JP4000952B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多気筒内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、特に、各気筒の燃料噴射量をほぼ均一化できるように改良した燃料噴射制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近では、ガソリンや軽油の代わりにジメチルエーテル（以下ＤＭＥという）を燃料として用いるＤＭＥ内燃機関が知られている。
【０００３】
ＤＭＥは軽油と比較して発熱量が低いため、軽油を燃料とするディーゼルエンジンと同等の出力性能を得るためには各気筒に噴射する燃料の量を多くする必要がある。そこで、ＤＭＥ内燃機関（以下単にエンジンという）では燃料噴射弁（インジェクタ）の噴口径を大きくしたり、噴口数を増やすなどして対応している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料噴射弁の噴口径を大きくしたり、噴口数を多くすると、エンジンのアイドル時や低負荷時など必要とされる燃料噴射量が少ない領域において噴射量制御がどうしても粗くなってしまう場合がある。その結果、多気筒エンジンでは各気筒間における燃料噴射量にバラツキが生じてしまい、エンジン回転速度の変動や燃焼騒音の発生につながっていた。この問題を解決するために、アイドル回転速度を高く設定すると、燃費の悪化を招いてしまう。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、多気筒エンジンの各気筒間の燃料噴射量のバラツキを防止できる燃料噴射制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、多気筒エンジンの各気筒にそれぞれ設けられた燃料噴射弁と、上記燃料噴射弁を駆動する駆動信号を出力する駆動手段と、少なくともエンジンの回転速度とアクセル開度とを検出するための検出手段と、少なくとも上記検出手段により検出されたエンジン回転速度とアクセル開度とに基づいて上記各燃料噴射弁から各気筒の燃焼室に噴射する目標燃料噴射量を決定する手段とを備えた燃料噴射制御装置において、上記各気筒の排気通路にそれぞれ設けられた排気温度センサーと、上記各排気温度センサーから検出された各気筒の排気温度に基づいて基準排気温度を決定し、この基準排気温度と各気筒の排気温度との偏差に基づいて各気筒毎に上記目標燃料噴射量を補正する補正手段とを備え、上記駆動手段は上記補正後の目標燃料噴射量の値に従って上記駆動信号を出力し、上記補正手段は、所定期間における各気筒の平均排気温度を各気筒の排気温度として算出すると共に、その各気筒の排気温度を用いて全気筒の平均排気温度を算出し、その全気筒の平均排気温度と最も近い排気温度である気筒の排気温度を上記基準排気温度として決定し、上記基準排気温度と各気筒の排気温度との偏差をそれぞれ算出し、その偏差に基づいて各気筒毎に上記目標燃料噴射量を補正するものである。
【０００９】
また、上記補正手段は、エンジンのアイドル時に上記目標燃料噴射量の補正を実行するようにしても良い。
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、多気筒エンジンの各気筒にそれぞれ設けられた燃料噴射弁と、上記燃料噴射弁を駆動する駆動信号を出力する駆動手段と、少なくともエンジンの回転速度とアクセル開度とを検出するための検出手段と、少なくとも上記検出手段により検出されたエンジン回転速度とアクセル開度とに基づいて上記各燃料噴射弁から各気筒の燃焼室に噴射する目標燃料噴射量を決定する手段とを備えた燃料噴射制御装置において、上記各気筒の排気通路にそれぞれ設けられた排気温度センサーと、上記各排気温度センサーから検出された各気筒の排気温度に基づいて基準排気温度を決定し、この基準排気温度と各気筒の排気温度との偏差に基づいて各気筒毎に上記目標燃料噴射量を補正する補正手段とを備え、上記駆動手段は上記補正後の目標燃料噴射量の値に従って上記駆動信号を出力し、上記補正手段は、所定期間における各気筒の平均排気温度を各気筒の排気温度として算出すると共に、上記所定期間における上記目標燃料噴射量の平均値を算出し、かつ、少なくとも上記目標燃料噴射量の平均値と上記所定期間におけるエンジン温度などのエンジン運転状態を示すパラメータとから、上記所定期間における推定排気温度を、予め定められた演算式又はマップに従って算出し、その推定排気温度を上記基準排気温度として決定し、上記基準排気温度と各気筒の排気温度との偏差をそれぞれ算出し、その偏差に基づいて各気筒毎に上記目標燃料噴射量を補正するものである。
【００１１】
ここで、上記補正手段は、エンジンのアイドル時に上記補正を実行するようにしても良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１３】
本実施形態は、燃料としてのジメチルエーテル（以下ＤＭＥという）を各気筒の燃焼室に直接噴射するＤＭＥエンジンに対して適用したものであり、まず、図１を用いてＤＭＥエンジンの燃料供給システム全体について説明する。
【００１４】
この燃料供給システムでは、車両のシャシ（図示せず）側に、燃料（ＤＭＥ）が充填された燃料タンク１が設けられる。燃料タンク１内にはＤＭＥ圧送用の圧送ポンプ２が設けられる。燃料タンク１内の燃料は圧送ポンプ２によって燃料パイプ３を通って、エンジンＥ側に設けられた燃料噴射ポンプ５に供給される。燃料噴射ポンプ５にはエンジンＥの各気筒の燃焼室内に燃料を噴射するための燃料噴射弁（インジェクタ）６，６，…が複数接続されたコモンレール７が接続される。図１ではエンジンＥが６気筒エンジンであり、燃料噴射弁６，６，…は各気筒に一つずつ、合計６個設けられる。燃料噴射ポンプ５は燃料を燃焼室内に噴射するのに適した圧力まで高めてコモンレール７に送る。
【００１５】
燃料噴射ポンプ５にはポンプ隙間部よりリークした燃料を燃料タンク１に戻すための燃料戻しパイプ８が接続される。燃料戻しパイプ８の途中には、コモンレール７から余剰分の燃料を燃料タンク１に戻すための燃料戻しパイプ９が接続される。この燃料戻しパイプ９には圧力調整弁（ＰＣＶ）１０が設けられており、コモンレール７内の圧力を燃料噴射に必要な圧力に調整する。コモンレール７には圧力センサー１１が設けられており、コモンレール７内の燃料の圧力が圧力センサー１１により検出される。圧力センサー１１の検出値は電子制御ユニット（ＥＣＵ）１２に送信される。なお、図中、１３は燃料クーラー、１５は燃料遮断弁を示す。
【００１６】
ＥＣＵ１２は、各燃料噴射弁６，６，…に駆動信号（コマンドパルス）を出力して各燃料噴射弁６，６，…を駆動する。ＥＣＵ１２には、エンジンＥの回転速度を検出するエンジン回転センサー１６、アクセル開度を検出するアクセル開度センサー１７、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサー１８等の検出手段が接続されており、各検出手段１６，１７，１８の検出値がＥＣＵ１２に送信される。
【００１７】
ＥＣＵ１２は、エンジン回転センサー１６により検出された実際のエンジン回転速度と、アクセル開度センサー１７により検出された実際のアクセル開度とに基づいて、予め入力されたマップに従って各燃料噴射弁６より噴射する燃料の目標燃料噴射量Ｑｄを決定する。ＥＣＵ１２は基本的にはこの目標燃料噴射量Ｑｄに従って駆動信号を出力し、各燃料噴射弁６を駆動する。
【００１８】
また、ＥＣＵ１２にはエンジンＥのクランク位相を検出する位相センサー１９が接続されており、その検出値がＥＣＵ１２に送信される。ＥＣＵ１２は位相センサー１９からの検出値に基づいて、各気筒の燃料噴射弁６をそれぞれ最適なタイミングで駆動する。
【００１９】
さて、「従来の技術」及び「発明が解決しようとする課題」の欄でも説明したように、ＤＭＥは発熱量が低いので、燃料噴射弁６の噴口径を大きく、あるいは噴口数を多くする必要があるため、エンジンアイドル時など目標燃料噴射量Ｑｄが小さいときに制御が粗くなる場合がある。その結果、同一の目標燃料噴射量Ｑｄに相当する駆動信号を各燃料噴射弁６に出力しても、実際に各燃料噴射弁６から噴射される燃料の量が均一にならず、気筒間でバラツキが発生するおそれがある。
【００２０】
そこで本実施形態では、気筒間の燃料噴射量のバラツキをなくすために各気筒の排気温度に基づいて目標燃料噴射量Ｑｄを補正する。
【００２１】
即ち、図１に示すように、各気筒の排気通路２０，２０，…にそれぞれ排気温度センサー２１，２１，…が設けられ、各排気温度センサー２１の検出値がＥＣＵ１２に送信される。ＥＣＵ１２は、各排気温度センサー２１の検出値に基づいて基準排気温度を決定し、この基準排気温度と各気筒の排気温度との偏差に基づいて各気筒毎に目標燃料噴射量Ｑｄを補正する。これによって、各気筒の排気温度が均一化される。排気温度は燃料噴射量にほぼ比例するため、結果的に各気筒の燃料噴射量が均一化される。
【００２２】
図２及び図３のフロー図を用いて、参考例における目標燃料噴射量Ｑｄの補正方法について説明する。ここでは、エンジンＥは４気筒エンジンであり、目標燃料噴射量Ｑｄの補正はエンジンアイドル時のみ行うものとして説明する。
【００２３】
まず、図２を用いて目標燃料噴射量Ｑｄに対する補正係数の決定方法を説明する。この制御フローはＥＣＵ１２により繰り返し実行される。
【００２４】
最初にステップＳ１０１において、現在エンジンがアイドル状態であるか否かを判定する。この判定は例えばエンジン回転センサー１６及びアクセル開度センサー１７からの検出値により判定される。エンジンがアイドル状態であると判定された場合、ステップＳ１０２に進みタイマをカウントする。続いて、ステップＳ１０３に進み、各気筒の排気温度センサー２０からの検出値をそれぞれ各気筒の排気温度Ｔｅ１〜Ｔｅ４として読み込む（記憶する）。
【００２５】
次に、ステップＳ１０４に進み、タイマーの計測値Ｔが予め設定した所定期間Ｔｏよりも大きいか否かを判定する。タイマーの計測値Ｔが所定期間Ｔｏよりも小さければ、再びスタートから繰り返し、エンジンが依然としてアイドル状態であればステップＳ１０３に進み各気筒の排気温度Ｔｅ１〜Ｔｅ４の読み込みを継続する。
【００２６】
ステップＳ１０４において、タイマの計測値Ｔが所定期間Ｔｏよりも大きいと判定されたならば、ステップＳ１０５に進み、各気筒毎に所定期間Ｔｏにおける平均排気温度Ａｖ．Ｔｅ１〜Ａｖ．Ｔｅ４（図２ではアッパーラインで示す）をそれぞれ算出する。この各気筒の平気排気温度Ａｖ．Ｔｅ１〜Ａｖ．Ｔｅ４をそれぞれ各気筒の排気温度として設定する。
【００２７】
続いて、ステップＳ１０６に進み、ステップＳ１０５で算出した各気筒の排気温度Ａｖ．Ｔｅ１〜Ａｖ．Ｔｅ４を用いて、全気筒の平均排気温度Ａｖ．Ｔｅ（図２ではアッパーラインで示す）を算出する。具体的には全気筒の排気温度Ａｖ．Ｔｅ１〜Ａｖ．Ｔｅ４を合計して気筒数で割る。この全気筒の平気排気温度Ａｖ．Ｔｅを各気筒の排気温度の偏差を算出するための基準排気温度として設定する。
【００２８】
次に、ステップＳ１０７に進み、各気筒の排気温度Ａｖ．Ｔｅ１〜Ａｖ．Ｔｅ４と基準排気温度Ａｖ．Ｔｅとの差を各気筒毎にそれぞれ求め、その差を用いて予め定められた演算式又はマップに従って各気筒毎に補正係数Ｋ１〜Ｋ４を決定する。その後、ステップＳ１０８に進みタイマをリセットする。
【００２９】
一方、ステップＳ１０１において、現在エンジンＥがアイドル状態でないと判定された場合、参考例ではアイドル時以外は補正を実行しないので、補正係数の決定は行わず、ステップＳ１０８に進みタイマをリセットする。
【００３０】
次に図３を用いて、図２のフローで決定した補正係数Ｋ１〜Ｋ４を用いた目標燃料噴射量Ｑｄの補正方法を説明する。
【００３１】
まず、ステップＳ２０１において、現在エンジンＥがアイドル状態であるか否かを判定する。エンジンＥがアイドル状態であると判定された場合、ステップＳ２０２に進み、エンジン回転センサー１６及びアクセル開度センサー１７の検出値に基づいて目標燃料噴射量Ｑｄを決定する。続いて、ステップＳ２０３に進み、図２のフローで決定した各気筒の補正係数Ｋ１〜Ｋ４を読み込む。
【００３２】
次に、ステップＳ２０４にて、各気筒毎に目標燃料噴射量Ｑｄに補正係数Ｋ１〜Ｋ４をそれぞれ乗じて目標燃料噴射量Ｑｄを補正する。そして、ステップＳ２０５に進み、各気筒の補正後の目標燃料噴射量Ｑ１〜Ｑ４に相当する駆動信号（コマンドパルス）をそれぞれ決定し、各気筒毎に最適のタイミングで駆動信号を燃料噴射弁６に出力する（ステップＳ２０６）。
【００３３】
一方、ステップＳ２０１において、現在エンジンＥがアイドル状態でないと判定された場合、参考例ではアイドル時以外は補正を実行しないので、ステップＳ２０７に進み通常の燃料噴射制御を実行する。即ち、各気筒毎に最適のタイミングで目標燃料噴射量Ｑｄに相当する駆動信号を出力する。
【００３４】
このように、参考例では、各気筒の所定期間の平均排気温度を各気筒の排気温度として算出すると共に、その各気筒の排気温度を用いて全気筒の平均排気温度を算出し、その全気筒の平均排気温度を基準排気温度として決定する。そして、基準排気温度と各気筒の排気温度との偏差をそれぞれ算出し、その偏差に基づいて各気筒毎に目標燃料噴射量Ｑｄを補正する。これにより、各気筒間の排気温度がほぼ均一化され、ひいては各気筒間の燃料噴射量がほぼ均一化される。よって、気筒間の燃料噴射量のバラツキに伴うエンジン回転速度の変動や、燃焼騒音の発生を防止できる。また、アイドル回転速度を高める必要がなく燃費の悪化を回避できる。
【００３５】
更に、目標燃料噴射量Ｑｄの補正はアイドル運転状態に移行する毎に補正係数を演算して行われるものであり、エンジン出荷時等の新品状態で一度だけ行うものではないので、例えば、燃料噴射弁６の経年劣化などにより各気筒の燃料噴射量にバラツキが生じてきたような場合であっても、そのバラツキを無くすのに有効である。
【００３６】
なお、ＤＭＥエンジンでは、燃料噴射量が多いほど排気温度が上昇するため、排気温度が基準排気温度よりも高い気筒では補正係数は１よりも小さい値となり補正後の目標燃料噴射量は補正前の値よりも小さくなる。逆に、基準排気温度よりも低い気筒では補正係数は１よりも大きい値となり、補正後の目標燃料噴射量は補正前の値よりも大きくなる。
【００３７】
また、参考例では目標燃料噴射量Ｑｄの補正はエンジンＥのアイドル時にのみ行うようにしているが、エンジンの全ての領域で実行することも可能である。
【００３８】
また、参考例では、目標燃料噴射量Ｑｄに補正係数Ｋ１〜Ｋ４を乗じて補正するとして説明したが、目標燃料噴射量Ｑｄに加算あるいは減算して補正するようにしても良い。
【００３９】
次に、本実施形態について説明すると、参考例では全気筒の平均排気温度Ａｖ．Ｔｅを基準排気温度として設定するとして説明したが、本実施形態では、平均排気温度Ａｖ．Ｔｅに最も近い排気温度の気筒を基準気筒とし、その気筒の排気温度（Ａｖ．Ｔｅ１〜Ａｖ．Ｔｅ４のうちいずれか一つ）を基準排気温度として設定する。その場合、基準気筒以外の気筒の排気温度と基準気筒の排気温度との差を求めて、その差に基づいて各気筒の補正係数を決定する。本実施形態では、基準気筒の目標燃料噴射量Ｑｄは補正しないことになるため、制御を簡易化できるというメリットがある。
【００４０】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
【００４１】
この形態は上記実施形態と補正係数の決定方法が異なるものであり、図４を用いて補正係数の決定方法を説明する。
【００４２】
最初にステップＳ３０１において、現在エンジンＥがアイドル状態であるか否かを判定する。エンジンＥがアイドル状態であると判定された場合、ステップＳ３０２に進みタイマをカウントする。続いて、ステップＳ３０３に進み、各気筒の排気温度センサー２０からの検出値をそれぞれ各気筒の排気温度Ｔｅ１〜Ｔｅ４として読み込む（記憶する）。次にステップＳ３０４に進み、エンジン回転センサー１６及びアクセル開度センサー１７の検出値に基づいて目標燃料噴射量Ｑｄを決定する。
【００４３】
次にステップＳ３０５に進み、タイマーの計測値Ｔが予め設定した所定期間Ｔｏよりも大きいか否かを判定する。タイマーの計測値Ｔが所定期間Ｔｏよりも小さければ、再びスタートから繰り返し、エンジンが依然としてアイドル状態であればステップＳ３０３での各気筒の排気温度Ｔｅ１〜Ｔｅ４の読み込み、ステップＳ３０４での目標燃料噴射量Ｑｄの決定を継続する。
【００４４】
ステップＳ３０５において、タイマの計測値Ｔが所定期間Ｔｏよりも大きいと判定されたならば、ステップＳ３０６に進み、各気筒毎に所定期間Ｔｏにおける平均排気温度Ａｖ．Ｔｅ１〜Ａｖ．Ｔｅ４（図４ではアッパーラインで示す）をそれぞれ算出する。この平均排気温度Ａｖ．Ｔｅ１〜Ａｖ．Ｔｅ４をそれぞれ各気筒の排気温度として設定する。
【００４５】
続いてステップＳ３０７に進み、所定期間Ｔｏにおける目標燃料噴射量Ｑｄの平均値Ａｖ．Ｑｄ（図４ではアッパーラインで示す）を算出する。次にステップＳ３０８に進み、ステップＳ３０７で算出した平均目標燃料噴射量Ａｖ．Ｑｄと、所定期間Ｔｏにおけるエンジン温度、吸気温度、過給圧力などのエンジン運転状態を示す各種パラメータとを用いて、所定期間Ｔｏにおける推定排気温度Ｔｓを算出する。推定排気温度Ｔｓとは、各燃料噴射弁６から平均目標噴射量Ａｖ．Ｑｄの燃料が噴射されたときの排気温度のことであり、その算出は、ＥＣＵ１２に予め入力された演算式又はマップに従って実行される。演算式及びマップは、予め試験等により求めておく。エンジンＥのアイドル時以外でも目標燃料噴射量Ｑｄの補正を行う場合は、あらゆる運転状態に応じて推定排気温度Ｔｓを算出するための演算式又はマップを求めておくことになる。
【００４６】
なお、推定排気温度Ｔｓの算出に用いるエンジン温度としては、冷却水温度、潤滑油温度、シリンダブロック温度などを用いることができる。
【００４７】
このステップＳ３０８で算出した推定排気温度Ｔｓを、各気筒の排気温度の偏差を算出するための基準排気温度として設定する。
【００４８】
次に、ステップＳ３０９に進み、各気筒の排気温度Ａｖ．Ｔｅ１〜Ａｖ．Ｔｅ４と基準排気温度Ｔｓとの差を求め、その差に基づいて予め定められた演算式又はマップに従って各気筒毎に補正係数Ｋ’１〜Ｋ’４をそれぞれ決定する。その後、ステップＳ３１０に進みタイマをリセットする。
【００４９】
一方、ステップＳ３０１において、現在エンジンＥがアイドル状態でないと判定された場合、本実施形態ではアイドル時以外は補正を実行しないので、補正係数の決定は行わず、ステップＳ３１０に進みタイマをリセットする。
【００５０】
そして、上記参考例と同様に図３に示すフローに従って補正係数Ｋ’１〜Ｋ’４を用いて各気筒毎に目標燃料噴射量Ｑｄを補正する。この形態では、各燃料噴射弁６の実際の燃料噴射量を、目標燃料噴射量Ｑｄとほぼ同一の値で均一化させることができる。
【００５１】
これまで、エンジンＥは４気筒エンジンとして説明してきたが、本発明は２気筒以上であれば気筒数に制約はない。
【００５２】
また、本発明はＤＭＥエンジンに対して特に有効なものであるが、軽油を燃料とするディーゼルエンジンなどにも適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、多気筒エンジンの各気筒間の燃料噴射量のバラツキを防止できるという優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態を適用するＤＭＥエンジンの燃料供給システムの概略図である。
【図２】 参考例における補正係数決定の制御フロー図である。
【図３】 参考例における目標燃料噴射量の補正制御フロー図である。
【図４】 本発明の他の実施形態における補正係数決定の制御フロー図である。
【符号の説明】
６ 燃料噴射弁
１２ ＥＣＵ（駆動手段、補正手段）
１６ エンジン回転センサー（検出手段）
１７ アクセル開度センサー（検出手段）
２０ 排気通路
２１ 排気温度センサー
【発明の属する技術分野】
本発明は、多気筒内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、特に、各気筒の燃料噴射量をほぼ均一化できるように改良した燃料噴射制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近では、ガソリンや軽油の代わりにジメチルエーテル（以下ＤＭＥという）を燃料として用いるＤＭＥ内燃機関が知られている。
【０００３】
ＤＭＥは軽油と比較して発熱量が低いため、軽油を燃料とするディーゼルエンジンと同等の出力性能を得るためには各気筒に噴射する燃料の量を多くする必要がある。そこで、ＤＭＥ内燃機関（以下単にエンジンという）では燃料噴射弁（インジェクタ）の噴口径を大きくしたり、噴口数を増やすなどして対応している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料噴射弁の噴口径を大きくしたり、噴口数を多くすると、エンジンのアイドル時や低負荷時など必要とされる燃料噴射量が少ない領域において噴射量制御がどうしても粗くなってしまう場合がある。その結果、多気筒エンジンでは各気筒間における燃料噴射量にバラツキが生じてしまい、エンジン回転速度の変動や燃焼騒音の発生につながっていた。この問題を解決するために、アイドル回転速度を高く設定すると、燃費の悪化を招いてしまう。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、多気筒エンジンの各気筒間の燃料噴射量のバラツキを防止できる燃料噴射制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、多気筒エンジンの各気筒にそれぞれ設けられた燃料噴射弁と、上記燃料噴射弁を駆動する駆動信号を出力する駆動手段と、少なくともエンジンの回転速度とアクセル開度とを検出するための検出手段と、少なくとも上記検出手段により検出されたエンジン回転速度とアクセル開度とに基づいて上記各燃料噴射弁から各気筒の燃焼室に噴射する目標燃料噴射量を決定する手段とを備えた燃料噴射制御装置において、上記各気筒の排気通路にそれぞれ設けられた排気温度センサーと、上記各排気温度センサーから検出された各気筒の排気温度に基づいて基準排気温度を決定し、この基準排気温度と各気筒の排気温度との偏差に基づいて各気筒毎に上記目標燃料噴射量を補正する補正手段とを備え、上記駆動手段は上記補正後の目標燃料噴射量の値に従って上記駆動信号を出力し、上記補正手段は、所定期間における各気筒の平均排気温度を各気筒の排気温度として算出すると共に、その各気筒の排気温度を用いて全気筒の平均排気温度を算出し、その全気筒の平均排気温度と最も近い排気温度である気筒の排気温度を上記基準排気温度として決定し、上記基準排気温度と各気筒の排気温度との偏差をそれぞれ算出し、その偏差に基づいて各気筒毎に上記目標燃料噴射量を補正するものである。
【０００９】
また、上記補正手段は、エンジンのアイドル時に上記目標燃料噴射量の補正を実行するようにしても良い。
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、多気筒エンジンの各気筒にそれぞれ設けられた燃料噴射弁と、上記燃料噴射弁を駆動する駆動信号を出力する駆動手段と、少なくともエンジンの回転速度とアクセル開度とを検出するための検出手段と、少なくとも上記検出手段により検出されたエンジン回転速度とアクセル開度とに基づいて上記各燃料噴射弁から各気筒の燃焼室に噴射する目標燃料噴射量を決定する手段とを備えた燃料噴射制御装置において、上記各気筒の排気通路にそれぞれ設けられた排気温度センサーと、上記各排気温度センサーから検出された各気筒の排気温度に基づいて基準排気温度を決定し、この基準排気温度と各気筒の排気温度との偏差に基づいて各気筒毎に上記目標燃料噴射量を補正する補正手段とを備え、上記駆動手段は上記補正後の目標燃料噴射量の値に従って上記駆動信号を出力し、上記補正手段は、所定期間における各気筒の平均排気温度を各気筒の排気温度として算出すると共に、上記所定期間における上記目標燃料噴射量の平均値を算出し、かつ、少なくとも上記目標燃料噴射量の平均値と上記所定期間におけるエンジン温度などのエンジン運転状態を示すパラメータとから、上記所定期間における推定排気温度を、予め定められた演算式又はマップに従って算出し、その推定排気温度を上記基準排気温度として決定し、上記基準排気温度と各気筒の排気温度との偏差をそれぞれ算出し、その偏差に基づいて各気筒毎に上記目標燃料噴射量を補正するものである。
【００１１】
ここで、上記補正手段は、エンジンのアイドル時に上記補正を実行するようにしても良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１３】
本実施形態は、燃料としてのジメチルエーテル（以下ＤＭＥという）を各気筒の燃焼室に直接噴射するＤＭＥエンジンに対して適用したものであり、まず、図１を用いてＤＭＥエンジンの燃料供給システム全体について説明する。
【００１４】
この燃料供給システムでは、車両のシャシ（図示せず）側に、燃料（ＤＭＥ）が充填された燃料タンク１が設けられる。燃料タンク１内にはＤＭＥ圧送用の圧送ポンプ２が設けられる。燃料タンク１内の燃料は圧送ポンプ２によって燃料パイプ３を通って、エンジンＥ側に設けられた燃料噴射ポンプ５に供給される。燃料噴射ポンプ５にはエンジンＥの各気筒の燃焼室内に燃料を噴射するための燃料噴射弁（インジェクタ）６，６，…が複数接続されたコモンレール７が接続される。図１ではエンジンＥが６気筒エンジンであり、燃料噴射弁６，６，…は各気筒に一つずつ、合計６個設けられる。燃料噴射ポンプ５は燃料を燃焼室内に噴射するのに適した圧力まで高めてコモンレール７に送る。
【００１５】
燃料噴射ポンプ５にはポンプ隙間部よりリークした燃料を燃料タンク１に戻すための燃料戻しパイプ８が接続される。燃料戻しパイプ８の途中には、コモンレール７から余剰分の燃料を燃料タンク１に戻すための燃料戻しパイプ９が接続される。この燃料戻しパイプ９には圧力調整弁（ＰＣＶ）１０が設けられており、コモンレール７内の圧力を燃料噴射に必要な圧力に調整する。コモンレール７には圧力センサー１１が設けられており、コモンレール７内の燃料の圧力が圧力センサー１１により検出される。圧力センサー１１の検出値は電子制御ユニット（ＥＣＵ）１２に送信される。なお、図中、１３は燃料クーラー、１５は燃料遮断弁を示す。
【００１６】
ＥＣＵ１２は、各燃料噴射弁６，６，…に駆動信号（コマンドパルス）を出力して各燃料噴射弁６，６，…を駆動する。ＥＣＵ１２には、エンジンＥの回転速度を検出するエンジン回転センサー１６、アクセル開度を検出するアクセル開度センサー１７、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサー１８等の検出手段が接続されており、各検出手段１６，１７，１８の検出値がＥＣＵ１２に送信される。
【００１７】
ＥＣＵ１２は、エンジン回転センサー１６により検出された実際のエンジン回転速度と、アクセル開度センサー１７により検出された実際のアクセル開度とに基づいて、予め入力されたマップに従って各燃料噴射弁６より噴射する燃料の目標燃料噴射量Ｑｄを決定する。ＥＣＵ１２は基本的にはこの目標燃料噴射量Ｑｄに従って駆動信号を出力し、各燃料噴射弁６を駆動する。
【００１８】
また、ＥＣＵ１２にはエンジンＥのクランク位相を検出する位相センサー１９が接続されており、その検出値がＥＣＵ１２に送信される。ＥＣＵ１２は位相センサー１９からの検出値に基づいて、各気筒の燃料噴射弁６をそれぞれ最適なタイミングで駆動する。
【００１９】
さて、「従来の技術」及び「発明が解決しようとする課題」の欄でも説明したように、ＤＭＥは発熱量が低いので、燃料噴射弁６の噴口径を大きく、あるいは噴口数を多くする必要があるため、エンジンアイドル時など目標燃料噴射量Ｑｄが小さいときに制御が粗くなる場合がある。その結果、同一の目標燃料噴射量Ｑｄに相当する駆動信号を各燃料噴射弁６に出力しても、実際に各燃料噴射弁６から噴射される燃料の量が均一にならず、気筒間でバラツキが発生するおそれがある。
【００２０】
そこで本実施形態では、気筒間の燃料噴射量のバラツキをなくすために各気筒の排気温度に基づいて目標燃料噴射量Ｑｄを補正する。
【００２１】
即ち、図１に示すように、各気筒の排気通路２０，２０，…にそれぞれ排気温度センサー２１，２１，…が設けられ、各排気温度センサー２１の検出値がＥＣＵ１２に送信される。ＥＣＵ１２は、各排気温度センサー２１の検出値に基づいて基準排気温度を決定し、この基準排気温度と各気筒の排気温度との偏差に基づいて各気筒毎に目標燃料噴射量Ｑｄを補正する。これによって、各気筒の排気温度が均一化される。排気温度は燃料噴射量にほぼ比例するため、結果的に各気筒の燃料噴射量が均一化される。
【００２２】
図２及び図３のフロー図を用いて、参考例における目標燃料噴射量Ｑｄの補正方法について説明する。ここでは、エンジンＥは４気筒エンジンであり、目標燃料噴射量Ｑｄの補正はエンジンアイドル時のみ行うものとして説明する。
【００２３】
まず、図２を用いて目標燃料噴射量Ｑｄに対する補正係数の決定方法を説明する。この制御フローはＥＣＵ１２により繰り返し実行される。
【００２４】
最初にステップＳ１０１において、現在エンジンがアイドル状態であるか否かを判定する。この判定は例えばエンジン回転センサー１６及びアクセル開度センサー１７からの検出値により判定される。エンジンがアイドル状態であると判定された場合、ステップＳ１０２に進みタイマをカウントする。続いて、ステップＳ１０３に進み、各気筒の排気温度センサー２０からの検出値をそれぞれ各気筒の排気温度Ｔｅ１〜Ｔｅ４として読み込む（記憶する）。
【００２５】
次に、ステップＳ１０４に進み、タイマーの計測値Ｔが予め設定した所定期間Ｔｏよりも大きいか否かを判定する。タイマーの計測値Ｔが所定期間Ｔｏよりも小さければ、再びスタートから繰り返し、エンジンが依然としてアイドル状態であればステップＳ１０３に進み各気筒の排気温度Ｔｅ１〜Ｔｅ４の読み込みを継続する。
【００２６】
ステップＳ１０４において、タイマの計測値Ｔが所定期間Ｔｏよりも大きいと判定されたならば、ステップＳ１０５に進み、各気筒毎に所定期間Ｔｏにおける平均排気温度Ａｖ．Ｔｅ１〜Ａｖ．Ｔｅ４（図２ではアッパーラインで示す）をそれぞれ算出する。この各気筒の平気排気温度Ａｖ．Ｔｅ１〜Ａｖ．Ｔｅ４をそれぞれ各気筒の排気温度として設定する。
【００２７】
続いて、ステップＳ１０６に進み、ステップＳ１０５で算出した各気筒の排気温度Ａｖ．Ｔｅ１〜Ａｖ．Ｔｅ４を用いて、全気筒の平均排気温度Ａｖ．Ｔｅ（図２ではアッパーラインで示す）を算出する。具体的には全気筒の排気温度Ａｖ．Ｔｅ１〜Ａｖ．Ｔｅ４を合計して気筒数で割る。この全気筒の平気排気温度Ａｖ．Ｔｅを各気筒の排気温度の偏差を算出するための基準排気温度として設定する。
【００２８】
次に、ステップＳ１０７に進み、各気筒の排気温度Ａｖ．Ｔｅ１〜Ａｖ．Ｔｅ４と基準排気温度Ａｖ．Ｔｅとの差を各気筒毎にそれぞれ求め、その差を用いて予め定められた演算式又はマップに従って各気筒毎に補正係数Ｋ１〜Ｋ４を決定する。その後、ステップＳ１０８に進みタイマをリセットする。
【００２９】
一方、ステップＳ１０１において、現在エンジンＥがアイドル状態でないと判定された場合、参考例ではアイドル時以外は補正を実行しないので、補正係数の決定は行わず、ステップＳ１０８に進みタイマをリセットする。
【００３０】
次に図３を用いて、図２のフローで決定した補正係数Ｋ１〜Ｋ４を用いた目標燃料噴射量Ｑｄの補正方法を説明する。
【００３１】
まず、ステップＳ２０１において、現在エンジンＥがアイドル状態であるか否かを判定する。エンジンＥがアイドル状態であると判定された場合、ステップＳ２０２に進み、エンジン回転センサー１６及びアクセル開度センサー１７の検出値に基づいて目標燃料噴射量Ｑｄを決定する。続いて、ステップＳ２０３に進み、図２のフローで決定した各気筒の補正係数Ｋ１〜Ｋ４を読み込む。
【００３２】
次に、ステップＳ２０４にて、各気筒毎に目標燃料噴射量Ｑｄに補正係数Ｋ１〜Ｋ４をそれぞれ乗じて目標燃料噴射量Ｑｄを補正する。そして、ステップＳ２０５に進み、各気筒の補正後の目標燃料噴射量Ｑ１〜Ｑ４に相当する駆動信号（コマンドパルス）をそれぞれ決定し、各気筒毎に最適のタイミングで駆動信号を燃料噴射弁６に出力する（ステップＳ２０６）。
【００３３】
一方、ステップＳ２０１において、現在エンジンＥがアイドル状態でないと判定された場合、参考例ではアイドル時以外は補正を実行しないので、ステップＳ２０７に進み通常の燃料噴射制御を実行する。即ち、各気筒毎に最適のタイミングで目標燃料噴射量Ｑｄに相当する駆動信号を出力する。
【００３４】
このように、参考例では、各気筒の所定期間の平均排気温度を各気筒の排気温度として算出すると共に、その各気筒の排気温度を用いて全気筒の平均排気温度を算出し、その全気筒の平均排気温度を基準排気温度として決定する。そして、基準排気温度と各気筒の排気温度との偏差をそれぞれ算出し、その偏差に基づいて各気筒毎に目標燃料噴射量Ｑｄを補正する。これにより、各気筒間の排気温度がほぼ均一化され、ひいては各気筒間の燃料噴射量がほぼ均一化される。よって、気筒間の燃料噴射量のバラツキに伴うエンジン回転速度の変動や、燃焼騒音の発生を防止できる。また、アイドル回転速度を高める必要がなく燃費の悪化を回避できる。
【００３５】
更に、目標燃料噴射量Ｑｄの補正はアイドル運転状態に移行する毎に補正係数を演算して行われるものであり、エンジン出荷時等の新品状態で一度だけ行うものではないので、例えば、燃料噴射弁６の経年劣化などにより各気筒の燃料噴射量にバラツキが生じてきたような場合であっても、そのバラツキを無くすのに有効である。
【００３６】
なお、ＤＭＥエンジンでは、燃料噴射量が多いほど排気温度が上昇するため、排気温度が基準排気温度よりも高い気筒では補正係数は１よりも小さい値となり補正後の目標燃料噴射量は補正前の値よりも小さくなる。逆に、基準排気温度よりも低い気筒では補正係数は１よりも大きい値となり、補正後の目標燃料噴射量は補正前の値よりも大きくなる。
【００３７】
また、参考例では目標燃料噴射量Ｑｄの補正はエンジンＥのアイドル時にのみ行うようにしているが、エンジンの全ての領域で実行することも可能である。
【００３８】
また、参考例では、目標燃料噴射量Ｑｄに補正係数Ｋ１〜Ｋ４を乗じて補正するとして説明したが、目標燃料噴射量Ｑｄに加算あるいは減算して補正するようにしても良い。
【００３９】
次に、本実施形態について説明すると、参考例では全気筒の平均排気温度Ａｖ．Ｔｅを基準排気温度として設定するとして説明したが、本実施形態では、平均排気温度Ａｖ．Ｔｅに最も近い排気温度の気筒を基準気筒とし、その気筒の排気温度（Ａｖ．Ｔｅ１〜Ａｖ．Ｔｅ４のうちいずれか一つ）を基準排気温度として設定する。その場合、基準気筒以外の気筒の排気温度と基準気筒の排気温度との差を求めて、その差に基づいて各気筒の補正係数を決定する。本実施形態では、基準気筒の目標燃料噴射量Ｑｄは補正しないことになるため、制御を簡易化できるというメリットがある。
【００４０】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
【００４１】
この形態は上記実施形態と補正係数の決定方法が異なるものであり、図４を用いて補正係数の決定方法を説明する。
【００４２】
最初にステップＳ３０１において、現在エンジンＥがアイドル状態であるか否かを判定する。エンジンＥがアイドル状態であると判定された場合、ステップＳ３０２に進みタイマをカウントする。続いて、ステップＳ３０３に進み、各気筒の排気温度センサー２０からの検出値をそれぞれ各気筒の排気温度Ｔｅ１〜Ｔｅ４として読み込む（記憶する）。次にステップＳ３０４に進み、エンジン回転センサー１６及びアクセル開度センサー１７の検出値に基づいて目標燃料噴射量Ｑｄを決定する。
【００４３】
次にステップＳ３０５に進み、タイマーの計測値Ｔが予め設定した所定期間Ｔｏよりも大きいか否かを判定する。タイマーの計測値Ｔが所定期間Ｔｏよりも小さければ、再びスタートから繰り返し、エンジンが依然としてアイドル状態であればステップＳ３０３での各気筒の排気温度Ｔｅ１〜Ｔｅ４の読み込み、ステップＳ３０４での目標燃料噴射量Ｑｄの決定を継続する。
【００４４】
ステップＳ３０５において、タイマの計測値Ｔが所定期間Ｔｏよりも大きいと判定されたならば、ステップＳ３０６に進み、各気筒毎に所定期間Ｔｏにおける平均排気温度Ａｖ．Ｔｅ１〜Ａｖ．Ｔｅ４（図４ではアッパーラインで示す）をそれぞれ算出する。この平均排気温度Ａｖ．Ｔｅ１〜Ａｖ．Ｔｅ４をそれぞれ各気筒の排気温度として設定する。
【００４５】
続いてステップＳ３０７に進み、所定期間Ｔｏにおける目標燃料噴射量Ｑｄの平均値Ａｖ．Ｑｄ（図４ではアッパーラインで示す）を算出する。次にステップＳ３０８に進み、ステップＳ３０７で算出した平均目標燃料噴射量Ａｖ．Ｑｄと、所定期間Ｔｏにおけるエンジン温度、吸気温度、過給圧力などのエンジン運転状態を示す各種パラメータとを用いて、所定期間Ｔｏにおける推定排気温度Ｔｓを算出する。推定排気温度Ｔｓとは、各燃料噴射弁６から平均目標噴射量Ａｖ．Ｑｄの燃料が噴射されたときの排気温度のことであり、その算出は、ＥＣＵ１２に予め入力された演算式又はマップに従って実行される。演算式及びマップは、予め試験等により求めておく。エンジンＥのアイドル時以外でも目標燃料噴射量Ｑｄの補正を行う場合は、あらゆる運転状態に応じて推定排気温度Ｔｓを算出するための演算式又はマップを求めておくことになる。
【００４６】
なお、推定排気温度Ｔｓの算出に用いるエンジン温度としては、冷却水温度、潤滑油温度、シリンダブロック温度などを用いることができる。
【００４７】
このステップＳ３０８で算出した推定排気温度Ｔｓを、各気筒の排気温度の偏差を算出するための基準排気温度として設定する。
【００４８】
次に、ステップＳ３０９に進み、各気筒の排気温度Ａｖ．Ｔｅ１〜Ａｖ．Ｔｅ４と基準排気温度Ｔｓとの差を求め、その差に基づいて予め定められた演算式又はマップに従って各気筒毎に補正係数Ｋ’１〜Ｋ’４をそれぞれ決定する。その後、ステップＳ３１０に進みタイマをリセットする。
【００４９】
一方、ステップＳ３０１において、現在エンジンＥがアイドル状態でないと判定された場合、本実施形態ではアイドル時以外は補正を実行しないので、補正係数の決定は行わず、ステップＳ３１０に進みタイマをリセットする。
【００５０】
そして、上記参考例と同様に図３に示すフローに従って補正係数Ｋ’１〜Ｋ’４を用いて各気筒毎に目標燃料噴射量Ｑｄを補正する。この形態では、各燃料噴射弁６の実際の燃料噴射量を、目標燃料噴射量Ｑｄとほぼ同一の値で均一化させることができる。
【００５１】
これまで、エンジンＥは４気筒エンジンとして説明してきたが、本発明は２気筒以上であれば気筒数に制約はない。
【００５２】
また、本発明はＤＭＥエンジンに対して特に有効なものであるが、軽油を燃料とするディーゼルエンジンなどにも適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、多気筒エンジンの各気筒間の燃料噴射量のバラツキを防止できるという優れた効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態を適用するＤＭＥエンジンの燃料供給システムの概略図である。
【図２】 参考例における補正係数決定の制御フロー図である。
【図３】 参考例における目標燃料噴射量の補正制御フロー図である。
【図４】 本発明の他の実施形態における補正係数決定の制御フロー図である。
【符号の説明】
６ 燃料噴射弁
１２ ＥＣＵ（駆動手段、補正手段）
１６ エンジン回転センサー（検出手段）
１７ アクセル開度センサー（検出手段）
２０ 排気通路
２１ 排気温度センサー
Claims (4)
- 多気筒エンジンの各気筒にそれぞれ設けられた燃料噴射弁と、上記燃料噴射弁を駆動する駆動信号を出力する駆動手段と、少なくともエンジンの回転速度とアクセル開度とを検出するための検出手段と、少なくとも上記検出手段により検出されたエンジン回転速度とアクセル開度とに基づいて上記各燃料噴射弁から各気筒の燃焼室に噴射する目標燃料噴射量を決定する手段とを備えた燃料噴射制御装置において、
上記各気筒の排気通路にそれぞれ設けられた排気温度センサーと、
上記各排気温度センサーから検出された各気筒の排気温度に基づいて基準排気温度を決定し、この基準排気温度と各気筒の排気温度との偏差に基づいて各気筒毎に上記目標燃料噴射量を補正する補正手段とを備え、
上記駆動手段は上記補正後の目標燃料噴射量の値に従って上記駆動信号を出力し、
上記補正手段は、所定期間における各気筒の平均排気温度を各気筒の排気温度として算出すると共に、その各気筒の排気温度を用いて全気筒の平均排気温度を算出し、その全気筒の平均排気温度と最も近い排気温度である気筒の排気温度を上記基準排気温度として決定し、
上記基準排気温度と各気筒の排気温度との偏差をそれぞれ算出し、その偏差に基づいて各気筒毎に上記目標燃料噴射量を補正することを特徴とする燃料噴射制御装置。 - 上記補正手段は、エンジンのアイドル時に上記目標燃料噴射量の補正を実行する請求項１記載の燃料噴射制御装置。
- 多気筒エンジンの各気筒にそれぞれ設けられた燃料噴射弁と、上記燃料噴射弁を駆動する駆動信号を出力する駆動手段と、少なくともエンジンの回転速度とアクセル開度とを検出するための検出手段と、少なくとも上記検出手段により検出されたエンジン回転速度とアクセル開度とに基づいて上記各燃料噴射弁から各気筒の燃焼室に噴射する目標燃料噴射量を決定する手段とを備えた燃料噴射制御装置において、
上記各気筒の排気通路にそれぞれ設けられた排気温度センサーと、
上記各排気温度センサーから検出された各気筒の排気温度に基づいて基準排気温度を決定し、この基準排気温度と各気筒の排気温度との偏差に基づいて各気筒毎に上記目標燃料噴射量を補正する補正手段とを備え、
上記駆動手段は上記補正後の目標燃料噴射量の値に従って上記駆動信号を出力し、
上記補正手段は、所定期間における各気筒の平均排気温度を各気筒の排気温度として算出すると共に、上記所定期間における上記目標燃料噴射量の平均値を算出し、かつ、少なくとも上記目標燃料噴射量の平均値と上記所定期間におけるエンジン温度などのエンジン運転状態を示すパラメータとから、上記所定期間における推定排気温度を、予め定められた演算式又はマップに従って算出し、その推定排気温度を上記基準排気温度として決定し、
上記基準排気温度と上記各気筒の排気温度との偏差をそれぞれ算出し、その偏差に基づいて各気筒毎に上記目標燃料噴射量を補正することを特徴とする燃料噴射制御装置。 - 上記補正手段は、エンジンのアイドル時に上記補正を実行する請求項３記載の燃料噴射制御装置。
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