JP2007285139A - ディーゼル機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁用の駆動回路の回路温度に応じて噴射回数を増加させ、ひいては燃焼時の騒音を低減させることのできるディーゼル機関の制御装置を提供する。
【解決手段】先ずエンジン回転速度及びアクセル操作量を取得し（ステップＳ１０１）、それらに応じて燃料噴射量を算出するとともに基本となる噴射パターンを読み込む（ステップＳ１０２，Ｓ１０３）。その後、駆動回路の回路温度を取得し（ステップＳ１０５）、その回路温度が所定温度以下であるかを判定するとともに、直前の多段噴射に起因するエンジン回転速度変動の有無を判定する（ステップＳ１０６，Ｓ１０７）。そして、回路温度が所定温度以下であり且つエンジン回転速度変動が無いと判定された場合に、噴射回数の増加回数を１回分インクリメントし（ステップＳ１０８）、その増加回数に従って噴射パターンを変更する（ステップＳ１０９）。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ディーゼル機関の制御装置に係り、特に多段噴射を実施するものに関する。

ディーゼルエンジンにおいては、厳しい排ガス規制をクリアする必要があるのみならず、ガソリンエンジンに対して不利である燃焼時の騒音を低減させる必要がある。そこで、１燃焼サイクルにおける燃料噴射を複数回に分けて行う多段噴射の技術が実用化されている（例えば、特許文献１）。かかる多段噴射では、噴射回数の増加に伴って１回の噴射あたりの燃料の噴射量が少なくなり、燃焼が緩和されることによって騒音が低減される。したがって、噴射回数を可能な限り多くすることが望ましい。

ところで、多段噴射を実現するためには、燃料を高圧状態でコモンレールに蓄えるとともに、同コモンレールに蓄えられた燃料をインジェクタにより噴射供給する燃料噴射システムが用いられている。かかる燃料噴射システムは、例えば燃料噴射の噴射態様を規定した噴射パターンに従って給電を行いインジェクタを開弁駆動させる駆動回路を備えている。詳しくは、駆動回路は電気エネルギ蓄積用のコンデンサと同コンデンサの充電回路部とを有しており、コンデンサに電気エネルギを蓄積した後、開弁当初にその蓄積した電気エネルギを放出してインジェクタを速やかに開弁させることにより、噴射パターンに従った燃料噴射を実現している。

しかしながら、かかるインジェクタ用の駆動回路では、多段噴射において燃料噴射を繰り返し実行する際に回路温度が上昇する。つまり、コンデンサに電気エネルギを蓄積する際及びコンデンサから電気エネルギを放出する際には大電流が流れて多大な発熱を伴うため回路温度が上昇する。したがって、その回路温度の上昇による駆動回路の性能悪化等の影響を考慮し、最悪条件下においてもインジェクタを適正に開弁駆動させられるように、前述した噴射回数は制約を受けている。
特開平５−１９５８４８号公報

本発明の目的は、燃料噴射弁用の駆動回路の回路温度に応じて噴射回数を増加させ、ひいては燃焼時の騒音を低減させることのできるディーゼル機関の制御装置を提供することである。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について説明する。

本発明のディーゼル機関の制御装置は、前提として、蓄圧室に蓄えられた高圧燃料をディーゼル機関に噴射供給する燃料噴射弁と、その燃料噴射弁に対する通電を断続することにより同燃料噴射弁を駆動させる駆動回路とを備えたディーゼル機関の燃料噴射システムに適用される。そして、ディーゼル機関の運転状態に応じて燃料の多段噴射の実施態様を決定するとともに、その実施態様に基づいて駆動回路に対し噴射信号を出力して多段噴射制御を実施する。

請求項１に記載の発明では、多段噴射実施時における駆動回路の回路温度情報を取得するとともに、その回路温度情報に基づいて多段噴射回数増加の可否を判定する。そして、多段噴射回数増加可であると判定された場合に、多段噴射の噴射回数を増加させる。

多段噴射の元々の噴射回数は、その噴射回数の規定時に想定した条件下において、駆動回路の回路温度の上昇に伴い同駆動回路の性能悪化が生じるなどして燃料噴射弁が適正に駆動できなくならないように制限されている。この点、元々の噴射回数を規定した際に想定した条件下に比べて駆動回路の回路温度情報に余裕がある場合には、その回数以上の噴射回数にて燃料噴射を行うことが可能である。本発明によれば、回路温度情報に基づいて多段噴射回数増加の可否が判定され、多段噴射回数増加可であると判定された場合に多段噴射の噴射回数が増加されるため、駆動回路の性能悪化等を回避しつつ燃焼時の騒音が低減される。

駆動回路の回路温度情報としては、請求項８に記載の発明のように各種熱パラメータから算出される熱収支や、その熱収支に基づいて推定される回路温度を用いる他、駆動回路近傍に温度センサを設け、同温度センサにより検出される実際の温度を用いても良い。

請求項２に記載の発明では、回路温度情報に応じて多段噴射の噴射回数を設定する。すなわち、駆動回路の回路温度情報に余裕があるほど噴射回数を多く増加させることが可能であるから、回路温度情報に応じて噴射回数を設定すると良い。

請求項３に記載の発明では、回路温度情報に応じた複数の多段噴射パターンを予め規定しておき、同規定した複数の多段噴射パターンの中から取得した回路温度情報に応じて多段噴射パターンを設定する。

多段噴射の噴射回数を増加させる際には、その増加後の多段噴射の実施態様を決定する必要があるが、演算により最適な実施態様を都度求めることは容易ではない。この点、本発明によれば、噴射回数ごとに多段噴射パターンが予め求められているため、噴射回数の増加回数に応じて適切な多段噴射パターンを設定することが可能である。すなわち、噴射回数を容易に増加変更して多段噴射制御を実施することができる。望ましくは、多段噴射パターンとして噴射量の振り分け比率や噴射時期などを規定しておくと良い。これらのパラメータは機関出力や排気エミッションに影響を与えるため、適合により予め最適値を求めておくことにより、ディーゼル機関を好適に制御することができる。

請求項４に記載の発明では、ディーゼル機関の運転状態が少なくとも低回転領域且つ低負荷領域である場合に、多段噴射の噴射回数の増加を実施する。

燃焼時の騒音の問題は、騒音レベルが比較的小さい低回転領域且つ低負荷領域において顕著になる。したがって、かかる運転領域において噴射回数を増加させて燃焼時の騒音を低減させることが望ましい。一方で騒音が問題になりにくい他の運転領域においては噴射回数を増加させないことにより駆動回路の発熱を抑え、同駆動回路の保護を図ることができる。

請求項５に記載の発明では、多段噴射回数増加不可であると判定された場合に、多段噴射の噴射回数の増加を中止する、又は同噴射回数を減少させる。また、請求項６に記載の発明では、多段噴射の噴射回数の増加後にディーゼル機関の運転状態が所定の安定状態にあるかを判定し、所定の安定状態にないと判定された場合に、多段噴射の噴射回数の増加を中止する、又は同噴射回数を減少させる。

噴射回数の増加により駆動回路の回路温度が上昇すると、燃料噴射弁が適正に駆動されなくなるおそれがある。そして、燃料噴射弁が適正に駆動されなくなって所望通りに燃料が噴射されなくなると、ディーゼル機関の運転状態が所定の安定状態でなくなる。したがって、多段噴射の噴射回数が増加可能でないと判定された場合やディーゼル機関の運転状態が所定の安定状態にない場合には、噴射回数の増加を禁止したり、噴射回数を減少させると良い。これにより、燃料噴射弁を望み通り駆動させ、多段噴射制御を適正に実施することが可能である。

ディーゼル機関の運転状態が所定の安定状態にあるかの判定は、エンジン回転速度の変動に着目して行うと良い。所望通りに燃料が噴射されなくなると燃料の噴射量がばらつき、燃焼に伴って生じるトルクが変動してエンジン回転速度が変動するため、エンジン回転速度が所定値以上変動した場合に所定の安定状態にないと判定することができる。

請求項７に記載の発明では、前提として、駆動回路は、電気エネルギを蓄積するコンデンサと同コンデンサを充電する充電回路部とを有するとともに、充電回路部よりコンデンサを所定の充電電圧まで充電しておき、燃料噴射弁の開弁当初にコンデンサを放電させて開弁用の駆動電流を供給した後、開弁維持用の駆動電流を供給するディーゼル機関の燃料噴射システムに適用される。かかる構成において、充電電圧の低下後にディーゼル機関の運転状態が所定の安定状態にある範囲で充電電圧を低下させる。

一般に駆動回路のコンデンサは、燃料噴射弁の特性ばらつきやハーネスの線抵抗や大気温度などの最悪条件においても燃料噴射弁を適正に駆動することができるように、余剰をもって充電される。このため、その余剰分の充電電圧量を低下させることが可能である。かかる充電電圧を低下させるとコンデンサの充放電にかかる発熱を抑えられるため、噴射回数をより増加させることが可能となり、ひいては燃焼時の騒音をより軽減することができる。

請求項８に記載の発明では、駆動回路の熱収支に相関のある熱パラメータを検出するとともに、同熱パラメータに基づき回路温度情報として駆動回路における熱収支を算出する。

駆動回路の回路温度の変化は、駆動回路における発熱量と放熱量との差によって表される。すなわち、各種熱パラメータから駆動回路における単位時間あたりの熱収支を算出することにより、その熱収支の正負から駆動回路の回路温度が上昇傾向にあるか下降傾向にあるかを知ることが可能である。したがって、回路温度情報として熱収支に基づいて多段噴射回数増加の可否を判定することができる。

また、熱収支を時間で積分することにより、回路温度情報として回路温度の推定しても良い。かかる回路温度を知ることにより駆動回路の性能悪化が生じる状態であるかを判別することができるため、多段噴射回数増加の可否をより的確に判定することが可能である。また、駆動回路の回路温度を推定により求めることにより、温度センサを設けることなく回路温度を知ることが可能であり、コストの面で有利である。

熱収支の算出について好ましくは、ディーゼル機関の回転速度、噴射回数、放電量（噴射時間）及びコンデンサの充電電圧を発熱量の熱パラメータとすると良い。かかる発熱量の熱パラメータより駆動回路における通電電流及びその通電時間が得られるため、駆動回路における発熱量を算出することができる。一方で、ディーゼル機関を搭載した車両の走行速度及び大気温度を放熱量の熱パラメータとすると良い。かかる放熱量の熱パラメータより、大気等へ放熱される熱量を算出することが可能である。さらに好ましくは、駆動回路のマウント部への伝導熱を加味して放熱量を算出すると良い。

（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態は、車載多気筒ディーゼルエンジン用のコモンレール式燃料噴射システムとして本発明を具体化している。先ずは、図１を用いて本コモンレール式燃料噴射システムの全体概略構成を説明する。

図１において、４気筒ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１０には、気筒毎に電磁式のインジェクタ１１が配設され、これらのインジェクタ１１は各気筒共通のコモンレール１２に接続されている。コモンレール１２には高圧ポンプ１３が接続されている。高圧ポンプ１３にはその吸入部に吸入調量弁１４が設けられ、吸入調量弁１４はフィードポンプ１５を介して燃料タンク１６に接続されている。かかる構成により、燃料タンク１６内の燃料がフィードポンプ１５により汲み上げられるとともに、吸入調量弁１４により調量されて高圧ポンプ１３に吸入される。そして、高圧ポンプ１３に吸入された燃料がコモンレール１２に加圧供給され、高圧状態で蓄圧される。また、コモンレール１２には、コモンレール１２内の燃料圧を検出する燃料圧センサ１７が設けられている。

ＥＣＵ２０は、周知の通り、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを主体として構成されるものである。ＥＣＵ２０には、燃料圧センサ１７の検出信号やエンジン回転速度、アクセル操作量、車速及び外気温などの運転情報が逐次入力される。ＥＣＵ２０は、ＲＯＭに記憶された種々の制御プログラムを実行することにより、入力された都度の運転情報に基づいて燃料噴射制御等のエンジンの運転にかかる各種制御を行う。

また、ＥＣＵ２０は、インジェクタ１１を駆動させるべく、燃料噴射制御により出力される噴射信号に従ってインジェクタ１１に給電を行う駆動回路３０を備えている。駆動回路３０は、インジェクタ１１を速やかに開弁するために比較的大きな開弁駆動電流（いわゆるピーク電流）を供給する開弁駆動電流供給部３１を備えるともに、インジェクタ１１の開弁状態を維持するために一定の開弁維持電流（ホールド電流）を供給する開弁維持電流供給部３２を備えている。図示は省略するが、開弁駆動電流供給部３１は、電気エネルギを蓄積するコンデンサ及びそのコンデンサを充電する充電回路部を有しており、インジェクタ１１の駆動当初時にコンデンサに蓄えた電気エネルギを放電することにより、開弁駆動電流を供給するものである。かかるコンデンサは充電回路部により所定のチャージアップ電圧（例えば８０Ｖ程度）まで充電される。

ＥＣＵ２０による燃料噴射制御では、燃料の噴射量が算出されるとともに、噴射回数、噴射時期及び噴射量比率などの噴射態様を規定した噴射パターンが選択される。かかる噴射パターンは、図２に示すように、エンジン回転速度と燃料噴射量とのエンジン運転領域ごとに予め規定されている。図２では常用される運転領域の境界が実線にて示されており、本実施の形態においては噴射パターンが５つの運転領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅごとに用意されている。詳しくは、エンジン回転速度が大きい運転領域Ａにおいては噴射回数１回の燃料噴射が実施され、エンジン回転速度が小〜中程度の運転領域Ｂ〜Ｅにおいては燃料の噴射量に応じて噴射回数が２〜５回の燃料噴射がそれぞれ実施される。かかるように１回の燃焼に際して複数回の燃料噴射が行われることにより、排気エミッションの改善や燃焼時の騒音低減が図られている。

さて、騒音低減の観点から見ると、噴射回数が多いほど、１回の噴射あたりの燃料の噴射量が少なくなり、燃焼が緩和されることによって騒音が小さくなる。したがって、噴射回数をできるだけ多くすることが望ましい。ところが、図２に示したように、各噴射パターンの噴射回数は、それぞれ所定の噴射回数にて制限されている。これは、開弁駆動電流供給部３１におけるコンデンサの充放電の際には大電流が流れ、多大な発熱を伴うためである。すなわち、噴射回数が多くなるほど発熱量が増加して駆動回路３０の回路温度が上昇し、インジェクタ１１を適正に駆動させることができなくなるおそれがある。したがって、各噴射パターンの噴射回数は、最悪条件においてもインジェクタ１１を適正に開弁駆動できるように制限されている。

しかしながら、通常使用時などに駆動回路３０の回路温度が低い場合には、駆動回路３０の回路温度は最悪条件に比べて余裕がある状態であり、噴射回数をある程度増加させることが可能である。そこで、本実施の形態では、駆動回路３０の回路温度を取得し、その回路温度が噴射回数を増加可能な所定温度以下である場合に噴射回数を増加させる。

また、本実施の形態では、駆動回路３０の取得方法として、駆動回路３０における熱収支に注目する。駆動回路３０の回路温度の変化は、同駆動回路３０における発熱量と放熱量との差、すなわち熱収支によって表される。このため、かかる熱収支を求めることにより駆動回路３０の回路温度を推定する。詳しくは、駆動回路３０における発熱量として、エンジン回転速度、噴射回数及びチャージアップ電圧等から駆動回路３０の開弁駆動電流供給部３１におけるコンデンサの充電に伴って生じる熱量と、噴射量（噴射時間）から開弁駆動電流及び開弁維持電流の供給に伴って生じる熱量とを求める。一方で、駆動回路３０における放熱量として、駆動回路３０のマウント部材への伝導熱量と、車速及び外気温等から大気への放射熱量とを求める。これら発熱量と放熱量との差が単位時間あたりの熱収支に相当し、その積算値を求めることで駆動回路３０の回路温度が得られる。

図３は、噴射パターンの噴射回数の増加方法について説明するための図である。図３では、図２に示した運転領域Ｄにおける噴射パターンＰ０と、同噴射パターンＰ０に対して噴射回数を１回分増加させた噴射パターンＰ１とを示している。すなわち、噴射パターンＰ０では、Ｐｒｅ１噴射，Ｐｒｅ２噴射，Ｍａｉｎ噴射，Ａｆｔｅｒ噴射，Ｐｏｓｔ噴射の計５回の燃料噴射が行われるのに対し、噴射回数を１回分増加した噴射パターンＰ１では、Ｐｒｅ２噴射に代わってＰｒｅ２−１噴射とＰｒｅ２−２噴射が行われる。ここで噴射パターンＰ１におけるＰｒｅ２−１噴射及びＰｒｅ２−２噴射の噴射量の和は、分割前の噴射パターンＰ０におけるＰｒｅ１噴射の噴射量と等しい。本実施の形態では、かかるように噴射回数を増加させ、噴射１回あたりの噴射量を少なくすることにより燃焼時における騒音の低減を図る。

ただし、図３に示した噴射パターンＰ０のうち、Ｐｏｓｔ噴射は排気浄化装置の再生用に行われるものであり、燃焼に供されない。このため、噴射回数の増加に際しては、実際に燃焼されてエンジン１０の出力トルクに寄与するＰｒｅ１噴射，Ｐｒｅ２噴射，Ｍａｉｎ噴射及びＡｆｔｅｒ噴射のいずれかの噴射を分割させることとする。また、噴射量の振り分け比率や新しい噴射時期等を都度算出することは難しいため、本実施の形態では、適合により噴射回数の増加回数ごとに最適な噴射パターンを求めておき、噴射回数の増加回数に応じて噴射パターンを切り替えることとする。

以下、駆動回路３０の回路温度に応じて噴射パターンの噴射回数を増加させる燃料噴射制御の処理の流れを図４のフローチャートに基づいて説明する。本処理は、ＥＣＵ２０により所定クランク角毎（燃料噴射毎）に実行される。

ステップＳ１０１では、エンジン回転速度及びアクセル操作量を取得する。次にステップＳ１０２ではアクセル操作量に応じて燃料噴射量を求め、ステップＳ１０３ではエンジン回転速度及び燃料噴射量に基づき、予め規定した噴射パターンマップから噴射パターンを読み込む。

続くステップＳ１０４では、エンジン回転速度及び燃料噴射量に基づいて、都度の運転状態が噴射回数を増加させる運転領域Ｚ内であるか否かを判定する。本実施の形態では、噴射回数の増加回数を反映する運転領域として図５に示すような低エンジン回転速度且つ低燃料噴射量である運転領域Ｚを定義しており、かかる運転領域Ｚ内であるか否かを判定する。図５では、図２と同様の常用される運転領域の境界を実線にて示している。運転領域Ｚ内である場合にはステップＳ１０５に移行し、運転領域Ｚ内でない場合にはステップＳ１１１に移行する。

ステップＳ１０５では後述する回路温度推定処理により推定される回路温度を取得し、ステップＳ１０６においてその回路温度が噴射回数を増加可能な所定温度以下か否かを判定する。回路温度が所定温度以下であればステップＳ１０７に移行し、所定温度以下でなければステップＳ１０９に移行する。

ステップＳ１０７では、直前の燃料噴射として多段噴射が行われた場合において、その多段噴射の実施に起因するエンジン回転速度変動の有無を判定する。詳しくは、図示しない別のエンジン回転速度変動判別処理により、多段噴射が実施された前後においてエンジン回転速度が所定値以上変動していないかが判別されるようになっており、本ステップＳ１０７ではその判別結果を参照してエンジン回転速度の変動の有無を判定する。噴射回数が過剰に増加された場合、噴射パターン通りにインジェクタ１１が駆動されなくなり、エンジン回転速度の瞬時値が気筒ごとにばらつくため、かかる判定に基づき噴射回数の増減を行う。すなわちエンジン回転速度の変動が生じていない場合には、ステップＳ１０８において噴射回数の増加回数を１回分インクリメントする。一方でエンジン回転速度の変動が生じている場合には、ステップＳ１０９において増加回数を１回分デクリメントする。ただし、増加回数は最小値０でガードされる。その後、ステップＳ１１０では、増加回数に応じて噴射パターンを変更する。詳しくは、増加回数に応じて複数の噴射パターンが予め規定されており、増加回数に従って適切な噴射パターンを読み込む。

ステップＳ１１１では、噴射パターンに応じた噴射信号を駆動回路３０に出力し、その後、本燃料噴射制御処理を終了する。

図６は、駆動回路３０の回路温度を推定する処理手順を示すフローチャートである。本回路温度推定処理はＥＣＵ２０により所定周期毎に実行される。

先ずステップＳ２０１において、駆動回路３０における熱収支を算出するために必要な熱パラメータを取得する。詳しくは、噴射回数、噴射量（噴射時間）、チャージアップ電圧、エンジン回転速度、車速及び外気温などの熱パラメータを取得する。ステップＳ２０２では、噴射回数、噴射量（噴射時間）、チャージアップ電圧及びエンジン回転速度から駆動回路３０における発熱量を算出するとともに、車速及び外気温から同駆動回路３０における放熱量を算出し、その熱収支を算出する。そして、ステップＳ２０３において、算出した熱収支の積算値から駆動回路３０の回路温度を推定するとともに記憶し、その後本回路温度推定処理を終了する。

以上、詳述した実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

駆動回路３０の回路温度が所定温度以下である場合に、多段噴射の噴射回数を増加させるようにした。これにより、駆動回路３０の回路温度が最悪条件に比べて余裕がある場合に、その最悪条件を想定して設定された回数以上の噴射回数にて燃料噴射が行われ、燃焼時の騒音が低減される。

一方で、エンジン回転速度が変動したり、駆動回路の回路温度が所定温度以下でなくなった場合に噴射回数の増加回数を減少させるようにした。これにより、噴射回数の増加に伴い適切に燃料噴射が行われない場合には、多段噴射の噴射回数の過度な増加が中止され、燃料噴射制御が適正に実施される。

噴射回数の変更に際し、噴射回数の増加回数ごとに噴射パターンを予め規定しておき、その増加回数に従って噴射パターンを変更するようにした。これにより、都度噴射時期や噴射量の振り分けを求める必要がなく、多段噴射の噴射回数が容易に切り替えられる。

前述した駆動回路３０の回路温度は、各種熱パラメータを取得するとともに発熱量と放熱量との熱収支に基づいて推定するようにした。すなわち、温度センサを追加して設けることなく駆動回路３０の回路温度を取得することができ、コストの面で有利である。

駆動回路３０の回路温度が所定温度以下であり、且つ現在の運転状態が低エンジン回転速度且つ低燃料噴射量である運転領域Ｚ内である場合に、多段噴射の噴射回数の増加を行うようにした。燃焼時の騒音の問題は、騒音レベルが比較的小さい低回転速度領域且つ低負荷の運転領域において顕著になるため、かかる運転領域において噴射回数を増加させることによる燃焼時の騒音が低減される効果が大きい。一方で騒音が問題になりにくい他の運転領域においては噴射回数を増加させないことにより駆動回路３０の発熱を抑えて保護が図られる
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、第１の実施の形態で説明したコモンレール式燃料噴射システムエンジン制御システムの構成において、駆動回路３０の開弁駆動電流供給部３１が有するコンデンサのチャージアップ電圧の最適化を行い、駆動回路３０における発熱量を低減させることによって、多段噴射の噴射回数のさらなる増加を図る。以下、かかるチャージアップ電圧の最適化について説明する。

開弁駆動電流供給部３１におけるコンデンサのチャージアップ電圧は、インジェクタ１１の電磁ソレノイドの特性ばらつきやハーネスの線抵抗や大気温度などが最悪条件であっても適正にインジェクタ１１を開弁させられるように余裕を持った電圧値が設定されている。すなわち、コンデンサのチャージアップ電圧はその余裕分だけ小さく設定することが可能であり、それに伴って駆動回路３０における発熱量を低減させることができる。このため、本実施の形態では、エンジン１０の運転状態が乱れない範囲でチャージアップ電圧を低下させ、同チャージアップ電圧の最適化を行う。

図７は、駆動回路３０のコンデンサのチャージアップ電圧を最適化する処理手順を示すフローチャートである。本チャージアップ電圧最適化処理はＥＣＵ２０により所定クランク角毎（燃料噴射毎毎）に実行される。

先ずステップＳ３０１では最適化実施条件が成立しているか否かを判定する。本実施の形態では、多段噴射の噴射回数の増加が行われる場合にチャージアップ電圧の最適化を行うこととしており、かかる状態である場合に最適化実施条件が成立していると判定する。ステップＳ３０２では、チャージアップ電圧の最適化が完了しているか否かを判定する。本実施の形態では最適化完了フラグＦを用いて最適化の未完了（Ｆ＝０）／完了（Ｆ＝１）を判定することとしている。この最適化完了フラグＦはＥＣＵ２０の電源投入時初期処理においてＦ＝０（未完了）に初期化され、また、運転領域Ａ〜Ｅが変わるたびにＦ＝０（未完了）されるようになっている。両方の条件が成立している場合にはステップＳ３０３に移行し、いずれか一方でも条件が成立していない場合には本最適化処理をそのまま終了する。

ステップＳ３０３では、図４の噴射制御処理におけるステップＳ１０７と同様に、直前の燃料噴射として多段噴射が行われた場合に、その多段噴射の実施に起因するエンジン回転速度変動の有無を判定する。チャージアップ電圧が過度に低下した場合、噴射パターン通りにインジェクタ１１が駆動されなくなり、エンジン回転速度がばらつくため、かかる判定に基づきチャージアップ電圧の増減を行う。すなわち、エンジン回転速度の変動が生じていない場合には、ステップＳ３０４において、チャージアップ電圧を所定電圧分低下させる。現在のチャージアップ電圧をＶｃとし、低下させる所定電圧分をＶｓｓとすると、チャージアップ電圧Ｖｃ＝Ｖｃ−Ｖｓｓである。その後、本最適化処理を一旦終了する。一方でエンジン回転速度に変動が生じている場合には、ステップＳ３０５においてチャージアップ電圧を所定電圧分戻す。すなわち、チャージアップ電圧Ｖｃ＝Ｖｃ＋Ｖｓｓとする。そして、続くステップＳ３０６において最適化完了フラグＦを１としてチャージアップ電圧の最適化が完了したことを記憶し、その後本最適化処理を終了する。

また、図４の燃料噴射制御処理を次のように変更する。すなわち、ステップＳ１０６において回路温度が所定温度以下であると判定された後、チャージアップ電圧の最適化が完了しているか否かを最適化完了フラグＦを用いて判定する。そして、チャージアップ電圧の最適化が完了している場合には、ステップＳ１０７に移行してエンジン回転速度変動の有無を判定して噴射回数の増減を行う一方、チャージアップ電圧の最適化が完了していない場合には噴射回数の変更を行わないこととしてステップＳ１１１移行する。これにより、直前の多段噴射に起因してエンジン回転速度が変動した場合に、チャージアップ電圧を過度に減少させたこと、噴射回数を過度に増加させたことのいずれが原因であるかが判別できる。

以上、詳述した実施の形態によれば、次の優れた効果が得られる。エンジン回転速度の変動が生じない範囲でコンデンサのチャージアップ電圧を低下させるようにしたことにより、駆動回路３０における発熱の低減が図られる。これにより多段噴射の噴射回数をより増加させることが可能となり、燃焼時の騒音がより低減される。

また、エンジン運転状態として運転領域が変化する度に、すなわち基本の噴射パターンの噴射回数が変化する度にチャージアップ電圧の最適化を実施するようにした。最適なチャージアップ電圧は多段噴射の噴射回数、すなわち充放電回数によって変化するため、かかる構成により駆動回路３０における発熱がより好適に低減される。

なお、本発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、以下のように実施しても良い。

上記実施の形態では、図４の燃料噴射制御処理において、駆動回路３０の回路温度が所定温度以下である場合に噴射回数の増加回数を１回分ずつインクリメントしたが、これに限らない。すなわち、駆動回路３０の回路温度が低いほど噴射回数を増加させることが可能であるため、駆動回路３０の回路温度に応じて噴射回数の増加回数を複数回分インクリメントするようにしても良い。一方で、前回の燃料噴射に伴ってエンジン回転速度が変動している場合や駆動回路の回路温度が所定温度以下でない場合に、噴射回数の増加を中止したり、噴射回数の増加回数を複数回分デクリメントするようにしても良い。

上記実施の形態では、噴射回数の増加回数ごとに噴射パターンを予め規定しておき、増加回数に応じた噴射パターンに変更するようにしたが、これに限らない。図４の燃料噴射制御処理を実行する度に噴射時期及び噴射量の振り分け比率を演算により求める構成としても良い。

上記実施の形態では、図４の燃料噴射制御処理において、図６の回路温度推定処理にて推定した回路温度を取得するとともに同回路温度が噴射回数を増加可能な所定温度以下であるかを判定して噴射回数の増加回数を変更したが、これに限らない。熱パラメータから求めた熱収支に着目し、その熱収支の値に基づいて噴射回数の増加回数を変更する構成としても良い。特に熱収支として発熱量＜放熱量の場合には、回路温度が下降傾向にあるため、噴射回数を増加させることが可能である。

上記実施の形態では、エンジン回転速度の変動を判定することによりエンジン運転状態が乱れていないかを判定したが、これに限らない。エンジン１０のシリンダ内に燃焼圧センサを有する構成においては、燃焼圧センサにより検出される燃焼圧情報から熱発生率を算出し、その熱発生率の変動の様子からエンジン運転状態が乱れていないかを判定しても良い。かかる判定方法においてもインジェクタ１１による燃料噴射が正常に行われたか否かを判定することができるため、噴射回数の増減をより的確に行うことが可能である。

上記実施の形態では、図４の燃料噴射制御処理におけるステップＳ１０９の増加回数デクリメントに際して、増加回数が０未満になった場合に、エンジン１０に異常が生じていると判断する。すなわち、噴射回数が０未満になるということは、基本の噴射パターンによる燃料噴射を行うことが出来ない状態であるから、異常状態であるとしてその旨を運転者に警告するとともに、燃料噴射制御処理としてフェイルセーフ処理を行うと良い。

上記第２の実施の形態では、エンジン運転状態として運転領域が変化する度に最適化完了フラグＦ＝０としてチャージアップ電圧の最適化を行ったが、これに限らない。チャージアップ電圧の最適化の頻度は任意であり、エンジン始動後に１回だけ実施したり、所定時間が経過するたびに実施する構成としてもよい。かかる構成においても駆動回路３０における発熱が低減されるため、噴射回数の増加が可能となる。

コモンレール式燃料噴射システムの概略構成を示す構成図である。 運転領域ごとの噴射パターンを示す図である。 噴射回数を増加させた場合の噴射パターンを示す図である。 駆動回路の回路温度に応じて噴射回数の増加を行う燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャートである。 噴射回数を増加させる運転領域を示す図である。 駆動回路の回路温度を推定する処理手順を示すフローチャートである。 チャージアップ電圧を最適化する処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…ディーゼルエンジン、１１…インジェクタ、１２…コモンレール、２０…ＥＣＵ、３０…駆動回路。

Claims (8)

1. 蓄圧室に蓄えられた高圧燃料をディーゼル機関に噴射供給する燃料噴射弁と、該燃料噴射弁に対する通電を断続することにより当該燃料噴射弁を駆動させる駆動回路とを備えたディーゼル機関の燃料噴射システムに適用され、
   前記ディーゼル機関の運転状態に応じて燃料の多段噴射の実施態様を決定するとともに、実施態様に基づき前記駆動回路に対して噴射信号を出力して多段噴射制御を実施するディーゼル機関の制御装置において、
   多段噴射実施時における前記駆動回路の回路温度情報を取得する取得手段と、
   該取得手段により取得した回路温度情報に基づいて多段噴射回数増加の可否を判定する判定手段と、
   該判定手段により多段噴射回数増加可であると判定された場合に、多段噴射の噴射回数を増加させる実施態様変更手段と、
   を備えたことを特徴とするディーゼル機関の制御装置。
2. 前記実施態様変更手段は、前記取得手段により取得した回路温度情報に応じて前記多段噴射回数を設定することを特徴とする請求項１に記載のディーゼル機関の制御装置。
3. 前記実施態様変更手段は、前記多段噴射の実施態様として前記回路温度情報に応じた複数の多段噴射パターンを予め規定しておき、該規定した複数の多段噴射パターンの中から前記取得手段により取得した回路温度情報に応じて前記多段噴射パターンを設定することを特徴とする請求項１又は２に記載のディーゼル機関の制御装置。
4. 前記ディーゼル機関の運転状態が少なくとも低回転領域且つ低負荷領域である場合に、前記実施態様変更手段による多段噴射の噴射回数の増加を実施することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のディーゼル機関の制御装置。
5. 前記実施態様変更手段は、前記判定手段により多段噴射回数増加不可であると判定された場合に、多段噴射の噴射回数の増加を中止する、又は同噴射回数を減少させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のディーゼル機関の制御装置。
6. 前記実施態様変更手段による多段噴射の噴射回数の増加後に前記ディーゼル機関の運転状態が所定の安定状態にあるかを判定する手段を備え、前記実施態様変更手段は、前記所定の安定状態にないと判定された場合に、前記多段噴射の噴射回数の増加を中止する、又は同噴射回数を減少させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のディーゼル機関の制御装置。
7. 前記駆動回路は、電気エネルギを蓄積するコンデンサと該コンデンサを充電する充電回路部とを有するとともに、前記充電回路部により前記コンデンサを所定の充電電圧まで充電しておき、前記燃料噴射弁の開弁当初に前記コンデンサを放電させて開弁用の駆動電流を供給した後、開弁維持用の駆動電流を供給するディーゼル機関の燃料噴射システムに適用され、
   前記ディーゼル機関の運転状態が所定の安定状態にある範囲で前記充電電圧を低下させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のディーゼル機関の制御装置。
8. 前記取得手段は、前記駆動回路の熱収支に相関のある熱パラメータを検出するとともに、該検出した熱パラメータに基づき前記回路温度情報として前記駆動回路における熱収支を算出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のディーゼル機関の制御装置。

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