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JPH11343911A - 筒内噴射式エンジンの燃料制御装置 - Google Patents

筒内噴射式エンジンの燃料制御装置

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Publication number
JPH11343911A
JPH11343911A JP11040648A JP4064899A JPH11343911A JP H11343911 A JPH11343911 A JP H11343911A JP 11040648 A JP11040648 A JP 11040648A JP 4064899 A JP4064899 A JP 4064899A JP H11343911 A JPH11343911 A JP H11343911A
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JP
Japan
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injection
fuel
learning
cylinder
control
Prior art date
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Pending
Application number
JP11040648A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyotaka Mamiya
清孝 間宮
Michihiro Imada
道宏 今田
Tatsuo Yamauchi
健生 山内
Masayuki Tetsuno
雅之 鐵野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP11040648A priority Critical patent/JPH11343911A/ja
Priority to DE69920094T priority patent/DE69920094T2/de
Priority to US09/281,318 priority patent/US6244241B1/en
Priority to EP99302496A priority patent/EP0947684B1/en
Publication of JPH11343911A publication Critical patent/JPH11343911A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 筒内噴射式エンジンにおいて、低負荷域での
成層燃焼時の燃料噴射量に相当するような微少噴射量域
での噴射パルス幅と燃料噴射量との対応関係を正確に把
握して、その対応関係のばらつきに応じた学習補正を精
度良く行う。 【解決手段】 Ｏ２センサ５７の出力に応じて燃料噴射
量をフィードバック制御するフィードバック制御手段８
２と、燃料噴射制御手段８３と、噴射特性学習手段８４
とを備える。上記燃料噴射制御手段８３は、理論空燃比
もしくは略理論空燃比とするように燃料噴射量のフィー
ドバック制御が行われる特定運転時に、インジェクタ１
８からの燃料噴射を吸気行程で分割して行わせる。ま
た、上記噴射特性学習手段８４は、そのときの上記フィ
ードバック制御による制御量に基づき、分割された燃料
噴射の１回分に相当する噴射パルス幅と燃料噴射量との
対応関係を学習して学習補正値を求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射式エンジ
ンの燃料制御装置に関し、とくにインジェクタの噴射時
間を決める噴射パルス幅と燃料噴射量との対応関係につ
いて学習するようにした装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、燃焼室内に直接燃料を噴射す
るインジェクタを設け、低回転低負荷等の特定運転領域
では圧縮行程でインジェクタから燃料を噴射させること
により点火プラグ付近に可燃混合気を偏在させて成層燃
焼を行なわせ、燃費改善を図るようにした筒内噴射式エ
ンジンは知られている。
【０００３】この種のエンジンにおいて、上記インジェ
クタは制御手段から出力される噴射パルス信号（燃料噴
射制御用の信号）に応じて駆動され、上記制御手段は、
燃料噴射量及び噴射時期を演算するとともに燃料噴射量
を噴射パルス幅に換算し、上記インジェクタに対して噴
射パルス信号を出力してその噴射パルス幅に応じた時間
だけインジェクタを駆動する。この場合、予め上記燃料
噴射量と噴射パルス幅との対応関係に応じて両者の間の
変換係数が定められている。また、インジェクタの個体
差等を是正すべく、燃料噴射の制御状況などに応じ、上
記変換係数を補正することも従来から考えられている。
【０００４】ところで、上記インジェクタの特性として
は、図１２に示すように、燃料噴射量可変範囲のうちの
大部分の領域Ａで噴射パルス幅と燃料噴射量とが比例的
な一定の対応関係を有するが、噴射量が少ない領域Ｂで
は、開弁期間に対する弁リフト途中期間の割合が大きく
なることなどに起因して、上記大部分の領域Ａとは特性
が変化する（以下、この領域Ｂを特異特性領域と呼
ぶ）。しかも、図１３に示すように噴射量が小さくなる
程インジェクタの個体差による特性のばらつきが大きく
なり、従って、上記特異特性領域Ｂでは、領域Ａと比べ
て特性が変化するだけでなく個体差によるばらつきも大
きくなる。
【０００５】とくに上記筒内噴射式エンジンでは、噴射
可能期間が短くて、運転状態に応じた要求量の燃料を極
めて短い時間に噴射しなければならない場合があること
から、噴射率（噴射量／噴射時間）が比較的大きいイン
ジェクタを用いる必要があって、このようなインジェク
タでは上記特異特性領域Ｂを極端に小さくすることは困
難であり、しかも、圧縮行程噴射により成層燃焼を行っ
て空燃比をリーン化すると燃効率が高められて燃料噴射
量を少なくし得ることから、アイドル等の低負荷域での
成層燃焼時には燃料噴射量が上記特異特性領域Ｂ内とな
る程度に減少する。
【０００６】従って、大部分の領域Ａでの対応関係に応
じて定められた変換係数を用いて燃料噴射量と噴射パル
ス幅との換算を行うだけでは、燃料噴射量が上記特異特
性領域Ｂ内となる低負荷域での成層燃焼時に燃料噴射量
の制御精度が悪化する。
【０００７】この対策としては、例えば特開平６−２１
４９９９号公報に示された装置があり、この装置では、
サージ運転領域（上記特異特性領域Ｂに相当する領域）
と、燃料噴射量と開弁期間とが比例する領域（上記領域
Ａ）とで、異なる変換係数を用いるようにし、上記サー
ジ運転領域で用いる変換係数を、この領域での運転中に
各気筒の発生トルクが等しくなるように補正している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に示された装
置では、サージ運転領域で、各気筒の発生トルクを検出
し、各気筒の発生トルクが等しくなるように上記変換係
数を補正することにより、気筒間の相対的なトルクのバ
ラツキは調整されるようになっているが、必ずしも絶対
的な燃料噴射量の誤差が解消されるものではない。しか
も、このような変換係数の補正は燃料噴射量が上記特異
特性領域Ｂ内となるような運転状態のときに行う必要が
あるので、圧縮行程噴射による成層燃焼時に行われるこ
ととなるが、圧縮行程では噴射時期のわずかなずれで筒
内圧力（ひいては燃圧との圧力差）が大きく変化して、
燃料噴射量に影響するため、変換係数の補正を精度良く
行うことが難しい。
【０００９】この他に変換係数の補正の方法としては、
Ｏ２センサによる空燃比の検出に応じて空燃比を理論空
燃比に保つように燃料噴射量をフィードバック制御して
いるフィードバック制御運転時に、その空燃比フィード
バック補正値（Ｃｆｂ）の変動を調べ、それに応じて上
記変換係数の学習補正を行うことが考えられる。しか
し、理論空燃比では上記の成層燃焼によるリーン運転状
態と比べて熱効率が悪いので、同じトルクを得るために
はリーン運転時より理論空燃比運転時の方が燃料噴射量
が多くなる。従って、学習補正が行われる噴射量域（図
１２中のａ）が成層燃焼時における上記特異特性領域Ｂ
内の噴射量域（図１２中のｂ）とが異なってしまい、正
確な学習補正を行うことができない。
【００１０】本発明はこのような事情に鑑み、筒内噴射
式エンジンにおいて、低負荷域での成層燃焼時の燃料噴
射量に相当するような微少噴射量域での噴射パルス幅と
燃料噴射量との対応関係を正確に把握して、その対応関
係のばらつきに応じた学習補正を精度良く行うことがで
きる燃料制御装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、燃焼室に直接燃料を噴射するインジェク
タと、燃料噴射量及び噴射時期を演算するとともに燃料
噴射量を噴射パルス幅に換算し、上記インジェクタに対
して噴射パルス信号を出力してこの噴射パルス幅に応じ
た時間だけインジェクタを駆動する手段とを備え、低負
荷側の所定運転領域にあるときに上記インジェクタから
圧縮行程で燃料を噴射させることにより点火プラグまわ
りに混合気を成層化させ、かつ、この運転領域で空燃比
を理論空燃比よりもリーンに設定するようにした筒内噴
射式エンジンにおいて、排気通路に設けられたＯ２セン
サによる空燃比の検出に応じて燃料噴射量をフィードバ
ック制御するフィードバック制御手段と、エンジン低負
荷域において空燃比が理論空燃比もしくは略理論空燃比
となるように上記フィードバック制御が行われる特定運
転時に、上記インジェクタからの燃料噴射を吸気行程で
複数回に分割して行わせる燃料噴射制御手段と、この燃
料噴射制御手段により吸気行程での燃料の分割噴射が行
われているときの上記フィードバック制御による制御量
に基づき、分割された燃料噴射の１回分に相当する噴射
パルス幅と燃料噴射量との対応関係を学習して学習補正
値を求める噴射特性学習手段とを備え、この噴射特性学
習手段により求められた学習補正値が、混合気の成層化
が行われる所定運転領域内の微小燃料噴射量領域での燃
料噴射量の制御に反映されるようにしたものである。
【００１２】この装置によると、理論空燃比もしくは略
理論空燃比で上記フィードバック制御が行われていると
きにインジェクタの噴射特性のばらつきを是正するため
の学習が行われ、この場合、成層燃焼によるリーン運転
時よりも熱効率が悪いことから上記リーン運転時と比べ
て燃料噴射量は大きくなるが、燃料噴射が吸気行程で分
割して行われることにより、その分割された１回の噴射
パルスに対応する噴射量は微小な噴射量域となる。従っ
て、微少な噴射量域での学習補正値が理論空燃比もしく
は略理論空燃比でのフィードバック制御に基づいて精度
良く求められる。
【００１３】そして、その学習補正値が、その後の成層
燃焼運転時等における燃料噴射量の制御に反映される。
【００１４】この発明において、エンジンの低負荷域に
おいてエンジン温度が第２の設定温度に昇温したエンジ
ン暖機時点から混合気が成層化されて空燃比が理論空燃
比よりリーンとされ、第２の設定温度よりも低い第1の
設定温度に昇温したエンジン半暖機状態では空燃比が理
論空燃比とされるようにインジェクタからの燃料噴射が
制御されるものにおいて、上記暖機前の半暖機状態にあ
るときに、フィードバック制御手段によるフィードバッ
ク制御が行われるとともに、燃料噴射制御手段による吸
気行程での燃料の分割噴射、及び噴射特性学習手段によ
る学習が行われるようにすればよい。
【００１５】このようにすればエンジン始動直後の半暖
機状態で燃料噴射特性の学習が行われ、暖機後の成層燃
焼運転時の燃料噴射量の制御に反映される。
【００１６】上記燃料噴射制御手段による吸気行程での
燃料噴射の分割は２分割とし、目標燃料噴射量の１／２
ずつの分割比とすることが好ましく、このようにすると
演算が簡単で、しかも精度良く学習補正値が求められ
る。
【００１７】また、上記燃料噴射制御手段による吸気行
程での分割噴射の各噴射タイミングを、先の噴射と後の
噴射との中間点が吸気行程の中間より早い時期となるよ
うに設定しておけば、噴射された燃料のミキシング、拡
散が良好に行われる。
【００１８】また、この発明の好ましい制御例として、
無負荷低回転域において、Ｏ２センサの出力に応じたフ
ィードバック制御手段によるフィードバック制御、燃料
噴射制御手段による吸気行程での燃料の分割噴射及び噴
射特性学習手段による学習が行われるときに、上記分割
噴射の１回分の噴射パルス幅が成層リーン運転時の最小
噴射パルス幅と略同等となるように吸気行程での分割噴
射の制御を行うとともに、この無負荷低回転域での制御
時にエンジン回転数の上昇を抑制して低回転を維持する
回転数低減手段を設けるようにしてもよい。
【００１９】このようにすると、成層リーン運転での最
小パルス幅付近についての学習を精度良く行うことがで
きる。すなわち、理論空燃比でのＯ2フィードバック制
御中に吸気行程分割噴射を行って低流量域の学習補正値
を求める場合に、アイドル運転時の通常の制御状態で
は、成層リーン運転の場合と比べて熱効率が悪いため燃
料噴射量が多くなるものの、２倍までにはならないの
で、その燃料噴射量に応じた噴射パルス幅を分割する
と、分割した噴射パルス幅は成層リーン運転時の最小パ
ルス幅より小さくなってしまう。このような場合に、分
割した噴射パルス幅が成層リーン運転時の最小パルス幅
と同程度となるように設定しておくことにより、最小パ
ルス幅付近の学習制御を精度良く行うことができる。
【００２０】また、このように噴射パルス幅を調整する
とエンジン回転数が上昇する傾向が生じるが、上記回転
数低減手段によりこのような傾向が是正される。
【００２１】このようにする場合に、無負荷低回転域に
おいて、Ｏ２センサの出力に応じたフィードバック制御
手段によるフィードバック制御、燃料噴射制御手段によ
る吸気行程での燃料の分割噴射及び噴射特性学習手段に
よる学習が行われるときに、上記分割噴射の１回分の噴
射パルス幅が成層リーン運転時の最小噴射パルス幅と略
同等となるような燃料噴射量に対応した吸入空気量を確
保する吸入空気量調整手段を備えていることが好まし
い。
【００２２】このようにすれば、空燃比を理論空燃比と
しつつ、分割噴射の１回分の噴射パルス幅が成層リーン
運転時の最小噴射パルス幅と略同等となるような燃料噴
射量が得られるように、吸入空気量が設定される。
【００２３】上記回転数低減手段は、例えば点火時期を
リタードさせるものであればよい。
【００２４】また、この発明において、アイドル運転時
に吸気流量を調節することによりアイドル回転数を制御
するアイドル回転数制御手段を備えているエンジンで
は、燃料噴射制御手段による吸気行程での燃料の分割噴
射、及び噴射特性学習手段による学習がアイドル運転状
態で行われるときに、アイドル回転数制御による吸気流
量の変動を制限する吸気流量変動制限手段を有すること
が好ましい。このようにすると、燃料噴射特性の学習が
行われているときに、吸気流量の変動に伴いフィードバ
ック制御量が変動することで学習の精度が低下するとい
った事態が防止される。
【００２５】この吸気流量変動制限手段は、例えば、吸
気流量を最大外部負荷印加時の必要流量に固定するとと
もに、点火時期のコントロールによりアイドル回転数の
制御を行うようにすればよく、このようにすれば吸気流
動の変動を避けつつアイドル回転数を調整することがで
きる。
【００２６】上記吸気流量変動制限手段は、アイドル回
転数フィードバック制御において設定する回転数変動の
不感帯を、燃料噴射制御手段による吸気行程での燃料の
分割噴射、及び噴射特性学習手段による学習が行われて
いるときはそれ以外のときと比べて大きくするようにし
たものでもよい。
【００２７】また、多気筒エンジンにあっては、フィー
ドバック制御手段によるフィードバック制御中に、燃料
噴射制御手段による吸気行程での燃料の分割噴射、及び
噴射特性学習手段による学習を１気筒毎に順次行うよう
にすれば、各気筒に設けられているインジェクタの個々
の燃料噴射特性を把握して、各インジェクタ毎に学習補
正値を求めることが可能となる。
【００２８】あるいはまた、多気筒エンジンにおいて、
排気マニフォールドの集合部ないしこの集合部の下流に
Ｏ２センサを設け、フィードバック制御手段によるフィ
ードバック制御中に、上記Ｏ２センサにより、各気筒毎
に排気ガスがＯ２センサ設置部を通過する時期に対応す
る所定タイミングで空燃比を検出し、その空燃比検出信
号に応じてそれぞれの気筒に対する燃料噴射量をフィー
ドバック制御するとともに、その各気筒の制御量に基づ
いて気筒別に学習補正値を求めるようにしてもよい。
【００２９】このようにすると、上記Ｏ２センサにより
検出される気筒別の空燃比に応じ、フィードバック制御
及び学習制御が気筒別に行われ、各インジェクタ毎に学
習補正値を求めることが可能となり、学習の精度が高め
られる。
【００３０】このようにする場合に、フィードバック制
御手段によるフィードバック制御中に、全気筒について
の制御量の平均値に基づいて学習補正値を求める全体学
習を行い、その学習値を各気筒の燃料噴射量の設定に反
映させた上で、気筒別の空燃比検出信号に応じたフィー
ドバック制御による各気筒の制御量に基づいて気筒別の
学習補正値を求めるようにすることが好ましい。
【００３１】このようにすると、全体学習により全気筒
の平均的な学習補正値が求められてから、これが反映さ
れつつ行われるＯ2フィードバック制御に基づいて気筒
別学習が行われることにより、学習の精度がさらに高め
られる。
【００３２】また、気筒別に学習補正値を求める場合の
効果的な手法として、気筒毎に上記所定タイミングでの
Ｏ２センサ出力値を理論空燃比時点のＯ２センサ出力値
と比較し、その偏差が大きい気筒から順に学習を行うよ
うに気筒別学習の順序を定め、１つの気筒について上記
Ｏ２センサ出力値に応じたフィードバック制御に基づい
て学習値を求める処理を、上記順序に従って1気筒ずつ
行うようにすれば、気筒別の学習の精度が高められる。
【００３３】すなわち、気筒別に所定タイミングでＯ２
センサにより空燃比を検出してフィードバック制御及び
それに基づく学習を行う場合に、空燃比検出時点でＯ２
センサ設置部に前の気筒の排気ガスが滞留して空燃比検
出に影響するが、上記のような順序で学習を行うように
すれば、相対的に前の気筒の排気ガスの影響が小さくな
って気筒別の空燃比検出の精度が高められ、それに伴っ
て気筒別のフィードバック制御及びそれに基づく学習の
制度が高められることとなる。
【００３４】また、同一噴射量域で吸気行程における一
括噴射と分割噴射のそれぞれの学習を行うようにしても
よく、このようにすると、それぞれの特性の関係を把握
することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
【００３６】図１は本発明が適用される筒内噴射式エン
ジンの全体構造を概略的に示したものである。この図に
おいて、エンジン本体１は複数の気筒を有し、例えば４
気筒２ａ〜２ｄを有しており（図２参照）、その各気筒
には、シリンダボアに挿入されたピストン４の上方に燃
焼室５が形成されている。この燃焼室５には吸気ポート
７及び排気ポート８が開口し、これらのポート７，８は
吸気弁９及び排気弁１０によってそれぞれ開閉されるよ
うになっている。
【００３７】上記吸気弁９及び排気弁１０はカムシャフ
ト１１，１２等からなる動弁機構により開閉作動される
ようになっている。
【００３８】上記燃焼室５の中央部には点火プラグ１５
が配設され、そのプラグ先端が燃焼室５内に臨んでい
る。この点火プラグ１５は点火コイル１６に接続されて
いる。
【００３９】また、燃焼室５内には側方からインジェク
タ１８の先端部が臨み、このインジェクタ１８から燃焼
室５内に直接燃料が噴射されるようになっている。各気
筒のインジェクタ１８は燃料回路２０のデリバリパイプ
２１に接続されている。燃料回路２０は、上記デリバリ
パイプ２１に接続される燃料供給通路２２及びリターン
通路２３を備え、燃料タンク２４と燃料供給通路２２と
の間にタンク内燃料ポンプ２５、フィルタ２６，２７及
び高圧燃料ポンプ２８が配設される一方、リターン通路
２３と燃料タンク２４との間に高圧側プレッシャレギュ
レータ２９及び低圧側プレッシャレギュレータ３０が配
設され、かつ、高圧側プレッシャレギュレータ２９をバ
イパスする通路（図示せず）とこの通路を開閉するバイ
パスバルブ３１が設けられている。
【００４０】そして、上記バイパスバルブ３１の作動に
よって燃圧の変更が可能となっている。すなわち、高圧
燃料ポンプ２８が作動している状態で上記バイパスバル
ブ３１が閉じられたときは高圧側プレッシャレギュレー
タ２９の調圧作用で燃圧が所定の高圧に調整され、上記
バイパスバルブ３１が開かれたときは高圧側プレッシャ
レギュレータ２９が実質的に機能せず低圧側プレッシャ
レギュレータ３０の調圧作用で燃圧が所定の低圧に調整
されるようになっている。
【００４１】また、エンジン本体１には吸気通路４０及
び排気通路４１が接続されている。上記吸気通路４０に
は、その上流側から順に、エアクリーナ４３、エアフロ
ーセンサ４４、モータ４６により駆動されるスロットル
弁４５及びサージタンク４７が設けられている。上記ス
ロットル弁４５に対し、その開度を検出するスロットル
開度センサ４８が設けられている。さらに、スロットル
弁４５をバイパスするＩＳＣ通路５０が設けられ、この
ＩＳＣ通路５０にはこの通路の空気流量をコントロール
するＩＳＣバルブ５１が設けられている。
【００４２】サージタンク４７の下流には気筒別の独立
吸気通路５３が設けられ、各独立吸気通路５３が各気筒
の吸気ポート７に連通している。各独立吸気通路５３に
はスワール制御弁５４が設けられており、このスワール
制御弁５４はステップモータ等のアクチュエータ５５に
より駆動されて開閉作動し、その開閉作動により吸気ス
ワールがコントロールされるようになっている。
【００４３】一方、上記排気通路４１には、排気ガス中
の酸素濃度を検出することによって空燃比を検出するＯ
２センサ５７が設けられている。当実施形態では上記Ｏ
２センサ５７として、理論空燃比（λ＝１）で出力が反
転する所謂λＯ２センサが用いられており、このＯ２セ
ンサ５７が排気マニホールド集合部付近に配置されてい
る。さらにこのＯ２センサ５７の下流には、排気ガス浄
化用の触媒５８が設けられている。
【００４４】６０はエンジン制御用のコントロールユニ
ット（ＥＣＵ）である。このＥＣＵ６０には上記エアフ
ローセンサ４４、スロットル開度センサ４８及びＯ２セ
ンサ５７からの各検出信号ａ，ｂ，ｃが入力されるとと
もに、カムシャフト１２に連動するディストリビュータ
６１からエンジン回転数検出等のためのクランク角信号
ｄ及び気筒判別信号ｅが入力され、さらにアクセル開度
（アクセルペダル踏込量）を検出するアクセル開度セン
サ６２、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ６３、
エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ６４等から
の検出信号ｆ，ｇ，ｈも入力されている。
【００４５】また、ＥＣＵ６０からは、インジェクタ１
８に対しインジェクタドライブユニット６６を介して燃
料噴射を制御する信号ｊが出力されるとともに、点火コ
イル１６に対して点火時期を制御する信号ｋが出力さ
れ、またスロットル弁駆動用のモータ４６に対しスロッ
トルドライブユニット６７を介してスロットル開度を制
御する信号ｌが出力され、さらにＩＳＣバルブ５１を制
御する信号ｍ、燃料回路のバイパスバルブ３１を制御す
る信号ｎ等も出力されている。
【００４６】図３は上記インジェクタ１８の具体的構造
の一例を示している。この図に示すインジェクタ１８
は、先端部に噴射口７０ａ及びバルブシート７０ｂを有
するハウジング７０とその内部に配置されて噴射口７０
ａを開閉するニードル弁７１と、このニードル弁７１を
ストロークさせるプランジャー７２と、閉弁保持用のス
プリング７３と、コイル７４とを備えており、インジェ
クタ１８の中心部の中空部分には燃料が導入されてい
る。
【００４７】そして、ＥＣＵ６０からの噴射パルス信号
によりインジェクタドライブユニット６６を介してコイ
ル７４への通電が行われ、それに応じ、プランジャー７
２を介してニードル弁７１が作動され、それに伴って噴
射口７０ａから燃料が噴射されるようになっている。
【００４８】図４は上記ＥＣＵ６０の機能的構成を示し
ている。この図のようにＥＣＵ６０は、噴射量・噴射時
期演算手段８０、噴射パルス出力手段８１、フィードバ
ック制御手段８２、燃料噴射制御手段８３及び噴射特性
学習手段８４を機能的に含んでいる。
【００４９】上記噴射量・噴射時期演算手段８０は、運
転状態に応じてマップ等から求められる基本噴射量と後
記フィードバック補正値及びその他の各種補正値とから
燃料噴射量を演算するとともに、運転状態に応じてマッ
プ等から噴射時期を演算する。この場合、低負荷側の所
定運転領域（所定負荷以下で、かつ所定回転数以下の運
転領域）では、噴射時期が圧縮行程後半に設定されると
ともに、空燃比がリーンとされて、成層リーン運転が行
われるように、図外のスロットル制御手段等による吸入
空気量の制御（スロットル弁の開度を大きくする制御）
と併せて燃料噴射量がコントロールされる。また、高負
荷側や高回転側の運転領域領域が均一領域とされて、均
一領域では噴射時期が吸気行程に設定されるとともに、
吸入空気量の制御と併せての燃料噴射量のコントロール
により、均一領域の中で比較的低負荷、低回転側では空
燃比をリーン、高負荷、高回転側では理論空燃比とする
というような空燃比制御が行われる。
【００５０】上記噴射パルス出力手段８１は、噴射量・
噴射時期演算手段８０により演算された燃料噴射量をパ
ルス幅に換算し、そのパルス幅を有する噴射パルスを噴
射時期に応じたタイミングで出力し、ドライブユニット
５１を介してインジェクタ１８を駆動する。
【００５１】上記フィードバック制御手段８２は、所定
のフィードバック条件が成立したとき、排気通路に設け
られたＯ２センサ５７による空燃比の検出に応じ、空燃
比を理論空燃比とするように燃料噴射量をフィードバッ
ク制御する。すなわち、Ｏ２センサ５７の出力に基づき
ＰＩ制御等により燃料噴射量のフィードバック補正項が
求められ、上記噴射量・噴射時期演算手段８０において
このフィードバック補正項と基本噴射量等から燃料噴射
量が求められる。このフィードバック制御は、上記均一
領域のうちで理論空燃比とされる領域で行われるが、こ
のほかに、エンジン暖機前の半暖機時にも、暖機促進等
のため、理論空燃比でフィードバック制御が行われる。
【００５２】従って、エンジンの低負荷域においてエン
ジン温度が第２の設定温度に昇温したエンジン暖機時点
から混合気が成層化されて空燃比が理論空燃比よりリー
ンとされ、第２の設定温度よりも低い第1の設定温度に
昇温したエンジン半暖機状態では空燃比が理論空燃比と
されるようにインジェクタからの燃料噴射が制御され
る。
【００５３】上記燃料噴射制御手段８３は、上記フィー
ドバック制御が行われる特定運転時、例えば上記半暖機
時に、燃料噴射を吸気行程で複数回に分割して行わせる
ようにするものである。この燃料噴射の分割は、燃料噴
射量から換算された噴射パルス幅の噴射パルスを複数に
分割することにより行われるものであり、当実施形態で
は図５に示すように目標燃料噴射量の１／２ずつの分割
比で２つのパルスＰ１，Ｐ２に分割している。
【００５４】噴射タイミングとしては同図に示すよう
に、先の噴射（パルスＰ１）と後の噴射（パルスＰ２）
との中間点が吸気行程途中よりも早い時期となってい
る。このようにしているのは、吸気行程において吸気流
速が速くなる時期に燃料が噴射され、もしくはこの時期
に既に噴射された燃料が燃焼室内にある程度拡がってい
て、吸気流により充分に燃料のミキシング、拡散が促進
されるようにするためである。
【００５５】また、上記噴射時期学習手段８４は、吸気
行程での燃料の分割噴射が行われているときの上記フィ
ードバック補正項（フィードバック制御による制御量）
に基づき、分割された燃料噴射の１回分に相当する噴射
パルス幅と燃料噴射量との対応関係を学習して学習補正
値を求めるようにするものである。
【００５６】なお、ＥＣＵ６０はさらに、アイドル回転
数制御手段８５及び吸気流量変動制限手段８６を含んで
いることが好ましい。上記アイドル回転数制御手段８５
は、アイドル運転時に吸気流量を調節することによりア
イドル回転数を目標値になるように制御するものであ
る。また、吸気流量変動制限手段８６は、燃料噴射制御
手段８３による吸気行程での分割噴射、及び噴射特性学
習手段４による学習がアイドル運転状態で行われるとき
に、アイドル回転数制御による吸気流量の変動を制限す
るものであり、具体的には後述の図７のフローチャート
に示すような処理を行う。
【００５７】図４中のaccelはアクセル開度の信号、ｎ
ｅはエンジン回転数の信号、Ｔｗは水温の信号、afs は
エアフローセンサ出力であり、これらの信号は、フィー
ドバック制御や噴射特性の学習を行うべき運転状態の判
別、基本噴射量の演算等に用いられる。
【００５８】図６は上記ＥＣＵ６０において行われる噴
射特性学習のための制御の一例をフローチャートで示し
ている。
【００５９】このフローチャートに示す処理がスタート
すると、ステップＳ１で、アクセル開度センサ６２によ
って検出されるアクセル開度、クランク角信号から求め
られるエンジン回転数、水温センサ６４によって検出さ
れる水温及びＯ２センサ５７の出力が読み込まれる。続
いてステップＳ２で暖機中か否かが判定され、その判定
がＹＥＳであればステップＳ３で理論空燃比（λ＝１）
での運転中か否かが判定され、その判定がＹＥＳであれ
ばステップＳ４で空燃比フィードバック実行中か否かが
判定され、その判定がＹＥＳであればステップＳ５で学
習可能か否かが判定される。
【００６０】この場合、水温が冷間時よりは高い所定温
度以上で、暖機完了の温度よりは低い半暖機状態にある
ときに空燃比フィードバック制御が行われ、さらに、空
燃比フィードバック制御中でも吸入空気量が変化してい
る過渡時には正確な学習制御が難しいため定常運転時に
学習可能とされる。
【００６１】さらに、ステップＳ６で、分割噴射したと
きに図１２中のＢ領域に入るような、予め設定した負荷
を下まわる低負荷域か否かが判定される。
【００６２】上記ステップＳ２〜Ｓ６のいずれかで判定
がＮＯとなればそのままリターンされるが、ステップＳ
２〜Ｓ６の判定がすべてＹＥＳとなれば、学習のための
処理が行われる。
【００６３】学習のための処理としては、先ずステップ
Ｓ７で、分割比５０％：５０％で吸気行程分割噴射が実
行される。つまり、空燃比フィードバック制御中はＯ２
センサ５７の出力に応じて空燃比フィードバック補正項
（Ｃｆｂ）が演算され、そのフィードバック補正項と基
本噴射量等とから燃料噴射量が求められ、この燃料噴射
量と変換係数とから噴射パルス幅が求められるが、この
噴射パルス幅が上記分割比で２分割され、その２分割さ
れた噴射パルスが図５に示すように所定タイミングで出
力されることにより、吸気行程分割噴射が実行される。
【００６４】次にステップＳ８で空燃比フィードバック
補正項がサンプリングされる。さらにステップＳ９で、
所定サンプリング回数分の空燃比フィードバック補正項
（係数）の平均値を求め、これを当該噴射量域（分割さ
れた噴射パルスの１つ分に対応する噴射量域）の学習補
正値とし、この学習補正値を記憶する処理が行われる。
【００６５】以上のような当実施形態の装置によると、
図１２中に示すようなインジェクタの噴射特性のうちで
微小噴射量の特異特性域Ｂ内における噴射パルス幅と噴
射量との対応関係も正しく把握されて、学習補正値が精
度良く求められる。
【００６６】すなわち、インジェクタの個体差等による
噴射パルス幅と燃料噴射量との対応関係のずれにより噴
射パルスの換算に誤差が生じると、その分が上記空燃比
フィードバック制御におけるフィードバック補正項に現
われるので、フィードバック補正項から上記対応関係の
ずれに応じた学習補正値を求めることができる。ただ
し、空燃比フィードバック制御時は理論空燃比とされ、
この理論空燃比では成層燃焼によるリーン運転時と比べ
て熱効率が悪いことから燃料噴射量は微小噴射量の特異
特性域Ｂよりも大きい噴射量域ａとなる。
【００６７】しかし、上記フローチャートに示す制御で
は吸気行程で２分割噴射としていることにより、その分
割された噴射パルスの１つ分に対応する噴射量は微小な
特異特性域Ｂ内の噴射量域ｂとなり、上記ステップＳ７
〜Ｓ９の処理によりこの噴射量域ｂでの学習補正値が適
正に求められる。
【００６８】ところで、上記分割噴射を行う場合、分割
比を例えば７０％：３０％というように不均等にするこ
とも考えられるが、このようにすると分割噴射の一方と
他方とは噴射量域が異なることとなり、特異特性域Ｂ内
では各噴射量域で対応関係が変わるため、上記フィード
バック補正項の平均値を分割比に応じた割り合いで割っ
たとしても必ずしも正確な学習補正値は求められない。
これに対し、当実施形態のように５０％：５０％で分割
すれば、分割された２つのパルスは同じ噴射量域となる
ので、当該噴射量域の学習補正値が精度良く求められる
こととなる。
【００６９】学習補正が行われた後は、暖機後において
低速低負荷域で圧縮行程噴射により成層燃焼が行われる
場合の噴射量の制御に反映される。つまり、低速低負荷
域で圧縮行程噴射により成層燃焼が行われて空燃比がリ
ーンとされるとき、熱効率が高められることに伴い噴射
量が少なくされて上記特異領域Ｂ内の噴射量領域ｂとな
ることがあるが、この場合に、アクセル開度、エンジン
回転数等に基づいて燃料噴射量を求めた後に噴射パルス
幅に換算する際、上記学習補正値が読み出されてこれが
加味されることにより、精度良く燃料噴射量の制御が行
われることとなる。
【００７０】図７は噴射特性学習のための制御の別の例
をフローチャートで示しており、この例では、図６のフ
ローチャートに示す処理に加え、図４中の吸気流量変動
制限手段としての処理が含まれており、図６のフローチ
ャート中の処理と同じ処理を行うステップは同一符号を
付している。
【００７１】このフローチャートにおいては、ステップ
Ｓ１のデータ読み込みに続くステップＳ２〜Ｓ６の判定
がすべてＹＥＳとなったときは、さらにステップＳ１０
１でアイドリングか否かが判定される。
【００７２】アイドリングであれば、アイドリング時に
おける外部負荷が最大となる状態を想定してその時の必
要流量に見合う程度に、ＩＳＣバルブ５１の操作量が固
定される（ステップＳ１０２）。そして、アイドル回転
数制御が点火進角のフィードバック制御のみによって行
われる（ステップＳ１０３）。つまり、外部負荷が最大
値より小さくなるとそれに伴ってアイドル回転数が上昇
する傾向が生じるが、それに応じて点火時期をリタード
することによりトルクが抑えられてアイドル回転数が目
標値に保たれる。
【００７３】さらにステップＳ１０４で、回転数フィー
ドバックの不感体（回転数変動が許容される範囲）が拡
大されるとともに、フィードバックゲインが低下され
る。
【００７４】それから、ステップＳ７〜Ｓ９による学習
のための処理が行われる。なお、ステップＳ１０１でア
イドリングでないと判定されたときは、ステップＳ１０
２〜Ｓ１０４の処理を行うことなく、ステップＳ７〜Ｓ
９に移る。
【００７５】この例によると、半暖機中の空燃比フィー
ドバック制御中でとくにアイドリング運転状態にあると
き、アイドル回転数フィードバック制御によって学習の
精度が損なわれることが防止される。つまり、通常のア
イドル回転数フィードバック制御のようにＩＳＣバルブ
５１のコントロールにより吸入空気量が変えられると、
空燃比フィードバック補正項が変動し易くなるために上
記学習の精度が低下するが、吸入空気量を固定するよう
にしているので上記学習の精度が高められる。
【００７６】そして、アイドル回転数は点火時期の制御
でコントロールされる。さらに、外部負荷の変動が大き
い場合などに点火時期でコントロールしきれずに多少ア
イドル回転数が変化しても、不感体の拡大やフィードバ
ックゲインの低下により、吸入空気量はできるだけ変動
させずに済むようになっている。
【００７７】なお、外部負荷の変動に対し点火時期制御
で対応し得る場合、上記ステップＳ１０４は省略しても
良い。
【００７８】図８は噴射特性学習のための制御のさらに
別の例をフローチャートで示しており、図６のフローチ
ャート中の処理と同じ処理を行うステップは同一符号を
付している。
【００７９】このフローチャートにおいては、ステップ
Ｓ１のデータ読み込みに続くステップＳ２〜Ｓ６の判定
がすべてＹＥＳとなったときは、さらにステップＳ２０
１で、現在の噴射量域の全気筒の平均学習は完了してい
るか否かが判定される。この判定がＮＯの場合は、ステ
ップＳ７〜Ｓ９の処理が行われる。この場合、全気筒の
インジェクタ１８について吸気行程の分割噴射が実行さ
れることにより、ここで求められる学習補正値は全気筒
のインジェクタ１８の平均学習値となる。
【００８０】ステップＳ２０１の判定がＹＥＳになれ
ば、当該噴射量域で既にステップＳ７〜Ｓ９の処理が行
われていることを意味し、各気筒のインジェクタ個々に
ついての学習補正が行われる。
【００８１】このインジェクタ個々の学習補正として
は、先ずステップＳ２０２で気筒判別用カウンタＮを１
としてから、ステップＳ２０３でＮ番目の気筒のインジ
ェクタについて分割比５０％：５０％で吸気行程分割噴
射が実行される。この場合、他の気筒のインジェクタは
一括噴射とされる。そして、ステップＳ２０４で空燃比
フィードバック補正項がサンプリングされる。
【００８２】続いてステップＳ２０５で、所定サンプリ
ング回数分の空燃比フィードバック補正項の平均値を求
め、さらにこれと当該噴射量域の全気筒の平均学習値と
の偏差を算出する演算処理が行われる。さらにステップ
Ｓ２０６で、４気筒のうちの１気筒のみ分割噴射を行っ
たことを考慮して上記偏差に４を掛けた値がＮ番目の気
筒のインジェクタについての学習補正値とされ、これが
記憶される。
【００８３】それから、カウンタＮがインクリメントさ
れ（ステップＳ２０７）、Ｎが気筒数に達したか否かが
判定され、気筒数に達するまでステップＳ２０２〜Ｓ２
０８の処理が繰り返されることにより、全気筒のインジ
ェクタの各々について学習が行われる。
【００８４】この例によると、多気筒エンジンにおいて
各気筒に設けられているインジェクタ１２の特性にそれ
ぞれ個体差がある場合でも、各インジェクタについて微
少噴射量域での特性に応じた学習補正値が精度良く求め
られることとなる。
【００８５】なお、気筒別に各インジェクタについて学
習補正値を求める手法は上記の図８に示す例に限定され
ず、例えば、排気行程が連続しない気筒同士を同一グル
ープとする複数グループに排気通路を分け、その各グル
ープ毎の排気通路にＯ２センサを設け、所定タイミング
でＯ２センサの出力を読み込んで気筒別に空燃比の検出
及びそれに応じた空燃比フィードバック補正項の演算を
行うようにしつつ、上記ステップＳ７〜８の処理を行う
ようにしても、気筒別に学習補正値を求めることができ
る。
【００８６】このほかにも本発明の具体例は種々変更可
能である。
【００８７】例えば、フィードバック制御に基づいて噴
射特性の学習を行う場合に、同一噴射量域で一括噴射と
分割噴射のそれぞれについて学習を行い、つまり、図１
２中の噴射量域ａと噴射量域ｂとのそれぞれについて学
習を行うようにしてもよい。このようにすると、それぞ
れの特性の関係を把握することができる。
【００８８】図６〜図８の各例の処理に、一括噴射での
噴射特性の学習を加えた場合の例を、図９〜図１１に示
す。これら図９〜図１１の例では、一括噴射での学習と
分割噴射での学習とをアイドリング状態のときには交互
に行うようにしている。なお、図６〜図８の各例の処理
と同じ処理を行う部分については同じステップ符号を付
すとともに、流れ図記号内の説明の記載は省略する。
【００８９】図９に示す例では、ステップＳ１に続くス
テップＳ２〜Ｓ６の判定がいずれもＹＥＳの場合、ステ
ップＳ３０１でアイドリングか否かが判定され、アイド
リングであれば、ステップＳ３０２で前回が一括噴射で
の学習か否かが判定される。そして、前回が一括噴射で
の学習の場合はステップＳ７〜Ｓ９により分割噴射での
噴射特性の学習が行われ、また、前回が分割噴射での学
習の場合は、ステップＳ３０３〜Ｓ３０５により一括噴
射での噴射特性の学習が行われる。
【００９０】一括噴射での噴射特性の学習としては、吸
気行程一括噴射が実行され（ステップＳ３０３）、つま
りフィードバック補正項と基本噴射量等から求められる
燃料噴射量が噴射パルス幅に換算されて、その噴射パル
ス幅で一括噴射が行われるとともに、空燃比フィードバ
ック補正項がサンプリングされる（ステップＳ３０
４）。そして、所定サンプリング回数分の空燃比フィー
ドバック補正項の平均値を求め、これを当該噴射量域の
学習補正値とし、この学習補正値を記憶する処理が行わ
れる（ステップＳ３０５）。なお、ステップＳ３０１で
アイドリングでないことが判定されたときは、一括噴射
での噴射特性の学習（ステップＳ３０３〜Ｓ３０５）が
行われる。
【００９１】図１０に示す例ではステップＳ１に続くス
テップＳ２〜Ｓ６の判定がいずれもＹＥＳの場合、ステ
ップＳ３０１でアイドリングか否かが判定され、アイド
リングであれば、ステップＳ３０２で前回が一括噴射で
の学習か否かが判定される。そして、前回が一括噴射で
の学習の場合は、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理
（アイドル回転数制御における吸気流量の変動の規制）
及びステップＳ７〜Ｓ９による分割噴射での噴射特性の
学習が行われる。ステップＳ３０２で前回が分割噴射で
の学習であると判定された場合や、ステップＳ３０１で
アイドリングでないことが判定された場合は、ステップ
Ｓ３０３〜Ｓ３０５により一括噴射での噴射特性の学習
が行われる。
【００９２】図１１に示す例ではステップＳ１に続くス
テップＳ２〜Ｓ６の判定がいずれもＹＥＳで、かつステ
ップＳ２０１の判定がＮＯの場合、ステップＳ３０１で
アイドリングか否かが判定され、アイドリングであれ
ば、ステップＳ３０２で前回が一括噴射での学習か否か
が判定される。そして、前回が一括噴射での学習の場合
は、ステップＳ７〜Ｓ９による分割噴射での噴射特性の
学習が行われ、ステップＳ３０２で前回が分割噴射での
学習であると判定された場合や、ステップＳ３０１でア
イドリングでないことが判定された場合は、ステップＳ
３０３〜Ｓ３０５により一括噴射での噴射特性の学習が
行われる。ステップＳ２０１の判定がＹＥＳの場合のス
テップＳ２０２〜Ｓ２０８の処理は図８の例と同様であ
る。
【００９３】本発明のさらに別の実施形態を、図１４及
び図１５〜図１８に示す。この実施形態において、ＥＣ
Ｕ６０は、噴射量・噴射時期設定手段８０、噴射パルス
出力手段８１、フィードバック制御手段８２、燃料噴射
制御手段８３、噴射特性学習手段８４、ＩＳＣ制御手段
８５及び吸気流量変動制限手段８６に加え、基本点火時
期演算手段９１及び点火時期補正手段９２を有してい
る。なお、エンジン及びインジェクタ３の構造は前記実
施形態と同様に図１〜図３のようになっている。
【００９４】そして、この実施形態でも、エンジンの暖
機後には低負荷側の所定運転領域で成層リーン運転が行
われ、半暖機時には理論空燃比とされてＯ２センサ５７
の出力に基づく燃料噴射量のフィードバック制御が行わ
れるとともに、特定運転時に吸気行程分割噴射が行わ
れ、このときのフィードバック補正項に基づき、低流量
域における噴射特性についての学習補正値が求められ
る。
【００９５】ただし、このような噴射特性の学習の際、
アイドル運転域等の無負荷低回転域において、上記分割
噴射の１回分の噴射パルス幅が成層リーン運転時の最小
噴射パルス幅と略同等となるように吸入空気量及びそれ
に応じた基本燃料噴射量が調整されている。すなわち、
アイドル運転域等において上記学習のための吸気行程分
割噴射を行うときには、アイドル運転域等での通常時吸
入空気量よりも多い所定吸入空気量を保持するようにＩ
ＳＣ制御手段８５によるＩＳＣバルブ５１の制御量を設
定することにより、その吸入空気量に応じた燃料噴射量
の１／２に相当するパルス幅が成層リーン運転時の最小
噴射パルス幅と略同等となるようにしている。
【００９６】また、このようにアイドル運転域等におい
て噴射特性学習のための吸気行程分割噴射を行うとき
に、上記のような吸入空気量及び燃料噴射量の調整に伴
うエンジン回転数の上昇を抑制して低回転を維持するた
めに回転数低減手段を備えている。この回転数低減手段
は、例えば上記点火時期補正手段９２によって構成さ
れ、基本点火時期演算手段９１により運転状態に応じて
設定される基本点火時期に対し、リタード補正を行なう
ことにより回転数上昇を抑制し得るようになっている。
【００９７】さらに上記点火時期補正手段９２は、アイ
ドル運転域で噴射特性学習のための吸気行程分割噴射が
行われているときに、アイドル回転数フィードバック制
御を点火時期によって行うように、その回転数フィード
バック補正量の演算も行うようになっている。
【００９８】なお、当実施形態においてはさらに、空燃
比のフィードバック制御中に、全気筒についての制御量
の平均値に基づいて学習補正値を求める全体学習を行っ
た後、その学習値を各気筒の燃料噴射量の設定に反映さ
せた上で、気筒別学習を行うようになっている。この気
筒別学習は、排気マニフォールドの集合部ないしこの集
合部の仮に設けられたＯ２センサにより、各気筒毎に排
気ガスがＯ２センサ設置部を通過する時期に対応する所
定タイミングで空燃比を検出し、その空燃比検出信号に
応じてそれぞれの気筒に対する燃料噴射量をフィードバ
ック制御するとともに、その各気筒の制御量に基づいて
気筒別に学習補正値を求めるものである。
【００９９】特に効果的な気筒別制御として、当実施形
態では、気筒毎に上記所定タイミングでのＯ２センサ出
力値と理論空燃比時点のＯ２センサ出力値との偏差が求
められ、その偏差が大きい気筒から順に学習を行うよう
に気筒別学習の順序を定め、１つの気筒について上記Ｏ
２センサ出力値に応じたフィードバック制御に基づいて
学習値を求める処理を、上記順序に従って1気筒ずつ行
うようにしている。
【０１００】上記のような制御を、図１５〜図１８（一
連のフローチャート）によって具体的に説明する。
【０１０１】このフローチャートの処理がスタートする
と、先ずステップＳ４０１で各種検出信号等のデータの
読み込み（図６中のステップＳ１と同様）が行われる。
続いてステップＳ４０２で学習実行可能か否かが判定さ
れる。この判定は、図６中のステップＳ２〜Ｓ６に相当
するものであって、暖機中であること、λ＝１の運転中
であること、空燃比フィードバック制御実行中であるこ
と、定常運転時であること、低負荷域であること等の条
件が成立すれば学習実行可能と判定される。
【０１０２】学習実行可能であれば、ステップＳ４０３
で、全体学習完了か否かが判定される。
【０１０３】全体学習が完了していない場合において、
ステップＳ４１０で全体学習実行可能と判定されたとき
は、全体学習処理に移行する。
【０１０４】全体学習処理としては、先ずステップＳ４
１１で、Ｏ2センサ５７の検出信号に応じたＯ2フィード
バック補正項の演算が行われる。続いてステップＳ４１
２で、低流量域（図１２中の特異特性領域Ｂ）での学習
が未完了か否かが判定される。そして、未完了である場
合、分割噴射による噴射パルス幅が演算される（ステッ
プＳ４１３）。つまり、吸入空気量及びエンジン回転数
に基づいて求められる基本噴射量と上記Ｏ2フィードバ
ック補正項から燃料噴射量が演算され、その燃料噴射量
から換算される噴射パルス幅が例えば５０％：５０％の
分割比で２分割される。
【０１０５】この場合、前述のように、通常は燃料噴射
量の１／２に相当する噴射パルス幅が成層リーン運転時
の最小パルス幅より小さくなるようなアイドル運転域等
では、分割噴射による噴射パルス幅が成層リーン運転時
の最小パルス幅と同程度となるように吸入空気量及び燃
料噴射量が通常時より増加した値に調整される。
【０１０６】また、アイドル運転域等でこのように吸入
空気量及び燃料噴射量が増加された場合に、それに伴う
回転数上昇を点火時期のリタードにより抑制すべく、吸
入空気量及び燃料噴射量の増加分に応じてＩＧリタード
量が演算される（ステップＳ４１４）。
【０１０７】さらに、アイドル運転時には、吸入空気量
が上記のように調整されて固定された状態で、アイドル
回転数のフィードバック制御が点火時期で行われるよう
に、ＩＧ回転数フィードバック補正量が演算される（ス
テップＳ４１５，Ｓ４１６）。
【０１０８】そして、上記ステップＳ４１３での噴射パ
ルス幅演算に基づき分割噴射が行われつつＯ2フィード
バック制御が実行されるとともに、基本点火時期と上記
ＩＧリタード量とＩＧ回転数フィードバック補正量とか
ら点火時期が求められて、点火時期制御が実行される
（ステップＳ４１７）。
【０１０９】そして、カウントが設定値未満（ステップ
Ｓ４１８の判定がＮＯ）であれば、噴射量及びＯ2フィ
ードバック補正項が積算される（ステップＳ４１９）と
ともにカウント値がインクリメント（ステップＳ４２
０）され、カウント値が設定値以上（ステップＳ４１８
の判定がＹＥＳ）になれば、噴射量及びＯ2フィードバ
ック補正項の各積算値をカウントで割ることにより、そ
れぞれの平均値が算出される（ステップＳ４２１）。
【０１１０】続いて、噴射量のズレ幅（Ｏ2フィードバ
ック補正項の平均値）が許容範囲内か否かが調べられる
（ステップＳ４２２）。ここで、噴射量のズレ幅が大き
くて許容範囲外となる場合は、空燃比の誤検出があった
りインジェクタのひどいくすぶりがあった場合等、学習
を適正に行い得ない状況が想定されることから、上記噴
射量、Ｏ2フィードバック補正項及びカウント値が初期
化される。
【０１１１】噴射量のズレ幅が許容範囲内であれば、上
記噴射量及びＯ2フィードバック補正項の各平均値が学
習値としてインジェクタ流量テーブルに記憶され、その
後の制御に反映される（ステップＳ４２４）。さらに、
各領域（図１２中の領域Ａ，Ｂ）の所定数ポイントで学
習が完了したか否かが調べられ、完了していなければリ
ターンして学習のための制御が繰り返される。
【０１１２】また、上記ステップＳ４１２で低流量域で
の学習完了と判定されると、ステップＳ４２６で噴射パ
ルス幅の演算が行われる。この場合、図１２中の領域Ａ
での学習を行うべく、一括噴射の噴射量が演算され、つ
まり吸入空気量及びエンジン回転数に基づいて求められ
る基本噴射量と上記Ｏ2フィードバック補正項とから燃
料噴射量が演算され、その燃料噴射量から噴射パルス幅
が換算される。そして、上記ステップＳ４１５以降の処
理に移行することにより、噴射量ズレ幅が許容範囲内に
ある限り、噴射量及びＯ2フィードバック補正項の各平
均値が学習値としてインジェクタ流量テーブルに記憶さ
れ、その後の制御に反映される。
【０１１３】このような全体学習が繰り返されて上記ス
テップＳ４２５での判定がＹＥＳになると、全体学習完
了とされる（ステップＳ４２７）。
【０１１４】また、上記ステップＳ４０３で全体学習完
了と判定された場合において、ステップＳ４３０で気筒
別学習実行可能と判定されたときは、気筒別学習処理に
移行する。
【０１１５】この気筒別学習処理を行う場合、先ずステ
ップＳ４３１で気筒順序の設定（後記フラグの割付け）
が既になされているか否かが判定される。気筒順序の設
定がなされていない場合（未設定もしくはフラグがクリ
アされた場合）は、ステップＳ４３２で、上記Ｏ2セン
サ５７により各気筒毎に上記所定タイミングで気筒別の
空燃比検出が行われ、その気筒別のＯ２センサ出力値
（具体的にはＯ２センサ５７の０Ｖから１Ｖまでの中間
電圧値）と理論空燃比でのＯ２センサ出力値（具体的に
はＯ２センサ５７のリッチ、リーン反転の基準電圧値で
ある０．５５Ｖ）との偏差が求められ、ステップＳ４３
３で、上記偏差が大きい気筒から順にフラグＦ（１）〜
Ｆ（４）が割り付けられる。
【０１１６】そして、Ｆ（１）のフラグが割り付けられ
た気筒から学習を行うべく、学習を行う気筒を表すフラ
グＦ（Ｎ）としてＦ（１）が選択される。
【０１１７】続いて低流量域での学習未完了か否かが判
定され（ステップＳ４３５）、低流量域での学習未完了
の場合はステップＳ４３６〜Ｓ４５２の処理が行われ、
低流量域での学習完了の場合はステップＳ４５３からス
テップＳ４３９以降の処理に移行し、ステップＳ４５２
で各領域の所定数ポイントで学習完了と判定されると、
気筒別学習完了とされる（ステップＳ４５３）。これら
の処理は、全体学習のステップＳ４１２〜Ｓ４２７に準
じるが、気筒別に学習を行うように変更されている。
【０１１８】すなわち、低流量域での学習未完了の場
合、ステップＳ４３６で、分割噴射による噴射パルス幅
が成層リーン運転の最小パルス幅以上となるように吸入
空気量が調整される条件下で、吸入空気量及びエンジン
回転数に応じた基本噴射パルス幅が分割されて分割噴射
による基本噴射パルス幅が演算されるともに、ステップ
Ｓ４３７で最終的な噴射パルス幅が演算される。
【０１１９】この場合、学習を行うＦ（Ｎ）の気筒につ
いては、当該気筒に対する所定タイミングでのＯ２セン
サ出力値に基づくフィードバック補正項が求められて、
上記基本噴射パルス幅と全体学習による学習値とフィー
ドバック補正項とから噴射パルス幅が演算され、その他
の気筒についてはフィードバック補正が行われずに、上
記基本噴射パルス幅と全体学習による学習値とから（既
に気筒別学習値が求められている気筒にあってはさらに
その気筒別学習値も加味されて）、噴射パルス幅が演算
される。
【０１２０】続くステップＳ４３８〜Ｓ４４８の処理は
ステップＳ４１４〜Ｓ４２３と略同様であるが、ステッ
プＳ４４３ではＦ（Ｎ）の気筒の噴射量及びフィードバ
ック補正項が積算され、ステップＳ４４５でもＦ（Ｎ）
の気筒の噴射量及びフィードバック補正項の平均値が算
出され、当該気筒の気筒別の学習値とされる。
【０１２１】そして、インジェクタ流量テーブルに反映
されること（ステップＳ４４８）で当該気筒の学習が完
了すると、ステップＳ４４９で、設定された順序に従っ
て次の気筒の学習を行うべくフラグＦ（Ｎ）が更新（Ｎ
＋１をＮとするように更新）され、ステップＳ４５０で
Ｎ＞４となったか否か、つまり４気筒全ての気筒別学習
が完了したか否かが判定され、その判定がＮＯであれ
ば、リターンされることにより次の気筒について上記の
ように気筒別学習が繰り返される。
【０１２２】上記ステップＳ４５０の判定がＹＥＳとな
れば、各気筒に割り付けられていたフラグＦ（Ｎ）がク
リアされ（ステップＳ４５１）、さらに各領域の所定数
点で学習完了か否かが判定され（ステップＳ４５２）、
その判定がＹＥＳであれば気筒別学習完了とされる。
【０１２３】なお、ステップＳ４３５で低流量域での学
習完了と判定されると、ステップＳ４５３で一括噴射の
噴射パルス幅が演算されるが、この場合もステップＳ４
３７と同様に、学習を行うＦ（Ｎ）の気筒については、
上記基本噴射パルス幅と全体学習による学習値と当該気
筒に対するフィードバック補正項とから噴射パルス幅が
演算され、その他の気筒についてはフィードバック補正
が行われずに、上記基本噴射パルス幅と全体学習による
学習値とから（既に気筒別学習値が求められている気筒
にあってはさらにその気筒別学習値も加味されて）、噴
射パルス幅が演算される。そして、ステップＳ４３９以
降の処理に移行する。
【０１２４】以上のような当実施形態によると、成層リ
ーン運転での最小パルス幅（アイドル時のパルス幅）付
近での学習補正値を精度良く求めることができる。
【０１２５】すなわち、理論空燃比でのＯ2フィードバ
ック制御中に吸気行程分割噴射を行って低流量域の学習
補正値を求める場合に、アイドル運転時の通常の制御状
態では、成層リーン運転の場合と比べて熱効率が悪いた
め燃料噴射量が多くなるものの、２倍までにはならない
ので、その燃料噴射量に応じた噴射パルス幅を分割する
と、分割した噴射パルス幅は成層リーン運転時の最小パ
ルス幅より小さくなってしまう。
【０１２６】そこで当実施形態では、Ｏ2フィードバッ
ク制御中のアイドル運転時に吸気行程分割噴射を行う場
合に、吸入空気量及びそれに応じた基本燃料噴射量を通
常のアイドル運転時より多くなるように設定しておい
て、分割した噴射パルス幅が成層リーン運転時の最小パ
ルス幅と同程度となるように設定しており、これにより
最小パルス幅付近の学習制御を精度良く行うことができ
る。
【０１２７】そして、このように吸入空気量及び燃料噴
射量を通常のアイドル運転時より多くなるように設定す
るだけでは、アイドル回転数が必要以上に上昇すること
により、運転者に違和感を与えたり、自動変速機付車両
にあってはＤレンジでのアイドル時に不必要にクリープ
走行を生じたりする不都合があるが、当実施形態ではこ
のような場合に点火時期がリタードされることにより、
吸入空気量及び燃料噴射量の増加によるエンジン回転数
の上昇が抑制され、上記のような不都合が避けられる。
【０１２８】また当実施形態では、全体学習（ステップ
Ｓ４１１〜Ｓ４２７）に加えて気筒別学習（ステップＳ
４３１〜Ｓ４５１）が行われることにより学習の精度が
高められ、特に低流量域でも、排気マニフォールド集合
部に設けられているＯ2センサ５７による空燃比検出に
基づいて気筒別のフィードバック制御及び学習を効果的
に行うことができる。
【０１２９】すなわち、気筒別学習を行うときは、上記
Ｏ2センサ５７により気筒毎に排気ガスがＯ2センサ設置
部を通過する時期に対応する所定タイミングで検出が行
われることにより、空燃比を気筒別に検出することがで
きる。この場合に、排気ガス流量が少ないときは、脈動
が充分に生じにくく、特定気筒の空燃比検出時にＯ 2セ
ンサ設置部に前の気筒の排気ガスが滞留してその影響で
空燃比の誤差を生じる懸念があるが、アイドル運転域で
分割噴射が行われる場合には上記のように吸入空気量及
び燃料噴射量が通常時よりも多くなるように設定される
（ステップＳ４１３，Ｓ４３６）ため、排気ガス流量が
増加し、Ｏ2センサ設置部において空燃比の濃淡がより
明確になる（空燃比の変化の波形がはっきりする）。こ
れにより気筒別の空燃比制御の精度が高められる。
【０１３０】さらには、Ｏ2センサ５７の理論空燃比時
点の出力値に対して、気筒毎の上記所定タイミングでの
Ｏ2センサ出力値が離れている気筒程、先に気筒別学習
を行って、その学習値を当該気筒に反映させ、それから
次の気筒の学習を行うようにしたので、Ｏ2センサ設置
部に前の気筒の排気ガスが滞留してその影響を受けた空
燃比検出になるものの、その影響度合いが小さくなって
気筒別の空燃比検出の精度が高められ、それに伴って気
筒別のフィードバック制御の制度が高められる。これら
によって、さらに、学習の精度が要求される領域である
図１２中の特異特性領域Ｂのうちの最小パルス幅付近に
ついて気筒別学習を行うときの分割噴射時に、気筒別の
空燃比制御の精度が高められる。
【０１３１】そして、このように気筒別に学習補正値が
求められるため、各気筒に設けられているインジェクタ
１２の特性にそれぞれ個体差がある場合でも、各インジ
ェクタ１２について微少噴射量域での特性に応じた学習
補正値が精度良く求められることとなる。
【０１３２】また、全体学習（ステップＳ４１１〜Ｓ４
２７）により全気筒の平均的な学習補正値が求められて
から、これが反映されつつ行われるＯ2フィードバック
制御に基づいて気筒別学習が行われる（ステップＳ４３
１〜Ｓ４５４）ことにより、学習の精度が高められる。
【０１３３】当実施形態において、気筒別学習を行って
から、さらに全体学習を再度行うようにしても良く、こ
のようにすれば、気筒別学習によって学習補正値の平均
値にズレが生じた場合、全体学習による学習補正値が修
正されるため、学習の精度がより一層高められる。
【０１３４】なお、上記各実施形態では燃料噴射制御手
段により吸気行程分割噴射を行う場合に２分割としてい
るが、３分割以上としてもよい。
【０１３５】また、上記Ｏ２センサ５７としてλＯ２セ
ンサを用い、その出力に応じて理論空燃比でフィードバ
ック制御を行うときに燃料噴射特性の学習を行うように
しているが、Ｏ２センサ５７として空燃比に応じて略リ
ニアに出力が変化するリニアＯ２センサを用いてもよ
く、この場合、理論空燃比以外でもフィードバック制御
が可能である。ただし、リニアＯ２センサでも、理論空
燃比付近で最も精度が高くて理論空燃比から遠ざかるに
つれて精度が低下するので、理論空燃比もしくは略理論
空燃比でのフィードバック制御時に燃料噴射特性の学習
を行うようにすることが好ましい。
【０１３６】
【発明の効果】以上のように本発明は、筒内噴射式エン
ジンにおいて、Ｏ２センサの出力に応じて理論空燃比も
しくは略理論空燃比とするように燃料噴射量のフィード
バック制御が行われる特定運転時に、上記インジェクタ
からの燃料噴射を吸気行程で分割して行わせ、そのとき
の上記フィードバック制御による制御量に基づき、分割
された燃料噴射の１回分に相当する噴射パルス幅と燃料
噴射量との対応関係を学習して学習補正値を求めるよう
にしているため、理論空燃比付近でのフィードバック制
御に基づいて学習を行うようにしながら、その時の燃料
噴射量と比べて微少な噴射量域での噴射パルスと燃料噴
射量との対応関係を正確に把握して、この微少噴射量域
での学習補正値を精度良く求めることができる。
【０１３７】そして、この微少噴射量域での学習補正値
を低負荷域での成層燃焼によるリーン運転時の燃料噴射
量の制御に有効に反映させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料制御装置を備えたエンジンの一例
を示す概略図である。
【図２】エンジン本体及びその付近の概略平面図であ
る。
【図３】インジェクタの断面図である。
【図４】ＥＣＵの機能的構成を示すブロック図である。
【図５】吸気行程での分割噴射時の噴射パルスを示す説
明図である。
【図６】燃料噴射特性学習のための制御の１例を示すフ
ローチャートである。
【図７】燃料噴射特性学習のための制御の別の例を示す
フローチャートである。
【図８】燃料噴射特性学習のための制御のさらに別の例
を示すフローチャートである。
【図９】図６に示す制御の変形例を示すフローチャート
である。
【図１０】図７に示す制御の変形例を示すフローチャー
トである。
【図１１】図８に示す制御の変形例を示すフローチャー
トである。
【図１２】インジェクタの燃料噴射特性を示すグラフで
ある。
【図１３】燃料噴射量とインジェクタの個体差との関係
を示すグラフである。
【図１４】本発明のさらに別の実施形態を示すブロック
図である。
【図１５】図１４に示す制御装置による制御の具体例を
示すフローチャートの一部である。
【図１６】図１５のフローチャートに続く部分である。
【図１７】図１５のフローチャートに続く別の部分であ
る。
【図１８】図１５〜図１７と一連のフローチャートの残
りの部分である。
【符号の説明】
１ エンジン本体 ２ａ〜２ｄ 気筒 ５ 燃焼室 １５ 点火プラグ １８ インジェクタ ５１ ＩＳＣバルブ ６０ コントロールユニット ８２ フィードバック制御手段 ８３ 燃料噴射制御手段 ８４ 噴射特性学習手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鐵野 雅之 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼室に直接燃料を噴射するインジェク
    タと、燃料噴射量及び噴射時期を演算するとともに燃料
    噴射量を噴射パルス幅に換算し、上記インジェクタに対
    して噴射パルス信号を出力してこの噴射パルス幅に応じ
    た時間だけインジェクタを駆動する手段とを備え、低負
    荷側の所定運転領域にあるときに上記インジェクタから
    圧縮行程で燃料を噴射させることにより点火プラグまわ
    りに混合気を成層化させ、かつ、空燃比を理論空燃比よ
    りもリーンに設定する成層リーン運転を行うようにした
    筒内噴射式エンジンにおいて、排気通路に設けられたＯ
    ２センサによる空燃比の検出に応じて燃料噴射量をフィ
    ードバック制御するフィードバック制御手段と、エンジ
    ン低負荷域において空燃比が理論空燃比もしくは略理論
    空燃比となるように上記フィードバック制御が行われる
    特定運転時に、上記インジェクタからの燃料噴射を吸気
    行程で複数回に分割して行わせる燃料噴射制御手段と、
    この燃料噴射制御手段により吸気行程で燃料の分割噴射
    が行われているときの上記フィードバック制御による制
    御量に基づき、分割された燃料噴射の１回分に相当する
    噴射パルス幅と燃料噴射量との対応関係を学習して学習
    補正値を求める噴射特性学習手段とを備え、この噴射特
    性学習手段により求められた学習補正値が、成層リーン
    運転が行われる所定運転領域内の微小燃料噴射量領域で
    の燃料噴射量の制御に反映されるようにしたことを特徴
    とする筒内噴射式エンジンの燃料制御装置。
  2. 【請求項２】 エンジンの低負荷域においてエンジン温
    度が第２の設定温度に昇温したエンジン暖機時点から混
    合気が成層化されて空燃比が理論空燃比よりリーンとさ
    れ、第２の設定温度よりも低い第1の設定温度に昇温し
    たエンジン半暖機状態では空燃比が理論空燃比とされる
    ようにインジェクタからの燃料噴射が制御されるものに
    おいて、上記暖機前の半暖機状態にあるときに、フィー
    ドバック制御手段によるフィードバック制御が行われる
    とともに、燃料噴射制御手段による吸気行程での燃料の
    分割噴射、及び噴射特性学習手段による学習が行われる
    ようにしたことを特徴とする請求項１記載の筒内噴射式
    エンジンの燃料制御装置。
  3. 【請求項３】 燃料噴射制御手段による吸気行程での燃
    料噴射の分割は２分割とし、目標燃料噴射量の１／２ず
    つの分割比とすることを特徴とする請求項１または２に
    記載の筒内噴射式エンジンの燃料制御装置。
  4. 【請求項４】 燃料噴射制御手段による吸気行程での分
    割噴射の各噴射タイミングを、先の噴射と後の噴射との
    中間点が吸気行程の中間より早い時期となるように設定
    したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載
    の筒内噴射式エンジンの燃料制御装置。
  5. 【請求項５】 無負荷低回転域において、Ｏ２センサの
    出力に応じたフィードバック制御手段によるフィードバ
    ック制御、燃料噴射制御手段による吸気行程での燃料の
    分割噴射及び噴射特性学習手段による学習が行われると
    きに、上記分割噴射の１回分の噴射パルス幅が成層リー
    ン運転時の最小噴射パルス幅と略同等となるように吸気
    行程での分割噴射の制御を行うとともに、この無負荷低
    回転域での制御時にエンジン回転数の上昇を抑制して低
    回転を維持する回転数低減手段を設けたことを特徴とす
    る請求項１乃至４のいずれかに記載の筒内噴射式エンジ
    ンの燃料制御装置。
  6. 【請求項６】 無負荷低回転域において、Ｏ２センサの
    出力に応じたフィードバック制御手段によるフィードバ
    ック制御、燃料噴射制御手段による吸気行程での燃料の
    分割噴射及び噴射特性学習手段による学習が行われると
    きに、上記分割噴射の１回分の噴射パルス幅が成層リー
    ン運転時の最小噴射パルス幅と略同等となるような燃料
    噴射量に対応した吸入空気量を確保する吸入空気量調整
    手段を備えたことを特徴とする請求項５記載の筒内噴射
    式エンジンの燃料制御装置。
  7. 【請求項７】 上記回転数低減手段は、点火時期をリタ
    ードさせるものであることを特徴とする請求項５または
    ６記載の筒内噴射式エンジンの燃料制御装置。
  8. 【請求項８】 アイドル運転時に吸気流量を調節するこ
    とによりアイドル回転数を制御するアイドル回転数制御
    手段を備えるとともに、燃料噴射制御手段による吸気行
    程での燃料の分割噴射、及び噴射特性学習手段による学
    習がアイドル運転状態で行われるときに、アイドル回転
    数制御による吸気流量の変動を制限する吸気流量変動制
    限手段を有することを特徴とする請求項１乃至７のいず
    れかに記載の筒内噴射式エンジンの燃料制御装置。
  9. 【請求項９】 吸気流量変動制限手段は、吸気流量を最
    大外部負荷印加時の必要流量に固定するとともに、点火
    時期のコントロールによりアイドル回転数の制御を行う
    ことを特徴とする請求項８記載の筒内噴射式エンジンの
    燃料制御装置。
  10. 【請求項１０】 吸気流量変動制限手段は、アイドル回
    転数フィードバック制御において設定する回転数変動の
    不感帯を、燃料噴射制御手段による吸気行程での燃料の
    分割噴射、及び噴射特性学習手段による学習が行われて
    いるときはそれ以外のときと比べて大きくすることを特
    徴とする請求項８または９記載の筒内噴射式エンジンの
    燃料制御装置。
  11. 【請求項１１】 多気筒エンジンにおいて、フィードバ
    ック制御手段によるフィードバック制御中に、燃料噴射
    制御手段による吸気行程での燃料の分割噴射、及び噴射
    特性学習手段による学習を１気筒毎に順次行うようにし
    たことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載
    の筒内噴射式エンジンの燃料制御装置。
  12. 【請求項１２】 多気筒エンジンにおいて、排気マニフ
    ォールドの集合部ないしこの集合部の下流にＯ２センサ
    を設け、フィードバック制御手段によるフィードバック
    制御中に、上記Ｏ２センサにより、各気筒毎に排気ガス
    がＯ２センサ設置部を通過する時期に対応する所定タイ
    ミングで空燃比を検出し、その空燃比検出信号に応じて
    それぞれの気筒に対する燃料噴射量をフィードバック制
    御するとともに、その各気筒の制御量に基づいて気筒別
    に学習補正値を求めるようにしたことを特徴とする請求
    項１乃至１０のいずれかに記載の筒内噴射式エンジンの
    燃料制御装置。
  13. 【請求項１３】 フィードバック制御手段によるフィー
    ドバック制御中に、全気筒についての制御量の平均値に
    基づいて学習補正値を求める全体学習を行い、その学習
    値を各気筒の燃料噴射量の設定に反映させた上で、気筒
    別の空燃比検出信号に応じたフィードバック制御による
    各気筒の制御量に基づいて気筒別の学習補正値を求める
    ようにしたことを特徴とする請求項１２記載の筒内噴射
    式エンジンの燃料制御装置。
  14. 【請求項１４】 気筒毎に上記所定タイミングでのＯ２
    センサ出力値を理論空燃比時点のＯ２センサ出力値と比
    較し、その偏差が大きい気筒から順に学習を行うように
    気筒別学習の順序を定め、１つの気筒について上記Ｏ２
    センサ出力値に応じたフィードバック制御に基づいて学
    習値を求める処理を、上記順序に従って1気筒ずつ行う
    ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の筒内噴
    射式エンジンの燃料制御装置。
  15. 【請求項１５】 同一噴射量域で吸気行程における一括
    噴射と分割噴射のそれぞれの学習を行うようにしたこと
    を特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の筒内
    噴射式エンジンの燃料制御装置。
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