(57)【要約】【課題】噴射量の気筒間変動量の算出精度を高めることのできる燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】噴射時の圧縮行程や膨張行程における角速度差の気筒間変動量を算出するとともにこの角速度差の偏差を算出する噴射時角速度差変動量算出部２３と、無噴射時の角速度差の気筒間変動量を算出するとともにこの角速度差の偏差を算出する無噴射時角速度差変動量算出部２４と、これら噴射時の角速度差の偏差と、無噴射時の角速度差の偏差とに基づいて噴射量の気筒間変動量を算出する最終噴射量変動量算出部２６とを設け、最終噴射量変動量算出部２６で算出された噴射量気筒間変動量に基づいて各気筒２に噴射される噴射量を補正する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒および当該各気筒に対してそれぞれ燃料を噴射可能な複数の燃料噴射装置を有するエンジンに設けられて、前記各気筒に前記燃料噴射装置からそれぞれ噴射される噴射量をクランクシャフトの角速度を基に補正可能な燃料噴射制御装置であって、
前記各燃料噴射装置が燃料噴射を停止している無噴射状態において、各気筒について、特定の第１クランク角度における角速度と特定の第２クランク角度における角速度との差である角速度差を算出するとともに、これら角速度差の気筒間での偏差を無噴射時の角速度差の気筒間変動量として算出する無噴射時角速度差変動量算出部と、
前記各燃料噴射装置が燃料を噴射している状態において、各気筒について、膨張行程の特定の第３クランク角度における角速度と膨張行程の特定の第４クランク角度における角速度との差である角速度差を算出するとともに、これら角速度差の気筒間での偏差を噴射時の角速度差の気筒間変動量として算出する噴射時角速度差変動量算出部と、
前記噴射時角速度差変動量算出部で算出された噴射時の角速度差の気筒間変動量と、前記無噴射時角速度差変動量算出部で算出された無噴射時の角速度差の気筒間変動量とに基づいて、前記噴射量の気筒間での偏差である噴射量気筒間変動量を算出する最終噴射量変動量算出部とを有し、
前記最終噴射量変動量算出部で算出された噴射量気筒間変動量に基づいて、各気筒に噴射される噴射量を補正することを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射制御装置において、
前記最終噴射量変動量算出部は、エンジン回転数が特定の学習回転数の場合における前記無噴射時の角速度差の気筒間変動量に基づいて、前記噴射量気筒間変動量を算出し、
前記無噴射時角速度差変動量算出部は、エンジン回転数が前記学習回転数以外の回転数において前記角速度差の気筒間変動量を算出した場合は、この算出された角速度差の気筒間変動量を、算出時のエンジン回転数と前記学習回転数とに基づいて前記最終噴射量変動量算出部で用いられる前記学習回転数における角速度差の気筒間変動量に換算することを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料噴射制御装置において、
前記無噴射時角速度差変動量算出部は、前記学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量を複数算出した後、これら複数の気筒間変動量の平均値を気筒毎に算出し、当該平均値を前記最終噴射量変動量算出部で用いられる前記無噴射時の角速度差の気筒間変動量として算出することを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料噴射制御装置において、
前記無噴射時角速度差変動量算出部は、算出した前記学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量が予め設定された正常範囲を超える場合は、この越えた値を前記気筒間変動量の平均値の算出に用いないことを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の燃料噴射制御装置において、
前記無噴射時角速度差変動量算出部は、算出した複数の前記学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量の標準偏差を気筒毎に算出するとともに、気筒毎に、当該標準偏差に基づいて設定された限界値と前記各学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量とを比較し、この学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量が前記限界値を超える場合は、この越えた値を前記気筒間変動量の平均値の算出に用いないことを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の燃料噴射制御装置において、
前記第３クランク角度が、前記第１クランク角度と同一の角度であるとともに、前記第４クランク角度が、前記第２クランク角度と同一の角度であることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の燃料噴射制御装置において、
外部からの信号を入力可能な外部入力部を有し、
前記無噴射時角速度差変動量算出部は、前記外部入力部から特定の信号が入力されると、前記角速度差の気筒間変動量の算出を開始することを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の燃料噴射制御装置において、
前記エンジンは車両に搭載されており、
前記無噴射時角速度差変動量算出部は、前記車両の走行中において前記各燃料噴射装置が燃料噴射を停止する燃料カット時に、前記角速度差の気筒間変動量を算出することを特徴とする燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の気筒および当該各気筒に対してそれぞれ燃料を噴射可能な複数の燃料噴射装置を有するエンジンに設けられて、前記各気筒に前記燃料噴射装置からそれぞれ噴射される噴射量を補正可能な燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、多気筒エンジンにおいて、インジェクタの個体差すなわちインジェクタの機差ばらつきやインジェクタの経時劣化等によりインジェクタから噴射される噴射量および燃焼状態が気筒間で変動し、エンジンの振動等が大きくなるという問題に対して、この噴射量の気筒間変動量を算出して噴射量を補正することが行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、噴射時の各気筒の回転速度変動とこれら回転速度変動の全気筒での平均値との偏差に応じて噴射量を補正する装置が開示されている。
【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】
前記特許文献１の装置では、噴射時の気筒間での回転速度変動の差が全て噴射量の気筒間での変動量に起因するとして、噴射量の補正量を算出しているが、実際は、この噴射時の気筒間での回転速度変動の差には、エンジン機差要因による気筒間変動も含まれており、このエンジン機差によって、噴射量の補正量の算出に誤差が出るという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、噴射量の気筒間での変動量をより精度よく算出することのできる燃料噴射制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、複数の気筒および当該各気筒に対してそれぞれ燃料を噴射可能な複数の燃料噴射装置を有するエンジンに設けられて、前記各気筒に前記燃料噴射装置からそれぞれ噴射される噴射量をクランクシャフトの角速度を基に補正可能な燃料噴射制御装置であって、前記各燃料噴射装置が燃料噴射を停止している無噴射状態において、各気筒について、特定の第１クランク角度における角速度と特定の第２クランク角度における角速度との差である角速度差を算出するとともに、これら角速度差の気筒間での偏差を無噴射時の角速度差の気筒間変動量として算出する無噴射時角速度差変動量算出部と、前記各燃料噴射装置が燃料を噴射している状態において、各気筒について、膨張行程の特定の第３クランク角度における角速度と膨張行程の特定の第４クランク角度における角速度との差である角速度差を算出するとともに、これら角速度差の気筒間での偏差を噴射時の角速度差の気筒間変動量として算出する噴射時角速度差変動量算出部と、前記噴射時角速度差変動量算出部で算出された噴射時の角速度差の気筒間変動量と、前記無噴射時角速度差変動量算出部で算出された無噴射時の角速度差の気筒間変動量とに基づいて、前記噴射量の気筒間での偏差である噴射量気筒間変動量を算出する最終噴射量変動量算出部とを有し、前記最終噴射量変動量算出部で算出された噴射量気筒間変動量に基づいて、各気筒に噴射される噴射量を補正することを特徴とする燃料噴射制御装置を提供する（請求項１）。
【０００８】
この装置では、噴射量の気筒間での変動量以外の原因によって生じた無噴射時の角速度差の気筒間での変動量と、噴射時の角速度差の気筒間での変動量とに基づいて、噴射量の気筒間での変動量が算出されており、噴射量の気筒間での変動量によってのみ生じた角速度差の気筒間での変動量を精度よく抽出することができ、この角速度差の気筒間変動量からより精度よく噴射量の気筒間変動量を算出することができる。そして、このように高精度に算出された噴射量の気筒間変動量を考慮して各気筒に噴射される噴射量が補正されるため、各気筒に実際に噴射される噴射量をより均一として、エンジンの回転変動および振動を小さく抑えることができる。
【０００９】
本発明において、前記最終噴射量変動量算出部は、エンジン回転数が特定の学習回転数の場合における前記無噴射時の角速度差の気筒間変動量に基づいて、前記噴射量気筒間変動量を算出し、前記無噴射時角速度差変動量算出部は、エンジン回転数が前記学習回転数以外の回転数において前記角速度差の気筒間変動量を算出した場合は、この算出された角速度差の気筒間変動量を、算出時のエンジン回転数と前記学習回転数とに基づいて前記最終噴射量変動量算出部で用いられる前記学習回転数における角速度差の気筒間変動量に換算するのが好ましい（請求項２）。
【００１０】
このようにすれば、無噴射時の角速度差の気筒間変動量の算出機会を多く確保して、この変動量の算出頻度を高めることができるとともに、同一エンジン回転数条件での値に換算された無噴射時の角速度差の気筒間変動量と、噴射時の角速度差の気筒間変動量とに基づいて噴射量の気筒間変動量を算出するため、エンジン回転数の相違が角速度差の気筒間変動量へ与える影響を除外することができ、噴射量の気筒間変動量の算出精度をより高めることができる。
【００１１】
また、前記構成において、前記無噴射時角速度差変動量算出部は、前記学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量を複数算出した後、これら複数の気筒間変動量の平均値を気筒毎に算出し、当該平均値を前記最終噴射量変動量算出部で用いられる前記無噴射時の角速度差の気筒間変動量として算出するのが好ましい（請求項３）。
【００１２】
このようにすれば、噴射の有無以外の運転条件の相違が角速度差の気筒間変動量へ与える影響を除外することができ、噴射量の気筒間変動量の算出精度をより高めることができる。
【００１３】
前記構成において、前記無噴射時角速度差変動量算出部は、算出した前記学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量が予め設定された正常範囲を超える場合は、この越えた値を前記気筒間変動量の平均値の算出に用いないのが好ましい（請求項４）。
【００１４】
また、前記無噴射時角速度差変動量算出部は、算出した複数の前記学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量の標準偏差を気筒毎に算出するとともに、気筒毎に、当該標準偏差に基づいて設定された限界値と前記各学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量とを比較し、この学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量が前記限界値を超える場合は、この越えた値を前記気筒間変動量の平均値の算出に用いないのが好ましい（請求項５）。
【００１５】
このようにすれば、偶発的に発生する異常値を除外できるので、噴射量の気筒間変動量の算出精度をより高めることができる。
【００１６】
また、本発明において、前記第３クランク角度が、前記第１クランク角度と同一の角度であるとともに、前記第４クランク角度が、前記第２クランク角度と同一の角度であるのが好ましい（請求項６）。
【００１７】
このようにすれば、クランク角度の違いという噴射の有無以外の影響を除外して、噴射時の角速度差の気筒間変動量と無噴射時の角速度差の気筒間変動量とに基づき噴射量の気筒間変動量を算出することができるため、噴射量の気筒間変動量の算出精度をより高めることができる。
【００１８】
また、本発明において、外部からの信号を入力可能な外部入力部を有し、前記無噴射時角速度差変動量算出部は、前記外部入力部から特定の信号が入力されると、前記角速度差の気筒間変動量の算出を開始するのが好ましい（請求項７）。
【００１９】
このようにすれば、より好ましい条件下で無噴射時の角速度差の気筒間変動量を算出することができ、この変動量ひいては噴射量の気筒間変動量をより精度よく算出することができる。
【００２０】
また、本発明において、前記エンジンは車両に搭載されており、前記無噴射時角速度差変動量算出部は、前記車両の走行中において前記各燃料噴射装置が燃料噴射を停止する燃料カット時に、前記角速度差の気筒間変動量を算出するのが好ましい（請求項８）。
【００２１】
このようにすれば、無噴射時の角速度差の気筒間変動量の算出機会を多く確保して、この変動量ひいては噴射量の気筒間変動量を精度よく算出することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、噴射量の気筒間変動量を精度よく算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンシステムの概略図である。
【図２】気筒間の角速度差変動量を説明するための図である。
【図３】気筒間の角速度差変動量を説明するための図である。
【図４】噴射量の補正手順を示したフローチャートである。
【図５】不揮発性メモリに記憶される学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量の平均値を示した図である。
【図６】無噴射時の角速度差変動量の算出手順を示したフローチャートである。
【図７】噴射量補正手順を示したフローチャートである。
【図８】複数のエンジン回転数での無噴射時の角速度差変動量を示したグラフである。
【図９】学習回転数に換算した後の無噴射時の角速度差変動量を示したグラフである。
【図１０】角速度差の気筒間変動量の算出手順を説明するための図である。
【図１１】角速度差の気筒間変動量の算出手順を説明するための図である。
【図１２】噴射量の補正手順を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の燃料噴射制御装置が適用されるエンジン１を含むエンジンシステム１００の概略図である。ここでは、エンジン１が、４サイクルのエンジンであって４気筒直噴エンジンである場合について説明する。
【００２６】
エンジンシステム１００は、少なくとも、エンジン１と、複数のインジェクタ３（燃料噴射装置）と、蓄圧レール４と、燃圧センサ５と、クランク角センサ６と、カム角センサ７と、エンジン１に対して各種制御を実施するコントローラ１０とを有する。
【００２７】
エンジン１は、前述のように、４サイクル４気筒直噴エンジンであり、４つの気筒２（第１気筒２ａ、第２気筒２ｂ、第３気筒２ｃ、第４気筒２ｄ）を有する。各気筒２は、各気筒２を連結するクランクシャフト（不図示）が２回転する間に吸気、圧縮、膨張、排気の４つの行程を行う。本実施形態では、第１気筒２ａ、第３気筒２ｃ、第４気筒２ｄ、第２気筒２ｂの順で、各行程が順に実施される。
【００２８】
インジェクタ３は、各気筒２に取り付けられており、これら気筒２内に直接燃料を噴射する。蓄圧レール４は、燃料ポンプ（不図示）から送られた高圧の燃料を貯蔵する。蓄圧レール４内の高圧の燃料は、各インジェクタ３に送られ、各インジェクタ３は、この高圧の燃料を、所定のタイミングで所定期間、気筒２内に噴射する。燃圧センサ５は、蓄圧レール４内の圧力すなわちインジェクタ３の噴射圧力を検出するためのものであり、蓄圧レール４に取り付けられている。
【００２９】
クランク角センサ６およびカム角センサ７は、クランクシャフトの回転角度すなわちクランク角およびエンジン回転数を算出するためのものである。クランクシャフトには、クランクシャフトと一体に回転するクランク角側パルスロータ６ａが固定されている。クランク角側パルスロータ６ａには、所定の間隔で切欠きが形成されている。クランク角センサ６は、クランク角側パルスロータ６ａに対向して設けられており、クランク角側パルスロータ６ａの切欠きがクランク角センサ６を通過すると所定の信号を出力する。本実施形態では、クランク角センサ６は、６°CA毎の信号を出力する。クランクシャフトが２回転する間に１回転するカムシャフト７ａには、カムシャフト７ａと一体に回転するカムシャフト側パルスロータ７ｂが固定されている。このカムシャフト側パルスロータ７ｂにも、所定の位置に切欠きが形成されている。カム角センサ７は、カムシャフト側パルスロータ７ｂに対向して設けられており、カムシャフト側パルスロータ７ｂの切欠きの通過を検出する。
【００３０】
これらセンサ６，７の信号は、それぞれコントローラ１０に送られ、コントローラ１０は、これらの信号に基づいて、クランクシャフト２回転を１単位としたクランクシャフトの回転角度すなわち０〜７２０°CAの範囲でのクランク角を算出するとともに、エンジン回転数を算出する。
【００３１】
コントローラ１０は、前述のように、クランク角、エンジン回転数を算出するとともに、エンジン１に対して各種制御を実施する。本実施形態では、このコントローラ１０が、本発明に係る燃料噴射制御装置として機能する。具体的には、コントローラ１０には、エンジン１を制御するための種々の制御部が設けられており、その一部である燃料噴射量制御部２０が本発明に係る燃料噴射制御装置として機能する。なお、コントローラ１０は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力を行う入出力（Ｉ／Ｏ）バスとを有している。
【００３２】
本実施形態では、コントローラ１０は、車両組み立て後の検査時やディーラーでの点検時等においてコントローラ１０に所定の信号を入力するためのマニュアルスイッチ３０と接続可能に構成されており、コントローラ１０には、このマニュアルスイッチ３０からの信号を受け取る外部信号入力部２６が設けられている。
【００３３】
また、本実施形態に係るエンジン１が搭載された車両には、アクセルペダルの開度を検出するためのアクセルセンサ８が設けられており、コントローラ１０には、このアクセルセンサ８で検出されたアクセルペダルの開度が入力される。
【００３４】
コントローラ１０に設けられた燃料噴射制御部２０は、インジェクタ３によって気筒２内に噴射させる噴射量である目標噴射量を、インジェクタ３毎すなわち気筒２毎に決定する。燃料噴射制御部２０は、機能的に、基本目標噴射量算出部２１と噴射量補正量算出部２２とを有する。
【００３５】
基本目標噴射量算出部２１は、インジェクタ３によって気筒２内に噴射させる噴射量の基本値である基本目標噴射量を、運転状態に基づいて算出する。この基本目標噴射量の算出手順についての詳細説明は省略するが、簡単に説明すると、基本目標噴射量算出部２１は、エンジン回転数とアクセルセンサ８で検出されたアクセルペダルの開度とに基づいて、記憶しているマップ等から基準目標噴射量を算出するとともに、エンジン水温等により補正を行って、基本目標噴射量を算出する。
【００３６】
噴射量補正量算出部２２は、各インジェクタ３により実際に噴射される噴射量のインジェクタ３間すなわち気筒間の変動量を算出する。すなわち、各インジェクタ３は、その個体差等から、同一の指令噴射量に対して互いに異なる噴射量を噴射する場合があり、噴射量補正量算出部２２は、この噴射量の気筒間での差すなわち噴射量の気筒間での変動量を算出する。
【００３７】
燃料噴射制御部２０は、実際に各気筒２内に噴射される噴射量が均一となるように、基本目標噴射量算出部２１で算出された基本目標噴射量を、噴射量補正量算出部２２で算出された噴射量の気筒間での変動量により補正して、インジェクタ３毎すなわち気筒毎に、最終的な噴射量の目標値である最終噴射量を算出する。
【００３８】
このように、本実施形態に係るエンジンシステム１００では、気筒間での噴射量の変動量により基本目標噴射量が補正されており、気筒間での実噴射量の変動量が小さく抑えられる。そのため、気筒間の燃焼状態がより均一となり、エンジン１の回転変動や振動を小さく抑えることができる。
【００３９】
ここで、従来においても、多気筒エンジンにおいて、気筒間での噴射量の変動量を算出してこの変動量により噴射量を補正することは行われている。具体的には、圧縮行程や膨張行程（燃焼行程）時のクランクシャフトの角速度差すなわち回転変動差を各気筒について算出し、この角速度差の気筒間での平均値からの差すなわち偏差を噴射量に換算して噴射量の気筒間での変動量とし、この変動量により噴射量の補正が行われている。
【００４０】
図２に基づいて従来の噴射量の補正手順の詳細を説明する。図２は、横軸をクランク角とし、第１気筒の圧縮上死点を０°CAとしてクランクシャフトの回転速度変動を模式的に示したものである。この図２において、実線は、各気筒２内に燃料が噴射されて各気筒２内で燃焼が行われた場合の回転速度変動の波形である。この図２において、０°CA〜１８０°CAにおいて第１気筒が膨張行程（燃焼工程）にあり、１８０°CA〜３６０°CAにおいて第３気筒が膨張行程にあり、３６０°CA〜５４０°CAにおいて第４気筒が膨張行程にあり、５４０°CA〜７２０°CAにおいて第２気筒が膨張行程にある。そして、０°CAが第１気筒の圧縮上死点、１８０°CAが第３気筒の圧縮上死点、３６０°CAが第４気筒の圧縮上死点、５４０°CAが第２気筒の圧縮上死点である。
【００４１】
従来では、まず、燃料噴射中の各気筒について、角速度の代用特性として、膨張行程中においてクランクシャフトが所定角度変化するのに要する時間を算出する。このとき、膨張行程中の特定の２つの角度付近の時間をそれぞれ算出する。具体的には、角速度が最も遅くなる圧縮上死点付近において所定角度変化するのに要する時間Ｔｍａｘ＿ｋ（ｋ＝１〜４：ｋは気筒番号）と、圧縮上死点後であって角速度が最も早くなる角度付近において所定角度変化するのに要する時間Ｔｍｉｎ＿ｋ（ｋ＝１〜４）とを、各気筒について算出する。次に、これらの時間の差ΔＴ＿ｋを各気筒について算出する。具体的には、時間差ΔＴ＿ｋをΔＴ＿ｋ＝Ｔｍａｘ＿ｋ―Ｔｍｉｎ＿ｋ（ｋ＝１〜４）により算出する。そして、これら時間差ΔＴ＿ｋ（ｋ＝１〜４）を気筒間で平均するとともに、各気筒の時間差ΔＴ＿ｋのこれらの平均値との差すなわち偏差を算出する。そして、この偏差を気筒間での噴射量の差として各気筒の噴射量補正量に換算する。
【００４２】
このように、従来の補正手順では、各気筒の圧縮行程や膨張行程中の特定の２つの角度において所定角度変化するのに要する時間（Ｔｍａｘ＿ｋ、Ｔｍｉｎ＿ｋ）の差ΔＴ＿ｋ（ｋ＝１〜４）の気筒間の変動が、全て噴射量の変動により生じていると仮定して、この時間の差が気筒間で均一となるように噴射量を補正している。すなわち、図２に示す例では、実線で示した波形が波線で示した波形となるように噴射量が補正されている。なお、図２では、説明を容易にするため、各気筒の圧縮上死点での時間Ｔｍａｘ＿ｋが同一であって時間差ΔＴ＿ｋを均一とする補正によりＴｍｉｎ＿ｋが同一になる場合について示したが、この圧縮上死点での時間が気筒間で異なる場合には、その差に応じて補正後のＴｍｉｎ＿ｋの値も異なる値となる。
【００４３】
しかしながら、前記従来の補正手順では、噴射量の気筒間での変動が十分に補正できない場合がある。この点について、本発明者らは、鋭意研究の結果、前記特定の２つのクランク角度において所定角度変化するのに要する時間の差すなわち２つのクランク角度における角速度の差の気筒間での変動が、噴射量の気筒間変動のみによってではなく、それ以外の変動によっても生じることがあり、従来の補正手順では、この噴射量の気筒間変動以外の原因によって生じた角速度差の気筒間での変動をも噴射量の気筒間での変動として計算を行うため、噴射量の気筒間での変動量に大きな誤差が生じることを突き止めた。具体的には、図３に模式的に示すように、角速度差の気筒間変動量は、実際には、噴射量の気筒間変動に起因するＡと、この噴射量の気筒間変動以外の要因に起因するＢとからなり、従来の補正手順では、これらＡとＢとを含めた全体の値を噴射量の気筒間変動量として計算しているため、噴射量の気筒間変動量に誤差が生じる。
【００４４】
そこで、本発明者らは、角速度差の気筒間変動量から、噴射量の気筒間変動以外の原因による変動量Bを除外し、角速度差の気筒間変動量のうち噴射量の気筒間変動に起因する変動量Aのみを抽出して、この変動量Aに基づいて噴射量の気筒間変動量を算出することで、噴射量の気筒間変動量の算出精度ひいては噴射量の補正精度を高めるようにした。
【００４５】
また、本発明者らは、気筒間で角速度差に変動を生じさせる噴射量以外の原因としては、主に、クランク角センサ６の欠け歯形状のばらつき、クランク角センサ６の取り付け誤差、クランクシャフトのねじり等によるクランク角の検出誤差があり、これらにより生じる角速度差の気筒間での変動は、気筒２内に燃料が噴射されていない場合にも生じ、前記変動量Ｂは、気筒２内に燃料が噴射されていない無噴射時の角速度差の気筒間変動量に相当することを突き止めた。そこで、本発明者らは、無噴射時の角速度差の気筒間変動量を算出してこの変動量を、前記変動量Bとし、噴射時の角速度差の気筒間変動量から、この変動量Bを除外することで、純粋に噴射量の気筒間変動量に起因する角速度差の気筒間変動量Aを抽出して、噴射量の気筒間変動量を算出するよう構成した。
【００４６】
燃料噴射制御部２０による噴射量の補正手順の詳細について次に説明する。
【００４７】
図１に示すように、前記噴射量補正量算出部２２は、機能的に、噴射時角速度差変動量算出部２３と、無噴射時角速度差変動量算出部２４と、最終噴射量変動量算出部２５とを有する。
【００４８】
図４のフローチャートに示すように、燃料噴射制御部２０は、まず、各種信号を読み込む（ステップＳ１０）。そして、燃料噴射制御部２０（無噴射時角速度差変動量算出部２４）は、サブルーチンＳ２０の無噴射時角速度差変動料算出処理を実行し、その後、燃料噴射制御部２０（噴射時角速度差変動量算出部２３、最終噴射量変動量算出部２５）は、サブルーチンＳ４０の噴射量補正処理を実行して、噴射量の気筒間変動量を算出して、この変動量により各気筒について噴射量補正を行い、気筒毎の最終目標噴射量を算出する。
【００４９】
図６に示すように、サブルーチンＳ２０のステップＳ２１において、無噴射時角速度差変動量算出部２４は、無噴射時の角速度差の気筒間変動量を算出する条件である無噴射時変動量算出条件が成立しているかどうかを判定する。本実施形態では、車両組み立て後の検査時におけるシャシーローラ走行中や、ディーラーでの点検時等において、コントローラ１０の外部信号入力部２６にマニュアルスイッチ３０から所定の信号が入力された状態であって車両が所定のエンジン回転数範囲内でアクセルＯＦＦ、すなわち、気筒２内に噴射が行われていない場合に、無噴射時の角速度差の気筒間変動量を算出する条件が成立していると判定される。この判定がＮＯの場合はそのまま処理が終了される。一方、この判定がＹＥＳの場合は、ステップＳ２２へ進む。
【００５０】
ステップＳ２２において、無噴射時角速度差変動量算出部２４は、各気筒の無噴射時の角速度差を算出する。ここで、本実施形態では、前記従来の補正手順で説明した例と同様に、各気筒２（k＝１〜４）について、角速度が最も遅い圧縮上死点付近（第１クランク角）における所定角度変化に要する時間ＴＮｅｍａｘ＿ｋ（ｋ＝１〜４）と、圧縮上死点後であって角速度が最も早くなる角度付近（第２クランク角）における所定角度変化に要する時間ＴＮｅｍｉｎ＿ｋ（ｋ＝１〜４）とを算出するとともに、これらの差をとって各気筒の無噴射時の角速度差に相当する時間差ＤＴＮＥ＿kを算出する。
【００５１】
次に、ステップＳ２３において、無噴射時角速度差変動量算出部２４は、ステップＳ２２で算出した各気筒の時間差ＤＴＮＥ＿ｋの平均値を算出するとともに、この平均値と各気筒の時間差ＤＴＮＥ＿ｋとの差すなわちこの時間差ＤＴＮＥ＿ｋの気筒間での偏差を、無噴射時の角速度差の気筒間変動量（角速度差の偏差）ＤＴＮＥＯＦ１＿ｋ（ｋ＝１〜４）として算出する。
【００５２】
ここで、無噴射時の角速度差変動量は、エンジン回転数によって異なる。そのため、噴射量の気筒間変動に起因する角速度差の変動量ひいては噴射量の気筒間変動量をより精度よく算出するためには、エンジン回転数の違いによる影響を除外するべく、あらかじめ決められた学習回転数Ｎ１であって通常走行時に最も頻度が多い回転数において無噴射時の角速度差の気筒間変動量を算出し、この学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量と、この学習回転数における噴射時の角速度差の気筒間変動量とに基づいて、噴射量の気筒間変動量を算出し、これにより、エンジン回転数の相違による影響を除外するのが好ましい。しかしながら、エンジン回転数が前記学習回転数の場合にのみ、無噴射時の角速度差の気筒間変動量を検出・算出するよう構成すると、この気筒間変動量の検出・算出の機会が少なくなる。
【００５３】
これに対して、本発明者らは、無噴射時の角速度差の気筒間変動量がエンジン回転数に比例して変化することを突き止めた。そして、本実施形態では、この知見に基づき、学習回転数以外の回転数においても無噴射時の角速度差の気筒間変動量を算出するとともに、その算出結果を学習回転数での値に換算することで、無噴射時の角速度差の気筒間変動量の算出機会を確保しつつ、噴射量の気筒間変動量の算出精度を高く維持している。
【００５４】
すなわち、本実施形態では、前述のように無噴射時変動量算出条件として、エンジン回転数を特定せず、無噴射時角速度差変動量算出部２４は、種々のエンジン回転数において、無噴射時の角速度差の気筒間変動量ＤＴＮＥＯＦ１＿ｋを算出する。そして、この種々のエンジン回転数における角速度差の気筒間変動量ＤＴＮＥＯＦ１＿ｋを前記学習回転数Ｎ１での値ＤＴＮＥＯＦ２＿ｋに換算する。
【００５５】
具体的には、ステップＳ２４において、学習回転数Ｎ１における無噴射時の角速度差の気筒間変動量ＤＴＮＥＯＦ２＿ｋを、ステップＳ２３で算出された各気筒の無噴射時の角速度差の気筒間変動量ＤＴＮＥＯＦ１＿ｋと、この気筒間変動量ＤＴＮＥＯＦ１＿ｋの算出に用いた角速度差ＤＴＮＥ＿ｋを検出した際のエンジン回転数Ｎｅとを用いて、換算式ＤＴＮＥＯＦ２＿ｋ＝ＤＴＮＥＯＦ１＿ｋ×Ｎｅ／Ｎ１により算出する。なお、検出時のエンジン回転数が学習回転数の場合は、ステップＳ２３で算出された各気筒の無噴射時の角速度差の気筒間変動量（角速度差の偏差）ＤＴＮＥＯＦ１＿ｋがそのまま学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量ＤＴＮＥＯＦ２＿ｋとされる。
【００５６】
図８と図９の折れ線は、この学習回転数における値に換算する前後での無噴射時の角速度差の気筒間変動量を示す。これら、図８は、換算前の無噴射時の角速度差の気筒間変動量（無噴射時の時間差の偏差）ＤＴＮＥＯＦ１＿ｋを示しており、図９は、学習回転数における値に換算した後の無噴射時の角速度差の気筒間変動量（無噴射時の時間差の偏差）ＤＴＮＥＯＦ２＿ｋを示している。図８、図９の複数の線は、互いにエンジン回転数が異なる場合における値である。これら図の比較から明らかなように、前記換算式による換算によって、種々のエンジン回転数において算出された無噴射時の角速度差の気筒間変動量は、互いに近い値に換算される。
【００５７】
ステップＳ２４の後に進むステップＳ２５では、無噴射時角速度差変動量算出部２４は、ステップＳ２４で算出された学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量ＤＴＮＥＯＦ２＿ｋが予め設定された正常範囲内かどうかを判定する。この正常範囲は、例えば、クランク角センサ６の機差を考慮しても理論上有り得ない値をガード値として設定されている。ステップＳ２５での判定がＹＥＳであって学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量ＤＴＮＥＯＦ２＿ｋが正常範囲にある場合は、ステップＳ２６に進む。
【００５８】
ステップＳ２６では、無噴射時角速度差変動量算出部２４は、ステップＳ２４で算出した学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量ＤＴＮＥＯＦ２＿ｋを、各気筒について仮メモリ（Ｓ−ＲＡＭ）に記憶する。
【００５９】
一方、ステップＳ２６での判定がＮＯであって、テップＳ２４で算出した学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量ＤＴＮＥＯＦ２＿ｋが正常範囲外の場合は、この算出したＤＴＮＥＯＦ２＿ｋの値が異常値であるとして、この値を仮メモリに記憶することなく、Ｓ２１へ戻る。
【００６０】
ステップ２６の後に進むステップＳ２７では、無噴射時角速度差変動量算出部２４は、仮メモリに記憶された各気筒のサンプル数（学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量ＤＴＮＥＯＦ２＿ｋの個数）がそれぞれ予め設定された個数Ｎになったかどうかを判定する。この判定がＮＯであって、記憶された各気筒のサンプル数がＮ個以下の場合は、ステップＳ２１に戻る。一方、ステップＳ２７での判定がＹＥＳであって、記憶されたサンプル数がＮ個となると、無噴射時角速度差変動量算出部２４は、ステップＳ２８に進み、各気筒について、これらＮ個のＤＴＮＥＯＦ２＿ｋの標準偏差σをそれぞれ算出する。
【００６１】
ステップＳ２８の後に進むステップＳ２９では、無噴射時角速度差変動量算出部２４は、ステップＳ２４で算出してステップＳ２６で仮メモリに記憶した各気筒のＮ個の学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量ＤＴＮＥＯＦ２＿ｋが、それぞれ、ステップＳ２８で算出した同気筒についての標準偏差σを基に算出した限界値を超えていないかどうかを判定する。この限界値は、例えば、標準偏差σの所定倍の値に算出される。この判定がＹＥＳであって、学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量ＤＴＮＥＯＦ２＿ｋが限界値を超えていない場合は、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、無噴射時角速度差変動量算出部２４は、各気筒について、前記限界値を超えていないと判定された複数の学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量ＤＴＮＥＯＦ２＿ｋの平均値ＤＴＮＥＯＦａｖｅ＿ｋを算出する。一方、ステップＳ２９での判定がＮＯであって学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量ＤＴＮＥＯＦ２＿ｋが限界値を超えている場合は、無噴射時角速度差変動量算出部２４は、この限界値を超えた値を、ステップＳ３２での平均値演算に用いず（ステップＳ３１）、ステップＳ３２において、この限界値を超えた値以外の値の平均値を、各気筒の学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量ＤＴＮＥＯＦ２＿ｋの平均値ＤＴＮＥＯＦａｖｅ１＿ｋとして算出する。
【００６２】
ステップＳ３２の後は、ステップＳ３３に進み、無噴射時角速度差変動量算出部２４は、ステップＳ３２で算出した各気筒の学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量ＤＴＮＥＯＦ２＿ｋの平均値ＤＴＮＥＯＦａｖｅ１＿ｋを、不揮発性メモリ（ＥＥＰ−ＲＯＭ）に記憶して、サブルーチンＳ２０を終了する。このようにして、不揮発性メモリには、図５に示すように、学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量の平均値ＤＴＮＥＯＦａｖｅ１＿ｋが気筒毎に記憶される。
【００６３】
サブルーチンＳ２０の次に実施されるサブルーチンＳ４０では、まず、ステップＳ４１において、基本目標噴射量算出部２１が、前述のように運転状態に応じた基本目標噴射量を算出する。ステップＳ４１の後に進むステップＳ４２では、噴射時角速度差変動量算出部２３が、前記無噴射時の角速度差の算出手順と同様の手順で、噴射時の角速度差ＤＴＮＥｉｎｊ＿ｋを各気筒について算出する。このとき、ステップＳ２２で用いたのと同じ角度について各気筒の噴射時角速度差ＤＴＮＥｉｎｊ＿ｋを算出する。すなわち、ステップＳ４２では、各気筒２（ｋ＝１〜４）について、角速度が最も遅くなる圧縮上死点付近（第３クランク角＝第１クランク角）における所定角度変化に要する時間ＴＮＥｉｎｊｍａｘ＿ｋ（ｋ＝１〜４）と、圧縮上死点後であって角速度が最も早くなる角度付近（第４クランク角＝第２クランク角）における所定角度変化に要する時間ＴＮＥｉｎｊｍｉｎ＿ｋ（ｋ＝１〜４）とを算出するとともに、これらの差をとって各気筒の噴射時の角速度差に相当する時間差ＤＴＮＥｉｎｊ＿ｋを算出する。
【００６４】
次に、噴射時角速度差変動量算出部２３は、ステップＳ４３において、不揮発性メモリに記憶されている各気筒の学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量の平均値（無噴射時角速度平均偏差）ＤＴＮＥＯＦａｖｅ１＿ｋ（ｋ＝１〜４（気筒））を読みだす。
【００６５】
ステップＳ４３の後は、無噴射時角速度差変動量算出部２４が、ステップＳ４４において、読みだした学習回転数における無噴射時の角速度差の気筒間変動量の平均値ＤＴＮＥＯＦａｖｅ１＿ｋを以下の換算式により、ステップＳ４２において噴射時角速度差ＤＴＮＥｉｎｊ＿ｋを算出した際のエンジン回転数（噴射時回転数）Ｎｅでの値に換算する。具体的には、エンジン回転数Ｎｅにおける無噴射時の角速度差の気筒間変動量の値ＤＴＮＥＯＦａｖｅ＿ｋを、ＤＴＮＥＯＦａｖｅ＿ｋ＝ＤＴＮＥＯＦａｖｅ１＿ｋ×Ｎｅ／Ｎ１で算出する。
【００６６】
ステップＳ４４の後は、最終噴射量変動量算出部２５が、ステップＳ４５にて、ステップＳ４２で求めた噴射時角速度差ＤＴＮＥｉｎｊ＿ｋを、ステップＳ４４にて求めたエンジン回転数Ｎｅにおける無噴射時の角速度差の気筒間変動量の値ＤＴＮＥＯＦａｖｅ＿ｋによりオフセット補正する（ＤＴＮＥｉｎｊ＿ｋにＤＴＮＥＯＦａｖｅ＿ｋを加減算する）。これにより、最終噴射量変動量算出部２５は、噴射時角速度差ＤＴＮＥｉｎｊ＿ｋに含まれる、エンジン機差など噴射量以外の要因による角速度差変動量を排除して、噴射量の気筒間変動量のみに基づく角速度差の気筒間変動量を算出する。
【００６７】
ステップＳ４５の後に進むステップＳ４６では、最終噴射量変動量算出部２５は、ステップＳ４５でオフセット補正した各気筒の噴射時角速度差ＤＴＮＥｉｎｊ＿ｋの全気筒の平均値（気筒間平均値）ＤＴＮＥｉｎｊａｖｅを、例えば、ＤＴＮＥｉｎｊａｖｅ＝（ＤＴＮＥｉｎｊ＿１＋ＤＴＮＥｉｎｊ＿２＋・・・・＋ＤＴＮＥｉｎｊ＿４）／４の式で算出する。
【００６８】
次に、ステップＳ４７にて、最終噴射量変動量算出部２５は、ステップＳ４６にて求めた噴射時角速度差の気筒間平均値ＤＴＮＥｉｎｊａｖｅからの各気筒の角速度差のズレ量すなわち角速度差の気筒間変動量を求める。
【００６９】
そして、最終噴射量変動量算出部２５は、ステップＳ４８にて、各気筒の角速度差変動量がこれら角速度差変動量の全気筒の平均値に一致するように、ステップＳ４７で算出した角速度差の気筒間変動量（各ズレ量）に応じて各気筒の噴射量補正量を算出する。
【００７０】
その後、燃料噴射制御部２０は、ステップＳ４１で求めた基本目標噴射量をステップＳ４７で算出した各気筒の噴射量補正量で補正し（基本目標噴射量に噴射量補正量を加減し）、各気筒について、最終噴射量を算出する。
【００７１】
ここで、前記ステップＳ４２〜Ｓ４９について、図１０、図１１、図１２を用いて、さらに説明する。
【００７２】
図１０の破線は、ステップＳ４２で算出した各気筒の噴射時角速度差ＤＴＮＥｉｎｊ＿ｋである。この各気筒の噴射時角速度差ＤＴＮＥｉｎｊ＿ｋは、クランクシャフトのねじりやクランク角センサの取り付け誤差によるばらつきも含めて検出される。一方、図８の棒状グラフおよび図１０の網掛け部で示される、ステップＳ４３にて不揮発性メモリから読み出される無噴射時の角速度差の気筒間変動量の平均値ＤＴＮＥＯＦａｖｅ１＿ｋは、クランクシャフトのねじりやクランク角センサの取り付け誤差によるばらつきによるものである。これら図に示す例では、の第２、第３気筒では無噴射時の角速度差の気筒間変動量の平均値ＤＴＮＥＯＦａｖｅ１＿ｋは、全気筒平均値からプラス側の値（角速度変動が拡大する方向）であり、第１、第４気筒ではこの平均値ＤＴＮＥＯＦａｖｅ１＿ｋは、マイナス側の値（角速度変動が縮小する方向）である。
【００７３】
このため、ステップＳ４５において、不揮発性メモリから読み出された無噴射時の角速度差の気筒間変動量の平均値ＤＴＮＥＯＦａｖｅ１＿ｋを加減算するオフセット補正をおこなうことで、エンジン機差などによる角速度差の要因が排除されて、噴射量の気筒間変動量によって生じる角速度差の気筒間変動量が算出される。図１０に示す例では、第１気筒については、噴射時角速度差ＤＴＮＥｉｎｊ＿１から無噴射時の角速度差の気筒間変動量の平均値ＤＴＮＥＯＦａｖｅ＿１を図中下方向矢印で示すように減算するオフセット補正が実施されて、太線にて示す補正後の噴射時角速度差ＤＴＮＥｉｎｊ＿１が算出される。同様に、他気筒についても、オフセット補正が実施されて、太線にて示す補正後の噴射時角速度差ＤＴＮＥｉｎｊ＿２、ＤＴＮＥｉｎｊ＿３、ＤＴＮＥｉｎｊ＿４が算出される。
【００７４】
こうして算出された図１０の太線で示す補正後の噴射時角速度差ＤＴＮＥｉｎｊ＿ｋは、エンジン機差などによる角速度差の要因が排除された、真にインジェクタのばらつきなどによる噴射量変動によるもののみである。そこで、本実施形態では、前述のようにステップＳ４６、Ｓ４７において補正後の噴射時角速度差ＤＴＮＥｉｎｊ＿ｋの全気筒の平均値ＤＴＮＥｉｎｊａｖｅ（図１０の横実線）を求めるとともにこの平均値ＤＴＮＥｉｎｊａｖｅと各気筒の補正後の噴射時角速度差ＤＴＮＥｉｎｊ＿ｋの差すなわちズレ量を求め、ステップＳ４８において、各気筒の角速度差が平均値に一致するようにこのズレ量に応じて噴射量補正量を算出する。図１０に示す例では、平均値ＤＴＮＥｉｎｊａｖｅと各気筒の補正後の噴射時角速度差ＤＴＮＥｉｎｊ＿ｋの差すなわちズレ量は、図１１に示すように算出される。そして、噴射量補正量は、図１２の網掛け部で示されるように算出される。そして、図１２の破線で示す目標基本噴射量（図中の補正前）に対して網掛け部の補正噴射量が加減されて、最終噴射量が、図１２の太線で示すように算出される。具体的には、図１０〜図１２に示す例では、図１０に示すように、第１、４気筒では、真の噴射時角速度差は、全気筒平均値より小さいため、図１１に示すようなプラス側の補正を加えて、平均値と一致させるように図１２に示すように噴射量を増加補正する。一方、第２、３気筒では、真の噴射時角速度差は、全気筒平均値より大きいため、図１１に示すようなマイナス側の補正を加えて、平均値と一致させるように図１２に示すように噴射量を減少補正する。
【００７５】
なお、前記実施形態では、演算を容易にするために、角速度に代えて、クランク角が所定角度変化する時間を用いて各種演算を行ったが、角速度を用いても良い。例えば、圧縮上死点付近の所定クランク角度間の変化に要する時間に代えて、圧縮上死点付近の所定時間に変化するクランク角度を用いるとともに、圧縮上死点後で最も角速度が速くなる所定クランク角度間の変化に要する時間に代えて、圧縮上死点後で最も角速度が速くなるクランク角度の所定時間に変化するクランク角度を用いてもよい。
【００７６】
また、燃圧センサ５で検出された噴射圧が特定の噴射圧となる場合においてのみ、噴射時角速度差の検出、及び噴射時角速度差から無噴射時角速度差を加減算するようにしても良い。
【００７７】
さらに、前記実施形態では、車両組み立て後の検査時であってシャシーローラ走行中、または、ディーラーでの点検時等でコントローラ１０に外部から所定の信号が入力された場合であって、エンジンが回転しており、気筒２内に噴射が行われていない場合に、無噴射時の角速度差の変動量を算出する場合について説明したが、通常の車両走行中においてアクセルペダルが踏み込まれておらず、かつ、気筒２内に噴射が行われていない場合に、無噴射時変動量算出条件が成立したと判定して、無噴射時の角速度差の変動量を算出するように構成してもよい。
【００７８】
また、学習回転数の設定基準は、前記に限らない。
【００７９】
以上のように、本実施形態に係るエンジンシステム１００では、噴射時の角速度差の気筒間の変動量から無噴射時の角速度差の気筒間の変動量を除外して、噴射量の気筒間変動量に起因する角速度差の気筒間変動量のみを抽出して、この変動量から噴射量の気筒間変動量を算出しており、噴射量の気筒間変動量を精度よく算出することができ、噴射量を精度よく補正して噴射量変動量に伴う振動等を小さく抑えることができる。
【００８０】
特に、本実施形態では、無噴射時と噴射時とにおいて同一のクランク角度に対する角速度差を算出しており、噴射量の気筒間変動量に起因する角速度差の気筒間変動量を精度よく算出することができる。
【００８１】
また、無噴射時の角度差変動量を、学習回転数以外のエンジン回転数においても算出し、この算出した値を学習回転数での値に換算するという手順をとっており、無噴射時の角速度差変動量の算出機会を確保することができ、この無噴射時の角速度差変動量の算出精度を高めることができる。
【００８２】
また、無噴射時の角速度差変動量を複数検出、算出し、これらを学習回転数での値に換算した後平均し、この平均した学習回転数における無噴射時の角速度差変動量を用いて、噴射量の気筒間変動量ひいては噴射量の補正量を算出しているため、噴射量の補正量を精度よく算出することができる。特に、無噴射時の角速度差変動量のうち、標準偏差に基づいて設定された限界値を超えない値、および予め設定された正常範囲内の値のみを平均して、この平均値を噴射量の気筒間変動量ひいては噴射量の補正量を算出しているため、噴射量の補正量をより精度よく算出することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１    エンジン
２    気筒
３    インジェクタ（燃料噴射装置）
１０    コントローラ
２０    燃料噴射制御部（燃料噴射制御装置）
【図１】
2015140664.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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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