(57)【要約】      （修正有）【課題】加速過程において発生する燃焼不良を有効に回避する。【解決手段】加速のための操作が実行されていることを検出するステップと、加速のための操作が実行されているときに、燃料噴射量及び変速機の変速比を参照してエンジン回転数の推定値を求めるステップと、エンジン回転数の推定値と実測値との差分を求め、当該差分が所定値以上であるか否かを判断するステップと、前記差分が所定値以上であると判断した場合に、当該差分の大きさに基づいて燃料噴射タイミングの進角補正量を決定するステップと、決定した進角補正量を、そのときの内燃機関の運転条件を示すパラメータに関連づけて記憶するステップとを実施することとした。【選択図】図２
2011069266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関における燃料噴射のタイミングを制御する方法であって、
加速のための操作が実行されていることを検出するステップと、
加速のための操作が実行されているときに、燃料噴射量及び変速機の変速比を参照してエンジン回転数の推定値を求めるステップと、
エンジン回転数の推定値と実測値との差分を求め、当該差分が所定値以上であるか否かを判断するステップと、
前記差分が所定値以上であると判断した場合に、当該差分の大きさに基づいて燃料噴射タイミングの補正量を決定するステップと、
決定した燃料噴射タイミングの補正量を、そのときの内燃機関の運転条件を示すパラメータに関連づけて記憶するステップと
を具備する燃料噴射制御方法。
【請求項２】
内燃機関を搭載している車両等の実加速度を加速度センサを介して計測するとともに、
燃料噴射量の単位時間当たり変化量及び変速機の変速比を参照して前記車両等の加速度の推定値を求めるとともに、
前記車両等の加速度の推定値と実測値との差分を求め、当該差分の大きさに基づいて前記エンジン回転数の推定値を補正する請求項１記載の燃料噴射制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射タイミングの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンでは、最適な燃焼状態を達成する目的で、燃料噴射のタイミングを早めたり（進角）遅らせたり（遅角）することが通例である。即ち、爆発的な燃焼に伴う騒音や燃焼温度の高騰によるＮＯxの増大を抑制したければ、燃料噴射タイミングを遅角制御する。逆に、スモークやＨＣの増大を抑制したければ、燃料噴射タイミングを進角制御する。このようにして、燃焼音の沈静化並びに排出ガスの良化を図っている（例えば、下記特許文献を参照）。
【０００３】
また、ＮＯxの排出量を低減するべく、排出ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）を行うことも定石となっている。ＥＧＲ装置が付帯したエンジンの運転に際しては、吸気中に混入する排出ガスの割合であるＥＧＲ率に応じて、燃料噴射量等を適宜に調節する必要がある。
【０００４】
しかしながら、吸入空気、排出ガスともに流体であり、シリンダ内に流入する吸気のＥＧＲ率を常に精確に把握するのは困難である。燃料噴射量等が実際の吸気のＥＧＲ率にそぐわないと、燃焼が不安定となり、時に失火する。失火は、エンジン回転数が増大する加速過程でのリーンバーン時に発生しやすい。
【０００５】
加えて、特に外国では、バイオ燃料を含め、軽油以外の様々な燃料が使われる。軽油を対象として適合したエンジン制御システムでは、バイオ燃料等が使用された際に燃焼不良を引き起こす確率が高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−０８９３３０号公報
【特許文献２】特開平１０−０８９１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上に鑑みてなされた本発明は、加速過程において発生する燃焼不良を有効に回避することを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、内燃機関における燃料噴射のタイミングを制御するに際し、加速のための操作が実行されていることを検出するステップと、加速のための操作が実行されているときに、燃料噴射量及び変速機の変速比を参照してエンジン回転数の推定値を求めるステップと、エンジン回転数の推定値と実測値との差分を求め、当該差分が所定値以上であるか否かを判断するステップと、前記差分が所定値以上であると判断した場合に、当該差分の大きさに基づいて燃料噴射タイミングの補正量を決定するステップと、決定した燃料噴射タイミングの補正量を、そのときの内燃機関の運転条件を示すパラメータに関連づけて記憶するステップとを実施することとした。
【０００９】
加速過程において燃焼不良が発生すると、その分だけエンジン回転数の伸びが落ち込む。それ故、エンジン回転数の実測値が、予想される推定値から乖離することとなる。よって、エンジン回転数の推定値と実測値との差分を見ることで、燃焼不良が発生した事実を感知することができる。本発明では、燃焼不良の発生を感知した場合に、燃料噴射タイミングを進角補正して燃焼不良を解消する。さらに、燃料噴射タイミングの進角補正量を、そのときの内燃機関の運転条件を示すパラメータ、例えばエンジン回転数や燃料噴射量、吸入空気（新気）量等に関連づけて記憶し学習する。以後、同じような運転条件が再現された暁には、学習した進角補正量を以て燃料噴射タイミングを補正し、燃焼不良の発生を予防する。
【００１０】
なお、実際のエンジン回転数は、燃料噴射量及び変速比だけでなく、内燃機関を搭載した車両等が現在どのような場所を走行しているのか（登坂／降坂／不整地その他の路面状況）、タイヤの走行抵抗、燃焼の性状、オルタネータやエアコンといった補機の負荷等の影響を受ける。であるから、単純に燃料噴射量及び変速比からエンジン回転数を推定し、その推定値と実測値との差分を所定値と比較するのでは、失火が起こっていたとしてもその失火を感知できない、あるいは失火が起こっていないにもかかわらず失火が発生したと判定してしまうおそれがある。従って、エンジン回転数を推算するにあたっては、燃料噴射量の単位時間当たり変化量及び変速機の変速比を参照して車両等の加速度の推定値を求めるとともに、この推定値と、車両等に実装している加速度センサを介して計測した加速度の実測値との差分を求め、当該差分の大きさに基づき、燃料噴射量及び変速比を参照して求めたエンジン回転数の推定値を補正することが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、加速過程において発生する燃焼不良を有効に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関の模式的全体構成図。
【図２】同実施形態の制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における内燃機関たるディーゼルエンジン（圧縮点火機関）１の構成を模式的に示す。車両等に搭載されるこのディーゼルエンジン１は、複数の気筒７（図中には一気筒のみを記載している）と、各気筒７内に燃料を噴射するインジェクタ７３と、各気筒７に吸気を供給するための吸気系路３と、各気筒７から排出ガスを排出するための排気系路４と、駆動タービン２２及びコンプレッサ２１の組である可変容量ターボチャージャ２と、吸気経路３と排気経路４とを連通して排出ガスを還流するＥＧＲ装置５とを備えている。
【００１４】
吸気系路３は、外部から空気を取り入れて気筒７の吸気ポート７１へと導く。吸気系路３上には、エアクリーナ３１、コンプレッサ２１、インタクーラ３２及びサージタンク３３を、上流からこの順序に配設している。
【００１５】
排気系路４は、気筒７内で燃料を燃焼させた結果発生した排出ガスを気筒７の排気ポート７２から外部へと導く。この排気系路４上に、駆動タービン２２を配設している。
【００１６】
ターボチャージャ２は、駆動タービン２２とコンプレッサ２１とを同軸で連結して連動するように構成してなる。そして、駆動タービン２２を排出ガスのエネルギを利用して回転駆動し、その回転力を以てコンプレッサ２１にポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮、つまりは過給して気筒７に送り込む。
【００１７】
ＥＧＲ装置５は、排出ガスが流通するＥＧＲ通路５１と、ＥＧＲ通路５１を開閉するＥＧＲバルブ５２とを要素とする。ＥＧＲ通路５１上には、ＥＧＲクーラ５３を配設している。
【００１８】
エンジン１の制御を司る電子制御装置（ＥＣＵ）６は、ＣＰＵ６１、メモリ６２、入力インタフェース６３、出力インタフェース６４等を有するマイクロコンピュータシステムである。入力インタフェース６３には、吸気管内圧力を検出するセンサ８１から出力される過給圧信号ａ、エンジン回転数を検出するセンサ８２から出力される回転数信号ｂ、アクセル開度つまりアクセルペダルの踏込量を検出するセンサ８３から出力されるアクセル信号ｃ、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサ８４から出力されるブレーキ信号ｄ、変速機の変速比を切り換えるために操作されるシフトレバーの位置を検出するセンサ８５から出力されるシフト位置信号ｅ、エンジン１が搭載された車両等の加速度を検出するセンサ８６から出力される加速度信号ｆ等が入力される。出力インタフェース６４からは、燃料噴射弁３に対して燃料噴射信号ｇ、ＥＧＲバルブ５２に対して開弁信号ｈ、可変容量ターボ２のノズルベーンに対してノズルベーン操作信号ｉ等を出力する。
【００１９】
ＣＰＵ６１は、予めメモリ６２に格納されているプログラムを解釈、実行し、エンジン１の運転を制御する。ＣＰＵ６１は、エンジン１の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ等を入力インタフェース６３を介して取得し、それらに基づいて燃料噴射量や燃料噴射タイミング、ＥＧＲバルブ５２の開弁時間、ノズルベーンの角度等を演算して、演算結果に対応した各種制御信号ｇ、ｈ、ｉ等を出力インタフェース６４を介して印加する。
【００２０】
図２に、ＥＣＵ６が実行する処理の手順の概要を示す。まず、ＥＣＵ６は、エンジン回転数、吸気管内圧力及びＥＧＲバルブ開度から、現状のＥＧＲ率及び吸入空気（新気）量を推算する（ステップＳ１）。次いで、エンジン回転数、アクセルペダルの踏込量、ＥＧＲ率、吸入空気量、さらにはその他の環境条件（冷却水温、吸気温、大気圧等）に基づき、要求される燃料噴射量及び燃料噴射タイミング、所要のＥＧＲ率を達成するＥＧＲバルブ開度、並びに所要の過給圧を達成するノズルベーン開度を算定する（ステップＳ２）。これら制御入力の基本的な算定ロジックは、既知のエンジン制御と同様としてよい。
【００２１】
その上で、エンジン回転数の増大を伴う加速過程において、失火を生ずるおそれのある場合には、燃料噴射タイミングの補正を行い、燃焼の安定化を図る。
【００２２】
詳述すると、加速のための操作が実行されているとき（ステップＳ３）、燃料噴射量及び変速機のシフト位置（または、変速比）を参照して、エンジン回転数の推定値を求める（ステップＳ４）。ステップＳ３では、ステップＳ２で算出した燃料噴射量が過去の演算サイクルにおいて算出した燃料噴射量よりも増加している、ブレーキペダルが踏まれていない、等を条件として、加速のための操作が実行されているものと判断する。ステップＳ４では、所定の算出式に燃料噴射量及びシフト位置を代入してエンジン回転数の推定値を演算してもよく、予めメモリ６２に記憶保持している（燃料噴射量及びシフト位置とエンジン回転数との関係を規定した）マップデータを検索してエンジン回転数の推定値を知得してもよい。
【００２３】
また、燃料噴射量の単位時間当たり変化量（増加量）及び変速機のシフト位置を参照して、エンジン１が搭載されている車両等の加速度の推定値を求める（ステップＳ５）。ステップＳ５では、所定の算出式に燃料噴射量の変化量及びシフト位置を代入して加速度の推定値を演算してもよく、予めメモリ６２に記憶保持している（燃料噴射量の変化量及びシフト位置と加速度との関係を規定した）マップデータを検索して加速度の推定値を知得してもよい。
【００２４】
そして、ステップＳ５で求めた車両等の加速度の推定値から、加速度センサ８６を介して計測した加速度の実測値を減算して両者の差分を求め（ステップＳ６）、当該差分に応じた補正係数を決定する（ステップＳ７）。補正係数は、ステップＳ４で求めたエンジン回転数の推定値に乗算してこれを補正するものである。差分（＝加速度の推定値−実測値）＞０であるならば補正係数＞１とし、その差分の絶対値が大きいほど補正係数を大きく設定する、即ちエンジン回転数の推定値を割り増しする。翻って、差分＜０であるならば補正係数＜１とし、その差分の絶対値が大きいほど補正係数を小さく設定する、即ちエンジン回転数の推定値を割り引く。
【００２５】
ステップＳ５ないしＳ７を経て補正係数を決定する理由は、下記の通りである。実際のエンジン回転数は、燃料噴射量及び変速比だけでなく、登坂／降坂／不整地その他の路面状況、タイヤの走行抵抗、燃焼の性状や、オルタネータ、エアコンといった補機の負荷等の影響を受ける。例えば、降坂時等は、燃料噴射量及び変速比が同一の条件の下であっても、平常時と比較して実際のエンジン回転数が上がりやすい。すると、仮に失火を起こしていたとしても、エンジン回転数の推定値と実測値との差が大きくならず、失火の事実を看過してしまうおそれがある。そこで、降坂時等にあっては、１より小さい補正係数をエンジン回転数の推定値に乗ずる。
【００２６】
逆に、登坂時や補機の負荷が大きい状況等では、燃料噴射量及び変速比が同一の条件の下であっても、平常時と比較して実際のエンジン回転数が下がりやすい。よって、仮に失火を起こしていなかったとしても、エンジン回転数の推定値と実測値との差が大きくなり、失火したと誤判定してしまうおそれがある。そこで、登坂時等にあっては、１より大きい補正係数をエンジン回転数の推定値に乗ずるのである。
【００２７】
しかして、ステップＳ４で求めたエンジン回転数の推定値に、ステップＳ７で求めた補正係数を乗算して最終的なエンジン回転数の推定値を得（ステップＳ８）、この推定値から回転数センサ８２を介して計測したエンジン回転数の実測値を減算して両者の差分を求める（ステップＳ９）。ステップＳ９で求めた差分（＝エンジン回転数の推定値−実測値）が所定閾値以上（または、所定閾値を上回る）であるならば（ステップＳ１０）、失火が起こっていると判定し、当該差分に応じた燃料噴射タイミングの補正量を決定する（ステップＳ１１）。本実施形態では、燃焼状態を改善して失火を防ぐため、ステップＳ２で算定した燃料噴射タイミングを進角補正することとしており、前記差分の絶対値が大きいほど燃料噴射タイミングの進角補正量を大きく設定する。
【００２８】
さらに、ステップＳ１１で決定した燃料噴射タイミングの補正量を、そのときのエンジン１の運転条件を示すパラメータに関連づけてメモリ６２に記憶する（ステップＳ１２）。エンジン１の運転条件を示すパラメータとは、例えばエンジン回転数、燃料噴射量及び吸入空気量である。
【００２９】
しかる後、ステップＳ２で求めた燃料噴射タイミングにステップＳ１１で求めた補正量を加味して補正し（ステップＳ１３）、その燃料噴射タイミングで燃料を噴射、ＥＧＲバルブ５２を操作、可変ターボ２のノズルベーンを操作する制御を行う（ステップＳ１４）。
【００３０】
ステップＳ１０にて、エンジン回転数の推定値と実測値との差分が所定閾値以上でなければ、失火が起こっていないと判定し、ステップＳ２で求めた通常の燃料噴射タイミングをそのまま採用して、燃料噴射等の制御を行う（ステップＳ１４）。
【００３１】
なお、ステップＳ１２で学習した燃料噴射タイミングの補正量は、以後に同じような運転条件、即ち同じようなエンジン回転数、燃料噴射量及び吸入空気量となる状況が生起したときに、燃料噴射タイミングを補正するために用いる。
【００３２】
本実施形態によれば、内燃機関１における燃料噴射のタイミングを制御するに際し、加速のための操作が実行されていることを検出するステップと、加速のための操作が実行されているときに、燃料噴射量及び変速機の変速比を参照してエンジン回転数の推定値を求めるステップと、エンジン回転数の推定値と実測値との差分を求め、当該差分が所定値以上であるか否かを判断するステップと、前記差分が所定値以上であると判断した場合に、当該差分の大きさに基づいて燃料噴射タイミングの補正量を決定するステップと、決定した燃料噴射タイミングの補正量を、そのときの内燃機関１の運転条件を示すパラメータに関連づけて記憶するステップとを実施することとしたため、燃焼不良が発生した事実を確実に感知することができ、燃焼不良の発生を感知した場合に、燃料噴射タイミングを進角補正して燃焼不良を解消することができる。さらに、燃料噴射タイミングの進角補正量を、そのときの内燃機関１の運転条件を示すパラメータに関連づけて記憶し学習するようにしたため、以後、同じような運転条件が再現された暁には、学習した進角補正量を以て燃料噴射タイミングを補正し、燃焼不良の発生を予防することができる。
【００３３】
並びに、エンジン回転数を推算するにあたり、燃料噴射量の単位時間当たり変化量及び変速機の変速比を参照して車両等の加速度の推定値を求めるとともに、この推定値と、車両等に実装している加速度センサ８６を介して計測した加速度の実測値との差分を求め、当該差分の大きさに基づき、燃料噴射量及び変速比を参照して求めたエンジン回転数の推定値を補正することとしたため、登坂／降坂／不整地その他の路面状況、タイヤの走行抵抗、燃焼の性状、オルタネータやエアコンといった補機の負荷等の影響を考慮したより確度の高い失火判定が可能となっている。
【００３４】
なお、本発明は以上に詳述した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、変速機の変速比としてシフト位置を参照していたが、ＣＶＴを装備した車両等においては、そのＣＶＴの変速比をセンシングしてエンジン回転数、車両等の加速度の推算を行うことができる。
【００３５】
また、上記実施形態における内燃機関は圧縮点火機関であったが、これが火花点火機関であったとしても、本発明の適用は可能である。
【００３６】
その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１…内燃機関
６…制御装置（ＥＣＵ）
８２…エンジン回転数センサ
８５…変速機のシフト位置センサ
８６…車両等の加速度センサ
【図１】
2011069266.tif 000003
【図２】
2011069266.tif 000004