JP2007077886A - 内燃機関のアイドル回転数制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 多段噴射内燃機関のアイドル時の回転数制御において、回転安定性を向上させトルク変動を抑制することができる上、排気温度を高温に保つことができ、且つ未燃燃料の排出を抑制し排ガス及び燃費の悪化も抑制することができる内燃機関のアイドル回転数制御装置を提供すること。
【解決手段】 アイドル時に回転数を低下させる場合、メイン噴射から順に下限噴射量に達するまで燃料噴射量を減らし、全ての燃料噴射の燃料噴射量が下限噴射量まで達したときは、遅角側のポスト噴射Ｃから順に下限噴射量を下回って燃料噴射量を減らしていく。
【選択図】 図７

Description

本発明は、メイン噴射とポスト噴射の多段噴射を行う筒内噴射型内燃機関におけるアイドル回転数制御装置に関する。

排ガスの温度を上昇させるためメイン噴射の後に１回または２回以上のポスト噴射を実施する所謂多段噴射を行う内燃機関がある。
このポスト噴射はメイン噴射または、直前のポスト噴射の燃焼によって燃焼安定性が保たれている。
このように多段噴射を行う内燃機関は、通常走行時はメイン噴射及びポスト噴射の各燃料噴射量はエンジン回転数とアクセル開度等から決定される規定噴射量であるが、アイドル運転時では内燃機関の回転数を目標回転数とするための回転数フィードバック制御を行う。当該フィードバック制御は、従来はトルクへの寄与が大きいメイン噴射の燃料噴射量を増減させることで行っていた。

しかし、例えば内燃機関の実回転数を下げるために、メイン噴射の燃料噴射量を減らしていくと、メイン噴射の燃焼によって燃焼安定性が保たれていたポスト噴射の燃焼が不安定となり、内燃機関の回転安定性が悪化するという問題が生じる。そして、ポスト噴射の燃料が燃焼しなければそのまま未燃燃料として大気中に排出されてしまうという問題もある。

そこで、アイドル時にメイン噴射量だけでなくポスト噴射の時期も合わせて制御する技術が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００２−２３５５９０号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術のように、内燃機関の実回転数を低下させる場合、ポスト噴射の時期を遅角させていることでトルクを低下させ実回転数を低下させることは可能であるが、ポスト噴射はメイン噴射の燃焼によって燃焼安定性が保たれているためメイン噴射とポスト噴射の時期が離れるほどポスト噴射の燃焼安定性は低下してしまい、燃焼量が減少し未燃燃料が増加するという問題が生じる。

また、２回以上のポスト噴射を行う場合には、遅角させたポスト噴射以降のすべてのポストの時期を変更する必要があり、制御が極端に複雑化するおそれもある。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、多段噴射内燃機関のアイドル時の回転数制御において、回転安定性を向上させトルク変動を抑制することができる上、排気温度を高温に保つことができ、且つ未燃燃料の排出を抑制し排ガス及び燃費の悪化も抑制することができる内燃機関のアイドル回転数制御装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１の内燃機関のアイドル回転数制御装置では、燃焼室内に直接燃料を噴射可能な燃料噴射手段により、トルクに寄与し得る燃料噴射を２回以上行う内燃機関であって、前記燃料噴射手段により噴射される前記各燃料噴射について、次の燃料噴射で噴射される燃料が安定して燃焼するために最低限必要な燃料噴射量を設定する下限噴射量設定手段と、前記内燃機関のアイドル時に、前記内燃機関の実回転数が目標回転数となるようにフィードバック制御するアイドル回転数制御手段とを備え、前記アイドル回転数制御手段は、前記目標回転数とするために前記実回転数を低下させる場合、燃料噴射量が前記下限噴射量設定手段により設定される下限噴射量より大である前記燃料噴射のうちトルクへの寄与が最も大きい進角側の燃料噴射の燃料噴射量を減らしていくことを特徴としている。

つまり、トルクに寄与し得る燃料噴射を２回以上行う多段噴射内燃機関において、当該燃料噴射について次の燃料噴射で噴射される燃料が安定して燃焼するために最低限必要な燃料噴射量を設定し、内燃機関のアイドル時には当該下限噴射量より大である燃料噴射量の燃料噴射のうちトルクへの寄与が最も大きい進角側の燃料噴射の燃料噴射量を減らすことで、トルクを減らし回転数を低下させて目標回転数とする。

請求項２の内燃機関のアイドル回転数制御装置では、請求項１において、前記アイドル回転数制御手段は、前記目標回転数とするために前記実回転数を低下させる場合に、前記燃料噴射の全ての燃料噴射量が前記下限噴射量に達しているときには、該燃料噴射のうち最も遅角側の燃料噴射から燃料噴射量を減量させて実回転数を低下させることを特徴としている。

つまり、アイドル時に全ての燃料噴射の燃料噴射量が下限噴射量まで達している場合にさらに実回転数を低下させるときには、燃焼安定性を保つために最も遅角側の燃料噴射の燃料噴射量を下限噴射量を下回って減らしていくことで、回転数を低下させる。
請求項３の内燃機関のアイドル回転数制御装置では、請求項１または２において、前記アイドル回転数制御手段は、前記燃料噴射の各燃料噴射時期を固定することを特徴としている。

つまり、アイドル時に燃料噴射時期を固定して、燃料噴射量のみを調節して回転数を制御する。
請求項４の内燃機関のアイドル回転数制御装置では、請求項１または２において、前記アイドル回転数制御手段は前記燃料噴射の各燃料噴射間隔を固定することを特徴としている。

つまり、アイドル時に燃料噴射間隔を固定して、燃料噴射量のみを調節して回転数を制御する。

上記手段を用いる本発明の請求項１の内燃機関のアイドル回転数制御装置によれば、多段噴射内燃機関において、次の燃料噴射で噴射される燃料が安定して燃焼するために最低限必要な下限噴射量を設定し、アイドル時にトルクの寄与が大きい進角側の燃料噴射から当該下限噴射量より大の範囲で燃料噴射量を減量させて実回転数を低下させることで、無駄な燃料を消費せずに各燃料噴射の燃料噴射の燃焼安定性を確保し、排気昇温の寄与が大きい遅角側の燃料噴射を維持しながらながら回転数を低下させることができる。

これにより、アイドル時の回転数制御における回転安定性を向上させトルク変動を抑制することができる上、排気温度を高温に維持することができ、且つ未燃燃料の排出を抑制し排ガス及び燃費の悪化も抑制することができる。
請求項２の内燃機関のアイドル回転数制御装置によれば、アイドル時に全ての燃料噴射の燃料噴射量が下限噴射量に達してしまっても、最も遅角側の燃料噴射の燃料噴射量を下限噴射量を下回って減量させることで、燃焼安定性の悪化を抑制しながら実回転数をさらに低下させることができる。

請求項３の内燃機関のアイドル回転数制御装置によれば、アイドル時に燃料噴射時期を固定して、燃料噴射量のみを調節して回転数を制御するため、容易な制御とすることができる。
請求項４の内燃機関のアイドル回転数制御装置によれば、アイドル時に燃料噴射間隔を固定して、燃料噴射量のみを調節して回転数を制御するため、トルクに寄与し得る最初の燃料噴射時期が変化した場合でも、それ以降の燃料噴射の時期の変更が容易な制御とすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１を参照すると本発明に係る内燃機関のアイドル回転数制御装置の概略構成図が示されており、図２を参照すると本発明に係る内燃機関のアイドル回転数制御装置の通常運転時における燃料噴射タイミングチャートが示されている。
図１に示すように、エンジン１（内燃機関）はコモンレール式ディーゼルエンジンであり、詳しくは、コモンレールに蓄圧された高圧燃料を各気筒の燃料噴射弁２（燃料噴射手段）に供給し、任意の噴射時期及び噴射量で当該燃料噴射弁２から各気筒の燃焼室４内に噴射可能な構成を成している。

また、エンジン１の各気筒には上下摺動可能なピストン６が設けられており、当該ピストン６はコンロッド８を介してクランクシャフト１０に連結されている。また、クランクシャフト１０の一端部にはフライホイール１２が設けられており、当該フライホイール１２にはクランクシャフト１０の回転速度を検出するクランク角センサ１４が設けられている。

また各気筒の周囲には冷却水が通る冷却水通路１６が形成されており、エンジン１には当該冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ１８が設けられている。
また、燃焼室４には吸気通路２０と排気通路２２とが連通されている。
吸気通路２０には、燃焼室４と吸気通路２０の連通と遮断を行う吸気弁２４が設けられており、排気通路２２には、燃焼室４と排気通路１８との連通と遮断を行う排気弁２６が設けられている。

そして、車両にはエンジン１によって駆動されるエアコン等の外部負荷機器２８が設けられており、当該外部負荷機器２８や上記燃料噴射弁２、クランク角センサ１４等の各種装置や各種センサ類はＥＣＵ（電子コントロールユニット）３０と電気的に接続されており、当該ＥＣＵ３０は各種センサ類からの各情報に基づき各種装置を作動制御する。
例えばＥＣＵ３０はエンジン１の通常走行時では、エンジン回転数やアクセル開度に基づいて、燃料噴射量を設定し燃料噴射弁２を制御する。本実施形態では、図２に示すように、膨張行程の上死点（ＴＤＣ）直後に噴射するメイン噴射、当該メイン噴射の後に追加燃料を噴射する３回のポスト噴射Ａ、Ｂ、Ｃ、及びメイン噴射の前に噴射するパイロット噴射の多段噴射を行うものとする。なお、各ポスト噴射Ａ、Ｂ、Ｃの燃料噴射時期は固定されており、燃料噴射量は予め規定噴射量が設定されている。また、パイロット噴射はトルクに寄与しないものとする。

また、ＥＣＵ３０は、エンジン１のアイドル時には、エンジン１の実回転数を目標回転数に維持するようにＥＣＵ３０の内部に備えられたアイドル回転数制御部３０ａ（アイドル回転数制御手段）においてフィードバック制御を行う。
詳しくは、図３を参照すると、本発明に係る内燃機関のアイドル回転数制御装置のＥＣＵ３０のアイドル回転数制御部３０ａの内部構成がブロック図で示されており、以下同図に基づきアイドル回転数制御部３０ａの入出力関係について説明する。

まず、ＥＣＵ３０がエンジン１のアイドル運転状態を検出すると、アイドル回転数制御部３０ａでは、クランク角センサ１４により検出されるクランクシャフト回転速度データが実回転数検出部３２に入力され、当該実回転数検出部３２においてエンジン１の実回転数が算出される。
また、エアコン等の外部負荷機器２８の負荷データや冷却水温度センサ１８より検出される冷却水温度データが目標回転数設定部３４に入力され、当該目標回転数設定部３４において負荷データや冷却水温度データに応じた目標回転数が設定される。

これら実回転数算出部３２で算出された実回転数データと、目標回転数設定部３４で設定された目標回転数データとは回転数比較部３６に入力され、当該回転数比較部３６では実回転数と目標回転数との比較が行われる。
一方、冷却水温度センサ１８により検出される冷却水温度データは下限噴射量設定部３４（下限噴射量設定手段）にも入力され、当該下限噴射量設定部３８では冷却水温度に応じメイン噴射及びポスト噴射において次噴射が安定して燃焼する最低限の燃料噴射量である下限噴射量がそれぞれ設定される。

当該下限噴射量設定部３８で設定された下限噴射量データと、上記回転数比較部３６の比較結果データとは燃料噴射状況判定部４０に入力され、当該燃料噴射状況判定部４０では回転数比較結果データに基づき、入力された下限噴射量データを用いて燃料噴射弁２により噴射されている燃料噴射の状況が判定される。
続いて、この燃料噴射状況判定部４０での判定結果が燃料噴射量設定部４２に入力され、当該燃料噴射量設定部４２では判定結果に基づきメイン噴射及び各ポスト噴射のトルクへの寄与率に応じた燃料噴射量が設定される。

そして、当該燃料噴射量設定部４２で設定された燃料噴射量が燃料噴射弁２によって燃焼室４内に噴射される。
以下このように構成された本発明に係る内燃機関のアイドル回転数制御装置の作用について説明する。
図４乃至図６には本発明の内燃機関のアイドル回転数制御装置により実行されるアイドル回転数制御ルーチンがフローチャートで示されており、図７には本発明に係る内燃機関のアイドル回転数制御装置の各状況における燃料噴射タイミングチャートが示されており、以下同フローチャート及びタイミングチャートに基づき説明する。

まず、ＥＣＵ３０がエンジン１のアイドル状態を検出すると、ステップＳ１として上記回転数算出部３２においてエンジン１の実回転数を算出する。
続いてステップＳ２では、上記目標回転数設定部３４において目標回転数を設定する。
次のステップＳ３では、上記下限噴射量設定部３８においてメイン噴射及びポスト噴射Ａ、Ｂの下限噴射量をそれぞれ設定する。

そして、ステップＳ４では、上記回転数比較部３６において上記ステップＳ１で算出した実回転数が、上記ステップＳ２で設定した目標回転数よりも小であるか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち実回転数が目標回転数よりも大であり、実回転数を低下させる制御を行う場合はステップＳ１０に進む。
ステップＳ１０では、燃料噴射状況判定部４０においてメイン噴射の燃料噴射量がステップＳ３で設定されたメイン噴射の下限噴射量より大であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、図７（ａ）の実線矢印で示すように、上記燃料噴射量設定部４２において、メイン噴射のトルクへの寄与率に応じた燃料噴射量の減少量を下限噴射量より大の範囲で算出し、当該減少量分メイン噴射の燃料噴射量を減少させた燃料噴射量を設定する。
一方、ステップＳ１０の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちメイン噴射の燃料噴射量が下限噴射量以下である場合はステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、メイン噴射の次に噴射されるポスト噴射Ａの燃料噴射量がポスト噴射Ａの下限噴射量より大であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３では、図７（ｂ）の実線矢印で示すように、ポスト噴射Ａのトルクへの寄与率に応じて燃料噴射量の減少量を下限噴射量より大の範囲で算出し、当該減少量分ポスト噴射Ａの燃料噴射量を減少させた燃料噴射量を設定する。

一方、ステップＳ１２の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちポスト噴射Ａの燃料噴射量が下限噴射量以下である場合はステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４では、ポスト噴射Ａの次に噴射されるポスト噴射Ｂの燃料噴射量がポスト噴射Ｂの下限噴射量より大であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、図７（ｃ）の実線矢印で示すように、ポスト噴射Ｂのトルクへの寄与率に応じて燃料噴射量の減少量を下限噴射量より大の範囲で算出し、当該減少量分ポスト噴射Ｂの燃料噴射量を減少させた燃料噴射量を設定する。
一方、ステップＳ１４の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちポスト噴射Ｂの燃料噴射量が下限噴射量以下である場合はステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、ポスト噴射Ｂの次に噴射されるポスト噴射Ｃの燃料噴射量が０より大であるか、即ちポスト噴射Ｃが実施されているか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ１７に進む。
ステップＳ１７では、図７（ｄ）の実線矢印で示すように、ポスト噴射Ｃのトルクの寄与率に応じた燃料噴射量の減少量を算出し、当該減少量分ポスト噴射Ｃの燃料噴射量を減少させた燃料噴射量を設定する。

一方、ステップＳ１６の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちポスト噴射Ｃの燃料噴射量が０、つまりポスト噴射Ｃが実施されていない場合はステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８では、ポスト噴射Ｂの燃料噴射量が０より大であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち燃料噴射量が０より大であり、上記ステップＳ１４の判別結果から下限噴射量以下のポスト噴射Ｂが実施されているような場合は、ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９では、図７（ｅ）の実線矢印で示すように、ポスト噴射Ｂのトルクの寄与率に応じた燃料噴射量の減少量を算出し、当該減少量分ポスト噴射Ｂの燃料噴射量を減少させた燃料噴射量を設定する。
一方、ステップＳ１８の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちポスト噴射Ｂの燃料噴射量が０、つまりポスト噴射Ｂが実施されていない場合はステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、ポスト噴射Ａの燃料噴射量が０より大であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち燃料噴射量が０より大であり、上記ステップＳ１２の判別結果から下限噴射量以下のポスト噴射Ａが実施されているような場合は、ステップＳ２１に進む。
ステップＳ２１では、図７（ｆ）の実線矢印で示すように、ポスト噴射Ａのトルクの寄与率に応じた燃料噴射量の減少量を算出し、当該減少量分ポスト噴射Ａの燃料噴射量を減少させた燃料噴射量を設定する。

一方、ステップＳ２０の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちポスト噴射Ａの燃料噴射量が０、つまりポスト噴射Ａが実施されていない場合は、ステップＳ２２に進む。
ステップＳ２２では、図７（ｇ）の実線矢印で示すように、メイン噴射のトルクの寄与率に応じた燃料噴射量の減少量を算出し、当該減少量分メイン噴射の燃料噴射量を減少させた燃料噴射量を設定する。

そして、ステップＳ２３において上記ステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１５、Ｓ１７、Ｓ１９、Ｓ２１、またはＳ２２で設定された燃料噴射量が燃料噴射弁２から燃焼室４内に噴射され当該ルーチンを抜ける。
また、上記ステップＳ４の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち実回転数が目標回転数未満であり、実回転数を増加させる制御を行う場合はステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０では、燃料噴射状況判定部４０においてメイン噴射の燃料噴射量がステップＳ３で設定されたメイン噴射の下限噴射量より小であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ３１に進む。
ステップＳ３１では、図７（ｇ）の鎖線矢印で示すように、上記燃料噴射量設定部４２において、メイン噴射のトルクへの寄与率に応じた燃料噴射量の増加量を下限噴射量より小の範囲で算出し、当該増加量分メイン噴射の燃料噴射量を増加させた燃料噴射量を設定する。

一方、ステップＳ３０の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちメイン噴射の燃料噴射量が下限噴射量以上である場合はステップＳ３２に進む。
ステップＳ３２では、ポスト噴射Ａの燃料噴射量がポスト噴射Ａの下限噴射量より小であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ３３に進む。
ステップＳ３３では、図７（ｆ）の鎖線矢印で示すように、ポスト噴射Ａのトルクへの寄与率に応じた燃料噴射量の増加量を下限噴射量より小の範囲で算出し、当該増加量分ポスト噴射Ａの燃料噴射量を増加させた燃料噴射量を設定する。

一方、ステップＳ３２の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちポスト噴射Ａの燃料噴射量が下限噴射量以上である場合はステップＳ３４に進む。
ステップＳ３４では、ポスト噴射Ｂの燃料噴射量がポスト噴射Ｂの下限噴射量より小であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ３５に進む。
ステップＳ３５では、図７（ｅ）の鎖線矢印で示すように、ポスト噴射Ｂのトルクへの寄与率に応じた燃料噴射量の増加量を下限噴射量より小の範囲で算出し、当該増加量分ポスト噴射Ｂの燃料噴射量を増加させた燃料噴射量を設定する。

一方、ステップＳ３４の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちポスト噴射Ｂの燃料噴射量が下限噴射量以上である場合はステップＳ３６に進む。
ステップＳ３６では、ポスト噴射Ｃの燃料噴射量がポスト噴射Ｃの予め設定されている規定噴射量より小であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ３７に進む。

ステップＳ３７では、図７（ｄ）の鎖線矢印で示すように、ポスト噴射Ｃのトルクへの寄与率に応じた燃料噴射量の増加量を算出し、当該増加量分ポスト噴射Ｃの燃料噴射量を増加させた燃料噴射量を設定する。
一方、ステップＳ３６の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合は、即ちポスト噴射Ｃの燃料噴射量が規定噴射量である場合はステップＳ３８に進む。

ステップＳ３８では、ポスト噴射Ｂの燃料噴射量がポスト噴射Ｂの規定噴射量より小であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ３９に進む。
ステップＳ３９では、図７（ｃ）の鎖線矢印で示すように、ポスト噴射Ｂのトルクへの寄与率に応じた燃料噴射量の増加量を算出し、当該増加量分ポスト噴射Ｂの燃料噴射量を増加させた燃料噴射量を設定する。

一方、ステップＳ３８の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合は、即ちポスト噴射Ｂの燃料噴射量が規定噴射量である場合はステップＳ４０に進む。
ステップＳ４０では、ポスト噴射Ａの燃料噴射量がポスト噴射Ａの規定噴射量より小であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ４１に進む。
ステップＳ４１では、図７（ｂ）の鎖線矢印で示すように、ポスト噴射Ａのトルクへの寄与率に応じた燃料噴射量の増加量を算出し、当該増加量分ポスト噴射Ａの燃料噴射量を増加させた燃料噴射量を設定する。

一方、ステップＳ３８の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合は、即ちポスト噴射Ａの燃料噴射量が規定噴射量である場合はステップＳ４２に進む。
ステップＳ４２では、図７（ａ）の鎖線矢印で示すように、メイン噴射のトルクの寄与率に応じた燃料噴射量の増加量を算出し、当該増加量分メイン噴射の燃料噴射量を増加させた燃料噴射量を設定する。

そして、ステップＳ２３において上記ステップＳ３１、Ｓ３３、Ｓ３５、Ｓ３７、Ｓ３９、Ｓ４１、またはＳ４２で設定された燃料噴射量が燃料噴射弁２から燃焼室４内に噴射され当該ルーチンを抜ける。
なお、上記アイドル回転数制御では燃料噴射時期は全て固定されている。
このように、２回以上の燃料噴射を行う多段噴射を行うエンジン１でのアイドル時の回転数制御において、実回転数が目標回転数よりも高く実回転数を低下させる場合には、まずはトルクへの寄与が最も大きいメイン噴射の燃料噴射量を下限噴射量よりも大の範囲で減少させ、トルクを低下させて実回転数を低下させる。そして、メイン噴射の燃料噴射量が下限噴射量に達しても、実回転数を低下させる必要がある場合は、ポスト噴射Ａ、ポスト噴射Ｂ、ポスト噴射Ｃの順、即ちトルクの寄与が大きい順、つまり進角側のポスト噴射から、燃料噴射量を下限噴射量以上の範囲で減少させていくことで、実回転数を低下させる。

また、メイン噴射及びポスト噴射の全てが下限噴射量に達してもなお実回転数を低下させる必要がある場合は、ポスト噴射Ｃ、ポスト噴射Ｂ、ポスト噴射Ａ、メイン噴射の順、即ち燃焼の安定性のために、遅角側の燃料噴射から、燃料噴射量を下限噴射量から０となるまでの範囲で減少させていくことで実回転数を低下させる。
一方、実回転数が目標回転数よりも低く実回転数を増加させる場合には、実回転数を低下させる流れを戻るようにして、まずはトルクの寄与が大きい進角側の燃料噴射から下限噴射量を確保していく。

そして全ての燃料噴射について下限噴射量が確保された場合は、排気昇温の寄与が大きい遅角側の燃料噴射から規定噴射量を確保していく。
以上のように、各燃料噴射において次の燃料噴射で噴射される燃料が安定して燃焼するために最低限必要な下限噴射量を設定してアイドル時の回転数制御を行うことで、無駄な燃料を噴射せずに各燃料噴射の燃焼安定性を確保して回転数を調節することができる。

そして、排気昇温の寄与が大きい遅角側の燃料噴射を維持することで、排気温度を高温に保つことができる。
さらに、燃料噴射時期は固定されているため容易にアイドル回転数制御を行うことができる。
このように、本発明に係る内燃機関のアイドル回転数制御装置は、アイドル時の回転数制御における回転安定性を向上させトルク変動を抑制することができる上、排気温度を高温に保つことができ、且つ未燃燃料の排出を抑制し排ガス及び燃費の悪化も抑制することができる。

以上で本発明に係る内燃機関のアイドル回転数制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、エンジン１はコモンレール式ディーゼルエンジンであるが、燃焼室内に燃料を直接噴射することができ、多段噴射を行うことができる内燃機関であればガソリンエンジンであっても構わない。

また、上記実施形態では、アイドル回転数制御は燃料噴射時期が全て固定されているとしたが、トルクに寄与し得る最初の燃料噴射以降の燃料噴射間隔を固定してもよく、トルクに寄与し得る最初の燃料噴射時期が変化した場合でも、以降の燃料噴射の時期の計算が不要となり容易な制御とすることができる。
また、上記実施形態では、ポスト噴射を３回行っているが、当該ポスト噴射の回数に制限はない。

また、上記実施形態では、メイン噴射を上死点直後に行っているが、上死点近傍で行うものであればよく、例えば上死点直前に行うものであっても構わない。
また、上記実施形態では、メイン噴射の前にパイロット噴射を行っているが、当該パイロット噴射を行わなくても構わない。
また、上記実施形態では、目標回転数はエアコン等の外部負荷及び冷却水温度に応じて、下限噴射量は冷却水温度に応じて設定されているが、その他の要素に応じて設定しても構わない。

本発明に係る内燃機関のアイドル回転数制御装置の概略構成図である。 本発明に係る内燃機関のアイドル回転数制御装置の通常運転時における燃料噴射を示すタイムチャートである。 本発明に係る内燃機関のアイドル回転数制御装置におけるＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。 本発明に係る内燃機関のアイドル回転数制御装置におけるＥＣＵが実行する制御ルーチンを示すフローチャートの一部である。 図３に続く制御ルーチンを示すフローチャートの残部である。 図３に続く制御ルーチンを示すフローチャートの残部である。 本発明に係る内燃機関のアイドル回転数制御装置の各状況における燃料噴射タイミングチャートである。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）
２ 燃料噴射弁（燃料噴射手段）
１４ クランク角センサ
１６ 冷却水通路
１８ 冷却水温度センサ
２８ 外部負荷機器
３０ ＥＣＵ
３０ａ アイドル回転数制御部（アイドル回転数制御手段）
３２ 実回転数算出部
３４ 目標回転数設定部
３６ 回転数比較部
３８ 下限噴射量設定部（下限噴射量設定手段）
４０ 燃料噴射状況判定部
４２ 燃料噴射量設定部

Claims (4)

1. 燃焼室内に直接燃料を噴射可能な燃料噴射手段により、トルクに寄与し得る燃料噴射を２回以上行う内燃機関であって、
   前記燃料噴射手段により噴射される前記各燃料噴射について、次の燃料噴射で噴射される燃料が安定して燃焼するために最低限必要な燃料噴射量を設定する下限噴射量設定手段と、
   前記内燃機関のアイドル時に、前記内燃機関の実回転数が目標回転数となるようにフィードバック制御するアイドル回転数制御手段とを備え、
   前記アイドル回転数制御手段は、前記目標回転数とするために前記実回転数を低下させる場合、
   燃料噴射量が前記下限噴射量設定手段により設定される下限噴射量より大である前記燃料噴射のうちトルクへの寄与が最も大きい進角側の燃料噴射から下限噴射量以上の範囲で燃料噴射量を減らして実回転数を低下させることを特徴とする内燃機関のアイドル回転数制御装置。
2. 前記アイドル回転数制御手段は、前記目標回転数とするために前記実回転数を低下させる場合に、前記燃料噴射の全ての燃料噴射量が前記下限噴射量に達しているときには、
   該燃料噴射のうち最も遅角側の燃料噴射から燃料噴射量を減量させて実回転数を低下させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。
3. 前記アイドル回転数制御手段は、前記燃料噴射の各燃料噴射時期を固定することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。
4. 前記アイドル回転数制御手段は前記燃料噴射の各燃料噴射間隔を固定することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。

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