JP2001221092A - ターボ過給機付ディーゼルエンジンの燃料制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直噴式のターボ過給機付ディーゼルエンジン
において、スモークの発生を抑制し、かつＮＯｘの低減
を図りつつ、加速レスポンスを向上する。 【解決手段】 ターボ過給機を備えるとともに、エンジ
ン負荷に対応した量の燃料を燃焼室内に直接噴射する燃
料噴射弁１２を備えたターボ過給機付ディーゼルエンジ
ンにおいて、エンジンの運転状態を検出する運転状態検
出手段３５と、この運転状態検出手段による検出に応じ
て上記燃料噴射弁からの燃料噴射を制御する燃料噴射制
御手段３７とを備える。この燃料噴射制御手段は、低回
転域においてパイロット噴射により予混合燃焼を行わせ
てからメイン噴射により拡散燃焼を行わせるように燃料
噴射を制御するとともに、この低回転域で加速が行われ
た場合の加速初期に、メイン噴射に対するパイロット噴
射の割合を増大させるように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ターボ過給機を備
えるとともに、エンジン負荷に対応した量の燃料を燃焼
室内に直接噴射する燃料噴射弁を備えたターボ過給機付
ディーゼルエンジンの燃料制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、直噴式のディーゼルエンジン
において、騒音低減等のため、メイン噴射の前にパイロ
ット噴射を行うようにする技術は一般に知られている。
また、例えば特開平９−２２８８８０号公報に示される
ように、上記パイロット噴射を行うようにした過給機付
ディーゼルエンジンにおいて、吸入空気量検出手段によ
り検出される吸入空気量に応じ、パイロット噴射量及び
パイロット噴射時期を補正制御するようにした制御装置
が知られている。

【０００３】この制御装置では、吸入空気量に応じたパ
イロット噴射量の補正制御として、同公報の請求項２及
び図１７に明示されているように、吸入空気量が目標値
よりも少ないときに、パイロット噴射量を減量補正する
ようになっている。すなわち、低回転低負荷の無過給乃
至低過給の状態から加速が行われた場合の加速初期には
過給機の応答遅れ（ターボラグ）により吸入空気量が目
標値よりも少なくなるが、このようなときにパイロット
噴射量が減量補正される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に示された発
明は、吸入空気量が目標値よりも少なくなる加速初期
に、パイロット噴射量を減量補正することにより、吸入
空気量に対し燃料噴射量が過剰になることを防止するこ
とでエミッションの改善を期待しているものと思われ
る。しかし、パイロット噴射量を減量補正しても加速レ
スポンスを高めることができず、しかも、パイロット噴
射量の減量補正はスモークやＮＯｘの低減をもたらすも
のではない。

【０００５】また、パイロット噴射量を減量補正しつつ
加速要求に見合うトータル噴射量を確保しようとすると
メイン噴射量を増量補正することとなるが、加速初期に
メイン噴射量を増量するとスモークの増大を招くといっ
た問題がある。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑み、スモー
クの発生を抑制し、かつＮＯｘの低減を図りつつ、加速
レスポンスを向上することができるターボ過給機付ディ
ーゼルエンジンの燃料制御装置を提供することを目的と
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ターボ過給機
を備えるとともに、エンジン負荷に対応した量の燃料を
燃焼室内に直接噴射する燃料噴射弁を備えたターボ過給
機付ディーゼルエンジンにおいて、エンジンの運転状態
を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出手段
による検出に応じて上記燃料噴射弁からの燃料噴射を制
御する燃料噴射制御手段とを備え、この燃料噴射制御手
段は、低回転域においてパイロット噴射により予混合燃
焼を行わせてからメイン噴射により拡散燃焼を行わせる
ように燃料噴射を制御するとともに、この低回転域で加
速が行われた場合の加速初期に、メイン噴射に対するパ
イロット噴射の割合を増大させるように構成されている
ものである。

【０００８】この構成によると、充分に過給が行われて
いない低回転域での加速初期に、メイン噴射の増量が抑
えられつつパイロット噴射が多く増量され、これにより
エミッションの改善と加速レスポンスの向上が両立され
る。すなわち、メイン噴射の増量が抑えられることでス
モークの増大が抑制され、かつ、パイロット噴射の増量
により、メイン噴射の燃料の燃焼までに生じる既燃ガス
の量が増加して、ＥＧＲと同様の作用によるＮＯｘ低減
効果が得られるとともに、熱発生率が高められることに
よりトルクアップが図られてエンジン回転数の上昇が速
められ、それに伴う排気量の増加で過給が促進されて過
給量の増加が速められ、加速レスポンスが向上される。

【０００９】本発明の装置において、燃料噴射制御手段
は、ターボ過給機による過給量が少ない部分負荷運転領
域での加速初期には、メイン噴射とパイロット噴射の双
方を増量補正し、かつ、メイン噴射の増量割合に対して
パイロット噴射の増量割合を大きくするように構成され
ていることが好ましい。このようにすると、低過給状態
からの加速初期に、メイン噴射及びパイロット噴射の双
方の増量補正によりトルクアップが図られるが、メイン
噴射の増量は比較的少なくされてパイロット噴射の増量
が多くされることにより、スモークの増大を抑制する作
用及びＮＯｘを低減する作用が良好に得られる。

【００１０】また、燃料噴射制御手段は、ターボ過給機
による過給が実質的に行われていない無過給状態におけ
る加速初期には、パイロット噴射のみを増量補正するよ
うに構成されていることが好ましい。このようにする
と、とくにスモークが発生し易い無過給状態からの加速
初期に、パイロット噴射量のみを増量することで充分に
スモークが抑制される。

【００１１】また、燃料噴射制御手段は、排気ガス温度
が低い場合の加速初期に、少なくともパイロット噴射の
増量補正を行うとともに、メイン噴射より後のポスト噴
射を行うように燃料噴射を制御するものであってもよ
い。このようにすると、パイロット噴射を増量すること
による上記のような作用に加え、ターボ過給機のタービ
ンに与えられる排気エネルギーがポスト噴射によって増
大するため、過給促進作用が高められ、加速レスポンス
がより一層向上される。

【００１２】また、燃料噴射制御手段は、加速初期の増
量補正によってパイロット噴射量が所定値以上に多くな
ったときにパイロット噴射を複数回に分割し、分割噴射
を行わない場合と比べてパイロット噴射の期間的範囲を
進角側に拡大するように構成されているものであっても
よい。このようにすると、メイン噴射の燃焼が行われる
時期までに生成される既燃ガスの量が増加することによ
り、ＮＯｘ低減効果が一層高められる。

【００１３】あるいは燃料噴射制御手段は、メイン噴射
に対するパイロット噴射の割合を増大させる加速初期
に、パイロット噴射の終了からメイン噴射の開始までの
間隔を一定に保つようになっていてもよい。このように
すると、パイロット噴射の終了からメイン噴射の開始ま
での間隔が一定に保たれつつパイロット噴射量が増量さ
れることで、有効に熱発生率が高められる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るターボ過給
機付ディーゼルエンジンの実施形態を示している。その
エンジン本体１には吸気通路２及び排気通路３が接続さ
れている。また、このエンジンにはターボ過給機５が装
備され、このターボ過給機５は、吸気通路２に設けられ
たコンプレッサ６と、このコンプレッサ６を排気エネル
ギーにより駆動するために排気通路３に設けられたター
ビン７とを備えている。

【００１５】エンジン各部の構造を具体的に説明する
と、エンジン本体１の各シリンダ１１には燃焼室内に燃
料を噴射する多噴口の燃料噴射弁１２が配設されてい
る。各燃料噴射弁１２は、制御信号に応じて燃料噴射時
間及び噴射時期の制御が可能な構造となっている。これ
らの燃料噴射弁１２の燃料入口側は分配通路１３を介し
てコモンレール（共通管）１４に接続され、また各燃料
噴射弁１２の燃料出口側はリターン通路１６に接続され
ている。上記コモンレール１４は燃料通路１５を介して
燃料圧送ポンプ１７に接続されており、燃料圧送ポンプ
１７から送給された燃料がコモンレール１４で蓄圧され
た上で各燃料噴射弁１２に送られるようになっている。
上記燃料圧送ポンプ１７はエンジンで駆動されて燃料を
圧送するようになっている。この燃料圧送ポンプ１７に
は燃圧コントロールバルブ１８が設けられ、この燃圧コ
ントロールバルブ１８によって燃料圧送量が調節され、
これによりコモンレール内の燃料圧力、つまり燃料噴射
弁１２からの噴射圧力が調節されるようになっている。
また、上記コモンレール１４には、コモンレール内の燃
料圧力を検出する燃圧センサ１９が設けられている。

【００１６】上記吸気通路２には、その上流側から順に
エアフローセンサ２１と、ターボ過給機５のコンプレッ
サ６と、インタークーラ２２と、サージタンク２３とが
配設されるとともに、サージタンク２３に吸気圧力セン
サ２４が設けられている。

【００１７】また、上記排気通路３には、ターボ過給機
５のタービン７と、触媒コンバータ２５とが配設されて
いる。

【００１８】さらにこのエンジンには、排気通路３と吸
気通路２とを連通するＥＧＲ通路２６と、このＥＧＲ通
路２６に介設されたＥＧＲ弁２７とを有するＥＧＲ装置
（排気還流装置）が設けられている。上記ＥＧＲ弁２７
は、デューティ制御可能な電磁弁２８を介してバキュー
ムポンプ２９に接続され、上記電磁弁２８がデューティ
制御されることでＥＧＲ弁２７の負圧室に対する負圧と
大気圧との導入割合が調整され、これによりＥＧＲ弁２
７の開度が制御されるようになっている。

【００１９】上記燃料噴射弁１２、燃圧コントロールバ
ルブ１８及び電磁弁２８にはコントロールユニット（Ｅ
ＣＵ）３０から制御信号が出力される。このＥＣＵ３０
には、上記エアフローセンサ２１、燃圧センサ１９及び
吸気圧力センサ２４からの信号が入力され、さらに、ア
クセル開度を検出するアクセル開度センサ３１、エンジ
ンのクランク角を検出するクランク角センサ３２、排気
ガスの温度を検出する排気ガス温度センサ３３等からの
信号も入力されるようになっている。

【００２０】そして、上記ＥＣＵ３０から燃料噴射弁１
２に出力される制御信号により燃料噴射弁１２からの燃
料噴射量及び噴射時期が制御され、燃圧コントロールバ
ルブ１８に出力される制御信号によりコモンレール１４
内の燃料圧力が制御され、電磁弁２８に出力される制御
信号（デューティ信号）によりＥＧＲ弁１２が制御され
るようになっている。

【００２１】上記ＥＣＵ３０は、図２に示すように、運
転状態検出手段３５と、燃料噴射制御手段３６とを機能
的に含んでいる。運転状態検出手段３５は、クランク角
センサ３２からの信号の周期の計測等によって求められ
るエンジン回転数、アクセル開度センサ３１により検出
されるアクセル開度、吸気圧力センサ２４によって検出
される過給圧等に基づいて運転域の検出を行うととも
に、アクセル開度変化等に基づき、エンジンの加速状態
の検出を行うようになっている。

【００２２】上記燃料噴射制御手段３６は、少なくとも
低回転域においてパイロット噴射により予混合燃焼を行
わせてからメイン噴射により拡散燃焼を行わせるように
燃料噴射を制御し、例えば高回転高負荷の領域を除く運
転領域をパイロット噴射領域として、このパイロット領
域ではパイロット及びメインの両噴射を行わせ、上記高
回転高負荷の領域ではメイン噴射のみ行わせるように制
御する。さらに燃料噴射制御手段３６は、パイロット噴
射及びメイン噴射の基本的な噴射量Ｑｐ，Ｑｍを設定す
る手段３７と、パイロット噴射領域内で加速が行われた
場合の加速初期に、メイン噴射に対するパイロット噴射
の割合を増大させるように、少なくともパイロット噴射
量を増量補正する手段３８とを含んでいる。

【００２３】上記ＥＣＵ３０による燃料噴射の制御の一
実施形態を図３のフローチャートによって説明する。

【００２４】このフローチャートの処理がスタートする
と、まずステップＳ１でエンジン回転数、アクセル開
度、燃料噴射量、過給圧、クランク角の各信号が読み込
まれ、続いてステップＳ２で現在の運転状態がパイロッ
ト噴射領域にあるか否かが判定される。

【００２５】そして、パイロット噴射領域にある場合、
ステップＳ３，Ｓ４で、運転状態に対応づけたパイロッ
ト噴射量、メイン噴射量の各マップから、現在の運転状
態に応じたパイロット噴射量Ｑｐ及びメイン噴射量Ｑｍ
が算出される。次にステップＳ５でアクセル開度変化率
等に基づいて急加速状態か否かが判定される。急加速状
態である場合は、ステップＳ６で加速開始時の過給圧が
ゼロより小（吸気圧力が大気圧より小）の無過給状態か
否かが判定され、無過給状態でなければステップＳ７で
過給圧が設定値より小さい低過給の部分負荷状態か否か
が判定される。なお、上記設定値は、ゼロよりも大きい
が、最高過給圧よりは充分に小さい値である。

【００２６】パイロット噴射領域での急加速状態であっ
て、加速開始時に無過給状態（ステップＳ６の判定がＹ
ＥＳ）の場合は、加速初期の制御として、先ずステップ
Ｓ８でパイロット噴射増量値ΔＱｐが算出されるととも
に、ステップＳ９で所定の減衰時間がタイマーＴＯに設
定され、ステップＳ１０で、噴射量がＱｐ＋ΔＱｐのパ
イロット噴射と噴射量がＱｍのメイン噴射とからなる燃
料噴射（パイロット＋メイン噴射）が実行されるように
燃料噴射弁１２が制御される。上記パイロット噴射増量
値ΔＱｐは一定値としてもよいが、加速度合や加速開始
時の運転状態等に応じてテーブルまたはマップから求め
るようにすることが望ましい。

【００２７】さらに、タイマーＴＯの値の判定（ステッ
プＳ１１）に基づき、タイマーＴＯがゼロとなるまで、
タイマーＴＯがディクリメントされ（ステップＳ１
２）、かつパイロット噴射増量値ΔＱｐが所定量Ｑptず
つ小さくされつつ（ステップＳ１３）、ステップＳ１０
の制御が繰り返される。

【００２８】所定の減衰時間の経過によってタイマーＴ
Ｏがゼロとなったときは、ステップＳ１４でパイロット
噴射増量値ΔＱｐがゼロとされてリターンされる。

【００２９】また、パイロット噴射領域での急加速状態
であって、加速開始時に過給圧が設定値より小さい低過
給の部分負荷状態（ステップＳ７の判定がＹＥＳ）の場
合は、加速初期の制御として、先ずステップＳ１５でパ
イロット噴射増量値ΔＱｐ及びメイン噴射増量値ΔＱｍ
が算出されるとともに、ステップＳ１６で所定の減衰時
間がタイマーＴＯに設定され、ステップＳ１７で、噴射
量がＱｐ＋ΔＱｐのパイロット噴射と噴射量がＱｍ＋Δ
Ｑｍのメイン噴射とからなる燃料噴射（パイロット＋メ
イン噴射）が実行されるように燃料噴射弁１２が制御さ
れる。上記パイロット噴射増量値ΔＱｐはメイン噴射増
量値ΔＱｍよりも大きい値となるように設定されるもの
とし、このような条件下で両増量値ΔＱｍ，ΔＱｐは一
定値とされ、あるいは加速度合や加速開始時の運転状態
等に応じて求められる。

【００３０】さらに、タイマーＴＯの値の判定（ステッ
プＳ１８）に基づき、タイマーＴＯがゼロとなるまで、
タイマーＴＯがディクリメントされ（ステップＳ１
９）、かつパイロット噴射増量値ΔＱｐ及びメイン噴射
増量値ΔＱｍがそれぞれ所定量Ｑpt，Ｑｍtずつ小さく
されつつ（ステップＳ２０）、ステップＳ１７の制御が
繰り返される。つまり、所定の減衰時間が経過するまで
は、パイロット噴射増量値ΔＱｐ及びメイン噴射増量値
ΔＱｍが次第に減衰されつつ、増量補正されたパイロッ
ト噴射とメイン噴射とからなる燃料噴射が実行される。

【００３１】所定の減衰時間の経過によってタイマーＴ
Ｏがゼロとなったときは、ステップＳ２１でパイロット
噴射増量値ΔＱｐ及びメイン噴射増量値ΔＱｍがゼロと
されてリターンされる。

【００３２】なお、パイロット噴射領域内において急加
速状態にない場合（ステップＳ５の判定がＮＯの場合）
や、急加速状態でも過給圧が設定値以上の高過給状態に
ある場合（ステップＳ６，Ｓ７の判定がＮＯの場合）
は、ステップＳ２２で基本的な噴射量によるパイロット
及びメインの噴射が実行される。また、パイロット噴射
領域にない場合（ステップＳ２の判定がＮＯの場合）
は、ステップＳ２３でマップから求められた噴射量Ｑｍ
によるメイン噴射のみからなる燃料噴射が実行される。

【００３３】以上のような当実施形態の装置の制御動作
を、図４〜図７を参照しつつ更に具体的に説明する。

【００３４】図４はエンジンの低回転域における急加速
時の運転状態の変化を示すものであって、同図中の点Ａ
から点Ｂへの変化は無過給状態からの急加速を示してお
り、また点Ｃから点Ｄへの変化は過給圧がゼロより大き
いが設定値より小さい低過給状態からの急加速を示して
いる。また、図５は燃料噴射弁の噴射タイミング及び噴
射時間を制御する信号である噴射パルスを示すものであ
って、同図の（イ）は図４中の点Ａの運転領域にある場
合、（ロ）は図４中の点Ａから点Ｂへの急加速の場合、
（ハ）は図４中の点Ｃから点Ｄへの急加速の場合をそれ
ぞれ示している。さらに、図６は図４中の点Ａから点Ｂ
への急加速の場合におけるパイロット噴射量の変化及び
筒内温度の変化を示している。また、図７はパイロット
噴射及びメイン噴射を行った場合の燃焼による熱発生率
の変化を示したものであり、この図において破線は急加
速時に増量補正を行わない場合、実線はパイロット噴射
の増量補正を行った場合を示している。

【００３５】エンジンの低回転側や低負荷側の運転領域
（例えば点Ａの運転領域）では、図５（イ）に示すよう
にメイン噴射に加えてこれより前にパイロット噴射が行
われるようになっており、このようなパイロット噴射が
行われる運転領域で急加速操作（アクセルペダル踏み込
み）が行われたとき、パイロット噴射の割合が増大する
ように少なくともパイロット噴射量が増量される。

【００３６】例えば、無過給状態からの急加速によって
点Ａから点Ｂへ運転状態が変化したとき、図５（ロ）に
示すようにパイロット噴射量のみが増量補正される。こ
の場合、図６に示すように運転状態の変化に応じた基本
的なパイロット噴射量Ｑｐの変化に加えて増量値ΔＱｐ
によるパイロット噴射の増量補正が行われる。また、低
過給状態からの急加速によって点Ａから点Ｂへ運転状態
が変化したときは、図５（ハ）に示すようにパイロット
噴射量及びメイン噴射量の双方が増量補正されるが、メ
イン噴射よりもパイロット噴射の方が増量割合が大きく
される。

【００３７】このように急加速時には主にパイロット噴
射量Ｑｐが増量補正されることにより、図７に示すよう
に燃焼による熱発生率が高められる。すなわち、パイロ
ット噴射された燃料は噴射からある程度遅れて予混合燃
焼し、その予混合燃焼の開始後にメイン噴射された燃料
が拡散燃焼するが、無過給もしくは低過給の状態からの
急加速時において過給量の増加とそれに伴う筒内圧力、
筒内温度の上昇には遅れが生じている加速初期には、パ
イロット噴射量及びメイン噴射量を基本噴射量Ｑｐ，Ｑ
ｍに制御したとすれば、図7中に破線で示すように熱発
生率が充分に高められない。これに対し、当実施形態の
ようにパイロット噴射量を増量すると、図7中に実線で
示すように、パイロット噴射された燃料の予混合燃焼に
よる熱発生率が増加し、それに伴いメイン噴射による拡
散燃焼が促進されてその熱発生率が上昇する。

【００３８】この熱発生率の上昇がトルクアップをもた
らし、エンジン回転数の上昇を速める。そして、このエ
ンジン回転数の上昇に伴う排気量の増加で過給が促進さ
れて過給量の増加が速められ、加速レスポンスが向上さ
れることとなる。

【００３９】しかも、主にパイロット噴射量が増量され
るため、スモークの発生が抑制される。つまり、筒内温
度が充分に上昇していない加速初期にメイン噴射量を多
く増量すると燃料が完全燃焼しきれずにスモークが発生
し易くなるが、当実施形態では主にパイロット噴射量を
増量しているために、増量した燃料が充分に完全燃焼し
得る。

【００４０】また、メイン噴射の燃料の燃焼までの間に
パイロット噴射による燃料の燃焼により既燃ガスが生成
され、パイロット噴射量の増量によって既燃ガス生成量
も増加する。そして、メイン噴射の燃料の燃焼時に燃焼
室内に存在する既燃ガスはＥＧＲと同等の作用を有する
ので、パイロット噴射量の増量はＮＯｘを低減する効果
も発揮する。

【００４１】このようにして、加速初期にパイロット噴
射量の割合が多くされることにより、スモークの発生が
抑制され、かつＮＯｘが低減されつつ、加速レスポンス
が高められることとなる。とくにスモークが発生し易い
無過給状態からの加速初期には、パイロット噴射量のみ
を増量することで充分にスモークが抑制される。また、
無過給状態と比べると多少は燃焼促進に有利な低過給状
態からの加速初期には、メイン噴射量も少しは増量補正
されるが、これよりパイロット噴射量の増量割合が大き
くされることにより、スモーク及びＮＯｘの低減と加速
レスポンスの向上が達成される。

【００４２】パイロット噴射量の増量補正（またはパイ
ロット噴射量及びメイン噴射量の増量補正）が行われて
からは、図６中に示すように、筒内温度が次第に上昇
し、それにより燃焼が促進されるため、増量補正（図６
中のハッチング部分）が次第に減衰され、所定の減衰時
間経過後に増量補正がゼロとされる。

【００４３】図８は燃料噴射の制御の別の実施形態を示
すフローチャートである。

【００４４】このフローチャートにおいて、ステップＳ
６までの処理は図３のフローチャートに示したものと同
様である。パイロット噴射領域での急加速時（ステップ
Ｓ５の判定がＹＥＳ）であって、過給圧がゼロより小さ
い無過給状態（ステップＳ６の判定がＹＥＳ）の場合、
パイロット噴射増量値ΔＱｐの算出（ステップＳ８）及
び減衰時間のタイマーＴＯのセット（ステップＳ９）が
行われるとともに、ステップＳ３１でポスト噴射実行条
件成立か否かが判定される。ここでは、例えば排気ガス
温度センサ３３の検出信号に基づき、排気ガス温度が所
定値より低いときポスト噴射実行条件成立と判定され、
この場合は、ポスト噴射量Ｑpostが算出され（ステップ
Ｓ３２）、噴射量がＱｐ＋ΔＱｐのパイロット噴射と噴
射量がＱｍのメイン噴射と噴射量がＱpostのポスト噴射
とが実行される（ステップＳ３３）。このポスト噴射
は、メイン噴射より後の膨張行程において行われ、ポス
ト噴射による燃焼が主に排気エネルギーの増大に費やさ
れるように噴射タイミングが設定されている。

【００４５】ステップＳ３１でポスト噴射実行条件が不
成立（排気ガス温度が所定値以上）と判定された場合
は、噴射量がＱｐ＋ΔＱｐのパイロット噴射と噴射量が
Ｑｍのメイン噴射とが実行される（ステップＳ３４）。

【００４６】噴射実行（ステップＳ３３またはステップ
Ｓ３４）に続いては、タイマーＴＯがゼロか否か判定
（ステップＳ３５）が行われ、この判定に基づき、タイ
マーＴＯがゼロとなるまで、タイマーＴＯがディクリメ
ントされ（ステップＳ３６）、かつパイロット噴射増量
値ΔＱｐが所定量Ｑptずつ小さくされつつ（ステップＳ
３７）、ステップＳ３１〜Ｓ３４の制御が繰り返され
る。

【００４７】所定の減衰時間の経過によってタイマーＴ
Ｏがゼロとなったときは、ステップＳ３８でパイロット
噴射増量値ΔＱｐがゼロとされてリターンされる。

【００４８】なお、ステップＳ６の判定がＮＯの場合の
処理は図８に示していないが、図３中のステップＳ７〜
Ｓ２１と同様の処理により減衰時間が経過するまでパイ
ロット噴射量及びメイン噴射量の増量補正を行うように
すればよい。あるいは、この場合もポスト噴射実行条件
成立か否かを判定し、ポスト噴射実行条件成立の場合は
パイロット噴射量及びメイン噴射量の増量補正に加えて
ポスト噴射を行うようにしてもよい。

【００４９】また、ステップＳ５の判定がＮＯの場合の
処理、及びステップＳ３の判定がＮＯの場合の処理は図
８に示していないが、図３のフローチャートに示すもの
と同様とすればよい。

【００５０】この実施形態によると、無過給状態（もし
くは低過給状態）からの急加速時の加速初期に、前述の
ようなパイロット噴射量の増量補正による作用に加え、
ポスト噴射実行条件が成立した場合にポスト噴射が行わ
れることで加速応答性がより一層高められる。すなわ
ち、ターボラグが生じている加速初期に、パイロット噴
射及びメイン噴射に加えてメイン噴射の後に行われるポ
スト噴射により、過給機のタービンに与えられる排気エ
ネルギーが増大するため、過給作用が促進されて過給圧
の上昇が速められ、加速応答性が高められることとな
る。

【００５１】図９は燃料噴射の制御のさらに別の実施形
態を示すフローチャートである。

【００５２】このフローチャートにおいても、ステップ
Ｓ６までの処理は図３のフローチャートに示したものと
同様である。パイロット噴射領域での急加速時（ステッ
プＳ５の判定がＹＥＳ）であって、過給圧がゼロより小
さい無過給状態（ステップＳ６の判定がＹＥＳ）の場
合、パイロット噴射増量値ΔＱｐの算出（ステップＳ
８）及び減衰時間のタイマーＴＯのセット（ステップＳ
９）が行われるとともに、ステップＳ４１でパイロット
噴射の分割が可能か否かが判定され、その判定がＹＥＳ
であればさらにステップＳ４２で分割数が１回か２回か
が判定される。ここでは、分割によって噴射パルス幅が
有効に噴射可能な最小パルス幅より小さくなることのな
いように、パイロット噴射量（基本的な噴射量Ｑｐに増
量値ΔＱｐを加えた値）が予め設定された第１の基準値
以上のときに分割可能とされ、この場合に第１の基準値
から第２の基準値（第１の基準値より所定量大きい値）
までの範囲であれば分割が１回、第２の基準値以上であ
れば分割が２回と判定される。

【００５３】分割が可能であって、分割数が１回と判定
された場合は、ステップＳ４３で、基本のパイロット噴
射タイミングによるパイロット噴射に対してそれより早
い時期に分割噴射が行われるように分割噴射タイミング
が算出される。なお、フローチャート中には示していな
いが、基本のパイロット噴射タイミング及びメイン噴射
タイミングは、運転状態に応じてマップから算出され
る。

【００５４】そしてステップＳ４４で、分割パイロット
噴射及びメイン噴射が実行され、つまり、噴射量がＱｐ
＋ΔＱｐのパイロット噴射が分割されて分割噴射タイミ
ング及び基本のパイロット噴射タイミングの各噴射が行
われるとともにメイン噴射タイミングで噴射量がＱｍの
メイン噴射が行われるように、燃料噴射弁１２が制御さ
れる。

【００５５】また、分割数が２回と判定された場合は、
ステップＳ４５，Ｓ４６で、基本のパイロット噴射タイ
ミングによるパイロット噴射に対してそれより早い時期
に２回の分割噴射が行われるように第１分割噴射タイミ
ング及び第２分割噴射タイミングが算出される。

【００５６】そしてステップＳ４７で、分割パイロット
噴射及びメイン噴射が実行され、つまり、噴射量がＱｐ
＋ΔＱｐのパイロット噴射が分割されて第１分割噴射タ
イミング、第２分割噴射タイミング及び基本のパイロッ
ト噴射タイミングの各噴射が行われるとともにメイン噴
射タイミングで噴射量がＱｍのメイン噴射が行われるよ
うに、燃料噴射弁１２が制御される。

【００５７】また、上記ステップＳ４１で分割が可能で
ないと判定された場合は、ステップＳ４８で、噴射量が
Ｑｐ＋ΔＱｐの分割しないパイロット噴射と噴射量がＱ
ｍのメイン噴射が実行される。

【００５８】噴射実行（ステップＳ４４もしくはステッ
プＳ４７またはステップＳ４８）に続いては、タイマー
ＴＯがゼロか否か判定（ステップＳ４９）が行われ、こ
の判定に基づき、タイマーＴＯがゼロとなるまで、タイ
マーＴＯがディクリメントされ（ステップＳ５０）、か
つパイロット噴射増量値ΔＱｐが所定量Ｑptずつ小さく
されつつ（ステップＳ５１）、ステップＳ４１〜Ｓ４８
の制御が繰り返される。

【００５９】所定の減衰時間の経過によってタイマーＴ
Ｏがゼロとなったときは、ステップＳ５３でパイロット
噴射増量値ΔＱｐがゼロとされてリターンされる。な
お、ステップＳ６の判定がＮＯの場合の処理は図９に示
していないが、図３中のステップＳ７〜Ｓ２１と同様の
処理により減衰時間が経過するまでパイロット噴射量及
びメイン噴射量の増量補正を行うようにすればよい。あ
るいは、この場合もパイロット噴射が分割可能か否かを
判定し、分割可能の場合は分割パイロット噴射及びメイ
ン噴射を実行するようにしてもよい。

【００６０】また、ステップＳ５の判定がＮＯの場合の
処理、及びステップＳ３の判定がＮＯの場合の処理は図
９に示していないが、図３のフローチャートに示すもの
と同様とすればよい。

【００６１】この実施形態によると、無過給状態（もし
くは低過給状態）からの急加速時の加速初期に、前述の
ようなパイロット噴射量の増量補正による作用に加え、
分割可能な場合にパイロット噴射が分割されることによ
りパイロット噴射の期間的範囲が進角側に拡大され、つ
まり分割された噴射の開始時期が分割されない場合のパ
イロット噴射の開始時期よりも進角される。

【００６２】このようにパイロット噴射量が増量されつ
つ分割によってパイロット噴射の期間的範囲が進角側に
拡大されると、メイン噴射の燃焼が行われる時期までに
生成される既燃ガスの量が増加することにより、ＥＧＲ
と同等の作用によるＮＯｘ低減効果が一層高められ、加
速初期のエミッション改善により有利となる。

【００６３】なお、本発明の装置は上記各実施形態以外
にも種々変更可能である。例えば、図８に示す制御と図
９に示す制御とを組み合わせ、パイロット噴射領域での
加速初期に、パイロット噴射の分割が可能で、かつ排気
ガス温度が低い場合に、分割したパイロット噴射とメイ
ン噴射とポスト噴射とを行うようにしてもよい。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の燃料制御
装置は、直噴式のターボ過給機付ディーゼルエンジンに
おいて、低回転域でパイロット噴射とメイン噴射とを行
わせるとともに、低回転域での加速初期に、メイン噴射
に対するパイロット噴射の割合を増大させるようにして
いるため、メイン噴射の増量を抑制することでスモーク
の増大を抑制し、かつパイロット噴射の増量により、Ｎ
Ｏｘを低減するとともに、加速レスポンスを向上するこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料制御装置を備えたターボ過給
機付ディーゼルエンジンの実施形態を示す概略図であ
る。

【図２】エンジンのコントロールユニットの具体的構成
を示すブロック図である。

【図３】燃料制御の一実施形態を示すフローチャートで
ある。

【図４】低回転域における急加速時の運転状態の変化を
示す説明図である。

【図５】図４中の点Ａの運転領域にある場合と、点Ａか
ら点Ｂへの急加速の場合と、点Ｃから点Ｄへの急加速の
場合とにつき、パイロット噴射及びメイン噴射の各噴射
パルスを示す図である。

【図６】図３に示す制御による場合の急加速時のパイロ
ット噴射量及び筒内温度の時間的変化を示すタイムチャ
ートである。

【図７】パイロット噴射及びメイン噴射を行った場合の
燃焼による熱発生率の変化を示す説明図である。

【図８】燃料制御の別の実施形態を示すフローチャート
である。

【図９】燃料制御のさらに別の実施形態を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１ エンジン本体 ５ ターボ過給機 １２ 燃料噴射弁 ３０ コントロールユニット ３５ 運転状態検出手段 ３６ 燃料制御手段

フロントページの続き (72)発明者 片岡 一司 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 森実 健一 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 荒木 啓二 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G301 HA02 HA11 HA13 JA03 JA24 JA25 KA12 KA13 KA24 LC01 MA11 MA18 MA23 MA26 MA27 NA08 ND41 NE01 NE11 PA07Z PA16Z PB08Z PD11Z PE01Z PE03Z PF03Z

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ターボ過給機を備えるとともに、エンジ
   ン負荷に対応した量の燃料を燃焼室内に直接噴射する燃
   料噴射弁を備えたターボ過給機付ディーゼルエンジンに
   おいて、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手
   段と、この運転状態検出手段による検出に応じて上記燃
   料噴射弁からの燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段と
   を備え、この燃料噴射制御手段は、低回転域においてパ
   イロット噴射により予混合燃焼を行わせてからメイン噴
   射により拡散燃焼を行わせるように燃料噴射を制御する
   とともに、この低回転域で加速が行われた場合の加速初
   期に、メイン噴射に対するパイロット噴射の割合を増大
   させるように構成されていることを特徴とするターボ過
   給機付ディーゼルエンジンの燃料制御装置。
2. 【請求項２】 燃料噴射制御手段は、ターボ過給機によ
   る過給量が少ない部分負荷運転領域での加速初期には、
   メイン噴射とパイロット噴射の双方を増量補正し、か
   つ、メイン噴射の増量割合に対してパイロット噴射の増
   量割合を大きくするように構成されていることを特徴と
   する請求項１記載のターボ過給機付ディーゼルエンジン
   の燃料制御装置。
3. 【請求項３】 燃料噴射制御手段は、ターボ過給機によ
   る過給が実質的に行われていない無過給状態における加
   速初期には、パイロット噴射のみを増量補正するように
   構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の
   ターボ過給機付ディーゼルエンジンの燃料制御装置。
4. 【請求項４】 燃料噴射制御手段は、排気ガス温度が低
   い場合の加速初期に、少なくともパイロット噴射の増量
   補正を行うとともに、メイン噴射より後のポスト噴射を
   行うように燃料噴射を制御することを特徴とする請求項
   １乃至３のいずれかに記載のターボ過給機付ディーゼル
   エンジンの燃料制御装置。
5. 【請求項５】 燃料噴射制御手段は、加速初期の増量補
   正によってパイロット噴射量が所定値以上に多くなった
   ときにパイロット噴射を複数回に分割し、分割噴射を行
   わない場合と比べてパイロット噴射の期間的範囲を進角
   側に拡大するように構成されていることを特徴とする請
   求項１乃至４のいずれかに記載のターボ過給機付ディー
   ゼルエンジンの燃料制御装置。
6. 【請求項６】 燃料噴射制御手段は、メイン噴射に対す
   るパイロット噴射の割合を増大させる加速初期に、パイ
   ロット噴射の終了からメイン噴射の開始までの間隔を一
   定に保つことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに
   記載のターボ過給機付ディーゼルエンジンの燃料制御装
   置。