JP2017110659A

JP2017110659A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2017110659A
Application number: JP2016239328A
Authority: JP
Inventors: 仁金山; Hitoshi Kanayama; 藤原　健; Takeshi Fujiwara; 健藤原; 義人篠原; Yoshito Shinohara
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2017-06-22
Anticipated expiration: 2036-12-09
Also published as: EP3181877B1; JP6819257B2; EP3181877A1

Abstract

【課題】標高高地において学習噴射量の学習が実施されることを回避できる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置が、燃料噴射弁１３を制御する燃料噴射制御手段３１と、燃料噴射弁１３からの燃料噴射量を学習する学習手段３２と、車両の走行地点の標高を測定する標高測定手段３３と、前記標高に基づいて、学習手段３２による前記学習を実施するか否かを判断する学習判断手段３４と、を備え、標高測定した標高が、所定の学習禁止標高以上のときに、学習判断手段３４が、前記学習を実施しない判断を行うようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関に噴射する燃料噴射量の学習を行う、内燃機関の制御装置に関する。

エンジン等の内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁は、製造時の寸法誤差や、内燃機関に組み込んだ際の取付状態のわずかな違いに起因して、燃料噴射量にばらつきが生じることがある。このばらつきを抑制するために、例えば、特許文献１に示すように、燃料の指示噴射量と実噴射量との間の誤差を学習して、実噴射量の補正を行うことがある。この補正により、燃料噴射弁の経時変化等に起因するばらつきを抑制し、内燃機関の安定的な運転状態を実現することができる（本文献の段落００２９〜００３０等参照）。この学習は、車両が所定の距離を走行する毎（例えばｘ_２ｋｍ毎）に自動的に行われる。車両は、一般的には海抜高度（標高）が低い低地（例えば、標高０ｍ付近）を走行する機会が多いため、実噴射量の補正は、この低地で取得したデータに基づいて行われることが多い。

特開２０１５−８６７６３号公報

本願の発明者らは、低地で実噴射量が補正された車両が高地（例えば、標高１０００ｍ以上）を走行する場合に、想定通りの燃料量が噴射されなくなることを見出した。以下、図面を用いてこのような現象について説明する。本願の図２Ｅは、４気筒エンジンの各気筒についての実噴射量と走行地点の標高との関係を示すグラフであって、噴射圧力は１５０ＭＰａである。なお、このエンジンは、各燃料噴射弁から指示噴射量ｆ_１が実際に噴射されるように、低地における学習によって指示噴射量が補正されている。以下、補正された指示噴射量を学習噴射量という。図に示されるように、低地（標高０ｍ付近）では、学習噴射量が適用されることによって、指示噴射量ｆ_１とほぼ同量の燃料が実際に噴射されている。しかしながら、標高が高くなるほど、実噴射量が指示噴射量ｆ_１よりも大きくなっている。つまり、標高が高くなるにつれて、学習噴射量を適用したとしても指示噴射量に対する実噴射量の誤差が大きくなっている。また、図２Ａ〜２Ｅに示されるように、噴射圧力が大きくなるほど、指示噴射量に対する実噴射量の誤差が大きくなっている。

上述した現象の原因は、高地においては、低地よりも低い大気圧が、実噴射量に影響を与えているからだと考えられる。そのため、仮に、指示噴射量が実際に噴射されるように高地において噴射量の学習を試みたとしても、適切に実施できないおそれがある。また、高地よりも低地を走行する機会が多い場合は、高地で学習を実施すると、低地での走行において、実噴射量のずれが顕著になるおそれがある。

そこで、本発明は、噴射量の学習に適していない条件下で学習が実施されることを回避できる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明においては、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御手段と、前記燃料噴射弁から噴射される燃料量を学習する学習手段と、前記車両の走行地点の標高を測定する標高測定手段と、前記標高に基づいて、前記学習を実施するか否かを判断する学習判断手段と、を備え、前記標高が、所定の学習禁止標高以上のときに、前記学習判断手段が、前記学習を実施しない判断を行う内燃機関の制御装置を構成した。

前記制御装置においては、前記標高が前記学習禁止標高よりも低く、かつ、燃料噴射弁の噴射圧力が所定噴射圧力以上のときに、前記学習判断手段が、前記学習を実施しない判断を行ってもよい。

前記制御装置においては、前記学習判断手段が、前記学習を実施しない判断を行った場合において、前記標高が前記学習禁止標高よりも低く、かつ、前記噴射圧力が前記所定噴射圧力よりも低いときに、前記学習を実施する判断を行ってもよい。

前記制御装置においては、前記学習判断手段による学習を実施しない判断の後の車両の走行距離が所定走行距離以上となった場合に、運転者に対し、所定の通知を行う通知手段をさらに備えてもよい。

本発明によれば、車両の走行地点の標高が学習禁止標高以上の場合、学習判断手段の判断によって噴射量の学習が実施されない。したがって、噴射量の学習に適していない条件下で学習が実施されることを回避できる。

この発明に係る内燃機関の制御装置を備えた内燃機関を示す全体構成図噴射圧力が３０ＭＰａのときの標高と実噴射量との関係を示す図噴射圧力が６０ＭＰａのときの標高と実噴射量との関係を示す図噴射圧力が９０ＭＰａのときの標高と実噴射量との関係を示す図噴射圧力が１２０ＭＰａのときの標高と実噴射量との関係を示す図噴射圧力が１５０ＭＰａのときの標高と実噴射量との関係を示す図この発明に係る内燃機関の制御装置の処理フローを示すフローチャート

この発明に係る内燃機関の制御装置を図面に基づいて説明する。図１は、この内燃機関の制御装置を備えた圧縮着火内燃機関の全体構成図の一例を示す。この内燃機関は、４気筒ディーゼルターボエンジンである（以下においては、この内燃機関を単に「エンジンＥ」と称する）。このエンジンＥは、ピストン１１を収容したシリンダの燃焼室１２に吸気を送り込む吸気通路１と、燃焼室１２で生じた排気を排出する排気通路２と、燃焼室１２内に臨む燃料噴射弁１３とを備えている。吸気通路１の燃焼室１２への接続開口部には吸気ポートが、排気通路２の燃焼室１２への接続開口部には排気ポートがそれぞれ設けられ、各ポートは、それぞれバルブによって開閉される。燃料噴射弁１３は、シリンダの燃焼室１２内に燃料を噴射する。エンジンＥには、燃料噴射弁１３から噴射される燃料の噴射圧力を取得（検出）する圧力取得手段としての圧力センサ３５が設けられている。圧力センサ３５は、デリバリパイプ等（不図示）を介して燃料噴射弁１３に供給される加圧された燃料の圧力を検出してもよい。

吸気通路１には、吸気ポートから上流側に向かって順に、吸気通路の流路断面積を調節するスロットルバルブ１４、吸気通路１を流れる吸気を冷却するインタークーラ１５、ターボチャージャのコンプレッサ１６、吸気通路１の流路断面積を調節するスロットルバルブ１７、エアクリーナ１８が設けられている。エアクリーナ１８には、吸気温度を測定する温度センサ１９が併設されている。

排気通路２には、排気ポートから下流側に向かって順に、ターボチャージャのタービン２０、排気中の窒素酸化物等を除去する触媒等を備えた排気浄化部２１、消音器２２が設けられている。

排気通路２のタービン２０と排気ポートとの間と、吸気通路１の吸気ポートとスロットルバルブ１４との間とは、高圧排気ガス再循環装置を構成する高圧排気還流通路２３によって連通している。この高圧排気還流通路２３を通って、燃焼室１２から排出される排気ガスの一部が、還流ガスとして吸気通路１に還流する。高圧排気還流通路２３に設けられた高圧排気還流弁２４の開閉とスロットルバルブ１４の開閉に伴う吸気通路１内の圧力状態に応じて、還流ガスが吸気通路１内の吸気に合流する。

また、排気通路２の排気浄化部２１と消音器２２との間と、吸気通路１のコンプレッサ１６とスロットルバルブ１７との間とは、低圧排気ガス再循環装置を構成する低圧排気還流通路２５によって連通している。この低圧排気還流通路２５には、還流ガスを冷却する還流ガスクーラ２６が設けられている。低圧排気還流通路２５を通って、燃焼室１２から排出される排気ガスの一部が、還流ガスとして吸気通路１のインタークーラ１５の上流側に還流する。低圧排気還流通路２５に設けられた低圧排気還流弁２７の開閉とスロットルバルブ１７の開閉に伴う吸気通路１内の圧力状態に応じて、還流ガスが吸気通路１内の吸気に合流する。

このエンジンＥへの燃料や空気の供給、バルブの開閉等の制御は、車両に搭載された電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０が行なっている。このＥＣＵ３０は、エンジンＥを総合的に制御する装置であり、特に、燃料噴射制御手段３１、学習手段３２、標高測定手段３３、学習判断手段３４、及び、メモリなどの記憶部３６を備える。

燃料噴射制御手段３１は、燃料噴射弁１３を制御する機能を有する。図１に示したエンジンＥにおいては、１サイクルの燃焼行程中に、噴射量の異なる複数回の燃料噴射が、噴射時期をずらして行なわれる。この燃料噴射制御手段３１は、燃料噴射弁１３に対し、噴射ごとの燃料噴射量に対応してバルブを所定時間開弁するように制御信号を発する。開弁時間は、圧力センサ３５によって検出される噴射圧力に基づいて制御される。燃料噴射制御手段３１は、更に噴射圧力の制御を行う。燃料噴射制御手段３１は、必要に応じて、後述する学習の結果に基づいて噴射量を補正する。

学習手段３２は、燃料噴射弁１３から噴射される燃料量を学習する。この学習は、例えば車両が所定走行距離を走行する毎に行われる。以下、学習噴射量の学習について詳細に説明する。ＥＣＵ３０は、運転者のアクセル操作等に基づいて燃料噴射弁１３から噴射されるべき燃料量を決定し、燃料噴射制御手段３１に対して指示する。上述したように、燃料噴射制御手段３１は、指示噴射量が噴射されるように、燃料噴射弁１３の開弁や噴射圧力を制御する。ここで、４つのシリンダのそれぞれに設けられた燃料噴射弁１３から実際に噴射される燃料量（実噴射量）は、製造時の寸法誤差、エンジンＥへの組み付け状態等に起因して、互いにばらつくことがある。また、同一の燃料噴射弁１３であっても、経年劣化等により、開弁時における単位時間当たりの噴射量等が変化することがある。したがって、燃料噴射制御手段３１は、指示噴射量の燃料が実際に噴射されるように、指示噴射量を種々の条件に基づいて補正する。つまり、噴射されるべき燃料量を学習する。噴射量の学習は、周知の学習方法によって実施される。この学習は、後ほど説明する学習判断手段３４によって、学習が禁止されない限りにおいて所定の学習タイミング（例えば、車両の製造ラインオフ時と、所定の走行距離ごと）で自動的に実施される。

標高測定手段３３は、例えば、車外の気圧を測定して、その気圧を車両の走行地点の標高に変換する標高計である。

学習判断手段３４は、標高測定手段３３によって測定された標高及び噴射圧力の大きさに基づいて、学習手段による学習を実施するか否かを判断する機能を有する。後ほど図２Ａ〜図２Ｅを用いて説明するように、低地における学習によって噴射量が学習された場合（つまり、指示噴射量が補正されて学習噴射量が求められた場合）、実噴射量は、標高０ｍ付近では指示噴射量ｆ_１と同等であるが、標高が高くなるにつれて、指示噴射量ｆ_１からのずれが大きくなっている。特に、噴射圧力が高い領域（例えば、図２Ｄ、図２Ｅで示す１２０ＭＰａ以上の領域）においては、ずれが顕著である。このように、大きなずれが生じる標高及び噴射圧力のときに学習を試みても、適切に実施できないおそれがある。また、高地よりも低地を走行する機会が多い場合は、高地で再び学習を実施すると、低地での走行において、実噴射量のずれが顕著になるおそれがある。そこで、上記のように、標高及び噴射圧力の大きさによっては、学習判断手段３４によって学習手段３２による学習を禁止するようにすることにより、指示噴射量と実噴射量との誤差を極力小さくして、適切な燃料噴射制御を行うことができる。

図２Ａ〜図２Ｅに、エンジンＥの噴射圧力を変化させたときの、標高と実測された燃料噴射量（実噴射量）との関係を示す。それぞれの噴射圧力は、図２Ａが３０ＭＰａ、図２Ｂが６０ＭＰａ、図２Ｃが９０ＭＰａ、図２Ｄが１２０ＭＰａ、図２Ｅが１５０ＭＰａである。各図中の＃１ｃｙｌ〜＃４ｃｙｌは、各気筒にそれぞれ設けられたインジェクタに対応する。このエンジンは、低地（標高０ｍ付近）において、噴射量の学習が行われている。つまり、学習噴射量が求められている。

噴射圧力が低いとき（３０ＭＰａ〜９０ＭＰａのとき。図２Ａ〜図２Ｃ参照）は、実噴射量の標高依存性はほとんど見られず、低地から高地に至るまで、低地で行った学習によって得られた学習噴射量に基づいて燃料噴射弁１３が制御されることにより、指示噴射量ｆ_１とほぼ同量の燃料が噴射されていた。

これに対し、噴射圧力が高いとき（１２０ＭＰａ〜１５０ＭＰａのとき。図２Ｄ〜図２Ｅ参照）は、低地から高地に向かうほど実噴射量が増加して、指示噴射量ｆ_１から大きくずれる傾向が確認された。特に、噴射圧力が１５０ＭＰａのときは、その傾向が顕著であり、例えばインジェクタ＃３ｃｙｌにおいては、標高４０００ｍの地点で、指示噴射量ｆ_１に対する実噴射量に大きなずれΔｆが生じていた。また、噴射圧力が高いときは、低地から高地に向かうほど、シリンダごとの燃料噴射量のばらつきも大きくなった。

ＥＣＵ３０による制御を示すフローチャートを図３に示す。この制御フローは、記憶手段３６に記憶されている。この制御フローにおいては、まず、学習開始条件が成立しているかどうかが判断される（本図Ｓ１）。この学習開始条件として、上述の学習タイミングを採用することができる。このように、所定の走行距離ごとに学習を開始することにすれば、インジェクタの経時変化を踏まえた噴射量の学習を行うことができる。これは、あくまでも学習開始条件の一例であって、他の条件を採用することもできる。

学習開始条件が成立している場合は（本図Ｓ１のＹＥＳ側）、標高測定手段３３で測定した車両の標高と所定標高の大小が比較される（本図Ｓ２）。この標高が所定標高以上のときは（本図Ｓ２のＮＯ側）、学習判断手段３４が、学習を禁止する判断（学習を実施しない判断）を行う（本図Ｓ３）。例えば、図２Ａ〜図２Ｅに示した特性を有するエンジンの場合、前記所定標高を４０００ｍとすることができる。

学習判断手段３４によって学習をしない判断がなされた場合、この判断がなされた後の走行距離と所定距離の大小が比較される（本図Ｓ４）。この所定距離は適宜決めることができる。例えば、この所定距離を１００ｋｍとすれば、前記判断後に車両が１００ｋｍ走行するまで、車両の標高と所定標高の大小を比較するステップに戻って、学習を行うかどうかの再判断を繰り返す（本図Ｓ４のＮＯ側、Ｓ２）。前記判断後の車両の走行距離が１００ｋｍに到達した段階で、運転者に対する所定の通知が行われる。本実施例では、通知手段としてのインパネなどの通知表示部３７に所定の通知内容が表示される（本図Ｓ５）。また、この所定距離を０ｋｍとすれば、学習判断手段３４によって学習をしない判断がなされるとすぐに前記所定の通知が表示される（本図Ｓ５）。

この通知の内容は運転者に学習の不実施を通知するものや、学習の実施を促すものとすることができる。例えば、運転者に対して、学習が禁止される所定標高又はそれよりも低い標高への車両の移動を促す表示とすることができる。この通知に従って運転者が車両を移動し、車両の標高が前記所定標高よりも低くなるとともに、噴射圧力が所定圧力よりも低くなったときに、学習判断手段３４によって一旦禁止された学習を実施することができる。通知内容としては、通知手段としてのスピーカ３８から出力される通知音であってもよい。

また、前記通知の内容として、運転者に対して、整備工場での車両点検を促す表示とすることができる。整備工場には、通常、学習のためのツールが用意されているため、スムーズに学習を行うことができる。

標高測定手段３３で測定した車両の標高と所定標高の大小の比較において（本図Ｓ２）、この標高が所定標高よりも低いときは（本図Ｓ２のＹＥＳ側）、噴射圧力と所定圧力の大小が比較される（本図Ｓ６）。噴射圧力が所定圧力以上のときは（本図Ｓ６のＮＯ側）、学習判断手段３４が、学習を禁止する判断を行う（本図Ｓ３）。

例えば、図２Ａ〜図２Ｅに示した特性を有するエンジンの場合、前記所定圧力を１２０ＭＰａ等の特に高い値とすることができる。

噴射圧力が特に高い場合には、実噴射量が指示噴射量から大きくずれる場合があることから、噴射量の学習を実施するのは好ましくない。そこで、噴射圧力が所定圧力よりも低いときに、学習判断手段３４によって、学習を実施する判断がなされ、学習手段３２によって学習が実施される。これにより、より良い条件下で学習が実施されるようになる。

以上より、本実施例によれば、車両の走行地点の標高が学習禁止標高以上の場合や、噴射圧力が特に高い場合には、学習判断手段の判断によって学習が実施されない。したがって、本実施例によれば、学習噴射量の学習に適していない条件下で学習が実施されることを回避できる。

また、本実施例によれば、学習を実施しない判断を行った場合において、標高が学習禁止標高よりも低くなり、かつ、噴射圧力が所定噴射圧力よりも低くなった場合には、学習を実施する判断がなされる。したがって、学習開始条件の成立時（つまり、学習タイミングの到来時）に高地を走行していることによって噴射量の学習が実施されなかった場合であっても、好適な学習条件が成立したときには、速やかに学習を実施することができる。

また、本実施例によれば、学習を実施しない判断の後において、学習が実施されないまま、車両の走行距離が所定走行距離以上となった場合は、運転者に対し、所定の通知が行なわれる。したがって、学習噴射量の学習が実施されなかった場合であっても、運転者の意志に基づいて学習を実施（低地への移動や整備工場での対応）させることができる。

上記の実施形態はあくまでも一例であって、噴射量の学習に適していない条件下で学習が実施されることを回避する、という本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、エンジンＥの制御系統の配置や制御フロー等を適宜変更することができる。

１吸気通路
２排気通路
１１ピストン
１２燃焼室
１３燃料噴射弁
１４スロットルバルブ
１５インタークーラ
１６コンプレッサ
１７スロットルバルブ
１８エアクリーナ
１９温度センサ
２０タービン
２１排気浄化部
２２消音器
２３高圧排気還流通路
２４高圧排気還流弁
２５低圧排気還流通路
２６還流ガスクーラ
２７低圧排気還流弁
３０電子制御ユニット
３１燃料噴射制御手段
３２学習手段
３３標高測定手段
３４学習判断手段
３５圧力センサ
３６記憶部
３７通知表示部
３８スピーカ
Ｅエンジン

Claims

内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を制御する燃料噴射制御手段と、
前記燃料噴射弁から噴射される燃料量を学習する学習手段と、
前記内燃機関が搭載された車両の走行地点の標高を測定する標高測定手段と、
前記標高に基づいて、前記学習を実施するか否かを判断する学習判断手段と、を備え、
前記標高が、所定の学習禁止標高以上のときに、前記学習判断手段が、前記学習を実施しない判断を行う
内燃機関の制御装置。
前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射圧力を取得する圧力取得手段を更に備え、
前記標高が前記学習禁止標高よりも低く、かつ、前記噴射圧力が所定噴射圧力以上のときに、前記学習判断手段が、前記学習を実施しない判断を行う
請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記学習判断手段が、前記学習を実施しない判断を行った場合において、前記標高が前記学習禁止標高よりも低く、かつ、前記噴射圧力が前記所定噴射圧力よりも低いときに、前記学習を実施する判断を行う
請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
前記学習判断手段による学習を実施しない判断の後の車両の走行距離が所定走行距離以上となった場合に、運転者に対し、所定の通知を行う通知手段をさらに備えた
請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。