(57)【要約】【課題】内燃機関の燃料噴射制御を長期間に亘って適切に行い、最大燃焼圧の増加や排気特性の悪化を防止することができる燃料噴射制御装置を提供する。【解決手段】機関が搭載された車両の積算走行距離ＬＤＳＴをアクセルペダル操作量ＡＰに応じて補正し、補正走行距離ＬＤＳＴＣを算出する（Ｓ１１）。補正走行距離ＬＤＳＴＣに応じて燃料噴射時間の走行距離補正係数ＫＤＳＴを算出する（Ｓ１２）。走行距離補正係数ＫＤＳＴは、補正走行距離ＬＤＳＴＣが増加するほど減少するように設定される。走行距離補正係数ＫＤＳＴを用いて燃料噴射時間を補正することにより、燃料噴射弁特性の経時変化に拘わらず、実際の燃料噴射量が適正値に維持される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁により噴射する燃料量を前記機関の負荷に応じて決定する燃料噴射量決定手段とを備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記機関が搭載された車両の走行距離を積算する走行距離積算手段と、
前記燃料噴射量決定手段により決定された燃料噴射量を、前記走行距離積算手段により積算された走行距離の増加に伴う燃料噴射弁の特性ずれを補償するように減量補正する噴射量補正手段とを備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁により燃料を噴射する燃料噴射時期を前記機関の負荷に応じて決定する燃料噴射時期決定手段とを備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記機関が搭載された車両の走行距離を積算する走行距離積算手段と、
前記燃料噴射時期決定手段により決定された燃料噴射時期を、前記走行距離積算手段により積算された走行距離の増加に伴う燃料噴射弁の特性ずれを補償するように進角補正する噴射噴射時期補正手段とを備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記機関の負荷に応じて、前記走行距離積算手段により積算される走行距離を補正する走行距離補正手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、特に燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備える内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両を駆動する内燃機関の場合、車両の走行距離が増加すると、排気通路に設けられた触媒装置の通気抵抗が増加し、排圧が上昇する傾向がある。そのため機関の吸気圧が同一であっても実際に燃焼室に流入する空気量が減少する。その結果、吸気圧及び機関回転速度に応じて機関に供給する燃料量を決定すると、空燃比が目標値よりリッチ側にずれるという問題が発生する。
【０００３】
この問題を解決するために、車両の走行距離が所定距離を超えた後は、機関の高負荷高回転運転領域では、燃料噴射量を機関運転状態に応じて減量補正する技術が、特許文献１に示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−６０１３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
燃料噴射弁により燃焼室内に燃料を噴射するタイプの機関では、燃料噴射弁の燃料噴射特性の経時変化の影響の方が、上述した触媒装置の通気抵抗の増加の影響より大きく、例えば図６（ａ）に破線で示すように、車両の走行距離ＬＤＳＴが増加するほど、燃料噴射弁の開弁時間の指令値及びその指令値の出力時期が同一であっても、燃料噴射弁の実開弁時期のずれが生じ、また実燃料噴射量ＱＩＮＪは、徐々に増加する傾向を示す。そのため、空燃比がリッチ化や燃料噴射時期のずれに起因して、同図（ｂ），（ｃ）に破線で示すように、最大燃焼圧ＰＣＹＬＭＡＸの増加や排気特性の悪化（粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）の排出量ＱＰＭの増加）といった問題が発生する。この問題は、機関の高負荷高回転領域に限ったことではなく、また車両走行距離が所定距離を超えると急に発生するものではないため、上述した従来の技術では、十分な効果が得られなかった。
【０００６】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、内燃機関の燃料噴射制御を長期間に亘って適切に行い、最大燃焼圧の増加や排気特性の悪化を防止することができる燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁（６）と、前記燃料噴射弁により噴射する燃料量（ＴＩＭ）を前記機関の負荷（ＡＰ）に応じて決定する燃料噴射量決定手段とを備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関が搭載された車両の走行距離を積算する走行距離積算手段（３２）と、前記燃料噴射量決定手段により決定された燃料噴射量（ＴＩＭ）を、前記走行距離積算手段により積算された走行距離（ＬＤＳＴ）の増加に伴う燃料噴射弁の特性ずれを補償するように減量補正する噴射量補正手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、機関が搭載された車両の走行距離が積算され、機関負荷に応じて決定された燃料噴射量が、積算された走行距離の増加に伴う燃料噴射弁の特性ずれを補償するように減量補正されるので、燃料噴射弁の噴射特性の経時変化に伴う空燃比ずれを防止し、長期間に亘って良好な排気特性を維持するとともに、適正な最大燃焼圧を得ることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁（６）と、前記燃料噴射弁により燃料を噴射する燃料噴射時期（ＣＡＩＭ）を前記機関の負荷に応じて決定する燃料噴射時期決定手段とを備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関が搭載された車両の走行距離を積算する走行距離積算手段（３２）と、前記燃料噴射時期決定手段により決定された燃料噴射時期（ＣＡＩＭ）を、前記走行距離積算手段により積算された走行距離（ＬＤＳＴ）の増加に伴う燃料噴射弁の特性ずれを補償するように進角補正する噴射噴射時期補正手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、機関が搭載された車両の走行距離が積算され、機関負荷に応じて決定された燃料噴射時期が、積算された走行距離の増加に伴う燃料噴射弁の特性ずれを補償するように進角補正されるので、長期間に亘って良好な排気特性を維持するとともに、最大燃焼圧を長期間に亘って適正な値に維持することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関の負荷（ＡＰ）に応じて、前記走行距離積算手段により積算される走行距離（ＬＤＳＴ）を補正する走行距離補正手段をさらに備えることを特徴とする。
この構成によれば、機関負荷に応じて走行距離が補正されるので、機関負荷の変化に対応して、走行距離に応じた適切な補正を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関とその燃料噴射制御装置の構成を示す図である。図１において、例えば４気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、燃焼室内に直接燃料を噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒毎に燃料噴射弁６が設けられている。燃料噴射弁６は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に電気的に接続されており、燃料噴射弁６の開弁時間は、ＥＣＵ５により制御される。
【００１３】
吸気管２には、吸気温（ＴＡ）センサ９が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ１０はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００１４】
ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１１が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１１は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば３０度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ５に供給される。これらのパルスは、燃料噴射時期制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。
【００１５】
エンジン１の排気管１３には、粒子状物質捕集装置１４が設けられている。粒子状物質捕集装置は、主として粒子状の炭素を捕集する。捕集された粒子状物質は、燃焼により適時除去される。
ＥＣＵ５には、エンジン１により駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ３１と、当該車両の走行距離を積算し、積算された走行距離ＬＤＳＴを示す信号を出力するオドメータ３２とが接続されており、アクセルセンサ３１及びオドメータ３２の出力信号がＥＣＵ５に供給される。
【００１６】
ＥＣＵ５は各種センサまたはオドメータ３２からの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路のほか、燃料噴射弁６に駆動信号を供給する出力回路から構成される。
【００１７】
ＥＣＵ５のＣＰＵは、上記センサ及びオドメータ３２の出力信号に基づいて、次式（１）により、ＴＤＣパルスに同期して開弁作動する燃料噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算する。
ＴＯＵＴ＝ＴＩＭ×ＫＤＳＴ×Ｋ１＋Ｋ２              （１）
ここで、ＴＩＭは基本燃料量、具体的には燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間であり、エンジン回転数ＮＥ及びアクセルペダル操作量ＡＰに応じて設定されたＴＩマップ（図示せず）を検索して決定される。
【００１８】
ＫＤＳＴは、オドメータ３２から入力される当該車両の積算走行距離ＬＤＳＴに応じて算出される走行距離補正係数である。
Ｋ１及びＫ２は夫々エンジン運転状態に応じて演算される他の補正係数および補正変数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決定される。
【００１９】
ＥＣＵ５のＣＰＵは、さらに上記センサ及びオドメータ３２の出力信号に基づいて、下記式（２）により燃料噴射時期ＣＡＩＮＪを算出する。燃料噴射時期ＣＡＩＮＪは、噴射対象気筒の上死点からの進角量（クランク軸回転角度）として算出される。
ＣＡＩＮＪ＝ＣＡＩＭ＋ＣＡＤＳＴ                        （２）
ここで、ＣＡＩＭは基本噴射時期であり、エンジン回転数ＮＥ及びアクセルペダル操作量ＡＰに応じて設定されたマップ（図示せず）を検索して決定される。
【００２０】
ＣＡＤＳＴは、オドメータ３２から入力される当該車両の積算走行距離ＬＤＳＴに応じて算出される走行距離補正項である。
ＥＣＵ５のＣＰＵは上述のようにして求めた燃料噴射時間ＴＯＵＴ及び燃料噴射時期ＣＡＩＮＪに基づいて燃料噴射弁６を開弁させる駆動信号を出力回路５ｄを介して燃料噴射弁６に供給する。
【００２１】
図２は、燃料噴射時間の走行距離補正係数ＫＤＳＴを算出する処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵでＴＤＣパルスの発生に同期して実行される。
ステップＳ１１では、アクセルペダル操作量ＡＰに応じて、走行距離ＬＤＳＴの補正を行い補正走行距離ＬＤＳＴＣを算出する。具体的には、アクセルペダル操作量ＡＰが増加するほど、補正走行距離ＬＤＳＴＣが増加するように算出される。
【００２２】
ステップＳ１２では、補正走行距離ＬＤＳＴＣに応じて、図３に示すＫＤＳＴテーブルを検索し、走行距離補正係数ＫＤＳＴを算出する。ＫＤＳＴテーブルは、補正走行距離ＬＤＳＴＣが増加するほど、走行距離補正係数ＫＤＳＴが減少するように設定されている。
【００２３】
走行距離の増加に伴って燃料噴射弁６の特性が変化し、燃料噴射時間ＴＯＵＴが同一でも、実際の燃料噴射量ＱＩＮＪが増加する傾向を示すが（図６（ａ）の破線参照）、図２の処理により算出される走行距離補正係数ＫＤＳＴを、前記式（１）に適用することにより、燃料噴射時間ＴＯＵＴが走行距離ＬＤＳＴが増加するほど、減少するように補正され、図６（ａ）に実線で示すように、実際の燃料噴射量ＱＩＮＪを適正な値に維持することができる。その結果、同図（ｂ）（ｃ）に示すように、最大燃焼圧ＰＣＹＬＭＡＸの増加を抑制し、規制値ＰＣＹＬＬＭＴ以下に維持するとともに、粒子状物質の排出量ＱＰＭの増加を抑制し、規制値ＱＰＭＬＭＴ以下に維持することができる。
【００２４】
また、エンジン負荷を示すアクセルペダル操作量ＡＰに応じて補正された補正走行距離ＬＤＳＴＣに応じて、走行距離補正係数ＫＤＳＴを算出することにより、エンジン負荷に適した補正を行うことができる。
【００２５】
図４は、燃料噴射時期の走行距離補正項ＣＡＤＳＴを算出する処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵでＴＤＣパルスの発生に同期して実行される。
ステップＳ２１では、図２のステップＳ１１で算出される補正走行距離ＬＤＳＴＣを読み込む。ステップＳ２２では、補正走行距離ＬＤＳＴＣに応じて、図５に示すＣＡＤＳＴテーブルを検索し、走行距離補正項ＣＡＤＳＴを算出する。ＣＡＤＳＴテーブルは、補正走行距離ＬＤＳＴＣが増加するほど、走行距離補正項ＣＡＤＳＴが増加するように設定されている。
【００２６】
図４の処理により算出される走行距離補正項ＣＡＤＳＴを、前記式（２）に適用することにより、最大燃焼圧ＰＣＹＬＭＡＸの増加及び粒子状物質排出量ＱＰＭの増加を抑制することができる。燃料噴射時期ＣＡＩＮＪの走行距離補正を、燃料噴射時間ＴＯＵＴの走行距離補正と併用することにより、最大燃焼圧ＰＣＹＬＭＡＸの増加及び粒子状物質排出量ＱＰＭの増加がより確実に抑制される。
また、エンジン負荷を示すアクセルペダル操作量ＡＰに応じて補正された補正走行距離ＬＤＳＴＣに応じて、走行距離補正項ＣＡＤＳＴを算出することにより、エンジン負荷に適した補正を行うことができる。
【００２７】
本実施形態では、オドメータ３２が走行距離積算手段に相当し、ＥＣＵ５が燃料噴射量決定手段、噴射量補正手段、燃料噴射時期決定手段、噴射噴射時期補正手段及び走行距離補正手段を構成する。より具体的には、式（１）による燃料噴射時間ＴＯＵＴの演算が燃料噴射量決定手段に相当し、式（２）による燃料噴射時期ＣＡＩＮＪの演算が燃料噴射時期決定手段に相当し、図２のステップＳ１１が走行距離補正手段に相当し、図２のステップＳ１２が噴射量補正手段に相当し、図３の処理が噴射噴射時期補正手段に相当する。
【００２８】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、オドメータによって得られる積算走行距離ＬＤＳＴに応じて、燃料噴射時間及び燃料噴射時期を補正するようにしたが、エンジンの作動時間を積算することにより、積算作動時間ＴＯＰを算出し、積算作動時間ＴＯＰに応じて、燃料噴射時間及び燃料噴射時期を補正するようにしてもよい。その場合、積算作動時間ＴＯＰが増加するほど、燃料噴射時間をより減少させるように補正し、燃料噴射時期をより進角させるように補正する。
【００２９】
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの燃料噴射制御にも適用が可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項１に記載の発明によれば、機関が搭載された車両の走行距離が積算され、機関負荷に応じて決定された燃料噴射量が、積算された走行距離の増加に伴う燃料噴射弁の特性ずれを補償するように減量補正されるので、燃料噴射弁の噴射特性の経時変化に伴う空燃比ずれを防止し、長期間に亘って良好な排気特性を維持するとともに、適正な最大燃焼圧を得ることができる。
【００３１】
請求項２に記載の発明によれば、機関が搭載された車両の走行距離が積算され、機関負荷に応じて決定された燃料噴射時期が、積算された走行距離の増加に伴う燃料噴射弁の特性ずれを補償するように進角補正されるので、長期間に亘って良好な排気特性を維持するとともに、最大燃焼圧を長期間に亘って適正な値に維持することができる。
【００３２】
請求項３に記載の発明によれば、機関負荷に応じて走行距離が補正されるので、機関負荷の変化に対応して、走行距離に応じた適切な補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその燃料噴射制御装置の構成を示す図である。
【図２】燃料噴射時間の補正係数（ＫＤＳＴ）を算出する処理のフローチャートである。
【図３】図２の処理で使用されるテーブルを示す図である。
【図４】燃料噴射時期の補正項（ＣＡＤＳＴ）を算出する処理のフローチャートである。
【図５】図４の処理で使用されるテーブルを示す図である。
【図６】本発明の効果を説明するための図である。
【符号の説明】
１  内燃エンジン
５  電子制御ユニット（燃料噴射量決定手段、噴射量補正手段、燃料噴射時期決定手段、噴射噴射時期補正手段、走行距離補正手段）
６  燃料噴射弁
３１  アクセルセンサ
３２  オドメータ（走行距離積算手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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