(57)【要約】【課題】既存システムを利用してインジェクタに付着するデポジットの低減が可能なエンジン制御システムを提供する。【解決手段】筒内直接噴射式のエンジンを制御するエンジン制御システムであって、前記エンジンの排気系に設置された空燃比センサと、前記エンジンの排気系から吸気系へ排ガスを再循環させる排ガス再循環装置と、前記エンジン及び前記排ガス再循環装置を制御すると共に、前記空燃比センサの出力信号に基づいて空燃比フィードバック係数を算出する制御装置と、を具備し、前記制御装置は、低燃圧、低エンジン回転数且つ低負荷状態時に前記空燃比フィードバック係数の上昇を検知した場合、前記排ガス再循環装置を制御して前記排ガスの再循環を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内直接噴射式のエンジンを制御するエンジン制御システムであって、
前記エンジンの排気系に設置された空燃比センサと、
前記エンジンの排気系から吸気系へ排ガスを再循環させる排ガス再循環装置と、
前記エンジン及び前記排ガス再循環装置を制御すると共に、前記空燃比センサの出力信号に基づいて空燃比フィードバック係数を算出する制御装置と、を具備し、
前記制御装置は、低燃圧、低エンジン回転数且つ低負荷状態時に前記空燃比フィードバック係数の上昇を検知した場合、前記排ガス再循環装置を制御して前記排ガスの再循環を行うことを特徴とするエンジン制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、エンジンに設置されたインジェクタの噴孔に付着するデポジットの低減を図る技術として、インジェクタの燃料噴射間隔が長い程、燃焼室内の温度が低下するようにエンジン制御を行う一方、インジェクタの燃料噴射間隔が短い程、燃焼室内の温度が上昇するようにエンジン制御を行う技術が開示されている。
なお、デポジットとは、インジェクタの噴孔内に残留した液体燃料が加熱されて固体化したものである。筒内直接噴射式のエンジンでは、インジェクタ先端部が高温の燃焼ガスに曝されるため、特にデポジットが付着しやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３００２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年ではシステムコストの上昇を抑制するために、既存システムを大きく改変することなく、インジェクタに付着するデポジットの低減が可能な技術の開発が要求されている。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、既存システムを利用してインジェクタに付着するデポジットの低減が可能なエンジン制御システム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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係るエンジン制御システムは、筒内直接噴射式のエンジンを制御するエンジン制御システムであって、前記エンジンの排気系に設置された空燃比センサと、前記エンジンの排気系から吸気系へ排ガスを再循環させる排ガス再循環装置と、前記エンジン及び前記排ガス再循環装置を制御すると共に、前記空燃比センサの出力信号に基づいて空燃比フィードバック係数を算出する制御装置と、を具備し、前記制御装置は、低燃圧、低エンジン回転数且つ低負荷状態時に前記空燃比フィードバック係数の上昇を検知した場合、前記排ガス再循環装置を制御して前記排ガスの再循環を行うことを特徴とする。
空燃比センサの出力信号に基づく空燃比フィードバック制御及びその制御に必要な空燃比フィードバック係数の算出は、既存システムの機能である。また、排ガス再循環装置（いわゆるＥＧＲ装置）によるエンジンの排気系から吸気系への排ガス再循環も、既存システムの機能である。
ここで、空燃比フィードバック係数は、実空燃比と目標空燃比とのズレ量を補正する係数であり、デポジットの付着により燃料噴射量が減少するとプラス側へ上昇するという特性を有している。
すなわち、上記のように、空燃比フィードバック係数の上昇を検知した場合に排ガス再循環を行うことにより、燃焼室内の温度（インジェクタ先端部の温度）を低下させることができ、その結果、既存システムを利用してインジェクタ先端部におけるデポジットの付着を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るエンジン制御システムによれば、既存システムを利用してインジェクタに付着するデポジットの低減が可能となり、その結果、システムコストの上昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態におけるエンジン制御システムの構成概略図である。
【図２】ＥＣＵ３が実行するデポジット低減処理を表すフローチャートである。
【図３】経過時間（横軸）に対する空燃比フィードバック係数の変化率（縦軸）を表す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態におけるエンジン制御システムの構成概略図である。この図１に示すように、本実施形態におけるエンジン制御システムは、エンジン１、排ガス再循環装置２、及びＥＣＵ（Electronic Control Unit）３から概略構成されている。
【００１０】
エンジン１は、筒内直接噴射式の４サイクルエンジンであり、シリンダ１０、ピストン１１、コンロッド１２、クランクシャフト１３、吸気バルブ１４、排気バルブ１５、点火プラグ１６、点火コイル１７、吸気管１８、エアクリーナ１９、スロットルバルブ２０、インジェクタ２１、吸気圧センサ２２、吸気温センサ２３、スロットル開度センサ２４、排気管２５、Ｏ２センサ２６、三元触媒コンバータ２７、冷却水温センサ２８、クランク角度センサ２９、及び燃圧センサ３０から概略構成されている。
【００１１】
シリンダ１０は、内部に設けられたピストン１１を、吸気、圧縮、燃焼（膨張）、排気の４行程を繰り返すことによって往復運動させるための中空の円筒形状部材であり、空気を燃焼室１０ｂに供給するための流路である吸気ポート１０ａと、圧縮行程において圧縮された空気と燃料（例えばガソリン）の混合気を燃焼行程において燃焼させるための空間である燃焼室１０ｂと、排気行程において燃焼室１０ｂから排ガスを外部に排出するための流路である排気ポート１０ｃが設けられている。また、このシリンダ１０の外壁には、冷却水を循環させるための冷却水路１０ｄが設けられている。
【００１２】
ピストン１１には、ピストン１１の往復運動を回転運動に変換するためのクランクシャフト１３がコンロッド１２を介して連結されている。クランクシャフト１３は、ピストン１１の往復方向と直交する方向に延在しており、不図示のフライホイール、ミッションギア等と連結されている。吸気バルブ１４は、各行程に応じて吸気ポート１０ａを開閉するための弁部材であり、クランクシャフト１３と連動して回転するカム（図示省略）によって開閉駆動される。排気バルブ１５は、各行程に応じて排気ポート１０ｃを開閉するための弁部材であり、クランクシャフト１３と連動して回転するカム（図示省略）によって開閉駆動される。
【００１３】
点火プラグ１６は、燃焼室１０ｂの内側に電極が露出するように燃焼室１０ｂの上部に設置されており、点火コイル１７から供給される高電圧信号によって電極間に火花を発生させる。点火コイル１７は、１次巻線と２次巻線からなるトランスであり、ＥＣＵ３から１次巻線に供給される点火用電圧信号を昇圧して２次巻線から点火プラグ１６に供給する。
【００１４】
吸気管１８は、空気供給用の配管であり、内部の吸気流路１８ａが吸気ポート１０ａと連通するようにシリンダ１０に連結されている。エアクリーナ１９は、吸気管１８の上流側に設けられており、外部から吸気される空気を清浄化して吸気流路１８ａに送り込む。スロットルバルブ２０は、吸気流路１８ａのエアクリーナ１９の下流側に設けられており、スロットル操作（もしくはアクセル操作）に応じて回動する。つまり、スロットルバルブ２０の回動によって吸気流路１８ａの断面積が変化し、吸気量が変化する。
【００１５】
インジェクタ２１は、燃焼室１０ｂに噴孔が露出するように設置された燃料噴射弁であり、不図示の燃料タンクから供給される燃料を、ＥＣＵ３から入力されるインジェクタ駆動信号に応じて燃焼室１０ｂに噴射する。なお、インジェクタ２１から噴射される燃料量（燃料噴射量）は、インジェクタ２１の通電時間、つまりインジェクタ駆動信号のパルス幅によって制御されている。
【００１６】
吸気圧センサ２２は、例えばピエゾ抵抗効果を利用した半導体圧力センサであり、スロットルバルブ２０の下流側において吸気流路１８ａ側に感度面が露出するように吸気管１８に設置されており、吸気管１８内の吸気圧に応じた吸気圧信号をＥＣＵ３に出力する。吸気温センサ２３は、スロットルバルブ２０の下流側において吸気流路１８ａ側に感部が露出するように吸気管１８に設置されており、吸気管１８内の吸気温度に応じた吸気温信号をＥＣＵ３に出力する。スロットル開度センサ２４は、スロットルバルブ２０の開度に応じたスロットル開度信号をＥＣＵ３に出力する。
【００１７】
排気管２５は、排ガス排出用の配管であり、内部の排気流路２５ａが排気ポート１０ｃと連通するようにシリンダ１０に連結されている。Ｏ２センサ２６は、例えばガス検知物質としてジルコニアを用いた酸素センサ（空燃比センサ）であって、ガス接触部が排気流路２５ａ側に露出するように排気管２５に設置されており、排ガスの酸素濃度に応じた電圧信号をＥＣＵ３に出力する。三元触媒コンバータ２７は、例えば触媒としてプラチナ、パラジウム及びロジウムを用いた浄化装置であり、排ガスが内部を流通するように排気流路２５ａ中に設置されており、排ガス中の有害成分を触媒反応によって除去する。
【００１８】
冷却水温センサ２８は、冷却水路１０ｄ側に感部が露出するようにシリンダ１０に設置されており、冷却水路１０ｄを流れる冷却水の温度に応じた冷却水温信号をＥＣＵ３に出力する。クランク角度センサ２９は、例えば電磁式ピックアップセンサであり、クランクシャフト１３が一定角度回転するのに要した時間を１周期とするパルス信号（以下、クランクパルス信号と称す）をＥＣＵ３に出力する。燃圧センサ３０は、燃料タンクからインジェクタ２１へ至る燃料供給径路（図示省略）の圧力（燃圧）を検出し、その検出結果を示す燃圧信号をＥＣＵ３に出力する。
【００１９】
排ガス再循環装置２は、ＥＣＵ３による制御に応じて、エンジン１の排気系（つまり排気管２５）から吸気系（つまり吸気管１８）へ排ガスを再循環させる、いわゆるＥＧＲ装置であり、排気管２５と吸気管１８とを連結する排ガス循環配管３１と、排ガス循環配管３１の途中に介挿された排ガス循環制御弁（ＥＧＲバルブ）３２とから構成されている。
ＥＧＲバルブ３２は、ＥＣＵ３から供給される弁開度制御信号に応じてその弁開度が制御される電磁弁である。つまり、ＥＧＲバルブ３２の弁開度の制御によって、排気管２５から吸気管１８へ排ガス循環配管３１を通じて再循環される排ガスの量が制御される。
【００２０】
ＥＣＵ３は、吸気圧センサ２２から入力される吸気圧信号、吸気温センサ２３から入力される吸気温信号、スロットル開度センサ２４から入力されるスロットル開度信号、Ｏ２センサ２６から入力される電圧信号、冷却水温センサ２８から入力される冷却水温信号、クランク角度センサ２９から入力されるクランクパルス信号、及び燃圧センサ３０から入力される燃圧信号に基づいて、エンジン１の運転制御及び排ガス再循環装置２の制御（ＥＧＲバルブ３２の弁開度制御）を行う。
【００２１】
具体的には、ＥＣＵ３は、クランクパルス信号に基づいてエンジン回転数を算出すると共に、クランクシャフト１３の回転状態（換言すれば、シリンダ１０内におけるピストン１１の位置）を認識し、ピストン１１が点火時期に対応する位置に到達した時点で、点火コイル１７へ点火用電圧信号を供給することで、点火プラグ１６による点火を実施する。
【００２２】
また、ＥＣＵ３は、ピストン１１が燃料噴射時期に対応する位置に到達した時点で、インジェクタ２１に対してインジェクタ駆動信号を供給することで、インジェクタ２１による燃料噴射を実施する。ここで、ＥＣＵ３は、インジェクタ２１の通電時間（つまりインジェクタ駆動信号のパルス幅）を制御することで燃料噴射量を制御する。
【００２３】
詳細には、ＥＣＵ３は、エンジン回転数とスロットル開度とインジェクタ基本通電時間（基本燃料噴射量）との対応関係を示す三次元マップデータを予め記憶しており、クランクパルス信号から算出したエンジン回転数と、スロットル開度信号から認識したスロットル開度に対応するインジェクタ基本通電時間を上記三次元マップデータから取得し、そのインジェクタ基本通電時間に相当するパルス幅を有するインジェクタ駆動信号をインジェクタ２１へ供給する。
【００２４】
また、ＥＣＵ３は、Ｏ２センサ出力電圧に基づいて、エンジン１の実空燃比が目標空燃比（理論空燃比）となるように燃料噴射量を制御する、いわゆる空燃比フィードバック制御を行う。詳細には、ＥＣＵ３は、実空燃比が目標空燃比に対して「リッチ」であれば、燃料噴射量が減少するように、また、実空燃比が目標空燃比に対して「リーン」であれば、燃料噴射量が増加するようにインジェクタ基本通電時間を補正する。
【００２５】
ＥＣＵ３は、空燃比フィードバック制御の実行時において、Ｏ２センサ出力電圧値に基づいてインジェクタ基本通電時間の補正に用いられる空燃比フィードバック係数を算出すると共に、その時のエンジン運転状態を示す情報（例えばエンジン回転数及びスロットル開度）と共に電源が切られても消去されないよう当該算出した空燃比フィードバック係数を空燃比補正学習値として内部の不揮発性メモリに記憶する、いわゆる空燃比学習機能を備えている。
【００２６】
さらに、詳細は後述するが、ＥＣＵ３は、本実施形態における特徴的な機能として、低燃圧、低エンジン回転数且つ低負荷状態時に空燃比フィードバック係数の上昇を検知した場合、排ガス再循環装置２（ＥＧＲバルブ３２）を制御して排ガス再循環を行うことで、インジェクタ２１に付着するデポジットの低減を図るデポジット低減機能を有している。
以下では、このデポジット低減機能を実現するためにＥＣＵ３が実行するデポジット低減処理について図２のフローチャートを参照しながら説明する。
【００２７】
この図２に示すように、ＥＣＵ３は、デポジット低減処理として、まず、エンジン運転状態が低燃圧、低エンジン回転数且つ低負荷状態時か否かを判定する（ステップＳ１）。具体的には、ＥＣＵ３は、このステップＳ１において、燃圧信号から認識した燃圧Ｐｆが５．０（ＭＰａ）以下であって、且つクランクパルス信号から算出したエンジン回転数Ｎｅが２５００（ｒｐｍ）以下であって、且つ吸気圧信号から認識した吸気圧ＰｂＧＡが−４００（ｍｍＨｇ）以下か否かを判定する。
【００２８】
ＥＣＵ３は、上記ステップＳ１において「Ｎｏ」の場合にはステップＳ１の処理を一定周期で繰り返す一方、上記ステップＳ１において「Ｙｅｓ」の場合には、空燃比フィードバック係数が上昇しているか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００２９】
ＥＣＵ３は、エンジン１の運転中において空燃比フィードバック制御を実施しているため、内部の不揮発性メモリには空燃比フィードバック係数が空燃比補正学習値として順次記憶されている。つまり、ＥＣＵ３は、上記ステップＳ２において、内部の不揮発性メモリに時系列的に記憶されている空燃比フィードバック係数を参照して、空燃比フィードバック係数が上昇しているか否かを判定する。
【００３０】
なお、空燃比フィードバック係数が上昇しているかどうかは、例えば、空燃比フィードバック係数の過去値と最新値との差分を算出し、その差分が閾値を越えたか否か、或いは経過時間に対する空燃比フィードバック係数の変化分（傾き）を算出し、その傾きが閾値を越えたか否かによって判定することができる。
【００３１】
ＥＣＵ３は、上記ステップＳ２において「Ｎｏ」の場合にはステップＳ１の処理に戻る一方、上記ステップＳ２において「Ｙｅｓ」の場合には、ＥＧＲバルブ３２を開弁させて排気管２５から吸気管１８への排ガス再循環（ＥＧＲ）を行う（ステップＳ３）。
【００３２】
空燃比フィードバック係数は、実空燃比と目標空燃比とのズレ量を補正する係数であり、デポジットの付着により燃料噴射量が減少するとプラス側へ上昇するという特性を有している（図３の実線参照）。なお、図３は、経過時間（横軸）に対する空燃比フィードバック係数の変化率（縦軸）を表している。
【００３３】
すなわち、上記ステップＳ３のように、空燃比フィードバック係数の上昇を検知した場合に排ガス再循環を行うことにより、燃焼室１０ｂ内の温度（インジェクタ２１の先端部の温度）を、Ｔ９０（燃料９０％蒸留温度）まで低下させることができ、その結果、インジェクタ２１の先端部におけるデポジットの付着を抑制することができる。なお、図３の点線は、排ガス再循環を行った時の空燃比フィードバック係数の変化率を示しており、排ガス再循環の実施により燃料噴射量が増加した、つまりデポジットの付着が抑制されたことがわかる。
【００３４】
また、Ｏ２センサ２６の出力電圧に基づく空燃比フィードバック制御及びその制御に必要な空燃比フィードバック係数の算出は、既存システムの機能であり、また、排ガス再循環装置２による排ガス再循環（ＥＧＲ）も、既存システムの機能である。従って、本実施形態のエンジン制御システムによれば、既存システムを利用してインジェクタ２１に付着するデポジットの低減が可能となり、その結果、システムコストの上昇を抑制できる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において実施形態の変更が可能であることは勿論である。
例えば、図２のステップＳ１において、燃圧信号から認識した燃圧Ｐｆが５．０（ＭＰａ）以下であって、且つクランクパルス信号から算出したエンジン回転数Ｎｅが２５００（ｒｐｍ）以下であって、且つ吸気圧信号から認識した吸気圧ＰｂＧＡが−４００（ｍｍＨｇ）以下か否かを判定したが、これらの判定条件はエンジン制御システムに要求される仕様に応じて適宜変更しても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１…エンジン、２…排ガス再循環装置、３…ＥＣＵ（制御装置）、２６…Ｏ２センサ（空燃比センサ）
【図１】
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【図２】
2012047159.tif 000004
【図３】
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