JP4548098B2

JP4548098B2 - 自動適合装置

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Publication number: JP4548098B2
Application number: JP2004328889A
Authority: JP
Inventors: 泰生原田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2010-09-22
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Also published as: JP2006138262A

Description

本発明は、内燃機関の自動適合装置に関する。

内燃機関を開発する際には、内燃機関の排気エミッション、騒音、振動などの特性が各種の規制を満たすような内燃機関の制御則を特定することを目的として適合と呼ばれる作業が行われる。一般に適合作業は、内燃機関の回転数及び負荷（燃料噴射量、又はトルクで代替されることがある。）を特定の状態に固定し、その状態で排気エミッション等の規制対象が所定の目標値を満足するような内燃機関の複数の機関運転制御用パラメータ（燃料の噴射時期、噴射圧、ＥＧＲ弁の開度、吸気スロットル弁の開度等）の組み合わせを見つけ出すことにより行われる。この内燃機関の適合作業を自動的に行うようにした自動適合装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜６が存在する。
特開２００４−１２４９３５号公報特表平９−５０４３４６号公報特開平１０−２７４０８２号公報特開平１１−３２８１４４号公報特開２００２−１３８８８９号公報特開２００３−１３７９４号公報

従来の装置では、自動適合作業中に内燃機関の失火が発生した場合、この失火への対応が何ら考慮されていない。

そこで、本発明は、自動適合作業中に内燃機関の失火が発生してもこの失火に対して処置を行うとともに処置完了後に自動適合作業を継続して行うことが可能な自動適合装置を提供することを目的とする。

本発明の自動適合装置は、適合を行う運転状態を決定する適合運転状態決定手段と、前記適合運転状態決定手段により決定された運転状態になるように内燃機関の運転状態を調整する運転状態調整手段と、前記内燃機関の適合させるべき出力値の適合目標値を決定する適合目標値決定手段と、前記出力値が前記適合目標値になるように前記運転状態調整手段により適合を行う運転状態に調整された前記内燃機関の複数の機関運転制御用パラメータを操作するパラメータ適合手段と、前記内燃機関の失火を検出する失火検出手段と、前記失火検出手段により失火が検出された場合に前記内燃機関に対して前記内燃機関を失火から回復させる失火処置を行う失火処置手段と、前記失火処置手段による失火処置完了後に前記運転状態調整手段による運転状態の調整及び前記パラメータ適合手段による前記複数の機関運転制御用パラメータの操作を継続させる適合作業継続手段と、を備え、前記失火処置手段は、前記運転状態調整手段による前記内燃機関の運転状態調整時に前記失火検出手段により失火が検出された場合と、前記パラメータ適合手段による前記複数の機関運転制御用パラメータ操作時に前記失火検出手段により失火が検出された場合とで、前記内燃機関に対して行う失火処置を変更し、前記パラメータ適合手段は、予め設定された優先順位に基づいて前記複数の機関運転制御用パラメータを操作する順番を決定する操作順決定手段を備え、前記失火処置手段は、前記パラメータ適合手段が前記操作順決定手段により決定された順番に機関運転制御用パラメータを一つずつ操作しているときに前記失火検出手段により失火が検出された場合、失火処置として失火検出時に操作した機関運転制御用パラメータを操作する前の状態に戻し、前記適合作業継続手段は、前記失火処置手段により操作前の状態に戻された機関運転制御用パラメータの前記パラメータ適合手段による操作を省略させ、この省略させた機関運転制御用パラメータの次の順番の機関運転制御用パラメータから前記パラメータ適合手段による操作を継続させることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明の自動適合装置によれば、失火検出手段によって適合作業中の内燃機関の失火を検出し、失火が検出された場合は失火処置手段が行う失火処置によって内燃機関を失火状態から回復させることができる。また、失火処置完了後は適合作業継続手段によって適合作業が継続されるので、内燃機関の失火によって適合作業が中止されることがない。運転状態調整手段による運転状態の調整時とパラメータ適合手段による機関運転制御用パラメータの操作時とでは、内燃機関を失火状態から回復させるために行うべき失火処置が異なる。本発明の自動適合装置では、運転状態の調整時と機関運転制御用パラメータの操作時とで失火処置を変更するので、それぞれの場合に発生した失火に対して適切な失火処置を行うことができる。また、本発明の自動適合装置では、パラメータ適合手段が機関運転制御用パラメータを操作しているときに失火が検出された場合には失火原因となった機関運転制御用パラメータの操作を省略して適合作業を継続させるので、内燃機関の失火発生回数を抑制しつつ内燃機関の出力値を適合目標値に合わせることができる。

本発明の自動適合装置において、前記失火検出手段は、前記内燃機関への燃料供給量と前記内燃機関が発生する出力トルクとに基づいて前記内燃機関に失火が発生したか否か判定してもよいし（請求項２）、前記失火検出手段は、失火判定時における前記燃料供給量が予め設定された燃料供給量規定値以上であり、かつ前記出力トルクが失火判定時における前記内燃機関の運転状態に基づいて設定される出力トルク規定値以下であると判断した場合に前記内燃機関に失火が発生したと判定してもよい（請求項３）。内燃機関に失火が発生した場合、内燃機関において燃料が適切に燃焼しないため、内燃機関の出力トルクが低下する。一般に、この出力トルクの低下を回復させるためには内燃機関に供給する燃料量を増加させる。そのため、内燃機関の出力トルク及び燃料供給量を監視することで内燃機関の失火を検出することができる。また、上述したように内燃機関に失火が発生すると出力トルクが低下するとともに燃料供給量が増加するため、燃料供給量が予め設定された燃料供給量規定値以上であり、かつ内燃機関の出力トルクが失火判定時における前記内燃機関の運転状態に基づいて設定される出力トルク規定値以下である場合に、内燃機関に失火が発生していると判定することができる。

本発明の自動適合装置において、前記失火検出手段は、前記出力トルク規定値を前記内燃機関のフリクションを考慮して設定してもよい（請求項４）。内燃機関のフリクションは、内燃機関の運転状態に応じて変化する。そこで、内燃機関のフリクションを考慮して出力トルク規定値を設定することで、内燃機関のフリクションの変化による失火検出への影響を抑制することができる。

本発明の自動適合装置において、前記失火検出手段は、前記内燃機関のフリクションを前記内燃機関の潤滑油温度又は前記内燃機関の冷却水温度に応じて補正してもよい（請求項５）。内燃機関の各部を潤滑している潤滑油の粘度は温度によって変化し、温度が低いほど潤滑油の粘度は高くなる。そのため、内燃機関の温度が低いほど潤滑油の粘度が高くなり、この潤滑油に起因するフリクションが増加する。そこで、潤滑油温度又は冷却水温度に応じて内燃機関のフリクションを補正することで、潤滑油の粘度の変化に起因するフリクションの変化の影響を補正する。

本発明の自動適合装置において、前記失火処置手段は、前記運転状態調整手段による前記内燃機関の運転状態調整時に前記失火検出手段により失火が検出された場合、失火処置として前記内燃機関の運転状態を失火が発生する前の運転状態に戻してもよい（請求項６）。このように内燃機関の運転状態を失火が発生する前の運転状態に戻すことで、確実に内燃機関を失火状態から回復させることができる。

本発明の自動適合装置において、前記内燃機関は、吸入空気量を調整する吸気スロットル弁と、前記内燃機関の吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に循環される排気の流量を調整するＥＧＲ弁と、を備え、前記失火処置手段は、失火処置として前記ＥＧＲ弁を全閉の状態に制御するとともに前記吸気スロットル弁を全開の状態に制御してもよい（請求項７）。このようにＥＧＲ弁を全閉の状態に制御するとともに吸気スロットル弁を全開の状態に制御することで、吸入空気量を増加させることともに循環させる排気（ＥＧＲガス）量を減少させることができる。そのため、ＥＧＲガスを大量に循環したことによる内燃機関の失火を抑制することができる。

本発明の自動適合装置において、前記失火処置手段は、失火処置として前記内燃機関への燃料の供給時期を前記内燃機関の回転数と前記内燃機関への燃料供給量とに応じて補正してもよい（請求項８）。このように燃料の供給時期を補正することで、内燃機関の燃焼が安定する供給時期を設定することができる。

本発明の自動適合装置において、前記内燃機関は、吸入空気量を調整する吸気スロットル弁と、前記内燃機関の吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に循環される排気の流量を調整するＥＧＲ弁と、を備え、前記失火処置手段は、前記運転状態調整手段による前記内燃機関の運転状態調整時に前記失火検出手段により失火が検出された場合、まず、前記内燃機関の運転状態を失火が発生する前の運転状態に戻し、次に、前記ＥＧＲ弁を全閉の状態に制御するとともに前記吸気スロットル弁を全開の状態に制御し、その後再度前記失火検出手段により前記内燃機関の失火が検出された場合には、前記内燃機関への燃料の供給時期を前記内燃機関の回転数と前記内燃機関への燃料供給量とに応じて補正してもよい（請求項９）。このように内燃機関の失火を回復させる処置を優先して行い、また失火回復に対して効果的な処置から行うことで、内燃機関を失火状態から迅速かつ確実に回復させることができる。

本発明の自動適合装置において、前記失火処置手段は、前記パラメータ適合手段が機関運転制御用パラメータを複数組み合わせて操作したときに前記失火検出手段により失火が検出された場合、失火検出時に操作した複数の機関運転制御用パラメータを操作する前の状態に戻した後、これら複数の機関運転制御用パラメータを一つずつ操作することにより失火原因の機関運転制御用パラメータを特定し、前記適合作業継続手段は、特定された失火原因の機関運転制御用パラメータを操作前の状態に戻して前記パラメータ適合手段による操作を禁止させ、前記パラメータ適合手段による前記失火原因の機関運転制御用パラメータ以外の機関運転制御用パラメータの操作を継続させて前記適合させるべき出力値を前記適合目標値に合わせてもよい（請求項１０）。このように失火原因となったパラメータの操作を禁止しつつ適合作業を継続させることで、内燃機関の失火回数を抑制しつつ適合作業を継続させることができる。また、機関運転制御用パラメータを複数組み合わせて同時に操作することで、パラメータを一つずつ操作する場合よりも効率的に適合作業を行うことができる。

本発明の自動適合装置において、前記失火処置手段は、失火原因の機関運転制御用パラメータを特定するときにおける機関運転制御用パラメータの操作量を前記内燃機関の失火が検出されたときの操作量よりも小さく設定してもよい（請求項１１）。既に、失火検出時の状態まで機関運転制御用パラメータを変化させることで、内燃機関に失火が発生することが確認されているので、失火原因の機関運転制御用パラメータの特定時における操作量を小さく設定する、即ち操作量を小刻みにすることで、パラメータ特定時における内燃機関の失火の発生を抑制することができる。

本発明の自動適合装置において、前記失火検出手段は、前記内燃機関の出力トルクが失火判定時における前記内燃機関の運転状態に応じて設定される出力トルク規定値以下である場合に前記内燃機関に失火が発生したと判定し、前記失火処置手段は、失火原因の機関運転制御用パラメータの特定時における前記出力トルク規定値を低下させてもよい（請求項１２）。既に、失火検出時の状態まで機関運転制御用パラメータを変化させることで、内燃機関に失火が発生することが確認されているので、内燃機関の失火を判定するために使用する出力トルク規定値を低下させる、即ち判定基準を緩くしても失火の検出精度を確保することができる。また、このように失火判定値を変化させることで、失火の発生を抑制しつつ失火原因のパラメータを特定することができる。

以上に説明したように、本発明によれば、自動適合作業中に内燃機関の失火が発生しても失火処置手段によって内燃機関を失火状態から回復させることができる。また、失火処理手段による失火処置完了後は、適合作業継続手段により適合作業が継続されるので、内燃機関の失火によって適合作業が中止されることがない。

図１は、車両に走行用動力源として搭載されるディーゼルエンジン１の適合作業を行う自動適合装置の一形態を示している。エンジン１は複数（図１では４つ）の気筒２を有し、各気筒２には吸気通路３及び排気通路４が接続されている。吸気通路３には、吸気濾過用のエアフィルタ５、ターボチャージャ６のコンプレッサ６ａ、吸入空気量調節用の吸気スロットル弁７が設けられている。排気通路４には、ターボチャージャ６のタービン６ｂが設けられている。排気通路４と吸気通路３とはＥＧＲ通路８で接続され、ＥＧＲ通路８にはＥＧＲクーラ９及びＥＧＲ弁１０が設けられている。各気筒２には燃料噴射弁１１がそれぞれ設けられ、各燃料噴射弁１１はコモンレール１２に接続されている。コモンレール１２には、燃料タンク１３から吐出量可変の燃料ポンプ１４によって燃料が供給される。

内燃機関１の運転状態は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１５により制御される。ＥＣＵ１５は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を備えている。ＥＣＵ１５には、エンジン１のクランク角に応じた信号を出力するクランク角センサ１６、アクセルペダル１７の開度に比例した信号を出力する負荷センサ１８など種々のセンサが接続され、これら種々のセンサの出力信号が不図示のＡ／Ｄ変換器を介して入力される。また、ＥＣＵ１５には、吸気スロットル弁７のアクチュエータ７ａ、ＥＧＲ弁１０、燃料噴射弁１１、及び燃料ポンプ１４がドライバ１９を介して接続されている。ＥＣＵ１５は、例えばエンジン１の回転数などに応じて燃料噴射弁１１から噴射させるべき燃料量（噴射量指令値）を設定し、クランク角センサ１６の出力信号などを参照して適正な時期に気筒２内に設定した燃料量が噴射されるように燃料噴射弁１１の動作を制御する。このようにＥＣＵ１５は、上述した種々のセンサからの出力信号を参照してこれらの機器の動作を制御し、エンジン１の運転状態を制御している。

ＥＣＵ１５は、双方向性バス２０を介して適合作業を行うための電子制御ユニット２１と接続されている。電子制御ユニット２１はマイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を備えており、適合作業を行うための種々のルーチンを実行する。ＥＣＵ１５と電子制御ユニット２１とは、双方向性バス２０を介してそれぞれに接続されている機器の制御やセンサの出力信号に関する情報などを交換している。図１の自動適合装置において、電子制御ユニット２１には、エンジン１が発生する騒音を検出する騒音計２２と、エンジン１の出力軸と連結され、エンジン１のトルクなどを計測する動力計２３と、エンジン１の排気を分析する排気分析計２４と、エンジン１の燃費を検出する燃費計２５とが接続されている。動力計２３は、ダイナモ（不図示）を有しており、エンジン１の出力軸はこのダイナモの回転軸と連結されている。動力計２３は、エンジン１の出力軸が発生するトルクをダイナモにより吸収することで、エンジン１の負荷を調整する。動力計２３によって吸収されるトルクは、電子制御ユニット２１がダイナモの回転数などを調整することによって制御される。排気分析計２４は、排気中のＮＯｘ量、スモーク量、パティキュレート量、ＨＣ量及びＣＯ量などを検出する。

次に図２〜図６を参照して、図１の自動適合装置における自動適合作業の手順について説明する。図２は、電子制御ユニット２１が実行する自動適合ルーチンを示している。図２の自動適合ルーチンにおいては、まずステップＳ１００で電子制御ユニット２１にエンジン１やエンジン１が搭載される車両の諸元など適合を行うために必要な情報が入力される。諸元としては、例えばエンジン１の排気量、エンジン１に連結される変速機のギヤ比、及びディファレンシャルギヤのギヤ比などが入力される。この他、適合作業を行うために必要な情報としては、エンジン１の出力値の開発目標値や排気エミッションを評価するための走行モード（以下、走行モードと略称する。）、適合の種類などが入力される。適合の種類としては、例えばエンジン単体における定常運転時の適合、エンジン単体における過渡運転時の適合、車両に搭載されたエンジンの定常運転時の適合、及び車両に搭載されたエンジンの過渡運転時の適合などがある。

次にステップＳ２００において電子制御ユニット２１は、入力された情報に基づいて適合を行う運転状態（以下、適合運転状態と略称する。）を決定する。適合運転状態は、エンジン１の回転数と負荷（トルク又は燃料噴射量）とで定義される。電子制御ユニット２１には、後述する適合させるべきパラメータとエンジン１の回転数及び負荷との関係を示したマップが記憶されている。エンジン１の回転数及び負荷はこのマップに基づいて決定される。このように適合運転状態を決定することで、電子制御ユニット２１は本発明の適合運転状態決定手段として機能する。なお、この処理において、エンジン１の回転数と負荷との少なくとも一方が互いに異なる複数の適合運転状態が決定されてもよい。

続くステップＳ３００において電子制御ユニット２１は、決定した適合運転状態になるようにエンジン１の回転数及び負荷を調整する。なお、ステップＳ３００において実行される処理の詳細な手順は図３に示されている。この処理を実行することにより電子制御ユニット２１は、本発明の運転状態調整手段として機能する。

ステップＳ４００において電子制御ユニット２１は、適合させるべき出力値の適合目標値を決定する。適合させるべき出力値としては、例えば排気エミッション、騒音、及び燃費などが設定される。排気エミッションとしては、排気中のＮＯｘ量、スモーク濃度、パティキュレート量、ＨＣ量、ＣＯ量などが設定される。これらの出力値の適合目標値としてＮＯｘ量、パティキュレート量、ＨＣ量、ＣＯ量、及び燃費に関しては、排気エミッションを評価するための走行モードで走行したときの積算値である総量目標値が設定される。騒音、スモーク濃度の適合目標値は各適合運転状態における目標値が設定される。また、総量目標値が設定されているＮＯｘ量、パティキュレート量、ＨＣ量、ＣＯ量、及び燃費についても各適合運転状態における適合目標値が合わせて設定される。この処理を実行することにより電子制御ユニット２１は、本発明の適合目標値決定手段として機能する。

次のステップＳ５００において電子制御ユニット２１は、エンジン１の適合させるべき出力値が決定した適合目標値になるように複数の機関運転制御用パラメータ（以下、パラメータと略称する。）を操作する。即ち、エンジン１のパラメータ適合作業を行う。ステップＳ５００において実行される処理の詳細な手順は図４に示されている。なお、パラメータとしては、例えば燃料噴射時期、ＥＧＲ弁１０の開度、吸気スロットル弁７の開度などが操作される。この処理を実行することにより電子制御ユニット２１は、本発明のパラメータ適合手段として機能する。

続くステップＳ６００において電子制御ユニット２１は、自動適合作業が終了したか否か判断する。自動適合作業が終了したと判断した場合は自動適合ルーチンを終了する。一方、自動適合作業が終了していないと判断した場合は、ステップＳ３００に戻り、ステップＳ３００〜Ｓ６００の処理を繰り返す。自動適合作業が終了したか否かは、例えばステップＳ２００で決定した複数の適合運転状態について全て適合作業が終了したか否かで判断し、決定した複数の適合運転状態における適合作業が全て終了したと判断した場合に自動適合作業が終了したと判断する。

次に、図３を参照して運転状態調整ルーチン（図２のステップＳ３００）の処理手順について説明する。図３において電子制御ユニット２１は、まずステップＳ３０１において運転状態を調整する前のエンジン１の回転数と各燃料噴射弁１１の噴射量指令値とを記憶する。なお、ここで記憶させる値は、噴射量指令値に限定されない。アクセル開度、燃料噴射弁１１から噴射された燃料噴射量を記憶させてもよい。その後、エンジン１の回転数及び負荷（トルク又は燃料噴射量）が図２のステップＳ２００で決定した適合運転状態になるように、動力計２３の回転数及び各燃料噴射弁１１の噴射量指令値をフィードバック制御（Ｆ／Ｂ制御）する。噴射量指令値の代わりにアクセル開度が記憶されている場合は、アクセル開度をＦ／Ｂ制御する。なお、噴射量指令値はＥＣＵ１５により設定されるため、電子制御ユニット２１は双方向性バス２０を介してＥＣＵ１５に噴射量指令値の変更を指示する。このように電子制御ユニット２１は、ＥＣＵ１５に接続されている機器に対し、ＥＣＵ１５を介して制御を行う。

次のステップＳ３０２において電子制御ユニット２１は、エンジン１の回転数及び負荷の調整時、即ち動力計２３の回転数及び噴射量指令値のＦ／Ｂ制御時におけるエンジン１の出力トルク（以下、トルクと略称する。）を計測する。なお、トルクは、エンジン１の回転数及び負荷を適合運転状態に合わせる過程の予め設定された所定のタイミングに計測される。

続くステップＳ３０３において電子制御ユニット２１は、エンジン１に失火が発生しているか否か判断する。エンジン１に失火が発生しているか否かは、例えば噴射量指令値及びエンジン１のトルクに基づいて判断し、噴射量指令値が所定の燃料噴射量規定値（燃料供給量規定値）以上で、且つエンジン１のトルクが軸トルク規定値（出力トルク規定値）以下である場合にエンジン１に失火が発生していると判断する。燃料噴射量規定値には、例えばエンジン１が正常に運転されている場合にエンジン１に供給される燃料量の最大値が設定される。エンジン１のトルクと軸トルク規定値との比較は、例えば以下に示した式を使用して行う。なお、この式における軸トルク規定値は、エンジンフリクショントルク＋判定基準値である。

トルク≦エンジンフリクショントルク＋判定基準値
判定基準値＝２次元マップ（エンジン回転数、噴射量指令値）

この式中のトルクは、ステップＳ３０２で計測した値が使用される。エンジンフリクショントルクは、エンジン１のフリクションに抗してエンジン１の出力軸を回転させるために必要なトルクで、エンジン１が発生するトルクの符号を正とした場合、負の符号を有する。なお、エンジン１の各部に供給される潤滑油（オイル）の粘度は温度が低いほど高くなるため、エンジンフリクショントルクを潤滑油温度又はエンジン１の冷却水温度で補正してもよい。エンジンフリクショントルクは潤滑油温度が低いほど増加する。そこで、潤滑油温度が低いほど、エンジンフリクショントルクの値を小さく（負の方向に増加）するように補正する。判定基準値としては、例えばエンジン１が正常に運転されているときのトルクが設定される。この正常運転時のトルクとエンジン１の回転数及び噴射量指令値との関係を予め実験などにより求めて電子制御ユニット２１にマップとして記憶させておき、トルク計測時のエンジン１の回転数及び噴射量指令値に基づいて判定基準値を算出する。なお、判定基準値は、エンジン１が発生するトルクの符号を正とした場合、正の符号を有する。このようにエンジン１の失火を検出することで、電子制御ユニット２１は本発明の失火検出手段として機能する。

エンジン１に失火が発生していない、即ちエンジン１が正常に運転されていると判断した場合はステップＳ３０４に進み、電子制御ユニット２１はＥＣＵ１５を介して燃料の噴射時期を補正する。エンジン１における燃料の噴射時期は、以下に式で示したように予め設定された所定のベース噴射時期と噴射時期補正量（進角量）とに基づいて設定されている。そこで、噴射時期の補正は、進角量を変化させることによって行う。

噴射時期＝ベース噴射時期＋噴射時期補正量（進角量）
噴射時期補正量＝前回の噴射時期補正量＋２次元マップ（エンジン回転数、トルク変化率）

式に示したように、進角量は、エンジン１の回転数及び負荷の調整前後の噴射量指令値に対するエンジン１のトルク変化率とエンジン１の回転数とに基づいて算出される。なお、進角量とエンジン１の回転数及びトルク変化率との関係は、予め実験などによって求めておき、電子制御ユニット２１にマップとして記憶させておく。トルク変化率と進角量との関係の一例を以下に示す。

例えば、図２のステップＳ２００で決定された適合運転状態のトルク（以下、目標トルクと略称する。）が運転状態調整後のエンジン１のトルクよりも大きく、且つトルク変化率が正方向に大きい場合は、進角量を小さくする。目標トルクが運転状態調整後のトルクよりも大きく、且つトルク変化率が正方向に小さい場合は、進角量を大きくする。一方、目標トルクが運転状態調整後のエンジン１のトルクよりも小さく、且つトルク変化率が負方向に大きい場合は、進角量を大きくする。目標トルクが運転状態調整後のエンジン１のトルクよりも小さく、且つトルク変化率が負方向に小さい場合は、進角量を小さくする。

次のステップＳ３０６において電子制御ユニット２１は、エンジン１の回転数及び負荷が、適合運転状態の回転数及び負荷に調整されたか否か判断する。適合運転状態に調整されたと判断した場合は、今回の運転状態調整ルーチンを終了する。一方、適合運転状態に調整されていないと判断した場合はステップＳ３０１に戻り、ステップＳ３０１〜Ｓ３０６の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ３０３においてエンジン１に失火が発生していると判断した場合はステップＳ３０５に進み、電子制御ユニット２１はエンジン１を失火状態から回復させる失火回復処理を行う。その後、ステップＳ３０１に処理を戻す。

図５は、ステップＳ３０５の失火回復処理ルーチンの詳細な手順を示すフローチャートである。図５において電子制御ユニット２１は、まずステップＳ３１１で失火回復処理を実行するか否か判断する。失火回復処理を実行するか否かは、例えば失火回復処理が連続して実行された回数に基づいて判断され、この連続実行回数が予め設定された上限値に達した場合、エンジン１の失火状態からの回復は無理と判断し、失火回復処理を実行しないと判断する。また、燃料の噴射時期が進角側の上限値に達した場合に失火回復は無理と判断し、失火回復処理を実行しないと判断してもよい。失火回復処理を実行しないと判断した場合は図２のステップＳ６００に進む。

一方、失火回復処理を実行すると判断した場合はステップＳ３１２に進み、電子制御ユニット２１はエンジン１の回転数及び負荷を調整する前の、即ちエンジン１に失火が発生する前の状態に戻す。続くステップＳ３１３において電子制御ユニット２１は、ＥＧＲ弁１０が全閉の状態であるか否か判断する。ＥＧＲ弁１０が全閉の状態ではないと判断した場合はステップＳ３１４に進み、電子制御ユニット２１はＥＧＲ弁１０を全閉の状態に制御する。続くステップＳ３１５において電子制御ユニット２１は吸気スロットル弁７を全開の状態に制御する。その後、今回のルーチンを終了する。

一方、ＥＧＲ弁１０が全閉の状態であると判断した場合はステップＳ３１６に進み、電子制御ユニット２１は燃料の噴射時期を補正する。その後、今回のルーチンを終了する。なお、噴射時期の補正は、上述した補正方法と同様に噴射時期補正量を変化させることにより行う。噴射時期補正量は、以下に示した式により算出される。

噴射時期補正量＝前回の噴射時期補正量＋２次元マップ（エンジン回転数、噴射量指令値）

この式から明らかなように、ステップＳ３１６における噴射時期補正量は、エンジン１の回転数及び噴射量指令値に基づいて算出される。なお、失火を回復させるための噴射時期補正量とエンジン回転数及び噴射量指令値との関係は、予め実験などにより求めておき、電子制御ユニット２１にマップとして記憶させておく。

以上に説明したように、運転状態の調整時にエンジン１に失火が発生した場合は、図５の失火回復処理ルーチンが実行されてエンジン１を失火状態から回復させ、その後運転状態の調整が継続される。そのため、エンジン１の失火によって自動適合作業が中止されることがない。また、エンジン１に失火が発生した場合、エンジン１の運転状態を失火が発生する前の状態に戻すので、確実にエンジン１を失火状態から回復させることができる。エンジン１を失火から回復させるときに、ＥＧＲ弁１０を全閉にするとともに吸気スロットル弁７を全開にするので、ＥＧＲガスを過度の導入によるエンジン１の失火を抑制することができる。また、失火回復処置として燃料の噴射時期を補正することで、燃焼が安定する燃料の噴射時期を設定することができる。図５の失火回復処理ルーチンでは、まずエンジン１の運転状態を失火する前の状態に戻し、次にＥＧＲ弁１０及び吸気スロットル弁７の開度を操作し、その後燃料の噴射時期を補正するので、エンジン１を失火状態から迅速に、かつ確実に回復させることができる。このようにエンジン１を失火状態から回復させるように失火処置を行い、失火処置完了後はエンジン１の運転状態の調整を継続させることで、電子制御ユニット２１は、本発明の失火処置手段及び適合作業継続手段として機能する。

次に、図４を参照してパラメータ適合ルーチン（図２のステップＳ５００）の処理手順について説明する。図４のパラメータ適合ルーチンにおいて電子制御ユニット２１は、まずステップＳ５０１でパラメータ探索を行う。パラメータ探索は、予め設定した適合ルールに基づいて電子制御ユニット２１が複数のパラメータを操作することにより行われる。なお、パラメータ探索方法は、周知のパラメータ探索方法と同様でよく、ここでは詳細を省略する。また、適合ルールも周知の適合ルールと同様でよく、ここでは詳細を省略する。パラメータ探索時には、エンジン１の出力値を適合目標値に合わせるために複数のパラメータを操作する。図４のルーチンにおいては、パラメータ探索時に複数のパラメータを組み合わせて同時に操作する。

続くステップＳ５０２において電子制御ユニット２１は、エンジン１のトルク及び排気エミッションなどの適合させるべき出力値を計測する。次のステップＳ５０３において電子制御ユニット２１は、エンジン１に失火が発生しているか否か判断する。エンジン１に失火が発生しているか否かは、図３のステップＳ３０３と同様の方法によって判断する。

エンジン１に失火が発生していない、即ちエンジン１が正常に運転されていると判断した場合はステップＳ５０５に進み、電子制御ユニット２１は適合させるべき出力値が適合目標値を満足しているか否か判断する。適合させるべき出力値が適合目標値を満足していると判断した場合は、今回のルーチンを終了する。一方、適合させるべき出力値が適合目標値を満足していないと判断した場合はステップＳ５０１に戻り、ステップＳ５０１〜Ｓ５０５の処理を繰り返す。

一方、エンジン１に失火が発生していると判断した場合はステップＳ５０４に進み、電子制御ユニット２１は適合時失火回復処理を行う。その後、ステップＳ５０１に処理を戻す。

図６は、適合時失火回復処理ルーチンの詳細な手順を示すフローチャートである。図６のルーチンにおいて電子制御ユニット２１は、まずステップＳ５１１で適合ルールに基づいて操作した複数のパラメータを操作する前の状態、即ち失火が発生する前の状態に戻す。続くステップＳ５１２において電子制御ユニット２１は、エンジン１の失火時に操作した複数のパラメータのなかからエンジン１を失火させたパラメータ（失火原因パラメータ）を特定する。失火原因パラメータの特定方法の一例を以下に示す。電子制御ユニット２１は、エンジン１に失火が発生した際に操作した複数のパラメータを予め設定した順位に基づいて順に一つ一つ失火が発生した時の状態に操作する。その際、各パラメータを操作したときにエンジン１に失火が発生したか否か判定して失火原因パラメータを特定する。なお、失火原因パラメータを特定するときの各パラメータの操作量は、エンジン１に失火が発生したときのパラメータの操作量よりも小さくしてもよい。即ち、失火原因パラメータの特定時は、パラメータ探索時よりも各パラメータを小刻みに変化させて失火が発生した時の状態に近付けてもよい。また、失火原因パラメータの特定時に使用する軸トルク規定値を、パラメータ探索時の軸トルク規定値よりも低下させてもよい。

次のステップＳ５１３において電子制御ユニット２１は、特定された失火原因パラメータを操作する前の値、即ち失火が発生する前の状態に戻して操作を禁止し、この失火原因パラメータ以外の複数のパラメータを失火が発生したときの状態に操作する。即ち、失火原因パラメータ以外の複数のパラメータを探索対象パラメータに決定する。その後、今回のルーチンを終了する。このように失火原因パラメータ以外の複数のパラメータを操作して適合作業を継続させる。

以上に説明したように、パラメータ適合時にエンジン１に失火が発生した場合は、図６に示した適合時失火回復処理ルーチンが実行されてエンジン１を失火状態から回復させ、その後適合作業が継続される。そのため、エンジン１の失火によって自動適合作業が中止されることがない。失火原因パラメータの特定時にはパラメータの操作量を小さく設定するので、失火原因パラメータの特定時におけるエンジン１の失火の発生を抑制することができる。また、失火原因パラメータの特定時には、軸トルク規定値を低下させるので、所定の失火検出精度を確保しつつ、エンジン１を失火させることなく失火原因パラメータを特定することができる。

電子制御ユニット２１がパラメータ探索時に複数のパラメータを操作する方法は、上述したように複数のパラメータを組み合わせて同時に操作する方法に限定されない。図４のステップＳ５０１において電子制御ユニット２１が予め設定された優先順位に基づいて複数のパラメータを操作する順番を決定し、この決定した操作順に複数のパラメータを一つ一つ操作して適合させるべき出力値を適合目標値に合わせてもよい。このように複数のパラメータを操作する順番を決定することで、電子制御ユニット２１は本発明の操作順決定手段として機能する。この場合、図６の適合時失火回復処理ルーチンのステップＳ５１１〜Ｓ５１３においては、以下に示した処理が行われる。

電子制御ユニット２１はまずステップＳ５１１で、失火検出時に操作したパラメータを操作する前の状態、即ちエンジン１が失火する前の状態に戻す。続くステップＳ５１２において電子制御ユニット２１は、この失火検出時に操作したパラメータを失火原因パラメータとして特定する。次のステップＳ５１３において電子制御ユニット２１は、適合作業を行うために操作するパラメータを失火原因パラメータの次に操作する順番のパラメータに移行させる。即ち、失火原因パラメータの次に操作する順番のパラメータを探索対象パラメータとして決定する。その後、今回のルーチンを終了する。

このように、パラメータ探索時に予め設定した優先順位に基づいて複数のパラメータを操作する場合は、失火原因パラメータの操作を省略して適合作業を継続させることで、エンジン１の失火発生回数を抑制しつつ適合作業を行うことができる。

本発明の自動適合ルーチンによれば、図５及び図６に示したようにエンジン１の運転状態調整時に発生した失火とパラメータ適合時に発生した失火とで、エンジン１を失火状態から回復させるために行う処置が異なる。そのため、それぞれの状態において発生したエンジン１の失火に対して適切な処置を行うことができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関に適用してよい。エンジンの失火を判定する方法は、トルクを使用する方法に限定されない。エンジンに失火が発生することによってＨＣ濃度、燃焼圧、エンジンの回転各加速度などにも変化が生じるため、これらの物理量を使用してエンジンの失火を判定してもよい。

本発明の自動適合装置の一実施形態を示す図。電子制御ユニットが実行する自動適合ルーチンを示すフローチャート。電子制御ユニットが実行する運転状態調整ルーチンを示すフローチャート。電子制御ユニットが実行するパラメータ適合ルーチンを示すフローチャート。電子制御ユニットが実行する失火回復処理ルーチンを示すフローチャート。電子制御ユニットが実行する適合時失火回復処理ルーチンを示すフローチャート。

符号の説明

１ディーゼルエンジン（内燃機関）
３吸気通路
４排気通路
７吸気スロットル弁
８ＥＧＲ通路
１０ＥＧＲ弁
２１電子制御ユニット（適合運転状態決定手段、運転状態調整手段、適合目標値決定手段、パラメータ適合手段、失火検出手段、失火処置手段、適合作業継続手段、操作順決定手段）

Claims

適合を行う運転状態を決定する適合運転状態決定手段と、前記適合運転状態決定手段により決定された運転状態になるように内燃機関の運転状態を調整する運転状態調整手段と、前記内燃機関の適合させるべき出力値の適合目標値を決定する適合目標値決定手段と、前記出力値が前記適合目標値になるように前記運転状態調整手段により適合を行う運転状態に調整された前記内燃機関の複数の機関運転制御用パラメータを操作するパラメータ適合手段と、前記内燃機関の失火を検出する失火検出手段と、前記失火検出手段により失火が検出された場合に前記内燃機関に対して前記内燃機関を失火から回復させる失火処置を行う失火処置手段と、前記失火処置手段による失火処置完了後に前記運転状態調整手段による運転状態の調整及び前記パラメータ適合手段による前記複数の機関運転制御用パラメータの操作を継続させる適合作業継続手段と、を備え、
前記失火処置手段は、前記運転状態調整手段による前記内燃機関の運転状態調整時に前記失火検出手段により失火が検出された場合と、前記パラメータ適合手段による前記複数の機関運転制御用パラメータ操作時に前記失火検出手段により失火が検出された場合とで、前記内燃機関に対して行う失火処置を変更し、
前記パラメータ適合手段は、予め設定された優先順位に基づいて前記複数の機関運転制御用パラメータを操作する順番を決定する操作順決定手段を備え、
前記失火処置手段は、前記パラメータ適合手段が前記操作順決定手段により決定された順番に機関運転制御用パラメータを一つずつ操作しているときに前記失火検出手段により失火が検出された場合、失火処置として失火検出時に操作した機関運転制御用パラメータを操作する前の状態に戻し、
前記適合作業継続手段は、前記失火処置手段により操作前の状態に戻された機関運転制御用パラメータの前記パラメータ適合手段による操作を省略させ、この省略させた機関運転制御用パラメータの次の順番の機関運転制御用パラメータから前記パラメータ適合手段による操作を継続させることを特徴とする自動適合装置。
前記失火検出手段は、前記内燃機関への燃料供給量と前記内燃機関が発生する出力トルクとに基づいて前記内燃機関に失火が発生したか否か判定することを特徴とする請求項１に記載の自動適合装置。
前記失火検出手段は、失火判定時における前記燃料供給量が予め設定された燃料供給量規定値以上であり、かつ前記出力トルクが失火判定時における前記内燃機関の運転状態に基づいて設定される出力トルク規定値以下であると判断した場合に前記内燃機関に失火が発生したと判定することを特徴とする請求項２に記載の自動適合装置。
前記失火検出手段は、前記出力トルク規定値を前記内燃機関のフリクションを考慮して設定することを特徴とする請求項３に記載の自動適合装置。
前記失火検出手段は、前記内燃機関のフリクションを前記内燃機関の潤滑油温度又は前記内燃機関の冷却水温度に応じて補正することを特徴とする請求項４に記載の自動適合装置。
前記失火処置手段は、前記運転状態調整手段による前記内燃機関の運転状態調整時に前記失火検出手段により失火が検出された場合、失火処置として前記内燃機関の運転状態を失火が発生する前の運転状態に戻すことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の自動適合装置。
前記内燃機関は、吸入空気量を調整する吸気スロットル弁と、前記内燃機関の吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に循環される排気の流量を調整するＥＧＲ弁と、を備え、
前記失火処置手段は、失火処置として前記ＥＧＲ弁を全閉の状態に制御するとともに前記吸気スロットル弁を全開の状態に制御することを特徴とする請求項６に記載の自動適合装置。
前記失火処置手段は、失火処置として前記内燃機関への燃料の供給時期を前記内燃機関の回転数と前記内燃機関への燃料供給量とに応じて補正することを特徴とする請求項７に記載の自動適合装置。
前記内燃機関は、吸入空気量を調整する吸気スロットル弁と、前記内燃機関の吸気通路と排気通路とを接続するＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に循環される排気の流量を調整するＥＧＲ弁と、を備え、
前記失火処置手段は、前記運転状態調整手段による前記内燃機関の運転状態調整時に前記失火検出手段により失火が検出された場合、まず、前記内燃機関の運転状態を失火が発生する前の運転状態に戻し、次に、前記ＥＧＲ弁を全閉の状態に制御するとともに前記吸気スロットル弁を全開の状態に制御し、その後再度前記失火検出手段により前記内燃機関の失火が検出された場合には、前記内燃機関への燃料の供給時期を前記内燃機関の回転数と前記内燃機関への燃料供給量とに応じて補正することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の自動適合装置。
前記失火処置手段は、前記パラメータ適合手段が機関運転制御用パラメータを複数組み合わせて操作したときに前記失火検出手段により失火が検出された場合、失火検出時に操作した複数の機関運転制御用パラメータを操作する前の状態に戻した後、これら複数の機関運転制御用パラメータを一つずつ操作することにより失火原因の機関運転制御用パラメータを特定し、
前記適合作業継続手段は、特定された失火原因の機関運転制御用パラメータを操作前の状態に戻して前記パラメータ適合手段による操作を禁止させ、前記パラメータ適合手段による前記失火原因の機関運転制御用パラメータ以外の機関運転制御用パラメータの操作を継続させて前記適合させるべき出力値を前記適合目標値に合わせることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の自動適合装置。
前記失火処置手段は、失火原因の機関運転制御用パラメータを特定するときにおける機関運転制御用パラメータの操作量を前記内燃機関の失火が検出されたときの操作量よりも小さく設定することを特徴とする請求項１０に記載の自動適合装置。
前記失火検出手段は、前記内燃機関の出力トルクが失火判定時における前記内燃機関の運転状態に応じて設定される出力トルク規定値以下である場合に前記内燃機関に失火が発生したと判定し、
前記失火処置手段は、失火原因の機関運転制御用パラメータの特定時における前記出力トルク規定値を低下させることを特徴とする請求項１０に記載の自動適合装置。