JP2018141383A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過渡状態で運転が行なわれる機会が多い場合に、エンジンにおいて噴射される燃料の噴射量のずれを精度高く算出する。【解決手段】制御装置１００は、実行条件が成立する場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、指令噴射量を算出するステップ（Ｓ１０２）と、実噴射量を算出するステップ（Ｓ１０４）と、積算指令噴射量および積算実噴射量を算出するステップ（Ｓ１０６）と、平均噴射量を算出するステップ（Ｓ１０８）と、噴射量のずれ率を算出するステップ（Ｓ１１０）と、ずれ率の変化幅が所定範囲内に収束したと判定される場合（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、最終的なずれ率を設定するステップ（Ｓ１１４）と、噴射量のずれ量を算出するステップ（Ｓ１１６）とを含む、制御処理を実行する。【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンにおいて噴射される燃料の噴射量のずれ量の算出に関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関の燃料噴射装置においては、個体差や経時変化等によって制御装置が指令する燃料の噴射量（以下、指令噴射量と記載する）と実際に噴射された燃料の噴射量（以下、実噴射量と記載する）との間にずれが生じる場合がある。そのため、たとえば、空燃比等から実噴射量を算出し、算出された実噴射量と指令噴射量との差分を噴射量のずれ量として学習することが考えられる。たとえば、特開２００８−９５６１５号公報（特許文献１）は、排気中の酸素濃度の検出し、検出された酸素濃度と予測値との差に基づいて燃料噴射量のずれを学習する技術が開示される。

特開２００８−９５６１５号公報

しかしながら、内燃機関の負荷変動中においては、燃料噴射量のずれ量を精度高く学習できない場合がある。これは、排気通路に設けられる空燃比センサの位置が気筒から離れているため、負荷変動が生じたときにセンサの出力値は、時間遅れの影響を大きく受けるためである。さらに、排気ガスが空燃比センサの位置に到達するまでの間に排気ガス中の酸素濃度が平均化したり、吸気に導入されるＥＧＲガス中の残留酸素濃度が、負荷変動が生じてから平衡状態になるまで変化したりするため、負荷変動が生じたときの空燃比を精度高く算出できない。その結果、燃料噴射量のずれ量を精度高く学習できない場合がある。このような問題に対して、たとえば、内燃機関のアイドル時等の定常運転時にずれ量を学習することも考えられるが、建設機械等に搭載されるエンジンにおいては、過渡状態で運転が行なわれる機会が多く、ずれ量を精度高く学習できない場合がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、過渡状態で運転が行なわれる機会が多い場合に、エンジンにおいて噴射される燃料の噴射量のずれを精度高く算出するエンジンの制御装置を提供することである。

この発明のある局面に係るエンジンの制御装置は、気筒と気筒に燃料を供給するための燃料噴射装置とを備えるエンジンの制御装置である。この制御装置は、指令噴射量に基づいて燃料噴射装置を制御する。制御装置は、気筒における実空燃比と気筒に吸入される空気量と指令噴射量とエンジンの回転数とに基づいて実噴射量および指令噴射量にそれぞれ相関する第１の値および第２の値を取得する。制御装置は、第１の値および第２の値の各々を積算して第１積算値および第２積算値を算出し、第１積算値および第２積算値を用いて実噴射量と指令噴射量とのずれ率を算出する。

このようにすると、第１積算値と第２積算値とを用いて実噴射量と指令噴射量とのずれ率を算出することによって、過渡状態でエンジンの運転が行なわれる機会が多い場合でも、実噴射量と指令噴射量とのずれ量を精度高く算出することができる。

好ましくは、制御装置は、ずれ率の変化幅が所定範囲内に収束した状態が所定期間を経過するまで継続した場合に所定期間の開始以後のずれ率を用いて最終的なずれ率を設定する。

このようにすると、収束したずれ率を最終的なずれ率に設定することができるため、燃料噴射量のずれ量を精度高く算出することができる。

さらに好ましくは、制御装置は、実空燃比と空気量とに基づいて所定時間当たりの実噴射量を算出し、算出された実噴射量を積算して第１積算値を算出する。制御装置は、所定時間当たりの指令噴射量を算出し、算出された指令噴射量を積算して第２積算値を算出する。制御装置は、第１積算値と第２積算値とを用いてずれ率を算出する。

このようにすると、実噴射量を積算した第１積算値と指令噴射量を積算した第２積算値とを用いてずれ率を算出することによって、過渡状態でエンジンの運転が行なわれる機会が多い場合でも、実噴射量と指令噴射量とのずれ量を精度高く算出することができる。

さらに好ましくは、制御装置は、実空燃比と空気量とに基づいて所定時間当たりの実噴射量を算出し、算出された実噴射量の第１平均値を算出する。制御装置は、所定時間当たりの指令噴射量を算出し、算出された指令噴射量の第２平均値を算出する。制御装置は、第１平均値と第２平均値を用いてずれ率を算出する。

このようにすると、実噴射量の第１平均値と指令噴射量の第２平均値とを用いてずれ率を算出することによって、過渡状態でエンジンの運転が行なわれる機会が多い場合でも、実噴射量と指令噴射量とのずれ量を精度高く算出することができる。

さらに好ましくは、制御装置は、指令噴射量および実噴射量のうちのいずれか一方の平均値を算出し、算出された一方の平均値とずれ率とを用いて実噴射量と指令噴射量とのずれ量を算出する。

このようにすると、指令噴射量および実噴射量のうちのいずれか一方の平均値とずれ率とを用いて実噴射量と指令噴射量とのずれ量を精度高く算出することができる。

さらに好ましくは、制御装置は、実空燃比を積算して第１積算値を算出する。制御装置は、空気量と指令噴射量と回転数とに基づいて指令空燃比を算出し、算出された指令空燃比を積算して第２積算値を算出する。制御装置は、算出された第１積算値と第２積算値とを用いてずれ率を算出する。

このようにすると、実空燃比を積算した第１積算値と指令空燃比を積算した第２積算値とを用いてずれ率を算出することによって、負荷変動により実噴射量と指令噴射量とが変動する場合においても実噴射量と指令噴射量とずれ量を精度高く算出することができる。

この発明によると、過渡状態で運転が行なわれる機会が多い場合に、エンジンにおいて噴射される燃料の噴射量のずれを精度高く算出するエンジンの制御装置を提供することができる。

エンジンの全体構成を概略的に示した図である。 制御装置において構成される演算ブロックを示す図である。 制御装置で実行される制御処理を示すフローチャートである。 噴射量、積算噴射量およびずれ率の変化を示すタイムチャートである。 第１変形例に係る制御装置で実行される制御処理を示すフローチャートである。 第２変形例に係る制御装置で実行される制御処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、エンジン１０の全体構成を概略的に示した図である。図１に示すエンジン１０は、ディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１０は、たとえば、車両や建設機械等の駆動源として搭載される。

図１に示すように、エンジン１０は、気筒１１と吸気通路８と排気通路７とを含む。吸気通路８の一方端には、エアクリーナ等（図示せず）が設けられる。吸気通路８の他方端は、気筒１１に接続される。吸気通路８の一方端からＥＧＲ通路１８との合流位置との間にエアフローメータ２が設けられる。

エアフローメータ２は、吸気通路８からエンジン１０に導入される新気の流量（吸入空気量）を検出し、検出された吸入空気量を示す信号を制御装置１００に出力する。

エアフローメータ２よりも下流の位置には、吸気絞り弁１６が設けられる。吸気絞り弁１６には、吸気絞り弁１６の開度を検出する絞り弁センサ１７が設けられる。絞り弁センサ１７は、検出された吸気絞り弁１６の開度を示す信号を制御装置１００に出力する。吸気絞り弁１６は、制御装置１００からの制御信号によって開閉動作を行なう。

気筒１１は、シリンダ１１ａとピストン１１ｂとを含む。気筒１１の頂部には燃料噴射装置１３が設けられる。燃料噴射装置１３は、たとえば、噴孔が形成されたボディと、ボディ内部に設けられ、噴孔を開閉するニードルとを有するインジェクタによって構成される。燃料噴射装置１３は、コモンレール１５を介して燃料ポンプ１４および燃料タンク１２に接続される。燃料ポンプ１４は、制御装置１００からの制御信号に応じて、コモンレール１５内の燃料の圧力が所定の圧力になるように燃料タンク１２内の燃料をコモンレール１５に供給する。燃料噴射装置１３は、制御装置１００からの制御信号に応じてニードルを動作させて、噴孔を開状態にすることによってコモンレール１５内の燃料を気筒１１内の燃焼室に供給する。

制御装置１００は、燃料噴射装置１３において１サイクル中に噴射される燃料噴射量に対応する制御指令値を決定する。制御装置１００は、決定された制御指令値に基づいて燃料噴射装置１３を制御する。制御指令値は、たとえば、燃料噴射装置１３からの燃料の噴射時間（噴孔の開時間）あるいは噴射量を示す値である。

ピストン１１ｂは、クランク軸（図示せず）に接続されており、クランク軸には、クランク軸の回転数（エンジン回転数）を検出するエンジン回転数センサ２０が設けられる。エンジン回転数センサ２０は、制御装置１００に接続され、検出されたエンジン回転数を示す信号を制御装置１００に送信する。

排気通路７は、第１通路７ａと、第２通路７ｂと、第３通路７ｃと、第４通路７ｄとを含み、第１通路７ａ、第２通路７ｂ、第３通路７ｃ、および、第４通路７ｄの順で接続される。第４通路７ｄの端部は、排気ガスを大気に放出する出口に接続される。

排気通路７には、排気処理装置１が設けられる。排気処理装置１は、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）４と酸化触媒９とを含む。ＤＰＦ４は、セラミックまたはステンレス等から形成される。ＤＰＦ４は、第３通路７ｃに収納される。ＤＰＦ４は、排気ガスの通過を許容しつつ、通過する排気ガスから粒子状物質を捕集する。

酸化触媒９は、ＤＰＦ４よりも上流の第２通路７ｂに収納される。酸化触媒９は、排気ガスが通過することを許容し、通過する排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）や炭素酸化物（ＣＯｘ）などを酸化する。

排気通路７の第２通路７ｂの入口には、排気温度センサ５が設けられる。排気温度センサ５は、酸化触媒９の上流側（入口）の排気ガスのガス温度を検出して、検出結果を示す信号を制御装置１００に送信する。

空燃比センサ３は、第４通路７ｄに設けられ、第４通路７ｄ内を通過する排気ガス中の酸素濃度および未燃燃料の濃度の比である空燃比を検出する。空燃比センサ３は、検出された空燃比を示す信号を制御装置１００に送信する。制御装置１００は、空燃比センサ３の検出結果に基づいて気筒１１における空燃比を算出する。制御装置１００は、算出された気筒１１における空燃比がエンジン１０の運転状態に応じて設定される目標空燃比になるように燃料噴射装置１３から噴射される燃料の噴射量をフィードバック制御等によって調整する。

エンジン１０には、さらにＥＧＲ（排気ガス再循環）システムが設けられる。ＥＧＲシステムは、ＥＧＲ通路１８とＥＧＲ弁１９とを含む。ＥＧＲ通路１８は、気筒１１を経由しないで排気通路７と吸気通路８とを連通して、排気通路７に排出された排気ガスの一部を吸気通路８に戻す。ＥＧＲ弁１９は、制御装置１００からの制御信号に応じて、ＥＧＲ通路１８によって循環するガス流量を調整する。制御装置１００は、エンジン１０の運転状態に基づいてＥＧＲ弁１９の開度を制御する。

具体的には、制御装置１００は、たとえば、燃料噴射量とエンジン回転数とに基づいてＥＧＲ率の目標値を設定する。制御装置１００の後述するメモリ１５０には、たとえば、燃料噴射量とエンジン回転数とＥＧＲ率の目標値との関係を示すマップが記憶される。制御装置１００は、制御指令値に対応する燃料噴射量とエンジン回転数と上述したマップとからＥＧＲ率の目標値を設定する。制御装置１００は、ＥＧＲ率が目標値になるようにＥＧＲ弁１９の開度を制御する。

制御装置１００は、各種処理を行なうＣＰＵ（Central Processing Unit）（図示せず）と、プログラムおよびデータを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）およびＣＰＵの処理結果等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）を含むメモリ１５０と、制御装置１００の外部の機器と情報のやり取りを行なうための入力ポートおよび出力ポート（いずれも図示せず）とを含む。入力ポートには、エアフローメータ２、空燃比センサ３、排気温度センサ５、絞り弁センサ１７およびエンジン回転数センサ２０等が接続される。

制御装置１００は、入力ポートに接続された各機器から信号を受信し、受信した信号に基づいて出力ポートに接続された絞り弁センサ１７、燃料噴射装置１３、燃料ポンプ１４、ＥＧＲ弁１９等を制御する。

以上のような構成において、燃料噴射装置１３においては、噴孔やニードル等の個体差や経時変化などによって制御装置１００が指令する燃料の噴射量（以下、指令噴射量と記載する）と実際に噴射された燃料噴射量（以下、実噴射量と記載する）との間にずれが生じる場合がある。そのため、たとえば、空燃比等から実噴射量を算出し、算出された実噴射量と指令噴射量との差分を噴射量のずれ量として学習することが考えられる。

しかしながら、エンジン１０の負荷変動中においては、燃料噴射量のずれ量を精度高く学習できない場合がある。これは、排気通路７に設けられる空燃比センサ３の位置が気筒１１から離れているため、負荷変動が生じたときの空燃比センサ３の出力値は、時間遅れの影響を大きく受けるためである。さらに、排気ガスが空燃比センサ３の位置に到達するまでの間に排気ガス中の酸素濃度が平均化したり、吸気に導入されるＥＧＲガス中の残留酸素濃度が、負荷変動が生じてから平衡状態になるまで変化したりするため、負荷変動が生じたときの実空燃比を精度高く算出できない。その結果、燃料噴射量のずれ量を精度高く学習できない場合がある。そのため、たとえば、エンジン１０のアイドル時等の定常運転時にずれ量を学習することも考えられるが、建設機械等に搭載されるエンジンにおいては、過渡状態で運転が行なわれる機会が多く、ずれ量を精度高く学習できない場合がある。

そこで、本実施の形態においては、制御装置１００は、以下の動作を行なうものとする。すなわち、制御装置１００は、気筒１１における実空燃比と吸入空気量と制御指令値とエンジン回転数とに基づいて、実噴射量および指令噴射量を取得する。制御装置１００は、実噴射量および指令噴射量の各々を積算して第１積算値および第２積算値を算出する。制御装置１００は、第１積算値および第２積算値を用いて実噴射量と指令噴射量とのずれ率を算出する。

このようにすると、第１積算値と第２積算値とを用いて実噴射量と指令噴射量とのずれ率を算出することができるため、負荷変動により実噴射量と指令噴射量とが変動する場合においても実噴射量と指令噴射量とのずれ量を精度高く算出することができる。

図２は、制御装置１００において構成される演算ブロックを示す図である。図２に示すように、制御装置１００は、実噴射量算出部１０２と、指令噴射量算出部１０４と、平均噴射量算出部１０６と、積算部１０８と、ずれ率算出部１１０と、収束判定部１１２と、ずれ率設定部１１４と、ずれ量算出部１１６とを含む。

実噴射量算出部１０２は、空燃比センサ３を用いて取得される気筒１１における実空燃比と吸入空気量とに基づいて実噴射量を算出する。具体的には、実噴射量算出部１０２は、たとえば、エアフローメータ２から吸入空気量を取得し、所定時間当たりの吸入空気量を算出する。実噴射量算出部１０２は、算出された所定時間当たりの吸入空気量を実空燃比で除算することによって所定時間当たりの実噴射量を算出する。所定時間は、たとえば、単位時間である。

指令噴射量算出部１０４は、制御指令値とエンジン回転数センサ２０を用いて取得されるエンジン回転数とに基づいて指令噴射量を算出する。具体的には、指令噴射量算出部１０４は、所定時間当たりのエンジン回転数からエンジン１０の動作サイクル数を算出し、算出された動作サイクル数に制御指令値に対応する燃料噴射量を乗算することによって所定時間当たりの指令噴射量を算出する。

平均噴射量算出部１０６は、所定時間当たりの指令噴射量の平均値（平均指令噴射量）を算出する。具体的には、平均噴射量算出部１０６は、後述する積算部１０８において算出される積算指令噴射量を、積算指令噴射量の算出が開始された時点からの経過時間で除算することによって所定時間当たりの平均指令噴射量を算出する。なお、積算指令噴射量の算出は、後述する実行条件が成立する時点に開始される。また、算出された平均指令噴射量は、メモリ１５０に記憶される。

積算部１０８は、実噴射量算出部１０２において算出された実噴射量を積算して積算実噴射量を算出するとともに、指令噴射量算出部１０４において算出された指令噴射量を積算して積算指令噴射量を算出する。積算部１０８は、たとえば、実行条件が成立した時点から指令噴射量が算出される毎に、算出された指令噴射量を前回算出された積算指令噴射量に加算することによって今回の積算指令噴射量を算出する。積算部１０８は、同様に、実行条件が成立した時点から実噴射量が算出される毎に、算出された実噴射量を前回算出された積算実噴射量に加算することによって今回の積算実噴射量を算出する。算出された積算指令噴射量および積算実噴射量は、メモリ１５０に記憶される。

ずれ率算出部１１０は、積算指令噴射量および積算実噴射量を用いて実噴射量と指令噴射量とのずれ率を算出する。ずれ率算出部１１０は、たとえば、積算実噴射量から積算指令噴射量を減算した差分値を算出する。ずれ率算出部１１０は、積算指令噴射量に対する差分値の比率を実噴射量と指令噴射量とのずれ率として算出する。ずれ率算出部１１０は、たとえば、ずれ率＝（積算実噴射量−積算指令噴射量）／積算指令噴射量の式によってずれ率を算出する。なお、ずれ率算出部１１０は、当該式によって算出された値に「１００」を乗算することによって百分率でずれ率を算出してもよい。ずれ率算出部１１０は、積算部１０８によって積算指令噴射量および積算実噴射量が算出される毎にずれ率を算出する。算出されたずれ率は、メモリ１５０に記憶される。

収束判定部１１２は、算出されたずれ率の履歴に基づいてずれ率が収束しているか否かを判定する。収束判定部１１２は、たとえば、最大値と最小値との差が予め定められた範囲以内である状態が予め定められた期間が経過するまで継続する場合にずれ率が収束していると判定する。収束判定部１１２は、たとえば、直前の期間（≧予め定められた期間）におけるずれ率の最大値と最小値とを特定し、特定された最大値と最小値との差が予め定められた範囲内となる場合に、最大値または最小値のうちのいずれか早い方の時点から予め定められた期間が経過しているとずれ率が収束していると判定する。

ずれ率設定部１１４は、収束判定部１１２によってずれ率が収束していると判定される場合に、最終的なずれ率を設定する。ずれ率設定部１１４は、上述の予め定められた期間の開始時点以降のずれ率を用いて最終的なずれ率を設定する。ずれ率設定部１１４は、たとえば、ずれ率が収束していると判定された時点に算出されたずれ率を最終的なずれ率として設定してもよい。あるいは、ずれ率設定部１１４は、たとえば、ずれ率が収束していると判定された時点の直前の予め定められた期間におけるずれ率の平均値を最終的なずれ率として設定してもよい。あるいは、ずれ率設定部１１４は、ずれ率が収束していると判定された時点以降に算出されたずれ率を用いて最終的なずれ率を設定してもよい。設定された最終的なずれ率は、メモリ１５０に記憶される。

ずれ量算出部１１６は、平均噴射量算出部１０６によって算出された平均指令噴射量とずれ率設定部１１４において確定された最終的なずれ率とを乗算することによって燃料噴射量のずれ量を算出する。

次に図３を参照して、本実施の形態において制御装置１００で実行される制御処理について説明する。図３は、制御装置１００で実行される制御処理を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定の制御周期（＝単位時間）毎にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。これらのフローチャートに含まれる各ステップは、基本的には制御装置１００によるソフトウェア処理によって実現されるが、その一部または全部（たとえば、図２の演算ブロック図に示される構成の一部または全部）が制御装置１００内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、制御装置１００は、実行条件が成立するか否かを判定する。実行条件は、たとえば、空燃比が所定値以下の予め定められた範囲内であるという条件と、エンジン１０の暖機が完了しているという条件とを含む。予め定められた範囲は、たとえば、空燃比がリッチ側の値となる範囲である。また、制御装置１００は、たとえば、エンジン１０の水温がしきい値よりも高い場合にエンジン１０の暖機が完了していると判定する。実行条件が成立していると判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。

Ｓ１０２にて、制御装置１００は、所定時間当たりの指令噴射量を算出する。Ｓ１０４にて、制御装置１００は、所定時間当たりの実噴射量を算出する。指令噴射量および実噴射量の算出方法については上述したとおりであるためその詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ１０６にて、制御装置１００は、積算指令噴射量および積算実噴射量を算出する。Ｓ１０８にて、制御装置１００は、所定時間当たりの平均噴射量を算出する。

Ｓ１１０にて、制御装置１００は、算出された積算指令噴射量と積算実噴射量と上記した式とを用いてずれ率を算出する。

Ｓ１１２にて、制御装置１００は、算出されたずれ率の履歴に基づいてずれ率の変化幅が所定の範囲内に収束したか否かを判定する。判定方法は、上述したとおりであるためその詳細な説明は繰り返さない。ずれ率の変化幅が所定の範囲内に収束したと判定される場合（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、処理はＳ１１４に移される。

Ｓ１１４にて、制御装置１００は、最終的なずれ率を設定する。Ｓ１１６にて、制御装置１００は、Ｓ１０８にて算出された平均噴射量とＳ１１４にて設定されたずれ率とを乗算して所定時間当たりの燃料噴射量のずれ量を算出する。

なお、Ｓ１００にて、実行条件が成立しない場合には（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１１８に移される。Ｓ１１８にて、制御装置１００は、メモリ１５０に記憶された積算指令噴射量および積算実噴射量および平均噴射量をクリアして初期値（たとえば、ゼロ）をリセットする。また、Ｓ１１２にて、ずれ率の変化幅が所定範囲内に収束しないと判定される場合（Ｓ１１２にてＮＯ）、この処理は終了する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態における制御装置１００の動作について図４を参照しつつ説明する。図４は、噴射量、積算噴射量およびずれ率の変化を示すタイミングチャートである。図４の縦軸は、上段のグラフから実噴射量、指令噴射量、積算噴射量およびずれ率を示し、図４の横軸は、時間を示す。図４のＬＮ１（破線）は、実噴射量の変化を示す。図４のＬＮ２（実線）は、指令噴射量の変化を示す。図４のＬＮ３（破線）は、積算実噴射量を示す。図４のＬＮ４（実線）は、積算指令噴射量を示す。図４のＬＮ５（実線）は、ずれ率の変化を示す。

たとえば、時間Ｔ（０）において、実行条件が成立した場合を想定する。実行条件の成立によって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、図４のＬＮ１およびＬＮ２に示すように、指令噴射量と実噴射量とが算出される（Ｓ１０２，Ｓ１０４）。図４のＬＮ３に示すように、今回の実噴射量が前回の計算において算出された積算実噴射量に加算されて今回の積算実噴射量が算出される（Ｓ１０６）。さらに、図４のＬＮ４に示すように、今回の指令噴射量が前回の計算において算出された積算指令噴射量に加算されて今回の積算指令噴射量が算出される。そして、積算指令噴射量が時間Ｔ（０）からの経過時間で除算されることによって所定時間当たりの指令噴射量の平均値が算出される（Ｓ１０８）。

図４のＬＮ５に示すように、算出された積算指令噴射量と積算実噴射量とを用いてずれ率が算出され（Ｓ１１０）、ずれ率の変化幅が所定の範囲内に収束したか否かが判定される（Ｓ１１２）。ずれ率の変化幅が所定の範囲内に収束していないと判定される場合（Ｓ１１２にてＮＯ）、処理が終了され、再度実行条件が成立の有無が判定される（Ｓ１００）。

実行条件が成立している間においては、上述したような処理が繰り返される。そして、時間Ｔ（１）にて、ずれ率の変化幅の最大値と最小値との差が所定の範囲内になり、所定の範囲内となった時点から予め定められた時間が経過した時間Ｔ（２）にて、ずれ率の変化幅が所定の範囲内に収束したと判定されると（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、最終的なずれ率が設定される（Ｓ１１４）。設定されたずれ率と平均噴射量とが乗算されて燃料噴射量のずれ量が算出される（Ｓ１１６）。算出された燃料噴射量のずれ量は、たとえば、上述したように燃料噴射量とエンジン回転数とによってＥＧＲ率の目標値を設定する場合に、燃料噴射量の補正に用いられる。すなわち、制御装置１００は、たとえば、エンジン１０の状態に応じて設定された制御指令値に対応する燃料噴射量にずれ量を加算し、ずれ量が加算された燃料噴射量とエンジン回転数とによってＥＧＲ率の目標値を設定する。これにより、実噴射量に対して適切なＥＧＲ率の目標値が設定される。

以上のようにして、本実施の形態に係るエンジンの制御装置によると、積算指令噴射量と積算実噴射量とのずれ率を、実噴射量と指令噴射量とのずれ率として算出することによって、過渡状態でエンジン１０の運転が行なわれる機会が多い場合でも、実噴射量と指令噴射量とのずれ量を精度高く算出することができる。したがって、過渡状態で運転が行なわれる機会が多い場合に、エンジンにおいて噴射される燃料の噴射量のずれを精度高く算出するエンジンの制御装置を提供することができる。

さらに、ずれ率の変化幅が所定範囲内に収束した場合に最終的なずれ率を設定することによって、設定されたずれ率を用いて燃料噴射量のずれ量を精度高く算出することができる。

さらに、所定時間当たりの指令噴射量の平均値とずれ率とを乗算することによって、所定時間当たりの燃料噴射量のずれ量を算出することができるため、燃料噴射量を精度高く補正することができる。そのため、補正した燃料噴射量を用いてＥＧＲ率の目標値を設定するなどしてエンジン１０を適切に制御することができる。

以下、変形例について説明する。
上述の実施の形態においては、実行条件として、空燃比が所定値以下の予め定められた範囲内であるという条件と、エンジン１０の暖機が完了しているという条件とを含むものとして説明したが、たとえば、これらの条件に加えて、エンジン１０の回転数が通常の使用範囲に対応する予め定められた範囲内であるという条件と、吸気温度が常温に対応する予め定められた範囲内であるという条件と、大気圧が平地の大気圧に対応する予め定められた範囲内であるという条件と、前回の最終的なずれ率の設定から予め定められた期間が経過しているという条件とのうちの少なくともいずれかの条件を含むようにしてもよい。

さらに、上述の実施の形態においては、エンジン１０は、ターボチャージャーの構成を有しない場合を一例として説明したが、ターボチャージャーを有する構成であってもよい。この場合において、ＥＧＲシステムは、気筒１１から排気通路７に排出された排気ガスの一部をターボチャージャーのコンプレッサの下流の吸気通路に戻すＨＰＬ（High Pressure Loop）−ＥＧＲの構成に限定されるものではなく、ターボチャージャーのコンプレッサの上流の吸気通路に戻すＬＰＬ（Low Pressure Loop）−ＥＧＲの構成であってもよい。

さらに上述の実施の形態においては、最大値と最小値との差が予め定められた範囲以内である状態が予め定められた期間が経過するまで継続する場合にずれ率が収束していると判定するものとして説明したが、たとえば、実行条件が成立した時点からの経過時間を示す値がしきい値以上となる場合に、ずれ率の変化幅が所定範囲内に収束したと判定してもよい。なお、しきい値は、たとえば、エンジン回転数や吸入空気量等のエンジン１０の状態に基づいて設定されてもよい。

さらに上述の実施の形態においては、積算指令噴射量に対する積算実噴射量から積算指令噴射量を減算した差分値の比を燃料噴射量のずれ率として算出するものと説明したが、たとえば、積算実噴射量に対する差分値の比を燃料噴射量のずれ率として算出してもよい。この場合、実噴射量の平均値とずれ率とを乗算することによって燃料噴射量のずれ量を算出してもよい。

さらに上述の実施の形態においては、ずれ率が所定範囲内に収束した場合に最終的なずれ率を設定するものとして説明したが、最終的なずれ率がすでに設定されている場合（メモリ１５０に記憶されている場合）には、前回設定されたずれ率（メモリ１５０に最終的なずれ率として記憶されている値）と新たに設定された値との差分がしきい値以上の場合に新たに設定された値に更新するようにしてもよいし、あるいは、差分の所定割合分を前回の設定されたずれ率に加算した値に更新するようにしてもよい。

さらに上述の実施の形態においては、ずれ率と所定時間当たりの平均指令噴射量とを乗算して所定時間当たりの燃料噴射量のずれ量を算出するものとして説明したが、たとえば、ずれ率と１サイクル当たりの平均指令噴射量とを乗算して１サイクル当たりの燃料噴射量のずれ量を算出してもよい。

さらに上述の実施の形態においては、空燃比に関する条件と、暖機に関する条件とを含む実行条件が成立する場合にずれ率を算出するものとして説明したが、たとえば、エンジン１０の回転数や吸入空気量に基づいて複数の運転領域を設定し、設定された運転領域毎にずれ率を算出するようにしてもよい。このようにすると、エンジン１０の運転状態に応じて燃料噴射量のずれ量をより精度高く算出することができる。

さらに上述の実施の形態においては、積算実噴射量と積算指令噴射量とのずれ率を実噴射量と指令噴射量とのずれ率として説明したが、たとえば、実噴射量の第１平均値と、指令噴射量の第２平均値とのずれ率を実噴射量と指令噴射量のずれ率として算出してもよい。

以下、この変形例（以下、第１変形例と記載する）に係る制御装置１００で実行される制御処理について図５を用いて説明する。図５は、第１変形例に係る制御装置１００で実行される制御処理を示すフローチャートである。

図５のフローチャートは、図３のフローチャートと比較して、Ｓ１０６、Ｓ１１０およびＳ１１８の処理がＳ２０６、Ｓ２１０およびＳ２１８の処理にそれぞれ置き換えられている点と、Ｓ１０８の処理が省略されている点とを除き、図３の処理と同様である。同じ処理については同じステップ番号が付与されている。そのため、それらについて詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ２０６にて、制御装置１００は、実行条件が成立した時点から現時点までの１サイクル当たりの指令噴射量の平均値（以下、平均指令噴射量と記載する）を算出する。具体的には、制御装置１００は、実行条件が成立した時点からの積算指令噴射量を、実行条件が成立した時点からのエンジン１０の動作サイクル数で除算することによって平均指令噴射量を算出する。

さらに、制御装置１００は、実行条件が成立した時点から現時点までの１サイクル当たりの実噴射量の平均値（以下、平均実噴射量と記載する）を算出する。具体的には、制御装置１００は、実行条件が成立した時点からの積算実噴射量を、実行条件が成立した時点からのエンジン１０の動作サイクル数で除算することによって平均実噴射量を算出する。算出された平均指令噴射量および平均実噴射量は、メモリ１５０に記憶される。

Ｓ２１０にて、制御装置１００は、平均指令噴射量と平均実噴射量とを用いて燃料噴射量のずれ率を算出する。具体的には、制御装置１００は、たとえば、平均実噴射量から平均指令噴射量を減算した差分値を算出する。制御装置１００は、平均指令噴射量に対する差分値の比率をずれ率として算出する。すなわち、制御装置１００は、たとえば、ずれ率）（平均実噴射量−平均指令噴射量）／平均指令噴射量の式によってずれ率を算出する。算出されたずれ率は、メモリ１５０に記憶される。

Ｓ２１８にて、制御装置１００は、メモリ１５０に記憶された平均指令噴射量および平均実噴射量をクリアして初期値（たとえば、ゼロ）をリセットする。

このようにすると、平均指令噴射量と平均実噴射量とのずれ率を、実噴射量と指令噴射量とのずれ率として算出することによって、過渡状態でエンジン１０の運転が行なわれる機会が多い場合でも、実噴射量と指令噴射量とのずれ量を精度高く算出することができる。なお、平均指令噴射量および平均実噴射量は、それぞれ所定時間当たりの指令噴射量の平均値および所定時間当たりの実噴射量の平均値であってもよい。

さらに上述の実施の形態においては、積算実噴射量と積算指令噴射量とのずれ率を実噴射量と指令噴射量とのずれ率として説明したが、実噴射量および指令噴射量に相関する値を用いてずれ率を算出してもよい。実噴射量および指令噴射量にそれぞれ相関する値として、たとえば、実空燃比と指令空燃比とを用いてずれ率を算出してもよい。

以下、この変形例（以下、第２変形例と記載する）に係る制御装置１００で実行される制御処理について図６を用いて説明する。図６は、第２変形例に係る制御装置１００で実行される制御処理を示すフローチャートである。

図６のフローチャートは、図３のフローチャートと比較して、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６、Ｓ１１０およびＳ１１８の処理がＳ３０２、Ｓ３０４、Ｓ３０６、Ｓ３１０およびＳ３１８の処理にそれぞれ置き換えられている点を除き、図３の処理と同様である。同じ処理については同じステップ番号が付与されている。そのため、それらについて詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ３０２にて、制御装置１００は、指令空燃比を算出する。具体的には、制御装置１００は、制御指令値とエンジン回転数と吸入空気量とに基づいて指令空燃比を算出する。制御装置１００は、たとえば、制御指令値とエンジン回転数とに基づいて所定時間当たりの指令噴射量を算出する。さらに、制御装置１００は、所定時間当たりの吸入空気量を算出する。制御装置１００は、算出された所定時間当たりの指令噴射量と吸入空気量とにより指令空燃比を算出する。

Ｓ３０４にて、制御装置１００は、実空燃比を算出する。具体的には、空燃比センサ３の出力値に基づいて気筒１１における実空燃比を算出する。

Ｓ３０６にて、制御装置１００は、実空燃比および指令空燃比を積算して積算実空燃比および積算指令空燃比を算出する。

制御装置１００は、たとえば、実行条件が成立する時点から指令空燃比が算出される毎に、算出された指令空燃比を前回算出された積算指令空燃比に加算することによって今回の積算指令空燃比を算出する。制御装置１００は、同様に、実行条件が成立した時点から実空燃比が算出される毎に、算出された実空燃比を前回算出された積算実空燃比に加算することによって今回の積算実空燃比を算出する。算出された積算実空燃比および積算指令空燃比は、メモリ１５０に記憶される。

Ｓ３１０にて、制御装置１００は、積算指令空燃比と積算実空燃比とを用いて実噴射量と指令噴射量とのずれ率を算出する。制御装置１００は、たとえば、積算実空燃比から積算指令空燃比を減算した差分値を算出する。制御装置１００は、積算指令空燃比に対する差分値の比率をずれ率として算出する。すなわち、制御装置１００は、たとえば、ずれ率＝（積算実空燃比−積算指令空燃比）／積算指令空燃比の式によってずれ率を算出してもよい。算出されたずれ率は、メモリ１５０に記憶される。

Ｓ３１８にて、制御装置１００は、メモリ１５０に記憶された積算指令空燃比、積算実空燃比および平均噴射量をクリアして初期値（たとえば、ゼロ）をリセットする。

このようにすると、積算指令空燃比と積算実空燃比を用いてずれ率を算出することによって、過渡状態でエンジン１０の運転が行なわれる機会が多い場合でも、実噴射量と指令噴射量とのずれ量を精度高く算出することができる。

なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 排気処理装置、２ エアフローメータ、３ 空燃比センサ、５ 排気温度センサ、７ 排気通路、７ａ 第１通路、７ｂ 第２通路、７ｃ 第３通路、７ｄ 第４通路、８ 吸気通路、９ 酸化触媒、１０ エンジン、１１ 気筒、１１ａ シリンダ、１１ｂ ピストン、１２ 燃料タンク、１３ 燃料噴射装置、１４ 燃料ポンプ、１５ コモンレール、１６ 吸気絞り弁、１７ 絞り弁センサ、１８ ＥＧＲ通路、１９ ＥＧＲ弁、２０ エンジン回転数センサ、１００ 制御装置、１０２ 実噴射量算出部、１０４ 指令噴射量算出部、１０６ 平均噴射量算出部、１０８ 積算部、１１０ ずれ率算出部、１１２ 収束判定部、１１４ ずれ率設定部、１１６ ずれ量算出部、１５０ メモリ。

Claims (6)

1. 気筒と前記気筒に燃料を供給するための燃料噴射装置とを備えるエンジンの制御装置であって、
   前記制御装置は、
   指令噴射量に基づいて前記燃料噴射装置を制御し、
   前記気筒における実空燃比と前記気筒に吸入される空気量と前記指令噴射量と前記エンジンの回転数とに基づいて実噴射量および前記指令噴射量にそれぞれ相関する第１の値および第２の値を取得し、前記第１の値および前記第２の値の各々を積算して第１積算値および第２積算値を算出し、前記第１積算値および前記第２積算値を用いて前記実噴射量と前記指令噴射量とのずれ率を算出する、エンジンの制御装置。
2. 前記制御装置は、前記ずれ率の変化幅が所定範囲内に収束した状態が所定期間を経過するまで継続した場合に前記所定期間の開始以後の前記ずれ率を用いて最終的なずれ率を設定する、請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記制御装置は、前記実空燃比と前記空気量とに基づいて所定時間当たりの実噴射量を算出し、算出された前記実噴射量を積算して前記第１積算値を算出し、前記所定時間当たりの前記指令噴射量を算出し、算出された前記指令噴射量を積算して前記第２積算値を算出し、前記第１積算値と前記第２積算値とを用いて前記ずれ率を算出する、請求項１または２に記載のエンジンの制御装置。
4. 前記制御装置は、前記実空燃比と前記空気量とに基づいて所定時間当たりの実噴射量を算出し、算出された前記実噴射量の第１平均値を算出し、前記所定時間当たりの前記指令噴射量を算出し、算出された前記指令噴射量の第２平均値を算出し、前記第１平均値と前記第２平均値を用いて前記ずれ率を算出する、請求項１または２に記載のエンジンの制御装置。
5. 前記制御装置は、前記指令噴射量および前記実噴射量のうちのいずれか一方の平均値を算出し、算出された前記一方の平均値と前記ずれ率とを用いて前記実噴射量と前記指令噴射量とのずれ量を算出する、請求項３または４に記載のエンジンの制御装置。
6. 前記制御装置は、前記実空燃比を積算して前記第１積算値を算出し、前記空気量と前記指令噴射量と前記回転数とに基づいて指令空燃比を算出し、算出された前記指令空燃比を積算して前記第２積算値を算出し、算出された前記第１積算値と前記第２積算値とを用いて前記ずれ率を算出する、請求項１または２に記載のエンジンの制御装置。

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