JP2011112017A - ディーゼルエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラフアイドルや白煙発生を低減できるディーゼルエンジンの制御装置を提供する。
【解決手段】ディーゼルエンジンの制御装置１は、コモンレール６において蓄圧された燃料が供給されるディーゼルエンジン２の回転数の変動幅を検出する回転数センサ２１と、燃料が噴射されるディーゼルエンジン２の各気筒１１が半失火状態であるか否かを判定する半失火判定ステップ（ステップ４０）と、を備えている。制御装置１は、ディーゼルエンジン２の始動後に、回転数センサ２１を用いて求められた回転数変動幅が予め定めた変動幅閾値ＫＲを超え、さらにディーゼルエンジン２の気筒１１が半失火判定ステップ（ステップ４０）によって半失火状態であると判定された場合は、コモンレール６の圧力を上昇させる処理を実施する。
【選択図】図２

Description

本発明はディーゼルエンジンの制御装置に関する。

ディーゼルエンジンには、コモンレールを備えた燃料噴射システムにより、燃料が供給されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術において、燃料タンクから供給された燃料は、コモンレールにおいて蓄圧され、その蓄圧された高圧燃料が燃料噴射弁から各気筒の燃焼室に噴射される。そして、コモンレールにおける圧力（以下、コモンレール圧力と称する）を含め、当該燃料噴射システムは、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）によって制御されている。

特開平１１−９３７３５号公報

ディーゼルエンジンにおいては、低温時のエンジン始動後、暖気するまでの間に、アイドル回転の不安定による不快な振動発生である、いわゆるラフアイドルや、排気中の白煙が生じることがある。これらの現象は、例えば、噴射精度のばらつき、噴霧劣化、コモンレール圧力の変動といった燃料噴射系のばらつきや、エンジン本体における圧縮のばらつきにより生じると考えられる。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、ラフアイドルや白煙の発生を低減できるディーゼルエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載のディーゼルエンジンの制御装置に係る発明は、ディーゼルエンジンの始動後に、回転数変動幅検出手段を用いて求められた回転数変動幅が予め定めた変動幅閾値を超え、さらにディーゼルエンジンの気筒が半失火判定手段によって半失火状態であると判定された場合は、レールの圧力を上昇させることを特徴とする。

この発明によれば、回転数変動幅が予め定めた変動幅閾値を超え、ディーゼルエンジンの気筒が半失火状態である場合にレールの圧力を上昇させることにより、気筒への燃料の噴霧を伸ばすようにしてエンジンの燃料状態を半失火状態から正常燃焼状態に向けて改善するため、ラフアイドルや白煙発生を低減することができる。さらに、ディーゼルエンジンの制御装置は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射装置の噴孔のつまり等による燃料噴射量の減少や、エンジン圧縮の低下状態を検出し、これらの状態を改善して燃焼状態の安定化を実施することができる。ここでいう半失火状態とは、例えば、燃料無噴射の状態やエンジンの圧縮抜け状態を含む完全失火状態よりも失火度合いが軽い状態であり、完全失火状態と正常燃焼状態との間に含まれる状態である。

また本発明では、例えば、上記の回転数変動幅の超過及び半失火状態判定が満たされた場合には、レールの圧力を通常制御時の圧力、例えば、ＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）制御により設定される圧力よりも上昇させる制御を実施し、半失火状態判定が満たされない場合はレールの圧力を当該通常制御時の圧力に制御することができる。

請求項２に記載の発明によると、さらに半失火判定手段は、ディーゼルエンジンの回転数変動の気筒間差を用いて算出する気筒間噴射量補正値に基づいて半失火状態であるか否かを判定するものであり、当該算出した気筒間噴射量補正値が予め定めた失火判定閾値よりも小さいときに半失火状態であると判定することを特徴とする。

この発明によれば、当該気筒間噴射量補正値に基づいて半失火状態であるか否かを判定することにより、エンジンの各気筒において半失火状態であるか否かが判定でき、半失火状態である気筒を特定でき、この状態を効果的に改善する制御を実施することができる。したがって、燃料噴射孔のつまり等による燃料噴射量の減少やエンジン圧縮の低下状態の高精度検出が期待できる。

請求項３に記載の発明は、ディーゼルエンジンの気筒が半失火判定手段によって半失火状態であると判定された場合は、レールの圧力を上昇させるとともに、燃料噴射の開始タイミングを遅らせることを特徴とする。

この発明によれば、当該半失火状態の判定がなされた場合にレール圧力を上昇させる制御に加え、燃料噴射の開始タイミングを遅らせることにより、レール圧力の上昇によってもたらされ得る燃焼音の変化を抑制することができる。したがって、ラフアイドルの低減及び半失火状態の緩和に加え、燃焼音変化の低減によるエンジンの静音性向上を図ることができる。

請求項４に記載の発明は、回転数変動幅検出手段を用いて求められた回転数変動幅が予め定めた変動幅閾値以下であっても、空燃比検出手段を用いて求められたディーゼルエンジンの排気の空燃比が白煙発生を判定するために予め定められた白煙判定閾値よりも小さく、さらに半失火判定手段によって半失火状態であると判定された場合は、レールの圧力を上昇させることを特徴とする。

この発明によれば、回転数変動幅が変動幅閾値以下でも空燃比が白煙判定閾値未満であり、かつ半失火状態であると判定されたことにより、白煙が発生し得る状態及び半失火状態であることを検出することができる。さらにこの場合にはレールの圧力を上昇させることにより、気筒への燃料の噴霧を伸ばすようにしてエンジンの燃料状態を半失火状態から正常燃焼状態に向けて改善するため、白煙の発生を低減することができる。

また本発明では、例えば、空燃比検出手段によって求められた空燃比が白煙判定閾値未満である場合は、レールの圧力を通常制御時の圧力（例えば、ＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）制御により設定される圧力）よりも上昇させ、空燃比が白煙判定閾値以上である場合は、レールの圧力を通常制御時の圧力とすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に係る空燃比検出手段が検出した空燃比が白煙判定閾値以上である場合には、上記発明において実施するレールの圧力を上昇させる制御を実施しないことを特徴とする。この発明によれば、ラフアイドル及び白煙発生が起こっていない状態であると判定したときにはレールの圧力を上昇させる制御を実施しないことにより、無駄なレール圧力の上昇によるエンジン制御の効率低下や燃焼音の上昇を回避することができる。

請求項６に記載の発明は、さらにディーゼルエンジンの回転数変動の気筒間差を用いて気筒間噴射量補正値を算出し、当該算出した気筒間噴射量補正値が予め定めた失火判定閾値以上であるときには、上記発明において実施するレール圧力の上昇制御を実施しないことを特徴とする。

気筒間噴射量補正値が失火判定閾値以上の過大な値である場合には、完全失火状態になっていることがあり、この場合にレール圧力を上昇させて燃料噴射を伸ばすようにしても燃料は燃焼せず排出されてしまうことになるが、この発明によれば、レールの圧力を上昇させる制御を実施しないことにより、このような事態を未然に回避することができるため、無駄なレール圧力の上昇によるエンジン制御の効率低下を回避することができる。

請求項７に記載の発明は、ディーゼルエンジンの回転数を測定する回転数センサの測定値に基づき、回転数の変動幅を検出することを特徴とする。この発明によれば、回転数の変動幅を優れた精度で検出することができる。

請求項８に記載の発明は、ディーゼルエンジンのノッキングを検出するノックセンサの検出結果に基づき回転数の変動幅を検出する。この発明によれば、回転数の変動幅を優れた精度で検出することができる。

本発明の第１実施形態におけるディーゼルエンジンの制御装置の構成を表すブロック図である。 ディーゼルエンジンの制御装置が実行する処理を表すフローチャートである。 ディーゼルエンジンの制御装置が実行するコモンレール圧力の上昇処理を表すロジック図である。 ディーゼルエンジンの制御装置が実行する噴射開始タイミングリタード処理を表すロジック図である。 ディーゼルエンジンの制御装置によるコモンレール圧力の上昇処理が奏する効果を表したグラフである。 ディーゼルエンジンの制御装置による通常制御実施時のクランク角と気筒内圧の関係を示したグラフである。 ディーゼルエンジンの制御装置によるコモンレール圧力の上昇処理実施時のクランク角と気筒内圧の関係を示したグラフである。 ディーゼルエンジンの制御装置による噴射開始タイミングリタード処理実施時のクランク角と気筒内圧の関係を示したグラフである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。ディーゼルエンジンの制御装置１（以下、単に制御装置１ともいう）は、自動車用のディーゼルエンジン２（以下、単にエンジン２ともいう）へ燃料を供給するものである。図１はディーゼルエンジンの制御装置１の構成を表すブロック図である。

図１に示すように、制御装置１は、燃料が内蔵される燃料タンク３と、燃料タンク３の燃料を加圧する高圧ポンプ５と、高圧ポンプ５から供給される高圧燃料を蓄圧するコモンレール６と、コモンレール６より供給される高圧燃料を各気筒１１の燃焼室に噴射する燃料噴射弁１２と、本装置の構成する各部の作動を制御するＥＣＵ４と、を備えている。なお、図１において、実線矢印は燃料の流れ方向を示し、破線矢印は吸気の流れを示し、一点鎖線矢印は排気の流れを示している。

制御装置１が制御対象とするエンジン２には、燃焼室となる複数の気筒１１（本実施形態では４個の気筒）が設けられており、各気筒１１の燃料室に対して燃料を噴射する燃料噴射弁１２が与えられている。

燃料噴射弁１２は、例えば、燃料を燃焼室に噴射するための噴孔を開閉するノズルニードルの軸方向運動を、制御室の圧力によって制御する電磁駆動式の噴射弁である。燃料噴射弁１２は、各気筒１１共通の蓄圧配管としてのコモンレール６に接続されており、基本的には噴射制御用の電磁弁が開いている間、コモンレール６内の燃料が燃料噴射弁１２よりエンジン２の各気筒１１に噴射される。コモンレール６には、こうした燃料噴射を可能とするだけの比較的高い圧力の燃料が連続的に蓄積されるようになっている。

高圧ポンプ５には、燃料タンク３から燃料を汲み上げるフィードポンプが内蔵されている。高圧ポンプ５は、内蔵されたプランジャがエンジン２の回転に同期するカムシャフトのカムの回転に伴って往復移動することにより、加圧室に吸入した燃料を加圧するポンプである。さらに高圧ポンプ５は、エンジン２の１周期のうちの吸入行程でフィードポンプから吸入する燃料量を調量するための調量弁（図示せず）を備えている。調量弁をオン・オフ制御することによって、高圧ポンプ５の吐出ポートからコモンレール６側へと吐出される燃料量が調整される。高圧ポンプ５は、燃料タンク３からフィルタを介して燃料を吸入し、その燃料を要求される所定圧力にまで高め、コモンレール６に供給する。

コモンレール６には、リリーフ弁（図示せず）が設けられており、例えばコモンレール６内の燃料圧力（コモンレール圧力Ｐｃ）が過剰に高まるような場合、このリリーフ弁が開くようになっている。これにより、コモンレール６内の高圧燃料がリターン配管を経て燃料タンク３へと戻されて、コモンレール６内の圧力が低下するようになる。

ＥＣＵ４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等を中心とするマイクロコンピュータにて構成されている。ＥＣＵ４は、コモンレール６の内部の燃料圧力（コモンレール圧力Ｐｃ）を検出する圧力センサ１３、エンジンスタートのオン、オフを検出するスタートスイッチ１４、エンジン２の回転数を測定する回転数センサ２１、エンジン２の冷却水温を検出する冷却水温センサ２２、エンジン２の排気中の空燃比（以下、Ａ／Ｆ値ともいう）を算出するための信号を検出する空燃比センサ（以下、Ａ／Ｆセンサ２３という）、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ２４等の各種センサからの検出信号を取り込み、高圧ポンプ５の吐出量、燃料噴射弁１２からの燃料噴射量および燃料噴射開始タイミング等の各種制御を実施する。ＥＣＵ４は、高圧ポンプ５の吐出量を制御することにより、コモンレール圧力を制御することができる。

また、回転数センサ２１は、クランク角センサとカム角センサとによって構成するようにしてもよい。この場合、クランク角センサは、エンジン２のクランクシャフトに設けられたパルサの近傍に設けられ、クランク軸の回転角度を検出する。クランクシャフトの回転は、吸気弁及び排気弁（いずれも図示せず）を開閉動作させるためのカムシャフトにタイミングベルト等を介して伝達される。カムシャフトは、クランクシャフトの１／２回転の回転速度で回転するよう設定されている。このカムシャフトに設けられたパルサの近傍には、カム角センサが設けられている。そして、ＥＣＵ４は、これらクランク角センサとカム角センサから出力されるパルス信号により、エンジン回転数ＮＥ、クランク角、カム角、及び各気筒１１におけるピストンの上死点を算出することができる。

ＥＣＵ４は、燃料噴射制御に際して、コモンレール６内の圧力（コモンレール圧力Ｐｃ）をエンジン２の運転状態等に応じて設定される目標コモンレール圧力にフィードバック制御する。

このフィードバック制御に際しては、まず、アクセルセンサ２４によって検出されるアクセルペダルの操作量に応じた要求トルクを生成するための噴射量と、クランク軸の回転速度とに基づきコモンレール６内の圧力の目標値（目標コモンレール圧力）を算出する。そして、圧力センサ１３によって検出される実際の燃料圧力と、目標コモンレール圧力との差に基づき、高圧ポンプ５の吐出量の指令値（指令吐出量）を算出する。この吐出量の算出は、具体的には、検出される燃料圧力を目標コモンレール圧力へとフィードバック制御すべく、ＰＩＤ制御に基づき行われる。すなわち、上記の差に基づき比例項、微分項、積分項を算出し、これらから指令吐出量を算出する。そして、ＥＣＵ４は、指令吐出量に応じた高圧ポンプ５の駆動電流値（詳しくは、調量弁の駆動電流値）を算出する。ＥＣＵ４は、算出される駆動電流値に基づいて高圧ポンプ５（詳しくは、調量弁）を制御する。

このようにしてコモンレール圧力Ｐｃを目標コモンレール圧力に制御することが可能となる。こうして制御されるコモンレール圧力Ｐｃと燃料噴射弁１２に対する噴射量の指令値（指令噴射量）とに基づき、燃料噴射弁１２に対する噴射期間の指令値（指令噴射期間）を算出することで、燃料噴射制御を行うことができる。

さらに、ＥＣＵ４は、エンジン２のアイドル運転時に、各気筒１１の爆発行程毎の回転変動を検出する。そして、ＥＣＵ４は、各気筒１１の回転数変動の検出値と全気筒の回転数変動の平均値とを比較し、気筒間の回転数変動を平滑化するように、各気筒１１への最適な燃料噴射量を個々に調整する回転数変動気筒間補正（ＦＣＣＢ）を実施する。

具体的には、ＥＣＵ４は、クランク角センサより取り込んだパルス信号の間隔時間を計算することによって、各気筒１１の爆発行程毎の瞬時回転数を算出し、ＢＴＤＣ９０°ＣＡ〜ＡＴＤＣ９０°ＣＡ間のパルス信号の間隔時間の最大値を当該気筒の瞬時回転数の最低回転数（以下、最低回転数ＮＬとする）として読み込む。また、ＥＣＵ４は、ＢＴＤＣ９０°ＣＡ〜ＡＴＤＣ９０°ＣＡ間のパルス信号の間隔時間の最小値を当該気筒の瞬時回転数の最高回転数（以下、最高回転数ＮＨとする）として読み込む。ただし、ＮＬ、ＮＨは必ずしも最低回転数、最高回転数である必要はなく、当該気筒の回転数変動を代表する低回転数、高回転数であって良い。

そして、ＥＣＵ４は、これらの計算を各気筒について行った後に、各気筒１１の最高回転数ＮＨと各気筒１１の最低回転数ＮＬとの差である気筒毎回転数差分ΔＮＫを算出する。これにより、ＥＣＵ４は、各気筒１１の回転数変動の検出値を算出し、全気筒の回転数変動の平均値ΣΔＮＫを算出する。

つまり、ＥＣＵ４は、全気筒の回転数変動を平均化して、全気筒の回転数変動の平均値を算出した後に、各気筒１１の回転数変動の検出値と全気筒の回転数変動の平均値から各気筒間の回転数変動の偏差を計算する。そして、ＥＣＵ４は、各気筒間の回転数変動が平滑化するように、気筒毎に算出される各噴射の噴射量もしくは噴射指令パルス幅（燃料噴射指標値）に対する気筒間噴射量補正値を気筒毎に算出する。この気筒間噴射量補正値はＦＣＣＢ値とする。

またＥＣＵ４は、エンジン２のアイドル運転時に、現在のエンジン回転数ＮＥである平均エンジン回転数（平均アイドリング回転数）を目標回転数（目標アイドリング回転速度）に合わせるために、平均エンジン回転数と、目標回転数との偏差ΔＮＥに対して全気筒一律に平均エンジン回転数補正（ＩＳＣ制御）を実施する。具体的には、エンジン２の実際の回転数ＮＥと、目標回転数とを比較し、その回転数差ΔＮＥに応じた噴射量もしくは噴射指令パルス幅（燃料噴射指標値）に対する補正量を算出する。この補正量をＩＳＣ補正量という。

そして、ＥＣＵ４は、気筒毎に求められるＦＣＣＢ値に、全気筒一律に求められるＩＳＣ補正量を付加したものを気筒毎に学習値として学習する。算出された学習値は、ＥＣＵ４に記憶される。ＥＣＵ４は、燃料噴射制御に際し、記憶されている学習値に基づいて燃料噴射弁１２から噴射される噴射量を補正することにより、燃料噴射弁１２の経時劣化等に伴う燃料噴射量の誤差を補償する。

次に、制御装置１が実行する処理を図２に示すフローチャートに基づいて説明する。この処理は、自動車のイグニッションスイッチがＯＮとなった後、所定時間ごとに繰り返し実行される。まずステップ１０では、エンジン２が始動したか否かを、スタートスイッチ１４からの検出信号に基づいて判定する。エンジン２が始動している場合はステップ２０に進み、エンジン２が始動していない場合は再度ステップ１０を実行する。

ステップ２０では、自動車がアイドル状態であって、かつ停車しているか否かを、アクセルセンサ２４の検出信号、車速センサ２５等が検出する車速信号に基づいて判定する。アイドル停車状態である場合はステップ３０に進み、アイドル停車状態でない場合は後述するステップ６０を実行する。

ステップ３０では、回転数センサ２１により、エンジン２の回転数を所定時間検出し、その所定時間における回転数の変動幅ΔＮＥを検出する。この回転数変動幅ΔＮＥが、予め定めた基準値であるＫＲを超えるか否かを判定する。このＫＲは、ΔＮＥが超えている場合にはラフアイドル（アイドル回転の不安定による不快な振動発生）が発生しうる状態であると判定できるように定められた基準値である。ΔＮＥがＫＲを超える場合はステップ４０に進み、ＫＲ以下である場合はステップ３５に進む。

次にステップ４０では、上記のように算出されたＦＣＣＢ値が予め定めた基準値であるＫＦＣＣＢよりも小さいか否かを判断する。このＫＦＣＣＢは、ＦＣＣＢ値の方が小さい値である場合にはその気筒が半失火状態である判定できるように定められた基準値である。この半失火状態とは、例えば、燃料の無噴射状態やエンジン２の圧縮抜け状態を含む完全失火状態よりも失火度合いが軽い状態であり、完全失火状態と正常燃焼状態との間に含まれる状態である。ゆえに、半失火状態を判定するために定められたＫＦＣＣＢは、完全失火状態を判定するためのガード値よりも小さい値に設定されるガード値である。そして、ＦＣＣＢ値がＫＦＣＣＢ未満である場合はステップ５０に進み、ＫＦＣＣＢ以上である場合はステップ６０に進む。

ステップ５０では、コモンレール圧力Ｐｃを、上記のように通常制御時に算出される目標コモンレール圧力ＰよりもΔＰだけ高く設定する。すなわち、ステップ５０ではＰｃをＰ＋ΔＰに上昇させる処理を実施する。ＥＣＵ４は、コモンレール圧力Ｐｃをエンジン２の運転状態等に応じて設定される目標コモンレール圧力ＰにΔＰを加えた圧力になるように圧力上昇手段としての高圧ポンプ５の調量弁を制御する。さらにステップ５０では、燃料噴射の開始タイミングを遅らせる処理を実施する。ＥＣＵ４は、燃料噴射弁１２から吐出される燃料噴射の開始タイミングを、通常制御時の燃料噴射時期（目標噴射開始タイミングＴＩＭ）に対して、ΔＴＩＭ時間遅らせるように燃料噴射弁１２の作動を制御する。

ステップ３０でＮＯと判断された場合はステップ３５に進み、Ａ／Ｆセンサ２３を用いて検出された排気中のＡ／Ｆ値が、予め定められた基準値ＫＡＦＲ未満であるか否かを判定する。このＫＡＦＲは、それ以上Ａ／Ｆ値が低くなると、白煙が発生し得る状態であると判定できるように定められた境界値である。Ａ／Ｆ値がＫＡＦＲ未満である場合はステップ４０に進み、ＫＡＦＲ以上である場合はステップ６０に進む。ステップ６０では、コモンレール圧力を、通常制御時に算出される目標コモンレール圧力Ｐに設定する処理を実施する。なお、ステップ６０では、燃料の噴射開始タイミングは通常制御時の目標噴射開始タイミングＴＩＭに設定される。

次に、ディーゼルエンジンの制御装置１が実行する処理を図３及び図４に示すロジック図に基づき、さらに補足して説明する。図３は、制御装置１が実行するコモンレール圧力Ｐｃの上昇処理を表すロジック図である。図４は、制御装置１が実行する噴射開始タイミングリタード処理を表すロジック図である。まず、図２のフローチャートにおけるステップ５０の処理にて、コモンレール圧力Ｐｃ（＝Ｐ＋ΔＰ）を設定する処理を説明する。

図３におけるＲ１の工程では、冷却水温センサ２２が検出したエンジン冷却水温と、エンジン２が始動してからの経過時間（以下、エンジン始動後経過時間とする）に基づき、ΔＰを設定する。具体的には、エンジン冷却水温及びエンジン始動後経過時間とΔＰとの相関を表すマップを用いて、コモンレール圧力の上昇分ΔＰを設定する。例えば、ΔＰは、エンジン冷却水温が低いほど大きく設定される傾向であり、エンジン始動後経過時間が短いほど大きく設定される傾向になっている。上記のマップは、ＥＣＵ４のＲＯＭに記憶されている。

次に、Ｒ２の工程では、上記のＩＳＣ制御により通常のコモンレール圧力Ｐを設定する。Ｒ３の工程では、上記Ｒ１の工程で算出したΔＰと、上記Ｒ２の工程で設定したＰとを加算し、コモンレール圧力Ｐｃとして、Ｐ＋ΔＰを設定する。図２のフローチャートにおけるステップ５０の処理は、ΔＮＥ＞ＫＲかつＦＣＣＢ値＜ＫＦＣＣＢ、またはＡ／Ｆ値＜ＫＡＦＲかつＦＣＣＢ値＜ＫＦＣＣＢであることが前提条件となっている（ステップ３０でＹＥＳかつステップ４０でＹＥＳ、またはステップ３５でＹＥＳかつステップ４０でＹＥＳと判断されること）。この場合の演算は、図３のＳＷ１においてＢ１とＣ１が接続し、かつＳＷ２においてＢ２とＣ２が接続し、上記Ｒ１の工程で算出したΔＰと上記Ｒ２の工程で設定したＰとが加算されるロジックとなる。

次に、図２のフローチャートにおけるステップ６０の処理にて、コモンレール圧力Ｐｃ（＝Ｐ）を設定する処理を説明する。この場合は、上記Ｒ２の工程で設定されたＰが、そのまま、コモンレール圧力Ｐｃとして設定される。図２のフローチャートにおけるステップ６０の処理は、アイドル停車でない場合、ΔＮＥ≦ＫＮＥかつＡ／Ｆ値≧ＫＡＦＲ、ＦＣＣＢ値≧ＫＦＣＣＢのいずれかであることが前提条件となっている（ステップ２０でＮＯ、ステップ３０でＮＯかつステップ３５でＮＯ、またはステップ４０でＮＯと判断されること）。この場合の演算は、図３のＳＷ１においてＡ１とＣ１が接続しかつＳＷ２においてＡ２とＣ２が接続する流れと、ＳＷ１においてＢ１とＣ１が接続しかつＳＷ２においてＡ２とＣ２が接続する流れと、があり、いずれにおいても上記Ｒ２の工程で設定したＰに対しΔＰは加算されないロジックとなる。

次に、図２のフローチャートにおけるステップ５０の処理にて、燃料の噴射開始タイミングをリタードさせる（通常の噴射開始時期に対してΔＴＩＭ時間遅らせる）処理を説明する。この処理もコモンレール圧力Ｐｃの上昇処理と同様のロジックで行われる。図４におけるＲ４の工程では、コモンレール圧力Ｐｃとエンジン回転数ＮＥに基づき、ΔＴＩＭを設定する。具体的には、コモンレール圧力及びエンジン回転数とΔＴＩＭとの相関を表すマップを用いて、噴射開始タイミングの遅れ時間ΔＴＩＭを設定する。上記のマップは、ＥＣＵ４のＲＯＭに記憶されている。

次に、Ｒ５の工程では、上記通常制御時の目標噴射開始タイミングＴＩＭを設定する。Ｒ６の工程では、上記Ｒ４の工程で算出したΔＴＩＭと、上記Ｒ５の工程で設定したＴＩＭとを加算し、燃料の噴射開始タイミングＴｉとして、ＴＩＭ＋ΔＴＩＭを設定する。図２のフローチャートにおけるステップ５０の処理は、ΔＮＥ＞ＫＲかつＦＣＣＢ値＜ＫＦＣＣＢ、またはＡ／Ｆ値＜ＫＡＦＲかつＦＣＣＢ値＜ＫＦＣＣＢであることが前提条件となっている（ステップ３０でＹＥＳかつステップ４０でＹＥＳ、またはステップ３５でＹＥＳかつステップ４０でＹＥＳと判断されること）。この場合の処理は、図４のＳＷ１においてＢ１とＣ１が接続しかつＳＷ２においてＢ２とＣ２が接続し、上記Ｒ４の工程で算出したΔＴＩＭと上記Ｒ５の工程で設定したＴＩＭとが加算されるロジックとなる。

次に、図２のフローチャートにおけるステップ６０の処理にて、噴射開始タイミングＴｉ（＝ＴＩＭ）を設定する処理を説明する。この場合は、上記Ｒ５の工程で設定されたＴＩＭが、そのまま、噴射開始タイミングＴｉとして設定される。図２のフローチャートにおけるステップ６０の処理は、アイドル停車でない場合、ΔＮＥ≦ＫＮＥかつＡ／Ｆ値≧ＫＡＦＲ、ＦＣＣＢ値≧ＫＦＣＣＢのいずれかであることが前提条件となっている（ステップ２０でＮＯ、ステップ３０でＮＯかつステップ３５でＮＯ、またはステップ４０でＮＯと判断されること）。この場合の処理は、図４のＳＷ１においてＡ１とＣ１が接続し、かつＳＷ２においてＡ２とＣ２が接続する流れと、ＳＷ１においてＢ１とＣ１が接続し、かつＳＷ２においてＡ２とＣ２が接続する流れと、があり、いずれにおいても上記Ｒ５の工程で設定したＴＩＭに対しΔＴＩＭは加算されないロジックとなる。

以下に、ディーゼルエンジンの制御装置１が奏する効果を検証する実験結果について、図５を参照して説明する。図５は、制御装置１によるコモンレール圧力の上昇処理が奏する効果を表したグラフである。

コモンレール圧力Ｐｃを、上記のＩＳＣ制御により設定した圧力Ｐとした場合（図５では、「従来制御：指示圧力Ｐｃ＝Ｐ」と表示）と、コモンレール圧力Ｐｃを、目標コモンレール圧力ＰよりもΔＰ（例えば１０ＭＰａ）高い圧力とした場合（図５では、「本願制御：指示圧力Ｐｃ＝Ｐ＋ΔＰ」と表示）とのそれぞれについて、コモンレール圧力の変動（ΔＰＣ）と、回転数の変動幅ΔＮＥとの相関を測定した。測定条件は、停車アイドル時、外気温度０℃、冷却水温度５〜１５℃にて始動とした。なお、低温環境、部品や制御のばらつきによりコモンレール圧力Ｐｃの変動が発生し、それを起因として、回転数の変動幅ΔＮＥが大きくなると考えられる。図５から明らかなように、コモンレール圧力Ｐｃを高く設定した本願制御の方が、コモンレール圧力の変動（ΔＰＣ）に対する回転数の変動幅ΔＮＥが顕著に小さくなることが分かる。この結果は、ディーゼルエンジンの制御装置１において、目標コモンレール圧力Ｐに対してΔＰの圧力上昇を設定する制御を実施することにより、ラフアイドルや白煙発生を低減できることを裏付けている。

以下に、ディーゼルエンジンの制御装置１が実施する、上記のコモンレール圧力の上昇処理及び噴射開始タイミングリタード処理が奏する作用効果について、図６〜図８を参照して説明する。図６は、制御装置１による通常制御時のクランク角と気筒内圧の関係を示したグラフである。図７は、制御装置１によるコモンレール圧力の上昇処理実施時のクランク角と気筒内圧の関係を示したグラフである。図８は、制御装置１による噴射開始タイミングリタード処理実施時のクランク角と気筒内圧の関係を示したグラフである。なお、各グラフにおいて、燃料の噴射パルス幅及び噴射開始タイミングを合わせて描画している。

通常制御時には、図６に示すようなクランク角に対する気筒内圧の変動となる。図６に示す目標噴射開始タイミングＴＩＭにスタートする燃料噴射パルスによって燃料噴射を実施することにより、気筒内圧は、その放物状のピークを超えたところのクランク角で再上昇し放物線を描くように減少する変移となる。

これに対して、コモンレール圧力の上昇処理により、コモンレール圧力Ｐｃを目標コモンレール圧力ＰよりもΔＰだけ高くすると、図７に示すように気筒内圧は、図６の通常制御時よりも小さいクランク角で再度上昇するとともに、そのピーク値が図６よりも高くなる変移を描く。これにより、燃焼が図６の通常制御時よりも早まるようになり、燃焼状態が改善される。なお、図７において、二点鎖線で示す部分は、図６に示す通常制御時の燃料噴射の実施によって生じる気筒内圧の変移部分に相当する。

このようにコモンレール圧力の上昇処理によれば、燃焼が早まることで急激な燃焼が生じて、金属音に似た高音の燃焼音が発生することがある。そこで、噴射開始タイミングリタード処理により、噴射開始タイミングＴｉを目標噴射開始タイミングＴＩＭよりもΔＴＩＭだけ遅くすると、図８に示すように気筒内圧は、図７の処理よりも大きいクランク角で再度上昇するとともに、そのピーク値が図７よりも低くなる変移を描くようになる。これにより、図７の処理時に対して燃焼が遅れるようになる。よって、図７の急激な燃焼変化が起因する燃焼音の変化が緩和され、コモンレール圧力の上昇処理の燃焼音が改善される。なお、図８において、二点鎖線で示す部分は、図７に示すコモンレール圧力の上昇処理の実施によって生じる気筒内圧の変移部分に相当する。

以上の本実施形態によれば、ディーゼルエンジンの制御装置１は、コモンレール６において蓄圧された燃料が供給されるエンジン２の回転数の変動幅ΔＮＥを検出する回転数センサ２１（回転数変動幅検出手段）と、燃料が噴射されるエンジン２の各気筒１１が半失火状態であるか否かを判定する半失火判定ステップ（半失火判定手段、ステップ４０）と、を備えている。制御装置１は、ディーゼルエンジン２の始動後に、回転数センサ２１を用いて求められた回転数変動幅ΔＮＥが予め定めた変動幅閾値ＫＲを超え、さらにエンジン２の気筒１１が半失火判定ステップによって半失火状態であると判定された場合は、コモンレール６の圧力を上昇させる。このとき、コモンレール圧力Ｐｃは、通常制御時の圧力、例えば、ＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）制御により設定される圧力よりも上昇されるものであり、半失火状態判定が満たされない場合にはコモンレール圧力Ｐｃを当該通常制御時の目標コモンレール圧力Ｐに制御するものである。

これによれば、回転数変動幅ΔＮＥが予め定めた変動幅閾値ＫＲを超え、エンジン２の気筒１１が半失火状態である場合にコモンレール圧力を上昇させることにより、気筒１１への燃料の噴霧を伸ばすようにしてエンジン２の燃料状態を半失火状態から正常燃焼状態に向けて改善する。このため、ラフアイドルや白煙発生を低減することができる。さらに、制御装置１は、気筒１１内に燃料を噴射する燃料噴射弁１２の噴孔のつまり等による燃料噴射量の減少や、エンジン圧縮の低下状態を検出し、これらの状態を改善して燃焼状態の安定化を実施することができる。このようにして制御装置１は、ラフアイドル及び白煙発生の原因を、完全失火状態（燃料無噴射の状態やエンジンの圧縮抜け状態を含む失火状態）と、それ以外の失火状態であって完全失火状態よりも失火度合いが軽い半失火状態（完全失火状態と正常燃焼状態との間に含まれる状態）とに、切り分けて判定して、実効性の高いラフアイドルや白煙発生の低減を図っている。

また、本実施形態では、半失火状態であると判定された場合にコモンレール６の圧力を上昇させるため、気筒内へ流入する燃料が当該圧力の上昇により、気筒内の広範囲にわたらせることが可能になる。したがって、燃料噴射量を積極的に増加させる補正をしなくても、気筒内の燃焼状態を改善することができる。さらに、この作用効果によれば、コモンレールの圧力上昇処理時における燃料噴射パルス幅は、通常制御時の目標噴射パルス幅よりも小さくすることが可能になる。これにより、燃焼状態の改善効果に加え、燃料噴射量の低減が図れ、燃費向上に貢献し得る。

また、制御装置１は、エンジン２の始動後であってアイドル停車時に、エンジン２の回転数を測定する回転数センサ２１の測定値に基づき、回転数の変動幅ΔＮＥを検出する。これによれば、回転数センサ２１によってエンジン２の回転数を直接測定するため、回転数の変動幅ΔＮＥを高精度に検出することができる。

また、半失火判定手段である半失火判定ステップ（ステップ４０）は、ディーゼルエンジン２の回転数変動の気筒間差を用いて算出する気筒間噴射量補正値（ＦＣＣＢ値）に基づいて半失火状態であるか否かを判定するものであり、当該算出したＦＣＣＢ値が予め定めた失火判定閾値ＫＦＣＣＢよりも小さいときに半失火状態であると判定する。

これによれば、当該気筒間噴射量補正値に基づいて半失火状態であるか否かを判定することにより、エンジン２の各気筒１１において半失火状態であるか否かが判定できるため、半失火状態である気筒を特定でき、この状態を効果的に改善する制御を確実に実施することができる。したがって、燃料噴射孔のつまり等による燃料噴射量の減少やエンジン圧縮の低下状態を含む半失火状態の高精度な検出が期待できる。

また、制御装置１は、ディーゼルエンジン２の気筒１１が半失火判定ステップによって半失火状態であると判定された場合は、コモンレール６の圧力を上昇させるとともに、半失火判定状態と判定された気筒以外の気筒について、燃料噴射の開始タイミングを目標噴射開始タイミングＴＩＭよりもΔＴＩＭ遅らせる制御を実施する。これによれば、当該半失火状態の判定がなされた場合にコモンレール圧力を上昇させる制御に加え、燃料噴射の開始タイミングを遅らせる制御により、コモンレール圧力Ｐｃの上昇によって生じ得る燃焼音の変化（例えば、金属音に似た高音の燃焼音）を抑制することができる。したがって、ラフアイドルの低減及び半失火状態の緩和に加え、燃焼音の抑制によるエンジン２の静音性向上に貢献する。

また、制御装置１は、回転数センサ２１を用いて求められた回転数変動幅ΔＮＥが変動幅閾値ＫＲ以下であっても、Ａ／Ｆセンサ２３（空燃比検出手段）を用いて求められたエンジン２の排気のＡ／Ｆ値（空燃比）が白煙発生を判定するために予め定められた白煙判定閾値ＫＡＦＲよりも小さく、さらに半失火判定ステップによって半失火状態であると判定された場合は、コモンレール圧力を上昇させる制御を実施する。

これによれば、回転数変動幅ΔＮＥが変動幅閾値ＫＲ以下であり回転数に変動が少ない場合でも、Ａ／Ｆ値が白煙判定閾値ＫＡＦＲ未満であり、かつ半失火状態であると判定されたことにより、白煙が発生し得る状態及び半失火状態であることを検出し、当該状態の検出能を高めることができる。さらにこの場合にはコモンレール圧力を上昇させることにより、上記のように燃料状態を改善するため、白煙の発生を低減することができる。

また、制御装置１は、Ａ／Ｆセンサ２３（空燃比検出手段）を用いて求められたＡ／Ｆ値（空燃比）が白煙判定閾値ＫＡＦＲ以上である場合には、コモンレールの圧力を上昇させないで、目標コモンレール圧力Ｐに制御する。これによれば、ラフアイドル及び白煙発生が起こっていない状態であると判定したときには目標コモンレール圧力Ｐに制御することにより、無駄なコモンレール圧力の上昇によるエンジン制御の効率低下や燃焼音の変化を回避できる。

また、制御装置１は、ディーゼルエンジンの回転数変動の気筒間差を用いて気筒間噴射量補正値（ＦＣＣＢ値）を算出し、当該算出したＦＣＣＢ値が予め定めた失火判定閾値ＫＦＣＣＢ以上であるときには、コモンレールの圧力を上昇させないで、目標コモンレール圧力Ｐに制御する。

ＦＣＣＢ値が失火判定閾値ＫＦＣＣＢ以上の過大な値である場合には、完全失火状態になっていることがある。そして、この場合にレール圧力を上昇させて燃料噴射を伸ばすようにしても燃料は燃焼せず無駄に排出されてしまうことになる。そこで、この制御によれば、このような無駄な圧力上昇を未然に回避することができるため、エンジン制御の効率低下を回避できる。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

例えば、エンジン２の回転数における変動幅ΔＮＥは、エンジン２のノッキングを検出するノックセンサ２６の検出結果に基づき検出してもよい。これによれば、回転数の変動幅を優れた精度で検出することができる。例えば、ノックセンサ２６の検出結果と回転数における変動幅との相関を表すマップを予め記憶し、ノックセンサ２６の検出結果を当該マップにあてはめて回転数の変動幅ΔＮＥを検出する。

また、制御装置１は、検出された回転数変動幅ΔＮＥに応じて、コモンレール圧力を上昇させるようにしてもよい。これによれば、ラフアイドルの低減に貢献できる。

また、制御装置１は、Ａ／Ｆセンサ２３を用いて求められた排気のＡ／Ｆ値に応じて、コモンレール圧力を上昇させるようにしてもよい。これによれば、排気中に過剰の未燃燃料が含有することを低減することができる。

また、制御装置１は、エンジン冷却水温が低いほど、コモンレールの圧力上昇処理における圧力の上昇幅ΔＰを大きく設定するようにしてもよい。これによれば、エンジン２の状態に応じて、好適な上昇幅ΔＰの設定が可能になる。すなわち、上昇幅ΔＰが足らずに、ラフアイドルや白煙を十分に低減できなかったり、上昇幅ΔＰが過剰となり必要以上に燃焼音や燃費が悪化してしまったりすることを低減できる。

また、制御装置１は、エンジン始動後経過時間が短いほど、コモンレールの圧力上昇処理における圧力の上昇幅ΔＰを大きく設定する。これによれば、エンジン２の状態に応じて、好適な上昇幅ΔＰを設定することができる。すなわち、上昇幅ΔＰが足らずに、ラフアイドルや白煙を十分に低減できなかったり、上昇幅ΔＰが過剰となり、必要以上に燃焼音や燃費が悪化してしまったりするようなことがない。

１…ディーゼルエンジンの制御装置
２…ディーゼルエンジン
３…燃料タンク
４…ＥＣＵ
５…高圧ポンプ
６…コモンレール（レール）
１１…気筒
１２…燃料噴射弁
１３…圧力センサ
１４…スタートスイッチ
２１…回転数センサ（回転数変動幅検出手段）
２３…Ａ／Ｆセンサ（空燃比検出手段）
２６…ノックセンサ

Claims (8)

1. レールにおいて蓄圧された燃料が供給されるディーゼルエンジンの回転数の変動幅を検出する回転数変動幅検出手段と、
   燃料が噴射される前記ディーゼルエンジンの各気筒が半失火状態であるか否かを判定する半失火判定手段と、を備え、
   前記ディーゼルエンジンの始動後に、前記回転数変動幅検出手段によって求められた前記回転数変動幅が予め定めた変動幅閾値を超え、さらに前記ディーゼルエンジンの気筒が前記半失火判定手段によって半失火状態であると判定された場合は、前記レールの圧力を上昇させることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。
2. さらに、前記ディーゼルエンジンの回転数変動の気筒間差を用いて気筒間噴射量補正値を算出し、前記半失火判定手段は、前記算出した気筒間噴射量補正値が予め定めた失火判定閾値よりも小さいときに半失火状態であると判定す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. 前記ディーゼルエンジンの気筒が前記半失火判定手段によって半失火状態であると判定された場合は、前記レールの圧力を上昇させるとともに、燃料噴射の開始タイミングを遅らせることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
4. 前記ディーゼルエンジンの排気における空燃比を検出する空燃比検出手段をさらに備え、
   前記回転数変動幅検出手段によって求められた前記回転数変動幅が前記変動幅閾値以下であっても、前記空燃比検出手段によって求められた前記空燃比が白煙発生を判定するために予め定められた白煙判定閾値よりも小さく、さらに前記半失火判定手段によって半失火状態であると判定された場合は、前記レールの圧力を上昇させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
5. 前記空燃比検出手段によって求められた前記空燃比が前記白煙判定閾値以上である場合には、前記レールの圧力を上昇させる制御を実施しないことを特徴とする請求項４に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
6. さらに前記ディーゼルエンジンの回転数変動の気筒間差を用いて気筒間噴射量補正値を算出し、当該算出した気筒間噴射量補正値が予め定めた失火判定閾値以上であるときには、前記レールの圧力を上昇させる制御を実施しないことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
7. 前記ディーゼルエンジンの回転数を測定する回転数センサを備え、
   前記回転数変動幅検出手段は、前記回転数センサの測定値に基づき前記回転数変動幅を検出することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
8. 前記ディーゼルエンジンのノッキングを検出するノックセンサを備え、
   前記回転数変動幅検出手段は、前記ノックセンサによる検出結果に基づき前記回転数変動幅を検出することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のディーゼルエンジンの制御装置。

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