(57)【要約】    【課題】ディーゼル機関のエミッションと運転性の最適化を図る。    【解決手段】吸入空気流量の検出値から求めたシリンダ吸入空気量Ｑａｃを読み込み(Ｓ１１)、機関回転速度Ｎｅに対して設定されるＫｌａｍｂｎと、吸気圧に対して設定されるＫｌａｍｂｐとを乗じて限界空気過剰率Ｋｌａｍｂを演算し(Ｓ１２〜Ｓ１４)、これらの値に基づいて燃料の許容最大噴射量Ｑｆｕｌを演算する(Ｓ１５)。【選択図】図６
2004286036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関に吸入される空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、
前記吸入空気流量検出手段により検出された吸入空気流量に基づいて燃料の許容最大噴射量を設定する許容最大噴射量設定手段と、
機関への燃料噴射量を前記許容最大噴射量を超えない範囲で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で設定された燃料噴射量に相当する量の燃料を機関に噴射する燃料噴射手段と、
を含んで構成したことを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記許容最大噴射量設定手段は、次式により許容最大噴射量を設定することを特徴とする請求項１に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
Ｑｆｕｌ＝Ｑａｃ／Ｋｌａｍｂ／１４．６
但し、Ｑａｃ＝Ｑａｃn-1 × (１−ＫＶ) ＋Ｑａｃn×ＫＶ
Ｑａｃｎ＝Ｑａｃ０・Ｚ-L
Ｑａｃ０＝Ｑａｓ０／Ｎｅ×Ｋｃ
Ｑｆｕｌ：許容最大噴射量
Ｑａｃ０：吸入空気流量
Ｋｌａｍｂ：限界空気過剰率
ＫＶ，Ｌ，Ｋｃ：定数
【請求項３】
機関に吸入される空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、
吸入空気中への排気還流量を検出する排気還流量検出手段と、
前記吸入空気流量検出手段により検出された吸入空気流量と、前記排気還流量検出手段により検出された排気還流量と、に基づいて燃料の許容最大噴射量を設定する許容最大噴射量設定手段と、
機関への燃料噴射量を前記許容最大噴射量を超えない範囲で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で設定された燃料噴射量に相当する量の燃料を機関に噴射する燃料噴射手段と、
を含んで構成したことを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記許容最大噴射量設定手段は、次式により許容最大噴射量を設定することを特徴とする請求項３に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
Ｑｆｕｌ＝ (Ｑａｃ＋Ｑｅｃ×Ｋｏ２) ／Ｋｌａｍｂ／１４．６
但し、Ｑａｃ＝Ｑａｃn-1 × (１−ＫＶ) ＋Ｑａｃn×ＫＶ
Ｑａｃｎ＝Ｑａｃ０・Ｚ-L Ｑａｃ０＝Ｑａｓ０／Ｎｅ×Ｋｃ
Ｑｅｃ＝Ｑｅｃn-1 × (１−ＫＶ１) ＋Ｑｅｃn×ＫＶ１
Ｑｅｃn＝Ｑｅ／Ｎｅ×ＫＣ
Ｋｏ２＝｛ (λ−１) ／λ｝ ×ＫＯＲ・Ｚ-L1 ×｛１／ (Ｔｓ＋１) ｝
λ＝ (Ｑａｃ＋Ｑｅｃ×Ｋｏ２) ／Ｑｆ／１４．６
Ｑｅ：排気還流量
Ｑｆ：燃料噴射量
ＫＶ，Ｌ，Ｋｃ，ＫＯＲ，Ｔ，ＫＣ，ＫＶ１，Ｌ１：定数
【請求項５】
機関の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、
機関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、
前記吸気圧力検出手段により検出された吸気圧力と、前記機関回転速度検出手段により検出された機関回転速度と、に基づいて燃料の許容最大噴射量を設定する許容最大噴射量設定手段と、
機関への燃料噴射量を前記許容最大噴射量を超えない範囲で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で設定された燃料噴射量に相当する量の燃料を機関に噴射する燃料噴射手段と、
を含んで構成したことを特徴とするディーゼル機関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、ディーゼル機関の燃料噴射量を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のディーゼル機関における燃料噴射量の制御方法として、大気圧や吸気圧の検出値に基づいて許容最大噴射量を求めて制御することが行われていた。これは、シリンダ吸入空気量に対して燃料噴射量が過剰となってスモーク発生量が増大することを回避するようにしたものである。
【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、このような従来の許容最大噴射量の設定方法では、大気圧や吸気圧によるシリンダ吸入空気量の推定が正確でなく、また、ＥＧＲ制御を行うものではＥＧＲの動特性の影響を考慮せずに設定している等の理由により、特に、過渡運転時では正確な燃料供給制限ができないため、排気エミッションと運転性の最適化ができなかった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、許容最大噴射量を適正に設定することにより、排気エミッション及び運転性を最適に維持できるようにしたディーゼル機関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に係る発明は図１に示すように、
機関に吸入される空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、
前記吸入空気流量検出手段により検出された吸入空気流量に基づいて燃料の許容最大噴射量を設定する許容最大噴射量設定手段と、
機関への燃料噴射量を前記許容最大噴射量を超えない範囲で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で設定された燃料噴射量に相当する量の燃料を機関に噴射する燃料噴射手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
【０００５】
また、請求項２に係る発明は、
前記許容最大噴射量設定手段が、次式により許容最大噴射量を設定することを特徴とする。
前記許容最大噴射量設定手段は、次式により許容最大噴射量を設定することを特徴とする。
【０００６】
Ｑｆｕｌ＝ (Ｑａｃ＋Ｑｅｃ×Ｋｏ２) ／Ｋｌａｍｂ／１４．６
但し、Ｑａｃ＝Ｑａｃn-1 × (１−ＫＶ) ＋Ｑａｃn×ＫＶ
Ｑａｃn＝Ｑａｃ０・Ｚ-L
Ｑａｃ０＝Ｑａｓ０／Ｎｅ×Ｋｃ
Ｑｅｃ＝Ｑｅｃn-1 × (１−ＫＶ１) ＋Ｑｅｃn×ＫＶ１
Ｑｅｃn＝Ｑｅ／Ｎｅ×ＫＣ
Ｋｏ２＝｛ (λ−１) ／λ｝ ×ＫＯＲ・Ｚ-L1 ×｛１／ (Ｔｓ＋１) ｝
λ＝ (Ｑａｃ＋Ｑｅｃ×Ｋｏ２) ／Ｑｆ／１４．６
Ｋｌａｍｂ：限界空気過剰率
Ｑｅ：排気還流量
Ｑｆ：燃料噴射量
また、請求項３に係る発明は図２に示すように、
機関に吸入される空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、
吸入空気中への排気還流量を検出する排気還流量検出手段と、
前記吸入空気流量検出手段により検出された吸入空気流量と、前記排気還流量検出手段により検出された排気還流量と、に基づいて燃料の許容最大噴射量を設定する許容最大噴射量設定手段と、
機関への燃料噴射量を前記許容最大噴射量を超えない範囲で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で設定された燃料噴射量に相当する量の燃料を機関に噴射する燃料噴射手段と、を含んで構成したことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項４に係る発明は、
前記許容最大噴射量設定手段が、次式により許容最大噴射量を設定することを特徴とする。
Ｑｆｕｌ＝ (Ｑａｃ＋Ｑｅｃ×Ｋｏ２) ／Ｋｌａｍｂ／ＡＦ
但し、Ｑａｃ＝Ｑａｃn-1 × (１−ＫＶ) ＋Ｑａｃn×ＫＶ
ＡＦ：空燃比
Ｑａｃn＝Ｑａｃ０・Ｚ-L
Ｑａｃ０＝Ｑａｓ０／Ｎｅ×Ｋｃ
Ｑｅｃ＝Ｑｅｃn-1 × (１−ＫＶ１) ＋Ｑｅｃn×ＫＶ１
Ｑｅｃn＝Ｑｅ／Ｎｅ×ＫＣ
Ｋｏ２＝｛ (λ−１) ／λ｝ ×ＫＯＲ・Ｚ-L1 ×｛１／ (Ｔｓ＋１) ｝
λ＝ (Ｑａｃ＋Ｑｅｃ×Ｋｏ２) ／Ｑｆ／１４．６
Ｑａｃ０：吸入空気流量の検出値
Ｎｅ：機関回転速度
Ｋｌａｍｂ：限界空気過剰率
Ｑｅ：排気還流量
Ｑｆ：燃料噴射量
ＫＶ，Ｌ，Ｋｃ，ＫＯＲ，Ｔ，ＫＣ，ＫＶ１，Ｌ１：定数
また、請求項５に係る発明は図３に示すように、
機関の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、機関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、
前記吸気圧力検出手段により検出された吸気圧力と、前記機関回転速度検出手段により検出された機関回転速度と、に基づいて燃料の許容最大噴射量を設定する許容最大噴射量設定手段と、
機関への燃料噴射量を前記許容最大噴射量を超えない範囲で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で設定された燃料噴射量に相当する量の燃料を機関に噴射する燃料噴射手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、実際の吸入空気流量の検出値に基づいて精度良く推定されるシリンダ吸入空気量に見合った許容最大噴射量を設定することができるため、過渡運転時においても空気過剰率を適正値に安定させて運転性と排気エミッションの最適化を図ることができる。
また、請求項２に係る発明によれば、吸入空気流量検出手段の検出位置における吸入空気流量Ｑａｃ０に対してシリンダ吸入空気量Ｑａｃ０を求め、この演算値にディレイ処理を施して過渡時の伝達遅れを大きく生じる吸気コレクタ部入口等における吸入空気流量に対するシリンダ吸入空気量Ｑａｃnを求め、この値Ｑａｃnを加重平均処理することによってシリンダ入口近傍の吸入空気流量に対応した精度の高いシリンダ吸入空気量Ｑａｃを求め、該シリンダ吸入空気量Ｑａｃと空燃比から許容最大噴射量Ｑｆｕｌを精度よく設定することができる。
【０００９】
また、請求項３に係る発明によれば、排気還流 (ＥＧＲ) 制御が行われる場合に、実際の吸入空気流量の検出値と排気還流量とに基づいてシリンダに吸入される新気量を精度良く推定して、該シリンダ吸入新気量に見合った許容最大噴射量を設定することができるため、運転性と排気エミッションの最適化を図ることができる。
また、請求項４に係る発明によれば、請求項２に係る発明と同様にしてシリンダ吸入空気量Ｑａｃを求めると共に、同様の手法で還流排気のシリンダ吸入量Ｑｅｃを求め、還流排気中の空気のシリンダ吸入量Ｑｅｃ×ＫＯ２を前記シリンダ吸入空気量Ｑａｃと加算して得た還流排気中の空気を含めたトータルのシリンダ吸入空気量に対して許容最大噴射量Ｑｆｕｌを精度よく設定することができる。
【００１０】
また、請求項５に係る発明によれば、吸気圧力と機関回転速度とに基づいてシリンダ吸入空気量を推定できるので、該シリンダ吸入空気量に見合った許容最大噴射量をマップ等に基づいて精度良く設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の実施例を図に基づいて説明する。一実施例の全体構成を示す図４において、過給機１は、エアフィルタ２でダストを除去されて吸気通路３に吸入された空気を吸気コンプレッサ１Ａにより圧縮過給して下流側の吸気マニホールド４へ送り込む。
一方、機関５の燃焼室に装着された燃料噴射ノズル６には、噴射ポンプ７から各気筒に分配して燃料が圧送供給され、該燃料噴射ノズル６から燃焼室に向けて燃料が噴射され、該噴射された燃料は圧縮行程末期に着火して燃焼される。
【００１２】
また、排気マニホールド８と吸気マニホールド４とを結んでＥＧＲバルブ９を介装したＥＧＲ通路１０が接続されると共に、前記吸気通路３の吸気コンプレッサ１Ａの上流側にＥＧＲ制御時に吸気を絞って排気圧と吸気圧との差圧を拡大してＥＧＲしやすくするためのスロットル弁３１が介装され、主としてアイドル時や低負荷時に排気改善，騒音対策のために前記スロットル弁３１を絞ると同時にＥＧＲバルブ９の開度を制御してＥＧＲ制御を行う。具体的には、バキュームポンプ１１からの負圧を電磁弁３２を介してダイアフラム装置３３に導いて前記絞り弁３１を絞ると同時に、前記負圧をデューティ制御される電磁弁１２で大気との希釈割合を制御することによって前記ＥＧＲバルブ９の圧力室に導かれる圧力を制御し、もって開度を制御することによりＥＧＲ率を制御している。これらＥＧＲ率や燃料噴射制御は、コントロールユニット１３により行われる。
【００１３】
燃焼後の排気は、排気マニホールド８より前記過給機１の排気タービン１Ｂを回転駆動させた後、排気中に含まれるパーティキュレート (排気微粒子) 等がフィルタ１４で捕集され、マフラー１５で消音された後に大気中に放出される。前記過給機１の吸気コンプレッサ１Ａ上流の吸気通路３には、吸入空気流量を検出するエアフローメータ１６、吸気コンプレッサ１Ａ下流の吸入マニホールド４には吸気圧を検出する吸気圧センサ３４が設けられ、また、機関回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ１７、前記燃料噴射ポンプ７のコントロールレバー開度を検出するレバー開度センサ１８、水温を検出する水温センサ１９等が設けられ、これらの検出値に基づいてシリンダ吸入空気量に見合った燃料の許容最大噴射量が後述するようにして設定される。
【００１４】
以下、コントロールユニット１３による燃料噴射量制御について説明する。
まず、シリンダ吸入空気量Ｑａｃの演算ルーチンを図５のフローチャートに従って説明する。ステップ (図ではＳと記す。以下同様) １では、前記エアフローメータ１６による吸入空気流量の出力値 (電圧) Ｑ0 を読み込む。
ステップ２では、前記出力値Ｑ0 から変換テーブルにより吸入空気流量Ｑａｓｍを求める。
【００１５】
ステップ３では、前記吸入空気流量Ｑａｓｍに対して加重平均処理を行ってＱａｓ０を求める。
ステップ４では、回転速度センサ１７により検出される機関回転速度Ｎｅを読み込む。
ステップ５では、前記吸入空気流量の加重平均値Ｑａｓ０と機関回転速度Ｎｅと定数ＫＣとから次式により、エアフローメータ１６で検出された吸入空気流量に対するシリンダ当りの吸入空気量Ｑａｃ０を演算する。
【００１６】
Ｑａｃ０＝Ｑａｓ０／Ｎｅ×Ｋｃ
ステップ６では、前記シリンダ当りの吸入空気量Ｑａｃ０のＬ回演算分のディレイ処理 (Ｑａｃn＝Ｑａｃ０・Ｚ-L) を行い、吸気コレクタ入口部の吸入空気流量に対応したシリンダ当りの吸入空気量Ｑａｃnを演算する。
ステップ７では、定数ＫＶを用いて次式によりシリンダ入口近傍の吸入空気流量に対応したシリンダ当りの吸入空気量つまり現時点でのシリンダ当りの吸入空気量Ｑａｃを演算する。
【００１７】
Ｑａｃ＝Ｑａｃn-1 × (１−ＫＶ) ＋Ｑａｃn×ＫＶ
このようにして、シリンダ当りの吸入空気量Ｑａｃを精度良く求めることができる。
次に、前記シリンダ当りの吸入空気量Ｑａｃに基づいて許容最大噴射量Ｑｆｕｌを求めるルーチンを、図６のフローチャートに従って説明する。
ステップ１１では、前記図４のフローで求めたシリンダ当りの吸入空気量Ｑａｃを読み込む。
【００１８】
ステップ１２では、機関回転速度Ｎｅに対する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｎをマップテーブル (図７参照) から検索する。尚、機関回転速度Ｎｅにより吸入空気流速や吸入空気温度、シリンダ吸入空気の乱れ強さ、燃料の貫徹力等が変化し、それにより同一空気過剰率でもエミッションが変化する。よってエミッション(この場合はスモーク) の排出が所定以下になるように設定する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｎを機関回転速度Ｎｅ毎に変える必要があるのである。
【００１９】
ステップ１３では、前記吸気圧センサ３４で検出された吸気圧Ｐに対する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｐをマップテーブル (図８参照) から検索する。吸気圧が低い (図の左方向) ときは空気の密度が低いため限界空気過剰率を下げることが可能となる。また、吸気圧が高い (図の右方向) ときは逆で、貫徹力が下がるため限界空気過剰率が上がることになるので、図に示すように吸気圧Ｐに対する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｐは右上がりの設定となる。
【００２０】
尚、この特性は充填効率の影響ではなく、燃焼そのものの特性であるため、質量流量を測定するエアフローメータでも必要となる。ステップ１４では、前記機関回転速度Ｎｅと吸気圧Ｐとに夫々対応した限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｎ、Ｋｌａｍｂｐを乗算して、スモークやパーティキュレート (排気微粒子) 等の排気エミッションを良好に維持できる総合的な限界空気過剰率Ｋｌａｍｂを算出する。
【００２１】
ステップ１５では、許容最大噴射量Ｑｆｕｌを次式により演算する。
Ｑｆｕｌ＝Ｑａｃ／Ｋｌａｍｂ／１４．６尚１４．６は、空気過剰率＝１相当の空燃比つまり理論空燃比である。次に、前記許容最大噴射量Ｑｆｕｌにより最大噴射量を制限しつつ燃料噴射量Ｑｓｏｌを設定するルーチンを、図９のフローチャートに従って説明する。
ステップ２１では、機関回転速度Ｎｅと燃料噴射ポンプのコントロールレバー開度 (要求負荷) ＣＬを読み込む。
【００２２】
ステップ２２では、機関回転速度Ｎｅとコントロールレバー開度ＣＬとから基本燃料噴射量Ｍｑｄｒｖを、マップテーブル (図１０参照) から検索する。
ステップ２３では、前記基本燃料噴射量Ｍｑｄｒｖを水温等の各種補正係数によって補正してＱｓｏｌｌを求める。
ステップ２４では、前記図６のフローで求めた許容最大噴射量Ｑｆｕｌを読み込む。
【００２３】
ステップ２５では、前記ステップ２３で補正して設定された燃料噴射量Ｑｓｏｌｌと前記許容最大噴射量Ｑｆｕｌとを比較し、小さい方の値を最終的な燃料噴射量Ｑｓｏｌとして設定する。
このようにすれば、吸入空気流量に基づいて精度良く求められたシリンダ吸入空気量に見合った許容最大噴射量を適正に設定できるため、過渡運転時や環境の変化に影響されることなく運転性と排気エミッションとを常に最適に維持することができる。
【００２４】
次に、ＥＧＲ制御を行う場合に、ＥＧＲの影響も考慮して許容最大噴射量を適正に設定できるようにした第２の実施例について説明する。尚、システム構成 (ハードウエア) については、図４に示した第１の実施例と同様でよいので説明を省略する。
エアクリーナからエアフローメータを介して直接吸入される空気のシリンダ当りの空気量Ｑａｃについては、図５で示したルーチンを用いて同様に演算される。ＥＧＲ制御時にシリンダ当りの吸入ＥＧＲ量を演算するルーチンを、図１１のフローチャートに従って説明する。
【００２５】
ステップ３１では、吸気系に還流されるＥＧＲ量Ｑｅを算出する。これは、ＥＧＲ率 (吸入空気流量に対するＥＧＲ量) 一定となるようにＥＧＲ制御する場合には、前記ＥＧＲ率と吸入空気流量Ｑとの関係から算出することができる。ステップ３２では、機関回転速度Ｎｅを読み込む。ステップ３３では、前記ＥＧＲ量Ｑｅと機関回転速度Ｎｅとから、シリンダ当りの吸入ＥＧＲ量Ｑｅｃnを、Ｑｅｃn＝Ｑｅ／Ｎｅとして算出する。
【００２６】
次に、上記のようにして求められたシリンダ当りのＥＧＲ量も考慮して許容最大噴射量ｆｕｌを演算するルーチンを、図１２のフローチャートに従って説明する。ステップ４１では、既述したようにして算出されたシリンダ吸入空気量Ｑａｃを読み込む。
ステップ４２では、前記図９のフローで算出したシリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑｅｃnを読み込む。ステップ４３では、機関回転速度Ｎｅに対する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｎをマップテーブル (図７参照) から検索する。ステップ４４では、吸気圧Ｐに対する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｐをマップテーブル (図８参照) から検索する。
【００２７】
ステップ４５では、前記機関回転速度Ｎｅと吸気圧Ｐとに夫々対応した限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｎ、Ｋｌａｍｂｐを乗算して、スモークやパーティキュレート (排気微粒子) 等の排気エミッションを良好に維持できる総合的な限界空気過剰率Ｋｌａｍｂを算出する。
ステップ４６では、許容最大噴射量Ｑｆｕｌを次式により演算する。
【００２８】
Ｑｆｕｌ＝ (Ｑａｃ＋Ｑｅｃ×Ｋｏ２) ／Ｋｌａｍｂ／１４．６
ここで、Ｋｏ２は、ＥＧＲガス中の酸素濃度割合相当値 (新気中の酸素濃度に対する比率) であり、したがって、Ｑａｃ＋Ｑｅｃ×Ｋｏ２なる値は、吸入空気とＥＧＲガス中の空気とを含めてトータルでシリンダ当りに吸入される空気量を表しており、それに見合って許容最大噴射量Ｑｆｕｌが設定される。
【００２９】
上記許容最大噴射量Ｑｆｕｌを用いて最大噴射量を制限しつつ燃料噴射量Ｑｓｏｌを設定する制御については、図８で示したものと同様に行えばよいので説明を省略する。
このようにすれば、ＥＧＲ制御を行う場合には、ＥＧＲ中の空気量も含めてシリンダ吸入空気量を精度良く算出し、該シリンダ吸入空気量に見合った許容許容最大噴射量を適正に設定できるため、ＥＧＲ制御中も運転性と排気エミッションとを常に最適に維持することができる。
【００３０】
図１３は、許容最大噴射量Ｑｆｕｌを演算する別の実施例を示すフローチャートである。
ステップ５１では、吸気圧Ｐ及び機関回転速度Ｎｅを読み込む。
ステップ５２では、吸気圧Ｐと機関回転速度Ｎｅとに基づいて、マップテーブル (図１４参照) から許容最大噴射量Ｑｆｕｌを検索する。
【００３１】
即ち、吸気圧Ｐと機関回転速度Ｎｅとに基づいてシリンダ吸入空気量Ｑａｃを推定できるため、該シリンダ吸入空気量Ｑａｃに見合った許容最大噴射量Ｑｆｕｌを予め前記マップテーブルに設定しておくことにより、容易に許容最大噴射量Ｑｆｕｌを求めることができる。
図１５は、許容最大噴射量Ｑｆｕｌを演算する更に別の実施例を示すフローチャートである。
【００３２】
ステップ６１では、図４に示したようにして求められたシリンダ吸入空気量Ｑａｃ及び機関回転速度Ｎｅを読み込む。
ステップ６２では、前記シリンダ吸入空気量Ｑａｃをシリンダ容積Ｖｃで除算して得られる吸気充填効率相当値Ｑａｃ／Ｖｃと機関回転速度Ｎｅとに基づいて、マップテーブル (図１６参照) から許容最大噴射量Ｑｆｕｌを求める。
【００３３】
ここで、図１６は図１４と類似した特性になるが、吸入空気の温度や大気圧の変化が起きると若干ずれてくることになる［充填効率は温度により変化はせず (Ｑａｃは質量流量のため) 、吸気圧は大きく影響を受ける］。即ち、充填効率は吸気圧と機関回転速度Ｎｅとで予測できるが、機関回転速度Ｎｅを一定としたときは、吸気圧はそのまま充填効率を表す。よって吸気圧と充填効率のどちらを用いても横軸を機関回転速度Ｎｅとした図１４と図１６とは同様の特性となるのである。また、既述したように、Ｑｆｕｌは燃焼によって定まるものであり、充填効率によって決まるものである。よって吸気圧や充填効率に比例の設定とはならない。したがって、他の実施例も、テーブル (Ｋｌｍａｂｎ、Ｋｌｍａｂｐ) は比例的に設定する特性となるが、実際に必要なＱｆｕｌを演算すると図１４や図１６のような特性となる。
【００３４】
図１７は、本発明の作用・効果を従来例と比較して示したもので、ＥＧＲの有無及びＥＧＲ制御時のＥＧＲ率の大小に応じたエアフローメータ出力，機関トルク，許容最大噴射量，空気過剰率の変化を示す。例えば、加速時には要求負荷の増大に応じてスロットル弁を全開としてＥＧＲが停止されるが、そのとき、特開昭５７−８６５３５号に開示される技術では、許容最大噴射量がステップ的に増大され、また、特開昭６３−９４０３６号に開示される技術では燃料噴射量の増大を遅延させるのに対し、本実施例では漸増する吸入空気流量に応じて許容最大噴射量が設定される。
【００３５】
その場合、エアフローメータで検出される吸入空気流量は漸増するが、前記特開昭５７−８６５３５号のものでは燃料噴射量がステップ的に増大することにより、機関トルクが急増して加速ショックを生じ、また、前記特開昭６３−９４０３６号のものでは、燃料噴射量の増量遅れによりトルクの増大に遅れを生じて加速性が悪化し、また、ショックも発生する。
【００３６】
これに対し、本発明では、漸増する吸入空気流量に見合って許容最大噴射量が設定されるため、機関トルクも滑らかに増大してショックを緩和しつつ良好な加速性能を確保できる。一方、排気エミッションについても特開昭５７−８６５３５号のものではＥＧＲの停止時に漸増する吸入空気流量に対して燃料噴射量がステップ的に増大するため空気過剰率が減少してスモーク，パーティキュレート (ＰＭ) の発生量が増大し、また、前記特開昭６３−９４０３６号のものでは、燃料噴射量の増量遅れ中空気過剰率が増大してＮＯｘ発生量が増大し、増量後は加速が終了するまでの間は空気過剰率が減少してスモーク，パーティキュレート (ＰＭ) の発生量が増大する。
【００３７】
これに対し、本発明ではシリンダ吸入空気量に見合った許容最大噴射量の設定により空気過剰率が一定に保持されるので、ＮＯｘ，スモーク，パーティキュレートを低レベルに維持することができる。また、ＥＧＲ率の大小に応じて吸入空気流量も変化するが、点線に示すようにＥＧＲ量も考慮して許容最大噴射量を設定することにより、ＥＧＲ率に見合った滑らかなトルク特性を得られ、空気過剰率もＥＧＲ率に影響されず一定に保持されて良好な排気エミッション特性が得られる。
【００３８】
更に、前記実施例のように過給機を備えて吸気の過給を行うものにおいても、過給圧の変化に対応して許容最大噴射量が設定されるため、排気エミッションと運転性 (加速性) の最適化を図ることができる。
以上説明してきたように請求項１に係る発明によれば、吸入空気流量の検出値に基づいて精度良く推定されるシリンダ吸入空気量に見合った許容最大噴射量を設定することができるため、空気過剰率を適正値に安定させて運転性と排気エミッションの最適化を図ることができる。
【００３９】
また、請求項２に係る発明によれば、過渡運転時や環境変化 (空気密度変化) によっても精度の高いシリンダ吸入空気量が求められ、許容最大噴射量を精度よく設定することができる。また、請求項３に係る発明によれば、排気還流 (ＥＧＲ) 制御が行われる場合でもＥＧＲガス中の空気量も含めてシリンダに吸入される空気量を推定して、許容最大噴射量を設定することができるため、運転性と排気エミッションの最適化を図ることができる。
【００４０】
また、請求項４に係る発明によれば、還流排気中の空気を含めたトータルのシリンダ吸入空気量を精度良く推定することができ、以て許容最大噴射量Ｑを精度よく設定することができる。また、請求項５に係る発明によれば、吸気圧力と機関回転速度とに基づいてシリンダ吸入空気量を推定できるので、該シリンダ吸入空気量に見合った許容最大噴射量をマップ等に基づいて簡易かつ精度良く設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】請求項１に係る発明の構成・機能を示すブロック図。
【図２】請求項３に係る発明の構成・機能を示すブロック図。
【図３】請求項５に係る発明の構成・機能を示すブロック図。
【図４】本発明の一実施例のシステム構成を示す図。
【図５】第１の実施例に係るシリンダ吸入空気量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図６】同じく許容最大噴射量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図７】同上実施例で使用する機関回転速度に対しての限界空気過剰率の特性図。
【図８】同じく吸気圧に対しての限界空気過剰率の特性図。
【図９】同じく燃料噴射量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図１０】同上の燃料噴射量演算にしようする基本燃料噴射量設定用のマップ。
【図１１】第２の実施例に係るシリンダ吸入ＥＧＲ量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図１２】同じく許容最大噴射量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図１３】第３の実施例に係る許容最大噴射量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図１４】同上実施例に使用する許容最大噴射量を設定したマップ。
【図１５】第３の実施例に係る許容最大噴射量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図１６】同上実施例に使用する許容最大噴射量を設定したマップ。
【図１７】本発明の各種値を従来例と比較して示したタイムチャート。
【符号の説明】
【００４２】
５ ディーゼル機関
６ 燃料噴射ノズル
７ 燃料噴射ポンプ
１１ バキュームポンプ
１３ コントロールユニット
１６ エアフローメータ
１７ 回転速度センサ
１８ レバー開度センサ
１９ 水温センサ
３１ スロットル弁
３４ 吸気圧センサ
【図１】
2004286036.tif 000003
【図２】
2004286036.tif 000004
【図３】
2004286036.tif 000005
【図４】
2004286036.tif 000006
【図５】
2004286036.tif 000007
【図６】
2004286036.tif 000008
【図７】
2004286036.tif 000009
【図８】
2004286036.tif 000010
【図９】
2004286036.tif 000011
【図１０】
2004286036.tif 000012
【図１１】
2004286036.tif 000013
【図１２】
2004286036.tif 000014
【図１３】
2004286036.tif 000015
【図１４】
2004286036.tif 000016
【図１５】
2004286036.tif 000017
【図１６】
2004286036.tif 000018
【図１７】
2004286036.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月12日(2004.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関に吸入される空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、
前記吸入空気流量検出手段により検出された吸入空気流量に基づいて燃料の許容最大噴射量を、下記の式により設定する許容最大噴射量設定手段と、
機関への燃料噴射量を、前記許容最大噴射量を超えない範囲で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で設定された燃料噴射量に相当する量の燃料を機関に噴射する燃料噴射手段と、
を含んで構成したことを特徴とするディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
Ｑｆｕｌ＝Ｑａｃ／Ｋｌａｍｂ／１４．６
但し、Ｑａｃ＝Ｑａｃn-1 × (１−ＫＶ) ＋Ｑａｃn×ＫＶ
Ｑａｃn＝Ｑａｃ０・Ｚ-L
Ｑａｃ０＝Ｑａｓ０／Ｎｅ×Ｋｃ
Ｑｆｕｌ：許容最大噴射量
Ｑａｓ０：吸入空気流量の検出値
Ｎｅ：機関回転速度
Ｋｌａｍｂ：限界空気過剰率
ＫＶ，Ｌ，Ｋｃ：定数
【請求項２】
吸入空気中へ排気の一部を還流するＥＧＲ制御装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載のディーゼル機関の燃料噴射制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル機関の燃料噴射量を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のディーゼル機関における燃料噴射量の制御方法として、大気圧や吸気圧の検出値に基づいて許容最大噴射量を求めて制御することが行われていた。これは、シリンダ吸入空気量に対して燃料噴射量が過剰となってスモーク発生量が増大することを回避するようにしたものである。
【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、このような従来の許容最大噴射量の設定方法では、大気圧や吸気圧によるシリンダ吸入空気量の推定が正確でなく、また、ＥＧＲ制御を行うものではＥＧＲの動特性の影響を考慮せずに設定している等の理由により、特に、過渡運転時では正確な燃料供給制限ができないため、排気エミッションと運転性の最適化ができなかった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、許容最大噴射量を適正に設定することにより、排気エミッション及び運転性を最適に維持できるようにしたディーゼル機関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、本発明は図１に示すように、
機関に吸入される空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、
前記吸入空気流量検出手段により検出された吸入空気流量に基づいて燃料の許容最大噴射量を、下記の式により設定する許容最大噴射量設定手段と、
機関への燃料噴射量を、前記許容最大噴射量を超えない範囲で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で設定された燃料噴射量に相当する量の燃料を機関に噴射する燃料噴射手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
【０００５】
Ｑｆｕｌ＝Ｑａｃ／Ｋｌａｍｂ／１４．６
但し、Ｑａｃ＝Ｑａｃn-1 × (１−ＫＶ) ＋Ｑａｃn×ＫＶ
Ｑａｃn＝Ｑａｃ０・Ｚ-L
Ｑａｃ０＝Ｑａｓ０／Ｎｅ×Ｋｃ
Ｑｆｕｌ：許容最大噴射量
Ｑａｓ０：吸入空気流量の検出値
Ｎｅ：機関回転速度
Ｋｌａｍｂ：限界空気過剰率
ＫＶ，Ｌ，Ｋｃ：定数
また、本発明は、ＥＧＲ制御装置を備えたディーゼル機関にも適用できる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、実際の吸入空気流量の検出値に基づいて精度良く推定されるシリンダ吸入空気量に見合った許容最大噴射量を設定することができるため、過渡運転時においても空気過剰率を適正値に安定させて運転性と排気エミッションの最適化を図ることができる。
特に、上記演算式を用いて、吸入空気流量検出手段の検出位置における吸入空気流量Ｑａｃ０に対してシリンダ吸入空気量Ｑａｃ０を求め、この演算値にディレイ処理を施して過渡時の伝達遅れを大きく生じる吸気コレクタ部入口等における吸入空気流量に対するシリンダ吸入空気量Ｑａｃnを求め、この値Ｑａｃnを加重平均処理することによってシリンダ入口近傍の吸入空気流量に対応した精度の高いシリンダ吸入空気量Ｑａｃを求め、該シリンダ吸入空気量Ｑａｃと空燃比から許容最大噴射量Ｑｆｕｌを精度よく設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に本発明の実施例を図に基づいて説明する。一実施例の全体構成を示す図４において、過給機１は、エアフィルタ２でダストを除去されて吸気通路３に吸入された空気を吸気コンプレッサ１Ａにより圧縮過給して下流側の吸気マニホールド４へ送り込む。
一方、機関５の燃焼室に装着された燃料噴射ノズル６には、噴射ポンプ７から各気筒に分配して燃料が圧送供給され、該燃料噴射ノズル６から燃焼室に向けて燃料が噴射され、該噴射された燃料は圧縮行程末期に着火して燃焼される。
【０００８】
また、排気マニホールド８と吸気マニホールド４とを結んでＥＧＲバルブ９を介装したＥＧＲ通路１０が接続されると共に、前記吸気通路３の吸気コンプレッサ１Ａの上流側にＥＧＲ制御時に吸気を絞って排気圧と吸気圧との差圧を拡大してＥＧＲしやすくするためのスロットル弁３１が介装され、主としてアイドル時や低負荷時に排気改善，騒音対策のために前記スロットル弁３１を絞ると同時にＥＧＲバルブ９の開度を制御してＥＧＲ制御を行う。具体的には、バキュームポンプ１１からの負圧を電磁弁３２を介してダイアフラム装置３３に導いて前記絞り弁３１を絞ると同時に、前記負圧をデューティ制御される電磁弁１２で大気との希釈割合を制御することによって前記ＥＧＲバルブ９の圧力室に導かれる圧力を制御し、もって開度を制御することによりＥＧＲ率を制御している。これらＥＧＲ率や燃料噴射制御は、コントロールユニット１３により行われる。
【０００９】
燃焼後の排気は、排気マニホールド８より前記過給機１の排気タービン１Ｂを回転駆動させた後、排気中に含まれるパーティキュレート (排気微粒子) 等がフィルタ１４で捕集され、マフラー１５で消音された後に大気中に放出される。前記過給機１の吸気コンプレッサ１Ａ上流の吸気通路３には、吸入空気流量を検出するエアフローメータ１６、吸気コンプレッサ１Ａ下流の吸入マニホールド４には吸気圧を検出する吸気圧センサ３４が設けられ、また、機関回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ１７、前記燃料噴射ポンプ７のコントロールレバー開度を検出するレバー開度センサ１８、水温を検出する水温センサ１９等が設けられ、これらの検出値に基づいてシリンダ吸入空気量に見合った燃料の許容最大噴射量が後述するようにして設定される。
【００１０】
以下、コントロールユニット１３による燃料噴射量制御について説明する。
まず、シリンダ吸入空気量Ｑａｃの演算ルーチンを図５のフローチャートに従って説明する。ステップ (図ではＳと記す。以下同様) １では、前記エアフローメータ１６による吸入空気流量の出力値 (電圧) Ｑ0 を読み込む。
ステップ２では、前記出力値Ｑ0 から変換テーブルにより吸入空気流量Ｑａｓｍを求める。
【００１１】
ステップ３では、前記吸入空気流量Ｑａｓｍに対して加重平均処理を行ってＱａｓ０を求める。
ステップ４では、回転速度センサ１７により検出される機関回転速度Ｎｅを読み込む。
ステップ５では、前記吸入空気流量の加重平均値Ｑａｓ０と機関回転速度Ｎｅと定数ＫＣとから次式により、エアフローメータ１６で検出された吸入空気流量に対するシリンダ当りの吸入空気量Ｑａｃ０を演算する。
【００１２】
Ｑａｃ０＝Ｑａｓ０／Ｎｅ×Ｋｃ
ステップ６では、前記シリンダ当りの吸入空気量Ｑａｃ０のＬ回演算分のディレイ処理 (Ｑａｃn＝Ｑａｃ０・Ｚ-L) を行い、吸気コレクタ入口部の吸入空気流量に対応したシリンダ当りの吸入空気量Ｑａｃnを演算する。
ステップ７では、定数ＫＶを用いて次式によりシリンダ入口近傍の吸入空気流量に対応したシリンダ当りの吸入空気量つまり現時点でのシリンダ当りの吸入空気量Ｑａｃを演算する。
【００１３】
Ｑａｃ＝Ｑａｃn-1 × (１−ＫＶ) ＋Ｑａｃn×ＫＶ
このようにして、シリンダ当りの吸入空気量Ｑａｃを精度良く求めることができる。
次に、前記シリンダ当りの吸入空気量Ｑａｃに基づいて許容最大噴射量Ｑｆｕｌを求めるルーチンを、図６のフローチャートに従って説明する。
ステップ１１では、前記図４のフローで求めたシリンダ当りの吸入空気量Ｑａｃを読み込む。
【００１４】
ステップ１２では、機関回転速度Ｎｅに対する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｎをマップテーブル (図７参照) から検索する。尚、機関回転速度Ｎｅにより吸入空気流速や吸入空気温度、シリンダ吸入空気の乱れ強さ、燃料の貫徹力等が変化し、それにより同一空気過剰率でもエミッションが変化する。よってエミッション(この場合はスモーク) の排出が所定以下になるように設定する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｎを機関回転速度Ｎｅ毎に変える必要があるのである。
【００１５】
ステップ１３では、前記吸気圧センサ３４で検出された吸気圧Ｐに対する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｐをマップテーブル (図８参照) から検索する。吸気圧が低い (図の左方向) ときは空気の密度が低いため限界空気過剰率を下げることが可能となる。また、吸気圧が高い (図の右方向) ときは逆で、貫徹力が下がるため限界空気過剰率が上がることになるので、図に示すように吸気圧Ｐに対する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｐは右上がりの設定となる。
【００１６】
尚、この特性は充填効率の影響ではなく、燃焼そのものの特性であるため、質量流量を測定するエアフローメータでも必要となる。ステップ１４では、前記機関回転速度Ｎｅと吸気圧Ｐとに夫々対応した限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｎ、Ｋｌａｍｂｐを乗算して、スモークやパーティキュレート (排気微粒子) 等の排気エミッションを良好に維持できる総合的な限界空気過剰率Ｋｌａｍｂを算出する。
【００１７】
ステップ１５では、許容最大噴射量Ｑｆｕｌを次式により演算する。
Ｑｆｕｌ＝Ｑａｃ／Ｋｌａｍｂ／１４．６尚１４．６は、空気過剰率＝１相当の空燃比つまり理論空燃比である。次に、前記許容最大噴射量Ｑｆｕｌにより最大噴射量を制限しつつ燃料噴射量Ｑｓｏｌを設定するルーチンを、図９のフローチャートに従って説明する。
ステップ２１では、機関回転速度Ｎｅと燃料噴射ポンプのコントロールレバー開度 (要求負荷) ＣＬを読み込む。
【００１８】
ステップ２２では、機関回転速度Ｎｅとコントロールレバー開度ＣＬとから基本燃料噴射量Ｍｑｄｒｖを、マップテーブル (図１０参照) から検索する。
ステップ２３では、前記基本燃料噴射量Ｍｑｄｒｖを水温等の各種補正係数によって補正してＱｓｏｌｌを求める。
ステップ２４では、前記図６のフローで求めた許容最大噴射量Ｑｆｕｌを読み込む。
【００１９】
ステップ２５では、前記ステップ２３で補正して設定された燃料噴射量Ｑｓｏｌｌと前記許容最大噴射量Ｑｆｕｌとを比較し、小さい方の値を最終的な燃料噴射量Ｑｓｏｌとして設定する。
このようにすれば、吸入空気流量に基づいて精度良く求められたシリンダ吸入空気量に見合った許容最大噴射量を適正に設定できるため、過渡運転時や環境の変化に影響されることなく運転性と排気エミッションとを常に最適に維持することができる。
【００２０】
次に、ＥＧＲ制御を行う場合に、ＥＧＲの影響も考慮して許容最大噴射量を適正に設定できるようにした本発明の応用参考例について説明する。図２は、本応用参考例の機能ブロック図である。尚、システム構成 (ハードウエア) については、図４に示した第１の実施例と同様でよいので説明を省略する。
エアクリーナからエアフローメータを介して直接吸入される空気のシリンダ当りの空気量Ｑａｃについては、図５で示したルーチンを用いて同様に演算される。ＥＧＲ制御時にシリンダ当りの吸入ＥＧＲ量を演算するルーチンを、図１１のフローチャートに従って説明する。
【００２１】
ステップ３１では、吸気系に還流されるＥＧＲ量Ｑｅを算出する。これは、ＥＧＲ率 (吸入空気流量に対するＥＧＲ量) 一定となるようにＥＧＲ制御する場合には、前記ＥＧＲ率と吸入空気流量Ｑとの関係から算出することができる。ステップ３２では、機関回転速度Ｎｅを読み込む。ステップ３３では、前記ＥＧＲ量Ｑｅと機関回転速度Ｎｅとから、シリンダ当りの吸入ＥＧＲ量Ｑｅｃnを、Ｑｅｃn＝Ｑｅ／Ｎｅとして算出する。
【００２２】
次に、上記のようにして求められたシリンダ当りのＥＧＲ量も考慮して許容最大噴射量ｆｕｌを演算するルーチンを、図１２のフローチャートに従って説明する。ステップ４１では、既述したようにして算出されたシリンダ吸入空気量Ｑａｃを読み込む。
ステップ４２では、前記図９のフローで算出したシリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑｅｃnを読み込む。ステップ４３では、機関回転速度Ｎｅに対する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｎをマップテーブル (図７参照) から検索する。ステップ４４では、吸気圧Ｐに対する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｐをマップテーブル (図８参照) から検索する。
【００２３】
ステップ４５では、前記機関回転速度Ｎｅと吸気圧Ｐとに夫々対応した限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｎ、Ｋｌａｍｂｐを乗算して、スモークやパーティキュレート (排気微粒子) 等の排気エミッションを良好に維持できる総合的な限界空気過剰率Ｋｌａｍｂを算出する。
ステップ４６では、許容最大噴射量Ｑｆｕｌを次式により演算する。
【００２４】
Ｑｆｕｌ＝ (Ｑａｃ＋Ｑｅｃ×Ｋｏ２) ／Ｋｌａｍｂ／１４．６
ここで、Ｋｏ２は、ＥＧＲガス中の酸素濃度割合相当値 (新気中の酸素濃度に対する比率) であり、したがって、Ｑａｃ＋Ｑｅｃ×Ｋｏ２なる値は、吸入空気とＥＧＲガス中の空気とを含めてトータルでシリンダ当りに吸入される空気量を表しており、それに見合って許容最大噴射量Ｑｆｕｌが設定される。
【００２５】
上記許容最大噴射量Ｑｆｕｌを用いて最大噴射量を制限しつつ燃料噴射量Ｑｓｏｌを設定する制御については、図８で示したものと同様に行えばよいので説明を省略する。
このようにすれば、ＥＧＲ制御を行う場合には、ＥＧＲ中の空気量も含めてシリンダ吸入空気量を精度良く算出し、該シリンダ吸入空気量に見合った許容許容最大噴射量を適正に設定できるため、ＥＧＲ制御中も運転性と排気エミッションとを常に最適に維持することができる。
【００２６】
図１３は、許容最大噴射量Ｑｆｕｌを演算する参考例を示すフローチャートである。図３は、この応用参考例の機能ブロック図を示す。
ステップ５１では、吸気圧Ｐ及び機関回転速度Ｎｅを読み込む。
ステップ５２では、吸気圧Ｐと機関回転速度Ｎｅとに基づいて、マップテーブル (図１４参照) から許容最大噴射量Ｑｆｕｌを検索する。
【００２７】
即ち、吸気圧Ｐと機関回転速度Ｎｅとに基づいてシリンダ吸入空気量Ｑａｃを推定できるため、該シリンダ吸入空気量Ｑａｃに見合った許容最大噴射量Ｑｆｕｌを予め前記マップテーブルに設定しておくことにより、容易に許容最大噴射量Ｑｆｕｌを求めることができる。
図１５は、許容最大噴射量Ｑｆｕｌを演算する更に別の参考例を示すフローチャートである。
【００２８】
ステップ６１では、図４に示したようにして求められたシリンダ吸入空気量Ｑａｃ及び機関回転速度Ｎｅを読み込む。
ステップ６２では、前記シリンダ吸入空気量Ｑａｃをシリンダ容積Ｖｃで除算して得られる吸気充填効率相当値Ｑａｃ／Ｖｃと機関回転速度Ｎｅとに基づいて、マップテーブル (図１６参照) から許容最大噴射量Ｑｆｕｌを求める。
【００２９】
ここで、図１６は図１４と類似した特性になるが、吸入空気の温度や大気圧の変化が起きると若干ずれてくることになる［充填効率は温度により変化はせず (Ｑａｃは質量流量のため) 、吸気圧は大きく影響を受ける］。即ち、充填効率は吸気圧と機関回転速度Ｎｅとで予測できるが、機関回転速度Ｎｅを一定としたときは、吸気圧はそのまま充填効率を表す。よって吸気圧と充填効率のどちらを用いても横軸を機関回転速度Ｎｅとした図１４と図１６とは同様の特性となるのである。また、既述したように、Ｑｆｕｌは燃焼によって定まるものであり、充填効率によって決まるものである。よって吸気圧や充填効率に比例の設定とはならない。したがって、他の実施例も、テーブル (Ｋｌｍａｂｎ、Ｋｌｍａｂｐ) は比例的に設定する特性となるが、実際に必要なＱｆｕｌを演算すると図１４や図１６のような特性となる。
【００３０】
図１７は、本発明の作用・効果を従来例と比較して示したもので、ＥＧＲの有無及びＥＧＲ制御時のＥＧＲ率の大小に応じたエアフローメータ出力，機関トルク，許容最大噴射量，空気過剰率の変化を示す。例えば、加速時には要求負荷の増大に応じてスロットル弁を全開としてＥＧＲが停止されるが、そのとき、特開昭５７−８６５３５号に開示される技術では、許容最大噴射量がステップ的に増大され、また、特開昭６３−９４０３６号に開示される技術では燃料噴射量の増大を遅延させるのに対し、本実施例では漸増する吸入空気流量に応じて許容最大噴射量が設定される。
【００３１】
その場合、エアフローメータで検出される吸入空気流量は漸増するが、前記特開昭５７−８６５３５号のものでは燃料噴射量がステップ的に増大することにより、機関トルクが急増して加速ショックを生じ、また、前記特開昭６３−９４０３６号のものでは、燃料噴射量の増量遅れによりトルクの増大に遅れを生じて加速性が悪化し、また、ショックも発生する。
【００３２】
これに対し、本発明では、漸増する吸入空気流量に見合って許容最大噴射量が設定されるため、機関トルクも滑らかに増大してショックを緩和しつつ良好な加速性能を確保できる。一方、排気エミッションについても特開昭５７−８６５３５号のものではＥＧＲの停止時に漸増する吸入空気流量に対して燃料噴射量がステップ的に増大するため空気過剰率が減少してスモーク，パーティキュレート (ＰＭ) の発生量が増大し、また、前記特開昭６３−９４０３６号のものでは、燃料噴射量の増量遅れ中空気過剰率が増大してＮＯｘ発生量が増大し、増量後は加速が終了するまでの間は空気過剰率が減少してスモーク，パーティキュレート (ＰＭ) の発生量が増大する。
【００３３】
これに対し、本発明ではシリンダ吸入空気量に見合った許容最大噴射量の設定により空気過剰率が一定に保持されるので、ＮＯｘ，スモーク，パーティキュレートを低レベルに維持することができる。また、ＥＧＲ率の大小に応じて吸入空気流量も変化するが、点線に示すようにＥＧＲ量も考慮して許容最大噴射量を設定することにより、ＥＧＲ率に見合った滑らかなトルク特性を得られ、空気過剰率もＥＧＲ率に影響されず一定に保持されて良好な排気エミッション特性が得られる。
【００３４】
更に、前記実施例のように過給機を備えて吸気の過給を行うものにおいても、過給圧の変化に対応して許容最大噴射量が設定されるため、排気エミッションと運転性 (加速性) の最適化を図ることができる。
以上説明してきたように請求項１に係る発明によれば、吸入空気流量の検出値に基づいて精度良く推定されるシリンダ吸入空気量に見合った許容最大噴射量を設定することができるため、空気過剰率を適正値に安定させて運転性と排気エミッションの最適化を図ることができる。
【００３５】
また、過渡運転時や環境変化 (空気密度変化) によっても精度の高いシリンダ吸入空気量が求められ、許容最大噴射量を精度よく設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】請求項１に係る発明の構成・機能を示すブロック図。
【図２】本発明の応用参考例の構成・機能を示すブロック図。
【図３】上記とは別の参考例の構成・機能を示すブロック図。
【図４】本発明の一実施例のシステム構成を示す図。
【図５】第１の実施例に係るシリンダ吸入空気量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図６】同じく許容最大噴射量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図７】同上実施例で使用する機関回転速度に対しての限界空気過剰率の特性図。
【図８】同じく吸気圧に対しての限界空気過剰率の特性図。
【図９】同じく燃料噴射量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図１０】同上の燃料噴射量演算に使用する基本燃料噴射量設定用のマップ。
【図１１】上記応用参考例に係るシリンダ吸入ＥＧＲ量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図１２】同じく許容最大噴射量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図１３】上記別の参考例に係る許容最大噴射量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図１４】同上参考例に使用する許容最大噴射量を設定したマップ。
【図１５】更に別の参考例に係る許容最大噴射量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図１６】同上参考例に使用する許容最大噴射量を設定したマップ。
【図１７】本発明の各種値を従来例と比較して示したタイムチャート。
【符号の説明】
【００３７】
５ ディーゼル機関
６ 燃料噴射ノズル
７ 燃料噴射ポンプ
１１ バキュームポンプ
１３ コントロールユニット
１６ エアフローメータ
１７ 回転速度センサ
１８ レバー開度センサ
１９ 水温センサ
３１ スロットル弁
３４ 吸気圧センサ