JP3562137B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（特にディーゼルエンジン）において燃料噴射量とＥＧＲ（排気還流）量とを制御する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の制御装置として、特公昭６０−５５６９６号公報に示されるように、ＥＧＲをかける運転時に、最大燃料噴射量（正規に演算される燃料噴射量がこれを超えたときに、燃料噴射量を制限する値）を減量補正するようにしたものがある。また、特開昭６３−１４３３４３号公報に示されるように、加速運転時に、最大燃料噴射量を減量補正すると共に、ＥＧＲを停止するようにしたものがある。これらは、ＥＧＲ量大の状態で燃料噴射量が急増すると、スモーク（ＰＭ）が発生することに鑑みてなしたものである。尚、最大燃料噴射量の基本値はエンジン回転数などに応じて設定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようして最大燃料噴射量を減少補正しても、ＥＧＲの有無によって一律に補正するのでは、ＥＧＲ率が変化しても最大燃料噴射量は同じであり、噴射量を絞りすぎて十分な出力が得られなかったり、又は絞りが少なすぎてスモークが発生したりして、排気性能と運転性能との両立が困難であった。
【０００４】
また、目標のＥＧＲ率によって最大燃料噴射量に対する補正量を変えても、過渡時には空気のダイナミクスがあるために、上記と同様なことが生じることがわかった。
本発明は、このような点に鑑み、燃料噴射量及びＥＧＲ量の制御を最適化することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明では、図１に示すように、少なくともエンジン回転数、アクセル開度、吸入空気量、ＥＧＲ量を含むエンジンの運転状態を検知する運転状態検知手段と、エンジン回転数及びアクセル開度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、吸入空気量及びＥＧＲ量に基づいて許容される最大燃料噴射量を演算する最大燃料噴射量演算手段と、基本燃料噴射量と最大燃料噴射量とを比較して小さい方を最終的な燃料噴射量とする燃料噴射量設定手段と、最終的な燃料噴射量に従ってエンジンへの燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、エンジン回転数及び基本燃料噴射量に基づいて目標ＥＧＲ率を演算する目標ＥＧＲ率演算手段と、少なくとも基本燃料噴射量に対する最終的な燃料噴射量の比に応じて、目標ＥＧＲ率を補正する目標ＥＧＲ率補正手段と、目標ＥＧＲ率に従ってＥＧＲ量を制御するＥＧＲ量制御手段とを設けて、内燃機関の制御装置を構成する。
【０００６】
すなわち、吸入空気量及びＥＧＲ量に基づいて最大燃料噴射量を設定するようにして、最大燃料噴射量の設定を最適化する一方、基本燃料噴射量に対する最終的な燃料噴射量の比に応じて、目標ＥＧＲ率を補正するようにして、燃料噴射量の減少側への補正度合を基にＥＧＲ量を減少補正するのである。
請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明において、前記目標ＥＧＲ率補正手段は、基本燃料噴射量に対する最終的な燃料噴射量の比と、アクセル開度とに応じて、目標ＥＧＲ率を補正するものであることを特徴とする。
【０００７】
すなわち、アクセル開度を考慮して、高開度ほど、目標ＥＧＲ率を減少補正するのである。
請求項３に係る発明では、請求項１に係る発明において、前記目標ＥＧＲ率補正手段は、基本燃料噴射量に対する最終的な燃料噴射量の比と、加速度合とに応じて、目標ＥＧＲ率を補正するものであることを特徴とする。
【０００８】
すなわち、加速度合を考慮して、急加速ほど、目標ＥＧＲ率を減少補正するのである。
この場合の加速度合は、請求項４に係る発明のように、アクセル開度の変化量により検知してもよいし、請求項５に係る発明のように、車速の変化量により検知してもよい。
【０００９】
請求項６に係る発明では、請求項１〜請求項５に係る発明において、前記最大燃料噴射量演算手段は、シリンダへ吸入される空気量をＱac、ＥＧＲ量をＱec、限界空気過剰率（リッチ限界）をＫlambとすると、最大燃料噴射量Ｑful を、次式により演算するものであることを特徴とする。
Ｑful ＝（Ｑac＋Ｑec×ＫＯＲ）／（Ｋlamb×14.7）
但し、ＫＯＲは定数。
【００１０】
尚、最大燃料噴射量の演算にＥＧＲ量も考慮するのは、特にディーゼルエンジンの場合には希薄な雰囲気の中で燃焼を行っており、排気にも多くの酸素を含んでいるためである。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、吸入空気量及びＥＧＲ量に基づいて最大燃料噴射量を設定するようにして、最大燃料噴射量の設定を最適化する一方、基本燃料噴射量に対する最終的な燃料噴射量の比に応じて、目標ＥＧＲ率を補正するようにして、燃料噴射量の減少側への補正度合を基にＥＧＲ量を減少補正することで、燃料噴射量及びＥＧＲ量の制御において、排気性能と運転性能との両立を図ることができるという効果が得られる。
【００１２】
また、高地で吸入空気量が減少して最大燃料噴射量が減量されたときでもスモークの発生を防止できる利点がある。
請求項２に係る発明によれば、アクセル開度を考慮して、高開度ほど、目標ＥＧＲ率を減少補正できる。
請求項３に係る発明によれば、加速度合を考慮して、急加速ほど、目標ＥＧＲ率を減少補正できる。
【００１３】
請求項４に係る発明によれば、加速度合をアクセル開度の変化量により的確に把握できる。
請求項５に係る発明によれば、加速度合を車速の変化量により的確に把握できる。
請求項６に係る発明によれば、最大燃料噴射量の設定の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図２はシステム図である。
燃料噴射ポンプ１は、その内部に燃料噴射量制御手段としてのコントロールスリーブ（図示せず）を備え、このコントロールスリーブが、コントロールユニット３からの信号により、モータ等を介して駆動されることで、燃料噴射量が制御される。
【００１５】
ＥＧＲ弁２は、エンジンの排気系と吸気系とを連通するＥＧＲ通路に設けられており、コントロールユニット３からの信号により、負圧作動式の場合は負圧制御用の電磁弁、直動式の場合はステップモータ等を介して駆動されて、ＥＧＲ量制御手段として、目標ＥＧＲ率になるようにＥＧＲ量を制御する。
コントロールユニット３には、運転状態検知手段としての各種センサから信号が入力されている。具体的には、クランク角センサ４、アクセル開度センサ５、エアフローメータ６、ＥＧＲフローメータ７、水温センサ８、吸気圧センサ９、車速センサ10等から信号が入力されている。
【００１６】
ここにおいて、コントロールユニット３は、内蔵のマイクロコンピュータにより、後述するフローチャートに従って、演算処理を行い、燃料噴射ポンプ１とＥＧＲ弁２とを制御する。
図３は基本燃料噴射量の演算フローであり、クランク角センサからの信号をトリガとするなどして、エンジン回転に同期したタイミングで実行される。このフローが基本燃料噴射量演算手段に相当する。
【００１７】
ステップ１（図にはＳ１と記してある。以下同様）、クランク角センサからの信号の周期などに基づいて算出されるエンジン回転数Ｎｅを読込む。
ステップ２では、アクセル開度センサからの信号に基づいて検出されるアクセル開度Ｃｌを読込む。
ステップ３では、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｃｌとから、図４に示すような基本燃料噴射量マップを参照して、基本燃料噴射量Ｍqdrvを設定する。
【００１８】
ステップ４では、基本燃料噴射量Ｍqdrvに対し、水温補正等を含む各種補正を行い、これにより補正後基本燃料噴射量Ｑsol1を得て、処理を終了する。
図５は吸入空気量の検知フローであり、所定時間毎に実行される。
ステップ11では、エアフローメータからの信号に基づいて検出される吸入空気流量Ｑas0-d を読込む。詳しくは、エアフローメータの出力電圧を予め定めた電圧−流量変換テーブルを用いて吸入空気量Ｑas0-d に変換する。
【００１９】
ステップ12では、吸入空気量Ｑas0-d について、次式により加重平均処理を行い、これにより吸入空気量Ｑas0 を得て、処理を終了する。
Ｑas0 ＝Ｑas0 n-1 ×（１−ＫＦ）＋Ｑas0-d ×ＫＦ
但し、ＫＦは定数。
図６はシリンダ吸入空気量（シリンダに吸入される空気量）の演算フローであり、エンジン回転に同期したタイミングで実行される。
【００２０】
ステップ21では、図５のフローによる吸入空気流量Ｑas0 を読込む。
ステップ22では、エンジン回転数Ｎｅを読込む。
ステップ23では、吸入空気量Ｑas0 を、次式により、１吸気当たりの吸入空気量Ｑac0 に単位変換する。
Ｑac0 ＝（Ｑas0 ／Ｎｅ）×ＫＣ
但し、ＫＣは定数。
【００２１】
ステップ24では、次式により、エアフローメータからコレクタまでの輸送遅れ分のディレイ処理を行う。すなわち、Ｌ個前のＱac0 であるＱac0 n-L を読出して、これをＱacn とする。
Ｑacn ＝Ｑac0 n-L
但し、Ｌは定数。
【００２２】
ステップ25では、次式により、コレクタ内のダイナミクス相当の遅れ処理を行い、これによりシリンダ吸入空気量Ｑacを得て、処理を終了する。
Ｑac＝Ｑacn-1 ×（１−ＫＶ）＋Ｑacn ×ＫＶ
但し、ＫＶは定数。
図７はシリンダ吸入ＥＧＲ量（シリンダに吸入されるＥＧＲ量）の演算フローであり、エンジン回転に同期したタイミングで実行される。
【００２３】
ステップ31では、ＥＧＲフローメータからの信号に基づいて検出されるＥＧＲ量Ｑｅを読込む。尚、適宜の予想手段により、ＥＧＲ量Ｑｅを得るようにしてもよい。
ステップ32では、エンジン回転数Ｎｅを読込む。
ステップ33では、ＥＧＲ量Ｑｅを、次式により、１吸気当たりのＥＧＲ量Ｑecn に単位変換する。
【００２４】
Ｑecn ＝（Ｑｅ／Ｎｅ）×ＫＣ
但し、ＫＣは定数。
ステップ34では、次式により、コレクタ内のダイナミクス相当の遅れ処理を行い、これによりシリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑecを得て、処理を終了する。
Ｑec＝Ｑecn-1 ×（１−ＫＶ）＋Ｑecn ×ＫＶ
但し、ＫＶは定数。
【００２５】
図８は最大燃料噴射量の演算フローであり、エンジン回転に同期したタイミングで実行される。このフローが最大燃料噴射量演算手段に相当する。
ステップ41では、エンジン回転数Ｎｅを読込む。
ステップ42では、図９に示すような無過給時の限界空気過剰率テーブルを参照し、エンジン回転数Ｎｅから限界空気過剰率（リッチ限界）Ｋlambn を設定する。
【００２６】
ステップ43では、吸気圧センサからの信号に基づいて検出される吸気圧力Ｐｍを読込む。
ステップ44では、図10に示すような限界空気過剰率圧力補正値テーブルを参照し、吸気圧力Ｐｍから限界空気過剰率圧力補正値Ｋlambp を設定する。
ステップ45では、次式のごとく、限界空気過剰率Ｋlambn をその圧力補正値Ｋlambp により補正して、最終的な限界空気過剰率Ｋlambを算出する。
【００２７】
Ｋlamb＝Ｋlambn ×Ｋlambp
尚、図10のテーブルは、吸気圧力Ｐｍが上昇するにつれ空気密度が高まると、燃料噴霧の貫徹力が相対的に弱まって空気利用率が下がるため、限界空気過剰率（リッチ限界）が悪化する特性に基づくものである。
ステップ46では、図６のフローによるシリンダ吸入空気量Ｑacを読込む。
【００２８】
ステップ47では、図７のフローによるシリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑecを読込む。
ステップ48では、次式により、シリンダ吸入空気量Ｑac、シリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑec、及び、限界空気過剰率Ｋlambに基づいて、最大燃料噴射量Ｑful を算出して、処理を終了する。
Ｑful ＝（Ｑac＋Ｑec×ＫＯＲ）／（Ｋlamb×14.7）
但し、ＫＯＲは定数。
【００２９】
図11は燃料噴射量の設定フローであり、エンジン回転に同期したタイミングで実行される。このフローが燃料噴射量設定手段に相当する。
ステップ51では、図３のフローによる基本燃料噴射量Ｑsol1と、図８のフローによる最大燃料噴射量Ｑful とを読込んで、これらを比較する。
比較の結果、Ｑsol1＜Ｑful のときは、ステップ52へ進んで、Ｑsol1を選択し、燃料噴射量Ｑsol ＝Ｑsol1に設定して、処理を終了する。
【００３０】
逆に、Ｑsol1≧Ｑful のときは、ステップ53へ進んで、Ｑful を選択し、燃料噴射量Ｑsol ＝Ｑful に設定して、処理を終了する。
このように、基本燃料噴射量Ｑsol1と最大燃料噴射量Ｑful とを比較して小さい方を最終的な燃料噴射量Ｑsol とするのであり、この最終的な燃料噴射量Ｑsol に従って燃料噴射ポンプによりエンジンへの燃料噴射量が制御される。
【００３１】
図12は基本目標ＥＧＲ率の演算フローであり、エンジン回転に同期したタイミングで実行される。このフローが目標ＥＧＲ率演算手段に相当する。
ステップ61では、エンジン回転数Ｎｅを読込む。
ステップ62では、図３のフロー中の基本燃料噴射量Ｍqdrvを読込む。
ステップ63では、図13に示すような基本目標ＥＧＲ率マップを参照し、エンジン回転数Ｎｅと基本燃料噴射量Ｍqdrvとから、基本目標ＥＧＲ率Ｍegr を設定して、処理を終了する。
【００３２】
図14は目標ＥＧＲ率の演算（補正）フローであり、エンジン回転に同期したタイミングで実行される。このフローが目標ＥＧＲ率補正手段に相当する。
【００３３】
ステップ101 では、図３のフロー中でエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｃｌとから求めた基本燃料噴射量Ｍqdrvを読込む。
ステップ102 では、図11のフローによる最終的な燃料噴射量Ｑsol を読込む。
【００３４】
ステップ103 では、次式のごとく、基本燃料噴射量Ｍqdrvに対する最終的な燃料噴射量Ｑsol の比として、燃料噴射量の補正率Ｑfhを算出する。
Ｑfh＝Ｑsol ／Ｍqdrv
ステップ104 では、図 15に示すような補正係数テーブルを参照し、燃料噴射量の補正率Ｑfhから、補正係数Ｋを設定する。但し、ここでは、補正係数Ｋ＝燃料噴射量の補正率Ｑfhとしている。
【００３５】
ステップ105 では、次式のごとく、図12のフローによる基本目標ＥＧＲ率Ｍegr に補正係数Ｋ（＝燃料噴射量の補正率Ｑfh）を乗じて、目標ＥＧＲ率Ｔegr を算出する。
Ｔegr ＝Ｍegr ×Ｋ
このように、燃料噴射量の補正率Ｑfhに対応させて、言い換えれば、燃料噴射量を制限した度合に対応させて、目標ＥＧＲ率Ｔegr を減少補正するのである。
【００３６】
目標ＥＧＲ率Ｔegr が設定されると、この目標ＥＧＲ率Ｔegr を得るように、ＥＧＲ弁によりＥＧＲ量が制御される。
次に本発明の他の実施例について説明する。
図 16は目標ＥＧＲ率の演算（補正）フローの第２の実施例であり、図14のフローに代わって実行される。
ステップ201 〜203 は、ステップ101 〜103 と同じであり、基本燃料噴射量Ｍqdrvに対する最終的な燃料噴射量Ｑsol の比として、燃料噴射量の補正率Ｑfh＝Ｑsol ／Ｍqdrvを算出している。
【００３７】
ステップ204 では、アクセル開度Ｃｌを読込む。
ステップ205 では、図 17に示すような補正係数マップを参照し、燃料噴射量の補正率Ｑfhと、アクセル開度Ｃｌとから、補正係数Ｋを設定する。
ここでは、アクセル開度Ｃｌが大であるほど、目標ＥＧＲ率を減少補正するように、補正係数Ｋを小さく設定する。
【００３８】
ステップ206 では、基本目標ＥＧＲ率Ｍegr に補正係数Ｋを乗じて、目標ＥＧＲ率Ｔegr ＝Ｍegr ×Ｋを算出する。
図 18は目標ＥＧＲ率の演算（補正）フローの第３の実施例であり、図14のフローに代わって実行される。
ステップ301 〜303 は、ステップ101 〜103 と同じであり、基本燃料噴射量Ｍqdrvに対する最終的な燃料噴射量Ｑsol の比として、燃料噴射量の補正率Ｑfh＝Ｑsol ／Ｍqdrvを算出している。
【００３９】
ステップ304 では、アクセル開度Ｃｌを読込む。
ステップ305 では、次式のごとく、Ｌ個前のアクセル開度との差をとって、アクセル開度の変化量として、加速度Ａｃｃを算出する。
Ａcc＝Ｃｌ−Ｃｌn-L
但し、Ｌは定数。
【００４０】
ステップ306 では、図 19に示すような補正係数マップを参照し、燃料噴射量の補正率Ｑfhと、加速度Ａccとから、補正係数Ｋを設定する。
ここでは、加速度Ａccが大であるほど、目標ＥＧＲ率を減少補正するように、補正係数Ｋを小さく設定する。
ステップ307 では、基本目標ＥＧＲ率Ｍegr に補正係数Ｋを乗じて、目標ＥＧＲ率Ｔegr ＝Ｍegr ×Ｋを算出する。
【００４１】
図 20は目標ＥＧＲ率の演算（補正）フローの第４の実施例であり、図14のフローに代わって実行される。
基本的には図 18のフローに対応しており、加速度Ａccを検知するステップ404 ，405 の部分のみが異なる。
ステップ404 では、車速センサからの信号に基づいて検出される車速Ｖspを読込む。
【００４２】
ステップ405 では、次式のごとく、Ｌ個前の車速との差をとって、車速の変化量として、加速度Ａｃｃを算出する。
Ａcc＝Ｖsp−Ｖspn-L
但し、Ｌは定数。
このように、車速の変化量によって加速度を検知しても、同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す機能ブロック図
【図２】本発明の実施の形態を示すシステム図
【図３】基本燃料噴射量の演算フローチャート
【図４】基本燃料噴射量マップを示す図
【図５】吸入空気量の検知フローチャート
【図６】シリンダ吸入空気量の演算フローチャート
【図７】シリンダ吸入ＥＧＲ量の演算フローチャート
【図８】最大燃料噴射量の演算フローチャート
【図９】限界空気過剰率テーブルを示す図
【図10】限界空気過剰率圧力補正値テーブルを示す図
【図11】燃料噴射量の設定フローチャート
【図12】基本目標ＥＧＲ率の演算フローチャート
【図13】基本目標ＥＧＲ率マップを示す図
【図14】目標ＥＧＲ率の演算（補正）フローチャート
【図 15 】 補正係数テーブルを示す図
【図 16 】 第２の実施例の目標ＥＧＲ率の演算（補正）フローチャート
【図 17 】 補正係数マップを示す図
【図 18 】 第３の実施例の目標ＥＧＲ率の演算（補正）フローチャート
【図 19 】 補正係数マップを示す図
【図 20 】 第４の実施例の目標ＥＧＲ率の演算（補正）フローチャート
【符号の説明】
１ 燃料噴射ポンプ
２ ＥＧＲ弁
３ コントロールユニット
４ クランク角センサ
５ アクセル開度センサ
６ エアフローメータ
７ ＥＧＲフローメータ
８ 水温センサ
９ 吸気圧センサ
10 車速センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（特にディーゼルエンジン）において燃料噴射量とＥＧＲ（排気還流）量とを制御する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の制御装置として、特公昭６０−５５６９６号公報に示されるように、ＥＧＲをかける運転時に、最大燃料噴射量（正規に演算される燃料噴射量がこれを超えたときに、燃料噴射量を制限する値）を減量補正するようにしたものがある。また、特開昭６３−１４３３４３号公報に示されるように、加速運転時に、最大燃料噴射量を減量補正すると共に、ＥＧＲを停止するようにしたものがある。これらは、ＥＧＲ量大の状態で燃料噴射量が急増すると、スモーク（ＰＭ）が発生することに鑑みてなしたものである。尚、最大燃料噴射量の基本値はエンジン回転数などに応じて設定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようして最大燃料噴射量を減少補正しても、ＥＧＲの有無によって一律に補正するのでは、ＥＧＲ率が変化しても最大燃料噴射量は同じであり、噴射量を絞りすぎて十分な出力が得られなかったり、又は絞りが少なすぎてスモークが発生したりして、排気性能と運転性能との両立が困難であった。
【０００４】
また、目標のＥＧＲ率によって最大燃料噴射量に対する補正量を変えても、過渡時には空気のダイナミクスがあるために、上記と同様なことが生じることがわかった。
本発明は、このような点に鑑み、燃料噴射量及びＥＧＲ量の制御を最適化することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明では、図１に示すように、少なくともエンジン回転数、アクセル開度、吸入空気量、ＥＧＲ量を含むエンジンの運転状態を検知する運転状態検知手段と、エンジン回転数及びアクセル開度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、吸入空気量及びＥＧＲ量に基づいて許容される最大燃料噴射量を演算する最大燃料噴射量演算手段と、基本燃料噴射量と最大燃料噴射量とを比較して小さい方を最終的な燃料噴射量とする燃料噴射量設定手段と、最終的な燃料噴射量に従ってエンジンへの燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、エンジン回転数及び基本燃料噴射量に基づいて目標ＥＧＲ率を演算する目標ＥＧＲ率演算手段と、少なくとも基本燃料噴射量に対する最終的な燃料噴射量の比に応じて、目標ＥＧＲ率を補正する目標ＥＧＲ率補正手段と、目標ＥＧＲ率に従ってＥＧＲ量を制御するＥＧＲ量制御手段とを設けて、内燃機関の制御装置を構成する。
【０００６】
すなわち、吸入空気量及びＥＧＲ量に基づいて最大燃料噴射量を設定するようにして、最大燃料噴射量の設定を最適化する一方、基本燃料噴射量に対する最終的な燃料噴射量の比に応じて、目標ＥＧＲ率を補正するようにして、燃料噴射量の減少側への補正度合を基にＥＧＲ量を減少補正するのである。
請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明において、前記目標ＥＧＲ率補正手段は、基本燃料噴射量に対する最終的な燃料噴射量の比と、アクセル開度とに応じて、目標ＥＧＲ率を補正するものであることを特徴とする。
【０００７】
すなわち、アクセル開度を考慮して、高開度ほど、目標ＥＧＲ率を減少補正するのである。
請求項３に係る発明では、請求項１に係る発明において、前記目標ＥＧＲ率補正手段は、基本燃料噴射量に対する最終的な燃料噴射量の比と、加速度合とに応じて、目標ＥＧＲ率を補正するものであることを特徴とする。
【０００８】
すなわち、加速度合を考慮して、急加速ほど、目標ＥＧＲ率を減少補正するのである。
この場合の加速度合は、請求項４に係る発明のように、アクセル開度の変化量により検知してもよいし、請求項５に係る発明のように、車速の変化量により検知してもよい。
【０００９】
請求項６に係る発明では、請求項１〜請求項５に係る発明において、前記最大燃料噴射量演算手段は、シリンダへ吸入される空気量をＱac、ＥＧＲ量をＱec、限界空気過剰率（リッチ限界）をＫlambとすると、最大燃料噴射量Ｑful を、次式により演算するものであることを特徴とする。
Ｑful ＝（Ｑac＋Ｑec×ＫＯＲ）／（Ｋlamb×14.7）
但し、ＫＯＲは定数。
【００１０】
尚、最大燃料噴射量の演算にＥＧＲ量も考慮するのは、特にディーゼルエンジンの場合には希薄な雰囲気の中で燃焼を行っており、排気にも多くの酸素を含んでいるためである。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、吸入空気量及びＥＧＲ量に基づいて最大燃料噴射量を設定するようにして、最大燃料噴射量の設定を最適化する一方、基本燃料噴射量に対する最終的な燃料噴射量の比に応じて、目標ＥＧＲ率を補正するようにして、燃料噴射量の減少側への補正度合を基にＥＧＲ量を減少補正することで、燃料噴射量及びＥＧＲ量の制御において、排気性能と運転性能との両立を図ることができるという効果が得られる。
【００１２】
また、高地で吸入空気量が減少して最大燃料噴射量が減量されたときでもスモークの発生を防止できる利点がある。
請求項２に係る発明によれば、アクセル開度を考慮して、高開度ほど、目標ＥＧＲ率を減少補正できる。
請求項３に係る発明によれば、加速度合を考慮して、急加速ほど、目標ＥＧＲ率を減少補正できる。
【００１３】
請求項４に係る発明によれば、加速度合をアクセル開度の変化量により的確に把握できる。
請求項５に係る発明によれば、加速度合を車速の変化量により的確に把握できる。
請求項６に係る発明によれば、最大燃料噴射量の設定の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図２はシステム図である。
燃料噴射ポンプ１は、その内部に燃料噴射量制御手段としてのコントロールスリーブ（図示せず）を備え、このコントロールスリーブが、コントロールユニット３からの信号により、モータ等を介して駆動されることで、燃料噴射量が制御される。
【００１５】
ＥＧＲ弁２は、エンジンの排気系と吸気系とを連通するＥＧＲ通路に設けられており、コントロールユニット３からの信号により、負圧作動式の場合は負圧制御用の電磁弁、直動式の場合はステップモータ等を介して駆動されて、ＥＧＲ量制御手段として、目標ＥＧＲ率になるようにＥＧＲ量を制御する。
コントロールユニット３には、運転状態検知手段としての各種センサから信号が入力されている。具体的には、クランク角センサ４、アクセル開度センサ５、エアフローメータ６、ＥＧＲフローメータ７、水温センサ８、吸気圧センサ９、車速センサ10等から信号が入力されている。
【００１６】
ここにおいて、コントロールユニット３は、内蔵のマイクロコンピュータにより、後述するフローチャートに従って、演算処理を行い、燃料噴射ポンプ１とＥＧＲ弁２とを制御する。
図３は基本燃料噴射量の演算フローであり、クランク角センサからの信号をトリガとするなどして、エンジン回転に同期したタイミングで実行される。このフローが基本燃料噴射量演算手段に相当する。
【００１７】
ステップ１（図にはＳ１と記してある。以下同様）、クランク角センサからの信号の周期などに基づいて算出されるエンジン回転数Ｎｅを読込む。
ステップ２では、アクセル開度センサからの信号に基づいて検出されるアクセル開度Ｃｌを読込む。
ステップ３では、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｃｌとから、図４に示すような基本燃料噴射量マップを参照して、基本燃料噴射量Ｍqdrvを設定する。
【００１８】
ステップ４では、基本燃料噴射量Ｍqdrvに対し、水温補正等を含む各種補正を行い、これにより補正後基本燃料噴射量Ｑsol1を得て、処理を終了する。
図５は吸入空気量の検知フローであり、所定時間毎に実行される。
ステップ11では、エアフローメータからの信号に基づいて検出される吸入空気流量Ｑas0-d を読込む。詳しくは、エアフローメータの出力電圧を予め定めた電圧−流量変換テーブルを用いて吸入空気量Ｑas0-d に変換する。
【００１９】
ステップ12では、吸入空気量Ｑas0-d について、次式により加重平均処理を行い、これにより吸入空気量Ｑas0 を得て、処理を終了する。
Ｑas0 ＝Ｑas0 n-1 ×（１−ＫＦ）＋Ｑas0-d ×ＫＦ
但し、ＫＦは定数。
図６はシリンダ吸入空気量（シリンダに吸入される空気量）の演算フローであり、エンジン回転に同期したタイミングで実行される。
【００２０】
ステップ21では、図５のフローによる吸入空気流量Ｑas0 を読込む。
ステップ22では、エンジン回転数Ｎｅを読込む。
ステップ23では、吸入空気量Ｑas0 を、次式により、１吸気当たりの吸入空気量Ｑac0 に単位変換する。
Ｑac0 ＝（Ｑas0 ／Ｎｅ）×ＫＣ
但し、ＫＣは定数。
【００２１】
ステップ24では、次式により、エアフローメータからコレクタまでの輸送遅れ分のディレイ処理を行う。すなわち、Ｌ個前のＱac0 であるＱac0 n-L を読出して、これをＱacn とする。
Ｑacn ＝Ｑac0 n-L
但し、Ｌは定数。
【００２２】
ステップ25では、次式により、コレクタ内のダイナミクス相当の遅れ処理を行い、これによりシリンダ吸入空気量Ｑacを得て、処理を終了する。
Ｑac＝Ｑacn-1 ×（１−ＫＶ）＋Ｑacn ×ＫＶ
但し、ＫＶは定数。
図７はシリンダ吸入ＥＧＲ量（シリンダに吸入されるＥＧＲ量）の演算フローであり、エンジン回転に同期したタイミングで実行される。
【００２３】
ステップ31では、ＥＧＲフローメータからの信号に基づいて検出されるＥＧＲ量Ｑｅを読込む。尚、適宜の予想手段により、ＥＧＲ量Ｑｅを得るようにしてもよい。
ステップ32では、エンジン回転数Ｎｅを読込む。
ステップ33では、ＥＧＲ量Ｑｅを、次式により、１吸気当たりのＥＧＲ量Ｑecn に単位変換する。
【００２４】
Ｑecn ＝（Ｑｅ／Ｎｅ）×ＫＣ
但し、ＫＣは定数。
ステップ34では、次式により、コレクタ内のダイナミクス相当の遅れ処理を行い、これによりシリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑecを得て、処理を終了する。
Ｑec＝Ｑecn-1 ×（１−ＫＶ）＋Ｑecn ×ＫＶ
但し、ＫＶは定数。
【００２５】
図８は最大燃料噴射量の演算フローであり、エンジン回転に同期したタイミングで実行される。このフローが最大燃料噴射量演算手段に相当する。
ステップ41では、エンジン回転数Ｎｅを読込む。
ステップ42では、図９に示すような無過給時の限界空気過剰率テーブルを参照し、エンジン回転数Ｎｅから限界空気過剰率（リッチ限界）Ｋlambn を設定する。
【００２６】
ステップ43では、吸気圧センサからの信号に基づいて検出される吸気圧力Ｐｍを読込む。
ステップ44では、図10に示すような限界空気過剰率圧力補正値テーブルを参照し、吸気圧力Ｐｍから限界空気過剰率圧力補正値Ｋlambp を設定する。
ステップ45では、次式のごとく、限界空気過剰率Ｋlambn をその圧力補正値Ｋlambp により補正して、最終的な限界空気過剰率Ｋlambを算出する。
【００２７】
Ｋlamb＝Ｋlambn ×Ｋlambp
尚、図10のテーブルは、吸気圧力Ｐｍが上昇するにつれ空気密度が高まると、燃料噴霧の貫徹力が相対的に弱まって空気利用率が下がるため、限界空気過剰率（リッチ限界）が悪化する特性に基づくものである。
ステップ46では、図６のフローによるシリンダ吸入空気量Ｑacを読込む。
【００２８】
ステップ47では、図７のフローによるシリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑecを読込む。
ステップ48では、次式により、シリンダ吸入空気量Ｑac、シリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑec、及び、限界空気過剰率Ｋlambに基づいて、最大燃料噴射量Ｑful を算出して、処理を終了する。
Ｑful ＝（Ｑac＋Ｑec×ＫＯＲ）／（Ｋlamb×14.7）
但し、ＫＯＲは定数。
【００２９】
図11は燃料噴射量の設定フローであり、エンジン回転に同期したタイミングで実行される。このフローが燃料噴射量設定手段に相当する。
ステップ51では、図３のフローによる基本燃料噴射量Ｑsol1と、図８のフローによる最大燃料噴射量Ｑful とを読込んで、これらを比較する。
比較の結果、Ｑsol1＜Ｑful のときは、ステップ52へ進んで、Ｑsol1を選択し、燃料噴射量Ｑsol ＝Ｑsol1に設定して、処理を終了する。
【００３０】
逆に、Ｑsol1≧Ｑful のときは、ステップ53へ進んで、Ｑful を選択し、燃料噴射量Ｑsol ＝Ｑful に設定して、処理を終了する。
このように、基本燃料噴射量Ｑsol1と最大燃料噴射量Ｑful とを比較して小さい方を最終的な燃料噴射量Ｑsol とするのであり、この最終的な燃料噴射量Ｑsol に従って燃料噴射ポンプによりエンジンへの燃料噴射量が制御される。
【００３１】
図12は基本目標ＥＧＲ率の演算フローであり、エンジン回転に同期したタイミングで実行される。このフローが目標ＥＧＲ率演算手段に相当する。
ステップ61では、エンジン回転数Ｎｅを読込む。
ステップ62では、図３のフロー中の基本燃料噴射量Ｍqdrvを読込む。
ステップ63では、図13に示すような基本目標ＥＧＲ率マップを参照し、エンジン回転数Ｎｅと基本燃料噴射量Ｍqdrvとから、基本目標ＥＧＲ率Ｍegr を設定して、処理を終了する。
【００３２】
図14は目標ＥＧＲ率の演算（補正）フローであり、エンジン回転に同期したタイミングで実行される。このフローが目標ＥＧＲ率補正手段に相当する。
【００３３】
ステップ101 では、図３のフロー中でエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｃｌとから求めた基本燃料噴射量Ｍqdrvを読込む。
ステップ102 では、図11のフローによる最終的な燃料噴射量Ｑsol を読込む。
【００３４】
ステップ103 では、次式のごとく、基本燃料噴射量Ｍqdrvに対する最終的な燃料噴射量Ｑsol の比として、燃料噴射量の補正率Ｑfhを算出する。
Ｑfh＝Ｑsol ／Ｍqdrv
ステップ104 では、図 15に示すような補正係数テーブルを参照し、燃料噴射量の補正率Ｑfhから、補正係数Ｋを設定する。但し、ここでは、補正係数Ｋ＝燃料噴射量の補正率Ｑfhとしている。
【００３５】
ステップ105 では、次式のごとく、図12のフローによる基本目標ＥＧＲ率Ｍegr に補正係数Ｋ（＝燃料噴射量の補正率Ｑfh）を乗じて、目標ＥＧＲ率Ｔegr を算出する。
Ｔegr ＝Ｍegr ×Ｋ
このように、燃料噴射量の補正率Ｑfhに対応させて、言い換えれば、燃料噴射量を制限した度合に対応させて、目標ＥＧＲ率Ｔegr を減少補正するのである。
【００３６】
目標ＥＧＲ率Ｔegr が設定されると、この目標ＥＧＲ率Ｔegr を得るように、ＥＧＲ弁によりＥＧＲ量が制御される。
次に本発明の他の実施例について説明する。
図 16は目標ＥＧＲ率の演算（補正）フローの第２の実施例であり、図14のフローに代わって実行される。
ステップ201 〜203 は、ステップ101 〜103 と同じであり、基本燃料噴射量Ｍqdrvに対する最終的な燃料噴射量Ｑsol の比として、燃料噴射量の補正率Ｑfh＝Ｑsol ／Ｍqdrvを算出している。
【００３７】
ステップ204 では、アクセル開度Ｃｌを読込む。
ステップ205 では、図 17に示すような補正係数マップを参照し、燃料噴射量の補正率Ｑfhと、アクセル開度Ｃｌとから、補正係数Ｋを設定する。
ここでは、アクセル開度Ｃｌが大であるほど、目標ＥＧＲ率を減少補正するように、補正係数Ｋを小さく設定する。
【００３８】
ステップ206 では、基本目標ＥＧＲ率Ｍegr に補正係数Ｋを乗じて、目標ＥＧＲ率Ｔegr ＝Ｍegr ×Ｋを算出する。
図 18は目標ＥＧＲ率の演算（補正）フローの第３の実施例であり、図14のフローに代わって実行される。
ステップ301 〜303 は、ステップ101 〜103 と同じであり、基本燃料噴射量Ｍqdrvに対する最終的な燃料噴射量Ｑsol の比として、燃料噴射量の補正率Ｑfh＝Ｑsol ／Ｍqdrvを算出している。
【００３９】
ステップ304 では、アクセル開度Ｃｌを読込む。
ステップ305 では、次式のごとく、Ｌ個前のアクセル開度との差をとって、アクセル開度の変化量として、加速度Ａｃｃを算出する。
Ａcc＝Ｃｌ−Ｃｌn-L
但し、Ｌは定数。
【００４０】
ステップ306 では、図 19に示すような補正係数マップを参照し、燃料噴射量の補正率Ｑfhと、加速度Ａccとから、補正係数Ｋを設定する。
ここでは、加速度Ａccが大であるほど、目標ＥＧＲ率を減少補正するように、補正係数Ｋを小さく設定する。
ステップ307 では、基本目標ＥＧＲ率Ｍegr に補正係数Ｋを乗じて、目標ＥＧＲ率Ｔegr ＝Ｍegr ×Ｋを算出する。
【００４１】
図 20は目標ＥＧＲ率の演算（補正）フローの第４の実施例であり、図14のフローに代わって実行される。
基本的には図 18のフローに対応しており、加速度Ａccを検知するステップ404 ，405 の部分のみが異なる。
ステップ404 では、車速センサからの信号に基づいて検出される車速Ｖspを読込む。
【００４２】
ステップ405 では、次式のごとく、Ｌ個前の車速との差をとって、車速の変化量として、加速度Ａｃｃを算出する。
Ａcc＝Ｖsp−Ｖspn-L
但し、Ｌは定数。
このように、車速の変化量によって加速度を検知しても、同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す機能ブロック図
【図２】本発明の実施の形態を示すシステム図
【図３】基本燃料噴射量の演算フローチャート
【図４】基本燃料噴射量マップを示す図
【図５】吸入空気量の検知フローチャート
【図６】シリンダ吸入空気量の演算フローチャート
【図７】シリンダ吸入ＥＧＲ量の演算フローチャート
【図８】最大燃料噴射量の演算フローチャート
【図９】限界空気過剰率テーブルを示す図
【図10】限界空気過剰率圧力補正値テーブルを示す図
【図11】燃料噴射量の設定フローチャート
【図12】基本目標ＥＧＲ率の演算フローチャート
【図13】基本目標ＥＧＲ率マップを示す図
【図14】目標ＥＧＲ率の演算（補正）フローチャート
【図 15 】 補正係数テーブルを示す図
【図 16 】 第２の実施例の目標ＥＧＲ率の演算（補正）フローチャート
【図 17 】 補正係数マップを示す図
【図 18 】 第３の実施例の目標ＥＧＲ率の演算（補正）フローチャート
【図 19 】 補正係数マップを示す図
【図 20 】 第４の実施例の目標ＥＧＲ率の演算（補正）フローチャート
【符号の説明】
１ 燃料噴射ポンプ
２ ＥＧＲ弁
３ コントロールユニット
４ クランク角センサ
５ アクセル開度センサ
６ エアフローメータ
７ ＥＧＲフローメータ
８ 水温センサ
９ 吸気圧センサ
10 車速センサ
Claims (6)
- 少なくともエンジン回転数、アクセル開度、吸入空気量、ＥＧＲ量を含むエンジンの運転状態を検知する運転状態検知手段と、
エンジン回転数及びアクセル開度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、
吸入空気量及びＥＧＲ量に基づいて許容される最大燃料噴射量を演算する最大燃料噴射量演算手段と、
基本燃料噴射量と最大燃料噴射量とを比較して小さい方を最終的な燃料噴射量とする燃料噴射量設定手段と、
最終的な燃料噴射量に従ってエンジンへの燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、
エンジン回転数及び基本燃料噴射量に基づいて目標ＥＧＲ率を演算する目標ＥＧＲ率演算手段と、
少なくとも基本燃料噴射量に対する最終的な燃料噴射量の比に応じて、目標ＥＧＲ率を補正する目標ＥＧＲ率補正手段と、
目標ＥＧＲ率に従ってＥＧＲ量を制御するＥＧＲ量制御手段と、
を含んで構成される内燃機関の制御装置。 - 前記目標ＥＧＲ率補正手段は、基本燃料噴射量に対する最終的な燃料噴射量の比と、アクセル開度とに応じて、目標ＥＧＲ率を補正するものであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
- 前記目標ＥＧＲ率補正手段は、基本燃料噴射量に対する最終的な燃料噴射量の比と、加速度合とに応じて、目標ＥＧＲ率を補正するものであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
- 前記加速度合をアクセル開度の変化量により検知することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
- 前記加速度合を車速の変化量により検知することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
- 前記最大燃料噴射量演算手段は、シリンダへ吸入される空気量をＱac、ＥＧＲ量をＱec、限界空気過剰率をＫlambとすると、最大燃料噴射量Ｑful を、
Ｑful ＝（Ｑac＋Ｑec×ＫＯＲ）／（Ｋlamb×14.7）
但し、ＫＯＲは定数
により演算するものであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
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