(57)【要約】【課題】噴射特性の学習の実施に先立って、内燃機関の運転状態の安定を図り、各燃料噴射弁の特性の学習が実施される燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】エンジン本体１１に設置されている複数のインジェクタ１５の特性の学習を行うとき、エンジン本体１１の運転状態を強制的に安定させている。エンジン本体１１の運転状態を安定させる場合、ＥＣＵ４０はある条件で設定されている正規の噴射パターンよりも噴射回数を低減した低減噴射パターンにしたがって燃料の噴射を実施する。これにより、ＥＣＵ４０が複数のインジェクタ１５の特性を学習していないときでも、低減噴射パターンにしたがった燃料の噴射により、エンジン本体１１は強制的に安定した運転状態へ移行する。したがって、後続するインジェクタ１５の特性の学習を確実に実施することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の複数の気筒に燃料を噴射する複数の燃料噴射弁と、
前記複数の燃料噴射弁の特性を学習する特性学習手段と、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射パターンを、前記内燃機関の負荷の変動が所定以下となる安定運転状態に対応して設定されている二回以上の燃料の噴射を含む正規の噴射パターン、または前記正規の噴射パターンの噴射回数よりも少ない低減噴射パターンのいずれかに設定する噴射パターン制御手段と、
前記特性学習手段により前記燃料噴射弁の特性を学習するとき、前記噴射パターン制御手段により前記燃料噴射弁の噴射パターンを前記低減噴射パターンに設定する噴射制御手段と、
前記特性学習手段により前記燃料噴射弁の特性の学習が終了すると、前記噴射パターン制御手段により前記燃料噴射弁の噴射パターンを前記正規の噴射パターンに設定する噴射復帰手段と、
を備える燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記低減噴射パターンにおいて一回の噴射当たりで噴射される燃料量は、前記正規の噴射パターンにおいて一回の噴射当たりで噴射される燃料量よりも多い請求項１記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記特性学習手段は、前記内燃機関の始動から所定の期間内に前記複数の燃料噴射弁の特性を学習する請求項１または２記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記特性学習手段は、前記内燃機関の初回の始動から所定の期間内に前記複数の燃料噴射弁の特性を学習する請求項３記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記特性学習手段は、前記内燃機関の運転期間が一定期間に達すると前記複数の燃料噴射弁の特性を学習する請求項１または２記載の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記特性学習手段は、前記内燃機関の始動回数が所定の回数に達すると前記複数の燃料噴射弁の特性を学習する請求項５記載の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
前記特性学習手段は、前記内燃機関を搭載した車両の走行距離が所定の距離に達すると前記複数の燃料噴射弁の特性を学習する請求項５記載の燃料噴射制御装置。
【請求項８】
前記特性学習手段は、学習した前記複数の燃料噴射弁の特性が所定の範囲外のとき、前記複数の燃料噴射弁の特性を再度学習する請求項１から７のいずれか一項記載の燃料噴射制御装置。
【請求項９】
前記特性学習手段は、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量が所定の範囲外のとき、前記複数の燃料噴射弁の特性を学習する請求項１または２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制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の燃料噴射装置として、コモンレール式の燃料噴射装置が知られている。コモンレール式の燃料噴射装置では、高圧の燃料をコモンレールなどの蓄圧手段に蓄え、蓄えられた高圧の燃料を燃料噴射弁から内燃機関の各気筒へ噴射する。このようなコモンレール式の燃料噴射装置では、燃料の燃焼を安定化し、騒音の低減および排気性能の向上を図るために、燃焼の主となるメイン噴射に先立って微量の燃料を噴射するパイロット噴射を実施している。
【０００３】
ところで、燃料噴射弁は、その精度的な誤差によって個体ごとに燃料噴射特性に差が生じる。パイロット噴射の場合、燃料噴射弁から噴射される燃料は１ｍｍ3／ｓｔ程度が必要となる場合がある。そのため、燃料噴射弁の個体差が大きくなると、内燃機関に搭載されている複数の燃料噴射弁によっては、パイロット噴射が実施されなかったり、メイン噴射における燃料の噴射量よりもパイロット噴射における燃料の噴射量が大きくなったりするという問題がある。そこで、燃料噴射弁ごとに実際の燃料噴射量のばらつきを把握し、各燃料噴射弁の燃料噴射特性を学習する燃料噴射制御装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている燃料噴射制御装置による噴射特性の学習は、内燃機関の安定した運転が条件となる。すなわち、噴射特性の学習は、例えば内燃機関がアイドル状態であり、かつ負荷の変動がない場合に実施される。そのため、内燃機関の運転が安定したアイドル状態とならない限り、各燃料噴射弁の噴射特性の学習へ移行することができない。一方、噴射特性の学習を行っていない場合、内燃機関の運転状態が容易に安定せず、結果として噴射特性の学習自体の実施が困難になるという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９５３９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、噴射特性の学習の実施に先立って、内燃機関の運転状態の安定を図り、各燃料噴射弁の特性の学習が実施され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】
【０００７】
請求項１から７のいずれか一項記載の発明では、噴射制御手段は、特性学習手段によって各燃料噴射弁の特性の学習を実施するとき、燃料噴射弁の噴射パターンを低減噴射パターンに設定する。低減噴射パターンでは、内燃機関の負荷の変動が所定以下となる安定運転状態に対応して設定されている正規の噴射パターンにおける燃料の噴射回数よりも噴射回数を低減して燃料が噴射される。例えば安定運転状態においてパイロット噴射が二回実施された後、メイン噴射が一回実施される正規の噴射パターンが設定されている場合、低減噴射パターンではパイロット噴射を一回噴射した後にメイン噴射を一回、またはパイロット噴射を実施せずメイン噴射を一回のみなどのように噴射パターンの噴射回数は低減される。学習を実施する前における内燃機関の運転の不安定化は、パイロット噴射において微量の燃料を噴射する場合、各燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量の誤差、あるいは噴射時期の誤差によって生じる。そのため、噴射回数を低減することにより、一回当たりの燃料の噴射量が多く設定され、微量な噴射の消滅を防止することができる。その結果、内燃機関の運転が安定化し、各燃料噴射弁の特性の学習が実施可能な状態へ移行する。したがって、各燃料噴射弁の噴射特性の学習に先立って、内燃機関の運転状態を安定化させることができ、各燃料噴射弁の特性を確実に学習することができる。
【０００８】
また、請求項１から７のいずれか一項記載の発明では、各燃料噴射弁の特性の学習が終了すると、燃料噴射弁の噴射パターンは正規の噴射パターンに設定される。そのため、学習が終了すると、所定の回数のパイロット噴射が実施された後にメイン噴射が実施される正規の噴射パターンにしたがって燃料噴射弁からは燃料が噴射される。したがって、各燃料噴射弁の特性の学習が終了した後は、内燃機関から生じる騒音を低減することができるとともに、排気性能を向上することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明では、低減噴射パターンにおいて一回の噴射当たりで噴射される燃料量は、正規の噴射パターンにおいて一回の噴射当たりで噴射される燃料量よりも多く設定されている。低減噴射パターンでは、燃料の噴射回数が低減される。そのため、内燃機関の安定した運転状態を維持するためには、噴射回数一回当たりの燃料の噴射量を増大する必要がある。例えば、１ｍｍ3／ｓｔのパイロット噴射と、４ｍｍ3／ｓｔのメイン噴射とから正規の噴射パターンが設定されているとき、低減噴射パターンでは一回で５ｍｍ3の噴射が実施される。これにより、低減噴射パターンでは、噴射回数が減少するとともに、一回当たりの燃料の噴射量が増大する。したがって、内燃機関を安定して運転することができる。
【００１０】
請求項３または４記載の発明では、内燃機関の始動から所定の期間内に燃料噴射弁の特性を学習する。これにより、内燃機関の始動後に燃料の噴射が開始されてから所定の期間が経過すると、燃料噴射弁の特性の学習が終了し、各燃料噴射弁は学習した特性に基づいて制御される。したがって、内燃機関を安定して運転することができるとともに、内燃機関から生じる騒音を低減し、排気性能を向上することができる。
【００１１】
請求項４記載の発明では、特に内燃機関の初回の始動から所定の期間内に燃料噴射弁の特性を学習する。燃料噴射弁の特性は、継続的な使用によって大きく変化することはない。そのため、燃料噴射弁の特性は、一度学習すれば足りる場合がある。一方、内燃機関の初回の始動時は、燃料噴射弁の特性が学習されていないため、内燃機関の運転状態が安定しにくい。そこで、内燃機関の初回の始動時に燃料噴射弁の特性を学習し、その後は学習した特性に基づいて燃料噴射弁を制御することができる。
【００１２】
請求項５、６または７記載の発明では、内燃機関の運転期間が一定期間に達すると燃料噴射弁の特性を学習する。これにより、燃料噴射弁の特性が継続的な使用によって変化する場合でも、一定期間毎に最新の特性に更新される。したがって、内燃機関を安定して運転することができるとともに、内燃機関から生じる騒音を低減し、排気性能を向上することができる。
【００１３】
請求項６または７記載の発明では、内燃機関の始動回数によって燃料噴射弁の特性の学習時期を設定してもよく、内燃機関の搭載した車両の走行距離によって燃料噴射弁の特性の学習時期を設定してもよい。
【００１４】
請求項８記載の発明では、学習した燃料噴射弁の特性が所定の範囲外のとき、特性学習手段は燃料噴射弁の特性を再度学習する。何らかの原因により、燃料噴射弁の特性の学習に誤りが生じると、学習した燃料噴射弁の特性は所定の範囲外となる。そこで、誤った特性の学習が行われると、特性学習手段は再度燃料噴射弁の特性を学習する。したがって、学習する燃料噴射弁の特性の精度を高めることができる。
請求項９記載の発明では、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射量が所定の範囲外のとき、燃料噴射弁の特性を学習する。燃料噴射弁は、時間的な経過により特性が変化するとともに、燃料の噴射量が変化することもある。そこで、特性学習手段は、燃料噴射弁からの燃料の噴射量が所定の範囲外になると、燃料噴射弁の特性を再度学習する。これにより、経時的に燃料噴射弁の噴射量が変化する場合でも、最新の特性に更新することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の内燃機関制御装置を適用したディーゼルエンジンシステムの一実施形態を図１に示す。図１に示す内燃機関の一例としてのディーゼルエンジンシステム（以下、「エンジンシステム」という。）１０は、エンジン本体１１を備えている。エンジン本体１１は、四つの気筒１２を有している。エンジンシステム１０は、コモンレール１３、サプライポンプ１４、インジェクタ１５、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」）４０を備えている。サプライポンプ１４は、燃料タンク１６に蓄えられている燃料を加圧してコモンレール１３へ吐出する。コモンレール１３は、サプライポンプ１４で加圧された燃料を、圧力を維持したまま、すなわち蓄圧状態で蓄える。コモンレール１３には、エンジン本体１１の各気筒１２に設置されているインジェクタ１５が接続している。本実施形態のように四気筒のエンジン本体１１の場合、コモンレール１３には四本のインジェクタ１５が接続している。
【００１６】
インジェクタ１５は、それぞれコモンレール１３に蓄圧状態で蓄えられている燃料をエンジン本体１１の各気筒へ噴射する。インジェクタ１５は、図示しない噴孔からの燃料の噴射を断続する図示しないニードル、およびニードルを駆動する図示しない電磁駆動部を有している。電磁駆動部は、ＥＣＵ４０に電気的に接続している。これにより、各インジェクタ１５は、ＥＣＵ４０から出力される電気的な制御信号に基づいて燃料の噴射を断続する。
【００１７】
エンジン本体１１には、吸気系２０および排気系３０が接続している。吸気系２０は、エアクリーナ２１、スロットル２２および吸気管２３を有している。吸気管２３は、吸気通路２４を形成している。吸気通路２４は、エアクリーナ２１とエンジン本体１１とを接続している。エンジン本体１１へ吸入される空気は、エアクリーナ２１において異物が除去される。エアクリーナ２１を通過した空気は、スロットル２２を経由してエンジン本体１１の各気筒１２へ供給される。スロットル２２は、吸気通路２４を開閉する。スロットル２２で吸気通路２４を開閉することにより、エンジン本体１１に吸入される吸気の流量が調整される。
【００１８】
排気系３０は、排気管３１および触媒３２を有している。排気管３１は、排気通路３３を形成している。排気管３１は、エンジン本体１１から排出された排気を外部へ導く。排気管３１の途中には、触媒３２が設置されている。触媒３２は、排気中に含まれる例えば炭化水素あるいは窒素酸化物などを還元または酸化させ、これらの物質を無害化する。触媒３２のエンジン本体１１側には、排気通路３３を流れる排気に例えば還元剤や酸化剤を噴射する噴射弁を設置してもよい。
【００１９】
吸気系２０と排気系３０との間には、過給器５０が設置されている。過給器５０は、排気通路３３を流れる排気によって回転するタービン５１と、タービン５１の回転によって回転し吸気通路２４を流れる吸気を加圧するコンプレッサ５２とを有している。なお、エンジンシステム１０には、例えば排気の一部を吸気系へ還流する排気再循環装置を設置してもよい。
【００２０】
ＥＣＵ４０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを有するマイクロコンピュータによって構成されている。ＥＣＵ４０は、ＲＯＭに記録されているプログラムにしたがってエンジンシステム１０およびエンジンシステム１０が搭載されている車両を統合して制御する。ＥＣＵ４０には、インジェクタ１５だけでなく、スロットル２２およびサプライポンプ１４が接続している。また、ＥＣＵ４０には、圧力センサ４１、アクセルセンサ４２、回転数センサ４３、水温センサ４４および車速センサ４５が接続している。ＥＣＵ４０は、特許請求の範囲における特性学習手段、噴射パターン制御手段、噴射制御手段および噴射復帰手段として機能する。
【００２１】
圧力センサ４１は、コモンレール１３に設置され、コモンレール１３に蓄えられている燃料の圧力を検出する。圧力センサ４１は、検出した燃料の圧力を電気信号としてＥＣＵ４０へ出力する。アクセルセンサ４２は、図示しないアクセルペダルに設置され、アクセルペダルの開度を検出する。アクセルセンサ４２は、検出したアクセルペダルの開度を電気信号としてＥＣＵ４０へ出力する。回転数センサ４３は、エンジン本体１１に設置され、エンジン本体１１の回転数を検出する。回転数センサ４３は、検出したエンジン本体１１の回転数を電気信号としてＥＣＵ４０へ出力する。水温センサ４４は、エンジン本体１１または図示しないラジエータに設置され、エンジン本体１１を冷却する冷却水の温度を検出する。水温センサ４４は、検出した冷却水の温度を電気信号としてＥＣＵ４０へ出力する。車速センサ４５は、エンジンシステム１０を搭載した車両に設置され、車両の速度を検出する。車速センサ４５は、検出した車両の速度を電気信号としてＥＣＵ４０へ出力する。
【００２２】
ＥＣＵ４０は、アクセルセンサ４２で検出されたアクセルペダルの開度に応じて、スロットル２２の開度を調整する。また、ＥＣＵ４０は、アクセルセンサ４２からの出力、回転数センサ４３からの出力に基づいて、エンジン本体１１へ供給すべき燃料量を算出する。ＥＣＵ４０は、算出した燃料量に基づいて、コモンレール１３の内部における燃料の圧力が所定の圧力となるように、燃料タンク１６からサプライポンプ１４へ供給する燃料の流量を調整する。これとともに、ＥＣＵ４０は、インジェクタ１５の開弁時間を調整して所定量の燃料をエンジン本体１１へ供給する。このとき、ＥＣＵ４０は、水温センサ４４から出力、あるいは図示しない排気温センサから出力された排気温度などに基づいて、燃料の流量、コモンレール１３の圧力、およびインジェクタ１５の開弁時間などを補正してもよい。また、ＥＣＵ４０は、過給器５０による過給圧、あるいは図示しない排気再循環装置による排気循環量などを考慮して燃料の流量、コモンレール１３の圧力、およびインジェクタ１５の開弁時間などを補正してもよい。
【００２３】
次に、上記の構成によるエンジンシステム１０の特性学習手順について説明する。
（初回学習判断）
ＥＣＵ４０は、エンジンシステム１０の特性学習に先立ち、過去または一定期間内にエンジンシステム１０の特性学習を実施したか否かを判断する。
上述のように、四気筒のエンジン本体１１を備えるエンジンシステム１０の場合、エンジンシステム１０には四本のインジェクタ１５が設置されている。インジェクタ１５は、例えば応答性、単位時間当たりの燃料の噴射量などの特性がそれぞれ異なっている。そのため、ＥＣＵ４０は、各インジェクタ１５の特性を学習し、学習した特性に応じて各インジェクタ１５を制御する。これにより、ＥＣＵ４０は、個々に特性の異なる複数のインジェクタ１５を、要求に応じて制御することができる。エンジンシステム１０の特性学習は、特性の学習を確実に実施するため、エンジン本体１１の始動から所定の期間が経過したとき実施される。
【００２４】
本実施形態のエンジンシステム１０は、所定の条件のとき、インジェクタ１５から各気筒への一サイクルの燃料の噴射に当たり、図２（Ａ）に示すように二回のパイロット噴射Ｊｐを行った後、一回のメイン噴射Ｊｍを実施する正規の噴射パターンが設定されている。メイン噴射Ｊｍはエンジン本体１１の各気筒１２における主となる燃焼に対応する燃料の噴射である。これに対し、パイロット噴射Ｊｐは、メイン噴射Ｊｍに先立つ燃料の噴射である。パイロット噴射Ｊｐを実施することにより、メイン噴射Ｊｍのときに燃焼が穏やかに進行し、エンジン本体１１から放出される騒音が低減される。パイロット噴射Ｊｐは、メイン噴射Ｊｍに比較して燃料の噴射量が小さい。例えば、一サイクルの正規噴射パターンで５ｍｍ3の燃料を噴射する場合、二回のパイロット噴射Ｊｐではそれぞれ１ｍｍ3の燃料が噴射され、一回のメイン噴射Ｊｍでは３ｍｍ3の燃料が噴射されるように設定される。
【００２５】
ところで、インジェクタ１５は、個々に特性が異なるため、ＥＣＵ４０が各インジェクタ１５の特性を学習するまで、インジェクタ１５から正確な量の燃料を正確な時期に噴射することは困難である。一方、インジェクタ１５の学習は、エンジン本体１１の運転が安定しているときに実施する必要がある。すなわち、エンジン本体１１の運転が安定しない限り、インジェクタ１５の特性の学習は実施できない。しかし、エンジンシステム１０を組み付けた状態では、ＥＣＵ４０によるインジェクタ１５の学習が行われていないため、各インジェクタ１５からの燃料の噴射を精密に制御することは困難である。その結果、エンジンシステム１０の運転が安定せず、各インジェクタ１５の特性の学習へ移行することができない。
【００２６】
例えば上述のように一サイクルの燃料の噴射に当たり、二回のパイロット噴射Ｊｐと、一回のメイン噴射Ｊｍを行う正規の噴射パターンが設定されている場合、インジェクタ１５の特性によって次のような問題が生じる。例えば、あるインジェクタ１５において、パイロット噴射Ｊｐを制御できない場合、インジェクタ１５から噴射される燃料の噴射パターンは、図２（Ｂ１）に示すようにメイン噴射のみとなったり、図２（Ｂ２）に示すようにパイロット噴射Ｊｐを行うものの噴射量が少ない、あるいは図２（Ｂ３）に示すようにパイロット噴射Ｊｐの回数が少ない場合などが生じうる。その結果、噴射パターンは、図２（Ａ）に示すような正規の噴射パターンとはならない。一方、インジェクタ１５によっては、図２（Ｂ４）に示すようにパイロット噴射Ｊｐのときに多くの燃料を噴射し、メイン噴射Ｊｍのときの燃料噴射量が小さくなることもある。
【００２７】
このようにインジェクタ１５から正規の噴射パターンと異なるパターンで燃料を噴射すると、エンジン本体１１の運転が安定しない。特に、例えばエンジンシステム１０を最初に組み付けた場合、あるいはＥＣＵ４０を交換した場合などは、ＥＣＵ４０は個々に異なるインジェクタ１５の特性を学習していない。そのため、エンジン本体１１の運転が安定せず。インジェクタ１５の特性の学習へ移行することは困難である。
【００２８】
そこで、本実施形態では、図３に示すように、インジェクタ１５の特性学習の実施に先立って、ＥＣＵ４０は初回の学習を行ったか否かを判断する（Ｓ１０１）。すなわち、ＥＣＵ４０は、過去にインジェクタ１５の作動特性の学習を行ったか否かを判断する。ＥＣＵ４０は、例えば過去にインジェクタの作動特性の学習を行った場合、その旨をＲＡＭに記録している。なお、ＥＣＵ４０は、前回の学習を行ってから所定の期間を経過したか否かを判断し、所定の期間が経過していると、学習へ移行すると判断してもよい。
【００２９】
ＥＣＵ４０は、初回の学習を行っていないと判断した場合、図２（Ａ）に示す正規の噴射パターンから噴射回数を減らした低減噴射パターンを設定する（Ｓ１０２）。ここで、正規の噴射パターンとは、インジェクタ１５から噴射される燃料の燃焼によってエンジン本体１１が自立して運転を継続する状態すなわちアイドル状態であってエンジン本体１１の負荷状態が変化しないとき、インジェクタ１５から噴射される燃料の噴射パターンである。
【００３０】
本実施形態の場合、上述のように正規の噴射パターンは、二回のパイロット噴射Ｊｐと、一回のメイン噴射Ｊｍとから設定されている。そこで、ＥＣＵ４０は、低減噴射パターンとして、正規噴射パターンよりも少ない噴射回数を設定する。本実施形態の場合、ＥＣＵ４０は、低減噴射パターンとして、図２（Ｃ）に示すようにパイロット噴射Ｊｐを実施せず一回のメイン噴射Ｊｍのみを実施する噴射パターンを設定する。
【００３１】
パイロット噴射Ｊｐおよびメイン噴射Ｊｍを含む複数回の燃料の噴射を行う場合、学習前の特性がばらついたインジェクタ１５を用いると、エンジン本体１１の運転が容易に安定しない。一方、一サイクルの噴射パターンにおける噴射回数を低減することにより、各インジェクタ１５の特性のばらつきが低減する。すなわち、噴射パターンにおける噴射回数を低減することにより、本実施形態の場合、メイン噴射Ｊｍのみの一段噴射となる。そのため、インジェクタ１５からは微量のパイロット噴射Ｊｐが不要となる。その結果、インジェクタ１５からは、メイン噴射Ｊｍに対応する量の燃料が一回で噴射される。したがって、エンジン本体１１から放出される騒音は増大し、排気性能は低下するものの、エンジン本体１１の運転は安定する。
【００３２】
低減噴射パターンで燃料を噴射するとき、メイン噴射Ｊｍに対応する量の燃料が一回に噴射される。そのため、低減噴射パターンにおける一回の噴射での燃料の噴射量は、正規噴射パターンにおけるパイロット噴射Ｊｐおよびメイン噴射Ｊｍでの各燃料噴射量よりも多い。例えば正規噴射パターンにおいて、１ｍｍ3／ｓｔの二回のパイロット噴射Ｊｐと、３ｍｍ3／ｓｔの一回のメイン噴射Ｊｍが実施される場合、一回の噴射パターンにおける燃料の総噴射量は約５ｍｍ3／ｓｔとなる。これに対し、低減噴射パターンでは、エンジン本体１１の運転を維持するための燃料の総噴射量は変化しない。したがって、一回のメイン噴射Ｊｍからなる低減噴射パターンでは、一回のメイン噴射Ｊｍにおいて５ｍｍ3の燃料が噴射される。ＥＣＵ４０は、低減噴射パターンで燃料の噴射を実施すると、エンジン本体１１のインジェクタ１５の特性を学習する学習アルゴリズムへ移行する。
【００３３】
一方、ＥＣＵ４０は、初回の学習が行われたと判断した場合、通常の正規の噴射パターンに復帰し、正規の噴射パターンにしたがってインジェクタ１５からの燃料の噴射を実施する（Ｓ１０３）。初回の学習を行っている場合、各インジェクタ１５の特性はＥＣＵ４０が学習している。そのため、ＥＣＵ４０は、特性の応じてインジェクタ１５を制御する。その結果、インジェクタ１５からは、適切な時期に適切な量の燃料が噴射される。したがって、正規の噴射パターンで燃料を噴射する場合でも、エンジン本体１１の運転は安定し、インジェクタ１５の特性の学習へ移行することができる。
【００３４】
（特性学習の手順）
次に、インジェクタ１５の特性の学習について説明する。
上述のように、低減噴射パターンによりエンジン本体１１の運転が安定、または初回学習が終了している場合、図４に示す流れにしたがってインジェクタの特性学習が実施される。特性学習は、上述の特許文献１に開示されている手順と同様であるので、簡単に説明する。
【００３５】
ＥＣＵ４０は、図３に示す初回学習の判断が完了すると、特性学習の実施条件が成立しているか否かを判断する（Ｓ２０１）。特性学習を実施するためには、エンジン本体１１が安定した運転状態であることが必要である。そこで、ＥＣＵ４０は、各種のセンサなどからエンジン本体１１の運転状態がアイドル状態で安定しているか否かを判断する。例えば、回転数センサ４３で検出したエンジン本体１１の回転数が所定値以下であり、アクセルセンサ４２で検出したアクセルペダルの開度が所定値以下であり、車速センサ４５で検出した車両の速度が所定値以下であり、インジェクタ１５へ出力する制御信号に対応する燃料噴射量が所定値以下であり、図示しないトランスミッションのシフトポジションが「Ｐレンジ」または「Ｎレンジ」であることを検出すると、ＥＣＵ４０はエンジン本体１１が安定したアイドル状態であると判断する。
【００３６】
また、ＥＣＵ４０は、エンジン本体１１の運転に負荷となる機器が作動していないことを検出する。例えば、ラジエータ用の電動ファン、電気ヒータ、ヘッドランプ、エアコン、パワーステアリングなどが作動しているか否かをＥＣＵ４０は検出する。さらに、ＥＣＵ４０は、インジェクタ１５へ出力する制御信号が変化していないか、すなわちインジェクタ１５からの燃料噴射量が変化していないかを検出する。ＥＣＵ４０は、各機器が作動しておらず、かつ燃料噴射量の変化がなければエンジン本体１１が安定したアイドル状態であると判断する。ＥＣＵ４０は、エンジン本体１１が安定したアイドル状態でないと判断すると、特性学習を実施しない。
【００３７】
ＥＣＵ４０は、エンジン本体１１の運転状態が安定したアイドル状態であると判断すると、エンジン本体１１の運転状態を安定した状態で維持するために、インジェクタ１５からの燃料噴射の条件、ならびに吸気および排気の条件を固定する（Ｓ２０２）。例えば、エンジン本体１１における燃料の燃焼状態を一定にするため、インジェクタ１５からの燃料の噴射パターンを所定の噴射パターンに固定する。本実施形態で設定される噴射パターンでは、均等に五回の燃料の噴射を実施する。また、ＥＣＵ４０は、コモンレール１３に蓄えられる燃料の目標圧力をあらかじめ設定されている所定の目標圧力に設定する。ＥＣＵ４０は、設定したコモンレール１３の目標圧力にあわせてサプライポンプ１４を駆動する。さらに、ＥＣＵ４０は、燃料の噴射タイミングを固定し、過給器５０による過給および図示しない排気再循環装置による排気再循環を停止するとともに、スロットル２２の開度を固定する。
【００３８】
ＥＣＵ４０は、エンジン本体１１の運転条件が固定されると、一回の噴射パターンにおける燃料の総噴射量である基本噴射量を設定する（Ｓ２０３）。この基本噴射量は、例えばアイドル状態で安定して運転しているエンジン本体１１の回転数、水温センサ４４で検出される冷却水の温度、あるいは吸気通路２４を流れる吸気の温度などから設定される。
【００３９】
ＥＣＵ４０は、設定された基本噴射量に基づいて、インジェクタ１５から均等ｎ回分割噴射を実施する（Ｓ２０４）。このとき、ＥＣＵ４０は、設定された基本噴射量をあらかじめ設定されている噴射パターンの噴射回数ｎに均等に分割する。本実施形態の場合、ステップＳ２０４では、上述のように均等に五回の燃料の噴射を実施する。そのため、ＥＣＵ４０は、設定された基本噴射量を均等に五分割し、五分割された燃料の噴射量に対応する制御信号をインジェクタ１５へ出力する。これにより、インジェクタ１５は、五回の均等な噴射によって設定された基本噴射量の燃料を噴射する。なお、分割数ｎは、五回に限らず、任意に設定することができる。
【００４０】
ＥＣＵ４０は、均等ｎ回分割噴射が実施されると、ＦＣＣＢ補正値の設定を実施する（Ｓ２０５）。ＦＣＣＢ補正は、エンジン本体１１の複数の気筒１２ごとの回転速度の変動量の差に基づいて、各気筒１２への燃料噴射量を補正するものである。ＥＣＵ４０は、各気筒間で回転速度の変動量が小さくなるように気筒１２ごとにＦＣＣＢ補正値を設定する。ＥＣＵ４０は、ＦＣＣＢ補正に続いてＩＳＣ補正値の設定を実施する（Ｓ２０６）。ＩＳＣ補正は、エンジン本体１１の回転速度を目標の回転速度に設定するために、すべての気筒１２に対し一律に補正するものである。
【００４１】
ＥＣＵ４０は、上記の各ステップにおいてエンジン本体１１の負荷変動が生じていないかを検出する（Ｓ２０７）。また、ＥＣＵ４０は、エンジン本体１１が安定した運転状態であるかを検出する（Ｓ２０８）。すなわち、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２０４における均等ｎ回分割噴射、ステップＳ２０５におけるＦＣＣＢ補正値の設定、およびＳ２０６におけるＩＳＣ補正値の設定において、エンジン本体１１に負荷状態の変化が生じておらず、エンジン本体１１が安定した運転状態を維持しているか否かを検出する。ＥＣＵ４０は、エンジン本体１１が安定したアイドル状態を維持していないと判断すると、特性学習を終了する。
【００４２】
ＥＣＵ４０は、エンジン本体１１の負荷状態が変化せず、エンジン本体１１の安定した運転状態が維持されていると判断されたとき、設定されたＦＣＣＢ補正値およびＩＳＣ補正値に基づいて、現在設定されているコモンレール１３の目標圧力における学習値を算出する（Ｓ２０９）。学習値は、コモンレール１３に設定されている複数の目標圧力ごとに算出される。
【００４３】
ＥＣＵ４０は、算出された学習値が所定の水準にあるか否かを判断する（Ｓ２１０）。すなわち、ＥＣＵ４０は算出された学習値が所定の正常範囲内にあるか否かを判断する。ＥＣＵ４０は、算出された学習値が所定の正常範囲内でないと判断すると、特性学習を終了する。
ＥＣＵ４０は、算出した学習値が所定の水準にあると判断したとき、コモンレール１３に設定されている目標圧力を変更し、あらためて学習値を算出する（Ｓ２１１）。すなわち、ＥＣＵ４０は、コモンレール１３のある目標圧力に対する学習値の算出が完了すると、目標圧力を変更してステップＳ２０２から学習値の算出を繰り返す。ＥＣＵ４０は、あらかじめ設定されているコモンレール１３の複数の目標圧力に対し学習値を算出する。
【００４４】
各目標圧力に対する学習値の算出が完了すると、ＥＣＵ４０は算出した学習値をバックアップする（Ｓ２１２）。すなわち、ＥＣＵ４０は、目標圧力ごとに算出した学習値を、ＲＡＭに記録する。そして、ＥＣＵ４０は、正規の噴射パターンに復帰し、記録された学習値を用いて、インジェクタ１５からの燃料の噴射を実施する（Ｓ２１３）。
以上の手順により、ＥＣＵ４０は、インジェクタ１５ごとの特性を学習する。
【００４５】
上述した本発明の一実施形態では、インジェクタ１５の特性の学習を行うために、エンジン本体１１の運転状態を安定させている。エンジン本体１１の運転状態を安定させる場合、ＥＣＵ４０は所定の正規の噴射パターンよりも噴射回数を低減した低減噴射パターンにしたがって燃料の噴射を実施する。これにより、例えばエンジン本体１１の組み付け直後、あるいはＥＣＵ４０の交換直後などのように、ＥＣＵ４０が複数のインジェクタ１５の特性を学習していないときでも、低減噴射パターンにしたがった燃料の噴射により、エンジン本体１１は強制的に安定した運転状態へ移行する。したがって、後続するインジェクタ１５の特性の学習を確実に実施することができる。また、本発明の一実施形態では、確実にインジェクタ１５の特性を学習できるため、学習が終了したエンジン本体１１から生じる騒音を低減することができるとともに、排気性能を向上することができる。
【００４６】
（その他の実施形態）
上述した本発明の一実施形態では、例えばエンジン本体１１の組み付け時、あるいはＥＣＵ４０の交換時など、ＥＣＵ４０が初回のインジェクタ１５の特性学習を実施していない場合を例に説明した。しかし、例えばＥＣＵ４０がエンジン本体１１の運転期間を記録し、記録した運転期間が一定期間に達すると、ＥＣＵ４０がインジェクタ１５の特性を学習する構成としてもよい。また、ＥＣＵ４０がエンジン本体１１の始動回数を記録し、記録した始動回数が一定回数に達すると、ＥＣＵ４０がインジェクタ１５の特性を学習する構成としてもよい。さらに、ＥＣＵ４０がエンジン本体１１を搭載した車両の走行距離を記録し、記録した走行距離が一定距離に達すると、ＥＣＵ４０がインジェクタ１５の特性を学習する構成としてもよい。また、インジェクタ１５からの燃料の噴射量が所定値より大きくなると、ＥＣＵ４０がインジェクタ１５の特性を学習する構成としてもよい。
【００４７】
これらのように、一定期間が経過した後、あるいはインジェクタ１５からの燃料の噴射量が変化した後にインジェクタ１５の特性を学習することにより、例えば摩耗や異物の付着などによってインジェクタ１５の特性が経時的に変化する場合でも、定期的にインジェクタ１５の特性は補正される。したがって、インジェクタ１５の特性を長期間安定して維持することができる。
【００４８】
また、ＥＣＵ４０がインジェクタ１５の特性を学習したとき、この学習した特性が所定の範囲外のとき、ＥＣＵ４０はインジェクタ１５の特性を再度学習してもよい。ＥＣＵ４０でインジェクタ１５の学習を行う場合、何らかの原因で学習した特性が所定の範囲を外れる、いわゆる誤学習が生じる場合がある。このように、ＥＣＵ４０が学習したインジェクタ１５の特性が所定の範囲を外れると、ＥＣＵ４０は誤学習と判断し、再度インジェクタ１５の学習を実施する。これにより、インジェクタ１５の特性を高精度に学習することができる。
【００４９】
また、上述の一実施形態では、正規の噴射パターンとして二回のパイロット噴射Ｊｐと一回のメイン噴射Ｊｍとから構成されるパターンを設定し、低減噴射パターンとして一回のメイン噴射Ｊｍのみからなるパターンを設定する例について説明した。しかし、低減噴射パターンでは、正規の噴射パターンよりも噴射回数を低減すればよい。例えば上記の正規の噴射パターンの場合、低減噴射パターンとして一回のパイロット噴射Ｊｐと、一回のメイン噴射Ｊｍとを実施する噴射パターンを設定してもよい。また、例えば正規の噴射パターンとして一回のパイロット噴射Ｊｐと一回のメイン噴射Ｊｍとから構成される噴射パターンを設定する場合、低減噴射パターンとして一回のメイン噴射Ｊｍを実施する噴射パターンを設定することができる。このように、正規の噴射パターンの噴射回数は任意に設定することができ、この設定した正規の噴射パターンの噴射回数に応じて低減噴射パターンの噴射回数を設定することができる。
【００５０】
以上のように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態による燃料噴射制御装置を適用したエンジンシステムを示す概略図。
【図２】本発明の一実施形態による燃料噴射制御装置による燃料の噴射パターンを示す概略図。
【図３】本発明の一実施形態による燃料噴射制御装置を適用したエンジンシステムの作動の流れを示す概略図。
【図４】本発明の一実施形態による燃料噴射制御装置を適用したエンジンシステムの作動の流れを示す概略図。
【符号の説明】
【００５２】
１０：エンジンシステム（燃料噴射制御装置）、１１：エンジン本体（内燃機関）、１２：気筒、１５：インジェクタ（燃料噴射弁）、４０：ＥＣＵ（特性学習手段、噴射パターン制御手段、噴射制御手段、噴射復帰手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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