JP2001164967A - ディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディーゼルエンジンの燃料噴射量を精度良く
制御して、スモークの発生を確実に防止しながらエンジ
ン出力を最大限に確保する。 【解決手段】 燃料噴射量決定手段Ｍ３は、要求燃料噴
射量算出手段Ｍ１で算出した要求燃料噴射量Ｑｒｅｑ
と、スモークリミット燃料噴射量算出手段Ｍ２で算出し
たスモークリミット燃料噴射量Ｑｓｌとの何れか小さい
方を燃料噴射量Ｑｉｎｊとして選択する。補正手段Ｍ５
は、排気ガスの空燃比Ｒａ／ｆと、スモークリミット空
燃比算出手段Ｍ４で算出したスモークリミット空燃比Ｒ
ｓｌとを比較した結果に基づいて、前記燃料噴射量Ｑｉ
ｎｊを補正する。これにより、スモークの発生を抑制し
ながら燃料噴射量を最大限に確保してエンジンの出力を
増加させることができる。

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
ンの燃料噴射量制御装置に関し、特に排気ガス中のスモ
ークの発生を防止しながらエンジン出力を確保するため
の燃料噴射量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの運転状態に基づい
て燃料噴射量を規制することにより、過剰な燃料噴射量
によるスモークの発生を防止するものが、特開平７−３
２４６４５号公報により公知である。

【０００３】以下、従来のディーゼルエンジンにおいて
一般的に実行されているスモークの発生防止手法を、図
４に基づいて説明する。

【０００４】ディーゼルエンジンの要求燃料噴射量は、
エンジン回転数およびアクセル開度からマップ検索され
る。この要求燃料噴射量をそのまま燃料噴射量として燃
料噴射を実行すると、要求どおりのエンジン出力を確保
することは可能になるが、燃料噴射量が多いときに排気
ガス中にスモークが発生する場合がある。これを防止す
るために、エンジン回転数および吸入空気量からスモー
クリミット燃料噴射量をマップ検索し、要求燃料噴射量
およびスモークリミット燃料噴射量の何れか小さい方を
燃料噴射量として採用し、その燃料噴射量に基づいて燃
料噴射を実行する。これにより、燃料噴射量がスモーク
リミット燃料噴射量を越えないようにし、排気ガス中に
スモークが発生するのを防止することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の手法は、スモークリミット燃料噴射量に基づく燃料噴
射量制御の精度が充分でないため、スモークを発生させ
ずに燃料噴射量を増加させる余裕があるにも拘わらず、
スモークリミット燃料噴射量によって燃料噴射量が制限
されてしまい、エンジン出力が不必要に低下してしまう
場合があった。またこの逆に、スモークリミット燃料噴
射量によって燃料噴射量を制限したにも拘わらず、燃料
噴射量が過剰になってスモークの発生を防止できなくな
る場合があった。

【０００６】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、ディーゼルエンジンの燃料噴射量を精度良く制御し
て、スモークの発生を確実に防止しながらエンジン出力
を最大限に確保することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載された発明によれば、エンジン回転
数を検出するエンジン回転数検出手段と、アクセル開度
を検出するアクセル開度検出手段と、吸入空気量を検出
する吸入空気量検出手段と、エンジン回転数およびアク
セル開度に基づいて要求燃料噴射量を算出する要求燃料
噴射量算出手段と、吸入空気量およびエンジン回転数に
基づいてスモークリミット燃料噴射量を算出するスモー
クリミット燃料噴射量算出手段と、要求燃料噴射量およ
びスモークリミット燃料噴射量の何れか小さい方を燃料
噴射量として選択する燃料噴射量決定手段とを備えたデ
ィーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置において、排気
ガスの空燃比を検出する空燃比検出手段と、エンジン回
転数および吸入空気量に基づいてスモークリミット空燃
比を算出するスモークリミット空燃比算出手段と、要求
燃料噴射量がスモークリミット燃料噴射量を上回ったと
き、排気ガスの空燃比およびスモークリミット空燃比の
比較に基づいて燃料噴射量を補正する補正手段とを備え
たことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射量制
御装置が提案される。

【０００８】上記構成によれば、要求燃料噴射量がスモ
ークリミット燃料噴射量を上回って該スモークリミット
燃料噴射量が燃料噴射量として選択されたとき、空燃比
検出手段で検出した排気ガスの空燃比と、エンジン回転
数および吸入空気量に基づいて算出したスモークリミッ
ト空燃比とを比較し、その比較結果に基づいて燃料噴射
量を補正するので、燃料噴射量を精度良く制御してスモ
ークの発生を抑制しながら、燃料噴射量を最大限に確保
してエンジンの出力を増加させることができる。

【０００９】また請求項２に記載された発明によれば、
請求項１の構成に加えて、前記補正手段は、排気ガスの
空燃比がスモークリミット空燃比よりもリッチ側にずれ
ている場合に要求燃料噴射量を減少方向に補正すること
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
が提案される。

【００１０】上記構成によれば、排気ガスの空燃比がス
モークリミット空燃比よりもリッチ側にずれている場合
に要求燃料噴射量を減少方向に補正するので、スモーク
リミット燃料噴射量で燃料噴射量を制限するだけでスモ
ークの発生を抑制する場合に比べて、スモークの発生を
更に精度良く抑制することができる。

【００１１】また請求項３に記載された発明によれば、
請求項１の構成に加えて、前記補正手段は、排気ガスの
空燃比がスモークリミット空燃比よりもリーン側にずれ
ている場合に要求燃料噴射量を増加方向に補正すること
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
が提案される。

【００１２】上記構成によれば、排気ガスの空燃比がス
モークリミット空燃比よりもリーン側にずれている場合
に要求燃料噴射量を増加方向に補正するので、スモーク
リミット燃料噴射量によって燃料噴射量が必要以上に制
限されている場合に、その燃料噴射量をスモークの発生
を抑制できる範囲内で最大限に増加させてエンジンの出
力を確保することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

【００１４】図１〜図３は本発明の一実施例を示すもの
で、図１はディーゼルエンジンの燃料噴射系の構成を示
す図、図２は電子制御ユニットの燃料噴射量制御回路を
示すブロック図、図３は燃料噴射量制御のフローチャー
トである。

【００１５】図１に示すように、４気筒のディーゼルエ
ンジンＥは４個の燃焼室にそれぞれ燃料を噴射する４個
のインジェクタ１１…を備える。燃料タンク１２内の燃
料は低圧ポンプ１３で高圧ポンプ１４に供給され、高圧
ポンプ１４で加圧された燃料はコモンレール１５に供給
されて蓄圧される。そしてコモンレール１５と４個のイ
ンジェクタ１１…とが４本の燃料供給管１６…を介して
接続される。

【００１６】インジェクタ１１…の電磁弁１１ａ…の作
動制御する電子制御ユニットＵには、コモンレール圧力
Ｐｃｒを検出するコモンレール圧力検出手段Ｓａと、ア
クセル開度θａｐを検出するアクセル開度検出手段Ｓｂ
と、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数検出
手段Ｓｃと、吸入空気量Ｑａｉｒを検出する吸入空気量
検出手段Ｓｄと、排気ガスの空燃比Ｒａ／ｆを検出する
空燃比検出手段Ｓｅとが接続される。

【００１７】而して、電子制御ユニットＵはアクセル開
度検出手段Ｓｂで検出したアクセル開度θａｐと、エン
ジン回転数検出手段Ｓｃで検出したエンジン回転数Ｎｅ
とに基づいて目標圧力を算出し、コモンレール圧力検出
手段Ｓａで検出したコモンレール圧力Ｐｃｒが前記目標
圧力に一致するように高圧ポンプ１４の作動をフィード
バック制御する。

【００１８】図２に示すように、電子制御ユニットＵの
燃料噴射量制御回路は、インジェクタ１１…からの燃料
噴射量Ｑｉｎｊを制御すべく、要求燃料噴射量算出手段
Ｍ１と、スモークリミット燃料噴射量算出手段Ｍ２と、
燃料噴射量決定手段Ｍ３と、スモークリミット空燃比算
出手段Ｍ４と、補正手段Ｍ５とを備える。

【００１９】次に、前記各手段Ｍ１〜Ｍ５による燃料噴
射量Ｑｉｎｊの制御内容を、図２および図３に基づいて
説明する。

【００２０】先ずステップＳ１で、要求燃料噴射量算出
手段Ｍ１が、エンジン回転数検出手段Ｓｃで検出したエ
ンジン回転数Ｎｅと、アクセル開度検出手段Ｓｂで検出
したアクセル開度θａｐとに基づいて要求燃料噴射量Ｑ
ｒｅｑをマップ検索により算出する。続いてステップＳ
２で、スモークリミット燃料噴射量算出手段Ｍ２が、エ
ンジン回転数検出手段Ｓｃで検出したエンジン回転数Ｎ
ｅと、吸入空気量検出手段Ｓｄで検出した吸入空気量Ｑ
ａｉｒとに基づいてスモークリミット燃料噴射量Ｑｓｌ
をマップ検索により算出する。

【００２１】続くステップＳ３で、燃料噴射量決定手段
Ｍ３が、要求燃料噴射量Ｑｒｅｑおよびスモークリミッ
ト燃料噴射量Ｑｓｌを比較する。スモークリミット燃料
噴射量Ｑｓｌは、燃料噴射量Ｑｉｎｊがその値を越える
と排気ガス中のスモーク量が増大するリミット値であ
り、要求燃料噴射量Ｑｒｅｑがスモークリミット燃料噴
射量Ｑｓｌよりも大きくない場合には、ステップＳ１０
で、要求燃料噴射量Ｑｒｅｑをそのまま燃料噴射量Ｑｉ
ｎｊとして採用し、ステップＳ９で、前記燃料噴射量Ｑ
ｉｎｊに基づいてインジェクタ１１…からの燃料噴射を
実行する。

【００２２】この場合には、燃料噴射量Ｑｉｎｊがスモ
ークリミット燃料噴射量Ｑｓｌよりも小さいために排気
ガス中のスモーク量が増大することがなく、また要求燃
料噴射量Ｑｒｅｑがそのまま燃料噴射量Ｑｉｎｊとなる
のでエンジン出力が低下することもない。

【００２３】一方、前記ステップＳ３で、要求燃料噴射
量Ｑｒｅｑがスモークリミット燃料噴射量Ｑｓｌよりも
大きい場合には、ステップＳ４で、その小さい方のスモ
ークリミット燃料噴射量Ｑｓｌをとりあえず燃料噴射量
Ｑｉｎｊとする。この処理により、排気ガス中のスモー
ク量が増大することが一応は回避されるが、要求燃料噴
射量Ｑｒｅｑよりも小さいスモークリミット燃料噴射量
Ｑｓｌを燃料噴射量Ｑｉｎｊとしたことにより、エンジ
ン出力はエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度θａｐ
から決定される要求値よりも小さくなってしまう。そこ
で、以下のステップＳ５〜Ｓ８で、排気ガス中のスモー
ク量の増大を回避しながらエンジン出力を最大限に発生
させるべく、燃料噴射量Ｑｉｎｊの補正を実行する。

【００２４】先ずステップＳ５で、空燃比Ｒａ／ｆによ
る補正を実行するか否かを判断する。この空燃比Ｒａ／
ｆによる補正は、エンジンＥが定常運転状態にあるとき
に実行されるもので、エンジンＥが定常運転状態になけ
れば前記補正を行わず、ステップＳ９にスキップして、
前記ステップＳ４で決定した燃料噴射量Ｑｉｎｊに基づ
く燃料噴射を実行する。

【００２５】前記ステップＳ５で、エンジンＥが定常運
転状態にあって前記補正を行う場合には、ステップＳ６
で、空燃比検出手段Ｓｅにより排気ガスの空燃比Ｒａ／
ｆを検出するとともに、スモークリミット空燃比算出手
段Ｍ４が、エンジン回転数検出手段Ｓｃで検出したエン
ジン回転数Ｎｅと、吸入空気量検出手段Ｓｄで検出した
吸入空気量Ｑａｉｒとに基づいてスモークリミット空燃
比Ｒｓｌをマップ検索により算出する。

【００２６】続くステップＳ７で、補正手段Ｍ５が、空
燃比検出手段Ｓｅで検出した空燃比Ｒａ／ｆと、スモー
クリミット空燃比算出手段Ｍ４で算出したスモークリミ
ット空燃比Ｒｓｌとを比較し、その偏差ΔＲが予め設定
した閾値未満であれば、補正を実行せずにステップＳ９
にスキップし、前記ステップＳ４で決定した燃料噴射量
Ｑｉｎｊに基づく燃料噴射を実行する。

【００２７】一方、前記ステップＳ７で、前記偏差ΔＲ
が予め設定した閾値以上であれば、ステップＳ８に移行
する。ステップＳ８で、検出した空燃比Ｒａ／ｆがスモ
ークリミット空燃比Ｒｓｌを閾値を越えて上回っている
場合には、つまり現在の燃料噴射量Ｑｉｎｊが過大であ
ってスモーク量が増大している可能性がある場合には、
空燃比Ｒａ／ｆと吸入空気量Ｑａｉｒとに基づいて適切
な燃料噴射量Ｑｉｎｊを推定し、この燃料噴射量Ｑｉｎ
ｊを実現するための補正量ΔＱ（減少量）を算出する。
逆に、検出した空燃比Ｒａ／ｆがスモークリミット空燃
比Ｒｓｌを閾値を越えて下回っている場合には、つまり
現在の燃料噴射量Ｑｉｎｊが過小であってエンジン出力
を増加させる余裕がある場合には、同様にして燃料噴射
量Ｑｉｎｊの補正量ΔＱ（増加量）を算出する。そして
補正手段Ｍ５は、前記補正量ΔＱに基づいて、燃料噴射
量決定手段Ｍ３で決定した燃料噴射量Ｑｉｎｊを補正す
る。

【００２８】以上のように、要求燃料噴射量Ｑｒｅｑが
スモークリミット燃料噴射量Ｑｓｌによって制限されて
いる場合に、空燃比Ｒａ／ｆとスモークリミット空燃比
Ｒｓｌとを比較した結果に基づいて燃料噴射量Ｑｉｎｊ
を補正するので、排気ガス中のスモーク量を確実に基準
値以下に規制しながら、最大限の燃料噴射量Ｑｉｎｊを
確保してエンジン出力を増加させることができる。

【００２９】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上のように請求項１に記載された発明
によれば、要求燃料噴射量がスモークリミット燃料噴射
量を上回って該スモークリミット燃料噴射量が燃料噴射
量として選択されたとき、空燃比検出手段で検出した排
気ガスの空燃比と、エンジン回転数および吸入空気量に
基づいて算出したスモークリミット空燃比とを比較し、
その比較結果に基づいて燃料噴射量を補正するので、燃
料噴射量を精度良く制御してスモークの発生を抑制しな
がら、燃料噴射量を最大限に確保してエンジンの出力を
増加させることができる。

【００３１】また請求項２に記載された発明によれば、
排気ガスの空燃比がスモークリミット空燃比よりもリッ
チ側にずれている場合に要求燃料噴射量を減少方向に補
正するので、スモークリミット燃料噴射量で燃料噴射量
を制限するだけでスモークの発生を抑制する場合に比べ
て、スモークの発生を更に精度良く抑制することができ
る。

【００３２】また請求項３に記載された発明によれば、
排気ガスの空燃比がスモークリミット空燃比よりもリー
ン側にずれている場合に要求燃料噴射量を増加方向に補
正するので、スモークリミット燃料噴射量によって燃料
噴射量が必要以上に制限されている場合に、その燃料噴
射量をスモークの発生を抑制できる範囲内で最大限に増
加させてエンジンの出力を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディーゼルエンジンの燃料噴射系の構成を示す
図

【図２】電子制御ユニットの燃料噴射量制御回路を示す
ブロック図

【図３】燃料噴射量制御のフローチャート

【図４】従来の燃料噴射量制御の手法を説明する図

【符号の説明】 Ｍ１ 要求燃料噴射量算出手段 Ｍ２ スモークリミット燃料噴射量算出手段 Ｍ３ 燃料噴射量決定手段 Ｍ４ スモークリミット空燃比算出手段 Ｍ５ 補正手段 Ｎｅ エンジン回転数 Ｑａｉｒ 吸入空気量 Ｑｉｎｊ 燃料噴射量 Ｑｒｅｑ 要求燃料噴射量 Ｑｓｌ スモークリミット燃料噴射量 Ｒａ／ｆ 排気ガスの空燃比 Ｒｓｌ モークリミット空燃比 Ｓｂ アクセル開度検出手段 Ｓｃ エンジン回転数検出手段 Ｓｅ 空燃比検出手段 Ｓｄ 吸入空気量検出手段 θａｐ アクセル開度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 聡 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3G301 HA02 JA01 KA09 LB04 MA01 MA15 NA08 ND02 PB03Z

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン回転数（Ｎｅ）を検出するエン
   ジン回転数検出手段（Ｓｃ）と、 アクセル開度（θａｐ）を検出するアクセル開度検出手
   段（Ｓｂ）と、 吸入空気量（Ｑａｉｒ）を検出する吸入空気量検出手段
   （Ｓｄ）と、 エンジン回転数（Ｎｅ）およびアクセル開度（θａｐ）
   に基づいて要求燃料噴射量（Ｑｒｅｑ）を算出する要求
   燃料噴射量算出手段（Ｍ１）と、 吸入空気量（Ｑａｉｒ）およびエンジン回転数（Ｎｅ）
   に基づいてスモークリミット燃料噴射量（Ｑｓｌ）を算
   出するスモークリミット燃料噴射量算出手段（Ｍ２）
   と、 要求燃料噴射量（Ｑｒｅｑ）およびスモークリミット燃
   料噴射量（Ｑｓｌ）の何れか小さい方を燃料噴射量（Ｑ
   ｉｎｊ）として選択する燃料噴射量決定手段（Ｍ３）
   と、を備えたディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置
   において、 排気ガスの空燃比（Ｒａ／ｆ）を検出する空燃比検出手
   段（Ｓｅ）と、 エンジン回転数（Ｎｅ）および吸入空気量（Ｑａｉｒ）
   に基づいてスモークリミット空燃比（Ｒｓｌ）を算出す
   るスモークリミット空燃比算出手段（Ｍ４）と、 要求燃料噴射量（Ｑｒｅｑ）がスモークリミット燃料噴
   射量（Ｑｓｌ）を上回ったとき、排気ガスの空燃比（Ｒ
   ａ／ｆ）およびスモークリミット空燃比（Ｒｓｌ）の比
   較に基づいて燃料噴射量（Ｑｉｎｊ）を補正する補正手
   段（Ｍ５）と、を備えたことを特徴とするディーゼルエ
   ンジンの燃料噴射量制御装置。
2. 【請求項２】 前記補正手段（Ｍ５）は、排気ガスの空
   燃比（Ｒａ／ｆ）がスモークリミット空燃比（Ｒｓｌ）
   よりもリッチ側にずれている場合に要求燃料噴射量（Ｑ
   ｒｅｑ）を減少方向に補正することを特徴とする、請求
   項１に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記補正手段（Ｍ５）は、排気ガスの空
   燃比（Ｒａ／ｆ）がスモークリミット空燃比（Ｒｓｌ）
   よりもリーン側にずれている場合に要求燃料噴射量（Ｑ
   ｒｅｑ）を増加方向に補正することを特徴とする、請求
   項１に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装
   置。