(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射量をエンジンに供給する手段を備えるディーゼルエンジンにおいて、
ドライバの要求する燃料噴射量を演算する手段と、
このドライバの要求する燃料噴射量がスモーク制限噴射量を越えるときにはこのスモーク制限噴射量に燃料噴射量を制限する手段と、
前記スモーク制限噴射量を、運転条件の代表値に加えて車速のエンジン回転速度に対する比率に応じても設定する手段と
を備え、
スモーク制限噴射量を車速のエンジン回転速度に対する比率に応じても設定する場合に、この比率が大きいときの加速走行時のほうがこの比率が小さいときの加速走行時より少なくする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】
燃料噴射量をエンジンに供給する手段を備えるディーゼルエンジンにおいて、
ドライバの要求する燃料噴射量を演算する手段と、
このドライバの要求する燃料噴射量がスモーク制限噴射量を越えるときにはこのスモーク制限噴射量に燃料噴射量を制限する手段と、
前記スモーク制限噴射量を、運転条件の代表値に加えて変速機のギヤ比に応じても設定する手段と
を備え、
スモーク制限噴射量を変速機のギヤ比に応じても設定する場合に、ギヤ比が高いときの加速走行時のほうがギヤ比が低いときの加速走行時より少なくする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３】
燃料噴射量をエンジンに供給する手段を備えるディーゼルエンジンにおいて、
車速のエンジン回転速度に対する比率の許容範囲を複数の小領域に分割しその小領域の数と同数の複数のマップであって、マップ毎に比率の違いに対応して値の異なるスモーク制限噴射量を設定する複数のマップと、
車速とエンジン回転速度の比率を演算する手段と、
この演算した比率が前記複数に分割したいずれの小領域に属するのかどうかを判定する手段と、
この判定結果に基づき比率が属する小領域に対応するマップを複数のマップから選択する手段と、
その選択したマップを検索してスモーク制限噴射量を演算する手段と、
ドライバの要求する燃料噴射量を演算する手段と、
このドライバの要求する燃料噴射量がスモーク制限噴射量を越えるときにはこのスモーク制限噴射量に燃料噴射量を制限する手段と
を備え、
マップ毎に比率の違いに対応して値の異なるスモーク制限噴射量を設定する場合に、比率が大きいときの加速走行時のほうが比率が小さいときの加速走行時よりスモーク制限噴射量を少なくする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４】
燃料噴射量をエンジンに供給する手段を備えるディーゼルエンジンにおいて、
変速機のギヤ比の許容範囲を複数に分割しその小領域の数と同数の複数のマップであって、マップ毎にギヤ比の違いに対応して値の異なるスモーク制限噴射量を設定する複数のマップと、
変速機のギヤ比を演算する手段と、
この演算したギヤ比が前記複数に分割したいずれの小領域に属するのかどうかを判定する手段と、
この判定結果に基づき演算したギヤ比が属する小領域に対応するマップを複数のマップから選択する手段と、
その選択したマップを検索してスモーク制限噴射量を演算する手段と、
ドライバの要求する燃料噴射量を演算する手段と、
このドライバの要求する燃料噴射量がスモーク制限噴射量を越えるときにはこのスモーク制限噴射量に燃料噴射量を制限する手段と
を備え、
マップ毎にギヤ比の違いに対応して値の異なるスモーク制限噴射量を設定する場合に、ギヤ比が高いときの加速走行時のほうがギア比が低いときの加速走行時よりスモーク制限噴射量を少なくする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５】
車速のエンジン回転速度に対する比率の変化によりマップを切換える際に、スモーク制限噴射量が非連続的にならないような処理を施すことを特徴とする請求項３に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】
変速機のギヤ比の変化によりマップを切換える際に、スモーク制限噴射量が非連続的にならないような処理を施すことを特徴とする請求項４に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量制御装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンでは、過渡時に空気過剰率が１より小さな燃料過濃の状態となったときにスモークを発生させないように、運転条件の代表値である吸入新気量や過給圧等に応じて燃料噴射量を抑制する制御を行っている（特開平１１−３６９６２号広報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スモークは空気量に対して相対的に燃料量が多くなり酸素の不足しがちな低回転速度低負荷領域で発生し易いことが知られており、低回転速度低負荷域からアクセルペダルを踏み込んでの加速を行った場合について実験してみると、図１１に示したようにエンジン回転の上昇速度が遅い場合にはエンジン回転の上昇速度が速い場合よりスモーク発生量が多くなることがわかった。
【０００４】
これは、エンジン回転の上昇速度が遅い場合のほうがスモークが出やすい領域（低回転速度低負荷領域）にとどまる時間が長いためであると考えられる。したがって、エンジン回転の上昇速度が遅い場合にもスモークを抑制するにはエンジン回転の上昇速度が遅い場合の燃料噴射量の制限値をエンジン回転の上昇速度が速い場合より小さくして酸素が不足しないようにすることである。
【０００５】
しかしながら、従来装置によれば燃料噴射量の制限値であるスモーク制限噴射量を運転条件の代表値である吸入新気量や過給圧に応じて、あるいはエンジン回転速度を加えこれらに応じて設定しているだけで、エンジン回転速度の上昇速度までは考慮していないため、上記のように低回転速度低負荷域からアクセルペダルを踏み込んでの加速を行った場合にエンジン回転の上昇速度が遅いと、スモーク発生量が多くなってしまう。
【０００６】
一方、このエンジン回転の上昇速度が遅い場合におけるスモーク抑制のためスモーク制限噴射量を小さくしたのでは、エンジン回転の上昇速度が速い場合に不要な燃料噴射量の制限が行われて車両運動性能（動力性能）が悪化する。
【０００７】
そこで本発明は運転条件の代表値に加えてエンジン回転の上昇速度に関連する値（車速とエンジン回転速度の比率、変速機のギヤ比）に応じてもスモーク制限噴射量を設定することにより、エンジン回転上昇速度が遅いときにおけるスモークの排出の抑制と、エンジン回転上昇速度が速いときにおける良好な動力性能の維持とを共に図ることを目的とする。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】
第１の発明は、燃料噴射量をエンジンに供給する手段を備えるディーゼルエンジンにおいて、ドライバの要求する燃料噴射量を演算する手段と、このドライバの要求する燃料噴射量がスモーク制限噴射量を越えるときにはこのスモーク制限噴射量に燃料噴射量を制限する手段と、前記スモーク制限噴射量を、運転条件の代表値に加えて車速のエンジン回転速度に対する比率に応じても設定する手段とを備え、スモーク制限噴射量を車速ＶＳＰのエンジン回転速度ＮＥに対する比率ＶＮ（＝ＶＳＰ／ＮＥ）に応じても設定する場合に、この比率ＶＮが大きいときの加速走行時のほうがこの比率が小さいときの加速走行時より少なくする。
【００１２】
第２の発明は、燃料噴射量をエンジンに供給する手段を備えるディーゼルエンジンにおいて、ドライバの要求する燃料噴射量を演算する手段と、このドライバの要求する燃料噴射量がスモーク制限噴射量を越えるときにはこのスモーク制限噴射量に燃料噴射量を制限する手段と、前記スモーク制限噴射量を、運転条件の代表値に加えて変速機のギヤ比に応じても設定する手段とを備え、スモーク制限噴射量を変速機のギヤ比に応じても設定する場合に、ギヤ比が高いときの加速走行時のほうがギヤ比が低いときの加速走行時より少なくする。
【００１８】
第３の発明は、燃料噴射量をエンジンに供給する手段を備えるディーゼルエンジンにおいて、車速のエンジン回転速度に対する比率の許容範囲（例えば全範囲）を複数の小領域に分割しその小領域の数と同数の複数のマップであって、マップ毎に比率の違いに対応して値の異なるスモーク制限噴射量を設定する複数のマップと、車速とエンジン回転速度の比率を演算する手段と、この演算した比率が前記複数に分割したいずれの小領域に属するのかどうかを判定する手段と、この判定結果に基づき比率が属する小領域に対応するマップを複数のマップから選択する手段と、その選択したマップを検索してスモーク制限噴射量を演算する手段と、ドライバの要求する燃料噴射量を演算する手段と、このドライバの要求する燃料噴射量がスモーク制限噴射量を越えるときにはこのスモーク制限噴射量に燃料噴射量を制限する手段とを備え、マップ毎に比率の違いに対応して値の異なるスモーク制限噴射量を設定する場合に、比率が大きいときの加速走行時のほうが比率が小さいときの加速走行時よりスモーク制限噴射量を少なくする。
【００２０】
第４の発明は、燃料噴射量をエンジンに供給する手段を備えるディーゼルエンジンにおいて、変速機のギヤ比の許容範囲（例えば全範囲）を複数に分割しその小領域の数と同数の複数のマップであって、マップ毎にギヤ比の違いに対応して値の異なるスモーク制限噴射量を設定する複数のマップと、変速機のギヤ比を演算する手段と、この演算したギヤ比が前記複数に分割したいずれの小領域に属するのかどうかを判定する手段と、この判定結果に基づき演算したギヤ比が属する小領域に対応するマップを複数のマップから選択する手段と、その選択したマップを検索してスモーク制限噴射量を演算する手段と、ドライバの要求する燃料噴射量を演算する手段と、このドライバの要求する燃料噴射量がスモーク制限噴射量を越えるときにはこのスモーク制限噴射量に燃料噴射量を制限する手段とを備え、マップ毎にギヤ比の違いに対応して値の異なるスモーク制限噴射量を設定する場合に、ギヤ比が高いときの加速走行時のほうがギア比が低いときの加速走行時よりスモーク制限噴射量を少なくする。
【００２３】
第５の発明では、第３の発明において車速のエンジン回転速度に対する比率の変化によりマップを切換える際に、スモーク制限噴射量が非連続的にならないような処理（たとえばランプ処理）を施す。
【００２４】
第６の発明では、第４の発明において変速機のギヤ比の変化によりマップを切換える際に、スモーク制限噴射量が非連続的にならないような処理（たとえばランプ処理）を施す。
【００２６】
【発明の効果】
車速のエンジン回転速度に対する比率が大きいときには小さいときより、変速比のギヤ比が高いときには低いときよりエンジン回転上昇速度が遅くなり、スモークが排出し易い領域にとどまる時間が長くなる。
【００２７】
これに対して車速のエンジン回転速度に対する比率、変速機のギヤ比に応じてもスモーク制限噴射量を設定する発明、具体的には車速のエンジン回転速度に対する比率が大きいときの加速走行時のほうが比率が小さいときの加速走行時より、またギヤ比が高いときの加速走行時のほうがギア比が低いときの加速走行時よりスモーク制限噴射量を少なくする第１、第２の発明によればエンジン回転上昇速度が遅いときの加速走行時においてもスモークを抑制することが可能となる。
一方、スモークが排出し易い領域にとどまる時間が短くなるエンジン回転上昇速度が速いときの加速走行時にはスモーク制限噴射量が多くなり、これによりエンジン回転上昇速度が速いときの加速走行時における良好な動力性能が維持される。
【００２８】
このようにして第１、第２の発明によればエンジン回転上昇速度が遅いときの加速走行時におけるスモークの抑制と、エンジン回転上昇速度が速いときの加速走行時における良好な動力性能の維持とを共に両立することができる。
【００２９】
第３、第４の発明は、スモーク制限噴射量を、運転条件の代表値に加えて車速のエンジン回転速度に対する比率、変速機のギヤ比に応じても設定する手段を複数のマップで構成したもので、これらの発明によっても第１、第２の発明と同様の効果が得られる。
【００３０】
マップの切換によってマップ値（スモーク制限噴射量）が不連続になると滑らかな加速性能が得られなくなるのであるが、第５、第６の発明によれば、これを防止することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
図１において、ディーゼルエンジンは、シリンダヘッド４とシリンダ５とピストン６のキャビティ７とにより、燃焼室８が形成され、この燃焼室８にシリンダヘッド４に設けた燃料噴射弁３により燃料が直接的に噴射される。
【００３３】
燃料噴射弁３には高圧の燃料を蓄えるコモンレール１０からの燃料が送り込まれ、コントローラ１からの信号により燃料噴射弁３が開弁すると、その開弁期間中は燃焼室８に燃料が噴射される。
【００３４】
コモンレール１０に蓄える燃料は燃料噴射ポンプ２から高圧管９を経由して供給され、この燃料圧力は運転条件によって決められる目標圧力となるように、コントローラ１からの制御信号により、燃料噴射ポンプ２の吐出圧をフィードバック制御している。
【００３５】
コントローラ１にはエンジン回転速度ＮＥ、アクセル開度ＡＣＣＥＬ、吸入新気量ＱＡＩＲなど運転状態を代表する信号が車速ＶＳＰと共に入力され、これらに基づいて、燃料噴射時期、燃料噴射期間（燃料噴射量）などを決定し、燃料噴射弁３に噴射信号を出力する。なお、エンジン回転速度を検出するためのクランク角センサ、アクセル開度を検出するためのアクセルセンサ、吸入新気量を検出するためのエアフローメータ、車速を検出するための車速センサはいずれも周知のものであるため図示していない。
【００３６】
コントローラ１はまた、過渡時（加速時）に空気過剰率が１以下の値になったときにスモークを発生させないように、運転条件の代表値に加えて車速とエンジン回転速度の比率に応じてもスモーク制限噴射量を演算し、ドライバの要求する燃料噴射量がこのスモーク制限噴射量を超えないように燃料噴射量を抑制する。
【００３７】
コントローラ１で実行されるこの制御内容をフローチャートにしたがってさらに詳しく説明する。
【００３８】
図２のフローチャートは燃料噴射量を演算するためのルーチンであり、Ｒｅｆ信号（クランク角の基準位置信号）の入力毎に実行する。ステップ１ではエンジン回転速度ＮＥとアクセル開度ＡＣＣＥＬを読み込み、これらからステップ２で図３を内容とするマップを検索することによりアクセル要求噴射量ＱＤＲＩＶＥを演算する。この値はドライバ（運転者）の要求するエンジントルクを得るための燃料噴射量で、スモークの発生は考慮していない値である。
【００３９】
ステップ３ではこの値とスモーク制限噴射量ＢＭＱＡを比較する。ＱＤＲＩＶＥがＢＭＱＡより大きいときにもＱＤＲＩＶＥを与えるとスモークが発生するのでステップ４に進みＱＤＲＩＶＥより値の小さなＢＭＱＡを、燃料噴射弁に与える燃料噴射量ＱＳＯＬとして設定する。これに対して、ＱＤＲＩＶＥがＢＭＱＡ以下のときにはスモークが発生することがないので、ステップ５に進みＱＤＲＩＶＥをそのまま燃料噴射弁に与える燃料噴射量ＱＳＯＬとして設定する。このようにして得られた燃料噴射量ＱＳＯＬは図示しない燃料噴射制御ルーチンにより燃料噴射弁に与える燃料噴射期間に変換される。
【００４０】
上記のスモーク制限噴射量ＢＭＱＡの演算については図４のフローにより説明する。図においてステップ１１ではエンジン回転速度ＮＥ、吸入新気量ＱＡＩＲ、車速ＶＳＰを読み込み、このうちＮＥとＱＡＩＲとからステップ１２で図５を内容とするマップを検索することによりスモーク制限噴射量の基本値ＢＭＱＡ０を演算する。この基本値ＢＭＱＡ０は定常時にスモークを抑制するための最大噴射量（制限値）を定めるもので、図５のように負荷（ＱＡＩＲ）が大きくなるほど大きくなる値である。
【００４１】
ステップ１３では車速ＶＳＰの回転速度ＮＥに対する比率をＶＮ＝ＶＳＰ／ＮＥの式により算出する。この比率ＶＮはＣＶＴなど無段自動変速機を備える場合にギヤ比を簡易に推測するものである。
【００４２】
ステップ１４では比率ＶＮから図６（ａ）を内容とするテーブルを検索することによりスモーク制限噴射量のギヤ比補正係数ＫＶＮ１を演算し、ステップ１５でこの補正係数ＫＶＮ１を基本値ＢＭＱＡ０に乗算した値をスモーク制限噴射量ＢＭＱＡとして演算する。
【００４３】
図６（ａ）のように補正係数ＫＶＮ１は比率ＶＮが最低のとき（ギヤ比が最低のとき）を基準の１．０としてギヤ比が高くなるほど小さくなる値である。ギヤ比が高い場合にスモーク制限噴射量を少なくしているのは次の理由からである。
【００４４】
エンジン回転速度ＮＥと車速ＶＳＰから演算される比率ＶＮは、その値が大きいときは高いギヤ比で、またその値が小さいときには低いギヤ比で走行していることを表す。高いギヤ比で走行する場合には低いギヤ比で走行する場合に比較して加速性能が劣るためエンジン回転の上昇速度が遅く、したがってスモークの発生しやすい回転速度範囲を通過する時間が長くなる。そこで、高いギヤ比で走行する場合に補正係数ＫＶＮ１を１．０未満の値とし、これによって燃料噴射量の制限値を少なくしてスモークの悪化を防ぐためである。
【００４５】
なお、基準の位置（補正係数ＫＶＮ１を１．０とする位置）は図６（ａ）に示したように最低のギヤ比に限られるものでなく、図６（ｂ）や（ｃ）のように最高のギヤ比や中間のギヤ比にも基準の位置を設定することができる。また、補正係数ＫＶＮ１の特性は図６（ａ）〜（ｃ）に示した曲線に限らず、図７（ａ）や（ｂ）のように一部に平らな部分を有する直線であってもかまわない。
【００４６】
また、上記の比率ＶＮに代えてギヤ比そのものを用いてもかまわない。この場合には、図６、図７において横軸がＶＮからギヤ比に置き換わるだけである。
【００４７】
ここで本実施形態の作用を説明する。
【００４８】
高いギヤ比での走行時（比率ＶＮが大きい）には低いギヤ比での走行時（ＶＮが小さい）に比較して加速性能が劣るためエンジン回転の上昇速度が遅く、したがってスモークが排出し易い領域に留まる時間が長くなるのであるが、これに対応して本実施形態では高いギヤ比での走行時のほうが低いギヤ比での走行時より補正係数ＫＶＮ１を小さくし、これによってスモーク制限噴射量を減少側に補正するので、高いギヤ比での走行時においてもスモークの排出を抑えることができる。
【００４９】
また、スモークが排出し易い領域にとどまる時間が短くなる低いギヤ比での走行時になると、補正係数ＫＶＮ１が１．０となってスモーク制限噴射量が減らされることがなくなり、これにより低いギヤ比での走行時に良好な動力性能が発揮される。
【００５０】
このようにして本実施形態では、車速とエンジン回転速度の比率に応じてもスモーク制限噴射量を設定することで、高いギヤ比での走行時におけるスモーク排出の抑制と、低いギヤ比での走行時における良好な動力性能の維持とを共に両立させることができる。
【００５８】
図８は第２実施形態のフローチャートで第１実施形態の図４と置き換わるものである。ステップ３１ではエンジン回転速度ＮＥ、吸入新気量ＱＡＩＲ、車速ＶＳＰを読み込む。ステップ３２では比率ＶＮを算出し、ステップ３３でこのＶＮの値と所定値ＶＮ１、ＶＮ２（ただしＶＮ１＜ＶＮ２）を比較することにより領域判定を行う。ＶＮ１、ＶＮ２はギヤ比の許容範囲（例えば全範囲）をおおよそ３つの小範囲に区分けするための値で、ＶＮ１より小さい範囲が低ギヤ比領域、ＶＮ２を越える範囲が高ギヤ比領域、その中間にある範囲が中ギヤ比領域となる。したがって、比率ＶＮがこれら３つの領域のいずれにあるのかを判定する。
【００５９】
この実施形態では３つの各領域毎に別々のスモーク制限噴射量のマップを備えており、領域判定結果に従いそのときの比率ＶＮの属する領域に対応するマップをステップ３４で選択する。そして、その選択したマップをステップ３５で検索することによりスモーク制限噴射量ＢＭＱＡを演算する。
【００６０】
ここで、３つの領域毎に設けられるスモーク制限噴射量のマップの内容を図９（ａ）〜（ｃ）に示す。いずれのマップも運転条件の代表値である回転速度ＮＥと吸入新気量ＱＡＩＲをパラメータとするものである。
【００６１】
ただし、マップ毎に領域の違い（ＶＮの違い）に対応して値の異なるスモーク制限噴射量を設定している。すなわち、ギヤ比が高い（ＶＮが大きい）ときのほうがギヤ比が低い（ＶＮが小さい）ときよりスモーク制限噴射量ＢＭＱＡを少なくしている。たとえば、回転速度ＮＥと吸入新気量ＱＡＩＲとを同一とした点Ａにおいて３つのマップを比較すると、高ギヤ比になるほどスモーク制限噴射量ＢＭＱＡの値が少なくなる（上から下に向けて順に小さくなる）。
【００６２】
この実施形態によっても第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００６３】
ただし、この実施形態のように領域毎に専用のマップを選択する方式だと、比率ＶＮの変化によりたとえば低ギヤ比領域から中ギヤ比領域へ、あるいは中ギヤ比領域から高ギヤ比領域へと移るときマップを切換えなければならないので、マップ切換の前後でスモーク制限噴射量に段差が生じる（図１０参照）。そこで、マップ切換時には図１０に示したように切換前後の値を滑らかにつなぐ処理を行うことが望ましい。この処理はランプ処理であってもよいし（一点鎖線参照）、破線のようにすることもできる。
【００６４】
なお、領域数およびこの領域数に対応するマップ数は３つに限られるものでなく、２つでもかまわないし４以上としてもかまわない。この場合にその数を増やすほどマップ切換時の段差を小さくできるが、その一方でメモリ容量が増大する。
【００６５】
第１実施形態ではＣＶＴなど無段自動変速機を備える場合で説明したが、有段自動変速機を備える場合にも適用できる。この場合にはギヤ比を演算しなくてもギヤ位置を用いればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態のエンジンの概略構成図。
【図２】燃料噴射量の演算を示すフローチャート。
【図３】アクセル要求噴射量の特性図。
【図４】スモーク制限噴射量の演算を示すフローチャート。
【図５】スモーク制限噴射量基本値の特性図。
【図６】ギヤ比補正係数の特性図。
【図７】ギヤ比補正係数の特性図。
【図８】第２実施形態のスモーク制限噴射量の演算を示すフローチャート。
【図９】スモーク制限噴射量のマップ特性図。
【図１０】マップ切換時の作用を説明するための波形図。
【図１１】低回転速度低負荷域より加速を行ったときの作用を説明する波形図。
【符号の説明】
１  コントローラ
３  燃料噴射弁
【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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【図１１】
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