(57)【要約】【課題】燃料噴射カットに続く再噴射時の白煙の発生を、別途デバイスを用いることなく、噴射量制御のみで防止できるディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置を提供する。【解決手段】アクセル開度やエンジン回転数等に基づいて要求燃料噴射量を決定する噴射量決定手段５を有するディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置であって、燃料噴射を所定時間カットした後に再噴射する場合に、上記手段５により決定された要求噴射量が所定の微小噴射量Ｑmin未満の場合には燃料噴射カットを継続し、所定の微小噴射量Ｑmin以上の場合にはその時の要求燃料噴射量Ｑで燃料噴射を再開するミニマムカットオフ制御を行う制御手段６を備えた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセル開度やエンジン回転数等に基づいて要求燃料噴射量を決定する噴射量決定手段を有するディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置であって、燃料噴射を所定時間カットした後に再噴射する場合に、上記手段により決定された要求噴射量が所定の微小噴射量未満の場合には燃料噴射カットを継続し、所定の微小噴射量以上の場合にはその時の要求燃料噴射量で燃料噴射を再開するミニマムカットオフ制御を行う制御手段を備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置。
【請求項２】
燃料噴射カットの継続時間を計測する第１タイマと、該第１タイマの出力時間が、所定の第１設定時間未満のときは上記制御手段のミニマムカットオフ制御を禁止し、第１設定時間以上のときに上記制御手段のミニマムカットオフ制御を許可する第１禁止許可手段とを備えた請求項１記載のディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置。
【請求項３】
上記制御手段のミニマムカットオフ制御の許可が継続している場合において、燃料噴射が再開されてから噴射継続の経過時間を測定する第２タイマと、該第２タイマの出力時間が、所定の第２設定時間未満のときには上記制御手段のミニマムカットオフ制御の許可を継続し、第２設定時間以上のときに上記制御手段のミニマムカットオフ制御を禁止する第２禁止許可手段とを備えた請求項２記載のディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置。
【請求項４】
上記微小噴射量は、シリンダ内に燃料噴射が再開されたとき、白煙が排気されない下限の噴射量に設定された請求項１〜３記載のディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置。
【請求項５】
上記第１設定時間は、燃料噴射カット前の燃焼によって、シリンダ内の温度が所定の微小噴射量未満の燃料が噴射されたとしても白煙が排気されない温度に保たれる時間に設定された請求項２〜４記載のディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置。
【請求項６】
上記第２設定時間は、再開された燃料噴射による燃焼によっても、シリンダ内の温度が所定の微小噴射量未満の燃料が噴射されたとき白煙が排気されない温度まで昇温されない時間に設定された請求項３〜５記載のディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射がカットされた状態から再噴射する際の燃料噴射量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、下り坂でアクセルペダルを離してエンジンブレーキを効かせている状態など、ディーゼルエンジンの燃料噴射が所定時間カットされた状態から、アクセルが踏み込まれて燃料が再噴射される場合を想定する。この場合、下り坂における所定時間の燃料噴射カットによって冷えたシリンダ内に燃料が噴射されるため、燃料噴射量が少ないと噴射された燃料が全ては適正に燃焼されず、その未燃成分が白煙として排出される。
【０００３】
この対策として、シリンダヘッドに設けられたグロープラグを燃料噴射カット中に発熱させ、シリンダ内の温度を燃料カット前の温度に保持するものや、吸気管に吸気絞り弁を設け、燃料噴射カット中にその絞り弁でシリンダ内が冷やされる原因となる吸気を絞ってシリンダ内の温度低下を抑えるものや、排気管に排気絞り弁を設け、燃料噴射カット中にその絞り弁で排気を絞って排気の一部をシリンダ内に滞留させ、温度の低下を抑えるものが知られている（特許文献１等）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１５５７６５公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記各対策は、燃料噴射カット中におけるシリンダ内の温度を、各種デバイス（グロープラグ、吸気絞り弁、排気絞り弁）によって、燃料噴射カット前の温度に保持することで、続く微小燃料噴射時の適正な燃焼を確保し、白煙の発生を防止するものである。よって、シリンダ内の温度を保持するためのデバイス（グロープラグ、吸気絞り弁、排気絞り弁）が必要となり、コストアップとなる。
【０００６】
また、グロープラグ式の場合、吸気流れの中でグロープラグを作動させても、実際にはシリンダ内の温度を燃料カット前の温度（白煙を防止できる温度）に保持することができない。
【０００７】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、燃料噴射カットに続く再噴射時の白煙の発生を、別途デバイスを用いることなく、噴射量制御のみで防止できるディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、アクセル開度やエンジン回転数等に基づいて要求燃料噴射量を決定する噴射量決定手段を有するディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置であって、燃料噴射を所定時間カットした後に再噴射する場合に、上記手段により決定された要求噴射量が所定の微小噴射量未満の場合には燃料噴射カットを継続し、所定の微小噴射量以上の場合にはその時の要求燃料噴射量で燃料噴射を再開するミニマムカットオフ制御を行う制御手段を備えたものである。
【０００９】
また、燃料噴射カットの継続時間を計測する第１タイマと、該第１タイマの出力時間が、所定の第１設定時間未満のときは上記制御手段のミニマムカットオフ制御を禁止し、第１設定時間以上のときに上記制御手段のミニマムカットオフ制御を許可する第１禁止許可手段とを備えることが好ましい。
【００１０】
また、上記制御手段のミニマムカットオフ制御の許可が継続している場合において、燃料噴射が再開されてから噴射継続の経過時間を測定する第２タイマと、該第２タイマの出力時間が、所定の第２設定時間未満のときには上記制御手段のミニマムカットオフ制御の許可を継続し、第２設定時間以上のときに上記制御手段のミニマムカットオフ制御を禁止する第２禁止許可手段とを備えることが好ましい。
【００１１】
また、上記微小噴射量は、シリンダ内に燃料噴射が再開されたとき、白煙が排気されない下限の噴射量に設定されることが好ましい。
【００１２】
また、上記第１設定時間は、燃料噴射カット前の燃焼によって、シリンダ内の温度が所定の微小噴射量未満の燃料が噴射されたとしても白煙が排気されない温度に保たれる時間に設定されることが好ましい。
【００１３】
また、上記第２設定時間は、再開された燃料噴射による燃焼によっても、シリンダ内の温度が所定の微小噴射量未満の燃料が噴射されたとき白煙が排気されない温度まで昇温されない時間に設定されることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１５】
図１に本実施形態に係るディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置のシステム図を示し、図２に燃料噴射量制御装置の制御フローを示し、図３にそのフローに基づく噴射チャートを示し、図４〜図５に噴射チャートの部分拡大図を示す。
【００１６】
本実施形態にかかるディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置は、これまで問題となっていた所定時間燃料噴射カットによって冷えたシリンダ内に微小燃料を噴射したときに生じ得る白煙の発生の問題を、燃料噴射量の制御で解決するものである。
【００１７】
図１に示すように、燃料噴射量制御装置は、演算手段（ＣＰＵ）１と、記憶手段（メモリ：ＲＯＭ）２と、検出手段（各種センサ）３とを有し、インジェクタのコントローラ４を制御して燃料噴射の時期及び量を制御する。ＣＰＵ１には、少なくともエンジン回転数（ｒｐｍ）とアクセル開度とに基づいて要求燃料噴射量Ｑを決定する噴射量決定手段５が設けられている。噴射量決定手段５は、各種センサ３から得られたエンジン回転数やアクセル開度等を、メモリ２から読み出した所定のマップに入力し、要求燃料噴射量Ｑを決定する。
【００１８】
また、ＣＰＵ１には、制御手段６が設けられている、制御手段６は、図２にステップＳ８〜Ｓ１２に示すように、噴射量決定手段５により求められた要求燃料噴射量Ｑが、所定の微小噴射量Ｑmin未満の場合にはインジェクタコントローラ４に燃料噴射カットを継続する指令を発し、所定の微小噴射量Ｑmin以上の場合にはインジェクタコントローラ４にその時の要求燃料噴射量Ｑで燃料噴射を再開する指令を発する選択制御（ミニマムカットオフ制御）を行う。上記微小噴射量Ｑminは、燃料噴射カットによって冷えたシリンダ内に燃料が噴射されたとき、運転諸条件を考慮して白煙が排気されない下限の噴射量に設定されている。
【００１９】
また、ＣＰＵ１には、燃料噴射カットの継続時間を計測する第１タイマ７が設けられている。第１タイマ７は、噴射カット継続時間Ｔ１を、インジェクタコントローラ４への噴射カット信号を計測することで、計測する。
【００２０】
また、ＣＰＵ１には、第１禁止許可手段８が設けられている。第１禁止許可手段８は、図２にステップＳ１〜Ｓ７に示すように、第１タイマ７の出力時間Ｔ１が、所定の第１設定時間未満のときは制御手段６によるミニマムカットオフ制御を禁止し、第１設定時間以上のときにミニマムカットオフ制御を許可する。第１設定時間は、燃料噴射カット前の燃焼によって、シリンダ内の温度が所定の微小噴射量Ｑmin未満の燃料が噴射されたとしても、運転諸条件を考慮して白煙が排気されない温度に保たれる時間に設定される。
【００２１】
また、ＣＰＵ１には、燃料噴射が再開されてから噴射継続の経過時間Ｔ２を測定する第２タイマ９が設けられている。第２タイマ９は、インジェクタコントローラ４への噴射継続信号を計測することで、噴射再開後の経過時間Ｔ２を測定するものであり、第１タイマ７と実質的に兼用してもよい。
【００２２】
また、ＣＰＵ１には、第２禁止許可手段１０が設けられている。第２禁止許可手段１０は、図２にステップＳ１３〜Ｓ１７に示すように、第２タイマ９の出力時間Ｔ２が、所定の第２設定時間未満のときには制御手段６によるミニマムカットオフ制御を継続し、第２設定時間以上のときにミニマムカットオフ制御を解除する。第２設定時間は、再開された燃料噴射による燃焼によっても、シリンダ内の温度が所定の微小噴射量Ｑmin未満の燃料が噴射されたとき運転諸条件を考慮して白煙が排気されない温度まで昇温されない時間に設定される。
【００２３】
以上の構成からなる本実施形態の作用を図２乃至図５を用いて説明する。
【００２４】
図２に示す制御フローは、上述した図１に示す各構成要素が協働して達成される。この制御フローに基づくと、図３〜図５に示す噴射チャートの如き噴射となる。
【００２５】
図２に示すように、この燃料噴射量制御装置によれば、スタート後、ステップＳ１で、第１タイマ７により燃料噴射カットの継続時間Ｔ１を取得する（図３参照）。ステップＳ２では、噴射カット継続時間Ｔ１が、予め設定された第１設定時間（例えば５〜６秒）より小さいか判断する。なお、第１設定時間は、水温や油温が高いときには長く、低いときには短く自動的に変更されてもよい。
【００２６】
噴射カット継続時間Ｔ１が第１設定時間より小さいとき、ステップＳ３に向かい、第１禁止許可手段８によりミニマムカットオフ制御が禁止され、ステップＳ４にて通常噴射制御がなされる。すなわち、図４に示すように、噴射カット継続時間Ｔ１が第１設定時間に達しないうちにアクセルが踏み込まれたときには、燃料噴射カット前の燃焼によって、シリンダ内の温度が白煙が排気されない温度に保たれているため、そのペダル開度等に基づいて噴射量決定手段５により決定された要求燃料噴射量Ｑが微小噴射量Ｑmin未満であっても、その噴射量Ｑで噴射される（通常噴射制御）。よって、白煙を防止しつつ、運転者に対する良好なドライバビリティ（運転制御性）を確保できる。
【００２７】
また、かかる通常噴射制御下において、ステップＳ５にて、燃料噴射がされたか否か判断する。通常噴射制御下においてもアクセルペダルが放された状態等では噴射量が零となることはあり得るからである。そして、前段で述べたように燃料が噴射されていれば、ステップＳ６にて第１タイマ７が噴射カット継続時間Ｔ１をリセットする。燃料噴射による燃焼によってシリンダ内が暖められるからである。他方、ステップＳ５にて、通常噴射制御下において、燃料噴射がされてない場合には、ステップＳ１に戻り、噴射カット継続時間Ｔ１が積算され、ステップＳ２に向かう。
【００２８】
ステップＳ２にて、積算された噴射カット継続時間Ｔ１が第１設定時間以上となったときには、ステップＳ７に向かい、第１禁止許可手段８によりミニマムカットオフ制御が許可される（図３、図４参照）。図３は、第１タイマ７が噴射カット継続時間Ｔ１を計測している最中に第１設定時間に至るまで一切噴射がされずにミニマムカットオフ制御が許可されたケースを示し、図４は、第１タイマ７が噴射カット継続時間Ｔ１を計測している最中に第１設定時間に至るまでの間に一旦噴射があり（ステップＳ５）、噴射カット継続時間Ｔ１がその噴射終了時点にてリセットされ（ステップＳ６）、以降第１設定時間まで噴射がされずにミニマムカットオフ制御が許可されたケースを示す。
【００２９】
その後、ステップＳ８で、要求燃料噴射量Ｑを取得する。要求燃料噴射量Ｑは、既述のように、アクセル開度やエンジン回転数等に基づいて、噴射量決定手段５により定められる。そして、ステップＳ９にて、要求燃料噴射量Ｑが、所定の微小噴射量Ｑmin（例えば最大噴射量の７〜８％）より小さいか判断する。なお、微小噴射量Ｑminは、水温や油温が高いときには多く、低いときには少なく自動的に変更されてもよい。
【００３０】
要求燃料噴射量Ｑが所定の微小噴射量Ｑminより小さいとき、ステップＳ１０にて、燃料噴射がカットされ、以前からの燃料噴射のカットが継続される。その様子を図３に示すと、破線１１が噴射量決定手段５により決定された要求燃料噴射量Ｑ、実線１２が制御手段６によって制御された実際の噴射量となる。このように噴射カットを継続する理由は、微小噴射量Ｑmin未満の燃料を噴射すると、以前からの燃料噴射カットによってシリンダ内が冷えているため、全ての燃料が適正に燃焼されず、白煙が発生してしまうからである。そして、ステップＳ１１（ステップＳ１１については後述する）を介してステップＳ８に戻り、ステップＳ８〜Ｓ１１と循環し、要求燃料噴射量Ｑが微小噴射量Ｑmin以上になるまで、燃料噴射がカットされ続ける。
【００３１】
ステップＳ９にて、要求燃料噴射量Ｑが所定の微小噴射量Ｑmin以上となったときには、ステップＳ１２にて、要求燃料噴射量Ｑで噴射を再開する。微小噴射量Ｑmin以上の燃料噴射量であれば、シリンダ内が冷えていても噴射された燃料が順次燃え広がって全て適正に燃焼し、白煙が発生しないからである。そして、ステップＳ１３にて、燃料噴射再開から噴射継続の経過時間Ｔ２を取得する。経過時間Ｔ２は、既述のように第２タイマ９によって測定される。
【００３２】
次に、ステップＳ１４では、経過時間Ｔ２が、予め設定された第２設定時間（例えば５〜６秒）より小さいか判断する。なお、第２設定時間は、第１設定時間と等しくても異なっていてもよく、水温や油温が低いときには短く、高いときには長く自動的に変更されてもよい。
【００３３】
経過時間Ｔ２が第２設定時間より小さいとき（図５参照）、再開された燃料噴射による燃焼によっても、シリンダ内の温度が白煙が排気されない温度まで昇温されていないため、ステップＳ１５に向かい、制御手段６によるミニマムカットオフ制御の許可が継続される。そして、ステップＳ８に戻り、ステップＳ８〜Ｓ１５を循環する。すなわち、要求噴射量Ｑが微小噴射量Ｑmin未満のときには燃料を噴射せず、要求噴射量Ｑが微小噴射量Ｑmin以上のときにそのＱで燃料を噴射する。これにより、白煙を防止できる。
【００３４】
ステップＳ８〜Ｓ１５を循環しているときに、ステップＳ９にて要求噴射量Ｑが微小噴射量Ｑmin以下となり、ステップＳ１０にて燃料噴射がカットされた場合には、図５に示すように、第２タイマ９が経過時間Ｔ２をリセットする。経過時間Ｔ２に満たない時間の燃料噴射による燃焼では、シリンダ内が白煙抑制に寄与する程には暖まらないからである。よって、再度の噴射時点から経過時間Ｔ２が測定されることになる。
【００３５】
なお、図５にて、噴射量を増量させるときの敷居値となる微小噴射量Ｑmin(hi)に対し、燃料を減量させるときの敷居値となる微小噴射量Ｑmin(lo)を低く設定したのは、ハンチングを防止するためである。よって、図３における微小噴射量Ｑminは、厳密には微小噴射量Ｑmin(hi)である。
【００３６】
ステップ１４にて、経過時間Ｔ２が第２設定時間以上のとき、ステップ１６に向かい、制御手段６によるミニマムカットオフ制御が解除（禁止）される（図３、図５参照）。すなわち、それまで許可されていたミニマムカットオフ制御が禁止され、ステップＳ１７にて通常噴射制御（要求噴射量Ｑが微小噴射量Ｑmin未満であってもそのＱで噴射する制御）がなされる。第２設定時間以上続けて燃焼が行われれば、シリンダ内が十分加熱され、微小噴射量Ｑmin未満の燃料を噴射したとしても、白煙は発生しないからである。よって、白煙を防止しつつ、運転者に対する良好なドライバビリティ（運転制御性）を確保できる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置によれば、燃料噴射カットに続く再噴射時の白煙の発生を、別途デバイスを用いることなく、ドライバビリティの悪化を最小限に抑えつつ防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置のシステム図である。
【図２】燃料噴射量制御装置の制御フロー図である。
【図３】上記制御フロー図に基づく噴射チャート図である。
【図４】上記噴射チャート図の部分拡大図である。
【図５】上記噴射チャート図の部分拡大図である。
【符号の説明】
５    噴射量決定手段
６    制御手段
７    第１タイマ
８    第１禁止許可手段
９    第２タイマ
１０  第２禁止許可手段
Ｑ    要求燃料噴射量
Ｑmin 微小噴射量
【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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