JP5245517B2 - エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の気筒を有し、１サイクル中で、メイン噴射、及び、そのメイン噴射の前に行われ或いはメイン噴射の後に行われるサブ噴射を各気筒毎に実施するエンジンの燃料噴射制御装置に関するものである。

複数の気筒を有するディーゼルエンジン等のエンジン（多気筒エンジン）においては、各気筒に設けられる燃料噴射装置（インジェクタ）の個体差や経年劣化等によって、気筒間で燃料噴射量に差が生じることがある。この気筒間の燃料噴射量の差は、各気筒で燃焼が行われたときのエンジン回転速度が気筒毎に異なるエンジン回転速度の変動となって現れる。

上記のような、気筒間で生じるエンジン回転速度の変動を抑制するために、気筒間のエンジン回転速度の変動に応じて気筒毎に燃料噴射量を増減させることにより、気筒間で燃料噴射量の補正を行っている（特許文献１等参照）。

例えば、１サイクル中で多段噴射（メイン噴射、サブ噴射）を実施する場合には、エンジンの運転状態に応じて、メイン噴射の基本噴射量及びサブ噴射（パイロット噴射、ポスト噴射）の基本噴射量をそれぞれ算出すると共に、各気筒間において検出されるエンジン回転速度の偏差に応じて、各気筒における燃料噴射量を増減補正する気筒間補正量を各気筒毎に算出し、
（補正Ａ）各気筒の気筒間補正量を、メイン噴射量及びサブ噴射の基本噴射量に応じて、メイン噴射及びサブ噴射に分配することで、気筒間で燃料噴射量（メイン噴射、サブ噴射）の補正を行い、或いは、
（補正Ｂ）各気筒の気筒間補正量を全てメイン噴射の基本噴射量に加えることで、気筒間で燃料噴射量（メイン噴射のみ）の補正を行っている。

特開２００１−３４９２４３号公報

上記の補正Ａのように気筒間補正を行った場合、エンジンの中・高負荷領域で燃焼音低減のためにパイロット噴射を行ったときに、気筒間補正によりパイロット噴射の燃料噴射量が大きく増減し、パイロット噴射による燃焼音低減の効果が大きく影響を受け、燃焼音の増大或いは排ガス性能の悪化を招いてしまうことがある。

上記の補正Ｂのように気筒間補正を行った場合、エンジンの低負荷領域でディーゼル微粒子除去装置（後処理装置）の再生（触媒の活性化）のためにポスト噴射を行ったときに、気筒間補正によりメイン噴射の燃料噴射量が大きく減少し、ポスト噴射を開始する前にメイン噴射での燃焼が終了し、ポスト噴射での燃焼が失火し、後処理装置の再生（触媒の活性化）に必要な温度まで高めることができないことがある。

そこで、本発明の目的は、気筒間補正によってメイン噴射及びサブ噴射の各噴射の燃料噴射量が急変することを抑制することで、燃焼音の増大や排ガス性能の悪化を防止すると共に、後処理装置の昇温性能低下を防止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にある。

上記目的を達成するために、本発明は、複数の気筒を有し、１サイクル中で、メイン噴射、及び、メイン噴射の前に行われ或いはメイン噴射の後に行われるサブ噴射を上記各気筒毎に実施するエンジンの燃料噴射制御装置であって、上記エンジンの運転状態に応じて、メイン噴射の基本噴射量を算出するメイン基本噴射量算出手段と、上記エンジンの運転状態に応じて、サブ噴射の基本噴射量を算出するサブ基本噴射量算出手段と、上記各気筒間のエンジン回転速度の偏差に応じて、上記各気筒における燃料噴射量を増減補正する気筒間補正量を上記各気筒毎に算出する気筒間補正量算出手段と、上記気筒間補正量を、メイン噴射及びサブ噴射の基本噴射量を増減補正するための第一分割気筒間補正量と、メイン噴射の基本噴射量のみを増減補正するための第二分割気筒間補正量とに分割する気筒間補正量分割手段と、上記第一分割気筒間補正量を、メイン噴射及びサブ噴射の基本噴射量に応じて、メイン噴射及びサブ噴射に分配する第一補正手段と、上記第二分割気筒間補正量を、メイン噴射の基本噴射量に加算する第二補正手段と、上記第一分割気筒間補正量と上記分割第二気筒間補正量との割合を上記エンジンの運転状態に応じて変化させる割合変化手段と、を備えたものである。

本発明によれば、気筒間補正によってメイン噴射及びサブ噴射の各噴射の燃料噴射量が急変することを抑制することで、燃焼音の増大や排ガス性能の悪化を防止すると共に、後処理装置の昇温性能低下を防止することができるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１は、本発明に係るエンジンの燃料噴射制御装置の一実施形態を示すブロック図である。

本実施形態のエンジンは複数の気筒を有する多気筒ディーゼルエンジンであり、本実施形態に係る燃料噴射制御装置１は、燃料噴射装置（インジェクタ）による燃料噴射を１サイクル中で、メイン噴射と、メイン噴射に先立って行われるサブ噴射（パイロット噴射）と、メイン噴射の後に行われるサブ噴射（ポスト噴射）とで複数回に分けて各気筒毎に行う多段燃料噴射モードを有している（図２参照）。メイン噴射に先立って行われる比較的少量のパイロット噴射により、比較的多量のメイン噴射による急激な初期燃焼及び筒内圧力の急増が抑制され、ＮＯｘの発生が抑制されると共に燃焼騒音が低減される。また、メイン噴射の後に行われるポスト噴射により、排気ガスの温度を高めて、後処理装置の触媒を十分に活性化させることができる。

本実施形態に係る燃料噴射制御装置１は、エンジンの回転速度やアクセル開度等に基づきエンジンの運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段２と、エンジン運転状態検出手段２で検出したエンジンの運転状態に応じて、メイン噴射の基本噴射量を算出するメイン基本噴射量算出手段３と、エンジン運転状態検出手段２で検出したエンジンの運転状態に応じて、各サブ噴射（パイロット噴射、ポスト噴射）の基本噴射量を算出するサブ基本噴射量算出手段４と、各気筒間のエンジン回転速度の偏差に応じて、各気筒における燃料噴射量を増減補正する気筒間補正量を各気筒毎に算出する気筒間補正量算出手段５とを備えている。

また、本実施形態に係る燃料噴射制御装置１は、気筒間補正量算出手段５が算出した気筒間補正量を、メイン噴射及びサブ噴射の基本噴射量を増減補正するための第一分割気筒間補正量と、メイン噴射の基本噴射量のみを増減補正するための第二分割気筒間補正量とに分割する気筒間補正量分割手段６と、気筒間補正量分割手段６で分割した第一分割気筒間補正量を、メイン噴射及びサブ噴射の基本噴射量に応じて、メイン噴射及びサブ噴射に分配する第一補正手段７と、気筒間補正量分割手段６で分割した第二分割気筒間補正量を、メイン噴射の基本噴射量に加算する第二補正手段８とを備えている。

本実施形態では、第一補正手段７は、メイン噴射及び各サブ噴射の基本噴射量と、第一分割気筒間補正量とにより補正係数を算出する補正係数算出手段９を有している。詳しくは、補正係数算出手段９は、メイン噴射及び各サブ噴射の基本噴射量と第一分割気筒間補正量との和を、メイン噴射及び各サブ噴射の基本噴射量との和で除算して、補正係数を算出するようになっている。第一補正手段７は、メイン噴射の基本噴射量に補正係数を乗ずると共に、各サブ噴射の基本噴射量に補正係数を乗ずることで、メイン噴射及びサブ噴射の基本噴射量を増減補正するようになっている。

また、本実施形態に係る燃料噴射制御装置１は、エンジン運転状態検出手段２で検出したエンジンの運転状態に応じて、第一分割気筒間補正量と第二分割気筒間補正量との割合を変化させる割合変化手段１０を備えている。本実施形態では、割合変化手段１０は、気筒間補正量を第一分割気筒間補正量と第二分割気筒間補正量とに分割する際に用いる遷移係数を算出する遷移係数算出手段１１を備えている。本実施形態では、上記の遷移係数は、エンジンの負荷が高くなるに従い、各気筒の気筒間補正量に占める第一分割気筒間補正量の割合が小さくなり、各気筒の気筒間補正量に占める第二分割気筒間補正量の割合が大きくなるように設定されている。割合変化手段１０は、上記の遷移係数に応じて、第一分割気筒間補正量と第二分割気筒間補正量との割合を変化させるようになっている。

以上の構成からなる本実施形態の作用を説明する。

図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、メイン噴射の最終噴射量は、メイン噴射の基本噴射量に、第一分割気筒間補正量をメイン噴射及びサブ噴射の基本噴射量に応じて分配した補正量と第二分割気筒間補正量とを加算することで求められ、サブ噴射の最終噴射量は、サブ噴射の基本噴射量に、第一分割気筒間補正量をメイン噴射及びサブ噴射の基本噴射量に応じて分配した補正量を加算することで決定される。

なお、各気筒間のエンジン回転速度の偏差が各気筒における燃料噴射量の補正を必要とするほど大きくない場合には、気筒間での燃料噴射量の補正は行われず、メイン基本噴射量算出手段３が算出したメイン噴射の基本噴射量がそのままメイン噴射の最終噴射量として決定され、サブ基本噴射量算出手段４が算出したサブ噴射の基本噴射量がそのままサブ噴射の最終噴射量として決定される。

エンジンの中・高負荷領域では、上記の遷移係数によって各気筒の気筒間補正量に占める第一分割気筒間補正量の割合が小さくなり（第二分割気筒間補正量の割合が大きくなり）、サブ噴射の基本噴射量の補正量が低負荷領域である場合と比較して小さくなるので、気筒間補正によりパイロット噴射の燃料噴射量が大きく増減することはなく、パイロット噴射による燃焼音低減の効果が悪影響を受けることはないので、燃焼音の増大或いは排ガス性能の悪化を招くことを回避することができる。また、気筒間補正量を第一分割気筒間補正量と第二分割気筒間補正量とに分割することなく、気筒間補正量を全てメイン噴射及びサブ噴射の基本噴射量に応じてメイン噴射及びサブ噴射に分配した場合に比べて、サブ噴射の基本噴射量の補正量は小さくなる。

他方、エンジンの低負荷領域では、上記の遷移係数によって各気筒の気筒間補正量に占める第一分割気筒間補正量の割合が大きくなり（第二分割気筒間補正量の割合が小さくなり）、メイン噴射の基本噴射量の補正量が中・高負荷領域である場合と比較して小さくなるので、気筒間補正によりメイン噴射の燃料噴射量が大きく減少することはなく、ポスト噴射を開始する前にメイン噴射での燃焼が終了することによるポスト噴射での燃焼の失火を防止できるので、後処理装置の再生（触媒の活性化）に必要な温度まで高めることができる。また、気筒間補正量を第一分割気筒間補正量と第二分割気筒間補正量とに分割することなく、気筒間補正量を全てメイン噴射の基本噴射量に加算した場合に比べて、メイン噴射の基本噴射量の補正量は小さくなる。

また、上記の遷移係数に応じて第一分割気筒間補正量と第二分割気筒間補正量との割合を適切に変化させることにより、気筒間補正によってメイン噴射及びサブ噴射の各噴射の燃料噴射量が急変することを抑制することができ、燃焼音の増大や排ガス性能の悪化を防止すると共に、後処理装置の昇温性能低下を防止することが可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。

図１は、本発明に係るエンジンの燃料噴射制御装置の一実施形態を示すブロック図である。 図２（ａ）及び（ｂ）は、メイン噴射及びサブ噴射の各噴射の最終噴射量を示すタイムチャート図である。

符号の説明

１ 燃料噴射制御装置
２ エンジン運転状態検出手段
３ メイン基本噴射量算出手段
４ サブ基本噴射量算出手段
５ 気筒間補正量算出手段
６ 気筒間補正量分割手段
７ 第一補正手段
８ 第二補正手段
９ 補正係数算出手段
１０ 割合変化手段
１１ 遷移係数算出手段

Claims (1)

1. 複数の気筒を有し、１サイクル中で、メイン噴射、及び、メイン噴射の前に行われ或いはメイン噴射の後に行われるサブ噴射を上記各気筒毎に実施するエンジンの燃料噴射制御装置であって、
   上記エンジンの運転状態に応じて、メイン噴射の基本噴射量を算出するメイン基本噴射量算出手段と、
   上記エンジンの運転状態に応じて、サブ噴射の基本噴射量を算出するサブ基本噴射量算出手段と、
   上記各気筒間のエンジン回転速度の偏差に応じて、上記各気筒における燃料噴射量を増減補正する気筒間補正量を上記各気筒毎に算出する気筒間補正量算出手段と、
   上記気筒間補正量を、メイン噴射及びサブ噴射の基本噴射量を増減補正するための第一分割気筒間補正量と、メイン噴射の基本噴射量のみを増減補正するための第二分割気筒間補正量とに分割する気筒間補正量分割手段と、
   上記第一分割気筒間補正量を、メイン噴射及びサブ噴射の基本噴射量に応じて、メイン噴射及びサブ噴射に分配する第一補正手段と、
   上記第二分割気筒間補正量を、メイン噴射の基本噴射量に加算する第二補正手段と、
   上記第一分割気筒間補正量と上記第二分割気筒間補正量との割合を上記エンジンの運転状態に応じて変化させる割合変化手段と、
   を備えたことを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。

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