JP4158733B2

JP4158733B2 - 燃料噴射装置

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Publication number: JP4158733B2
Application number: JP2004095727A
Authority: JP
Inventors: 甲次宮本; 浩酒井; 智加門脇
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2024-03-29
Also published as: EP1582728A3; DE602005026474D1; EP1582728B1; JP2005282422A; EP1582728A2

Description

本発明は、車両に搭載されたディーゼルエンジンにおける燃料噴射装置に関する。

従来、車両に搭載されたディーゼルエンジンの各動作サイクルにおいて、複数回の燃料噴射を行う燃料噴射装置が公知である。この従来装置では、当該エンジンに駆動力を発生させるための燃料噴射（以下、メイン噴射とする）を行う前に、パイロット噴射と呼ばれる燃料噴射を行い、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減させたり、当該エンジンの燃焼音を低減させたりする。また、メイン噴射の後には、ポスト噴射と呼ばれる燃料噴射を行い、当該エンジンの後段に設置された排気浄化装置が捕獲したパティキュレート（粒子状物質）を燃焼させることも行う。前述したメイン噴射、パイロット噴射、ポスト噴射は、その各々が複数回に分けて行われることもある。

従来装置では、ディーゼルエンジンの各動作サイクルにおいて、複数回の燃料噴射を行うことで、排気ガスに含まれる窒素酸化物の量を低減させたり、当該エンジンの燃焼音を低減させたりした。また、排気浄化装置に捕獲されたパティキュレートの燃焼も行わせた。しかしながら、従来装置では、ディーゼルエンジンの各動作サイクルにおいて、常に複数回の燃料噴射を行う。そのため、当該エンジンの負荷が大きくなると、車両の燃費が極度に低下することがある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、車両の燃費を考慮した燃料噴射を行うことが可能な燃料噴射装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の燃料噴射装置は、車両に搭載されたディーゼルエンジンにおける燃料噴射装置であって、燃料噴射装置は、ディーゼルエンジンに駆動力を発生させるための燃料噴射としてのメイン噴射を当該エンジンの各動作サイクルにおいて行うとともに、前記ディーゼルエンジンの後段に設置された排気浄化装置から堆積信号を受信した場合には、ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与である燃料噴射を、当該エンジンの各動作サイクルにおいて、単数または複数回行う噴射手段を備え、車両の燃費を取得する取得手段と、車両の走行状態から想定される、車両の想定燃費を算出する算出手段と、取得手段が取得した車両の燃費が、算出手段が算出した車両の想定燃費よりも低下した場合、前記排気浄化装置が捕獲したパティキュレートを燃焼させるための噴射であって、前記メイン噴射の後に行われ、ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与な燃料噴射であるポスト噴射を禁止する噴射制御手段とを備えることを特徴とする。

このように、本発明の燃料噴射装置では、噴射制御手段は、取得手段によって取得された車両の燃費が、算出手段によって算出された車両の想定燃費よりも低下すると、噴射手段が行う、ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与な燃料噴射であるポスト噴射を禁止する。前述の禁止動作により、ディーゼルエンジンの各動作サイクルにおいて、噴射手段から噴射される燃料の総量が減少するため、車両の燃費が向上する。本燃料噴射装置を用いることにより、ディーゼルエンジンの負荷が大きくなった場合でも、車両の燃費が極度に低下するのを防止でき、当該車両の燃費を考慮した燃料噴射を行うことが可能となる。
ここで、請求項２に記載のように、前記噴射制御手段は、前記ポスト噴射を禁止することに加えて、前記メイン噴射の前に行われ、前記ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与な燃料噴射であるパイロット噴射も禁止してもよい。

請求項３に記載のように、車両が、加速状態、減速状態、定速状態のいずれの状態あるかを判定する加減速判定手段を設け、算出手段は、加減速判定手段の判定結果に基づいて、車両の想定燃費を算出することが望ましい。加減速判定手段の判定結果に基づいて、車両の想定燃費を算出することにより、噴射制御手段は、車両の加減速状態も加味して、前述の禁止動作を行うか否かを決定することができる。

請求項４に記載のように、加減速判定手段によって、車両が加速状態、減速状態、定速状態の各々であると判定された場合、算出手段は、所定の燃費である加速燃費、減速燃費、定速燃費の各々を、車両の想定燃費として算出することが望ましい。これにより、車両が加速状態、減速状態、定速状態の各々の場合における、当該車両の想定燃費を算出するための専用のハードウェアやソフトウェアは不要となり、設計面およびコスト面から好ましい。

請求項５に記載のように、車両に荷物が積載されているか否かを判定する積載判定手段を設け、算出手段は、積載判定手段の判定結果に基づいて、車両の想定燃費を算出することが望ましい。積載判定手段の判定結果に基づいて、車両の想定燃費を算出することにより、噴射制御手段は、車両への荷物の積載状況も加味して、前述の禁止動作を行うか否かを決定することができる。

請求項６に記載のように、積載判定手段によって、車両に荷物が積載または未積載であると判定された場合、算出手段は、所定の燃費である積載燃費または未積載燃費を、車両の想定燃費として算出することが望ましい。これにより、車両に荷物が積載されている場合と積載されていない場合とにおける、当該車両の想定燃費を算出するための専用のハードウェアやソフトウェアは不要となり、設計面およびコスト面から好ましい。

請求項７に記載のように、算出手段は、加減速判定手段の判定結果と、積載判定手段の判定結果とに基づいて、車両の想定燃費を算出することとしても良い。これにより、噴射制御手段は、車両の加減速状態と、当該車両への荷物の積載状況の両方を加味して、前述の禁止動作を行うか否かを決定することができ、さらに好ましいのである。

請求項８に記載のように、算出手段は、加減速判定手段の判定結果に対応する加速燃費、減速燃費、定速燃費のいずれかと、積載判定手段の判定結果に対応する積載燃費または未積載燃費とを比較し、より燃費の悪い方を、車両の想定燃費として算出することが望ましい。噴射制御手段が行う禁止動作は、車両の燃費の低下が大きい場合を除いて、できる限り抑えることが好ましい。車両の想定燃費を上記のように算出することで、噴射制御手段は、車両の燃費が大きく低下した場合にのみ、前述の禁止動作を行うこととなり、当該禁止動作の実行をできる限り抑えることができる。

請求項９に記載のように、取得手段は、外部装置である燃費計測装置から、当該装置が計測した車両の燃費を取得することが望ましい。これにより、車両の燃費を算出するためのハードウェアやソフトウェアを新たに設ける必要が無く、設計面およびコスト面から、より好ましい。

請求項１０に記載のように、車両の走行に関する情報を記憶する記憶手段を設け、噴射制御手段は、車両の始動時においては、記憶手段に記憶された車両の走行に関する情報を利用して、禁止動作を行うか否かを決定することが望ましい。車載機器の中には、車両が始動した後、所定時間が経過するまでは確実な動作を行えないものもある。前述した加減速判定手段や積載判定手段も、その一例となりうる。車両の走行に関する情報を記憶手段に記憶するとともに、車両の始動時には、記憶された車両の走行に関する情報を用いることで、噴射制御手段は、車両の始動直後から、前述の禁止動作を行うか否かを、より確実に決定することができる。また、前述の禁止動作を行うか否かを、ドライバの癖を反映して決定することも可能となる。

請求項１１に記載のように、噴射制御手段は、ディーゼルエンジンの動作状態がアイドリング状態になった場合、噴射手段が行う、ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与である燃料噴射を許可することが望ましい。ディーゼルエンジンの動作状態がアイドリング状態となった場合、車両は停止状態となっており、ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与である燃料噴射を行っても、車両の燃費が極度に低下することはないためである。

請求項１２に記載のように、噴射制御手段に対して、ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与である燃料噴射を許可するよう指示する指示手段を設け、噴射制御手段は、指示手段から指示を取得した場合、噴射手段が行う、ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与である燃料噴射を許可することが望ましい。これにより、取得手段が取得した車両の燃費や、算出手段が算出した車両の想定燃費に関わらず、ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与である燃料噴射を許可することが可能となる。

請求項１３に記載のように、ディーゼルエンジンは、外部装置であり当該エンジンからの排気に含まれる粒子状物質を捕獲する捕獲装置と接続され、噴射手段が行う、ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与である燃料噴射は、少なくとも、捕獲装置が捕獲した粒子状物質を燃焼させるために行われる燃料噴射を含むことが望ましい。捕獲装置が捕獲した粒子状物質を燃焼させるために行われる燃料噴射は、当該装置に捕獲された粒子状物質が所定量以上になるまでに行えば良く、当該燃料噴射を一時的に禁止しても、車両の走行やディーゼルエンジンの動作に対する影響が小さいためである。

請求項１４に記載のように、噴射制御手段によって、ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与である燃料噴射が禁止された状態が、所定時間以上継続した場合、警告動作を行う警告手段を設けることが望ましい。例えば、車両が登り坂を長時間走行している場合等、ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与である燃料噴射が禁止された状態が、長時間継続することがある。このことは、長時間に渡って、上記の捕獲装置が捕獲した粒子状物質を燃焼させることができないことを意味しており、好ましくない。前述の状態が所定時間以上継続した場合に警告動作を行う警告手段を設けることで、ドライバは、前述の状態が所定時間以上継続し、捕獲装置が捕獲した粒子状物質を燃焼させることができないことを把握できる。

図１は、本発明の一実施形態における燃料噴射装置１の全体構成を示すブロック図である。本燃料噴射装置１は、車両に搭載されたディーゼルエンジンであるエンジン２に対する燃料噴射装置に適用される。さらに、エンジン２の後段には排気浄化装置３が接続され、エンジン２から排出される排気ガスは排気浄化装置３によって浄化された後に、車外へと排出されるよう構成される。また、本燃料噴射装置１は、車両の燃費を計測する燃費計測装置４とも接続される。

図１に示すように、車速算出器１１は、例えば車輪の回転を検出するセンサを備え、図示しない車輪の回転数に基づいて車両の走行速度を算出する。車両の走行速度に関しては、車軸の回転を検出する車軸センサ等の検出結果に基づいて算出することとしても良い。また、ＧＰＳ等の位置検出器が検出した車両位置から、所定時間における車両の移動距離を算出するとともに、当該算出結果に基づいて、車両の走行速度を算出しても良い。

加速度算出器１２は、例えば弾性体に接続された極板を有する可変容量のコンデンサを備え、車両が加速および減速した際の、弾性体の伸び縮みに伴う極板の位置変位に起因する、コンデンサの静電容量の変化に基づき、車両の加速度を算出する。車両の加速度に関しては、３Ｄジャイロスコープ等を用いて算出しても良いし、前述した車速算出器１１の算出結果に基づいて算出しても良い。

回転数算出器１３は、例えばエンジン２の図示しないクランクシャフトの回転を検出するセンサを備え、当該センサの検出結果に基づいて、所定時間におけるエンジン２の回転数を算出する。エンジン２の回転数に関しては、トランスミッションのセットポジションおよび車軸の回転数等に基づいて算出しても良い。

積載検出器１４は、例えば車両の荷台床面に設置された圧力センサを備え、当該圧力センサの検出結果に従って、車両の荷台に荷物が積載されているか否かを示す積載信号を出力する。車両の荷台に荷物が積載されているか否かに関しては、赤外線センサ等を用いて検出しても良い。

メモリ１５は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリであり、車両の荷台に荷物が積載されている場合と、当該荷台に荷物が積載されていない場合における燃費パラメータを、積載データベースとして記憶する。また、車両が加速状態、減速状態、定速状態の各々の場合における燃費パラメータを、走行データベースとして記憶する。前述の各データベースに関しては、ハードディスクやＤＶＤ−ＲＡＭ等に記憶しても良い。

操作スイッチ１６は、例えば押しボタン式のスイッチであり、当該スイッチが押されると、強制噴射信号が出力される。強制噴射信号に関しては、車載用のディスプレイに操作キーを表示するとともに、その操作キーを押したことを検出するタッチパネルを備えたタッチスイッチを用意するとともに、当該タッチスイッチにタッチされた場合に出力することとしても良い。

インジェクタ１７は、周知のコモンレール方式を採用した燃料噴射器であり、後述するエンジンＥＣＵ１８から燃料噴射信号を取得すると、エンジン２の図示しない燃焼室内へ、当該信号の示す噴射量だけ燃料噴射を行う。なお、前述した燃料噴射に関しては、コモンレール方式に限定されるものではなく、例えばジャーク方式を採用することとしても良い。

エンジンＥＣＵ１８は、周知のコンピュータから構成され、図示しないアクセルペダルの踏み込み度合いに応じた燃料噴射量を算出するとともに、算出した燃料噴射量に基づいて複数の燃料噴射信号を生成する。そして、エンジン２のクランクシャフトの回転角度を検出する、図示しない回転角度センサからのセンサ出力に基づき、生成した複数の燃料噴射信号をインジェクタ１７へ出力して、エンジン２の動作を制御する。

具体的には、エンジンＥＣＵ１８は、アクセルペダルの踏み込み度合いに応じて算出した燃料噴射量から、エンジン２の燃焼工程における燃料噴射である、プレ噴射、メイン噴射、アフタ噴射を行うための、３種類の燃料噴射信号（プレ噴射信号、メイン噴射信号、アフタ噴射信号）を生成する。回転角度センサからのセンサ出力から、エンジン２が燃焼工程に入ったと判断される場合、エンジンＥＣＵ１８は、プレ噴射信号、メイン噴射信号、アフタ噴射信号をインジェクタ１７へ順に出力し、プレ噴射、メイン噴射、アフタ噴射を行わせる。本実施形態のエンジン２はディーゼルエンジンであるため、前述した３種類の燃料噴射が行われた直後に、エンジン２の燃焼室内で燃焼が起こり、エンジン２のクランクシャフトに駆動力が発生する。すなわち、前述した３種類の燃料噴射は、主に、エンジン２に駆動力を発生させる燃料噴射である。

さらに、エンジンＥＣＵ１８は、車両の起動直後においては、パイロット噴射と呼ばれる燃料噴射もインジェクタ１７に行わせる。具体的には、回転角度センサからのセンサ出力から、エンジン２が圧縮工程に入ったと判断される場合、エンジンＥＣＵ１８は、パイロット噴射信号をインジェクタ１７へ出力し、パイロット噴射を行わせる。このパイロット噴射は、エンジン２の燃焼工程において発生する燃焼音を低減させたり、エンジン２から排出される排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の量や、パティキュレート（粒子状物質）の量を低減させたりするために行われるものであり、その燃料噴射量は、アクセルペダルの踏み込み度合いに関わらず、常に一定である。

また、エンジンＥＣＵ１８は、排気浄化装置３からＰＭ堆積信号を受信した場合には、ポスト噴射と呼ばれる燃料噴射をインジェクタ１７に行わせる。具体的には、回転角度センサからのセンサ出力から、エンジン２が排気工程に入ったと判断される場合、エンジンＥＣＵ１８は、所定のポスト噴射信号をインジェクタ１７へ出力し、ポスト噴射を行わせるのである。このポスト噴射は、噴射された燃料を排気ガスと共に排気浄化装置３へ流入させて、排気浄化装置３が捕獲したパティキュレート（粒子状物質）を燃焼させるために行われるものであり、前述のパイロット噴射の場合と同様、その燃料噴射量は、アクセルペダルの踏み込み度合いに関わらず、常に一定である。

なお、前述したパイロット噴射およびポスト噴射は、エンジン２に駆動力を発生させない（駆動力の発生に不関与な）燃料噴射である。エンジン２の各動作サイクルにおいて行われる燃料噴射の一例を、図２に示す。

特に本実施形態では、エンジンＥＣＵ１８は、ポスト噴射が禁止されているか否かを示す図示しない禁止フラグを内部に有する。この禁止フラグは、ポスト噴射が禁止されている場合に１にセットされ、ポスト噴射が許可されている場合に０にリセットされるフラグである。禁止フラグがセットされている場合、エンジンＥＣＵ１８は、排気浄化装置３からＰＭ堆積信号を受信した場合でも、ポスト噴射信号を出力せず、インジェクタ１７にポスト噴射を行わせない。前述の禁止フラグのセット・リセットに関しては、エンジンＥＣＵ１８が行う。エンジンＥＣＵ１８は、回転角度センサからのセンサ出力から、エンジン２が排気工程に入ったと判断される場合、外部装置であり、車両の燃費を計測する燃費計測装置４から、車両の燃費を取得する。さらに、車両の走行状態に基づいた、当該車両の想定燃費を算出する。取得した車両の燃費が、算出された車両の想定燃費よりも低下した（悪化した）場合、エンジンＥＣＵ１８は、禁止フラグを１にセットする。一方、取得した車両の燃費が、算出された車両の想定燃費を上回った（向上した）場合や、回転数算出器１３が算出したエンジン２の回転数から、エンジン２がアイドリング状態になったと判断される場合、エンジンＥＣＵ１８は、禁止フラグを０にリセットする。また、操作スイッチ１６から、ポスト噴射を強制的に行わせる強制噴射信号が出力された場合にも、禁止フラグを０にリセットする。

前述した車両の想定燃費に関しては、以下の手順で算出される。まず、エンジンＥＣＵ１８は、積載検出器１４から出力される積載信号を取得し、当該信号が示す、車両の荷台における荷物の積載の有無と対応する燃費パラメータを、メモリ１５の積載データベースから読み出す。そして、読み出した燃費パラメータに所定の定数を乗算し、積載燃費を算出する。この積載燃費は、荷物の積載の有無に応じた、当該車両の一般的な燃費を示すものである。次に、加速度算出器２が算出した車両の加速度から、車両の加減速状態（加速状態、減速状態、定速状態）と対応する燃費パラメータを、メモリ１５の走行データベースから読み出す。そして、読み出した燃費パラメータに所定の定数を乗算し、加減速燃費を算出する。この加減速燃費は、加速状態、減速状態、定速状態の各々に応じた、当該車両の一般的な燃費を示すものである。最後に、算出された積載燃費と加減速燃費とを比較し、より大きい方（より燃費が悪い方）に対して所定の補正係数を乗算して、車両の想定燃費を算出する。

なお、本実施形態では、禁止フラグのセット・リセットによって、ポスト噴射を禁止・許可しているが、エンジン２が行う５種類の燃料噴射のうち、特にポスト噴射の禁止・許可を行う理由としては、ポスト噴射は、排気浄化装置３が捕獲したパティキュレートが所定量以上になるまでに行えば良く、当該噴射を一時的に禁止しても、車両の走行やエンジン２の動作に対する影響が小さいためである。

排気浄化装置３は、エンジン２から排出される排気ガスを吸入して図示しない排気浄化フィルタを通過させ、排気ガスに含まれるパティキュレートを捕獲して、排気ガスの浄化を行う。浄化された排気ガスは、車外へと排出される。なお、排気浄化フィルタに捕獲されたパティキュレートは、当該フィルタを通過する排気ガスに対して、エンジン２の燃料蒸気を含ませることにより、燃焼させて除去する構成となっている。

さらに、排気浄化装置３には、排気浄化フィルタを通過する前の排気ガスの圧力と、排気浄化フィルタを通過した後の排気ガスの圧力との圧力差を検出する、差圧センサ３１を備える。排気浄化装置３は、差圧センサ３１が検出した圧力差が所定の圧力差よりも大きい場合、すなわち、排気浄化フィルタに所定量以上のパティキュレートが捕獲されている場合には、燃料噴射装置１へＰＭ堆積信号を出力する。

燃費計測装置４は、車両に設けられた燃料タンクから取り出される燃料量を計測する図示しない取出量計測器と、車両の走行距離を計測する図示しない距離計測器とを内蔵し、各計測器からの計測結果に基づき、所定時間毎における車両の燃費を計測する。燃費計測装置４に関しては、燃料噴射装置１に内蔵することとしても良い。また、エンジンＥＣＵ１８が、各種センサからの出力に基づいて算出することとしても良い。

図３は、本実施形態の燃料噴射装置１が、禁止フラグのセットおよびリセットを行う処理に関するフローチャートである。本フローチャートの処理は、回転角度センサからのセンサ出力から、エンジン２が排気工程に入ったと判断される場合に、実行が開始される。

ステップ３０１では、エンジンＥＣＵ１８は、操作スイッチ１６から強制噴射信号が出力されたか否かを判定する。強制噴射信号が出力された場合は、車両の燃費にかかわらず、ポスト噴射を許可させる必要があるためである。強制噴射信号が出力された場合には、ステップ３０９へ進む。出力されなかった場合は、ステップ３０２へ進む。

ステップ３０２では、回転数算出器１３が算出したエンジン２の回転数から、エンジン２がアイドリング状態であるか否かを判定する。エンジン２がアイドリング状態である場合、車両は停止状態となっており、ポスト噴射を行っても車両の燃費が極度に低下することはないためである。エンジン２がアイドリング状態であると判定された場合は、ステップ３０９へ進む。そうでない場合は、ステップ３０３へ進む。

ステップ３０３では、燃費計測装置４が計測した車両の燃費を取得する。ステップ３０４では、積載燃費の算出を行う。本ステップにおける詳細な処理については、後述する（図４参照）。ステップ３０５では、加減速燃費の算出を行う。本ステップにおける詳細な処理についても、後述する（図５参照）。

ステップ３０６では、ステップ３０４で算出した積載燃費と、ステップ３０５で算出した加減速燃費とを比較し、より大きい方（より燃費が悪い方）に補正係数を乗算して、車両の想定燃費を算出する。これにより、車両の加減速状態と、当該車両への荷物の積載状況の両方を加味して、車両の想定燃費を算出できる。また、積載燃費と加減速燃費のうち、より大きい方を車両の想定燃費とすることで、車両の燃費の低下が大きい場合にのみ、ポスト噴射を禁止することができる。

ステップ３０７では、ステップ３０３で取得した車両の燃費が、ステップ３０６で算出した車両の想定燃費よりも大きい（より燃費が悪い）か否かを判定する。取得した車両の燃費が、算出した車両の想定燃費よりも大きい場合は、ステップ３０８へ進む。そうでない場合は、ステップ３０９へ進む。

ステップ３０８では、禁止フラグを１にセットして処理を終了する。その後、エンジンＥＣＵ１８は、排気浄化装置３からＰＭ堆積信号を受信しても、インジェクタ１７へポスト噴射信号を出力せず、ポスト噴射を行わせない。一方、ステップ３０９では、禁止フラグを０にリセットして、処理を終了する。この場合、エンジンＥＣＵ１８は、排気浄化装置３からＰＭ堆積信号を受信すると、インジェクタ１７へポスト噴射信号を出力し、ポスト噴射を行わせる。これにより、排気浄化装置３の排気浄化フィルタに捕獲されたパティキュレートは燃焼し、除去される。

図４は、本実施形態の燃料噴射装置１が、積載燃費を算出する処理に関するフローチャートである。本フローチャートの処理は、前述した図３のフローチャートにおける、ステップ３０４の処理に対応する。

ステップ４０１では、エンジンＥＣＵ１８は、積載検出器１４から出力される積載信号を取得する。ステップ４０２では、ステップ４０１で取得した積載信号から、車両の荷台に荷物が積載されているか否かを判定する。荷物が積載されている場合は、ステップ４０３へ進む。積載されていない場合は、ステップ４０４へ進む。

ステップ４０３では、メモリ１５に記憶された積載データベースから、車両の荷台に荷物が積載されている場合の燃費パラメータを読み出し、ステップ４０５へ進む。一方、ステップ４０４では、車両の荷台に荷物が積載されていない場合の燃費パラメータを読み出し、ステップ４０５へ進む。

ステップ４０５では、ステップ４０３またはステップ４０４で読み出した燃費パラメータに所定の定数を乗算して積載燃費を算出し、処理を終了する。

図５は、本実施形態の燃料噴射装置１が、加減速燃費を算出する処理に関するフローチャートである。本フローチャートの処理は、前述した図３のフローチャートにおける、ステップ３０５の処理に対応する。

ステップ５０１では、エンジンＥＣＵ１８は、加速度算出器１２が算出した車両の加速度を取得する。ステップ５０２では、ステップ５０１で取得した加速度から、車両が加速状態であるか否かを判定する。車両が加速状態であると判定された場合は、ステップ５０４へ進む。そうでない場合は、ステップ５０３へ進む。

ステップ５０３では、ステップ５０１で取得した加速度から、車両が減速状態であるか否かを判定する。車両が減速状態であると判定された場合は、ステップ５０５へ進む。そうでない場合は、ステップ５０６へ進む。

ステップ５０４では、メモリ１５に記憶された走行データベースから、車両が加速状態である場合の燃費パラメータを読み出し、ステップ５０７へ進む。ステップ５０５では、メモリ１５に記憶された走行データベースから、車両が減速状態である場合の燃費パラメータを読み出し、ステップ５０７へ進む。ステップ５０６では、メモリ１５に記憶された走行データベースから、車両が定速状態である場合の燃費パラメータを読み出し、ステップ５０７へ進む。

ステップ５０７では、ステップ５０４、ステップ５０５、ステップ５０６のいずれかのステップで読み出された燃費パラメータに、所定の定数を乗算して加減速燃費を算出し、処理を終了する。

このように、本実施形態の燃料噴射装置では、エンジンＥＣＵ１８の内部に、ポスト噴射が禁止されているか否かを示す禁止フラグが設けられる。エンジン２が排気工程に入ったと判断される場合、エンジンＥＣＵ１８は、燃費計測装置４から車両の燃費を取得するとともに、車両の想定燃費を算出する。取得した車両の燃費が、算出された車両の想定燃費よりも低下している場合、エンジンＥＣＵ１８は禁止フラグを１にセットし、以降のポスト噴射を禁止する。これにより、エンジン２の駆動力の発生に関与しないポスト噴射が禁止され、当該エンジンの各動作サイクルにおいてインジェクタ１７から噴射される燃料の総量が減少するため、車両の燃費が向上する。本燃料噴射装置１を用いることで、ディーゼルエンジンの負荷が大きくなった場合でも、車両の燃費が極度に低下するのを防止でき、当該車両の燃費を考慮した燃料噴射を行うことが可能となる。

次に、前述した実施形態の第１の変形例について説明する。本変形例の燃料噴射装置では、メモリ１５の積載データベースに対し、車両の荷台に荷物が積載されている場合と積載されていない場合とにおける燃費パラメータの代わりに、各燃費パラメータから算出されるべき積載燃費の各々が記憶されている。また、メモリ１５の走行データベースに対し、車両が加速状態、減速状態、定速状態の各々の場合における燃費パラメータの代わりに、各燃費パラメータから算出されるべき加減速燃費の各々が記憶されている。上述した点が、前述の実施形態と異なるポイントである。

本変形例のメモリ１５は、車両の荷台に荷物が積載されている場合と積載されていない場合とにおける積載燃費の各々を、積載データベースとして記憶する。また、車両が加速状態、減速状態、定速状態の各々の場合における加減速燃費の各々を、走行データベースとして記憶する。

本変形例のエンジンＥＣＵ１８は、以下の手順で、車両の想定燃費を算出する。まず、積載検出器１４から出力される積載信号に応じた積載燃費を、メモリ１５の積載データベースから読み出す。次に、加速度算出器２が算出した車両の加速度に応じた加減速燃費を、メモリ１５の走行データベースから読み出す。最後に、前述の積載燃費と加減速燃費とを比較し、より大きい方（より燃費が悪い方）に所定の補正係数を乗算して、車両の燃費を算出する。

その他の構成・動作に関しては、前述の実施形態の場合と同様であるため、説明を省略する。

図６は、本変形例の燃料噴射装置が、積載燃費を算出する処理に関するフローチャートである。本フローチャートの処理は、前述した図４のフローチャートにおける、読み出した燃費パラメータに所定の定数を乗算して、積載燃費を算出する処理を削除するとともに、各ステップにおける燃費パラメータを積載燃費と読み替えたものであるため、説明を省略する。

図７は、本変形例の燃料噴射装置が、加減速燃費を算出する処理に関するフローチャートである。本フローチャートの処理は、前述した図５のフローチャートにおける、読み出した燃費パラメータに所定の定数を乗算して、加減速燃費を算出する処理を削除するとともに、各ステップにおける燃費パラメータを加減速燃費と読み替えたものであるため、説明を省略する。

このように、本変形例の燃料噴射装置では、車両の荷台に荷物が積載されている場合と積載されていない場合とにおける積載燃費が、メモリ１５の積載データベースに記憶される。また、車両が加速状態、減速状態、定速状態の各々の場合における加減速燃費の各々が、メモリ１５の走行データベースに記憶される。これにより、エンジンＥＣＵ１８は、メモリ１５の各データベースから積載燃費および加減速燃費を読み出すだけで良く、積載燃費および加減速燃費を算出するための、専用のハードウェアやソフトウェアは不要であり、設計面およびコスト面から、より好ましい。

次に、前述した実施形態の第２の変形例について説明する。本変形例の燃料噴射装置は、前述の実施形態や変形例の機能に加え、禁止フラグがセットされた状態が所定時間以上継続すると、ドライバに対して、ポスト噴射が所定時間以上行われていないことを警告する。上述した点が、前述の実施形態や変形例と異なるポイントである。

本変形例のエンジンＥＣＵ１８は、禁止フラグを１にセットする際、図示しない内部タイマを起動し、経過時間のカウントを開始する。その後、内部タイマの示す経過時間が所定時間を超えると、エンジンＥＣＵ１８は、ポスト噴射が所定時間以上行われていないことを警告する警告音を、図示しないスピーカから出力させる。なお、禁止フラグが０にリセットされると、エンジンＥＣＵ１８は内部タイマをリセットし、前述の動作を中止する。

図８は、本変形例の燃料噴射装置が、ポスト噴射が所定時間以上行われていないことをドライバに警告する処理に関するフローチャートである。本フローチャートの処理は、禁止フラグが１にセットされるたびに実行される。

ステップ８０１では、エンジンＥＣＵ１８は、内部タイマを起動し、経過時間のカウントを開始する。ステップ８０２では、内部タイマの示す経過時間が所定時間を超えたか否かを判定する。所定時間を超えた場合は、ステップ８０３へ進み、ポスト噴射が所定時間以上行われていないことを警告する警告音を、スピーカから出力させる。未だ所定時間を超えていない場合は、当該判定を繰り返す。

なお、本フローチャートの処理の実行中に、禁止フラグがリセットされた場合、エンジンＥＣＵ１８は、内部タイマをリセットするとともに、本フローチャートの処理を即座に中止する。

このように、本変形例の燃料噴射装置では、エンジンＥＣＵ１８は、禁止フラグを１にセットする際、内部タイマを起動して経過時間のカウントを開始する。その後、内部タイマの示す経過時間が所定時間を超えると、ポスト噴射が所定時間以上行われていないことを警告する警告音を、図示しないスピーカから出力させる。例えば、車両が登り坂を長時間走行している場合等、ポスト噴射が禁止された状態が長時間継続することがある。このことは、排気浄化装置３が捕獲したパティキュレートが、長時間に渡って燃焼させることができないことを意味しており、好ましくない。このような場合には、ポスト噴射が所定時間以上行われていないことを警告する警告音をスピーカから出力させることで、ドライバは、排気浄化装置３が捕獲したパティキュレートが、長時間に渡って燃焼させることができないことを把握できる。

前述した実施形態および各変形例では、禁止フラグが１にセットされている場合には、インジェクタ１７が行うポスト噴射を禁止した。しかしながら、これに限定されるものではなく、エンジン２に駆動力を発生させない燃料噴射であれば、どのような種類の噴射を禁止することとしても良い。その一例として、インジェクタ１７が行うポスト噴射と共に、前述したパイロット噴射も禁止することとしても良い。これにより、エンジン２からの排気ガスに含まれる窒素酸化物の量も多くなり、エンジン２の燃焼音も増大するものの、車両の燃費が極度に低下するのを、より確実に防ぐことができる。また、ポスト噴射またはパイロット噴射のいずれかを選択的に禁止することとしても良い。

さらに、前述の実施形態および各変形例では、エンジン２は、各動作サイクルにおいて、最大５種類の燃料噴射をインジェクタ１７に行うが、これに限定されるものではなく、より多くの種類の燃料噴射をインジェクタ１７に行わせることとしても良い。また、より少ない種類の燃料噴射のみを行わせることとしても良い。さらに、前述した各種類の燃料噴射を、複数回に分けて行うこととしても良い。

また、前述の実施形態および各変形例では、車速算出器や燃費計測装置等の、各種機器からの情報に基づいて、禁止フラグのセット・リセットを行った。しかしながら、前述の各種機器の中には、車両の始動直後においては、初期化処理等によって即座に動作できない機器もある。そのような機器を車両が搭載している場合、車両の始動直後においては、禁止フラグのセット・リセットを行うことができない。そこで、車両の走行中において、当該車両の走行状況を示す走行データをメモリ１５に記憶し、車両の始動直後には、メモリ１５に記憶された走行データに基づいて、禁止フラグのセット・リセットを行うこととしても良い。これにより、以前の走行状況に基づき、車両の始動直後から、禁止フラグのセット・リセットを行うことができる。また、前述の走行データから、例えば車両の始動直後に素早い加速を行う等の、ドライバの癖を鑑みて、禁止フラグのセット・リセットを行うこととしても良い。

前述の実施形態および各変形例では、エンジンＥＣＵ１８は、車両の加減速状態や、車両への荷物の積載状況に基づいて、当該車両の想定燃費を算出した。しかしながら、これらに限定されるものではなく、例えば車両が登坂走行を行っているか否かにも基づいて、当該車両の想定燃費を算出することとしても良い。これにより、車両の走行状態をより正確に反映した想定燃費を算出することができる。

最後に、前述した実施形態および各変形例では、車両に搭載されたディーゼルエンジンの燃料噴射装置に対して本燃料噴射装置を適用したが、これに限定されるものではなく、鉄道や航空機に搭載されたディーゼルエンジンの燃料噴射装置に対しても、好適に利用できる。しかしながら最も好適であるのは、車両に搭載されたディーゼルエンジンの燃料噴射装置に対して本燃料噴射装置を適用した場合であることを言及しておく。

本発明の一実施形態における燃料噴射装置の全体構成を示すブロック図である。本実施形態の燃料噴射装置が、エンジンの各動作サイクルにおいて行う燃料噴射の一例を示す図である。本実施形態の燃料噴射装置が、禁止フラグのセットおよびリセットを行う処理に関するフローチャートである。本実施形態の燃料噴射装置が、積載燃費を算出する処理に関するフローチャートである。本実施形態の燃料噴射装置が、加減速燃費を算出する処理に関するフローチャートである。第１の変形例における燃料噴射装置が、積載燃費を算出する処理に関するフローチャートである。第１の変形例における燃料噴射装置が、加減速燃費を算出する処理に関するフローチャートである。第２の変形例における燃料噴射装置において、ポスト噴射が所定時間以上行われていないことをドライバに警告する処理に関するフローチャートである。

符号の説明

１…燃料噴射装置
１１…車速算出器
１２…加速度算出器
１３…回転数算出器
１４…積載検出器
１５…メモリ
１６…操作スイッチ
１７…インジェクタ
１８…エンジンＥＣＵ
１９…勾配角度算出器
２…エンジン
３…排気浄化装置
３１…差圧センサ

Claims

車両に搭載されたディーゼルエンジンにおける燃料噴射装置であって、前記燃料噴射装置は、前記ディーゼルエンジンに駆動力を発生させるための燃料噴射としてのメイン噴射を当該エンジンの各動作サイクルにおいて行うとともに、前記ディーゼルエンジンの後段に設置された排気浄化装置から堆積信号を受信した場合には、前記ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与である燃料噴射を、当該エンジンの各動作サイクルにおいて、単数または複数回行う噴射手段を備え、
前記車両の燃費を取得する取得手段と、
前記車両の走行状態から想定される、前記車両の想定燃費を算出する算出手段と、
前記取得手段が取得した前記車両の燃費が、前記算出手段が算出した前記車両の想定燃費よりも低下した場合、前記排気浄化装置が捕獲したパティキュレートを燃焼させるための噴射であって、前記メイン噴射の後に行われ、前記ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与な燃料噴射であるポスト噴射を禁止する噴射制御手段とを備えることを特徴とする燃料噴射装置。
前記噴射制御手段は、前記ポスト噴射を禁止することに加えて、前記メイン噴射の前に行われ、前記ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与な燃料噴射であるパイロット噴射も禁止することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
前記車両が、加速状態、減速状態、定速状態のいずれの状態あるかを判定する加減速判定手段を設け、
前記算出手段は、前記加減速判定手段の判定結果に基づいて、前記車両の想定燃費を算出することを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射装置。
前記加減速判定手段によって、前記車両が加速状態、減速状態、定速状態の各々であると判定された場合、前記算出手段は、所定の燃費である加速燃費、減速燃費、定速燃費の各々を、前記車両の想定燃費として算出することを特徴とする請求項３記載の燃料噴射装置。
前記車両に荷物が積載されているか否かを判定する積載判定手段を設け、
前記算出手段は、前記積載判定手段の判定結果に基づいて、前記車両の想定燃費を算出することを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射装置。
前記積載判定手段によって、前記車両に荷物が積載または未積載であると判定された場合、前記算出手段は、所定の燃費である積載燃費または未積載燃費を、前記車両の想定燃費として算出することを特徴とする請求項５記載の燃料噴射装置。
前記算出手段は、前記加減速判定手段の判定結果と、前記積載判定手段の判定結果とに基づいて、前記車両の想定燃費を算出することを特徴とする請求項３または請求項５記載の燃料噴射装置。
前記算出手段は、前記加減速判定手段の判定結果に対応する加速燃費、減速燃費、定速燃費のいずれかと、前記積載判定手段の判定結果に対応する積載燃費または未積載燃費とを比較し、より燃費の悪い方を、前記車両の想定燃費として算出することを特徴とする請求項７記載の燃料噴射装置。
前記取得手段は、外部装置である燃費計測装置から、当該装置が計測した前記車両の燃費を取得することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の燃料噴射装置。
前記車両の走行に関する情報を記憶する記憶手段を設け、
前記噴射制御手段は、前記車両の始動時においては、前記記憶手段に記憶された前記車両の走行に関する情報を利用して、前記禁止動作を行うか否かを決定することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の燃料噴射装置。
前記噴射制御手段は、前記ディーゼルエンジンの動作状態がアイドリング状態になった場合、前記噴射手段が行う、前記ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与である燃料噴射を許可することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の燃料噴射装置。
前記噴射制御手段に対して、前記ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与である燃料噴射を許可するよう指示する指示手段を設け、
前記噴射制御手段は、前記指示手段から前記指示を取得した場合、前記噴射手段が行う、前記ディーゼルエンジンの駆動力の発生に不関与である燃料噴射を許可することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の燃料噴射装置。
前記噴射制御手段によって、前記ポスト噴射が禁止された状態が、所定時間以上継続した場合、警告動作を行う警告手段を設けることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の燃料噴射装置。