(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有し、クランク角に基づいて各気筒への燃料噴射量の演算を行うディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、
該燃料噴射制御装置は、
燃料噴射量の演算処理と、
前記燃料噴射量の演算処理の開始後で、予め設定されたクランク角から演算が開始されるその他の演算処理と
を行う演算部を備えた制御装置を有し、
前記その他の演算処理は、
前記予め設定されたクランク角に演算を開始する必要のある第１のタスクと、
前記燃料噴射量の演算処理の演算結果を必要とする第２のタスクと
のみからなり、
前記燃料噴射量の演算が前記予め設定されたクランク角までに終了しない場合は、前記演算部は、前記予め設定されたクランク角において、前記燃料噴射量の演算処理を中断して前記第１のタスクを行い、該第１のタスクの終了後、前記燃料噴射量の演算処理のうちの残りの演算処理を行い、該残りの演算処理の終了直後から、前記第２のタスクを行う割り込み制御を実施する燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記制御装置には、前記燃料噴射量の演算処理が前記予め設定されたクランク角までに終了する前記ディーゼルエンジンの回転数である基準回転数が設定されており、
前記演算部は、前記ディーゼルエンジンの回転数が前記基準回転数を上回るか否かによって、前記割り込み制御の実施の有無を決定する、請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記その他の演算処理は、おのおの異なる予め設定されたクランク角から演算が開始される複数の処理からなり、
前記演算部は、前記複数の処理のそれぞれの前記第２のタスクを、前記燃料噴射量の演算処理が終了後、前記予め設定されたクランク角の早い順に演算処理を行う、請求項１または２に記載の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
前記制御装置には、前記第２のタスクに関する下限クランク角が予め設定されており、
前記燃料噴射量の演算処理が前記下限クランク角までに終了しない場合は、前記演算部は、以前に演算された燃料噴射量の演算結果を用いて前記第２のタスクの演算処理を行う、請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンにおいて、近年、コモンレール型ディーゼルエンジンが主流となっており、コモンレール型ディーゼルエンジンでは、燃料噴射制御装置が燃料噴射弁（インジェクタ）への通電時間（開弁時間）を制御することで、分割噴射等も容易に行え、自由度の高い噴射が可能となっている。ところで、燃料噴射制御装置は、一般的に、所定のクランク角に基づいて各気筒への燃料噴射量の演算を開始する。各気筒への燃料の噴射を確実に行うためには、噴射開始前にて噴射に支障の無い時期、すなわち演算完了限界角度の前に、燃料噴射量の演算を完了する必要がある。
【０００３】
ところで、一般に、燃料噴射量の演算開始時期と、燃料噴射弁の噴射通電開始時期と、の間は、短い方が好ましい。これは、時間の経過に伴い、演算に用いる運転状態（エンジン回転数、負荷等）の情報に変化が生じるためで、前述の時間が短いほど、より精度の高い制御が可能となる。
また、燃料噴射制御装置が演算する必要のある処理として、各気筒に配置されたインジェクタのばらつきに対応するために補正値を演算する処理や、メイン噴射後に気筒内に噴射されるアフター噴射等に関する処理などがある。これらの処理は、通常は算出された燃料噴射量をパラメータの１つとして利用するため、燃料噴射量の演算の後で、かつ、所定の決められたクランク角度を基準に演算が開始され、１つの処理として演算される。
【０００４】
しかしながら、エンジンの気筒数を増やした場合や、エンジンの回転数が高回転数となる場合では、燃料噴射量の演算が、燃料噴射量の演算結果を利用する処理が開始されるクランク角までに終了しないことがある。特に気筒数を増やした場合には、燃料噴射量の演算に用いることのできるクランク角が狭くなり、実際の演算に用いることのできる時間が極めて短くなる。例えば、１サイクルのクランク角を気筒数で割ると、４気筒のディーゼルエンジンでは１８０°であるが、８気筒のディーゼルエンジンでは９０°となり、演算に用いることのできる時間が半分になる。
また、ＮＯｘ低減等を目的としメイン噴射前に燃料を噴射するパイロット噴射を採用するエンジンにおいては、燃料噴射量の演算結果を利用する処理が開始されるタイミングのクランク角が、より進角して設定されるので、このような燃料噴射制御を行う場合も実際の演算に用いることのできる時間が短くなる。
【０００５】
このように、燃料噴射量の演算時間が短く、燃料噴射量の演算が、燃料噴射量の演算結果を利用する処理が開始されるタイミングのクランク角までに終了しない場合には、特許文献１に記載されるように、クランク角を基準に演算を開始する処理を、割り込み処理として、燃料噴射量の演算の途中に割り込ませ演算する。割り込み処理では、同じ気筒で噴射された前回の燃料噴射量を今回の燃料噴射量とみなして演算される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２４９０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の割り込み処理が実施されると、前回算出された燃料噴射量を今回の燃料噴射量として演算するので、燃料噴射量制御の精度が悪くなるといった問題点があった。また、割り込み処理の発生頻度を抑える方法として、演算処理の内容を簡素化する、あるいは、燃料噴射制御装置に処理速度の高速な装置を用いるといった対策を行えば、上記のような演算時間が短い場合であっても演算を必要とされるタイミングまでに終了させ易くなるが、燃料噴射量制御の精度が悪化する、あるいは、制御装置のコストアップを招くという新たな問題が生じてしまう。
【０００８】
本発明は、処理速度が高速な処理装置を用いることなく、高速回転時であっても、燃料噴射量制御の精度を保つことのできる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】
【０００９】
この発明に係る燃料噴射制御装置は、複数の気筒を有し、クランク角に基づいて各気筒への燃料噴射量の演算を行うディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、燃料噴射制御装置は、燃料噴射量の演算処理と、燃料噴射量の演算処理の開始後で、予め設定されたクランク角から演算が開始されるその他の演算処理とを行う演算部を備えた制御装置を有し、その他の演算処理は、予め設定されたクランク角に演算を開始する必要のある第１のタスクと、燃料噴射量の演算処理の演算結果を必要とする第２のタスクとのみからなり、燃料噴射量の演算が予め設定されたクランク角までに終了しない場合は、演算部は、予め設定されたクランク角において、燃料噴射量の演算処理を中断して第１のタスクを行い、第１のタスクの終了後、燃料噴射量の演算処理のうちの残りの演算処理を行い、残りの演算処理の終了直後から、第２のタスクを行う割り込み制御を実施する。
【００１０】
従来、燃料噴射量の演算結果をパラメータとして演算に利用し、かつ、予め設定されたクランク角にて演算を開始する１つの処理として演算されていたその他の演算処理を、燃料噴射量の演算より優先順位が高く、予め設定されたクランク角に演算を開始する必要のある第１のタスクと、燃料噴射量の演算より優先順位が低く、燃料噴射量の演算が終了した後に演算を行う第２のタスクとに分類する。それによって、その他の演算処理を開始する時点で燃料噴射量の演算処理が終了していなくても、燃料噴射量の演算処理を中断して第１のタスクを開始し、第１のタスク終了後に燃料噴射量の演算処理のうちの残りの演算処理を行い、残りの演算処理の終了直後から、燃料噴射量の演算結果が必要な第２のタスクを行えるので、燃料噴射量の演算処理と、その他の演算処理との精度を高めることができる。
【００１１】
制御装置には、燃料噴射量の演算処理が予め設定されたクランク角までに終了できるディーゼルエンジンの回転数である基準回転数が設定されており、演算部は、ディーゼルエンジンの回転数が基準回転数を上回るか否かによって、割り込み制御の実施の有無を決定してもよい。
その他の演算処理は、おのおの異なる予め設定されたクランク角から演算が開始される複数の処理からなり、演算部は、複数の処理のそれぞれの第２タスクを、燃料噴射量の演算処理が終了後、予め設定されたクランク角の早い順に順次演算処理を行ってもよい。
制御部には、第２タスクに関する下限クランク角が予め設定されており、燃料噴射量の演算処理が下限クランク角までに終了しない場合は、演算部は、以前に演算された燃料噴射量の演算結果を用いて第２タスクの演算処理を行ってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、燃料噴射量の演算結果をパラメータとして演算に利用し、かつ、予め設定されたクランク角にて演算を開始する１つの処理として演算されていたその他の演算処理を、第１のタスク及び第２のタスクに分類する。それによって、その他の演算処理を開始する時点で燃料噴射量の演算処理が終了していなくても、燃料噴射量の演算処理を中断して第１のタスクを開始し、第１のタスク終了後に燃料噴射量の演算処理のうちの残りの演算処理を行い、残りの演算処理の終了直後から、燃料噴射量の演算結果が必要な第２のタスクを行う割り込み処理を実施する。そのため、燃料噴射量の演算処理結果を利用してその他の演算処理を行うことができ、高速回転時であっても精度の高い燃料噴射量の演算をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態に係る燃料噴射制御装置を備えたディーゼルエンジンの構成模式図である。
【図２】この実施の形態に係る燃料噴射制御装置に設けられたエンジン回転センサの構成を説明するための図である。
【図３】この実施の形態に係る燃料噴射制御装置において、演算部による演算処理を詳細に説明するための図である。
【図４】この実施の形態に係る燃料噴射制御装置において、演算部による演算処理を詳細に説明するための図である。
【図５】この実施の形態に係る燃料噴射制御装置において、演算部による演算処理を詳細に説明するための図である。
【図６】この実施の形態に係る燃料噴射制御装置において、演算部による演算処理を詳細に説明するための図である。
【図７】この実施の形態に係る燃料噴射制御装置において、演算部による演算処理を詳細に説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明の実施の形態に係る燃料噴射制御装置を備えたディーゼルエンジンの構成を図１に示す。ディーゼルエンジン１は、Ｖ型８気筒のコモンレール型ディーゼルエンジンである。各気筒２には（図１には、１つの気筒のみが図示されている）、気筒内に燃料を噴射するインジェクタ３がそれぞれ設けられている。インジェクタ３にはそれぞれ、燃料の噴射をオンオフする電磁弁４が設けられている。
【００１５】
インジェクタ３は、高圧の燃料配管１４によりコモンレール５に接続されている。コモンレール５には、高圧状態で燃料が蓄圧されており、電磁弁４が開くと、コモンレール５内の圧力によって、燃料配管１４を経由して燃料が送油され、インジェクタ３から燃料が噴射される。コモンレール５には、ポンプ６によって燃料タンク７内の燃料が供給されるようになっており、これによってコモンレール５内の圧力が、所定の圧力に維持されている。
【００１６】
また、ディーゼルエンジン１には、ディーゼルエンジン１の動作を制御するＥＣＵ８が設けられている。ＥＣＵ８には、ディーゼルエンジン１の運転状態に基づき燃料噴射量の演算を行う演算部１５と、各気筒２の燃料噴射に関わる情報を記憶する記憶部１６と、基準回転数（この実施の形態では、例えば２０００ｒｐｍとして説明する）が設定されたメモリ１７とが設けられている。なお、基準回転数は、燃料噴射量の演算を完了するのにかかる時間が、燃料噴射量の演算を開始する予め設定されたクランク角から、その他の演算処理を開始する予め設定されたクランク角へ回転するために必要な時間内となるようにその値を設定することができる。この値は、エンジンの気筒数、演算部１５の処理速度、演算内容等によって、ディーゼルエンジン毎に適宜設定可能である。ＥＣＵ８には、ディーゼルエンジン１のクランク角及び回転数を検出する為のエンジン回転センサ９と、駆動回路１０とが電気的に接続されている。駆動回路１０には、電磁弁４が電気的に接続されている。
【００１７】
図２に示されるように、エンジン回転センサ９は、パルサ９ａとピックアップ９ｂとを備えている。パルサ９ａは円板形状を有し、その中心部がクランクシャフト１１に連結されて、クランクシャフト１１の回転に伴って回転するようになっている。パルサ９ａの外周縁には、３４個の歯１２が形成されている。これらの歯１２は、パルサ９ａの外周縁の全周を３６分割した位置にそれぞれ設けられ、破線で示された２つ分の歯の位置に、欠歯部１３が存在している。すなわち、２つ分の歯が欠損している。これらの歯１２は、９０°の間隔で４つの区画Ａ〜Ｄに分割され、区画Ａ〜Ｃにおける歯１２にそれぞれ、０〜８の番号が付されている。欠歯部１３が存在する区画Ｄには、７つの歯しか存在しないので、区画Ｄにおける歯１２にはそれぞれ、０〜６の番号が付されている。ピックアップ９ｂは、これらの歯１２に対向する位置に配置された磁気センサであり、パルサ９ａの回転による各歯１２の接近をパルス信号として、電気的に接続されたＥＣＵ８に出力する。パルス信号が伝達されたＥＣＵ８は、パルス信号の間隔に基づき、回転数を算出する。また、ＥＣＵ８は、パルス信号が検出されない欠歯部１３と、欠歯部１３より後に検出されたパルス信号の数とに基づき、クランク角を算出する。
【００１８】
次に、この実施の形態に係る燃料噴射制御装置の動作について説明する。
ディーゼルエンジン１の８つの気筒２それぞれへの燃料噴射量の演算は、クランク角に基づいたタイミングで演算部１５によって行われる。このタイミングは、ＥＣＵ８の処理速度に応じて適宜設定可能である。ＥＣＵ８は、各気筒への燃料噴射量の演算完了後、各気筒への燃料噴射の噴射予約を駆動回路１０に対して行う。演算部１５による演算結果は記憶部１６に記憶され、駆動回路１０は、記憶部１６に記憶された演算結果に基づいたタイミングで電磁弁４を開き、記憶部１６に記憶された演算結果に基づいて、インジェクタ３から各気筒へ燃料の噴射を行う。
尚、燃料噴射量とは、各気筒へ噴射される燃料の総量だけを意味するのではない。各気筒には、ディーゼルエンジン１の運転状態によっては、メイン噴射やポスト噴射等のように複数回に分割して燃料が噴射されるので、分割された噴射の回数、タイミング、量も、当該燃料噴射量に含まれることとする。
【００１９】
次に、演算部１５による演算処理について詳細に説明する。
演算部１５は、パルサ９ａの各区画における番号２が付された歯１２をピックアップ９ｂが検知したときから、演算部１５は、燃料噴射量の演算処理を開始するように設定されている。図３は、ディーゼルエンジン１の回転数が基準回転数２０００ｒｐｍよりも低い場合が示されている。この場合、基準回転数よりディーゼルエンジンの回転数が低いので、燃料噴射量の演算処理は、後述するその他の演算処理が開始される番号５が付された歯１２をピックアップ９ｂが検知する前のタイミングで終了する。次に、番号５が付された歯１２をピックアップ９ｂが検知したとき（以下、「第１のクランク角」と称する）から、演算部１５は、燃料噴射量の演算処理以外のその他の演算処理である第１の演算処理を行う。その後、番号６が付された歯１２をピックアップ９ｂが検知したとき（以下、「第２のクランク角」と称する）から、演算部１５は、燃料噴射量の演算処理及び第１の演算処理以外のその他の演算処理である第２の演算処理を行う。この場合には、燃料噴射量の演算処理と、第１の演算処理と、第２の演算処理とのそれぞれの間に時間的な余裕があるので、これらの演算処理の順序が入れ替わることはない。  
【００２０】
ディーゼルエンジン１の回転数が上昇すると、同じクランク角の間隔であってもその時間は短くなり、ディーゼルエンジン１の回転数が基準回転数２０００ｒｐｍになると、図４に示されるように、演算部１５による燃料噴射量の演算処理は、第１のクランク角において終了するようになる。すなわち、この実施の形態における基準回転数は、燃料噴射量の演算処理が第１のクランク角までに終了できるディーゼルエンジン１の回転数の上限として設定している。燃料噴射量の演算処理の終了後すぐに、演算部１５は第１の演算処理を行い、第２のクランク角において第２の演算処理を行う。燃料噴射量の演算処理と第１の演算処理との間に時間的な余裕はないものの、燃料噴射量の演算処理終了直後に第１の演算処理が開始されるので、この場合でも、燃料噴射量の演算処理と、第１の演算処理と、第２の演算処理との演算処理順序が入れ替わることはない。
上記に示されるディーゼルエンジン１の回転数が基準回転数２０００ｒｐｍ以下の場合は、演算処理順序が入れ替わることがないので、割り込み処理を考慮しない処理として演算部１５に設定されている。
【００２１】
ディーゼルエンジン１の回転数が基準回転数２０００ｒｐｍを上回ると、演算部１５による燃料噴射量の演算処理は、第１のクランク角までに終了することができなくなる。この場合は、燃料噴射量の演算処理の途中に第１の演算処理が割り込むように演算部１５に設定されている。すなわち、燃料噴射量の演算処理と、第１の演算処理との演算処理順序が入れ替わる。
【００２２】
そこで、図５に示されるように、第１の演算処理を構成する複数のタスクを、第１のクランク角において演算を行う必要のあるタスクの集合と、燃料噴射量の演算処理の演算結果を必要とするタスクの集合とに分類し、前者を第１のタスクとすると共に後者を第２のタスクとする。なお、第１のクランク角において演算を行う必要があり、かつ、燃料噴射量の演算処理の演算結果を必要とするタスクの場合は、第１のタスクとして分類される。燃料噴射量の演算処理の途中で第１のクランク角となったら、燃料噴射量の演算処理を中断して第１のタスクを行う。第１のタスクの終了後、燃料噴射量の演算処理のうちの残りの演算処理を行い、その後、第２のタスクを行う。第２のクランク角までに第２のタスクが終了できる場合には、第２のクランク角において、第２の演算処理を開始する。第２のクランク角までに第２のタスクが終了できない場合には、図６に示されるように、第１の演算処理と同様に、第２の演算処理を構成する複数のタスクを、第２のクランク角において演算を行う必要のあるタスクの集合と、燃料噴射量の演算処理の演算結果を必要とするタスクの集合とに分類する。そして、前者を第１のタスクとすると共に後者を第２のタスクとし、第２のクランク角において、第１の演算処理を構成する第２のタスクを中断して第２の演算処理を構成する第１のタスクを行い、該第１のタスク終了後、第１の演算処理を構成する第２のタスクのうちの残りの処理を行う。その後、第２の演算処理を構成する第２のタスクを行う。
【００２３】
ディーゼルエンジン１の回転数がさらに上昇すると、図７に示されるように、燃料噴射量の演算処理が第２のクランク角においても終了できなくなる。この場合には、第２のクランク角において、燃料噴射量の演算処理を中断して第２の演算処理を構成する第１のタスクを開始する。該第１のタスクが終了したら、燃料噴射量の演算処理のうちの残りの演算処理を行い、その後、第１の演算処理を構成する第２のタスク、続いて第２の演算処理を構成する第２のタスクを、予め設定されたクランク角の早い順に順次演算を行う。
【００２４】
このように、燃料噴射量の演算より優先順位が高く、予め設定されたクランク角に演算を開始する必要のある第１のタスクと、燃料噴射量の演算より優先順位が低く、燃料噴射量の演算が終了した後に演算を行う第２のタスクとに分類することにより、第１の演算処理を開始する時点（第１のクランク角）で燃料噴射量の演算処理が終了していなくても、燃料噴射量の演算処理を中断して第１のタスクを開始し、第１のタスク終了後に燃料噴射量の演算処理のうちの残りの演算処理を行い、その後、燃料噴射量の演算結果が必要な第２のタスクを行えるので、燃料噴射量の演算処理とその他の演算処理との精度を高めることができる。
また、基準回転数を設け、ディーゼルエンジン１の回転数が基準回転数と比較し小さい場合は、演算負荷が大きくなる割り込み処理が考慮される処理内容を演算する必要がないため、演算時間が増大することを防止することができる。
【００２５】
この実施の形態では、ディーゼルエンジン１はＶ型８気筒ディーゼルエンジンであったが、この形態に限定するものではない。複数の気筒を有するものであれば、どのようなディーゼルエンジンであってもよく、例えば直列型や水平対向型であってもよい。
また、基準回転数の２０００ｒｐｍはあくまでも単なる例示にすぎず、ディーゼルエンジンの仕様によって適宜決定するべきものである。さらに、燃料噴射量の演算処理を開始するタイミングと、第１のクランク角及び第２のクランク角のタイミングとについても単なる例示にすぎず、ディーゼルエンジンの仕様によって適宜変更可能である。
また、その他の演算として、第１の演算処理と第２の演算処理とを設けたが、これに限らず、予め決められたクランク角に基づいて処理を開始するタスクと、燃料噴射量の演算結果を利用するタスクとを１つの処理として演算し、かつ、燃料噴射量の演算結果を利用するタスクにおいて、クランク角に基づく必要の無いタスクを含む処理であれば、３以上の演算処理をその他の処理としてもよい。
【００２６】
また、その他の演算処理において、第２のタスクを燃料噴射量の演算処理の完了後のみに実行したが、第２のタスクの演算を開始する下限として、下限クランク角を設けておき、クランク角が下限クランク角に達した場合には、燃料噴射量の演算処理の途中に第２のタスクを割り込ませるようにしてもよい。この場合、第２のタスクの処理には、以前の燃焼噴射量の演算結果を利用することになり、その他の処理の精度が落ちることになるが、噴射抜けの発生を防止することになる。また、この場合においても、従来の技術に比べ、燃料噴射量の演算結果を利用する第２のタスクの演算開始を遅角することができるので、最新の燃料噴射量の演算結果を利用できる可能性が高くなる。
また、基準回転数を、燃料噴射量の演算処理が第１のクランク角までに終了するディーゼルエンジン１の回転数の上限として設定したが、上限より抑えた回転数としてもよい。その場合、意図しない演算負荷等によって、基準回転数以下の回転数であっても第１のクランク角までに燃料噴射量の演算が終了しない場合に、燃料噴射に関する制御が不安定となることを防止できる。
また、基準回転数を設定せずに常に割り込み処理が発生す可能性がある場合の処理内容で演算するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１  ディーゼルエンジン、２  気筒、８  ＥＣＵ（制御装置）、１５  演算部。
【図１】
0005129355.tif 000002
【図２】
0005129355.tif 000003
【図３】
0005129355.tif 000004
【図４】
0005129355.tif 000005
【図５】
0005129355.tif 000006
【図６】
0005129355.tif 000007
【図７】
0005129355.tif 000008