(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの運転状態に応じて基本燃料噴射量を算出する基本燃料噴射量算出手段、前記エンジンの運転状態に応じて制限燃料噴射量を算出する制限燃料噴射量算出手段、及び前記基本燃料噴射量と前記制限燃料噴射量とを比較して小さい方を目標燃料噴射量に決定する目標燃料噴射量決定手段を具備し、前記制限燃料噴射量算出手段は、前記エンジンの運転状態に応じて、前記エンジンが通常運転状態にあるとして通常時制限燃料噴射量を算出する通常時制限燃料噴射量算出部、前記エンジンが冷間運転状態にあるとして冷間時制限燃料噴射量を算出する冷間時制限燃料噴射量算出部、及び前記エンジンの水温が所定温度より低く且つ前記エンジンが始動運転状態から通常運転状態へ切り替えた後の経過時間が所定時間より短いことに応答して前記通常時制限燃料噴射量算出部と前記冷間時制限燃料噴射量算出部とでそれぞれ算出された前記通常時制限燃料噴射量と前記冷間時制限燃料噴射量との大きい方を前記制限燃料噴射量として選択する制限燃料噴射量選択部から構成されていることから成る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】
この発明は、エンジンが始動した直後のエンジン温度が充分上昇していない冷間運転時における燃料噴射量を制御するエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼルエンジン等のエンジンが始動運転状態にあるときに行われる燃料噴射制御においては、冷却水温やエンジン回転速度に基づいて、そのエンジンについて最大となる燃料噴射量として求められた始動時燃料噴射量によって行われており、エンジンが始動した後は、エンジンの回転速度とアクセルペダル踏込み量とに基づいて、予め求められているマップから目標燃料噴射量が決定される。例えば、エンジン始動直後にアクセルペダル踏込み量が殆どないアイドル運転状態に移行した場合には、エンジンの回転速度の低いレンジにおいて、エンジン回転速度が低くなるほど目標燃料噴射量が増加するように前記マップが定められているので、燃料噴射量制御はエンジン回転速度が一定となるようにフィードバック制御で行われる。
【０００３】
また、ディーゼルエンジンにおいて、燃料噴射量の最大値を外気圧に応じて可変とする燃料噴射制御装置が、例えば、特開昭５８−２０４９４１号公報に開示されている。この公報に開示されている燃料噴射制御装置によれば、高地を走行するときに大気が希薄になり燃料噴射量が吸入空気量に対して相対的に過剰になることに対応するため、外気圧を検出し、検出した外気圧信号を燃料噴射ポンプの最大負荷を制御する制御回路に入力し、吸入空気量中の減少した酸素量に応じて燃料噴射量を自動的に制御して、燃焼の悪化を防止することを図っている。
【０００４】
また、吸入空気量が急変したり、吸入空気量の検出値が正規の値よりも低下しても、車両走行性の確保やエンジン始動性の確保を図った燃料噴射制御装置として、特開平１１−６４５９号公報に開示されているものがある。この燃料噴射制御装置によれば、通常時には吸入空気量等から演算される最大噴射量を用い、最大過給付近では許容最大噴射量を用いることにより、吸入空気量が急変しても燃料噴射を安定させると共に、最小の最大噴射量を設けることで吸入空気量の検知手段が異常になっても最小限のエンジンの運転を可能にすることを図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常のディーゼルエンジンにおいては、冷間時においてエンジンを始動させた直後ではエンジンは充分に暖まっていないため、エンジンの回転は、速度変動が大きく不安定な状態にある。しかしながら、従来の燃料噴射制御装置は、始動時には始動時燃料噴射量を演算し、その始動時燃料噴射量に基づいて速やかな始動を行うが、始動後は、通常モードへ移行するので、始動直後の燃料噴射量を充分に増量できず、エンジンが停止してしまったり、安定状態に落ち着くまで時間がかかるという構成のものである。
【０００６】
そこで、エンジンの運転状態がエンジンが充分に暖まっていない冷間時であると判断されるときには、エンジンの回転速度を早期に安定化させる点で解決すべき課題がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、上記課題を解決することであり、エンジンが充分に暖まっていないときには、エンジンの通常運転状態とは別の演算によって制限燃料噴射量を少し多めに決定して、エンジンの回転速度を上昇させることで早期に安定化することができるエンジンの燃料噴射制御装置を提供することである。
【０００８】
この発明は、上記の目的を達成するため、次のように構成されている。即ち、この発明は、エンジンの運転状態に応じて基本燃料噴射量を算出する基本燃料噴射量算出手段、前記エンジンの運転状態に応じて制限燃料噴射量を算出する制限燃料噴射量算出手段、及び前記基本燃料噴射量と前記制限燃料噴射量とを比較して小さい方を目標燃料噴射量に決定する目標燃料噴射量決定手段を具備し、前記制限燃料噴射量算出手段は、前記エンジンの運転状態に応じて、前記エンジンが通常運転状態にあるとして通常時制限燃料噴射量を算出する通常時制限燃料噴射量算出部、前記エンジンが冷間運転状態にあるとして冷間時制限燃料噴射量を算出する冷間時制限燃料噴射量算出部、及び前記エンジンの水温が所定温度より低く且つ前記エンジンが始動運転状態から通常運転状態へ切り替えた後の経過時間が所定時間より短いことに応答して前記通常時制限燃料噴射量算出部と前記冷間時制限燃料噴射量算出部とでそれぞれ算出された前記通常時制限燃料噴射量と前記冷間時制限燃料噴射量との大きい方を前記制限燃料噴射量として選択する制限燃料噴射量選択部から構成されていることから成るエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
【０００９】
このエンジンの燃料噴射制御装置によれば、通常時制限燃料噴射量算出部はエンジンの運転状態が通常運転状態にあるとして通常時制限燃料噴射量を算出し、冷間時制限燃料噴射量算出部はエンジンの運転状態が冷間運転状態にあるとして冷間時制限燃料噴射量を算出する。制限燃料噴射量選択部は、エンジンの水温が所定温度より低く且つエンジンが始動運転状態から通常運転状態へ切り替えた後の経過時間が所定時間より短いことに応答して、通常時制限燃料噴射量と冷間時制限燃料噴射量との大きい方を制限燃料噴射量として選択する。即ち、エンジンの水温が所定温度より低く且つエンジンが始動運転状態から通常運転状態へ切り替えた後の経過時間が所定時間より短いときには、エンジンは充分暖まっていないと判断されるので、通常時制限燃料噴射量と冷間時制限燃料噴射量との大きい方が制限燃料噴射量として選択される。目標燃料噴射量決定手段は、エンジンの運転状態に応じて算出される基本燃料噴射量と、上記のように選択された制限燃料噴射量とを比較して、小さい方を目標燃料噴射量に決定する。即ち、制限燃料噴射量は、基本燃料噴射量によって制限されている。
【００１０】
前記通常時制限燃料噴射量算出部は前記エンジンの回転速度と大気圧とに応じて前記通常時制限燃料噴射量を算出し、前記冷間時制限燃料噴射量算出部は前記エンジンの回転速度のみに応じて前記冷間時制限燃料噴射量を算出する。エンジンの回転速度のみならず、エンジンを搭載した車両が高地で始動するときに、低下している大気圧をも考慮すると、吸入空気量中に少なくなっている酸素量に対応して通常時制限燃料噴射量算出部が算出する通常時制限燃料噴射量は、エンジンの回転速度のみに応じて冷間時制限燃料噴射量算出部が算出する冷間時制限燃料噴射量よりも少なくなる。従って、制限燃料噴射量選択部は、通常時制限燃料噴射量よりも値が大きい冷間時制限燃料噴射量を制限燃料噴射量として算出し、高地におけるエンジンの始動後の回転安定性を改善する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置の実施例を説明する。図１はこの発明によるエンジンの燃料噴射制御装置の一実施例を示すブロック図、図２は図１に示すエンジンの燃料噴射制御装置において目標燃料噴射量を決定するフローチャート、図３はこの発明による燃料噴射制御装置が適用されるエンジンの一例を示す概略図である。
【００１２】
図３に示す過給機を備えたエンジン１はＶ型６気筒エンジンであり、この発明による燃料噴射制御装置が適用されている。エンジン１は、シリンダボアが形成されているシリンダブロック２と、シリンダブロック２に取り付けられたシリンダヘッド３とを備えており、シリンダボアに装着されたシリンダライナ内を摺動自在なピストン４の往復運動は、コンロッド５を介してクランク軸６の回転運動に変換される。
【００１３】
エンジン１の電子制御燃料噴射システム１０において、燃料供給系統に設けられる高圧サプライポンプ９から圧送された作動流体としての燃料又はエンジンオイルは、コモンレール１９に貯留され、コモンレール１９から各インジェクタ１１に供給される。各インジェクタ１１は、燃料噴射を行うインジェクタ本体と、噴孔からの燃料噴射及びその停止を制御するための電磁アクチュエータとがユニット化されたインジェクタであり、シリンダヘッド３に気筒数に応じた複数本（図示の例では６本）が配設されている。インジェクタ１１は、コモンレール１９からの作動流体で作動し、燃料をエンジンの運転状態に応じた値にまで高められた燃料噴射圧力で燃焼室７内に直接に噴射する。電子制御燃料噴射システム１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）であるコントローラ２０を備えている。コントローラ２０にはエンジン１の運転状態を検出する各センサからの検出信号が入力され、コントローラ２０は、これらの検出信号に基づいてインジェクタ１１に備わる電磁アクチュエータ、及び高圧サプライポンプ９に備わる流量制御弁９ａを制御することで、コモンレール１９内の圧力（レール圧力）を制御している。グロープラグ８は、低温始動時に燃焼室内の予熱を行う。
【００１４】
エンジン１の回転速度Ｎｅを検出するためのクランク角度センサ２１は、クランク軸６に固定されてクランク軸と共に回転する欠歯が形成された歯車を検出する電磁ピックアップで構成されているが、センサとしては光学式の他、適宜のものを用いることができる。クランク角度センサ２１からの検出信号に加え、アクセル操作量（アクセルペダル踏込み量）Ａｃを検出するアクセル操作量センサ２２、シリンダブロック２内を循環する冷却水の水温Ｔｗを検出する水温センサ２３（或いは、潤滑油温を検出するオイル温度センサ）、シリンダヘッド３に設けられていて急排気弁を作動させるカムの軸回転角度を検出するカムセンサ２４、大気圧センサ２５、コモンレール１９に配設された圧力センサ２６等の各センサからの検出信号が、コントローラ２０に入力される。
【００１５】
コントローラ２０から電磁アクチュエータへの制御電流の通電時期及び通電期間を制御することにより、インジェクタ１１から噴射される燃料の噴射時期及び噴射量とが制御される。コントローラ２０は、エンジンの運転状態から求められた目標値である目標燃料噴射量に基づいて、電磁アクチュエータへの通電期間（パルス幅）を決定し、そのパルス幅で電磁アクチュエータを駆動することにより燃料噴射量を制御する。クランク角度センサ２１が検出したクランク角度は、基準気筒又は各気筒においてピストンの圧縮上死点或いは圧縮上死点前の所定角度位置に到達したことを検出する各センサの検出信号と共に、電磁アクチュエータを駆動する駆動電流の通電開始時期及び通電期間の制御に用いられる。
【００１６】
エンジン１への吸気系統１２において、エアクリーナ１３ａを通じて外気から空気を取り入れる吸気管１３が吸気マニホルド１４を介してエンジン１に接続されており、吸気マニホルド１４は吸気弁（図示せず）を通じて燃焼室７に連通している。吸気管１３には充填効率を向上するために吸入空気を冷却するインタークーラ１５が設けられている。エンジン１からの排気ガスを外部に排気するための排気系統１６は、排気弁（図示せず）を通じて燃焼室７に連通する排気マニホルド１８と、排気マニホルド１８介してエンジン１に接続された排気管１７とを備えている。排気管１７には、図示しないが、排気ガス浄化装置、排気ガス中に含まれるエネルギを回収するためのエネルギ回収装置が配置されている。
【００１７】
吸気系統１２と排気系統１６との間には、可変ノズルタービンを備えた過給機３０が配設されている。過給機３０は、排気系統１６側に配置されて高温の排気ガスによってタービンブレードが駆動されるタービン３１、吸気系統１２側に配置されて且つタービン３１によって駆動されて吸入空気を圧縮するコンプレッサ３２、及びタービン３１とコンプレッサ３２とを連結するシャフト３３から構成されている。
【００１８】
吸気管１３には、通過する空気量を検出する吸入空気量検出手段としてのマスエアフローセンサ３４が、過給機３０の上流側に配設されている。マスエアフローセンサ３４は、空気重量検出型でも空気堆積検出型（この場合には吸入空気温度を検出する吸気温度センサを設けて、空気体積と吸気温度とから空気重量を算出可能とする）であってもよい。吸気管１３には、過給機３０の下流側に吸気圧力を検出するためのブースト圧力センサ３５が設けられている。マスエアフローセンサ３４が検出した吸入空気量についての信号及びブースト圧力センサ３５が検出した吸気圧力についての信号は、それぞれコントローラ２０に入力される。
【００１９】
図１に示すブロック図に基づいて、この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置の一実施例を説明する。通常時基本燃料噴射量算出手段４０は、アクセルペダル踏込み量のようなアクセル操作量Ａｃとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて、エンジン運転状態が通常運転状態であるとしたときの基本的な燃料噴射量である基本燃料噴射量Ｑｂを算出する。一方、通常時制限燃料噴射量算出部４２は、エンジン回転速度Ｎｅや大気圧センサ２５が検出した大気圧Ｐｂａｒｏ等のエンジンの運転状態に基づいて、通常時の燃料噴射量の上限としての通常時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｏを算出する。更に、冷間時制限燃料噴射量算出部４３は、エンジンが冷間運転状態にあるとしてそのときのエンジン回転速度Ｎｅに基づいて噴射可能な噴射量の上限として、冷間時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｃを算出する。通常時制限燃料噴射量算出部４２が算出した通常時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｏと、冷間時制限燃料噴射量算出部４３が算出した冷間時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｃとは、比較器４４において比較されて大きいほうの値が選択されて出力される。
【００２０】
制限燃料噴射量選択部４５は、通常時制限燃料噴射量算出部４２が算出した通常時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｏと比較器４４の出力とを受けて、水温Ｔｗ及びエンジンの運転状態が始動状態から通常運転状態に切り替わった後の経過時間Ｔｒｕｎとに応じて、通常時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｏと冷間時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｃとのいずれかを制限燃料噴射量Ｑｌｉｍとして選択する。即ち、水温Ｔｗが所定温度Ｔｗｄを超えないで、且つエンジンが始動状態から通常の運転状態に切り替わった後の経過時間Ｔｒｕｎが所定時間Ｔｒｕｎｄを超えない場合には、制限燃料噴射量選択部４５は、通常時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｏと冷間時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｃの大きい方を制限燃料噴射量Ｑｌｉｍとして決定する。通常時制限燃料噴射量算出部４２、冷間時制限燃料噴射量算出部４３、比較器４４及び制限燃料噴射量選択部４５は、この発明における制限燃料噴射量決定手段４１を構成している。目標燃料噴射量決定手段４６は、通常時基本燃料噴射量算出手段４０が算出した基本燃料噴射量Ｑｂと、制限燃料噴射量決定手段４１が決定した制限燃料噴射量Ｑｌｉｍとを比較して小さい方の値を、目標燃料噴射量Ｑｔとして決定する。
【００２１】
次に、図２に記載のフローチャートに基づいて、この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置の動作について説明する。通常時基本燃料噴射量算出手段４０（図１）は、エンジンの運転状態であるエンジン回転速度Ｎｅとアクセル踏込み量のようなアクセル操作量Ａｃとに基づいて、基本燃料噴射量Ｑｂを算出する（ステップ１）。通常時制限燃料噴射量算出部４２（図１）は、エンジン回転速度Ｎｅと大気圧センサ２５が検出した大気圧Ｐｂａｒｏとに基づいて通常時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｏを算出する（ステップ２）。冷間時制限燃料噴射量算出部４３は、エンジン回転速度Ｎｅに基づいて冷間時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｃを算出する（ステップ３）。燃料噴射制御装置においては、エンジンの冷却用の水温Ｔｗが所定温度Ｔｗｄより低いか否かが判定される（ステップ４）。水温Ｔｗが所定温度Ｔｗｄ以上である場合は、フローはステップ７に分岐される。更に、燃料噴射制御装置においては、水温Ｔｗが所定温度Ｔｗｄより低い場合には、エンジンが始動状態から通常の運転状態に切り替わった後の経過時間Ｔｒｕｎが所定時間Ｔｒｕｎｄ未満であるか否かが判定される（ステップ５）。経過時間Ｔｒｕｎが所定時間Ｔｒｕｎｄを超えている場合には、フローはステップ７に分岐される。
【００２２】
水温Ｔｗが所定温度Ｔｗｄより低い場合、更にエンジンが始動状態から通常の運転状態に切り替わってからの経過時間Ｔｒｕｎが所定時間Ｔｒｕｎｄ未満であるときには、エンジンが始動直後にあってエンジンが充分暖まっていないと判断されるので、冷間時制限燃料噴射量算出部４３が算出した冷間時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｃと通常時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｏとの大きい方の値が、制限燃料噴射量Ｑｌｉｍとして選択される（ステップ６）。ここで、冷間時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｃを常に通常時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｏより大きく設定する場合には、一義的に冷間時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｃが選択されるようにしてもよい。即ち、エンジン１（図３）を搭載した車両が高地で始動するときに、通常時制限燃料噴射量算出部４２が算出する通常時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｏは、エンジンの回転速度Ｎｅのみならず低下している大気圧をも考慮して、吸入空気量中に減少している酸素量に対応して算出されているため、冷間時制限燃料噴射量算出部４３がエンジンの回転速度Ｎｅのみに応じて算出する冷間時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｃよりも常に少なく設定することができる。このとき、通常時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｏよりも値が大きい冷間時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｃが制限燃料噴射量選択部４４によって制限燃料噴射量Ｑｌｉｍとして選択され、目標燃料噴射量決定手段４５に入力される。
【００２３】
ステップ４又はステップ５の判断でフローが分岐されるときには、エンジン回転速度Ｎｅと大気圧センサ２５が検出した大気圧Ｐｂａｒｏとに基づいて通常時制限燃料噴射量算出部４２（図１）によって算出された通常時制限燃料噴射量Ｑｌｉｍｏが、制限燃料噴射量Ｑｌｉｍとされる（ステップ７）。ステップ１で求められた基本燃料噴射量Ｑｂと、ステップ４又は５で選択された制限燃料噴射量Ｑｌｉｍとの小さい方が目標燃料噴射量Ｑｔに決定される（ステップ８）。即ち、制限燃料噴射量Ｑｌｉｍは、エンジン温度が低い冷間時には大きい値の冷間時制限燃料噴射量に選択され、基本燃料噴射量Ｑｂの上限を制限している。
【００２４】
【発明の効果】
この発明によって以上のように構成されたエンジンの燃料噴射制御装置は、制限燃料噴射量決定手段において、通常の場合と始動直後のような冷間時の場合とで演算内容が変更された二つの燃料噴射量のうち大きい値の方が選択されるので、冷間時においてエンジンが十分暖機されていないエンジン始動直後であっても、制限燃料噴射量には通常運転状態において制限される値よりも大きな値により上限が設定され、燃料噴射量を少し多めに決定することが可能になる。従って、エンジンの回転速度を速やかに上昇させて回転変動を小さくし、エンジンの運転状態を素早く安定な運転状態に移行させることができる。また、冷間時における制限燃料噴射量の算出を、複数の情報を入力して演算するのではなく、エンジン回転速度のみで決定するようにしているので、制限燃料噴射量の算出を短時間で行うことができ、エンジンは素早く安定状態に移行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるエンジンの燃料噴射制御装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図１に示すエンジンの燃料噴射制御装置において目標燃料噴射量を決定するフローチャートである。
【図３】この発明による燃料噴射制御装置が適用されるエンジンの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１    エンジン
４０    通常時基本燃料噴射量算出手段
４１    制限燃料噴射量決定手段
４２    通常時制限燃料噴射量算出部
４３    冷間時制限燃料噴射量算出部
４４    比較器
４５    制限燃料噴射量選択部
４６    目標燃料噴射量決定手段
Ｑｂ      基本燃料噴射量
Ｑｌｉｍ  制限燃料噴射量
Ｑｔ      目標燃料噴射量
Ｑｌｉｍｏ  通常時制限燃料噴射量
Ｑｌｉｍｃ  冷間時制限燃料噴射量
Ｔｗ        水温
Ｔｗｄ      所定温度
Ｔｒｕｎ    経過時間
Ｔｒｕｎｄ  所定時間
Ｎｅ        回転速度
Ｐｂａｒｏ  大気圧
【図１】
0003849395.tif 000002
【図２】
0003849395.tif 000003
【図３】
0003849395.tif 000004