JPH09126038A - ディーゼルエンジンの燃料性状検出装置および制御装置 - Google Patents

ディーゼルエンジンの燃料性状検出装置および制御装置

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JPH09126038A
JPH09126038A JP7283601A JP28360195A JPH09126038A JP H09126038 A JPH09126038 A JP H09126038A JP 7283601 A JP7283601 A JP 7283601A JP 28360195 A JP28360195 A JP 28360195A JP H09126038 A JPH09126038 A JP H09126038A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な方法で精度よく燃料粘度を検出する。 【解決手段】 ディーゼルエンジンはプランジャにより
燃料を圧送するジャーク式燃料噴射ポンプを備える。こ
の場合に、検出手段202がプランジャの圧送開始時期
を、検出手段203が燃料を噴射供給するノズルの開弁
時期をそれぞれ検出し、プランジャの圧送開始時期とノ
ズルの開弁時期の差を算出手段204が噴射遅れ期間と
して算出する。この噴射遅れ期間に基づいて検出手段2
05が燃料粘度を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジン
の燃料性状検出装置および制御装置、特にジャーク式の
電子制御燃料噴射ポンプを備えるものに関する。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンの分配型電子制御噴
射ポンプでは、コントロールスリーブ位置で燃料の噴射
量を決定し、また、噴射時期はタイマピストンの端面高
圧室から低圧室への漏れ量を調整するタイミングコント
ロールバルブをデューティー制御することで調整してい
る(1984年(株)グランプリ出版発行「ディーゼル
乗用車」p.130〜141参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図33に示
したように、基準燃料(一定の燃温における標準的な燃
料粘度の燃料)での燃料噴射量とコントロールスリーブ
位置との相関からマッチングされた基準ポンプ特性(噴
射量からコントロールスリーブ位置への変換マップのこ
と)に基づいてコントロールスリーブ位置を調節する分
配型の燃料噴射ポンプでは、基準燃料と燃料粘度の異な
る燃料が使用されたとき、等コントロールスリーブ位置
での実際の燃料噴射量が目標を外れて増減する。
【0004】たとえば、軽質燃料(基準燃料より燃料粘
度が低い)が使用されると、ポンプ内部のポンプ効率が
低下し、またプランジャー圧送行程でのリーク量が多く
なるため、コントロールスリーブ位置が同じでも燃料噴
射量が減少して出力が低下する。このことは、基準燃料
に対してマッチングした目標噴射量(あるいはコントロ
ールスリーブ位置からの推定燃料噴射量)が実際より過
剰に見積もられることを意味するため、アイドル回転制
御時に燃料噴射量の補正量不足に起因してエンストが生
じたり、アイドル以外の通常運転時に所望の燃料噴射量
に対し実際の燃料噴射量が不足するためアクセルレスポ
ンスが悪化したりするわけである(図34参照)。この
反対に重質燃料(基準燃料より燃料粘度が高い)が使用
されるときは、ポンプ内部のポンプ効率の増大やプラン
ジャー圧送行程でのリーク量の減少によりコントロール
スリーブ位置が同じでも燃料噴射量が増大し、目標噴射
量が実際よりも過少に見積もられる。この場合には、ア
イドル回転制御時に燃料噴射量の補正量過剰に起因して
アイドル回転の不安定が生じたり、アイドル以外の通常
の運転時に所望の燃料噴射量に対し実際の燃料噴射量が
過剰となるためアクセルレスポンスが敏感になりすぎる
ことがある(図34参照)。なお、図34は燃料粘度の
変化が燃料噴射量制御とそのほかのエンジン制御(後述
する噴射時期制御、EGR制御)に及ぼす影響をまとめ
たものである。
【0005】一方、燃料噴射時期やEGR量を制御する
場合、その目標値をエンジンの回転数と負荷に応じて設
定しているが、そのさい燃料噴射量はほぼエンジントル
クとみなせるので、燃料噴射量を負荷のパラメータとす
るため、目標噴射量を燃料噴射時期やEGR量を求める
ための制御パラメータとしているものがある(図33参
照)。
【0006】このものでは、目標噴射量を基準燃料でマ
ッチングしている場合に軽質燃料が使用されると、目標
噴射量が実際の燃料噴射量より多く見積もられることか
ら、EGR制御と燃料噴射時期制御のいずれにおいても
負荷が高いと判断され、これによってEGR量の減少側
へのずれが生じ、またコントロールスリーブ、デリバリ
バルブ等での損失(漏れ)が多くなるので、燃料噴射時
期の遅角側へのずれが生じ、排気エミッションが悪化す
ることがある。この反対に重質燃料が使用されるとき
は、目標噴射量が実際の燃料噴射量より少なく見積もら
れることから、負荷が低いと判断されてEGR量が増加
し、また噴射時期が所望の噴射時期より進角して、この
場合も排気エミッションが悪化することがある。図3
5、図36、図37は、それぞれ低負荷低回転時(定常
運転)、発進直後、加速時における燃料噴射時期とEG
R率に対するPM排出量の一例であり、こうした特性を
考慮してNOx排出量とPM排出量とが許容値以内に収
まるように目標噴射時期と目標EGR量とを定めるわけ
であるが、上記のように燃料粘度の変化によって噴射時
期やEGR量が目標からずれると、NOx排出量とPM
排出量が許容値を超えて増加することがあるのである。
【0007】また、図38、図39、図40、図41は
それぞれエンジン負荷に対するNOx,PM、HC、F
Cの各排出量の一例であり、燃料噴射量が燃料粘度の変
化に影響されると、負荷の検出を誤ることになり、排気
エミッションの悪化の原因となるのである。
【0008】このように、燃料噴射量は燃料粘度の影響
を受けるので、その影響を受けないようにするため、タ
イミングコントロールバルブに与えるデューティー比、
または所定運転条件のコントロールスリーブ位置を基準
燃料に対する所定値と比較することにより、燃料粘度を
検出し、この結果に応じて上記のポンプ特性を補正する
ことにより、燃料粘度の変化があっても常に変わらない
量の燃料噴射量を供給するようにしたものを先に提案し
た(特願平7−235475号参照)。
【0009】しかしながら、タイミングコントロールバ
ルブは個体毎の流量特性にバラツキを含むため、タイミ
ングコントロールバルブに与えるデューティー比の比較
だけでは燃料粘度を誤判別することがある。また、タイ
ミングコントロールバルブに与えるデューティー比はタ
イミングコントロールバルブや噴射ポンプの経時劣化に
より燃料粘度が同一の燃料でも変化する。
【0010】一方、コントロールスリーブ位置より燃料
粘度を検出する方式では、コントロールスリーブが精密
加工部品であり、噴射ポンプ毎に燃料流量特性の調整を
行っているため、生産バラツキの影響は少ない。しかし
ながら、検出精度を高めるためには、コントロールスリ
ーブ位置がそれほど動くことのない運転条件(つまり回
転数と負荷がそれほど変化しない運転条件)を選択しな
ければならないのに、アイドル時を例にとっても、油水
温度、エンジンの経時劣化、補機類の運転状況等で負荷
が常に変化するのであるから、精度よく燃料粘度を検出
することはなかなか困難である。
【0011】以上では分配型燃料噴射ポンプを例にとっ
て燃料粘度が及ぼす影響を述べたが、燃料粘度の影響を
受けることは、分配型燃料噴射ポンプに固有のものでな
く、列型、カムシャフトレス型の各燃料噴射ポンプおよ
びユニットインジェクタについても当てはまる(これら
3種類の燃料噴射ポンプはユニットインジェクタを含め
てジャーク式燃料噴射ポンプと総称される)。
【0012】そこで本発明では、ジャーク式燃料噴射ポ
ンプを備えるディーゼルエンジンにおいて、プランジャ
の圧送開始時期(静的噴射時期)とノズルの開弁時期
(動的噴射時期)との差から燃料粘度を検出することに
より、簡単な方法で精度よく燃料粘度を検出することを
第1の目的とし、またその検出した燃料粘度に応じてデ
ィーゼルエンジンの各種制御(燃料噴射量制御、噴射時
期制御、EGR制御)を行うことにより各種制御に燃料
粘度の変化に起因する不具合を生じさせないことを第2
の目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】第1の発明では、図42
に示すように、プランジャにより燃料を圧送するジャー
ク式燃料噴射ポンプを備えるディーゼルエンジンにおい
て、前記プランジャの圧送開始時期を検出する手段20
2と、燃料を噴射供給するノズルの開弁時期を検出する
手段203と、前記プランジャの圧送開始時期とノズル
の開弁時期の差を噴射遅れ期間として算出する手段20
4と、この噴射遅れ期間に基づいて燃料粘度を検出する
手段205とを設けた。
【0014】第2の発明では、図43に示すように、プ
ランジャにより燃料を圧送するジャーク式燃料噴射ポン
プを備えるディーゼルエンジンにおいて、前記プランジ
ャの圧送開始時期を検出する手段202と、燃料を噴射
供給するノズルの開弁時期を検出する手段203と、前
記プランジャの圧送開始時期とノズルの開弁時期の差を
噴射遅れ期間として算出する手段204と、この噴射遅
れ期間の変動から異常噴射時かどうかを判別する手段2
11と、この判別結果より異常噴射時に噴射時期を進角
補正する手段212とを設けた。
【0015】第3の発明では、図44に示すように、プ
ランジャにより燃料を圧送する一方で、燃料噴射量制御
部材(たとえば分配型燃料噴射ポンプではコントロール
スリーブ)を噴射量制御アクチュエータ61に与える駆
動量に応じて調整するジャーク式燃料噴射ポンプを備え
るディーゼルエンジンにおいて、基準燃料(軽質燃料、
重質燃料等、どんな燃料粘度の燃料を基準燃料としても
よい)に対してマッチングした目標噴射量を算出する手
段62と、前記基準燃料に対してマッチングした基準ポ
ンプ特性を記憶する手段63と、この基準ポンプ特性を
用いて前記目標噴射量を前記噴射量制御アクチュエータ
への駆動量に変換する手段64と、前記プランジャの圧
送開始時期を検出する手段202と、燃料を噴射供給す
るノズルの開弁時期を検出する手段203と、前記プラ
ンジャの圧送開始時期とノズルの開弁時期の差を噴射遅
れ期間として算出する手段204と、この噴射遅れ期間
に基づいて燃料粘度を検出する手段205と、この燃料
粘度の検出値が前記基準燃料の燃料粘度と異なるときは
燃料粘度の検出値に応じて前記噴射量制御アクチュエー
タへの駆動量を補正(軽質燃料の使用時に燃料増量補
正、重質燃料の使用時に燃料減量補正)する手段66
と、この補正された駆動量を前記噴射量制御アクチュエ
ータ61に出力する手段67とを設けた。
【0016】第4の発明では、図45に示すように、プ
ランジャにより燃料を圧送する一方で、燃料噴射量制御
部材(たとえば分配型燃料噴射ポンプではコントロール
スリーブ)を噴射量制御アクチュエータ61に与える駆
動量に応じて調整するジャーク式燃料噴射ポンプを備え
るディーゼルエンジンにおいて、基準燃料(軽質燃料、
重質燃料等、どんな燃料粘度の燃料を基準燃料としても
よい)に対してマッチングした目標噴射量を算出する手
段62と、前記基準燃料に対してマッチングした基準ポ
ンプ特性を記憶する手段63と、前記プランジャの圧送
開始時期を検出する手段202と、燃料を噴射供給する
ノズルの開弁時期を検出する手段203と、前記プラン
ジャの圧送開始時期とノズル開弁時期の差を噴射遅れ期
間として算出する手段204と、この噴射遅れ期間に基
づいて燃料粘度を検出する手段205と、この燃料粘度
の検出値が前記基準燃料の燃料粘度と異なるときは燃料
粘度の検出値に応じて前記基準ポンプ特性の全体を書き
換えた新たなポンプ特性を作成して記憶する手段71
と、この新たなポンプ特性を用いて前記目標噴射量を前
記噴射量制御アクチュエータへの駆動量に変換する手段
72と、この駆動量を前記噴射量制御アクチュエータ6
1に出力する手段67とを設けた。
【0017】第5の発明では、図46に示すように、プ
ランジャにより燃料を圧送する一方で、燃料噴射量制御
部材(たとえば分配型燃料噴射ポンプではコントロール
スリーブ)を噴射量制御アクチュエータ61に与える駆
動量に応じて調整するジャーク式燃料噴射ポンプを備え
るディーゼルエンジンにおいて、基準燃料(軽質燃料、
重質燃料等、どんな燃料粘度の燃料を基準燃料としても
よい)に対してマッチングした目標噴射量を算出する手
段62と、前記基準燃料に対してマッチングした基準ポ
ンプ特性を記憶する手段63と、前記基準燃料とは燃料
粘度の異なる燃料に対してマッチングしたポンプ特性を
少なくとも1つ記憶する手段81と、前記プランジャの
圧送開始時期を検出する手段202と、燃料を噴射供給
するノズルの開弁時期を検出する手段203と、前記プ
ランジャの圧送開始時期とノズルの開弁時期の差を噴射
遅れ期間として算出する手段204と、この噴射遅れ期
間に基づいて燃料粘度を検出する手段205と、この燃
料粘度の検出値に応じ前記複数のポンプ特性を用いて前
記目標噴射量を前記噴射量制御アクチュエータへの駆動
量に変換する(たとえば複数のポンプ特性の中から燃料
粘度の検出値に合うポンプ特性を選択し、その選択され
たポンプ特性を用いて目標噴射量を噴射量制御アクチュ
エータへの駆動量に変換するか、または燃料粘度の検出
値にピッタリのポンプ特性がないとき補間計算付きで求
める)手段82と、この駆動量を前記噴射量制御アクチ
ュエータ61に出力する手段67とを設けた。
【0018】第6の発明では、図47に示すように、プ
ランジャにより燃料を圧送する一方で、燃料噴射量制御
部材(たとえば分配型燃料噴射ポンプではコントロール
スリーブ)を噴射量制御アクチュエータ61に与える駆
動量に応じて調整するとともに、燃料噴射時期制御部材
(たとえば分配型燃料噴射ポンプではタイマピストン)
を噴射時期制御アクチュエータ91に与える駆動量に応
じて調整するジャーク式燃料噴射ポンプを備えるディー
ゼルエンジンにおいて、基準燃料(軽質燃料、重質燃料
等、どんな燃料粘度の燃料を基準燃料としてもよい)に
対してマッチングした目標噴射量を算出する手段62
と、この目標噴射量を前記噴射量制御アクチュエータ6
1への駆動量に変換する手段92と、この駆動量を前記
噴射量制御アクチュエータ61に出力する手段67と、
前記基準燃料に対してマッチングした目標噴射時期をエ
ンジン回転数と燃料噴射量を制御パラメータとして記憶
する手段93と、前記プランジャの圧送開始時期を検出
する手段202と、燃料を噴射供給するノズルの開弁時
期を検出する手段203と、前記プランジャの圧送開始
時期とノズルの開弁時期の差を噴射遅れ期間として算出
する手段204と、この噴射遅れ期間に基づいて燃料粘
度を検出する手段205と、この燃料粘度の検出値が前
記基準燃料の燃料粘度と異なるときは燃料粘度の検出値
に応じて前記目標噴射量を補正(軽質燃料の使用時に減
量補正、重質燃料の使用時に増量補正)する手段94
と、この補正された燃料噴射量とエンジン回転数を前記
制御パラメータとして用いて目標噴射時期を算出する手
段95と、この算出された目標噴射時期を前記噴射時期
制御アクチュエータ91への駆動量に変換する手段96
と、この駆動量を前記噴射時期制御アクチュエータ91
に出力する手段97とを設けた。
【0019】第7の発明では、図48に示すように、プ
ランジャにより燃料を圧送する一方で、燃料噴射量制御
部材(たとえば分配型燃料噴射ポンプではコントロール
スリーブ)を噴射量制御アクチュエータ61に与える駆
動量に応じて調整するとともに、燃料噴射時期制御部材
(たとえば分配型燃料噴射ポンプではタイマピストン)
を噴射時期制御アクチュエータ91に与える駆動量に応
じて調整するジャーク式燃料噴射ポンプを備えるディー
ゼルエンジンにおいて、基準燃料(軽質燃料、重質燃料
等、どんな燃料粘度の燃料を基準燃料としてもよい)に
対してマッチングした目標噴射量を算出する手段62
と、この目標噴射量を前記噴射量制御アクチュエータ6
1への駆動量に変換する手段92と、この駆動量を前記
噴射量制御アクチュエータ61に出力する手段67と、
前記基準燃料に対してマッチングした目標噴射時期をエ
ンジン回転数と燃料噴射量を制御パラメータとして記憶
する手段93と、前記燃料噴射量制御部材の位置を検出
する手段101と、この燃料噴射量制御部材の位置検出
値から燃料噴射量を推定する手段102と、前記プラン
ジャの圧送開始時期を検出する手段202と、燃料を噴
射供給するノズルの開弁時期を検出する手段203と、
前記プランジャの圧送開始時期とノズルの開弁時期の差
を噴射遅れ期間として算出する手段204と、この噴射
遅れ期間に基づいて燃料粘度を検出する手段205と、
この燃料粘度の検出値が前記基準燃料の燃料粘度と異な
るときは燃料粘度の検出値に応じて前記推定された燃料
噴射量を補正(軽質燃料の使用時に減量補正、重質燃料
の使用時に増量補正)する手段103と、この補正され
た燃料噴射量とエンジン回転数を前記制御パラメータと
して用いて目標噴射時期を算出する手段95と、この算
出された目標噴射時期を前記噴射時期制御アクチュエー
タ91への駆動量に変換する手段96と、この駆動量を
前記噴射時期制御アクチュエータ91に出力する手段9
7とを設けた。
【0020】第8の発明では、図49に示すように、プ
ランジャにより燃料を圧送する一方で、燃料噴射量制御
部材(たとえば分配型燃料噴射ポンプではコントロール
スリーブ)を噴射量制御アクチュエータ61に与える駆
動量に応じて調整する分配型燃料噴射ポンプを備えるデ
ィーゼルエンジンにおいて、基準燃料(軽質燃料、重質
燃料等、どんな燃料粘度の燃料を基準燃料としてもよ
い)に対してマッチングした目標噴射量を算出する手段
62と、この目標噴射量を前記噴射量制御アクチュエー
タ61への駆動量に変換する手段92と、この駆動量を
前記噴射量制御アクチュエータ61に出力する手段67
と、駆動量に応じてEGR量を可変に調整する手段11
1と、前記基準燃料に対してマッチングした目標EGR
量をエンジン回転数と燃料噴射量を制御パラメータとし
て記憶する手段112と、前記プランジャの圧送開始時
期を検出する手段202と、燃料を噴射供給するノズル
の開弁時期を検出する手段203と、前記プランジャの
圧送開始時期とノズルの開弁時期の差を噴射遅れ期間と
して算出する手段204と、この噴射遅れ期間に基づい
て燃料粘度を検出する手段205と、この燃料粘度の検
出値が前記基準燃料の燃料粘度と異なるときは燃料粘度
の検出値に応じて前記目標噴射量を補正(軽質燃料の使
用時に増量補正、重質燃料の使用時に減量補正)する手
段94と、この補正された燃料噴射量とエンジン回転数
を前記制御パラメータとして用いて目標EGR量を算出
する手段113と、この算出された目標EGR量を前記
EGR量可変手段111への駆動量に変換して出力する
手段114とを設けた。
【0021】第9の発明では、図50に示すように、プ
ランジャにより燃料を圧送する一方で、燃料噴射量制御
部材(たとえば分配型燃料噴射ポンプではコントロール
スリーブ)を噴射量制御アクチュエータ61に与える駆
動量に応じて調整する分配型燃料噴射ポンプを備えるデ
ィーゼルエンジンにおいて、基準燃料(軽質燃料、重質
燃料等、どんな燃料粘度の燃料を基準燃料としてもよ
い)に対してマッチングした目標噴射量を算出する手段
62と、この目標噴射量を前記噴射量制御アクチュエー
タ61への駆動量に変換する手段92と、この駆動量を
前記噴射量制御アクチュエータ61に出力する手段67
と、駆動量に応じてEGR量を可変に調整する手段11
1と、前記基準燃料に対してマッチングした目標EGR
量をエンジン回転数と燃料噴射量を制御パラメータとし
て記憶する手段112と、前記燃料噴射量制御部材の位
置を検出する手段101と、この燃料噴射量制御部材の
位置検出値から燃料噴射量を推定する手段102と、前
記プランジャの圧送開始時期を検出する手段202と、
燃料を噴射供給するノズルの開弁時期を検出する手段2
03と、前記プランジャの圧送開始時期とノズルの開弁
時期の差を噴射遅れ期間として算出する手段204と、
この噴射遅れ期間に基づいて燃料粘度を検出する手段2
05と、この燃料粘度の検出値が前記基準燃料の燃料粘
度と異なるときは燃料粘度の検出値に応じて前記推定さ
れた燃料噴射量を補正(軽質燃料の使用時に増量補正、
重質燃料の使用時に減量補正)する手段103と、この
補正された燃料噴射量とエンジン回転数を前記制御パラ
メータとして用いて目標EGR量を算出する手段121
と、この算出された目標EGR量を前記EGR量可変手
段111への駆動量に変換して出力する手段114とを
設けた。
【0022】第10の発明では、第8または第9の発明
において、吸入空気量と吸気温度とを検出する手段を備
え、これら吸入空気量と吸気温度の各検出値と前記補正
された燃料噴射量とに基づいて空燃比を算出し、この計
算空燃比をも前記目標EGR量を算出するための制御パ
ラメータとする。
【0023】第11の発明では、図51に示すように、
プランジャにより燃料を圧送する一方で、燃料噴射量制
御部材(たとえば分配型燃料噴射ポンプではコントロー
ルスリーブ)を噴射量制御アクチュエータ61に与える
駆動量に応じて調整する分配型燃料噴射ポンプを備える
ディーゼルエンジンにおいて、前記プランジャの圧送開
始時期を検出する手段202と、燃料を噴射供給するノ
ズルの開弁時期を検出する手段203と、前記プランジ
ャの圧送開始時期とノズルの開弁時期の差を噴射遅れ期
間として算出する手段204と、この噴射遅れ期間に基
づいて燃料粘度を検出する手段205と、この燃料粘度
の検出値に応じた比例定数を設定する手段221と、ア
イドル回転数を検出する手段222と、このアイドル回
転数の検出値と目標アイドル回転数との差と前記比例定
数に基づいて比例分を算出する手段223と、この比例
分を少なくとも用いてアイドル時の燃料噴射量補正量を
算出する手段224と、このアイドル時の燃料噴射量補
正量の分だけ前記アクチュエータ61を駆動する手段2
25とを設けた。
【0024】
【作用】噴射遅れ期間は燃料粘度が一定条件のもとで噴
射系の特性(たとえば分配型燃料噴射ポンプであれば、
ノズルの開弁圧、プランジャ径、フェイスカムのカム特
性、デリバリバルブの流量特性等)により決まるのであ
るが、燃料の粘度(正確には動粘度)との関係を調べて
みたところ、噴射遅れ期間と燃料粘度の間に強い相関が
あり、しかも、噴射遅れ期間に対する燃料粘度の比(ゲ
イン)も大きいことが実験により明らかになったので、
第1の発明により噴射遅れ期間に基づいて燃料粘度を検
出することで、高い精度での燃料粘度の検出が可能であ
る。
【0025】また、分配型燃料噴射ポンプのタイミング
コントロールバルブに与えるデューティー比より燃料粘
度を検出する方式では、タイミングコントロールバルブ
や噴射ポンプの経時劣化により燃料粘度の検出精度が低
下するが、第1の発明では、タイミングコントロールバ
ルブや噴射ポンプに経時劣化が生じても精度良く燃料粘
度を検出できる。さらに、コントロールスリーブ位置よ
り燃料粘度を検出する方式では、負荷が常に変化する運
転条件での検出精度が低下するが、第1の発明では、エ
ンジン回転数が大幅(たとえば±100rpm程度)に
変動しない限り、負荷によっては噴射遅れ期間が概ね変
化しないとみなせるので、負荷が常に変化する運転条件
においても、精度よく燃料粘度を検出できる。
【0026】第2の発明では、噴射遅れ期間の変動から
異常噴射時を判別したときに噴射時期を進角補正するの
で、特に軽質燃料使用時の異常噴射に起因するトルク変
動を抑制することができる。
【0027】基準ポンプ特性に基づいて燃料噴射量制御
部材を調節する燃料噴射ポンプでは、基準燃料と燃料粘
度の異なる燃料が使用されたとき、等しい燃料噴射量制
御部材の位置での実際の燃料噴射量が目標を外れて増減
する。このとき第3の発明では、目標噴射量を、基準燃
料でマッチングした基準ポンプ特性によって噴射量制御
アクチュエータへの駆動量へと変換した後に、この噴射
量制御アクチュエータへの駆動量を燃料粘度の検出値に
応じて補正し、この燃料粘度補正後の値を目標値として
噴射量制御アクチュエータに与えるので、基準燃料のと
きと同量の燃料噴射量を与えることができ、これによっ
て燃料粘度が基準燃料と異なる燃料粘度の燃料が使用さ
れるときでも、アイドル回転数制御時に燃料噴射量の不
足に起因するエンストや噴射量の過剰に起因するアイド
ル回転の不安定が生じることがなく、またアイドル以外
の通常運転時には、アクセルレスポンスが悪化したり、
敏感になることがない。
【0028】燃料噴射のたびに燃料粘度の検出値に応じ
て噴射量制御アクチュエータへの駆動量を補正すること
は、従来よりも計算負荷の増大となるが、第4の発明で
は、ポンプ特性の書き換え後は、従来と変わらない計算
負荷で燃料噴射量制御を行うことが可能となるため、演
算処理装置の処理速度が遅い場合や燃料噴射量以外の制
御も1つ演算処理装置で行う場合にも演算処理装置に対
する計算負荷を増大させることがない。
【0029】第5の発明では、基準ポンプ特性のほか
に、基準燃料とは燃料粘度の異なる燃料に対してマッチ
ングしたポンプ特性を少なくとも1つ用意しており、使
用燃料の燃料粘度が基準燃料と異なるときは、その異な
る燃料粘度の燃料に応じたポンプ特性を用いる(または
その異なる燃料粘度ににピッタリのポンプ特性がないと
きは補間計算付きで求める)ので、基準ポンプ特性によ
り変換される噴射量制御アクチュエータへの駆動量を燃
料粘度の検出値で補正しても修正できないような特殊な
ポンプ特性を有する噴射系をもつ場合(たとえば、可変
噴射率機構をもつような場合など)においても、燃料粘
度に応じて正確に噴射量制御アクチュエータへの駆動量
を補正できる。
【0030】基準ポンプ特性に基づいて燃料噴射量制御
部材を調節する噴射ポンプでは、軽質燃料の使用時に燃
料噴射量制御部材の位置が同じでも実際の燃料噴射量が
減少する現象により目標噴射量が実際の燃料噴射量より
多めに見積もられることになるため、従来装置のよう
に、軽質燃料の使用時にも目標噴射量を燃料噴射時期を
求めるための制御パラメータとして用いたのでは、燃料
の漏れ損失が多くなる(たとえば分配型燃料噴射ポンプ
ではコントロールスリーブ、デリバリバルブ等の漏れ損
失が多くなる)ことから燃料噴射時期が目標値よりも遅
角側にずれる。同様にして、重質燃料の使用時に目標噴
射量を燃料噴射時期を求めるための制御パラメータとし
て用いたのでは、燃料噴射時期が目標値よりも進角側に
ずれる。このとき第6の発明では目標噴射量を燃料粘度
の検出値により補正した値を、また第7の発明では燃料
噴射量制御部材の位置を検出する手段から推定される燃
料噴射量を燃料粘度の検出値により補正した値を、燃料
噴射時期を求めるための制御パラメータとして用いるの
で、燃料粘度が基準燃料に対するより変化したときで
も、燃料噴射時期が目標より外れることがなく、これに
よって排気エミッションの悪化や運転性の低下を抑制で
きる。
【0031】基準ポンプ特性に基づいて燃料噴射量制御
部材を調節する噴射ポンプでは、軽質燃料の使用時に燃
料噴射量制御部材の位置が同じでも実際の燃料噴射量が
減少する現象により目標噴射量が実際の燃料噴射量より
多めに見積もられることになるため、従来装置のよう
に、軽質燃料の使用時にも目標噴射量を目標EGR量を
求めるための制御パラメータとして用いたのでは、EG
R量が目標値よりも減少側にずれる。同様にして、重質
燃料の使用時に目標噴射量を目標EGR量を求めるため
の制御パラメータとして用いたのでは、EGR量が目標
値よりも減少側にずれる。このとき第8の発明では目標
噴射量を燃料粘度の検出値により補正した値を、また第
9の発明では燃料噴射量制御部材の位置を検出する手段
から推定される燃料噴射量を燃料粘度の検出値により補
正した値を、EGR量を求めるための制御パラメータと
して用いるので、燃料粘度によるEGR量のバラツキを
低減することができ、これによって排気エミッションの
悪化、運転性の低下を抑制できる。
【0032】基準ポンプ特性に基づいて燃料噴射量制御
部材を調節する噴射ポンプでは、軽質燃料の使用時に目
標噴射量が実際の燃料噴射量より多めに見積もられるこ
とになるため、軽質燃料の使用時に目標噴射量を用いて
空燃比を計算したのでは、計算空燃比が実際より小さい
側(リッチ側)にずれる。同様にして、重質燃料の使用
時に目標噴射量を用いて空燃比を計算したのでは、計算
空燃比が実際より大きい側(リーン側)にずれる。この
とき第10の発明では、目標噴射量を燃料粘度の検出値
で補正した値を、空燃比を計算するための制御パラメー
タとして用いるので、燃料粘度による空燃比の計算誤差
を大幅に低減することができ、これによって排気エミッ
ションの悪化や運転性の低下を抑制できる。
【0033】可変噴射率機構(SSP:ステップスピル
ポート、VIPS:バリアブルインジェクションパター
ンコントロール)を持つ噴射ポンプやノズルの開弁圧が
高い直接噴射式ディーゼルエンジンに用いられる噴射ポ
ンプなど特殊な噴射特性を有する噴射ポンプでは、アイ
ドル回転数付近に変位点を持つため、特に軽質燃料使用
時のアイドル制御が不安定になったり、エンストしたり
することがあるが、第11の発明では、燃料粘度の検出
値に応じた比例定数を設定するので、軽質燃料の使用時
には比例定数が基準燃料のときより大きくなり、これに
よってアイドル回転数付近に変位点を持つ特殊な噴射特
性を有する噴射ポンプを用いての軽質燃料の使用時に
も、アイドル制御が不安定になったり、エンストしたり
することがない。
【0034】図1に分配型燃料噴射ポンプ1の詳細を示
す。図1において、燃料噴射ポンプはポンプハウジング
を形成する噴射ポンプ本体2内にカムローラと係合しつ
つ回転往復動しながら、加圧室4内の燃料を圧縮するプ
ランジャ3を備える。このプランジャ3の外周には、プ
ランジャ3に形成されたカットオフポート3aを開閉す
ることにより燃料噴射量を調量するコントロールスリー
ブ5が摺動自由に嵌合され、このコントロールスリーブ
5を駆動するロータリソレノイド6が設けられる。コン
トロールスリーブ5は、ロータリソレノイド6への出力
電圧が高くなるほどプランジャ3の侵入方向に移動して
燃料の噴射終了時期が遅くなり、燃料の噴射量が増加す
る。
【0035】また、ポンプ駆動軸に取りつけられたフィ
ードポンプ7からの吐出燃料は、ポンプ内部を潤滑する
とともにポンプ室8に蓄圧され、ここから前記加圧室4
に吸引される。なお、フィードポンプ7と後述するタイ
マピストン9とは、説明のため、90°だけ回転させた
状態で図示してある。
【0036】燃料の噴射時期を制御するために、プラン
ジャ3を駆動するカムローラと係合しつつカムローラの
位相を動かす噴射時期制御部材としてのタイマピストン
9が備えられる。このタイマピストン9は、一端の高圧
室から低圧室側に漏らされる燃料流量を制御するタイミ
ングコントロールバルブ10により、その位置が制御さ
れ、これにより燃料噴射時期を進角させたり遅角させた
りする。
【0037】そして、燃料の噴射量、噴射時期などを制
御するために、コントローラ21を備える。このコント
ローラ21には、運転条件を検出するために、エンジン
負荷に相当するアクセル開度を検出するアクセル開度セ
ンサ22、燃料噴射ポンプの回転数を検出するための回
転数センサ23、冷却水温を検出する水温センサ24、
燃料温度を検出する燃温センサ25からの信号が入力す
る。さらに、コントローラ21には、燃料噴射量を検出
するためにコントロールスリーブ5の位置を検出するコ
ントロールスリーブ位置センサ26、燃料噴射ノズル2
7に装着されて噴射時期を実測する実噴射時期検出手段
としてのノズルリフトセンサ28、エンジンの始動指令
を認識するキースイッチ29などからの信号も入力す
る。
【0038】ところで、基準燃料での燃料噴射量とコン
トロールスリーブ位置との相関からマッチングされた基
準ポンプ特性に基づいてコントロールスリーブ位置を調
節する分配型燃料噴射ポンプでは、基準燃料と燃料粘度
の異なる燃料が使用されたとき、等コントロールスリー
ブ位置での実際の燃料噴射量が目標を外れて増減するの
で、タイミングコントロールバルブに与えるデューティ
ー比、または所定運転条件のコントロールスリーブ位置
を基準燃料に対する所定値と比較することにより、燃料
粘度を検出し、この結果に応じてポンプ特性(燃料噴射
量からコントロールスリーブ位置への変換マップ)を補
正することにより、燃料粘度の変化があっても常に変わ
らない量の燃料噴射量を供給するものを先に提案した
(特願平7−235475号参照)。
【0039】しかしながら、タイミングコントロールバ
ルブは個体毎の流量特性にバラツキを含むため、タイミ
ングコントロールバルブに与えるデューティー比の比較
だけでは燃料粘度を誤判定することがある。また、タイ
ミングコントロールバルブに与えるデューティー比はタ
イミングコントロールバルブや噴射ポンプの経時劣化に
より燃料粘度が同一の燃料でも変化する。
【0040】一方、コントロールスリーブ位置より燃料
粘度を検出する方式では、コントロールスリーブが精密
加工部品であり、噴射ポンプ毎に燃料流量特性の調整を
行っているため、生産バラツキの影響は少ない。しかし
ながら、検出精度を高めるためには、コントロールスリ
ーブ位置がそれほど動くことのない運転条件(つまり回
転数と負荷がそれほど変化しない運転条件)を選択しな
ければならないのに、アイドル時を例にとっても、油水
温度、エンジンの経時劣化、補機類の運転状況等で負荷
が常に変化するのであるから、精度よく燃料粘度を検出
することは困難である。
【0041】これに対処するため本発明では、プランジ
ャの圧送開始時期と噴射ノズルの開弁時期の差から燃料
粘度を検出し、その検出した燃料粘度に応じてコントロ
ールスリーブ位置に対する燃料噴射量を補正する。
【0042】プランジャ3が圧送を開始しても、噴射ノ
ズル27の開弁圧に達して開弁するまでに所定の時間が
かかることから、以下の実施形態の説明では、プランジ
ャの圧送開始時期を静的噴射時期、噴射ノズルの開弁時
期を動的噴射時期と呼んで区別する。
【0043】ここで、静的噴射時期は幾何学的にたとえ
ば 静的噴射時期[°CA BTDC]=タイマピストン位
置[mm]×2.44[°CA/mm]+ポンプセット
角[°CA BTDC] の式により与えられる。ただし、最小進角位置でのタイ
マピストン位置が0[mm]である。これに対して、動
的噴射時期はTDCセンサ(上記の回転数センサ23の
こと。この回転数センサ23の信号がTDC毎に立ち上
がる)とノズルリフトセンサ28により検出され、こち
らの単位も[°CA BTDC]である。
【0044】いま、静的噴射時期と動的噴射時期の差を
噴射遅れ期間ΔIT[°CA]とすれば、ΔITは燃料
粘度一定の条件のもとで噴射系の特性(噴射ノズルの開
弁圧、プランジャ径、フェイスカムのカム特性、デリバ
リバルブの流量特性等)により決まる。このΔITIと
燃料の粘度(正確には動粘度)との関係を調べてみたと
ころ、図2に示す実験データが得られた。なお、同図は
アイドル回転数を一定としたときの特性で、燃料粘度の
軸は対数目盛である。
【0045】同図によれば、ΔITと燃料粘度の間に強
い相関があり、しかも、ΔITに対する燃料粘度の比
(つまりゲイン)も大きいので、この特性を用いれば、
高い精度での燃料粘度の検出が可能となることがわか
る。また、ポンプセット角、噴射ノズルの開弁圧ともに
工場で数値管理されており、同一燃料、一定燃温での噴
射時期のバラツキは±0.5°CA以下程度に管理され
ているため、図2に示した特性のバラツキも抑えられて
いる。
【0046】なお、図2において、軽質になるほどΔI
Tが大きくなるのは、軽質燃料の場合、プランジャ圧送
行程での漏れ量が増加したり、デリバリバルブの吸い戻
し量が増加することによって噴射管内の圧力上昇に時間
がかかるためであると思われる。重質燃料の場合は、こ
の逆の理由でΔITが小さくなる。
【0047】また、タイミングコントロールバルブや噴
射ポンプに経時劣化が生じても、精度よく燃料粘度を検
出することができる。たとえばノズルの劣化(スプリ
ングのへたり)により動的噴射時期が早まる現象がおき
ても、また、タイミングコントロールバルブの劣化で動
的噴射時期が変化しても、動的噴射時期をフィードバッ
ク制御する限り、動的噴射時期が変化することはない。
噴射ポンプ(エンジンを含む)が劣化すると、静的噴
射時期が遅角側にずれるが、そのずれは10万km耐久
でも0.4°CA程度であるため問題とならない。、
の結果より、ΔITがタイミングコントロールバルブ
や噴射ポンプの経時劣化により変化することがないので
ある。
【0048】このようにして、図2に示した実験データ
により噴射遅れ期間ΔITから燃料粘度を精度良く検出
できることになると、検出した燃料粘度に応じてコント
ロールスリーブ位置に対する燃料噴射量を補正すること
で、燃料粘度に左右されずに基準燃料のときと同量の燃
料噴射量を与えることができる。このときには、目標噴
射量(あるいはコントロールスリーブ位置により検出さ
れる実測の燃料噴射量)が燃料粘度に影響されない正確
な負荷を表すことになり、目標噴射量を負荷信号として
用いる燃料噴射時期、EGR制御においても、燃料粘度
の影響を受けて排気エミションが悪化することがない。
【0049】コントローラ21で実行されるこの制御の
内容を図3の制御ブロック図にしたがって説明する。
【0050】図3において、S1ではエンジン回転数
(ポンプ回転数の2倍)とアクセル開度から燃料噴射量
特性(ドライブQマップ)を検索して基準燃料噴射量Q
drvを、S2ではアイドル運転時に目標エンジン回転
数となるように、目標エンジン回転数と実測エンジン回
転数とからPID制御により燃料噴射量補正値Qidl
eを求める。
【0051】S3はアイドル回転数制御条件であるかど
うかを判断してスイッチングするところで、アイドル回
転数制御条件(たとえばアクセル開度とエンジン回転数
がそれぞれ所定値内に入っている)であればAの側に、
またこの条件以外ではBの側にスイッチングする。
【0052】S4では補機類によるエンジン負荷の増大
に対する燃料噴射量の増分を算出する。エアコンディシ
ョナ、バッテリ電圧、パワステアリングそれぞれについ
て燃料噴射量増分を決めておき、エアコンスイッチ、バ
ッテリ電圧モニター値、パワステアリングスイッチのO
N,OFF信号から合計の燃料噴射量増分(補機類増量
分)Qastを算出する。
【0053】S5では基準燃料噴射量Qdrvに補機類
増量分QastとS3からの出力を加算した値を目標噴
射量Q0として計算する。
【0054】S6ではスモーク防止等のため最大噴射量
Qfulを、エンジン回転数と過給圧(ターボ車のみ)
に応じて設定された最大噴射量マップを検索して求め、
この最大噴射量Qfulと目標噴射量Q0とをS7にお
いて比較し、小さい側の値を通常走行時の目標噴射量と
する。
【0055】S8では冷却水温とエンジン回転数から始
動時の燃料噴射量Qstを検索し、S9においてエンジ
ン始動時であるかどうかを判断する。始動時(たとえば
キースイッチがスタート位置にありかつエンジン回転数
が所定値以内である)のときはDの側に、それ以外では
Cの側にスイッチングする。
【0056】S10では、目標噴射量Q1(始動時はQ
st、始動時以外はQfulとQ0の小さいほう)とエ
ンジン回転数とから、基準燃料に対してマッチングして
いる基準ポンプ特性を検索して目標ロータリソレノイド
出力電圧Uαsol0(コントロールスリーブ位置相
当)を求める。S11では燃料粘度とエンジン回転数と
から、マップ(燃料粘度補正係数マップ)を検索して、
燃料粘度補正係数K-Qfvを検索し、この補正係数をS
12において目標ロータリソレノイド出力電圧Uαso
l0に乗じ、乗じた後の値を新ためて目標ロータリソレ
ノイド出力電圧Uαsol1(=Uαsol0×K-Qf
v)とする。
【0057】ここで、燃料粘度補正係数K-Qfvの値
は、軽質燃料の使用時に1より大きくなる値である。こ
れは、軽質燃料の使用時に、コントロールスリーブ位置
に対応する燃料噴射量よりも実際の燃料噴射量が少なく
なるので、その減少分を補わせるため、ロータリソレノ
イド出力電圧を高電圧側に補正して、基準燃料のときよ
りコントロールスリーブ位置を増量側に移動させるため
である。同様にして、基準燃料のときより多めの燃料が
供給される重質燃料の使用時には、ロータリソレノイド
出力電圧を低電圧側に補正して、コントロールスリーブ
位置を減量側に移動させるため、重質燃料の使用時にK
-Qfvの値を1より小さくしている。
【0058】また、燃料粘度補正係数K-Qfvは回転数
に応じても割り付けている。等コントロールスリーブ位
置での噴射量は、燃料粘度のほか、回転数の相違によっ
ても変化するからである。
【0059】図3のS11の内容をさらに図4のフロー
チャートにより詳述する。
【0060】図4のS41ではエンジン回転数Ne、燃
料噴射量Qf(=目標噴射量Q1)、TDCセンサとノ
ズルリフトセンサより得られる実測噴射時期ITi、ア
クセル開度などを読み込む。
【0061】S42とS43では、次の条件、〈1〉準
定常運転時であること、〈2〉燃料粘度判別条件を満た
すことを1つずつチェックし、すべてを満たすときは、
S44以降に進んで燃料粘度の判別を行い、いずれかの
条件でも満たさないときは、図4のフローを終了する。
具体的にはアイドル時や40km定常時など、燃料噴射
量の単位時間当たりの変化量ΔQfが所定値Qst以下
となる条件(あるいはアクセル開度の単位時間当たりの
変化量ΔCLが所定値CLst以下かつ回転数の単位時
間当たりの変化量ΔNeが所定値Nest以下となる条
件)であるとき準定常運転時であると、また燃料温度T
fが所定温度範囲内にありかつ実測噴射時期の単位時間
当たりの変化量ΔITiがしきい値ITisd以下であ
るとき燃料粘度判別条件であると判断する。
【0062】S44、S45ではタイマピストン位置セ
ンサより得られる静的噴射時期ITTPSと、TDCセン
サ、ノズルリフトセンサ28より得られる動的噴射時期
ITNLS(=ITi)を読み込み、S45において ΔIT=ITTPS−ITNLS の式により噴射遅れ期間ΔITを計算する。
【0063】このΔITからS46では図5を内容とす
るテーブルを検索して燃料粘度判別指数Fvisを求
め、この燃料粘度判別指数Fvisと回転数から図6を
内容とするマップを検索して、燃料粘度補正係数K-Qf
vを求める。
【0064】図5に示したように、燃料粘度を表すFv
isの値は、同一回転数のときΔITが大きくなるほど
軽質側になり、ΔITが同じであれば、回転数が大きく
なるほど重質側に移動する。図6に示した特性と図3の
S11に示した特性とは書き方が相違しているが、特性
は同じものである。
【0065】図3に戻り、S13では燃温センサで検出
した燃温とエンジン回転数とから、マップ(燃温補正係
数マップ)を検索して、燃温補正係数K-Qtfを求め、
これをS14において燃料粘度補正後の目標ロータリソ
レノイド出力電圧Uαsol1に乗じ、乗じた後の値を
新ためて目標ロータリソレノイド出力電圧Uαsol
(=Uαsol1×K-Qtf)とする。この燃温補正
は、基準ポンプ特性が一定燃温に対してマッチングされ
ているため、この一定燃温と異なる燃温のときは燃料噴
射量が異なってくるので、燃温が相違しても同じ燃料噴
射量が得られるようにするための補正である。
【0066】S15では燃料噴射ポンプ、エンジンに異
常があるかどうかみて、異常が判定されたときは、F側
にスイッチングしてフェールセーフを行い(たとえばフ
ュエルカットバルブを閉じる)、異常がないときはE側
にスイッチングする。
【0067】S16では目標ロータリソレノイド出力電
圧αsolと、コントロールスリーブ位置センサから得
られる実測のロータリソレノイド出力電圧Uαist
(実測コントロールスリーブ位置相当)とからPID制
御によりロータリソレノイド6へのPWM信号を作って
出力する。
【0068】このようにして、第1実施形態では、目標
噴射量を、基準燃料でマッチングした基準ポンプ特性に
よってコントロールスリーブ位置へと変換した後に、こ
のコントロールスリーブ位置を燃料粘度の検出値に応じ
て補正(軽質燃料のときは増量補正、重質燃料のときは
減量補正)し、この燃料粘度補正後の値を目標値として
コントロールスリーブ位置を制御するロータリソレノイ
ドに与えるので、基準燃料のときと同量の燃料噴射量を
与えることができ、これによって燃料粘度が基準燃料と
異なる燃料粘度の燃料が使用されるときでも、アイドル
回転数制御時に燃料噴射量の不足に起因するエンストや
噴射量の過剰に起因するアイドル回転の不安定が生じる
ことがなく、またアイドル以外の通常運転時には、アク
セルレスポンスが悪化したり、敏感になることがない。
【0069】図7、図8は第2実施形態、第3実施形態
の燃料噴射量の各制御ブロック図で、図7において図3
とはS21、22、23、24が、また図8において図
3とはS31、32、33、34が相違する。なお、図
3と同じ部分は同じ番号を付して説明は説明する。
【0070】まず、図7の第2実施形態では、S21、
S22、S23の操作により基準ポンプ特性を燃料粘度
の検出値に応じて書き換え、S24において書き換え後
のポンプ特性を用いて、目標噴射量Q1(図3の値と同
じ)を目標ロータリソレノイド出力電圧に変換させるよ
うにしたものである。
【0071】詳細には、図7において、S21では基準
ポンプ特性が、またS22では燃料粘度補正係数の特性
が予めマップとして記憶されている。この場合に、使用
燃料の燃料粘度が検出されると、燃料粘度補正係数の特
性が(K-Qfv、Ne)の2次元データの集まりとな
り、また基準ポンプ特性は(Uαsol0、Q1、N
e)の3次元データの集まりである。したがって、各回
転数ごとにUαsol0×K-Qfvの計算を行った値を
改めて目標ロータリソレノイド出力電圧Uαsol1と
おき、(Uαsol1、Q1、Ne)の3次元データの
集まりを作る。この新たな3次元データの集まりを記憶
すれば、燃料粘度の検出値に合ったポンプ特性が得られ
るわけである。
【0072】なお、使用燃料の燃料粘度は給油でしか変
わらないので、ポンプ特性の書き換えは、バックグラン
ドジョブ等でコントローラの負荷が低いときに行う。
【0073】図3の第1実施形態では、燃料噴射のたび
に燃料粘度補正係数マップを検索することがコントロー
ラに所定の計算負荷となって作用するのであるが、この
第2実施形態では、ポンプ特性の書き換え後は、従来と
変わらない計算負荷で燃料噴射量制御を行うことが可能
となるので、コントローラの処理速度が遅い場合や燃料
噴射量以外の制御も1つのコントローラで行う場合にも
コントローラに対する計算負荷を増大させることがな
い。
【0074】図8の第3実施形態では、基準ポンプ特性
のほかに、軽質燃料、重質燃料でマッチングされたポン
プ特性を予めマップとして用意しており、使用燃料の燃
料粘度が基準燃料と異なるときは、軽質燃料、重質燃料
の各ポンプ特性に切換えるようにしたものである。な
お、軽質燃料、重質燃料と一口にいっても、燃料粘度の
相違するさまざまの軽質燃料や重質燃料があるので、噴
射量制御精度を上げるためには、最軽質燃料、最重質燃
料でマッチングした各ポンプ特性を用意しておき、使用
燃料の燃料粘度がたとえば基準燃料と最軽質燃料との中
間粘度のときは、基準ポンプ特性と最軽質燃料のポンプ
特性の間を補間した値を用いるようにすればよい。
【0075】第3実施形態では、使用燃料の燃料粘度の
変化に対して基準ポンプ特性から検索した目標ロータリ
ソレノイド出力電圧に燃料粘度補正係数をかけても修正
できないような特殊なポンプ特性を有する噴射系をもつ
場合(たとえば、可変噴射率機構をもつような場合な
ど)でも燃料粘度に応じて正確にロータリソレノイド出
力電圧(コントロールスリーブ位置)を補正できる。
【0076】ところで、可変噴射率機構(SSP:ステ
ップスピルポート、VIPS:バリアブルインジェクシ
ョンパターンコントロール)を持つ噴射ポンプや噴射ノ
ズルの開弁圧が高い直接噴射式ディーゼルエンジンに用
いられる噴射ポンプなど特殊な噴射特性を有する噴射ポ
ンプでは、アイドル回転数付近に変位点を持つため、特
に軽質燃料使用時のアイドル制御が不安定になったり、
エンストしたりすることがある。なお、変位点とは同じ
コントロールスリーブ位置でありながら、少しポンプ回
転数が違っても燃料噴射量が大きく変動する領域のこと
である。
【0077】これに対処するため、前述の第1、第2、
第3の3つの実施形態のいずれかにより燃料粘度に応じ
た燃料噴射量の適正化を行うほかに、図9に示したよう
に、アイドル時のPID制御の比例分計算に用いる比例
定数を燃料粘度に応じた値とすれば、前述の問題が改善
されることが実験的に明らかになった。軽質燃料の使用
時には重質燃料の使用時よりも比例定数を大きくするこ
とにより、アイドル回転数が目標値を外れて低下したと
きに、より多くの燃料噴射量補正量Qidleを与え
て、応答よく目標値へと戻すのである。
【0078】具体的には、図9に示す内容の比例定数テ
ーブルを用意しておき、このテーブルを検索して燃料粘
度に応じた比例定数を求め、この比例定数を用いて燃料
噴射量補正量Qidleを、 Qidle=比例項+積分項+微分項 =KP×KpfP×ε(n) +KI×KpfI×ε(n)+YI(n−1) +KD×KpfD×(ε(n)−ε(n−1)) ただし、ε(n):今回の誤差(目標値−実際値) ε(n−1):前回の誤差 KP:比例定数 KI:積分定数 KD:微分定数 KpfP:比例用プレスケーリングファクタ KpfI:積分用プレスケーリングファクタ KpfD:微分用プレスケーリングファクタ YI(n−1):前回の積分項 の式により計算する。
【0079】このようにして、燃料噴射量制御について
前述の3つの実施形態のいずれかを前提とし、かつ軽質
になるほどアイドル時のPID制御の比例分を大きくす
ることで(第4実施形態)、アイドル回転数付近に変位
点を持つ特殊な噴射特性を有する噴射ポンプを備える場
合でも、商品性に問題のない程度にまで軽質燃料使用時
のアイドル制御が可能である。
【0080】図10は第5実施形態の燃料噴射時期の制
御ブロック図、また図13は第6実施形態のEGR量の
制御ブロック図である。
【0081】従来の燃料噴射時期制御では、図33左下
に示したように、回転数のほか、負荷としての目標噴射
量に応じて通常運転時の燃料噴射時期を求め、これを噴
射時期制御アクチュエータ(タイミングコントロールバ
ルブ)への指令信号に、また、従来のEGR制御では、
図33右下のように回転数のほか、負荷としての目標噴
射量に応じて、目標EGR弁リフト量と目標吸気絞り弁
開度を求め、このうち目標EGR弁リフト量をEGR弁
制御信号に、目標吸気絞り弁開度を吸気絞り弁制御信号
にそれぞれ変換している。
【0082】さて、基準燃料でマッチングした基準ポン
プ特性に基づいてコントロールスリーブ位置を調節する
噴射ポンプでは、軽質燃料の使用時にコントロールスリ
ーブ位置が同じでも実際の燃料噴射量が減少することを
前述したが、この現象により目標噴射量が実際の燃料噴
射量より多めに見積もられることになるため、従来装置
のように、軽質燃料の使用時にも目標噴射量を燃料噴射
時期を求めるための制御パラメーターとして用いたので
は、コントロールスリーブ、デリバリバルブでの損失
(漏れ)が多くなることから、燃料噴射時期が目標値よ
りも遅角側にずれ(図11参照)、また目標噴射量を目
標EGR弁リフト量、目標吸気絞り弁開度を求めるため
の制御パラメーターとして用いたのでは、EGR量が目
標値よりも減少側にずれる(図14参照)。同様にし
て、重質燃料の使用時に目標噴射量を燃料噴射時期を求
めるための制御パラメーターとして用いたのでは、燃料
噴射時期が目標値よりも進角側にずれ、また重質燃料の
使用時に目標噴射量を目標EGR弁リフト量、目標吸気
絞り弁開度を求めるための制御パラメーターとして用い
たのでは、EGR量が目標値よりも減少側にずれる。
【0083】これに対処するため、第5実施形態、第6
実施形態では、目標噴射量を燃料粘度の検出値で補正し
た値を制御パラメーターとして用いる。
【0084】ただし、図10、図13は燃料噴射量制御
について前述した第1、第2、第3の3つの実施形態の
いずか(つまり燃料噴射量制御のほうに燃料粘度に応じ
た補正を行っている)を前提とするため、図10は図3
3に示した従来例の燃料噴射時期制御と、また図13は
図33に示した従来例のEGR制御と見かけ上変わると
ころがない。前述した3つの実施形態によれば、目標噴
射量Q1(あるいはコントロールスリーブ位置により検
出される実測の燃料噴射量)が燃料粘度に左右されない
エンジン負荷を正確に表すので、重複して燃料粘度補正
を行う必要がないからである。
【0085】これに対して、燃料噴射量制御が図33に
示した従来例と同じであることを前提とするときは、図
10に代えて図27(第8実施形態)を、また図13に
代えて図28(第9実施形態)を用いなければならな
い。後述する第7実施形態の図19も、燃料噴射量制御
について前述した3つの実施形態のいずれかと同じであ
ることが前提であり、図33に示した従来例の燃料噴射
量制御を前提とするときは図19に代えて図29(第9
実施形態)を用いなければならない。
【0086】まず、図10の燃料噴射時期制御について
は、S123で目標噴射量Q1と回転数とから噴射時期
の回転−負荷特性(マップ)を検索して通常運転時の燃
料噴射時期ITnlを、またS124では回転数と冷却
水温から始動噴射時期進角特性(マップ)を検索して始
動噴射時期進角値ITstを求める。
【0087】S125では、エンジン始動時であるかど
うかを判断し、始動時(たとえばキースイッチがスター
ト位置にありかつエンジン回転数が所定値以内である)
のときはBの側に、それ以外ではAの側にスイッチング
する。
【0088】S126では、目標噴射時期ITt(通常
運転時はITt=ITnl、始動時はITt=ITs
t)と、TDCセンサ、ノズルリフトセンサによって実
測された実測噴射時期ITiとを比較し、PID制御に
より、タイマーピストンの移動量を求め、噴射時期制御
アクチュエーター指令信号ITaを出力し、これにより
燃料噴射時期を制御する。
【0089】なお、この実施形態での噴射時期制御で
は、目標噴射時期ITtと実測噴射時期ITiとの比較
に基づくものであるが、回転数と負荷に応じた目標タイ
マピストン位置と実測タイマピストン位置との比較に基
づくものでもかまわない。
【0090】次に、図13の第6実施形態においては、
S133で目標噴射量Q1と回転数とから、EGR弁リ
フト量の回転−負荷特性(マップ)を検索して目標EG
R弁リフト量LIFTaを、また吸気絞り弁開度の回転
−負荷特性(マップ)を検索して目標吸気絞り弁開度T
/Caを求める。
【0091】S134では回転数と冷却水温から水温補
正特性を検索して水温補正量LIFTbを求め、これを
S135において目標EGR弁リフト量LIFTaと目
標吸気絞り弁開度T/Caに乗ずる。
【0092】S136では、水温補正後の目標EGR弁
リフト量LIFTt(=LIFTa×水温補正量)とE
GR弁に設けたリフトセンサ45(図16参照)からの
実測EGR弁リフト量LIFTiとを比較し、また水温
補正後の目標吸気絞り弁開度T/Cb(=T/Ca×水
温補正量)と実測吸気絞り弁開度(吸気絞り弁用アクチ
ュエータの作動状態から判別)T/Ciとを比較し、各
PID制御により、EGR弁制御信号と吸気絞り弁制御
信号を出力し、これによりEGR量を制御する。
【0093】図10の第5実施形態では、前述した3つ
の実施形態のいずかの燃料噴射量制御により基準燃料の
ときと同量の燃料噴射量を与えることができるので、目
標噴射量を燃料噴射時期を求めるための制御パラメータ
としている場合に、燃料粘度が基準燃料に対するより変
化したときでも、燃料噴射時期が目標より外れることが
なく、これによって排気エミッションの悪化や運転性の
低下を抑制できる(図12参照)。図13の第6実施形
態でも、前述した3つの実施形態のいずかの燃料噴射量
制御により基準燃料のときと同量の燃料噴射量を与える
ことができるので、目標噴射量をEGR弁リフト量と吸
気絞り弁開度を求めるための制御パラメータとしている
場合に、燃料粘度が基準燃料に対するより変化したとき
でも、燃料粘度によるEGR量のバラツキを低減するこ
とができ、これによって排気エミッションの悪化、運転
性の低下を抑制できる(図15参照)。
【0094】ただし、図13では、EGR量を連続的に
可変制御できるものを対象として構成しているが、簡易
には、図16に示したように、ダイアフラム式のEGR
弁34への制御負圧通路35に一対のデューティー制御
弁36、37を、また2段階ダイアフラム式の吸気絞り
弁38への制御負圧通路にも一対の吸気絞り電磁弁を設
け(負圧通路40に吸気絞り電磁弁42、負圧通路43
に吸気絞り電磁弁44)、これら4つの弁を運転領域に
応じてON、OFF制御することによって(図17、図
18参照)、EGR量を4段階に可変制御するものでか
まわない。なお、図16において、31は吸気通路、3
2は排気通路、33はEGR通路、41はオリフィス、
45はリフトセンサである。
【0095】図19は、第7実施形態のEGR量の制御
ブロック図で、この実施形態は、回転数、負荷としての
燃料噴射量に加えて、空燃比をも制御パラメータとして
EGR量(あるいは最大燃料噴射量)を制御するものを
対象とするものである。
【0096】さて、基準燃料でマッチングした基準ポン
プ特性に基づいてコントロールスリーブ位置を調節する
噴射ポンプでは、軽質燃料の使用時にコントロールスリ
ーブ位置が同じでも実際の燃料噴射量が減少することを
前述したが、この現象により目標噴射量が実際の燃料噴
射量より多めに見積もられることになるため、軽質燃料
の使用時に目標噴射量を用いて空燃比を計算したので
は、計算空燃比が実際より小さい側(リッチ側)にずれ
る。同様にして、重質燃料の使用時に目標噴射量を用い
て空燃比を計算したのでは、計算空燃比が実際より大き
い側(リーン側)にずれる。
【0097】これに対処するため、第7実施形態では、
目標噴射量を燃料粘度の検出値で補正した値を、空燃比
を計算するための制御パラメータとして用いる。
【0098】ただし、これは、図33に示した従来例の
燃料噴射量制御を前提とするときの話であって、燃料噴
射量制御について前述した3つの実施形態のいずれかと
同じであることを前提とするときは、目標噴射量をその
まま空燃比を計算するための制御パラメータとして用い
ればよい。
【0099】詳細には、図19のS141でエアフロー
メータ51(図26参照)で検出される吸入空気量と吸
気温度センサ52(図26参照)で検出される吸気温度
と目標噴射量Q1(図13と同じ)とに基づいて空燃比
A/Fを計算する。このA/F計算については図20の
フローチャートで説明する。
【0100】図20において、S151では吸入空気量
Qairと吸入空気温度Tairを読み込み、これらか
らS152において Pin=A1×Tair/Qair …(5) ただし、A1:定数 の式により絞り弁下流の吸気管圧力(図ではインマニ圧
力で略記)Pinを計算する。この式は、理想気体に対
して成り立つ状態方程式(PV=nRT)に従うもので
ある。
【0101】S153では、吸入空気量Qairと燃料
噴射量Qfから、図21と図22を内容とする各マップ
を検索して、排気流量推測係数K1、K2を、また図2
3と図24を内容とする各マップを検索して、排気温度
推測係数K3、K4をそれぞれ求め、これらの値を用い
て Qexh=K1×Qair+K2×Qf …(6) Texh=K3×Qair+K4×Qf …(7) ただし、Qf:燃料噴射量 の式により、排気流量Qexhと排気温度Texhを計
算する。
【0102】これは、エンジンでの熱損失、燃料の発熱
量、および管内の流れ(ベルヌーイの式)を最終的にま
とめると、排気温度、排気流量ともに吸入空気量と燃料
噴射量の関数として与えられることから、(6)、
(7)式の排気温度推測式、排気流量推測式の係数K1
〜K4を予め実験してマップとして記憶しておけば、そ
のマップを回転数と燃料噴射量Qfから検索すること
で、排気温度と排気流量を求めることができるのであ
る。
【0103】S154ではS152と同様にして、 Pout=A1×Texh/Qexh …(8) ただし、A1:定数 の式により排気管圧力(図ではエキマニ圧力で略記)P
outを計算し、このPoutと上記のPinの差とE
GR重量推測係数K5とを用い、S155において QEGR=Aegr×K5×(Pout−Pin) …(9) ただし、Aegr:EGR弁開口面積 の式により、EGR重量であるQEGRを計算し、S1
56において A/F=(Qair−QEGR)/Qf …(10) の式により、空燃比A/Fを計算する。
【0104】なお、(9)式のK5も図25に示したよ
うに、予め実験してマップとして記憶させてある値で、
そのマップを回転数と燃料噴射量Qfから検索する。ま
た、AegrはEGR弁リフト量からテーブル検索して
求めている。
【0105】このようにして空燃比A/Fの計算を終了
したら、図19のS142に戻り、計算空燃比A/F、
エンジン回転数、目標噴射量Q1(図13と同じ)に基
づいて、計算空燃比に対する目標EGR弁リフト量と目
標吸気絞り弁開度を検索する。S142においては、図
示したように、ある1つの空燃比に対するEGR弁リフ
ト量(あるいは吸気絞り弁開度)の回転−負荷特性(マ
ップ)を代表させて示しているが、実際には、幾つかの
代表的な空燃比毎にEGR弁リフト量と吸気絞り弁開度
の各回転−負荷特性を用意しており、その中から計算空
燃比と合致する特性のマップを選択して、目標EGR弁
リフト量と目標吸気絞り弁開度を求めるわけである。
【0106】第7実施形態では、前述した3つの実施形
態のいずかの燃料噴射量制御により基準燃料のときと同
量の燃料噴射量を与えることができるので、目標噴射量
をEGR弁リフト量と吸気絞り弁開度を求めるための制
御パラメータとするとともに、さらに目標噴射量を計算
空燃比を求めるための制御パラメータともしている場合
に、燃料粘度が基準燃料に対するより変化したときで
も、燃料粘度による空燃比の計算誤差を大幅に低減する
ことができ、これによって排気エミッションの悪化や運
転性の低下を抑制できる。第7実施形態のように、空燃
比を制御パラメータにEGR量を制御するものにおいて
は、EGR量の計算精度の向上および排気エミッション
の低減、運転性向上のために空燃比を用いているわけ
で、このものでは燃料噴射量の計測誤差がそのまま空燃
比誤差となるため、燃料粘度による燃料噴射量バラツキ
に対する補正は必須である。
【0107】図27は第8実施形態の噴射時期の制御ブ
ロック図、また図28、図29は第9実施形態、第10
実施形態のEGR量の制御ブロック図で、図27は図1
0に、図28は図13に、また図29は図19に対応す
る。
【0108】これら3つの実施形態は、燃料噴射量制御
が図33に示した従来例と同じであることを前提とする
ものであるため、これらの実施形態においては、図1
0、図13、図19と相違して、目標噴射量Q1を燃料
粘度により補正した値を用いなければならない。
【0109】図10、図13、図19との相違点を主に
述べると、まず、図27の燃料噴射時期制御について
は、S121で燃料粘度の検出値とエンジン回転数から
所定のマップを検索することにより、目標噴射量に対す
る燃料粘度補正係数K-Qfv2を求め、この補正係数をS
122において目標噴射量Q1(図3と同じ)に乗じ、
乗じた後の値をあたらめて目標噴射量Q3(=Q1×K
-Qfv2)とする。
【0110】燃料粘度補正係数K-Qfv2の値は、図3に
おける燃料粘度補正係数K-Qfvと同様の特性で、軽質
燃料の使用時に1より大きくなる値である。これは、軽
質燃料の使用時に燃料噴射時期が遅角側にずれることの
ないようにするため、制御パラメーターとしての燃料噴
射量を基準燃料のときより増加させる必要があるからで
ある。同様にして、重質燃料の使用時には、制御パラメ
ーターとしての燃料噴射量を基準燃料のときより減少さ
せなければならないので、重質燃料の使用時にK-Qfv2
の値を1より小さくしている。
【0111】次に、図28、図29のEGR量制御につ
いては、S131、S132で、図27のS121、1
22と同様にして、燃料粘度の検出値とエンジン回転数
から所定のマップを検索することにより、目標EGR弁
リフト量と目標吸気絞り弁開度に対する燃料粘度補正係
数K-Qfv3を求め、この補正係数を目標噴射量Q1(図
3と同じ)に乗じ、乗じた後の値をあたらめて目標噴射
量Q4(=Q1×K-Qfv3)とする。
【0112】補正係数K-Qfv3の値は、図3における補
正係数K-Qfvと同様の特性で、軽質燃料の使用時に1
より大きくなる値である。これは、軽質燃料の使用時に
EGR量が減少側にずれることのないようにするため、
制御パラメーターとしての燃料噴射量を基準燃料のとき
より増大させる必要があるからである。同様にして、重
質燃料の使用時には、制御パラメーターとしての燃料噴
射量を基準燃料のときより減少させなければならないの
で、重質燃料の使用時にK-Qfv3の値を1より小さくし
ている。
【0113】図30は第11実施形態の燃料噴射時期の
制御ブロック図で、第5実施形態の図10に対応する。
この実施形態は、第5実施形態を前提としてさらにS1
27、S128を加えたものである。
【0114】軽質燃料を高温で使用すると、極端に燃料
粘度が低下し、これによってプランジャ圧送行程での漏
れ量やデリバリバルブの吸い戻し量が増加するため、第
1圧力波で噴射ノズルが開弁するはずのところが開弁し
ない現象が起こり、噴射時期が著しく遅れる。本願でい
う異常噴射とは、このような噴射状態に断続的にまたは
連続的になることを指している。異常噴射時には著しく
噴射時期が遅れるため(たとえば遅角量は8〜12°C
Aにもなる)、トルクが極端に低下する。そのため、異
常噴射が断続的に生じる場合にはトルク変動が生じるの
である。
【0115】そこで第11実施形態では、噴射遅れ期間
の変動量に応じた進角補正を行うことにより、軽質燃料
使用時の異常噴射や不整噴射に起因するトルク変動を抑
制するようにしたものである。
【0116】詳細には、図30のS127、S128に
おいて、噴射遅れ期間の変動量ΔdIT/dTとエンジ
ン回転数からマップ検索により噴射時期の燃料粘度補正
量IThを求め、これを通常運転時の燃料噴射時期IT
nlに加算することによって燃料粘度補正を行う。
【0117】これをさらに図31のフローチャートによ
り説明すると、図31のフローチャートは、第1実施形
態の図4のフローチャートに続けて、一定時間周期ある
いは回転同期で実行する。
【0118】図31のS41、S42は図4と同じであ
り、準定常運転時である場合にS51以降に進む。
【0119】S51、S52では噴射遅れ期間の前回値
ΔITBFと噴射遅れ期間の今回値であるΔITを読み込
み、S53、S54において ΔdIT/dT=ΔITBF−ΔIT の式により噴射遅れ期間の変動量ΔdIT/dTを計算
し、この噴射遅れ期間変動量ΔdIT/dTとエンジン
回転数から図32を内容とする噴射時期補正量マップを
検索して、噴射時期補正量IThを求める。図32に示
したように、低回転域でIThの値を大きくしているの
は、軽質燃料使用時の異常噴射が低回転域で発生しやす
いためである。
【0120】このようにして、第11実施形態では異常
噴射を噴射遅れ期間の変動で直接測定する構成であるた
め異常噴射時の進角補正が可能となり、また図4に示し
た高精度の燃料粘度の検出を前提としているため、噴射
遅れ期間変動量の精度がよく、これによって不要な領域
での誤進角補正を防止できる。なお、第11実施形態で
の噴射時期制御も第5実施形態と同じに目標噴射時期I
Ttと実測噴射時期ITiとの比較に基づくものである
が、回転数と負荷に応じた目標タイマピストン位置と実
測タイマピストン位置との比較に基づくものでもかまわ
ない。
【0121】実施形態では、ノズルリフトセンサ28に
より噴射ノズルの開弁時期を検出する場合で説明した
が、これに限られるものでなく、噴射管の膨張測定(歪
みゲージ方式)や噴射管内圧測定(圧力計測方式)でも
よい。
【0122】実施形態では燃料噴射ポンプを分配型で説
明したが、列型、カムシャフトレス型の各燃料噴射ポン
プおよびユニットインジェクタについても、またインナ
カム噴射ポンプと呼ばれる分配型の一種についても、本
発明を適用することができる。
【0123】
【発明の効果】噴射遅れ期間は燃料粘度が一定条件のも
とで噴射系の特性により決まるのであるが、燃料の粘度
との関係を調べてみたところ、噴射遅れ期間と燃料粘度
の間に強い相関があり、しかも、噴射遅れ期間に対する
燃料粘度の比(ゲイン)も大きいことが実験により明ら
かになったので、第1の発明により噴射遅れ期間に基づ
いて燃料粘度を検出することで、燃料噴射ポンプに経時
劣化が生じたときでも、また負荷が常に変化する運転条
件においても、高い精度での燃料粘度の検出が可能であ
る。
【0124】第2の発明では、噴射遅れ期間の変動から
異常噴射時を判別したときに噴射時期を進角補正するの
で、特に軽質燃料使用時の異常噴射に起因するトルク変
動を抑制することができる。
【0125】第3の発明では、目標噴射量を、基準燃料
でマッチングした基準ポンプ特性によって噴射量制御ア
クチュエータへの駆動量へと変換した後に、この噴射量
制御アクチュエータへの駆動量を燃料粘度の検出値に応
じて補正し、この燃料粘度補正後の値を目標値として噴
射量制御アクチュエータに与えるので、基準燃料のとき
と同量の燃料噴射量を与えることができ、これによって
燃料粘度が基準燃料と異なる燃料粘度の燃料が使用され
るときでも、アイドル回転数制御時に燃料噴射量の不足
に起因するエンストや噴射量の過剰に起因するアイドル
回転の不安定が生じることがなく、またアイドル以外の
通常運転時には、アクセルレスポンスが悪化したり、敏
感になることがない。
【0126】燃料噴射のたびに燃料粘度の検出値に応じ
て噴射量制御アクチュエータへの駆動量を補正すること
は、従来よりも計算負荷の増大となるが、第4の発明で
は、ポンプ特性の書き換え後は、従来と変わらない計算
負荷で燃料噴射量制御を行うことが可能となるため、演
算処理装置の処理速度が遅い場合や燃料噴射量以外の制
御も1つ演算処理装置で行う場合にも演算処理装置に対
する計算負荷を増大させることがない。
【0127】第5の発明では、基準ポンプ特性のほか
に、基準燃料とは燃料粘度の異なる燃料に対してマッチ
ングしたポンプ特性を少なくとも1つ用意しており、使
用燃料の燃料粘度が基準燃料と異なるときは、その異な
る燃料粘度の燃料に応じたポンプ特性を用いるので、基
準ポンプ特性により変換される噴射量制御アクチュエー
タへの駆動量を燃料粘度の検出値で補正しても修正でき
ないような特殊なポンプ特性を有する噴射系をもつ場合
においても、燃料粘度に応じて正確に噴射量制御アクチ
ュエータへの駆動量を補正できる。
【0128】第6の発明では目標噴射量を燃料粘度の検
出値により補正した値を、また第7の発明では燃料噴射
量制御部材の位置検出手段から推定される燃料噴射量を
燃料粘度の検出値により補正した値を、燃料噴射時期を
求めるための制御パラメータとして用いるので、燃料粘
度が基準燃料に対するより変化したときでも、燃料噴射
時期が目標より外れることがなく、これによって排気エ
ミッションの悪化や運転性の低下を抑制できる。
【0129】第8の発明では目標噴射量を燃料粘度の検
出値により補正した値を、また第9の発明では燃料噴射
量制御部材の位置検出手段から推定される燃料噴射量を
燃料粘度の検出値により補正した値を、EGR量を求め
るための制御パラメータとして用いるので、燃料粘度に
よるEGR量のバラツキを低減することができ、これに
よって排気エミッションの悪化、運転性の低下を抑制で
きる。
【0130】第10の発明では、目標噴射量を燃料粘度
の検出値で補正した値を、空燃比を計算するための制御
パラメーターとして用いるので、燃料粘度による空燃比
の計算誤差を大幅に低減することができ、これによって
排気エミッションの悪化や運転性の低下を抑制できる。
【0131】可変噴射率機構を持つ噴射ポンプやノズル
の開弁圧が高い直接噴射式ディーゼルエンジンに用いら
れる噴射ポンプなど特殊な噴射特性を有する噴射ポンプ
では、アイドル回転数付近に変位点を持つため、特に軽
質燃料使用時のアイドル制御が不安定になったり、エン
ストしたりすることがあるが、第11の発明では、燃料
粘度の検出値に応じた比例定数を設定するので、軽質燃
料の使用時には比例定数が基準燃料のときより大きくな
り、これによってアイドル回転数付近に変位点を持つ特
殊な噴射特性を有する噴射ポンプを用いての軽質燃料の
使用時にも、アイドル制御が不安定になったり、エンス
トしたりすることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】分配型燃料噴射ポンプの詳細図である。
【図2】アイドル時の噴射遅れ期間と燃料粘度の関係を
示す特性図である。
【図3】第1実施形態の燃料噴射量の制御ブロック図で
ある。
【図4】第1実施形態の燃料粘度の判別と燃料粘度補正
係数の算出を説明するためのフローチャートである。
【図5】燃料粘度判別テーブルの特性図である。
【図6】燃料粘度補正係数マップの特性図である。
【図7】第2実施形態の燃料噴射量の制御ブロック図で
ある。
【図8】第3実施形態の燃料噴射量の制御ブロック図で
ある。
【図9】第4実施形態の比例定数の特性図である。
【図10】第5実施形態の燃料噴射時期の制御ブロック
図である。
【図11】燃料粘度変化による噴射時期バラツキの特性
図である。
【図12】燃料粘度変化による噴射時期バラツキの影響
を示す特性図である。
【図13】第6実施形態のEGR量の制御ブロック図で
ある。
【図14】燃料粘度変化によるEGR量バラツキの特性
図である。
【図15】燃料粘度変化によるEGR量バラツキの影響
を示す特性図である。
【図16】EGR量を4段階に制御する場合のEGR制
御装置の制御システム図である。
【図17】運転領域図である。
【図18】4つの各運転領域に対する一対のデューティ
ー制御弁36、37と一対の吸気絞り弁42、44の各
作動を説明するための表図である。
【図19】第7実施形態のEGR量の制御ブロック図で
ある。
【図20】空燃比計算を説明するためのフローチャート
である。
【図21】排気流量推測係数マップの特性図である。
【図22】排気流量推測係数マップの特性図である。
【図23】排気温度推測係数マップの特性図である。
【図24】排気温度推測係数マップの特性図である。
【図25】EGR重量推測係数マップの特性図である。
【図26】EGR量を4段階に制御する場合のEGR制
御装置の制御システム図である。
【図27】第8実施形態の燃料噴射時期の制御ブロック
図である。
【図28】第9実施形態のEGR量の制御ブロック図で
ある。
【図29】第10実施形態のEGR量の制御ブロック図
である。
【図30】第11実施形態の燃料噴射時期の制御ブロッ
ク図である。
【図31】第11実施形態の噴射時期補正量の算出を説
明するためのフローチャートである。
【図32】噴射時期補正量IThの特性図である。
【図33】従来のディーゼルエンジンの制御ブロック図
である。
【図34】燃料粘度変化が燃料噴射量制御とその他のエ
ンジン制御に及ぼす影響をまとめて示した図である。
【図35】定常運転時における燃料噴射時期とEGR率
に対するPM排出量の特性図である。
【図36】発進直後における燃料噴射時期とEGR率に
対するPM排出量の特性図である。
【図37】加速時における燃料噴射時期とEGR率に対
するPM排出量の特性図である。
【図38】エンジン負荷に対するNOx排出量の特性図
である。
【図39】エンジン負荷に対するPM排出量の特性図で
ある。
【図40】エンジン負荷に対するHC排出量の特性図で
ある。
【図41】エンジン負荷に対するFC排出量の特性図で
ある。
【図42】第1の発明のクレーム対応図である。
【図43】第2の発明のクレーム対応図である。
【図44】第3の発明のクレーム対応図である。
【図45】第4の発明のクレーム対応図である。
【図46】第5の発明のクレーム対応図である。
【図47】第6の発明のクレーム対応図である。
【図48】第7の発明のクレーム対応図である。
【図49】第8の発明のクレーム対応図である。
【図50】第9の発明のクレーム対応図である。
【図51】第11の発明のクレーム対応図である。
【符号の説明】
1 噴射ポンプ 5 コントロールスリーブ(燃料噴射量制御部材) 6 ロータリソレノイド(噴射量制御アクチュエータ) 9 タイマピストン(燃料噴射時期制御部材) 10 タイミングコントロールバルブ(噴射時期制御ア
クチュエータ) 21 コントローラ 28 リフトセンサ 34 EGR弁 36、37 デューティー制御弁 42、44 吸気絞り電磁弁
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02M 25/07 570 F02M 25/07 570J G01N 11/04 G01N 11/04 Z 33/22 33/22 B

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プランジャにより燃料を圧送するジャーク
    式燃料噴射ポンプを備えるディーゼルエンジンにおい
    て、 前記プランジャの圧送開始時期を検出する手段と、 燃料を噴射供給するノズルの開弁時期を検出する手段
    と、 前記プランジャの圧送開始時期とノズルの開弁時期の差
    を噴射遅れ期間として算出する手段と、 この噴射遅れ期間に基づいて燃料粘度を検出する手段と
    を設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料性
    状検出装置。
  2. 【請求項2】プランジャにより燃料を圧送するジャーク
    式燃料噴射ポンプを備えるディーゼルエンジンにおい
    て、 前記プランジャの圧送開始時期を検出する手段と、 燃料を噴射供給するノズルの開弁時期を検出する手段
    と、 前記プランジャの圧送開始時期とノズルの開弁時期の差
    を噴射遅れ期間として算出する手段と、 この噴射遅れ期間の変動から異常噴射時かどうかを判別
    する手段と、 この判別結果より異常噴射時に噴射時期を進角補正する
    手段とを設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの
    制御装置。
  3. 【請求項3】プランジャにより燃料を圧送する一方で、
    燃料噴射量制御部材を噴射量制御アクチュエータに与え
    る駆動量に応じて調整するジャーク式燃料噴射ポンプを
    備えるディーゼルエンジンにおいて、 基準燃料に対してマッチングした目標噴射量を算出する
    手段と、 前記基準燃料に対してマッチングした基準ポンプ特性を
    記憶する手段と、 この基準ポンプ特性を用いて前記目標噴射量を前記噴射
    量制御アクチュエータへの駆動量に変換する手段と、 前記プランジャの圧送開始時期を検出する手段と、 燃料を噴射供給するノズルの開弁時期を検出する手段
    と、 前記プランジャの圧送開始時期とノズルの開弁時期の差
    を噴射遅れ期間として算出する手段と、 この噴射遅れ期間に基づいて燃料粘度を検出する手段
    と、 この燃料粘度の検出値が前記基準燃料の燃料粘度と異な
    るときは燃料粘度の検出値に応じて前記噴射量制御アク
    チュエータへの駆動量を補正する手段と、 この補正された駆動量を前記噴射量制御アクチュエータ
    に出力する手段とを設けたことを特徴とするディーゼル
    エンジンの制御装置。
  4. 【請求項4】プランジャにより燃料を圧送する一方で、
    燃料噴射量制御部材を噴射量制御アクチュエータに与え
    る駆動量に応じて調整する分配型燃料噴射ポンプを備え
    るディーゼルエンジンにおいて、 基準燃料に対してマッチングした目標噴射量を算出する
    手段と、 前記基準燃料に対してマッチングした基準ポンプ特性を
    記憶する手段と、 前記プランジャの圧送開始時期を検出する手段と、 燃料を噴射供給するノズルの開弁時期を検出する手段
    と、 前記プランジャの圧送開始時期とノズル開弁時期の差を
    噴射遅れ期間として算出する手段と、 この噴射遅れ期間に基づいて燃料粘度を検出する手段
    と、 この燃料粘度の検出値が前記基準燃料の燃料粘度と異な
    るときは燃料粘度の検出値に応じて前記基準ポンプ特性
    の全体を書き換えた新たなポンプ特性を作成して記憶す
    る手段と、 この新たなポンプ特性を用いて前記目標噴射量を前記噴
    射量制御アクチュエータへの駆動量に変換する手段と、 この駆動量を前記噴射量制御アクチュエータに出力する
    手段とを設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの
    制御装置。
  5. 【請求項5】プランジャにより燃料を圧送する一方で、
    燃料噴射量制御部材を噴射量制御アクチュエータに与え
    る駆動量に応じて調整する分配型燃料噴射ポンプを備え
    るディーゼルエンジンにおいて、 基準燃料に対してマッチングした目標噴射量を算出する
    手段と、 前記基準燃料に対してマッチングした基準ポンプ特性を
    記憶する手段と、 前記基準燃料とは燃料粘度の異なる燃料に対してマッチ
    ングしたポンプ特性を少なくとも1つ記憶する手段と、 前記プランジャの圧送開始時期を検出する手段と、 燃料を噴射供給するノズルの開弁時期を検出する手段
    と、 前記プランジャの圧送開始時期とノズルの開弁時期の差
    を噴射遅れ期間として算出する手段と、 この噴射遅れ期間に基づいて燃料粘度を検出する手段
    と、 この燃料粘度の検出値に応じ前記複数のポンプ特性を用
    いて前記目標噴射量を前記噴射量制御アクチュエータへ
    の駆動量に変換する手段と、 この駆動量を前記噴射量制御アクチュエータに出力する
    手段とを設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの
    制御装置。
  6. 【請求項6】プランジャにより燃料を圧送する一方で、
    燃料噴射量制御部材を噴射量制御アクチュエータに与え
    る駆動量に応じて調整するとともに、燃料噴射時期制御
    部材を噴射時期制御アクチュエータに与える駆動量に応
    じて調整するジャーク式燃料噴射ポンプを備えるディー
    ゼルエンジンにおいて、 基準燃料に対してマッチングした目標噴射量を算出する
    手段と、 この目標噴射量を前記噴射量制御アクチュエータへの駆
    動量に変換する手段と、 この駆動量を前記噴射量制御アクチュエータに出力する
    手段と、 前記基準燃料に対してマッチングした目標噴射時期をエ
    ンジン回転数と燃料噴射量を制御パラメータとして記憶
    する手段と、 前記プランジャの圧送開始時期を検出する手段と、 燃料を噴射供給するノズルの開弁時期を検出する手段
    と、 前記プランジャの圧送開始時期とノズルの開弁時期の差
    を噴射遅れ期間として算出する手段と、 この噴射遅れ期間に基づいて燃料粘度を検出する手段
    と、 この燃料粘度の検出値が前記基準燃料の燃料粘度と異な
    るときは燃料粘度の検出値に応じて前記目標噴射量を補
    正する手段と、 この補正された燃料噴射量とエンジン回転数を前記制御
    パラメータとして用いて目標噴射時期を算出する手段
    と、 この算出された目標噴射時期を前記噴射時期制御アクチ
    ュエータへの駆動量に変換する手段と、 この駆動量を前記噴射時期制御アクチュエータに出力す
    る手段とを設けたことを特徴とするディーゼルエンジン
    の制御装置。
  7. 【請求項7】プランジャにより燃料を圧送する一方で、
    燃料噴射量制御部材を噴射量制御アクチュエータに与え
    る駆動量に応じて調整するとともに、燃料噴射時期制御
    部材を噴射時期制御アクチュエータに与える駆動量に応
    じて調整するジャーク式燃料噴射ポンプを備えるディー
    ゼルエンジンにおいて、 基準燃料に対してマッチングした目標噴射量を算出する
    手段と、 この目標噴射量を前記噴射量制御アクチュエータへの駆
    動量に変換する手段と、 この駆動量を前記噴射量制御アクチュエータに出力する
    手段と、 前記基準燃料に対してマッチングした目標噴射時期をエ
    ンジン回転数と燃料噴射量を制御パラメータとして記憶
    する手段と、 前記燃料噴射量制御部材の位置を検出する手段と、 この燃料噴射量制御部材の位置検出値から燃料噴射量を
    推定する手段と、 前記プランジャの圧送開始時期を検出する手段と、 燃料を噴射供給するノズルの開弁時期を検出する手段
    と、 前記プランジャの圧送開始時期とノズルの開弁時期の差
    を噴射遅れ期間として算出する手段と、 この噴射遅れ期間に基づいて燃料粘度を検出する手段
    と、 この燃料粘度の検出値が前記基準燃料の燃料粘度と異な
    るときは燃料粘度の検出値に応じて前記推定された燃料
    噴射量を補正する手段と、 この補正された燃料噴射量とエンジン回転数を前記制御
    パラメータとして用いて目標噴射時期を算出する手段
    と、 この算出された目標噴射時期を前記噴射時期制御アクチ
    ュエータへの駆動量に変換する手段と、 この駆動量を前記噴射時期制御アクチュエータに出力す
    る手段とを設けたことを特徴とするディーゼルエンジン
    の制御装置。
  8. 【請求項8】プランジャにより燃料を圧送する一方で、
    燃料噴射量制御部材を噴射量制御アクチュエータに与え
    る駆動量に応じて調整するジャーク式燃料噴射ポンプを
    備えるディーゼルエンジンにおいて、 基準燃料に対してマッチングした目標噴射量を算出する
    手段と、 この目標噴射量を前記噴射量制御アクチュエータへの駆
    動量に変換する手段と、 この駆動量を前記噴射量制御アクチュエータに出力する
    手段と、 駆動量に応じてEGR量を可変に調整する手段と、 前記基準燃料に対してマッチングした目標EGR量をエ
    ンジン回転数と燃料噴射量を制御パラメータとして記憶
    する手段と、 前記プランジャの圧送開始時期を検出する手段と、 燃料を噴射供給するノズルの開弁時期を検出する手段
    と、 前記プランジャの圧送開始時期とノズルの開弁時期の差
    を噴射遅れ期間として算出する手段と、 この噴射遅れ期間に基づいて燃料粘度を検出する手段
    と、 この燃料粘度の検出値が前記基準燃料の燃料粘度と異な
    るときは燃料粘度の検出値に応じて前記目標噴射量を補
    正する手段と、 この補正された燃料噴射量とエンジン回転数を前記制御
    パラメータとして用いて目標EGR量を算出する手段
    と、 この算出された目標EGR量を前記EGR量可変手段へ
    の駆動量に変換して出力する手段とを設けたことを特徴
    とするディーゼルエンジンの制御装置。
  9. 【請求項9】プランジャにより燃料を圧送する一方で、
    燃料噴射量制御部材を噴射量制御アクチュエータに与え
    る駆動量に応じて調整するジャーク式燃料噴射ポンプを
    備えるディーゼルエンジンにおいて、 基準燃料に対してマッチングした目標噴射量を算出する
    手段と、 この目標噴射量を前記噴射量制御アクチュエータへの駆
    動量に変換する手段と、 この駆動量を前記噴射量制御アクチュエータに出力する
    手段と、 駆動量に応じてEGR量を可変に調整する手段と、 前記基準燃料に対してマッチングした目標EGR量をエ
    ンジン回転数と燃料噴射量を制御パラメータとして記憶
    する手段と、 前記燃料噴射量制御部材の位置を検出する手段と、 この燃料噴射量制御部材の位置検出値から燃料噴射量を
    推定する手段と、 前記プランジャの圧送開始時期を検出する手段と、 燃料を噴射供給するノズルの開弁時期を検出する手段
    と、 前記プランジャの圧送開始時期とノズルの開弁時期の差
    を噴射遅れ期間として算出する手段と、 この噴射遅れ期間に基づいて燃料粘度を検出する手段
    と、 この燃料粘度の検出値が前記基準燃料の燃料粘度と異な
    るときは燃料粘度の検出値に応じて前記推定された燃料
    噴射量を補正する手段と、 この補正された燃料噴射量とエンジン回転数を前記制御
    パラメータとして用いて目標EGR量を算出する手段
    と、 この算出された目標EGR量を前記EGR量可変手段へ
    の駆動量に変換して出力する手段とを設けたことを特徴
    とするディーゼルエンジンの制御装置。
  10. 【請求項10】吸入空気量と吸気温度とを検出する手段
    を備え、これら吸入空気量と吸気温度の各検出値と前記
    補正された燃料噴射量とに基づいて空燃比を算出し、こ
    の計算空燃比をも前記目標EGR量を算出するための制
    御パラメータとすることを特徴とする請求項8または9
    に記載のディーゼルエンジンの制御装置。
  11. 【請求項11】プランジャにより燃料を圧送する一方
    で、燃料噴射量制御部材を噴射量制御アクチュエータに
    与える駆動量に応じて調整するジャーク式燃料噴射ポン
    プを備えるディーゼルエンジンにおいて、 前記プランジャの圧送開始時期を検出する手段と、 燃料を噴射供給するノズルの開弁時期を検出する手段
    と、 前記プランジャの圧送開始時期とノズルの開弁時期の差
    を噴射遅れ期間として算出する手段と、 この噴射遅れ期間に基づいて燃料粘度を検出する手段
    と、 この燃料粘度の検出値に応じた比例定数を設定する手段
    と、 アイドル回転数を検出する手段と、 このアイドル回転数の検出値と目標アイドル回転数との
    差と前記比例定数に基づいて比例分を算出する手段と、 この比例分を少なくとも用いてアイドル時の燃料噴射量
    補正量を算出する手段と、 このアイドル時の燃料噴射量補正量の分だけ前記アクチ
    ュエータを駆動する手段とを設けたことを特徴とするデ
    ィーゼルエンジンの制御装置。
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