JP2000345900A - ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸気量センサが故障した場合でも燃料噴射量
の制限を可能とし、スモーク増大を防止する。 【解決手段】 本発明に係るディーゼルエンジンの燃料
噴射制御装置は、エンジン回転速度Ｎe とアクセル開度
Ａc とに基づき基本燃料噴射量Ｑbaseを決定し、エンジ
ン回転速度Ｎe と吸気量MAF とに基づき第一の最大燃料
噴射量ＱMAF を決定し、エンジン回転速度Ｎe と吸気圧
MAP とに基づき第二の最大燃料噴射量ＱMAP を決定し、
吸気量センサが故障でないとき（０）、基本燃料噴射量
Ｑbaseと第一の最大燃料噴射量ＱMAF とのうち少ない方
を目標燃料噴射量Ｑfnl とし、吸気量センサが故障であ
るとき（１）、基本燃料噴射量Ｑbaseと第二の最大燃料
噴射量ＱMAP とのうち少ない方を目標燃料噴射量Ｑfnl
とする。

Description

【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
の燃料噴射制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、ディーゼルエンジンの燃料噴射制
御ではエンジン回転速度とアクセル開度とに基づき基本
燃料噴射量を決定し、この値に対しエンジン水温や吸気
温に応じた補正を行って最終値である目標燃料噴射量を
決定している。

【０００３】一方、この値だけだと高負荷運転時や高所
運転時に実際の吸気量に対して相対的に噴射量が多くな
り過ぎ、スモーク等が問題となるレベルにまで増加する
ことがある。そこで、これを防止するため、特開昭54-1
11015 号公報や特開平7-151007号公報では噴射量を一定
値以内に制限する制御を行っている。

【０００４】これにおいては、吸気量センサで実際の吸
気量を検知し、この吸気量に対しスモークを所定値以内
に抑え得る最大燃料噴射量（リミット値）を決定し、こ
の最大燃料噴射量を基本燃料噴射量と比較して小さい方
の一方を目標燃料噴射量として選択する。こうすると目
標燃料噴射量が常に最大燃料噴射量以内に抑えられ、あ
らゆる運転状況下でスモークを所定値（例えば規制値）
以内に抑えることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、吸気量センサ
が故障すると正常な最大燃料噴射量が得られなくなり、
結果、噴射量を一定値以内に制限できなくなり、スモー
クを増大させてしまう問題がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るディーゼル
エンジンの燃料噴射制御装置は、エンジン回転速度とア
クセル開度とに基づき基本燃料噴射量を決定する手段
と、エンジン回転速度と吸気量とに基づき第一の最大燃
料噴射量を決定する手段と、エンジン回転速度と吸気圧
とに基づき第二の最大燃料噴射量を決定する手段と、吸
気量センサの故障を判定する手段と、吸気量センサが故
障でないとき、基本燃料噴射量と第一の最大燃料噴射量
とのうち少ない方を目標燃料噴射量とし、吸気量センサ
が故障であるとき、基本燃料噴射量と第二の最大燃料噴
射量とのうち少ない方を目標燃料噴射量とする手段とを
備えたものである。

【０００７】ここで、上記吸気量センサ故障判定手段
が、エンジン回転速度と以前求めた目標燃料噴射量とに
基づき推定吸気量を決定し、その推定吸気量と、吸気量
センサによる実際の吸気量とを比較して故障を判定する
のが好ましい。

【０００８】

【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。

【０００９】図４に実施形態に係るディーゼルエンジン
の燃料噴射制御装置を示す。ディーゼルエンジン１には
燃料噴射を行う燃料噴射ノズル２が設けられ、燃料噴射
ノズル２には燃料噴射ポンプ３から燃料配管４を通じて
燃料が圧送される。燃料噴射ポンプ３はここでは分配型
ポンプとされ、その燃料圧送量が電子制御ユニット（以
下ＥＣＵという）５によって制御される。即ち、燃料噴
射ポンプ３には、燃料の圧送開始と圧送終了とを決める
二つの電磁弁が設けられ、これら電磁弁をＥＣＵ５が適
宜切り替えることにより、燃料圧送量が制御されるよう
になっている。

【００１０】エンジン１には吸気通路６と排気通路７と
が設けられる。吸気通路６の入口側に吸気量センサとし
てのマスエアフローセンサ（以下MAF センサという）８
が設けられ、このMAF センサ８の出力はＥＣＵ５に送ら
れる。これによってエンジン運転中の実際の吸気量が検
知できる。MAF センサ８の下流側には吸気圧センサ９が
設けられ、この吸気圧センサ９の出力もＥＣＵ５に送ら
れる。これによってエンジン運転中の実際の吸気圧を検
知できる。

【００１１】エンジン１にはターボチャージャ１０が搭
載される。特にそのコンプレッサ１１は吸気通路６のう
ち、MAF センサ８と吸気圧センサ９との間の位置に設け
られる。排気通路７にタービン１２をバイパスさせて過
給圧を制御するためのウェストゲート１３が設けられ
る。ウェストゲート１３は負圧アクチュエータ１４と、
これへの負圧供給を切り替えるためのウェストゲート電
磁弁１５とを含む。吸気圧センサ９の出力に基づき、ウ
ェストゲート電磁弁１５がＥＣＵ５により開閉制御され
て過給圧制御が行われる。

【００１２】ＥＣＵ５にエンジン回転速度センサ１６と
アクセル開度センサ１７とが接続され、これらの出力を
基にＥＣＵ５はエンジン回転速度とアクセル開度とを検
知する。

【００１３】次に、本装置による燃料噴射制御方法を説
明する。

【００１４】図１に示すように、ＥＣＵ５には予め実機
試験等に基づいて作成された四つのマップM1,M2,M3,M4
が記憶されている。マップM1は基本燃料噴射量Ｑbaseを
決定するための三次元マップで、エンジン回転速度セン
サ１６で検知されたエンジン回転速度Ｎe と、アクセル
開度センサ１７で検知されたアクセル開度Ａc とによ
り、基本燃料噴射量Ｑbaseが一義的に決定される。マッ
プM2は第一の最大燃料噴射量ＱMAF を決定するための三
次元マップで、この第一の最大燃料噴射量ＱMAFはエン
ジン回転速度Ｎe と、MAF センサ８で検知された吸気量
MAF とにより一義的に決定される。マップM3は第二の最
大燃料噴射量ＱMAP を決定するための三次元マップで、
この第二の最大燃料噴射量ＱMAP はエンジン回転速度Ｎ
e と、吸気圧センサ９で検知された吸気圧MAP とにより
一義的に決定される。マップM4は推定吸気量MAFXを決定
するための三次元マップで、この推定吸気量MAFXはエン
ジン回転速度Ｎe と目標燃料噴射量Ｑfnl とにより一義
的に決定される。

【００１５】マップM1による基本燃料噴射量Ｑbaseの決
定の仕方はディーゼルエンジンにおいて通常行われてい
る。この基本燃料噴射量Ｑbaseに水温補正や吸気温補正
を行うのが一般的だが、理解の容易化のここでは敢えて
行わない。ただしこれを行うのは自由である。

【００１６】マップM2は、特に実際の吸気量MAF に対す
る最大噴射量を与えるものである。即ち、一般的に、高
負荷運転時では出力確保のため、また高所運転時では空
気密度が低下するため、吸気量に対し相対的に噴射量が
増加する。つまり空燃比(A/F) が低下しリッチ傾向とな
る。このとき噴射量が過剰であればスモークが発生す
る。そこでスモークを発生させないよう、噴射量を制限
するのがこのマップM2である。マップM2では、空燃比を
スモーク限界付近の一定値にするよう、第一の最大燃料
噴射量ＱMAF が定められている。そこでこれを越えぬ値
を最終噴射量とすればスモーク発生が防止できるのであ
る。この具体的手法については後に述べる。

【００１７】マップM3もマップM2同様、実際の吸気量MA
F に対する最大噴射量を与えるものである。ただしここ
ではパラメータとして吸気量MAF を直接用いず、吸気圧
MAPを用いる。第二の最大燃料噴射量ＱMAP も前記同
様、空燃比をスモーク限界付近の一定値にするよう定め
られている。つまりマップM3は吸気量MAF を吸気圧MAP
に置き換えただけで実質的には同じものである。

【００１８】マップM4はMAF センサ８の故障判定に用い
るものである。即ち、エンジン回転速度Ｎe と目標燃料
噴射量Ｑfnl とに応じて標準的な吸気量を予め試験等で
定めておき、これを推定吸気量MAFXとしてマップ化した
ものである。この推定吸気量MAFXと実際の吸気量MAF と
を比較し、各値の差があまりに大きいようであれば故障
と判定できる。

【００１９】以下図１に基づき、燃料噴射量の最終値で
ある目標燃料噴射量Ｑfnl の決定方法を説明する。図
中、１８は切替部で、MAF センサ８が故障してないとき
（正常のとき）は０、MAF センサ８が故障しているとき
は１に切り替えられる。１９は比較部で、二入力のうち
いずれか小さい一方を出力する。

【００２０】図はMAF センサ８が正常のときを示す。こ
のときマップM1により決定される基本燃料噴射量Ｑbase
と、マップM2により決定される第一の最大燃料噴射量Ｑ
MAFとを比較部１９に入力する。そして比較部１９から
いずれか小さい一方（最小値）を出力し、これを目標燃
料噴射量Ｑfnl とする。両者が等しいときはどちらを出
力しても構わないが、ここではＱbaseとする。Ｑbase≦
ＱMAF ならＱbaseをＱfnl とし、Ｑbase＞ＱMAF ならＱ
MAF をＱfnl とする。これにより空燃比は常にスモーク
限界内に抑えられ、スモーク発生を防止できる。

【００２１】一方、MAF センサ８が故障のときは切替部
１８が１となる。このときマップＭ２による第一の最大
燃料噴射量ＱＭＡＦ に代わって、マップM3による第二
の最大燃料噴射量ＱMAP を用いる。そしてこれを基本燃
料噴射量Ｑbaseと比較し、前記同様にいずれか小さい方
を目標燃料噴射量Ｑfnl とする。Ｑbase≦ＱMAP ならＱ
baseをＱfnl とし、Ｑbase＞ＱMAP ならＱMAP をＱfnl
とする。ＱMAF とＱMAP とが実質同様なので、これによ
っても空燃比をスモーク限界内に抑えられ、スモーク発
生を防止できる。

【００２２】このように、本装置によれば、MAF センサ
８の故障時に代用値である第二の最大燃料噴射量ＱMAP
を用いるので、正常時同様の噴射量制限が行え、高負
荷、高所運転時等におけるスモーク発生を防止できる。

【００２３】次に、上述の燃料噴射制御の内容を図２及
び図３に示すフローチャートに従って説明する。これら
フローはＥＣＵ５により所定の制御時間毎に繰り返し実
行される。

【００２４】まず、図２のメインフローに先立って、図
３のMAF センサ故障判定フローを説明する。ＥＣＵ５
は、最初のステップ２０１で実際の吸気量MAF を読み込
み、次のステップ２０２で、実際のエンジン回転速度Ｎ
e と目標燃料噴射量Ｑfnl の前回値とからマップM4を用
いて推定吸気量MAFXを読み込む。このように目標燃料噴
射量Ｑfnl としては、以前求めた値を用いる。正確性と
いう点では前回値を用いるのが好ましい。この後、ステ
ップ２０３で吸気量MAF と推定吸気量MAFXとの差の絶対
値｜MAF −MAFX｜を求め、これを故障判定しきい値であ
るＫMAF と比較する。

【００２５】｜MAF −MAFX｜≦ＫMAF のときセンサは正
常と判定する。このときはステップ２０７でカウンタ値
ｃ＝０（初期値）とし、ステップ２０８で故障判定フラ
グFlag＝０とする。

【００２６】｜MAF −MAFX｜＞ＫMAF のとき、センサに
故障の可能性ありと判定する。このときはステップ２０
４で、前回のカウント値ｃに１を加えた値を今回のカウ
ント値ｃとする。そしてこれによって得られた今回のカ
ウント値ｃを、ステップ２０５で、故障判定回数ｎ（ｎ
は２以上の自然数）と比較する。

【００２７】ｃ≦ｎならばセンサの故障判定はしない。
つまり吸気量MAF が複数回（一定時間）異常値を示し続
けない限り、故障とは判定しない。このときはステップ
２０８に進んで故障判定フラグFlag＝０とする。

【００２８】ｃ＞ｎとなったとき初めてセンサを故障と
判定する。このときはステップ２０６に進んで故障判定
フラグFlag＝１とする。

【００２９】次に、図２に示すメインフローを説明す
る。ＥＣＵ５は、最初のステップ１０１でマップM1から
基本燃料噴射量Ｑbaseを読み込む。次にステップ１０２
で、マップM2から第一の最大燃料噴射量ＱMAF を読み込
む。さらにステップ１０３で、マップM3から第二の最大
燃料噴射量ＱMAP を読み込む。

【００３０】次いで、ステップ１０４で故障判定フラグ
Flagが１か否かを確認する。Flag≠１ならばステップ１
０５に進み、基本燃料噴射量Ｑbaseと第一の最大燃料噴
射量ＱMAF とのうち最小値を目標燃料噴射量Ｑfnl とす
る。ステップ１０４で故障判定フラグFlag＝１ならステ
ップ１０６に進み、基本燃料噴射量Ｑbaseと第二の最大
燃料噴射量ＱMAP とのうち最小値を目標燃料噴射量Ｑfn
l とする。

【００３１】こうして決定された目標燃料噴射量Ｑfnl
に合わせて、ＥＣＵ５は燃料噴射ポンプ３の電磁弁を所
定タイミングで切り替え、燃料圧送量を調節する。

【００３２】本装置では、MAF センサ８のバックアップ
として吸気圧センサ９を用いている。吸気圧センサ９は
上述のようなターボ式ディーゼルエンジン１においては
過給圧のフィードバック制御に必要であり、ここではこ
れをMAF センサ８のバックアップとしても利用してい
る。こうすると部品点数の増加を免れられ、最少のコス
トで実現可能となる。

【００３３】以上、本発明の実施形態は上述のものに限
られない。例えば、二つの最大燃料噴射量ＱMAF,ＱMAP
に吸気温補正を行うこともできる。周知のように、吸気
温が高くなるほど空気密度が減少し、相対的な燃料噴射
量が増えるので、吸気温が高くなるほど最大燃料噴射量
ＱMAF,ＱMAP を減らし、逆に吸気温が低くなるほど最大
燃料噴射量ＱMAF,ＱMAP を増やすようにすれば、より最
適な制御となる。また、ステップ２０３において、単純
に｜MAF −MAFX｜をＫMAF と比較するのでなく、今回の
｜MAF −MAFX｜と前回の｜MAF −MAFX｜との差を求め、
これを一定のしきい値と比較するようにしてもよい。こ
うすると当該差の変化率によって故障判定を行えるた
め、早めの判定が可能となる。本発明は上記のような燃
料圧送式噴射装置に限らず、蓄圧式（コモンレール式）
燃料噴射装置にも適用できる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３５】（１） 吸気量センサが故障した場合でも
燃料噴射量を制限でき、スモーク発生を防止できる。

【００３６】（２） 吸気量センサの故障判断が確実に
行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の制御内容を示すブロック図である。

【図２】実施形態の制御内容を示すメインフローチャー
トである。

【図３】吸気量センサの故障判定に係るフローチャート
である。

【図４】実施形態の構成を示すシステム図である。

【符号の説明】

１ ディーゼルエンジン ８ マスエアフローセンサ（吸気量センサ） Ａc アクセル開度 Ｎe エンジン回転速度 Ｑbase 基本燃料噴射量 Ｑfnl 目標燃料噴射量 ＱMAF 第一の最大燃料噴射量 ＱMAP 第二の最大燃料噴射量 MAF 吸気量 MAFX 推定吸気量 MAP 吸気圧

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年６月１６日（１９９９．６．１
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西川 朋男 神奈川県藤沢市土棚８番地 いすゞ自動車 株式会社藤沢工場内 Ｆターム(参考） 3G084 AA01 BA13 DA10 DA25 DA26 DA27 DA30 EB08 EB22 FA07 FA10 FA11 FA33 3G301 HA02 HA11 JA24 JB01 JB07 JB09 MA14 MA15 NA08 NC02 PA01Z PA07Z PE01Z PF03Z

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン回転速度とアクセル開度とに基
   づき基本燃料噴射量を決定する手段と、 エンジン回転速度と吸気量とに基づき第一の最大燃料噴
   射量を決定する手段と、 エンジン回転速度と吸気圧とに基づき第二の最大燃料噴
   射量を決定する手段と、 吸気量センサの故障を判定する手段と、 吸気量センサが故障でないとき、基本燃料噴射量と第一
   の最大燃料噴射量とのうち少ない方を目標燃料噴射量と
   し、吸気量センサが故障であるとき、基本燃料噴射量と
   第二の最大燃料噴射量とのうち少ない方を目標燃料噴射
   量とする手段とを備えたことを特徴とするディーゼルエ
   ンジンの燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】 上記吸気量センサ故障判定手段が、エン
   ジン回転速度と以前求めた目標燃料噴射量とに基づき推
   定吸気量を決定し、その推定吸気量と、吸気量センサに
   よる実際の吸気量とを比較して故障を判定する請求項１
   記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。