(57)【要約】【課題】筒内噴射弁からの微少量の燃料噴射量を精度良く学習する。【解決手段】気筒１２内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁１１と、排気の空燃比を検出する空燃比検出手段４８とを備えたエンジン１０の制御装置である。少なくとも燃料供給が遮断された燃料カット走行中であることを含む学習許可条件が成立したか否かを判定する判定手段２と、判定手段２により学習許可条件が成立したと判定された場合に、筒内噴射弁１１からの微少の燃料噴射量を学習する学習手段３とを備える。学習手段３は、膨張行程又は排気行程において特定の気筒１２に設けられた筒内噴射弁１１に対して所定の微少燃料を噴射させた後、空燃比検出手段４８で検出された実際の空燃比と、予め設定された所定の微少燃料に対する基準空燃比とを比較して、燃料噴射量を学習する。【選択図】図１
2015121182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁と、排気の空燃比を検出する空燃比検出手段とを備えたエンジンの制御装置であって、
少なくとも燃料供給が遮断された燃料カット走行中であることを含む学習許可条件が成立したか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記学習許可条件が成立したと判定された場合に、前記筒内噴射弁からの微少の燃料噴射量を学習する学習手段と、を備え、
前記学習手段は、膨張行程又は排気行程において特定の前記気筒に設けられた前記筒内噴射弁に対して所定の微少燃料を噴射させた後、前記空燃比検出手段で検出された実際の空燃比と、予め設定された前記所定の微少燃料に対する基準空燃比とを比較して、前記燃料噴射量を学習する
ことを特徴とする、エンジンの制御装置。
【請求項２】
前記学習手段による前記燃料噴射量の学習結果に応じて、前記筒内噴射弁の駆動時間を補正する補正手段を備える
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記エンジンは、複数の前記気筒を有する多気筒エンジンであり、
前記学習手段は、一回の前記学習許可条件の成立中では、複数の前記筒内噴射弁のうち一つの前記筒内噴射弁からの前記燃料噴射量を学習する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記基準空燃比は、複数の前記筒内噴射弁の各特性に合わせてそれぞれ設定され、
前記学習手段は、前記所定の微少燃料を噴射させた前記筒内噴射弁に対応する前記基準空燃比を用いて前記燃料噴射量を学習する
ことを特徴とする、請求項３記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記学習手段は、前記気筒の燃焼室内の温度が所定の閾値温度以上の場合に前記排気行程で前記所定の微少燃料を噴射させる
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
前記学習許可条件には、排気通路に介装された触媒装置の触媒温度が第一所定温度以下であることが含まれる
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項記載のエンジンの制御装置。
【請求項７】
前記学習許可条件には、吸気通路と排気通路とに跨って介装されたターボチャージャのタービン温度が第二所定温度以下であることが含まれる
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁を備えたエンジンの制御装置に関し、筒内噴射弁からの微少の燃料噴射量を学習するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自己着火式のディーゼルエンジンでは、メイン噴射のほかに、パイロット噴射，プレ噴射，アフタ噴射，ポスト噴射と呼ばれる微少の燃料噴射を複数回に分けて行うことで、排ガス浄化性能の向上が図られている。このような微少燃料の噴射精度を高めるために、ディーゼルエンジンでは微少噴射量の学習制御が実施されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、ディーゼルエンジンの減速時に微少量の燃料を噴射させ、燃料噴射量と発生トルクとの関係から微少噴射量の学習を行う技術が開示されている。この技術では、学習を行うときに気筒内の温度が低い場合には、ＥＧＲガスを気筒内へ供給したり吸気をインタークーラへ流さないようにしたりすることで気筒内の温度を上昇させている。これにより、燃料に着火しやすくなり、燃焼状態を安定させることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１５０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、火花点火式のガソリンエンジンにおいても、気筒内に直接燃料を噴射する噴射弁が設けられ、微少量の燃料を複数回に分けて噴射することが行われている。火花点火式のエンジンの場合は、点火プラグによって点火することで燃料が燃焼するため、点火のタイミングによっては発生トルクに変動が生じうる。また、上記の特許文献１のような自己着火式のエンジンであっても、燃焼室温度が低い場合には安定して燃料を燃焼させることが困難であり、燃料が燃焼するタイミングがずれ、発生トルクに変動が生じることがある。そのため、微少噴射量の学習精度を高めにくいという課題がある。
【０００６】
本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、筒内噴射弁からの微少量の燃料噴射量を精度良く学習することができるようにした、エンジンの制御装置を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）ここで開示するエンジンの制御装置は、気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁と、排気の空燃比を検出する空燃比検出手段とを備えたエンジンの制御装置である。このエンジンの制御装置は、少なくとも燃料供給が遮断された燃料カット走行中であることを含む学習許可条件が成立したか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記学習許可条件が成立したと判定された場合に、前記筒内噴射弁からの微少の燃料噴射量を学習する学習手段と、を備える。また、前記学習手段は、膨張行程又は排気行程において特定の前記気筒に設けられた前記筒内噴射弁に対して所定の微少燃料を噴射させた後、前記空燃比検出手段で検出された実際の空燃比と、予め設定された前記所定の微少燃料に対する基準空燃比とを比較して、前記燃料噴射量を学習する。
【０００８】
（２）前記学習手段による前記燃料噴射量の学習結果に応じて、前記筒内噴射弁の駆動時間を補正する補正手段を備えることが好ましい。
（３）前記エンジンは、複数の前記気筒を有する多気筒エンジンであることが好ましい。この場合、前記学習手段は、一回の前記学習許可条件の成立中では、複数の前記筒内噴射弁のうち一つの前記筒内噴射弁からの前記燃料噴射量を学習することが好ましい。
【０００９】
（４）さらに、前記基準空燃比は、複数の前記筒内噴射弁の各特性に合わせてそれぞれ設定されることが好ましい。この場合、前記学習手段は、前記所定の微少燃料を噴射させた前記筒内噴射弁に対応する前記基準空燃比を用いて前記燃料噴射量を学習することが好ましい。
（５）また、前記学習手段は、前記気筒の燃焼室内の温度が所定の閾値温度以上の場合に前記排気行程で前記所定の微少燃料を噴射させることが好ましい。
【００１０】
（６）前記学習許可条件には、排気通路に介装された触媒装置の触媒温度が第一所定温度以下であることが含まれることが好ましい。
（７）前記学習許可条件には、吸気通路と排気通路とに跨って介装されたターボチャージャのタービン温度が第二所定温度以下であることが含まれることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
開示のエンジンの制御装置によれば、燃焼トルクに寄与しない膨張行程又は排気行程において特定の気筒の筒内噴射弁から微少燃料を噴射することで、排気の空燃比を用いて、筒内噴射弁からの微少の燃料噴射量を学習することができる。さらに、燃料カット走行中に微少燃料を噴射して実際の空燃比を検出するため、実際の空燃比の微小な変化を検出することができ、学習の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係るエンジンの制御装置のブロック構成及びこの制御装置が適用されたエンジンの構成を例示する図である。
【図２】図１の制御装置での制御手順を例示するフローチャートである。
【図３】図１の制御装置での制御手順を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。
【００１４】
［１．装置構成］
［１−１．エンジン］
本実施形態のエンジンの制御装置は、図１に示す車載ガソリンエンジン１０（以下、単にエンジン１０と呼ぶ）に適用される。ここでは、排気圧を利用した過給システム及びEGRシステム（排気再循環システム）を備えた四気筒のエンジン１０を例示する。図１では、エンジン１０に設けられた四つのシリンダ（気筒）１２のうちの一つを示す。シリンダ１２内にはピストンが摺動自在に内装され、ピストンの往復運動がコネクティングロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換される。
【００１５】
各シリンダ１２の頂面には吸気ポート及び排気ポートが設けられ、それぞれのポート開口には吸気弁，排気弁が設けられる。また、吸気ポートと排気ポートとの間には、点火プラグ１５がその先端を燃焼室側に突出させた状態で設けられる。点火プラグ１５での点火のタイミング（点火時期）は、後述するエンジン制御装置１で制御される。
【００１６】
エンジン１０には、各シリンダ１２への燃料供給用のインジェクタとして、シリンダ１２内に直接的に燃料を噴射する筒内噴射弁（直噴インジェクタ）１１が設けられる。筒内噴射弁１１からの燃料噴射量及びその噴射タイミングは、エンジン制御装置１で制御される。例えば、エンジン制御装置１から筒内噴射弁１１に制御パルス信号が伝達され、その制御パルス信号の大きさに対応する期間だけ筒内噴射弁１１が駆動され、筒内噴射弁１１の噴射口が開放される。これにより、燃料噴射量は制御パルス信号の大きさ（駆動パルス幅）に応じた量となり、噴射開始時刻は制御パルス信号が伝達された時刻に対応したものとなる。すなわち、エンジン制御装置１は、筒内噴射弁１１を駆動する時間（駆動時間）に対応した制御パルス信号を出力する。
【００１７】
筒内噴射弁１１は、コモンレール１３Ａを含む燃料供給路１３を介して流量可変型の燃料ポンプ１４に接続される。燃料ポンプ１４は、エンジン１０や電動機などから駆動力の供給を受けて作動し、燃料タンク内の燃料を燃料供給路１３に吐出する。これにより、燃料ポンプ１４で加圧された燃料が、燃料供給路１３からコモンレール１３Ａに供給され、各々のシリンダ１２に取り付けられた筒内噴射弁１１を通じてシリンダ１２内へと供給される。燃料ポンプ１４から吐出される燃料量及び燃圧Pfは、エンジン制御装置１で制御される。本実施形態のエンジン１０は、一回の燃焼サイクルの中で複数回に分けて燃料を噴射することで燃料の霧化を促進している。つまり、筒内噴射弁１１から噴射される一回の燃料量は、微少である。
【００１８】
また、エンジン１０の吸気弁の上部は、バルブリフト量，バルブタイミングを変化させるための吸気可変動弁機構２８に接続され、排気弁の上部は排気可変動弁機構２９に接続される。吸気弁，排気弁の動作は、これらの可変動弁機構２８，２９を介して、後述するエンジン制御装置１で制御される。それぞれの可変動弁機構２８，２９には、例えばロッカアームの揺動量と揺動のタイミングとを変更する機構として、可変バルブリフト機構及び可変バルブタイミング機構が内蔵される。
【００１９】
エンジン１０の吸気系２０及び排気系３０には、排気圧を利用してシリンダ１２内に吸気を過給するターボチャージャ（過給機）１６が設けられる。ターボチャージャ１６は、吸気ポートの上流側に接続された吸気通路２１と、排気ポートの下流側に接続された排気通路３１との両方に跨って介装される。ターボチャージャ１６のタービン（過給用タービン）１６Ａは、排気通路３１内の排気圧で回転し、その回転力を吸気通路２１側のコンプレッサ１６Ｂに伝達する。これを受けてコンプレッサ１６Ｂは、吸気通路２１内の空気を下流側へと圧縮しながら送給し、各シリンダ１２への過給を行う。ターボチャージャ１６による過給操作は、エンジン制御装置１で制御される。
【００２０】
吸気通路２１上におけるコンプレッサ１６Ｂよりも下流側にはインタークーラ２５が設けられ、圧縮された空気が冷却される。また、コンプレッサ１６Ｂよりも上流側にはエアフィルタ２２が設けられ、外部から取り込まれる空気が濾過される。さらに、コンプレッサ１６Ｂの上流側，下流側の吸気通路２１を接続するように、吸気バイパス通路２３が設けられるとともに、吸気バイパス通路２３上にバイパスバルブ２４が介装される。吸気バイパス通路２３を流れる空気量は、バイパスバルブ２４の開度に応じて調節される。バイパスバルブ２４は、例えば車両の急減速時に開放方向に制御され、コンプレッサ１６Ｂから送給される過給圧を再び上流側へと逃がすように機能する。なお、バイパスバルブ２４の開度はエンジン制御装置１で制御される。
【００２１】
吸気系２０におけるコンプレッサ１６Ｂよりも下流側と、排気系３０におけるタービン１６Ａよりも上流側との間には、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路３４が設けられる。ＥＧＲ通路３４は、シリンダ１２から排出されて間もない排気を再びシリンダ１２の直上流側へと導く通路である。ＥＧＲ通路３４には、還流ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ３５が介装される。還流ガスを冷却することでシリンダ１２内での燃焼温度が低下し、窒素酸化物（NOx）の発生率が低下する。また、ＥＧＲ通路３４と吸気系２０との合流部には、排気の還流量を調節するためのＥＧＲバルブ３６が介装される。ＥＧＲバルブ３６の弁開度は可変であり、エンジン制御装置１で制御される。
【００２２】
インタークーラ２５の下流側にはスロットルボディが接続され、さらにその下流側にはインマニ（インテークマニホールド）が接続される。スロットルボディは、前述のＥＧＲ通路３４と吸気系２０との合流部よりも上流側に配置される。スロットルボディの内部には、電子制御式のスロットルバルブ２６が設けられる。インマニへと流れる空気量は、スロットルバルブ２６の開度（スロットル開度）に応じて調節される。スロットル開度は、エンジン制御装置１によって制御される。
【００２３】
インマニには、各シリンダ１２へと流れる空気を一時的に蓄えるためのサージタンク２７が設けられる。前述のＥＧＲ通路３４と吸気系２０との合流部は、サージタンク２７よりも上流側に位置する。サージタンク２７よりも下流側のインマニは、各シリンダ１２の吸気ポートに向かって分岐するように形成され、サージタンク２７はその分岐点に位置する。サージタンク２７は、各シリンダ１２で発生しうる吸気脈動や吸気干渉を緩和するように機能する。
【００２４】
排気通路３１上におけるタービン１６Ａよりも下流側には、触媒装置３３が介装される。この触媒装置３３は、例えば排気中に含まれるPM（Particulate Matter，粒子状物質）や窒素酸化物（NOx），一酸化炭素（CO），炭化水素（HC）等の成分を浄化，分解，除去する機能を持つ。また、タービン１６Ａよりも上流側には、各シリンダ１２の排気ポートに向かって分岐形成されたエキマニ（エキゾーストマニホールド）が接続される。
【００２５】
タービン１６Ａの上流側，下流側の排気通路３１を接続するように排気バイパス通路３２が設けられるとともに、排気バイパス通路３２上に電子制御式のウェイストゲートバルブ１７が介装される。ウェイストゲートバルブ１７は、タービン１６Ａ側に流入する排気流量を制御して過給圧を変化させる過給圧調節弁である。このウェイストゲートバルブ１７には電動アクチュエータ１８が併設される。電動アクチュエータ１８は、車両に搭載された補機バッテリや駆動バッテリ等の電力を駆動源とし、その動作はエンジン制御装置１で制御される。
【００２６】
［１−２．検出系，制御系］
車両の任意の位置には、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度APS）を検出するアクセルポジションセンサ４１が設けられる。アクセル開度APSは、運転者の加速要求や発進意思に対応するパラメータであり、言い換えるとエンジン１０の負荷（エンジン１０に対する出力要求）に相関するパラメータである。
【００２７】
吸気通路２１内には、吸気流量Qを検出するエアフローセンサ４２が設けられる。吸気流量Qは、エアフィルタ２２を通過した空気の流量に対応するパラメータである。また、サージタンク２７内には、インマニ圧センサ４３及び吸気温度センサ４４が設けられる。インマニ圧センサ４３はサージタンク２７内の圧力をインマニ圧として検出し、吸気温度センサ４４はサージタンク２７内の吸気温度Tiを検出する。
【００２８】
クランクシャフト近傍には、エンジン回転速度Ne（単位時間あたりの回転数）を検出するエンジン回転速度センサ４５が設けられる。また、エンジン１０の冷却水循環路上における任意の位置には、エンジン冷却水の温度（水温Tw）を検出する冷却水温センサ４６が設けられる。さらに、燃料ポンプ１４には、筒内噴射弁１１から噴射される燃料の圧力（燃圧Pf）を検出する燃圧センサ４７が設けられる。
【００２９】
また、触媒装置３３の内部には、リニア空燃比センサ（空燃比検出手段）４８及び排気温度センサ４９が配置される。リニア空燃比センサ４８は、触媒装置３３に流入する排気の空燃比を検出し、排気温度センサ４９は触媒装置３３から流出する排気の温度（排気温度Te）を検出する。各種センサ４１〜４９で検出された各種情報は、エンジン制御装置１に伝達される。
エンジン１０を搭載する車両には、エンジン制御装置１が設けられる。エンジン制御装置１は、例えばマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両に設けられた車載ネットワークの通信ラインに接続される。
【００３０】
エンジン制御装置１は、エンジン１０に関する点火系，燃料系，吸排気系及び動弁系といった広汎なシステムを総合的に制御する電子制御装置であり、エンジン１０の各シリンダ１２に対して供給される空気量や燃料噴射量，各シリンダ１２の点火時期，過給圧等を制御するものである。エンジン制御装置１の入力ポートには、前述の各種センサ４１〜４９が接続される。入力情報は、アクセル開度APS，吸気流量Q，インマニ圧，吸気温度Ti，エンジン回転速度Ne，冷却水温Tw，空燃比，排気温度Te，燃圧Pf等である。
【００３１】
エンジン制御装置１の具体的な制御対象としては、筒内噴射弁１１から噴射される燃料噴射量とその噴射時期，点火プラグ１５による点火時期，吸気弁及び排気弁のバルブリフト量及びバルブタイミング，ターボチャージャ１６の作動状態，スロットル開度，バイパスバルブ２４の開度，ウェイストゲートバルブ１７のバルブ開度等が挙げられる。本実施形態では、各筒内噴射弁１１から噴射される微少の燃料噴射量を学習する学習制御と、学習制御の結果（学習結果）を用いた補正制御とについて説明する。
【００３２】
［２．制御の概要］
［２−１．学習制御］
学習制御は、所定の学習実施条件が成立した状態で所定の学習許可条件が成立した場合に、リニア空燃比センサ４８を用いて実施される制御であり、各筒内噴射弁１１から噴射される実際の微少燃料量と基準値との誤差を学習するものである。この学習制御により、各筒内噴射弁１１の個体差と、経年変化により生じる誤差とが学習される。なお、一回の学習許可条件成立時では、一つの筒内噴射弁１１の学習が実施され、次の学習許可条件成立時に他の筒内噴射弁１１の学習が実施される。ここでは、四つのシリンダ１２に各々設けられた四つの筒内噴射弁１１が、第一気筒，第二気筒，第三気筒，第四気筒の順に学習される。
【００３３】
学習制御では、膨張行程又は排気工程において、特定のシリンダ１２に設けられた筒内噴射弁１１に燃料噴射量の制御目標である指令値がエンジン制御装置１から出力される。また、筒内噴射弁１１から所定の微少燃料Fmが噴射された後、リニア空燃比センサ４８で実際の空燃比（実空燃比，実A/F）が検出される。そして、この実空燃比と、予め設定された微少燃料Fmに対する基準空燃比（基準A/F)とが比較され、基準空燃比に対する実空燃比のずれ、すなわち基準空燃比から実空燃比を減算した値ΔA/F（＝基準空燃比−実空燃比）が学習される。つまり、筒内に噴射した微少な未燃燃料を排気通路３１へ流出させて空燃比を検出することで学習が実施される。
【００３４】
所定の学習実施条件は、学習を実施すべきか否かを判定するための条件であり、例えば以下の条件（Ａ）又は（Ｂ）が成立することである。
（Ａ）学習を一度も実施したことのない筒内噴射弁１１がある
（Ｂ）全ての筒内噴射弁１１の学習終了から所定期間が経過した
【００３５】
上記の条件（Ａ）は、初期学習に関する条件である。学習制御では、まず、各筒内噴射弁１１の個体差による微少噴射量（噴射特性）のばらつきを学習する。条件（Ａ）は、全ての筒内噴射弁１１の初期学習が完了していない場合に成立する。一方、上記の条件（Ｂ）は、筒内噴射弁１１の経年変化によって生じる誤差を学習するための条件であり、全ての筒内噴射弁１１に対して学習を実施してから、次に学習を開始するまでの間隔に関する条件である。上記の所定期間は予め設定されており、例えば走行距離や走行時間等である。この所定期間によって学習頻度が設定される。
【００３６】
所定の学習許可条件は、学習を実施すべき状態において、エンジン１０の状態が学習を実施することができる状態であるか（学習を許可可能か）否かを判定するための条件であり、例えば以下の条件（Ｃ）〜（Ｆ）の全てが成立することである。
（Ｃ）燃料カット走行中である
（Ｄ）触媒装置３３の触媒温度Tcが第一所定温度Tc0以下である（Tc≦Tc0）
（Ｅ）ターボチャージャ１６のタービン温度Ttが第二所定温度Tt0以下である（Tt≦Tt0）
（Ｆ）バルブオーバラップ期間が所定期間VOL0以下である
【００３７】
上記の条件（Ｃ）は、リニア空燃比センサ４８による検出精度を高めるための条件である。つまり、通常の燃料噴射が遮断された状態で微少燃料Fmを噴射することにより、極わずかな実空燃比の変化を検出することが可能となる。なお、燃料カットは従来行われている制御であるため、ここでは詳細は省略するが、例えば定常走行中にアクセル開度APSが0となり、エンジン回転速度Neが所定値以上の場合に、燃料供給が遮断される（燃料カットされる）。
【００３８】
上記の条件（Ｄ）及び（Ｅ）は、学習のために噴射した微少燃料Fmが、触媒装置３３やターボチャージャ１６において燃焼しないようにするための条件である。触媒温度Tcやタービン温度Ttが高温のときは、未燃の微少燃料Fmが燃えて正確な学習結果が得られない可能性があるため、触媒温度Tc及びタービン温度Ttが高温の場合には学習が許可されない。なお、上記の第一所定温度Tc0及び第二所定温度Tt0は、触媒装置３３及びターボチャージャ１６内で燃料が燃焼しない温度に予め設定されている。これらの第一所定温度Tc0及び第二所定温度Tt0は、同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。また、ここでは触媒温度Tc及びタービン温度Ttは、水温Twや排気温度Te等のセンサ値から推定される。
【００３９】
上記の条件（Ｆ）は、シリンダ１２内に噴射した微少燃料Fmを確実に排気通路３１側へ流れるようにするための条件である。バルブオーバラップ期間（以下、VOL期間という）は、吸気弁の開弁期間と排気弁の開弁期間とが重複する期間であり、エンジン１０の運転状態に応じて設けられることがある。このVOL期間が長い場合には、筒内噴射弁１１で噴射した微少燃料Fmが吸気ポート側へ流出する可能性があり、学習の精度が低下するおそれがある。そのため、VOL期間が所定期間VOL0よりも大きい場合は、学習が許可されない。
【００４０】
学習制御において筒内噴射弁１１から噴射される微少燃料Fmは、筒内噴射弁１１の駆動時間ｔと燃圧Pfとに応じて決まるものであり、ここでは燃圧Pfを一定とし、駆動時間ｔを予め一定値に設定することで、噴射される微少燃料Fmも一定値となる。この微少燃料Fmは、例えば、複数回に分けて燃料噴射を実施する場合に一回の燃料噴射で噴射する燃料量に設定されていてもよいし、筒内噴射弁１１で噴射することのできる最も少ない燃料量（限界燃料量）程度に設定されていてもよい。
【００４１】
また、微少燃料Fmに対する基準空燃比は、微少燃料Fmが噴射された場合の空燃比（リニア空燃比センサ４８の理想的な出力値）であり、学習制御の基準値である。この基準空燃比は、各シリンダ１２に設けられた筒内噴射弁１１毎に、筒内噴射弁１１の特性を考慮して、各筒内噴射弁１１への指令値に合わせて設定されている。これは、全ての筒内噴射弁１１から同量の微少燃料Fmが噴射された場合であっても、エキマニの長さやリニア空燃比センサ４８への排ガス当たりなどの影響により、筒内噴射弁１１毎に実空燃比の変化量が異なることがあるためである。
【００４２】
また、学習用に噴射される微少燃料Fmは、未燃燃料のまま排気通路３１へ流れ出る必要があるが、燃焼室温度Taが十分に高温の場合には噴射した微少燃料Fmが燃焼室内で自己着火し、学習の精度が低下する可能性がある。そのため、燃焼室温度Taが所定の閾値温度Ta0以上の場合には、燃焼室内での燃焼を回避すべく、排気行程で微少燃料Fmが噴射される。一方、燃焼室温度Taが閾値温度Ta0未満の場合には、膨張行程で微少燃料Fmが噴射される。なお、燃焼室温度Taは、吸気温度Tiや水温Tw等のセンサ値から推定される。つまり、VOL期間が所定期間VOL0以下であれば、燃焼室温度Taに応じて、微少燃料Fmが噴射されるタイミングが膨張行程又は排気行程に設定される。上記の閾値温度Ta0は、噴射された燃料が自己着火しない程度の温度に予め設定されている。
【００４３】
ここで、第一気筒に設けられた筒内噴射弁１１の学習について説明する。学習実施条件が成立した状態で学習許可条件が成立したら、燃焼室温度Taから微少燃料Fmを噴射する行程が決定され、膨張行程又は排気行程において微少燃料Fmが噴射される。その後、リニア空燃比センサ４８で検出された実空燃比と、第一気筒の筒内噴射弁１１に対して設定された基準空燃比とからΔA/Fが学習され、第一気筒の筒内噴射弁１１からの微少の燃料噴射量の学習が終了する。第二気筒の筒内噴射弁１１の学習は、このタイミングでは実施されず、次に条件（Ｃ）〜（Ｆ）の全てが成立した場合に実施される。
【００４４】
［２−２．補正制御］
補正制御は、各筒内噴射弁１１に対する学習制御の結果を用いて、学習を実施した筒内噴射弁１１の駆動時間ｔ（パルス幅）を補正するものである。基準空燃比に対して実空燃比が小さい場合（ΔA/F＞0の場合）、指令値に対して実際に噴射される燃料量が少ないため、筒内噴射弁１１の駆動時間ｔを延長する方向に補正する。一方、基準空燃比に対して実空燃比が大きい場合（ΔA/F＜0の場合）、指令値に対して実際に噴射される燃料量が多いため、筒内噴射弁１１の駆動時間ｔを短縮する方向に補正する。駆動時間ｔの補正量Δｔは、基準空燃比と実空燃比との差の絶対値（ずれ量）｜ΔA/F｜が大きいほど大きい。
【００４５】
［３．制御構成］
本実施形態に係るエンジン制御装置１は、上記の学習制御及び補正制御を実施するための要素として、判定部２，学習部３及び補正部４が設けられる。これらの各要素は、電子回路（ハードウェア）によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。なお、ここでは一つのエンジン制御装置１に全ての要素が設けられている場合を例示しているが、これらの要素が複数の制御装置に分けて設けられ、各制御装置が情報伝達可能に構成されていてもよい。
【００４６】
判定部（判定手段）２は、学習制御に関する条件判定を実施するものであり、上記の学習実施条件が成立するか否かを判定し、学習実施条件が成立する場合にはさらに上記の学習許可条件が成立するか否かを判定する。判定部２は、学習許可条件の成否を判定する場合には、エンジン制御装置１により燃料カットが行われているか否かの情報を取得するとともに、触媒温度Tc及びタービン温度Ttを推定する。判定部２は、学習許可条件が成立したと判定した場合には、その情報を学習部３へ伝達する。
【００４７】
学習部（学習手段）３は、判定部２から学習許可条件が成立したという判定結果が伝達された場合に、上記の学習制御を実施するものである。学習部３は、燃焼室温度Taを推定して、燃焼室温度Taと閾値温度Ta0とを比較する。そして、燃焼室温度Taが閾値温度Ta0未満であれば膨張行程で微少燃料Fmを噴射させ、燃焼室温度Taが閾値温度Ta0以上であれば排気行程で微少燃料Fmを噴射させる。
【００４８】
学習部３は、このようにして第一気筒に設けられた筒内噴射弁１１から順に、膨張行程又は排気行程において微少燃料Fmを噴射させる。そして、リニア空燃比センサ４８で検出された実空燃比と、微少燃料Fmを噴射させた筒内噴射弁１１に対応する基準空燃比とを比較し、基準空燃比から実空燃比を減算した値ΔA/Fを学習する。学習部３は、学習結果を補正部４へ伝達する。
【００４９】
補正部（補正手段）４は、学習部３からの学習結果を用いて上記の補正制御を実施するものである。補正部４は、基準空燃比と実空燃比との差分ΔA/Fに基づいて補正量Δｔを取得し、対応する筒内噴射弁１１の駆動時間ｔを補正量Δｔで補正する。
【００５０】
［４．フローチャート］
図２及び図３は、学習制御及び補正制御の各手順を説明するためのフローチャートである。図２は、判定部２で実施される条件判定フローチャートであり、図３は図２のフローチャートのサブフローチャートであり、学習部３及び補正部４で実施される。図２のフローチャートはキーオンと共にスタートされ、エンジン制御装置１において予め設定された所定の演算周期で繰り返し実施される。
【００５１】
図２に示すように、ステップＳ１０では、フラグＧがＧ＝０であるか否かが判定される。ここで、フラグＧは、学習実施条件が成立した状態であるか否かをチェックするための変数であり、Ｇ＝０は学習実施条件が成立していない状態に対応する。また、Ｇ≠０は学習実施条件が成立している状態に対応し、さらにフラグＧの値が今回の学習対象である筒内噴射弁１１が設けられたシリンダ１２に対応する。例えば、フラグＧがＧ＝１に設定されている場合は、学習実施条件が成立しており、かつ、第一気筒に設けられた筒内噴射弁１１が今回の学習対象である。ここでは学習制御は第一気筒から順に第四気筒まで実施されるため、第一気筒の筒内噴射弁１１の学習が終了すると、フラグＧはＧ＝１からＧ＝２に更新される。なお、第四気筒の筒内噴射弁１１の学習が終了すると、フラグＧはＧ＝４からＧ＝０にリセットされる。
【００５２】
ステップＳ１０においてフラグＧ＝０と判定されると、ステップＳ２０において前回フラグＧがＧ＝０に設定されてから所定期間が経過したか否かが判定される。この判定は、上記の条件（Ｂ）の判定に対応する。すなわち、第四気筒の筒内噴射弁１１の学習が終了してから（Ｇ＝０に設定されてから）所定期間が経過している場合には、学習実施条件が成立したと判定されてステップＳ４０へ進む。
【００５３】
一方、フラグＧがＧ＝０に設定されてから所定期間が経過していない場合には、ステップＳ３０において第四気筒の筒内噴射弁１１の学習が未実施であるか否かが判定される。この判定は、上記の条件（Ａ）の判定に対応する。すなわち、第四気筒の筒内噴射弁１１の初期学習が終了していれば、他の筒内噴射弁１１の初期学習も終了していることになる。第四気筒の筒内噴射弁１１の学習が未実施の場合はステップＳ４０へ進み、すでに学習済みの場合は学習実施条件が成立しないためこのフローをリターンする。
【００５４】
ステップＳ４０に進んだ場合は学習実施条件が成立した場合であり、ステップＳ４０ではフラグＧがＧ＝１に設定される。ステップＳ５０では、各種センサ４１〜４９で検出された各種情報がエンジン制御装置１に入力される。ステップＳ６０では、燃料カット走行中であるか否かが判定される。燃料カット走行中の場合はステップＳ７０へ進み、燃料カット走行中でない場合は学習許可条件が成立しないためこのフローをリターンする。
【００５５】
ステップＳ７０では、触媒温度Tc及びタービン温度Ttが推定され、続くステップＳ８０では、触媒温度Tcが第一所定温度Tc0以下であるか否かが判定される。触媒温度Tcが第一所定温度Tc0以下である場合は、さらにステップＳ９０においてタービン温度Ttが第二所定温度Tt0以下であるか否かが判定される。タービン温度Ttが第二所定温度Tt0以下の場合は、続くステップＳ９５においてVOL期間が所定期間VOL0以下であるか否かが判定される。VOL期間が所定期間VOL0以下の場合は、学習許可条件が成立するためステップＳ１００に進み、図３のフローチャートが実施される。
【００５６】
一方、触媒温度Tcが第一所定温度Tc0よりも高い場合、タービン温度Ttが第二所定温度Tt0よりも高い場合、又はVOL期間が所定期間VOL0よりも大きい場合は、何れも学習許可条件が成立しないためこのフローをリターンする。これらの場合は、フラグＧがＧ＝１に設定されているためステップＳ１０からステップＳ１５へ進み、フラグＧがＧ≦４であるか否かが判定される。フラグＧはＧ＝１のため、ステップＳ５０へ進んで、ステップＳ５０〜ステップＳ９５の処理が繰り返される。
【００５７】
図３に示すように、ステップＳ１１０では、燃焼室温度Taが推定され、続くステップＳ１２０において燃焼室温度Taが閾値温度Ta0以上であるか否かが判定される。燃焼室温度Taが閾値温度Ta0以上の場合はステップＳ１３０へ進み、フラグＧの値に対応するシリンダ１２（以下、気筒Ｇという）の筒内噴射弁１１に対して、排気行程で微少燃料Fmを噴射させる。最初に図３のフローチャートに進んだ場合はフラグＧがＧ＝１に設定されているため、第一気筒の筒内噴射弁１１に対して排気行程で微少燃料Fmを噴射させる。
【００５８】
一方、ステップＳ１２０において燃焼室温度Taが閾値温度Ta0未満であると判定されたときは、ステップＳ１４０に進み、気筒Ｇの筒内噴射弁１１に対して、膨張行程で微少燃料Fmを噴射させる。最初はフラグＧがＧ＝１に設定されているため、第一気筒の筒内噴射弁１１に対して、膨張行程で微少燃料Fmを噴射させる。
【００５９】
膨張行程又は排気行程において微少燃料Fmを噴射させた後、ステップＳ１５０ではリニア空燃比センサ４８により実空燃比（実A/F）が検出される。続くステップＳ１６０では、気筒Ｇの筒内噴射弁１１に応じた基準空燃比（基準A/F）が取得される。最初はフラグＧがＧ＝１のため、第一気筒の筒内噴射弁１１の特性に合わせて設定された基準空燃比が取得される。ステップＳ１７０では、取得した基準空燃比から実空燃比を減算した値ΔA/Fが求められる。
【００６０】
ステップＳ１８０では、ステップＳ１７０で求めたΔA/Fに基づいて、気筒Ｇの筒内噴射弁１１の駆動時間ｔGの補正量ΔｔGが取得される。ステップＳ１９０では、現在の気筒Ｇの筒内噴射弁１１の駆動時間ｔGに補正量ΔｔGが加算されて、駆動時間ｔGが補正される。最初はフラグＧがＧ＝１のため、第一気筒の筒内噴射弁１１の駆動時間ｔ1が補正される。そして、ステップＳ２００では、現在のフラグＧに１を加算した値が新たなフラグＧに設定され、このフローを終了する。最初にステップＳ２００に進んだ場合は、フラグＧがＧ＝１に１が加算され、Ｇ＝２に更新される。
【００６１】
図２に示すように、ステップＳ１００の学習フローが終了すると、このフローをリターンし、再びステップＳ１０においてフラグＧがＧ＝０であるか否かが判定される。このとき、フラグＧはＧ＝２に設定されているため、ステップＳ１５の判定を経てステップＳ５０へ進み、上記したステップＳ５０〜ステップＳ９５までの処理が繰り返し実施される。つまり、学習許可条件が成立するか否かが判定され、学習許可条件が成立してステップＳ１００へ進んだ場合には、再び図３に示す学習フローが実施される。
【００６２】
ここではフラグＧがＧ＝２に設定されているため、図３のステップＳ１１０からステップＳ１２０へ進み、第二気筒の筒内噴射弁１１に対して、燃焼室温度Taに応じて排気行程又は膨張行程で微少燃料Fmを噴射させる（ステップＳ１３０，Ｓ１４０）。続くステップＳ１５０では実空燃比が検出され、ステップＳ１６０では第二気筒の筒内噴射弁１１に応じた基準空燃比が取得される。そして、ステップＳ１７０〜ステップＳ１９０において、第二気筒の筒内噴射弁１１の駆動時間ｔ2が補正され、ステップＳ２００ではフラグＧがＧ＝３に更新される。
【００６３】
このような処理が第三気筒，第四気筒の筒内噴射弁１１に対しても繰り返し実施され、第四気筒の筒内噴射弁１１の駆動時間ｔ4が補正された後に、ステップＳ２００においてフラグＧがＧ＝５に更新される。次の演算周期では、図２のステップＳ１５においてフラグＧがＧ≦４ではないため、ステップＳ４５へ進み、フラグＧがＧ＝０にリセットされ、このフローをリターンする。つまり、この時点で第四気筒の筒内噴射弁１１の学習が終了したことになり、次に各筒内噴射弁１１の学習を実施すべきか否かは、この時点から所定期間が経過したか否かで判定される。
【００６４】
［５．効果］
（１）上記のエンジン制御装置１では、燃焼トルクに寄与しない膨張行程又は排気行程において特定のシリンダ１２の筒内噴射弁１１から微少燃料Fmを噴射することで、排気の空燃比を用いて、筒内噴射弁１１からの微少の燃料噴射量を学習することができる。さらに、燃料カット走行中に微少燃料Fmを噴射して実際の空燃比を検出するため、実際の空燃比の微小な変化を検出することができ、学習の精度を高めることができる。
【００６５】
（２）上記のエンジン制御装置１では、学習部３による燃料噴射量の学習結果に応じて、補正部４が筒内噴射弁１１の駆動時間ｔを補正するため、筒内噴射弁１１の個体差や経年変化による誤差を考慮した高精度な燃料噴射制御を実施することができる。
【００６６】
（３）上記のエンジン制御装置１では、一回の学習許可条件の成立時には、複数の筒内噴射弁１１のうち一つの筒内噴射弁１１からの燃料噴射量が学習される。これにより、複数の筒内噴射弁１１の学習間隔を十分に設けることができ、学習精度をより高めることができる。例えば、第二気筒の筒内噴射弁１１からの微少の燃料噴射量を学習するときに、第二気筒の前に学習した第一気筒の筒内噴射弁１１から噴射された微少燃料Fmの影響を確実に排除することができる。
【００６７】
（４）上記のエンジン制御装置１では、各シリンダ１２に設けられた筒内噴射弁１１毎に、筒内噴射弁１１の特性に合わせて基準空燃比が設定されており、この基準空燃比を用いて学習する。これにより、エキマニの長さやリニア空燃比センサ４８への排ガス当たりなどの影響を考慮して学習することができ、学習精度をさらに高めることができる。
【００６８】
（５）上記のエンジン制御装置１では、シリンダ１２の燃焼室温度Taが所定の閾値温度Ta0以上の場合に、筒内噴射弁１１に対して排気行程で微少燃料Fmを噴射させるため、燃焼室内での自己着火を防止することができる。これにより、微少燃料Fmを未燃燃料のまま排気通路３１へ流出させることができ、学習精度を確保することができる。一方、燃焼室温度Taが閾値温度Ta0未満の場合には、膨張行程で微少燃料Fmを噴射させるため、排気の吹き戻しによる学習精度の低下を回避することができる。このように燃焼室温度Taに応じて排気行程噴射と膨張行程噴射とを使い分けることで、最適な学習を実施することができる。
【００６９】
（６）上記のエンジン制御装置１では、触媒温度Tcが第一所定温度Tc0以下であることが学習許可条件に含まれているため、触媒装置３３内で微少燃料Fmが燃焼することを防ぎ、触媒装置３３を保護することができる。
（７）上記のエンジン制御装置１では、ターボチャージャ１６のタービン温度Ttが第二所定温度Tt0以下であることが学習許可条件に含まれているため、ターボチャージャ１６内で微少燃料Fmが燃焼することを防ぎ、学習精度を確保できるとともに過給圧の変動を抑制することができる。
【００７０】
［６．その他］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
例えば上記の学習実施条件及び学習許可条件は一例であって、上記のものに限られない。ここでは学習実施条件が成立している状態で学習許可条件の成否を判定しているが、車両走行時には常に学習許可条件が成立するか否かを判定する構成とし、学習実施条件を省略をしてもよい。また、学習許可条件には、少なくとも上記の条件（Ｃ）が含まれていればよく、条件（Ｄ）〜（Ｆ）以外の条件が含まれていてもよい。なお、触媒温度Tc，タービン温度Tt及び燃焼室温度Taをセンサ値を用いて推定して学習を実施するものを例示したが、これらの温度を直接検出するセンサを追加してもよい。
【００７１】
上記の学習部３は、燃焼室温度Taに応じて膨張行程での噴射と排気行程での噴射とを使い分けているが、VOL期間の有無に応じて膨張行程での噴射と排気行程での噴射とを使い分ける構成にしてもよい。例えば、VOL期間がない場合は膨張行程で微少燃料Fmを噴射させ、VOL期間がある場合には排気行程で微少燃料Fmを噴射させることで、吸気ポート側への吹き抜けを回避することができる。
【００７２】
上記実施形態では、燃圧Pfを一定とすることで一定量の微少燃料Fmを噴射しているが、学習許可条件が成立した場合に燃圧Pfを一時的に低下させ、微少燃料Fmの噴射量をより少なくする構成にしてもよい。また、筒内噴射弁１１の経年変化により筒内噴射弁１１の噴き方にばらつきが生じる可能性があるため、燃圧Pf毎に学習を行って補正する構成にすることで、燃料噴射制御をより高精度に実施することができる。
【００７３】
また、学習結果を用いた筒内噴射弁１１の補正方法は上記したもの以外でもよく、例えば基準空燃比に対する実空燃比の比率を用いて駆動時間ｔを補正してもよい。
また、上記実施形態では、四気筒のエンジン１０を例示し、第一気筒の筒内噴射弁１１から順に学習を実施しているが、エンジン１０の気筒数は上記に限られず、単気筒エンジンや他の多気筒エンジンであってもよい。また、上記の学習の順番は一例であって、何れの筒内噴射弁１１から実施してもよい。
【００７４】
また、排気空燃比検出手段はリニア空燃比センサ４８に限られず、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサを用いてもよい。また、シリンダ１２への燃料供給用のインジェクタとして、筒内噴射弁１１に加え、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射弁が設けられていてもよい。
また、エンジン１０の構成は上記したものに限定されず、排気圧を利用した過給システムやEGRシステム（排気再循環システム）を備えていないエンジンであってもよいし、可変動弁機構２８，２９を有さないエンジンであってもよい。また、エンジン１０は火花点火式のガソリンエンジンに限られず、自己着火式のディーゼルエンジンであっても、燃焼室の温度が低い状態で膨張行程の後半や排気行程において微少燃料Fmを噴射することで、微少燃料Fmを燃焼させずに学習を実施することが可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１  エンジン制御装置
２  判定部（判定手段）
３  学習部（学習手段）
４  補正部（補正手段）
１０  エンジン
１１  筒内噴射弁
１２  シリンダ（気筒）
１５  点火プラグ
１６  ターボチャージャ
２１  吸気通路
３１  排気通路
３３  触媒装置
４８  リニア空燃比センサ（空燃比検出手段）
Fm  微少燃料（微少の燃料噴射量）
Ta  燃焼室温度
Tc  触媒温度
Tt  タービン温度
【図１】
2015121182.tif 000003
【図２】
2015121182.tif 000004
【図３】
2015121182.tif 000005