JP3470485B2

JP3470485B2 - ディーゼル機関の燃料性状推定装置及び制御装置

Info

Publication number: JP3470485B2
Application number: JP03101996A
Authority: JP
Inventors: 暁白河
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-02-19
Filing date: 1996-02-19
Publication date: 2003-11-25
Anticipated expiration: 2016-02-19
Also published as: JPH09222045A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル機関に
おいて使用される燃料の性状を推定する技術及び該推定
された燃料性状に基づいて機関制御を補正する技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関では、燃料噴射量調整機
構 (分配型燃料噴射ポンプではコントロールスリーブ、
列型燃料噴射ポンプではコントロールラック) の位置を
制御することによって燃料噴射量が制御される［木原良
治、ディーゼル乗用車、 (株)グランプリ出版 (１９８
４）、１３０頁〜１４１頁］。

【０００３】一方、ディーゼル機関では、空気過剰率の
高い雰囲気下で燃焼を行うため、一般的には、ＮＯｘ低
減と排気微粒子 (ＰＭ) 低減との両立を図ることは困難
とされてきたが、近年の研究成果により、機関の回転速
度や負荷で定まる運転領域毎に、燃料の噴射時期やスワ
ール比等を適切に調節することにより、ＥＧＲ量を従来
より増大しても、ＰＭ排出量が増大しなかったり、逆に
ＰＭ排出量が低減したりする領域があるようなことが判
明してきた (例えば特開平４−２６３５７０公報等参
照) 。

【０００４】このため、噴射時期、ＥＧＲ、スワール比
等を機関の回転速度と負荷とに基づいて高精度に制御し
ようとする場合、前記燃料噴射量調整機構の動作位置に
よって決定される燃料噴射量を負荷 (トルク) を高精度
に表す値として用いている (特開昭６３−９４０３６号
公報等参照) 。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ように燃料噴射量を燃料噴射量調整機構の動作位置によ
って検出する従来方式では、検出された燃料噴射量が燃
料性状により実際の燃料噴射量に対して誤差を生じ、そ
のため、該検出された燃料噴射量に基づく制御の精度を
低下させていた。

【０００６】例えば、燃料が基準燃料に比較して軽質で
ある場合、燃料の粘度が小さいため燃料噴射ポンプのポ
ンプ効率が低下し、プランジャ圧送行程での燃料リーク
量が多くなるため、燃料粘度の大きい基準燃料使用時の
場合に比較して、コントロールスリーブやコントロール
ラックの位置が同一でも、燃料噴射量が減少する。逆
に、基準燃料より粘度の大きい重質燃料使用時には、同
一の燃料噴射量調整機構の動作位置に対して燃料噴射量
が増大することとなる (図22参照) 。

【０００７】このように、燃料性状の相違によって燃料
噴射量の検出値に誤差を生じると、該誤差による噴射時
期、ＥＧＲ、スワール比等の制御誤差を生じるのみなら
ず、燃料性状の相違によって排気浄化性能が最適となる
噴射時期やＥＧＲ率の最適値が変化することが確認され
ているので (図23参照) 、該燃料性状によって噴射時期
やＥＧＲ率の目標値を補正することが好ましいが、該目
標値の補正も行うことができなかった。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたもので、特別なセンサを設けることなく、燃料
性状を簡易にかつ精度良く推定することを目的とする。
また、前記燃料性状の推定結果に基づいて、ディーゼル
機関における各種制御を補正することにより、該制御精
度を良好に維持することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、トルクコンバータ付自動変速機が接続された
ディーゼル機関において、以下の特徴を備える。前記ト
ルクコンバータの入出力軸の速度比を算出し、該速度比
から求めたトルクコンバータの容量係数と機関回転速度
とに基づいて機関トルクを算出する。

【００１０】ここで、機関トルクＴは、トルクコンバー
タの容量係数Ｃと、トルクコンバータの入力軸回転速度
Ｎｔ (＝機関回転速度Ｎｅ) とに基づいて次式のように
算出される。Ｔ＝Ｃ×Ｎｔ² ＝Ｃ×Ｎｅ² 前記機関トルクと機関回転速度とに基づいて得られた基
準燃料噴射量と、燃料噴射量調整機構の動作位置を検出
し、この動作位置に基づいて求めた燃料噴射量と、を比
較して燃料の性状を推定する。

【００１１】ここで、前記基準燃料噴射量は、予め基準
となる燃料 (標準的な粘度の燃料)を用いて標準的な運
転条件で実験的に計測されたものを、前記のようにして
検出された機関トルクＴと機関回転速度Ｎｅとに基づい
て求める。燃料噴射量調整機構の動作位置に基づいて検
出される燃料噴射量は、燃料性状が例えば軽質であれ
ば、燃料のリーク量が増大して基準燃料噴射量に比較し
て減少し、逆に重質であれば、基準燃料噴射量より増大
するため、これら２種類の燃料噴射量の比較により燃料
の性状を推定する。

【００１２】また、請求項２に係る発明は、図１に示す
ように、前記燃料性状を推定するための各手段を備えて
構成される。前記各手段は、以下に列挙するとおりであ
る。機関回転速度検出手段は、機関回転速度を検出す
る。出力軸回転速度検出手段は、トルクコンバータの出
力軸回転速度を検出する。

【００１３】速度比算出手段は、検出された機関回転速
度とトルクコンバータの出力軸回転速度とに基づいてト
ルクコンバータの速度比を算出する。容量係数算出手段
は、トルクコンバータの速度比に基づいてトルクコンバ
ータの容量係数を算出する。機関トルク算出手段は、ト
ルクコンバータの容量係数と機関回転速度とに基づい
て、機関トルクを算出する。

【００１４】基準燃料噴射量算出手段は、機関トルクと
機関回転速度とに基づいて基準燃料噴射量を算出する。
燃料噴射量検出手段は、燃料噴射量調整機構の動作位置
に基づいて燃料噴射量を検出する。燃料性状推定手段
は、基準燃料噴射量と検出された燃料噴射量とを比較し
て燃料の性状を推定する。

【００１５】また、請求項３に係る発明は、前記出力軸
回転速度検出手段が、トルクコンバータの出力軸の回転
速度を直接検出するセンサで構成されていることを特徴
とする。また、請求項４に係る発明は、前記出力軸回転
速度検出手段が、車速を検出する手段と、トルクコンバ
ータの出力軸に連結される機械式変速機の変速段を検出
する手段と、該機械式変速機の出力軸回転速度と車速と
の速度比を予め記憶する手段と、を含む。

【００１６】そして、該車速、変速段、速度比に基づい
てトルクコンバータの出力軸回転速度を算出して間接的
に検出することを特徴とする。また、請求項５に係る発
明は、トルクコンバータ内の油温を検出する手段を含
み、前記容量係数算出手段が、トルクコンバータの速度
比に基づいて得られたトルクコンバータの容量係数を、
前記トルクコンバータ内の油温に応じて補正して算出す
ることを特徴とする。

【００１７】即ち、トルクコンバータの容量係数は、ト
ルクコンバータ内の作動油の温度によって変化するの
で、それに応じた補正を行って算出する。また、請求項
６に係る発明は、図２に示すように、前記のディーゼル
機関の燃料性状推定装置によって推定された燃料性状に
基づいて、機関の制御を補正する制御補正手段を含んで
構成したことを特徴とする。

【００１８】また、請求項７に係る発明は、前記制御補
正手段が、前記燃料噴射量調整機構の動作位置に基づい
て検出された燃料噴射量を入力して実行される機関制御
において、前記燃料噴射量を推定された燃料性状で補正
することを特徴とする。例えば、燃料噴射時期、ＥＧ
Ｒ、スワール比等の機関制御を行う場合には、機関の負
荷として燃料噴射量調整機構の動作位置に基づいて検出
された燃料噴射量を用いるが、その場合に、推定された
燃料性状によって該制御に使用する燃料噴射量を補正す
る。

【００１９】また、請求項８に係る発明は、前記制御補
正手段が、推定された燃料性状に基づいて燃料の目標噴
射時期を補正することを特徴とする。例えば、燃料が軽
質の場合は、動的燃料噴射時期が遅れ気味となるため、
目標噴射時期を進角補正し、重質の場合はその逆に遅角
補正を行う。

【００２０】また、請求項９に係る発明は、前記制御補
正手段が、推定された燃料性状に基づいてアクセル開度
信号を補正することを特徴とする。例えば燃料が軽質の
場合は、燃料噴射量のリークによる不足を補って燃料噴
射量調整機構を燃料噴射量増大側に調整するようにアク
セル開度が増大気味となるので、燃料噴射量の設定に用
いるアクセル開度信号は、入力されたアクセル開度より
増大補正したアクセル開度信号を制御パラメータとして
使用する場合には、アクセル開度を減少補正する。重質
の場合は逆にアクセル開度を増大補正する。

【００２１】また、請求項10に係る発明は、機関の排気
の一部を吸気系に還流するＥＧＲ装置を備え、前記制御
補正手段は、推定された燃料性状に基づいて目標ＥＧＲ
率及び燃料の噴射時期を補正することを特徴とする。燃
料性状によって排気浄化性能を最適にする目標ＥＧＲ率
及び燃料噴射時期が相違するので、それらを燃料性状に
応じて補正する。

【００２２】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、燃料の性
状を特別なセンサ等を設けることなく、各種状態量に基
づいて精度良く推定することができる。請求項２に係る
発明によれば、各手段により得られた各種状態量に基づ
いて燃料性状を精度良く推定することができる。

【００２３】請求項３に係る発明によれば、トルクコン
バータの出力軸の回転速度を、センサによって精度良く
検出することができる。請求項４に係る発明によれば、
トルクコンバータの出力軸の回転速度を、センサを設け
ることなく、各手段によって得られた各種状態量に基づ
いて算出して間接的に検出することができ、コスト低減
を図れる。

【００２４】請求項５に係る発明によれば、外気温度や
運転中で変化するトルクコンバータ内の油温に応じてト
ルクコンバータの容量係数を補正することにより、安定
的かつ高精度に容量係数を求めることができる。請求項
６に係る発明によれば、前記のディーゼル機関の燃料性
状推定装置によって推定された燃料性状に基づいて、機
関の制御を補正することにより、燃料性状に影響される
ことのない、良好な機関制御を得ることができる。

【００２５】請求項６に係る発明によれば、例えば、Ｅ
ＧＲ率やスワール比等の機関制御に、機関負荷の代表値
として使用する燃料噴射量調整機構の動作位置に基づい
て検出された燃料噴射量を、推定された燃料性状によっ
て補正することにより、これら制御の精度を高めること
ができる。

【００２６】請求項８に係る発明によれば、例えば、燃
料の重軽質に応じて変化してくる動的燃料噴射時期に対
応して噴射時期を補正することにより、良好な噴射時期
に制御することができる。請求項９に係る発明によれ
ば、例えば、燃料の重軽質に応じて異なろうとするアク
セル開度信号を補正することにより、燃料性状の変化に
よる不快な運転性の変化を抑制することができる。

【００２７】請求項10に係る発明によれば、燃料性状に
よって目標ＥＧＲ率及び燃料噴射時期を設定することに
より、燃料性状に影響されず、最適な排気浄化性能が得
られる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図３〜図５は本発明の第１の実施形態のシステム
図である。尚、図２と図３とは＊印部分でつながり、図
３と図４とは＊＊印部分でつながる。図３を参照し、デ
ィーゼル機関（本体）１には、分配型電子制御燃料噴射
ポンプ２からの高圧燃料が各気筒毎に設けられた燃料噴
射ノズル３により噴射供給される。

【００２９】ディーゼル機関１の出力軸４は、トルクコ
ンバータ５を介して、遊星歯車式自動変速機６に接続さ
れている。７は変速機６のシフトノブ、８は変速機６の
出力軸である。先ず、分配型電子制御燃料噴射ポンプ２
について、図４により説明する。分配型電子制御燃料噴
射ポンプ２は、機関と同期して回転するドライブシャフ
ト10と、ドライブシャフト10によって駆動され、燃料タ
ンクから吸入した燃料を予圧するフィードポンプ11と、
フィードポンプ11によって加圧された燃料を蓄えると共
に内部を潤滑させるポンプ室12と、ドライブシャフト10
を囲むように配置されたローラホルダ13と、ドライブシ
ャフト10によってローラホルダ13上を回転することで、
回転しながら往復運動するフェイスカム14と、フェイス
カム14と一体に回転しながら往復運動し、ポンプ室12内
の燃料を吸入・加圧して、分配するプランジャ15と、各
気筒毎の分配路に設けられて各燃料噴射ノズル３へ高圧
燃料を送出する送出弁16と、を備えている。

【００３０】また、分配型電子制御燃料噴射ポンプ２
は、燃料噴射量制御装置として、プランジャ15によって
加圧された燃料をポンプ室12に洩らすことによって噴射
終りを制御して燃料噴射量を調整することのできるコン
トロールスリーブ17と、コントロールスリーブ17の位置
を制御する燃料噴射量調整用のロータリーソレノイド18
と、燃料供給を停止させて機関を停止させることのでき
る燃料カット弁19と、を備えている。

【００３１】更に、分配型電子制御燃料噴射ポンプ２
は、燃料噴射時期制御装置として、ローラホルダ13に結
合するレバー20と、ローラホルダ13にレバー20を介して
結合され、ローラホルダ13の回転位置を変化させること
によりフェイスカム14の往復運動の位相を変化させて、
燃料噴射時期を調整することのできるタイマピストン21
と、タイマピストン21の一端側の高圧室の燃料を他端側
の低圧室へ洩らすことによって両室の差圧を制御してタ
イマピストン21の位置を制御する燃料噴射時期調整用の
タイミング制御弁22と、を備えている。

【００３２】次に、ＥＧＲ制御装置について、図５によ
り説明する。ＥＧＲ制御装置は、吸気通路23と排気通路
24とを結ぶＥＧＲ通路25と、ＥＧＲ通路25中に設けら
れ、バキュームポンプで作られる負圧で作動し、ＥＧＲ
量を調整するＥＧＲ制御弁26と、ＥＧＲ制御弁26の開度
（リフト量）を制御するための制御負圧を調整するデュ
ーティ制御弁27と、を備えている。

【００３３】次に、吸気絞り制御装置について、図５に
より説明する。吸気絞り制御装置は、吸気通路23中に設
けられ、バキュームポンプで作られる負圧で作動し、イ
ンマニコレクタ部の圧力を調整する吸気絞り弁28と、吸
気絞り弁28の開度を制御するための制御負圧を調整する
ソレノイド弁29と、を備えている。

【００３４】次に、スワール制御装置について、図３に
より説明する。スワール制御装置は、インマニブランチ
部に設けられ、バキュームポンプで作られる負圧で作動
し、シリンダ内のスワール比を制御するスワール制御弁
30と、スワール制御弁30の開度を制御するための制御負
圧を調整するソレノイド弁（図示せず）と、を備えてい
る。

【００３５】次に、コントロールユニット31及び各種セ
ンサについて説明する。コントロールユニット31は、各
センサの信号を受取って演算処理し、各アクチュエータ
に指令信号を出力する。センサとしては、図３を参照
し、燃料噴射ポンプの回転速度を検出するポンプ回転速
度センサ32と、コントロールスリーブ17の位置を検出す
るコントロールスリーブ位置センサ33と、燃料噴射ポン
プに供給される燃料の温度を検出する燃温センサ34と、
燃料噴射ノズル３の針弁リフトより開弁時期（実噴射時
期）を検出するノズルリフトセンサ36と、機関冷却水温
を検出する水温センサ37と、アクセル開度を検出するア
クセル開度センサ38と、を備えている。

【００３６】また、図４を参照し、吸入空気の質量流量
を計測するエアフローメータ39と、ＥＧＲ制御弁26のリ
フト量（実ＥＧＲ量）を検出するＥＧＲ制御弁リフトセ
ンサ40と、を備えている。また、図２を参照し、機関出
力軸（トルクコンバータの入力軸）４に取付けられたリ
ングギヤ41と、リングギヤ41の歯のピッチ間の時間を入
力して、トルクコンバータ入力軸回転速度（機関回転速
度）を検出するトルクコンバータ入力軸回転速度センサ
（機関回転速度センサ）42と、トルクコンバータ５の出
力軸に取付けられたタイミングプレート43と、タイミン
グプレート43の歯のピッチ間の時間を入力して、トルク
コンバータ出力軸回転速度を検出するトルクコンバータ
出力軸回転速度センサ44と、を備えている。

【００３７】次に、制御の概要について説明する。本発
明は、コントロールスリーブ位置により推測する燃料噴
射量が、燃料性状、燃温、運転による摩耗、生産バラツ
キにより負荷検出を必ずしも正確に行えないので、自動
変速機のトルクコンバータの入出力軸の速度比とトルク
コンバータ固有の容量係数とを用いて機関トルクが推定
できることに着目したもので、この機関トルクと機関回
転速度とに応じた基準燃料噴射量を記憶しておき、該基
準燃料噴射量とコントロールスリーブ位置より求められ
る燃料噴射量とを比較し、その差により燃料性状を推定
すると共に、その差に応じて燃料噴射量を補正し、その
補正された燃料噴射量と機関回転速度とに応じて機関の
諸変数、即ち、ディーゼル機関の噴射時期、ＥＧＲ量、
スワール比等を制御することにより、これらの制御に関
わる問題を完全に解決し、制御精度とロバスト性とを向
上させ、排気を大幅に清浄化すると共に、瞬時所要トル
クの検出や制御ロジックの簡略化・適合工数低減を可能
とした。

【００３８】機関トルクは、トルクコンバータの入力軸
回転速度と出力軸回転速度との比から速度比を算出する
と共に、トルクコンバータの速度比に応じた容量係数を
予め記憶しておき、トルクコンバータの速度比と容量係
数とから算出する。Ｔ＝Ｃ・Ｎｅ² ここで、Ｔは機関トルク（Ｎｍ）、Ｃは容量係数（Ｎｍ
／rpm²）、Ｎｅはトルクコンバータ入力軸回転速度＝機
関回転速度（rpm ）である。

【００３９】尚、トルクコンバータの速度比と容量係数
とを用いて機関トルクを求める方法は公知であり、次式
のとおりであるが（1990年、社団法人自動車技術会発行
「自動車技術ハンドブック基礎・理論編」 105頁参
照）、本発明では、機関負荷として上記の式から算出し
た機関トルクを用いて、基準燃料噴射量を算出し、燃料
性状と燃料噴射量補正とを行うことを特徴とする。

【００４０】また、機関摩擦損失の固体毎の相違や走行
距離・運転状態による変化は、概ねトルクコンバータか
ら算出されたトルクにより検索する基準燃料噴射量で補
償される。図６は機関負荷算出のフローチャートであ
る。このフローは、瞬時トルクの変化を正確に算出する
ため、４msジョブ等の比較的速いジョブで行われる。

【００４１】Ｓ１では、トルクコンバータ入力軸回転速
度センサ42からの信号に基づいて、トルクコンバータ入
力軸回転速度（＝機関回転速度）Ｎｅを読込む。この部
分がトルクコンバータ入力軸回転速度検出手段に相当す
る。Ｓ２では、トルクコンバータ出力軸回転速度センサ
44からの信号に基づいて、トルクコンバータ出力軸回転
速度Ｎｐを読込む。この部分がトルクコンバータ出力軸
回転速度検出手段に相当する。

【００４２】Ｓ３では、トルクコンバータ入力軸回転速
度Ｎｅと出力軸回転速度Ｎｐとから、次式により、トル
クコンバータの速度比ｅを算出する。この部分が速度比
算出手段に相当する。ｅ＝Ｎｐ／ＮｅＳ４では、トルクコンバータ単体で計測された容量係数
を速度比に応じて割付けた少なくとも16格子以上データ
により構成されたテーブルから、Ｓ１で算出した速度比
ｅに対応する容量係数Ｃを検索する。この部分が容量係
数算出手段に相当する。

【００４３】Ｓ５では、トルクコンバータ入力軸回転速
度Ｎｅと容量係数Ｃとから、次式により、機関トルクＴ
を算出する。この部分が機関トルク算出手段に相当す
る。Ｔ＝Ｃ・Ｎｅ² 次に、燃料噴射量制御について、図７のフローチャート
により説明する。尚、燃料噴射量制御については、従来
技術と同様である。

【００４４】Ｓ11では、機関が始動時であるかどうかを
判断する。具体的には、キースイッチがスタート位置で
あるかどうかと、機関回転速度が所定値以内であるかど
うかで判断する。Ｓ12では、始動時の場合に、冷却水温
と機関回転速度とから、始動時の燃料噴射量Ｑstを検索
し、これを目標燃料噴射量Ｑ＝Ｑstとする。

【００４５】Ｓ13では、機関回転速度とアクセル開度と
に応じて、燃料噴射量マップから、基本燃料噴射量Ｑdr
v を検索する。Ｓ14では、アイドル運転時の場合に、目
標アイドル回転数になるように、実際の機関回転速度と
目標アイドル回転数とからＰＩＤ制御で燃料噴射量補正
値Ｑidl を算出する。アイドル運転時でない場合は、燃
料噴射量補正値Ｑidl ＝０とする。尚、アイドル運転時
であるかどうかは、アクセル開度と機関回転速度とが各
々所定値内に入っているかどうかで判断する。

【００４６】Ｓ15では、補機類によるエンジン負荷の増
大に対する燃料噴射量の増分Ｑastを算出する。具体的
には、エアコン、バッテリ電圧、パワステ各々について
燃料噴射量の増分を決めておき、エアコンスイッチ、バ
ッテリ電圧モニタ値、パワステスイッチのＯＮ−ＯＦＦ
から、合計の燃料噴射量の増分を算出する。Ｓ16では、
目標燃料噴射量Ｑ１を次式により算出する。

【００４７】Ｑ１＝Ｑdrv ＋Ｑidl ＋Ｑast Ｓ17では、スモーク防止等のため、最大燃料噴射量Ｑma
x を算出する。具体的には、回転と過給圧（ターボ車の
み）に応じて設定された最大燃料噴射量マップから検索
する。Ｓ18では、目標燃料噴射量Ｑ１と最大燃料噴射量
Ｑmax とを比較する。

【００４８】Ｓ19では、Ｑ１＞Ｑmax の場合に、Ｑ１＝
Ｑmax に規制する。Ｓ20では、燃温センサで検出した燃
料温度と機関回転速度とに応じて目標燃料噴射量１を補
正するための修正係数Ｋ-Qtfを検索する。Ｓ21では、次
式のごとく、目標燃料噴射量Ｑ１に修正係数Ｋ-Qtfを乗
じて、補正目標燃料噴射量Ｑ２を算出する。

【００４９】Ｑ２＝Ｑ１・Ｋ-Qtf Ｓ22では、Ｓ21で求めた目標燃料噴射量Ｑ２と機関回転
速度Ｎｅとに基づいて、対応する目標コントロールスリ
ーブ位置Ｕα０を検索する。Ｓ23では、Ｓ22で求めた目
標コントロールスリーブ位置Ｕα０に基づき、に基づ
き、コントロールスリーブ位置センサで検出した実コン
トロールスリーブ位置と比較しつつ、ＰＩＤ制御でロー
タリーソレノイドのＰＷＭ（デューティ比）を算出し、
出力する。

【００５０】尚、フローチャートでは省略したが、制御
中は、燃料噴射ポンプやエンジンに異常があるかどうか
を監視していて、異常が検出された場合には、エンジン
が停止するように、コントロールスリーブを洩流位置に
すると共に、燃料カット弁を閉じる。次に、本発明に係
る燃料性状を推定するルーチンを、図５のフローチャー
トに従って説明する。

【００５１】Ｓ31では、前記算出された機関トルクＴ
と、検出された機関回転速度Ｎｅとを入力する。Ｓ32で
は、予め標準的な運転条件で実験的に計測された基準燃
料噴射量Ｑｂを、前記機関トルクＴと機関回転速度Ｎｅ
とから検索する。Ｓ33では、前記目標コントロールスリ
ーブ位置Ｕα２に対応する目標燃料噴射量Ｑ２を、燃料
噴射量調整機構の動作位置から検出される燃料噴射量と
して入力する。したがって、前記目標燃料噴射量Ｑ２を
算出する機能が、燃料噴射量検出手段に相当する。

【００５２】Ｓ34では、前記基準燃料噴射量Ｑｂと目標
燃料噴射量Ｑ２との差ΔＱｆ (＝Ｑ２−Ｑｂ) を、燃料
性状係数として算出する。Ｓ35では、機関回転速度Ｎｅ
と前記ΔＱｆとによって割り付けられた燃料性状判別テ
ーブル (又はマップ) から、燃料性状Ｆｖｉｓを検索す
る。なお、機関回転速度Ｎｅ毎に割り当てられ、図のよ
うな特性になっている理由は、低回転時ほど噴射圧が低
く、燃料噴射量のバラツキが大きいためである。

【００５３】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。図９は、本実施形態のシステム図を示す。即
ち、本実施形態では、前記第１の実施形態で使用されて
いたトルクコンバータ出力軸回転速度センサを廃止し、
代わりに出力軸８の回転速度つまり車速ＶＳＰを検出す
る車速センサ51と、遊星歯車式変速機６の変速段を検出
するインヒビタスイッチ52とを設ける。

【００５４】本実施形態では、以下のようにしてトルク
コンバータの出力軸回転速度Ｎｐを検出する。まず、車
速センサ51により検出された現在の車速ＶＳＰと、前記
インヒビタスイッチ52により検出された変速段ｉｍとを
入力し、予め記憶してあるタイヤ有効半径ｒと最終減速
比ｉｆとから、トルクコンバータの出力軸回転速度 (ポ
ンプ回転速度) を次式により算出する。

【００５５】Ｎｐ＝ (ＶＳＰ・ｉｍ・ｉｆ×1000) ／
(２・π・ｒ×60) 上式で算出した入力軸回転速度Ｎｔと、出力軸回転速度
Ｎｐとに基づいて、トルクコンバータの速度比ｅを算出
して求める。機関トルクの算出及び機関制御のブロック
図については、第１の実施形態と同様である。

【００５６】本実施形態では、一般的なディーゼル機関
と電子制御式自動変速機に既に備えられているセンサを
用いて、第１の実施形態と同様な機関トルクの検出が行
え、コスト低減を図れる。次に、本発明の第３の実施形
態について説明する。本実施形態では、機関トルク算出
に使用されるトルクコンバータの容量係数Ｃを、トルク
コンバータ内の油温によって補正するようにしたもので
ある。

【００５７】したがって、本実施形態では図10に示すよ
うに、トルクコンバータにトルクコンバータ内の作動油
の温度を検出する油温センサ53を設ける。本実施形態に
よる機関トルク算出ルーチンを、図11に示したフローチ
ャートに従って説明する。Ｓ51〜Ｓ54については、第１
の実施形態の図６のＳ１〜Ｓ４と同様であり、説明を省
略する。

【００５８】Ｓ55では、トルクコンバータの油温に応じ
て容量係数を補正するテーブルから、前記油温センサに
より検出されたトルクコンバータ内の作動油の温度Ｔｏ
ｉｌに応じた修正係数αを、検索する。Ｓ56では、Ｓ54
で検索した容量係数Ｃを前記修正係数αを乗じて補正す
る。Ｓ57では、トルクコンバータの入力軸回転速度Ｎｔ
つまり機関回転速度Ｎｅと、容量係数Ｃとから機関トル
クＴを次式により算出し、機関負荷変数とする。

【００５９】Ｔ＝Ｃ×Ｎｅ² 本実施形態では、外気温度や運転時間によってトルクコ
ンバータ内の作動油の温度が変化することによって容量
係数が変化しても、該油温に応じて容量係数を補正して
算出することにより、油温に影響されることなく、高精
度に機関トルクを検出でき、延いては、燃料性状の推定
精度、さらには該燃料性状による機関制御補正の精度を
も向上できる。

【００６０】次に、本発明の第４の実施形態について説
明する。本実施形態では、前記のようにして推定した燃
料性状に基づいて機関制御の負荷パラメータとして使用
される燃料噴射量を補正すると共に、噴射時期、ＥＧ
Ｒ、スワール比等の制御を補正して精度を向上させたも
のである。本実施形態による燃料噴射量補正ルーチン
を、図12に示したフローチャートに従って説明する。

【００６１】Ｓ61では、前記第１〜第３の実施形態のよ
うにして基準燃料噴射量とコントロールスリーブ位置で
決定される燃料噴射量との差として燃料性状係数ΔＱｆ
を求めた後、該燃料性状係数ΔＱｆから燃料性状係数Ｆ
ｖｉｓを検索する。Ｓ62では、Ｓ61で検索した燃料性状
補正係数Ｆｖｉｓを用いて次式により補正燃料噴射量Ｑ
ｆｒを算出する。

【００６２】Ｑｆｒ＝Ｆｖｉｓ×β×Ｑ２ここで、βは、燃料性状重み係数で、推定された燃料性
状Ｆｖｉｓをどれくらい信用できるかを決めるマッチン
グ係数で、０＜β≦１の値を用いる。また、目標燃料噴
射量Ｑ２を、コントロールスリーブ位置から決定される
燃料噴射量として用いる。

【００６３】次に、本実施形態に係る燃料噴射時期制御
を図13のフローチャートに従って説明する。Ｓ71では、
機関回転速度Ｎｅと、前記図12のルーチンで補正した燃
料噴射量Ｑｆｒとを入力する。Ｓ72では、機関回転速度
Ｎと燃料噴射量Ｑｆｒとで設定された目標噴射時期ＩＴ
を検索する。

【００６４】Ｓ73では、燃温センサ114 によって検出さ
れた燃料温度Ｔｆ、水温センサ115で検出された水温Ｔ
ｗを入力し、該燃料温度Ｔｆ、水温Ｔｗに応じてＳ72で
検索した目標噴射時期ＩＴを補正する。Ｓ74では、噴射
ノズルの針弁リフトから検出した実噴射時期と目標噴射
時期とを比較し、ＰＩＤ制御により噴射時期制御用アク
チュエータ (タイミング制御弁22) への噴射時期指令信
号を算出して、出力する。

【００６５】次に、本実施形態に係るＥＧＲ制御につい
て、図14のフローチャートにより説明する。Ｓ81では、
機関回転速度Ｎｅと、前記補正された燃料噴射量Ｑｆｒ
とを入力する。Ｓ82では、機関回転速度Ｎｅと、燃料噴
射量Ｑｆｒとから、ＥＧＲ量マップを参照して、目標Ｅ
ＧＲ量（ＥＧＲ制御弁リフト量）を検索する。

【００６６】Ｓ83では、燃温及び水温を読込み、これら
に応じて、Ｓ82で求めた目標ＥＧＲ量を補正する。Ｓ84
では、補正後の目標ＥＧＲ量に基づき、ＥＧＲ制御弁リ
フトセンサで検出した実ＥＧＲ量と比較しつつ、ＰＩＤ
制御により、ＥＧＲ制御弁駆動用アクチュエータ（デュ
ーティ制御弁27）への制御指令信号を算出して、出力す
る。

【００６７】次に、吸気絞り制御について、図15のフロ
ーチャートにより説明する。Ｓ91では、機関回転速度Ｎ
ｅと、前記補正された燃料噴射量Ｑｆｒとを入力する。
Ｓ92では、機関回転速度Ｎｅと、燃料噴射量Ｑｆｒとか
ら、吸気絞り弁開度マップを参照して、目標吸気絞り弁
開度を検索する。

【００６８】Ｓ93では、目標吸気絞り弁開度を制御指令
信号に変換して、吸気絞り弁駆動用アクチュエータ（ソ
レノイド弁29）へ出力する。次に、本実施形態に係るス
ワール制御について、図16のフローチャートにより説明
する。Ｓ101 では、機関回転速度Ｎｅと、前記補正され
た燃料噴射量Ｑｆｒとを入力する。

【００６９】Ｓ102 では、機関回転速度Ｎｅと、燃料噴
射量Ｑｆｒとから、スワール比マップを参照して、目標
スワール比を検索する。Ｓ103 では、目標スワール比を
制御指令信号に変換して、スワール制御弁駆動用アクチ
ュエータ（ソレノイド弁）へ出力する。このように、デ
ィーゼル機関の噴射時期、ＥＧＲ量、吸気制御弁開度、
スワール比等の制御マップを機関回転速度Ｎｅと補正燃
料噴射量Ｑｆｒとに基づいて補正することにより、負荷
の検出精度を大幅に向上する (図17参照) 。また、諸々
のバラツキ要因が大幅に減少するため、負荷検出精度の
ロバスト性が向上し、排気を大幅に清浄化できる (図18
参照) 。

【００７０】次に、本発明の第５の実施形態について説
明する。本実施形態では、前記のようにして燃料性状が
推定され、軽質燃料であると推定された場合は、噴射時
期を進角補正するようにしたものである。これは、軽質
燃料使用時に燃料粘度が低くなると、既述したように燃
料リーク量の増大により燃料噴射ポンプ内部のポンプ効
率が低下するため、同一タイマ位置での動的噴射時期
(ノズルの開弁時期) は遅角する。ノズルリフトセンサ
信号に基づき動的噴射時期はフィードバックされるの
で、目標噴射時期となるはずであるが、プランジャ圧送
行程でのリーク量は常に一定ではなく不安定なので、噴
射毎の噴射時期のバラツキが生じ、運転が不安定になっ
たり、失火するおそれもある。そこで、軽質燃料使用時
は進角補正し、燃焼を安定させるのである［進角補正
(約４°ＣＡ) することにより、燃焼を安定させられる
ことは実験的に確認されている］。

【００７１】本実施形態に係る噴射時期補正を、図19の
フローチャートに従って説明する。Ｓ111 では、前記の
ようにして基準燃料噴射量とコントロールスリーブ位置
で決定される燃料噴射量との差として燃料性状係数ΔＱ
ｆを求めた後、該燃料性状係数ΔＱｆから燃料性状係数
Ｆｖｉｓを検索する。Ｓ112 では、前記燃料性状補正係
数Ｆｖｉｓに基づき、燃料性状噴射時期補正値ＦｖＩＴ
を検索する。

【００７２】Ｓ113 では、前記図13で示すようにして機
関回転速度Ｎｅと補正燃料噴射量Ｑｆｒとから目標噴射
時期ＩＴを検索し、該目標噴射時期ＩＴを水温Ｔｗや燃
温Ｔｆによって補正する。Ｓ114 では、前記Ｓ113 で補
正した目標噴射時期ＩＴに、前記Ｓ112 で検索した燃料
噴射時期補正値ＦｖＩＴを加算し、最終的な目標噴射時
期ＩＴとする。

【００７３】Ｓ115 では、噴射ノズルの針弁リフトから
検出した実噴射時期と目標噴射時期とを比較し、ＰＩＤ
制御により噴射時期制御用アクチュエータ (タイミング
制御弁22) への噴射時期指令信号を算出して、出力す
る。このように、動的噴射時期制御にあっても、軽質燃
料使用時に噴射時期を進角補正することにより、軽質燃
料使用時の運転性の悪化を解決できる。

【００７４】次に、本発明の第６の実施形態について説
明する。本実施形態では、既述した方法で推定した燃料
性状に基づいて、アクセル開度信号を補正するようにし
たものである。これは、既述したように燃料の粘度の変
化により燃料噴射ポンプのポンプ効率が変化し、また、
プランジャ圧送行程でのリーク量が変化するため、噴射
圧力が変化する。

【００７５】このため、同一コントロールスリーブ位置
での燃料噴射量が変化し、その結果、同一のドライブＱ
特性では同一負荷であるにも係わらずアクセルの踏込み
量に変化が生じ、ドライバが不快に感じるおそれがある
（例えば、軽質燃料使用時は踏込みが増えるため、あた
かも加速性能が悪くなったようにドライバは感じる)
段。そこで、燃料性状に応じて入力されたアクセル開度
信号を補正することにより、燃料性状変化に対するアク
セル踏込み量の増減を無くして一定のアクセル操作フィ
ーリングが得られるようにしたものである。

【００７６】本実施形態に係るアクセル開度補正を図20
のフローチャートに従って説明する。Ｓ121 では、前記
同様にして燃料性状係数ΔＱｆから燃料性状係数Ｆｖｉ
ｓを検索する。Ｓ122 ではＳ121 で検索した燃料性状補
正係数Ｆｖｉｓに基づいて、アクセル開度補正係数Ｆｖ
ａｃｌを検索する。

【００７７】Ｓ123 では、アクセル開度センサからのア
クセル開度信号ＡＣＬを入力する。Ｓ124 では、入力さ
れたアクセル開度ＡＣＬに、前記のようにして求めたア
クセル開度補正係数Ｆｖａｃｌを乗じて補正する。この
ように、燃料性状によりアクセル開度信号を補正するこ
とによって、例えば補正されたアクセル開度ＡＣＬに基
づく燃料噴射量が燃料性状に応じて補正されることにな
るので、ドライバにとって不快な燃料性状による運転性
の変化を抑制できる。

【００７８】次に、本発明の第７の実施形態について説
明する。本実施形態では、既述した方法で推定された燃
料性状に基づいて、目標噴射時期と目標ＥＧＲ量とを同
時に補正するようにしたものである。これについて説明
すると、既述したように燃料粘度の変化により、単位燃
料重量当りの発熱量が変化するため、最適な噴射時期と
ＥＧＲ制御量が変化する。

【００７９】軽質燃料の場合、略運転条件に関係なく噴
射時期は進角側、ＥＧＲ量は増加側に最良点が有り、反
対に重質燃料の場合も略運転条件に関係なく噴射時期は
遅角側、ＥＧＲ量は軽減側に最良点が有ることが実験的
に確認された。そこで、燃料性状に応じて最適な噴射時
期とＥＧＲ量とに補正することにより、常に排気浄化性
能を良好に維持することができる。

【００８０】本実施形態に係る噴射時期補正及びＥＧＲ
量制御を、図21のフローチャートに従って説明する。Ｓ
131 では、前記同様にして燃料性状係数ΔＱｆから燃料
性状係数Ｆｖｉｓを検索する。Ｓ132 ではＳ121 で検索
した燃料性状補正係数Ｆｖｉｓに基づいて、燃料性状噴
射時期補正値ＦｖＩＴを検索する。

【００８１】Ｓ133 では、既述したようにして機関回転
速度Ｎｅと補正燃料噴射量Ｑｆｒとから目標噴射時期Ｉ
Ｔを検索し、該目標噴射時期ＩＴを燃温Ｔｆ及び水温Ｔ
ｗによって補正する。Ｓ134 では、前記Ｓ133 で補正し
た目標噴射時期ＩＴに、前記Ｓ132 で検索した燃料噴射
時期補正値ＦｖＩＴを加算し、最終的な目標噴射時期Ｉ
Ｔとする。

【００８２】Ｓ135 では、噴射ノズルの針弁リフトから
検出した実噴射時期と前記目標噴射時期ＩＴとを比較し
つつ、ＰＩＤ制御により噴射時期制御用アクチュエータ
(タイミング制御弁22) への噴射時期指令信号を算出し
て、出力する。Ｓ136 では、前記燃料性状補正係数Ｆｖ
ｉｓに基づいて、燃料性状ＥＧＲ補正係数ＦｖＥＧＲを
検索する。

【００８３】Ｓ137 では、機関回転速度Ｎｅと、燃料噴
射量Ｑｆｒとから、目標ＥＧＲ量（ＥＧＲ制御弁リフト
量）を検索し、該目標ＥＧＲ量を燃温Ｔｆ及び水温Ｔｗ
によって補正する。Ｓ138 では、前記補正後の目標ＥＧ
Ｒ量に前記燃料性状ＥＧＲ補正係数ＦｖＥＧＲを乗じて
最終的な目標ＥＧＲ弁リフト量ＥＧＲＡとする。

【００８４】Ｓ139 では、ＥＧＲ制御弁リフトセンサで
検出した実ＥＧＲ量と、前記目標ＥＧＲ弁リフト量とを
比較しつつ、ＰＩＤ制御によりＥＧＲ制御弁駆動用アク
チュエータ（デューティ制御弁27）への制御指令信号を
算出して、出力する。このように、燃料性状により最適
な噴射時期とＥＧＲ量とに補正することによって、燃料
性状に関係なく常に排気浄化性能を良好に維持できる。

【００８５】吸気絞り弁開度についても同様に機関回転
速度Ｎｅと補正燃料噴射量とで補正した目標吸気絞り弁
開度を、更に燃料性状で補正を行うようにしてもによ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料性状推定装置の構成・機能
を示すブロック図

【図２】本発明に係る制御装置の構成・機能を示すブ
ロック図

【図３】本発明の第１の実施形態のシステム図（その
１）

【図４】同上のシステム図（その２）

【図５】同上のシステム図（その３）

【図６】機関負荷算出のフローチャート

【図７】燃料噴射量制御のフローチャート

【図８】燃料性状推定のフローチャート

【図９】本発明の第２の実施形態のシステム図

【図10】本発明の第３の実施形態のシステム図

【図11】前記第３の実施形態における機関負荷算出の
フローチャート

【図12】本発明の第４の実施形態における燃料噴射量
制御のフローチャート

【図13】同じく燃料噴射時期制御のフローチャート

【図14】同じくＥＧＲ制御のフローチャート

【図15】同じく吸気絞り制御のフローチャート

【図16】同じくスワール制御のフローチャート

【図17】本発明の検出精度上の効果を示す図

【図18】本発明の排気性能上の効果を示す図

【図19】本発明の第５の実施形態に於ける燃料噴射時
期制御のフローチャート

【図20】本発明の第６の実施形態におけるアクセル開
度補正のフローチャート

【図21】本発明の第７の実施形態における燃料噴射時
期及びＥＧＲ制御のフローチャート

【図22】従来の問題点を示す図

【図23】従来の問題点を示す図

【符号の説明】

１ディーゼル機関（本体）２分配型電子制御燃料噴射ポンプ３燃料噴射ノズル４機関出力軸５トルクコンバータ６遊星歯車式自動変速機 15 プランジャ 17 コントロールスリーブ 18 ロータリーソレノイド 21 タイマピストン 22 タイミング制御弁 23 吸気通路 24 排気通路 25 ＥＧＲ通路 26 ＥＧＲ制御弁 27 デューティ制御弁 28 吸気絞り弁 29 ソレノイド弁 30 スワール制御弁 31 コントロールユニット 41 リングギヤ 42 トルクコンバータ入力軸回転速度センサ 43 タイミングプレート 44 トルクコンバータ出力軸回転速度センサ 51 車速センサ 52 インヒビタスイッチ 53 油温センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 9/00 - 45/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トルクコンバータ付自動変速機が接続され
たディーゼル機関において、前記トルクコンバータの入出力軸の速度比を算出し、該
速度比から求めたトルクコンバータの容量係数と機関回
転速度とに基づいて機関トルクを算出し、該機関トルク
と機関回転速度とに基づいて基準燃料噴射量を算出し、
燃料噴射量調整機構の動作位置を検出し、この動作位置
に基づいて求めた燃料噴射量と前記基準燃料噴射量とを
比較して燃料の性状を推定することを特徴とするディー
ゼル機関の燃料性状推定装置。
【請求項２】機関回転速度を検出する機関回転速度検出
手段と、トルクコンバータの出力軸回転速度を検出する出力軸回
転速度検出手段と、検出された機関回転速度とトルクコンバータの出力軸回
転速度とに基づいてトルクコンバータの入出力軸の速度
比を算出する速度比算出手段と、トルクコンバータの速度比に基づいてトルクコンバータ
の容量係数を算出する容量係数算出手段と、トルクコンバータの容量係数と機関回転速度とに基づい
て、機関トルクを算出する機関トルク算出手段と、機関トルクと機関回転速度とに基づいて基準燃料噴射量
を算出する基準燃料噴射量算出手段と、燃料噴射量調整機構の動作位置に基づいて燃料噴射量を
検出する燃料噴射量検出手段と、基準燃料噴射量と検出された燃料噴射量とを比較して燃
料の性状を推定する燃料性状推定手段と、を含んで構成したことを特徴とする請求項１に記載のデ
ィーゼル機関の燃料性状推定装置。
【請求項３】前記出力軸回転速度検出手段は、トルクコ
ンバータの出力軸の回転速度を直接検出するセンサで構
成されていることを特徴とする請求項２に記載のディー
ゼル機関の燃料性状推定装置。
【請求項４】前記出力軸回転速度検出手段は、車速を検
出する手段と、トルクコンバータの出力軸に連結される
機械式変速機の変速段を検出する手段と、該機械式変速
機の出力軸回転速度と車速との速度比を予め記憶する手
段と、を含み、該車速、変速段、速度比に基づいてトル
クコンバータの出力軸回転速度を算出することを特徴と
する請求項２に記載のディーゼル機関の燃料性状推定装
置。
【請求項５】トルクコンバータ内の油温を検出する手段
を含み、前記容量係数算出手段は、トルクコンバータの速度比に
基づいて得られたトルクコンバータの容量係数を、前記
トルクコンバータ内の油温に応じて補正して算出するこ
とを特徴とする請求項２に記載のディーゼル機関の燃料
性状推定装置。
【請求項６】請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載
のディーゼル機関の燃料性状推定装置によって推定され
た燃料性状に基づいて、機関の制御を補正する制御補正
手段を含んで構成したことを特徴とするディーゼル機関
の制御装置。
【請求項７】前記制御補正手段は、前記燃料噴射量調整
機構の動作位置に基づいて検出された燃料噴射量を入力
して実行される機関制御において、前記燃料噴射量を推
定された燃料性状で補正することを特徴とする請求項６
に記載のディーゼル機関の制御装置。
【請求項８】前記制御補正手段は、推定された燃料性状
に基づいて燃料の目標噴射時期を補正することを特徴と
する請求項６に記載のディーゼル機関の制御装置。
【請求項９】前記制御補正手段は、推定された燃料性状
に基づいてアクセル開度信号を補正することを特徴とす
る請求項６に記載のディーゼル機関の制御装置。
【請求項10】機関の排気の一部を吸気系に還流するＥＧ
Ｒ装置を備え、前記制御補正手段は、推定された燃料性状に基づいて目
標ＥＧＲ率及び燃料の噴射時期を補正することを特徴と
する請求項６に記載のディーゼル機関の制御装置。