(57)【要約】    【課題】  加速時における黒煙排出を長年に亘って低減する。    【解決手段】  エンジン回転速度Ｎe及びアクセル開度θに基づいて、基本燃料噴射量Ｔp1を演算すると共に（Ｓ１〜Ｓ３）、エンジン回転速度Ｎe及びターボ回転速度Ｎtに基づいて、黒煙が排出されない最大燃料噴射量Ｔp2を演算する（Ｓ１，Ｓ４及びＳ５）。そして、吸気温度Ｔiに基づいて最大燃料噴射量Ｔp2を温度補正した後（Ｓ６及びＳ７）、基本燃料噴射量Ｔp1と最大燃料噴射量Ｔp2のうち小さいものを燃料噴射量Ｔpに設定し（Ｓ８〜Ｓ１０）、燃料噴射量Ｔpに基づいて燃料噴射装置を制御する（Ｓ１１）。【選択図】  図２
2006329139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、
アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
ターボチャージャ回転速度を検出するターボ回転速度検出手段と、
前記エンジン回転速度検出手段により検出されたエンジン回転速度及び前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度に基づいて、基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、
前記エンジン回転速度検出手段により検出されたエンジン回転速度及び前記ターボ回転速度検出手段により検出されたターボチャージャ回転速度に基づいて、黒煙が排出されない最大燃料噴射量を演算する最大燃料噴射量演算手段と、
前記基本燃料噴射量演算手段により演算された基本燃料噴射量と前記最大燃料噴射量演算手段により演算された最大燃料噴射量とを比較し、小さいものを燃料噴射量として設定する燃料噴射量設定手段と、
前記燃料噴射量設定手段により設定された燃料噴射量に基づいて、燃料噴射装置を制御する燃料噴射制御手段と、
を含んで構成されたことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】
吸気温度を検出する吸気温度検出手段を備え、
前記最大燃料噴射量演算手段は、前記吸気温度検出手段により検出された吸気温度に基づいて、演算された最大燃料噴射量を温度補正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噴射制御装置。
【請求項３】
前記基本燃料噴射量演算手段は、エンジン回転速度及びアクセル開度に対応した燃料噴射量が設定されたマップを参照して、基本燃料噴射量を演算することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記最大燃料噴射量演算手段は、エンジン回転速度及びターボチャージャ回転速度に対応した燃料噴射量が設定されたマップを参照して、最大燃料噴射量を演算することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、加速時における黒煙排出を長年に亘って低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼルエンジンにおいては、特開２０００−３４５９００号公報（特許文献１）に記載されるように、排気容積当たりの出力向上、並びに、馬力当たりの重量軽減及び外形寸法縮小の要求から、ターボチャージャを搭載したものが多くなってきている。ターボチャージャを搭載したディーゼルエンジンでは、急加速時に過給圧の立ち上がりが遅れるため、その遅れに応じて燃料噴射量を制限しないと、黒煙が発生してしまう。このため、ターボチャージャ下流の吸気系に過給圧センサを配設し、その出力に応じて燃料噴射量を制限する構成が採用されていた。
【特許文献１】特開２０００−３４５９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、過給圧センサは、長年の使用によりセンサ部に汚れが付着するので、その出力特性の経時変化を防ぐことができず、燃料噴射量の制限特性が変化し、所要の黒煙軽減効果を長年に亘って持続することは困難であった。
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、ターボチャージャ回転速度と吸気流量との間に相関関係があることに着目し、実際のエンジン運転状態を示すエンジン回転速度及びターボチャージャ回転速度に応じた最大燃料噴射量により燃料噴射量を制限することで、黒煙低減効果を長年に亘って持続可能なディーゼルエンジンの燃料噴射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】
【０００４】
このため、請求項１記載の発明では、ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置は、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、ターボチャージャ回転速度を検出するターボ回転速度検出手段と、前記エンジン回転速度検出手段により検出されたエンジン回転速度及び前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度に基づいて、基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、前記エンジン回転速度検出手段により検出されたエンジン回転速度及び前記ターボ回転速度検出手段により検出されたターボチャージャ回転速度に基づいて、黒煙が排出されない最大燃料噴射量を演算する最大燃料噴射量演算手段と、前記基本燃料噴射量演算手段により演算された基本燃料噴射量と前記最大燃料噴射量演算手段により演算された最大燃料噴射量とを比較し、小さいものを燃料噴射量として設定する燃料噴射量設定手段と、前記燃料噴射量設定手段により設定された燃料噴射量に基づいて、燃料噴射装置を制御する燃料噴射制御手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。
【０００５】
請求項２記載の発明では、吸気温度を検出する吸気温度検出手段を備え、前記最大燃料噴射量演算手段は、前記吸気温度検出手段により検出された吸気温度に基づいて、演算された最大燃料噴射量を温度補正することを特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記基本燃料噴射量演算手段は、エンジン回転速度及びアクセル開度に対応した燃料噴射量が設定されたマップを参照して、基本燃料噴射量を演算することを特徴とする。
【０００６】
請求項４記載の発明では、前記最大燃料噴射量演算手段は、エンジン回転速度及びターボチャージャ回転速度に対応した燃料噴射量が設定されたマップを参照して、最大燃料噴射量を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、実際のエンジン運転状態を示すエンジン回転速度及び運転者の意思を反映したアクセル開度に応じた基本燃料噴射量が演算されると共に、実際のエンジン運転状態を示すエンジン回転速度及びターボチャージャ回転速度に応じた最大燃料噴射量が演算される。そして、基本燃料噴射量と最大燃料噴射量とが比較され、小さいものが燃料噴射量として設定され、この燃料噴射量に基づいて燃料噴射装置が制御される。このとき、エンジン回転速度及びターボチャージャ回転速度はデジタル値で検出されるため、そのセンサ部に汚れが付着しても出力特性が変化することがなく、最大燃料噴射量には経時変化が表れない。このため、長年に亘って、燃料噴射量が最大燃料噴射量以下に制限されることとなり、燃料噴射量が増加する加速時であっても、黒煙排出量を低減することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明によれば、最大燃料噴射量は吸気温度に基づいて温度補正されるため、その演算精度を向上させることができる。即ち、吸気は温度変化に伴って体積が変化する特性があるため、エンジン回転速度及びターボチャージャ回転速度が同じであっても、吸気温度が異なれば最大燃料噴射量も変化する。このため、最大燃料噴射量を吸気温度で温度補正することで、その体積変化による影響を大幅に低減することができる。
【０００９】
請求項３又は請求項４に記載の発明によれば、基本燃料噴射量又は最大燃料噴射量は、複雑な計算式により演算されず、実験などを通して得られたマップを参照して夫々演算されるため、その演算負荷が極めて小さい。このため、基本燃料噴射量及び最大燃料噴射量を演算するコントロールユニットなどに対する要求が軽減され、コスト上昇，消費電力増加などを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、ターボチャージャを搭載したディーゼルエンジン（以下「エンジン」という）に対して本発明を適用した全体構成を示す。
エンジン１０の燃焼室には、エアクリーナ１２，吸気通路１４及び吸気マニフォールド１６を介して吸気が導入される。吸気通路１４には、吸気流通方向に沿って、ターボチャージャ１８のコンプレッサ１８Ａ、及び、コンプレッサ１８Ａにより断熱圧縮されて高温・高圧となった吸気を冷却するインタークーラ２０が夫々介装される。一方、エンジン１０の排気は、排気マニフォールド２２、及び、ターボチャージャ１８のタービン１８Ｂが介装された排気通路２４を介して、図示しないテールパイプから大気中に放出される。
【００１１】
燃料噴射制御装置の制御系として、エアクリーナ１２とコンプレッサ１８Ａとの間に位置する吸気通路１４には、吸気温度Ｔiを検出する吸気温度検出手段としての吸気温度センサ２６が配設される。また、ターボチャージャ１８には、そのコンプレッサ１８Ａとタービン１８Ｂとを連結するシャフトの回転から、ターボ回転速度Ｎtを検出するターボ回転速度検出手段としてのターボ回転速度センサ２８が配設される。さらに、エンジン１０には、エンジン回転速度Ｎeを検出するエンジン回転速度検出手段としてのエンジン回転速度センサ３０が配設されると共に、図示しないアクセルペダルには、その踏込角度からアクセル開度θを検出するアクセル開度検出手段としてのアクセル開度センサ３２が配設される。
【００１２】
そして、吸気温度センサ２６，ターボ回転速度センサ２８，エンジン回転速度センサ３０及びアクセル開度センサ３２からの各出力信号は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット３４に夫々入力され、そのＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶された制御プログラムにより、燃料噴射制御に係る各種機能が実現される。
図２は、コントロールユニット３４において、エンジン始動を契機として実行される制御プログラムの内容を示す。なお、制御プログラムを実行するコントロールユニット３４により、基本燃料噴射量演算手段，最大燃料噴射量演算手段，燃料噴射量設定手段及び燃料噴射制御手段が夫々具現化される。
【００１３】
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、エンジン回転速度センサ３０からエンジン回転速度Ｎeを読み込む。
ステップ２では、アクセル開度センサ３２からアクセル開度θを読み込む。
ステップ３では、図３に示すように、エンジン回転速度Ｎe及びアクセル開度θに対応した燃料噴射量が設定されたマップを参照し、エンジン運転状態及びアクセル操作状態に応じた基本燃料噴射量Ｔp1を演算する。なお、マップを構成するメッシュが粗いときには、公知の補間技術を適用して、基本燃料噴射量Ｔp1を演算することが望ましい。
【００１４】
ここで、ステップ１〜ステップ３の処理が、基本燃料噴射量演算手段に該当する。
ステップ４では、ターボ回転速度センサ２８からターボ回転速度Ｎtを読み込む。
ステップ５では、図４に示すように、エンジン回転速度Ｎe及びターボ回転速度Ｎtに対応した燃料噴射量が設定されたマップを参照し、エンジン運転状態に応じた最大燃料噴射量Ｔp2、詳細には、黒煙を排出しない最大燃料噴射量Ｔp2を演算する。即ち、エンジン回転速度Ｎeが一定であると仮定すると、ターボ回転速度Ｎtの上昇に伴って、吸気流量が略比例関係をもって増加する特性がある。一方、最大燃料噴射量Ｔp2は、燃焼室に導入された吸気量に依存するので、エンジン回転速度Ｎe及び吸気流量に応じて決定可能である。このため、エンジン回転速度Ｎe及びターボ回転速度Ｎtに基づいて、黒煙が排出されない最大燃料噴射量Ｔp2を演算することができる。なお、マップを構成するメッシュが粗いときには、公知の補間技術を適用して、最大燃料噴射量Ｔp2を演算することが望ましい。
【００１５】
ステップ６では、吸気温度センサ２６から吸気温度Ｔiを読み込む。
ステップ７では、吸気温度Ｔiに基づいて、最大燃料噴射量Ｔp2を温度補正する。即ち、吸気は温度変化に伴って体積が変化する特性があるため、エンジン回転速度Ｎe及びターボ回転速度Ｎtが同じであっても、吸気温度が異なれば、最大燃料噴射量Ｔp2も変化する。このため、最大燃料噴射量Ｔp2を吸気温度Ｔiで温度補正することで、その演算精度を向上させることができる。
【００１６】
ここで、ステップ１，ステップ４〜ステップ７の処理が、最大燃料噴射量演算手段に該当する。
ステップ８では、基本燃料噴射量Ｔp1が最大燃料噴射量Ｔp2以下であるか否かを判定する。そして、基本燃料噴射量Ｔp1が最大燃料噴射量Ｔp2以下であればステップ９へと進み（Ｙｅｓ）、基本燃料噴射量Ｔp1を燃料噴射量Ｔpとして設定する。一方、基本燃料噴射量Ｔp1が最大燃料噴射量Ｔp2より大であればステップ１０へと進み（Ｎｏ）、最大燃料噴射量Ｔp2を基本燃料噴射量Ｔpとして設定する。ここで、ステップ８〜ステップ１０の処理が、燃料噴射量設定手段に該当する。
【００１７】
ステップ１１では、燃料噴射量Ｔpに基づいて燃料噴射装置３６を制御する。ここで、ステップ１１の処理が、燃料噴射制御手段に該当する。
かかる燃料噴射制御装置によれば、実際のエンジン運転状態を示すエンジン回転速度Ｎe及び運転者の意思を反映したアクセル開度θに基づいて、基本燃料噴射量Ｔp1が演算される。また、実際のエンジン運転状態を示すエンジン回転速度Ｎe及びターボ回転速度Ｎtに基づいて、黒煙が排出されない最大燃料噴射量Ｔp2が演算される。このとき、基本燃料噴射量Ｔp1及び最大燃料噴射量Ｔp2は、複雑な計算式により演算されず、実験などを通して得られたマップを参照して夫々演算されるため、その演算負荷が極めて小さい。このため、コントロールユニット３４に対する要求が軽減され、コスト上昇，消費電力増加などを抑制することができる。
【００１８】
そして、吸気温度Ｔiに基づいて最大燃料噴射量Ｔp2が温度補正され、基本燃料噴射量Ｔp1と温度補正された最大燃料噴射量Ｔp2とのうち小さいものが、燃料噴射量Ｔpとして設定される。その後、燃料噴射量Ｔpに基づいて、燃料噴射装置３６が制御される。
従って、燃料噴射量Ｔpが最大燃料噴射量Ｔp2以下に制限されることとなり、燃料噴射量が増加する加速時であっても、黒煙排出量を低減することができる。
【００１９】
また、ターボ回転速度センサ２８及びエンジン回転速度センサ３０は、回転速度をデジタル値で検出するため、過給圧センサのように、そのセンサ部に汚れが付着しても出力特性が変化することがない。このため、エンジン回転速度Ｎe及びターボ回転速度Ｎtに基づいて演算される最大燃料噴射量Ｔp2は、経時変化による変化がなく、長年に亘って黒煙排出効果を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る燃料噴射制御装置を備えたディーゼルエンジンの全体構成図
【図２】燃料噴射制御内容を示すフローチャート
【図３】基本燃料噴射量を演算するためのマップの説明図
【図４】最大燃料噴射量を演算するためのマップの説明図
【符号の説明】
【００２１】
１０    エンジン
１８    ターボチャージャ
１８Ａ  コンプレッサ
１８Ｂ  タービン
２６    吸気温度センサ
２８    ターボ回転速度センサ
３０    エンジン回転速度センサ
３２    アクセル開度センサ
３４    コントロールユニット
３６    燃料噴射装置
【図１】
2006329139.tif 000003
【図２】
2006329139.tif 000004
【図３】
2006329139.tif 000005
【図４】
2006329139.tif 000006