(57)【要約】【課題】エンジンの高出力化に伴っても、極く微小な噴射量の初期設定を可能とし、かつインジェクタの経時劣化により噴射量減少が生じた後にも微小噴射量を確保し得る燃料噴射制御方法を提供する。【解決手段】エンジンに供給する微小噴射量を調整してエンジンの運転状態に応じた目標のエンジンの燃焼音や排気エミッションに制御するエンジン制御手段を備えた燃料噴射制御装置において、運転状態に応じた目標のエンジン燃焼音若しくは排気エミッションが得られる微小噴射量を変更する。そして、変更前後の微小噴射量により得られる実際のエンジン燃焼音や排気エミッションに基づいてインジェクタに経時劣化が生じているかを判定し、劣化しているときは運転状態に応じた目標のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションが得られるように運転状態に応じて設定される微小噴射量を補正する。【選択図】図１
2007187149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに供給する燃料噴射量を調整してエンジンの運転状態に応じた目標のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションに制御するエンジン制御処理手順と、
前記運転状態と同一の運転状態において、前記運転状態に応じて調整される燃料噴射量を変更した際に実際のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションが変化するか否かを判定する判定処理手順と
からなることを特徴とするエンジンの燃料噴射制御方法。
【請求項２】
前記エンジン制御処理手順は、コモンレールに接続されている各インジェクタへの通電を制御することにより、コモンレールに蓄圧される高圧燃料を各気筒へ噴射すると共に、エンジンの１サイクル中に前記インジェクタへの通電を複数回制御することで、エンジンの出力を制御するためのメイン噴射とエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションを抑制するための微小噴射とを行うものにおいて、エンジンに供給する微小噴射量を調整してエンジンの運転状態に応じた目標のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションに制御するものであって、
前記判定処理手順は、前記運転状態と同一の運転状態において、前記運転状態に応じて調整される微小噴射を変更した際に実際のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションが変化するか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射制御方法。
【請求項３】
前記エンジンの制御処理手順は、コモンレールに接続されている各インジェクタへの通電を制御することにより、コモンレールに蓄圧される高圧燃料を各気筒へ噴射すると共に、エンジンの１サイクル中に前記インジェクタへの通電を複数回制御することで、エンジンの出力を制御するためのメイン噴射とエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションを抑制するための微小噴射とを行うものにおいて、エンジンに供給する微小噴射量を調整してエンジンの運転状態に応じた目標のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションに制御するものであって、
前記判定処理手順は、前記運転状態と同一の運転状態において、前記運転状態に応じて調整される微小噴射の噴射時期から進角若しくは遅角させた際に実際のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションが変化するか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射制御方法。
【請求項４】
前記判定処理手順により実際のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションの変化量が所定値よりも小さいことが判定されたとき、前記運転状態に応じて設定される燃料噴射を補正する補正処理手順
を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のエンジンの燃料噴射制御方法。
【請求項５】
前記微小噴射は前記メイン噴射に対して進角した時期に噴射されるパイロット噴射、または、前記メイン噴射の直前に噴射されるプレ噴射であって、
前記判定処理手順は、前記運転状態と同一の運転状態において、前記運転状態に応じて調整されるパイロット噴射またはプレ噴射の量を減少させた際に実際のエンジンの燃焼音若しくはエンジンから排出されるＮＯｘ濃度が変化するか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの燃料噴射制御方法。
【請求項６】
前記微小噴射は前記メイン噴射の直後に噴射されるアフター噴射であって、
前記判定処理手順は、前記運転状態と同一の運転状態において、前記運転状態に応じて調整されるアフター噴射の量を減少させた際に実際のエンジンから排出されるＰＭ濃度が変化するか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの燃料噴射制御方法。
【請求項７】
前記微小噴射は前記メイン噴射に対して遅角した時期に噴射されるポスト噴射であって、
前記判定処理手順は、前記運転状態と同一の運転状態において、前記運転状態に応じて調整されるポスト噴射の量を減少させた際に実際のエンジンから排出される未燃ＨＣ濃度が変化するか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法。
【請求項８】
前記微小噴射は前記メイン噴射に対して進角した時期に噴射されるパイロット噴射、または、前記メイン噴射の直前に噴射されるプレ噴射であって、
前記判定処理手順は、前記運転状態と同一の運転状態において、前記運転状態に応じて調整されるパイロット噴射またはプレ噴射を停止した際に実際のエンジンの燃焼音若しくはＮＯｘ濃度が変化するか否か判定することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの燃料噴射制御方法。
【請求項９】
前記微小噴射は前記メイン噴射に対して遅角した時期に噴射されるポスト噴射であって、
前記判定処理手順は、前記運転状態と同一の運転状態において、前記運転状態に応じて調整されるポスト噴射を停止させた際に実際のエンジンから排出される未燃ＨＣ濃度が変化するか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法。
【請求項１０】
エンジンに供給する燃料噴射量を調整してエンジンの運転状態に応じた目標のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションに制御するエンジン制御手段を備えたエンジンの燃料噴射制御装置において、
前記運転状態と同一の運転状態において、前記運転状態に応じて調整される燃料噴射量を変更した際に実際のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションが変化するか否かを判定する判定手段とを含んで構成されることを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項１１】
前記エンジンの燃料噴射装置は、コモンレールに接続されている各インジェクタへの通電を制御することにより、コモンレールに蓄圧される高圧燃料を各気筒へ噴射すると共に、エンジンの１サイクル中に前記インジェクタへの通電を複数回制御することで、エンジンの出力を制御するためのメイン噴射とエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションを抑制するための微小噴射とを行うコモンレール式燃料噴射装置であって、
前記判定手段は、前記運転状態と同一の運転状態において、前記運転状態に応じて調整される微小噴射量を減少させた際に実際のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションが変化するか否かを判定することを特徴とする請求項１０に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項１２】
前記エンジンの燃料噴射装置は、コモンレールに接続されている各インジェクタへの通電を制御することにより、コモンレールに蓄圧される高圧燃料を各気筒へ噴射すると共に、エンジンの１サイクル中に前記インジェクタへの通電を複数回制御することで、エンジンの出力を制御するためのメイン噴射とエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションを抑制するための微小噴射とを行うコモンレール式燃料噴射装置であって、
前記判定手段は、前記運転状態と同一の運転状態において、前記運転状態に応じて調整される微小噴射の噴射時期を進角若しくは遅角させた際に実際のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションが変化するか否かを判定することを特徴とする請求項１０に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項１３】
前記判定手段により実際のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションの変化量が所定値よりも小さいことが判定されたとき、前記運転状態に応じて設定される燃料噴射量を補正する補正手段を含むことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１つに記載のエンジン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、エンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置を備えるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの燃料噴射装置において、燃料噴射量を制御してエンジンの燃焼音や排気エミッションを低減させるものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２０７８２８公報
【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、燃料噴射装置に劣化が生じると、運転状態に応じて設定される燃料噴射量を噴射することができずに、燃料噴射量が減少してしまったり、噴射そのものが行われなかったりすることが考えられる。この場合、エンジンの燃焼音や排気エミッションが悪化する可能性がある。
【０００４】
そこで本発明は、エンジンの燃料噴射装置に生じる経時劣化を判定するエンジンの燃料噴射制御方法及びエンジン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】
【０００５】
本発明は、エンジンに供給する燃料噴射量を調整してエンジンの運転状態に応じた目標のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションに制御するエンジンの燃料噴射量制御装置に適用されるものである。
【０００６】
そして、運転状態に応じて調整される燃料噴射量にて制御した際のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションが、運転状態に応じて調整される燃料噴射量を変更した際に変化するか否かを判定する。
【発明の効果】
【０００７】
これにより、燃料噴射制御装置の経時劣化を検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１はディーゼルエンジンの燃料噴射制御を実施するために使用するディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置の概略構成図である。
【００１０】
図１において、１はディーゼルエンジンである。そして、ディーゼルエンジン１の吸排気系を構成する排気通路２と吸気通路３のコレクタ部３ａとを結ぶＥＧＲ通路４には、圧力制御弁（図示しない）からの制御圧力に応動するダイヤフラム式のＥＧＲ弁６を備える。圧力制御弁は、エンジンコントローラ３１からのデューティ制御信号により駆動されるもので、これによって運転条件に応じた所定のＥＧＲ率を得るようにしている。なお、ＥＧＲ弁６の駆動方式はこれに限らず、ステップモータにより駆動するものでも良い。
【００１１】
エンジンにはコモンレール式の燃料噴射装置１０を備える。この燃料噴射装置１０は、主に燃料タンク（図示しない）、低圧ポンプ（図示しない）、高圧サプライポンプ１４、コモンレール（蓄圧室）１６、気筒毎に設けられるインジェクタ１７からなる。高圧サプライポンプ１４により加圧された燃料はコモンレール１６にいったん蓄えられる。コモンレール１６内の燃料圧力を所望の圧力に制御するために高圧サプライポンプ１４は必要な量だけを圧送する必要がある。そのために一個のリニアソレノイドタイプの吸入量制御弁を有しており、吸入ポートの面積を変えることによってプランジャ室への燃料供給量を制御している。
【００１２】
このコモンレール１６の高圧燃料は、各気筒のインジェクタ１７に供給され、インジェクタ１７を開弁駆動することによって各気筒のシリンダ内にコモンレール１６内の高圧燃料が直接的に噴射される。
【００１３】
インジェクタ１７は、ソレノイド、二方弁、出口オリフィス、入口オリフィス、コマンドピストン、ノズルニードルなどによって構成されている。ソレノイドに通電されていない状態では二方弁はスプリング力によって下方に押しつけられ、出口オリフィスは閉じた状態にある。このため、コマンドピストンを押し下げようとすると、コマンドピストン上端の制御室圧力とノズルニードルを押し上げようとする圧力は同じになる。そして、コマンドピストン上端の制御室圧力とノズルニードルを押し上げようとする圧力は同じだが、受圧面積の違いとノズルスプリング力によりノズルニードルはシート部に当接して閉弁状態を維持し、燃料噴射は行われない。
【００１４】
ソレノイドに通電が開始されると、二方弁はソレノイドの吸引力により上方に引き上げられ、出口オリフィスが開き、制御室の燃料が上方へ流出する。燃料が流出すると、コマンドピストンに対して下向きに作用している制御室圧力が低下するため、コマンドピストン及びノズルニードルが上昇し、噴孔より燃料噴射が開始される。さらにソレノイドへの通電を続けると、ノズルニードルは最大リフトに達し、最大噴射率の状態になる。
【００１５】
一方、ソレノイドへの通電を遮断すると、二方弁が下降して出口オリフィスが閉じられる。このため、制御室へ入口オリフィスより燃料が流入して制御室圧力が上昇する。これにより、ノズルニードルが急激に下降してシート部に当接することにより噴孔が閉じられ、燃料噴射が終了する。
【００１６】
従って、ソレノイドへの通電時期により燃料噴射時期が制御される。また、ソレノイドへの通電時間により燃料噴射量が制御される。このソレノイドへの通電・通電遮断をエンジンの１サイクル中に複数回繰り返すことで、多段噴射を実現できる。
【００１７】
ＥＧＲ通路４の開口部下流の排気通路２に、排気の熱エネルギーを回転エネルギーに変換するタービン２２と吸気を圧縮するコンプレッサ２３とを同軸で連結した可変容量ターボ過給機２１を備える。タービン２２のスクロール入口に、アクチュエータ２５により駆動される可変ノズル２４（可変容量機構）が設けらる。そして、エンジンコントローラ３１により、可変ノズル２４は低回転速度域から所定の過給圧が得られるように制御される。具体的には、低回転速度側ではタービン２２に導入される排気の流速を高めるノズル開度（傾動状態）に制御する。一方、高回転速度側では排気を抵抗なくタービン２２に導入させるノズル開度（全開状態）に制御する。
【００１８】
上記のアクチュエータ２５は、制御圧力に応動して可変ノズル２６を駆動するダイヤフラムアクチュエータ２６と、このダイヤフラムアクチュエータ２６への制御圧力を調整する圧力制御弁２７とからなる。そして、可変ノズル２４の実開度が目標ノズル開度となるように、デューティ制御信号が作られ、このデューティ制御信号が圧力制御弁２７に出力される。
【００１９】
コレクタ３ａ入口には、アクチュエータ４３により駆動される吸気絞り弁４２が設けられている。上記のアクチュエータ４３は、制御圧力に応動して吸気絞り弁４２を駆動するダイヤフラムアクチュエータ４４と、このダイヤフラムアクチュエータ４４への制御圧力を調整する圧力制御弁４５とからなる。このような構成において、吸気絞り弁４２が目標開度まで閉じられるように、デューティ制御信号が作られ、このデューティ制御信号が圧力制御弁４５に出力される。
【００２０】
エンジンコントローラ３１には、アクセルセンサ３２からのアクセル開度（アクセルペダルの踏込量のこと）、クランク角センサ（回転速度センサ）３３からのエンジン回転速度、水温センサ３４からの冷却水温、エアフローメータ３５からの吸入空気量の各信号が入力される。そして、エンジンコントローラ３１では、入力されるエンジン負荷（アクセル開度など）及びエンジン回転速度に基づいて、燃料噴射時期及び燃料噴射量を算出し、これらに対応する開弁指令信号をインジェクタ１７へ出力する。
【００２１】
また、エンジンコントローラ３１（制御手段）では、エンジン負荷及びエンジン回転速度に基づいて目標コモンレール燃料圧力を算出し、圧力センサにより検出されるコモンレール１６内の実際の燃料圧力がその算出した目標コモンレール燃料圧力と一致するように上記の吸入量制御弁を制御する。また、エンジンコントローラ３１では、目標ＥＧＲ率と目標過給圧とが得られるようにＥＧＲ制御と過給圧制御を協調して行う。
【００２２】
なお、エンジンコントローラ３１は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成されている。
【００２３】
排気通路２には排気中のパティキュレートを捕集するフィルタ４１が設置される。フィルタ４１のパティキュレート堆積量が所定値（閾値）に達すると、フィルタの再生処理を開始し、フィルタ４１に堆積しているパティキュレートを燃焼除去する。
【００２４】
フィルタ４１の圧力損失（フィルタ４１の上流と下流の圧力差）を検出するために、フィルタ４１をバイパスする差圧検出通路に差圧センサ３６が設けられる。
【００２５】
この差圧センサ３６により検出されるフィルタ４１の圧力損失ΔＰは、温度センサ３７からのフィルタ入口温度Ｔ１、温度センサ３８からのフィルタ出口温度Ｔ２と共にエンジンコントローラ３１に送られる。エンジンコントローラ３１では、これらのセンサ出力に基づいてフィルタ４１の再生時期になったときに公知の排気昇温手段（例えば空気過剰率をスモーク限界近傍の値に制御する手段）を用いて目標温度までフィルタ４１を昇温させてフィルタ４１の再生処理を行う。
【００２６】
一方、フィルタ４１に堆積しているパティキュレートの全てが燃焼除去される完全再生を行わせるには再生処理時にフィルタ４１の許容温度を超えない範囲で少しでもパティキュレートの燃焼温度を高めてやることが必要となる。このことから、本実施形態ではフィルタ４１を構成する担体に酸化触媒をコーティングしている。酸化触媒によりパティキュレートが燃焼する際の酸化反応を促進してその分フィルタ４１のベッド温度を実質的に上昇させ、フィルタ４１内のパティキュレートの燃焼を促進させる。
【００２７】
こうした酸化触媒を担持したフィルタ４１を対象として、エンジンコントローラ３１では、フィルタ４１のベッド温度Ｔｂｅｄを検出し、この検出されるベッド温度が目標ベッド温度Ｔｘ以上となっている期間を積算した値を有効再生期間ｔｅとして演算する。そして、この有効再生期間ｔｅに基づいてフィルタ４１に堆積しているパティキュレートの燃焼除去量であるパティキュレート再生量ＰＭｒを推定し、この推定されるパティキュレート再生量ＰＭｒからパティキュレートの再生効率ηＰＭを演算し、この演算される再生効率ηＰＭに基づき、目標入口温度Ｔｄを高く設定する（特願２００４−３４３５９５参照）。
【００２８】
なお、フィルタ４１の再生処理の方法はここに記した方法に限られるものでなく、公知の再生処理の方法を用いるものでよい。
【００２９】
上記したエンジンの１サイクルに複数回燃料を噴射する多段噴射を、図２に示すモデルを用いて説明する。図２には、左からパイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、アフター噴射、ポスト噴射が示される。このうち、メイン噴射を除いた残り４つの噴射が微小噴射である。従って、微小噴射の態様は次の通りである。
【００３０】
〈微小噴射の態様１〉パイロット噴射、
〈微小噴射の態様２〉プレ噴射、
〈微小噴射の態様３〉アフター噴射、
〈微小噴射の態様４〉ポスト噴射、
図３には一般的にいわれている４つの各微小噴射の効果をまとめて示している。すなわち、メイン噴射に対して大きく進角した時期にパイロット噴射を行うと、予混合燃焼の割合が大きくなって燃焼音とＮＯｘ濃度とを低減できる。メイン噴射の直前でプレ噴射を行うと、プレ噴射の燃料が火種となり、メイン噴射の着火遅れの短縮、予混合燃焼の熱発生率低減が図られ、低騒音が達成できる。また、ＮＯｘ濃度も低減できる。
【００３１】
メイン噴射の直後にアフター噴射を行うと、拡散燃焼を活発化することができ、メイン噴射により発生したパティキュレートを低減できる。また、このときフィルタ入口温度が低下する。
【００３２】
メイン噴射に対して大きく遅角した時期にポスト噴射を行うと、未燃ＨＣをフィルタ４１に供給することができ、フィルタ４１に堆積しているパティキュレートを燃焼除去させてフィルタ４１を再生することができる。
【００３３】
さて、インジェクタ１７の経時劣化で燃料噴射量が減少した場合に、多段噴射で用いる微小噴射が実際には行われなくなる可能性がある。この場合に、インジェクタ１７の経時劣化で噴射量減少が生じても微小噴射が確保できるように、微小噴射量の初期設定値に制限を設けたのでは、制限値を下回る微小な噴射量の初期設定ができなくなる。
【００３４】
これに対処するため、本発明では、微小噴射をわざと行わなくすることにより、微小噴射が実際に行われているのか否かあるいは微小噴射量が不足しているのか否か（インジェクタに燃料噴射量が減少する経時劣化が生じているか否か）を判定する。そして、微小噴射が実際に行われていないかもしくは微小噴射の噴射量が不足していると判定した場合に（インジェクタに燃料噴射量が減少する経時劣化が生じているとき）、微小噴射量を最適な初期設定値から増量補正する。
【００３５】
なお、噴射量減少の要因としては、例えばノズルシート部の摩耗が大きくなることによるシート径が大径化するためであると考えらる。ここで、簡単にインジェクタ１７の燃料噴射について説明する。インジェクタ１７はノズル先端の開口部をノズルニードルを押し付けることによって燃料の噴射を停止する。一方、ノズルニードルをノズル先端の開口部から引き上げることで燃料を噴射するというものである。上記したノズルシート部は、このノズルニードルとノズル先端とを当接させるために設けられるのだが、頻繁に当接を繰り返すことでノズルシートが大径化してしまう可能性がある。ノズルシートが大径化するとノズルニードルを引き上げる（開弁させる）ための燃料の受圧面積が小さくなる。燃料の受圧面積が小さくなると、ノズルニードルの開弁開始タイミングが初期の設計値よりも遅くなるため燃料噴射量が減少すると考えられるのである。
【００３６】
ノズルシート部の摩耗が大きくなる要因としては、コモンレール圧が例えば１８０ＭＰａと高いこと及びノズル（インジェクタ）の被熱が大きいためであると推定される。また、インジェクタ１７の経時劣化による噴射量の変化は、シート部の摩耗によってノズルニードル先端部の燃圧アシストが変化することで発生すると考えられる。
【００３７】
ここで、微小噴射を行わなくする態様としては次の２つがある。
【００３８】
〈微小噴射を行わなくする態様１〉微小噴射を行わない（つまり微小噴射量をゼロとする）。
【００３９】
〈微小噴射を行わなくする態様２〉微小噴射の噴射時期を最適な設定値から進角または遅角して微小噴射の効果が現れないようにする。
【００４０】
この場合に、微小噴射を行った場合と行わない場合とで微小噴射の効果に関連するエンジン性能をセンサによりそれぞれ検出する。噴射を行った場合と行わない場合と具体的には、噴射を行った場合と行わない場合と微小噴射を行った場合と行わない場合とでのセンサ出力の差がしきい値より大きければ微小噴射は実際に行われているかもしくは微小噴射量が不足していないと判断する。一方、噴射を行った場合と行わない場合と微小噴射を行った場合と行わない場合とでのセンサ出力差がしきい値以下であれば、微小噴射は実際に行われていないかもしくは微小噴射の噴射量が不足していると判断する。つまりインジェクタ１７の経時劣化により噴射量減少が生じていると判断する。そして、微小噴射が実際に行われていないかもしくは微小噴射の噴射量が不足している場合、微小噴射量を最適な初期設定値から増量補正する。
【００４１】
上記の噴射を行った場合と行わない場合と微小噴射を行った場合と行わない場合とで変化するエンジン性能は、微小噴射の効果に対応する物理量であるから、図３に示したようになる。パイロット噴射やプレ噴射を行った場合と行わない場合とで変化するエンジン性能は振動、回転変動、ＮＯｘ濃度である。パイロット噴射やプレ噴射を行わない場合、パイロット噴射やプレ噴射を行っているときより振動、回転変動が大きくなり、ＮＯｘ濃度が増加する。従って、振動センサ（あるいはノックセンサ３９）や回転変動センサ（あるいは回転速度センサ３３）によりパイロット噴射を行った場合と行わない場合とで振動や回転変動をそれぞれ検出し、この検出した振動の差や回転変動の差がしきい値を超えていればパイロット噴射やプレ噴射が実際に行われているかもしくはパイロット噴射量やプレ噴射量が不足していないと判断することができる。これに対して振動の差や回転変動の差がしきい値以下の場合には、パイロット噴射やプレ噴射が実際に行われていないかもしくはパイロット噴射量やプレ噴射量が不足していると判断することができる。
【００４２】
また、ＮＯｘ濃度センサ４０によりパイロット噴射やプレ噴射を行った場合と行わない場合とでＮＯｘ濃度をそれぞれ検出し、この検出したＮＯｘ濃度の差がしきい値を超えていればパイロット噴射やプレ噴射が実際に行われているかもしくはパイロット噴射量やプレ噴射量が不足していないと判断することができる。これに対してＮＯｘ濃度の差がしきい値以下である場合には、パイロット噴射やプレ噴射が実際に行われていないかもしくはパイロット噴射量やプレ噴射量が不足していると判断することができる。
【００４３】
アフター噴射を行った場合と行わない場合とで変化するエンジン性能は所定時間当たりのパティキュレート排出量であるパティキュレート濃度（フィルタ４１の圧力損失）、排気温度（フィルタ入口温度）である。アフター噴射を行わないとすると、アフター噴射を行っているときよりパティキュレート濃度が増え、排気温度が上昇する。従って、差圧センサ３６によりアフター噴射を行った場合と行わない場合とでフィルタ４１の圧力損失をそれぞれ検出し、この検出したフィルタ４１の圧力損失の差がしきい値を超えていればアフター噴射が実際に行われているかもしくはアフター噴射量が不足していないと判断することができる。これに対してフィルタ４１の圧力損失の差がしきい値以下つまりアフター噴射を行った場合と行わない場合とでフィルタ４１の圧力損失が同様である場合には、アフター噴射が実際に行われていないかもしくはアフター噴射量が不足していると判断することができる。
【００４４】
また、入口温度センサ３７によりアフター噴射を行った場合と行わない場合とでフィルタ入口温度をそれぞれ検出し、この検出したフィルタ入口温度の差がしきい値を超えていればアフター噴射が実際に行われているかもしくはアフター噴射量が不足していないと判断することができる。これに対してフィルタ入口温度の差がしきい値以下の場合には、アフター噴射が実際に行われていないかもしくはアフター噴射量が不足していると判断することができる。
【００４５】
ポスト噴射を行った場合と行わない場合とで変化するエンジン性能はエンジンより排出される未燃ＨＣ濃度（フィルタ４１の圧力損失）である。ポスト噴射を行わないとすると、フィルタ４１への未燃ＨＣの供給が行われず、フィルタ４１に堆積しているパティキュレートが不十分にしか燃焼除去されない。従ってフィルタ４１の圧力損失が、ポスト噴射を行っているときよりも大きくなる。従って、差圧センサ３６によりポスト噴射を行った場合と行わない場合とでフィルタ４１の圧力損失をそれぞれ検出し、この検出したフィルタ４１の圧力損失の差がしきい値を超えていればポスト噴射が実際に行われているかもしくはポスト噴射量が不足していないと判断することができる。これに対してフィルタ４１の圧力損失の差がしきい値以下である場合には、ポスト噴射が実際に行われていないかもしくはポスト噴射量が不足していると判断することができる。
【００４６】
このようにして微小噴射を行った場合と行わない場合とで変化するエンジン性能を検出するセンサは次の通りである。
【００４７】
〈センサ１〉振動センサ（もしくはノックセンサ３９）、
〈センサ２〉回転変動センサ（もしくは回転速度センサ３３）、
〈センサ３〉ＮＯｘ濃度センサ４０、
〈センサ４〉差圧センサ３６、
〈センサ５〉フィルタ入口温度センサ３７、
次に、微小噴射量を最適な初期設定値から増量補正する態様としては、次の２つがある。
【００４８】
〈増量補正の態様１〉全気筒一律に微小噴射量を最適な初期設定値から増量補正する。例えば、インジェクタ１７の経時劣化により噴射量減少が生じていない状態で微小噴射量の最適な設定値を与える第１のマップと、インジェクタ１７の経時劣化により噴射量減少が生じた状態で微小噴射量の最適な設定値を与える第２のマップとを予め用意する。そして、第２のマップ値のほうが、第１のマップ値よりも大きくしておき、微小噴射が行われていないかもしくは微小噴射の噴射量が不足している場合に、第１のマップより第２のマップへと微小噴射量の最適な設定値を与えるマップを切換える。これにより、微小噴射量を最適な初期設定値から増量補正する。
【００４９】
〈増量補正の態様２〉各気筒毎に微小噴射量を最適な初期設定値から増量補正する。例えば、気筒別に微小噴射量の最適値を初期設定している場合には、各気筒の微小噴射量の最適な初期設定値に所定の補正量を加えた値を各気筒の微小噴射量の最適な設定値とする。これにより、微小噴射量を最適な初期設定値から増量補正する。
【００５０】
こうして、微小噴射の態様が４つ、微小噴射を行わなくする態様が２つ、センサが５つ、増量補正の態様が２つあると、合計４×２×５×２＝８０通りの実施形態が考えられることとなる。
【００５１】
この場合、図３に示すエンジン性能のうち、振動、回転変動については、気筒別（インジェクタ別）に検出することができるので、このときにはインジェクタ別に制御を行うことができる。これに対して、他の物理量（ＮＯｘ濃度、パティキュレート濃度、排気温度、未燃ＨＣ濃度）については、気筒別（インジェクタ別）に検出することができないので、このときには全気筒一律の制御となる。
【００５２】
エンジンコントローラ３１により実行されるこの制御を図４、図５のフローチャートに基づいて詳述する。ただし、ここでは簡単のため、微小噴射がアフター噴射である場合で説明する。図４はインジェクタ１７の経時劣化により噴射量減少が生じているか否かを判定するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓｅｃ毎）に実行する。
【００５３】
ここで、アフター噴射で狙う効果に関連しているエンジン性能であるパティキュレート濃度や排気温度を検出するセンサは、後述するように差圧センサ３６やフィルタ入口温度センサ３７である。これらセンサによって検出するのは、パティキュレート濃度としてのフィルタ４１の圧力損失ΔＰまたは排気温度としてのフィルタ入口温度Ｔ１である。つまり、これらセンサ３６、３７によっては各インジェクタを区別できないので、制御としては全気筒一律の制御となる。
【００５４】
ステップ１では運転条件がアフター噴射域にあるか否かをみる。アフター噴射域は予め定められている。運転条件がアフター噴射域になければそのまま今回の処理を終了する。
【００５５】
運転条件がアフター噴射域にあるときにはステップ２に進み劣化判定済フラグをみる。このフラグはエンジンの運転開始時にゼロに初期設定されている。今回の運転開始後に初めてステップ２に進んできたときには劣化判定済フラグ＝０であるのでステップ３に進み、アフター噴射停止フラグをみる。このフラグもエンジンの運転開始時にゼロに初期設定されているので、今回の運転開始後に初めてステップ３に進んできたときにはアフター噴射停止フラグ＝０であるのでステップ４に進み、アフター噴射で狙う効果に関連しているエンジン性能を検出するセンサからの出力を読み込みメモリに記憶する。記憶されるセンサ出力は、差圧センサ３６からのフィルタ４１の圧力損失ΔＰまたはフィルタ入口温度センサ３７からのフィルタ入口温度Ｔ１である。
【００５６】
ステップ５ではアフター噴射を停止する。これに限らず、アフター噴射量（微小噴射量）を最適な設定値から減少させてもかまわない。また、アフター噴射時期（微小噴射の噴射時期）を最適な設定値から進角または遅角させるようにすることもできる。
【００５７】
ステップ６ではアフター噴射を停止したことを表すためアフター噴射停止フラグ＝１とする。
【００５８】
ステップ６でのアフター噴射停止フラグ＝１により、運転条件がアフター噴射域に継続してあれば次回からはステップ３よりステップ７に進む。ステップ７ではアフター噴射を停止した状態が一定期間経過したか否かをみる。一定期間は、アフター噴射を停止した後に、アフター噴射で狙う効果に関連しているエンジン性能の変化が落ち着くのを待つための期間である。一定期間が経過していなければそのまま今回の処理を終了する。ただし、アフター噴射を停止した状態は続いている。
【００５９】
一定期間が経過したときにはステップ７よりステップ８に進んでアフター噴射で狙う効果に関連しているエンジン性能を検出するセンサからの出力を読み込み上記メモリとは別のメモリに記憶する。記憶されるセンサ出力は上記同様、差圧センサ３６からのフィルタの圧力損失または入口温度センサ３７からのフィルタ入口温度である。
【００６０】
これで、アフター噴射を行った場合と行わない場合とでのセンサ出力値が得られたので、ステップ９でアフター噴射を停止した状態を解除して再びアフター噴射を行わせる。
【００６１】
ステップ１０ではアフター噴射を行った場合と行わない場合とでのセンサ出力の差つまりフィルタ４１の圧力損失ΔＰの差やフィルタ入口温度Ｔ１の差を算出する。
【００６２】
ステップ１１ではこのフィルタ４１の圧力損失の差やフィルタ入口温度の差としきい値を比較する。ここで、フィルタ４１の圧力損失の差と比較するためのしきい値と、フィルタ入口温度の差と比較するためのしきい値とが異なることはいうまでもない。
【００６３】
フィルタ４１の圧力損失の差やフィルタ入口温度の差がしきい値を超えていればアフター噴射が実際に行われていかもしくはアフター噴射量が不足していないと、つまりインジェクタ１７の経時劣化により噴射量減少が生じていないと判断し、ステップ１１よりステップ１２に進んで経時劣化フラグ＝０とする。
【００６４】
一方、フィルタ４１の圧力損失の差やフィルタ入口温度の差がしきい値以下の場合には、アフター噴射が実際に行われていないかもしくはアフター噴射量が不足していると判断し、ステップ１１よりステップ１３に進んで経時劣化フラグ＝１とする。
【００６５】
これでインジェクタ１７の経時劣化の判定を終了するので、ステップ１４では劣化判定済フラグ＝１として今回の処理を終了する。
【００６６】
ステップ１４での劣化判定済フラグ＝１により、次回からはアフター噴射域にあってもステップ３以降に進むことができない。つまり、エンジンの暖機終了後にアフター噴射を行う運転領域になったときに一度だけインジェクタ１７の経時劣化により噴射量減少が生じているか否かを判定するようにしている。これは、インジェクタ１７に経時劣化が生じているか否かを判定するための周期は短くなくて良いためである。短い周期で経時劣化判定を行ってもその判定結果が頻繁に変わるわけでなく、経時劣化判定を短い周期で何度も行うことによって本来のアフター噴射を行うことができなくなれば、却ってパティキュレート濃度を大きくしてしまうことになりかねない。そこで、１回の運転当たりの経時劣化判定回数を一度としたものである。
【００６７】
図５はアフター噴射量を最適な初期設定値から増量補正するためのものである。図４に続いて一定時間毎（例えば１０ｍｓｅｃ毎）に実行する。
【００６８】
ステップ２１では図４で設定している経時劣化フラグをみる。経時劣化フラグ＝０であるときにはそのまま今回の処理を終了する。
【００６９】
経時劣化フラグ＝１であるときは、インジェクタ１７の経時劣化によりアフター噴射量が不足していたり、アフター噴射そのものが行われなくなっている。この場合にはアフター噴射量が不足しないようにあるいはアフター噴射が行われるようにする必要があるので、ステップ２２に進み、アフター噴射量の補正済フラグをみる。この補正済フラグはエンジンの運転開始時にゼロに初期設定されている。エンジンの運転開始後に初めてステップ２２に進んできたときには補正済フラグ＝０であるのでステップ２３に進む。そして、インジェクタ１７の経時劣化により噴射量減少が生じていない状態でアフター噴射量の最適な設定値を与える第１のマップから、インジェクタ１７の経時劣化により噴射量減少が生じている状態でアフター噴射量の最適な設定値を与える第２のマップへと切換える。これにより、アフター噴射量を最適な初期設定値から増量補正する。
【００７０】
ここで、アフター噴射量の最適な設定値を与えるマップとして、インジェクタ１７の経時劣化により噴射量減少が生じていない状態でアフター噴射量の最適な設定値を与える第１のマップと、インジェクタ１７の経時劣化により噴射量減少が生じた状態でアフター噴射量の最適な設定値を与える第２のマップとを予め用意する。そして、第２のマップ値のほうが、第１のマップ値よりも大きくなっている。
【００７１】
このマップ切換によりアフター噴射量を最適な初期設定値から増量補正する操作が終了するので、ステップ２４では補正済フラグ＝１とする。
【００７２】
ステップ２４での補正済フラグ＝１により、次回からステップ２２よりはステップ２３以降に進むことができない。つまり、経時劣化フラグ＝１となった以降は、インジェクタ１７の経時劣化により噴射量減少が生じた状態で、切換後のマップに基づいてアフター噴射量の最適な設定値を指示すると、再びアフター噴射量が不足することなくアフター噴射が行われる。
【００７３】
図６はインジェクタ１７の経時劣化により噴射量減少が生じている場合の本実施形態の作用をモデルで示したものである。微小噴射がパイロット噴射で、センサが回転速度センサ３３である場合で説明する。図６において、ｔ１のタイミングまでパイロット噴射が行われているため、パイロット噴射量の最適な初期設定値Ｑｐｓｅｔ１を指示しているときは、インジェクタ１７の経時劣化による噴射量減少の影響を受けて、実際のパイロット噴射量は、初期設定値Ｑｐｓｅｔ１より小さな所定値Ｑｐ１しか供給されていない。このパイロット噴射量の初期設定値からの減量によりセンサ出力つまり回転変動量が所定値Ａのレベルにまで高くなっている。
【００７４】
そして、ｔ１のタイミングより一定期間経過後のｔ２のタイミングまでパイロット噴射を停止すると、センサ出力つまり回転変動量は所定値Ａよりさらに所定値Ｂへと増加する。
【００７５】
ｔ２のタイミングで再びパイロット噴射の指示を再開するが、その際、センサ出力の差つまり回転変動量の差（Ｂ−Ａ）を算出し、この回転変動量の差としきい値を比較する。ここでは、回転変動量の差がしきい値より小さくなっているので、パイロット噴射量の最適な初期設定値Ｑｐｓｅｔ１を指示しているにも拘わらず、実際にはパイロット噴射量が不足していると判断する。そして、ｔ２のタイミングより初期設定値Ｑｐｓｅｔ１に補正量を加算した値をパイロット噴射の設定値Ｑｐｓｅｔ２とすることにより、パイロット噴射量を最適な初期設定値から増量補正する。ここで、設定値Ｑｐｓｅｔ２と初期設定値Ｑｐｓｅｔ１の差が増量補正量である。この初期設定値の増量補正により、実際のパイロット噴射量はそれまでの所定値Ｑｐ１から所定値Ｑｐ２へと大きくなり、これによってセンサ出力つまり回転変動量が所定値Ａより所定値Ｃへと減少する。
【００７６】
このようにして、インジェクタ１７の経時劣化で実際のパイロット噴射量が不足している事態に陥っていても、インジェクタの経時劣化により噴射量減少が生じていると判定した後にはパイロット噴射量の不足を解消することができ、パイロット噴射による効果、つまり燃焼騒音やＮＯｘ濃度が低減するという効果を得ることができる。
【００７７】
このように、本実施形態は、エンジンに供給する燃料噴射量を調整してエンジンの運転状態に応じた目標のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションに制御するエンジンの燃料噴射量制御装置に適用されるものである。
【００７８】
そして、運転状態に応じて調整される燃料噴射量にて制御した際の実際のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションが、同一の運転状態において運転状態に応じて調整される燃料噴射量を変更した際に変化するか否かを判定する。
【００７９】
エンジンの燃料噴射制御装置に劣化が生じた場合、エンジンの運転状態に応じて調整される燃料噴射量が減少してしまう。しかしながら、劣化に伴う燃料噴射量の減少量が微小であった場合は、劣化の検出が困難となってしまう。そこで、上記のように、運転状態に応じて調整される燃料噴射量にて制御した際のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションが、運転状態に応じて調整される燃料噴射量を変更した際に変化するか否かを判定する。
【００８０】
これにより、燃料噴射装置の経時劣化によって燃料噴射量の減少が微小であった場合でも、その微小な変化に対して大きな変化をするエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションを用いたことにより燃料噴射制御装置の劣化を精度良く検出できる。
【００８１】
更に、実際のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションの変化量が所定値よりも小さいことが判定されたとき、エンジンの運転状態に応じた目標のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションが得られるように運転状態に応じて設定される燃料噴射量を補正する。
【００８２】
これにより、エンジンの燃料噴射制御装置に劣化が生じた後にも、エンジンの運転状態に応じて目標のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションが得られることから、エンジン性能の信頼性が向上する。
【００８３】
本実施形態は、コモンレールに接続されている各インジェクタへの通電を制御することにより、コモンレールに蓄圧される高圧燃料を各気筒へ噴射すると共に、エンジンの１サイクル中に前記インジェクタへの通電を複数回制御することで、エンジンの出力を制御するためのメイン噴射とエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションを抑制するための微小噴射とを行うものに適用される。
【００８４】
そして、エンジンに供給する微小噴射量を調整してエンジンの運転状態に応じた目標のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションに制御するものであって、運転状態に応じて調整される微小噴射を変更した際に実際のエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションが変化するか否かを判定する。
【００８５】
インジェクタ１７が経時劣化した場合、エンジンの燃焼音若しくは排気エミッションを抑制するための微小噴射量は、もともとその噴射量が少ないことから微小噴射量の減少を検出することは困難である。そこで、本実施の形態のように微小噴射の変化によって大きく変化するエンジンの燃焼音若しくは排気エミッションの変化を判定に用いたことにより、精度良く微小噴射量が減少したことを検出でき、ひいてはインジェクタ１７が経時劣化したことを精度良く検出することができる。
【００８６】
尚、微小噴射の量を減少する代わりに、微小噴射の噴射タイミングを進角若しくは遅角させても同様の効果を得ることができる。
【００８７】
本実施形態によれば、微小噴射はパイロット噴射若しくはプレ噴射である。そして、運転状態に応じて調整されるパイロット噴射またはプレ噴射の量を減少させた際の実際のエンジンの燃焼音若しくはエンジンから排出されるＮＯｘ濃度が変化するか否かを判定する。
【００８８】
ディーゼルエンジンにおいて、パイロット噴射若しくはプレ噴射はエンジンの燃焼音やエンジンから排出されるＮＯｘ濃度を抑制するために噴射される。従って、コモンレール式燃料噴射装置の経時劣化でパイロット噴射若しくはプレ噴射が減少している場合に、その減少によって大きな変化を生じるエンジンの燃焼音やエンジンから排出されるＮＯｘ濃度を判定に用いることで精度良くインジェクタ17の経時劣化を判定できる。
【００８９】
更に、インジェクタ１７が経時劣化した後であっても、運転状態に応じて調整されるパイロット噴射量やプレ噴射量を補正することにより運転状態に応じたパイロット噴射量やプレ噴射量を確保して、燃焼音やＮＯｘ濃度を低減できる。
【００９０】
本実施形態によれば、微小噴射はアフター噴射である。そして、運転状態に応じて調整されるアフター噴射の量を減少させた際に実際のエンジンから排出されるＰＭ濃度が変化するか否かを判定する。
【００９１】
ディーゼルエンジンにおいて、アフター噴射はエンジンから排出されるＰＭ濃度を抑制するために噴射される。従って、コモンレール式燃料噴射装置の経時劣化でアフター噴射量が減少している場合に、その減少によって大きな変化を生じるエンジンから排出されるＰＭ濃度を判定に用いることで精度良くインジェクタ17の経時劣化を判定できる。
【００９２】
更に、インジェクタ１７が経時劣化した後であっても、運転状態に応じて調整されるアフター噴射量を補正することにより運転状態に応じたアフター噴射量を確保して、ＰＭ濃度を低減できる。
【００９３】
本実施形態によれば、微小噴射はポスト噴射である。そして、運転状態に応じて調整されるポスト噴射の量を減少させた際に実際のエンジンから排出される未燃ＨＣ濃度が変化するか否かを判定する。
【００９４】
ディーゼルエンジンにおいて、ポスト噴射はエンジンから排出される未燃ＨＣ濃度を増加させるために噴射される。従って、コモンレール式燃料噴射装置の経時劣化でアフター噴射量が減少している場合に、その減少によって大きな変化を生じるエンジンから排出される未燃ＨＣ濃度を判定に用いることで精度良くインジェクタ17の経時劣化を判定できる。
【００９５】
更に、インジェクタ１７が経時劣化した後であっても、運転状態に応じて調整されるポスト噴射量を補正することにより運転状態に応じたポスト噴射量を確保して、未燃ＨＣ濃度を増加させることができる。これにより、インジェクタ41に経時劣化が生じた場合でも、フィルタ41に堆積したＰＭを再生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の一実施形態のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置の概略構成図。
【図２】多段噴射のモデル図。
【図３】微小噴射の態様、微小噴射の狙う効果、噴射を行った場合と行わない場合とで変化する燃焼音に関するパラメータ若しくは排気エミッションに関するパラメータそれらを検出するためのセンサをまとめて示す表図。
【図４】インジェクタの経時劣化により噴射量減少が生じているか否かの判定を説明するためのフローチャート。
【図５】ポスト噴射量の最適な初期設定値の増量補正を説明するためのフローチャート。
【図６】インジェクタの経時劣化により噴射量減少が生じている場合の本実施形態の作用をモデルで示した波形図。
【符号の説明】
【００９７】
１  エンジン
１０  コモンレール式燃料噴射装置
１７  インジェクタ
３１  エンジンコントローラ
３３  回転速度センサ
３６  差圧センサ
３７  入口温度センサ
４１  フィルタ
【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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