(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料の主噴射の前に、前記燃料をパイロット噴射可能な燃料噴射手段と、
エンジンの気筒内の圧力を検出する筒内圧検出手段と、
今回の前記パイロット噴射の前段噴射の噴射開始時の、前記筒内圧検出手段により検出された圧力に基づく前記気筒内の温度が所定値よりも小さい場合は、次回の前記パイロット噴射の後段噴射に係る噴射量を、ガード値と、要求予熱量を質量当たりの発熱量と燃焼効率との積で割った値と、のうち小さい方の値だけ増量するように前記燃料噴射手段を制御し、今回の前記パイロット噴射の前段噴射の噴射開始時の、前記筒内圧検出手段により検出された圧力に基づく前記気筒内の温度が前記所定値よりも大きい場合は、次回の前記パイロット噴射の前段噴射に係る噴射量を、前記小さい方の値だけ増量するように前記燃料噴射手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料の主噴射の前に複数回燃料を噴射する燃料噴射機構を制御する燃料噴射制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、例えば、エンジンの運転条件に応じて、サイクル中の筒内ガス温度がある所定温度（燃料の低温酸化反応開始温度より高め）以上となるクランク角度を算出し、該クランク角度においてパイロット噴射が行われるように、パイロット噴射の噴射開始時期を設定する装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
或いは、失火し易いと判定された場合に、パイロット噴射の燃料が反応してなる冷炎（低温酸化反応）に、その次の回の噴射の噴霧が時間的又は空間的に重ならないように、パイロットインターバルを設定する装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
或いは、主噴射に先立ち行われるパイロット噴射を複数回行う装置であって、該パイロット噴射のうち最後に行われるパイロット噴射の噴射量を機関温度が低いほど増量補正する装置が提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−０４７９７６号公報
【特許文献２】特開２００９−２９９４９６号公報
【特許文献３】特開２００６−２５００４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の背景技術によれば、例えばＮＯｘ、スモークの低減を目的とした予混合の促進が見込めないという技術的問題点がある。
【０００７】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、予混合によるＮＯｘ、スモークの低減効果を得ることができ、且つ着火性を向上させることができる燃料噴射制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の燃料噴射制御装置は、上記課題を解決するために、燃料の主噴射の前に、前記燃料をパイロット噴射可能な燃料噴射手段と、エンジンの気筒内の圧力を検出する筒内圧検出手段と、今回の前記パイロット噴射の前段噴射の噴射開始時の、前記筒内圧検出手段により検出された圧力に基づく前記気筒内の温度が所定値よりも小さい場合は、次回の前記パイロット噴射の後段噴射に係る噴射量を、ガード値と、要求予熱量を質量当たりの発熱量と燃焼効率との積で割った値と、のうち小さい方の値だけ増量するように前記燃料噴射手段を制御し、今回の前記パイロット噴射の前段噴射の噴射開始時の、前記筒内圧検出手段により検出された圧力に基づく前記気筒内の温度が前記所定値よりも大きい場合は、次回の前記パイロット噴射の前段噴射に係る噴射量を、前記小さい方の値だけ増量するように前記燃料噴射手段を制御する制御手段と、を備える。
【０００９】
本発明の燃料噴射制御装置によれば、例えばインジェクタ等である燃料噴射手段は、例えばガソリン、軽油等である燃料の主噴射の前に、微量の燃料を複数回パイロット噴射可能に構成されている。例えば筒内圧センサ等である筒内圧検出手段は、エンジンの気筒内の圧力を検出する。
【００１０】
ここで、本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、気筒内の温度が低温酸化反応（冷炎反応）が生じる温度よりも低いときから、パイロット噴射が実行される場合、該パイロット噴射の、例えば最初の噴射から燃料の噴射量を増加することにより気筒内の温度上昇を図ることは、効率が悪い。他方で、気筒内の温度が低温酸化反応が生じる温度よりも高いときから、パイロット噴射が実行される場合、該パイロット噴射の、例えば最後の噴射に係る燃料噴射量を増加すると、急峻な燃焼となるおそれがある。すると、急峻な燃焼に起因して、例えばＮＯｘやスモークが増加したり、エンジン騒音が増大したりする可能性がある。
【００１１】
そこで本発明では、例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段により、今回のパイロット噴射の前段噴射の噴射開始時の、筒内圧検出手段により検出された圧力に基づく気筒内の温度が所定値よりも小さい場合は、次回のパイロット噴射の後段噴射に係る噴射量を増量するように燃料噴射手段が制御される。
【００１２】
他方、今回のパイロット噴射の前段噴射の噴射開始時の、筒内圧検出手段により検出された圧力に基づく気筒内の温度が所定値よりも大きい場合は、制御手段により、次回のパイロット噴射の前段噴射に係る噴射量を増量するように燃料噴射手段が制御される。
【００１３】
本発明に係る「所定値」とは、次回のパイロット噴射の前段噴射に係る噴射量を増量するか、次回のパイロット噴射の後段噴射に係る噴射量を増量するか、を決定する値であり、予め固定値として、或いは何らかの物理量又はパラメータに応じた可変値として設定される。
【００１４】
このような「所定値」は、例えば気筒内の温度と、パイロット噴射に係る噴射量を増量する時期との関係を求め、該求められた関係に基づいて、ＮＯｘ、スモークの低減効果を得ることができ、且つ着火性を向上させるような気筒内の温度として設定すればよい。
【００１５】
ここで所定値を、例えば低温酸化反応が生じる温度（７００Ｋ（ケルビン）〜８５０Ｋ）とすれば、今回のパイロット噴射の前段噴射の噴射開始時の、気筒内の温度が所定値よりも小さい場合には、次回のパイロット噴射の後段噴射に係る噴射量が増量されるため、比較的効率良く気筒内の温度上昇を図ることができ、着火性を向上させることができる。
【００１６】
他方で、今回のパイロット噴射の前段噴射の噴射開始時の、気筒内の温度が所定値よりも大きい場合には、次回のパイロット噴射の前段噴射に係る噴射量が増量されるため、ＮＯｘやスモークの発生を抑制することができる。
【００１７】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係るエンジンの構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態に係る燃料噴射制御処理を示すフローチャートである。
【図３】実施形態に係る燃料噴射制御の概念を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の噴射量制御装置に係る実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００２０】
実施形態に係るエンジンの構成について、図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係るエンジンの構成を示すブロック図である。
【００２１】
図１において、エンジン１は、気筒１１、ピストン１２、吸気通路１３、吸気弁１４、排気通路１５、排気弁１６及び燃料噴射弁１７を備えて構成されている。エンジン１は、気筒１１内に吸入した空気を圧縮し、圧縮されて高温になった空気中に燃料を噴射して自己着火させる圧縮着火方式のエンジン（所謂、筒内直噴圧縮着火エンジン）である。
【００２２】
ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）２１は、例えば燃料噴射弁１７から噴射される燃料等、エンジン１、及び該エンジン１を備える車両（図示せず）の各種電子制御を行う。
【００２３】
実施形態に係る燃料噴射制御装置１００は、燃料噴射弁１７と、気筒１１内の圧力を検出する筒内圧センサ２２と、ＥＣＵ２１とを備えて構成されている。つまり、本実施形態では、各種電子制御用のＥＣＵ２１の機能の一部を、燃料噴射制御装置１００の一部として用いている。
【００２４】
燃料噴射制御装置１００の一部としてのＥＣＵ２１は、燃料の主噴射の前に、微小燃料を複数回パイロット噴射するように、燃料噴射弁１７を制御する。パイロット噴射により噴射された燃料はピストン１２の上昇に伴う気筒１１内（燃焼室）の温度上昇によって燃える。この予備的な燃焼によって、主噴射時の拡散燃料が活発化され、燃料を噴射してから着火するまでの着火遅れ時間を短縮することができる（即ち、着火性を向上することができる）。
【００２５】
ここで特に、ＥＣＵ２１は、今回のパイロット噴射の前段噴射が、筒内圧センサ２２により検出された気筒１１内の圧力に基づく気筒１１内の温度が、低温酸化反応開始温度に達する前に行われた場合、次回のパイロット噴射の後段噴射に係る噴射量を増量するように燃料噴射弁１７を制御する。これにより、比較的効率良く、気筒１１内の温度上昇を図ることができる。
【００２６】
尚、気筒１１内の温度は、例えば、筒内圧センサ２２により検出された気筒１１内の圧力に基づいて、ボイル＝シャルルの法則を用いて、算出すればよい。また、低温酸化反応開始温度は、例えば気筒１１内の温度を計算する手法において、７００Ｋ以下の範囲で温度上昇率が所定値より多く起こるタイミングでの温度として設定すればよい。或いは、低温酸化反応開始温度は、例えばセタン価を検出する手法と組み合わせ、ベース温度に補正係数を掛け合わせることによって設定すればよい。
【００２７】
他方、今回のパイロット噴射の前段噴射が、気筒１１内の温度が低温酸化反応開始温度に達した後に行われた場合、ＥＣＵ２１は、次回のパイロット噴射の前段噴射に係る噴射量を増量するように燃料噴射弁１７を制御する。これにより、予混合的になるため、例えばＮＯｘやスモークの発生を抑制することができる。加えて、エンジン騒音の抑制も可能である。
【００２８】
実施形態に係る「燃料噴射弁１７」、「ＥＣＵ２１」及び「筒内圧センサ２２」は、夫々、本発明に係る「燃料噴射手段」、「制御手段」及び「筒内圧検出手段」の一例である。
【００２９】
以上のように構成された燃料噴射制御装置１００が実施する燃料噴射制御方法について、図２のフローチャートを参照して説明する。
【００３０】
図２において、先ず、ＥＣＵ２１は、燃料のメイン噴射時の気筒１１内の温度を、筒内圧センサ２２により検出された圧力に基づいて算出（又は推定）する（ステップＳ１０１）。続いて、ＥＣＵ２１は、算出された気筒１１内の温度が閾値より低いか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ここで、「閾値」は、エンジン１の運転状況（例えば、エンジン回転数や負荷等）により設定された気筒１１内の必要温度の最小値等として設定されている。
【００３１】
算出された気筒１１内の温度が閾値より低いと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１０２は処理を一旦終了する。他方、算出された気筒１１内の温度が閾値より高いと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ＥＣＵ２１は、続いて、パイロット噴射の前段噴射開始時における気筒１１内の温度を、筒内圧センサ２２により検出された圧力に基づいて算出（又は推定）し（ステップＳ１０３）、該算出された気筒１１内の温度が、低温酸化反応開始時温度より低いか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
【００３２】
パイロット噴射の前段噴射開始時における気筒１１内の温度が、低温酸化反応開始時温度より低いと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２１は、次回のパイロット噴射の後段噴射に係る噴射量を増加するように（図３（ｉ）参照）燃料噴射弁１７を制御する（ステップＳ１０５）。
【００３３】
ここで、噴射量の増量分は、例えば、（ｉ）燃料増量の上限ガードに用いられるガード値と、（ｉｉ）要求予熱量を、質量当たりの発熱量と燃焼効率との積で割った値（即ち、要求予熱量／（質量当たりの発熱量×燃焼効率））と、のうち小さい方の値として設定すればよい。尚、要求予熱量は、例えば、気筒１１内ガス量（ｇｃｙｌ）と、比熱と、要求メイン噴射時筒内温度増加分との積により求めればよい。
【００３４】
他方、パイロット噴射の前段噴射開始時における気筒１１内の温度が、低温酸化反応開始時温度より高いと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ＥＣＵ２１は、次回のパイロット噴射の前段噴射に係る噴射量を増量するように（図３（ｉｉ）参照）燃料噴射弁１７を制御する（ステップＳ１０６）。尚、図３は、実施形態に係る燃料噴射制御の概念を示す概念図である。
【００３５】
ステップＳ１０２の処理において、算出された気筒１１内の温度が閾値と「等しい」場合には、どちらかに含めて扱えばよい。同様に、ステップＳ１０４の処理において、パイロット噴射の前段噴射開始時における気筒１１内の温度が、低温酸化反応開始時温度と「等しい」場合にも、どちらかに含めて扱えばよい。
【００３６】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う燃料噴射制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３７】
１…エンジン、１１…気筒、１２…ピストン、１３…吸気通路、１４…吸気弁、１５…排気通路、１６…排気弁、１７…燃料噴射弁、２１…ＥＣＵ、２２…筒内圧センサ、１００…燃料噴射制御装置
【図１】
0005796503.tif 000002
【図２】
0005796503.tif 000003
【図３】
0005796503.tif 000004