JP3692763B2 - ディーゼルエンジンの電子制御燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【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電子制御燃料噴射装置に関し、特に車両の運転状態に基づいて目標噴射量を決定するディーゼルエンジンの電子制御燃料噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トルコン式の自動変速機を備えた車両では、シフト位置がニュートラルやパーキングなどの車両非駆動位置にあるときに比して、ドライブやリバースなどの車両駆動位置にある時のエンジン負荷が大きくなるため、エンジンの回転速度が落ち込む。
【０００３】
そこで、電子制御燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンでは、シフトレバーのシフト位置を検出するセンサ（スイッチ）を設け、シフト位置が車両駆動位置にあるときの目標噴射量を、回転速度や負荷（主にアクセル開度）などの運転状態に基づいて求められる基本目標噴射量（図１（１）のＱbase）に、上記のように負荷が増大する分に見合うだけの所定の補正量を加算した駆動目標噴射量（同図に点線で示したＱdr_dsr) とすることにより、エンジンの回転速度の落ち込みを補っている。
【０００４】
なお、最終的には、エンジンの吸気温度、水温、吸気圧などのパラメータも加味した補正量を加算した目標噴射量としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１（２）に示すシフトレバーの操作に対して、自動変速機内における実際の変速動作の内、特に非駆動位置から駆動位置への変速動作は同図（３）に示すように遅れを生じてしまう。
これは、変速動作が変速機内に配設されたオイルポンプの吐出圧を利用してクラッチプレートを圧接することによって行われ且つこの吐出圧の上昇遅れが生じるためである。
【０００６】
一方、シフト位置を検出するセンサは、シフトレバー操作に対応して速やかに変速信号を発生し、電子制御噴射装置内のコントローラも、その変速信号を受けて速やかに基本目標噴射量（Ｑbase）を上記の駆動目標噴射量（Ｑdr_dsr) に補正する。
その結果、実際のシフト位置が駆動位置に無いにも関わらず、噴射量だけが増量されてしまい、変速操作時の瞬間的な吹け上がりや、スモークの発生を招く。
【０００７】
この場合、変速信号を受けてから増量補正を行うまでに時間差を設けて変速動作の完了タイミングに合わせることも考えられるが、変速動作中も、前述したオイルポンプの吐出圧を昇圧するための負荷の増加があるので、時間差を設けるのでは回転速度の落ち込みを生じるという憾がある。
【０００８】
したがって本発明は、自動変速機付き車両の運転状態検出手段によって検出された運転状態に基づいてコントローラが一定周期で目標噴射量を決定するディーゼルエンジンの電子制御燃料噴射装置において、変速操作時の瞬間的な吹け上がりや、スモークの発生を回転速度を落ち込ませることなく回避することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係るディーゼルエンジンの電子制御燃料噴射装置では、シフトレバーのシフト位置を検出するシフト位置検出手段を備え、該コントローラは、該シフト位置が車両駆動位置にある時の目標噴射量を、車両非駆動位置にある時の目標噴射量よりも所定の補正量だけ加算した駆動目標噴射量とするものであり且つ該シフト位置が該車両非駆動位置から該車両駆動位置に変化したことを検出したとき該目標噴射量を該駆動目標噴射量まで徐々に増量させる。
【００１０】
すなわち本発明は、シフト位置の検出手段により非駆動位置から駆動位置への変速操作が検出されたときに、図１（１）に実線で示す如く、車両非駆動位置の目標噴射量Ｑbaseから車両駆動位置の目標噴射量Ｑdr_dsrへ徐々に（段階的に）増量補正するものである。これにより、実際の変速動作が完了する前に噴射量が増量されてしまう不具合を防止することができる。
【００１１】
増量させる割合は、実験により変速動作の遅れ時間を予め求め、この遅れ時間に対応するように設定すれば良い。
加えて本発明では、上記の変速動作遅れ時間は変速機内のオイルの粘性により変化するため、粘性の代用パラメータとして自動変速機の油温を検出し、この油温に応じて駆動目標噴射量までの増量割合を、低油温時よりも高油温時の方が大きくなるように変化させるようにしている。
【００１２】
また、該コントローラは、該駆動目標噴射量と前回の目標噴射量との差分に該油温センサの検出値に応じて変わる所定の係数を掛けることにより噴射増加量を決定し、該噴射増加量を前回の目標噴射量に加えることにより今回の目標噴射量を決定することができる。
【００１３】
さらに該運転状態検出手段は、エンジンの回転速度及び負荷またはアイドル状態を運転状態として検出することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明に係るディーゼルエンジンの電子制御燃料噴射装置の一実施例を示したもので、ディーゼルエンジン１は一例として４サイクル４気筒直噴エンジンであり、吸気系及び排気系等に設けられた各種センサの出力信号によってコントローラ（ＥＣＭ）２が燃料噴射制御を行うシステムとなっている。
【００１５】
具体的には、エンジン１のクランクシャフト３に固定された欠歯部４を一部に有する等間隔歯車５と電磁結合されるように電磁ピックアップで構成された回転速度センサ６がエンジン１の回転速度（ＮＥ）を検出してコントローラ２に与える。また、アクセルペダル７の踏込量（アクセル開度：ＡＣＬ）をポテンショメータから成るアクセル開度センサ８が検出してコントローラ２に与える。コントローラ２はアナログ信号のアクセル開度をディジタル信号に変換して取り込む。これら回転速度センサ６とアクセル開度センサ８とでエンジン１の最小限度の運転状態検出手段を構成する。
【００１６】
この運転状態検出手段としては、好ましくは吸気管９の吸気圧を検出するように図示の位置に設けた吸気圧センサ１０、及びエンジン１のシリンダ１２上部におけるヘッド１１に設けられエンジン水温を検出するための水温センサ１３、吸気管９の吸気温を検出する吸気温センサ１４などが通常設けられコントローラ２に接続される。
【００１７】
また、シリンダ１２の上部には燃料がシリンダ１２内に直接噴射されるように油圧作動型のユニットインジェクタ１６が設けられている。このインジェクタ１６には、シリンダヘッド１１横に載置されたオイルレール１７を介して高圧オイルポンプ１８から高圧オイルが供給され、また燃料ポンプ１９から低圧の燃料が供給されるように接続されている。高圧オイルはコントローラ２から制御バルブ（ＲＰＣＶ）２０を介して圧力制御される。
【００１８】
すなわち、インジェクタ１６の内部に形成された燃料室に燃料ポンプ１９から比較的低圧の燃料を供給しておき、この燃料をオイルポンプ１８からの高圧オイルによって駆動（ストローク）される増圧プランジャ（図示せず）で加圧することでエンジン回転数に依存しない噴射圧にて燃料噴射を行うものである。なお、このときのオイル圧はセンサ２１ａで検出され、また油温がセンサ２１ｂで検出されてコントローラ２にフィードバックされている。
【００１９】
そして、オイルポンプ１８の高圧オイルをオイルレール１７からインジェクタ１６内の増圧プランジャ受圧面に供給する経路中には電磁弁（図示せず）が配設されており、この電磁弁をコントローラ２からの制御信号により通電（開弁）制御することで燃料噴射が実行される。
【００２０】
すなわち、コントローラ２は、目標噴射量に基づいて、上記電磁弁への通電時間（パルス幅またはデューティ比）を決定し、このパルス幅で上記電磁弁を通電することによりインジェクタ１６からの燃料噴射量を制御する。
なお、２２はエンジン始動を補助するためのグロープラグである。
【００２１】
また、エンジン１の排気管２３から吸気管９にはＥＧＲ（排気ガス再循環）管２４が接続されており、排気ガスの一部を吸気側に戻すことによりエンジン１の燃焼温度を低下させ以て窒素酸化物を減少させている。このＥＧＲ管２４の途中にはＥＧＲ弁２５が設けられている。このＥＧＲ弁２５は真空ポンプ２６による負圧を利用した制御弁（ＥＶＲＶ，ＶＳＶ）２７によってその弁リフト量が制御されるとともにこのリフト量がセンサ２９によって検出されコントローラ２に与えられている。
【００２２】
さらに、自動変速機（図示せず）の作動油圧を検出できる位置に設けられた油圧センサ３０、シフトレバー（図示せず）のシフト位置を検出できる位置に設けられたシフト位置検出スイッチ３１、及びイグニッションキーの位置を検出するキースイッチ３２がコントローラ２に接続されている。
なお、この燃料噴射制御系についての更に詳しい説明は、特表平６−５１１５２７号公報を参照することができる。
【００２３】
図３は、コントローラ２による目標噴射量の演算概念図を示す。
まず、基本目標噴射量算出部▲１▼において、回転速度センサ６で検出された回転速度ＮＥとアクセル開度センサ８で検出されたアクセル開度ＡＣＬから、マップ参照により基本目標噴射量Ｑbaseが求められる。
【００２４】
また、アイドル目標噴射量算出部▲２▼では、水温センサ１３で検出された水温Ｔｗに応じたアイドル目標噴射量Ｑfcを、回転速度ＮＥとアイドル目標回転速度Ｎidleとの偏差に基づくＰＩＤ制御によって補正し、アイドル目標噴射量Ｑidleを求める。
【００２５】
さらに、アイドル判定部▲３▼では、回転速度ＮＥが所定の低速範囲にあり且つ、アクセル開度ＡＣＬが所定低開度（例えば０％）以下にあるときをアイドル状態と判定し、それ以外の時を非アイドル状態と判定する。
【００２６】
そして、切替部▲４▼は、アイドル判定部▲３▼が非アイドル状態と判定した場合には算出部▲１▼からの基本目標噴射量Ｑbaseを選択し、アイドル状態と判定した場合には算出部▲２▼からのアイドル目標噴射量Ｑidleを選択する。そして、選択したいずれの目標噴射量Ｑbase／Ｑidleの場合でも基本目標噴射量Ｑbaseとして出力する。
【００２７】
一方、補正部▲５▼では、本発明による駆動位置補正量Ｑdrの他、吸気温センサ１４で検出されたエンジンの吸気温度Ｔｍに応じた補正量Ｑtmや、センサ２１ａ，２１ｂでそれぞれ検出された油圧及び油温に応じた補正量など、各種の補正量が加算された補正量Ｑcomp（＝Ｑdr＋Ｑtm＋…）が求められる。
【００２８】
この補正量Ｑcompを切替部▲４▼からの基本目標噴射量Ｑbaseに加算（場合によっては減算）することで、図１（１）に示す最終目標噴射量Ｑdsrを決定する。
このような目標噴射量の演算をコントローラ２は一定時間周期で行う。また、コントローラ２は、各気筒の燃料噴射前の所定クランク角になると、割り込み処理により上記の最終目標噴射量Ｑdsrに基づいてインジェクタ１６の電磁弁のパルス幅を決定する。
【００２９】
図４には、図３に示した補正部▲５▼において求めた補正量Ｑcomp（＝Ｑdr＋Ｑtm＋…）の内、本発明に直接関係する駆動位置補正量Ｑdrを算出するためのフローチャートが示されている。
【００３０】
このフローチャートにおいては、まず、ステップＳ１で、シフト位置検出スイッチ部３１がシフトレバー（図示せず）のドライブ位置に対応したスイッチまたはリバース位置に対応したスイッチの、いずれかがONとなっているか否かを確認し、いずれかがONのときはステップＳ２へ進む。
【００３１】
ステップＳ２では、コントローラ２に予め設定してある駆動位置補正量Ｑdr_dsr（図１（１）の点線位置）と、前回の本ルーチンで算出した駆動位置補正量Ｑdr_bfrとの差分ΔＱdrを求める。なお、最初はアイドル状態であるので、最初の駆動位置補正量Ｑdr_bfrはゼロであり、したがって同図に示す如く基本目標噴射量Ｑbaseから補正する形になる。
【００３２】
ステップＳ３では、上記の差分ΔＱdrが所定量ΔＱd_Lv以上あるか否か、すなわち補正工程が終わりに近づいているか否かを判定し、所定量以上の時は補正工程中であるので、ステップＳ４に進む。
【００３３】
ステップＳ４では、油温センサ３０で検出した自動変速機の作動油温ＴoilAT に応じて、コントローラ２に予め用意されているマップ等を参照して補正係数Ｋdrを求める。この補正係数Ｋdrは、作動油温ＴoilATに応じて該駆動目標噴射量Ｑdr_dsrまでの増量割合を、低油温時よりも高油温時の方が大きくなるように決定められている。これは、低油温時の方が図１（２）及び（３）に示した変速信号の発生から実変速動作へ移行するための遅れ時間が長いためである。
【００３４】
この後、ステップＳ５では、該補正係数Ｋdrを上記の差分ΔＱdrに掛けた噴射増加量を前回の補正量Ｑdr_bfrに加算して新たな駆動位置補正量Ｑdrを求める。
ステップＳ３において上記の差分ΔＱdrが所定量ΔＱd_Lv以下の時は、ステップＳ６に進んで本来の駆動位置補正量Ｑdr_dsrを新たな駆動位置補正量Ｑdrとする。
【００３５】
また、ステップＳ１でドライブ・リバースいずれのスイッチもOFF の時は、ステップＳ７へ進んで駆動位置補正量Ｑdrを“０”とする。
ステップＳ８では、ステップＳ５〜Ｓ７のいずれかで決定された駆動位置補正量Ｑdrを、前回の補正量Ｑdr_bfrとして保存し、本ルーチンを終了する。
【００３６】
以上のようにして決定される駆動位置補正量Ｑdrを、目標噴射量の演算毎に、回転速度ＮＥやアクセル開度ＡＣＬなどに基づいて決定される基本目標噴射量Ｑbaseに加算することで、最終目標噴射量Ｑdsrが徐々に増量され、図１に示すような補正がなされる。
【００３７】
なお、上記の実施例では、目標噴射量で制御を行っているが、インジェクタ内の電磁弁に対するコマンドパルスのパルス幅（デューティ比）を補正してもよいことは言うまでもない。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係るディーゼルエンジンの電子制御燃料噴射装置は、実際の変速動作の遅れに伴うエンジン回転の吹け上がりやスモークの発生をタイミング調整を必要とせずに防止することができる。
【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電子制御燃料噴射装置の原理説明図である。
【図２】本発明に係るディーゼルエンジンの電子制御燃料噴射装置の一実施例を示したシステム構成図である。
【図３】本発明に係るディーゼルエンジンの電子制御燃料噴射装置の動作を概念的に示したブロック図である。
【図４】本発明に係るディーゼルエンジンの電子制御燃料噴射装置におけるコントローラで実行される制御プログラムのフローチャート図である。
【符号の説明】
１はディーゼルエンジン、２はコントローラ（ＥＣＭ）、３はクランクシャフト、４は欠歯部、５は歯車、６は回転速度センサ、７はアクセルペダル、８はアクセル開度センサ、９は吸気管、１０は吸気圧センサ、１１はシリンダヘッド、１２はシリンダ、１３は水温センサ、１４は吸入スロットル弁、１５はスロットル弁位置センサ、１６はインジェクタ、１７はオイルレール、１８はオイルポンプ、１９は燃料ポンプ、２０は制御弁、２１ａは油圧センサ、２１ｂは油温センサ、２２はグロープラグ、２３は排気管、２４はＥＧＲ管、２５はＥＧＲ弁、２６は真空ポンプ、２７は負圧制御弁（ＥＶＲＶ）、２９は負圧センサ、３０は自動変速機の油温センサ、３１はシフト位置検出スイッチ、３２はイグニッションキースイッチ部、をそれぞれ示す。
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (3)

1. 自動変速機付き車両の運転状態検出手段によって検出された運転状態に基づいてコントローラが一定周期で目標噴射量を決定するディーゼルエンジンの電子制御燃料噴射装置であって、シフトレバーのシフト位置を検出するシフト位置検出手段を備え、該コントローラは、該シフト位置が車両駆動位置にある時の目標噴射量を、車両非駆動位置にある時の目標噴射量よりも所定の補正量だけ加算した駆動目標噴射量とするものであり且つ該シフト位置が該車両非駆動位置から該車両駆動位置に変化したことを検出したとき該目標噴射量を該駆動目標噴射量まで徐々に増量補正させるディーゼルエンジンの電子制御燃料噴射装置において、
   該自動変速機の変速作動オイルの温度を検出する油温センサをさらに備え、該コントローラが、該油温センサの検出値に応じて該駆動目標噴射量までの増量割合を、低油温時よりも高油温時の方が大きくなるように決定することを特徴としたディーゼルエンジンの電子制御燃料噴射装置。
2. 請求項１において、
   該コントローラが、該駆動目標噴射量と前回の目標噴射量との差分に該油温センサの検出値に応じて変わる所定の係数を掛けることにより噴射増加量を決定し、該噴射増加量を前回の目標噴射量に加えることにより今回の目標噴射量を決定することを特徴としたディーゼルエンジンの電子制御燃料噴射装置。
3. 請求項１において、
   該運転状態検出手段が、エンジンの回転速度及び負荷またはアイドル状態を運転状態として検出することを特徴としたディーゼルエンジンの電子制御燃料噴射装置。

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