JP2013249821A

JP2013249821A - エンジンの制御装置

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Publication number: JP2013249821A
Application number: JP2012127156A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yoshikawa; 寛吉川
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2032-06-04
Also published as: JP6023470B2

Abstract

【課題】吸気温度に応じてプレ噴射量を制御することでエンジンの吹き上がり特性を良好にすることができるエンジンの制御装置を提供する。
【解決手段】本発明は、車両用エンジン２の制御装置１であって、吸気温度を検出する吸気温度センサ１４，１５と、アクセル開度ごとにエンジンの回転数に対する燃料噴射装置４のプレ噴射量の関係を規定した複数のマップを利用して、燃料噴射装置４を制御するＥＣＵ１３とを備え、ＥＣＵ１３は、吸気温度が第１温度未満の場合には低吸気温度用マップＭ１による制御を行い、吸気温度が第２温度以上の場合には通常吸気温度用マップＭ３による制御を行い、吸気温度が第１温度以上で第２温度未満の場合には、吸気温度が第１温度に近いほど低吸気温度用マップに近い制御を行うと共に、吸気温度が第２温度に近いほど通常吸気温度用マップに近い制御を行うことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、多段噴射可能な燃料噴射装置を有するエンジンの制御装置に関する。

従来、ディーゼルエンジンのシリンダー内に燃料を噴射する燃料噴射装置として、メイン噴射に先立って少量の燃料を噴射するプレ噴射を行う多段噴射可能なものが知られている。このような燃料噴射装置を有するエンジンの制御では、通常、運転者のアクセル操作に応じたアクセル開度やエンジン回転数などに基づいてプレ噴射量が制御される。

例えば特開２００１−０３２７３８号公報に記載された燃料噴射制御装置では、エンジン状態を示すパラメータに対してプレ噴射（パイロット噴射）への要求度合を評価関数として設定し、その評価関数に基づいてプレ噴射を実行するか否かの判定を行っている。

特開２００１−０３２７３８号公報

ところで、国や地域によっては、エンジンに供給される燃料の中にワックス分が多く含まれている場合がある。このような場合には、温度環境の変化によって燃料中にワックスの結晶が析出し、燃料の流動性が低下してエンジンの吹き上がりを悪化させるという問題があった。

そこで、本発明は、吸気温度に応じてプレ噴射量を制御することでエンジンの吹き上がり特性を良好にすることができるエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、多段噴射可能な燃料噴射装置を有する車両用エンジンの制御装置であって、エンジンにおける吸気温度を検出する吸気温度検出手段と、アクセル開度ごとにエンジンの回転数に対する燃料噴射装置のプレ噴射量の関係を規定した複数のマップを利用して、燃料噴射装置のプレ噴射量及びメイン噴射量を制御する噴射量制御手段と、を備え、噴射量制御手段は、吸気温度が所定の第１温度未満の場合には複数のマップのうち低吸気温度用マップによる制御を行い、吸気温度が所定の第２温度以上の場合には複数のマップのうち通常吸気温度用マップによる制御を行い、吸気温度が第１温度以上で第２温度未満の場合には、吸気温度が第１温度に近いほど低吸気温度用マップに近い制御を行うと共に、吸気温度が第２温度に近いほど通常吸気温度用マップに近い制御を行うことを特徴とする。

本発明に係るエンジンの制御装置によれば、吸気温度が第１温度未満の場合に低吸気温度用マップによるプレ噴射量の制御を行うので、車両の周囲の気温が低く燃料が低温状態にある場合であっても適切なプレ噴射量で燃料噴射を行うことによりエンジンの吹き上がり特性を良好にすることができる。しかも、このエンジン制御装置では、吸気温度が第２温度以上に上がった場合には通常吸気温度用マップを用いて必要以上にプレ噴射量が増加することを防止することで、排ガス性能の低下や黒煙の悪化を避けることができる。また、この制御装置によれば、吸気温度が第１温度以上で第２温度未満となった場合には、吸気温度が第１温度に近いほど低吸気温度用マップに近く、吸気温度が第２温度に近づくほど通常吸気温度用マップに近くなるようにプレ噴射量を制御するので、マップ移行によりプレ噴射量が急に変化することで、排ガス性能や燃費、吹き上がり特性などに悪影響を与えることが避けられる。従って、この制御装置によれば、吸気温度に応じてプレ噴射量を適切に制御することでエンジンの吹き上がり特性を良好にすることができる。

本発明に係るエンジンの制御装置において、噴射量制御手段は、吸気温度が第１温度より大きい所定の第３温度以上であり、かつ、第２温度より低い所定の第４温度未満である場合には、複数のマップのうち中吸気温度用マップによる制御を行ってもよい。

この制御装置によれば、吸気温度が第１温度以上で第２温度未満であっても、所定の温度範囲（第３温度以上で第４の温度未満）の場合には中吸気温度用マップによるプレ噴射量の制御を行うことで、プレ噴射量の演算が必要な温度範囲を狭めることができ、装置の演算負荷の低減が図られる。

本発明によれば、吸気温度に応じてプレ噴射量を制御することでエンジンの吹き上がり特性を良好にすることができるエンジンの制御装置を提供できる。

本発明に係るエンジンの制御装置の一実施形態を示す図である。使用マップと吸気温度との関係を説明するためのグラフである。（ａ）アクセル開度が一定の場合における低吸気温度用マップの概略を示すグラフである。（ｂ）アクセル開度が一定の場合における中吸気温度用マップの概略を示すグラフである。（ｃ）アクセル開度が一定の場合における通常吸気温度用マップの概略を示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１に示されるように、本実施形態に係るエンジン制御装置１は、車両用のディーゼルエンジン２の燃料噴射を制御するものである。以下、ディーゼルエンジン２の構成について説明する。

ディーゼルエンジン２では、ピストン（図示せず）により圧縮されたシリンダー３内の空気に対して燃料噴射装置４から燃料が噴射されることで燃焼が行われる。シリンダー３には、エアクリーナ５を備えた吸気通路６を通じて空気が供給され、燃焼で生じた排気ガスは排気通路７を通じて排出される。

このディーゼルエンジン２には、過給器８が備えられている。過給器８は、排気通路７側にタービン８ａ、吸気通路６側にコンプレッサ８ｂを有しており、排気ガスによるタービン８ａの回転により連結するコンプレッサ８ｂを回転させることで、エンジンへ供給される空気を圧縮する。なお、吸気通路６上には、過給器８による圧縮で温度が上がった空気を冷却するためのインタークーラ９が配置されている。

燃料噴射装置４は、いわゆるコモンレール式の燃料噴射装置であり、サプライポンプ１０、コモンレール１１、及びインジェクタ１２を有している。サプライポンプ１０は、図示しない燃料タンクから燃料をコモンレール１１へ供給するポンプである。サプライポンプ１０は、燃料を加圧して蓄圧器であるコモンレール１１へと圧送する。

コモンレール１１は、サプライポンプ１０より圧送された高圧燃料が蓄えられる管状部材であり、直列に並ぶ複数のシリンダー３（例えば六個のシリンダー）に沿って延在している。コモンレール１１には、各シリンダー３にそれぞれ対応する複数のインジェクタ１２が接続されており、各インジェクタ１２からシリンダー３内へと燃料が噴射される。

このようなディーゼルエンジン２を制御するエンジン制御装置１は、ＥＣＵ［Engine Control Unit］１３、第１の吸気温度センサ１４、及び第２の吸気温度センサ１５を備えている。

ＥＣＵ１３は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]などからなる電子制御ユニットである。ＥＣＵ１３では、ＲＯＭに記憶されている各種プログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、エンジン制御に関する各種演算処理が行われる。

第１の吸気温度センサ１４は、吸気通路６の入口側でエアクリーナ５の下流に設けられた温度センサである。第１の吸気温度センサ１４は、車両の外側からエアクリーナ５を介して吸引された直後の吸気温度（吸引した空気の温度）を検出する。

また、第２の吸気温度センサ１５は、吸気通路６の出口側でインタークーラ９の下流に設けられた温度センサである。第２の吸気温度センサ１５は、ディーゼルエンジン２のシリンダー３に供給される直前の吸気温度を検出する。第１の吸気温度センサ１４及び第２の吸気温度センサ１５は、特許請求の範囲に記載の吸気温度検出手段として機能する。

第１の吸気温度センサ１４及び第２の吸気温度センサ１５は、ＥＣＵ１３と接続されている。また、ＥＣＵ１３は、サプライポンプ１０及び複数のインジェクタ１２と接続されており、シリンダー３内への燃料噴射タイミング及び燃料の噴射量を制御する。ＥＣＵ１３は、特許請求の範囲に記載の噴射量制御手段として機能する。

ＥＣＵ１３は、インジェクタ１２による燃料噴射制御として、プレ噴射（パイロット噴射）及びメイン噴射を含む多段噴射制御を行う。なお、メイン噴射の後にアクター噴射などを行ってもよい。

また、ＥＣＵ１３は、図示しないアクセルセンサから運転者のアクセル操作によるアクセル開度を検出すると共に、ディーゼルエンジン２のエンジン回転数を検出している。ＥＣＵ１３は、アクセル開度に応じて、インジェクタ１２による燃料のトータル噴射量（プレ噴射量及びメイン噴射量の合計）の制御を行う。

ここで、本実施形態に係るエンジン制御装置１のＥＣＵ１３では、アクセル開度ごとにエンジン回転数に対するプレ噴射量の関連を規定した複数のプレ噴射量マップを記憶している。ＥＣＵ１３は、プレ噴射量マップに基づいて、アクセル開度及びエンジン回転数からプレ噴射量を決定する。

ＥＣＵ１３は、アクセル開度ごとにエンジンの回転数に対する燃料噴射装置４のプレ噴射量の関係を規定した複数のプレ噴射量マップを記憶している。ＥＣＵ１３は、吸気温度に応じて、プレ噴射量の制御に使用するプレ噴射量マップを切り替える。なお、吸気温度としては、第１の吸気温度センサ１４及び第２の吸気温度センサ１５のいずれの検出値を用いてもよく、両方のセンサ１４，１５の検出値を演算して求めた値などを用いてもよい。また、ディーゼルエンジン１の仕様によって、第１の吸気温度センサ１４及び第２の吸気温度センサ１５のうち何れか一方しか搭載できない場合には、搭載した一つのセンサの検出値を用いればよい。

ここで、図２は、使用マップと吸気温度との関係を説明するためのグラフである。図２に示されるように、ＥＣＵ１３は、低吸気温度用マップＭ１、中吸気温度用マップＭ２、及び通常吸気温度用マップＭ３の三種類のプレ噴射量マップを記憶している。ＥＣＵ１３は、吸気温度に応じて、低吸気温度用マップＭ１、中吸気温度用マップＭ２、及び通常吸気温度用マップＭ３を切り替える。

なお、エンジン水温が所定温度（例えば５０℃）未満であり、ディーゼルエンジン２が十分に暖気されていない場合には、吸気温度に応じたプレ噴射量マップの切り替えを必ずしも行う必要はない。

低吸気温度用マップＭ１は、所定の第１温度（例えばマイナス１０℃）未満の場合に使用されるマップである。図３（ａ）に、アクセル開度が一定の場合における低吸気温度用マップＭ１の概略を示す。

図３（ａ）に示されるように、低吸気温度用マップＭ１では、例えば、エンジン回転数が低い場合に、プレ噴射量を大きくする。これは、低温環境下におけるディーゼルエンジン２の吹き上がり悪化を抑制するためである。すなわち、国や地域によっては、燃料の中にワックス成分が多く含まれている場合があり、低温環境下でワックスの結晶が析出して、燃料の流動性が損なわれて（粘度が上昇して）、ディーゼルエンジン２の吹き上がり特性が悪化することがある。これに対して、低温環境下でもプレ噴射を実行してプレ噴射量を適切に確保しつつ、エンジン回転数が低い場合には相対的にプレ噴射量を大きくすることでディーゼルエンジン２の吹き上がり特性を維持することができる。

中吸気温度用マップＭ２は、所定の第３温度（例えばマイナス５℃）以上で所定の第４温度（例えば０℃）未満の場合に使用されるマップである。図３（ｂ）に、アクセル開度が一定の場合における中吸気温度用マップＭ２の概略を示す。

図３（ｂ）に示されるように、中吸気温度用マップＭ２では、例えば、エンジン回転数に関わらずプレ噴射量を一定とすることができる。なお、各マップを対比するために、中吸気温度用マップＭ２におけるプレ噴射量を図３（ａ）及び図３（ｃ）に破線として示す。図３（ａ）に示されるように低吸気温度用マップＭ１では、全てのエンジン回転数領域において中吸気温度用マップＭ２を上回るようにプレ噴射量が制御される。

通常吸気温度用マップＭ３は、所定の第２温度（例えば１０℃）以上の場合に使用されるマップである。図３（ｃ）に、アクセル開度が一定の場合における通常吸気温度用マップＭ３の概略を示す。

図３（ｃ）に示されるように、通常吸気温度用マップＭ３では、例えば、エンジン回転数が低い場合はプレ噴射量を小さくし、エンジン回転が高い場合にプレ噴射量をある程度大きくする。通常吸気温度用マップＭ３では、例えば、全てのエンジン回転数領域において中吸気温度用マップＭ２を下回るようにプレ噴射量が制御される。これにより、常温時において必要以上にプレ噴射量が増加することが避けられるので、排ガス性能の低下や黒煙の悪化を抑制することができる。

図２に示されるように、ＥＣＵ１３では、マップＭ１〜Ｍ３に対応しない吸気温度の温度範囲（マップ外温度範囲）が存在する。具体的には、第１温度（マイナス１０℃）以上で第３温度（マイナス５℃）未満の範囲、及び、第４温度（０℃）以上で第２温度（１０℃）未満の範囲がマップ外温度範囲となっている。

ＥＣＵ１３では、吸気温度がマップ外温度範囲内に含まれる場合には、アクセル開度及びエンジン回転数に基づいてプレ噴射量の演算を行う。ＥＣＵ１３は、吸気温度の変化に伴うマップＭ１〜Ｍ３の切り替えにおいて、エンジン回転数に対するプレ噴射量の変化が緩やかになるようにプレ噴射量の演算を行う。

具体的には、ＥＣＵ１３は、現在の吸気温度が第１温度に近いほど、低吸気温度用マップＭ１を用いて得られるプレ噴射量に近い値となるようにプレ噴射量を演算する。また、ＥＣＵ１３は、現在の吸気温度が第２温度に近いほど、通常吸気温度用マップＭ３を用いて得られるプレ噴射量に近い値となるようにプレ噴射量を演算する。同様に、ＥＣＵ１３は、現在の吸気温度が第３温度又は第４温度に近いほど、中吸気温度用マップＭ２のプレ噴射量に近い値となるようにプレ噴射量を演算する。

より具体的な演算としては、ＥＣＵ１３は、吸気温度がマップ外温度範囲内に含まれる場合、マップＭ１〜Ｍ３のうち現在の吸気温度に近いマップからアクセル開度及びエンジン回転数に対応するプレ噴射量の値を取得し、取得したプレ噴射量の値を補正することで、実際に行うプレ噴射量を演算する。なお、このようなプレ噴射量の演算は一例であり、その他、様々な演算方法を採用することもできる。

以上説明した本実施形態に係るディーゼルエンジン２のエンジン制御装置１によれば、吸気温度が第１温度未満の場合に低吸気温度用マップＭ１によるプレ噴射量の制御を行うので、車両の周囲の気温が低く燃料が低温状態にある場合であっても適切なプレ噴射量で燃料噴射を行うことによりエンジンの吹き上がり特性を良好にすることができる。しかも、このエンジン制御装置１では、常温時には通常吸気温度用マップを用いることにより、必要以上にプレ噴射量が増加することを防止できるので、排ガス性能の低下や黒煙の悪化を避けることができる。

また、このエンジン制御装置１によれば、吸気温度が変化してマップ外温度範囲に含まれた場合には、各マップＭ１〜Ｍ３に対応する温度範囲に吸気温度が近づくほど、当該マップを利用して求められるプレ噴射量に近づくようにプレ噴射量を演算し、燃料噴射制御に反映するので、マップ移行によりプレ噴射量が急に変化することで、排ガス性能や燃費、吹き上がり特性などに悪影響を与えることが避けられる。従って、このエンジン制御装置１によれば、吸気温度に応じてプレ噴射量を適切に制御することでエンジンの吹き上がり特性を良好にすることができる。

更に、このエンジン制御装置１によれば、低吸気温度用マップ及び通常吸気温度用マップだけではなく、中吸気温度用マップを採用することで、プレ噴射量の演算が必要な温度範囲を狭めることができ、装置の演算負荷の低減が図られる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、中吸気温度用マップＭ２を必ずしも採用する必要はなく、少なくとも低吸気温度用マップＭ１及び通常吸気温度用マップＭ３を用いる態様であればよい。この場合には、吸気温度が第１温度以上で第２温度未満の温度範囲全てにおいて、プレ噴射量の演算が行われる。その他、例えば中吸気温度用マップを複数有していてもよい。

また、第１温度〜第４温度の値は、前述したものに限られず、様々な値を設定することができる。第１温度〜第４温度の値は、市場で供給されている燃料成分（ワックス成分の比率など）を考慮して国や地域ごとに設定されてもよい。

また、図３に示すマップＭ１〜Ｍ３の内容は一例であり、その他、周知の技術常識に基づく様々な内容のマップをマップＭ１〜Ｍ３として採用することができる。また、低吸気温度用マップＭ１を使用する温度範囲に下限（例えば第５温度）を設けてもよく、通常吸気温度用マップＭ３を使用する温度範囲に上限（例えば第６温度）を設けてもよい。

１…エンジン制御装置２…ディーゼルエンジン３…シリンダー４…燃料噴射装置５…エアクリーナ６…吸気通路７…排気通路８…過給器８ａ…タービン８ｂ…コンプレッサ９…インタークーラ１０…サプライポンプ１１…コモンレール１２…インジェクタ１３…ＥＣＵ（噴射量制御手段）１４…第１の吸気温度センサ（吸気温度検出手段）１５…第２の吸気温度センサ（吸気温度検出手段）１…低吸気温度用マップＭ２…中吸気温度用マップＭ３…通常吸気温度用マップ

Claims

多段噴射可能な燃料噴射装置を有する車両用エンジンの制御装置であって、
前記エンジンにおける吸気温度を検出する吸気温度検出手段と、
アクセル開度ごとに前記エンジンの回転数に対する前記燃料噴射装置のプレ噴射量の関係を規定した複数のマップを利用して、前記燃料噴射装置のプレ噴射量及びメイン噴射量を制御する噴射量制御手段と、を備え、
前記噴射量制御手段は、前記吸気温度が所定の第１温度未満の場合には前記複数のマップのうち低吸気温度用マップによる制御を行い、前記吸気温度が所定の第２温度以上の場合には前記複数のマップのうち通常吸気温度用マップによる制御を行い、前記吸気温度が前記第１温度以上で前記第２温度未満の場合には、前記吸気温度が前記第１温度に近いほど前記低吸気温度用マップに近い制御を行うと共に、前記吸気温度が前記第２温度に近いほど前記通常吸気温度用マップに近い制御を行うことを特徴とするエンジンの制御装置。
前記噴射量制御手段は、前記吸気温度が前記第１温度より大きい所定の第３温度以上であり、かつ、前記第２温度より低い所定の第４温度未満である場合には、前記複数のマップのうち中吸気温度用マップによる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。