(57)【要約】【課題】ディーゼルエンジンにおいて、運転状態に応じて気筒毎に適切な燃料噴射制御を行うことで、排気性能及び走行性能を向上させることのできるディーゼルエンジンの燃料制御装置を提供すること。【解決手段】エンジン１の過渡運転時において、気筒毎の図示平均有効圧Ｐｍｉ＃ｘから気筒毎の吸入空気量を算出し、対象気筒より前に算出された吸入空気量を統計処理して当該対象気筒の吸入空気量Ｇcylpredictを推定し、この推定した吸入空気量Ｇcylpredictに基づき目標空気過剰率λtargetとなる指示噴射量Ｇfuelを算出する。【選択図】図５
2010144647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有するとともに排気の一部を吸気側に還流するＥＧＲ機構を備えたディーゼルエンジンの燃料制御装置であって、
前記各気筒の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記ディーゼルエンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記各気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記筒内圧検出手段により検出された気筒毎の筒内圧に基づき、気筒毎の図示平均有効圧を算出する気筒別図示平均有効圧算出手段と、
前記気筒別図示平均有効圧算出手段により算出された気筒毎の図示平均有効圧から、気筒毎の吸入空気量を算出する気筒別吸入空気量算出手段と、
前記気筒別吸入空気量算出手段により算出される気筒毎の吸入空気量を統計処理して対象気筒の吸入空気量を推定する吸入空気量推定手段と、
前記吸入空気量推定手段により推定された吸入空気量に基づき、目標とする空気過剰率となる指示噴射量を算出する指示噴射量算出手段と、
前記指示噴射量算出手段により算出された指示噴射量に基づき、前記対象気筒に対応した燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段と、
を備えることを特徴とするディーゼルエンジンの燃料制御装置。
【請求項２】
前記吸入空気量推定手段は、前記統計処理として、前記気筒別吸入空気量算出手段により算出された気筒毎の吸入空気量のうち新しく算出された吸入空気量ほど大きな重み付けをして平均化した値を用いて、前記対象気筒の吸入空気量を推定することを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジンの燃料制御装置。
【請求項３】
前記指示噴射量算出手段は、前記目標とする空気過剰率を所定の閾値より大となるよう設定することを特徴とする請求項１または２記載のディーゼルエンジンの燃料制御装置。
【請求項４】
前記燃料噴射制御手段は、前記運転状態検出手段により検出されるエンジンの運転状態が過渡運転状態である場合に、前記指示噴射量算出手段により算出された指示噴射量に基づき、前記対象気筒に対応した燃料噴射手段を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のディーゼルエンジンの燃料制御装置。
【請求項５】
前記燃料噴射制御手段は、前記運転状態検出手段により検出されるエンジンの運転状態が定常運転状態である場合には、前記気筒別図示平均有効圧算出手段により算出される気筒毎の図示平均有効圧が均一となる指示噴射量を算出し、該指示噴射量に基づき前記対象気筒に対応した燃料噴射手段を制御することを特徴とする請求項４に記載のディーゼルエンジンの燃料制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの燃料制御装置に係り、詳しくは図示平均有効圧に基づき燃料噴射量を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、環境保護や省エネルギの観点から、エンジンの排ガス特性や運転効率を更に改善することが要求されており、より一層精度の高いエンジンの運転制御が必要となっている。このような要求に対応するため、例えば特許文献１や特許文献２により、エンジンの気筒毎の燃料量に対する空気量の割合である空燃比（空気過剰率）を精度よく制御するようにした制御装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１の制御装置では、筒内圧及び筒内空気温度に基づいて筒内空気量を求めると共に、筒内圧に基づき求めた熱発生量から筒内に供給された燃料量を求め、これら筒内空気量と燃料量とから各気筒の筒内空燃比が求められる。そして、求められた筒内空燃比に基づき、気筒間のばらつきを生じないように燃料噴射量や吸入空気量が制御される。
また、特許文献２の制御装置では、各気筒毎に検出した所定ピストン位置における筒内圧のばらつきに基づき、各気筒への燃料配分を決定して気筒毎の目標燃料噴射量を定め、この目標燃料噴射量に応じて各気筒の燃料噴射量が制御される。
【０００４】
このように、上記特許文献１及び２の制御装置は、気筒毎の筒内圧を検知し、この筒内圧に基づき気筒毎の燃料噴射量を制御することにより、気筒毎のばらつきを抑制して空燃比を精度よく制御しようとするものである。
【特許文献１】特開２００７−１２０３９２号公報
【特許文献２】特開２００７−２３１８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１及び２の制御装置はガソリンエンジンに適用されるものであるが、ディーゼルエンジンの場合には、ガソリンエンジンに比べＥＧＲ装置により大量のＥＧＲガスが吸気側に還流される。
このようなディーゼルエンジンでは、エンジンの運転状態に応じて吸入空気量やＥＧＲガス還流量を変化させるが、特に過渡運転時等には吸入空気量及びＥＧＲガス還流量の応答遅れや気筒別のばらつき等から燃料量と空気量のバランスが崩れ、燃焼が不安定となってスモークが発生するという問題がある。
【０００６】
そこで、このようなスモークの発生を抑制するために、例えばエアフローセンサにより検出される吸気量に基づき燃料噴射量を決定することで、目標とする空気過剰率とする手法も考えられる。しかし、エアフローセンサは吸気管内を通る空気の量を検出するものであり、当該エアフローセンサにより検出さえる吸気量は気筒全体の吸気量である。つまり、エアフローセンサにより検出された吸気量から気筒毎の平均の吸気量は算出できるが、個々の気筒に吸入される実際の空気量は不明である。このために、正確に目標とする空気過剰率を実現することは困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ディーゼルエンジンにおいて、運転状態に応じて気筒毎に適切な燃料噴射制御を行うことで、排気性能及び走行性能を向上させることのできるディーゼルエンジンの燃料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】
【０００８】
上記した目的を達成するために、請求項１のディーゼルエンジンの燃料制御装置では、複数の気筒を有するとともに排気の一部を吸気側に還流するＥＧＲ機構を備えたディーゼルエンジンの燃料制御装置であって、前記各気筒の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記ディーゼルエンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記各気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、前記筒内圧検出手段により検出された気筒毎の筒内圧に基づき、気筒毎の図示平均有効圧を算出する気筒別図示平均有効圧算出手段と、前記気筒別図示平均有効圧算出手段により算出された気筒毎の図示平均有効圧から、気筒毎の吸入空気量を算出する気筒別吸入空気量算出手段と、前記気筒別吸入空気量算出手段により算出される気筒毎の吸入空気量を統計処理して対象気筒の吸入空気量を推定する吸入空気量推定手段と、前記吸入空気量推定手段により推定された吸入空気量に基づき、目標とする空気過剰率となる指示噴射量を算出する指示噴射量算出手段と、前記指示噴射量算出手段により算出された指示噴射量に基づき、前記対象気筒に対応した燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段とを備えることを特徴としている。
【０００９】
請求項２のディーゼルエンジンの燃料制御装置では、請求項１において、前記吸入空気量推定手段は、前記統計処理として、前記気筒別吸入空気量算出手段により算出された気筒毎の吸入空気量のうち新しく算出された吸入空気量ほど大きな重み付けをして平均化した値を用いて、前記対象気筒の吸入空気量を推定することを特徴としている。
請求項３のディーゼルエンジンの燃料制御装置では、請求項１または２において、前記指示噴射量算出手段は、前記目標とする空気過剰率を所定の閾値より大となるよう設定することを特徴としている。
【００１０】
請求項４のディーゼルエンジンの燃料制御装置では、請求項１から３のいずれかにおいて、前記燃料噴射制御手段は、前記運転状態検出手段により検出されるエンジンの運転状態が過渡運転状態である場合に、前記指示噴射量算出手段により算出された指示噴射量に基づき、前記燃料噴射手段を制御することを特徴としている。
請求項５のディーゼルエンジンの燃料制御装置では、請求項４おいて、前記燃料噴射制御手段は、前記運転状態検出手段により検出されるエンジンの運転状態が定常運転状態である場合には、前記気筒別図示平均有効圧算出手段により算出される気筒毎の図示平均有効圧が均一となる指示噴射量を算出し、該指示噴射量に基づき前記対象気筒に対応した燃料噴射手段を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
上記手段を用いる本発明の請求項１のディーゼルエンジンの燃料制御装置によれば、筒内圧から算出される気筒毎の図示平均有効圧から、気筒毎の吸入空気量を算出し、当該気筒毎の吸入空気量を統計処理することで、これから燃料を噴射する対象気筒の吸入空気量を推定する。そして、この推定した吸入空気量に基づいて目標空気過剰率を満たす指示噴射量を算出する。
【００１２】
つまり、他気筒の吸入空気量の情報を含めて対象気筒の吸入空気量を推定することで、実際の吸入空気量変化を予測し、正確な吸入空気量を推定できる。
このようにして、吸入空気量の予測精度及び検出応答性を向上させ、当該吸入空気量に基づき指示噴射量を算出することで、より正確に目標とする空気過剰率を実現することができる。
【００１３】
したがって、運転状態に応じた適切な空気過剰率による運転を行うことができ、排気性能及び走行性能を向上させることができる。また、余分な燃料の噴射等も軽減できることから、燃費を向上させることができる。
請求項２に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置によれば、吸入空気量推定手段における統計処理として、新しく算出された吸入空気量ほど大きな重み付けをして平均化した値を用いて、前記対象気筒の吸入空気量を推定する。
【００１４】
このように、重み付けをした平均化を行った上で対象気筒の吸入空気量を算出することで、過去の情報の影響を減らし、新しい情報に応じた適切な推定を行うことができる。
これにより、対象気筒の吸入空気量の推定精度を向上させることができる。
請求項３に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置によれば、目標とする空気過剰率を所定の閾値より大となるよう設定する。
【００１５】
つまり、目標空気過剰率は所定の閾値以下とならないよう制限されており、このような目標空気過剰率を正確に実現できることで、空気過剰率低下によるスモークの発生を抑えることができる。
請求項４に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置によれば、対象気筒の吸入空気量を推定して指示噴射量を算出する燃料制御は、過渡運転時に行うこととする。
【００１６】
このように、吸気状態等の変動が大きく空気過剰率等が大きく変化する過渡運転時に、正確な吸入空気量を算出する燃料制御を行うことで、変化に適切に対応しスモークの発生を確実に抑制させることができる。
請求項５に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置によれば、定常運転時には気筒毎の図示平均有効圧が均一となる指示噴射量を算出して、対象気筒の燃料噴射手段を制御する。
【００１７】
つまり、吸気状態の変動の少ない定常運転時には、図示平均有効圧の変動を抑えるように燃料制御を行うことで、トルク変動の少ない安定した走行を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１には本発明に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置の概略構成図が示されており、以下同図に基づき説明する。
図１に示すエンジン１は、図示しない加圧ポンプにより加圧された燃料をコモンレール２に貯留し、この貯留された高圧力燃料を各気筒３内に直接噴射する４気筒コモンレール式ディーゼルエンジンである。なお、図１には４気筒のうちの１つの気筒の断面が示されている。
【００１９】
エンジン１は、複数の気筒３が形成されたシリンダブロック４の上部に、シリンダヘッド６が載置されて構成されている。
各気筒３には上下摺動可能にピストン８が設けられおり、当該ピストン７の頂面と気筒３の内壁、及びシリンダヘッド６下面に囲まれて燃焼室１０が形成されている。
シリンダヘッド６には、燃焼室１０内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１２（燃料噴射手段）、及び当該燃焼室１０内の圧力、即ち筒内圧を検出する筒内圧センサ１４（筒内圧検出手段）が、それぞれ燃焼室１０内に臨むように設けられている。
【００２０】
また、シリンダヘッド６には、燃焼室１０と連通しエンジン１の幅方向一側に延びた吸気ポート１６及び燃焼室１０と連通しエンジン１の幅方向他側に延びた排気ポート１８が形成されている。さらに、当該シリンダヘッド６には、吸気ポート１６及び排気ポート１８に対応して、当該各ポート１６、１８と燃焼室１０との連通及び遮断を行う吸気バルブ２０及び排気バルブ２２がそれぞれ設けられている。なお、当該吸気ポート１６及び排気ポート１８は１気筒につきそれぞれ２箇所設けられており、それに対応して吸気バルブ２０及び排気バルブ２２はそれぞれ２本設けられている。
【００２１】
そして、エンジン１の幅方向一側には、吸気ポート１６と連通する吸気管２４が接続されている。
当該吸気管２４には、吸気上流側に図示しないエアクリーナが設けられており、その吸気下流側には大気からエンジン１に吸入される空気、即ち新気の流量を検出するためのエアフローセンサ２６が設けられている。また、当該吸気管２４には、エアフローセンサ２６より吸気下流側に、吸気を過給するターボチャージャ２８（過給手段）のコンプレッサ２８ａ、過給された吸気を冷却するインタークーラ３０、吸気量を調整するスロットルバルブ３２が順に設けられている。
【００２２】
一方、エンジン１の幅方向他側には排気ポート１８と連通する排気管３４が接続されている。
当該排気管３４には、上記ターボチャージャ２８のコンプレッサ２８ａと回転軸が連結され排気流により回転するタービン２８ｂが設けられている。
また、当該排気管３４の排気上流側部分と、吸気管２４の吸気下流側部分とは、ＥＧＲ通路３６を介して連通されており、排気を吸気系に還流可能に構成されている。当該ＥＧＲ通路３６には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３８及び吸気系へ還流させるＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブ４０が設けられている。
【００２３】
また、当該エンジン１を搭載した車両には、エンジン１の運転制御等をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置としてＥＣＵ４２（燃料噴射制御手段）が設けられている。当該ＥＣＵ４２は、ＣＰＵ、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うとともに、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
例えば、ＥＣＵ４２の入力側には、上記筒内圧センサ１４、エアフローセンサ２６、エンジン１のクランク角度を検出するクランク角センサ４４、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度を検出するアクセル開度センサ４６（運転状態検出手段）、吸気の温度を検出する吸気温度センサ４８、吸気の圧力を検出する吸気圧センサ５０等の各種センサ類が接続されている。また、ＥＣＵ４２の出力側には各気筒の燃料噴射弁１２、スロットルバルブ３２、ＥＧＲバルブ４０、図示しない加圧ポンプなどの各種デバイス類が接続されている。
【００２４】
そして、ＥＣＵ４２は、上記各種センサ類から取得される情報に基づき、各気筒への指示噴射量を算出し、当該指示噴射量に基づきそれぞれ対応する燃料噴射弁１２を制御する。
以下、当該ＥＣＵ４２による燃料制御について詳しく説明する。
図２を参照すると、図２には本実施形態における燃料制御に対応した制御ブロック図が、図３にはエンジン１のＰ−Ｖ線図の一例を示すグラフが、図４には第１気筒の図示平均有効圧変化及び各気筒の吸入空気量変化を示すタイムチャートが、それぞれ示されており、以下、これらの図に基づき説明する。
【００２５】
図２に示すように、ＥＣＵ４２は燃料噴射量の算出に関して、気筒別図示平均有効圧算出部６０（気筒別図示平均有効圧算出手段）、気筒別吸入空気量算出部６２（気筒別吸入空気量算出手段）、対象気筒吸入空気量推定部６４（吸入空気量推定手段）、目標空気過剰率算出部６６、運転状態判定部６８、指示噴射量算出部７０（指示噴射量算出手段）を備えている。
【００２６】
気筒別図示平均有効圧算出部６０は、各気筒３の筒内圧センサ１４により検出される筒内圧Ｐと、クランク角度センサ４４により検出されるクランク角とに基づき、気筒毎の図示平均有効圧Ｐｍｉ＃ｘを算出する。
なお、気筒毎の図示平均有効圧Ｐｍｉ＃ｘの添字末尾の「ｘ」は、エンジン１の第１気筒から第４気筒のそれぞれに対応するものであることを示しており、４気筒であるエンジン１のそれぞれの気筒に対応した数値１〜４が適用される。また、以降の説明においても、添字の末尾に「ｘ」が付与されている変数及び定数は、「ｘ」によって同様にエンジン１の第１気筒から第４気筒のいずれかに対応するものであることを示している。
【００２７】
ここで、図３はエンジン１のＰ−Ｖ線図の一例を示すグラフであるが、図３においてａ点からｂ点、ｃ点、ｄ点を経てａ点に戻る線によって囲まれたハッチング部分の面積がエンジン１の一気筒における図示仕事を表し、これを同気筒の行程容積Ｖｈで除したものが図示平均有効圧Ｐｍｉとなる。Ｐ−Ｖ線図におけるパラメータのうちの燃焼室容積については、クランク角センサ４４からのクランク角信号とピストンストロークとによって求めることができるので、筒内圧センサ１４によって検出された気筒毎の筒内圧から気筒毎のＰ−Ｖ線図を得ることが可能である。
【００２８】
気筒別図示平均有効圧算出部６０は、１燃焼サイクルにおける行程容積Ｖｈと筒内圧Ｐとの関係について、下記式（１）に示すように、気筒毎に積分演算を行うことにより、気筒毎の図示平均有効圧Ｐｍｉ＃ｘを算出する。
Ｐｍｉ＃ｘ＝∫ＰｄＶ／Ｖｈ  ・・・  （１）
そして、当該気筒別図示平均有効圧算出部６０は、１燃焼サイクルが終了した気筒毎に当該図示平均有効圧Ｐｍｉ＃ｘを算出して、気筒別吸入空気量算出部６２及び指示噴射量算出部７０に出力する。
【００２９】
気筒別吸入空気量算出部６２は、上記気筒別図示平均有効圧算出部６０において算出された気筒毎の図示平均有効圧Ｐｍｉ＃ｘから気筒毎の吸入空気量Ｇair＃ｘを算出する。
詳しくは、図示平均有効圧Ｐｍｉ＃ｘは、上述したようにエンジン１のＰ−Ｖ線図に示されるような行程容積Ｖｈと筒内圧Ｐとの関係に基づいて求めることができるほか、下記式（２）によって演算することもできる。
【００３０】
【数１】
2010144647.tif 000003
【００３１】
なお、上記式（２）において、Ｈｕは単位重量あたりの燃料の発熱量、ηｉはエンジン１の特性に対応して予め設定された図示熱効率、Ｖｈは行程容積である。
一方、吸気温度センサ４８及び吸気圧センサ５０より検出される吸気マニホールド１６における吸気温Ｔｂ及び吸気圧Ｐｂのもとでエンジン１に吸入される気体の体積をＶｂとし、この気体のモル数をｎ、気体定数をＲとした場合、下記式（３）が成立する。
【００３２】
Ｐｂ・Ｖｂ＝ｎ・Ｒ・Ｔｂ  ・・・  （３）
したがって、エンジン１の体積効率をηｖとすると、１燃焼サイクルにおいてエンジン１の気筒内に導入される気体重量Ｇcylは下記式（４）によって表される。
【００３３】
【数２】
2010144647.tif 000004
【００３４】
ここで、１燃焼サイクルの気体重量Ｇcylは、実際は新気の吸入空気量ＧairとＥＧＲガス還流量Ｇegrとを加算した値（Ｇcyl＝Ｇair＋Ｇegr）であるが、ＥＧＲガス還流量Ｇegr中の残存空気量と新気吸入空気量Ｇairの両方を考慮した代表値として、以下では吸入空気量Ｇcylとみなし、気筒毎の吸入空気量Ｇcyl＃ｘは上記式（３）、（４）から下記式（５）のように表される。
【００３５】
【数３】
2010144647.tif 000005
【００３６】
上記式（５）において、単位量あたりの燃料の発熱量Ｈｕ、図示熱効率ηｉ、及び体積効率ηｖは予め定めることが可能であり、気体定数ＲについてもＥＧＲガス還流量によって大きく変動するものではないことから、予め所定値を適用することが可能である。
したがって、気筒別吸入空気量算出部６２では、上記気筒別図示平均有効圧算出部６０で算出された気筒毎の図示平均有効圧Ｐｍｉ＃ｘ、並びに吸気温センサ４８によって検出された吸気温Ｔｂ、及び吸気圧センサ５０によって検出された吸気圧Ｐｂを用い、上記式（５）による演算を行うことによって気筒毎の吸入空気量Ｇcyl＃ｘが算出される。
【００３７】
そして、当該気筒別吸入空気量算出部６２は、算出した気筒毎の吸入空気量Ｇcyl＃ｘを対象気筒吸入空気量推定部６４に出力する。
対象気筒吸入空気量推定部６４は、気筒別吸入空気量算出部６２により算出された気筒毎の吸入空気量Ｇcyl＃ｘを統計処理して、これから燃料噴射を行う対象気筒に吸入される吸入空気量Ｇcylpredictを推定する。
【００３８】
詳しくは、対象気筒吸入空気量推定部６４は、上記気筒別吸入空気量算出部６２において算出される吸入空気量Ｇcyl＃ｘのうち、新しく算出された吸入空気量ほど大きな重み付けを行って平均を求める所謂加重移動平均演算を行った上で、吸入空気量Ｇcylpredictを算出する。
例えば、図４に示すように、エンジン１の燃焼順序が、第１気筒＃１、第３気筒＃３、第４気筒＃４、第２気筒＃２であって、これから燃料噴射を行う対象気筒が第１気筒＃１である場合、下記式（６）のように第１気筒＃１の吸入空気量Ｇcylpredictを算出する。なお、下記式（６）のαの値はα１＞α２＞α３、α１＋α２＋α３＝１となる任意の値に設定されている。
【００３９】
【数４】
2010144647.tif 000006
【００４０】
そして、当該対象気筒吸入空気量推定部６４は、算出した対象気筒の吸入空気量Ｇcylpredictを指示噴射量算出部７０に出力する。
また、目標空気過剰率算出部６６は、エンジンの運転状態に応じた目標空気過剰率λtargetを算出する。
当該目標空気過剰率算出部６６には、予め目標空気過剰率マップが記憶されており、当該マップから目標空気過剰率λtargetを読み出して設定する。当該目標空気過剰率マップは、クランク角センサ４４からのクランク角情報から算出されるエンジン回転数とアクセル開度センサ４６からのアクセル開度情報から算出されるエンジン負荷とに対応して設定されている。
【００４１】
また、当該目標空気過剰率マップでは、目標空気過剰率λtargetがスモークの発生し始める所定の閾値以下とならないように制限されている。
そして、当該目標空気過剰率算出部６６は、算出した目標空気過剰率λtargetを指示噴射量算出部７０に出力する。
運転状態判定部６８は、エンジン１の運転状態が定常運転または過渡運転であるかを判定する。当該判定は、アクセル開度センサ４６からのアクセル開度情報からアクセル開度の変化率を算出し、当該アクセル開度の変化率が所定値より大である場合に過渡運転状態と判定し、所定値以下である場合は定常運転状態と判定する。
【００４２】
そして、当該運転状態判定部６８は、運転状態の判定結果を指示噴射量算出部７０に出力する。
指示噴射量算出部７０は、上記運転状態判定部６８からの判定結果に応じて、対象気筒の燃料噴射弁１２への指示噴射量Ｇfuel＃ｘを算出する。
詳しくは、上記運転状態判定部６８からの判定結果が過渡運転状態である場合は、上記対象気筒吸入空気量推定部６４において算出された対象気筒吸入空気量Ｇcylpredictに基づき、上記目標空気過剰率算出部６６において算出された目標空気過剰率λtargetとなる指示噴射量Ｇfuel＃ｘを下記式（７）より算出する。
【００４３】
【数５】
2010144647.tif 000007
【００４４】
なお、上記式（７）において、Ｌ０は理論空燃比である。
さらに、指示噴射量算出部７０は、エンジン回転数及びアクセル開度に対応した燃料噴射量マップを記憶しており、当該マップからエンジン１の運転状態に応じたトルクを発生させるために必要な燃料噴射量Ｇfueldemandを算出する。そして、上記式（７）により算出された指示噴射量Ｇfuel＃ｘがマップに基づく燃料噴射量Ｇfueldemand以上となるような場合は、即ち必要以上のトルクが発生するような場合は、指示噴射量Ｇfuel＃ｘを抑えるよう補正する。
【００４５】
一方、上記運転状態判定部６８からの判定結果が定常運転状態である場合、指示噴射量算出部７０は、上記気筒別図示平均有効圧Ｐｍｉ＃ｘが均一になる指示噴射量Ｇfuel＃ｘを算出する。
具体的には、指示噴射量算出部７０は、アクセル開度の変化量に対応した適正な図示平均有効圧として、目標図示平均有効圧Ｐｍｉtargetが予め設定された目標図示平均有効圧マップが記憶されている。そして、アクセル開度センサ４６によって検出されたアクセル開度の変化量に基づき、この目標図示平均有効圧マップから対応する目標図示平均有効圧Ｐｍｉtargetを読み出し、下記式（８）により対象気筒への指示噴射量Ｇfuel＃ｘを算出する。
【００４６】
【数６】
2010144647.tif 000008
【００４７】
なお、上記式（８）のＧfueldemandは、エンジン回転数及び負荷に対応した燃料噴射量マップから読み出されるエンジン１の運転状態に応じたトルクを発生させるために必要な燃料噴射量である。
このように構成されたＥＣＵ４２は、指示噴射量算出部７０において算出された指示噴射量Ｇfuel＃ｘに基づき対象気筒の燃料噴射弁１２を制御する。
【００４８】
以下、本発明に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置による燃料制御の流れについて説明する。
図５には本発明に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置による燃料制御ルーチンがフローチャートにより示されており、上記図２を参照しつつ当該フローチャートに沿って説明する。
【００４９】
図５のステップＳ１に示すように、まずＥＣＵ４２は、筒内圧センサ１４、吸気温度センサ４８、吸気圧センサ５０により検出される筒内圧Ｐ、吸気温度Ｔｂ、吸気圧Ｐｂを読み込む。
ステップＳ２では、気筒別図示平均有効圧算出部６０において、気筒毎の図示平均有効圧Ｐｍｉ＃ｘを算出する。
【００５０】
ステップＳ３では、気筒別吸入空気量算出部６２において、気筒毎の吸入空気量Ｇcyl＃ｘを算出する。
ステップＳ４では、運転状態判定部６８において、エンジン１の運転状態が過渡運転であるか否か、即ちアクセル開度変化率が所定値より大であるか否かを判別する。当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ５に進む。
【００５１】
ステップＳ５では、対象気筒吸入空気量推定部６４において、対象気筒以外の他気筒の吸入空気量Ｇcyl＃ｘを統計処理して、対象気筒の吸入空気量Ｇcylpredictを推定する。
続くステップＳ６では、指示噴射量算出部７０において、上記ステップＳ５において推定した対象気筒の吸入空気量Ｇcylpredictに基づき、目標空気過剰率λtargetとなる指示噴射量Ｇfuel＃ｘを上記式（７）より算出する。
【００５２】
ステップＳ７では、上記ステップＳ６で算出された指示噴射量Ｇfuel＃ｘがエンジン１の運転状態に応じた燃料噴射量Ｇfuel＃ｘ未満であるか否かを判別する。当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ１０に進む。一方、ステップＳ７の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合は、ステップＳ８に進む。
ステップＳ８では、指示噴射量Ｇfuel＃ｘの値を運転状態に応じた燃料噴射量Ｇfuel＃ｘとして、ステップＳ１０に進む。
【００５３】
また、上記ステップＳ４の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちエンジン１の運転状態が定常運転である場合は、ステップＳ９に進む。
ステップＳ９では、指示噴射量算出部７０において、気筒別図示平均有効圧Ｐｍｉ＃ｘが均一になる指示噴射量Ｇfuelを上記式（８）より算出し、ステップＳ１０に進む。
ステップＳ１０では、上記ステップＳ６、Ｓ８、またはＳ９において算出された対象気筒の燃料噴射弁１２を制御し、指示噴射量Ｇfuel＃ｘによる燃料噴射を実行して当該ルーチンをリターンする。
【００５４】
以上のように、当該ＥＣＵ４２における燃料制御では、過渡運転時において、気筒毎の吸入空気量Ｇair＃ｘを統計処理して対象気筒の吸入空気量Ｇcylpredictを推定し、当該吸入空気量Ｇcylpredictに基づいて空気過剰率λtargetを満たす指示噴射量Ｇfuel＃ｘを算出する。
つまり、他気筒の吸入空気量Ｇcyl＃ｘの情報を含めて対象気筒の吸入空気量を推定することで、実際の吸入空気量変化を予測し、正確な吸入空気量を推定することができる。
【００５５】
このように、吸入空気量の予測精度及び検出応答性を向上させ、当該吸入空気量Ｇcylpredictに基づき指示噴射量Ｇfuel＃ｘを算出することで、より正確に目標空気過剰率λtargetを実現することができる。
さらに、気筒毎の吸入空気量Ｇair＃ｘの統計処理では、上記式（６）のように、新しく算出された吸入空気量ほど大きな重み付けをして平均化していることから、過去の情報の影響を減らし、新しい情報に応じた適切な推定を行うことができる。
【００５６】
また、目標空気過剰率λtargetは、目標空気過剰率算出部６６においてスモークの発生し始める所定の閾値以下とならないように制限されており、このような目標空気過剰率λtargetを正確に実現できることで、空気過剰率低下によるスモークの発生を抑えることができる。
そして、当該燃料制御を過渡運転時に実行することで、吸気状態等の変動が大きく空気過剰率等が大きく変化する条件にも適切に対応しスモークの発生を確実に抑制させることができる。
【００５７】
一方、定常運転時には、気筒毎の図示平均有効圧Ｐｍｉ＃ｘが均一となるよう指示噴射量を算出する。このように、吸気状態の変動の少ない定常運転時には、図示平均有効圧Ｐｍｉの変動を抑えるように燃料制御を行うことで、トルク変動の少ない安定した走行を実現できる。
これらのことから、本発明に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置は、運転状態に応じた適切な空気過剰率による運転を行うことができ、排気性能及び走行性能を向上させることができる。また、余分な燃料の噴射等も軽減できることから、燃費を向上させることができる。
【００５８】
以上で本発明に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、エンジン１は４気筒コモンレール式ディーゼルエンジンだが、当該構成のエンジンに限るものではなく、他の構成のディーゼルエンジンであっても構わない。上記実施形態とは気筒数が異なっていたり、燃焼順序が異なっているディーゼルエンジンにも適用可能である。
【００５９】
上記実施形態では、対象気筒吸入空気量推定部６４において式（６）のような加重移動平均演算による統計処理を行って吸入空気量Ｇcylpredictを推定しているが、当該統計処理はこの手法に限られるものではない。
また、上記実施形態では、エンジン１の運転状態をアクセル開度変化率から判定しているが、当該運転状態を検出する手段はこれに限られるものではなく、例えばエンジン回転数等に他の情報に基づき検出しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置の制御ブロック図である。
【図３】エンジンのＰ−Ｖ線図の一例を示すグラフである。
【図４】第１気筒の図示平均有効圧変化及び各気筒の吸入空気量変化を示すタイムチャートである。
【図５】本発明に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置による燃料制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１  エンジン
３  気筒
１２  燃料噴射弁（燃料噴射手段）
１４  筒内圧センサ（筒内圧検出手段）
４２  ＥＣＵ（燃料噴射制御手段）
４４  クランク角センサ
４６  アクセル開度センサ（運転状態検出手段）
４８  吸気温度センサ
５０  吸気圧センサ
６０  気筒別図示平均有効圧算出部（気筒別図示平均有効圧算出手段）
６２  気筒別吸入空気量算出部（気筒別吸入空気量算出手段）
６４  対象気筒吸入空気量推定部（吸入空気量推定手段）
６６  目標空気過剰率算出部
６８  運転状態判定部
７０  指示噴射量算出部（指示噴射量算出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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