(57)【要約】【課題】エンジンの全運転領域で気筒間バラツキの補正を実施できる燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵは、各気筒毎に計測した瞬時回転速度をローパスフィルタ１６に通して低周波成分のみを抽出し、その抽出した気筒毎のデータをそれぞれ規定数積算して平均化処理する。これにより、各気筒間の噴射量バラツキが検出され、その気筒間の噴射量バラツキを小さくする方向に、各気筒への噴射量を補正することで、各気筒毎の回転速度のバラツキを抑制できる。  上記の方法では、エンジンのアイドリング時に限定されることはなく、全運転領域において実施できるため、例えば、通常の車両走行時でも、気筒間バラツキの補正を実施することで、排気ガス性能の改善、及びドライバビリティの向上を図ることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒内燃機関の気筒毎の瞬時回転速度を検出する瞬時回転速度検出手段と、
検出された前記瞬時回転速度の低周波成分のみを抽出するローパスフィルタと、
このローパスフィルタによって抽出された気筒毎のデータをそれぞれ所定数積算して平均化処理した後、各気筒間の噴射量バラツキを検出する気筒間バラツキ検出手段と、
検出された各気筒間の噴射量バラツキを小さくする方向に、各気筒への噴射量を補正する噴射量補正手段とを有する内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載した内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記内燃機関の回転数と噴射量とを座標軸とするデータマップを有すると共に、このデータマップ上に回転数と噴射量とで区分される複数の領域が設定され、前記ローパスフィルタによって抽出された気筒毎のデータが、前記データマップに設定された該当領域に格納されることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載した内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記内燃機関の噴射圧力と噴射量とを座標軸とするデータマップを有すると共に、このデータマップ上に噴射圧力と噴射量とで区分される複数の領域が設定され、前記ローパスフィルタによって抽出された気筒毎のデータが、前記データマップに設定された該当領域に格納されることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
多気筒内燃機関の気筒毎の瞬時回転速度を検出する瞬時回転速度検出手段と、
検出された前記瞬時回転速度の高周波成分を抽出することなく低周波成分を抽出するローパスフィルタと、
このローパスフィルタによって抽出された気筒毎のデータをそれぞれ所定数積算して平均化処理した後、各気筒間の噴射量バラツキを検出する気筒間バラツキ検出手段と、
検出された各気筒間の噴射量バラツキを小さくする方向に、各気筒への噴射量を補正する噴射量補正手段とを有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、複数の気筒を有する内燃機関の燃料噴射制御装置に係わり、特に各気筒毎の回転速度のバラツキを抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多気筒の内燃機関では、インジェクタの気筒間個体差や、エンジン側の要因（例えば、吸排気弁の開閉タイミングのバラツキ）等の影響により、各気筒の回転速度にバラツキ（気筒間バラツキと呼ぶ）が発生する問題がある。
この問題に対し、例えば、各気筒の回転速度変動（回転角速度）を検出して、各気筒間の回転速度変動を平滑化するように、気筒毎の噴射量を補正する技術が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特公平６−５００７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記の特許文献１に開示された公知技術は、内燃機関が安定した運転状態にある時に補正を行うものであり、実際には、アイドリング状態等の限られた範囲に限定される。このため、アイドリング時以外の運転領域、つまり通常の車両走行時等の運転領域では、気筒間バラツキを補正できないため、気筒間バラツキの発生による排気ガス性能の劣化、及びドライバビリティの低下等の問題が生じる恐れがあった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、内燃機関の全運転領域で気筒間バラツキの補正を実施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】
【０００４】
（請求項１の発明）
本発明は、多気筒内燃機関の気筒毎の瞬時回転速度を検出する瞬時回転速度検出手段と、検出された瞬時回転速度の低周波成分のみを抽出するローパスフィルタと、このローパスフィルタによって抽出された気筒毎のデータをそれぞれ所定数積算して平均化処理した後、各気筒間の噴射量バラツキを検出する気筒間バラツキ検出手段と、検出された各気筒間の噴射量バラツキを小さくする方向に、各気筒への噴射量を補正する噴射量補正手段とを有することを特徴とする。
【０００５】
上記の構成によれば、瞬時回転速度の低周波成分のみを抽出することで、高次の外乱成分を除去できるため、気筒間の回転変動をより的確に検出できる。その後、所定数のデータを積算して平均化処理することにより、気筒間の噴射量バラツキのみを検出できる。従って、気筒間の噴射量バラツキを小さくする方向に、各気筒への噴射量を補正することで、各気筒毎の回転速度のバラツキを抑制できる。
上記の方法であれば、内燃機関のアイドリング時に限定されることはなく、全運転領域において実施できるため、例えば、通常の車両走行時でも、気筒間バラツキの補正を実施することで、排気ガス性能の改善、及びドライバビリティの向上を図ることができる。
【０００６】
（請求項２の発明）
請求項１に記載した内燃機関の燃料噴射制御装置において、内燃機関の回転数と噴射量とを座標軸とするデータマップを有すると共に、このデータマップ上に回転数と噴射量とで区分される複数の領域が設定され、ローパスフィルタによって抽出された気筒毎のデータが、データマップに設定された該当領域に格納されることを特徴とする。
内燃機関の運転状態に応じて噴射量バラツキの感度が異なるため、例えば、低負荷低回転域で学習した噴射補正量を高負荷高回転域で用いると、過補正となり、所望の補正が実現できない恐れがある。これに対し、本発明では、データマップ上の学習領域を内燃機関の全運転領域に対応して複数に分割しているので、それぞれの領域に合った噴射補正量を取り出すことができ、全運転領域で的確な補正を実現できる。
【０００７】
（請求項３の発明）
請求項１に記載した内燃機関の燃料噴射制御装置において、内燃機関の噴射圧力と噴射量とを座標軸とするデータマップを有すると共に、このデータマップ上に噴射圧力と噴射量とで区分される複数の領域が設定され、ローパスフィルタによって抽出された気筒毎のデータが、データマップに設定された該当領域に格納されることを特徴とする。
内燃機関の運転状態に応じて噴射量バラツキの感度が異なるため、例えば、低負荷低回転域で学習した噴射補正量を高負荷高回転域で用いると、過補正となり、所望の補正が実現できない恐れがある。これに対し、本発明では、データマップ上の学習領域を内燃機関の全運転領域に対応して複数に分割しているので、それぞれの領域に合った噴射補正量を取り出すことができ、全運転領域で的確な補正を実現できる。
【０００８】
（請求項４の発明）
本発明は、多気筒内燃機関の気筒毎の瞬時回転速度を検出する瞬時回転速度検出手段と、検出された瞬時回転速度の高周波成分を抽出することなく低周波成分を抽出するローパスフィルタと、このローパスフィルタによって抽出された気筒毎のデータをそれぞれ所定数積算して平均化処理した後、各気筒間の噴射量バラツキを検出する気筒間バラツキ検出手段と、検出された各気筒間の噴射量バラツキを小さくする方向に、各気筒への噴射量を補正する噴射量補正手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、ローパスフィルタによって、瞬時回転速度の高周波成分を抽出することなく低周波成分を抽出することで、高次の外乱成分を除去できるため、気筒間の回転変動をより的確に検出できる。その後、所定数のデータを積算して平均化処理することにより、気筒間の噴射量バラツキを検出できる。つまり、各気筒毎の回転速度のバラツキが発生している場合、その発生源となっている現在の各気筒毎の噴射量が、上記回転速度のバラツキを無くす（気筒間の回転速度変動を平滑化できる）ための各気筒毎の噴射量に対してどの程度ずれているかを、気筒間の噴射量バラツキとして検出することができる。従って、気筒間の噴射量バラツキを小さくする方向に、各気筒への噴射量を補正することで、各気筒毎の回転速度のバラツキ、すなわち気筒間バラツキを抑制できる。
上記の方法であれば、内燃機関のアイドリング時に限定されることはなく、全運転領域において実施できるため、例えば、通常の車両走行時でも、気筒間バラツキの補正を実施することで、排気ガス性能の改善、及びドライバビリティの向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
実施例１は、本発明の燃料噴射制御装置を４気筒ディーゼルエンジン１に適用した一例であり、図１に示すコモンレール式燃料噴射装置２として構成される。
コモンレール式燃料噴射装置２は、高圧燃料を蓄圧するコモンレール３と、このコモンレール３に加圧した燃料を圧送する燃料供給ポンプ４と、コモンレール３より供給される高圧燃料をエンジン１の筒内に噴射するインジェクタ５と、燃料供給ポンプ４およびインジェクタ５の作動を電子制御する電子制御ユニット（以下ＥＣＵ６と呼ぶ）等を有する。  
【００１２】
コモンレール３は、燃料供給ポンプ４より供給された高圧燃料を目標レール圧まで蓄圧する。目標レール圧は、エンジン１の運転状態（例えば、アクセル開度とエンジン回転数）に応じてＥＣＵ６により設定される。このコモンレール３には、蓄圧された燃料圧力（実レール圧）を検出してＥＣＵ６に出力する圧力センサ７と、実レール圧が予め設定された上限値を超えないように制限するプレッシャリミッタ８とが取り付けられている。
燃料供給ポンプ４は、カム軸（図示せず）を介してエンジン１により駆動され、燃料タンク９から汲み上げた燃料を加圧してコモンレール３へ圧送する。この燃料供給ポンプ４は、ＥＣＵ６によって弁開度が調整される電磁調量弁１０を内蔵し、この電磁調量弁１０の弁開度に応じてポンプ吐出量が制御される。
【００１３】
インジェクタ５は、エンジン１の各気筒にそれぞれ取り付けられると共に、高圧配管１１を介してコモンレール３に接続されている。このインジェクタ５は、ＥＣＵ６によって電子制御される電磁弁を内蔵し、この電磁弁の開閉動作によって噴射タイミング及び噴射量が制御される。
ＥＣＵ６は、周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、このマイクロコンピュータに各種センサ（例えば、ＮＥセンサ１２、アクセル開度センサ１３、圧力センサ７等）で検出されたセンサ情報が信号処理回路（図示せず）を介して入力される。
【００１４】
ＮＥセンサ１２は、エンジン１のクランク軸１ａに同期して回転するパルサ１４の近傍に配置され、パルサ１４が１回転する間に、パルサ１４の外周部に形成された突起部１４ａの数に相当する複数のパルス信号を出力する。ＥＣＵ６は、ＮＥセンサ１２より出力されたパルス信号の時間間隔を計測することで、エンジン回転数（回転速度）ＮＥを検出する。また、ＮＥセンサ１２は、エンジン１のクランク角速度（瞬時回転速度）を検出する本発明の瞬時回転速度検出手段としても機能する。
アクセル開度センサ１３は、運転者が操作するアクセルペダル１５の操作量（踏込み量）よりアクセル開度ＡＣを検出して、その検出結果をＥＣＵ６に出力する。
【００１５】
ＥＣＵ６は、各センサ情報を基に、以下の噴射圧制御、噴射時期制御、および噴射量制御を実施する。
噴射圧制御は、コモンレール３に蓄圧される燃料圧力を制御するもので、圧力センサ７によって検出される実レール圧が目標レール圧と一致する様に、電磁調量弁１０の弁開度を調整して、燃料供給ポンプ４からコモンレール３へ向けて吐出されるポンプ吐出量をフィードバック制御する。
噴射時期制御は、インジェクタ５より燃料を噴射するタイミング（噴射時期）を制御するもので、例えば、エンジン回転数ＮＥとアクセル開度ＡＣから最適な噴射時期を演算し、その演算結果に従ってインジェクタ５の電磁弁を制御する。
【００１６】
噴射量制御は、各気筒のインジェクタ５から噴射される燃料噴射量を個別に制御するもので、例えば、エンジン回転数ＮＥとアクセル開度ＡＣを基に、エンジン１の運転状態に応じた指令噴射量Ｑを演算した後、気筒間の噴射量バラツキを補正するための噴射補正量ｑを加味して補正後の指令噴射量Ｑｆを求め、その補正後の指令噴射量Ｑｆに従ってインジェクタ５の電磁弁を制御する（図３参照）。なお、ＥＣＵ６は、本発明の気筒間バラツキ検出手段、および噴射量補正手段の機能を有している。
次に、気筒間の噴射量バラツキを補正するための制御手順を図２に示すフローチャート及び図３に示す制御ブロック図に基づいて説明する。
【００１７】
ステップ１０…各気筒の瞬時回転速度（図４参照）を計測する。具体的には、噴射量の影響が最も大きい爆発直後のクランク角速度、つまり上死点後の第１回転角（例えば、ＡＴＤＣ４２°）から第２回転角（例えば、ＡＴＤＣ７２°）までのパルス間隔より算出する。
ステップ２０…今回値と前回値とが同一領域か否かを判定する。ここでは、例えば、図６に示す様に、エンジン回転数と噴射量とを座標軸とするデータマップＡに設定された複数の領域に対して、今回の計測データα（瞬時回転速度）と前回の計測データとが同一の領域に該当するか否かを判定している。この判定結果がＹＥＳの時、つまり同一領域に該当する場合は、次のステップ３０へ進み、判定結果がＮＯの時は、ステップ１０へ戻る。  なお、図６に示すデータマップＡは、エンジン回転数と噴射量とで区分された複数の領域を設定しているが、例えば、図７に示す様に、コモンレール圧と噴射量とを座標軸とするデータマップＢを使用することもできる。
【００１８】
ステップ３０…図３の（ａ）に示す様に、ステップ１０の計測データをローパスフィルタ１６に通して低周波成分のみを抽出する。
ステップ４０…ローパスフィルタ１６によって抽出されたデータを、図６に示すデータマップＡあるいは図７に示すデータマップＢに設定された該当領域に格納する。そして、各領域にて格納された気筒毎のデータは、それぞれ積算される。本実施例では、４気筒のディーゼルエンジン１であるから、各領域において、気筒別のローパスフィルタ１６にて抽出されたデータの積算値が４個生成されることになる。
ステップ５０…同一領域に格納されたデータ数が規定数に達したか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳの時、つまり規定数のデータが取得された場合は、次のステップ６０へ進み、判定結果がＮＯの時は、ステップ１０へ戻る。  
【００１９】
ステップ６０…図３の（ｂ）に示す様に、取得した規定数のデータを平均化処理する。  これにより、図５に示す様に、気筒間の噴射量バラツキのみが抽出される。なお、図５に示すグラフは、インジェクタ５の個体差による噴射量バラツキを示すもので、噴射量バラツキｄＱが「０」〜「５」までの大きさで変化した時に、各気筒（＃１〜＃４）間の回転変動のバラツキの程度を表している。付け加えると、図５のグラフは、気筒＃１、気筒＃４には、噴射量バラツキｄＱをプラス側に変化させ、一方、気筒＃３、気筒＃２には、噴射量バラツキｄＱをマイナス側に変化させたときの、クランクアングルに対するフィルタ出力（ローパスフィルタ１６の出力）の平均化処理値を示すものである。例えば、噴射量バラツキｄＱ＝２の場合は、各気筒の回転速度変動が平滑化されている状態の各気筒の噴射量に対して、気筒＃１、気筒＃４には、「＋２ｍｍ3 ／ｓｔ」（ｓｔ＝ストローク）、気筒＃３、気筒＃２には、「−２ｍｍ3 ／ｓｔ」が付加された状態のフィルタ出力の平均化処理値を示している。
【００２０】
なお、本フローでは、ステップ１０、２０に示した如く、噴射量の影響が最も大きい爆発直後のクランク角速度として、第１回転角（例えば、ＡＴＤＣ４２°）から第２回転角（例えば、ＡＴＤＣ７２°）までの各気筒の計測データαを取得している。よって、図５において、上記第１回転角から第２回転角に対応するクランクアングルに対するフィルタ出力の平均化処理値が、ステップ６０にて得られることになる。
つまり、図５では、噴射量バラツキｄＱが大きくなる程、気筒間の回転変動のバラツキが大きくなることを示している。
【００２１】
本ステップ６０における平均化処理の具体的処理内容について説明する。
ステップ４０にて得られた気筒毎の積算データを、まず、上記規定数にて除算して、気筒毎に積算データの気筒別平均値を算出する（４個の気筒別平均値が得られる）。
次に、この４個の気筒別平均値を積算し、これを気筒数（本実施例では４）にて除算することで全体平均値を算出する。そして、各気筒の気筒別平均値を全体平均値から差し引くことによって気筒毎の偏差量を求め、その偏差量を噴射量相当量に変換することで噴射量補正量ｑを気筒毎に算出する。
ステップ７０…気筒間の噴射量バラツキを小さくする方向に、各気筒への噴射量を補正する。具体的には、図３に示す様に、指令噴射量Ｑに噴射補正量ｑを加算して指令噴射量Ｑｆを算出し、その指令噴射量Ｑｆに従ってインジェクタ５を制御する。
【００２２】
（実施例１の効果）
実施例１に記載した噴射量制御では、各気筒毎に計測した瞬時回転速度をローパスフィルタ１６に通して低周波成分のみを抽出することで、高次の外乱成分を除去できるため、気筒間の回転変動をより的確に検出できる。その後、規定数のデータ（瞬時回転速度）を積算して平均化処理することにより、気筒間の噴射量バラツキのみを検出できる。その結果、気筒間の噴射量バラツキを小さくする方向に、各気筒への噴射量を補正することで、各気筒毎の回転速度のバラツキを抑制できる。
上記の方法であれば、エンジン１のアイドリング時に限定されることはなく、全運転領域において実施できるため、例えば、通常の車両走行時でも、気筒間バラツキの補正を実施することで、排気ガス性能の改善、及びドライバビリティの向上を図ることができる。  
【００２３】
また、ローパスフィルタ１６で抽出したデータをデータマップＡあるいはデータマップＢに設定された複数の領域に格納して、領域毎に規定数のデータを積算して平均化処理するので、データマップＡ、Ｂに設定された領域毎に噴射補正量を取り出すことができる。これにより、例えば、低負荷低回転域で学習した噴射補正量を高負荷高回転域で用いることがなく、エンジン１の全運転領域で的確な補正を実現できる。
なお、実施例１では、本発明をディーゼルエンジン１に適用したが、ガソリンエンジンにも実施例１と同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】コモンレール式燃料噴射装置の全体構成図である。
【図２】気筒間バラツキ補正の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】気筒間バラツキ補正の制御ブロック図である。
【図４】各気筒の瞬時回転速度を示す波形図である。
【図５】気筒間の噴射量バラツキを示すグラフである。
【図６】エンジン回転数と噴射量とを座標軸とするデータマップである。
【図７】コモンレール圧と噴射量とを座標軸とするデータマップである。
【符号の説明】
【００２５】
１  ディーゼルエンジン（内燃機関）
２  コモンレール式燃料噴射装置（燃料噴射制御装置）
６  ＥＣＵ（気筒間バラツキ検出手段、噴射量補正手段）
１２  ＮＥセンサ（瞬時回転速度検出手段）
１６  ローパスフィルタ
Ａ  データマップ
Ｂ  データマップ
【図１】
2007032557.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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