WO2000058616A1 - Dispositif et procede pour controler une quantite de carburant injecte dans un moteur a combustion interne - Google Patents

Description

明 細 書

内燃機関の燃料噴射量制御装置および方法

〈技術分野〉

本発明は、 補助ブレーキを備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置および方法に 関し、 特に、 補助ブレーキを解除したときの排気性状を向上する技術に関する。 〈背景技術〉

車両を減速及び停止させるブレーキ装置は、 車輪に設けられた回転体を制動す る主ブレーキと、 それ以外の補助ブレ一キと、 に分類される。 補助ブレーキとし ては、 排気通路に介装されたシャツタを閉じて排気抵抗により制動する排気ブレ —キ， 圧縮行程の終了時近傍でシリンダ内の圧縮空気を放出して絞り損失により 制動するエンジンブレーキ （実開平 7— 2 2 0 4 8号公報） 等がある。

しかしながら、 補助ブレーキの作動には時間的な遅れがあるため、 補助ブレー キを解除したときに、 次のような不具合が発生するおそれがある。 即ち、 補助ブ レーキを解除したときには、 燃料噴射量は、 補助ブレーキ作動時の噴射量からァ クセル開度に応じた噴射量に増量する。 このとき、 燃料噴射量の増量は応答性が 良いため、 補助ブレーキの解除が完了するまでの間燃料過多となり、 混合気が不 完全燃焼を起こして排気性状が低下してしまう。

そこで、 本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、 補助ブレーキ解除時にお けるレスポンスを確保しつつ排気性状を向上した内燃機関の燃料噴射量制御装置 を提供することを目的とする。

〈発明の開示〉

このため、 本発明は、 補助ブレーキの作動 '非作動を判別して、 補助ブレーキ カ非作動状態から作動状態に切り換えられたときに、 燃料噴射量を徐々に増量さ せながら、 機関運転状態に応じた燃料噴射量に切り換えるように制御する構成と したことを特徴とする。

より、具体的には、機関運転状態に基づいて基本燃料噴射量を演算すると共に、 該基本燃料噴射量の上限を制限する最大燃料噴射量を、 補助ブレーキ作動中は最 小限の第 1の最大燃料噴射量とし、 補助ブレーキの非作動中は、 補助ブレーキが 解除されてからの経過時間に応じて徐々に増加する第 2の最大燃料噴射量として 演算し、 該演算された基本燃料噴射量と最大燃料噴射量との小さい方を燃料噴射 量として選択して燃料噴射装置を制御する構成とした。

かかる構成によれば、補助ブレーキが作動中であれば、最大燃料噴射量として、 補助ブレーキ作動中における第 1の燃料噴射量が演算される。 一方、 補助ブレー キが非作動中であれば、 最大燃料噴射量として、 補助ブレーキが解除されてから の経過時間に応じて徐々に増加する第 2の燃料噴射量が演算される。 そして、 演 算された最大燃料噴射量と、 機関運転状態に基づいて演算された基本燃料噴射量 と、 のうち小さい方が燃料噴射量として選択され、 選択された燃料噴射量に基づ いて燃料噴射装置が制御される。

従って、第 1の燃料噴射量を、例えば、最低量 （通常 「0」） に設定しておけ ば、 補助ブレーキ作動中における燃料消費量が抑制される。 一方、 補助ブレーキ 力、'非作動中の場合には、 基本燃料噴射量の上限を制限する最大燃料噴射量が、 補 助ブレーキが解除されてからの経過時間に応じて徐々に増加するため、 その増加 率を適切に設定することにより、 補助ブレーキ解除時に発生する燃料過多状態を 回避することができる。 また、 補助ブレーキを解除した直後の加速状態において も、 機関に対して燃料噴射が行われる。

このようにして、 補助ブレーキ作動中には、 燃料消費量を低減することができ る。 また、 補助ブレーキ解除時には、 レスポンスを確保しつつ排気性状を向上す ることができる。

ここで、 前記第 2の燃料噴射量は、 例えば、 補助ブレーキが解除されてからの 経過時間に応じて段階的に増加する構成とする。

かかる構成によれば、 例えば、 マップ又はテーブルを使用して第 2の燃料噴射 量を演算する場合、 マップ等の構成要素を少なくすることができるため、 マツフ' 等を設定するためのメモリが少なくて済む。

また、 前記最大燃料噴射量の演算は、 例えば、 補助ブレーキが解除されてから の経過時間に対する燃料噴射量が設定されたマップを参照して、 第 2の燃料噴射 量を演算する構成と かかる構成によれば、 第 2の燃料噴射量はマップを参照することで演算される ため、 演算に伴う処理負担の増大が抑制される。

また、 前記補助ブレーキが複数種備えられている場合には、 少なく とも 1つの 補助ブレーキが作動中であれば補助ブレーキが作動中であるとして最大燃料噴射 量を演算する構成とする。

かかる構成によれば、 例えば、 排気ブレーキ， エンジンブレーキ等の補助ブレ ーキが複数種備えられていても、 少なくとも 1つの補助ブレーキが作動中であれ ば、 補助ブレーキ作動中の最大燃料噴射量が演算されるため、 燃料消費量がさら に低減する。

〈図面の簡単な説明〉

図 1は、 本発明の構成を示すプロック図である。

図 2は、 本発明に係る燃料噴射量制御装置を適用したディーゼル機関の全体 構成図である。

図 3は、 燃料噴射量制御を示すフローチャートである。

図 4は、 最大燃料噴射量を演算するサブルーチンのフローチャートである。 図 5は、 補助ブレーキを解除したときの最大燃料噴射量を演算するために使 用するマツプの説明図である。

図 6は、 燃料噴射量制御に係る各種動作を示すタイムチャートである。 図 7は、 燃料噴射量制御による効果の説明図である。

<発明を実施するための最良の形態 >

以下、 添付された図面を参照して本発明を詳述する。

本発明は、 図 1に示す各手段を備えて構成される。

基本燃料噴射量演算手段 Aは、 機関運転状態に基づいて、 基本燃料噴射量を演 算する。

最大燃料噴射量演算手段 Bは、 基本燃料噴射量の上限を制限する最大燃料噴射 量を、 補助ブレーキが作動中であれば、 補助ブレーキ作動中における最小限の第 1の最大燃料噴射量とし、 補助ブレーキが非作動中であれば、 補助ブレーキが解 除されてからの経過時間に応じて徐々に増加する第 2の最大燃料噴射量として演 算する。

燃料噴射量選択手段 Cは、 演算された基本燃料噴射量と最大燃料噴射量との小 さい方を燃料噴射量として選択する。

燃料噴射制御手段 Eは、 選択された燃料噴射量に基づいて、 燃料噴射装置 Dを 制御する。

図 2は、 上記本発明に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置 （以下 「燃料噴射量 制御装置」 という） を、 排気ブレーキ及びエンジンブレーキを備えたディーゼル 機関に適用した全体構成を示す。

ディーゼル機関 1の排気通路 2には、 排気ブレーキを構成するシャッタ 3が介 装される。 シャツ夕 3は、 電磁弁 4を介して制御されるエアァクチユエ一タ 5に より回動され、排気通路 2を閉じることで排気ブレーキとしての機能を発揮する。 また、 ディーゼル機関 1の排気弁 6には、 圧縮行程の終了時近傍で排気弁 6を所 定開度開いて燃焼室 1 a内の圧縮空気を放出して絞り損失により制動するェンジ ンブレ一キ 7が配設される。 さらに、 シリンダへッ ド 1 bには、 燃焼室 1 aを臨 むように、 燃料噴射装置 8が配設される。 そして、 電磁弁 4， エンジンブレーキ 7及び燃料噴射装置 8は、 マイクロコンピュータを内蔵したコントロールュニッ ト 9により制御される。

また、 燃料噴射量制御装置には、 機関運転状態としてのアクセル開度 Θを検出 する開度センサ 1 0と、 機関回転速度 Ne を検出する回転速度センサ 1 1と、 が 設けられる。 そして、 開度センサ 1 0及び回転速度センサ 1 1の出力がコント口 —ルュニッ ト 9に夫々入力され、 補助ブレーキの作動制御及び燃料噴射量制御が 行われる。 なお、 開度センサ 1 0の代わりに、 図示しない電子ガバナのコント口 ールレバーの位置を機関運転状態としてもよい。

次に、 かかる構成からなる燃料噴射量制御装置の燃料噴射量制御について、 図 3のフローチャートを参照しつつ説明する。

ステップ 1 (図では 「S 1」 と略記する。 以下同様） では、 機関運転状態に応 じた基本燃料噴射量 Tp が演算される。 即ち、 開度センサ 1 0により検出された アクセル開度 Θ及び回転速度センサ 1 1により検出された機関回転速度 Ne に基 づいて、 図示しないマップ等を参 、して基本燃料噴射量 Tp が演算される。 なお 、 ステップ 1の処理が、 基本燃料噴射量演算手段に該当する。

ステップ 2では、 補助ブレーキの作動状態に基づいて、 基本燃料噴射量 Τρ の 上限を制限する最大燃料噴射量 Tpmaxを演算するためのサブルーチンがコール される。 なお、 最大燃料噴射量 Tpmaxの演算が、 最大燃料噴射量演算手段に該 当する。

ステップ 3では、 基本燃料噴射量 Tp が最大燃料噴射量 Tpmaxより大きいか 否かが判定される。 そして、 基本燃料噴射量 Tp が最大燃料噴射量 Tpmaxより 大きければステップ 4へと進み（ Y e s )、最大燃料噴射量 Tpmaxを燃料噴射量 Te ( Te = Tpmax) とする。 一方、 基本燃料噴射量 Tp が最大燃料噴射量 T pmax以下であればステツプ 5へと進み（ N o )、基本燃料噴射量 Tp を燃料噴射 量 Te ( Te = Tp ) とする。 すなわち、 基本燃料噴射量 Tp と最大燃料噴射量 Tpmaxのうち小さい方が燃料噴射量 T eとして選択される。 なお、 ステップ 3 〜ステップ 5の処理が、 燃料噴射量選択手段に該当する。

ステップ 6では、 前記選択された燃料噴射量 Te に基づいて燃料噴射装置 8を 制御し、 燃焼室 1 a内に所定量の燃料噴霧を噴射する。 なお、 ステップ 6の処理 カ、 燃料噴射制御手段に該当する。

図 4は、 ステップ 2における最大燃料噴射量 Tpmaxの演算処理のフローチヤ 一トを示す。

ステップ L 1では、補助ブレーキが作動中であるか否かが判定される。 ここで、 補助ブレーキが作動中であるかの判定は、 例えば、 開度センサ 1 0により検出さ れたアクセル開度 Θが「 0」、即ち、補助ブレーキの作動条件が成立しているか否 かを判定することで行うことができる。 そして、 補助ブレーキが作動中であれば ステップ 1 2へと進み（Y e s )、補助ブレーキが非作動中であればステップ 1 3 へと進む （N 0 )。

ステップ i 2では、 最大燃料噴射量 Tpmaxとして、 補助ブレーキ作動中にお ける燃料噴射量 （第 1の最大燃料噴射量） が演算される。 ここで、補助ブレーキ 作動中における燃料噴射量は、 最小限の値であり通常は、 一定値 「0」 に設定さ れる。

ステップ 1 3では、 最大燃料噴射量 Tpmaxとして、 補助ブレーキが解除され てからの経過時間に応じた燃料噴射量 （第 2の最大燃料噴射量） が演算される。 ここで、 燃料噴射量は、 図 5に示すような経過時間に対する燃料噴射量が設定さ れたマップを参照して演算される。 マップは、 経過時間に応じて燃料噴射量が徐 々にかつ段階的に増加するように設定されている。

以上説明した燃料噴射量制御装置によれば、 図 6に示すような燃料噴射量制御 が行われる。 即ち、 アクセル開度 6カ 「◦」 になると、 補助ブレーキの作動条件 が成立し、 補助ブレーキ信号が O F Fから O Nになる。 すると、 排気ブレーキ及 びエンジンブレーキが作動を開始すると共に、 補助ブレーキ作動中における燃料 噴射量に切り替る。 このとき、 排気ブレーキ及びエンジンブレーキは、 その作動 に時間的な遅れがあるため、 アクセル開度 6カ 「0」 になってから多少の遅延を 伴って最大制動力を発揮する。

この状態で、 車両を加速すべくアクセルペダルを操作し、 かつ、 アクセル開度 Θが所定開度 θ。 （例えば、 5 %) になると、 補助ブレーキの作動条件が成立し なくなり、 補助ブレーキ信号が〇Νから O F Fになる。 すると、 排気ブレーキ及 びエンジンブレーキが解除されるが、 その作動に時間的な遅れがあるため、 多少 の遅延を伴って補助ブレーキが解除される。 このとき、 機関運転状態に応じた基 本燃料噴射量 Tp は一気に増加するが、 最大燃料噴射量 Tpmaxは補助ブレーキ 信号が O F Fとなってからの経過時間に応じて徐々にかつ段階的に増加する。 そ して、 基本燃料噴射量 Tp と最大燃料噴射量 Tpmaxとの小さい方が燃料噴射量 Te として選択され、 燃料噴射量 Te に基づいて燃料噴射装置 8カ淛御される。 従って、図 7に示すように、最大燃料噴射量 Tpmaxにより基本燃料噴射量 Tp の上限が制限されるため、 補助ブレーキが解除された直後に、 燃料供給過多とな ることが防止され、排気性状を向上することができる （領域 A参照)。 また、補助 ブレーキを解除した直後から燃料噴射が行われるため、 補助ブレーキ解除時のレ スポンスを確保することができる （領域 B参照)。

なお、 補助ブレーキが解除されたときの最大燃料噴射量 Tpmaxは、 図 5に示 すようなマップではなく、 燃料噴射量が徐々にかつ滑らかに増加するマップを参 照して演算してもよい。 また、 図 5に示すマップを使用する場合には、 補間演算 を行い、 燃料噴射量が徐々にかつ滑らかに増加するようにしてもよい。 さらに、 最大燃料噴射量 Tpmaxの演算は、 補助ブレーキが解除されてから所定時間内の み行い、 それ以降は、 一定値に固定するようにしてもよい。

以上説明した実施形態では、 ディーゼル機関を前提としたが、 ガソリン機関に 本発明に係る燃料噴射量制御装置を適用することも可能である。

〈産業上の利用可能性〉

以上説明したように本発明は、 車両に搭載されるディーゼル機関やガソリン機 関に適用することができ、 ひいては自動車産業に貢献する。

Claims

請求の範囲

1 . 補助ブレーキの作動 '非作動を判別する機構と、 補助ブレーキ力非作動状態 から作動状態に切り換えられたときに、 燃料噴射量を徐々に増量させながら、 機 関運転状態に応じた燃料噴射量に切り換えるように制御する機構と、 を備えたこ とを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。

2 . 機関運転状態に基づいて、 基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手 段と、

前記演算された基本燃料噴射量の上限を制限する最大燃料噴射量を、 補助ブレ ーキ作動中は最小限の第 1の最大燃料噴射量とし、 補助ブレーキの非作動中は、 補助ブレーキが解除されてからの経過時間に応じて徐々に増加する第 2の最大燃 料噴射量として演算する最大燃料噴射量演算手段と、

前記演算された基本燃料噴射量と最大燃料噴射量との小さい方を燃料噴射量と して選択する燃料噴射量選択手段と、

選択された燃料噴射量に基づいて、 燃料噴射装置を制御する燃料噴射制御手段 と、

を含んで構成される内燃機関の燃料噴射量制御装置。

3 . 前記第 2の燃料噴射量は、 補助ブレーキが解除されてからの経過時間に応じ て段階的に増加する構成である請求項 2記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。

4 . 前記最大燃料噴射量演算手段は、 補助ブレーキが解除されてからの経過時間 に対する燃料噴射量が設定されたマップを参照して、 第 1の燃料噴射量を演算す る構成である請求項 又は請求項 3に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。

5 . 前記補助ブレーキが複数種備えられている場合には、

前記最大燃料噴射量演算手段は、 少なくとも 1つの補助ブレーキが作動中であ れば補助ブレーキが作動中であるとして最大燃料噴射量を演算する構成である請 求項 2〜請求項 4のいずれか 1つに記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。

6 . 補助ブレーキ力非作動状態から作動状態に切り換えられたときに、 燃料噴射 量を徐々に増量させながら、 機関運転状態に応じた燃料噴射量に切り換えるよう に制御することを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御方法。

7 . 機関運転状態に基づいて、 基本燃料噴射量を演算すると共に、

前記基本燃料噴射量の上限を制限する最大燃料噴射量を、 補助ブレーキ作動中 における第 1の最大燃料噴射量とし、 補助ブレーキが非作動中であれば、 補助ブ レーキが解除されてからの経過時間に応じて徐々に増加する第 2の最大燃料噴射 量として演算し、

前記演算された基本燃料噴射量と最大燃料噴射量との小さい方を燃料噴射量と して選択し、

前記選択された燃料噴射量に基づいて、 燃料噴射装置を制御することを特徴と する内燃機関の燃料噴射量制御方法。