JP2010127220A - ディーゼルエンジンの燃料制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】運転状態に応じて各気筒の図示平均有効圧から極力少ない演算により最適な図示平均有効圧を算出し、当該図示平均有効圧に基づき燃料噴射量を制御することで、回転変動を抑制できるとともに、過渡時におけるトルクの応答性を向上させることのできるディーゼルエンジンの燃料制御装置を提供すること
【解決手段】各気筒の筒内圧から図示平均有効圧Pmi#xを算出し、定常運転時には当該Pmi#xを平均化処理した平均Pmiを、加速運転時にはPmi#xのうちの最大Pmiを、減速運転時にはPmi#xの最小Pmiを、代表Pmiとして、当該代表Pmiに基づく指示噴射量により燃料噴射制御する。
【選択図】図5
【解決手段】各気筒の筒内圧から図示平均有効圧Pmi#xを算出し、定常運転時には当該Pmi#xを平均化処理した平均Pmiを、加速運転時にはPmi#xのうちの最大Pmiを、減速運転時にはPmi#xの最小Pmiを、代表Pmiとして、当該代表Pmiに基づく指示噴射量により燃料噴射制御する。
【選択図】図5
Description
本発明は、ディーゼルエンジンの燃料制御装置に係り、詳しくは図示平均有効圧に基づき燃料噴射量を制御する技術に関する。
内燃機関(以下、エンジンともいう)では、各気筒間における個体差等により燃料噴射量や吸気のばらつきがあるために筒内で発生する燃焼が異なる。このような各気筒間における燃焼の違うため、図示平均有効圧が異なり、発生トルクがばらつきからエンジンの回転変動等を生じ、エンジンの振動や騒音の原因となる。
そこで、各気筒の筒内圧から図示平均有効圧の統計処理値を算出し、それらのうちの所定範囲内の最小値と2番目に小さい値との加重平均演算により、平滑化目標値を算出し、統計処理値を平滑化目標値に追従させるよう、補正値を用いつつ各気筒の点火時期を制御する内燃機関の点火時期制御装置がある(特許文献1参照)。
特開2006−152857号公報
そこで、各気筒の筒内圧から図示平均有効圧の統計処理値を算出し、それらのうちの所定範囲内の最小値と2番目に小さい値との加重平均演算により、平滑化目標値を算出し、統計処理値を平滑化目標値に追従させるよう、補正値を用いつつ各気筒の点火時期を制御する内燃機関の点火時期制御装置がある(特許文献1参照)。
しかしながら、上記特許文献1の技術はガソリンエンジンに適用される点火時期制御装置であり、点火手段を有さず自発着火により燃焼を生起するディーゼルエンジンには適用することができない。
また、各気筒の図示平均有効圧のうち所定範囲内の2つの図示平均有効圧の加重平均により平滑化目標値を算出しているが、選択された気筒以外の気筒の図示平均有効圧が考慮されないことで、EGR等の影響で図示平均有効圧に変動の多いディーゼルエンジンでは精度が低下するおそれがある。一方、各気筒の図示平均有効圧を算出し、当該気筒毎に独立して点火時期を算出すると、ECUの演算負荷が膨大となり、ECUのコストの増加を招く等して好ましくない。
また、各気筒の図示平均有効圧のうち所定範囲内の2つの図示平均有効圧の加重平均により平滑化目標値を算出しているが、選択された気筒以外の気筒の図示平均有効圧が考慮されないことで、EGR等の影響で図示平均有効圧に変動の多いディーゼルエンジンでは精度が低下するおそれがある。一方、各気筒の図示平均有効圧を算出し、当該気筒毎に独立して点火時期を算出すると、ECUの演算負荷が膨大となり、ECUのコストの増加を招く等して好ましくない。
また、エンジンの運転状態が過渡状態に入った場合には、上記特許文献1のように図示平均有効圧の平滑化処理を行っていると、運転状態の変化に対して平滑化された目標値が算出されるため、変化に対して遅れた点火時期となり、トルクの応答性が悪化するという問題がある。
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、ディーゼルエンジンにおいて、演算負荷の増大を抑えつつ、運転状態に応じた最適な図示平均有効圧を算出することができ、当該最適な図示平均有効圧に基づく燃料供給を行うことで、定常時のエンジンの回転変動を抑制するとともに、過渡時におけるトルクの応答性を良くし、車両の走行性を向上させることのできるディーゼルエンジンの燃料制御装置を提供することにある。
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、ディーゼルエンジンにおいて、演算負荷の増大を抑えつつ、運転状態に応じた最適な図示平均有効圧を算出することができ、当該最適な図示平均有効圧に基づく燃料供給を行うことで、定常時のエンジンの回転変動を抑制するとともに、過渡時におけるトルクの応答性を良くし、車両の走行性を向上させることのできるディーゼルエンジンの燃料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のディーゼルエンジンの燃料制御装置では、複数の気筒を有するディーゼルエンジンの燃料制御装置であって、前記ディーゼルエンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記各気筒の燃焼室内に燃料を供給する燃料供給手段と、前記各気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、前記筒内圧検出手段により検出された気筒毎の筒内圧に基づき、該気筒毎の図示平均有効圧を算出する気筒別図示平均有効圧算出手段と、前記気筒別図示平均有効圧算出手段により算出された気筒毎の図示平均有効圧に、前記運転状態検出手段により検出された運転状態に応じた統計処理を行い、代表図示平均有効圧を算出する代表図示平均有効圧算出手段と、前記代表図示平均有効圧算出手段により算出された代表図示平均有効圧から前記燃料供給手段により供給する燃料供給量を算出する燃料供給量算出手段と、前記燃料供給量算出手段により算出された燃料供給量に基づき、上記燃料供給手段を制御する燃料供給制御手段とを備えることを特徴としている。
請求項2のディーゼルエンジンの燃料制御装置では、請求項1において、前記代表図示平均有効圧算出手段は、前記運転状態検出手段により検出された運転状態が定常運転状態である場合には、前記統計処理として前記気筒毎の図示平均有効圧の平均化処理を行い、前記代表図示平均有効圧を算出することを特徴としている。
請求項3のディーゼルエンジンの燃料制御装置では、請求項2において、前記代表図示平均有効圧算出手段は、前記平均化処理として、直近に燃焼した気筒の図示平均有効圧ほど大きな重み付けをして移動平均処理を行うことを特徴としている。
請求項3のディーゼルエンジンの燃料制御装置では、請求項2において、前記代表図示平均有効圧算出手段は、前記平均化処理として、直近に燃焼した気筒の図示平均有効圧ほど大きな重み付けをして移動平均処理を行うことを特徴としている。
請求項4のディーゼルエンジンの燃料制御装置では、請求項1から3のいずれかにおいて、前記代表図示平均有効圧算出手段は、前記運転状態検出手段により検出された運転状態が加速運転状態である場合には、前記統計処理として前記気筒毎の図示平均有効圧のうちの最大値を選択し、前記代表図示平均有効圧を算出することを特徴としている。
請求項5のディーゼルエンジンの燃料制御装置では、請求項1から4のいずれかにおいて、前記代表図示平均有効圧算出手段は、前記運転状態検出手段により検出された運転状態が減速運転状態である場合には、前記統計処理として前記気筒毎の図示平均有効圧のうちの最小値を選択し、前記代表図示平均有効圧を算出することを特徴としている。
請求項5のディーゼルエンジンの燃料制御装置では、請求項1から4のいずれかにおいて、前記代表図示平均有効圧算出手段は、前記運転状態検出手段により検出された運転状態が減速運転状態である場合には、前記統計処理として前記気筒毎の図示平均有効圧のうちの最小値を選択し、前記代表図示平均有効圧を算出することを特徴としている。
上記手段を用いる本発明の請求項1のディーゼルエンジンの燃料制御装置によれば、多気筒ディーゼルエンジンにおいて、各気筒の筒内圧から気筒毎の図示平均有効圧を算出し、当該気筒後の図示平均有効圧に対し運転状態に応じた統計処理を行って代表図示平均有効圧を算出して、当該代表図示平均有効圧に基づく燃料供給量で燃料供給制御する。
このように、運転状態に応じた代表図示平均有効圧を算出して、当該代表図示平均有効圧に基づく燃料供給制御を行うことで、運転者の運転操作に応じた適切な運転を行うことができる。
このように、運転状態に応じた代表図示平均有効圧を算出して、当該代表図示平均有効圧に基づく燃料供給制御を行うことで、運転者の運転操作に応じた適切な運転を行うことができる。
さらに、当該燃料制御では、各気筒の図示平均有効圧を算出し、運転状態に応じた最適な代表図示平均有効圧を算出して、燃料噴射量を制御することから、気筒毎に独立して燃料噴射量を演算するよりも簡易な制御で、効率よく適切な燃料噴射制御を行うことができる。
ディーゼルエンジンにおいて、演算負荷の増大を抑えつつ、運転状態に応じた最適な図示平均有効圧を算出することができ、当該最適な図示平均有効圧に基づく燃料供給を行うことで、車両の走行性を向上させることができる。
ディーゼルエンジンにおいて、演算負荷の増大を抑えつつ、運転状態に応じた最適な図示平均有効圧を算出することができ、当該最適な図示平均有効圧に基づく燃料供給を行うことで、車両の走行性を向上させることができる。
請求項2に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置によれば、定常運転時には、統計処理として気筒毎の図示平均有効圧の平均化処理を行い、代表図示平均有効圧を算出する。
これにより、定常運転時においては、気筒毎の図示平均有効圧が平均化された代表図示平均有効圧に基づく燃料供給量により燃料供給制御が行われるため、気筒毎に燃料噴射量が大幅に変化することを抑制することができ、エンジンの回転変動を低減することができる。
これにより、定常運転時においては、気筒毎の図示平均有効圧が平均化された代表図示平均有効圧に基づく燃料供給量により燃料供給制御が行われるため、気筒毎に燃料噴射量が大幅に変化することを抑制することができ、エンジンの回転変動を低減することができる。
請求項3に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置によれば、前記平均化処理として、直近に燃焼した気筒の図示平均有効圧ほど大きな重み付けをして移動平均処理を行う。
このような重み付けされた移動平均化処理を行うことで、現在の平均値からかけ離れた過去の図示平均有効圧の影響を減らし、新しい情報に応じた適切な平均化処理を行うことができる。
このような重み付けされた移動平均化処理を行うことで、現在の平均値からかけ離れた過去の図示平均有効圧の影響を減らし、新しい情報に応じた適切な平均化処理を行うことができる。
請求項4に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置によれば、加速運転時には、統計処理として前記気筒毎の図示平均有効圧のうちの最大値を選択して代表図示平均有効圧を算出する。
このように加速時においては、各気筒のうち高い図示平均有効圧が選択されていくことで指示噴射量は円滑に増加することとなり、加速に対するトルクの追従性を向上させることができる。
このように加速時においては、各気筒のうち高い図示平均有効圧が選択されていくことで指示噴射量は円滑に増加することとなり、加速に対するトルクの追従性を向上させることができる。
請求項5に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置によれば、減速運転時には、統計処理として前記気筒毎の図示平均有効圧のうちの最小値を選択して代表図示平均有効圧を算出する。
このように減速時においては、各気筒のうち低い図示平均有効圧が選択されていくことで指示噴射量は円滑に減少することとなり、減速に対するトルクの追従性を向上させることができる。
このように減速時においては、各気筒のうち低い図示平均有効圧が選択されていくことで指示噴射量は円滑に減少することとなり、減速に対するトルクの追従性を向上させることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1から図3を参照すると、図1には本発明に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置の概略構成図、図2には本発明に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置の制御ブロック図、図3にはエンジンのP−V線図の一例を示すグラフがそれぞれ示されており、以下これらの図に基づき説明する。
図1から図3を参照すると、図1には本発明に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置の概略構成図、図2には本発明に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置の制御ブロック図、図3にはエンジンのP−V線図の一例を示すグラフがそれぞれ示されており、以下これらの図に基づき説明する。
図1に示すエンジン1は、図示しない加圧ポンプにより加圧された燃料をコモンレール2に貯留し、この貯留された高圧力燃料を各気筒3内に直接噴射する4気筒コモンレール式ディーゼルエンジンである。なお、図1には4気筒のうちの1つの気筒の断面が示されている。
エンジン1は、複数の気筒3が形成されたシリンダブロック4の上部に、シリンダヘッド6が載置されて構成されている。
エンジン1は、複数の気筒3が形成されたシリンダブロック4の上部に、シリンダヘッド6が載置されて構成されている。
各気筒3には上下摺動可能にピストン8が設けられおり、当該ピストン7の頂面と気筒3の内壁、及びシリンダヘッド6下面に囲まれて燃焼室10が形成されている。
シリンダヘッド6には、燃焼室10内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁12(燃料供給手段)、及び当該燃焼室10内の圧力、即ち筒内圧を検出する筒内圧センサ14(筒内圧検出手段)が、それぞれ燃焼室10内に臨むように設けられている。
シリンダヘッド6には、燃焼室10内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁12(燃料供給手段)、及び当該燃焼室10内の圧力、即ち筒内圧を検出する筒内圧センサ14(筒内圧検出手段)が、それぞれ燃焼室10内に臨むように設けられている。
また、シリンダヘッド6には、燃焼室10と連通しエンジン1の幅方向一側に延びた吸気ポート16及び燃焼室10と連通しエンジン1の幅方向他側に延びた排気ポート18が形成されている。さらに、当該シリンダヘッド6には、吸気ポート16及び排気ポート18に対応して、当該各ポート16、18と燃焼室10との連通及び遮断を行う吸気バルブ20及び排気バルブ22がそれぞれ設けられている。なお、当該吸気ポート16及び排気ポート18は1気筒につきそれぞれ2箇所設けられており、それに対応して吸気バルブ20及び排気バルブ22はそれぞれ2本設けられている。
そして、エンジン1の幅方向一側には、吸気ポート16と連通する吸気管24が接続されている。
当該吸気管24には、吸気上流側に図示しないエアクリーナが設けられており、その吸気下流側には吸気量を検出するエアフローセンサ26が設けられている。また、当該吸気管24には、エアフローセンサ26より吸気下流側に、吸気を過給するターボチャージャ28(過給手段)のコンプレッサ28a、過給された吸気を冷却するインタークーラ30、吸気量を調整するスロットルバルブ32が順に設けられている。
当該吸気管24には、吸気上流側に図示しないエアクリーナが設けられており、その吸気下流側には吸気量を検出するエアフローセンサ26が設けられている。また、当該吸気管24には、エアフローセンサ26より吸気下流側に、吸気を過給するターボチャージャ28(過給手段)のコンプレッサ28a、過給された吸気を冷却するインタークーラ30、吸気量を調整するスロットルバルブ32が順に設けられている。
一方、エンジン1の幅方向他側には排気ポート18と連通する排気管34が接続されている。
当該排気管34には、上記ターボチャージャ28のコンプレッサ28aと回転軸が連結され排気流により回転するタービン28bが設けられている。
また、当該排気管34の排気上流側部分と、吸気管24の吸気下流側部分とは、EGR通路36を介して連通されており、排気を吸気系に還流可能に構成されている。当該EGR通路36には、EGRガスを冷却するEGRクーラ38及び吸気系へ還流させるEGRガス量を調整するEGRバルブ40が設けられている。
当該排気管34には、上記ターボチャージャ28のコンプレッサ28aと回転軸が連結され排気流により回転するタービン28bが設けられている。
また、当該排気管34の排気上流側部分と、吸気管24の吸気下流側部分とは、EGR通路36を介して連通されており、排気を吸気系に還流可能に構成されている。当該EGR通路36には、EGRガスを冷却するEGRクーラ38及び吸気系へ還流させるEGRガス量を調整するEGRバルブ40が設けられている。
また、当該エンジン1を搭載した車両には、エンジン1の運転制御等をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置としてECU42(燃料供給制御手段、燃料供給量算出手段)が設けられている。当該ECU42は、CPU、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うとともに、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
例えば、ECU42の入力側には、上記筒内圧センサ14、エアフローセンサ26、エンジン1のクランク角度を検出するクランク角センサ44、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度を検出するアクセル開度センサ46(運転状態検出手段)等の各種センサ類が接続されている。また、ECU42の出力側には各気筒の燃料噴射弁12、スロットルバルブ32、EGRバルブ40、図示しない加圧ポンプなどの各種デバイス類が接続されている。
そして、ECU42は、上記各種センサ類から取得される情報に基づき、図示平均有効圧(以下Pmiともいう)を算出し、当該Pmiに基づくフィードバック制御により指示噴射量(燃料供給量)を算出し、当該指示噴射量に基づきそれぞれ対応する燃料噴射弁12を制御する。
以下、ECU42により実行される燃料制御について詳しく説明する。
以下、ECU42により実行される燃料制御について詳しく説明する。
まず、図2に示すように、ECU42は指示噴射量の算出に関して、目標図示平均有効圧算出部50、気筒別図示平均有効圧算出部52(気筒別図示平均有効圧算出手段)、統計処理部54(代表図示平均有効圧算出手段)、PID制御部56、及びベース噴射量算出部58を備えている。
目標図示平均有効圧算出部50は、クランク角センサ44からのクランク角信号から求められるエンジン回転数と、アクセル開度センサ46により検出されるアクセル開度とに基づき、予め記憶されている目標Pmiマップから対応する目標図示平均有効圧(目標Pmi)を読み出して出力する機能を有している。当該目標Pmiマップは、アクセル開度が大きくなるほど目標Pmiの値は低くなり、エンジン回転数が高くなるほど目標Pmiの値が低くなるよう設定されている。
目標図示平均有効圧算出部50は、クランク角センサ44からのクランク角信号から求められるエンジン回転数と、アクセル開度センサ46により検出されるアクセル開度とに基づき、予め記憶されている目標Pmiマップから対応する目標図示平均有効圧(目標Pmi)を読み出して出力する機能を有している。当該目標Pmiマップは、アクセル開度が大きくなるほど目標Pmiの値は低くなり、エンジン回転数が高くなるほど目標Pmiの値が低くなるよう設定されている。
気筒別図示平均有効圧算出部52は、各気筒の筒内圧センサ14により検出される筒内圧と、クランク角度センサ44により検出されるクランク角とに基づき、気筒毎の図示平均有効圧Pmi#xを算出する。
ここで図3は、エンジン1のP−V線図の一例を示すグラフであるが、図3においてa点からb点、c点、d点を経てa点に戻る線によって囲まれたハッチング部分の面積がエンジン1の一気筒における図示仕事を表し、これを同気筒の行程容積Vhで除したものが図示平均有効圧となる。P−V線図におけるパラメータのうちの燃焼室容積については、クランク角センサ44からのクランク角信号とピストンストロークとによって求めることができるので、筒内圧センサ14によって検出された気筒毎の筒内圧から気筒毎のP−V線図を得ることが可能である。
ここで図3は、エンジン1のP−V線図の一例を示すグラフであるが、図3においてa点からb点、c点、d点を経てa点に戻る線によって囲まれたハッチング部分の面積がエンジン1の一気筒における図示仕事を表し、これを同気筒の行程容積Vhで除したものが図示平均有効圧となる。P−V線図におけるパラメータのうちの燃焼室容積については、クランク角センサ44からのクランク角信号とピストンストロークとによって求めることができるので、筒内圧センサ14によって検出された気筒毎の筒内圧から気筒毎のP−V線図を得ることが可能である。
即ち、気筒別図示平均有効圧算出部52は、1燃焼サイクルにおいて変化する燃焼室容積と、この燃焼室容積の変化に対応して変化する筒内圧を用いて気筒毎のP−V線図を得ることにより、気筒毎の図示平均有効圧Pmi#xを演算する。
なお、気筒毎の図示平均有効圧Pmi#xの添字に含まれる「x」は、エンジン1の第1気筒から第4気筒のそれぞれに対応するものであることを示しており、それぞれの気筒に対応した数値1〜4が適用される。また、以降の説明においても、添字の末尾に「x」が付与されている変数及び定数は、「x」によって同様にエンジン1の第1気筒から第4気筒のいずれかに対応するものであることを示している。
なお、気筒毎の図示平均有効圧Pmi#xの添字に含まれる「x」は、エンジン1の第1気筒から第4気筒のそれぞれに対応するものであることを示しており、それぞれの気筒に対応した数値1〜4が適用される。また、以降の説明においても、添字の末尾に「x」が付与されている変数及び定数は、「x」によって同様にエンジン1の第1気筒から第4気筒のいずれかに対応するものであることを示している。
統計処理部54は、入力される各気筒の図示平均有効圧Pmi#xに対して統計処理を行って代表Pmiを出力する機能を有している。
詳しくは、当該統計処理部54には、気筒毎の図示平均有効圧Pmi#xの移動平均値を算出する平均化処理部54a、気筒毎の図示平均有効圧Pmi#xのうちの最大値を検出する最大値検出部54b、気筒毎の図示平均有効圧Pmi#xのうちの最小値を検出する最小値検出部54c、及び平均化処理部54a、最大値検出部54b、最小値検出部54cからの出力値を切り替えるスイッチ部54dを有している。
詳しくは、当該統計処理部54には、気筒毎の図示平均有効圧Pmi#xの移動平均値を算出する平均化処理部54a、気筒毎の図示平均有効圧Pmi#xのうちの最大値を検出する最大値検出部54b、気筒毎の図示平均有効圧Pmi#xのうちの最小値を検出する最小値検出部54c、及び平均化処理部54a、最大値検出部54b、最小値検出部54cからの出力値を切り替えるスイッチ部54dを有している。
平均化処理部54aでは、各気筒の図示平均有効圧Pmi#xのうち直近に燃焼した気筒の図示平均有効圧ほど大きな重み付けを行って平均を求める所謂加重移動平均演算により平均Pmiを算出する。これは、当該エンジン1の燃焼順が、第1気筒#1、第3気筒#3、第4気筒#4、第2気筒#2であって、燃料噴射指示を行う気筒が第1気筒#1の場合は、例えば下記式(1)から算出される。なお、下記式(1)のαの値はα2>α4>α3>α1、α1+α2+α3+α4=1となる任意の値に設定されている。
最大値検出部54b及び最小値検出部54cは、それぞれ入力された気筒毎の図示平均有効圧Pmi#xのうちの最大値及び最小値を選択して、最大図示平均有効圧(最大Pmi)及び最小図示平均有効圧(最小Pmi)として出力する。
スイッチ部54dは、エンジン1の運転状態に応じて平均Pmi、最大Pmi、最小Pmiのいずれか1つを代表図示平均有効圧(代表Pmi)として出力するよう切り替えるものである。具体的には、定常運転時には平均Pmiを出力するスイッチ1、加速時には最大Pmiを出力するスイッチ2、減速時には最小Pmiを出力するスイッチ3に切り替える。なお、当該エンジン1の運転状態は、例えばアクセル開度センサ46により検出されるアクセル開度の変化率等から判定し、アクセル開度変化率が所定範囲内である場合は定常運転、アクセル開度変化率が所定値より大の場合は加速運転、アクセル開度変化率が所定値より小の場合は減速運転と判定する。
スイッチ部54dは、エンジン1の運転状態に応じて平均Pmi、最大Pmi、最小Pmiのいずれか1つを代表図示平均有効圧(代表Pmi)として出力するよう切り替えるものである。具体的には、定常運転時には平均Pmiを出力するスイッチ1、加速時には最大Pmiを出力するスイッチ2、減速時には最小Pmiを出力するスイッチ3に切り替える。なお、当該エンジン1の運転状態は、例えばアクセル開度センサ46により検出されるアクセル開度の変化率等から判定し、アクセル開度変化率が所定範囲内である場合は定常運転、アクセル開度変化率が所定値より大の場合は加速運転、アクセル開度変化率が所定値より小の場合は減速運転と判定する。
PID制御部56は、上記目標図示平均有効圧算出部50から出力される目標Pmiと統計処理部54から出力される代表Pmiとの差分から比例動作、積分動作、微分動作からなるPID制御を行い、フィードバックPmiを算出する。さらに当該PID制御部56は、当該フィードバックPmiに応じた燃料噴射量であるフィードバック噴射量を出力する。
ベース噴射量算出部58は、上記目標図示平均有効圧算出部50から出力される目標Pmiに応じたベース噴射量を出力する機能を有している。
そして、ECU42は、当該ベース噴射量算出部58から出力されるベース噴射量に、上記PID制御部56から出力されるフィードバック噴射量を加算した指示噴射量に基づき、燃料噴射弁12を制御する。
そして、ECU42は、当該ベース噴射量算出部58から出力されるベース噴射量に、上記PID制御部56から出力されるフィードバック噴射量を加算した指示噴射量に基づき、燃料噴射弁12を制御する。
以下、本発明に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置による燃料制御の流れについて説明する。
図4には本発明に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置による燃料制御ルーチンがフローチャートにより示されており、上記図3を参照しつつ当該フローチャートに沿って説明する。
図4には本発明に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置による燃料制御ルーチンがフローチャートにより示されており、上記図3を参照しつつ当該フローチャートに沿って説明する。
図4のステップS1に示すように、まずECU42は、上記目標図示平均有効圧算出部50において目標Pmiを算出し、ベース噴射量算出部58において当該目標Pmiに対応するベース噴射量を算出する。
ステップS2では、気筒別図示平均有効圧算出部52において、気筒毎の図示平均有効圧Pmi#xを算出する。
ステップS2では、気筒別図示平均有効圧算出部52において、気筒毎の図示平均有効圧Pmi#xを算出する。
ステップS3では、統計処理部54のスイッチ部54dにおいて、エンジン1の運転状態が過渡運転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、即ちエンジン1の運転状態が定常運転である場合には、ステップS4に進む。
ステップS4では、統計処理部54において、スイッチ部54dのスイッチをスイッチ1に切り替えることで、代表Pmiとして平均化処理部54aにより演算された平均Pmiを出力し、ステップS8に進む。
ステップS4では、統計処理部54において、スイッチ部54dのスイッチをスイッチ1に切り替えることで、代表Pmiとして平均化処理部54aにより演算された平均Pmiを出力し、ステップS8に進む。
一方、上記ステップS3の判別結果が真(Yes)である場合は、ステップS5に進む。
ステップS5では、スイッチ部54dにおいて、エンジン1の運転状態が加速運転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、即ちエンジン1の運転状態が減速運転である場合は、ステップS6に進む。
ステップS5では、スイッチ部54dにおいて、エンジン1の運転状態が加速運転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、即ちエンジン1の運転状態が減速運転である場合は、ステップS6に進む。
ステップS6では、統計処理部54において、スイッチ部54dのスイッチをスイッチ3に切り替えることで、代表Pmiとして最小値検出部54cにより演算された最小Pmiを出力し、ステップS8に進む。
一方、上記ステップS5の判別結果が真(Yes)である場合は、ステップS7に進む。
一方、上記ステップS5の判別結果が真(Yes)である場合は、ステップS7に進む。
ステップS7では、統計処理部54において、スイッチ部54dのスイッチをスイッチ2に切り替えることで、代表Pmiとして最大値検出部54aにより演算された最大Pmiを出力し、ステップS7に進む。
ステップS7では、PID制御部56において、上記ステップS1で算出した目標Pmiと、上記ステップS4、S6、S7のいずれにおいて設定された代表Pmiとの差分から、PID制御を行い、フィードバック噴射量を算出する。
ステップS7では、PID制御部56において、上記ステップS1で算出した目標Pmiと、上記ステップS4、S6、S7のいずれにおいて設定された代表Pmiとの差分から、PID制御を行い、フィードバック噴射量を算出する。
そして、ステップS9において、上記ステップS1で算出したベース噴射量に、上記ステップS8で算出したフィードバック噴射量を加算した指示噴射量に基づき燃料噴射弁12を制御し、当該ルーチンをリターンする。
ここで、図5には当該燃料制御を実行した場合の代表Pmiの変化を示したタイムチャートが示されており、当該タイムチャートに基づき上記燃料制御を行ったときの作用効果について説明する。
ここで、図5には当該燃料制御を実行した場合の代表Pmiの変化を示したタイムチャートが示されており、当該タイムチャートに基づき上記燃料制御を行ったときの作用効果について説明する。
ECU42の統計処理部54では、図5に示す期間T1、T3、T5のような定常運転時においては、代表Pmiとして、各気筒の図示平均有効圧Pmi#xの平均化処理を行った平均Pmiが選択される。
このように定常運転時においては、代表Pmiとして平滑化された平均Pmiを選択することで、気筒毎に燃料噴射量が大幅に変化することにより生じる回転変動を抑制することができる。また、当該平均化処理においては、重み付けを行う加重移動平均により平均Pmiを算出していることから、現在の平均値からかけ離れた過去の図示平均有効圧の影響を減らし、新しい情報に応じた適切な平均化処理を行うことができる。
このように定常運転時においては、代表Pmiとして平滑化された平均Pmiを選択することで、気筒毎に燃料噴射量が大幅に変化することにより生じる回転変動を抑制することができる。また、当該平均化処理においては、重み付けを行う加重移動平均により平均Pmiを算出していることから、現在の平均値からかけ離れた過去の図示平均有効圧の影響を減らし、新しい情報に応じた適切な平均化処理を行うことができる。
一方、図5に示す期間T2のような加速時においては、代表Pmiとして、各気筒の図示平均有効圧Pmi#xのうち最も値の大きい最大Pmiが選択される。
このように加速時においては、各気筒のうち高い図示平均有効圧が選択されていくことで指示噴射量は円滑に増加することとなり、加速に対するトルクの追従性を向上させることができる。
このように加速時においては、各気筒のうち高い図示平均有効圧が選択されていくことで指示噴射量は円滑に増加することとなり、加速に対するトルクの追従性を向上させることができる。
また、図5に示す期間T4のような減速時においては、代表Pmiとして、各気筒の図示平均有効圧Pmi#xのうち最も値の小さい最小Pmiが選択される。
このように減速時においては、各気筒のうち低い図示平均有効圧が選択されていくことで指示噴射量は円滑に減少することとなり、減速に対するトルクの追従性を向上させることができる。
このように減速時においては、各気筒のうち低い図示平均有効圧が選択されていくことで指示噴射量は円滑に減少することとなり、減速に対するトルクの追従性を向上させることができる。
以上のように、当該燃料制御では、運転状態に応じて代表Pmiを切り替えて制御することで、定常運転時においては回転変動を抑制しエンジンの振動を抑えた静寂な運転を実現でき、過渡運転時においては運転者の加減速操作に応じた迅速な加減速を行うことができる。
さらに、当該燃料制御では、各気筒の図示平均有効圧Pmi#xを算出し、運転状態に応じた最適な代表Pmiを算出して、燃料噴射量を制御することから、気筒毎に独立して燃料噴射量を演算するよりも簡易な制御で、効率よく適切な燃料噴射制御を行うことができる。
さらに、当該燃料制御では、各気筒の図示平均有効圧Pmi#xを算出し、運転状態に応じた最適な代表Pmiを算出して、燃料噴射量を制御することから、気筒毎に独立して燃料噴射量を演算するよりも簡易な制御で、効率よく適切な燃料噴射制御を行うことができる。
これらのことから、本発明に係るディーゼルエンジンの燃料制御装置によれば、ディーゼルエンジンにおいて、演算負荷の増大を抑えつつ、運転状態に応じた最適な図示平均有効圧を算出することができ、当該最適な図示平均有効圧に基づく燃料供給を行うことで、定常時のエンジンの回転変動を抑制するとともに、過渡時におけるトルクの応答性を良くし、車両の走行性を向上させることができる。
以上で本発明に係るディーゼルエンジンの燃料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4気筒コモンレール式ディーゼルエンジンだが、当該構成のエンジンに限るものではなく、他の構成のディーゼルエンジンであっても構わない。
例えば、上記実施形態では、エンジン1は4気筒コモンレール式ディーゼルエンジンだが、当該構成のエンジンに限るものではなく、他の構成のディーゼルエンジンであっても構わない。
上記実施形態では、平均化処理部54aでは式(1)のような荷重移動平均演算を行って平均Pmiを算出しているが、当該平均Pmiの算出方法はこれに限られるものではない。例えば、下記式(2)のように、各気筒のPmiのうち最大値及び最小値を除いて平均を算出することで、各気筒間のばらつきを抑えた平均Pmiを算出することができる。
平均Pmi={Pmi#2(n)+Pmi#4(n-1)+Pmi#3(n-2)+Pmi#1(n-3)-Pmi_max-Pmi_min}/2
・・・(2)
また、上記実施形態では、エンジン1の運転状態をアクセル開度変化率から判定しているが、当該運転状態を検出する手段はこれに限られるものではなく、例えばエンジン回転数等に基づき検出しても構わない。
平均Pmi={Pmi#2(n)+Pmi#4(n-1)+Pmi#3(n-2)+Pmi#1(n-3)-Pmi_max-Pmi_min}/2
・・・(2)
また、上記実施形態では、エンジン1の運転状態をアクセル開度変化率から判定しているが、当該運転状態を検出する手段はこれに限られるものではなく、例えばエンジン回転数等に基づき検出しても構わない。
1 エンジン
2 コモンレール
3 気筒
12 燃料噴射弁(燃料供給手段)
14 筒内圧センサ(筒内圧検出手段)
42 ECU(燃料供給制御手段)
44 クランク角センサ
46 アクセル開度センサ(運転状態検出手段)
50 目標図示平均有効圧算出部
52 気筒別図示平均有効圧算出部(気筒別図示平均有効圧算出手段)
54 統計処理部(代表図示平均有効圧算出手段)
56 PID制御部
58 ベース噴射量算出部
2 コモンレール
3 気筒
12 燃料噴射弁(燃料供給手段)
14 筒内圧センサ(筒内圧検出手段)
42 ECU(燃料供給制御手段)
44 クランク角センサ
46 アクセル開度センサ(運転状態検出手段)
50 目標図示平均有効圧算出部
52 気筒別図示平均有効圧算出部(気筒別図示平均有効圧算出手段)
54 統計処理部(代表図示平均有効圧算出手段)
56 PID制御部
58 ベース噴射量算出部
Claims (5)
- 複数の気筒を有するディーゼルエンジンの燃料制御装置であって、
前記ディーゼルエンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記各気筒の燃焼室内に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記各気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記筒内圧検出手段により検出された気筒毎の筒内圧に基づき、該気筒毎の図示平均有効圧を算出する気筒別図示平均有効圧算出手段と、
前記気筒別図示平均有効圧算出手段により算出された気筒毎の図示平均有効圧に、前記運転状態検出手段により検出された運転状態に応じた統計処理を行い、代表図示平均有効圧を算出する代表図示平均有効圧算出手段と、
前記代表図示平均有効圧算出手段により算出された代表図示平均有効圧から前記燃料供給手段により供給する燃料供給量を算出する燃料供給量算出手段と、
前記燃料供給量算出手段により算出された燃料供給量に基づき、上記燃料供給手段を制御する燃料供給制御手段と、
を備えることを特徴とするディーゼルエンジンの燃料制御装置。 - 前記代表図示平均有効圧算出手段は、前記運転状態検出手段により検出された運転状態が定常運転状態である場合には、前記統計処理として前記気筒毎の図示平均有効圧の平均化処理を行い、前記代表図示平均有効圧を算出することを特徴とする請求項1記載のディーゼルエンジンの燃料制御装置。
- 前記代表図示平均有効圧算出手段は、前記平均化処理として、直近に燃焼した気筒の図示平均有効圧ほど大きな重み付けをして移動平均処理を行うことを特徴とする請求項2記載のディーゼルエンジンの燃料制御装置。
- 前記代表図示平均有効圧算出手段は、前記運転状態検出手段により検出された運転状態が加速運転状態である場合には、前記統計処理として前記気筒毎の図示平均有効圧のうちの最大値を選択し、前記代表図示平均有効圧を算出することを特徴とする請求項1から3のいずれか記載のディーゼルエンジンの燃料制御装置。
- 前記代表図示平均有効圧算出手段は、前記運転状態検出手段により検出された運転状態が減速運転状態である場合には、前記統計処理として前記気筒毎の図示平均有効圧のうちの最小値を選択し、前記代表図示平均有効圧を算出することを特徴とする請求項1から4のいずれか記載のディーゼルエンジンの燃料制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008304085A JP2010127220A (ja) | 2008-11-28 | 2008-11-28 | ディーゼルエンジンの燃料制御装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012117428A (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Isuzu Motors Ltd | 燃料噴射制御装置 |
-
2008
- 2008-11-28 JP JP2008304085A patent/JP2010127220A/ja not_active Withdrawn
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