(57)【要約】【課題】エアフローセンサによる吸入空気量を用いることなく、スモークリミテーション機能の実現を可能とする。【解決手段】エンジン３の気筒への吸入空気量とエンジン回転数に基づいて求められる空気過剰率の下限値と、理論空燃比と、エンジン回転数を用いて噴射量制限値を算出し、噴射量が噴射量制限値を超えないように噴射量を制限するスモークリミテーション機能を有してなるコモンレール式燃料噴射制御装置において、エンジン３の吸入気圧及び吸気温度と、エンジン３の理論上の吸入空気量に対する実際の吸入空気量の比である体積効率とを用いて推定吸入空気量を算出し、その算出された推定吸入空気量を、エンジン３の気筒への吸入空気量として用いてスモークリミテーション機能の実行を可能としたものである。【選択図】図２
2014181559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの気筒への吸入空気量とエンジン回転数に基づいて求められる空気過剰率の下限値と、理論空燃比と、前記エンジン回転数を用いて噴射量制限値を算出し、噴射量が前記噴射量制限値を超えないように噴射量を制限するスモークリミテーション機能を有してなるコモンレール式燃料噴射制御装置における噴射量制限方法であって、
前記エンジンの吸気圧及び吸気温度と、前記エンジンの理論上の吸入空気量に対する実際の吸入空気量の比である体積効率とを用いて推定吸入空気量を算出し、前記算出された推定吸入空気量を、前記エンジンの気筒への吸入空気量として用いて前記スモークリミテーション機能の実行を可能としたことを特徴とする噴射量制限方法。
【請求項２】
前記体積効率は、前記エンジンの理論上の吸入空気量に対する実際の吸入空気量の比である体積効率を、エンジン回転数と指示噴射量を入力パラメータとして、種々のエンジン回転数と指示噴射量の組み合わせに対して読み出し可能に予め設定された体積効率マップを用いて求められたものであることを特徴とする請求項１記載の噴射量制限方法。
【請求項３】
エンジンの動作制御を実行する電子制御ユニットが設けられ、前記電子制御ユニットにより、前記エンジンの気筒への吸入空気量とエンジン回転数に基づいて求められる空気過剰率の下限値と、理論空燃比と、前記エンジン回転数を用いて噴射量制限値が算出され、噴射量が前記噴射量制限値を超えないように噴射量を制限するスモークリミテーション機能が実行されるよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
前記エンジンの吸気圧及び吸気温度を入力し、前記入力された吸気圧及び吸気温度と、前記エンジンの理論上の吸入空気量に対する実際の吸入空気量の比である体積効率とを用いて推定吸入空気量を算出し、前記算出された推定吸入空気量を、前記エンジンの気筒への吸入空気量として用いて前記スモークリミテーション機能の実行可能に構成されてなることを特徴とするコモンレール式燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記電子制御ユニットは、前記エンジンの理論上の吸入空気量に対する実際の吸入空気量の比である体積効率を、エンジン回転数と指示噴射量を入力パラメータとして、種々のエンジン回転数と指示噴射量の組み合わせに対して読み出し可能に予め設定された体積効率マップを有し、前記体積効率マップにより、エンジン回転数と指示噴射量に対する体積効率が求められるよう構成されてなることを特徴とする請求項３記載のコモンレール式燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス中のスモークの発生を抑圧するための噴射量制限方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置に係り、特に、構成の簡素化等を図ったものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディーゼルエンジンを用いた車両等にあっては、排気ガス中のスモークの発生を抑圧するため、エアフローセンサにより検出された吸入空気量と指示噴射量とを基に算出された空気過剰率が、所定の下限空気過剰率を下回らないように、指示噴射量を制限するスモークリミテーション機能が備えられることが多い（例えば、特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１６４９６７号公報（第３−４頁、図１−図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような従来のスモークリミテーション機能は、基本的にエアフローセンサが備えられていることを前提とするものであるが、近年、例えば、適用される排ガス規制によっては、ＥＧＲ（排気ガス循環装置）などを装備することなく排ガス規制値を満足する構成となるものもあるため、必ずしもエアフローセンサが備えられているとは限らない。
ところが、このようなエアフローセンサを備えない構成の内燃機関であって、通常の運転状態において、排ガス規制を満足するものであっても、吸入空気量は環境条件に変化するため、厳しい環境条件となった場合等には、空気過剰率が低下し、その結果、スモーク排出が大幅に増加し、通常では超えない規制値を超えてしまう畏れがある。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、エアフローセンサによる吸入空気量を用いることなく、スモークリミテーション機能の実現を可能とする噴射量制限方法及びコモンレール式燃料噴射制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る噴射量制限方法は、
エンジンの気筒への吸入空気量とエンジン回転数に基づいて求められる空気過剰率の下限値と、理論空燃比と、前記エンジン回転数を用いて噴射量制限値を算出し、噴射量が前記噴射量制限値を超えないように噴射量を制限するスモークリミテーション機能を有してなるコモンレール式燃料噴射制御装置における噴射量制限方法であって、
前記エンジンの吸気圧及び吸気温度と、前記エンジンの理論上の吸入空気量に対する実際の吸入空気量の比である体積効率とを用いて推定吸入空気量を算出し、前記算出された推定吸入空気量を、前記エンジンの気筒への吸入空気量として用いて前記スモークリミテーション機能の実行を可能としてなるものである。
また、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係るコモンレール式燃料噴射制御装置は、
エンジンの動作制御を実行する電子制御ユニットが設けられ、前記電子制御ユニットにより、前記エンジンの気筒への吸入空気量とエンジン回転数に基づいて求められる空気過剰率の下限値と、理論空燃比と、前記エンジン回転数を用いて噴射量制限値が算出され、噴射量が前記噴射量制限値を超えないように噴射量を制限するスモークリミテーション機能が実行されるよう構成されてなるコモンレール式燃料噴射制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
前記エンジンの吸気圧及び吸気温度を入力し、前記入力された吸気圧及び吸気温度と、前記エンジンの理論上の吸入空気量に対する実際の吸入空気量の比である体積効率とを用いて推定吸入空気量を算出し、前記算出された推定吸入空気量を、前記エンジンの気筒への吸入空気量として用いて前記スモークリミテーション機能の実行可能に構成されてなるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、吸入空気量の推定値を求め、その推定値に基づいて噴射量制限値を得ることができるようにしたので、高価なエアフローセンサを備えた構成を必須とすることなく、より簡素な構成で、確実なスモークリミテーション機能の実行を確保することができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態におけるコモンレール式燃料噴射制御装置の構成例を示す構成図である。
【図２】図１に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置を構成する電子制御ユニットによる本発明の実施の形態における噴射量制限処理の実行のために電子制御ユニットが有する機能を機能ブロックにより模式的に示した模式図である。
【図３】図１に示されたコモンレール式燃料噴射制御装置を構成する電子制御ユニットにより実行される本発明の実施の形態における噴射量制限処理の手順を示すサブルーチンフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図３を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における噴射量制限方法が適用されるコモンレール式燃料噴射制御装置の一構成例について、図１を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態におけるコモンレール式燃料噴射制御装置は、高圧燃料の圧送を行う高圧ポンプ装置５０と、この高圧ポンプ装置５０により圧送された高圧燃料を蓄えるコモンレール１と、このコモンレール１から供給された高圧燃料を内燃機関としてのディーゼルエンジン（以下「エンジン」と称する）３の気筒へ噴射供給する複数のインジェクタ（燃料噴射弁）２−１〜２−ｎと、燃料噴射制御処理や後述する噴射量制限処理などを実行する電子制御ユニット（図１においては「ＥＣＵ」と表記）４を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
かかる構成自体は、従来から良く知られているこの種のコモンレール式燃料噴射制御装置の基本的な構成と同一のものである。
【００１０】
高圧ポンプ装置５０は、供給ポンプ５と、調量弁６と、高圧ポンプ７とを主たる構成要素として公知・周知の構成を有してなるものである。
かかる構成において、燃料タンク９の燃料は、供給ポンプ５により汲み上げられ、調量弁６を介して高圧ポンプ７へ供給されるようになっている。調量弁６には、電磁式比例制御弁が用いられ、その通電量が電子制御ユニット４に制御されることで、高圧ポンプ７への供給燃料の流量、換言すれば、高圧ポンプ７の吐出量が調整されるものとなっている。
【００１１】
なお、供給ポンプ５の出力側と燃料タンク９との間には、戻し弁８が設けられており、供給ポンプ５の出力側の余剰燃料を燃料タンク９へ戻すことができるようになっている。
また、供給ポンプ５は、高圧ポンプ装置５０の上流側に高圧ポンプ装置５０と別体に設けるようにしても、また、燃料タンク９内に設けるようにしても良いものである。
【００１２】
インジェクタ２−１〜２−ｎは、エンジン３の気筒毎に設けられており、それぞれコモンレール１から高圧燃料の供給を受け、電子制御ユニット４による噴射制御によって燃料噴射を行うようになっている。
なお、図１において、符号２１はエンジン３の吸気マニホールドを、符号２２は排気マニホールドを、それぞれ示している。
【００１３】
電子制御ユニット４は、例えば、公知・周知の構成を有してなるマイクロコンピュータ（図示せず）を中心に、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶素子（図示せず）を有すると共に、インジェクタ２−１〜２−ｎを通電駆動するための回路（図示せず）や、調量弁６等を通電駆動するための回路（図示せず）を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
かかる電子制御ユニット４には、コモンレール１の圧力を検出する圧力センサ１１の検出信号が入力される他、エンジン回転数、アクセル開度、外気温度、大気圧などの各種の検出信号が、エンジン３の動作制御や燃料噴射制御、さらには、本発明の実施の形態における噴射量制限処理等に供するために入力されるようになっている。
【００１４】
次に、電子制御ユニット４によって実行される本発明の実施の形態の噴射量制限処理について、図２及び図３を参照しつつ説明する。
まず、図３に示されたサブルーチンフローチャートは、電子制御ユニット４において従来同様実行される燃料噴射制御処理などと共に実行される種々のサブルーチン処理の一つとなっているものである。
電子制御ユニット４による処理が開始されると、最初に、吸気圧と吸気温度の入力が行われる（図３のステップＳ１０２参照）。ここで、吸気圧は、エンジン３に吸入される空気の圧力である。具体的には、大気圧であり、図示されない大気圧センサにより検出され電子制御ユニット４に入力されるようになっている（図１参照）。
【００１５】
また、吸気温度は、エンジン３に吸入される空気の温度であり、本発明の実施の形態においては、具体的には大気温度（外気温度）であり、図示されない外気温度センサにより検出され電子制御ユニット４に入力されるようになっている（図１参照）。
【００１６】
なお、吸気圧としては、吸気マニホールド２１内に吸気圧センサを設けた構成として、上述の大気圧に代えて吸気圧センサにより検出された吸気マニホールド内圧力を用いるようにしても好適である。
また、吸気温度についても、吸気マニホールド２１内に吸気温度センサが設けられた構成である場合には、上述の外気温度に代えて吸気温度センサにより検出された吸気マニホールド内温度を用いるようにしても好適である。
【００１７】
次いで、現時点における空気密度（現空気密度）の算出が行われる（図３のステップＳ１０４参照）。
すなわち、現空気密度ρactは、下記する演算式によって算出されるようになっている（図２参照）。
【００１８】
ρact＝（Ｐact／Ｐ0）×（Ｔ0／Ｔact）×ρref
【００１９】
ここで、ＰactはステップＳ１０２で得られた吸気圧、ＴactはステップＳ１０２で得られた吸気温度、Ｐ0は基準圧であり、Ｔ0は基準温度である。
なお、基準圧Ｐ0と基準温度Ｔ0は、標準環境条件として予め定められた気圧及び温度であり、本発明の実施の形態においては、気圧１０１３ｈＰａ、気温０℃である。
これら、基準圧Ｐ0及び基準温度Ｔ0は、電子制御ユニット４の適宜な記憶領域に定数として記憶されたものとなっている。
また、ρrefは標準環境条件下における空気密度（基準空気密度）であり、具体的には、外気温度０℃における空気密度である。
【００２０】
次いで、排気重量の算出が行われる（図３のステップＳ１０６参照）。
すなわち、排気重量は、先のステップＳ１０４で算出された現空気密度ρactにエンジン３の１気筒当たりにおける排気量が乗算されて求められる（図２参照）。ここで、エンジン３の一気筒当たりにおける排気量は、予め電子制御ユニット４の適宜な記憶領域に定数として記憶されたものである。
次いで、エンジン回転数の入力が行われる（図３のステップＳ１０８参照）。
エンジン回転数は、図示されない回転センサによって検出され、電子制御ユニット４に入力され（図１参照）、次述する推定吸入空気量の算出に用いられるものとなっている。
【００２１】
次いで、推定吸入空気量の算出が行われる（図３のステップＳ１１０参照）。
推定吸入空気量は、エンジン３の１気筒に吸入されると推定される空気量である。かかる推定吸入空気量は、ステップＳ１０６で算出された排気重量に体積効率を乗ずることで算出されるものとなっている（図２参照）。
ここで、本発明の実施の形態における体積効率は、１気筒内に設計上（理論上）吸入され得る空気量ｍ０に対する、１気筒に実際に吸入される空気量ｍactの割合を表したもので、実際の吸入空気量が吸入抵抗等の存在等に起因して設計値に対してどの程度低下するかを示すものである。なお、実際の空気量ｍactは、吸気マニホールド２１の入り口での空気量である。
【００２２】
かかる体積効率は、エンジン回転数と指示噴射量とで変化することから、本発明の実施の形態においては、試験結果やシミュレーション結果等に基づいて、種々のエンジン回転数と指示噴射量の組み合わせに対する体積効率を求め、これをエンジン回転数と指示噴射量を入力パラメータとして、入力されたエンジン回転数と指示噴射量の組み合わせに対する体積効率を読み出し可能に構成した体積効率マップを作成し、電子制御ユニット４の適宜な記憶領域に記憶、保持されたものとなっている（図２参照）。
【００２３】
なお、吸気圧として、先に述べたように吸気マニホールド内圧力を用いる場合には、体積効率を定める実際の空気量ｍactは、吸気マニホールド２１内におけいて計測される一気筒当たりの実際の空気量ｍactを用いることとなる。すなわち、体積効率は、１気筒内に設計上（理論上）吸入され得る空気量ｍ０に対する、吸気マニホールド２１内において計測される１気筒当たりに実際に吸入される空気量ｍactの割合として定義され、体積効率マップも、そのように定義された体積効率を、先に述べたように読み出し可能に構成されたものを用いることとなる。
【００２４】
また、指示噴射量は、電子制御ユニット４において、別途、従来同様実行される燃料噴射制御処理において、１気筒に噴射させるべき燃料量として演算算出されるようになっているものである。したがって、体積効率マップから体積効率を読み出す場合に必要な指示噴射量は、改めて算出する必要はなく、上述のように電子制御ユニット４において別個に実行されている燃料噴射制御処理において算出された値を流用すれば良い。
【００２５】
上述のようにして推定吸入空気量が算出された後は、下限空気過剰率の算出が行われる（図３のステップＳ１１２参照）。
下限空気過剰率は、燃焼不足や、それに伴う排気ガス中のスモークが規制値を超えないようにする観点から、空気過剰率の採り得る最下限の値である。かかる下限空気過剰率は、エンジン回転数と吸入空気量（本発明の実施の形態においては、推定吸入空気量）に応じて最適値が異なるものである。
【００２６】
そのため、本発明の実施の形態においては、先の体積効率マップ同様、試験結果やシミュレーション結果等に基づいて、種々のエンジン回転数と推定吸入空気量の組み合わせに対する下限空気過剰率を、エンジン回転数と推定吸入空気量を入力パラメータに対して読み出し可能に構成した下限空気過剰率マップを作成し、電子制御ユニット４の適宜な記憶領域に記憶、保持されたものとなっている（図２参照）。
したがって、ステップＳ１１２においては、先のステップＳ１０８で得られたエンジン回転数と、先のステップＳ１１０で得られた推定吸入空気量とを用いてて、これらの値に対応する下限空気過剰率が下限空気過剰率マップから読み出されることとなる。
【００２７】
次いで、噴射量制限値の算出が行われる（図３のステップＳ１１４参照）。
すなわち、噴射量制限値は、ステップＳ１１２で得られた下限空気過剰率に、電子制御ユニット４の適宜な記憶領域に予め記憶された理論空燃比を乗じて算出された値で、推定吸入空気量を除したものとなっている（図２参照）。
噴射量制限値の算出後は、一旦、図示されないメインルーチンへ戻り、算出された噴射量制限値は、メインルーチンにおいて、従来同様に別途実行されるスモークリミテーション処理の中で、指示噴射量の制限に用いられることとなる。すなわち、何らかの原因により噴射量制限値を超える指示噴射量が算出された場合、指示噴射量はこの噴射量制限値に固定されることとなる。その結果、空気過剰率が下限空気過剰率を下回るようなことが防止され、規制値を超えるようなスモーク排出が回避されることとなり、確実なスモークリミテーション機能が発揮されることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
エアフローセンサが無い場合にも確実なスモークリミテーション機能の発揮が所望されるコモンレール式燃料噴射制御装置に適用できる。
【符号の説明】
【００２９】
１…コモンレール
２−１〜２−ｎ…インジェクタ
３…エンジン
４…電子制御ユニット
２１…吸気マニホールド
２２…排気マニホールド
【図１】
2014181559.tif 000003
【図２】
2014181559.tif 000004
【図３】
2014181559.tif 000005