JP4269413B2 - 内燃機関用燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの運転状態、冷却水温度および吸気温度に基づいて燃料温度を推定算出し、その算出された燃料温度に基づいて、燃料噴射量制御部材の作動状態を補正制御することが可能な内燃機関用燃料噴射制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術として、特開平１−２９０９４５号公報に開示されているように、回転速度センサを用いてディーゼルエンジンの機関回転数を検出し、燃料温度センサを用いて燃料噴射ポンプ内の燃料温度を検出し、機関回転数および燃料温度に基づいて、ディーゼルエンジンに噴射する燃料噴射量を補正することにより、適正な燃料噴射量制御を行うことは一般的に知られている。
【０００３】
しかし、このディーゼルエンジン用燃料噴射制御装置によれば、燃料温度センサを燃料噴射量制御部材に装着する必要があり、燃料温度センサの取付スペースの確保や精度良く温度を検出するための取付部の加工等が必要となる。このため、製品コストを上昇させる上に、搭載設計上の自由度を損なうという問題が生じている。
【０００４】
そこで、従来より、実開昭６３−４３４７号公報に開示されているように、内燃機関の始動時に、内燃機関が吸入する吸入空気の温度を検出する吸気温センサの指示値に基づいて燃料温度を算出し、その算出した燃料温度に基づいて始動時の燃料増量係数を算出し、その算出した燃料増量係数に基づいて燃料噴射弁の開弁時間を補正するようにした内燃機関用燃料噴射制御装置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の内燃機関用燃料噴射制御装置によれば、車両停止時のように走行風の影響を受けない状態においては、吸気温度と燃料温度とは相関があり、推定可能であるが、車両走行時は吸気温度が走行風の影響を受けており、吸気温度はあまり変化しないのに対し、燃料温度は車両の運転状態に応じて変化するため、吸気温度と燃料温度との相関が必ずしもあるとは言えず、吸気温度だけでは車両の運転領域全般に渡って燃料温度を推定算出することは困難であるという問題が生じている。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされもので、製品コストの低コスト化を図れ、且つ搭載設計上の自由度を損なうことなく、内燃機関の始動時、アイドル運転時、車両走行時のように車両の運転領域全般に渡って、適正な燃料噴射量制御を行うことのできる内燃機関用燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、運転状態検出手段にて検出した内燃機関の運転状態、冷却水温度検出手段にて検出した冷却水温度、および吸気温度検出手段にて検出した吸気温度に基づいて、燃料温度を推定算出する燃料温度算出手段と、この燃料温度算出手段にて推定算出された燃料温度に基づいて、燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、この燃料噴射量算出手段にて算出された燃料噴射量に基づいて、燃料噴射量制御部材の作動状態を制御する噴射量制御手段とを備えている。
そして、燃料温度算出手段は、運転状態検出手段にて検出した内燃機関の運転状態、冷却水温度検出手段にて検出した冷却水温度、および吸気温度検出手段にて検出した吸気温度に基づいて、内燃機関の運転モードを判定する運転モード判定手段、およびこの運転モード判定手段にて判定された内燃機関の運転モードが継続している時間を算出する継続時間算出手段を有している。また、運転モード判定手段にて判定された内燃機関の運転モード、および継続時間算出手段にて算出された継続時間に基づいて、内燃機関へ噴射する燃料温度を推定算出する。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、上記のような構成によって、燃料温度センサを用いることなく、内燃機関を冷却する冷却水温度、内燃機関に吸い込まれる吸気温度、および内燃機関の運転状態から燃料温度を推定算出し、その算出された燃料温度の指示値に基づいて内燃機関に噴射する燃料噴射量を補正制御することができるので、内燃機関の始動時、アイドル運転時、車両走行時のようなエンジン、車両の運転領域全般に渡り、低コストで適正な燃料噴射量制御を行うことができる。
【０００９】
請求項１および請求項２に記載の発明は、図１２に示したように、運転状態検出手段１０１にて検出した内燃機関の運転状態、冷却水温度検出手段１０２にて検出した冷却水温度、および吸気温度検出手段１０３にて検出した吸気温度に基づいて、内燃機関の運転モードを判定する運転モード判定手段１０４と、この運転モード判定手段１０４にて判定された内燃機関の運転モードが継続している時間を算出する継続時間算出手段１０５と、運転モード判定手段１０４にて判定された内燃機関の運転モード、および継続時間算出手段１０５にて算出された継続時間に基づいて、内燃機関へ噴射する燃料温度を推定算出する燃料温度算出手段１０６と、この燃料温度算出手段１０６にて推定算出された燃料温度に応じて補正噴射量を算出する噴射量燃温補正量算出手段１０７と、この噴射量燃温補正量算出手段１０７にて算出された補正噴射量に応じて最終噴射量を算出する最終噴射量算出手段１０８とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１および請求項２に記載の発明によれば、上記のような構成によって、内燃機関の運転状態、冷却水温度および吸気温度に基づいて、内燃機関の運転モードを判定することができる。また、内燃機関の運転モードおよびこの運転モードの継続時間に基づいて、内燃機関へ噴射する燃料温度を推定算出することができる。これにより、内燃機関の始動時、アイドル運転時、車両走行時のようなエンジン、車両の運転領域全般に渡って適正な燃料噴射量制御を行うことができる。
【００１１】
なお、請求項３に記載のように、運転状態検出手段として、内燃機関の機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段、燃料噴射量を検出する噴射量検出手段、車両の走行速度を検出する車速検出手段、あるいはアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段のうちいずれか１つ以上を用いても良い。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、アイドル運転モードや走行運転モードに応じて実際の燃料温度の変化が異なるため、燃料温度算出手段では、運転モード判定手段にて判定された内燃機関の運転モードによって設定される燃料温度算出係数を用いて、内燃機関へ噴射する燃料温度を推定算出することにより、燃料温度を精度良く算出することができる。
【００１３】
例えばアイドル運転モード時には、時間の経過に伴い、ある温度まではほぼリニアに上昇し、その後に安定する傾向にあるため、時間があまり経過しておらず、燃料温度の低い領域の燃料温度算出係数を、時間が大きく経過して、燃料温度の高い領域の燃料温度算出係数よりも大きい値に設定することにより、アイドル運転モード時の燃料温度を精度良く算出することができる。
【００１４】
また、走行運転モード時には、低回転、低負荷領域から高回転、高負荷領域になるにつれて、実際の燃料温度の昇温速度が速くなる傾向にあるため、高回転、高負荷領域になるにつれて燃料温度算出係数を大きい値に設定することにより、走行運転モード時の燃料温度を精度良く算出することができる。
【００１５】
請求項５および請求項６に記載の発明によれば、冷却水温度の昇温特性はサーモスタットの開弁特性により決定される。例えば冷却水温度は、内燃機関の始動後、約８０℃まではほぼリニアに急上昇し、それを越えるとサーモスタットが開弁してラジエータに冷却水が還流する。このため、冷却水温度の昇温速度は鈍り緩やかなカーブを描く。その後に、冷却水温度の上昇に伴いサーモスタットの開弁リフト量が大きくなるため、冷却水温度は約９０〜９５℃付近でほぼ安定する。そして、燃料温度は、冷却水温度の上昇に対し、多少の時間的な遅れを伴うが、冷却水温度の昇温特性と燃料温度の昇温特性とは相関があるため、冷却水温度の昇温特性、つまりサーモスタットの開弁特性によって設定される燃料温度算出係数を用いて、内燃機関へ噴射する燃料温度を推定算出することにより、燃料温度を精度良く算出することができる。
【００１６】
請求項５および請求項７に記載の発明によれば、冷却水温度の昇温特性、つまりサーモスタットの開弁特性によって設定される燃料温度算出係数を用いて、内燃機関へ噴射する燃料温度を推定算出することにより、燃料温度を精度良く算出することができる。そして、内燃機関が始動してからサーモスタットが開弁するまでの第１の領域では、冷却水温度の昇温特性が急であるが、内燃機関始動直後で内燃機関の周りの空気温度や燃料噴射量制御部材の温度が低いため、熱伝導率が低く、燃料温度の昇温速度が遅い傾向にある。また、サーモスタットが開弁してからそのサーモスタットの開弁リフト量が安定するまでの第２の領域では、第１の領域に比べて内燃機関の周りの空気温度や燃料噴射量制御部材の温度が高いため、熱伝導率が高く、第１の領域に比べて燃料温度の昇温速度が速い傾向にある。
【００１７】
また、サーモスタットの開弁リフト量が安定した以降の第３の領域では、第２の領域に比べて内燃機関の周りの空気温度や燃料噴射量制御部材の温度が高く、熱伝導率は高いと考えられるが、冷却水温度の昇温特性が緩やかなため、燃料温度の昇温速度は第２の領域に比べて遅くなる傾向にある。したがって、サーモスタットが開弁してからそのサーモスタットの開弁リフト量が安定するまでの第２の領域の燃料温度算出係数を、第１の領域および第３の領域等の他の領域の燃料温度算出係数よりも大きい値に設定することにより、燃料温度を精度良く算出することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
〔実施例の構成〕
図１ないし図１９は本発明の実施例を示したもので、図１はディーゼルエンジン用電子制御噴射システムの全体構成を示した図である。
【００１９】
本実施例のディーゼルエンジン用電子制御噴射システムは、多気筒（本例では４気筒）のディーゼルエンジン（以下エンジンと略す）１の運転状態、車両の走行状態および運転者の操作量（意思）を各種センサにより検出して、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ・Ｃｏｎｔｒｏｌ・Ｕｎｉｔ：以下ＥＣＵと言う）９に伝えて、各種センサからの情報により最適な燃料噴射量および噴射時期を演算し、それぞれを制御する燃料噴射量制御用、噴射時期制御用アクチュエータに指令するように構成されている。
【００２０】
先ず、本実施例のエンジン１の構造を図１に基づいて簡単に説明する。このエンジン１は、冷却水によって冷却される水冷式のエンジン本体１０と、このエンジン本体１０の吸気マニホールドに連結されて、エンジン本体１０に吸入空気を流入させるための吸気管１１と、エンジン本体１０の排気マニホルールドに連結されて、エンジン本体１０から排気ガスを流出させるための排気管１２とを備えている。
【００２１】
本実施例のエンジン本体１０は、シリンダブロック１３、シリンダヘッド１４およびオイルパン１５等から構成されている。シリンダブロック１３内には、連接棒１７を介してクランク軸（クランクシャフト）１８に連結されたピストン１９が配設されている。
【００２２】
そして、シリンダヘッド１４、ピストン１９およびシリンダ２０によって囲まれた部位には、後記する燃料噴射ノズル３から高圧燃料が噴射される主燃焼室２１が形成されている。また、シリンダヘッド１４には、特に寒冷時のエンジン１の始動を補助するためのグロープラグ２２が装着された副燃焼室２３が形成されている。
【００２３】
ここで、本実施例のエンジン１の冷却方式は、エンジン１を冷却する冷却水をラジエータ（放熱器）で冷却する水冷式である。すなわち、図示しないラジエータを通って冷却された冷却水は、エンジン１で駆動するウォータポンプ（図示せず）でエンジン１のウォータジャケット２４内へ送り込まれて、エンジン内部（シリンダ２０の外周部、シリンダヘッド１４等）を冷却し、サーモスタット（図示せず）を経由し、ラジエータへ戻る。
【００２４】
なお、サーモスタットは、冷却水温度が所定温度（例えば８０℃）以上に上昇すると、ラジエータに冷却水が還流するように開弁し、その後は冷却水温度の上昇に伴い開弁リフト量が大きくなる流量制御弁である。
【００２５】
そして、エンジン１の吸気管１１の途中には、絞り弁（スロットルバルブ）２５が配設されている。また、吸気管１１に排気再循環ガス（ＥＧＲガス）を導く排気ガス還流管２６の途中には、ＥＧＲバルブ２７が配設されている。
【００２６】
絞り弁２５は、バキュームポンプ（Ｖ／Ｐ）２８によって駆動されると、吸気管１１内に形成される吸気通路の開度を変更することで吸入空気量を調節する。また、ＥＧＲバルブ２７は、バキュームポンプ（Ｖ／Ｐ）２９によって駆動されると、排気ガス還流管２６内に形成される還流通路の開度を変更することで排気ガス還流量（ＥＧＲ量）を調節する。
【００２７】
ここで、エンジン１には、ＥＣＵ９にセンサ信号を送るセンサとして、吸気温センサ４１、吸気圧センサ４２、水温センサ４３およびクランク角センサ４４等が装着されている。
【００２８】
吸気温センサ４１は、エンジン１のエアクリーナ４０に配設されて、エンジン１の吸気管１１内に吸入される吸入空気温度（吸気温度）を検出する吸気温度検出手段である。
【００２９】
吸気圧センサ４２は、吸気管１１に配設されて、エンジン１の吸気管１１内に吸入される吸入空気圧力（吸気圧）を検出する吸気圧検出手段である。水温センサ４３は、エンジン１のシリンダブロック１３に配設されて、ウォータジャケット２４内を還流する冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段である。クランク角センサ４４は、エンジン１のシリンダブロック１３の下部側壁に配設されて、クランク軸１８の角度を検出するクランク角度検出手段である。
【００３０】
ここで、本実施例のディーゼルエンジン用電子制御噴射システムの燃料配管系には、燃料タンク（図示せず）内の燃料を汲み上げるフィードポンプ（図示せず）と、フィードポンプにより吸い出された燃料を加圧する分配型燃料噴射ポンプ（以下噴射ポンプと略す）２と、この噴射ポンプ２から高圧燃料が圧送される複数個（本例では４個）の燃料噴射ノズル３とが配設されている。
【００３１】
燃料噴射ノズル３は、エンジン１のシリンダヘッド１４に各気筒に対応して個別に取り付けられて、噴射ポンプ２によって高圧に加圧された燃料をより良い着火、燃焼が得られるように霧化させると共に、空気と良く混合させるために各副燃焼室２３の大きさ、形状に合わせ隅々まで行き渡せる機能を有する。
【００３２】
次に、本実施例の噴射ポンプ２の構造を図１に基づいて簡単に説明する。なお、噴射ポンプ２の構成は、周知であるので、噴射ポンプ２全体の詳細な説明は省略し、本発明の燃料噴射制御装置に必要な構成について説明する。
【００３３】
噴射ポンプ２は、エンジン１のクランク軸１８にベルト等を介して連結されたポンプ駆動軸（図示せず）の回転により駆動されて燃料を加圧し、その加圧されて高圧となった燃料を各気筒毎の燃料噴射ノズル３に圧送する。そして、ポンプ駆動軸には、円盤状のパルサ（図示せず）が取り付けられている。そして、パルサの外周面には、エンジン１の気筒数と同数（本実施例では４箇所）の欠歯が等角度間隔で形成され、各欠歯の間には、所定数の突起が等角度間隔で形成されている。
【００３４】
パルサの外周面と対向する位置には、パルサの外周面に形成された突起が横切る毎に検出信号を発生する回転速度センサ（ポンプ角センサ）４５が配設されている。この回転速度センサ４５は、本発明の運転状態検出手段に相当するもので、噴射ポンプ２の回転速度、すなわち、エンジン１の機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段である。
【００３５】
また、噴射ポンプ２に取り付けられるアクチュエータとして、エンジン１の各副燃焼室２３内への燃料噴射量を変更する燃料噴射量制御部材４、およびエンジン１の各副燃焼室２３内への燃料噴射時期を変更する噴射時期制御部材５が搭載されている。
【００３６】
燃料噴射量制御部材４は、電磁コイルが通電されていない状態で開弁して高圧室内の燃料を燃料室へ溢流し、電磁コイルが通電されている状態で閉弁して高圧室から燃料室への燃料の溢流を止める電磁スピル弁（ＳＰＶ）等が使用される。噴射時期制御部材５は、噴射ポンプ２のタイマ装置の制御油圧として作用する燃料圧力を調整するタイミングコントロールバルブ（ＴＣＶ）等が使用される。
【００３７】
ＥＣＵ９は、本発明の運転モード判定手段、継続時間算出手段、燃料温度算出手段、燃料噴射量制御手段、燃料噴射量算出手段、噴射量燃温補正量算出手段、最終噴射量算出手段を構成するものである。このＥＣＵ９の内部には、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータが設けられ、各種センサからのセンサ信号は、ＥＣＵ９内の入力回路（ＩＮＰＵＴ）によってＡ／Ｄ変換された後にマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
【００３８】
そして、各種センサとは、吸気温センサ４１、吸気圧センサ４２、水温センサ４３、クランク角センサ４４、回転速度センサ４５、アクセル開度センサ４６、車速センサ４７、エアコンスイッチ（Ａ／Ｃ・ＳＷ）５１、イグニッションスイッチ（ＩＧ・ＳＷ）５２、ニュートラルスイッチ（Ｎ・ＳＷ）５３、スタータスイッチ（ＳＴ・ＳＷ）５４等である。
【００３９】
アクセル開度センサ４６は、アクセルペダル４８の踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度検出手段である。車速センサ４７は、車両の走行速度を検出する車速検出手段である。
【００４０】
エアコンスイッチ５１は、車両用空調装置（エアコン：Ａ／Ｃ）の運転開始（ＯＮ）および運転停止（ＯＦＦ）を検出するためのスイッチである。ニュートラルスイッチ５３は、車両の自動変速機を変速するためのセレクトレバーがニュートラル（Ｎ）位置に設定されているか否かを検出するためのスイッチである。
【００４１】
ＥＣＵ９の出力回路（ＯＵＴＰＵＴ）には、燃料噴射量制御部材４、噴射時期制御部材５、グロープラグ２２、バキュームポンプ２８、２９およびメインリレー３０等が接続されている。これにより、燃料噴射量制御部材４、噴射時期制御部材５、グロープラグ２２、バキュームポンプ２８、２９およびメインリレー３０は、ＥＣＵ９によって電子制御される。
【００４２】
〔実施例の制御方法〕
次に、本実施例のディーゼルエンジン用電子制御噴射システムの制御方法を図１ないし図１１に基づいて簡単に説明する。ここで、図２ないし図７はＥＣＵ９の制御プログラムを示した制御フローチャートである。
【００４３】
先ず、各種センサからのセンサ信号および各種スイッチからのスイッチ信号を取り込む。具体的には、エンジン回転速度（ＮＥ）、アクセル開度（ＡＣＣＰＦ）、燃料噴射量（ＱＦＩＮ）、冷却水温度（ＴＨＷ）、吸気温度（ＴＨＡ）、車速、吸気圧力、スタータスイッチ信号、アイドルスイッチ信号を取り込む（ステップＳ１）。
【００４４】
次に、ステップＳ１で得た情報に基づいて、エンジン１の始動時か否かを判定する（ステップＳ２）。この判定結果がＹＥＳの場合には、全てのカウンタＣ１〜Ｃ１４をクリアする（ステップＳ３）。次に、始動時判定フラグをＯＮし、他の運転モード判定フラグをＯＦＦする（ステップＳ４）。
【００４５】
次に、ステップＳ１で取り込んだ冷却水温度（ＴＨＷ）、吸気温度（ＴＨＡ）のデータを用いて、予め設定された始動時の燃料温度算出係数（ＥＫＳＴ）とで下記の数１の式に基づいて始動時燃料温度（ＴＨＦＳＯ）を求める（ステップＳ５）。
【数１】
ＴＨＦＳＯ＝（ＴＨＷ＋ＴＨＡ）×ＥＫＳＴ
【００４６】
ここで、数１の式は、始動時の燃料温度と冷却水温度と吸気温度とには相関があることから導かれた式である。これは、図８にエンジン停止後の燃料温度と冷却水温度と吸気温度の変化を実験的に求めたグラフを示す。このグラフからも確認できるように、燃料温度は冷却水温度と吸気温度と同様にエンジン停止後の時間経過に伴い温度低下していき、最終的には雰囲気温度にて安定する。
【００４７】
ここで、燃料温度は常に冷却水温度と吸気温度との間に位置しており、３つの温度には相関があることが分かる。よって、エンジン１の始動時の冷却水温度と吸気温度が分かれば、始動時の燃料温度が推定可能である。このため、実験結果により最適な算出式（数１の式）を導いた。ここで、始動時の燃料温度算出係数（ＥＫＳＴ）は実験結果により最適な値に予め設定されている。
次に、ステップＳ５で算出された始動時燃料温度（ＴＨＦＳＯ）を燃料温度（ＴＨＦＳ）として取り込む（ステップＳ６）。
【００４８】
また、ステップＳ２の判定結果がＮＯの場合、すなわち、エンジン１の始動時ではないと判定された場合には、アイドル運転モード時であるか否かを判定する。具体的には、エンジン回転速度（ＮＥ）がアイドル回転速度であるか否かを判定する（ステップＳ７）。この判定結果がＹＥＳの場合には、燃料温度（ＴＨＦＳ）がアイドル運転判定燃料温度（ＥＴＨＦＳＩＤＬ）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ８）。この判定結果がＹＥＳの場合には、アイドル１フラグがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ９）。
【００４９】
この判定結果がＮＯの場合には、他の運転モードからアイドル１運転モードに切り替わったことを示し、他の運転モード継続カウンタＣ２〜Ｃ１４を全てクリアする（ステップＳ１０）。次に、アイドル１判定フラグをＯＮし、他の運転モード判定フラグを全てＯＦＦする（ステップＳ１１）。次に、他の運転モードからアイドル１運転モードへ切り替わった時の燃料温度（ＴＨＦＳ）の値をＴＨＦＳＭとしてメモリする（ステップＳ１２）。
【００５０】
次に、アイドル１運転モード継続時間（Ｃ１）をカウントする（ステップＳ１３）。次に、ステップＳ１２でメモリされたＴＨＦＳＭと予め設定されたアイドル１燃料温度算出係数（ＥＫ１）とアイドル１運転モード継続時間（Ｃ１）とを用いて、下記の数２の式に基づいてアイドル１運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ１）を求める（ステップＳ１４）。
【数２】
ＴＨＦＳ１＝ＴＨＦＳＭ＋ＥＫ１×Ｃ１
【００５１】
ここで、数２の式は、燃料温度は運転モードとその運転モードの継続時間に相関があることから導かれた式で、アイドル１燃料温度算出係数（ＥＫ１）は予め実験により求め、最適な値に設定されている。
次に、ステップＳ１４で算出されたアイドル１運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ１）を燃料温度（ＴＨＦＳ）として取り込む（ステップＳ１５）。
【００５２】
また、ステップＳ９の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、アイドル１フラグがＯＮと判定された場合には、アイドル１運転モードが継続中であることを示し、ステップＳ１３でアイドル１運転モード継続時間（Ｃ１）をインクリメントし、ステップＳ１４でアイドル１運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ１）を算出し、ステップＳ１５で燃料温度（ＴＨＦＳ）を同様にして求める。
【００５３】
また、ステップＳ８の判定結果がＮＯの場合、すなわち、燃料温度（ＴＨＦＳ）がアイドル運転モード判定燃料温度（ＥＴＨＦＳＩＤＬ）よりも大きいと判定された場合には、アイドル２フラグがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ１６）。この判定結果がＮＯの場合には、他の運転モードからアイドル２モードに切り替わったことを示し、他の運転モード継続カウンタＣ１およびＣ３〜Ｃ１４を全てクリアする（ステップＳ１７）。
【００５４】
次に、アイドル２判定モードフラグをＯＮし、他の運転モード判定フラグを全てＯＦＦする（ステップＳ１８）。次に、他の運転モードからアイドル２運転モードへ切り替わった時の燃料温度（ＴＨＦＳ）の値をＴＨＦＳＭとしてメモリする（ステップＳ１９）。
【００５５】
次に、アイドル２運転モード継続時間（Ｃ２）をカウントする（ステップＳ２０）。次に、ステップＳ１９でメモリされたＴＨＦＳＭと予め設定されたアイドル２燃料温度算出係数（ＥＫ２）とアイドル２運転モード継続時間（Ｃ２）とを用いて、下記の数３の式に基づいてアイドル２運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ２）を求める（ステップＳ２１）。
【数３】
ＴＨＦＳ２＝ＴＨＦＳＭ＋ＥＫ２×Ｃ２
【００５６】
ここで、数３の式は、数２の式と同様にして導き出された式で、アイドル２燃料温度算出係数（ＥＫ２）は予め最適な値に設定されている。
次に、ステップＳ２１で算出されたアイドル２運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ２）を燃料温度（ＴＨＦＳ）として取り込む（ステップＳ２２）。
【００５７】
また、ステップＳ１６の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、アイドル２フラグがＯＮと判定された場合には、アイドル２運転モードが継続中であることを示し、ステップＳ２０でアイドル２運転モード継続時間（Ｃ２）をインクリメントし、ステップＳ２１でアイドル２運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ２）を算出し、ステップＳ２２で燃料温度（ＴＨＦＳ）を同様にして求める。
【００５８】
ここで、アイドル運転モード時に設定される燃料温度算出係数（ＥＫ１、ＥＫ２）について説明する。図９はアイドル運転時の燃料温度の変化を実験的に求めたグラフである。
【００５９】
この図９のグラフからも確認できるように、アイドル運転時の燃料温度は時間の経過に伴い、ある温度まではほぼリニアに上昇し、その後、安定する傾向にある。これは、燃料温度が低い場合はエンジンからの輻射熱やエンジンルーム内の雰囲気温度の上昇により燃料温度は上昇していくが、ある程度の温度上昇後は、エンジン負荷が小さく、エンジンの発熱量も少ないため、エンジンルーム内の雰囲気温度も上昇せず安定の方向に向かう。それに伴い燃料温度も安定する。
【００６０】
この結果、本発明においては、アイドル運転時は燃料温度の低い領域：アイドル１と燃料温度の高い領域：アイドル２の２つの運転モードに分けて算出するようにしている。アイドル運転モード判定燃料温度（ＥＴＨＦＳＩＤＬ）は、燃料温度がほぼ安定した値に設定し、燃料温度算出係数（ＥＫ１）は少なくとも燃料温度算出係数（ＥＫ２）に対し大きい値（ＥＫ１＞ＥＫ２）に設定するのが好ましい。精度良く、燃料温度を算出するため、それぞれの値は予め実験により求めた最適な値に設定する。
【００６１】
また、ステップＳ７の判定結果がＮＯの場合、すなわち、アイドル運転時ではないと判定された場合には、エンジン回転速度（ＮＥ）が運転モード判定エンジン回転速度（ＥＮＥＴＨＦＳ）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２３）。この判定結果がＹＥＳの場合には、燃料噴射量（ＱＦＩＮ）が運転モード判定噴射量（ＥＱＴＨＦＳ）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２４）。この判定結果がＹＥＳの場合には、その時の冷却水温度（ＴＨＷ）が運転モード判定冷却水温度（ＥＴＨＷ１Ｌ）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２５）。
【００６２】
この判定結果がＹＥＳの場合には、運転モード１１フラグがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ２６）。この判定結果がＮＯの場合には、他の運転モードから運転モード１１に切り替わったことを示し、他の運転モード継続カウンタＣ１、Ｃ２およびＣ４〜Ｃ１４を全てクリアする（ステップＳ２７）。
【００６３】
次に、運転モード１１判定フラグをＯＮし、他の運転モード判定フラグを全てＯＦＦする（ステップＳ２８）。次に、他の運転モードから運転モード１１へ切り替わった時の燃料温度（ＴＨＦＳ）の値をＴＨＦＳＭとしてメモリする（ステップＳ２９）。
【００６４】
次に、運転モード１１継続時間（Ｃ３）をカウントする（ステップＳ３０）。次に、ステップＳ２９でメモリされたＴＨＦＳＭと予め設定された運転モード１１燃料温度算出係数（ＥＫ３）と運転モード１１継続時間（Ｃ３）とを用いて、下記の数４の式に基づいて運転モード１１時の燃料温度（ＴＨＦＳ３）を求める（ステップＳ３１）。
【数４】
ＴＨＦＳ３＝ＴＨＦＳＭ＋ＥＫ３×Ｃ３
【００６５】
ここで、数４の式は、数２の式と同様にして導き出された式で、運転モード１１燃料温度算出係数（ＥＫ３）は予め最適な値に設定されている。
次に、ステップＳ３１で算出された運転モード１１時の燃料温度（ＴＨＦＳ３）を燃料温度（ＴＨＦＳ）として取り込む（ステップＳ３２）。
【００６６】
ここで、走行運転モード毎に設定される燃料温度算出係数（ＥＫ３〜ＥＫ１４）について説明する。図１０は低回転、低負荷の領域での冷却水温度と燃料温度の変化を実験的に求めたグラフである。この図１０のグラフを用いて燃料温度算出係数の関係について説明する。
【００６７】
燃料温度の昇温特性は冷却水温度の上昇に伴い、傾きの異なるほぼリニアな３段階の昇温特性からなる。その３段階の運転領域をそれぞれ運転モード１１、１２、１３とし、それぞれの昇温特性から求めた燃料温度算出係数をそれぞれＥＫ３、ＥＫ４、ＥＫ５とする。また、精度良く算出するためにこれらの係数の大きさは、少なくともＥＫ４はＥＫ３、ＥＫ５に対しそれよりも大きい値に設定されるのが好ましい。
【００６８】
以下にその理由を述べる。燃料温度はエンジンからの輻射熱による熱伝達により昇温することは公知であり、そのエンジンからの輻射熱の大きさは冷却水温度に比例すると考えられる。また、冷却水温度の昇温特性は、エンジンの運転条件、サーモスタットの開弁特性等により決定される。
【００６９】
図１０の例で冷却水温度はエンジン始動後、約８０℃まではほぼリニアに急上昇し、それを越えるとサーモスタットが開弁するため、昇温速度は鈍り緩やかなカーブを描く、その後、冷却水温度の上昇に伴い、サーモスタットの開弁リフト量が大きくなるため、約９０℃〜９５℃付近でほぼ安定する。
【００７０】
上記のような冷却水温度の昇温特性によるエンジンからの輻射熱の熱量も、同様の特性になっていると考えられるが、ここで、燃料温度はエンジンルーム内の空気や燃料噴射量制御部材を透過し、熱伝達により昇温するため、冷却水温度の上昇に対し、時間的に遅れを伴う。また、昇温速度は空気や燃料噴射量制御部材の熱伝導率の影響を受ける。
【００７１】
図１０の例で燃料温度算出係数ＥＫ３、ＥＫ４に相当する部分は時間的な遅れを考慮すると、冷却水温度が約８０℃までの急上昇している領域が相当すると考えられる。
【００７２】
ＥＫ４＞ＥＫ３となるのはＥＫ３の領域はエンジン始動直後で、エンジン周りの空気温度、燃料噴射量制御部材の温度が低いため、熱伝達率は低い。ＥＫ４の領域はＥＫ３の領域に比べて空気温度、燃料噴射量制御部材の温度が高いため、熱伝達率が高く、燃料温度の昇温速度は速くなるためである。
【００７３】
また、ＥＫ４＞ＥＫ５となるのはＥＫ５の領域はＥＫ４の領域に比べて空気温度、燃料噴射量制御部材の温度が高く、熱伝導率は高いと考えられているが、冷却水温度の昇温特性が緩やかなため、燃料温度の昇温速度はＥＫ４に比べて遅くなるためである。
【００７４】
ここで、運転モードを判定する冷却水温度（ＥＴＨＷ１Ｌ、ＥＴＨＷ１Ｈ）は実験によって最適な値に設定することが好ましいが、通常、ＥＴＨＷ１Ｌの値はサーモスタットの開弁温度付近になり、ＥＴＨＷ１Ｈの値はサーモスタットの全開温度付近になる。これらの傾向は、他の運転モード領域（運転モード２１〜２３、３１〜３３、４１〜４３）においても同様である。
【００７５】
図１０の例では、低回転、低負荷領域を示したが、これらの傾向は他の運転モード領域（運転モード２１〜２３、３１〜３３、４１〜４３）においても同様である。また、運転領域が高回転、高負荷になるにつれて、エンジンからの輻射熱量も増大し、燃料温度の昇温速度も速くなるため、燃料温度算出係数も大きくなることは実験的に分かっており、それらの係数値を予め実験によって求めた最適な値に設定することにより、燃料温度を精度良く算出できる。
【００７６】
また、ステップＳ２６の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、運転モード１１フラグがＯＮと判定された場合には、運転モード１１が継続中を示し、ステップＳ３０で運転モード１１継続時間（Ｃ３）をインクリメントし、ステップＳ３１で運転モード１１時の燃料温度（ＴＨＦＳ３）を算出し、ステップＳ３２で燃料温度（ＴＨＦＳ）を同様にして求める。
【００７７】
以下同様にして、ステップＳ３３〜Ｓ１１７の判定処理や演算処理を行って、エンジン回転速度（ＮＥ）、燃料噴射量（ＱＦＩＮ）、冷却水温度（ＴＨＷ）より各運転モード１２、１３、２１〜２３、３１〜３３、４１〜４３を判定し、それぞれの運転モードの継続時間（Ｃ４〜Ｃ１４）をカウントし、各運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ４〜ＴＨＦＳ１４）を算出し、その算出された各運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ４〜ＴＨＦＳ１４）を燃料温度（ＴＨＦＳ）として取り込む。
【００７８】
次に、ステップＳ６、Ｓ１５、Ｓ２２、Ｓ３２、Ｓ４０、Ｓ４７、Ｓ５５、Ｓ６３、Ｓ７０、Ｓ７９、Ｓ８７、Ｓ９４、Ｓ１０２、Ｓ１１０、Ｓ１１７で算出された各運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ）が、燃料温度上限値（ＥＴＨＦＳＭＡＸ）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１２１）。この判定結果がＹＥＳの場合には、各エンジン回転速度（ＮＥ）毎に予め設定された標準燃料温度（ＴＨＦＳＯＵＴ、図１１（ａ）参照）と燃料温度（ＴＨＦＳ）との燃料温度差（ΔＴＨＦＳ）を求める（ステップＳ１２３）。
【００７９】
次に、ステップＳ１２３で求めた燃料温度差（ΔＴＨＦＳ）とエンジン回転速度（ＮＥ）の値に基づいて補正噴射量（ＱＡＴＨＦＳ）を制御特性マップ（図１１（ｂ）参照）より求める（ステップＳ１２４）。ここで、制御特性（ＱＡＴＨＦＳ）マップは、予め実験等により最適な値に設定されている。
【００８０】
次に、エンジン回転速度（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣＣＰＦ）とから算出されるベース噴射量（ＱＢＡＳＥ）とステップＳ１２４で求めた補正噴射量（ＱＡＴＨＦＳ）とを用いて最終噴射量（ＱＦＩＮ）を算出する（ステップＳ１２５）。
【００８１】
また、ステップＳ１２１の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、各運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ）が燃料温度上限値（ＥＴＨＦＳＭＡＸ）以上であると判定された場合には、燃料温度（ＴＨＦＳ）は燃料温度上限値（ＥＴＨＦＳＭＡＸ）に達していることを示し、燃料温度（ＴＨＦＳ）として燃料温度上限値（ＥＴＨＦＳＭＡＸ）の値を取り込む（ステップＳ１２２）。
【００８２】
その後は、ステップＳ１２３で同様に燃料温度差（ΔＴＨＦＳ）を求め、ステップＳ１２４で同様に補正噴射量（ＱＡＴＨＦＳ）を制御特性（ＱＡＴＨＦＳ）マップより求め、ステップＳ１２５で同様に最終噴射量（ＱＦＩＮ）を算出する。これらの制御フローチャートをエンジン始動時からエンジン停止時まで繰り返し実行する。
【００８３】
ここで、ステップＳ１２５で算出された最終噴射量（ＱＦＩＮ）に基づく制御信号を、噴射ポンプ２の燃料噴射量制御部材４に送ることで、燃料噴射量制御部材４が最終噴射量（ＱＦＩＮ）に応じた作動を行い、燃料噴射量が最適な値に制御される。
【００８４】
〔実施例の効果〕
以上のように、本実施例のディーゼルエンジン用電子制御噴射システムは、燃料温度センサを用いることなく、エンジン１の冷却水温度、吸気温度およびエンジン回転速度等からエンジン１の運転モードを算出し、且つその運転モードが継続している継続時間を算出した後に、算出した運転モードおよびその継続時間から燃料温度を推定算出し、その推定算出された燃料温度の指示値に基づいてエンジン１の副燃焼室２３へ噴射する燃料噴射量を補正制御するようにしたので、エンジン１の始動時、アイドル運転時、車両走行時のようなエンジン１、車両の運転領域全般に渡って、適正な燃料噴射量制御を行うことができる。
【００８５】
また、燃料温度センサを燃料噴射量制御部材４に装置することなく、燃料温度を推定算出しているので、燃料温度センサを燃料噴射量制御部材に装着する必要はなく、燃料温度センサの取付スペースの確保や精度良く温度を検出するための取付部の加工等が不要となる。このため、ディーゼルエンジン用電子制御噴射システムの製品コストを低減させることができ、搭載設計上の自由度を損なうことを防止できる。
【００８６】
〔変形例〕
本実施例では、各運転モードの判定にエンジン回転速度（ＮＥ）、燃料噴射量（ＱＦＩＮ）、エンジン１の冷却水温度（ＴＨＷ）を用いたが、それらの制御信号以外に、車速、アクセル開度（ＡＣＣＰＦ）、吸気温度（ＴＨＡ）の制御信号を用いて各運転モードの判定を行うようにしても良い。
【００８７】
本実施例では、噴射ポンプとして分配型燃料噴射ポンプ２を用い、燃料噴射量制御部材として電磁スピル弁を用いたが、噴射ポンプとして列型燃料噴射ポンプを用い、燃料噴射量制御部材としてコントロールラックを駆動するアクチュエータを用いても良い。
【００８８】
本実施例では、本発明を、ターボチャージャ無しのエンジン１に適用した例を説明したが、本発明を、ターボチャージャ付きのディーゼルエンジンに適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディーゼルエンジン用電子制御噴射システムの全体構成を示した概略構成図である（実施例）。
【図２】ＥＣＵの制御プログラムの一例を示した制御フローチャートである（実施例）。
【図３】ＥＣＵの制御プログラムの一例を示した制御フローチャートである（実施例）。
【図４】ＥＣＵの制御プログラムの一例を示した制御フローチャートである（実施例）。
【図５】ＥＣＵの制御プログラムの一例を示した制御フローチャートである（実施例）。
【図６】ＥＣＵの制御プログラムの一例を示した制御フローチャートである（実施例）。
【図７】ＥＣＵの制御プログラムの一例を示した制御フローチャートである（実施例）。
【図８】エンジン停止後の燃料温度、冷却水温度、吸気温度の変化を実験的に求めたグラフである（実施例）。
【図９】アイドル運転時の燃料温度の変化を実験的に求めたグラフである（実施例）。
【図１０】低回転、低負荷の領域での冷却水温度と燃料温度の変化を実験的に求めたグラフである（実施例）。
【図１１】（ａ）は各エンジン回転速度毎に予め設定された標準燃料温度を示した図で、（ｂ）はエンジン回転速度と補正噴射量との関係を示した図である（実施例）。
【図１２】本発明の内燃機関用燃料噴射制御装置を示した制御ブロック図である。
【符号の説明】
１ ディーゼルエンジン
２ 噴射ポンプ
３ 燃料噴射ノズル
４ 燃料噴射量制御部材
５ 噴射時期制御部材
９ ＥＣＵ（運転モード判定手段、継続時間算出手段、燃料温度算出手段、噴射量制御手段、噴射量燃温補正量算出手段、最終噴射量算出手段）
４１ 吸気温センサ（吸気温度検出手段）
４２ 吸気圧センサ（吸気圧検出手段）
４３ 水温センサ（冷却水温度検出手段）
４４ クランク角センサ（クランク角度検出手段）
４５ 回転速度センサ（運転状態検出手段、機関回転速度検出手段）
１０１ 運転状態検出手段
１０２ 冷却水温度検出手段
１０３ 吸気温度検出手段
１０４ 運転モード判定手段
１０５ 継続時間算出手段
１０６ 燃料温度算出手段
１０７ 噴射量燃温補正量算出手段
１０８ 最終噴射量算出手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの運転状態、冷却水温度および吸気温度に基づいて燃料温度を推定算出し、その算出された燃料温度に基づいて、燃料噴射量制御部材の作動状態を補正制御することが可能な内燃機関用燃料噴射制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術として、特開平１−２９０９４５号公報に開示されているように、回転速度センサを用いてディーゼルエンジンの機関回転数を検出し、燃料温度センサを用いて燃料噴射ポンプ内の燃料温度を検出し、機関回転数および燃料温度に基づいて、ディーゼルエンジンに噴射する燃料噴射量を補正することにより、適正な燃料噴射量制御を行うことは一般的に知られている。
【０００３】
しかし、このディーゼルエンジン用燃料噴射制御装置によれば、燃料温度センサを燃料噴射量制御部材に装着する必要があり、燃料温度センサの取付スペースの確保や精度良く温度を検出するための取付部の加工等が必要となる。このため、製品コストを上昇させる上に、搭載設計上の自由度を損なうという問題が生じている。
【０００４】
そこで、従来より、実開昭６３−４３４７号公報に開示されているように、内燃機関の始動時に、内燃機関が吸入する吸入空気の温度を検出する吸気温センサの指示値に基づいて燃料温度を算出し、その算出した燃料温度に基づいて始動時の燃料増量係数を算出し、その算出した燃料増量係数に基づいて燃料噴射弁の開弁時間を補正するようにした内燃機関用燃料噴射制御装置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の内燃機関用燃料噴射制御装置によれば、車両停止時のように走行風の影響を受けない状態においては、吸気温度と燃料温度とは相関があり、推定可能であるが、車両走行時は吸気温度が走行風の影響を受けており、吸気温度はあまり変化しないのに対し、燃料温度は車両の運転状態に応じて変化するため、吸気温度と燃料温度との相関が必ずしもあるとは言えず、吸気温度だけでは車両の運転領域全般に渡って燃料温度を推定算出することは困難であるという問題が生じている。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされもので、製品コストの低コスト化を図れ、且つ搭載設計上の自由度を損なうことなく、内燃機関の始動時、アイドル運転時、車両走行時のように車両の運転領域全般に渡って、適正な燃料噴射量制御を行うことのできる内燃機関用燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、運転状態検出手段にて検出した内燃機関の運転状態、冷却水温度検出手段にて検出した冷却水温度、および吸気温度検出手段にて検出した吸気温度に基づいて、燃料温度を推定算出する燃料温度算出手段と、この燃料温度算出手段にて推定算出された燃料温度に基づいて、燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、この燃料噴射量算出手段にて算出された燃料噴射量に基づいて、燃料噴射量制御部材の作動状態を制御する噴射量制御手段とを備えている。
そして、燃料温度算出手段は、運転状態検出手段にて検出した内燃機関の運転状態、冷却水温度検出手段にて検出した冷却水温度、および吸気温度検出手段にて検出した吸気温度に基づいて、内燃機関の運転モードを判定する運転モード判定手段、およびこの運転モード判定手段にて判定された内燃機関の運転モードが継続している時間を算出する継続時間算出手段を有している。また、運転モード判定手段にて判定された内燃機関の運転モード、および継続時間算出手段にて算出された継続時間に基づいて、内燃機関へ噴射する燃料温度を推定算出する。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、上記のような構成によって、燃料温度センサを用いることなく、内燃機関を冷却する冷却水温度、内燃機関に吸い込まれる吸気温度、および内燃機関の運転状態から燃料温度を推定算出し、その算出された燃料温度の指示値に基づいて内燃機関に噴射する燃料噴射量を補正制御することができるので、内燃機関の始動時、アイドル運転時、車両走行時のようなエンジン、車両の運転領域全般に渡り、低コストで適正な燃料噴射量制御を行うことができる。
【０００９】
請求項１および請求項２に記載の発明は、図１２に示したように、運転状態検出手段１０１にて検出した内燃機関の運転状態、冷却水温度検出手段１０２にて検出した冷却水温度、および吸気温度検出手段１０３にて検出した吸気温度に基づいて、内燃機関の運転モードを判定する運転モード判定手段１０４と、この運転モード判定手段１０４にて判定された内燃機関の運転モードが継続している時間を算出する継続時間算出手段１０５と、運転モード判定手段１０４にて判定された内燃機関の運転モード、および継続時間算出手段１０５にて算出された継続時間に基づいて、内燃機関へ噴射する燃料温度を推定算出する燃料温度算出手段１０６と、この燃料温度算出手段１０６にて推定算出された燃料温度に応じて補正噴射量を算出する噴射量燃温補正量算出手段１０７と、この噴射量燃温補正量算出手段１０７にて算出された補正噴射量に応じて最終噴射量を算出する最終噴射量算出手段１０８とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１および請求項２に記載の発明によれば、上記のような構成によって、内燃機関の運転状態、冷却水温度および吸気温度に基づいて、内燃機関の運転モードを判定することができる。また、内燃機関の運転モードおよびこの運転モードの継続時間に基づいて、内燃機関へ噴射する燃料温度を推定算出することができる。これにより、内燃機関の始動時、アイドル運転時、車両走行時のようなエンジン、車両の運転領域全般に渡って適正な燃料噴射量制御を行うことができる。
【００１１】
なお、請求項３に記載のように、運転状態検出手段として、内燃機関の機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段、燃料噴射量を検出する噴射量検出手段、車両の走行速度を検出する車速検出手段、あるいはアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段のうちいずれか１つ以上を用いても良い。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、アイドル運転モードや走行運転モードに応じて実際の燃料温度の変化が異なるため、燃料温度算出手段では、運転モード判定手段にて判定された内燃機関の運転モードによって設定される燃料温度算出係数を用いて、内燃機関へ噴射する燃料温度を推定算出することにより、燃料温度を精度良く算出することができる。
【００１３】
例えばアイドル運転モード時には、時間の経過に伴い、ある温度まではほぼリニアに上昇し、その後に安定する傾向にあるため、時間があまり経過しておらず、燃料温度の低い領域の燃料温度算出係数を、時間が大きく経過して、燃料温度の高い領域の燃料温度算出係数よりも大きい値に設定することにより、アイドル運転モード時の燃料温度を精度良く算出することができる。
【００１４】
また、走行運転モード時には、低回転、低負荷領域から高回転、高負荷領域になるにつれて、実際の燃料温度の昇温速度が速くなる傾向にあるため、高回転、高負荷領域になるにつれて燃料温度算出係数を大きい値に設定することにより、走行運転モード時の燃料温度を精度良く算出することができる。
【００１５】
請求項５および請求項６に記載の発明によれば、冷却水温度の昇温特性はサーモスタットの開弁特性により決定される。例えば冷却水温度は、内燃機関の始動後、約８０℃まではほぼリニアに急上昇し、それを越えるとサーモスタットが開弁してラジエータに冷却水が還流する。このため、冷却水温度の昇温速度は鈍り緩やかなカーブを描く。その後に、冷却水温度の上昇に伴いサーモスタットの開弁リフト量が大きくなるため、冷却水温度は約９０〜９５℃付近でほぼ安定する。そして、燃料温度は、冷却水温度の上昇に対し、多少の時間的な遅れを伴うが、冷却水温度の昇温特性と燃料温度の昇温特性とは相関があるため、冷却水温度の昇温特性、つまりサーモスタットの開弁特性によって設定される燃料温度算出係数を用いて、内燃機関へ噴射する燃料温度を推定算出することにより、燃料温度を精度良く算出することができる。
【００１６】
請求項５および請求項７に記載の発明によれば、冷却水温度の昇温特性、つまりサーモスタットの開弁特性によって設定される燃料温度算出係数を用いて、内燃機関へ噴射する燃料温度を推定算出することにより、燃料温度を精度良く算出することができる。そして、内燃機関が始動してからサーモスタットが開弁するまでの第１の領域では、冷却水温度の昇温特性が急であるが、内燃機関始動直後で内燃機関の周りの空気温度や燃料噴射量制御部材の温度が低いため、熱伝導率が低く、燃料温度の昇温速度が遅い傾向にある。また、サーモスタットが開弁してからそのサーモスタットの開弁リフト量が安定するまでの第２の領域では、第１の領域に比べて内燃機関の周りの空気温度や燃料噴射量制御部材の温度が高いため、熱伝導率が高く、第１の領域に比べて燃料温度の昇温速度が速い傾向にある。
【００１７】
また、サーモスタットの開弁リフト量が安定した以降の第３の領域では、第２の領域に比べて内燃機関の周りの空気温度や燃料噴射量制御部材の温度が高く、熱伝導率は高いと考えられるが、冷却水温度の昇温特性が緩やかなため、燃料温度の昇温速度は第２の領域に比べて遅くなる傾向にある。したがって、サーモスタットが開弁してからそのサーモスタットの開弁リフト量が安定するまでの第２の領域の燃料温度算出係数を、第１の領域および第３の領域等の他の領域の燃料温度算出係数よりも大きい値に設定することにより、燃料温度を精度良く算出することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
〔実施例の構成〕
図１ないし図１９は本発明の実施例を示したもので、図１はディーゼルエンジン用電子制御噴射システムの全体構成を示した図である。
【００１９】
本実施例のディーゼルエンジン用電子制御噴射システムは、多気筒（本例では４気筒）のディーゼルエンジン（以下エンジンと略す）１の運転状態、車両の走行状態および運転者の操作量（意思）を各種センサにより検出して、電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ・Ｃｏｎｔｒｏｌ・Ｕｎｉｔ：以下ＥＣＵと言う）９に伝えて、各種センサからの情報により最適な燃料噴射量および噴射時期を演算し、それぞれを制御する燃料噴射量制御用、噴射時期制御用アクチュエータに指令するように構成されている。
【００２０】
先ず、本実施例のエンジン１の構造を図１に基づいて簡単に説明する。このエンジン１は、冷却水によって冷却される水冷式のエンジン本体１０と、このエンジン本体１０の吸気マニホールドに連結されて、エンジン本体１０に吸入空気を流入させるための吸気管１１と、エンジン本体１０の排気マニホルールドに連結されて、エンジン本体１０から排気ガスを流出させるための排気管１２とを備えている。
【００２１】
本実施例のエンジン本体１０は、シリンダブロック１３、シリンダヘッド１４およびオイルパン１５等から構成されている。シリンダブロック１３内には、連接棒１７を介してクランク軸（クランクシャフト）１８に連結されたピストン１９が配設されている。
【００２２】
そして、シリンダヘッド１４、ピストン１９およびシリンダ２０によって囲まれた部位には、後記する燃料噴射ノズル３から高圧燃料が噴射される主燃焼室２１が形成されている。また、シリンダヘッド１４には、特に寒冷時のエンジン１の始動を補助するためのグロープラグ２２が装着された副燃焼室２３が形成されている。
【００２３】
ここで、本実施例のエンジン１の冷却方式は、エンジン１を冷却する冷却水をラジエータ（放熱器）で冷却する水冷式である。すなわち、図示しないラジエータを通って冷却された冷却水は、エンジン１で駆動するウォータポンプ（図示せず）でエンジン１のウォータジャケット２４内へ送り込まれて、エンジン内部（シリンダ２０の外周部、シリンダヘッド１４等）を冷却し、サーモスタット（図示せず）を経由し、ラジエータへ戻る。
【００２４】
なお、サーモスタットは、冷却水温度が所定温度（例えば８０℃）以上に上昇すると、ラジエータに冷却水が還流するように開弁し、その後は冷却水温度の上昇に伴い開弁リフト量が大きくなる流量制御弁である。
【００２５】
そして、エンジン１の吸気管１１の途中には、絞り弁（スロットルバルブ）２５が配設されている。また、吸気管１１に排気再循環ガス（ＥＧＲガス）を導く排気ガス還流管２６の途中には、ＥＧＲバルブ２７が配設されている。
【００２６】
絞り弁２５は、バキュームポンプ（Ｖ／Ｐ）２８によって駆動されると、吸気管１１内に形成される吸気通路の開度を変更することで吸入空気量を調節する。また、ＥＧＲバルブ２７は、バキュームポンプ（Ｖ／Ｐ）２９によって駆動されると、排気ガス還流管２６内に形成される還流通路の開度を変更することで排気ガス還流量（ＥＧＲ量）を調節する。
【００２７】
ここで、エンジン１には、ＥＣＵ９にセンサ信号を送るセンサとして、吸気温センサ４１、吸気圧センサ４２、水温センサ４３およびクランク角センサ４４等が装着されている。
【００２８】
吸気温センサ４１は、エンジン１のエアクリーナ４０に配設されて、エンジン１の吸気管１１内に吸入される吸入空気温度（吸気温度）を検出する吸気温度検出手段である。
【００２９】
吸気圧センサ４２は、吸気管１１に配設されて、エンジン１の吸気管１１内に吸入される吸入空気圧力（吸気圧）を検出する吸気圧検出手段である。水温センサ４３は、エンジン１のシリンダブロック１３に配設されて、ウォータジャケット２４内を還流する冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段である。クランク角センサ４４は、エンジン１のシリンダブロック１３の下部側壁に配設されて、クランク軸１８の角度を検出するクランク角度検出手段である。
【００３０】
ここで、本実施例のディーゼルエンジン用電子制御噴射システムの燃料配管系には、燃料タンク（図示せず）内の燃料を汲み上げるフィードポンプ（図示せず）と、フィードポンプにより吸い出された燃料を加圧する分配型燃料噴射ポンプ（以下噴射ポンプと略す）２と、この噴射ポンプ２から高圧燃料が圧送される複数個（本例では４個）の燃料噴射ノズル３とが配設されている。
【００３１】
燃料噴射ノズル３は、エンジン１のシリンダヘッド１４に各気筒に対応して個別に取り付けられて、噴射ポンプ２によって高圧に加圧された燃料をより良い着火、燃焼が得られるように霧化させると共に、空気と良く混合させるために各副燃焼室２３の大きさ、形状に合わせ隅々まで行き渡せる機能を有する。
【００３２】
次に、本実施例の噴射ポンプ２の構造を図１に基づいて簡単に説明する。なお、噴射ポンプ２の構成は、周知であるので、噴射ポンプ２全体の詳細な説明は省略し、本発明の燃料噴射制御装置に必要な構成について説明する。
【００３３】
噴射ポンプ２は、エンジン１のクランク軸１８にベルト等を介して連結されたポンプ駆動軸（図示せず）の回転により駆動されて燃料を加圧し、その加圧されて高圧となった燃料を各気筒毎の燃料噴射ノズル３に圧送する。そして、ポンプ駆動軸には、円盤状のパルサ（図示せず）が取り付けられている。そして、パルサの外周面には、エンジン１の気筒数と同数（本実施例では４箇所）の欠歯が等角度間隔で形成され、各欠歯の間には、所定数の突起が等角度間隔で形成されている。
【００３４】
パルサの外周面と対向する位置には、パルサの外周面に形成された突起が横切る毎に検出信号を発生する回転速度センサ（ポンプ角センサ）４５が配設されている。この回転速度センサ４５は、本発明の運転状態検出手段に相当するもので、噴射ポンプ２の回転速度、すなわち、エンジン１の機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段である。
【００３５】
また、噴射ポンプ２に取り付けられるアクチュエータとして、エンジン１の各副燃焼室２３内への燃料噴射量を変更する燃料噴射量制御部材４、およびエンジン１の各副燃焼室２３内への燃料噴射時期を変更する噴射時期制御部材５が搭載されている。
【００３６】
燃料噴射量制御部材４は、電磁コイルが通電されていない状態で開弁して高圧室内の燃料を燃料室へ溢流し、電磁コイルが通電されている状態で閉弁して高圧室から燃料室への燃料の溢流を止める電磁スピル弁（ＳＰＶ）等が使用される。噴射時期制御部材５は、噴射ポンプ２のタイマ装置の制御油圧として作用する燃料圧力を調整するタイミングコントロールバルブ（ＴＣＶ）等が使用される。
【００３７】
ＥＣＵ９は、本発明の運転モード判定手段、継続時間算出手段、燃料温度算出手段、燃料噴射量制御手段、燃料噴射量算出手段、噴射量燃温補正量算出手段、最終噴射量算出手段を構成するものである。このＥＣＵ９の内部には、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータが設けられ、各種センサからのセンサ信号は、ＥＣＵ９内の入力回路（ＩＮＰＵＴ）によってＡ／Ｄ変換された後にマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
【００３８】
そして、各種センサとは、吸気温センサ４１、吸気圧センサ４２、水温センサ４３、クランク角センサ４４、回転速度センサ４５、アクセル開度センサ４６、車速センサ４７、エアコンスイッチ（Ａ／Ｃ・ＳＷ）５１、イグニッションスイッチ（ＩＧ・ＳＷ）５２、ニュートラルスイッチ（Ｎ・ＳＷ）５３、スタータスイッチ（ＳＴ・ＳＷ）５４等である。
【００３９】
アクセル開度センサ４６は、アクセルペダル４８の踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度検出手段である。車速センサ４７は、車両の走行速度を検出する車速検出手段である。
【００４０】
エアコンスイッチ５１は、車両用空調装置（エアコン：Ａ／Ｃ）の運転開始（ＯＮ）および運転停止（ＯＦＦ）を検出するためのスイッチである。ニュートラルスイッチ５３は、車両の自動変速機を変速するためのセレクトレバーがニュートラル（Ｎ）位置に設定されているか否かを検出するためのスイッチである。
【００４１】
ＥＣＵ９の出力回路（ＯＵＴＰＵＴ）には、燃料噴射量制御部材４、噴射時期制御部材５、グロープラグ２２、バキュームポンプ２８、２９およびメインリレー３０等が接続されている。これにより、燃料噴射量制御部材４、噴射時期制御部材５、グロープラグ２２、バキュームポンプ２８、２９およびメインリレー３０は、ＥＣＵ９によって電子制御される。
【００４２】
〔実施例の制御方法〕
次に、本実施例のディーゼルエンジン用電子制御噴射システムの制御方法を図１ないし図１１に基づいて簡単に説明する。ここで、図２ないし図７はＥＣＵ９の制御プログラムを示した制御フローチャートである。
【００４３】
先ず、各種センサからのセンサ信号および各種スイッチからのスイッチ信号を取り込む。具体的には、エンジン回転速度（ＮＥ）、アクセル開度（ＡＣＣＰＦ）、燃料噴射量（ＱＦＩＮ）、冷却水温度（ＴＨＷ）、吸気温度（ＴＨＡ）、車速、吸気圧力、スタータスイッチ信号、アイドルスイッチ信号を取り込む（ステップＳ１）。
【００４４】
次に、ステップＳ１で得た情報に基づいて、エンジン１の始動時か否かを判定する（ステップＳ２）。この判定結果がＹＥＳの場合には、全てのカウンタＣ１〜Ｃ１４をクリアする（ステップＳ３）。次に、始動時判定フラグをＯＮし、他の運転モード判定フラグをＯＦＦする（ステップＳ４）。
【００４５】
次に、ステップＳ１で取り込んだ冷却水温度（ＴＨＷ）、吸気温度（ＴＨＡ）のデータを用いて、予め設定された始動時の燃料温度算出係数（ＥＫＳＴ）とで下記の数１の式に基づいて始動時燃料温度（ＴＨＦＳＯ）を求める（ステップＳ５）。
【数１】
ＴＨＦＳＯ＝（ＴＨＷ＋ＴＨＡ）×ＥＫＳＴ
【００４６】
ここで、数１の式は、始動時の燃料温度と冷却水温度と吸気温度とには相関があることから導かれた式である。これは、図８にエンジン停止後の燃料温度と冷却水温度と吸気温度の変化を実験的に求めたグラフを示す。このグラフからも確認できるように、燃料温度は冷却水温度と吸気温度と同様にエンジン停止後の時間経過に伴い温度低下していき、最終的には雰囲気温度にて安定する。
【００４７】
ここで、燃料温度は常に冷却水温度と吸気温度との間に位置しており、３つの温度には相関があることが分かる。よって、エンジン１の始動時の冷却水温度と吸気温度が分かれば、始動時の燃料温度が推定可能である。このため、実験結果により最適な算出式（数１の式）を導いた。ここで、始動時の燃料温度算出係数（ＥＫＳＴ）は実験結果により最適な値に予め設定されている。
次に、ステップＳ５で算出された始動時燃料温度（ＴＨＦＳＯ）を燃料温度（ＴＨＦＳ）として取り込む（ステップＳ６）。
【００４８】
また、ステップＳ２の判定結果がＮＯの場合、すなわち、エンジン１の始動時ではないと判定された場合には、アイドル運転モード時であるか否かを判定する。具体的には、エンジン回転速度（ＮＥ）がアイドル回転速度であるか否かを判定する（ステップＳ７）。この判定結果がＹＥＳの場合には、燃料温度（ＴＨＦＳ）がアイドル運転判定燃料温度（ＥＴＨＦＳＩＤＬ）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ８）。この判定結果がＹＥＳの場合には、アイドル１フラグがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ９）。
【００４９】
この判定結果がＮＯの場合には、他の運転モードからアイドル１運転モードに切り替わったことを示し、他の運転モード継続カウンタＣ２〜Ｃ１４を全てクリアする（ステップＳ１０）。次に、アイドル１判定フラグをＯＮし、他の運転モード判定フラグを全てＯＦＦする（ステップＳ１１）。次に、他の運転モードからアイドル１運転モードへ切り替わった時の燃料温度（ＴＨＦＳ）の値をＴＨＦＳＭとしてメモリする（ステップＳ１２）。
【００５０】
次に、アイドル１運転モード継続時間（Ｃ１）をカウントする（ステップＳ１３）。次に、ステップＳ１２でメモリされたＴＨＦＳＭと予め設定されたアイドル１燃料温度算出係数（ＥＫ１）とアイドル１運転モード継続時間（Ｃ１）とを用いて、下記の数２の式に基づいてアイドル１運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ１）を求める（ステップＳ１４）。
【数２】
ＴＨＦＳ１＝ＴＨＦＳＭ＋ＥＫ１×Ｃ１
【００５１】
ここで、数２の式は、燃料温度は運転モードとその運転モードの継続時間に相関があることから導かれた式で、アイドル１燃料温度算出係数（ＥＫ１）は予め実験により求め、最適な値に設定されている。
次に、ステップＳ１４で算出されたアイドル１運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ１）を燃料温度（ＴＨＦＳ）として取り込む（ステップＳ１５）。
【００５２】
また、ステップＳ９の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、アイドル１フラグがＯＮと判定された場合には、アイドル１運転モードが継続中であることを示し、ステップＳ１３でアイドル１運転モード継続時間（Ｃ１）をインクリメントし、ステップＳ１４でアイドル１運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ１）を算出し、ステップＳ１５で燃料温度（ＴＨＦＳ）を同様にして求める。
【００５３】
また、ステップＳ８の判定結果がＮＯの場合、すなわち、燃料温度（ＴＨＦＳ）がアイドル運転モード判定燃料温度（ＥＴＨＦＳＩＤＬ）よりも大きいと判定された場合には、アイドル２フラグがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ１６）。この判定結果がＮＯの場合には、他の運転モードからアイドル２モードに切り替わったことを示し、他の運転モード継続カウンタＣ１およびＣ３〜Ｃ１４を全てクリアする（ステップＳ１７）。
【００５４】
次に、アイドル２判定モードフラグをＯＮし、他の運転モード判定フラグを全てＯＦＦする（ステップＳ１８）。次に、他の運転モードからアイドル２運転モードへ切り替わった時の燃料温度（ＴＨＦＳ）の値をＴＨＦＳＭとしてメモリする（ステップＳ１９）。
【００５５】
次に、アイドル２運転モード継続時間（Ｃ２）をカウントする（ステップＳ２０）。次に、ステップＳ１９でメモリされたＴＨＦＳＭと予め設定されたアイドル２燃料温度算出係数（ＥＫ２）とアイドル２運転モード継続時間（Ｃ２）とを用いて、下記の数３の式に基づいてアイドル２運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ２）を求める（ステップＳ２１）。
【数３】
ＴＨＦＳ２＝ＴＨＦＳＭ＋ＥＫ２×Ｃ２
【００５６】
ここで、数３の式は、数２の式と同様にして導き出された式で、アイドル２燃料温度算出係数（ＥＫ２）は予め最適な値に設定されている。
次に、ステップＳ２１で算出されたアイドル２運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ２）を燃料温度（ＴＨＦＳ）として取り込む（ステップＳ２２）。
【００５７】
また、ステップＳ１６の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、アイドル２フラグがＯＮと判定された場合には、アイドル２運転モードが継続中であることを示し、ステップＳ２０でアイドル２運転モード継続時間（Ｃ２）をインクリメントし、ステップＳ２１でアイドル２運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ２）を算出し、ステップＳ２２で燃料温度（ＴＨＦＳ）を同様にして求める。
【００５８】
ここで、アイドル運転モード時に設定される燃料温度算出係数（ＥＫ１、ＥＫ２）について説明する。図９はアイドル運転時の燃料温度の変化を実験的に求めたグラフである。
【００５９】
この図９のグラフからも確認できるように、アイドル運転時の燃料温度は時間の経過に伴い、ある温度まではほぼリニアに上昇し、その後、安定する傾向にある。これは、燃料温度が低い場合はエンジンからの輻射熱やエンジンルーム内の雰囲気温度の上昇により燃料温度は上昇していくが、ある程度の温度上昇後は、エンジン負荷が小さく、エンジンの発熱量も少ないため、エンジンルーム内の雰囲気温度も上昇せず安定の方向に向かう。それに伴い燃料温度も安定する。
【００６０】
この結果、本発明においては、アイドル運転時は燃料温度の低い領域：アイドル１と燃料温度の高い領域：アイドル２の２つの運転モードに分けて算出するようにしている。アイドル運転モード判定燃料温度（ＥＴＨＦＳＩＤＬ）は、燃料温度がほぼ安定した値に設定し、燃料温度算出係数（ＥＫ１）は少なくとも燃料温度算出係数（ＥＫ２）に対し大きい値（ＥＫ１＞ＥＫ２）に設定するのが好ましい。精度良く、燃料温度を算出するため、それぞれの値は予め実験により求めた最適な値に設定する。
【００６１】
また、ステップＳ７の判定結果がＮＯの場合、すなわち、アイドル運転時ではないと判定された場合には、エンジン回転速度（ＮＥ）が運転モード判定エンジン回転速度（ＥＮＥＴＨＦＳ）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２３）。この判定結果がＹＥＳの場合には、燃料噴射量（ＱＦＩＮ）が運転モード判定噴射量（ＥＱＴＨＦＳ）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２４）。この判定結果がＹＥＳの場合には、その時の冷却水温度（ＴＨＷ）が運転モード判定冷却水温度（ＥＴＨＷ１Ｌ）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２５）。
【００６２】
この判定結果がＹＥＳの場合には、運転モード１１フラグがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ２６）。この判定結果がＮＯの場合には、他の運転モードから運転モード１１に切り替わったことを示し、他の運転モード継続カウンタＣ１、Ｃ２およびＣ４〜Ｃ１４を全てクリアする（ステップＳ２７）。
【００６３】
次に、運転モード１１判定フラグをＯＮし、他の運転モード判定フラグを全てＯＦＦする（ステップＳ２８）。次に、他の運転モードから運転モード１１へ切り替わった時の燃料温度（ＴＨＦＳ）の値をＴＨＦＳＭとしてメモリする（ステップＳ２９）。
【００６４】
次に、運転モード１１継続時間（Ｃ３）をカウントする（ステップＳ３０）。次に、ステップＳ２９でメモリされたＴＨＦＳＭと予め設定された運転モード１１燃料温度算出係数（ＥＫ３）と運転モード１１継続時間（Ｃ３）とを用いて、下記の数４の式に基づいて運転モード１１時の燃料温度（ＴＨＦＳ３）を求める（ステップＳ３１）。
【数４】
ＴＨＦＳ３＝ＴＨＦＳＭ＋ＥＫ３×Ｃ３
【００６５】
ここで、数４の式は、数２の式と同様にして導き出された式で、運転モード１１燃料温度算出係数（ＥＫ３）は予め最適な値に設定されている。
次に、ステップＳ３１で算出された運転モード１１時の燃料温度（ＴＨＦＳ３）を燃料温度（ＴＨＦＳ）として取り込む（ステップＳ３２）。
【００６６】
ここで、走行運転モード毎に設定される燃料温度算出係数（ＥＫ３〜ＥＫ１４）について説明する。図１０は低回転、低負荷の領域での冷却水温度と燃料温度の変化を実験的に求めたグラフである。この図１０のグラフを用いて燃料温度算出係数の関係について説明する。
【００６７】
燃料温度の昇温特性は冷却水温度の上昇に伴い、傾きの異なるほぼリニアな３段階の昇温特性からなる。その３段階の運転領域をそれぞれ運転モード１１、１２、１３とし、それぞれの昇温特性から求めた燃料温度算出係数をそれぞれＥＫ３、ＥＫ４、ＥＫ５とする。また、精度良く算出するためにこれらの係数の大きさは、少なくともＥＫ４はＥＫ３、ＥＫ５に対しそれよりも大きい値に設定されるのが好ましい。
【００６８】
以下にその理由を述べる。燃料温度はエンジンからの輻射熱による熱伝達により昇温することは公知であり、そのエンジンからの輻射熱の大きさは冷却水温度に比例すると考えられる。また、冷却水温度の昇温特性は、エンジンの運転条件、サーモスタットの開弁特性等により決定される。
【００６９】
図１０の例で冷却水温度はエンジン始動後、約８０℃まではほぼリニアに急上昇し、それを越えるとサーモスタットが開弁するため、昇温速度は鈍り緩やかなカーブを描く、その後、冷却水温度の上昇に伴い、サーモスタットの開弁リフト量が大きくなるため、約９０℃〜９５℃付近でほぼ安定する。
【００７０】
上記のような冷却水温度の昇温特性によるエンジンからの輻射熱の熱量も、同様の特性になっていると考えられるが、ここで、燃料温度はエンジンルーム内の空気や燃料噴射量制御部材を透過し、熱伝達により昇温するため、冷却水温度の上昇に対し、時間的に遅れを伴う。また、昇温速度は空気や燃料噴射量制御部材の熱伝導率の影響を受ける。
【００７１】
図１０の例で燃料温度算出係数ＥＫ３、ＥＫ４に相当する部分は時間的な遅れを考慮すると、冷却水温度が約８０℃までの急上昇している領域が相当すると考えられる。
【００７２】
ＥＫ４＞ＥＫ３となるのはＥＫ３の領域はエンジン始動直後で、エンジン周りの空気温度、燃料噴射量制御部材の温度が低いため、熱伝達率は低い。ＥＫ４の領域はＥＫ３の領域に比べて空気温度、燃料噴射量制御部材の温度が高いため、熱伝達率が高く、燃料温度の昇温速度は速くなるためである。
【００７３】
また、ＥＫ４＞ＥＫ５となるのはＥＫ５の領域はＥＫ４の領域に比べて空気温度、燃料噴射量制御部材の温度が高く、熱伝導率は高いと考えられているが、冷却水温度の昇温特性が緩やかなため、燃料温度の昇温速度はＥＫ４に比べて遅くなるためである。
【００７４】
ここで、運転モードを判定する冷却水温度（ＥＴＨＷ１Ｌ、ＥＴＨＷ１Ｈ）は実験によって最適な値に設定することが好ましいが、通常、ＥＴＨＷ１Ｌの値はサーモスタットの開弁温度付近になり、ＥＴＨＷ１Ｈの値はサーモスタットの全開温度付近になる。これらの傾向は、他の運転モード領域（運転モード２１〜２３、３１〜３３、４１〜４３）においても同様である。
【００７５】
図１０の例では、低回転、低負荷領域を示したが、これらの傾向は他の運転モード領域（運転モード２１〜２３、３１〜３３、４１〜４３）においても同様である。また、運転領域が高回転、高負荷になるにつれて、エンジンからの輻射熱量も増大し、燃料温度の昇温速度も速くなるため、燃料温度算出係数も大きくなることは実験的に分かっており、それらの係数値を予め実験によって求めた最適な値に設定することにより、燃料温度を精度良く算出できる。
【００７６】
また、ステップＳ２６の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、運転モード１１フラグがＯＮと判定された場合には、運転モード１１が継続中を示し、ステップＳ３０で運転モード１１継続時間（Ｃ３）をインクリメントし、ステップＳ３１で運転モード１１時の燃料温度（ＴＨＦＳ３）を算出し、ステップＳ３２で燃料温度（ＴＨＦＳ）を同様にして求める。
【００７７】
以下同様にして、ステップＳ３３〜Ｓ１１７の判定処理や演算処理を行って、エンジン回転速度（ＮＥ）、燃料噴射量（ＱＦＩＮ）、冷却水温度（ＴＨＷ）より各運転モード１２、１３、２１〜２３、３１〜３３、４１〜４３を判定し、それぞれの運転モードの継続時間（Ｃ４〜Ｃ１４）をカウントし、各運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ４〜ＴＨＦＳ１４）を算出し、その算出された各運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ４〜ＴＨＦＳ１４）を燃料温度（ＴＨＦＳ）として取り込む。
【００７８】
次に、ステップＳ６、Ｓ１５、Ｓ２２、Ｓ３２、Ｓ４０、Ｓ４７、Ｓ５５、Ｓ６３、Ｓ７０、Ｓ７９、Ｓ８７、Ｓ９４、Ｓ１０２、Ｓ１１０、Ｓ１１７で算出された各運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ）が、燃料温度上限値（ＥＴＨＦＳＭＡＸ）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１２１）。この判定結果がＹＥＳの場合には、各エンジン回転速度（ＮＥ）毎に予め設定された標準燃料温度（ＴＨＦＳＯＵＴ、図１１（ａ）参照）と燃料温度（ＴＨＦＳ）との燃料温度差（ΔＴＨＦＳ）を求める（ステップＳ１２３）。
【００７９】
次に、ステップＳ１２３で求めた燃料温度差（ΔＴＨＦＳ）とエンジン回転速度（ＮＥ）の値に基づいて補正噴射量（ＱＡＴＨＦＳ）を制御特性マップ（図１１（ｂ）参照）より求める（ステップＳ１２４）。ここで、制御特性（ＱＡＴＨＦＳ）マップは、予め実験等により最適な値に設定されている。
【００８０】
次に、エンジン回転速度（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣＣＰＦ）とから算出されるベース噴射量（ＱＢＡＳＥ）とステップＳ１２４で求めた補正噴射量（ＱＡＴＨＦＳ）とを用いて最終噴射量（ＱＦＩＮ）を算出する（ステップＳ１２５）。
【００８１】
また、ステップＳ１２１の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、各運転モード時の燃料温度（ＴＨＦＳ）が燃料温度上限値（ＥＴＨＦＳＭＡＸ）以上であると判定された場合には、燃料温度（ＴＨＦＳ）は燃料温度上限値（ＥＴＨＦＳＭＡＸ）に達していることを示し、燃料温度（ＴＨＦＳ）として燃料温度上限値（ＥＴＨＦＳＭＡＸ）の値を取り込む（ステップＳ１２２）。
【００８２】
その後は、ステップＳ１２３で同様に燃料温度差（ΔＴＨＦＳ）を求め、ステップＳ１２４で同様に補正噴射量（ＱＡＴＨＦＳ）を制御特性（ＱＡＴＨＦＳ）マップより求め、ステップＳ１２５で同様に最終噴射量（ＱＦＩＮ）を算出する。これらの制御フローチャートをエンジン始動時からエンジン停止時まで繰り返し実行する。
【００８３】
ここで、ステップＳ１２５で算出された最終噴射量（ＱＦＩＮ）に基づく制御信号を、噴射ポンプ２の燃料噴射量制御部材４に送ることで、燃料噴射量制御部材４が最終噴射量（ＱＦＩＮ）に応じた作動を行い、燃料噴射量が最適な値に制御される。
【００８４】
〔実施例の効果〕
以上のように、本実施例のディーゼルエンジン用電子制御噴射システムは、燃料温度センサを用いることなく、エンジン１の冷却水温度、吸気温度およびエンジン回転速度等からエンジン１の運転モードを算出し、且つその運転モードが継続している継続時間を算出した後に、算出した運転モードおよびその継続時間から燃料温度を推定算出し、その推定算出された燃料温度の指示値に基づいてエンジン１の副燃焼室２３へ噴射する燃料噴射量を補正制御するようにしたので、エンジン１の始動時、アイドル運転時、車両走行時のようなエンジン１、車両の運転領域全般に渡って、適正な燃料噴射量制御を行うことができる。
【００８５】
また、燃料温度センサを燃料噴射量制御部材４に装置することなく、燃料温度を推定算出しているので、燃料温度センサを燃料噴射量制御部材に装着する必要はなく、燃料温度センサの取付スペースの確保や精度良く温度を検出するための取付部の加工等が不要となる。このため、ディーゼルエンジン用電子制御噴射システムの製品コストを低減させることができ、搭載設計上の自由度を損なうことを防止できる。
【００８６】
〔変形例〕
本実施例では、各運転モードの判定にエンジン回転速度（ＮＥ）、燃料噴射量（ＱＦＩＮ）、エンジン１の冷却水温度（ＴＨＷ）を用いたが、それらの制御信号以外に、車速、アクセル開度（ＡＣＣＰＦ）、吸気温度（ＴＨＡ）の制御信号を用いて各運転モードの判定を行うようにしても良い。
【００８７】
本実施例では、噴射ポンプとして分配型燃料噴射ポンプ２を用い、燃料噴射量制御部材として電磁スピル弁を用いたが、噴射ポンプとして列型燃料噴射ポンプを用い、燃料噴射量制御部材としてコントロールラックを駆動するアクチュエータを用いても良い。
【００８８】
本実施例では、本発明を、ターボチャージャ無しのエンジン１に適用した例を説明したが、本発明を、ターボチャージャ付きのディーゼルエンジンに適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディーゼルエンジン用電子制御噴射システムの全体構成を示した概略構成図である（実施例）。
【図２】ＥＣＵの制御プログラムの一例を示した制御フローチャートである（実施例）。
【図３】ＥＣＵの制御プログラムの一例を示した制御フローチャートである（実施例）。
【図４】ＥＣＵの制御プログラムの一例を示した制御フローチャートである（実施例）。
【図５】ＥＣＵの制御プログラムの一例を示した制御フローチャートである（実施例）。
【図６】ＥＣＵの制御プログラムの一例を示した制御フローチャートである（実施例）。
【図７】ＥＣＵの制御プログラムの一例を示した制御フローチャートである（実施例）。
【図８】エンジン停止後の燃料温度、冷却水温度、吸気温度の変化を実験的に求めたグラフである（実施例）。
【図９】アイドル運転時の燃料温度の変化を実験的に求めたグラフである（実施例）。
【図１０】低回転、低負荷の領域での冷却水温度と燃料温度の変化を実験的に求めたグラフである（実施例）。
【図１１】（ａ）は各エンジン回転速度毎に予め設定された標準燃料温度を示した図で、（ｂ）はエンジン回転速度と補正噴射量との関係を示した図である（実施例）。
【図１２】本発明の内燃機関用燃料噴射制御装置を示した制御ブロック図である。
【符号の説明】
１ ディーゼルエンジン
２ 噴射ポンプ
３ 燃料噴射ノズル
４ 燃料噴射量制御部材
５ 噴射時期制御部材
９ ＥＣＵ（運転モード判定手段、継続時間算出手段、燃料温度算出手段、噴射量制御手段、噴射量燃温補正量算出手段、最終噴射量算出手段）
４１ 吸気温センサ（吸気温度検出手段）
４２ 吸気圧センサ（吸気圧検出手段）
４３ 水温センサ（冷却水温度検出手段）
４４ クランク角センサ（クランク角度検出手段）
４５ 回転速度センサ（運転状態検出手段、機関回転速度検出手段）
１０１ 運転状態検出手段
１０２ 冷却水温度検出手段
１０３ 吸気温度検出手段
１０４ 運転モード判定手段
１０５ 継続時間算出手段
１０６ 燃料温度算出手段
１０７ 噴射量燃温補正量算出手段
１０８ 最終噴射量算出手段
Claims (7)
- （ａ）内燃機関への燃料噴射量を変更する燃料噴射量制御部材と、
（ｂ）前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
（ｃ）前記内燃機関を冷却する冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段と、
（ｄ）前記内燃機関内に吸入される吸入空気の温度を検出する吸気温度検出手段と、
（ｅ）前記運転状態検出手段にて検出した前記内燃機関の運転状態、前記冷却水温度検出手段にて検出した冷却水温度、および前記吸気温度検出手段にて検出した吸気温度に基づいて、前記内燃機関へ噴射する燃料温度を推定算出する燃料温度算出手段と、
（ｆ）この燃料温度算出手段にて推定算出された燃料温度に基づいて、燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、
（ｇ）この燃料噴射量算出手段にて算出された燃料噴射量に基づいて、前記燃料噴射量制御部材の作動状態を制御する噴射量制御手段と
を備えた内燃機関用燃料噴射制御装置において、
前記燃料温度算出手段は、前記運転状態検出手段にて検出した前記内燃機関の運転状態、前記冷却水温度検出手段にて検出した冷却水温度、および前記吸気温度検出手段にて検出した吸気温度に基づいて、前記内燃機関の運転モードを判定する運転モード判定手段、
およびこの運転モード判定手段にて判定された前記内燃機関の運転モードが継続している時間を算出する継続時間算出手段を有し、
前記運転モード判定手段にて判定された前記内燃機関の運転モード、および前記継続時間算出手段にて算出された継続時間に基づいて、前記内燃機関へ噴射する燃料温度を推定算出することを特徴とする内燃機関用燃料噴射制御装置。 - 請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射制御装置において、
前記燃料噴射量算出手段は、前記燃料温度算出手段にて推定算出された燃料温度に応じて補正噴射量を算出する噴射量燃温補正量算出手段、
およびこの噴射量燃温補正量算出手段にて算出された補正噴射量に応じて最終噴射量を算出する最終噴射量算出手段を有することを特徴とする内燃機関用燃料噴射制御装置。 - 請求項１または請求項２に記載の内燃機関用燃料噴射制御装置において、
前記運転状態検出手段は、前記内燃機関の機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段、燃料噴射量を検出する噴射量検出手段、車両の走行速度を検出する車速検出手段、あるいはアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段のうちいずれか１つ以上であることを特徴とする内燃機関用燃料噴射制御装置。 - 請求項１ないし請求項３のうちいずれかに記載の内燃機関用燃料噴射制御装置において、
前記燃料温度算出手段は、前記運転モード判定手段にて判定された前記内燃機関の運転モードによって設定される燃料温度算出係数を用いて、前記内燃機関へ噴射する燃料温度を推定算出することを特徴とする内燃機関用燃料噴射制御装置。 - 請求項１ないし請求項４のうちいずれかに記載の内燃機関用燃料噴射制御装置において、
前記内燃機関の冷却水温度の変化に応じて開閉を行い、ラジエータへ流れる冷却水流量を調整するサーモスタットを備え、
前記サーモスタットは、前記内燃機関の冷却水温度が所定値以上に上昇した際に、前記ラジエータに冷却水を供給するように開弁することを特徴とする内燃機関用燃料噴射制御装置。 - 請求項５に記載の内燃機関用燃料噴射制御装置において、
前記燃料温度算出手段は、前記サーモスタットの開弁特性によって設定される燃料温度算出係数を用いて、前記内燃機関へ噴射する燃料温度を推定算出することを特徴とする内燃機関用燃料噴射制御装置。 - 請求項５に記載の内燃機関用燃料噴射制御装置において、
前記燃料温度算出手段は、前記サーモスタットの開弁特性によって設定される燃料温度算出係数を用いて、前記内燃機関へ噴射する燃料温度を推定算出すると共に、
前記サーモスタットが開弁してからそのサーモスタットの開弁リフト量が安定するまでの領域の燃料温度算出係数を、他の領域の燃料温度算出係数よりも大きい値に設定することを特徴とする内燃機関用燃料噴射制御装置。
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