(57)【要約】【課題】燃料噴射弁の噴射特性のずれの学習精度が低下するおそれがあること。【解決手段】基準となる燃料噴射弁の噴射期間の変化に対する噴射量の変化の関係を示す噴射特性曲線情報（実線）に対して、基準点及び追加点において、図中一点鎖線にて示す実際の噴射特性曲線とのずれ量Δ１，Δ２（基準点における真値Ｒｅｆ及び追加点における真値Ａｄｄとのずれ量Δ１，Δ２）を学習する。これら学習結果に基づき、実際の噴射特性曲線情報を推定学習する。これにより、学習後には、実際の噴射特性曲線情報に基づき噴射期間を設定することができ、ひいては所望の燃料をより高精度に噴射することができる。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射弁に対する指令噴射量を互いに異なる複数の量に設定して燃料噴射を行う噴射手段と、
前記複数の指令噴射量のそれぞれについての前記燃料噴射弁の噴射特性のずれを学習するずれ学習手段と、
前記燃料噴射弁についての基準となる噴射特性曲線情報と前記学習される噴射特性のずれに基づき、当該燃料噴射弁に固有の噴射特性曲線情報を推定学習する特性学習手段とを備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記噴射手段は、前記内燃機関のアイドル回転速度制御時において、前記出力軸の回転速度を目標回転速度にフィードバック制御するために要求される噴射量を複数回に分割して噴射するものであり、
前記ずれ学習手段は、前記出力軸の回転速度を目標回転速度とするために実際に要した噴射量と前記出力軸の回転速度を目標回転速度とするために要求されると想定される噴射量である基本噴射量との差に基づき前記学習を行うことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記噴射手段は、前記分割数を複数通りに設定することで前記複数の指令噴射量を実現することを特徴とする請求項２記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の吸気系に吸入される空気量を検出する空気量検出手段の検出値と前記内燃機関の排気系に設けられた空燃比センサの検出値とに基づき、前記燃料噴射弁を介して噴射される燃料量を推定する推定手段を更に備え、
前記ずれ学習手段は、前記推定手段によって推定される複数回の噴射量の和と前記基本噴射量との差が所定以上であるとき、前記推定手段によって推定される１回あたりの噴射量と前記燃料噴射弁に対する指令噴射量との差に基づき噴射特性のずれを学習することを特徴とする請求項３記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、多気筒内燃機関であり、
前記目標回転速度へのフィードバック制御を、各気筒の燃焼に伴う前記出力軸の回転変動を平滑化しつつ行うことを特徴とする請求項４記載の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
内燃機関の吸気系に吸入される空気量を検出する空気量検出手段の検出値と前記内燃機関の排気系に設けられた空燃比センサの検出値とに基づき、前記内燃機関の燃料噴射弁を介して噴射される燃料量を推定する推定手段と、
前記内燃機関の燃料噴射弁に対する指令噴射量と前記推定手段によって推定される燃料量との差に基づき、前記燃料噴射弁の噴射特性のずれを学習するずれ学習手段とを備えることを特徴とすることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関は、多気筒内燃機関であり、
前記ずれ学習手段は、各気筒における燃焼による前記内燃機関の出力軸の回転変動を平滑化する処理のなされた後、前記ずれの学習を行うことを特徴とする請求項６記載の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
前記ずれ学習手段は、前記内燃機関のアイドル回転速度制御時において、１燃焼サイクル内に複数回の燃料噴射が行われることで前記内燃機関の出力軸の回転速度が目標回転速度にフィードバック制御される際、１回あたりの噴射量についての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６又は７記載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弁の噴射特性のずれを学習する燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばディーゼル機関では、燃焼に伴う騒音を抑制したり、排ガス特性を向上させたりする目的から、メイン噴射に先立ち、これより微少量の噴射であるいわゆるパイロット噴射を行なうものが周知である。
【０００３】
一方、燃料噴射制御をすべく燃料噴射弁に対する噴射期間の指令値（指令噴射期間）や噴射量の指令値（指令噴射量）等を同一としたとしても、燃料噴射弁の個体差に起因して、実際に噴射される燃料量にはばらつきが生じ得る。特にパイロット噴射は、メイン噴射よりも噴射量が極めて少なくなり得るため、所望される噴射量と実際の噴射量とに差が生じると、上記目的を十分に達成することが困難なものとなる。
【０００４】
そこで従来は、例えば下記特許文献１に見られるように、Ｎ等分された燃料噴射により機関の実際の回転速度を目標回転速度にフィードバック制御し、このときの指令噴射量と基準となる噴射量との差を補償するための学習値を学習する制御装置も提案されている。この制御装置によれば、Ｎ等分された燃料噴射により、パイロット噴射のような微少量の燃料噴射を行なう際の噴射特性を把握することができ、ひいては微少量の噴射についての適切な学習値を取得することができる。
【特許文献１】特開２００３−３４３３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記学習値によって補正された指令噴射量又は指令噴射期間を用いるなら、ディーゼル機関の回転速度を目標回転速度に制御することはできるとはいえ、実際の噴射量が基準となる噴射量となっているとは限らない。これは、ディーゼル機関の構造上の固体差等に起因して、基準となる噴射量が実際に噴射されたとしても目標回転速度を実現することができるとは限らないことによる。このため、上記学習値を用いてパイロット噴射等を行ったとしても、実際の噴射量が所望の噴射量とならず、ディーゼル機関の出力特性を所望に制御することができないおそれがある。
【０００６】
また、指令噴射量を指令噴射期間に変換する際には、通常、燃料噴射弁の噴射特性として基準となる特性のものについての指令噴射量と指令噴射期間との関係が定められたマップ等の関係情報が用いられる。しかし、指令噴射量の変化に対する指令噴射期間の変化を定める噴射特性曲線は、各固体毎に異なり得る。このため、上記噴射特性曲線上の点を学習値によって補正するいわゆるオフセット補正によっては、基準となる噴射量が学習値の学習時の噴射量でない限り、実際の噴射量を基準となる噴射量とすることが困難となることがある。
【０００７】
なお、上記パイロット噴射に限らず、燃料噴射弁の噴射特性のずれを学習するに際しては、その学習値が実際の噴射量を基準となる噴射量とするために適切なものとならないおそれのあるこうした実情も概ね共通したものとなっている。
【０００８】
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、燃料噴射弁の噴射特性のずれをより高精度に学習することのできる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】
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。
【００１０】
請求項１記載の発明は、内燃機関の燃料噴射弁に対する指令噴射量を互いに異なる複数の量に設定して燃料噴射を行う噴射手段と、前記複数の指令噴射量のそれぞれについての前記燃料噴射弁の噴射特性のずれを学習するずれ学習手段と、前記燃料噴射弁についての基準となる噴射特性曲線情報と前記学習される噴射特性のずれに基づき、当該燃料噴射弁に固有の噴射特性曲線情報を推定学習する特性学習手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
上記構成では、複数通りの指令噴射量のそれぞれにおいて噴射特性のずれを学習することで、基準となる噴射特性曲線と実際の噴射特性曲線との差についての情報を、噴射量についての複数のポイントで取得することができる。このため、基準となる噴射特性曲線情報とこれら学習結果とから、噴射特性曲線情報を推定することができる。この推定される噴射特性曲線情報に基づき燃料噴射を行うなら、基準となる噴射特性曲線情報から得られる噴射量等を噴射特性のずれの学習結果に基づきオフセット補正する場合と比較して、実際の噴射量を基準となる噴射量により高精度に制御することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記噴射手段は、前記内燃機関のアイドル回転速度制御時において、前記出力軸の回転速度を目標回転速度にフィードバック制御するために要求される噴射量を複数回に分割して噴射するものであり、前記ずれ学習手段は、前記出力軸の回転速度を目標回転速度とするために実際に要した噴射量と前記出力軸の回転速度を目標回転速度とするために要求されると想定される噴射量である基本噴射量との差に基づき前記学習を行うことを特徴とする。
【００１３】
上記構成では、アイドル回転速度制御時において複数回に分割して燃料噴射をするために、各１回の噴射量は微少な噴射量となる。このため、アイドル回転速度制御時において要求される噴射量よりも微小量の噴射量についての噴射特性のずれの学習を行なうことができる。また、微少な噴射量の燃料噴射を行う場合には、実際に噴射される噴射量の精度が特に問題となりやすい。この点、噴射特性曲線情報を学習することで、微少量の燃料噴射をより高精度に行うことができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記噴射手段は、前記分割数を複数通りに設定することで前記複数の指令噴射量を実現することを特徴とする。
【００１５】
上記構成では、分割数を複数通りに設定するために、実際の回転速度を目標回転速度に制御するために要求される各１回の指令噴射量を簡易に相違させることができる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記内燃機関の吸気系に吸入される空気量を検出する空気量検出手段の検出値と前記内燃機関の排気系に設けられた空燃比センサの検出値とに基づき、前記燃料噴射弁を介して噴射される燃料量を推定する推定手段を更に備え、前記ずれ学習手段は、前記推定手段によって推定される複数回の噴射量の和と前記基本噴射量との差が所定以上であるとき、前記推定手段によって推定される１回あたりの噴射量と前記燃料噴射弁に対する指令噴射量との差に基づき噴射特性のずれを学習することを特徴とする。
【００１７】
内燃機関の出力軸の回転速度を目標回転速度とするために要求されると想定される基本噴射量は、内燃機関の構造が基準となるものであるとの前提の下で設定可能なものである。このため、実際の内燃機関に固体差があり、基準となるものからずれているときには、基本噴射量の燃料が実際に噴射されたとしても、実際の回転速度を目標回転速度に制御することができない。このため、こうした状況下にあっては、アイドル回転速度制御時に基本噴射量に基づき学習される上記噴射特性のずれには、実際には内燃機関の構造上のずれ等の影響が含まれることとなる。
【００１８】
ここで、上記構成では、空気量検出手段の検出値と空燃比センサの検出値とに基づき、噴射される燃料量を推定する。換言すれば、内燃機関の出力軸の挙動を利用することなく、噴射される燃料量を推定する。このため、この推定に際しては、上記構造上のずれの影響を排除することができる。そして、目標回転速度が実現されるときの推定される実際の燃料量と基本噴射量との間に所定以上の差があるときには、上記構造上のずれがあると考えられる。このため、こうした状況下にあっては、推定した１回あたりの噴射量と指令噴射量との差に基づき噴射特性のずれを学習することで、指令噴射量と実際の噴射量とのずれに関する情報を高精度に学習することができる。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記内燃機関は、多気筒内燃機関であり、前記目標回転速度へのフィードバック制御を、各気筒の燃焼に伴う前記出力軸の回転変動を平滑化しつつ行うことを特徴とする。
【００２０】
上記推定手段は、全気筒において平均化された噴射量を推定するものである。この点、上記構成では、各気筒の燃焼に伴う出力軸の回転変動を平滑化しつつ目標回転速度へのフィードバック制御がなされるために、全気筒の噴射量が略等しいと考えることができる。このため、推定手段の推定噴射量に基づき、噴射特性のずれを好適に学習することができる。
【００２１】
請求項６記載の発明は、内燃機関の吸気系に吸入される空気量を検出する空気量検出手段の検出値と前記内燃機関の排気系に設けられた空燃比センサの検出値とに基づき、前記内燃機関の燃料噴射弁を介して噴射される燃料量を推定する推定手段と、前記内燃機関の燃料噴射弁に対する指令噴射量と前記推定手段によって推定される燃料量との差に基づき、前記燃料噴射弁の噴射特性のずれを学習するずれ学習手段とを備えることを特徴とすることを特徴とする。
【００２２】
空燃比センサの検出値は、噴射燃料量に対する空気量の比であるため、これに吸入空気量の情報を加味すれば、噴射燃料量を知ることができる。上記構成では、この点に着目し、噴射燃料量を推定する。そして、この推定される噴射量と指令噴射量との間に差があるなら、これは、燃料噴射弁の噴射特性のずれと考えることができる。上記構成では、こうした観点から、燃料噴射弁の噴射特性のずれを学習する。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記内燃機関は、多気筒内燃機関であり、前記ずれ学習手段は、各気筒における燃焼による前記内燃機関の出力軸の回転変動を平滑化する処理のなされた後、前記ずれの学習を行うことを特徴とする。
【００２４】
上記推定手段は、全気筒において平均化された噴射量を推定するものである。この点、上記構成では、各気筒の燃焼に伴う出力軸の回転変動を平滑化する処理のなされた後にずれの学習を行うために、学習時においては全気筒の噴射量が略等しいと考えることができる。このため、推定手段の推定噴射量に基づき噴射特性のずれを好適に学習することができる。
【００２５】
請求項８記載の発明は、請求項６又は７記載の発明において、前記ずれ学習手段は、前記内燃機関のアイドル回転速度制御時において、１燃焼サイクル内に複数回の燃料噴射が行われることで前記内燃機関の出力軸の回転速度が目標回転速度にフィードバック制御される際、１回あたりの噴射量についての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。
【００２６】
上記構成では、アイドル回転速度制御時において複数回に分割して燃料噴射をするために、各１回の噴射量は微少な噴射量となる。微少な噴射量の燃料噴射を行う場合には、実際に噴射される噴射量の精度が特に問題となりやすい。一方、内燃機関に固体差等がある場合には、実際の回転速度を目標回転速度とするために要求される噴射量が、内燃機関として基準となるものを用いた場合に要求される噴射量（基本噴射量）と相違する。このため、こうした場合には、上記微少噴射量についての噴射特性のばらつきの学習を実際に指令している噴射量と基本噴射量との差に基づき行う場合には、学習精度が低下するおそれがある。この点、上記構成では、ずれ学習手段を備えることで、推定される噴射量に基づき学習がなされるために、内燃機関に固体差等がある場合であれ、噴射特性のずれを好適に学習することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる燃料噴射制御装置をコモンレール式の車載ディーゼル機関の燃料噴射制御装置に適用した第１の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。図示されるように、ディーゼル機関１０の吸気通路１２の上流には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。吸気通路１２は、吸気バルブ１６の開動作によって、シリンダブロック１８及びピストン２０にて区画される燃焼室２２と連通される。燃焼室２２には、燃料噴射弁２４の先端部が突出して配置されている。これにより、燃焼室２２に燃料の噴射供給が可能となっている。
【００２９】
上記燃料噴射弁２４には、高圧燃料通路２６を介して、コモンレール２８から燃料が供給される。コモンレール２８には、燃料ポンプ３２によって加圧供給（圧送）される燃料タンク３０内の燃料を高圧状態で蓄える各気筒に共通の蓄圧室となっている。燃料ポンプ３２には、調量弁３４が設けられており、これにより、コモンレール２８に圧送される燃料量が調節される。このため、コモンレール２８内の燃圧は、圧送量によって調節可能となっている。なお、コモンレール２８には、内部の圧力を検出する燃圧センサ３６が設けられている。
【００３０】
燃焼室２２に燃料が噴射されると、燃焼室２２の圧縮によって燃料が自己着火し、エネルギが発生する。このエネルギは、ピストン２０を介して、ディーゼル機関１０の出力軸（クランク軸３８）の回転エネルギとして取り出される。なお、クランク軸３８近傍には、クランク軸３８の回転角度を検出するクランク角センサ４０が設けられている。
【００３１】
上記コモンレール２８内の燃料が燃料噴射弁２４を介して燃焼室２２に噴射され、燃焼が生じた後、燃焼に供された気体は、排気バルブ４２の開動作によって、排気として、排気通路４４に排出される。排気通路４４には、排気を浄化するための触媒やＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）等からなる後処理装置４６が設けられている。また、排気通路４４には、排気中の酸素濃度に基づき空燃比を検出する空燃比センサ４８が設けられている。
【００３２】
ＥＣＵ６０は、マイクロコンピュータや、常時記憶保持メモリ６２を備えて構成されている。ここで、常時記憶保持メモリ６２とは、ディーゼル機関１０の起動スイッチ（イグニッションスイッチ）の状態にかかわらず給電状態が維持されるバックアップＲＡＭや、給電の有無にかかわらず記憶データを保持するＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリなど、起動スイッチの状態にかかわらず常時記憶データを保持するメモリである。
【００３３】
ＥＣＵ６０は、エンジンシステム内の上記各種センサの出力や、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ６４の出力を取り込み、これに基づき、燃料噴射弁２４や調量弁３４等のディーゼル機関１０の各種アクチュエータを操作することで、ディーゼル機関１０の出力特性を制御する。特にＥＣＵ６０では、ディーゼル機関１０の出力特性を制御すべく、燃料噴射制御を行う。詳しくは、燃料噴射制御は、燃焼サイクルの１サイクル内で、パイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、アフタ噴射、ポスト噴射の中からいくつかを選択して、これら選択した噴射を行なう多段噴射制御となる。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の直前の燃料と空気との混合を促進させる。プレ噴射は、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。メイン噴射は、ディーゼル機関１０の出力トルクの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。アフタ噴射は、微粒子物質（ＰＭ）を再燃焼させる。ポスト噴射は、排気の温度を制御して、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等の後処理装置４６を再生させる。
【００３４】
そして、燃料噴射制御に際しては、コモンレール２８内の燃圧を、ディーゼル機関１０の運転状態に応じて設定される目標値（目標燃圧）にフィードバック制御する。そして、燃料噴射弁２４に対する噴射量の指令値（指令噴射量）の燃料噴射を行なうべく、燃圧センサ３６によって検出される燃圧と指令噴射量とに基づき、燃料噴射弁２４に対する噴射期間の指令値（指令噴射期間）を算出する。詳しくは、噴射量及び燃圧と噴射期間との関係を定める図２に示すマップを用いることで、指令噴射期間を設定する。ちなみに、このマップでは、燃圧が一定なら、噴射量が多いほど噴射期間が長く設定されており、噴射量が一定なら、燃圧が高いほど噴射期間が短く設定されている。上記指令噴射期間に渡って燃料噴射弁２４を開弁させることで、指令噴射量の燃料を燃焼室２２に噴射供給することができる。
【００３５】
ただし、実際の燃料噴射弁２４には、個体差や経年変化等に起因した噴射特性のばらつきがあるため、燃圧及び噴射期間を固定したとしても、各燃料噴射弁２４から噴射される実際の噴射量は必ずしも所望される噴射量とはならない。特にディーゼル機関１０の燃料噴射制御において用いられる多段噴射のうちパイロット噴射等の微少噴射については、実際の噴射量と所望される噴射量との差が燃料噴射制御において問題となるおそれがある。
【００３６】
このため、パイロット噴射等の微少噴射についての噴射特性の所望の特性からのずれを補償する補正量を学習することが望まれる。しかし、多段噴射を行なったときのディーゼル機関１０の回転状態には、メイン噴射の影響が特に大きく現れるため、回転状態に基づき微少噴射についての噴射特性のずれ量を検出することは困難である。
【００３７】
そこで本実施形態では、パイロット噴射についてのずれ量を検出すべく、要求される噴射量を等量に分割して燃料噴射制御を行う。ここで、この分割される各燃料量をパイロット噴射量相当の微少な燃料量とすることで、微少な燃料量についての燃料噴射弁２４の噴射特性を、クランク軸３８の回転状態として検出することが可能となる。そして、ディーゼル機関１０のアイドル運転時、クランク軸３８の回転速度の平均値を目標回転速度とするためのアイドル補正量（補正量ＩＳＣ）と、燃料噴射に伴うクランク軸３８の回転上昇量の気筒間のばらつきを補償するための気筒間補正量（補正量ＦＣＣＢ）との双方を求める。これにより、パイロット噴射等の微少噴射についても、指令噴射量の燃料を高精度に噴射することができる。
【００３８】
図３に、本実施形態にかかる学習処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ６０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００３９】
この一連の処理では、まずステップＳ１００において、学習実施条件が成立しているか否かを判断する。ここで、学習実施条件は、アイドル回転速度制御がなされているとの条件や、アクセルセンサ６４によって検出されるアクセルペダルの踏み込み量がゼロであるとの条件等からなる。なお、学習条件には、この他、例えば車両の走行速度がゼロであるとの条件や、車載ヘッドランプが消灯しているとの条件、車載空調装置がオフ状態であるとの条件を含めてもよい。
【００４０】
ステップＳ１００において学習条件が成立していると判断されると、ステップＳ２００に移行する。ステップＳ２００では、噴射特性のずれ量の学習のための運転状態を設定する。ここでは、噴射特性のずれ量の学習を、複数の運転領域のそれぞれにおいて行うべく、コモンレール２８内の目標燃圧を、様々な値に設定する。ここで、運転領域を燃圧によって分割するのは、噴射特性が燃圧に顕著に依存するからである。
【００４１】
また、アイドル時においてＮ（＞１）回の噴射を行った際のクランク軸３８の実際の回転速度を目標回転速度に制御するために要求されると想定される噴射量である基本噴射量を設定する。この基本噴射量は、燃料噴射弁２４として基準となる噴射特性となるものを前提として設定されている。また、分割数Ｎは、基本噴射量を分割することで、等量分割された各噴射量がパイロット噴射量相当となる値に設定されている。ただし、本実施形態では、この分割数Ｎを、図４に示すように、「５」と「４」との２通りに設定する。ここで分割数が「５」であるときの学習を基準点学習と命名し、このときの基本噴射量を基準点用基本噴射量と命名する。そして、基準点用基本噴射量の５分の１の噴射量Ｑ１は、ディーゼル機関１０の運転に際してパイロット噴射の燃料量としての平均値程度となるように設定されている。これに対し、分割数が「４」であるときの学習を追加点学習と命名し、このときの基本噴射量を追加点用基本噴射量と命名する。そして、追加点用基本噴射量の４分の１の噴射量Ｑ２は、上記噴射量Ｑ１よりも大きい値となっている。
【００４２】
続いて先の図３のステップＳ３００においては、上記補正量ＩＳＣや補正量ＦＣＣＢによるフィードバック制御を行う。詳しくは、実際の回転速度の平均値を目標回転速度にフィードバック制御するための補正量ＩＳＣを算出し、同補正量ＩＳＣを基本噴射量に加算して上記フィードバック制御を行う。具体的には、補正量ＩＳＣを基本噴射量に加算したものをＮ等分して各指令噴射量とし、圧縮上死点近傍でＮ回の噴射を行う。ここで、補正量ＩＳＣは、全ての気筒の燃料噴射弁２４の燃料噴射の協働によって生成されるクランク軸３８の出力トルクを所望のトルクに制御するための補正量となる。また、各気筒における上記等量分割噴射に伴うクランク軸３８の回転上昇量を均一とすべく、各気筒毎の指令噴射期間の補正量ＦＣＣＢを算出する。そして、基本噴射量に補正量ＩＳＣが加算された量がＮ等分されたものを指令噴射量として、これを噴射期間に換算したものを補正量ＦＣＣＢで補正する。そして、補正量ＦＣＣＢにて補正された噴射期間を最終的な指令噴射期間として燃料噴射を行う。
【００４３】
続くステップＳ４００では、上記補正量ＦＣＣＢ及び補正量ＩＳＣを、噴射特性のずれを定量化する値として学習してよいか否かを、換言すれば学習値算出許可条件が成立するか否かを判断する。ここでは、補正量ＦＣＣＢ及び補正量ＩＳＣの変化量が所定以下となることに基づき、学習値算出許可条件が成立したと判断する。
【００４４】
続くステップＳ５００においては、学習値の算出のための前処理を行う。これについては、後に詳述する。
【００４５】
続くステップＳ６００においては、学習値を確定させる。すなわち、このときの補正量ＩＳＣの「１／Ｎ」の量を、所望の噴射特性に対する実際の噴射特性のずれ量のうち、全気筒一律の噴射特性のずれ量として学習する。この学習値は、全気筒一律の噴射量の補正値となる。また、補正量ＦＣＣＢを、気筒間の噴射特性のずれ量として学習する。この学習値は、気筒間の噴射特性のばらつきを補正するための噴射期間の補正量となる。
【００４６】
続くステップＳ７００においては、追加点学習が完了したか否かを判断する。すなわち、基準点学習のみがなされて追加点学習がなされていないのか、あるいは、双方とも学習がなされたのかを判断する。そして、追加点学習がなされていない場合には、設定された燃圧において、追加点学習をすべく、先のステップＳ１００に戻る。
【００４７】
これに対し、追加点学習がなされたと判断されるときには、ステップＳ８００において、燃圧で分割された全ての運転領域において学習が終了したか否かを判断する。そして、未だ全ての運転領域において学習が完了していないと判断されるときには、ステップＳ１００に移行する。そして、Ｓ３００において目標燃圧を変化させることで別の運転領域に移行させつつ、ステップＳ１００〜Ｓ６００までの処理を行う。
【００４８】
そして、ステップＳ８００において全運転領域で学習が終了したと判断されると、ステップＳ９００に移行する。ステップＳ９００では、学習された全ての値を、燃圧によって分割された各運転領域毎に、それぞれ上記常時記憶保持メモリ６２に記憶させる。これにより、これ以降、燃料噴射弁２４の噴射特性のずれ量を好適に補償しつつのパイロット噴射を行うことができる。
【００４９】
なお、上記ステップＳ１００において否定判断されるときや、ステップＳ９００の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。
【００５０】
このように、本実施形態では、基準点学習及び追加点学習を行うために、パイロット噴射程度の微少噴射領域について、燃料噴射弁２４の噴射特性を高精度に把握することができる。以下、これについて説明する。図５に、燃圧を固定した場合の噴射量Ｑと噴射期間ＴＱとの微少噴射領域における関係である噴射特性曲線を示す。ここで、実線は、燃料噴射弁２４が基準となる特性であるとしたときの噴射特性曲線を示している。これに対し、図中、一点鎖線にて、燃料噴射弁２４の真の特性を示す。この場合、基準点における真の特性（真値Ｒｅｆ）と追加点における真の特性（真値Ａｄｄ）とが、基準となる噴射特性曲線からずれているため、これら基準点及び追加点において、それぞれずれ量Δ１、Δ２が学習される（より正確には、上述したように、補正量ＩＳＣが噴射量の補正量に変換され、補正量ＦＣＣＢが噴射期間の補正量に変換されるため、ここでは、補正量ＩＳＣを噴射期間の補正量に予め変換するものとする）。
【００５１】
ここで通常の学習制御にあっては、指令噴射量が噴射量Ｑ１となるときには補正量Δ１を用い、指令噴射量が噴射量Ｑ２となるときには補正量Δ２を用いる。そして、指令噴射量がいずれでもないときには、補間演算によって補正量を算出する。しかし、この手法は、図中実線にて示す基準となる噴射特性曲線をオフセット補正するものとなるため、基準となる噴射特性曲線と実際の噴射特性曲線との間に噴射量の変化に対する噴射期間の変化の度合いの相違が生じるときには、噴射特性のずれを高精度に補償することは困難となる。図５には、実際の噴射特性曲線は、噴射量と噴射期間との間に線形関係が成り立つものを例示し、基準となる噴射特性曲線は、噴射量が微少となるほど噴射期間の短縮度合いが大きくなるものを例示した。この場合、通常の学習制御にあっては、例えば指令噴射量Ｑｆを噴射するために、基準となる噴射特性曲線上によって定まる噴射期間を補正量Δ１程度補正した噴射期間ＴＱｏを用いることとなる。これは、指令噴射量Ｑｆを噴射するために必要な噴射期間ＴＱｔからずれてしまっている。
【００５２】
これに対し、本実施形態では、基準点及び追加点での学習値並びに基準となる噴射特性曲線から、実際の噴射特性曲線を推定する。詳しくは、本実施形態では、基準点及び追加点での噴射量と噴射期間との関係を直線で結ぶことで、実際の噴射特性曲線を推定する。そして、燃料噴射制御に際して、推定された噴射特性曲線に基づき、補正量を決定する。これにより、指令噴射量Ｑｆに対して、噴射期間ＴＱｔが設定されることとなる。
【００５３】
＜学習値算出前処理＞
次に、先の図３のステップＳ５００の処理の詳細について説明する。
【００５４】
先の図３に示した手法によってクランク軸３８の挙動に基づき燃料噴射弁２４の噴射特性のずれを学習する場合、実際には、アイドル回転速度制御時に実際の回転速度を目標回転速度に制御するために要求される噴射量を学習していることとなる。この処理により燃料噴射弁２４の噴射特性のずれを学習することができるためには、基準噴射量が実際に噴射されることで目標回転速度を実際に実現することができることが前提となる。しかし、実際には、ディーゼル機関１０の構造上の固体差（経年変化を含む）に起因して、基準噴射量が実際に噴射されたとしても目標回転速度を実現することができないことがある。こうした状況下にあっても燃料噴射弁２４の噴射特性のずれを高精度に学習すべく、本実施形態では、エアフローメータ１４によって検出される吸入空気量と空燃比センサ４８の検出値とに基づき、実際の燃料噴射量を推定し、これに基づき燃料噴射弁２４の噴射特性のずれを学習する。
【００５５】
ここではまず、図６に基づき、燃料噴射量の推定手法について説明する。図６に、本実施形態にかかる燃料噴射量の推定処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ６０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００５６】
この一連の処理では、ステップＳ５１０において吸入空気量の検出値ＭＡＦを、またステップＳ５１２において空燃比の検出値Ａ／Ｆをそれぞれ取得する。そして、ステップＳ５１４において、１燃焼サイクルにおける単一の気筒あたりの噴射量を推定する。ここでは、回転速度ＮＥを用いて、「（Ａ／Ｆ）×ＭＡＦ×２／［｛ＮＥ×（気筒数）｝］」によって推定噴射量Ｑｅｓｔを算出することができる。なお、ステップＳ５１４の処理が完了すると、この一連の処理を一旦終了する。
【００５７】
次に図７に基づき、基本噴射量の設定手法について説明する。図７に、本実施形態にかかる基本噴射量の設定処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ６０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００５８】
この一連の処理では、まずステップＳ５２０において、現在なされているのが基準点での学習か否かを判断する。そして基準点での学習であるときには、ステップＳ５２２に移行する。ステップＳ５２２では、基準点においてクランク軸３８の実際の回転速度を目標回転速度とするために要求されると想定される噴射量である基準点用基本噴射量を、基本噴射量Ｑｓｔｄとする。この基準点用基本噴射量は、ディーゼル機関１０の構造や燃料噴射弁２４の噴射特性として基準となるものを用いて予め実験等によって求められるものである。これに対し、上記ステップＳ５２０において現在なされているのが追加点での学習であると判断されるときには、ステップＳ５２４に移行する。ステップＳ５２４においては、追加点においてクランク軸３８の実際の回転速度を目標回転速度とするために要求されると想定される噴射量である追加点用基本噴射量を、基本噴射量Ｑｓｔｄとする。この追加点用基本噴射量は、ディーゼル機関１０の構造や燃料噴射弁２４の噴射特性として基準となるものを用いて予め実験等によって求められるものである。
【００５９】
ステップＳ５２２、Ｓ５２４の処理が完了すると、ステップＳ５２６に移行する。ステップＳ５２６においては、推定噴射量Ｑｅｓｔを取得する。続くステップＳ５２８においては、推定噴射量Ｑｅｓｔと基本噴射量Ｑｓｔｄとの差の絶対値が所定値α以上であるか否かを判断する。この処理は、上記基準点用基本噴射量や追加点用基本噴射量を設定する際に想定されたディーゼル機関と実際のディーゼル機関１０との間の固体差等のために、上記基準点用基本噴射量や追加点用基本噴射量を用いたのでは噴射特性の学習を適切に行うことができない状況か否かを判断するためのものである。そして、所定値α以上であるときには、上記基準点用基本噴射量や追加点用基本噴射量を用いたのでは噴射特性の学習を適切に行うことができない状況であるとして、ステップＳ５３０に移行する。ステップＳ５３０においては、基本噴射量Ｑｓｔｄを推定噴射量Ｑｅｓｔとする。
【００６０】
なお、ステップＳ５２８において否定判断されるときや、ステップＳ５３０の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。
【００６１】
上記処理により、上記基準点用基本噴射量や追加点用基本噴射量を用いたのでは噴射特性の学習を適切に行うことができない状況においては、実際の回転速度を目標回転速度とする際の指令噴射量と「推定噴射量Ｑｅｓｔ／分割数」との差に基づき、噴射特性のずれを学習することができる。
【００６２】
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。
【００６３】
（１）燃料噴射弁２４についての基準となる噴射特性曲線情報と学習される噴射特性のずれに基づき、当該燃料噴射弁２４に固有の噴射特性曲線情報を推定学習した。この推定される噴射特性曲線情報に基づき燃料噴射を行うなら、基準となる噴射特性曲線情報から得られる噴射量等を噴射特性のずれの学習結果に基づきオフセット補正することで噴射量補正をする場合と比較して、実際の噴射量を基準となる噴射量により高精度に制御することができる。
【００６４】
（２）アイドル回転速度制御時において、実際の回転速度を目標回転速度にフィードバック制御するために要求される噴射量を複数回に分割して噴射することで、各１回の噴射量相当の微少噴射量についての噴射特性のずれを学習した。このため、実際に噴射される噴射量の精度が特に問題となりやすい微少な噴射量について噴射特性を学習することができる。しかも、噴射特性曲線情報を学習することで、微少量の燃料噴射を高精度に行うことができる。
【００６５】
（３）分割数を複数通りに設定することで複数の指令噴射量を実現した。これにより、実際の回転速度を目標回転速度に制御するために要求される各１回の指令噴射量を簡易に相違させることができる。
【００６６】
（４）推定噴射量Ｑｅｓｔと基本噴射量Ｑｓｔｄとの差が所定値α以上であるとき、実際の回転速度を目標回転速度とするために要求される各１回の指令噴射量と、推定噴射量Ｑｅｓｔを分割数で除算したものとの差に基づき、噴射特性のずれを学習した。これにより、指令噴射量と実際の噴射量とのずれに関する情報を高精度に学習することができる。
【００６７】
（５）目標回転速度へのフィードバック制御を、補正量ＦＣＣＢにより、各気筒の燃焼に伴うクランク軸３８の回転変動を平滑化しつつ行った。これにより、全気筒において平均化された噴射量の推定値である推定噴射量Ｑｅｓｔと、補正量ＦＣＣＢにより全気筒均一化された噴射量との差に基づき噴射特性のずれを学習することができる。
【００６８】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６９】
上記実施形態では、アイドル回転速度制御時において、推定噴射量と指令噴射量とに基づき噴射特性のずれを学習した。この手法自体は、噴射量の推定精度を高く維持することができる限り、アイドル回転速度制御時以外においても適用可能と考えられる。ただし、上記実施形態の手法に基づき推定される噴射量は全気筒で平均化された値であるため、各燃料噴射弁２４の噴射特性のずれを高精度に学習するためには、アイドル回転速度制御時以外においても、燃料噴射弁２４の噴射特性についての気筒間の相対的なずれを予め学習しておくことが望ましい。
【００７０】
そこで本実施形態では、アイドル回転速度制御時以外においても、各気筒の燃料噴射に伴うクランク軸３８の回転上昇量のばらつきを平滑化することで、燃料噴射弁２４の噴射特性についての気筒間の相対的なずれを学習する。図８に、本実施形態における相対的な噴射特性のずれの学習手法を示す。
【００７１】
図８（ａ）に実線にて示すように、クランク軸３８の回転速度は、各気筒の燃料噴射に伴って周期的な上昇及び低下を繰り返している。ここで、各気筒における燃料噴射に伴う回転上昇量は、各気筒におけるトルクと相関を有するパラメータとなっている。そして、トルクが噴射燃料によって生成されることに鑑みれば、回転上昇量に基づき燃料噴射量についての情報を取得可能である。
【００７２】
ここで、本実施形態では、回転速度が大きいほどトルクが大きいとして、微少なタイムスケールにおける回転速度の変動をトルク相当量として定量化する。そして、図８（ｂ）に示すように、１燃焼サイクル内のトルク相当量の平均値Ｒｅｆを定め、これに対する微少なタイムスケールでのトルク相当量の変動を瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔとして定量化する。そして、図８（ｃ）に示すように、１燃焼サイクルを気筒数で分割した各区間における瞬時トルク相当値Ｎｅｆｌｔの積分値を、気筒別仕事量Ｓｎｅｌｆｔ＃ｉとして算出する。この気筒別仕事量Ｓｎｅｌｆｔ＃ｉは、各気筒の燃料噴射量と相関を有している。このため、気筒別仕事量Ｓｎｅｌｆｔ＃ｉが全気筒等しくなるようにすれば、全気筒の燃料噴射弁２４において同一の噴射量の燃料が噴射されていると考えることができ、ひいては、燃料噴射弁２４の噴射特性についての各気筒の相対的なばらつきが補償されると考えられる。ちなみに、図８（ｃ）においては、１番気筒＃１において燃料が過剰であり、２番気筒＃２において燃料が不足していると考えられる。
【００７３】
上記気筒別仕事量Ｓｎｅｌｆｔ＃ｉの気筒間のばらつきを平滑化することで、上記推定噴射量に基づくメイン噴射の噴射特性のずれの学習を高精度に行なうことができると考えられる。このため、各運転領域において、気筒別仕事量Ｓｎｅｌｆｔ＃ｉの気筒間のばらつきを平滑化するためのメイン噴射量の補正量を予め学習し、常時記憶保持メモリ６２に記憶しておく。なお、この学習は、微少噴射の学習が完了していることを条件に行うことが望ましい。
【００７４】
図９に、本実施形態にかかるメイン噴射についての燃料噴射弁２４の噴射特性のずれの学習にかかる処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ６０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００７５】
この一連の処理では、まずステップＳ１０００において、燃料噴射に伴う回転上昇量に基づく学習が完了しているか否かを判断する。ここでは、現在の噴射されている燃料量と同程度の燃料量を有するときに、気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉを平滑化するためのメイン噴射量の補正量が学習されているか否かを判断する。そして、これが完了していると判断されるときには、ステップＳ１００２に移行する。ステップＳ１００２においては、微少噴射量学習が完了しているか否かを判断する。この判断は、パイロット噴射等については実際の噴射量が指令噴射量となることが保証されている状況か否かを判断するためのものである。微少噴射量学習が完了していると判断されると、ステップＳ１００４に移行する。
【００７６】
ステップＳ１００４では、定常運転状態であるか否かを判断する。この処理は、推定噴射量を高精度に算出することができる状況か否かを判断するものである。すなわち、過渡時等にあっては、エアフローメータ１４によって検出される空気量と排気通路４４に排出される排気の流量とが一致しないため、こうした状況にあっては、学習を禁止する判断をする。定常状態であると判断されるときには、ステップＳ１００６において、先の図６に示した処理と同一の処理によって、推定噴射量を算出する。そして、ステップＳ１００８においては、１燃焼サイクルあたりの単一気筒における微少噴射についての指令噴射量の和Ｑａｌｌを算出する。すなわち、例えば各気筒で２段のパイロット噴射と１段のメイン噴射と１段のアフタ噴射とを行なう場合、２段のパイロット噴射と１段のアフタ噴射との燃料量の和を算出する。
【００７７】
続くステップＳ１０１０においては、推定噴射量から上記和Ｑａｌｌを減算した値とメイン噴射の指令噴射量との差に基づき、メイン噴射の噴射特性のずれを学習する。
【００７８】
なお、上記ステップＳ１０００、Ｓ１００２，Ｓ１００４において否定判断されるときや、ステップＳ１０１０の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。
【００７９】
以上説明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。
【００８０】
（６）メイン噴射の指令噴射量と推定噴射量とに基づき、メイン噴射相当の噴射量についての噴射特性のずれを学習した。これにより、メイン噴射相当の噴射量についても噴射特性のずれを学習することができる。
【００８１】
（７）各気筒における燃焼によるクランク軸３８の回転変動を平滑化する処理のなされた後、メイン噴射の噴射特性のずれの学習を行った。これにより、推定噴射量に基づく噴射特性のずれを好適に学習することができる。
【００８２】
（８）微少噴射量についての噴射特性のずれの学習が完了した後、推定噴射量に基づくメイン噴射量相当の噴射特性のずれの学習を行なった。これにより、メイン噴射量相当についての噴射特性のずれの学習に際し、多段噴射制御を行なったとしても、メイン噴射量相当についての噴射特性のずれを高精度に学習することができる。
【００８３】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００８４】
・上記第１の実施形態では、分割数を複数通りに設定することで指令噴射量を互いに異なる複数の量に設定したが、指令噴射量を互いに異なる複数の量に設定する手法としてはこれに限らない。例えばアイドル回転速度制御時の目標回転速度を複数通りに設定することで、指令噴射量を互いに異なる複数の量に設定してもよい。また、アイドル時の１燃焼サイクル且つ単一気筒あたりの噴射回数を設定しておき、噴射間隔を複数とおりに設定することで指令噴射量を互いに異なる複数の量に設定してもよい。
【００８５】
・上記第１の実施形態では、噴射特性曲線情報を推定学習すべく、基準点及び１つの追加点によって学習を行なったが、これに限らない。例えば追加点を２つ以上としてもよい。これにより、噴射特性曲線情報をより高精度に推定学習することができる。
【００８６】
・上記第１の実施形態では、微少量の燃料噴射領域について噴射特性曲線情報を推定学習したが、これに限らない。例えば上記第２の実施形態の手法を用いて、メイン噴射量相当の噴射量について、互いに異なる２つ以上の噴射量領域で噴射特性のずれを学習し、これに基づき噴射特性曲線情報を推定学習してもよい。この際、先の図８に示した手法等による噴射特性についての気筒間の相対的なずれを学習し、これを加味することが望ましい。なお、こうした場合であっても、先の第１の実施形態における微少量の燃料噴射領域についての噴射特性曲線情報を別途推定学習することは特に有効である場合が多い。これは、燃料噴射弁２４の中には、先の図２に例示したように、ある程度多量な噴射量の領域においては、噴射量の変化に対する噴射期間の変化の関係に線形性があるものの、微少量の噴射領域に移行する際、この線形関係の傾きが変化するものが存在することを一つの理由とする。
【００８７】
・上記第２の実施形態では、メイン噴射量相当の噴射特性についての気筒間の相対的なばらつきを学習した後に、推定噴射量に基づくメイン噴射量相当の噴射特性のずれを学習したが、これに限らない。例えばＰＩ制御にて気筒別仕事量Ｓｎｅｆｌｔ＃ｉのばらつきを平滑化しつつ、推定噴射量に基づくメイン噴射量相当の噴射特性のずれを学習してもよい。
【００８８】
・上記各実施形態では、排気系と吸気系とを排気還流通路（ＥＧＲ通路）によって接続し、排気系の排気をＥＧＲ通路を介して排気系に還流させる排気還流装置（ＥＧＲ装置）については言及しなかった。しかし、この装置を備える場合、還流排気（ＥＧＲガス）のために、上記態様にて推定噴射量を算出したのでは誤差が生じるおそれがある。このため、この場合にはＥＧＲ量に応じて推定噴射量を補正することが望ましい。
【００８９】
・上記実施形態では、自己着火式内燃機関としてのディーゼル機関に本発明を適用したが、これに限らず、例えばガソリン機関等の火花点火式内燃機関に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】第１の実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す図。
【図２】同実施形態にかかる噴射量と燃圧と噴射期間との関係を示す図。
【図３】同実施形態にかかる微少噴射量の噴射特性のずれの学習処理の手順を示す流れ図。
【図４】同実施形態にかかる燃料噴射態様を示すタイムチャート。
【図５】同実施形態にかかる噴射特性曲線情報の学習態様を示す図。
【図６】同実施形態にかかる推定噴射量の算出処理の手順を示す流れ図。
【図７】同実施形態にかかる基本噴射量の設定処理の手順を示す流れ図。
【図８】第２の実施形態にかかる噴射特性についての気筒間の相対的なずれの学習態様を示すタイムチャート。
【図９】同実施形態にかかるメイン噴射量相当の噴射特性のずれの学習処理の手順を示す流れ図。
【符号の説明】
【００９１】
１０…ディーゼル機関、２４…燃料噴射弁、６０…ＥＣＵ（燃料噴射制御装置の一実施形態）。
【図１】
2008088837.tif 000003
【図２】
2008088837.tif 000004
【図３】
2008088837.tif 000005
【図４】
2008088837.tif 000006
【図５】
2008088837.tif 000007
【図６】
2008088837.tif 000008
【図７】
2008088837.tif 000009
【図８】
2008088837.tif 000010
【図９】
2008088837.tif 000011