(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン過渡運転時に燃料噴射量を基本噴射量に向けて徐々に変化させるなまし制御を実行する過給式ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、
燃料噴射量を上記基本噴射量に向けて徐々に変化させる際に、
上記なまし制御の初回の燃料噴射量を、エンジン回転速度に応じた値である過渡運転時初期噴射量を用いて決定し、かつ
上記なまし制御における２回目以降の燃料噴射量を決定する際に、スモークの発生を防止するために、
２回目以降の各回ごとに、上記なまし制御における燃料噴射量の変化率を規定するなまし変化量を、各回のエンジン回転速度と、各回の吸気圧または吸気量とに基づき決定し、その決定した各回のなまし変化量を前回の燃料噴射量に加えたものを２回目以降の各回の燃料噴射量とすることを特徴とする過給式ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】
上記なまし制御の初回の燃料噴射量を、なまし制御実行直前の燃料噴射量と上記過渡運転時初期噴射量とのいずれか大きい方とする請求項１記載の過給式ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項３】
上記過渡運転時初期噴射量は、エンジン中高回転域のときに比べ低回転域のときの方が多量である請求項１又は２記載の過給式ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項４】
上記なまし変化量は、上記エンジン回転速度が大きいほど、また上記吸気圧が大きい或いは上記吸気量が多いほど、多量である請求項１から３いずれかに記載の過給式ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項５】
上記過給式ディーゼルエンジンが車両に搭載されたものであり、上記エンジン過渡運転時が上記車両のアクセルペダルの踏み込みによる車両加速時である請求項１から４いずれかに記載の過給式ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過渡運転時の燃料噴射特性を改善し得る過給式ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両等に搭載される過給式ディーゼルエンジンにおいて、加速に代表されるエンジンの過渡運転時に、スモーク抑制と加速ショック低減とを図るため、いわゆる「なまし」制御を実行するものが知られている。これは図１(a),(c) に示すように、運転手が急激にアクセルを踏込んだときでも、燃料噴射量は(c) 図破線のように一気に増加させず、(c) 図実線のように徐々に増加させ、燃料過多によるスモークの発生及び加速ショックの発生を防止するものである。
【０００３】
このとき、一定の制御時間Δｔ毎に所定噴射量ΔＱずつ燃料噴射量Ｑを増量させ、燃料噴射量Ｑをエンジン運転状態（主にエンジン回転速度とアクセル開度）に応じて定まる基本噴射量ＱDES に向けて徐々に近付ける制御を行う。ΔＱは今回と前回とのアクセル開度差及び過渡経過時間ＴACC とにより決定される。
【０００４】
なお、図１(c) に示される燃料噴射量Ｑの増量の仕方は、図１(b) に実線で示される吸気圧（ブースト圧）の上昇に対して適正、即ちスモーク及び加速ショックのいずれも発生させず、加速レスポンスも満足させるものであるとする。図１(a),(b) から分かるように、ターボチャージャーを備えた過給式ディーゼルエンジンでは、アクセルの踏込みに対し吸気圧の上昇が遅れる傾向にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スモークは、燃料噴射量がある一定の限界値を越えないと発生しない。従来のなまし制御は開始から終了まで常に少量ずつ燃料噴射量を増量する方法であったため、スモークに対する余裕があるにも拘らず少量の燃料噴射しか行っていない場合があり、このときなまし制御を終えるのに時間が掛かり、加速レスポンスが悪くなるという欠点がある。
【０００６】
一方、従来のなまし制御には以下の問題もある。即ち、図１(c) に示すような増量の仕方に対し図１(b) 実線で示すような吸気圧の上昇なら問題ないが、図１(b) の破線Ａ，Ｂで示されるような場合だと、Ａの場合では燃料が少なすぎ、Ｂの場合では燃料過多となる。スモーク限界は吸気量に応じて定まり、吸気量の大小は吸気圧の大小に対応するので、Ａの場合だと、吸気量が多くスモーク限界にまだ余裕があるにも拘らず燃料が少な過ぎ、Ｂの場合だと吸気量が少ないのに過剰の燃料を噴射していることになる。これだと、Ａの場合では加速レスポンスが悪化し、Ｂの場合ではスモークが発生するという問題が生じる。
【０００７】
つまり、従来は各回増量値ΔＱがアクセル開度差と過渡経過時間ＴACC とにより決定されており、吸気量は全く考慮されていなかった。このため吸気量に対して燃料が不足気味となったり過剰となったりして加速レスポンスとスモークとの両立が難しかった。
【０００８】
特に、加速時の吸気圧上昇の様子はエンジン運転状態や車両走行状態等に応じて変化し一定ではない。このため上記のように一定のアクセル踏込みを行っても吸気圧上昇の様子が異なるという事態は往々にして起こり得る。従ってこのような事態に対処しないとなまし制御を行う意味も半減してしまう。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、エンジンの過渡運転時にスモーク及び加速レスポンスの両立を図れる過給式ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジン過渡運転時に燃料噴射量を基本噴射量に向けて徐々に変化させるなまし制御を実行する過給式ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置において、燃料噴射量を上記基本噴射量に向けて徐々に変化させる際に、上記なまし制御の初回の燃料噴射量を、エンジン回転速度に応じた値である過渡運転時初期噴射量を用いて決定し、かつ上記なまし制御における２回目以降の燃料噴射量を決定する際に、スモークの発生を防止するために、２回目以降の各回ごとに、上記なまし制御における燃料噴射量の変化率を規定するなまし変化量を、各回のエンジン回転速度と、各回の吸気圧または吸気量とに基づき決定し、その決定した各回のなまし変化量を前回の燃料噴射量に加えたものを２回目以降の各回の燃料噴射量とするものである。
【００１１】
上記なまし制御の初回の燃料噴射量は、なまし制御実行直前の燃料噴射量と上記過渡運転時初期噴射量とのいずれか大きい方とするのが好ましい。
【００１２】
上記過渡運転時初期噴射量は、エンジン中高回転域のときに比べ低回転域のときの方が多量であるのが好ましい。
【００１３】
上記なまし変化量は、上記エンジン回転速度が大きいほど、また上記吸気圧が大きい或いは上記吸気量が多いほど、多量であるのが好ましい。
【００１４】
上記過給式ディーゼルエンジンが車両に搭載されたものであり、上記エンジン過渡運転時が上記車両のアクセルペダルの踏み込みによる車両加速時であってもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１６】
図３に本実施形態に係る燃料噴射制御装置の構成を示す。図示するように、ディーゼルエンジン１にターボチャージャー２が設けられ、そのタービン３が排気通路４の途中に、コンプレッサ５が吸気通路１２の途中に設けられる。エンジンの燃料噴射制御を司る電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）６が設けられ、ＥＣＵ６にはアクセル開度センサ７、エンジン回転速度センサ８、吸気圧（ブースト圧）センサ９及びインジェクタ１０が接続される。インジェクタ１０は燃料供給装置１１から所定の噴射圧力の燃料を供給されると共に、ＥＣＵ６によってON/OFFされて燃料噴射を実行・停止する。燃料供給装置１１にはコモンレール式、噴射ポンプ式等様々なタイプのものが考えられるが、ここではコモンレール式を採用し、インジェクタ１０のON/OFFにより燃料噴射の実行・停止を切り換えている。噴射ポンプ式を採用した場合は破線で示すようにＥＣＵ６から燃料供給装置１１の電子ガバナ等に制御信号を送出することになる。本装置はここでは車両に搭載される。
【００１７】
次に、本装置による燃料噴射制御の内容を説明する。図１に示すように、本装置では、所定の制御時間Δｔ（＝数10msec程度）毎にＥＣＵ６による演算が実行され、燃料噴射量Ｑが算出されるというデジタル処理が実行される。以下の説明において各回の処理を添字-1，0 ，+1…i-1 ，i ，i+1 のように表す。ここでは運転手がアクセルペダルを踏み込んでエンジンを加速させようとした状況を例示する。
【００１８】
アクセルペダルの踏み込みにより、アクセル開度センサ７の出力（アクセル開度Ａccp ）が時刻ｔ0 で立ち上がったとする。するとＥＣＵ６により過渡判定有と判断され、なまし制御が実行される。このとき本装置では(d) 図に示すように初回の燃料噴射量をＱTRANSSとし、初回噴射量を一気に立ち上げ、従来（(c) 図）よりも多量の燃料を噴射するようにしている。
【００１９】
このＱTRANSSは過渡運転時初期噴射量と称され、図示しない２次元マップから各エンジン回転速度毎に定められる値である。また同時に、いかなる吸気量であってもスモークを発生させないようなできるだけ大きな値である。このようなＱTRANSSを初回に噴射するとスモークの発生を防止しつつ加速レスポンスを向上できる。
【００２０】
こうして初回の噴射を終えたら、従来同様、燃料噴射量Ｑを基本噴射量ＱDES に向けて徐々に（所定の変化率で）増量させる制御を行う。このとき燃料は各回毎にDELQTRA ずつ増量される。基本噴射量ＱDES はエンジン運転状態、即ちエンジン回転速度NEとアクセル開度Ａccp とから主に定まり、図示しない３次元マップから与えられる。
【００２１】
一方、DELQTRA はなまし変化量と称し、エンジン回転速度NEと、吸気状態を示す値（ここでは吸気圧ＰIM）とをパラメータとする図示しない３次元マップから与えられる値である。このようにここでは吸気状態を考慮して増量値ないし燃料噴射量の変化率を決めるようにしている。
【００２２】
このような(d) 図に示す制御は、過渡判定直前の燃料噴射量ＱFIN -1がＱTRANSSより小さい場合の制御である。これに対し運転状態によってはその直前の噴射量ＱFIN -1がＱTRANSSより大きいときもある。これを示したのが(e) 図で、このときはその直前噴射量ＱFIN -1をそのまま初回の噴射量として加速レスポンスを向上すると共に、制御の容易化を図っている。
【００２３】
以上が本発明の制御の概要である。以下、図２のフローチャートに従って本制御の詳細を説明する。
【００２４】
まずＥＣＵ６はステップ２０１で過渡判定の有無を判断する。即ち、今回のアクセル開度Ａccp i と前回のアクセル開度Ａccp i-1 との差（Ａccp i −Ａccp i-1 ）を求め、これが予め定められた過渡判定しきい値ΔＡccp より大きければ過渡判定有と判断する。図１の例では、時刻ｔ0 で（Ａccp 0 −Ａccp -1）＞ΔＡccp が成立しており、エンジンの過渡運転が発生している。過渡判定有のときはステップ２０２に、過渡判定無しのときはステップ２１０に進む。
【００２５】
過渡判定有のとき、ステップ２０２において、エンジン回転速度NEの値からマップに従って過渡運転時初期噴射量ＱTRANSSを求める。次に２０３において、このＱTRANSSと前回の最終目標噴射量ＱFIN i-1 とを比較する。図１の時刻ｔ0 の時点では前回の最終目標噴射量はＱFIN -1である。ＱTRANSS≧ＱFIN i-1 のときはステップ２０４に進んでＱTRANSSをそのまま今回のなまし噴射量ＱTRANS に置き換え、ＱTRANSS＜ＱFIN i-1 のときはステップ２０５に進んでＱFIN i-1 を今回のなまし噴射量ＱTRANS とする。これにより図１(d) 又は(e) に示すような初回噴射量の切換えを行うことができる。
【００２６】
こうして今回のなまし噴射量ＱTRANS が求まったらステップ２０６に進んでＱTRANS を今回の最終目標噴射量ＱFIN i とし、ステップ２０７でなまし制御実行フラグFlagをON（１）にし、ステップ２１７でＱFIN i による燃料噴射を実行し、ステップ２１８で今回の最終目標噴射量ＱFIN i を前回の最終目標噴射量ＱFIN i-1 に置き換える。こうしてなまし制御初回の燃料噴射が終了したらステップ２０１に戻って２回目の燃料噴射のための演算を実行する。
【００２７】
図１の時刻ｔ+1の時点で示されるように、２回目の制御ではもはやアクセル開度差がなくなっているため、ステップ２０１で過渡判定無と判断される。このときはステップ２１０に進み、エンジン回転速度NEとアクセル開度Ａccp との値からマップに従って基本噴射量ＱDES を求める。次に、ステップ２１１でなまし制御実行フラグFlagがON（１）か否かを判断する。ここでは初回の制御で既にONとなっているのでステップ２１２に進む。
【００２８】
ステップ２１２においては、エンジン回転速度NEと吸気圧ＰIMとの値からマップに従ってなまし変化量DELQTRA を求める。そして次にステップ２１３に進み、今回のなまし噴射量ＱTRANS を式ＱTRANS ＝ＱFIN i-1 ＋DELQTRA に従って算出する。なお時刻ｔ+1の時点でＱFIN i-1 は時刻ｔ0 の時点での初回燃料噴射量を意味し、図１(d) の例ではＱFIN i-1 ＝ＱTRANSS、図１(e) の例ではＱFIN i-1 ＝ＱFIN -1である。
【００２９】
こうしてＱTRANS が求まったらステップ２１４に進み、ＱTRANS とＱDES とを比較する。これはＱTRANS が、アクセル開度Ａccp に基づく値であるＱDES に到達したか否かを判断し、なまし制御を終了すべきか否かを判断するためである。図１(d),(e) に示されるように２回目の制御ではまだＱTRANS ＜ＱDES である。よってこのときはステップ２０６以降へと進み、ＱTRANS を今回の最終目標噴射量ＱFIN i としてこれによる燃料噴射を実行する。
【００３０】
以上のルートを繰り返すと各回毎にDELQTRA ずつ燃料噴射量が増量されていく。そしてやがてステップ２１４でＱTRANS ≧ＱDES が成立したら、ステップ２１５に進み、なまし制御実行フラグFlagをOFF （０）にし、ステップ２１６で基本噴射量ＱDES を今回の最終目標噴射量ＱFIN i に置き換えてステップ２１７でこれによる燃料噴射を実行する。このようになまし噴射量ＱTRANS が基本噴射量ＱDES に到達した時点でなまし制御は終了する。
【００３１】
以降、ステップ２１８、２０１、２１０というルートを経てステップ２１１に至る。ここでは既になまし制御実行フラグFlagがOFF となっているのでステップ２１６に進み、基本噴射量ＱDES を今回の最終目標噴射量ＱFIN i として通常の燃料噴射制御に戻る。これによりアクセル開度Ａccp に従った燃料噴射制御が実行されることになる。
【００３２】
このように、本装置によれば、初回の燃料噴射量を、エンジン回転速度NEに応じて定まる過渡運転時初期噴射量ＱTRANSSを用いて決定するようにしたので、初回の噴射量を従来に比し適度に増量することができ、スモークの発生を防止しつつ加速レスポンスを向上することができる。また初回噴射量を増量した分、なまし制御に要する全体時間も短縮することができ、これによっても加速レスポンスを向上できる。
【００３３】
一方、２回目以降の制御において、燃料噴射量の変化率を規定するなまし変化量DELQTRA を吸気状態、ここでは吸気圧Ｐに基づいて決定するようにしたため、図１(b) のように吸気状態の変化があった場合でもこれに追従して最適な増量を行える。これにより燃料過多によるスモーク発生や、燃料不足による加速レスポンスの悪化を防止することができる。
【００３４】
なお、過剰な燃料噴射が防止される結果燃費が改善されると共に、白煙の発生も防止できる。なまし制御を行っているので当然加速ショックの心配はない。
【００３５】
ここで、なまし変化量DELQTRA の算出マップにおいて、なまし変化量DELQTRA は吸気圧ＰIMが大きい程多量の値が入力されている。これは吸気圧ＰIMが大きい程吸気量も多く、多量の燃料噴射を行ってもスモークが発生しないからである。また当該算出マップにおいて、なまし変化量DELQTRA はエンジン回転速度NEが大きい程多量の値が入力されている。これは高回転程必要空気のリカバリーが早く、言い換えれば吸気圧の立上がりが早く、多量ずつ増量しても問題ないからである。
【００３６】
一方、過渡運転時初期噴射量ＱTRANSSの算出マップにおいて、過渡運転時初期噴射量ＱTRANSSの値はエンジン回転速度が中高回転域の場合より低回転域の場合の方が多量の値が入力されている。これは、低回転域では発進のため高トルクが必要で燃料量も多く必要だからであり、中高回転域は車両を走行する上で常用領域となるためスモークを確実に防止しなければならないからである。
【００３７】
本装置を実際に実施してみたところ、過渡運転時のＰＨＳメータによるスモークは１０％だったものが全回転域５％に改善できた。またスモークが減少した分燃費も向上した。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態は上述のものに限られない。例えば吸気圧ＰIMでなく吸気量を直接検出してこれによりなまし変化量DELQTRA を決定してもよい。ステップ２０１の過渡判定の有無はアクセル開度差のほか、燃料噴射量の今回値と前回値との差等によっても判断できる。本実施形態は加速の場合を示したが、減速の場合にも本発明は適用できるものである。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００４０】
（１）  過渡運転時においてスモークと加速レスポンスとを両立できる。
【００４１】
（２）  燃費を改善でき、白煙の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る燃料噴射制御の内容を示すタイムチャートである。
【図２】同フローチャートである。
【図３】実施形態に係る過給式ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置の構成図である。
【符号の説明】
１  ディーゼルエンジン
２  ターボチャージャ
６  電子制御ユニット
７  アクセル開度センサ
８  エンジン回転速度センサ
９  吸気圧センサ
Ａccp   アクセル開度
ΔＡccp   過渡判定しきい値
NE  エンジン回転速度
ＰIM  吸気圧
Ｑ  燃料噴射量
ＱDES   基本噴射量
ＱFIN -1  なまし制御実行直前の燃料噴射量
ＱTRANSS  過渡運転時初期噴射量
【図１】
0004055312.tif 000002
【図２】
0004055312.tif 000003
【図３】
0004055312.tif 000004