JPH10252542A - ディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置 - Google Patents

ディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置

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JPH10252542A
JPH10252542A JP9054918A JP5491897A JPH10252542A JP H10252542 A JPH10252542 A JP H10252542A JP 9054918 A JP9054918 A JP 9054918A JP 5491897 A JP5491897 A JP 5491897A JP H10252542 A JPH10252542 A JP H10252542A
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fuel
injection amount
fuel injection
diesel engine
combustion chamber
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Tatsumasa Sugiyama
辰優 杉山
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Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】燃焼室内に噴射される燃料の噴射量を、燃焼室
内において良好な燃料の燃焼を得るのに適切な状態に保
つことのできるディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装
置を提供する。 【解決手段】ディーゼルエンジン11には、その燃焼室
18内に発生するイオン電流を検出するためのグロープ
ラグと、その燃焼室18内に燃料を噴射する燃料噴射弁
18aとが設けられる。そして、燃料噴射弁18aから
噴射された燃料が燃焼室18内で燃焼すると、燃料の燃
焼時に発生するイオンによってグロープラグにイオン電
流が流れ、同イオン電流に基づいて燃料の着火期間が検
出される。この燃料の着火期間は燃料噴射量によって変
化するため、同検出される着火期間に基づいて燃焼室1
8内での良好な燃料の燃焼を得るのに適した状態が維持
されるよう燃料噴射量を補正する。

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
ンの燃料噴射量制御装置に係り、詳しくは燃焼室内での
燃料の燃焼時に発生するイオンによってイオン電流を生
じさせ、そのイオン電流に基づいて燃料噴射量補正を行
なう装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、車載用のディーゼルエンジンに
おいては、そのシリンダブロック内に複数のピストンが
往復移動可能に設けられ、各ピストンはそれぞれコンロ
ッドを介してディーゼルエンジンのクランクシャフト
(出力軸)に連結されている。そして、各ピストンの往
復移動は、コンロッドによりクランクシャフトの回転へ
と変換されるようになっている。又、シリンダブロック
にはシリンダヘッドが取り付けられ、シリンダヘッドと
各ピストンの頭部との間にはそれぞれ燃焼室が設けられ
ている。更に、シリンダヘッドには、各燃焼室に連通す
る吸気通路及び排気通路と、各燃焼室内へ向けてそれぞ
れ燃料を噴射する複数の燃料噴射弁とが設けられてい
る。
【0003】そして、ディーゼルエンジンの吸気行程に
おいては、吸気通路を介して燃焼室へ空気が吸入され
る。その後、ディーゼルエンジンの圧縮行程において、
ピストンの移動により燃焼室内の空気が圧縮されるとと
もに、圧縮行程終期には燃料噴射弁から燃焼室内に霧状
の燃料が噴射される。同燃料は空気の圧縮熱により自己
着火して燃焼し、その燃料の燃焼によってピストンが前
記と逆方向に移動してディーゼルエンジンは燃焼行程に
移る。その後、ディーゼルエンジンの排気行程におい
て、ピストンの移動により燃焼室内の排気ガスが排気通
路を介して外部へ排出される。
【0004】こうした構成のディーゼルエンジンにおい
ては、燃料噴射弁からの燃料の噴射時期を変更すること
によって、燃焼室内における燃料の着火タイミングが変
化する。そのため、燃料噴射時期を制御することによ
り、燃焼室内における燃料の着火タイミングを最適な状
態にすることができるようになる。このようにディーゼ
ルエンジンの燃料噴射時期を制御する装置としては、例
えば特開昭59−160046号公報に記載されたもの
が知られている。
【0005】上記公報に記載の燃料噴射時期制御装置
は、イオン電流検出器としての機能を併せ持つグロープ
ラグを備えている。このグロープラグは、燃焼室内に燃
料燃焼によるイオンが発生したとき、そのイオンによっ
てイオン電流が流れる構成となっており、同イオン電流
を検出してその電流量に対応した検出信号を出力するよ
うになっている。また、同装置には、ディーゼルエンジ
ンのクランクシャフトに設けられた突起等を検出して検
出信号を出力するクランクセンサが設けられている。こ
のクランクセンサは、クランクシャフトの回転に伴って
パルス状の検出信号を出力するようになっている。
【0006】そして、同装置は、グロープラグ及びクラ
ンクセンサからの検出信号に基づいて、燃焼室内におけ
る燃料の着火タイミングを求めるとともに、その求めら
れた着火タイミングが最適な状態となるよう燃料噴射弁
を制御して燃料噴射時期の調整を行なう。このように燃
料噴射時期を制御することにより、燃焼室内における燃
料の燃焼状態を常に良好に保ち、ディーゼルエンジンに
おける運転状態の安定化を図るようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、燃焼室内に
おける燃料の燃焼状態に影響を与える要因としては、燃
料噴射時期に基づき変化する燃料の着火タイミングの他
に、燃料噴射量に基づき変化する燃料の着火期間が挙げ
られる。しかし、上記公報に記載の装置では、良好な燃
焼を得ようとする際、燃焼室内における燃料の着火タイ
ミングを燃料噴射時期制御によって最適な状態にするこ
とはできても、燃料の着火期間を最適な状態にすること
はできない。従って、誤った量の燃料が燃焼室内に噴射
されて同燃料の着火期間が不適切な状態になることによ
り、燃焼室内における燃料の燃焼状態が悪化し、排気ガ
スにスモークが発生するなどしてエミッションが悪化す
るおそれがある。
【0008】更に、各燃焼室毎における燃料の着火期間
が互いに異なるものとなって、各燃焼室毎に燃焼状態の
ばらつきが発生した場合、その燃焼状態のばらつきに起
因してディーゼルエンジンに振動が発生し、同エンジン
の振動がドライバビリティの低下に繋がることとなる。
【0009】また、ディーゼルエンジンでは、燃焼室に
燃料を本格的に噴射する前に予め少量の燃料を噴射(パ
イロット噴射)し、燃焼室内に本格的に燃料が噴射され
たときの同燃料への着火性を向上させるという技術が知
られている。しかし、このようにパイロット噴射された
燃料の量が誤っていると、燃焼室内に燃料が本格的に噴
射されたときの着火タイミングが不適切な状態となる。
その結果、燃焼室内での燃料の燃焼状態が悪化し、上記
と同様に排気ガスにスモークが発生するなどしてエミッ
ションが悪化するおそれがある。
【0010】更に、燃料のパイロット噴射量が各燃焼室
毎に異なると、各燃焼室毎に燃料の着火タイミングが異
なるものとなる。こうした着火タイミングの差異により
各燃焼室毎に燃焼状態のばらつきが発生すると、その燃
焼状態のばらつきに起因してディーゼルエンジンの騒音
が増大することともなる。
【0011】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、燃焼室内に噴射される燃料
の噴射量を、燃焼室内において良好な燃料の燃焼を得る
のに適切な状態に保つことのできるディーゼルエンジン
の燃料噴射量制御装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
め、請求項1記載の発明では、ディーゼルエンジンの燃
焼室内に燃料を噴射供給する燃料噴射手段と、前記ディ
ーゼルエンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
と、前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記燃
料噴射手段による燃料噴射量を制御する噴射量制御手段
とを備えるディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置に
おいて、前記燃料噴射手段によって噴射された燃料の前
記燃焼室内での燃焼により発生するイオンに基づきイオ
ン電流を検出するイオン電流検出手段と、該検出される
イオン電流に基づき前記噴射量制御手段によって制御さ
れる燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段とを備え
た。
【0013】同構成によれば、燃焼室内に噴射される燃
料の噴射量は、同燃焼室内における燃料の燃焼状態によ
って変化するイオン電流に基づき補正されるため、その
燃料噴射量を燃焼室内において良好な燃料の燃焼を得る
のに適切な状態に保つことができるようになる。
【0014】請求項2記載の発明では、前記燃焼室内に
おける燃料の目標着火期間を算出する目標着火期間算出
手段を更に備え、前記燃料噴射量補正手段は、前記検出
されるイオン電流の検出期間として求められる前記燃焼
室内における燃料の実際の着火期間が前記算出される目
標着火期間に近づくよう前記燃料噴射量の補正を行なう
ものとした。
【0015】同構成によれば、燃焼室内での燃料の実際
の着火期間は、同燃焼室内での燃料の燃焼を良好に保つ
ことのできる燃料の着火期間として算出される目標着火
期間に近づけられるため、燃焼室内においてより良好な
燃料の燃焼を得ることができるようになる。
【0016】請求項3記載の発明では、前記燃焼室はデ
ィーゼルエンジンに複数設けられるものであって、前記
燃料噴射量補正手段は前記検出されるイオン電流の検出
期間に基づき、前記各燃焼室内における燃料の着火期間
が互いに均一となるよう前記燃料噴射量の補正を行なう
ものとした。
【0017】同構成によれば、各燃焼室内における燃料
の着火期間が互いに均一となるため、各燃焼室毎におけ
る燃焼状態のばらつきを防止し、その燃焼状態のばらつ
きに起因するディーゼルエンジンの振動を抑制すること
ができるようになる。
【0018】請求項4記載の発明では、前記燃焼室内に
おける燃料の目標着火タイミングを算出する目標着火タ
イミング算出手段を更に備え、前記噴射量制御手段は、
前記燃料噴射量としてパイロット噴射にかかる噴射量を
も併せ制御するものであり、前記燃料噴射量補正手段
は、前記検出されるイオン電流の検出時期として求めら
れる前記燃焼室内における燃料の実際の着火タイミング
が前記算出される目標着火タイミングに近づくよう前記
制御されるパイロット噴射にかかる噴射量を補正するも
のとした。
【0019】同構成によれば、燃焼室内でのパイロット
噴射に基づく燃料の実際の着火タイミングは、同燃焼室
内での燃料の燃焼を良好に保つことのできる燃料の着火
タイミングとして算出される目標着火タイミングに近づ
けられるため、燃焼室内においてより良好な燃料の燃焼
を得ることができるようになる。
【0020】請求項5記載の発明では、前記燃焼室はデ
ィーゼルエンジンに複数設けられるものであって、前記
燃料噴射量補正手段は前記検出されるイオン電流の検出
時期に基づき、前記各燃焼室内における燃料の着火タイ
ミングが互いに均一となるよう前記制御されるパイロッ
ト噴射にかかる噴射量を補正するものとした。
【0021】同構成によれば、各燃焼室内における燃料
の着火タイミングが互いに均一となるため、各燃焼室毎
における燃焼状態のばらつきを防止し、その燃焼状態の
ばらつきに起因するディーゼルエンジンの騒音増大を抑
制することができるようになる。
【0022】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)以下、本発明を自動車用のディーゼル
エンジンに適用した第1実施形態を図1〜図5に従って
説明する。
【0023】図1に示すように、ディーゼルエンジン1
1のシリンダブロック11aには、四つのピストン12
(図1には一つのみ図示)が往復移動可能に設けられて
いる。この各ピストン12は、それぞれコンロッド13
を介してディーゼルエンジン11の下部に設けられたク
ランクシャフト(出力軸)14に連結されている。そし
て、ピストン12の往復移動は、そのコンロッド13に
よりクランクシャフト14の回転へと変換されるように
なっている。
【0024】クランクシャフト14には、クランク側シ
グナルロータ15が取り付けられている。このクランク
側シグナルロータ15の外周面には、複数の突起15a
がクランクシャフト14の軸線を中心とする等角度毎に
設けられている。また、クランク側シグナルロータ15
の側方には、同ロータ15の突起15aを検出して検出
信号を出力するクランクセンサ16が設けられている。
そして、クランクシャフト14が回転することにより、
クランク側シグナルロータ15の各突起15aが順次ク
ランクセンサ16の側方を通過すると、そのクランクセ
ンサ16はパルス状の検出信号を出力するようになって
いる。
【0025】上記シリンダブロック11aには、エンジ
ン11における冷却水の温度を検出するための水温セン
サ11bが設けられている。更に、シリンダブロック1
1aの上端にはシリンダヘッド17が設けられ、シリン
ダヘッド17とピストン12との間には燃焼室18が設
けられている。シリンダヘッド17には、燃焼室18内
に燃料を噴射するための燃料噴射弁18aが設けられる
とともに、吸気ポート19及び排気ポート20が同燃焼
室18と連通するように設けられている。そして、それ
ら吸気ポート19及び排気ポート20には、それぞれ吸
気バルブ21及び排気バルブ22が設けられている。
【0026】シリンダヘッド17には、吸気バルブ21
及び排気バルブ22を開閉駆動するための吸気カムシャ
フト23及び排気カムシャフト24が回転可能に支持さ
れている。これら吸気及び排気カムシャフト23,24
はタイミングベルト(図示せず)を介してクランクシャ
フト14に連結され、同ベルトによりクランクシャフト
14の回転が吸気及び排気カムシャフト23,24へ伝
達されるようになっている。そして、吸気カムシャフト
23が回転すると、吸気バルブ21が開閉駆動されて、
吸気ポート19と燃焼室18とが連通・遮断されるよう
になる。また、排気カムシャフト24が回転すると、排
気バルブ22が開閉駆動されて、排気ポート20と燃焼
室18とが連通・遮断されるようになる。
【0027】排気カムシャフト24にはカム側シグナル
ロータ25が取り付けられ、同ロータ25の外周面には
一つの突起25aが設けられている。また、カム側シグ
ナルロータ25の側方には、同ロータ25の突起25a
を検出して検出信号を出力するカムセンサ26が設けら
れている。そして、排気カムシャフト24が回転するこ
とにより、カム側シグナルロータ25の突起25aが所
定周期毎にカムセンサ26の側方を通過すると、そのカ
ムセンサ26は所定間隔毎に検出信号を出力するように
なっている。
【0028】上記吸気ポート19及び排気ポート20に
は、それぞれインテークマニホールド30及びエキゾー
ストマニホールド31が接続されている。このインテー
クマニホールド30内及び吸気ポート19内は吸気通路
32となっており、エキゾーストマニホールド31内及
び排気ポート20内は排気通路33となっている。吸気
通路32の上流部にはスロットルバルブ34が設けら
れ、同バルブ34の開度は自動車の室内にあるアクセル
ペダル35の踏込量(アクセル開度)に基づき調節され
る。そして、このスロットルバルブ34の開度調節によ
り、燃焼室16内へ吸入される空気の量が調節されるよ
うになっている。
【0029】スロットルバルブ34の近傍にはスロット
ルセンサ36が設けられている。このスロットルセンサ
36は、スロットルバルブ34の開度をアクセル開度と
して検出し、その検出したアクセル開度に対応する検出
信号を出力するようになっている。また、インテークマ
ニホールド30において、スロットルバルブ34よりも
下流側には吸気圧センサ37が設けられている。この吸
気圧センサ37は、スロットルバルブ34よりも下流側
に位置する吸気通路32内の圧力を検出し、その検出し
た圧力に対応する検出信号を出力するようになってい
る。
【0030】一方、ディーゼルエンジン11のクランク
シャフト14は、燃料噴射ポンプ41のドライブシャフ
ト41aと連結されている。この燃料噴射ポンプ41に
は一対の供給配管42,43が接続され、それら供給配
管42,43はコモンレール44に繋がっている。この
コモンレール44には、前記燃料噴射弁18aに繋がる
燃料ライン45が接続されている。
【0031】そして、クランクシャフト14の回転が燃
料噴射ポンプ41のドライブシャフト41aに伝達され
ると、燃料噴射ポンプ41は燃料タンク(図示せず)内
の燃料を吸引する。燃料噴射ポンプ41によって燃料タ
ンクから吸引された燃料は、供給配管42,43を介し
てコモンレール44内へ送り出される。コモンレール4
4内に溜められた燃料は、燃料ライン45を介して燃料
噴射弁18aへ供給され、更に同燃料噴射弁18aから
ディーゼルエンジン11の燃焼室18内へ噴射されるよ
うになっている。
【0032】こうした燃焼室18内への燃料噴射は、デ
ィーゼルエンジン11の圧縮行程終期に行われる。圧縮
行程終期に燃焼室18内へ噴射された燃料は、空気の圧
縮熱により自己着火して燃焼し、その燃焼によってディ
ーゼルエンジン11は駆動力を得る。また、燃料の燃焼
によって発生する排気ガスは、排気通路33を介して外
部へ送り出されるようになる。
【0033】次に、上記ディーゼルエンジン11の燃料
噴射構造を、図2に基づいて詳しく説明する。同図に示
されるように、シリンダブロック11aには四つの気筒
#1〜#4が設けられ、燃焼室18及び燃料噴射弁18
aは、それら気筒#1〜#4に対応してそれぞれ設けら
れている。また、シリンダヘッド17において、各燃焼
室18に対応する位置には、それら燃焼室18と連通す
る渦流室52がそれぞれ設けられている。上記燃料噴射
弁18aには電磁ソレノイド51が設けられ、同電磁ソ
レノイド51の励磁・消磁により、燃料噴射弁18aの
図示しないニードルが開閉動作する。このようにニード
ルが開閉動作すると、燃料噴射弁18aからは燃料が断
続的に噴射される。そして、燃料噴射弁18aは渦流室
52に燃料を噴射し、その燃料は燃焼しながら渦流室5
2から燃焼室18へ送り出されるようになる。
【0034】シリンダヘッド17の各渦流室52に対応
する位置には、グロープラグ53が設けられている。グ
ロープラグ53の先端部には、導電体からなるイオン電
流検出用の芯材54と、ニクロム線(図示せず)によっ
て構成された加熱部55とが設けられている。それら芯
材54及び加熱部55は、互いに絶縁されるとともに渦
流室52の内壁とも絶縁された状態で、同渦流室52内
に位置している。そして、ディーゼルエンジン11の始
動時には、グロープラグ53の加熱部55によって渦流
室52内を加熱し、その渦流室52に燃料が噴射された
ときの着火性を向上させる。また、グロープラグ53の
芯材54には所定の電圧が印加される。こうした電圧印
加により、燃焼室18及び渦流室52内で燃料が燃焼し
たときには、その燃料の燃焼時に発生するイオンによっ
て渦流室52の内壁と芯材54との間にイオン電流が流
れる。
【0035】次に、本実施形態における燃料噴射量制御
装置の電気的構成を図3に基づいて説明する。この燃料
噴射量制御装置は、ディーゼルエンジン11の運転状態
を制御するための電子制御ユニット(以下「ECU」と
いう)61を備えている。このECU61は、ROM6
2、CPU63、RAM64及びバックアップRAM6
5等を備える論理演算回路として構成されている。
【0036】ここで、ROM62は各種制御プログラム
や、その各種制御プログラムを実行する際に参照される
マップ等が記憶されるメモリであり、CPU63はRO
M62に記憶された各種制御プログラムやマップに基づ
いて演算処理を実行する。また、RAM64はCPU6
3での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一
時的に記憶するメモリであり、バックアップRAM65
はエンジン11の停止時に保存すべきデータを記憶する
不揮発性のメモリである。そして、ROM62、CPU
63、RAM64及びバックアップRAM65は、バス
66を介して互いに接続されるとともに、外部入力回路
67及び外部出力回路68と接続されている。
【0037】外部入力回路67には、前記水温センサ1
1b、クランクセンサ16、カムセンサ26、スロット
ルセンサ36、吸気圧センサ37及び各気筒#1〜#4
のグロープラグ53に設けられたイオン電流検出部が接
続されている。また、外部出力回路68には、各気筒#
1〜#4の燃料噴射弁18aと、各気筒#1〜#4のグ
ロープラグ53とが接続されている。
【0038】次に、このように構成されたECU61を
通じて実行される制御態様について図4を参照して説明
する。この図4は、燃料噴射量を算出するための処理ル
ーチンを示すフローチャートである。同処理ルーチン
は、ECU61を通じて所定クランク角毎の角度割り込
みにて実行される。
【0039】同処理ルーチンにおいてECU61は、ス
テップS101の処理として、クランクセンサ16及び
カムセンサ26からの検出信号に基づいて、直前に燃料
噴射が行われた気筒#1〜#4を判別する。そして、直
前に燃料噴射が行われた気筒#1〜#4に合わせて気筒
番号Kを設定する。即ち、気筒番号Kは、例えばK=
「1(1番気筒#1)」、K=「2(3番気筒#
3)」、K=「3(4番気筒#4)」又はK=「4(2
番気筒#2)」のように設定される。
【0040】なお、燃料噴射は、1番気筒#1、3番気
筒#3、4番気筒#4、2番気筒#2の順で行われる。
そのため、例えば今、図5(a)に示すように3番気筒
#3にて燃料噴射が行われたとすると、気筒番号Kは図
5(d)に示すように「1(1番気筒#1)」から「2
(3番気筒#3)」へと設定し直される。
【0041】上記のように3番気筒#3にて燃料噴射が
行われて同燃料が燃焼すると、その燃焼時に発生するイ
オンによって、グロープラグ53の芯材54と渦流室5
2の内壁との間には図5(b)に示すようなイオン電流
が流れる。このイオン電流はグロープラグ(イオン電流
検出部)53を通じてECU61に入力され、ECU6
1はそのイオン電流の波形を図5(c)に示すように整
形する。
【0042】続いてステップS102において、ECU
61は整形を行なったイオン電流の波形に基づき、3番
気筒#3における燃料の実際の着火期間T2を算出す
る。この実際の着火期間T2は、燃料噴射量の増減によ
って変動することとなる。
【0043】その後、ステップS103に進み、ECU
61は、3番気筒#3における燃料の今回の平均着火期
間T2Ki (気筒番号K=「2(3番気筒#3」)を除
変処理(なまし処理)によって算出する。即ち、ECU
61は、上記実際の着火期間T2から3番気筒#3にお
ける前回の燃料の平均着火期間T2Ki-1 を減算し、そ
の値を1/n倍(nは定数)して当該平均着火期間T2
Ki-1 に加算することにより、3番気筒#3における今
回の平均着火期間T2Ki を算出する。
【0044】なお、今回初めて3番気筒#3にて燃焼が
行われた場合(ディーゼルエンジン11の始動時)、E
CU61は前回の平均着火期間T2Ki-1 を実際の着火
期間T2に置き換えて、上記のように今回の平均着火期
間T2Ki の算出を行なう。このように3番気筒#3に
おける今回の平均着火期間T2Ki を算出した後、ステ
ップS104に進む。
【0045】ECU61は、ステップS104の処理と
して、クランクセンサ16、カムセンサ26及びスロッ
トルセンサ36からの検出信号に基づき、エンジン回転
数NE及びアクセル開度の変化量が小さいか否かを判断
する。そして、エンジン回転数NE及びアクセル開度の
変化量が小さいと判断した場合にはステップS105に
進む。
【0046】ECU61は、ステップS105の処理と
して、各気筒#1〜#4における最新の平均着火期間T
2Ki を全て加算した後に気筒数(本実施形態では
「4」)で除算することにより、全気筒平均着火期間T
2avを算出する。この全気筒平均着火期間T2avは各気
筒#1〜#4の平均着火期間T2Ki を平均化した値で
あるため、例えば3番気筒#3の燃料噴射量が誤った値
となって同気筒#3の平均着火期間T2Ki が適正範囲
内から外れても、全気筒平均着火期間T2av自身は適正
範囲内から外れない。従って、全気筒平均着火期間T2
avを目標値として設定し、その目標値に各気筒#1〜#
4の平均着火期間T2Ki をできる限り近づけることに
より、各気筒#1〜#4の燃焼室18内での燃料の良好
な燃焼を得ることができるようになる。
【0047】上記全気筒平均着火期間T2avを算出した
後、ステップS106に進み、ECU61は各気筒#1
〜#4における燃料噴射量の噴射量補正量QcyKi を算
出する。例えば3番気筒#3における今回の噴射量補正
量QcyKi は、全気筒平均着火期間T2avから3番気筒
#3における今回の平均着火期間T2Ki を減算し、そ
の値に所定値bを乗算したものを3番気筒#3における
前回の噴射量補正量QcyKi-1 に加算することにより算
出される。こうして今回算出された噴射量補正量QcyK
i は、次回3番気筒#3にて燃料噴射が行われる際の燃
料噴射量補正に使用される。そして、以上のように噴射
量補正量QcyKi を算出した後、ステップS107に進
む。
【0048】なお、上記所定値bは、全気筒平均着火期
間T2avと平均着火期間T2Ki とのずれ量を、どの程
度の割合で、今回算出する噴射量補正量QcyKi に反映
させるかを決定するためのものである。従って、所定値
bが大きくなると次回に燃料噴射が行なわれる際の燃料
噴射量補正が急激なものとなり、所定値bが小さくなる
と次回燃料噴射が行われる際の燃料噴射量補正が緩慢な
ものとなる。そして、本実施形態における所定値bは、
上記燃料噴射量補正が過度に急激のものとならないよう
に設定されている。
【0049】一方、上記ステップS104において、エ
ンジン回転数NE及びアクセル開度の変化量が大きいと
ECU61が判断した場合には、ステップS105及び
ステップS106の処理を行わず、直接ステップS10
7に進む。この場合、次回3番気筒#3にて燃料噴射が
行われる際の燃料噴射量補正時に、ECU61は前回の
噴射量補正量QcyKi-1 を使用する。
【0050】続いてECU61は、ステップS107の
処理として、ROM62に記憶されている予め実験で求
められたマップを参照し、エンジン回転数やアクセル開
度などのディーゼルエンジン11の運転状態に基づき、
基本燃料噴射量Qbse を算出する。この基本燃料噴射量
Qbse を算出した後、ステップS108に進む。ECU
61は、ステップS108の処理として、3番気筒#3
の次に燃料噴射が行われる4番気筒#4での最終的な燃
料噴射量Qfin を算出する。この最終的な燃料噴射量Q
fin は、前回4番気筒#4にて燃料噴射が行われたとき
に算出された噴射量補正量Qcy(K+1)i (気筒番号
「K+1」=「3(4番気筒#4)」)を、上記基本燃
料噴射量Qbse に加算することによって算出される。
【0051】そして、上記と同様にして算出される各気
筒#1〜#4での最終的な燃料噴射量Qfin に従って、
各気筒#1〜#4にて燃料噴射が行なわれることによ
り、各気筒#1〜#4の平均着火期間T2Ki が全気筒
平均着火期間T2avに近づく。その結果、各気筒#1〜
#4での平均着火期間T2Ki が燃料噴射量の誤りによ
って不適切な状態になることが防止され、各気筒#1〜
#4の燃焼室18内において燃料の良好な燃焼が得られ
るようになる。また、各気筒#1〜#4の平均着火期間
T2Ki は、全気筒平均着火期間T2avに近づけられて
互いに均一となるため、各気筒#1〜#4毎における燃
焼状態のばらつきは好適に防止されることとなる。
【0052】以上詳述した処理が行われる本実施形態に
よれば、下記に示す効果が得られるようになる。 ・燃焼室18に誤った値の燃料が噴射されると、グロー
プラグ(イオン電流検出部)53から出力されるイオン
電流に基づき算出される燃料の実際の着火期間T2が不
適切な状態になり、ひいては同実際の着火期間T2に基
づき算出される平均着火期間T2Ki が不適切な状態に
なる。この場合、ECU61は、上記平均着火期間T2
Ki が適切な着火期間の範囲内にある全気筒平均着火期
間T2avに近づくように、次回の燃料噴射時に燃料噴射
量補正を行なう。従って、その燃料噴射量補正により、
平均着火期間T2Ki が燃料噴射量の誤りに起因して不
適切な状態になることが防止され、確実に同燃料噴射量
を燃焼室18内において良好な燃焼を得るのに適切な状
態に保つことができる。その結果、燃焼室18内での燃
料の燃焼状態が悪化することにより、ディーゼルエンジ
ン11の排気ガスにスモークが発生するなどしてエミッ
ションが悪化するのを防止することができる。
【0053】・各気筒#1〜#4毎に算出される平均着
火期間T2Ki は、それぞれ全気筒平均着火期間T2av
に近づけられて互いに均一となるため、各気筒#1〜#
4毎における燃焼状態のばらつきは好適に防止される。
従って、各気筒#1〜#4毎における上記燃焼状態のば
らつきに起因するディーゼルエンジン11の振動を抑制
し、自動車のドライバビリティ低下を防止することがで
きる。
【0054】・エンジン回転数NE及びアクセル開度の
変化量が小さいとき、即ちディーゼルエンジン11にお
ける運転状態の変動が小さいとき、今回の噴射量補正量
QcyKi を算出するようにした。そのため、今回の噴射
量補正量QcyKi が、ディーゼルエンジン11における
過度の運転状態変動の影響を受けて不的確になるのを防
止することができる。一方、ディーゼルエンジン11に
おける運転状態の変動が大きいときには、前回の噴射量
補正量QcyKi-1 を次回燃料噴射時の燃料噴射量補正に
使用するため、その燃料噴射量が不的確になるのを抑制
することができる。
【0055】(第2実施形態)次に、本発明の第2実施
形態を図6〜図8に従って説明する。本実施形態ではE
CU61を通じて実行される制御態様のみが第1実施形
態と異なっており、他の第1実施形態と同一の部分につ
いては、第1実施形態と同一符号を付して詳細な説明を
省略する。
【0056】本実施形態のディーゼルエンジン11で
は、燃焼室18内へ本格的に燃料を噴射する前に、その
燃焼室18内へ少量の燃料を噴射する、いわゆるパイロ
ット噴射が実行される。こうしたパイロット噴射を行な
うことにより、燃焼室18内へ本格的に燃料が噴射され
たときの同燃料への着火性を向上させることができるよ
うになる。
【0057】ここで、パイロット噴射量の増減に基づ
く、燃焼室18内での燃料の着火タイミングの変化につ
いて図6(a),(b)を参照して説明する。図6
(b)に破線で示すように、パイロット噴射量が少なす
ぎる場合には燃焼室18内での燃料の着火タイミングは
遅くなり、グロープラグ53の芯材54と燃焼室18の
内壁との間に流れるイオン電流の発生時期は、図6
(a)に破線で示すように最適な状態よりも遅れること
となる。また、図6(b)に一点鎖線で示すように、パ
イロット噴射量が多すぎる場合には燃焼室18内での燃
料の着火タイミングは早くなり、上記イオン電流発生時
期は、図6(a)に一点鎖線で示すように最適な状態よ
りも早くなる。以上のようなパイロット噴射量と着火タ
イミングとの関係は、本発明者の行った実験よって確認
されている。
【0058】次に、ECU61を通じて実行される本実
施形態の制御態様について図8を参照して説明する。こ
の図8は、パイロット噴射量を算出するための処理ルー
チンを示すフローチャートである。同処理ルーチンは、
ECU61を通じて所定クランク角毎の角度割り込みに
て実行される。
【0059】同処理ルーチンにおいてECU61は、ス
テップS201の処理として、直前に本格的な燃料噴射
が行われた気筒#1〜#4を判別し、その判別された気
筒#1〜#4に合わせて気筒番号Kを設定する。この気
筒番号Kは、例えばK=「1(1番気筒#1)」、K=
「2(3番気筒#3)」、K=「3(4番気筒#4)」
又はK=「4(2番気筒#2)」のように設定される。
従って、例えば今、3番気筒#3にて本格的な燃料噴射
が行われたとすると、気筒番号Kは図7(d)に示すよ
うに「1(1番気筒#1)」から「2(3番気筒#
3)」へと設定し直される。
【0060】上記のように3番気筒#3にて燃料噴射が
行われて同燃料が燃焼すると、その燃焼時に発生するイ
オンによって、グロープラグ53の芯材54と渦流室5
2の内壁との間には図7(a)に示すようなイオン電流
が流れる。このイオン電流はグロープラグ(イオン電流
検出部)53を通じてECU61に入力され、ECU6
1はそのイオン電流の波形を図7(b)に示すように整
形する。続いてステップS202において、ECU61
は、整形を行なったイオン電流の波形とクランクセンサ
16からのパルス状の検出信号(図7(c)参照)に基
づき、3番気筒#3における燃料の実際の着火タイミン
グT1を算出する。この実際の着火タイミングT1は、
パイロット噴射量の増減によって変動することとなる。
【0061】その後、ステップS203に進み、ECU
61は、3番気筒#3における燃料の今回の平均着火タ
イミングT1Ki (気筒番号K=「2(3番気筒#
3」)を除変処理(なまし処理)によって算出する。即
ち、ECU61は、上記実際の着火タイミングT1から
3番気筒#3における前回の燃料の平均着火タイミング
T1Ki-1 を減算し、その値を1/n倍(nは定数)し
て当該平均着火期間T1Ki-1 に加算することにより、
3番気筒#3における今回の平均着火タイミングT1K
i を算出する。
【0062】なお、今回初めて3番気筒#3にて燃焼が
行われた場合(ディーゼルエンジン11の始動時)、E
CU61は前回の平均着火タイミングT1Ki-1 を実際
の着火タイミングT1に置き換えて、上記のように今回
の平均着火タイミングT1Ki の算出を行なう。このよ
うに3番気筒#3における今回の平均着火タイミングT
1Ki を算出した後、ステップS204に進む。ECU
61は、ステップS204の処理として、クランクセン
サ16、カムセンサ26及びスロットルセンサ36から
の検出信号に基づき、アイドル状態か否かを判断する。
そして、アイドル状態であると判断した場合にはステッ
プS205に進む。
【0063】ECU61は、ステップS205の処理と
して、ROM62に記憶されている予め実験で求められ
たマップを参照し、エンジン回転数やアクセル開度など
のディーゼルエンジン11の運転状態に基づき、目標着
火タイミングTt を算出する。こうして算出された目標
着火タイミングTtは、そのタイミングで燃焼室18内
の燃料の着火が行われたとき、同燃料の良好な燃焼を保
つことのできる値となっている。
【0064】上記目標着火タイミングTt を算出した
後、ステップS206に進み、ECU61は各気筒#1
〜#4におけるパイロット噴射量補正量QpcyKiを算出
する。例えば3番気筒#3における今回のパイロット噴
射量補正量QpcyKiは、目標着火タイミングTt から3
番気筒#3における今回の平均着火タイミングT1Ki
を減算し、その値に所定値cを乗算したものを3番気筒
#3における前回のパイロット噴射量補正量QpcyKi-1
に加算することにより算出される。こうして今回算出さ
れたパイロット噴射量補正量はQpcyKiは、次回3番気
筒#3にて燃料噴射が行われる際のパイロット噴射量補
正に使用される。そして、以上のようにパイロット噴射
量補正量QpcyKiを算出した後、ステップS207に進
む。
【0065】なお、所定値cは、目標着火タイミングT
t と平均着火タイミングT1Ki とのずれ量を、どの程
度の割合で、今回算出するパイロット噴射量補正量Qpc
yKiに反映させるかを決定するためのものである。従っ
て、所定値cが大きくなると次回にパイロット噴射が行
なわれる際のパイロット噴射量補正が急激なものとな
り、所定値cが小さくなると次回パイロット噴射が行わ
れる際のパイロット噴射量補正が緩慢なものとなる。そ
して、本実施形態における所定値cは、上記パイロット
噴射量補正が過度に急激のものとならないように設定さ
れている。
【0066】一方、上記ステップS204において、ア
イドル状態でないとECU61が判断した場合には、ス
テップS205及びステップS206の処理を行わず、
直接ステップS207に進む。この場合、次回3番気筒
#3にて燃料噴射が行われる際のパイロット噴射量補正
時に、ECU61は前回のパイロット噴射量補正量Qpc
yKi-1を使用する。
【0067】続いてECU61は、ステップS207の
処理として、ROM62に記憶されている予め実験で求
められたマップを参照し、エンジン回転数やアクセル開
度などのディーゼルエンジン11の運転状態に基づき、
基本パイロット噴射量Qpbseを算出する。この基本燃料
噴射量Qpbseを算出した後、ステップS208に進む。
ECU61は、ステップS208の処理として、3番気
筒#3の次に燃料噴射が行われる4番気筒#4での最終
的なパイロット噴射量Qpfinを算出する。この最終的な
パイロット噴射量Qpfinは、前回4番気筒#4にて燃料
噴射が行われたときに算出されたパイロット噴射量補正
量Qpcy(K+1)i(気筒番号「K+1」=「3(4番
気筒#4)」)を、上記基本パイロット噴射量Qpbseに
加算することによって算出される。
【0068】そして、上記と同様にして算出される各気
筒#1〜#4での最終的なパイロット噴射量Qpfinに従
って、各気筒#1〜#4にてパイロット噴射が行なわれ
ることにより、各気筒#1〜#4の平均着火タイミング
T1Ki が目標着火タイミングTt に近づく。その結
果、各気筒#1〜#4での平均着火タイミングT1Ki
がパイロット噴射量の誤りによって不適切な状態になる
ことが防止され、各気筒#1〜#4の燃焼室18内にお
いて燃料の良好な燃焼が得られるようになる。また、各
気筒#1〜#4の平均着火タイミングT1Ki は、目標
着火タイミングTt に近づけられて互いに均一となるた
め、各気筒#1〜#4毎における燃焼状態のばらつきは
好適に防止されることとなる。
【0069】以上詳述した処理が行われる本実施形態に
よれば、下記に示す効果が得られるようになる。 ・燃焼室18に誤った値の燃料がパイロット噴射される
と、グロープラグ(イオン電流検出部)53から出力さ
れるイオン電流に基づき算出される燃料の実際の着火タ
イミングT1が不適切な状態になり、ひいては同実際の
着火タイミングT1に基づき算出される平均着火タイミ
ングT1Ki が不適切な状態になる。この場合、ECU
61は、上記平均着火タイミングT1Ki が適切な着火
タイミングである目標着火タイミングTt に近づくよう
に、次回の燃料噴射時にパイロット噴射量補正を行な
う。従って、そのパイロット噴射量補正により、平均着
火タイミングT1Ki がパイロット噴射量の誤りに起因
して不適切な状態になることが防止され、確実に同パイ
ロット噴射量を燃焼室18内において良好な燃焼を得る
のに適切な状態に保つことができる。その結果、燃焼室
18内での燃料の燃焼状態が悪化することにより、ディ
ーゼルエンジン11の排気ガスにスモークが発生するな
どしてエミッションが悪化するのを防止することができ
る。
【0070】・各気筒#1〜#4毎に算出される平均着
火タイミングT1Ki は、それぞれ目標着火タイミング
Tt に近づけられて互いに均一となるため、各気筒#1
〜#4毎における燃焼状態のばらつきは好適に防止され
る。従って、各気筒#1〜#4毎における上記燃焼状態
のばらつきに起因するディーゼルエンジン11の騒音増
大を抑制することができる。
【0071】・ディーゼルエンジン11がアイドル状態
のとき、即ちディーゼルエンジン11における運転状態
の変動が小さいとき、パイロット噴射量補正量QpcyKi
を算出するようにした。そのため、パイロット噴射量補
正量QpcyKiが、ディーゼルエンジン11における過度
の運転状態変動の影響を受けて不的確になるのを防止す
ることができる。一方、ディーゼルエンジン11におけ
る運転状態の変動が大きいときには、前回のパイロット
噴射量補正量QpcyKi-1を次回燃料噴射時のパイロット
噴射量補正に使用するため、そのパイロット噴射量が不
的確になるのを抑制することができる。
【0072】なお、上記各実施形態は、例えば以下のよ
うに変更することもできる。 ・上記各実施形態では、イオン電流検出器としての機能
を併せ持つグロープラグ53を設けたが、これに代えて
イオン電流検出器とグロープラグとを別々に設け、その
イオン電流検出器によってイオン電流を検出してもよ
い。
【0073】・上記各実施形態では、4気筒のディーゼ
ルエンジン11に本発明を適用したが、これに代えて6
気筒など4気筒以外のディーゼルエンジンに本発明を適
用してもよい。
【0074】・第1実施形態では、全気筒平均着火期間
Tavを目標値として設定し、その全気筒平均着火期間T
avに各気筒#1〜#4における平均着火期間T2Ki が
近づくように、燃料噴射量補正を行なったが、本発明は
これに限定されない。即ち、ディーゼルエンジン11の
運転状態に基づきマップ等から、そのときのエンジン1
1の運転状態に適した目標着火期間を算出し、その目標
着火期間に各気筒#1〜#4における平均着火期間T2
Ki が近づくよう燃料噴射量を補正してもよい。
【0075】・第1実施形態では、ステップS104
で、エンジン回転数NE及びアクセル開度の変化量が小
さいか否かを判断し、その変化量が小さいと判断したと
きのみ今回の噴射量補正量QcyKi を算出するようにし
たが、本発明はこれに限定されない。即ち、上記ステッ
プS104の処理を省略し、エンジン回転数NE及びア
クセル開度の状態に拘わらず、常に今回の噴射量補正量
QcyKi を算出するようにしてもよい。この場合、ステ
ップS104を実行しなくてもよい分、ECU61の制
御負担が軽減される。
【0076】・第2実施形態では、ステップS204
で、アイドル状態か否かを判断し、アイドル状態である
と判断したときのみ今回のパイロット噴射量補正量Qpc
yKiを算出するようにしたが、本発明はこれに限定され
ない。即ち、上記ステップS204の処理を省略し、ア
イドル状態であるか否かに拘わらず、常に今回のパイロ
ット噴射量補正量QpcyKiを算出するようにしてもよ
い。この場合、ステップS204の処理を実行しなくて
もよい分、ECU61の制御負担が軽減される。
【0077】・第1実施形態の燃料噴射量補正と第2実
施形態のパイロット噴射量補正とを、組み合わせて実行
するようにしてもよい。この場合、より一層的確な燃焼
室18への燃料噴射を行なうことができる。
【0078】・第1実施形態において、各気筒#1〜#
4での燃料の燃焼が良好に行われるならば、各気筒#1
〜#4における平均着火期間T2Ki を必ずしも互いに
均一にする必要はない。
【0079】・第2実施形態において、各気筒#1〜#
4での燃料の燃焼が良好に行われるならば、各気筒#1
〜#4における平均着火タイミングT1Ki を必ずしも
互いに均一にする必要はない。
【0080】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、燃焼室内
に噴射される燃料の噴射量は、同燃焼室内における燃料
の燃焼状態によって変化するイオン電流に基づき補正さ
れるため、その燃料噴射量を燃焼室内において良好な燃
料の燃焼を得るのに適切な状態に保つことができる請求
項2記載の発明によれば、燃焼室内での燃料の実際の着
火期間は、同燃焼室内での燃料の燃焼を良好に保つこと
のできる燃料の着火期間として算出される目標着火期間
に近づけられるため、燃焼室内においてより良好な燃料
の燃焼を得ることができる。
【0081】請求項3記載の発明によれば、各燃焼室内
における燃料の着火期間が互いに均一となるため、各燃
焼室毎における燃焼状態のばらつきを防止し、その燃焼
状態のばらつきに起因するディーゼルエンジンの振動を
抑制することができる。
【0082】請求項4記載の発明によれば、燃焼室内で
のパイロット噴射に基づく燃料の実際の着火タイミング
は、同燃焼室内での燃料の燃焼を良好に保つことのでき
る燃料の着火タイミングとして算出される目標着火タイ
ミングに近づけられるため、燃焼室内においてより良好
な燃料の燃焼を得ることができる。
【0083】請求項5記載の発明によれば、各燃焼室内
における燃料の着火タイミングが互いに均一となるた
め、各燃焼室毎における燃焼状態のばらつきを防止し、
その燃焼状態のばらつきに起因するディーゼルエンジン
の騒音増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の燃料噴射量制御装置が適用され
たディーゼルエンジン全体を示す構成図。
【図2】同エンジンの燃料噴射構造を示す拡大断面図。
【図3】第1実施形態における燃料噴射量制御装置の電
気的構成を示すブロック図。
【図4】第1実施形態の燃料噴射量補正手順を示すフロ
ーチャート。
【図5】第1実施形態における主にイオン電流の処理態
様を示すタイミングチャート。
【図6】パイロット噴射量と燃料の着火タイミングとの
関係を示すタイミングチャート。
【図7】第2実施形態における主にイオン電流の処理態
様を示すタイミングチャート。
【図8】第2実施形態におけるパイロット噴射量補正手
順を示すフローチャート。
【符号の説明】
11…ディーゼルエンジン、11b…水温センサ、16
…クランクセンサ、26…カムセンサ、36…スロット
ルセンサ、37…吸気圧センサ、53…グロープラグ
(イオン電流検出部)、61…電子制御ユニット(EC
U)。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディーゼルエンジンの燃焼室内に燃料を噴
    射供給する燃料噴射手段と、前記ディーゼルエンジンの
    運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態
    検出手段の検出結果に基づき、前記燃料噴射手段による
    燃料噴射量を制御する噴射量制御手段とを備えるディー
    ゼルエンジンの燃料噴射量制御装置において、 前記燃料噴射手段によって噴射された燃料の前記燃焼室
    内での燃焼により発生するイオンに基づきイオン電流を
    検出するイオン電流検出手段と、 該検出されるイオン電流に基づき前記噴射量制御手段に
    よって制御される燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正
    手段と、 を備えたことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴
    射量制御装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載のディーゼルエンジンの燃料
    噴射量制御装置において、 前記燃焼室内における燃料の目標着火期間を算出する目
    標着火期間算出手段を更に備え、 前記燃料噴射量補正手段は、前記検出されるイオン電流
    の検出期間として求められる前記燃焼室内における燃料
    の実際の着火期間が前記算出される目標着火期間に近づ
    くよう前記燃料噴射量の補正を行なうことを特徴とする
    ディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置。
  3. 【請求項3】前記燃焼室はディーゼルエンジンに複数設
    けられるものであって、前記燃料噴射量補正手段は前記
    検出されるイオン電流の検出期間に基づき、前記各燃焼
    室内における燃料の着火期間が互いに均一となるよう前
    記燃料噴射量の補正を行なうものである請求項1又は2
    記載のディーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置。
  4. 【請求項4】請求項1記載のディーゼルエンジンの燃料
    噴射量制御装置において、 前記燃焼室内における燃料の目標着火タイミングを算出
    する目標着火タイミング算出手段を更に備え、 前記噴射量制御手段は、前記燃料噴射量としてパイロッ
    ト噴射にかかる噴射量をも併せ制御するものであり、 前記燃料噴射量補正手段は、前記検出されるイオン電流
    の検出時期として求められる前記燃焼室内における燃料
    の実際の着火タイミングが前記算出される目標着火タイ
    ミングに近づくよう前記制御されるパイロット噴射にか
    かる噴射量を補正するものであることを特徴とするディ
    ーゼルエンジンの燃料噴射量制御装置。
  5. 【請求項5】前記燃焼室はディーゼルエンジンに複数設
    けられるものであって、前記燃料噴射量補正手段は前記
    検出されるイオン電流の検出時期に基づき、前記各燃焼
    室内における燃料の着火タイミングが互いに均一となる
    よう前記制御されるパイロット噴射にかかる噴射量を補
    正するものである請求項4記載のディーゼルエンジンの
    燃料噴射量制御装置。
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