JP3740909B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンに適用される燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種センサからの検出情報に基づいてディーゼルエンジンの燃料噴射量や燃料噴射時期等を設定するようにした電子ガバナが広く普及している。このような電子ガバナをそなえたエンジンでは、コントローラ（ＥＣＵ）内にガバナマップが設けられており、エンジン回転速度（エンジン回転数）とアクセル開度とに基づいてガバナマップで基本的な燃料噴射量が設定される。
【０００３】
図５はエンジンの全回転速度域で調速を行なうオールスピードガバナマップの燃料噴射量特性の一例を示す図である。なお、図中の数字（％）はアクセル開度を示しており、各アクセル開度に応じた特性線を以下アクセル開度線という。
ここで、各アクセル開度線の傾きに着目すると、このアクセル開度線の傾きが大きくなるほど（つまり、傾きが急になるほど）、エンジン回転数の変化に対する燃料噴射量の変化が大きくなり、レスポンスが良くなる。しかしながら、アクセル開度線の傾きを急激にしすぎると、エンジン回転数に対する燃料噴射量の変化が過敏になりすぎてしまい、通常走行時にいわゆるアクセルショックを発生するおそれがある。一方、燃費の点ではアクセル開度線の傾斜を緩やかに設定した方が有利である。
【０００４】
したがって、各アクセル開度線の傾きは、アクセルショックの防止及び燃費悪化の防止という観点から、一般的にアクセル開度が大きくなる程比較的緩やかに設定されている。
一方、ガバナマップには、アイドリング時の燃料噴射量を設定するためのオートアイドル制御特性線（オートアイドル線）が設定されている（図５中の線ａ参照）。このオートアイドル制御特性線ａではアイドル回転数付近に折れ点ｂが設定されており、この折れ点ｂを境にアイドリング時の燃料噴射特性が異なって設定されている。つまり、オートアイドル制御特性線ａの傾きは、折れ点ｂよりも低回転側では各アクセル開度線よりも大きく（即ち、エンジン回転数の変化に対して燃料噴射量の増減が大きい特性に）設定されているのである。これにより、アイドリング時に折れ点ｂよりもエンジン回転数が低下すると、エンジンのストールを防止すべく燃料噴射量が急激に増加する。
【０００５】
そして、ＥＣＵでは、最終的に、上記アクセル開度線で得られる燃料噴射量と、オートアイドル制御特性線で得られる値とを比較して、大きい方の値を燃料噴射量として設定して燃料噴射ポンプに出力するのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両の発進時、特にクラッチの接続時から車両が所定の速度に達するまでの間は、アクセル開度が一定であればエンジン回転数は低下してしまう。そこで、このような発進時にはエンジン回転数の低下に対して素早く燃料噴射量を増大させたい。
【０００７】
しかしながら、上述したように、アクセル開度線は通常走行時を想定して設定されているため燃料噴射量特性が緩やかであり、エンジン回転数が低下しても徐々にしか燃料噴射量が増大していかないので発進性が良くないという課題があった。特に、アクセル開度が比較的大きな状態で発進する坂道発進時には、エンジン回転数の低下が大きく、フィーリングが良くないという課題があった。
【０００８】
これに対して、実開昭６３−１５４７４４号公報には、ドライバのスイッチ操作により、アクセル開度線の傾きが異なる複数のマップから１つのガバナマップを選択するようにした技術が開示されているが、このような技術では、ドライバが発進の度にマップを切り換える操作が必要となるという課題があった。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、ドライバの操作を必要とせずに発進性を大幅に向上させるようにした、燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明の燃料噴射制御装置では、停車検出手段により車両の停止が検出された後、変速状態検出手段により変速機が走行可能な変速状態であることが検出され、且つクラッチ状態検出手段によりクラッチ状態が断から接になったことが検出されると、発進判定手段により車両が発進したと判定される。車両の発進が判定されると、燃料噴射量補正手段により、エンジン回転数検出手段で検出されたエンジン回転数とアイドリング時のエンジン回転数との偏差が算出されるとともに、ガバナマップのオートアイドル線がこの偏差分だけ補正される。そして、燃料噴射量制御手段により、燃料噴射量補正手段で補正されたオートアイドル線に基づき燃料が噴射される。これにより、車両発進時には、オートアイドル線に基づいて燃料噴射量が設定されるようになり、発進性が大幅に改善される。
【００１０】
また、車両発進後にガバナマップ上のアクセル開度線による燃料噴射制御に移行すると、上記燃料噴射量補正手段によるオートアイドル線の補正が解除される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態としての燃料噴射制御装置について説明すると、図１はその要部構成を機能的に示す模式的なブロック図、図２はその作用を説明するための図、図３はその動作を説明するためのフローチャートである。
【００１２】
図１に示すように、本発明の燃料噴射制御装置は、主に各種センサ１〜５と燃料噴射量制御手段としてのＥＣＵ９とから構成されており、ＥＣＵ９内にはエンジン回転数とアクセル開度とから燃料噴射量を決定するオールスピードガバナマップ（以下、単にガバナマップという）８が設けられている。なお、ガバナマップ８内の燃料噴射特性自体は、従来のものと同様のものであり、発進時以外の通常走行時には、従来と同様にして燃料噴射量が設定されるようになっている。
【００１３】
そして、このガバナマップ８で燃料噴射量が設定されると、やはり図示しない燃料噴射ポンプに制御信号が出力されて、ラック位置制御が行なわれるようになっている。
また、このＥＣＵ９には、クラッチセンサ（クラッチ状態検出手段）１，ニュートラルスイッチ（変速状態検出手段）２，車速センサ（停車検出手段）３，エンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段）４及びアクセル開度センサ（アクセル開度検出手段）５がそれぞれ接続されている。
【００１４】
このうち、クラッチセンサ１は、エンジンと変速機との間に介装されたクラッチの断接状態を検出するオンオフ型のセンサであって、このクラッチセンサ１からの検出情報によりクラッチが繋がっているか、クラッチが切れているのかが判定されるようになっている。なお、このクラッチセンサ１の代わりに、アナログ信号を出力するクラッチストロークセンサを設けてもよいし、クラッチペダルセンサを設けてもよい。
【００１５】
また、ニュートラルスイッチ２は、上記変速機がニュートラル位置にあるか、他の位置（即ち、いずれかの変速段位置）にあるかを検出するセンサである。また、車速センサ３は、車両の車速を検出するセンサであるが、本装置では車両が停止しているのか、又は走行しているのかを判別するためのセンサとして用いられている。また、エンジン回転数センサ４及びアクセル開度センサ５は、それぞれエンジン回転数（エンジン回転速度）及びアクセル開度を検出するセンサである。
【００１６】
一方、ＥＣＵ９内には、上述したガバナマップ８の他にも、車両の発進を判定する発進判定手段６や、ガバナマップ８の燃料噴射量特性を一部補正する補正手段（燃料噴射量補正手段）７が設けられている。
このうち発進判定手段６は、上述したクラッチセンサ１，ニュートラルスイッチ２及び車速センサ３からの検出情報に基づいて、車両の発進を判定するものである。この場合、具体的には車速センサ３により車両の停止が検出された後に、ニュートラルスイッチ２により変速機の変速段が中立（ニュートラル）以外であることが検出され、且つクラッチセンサ１によりクラッチが断から接になったことが検出されると、この発進判定手段６では車両が発進したと判定するようになっている。
【００１７】
また、補正手段７では、上記発進判定手段６で車両の発進が判定されると、エンジン回転数センサ４から現在のエンジン回転数を読み込んで、このエンジン回転数に応じて、オートアイドル制御特性線（オートアイドル線）をガバナマップ８上で移動させるようになっている。そして、ＥＣＵ９では、このオートアイドル制御特性線により、発進時の燃料噴射量制御を行なうようになっているのである。
【００１８】
つまり、本装置では、車両の発進時には、ガバナマップ８の通常のアクセル開度線を用いるのではなく、オートアイドル制御特性線を用いて燃料噴射量制御を行なうようになっているのである。
ここで、補正手段７における補正について詳しく説明すると、図２は補正手段７によるガバナマップ８の燃料噴射量特性の補正について具体的に説明するための図であって、（ａ）は通常走行時及び停車（アイドリング）時のオートアイドル制御特性線、（ｂ）は発進時（補正時）のオートアイドル制御特性線である。また、図２（ａ）に示すオートアイドル制御特性線は、従来の技術の欄で説明したオートアイドル制御特性線と同様のものである（図５参照）。また、ガバナマップ８には本来はアクセル開度毎に設定されたアクセル開度線が設けられているが、図２（ａ），（ｂ）では、アクセル開度線については省略する。
【００１９】
そして、図２（ｂ）に示すように、発進判定手段６で車両の発進が判定されると、エンジン回転数センサ４で検出された発進時エンジン回転数に基づいて、オートアイドル制御特性線のアイドルスピード制御ベース回転数（以下、ＩＳＣベース回転数という）が、通常時のＩＳＣベース回転数Ａ（ｒｐｍ）からＢ（ｒｐｍ）に補正されるようになっている。なお、ＩＳＣベース回転数とは、図２（ａ），（ｂ）に示すように、オートアイドル制御特性線のうち、低回転側での燃料噴射量を設定する直線（傾きの急な直線）を延長したときの燃料噴射量０相当のエンジン回転数である。
【００２０】
ここで、補正後のＩＳＣベース回転数Ｂ（ｒｐｍ）の設定手法について説明すると、エンジンのアイドル回転数をｘ（ｒｐｍ）、発進時エンジン回転数（現在のエンジン回転数）をｙ（ｒｐｍ）とすると、補正後のＩＳＣベース回転数Ｂ（ｒｐｍ）は下式により設定されるようになっている。
Ｂ＝（ｙ−ｘ）＋Ａ
つまり、図２（ｂ）に示すように、発進時のエンジン回転数ｙとアイドリング時のエンジン回転数ｘとの偏差分だけ上記オートアイドル線をマップ上でエンジン回転数の大きい方へ移動させるようになっているのである。
【００２１】
そして、ＥＣＵ９では、このようにして補正されたオートアイドル線から得られる燃料噴射量に応じた制御信号を出力して、図示しないラック位置を制御するようになっているのである。なお、実際には、ＥＣＵ９では図示しないアクセル開度線から得られる燃料噴射量と、上記オートアイドル線から得られる燃料噴射量とを比較して、大きい方の値を燃料噴射量として設定するようになっているが、オートアイドル線の方がアクセル開度線よりも傾きが急激に設定されているため、発進時にエンジン回転数が低下するとオートアイドル線で設定される燃料噴射量の方が大きくなり、結果的に、オートアイドル線による燃料噴射量がＥＣＵ９から出力されることになる。
【００２２】
したがって、車両の発進時には、エンジン回転数が低下しても、このようなエンジン回転数の低下に対して素早く燃料噴射量が増大して、発進時のもたつき等を回避することができるのである。
また、ＥＣＵ９では、車両発進後に、アクセル開度線から得られる燃料噴射量が、補正されたオートアイドル線から得られる燃料噴射量よりも大きくなった場合（即ち、車両発進後にアクセル開度線による燃料噴射制御に移行した場合）には、上記オートアイドル線の補正を解除するようになっている。なお、アクセル開度線による燃料噴射制御に移行する場合とは、主にドライバがアクセルペダルを踏み込んでアクセル開度が増大した場合であって、車両が発進状態から走行状態に移行したことを意味している。
【００２３】
そして、車両が発進状態から走行状態に移行すると、ガバナマップ８の補正を解除することにより、通常走行時のアクセルショックや、燃費の悪化を回避しているのである。つまり、オートアイドル線は、アクセル開度線よりも傾きが大きいためエンジン回転数に対する燃料噴射量の変化が大きく、通常走行時にこのようなオートアイドル線で燃料噴射量を設定するといわゆるアクセルショックが発生したり燃費が悪化したりするおそれがあるが、本装置では、通常走行時にはガバナマップ８の補正が解除されるので、アクセルショックや燃費の悪化を防止することができるのである。
【００２４】
本発明の一実施形態にかかる燃料噴射制御装置は上述のように構成されているので、例えば図３に示すようなフローチャートにしたがって燃料噴射量の制御が実行される。すなわち、まずステップＳ１で、クラッチセンサ１及びニュートラルスイッチ２からの検出情報に基づいて、クラッチが切断されているか、又はトランスミッションが中立（ニュートラル）であるかを判定し、少なくともいずれか一方が成立していればステップＳ２に進み、そうでなければリターンする。
【００２５】
また、ステップＳ２では、車速センサ３からの情報に基づいて、車両が停止しているか否かを判定する。この場合、具体的には車速センサ３で得られる車速Ｖが０又は０に近い所定値以下であれば車両が停止していると判定する。そして、車両が停止していると判定した場合には、ステップＳ３に進み、ガバナマップ８の補正（ＩＳＣベース回転数の変更）スタンバイ状態となり、また、車両停止が判定されなければリターンする。
【００２６】
その後、ステップＳ４で、車両が発進したか否かが判定される。すなわち、ステップＳ４では、クラッチセンサ１及びニュートラルスイッチ２から検出情報に基づいて、トランスミッションがニュートラル以外で且つクラッチが接合した場合には、車両が発進すると判定してステップＳ５に進み。また、そうでない場合には、リターンする。
【００２７】
そして、ステップＳ４で車両の発進が判定されると、ステップＳ５でガバナマップ８に設けられたオートアイドル線のＩＳＣベース回転数を変更することにより、オートアイドル線を全体的に高回転側にシフトさせる。そして、発進時にはこのオートアイドル線を用いて燃料噴射量を設定することにより発進時のエンジンの回転数の低下が防止される。
【００２８】
また、ステップＳ５でガバナマップ８が補正されると、次にステップＳ６に進み、車両発進後にアクセル開度線による燃料噴射制御に移行したか否かを判定する。そして、アクセル開度線による燃料噴射制御に移行していれば、補正解除条件を満たしていると判定して、ステップＳ７でＩＳＣベース回転数の変更が解除され（即ち、ガバナマップ８の補正が解除され）、リターンする。また、補正解除条件を満たしていなければ、アクセル開度線による燃料噴射制御に移行するまで、ステップＳ６の判定を繰り返す。
【００２９】
上述のように、本発明の一実施形態にかかる燃料噴射制御装置によれば、発進時のエンジン回転数に応じてオートアイドル線が補正され、通常のアクセル開度線よりも傾斜の急なオートアイドル線の燃料噴射量特性に応じて発進時の燃料噴射量が設定されるので、エンジンの回転落ちに対する燃料噴射量が増大して、エンジンのレスポンスが良くなり出力トルクも増大する。したがって、発進時（特に坂道発進時）の回転落ちを極力回避することができるとともに、発進時に必要なトルクを最小限の回転落ちで得ることができ、発進性が大幅に向上する。また、従来の技術のように発進時にドライバが特別な操作をする必要もない。
【００３０】
また、車両発進後にアクセル開度線による燃料噴射制御に移行した場合には、このような補正を解除して、通常通りアクセル開度線で得られる燃料噴射制御に切り換えられるので、燃費をほとんど損なうこともなく、またアクセルショックが発生することもない。
また、本装置では、新たなセンサや部材等を追加する必要がなく、従来の電子ガバナの制御ロジックを変更するだけでよいので、コスト増や重量増を招くこともない。
【００３１】
次に、本発明の変形例について説明する。この変形例は、上述した実施形態に対して一部制御ロジックを変更したものであり、図４はその動作を説明するためのフローチャートである。以下、図４を用いて本発明の変形例について説明する。なお、上述の実施形態と同一内容のステップについては図３と同一の番号を付してその説明を省略する。
【００３２】
ステップＳ１，Ｓ２は上述した実施形態と同様であり、ステップＳ１３では、ステップＳ２での車両停止判定による車両停止を受けて、ＩＳＣベース回転数Ｂ（ｒｐｍ）が、アイドル回転数ｘ（ｒｐｍ），現在のエンジン回転数ｙ（ｒｐｍ）及び通常時のＩＳＣベース回転数Ａ（ｒｐｍ）に基づいて上述した式により逐次算出され、このＩＳＣベース回転数Ｂに基づいてオートアイドル線が補正される。なお、この補正はキャンセル信号が出力されるまで継続される。
【００３３】
次に、ステップＳ４では、実施形態と同様に車両の発進が判定される。そして、車両の発進が判定されるとステップＳ１５に進み、ＩＳＣベース回転数Ｂの最新値に基づいて補正された最新のオートアイドル線に固定され、以降、ＩＳＣベース回転数Ｂの算出を中止する。つまり、車両の発進の検出がＩＳＣベース回転数Ｂの算出のキャンセル指示となる。以降のステップＳ６，Ｓ７は上述した実施形態と同様である。
【００３４】
以上のように、上記変形例にかかる燃料噴射制御装置では、ステップＳ２の車両停止判定後から、ＩＳＣベース回転数Ｂを逐次算出し、これに基づいてオートアイドル線を設定（補正）しているので、ステップＳ４で車両発進が検出されると、ステップＳ１５では、既に設定されたオートアイドル線を固定するだけでよく、燃料噴射のレスポンスが向上する。
【００３５】
なお、本発明の燃料噴射制御装置は、上述の実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の燃料噴射制御装置によれば、発進時にドライバが特別な操作をすることなく、必要なトルクを最小限の回転落ちで得ることができ、発進性が大幅に向上するという利点がある。また、従来のオールスピードガバナマップをそなえた燃料噴射制御装置に対して、新たなセンサや部材等を追加する必要がなく、電子ガバナ制御ロジックを変更するだけでよいので、コスト増や重量増を招くこともないという利点がある。
【００３７】
また、車両発進後にアクセル開度線による燃料噴射制御に移行した場合には、このような補正が解除されるので、アクセルショックの発生を防止することができるとともに、燃費の悪化を招くこともないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる燃料噴射制御装置の要部構成を機能的に示す模式的なブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる燃料噴射制御装置の作用を説明するための図であって、（ａ）は通常走行時及び停車（アイドリング）時のオートアイドル制御特性線、（ｂ）は発進時（補正時）のオートアイドル制御特性線である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる燃料噴射制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態にかかる燃料噴射制御装置の変形例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】一般的なオールスピードガバナマップの燃料噴射量特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ クラッチセンサ（クラッチ状態検出手段）
２ ニュートラルスイッチ（変速状態検出手段）
３ 車速センサ（停車検出手段）
４ エンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段）
５ アクセル開度センサ（アクセル開度検出手段）
６ 発進判定手段
７ 補正手段（燃料噴射量補正手段）
８ ガバナマップ（オールスピードガバナマップ）
９ ＥＣＵ（燃料噴射量制御手段）

Claims (1)

1. アクセル開度に応じて設けられたアクセル開度線、又は最大傾斜に設定されたオートアイドル線のいずれかに基づき燃料噴射量を決定するオールスピードガバナマップをそなえた燃料噴射量制御装置において、
   エンジンと変速機との間に介装され動力の断接を行なうクラッチの断接状態を検出するクラッチ状態検出手段と、
   上記変速機の変速状態を検出する変速状態検出手段と、
   車両の停止を検出する停車検出手段と、
   上記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
   上記停車検出手段により上記車両の停止が検出された後、上記変速状態検出手段により上記変速機が走行可能な変速状態であることが検出され且つ上記クラッチ状態検出手段によりクラッチ状態が断から接になったことが検出されると、車両の発進と判定する発進判定手段と、
   上記発進判定手段により上記車両の発進が判定されると、上記エンジン回転数検出手段で検出された発進時のエンジン回転数とアイドリング時のエンジン回転数との偏差分だけ上記オートアイドル線を補正する燃料噴射量補正手段と、
   該燃料噴射量補正手段により補正されたオートアイドル線に基づき燃料噴射量を設定する燃料噴射量制御手段とを有し、
   上記燃料噴射量補正手段は、車両発進後に上記ガバナマップ上のアクセル開度線による燃料噴射制御に移行すると上記オートアイドル線の補正を解除する
   ことを特徴とする、燃料噴射制御装置。

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