(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン負荷に対応した量の燃料を気筒内に直接噴射する燃料噴射手段と、吸気通路に設けられた吸気絞り弁と、排気還流通路に設けられた排気還流弁とを備えた筒内噴射式ディーゼルエンジンにおいて、エンジンの温間アイドル運転時に上記吸気絞り弁を閉止して冷間アイドル運転時に比べて吸気量を減少させることにより気筒内の空燃比が理論空燃比よりも小さくなるように制御する吸気絞り弁制御手段と、上記吸気量を減少させる制御の実行時に、上記燃料噴射手段から燃料のパイロット噴射を行うように制御する燃料噴射制御手段と、上記吸気絞り弁制御手段によって上記吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に上記排気還流弁を閉止状態として排気ガスの環流を規制する排気還流制御手段とを備えたことを特徴とする筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項２】
吸気絞り弁制御手段によって吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に、パイロット噴射を実行しないと仮定した場合に燃費が最良となる値よりも吸気量が少なくなるように吸気量絞り弁の開度を制御することを特徴とする請求項１記載の筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項３】
吸気絞り弁の下流側に排気ガスを環流させる排気還流通路を備え、通常の運転時には上記排気還流制御手段により気筒内の空燃比が略理論空燃比となるように排気還流量を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項４】
車両に搭載される筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置において、車両が発進準備状態にあることを検出する発進準備検出手段を備え、吸気絞り弁制御手段によって吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に、上記発進準備検出手段の検出信号に応じて車両が発進準備状態にあることが確認された場合には、吸気絞り弁の閉止量を低減するように構成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項５】
アクセル操作が行われたことを検出するアクセル操作検出手段を備え、吸気絞り弁制御手段によって吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に、上記アクセル操作検出手段の検出信号に応じてアクセル操作が行われたことが確認された場合には、上記発進準備状態よりも吸気絞り弁の閉止量をさらに低減するように構成したことを特徴とする請求項４記載の筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置。
【請求項６】
エンジンに対する外部負荷の作用状態を検出する外部負荷検出手段を備え、吸気絞り弁制御手段によって吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に、上記外部負荷検出手段の検出信号に応じて外部負荷が作用した状態にあることが確認された場合には、燃料噴射量を増大させてエンジン回転数を上昇させるとともに、これに対応させて吸気絞り弁の閉止量を低減するように構成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に搭載される筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平８−２８４７０９号公報に示されるように、エンジンの各気筒に主燃焼室と副燃焼室とが設けられるとともに、排気ガスを吸気通路に環流させる排気通路を備えたディーゼルエンジンにおいて、排気ガスを環流させるための専用の絞り弁を用いたり複雑な制御を行ったりせずに、燃焼騒音の抑制と排気環流量の確保とを両立できるようにするため、吸気通路の一部を主流路と副流路とに仕切る仕切壁と、上記主流路に軸支されるとともにアクセル操作部材に連結され、アクセル操作部材の非操作時には主流路を閉鎖することにより、排気還流通路に作用する負圧を発生させ、アクセル操作部材の操作時には、上記軸よりも下流部分が仕切壁の下流端から離間する方向へ回動して主流路の流路面積を変化させることにより上記負圧を調節する主吸気絞り弁と、上記副流路に設けられ、エンジンの運転状態に応じて開閉される副吸気絞り弁とを備えたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにアクセル操作部材の非操作時、例えばエンジンのアイドル運転時に、吸気絞り弁を閉止させて吸気量を減少させるように構成した場合には、筒内最高圧力を低下させることにより燃焼騒音を抑制できるという利点を有する反面、吸気量が減少することに起因して燃料と空気との混合率が不十分となり、着火遅れが増大して却って燃焼騒音が大きくなる場合がある。
【０００４】
特に、燃料を気筒内に直接噴射するように構成された筒内噴射式ディーゼルエンジンでは、上記副燃焼室を備えたものに比べて燃焼促進に寄与するスワールが弱いので、上記のように吸気絞り弁を閉止させて吸気量を減少させる制御を実行した場合に、燃料と空気との混合率が極端に低下することにより、スモークの生成量が増大し、あるいは失火を生じる可能性がある。したがって、上記筒内噴射式ディーゼルエンジンでは、エンジンのアイドル運転時に、失火防止等のために吸気絞り弁の閉止量を一定値以上に低減することができず、燃焼騒音を効果的に抑制することができないという問題があった。
【０００５】
また、上記公報に示されるように、排気還流通路を介して排気ガスを吸気通路に還流させる排気還流装置を備えたエンジンにおいて、上記アイドル運転時に吸気絞り弁を閉止させて吸気量を減少させるように構成した場合には、吸気絞り弁の下流側部が負圧状態となって多量の排気ガスが気筒内に環流されるため、これに応じて気筒内に導入される新気量がさらに減少して失火が発生し易くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、筒内噴射式ディーゼルエンジンにおいて、エンジンのアイドル運転時に、スモークの生成及び失火の発生等を抑制しつつ、燃焼騒音を効果的に抑制することができるエンジンの制御装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、エンジン負荷に対応した量の燃料を気筒内に直接噴射する燃料噴射手段と、吸気通路に設けられた吸気絞り弁と、排気還流通路に設けられた排気還流弁とを備えた筒内噴射式ディーゼルエンジンにおいて、エンジンの温間アイドル運転時に上記吸気絞り弁を閉止して冷間アイドル運転時に比べて吸気量を減少させることにより気筒内の空燃比が理論空燃比よりも小さくなるように制御する吸気絞り弁制御手段と、上記吸気量を減少させる制御の実行時に、上記燃料噴射手段から燃料のパイロット噴射を行うように制御する燃料噴射制御手段と、上記吸気絞り弁制御手段によって上記吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に上記排気還流弁を閉止状態として排気ガスの環流を規制する排気還流制御手段とを備えたものである。
【０００８】
上記構成によれば、エンジンの温間アイドル運転時に、吸気量を減少させて気筒内の空燃比が理論空燃比よりも小さくなるようにする制御を実行することにより、筒内最高圧力を低下させて燃焼騒音を効果的に抑制することが可能となるとともに、上記吸気量を減少させる制御の実行時に、燃料のパイロット噴射を行うことにより、燃料の着火性をよくしてスモークの増大または失火の発生を効果的に防止し、かつ燃料の着火遅れに起因した燃焼騒音の増大を抑制する作用も得られることになる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、上記請求項１記載の筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置において、吸気絞り弁制御手段によって吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に、パイロット噴射を実行しないと仮定した場合に燃費が最良となる値よりも吸気量が少なくなるように吸気量絞り弁の開度を制御するものである。
【００１０】
上記構成によれば、エンジンの温間アイドル運転時に、パイロット噴射により燃焼効率が高められて燃費の悪化が避けられつつ、吸気量が上記のように少なく設定されることにより、燃費の向上と燃焼騒音の抑制との両立が図られることになる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、吸気絞り弁の下流側に排気ガスを環流させる排気還流通路を備え、通常の運転時には上記排気還流制御手段により気筒内の空燃比が略理論空燃比となるように排気還流量を制御するものである。
【００１２】
上記構成によれば、吸気絞り弁制御手段によって吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に、上記排気還流弁を閉止状態とすることにより、吸気量が過度に減少することが防止され、上記失火の発生等が効果的に防止されることになる。
【００１３】
請求項４に係る発明は、車両に搭載される請求項１乃至３のいずれかに記載の筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置において、車両が発進準備状態にあることを検出する発進準備検出手段を備え、吸気絞り弁制御手段によって吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に、上記発進準備検出手段の検出信号に応じて車両が発進準備状態にあることが確認された場合には、吸気絞り弁の閉止量を低減するように構成したものである。
【００１４】
上記構成によれば、エンジンの温間アイドル運転状態で車両の発進準備が行われた場合に、吸気量を減少させて筒内最高圧力を低下させることにより、燃焼騒音が抑制されるとともに、上記吸気絞り弁の閉止量を低減する補正が実行されて吸気量の減少が抑制されることにより、車両の発進後に吸気量が急増することに起因した騒音の急変が防止されることになる。
【００１５】
請求項５に係る発明は、上記請求項４記載の筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置において、アクセル操作が行われたことを検出するアクセル操作検出手段を備え、吸気絞り弁制御手段によって吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に、上記アクセル操作検出手段の検出信号に応じてアクセル操作が行われたことが確認された場合には、上記発進準備状態よりも吸気絞り弁の閉止量をさらに低減するように構成したものである。
【００１６】
上記構成によれば、エンジンの温間アイドル運転時にアクセル操作が行われたことが確認された場合には、上記発進準備段階よりも吸気絞り弁の閉止量をさらに低減する補正が実行されることにより、車両の発進時に、吸気量が段階的に増大されることになってエンジン出力が確保され、かつアイドルレーシング時におけるスモーク量の増大が抑制されることになる。
【００１７】
請求項６に係る発明は、上記請求項１乃至５のいずれかに記載の筒内噴射式ディーゼルエンジンの制御装置において、エンジンに対する外部負荷の作用状態を検出する外部負荷検出手段を備え、吸気絞り弁制御手段によって吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に、上記外部負荷検出手段の検出信号に応じて外部負荷が作用した状態にあることが確認された場合には、燃料噴射量を増大させてエンジン回転数を上昇させるとともに、これに対応させて吸気絞り弁の閉止量を低減するように構成したものである。
【００１８】
上記の構成によれば、エンジンに対する外部負荷の作用時に、上記吸気絞り弁の開度を一定値に設定して吸気量をある程度減少させることにより、燃焼騒音を効果的に抑制しつつ、燃料噴射量を増大させる制御を実行するとともに、上記吸気絞り弁の閉止量を低減する補正を行って吸気量の低下を抑制することより、上記外部負荷が作用することに起因したエンジンストップの発生を効果的に防止することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る制御装置を備えた車両用のディーゼルエンジンであり、そのエンジン本体１には吸気通路２及び排気通路３が接続されている。また、上記エンジンにはターボ過給機５が装備され、このターボ過給機５は、吸気通路２に設けられたコンプレッサ６と、排気エネルギーによりコンプレッサ６を駆動するために排気通路３に設けられたタービン７とを備えている。
【００２０】
上記エンジンには、排気通路３と吸気通路２とを連通させるＥＧＲ通路（排気還流通路）１１と、このＥＧＲ通路１１に介設されたＥＧＲ弁（排気還流弁）１２とを有する排気還流装置が設けられている。また、上記排気通路３には、触媒コンバータ２８が配設されている。
【００２１】
エンジン各部の構造を具体的に説明すると、エンジン本体１の各シリンダ（気筒）１４には、燃焼室内に直接燃料を噴射する多噴口の燃料噴射弁（燃料噴射手段）１５が配設されている。これらの燃料噴射弁１５の燃料入口側は分配通路１６を介してコモンレール（共通管）１７に接続され、このコモンレール１７が燃料噴射ポンプ１８に接続されており、燃料噴射ポンプ１８から送給された燃料がコモンレール１７で蓄圧された上で各燃料噴射弁１５に送られるようになっている。各燃料噴射弁１５は、下記のコントロールユニット３０から出力される制御信号に応じて燃料の噴射量、噴射圧力及び噴射時期の制御が可能なように構成され、各燃料噴射弁１５の燃料出口側は、リターン通路１９に接続されている。
【００２２】
上記吸気通路２には、その上流側から順にエアフローセンサからなる吸入空気量検出手段２１と、ターボ過給機５のコンプレッサ６と、インタークーラ２２と、吸気絞り弁２３と、サージタンク２４とが配設されるとともに、このサージタンク２４に圧力センサからなる過給圧検出手段２５が設けられている。
【００２３】
上記吸気絞り弁２３は、特定運転領域で吸気通路２を絞るものであり、負圧応動式のアクチュエータ２３ａにより駆動されるようになっている。このアクチュエータ２３ａは電磁弁２６Ａを介してバキュームポンプ２７に接続されており、コントロールユニット３０から出力される制御信号に応じて上記電磁弁２６Ａがデューティ制御されることでアクチュエータ２３ａに対する負圧と大気圧との導入割合が調整され、これにより吸気絞り弁２３の開度が制御されるようになっている。
【００２４】
上記ターボ過給機５は、排気導入量調節手段としてタービン７への排気流通面積を変化させるための可変ノズルを形成する多数の可変翼８を備えたＶＧＴ（バリアブルジオメトリーターボ）からなり、排気流通面積が最小となる全閉状態から、排気流通面積が最大となる全開状態に、上記可変翼８の角度調節が行われることにより、タービン効率（過給効率）が制御されるように構成されている。すなわち、上記可変翼８は、電磁弁２６Ｂを介してバキュームポンプ２７に接続された負圧応動式のアクチュエータ８ａにより駆動され、上記電磁弁２６Ｂがデューティ制御されることにより、アクチュエータ８ａに対する負圧大気圧との導入割合が調節され、これに応じてターボ過給機５の可変翼開度が制御されるようになっている。
【００２５】
また、上記ＥＧＲ通路１１は、その一端部が排気通路３におけるタービン７の上流側、例えば排気マニフォールドの集合部に接続されるとともに、他端部が上記吸気通路２における吸気絞り弁２３の下流側、例えばサージタンク２４もしくはその上流に接続されている。このＥＧＲ通路１１にはＥＧＲクーラー（還流ガス冷却手段）２９が、上記ＥＧＲ弁１２の上流側に配設されている。上記ＥＧＲクーラー２９は、ＥＧＲ通路１１を通る還流排気ガスを冷却するもので、例えばエンジン冷却水が導かれる水冷式となっている。
【００２６】
上記ＥＧＲ弁１２は、コントロールユニット３０から出力される制御信号に応じてデューティ制御可能な電磁弁２６Ｃを介してバキュームポンプ２７に接続され、上記電磁弁２６Ｃがデューティ制御されることでＥＧＲ弁１２の負圧室に対する負圧と大気圧との導入割合が調整され、これによりＥＧＲ弁１２の開度が制御されるようになっている。
【００２７】
上記コントロールユニット３０には、上記吸入空気量検出手段２１及び過給圧検出手段２５からの信号が入力され、さらに図２に示すように、アクセルペダルの踏み込み状態等を検出するアクセル操作検出手段３１、トランスミッションの接続状態及びクラッチペダルの踏み込み状態等に応じて車両の発進準備状態を検出する発進準備検出手段３２、エンジンの冷却水温を検出する冷却水温検出手段３３、ブレーキペダルの踏み込み状態等を検出するブレーキ操作検出手段３４、パーキングブレーキの操作状態を検出するパーキングブレーキ検出手段３５、外部負荷の作用状態を検出する外部負荷検出手段３６、コモンレール１７内の燃料圧力を検出するコモンレール圧力検出手段３７等からの信号も入力されるようになっている。
【００２８】
上記コントロールユニット３０には、上記各検出信号に応じてエンジンの運転状態を判別する運転状態判別手段３９と、この運転状態判別手段３９により判別されたエンジンの運転状態に応じて上記燃料噴射弁１５から噴射される燃料の噴射量、噴射圧力及び噴射時期を制御するとともに、必要に応じて燃料のメイン噴射に先立ってパイロット噴射を行うように制御する燃料噴射制御手段４０と、上記吸気絞り弁２３の開度を調節することにより気筒内に導入される吸気量を制御する吸気絞り弁制御手段４１と、上記ＥＧＲ弁１２の開度を調節することにより排気ガスの環流量を制御するＥＧＲ制御手段４２とが設けられている。
【００２９】
上記燃料噴射制御手段４０は、燃料噴射弁１５に制御信号を出力することにより、後述するように燃料の噴射量及び噴射タイミングを制御するとともに、エンジンの高負荷高回転域等からなる特定の運転領域を除く大部分、特にエンジンの温間アイドル運転時に、メイン噴射に先行して少量の燃料をパイロット噴射する制御を実行するように構成されている。この場合に、エンジンの運転状態に応じて燃料の要求噴射量が演算されるとともに、上記パイロット噴射とメイン噴射との比率が演算され、その要求噴射量及び比率からパイロット噴射量とメイン噴射量が演算され、かつ上記パイロット噴射とメイン噴射との間隔が運転状態に応じて演算されるようになっている。
【００３０】
また、上記燃料噴射制御手段４０において、予め記憶された噴射圧力のマップに基づき、エンジンの運転状態に応じて目標の噴射圧力が演算されるとともに、この目標の噴射圧力と、上記コモンレール圧力検出手段３７により検出された燃料圧力との比較に基づいて図外の燃料圧力調節手段を制御することにより、燃料の噴射圧力を制御するように構成されている。
【００３１】
上記燃料の目標噴射圧力は、エンジンの低負荷低回転域では、比較的低く、エンジンの高速側ほど高くなり、また高負荷側ほど高くなるように設定されている。すなわち、上記燃料の噴射圧力を高くすると微粒化が促進されるとともに、短い時間で多くの燃料噴射が可能となり、噴射圧力を高くするに従って高トルクが得られるが、エンジンの低速時に噴射圧力を高めると、ポンプ負荷が増大するとともに、ＮＯｘが生じやすくなることから、エンジンの回転数との関係としては、低速側で噴射圧力が低く設定され、高速側では短い時間で燃料を噴射できるように噴射圧力が高く設定される。一方、エンジン負荷との関係では、トルクを要しない低負荷側で、騒音抑制等に有利なように噴射圧力が低く設定され、高負荷側ほどトルクを稼ぐために噴射圧力が高く設定されるようになっている。
【００３２】
また、上記吸気絞り弁制御手段４１は、エンジンの運転状態に対応した目標吸気量が得られるようにする制御信号を上記電磁弁２６Ａに出力することにより、吸気絞り弁２３の開度を制御するように構成されている。そして、エンジンの温間アイドル運転時には、上記吸気絞り弁２３を閉止させる方向に制御して気筒内の空燃比が理論空燃比（λ＝１）よりも小さくなるように、例えば０．７≦λ＜１．０となるように、吸気量を減少させるようになっている。
【００３３】
上記ＥＧＲ制御手段４２は、少なくともエンジンの定常運転時に、空燃比が目標空燃比となるようにする制御信号を、上記電磁弁２６Ｃに出力することにより、ＥＧＲ弁１２の開度をフィードバック制御するように構成されている。すなわち、上記フィードバック制御時には、エンジンの目標トルクと、エンジン回転数とに基づいて予め設定されたマップから目標空燃比が読み出され、この目標空燃比と上記燃料噴射制御手段４０により設定された目標燃料噴射量とに基づき、エンジン本体１の燃焼室に導入される新気の目標新気量が演算され、この目標新気量の演算値と吸入空気量検出手段２１で検出された実新気量とがＥＧＲ制御手段４２に入力されるようになっている。
【００３４】
そして、上記目標新気量と実新気量との偏差に応じた制御信号（デューティ信号）が、ＥＧＲ制御手段４２からＥＧＲ弁駆動用の電磁弁２６Ｃに出力されることにより、上記偏差をなくすようにＥＧＲ弁１２の開度がフィードバック制御される。なお、上記目標空燃比は、例えばエンジンの低回転・低負荷域等で略理論空燃比となるように設定されている。したがって、上記吸気絞り弁制御手段４１によって吸気量を減少させることにより気筒内の空燃比が理論空燃比よりも小さくなるように制御されるエンジンの温間アイドル運転時には、気筒内に導入される新気量を確保するため、上記ＥＧＲ制御手段４２によりＥＧＲ弁１２を閉止状態とする制御が実行されることになる。
【００３５】
エンジンのアイドル運転時における上記コントロールユニット３０の制御動作を、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。このフローチャートの処理がスタートすると、まずステップＳ１おいて、冷却水温検出手段３３の検出信号に応じてエンジンが温間運転状態にあるか否かを判定し、ＹＥＳと判定された場合には、ステップＳ２において、上記アクセル操作検出手段３１の検出信号に応じてアクセル操作が行われた状態にあるか否かを判定する。
【００３６】
上記ステップＳ２でＮＯと判定されてアクセル操作が行われていないことが確認された場合には、ステップＳ３において、上記ブレーキ操作検出手段３４の検出信号に応じてブレーキ操作が行われた状態にあるか否を判定する。上記ステップＳ３でＮＯと判定された場合には、ステップＳ４において、上記発進準備検出手段３２の検出信号に応じて車両が発進準備状態にあるか否かを判定する。
【００３７】
上記ステップＳ３でＹＥＳと判定されてブレーキ操作が行われていることが確認された場合、またはステップＳ４でＮＯと判定されて車両が発進準備状態にないことが確認された場合には、ステップＳ５において、上記外部負荷検出手段３６の検出信号に応じてエンジンに外部負荷が作用した状態にあるか否かを判定する。
【００３８】
上記ステップＳ５でＮＯと判定され場合、つまり車両が発進準備状態になく、かつエンジンに外部負荷が作用した状態でもない通常の温間アイドル運転状態にあることが確認された場合には、図４に示す目標設定表の目標値１を選択する（ステップＳ６）。すなわち、エンジンが通常のアイドル運転状態となるように設定された燃料の噴射圧力、上記パイロット噴射及びメイン噴射の噴射時期、エンジンのアイドル回転数の目標値１を選択し、このアイドル回転数の目標値１等に基づいて燃料噴射量のフィードバック制御値を設定するとともに、上記吸気絞り弁２３及びＥＧＲ弁１２を全閉状態とする目標値１をそれぞれ選択した後、燃料のメイン噴射に先立ってパイロット噴射を行う燃料の噴射制御を実行する（ステップＳ７）。
【００３９】
また、ステップＳ５でＮＯと判定されてエンジンに外部負荷が作用した状態にあることが確認された場合には、上記通常のアイドル運転時に比べて燃料の噴射圧力を所定量だけ増大させるとともに、上記パイロット噴射及びメイン噴射の噴射時期を所定量だけ進角させ、かつエンジンのアイドル回転数を所定量だけ上昇させた目標値２を選択し、このアイドル回転数の目標値２等に基づいて燃料噴射量のフィードバック制御値を設定するとともに、上記吸気絞り弁２３を全閉位置から所定量だけ開方向に補正し、かつＥＧＲ弁１２を全閉状態とする目標値２をそれぞれ選択した後（ステップＳ８）、上記ステップＳ７に移行する。
【００４０】
一方、上記ステップＳ１でＮＯと判定されてエンジンが冷間アイドル運転状態にあることが確認された場合には、燃料の噴射圧力を上記外部負荷の作用時と同程度に設定するとともに、パイロット噴射及びメイン噴射の噴射時期を上記通常のアイドル運転状態よりも所定量だけ遅角させ、かつエンジンのアイドル回転数を上記外部負荷の作用時よりも所定量だけ上昇させた目標値３を選択し、このアイドル回転数の目標値３等に基づいて燃料噴射量のフィードバック制御値を設定するとともに、吸気絞り弁２３を上記外部負荷の作用時よりも所定量だけ開方向に補正し、かつＥＧＲ弁１２を全閉状態とする目標値３をそれぞれ選択した後（ステップＳ９）、上記ステップＳ７に移行する。
【００４１】
また、上記ステップＳ４でＹＥＳと判定されて車両が発進準備状態にあること、例えば運転者がクラッチペダルを踏み込んだ状態でトランスミッションを接続した状態にあることが確認された場合には、燃料の噴射圧力を上記冷間アイドル時よりもさらに増大させるとともに、燃料の噴射時期を上記外部負荷の作用時よりもさらに進角させ、かつエンジンのアイドル回転数を上記冷間アイドル時よりもさらに上昇させた目標値４を選択し、このアイドル回転数の目標値４等に基づいて燃料噴射量のフィードバック制御値を設定するとともに、上記吸気絞り弁２３を上記冷間アイドル時よりもさらに所定量だけ開方向に補正し、かつ上記ＥＧＲ弁１２の全閉状態を解除して運転状態に対応した開度とする目標値４をそれぞれ選択した後（ステップＳ１０）、上記ステップＳ７に移行する。
【００４２】
さらに、上記ステップＳ２でＹＥＳと判定され、運転者がアクセル操作を行ったことが確認された場合、つまり運転者が発進しようとしてアクセルペダルを踏み込むか、あるいはアイドルレーシングを行ったことが確認された場合には、燃料の噴射圧力及び噴射時期を上記発進準備段階と同程度に設定するとともに、吸気絞り弁２３を上記発進準備段階よりもさらに所定量だけ開方向に補正し、かつ上記ＥＧＲ弁１２の全閉状態を解除して運転状態に対応した開度とする目標値５をそれぞれ選択した後（ステップＳ１１）、上記ステップＳ７に移行する。なお、上記アクセル操作時には、アイドル運転状態が解除されるため、アイドル回転数の目標値が設定されることなく、エンジンの運転状態に応じて燃料噴射量が設定されることになる。
【００４３】
図５は、エンジンの温間アイドル運転状態から車両の発進状態に移行する際におけるエンジンの回転数及び吸気通路２内における吸気圧力の変化状態を示し、上記目標値１が選択された通常のアイドル運転時には、エンジン回転数及び吸気圧力は、それぞれ最も低い状態にある。そして、上記目標値２が選択された外部負荷の作用状態に移行すると、エンジン回転数及び吸気圧力がそれぞれやや上昇し、この状態から上記目標値４が選択された車両の発進準備状態に移行すると、エンジン回転数及び吸気圧力が所定量だけ上昇する。また、上記発進準備状態から上記目標値５が選択されたアクセル操作状態に移行すると、さらにエンジン回転数が所定量だけ上昇するとともに、吸気圧力がさらに上昇した後、車両が発進することにより上記エンジン回転数及び吸気圧力が急上昇する。
【００４４】
上記のようにエンジンの温間アイドル運転時に、上記吸気絞り弁制御手段４１により吸気絞り弁２３を閉止して吸気量を減少させることにより気筒内の空燃比を理論空燃比よりも小さくするとともに、上記吸気量を減少させる制御の実行時に、上記燃料噴射制御手段４０から燃料のパイロット噴射を行うように構成したため、エンジンの温間アイドル運転時に、失火等の発生を防止しつつ、燃焼騒音を効果的に抑制することができるとともに、スモークの発生を抑制することができる。
【００４５】
すなわち、上記吸気絞り弁２３を閉止させることにより低下する吸気圧力と、筒内最高圧力との関係は、図６に示すように、上記吸気圧力が低下するほど、筒内最高圧力が低下する傾向がある。これは、吸気絞り弁２３を閉止してその開度を小さくする程、吸気抵抗が大きくなって気筒に対する吸気の導入量が減少するためである。したがって、エンジンの温間アイドル運転時に、上記吸気絞り弁２３を閉止させて筒内最高圧力を低下させることにより、エンジン等に付与される加振力を低減して燃焼騒音を抑制することができる。
【００４６】
そして、通常の筒内噴射式ディーゼルエンジンでは、副燃焼室を備えたもの比べて燃焼促進に寄与するスワールが弱いので、エンジン回転数の低いアイドル運転時に、上記吸気圧力が一定値α以下になると、失火が発生することが避けられない。これに対して上記のようにエンジンのアイドル運転時に、燃料のパイロット噴射を行うように構成した場合には、このパイロット噴射された燃料を火種としてメイン噴射された燃料を燃焼させつつ、拡散させることができるため、上記失火の発生を効果的に防止することができる。しかも、上記パイロット噴射によって燃焼性を改善することにより、スモークの発生を抑制することができるとともに、着火遅れに起因した燃焼騒音の増大も抑制することができる。
【００４７】
また、エンジンの温間アイドル運転時に、上記パイロット噴射を伴うことなく、吸気絞り弁制御手段４１によって吸気量を減少させる制御を実行した場合には、気筒内の圧縮損失を低下させるという点で、燃費に有効に働くが、燃焼性が低下するとともに、吸気抵抗が大きくなることに起因して燃費が悪化する傾向がある。このため、燃料のパイロット噴射を行わない場合には、図７の破線で示すように、吸気圧力が一定値βとなった場合に燃費が最良となり、この値βよりも吸気圧力が低くなっても、高くなっても燃費が悪化する。
【００４８】
これに対してエンジンの温間アイドル運転時に、上記パイロット噴射を行うように構成した場合には、上記燃焼性を改善することができるため、図７の実線で示すように、吸気圧力が一定値β以下となってもそれ程大きく燃費が悪化することはない。したがって、上記吸気絞り弁制御手段４１によって吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に、パイロット噴射を実行しないと仮定した場合に燃費が最良となる値よりも吸気量が少なくなるように上記吸気量絞り弁２３の開度を制御することにより、燃費の向上と燃焼騒音の抑制との両立を図ることができるという利点がある。
【００４９】
また、上記のように吸気絞り弁２３の下流側に排気ガスを環流させるＥＧＲ通路１１と、このＥＧＲ通路１１に設けられたＥＧＲ弁１２と、通常の運転時に気筒内の空燃比が目標空燃比（例えば略理論空燃比）となるように排気還流量を制御するＥＧＲ制御手段（排気還流制御手段）４２とを設け、上記吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に、上記ＥＧＲ弁１２を閉止状態として排気ガスの環流を規制するように構成したため、気筒内に多量の排気ガスが環流されることに起因した吸気量の減少を抑制することにより、エンジンの失火を効果的に防止することができる。
【００５０】
すなわち、エンジンのアイドル運転時や低負荷時に、上記ＥＧＲ弁１２を一定開度に開いた場合、上記吸気絞り弁２３を閉止させることにより低下する吸気圧力と、気筒内に導入される新気量及びＥＧＲ量（排気ガス量）との関係は、図８に示すようになり、上記吸気圧力が低下するほど、気筒内に導入されるＥＧＲ量が増加する傾向がある。一方、気筒内に導入される新気量は、上記吸気圧力の低下に伴って急減する傾向があり、この吸気圧力が一定値γ以下となった時点で、エンジンが失火状態となることが避けられない。
【００５１】
これに対してエンジンのアイドル運転時に吸気絞り弁２３を閉止して気筒内の空燃比を理論空燃比よりも小さくなるように制御の実行時に、上記ＥＧＲ制御手段４２によってＥＧＲ弁１２を閉止状態とした場合には、図９に示すように、吸気圧力が低下するのに応じて気筒内に導入されるＥＧＲ量を減少させることができるとともに、これに伴って気筒内に導入される新気量の減少を抑制することができるため、エンジンの失火が生じる吸気圧力の限界点を、上記一定値γよりも低圧側に移行させることができる。
【００５２】
そして、エンジンのアイドル運転時に、上記ＥＧＲ弁１２を閉止状態とするとともに、パイロット噴射を行うことによって燃焼性を向上させるように構成した場合には、図１０に示すように、吸気絞り弁２３を全閉状態とすることにより吸気圧力を最小にしても失火を生じることはない。したがって、上記のようにエンジンのアイドル運転時に吸気絞り弁２３を閉止させる際に、上記ＥＧＲ弁１２を閉止状態とするとともに、パイロット噴射を行うように制御することにより、失火の発生を防止しつつ、燃焼騒音を効果的に抑制するとともに、スモークの発生を抑制できるという利点がある。
【００５３】
また、上記実施形態では、車両が発進準備状態にあることを検出する発進準備検出手段３２を設け、上記吸気絞り弁制御手段４１によって吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に、上記発進準備検出手段３２の検出信号に応じて車両が発進準備状態にあることが確認された場合に、吸気絞り弁２３の閉止量を低減するように構成したため、車両の発進前に筒内最高圧力の上昇を抑制して燃焼騒音を抑制しつつ、車両の発進後に吸気量が急増することに起因した騒音の急変を効果的に防止することができる。
【００５４】
なお、上記実施形態では、発進準備検出手段３２によって検出されたトランスミッションの接続状態及びクラッチペダルの踏み込み状態に応じ、車両が発進準備状態にあるか否かを確認するように構成した例について説明したが、この構成に代えて、上記パーキングブレーキ検出手段３５の検出信号に応じて車両が発進準備状態にあるか否かを確認するようにしてもよく、あるいは上記パーキングブレーキ検出手段３５の検出信号に応じて車両が発進準備前の状態にあるか否かを確認するように構成してもよい。
【００５５】
さらに、上記実施形態に示すように、アクセル操作が行われたことを検出するアクセル操作検出手段３１を設け、吸気絞り弁制御手段４１によって吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に、上記アクセル操作検出手段３１の検出信号に応じてアクセル操作が行われたことが確認された場合に、吸気絞り弁２３の閉止量を、上記発進準備状態よりもさらに減少させるようにした構成によると、車両の発進時に吸気絞り弁２３の開度を段階的に増大させて吸気量を確保することにより、燃焼騒音の急変が防止されつつ、車両の発進に必要なエンジン出力が得られるという利点がある。しかも、エンジンのアイドルレーシングを行った場合においても、吸気絞り弁２３の開度を所定値に設定して吸気量を確保することにより、上記空気不足に起因してスモーク量が増大するという事態の発生を防止できる
また、上記実施形態では、エンジンに対する外部負荷の作用状態を検出する外部負荷検出手段３６を設け、吸気絞り弁制御手段４１によって吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に、上記外部負荷検出手段３６の検出信号に応じて外部負荷が作用した状態にあることが確認された場合に、燃料噴射量を増大させてエンジン回転数を上昇させるとともに、これに対応させて吸気絞り弁２３の閉止量を低減するように構成したため、上記外部負荷の作用時に、吸気量をある程度減少させることにより、燃焼騒音を効果的に抑制しつつ、燃料噴射量を増大させるとともに、吸気量が過度に減少するのを防止することができるため、上記外部負荷が作用することに起因したエンジンストップの発生を効果的に防ぐことができる。
【００５６】
さらに、上記実施形態では、吸気絞り弁制御手段４１によって吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に、上記発進準備検出手段３２の検出信号に応じて車両が発進準備状態にあることが確認された場合、または上記外部負荷検出手段３６の検出信号に応じて外部負荷が作用した状態にあることが確認された場合に、燃料の噴射時期、つまり上記パイロット時期及び燃料のメイン噴射時期を進角させるように構成したため、燃焼性をさらに向上させて失火の発生及びスモークの生成を効果的に抑制することができる。
【００５７】
また、上記実施形態に示すように、エンジンが冷間アイドル運転状態にあることが確認された場合に、上記パイロット噴射時期及び燃料のメイン噴射時期を所定量だけ遅角させるようにした構成によると、燃料の後燃えにより暖機を促進できるという利点がある。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、エンジン負荷に対応した量の燃料を気筒内に直接噴射する燃料噴射手段と、吸気通路に設けられた吸気絞り弁と、排気還流通路に設けられた排気還流弁とを備えた筒内噴射式ディーゼルエンジンにおいて、エンジンの温間アイドル運転時に上記吸気絞り弁を閉止して冷間アイドル運転時に比べて吸気量を減少させることにより気筒内の空燃比が理論空燃比よりも小さくなるように制御する吸気絞り弁制御手段と、上記吸気量を減少させる制御の実行時に、上記燃料噴射手段から燃料のパイロット噴射を行うように制御する燃料噴射制御手段と、上記吸気絞り弁制御手段によって上記吸気量を減少させる制御が実行されるエンジンの温間アイドル運転時に上記排気還流弁を閉止状態として排気ガスの環流を規制する排気還流制御手段とを設けたため、上記温間アイドル運転時に、上記失火等の発生を防止しつつ、燃焼騒音を効果的に抑制できるとともに、スモークの発生を抑制できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る制御装置を備えた筒内噴射式ディーゼルエンジンの実施形態を示す概略図である。
【図２】上記制御装置の具体的構成を示す機能ブロック図である。
【図３】上記制御装置における制御動作を示すフローチャートである。
【図４】各種の目標値を設定するための目標設定表である。
【図５】エンジン回転数と吸気圧力との対応関係を示すグラフである。
【図６】筒内最高圧力と吸気圧力との対応関係を示すグラフである。
【図７】燃費と吸気圧力との対応関係を示すグラフである。
【図８】従来のエンジンにおける新気及びＥＧＲの導入量と吸気圧力との関係を示すグラフである。
【図９】ＥＧＲ弁を閉止する制御を実行した場合における新気及びＥＧＲの導入量と吸気圧力との関係を示すグラフである。
【図１０】ＥＧＲ弁を閉止する制御を実行するとともに、パイロット噴射を行った場合における新気及びＥＧＲの導入量と吸気圧力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  エンジン本体
２  吸気通路
３  排気通路
１１  ＥＧＲ通路（排気還流通路）
１２  ＥＧＲ弁（排気還流弁）
１５  燃料噴射弁（燃料噴射手段）
２３  吸気絞り弁
４０  燃料噴射制御手段
４１  吸気絞り弁制御手段
４２  ＥＧＲ制御手段（排気還流制御手段）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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