JPH10274088A

JPH10274088A - ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JPH10274088A
Application number: JP9081723A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Morisane; 健一森実
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】ディーゼルエンジンにおいて、メイン噴射に
先行してパイロット噴射を行なうようにし、とくに広い
運転領域にわたり、騒音低減及びエミッション改善等に
とって好ましい燃焼状態を確保することができるように
する。【解決手段】噴射圧力演算手段３４等により、噴射ノ
ズル３からの噴射圧力を運転状態に応じて変えるように
するとともに、パイロット間隔演算手段３２等により、
パイロット噴射による燃焼が終了する手前でメイン噴射
による主燃焼が始まるようにパイロット噴射とメイン噴
射との間隔を上記噴射圧力に対応させて制御するように
している。

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
ンの燃焼室に対して設けた燃料噴射手段からメイン噴射
とこれに先行して少量の燃料を噴射するパイロット噴射
とを行なわせるようにしたディーゼルエンジンの燃料噴
射制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開平４−１５３５３０号
公報に示されるように、ディーゼルエンジンの騒音対策
やＮＯｘ等の有害排気物対策として、燃料の噴射に先立
つパイロット噴射を達成するように構成された内燃機関
の燃料噴射制御装置において、運転状態によって決定さ
れるパイロット噴射の終了からメイン噴射開始までの時
間間隔に応じ、内燃機関の運転状態によって決定される
メイン噴射時間を補正することにより、パイロット噴射
終了時に発生する燃料噴射ノズル内の残圧や燃料圧送路
内の空洞のメイン噴射への影響を補償することが行われ
ている。

【０００３】また、特開平６−１２９２９６号公報に示
されるように、高圧燃料ポンプから供給される高圧燃料
を蓄えるコモンレールと、各気筒の燃焼室に配設されて
噴射制御用電磁弁を介して上記コモンレールに接続され
た燃料噴射弁とを備え、電子制御装置により上記各燃料
噴射弁からの燃料噴射が制御されるようになっている所
謂コモンレールタイプの燃料噴射装置において、低温始
動時にパイロット噴射とメイン噴射とを行ない、かつ、
パイロット噴射とメイン噴射との間隔を所定値以上に保
つようにした燃料噴射装置も知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平４−１５３
５３０号公報に示されている装置では、パイロット噴射
後の燃料噴射ノズル内の残圧等によりメイン噴射の噴射
量に誤差が生じることを防止するため、パイロット噴射
終了からメイン噴射開始までの時間間隔に応じてメイン
噴射時間を補正するようにしているが、上記時間間隔に
ついては特別な制御を行なっていないため、運転状態に
よっては上記時間間隔が長すぎたり短かすぎたりするこ
とにより燃焼性を悪くし、騒音低減やエミッション改善
の効果が充分に得られないことがある。

【０００５】とくに、特開平６−１２９２９６号公報に
見られるコモンレールタイプのもののように噴射圧力が
高められ、かつ運転状態に応じて調節されるようになっ
ている場合、その噴射圧力が燃焼状態に影響を及ぼすの
で、これに関係なく上記時間間隔が設定されていると良
好な燃焼状態を維持することが困難である。

【０００６】なお、特開平６−１２９２９６号公報に示
されている装置では、コモンレールタイプの燃料噴射装
置においてパイロット噴射を行なうことが示されている
が、このパイロット噴射が行われるのは、始動性向上の
ため始動時だけであり、通常運転中はメイン噴射のみ行
われるので、騒音低減やエミッション改善の効果が充分
に得られない。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑み、メイン
噴射に先行してパイロット噴射を行なうようにすること
により騒音を低減するとともにエミッションを改善し、
とくに運転状態等に応じて噴射圧力及びパイロット噴射
とメイン噴射との間隔を調整することにより、騒音低減
及びエミッション改善等にとって好ましい燃焼状態を確
保することができるディーゼルエンジンの燃料噴射制御
装置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ディーゼルエ
ンジンの燃焼室に対して設けた燃料噴射手段からメイン
噴射とこれに先行して少量の燃料を噴射するパイロット
噴射とを行なわせるようにしたディーゼルエンジンの燃
料噴射制御装置であって、上記燃料噴射手段からの噴射
圧力を調節する圧力調節手段と、運転状態に応じて噴射
圧力を変えるように上記圧力調節手段を制御する圧力制
御手段と、上記パイロット噴射と上記メイン噴射との間
隔を制御する間隔制御手段とを備え、この間隔制御手段
により、上記パイロット噴射による燃焼が終了する手前
でメイン噴射による主燃焼が始まるように上記パイロッ
ト噴射と上記メイン噴射との間隔を上記噴射圧力に対応
させて制御するようにしたものである。

【０００９】この構成によると、パイロット噴射による
燃焼が終了する手前でメイン噴射による主燃焼が始まる
ような燃焼状態とされることにより、パイロット噴射に
よる燃焼が火種となってメイン噴射された燃料が次第に
燃焼しつつ拡散していく、いわゆる拡散燃焼が行われる
ことにより、メイン噴射のみの場合のようにメイン噴射
された燃料が急激に燃焼する場合と比べて騒音が低減さ
れ、かつ、上記間隔が適度に調整されることでスモーク
の発生も抑制される。そして、運転状態に応じて上記噴
射圧力と上記間隔とが、上記のような燃焼状態が得られ
る関係を保つように制御されることにより、広い運転領
域にわたり、騒音低減等の効果が得られる。

【００１０】この発明において、上記圧力制御手段は、
上記噴射圧力がエンジン高速側で高くなるように上記圧
力調節手段をエンジン回転数に応じて制御するものであ
り、また、上記噴射圧力がエンジン高負荷側で高くなる
ように上記圧力調節手段をエンジン負荷に応じて制御す
るものであることが好ましい。このようにすると、エン
ジン回転数やエンジン負荷に応じて適切に噴射圧力が調
節される。

【００１１】さらに、上記噴射圧力を空気密度に応じて
調整すれば、より精度良く噴射圧力が調節される。

【００１２】また、上記噴射圧力が高くなるほど上記パ
イロット噴射とメイン噴射との間隔を短くするように上
記間隔制御手段を構成しておけば、パイロット噴射によ
る燃焼が終了する手前でメイン噴射による主燃焼が始ま
るような燃焼状態を得るための上記噴射圧力と上記間隔
との関係が、適正に維持される。

【００１３】上記噴射圧力の変化量に応じて上記パイロ
ット噴射とメイン噴射との間隔を補正するように上記間
隔制御手段を構成しておけば、過渡時等にも、上記噴射
圧力と上記間隔との関係が適正に調整される。

【００１４】また、上記メイン噴射の噴射量に対するパ
イロット噴射の噴射量の比率をエンジンの運転状態に応
じて変更する噴射制御手段を設けておくことが好まし
い。この場合、上記比率を高負荷側ほど小さくしておけ
ば、高負荷側でのトルク確保等に有利となる。

【００１５】上記パイロット噴射は、少なくとも低速低
負荷域から中速中負荷域までの運転領域で行なうように
すれば、広い運転領域にわたって騒音低減等の効果が得
られる。

【００１６】また、少なくとも低速域では低負荷から全
開負荷までにわたる領域でメイン噴射に加えてパイロッ
ト噴射を行なうようにし、かつ、吸気通路に過給機を設
け、少なくとも低速高負荷域で過給を行なうようにすれ
ば、低速高負荷域でも、過給により燃焼性が高められて
スモークの発生が抑制されつつ、パイロット噴射を行な
うことで騒音の低減等が図られる。

【００１７】高速高負荷域ではパイロット噴射を禁止し
てメイン噴射のみを行なうようにすることにより、出力
を確保し得るようにしておけばよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るディーゼルエ
ンジンの燃料噴射制御装置の実施形態を示している。こ
の図において、１はディーゼルエンジンのエンジン本体
であり、複数の気筒２を備えている。このエンジン本体
１に対し、その各気筒２の燃焼室に燃料を噴射供給する
燃料噴射装置が設けられ、当実施形態では所謂コモンレ
ールタイプの燃料噴射装置が設けられている。すなわ
ち、各気筒２に対してそれぞれ、制御信号に応じてソレ
ノイドにより針弁が作動されることにより燃料噴射を行
なうようになっている噴射ノズル（燃料噴射手段）３が
配設されるとともに、高圧の燃料を蓄えるコモンレール
４に上記各噴射ノズル３が接続されている。

【００１９】上記コモンレール４は燃料通路５を介して
燃料圧送ポンプ６に接続され、この燃料圧送ポンプ６は
図外の燃料タンクに接続されている。そして、上記燃料
圧送ポンプ６から圧送された高圧の燃料がコモンレール
４を経て各噴射ノズル３に供給されるようになってい
る。上記燃料通路５には、コモンレール４に送る燃料の
圧力を調節することにより上記噴射ノズル３の噴射圧力
を調節する圧力調節手段としての調圧バルブ７が設けら
れ、制御信号に応じた調圧バルブ７の作動により上記噴
射圧力を変更することができるようになっている。さら
に、コモンレール４には圧力センサ８が設けられ、この
圧力センサ８によって上記噴射圧力が検出されるように
なっている。

【００２０】また、上記エンジン本体１には、吸気通路
１０の下流の吸気マニホールド１１が接続されるととも
に、排気通路１２の上流の排気マニホールド１３が接続
されている。上記吸気通路１０の途中にはターボ過給機
１５のコンプレッサが介設され、排気通路１２の途中に
はターボ過給機１５のタービンが介設されている。

【００２１】上記ターボ過給機１５は排気ガスのエネル
ギーでタービンが駆動され、それに連動したコンプレッ
サの回転により吸気を過給するものであり、特に当実施
形態では、タービン羽根が拡縮可能で、運転状態に応じ
て上記タービン羽根が拡縮されることにより低速域から
高速域にまでわたって過給性能を高めることができるよ
うな構造の可変過給圧ターボが用いられている。そし
て、このターボ過給機１５に対し、制御信号に応じて過
給圧を調節する過給圧コントローラ１６が設けられてい
る。

【００２２】上記吸気通路１０におけるターボ過給機１
５のコンプレッサの下流には過給気を冷却するインター
クーラ１７が設けられ、上記コンプレッサの上流には吸
入空気量を検出するエアフローメータ１８が設けられて
いる。一方、排気通路１２におけるターボ過給機１５の
タービンの下流には排気ガス浄化用の触媒１９が設けら
れている。

【００２３】上記噴射ノズル３、調圧バルブ７及び過給
圧コントローラ１６は、コントロールユニット（ＥＣ
Ｕ）３０により制御される。このコントロールユニット
３０には、上記圧力センサ８及びエアフローメータ１８
からの検出信号が入力されるとともに、エンジン回転数
を検出する回転数センサ２５、アクセルペダルの踏み込
み量を検出するアクセル開度センサ２６、エンジン水温
を検出する水温センサ２７、吸気温度を検出する吸気温
センサ２８、燃料温度を検出する燃料温度センサ２９等
からの検出信号も入力されている。

【００２４】図２は制御系統を示す機能ブロック図であ
る。この図において、上記コントロールユニット３０
は、噴射量演算手段３１、パイロット間隔演算手段３
２、噴射制御手段３３、噴射圧力演算手段３４、圧力制
御手段３５及び過給機制御手段３６を備えている。

【００２５】上記噴射制御手段３３は、上記噴射ノズル
３に制御信号を出力することにより噴射ノズル３を開作
動して燃料噴射を行なわせ、その噴射タイミング及び噴
射時間を制御するもので、後に詳述するようにエンジン
の大部分の運転領域で、メイン噴射に先行して少量の燃
料をパイロット噴射する制御を実行する。この場合に、
上記噴射量演算手段３１により、運転状態に応じて要求
噴射量が演算されるとともに、パイロット噴射とメイン
噴射の比率が演算され、その要求噴射量及び比率からパ
イロット噴射量とメイン噴射量とが演算される。また、
図外のメイン噴射タイミング演算手段により運転状態に
応じてをメイン噴射タイミングが演算されるとともに、
パイロット間隔演算手段３２によりパイロット噴射とメ
イン噴射との間隔（以下、パイロット間隔と呼ぶ）が演
算される。このパイロット間隔演算手段３２と噴射制御
手段３３とでパイロット間隔を制御する間隔制御手段が
構成される。

【００２６】上記噴射圧力演算手段３４は、予め記憶さ
れている噴射圧力のマップに基づき、運転状態に応じて
目標の噴射圧力を演算する。また、圧力制御手段３５
は、噴射圧力演算手段３４により演算された目標の噴射
圧力と圧力センサ８により検出された噴射圧力との比較
に基づいて上記調圧バルブ７を制御するようになってい
る。また、過給機制御手段３６は、運転状態に応じ、要
求される過給圧が得られるように過給圧コントローラ１
６を制御するようになっている。

【００２７】ここで、噴射量、噴射タイミング、パイロ
ット間隔、噴射圧力等の求め方について、概説してお
く。

【００２８】燃料の要求噴射量は、エンジン回転数、吸
入空気量、アクセル開度、冷却水温、燃料温度、吸気温
度等に応じ、ディーゼルエンジンの全運転領域で最適値
となるように、実験等により予め求められてマップとし
て記憶されており、一般的にエンジンの高速高負荷側ほ
ど、上記要求噴射量も増加するようになっている。ま
た、上記パイロット噴射における燃料の基本噴射量は、
ディーゼルエンジンの運転状態等をパラメータとして予
め実験等により設定されたパイロット噴射比率（メイン
噴射量に対するパイロット噴射量の比率）のマップから
読み出された値を、上記要求噴射量の演算値に乗じるこ
とにより算出される。そして、この基本噴射量に後述の
補正が加味されてパイロット噴射量が求められ、上記要
求噴射量からパイロット噴射量が減算されることにより
メイン噴射量が求められるようになっている。

【００２９】一方、基本噴射圧力は、ディーゼルエンジ
ンの運転状態等に応じた適正値が実験等により予め求め
られ、マップとして記憶されている。そしてこのマップ
から求められる基本噴射圧力に後述の補正が加味されて
噴射圧力が算出されるようになっている。

【００３０】また、上記パイロット間隔は、上記パイロ
ット噴射による燃焼が終了する少し手前でメイン噴射に
よる主燃焼が始まるように制御されるが、パイロット噴
射の終了時期には噴射圧力及びパイロット噴射量が関係
することから、これらとの対応をとりながら運転状態等
に応じたパイロット基本間隔が実験等により予め求めら
れ、マップとして記憶されている。そしてこのマップか
ら求められるパイロット基本間隔に後述の補正が加味さ
れてパイロット間隔が算出されるようになっている。

【００３１】運転状態に応じた制御につき、図３に示す
ような運転領域のマップに基づいて説明すると、メイン
噴射に加えてパイロット噴射を行なう制御は、少なくと
も低速低負荷域から中速中負荷域までの領域で実行し、
当実施形態では高速高負荷域Ｃを除く領域Ａ，Ｂでパイ
ロット噴射を行なうようになっている。そして、高速高
負荷域Ｃでは、パイロット噴射を停止してメイン噴射の
みを行なうようになっている。なお、上記可変過給圧タ
ーボを用いたターボ過給機１５は、低速高負荷領域Ｂで
も高い過給圧が得られるように制御されている。

【００３２】また、噴射圧力は、同図中に示すように低
速低負荷域では比較的低く、エンジンの高速側ほど高く
なり、また高負荷側ほど高くなるように設定されてい
る。すなわち、上記噴射圧力を高くすると微粒化が促進
されるとともに短い時間で多くの燃料を噴射することが
でき、噴射圧力を高くするほど高トルクが得られるが、
エンジン低速時に噴射圧力を高めるとポンプの負担が増
大するとともにＮＯｘが生じ易くなることから、エンジ
ン回転数との関係としては、低速側で噴射圧力が低くさ
れ、高速側では短い時間で燃料を噴射できるように噴射
圧力が高くされる。

【００３３】一方、エンジン負荷との関係としては、ト
ルクを要しない低負荷側で、騒音低減等に有利なように
噴射圧力が低くされ、高負荷側ほどトルクを稼ぐため噴
射圧力が高くされる。

【００３４】そして、上記のように噴射圧力が高速、高
負荷側ほど高くされるとともに、メイン噴射量を多くす
る方がトルクが稼がれるので、パイロット噴射を行なう
領域Ａ，Ｂ内では高負荷側ほどパイロット噴射比率が低
くされ、つまりメイン噴射量の割合が多くされる。ま
た、上記噴射圧力及びパイロット噴射量の運転状態に応
じた変化に対応して、上記パイロット期間は噴射圧力が
高くなるほど、またパイロット噴射量が少なくなるほど
短くされ、つまり、パイロット噴射を行なう領域Ａ，Ｂ
内で高速、高負荷側ほどパイロット期間が短くなるよう
に設定されている。なお、吸入空気量及び吸気温度等に
基づいて空気密度を求め、この空気密度に応じて上記噴
射圧力を調整するようにしてもよく、このようにすれ
ば、より精度良く噴射圧力が調節される。

【００３５】このように構成した装置によると、広い運
転域にわたってパイロット噴射が行われ、かつ、噴射圧
力及びパイロット噴射比率等が上記のように運転状態に
応じて変えられるとともに、それに対応して上記パイロ
ット噴射による燃焼が終了する少し手前でメイン噴射に
よる主燃焼が始まるようにパイロット間隔が制御される
ことにより、騒音を低減するとともに、スモークの発生
を抑制してエミッションも改善することができる。この
作用を、図４、図５を参照しつつ次に説明する。

【００３６】図４は、パイロット噴射及びメイン噴射
を、特定運転状態において噴射量、パイロット噴射比率
及びパイロット間隔を一定とした条件下で、噴射圧力を
種々変えて行ない、熱発生率の時間的変化を調べたもの
である。同図中、一点鎖線は噴射圧力を９０Ｍｐａとし
たときのパイロット噴射、メイン噴射の各噴射率５１，
５２及び熱発生率５３を示し、実線は噴射圧力を５０Ｍ
ｐａとしたときのパイロット噴射、メイン噴射の各噴射
率６１，６２及び熱発生率６３を示し、また破線は噴射
圧力を３０Ｍｐａとしたときのパイロット噴射、メイン
噴射の各噴射率７１，７２及び熱発生率７３を示してい
る。上記噴射率とは単位時間あたりの噴射量を意味す
る。なお、比較のため、メイン噴射のみを行なった場合
の熱発生率を図１１に示す。

【００３７】メイン噴射のみを行なった場合は、燃料噴
射が開始された後、ある程度の遅れ時間が経過してから
着火し、その着火遅れの間に噴射燃料の多くが燃焼室内
で空気と混合するため、着火後は急激に燃焼が行われ
る。このような燃焼は予混燃焼を呼ばれるもので、メイ
ン噴射の燃料が予混燃焼すると熱発生率が高いピークま
で衝撃的に立ち上がることにより、大きな騒音が生じ
る。

【００３８】これに対し、メイン噴射に先行して少量の
燃料をパイロット噴射した場合、とくに図４中に示す例
では噴射圧力が５０Ｍｐａの場合に、パイロット噴射に
よる燃焼が終了する少し前（熱発生率が０になる前）に
メイン噴射が開始されることにより、パイロット噴射に
よる燃焼が火種となってメイン噴射の燃料が次第に燃焼
しつつ拡散していく。このような燃焼は拡散燃焼と呼ば
れるもので、この拡散燃焼によると、熱発生率の立上り
が緩やかになることにより、上記予混燃焼と比べて騒音
が格段に小さくなる。なお、パイロット噴射の燃料の燃
焼は予混燃焼であるが、噴射量が少ないために騒音が大
きくなることはない。

【００３９】図４中の例で噴射圧力が９０Ｍｐａの場合
には、噴射圧力が高くなることでパイロット噴射の燃焼
が速められるため、メイン噴射より前に燃焼が終了（熱
発生率が０以下）しており、このような状態ではパイロ
ット噴射の燃焼が火種とならず、メイン噴射の燃料が予
混燃焼してしまうため、熱発生率が急激に上昇し、騒音
低減効果が得られなくなる。

【００４０】一方、噴射圧力が３０Ｍｐａの場合に、パ
イロット噴射の燃焼が遅れ、その燃焼の終期よりかなり
前にメイン噴射が開始されるとともに、メイン噴射の燃
焼も遅くなるので、拡散燃焼で騒音を低減する効果は得
られるものの、メイン噴射の燃焼後期にピストンの下降
に伴う燃焼室温度の低下により燃料が燃焼しきらず、ス
モークが発生する。これに対し、上記の噴射圧力が５０
Ｍｐａの場合は、メイン噴射の燃焼が大きく遅れること
がなく、スモークの発生も抑制される。

【００４１】従って、図４に示す状態は噴射圧力が５０
Ｍｐａ程度の場合に最適であり、これより噴射圧力が高
くなればパイロット間隔を小さくし、逆に噴射圧力が低
くなれパイロット間隔を大きくすることにより騒音低減
及びスモーク抑制に最適な状態を得ることができる。

【００４２】このようなパイロット間隔の制御は、運転
状態に対応づけたパイロット間隔のマップに基づいて行
なうことができる。さらに、後述のフローチャート中に
示すように、噴射圧力の変化に応じてパイロット間隔を
補正するようにしておけば、噴射圧力が変化する過渡時
にもパイロット間隔を適正に制御することができる。

【００４３】図５はパイロット噴射比率と騒音（エンジ
ンの直上で計測した騒音）との関係を示しており、この
図のようにメイン噴射に対するパイロット噴射比率は、
あまり大きいとパイロット噴射の予混燃焼により騒音が
大きくなり、この図の例によると１０％程度で騒音が最
も低減される。パイロット噴射比率と騒音との関係はボ
ア径等によっても変わってくるが、ボア径が１００mm以
下の自動車用ディーゼルエンジンでは、パイロット噴射
比率を２０％程度以下としておけば充分な騒音低減効果
が得られる。

【００４４】ところで、上記のようにパイロット間隔と
噴射圧力等との関係を調整しつつパイロット噴射を行な
うことで騒音低減等の効果が得られるが、エンジントル
クに寄与するのはメイン噴射による燃焼であるので、高
負荷側ほどパイロット噴射比率を少なくしてメイン噴射
量を多くすれば、トルクの確保に有利となる。また、特
に大きなトルクが要求される高速高負荷域（図３中の
Ｃ）では、メイン噴射のみとすることにより、予混燃焼
で急激に燃焼してトルクが高められる。

【００４５】また、低速高負荷域（図３中のＢ）では、
パイロット噴射が行われると、燃料噴射量が多い状態で
燃焼が緩慢になることでスモークが発生し易くなるが、
上記過給圧コントローラ１６が制御されて低速高負荷域
Ｂにおいてもターボ過給機１５で充分に過給が行われる
ことにより、燃焼が促進されてスモークの発生が抑制さ
れることとなる。

【００４６】次に、当実施形態の装置による燃料噴射の
制御の一例を、図６〜図１０のフローチャートによって
説明する。

【００４７】図６および図７は基本制御動作を示すフロ
ーチャートであり、この基本制御動作がスタートする
と、まずステップＳ１で初期設定を行った後、ステップ
Ｓ２で上記回転数センサ２５、アクセルセンサ２６、圧
力センサ８、水温センサ等２７から出力された検出信号
を入力する。次いで、ステップＳ３で、上記運転状態に
応じて必要となる燃料の要求噴射量ＱＦをマップから求
め、さらにステップＳ４で上記運転状態に応じて基本噴
射圧力ＳＦＢをマップから求める。それから、ステップ
Ｓ５で、ディーゼルエンジンの運転状態を判定し、つま
り現在の運転状態がどのような運転領域にあるかを判定
する。

【００４８】次にステップＳ６で、上記運転状態の判定
結果に応じてパイロット噴射を実行するパイロット噴射
ゾーンにあるか否かを判定し、ＮＯと判定された場合に
は、ステップＳ２２，Ｓ２３に移行してパイロット噴射
量ＱＰおよびパイロット間隔ＡＰをそれぞれ０に設定す
ることによりパイロット噴射を禁止する。

【００４９】上記ステップＳ６でＹＥＳと判定された場
合には、ステップＳ７において、後述するパイロット噴
射量のフィードバックやパイロット間隔のフィードバッ
ク等を行なう条件を調べるフィードバック判定制御を実
行した後に、ステップＳ８で、上記要求噴射量ＱＦに基
づき、パイロット噴射における燃料の基本噴射量ＱＰＢ
を演算するとともに、ステップＳ９で、上記要求噴射量
ＱＦに基づき、パイロット基本間隔ＡＰＢを演算する。

【００５０】その後、ステップＳ１０で、メイン噴射タ
イミングに基づいて上記基本噴射量ＱＰＢを補正するた
めの噴射タイミング補正係数ＱＰＴと、上記基本間隔Ａ
ＰＢを補正するための噴射タイミング補正係数ＡＰＴと
をそれぞれ演算して求める。

【００５１】そして、ステップＳ１１で、後述するよう
にアイドル時にエンジン回転数に基づいてパイロット噴
射量をフィードバック制御するためのパイロット噴射量
Ｆ／Ｂ補正係数ＱＰＦを演算するとともに、ステップＳ
１２で、ディーゼルエンジンの角速度変動に基づいてパ
イロット間隔をフィードバック制御するためのパイロッ
ト間隔Ｆ／Ｂ補正係数ＡＰＦを演算する。

【００５２】また、ステップＳ１３で、後述するように
車両の加速度に基づいて、パイロット噴射量を補正する
ための加速時補正係数ＱＰＡと、パイロット間隔を補正
するための加速時補正係数ＡＰＡと、噴射圧力を補正す
るための加速時補正係数ＳＦＡとを演算する。続いてス
テップＳ１４で、上記基本噴射圧力ＳＦＢと上記加速時
補正係数ＳＦＡ等に基づき、噴射圧力ＳＦを計算する。
さらに、ステップＳ１５で、上記噴射圧力の今回値と前
回値との偏差を求めることによって噴射圧力の変化ΔＳ
Ｆを演算し、ステップＳ１６で、予測的補正として、上
記噴射圧力の変化ΔＳＦに応じた補正係数ＳＡを計算す
る。

【００５３】また、ステップＳ１７で、燃料温度補正係
数ＱＰＣを演算する。ここでは、アイドル運転状態にあ
るときに燃料温度補正係数ＱＰＣを燃料温度に応じた値
とし、アイドル運転時以外は燃料温度補正係数ＱＰＣを
１とする。

【００５４】次いで、ステップＳ１８で、上記基本噴射
量の演算値ＱＰＢと、上記各補正係数ＱＰＴ，ＱＰＣ，
ＱＰＦ，ＱＰＡとに基づき、パイロット噴射における最
終噴射量ＱＰを演算する。すなわち、上記基本噴射量の
演算値ＱＰＢに、上記噴射タイミング補正係数ＱＰＴ
と，燃料温度補正係数ＱＰＣとを乗じるとともに、これ
に上記Ｆ／Ｂ補正係数ＱＰＦと加速時補正係数ＱＰＡと
に基づいて求めた値（１＋ＱＰＦ−ＱＰＡ）を乗じるこ
とにより、上記最終的なパイロット噴射量ＱＰを求め
る。

【００５５】また、ステップＳ１９で、上記基本間隔の
演算値ＡＰＢと、上記各補正係数ＡＰＴ，ＡＰＦ，ＡＰ
Ａとに基づき、パイロット噴射における最終間隔ＡＰを
演算する。すなわち、上記基本間隔の演算値ＡＰＢに、
上記噴射タイミング補正係数ＡＰＴを乗じるとともに、
これに上記Ｆ／Ｂ補正係数ＡＰＦと加速時補正係数ＡＰ
Ａとに基づいて求めた値（１＋ＡＰＦ−ＡＰＡ）を乗じ
ることにより、最終的なパイロット間隔ＡＰを求める。

【００５６】次に、ステップＳ２０で、上記要求噴射量
の演算値ＱＦからパイロット噴射量の最終演算値ＱＰを
減算することにより、最終的なメイン噴射量ＱＭを求め
る。それから、ステップＳ２１で、上記噴射圧力ＳＦの
計算値（目標値）と検出値との偏差に応じた制御信号が
調圧バルブに対して出力されることにより噴射圧力を制
御するとともに、噴射ノズルに対して上記各最終演算値
ＱＰ，ＡＰ，ＱＭに対応した制御信号を出力することに
より、燃料の噴射制御を実行する。

【００５７】上記基本制御動作のステップＳ１１でパイ
ロット噴射量をフィードバック制御する際に使用される
パイロットＦ／Ｂ補正係数ＱＰＦの演算制御動作を、図
８に示すフローチャートに基づいて説明する。上記制御
動作がスタートすると、まずステップＳ３１で、運転状
態の判定により設定されたＦ／ＢフラグＦ（F/B）が１
であるか否か、つまりアイドル時のフィードバック制御
を実行すべき状態にあるか否かを判定し、ＮＯと判定さ
れた場合には、ステップＳ３２で、パイロット噴射量を
フィードバック制御するための上記補正係数ＱＰＦの値
を０に設定する。

【００５８】また、上記ステップＳ３１でＹＥＳと判定
された場合には、ステップＳ３３で、エンジン回転数Ｎ
Ｅが、予め設定されたアイドル運転状態における目標回
転数ＮＡよりも大きいか否かを判定し、ＮＯと判定され
た場合には、ステップＳ３４で、前回の制御時における
エンジン回転数ＮＥ´が、上記目標回転数ＮＡよりも大
きかったか否かを判定する。

【００５９】上記ステップＳ３４でＹＥＳと判定され、
今回の制御時にエンジン回転数ＮＥが上記目標回転数Ｎ
Ａ以下であることが確認された場合には、ステップＳ３
５で、パイロット噴射量をフィードバック制御するため
の比例制御補正係数ＱＰＦＰを所定値ＫＱＰに設定する
とともに、積分制御補正係数ＱＰＦＩの値を０に設定す
る。また、上記ステップＳ３４でＮＯと判定された場合
には、ステップＳ３６で、上記比例制御補正係数ＱＰＦ
Ｐの値を０に設定するとともに、積分制御補正係数ＱＰ
ＦＩを所定値ＫＱＩに設定する。

【００６０】また、上記ステップＳ３３でＹＥＳと判定
され、エンジン回転数ＮＥが上記目標回転数ＮＡよりも
大きくなったことが確認された場合には、ステップＳ３
７で、前回の制御時におけるエンジン回転数ＮＥ´が、
上記目標回転数ＮＡよりも大きいかったか否かを判定す
る。

【００６１】上記ステップＳ３７でＮＯと判定され、今
回の制御時にエンジン回転数ＮＥが上記目標回転数ＮＡ
以下になったことが確認された場合には、ステップＳ３
８で、パイロット噴射量をフィードバック制御するため
の比例制御補正係数ＱＰＦＰを所定値−ＫＱＰに設定す
るとともに、積分制御補正係数ＱＰＦＩの値を０に設定
する。また、上記ステップＳ３７でＹＥＳと判定された
場合には、ステップＳ３９で、上記比例制御補正係数Ｑ
ＰＦＰの値を０に設定するとともに、積分制御補正係数
ＱＰＦＩを所定値−ＫＱＩに設定する。

【００６２】そして、ステップＳ４０で、上記のように
して求めた比例制御補正係数ＱＰＦＰと、積分制御補正
係数ＱＰＦＩとを、前回の補正係数ＱＰＦ´の値に加算
することにより、上記補正係数ＱＰＦを求める。そし
て、この補正係数ＱＰＦに基づいて上記パイロット噴射
量ＱＰを補正することにより、エンジン回転数ＮＥをア
イドル運転状態における目標回転数ＮＡに一致させるフ
ィードバック制御が実行されることになる。

【００６３】次に、上記基本制御動作のステップＳ１２
でパイロット間隔をフィードバック制御する際に使用さ
れるパイロットＦ／Ｂ補正係数ＡＰＦの演算制御動作
を、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。上
記制御動作がスタートすると、まずステップＳ４１で、
運転状態の判定制御によって設定されたＦ／ＢフラグＦ
(F/B)が１であるか否か、つまりフィードバック制御の
実行状態にあるか否かを判定し、ＮＯと判定された場合
には、ステップＳ４４で、パイロット噴射量をフィード
バック制御するための上記補正係数ＡＰＦの値を０に設
定する。

【００６４】また、上記ステップＳ４１でＹＥＳと判定
された場合には、ディーゼルエンジンの角速度変化量Ｎ
Ｅθを演算する。すなわち、前回の制御時のエンジン回
転数ＮＥ´と、今回の制御時エンジン回転数ＮＥとの偏
差を求めることにより、角速度変化量ＮＥθを求めた
後、ステップＳ４３で、上記角速度変化量の絶対値｜Ｎ
Ｅθ｜が予め設定された基準値ＮＤ０以上であるか否か
を判定する。

【００６５】上記ステップＳ４３でＹＥＳと判定され、
ディーゼルエンジンの角速度変化量ＮＥθが基準値ＮＤ
０以上であることが確認された場合には、ステップＳ４
５で、上記補正係数ＡＰＦを演算するための比例制御補
正係数ＡＰＦＰを所定値ＫＡＰに設定する。また、上記
ステップＳ４３でＮＯと判定され、ディーゼルエンジン
の角速度変化量ＮＥθが基準値ＮＤ０未満であることが
確認された場合には、ステップＳ４６で、上記比例制御
補正係数ＡＰＦＰを０に設定する。

【００６６】そして、上記のようにして求めた比例制御
補正係数ＡＰＦＰを、ステップＳ４０で、前回の補正係
数ＡＰＦ´の値に加算することにより、最終的な比例制
御補正係数ＡＰＦ求め、この比例制御補正係数ＡＰＦに
基づいて上記パイロット間隔ＡＰを補正することによ
り、ディーゼルエンジンの角速度変動を抑制するフィー
ドバック制御が実行されることになる。なお、上記実施
形態では、ディーゼルエンジンの角速度変化量ＮＥθの
検出値に基づいて、角速度変動状態を直接検出している
が、これに限らず、他の方法で角速度の変動状態を検出
するように構成してもよい。

【００６７】次に、上記基本制御動作のステップＳ１３
で実行される加速時補正係数ＱＰＡ，ＡＰＡ，ＳＦＡの
演算制御動作を、図１０に示すフローチャートに基づい
て説明する。上記制御動作がスタートすると、まずステ
ップＳ５１で、前回の制御時のアクセル開度ＡＣ´と、
今回の制御時のアクセル開度ＡＣとの偏差ＡＣＤを求め
た後、ステップＳ５２で、上記アクセル開度の偏差ＡＣ
Ｄが予め設定された基準値ＫＣ以上であるか否かを判定
する。

【００６８】上記ステップＳ５２でＹＥＳと判定され、
車両が所定の加速状態にあることが確認された場合に
は、ステップＳ５３で、上記加速時補正係数ＱＰＡ，Ａ
ＰＡ，ＳＦＡを所定値ＫＱＡ，ＫＡＡ，ＫＳに設定した
後、ステップＳ５５で、今回の制御時のアクセル開度Ａ
Ｃを、前回の値ＡＣ´として入力することにより、アク
セル開度ＡＣの更新を行う。また、上記ステップＳ５２
でＮＯと判定されてアクセル開度の偏差ＡＣＤが上記基
準値ＫＣ未満であることが確認された場合には、上記補
正係数ＱＰＡ，ＡＰＡ，ＳＦＡの値を０に設定する。

【００６９】以上のような制御によると、噴射圧力、パ
イロット間隔、パイロット噴射量、メイン噴射量等が運
転状態等に応じて適正に制御される。そして、このよう
な制御において、運転状態に応じた噴射圧力、パイロッ
ト噴射量等とパイロット間隔との関係が、前述のよう
に、パイロット噴射による燃焼が終了する手前でメイン
噴射による主燃焼が始まるという条件を満足するように
設定されることにより、広い運転領域にわたり、騒音が
低減されるとともに、エミッションが良好に保たれるこ
ととなる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ディー
ゼルエンジンにおいて、燃料噴射手段からの噴射圧力を
運転状態に応じて変えるようにするとともに、パイロッ
ト噴射による燃焼が終了する手前でメイン噴射による主
燃焼が始まるようにパイロット噴射とメイン噴射との間
隔を上記噴射圧力に対応させて制御するようにしている
ため、メイン燃焼による燃料を拡散燃焼させることで騒
音を低減し、かつ、スモークの発生を抑制してエミッシ
ョンを改善することができる。とくに、広い運転領域に
わたり、騒音低減等の効果を得ることができる。

【００７１】とくに、噴射圧力が高くなるほど上記パイ
ロット噴射とメイン噴射との間隔を短くするように構成
しておくと、上記噴射圧力と上記間隔との関係を適正に
調整することができる。

【００７２】そして、少なくとも低速低負荷域から中速
中負荷域までの運転領域でパイロット噴射を行なうよう
にすれば、広い運転領域にわたって騒音低減等の効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るディーゼルエンジンの燃料噴射制
御装置の全体構成を示す概略説明図である。

【図２】噴射状態制御手段の構成を示すブロック図であ
る。

【図３】パイロット噴射を行なう運転領域及び運転状態
に応じた噴射圧力の変化を示す説明図である。

【図４】噴射量及びパイロット間隔等を一定に保って噴
射圧力を種々変えた場合の熱発生率の変化を示す説明図
である。

【図５】パイロット噴射燃料比率と騒音との関係を示す
グラフである。

【図６】燃料噴射制御の基本動作の前半部を示すフロー
チャートである。

【図７】燃料噴射制御の基本動作の後半部を示すフロー
チャートである。

【図８】パイロット噴射量をフィードバック制御するた
めの補正係数の演算制御動作を示すフローチャートであ
る。

【図９】パイロット間隔をフィードバック制御するため
の補正係数の演算制御動作を示すフローチャートであ
る。

【図１０】加速時補正係数の演算制御動作を示すフロー
チャートである。

【図１１】メイン噴射のみを行なった場合の熱発生率の
変化を示す説明図である。

【符号の説明】

１エンジン本体３噴射ノズル４コモンレール１５ターボ過給機１６過給圧コントローラ３０コントロールユニット３１噴射量演算手段３２パイロット間隔演算手段３３噴射制御手段３４噴射圧力演算手段３５圧力制御手段３６過給機制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディーゼルエンジンの燃焼室に対して設
けた燃料噴射手段からメイン噴射とこれに先行して少量
の燃料を噴射するパイロット噴射とを行なわせるように
したディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置であって、
上記燃料噴射手段からの噴射圧力を調節する圧力調節手
段と、運転状態に応じて噴射圧力を変えるように上記圧
力調節手段を制御する圧力制御手段と、上記パイロット
噴射と上記メイン噴射との間隔を制御する間隔制御手段
とを備え、この間隔制御手段により、上記パイロット噴
射による燃焼が終了する手前でメイン噴射による主燃焼
が始まるように上記パイロット噴射と上記メイン噴射と
の間隔を上記噴射圧力に対応させて制御することを特徴
とするディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項２】上記圧力制御手段は、上記噴射圧力がエ
ンジン高速側で高くなるように上記圧力調節手段をエン
ジン回転数に応じて制御するものであることを特徴とす
る請求項１記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装
置。
【請求項３】上記圧力制御手段は、上記噴射圧力がエ
ンジン高負荷側で高くなるように上記圧力調節手段をエ
ンジン負荷に応じて制御するものであることを特徴とす
る請求項１または２記載のディーゼルエンジンの燃料噴
射制御装置。
【請求項４】上記噴射圧力を空気密度に応じて調整す
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のデ
ィーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項５】上記噴射圧力が高くなるほど上記パイロ
ット噴射とメイン噴射との間隔を短くするように上記間
隔制御手段を構成したことを特徴とする請求項１〜４の
いずれかに記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装
置。
【請求項６】上記噴射圧力の変化量に応じて上記パイ
ロット噴射とメイン噴射との間隔を補正するように上記
間隔制御手段を構成したことを特徴とする請求項１〜５
のいずれかに記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御
装置。
【請求項７】上記メイン噴射の噴射量に対するパイロ
ット噴射の噴射量の比率をエンジンの運転状態に応じて
変更する噴射制御手段を設けたことを特徴とする請求項
１〜６のいずれかに記載のディーゼルエンジンの燃料噴
射制御装置。
【請求項８】上記メイン噴射の噴射量に対するパイロ
ット噴射の噴射量の比率を高負荷側ほど小さくしたこと
を特徴とする請求項７記載のディーゼルエンジンの燃料
噴射制御装置。
【請求項９】少なくとも低速低負荷域から中速中負荷
域まではメイン噴射に加えてパイロット噴射を行なうよ
うにしたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記
載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
【請求項１０】少なくとも低速域では低負荷から全開
負荷までにわたる領域でメイン噴射に加えてパイロット
噴射を行なうようにし、かつ、吸気通路に過給機を設
け、少なくとも低速高負荷域で過給を行なうようにした
ことを特徴とする請求項９記載のディーゼルエンジンの
燃料噴射制御装置。
【請求項１１】高速高負荷域ではパイロット噴射を禁
止してメイン噴射のみを行なうようにしたことを特徴と
する請求項９または１０記載のディーゼルエンジンの燃
料噴射制御装置。