(57)【要約】【課題】降雨時に燃料消費率の向上を図ることが可能な内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】降雨を判定する降雨判定手段３３と、エンジン１のシリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射弁３と、燃料噴射弁３が主燃料噴射と該主燃料噴射の前に行う前燃料噴射とを実行するように制御する燃料噴射制御手段３４とを備える。降雨判定手段３３が降雨であると判定した場合、燃料噴射制御手段３４は、燃料噴射弁３が実行する前燃料噴射の噴射量を減少させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
降雨を判定する降雨判定手段と、
内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
該燃料噴射手段が主燃料噴射と該主燃料噴射の前に行う前燃料噴射とを実行するように制御する燃料噴射制御手段とを備え、
前記降雨判定手段が降雨であると判定した場合、前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射手段が実行する前燃料噴射の噴射量を減少させることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
車両に付着する雨滴を検出する雨滴検出手段が雨滴を検出したとき、前記降雨判定手段は降雨であると判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
ワイパーの作動継続時間が所定時間を超えたとき、前記降雨判定手段は降雨であると判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前燃料噴射が行われる内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃焼音を抑制するために、主燃料噴射の前に微量の燃料を噴射する前燃料噴射を行うことが知られている。しかしながら、前燃料噴射を行うと、燃料消費率が悪化する。
【０００３】
そこで、特許文献１には、車室内騒音が大きいときには、車室内騒音が小さいときに比べて、前燃料噴射の噴射量を減少させ、燃料消費率の向上を図ることが開示されている。車室内騒音が大きいと、車室内の乗員は燃焼音の悪化が気にならないため、燃料消費率の向上を優先させている。減速比が所定値以下である場合、車速が所定値以上である場合、車室内騒音を直接検出した検出値が所定値以上である場合に、車室内騒音が大きいと判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４２１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許公報１には開示されていないが、降雨時にも車室内騒音が大きくなる。車室内騒音を直接検出するマイクロフォン等の騒音測定装置が車室内に設置されていれば、降雨時、車室内騒音が大きくなるため、前燃料噴射の噴射量を減少させることが可能である。しかし、このような騒音測定装置は通常設置されていない。そのため、降雨時に、前燃料噴射の噴射量を減少させて、燃料消費率の向上を図ることができない。
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、降雨時に燃料消費率の向上を図ることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の内燃機関の制御装置は、降雨を判定する降雨判定手段と、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、該燃料噴射手段が主燃料噴射と該主燃料噴射の前に行う前燃料噴射とを実行するように制御する燃料噴射制御手段とを備え、前記降雨判定手段が降雨であると判定した場合、前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射手段が実行する前燃料噴射の噴射量を減少させることを特徴とする。
【０００８】
本発明の内燃機関の制御装置によれば、降雨判定手段が降雨であると判定した場合、燃料噴射手段が実行する前燃料噴射の噴射量が減少する。降雨時には、雨粒による車体への打撃音や路面の水跳ね音等による走行騒音の増加により、車室内騒音が大きくなる。そのため、降雨時には、前燃料噴射の噴射量減少により燃焼音が悪化しても、車室内の乗員は気にならない。そこで、降雨時、前燃料噴射の噴射量を減少させ、燃料消費率の向上を図っている。
【０００９】
本発明の内燃機関の制御装置において、車両に付着する雨滴を検出する雨滴検出手段が雨滴を検出したとき、前記降雨判定手段は降雨であると判定することが好ましい。
【００１０】
また、本発明の内燃機関の制御装置において、ワイパーの作動継続時間が所定時間を超えたとき、前記降雨判定手段は降雨であると判定することが好ましい。
【００１１】
これらの場合、騒音測定装置等の通常の車両には設置されない装置を必要することなく、降雨を判定することができる。そのため、降雨の判定に追加コストが生じない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関を示す構成図。
【図２】内燃機関の制御装置を示すブロック図。
【図３】内燃機関の作動を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
【００１４】
図１を参照して、内燃機関であるエンジン１は、排気ガス還流（Exhaust Gas Recirculation）（以下、「ＥＢＲ」という）を行うＥＧＲ機構２を備えている。ＥＧＲ機構２は、エンジン１の排気ガスの一部を吸気系に還流する。
【００１５】
エンジン１は、シリンダ内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各シリンダに燃料噴射弁（インジェクタ）３が設けられている。燃料噴射弁３は、詳細は図示しないが、コモンレールを介して高圧ポンプに接続されており、燃料タンクの燃料が、高圧ポンプで昇圧された後、コモンレールを介して燃料噴射弁３に送られ、燃料噴射弁３からシリンダ内に噴射される。
【００１６】
エンジン１は、シリンダに吸気（吸入空気）を供給する吸気管４と、シリンダからの排気ガスを排出する排気管５とを備えている。
【００１７】
吸気管４には、過給機６が設けられている。過給機６は、エンジン１の排気ガスの運動エネルギーにより駆動されるタービン７と、タービン７により回転駆動され、吸気の圧縮を行うコンプレッサ８とを備えている。タービン７は、可変ベーン（図示せず）を有しており、可変ベーンの開度変化により、過吸圧を調整する。
【００１８】
吸気管４のコンプレッサ８の下流には、インタークーラ９とインテークシャッタ（スロットル弁）１０とが設けられている。インタークーラ９は、加圧された空気を冷却する。インテークシャッタ１０は、シャッタ開度の変化により、新気、即ち大気から流入する吸気の流量を調整する。
【００１９】
一方、排気管５のタービン７の下流側には、排気ガスを浄化する触媒コンバータ１１と、排気ガス中のパティキュレートを捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、「ＤＰＦ」という）１２とが上流側からこの順序で設けられている。
【００２０】
触媒コンバータ１１は、ＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤及び酸化、還元を促進するための触媒を内蔵する。触媒コンバータ１１は、排気ガスリッチ状態において、ＮＯｘ吸収剤から放出されるＮＯｘがＨＣ、ＣＯにより還元されて、窒素ガスとして排出され、またＨＣ、ＣＯは酸化されて水蒸気及び二酸化炭素として排出されるように構成されている。
【００２１】
ＤＰＦ１２は、排気ガスがフィルタ壁の微細な孔を通過する際、排気ガス中の炭素（Ｃ）を主成分とするパティキュレートであるスート（ｓｏｏｔ）を、フィルタ壁の表面及びフィルタ壁中の孔に堆積させることによって捕集する。フィルタ壁の構成材料としては、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックスや金属からなる多孔体が使用される。
【００２２】
ＥＧＲ機構２は、排気ガスを吸気管４に還流するＥＧＲ通路１３と、ＥＧＲ通路１３に設けられたＥＧＲ弁１４とから構成される。ＥＧＲ通路１３は、排気管５のタービン７の上流側と吸気管４のインテークシャッタ１０の下流側との間に設けられている。ＥＧＲ弁１４は、弁開度の変化により、ＥＧＲ流量を調整する。
【００２３】
さらに、エンジン１が搭載された車両には、ワイパー１５が設置されている。ワイパー１５は、フロントガラスに取り付けられたワイパーブレード（図示せず）を動作させ、フロントガラスに付着した雨滴を除去する。
【００２４】
そして、車両には、雨滴センサ１６とワイパースイッチ１７とが設置されている。雨滴センサ１６は、車両に付着した雨滴の有無を検出する。雨滴センサ１６として、フロントガラスに雨滴が付着したとき、電極間の静電容量が変化することを用いて雨滴を検出するタイプや、外光が散乱することを用いて雨滴を検出するタイプや、送信した赤外線が雨滴により吸収されて受信効率が低下することを用いて雨滴を検出するタイプ等、適宜のタイプからなるセンサを使用することができる。ワイパースイッチ１７は、車室内に設置され、降雨時にワイパー１５を作動させるために、乗員がＯＮ状態にするスイッチである。
【００２５】
吸気管４の過給機６の上流には、エンジン１の吸気流量を測定する吸気流量センサ（エアフロセンサ）１８が設けられている。吸気流量センサ１８は、ここでは、ホットワイヤを用いた発熱式のものであり、ホットワイヤを通過する空気流速に応じてホットワイヤの抵抗値が変化することを利用し、検出する電圧などから吸気流量を測定する。
【００２６】
触媒コンバータ１１の直上流の排気管５には、比例型空燃比（Linear Air Fuel Ratio）センサ（以下、「ＬＡＦセンサ」という）１９が設けられている。ＬＡＦセンサ１９は、エンジン１の排気ガス中の空燃比にほぼ比例した値αを検出する。
【００２７】
また、エンジン１の回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ２０と、アクセルペダル（図示せず）によるアクセル開度（踏み込み量）Ｌを検出するアクセルセンサ２１も設けられている。
【００２８】
さらに、中央演算処理ユニット（以下、「ＣＰＵ」という）（図示せず）等からなる電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）３０も設けられている。ＥＣＵ３０は、各種センサ１６〜２１からの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路（図示せず）と、燃料噴射弁３、タービン７、インテークシャッタ１０、ＥＧＲ弁１４、ワイパー１５に制御信号を送信する出力回路（図示せず）とを備えている。また、ＥＣＵ３０は、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム、演算結果等を格納するメモリ３１も備えている。
【００２９】
図２を参照して、メモリ３１には、非降雨時における燃料噴射弁３の噴射圧力、噴射時間及び噴射時期（以下、これらを合わせて、「噴射パターン」という）ＦＰ１のマップＭ１、及び降雨時における燃料噴射弁３の噴射パターンＦＰ２のマップＭ２が格納されている。マップＭ１，Ｍ２には、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ｌ，ＬＡＦセンサ１９の出力値α等に対応する噴射パターンＦＰ１，ＦＰ２が予め設定されている。
【００３０】
ここで、噴射パターンＦＰ２は噴射パターンＦＰ１と比較して、前燃料噴射（パイロット噴射、プレ噴射）の噴射量が減量されている。なお、噴射量の減量は、噴射圧力の減少、噴射時間の減少、あるいはこれら双方の減少のいずれによるものであってもよい。
【００３１】
例えば、マップＭ１で１回の前燃料噴射（シングルパイロット）を有する噴射パターンＦＰ１となる設定条件の場合、マップＭ２ではこの前燃料噴射の噴射量を減少させた噴射パターンＦＰ２が設定されている。マップＭ１で２回の前燃料噴射（ダブルパイロット）や３回の前燃料噴射（トリプルパイロット）など２回以上の前燃料噴射を有する噴射パターンＦＰ１となる設定条件の場合、マップＭ２には、少なくとも１回の前燃料噴射の噴射量を減少させた、あるいは、前燃料噴射の回数を減少させた噴射パターンＦＰ２が設定されている。
【００３２】
前燃料噴射は、本来の燃料噴射（主燃料噴射、メイン噴射）の前に微量の燃料を噴射し、予備的な燃焼をさせるものである。前燃料噴射によって、微量燃料がピストンの上昇に伴う燃焼室内の温度上昇によって燃え、この予備的な燃焼によって燃焼室内の温度を下げ、主燃料噴射の拡散燃料が活発化する。そのため、燃料噴射から着火までの着火遅れ時間が短縮化され、主燃焼が安定化して燃焼速度が緩慢になり、燃焼音を抑制することができる。また、前燃料噴射の直前に前燃料噴射を行うことにより、直後の前燃料噴射による燃料の燃焼安定化を図ることができ、この場合も同様に、燃焼音を抑制することができる。さらに、前燃料噴射を増加することにより、窒素酸化物の発生も抑制することができる。
【００３３】
しかしながら、前燃料噴射の噴射量が多いと、燃料消費率が低下し、また、スート排出量が増加し、ＤＰＦ１２の再生頻度を増加させる必要が生じる。ところが、降雨時、雨粒による車体への打撃音や路面の水跳ね音等による走行騒音の増加により、車室内騒音が大きくなる。そのため、降雨時に、前燃料噴射の噴射量を減少させ、燃焼音が悪化しても、車室内の乗員は気にならない。
【００３４】
また、メモリ３１には、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ｌ、ＬＡＦセンサ１９の出力値α等に基づいて設定される目標吸気流量、ＥＧＲ弁１４の開度のマップ等も格納されている。なお、マップの代わりに、テーブルがメモリ３１に格納されていてもよい。
【００３５】
ＥＣＵ３０は、その処理の機能的手段として、ワイパー作動手段３２、降雨判定手段３３、燃料噴射制御手段３４及びタイマ３５を備えている。
【００３６】
ワイパー作動手段３２は、雨滴センサ１６からフロントガラスに雨滴が付着することを示す信号を受信したとき、ワイパー１５を作動させる。また、ワイパー作動手段３２は、ワイパースイッチ１７からＯＮ信号を受信したときも、ワイパー１５を作動させる。
【００３７】
降雨判定手段３３は、降雨であるか否かを判定する。降雨判定手段３３は、ワイパー１５が所定時間Ｔ、例えば１分を超え継続して作動したとき、降雨であると判定する。計時はタイマ３５を用いて行う。
【００３８】
燃料噴射制御手段３４は、燃料噴射弁３の燃料噴射を制御する。降雨判定手段３３が降雨でないと判定するとき、燃料噴射制御手段３４は、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ｌ、ＬＡＦセンサ１９の出力値α等を取得して、これらに対応する噴射パターンＦＰ１をマップＭ１から検索し、この噴射パターンＦＰ１に基づき燃料噴射弁３の燃料噴射を制御する。一方、降雨判定手段３３が降雨であると判定するとき、燃料噴射制御手段３４は、エンジン回転数Ｎｅ、アクセル開度Ｌ、ＬＡＦセンサ１９の出力値αを取得して、これらに対応する燃料噴射弁３の噴射パターンＦＰ２をマップＭ２から検索し、この噴射パターンＦＰ２に基づき燃料噴射弁３の燃料噴射を制御する。
【００３９】
これにより、降雨時に、燃料噴射制御手段３４は、非降雨時の噴射パターンＦＰ１と比較して、前燃料噴射の噴射量が減少した噴射パターンＦＰ２に基づき燃料噴射弁３の燃料噴射を制御する。
【００４０】
次に、図３に示すフローチャートに従って、エンジン１の制御装置の作動について説明する。
【００４１】
まず、降雨判定手段３３は、ワイパー作動継続時間ｔを０に設定する（Ｓ１）。
【００４２】
次に、雨滴センサ１６からフロントガラスに雨滴が付着することを示す信号を受信する場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、又は、ワイパースイッチ１７からＯＮ信号を受信する場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ワイパー作動手段３２は、ワイパー１５を作動させる（Ｓ４）。
【００４３】
そして、ワイパー作動継続時間ｔが所定時間Ｔを超える場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、降雨判定手段３３は、降雨であると判定する（Ｓ６）。
【００４４】
一方、雨滴センサ１６からフロントガラスに雨滴が付着することを示す信号を受信しない場合（Ｓ２：ＮＯ）、かつ、ワイパースイッチ１７からＯＮ信号を受信しない場合（Ｓ３：ＮＯ）、ワイパー作動手段３２は、ワイパー１５を作動させず（Ｓ７）、ワイパー作動継続時間ｔを０にリセットする（Ｓ８）。
【００４５】
そして、ワイパー１５が作動しない場合（Ｓ７）、及びワイパー作動継続時間ｔが所定時間Ｔを超えない場合（Ｓ５：ＮＯ）、降雨判定手段３３は、降雨でないと判定する（Ｓ９）。
【００４６】
降雨でないと判定された場合（Ｓ９）、燃料噴射制御手段３４は、エンジン回転数Ｎｅ等の検出値に対応する噴射パターンＦＰ１をマップＭ１から検索し、噴射パターンＦＰ１に基づき燃料噴射弁３の燃料噴射を制御する（Ｓ１０）。
【００４７】
一方、降雨であると判定された場合（Ｓ６）、燃料噴射制御手段３４は、エンジン回転数Ｎｅ等の検出値に対応する噴射パターンＦＰ２をマップＭ２から検索し、噴射パターンＦＰ２に基づき燃料噴射弁３の燃料噴射を制御する（Ｓ１１）。
【００４８】
以上のように、降雨時（Ｓ６）、燃料噴射制御手段３４は、噴射パターンＦＰ２に基づき、非降雨時の噴射パターンＦＰ１に比べて、前燃料噴射の噴射量を減少させて燃料噴射弁３の燃料噴射を制御する（Ｓ５）。そのため、従来のように、降雨時に前燃料噴射の噴射量を減少させない場合に比べて、燃料消費率を向上させることができる。また、このとき、スート排出量が減少するので、ＤＰＦ１２の再生頻度を減少することが可能となる。
【００４９】
また、ワイパー作動継続時間ｔが所定時間Ｔを超えた場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、降雨判定手段３３は、降雨であると判定する（Ｓ６）。そのため、騒音測定装置等の通常の車両には設置されない装置を必要とせず、降雨の判定に追加コストが生じない。
【００５０】
また、吸気流量センサ１８として、一般的なホットワイヤを用いた発熱式のものを用いている。この場合、降雨時は多湿であるため、空気中の水分により、低湿度の場合と比較して、吸気流量センサ１８は多めの吸気流量を検出する。そのため、空燃比がリッチになり、スート排出が多くなるおそれがある。しかし、降雨時に前燃料噴射の噴射量を減少させるので、スート排出を抑制することができる。
【００５１】
なお、本発明は、上述したものに限定されない。例えば、実施形態では、エンジン１をディーゼルエンジンとする場合について説明した。しかし、エンジン１はガソリンエンジンであってもよい。
【００５２】
また、雨滴センサ１６とワイパースイッチ１７との双方を備える場合について説明した。しかし、雨滴センサ１６かワイパースイッチ１７のいずれか一方のみを備えるものであってもよい。
【００５３】
また、ワイパー作動継続時間ｔが所定時間Ｔを超えた場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、降雨であると判定する（Ｓ６）場合について説明した。しかし、雨滴センサ１６からフロントガラスに雨滴が付着することを示す信号を受信した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、あるいは、ワイパースイッチ１７からＯＮ信号を受信した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）に、降雨であると判定してもよい。また、温度センサと湿度センサとを車両に設置し、所定温度以上、かつ所定湿度以上となった場合に、降雨であると判定してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１…エンジン（内燃機関）、  ３…燃料噴射弁、  １５…ワイパー、  １６…雨滴センサ、  １７…ワイパースイッチ、  ３０…ＥＣＵ、  ３１…メモリ、  ３２…ワイパー作動手段、  ３３…降雨判定手段、  ３４…燃料噴射制御手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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