(57)【要約】    【課題】  検出筒内圧に基づいて、車両運転状況に適した燃料噴射制御を行うことできる、内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。    【解決手段】  車両の運転状況、具体的にはアクセルペダル操作量ＡＰ、燃料レベルＦＬＶＬ、地図情報ＩＭＡＰ、オーディオ機器操作情報ＭＡＤに基づいて、運転モードが判別される（２５）。運転モード毎に最適燃料噴射量が算出され（２２，２３）、機関運転状態に応じて算出される基本燃料噴射量ＴＩＭと最適燃料噴射量ＴＩＦＥ、ＴＩＰＷの偏差ＤＴＩが、運転モード毎に学習され（２８）、基本燃料噴射量ＴＩＭが学習値に応じて補正される（２９，３０）。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、算出された燃料噴射量に応じて燃料噴射弁を駆動する燃料噴射手段とを備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記機関により駆動される車両の運転状況に基づいて、運転モードを判別する運転モード判別手段とを備え、
前記燃料噴射量算出手段は、
前記機関の運転状態に応じて基本燃料噴射量を算出する基本燃料噴射量算出手段と、
前記運転モード毎に前記筒内圧検出手段により検出された筒内圧に基づいて、最適燃料噴射量を算出する最適燃料噴射量算出手段と、
前記基本燃料噴射量と最適燃料噴射量の偏差を、前記運転モード毎に学習する学習手段と、
前記基本燃料噴射量を前記学習手段による学習値に応じて補正する補正手段とを有することを特徴とする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関し、特に筒内圧センサにより検出される筒内圧に応じて燃料噴射量の補正を行うものに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸入空気量と機関回転数に応じて基本燃料噴射量を設定し、基本燃料噴射量を機関冷却水温度などに応じて補正する技術は、周知である。特許文献１には、筒内圧センサにより検出される筒内圧に基づいて図示平均有効圧力を算出し、図示平均有効圧力に応じて基本燃料噴射量をさらに補正する点が示されている。具体的には、図示平均有効圧力に基づいて失火やサージトルクが検出され、失火やサージトルクの発生状態に応じて基本燃料噴射量が補正される。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２６０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関により駆動される車両の運転状況によって、燃料タンク内の残燃料量が少ないときのように、燃費を最適化することが望ましい場合や、運転者がアクセルペダルを急激に踏み込んときのように、機関出力を最適化（最大化）することが望ましい場合などがある。しかしながら、特許文献１に示された装置では、筒内圧に基づいてそのような車両運転状況の違いよる燃料噴射量の最適化を行うことはできない。
【０００５】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、検出筒内圧に基づいて、車両運転状況に適した燃料噴射制御を行うことできる、内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の燃料噴射量（ＴＩＮＪ）を算出する燃料噴射量算出手段と、算出された燃料噴射量に応じて燃料噴射弁（６）を駆動する燃料噴射手段（５）とを備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関の筒内圧（ＰＣＹＬ）を検出する筒内圧検出手段（２）と、前記機関により駆動される車両の運転状況（ＡＰ，ＦＬＶＬ，ＩＭＰＡ，ＭＡＶ）に基づいて、運転モードを判別する運転モード判別手段（２５）とを備え、前記燃料噴射量算出手段は、前記機関の運転状態に応じて基本燃料噴射量（ＴＩＭ）を算出する基本燃料噴射量算出手段と、前記運転モード毎に前記筒内圧検出手段（２）により検出された筒内圧（ＰＣＹＬ）に基づいて、最適燃料噴射量（ＴＩＦＥ，ＴＩＰＷ））を算出する最適燃料噴射量算出手段（２２，２３）と、前記基本燃料噴射量と最適燃料噴射量の偏差（ＤＴＩ）を、前記運転モード毎に学習する学習手段（２６，２７，２８）と、前記基本燃料噴射量を前記学習手段による学習値（ＤＴＩＦＥ，ＤＴＩＰＷ）に応じて補正する補正手段（２９，３０）とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、車両の運転状況に基づいて、運転モードが判別され、運転モード毎に筒内圧に応じて最適燃料噴射量が算出される。そして、機関運転状態に応じて算出される基本燃料噴射量と最適燃料噴射量の偏差が、運転モード毎に学習され、基本燃料噴射量が学習値に応じて補正される。したがって、運転モード毎に最適な燃料噴射量が得られ、例えば車両運転状況に応じて燃費の最適化や機関出力の最適化などを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置の構成を示す図である。４気筒のディーゼル内燃機関（以下「エンジン」という）１の各気筒には、筒内圧ＰＣＹＬを検出する筒内圧センサ２が設けられている。本実施形態では、筒内圧センサ２は、各気筒に設けられるグロープラグと一体に構成されている。筒内圧センサ２の検出信号は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）４に供給される。またエンジン１には、クランク軸（図示せず）の回転角度（クランク角度）ＣＡを検出するクランク角度センサ３が設けられている。クランク角度センサ３は、クランク角１度毎のＣＲＫパルスを出力するとともに、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でＣＹＬパルスを出力する。さらに、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）より所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣパルスを出力する。これらのＣＲＫパルス、ＣＹＬパルス及びＴＤＣパルスは、ＥＣＵ４に供給される。
【０００９】
ＥＣＵ４は、エンジン１の各気筒の燃焼室に設けられた燃料噴射弁６の制御信号を駆動回路５に供給する。駆動回路５は、燃料噴射弁６に接続されており、ＥＣＵ４から供給される制御信号に応じた駆動信号を、燃料噴射弁６に供給する。これにより、ＥＣＵ４から出力される制御信号に応じた燃料噴射時期において、前記制御信号に応じた燃料噴射量だけ燃料が噴射される。
【００１０】
ＥＣＵ４には、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダル（図示せず）の操作量ＡＰを検出するアクセルセンサ１１、及び当該車両に燃料タンク内の燃料レベル（残燃料量）ＦＬＶＬを検出する燃料レベルセンサ１２が接続されており、これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ４に供給される。
【００１１】
ＥＣＵ４は、上記センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、該ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、駆動回路５に制御信号を供給する出力回路を備えている。
【００１２】
図２は、ＥＣＵ４のＣＰＵによる演算処理により実現される燃料噴射制御装置の構成を示す機能ブロック図である。燃料噴射制御装置は、ＴＩＭ演算部２１、ＴＩＦＥ演算部２２、ＴＩＰＷ演算部２３、運転モード判別部２５、切換部２６、減算部２７、学習部２８、選択部２９、加算部３０、及び噴射制御部３１を備えている。
【００１３】
ＴＩＭ演算部２１は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて、ＴＩＭマップを検索し、基本燃料噴射量ＴＩＭを算出する。ＴＩＭマップは、予めエンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて、平均的な特性のエンジンを基準として設定されている。なお、要求トルクＴＲＱは、アクセルペダル操作量ＡＰに応じて算出される。
【００１４】
ＴＩＦＥ演算部２２は、筒内圧ＰＣＹＬ、エンジン回転数ＮＥ、及び要求トルクＴＲＱに応じて、燃費を最適化するように設定される燃費最適化燃料噴射量ＴＩＦＥを算出する。
ＴＩＰＷ演算部２３は、筒内圧ＰＣＹＬ、エンジン回転数ＮＥ、及び要求トルクＴＲＱに応じて、エンジン出力を最適化するように設定される出力最適化燃料噴射量ＴＩＰＷを算出する。
【００１５】
運転モード判別部２５は、当該車両の運転状況を示すアクセルペダル操作量ＡＰ、燃料レベルＦＬＶＬ、地図情報ＩＭＡＰ、及びオーディオ機器操作情報ＭＡＤなどをパラメータに応じて、運転モードを判別する。具体的には、燃費を最適化する燃費最適化運転モード、及びエンジン出力を最適化する出力最適化運転モードを判別し、その運転モードを示す運転モード信号ＳＭＤを出力する。なお、地図情報ＩＭＡＰは、当該車両のナビゲーション装置の制御部から供給され、オーディオ機器操作情報ＭＡＤは、当該車両のオーディオ機器の制御部から供給される。
【００１６】
切換部２６は、運転モード信号ＳＭＤに応じて、ＴＩＦＥ演算部２２またはＴＩＰＷ演算部２３の出力の何れか一方を選択して出力する。減算部２７は、切換部２６の出力から基本燃料噴射量ＴＩＭを減算することにより、噴射量偏差ＤＴＩを算出する。
【００１７】
学習部２８は、２つの運転モードに対応して、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて設定された学習値マップ、すなわちＤＴＩＦＥマップ、及びＤＴＩＰＷマップの更新を行う。ＤＴＩＦＥマップは、燃費最適化運転モードにおいて更新・適用される噴射量偏差学習値ＤＴＩＦＥが設定されたマップであり、ＤＴＩＰＷマップは、出力最適化運転モードにおいて更新・適用される噴射量偏差学習値ＤＴＩＰＷが設定されたマップである。
【００１８】
例えば、エンジン回転数ＮＥがＮＥ１で、要求トルクＴＲＱがＴＲＱ１であるときに、運転モードが燃費最適化運転モードであれば、ＤＴＩＦＥマップの、ＮＥ＝ＮＥ１及びＴＲＱ＝ＴＲＱ１に対応する設定値が更新され、さらにその更新後の噴射量偏差学習値ＤＴＩＦＥが選択部２９に出力される。マップ設定値の更新は、例えばその時点のマップ設定値と、最新の噴射量偏差ＤＴＩとの重み付け平均化演算により行われる。
【００１９】
選択部２９は、運転モードが燃費最適化運転モードであるか、出力最適化運転モードであるかに応じて、噴射量偏差学習値ＤＴＩＦＥまたはＤＴＩＰＷを加算部３０に供給する。
【００２０】
加算部３０は、基本燃料噴射量ＴＩＭと選択部２９から供給される噴射量偏差学習値ＤＴＩＦＥまたはＤＴＩＰＷとを加算することにより、燃料噴射量ＴＩＮＪを算出する。
噴射制御部３１は、先ずパイロット噴射のタイミングでパイロット噴射を行い、次に主噴射のタイミングで噴射量（燃料噴射量ＴＩＮＪ−パイロット噴射量ＴＩＰＬ）だけ主噴射を行うように、燃料噴射弁６の駆動制御を行う。
【００２１】
図３は、図２のＴＩＦＥ演算部２２の構成を示すブロック図であり、ＴＩＦＥ演算部２２は、実着火時期算出部４１と、ＴＭＧＦＥ演算部４２と、減算部４３と、ＴＩＦＥ算出部４４とを備えている。
実着火時期算出部４１は、検出筒内圧ＰＣＹＬに基づいて、実着火時期、すなわち燃焼室内に噴射した燃料が実際に着火した時期ＴＭＧＡＣＴを算出する。ＴＭＧＦＥ演算部４２は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて、ＴＭＧＦＥマップを検索し、燃費最適化着火時期ＴＭＧＦＥを算出する。ＴＭＧＦＥマップは、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて、平均的なエンジン特性や燃料性状に対応する、燃費を最適化する燃費最適化着火時期ＴＭＧＦＥが設定されている。
【００２２】
減算部４３は、燃費最適化着火時期ＴＭＧＦＥから実着火時期ＴＭＧＡＣＴを減算することにより、着火時期偏差ＤＴＭＧＦＥを算出する。ＴＩＦＥ算出部４４は、着火時期偏差ＤＴＭＧＦＥに応じて、ＴＩＦＥテーブルを検索し、燃費最適化燃料噴射量ＴＩＦＥを算出する。
【００２３】
図４は、図２のＴＩＰＷ演算部２３の構成を示すブロック図であり、ＴＩＰＷ演算部２３は、実着火時期算出部５１と、ＴＭＧＰＷ演算部５２と、減算部５３と、ＴＩＰＷ算出部５４とを備えている。
実着火時期算出部５１は、検出筒内圧ＰＣＹＬに基づいて、実着火時期、すなわち燃焼室内に噴射した燃料が実際に着火した時期ＴＭＧＡＣＴを算出する。ＴＭＧＰＷ演算部５２は、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて、ＴＭＧＰＷマップを検索し、出力最適化着火時期ＴＭＧＰＷを算出する。ＴＭＧＰＷマップは、エンジン回転数ＮＥ及び要求トルクＴＲＱに応じて、平均的なエンジン特性や燃料性状に対応する、エンジン出力を最適化する出力最適化着火時期ＴＭＧＰＷが設定されている。
【００２４】
減算部５３は、出力最適化着火時期ＴＭＧＰＷから実着火時期ＴＭＧＡＣＴを減算することにより、着火時期偏差ＤＴＭＧＰＷを算出する。ＴＩＰＷ算出部５４は、着火時期偏差ＤＴＭＧＰＷに応じて、ＴＩＰＷテーブルを検索し、出力最適化燃料噴射量ＴＩＰＷを算出する。
【００２５】
以上のように本実施形態では、車両の運転状況を示すアクセルペダル操作量ＡＰ、燃料レベルＦＬＶＬ、地図情報ＩＭＡＰ、及びオーディオ機器操作情報ＭＡＤなどのパラメータに応じて、エンジン運転モードが、燃費最適化運転モード、及び出力最適化運転モードのいずれの運転モードであるかが判別される。燃費最適化運転モード及び出力最適化運転モードでは、運転モード毎に筒内圧に基づいて算出される最適な燃料噴射量と、基本燃料噴射量との偏差が学習される。そして、学習により更新されるマップを用いて、基本燃料噴射量の補正が実行される。その結果、燃費最適化運転モード及び出力最適化運転モードに適した燃料噴射を行うことができ、燃費及び機関出力の最適化を行うことができる。
【００２６】
本実施形態では、筒内圧センサ２が筒内圧検出手段を構成し、駆動回路５が燃料噴射手段を構成する。またＥＣＵ４が、燃料噴射量算出手段、運転モード判別手段、基本燃料噴射量算出手段、最適燃料噴射量算出手段、学習手段、及び補正手段を構成する。より具体的には、運転モード判別部２５が運転モード判別手段に相当し、ＴＩＭ演算部２１が基本燃料噴射量算出手段に相当し、切換部２６、減算部２７、及び学習部２８が学習手段に相当し、選択部２９及び加算部３０が補正手段に相当する。
【００２７】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、４気筒のディーゼル内燃機関の例を示したが、これに限るものではなく、気筒数の異なるディーゼル内燃機関、あるいはガソリン内燃機関にも、本発明は適用可能である。
【００２８】
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその燃料噴射制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】燃料噴射制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図２に示すＴＩＦＥ演算部の構成を示すブロック図である。
【図４】図２に示すＴＩＰＷ演算部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  内燃機関
２  筒内圧センサ（筒内圧検出手段）
４  電子制御ユニット
５  駆動回路（燃料噴射手段）
６  燃料噴射弁
２１  ＴＩＭ演算部（基本燃料噴射量算出手段、燃料噴射量算出手段）
２５  運転モード判別部（運転モード判別手段）
２６  切換部（学習手段、燃料噴射量算出手段）
２７  減算部（学習手段、燃料噴射量算出手段）
２８  学習部（学習手段、燃料噴射量算出手段）
２９  選択部（補正手段、燃料噴射量算出手段）
３０  加算部（補正手段、燃料噴射量算出手段）
３１  噴射制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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