく噴射時期の進角後に燃料増量を実行してＰmiの増加が図られた場合、図６に基づき説明した特許文献１の技術のように、燃料増量により空気過剰率がλ下限値を下回ってしまう。このとき、本実施形態では、空気過剰率の異常低下を抑制するためのλ制限が実行されるため、対象気筒の空気過剰率をλ下限値以上に確実に保持できる。これにより、空気過剰率の異常低下に起因するスモークの増大を防止でき、ひいては特許文献１の技術に比較して排ガス性能を大幅に向上することができる。
【００５６】
λ制限の実行により燃料増量が不完全なものになることから、対象気筒では目標Ｐmiに到達せず平均Ｐmiが不足する。しかしながら、平均Ｐmiが目標Ｐmiよりも低いときには他の気筒に対してステップＳ１６，１８で噴射時期の進角や燃料増量が実行されてＰmiが増加される。これにより、λ制限された気筒のＰmiの不足分が補われることから、全ての気筒のＰmiを目標Ｐmiに一致させることはできないものの、平均Ｐmiが目標Ｐmiに一致される。よって、Ｐmiに基づく制御無しの場合に比較すれば、エンジン１の回転変動を十分に抑制することができる。
【００５７】
［第２実施形態］
次に、本発明を別のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置に具体化した第２実施形態を説明する。
本実施形態の燃料噴射制御装置の全体的な構成は図１に示す第１実施形態と基本的に同様であり、主な相違点は、ＥＣＵ４２が実行するＰmi・λ制御ルーチンにある。そこで、共通する箇所は第１実施形態と同一部材番号を付して説明を省略し、構成の相違する箇所を重点的に説明する。
【００５８】
図１に破線で示すように本実施形態では、各気筒の排ガスの空燃比を空燃比センサ６１により個別に検出しており、そのために各気筒の排気ポート１８と連通する排気管３４のブランチには気筒毎に空燃比センサ６１が設けられている。
図７，８はＥＣＵ４２が実行するＰmi・λ制御ルーチンを示すフローチャートである。
まず、第１実施形態と同じくステップＳ４２でセンサ検出情報を読み込み、続くステップＳ４４で目標Ｐmi及びλ下限値を算出すると共に、加えて本実施形態では、目標空気過剰率に対応する各気筒の目標燃料噴射量を算出する（第１の補正手段）。目標空気過剰率は、現在のエンジン１の運転領域における最適な空気過剰率として算出され、この目標空気過剰率を各気筒で達成可能な値として目標燃料噴射量が各気筒毎に算出される。
【００５９】
即ち、図６に基づき述べたＰmiに基づき制御無しの場合のように、気筒間での吸入空気量やＥＧＲ量等のバラツキに起因して各気筒の空気過剰率には格差が生じているため、各気筒で目標空気過剰率を達成するには、各気筒の空気過剰率に関する特性を考慮して個別に目標燃料噴射量を設定する必要がある。そこで、予めエンジン台上試験を実施して、目標空気過剰率の達成に必要な各気筒の燃料噴射量をエンジン運転領域毎に求めてマップ化しておき、ステップＳ４４では、このマップから目標空気過剰率に対応する各気筒の燃料噴射量を目標燃料噴射量として導き出す。
【００６０】
その後、ＥＣＵ４２はステップＳ４６で各気筒のＰmiを算出し（平均有効圧算出手段）、ステップＳ４８で平均Ｐmi、及び目標Ｐmiに対する各気筒のＰmiの偏差Ａを上記(1)式に従って算出する。尚、本実施形態では、第１実施形態で述べた偏差Ｂについては使用しないことから，ステップＳ４８での算出処理もしていない。続くステップＳ５０で対象気筒のＰmi偏差Ａが０であるか否かを判定し、判定がＹesのときには、当該対象気筒について噴射時期補正や噴射量補正の必要なしと見なしてルーチンを終了する。
【００６１】
又、ステップＳ５０の判定がＮoのときには、ステップＳ５２に移行して対象気筒のＰmi偏差Ａが０より大か否かを判定する。ステップＳ５２の判定がＹesで対象気筒のＰmiが目標Ｐmiよりも低いときにはステップＳ５４に移行し、現在の燃料噴射時期が進角限界値に達しているか否かを判定する（進角限界判定手段）。第１実施形態と同じく進角限界値は、エンジン１の耐圧限界の燃焼圧力を考慮した値である。ステップＳ５４の判定がＮoで噴射時期が未だ進角限界値に達していないときには、ステップＳ５６に移行して対象気筒の噴射時期を予め設定された補正量だけ進角補正した後（第１の補正手段）、ルーチンを終了する。
【００６２】
ステップＳ５６での対象気筒への噴射時期の進角補正が繰り返された結果、ステップＳ５４の判定がＹesになるとステップＳ５８に移行し、上記ステップＳ４４で対象気筒に対して設定された目標燃料噴射量を予め設定された補正量だけ増加補正する（第２の補正手段）。続くステップＳ６０では、空燃比センサ６１により検出された対象気筒の空気過剰率が上記λ下限値より大か否かを判定する。ステップＳ６０の判定がＹesで、噴射量の増加補正による対象気筒の空気過剰率の低下が許容範囲内であるときには、そのままルーチンを終了する。従って、対象気筒の噴射時期が進角限界値に達した後は、噴射時期の進角補正に代えて燃料増量により対象気筒のＰmiを増加させる。
【００６３】
又、ステップＳ６８での燃料増量により対象気筒の空気過剰率が次第に低下してλ下限値を下回ると、ＥＣＵ４２はステップＳ６２で当該気筒を空気過剰率低下気筒と見なしてλ制限を実行する。即ち、対象気筒の目標燃料噴射量の増加補正をλ下限値に対応する値に制限することで空気過剰率をλ下限値以上に保持する。
一方、上記ステップＳ５２の判定がＮoで対象気筒のＰmiが目標Ｐmiよりも高いときには、ステップＳ６４に移行して現在の燃料噴射時期が遅角限界値に達しているか否かを判定する（遅角限界判定手段）。図４に基づいて説明したように、燃料噴射時期とＰmiとの間には相関関係が成立しているが、相関関係が成立する領域内であっても、噴射時期の過剰な遅角は燃焼効率の低下とスモークの発生を引き起こすことから、効率低下が許容範囲を越える直前の値として遅角限界値が設定されている。
【００６４】
ステップＳ６４の判定がＮoで噴射時期が未だ遅角限界値に達していないときには、ステップＳ６６に移行して対象気筒の噴射時期を予め設定された補正量だけ遅角補正した後（第１の補正手段）、ルーチンを終了する。尚、補正量としては、進角と遅角で共通の値を適用してもよいし、別の値を適用してもよい。
ステップＳ６６での対象気筒への噴射時期の遅角補正が繰り返された結果、ステップＳ６４の判定がＹesになるとステップＳ６８に移行し、上記ステップＳ４４で対象気筒に対して設定された目標燃料噴射量を予め設定された補正量だけ減少補正した後（第３の補正手段）、ルーチンを終了する。従って、対象気筒の噴射時期が遅角限界値に達した後は、噴射時期の遅角補正に代えて燃料減量により対象気筒のＰmiが減少し続ける。
【００６５】
このように、目標Ｐmiに対して対象気筒のＰmiが低いときには、まず、燃料噴射時期の進角によりＰmiを増加させ、噴射時期が進角限界値に達した後には、燃料増量によりＰmiを増加させる。一方、目標Ｐmiに対して対象気筒のＰmiが高いときには、まず、燃料噴射時期の遅角によりＰmiを減少させ、噴射時期が遅角限界値に達した後には、燃料減量によりＰmiを減少させる。又、Ｐmiを増加させるための燃料増量の結果、対象気筒の空気過剰率がλ下限値を下回るときには、このときの対象気筒を空気過剰率低下気筒と見なしてλ制限により空気過剰率をλ下限値に保持する。
【００６６】
図９は本実施形態によるＰmi、燃料噴射量、λの制御状況を示す説明図であり、Ｐmiに基づく制御無しの場合を併記している。本実施形態の制御状況は、ステップＳ５６，６６の噴射時期の進角補正及び遅角補正のみを実行した場合、加えてステップＳ５８，５８の燃料増量及び燃料減量を実行した場合、加えて何れかの気筒に対してステップＳ６０，６２のλ制限を実行した場合で相違することから、これら３種の制御状況を個別に示している。
Ｐmiに基づく制御無しの場合には、各気筒に共通の燃料噴射量が適用されており、燃料噴射弁の個体差による気筒間の燃料噴射量や吸入空気量のバラツキに起因して各気筒のＰmiにもバラツキが生じていることから、気筒間の燃焼圧力のバラツキによりエンジン１に回転変動が生じていることが推測できる。又、気筒間での吸入空気量やＥＧＲ量等のバラツキに起因して、各気筒の空気過剰率にも格差が生じている。
【００６７】
これに対して本実施形態では、噴射時期の進角補正及び遅角補正のみの場合、例えば図９ではＰmiが過小な＃３気筒及び＃４気筒に対しては噴射時期の進角補正が適用され、Ｐmiが過大な＃１気筒及び＃２気筒に対しては噴射時期の遅角補正が適用され、全ての気筒のＰmiが目標Ｐmiに一致している。一方、各気筒毎に設定された目標燃料噴射量に基づき各気筒では目標空気過剰率が達成されているが、噴射時期補正は、Ｐmiを増減させるものの空気過剰率にはほとんど影響しないため、各気筒の空気過剰率の制御に対して外乱として作用することはなく、各気筒の空気過剰率は何ら問題無く所期の目標空気過剰率に制御される。
【００６８】
又、例えば＃４気筒に対して噴射時期の進角補正だけではＰmiの増加が不足し、加えて燃料増量を行った場合でも、目標Ｐmiは達成される。この場合には、燃料増量により＃４気筒の空気過剰率は減少するが、既に噴射時期の進角によりＰmiがある程度増加していることから、特許文献１の技術に比較すれば格段に少量の燃料増量で目標Ｐmiを達成できる。よって、＃４気筒の空気過剰率の低下幅は特許文献１の技術よりも小さくなり、このように空気過剰率がλ下限値を下回るケースは少ない。
一方、例えば燃料増量により＃４気筒の空気過剰率がλ下限値を下回るとしてλ制限が実行され場合、目標Ｐmiを達成するための＃４気筒に対する噴射量の増加補正が不完全なものになり、＃４気筒のＰmiは目標Ｐmiに対して不足する。しかしながら、上記のように既に噴射時期の進角によりＰmiがある程度増加していることから、λ制限の実行によるＰmiの不足は軽微なものである。
【００６９】
以上の図９の説明図に基づき、特許文献１の技術に比較して本実施形態では以下に述べる特有の作用効果が得られる。
本実施形態の最大の特徴は、エンジン１の運転状態から求めた目標空気過剰率を達成できる各気筒の目標燃料噴射量を求め、この目標燃料噴射量に基づく噴射量制御により各気筒の空気過剰率を目標空気過剰率に一致させる一方、空気過剰率にはほとんど影響を及ぼさない噴射時期の進角補正及び遅角補正により各気筒のＰmiを目標Ｐmiに一致させ、それでも不足する場合のみ燃料増量や燃料減量により対処している点にある。
【００７０】
従って、噴射時期の進角補正及び遅角補正により全ての気筒のＰmiを目標Ｐmiに一致させることができると共に、噴射時期補正は空気過剰率にはほとんど影響しないことから、一方では、目標燃料噴射量に基づく制御により各気筒の空気過剰率を目標空気過剰率に一致させることができる。このように本実施形態では、各気筒で目標Ｐmiを達成できるのみならず、目標空気過剰率も達成できる。第１実施形態では、λ制限により空気過剰率の異常低下は抑制できるものの、各気筒の空気過剰率は不一致のままであったが、本実施形態では、全ての気筒の空気過剰率がエンジン１の運転領域に対して最適な目標空気過剰率に一致することから、排ガス性能をより一層向上することができる。
【００７１】
加えて、噴射時期の進角は燃料消費を増大させる要因にならないため、第１実施形態と同じく、Ｐmiの増加に要する燃料消費量を節減して燃費向上に貢献することができる。
又、噴射時期の進角補正や遅角補正に加えて燃料増量や燃料減量を行った場合でも、既に噴射時期の進角や遅角によりＰmiがある程度目標Ｐmiに接近していることから、少量の燃料増量や燃料減量で目標Ｐmiを達成でき、特に燃料増量が少量で済むことは燃費向上に寄与する。しかも、燃料増量や燃料減量が少ないことは空気過剰率の増加幅や低下幅の縮小に繋がり、仮に目標空気過剰率を達成できないとしてもその誤差は僅かなものとなり、排ガス性能の極端な悪化を確実に防止することができる。
【００７２】
そして、噴射時期の進角補正や遅角補正に燃料増量や燃料減量を加えたことによりＰmiの調整幅が拡大するため、噴射時期補正だけではＰmiの増加や減少が不足する場合であっても目標Ｐmiを達成でき、エンジン１の回転変動を一層確実に低減できるという効果も得られる。
一方、第１実施形態と同じく、過小なＰmiを増加させるべく噴射時期の進角後に燃料増量を実行してＰmiの増加が図られた場合、燃料増量により空気過剰率がλ下限値を下回ってしまうが、このときにはλ制限により対象気筒の空気過剰率をλ下限値以上に確実に保持できる。これにより、空気過剰率の異常低下に起因するスモークの増大を防止でき、ひいては特許文献１の技術に比較して排ガス性能を大幅に向上することができる。
【００７３】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態ではディーゼルエンジン１の燃料噴射制御装置に具体化したが、これに限ることはなく、例えば各気筒の筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射型火花点火式ガソリンエンジンに適用してもよい。無論、これらのガソリンエンジンにおいても、図４に示す燃料噴射時期とＰmiとの相関関係が成立するため、本発明を適用可能である。
【００７４】
又、上記各実施形態では、進角補正した噴射時期が進角限界値に達したとき、或いは遅角補正した噴射時期が遅角限界値に達したときに、燃料増量や減量を行って目標Ｐmiを達成したが、これらの燃料増量や燃料減量は必ずしも実行する必要はなく、これらの処理を省略してもよい。
又、上記各実施形態では、目標Ｐmiを達成する燃料増量により空気過剰率がλ下限値を下回ることになる空気過剰率低下気筒に対してλ制限を実行すると共に、この気筒に対する燃料噴射量の不足分だけ他の気筒に対して実行すべき燃料減量を制限することにより、平均Ｐmiを目標Ｐmiに一致させたが、必ずしもλ制限を実行する必要はない。
【００７５】
又、λ制限は実行するとしても、これに対応して他の気筒に対する燃料減量の制限を実行する必要はない。この場合には、空気過剰率低下気筒に対する燃料増量を制限した分だけ平均Ｐmiが目標Ｐmiよりも低くなるが、例えば乗員が強い加速Ｇを受ける急加速等では回転変動を特に感じ難くなるため、これによる弊害は無視できる程度である。そして、λ制限に対応して行われる他の気筒への燃料減量の制限処理を省略できることから、ＥＣＵ４２の制御プログラムを簡略化できるという別の利点が得られる。
【符号の説明】
【００７６】
１    エンジン（内燃機関）
１２  燃料噴射弁（燃料噴射手段）
１４  筒内圧センサ（燃焼圧力検出手段）
４２  ＥＣＵ（燃料噴射制御手段、第１〜３の補正手段、進角限界判定手段、
遅角限界判定手段、平均有効圧算出手段、噴射量補正手段、
空気過剰率算出手段、空気過剰率低下抑制手段）
６１  空燃比センサ（空気過剰率算出手段）
【図１】
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【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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