(57)【要約】【課題】未燃焼の燃料が排出されることを抑制することが可能な燃料噴射制御装置および車両を提供する。【解決手段】燃料噴射制御装置は、閉弁時期を可変設定可能な吸気弁が用いられる内燃機関の燃料噴射量を制御する燃料噴射制御装置であって、内燃機関に燃料の主噴射を行う制御部と、閉弁時期が圧縮行程の途中の何れかのタイミングに切り替わった際、内燃機関の温度に基づいて主噴射の前の予備噴射を行うか否かについて判定する判定部と、を備え、制御部は、判定部の判定結果に応じて予備噴射を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉弁時期を可変設定可能な吸気弁が用いられる内燃機関の燃料噴射量を制御する燃料噴射制御装置であって、
前記内燃機関に燃料の主噴射を行う制御部と、
前記閉弁時期が前記圧縮行程の途中の何れかのタイミングに切り替わった際、前記内燃機関の温度に基づいて前記主噴射の前の予備噴射を行うか否かについて判定する判定部と、
を備え、
前記制御部は、前記判定部の判定結果に応じて前記予備噴射を行う、
燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記判定部は、
前記内燃機関の温度が燃焼安定温度以上である場合、前記予備噴射を行わないと判定し、
前記内燃機関の温度が前記燃焼安定温度より低い場合、前記予備噴射を行うと判定する、
請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記内燃機関の温度が低いほど、前記予備噴射における噴射量を増やす、
請求項１または請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、燃料噴射装置の噴射回数を制御することで前記燃料の噴射を制御する、
請求項１〜３の何れか１項に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記吸気弁の閉弁後のタイミングで前記予備噴射を開始する、
請求項１〜４の何れか１項に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項６】
前記閉弁時期として設定されるタイミングは、前記内燃機関のピストンが下死点に位置するときのタイミングから、前記ピストンが当該下死点を通過後の内燃機関の圧縮行程の途中の位置であるタイミングまでの範囲に含まれる、
請求項１〜５の何れか１項に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の燃料噴射制御装置と、
前記吸気弁の前記閉弁時期を切り替える切替装置と、
前記内燃機関と、
前記内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射装置と、
を備える車両。
【請求項８】
前記内燃機関の冷却水の温度を検出する水温検出部を備え、
前記判定部は、前記水温検出部の検出結果に基づいて、前記予備噴射を行うか否かについて判定する、
請求項７に記載の車両。
【請求項９】
前記切替装置は、前記吸気弁の前記閉弁時期を異ならせる複数のカムを有する、
請求項７または請求項８に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料噴射制御装置および車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関において、圧縮行程の途中で吸気弁の閉弁時期を可変設定する遅閉じ制御を行う構成が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、２種類のカムを用いることにより、ピストン位置が下死点位置である通常タイミングより遅い２つのタイミングで閉弁時期を設定可能な構成が開示されている。この構成では、一方のカムを用いる場合、メイン噴射手段の燃料噴射に先立ってパイロット噴射を行い、他方のカムを用いる場合、当該パイロット噴射を禁止する制御がなされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−９７３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、内燃機関の温度が低いときに閉弁時期を通常タイミングより遅いタイミングとした場合、内燃機関の圧縮比を低下させてしまうので、燃料の着火時期が不安定となり、未燃焼の燃料（炭化水素等）の排出が増加するという問題が生じる。特許文献１に記載の構成では、一方のカムを用いる場合は、上記問題を防止することが可能であるが、他方のカムを用いる場合は、上記問題がなおも発生するおそれがあった。
【０００６】
本開示の目的は、未燃焼の燃料が排出されることを抑制することが可能な燃料噴射制御装置および車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る燃料噴射制御装置は、
閉弁時期を可変設定可能な吸気弁が用いられる内燃機関の燃料噴射量を制御する燃料噴射制御装置であって、
前記内燃機関に燃料の主噴射を行う制御部と、
前記閉弁時期が前記圧縮行程の途中の何れかのタイミングに切り替わった際、前記内燃機関の温度に基づいて前記主噴射の前の予備噴射を行うか否かについて判定する判定部と、
を備え、
前記制御部は、前記判定部の判定結果に応じて前記予備噴射を行う。
【０００８】
本開示に係る車両は、
上記の燃料噴射制御装置と、
前記吸気弁の前記閉弁時期を切り替える切替装置と、
前記内燃機関と、
前記内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射装置と、
を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、未燃焼の燃料が排出されることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の実施の形態に係る燃料噴射制御装置が適用された車両の吸排気系を示す図である。
【図２】内燃機関および燃料噴射制御装置を示すブロック図である。
【図３】内燃機関のクランク角度に対する吸気弁のリフト量を示す図である。
【図４】内燃機関の動作状態と、閉弁時期との対応関係を説明するための図である。
【図５】燃料噴射量、閉弁時期、空気量および空気過剰率の時間変化を示すタイムチャートである。
【図６】燃料噴射制御装置における燃料噴射制御の動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本開示の実施の形態に係る燃料噴射制御装置１００が適用された車両１の吸排気系を示す図である。
【００１２】
図１に示すように、車両１の吸排気系は、内燃機関１０と、吸気管２０と、排気管３０と、冷却部４０と、再循環経路部５０と、過給機６０と、吸気カム装置７０と、燃料噴射制御装置１００とを有する。
【００１３】
内燃機関１０は、例えば車両１に搭載されるディーゼルエンジンであり、吸気管２０および排気管３０に接続されている。図２に示すように、内燃機関１０は、燃料噴射装置１１と、水温検出部１２とを有する。
【００１４】
燃料噴射装置１１は、内燃機関１０の燃料を噴射する装置である。燃料噴射装置１１は、燃料噴射制御装置１００（後述する制御部１２０）の制御の下、後述する吸気弁２１の閉弁後、所定量の燃料を内燃機関１０に噴射する主噴射を行う。所定量は、内燃機関１０のピストンが下死点に位置するときの通常タイミングで吸気弁２１が閉弁された後、燃料が安定して着火する程度の量である。
【００１５】
水温検出部１２は、内燃機関１０における冷却水の温度を検出する。
【００１６】
図１に示すように、吸気管２０は、内燃機関１０に外気を吸気する。吸気管２０には、吸気弁２１が設けられている。吸気弁２１は、図示しない制御部に制御されることで、内燃機関１０の動作に応じて、開弁または閉弁される。
【００１７】
排気管３０は、内燃機関１０で生じた排気ガスを排気する。
【００１８】
冷却部４０は、吸気管２０に配置されており、吸気管２０における、後述する圧縮機６１により圧縮された外気を冷却する。
【００１９】
再循環経路部５０は、排気管３０から分岐して排気管３０内の排気ガスを吸気管２０に向けて再循環させる経路である。
【００２０】
再循環経路部５０には、再循環経路部５０を介して排気管３０から吸気管２０に戻す排気ガスの流量を調整する再循環バルブ５１が設けられている。再循環バルブ５１は、図示しない制御部の制御の下、開放状態から閉塞状態に遷移させることで、排気管３０から吸気管２０へ戻す排気ガスの流量を調整する。
【００２１】
過給機６０は、圧縮機６１と、タービン６２と、接続部６３とを有する。圧縮機６１は、吸気管２０に設けられている。
【００２２】
タービン６２は、排気管３０に設けられており、図示しないタービンインペラが、内燃機関１０から排出された排気ガスにより回転する。
【００２３】
圧縮機６１とタービン６２とは接続部６３により接続されており、圧縮機６１の図示しないコンプレッサインペラとタービンインペラとが図示しない回転軸により一体に回転する。これにより、圧縮機６１では、コンプレッサインペラが回転して、吸気管２０に送り込まれた外気を圧縮して内燃機関１０に送り出す。
【００２４】
吸気カム装置７０は、吸気弁２１の閉弁時期を切り替える切替装置であり、第１カム７１と、第２カム７２と、第３カム７３とを有する。吸気カム装置７０は、吸気弁２１に適用されるカムを第１カム７１、第２カム７２および第３カム７３の何れかに切り替えるように構成されている。第１カム７１、第２カム７２および第３カム７３は、本開示の「複数のカム」に対応する。
【００２５】
第１カム７１、第２カム７２および第３カム７３は、吸気弁２１の閉弁時期を異ならせる。すなわち、第１カム７１、第２カム７２および第３カム７３のそれぞれにおける、吸気弁２１の閉弁時期は、異なるタイミングとなっている。図３は、内燃機関１０のクランク角度に対する吸気弁２１のリフト量を示す図である。
【００２６】
図３に示すように、第１カム７１、第２カム７２および第３カム７３のそれぞれにおける吸気弁２１のリフト量は、クランク角度がＡのときから変化し始める。そして、第２カム７２における吸気弁２１の閉弁時期は、第１カム７１における吸気弁２１の閉弁時期よりも遅くなっている。また、第３カム７３における吸気弁２１の閉弁時期は、第１カム７１および第２カム７２における吸気弁２１の各閉弁時期よりも遅くなっている。
【００２７】
各閉弁時期は、内燃機関１０のピストンが下死点以降の範囲の何れかに位置するときのタイミングである。当該タイミングは、ピストンが下死点に位置するときの通常タイミングから、ピストンが当該下死点を通過後の内燃機関１０の圧縮行程の途中の位置であるタイミングまでの範囲である。具体的には、第１カム７１による閉弁時期は、通常タイミングである。第２カム７２による閉弁時期および第３カム７３による閉弁時期は、通常タイミングより遅いタイミングである。つまり、本実施の形態では、圧縮行程の途中で閉弁時期を可変設定可能な構成となっている。
【００２８】
また、第１カム７１、第２カム７２および第３カム７３のそれぞれは、内燃機関１０の動作状態に関するパラメータに関連付けられて、吸気量制御装置１００により選択されるようになっている。内燃機関１０の動作状態は、例えば、内燃機関１０の回転数、燃料噴射装置１１における燃料噴射量等が挙げられる。
【００２９】
図３に示すように、カムの適用範囲は、内燃機関１０の動作状態に応じて設定されている。吸気弁２１の閉弁時期が遅くなるように、第１カム７１、第２カム７２および第３カム７３の適用範囲が予め定められている。なお、図３に示す内燃機関１０の動作状態は、一例であり、内燃機関１０の回転数および燃料噴射装置における燃料噴射量以外であっても良い。
【００３０】
第１カム７１の適用範囲は、燃料噴射量がＦ１より大きく、かつ、内燃機関１０の回転数がＲ１未満である範囲である。
【００３１】
第２カム７２の適用範囲は、燃料噴射量がＦ１より小さいＦ２より大きく、かつ、内燃機関１０の回転数がＲ１より多いＲ２未満であって、第１カム７１の適用範囲を除いた範囲である。
【００３２】
第３カム７３の適用範囲は、燃料噴射量がＦ２以下であり、または、内燃機関１０の回転数がＲ２以上である範囲である。
【００３３】
また、吸気カム装置７０は、図示しない制御装置に制御されることで、各カムの何れかが吸気弁２１に適用される。なお、吸気カム装置７０は、燃料噴射制御装置１００によって制御されても良い。
【００３４】
図２に示すように、燃料噴射制御装置１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および入出力回路を備えている。燃料噴射制御装置１００は、予め設定されたプログラムに基づいて、燃料噴射装置１１を制御して、内燃機関１０における燃料噴射量を制御する。燃料噴射制御装置１００は、判定部１１０と、制御部１２０とを有する。
【００３５】
判定部１１０は、通常タイミングより遅いタイミング、つまり、圧縮行程の途中の何れかのタイミングに吸気弁２１の閉弁時期が切り替わった際、内燃機関１０の温度に基づいて、内燃機関１０に燃料の予備噴射を行うか否かについて判定する。
【００３６】
内燃機関１０の温度は、水温検出部１２による検出結果である。予備噴射は、燃料噴射装置１１により、上記の主噴射の前に行われる燃料噴射である。
【００３７】
判定部１１０は、内燃機関１０の温度が燃焼安定温度以上である場合、内燃機関１０に燃料の予備噴射を行わないと判定する。判定部１１０は、内燃機関１０の温度が燃焼安定温度より低い場合、内燃機関１０に燃料の予備噴射を行うと判定する。
【００３８】
燃焼安定温度は、燃料噴射装置１１により燃料が内燃機関１０に噴射された際、安定して着火されて、未燃焼の燃料が外部に排出されない程度の温度であり、適宜設定可能な温度である。
【００３９】
閉弁時期を通常タイミングより遅いタイミングとした場合、内燃機関１０の圧縮行程の途中まで、吸気弁２１が閉じられていないため、実際に圧縮が開始されるのは、吸気弁２１が完全に閉じてからとなる。
【００４０】
図５は、内燃機関１０の温度、閉弁時期、燃料噴射回数および未燃焼燃料の量、の時間変化を示すタイムチャートである。図５における最も上の図は、内燃機関１０の温度のタイムチャートである。図５における上から２番目の図は、閉弁時期のタイムチャートである。図５における上から３番目の図は、噴射回数のタイムチャートである。図５における最も下の図は、未燃焼燃料の量のタイムチャートである。
【００４１】
図５における噴射回数は、燃料噴射装置１１の燃料の噴射回数である。また、図５における時刻Ｔ０は、内燃機関１０のピストンが下死点に位置するときの時間である。
【００４２】
例えば、図５に示すように、時刻Ｔ０から遅れた時刻Ｔ１において吸気弁２１が閉じられた場合、時刻Ｔ１で圧縮が開始される。図５では、第１カム７１の閉弁時期から、第２カム７２の閉弁時期に切り替わった例を示している。
【００４３】
これに起因して内燃機関１０の圧縮比が低下するので、燃料の着火時期が不安定となり、未燃焼の燃料の排出が増加するという問題が生じる（破線Ｌ１参照）。
【００４４】
特に、内燃機関１０の始動時等、内燃機関１０の温度が低い状態のとき、上記問題は顕著に発生する。
【００４５】
そこで、本実施の形態では、判定部１１０が、内燃機関１０の温度が燃焼安定温度より低い場合、燃料の予備噴射を行うと判定する。これによって、後述する制御部１２０によって、予備噴射が行われるので、燃料が着火しにくい状況を解消することができ、燃料の燃焼状態を安定化させることができる。
【００４６】
制御部１２０は、燃料噴射装置１１の噴射回数を制御することで、燃料の噴射を制御する。具体的には、制御部１２０は、内燃機関１０に燃料の主噴射を行うように燃料噴射装置１１を制御する。
【００４７】
そして、制御部１２０は、判定部１１０の判定結果に応じて、内燃機関１０に燃料の予備噴射を行うように燃料噴射装置１１を制御する。より詳細には、制御部１２０は、判定部１１０が予備噴射を行わないと判定した場合、予備噴射を行わないように燃料制御装置１１を制御する。また、判定部１１０が予備噴射を行わないと判定した場合、予備噴射を行うように燃料制御装置１１を制御する。
【００４８】
例えば、吸気弁２１が閉じられた時点で（時刻Ｔ１）、制御部１２０は、内燃機関１０の温度がＴｗ１よりも低い場合、燃料の噴射回数を、Ｎ１回に設定する。図５におけるＴｗ１は、例えば、燃焼安定温度であるＴｗ２よりも低い温度であり、適宜設定可能な温度である。
【００４９】
これにより、内燃機関１０で、当該燃料の燃焼状態を安定化させることができる。その結果、未燃焼の燃料が増大することを抑制することができる（実線Ｌ２参照）。
【００５０】
さらに、制御部１２０は、内燃機関１０の温度が低いほど、予備噴射における噴射回数を増やすように燃料噴射装置１１を制御する。具体的には、制御部１２０は、Ｔｗ１よりも内燃機関１０の温度が低い場合、燃料の噴射回数をＮ１回に設定する（時刻Ｔ１）。制御部１２０は、内燃機関１０の温度が、Ｔｗ１以上Ｔｗ２未満である場合、燃料の噴射回数をＮ２回に設定する（時刻Ｔ２）。Ｎ２回は、Ｎ１回よりも少ない回数である。制御部１２０は、内燃機関１０の温度が、Ｔｗ２以上である場合、燃料の噴射回数を０回にする（時刻Ｔ３）。なお、図５における燃料の噴射回数は、予備噴射による噴射回数である。
【００５１】
このようにすることで、内燃機関１０の温度が低いほど、燃料の噴射回数を増やすことで、燃焼状態の安定化を促進させることができる。また、内燃機関１０の温度が上昇してくるにつれ、内燃機関１０で燃料が着火しやすくなるので、内燃機関１０の温度上昇に伴い、燃料の噴射回数を減らす。
【００５２】
また、制御部１２０は、吸気弁２１の閉弁後のタイミングで予備噴射を開始する。
【００５３】
以上のように構成された燃料噴射制御装置１００における燃料噴射制御の動作例について説明する。図６は、燃料噴射制御装置１００における燃料噴射制御の動作例を示すフローチャートである。図６における処理は、例えば、車両１の動作中において、吸気カム装置７０カムが切り替わった際に適宜実行される。
【００５４】
図６に示すように、燃料噴射制御装置１００は、切り替わったカムが遅閉じカムであるか否かについて判定する（ステップＳ１０１）。遅閉じカムは、閉弁時期が通常タイミングより遅いタイミングとなるカムであり、本実施の形態では第２カム７２および第３カム７３である。判定の結果、カムが遅閉じカムではない場合（ステップＳ１０１、ＮＯ）、本制御は終了する。
【００５５】
一方、カムが遅閉じカムである場合（ステップＳ１０１、ＹＥＳ）、燃料噴射制御装置１００は、内燃機関１０の温度が燃焼安定温度より低いか否かについて判定する（ステップＳ１０２）。
【００５６】
判定の結果、温度が燃焼安定温度より低い場合（ステップＳ１０２、ＹＥＳ）、燃料噴射制御装置１００は、予備噴射を行うように燃料噴射装置１１を制御する（ステップＳ１０３）。一方、温度が燃焼安定温度以上である場合（ステップＳ１０２、ＮＯ）、燃料噴射制御装置１００は、予備噴射を行わないように燃料噴射装置１１を制御する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０３またはステップＳ１０４の後、本制御は終了する。
【００５７】
以上のように構成された本実施の形態によれば、カムが遅閉じカムに切り替わった際、内燃機関１０の温度に応じて、内燃機関１０に予備噴射を行うように燃料噴射装置１１を制御する。燃料の燃焼状態を安定化させることができる。その結果、未燃焼の燃料が増大することを抑制することができる。
【００５８】
また、内燃機関１０の温度が低いほど、予備噴射における噴射回数を増やすので、燃焼状態安定化を促進させる。
【００５９】
また、内燃機関１０の温度が燃焼安定温度以上である場合、遅閉じカムに切り替わったときであっても予備噴射を行わない。
【００６０】
ところで、特許文献１に記載の構成のように、負荷の違いによって切り替わる２つの遅閉じカムのそれぞれによって、予備噴射（パイロット噴射）の有無を決定する構成が知られている。この構成の場合、予備噴射を行わないカムのとき、内燃機関１０の温度が低下すると、未燃焼の燃料が増大する問題が発生する可能性がある。
【００６１】
それに対して、本実施の形態では、内燃機関１０の温度で予備噴射の有無を判定するので、未燃焼の燃料が増大することを確実に抑制することができる。
【００６２】
なお、上記実施の形態では、内燃機関１０の温度として、内燃機関１０の冷却水の温度を例示したが、本開示はこれに限定されず、内燃機関１０の温度と同視し得るものであれば、どのようなものであっても良い。また、内燃機関１０の温度を推定可能なパラメータを用いて、内燃機関１０の温度を推定しても良い。
【００６３】
また、上記実施の形態では、燃料噴射装置１１により、主噴射および予備噴射を行っていたが、本開示はこれに限定されず、主噴射用の燃料噴射装置と、予備噴射用の燃料噴射装置とによって、主噴射および予備噴射を行っても良い。
【００６４】
また、上記実施の形態では、第１カム７１の閉弁時期、第２カム７２の閉弁時期および第３カム７３の閉弁時期の、計３つのタイミングに閉弁時期を設定可能であったが、本開示はこれに限定されない。例えば、閉弁時期を、２つのタイミングに設定可能であっても良いし、４つ以上のタイミングに設定可能であっても良い。
【００６５】
また、上記実施の形態では、複数のカムを適用することで、閉弁時期を複数のタイミングに設定可能であったが、本開示はこれに限定されず、その他の構成によって、閉弁時期を複数のタイミングに設定可能にしても良い。
【００６６】
また、上記実施の形態では、判定部１１０および制御部１２０が燃料噴射制御装置１００に組み込まれた構成であったが、本開示はこれに限定されず、判定部および制御部が別々のＣＰＵにより動作する構成であっても良い。
【００６７】
その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本開示の燃料噴射制御装置は、未燃焼の燃料が排出されることを抑制することが可能な燃料噴射制御装置および車両として有用である。
【符号の説明】
【００６９】
１  車両
１０  内燃機関
１１  燃料噴射装置
１２  水温検出部
２０  吸気管
２１  吸気弁
３０  排気管
４０  冷却部
５０  再循環経路部
５１  再循環バルブ
６０  過給機
６１  圧縮機
６２  タービン
６３  接続部
７０  吸気カム装置
７１  第１カム
７２  第２カム
７３  第３カム
１００  燃料噴射制御装置
１１０  判定部
１２０  制御部
【図１】
2020045859.tif 000003
【図２】
2020045859.tif 000004
【図３】
2020045859.tif 000005
【図４】
2020045859.tif 000006
【図５】
2020045859.tif 000007
【図６】
2020045859.tif 000008