JP2009138670A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のストールを防止するとともに車両の燃費を向上させることができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンＥＣＵのＣＰＵは、緊急ブレーキが操作されていると判定し（ステップＳ２でＹＥＳの場合）、ロックアップクラッチが解放状態となったと判定した場合（ステップＳ３でＹＥＳの場合）には、制御経過時間Ｔｃが予め定められた時間Ｔｔとなるまで、追加噴射量Ｑａｄｄを予め定められた噴射量Ｑｕｐに決定して（ステップＳ７）、燃料噴射弁により噴射される燃料の噴射量を増加させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段を備え、希薄燃焼が可能な内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。

従来、ブレーキペダルの踏込み操作を検出するブレーキ操作検出手段と、予め定められた運転条件が成立した場合に、内燃機関と自動変速機とを連結可能なロックアップクラッチを係合させるためのロックアップ指令を自動変速機に行うとともに、ブレーキ操作検出手段によりブレーキペダルの踏込み操作が検出された場合に、ロックアップクラッチを解放するためのロックアップ解除指令を自動変速機に行うロックアップ制御手段と、ロックアップ制御手段によりロックアップ解除指令が行われてから予め定められた時間を経過するまでに、内燃機関のスロットルバルブ、スロットルバルブをバイパスするバイパス通路に設けられたアイドルスピード制御バルブ、燃料タンク内で発生した燃料蒸気ガスを内燃機関の吸気通路へ導入する導入通路に設けられたパージ制御バルブ、および内燃機関の排気ガスを空気通路へ還流させる還流通路に設けられたＥＧＲバルブのうち、少なくとも一つを開閉制御することにより、内燃機関の吸入空気量や燃料混合気を増加させる車両の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この構成により、上記車両の制御装置は、ロックアップクラッチを係合させているときに緊急ブレーキが操作された場合であっても、ロックアップ解除指令を行うとともに内燃機関の吸入空気量や燃料混合気を増加させて内燃機関の出力トルクを増加させることにより、ロックアップクラッチ解放時における内燃機関のストールを防止することができる。
特開平７−２２３４６４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された車両の制御装置においては、上述した各種バルブを開閉制御してから実際に所望の出力トルクを得るまでに時間がかかるため、実際にロックアップクラッチが解放される前から各種バルブを開閉制御して内燃機関に供給する燃料の量を増加させる必要があった。この結果、内燃機関のストールを防止するのに必要な量以上の燃料を消費するため、車両の燃費が悪化するという問題があった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、内燃機関のストールを防止するとともに車両の燃費を向上させることができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、上記目的を達成するため、（１）筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段を備え、希薄燃焼が可能な内燃機関の燃料噴射制御装置であって、緊急ブレーキが操作されているか否かを判定する緊急ブレーキ操作判定手段と、前記緊急ブレーキ操作判定手段により緊急ブレーキが操作されていると判定された場合に、前記内燃機関と自動変速機とを直結可能なロックアップクラッチが解放されたか否かを判定するロックアップクラッチ解放判定手段と、前記ロックアップクラッチ解放判定手段により前記ロックアップクラッチが解放されたと判定された場合に、前記燃料噴射手段により噴射される燃料の量を増加させる燃料量増加手段と、を備えた構成を有している。

この構成により、十分な空気量がある希薄燃焼可能な内燃機関において、緊急ブレーキが操作されてロックアップクラッチが解放された場合に、応答の早い直接噴射における燃料の量を増加させるため、ロックアップクラッチが解放された直後に内燃機関の出力トルクを増加させることができる。したがって、内燃機関のストールを防止するとともに車両の燃費を向上させることができる。

また、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、上記（１）に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、（２）前記内燃機関のフリクショントルクを算出するフリクショントルク算出手段と、前記フリクショントルク算出手段により算出されたフリクショントルクに基づいて、前記燃料量増加手段により増加される燃料の量を算出する燃料増加量算出手段と、をさらに備えた構成を有している。

この構成により、内燃機関のフリクショントルクに基づいて増加させる燃料の量を算出するため、内燃機関に供給する燃料の量を、フリクショントルクを打ち消して内燃機関のストールを防止するために必要な量とすることができる。したがって、車両の燃費をさらに向上させることができる。

また、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、上記（２）に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、（３）前記フリクショントルク算出手段が、予め定められた慣性モーメントと前記緊急ブレーキ操作判定手段により緊急ブレーキが操作されていると判定された後の前記内燃機関のクランクシャフトにおける角速度変化とに基づいて、前記フリクショントルクを算出する構成を有している。

この構成により、車両が走行している場合のクランクシャフトの回転と逆方向に作用するトルクをフリクショントルクとして算出するため、内燃機関のストールを確実に防止することができる。

また、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、上記（３）に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、（４）前記角速度変化が、前記緊急ブレーキ操作判定手段により緊急ブレーキが操作されていると判定された後の前記内燃機関のクランクシャフトにおける角速度変化の最小値である構成を有している。

この構成により、フリクショントルク算出時の角速度変化値が大きい場合であっても、増加させる燃料の量が過少となることを回避することができる。したがって、内燃機関のストールを確実に防止することができる。

また、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、上記（１）から（４）に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、（５）前記内燃機関がアイドル状態を維持するために必要なエネルギーと前記燃料量増加手段により増加した燃料の量で発生するトルクとに基づいて、前記燃料量増加手段により燃料の量を増加させる時間を算出する燃料量増加時間算出手段をさらに備え、前記燃料量増加手段が、前記ロックアップクラッチ解放判定手段により前記ロックアップクラッチが解放されたと判定された後に、前記緊急ブレーキ操作判定手段により緊急ブレーキが操作されていないと判定された場合、前記燃料量増加時間算出手段により算出された時間を経過するまで前記燃料噴射手段により噴射される燃料の量を増加させる構成を有している。

この構成により、燃料の量を増加させたときの１回の燃焼により内燃機関がアイドル状態を維持できない場合であっても、内燃機関のストールを確実に防止することができる。さらに、内燃機関のストールを防止するために必要な時間だけ燃料の量を増加させるので、車両の燃費を向上させることができる。

本発明によれば、内燃機関のストールを防止するとともに車両の燃費を向上させることができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る制御装置を搭載した車両を示す概略構成図である。
まず、構成について説明する。

図１に示すように、車両１は、内燃機関を構成するディーゼルエンジン２と、ディーゼルエンジン２により出力された回転トルクをディファレンシャルギア５を介して後輪としての駆動輪６に伝達するための自動変速機３と、ディーゼルエンジン２および自動変速機３を制御するための電子制御装置４とを備えている。

４気筒の一部を構成するディーゼルエンジン２の気筒２ａには、ピストン７で仕切られた燃焼室８が形成されている。燃焼室８には、空気を取り込むための吸気通路９と、燃焼室８からの排気を所定の排気位置まで導くための排気通路１０とが接続されている。また、燃焼室８には、吸気通路９との間を開閉する吸気バルブ１１、燃焼室８と排気通路１０との間を開閉する排気バルブ１２および燃焼室８内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１３が設けられている。ピストン７の往復運動は、ピストン７に接続されているコネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１５へ回転運動として伝達されるようになっている。なお、燃料噴射弁１３は、本発明の燃料噴射手段を構成する。

ディーゼルエンジン２は、希薄燃焼可能な内燃機関、すなわち運転条件に応じてリーン空燃比（理論空燃比より大きい空燃比）での運転を行うことができる内燃機関である。したがって、燃料噴射弁１３から燃焼室８内に直接噴射される燃料の噴射量を増減させることによって、即座にクランクシャフト１５への出力トルクを制御することができる。

自動変速機３は、複数の変速段を有する変速機構１６と、ディーゼルエンジン２から入力されたトルクを所定のトルク比で変速機構１６に伝達するトルクコンバータ１７とを備えている。
ここで、変速機構１６の出力軸は、プロペラシャフト１８を介してディファレンシャルギア５に接続されており、変速機構１６から出力される動力が、プロペラシャフト１８、ディファレンシャルギア５を介して駆動輪６に伝達されるようになっている。

トルクコンバータ１７は、ディーゼルエンジン２のクランクシャフト１５と変速機構１６の入力軸１９とを直結可能なロックアップクラッチ２０を備えている。ロックアップクラッチ２０は、予め定められた運転条件に応じて、ロックアップリレーバルブ２１による油圧制御に基づいて作動し、ディーゼルエンジン２のクランクシャフト１５と変速機構１６の入力軸１９とを直接的に係合する直結状態と、この直結状態を解放する解放状態との間で作動状態が変化するようになっている。

電子制御装置４は、ディーゼルエンジン２に関する制御を行うエンジンＥＣＵ２２と、自動変速機３に関する制御を行うトランスミッションＥＣＵ２３とを備えている。

エンジンＥＣＵ２２は、ＣＰＵ２４を中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵ２４の他に、一時的にデータを記憶するＲＡＭ２５、処理プログラムなどを記憶するＲＯＭ２６およびＡ／Ｄ変換器等を含む図示しない入出力インターフェース回路を備えており、燃料噴射弁１３等を制御するようになっている。また、エンジンＥＣＵ２２には、クランク角センサ２７、車速センサ２８およびアクセル開度センサ２９が接続されている。

エンジンＥＣＵ２２のＣＰＵ２４は、クランク角センサ２７の検出結果により得られるディーゼルエンジン２の回転数（以下、「エンジン回転数」という。）およびアクセル開度センサ２９の検出結果により得られるアクセルペダル開度により基本噴射量Ｑｂを決定し、決定した基本噴射量Ｑｂにディーゼルエンジン２のエンジンストールを防止するためのエンスト防止制御が行われているか否かにより変化する追加噴射量Ｑａｄｄを加算するようになっている。そして、ＣＰＵ２４は、基本噴射量Ｑｂに追加噴射量Ｑａｄｄを加算して得られた量で燃料を噴射するよう燃料噴射弁１３を制御するようになっている。

エンジンＥＣＵ２２のＲＡＭ２５には、エンスト防止制御が行われているか否かを示すエンスト防止制御フラグｘｅｓｃｅｎｓｔのオンまたはオフを表す情報が記憶されている。

エンジンＥＣＵ２２のＲＯＭ２６には、エンスト防止制御を継続するか否かを判定するための予め定められた時間Ｔｔが記憶されている。また、ＲＯＭ２６には、エンスト防止制御を行っている場合の追加噴射量Ｑａｄｄである予め定められた噴射量Ｑｕｐが記憶されている。ここで、噴射量Ｑｕｐは、緊急ブレーキが操作された場合にディーゼルエンジン２のクランクシャフト１５に作用するフリクショントルクを打ち消すことができる出力トルクを得るために必要な量である。また、本実施の形態において、フリクショントルクは、ディーゼルエンジン２の摩擦抵抗によるトルクのみならず、エアーコンプレッサやオルタネータ等の補機類の負荷によるトルク等が含まれる。

クランク角センサ２７は、図示しないクランクシャフトタイミングロータに設けられた複数の信号歯をクランクシャフト１５が１０度回転する毎に検出し、その信号歯の検出に応じたパルス信号をエンジンＥＣＵ２２に出力するようになっている。
車速センサ２８は、車両１の車速Ｖを検出し、検出した車速Ｖに応じた車速信号をエンジンＥＣＵ２２に出力するようになっている。
アクセル開度センサ２９は、車両１に設けられたアクセルペダル３０の開度（以下、「アクセルペダル開度」という。）Ａｃｃを検出し、検出したアクセルペダル開度Ａｃｃに応じたアクセル信号をエンジンＥＣＵ２２に出力するようになっている。

トランスミッションＥＣＵ２３は、ＣＰＵ３１を中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵ３１の他に、一時的にデータを記憶するＲＡＭ３２、処理プログラムなどを記憶するＲＯＭ３３およびＡ／Ｄ変換器等を含む図示しない入出力インターフェース回路を備えており、変速機構１６およびロックアップリレーバルブ２１等を制御するようになっている。また、トランスミッションＥＣＵ２３には、ブレーキセンサ３４が接続されている。

ブレーキセンサ３４は、車両１の運転者による図示しないブレーキペダルの操作の有無を検出し、検出したブレーキペダルの操作の有無に応じたブレーキ信号をトランスミッションＥＣＵ２３に出力するようになっている。

以下、本発明の第１の実施の形態に係る特徴的な構成について説明する。
エンジンＥＣＵ２２のＣＰＵ２４は、緊急ブレーキが操作されているか否かを判定するようになっている。具体的には、ＣＰＵ２４は、車速センサ２８により検出された車速Ｖに基づいて車両１の減速度を算出し、算出した減速度が予め定められた値以上である場合、緊急ブレーキが操作されていると判定し、減速度が予め定められた値未満である場合には、緊急ブレーキが操作されていないと判定するようになっている。すなわち、ＣＰＵ２４は、本発明の緊急ブレーキ操作判定手段を構成する。

また、ＣＰＵ２４は、緊急ブレーキが操作されていると判定した場合に、ディーゼルエンジン２のクランクシャフト１５と自動変速機３の入力軸１９とを直結可能なロックアップクラッチ２０が解放状態となったか否かを判定するようになっている。具体的には、トランスミッションＥＣＵ２３のＣＰＵ３１は、ロックアップリレーバルブ２１にロックアップクラッチ２０を解放状態にするための信号を出力してからの経過時間が予め定められた時間以上であるか否かを判定する。そして、ＣＰＵ３１は、経過時間が予め定められた時間以上であると判定した場合に、ロックアップクラッチ２０が解放状態であることを表すロックアップクラッチ解放信号をエンジンＥＣＵ２２のＣＰＵ２４に出力する。ＣＰＵ２４は、このロックアップクラッチ解放信号を受信することによりロックアップクラッチ２０が解放状態となったと判定する。すなわち、ＣＰＵ２４は、本発明のロックアップクラッチ解放判定手段を構成する。

また、ＣＰＵ２４は、ロックアップクラッチ２０が解放状態となったと判定した場合に、燃料噴射弁１３により噴射される燃料の噴射量を増加させるようになっている。すなわち、ＣＰＵ２４は、本発明の燃料量増加手段を構成する。

次に、動作について説明する。
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るエンジンＥＣＵのＣＰＵの動作を示すフロー図である。なお、以下に説明する処理は、予めＲＯＭ２６に記憶されているプログラムによって実現され、エンジンＥＣＵ２２のＣＰＵ２４によって所定の時間間隔で行われる。

図２に示すように、まず、ＣＰＵ２４は、ブレーキセンサ３４からのブレーキ信号に基づいてブレーキペダルが操作されたか否かを判定し（ステップＳ１）、ブレーキペダルが操作されていないと判定した場合（ステップＳ１でＮＯの場合）、処理を終了する。

一方、ＣＰＵ２４は、ブレーキペダルが操作されたと判定した場合（ステップＳ１でＹＥＳの場合）には、緊急ブレーキが操作されているか否かを判定する（ステップＳ２）。例えば、ＣＰＵ２４は、車速センサ２８により検出された車速Ｖに基づいて車両１の減速度を算出し、算出した減速度が予め定められた値以上である場合、緊急ブレーキが操作されていると判定し、減速度が予め定められた値未満である場合には、緊急ブレーキが操作されていないと判定する。

ＣＰＵ２４は、緊急ブレーキが操作されていると判定した場合（ステップＳ２でＹＥＳの場合）、ロックアップクラッチ２０が解放状態となったか否かを判定する（ステップＳ３）。例えば、ＣＰＵ２４は、トランスミッションＥＣＵ２３のＣＰＵ３１からロックアップクラッチ解放信号を受信した否かを判定することにより、ロックアップクラッチ２０が解放状態となったか否かを判定する。ここで、ＣＰＵ２４は、ロックアップクラッチ２０が解放状態となっていないと判定した場合（ステップＳ３でＮＯの場合）、処理を終了する。

一方、ＣＰＵ２４は、ロックアップクラッチ２０が解放状態となったと判定した場合（ステップＳ３でＹＥＳの場合）には、エンスト防止制御フラグｘｅｓｃｅｎｓｔをオンにしてエンスト防止制御を開始し（ステップＳ４）、ステップＳ６に移行する。

また、ＣＰＵ２４は、ステップＳ２において、緊急ブレーキが操作されていないと判定した場合（ステップＳ２でＮＯの場合）、ＲＡＭ２５を参照してエンスト防止制御フラグｘｅｓｃｅｎｓｔがオンであるか否かを判定する（ステップＳ５）。

ここで、ＣＰＵ２４は、エンスト防止制御フラグｘｅｓｃｅｎｓｔがオンであると判定した場合（ステップＳ５でＹＥＳの場合）、ステップＳ６に移行し、エンスト防止制御フラグｘｅｓｃｅｎｓｔがオフであると判定した場合（ステップＳ５でＮＯの場合）には、処理を終了する。

次に、ＣＰＵ２４は、エンスト防止制御を開始してからの時間を表す制御経過時間Ｔｃが予め定められた時間Ｔｔ未満であるか否かを判定する（ステップＳ６）。ここで、ＣＰＵ２４は、制御経過時間Ｔｃが予め定められた時間Ｔｔ未満であると判定した場合（ステップＳ６でＹＥＳの場合）、追加噴射量Ｑａｄｄを予め定められた噴射量Ｑｕｐに決定する（ステップＳ７）。すなわち、ＣＰＵ２４は、燃料噴射弁１３により噴射される燃料の噴射量を増加させる。

次に、ＣＰＵ２４は、制御経過時間Ｔｃを算出し（ステップＳ８）、処理を終了する。例えば、ＣＰＵ２４は、制御経過時間Ｔｃに前回ステップＳ８を通過してからの時間ｔを加算することにより、新たな制御経過時間Ｔｃを算出する。

一方、ＣＰＵ２４は、制御経過時間Ｔｃが予め定められた時間Ｔｔ以上である場合（ステップＳ６でＮＯの場合）には、追加噴射量Ｑａｄｄを０に決定する（ステップＳ９）。

次に、ＣＰＵ２４は、制御経過時間Ｔｃを０にして初期化し（ステップＳ１０）、エンスト防止制御フラグｘｅｓｃｅｎｓｔをオフにして（ステップＳ１１）、処理を終了する。

次に、ロックアップクラッチ２０の解放時における各要素の挙動について説明する。
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る各要素のタイミングチャートである。

図３に示すように、ロックアップクラッチ２０が直結状態となっている場合において、アクセルペダル３０が離されてアクセルペダル開度が０になると（時刻ｔ１）、車速およびエンジン回転数が緩やかに減少していく。ここで、緊急ブレーキが操作されると（時刻ｔ２）、車速およびエンジン回転数が急激に減少していき、車速および図示しないスロットルバルブの開度によりロックアップクラッチ２０を解放状態にするための運転条件が成立すると、ロックアップリレーバルブ２１が作動してロックアップクラッチ２０の解放が行われる。実際にロックアップクラッチ２０が解放されると（時刻ｔ３）、燃料噴射弁１３により噴射される燃料の噴射量がＱｂ＋Ｑｕｐとなり、即座にディーゼルエンジン２の出力トルクが増加する。これにより、ロックアップクラッチ２０が解放されたときにエンジン回転数が急激に減少してエンジンストールしてしまうことを防止できる。そして、時刻ｔ３から予め定められた時間Ｔｔが経過するまで噴射量がＱｂ＋Ｑｕｐとなり、エンジンストールする可能性がなくなると（時刻ｔ４）、噴射量をＱｂとなってアイドル状態を維持することになる。

以上のように、本実施の形態に係るＣＰＵ２４によれば、十分な空気量がある希薄燃焼可能なディーゼルエンジン２において、緊急ブレーキが操作されてロックアップクラッチ２０が解放された場合に、応答の速い直接噴射における噴射量をＱｂ＋Ｑｕｐに増加させるため、ロックアップクラッチ２０が解放された直後にディーゼルエンジン２の出力トルクを増加させることができる。したがって、エンジンストールを防止するとともに車両１の燃費を向上させることができる。

また、本実施の形態に係るＣＰＵ２４によれば、希薄燃焼可能なディーゼルエンジン２において、直接噴射の噴射量を増加させてディーゼルエンジン２の出力トルクを増加させるため、吸入空気量や燃料混合気を増加させる場合に比べてディーゼルエンジン２の出力トルクを正確に発生させることができる。したがって、エンジンストールを確実に防止することができる。

なお、本実施の形態においては、車両１に搭載される内燃機関をディーゼルエンジン２としたが、これに限らず、燃焼室８内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１３を備え、希薄燃焼が可能な内燃機関であればガソリンエンジンであっても本発明を適用することができる。

また、本実施の形態においては、ＣＰＵ２４は、車両１の減速度に基づいて緊急ブレーキが操作されているか否かを判定しているが、これに限らず、ブレーキペダルの操作量を検出するストロークセンサの検出結果に基づいて緊急ブレーキが操作されているか否かを判定するようになっていてもよい。この場合、例えば、ＣＰＵ２４は、ストロークセンサによって検出されたブレーキペダルの操作量と検出間隔とに基づいて単位時間当たりのブレーキペダルの操作量を算出し、算出した操作量が予め定められた値以上であるか否かを判定することにより、緊急ブレーキが操作されているか否かを判定する。

また、本実施の形態においては、トランスミッションＥＣＵ２３のＣＰＵ３１は、ロックアップリレーバルブ２１にロックアップクラッチ２０を解放状態にするための信号を出力してからの経過時間が予め定められた時間以上であると判定した場合に、ロックアップクラッチ解放信号をエンジンＥＣＵ２２のＣＰＵ２４に出力するようにしているが、これに限らず、ロックアップリレーバルブ２１に設けられた油圧センサによる検出結果に応じてロックアップクラッチ解放信号をエンジンＥＣＵ２２のＣＰＵ２４に出力するようにしてもよい。この場合、例えば、トランスミッションＥＣＵ２３のＣＰＵ３１は、油圧センサによって検出された油圧が予め定められた値以下となった場合に、ロックアップクラッチ解放信号をエンジンＥＣＵ２２のＣＰＵ２４に出力する。

また、本実施の形態においては、予め定められた運転条件に応じて、ロックアップクラッチ２０が直結状態や解放状態となるようにしているが、これに限られず、運転者の操作によりロックアップクラッチ２０が直結状態と直結状態や解放状態となるようにしてもよい。この場合、エンジン回転数が急激に減少したとしても、運転者の操作によりロックアップクラッチ２０が直結状態を維持することもあり、エンジンストールが発生しやすくなる。そのため、ロックアップクラッチ２０が解放された直後にディーゼルエンジン２の出力トルクを増加させることができる本発明を適用することにより、エンジンストールを確実に防止することができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る車両１は、第１の実施の形態に係る車両１とＣＰＵ２４およびＲＯＭ２６以外は略同様な構成となっているため、ＣＰＵ２４およびＲＯＭ２６以外の構成の説明は省略する。以下、構成については、図１を用いて説明する。

ＲＯＭ２６には、予め定められた慣性モーメントＩが記憶されている。ここで、慣性モーメントＩは、ディーゼルエンジン２の駆動部材等に応じて予め決定されるものである。また、ＲＯＭ２６には、予め定められた係数Ｋが記憶されている。ここで、係数Ｋは、ディーゼルエンジン２のフリクショントルクＴｆを打ち消すために必要な燃料の追加噴射量Ｑａｄｄを求めるために用いられる。また、フリクショントルクＴｆが負の値であるため、この係数Ｋも負の値とする。

以下、本発明の第２の実施の形態に係る特徴的な構成について説明する。
エンジンＥＣＵ２２のＣＰＵ２４は、ディーゼルエンジン２のフリクショントルクＴｆを算出するようになっている。具体的には、ＣＰＵ２４は、予め定められた慣性モーメントＩと緊急ブレーキが操作されていると判定した後のディーゼルエンジン２のクランクシャフト１５における角速度変化の最小値ｄω＿ｔｍｉｎとに基づいて、フリクショントルクＴｆを算出するようになっている。すなわち、ＣＰＵ２４は、本発明のフリクショントルク算出手段を構成する。

次に、動作について説明する。
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るエンジンＥＣＵのＣＰＵの動作を示すフロー図である。なお、以下に説明する処理は、予めＲＯＭ２６に記憶されているプログラムによって実現され、エンジンＥＣＵ２２のＣＰＵ２４によって所定の時間間隔で行われる。

図４に示すように、まず、ＣＰＵ２４は、ブレーキセンサ３４からのブレーキ信号に基づいてブレーキペダルが操作されたか否かを判定し（ステップＳ１）、ブレーキペダルが操作されていないと判定した場合（ステップＳ１でＮＯの場合）、処理を終了する。

一方、ＣＰＵ２４は、ブレーキペダルが操作されたと判定した場合（ステップＳ１でＹＥＳの場合）には、緊急ブレーキが操作されているか否かを判定する（ステップＳ２）。

ＣＰＵ２４は、緊急ブレーキが操作されていると判定した場合（ステップＳ２でＹＥＳの場合）、ディーゼルエンジン２のクランクシャフト１５における最新の角速度変化の最小値ｄω＿ｔｍｉｎを算出する（ステップＳ２１）。

具体的には、まず、ＣＰＵ２４は、クランクシャフト１５が１０度回転する毎にクランク角センサ２７から出力されるパルス信号により、クランクシャフト１５が１０度回転するのに要するパルス間の時間Δｔを取得する。次に、ＣＰＵ２４は、パルス間の時間Δｔを用いて、パルス間の角速度ω（ｒａｄ／ｓ）を以下の式（１）により算出する。
（式１）
ω＝（１０／３６０）×２π／Δｔ （１）

次に、ＣＰＵ２４は、前回のパルス間の角速度ω０を用いて、角速度変化ｄω＿ｔ（ｒａｄ／ｓ^２）を以下の式（２）により算出する。
（式２）
ｄω＿ｔ＝（ω−ω０）／Δｔ （２）

次に、ＣＰＵ２４は、前回までの角速度変化の最小値ｄω＿ｔｍｉｎ０と算出した角速度変化ｄω＿ｔとを比較することにより、最新の角速度変化の最小値ｄω＿ｔｍｉｎを決定する。

次に、ＣＰＵ２４は、予め定められた慣性モーメントＩと最新の角速度変化の最小値ｄω＿ｔｍｉｎとを用いて、次回噴射時におけるディーゼルエンジン２のフリクショントルクＴｆを以下の式（３）により算出する（ステップＳ２２）。このとき、最小値ｄω＿ｔｍｉｎを最小値ｄω＿ｔｍｉｎ０に入力する。
（式３）
Ｔｆ＝Ｉ×ｄω＿ｔｍｉｎ （３）

次に、ＣＰＵ２４は、ロックアップクラッチ２０が解放状態となったか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、ＣＰＵ２４は、ロックアップクラッチ２０が解放状態となっていないと判定した場合（ステップＳ３でＮＯの場合）、処理を終了する。

一方、ＣＰＵ２４は、ロックアップクラッチ２０が解放状態となったと判定した場合（ステップＳ３でＹＥＳの場合）には、エンスト防止制御フラグｘｅｓｃｅｎｓｔをオンにしてエンスト防止制御を開始し（ステップＳ４）、ステップＳ６に移行する。

また、ＣＰＵ２４は、ステップＳ２において、緊急ブレーキが操作されていないと判定した場合（ステップＳ２でＮＯの場合）、ＲＡＭ２５を参照してエンスト防止制御フラグｘｅｓｃｅｎｓｔがオンであるか否かを判定する（ステップＳ５）。

ここで、ＣＰＵ２４は、エンスト防止制御フラグｘｅｓｃｅｎｓｔがオンであると判定した場合（ステップＳ５でＹＥＳの場合）、ステップＳ６に移行し、エンスト防止制御フラグｘｅｓｃｅｎｓｔがオフであると判定した場合（ステップＳ５でＮＯの場合）には、処理を終了する。

次に、ＣＰＵ２４は、エンスト防止制御を開始してからの時間を表す制御経過時間Ｔｃが予め定められた時間Ｔｔ未満であるか否かを判定する（ステップＳ６）。ここで、ＣＰＵ２４は、制御経過時間Ｔｃが予め定められた時間Ｔｔ未満であると判定した場合（ステップＳ６でＹＥＳの場合）、予め定められた係数ＫとフリクショントルクＴｆとを用いて、追加噴射量Ｑａｄｄを以下の式（４）により算出する（ステップＳ２３）。
（式４）
Ｑａｄｄ＝Ｋ×Ｔｆ （４）

次に、ＣＰＵ２４は、制御経過時間Ｔｃを算出し（ステップＳ８）、処理を終了する。一方、ＣＰＵ２４は、制御経過時間Ｔｃが予め定められた時間Ｔｔ以上である場合（ステップＳ６でＮＯの場合）には、追加噴射量Ｑａｄｄを０に決定する（ステップＳ９）。

次に、ＣＰＵ２４は、制御経過時間Ｔｃを０にして初期化し（ステップＳ１０）、エンスト防止制御フラグｘｅｓｃｅｎｓｔをオフにして（ステップＳ１１）、処理を終了する。このとき、ＣＰＵ２４は、角速度ｄωや角速度変化の最小値ｄω＿ｔｍｉｎも０にして初期化する。

以上のように、本実施の形態に係るＣＰＵ２４によれば、ディーゼルエンジン２のフリクショントルクＴｆに基づいて追加噴射量Ｑａｄｄを算出するため、ディーゼルエンジン２に供給する噴射量を、フリクショントルクＴｆを打ち消してエンジンストールを防止するために必要な量とすることができる。したがって、車両１の燃費をさらに向上させることができる。

また、本実施の形態に係るＣＰＵ２４によれば、車両１が走行している場合のクランクシャフト１５の回転と逆方向に作用するトルクをフリクショントルクＴｆとして算出するため、エンジンストールを確実に防止することができる。

また、本実施の形態に係るＣＰＵ２４によれば、フリクショントルク算出時の角速度変化ｄω＿ｔが大きい場合であっても、増加させる噴射量が過少となることを回避することができる。したがって、エンジンストールを確実に防止することができる。

なお、本実施の形態においては、ＣＰＵ２４は、追加噴射量Ｑａｄｄを式（４）により算出するようにしているが、これに限らず、フリクショントルクＴｆと追加噴射量Ｑａｄｄの算出直前の角速度ωとに基づいて追加噴射量Ｑａｄｄを決定するようにしてもよい。

この場合、ＲＯＭ２６には、フリクショントルクＴｆおよび角速度ωと追加噴射量Ｑｕｐとが対応付けられた図５に示す追加噴射量決定マップが記憶されている。図５は、本発明の第２の実施の形態に係る追加噴射量決定マップを説明するための説明図である。図５に示すように、フリクショントルクＴｆと角速度ωとに基づいて追加噴射量Ｑｕｐが一意に決まることになる。したがって、ＣＰＵ２４は、ＲＯＭ２６に記憶されている追加噴射量決定マップを参照して、フリクショントルクＴｆと角速度ωとに基づいて追加噴射量Ｑｕｐを決定する。ここでは、追加噴射量Ｑｕｐの算出直前の角速度ωを用いたが、一定区間の角速度ωの平均値を用いてもよい。

また、本実施の形態においては、ＣＰＵ２４は、制御経過時間Ｔｃが予め定められた時間Ｔｔを超えるまでエンスト防止制御を継続させているが、これに限らず、ディーゼルエンジン２がアイドル状態を維持するために必要なエネルギーＥａと噴射量を増加させた場合に得られるトルクＴａとに基づいて時間Ｔｔを算出し、制御経過時間Ｔｃが算出した時間Ｔｔ以上となるまでエンスト防止制御を継続させるようにしてもよい。なお、この制御は、第２の実施の形態のみならず、第１の実施の形態においても適用することができる。

これにより、噴射量を増加させたときの１回の燃焼によりディーゼルエンジン２がアイドル状態を維持できない場合であっても、エンジンストールを確実に防止することができる。さらに、エンジンストールを防止するために必要な時間だけ噴射量を増加させるので、車両１の燃費を向上させることができる。

この場合、まず、ＣＰＵ２４は、算出した追加噴射量Ｑａｄｄ、基本噴射量Ｑｂおよび予め定められた係数Ｋを用いて、以下の式（５）により、ディーゼルエンジン２に与えられるトルクＴａを算出する。
（式５）
Ｔａ＝（Ｑｂ＋Ｑａｄｄ）／Ｋ （５）
なお、ＣＰＵ２４は、噴射量（＝Ｑｂ＋Ｑａｄｄ）およびエンジン回転数とトルクＴａとが対応付けられたマップを用いて、トルクＴａを決定するようにしてもよい。

次に、ＣＰＵ２４は、トルクＴａを一定として、このトルクＴａがｔ秒間に与えるエネルギーＥを以下の式（６）により算出する。
（式６）
Ｅ＝Ｔａ×ｔ （６）
次に、ＣＰＵ２４は、エンスト防止制御をしない場合の角速度ωｎおよびアイドル状態時の角速度ωを用いて、以下の式（７）によりアイドル状態を維持するために必要なエネルギーＥａを算出する。
（式７）
Ｅａ＝Ｉ×（ω^２−ωｎ^２） （７）
なお、角速度ωｎは、エンスト防止制御前の角速度ω１、最新の角速度変化の最小値ｄω＿ｔｍｉｎおよびクランクシャフト１５が１８０度回転するのに必要な時間ｔ０を用いて以下の式（８）により算出することができる。ここで、時間ｔ０は、角速度ω１でクランクシャフト１５が１８０度回転すると仮定して、角速度ω１を用いて算出することができる。
（式８）
ωｎ＝ω１＋ｄω＿ｔｍｉｎ×ｔ０ （８）

Ｅ＝Ｅａの場合に得られるｔが時間Ｔｔとなるため、ＣＰＵ２４は、以下の式（９）により時間Ｔｔを算出する。
（式９）
Ｔｔ＝（ω^２−ωｎ^２）×Ｉ／Ｔａ （９）
なお、式（９）による算出結果が負である場合、ＣＰＵ２４は、アイドル状態を維持することができるため、エンスト防止制御を終了させるようにしてもよい。

また、ＣＰＵ２４は、アイドル状態を維持するために必要なエネルギーＥａから１回の爆発毎にエネルギーΔＥｒを減算し、減算した結果が負となった場合にエンスト防止制御を終了させるようにしてもよい。

この場合、まず、ＣＰＵ２４は、爆発間の時間Δｔ１およびトルクＴａを用いて、式（１０）により時間Δｔ１で与えられるエネルギーΔＥｒを算出する。なお、時間Δｔ１は、エネルギーΔＥｒ算出直前の角速度を用いて算出することができる。
（式１０）
ΔＥｒ＝Ｔａ×Δｔ１ （１０）
ここで、トルクＴａは、以下の式（１１）により算出される。このトルクＴａは、基本噴射量Ｑｂがエンジン回転数の関数であるため、爆発毎に異なる。
（式１１）
Ｔａ＝（Ｑｂ＋Ｑａｄｄ）／Ｋ （１１）
また、ＣＰＵ２４は、噴射量（＝Ｑｂ＋Ｑａｄｄ）およびエンジン回転数とトルクＴａとが対応付けられたマップを用いて、トルクＴａを決定するようにしてもよい。

次に、ＣＰＵ２４は、アイドル状態を維持するために必要なエネルギーＥａから１回の爆発毎にエネルギーΔＥｒを減算し、減算した結果を新たなエネルギーＥａとする。そして、ＣＰＵ２４は、エネルギーＥａが負となった場合にエンスト防止制御を終了させる。

以上、説明したように、本発明は、内燃機関のストールを防止するとともに車両の燃費を向上させることができるという効果を有するものであり、筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段を備え、希薄燃焼が可能な内燃機関の燃料噴射制御装置に有用である。

本発明の第１の実施の形態に係るエンジンおよびその制御装置を示す概略構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＣＰＵの動作を示すフロー図である。 本発明の第１の実施の形態に係る各要素のタイミングチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係るＣＰＵの動作を示すフロー図である。 本発明の第２の実施の形態に係る追加噴射量決定マップを説明するための説明図である。

符号の説明

１ 車両
２ ディーゼルエンジン（内燃機関）
３ 自動変速機
４ 電子制御装置
１３ 燃料噴射弁（燃料噴射手段）
２０ ロックアップクラッチ
２１ ロックアップリレーバルブ
２２ エンジンＥＣＵ
２４ ＣＰＵ（緊急ブレーキ操作判定手段、ロックアップクラッチ解放判定手段、燃料量増加手段、フリクショントルク算出手段、燃料増加量算出手段、燃料量増加時間算出手段）
２５ ＲＡＭ
２６ ＲＯＭ
２７ クランク角センサ
２８ 車速センサ
２９ アクセル開度センサ
３０ アクセルペダル
３４ ブレーキセンサ

Claims (5)

1. 筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段を備え、希薄燃焼が可能な内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
   緊急ブレーキが操作されているか否かを判定する緊急ブレーキ操作判定手段と、
   前記緊急ブレーキ操作判定手段により緊急ブレーキが操作されていると判定された場合に、前記内燃機関と自動変速機とを直結可能なロックアップクラッチが解放されたか否かを判定するロックアップクラッチ解放判定手段と、
   前記ロックアップクラッチ解放判定手段により前記ロックアップクラッチが解放されたと判定された場合に、前記燃料噴射手段により噴射される燃料の量を増加させる燃料量増加手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記内燃機関のフリクショントルクを算出するフリクショントルク算出手段と、
   前記フリクショントルク算出手段により算出されたフリクショントルクに基づいて、前記燃料量増加手段により増加される燃料の量を算出する燃料増加量算出手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記フリクショントルク算出手段が、予め定められた慣性モーメントと前記緊急ブレーキ操作判定手段により緊急ブレーキが操作されていると判定された後の前記内燃機関のクランクシャフトにおける角速度変化とに基づいて、前記フリクショントルクを算出することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 前記角速度変化が、前記緊急ブレーキ操作判定手段により緊急ブレーキが操作されていると判定された後の前記内燃機関のクランクシャフトにおける角速度変化の最小値であることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 前記内燃機関がアイドル状態を維持するために必要なエネルギーと前記燃料量増加手段により増加した燃料の量で発生するトルクとに基づいて、前記燃料量増加手段により燃料の量を増加させる時間を算出する燃料量増加時間算出手段をさらに備え、
   前記燃料量増加手段が、前記ロックアップクラッチ解放判定手段により前記ロックアップクラッチが解放されたと判定された後に、前記緊急ブレーキ操作判定手段により緊急ブレーキが操作されていないと判定された場合、前記燃料量増加時間算出手段により算出された時間を経過するまで前記燃料噴射手段により噴射される燃料の量を増加させることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１の請求項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

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