(57)【要約】【課題】全運転領域において気筒の仕様に起因するエンジン性能の悪化を抑制し、実走行に適った性能を実現することのできる多気筒エンジンの燃料噴射制御装置を提供すること。【解決手段】低速仕様気筒を３気筒、高速仕様気筒を３気筒備えたエンジン(1)において、低速運転時には、低速仕様気筒に対して所定量α増量した燃料噴射量ｑ１＋αを、高速仕様気筒に対しては所定量α減量した燃料噴射量ｑ１−αを、それぞれ噴射するよう各燃料噴射弁(2)を制御し、高速運転時には、低速仕様気筒に対しては所定量β減量した燃料噴射量ｑ２−βを、高速仕様気筒に対しては所定量β増量した燃料噴射量ｑ２＋βを、それぞれ噴射するよう各燃料噴射弁を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低速運転に適合した仕様の第１の気筒、及び該第１の気筒に比べ高速運転に適合した第２の気筒からなる複数の気筒を備えたエンジンと、
前記気筒の仕様に対応した構成をなし、対応する気筒内に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記燃料供給手段を制御し、低速運転時には前記第１の気筒への燃料供給量を前記第２の気筒への燃料供給量よりも増量し、高速運転時には前記第２の気筒への燃料供給量を前記第１の気筒への燃料供給量よりも増量する燃料供給制御手段と、
を備えることを特徴とする多気筒エンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記第１の気筒及び第２の気筒の気筒数は同数であり、一方の気筒への燃料供給量を増量する際には、該増量分他方の気筒への燃料供給量を減量することを特徴とする請求項１記載の多気筒エンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記第１の気筒は低速運転時にスモークの発生量が第２の気筒よりも少ない仕様であり、前記第２の気筒は高速運転時にスモークの発生量が第１の気筒よりも少ない仕様であることを特徴とする請求項１または２記載の多気筒エンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記第１の気筒は低速運転時に燃料消費率が第２の気筒よりも低い仕様であり、前記第２の気筒は高速運転時に燃料消費率が第１の気筒よりも低い仕様であることを特徴とする請求項１または２記載の多気筒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、多気筒エンジンの燃料噴射制御装置に係り、詳しくは異なる仕様の気筒を複数備えたエンジンの燃料噴射制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の気筒を備える多気筒エンジンにおいて、気筒間の燃焼のばらつきを抑制するために、気筒毎に燃料噴射時期、燃料供給量、噴射波形、点火時期等を制御する燃焼制御装置がある。
例えば、各気筒にて発生するトルクのばらつきを抑制するよう、各気筒の筒内圧を検出し、当該筒内圧に応じて燃料の点火時期を制御することで、エンジンの回転変動及び振動を抑制する技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１５２８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、各気筒で発生するトルクのばらつきを抑制することはできても、燃費に対して燃焼を最適化するものではない。
また、上記特許文献１のように気筒毎に燃料噴射制御や点火制御を行うことができたとしても、燃焼室形状、圧縮比、噴孔数、コーン角、噴孔径、スワール比、バルブタイミング等の気筒の仕様に起因する範囲までは燃焼を制御することはできない。
【０００５】
例えば、低速運転に適合した仕様（低速仕様）の気筒を備えたエンジンや、高速運転に適合した仕様（高速仕様）の気筒を備えたエンジンがあるが、適合した運転領域以外では排ガス性能や燃費性能が悪化するという問題がある。したがって、運転状態が逐一変化する実際の走行では必ずしも性能の良い運転を実現できるとはいえない。
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、全運転領域において気筒の仕様に起因するエンジン性能の悪化を抑制し、実走行に適った性能を実現することのできる多気筒エンジンの燃料噴射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】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１の多気筒エンジンの燃料噴射制御装置では、低速運転に適合した仕様の第１の気筒、及び該第１の気筒に比べ高速運転に適合した第２の気筒からなる複数の気筒を備えたエンジンと、前記各気筒に設けられ、該気筒内に燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃料供給手段を制御し、低速運転時には前記第１の気筒への燃料供給量を前記第２の気筒への燃料供給量よりも増量し、高速運転時には前記第２の気筒への燃料供給量を前記第１の気筒への燃料供給量よりも増量する燃料供給制御手段と、を備えることを特徴としている。
【０００７】
請求項２では、請求項１において、前記第１の気筒及び第２の気筒の気筒数は同数であり、一方の気筒への燃料供給量を増量する際には、該増量分他方の気筒への燃料供給量を減量することを特徴としている。
請求項３では、請求項１または２において、前記第１の気筒は低速運転時にスモークの発生量が第２の気筒よりも少ない仕様であり、前記第２の気筒は高速運転時にスモークの発生量が第１の気筒よりも少ない仕様であることを特徴としている。
【０００８】
請求項４では、請求項１または２において、前記第１の気筒は低速運転時に燃料消費率が第２の気筒よりも低い仕様であり、前記第２の気筒は高速運転時に燃料消費率が第１の気筒よりも低い仕様であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
上記手段を用いる本発明の請求項１の多気筒エンジンの燃料噴射制御装置によれば、低速運転に適合した第１の気筒及び高速運転に適合した第２の気筒からなる複数の気筒を備えたエンジンにおいて、当該各気筒に設けられた燃料供給手段を制御し、低速運転時には第１の気筒への燃料供給量を多く、高速運転時には第２の気筒への燃料供給量を多くする。
低速仕様及び高速仕様の気筒をそれぞれ備え、エンジンの低速運転時には低速運転に適合した第１の気筒への燃料供給量を増加させることで当該第１の気筒における燃焼の影響を大きくし、高速運転時には高速運転に適合した第２の気筒への燃料供給量を増加させることで当該第２の気筒における燃焼の影響を大きくすることができる。
【００１０】
このようにエンジンの運転状態に応じて、その運転状態に適した気筒の影響度を上げることで、その運転状態に適していない気筒における性能悪化を補うことができる。
これにより、全運転領域において気筒の仕様に起因するエンジン性能の悪化を抑制し、実走行に適った性能を実現することができる。
請求項２の多気筒エンジンの燃料噴射制御装置によれば、第１の気筒及び第２の気筒の気筒数は同数であり、一方の気筒への燃料供給量を増量する際には、該増量分他方の気筒への燃料供給量を減量する。
【００１１】
このように、一方の気筒への燃料供給量を増やした分、他方の気筒への燃料供給量を減らすことで、各気筒全体として出力されるトルクはエンジンに要求されるトルクを満足することとなり、容易な制御でトルク変動を抑制することができる。
請求項３の多気筒エンジンの燃料噴射制御装置によれば、スモーク発生量について第１気筒は低速運転時に、第２の気筒は高速運転時に適合した気筒とする。
【００１２】
これにより、全運転領域においてスモークの発生量を抑制することができ、実走行に適った排ガス性能を実現することができる。
請求項４の多気筒エンジンの燃料噴射制御装置によれば、燃料消費率（いわゆる燃費）について第１の気筒は低速運転時に、第２の気筒は高速運転時に適合した気筒とする。
これにより、全運転領域において燃費の悪化を抑制することができ、実走行に適った排燃費性能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る燃料噴射制御装置を備えたエンジンの概略全体構成図である。
【図２】エンジンの低速運転時及び高速運転時の燃料噴射量とスモーク発生量との関係図である。
【図３】エンジンの低速運転時及び高速運転時のエンジン回転数と燃費との関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１を参照すると、本発明に係る燃料噴射制御装置を備えたエンジンの概略全体構成図が示されている。
エンジン１は、車両前方から順に第１気筒＃１から第６気筒＃６まで直列に並んで形成された直列６気筒ディーゼルエンジンである。各気筒にはそれぞれ燃料噴射弁２（燃料供給手段）が設けられており、各燃料噴射弁２はコモンレール４に接続されている。各燃料噴射弁２はコモンレール４に蓄圧された高圧燃料が供給され、任意の噴射時期及び噴射量で気筒内への燃料噴射が可能である。なお、燃焼順序は＃１、＃５、＃３、＃６、＃２、＃４である。
【００１５】
また、当該エンジン１の各気筒は仕様の異なる気筒群から構成されており、第１気筒＃１から第３気筒＃３（以下、低速仕様気筒という）はエンジン１の低速運転に適合した仕様に形成され（第１の気筒）、第４気筒＃４から第６気筒＃６（以下、高速仕様気筒という）はエンジン１の高速運転に適合した仕様に形成されている（第２の気筒）。
具体的には、低速仕様気筒は、エンジン１の低速回転により筒内流が弱くなるのに対応しスワール流を強めるようスワール比が高く設定されている。また、エンジン１の低速回転時には十分な燃料噴射期間を得られることに対応して、当該低速気筒に設けられている燃料噴射弁２は、噴孔数が少なく、噴孔径が小さく、燃料噴霧のコーン角が小さく、図示しない吸気バルブ、排気バルブのバルブタイミングは開弁期間が短く、オーバラップも短くなるよう構成されている。そして、エンジン１の低速運転時の燃費（燃料消費率）を上げるよう、低速気筒はキャビティ径が小さく深さのある燃焼室形状をなしている。その他、圧縮比等もエンジン１の低速運転に適合した値に設定されている。
【００１６】
一方、高速仕様気筒は、エンジン１の高速回転により吸気時間が短いためスワール流より流量係数を重視し、スワール流を弱めるようスワール比が低く設定されている。また、エンジン１の高速回転時の短い燃料噴射期間に対応して、当該高速気筒に設けられている燃料噴射弁２は、噴孔数が多く、噴孔径が大きく、燃料噴霧のコーン角が大きく、図示しない吸気バルブ、排気バルブのバルブタイミングは開弁期間が長く、オーバラップも長くなるよう構成されている。そして、高い燃料噴射圧でも燃料の壁面付着を抑えて、高回転に適するよう、高速気筒はキャビティ径が大きく浅い燃焼室形状をなしている。その他、圧縮比等もエンジン１の高速運転に適合した値に設定されている。
【００１７】
また、エンジン１の吸気側には吸気マニホールド６が接続されており、吸気マニホールド６からは吸気管８が延びている。吸気管８の吸気上流端にはエアクリーナ１０が設けられており、吸気管８の途中にはターボチャージャ１２のコンプレッサ１２ａが設けられ、当該コンプレッサ１２ａの吸気下流側にはインタークーラ１４が設けられている。
一方、エンジン１の排気側には排気マニホールド１６が接続されており、排気マニホールド１６からは排気管１８が延びている。
【００１８】
排気マニホールド１６と吸気マニホールド６とは、排気をＥＧＲガスとして吸気へと還流可能なＥＧＲ通路２０により接続されている。ＥＧＲ通路２０にはＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２２やＥＧＲガスの還流量を調節するＥＧＲバルブ２４が設けられている。
また、排気管１８の途中には上記コンプレッサ１２ａと同軸上に連結されたタービン１２ｂが設けられている。
【００１９】
さらに、エンジン１の出力軸は変速機２６と接続されており、当該変速機２６は運転者により選択した変速ギヤ段に応じた変速比で、エンジン１からの回転駆動力を変速させてプロペラシャフト２８へと伝達するものである。
また、当該エンジン１を搭載した車両には、エンジン１の運転制御をはじめとした総合的な制御を行うための制御装置としてＥＣＵ３０（燃料供給制御手段）が設けられている。当該ＥＣＵ３０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。
【００２０】
例えば、ＥＣＵ３０の入力側には、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ３２、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３４等の各種センサ類が接続されている。当該ＥＣＵ３０は、これらセンサ類からの情報を演算することで、エンジン１のエンジン回転数や、エンジン１に要求されるトルク（以下、要求トルクという）等の運転状態を検出することが可能である。さらに、ＥＣＵ３０の出力側には各気筒の燃料噴射弁２、ＥＧＲバルブ２４等の各種デバイス類が接続されている。
【００２１】
そして、当該ＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態に応じて、上記２つの仕様の気筒群毎に燃料噴射制御を行う。
ここで、図２、３を参照すると、図２にはエンジンの低速運転時及び高速運転時の燃料噴射量とスモーク発生量との関係図が示されており、図３にはエンジンの低速運転時及び高速運転時のエンジン回転数と燃費との関係図がそれぞれ示されている。
【００２２】
以下、これらの図に基づき当該ＥＣＵ３０によって行われる燃料噴射制御及び当該燃料噴射制御実行による効果について説明する。
まず、図２に示すスモーク発生量に基づき、本実施形態の燃料噴射制御について説明する。
図２（ａ）にて、それぞれ実線で示されているように、エンジン１の低速運転時において、６気筒全てが低速仕様気筒であるエンジン（以下、低速仕様６気筒エンジンという）は燃料噴射量が増加してもスモークの発生量が少ないのに対して、６気筒全てが高速仕様気筒であるエンジン（以下、高速仕様６気筒エンジンという）は燃料噴射量が増加するほどスモークの発生量が増加する傾向にある。
【００２３】
一方、図２（ｂ）に示すエンジン１の高速運転時においては、低速仕様６気筒エンジンと高速仕様６気筒エンジンとの関係が低速運転時の傾向と逆転しており、低速仕様６気筒エンジンは燃料噴射量が増加するほどスモークの発生量が増加し、高速仕様６気筒エンジンは燃料噴射量が増加してもスモークの発生量が少ない傾向にある。
そして、図２（ａ）（ｂ）にて一点鎖線で示されているように、本実施形態の低速仕様３気筒、高速仕様３気筒からなるエンジン１では、高速仕様６気筒エンジンの線分及び低速仕様６気筒エンジンの線分の中間を通る傾向となる。なお、当該一点鎖線で示すエンジン１の傾向は、要求トルクを各気筒均等に配分して各気筒同一の燃料噴射量を噴射した場合の傾向を示している。
【００２４】
スモーク発生量において、各気筒同一の燃料噴射量を噴射した場合に以上のような傾向を示す当該エンジン１に対し、ＥＣＵ３０は、低速運転時には低速仕様気筒への燃料噴射量の増量及び高速仕様気筒への燃料噴射量の減量を行い、高速運転時には低速仕様気筒への燃料噴射量の減量及び高速仕様気筒への燃料噴射量の増量を行う。なお、当該燃料噴射量の増量及び減量は各気筒全体として出力されるトルクが要求トルクを満足するよう設定される。
【００２５】
具体的には、図２（ａ）に示すように、低速運転時であってエンジン１の要求トルクに対する一気筒当たりの燃料噴射量がｑ１である場合、ＥＣＵ３０は、低速仕様気筒に対しては所定量α増量した燃料噴射量ｑ１＋αを、高速仕様気筒に対しては所定量α減量した燃料噴射量ｑ１−αを、それぞれ噴射するよう各燃料噴射弁２を制御する。
また、図２（ｂ）に示すように、高速運転時であってエンジン１の要求トルクに対する一気筒当たりの燃料噴射量がｑ２であるとき、ＥＣＵ３０は、低速仕様気筒に対しては所定量β減量した燃料噴射量ｑ２−βを、高速仕様気筒に対しては所定量β増量した燃料噴射量ｑ２＋βを、それぞれ噴射するよう各燃料噴射弁を制御する。
【００２６】
このように、エンジン１の運転状態に応じて、当該運転状態に適合している方の気筒に対する燃料噴射量を増量し、当該増量分他方の気筒の燃料噴射量を減量する。これにより、運転状態に適合している方の気筒における燃焼の影響が大きくなる。
つまり、図２（ａ）に示す低速運転時であれば、白抜き丸印で示すように、上記燃料噴射制御を行った場合のスモーク発生量は、低速仕様６気筒エンジンにおいて燃料噴射量ｑ１＋αを噴射した場合のスモーク発生量と、高速仕様６気筒エンジンにおいて燃料噴射量ｑ１−αを噴射した場合のスモーク発生量との中間の値ａ２となる。
【００２７】
また、図２（ｂ）に示す高速運転時であれば、白抜き丸印で示すように、上記燃料噴射制御を行った場合のスモーク発生量は、低速仕様６気筒エンジンにおいて燃料噴射量ｑ２−βを噴射した場合のスモーク発生量と、高速仕様６気筒エンジンにおいて燃料噴射量ｑ２＋βを噴射した場合のスモーク発生量との中間の値ｂ２となる。
これにより、低速運転時及び高速運転時いずれの場合も、スモーク発生量が各気筒同一の燃料噴射量ｑ１、ｑ２を噴射した場合のスモーク発生量ａ１、ｂ１よりも減少し、スモーク性能が改善される。
【００２８】
次に、図３に示す燃費に基づき、本実施形態の燃料噴射制御について説明する。
図３にて実線で示すように、低速仕様６気筒エンジン及び高速仕様６気筒エンジンの燃費は所定のエンジン回転数を境に関係が逆転しており、低速運転側では低速仕様６気筒エンジンの方が低燃費であり、高速運転側では高速仕様６気筒エンジンの方が低燃費である。
そして、図３にて一点鎖線で示されているように、本実施形態の低速仕様３気筒、高速仕様３気筒からなるエンジン１において、各気筒同一の燃料噴射量を噴射した場合は、高速仕様６気筒エンジンの線分及び低速仕様６気筒エンジンの線分の中間を通る傾向となる。
【００２９】
さらに、上述したように低速運転時には低速仕様気筒への燃料噴射量の増量及び高速仕様気筒への燃料噴射量の減量を行うことで、各気筒同一の燃料噴射量を噴射した場合の燃費ｃ１（黒丸印）よりも低速仕様６気筒エンジンの線分に近い燃費ｃ２（白抜き丸印）に改善される。高速運転時においても、低速仕様気筒への燃料噴射量の減量及び高速仕様気筒への燃料噴射量の増量を行うことで、各気筒同一の燃料噴射量を噴射した場合の燃費ｄ１（黒丸印）よりも高速仕様６気筒エンジンの線分に近い燃費ｄ２（白抜き丸印）に改善される。
【００３０】
以上のように、低速仕様及び高速仕様の気筒をそれぞれ備え、低速運転時には低速運転に適合した高速仕様気筒への燃料噴射量を増加させることで当該低速仕様気筒における燃焼の影響を大きくし、高速運転時には高速運転に適合した高速仕様気筒への燃料噴射量を増加させることで当該高速仕様気筒における燃焼の影響を大きくすることができる。
このようにエンジンの運転状態に応じて、その運転状態に適した気筒の影響度を上げることで、その運転状態に適していない気筒における性能悪化を補うことができる。
【００３１】
また、当該エンジン１は低速仕様３気筒、高速仕様３気筒と異なる仕様の気筒数が同数であり、一方の気筒への燃料供給量を増量する際には、当該増量分他方の気筒への燃料噴射量を減量している。
このように、一方の気筒への燃料供給量を増やした分、他方の気筒への燃料供給量を減らすことで、各気筒全体として出力されるトルクはエンジンに要求されるトルクを満足することとなり、容易な制御でトルク変動を抑制することができる。
【００３２】
これらのことから、全運転領域において気筒の仕様に起因するエンジン性能の悪化を抑制し、実走行に適った性能を実現することができる。
以上で本発明に係る多気筒エンジンの燃料噴射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。
上記実施形態ではエンジン１は直列６気筒ディーゼルエンジンだが、当該エンジンの型式にこれに限られるものではない。例えば、気筒数は６気筒に限らず、４気筒や８気筒等の多気筒エンジンでも構わない。また、低速仕様気筒数及び高速仕様気筒数の組合せとしては低速仕様３気筒高速仕様３気筒に限らず、例えば各気筒全体としての出力トルクは要求トルクを満足しつつ６気筒のうち２気筒及び４気筒、１気筒及び５気筒の組合せとしても構わない。
【符号の説明】
【００３３】
＃１〜＃３  低速仕様気筒
＃４〜＃６  高速仕様気筒
１  エンジン
２  燃料噴射弁（燃料供給手段）
３０  ＥＣＵ（燃料供給制御手段）
【図１】
2011089442.tif 000003
【図２】
2011089442.tif 000004
【図３】
2011089442.tif 000005