(57)【要約】【課題】燃料噴射弁のハーフリフトモードの実行時において、各々の燃料噴射弁のばらつきを考慮した高精度な燃料噴射制御を可能とする内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】第一気筒の第一燃料噴射弁がハーフリフトモードで複数回、燃料を噴射し、前記第一気筒以外の気筒の燃料噴射弁がフルリフトモードで燃料を噴射する燃料噴射量補正状態の下で前記第一気筒の前記第一燃料噴射弁の燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正部を備えた。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一気筒の第一燃料噴射弁がハーフリフトモードで複数回、燃料を噴射し、前記第一気筒以外の気筒の燃料噴射弁がフルリフトモードで燃料を噴射する燃料噴射量補正状態の下で前記第一気筒の前記第一燃料噴射弁の燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正部を備えた
ことを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
前記燃料噴射量補正部は、前記燃料噴射量補正状態において、前記第一燃料噴射弁が前記ハーフリフトモードの場合の全気筒の燃料噴射弁の平均の目標燃料噴射量と、前記第一燃料噴射弁の目標燃料噴射量との差分に基づいて前記第一燃料噴射弁の燃料噴射量を補正する
ことを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
前記燃料噴射量補正状態において、前記第一燃料噴射弁が前記ハーフリフトモードの場合の前記第一気筒の空気過剰率を演算する空気過剰率演算部を備え、
前記燃料噴射量補正部は前記空気過剰率演算部により演算された前記第一気筒の空気過剰率に基づいて前記第一燃料噴射弁の燃料噴射量を補正する
ことを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
前記燃料噴射量補正部は、前記空気過剰率演算部により演算された前記第一気筒の空気過剰率の逆数を前記第一燃料噴射弁の燃料噴射時間に乗算することで、前記第一燃料噴射弁の燃料噴射量を補正する
ことを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
全ての気筒を所定の順番に従って気筒毎に前記燃料噴射量補正状態となるように制御する制御部を備え、
前記制御部は、所定の気筒を前記燃料噴射量補正状態とした後に全ての気筒の燃料噴射弁をフルリフトモードで制御する全気筒フルリフト状態となるように制御する
ことを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
前記制御部により前記全気筒フルリフト状態から前記燃料噴射量補正状態に移行する場合において、前記燃料噴射量補正状態に切り替わって所定回数の燃料噴射が実行された後、又は前記燃料噴射量補正状態に切り替わって所定時間が経過した後に、前記燃料噴射量補正部は前記ハーフリフトモードで燃料を噴射する燃料噴射弁の燃料噴射量を補正する
ことを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
全ての気筒を所定の順番に従って気筒毎に前記燃料噴射量補正状態となるように制御する制御部を備えた
ことを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の燃料噴射弁の制御装置において、
前記燃料噴射量補正状態の場合で、かつ、内燃機関の負荷が設定負荷以下となっている、又は前記内燃機関の回転数が設定回転数以下となっている場合において、前記燃料噴射量補正部は、前記第一気筒の前記第一燃料噴射弁の燃料噴射量を補正する
ことを特徴とする燃料噴射弁の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関に使用される燃料噴射弁の制御装置に係り、特に燃料噴射弁の開弁リフトをフルリフトとハーフリフトのモードに選択的に切り換える燃料噴射弁の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の排気ガス中に含まれる粒子状物質ＰＭ(Particulate Matter)に対する規制が厳しくなる傾向にある。特に、筒内噴射式内燃機関では、吸気ポート噴射式内燃機関に対し、高出力・低燃費等の長所がある一方、粒径の大きな燃料がピストンの冠面やシリンダボアの壁面に付着して残留することや、燃料と空気の混合具合が不均一の部分が生じやすいこと等の理由により、ＰＭが発生しやすい短所がある。
【０００３】
このような筒内噴射式内燃機関のＰＭ低減策として、筒内噴射用燃料噴射弁と吸気ポート噴射用燃料噴射弁を同一気筒に取り付けるデュアル式内燃機関のように、ＰＭが多く発生する運転領域では吸気ポート噴射用燃料噴射弁を使用してＰＭ低減を図る方法がある。しかしながら、この方法は高いＰＭ低減効果が望める反面、新規デバイスの追加によって製品コストが増加するという難点がある。
【０００４】
そこで、新規デバイスの追加無しに、ＰＭを低減する方法が開発されているが、その一つとして、例えば、特開２０１５−１２１２３１号公報(特許文献１)に示されているように、筒内噴射用燃料噴射弁(以下、単に燃料噴射弁と表記する)の印加電圧と通電時間を制御して、燃料噴射弁が完全に開き切らない内に閉弁するハーフリフトモードによって燃料量を制御するものが知られている。このハーフリフトモードによれば、従来の燃料噴射弁を完全に開き切るフルリフトモードに比べ、より精度が高い微小な量の燃料噴射を実現でき、燃料噴霧をより小さくすることによって、筒内壁面への燃料付着量の低減や混合気の均一度を上げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１２１２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ハーフリフトモード時における燃料噴射量は極めて微小であるため、燃料噴射弁が持つ個体ばらつきの影響が大きい。そのため、ハーフリフトモードの実行時において、特許文献1にあるように燃料噴射時間を高精度に制御しても、燃料噴射弁の可動コアの引き込み量や噴射孔の口径などのばらつき要因によって、目標の燃料噴射量と、実際の燃料噴射量を一致させることは困難である。
【０００７】
本発明の目的は、このような問題に鑑みてなされたものであって、ハーフリフトモードで燃料を噴射する燃料噴射弁の燃料噴射量を高精度に補正する燃料噴射弁の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】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、第一気筒の第一燃料噴射弁がハーフリフトモードで複数回、燃料を噴射し、前記第一気筒以外の気筒の燃料噴射弁がフルリフトモードで燃料を噴射する燃料噴射量補正状態の下で前記第一気筒の前記第一燃料噴射弁の燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正部を備えた。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ハーフリフトモードで燃料を噴射する燃料噴射弁の燃料噴射量を高精度に補正する燃料噴射弁の制御装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置のシステム構成図である。
【図２Ａ】燃料噴射弁のパルス幅と燃料噴射量の関係を示す特性図である。
【図２Ｂ】フルリフトモードとハーフリフトモードでの燃料噴射弁の動作を説明する説明図である。
【図２Ｃ】フルリフトモードとハーフリフトモードでの燃料噴射量の誤差を説明する説明図である。
【図３】図１に示す内燃機関の燃料噴射制御装置の制御ブロックを説明するブロック図である。
【図４】燃料噴射モードと燃料噴射時間および燃料噴射タイミングの関係を説明する説明図である。
【図５Ａ】フルリフトモードとハーフリフトモードで、目標より多い燃料が噴射されている場合を説明する説明図である。
【図５Ｂ】フルリフトモードとハーフリフトモードで、減量された燃料が噴射されている場合を説明する説明図である。
【図５Ｃ】図５Ａ、図５Ｂでの燃料噴射量による空燃比の変化を説明する説明図である。
【図６Ａ】フルリフトモードとハーフリフトモードで、目標より少ない燃料が噴射されている場合を説明する説明図である。
【図６Ｂ】フルリフトモードとハーフリフトモードで、増量された燃料が噴射されている場合を説明する説明図である。
【図６Ｃ】図６Ａ、図６Ｂでの燃料噴射量による空燃比の変化を説明する説明図である。
【図７】図３のブロック図における燃料噴射量のばらつきを補正する補正係数の演算を行なう制御フローチャートである。
【図８】図7に示す制御フローチャートを実行した時の燃料噴射モードの遷移状態を説明する説明図である。
【図９】図7に示す制御フローチャートの燃料噴射量のばらつきを補正する補正係数の演算のタイミングを説明するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。
【００１２】
以下、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。まず、図１は本実施形態の内燃機関の燃料噴射制御装置のシステム構成を示している。
【００１３】
内燃機関１１の吸入通路には、吸入空気量を計測するエアフロメータ１が設置され、その下流には吸入空気量を調節するスロットル弁２が設置されている。エアフロメータ１の出力、及びスロットル弁２の開度の出力は燃料噴射弁の制御装置(以下、ＥＣＵと表記する)７に送信される。内燃機関１１は、シリンダ１２内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁３を備えている。燃料噴射弁３は燃料供給通路１４に連結され、高圧の燃料が供給される。シリンダ１２の頂部には点火装置９に接続された点火プラグが設けられている。
【００１４】
また、シリンダ１２内にはピストン１３が上下動可能に装着され、ピストン１３の上下動を回転運動に変換するクランクシャフトには、その回転角速度（回転数）および角度位置を検出するためのクランク角信号板５とクランク角センサ６が備わり、クランク角センサ６からの信号はＥＣＵ７に送信される。また、内燃機関１１は、吸気弁１７を開閉するためのカムシャフトも備える。カムシャフトはタイミングベルト、もしくは金属チェーンによりクランクシャフトとつながり、クランクシャフトの回転と連動して回転する。  
また、カムシャフトにはその回転角速度および角度位置を検出するための、カム角信号板１８とカム角センサ１５が備わり、カム角センサ１５からの信号はＥＣＵ７に送信される。また、吸気弁１７はその開閉タイミングが変更可能なように、吸気側カムシャフトの角度位相差を変更可能な吸気ＶＴＣ(バルブタイミングコントローラ)１６が備わり、吸気ＶＴＣ１６は、ＥＣＵ７からの信号により制御される。
【００１５】
その他、本制御装置（ＥＣＵ７）には以下のセンサが備わっており、いずれもＥＣＵ７に信号を送信する。燃料圧力センサ４は、燃料噴射弁３への燃料供給通路１４内の圧力を計測するためのセンサである。水温センサ８は、内燃機関１１の冷却水通路に取り付けられ、内燃機関の冷却水温度を計測するためのセンサである。ノックセンサ１０は、内燃機関１１のシリンダ１２付近に取り付けられ、内燃機関の異常燃焼時に発生する特異な音によって、ノッキングを検出するためのセンサである。
【００１６】
更に、アクセル開度センサ２２は運転者の加速要求を検出するためのセンサである。アクセル開度センサ２２の入力によって、ＥＣＵ７は吸入空気量、燃料噴射量、点火時期を制御し、内燃機関の出力を決定する。大気圧センサ２３は、大気圧を検出するためのセンサである。大気圧は燃料噴射量の補正等に用いられる。
【００１７】
本実施形態の内燃機関１１では、吸入空気はスロットル弁２により吸入量が調節される。スロットル弁２で吸入量が調節された吸入空気はエアフロメータ１により吸入量が計測され、その信号はＥＣＵ７に送信される。その後、吸入空気は吸気弁１７を通過して内燃機関のシリンダ１２内に入り、燃料噴射弁３から噴射された燃料と共に混合気を形成する。燃料噴射弁３は、ＥＣＵ７からの信号により通電されて開閉弁制御され、燃料を噴射する。
【００１８】
シリンダ１２内にて形成された燃料と吸入空気の混合気は、点火装置９により点火プラグで点火される。点火装置９は、ＥＣＵ７からの信号により点火制御されており、点火された混合気は燃焼し、膨張することでピストン１３を押し下げる。出力軸（クランクシャフト）はピストン１３とつながっており、ピストン１３が押し下げられることで回転し、エネルギーを出力する。
【００１９】
燃焼を終えた混合気は、排気ガスとなって排気管１９を通り三元触媒２０へ送られる。三元触媒２０は排気ガス中に含まれる有害な窒素酸化物や一酸化炭素を酸化・還元反応で二酸化炭素や水、窒素等の無害物質へ変換する機能を有している。Ａ／Ｆセンサ２１は排気ガス中に含まれる酸素を検出し、ＥＣＵ７にセンサ出力を送信する。ＥＣＵ７はＡ／Ｆセンサ２１の出力から、空燃比が燃料過多（リッチ）または酸素過多（リーン）の状態を判定し空燃比制御を行う。
【００２０】
図２Ａ〜図２Ｃは本実施形態の燃料噴射弁において、ある特定の燃料圧力時の燃料噴射時間と噴射量の特性を示している。
【００２１】
本実施形態の燃料噴射弁３は、図２Ｂにあるように、燃料噴射弁３に備えられた励磁コイル(図示せず)に生じる磁力によって吸引される可動コア３Ａと、この可動コア３Ａに連結された弁体３Ｂとを備えている。そして、燃料噴射弁３は、燃料噴射弁３を駆動するための駆動電流を遮断するタイミングを調節することによって、燃料噴射弁３の開弁時間を通常の燃料噴射制御で使用する燃料噴射時間よりも短くすることによって、微小な燃料噴射が可能な特長を有している。ここでは、燃料噴射弁３の可動コア３Ａが最大の変位を行った状態で、燃料噴射弁３の開弁時間によって燃料噴射量を制御することをフルリフト、燃料噴射弁３の可動コア３Ａの変位が最大となる変位に至る前の途中に閉弁を開始して燃料噴射量を制御することをハーフリフトと表記する。また、フルリフトで動作される状態をフルリフトモード、ハーフリフトで動作される状態をハーフリフトモードと表記する。
【００２２】
図２Ａでフルリフトとハーフリフトの燃料噴射時間と燃料噴射量を比較すると、フルリフトの領域では燃料噴射時間と燃料噴射量が比例特性となっており、燃料噴射量の制御がしやすい。また、この領域では燃料噴射時間に対する燃料噴射量のばらつきは一定の範囲内で保証されている。
【００２３】
一方、ハーフリフトの領域では、燃料噴射時間と燃料噴射量の特性が比例の関係とならず、また、燃料噴射弁の個体ばらつきによって、目標の燃料噴射量に対して正しく燃料噴射時間を制御できたとしても燃料噴射量がばらつき、目標燃料噴射量に対する実際の燃料噴射量はフルリフトにおける許容誤差以上となる場合がある。
【００２４】
このばらつきの要因としては図２Ｂに示すように、ハーフリフトでは燃料噴射弁３の可動コア３Ａが最大変位に固定されないため、燃料噴射時間を高精度に制御できたとしても、可動コア３Ａを吸引するためのコイルの性能ばらつき等により、可動コア３Ａの高さを厳密に制御することが難しいことが挙げられる。また、燃料噴射孔の口径のばらつきや、弁体３Ｂの先端の摩耗等によって、フルリフトの制御領域の燃料噴射量が制御仕様を満たしていても、ハーフリフトでは制御仕様を満たすことができない場合がある。
【００２５】
図２Ｃにおいて、目標燃料噴射量に対する誤差をＸ％とした場合において、フルリフトでは目標燃料噴射量に対する実際の燃料噴射量が許容誤差以内であるのに対し、ハーフリフトでは許容誤差に対して誤差が大きくなっており、制御仕様として未達となっている。このような状況下で、ハーフリフトモードで燃料噴射を実行した場合には、目標空燃比に対して適切な燃料噴射が実行できず、ＰＭの増加や燃費の悪化を招く恐れがある。
【００２６】
図３はＥＣＵ７における本実施形態になる燃料噴射を実行する制御部７Ａのブロック図を示している。
【００２７】
図３において、燃焼気筒番号、クランク角センサ６で検出されたクランク角、アクセル開度センサ２２で検出されたアクセル開度、大気圧センサ２３で検出された大気圧、水温センサ８で検出された水温、各内燃機関部品の故障の有無を検出した状態を示す自己診断結果、車速センサ２４で検出された車速、クランク角６センサで検出された回転数、燃圧センサ４で検出された燃料圧力、Ａ／Ｆセンサ２１で検出した空燃比、エアフロセンサ１で検出された吸入空気量が、各制御ブロックに入力されて各種制御量の算出、判定、切り替え演算等が行われる。
【００２８】
ハーフリフトばらつき補正許可判定部３１２は、燃焼気筒番号３０１、燃料噴射モード３０２、アクセル開度３０３、大気圧３０４、水温３０５、自己診断結果３０６、車速３０７、内燃機関の回転数３０８を用いて、気筒毎のハーフリフトモード時の燃料噴射量ばらつきを求める演算を実行するか否かを判定する。
【００２９】
目標空燃比算出部３１３は、Ａ／Ｆセンサ２１が検出した実際の排気ガスの空燃比３１０、エアフロセンサ１が検出した吸入空気量３１１を基に、次の燃焼気筒の目標空燃比を算出する。ここでの目標空燃比は、吸入空気量と燃料噴射量の比がストイキ値（吸入空気量１４．７：燃料噴射量１）となるように制御される。
【００３０】
例えばＡ／Ｆセンサの入力が１４．７を超えており、吸入空気量に対して燃料噴射量が少ない状態となっている場合に、Ａ／Ｆセンサが示す値が１４．７に収束するように、次の燃焼気筒に対しては目標空燃比を１４．７よりも小さい値に設定し、燃料を増量するように目標空燃比の制御を行う。
【００３１】
逆に、Ａ／Ｆセンサの入力が１４．７を下回り、吸入空気量に対して燃料噴射量が多い状態となっている場合に、Ａ／Ｆセンサが示す値が１４．７に収束するように、次の燃焼気筒に対しては目標空燃比を１４．７よりも大きい値に設定し、燃料を減量するように目標空燃比の制御を行う。
【００３２】
ここで、この目標空燃比をストイキ値となる空燃比１４．７で除算した値である空気過剰率λは、λ＝１近傍に収束し、この空気過剰率λの値が「１」を超えている場合は酸素過多の状態(リーン状態)を示し、空気過剰率λの値が「１」を下回っている場合は燃料過多の状態(リッチ状態)を示している。したがって、空燃比と空気過剰率は等価であるので、以下では、空燃比と空気過剰率は同じ意味として使用する。前述のように排気ガスの空燃比３１０と吸入空気量３１１の入力を基にして算出された目標空燃比に基づき、燃料噴射量演算部３１４は目標燃料噴射量を演算する。
【００３３】
燃料噴射モード演算部３１５は、燃焼気筒番号３０１と、ハーフリフトばらつき補正許可判定部３１２の出力と、目標空燃比算出部３１３の出力である目標空燃比と、燃圧センサ４で検出した燃料圧力３０９と、燃料噴射量演算部３１４の目標燃料噴射量の入力に基づいて、次の燃焼気筒のハーフリフトモードでの噴射、或いはフルリフトモードでの噴射を切り替える。ハーフリフトばらつき補正許可判定部３１２の詳細は後述する。
【００３４】
ここで、図４を用いて、ハーフリフトモードとフルリフトモードの燃料噴射タイミングと燃料噴射時間の関係を説明する。燃料噴射は各気筒の吸入工程に同期、或いは圧縮行程まで跨って行われるが、ハーフリフトモードでは微小な燃料噴射を実行するため、1回の燃料噴射のみで目標の燃料噴射量を実現することができない。したがって、目標燃料噴射量を実現するために、燃料噴射を複数回行うことになる。例えば、第１気筒をハーフリフトで噴射し、残余の第３気筒、第４気筒、第２気筒をフルリフトで燃料噴射する場合において、第１気筒で、０．０２４ｍｇの燃料噴射が必要な場合に、１回のハーフリフトで０．００６ｍｇの燃料噴射が可能とすると、「０．０２４÷０．００６＝４」を計算して４回の燃料噴射が必要であると求めることができる。そして、残りの第３気筒、第４気筒、第２気筒は１回で０．０２４ｍｇの燃料噴射が行われる。
【００３５】
このように、任意の1気筒の燃料噴射弁をハーフリフトモードで複数回に亘って燃料噴射し、この気筒以外の残余の気筒の燃料噴射弁をフルリフトモードで燃料噴射する状態を、以下では「ハーフリフトばらつき補正状態」と表記する。
【００３６】
図３に戻って、燃料噴射タイミング演算部３１７は、燃料分割数演算部３１６で求めた燃料分割数と、燃焼気筒番号３０１の情報と、燃料噴射モード演算部３１５で決定されるハーフリフトモード、或いはフルリフトモードの情報から、燃料噴射タイミングを決定する。
【００３７】
図３の燃料噴射時間演算部３１８は、燃焼気筒番号３０１の情報と、燃料噴射モード演算部３１５で決定されるハーフリフトモード、或いはフルリフトモードの噴射モードの指令から、燃料噴射タイミングを決定し、燃料噴射弁３の開弁時間を燃料噴射弁制御部３１９に出力する。
【００３８】
燃料噴射弁制御部３１９は、燃料噴射分割数演算部３１６で演算される燃料噴射分割数と、燃料噴射タイミング演算部３１７で演算される燃料噴射タイミングと、燃料噴射時間演算部３１８で演算される燃料噴射時間とに基づき、燃料噴射弁３を駆動するための電流および電圧を求め、これに基づいて燃料噴射弁３の開弁時間を制御して燃料噴射を実行する。
【００３９】
図５Ａ〜図５Ｃ、及び図６Ａ〜図６Ｃは、上述のような「ハーフリフトばらつき補正状態」で燃料噴射を実行した場合において、特定の１気筒のみハーフリフトモードを実行した気筒が燃料噴射量のばらつきを生じ、フルリフトモードを実行した残余の気筒が目標燃料噴射量通りに制御できている場合の燃料噴射量の制御動作を示したものである。尚、フルリフトの場合は最大リフトで時間制御されているので、図２Ｃに示している通り目標燃料噴射量に制御可能である。
【００４０】
図５Ａは、図３の燃料噴射弁制御部３１９が燃料噴射弁３を駆動して、第１気筒のみハーフリフトモードで４回の微小噴射を実行した結果、ハーフリフトモードを実行した第１気筒の実際の燃料噴射量が、燃料噴射弁３の個体ばらつきによって、実線で示す目標燃料噴射量に対して多くの燃料噴射を行なった状態を示している。尚、この時の目標燃料噴射量は空燃比１４．７(λ＝１)に対応するものである。
【００４１】
したがって、排気マニフォルド下流のＡ／Ｆセンサ２１は、この燃料過多の状態を検出することで、図５Ｂの破線で示す目標燃料噴射量を実線で示す目標燃料噴射量に減量する制御を行ない、空燃比をストイキ値に戻すフィードバック制御を実行する。このフィードバック制御によって、図５Ｃに示すように、目標空燃比の制御状態を示す空気過剰率λは「１」を超え、徐々に増大されるように制御される。尚、図５Ｃにおいて、第１気筒のみハーフリフトモードを実行して空燃比の変動を検出するために、予め全気筒をフルリフトモード制御を実行して、Ａ/Ｆセンサ２１の周囲環境をストイキ値の状態に整えている。
【００４２】
また、図６Ａは、図３の燃料噴射弁制御部３１９が燃料噴射弁３を駆動して、第１気筒のみハーフリフトモードで４回の微小噴射を実行した結果、ハーフリフトモードを実行した第１気筒の実際の燃料噴射量が、燃料噴射弁３の個体ばらつきによって、実線で示す目標燃料噴射量に対して少ない燃料噴射を行なった状態を示している。尚、この時の目標燃料噴射量は空燃比１４．７(λ＝１)に対応するものである。
【００４３】
したがって、排気マニフォルド下流のＡ／Ｆセンサ２１は、この酸素過多の状態を検出することで、図６Ｂの破線で示す目標燃料噴射量を実線で示す目標燃料噴射量に増量する制御を行ない、空燃比をストイキ値に戻すフィードバック制御を実行する。このフィードバック制御によって、図６Ｃに示すように、目標空燃比の制御状態を示す空気過剰率λは「１」を下回り、徐々に減少されるように制御される。図６Ｃにおいても、第１気筒のみハーフリフトモードを実行して空燃比の変動を検出するために、予め全気筒フルリフト制御を実行して、Ａ/Ｆセンサ２１の周囲環境をストイキ値の状態に整えている。
【００４４】
したがって、この「ハーフリフトばらつき補正状態」の下で、１気筒のみハーフリフトモードを実行した時の空気過剰率λの挙動を観測することにより、ハーフリフトモードを実行した気筒のハーフリフト時の燃料噴射量のばらつきを検出することができる。本実施形態では、この空気過剰率λを観測するために、１気筒のみハーフリフトモードを実行した時の燃料噴射量と吸入空気量を記憶する構成としている。
【００４５】
つまり、図３の燃料噴射量演算部３１４で演算した燃料噴射量は、燃料噴射量記憶部３１６に燃焼気筒番号３０１の情報とともに記憶される。また、燃料噴射量記憶部３２０に燃料噴射量が記憶されると同時に、吸入空気量記憶部３２１に燃焼気筒番号３０１の情報とともに吸入空気量が記憶される。
【００４６】
最後に、ハーフリフトばらつき演算部３２２では、燃焼気筒番号３０１の情報と、燃料噴射量記憶部３１６で記憶した燃料噴射量と、吸入空気量記憶部３１７で記憶した吸入空気量を基に、ハーフリフトモードを実行中の空気過剰率λの平均空気過剰率λａｖｅを演算する。例えば、４気筒の内燃機関の場合、求められた空気過剰率λの値は４分の１気筒のばらつきによる空気過剰率λの変化分である。したがって、ハーフリフトモードを実行した気筒の空気過剰率λｈｒｆは次の式(１)によって求められる。
λｈｒｆ＝１＋（λａｖｅ−１）×４………式(１)
例えば、ハーフリフトモードを実行した気筒の空気過剰率λｈｒｆを０．６とし、他のフルリフトモードを実行している気筒の空気過剰率λｆｕｌを１.０とすると、平均空気過剰率λａｖｅは、（０.６＋１.０＋１.０＋１.０）/４＝０.９となる。したがって、平均空気過剰率λａｖｅ＝０.９を使用して式(１)を計算すると、
λｈｒｆ＝１＋（０.９−１）×４＝０.６
となって、ハーフリフトモードを実行した気筒の空気過剰率λｈｒｆを求めることができる。
【００４７】
そして、この空気過剰率λｈｒｆに理論空燃比１４．７を乗算してハーフリフトモードを実行された気筒の空燃比を求め、更に、この空燃比から吸入空気量記憶部で記憶している吸入空気量に対する燃料噴射量を計算することによって、各気筒に備え付けられる燃料噴射弁の各々のハーフリフトモードを実行した時の燃料噴射特性を求めることが可能となる。この燃料ばらつきの計算方法は、上述した計算式を用いてもよいし、ハーフリフトモードを実行した気筒の空気過剰率λからテーブルやマップを参照して算出することも可能である。
【００４８】
以上のように、少なくとも、ハーフリフトばらつき補正許可判定部３１２、燃料噴射モード演算部３１５、燃料噴射時間演算部３１８、ハーフリフトばらつき演算部３２２等が、ハーフリフトばらつき補正部としての機能部を構成している。ただ、必要に応じて、これ以外の機能部を追加することもできるし、場合によって省略することもできるものである。
【００４９】
以上のように本実施例のＥＣＵ７（燃料噴射弁の制御装置）は、燃料噴射弁３を備えた少なくとも２つ以上の気筒を備えた内燃機関１１に使用される。また、燃料噴ＥＣＵ７は燃料噴射弁３の可動コア３Ａのストローク変位が完全閉弁を基点に最大の変位となる状態に至ってから閉弁するフルリフトモードと、可動コア３Ａのストローク変位が完全閉弁を基点に最大の変位となる手前で閉弁を開始するハーフリフトモードとを選択して燃料噴射モードを切り替える制御部７Ａを備える。
【００５０】
次に、図７に基づき本実施形態になる「ハーフリフトばらつき補正状態」の下での燃料噴射制御の制御フローを説明する。この制御フローは、所定時間が経過する毎に起動されるものであり、例えば１０ｍｓ毎に実行される。また、この１０ｍｓ毎の起動タイミングはタイマのコンペアマッチ割り込みを使うことで可能である。
【００５１】
≪ステップＳ６０１≫
ステップＳ６０１においては、燃焼気筒番号３０１が更新され、現在燃焼中の気筒の次に燃焼させる気筒に対しての燃焼噴射量演算を開始する。燃焼気筒番号３０１の更新が完了するとステップＳ６０２に移行する。
【００５２】
≪ステップＳ６０２≫
ステップＳ６０２においては、目標空燃比算出部３１３によってＡ／Ｆセンサ２１の入力より取得される実際の空燃比から、次の燃焼気筒に対する目標空燃比を算出する。目標空燃比の算出が完了するとステップＳ６０３に移行する。
【００５３】
≪ステップＳ６０３≫
ステップＳ６０３においては、ハーフリフトばらつき検出許可判定部３１２によって、アクセル開度センサより取得される運転者の加速要求等のアクセル開度３０３、大気圧センサより取得される大気圧３０４、水温センサより取得される水温３０５、内燃機関の各センサ系統の故障情報を示す自己診断結果３０６、車速センサより取得される車速３０７、クランク角センサより取得される内燃機関の回転数３０８、燃料圧力センサ４より取得される燃料圧力３０９等の情報からハーフリフトモードでの燃料噴射弁３の個体ばらつきを補正するかどうかの許可、不許可を判断する。
【００５４】
尚、以下の説明では、ハーフリフトモードでの燃料噴射弁３の個体ばらつきを補正する処理を、「ハーフリフトばらつき補正処理」として簡略化して表記する。本実施形態における、ハーフリフトばらつき補正処理を実行する際の内燃機関の状態は、内燃機関の負荷変動が少ない状態が好ましく、例えば、アイドル運転のような低負荷、低回転領域で実行するのが望ましい。したがって、本実施形態では、以下に述べるハーフリフトばらつき補正状態によるハーフリフトばらつき補正処理は、少なくとも内燃機関が低負荷及び低回転の状態（Ｓ６０３）で実行されている。
【００５５】
更に、図４で示したように、ハーフリフトモードを実行する気筒では、目標燃料噴射量を確保するため、ハーフリフトを複数回にわたって分割燃料噴射を実行する必要がある。この場合は、分割燃料噴射時の燃料噴射間のインターバルを考慮すると、内燃機関の回転数が所定回転数以上の高回転領域では、ハーフリフトモードを実行する気筒における要求される燃料噴射の分割数に対して、燃料噴射回数が確保できない可能性があるため、内燃機関の回転数が所定回転以下という条件を考慮することが必要である。
【００５６】
同様に、燃料圧力センサ４で取得される燃料圧力３０９は所定値以上の燃料圧力である必要がある。燃料噴射弁の燃料噴射量は燃料噴射時間によって制御されるが、燃料圧力によっても燃料噴射量は変化する。燃料圧力低い場合と高い場合を比較した場合、同じ燃料噴射時間では燃料圧力が低い方が、燃料噴射量が少なくなる。ハーフリフトモードにおいては、短時間で多量の燃料噴射が必要なため、燃料圧力が所定圧力以上という条件を考慮する必要がある。
【００５７】
また、空燃比をストイキ値に固定した場合に、燃料噴射量は吸入空気量に比例する。そのため、吸入空気量が多い場合においては多量の燃料噴射量が必要となり、ハーフリフトモードを実行する気筒の１回の吸気工程中に、目標の燃料噴射量の燃料噴射を完了できない可能性がある。そのため、内燃機関の回転数が低回転に維持されている場合においても、所定の吸入空気量以上の場合(高負荷/低回転の場合)は、ハーフリフトばらつき補正処理を許可しない構成としている。
【００５８】
また、吸入空気量に関しては、大気圧が低地と高地においては異なり、同じ体積中に含まれる酸素量が異なる。そこで大気圧の変化によっても、吸入空気量(酸素量)が変化することを考慮し、ハーフリフトばらつき補正処理の許可条件に大気圧を考慮することも必要である。
【００５９】
また、内燃機関が低負荷となる車両状態を考慮すれば、車速が０キロメートルを示す車両停止中で、内燃機関がアイドル運転されている場合に、ハーフリフトモードでの燃料噴射弁の個体ばらつきの算出を実行することが好適といえる。そのため、ステップＳ６０３では、ハーフリフトばらつき補正処理の許可条件に車速を考慮すること必要である。
【００６０】
以上の条件の組み合わせからステップＳ６０３で、ハーフリフトばらつき補正処理が許可された場合はステップＳ６０４へ移行し、ハーフリフトばらつき補正処理が不許可とされた場合はステップＳ６１１へ移行して、燃料噴射の分割数を「１」として通常のフルリフトモードを実行する。
【００６１】
≪ステップＳ６０４≫
ステップＳ６０４においては、ハーフリフトばらつき補正許可判定部３１２によって、図３の燃料噴射モード３０２の前回情報の入力を基に、ハーフリフトばらつき補正処理が実行中かどうかを判断する。ハーフリフトばらつき補正処理をすでに実行中の場合はステップＳ６０７に移行する。また、ハーフリフトばらつき補正処理を実行中でない場合はＳ６０５に移行し、ハーフリフトを実行するハーフリフト実行気筒(ＨＦ＿ＣＹＬ)を選択する。
【００６２】
≪ステップＳ６０５≫
ステップＳ６０５においては、特定の１気筒のみハーフリフトモードを実行する気筒を選択する。先のステップＳ６０３でハーフリフトばらつき補正処理を許可され続けている限り、ステップＳ６０５で決定した気筒はハーフリフトモードを実行し、それ以外の全ての気筒は通常のフルリフトモードを実行する。ハーフリフトを実行する気筒が決まるとステップＳ６０６に移行する。
【００６３】
≪ステップＳ６０６≫
ステップＳ６０６においては、ハーフリフトばらつき補正処理で用いる、吸入空気量積算値ＱＡＨＦ、燃料噴射量積算値ＴＦＨＦ、燃料噴射回数ＨＬ＿ＣＮＴを「０」に初期化する。ステップＳ６０６にて各パラメータの初期化が完了するとステップＳ６０７に移行する。
【００６４】
≪ステップＳ６０７≫
ステップＳ６０７においては、燃料噴射モード演算部３１５によってステップＳ６０１で示される燃焼気筒番号がステップＳ６０５で決定されたハーフリフト実行気筒(ＨＦ_ＣＹＬ)かを判断する。燃料気筒番号がハーフリフト実行気筒(ＨＦ_ＣＹＬ)である場合、燃料噴射を複数回行うためステップＳ６０８へ移行し燃料噴射分割数を算出する。一方、燃料気筒番号がハーフリフト実行気筒(ＨＦ_ＣＹＬ)でない場合、フルリフトでの燃料噴射を１回、或いは複数回行うため、ステップＳ６１１へ移行しフルリフトモードを実行するための演算を行う。
【００６５】
≪ステップＳ６０８≫
ステップＳ６０８においては、燃料噴射分割数演算部３１６によってハーフリフト実行気筒(ＨＦ_ＣＹＬ)の燃料噴射の分割数を決定する。燃料噴射の分割数が決まるとステップＳ６０９に移行する。
【００６６】
≪ステップＳ６０９≫
ステップＳ６０９においては、燃料噴射タイミング演算部３１７によってハーフリフト実行気筒(ＨＦ_ＣＹＬ)の燃料噴射タイミングを決定する。ハーフリフトモードでは燃料噴射を内燃機関の吸気工程中に複数回行うために、ステップＳ６０８で決定した燃料噴射分割数の燃料噴射回数分、各々のハーフリフトモード実行時のタイミングを算出する。燃料噴射タイミングが決まるとステップＳ６１０に移行する。
【００６７】
≪ステップＳ６１０≫
ステップＳ６１０では、ハーフリフト実行気筒(ＨＦ_ＣＹＬ)の燃料噴射時間を決定する。ステップＳ６０９の燃料噴射タイミングと同様に、複数回の燃料噴射に対応するため、ステップＳ６０８で決定した燃料噴射分割数の燃料噴射回数だけ、各々のハーフリフトモード実行時の燃料噴射時間を決定する。この燃料噴射時間は燃圧センサ４で取得される燃料圧力と目標燃料噴射量と燃料噴射分割数によって決定される。
【００６８】
≪ステップＳ６１１≫
ステップＳ６０７に戻って、燃焼気筒番号３０１がハーフリフト実行気筒(ＨＦ_ＣＹＬ)でない場合は、燃料噴射モード演算部３１５によって燃料噴射モードがフルリフトモードに設定される。燃料噴射モードがフルリフトモードを指示している場合、燃料噴射分割数演算部３１６では燃料噴射分割数が「１」として決定される。ただ、本実施例では、燃料噴射分割数が「１」の例を挙げているが、燃料噴射を分割しても、フルフリフトを実行できる燃料噴射量以上である場合は、燃料噴射を分割することも可能である。
【００６９】
≪ステップＳ６１２≫
ステップＳ６１２においては、燃料噴射タイミング演算部３１７によってフルリフト実行気筒の燃料噴射タイミングを決定する。ステップＳ６１１において燃料噴射分割数が「１」と設定された場合は、吸気工程中に１回の燃料噴射の開始タイミングを指令する。また、複数回のフルリフトでの燃料噴射を指示された場合は、その回数分の燃料噴射タイミングを算出する。
【００７０】
≪ステップＳ６１３≫
ステップＳ６１３においては、フルリフト実行気筒の燃料噴射時間を決定する。ステップＳ６１２の燃料噴射タイミングと同様に、１回、或いは複数回の燃料噴射に対応するため、ステップＳ６１１で決定した燃料噴射分割数の燃料噴射回数分、各々のフルリフトモード実行時の燃料噴射時間を決定する。この燃料噴射時間は燃圧センサ４で取得される燃料圧力と目標燃料噴射量と燃料噴射分割数によって決定される。
【００７１】
≪ステップＳ６１４≫
ステップＳ６１０、或いはステップＳ６１３の制御ステップを完了すると、ステップＳ６１４においては、燃料噴射分割数演算部３１６の出力の燃料噴射分割数と、燃料噴射タイミング演算部３１７の出力の燃料噴射タイミングと、燃料噴射時間演算部３１８の出力の燃料噴射時間の３つの指令値を基に燃料噴射弁制御部３１９によって燃料噴射弁３を駆動するための信号を生成し、燃料噴射弁３から燃料噴射を実行する。燃料噴射が実行されるとステップＳ６１５に移行する。
【００７２】
≪ステップＳ６１５≫
ステップＳ６１５においては、燃料噴射弁３の燃料噴射回数をカウントし、現在のカウント値を、ＨＬ  ＣＮＴ＝ＨＬ  ＣＮＴ＋１とする。燃料噴射回数のカウントが終了するとステップＳ６１６に移行する。
【００７３】
≪ステップＳ６１６≫
ステップＳ６１６においては、ステップＳ６１５にてカウントした燃料噴射回数(ＨＬ  ＣＮＴ)が所定の燃料噴射回数(ＰＭＴ  ＣＮＴ)を越えたかどうかを判定して、ハーフリフトばらつき補正処理のための燃料噴射回数に達しているかを判断する。これは排気管の残留ガスを送り出し、Ａ／Ｆセンサ２１で検知する実際の空燃比を、１気筒のみのハーフリフトモードを実行中の内燃機関より放出される排気ガスの成分を取得するためである。
【００７４】
尚、本実施例では、排気管の残留ガスが１気筒のみのハーフリフトモードによる排気ガスに置換されるまでの待機処理に燃料噴射回数を用いているが、ステップＳ６０３でハーフリフトばらつき補正処理が許可となってからの時間を計測し、この時間の経過を待機処理に用いてもよい。
【００７５】
そして、ステップＳ６１６で燃料噴射回数が、ハーフリフトばらつき補正処理のための空気過剰率λ値の測定を許可する閾値以上となっている場合は、ステップＳ６１７へ移行し、ハーフリフトばらつき補正処理のための必要パラメータの記憶が開始される。一方、ステップＳ６１６で燃料噴射回数が、ハーフリフトばらつき補正処理のための空気過剰率λ値の測定を許可する閾値未満である場合、Ｓ６０１へ移行して、燃料噴射制御のためのパラメータ演算に戻る。
【００７６】
≪ステップＳ６１７≫
ステップＳ６１７においては、吸入空気量記憶部３２１で行われる処理を示しており、ハーフリフトばらつき補正処理のための空気過剰率λ値の計算に用いるための、吸入空気量積算値ＱＡＨＦを積算する。吸入空気量積算値ＱＡＨＦは、今回の燃焼気筒におけるエアフロセンサ１で測定された吸入空気量３１１（ＱＡ）を前回の吸入空気量積算値ＱＡＨＦｚに加算する。吸入空気量積算値ＱＡＨＦの積算が終了するとステップＳ６１８に移行する。
【００７７】
≪ステップＳ６１８≫
ステップＳ６１８においては、燃料噴射量記憶部３２０で行われる処理を示しており、ハーフリフトばらつき補正処理のための空気過剰率λの計算に用いるための、燃料噴射量積算値ＴＦＨＦを積算する。燃料噴射量積算値ＴＦＨＦは、今回の燃焼気筒における燃料噴射量演算部３１４で演算された目標燃料噴射量ＴＦを前回の燃料噴射量積算値ＴＦＨＦｚに加算する。燃料噴射量積算値ＴＦＨＦの積算が終了するとステップＳ６１８に移行する。
【００７８】
≪ステップＳ６１９≫
ステップＳ６１９においては、ステップＳ６１７で求めた吸入空気量積算値ＱＡＨＦと、ステップＳ６１８で求めた燃料噴射量積算値ＴＦＨＦを用いて、１気筒のみのハーフリフトモードを実行した場合における、目標とする空気過剰率λの平均値である平均空気過剰率λａｖｅを算出する。この平均空気過剰率λａｖｅは次式(２)のようにして求めることができる。
λａｖｅ＝(ＱＡＨＦ／ＴＦＨＦ)／１４．７………式(２)
この平均空気過剰率λａｖｅは燃料噴射が実行される毎に更新され、特定の値に収束していくようになる。尚、平均空気過剰率λａｖｅは、Ａ/Ｆセンサ２１の所定期間の出力信号を平均化して求めることも可能である。
【００７９】
≪ステップＳ６２０≫
ステップＳ６２０においては、ステップＳ６０５で決定されるハーフリフト実行気筒(ＨＦ_ＣＹＬ)の空気過剰率λｈｒｆを算出する。ステップＳ６１９で求めた平均空気過剰率λａｖｅは、１気筒のみがハーフリフトモードを実行され、他の残余の気筒がフルリフトモードを実行されている状態の空気過剰率λの平均値であるため、燃料噴射を行なっている全気筒数分の１の空気過剰率λのずれが観測されている。
【００８０】
したがって、燃料噴射が行なっている全気筒数をＣＹＬＡとすると、式（１）にならって、以下の(３)式に示す所定の第１の演算によって、ハーフリフト実行気筒(ＨＦ_ＣＹＬ)における空気過剰率λｈｒｆを算出できる。
λｈｒｆ［ＨＦ_ＣＹＬ］＝１＋（λａｖｅ−１）×ＣＹＬＡ………式(３)
ハーフリフト実行気筒(ＨＦ_ＣＹＬ)の空気過剰率λｈｒｆの算出が終了するとステップＳ６２１に移行する。
【００８１】
≪ステップＳ６２１≫
ステップＳ６２１においては、ステップＳ６０５で決定されたハーフリフト実行気筒(ＨＦ_ＣＹＬ)のハーフリフトモードでの燃料噴射量のばらつき補正係数ＶＡＲ［ＨＦ_ＣＹＬ］を算出する。ここで、ステップＳ６２０で求められた空気過剰率λｈｒｆは、ハーフリフト実行気筒(ＨＦ_ＣＹＬ)の空燃比を示すが、ばらつき補正係数ＶＡＲ［ＨＦ_ＣＹＬ］の算出は、以下の(４)式に示す所定の第２の演算によって、空気過剰率λｈｒｆの逆数をハーフリフトばらつき補正係数として近似して以下のように計算した。
ＶＡＲ［ＨＦ＿ＣＹＬ］＝１／λｈｒｆ［ＨＦ＿ＣＹＬ］………式(４)
ここで求めたハーフリフトばらつき補正係数ＶＡＲ［ＨＦ＿ＣＹＬ］を、各気筒がハーフリフトモードで燃料噴射する場合に、燃料噴射時間演算部３１８にて計算される燃料噴射時間に反映する、ここでは乗算して燃料噴射時間を補正する。噴射時間の補正が終了するとステップS６２２に移行する。
【００８２】
以上の通り本実施例の燃料噴射弁の制御装置（ＥＣＵ７）は、第１気筒（ＣＹＬ１、ＨＦ_ＣＹＬ）の第１燃料噴射弁３ＣＹＬ１がハーフリフトモードで複数回、燃料を噴射し、第１気筒（ＣＹＬ１、ＨＦ_ＣＹＬ）以外の気筒（第２気筒ＣＹＬ２、第３気筒ＣＹＬ３、第４気筒ＣＹＬ４）の燃料噴射弁がフルリフトモードで燃料を噴射する燃料噴射量補正状態（ハーフリフトばらつき補正状態）の下で第１気筒（ＣＹＬ１、ＨＦ_ＣＹＬ）の第１燃料噴射弁３ＣＹＬ１の燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正部（燃料噴射時間演算部３１８、燃料噴射弁制御部３１９）を備えたものである。
【００８３】
また燃料噴射量補正部（燃料噴射時間演算部３１８、燃料噴射弁制御部３１９）は図５、６に示したように、燃料噴射量補正状態（ハーフリフトばらつき補正状態）において、第１燃料噴射弁３ＣＹＬ１がハーフリフトモードの場合の全気筒（第１気筒ＣＹＬ１、第２気筒ＣＹＬ２、第３気筒ＣＹＬ３、第４気筒ＣＹＬ４）の燃料噴射弁（第１燃料噴射弁３ＣＹＬ１、第２燃料噴射弁３ＣＹＬ２、第３燃料噴射弁３ＣＹＬ３、第４燃料噴射弁３ＣＹＬ４）の平均の目標燃料噴射量と、第１燃料噴射弁３ＣＹＬ１の目標燃料噴射量との差分に基づいて第１燃料噴射弁３ＣＹＬ１の燃料噴射量を補正する。
【００８４】
より具体的にはＥＣＵ７は、燃料噴射量補正状態（ハーフリフトばらつき補正状態）において、第１燃料噴射弁３ＣＹＬ１がハーフリフトモードの場合の第１燃料噴射弁３ＣＹＬ１の空気過剰率λｈｒｆ［ＨＦ_ＣＹＬ］を演算する空気過剰率演算部（ハーフリフトばらつき演算部３２２）を備え、燃料噴射量補正部（燃料噴射時間演算部３１８、燃料噴射弁制御部３１９）は空気過剰率演算部（ハーフリフトばらつき演算部３２２）により演算された第１気筒（ＣＹＬ１、ＨＦ_ＣＹＬ）の空気過剰率λｈｒｆ［ＨＦ_ＣＹＬ］に基づいて第１燃料噴射弁３ＣＹＬ１の燃料噴射量を補正する。つまり、燃料噴射量補正部（燃料噴射時間演算部３１８、燃料噴射弁制御部３１９）は、数式４により空気過剰率演算部（ハーフリフトばらつき演算部３２２）により演算された第１気筒（ＣＹＬ１、ＨＦ_ＣＹＬ）の空気過剰率λｈｒｆ［ＨＦ＿ＣＹＬ］の逆数を第１燃料噴射弁３ＣＹＬ１の燃料噴射時間に乗算することで、第一燃料噴射弁３ＣＹＬ１の燃料噴射量を補正する。
【００８５】
なお上記したように、燃料噴射量補正状態（ハーフリフトばらつき補正状態）の場合で、かつ、内燃機関の負荷が設定負荷以下となっている、又は内燃機関の回転数が設定回転数以下となっている場合において、燃料噴射量補正部（燃料噴射時間演算部３１８、燃料噴射弁制御部３１９）は、第１気筒（ＣＹＬ１、ＨＦ_ＣＹＬ）の第１燃料噴射弁３ＣＹＬ１の燃料噴射量を補正することが望ましい。
【００８６】
以上のように本実施例の制御部７Ａのハーフリフトばらつき補正処理部（ハーフリフトばらつき演算部３２２、燃料噴射時間演算部３１８、燃料噴射弁制御部３１９）は、両リフトモードを実行中の燃料噴射弁の平均目標燃料量を求め、更に、平均目標燃料量を基に所定の第１の演算を実行してハーフリフトモードを実行中の特定気筒の燃料噴射弁の特定目標燃料量を求める（Ｓ６１９、Ｓ６２０）。次に、ハーフリフトばらつき補正処理部は、特定目標燃料量を基に所定の第２の演算を実行して、特定気筒の前記燃料噴射弁の燃料ばらつき補正量を求め(Ｓ６２１)、燃料ばらつき補正量を前記特定気筒の前記燃料噴射弁の燃料噴射時間に反映する（Ｓ６２１）。これにより、目標燃料噴射量と実際の燃料噴射量の誤差を低減させることを可能としたものである。
【００８７】
更には、本実施形態では、ハーフリフトばらつき補正処理部での所定の第１の演算においては、目標燃料量の代わりに目標空燃比(＝空気過剰率)を用いても良い。そして、ハーフリフトばらつき補正処理部は、両リフトモードを実行中の平均目標空燃比を求め、更に、平均目標空燃比を基に所定の第１の演算を実行してハーフリフトモードを実行中の特定気筒の燃料噴射弁の特定目標空燃比を求める（Ｓ６１９、Ｓ６２０）。次に、特定目標空燃比を基に所定の第２の演算を実行して、特定気筒の前記燃料噴射弁の燃料ばらつき補正量を求め、燃料ばらつき補正量を特定気筒の燃料噴射弁の燃料噴射時間に反映する（Ｓ６２１）。これにより、目標燃料噴射量と実際の燃料噴射量の誤差を低減させることを可能としたものである。
【００８８】
また、本実施形態では、上述の所定の第１の演算は、
λｈｒｆ［ＨＦ_ＣＹＬ］＝１＋（λａｖｅ−１）×ＣＹＬＡ
で表される（Ｓ６２０）。ここで、λｈｒｆ［ＨＦ_ＣＹＬ］は特定気筒の目標空燃比(＝空気過剰率)、λａｖｅは平均目標空燃比(＝平均空気過剰率)、ＣＹＬＡは気筒数である。
【００８９】
また、上述の所定の第２の演算は、
ＶＡＲ［ＨＦ_ＣＹＬ］＝１／λｈｒｆ［ＨＦ_ＣＹＬ］
で表される（Ｓ６２１）。ここで、ＶＡＲ［ＨＦ_ＣＹＬ］は特定気筒の前記燃料ばらつき補正係数である。本実施例の制御部７Ａは、この燃料ばらつき補正係数ＶＡＲ［ＨＦ_ＣＹＬ］を、特定気筒の燃料噴射弁３の燃料噴射時間に乗算して特定気筒の燃料噴射弁３の燃料ばらつきを補正している。
【００９０】
≪ステップＳ６２２≫
ステップＳ６２２においては、ハーフリフトばらつき補正処理の終了を判定する。この判定は、燃料噴射カウントＩＮＪ_ＣＮＴが燃料噴射ばらつき算出終了回数ＥＮＤ_ＣＮＴに達したかどうかを判断して行なうことができる。燃料噴射ばらつき算出終了回数ＥＮＤ_ＣＮＴは、所定燃焼サイクル数や、単に燃料噴射回数で規定することができる。
【００９１】
そして、ステップＳ６２２で、終了条件に達している場合はステップＳ６２４へ移行し、ハーフリフトばらつき補正処理を終了する。一方、終了条件に達していない場合は、ステップＳ６２３へ移行する。
【００９２】
≪ステップＳ６２３≫
ステップＳ６２３においては、ハーフリフトばらつき補正処理を継続するために、今回の演算に用いられたパラメータである、吸入空気量積算値ＱＡＨＦと燃料噴射量積算値ＴＦＨＦを前回値として記憶する。その後Ｓ６０１へ移行して、上述した制御ステップを再度実行する。
【００９３】
≪ステップＳ６２４≫
ステップＳ６２４においては、ハーフリフトばらつき補正処理を終了する。４気筒内燃機関の場合は、一般的には第１気筒⇒第３気筒⇒第４気筒⇒第２気筒の順番で燃料噴射が実行されるので、所定燃焼サイクル数に亘って第１気筒でハーフリフトモードを実行し、次に第３気筒⇒第４気筒⇒第２気筒の順番でハーフリフトモードを実行すれば、各気筒の燃料噴射弁毎のばらつき補正係数ＶＡＲ［ＨＦ＿ＣＹＬ］を求めることができる。
【００９４】
尚、ハーフリフトモード実行時の各燃料噴射弁の燃料噴射量のばらつき補正係数ＶＡＲ［ＨＦ_ＣＹＬ］はバックアップＲＡＭやフラッシュＲＯＭ等に保持され、通常の運転でハーフリフトモードを実行する時の燃料噴射時間の補正に用いられることは言うまでもない。ステップＳ６０１からステップＳ６２３までの燃料噴射制御に係る演算は、ＥＣＵ７の制御プログラムに含まれ、所定時間毎に繰り返し実行されるものである。
【００９５】
図８は、図３に示すハーフリフトばらつき補正許可判定部３１２において、ステップＳ６０５に示すハーフリフトばらつき補正処理の許可の判断を実行し、燃料噴射気筒の燃料噴射モードが遷移する様子を示している。
【００９６】
ステップＳ６０５に示すように、ハーフリフトばらつき補正処理が許可された場合には、複数気筒のうちの１気筒のみをハーフリフトモードとし、残余の気筒をフルリフトモードとする「ハーフリフトばらつき補正状態」を実行している。図８では４気筒内燃機関を想定しており、第１気筒⇒第３気筒⇒第４気筒⇒第２気筒の順番で燃焼サイクルが遷移している。
【００９７】
このように、本実施形態のＥＣＵ７は全ての気筒（第１気筒ＣＹＬ１、第２気筒ＣＹＬ２、第３気筒ＣＹＬ３、第４気筒ＣＹＬ４）を所定の順番に従って気筒毎に燃料噴射量補正状態（一つの気筒のみハーフリフト）となるように制御する制御部７Ａを備えたものである。つまり、ハーフリフトばらつき補正状態によるハーフリフトばらつき補正処理は、内燃機関の気筒の作動順序にしたがって実行されるように設定されている(図８参照)。
【００９８】
１回目〜１６回目の燃料噴射では、第１気筒のみハーフリフトモードを実行し、第３気筒、第４気筒、第２気筒はフルリフトモードを実行することを示している。この間にモニタされる燃料噴射量と吸入空気量によって、第１気筒のハーフリフトモードでの燃料ばらつきが算出され、これに基づき第１気筒のばらつき補正係数ＶＡＲ［１］が求められる。本実施例では、第１気筒の４燃焼サイクルに亘ってハーフリフトモードを実行しており、これらの燃焼サイクルの平均のばらつき補正係数ＶＡＲ［１］を求めている。
【００９９】
次に、１７回目〜３２回目の燃料噴射は、全気筒の燃料噴射弁をフルリフトモードで行なう「全気筒フルリフトモード」を実行する。これは第１気筒で実行していたハーフリフトモードによって変化した、排気管１９中の残留ガスの状態を、全気筒でフルリフトモードを実行して基準の環境状態に戻して、次の測定に備えるためである。
【０１００】
このように、本実施形態のＥＣＵ７は、全ての気筒（第１気筒ＣＹＬ１、第２気筒ＣＹＬ２、第３気筒ＣＹＬ３、第４気筒ＣＹＬ４）を所定の順番に従って気筒毎に燃料噴射量補正状態（一つの気筒のみハーフリフト）となるように制御する制御部７Ａを備え、制御部７Ａは、所定の気筒を燃料噴射量補正状態（一つの気筒のみハーフリフト）とした後に全ての気筒の燃料噴射弁をフルリフトモードで制御する全気筒フルリフト状態となるように制御する。つまり、ハーフリフトばらつき補正状態（一つの気筒のみハーフリフト）は、全ての気筒の燃料噴射弁をフルリフトモードで制御する全気筒フルリフト状態と組み合わされ、気筒の作動順序にしたがってハーフリフトばらつき補正状態を実行し、更に前後するハーフリフトばらつき補正状態の間に全気筒フルリフトモードを実行するように構成されている(図８参照)。
【０１０１】
以後、３３回目〜４８回目の燃料噴射は、第３気筒のみハーフリフトモード、第１気筒、第４気筒、第２気筒はフルリフトモードを実行し、６５回目〜８０回目の燃料噴射は、第４気筒のみハーフリフトモード、第１気筒、第３気筒、第２気筒はフルリフトモードを実行し、９７回目〜１１２回目の燃料噴射は、第２気筒のみハーフリフトモード、第１気筒、第３気筒、第４気筒はフルリフトモードを実行するものである。もちろん、４９回目〜６４回目、８１回目〜９６回目、必要に応じて１１３回目以降は、上述した理由で、「全気筒フルリフトモード」に切り換えている。このように、ハーフリフトモードを実行中に、対応する気筒の燃料噴射弁のばらつき補正係数ＶＡＲ［ＨＦ_ＣＹＬ］の算出が逐次行われる。
【０１０２】
図９は、図８に示す燃料噴射モードで燃料噴射を実行した際の、ハーフリフトモードでのばらつき補正係数の算出の様子を示したものである。
【０１０３】
図９の（ａ）は、Ａ／Ｆセンサが検出した実際の空燃比の変化を示し、図９の（ｂ）は、ハーフリフトモードを実行する気筒を示し、図中の１、３、４、２の番号は気筒番号を示している。また、図９の（ｃ）はハーフリフトモードでのばらつき補正係数を算出のために用いる空気過剰率λｈｒｆの値を示し、図９の（ｄ）は空気過剰率λｈｒｆによって求めたハーフリフトモードを実行した気筒のばらつき補正係数ＶＡＲ［ＨＦ_ＣＹＬ］の計算値を示している。
【０１０４】
図９の（ｂ）において、ハーフリフト実行気筒が第１気筒の場合、Ａ／Ｆセンサより取得された実際の空燃比の値は、平均でストイキ状態となる空燃比１４．７を下回り、燃料過多の状態となっている。すると図３の目標燃料噴射量算出部３１３では目標空燃比を空気過剰率λ＝１以上の値として設定して、ストイキ値の空燃比に戻す制御をおこなう。第１気筒がハーフリフトモードの実行を指示されている間、目標空燃比が全体的にリーン側に制御されていたとすると、第１気筒のハーフリフトモードの実行時においては、第１気筒の燃料噴射弁は、目標燃料噴射量に対して多くの燃料を噴射する特性があると判断される。
【０１０５】
この時の吸入空気量の積算値と、燃料噴射量の積算値から平均空気過剰率λａｖｅを求めた結果、平均空気過剰率λａｖｅ＝１.０５であった場合、式(３)を用いて第１気筒のハーフリフト空気過剰率λｈｒｆを求めると１.２０という結果が得られる。したがって、空気過剰率λｈｒｆがハーフリフトモードの燃料噴射弁の燃料噴射ばらつきとすれば、式(４)を用いて第１気筒のばらつき補正係数ＶＡＲ［１］は０.８３となる。
【０１０６】
同様に、ハーフリフト実行気筒が第３気筒の場合は、空気過剰率λｈｒｆは０.９５、ばらつき補正係数ＶＡＲ［３］は１．０４となり、ハーフリフト実行気筒が第４気筒の場合は、空気過剰率λｈｒｆは１.０２、ばらつき補正係数ＶＡＲ［４］は１．０４となり、ハーフリフト実行気筒が第２気筒の場合は、空気過剰率λｈｒｆは０.９０、ばらつき補正係数ＶＡＲ［２］は１．１１となる。
【０１０７】
このばらつき補正係数ＶＡＲを燃料噴射時間に反映させることによって、通常のハーフリフトモードの実行時においても、所望の燃料噴射量を確実に燃料噴射することが可能となる。
【０１０８】
尚、「全気筒フルリフトモード」の後のばらつき測定禁止期間は、図７に示すステップＳ６１６によって設定されている期間であり、これは排気管の残留ガスを送り出し、Ａ／Ｆセンサ２１で検知する実際の空燃比を、１気筒のみハーフリフトモードを実行中の内燃機関より放出される排気ガスの成分を取得するためである。このため、図７にあるように、ハーフリフトばらつき補正状態の切り換わり時点から所定噴射回数だけ、或いは所定時間だけ経過してからハーフリフトばらつき補正処理を実行しても良い。尚、図９では、「ハーフリフトばらつき補正状態」の後に実施される「全気筒フルリフトモード」にもばらつき測定禁止期間を設定している。
【０１０９】
このように、本実施形態では、制御部７Ａにより全気筒フルリフト状態から燃料噴射量補正状態（一つの気筒のみハーフリフト）に移行する場合において、燃料噴射量補正状態（一つの気筒のみハーフリフト）に切り替わって所定回数の燃料噴射が実行された後、又は燃料噴射量補正状態（一つの気筒のみハーフリフト）に切り替わって所定時間が経過した後に、燃料噴射量補正部（燃料噴射時間演算部３１８、燃料噴射弁制御部３１９）はハーフリフトモードで燃料を噴射する燃料噴射弁７の燃料噴射量を補正する。つまり、全気筒フルリフトモードからハーフリフトばらつき補正状態に移行する場合においては、ハーフリフトばらつき補正状態に切り替わって所定回数の燃料噴射が実行された後、或いはハーフリフトばらつき補正状態に切り替わって所定時間が経過した後(図９参照)に、ハーフリフトばらつき補正処理を実行することで、正確なばらつき補正係数ＶＡＲを求めることができる。
【０１１０】
図３の目標空燃比算出部３１３で、目標空燃比の算出にＡ／Ｆの値を用いているが、Ａ／Ｆセンサではなく、単に排気ガス中に含まれる残留酸素濃度によって酸素過多、燃料過多を判定するＯ２センサを用いてもよい。
【０１１１】
また、図３の目標空燃比算出部３１３で、ハーフリフトモード時の目標空燃比とフルリフトモード時の目標空燃比を各々求められるように構成してもよい。例えば、ハーフリフトモード時の目標空燃比を１４．７（λ＝１）に固定し、フルリフトモードが実行される他の気筒の目標空燃比をＡ／Ｆセンサの入力に基づいて決定してもよい。
【０１１２】
また、燃料噴射時間演算部３１８で、燃料噴射時間を決定するにあたり、ハーフリフトモード実行気筒の燃料噴射時間を固定にし、他のフルリフト実行気筒の燃料噴射時間で燃料噴射量を調節し目標空燃比となるように制御を構成してもよい。このようにハーフリフトモード実行気筒の燃料噴射時間を固定した場合には、図２Ａで示す燃料噴射時間に対して、ハーフリフト領域の特定の燃料噴射時間における燃料噴射量の特性を正確にプロットすることができ、より高精度にハーフリフト制御を実現することが可能である。
【０１１３】
更には、図２Ａの燃料噴射時間と燃料噴射量の関係を示す図に燃料圧力の軸を加えることで、燃料噴射時間だけでなく燃料圧力を考慮したマップを作成し、本発明によるハーフリフトばらつき補正処理の結果を加味した高精度な燃料噴射マップによる燃料噴射制御が可能となる。
【０１１４】
また、本実施形態では、燃料噴射弁の燃料噴射時間を短く調整し、燃料噴射弁の可動コアのストロークが最大に至る前に閉弁する燃料噴射弁に適用した場合について説明しているが、可動コアのストローク量を２段階以上に固定可能とした燃料噴射弁の微小噴射にも適用が可能である。また、燃料噴射時間を制御する例を示したが、目標燃料噴射量を制御する構成としてもよいのは勿論である。
【０１１５】
尚、本発明は、上述した実施例に限定するものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定するものではない。またある実施例の構成の一手段を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一手段について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１１６】
１…エアフロメータ、２…スロットル弁、３…燃料噴射弁、４…燃料圧力センサ、５…クランク角信号板、６…クランク角センサ、７…ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）、８…水温センサ、９…火花点火装置、１０…開弁検出センサ、１１…内燃機関、１２…シリンダ、１３…ピストン、１４…燃料供給通路、１５…カム角センサ、１６…吸気ＶＴＣ、１７…吸気弁、１８…カム角信号板、１９…エキゾーストマニホールド、２０…触媒、２１…Ａ／Ｆセンサ、２２…アクセル開度センサ、２３…大気圧センサ、２４…車速センサ、３０１…燃焼気筒番号、３０２…燃料噴射モード、３０３…アクセル開度、３０４…大気圧、３０５…水温、３０６…自己診断結果、３０７…車速、３０８…内燃機関の回転数、３０９…燃料圧力、３１０…Ａ／Ｆ、３１１…吸入空気量、３１２…ハーフリフトばらつき補正許可判定部、３１３…目標空燃比算出部、３１４…燃料噴射量演算部、３１５…燃料噴射モード演算部、３１６…燃料噴射分割数演算部、３１７…燃料噴射タイミング演算部、３１８…燃料噴射時間演算部、３１９…燃料噴射弁制御部、３２０…燃料噴射量記憶部、３２１…吸入空気量記憶部。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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