JP2006503221A - エンジン負荷ベースの燃料噴射タイミング補償 - Google Patents

Abstract

エンジン負荷状態の変化時にエンジン性能を改善する装置及び方法は、スタンブル又は遅延を低減又は排除し、及び／又はエミッションレベルを低減する。エンジン負荷変化が検出される（２０１）と、燃料噴射タイミングの補償係数を決定し（２０５）、燃料噴射のベースタイミングと組み合わせることにより、過渡期間中の燃料噴射タイミングを変更する。

Description

本発明は、限定ではないが、ディーゼルエンジンの燃料噴射タイミングを含む内燃エンジンに関する。

ディーゼルエンジンにおける動的燃料噴射タイミングは既知である。動的燃料噴射タイミングは、所望のクランクシャフト位置を求めるのに使用され、この位置で燃料噴射装置に信号又はパルス幅を送り、種々のエンジン動作パラメータに基づくエンジンシリンダへの燃料噴射を開始する。クランクシャフト位置は、噴射装置が次のタイミングパルスを受け取ることになるシリンダの上死点前（ＢＴＤＣ）の度数として測定される。

エンジン性能を向上させるために、動的燃料噴射タイミングを伴う方法を含む種々の方法が使用される。しかしながら、これらの方法は、エンジン負荷条件の変化時、車両の加速中、又は登坂中などといった特定の条件下でエンジンのスタンブル又は遅延を生じる場合がある。

従って、エミッションレベルを低減しながら、エンジン負荷条件の変化時にエンジンのスタンブル又は遅延を低減又は排除する必要性が存在する。

燃料噴射タイミングのエンジン負荷変化に対する補償を行う方法は、エンジンのエンジン負荷変化を検出する段階と、エンジンにおいてエンジン性能の向上及びエミッションレベルの低減の少なくとも１つが結果として得られるように、エンジン負荷変化に基づいてエンジンの少なくとも１つのシリンダに対する燃料噴射タイミングを補償する段階とを含む。

以下では、エンジン負荷条件の変化時にエンジン性能を向上させる装置及び方法を説明しており、該方法によりエンジンのスタンブル又は遅延が低減又は排除され、及び／又はエンジンエミッションレベルが低減される。エンジン負荷変化が検出されると、燃料噴射タイミングの補償係数を求めて、燃料噴射のベースタイミング、又はエンジン速度などの他の補償係数に対してこれまで調整されていたタイミングと組み合わせることにより、過渡期間中の燃料噴射タイミングを変更する。

図１には、負荷の変化を補償する制御組立体を図示する流れ図が示されている。本明細書で説明される実施形態において、エンジン制御組立体（ＥＣＭ）１００は、クランクシャフト位置を求め、この位置でエンジンシリンダの燃料噴射装置に燃料供給パルスを送るようコマンドを伝送する。ＥＣＭは、工業分野で容易に利用可能な通常のエンジン制御組立体とすることができる。

負荷変化検出器１０１は、エンジン負荷の変化を検出する。エンジン負荷変化は、一定のエンジン速度状態又は変化しているエンジン速度状態で発生する可能性がある。負荷変化は、異なる時点での燃料の実燃料需要量又は要求量を比較することによって求めることができる。燃料需要は、加速ペダルの入力による所要のエンジン速度／負荷を維持するために必要とされる燃料量の関数としてＥＣＭ１００により決定される。また、負荷変化を求める他の方法を用いても良い。負荷変化が生じている時間中は、燃料噴射装置タイミングの補償が行われる。

ＥＣＭ内のブロック１０３では、種々の時点で負荷変化検出器１０１又は他の適切な装置からの燃料需要（ＦＤ）入力を受け取り、２つの燃料需要（ＦＤ１とＦＤ２）を減算して、その結果を時間定数で除算することにより微分燃料需要（ＤＦＤ）を求める。時間定数は通常、ＥＣＭの実行率又はサンプリングレートを表す。

ＤＦＤ及びエンジン速度Ｎ（回転数／分）は、負荷変化を補償するタイミング調整値を含むテーブル１０５における変数である。ＤＦＤは、１秒間のストローク当たりのミリグラムで評価することができる。こうしたテーブルの実施例を以下の表１に示す。

（表１）

正又は負とすることができるこれらのタイミング調整値は、ＢＴＤＣ度又はクランク角度（ｄｃａ）に保管される。表１は、ｍエンジン速度及びｎＤＦＤに対するタイミング調整値を含み、ここでｍ及びｎは０より大きい整数である。燃料噴射のタイミング調整値を反映する値は、エンジンのエミッションレベルを低減する目的で設定される。加えて、これらの値は、エンジン性能を改善するように、例えば、エンジンレスポンスの向上及び負荷状態変化時のエンジンスタンブル及び／又は遅延を低減又は排除するよう選択される。これらの値は、エンジン性能を最適化して、連邦試験手順（ＦＴＰ）エミッションサイクル又は他の適切なエミッション試験の実施、及び／又はエンジンもしくは車両テストセルでのテストサイクルの評価により排気エミッションを低減する経験的調査を行うことで決定される。燃料噴射タイミングが窒素（ＮＯｘ）エミッション中の酸化物の低減を過度に抑制する場合が多いことに起因して、エンジンスタンブル又は遅延が発生する。このような抑制は、エミッションに悪影響を与える可能性のある不完全燃焼及び長い点火遅れなどの望ましくない結果をもたらす。タイミング調整によりエミッションレベルが低下し、負荷状態の変化時のスタンブル及び／又は遅延が低減又は排除され、更に、本発明を使用せずに行われるエンジン内の燃料の燃焼よりもより完全な燃焼をもたらすことにより、エンジン応答性の改善を助ける。タイミング調整値は、例えば白煙排出及びエンジンスタンブルを排除するために、必要に応じて修正又は微調整することができる。

特定のエンジン速度及びＤＦＤの値が決定されると、加算器１０７により当該値をベースタイミング値に加えることにより、ｄｅｇ ＣＡ（カム角度）での補償タイミング値が得られる。ベースタイミング値とは、ＤＦＤを補償するような負荷変化に対しては補償しない燃料噴射装置のタイミングを意味するが、エンジン速度などの負荷変化以外の状態又は環境に対して補償することができる。補償タイミング値は、燃料供給パルスが最初に燃料噴射装置で受け取られて燃料噴射サイクルが開始されるときのＴＤＣに対する時間を示す。

エンジン負荷変化に対する燃料噴射タイミングを補償する方法を示すフローチャートが図２に示される。段階２０１で、エンジンの負荷変化を検出する。負荷変化の検出については、負荷変化検出器１０１に関して上記で説明されている。段階２０３で、少なくとも２つの燃料需要値を用いてＤＦＤを求める。例えば、ＤＦＤ＝（ＦＤ１−ＦＤ２）／ＴＣであり、ここでＴＣはＦＤ１とＦＤ２の発生の間の時間差を反映する時間定数である。段階２０５で、燃料噴射装置のタイミング補償値を求める。段階２０３からのＤＦＤ及び現在のエンジン速度を用いて、ｄｅｇ ＣＡ（クランク角度）でのタイミング補償値を求める。段階２０７で、段階２０５からの補償値をベースタイミング値に加えて、補償時間（ｄｅｇ ＣＡ）を得て、この時間で燃料噴射装置に燃料パルスを送出する。

本発明には多くの利点がある。１つの利点は、排気エミッションが低減されることにより、環境的な便益があることである。これにより政府規制のエミッションレベルに適合する能力が高まる。本発明はまた、例えば、エンジン応答の向上及び負荷状態変化時のエンジンスタンブル又は遅延を低減又は排除することにより、エンジン性能を改善する。与えられた補償は、定常状態又は準定常エンジン速度状態時のエンジン負荷の変化を調整する。

本発明は、その精神又は本質的な特性から逸脱することなく他の特定の形態で具現化することができる。説明された実施形態は、あらゆる点において例証として見なされ、限定を意図するものではない。従って、本発明の範囲は、前述の説明ではなく添付の請求項によって示される。本発明の請求項の意図及び均等論の範囲内に含まれる全ての変更は、本発明の範囲内に包含されるものとする。

本発明によるエンジン負荷変化に基づく燃料噴射タイミングを補償するエンジン制御組立体のブロック図である。 本発明によるエンジン負荷変化に基づく燃料噴射タイミングを補償する方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ エンジン制御組立体（ＥＣＭ）
１０１ 負荷変化検出器
１０５ テーブル
１０７ 加算器

Claims (18)

1. エンジンのエンジン負荷変化を検出する段階と、
   前記エンジンにおいてエンジン性能の向上及びエミッションレベルの低減の少なくとも１つが結果として得られるように、前記エンジン負荷変化に基づいて前記エンジンの少なくとも１つのシリンダに対する燃料噴射タイミングを補償する段階と、
   を含む方法。
2. 前記検出段階が、前記エンジンに要求される燃料量の変化率を求める段階を含む請求項１に記載の方法。
3. 前記補償段階が負荷変化検出時のある期間中に発生する請求項１に記載の方法。
4. 前記補償段階がエンジン速度に基づく補償段階を含む請求項１に記載の方法。
5. 前記補償段階が前記エンジンの燃料のより完全な燃焼を与える噴射タイミングを決定する段階を含む請求項１に記載の方法。
6. 前記負荷変化は、エンジン速度がほぼ一定である間に発生する請求項１に記載の方法。
7. エンジンのエンジン負荷変化を検出する段階と、
   前記エンジン負荷変化に基づき補償値を決定する段階と、
   前記エンジンの少なくとも１つのシリンダに対する補償値に従って噴射タイミングを修正する段階と、
   を含む方法。
8. 前記エンジン負荷変化は、前記エンジンがほぼ一定のエンジン速度で運転中に発生することを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記補償値を求める段階により、前記エンジンのエミッションレベルを低減する前記燃料噴射タイミングを与えるクランク角度の値が得られることを特徴とする請求項７に記載の方法。
10. 前記補償値が、結果としてエンジン性能を改善する燃料噴射タイミングをもたらすことを特徴とする請求項７に記載の方法。
11. 前記負荷変化を検出する段階が、前記エンジンに要求される燃料量の変化率を求める段階を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
12. 前記補償段階が、負荷変化検出時に行われることを特徴とする請求項７に記載の方法。
13. 前記決定段階が、エンジン速度を求めて補償値を決定する段階を含む請求項７に記載の方法。
14. 前記決定段階が、前記エンジンの燃料のより完全に燃焼する噴射タイミングを結果としてもたらす補償値を決定する段階を含む請求項７に記載の方法。
15. エンジンの負荷変化を検出するよう配置及び構成されたエンジン負荷変化検出器と、
    前記負荷変化に基づく少なくとも１つの補償値を設定するよう配置及び構成された補償値決定器と、
    前記補償値に基づく修正燃料噴射タイミングを提供するよう配置及び構成された加算器と、
    を備えるエンジン制御組立体。
16. 前記補償値決定器が、エンジン速度及び微分燃料需要に基づくタイミング調整値から構成されるルックアップテーブルを含むことを特徴とする請求項１５に記載のエンジン制御組立体。
17. 前記少なくとも１つの補償値が、前記エンジンのエミッションレベルを低減する燃料噴射タイミングを提供することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
18. 前記少なくとも１つの補償値が、結果としてエンジン性能を改善する燃料噴射タイミングを提供することを特徴とする請求項１５に記載の方法。

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