JP2002235590A - ディーゼルエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アイドル時にポスト噴射を行う場合にもエン
ジン回転速度の変動をポスト噴射を行わない通常のアイ
ドル時と同一に保つ。 【解決手段】 燃料噴射弁を用いてメイン噴射と、この
メイン噴射後の膨張行程でのポスト噴射とを行うディー
ゼルエンジンの制御装置において、コントロールユニッ
ト１５が、アイドル時にポスト噴射を行う場合目標回転
速度が維持されるようにメイン噴射量とポスト噴射時期
を合わせて制御する制御手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はディーゼルエンジ
ンの制御装置、特にアイドル回転速度制御を行うものに
関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の目的のためメイン噴射の終了後の
膨張行程や排気行程で小量の燃料を噴射する、いわゆる
ポスト噴射を行うものがある（特開平２０００−４５８
２８号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のポスト噴射量は
小量でしかなかったところが、排気浄化への要求の厳し
さに対応し従来のポスト噴射量より格段に大きいポスト
噴射量を設定する場合が生じてきている。たとえば触媒
の暖機促進等のため排気温度を大幅に上昇させることを
目的としてメイン噴射後の膨張行程でポスト噴射を行う
とき、小量であればポスト噴射燃料の殆どは排気温度上
昇のための熱に変化してトルクを生ずるまでに到らない
のであるが、ポスト噴射量が大きくなると、一部はトル
クに変化する。すなわち、メイン噴射後の膨張行程での
ポスト噴射により新たにトルク（このポスト噴射により
発生するトルクを以下単に「ポストトルク」という。）
が発生する。

【０００４】そして、このポストトルクが特にアイドル
回転速度制御中に生じる場合に問題となる。負荷が最も
低くしたがって供給燃料が最も少なくエンジン回転速度
が不安定になりがちであるアイドル時にはアイドル回転
速度制御により予め定めた目標回転速度ＴＮＥが維持さ
れるように、たとえば実際のエンジン回転速度Ｎｅが目
標回転速度ＴＮＥより低下したときには目標値からの偏
差に基づいたフィードバック量をメイン噴射量に加えて
燃料増量を行い実回転速度を目標値へと戻している。こ
れを制御系で表すと従来装置は図５３に示したように
（１）実際のエンジン回転速度Ｎｅの目標回転速度ＴＮ
Ｅからの偏差ＤＮＥを演算し、（２）この偏差ＤＮＥと
フィードバックゲイン（一定）とを用いてフィードバッ
ク量ＱｆＩｓｃＭを演算し、（３）このフィードバック
量ＱｆＩｓｃＭで燃料噴射量を補正してメイン噴射量Ｔ
ＱｆＭＩを算出するものである。こうしたアイドル回転
速度制御中にポスト噴射が行われてポストトルクが生じ
これに起因してエンジン回転速度が目標値を超えて上昇
するときにも、従来装置御ではメイン噴射量を低減して
メイン噴射によるトルク（以下単に「メイントルク」と
いう。）を低下させることでポストトルクを相殺してエ
ンジン回転速度を目標値に保つよう作動する。

【０００５】このとき特にポストトルクが大きいと、こ
の大きくなったポストトルクをメイントルクの減少によ
り相殺しようとしてメイン噴射量を最小で０まで低下さ
せなければならない。しかしながら、ポスト噴射がメイ
ン噴射に置き換わってメイン噴射の機能のすべてを果た
すことはできない。メイン噴射量ならびにメイン噴射時
期はアイドル状態に最適なトルクが生じるように定めら
れているのに対して、ポスト噴射時期はメイン噴射時期
よりも遅角側に設定されているため、どうしてもポスト
噴射燃料が燃焼する際の筒内温度が低くポスト噴射燃料
が低温で燃焼することになり、排気微粒子を構成するす
すや窒素酸化物ＮＯｘの排出量が増大してエミッション
が悪化する。

【０００６】そこで本発明はアイドル時にポスト噴射を
行う場合にも目標回転速度を維持するの際してメイン噴
射量だけでなくポスト噴射時期をも合わせて制御する構
成とすることにより、アイドル時にポスト噴射を行う場
合にもエンジン回転速度の変動をポスト噴射を行わない
通常のアイドル時と同一に保つことを目的とする。

【０００７】具体的な構成としては図５４に示すよう
に、（ａ１）空気過剰率に応じて制御量の分配係数ＫＤ
ＮＥを定め、（ａ２）この分配係数ＫＤＮＥで実回転速
度のＮｅの目標回転速度ＴＮＥからの偏差ＤＮＥを分配
することにより、ＤＮＥ×ＫＤＮＥをポスト噴射時期に
対する制御量として、これに対してＤＮＥ×（１−ＫＤ
ＮＥ）をメイン噴射量に対する制御量として決定し、
（ａ３）あとは各制御量とフィードバックゲイン（一
定）とを用いてフィードバック量ＩｔＩｓｃＰ、ＱｆＩ
ｓｃＭを演算し、（ａ４）各フィードバック量ＩｔＩｓ
ｃＰ、ＱｆＩｓｃＭで対応するポスト噴射時期、燃料噴
射量を補正して目標ポスト噴射時期ＴＩｔＰとメイン噴
射量ＴＱｆＭＩを算出する構成とする。あるいは図５５
のように（ｂ１）分配係数を織り込むとともに空気過剰
率に応じて変化するフィードバックゲインをメイン噴射
量の制御とポスト噴射時期の制御とで別々に設定してお
き、（ｂ２）この空気過剰率により変化するフィードバ
ックゲインと偏差ＤＮＥとを用いてフィードバック量Ｉ
ｔＩｓｃＰ、ＱｆＩｓｃＭを演算し、（ｂ３）各フィー
ドバック量ＩｔＩｓｃＰ、ＱｆＩｓｃＭで対応するポス
ト噴射時期、燃料噴射量を補正して目標ポスト噴射時期
ＴＩｔＰとメイン噴射量ＴＱｆＭＩを算出する構成とす
る。

【０００８】ここで、制御量の分配係数ＫＤＮＥを定め
るのに空気過剰率をもってするのは、以下の考えに基づ
くものである。

【０００９】まず、ポスト噴射燃料のうちポストトルク
に変化する割合はポスト噴射量が一定であればポスト噴
射時期に応じて変化しポスト噴射時期が進角するほど増
加する。またポスト噴射時期が同じであればポストトル
クはポスト噴射量が多いほど大きくなる。したがってポ
ストトルクの大きさはポスト噴射時期とポスト噴射量に
より定まるものと考えられる。一方、メイン噴射量とポ
スト噴射量の合計で空気過剰率が定まるため、ポスト噴
射量が変化すれば空気過剰率が変化する。そこで、ポス
ト噴射量を大きく設定する場合にそのポスト噴射量によ
り定まる空気過剰率とポスト噴射時期とをパラメータに
してポストトルクの影響を調べたところ図５６に示す結
果が得られた。同図中段に示すように、ポストトルクは
空気過剰率一定（ポスト噴射量一定）の場合ポスト噴射
時期が遅角するほど低下している。よってポスト噴射時
期を遅角することでポストトルクを抑制することができ
る。

【００１０】また、図５６上段のように一般的に空気過
剰率が小さくなるとポスト噴射分の燃費（燃焼率）が悪
化する。すなわちメイン噴射量が小さいとき（空気過剰
率が大きい）にはポスト噴射燃料が燃焼する際の雰囲気
中の酸素濃度が十分であり燃料と酸素との反応が起り易
い（燃焼速度が速い）ためポスト噴射燃料のほぼ全量が
燃焼してポスト噴射分の燃費が良くなる。一方、メイン
噴射量が大きいとき（空気過剰率が小さい）にはポスト
噴射燃料が燃焼する際の雰囲気中の酸素濃度が少なく燃
焼速度が遅いためポスト噴射燃料の一部が燃え残ってポ
スト噴射分の燃費が悪くなるとともに先に燃焼したポス
ト噴射燃料の発生熱がその後に燃焼に使われるためポス
ト噴射による総熱量が小さくなりポストトルクが小さく
なる。これにより図５６中段に示すように空気過剰率が
小さくなるほどポスト噴射時期の変化に対するポストト
ルクの変化が小さくなる（ポストトルク感度が悪くな
る）。

【００１１】よってポスト噴射量を大きく設定する場合
に空気過剰率が大きくなるほどポストトルク感度がよく
なるといった現象を示す範囲をλ１〜λ２で定義する
と、図５７（ａ）に示した概念図が得られる。ここで、
小さい側の限界値であるλ１は悪いながらもポストトル
ク感度がある空気過剰率である。大きい側の限界値であ
るλ２はポストトルクを考慮する必要のある限界の空気
過剰率である。

【００１２】次に、図５７（ａ）により本発明の制御概
念を説明する。同図において縦軸はポストトルク感度に
相当するパラメータであり、ポスト噴射のトルク制御に
対するポスト噴射の分担割合を表す。たとえば０はポス
ト噴射の分担割合が０、つまりメイン噴射のみでトルク
制御を行うことを示す。この状態から値が大きくなるの
につれてポスト噴射の分担割合が増し、１になると今度
はポスト噴射のみでトルク制御を行うことを示す。

【００１３】なお、ポスト噴射によるトルク制御はポス
ト噴射量でなくポスト噴射時期の制御で行う。これに対
してメイン噴射によるトルク制御はメイン噴射量の制御
で行う。

【００１４】これによりポスト噴射が開始してエンジン
トルクが増加したとき、空気過剰率がλ１〜λ２の範囲
内でλ２側にあればポスト噴射時期を遅角することで効
果的にポストトルクを低減できるため、メイン噴射量を
低減させる量が、従来のメイン噴射量のみでエンジント
ルクを低下させる場合より小さくなる。

【００１５】したがって図５７（ａ）に示すように空気
過剰率がλ１〜λ２の範囲内でλ２に近いほどポスト噴
射時期の制御に重みをもたせることで、すなわち空気過
剰率に応じてメイン噴射量及びポスト噴射時期を制御す
ることで排気の悪化を招くことなくトルク変動を防止で
きることになる。

【００１６】なお、図５７（ａ）では直線の特性として
いるが、実際の制御に適用するに際しては図５７（ｂ）
に示したように空気過剰率がλ１〜λ２の範囲外にある
ときについても含めて対処することが必要となるためλ
１〜λ２の範囲とそれ以外の範囲との領域の境で運転状
態が大きく変化しないように曲線の特性として滑らかに
つないでいる。

【００１７】次に空気過剰率がλ１〜λ２の範囲外にあ
るときについて説明する。

【００１８】まず空気過剰率がλ２より大きなλ２〜λ
３の範囲内ではポスト噴射量はそれほど大きくなく一般
的な量であるため本発明の課題（ポスト噴射量を大きく
設定する場合の回転速度の変動）が発生しない領域であ
る。よってこの領域では従来通りメイン噴射量によるト
ルク制御だけで十分に回転速度の変動を防止できるた
め、図５７（ｂ）に示すようにλ３に近いほどメイン噴
射量の制御に重みをもたせればよい。

【００１９】また空気過剰率がλ１より小さな範囲では
ポスト噴射量は大幅に大きくなっているもののポスト噴
射燃料の燃焼速度が非常に遅くポストトルク感度が悪い
ため、メイン噴射量の制御に重みをもたせるようにすべ
きである（したがってメイン噴射量の制御だけでトルク
制御を行う）。

【００２０】なお、ポスト噴射時期を進角するほどポス
ト噴射燃料のうちポストトルクに変化する割合が高くな
ること、一方遅角するほどポスト噴射分の燃費が悪くな
り（燃焼しない燃料の割合が高くなり）、それに応じて
排気が悪化する（未然ＨＣの排出量が増大する）ことを
考慮して、ポスト噴射時期は図５６中のハッチングの範
囲内で制御するようにしている。

【００２１】また、図５７（ｂ）でのλ２近傍でポスト
噴射の制御の分担割合が最大となるが、その場合に最大
値の１とせず１弱としてメイン噴射量による制御の余地
を残しているのは、例えばアイドル時に補機負荷の変化
により回転変動が発生したときメイン噴射量でトルク制
御を行ってこの回転変動を吸収させるようにするためで
ある。

【００２２】なお、図５７（ｂ）を用いて本発明の対象
であるポスト噴射量を大きく設定する場合と、従来より
行われている一般的なポスト噴射量に設定する場合とを
比較してみると、図中のλ３がポスト噴射開始前のメイ
ン噴射のみの空気過剰率である。一般的なポスト噴射量
はメイン噴射量に対してそれほど大きくなく、そのとき
のポスト噴射開始後の空気過剰率はλ４となってλ３か
らそれほどずれるものでない。ところが本発明の対象で
あるポスト噴射量を大きく設定した場合のポスト噴射開
始後の空気過剰率は例えばλ５となり、従来より行われ
ている一般的な場合のλ４に比して相当小さくなってい
る。

【００２３】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、メイン噴
射と、このメイン噴射後の膨張行程でのポスト噴射とを
行うディーゼルエンジンの制御装置において、アイドル
時にポスト噴射を行う場合、目標回転速度が維持される
ようにメイン噴射量とポスト噴射時期を合わせて制御す
る制御手段を備える。

【００２４】第２の発明では、第１の発明において図５
４に示すように前記制御手段が、実際のエンジン回転速
度Ｎｅの目標回転速度ＴＮＥからの偏差ＤＮＥを演算す
る手段３１と、空気過剰率に応じて制御量の分配係数Ｋ
ＤＮＥを設定する手段３２と、この分配係数ＫＤＮＥと
前記偏差ＤＮＥとからポスト噴射時期に対する制御量と
メイン噴射量に対する制御量とを決定する（たとえばＤ
ＮＥ×ＫＤＮＥをポスト噴射時期に対する制御量とし
て、これに対してＤＮＥ×（１−ＫＤＮＥ）をメイン噴
射量に対する制御量として決定する）手段３３と、ポス
ト噴射時期に対する制御量とフィードバックゲインとを
用いてポスト噴射時期のフィードバック量ＩｔＩｓｃＰ
を演算する手段３４と、このフィードバック量ＩｔＩｓ
ｃＰでポスト噴射時期を補正して目標ポスト噴射時期Ｔ
ＩｔＰを算出する手段３５と、メイン噴射量に対する制
御量とフィードバックゲインとを用いてメイン噴射量の
フィードバック量ＱｆＩｓｃＭを演算する手段３６と、
このフィードバック量ＱｆＩｓｃＭで燃料噴射量Ｑｆを
補正してメイン噴射量ＴＱｆＭＩを算出する手段３７と
からなる。

【００２５】第３の発明では、第１の発明において図５
５に示すように前記制御手段が、実際のエンジン回転速
度Ｎｅの目標回転速度ＴＮＥからの偏差ＤＮＥを演算す
る手段３１と、空気過剰率に応じたフィードバックゲイ
ンをメイン噴射量の制御用とポスト噴射時期の制御用と
に別々に設定する手段４１、４２と、ポスト噴射時期の
制御用の空気過剰率に応じたフィードバックゲインと前
記偏差ＤＮＥとを用いてポスト噴射時期のフィードバッ
ク量ＩｔＩｓｃＰを演算する手段４３と、このフィード
バック量ＩｔＩｓｃＰでポスト噴射時期を補正して目標
ポスト噴射時期ＴＩｔＰを算出する手段３５と、メイン
噴射量の制御用の空気過剰率に応じたフィードバックゲ
インと前記偏差ＤＮＥとを用いてメイン噴射量のフィー
ドバック量ＱｆＩｓｃＭを演算する手段４４と、このフ
ィードバック量ＱｆＩｓｃＭで燃料噴射量Ｑｆを補正し
てメイン噴射量ＴＱｆＭＩを算出する手段３７とからな
る。

【００２６】第４の発明では、第２の発明においてポス
ト噴射時期のフィードバック量ＩｔＩｓｃＰを演算する
のに用いるフィードバックゲインをポスト噴射時期に応
じて補正する。

【００２７】第５の発明では、第１から第４までのいず
れか一つの発明において空気過剰率が１を超える雰囲気
でＮＯｘを保持し空気過剰率が１以下の雰囲気でＮＯｘ
を浄化するＮＯｘ触媒機能、ＨＣ・ＣＯを酸化する酸化
触媒機能または排気微粒子を捕捉するフィルタ機能を単
独でまたは組み合わせで持つ排気浄化装置を備える。

【００２８】第６の発明では、第５の発明おいてターボ
過給機を備える場合にターボ過給機に回収される排気エ
ネルギを抑制する。

【００２９】

【発明の効果】ポストトルクはポスト噴射量一定の場合
ポスト噴射時期が遅角するほど低下するためポスト噴射
時期を遅角することでポストトルクを抑制することがで
きる。したがって、第１の発明によりメイン噴射量に加
えてポスト噴射時期を制御し、その際ポスト噴射量を大
きく設定してあっても大きなポストトルクが生じて回転
変動に影響することがないようにポスト噴射時期を遅角
側に制御することで、アイドル時にポスト噴射を行う場
合にもエンジン回転速度の変動をポスト噴射を行わない
通常のアイドル時と同一に保つことができる。

【００３０】第２、第３の発明によればポスト噴射量が
増大するのに伴い空気過剰率が小さくなってゆくので、
この空気過剰率の減少に合わせてポスト噴射時期により
トルクを制御する割合を増し、所定の空気過剰率におい
てポスト噴射時期によりトルクを制御する割合を最大に
することができる。この状態ではメイン噴射量はほぼ所
定値に固定され、ポスト噴射時期（ポスト噴射開始時
期）によりトルクが制御される。すなわち、ポストトル
クの生成により実回転速度が目標値より上昇したときに
はポスト噴射開始時期を遅らせることによりトルクが減
らされ、この逆に実回転速度が目標値より低下したとき
にはポスト噴射開始時期を進めることによりトルクが増
やされ、これによって実回転速度が目標値へと戻され
る。

【００３１】この場合、ポスト噴射量が大きく設定され
ていても従来装置のようにメイン噴射量が減らされるこ
とはないのでメイン噴射により最低限必要なトルクは確
保されており、また空気過剰率を運転性や排気が悪化し
ないように予め定めておけばポスト噴射量は基本的にこ
の所望の空気過剰率を達成する量となるため、ポスト噴
射により所望の温度にまで排気温度を高めつつ燃焼、運
転性や排気の悪化を抑制することができる。

【００３２】そして、ポスト噴射量がさらに増大し空気
過剰率が１の近傍にきたときにはポストルクの発生量が
低下するためポスト噴射時期によりトルクを制御する割
合を最小に、つまりメイン噴射量によりトルクを制御す
る割合を最大にすることができる。この状態ではたとえ
ば実回転速度が目標値より低下したときにはメイン噴射
量を増やすことによりトルクが増やされ、この逆に実回
転速度が目標値より上昇したときにはメイン噴射量を減
らすことによりトルクが減らされ、これによって実回転
速度が目標値へと戻される。

【００３３】第４の発明によればアイドル時にポスト噴
射を行う場合の回転速度の変動をより精度良く制御する
ことができる。

【００３４】第５の発明によれば、空過剰率が１を超え
る雰囲気（リーン雰囲気）でＮＯｘを保持し空気過剰率
が１以上の雰囲気（リッチ雰囲気）でＮＯｘを浄化する
ＮＯｘ触媒機能、ＨＣ・ＣＯを酸化する酸化触媒機能ま
たは排気微粒子を捕捉するフィルタ機能を単独であるい
は組み合わせで持つ排気浄化装置を第１、第２、第３、
第４の発明によるアイドル時のポスト噴射時期およびメ
イン噴射量のフィードバック制御とを組み合わせること
で、アイドル時にもＮＯｘの浄化、フィルタの再生、被
毒の解除が可能になり排気後処理装置の性能信頼性と耐
久性を高めることができる。

【００３５】第６の発明によれば、ターボ過給機を備え
る機関の場合に排気エネルギがターボ過給機に回収され
ることなくターボ過給機の下流に位置する排気後処理装
置へと供給されるので、ポスト噴射による昇温効果を効
率よく活用することができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】図１はディーゼルエンジンの概略
的な構成図で、１はエンジン本体、２は吸気通路、３は
排気通路である。

【００３７】エンジンにはコモンレール式の燃料噴射装
置４を備える。これは主として図示しない燃料タンクと
サプライポンプ、コモンレール（蓄圧室）５、気筒毎に
設けられる燃料噴射ノズル６からなり、高圧のサプライ
ポンプに生成した高圧燃料をコモンレール５に蓄え、燃
料噴射ノズル６内の三方弁７によってノズルニードルの
開閉を行うことで、噴射の開始と終了を自由に制御する
ことができる。コモンレール５内の燃料圧力は圧力セン
サとサプライポンプの吐出量制御機構により、常にエン
ジンの求める最適値に制御される。

【００３８】９は排気通路３と吸気通路２とを連通する
通路８に設けられ、ＥＧＲ（排気環流）を行うためのＥ
ＧＲ弁（ＥＧＲ装置）、１１は可変ノズルを備えるター
ボ過給機（排気タービン１１ａ、コンプレッサ１１ｂ、
可変ノズル１１ｃからなる）、１２はインタークーラで
ある。

【００３９】燃料噴射量、噴射時期、燃料圧力などの制
御は、マイクロプロセッサで構成されるコントロールユ
ニット１５により行われる。このためコントロールユニ
ット１５にはアクセル開度センサ１６、エンジン回転速
度とクランク角度を検出するセンサ１７、気筒判別のた
めのセンサ１８、水温センサ１９からの信号が、図示し
ない吸気温度センサ、大気圧センサからの信号とともに
入力し、これらに基づいてコントロールユニット１５
は、エンジン回転速度とアクセル開度に応じて目標燃料
噴射量と燃料噴射時期を演算し、この目標燃料噴射量に
対応してノズル内の三方弁７のＯＮ時間を制御し、また
目標噴射時期に対応して三方弁７のＯＮ時期を制御す
る。

【００４０】排気通路３には酸化触媒機能付きのＮＯｘ
触媒１３を備える。このＮＯｘ触媒１３は排気の空気過
剰率が１を越える領域で排気中のＮＯｘを吸着し、空気
過剰率が１以下になると吸着していたＮＯｘを脱離する
ともにこの脱離したＮＯｘを空気過剰率が１以下の雰囲
気下に存在するＨＣ、ＣＯを還元剤として用いて還元浄
化するものである。このＮＯｘ触媒１３の吸着ＮＯｘを
定期的に還元浄化してＮＯｘ触媒１３を再生するため一
定の条件になるとコントロールユニット１５はメイン噴
射後の膨張行程でポスト噴射を行う。このときのポスト
噴射の目的は（１）リッチ燃焼により排気温度を上昇さ
せこれにより触媒の昇温を図ること、（２）触媒による
ＮＯｘの還元を促進すること（そのためには空気過剰率
が１未満であることが必要）の２つであるため、目標空
気過剰率を１．０以下に設定する。

【００４１】ＮＯｘ触媒１３の下流のＤＰＦ（ディーゼ
ルパーティキュレートフィルタ）１４はすすなどの排気
微粒子を捕捉するためのものである。このＤＰＦ１４に
捕捉された排気微粒子が所定値になったときには排気温
度を高めて排気微粒子を自着火させて燃焼させＤＰＦ１
４を再生するため一定の条件になるとコントロールユニ
ット１５がメイン噴射後の膨張行程でポスト噴射を行
う。このときのポスト噴射の目的は排気微粒子を燃焼さ
せること（つまり酸素が必要なため空気過剰率は１以上
であることが必要）、目標空気過剰率を例えば１．２以
下に設定する。

【００４２】このようにＮＯｘ触媒１３、ＤＰＦ１４の
再生のためいずれもポスト噴射を行うが、それぞれでポ
スト噴射の目的とその際の目標空気過剰率が異なるの
で、ＮＯｘ触媒１３を再生するためポスト噴射を行う運
転をリッチ運転、ＤＰＦ１４を再生するためポスト噴射
を行う運転を再生運転として区別する。

【００４３】こうしたポスト噴射はアイドル時にも行う
のであるが、空気過剰率が１．２以下となるときのポス
ト噴射量は、従来より一般に行われるポスト噴射量の数
倍する量であり、従来は考慮の対象外であったポストト
ルクが発生する。そこで、このポストトルクの影響を受
けて回転速度変動が生じないように、つまり従来より一
般に行われるポスト噴射量の数倍する量のポスト噴射が
行われるときにも目標回転速度ＴＮＥが維持されるよう
にコントロールユニット１５はメイン噴射量に加えてポ
スト噴射時期をも制御する。具体的には、 予め定めた目標空気過剰率Ｔｌａｍｂに応じて制御量
の分配係数ＫＤＮＥを定め、 この分配係数ＫＤＮＥで目標回転速度ＴＮＥからの偏
差ＤＮＥを分配することにより、ＤＮＥ×ＫＤＮＥをポ
スト噴射時期に対する制御量として、これに対してＤＮ
Ｅ×（１−ＫＤＮＥ）をメイン噴射量に対する制御量と
して決定し、 あとは各制御量とＰＩＤゲイン（フィードバックゲイ
ン）とを用いてフィードバック量ＩｔＩｓｃＰ、ＱｆＩ
ｓｃＭを演算し、 各フィードバック量ＩｔＩｓｃＰ、ＱｆＩｓｃＭで対
応するポスト噴射時期ＴＰＩＴ、燃料噴射量Ｑｆを補正
して目標ポスト噴射時期ＴＩｔＰとメイン噴射量ＱｆＭ
Ｉを算出する。

【００４４】コントロールユニット１５で行われるこの
アイドル回転速度制御を含んだ制御の内容をフローチャ
ートに基づいて説明する。

【００４５】図２は燃料噴射量Ｑｆを演算するフローで
ある。このフローはクランク角の基準位置信号（図では
Ｒｅｆ．で略記）の入力毎に実行する。ステップ１でエ
ンジン回転速度Ｎｅとアクセル開度ＣＬを読み込み、ス
テップ２でこれらＮｅとＣＬから図３を内容とするマッ
プを検索することにより基本燃料噴射量Ｍｑｄｒｖを演
算する。ステップ３ではこの基本燃料噴射量に対してエ
ンジン冷却水温等に基づいて各種の補正を行い、この補
正後の値Ｑｆ１に対してさらにステップ４で図４を内容
とするマップに基づいて燃料噴射量の最大値Ｑｆ１ＭＡ
Ｘによる制限を行い、制限後の値を燃料噴射量Ｑｆとし
て演算する。

【００４６】図５はシリンダ吸入新気量Ｑａｃを演算す
るフローである。

【００４７】ステップ１ではエアフローメータ（ＡＭ
Ｆ）の出力電圧を読み込み、ステップ２でこの出力電圧
からテーブル変換により吸気量を演算する。ステップ３
では吸気脈動の影響をならすためこの吸気量演算値に対
して加重平均処理を行う。

【００４８】ステップ４ではエンジン回転速度Ｎｅを読
み込み、ステップ５においてこの回転速度Ｎｅと前記し
た吸気量の加重平均値Ｑａｓ０とから１シリンダ当たり
の吸入空気量Ｑａｃ０を

【００４９】

【数１】Ｑａｃ０＝（Ｑａｓ０／Ｎｅ）×ＫＣＯＮ＃、 ただし、ＫＣＯＮ＃：定数、 の式により計算する。

【００５０】エアフローメータはコンプレッサ上流の吸
気通路に設けており、エアフローメータからコレクタま
での輸送遅れ分のディレイ処理を行うためステップ６で
はｎ（ただしｎは整数の定数）回前のＱａｃ０の値をコ
レクタ入口位置における１シリンダ当たりの吸入新気量
Ｑａｃｎとして求めている。そしてステップ７ではこの
Ｑａｃｎに対して

【００５１】

【数２】Ｑａｃ＝Ｑａｃ_n-1×（１−Ｋｖｏｌ×Ｋｉ
ｎ）＋Ｑａｃｎ×Ｋｖｏｌ×Ｋｉｎ、 ただし、Ｑａｃ_n-1：Ｑａｃの前回値、 の式（一次遅れの式）により吸気弁位置における１シリ
ンダ当たりの吸入新気量（この吸入新気量を以下「シリ
ンダ吸入新気量」という。）Ｑａｃを演算する。これは
コレクタ入口から吸気弁までの新気のダイナミクスを補
償するためのものである。

【００５２】図６は体積効率相当値Ｋｉｎを演算するフ
ローである。ステップ１ではシリンダ吸入新気量Ｑａ
ｃ、燃料噴射量Ｑｆ、エンジン回転速度Ｎｅを読み込
む。ステップ２、３ではシリンダ吸入新気量Ｑａｃと回
転速度Ｎｅから図７を内容とするマップを検索すること
により体積効率基本値ＫｉｎＨ１を、また燃料噴射量Ｑ
ｆと回転速度Ｎｅから図８を内容とするマップを検索す
ることにより体積効率負荷補正値ＫｉｎＨ２を演算し、
ステップ４においてこれらＫｉｎＨ１、ＫｉｎＨ２を乗
算して体積効率相当値Ｋｉｎを演算する。

【００５３】図９は運転履歴に基づいてリッチ運転フラ
グを設定するフローである。このフローは所定の時間毎
（例えば１００ｍｓ毎）に実行する。まずステップ１で
リッチ運転フラグの前回値であるＦ ＲＳ_n-1をみる。
始動後すぐのときにはＦ ＲＳ_n-1＝０であるので、ス
テップ２で変数の前回値であるＩｎｔｇＮＥＳ_n-1にそ
のときのエンジン回転速度Ｎｅを加えた値を変数の今回
値であるＩｎｔｇＮＥＳとし、同様にしてステップ３で
は変数の前回値であるＩｎｔｇＶＳＰＳ_n-1にそのとき
の車速ＶＳＰを加えた値を変数の今回値であるＩｎｔｇ
ＶＳＰＳとする。これにより変数ＩｎｔｇＮＥＳ、Ｉｎ
ｔｇＶＳＰＳはそれぞれエンジン回転速度、車速の各積
算値を表す。

【００５４】ステップ５ではエンジン回転速度の積算値
を表す変数ＩｎｔｇＮＥＳと所定値ＮＥＲＳ＃を比較す
る。変数ＩｎｔｇＮＥＳが所定値ＮＥＲＳ＃を超えると
リッチ運転を行わせるためステップ６でリッチ運転フラ
グＦ ＲＳ＝１として処理を終了する。変数ＩｎｔｇＮ
ＥＳが所定値ＮＥＲＳ＃以下の場合はステップ５よりス
テップ７に進み今度は車速の積算値を表す変数Ｉｎｔｇ
ＶＳＰＳと所定値ＶＳＰＲＳ＃を比較する。変数Ｉｎｔ
ｇＶＳＰＳが所定値ＶＳＰＲＳ＃を超えるときもリッチ
運転を行わせるためステップ６でリッチ運転フラグＦ
ＲＳ＝１として処理を終了する。

【００５５】次回は１００ｍｓ後であり、リッチ運転フ
ラグ＝１となった次のタイミングではＦ ＲＳ_n-1＝１
であることよりステップ４に進み、２つの変数ともリセ
ットする（ＩｎｔｇＮＥＳ＝０、ＩｎｔｇＶＳＰＳ＝
０）。このあとはステップ５、７よりステップ８に進む
ことになり、リッチ運転フラグＦ ＲＳ＝０として処理
を終了する。１００ｍｓ後の次回はステップ１よりステ
ップ２、３と進み再びエンジン回転速度と車速を積算す
る。

【００５６】このようにして図９によればリッチ運転フ
ラグＦ ＲＳはエンジン回転速度または車速の積算値が
所定値を超えたタイミングから１００ｍｓの間だけ１と
なるフラグである。

【００５７】図１０は運転履歴に基づいて再生運転フラ
グを設定するフローである。図１０の処理は図９の処理
と同様である。ステップ１で再生運転フラグの前回値で
あるＦ ＲＧ_n-1をみる。始動直後であればＦ ＲＧ_n-1
＝０であるのでステップ２に進み、変数の前回値である
ＩｎｔｇＮＥＧ_n-1にそのときのエンジン回転速度Ｎｅ
を加えた値を変数の今回値であるＩｎｔｇＮＥＧとし、
同様にしてステップ３では変数の前回値であるＩｎｔｇ
ＶＳＰＧ_n-1にそのときの車速ＶＳＰを加えた値を変数
の今回値であるＩｎｔｇＶＳＰＧとする。これによりＩ
ｎｔｇＮＥＧ、ＩｎｔｇＶＳＰＧはそれぞれエンジン回
転速度、車速の各積算値を表す。

【００５８】ステップ５ではエンジン回転速度の積算値
を表す変数ＩｎｔｇＮＥＧと所定値ＮＥＲＧ＃を比較す
る。変数ＩｎｔｇＮＥＧが所定値ＮＥＲＧ＃を超えると
再生運転を行わせるためステップ６で再生運転フラグＦ
ＲＧ＝１として処理を終了する。変数ＩｎｔｇＮＥＧ
が所定値ＮＥＲＧ＃以下の場合はステップ５よりステッ
プ７に進み今度は車速の積算値を表す変数ＩｎｔｇＶＳ
ＰＧと所定値ＶＳＰＲＧ＃を比較する。変数ＩｎｔｇＶ
ＳＰＧが所定値ＶＳＰＲＧ＃を超えるときも再生運転を
行わせるためステップ６で再生運転フラグＦ ＲＧ＝１
として処理を終了する。

【００５９】次回は１００ｍｓ後であり、フラグ＝１と
なった次のタイミングではＦ ＲＧ _n-1＝１であること
よりステップ４に進み２つの変数ともリセットする（Ｉ
ｎｔｇＮＥＧ＝０、ＩｎｔｇＶＳＰＧ＝０）。このあと
はステップ５、７よりステップ８に進むことになり、再
生運転フラグＦ ＲＧ＝０として処理を終了する。１０
０ｍｓ後の次回はステップ１よりステップ２、３と進み
再びエンジン回転速度と車速を積算する。

【００６０】このようにして、図１０によれば回転速度
または車速の積算値が所定値を超えたタイミングより１
００ｍｓの間だけ再生運転フラグＦ ＲＧ＝１となる。

【００６１】図１１はポスト噴射フラグＦ ＰＯＳＴを
設定するフローである。ポスト噴射の許可判定はステッ
プ１〜７の内容を一つずつチェックすることにより行
い、各項目の総てが満たされたときにポスト噴射を許可
し、１つでも反するときはポスト噴射を禁止する。すな
わち、 ステップ１）エンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑｆと
がポスト噴射許可領域にある。

【００６２】ステップ２）大気圧Ｐａが所定範囲内にあ
る。

【００６３】ステップ３）大気温度Ｔａが所定範囲内に
ある。

【００６４】ステップ４）冷却水温Ｔｗが所定範囲内に
ある。

【００６５】ステップ５）シリンダ吸入新気量Ｑａｃが
所定範囲内にある。

【００６６】ステップ６）リッチ運転フラグＦ ＲＳ＝
１であるかまたは再生運転フラグＦ ＲＧ＝１である。 ときにステップ７でポスト噴射運転を許可するためポス
ト噴射フラグＦ ＰＯＳＴ＝１とし、そうでなければポ
スト噴射運転を許可しないためステップ８に移行してフ
ラグＦ ＰＯＳＴ＝０とする。

【００６７】図１２は目標メイン噴射時期ＴＭＩＴの演
算フローである。ステップ１でエンジン回転速度Ｎｅ、
燃料噴射量Ｑｆ、大気圧Ｐａ、冷却水温Ｔｗ、吸入新気
温度Ｔａ、上記３つのフラグ（ポスト噴射フラグＦ Ｐ
ＯＳＴ、リッチ運転フラグＦ ＲＳ、再生運転フラグＦ
ＲＧ）を読み込み、このうちステップ２では３つのフラ
グにしたがって図１３〜図１５を内容とするマップのい
ずれかを選択し、エンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑ
ｆからその選択したマップを検索することにより目標メ
イン噴射時期の基本値ＴＭＩＴＢを演算する。

【００６８】図１２のステップ３〜５では冷却水温Ｔ
ｗ、吸入新気温度Ｔａ、大気圧Ｐａから図１６、図１
７、図１８を内容とするテーブルを検索することにより
目標メイン噴射時期の水温補正係数ＫＭＩＴＴｗ、吸気
温度補正係数ＫＭＩＴＴａ、大気圧補正係数ＫＭＩＴＰ
ａを演算し、ステップ６において

【００６９】

【数３】ＫＭ ＩＴ＝ＫＭＩＴＴｗ×ＫＭＩＴＴａ×Ｋ
ＭＩＴＰａ の式によりメイン噴射時期補正量ＫＭ ＩＴを計算す
る。ステップ７ではこのメイン噴射時期補正量ＫＭ Ｉ
Ｔを用いて

【００７０】

【数４】ＴＭＩＴ１＝ＫＭ ＩＴ×ＴＭＩＴＢ の式により目標メイン噴射時期基本値ＴＭＩＴＢを補正
し、補正後の値を目標メイン噴射時期ＴＭＩＴ１とす
る。

【００７１】目標メイン噴射時期基本値ＴＭＩＴＢは、
所定のクランク角位置から進角側に測った値（進角量）
である。したがって、補正係数ＫＭＩＴＴｗ、ＫＭＩＴ
Ｔａ、ＫＭＩＴＰａが１．０より大きな値のときメイン
噴射時期が進角される。図１６に示したように低水温時
に補正係数ＫＭＩＴＴｗの値を１．０より大きな値とし
ているのは、低水温時に燃料温度が低くて燃焼が遅れが
ちになるので、燃焼の中心を進角側にもってくるためで
ある。図１７のように吸入新気温度Ｔａが低い場合に補
正係数ＫＭＩＴＴａを１．０より大きな値とし、図１８
のように大気圧Ｐａが低い場合に補正係数ＫＭＩＴＰａ
を１．０より大きな値としているのも、同様の理由から
である。

【００７２】図１２のステップ８ではエンジン回転速度
Ｎｅと燃料噴射量Ｑｆとから図１９、図２０を内容とす
るマップを検索することにより最大メイン噴射時期ＭＩ
ＴＭＡＸ、最小メイン噴射時期ＭＩＴＭＩＮを演算し、
ＴＭＩＴ１が最大値と最小値の間にあればＴＭＩＴ１の
値を、またＴＭＩＴ１が最大値を超える場合はＭＩＴＭ
ＡＸを、ＴＭＩＴ１が最小値を下回る場合はＭＩＴＭＩ
Ｎを目標メイン噴射時期ＴＭＩＴとして演算する。これ
はリミッタ処理である。

【００７３】図２１はポスト噴射時期ＴＰＩＴの演算フ
ローである。演算方法そのものは目標メイン噴射時期と
同様である。ステップ１でエンジン回転速度Ｎｅ、燃料
噴射量Ｑｆ、大気圧Ｐａ、冷却水温Ｔｗ、吸入新気温度
Ｔａ、リッチ運転フラグＦ ＲＳ、再生運転フラグＦ Ｒ
Ｇを読み込む。ステップ２ではこれら２つのフラグの値
にしたがって図２２、図２３を内容とするマップのいず
れかを選択し、エンジン回転速度Ｎｅと燃料噴射量Ｑｆ
からその選択したマップを検索することによりポスト噴
射時期の基本値ＴＰＩＴＢを演算する。なお、図示しな
いが、ポスト噴射フラグＦ ＰＯＳＴ＝０であるときに
はポスト噴射を行う必要がないので、ポスト噴射時期を
演算しない。

【００７４】図２１のステップ３〜５では冷却水温Ｔ
ｗ、吸入新気温度Ｔａ、大気圧Ｐａから図２４、図２
５、図２６を内容とするテーブルを検索することにより
ポスト噴射時期の水温補正係数ＫＰＩＴＴｗ、吸気温度
補正係数ＫＰＩＴＴａ、大気圧補正係数ＫＰＩＴＰａを
演算し、ステップ６において

【００７５】

【数５】ＫＰ ＩＴ＝ＫＰＩＴＴｗ×ＫＰＩＴＴａ×Ｋ
ＰＩＴＰａ の式によりポスト噴射時期補正量ＫＰ ＩＴを計算す
る。ステップ７ではこのポスト噴射時期補正量ＫＰ Ｉ
Ｔを用いて

【００７６】

【数６】ＴＰＩＴ１＝ＫＰ ＩＴ×ＴＰＩＴＢ の式によりポスト噴射時期基本値ＴＰＩＴＢを補正し、
補正後の値をポスト噴射時期ＴＰＩＴ１とする。

【００７７】ポスト噴射時期基本値ＴＰＩＴＢも、前述
の目標主噴射時期基本値ＴＭＩＴＢと同様、所定のクラ
ンク角位置から進角側に測った値（進角量）である。ま
た補正係数ＫＰＩＴＴｗ、ＫＰＩＴＴａ、ＫＰＩＴＰａ
が１．０より大きな値のときポスト噴射時期が進角され
る。ポスト噴射について図２４、図２５、図２６の各特
性とした理由は主噴射について図１６、図１７、図１８
の各特性としたのと同様である。

【００７８】図２１のステップ８ではエンジン回転速度
Ｎｅと燃料噴射量Ｑｆとから図２７、図２８を内容とす
るマップを検索することにより最大ポスト噴射時期ＩＴ
ＰＭＡＸ、最小ポスト噴射時期ＩＴＰＭＩＮを演算し、
ＴＰＩＴ１が最大値と最小値の間にあればＴＰＩＴ１の
値を、またＴＰＩＴ１が最大値を超える場合はＩＴＰＭ
ＡＸを、ＴＰＩＴ１が最小値を下回る場合はＩＴＰＭＩ
Ｎを目標ポスト噴射時期ＴＰＩＴとして演算する（リミ
ッタ処理）。

【００７９】図２９は目標空気過剰率を演算するフロー
である。ここでは運転時が再生運転時、リッチ運転時、
それ以外の通常運転時の３つに分かれるので、図３０〜
図３２に示したように各運転時に最適な空気過剰率を定
めている（回転速度と燃料噴射量Ｑｆが同じでも図３２
の通常運転時、図３０の再生運転時、図３１のリッチ運
転時の順に値が小さくなっている）。このため、いずれ
の運転時であるのかをみてそのときの運転時に適した目
標空気過剰率を演算する。すなわちステップ１、２では
再生運転フラグＦ ＲＧまたはリッチ運転フラグＦ Ｒ
Ｓをみる。Ｆ ＲＧ＝１のとき（再生運転時）にはステッ
プ３で図３０を内容とするマップを検索することにより
再生運転時の目標空気過剰率ＴｌａｍｂＲＧを演算し、
これをステップ６で目標空気過剰率基本値Ｔｌａｍｂ０
に入れる。同様にして、Ｆ ＲＳ＝１のとき（リッチ運
転時）にはステップ４で図３１を内容とするマップを検
索することによりリッチ運転時の目標空気過剰率Ｔｌａ
ｍｂＲＳを、また２つのフラグとも０であるときにはス
テップ５で図３２を内容とするマップを検索することに
より通常運転時の目標空気過剰率ＴｌａｍｂＮＭを演算
し、これをステップ７、８で目標空気過剰率基本値Ｔｌ
ａｍｂ０に入れる。

【００８０】図２９のステップ９では冷却水温Ｔｗ、大
気圧Ｐａから図３３、図３４を内容とするテーブルを検
索することにより水温補正係数ＫｌａｍｂＴＷ、大気圧
補正係数ＫｌａｍｂＰＡを演算し、これらを乗算して空
気過剰率補正量Ｋｌａｍｂを算出する。ステップ１０で
はこの空気過剰率補正量Ｋｌａｍｂを用いて

【００８１】

【数７】Ｔｌａｍｂ＝Ｔｌａｍｂ０×Ｋｌａｍｂ の式により目標空気過剰率Ｔｌａｍｂを算出する。

【００８２】上記の補正係数ＫｌａｍｂＴＷ、Ｋｌａｍ
ｂＰＡはまだどのようにすればよいか実験の最中で、図
３３、図３４の特性は現在までの実験結果を盛り込んだ
ものである。すなわち、低水温時に空気過剰率がやや高
めとなるように設定しているのは、低水温時は燃料の蒸
発が遅いためＨＣに起因する白煙が出やすいためであ
る。また、低大気圧時に空気過剰率が低めとなるように
設定しているのは、低大気圧時に空気が減った分燃料が
減ってトルクが低下するので、これを補うためである。
いずれにしても図３３、図３４の特性は絶対的なもので
ない。

【００８３】図３５はアイドル回転速度の制御フローで
ある。ステップ１ではアクセル開度、エンジン回転速度
等からアイドル回転速度のフィードバック制御域である
かどうかを判断する。アイドル回転速度のフィードバッ
ク制御域であればステップ２〜４で実回転速度数Ｎｅの
目標回転速度ＴＮＥからの差分ＤＮＥを算出する。

【００８４】目標回転速度ＴＮＥの演算については図３
６のフローにより説明する。図３６においてステップ
１、２で冷却水温Ｔｗを読み込みこの値から図３７を内
容とするテーブルを検索することにより目標アイドル回
転速度基本値ＴＮＥ０を演算する。基本値ＴＮＥ０は低
温になるほど高くなる値である。ステップ３ではバッテ
リ電圧などからアイドル回転速度補正量を演算する。た
とえばバッテリ電圧Ｂａｔに応じた補正量は図３８のよ
うになる。ステップ４では補正量と基本値を足し合わせ
た値を目標回転速度ＴＮＥとして算出する。

【００８５】図３５のステップ５では目標空気過剰率Ｔ
ｌａｍｂ（図２９で得ている）から図３９を内容とする
テーブルを検索することにより制御量分配係数ＫＤＮＥ
を演算し、ステップ６、７で

【００８６】

【数８】ＤＮＥＭＩ＝（１−ＫＤＮＥ）×ＤＮＥ、 ＤＮＥＰＩ＝ＫＤＮＥ×ＤＮＥ、 の各式によりメイン噴射量制御、ポスト噴射時期制御に
割り当てる各制御量ＤＮＥＭＩ、ＤＮＥＰＩを算出し、
これら各制御量ＤＮＥＭＩ、ＤＮＥＰＩに基づきステッ
プ８、９においてメイン噴射補正量ＱｆＩｓｃＭ、ポス
ト噴射時期補正量ＩｔＩｓｃＰを演算する。

【００８７】ここで、図３９の制御量分配係数ＫＤＮＥ
の特性は図５７（ｂ）に対応させたものである。すなわ
ち空気過剰率がλ３以上ではＫＤＮＥの値は０であり、
空気過剰率がλ３より小さくなるにつれて大きくなり、
空気過剰率がλ２で１弱のピークをとる。さらに空気過
剰率が小さくなるにつれて小さくなりλ１以下ではほぼ
０に戻る。このため、ＫＤＮＥの値が１に近づくほどポ
スト噴射時期によりトルクを制御する割合が増えるのに
対応してメイン噴射量によりトルクを制御する割合が減
り、この逆にＫＤＮＥの値が０に近づくほどポスト噴射
時期によりトルクを制御する割合が減るのに対応してメ
イン噴射量によりトルクを制御する割合が増える。なお
図５７（ｂ）で示したλ１、λ２、λ３をここでも書き
入れている。また、図３９のλ２近傍で最大値の１とせ
ず１弱としてメイン噴射量による制御の余地を残してい
るのは、アイドル時に補機負荷の変化により回転変動が
発生したときメイン噴射量でトルク制御を行ってこの回
転変動を吸収させるようにするためであることはいうま
でもない。

【００８８】上記のメイン噴射補正量ＱｆＩｓｃＭの演
算については図４０のフローにより、ポスト噴射時期補
正量ＩｔＩｓｃＰの演算については図４５のフローによ
り説明する。なお、これらの演算は比例・積分・微分補
償器の次式のアルゴリズムに従うものである（他の制御
機構でもよい）。

【００８９】

【数９】 ただし、ｕ（ｔ）は操作量、ＫＰは比例ゲイン、ＫＩは
積分時定数、ＫＤは微分時定数、ｅ（ｔ）は偏差、ｕ
（ｔ０）はｕの初期値である。

【００９０】まず図４０から説明すると、図４０におい
てステップ１では比例、積分、微分の各ゲインＫＰＭ、
ＫＩＭ、ＫＤＭを演算した後ステップ２で積分ゲインＫ
ＩＭと割り当て制御量ＤＮＥＭＩを用いて

【００９１】

【数１０】ＩｓｃＭＩ＝ＩｓｃＭＩ_n-1＋（ｄＴ／ＫＩ
Ｍ）×ＤＮＥＭＩ、 ただし、ｄＴ：演算周期、 ＩｓｃＭＩ_n-1：ＩｓｃＭＩの前回値、 の式で積分補正値ＩｓｃＭＩを演算し、ステップ３でこ
の値を上下制限値以内に制限した値を改めて積分補正値
ＩｓｃＭＩとする。

【００９２】ステップ４では割り当て制御量ＤＮＥＭＩ
の変化量と微分ゲインＫＤＭを用いて

【００９３】

【数１１】ＩｓｃＭＤ＝（ＤＮＥＭＩ−ＤＮＥＭ
Ｉ_n-1）×ＫＤＭ／ｄＴ ただし、ＤＮＥＭＩ_n-1：ＤＮＥＭＩの前回値、 の式で微分補正値ＩｓｃＭＤを演算し、ステップ５で比
例ゲインＫＰＭ、割り当て制御量ＤＮＥＭＩ、積分補正
値ＩｓｃＭＩ、微分補正値ＩｓｃＭＤを用いて

【００９４】

【数１２】ＱｆＩｓｃＭ＝ＫＰＭ×（ＤＮＥＭＩ＋Ｉｓ
ｃＭＩ＋ＩｓｃＭＤ）＋ＱｆＭｉｎｉ、 ただし、ＱｆＭｉｎｉ：初期値、 の式によりメイン噴射補正量ＱｆＩｓｃＭを算出する。

【００９５】ここで、積分補正値の初期値であるＱｆＭ
ｉｎｉにはアイドル時の燃料噴射量の１／４〜１／２程
度の値を与える。これは積分制御の収束を早くするため
である。

【００９６】上記３つのゲインＫＰＭ、ＫＩＭ、ＫＤＭ
の演算については図４１により説明する。図４１におい
てステップ１では比例ゲイン基本値ＫＰＭＢ、空気過剰
率補正係数ＫＰＭＬおよびポスト噴射時期補正係数ＫＰ
ＭＰＩＴの積で比例ゲインＫＰＭを算出する。同様にし
てステップ２、３では積分ゲイン、微分ゲインの基本値
ＫＩＭＢ、ＫＤＭＢ、空気過剰率補正係数ＫＩＭＬ、Ｋ
ＤＭＬおよびポスト噴射時期補正係数ＫＩＭＰＩＴ、Ｋ
ＤＭＰＩＴの積で積分ゲインＫＩＭ、微分ゲインＫＤＭ
を算出する。

【００９７】ただし、基本値、空気過剰率補正係数、ポ
スト噴射時期補正係数は一定値でなく、基本値ＫＰＭ
Ｂ、ＫＩＭＢ、ＫＤＭＢは図４２のように冷却水温Ｔｗ
に応じて、空気過剰率補正係数ＫＰＭＬ、ＫＩＭＬ、Ｋ
ＤＭＬは図４３のように空気過剰率に応じて、ポスト噴
射時期補正係数ＫＰＭＰＩＴ、ＫＩＭＰＩＴ、ＫＤＭＰ
ＩＴは図４４のようにポスト噴射時期ＴＰＩＴに応じて
設定している。

【００９８】ここで、図４２では暖機完了後に対して低
水温時はゲインが小さくなるように設定している（しな
いとハンチングの恐れあり）。これは後述する図４７に
おいても同様である。

【００９９】次に、ポスト噴射時期補正量ＩｔＩｓｃＰ
の演算について図４５のフローにより説明する。ステッ
プ１で比例、積分、微分の各ゲインＫＰＴ、ＫＩＴ、Ｋ
ＤＴを演算した後ステップ２で

【０１００】

【数１３】ＩｓｃＴＩ＝ＩｓｃＴＩ_n-1＋（ｄＴ／ＫＩ
Ｐ）×ＤＮＥＰＩ、 ただし、ｄＴ：演算周期、 ＩｓｃＴＩ_n-1：ＩｓｃＭＩの前回値、 の式により積分補正値ＩｓｃＴＩを演算し、ステップ３
でこの値を上下制限値以内に制限し、その結果を改めて
積分補正値ＩｓｃＴＩとする。ステップ４で

【０１０１】

【数１４】ＩｓｃＴＤ＝（ＤＮＥＰＩ−ＤＮＥＰ
Ｉ_n-1）×ＫＤＴ／ｄＴ、 ただし、ＤＮＥＰＩ_n-1：ＤＮＥＰＩの前回値、 の式により微分補正値ＩｓｃＴＤを演算し、ステップ５
で

【０１０２】

【数１５】ＩｔＩｓｃＰ＝ＫＰＴ×（ＤＮＥＰＩ＋Ｉｓ
ｃＴＩ＋ＩｓｃＴＤ）＋ＩＴＰｉｎｉ、 ただし、ＩＴＰｉｎｉ：初期値、 の式によりポスト噴射時期補正量ＩｔＩｓｃＰを算出す
る。

【０１０３】ＩＴＰｉｎｉは数１２式のＱｆＭｉｎｉと
同様積分補正値の初期値である。

【０１０４】比例、積分、微分の各ゲインＫＰＴ、ＫＩ
Ｔ、ＫＤＴの演算については図４６はフローにより説明
する。この処理は図４１と同様である。すなわち、図４
６においてステップ１、２、３では比例ゲイン、積分ゲ
イン、微分ゲインの基本値ＫＰＴＢ、ＫＩＴＢ、ＫＤＴ
Ｂ、空気過剰率補正係数ＫＰＴＬ、ＫＩＴＬ、ＫＤＴＬ
およびポスト噴射時期補正係数ＫＰＴＰＩＴ、ＫＩＴＰ
ＩＴ、ＫＤＴＰＩＴの積で比例ゲインＫＰＴ、積分ゲイ
ンＫＩＴ、微分ゲインＫＤＴを算出する。基本値ＫＰＴ
Ｂ、ＫＩＴＢ、ＫＤＴＢは図４７のように冷却水温Ｔｗ
に応じて、空気過剰率補正係数ＫＰＴＬ、ＫＩＴＬ、Ｋ
ＤＴＬは図４８のように空気過剰率に応じて、ポスト噴
射時期補正係数ＫＰＴＰＩＴ、ＫＩＴＰＩＴ、ＫＤＴＰ
ＩＴは図４９のようにポスト噴射時期ＴＰＩＴに応じて
設定している。

【０１０５】このようにしてメイン噴射補正量ＱｆＩｓ
ｃＭおよびポスト噴射時期補正量ＩｔＩｓｃＰを演算し
たら図３５に戻りステップ１０、１１でこれら補正量を
用いて

【０１０６】

【数１６】ＴＱｆＭＩ＝Ｑｆ＋ＱｆＩｓｃＭ、 ＴＩｔＰ＝ＴＰＩＴ＋ＩｔＩｓｃＰ、 の各式によりメイン噴射量ＴＱｆＭＩ、目標ポスト噴射
時期ＴＩｔＰを算出する。なお、目標ポスト噴射時期Ｔ
ＩｔＰの演算式右辺の「＋」は進角を意味する。

【０１０７】一方、アイドル回転速度のフィードバック
制御域でないときにはステップ１よりステップ１２、１
３に進み燃料噴射量Ｑｆをそのままメイン噴射量ＴＱｆ
ＭＩ、ポスト噴射時期ＴＰＩＴをそのまま目標ポスト噴
射時期ＴＩｔＰとする。

【０１０８】なお、ポスト噴射量は目標空気過剰率から
算出される噴射量からメイン噴射量を差し引いた値であ
る。例えば図５８に示したように

【０１０９】

【数１７】ＴＱｆＰ＝Ｑａｃ／Ｔｌａｍｂ−ＴＱｆＭＩ の式によりポスト噴射量ＴＱｆＰを算出すればよい。

【０１１０】そして、メイン噴射量ＴＱｆＭＩ、目標メ
イン噴射時期ＴＭＩＴを用いてメイン噴射を、またポス
ト噴射量ＴＱｆＰ、目標ポスト噴射時期ＴＩｔＰを用い
てポスト噴射を行う。

【０１１１】次に、本実施形態のアイドル時の作用を図
５０を参照しながら説明する。図５０はポスト噴射量に
対応して空気過剰率が変化したとき、三方弁に与える噴
射パルスがどのように変化するのかをおおよそ３つの場
合で示している。同図では左側の段付きパルス（ノズル
ニードルの開弁動作を早くするため開弁初めにソレノイ
ドに大きな電流を流し、その後は電流を落としてノズル
ニードルを開弁位置に保持する）によりメイン噴射が、
右側のパルス（矩形パルス）によりポスト噴射が行われ
る。右側のパルスがないのはポスト噴射が行われないこ
とを表す。

【０１１２】なお、同図では簡単のため３つの場合でメ
イン噴射開始時期を同じにしており、したがってメイン
噴射終了時期を遅らせるとメイン噴射量が増え、この逆
にメイン噴射終了時期を進めるとメイン噴射量が減るこ
とになる。

【０１１３】まず図５０（ａ）はポスト噴射を行わない
通常運転時（図３９でλ３以上のとき）の波形である。
このときにはメイン噴射量によりトルクが制御される。
すなわち、実回転速度Ｎｅが目標値より低下したときに
はメイン噴射終了時期を遅らせることによりトルクが増
やされ、この逆に実回転速度Ｎｅが目標値より上昇した
ときにはメイン噴射終了時期を進めることによりトルク
が減らされこれによって実回転速度が目標値へと戻され
る（一点鎖線参照）。これは従来装置と同様である。

【０１１４】この状態からポスト噴射量が増大するのに
伴い空気過剰率が小さくなってゆくので、ポスト噴射時
期でトルクを制御する割合が増し、図３９で空気過剰率
がλ２の状態となったときが図５０（ｂ）の波形であ
る。この状態ではメイン噴射量はほぼ所定値に固定さ
れ、ポスト噴射時期（ポスト噴射開始時期）によりトル
クが制御される（一点鎖線参照）。すなわち、ポストト
ルクの生成により実回転速度Ｎｅが目標値より上昇した
ときにはポスト噴射開始時期を遅らせることによりトル
クが減らされ、この逆に実回転速度Ｎｅが目標値より低
下したときにはポスト噴射開始時期を進めることにより
トルクが増やされ、これによって実回転速度が目標値へ
と戻される。

【０１１５】この場合、ポスト噴射量が大きく設定され
ていても従来装置のようにメイン噴射量が減らされるこ
とはないのでメイン噴射により最低限必要なトルクは確
保されており、また目標空気過剰率Ｔｌａｍｂは運転性
や排気が悪化しないように予め定めてありポスト噴射量
は基本的にこの目標空気過剰率Ｔｌａｍｂを達成する量
であるため（数１７式参照）、ポスト噴射により所望の
温度にまで排気温度を高めつつ燃焼、運転性や排気の悪
化を抑制することができる。

【０１１６】そして、ポスト噴射量がさらに増大すると
ポスト噴射時期でトルクを制御する割合が減ってゆき、
図３９で空気過剰率が１（＝λ１）の近傍にきたときに
はポストルクの発生量が低下するため主にメイン噴射量
によりトルクが制御される。このときの波形が図５０
（ｃ）の波形である。すなわち、図５０（ａ）と同様に
実回転速度Ｎｅが目標値より低下したときにはメイン噴
射終了時期を遅らせることによりトルクが増やされ、こ
の逆に実回転速度Ｎｅが目標値より上昇したときにはメ
イン噴射終了時期を進めることによりトルクが減らされ
これによって実回転速度が目標値へと戻される（一点鎖
線参照）。

【０１１７】次に、第２実施形態では第１実施形態に対
して、図５１に示す演算フローを追加して構成する。

【０１１８】可変ノズルを有するターボ過給機を備える
エンジンでは可変ノズル１１ｃを開くことにより過給機
の排気タービン１１ａにより回収される熱エネルギが少
なくなり、排気タービン１１ａ下流の排気温度を高く保
つことができる。そこで、第２実施形態ではアイドル時
を含めてポスト噴射を行う場合に可変ノズル１１ｃを開
くことにより排気タービン１１ａで回収される熱エネル
ギを抑制することで、ポスト噴射による排気温度の上昇
効果を高めるようにしたものである。

【０１１９】図５１を具体的に説明すると、ステップ１
では従来と同様にして可変ノズルを駆動するアクチュエ
ータに与えるデューディ比ＴＤＴＹＶＮＴを演算する。
この演算方法は問わないので、詳細は省略する。

【０１２０】ステップ２ではポスト噴射フラグＦ ＰＯ
ＳＴをみる。フラグＦ ＰＯＳＴ＝１のとき（ポスト噴
射を行う場合）にはステップ３に進み、図５２を内容と
するマップを検索することによりポスト噴射時の目標デ
ューティ比ＴＤＴＹＶＮＴＰを演算し、これをステップ
４で最終目標デューティ比ＴＤＴＹＶＮＴＦとする。一
方フラグＦ ＰＯＳＴ＝０のときにはステップ２よりス
テップ５に進みデューディ比ＴＤＴＹＶＮＴをそのまま
最終目標デューティ比ＴＤＴＹＶＮＴＦとする。

【０１２１】ここで、図５２の特性をポスト噴射が行わ
れる領域で可変ノズルが開かれる側に設定しておけば、
排気タービン１１ａにより回収される熱エネルギが抑制
され、その分ポスト噴射による排気温度の上昇効果が高
まるので、ＮＯｘ触媒１３やＤＰＦ１４の機能を高める
ことができる。

【０１２２】なお図５２の特性はポスト噴射を行わない
ときの基本値とポスト噴射を行う場合の可変ノズルの開
き側への補正量とを加算したものとなっているので、こ
れを分けて構成することもできる。すなわちポスト噴射
を行う場合の可変ノズルの開き側への補正量だけのマッ
プを作成しておきこのマップを検索することにより求め
た補正量と基本値としてのデューディ比ＴＤＴＹＶＮＴ
とから最終目標デューティ比を算出するようにしてもか
まわない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の制御システム図。

【図２】燃料噴射量の演算を説明するためのフローチャ
ート。

【図３】基本燃料噴射量の特性図。

【図４】最大噴射量の特性図。

【図５】シリンダ吸入ＥＧＲ量の演算を説明するための
フローチャート。

【図６】体積効率相当値の演算を説明するためのフロー
チャート。

【図７】体積効率基本値の特性図。

【図８】体積効率負荷補正値の特性図。

【図９】リッチ運転フラグの設定を説明するためのフロ
ーチャート。

【図１０】再生運転フラグの設定を説明するためのフロ
ーチャート。

【図１１】ポスト噴射フラグの設定を説明するためのフ
ローチャート。

【図１２】目標主噴射時期の演算を説明するためのフロ
ーチャート。

【図１３】目標主噴射時期基本値の特性図（Ｆ ＰＯＳ
Ｔ＝０）。

【図１４】目標主噴射時期基本値の特性図（Ｆ ＲＳ＝
１）。

【図１５】目標主噴射時期基本値の特性図（Ｆ ＲＧ＝
１）。

【図１６】水温補正係数の特性図。

【図１７】吸気温度補正係数の特性図。

【図１８】大気圧補正係数の特性図。

【図１９】最大主噴射時期の特性図。

【図２０】最小主噴射時期の特性図。

【図２１】ポスト噴射時期の演算を説明するためのフロ
ーチャート。

【図２２】ポスト噴射時期基本値の特性図（Ｆ ＲＳ＝
１）。

【図２３】ポスト主噴射時期基本値の特性図（Ｆ ＲＧ
＝１）。

【図２４】水温補正係数の特性図。

【図２５】吸気温度補正係数の特性図。

【図２６】大気圧補正係数の特性図。

【図２７】最大ポスト噴射時期の特性図。

【図２８】最小ポスト噴射時期の特性図。

【図２９】目標空気過剰率の演算を説明するためのフロ
ーチャート。

【図３０】再生運転時目標空気過剰率の特性図。

【図３１】リッチ運転時目標空気過剰率の特性図。

【図３２】通常運転時目標空気過剰率の特性図。

【図３３】水温補正係数の特性図。

【図３４】大気圧補正係数の特性図。

【図３５】アイドル回転速度制御を説明するためのフロ
ーチャート。

【図３６】目標回転速度の演算を説明するためのフロー
チャート。

【図３７】目標回転速度基本値の特性図。

【図３８】バッテリ電圧補正量の特性図。

【図３９】制御量分配係数の特性図。

【図４０】主噴射補正量の演算を説明するためのフロー
チャート。

【図４１】フィードバックゲインの演算を説明するため
のフローチャート。

【図４２】ゲイン基本値の特性図。

【図４３】空気過剰率補正係数の特性図。

【図４４】ポスト噴射時期補正係数の特性図。

【図４５】ポスト噴射時期補正量の演算を説明するため
のフローチャート。

【図４６】フィードバックゲインの演算を説明するため
のフローチャート。

【図４７】ゲイン基本値の特性図。

【図４８】空気過剰率補正係数の特性図。

【図４９】ポスト噴射時期補正係数の特性図。

【図５０】第１実施形態の作用を説明するための波形
図。

【図５１】第２実施形態の最終目標デューティ比の演算
を説明するためのフローチャート。

【図５２】第２実施形態のポスト噴射時目標デューティ
比の特性図。

【図５３】従来装置を制御系で示した図。

【図５４】第２の発明のクレーム対応図。

【図５５】第３の発明のクレーム対応図。

【図５６】ポスト噴射量を大きく設定した場合にポスト
噴射の燃費、ポストトルク及び排気（ＨＣ）のそれぞれ
とポスト噴射時期との関係を示した特性図。

【図５７】制御量分配係数ＫＤＮＥを定めるのに空気過
剰率をもってした本発明の制御原理を説明するための特
性図。

【図５８】第１実施形態のポスト噴射量の演算を説明す
るためのフローチャート。

【符号の説明】

６ 燃料噴射弁 １５ コントロールユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｃ Ｆ０２Ｄ 23/02 Ｆ０２Ｄ 23/02 Ｈ 41/08 ３８５ 41/08 ３８５ 41/14 ３３０ 41/14 ３３０Ｄ 41/40 41/40 Ｅ Ｆターム(参考） 3G090 AA03 BA01 CB02 CB04 DA14 DA18 DB03 EA01 EA05 3G091 AA10 AA11 AA18 AB06 AB13 BA04 BA14 CA18 DA01 DA02 DB06 DB10 DC01 EA01 EA03 EA07 EA08 EA14 EA16 FA12 FB02 FB10 FC04 HA15 HA36 HB05 HB06 3G092 AA02 AA17 AA18 AB03 BB01 BB06 BB12 EA01 EA02 EA03 EA04 EA16 EB03 EC01 FA04 FA05 FA06 FA15 FA17 GA04 HA05Z HA06Z HE01Z HE03Z HE05Z HE08Z HF08Z 3G301 HA02 HA11 HA13 JA03 JA06 JA07 JA11 JA21 JA25 JA31 KA07 LB11 LC01 MA18 MA26 NA04 NA08 NC04 ND01 ND07 NE01 NE06 NE11 NE12 PA09Z PA10Z PA11Z PE01Z PE03Z PE05Z PE08Z PF03Z

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】メイン噴射と、このメイン噴射後の膨張行
   程でのポスト噴射とを行うディーゼルエンジンの制御装
   置において、 アイドル時にポスト噴射を行う場合、目標回転速度が維
   持されるようにメイン噴射量とポスト噴射時期を合わせ
   て制御する制御手段を備えることを特徴とするディーゼ
   ルエンジンの制御装置。
2. 【請求項２】前記制御手段は、 実際のエンジン回転速度の目標回転速度からの偏差を演
   算する手段と、 空気過剰率に応じて制御量の分配係数を設定する手段
   と、 この分配係数と前記偏差とからポスト噴射時期に対する
   制御量とメイン噴射量に対する制御量とを決定する手段
   と、 ポスト噴射時期に対する制御量とフィードバックゲイン
   とを用いてポスト噴射時期のフィードバック量を演算す
   る手段と、 このフィードバック量でポスト噴射時期を補正して目標
   ポスト噴射時期を算出する手段と、 メイン噴射量に対する制御量とフィードバックゲインと
   を用いてメイン噴射量のフィードバック量を演算する手
   段と、 このフィードバック量で燃料噴射量を補正してメイン噴
   射量を算出する手段とからな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制御装置。
3. 【請求項３】前記制御手段は、 実際のエンジン回転速度の目標回転速度からの偏差を演
   算する手段と、 空気過剰率に応じたフィードバックゲインをメイン噴射
   量の制御用とポスト噴射時期の制御用とに別々に設定す
   る手段と、 ポスト噴射時期の制御用の空気過剰率に応じたフィード
   バックゲインと前記偏差とを用いてポスト噴射時期のフ
   ィードバック量を演算する手段と、 このフィードバック量でポスト噴射時期を補正して目標
   ポスト噴射時期を算出する手段と、 メイン噴射量の制御用の空気過剰率に応じたフィードバ
   ックゲインと前記偏差とを用いてメイン噴射量のフィー
   ドバック量を演算する手段と、 このフィードバック量で燃料噴射量を補正してメイン噴
   射量を算出する手段とからな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制御装置。
4. 【請求項４】ポスト噴射時期のフィードバック量を演算
   するのに用いるフィードバックゲインをポスト噴射時期
   に応じて補正することを特徴とする請求項２に記載のデ
   ィーゼルエンジンの制御装置。
5. 【請求項５】空気過剰率が１を超える雰囲気でＮＯｘを
   保持し空気過剰率が１以下の雰囲気でＮＯｘを浄化する
   ＮＯｘ触媒機能、ＨＣ・ＣＯを酸化する酸化触媒機能ま
   たは排気微粒子を捕捉するフィルタ機能を単独でまたは
   組み合わせで持つ排気浄化装置を備えることを特徴とす
   る請求項１から４までのいずれか一つに記載のディーゼ
   ルエンジンの制御装置。
6. 【請求項６】ターボ過給機を備える場合にターボ過給機
   に回収される排気エネルギを抑制することを特徴とする
   請求項５に記載のディーゼルエンジンの制御装置。