JPH09151761A

JPH09151761A - 内燃機関の燃料制御装置

Info

Publication number: JPH09151761A
Application number: JP7314122A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Masui; 孝年増井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-12-01
Filing date: 1995-12-01
Publication date: 1997-06-10

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジンＥＧＲ系の応答遅れによる加速時の
排気黒煙の発生を防止しつつ、良好な加速性能を維持す
る。【解決手段】ディーゼルエンジン１の燃料噴射量を制
御するエンジン制御回路（ＥＣＵ）３０を設ける。ＥＣ
ＵはＥＧＲ制御弁９の開度をエンジン運転状況に応じて
調節し、エンジンの排気最循環量を制御するとともに、
エンジン加速時にはエンジン１回転毎に一定量ずつ燃料
噴射量を増量するなまし制御を行う。これにより、吸気
系の残留ＥＧＲガスの置換程度に応じて加速時の燃料噴
射量が増量され、黒煙の発生を防止しつつ良好な加速性
を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料制
御装置に関し、特に排気ガスの一部を吸気系に還流する
ためのＥＧＲ装置を有する内燃機関の燃料制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】機関排気の一部を機関吸気系に還流さ
せ、機関への新気の流入を制限することにより、機関燃
焼温度やポンピングロスを低下させるＥＧＲ（排気ガス
再循環）装置が一般に用いられており、例えばディーゼ
ルエンジンにおいては、通常の運転状態では空気過剰燃
焼が行われているため、通常運転中は比較的多量の排気
ガス再循環が行われる。ところが、排気ガス再循環を行
う機関では、機関加速時等に機関への燃料供給量を加速
状態に応じて急激に増加させた場合、排気ガス再循環を
実施したままだと、機関への燃料供給量に対して新気の
供給量が不足してしまい、加速時に不完全燃焼が生じ排
気黒煙が発生する問題がある。

【０００３】この、加速時の排気黒煙発生の問題を防止
するため機関加速時に排気ガスの再循環を停止するとと
もに、加速時の燃料増量を減量補正することにより排気
黒煙の発生を防止する燃料制御技術が知られている。こ
の種の燃料制御技術の例としては、例えば特開昭６４−
６６４４７号公報に記載されたものがある。同公報はＥ
ＧＲ装置を有するディーゼルエンジンの燃料噴射量制御
に関するものであり、加速時に排気ガス再循環が停止さ
れてから所定の時間は排気ガス再循環停止前の状態に基
づいた減量補正値を用いて、加速時の燃料増量の減量補
正を一定に維持し、所定時間経過後は上記減量補正値を
一定時間が経過する毎に減少せしめるようにしたもので
ある。

【０００４】一般に排気ガス再循環量を制御するＥＧＲ
制御弁は作動応答遅れがあり、ＥＧＲ制御弁の停止信号
入力後、完全に閉弁するまでに多少の時間を要する。こ
のため、排気ガス再循環停止後も機関吸気系に供給され
る排気ガス量は直ちにゼロにはならず時間とともに徐々
に減少する傾向を示す。従って、機関加速時に排気ガス
再循環停止と同時に機関への燃料を増量したのでは、機
関に供給される新気の量が十分に増大する前に燃料供給
量が増大してしまい、加速初期に排気黒煙が発生する問
題が生じる。

【０００５】上記特開昭６４−６６４４７号公報記載の
燃料噴射制御は、加速初期に排気ガス再循環停止後一定
時間は加速時の燃料増量を一定量減量補正し、その後時
間の経過とともに徐々に燃料供給量を増大するようにし
て、機関に流入する新気流量の増大に応じて燃料供給量
が増加させ、加速初期の排気黒煙発生の防止を図ってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開昭
６４−６６４４７号公報の燃料噴射制御では、加速時の
燃料増量の減量補正が排気ガス再循環停止時後の機関運
転状態とは無関係に、排気ガス再循環停止後の経過時間
のみに基づいて行われるため、必ずしも適切な減量補正
を行うことができない問題がある。

【０００７】例えば、機関が吸入空気量が少ない状態で
運転されているような場合は、吸気系内の残留排気ガス
やＥＧＲ制御弁の応答遅れにより吸気系に供給された排
気ガスが、新気によって置換されるまでに比較的長い時
間を要する。このため、排気ガス再循環停止後も吸気系
内の新気の量は徐々にしか増大しないので、比較的長時
間燃料の減量補正を行う必要がある。しかし、機関吸入
空気量が大きい場合には、吸気系内の残留排気ガスやＥ
ＧＲ制御弁作動遅れにより供給された排気ガスは短時間
で新気に置換され、吸気系内の新気の量は直ちに増大す
るようになり、減量補正を短時間で終了しても黒煙発生
等の問題は生じない。

【０００８】このため、上記特開昭６４−６６４４７号
公報の燃料噴射制御のように、排気ガス再循環停止後の
機関運転状態とは無関係に排気ガス再循環停止後の経過
時間のみに基づいて一律な減量補正をおこなっている
と、例えば実際にはまだ吸気系の残留排気ガスが完全に
新気に置換されていないにもかかわらず燃料の減量補正
が終了してしまい、加速時の排気黒煙が発生するような
場合が生じる。また、この問題を防止するために余裕を
みて燃料の減量補正を行う時間を長く設定すると、運転
条件によっては吸気系の残留排気ガスが新気に置換され
たにもかかわらず、不必要な減量補正が継続し機関の加
速性が悪化する問題を生じる場合がある。

【０００９】そこで、本発明は上記問題に鑑み、機関運
転状態による吸気系の残留排気ガスの置換の程度を考慮
し、この置換の程度に応じた加速時の燃料減量補正を行
うことが可能な内燃機関の燃料制御装置を提供すること
を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、機関吸
気系に機関排気ガスの一部を還流させるＥＧＲ装置を有
する内燃機関の燃料制御装置であって、機関の運転状態
に応じて設定される量の排気ガスを吸気系に還流させる
ＥＧＲ制御手段と、機関に供給される燃料の量を機関の
運転状態に応じて基本燃料量を設定する基本燃料量設定
手段と、機関が加速状態にあることを検出する加速検出
手段と、機関が加速状態にあることが検出されたとき
に、機関吸気系内における残留排気ガスと新気との置換
の程度に応じて前記基本燃料量を減量補正する加速時な
まし手段と、を備えた内燃機関の燃料制御装置が提供さ
れる。

【００１１】すなわち、本発明の燃料制御装置では、吸
気系内の残留排気ガスと新気との置換程度に応じて燃料
の減量補正が行われるため、運転条件にかかわらず加速
時の燃料減量補正に過不足が生じない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
一実施形態について説明する。図１は、本発明を排気過
給機付ディーゼルエンジンに適用した場合の実施形態の
概略構成を示す図である。図１において、１はディーゼ
ルエンジン、２、３はそれぞれエンジン１の吸気通路と
排気通路、５はターボ過給機を示している。また、本実
施形態ではエンジン１の排気の一部を吸気通路２のサー
ジタンク２ａに還流させるＥＧＲ装置が設けられてい
る。ＥＧＲ装置は、排気通路３と吸気通路２のサージタ
ンク２ａとを接続するＥＧＲ通路７、及びＥＧＲ通路７
上に設けられたＥＧＲ制御弁９とを備えている。図１に
９ａで示すのは、ＥＧＲ制御弁９を駆動する負圧アクチ
ュエータ、ステッパモータ等の適宜な形式のＥＧＲアク
チュエータである。本実施形態では、後述するようにエ
ンジン１の制御回路３０はエンジン１の燃料噴射量に応
じてＥＧＲアクチュエータ９ａを駆動し、ＥＧＲ制御弁
９の開度を調節する。これにより、ＥＧＲ通路７を通っ
てエンジンの排気通路３から吸気通路２に還流する最循
環排気（以下「ＥＧＲガス」という）の量が制御され
る。

【００１３】図１に３０で示すのは、エンジン１の制御
回路（ＥＣＵ）である。本実施形態ではＥＣＵ３０は、
ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダム
アクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）
３４、及び入力ポート３５、出力ポート３６を相互に双
方向性バス３１で接続した公知の形式のディジタルコン
ピュータとして構成されている。ＥＣＵ３０は、エンジ
ン１の燃料噴射制御等の基本制御を行う他、本実施形態
ではＥＧＲ制御弁９の開度を制御するＥＧＲ制御や、加
速時に吸気通路内のＥＧＲガスの置換程度に応じて燃料
噴射量を減量補正する後述のなまし制御等の各制御を行
う。

【００１４】これらの制御のため、ＥＣＵ３０の入力ポ
ート３５には、吸気通路のサージタンク２ａに設けられ
た吸気圧センサ１１から吸気管圧力に応じた電圧信号
が、またアクセルペダル（図示せず）に設けたアクセル
開度センサ１５から運転者のアクセルペダル踏み込み量
に応じた電圧信号が、それぞれＡＤ変換器２１を介して
入力されている他、エンジン１のクランク軸（図示せ
ず）に配置された回転数センサ１３からエンジン１の回
転速度を表すパルス信号が入力されている。

【００１５】また、ＥＣＵ３０の出力ポート３６は、エ
ンジン１の各気筒の燃料噴射弁（図示せず）に駆動回路
２３を介して接続され、エンジンへの燃料噴射量を制御
するとともに、ＥＧＲ制御弁９のアクチュエータ９ａに
接続され、ＥＧＲ制御弁９の開度を制御している。次
に、本実施形態のＥＧＲ制御について説明する。本実施
形態では、空気過剰率相当値λ′に対して吸気ＥＧＲ率
Ｅ_Rが図２に示す変化特性を示すようにＥＧＲガス量が
制御される。ここで、ＥＧＲ率Ｅ_Rは、エンジン１の１
回転当たりに供給されるＥＧＲガス量Ｑｇ（グラム／回
転）とエンジン１回転当たりの吸気量合計（新気量Ｑａ
（グラム／回転）とＥＧＲガス量Ｑｇとの合計量）との
比として定義される。すなわち、Ｅ_R＝Ｑｇ／（Ｑａ＋
Ｑｇ）となる。

【００１６】また、空気過剰率相当値λ′は、エンジン
１回転当たりの吸気量合計と、エンジン１回転当たりの
実際の燃料噴射量Ｑｆ_(fin)に対して燃焼室内の混合気
の空燃比を理論空燃比とするために必要とされる空気量
Ｑｒ_(fin)との比として定義される。すなわち、λ′＝
（Ｑａ＋Ｑｇ）／Ｑｒ_(fin)となる。なお、Ｑｒ_(fin)
の値は、Ｑｒ_(fin)＝（Ｑｆ_(fin)×Ｓ_a×γ×ｎ／
２）／１０００（グラム／回転）として求められる。こ
こで、Ｓ_aは理論空燃比（例えばＳ_a＝１４．７）、γ
は燃料比重（例えばγ＝０．８７程度）、ｎは機関の気
筒数である。

【００１７】図２に示すように、本実施形態のＥＧＲ率
Ｅ_Rの変化特性は、空気過剰率相当値λ′が大きい領
域ではＥ_Rは大きな値をとり、λ′が低下するにつれて
比較的緩やかに減少し、λ′が小さい領域では、λ′
の低下とともにＥ_Rは急激に減少し、λ′が所定値λ
₀に到達するとＥ_Rはゼロ（ＥＧＲ制御弁９が全閉）に
なるように設定される。

【００１８】すなわち、本実施形態ではλ′が大きい領
域（燃料噴射量Ｑｆ_(fin)が小さい領域）ではできるだ
け多量のＥＧＲガスをエンジンに供給し、ＮＯ_Xの発生
を抑制するとともに、λ′が小さい領域（燃料噴射量Ｑ
ｆ_(fin)が大きい領域）ではλ′の低下に応じてＥＧＲ
ガス量を減らし、吸気中の新気の量を相対的に増やすこ
とにより排気黒煙の発生を防止している。なお、λ₀は
λ′≒１．２５程度となる値（この場合、ＥＧＲ率はゼ
ロになるため空気過剰率λの値と空気過剰率相当値λ′
との値は等しくなる）とされる。

【００１９】また、後述するように黒煙発生防止のため
燃料噴射量には、エンジンへの新気供給量Ｑａに応じた
上限値Ｑｆ_(ful)が設定されるが、上記λ₀における実
際の燃料噴射量Ｑｆ_(fin)の値はＱｆ_(ful)より小さい
値に設定される。すなわち、実際の燃料噴射量Ｑｆ
_(fin)が増大して行くと、ＥＧＲ率は低下しＱｆ_(fin)
がＱｆ_(ful)に到達する前に必ずＥＧＲ制御弁９が全閉
になる。

【００２０】なお、図２に、λ_(ful)で示したのは、Ｑ
ｆ_(fin)＝Ｑｆ_(ful)となったときのλ′に相当する値
である。図３は、上述の燃料噴射量上限値Ｑｆ_(ful)と
Ｑａとの関係を示す図である。前述のように、Ｑｆ
_(ful)は新気供給量Ｑａに対して黒煙が発生しない最大
燃料量として与えられ、空気過剰率λ_(ful)＝Ｑａ／Ｑ
ｒ_(ful)が１．２５近傍の値で、かつλ_(ful)＜１．２
５の一定値に設定されている。（Ｑｒ_(ful)は燃料噴射
量上限値Ｑｆ_(ful)に対して理論空燃比を得るために必
要な空気量）このため、図３に示すように、Ｑｆ_(ful)
の値は新気供給量Ｑａに略比例した値に設定される。

【００２１】次に、図４を用いて、図２のＥＧＲ率の変
化特性を得るためのＥＧＲ制御弁９の開度制御について
説明する。図２で説明したように、ＥＧＲ率の変化特性
は、燃料噴射量Ｑｆ_(fin)が上限値Ｑｆ_(ful)に到達す
る手前でＥＧＲ率Ｅ_Rがゼロになるように設定する必要
がある。このため、ＥＧＲ制御弁９の目標開度もＱｆ
_(ful)とＱｆ_(fin)との両方を考慮して設定する必要が
ある。このため、本実施形態では、ＥＧＲ制御弁９の目
標開度をＱｆ_(fin)とＱｆ_(ful)との比Ｒ（燃料量パラ
メータ）を用いて設定するようにしている。

【００２２】図４は、ＥＧＲ制御弁開度目標値ＥＶとＲ
（Ｒ＝Ｑｆ_(fin)／Ｑｆ_(ful)）との関係を示してい
る。図４に示すように、開度目標値ＥＶは、燃料量パラ
メータＲの値が１．０（すなわち、Ｑｆ_(fin)＝Ｑｆ
_(ful)となる点）付近で急激に減少してＲ＝Ｒ₀（但
し、Ｒ＜１．０）で０になるが、それ以外のＲ＜＜１．
０の領域では開度目標値ＥＶは略一定の値になるように
設定される。

【００２３】図４のようにＥＧＲ制御弁開度目標値ＥＶ
を設定したときに図２に示したＥＧＲ率Ｅ_Rの特性が得
られる理由について以下に説明する。本実施形態では、
エンジン１にはターボ過給機５が設けられている。この
ため、エンジン１の過給圧は排気ガスのエネルギが大き
い程、すなわち機関に供給される燃料の量が大きい程増
大する。従って、定常状態では燃料噴射量Ｑｆ_(fin)が
増加するとエンジン１回転当たりの新気吸入量Ｑａもそ
れに応じて増加することになる。Ｑｆ_(fin)の増加によ
りＥＧＲ率Ｅ_Rが低下した場合、Ｑａの値が一定であれ
ばＥＧＲガス量も低下するはずであるが、実際にはＱｆ
_(fin)の増加とともに過給圧が上昇し新気量Ｑａが増加
するため、Ｑａの増加に応じてＥＧＲガス量も増加する
必要がある。

【００２４】このため、図２のＱｆ_(fin)が小さい領域
（空気過剰率相当値λ′が大きい領域）のようにλ′の
変化に対するＥＧＲ率Ｅ_Rの変化が比較的小さい領域で
は、Ｑｆ_(fin)が増加した場合でも、ＥＧＲ率目標値の
低下によるＥＧＲガス量の減少と、新気量Ｑａの増加に
よるＥＧＲガス量の増加とが互いに相殺するため、Ｑｆ
_(fin)が変化してもＥＧＲガス量は殆ど変化しなくな
る。このため、図４に示すように、Ｑｆ_(fin)が小さい
領域（Ｒ＜＜１．０の領域）では、燃料量パラメータＲ
が変化しても制御弁開度目標値ＥＶは殆ど変化しない。

【００２５】一方、図２に示すようにＱｆ_(fin)の値が
増加してλ′の値がλ_(ful)に近づくにつれて、ＥＧＲ
率Ｅ_Rは急激に減少する。このため、この領域では新気
量Ｑａの増加よりＥＧＲ率Ｅ_Rの減少の方が大きくな
り、Ｑｆ_(fin)が増加するとＥＧＲガス量を大きく減少
させる必要が生じる。このため、図４に示すように、Ｑ
ｆ_(fin)の値がＱｆ_(ful)に近づくと（Ｒの値が１．０
に近づくと）、燃料量パラメータＲの値の変化に対して
制御弁開度目標値ＥＶの値は急激に減少する。

【００２６】従って、燃料パラメータＲに基づいて、Ｅ
ＧＲガス量目標値（ＥＧＲ制御弁開度目標値ＥＶ）を、
図４に示したように制御することにより、図２に示した
ＥＧＲ率Ｅ_Rの特性を得ることができる。本実施形態で
は、ＥＣＵ３０は一定時間毎に実行される図示しないル
ーチンにより、後述する燃料噴射制御ルーチンで設定さ
れる燃料噴射量Ｑｆ_(fin)とＱｆ_(ful)との比Ｒを算出
し、図４に基づいてＥＧＲ制御弁９の開度ＥＶを決定
し、ＥＧＲ制御弁９のアクチュエータ９ａに開度指令信
号を出力する。これにより、燃料量パラメータＲの値に
応じて制御弁開度ＥＶが設定され、図２のＥＧＲ率変化
特性を得ることができる。

【００２７】ところで、実際の運転において、ＥＧＲ率
がエンジンの運転状態にかかわらず常に図２に示した値
に制御されていれば黒煙発生等の問題は生じないはずで
ある。ところが、実際には定常運転時以外の過渡運転時
（例えばエンジンの加速時）のように、エンジンの運転
状態が刻々と変化するような場合には、現実のＥＧＲ率
を図２の値に常に維持することは困難な場合が生じる。

【００２８】例えば、図２においてＥＧＲ率Ｅ_Rが大き
く変化するような場合、吸気系には既に供給された残留
ＥＧＲガスが存在するため、実際のＥＧＲ率が変化して
目標ＥＧＲ率にになるまでに遅れ時間が生じる。また、
この遅れ時間は一定ではなく、エンジン１回転当たりの
新気供給量Ｑａとエンジン回転数ＮＥとに大きく影響さ
れる。すなわち、新気供給量Ｑａやエンジン回転数ＮＥ
が大きければ、残留ＥＧＲガスと新気との置換が短時間
で行われるため運転条件が大きく変化した場合でも実際
のＥＧＲ率は殆ど遅れなく図２の目標ＥＧＲ率に到達す
るが、ＱａやＮＥが小さい場合には、実際のＥＧＲ率が
目標ＥＧＲ率に到達するまでに比較的長い時間を要す
る。

【００２９】このため、エンジン加速時等に燃料噴射量
Ｑｆ_(fin)を急激に増大させると、残留ＥＧＲガスと新
気との置換に長時間を要するような場合には、実際のＥ
ＧＲ率が図２の値まで低下していないにもかかわらずＱ
ｆ_(fin)のみが増加してしまい、燃料量が過剰になり排
気黒煙が発生する問題が生じるのである。一方、前述の
ように加速時に一律に燃料噴射量Ｑｆ_(fin)の増加速度
を低く設定してしまうと、逆に残留ＥＧＲガスと新気と
の置換が短時間で行われるような場合には、必要以上に
燃料噴射量Ｑｆ_(fin)の増加を遅らせる結果となり、加
速性の悪化等の問題が生じる。

【００３０】上記問題を防止するために、本実施形態で
は機関吸気系内の残留ＥＧＲガスの置換の程度（置換に
要する時間）に応じた加速時の燃料噴射量の減量補正を
行い、ＥＧＲガスの置換の程度に応じて燃料噴射量の増
加を抑制することにより上記問題を解決している。以
下、本実施形態の加速時の燃料噴射減量補正（なまし制
御）について説明する。上述のように吸気系内の残留Ｅ
ＧＲガスの置換の程度は、エンジン回転数ＮＥと新気量
Ｑａとにより変化する。図５は、残留ＥＧＲガスの置換
の程度（置換に要する時間）Ｔ_Rの変化傾向を、エンジ
ン回転数ＮＥとエンジン１回転当たりの新気吸入量Ｑａ
とをパラメータとして表した図である。

【００３１】図５縦軸はＥＧＲガス量を一定とした場合
の残留ＥＧＲガスの置換程度（置換に要する時間）Ｔ_R
を、横軸はエンジン１回転当たりの新気吸入量Ｑａを示
している。また、図中、ＮＥ１からＮＥ３のカーブは回
転数を一定としたときのＴ_RとＱａとの関係を示してお
り、回転数相互の関係はＮＥ１＞ＮＥ２＞ＮＥ３となっ
ている。

【００３２】図５に示すように置換程度Ｔ_Rは、ＥＧＲ
ガス量が一定の条件下では、エンジン回転数ＮＥが同一
であればエンジン一回転当たりの新気吸入量Ｑａが大き
いほど小さくなる。また、新気吸入量Ｑａが同一であれ
ば、略エンジン回転数に逆比例して小さくなる。図５は
ＥＧＲガス量一定の条件での置換程度Ｔ_Rを示している
が、本実施形態では図２に基づいてＥＧＲ率Ｅ_Rが制御
されている。このため、実際には新気吸入量Ｑａが増大
すると、それに応じてＥＧＲガス量も増加するので、実
際には回転数一定の条件下では置換時間Ｔ_RはＱａが変
化しても殆ど変化しない。このため、本実施形態では置
換程度Ｔ_Rは略エンジン回転数ＮＥのみに逆比例して変
化することになる。すなわち、本実施形態ではエンジン
回転数が高ければ短時間で残留ＥＧＲガスの置換が行わ
れるため燃料噴射量の増加速度を大きく設定することが
可能であり、また、逆にエンジン回転数が低ければ残留
ＥＧＲガスの置換に時間を要するため、燃料噴射量の増
加速度を小さく抑制する燃料の減量補正（なまし制御）
が必要となる。

【００３３】上記のように、置換程度Ｔ_Rに応じた燃料
のなまし制御は、エンジン加速時に、単位時間当たりの
燃料増加量が機関回転数ＮＥに比例するように制御する
ことにより達成可能である。このためには、加速時に一
定時間毎に燃料を増加させ、この１回当たりの増加量
を、機関回転数に比例して増大させるようにしても良
い。しかし、この場合燃料の増加量を一定時間毎に変更
する操作が必要となるため、制御がやや複雑になる問題
がある。そこで、本実施形態では１回当たりの燃料増加
量は一定値に固定し、エンジン加速時にエンジン１回転
毎に燃料噴射量をこの一定値ずつ増加させるようにして
なまし制御を行っている。エンジン一回転毎に燃料を増
大させる操作を行うことにより、エンジン回転数に比例
して単位時間当たりの燃料噴射量増加が行われる回数も
増加するため、一回の燃料増加量を固定した場合には、
エンジン回転数に比例した単位時間当たりの燃料噴射量
増加速度が得られる。このため、簡易な制御で残留ＥＧ
Ｒガスの置換程度に応じた燃料のなまし制御を行うこと
が可能となっている。

【００３４】図６、図７は、本実施形態の燃料噴射制御
を示すフローチャートである。本実施形態では図６のル
ーチンはＥＣＵ３０により、エンジン１のクランク軸１
回転毎に実行される。図６においてルーチンがスタート
すると、ステップ６０１では、図１の吸気圧センサ１
１、回転数センサ１３、アクセル開度センサ１５から、
吸気管圧力ＰＭ、エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度θ
が、それぞれ読み込まれる。

【００３５】次いで、ステップ６０３では、上記により
読み込んだエンジン回転数ＮＥとアクセル開度θとに基
づいて、基本燃料噴射量Ｑｆ_(gov)が算出される。図８
は、本実施形態におけるＱｆ_(gov)とエンジン回転数Ｎ
Ｅ、アクセル開度θとの関係を示す図である。図８に示
すように、基本燃料噴射量Ｑｆ_(gov)は、機関回転数Ｎ
Ｅが同一であればアクセル開度θが大きいほど大きな値
をとり、アクセル開度θが同一であれば機関回転数ＮＥ
が低いほど大きな値に設定される。

【００３６】図８の各Ｑｆ_(gov)の値は、ＮＥとθとを
パラメータとして用いた数値マップの形で予めＥＣＵ３
０のＲＯＭ３２に格納されており、ステップ６０３で
は、ステップ６０１で読み込んだＮＥとθとを用いて、
この数値マップからＱｆ_(gov)の値が読みだされる。次
いで、ステップ６０５では、ステップ６０１で読み込ん
だ吸気管圧力ＰＭと回転数ＮＥとからエンジンの１回転
当たりの新気吸入量Ｑａが算出される。公知のように、
ディーゼルエンジンではエンジン１回転当たりの新気吸
入量は、吸気管圧力ＰＭとエンジン回転数ＮＥとから一
義的に決定される。本実施形態では、予めＰＭとＮＥと
の条件を変えて計測したＱａの値を、ＰＭとＮＥとを用
いた数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭ３２に格納し
てあり、ステップ６０５では、この数値マップに基づい
て新気吸入量Ｑａが算出される。

【００３７】上記により、Ｑａを算出後、ステップ６０
７では算出したＱａの値を用いて、図４に示す関係か
ら、現在のＱａにおける燃料噴射量の上限値Ｑｆ_(ful)
が算出され、ステップ６０８では、燃料噴射量の２つの
判定値Ｑｆ_(ref1)とＱｆ_(ref2)とが、Ｑｆ_(ref1)＝０．
８×Ｑｆ_(ful)、Ｑｆ_(ref2)＝０．９×Ｑｆ_(ref2)とし
て算出される。判定値Ｑｆ_(ref1)、Ｑｆ_(ref2)について
は後述する。

【００３８】次いで、図７ステップ６１１ではステップ
６０３で算出したＱｆ_(gov)（基本燃料噴射量）の値が
前回ルーチン実行時の実際の燃料噴射量Ｑｆ_(fin)i-1
より大きいか否かを判定する。ここで、Ｑｆ_(gov)＞Ｑ
ｆ_(fin)i-1であった場合には、エンジン回転数ＮＥとア
クセル開度θとから定まる今回ルーチン実行時の基本燃
料噴射量、すなわち運転者の要求する燃料量Ｑｆ_(gov)
が前回ルーチン実行時の実際の燃料噴射量Ｑｆ_(fin)i-1
より大きいことから、現在エンジンが加速運転中であ
ると判定される。この場合、排気黒煙が発生しないよう
に燃料噴射量の増加速度を調節する必要があるため、ス
テップ６１３からステップ６２１の燃料噴射量のなまし
制御を実行する。また、ステップ６１１でＱｆ_(gov)≦
Ｑｆ_(fin _)i-1であった場合には、現在エンジンが定常運
転または減速運転をされており、燃料噴射量のなまし制
御は必要ないため、なまし制御を行うことなく直接後述
するステップ６３３に進む。

【００３９】次に、ステップ６１３からステップ６２１
の燃料噴射量のなまし制御について説明する。本実施形
態では、加速中にもＥＧＲ制御弁は図２の目標ＥＧＲ率
を維持するように制御されている。このため、加速中に
はエンジン運転状態に応じて時間とともに目標ＥＧＲ率
が減少する。ところが、例えばエンジン回転数が低いよ
うな場合には、吸気系に残留したＥＧＲガスが新気や新
たに供給されるＥＧＲガスにより置換されるまでに比較
的長い時間を要する。このため、エンジン回転数が低い
場合、加速中の現実のＥＧＲ率の減少速度は目標ＥＧＲ
率の減少速度より小さくなる。すなわち、加速中には現
実のＥＧＲ率＞目標ＥＧＲ率の状態が生じる。この場合
に、現実のＥＧＲ率の変化を無視して目標ＥＧＲ率に基
づいて燃料噴射量を増加させると、実際にはＥＧＲ率が
あまり低下していないにもかかわらず、目標ＥＧＲ率に
対応した多量の燃料噴射が行われるため、黒煙の発生等
の問題が生じることになる。本実施形態では、図６、図
７のルーチンはエンジン１回転毎に実行され、一定量ず
つ燃料噴射量を増大する。このため、エンジン回転数が
低い場合には、燃料噴射量の増大速度は回転数に応じて
小さくなり、吸気系の残留ＥＧＲガスの置換の程度、す
なわち現実のＥＧＲ率の変化速度に応じて燃料噴射量が
設定されるようになる。

【００４０】一方、エンジン回転数が高い場合には、吸
気系に残留したＥＧＲガスは直ちに置換されるため、加
速中にも現実のＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率との間に大きな
差は生じない。このため、実際の燃料噴射量は目標ＥＧ
Ｒ率に合わせて制御しても黒煙発生の問題は生じない。
本実施形態では、ステップ６１３からステップ６２１で
エンジン１回転毎に一定量ずつ燃料噴射量が増大される
ため、エンジン回転数が高い場合には急速に燃料噴射量
が増大することになる。このため、この場合も実際の燃
料噴射量は現実のＥＧＲ率変化（この場合は目標ＥＧＲ
率と略一致する）に合わせて急速に増大するようにな
り、過度の燃料噴射量なましが防止されエンジンの良好
な加速を得ることができる。

【００４１】すなわち、本実施形態ではルーチン実行毎
に一定量ずつ燃料噴射量を増大することにより、吸気系
における残留ＥＧＲガスの置換の程度に応じて燃料噴射
量の増大速度が変化し、常に適切な燃料噴射増加速度を
得ることが可能となっている。更に、図７ステップ６１
３からステップ６２１では、上記エンジン１回転毎の燃
料噴射量の増分（一定値）を、実際の燃料噴射量Ｑｆ
_(fin)と燃料噴射量の上限値Ｑｆ_(ful)との比Ｒの値に
応じて段階的に変化させている（ステップ６１３、６１
７、６２１）。すなわち、Ｒ＝Ｑｆ_(fin)／Ｑｆ_(ful)
の値が大きくなる（Ｒ＝１．０に近づく）につれてエン
ジン１回転毎の燃料噴射量の増分を小さな値に設定する
ようにしている。

【００４２】このように、Ｒの値に応じて燃料噴射量の
増分を変化させているのは、以下の理由による。すなわ
ち、図４で説明したように、ＥＧＲ制御弁９の開度ＥＶ
はＲ＝Ｑｆ_(fin)／Ｑｆ_(ful)の値に応じて設定され、
Ｒが比較的小さい場合にはＥＶは略一定であるが、Ｒの
値が１．０に近づくにつれて急激に減少し、Ｒ＝１．０
になる前にＥＧＲ制御弁は全閉（ＥＶ＝０）する。この
ため、Ｒが１．０に近づく領域ではＲの僅かな変化に対
してもＥＶは大きく変化する。従って、この領域ではＲ
の一回当たりの変化量（すなわち、Ｑｆ_(fin)の変化
量）が大きくなると、ＥＧＲ制御弁の開度制御の精度が
低下する場合がある。そこで、本実施形態では、Ｒの値
が１．０に近づくにつれて段階的に一回の燃料噴射量の
増加分が小さくなるように設定している。

【００４３】すなわち、本実施形態では、予めステップ
６０９で、燃料上限値Ｑｆ_(ful)の値に基づいてＲ＝
０．８及び０．９（図４参照）に相当するＱｆ_(fin)の
値をそれぞれＱｆ_(ref1)、Ｑｆ_(ref2)として算出してお
き、実際の燃料噴射量Ｑｆ_(fin ₎が、Ｑｆ_(fin)＜Ｑｆ
_(ref1)（つまりＲ＜０．８）の領域では比較的大きな一
定量（ａｄｄ１）ずつルーチン実行毎に燃料噴射量を増
大させる（ステップ６１１、６１３）。次いで、Ｑｆ
_(fin)が増大して、Ｑｆ_(ref1)≦Ｑｆ_(fin)＜Ｑｆ
_(ref2)（すなわち０．８≦Ｒ＜０．９）の領域になる
と、燃料増量を上記ａｄｄ１より小さい一定値（ａｄｄ
１−ａｄｄ２）に設定して、Ｒの変化量を低下させる
（ステップ６１５、６１７）。更に、Ｑｆ_(fin)＞Ｑｆ
_(ref2)（Ｒ＞０．９）の領域までＱｆ_(fin)が増加した
場合には燃料増量を更に小さな一定値（ａｄｄ１−ａｄ
ｄ２−ａｄｄ３）に設定する。これにより、Ｒの変化に
対するＥＧＲ制御弁開度ＥＶの変化の感度が大きくなる
領域では、ＥＶの感度に応じてＲの急激な変化を小さく
することができ、ＥＧＲ制御弁の正確な制御が可能とな
る。

【００４４】上記燃料噴射量の増量値ａｄｄ１、及び減
量値ａｄｄ２、ａｄｄ３は、それぞれのエンジンの形式
に応じて実験等により決定されるが、例えば本実施形態
ではａｄｄ１≒２×ａｄｄ２≒３．５×ａｄｄ３程度に
なるように設定されている。なお、上述のように燃料噴
射量の増加量はＲの値に応じて段階的に変化するが、こ
の場合もＲの値が一定の領域にあれば、エンジン回転数
に応じて燃料噴射量の増加速度が変化するため、加速中
に吸気系のＥＧＲガスの置換程度に応じた最適な燃料噴
射量増加速度が得られることはいうまでもない。

【００４５】上述のように、ステップ６１３から６２１
で前回ルーチン実行時の燃料噴射量Ｑｆ_(fin)i-1より一
定量増加させて今回の燃料噴射量Ｑｆ_(fin)を設定した
あと、ステップ６２３、６２５では設定したＱｆ_(fin)
がステップ６０３で算出したＱｆ_(gov)を越えないよう
にＱｆ_(fin)の値を制限する。さらにステップ６２７、
６２９ではＱｆ_(fin)の値が上限値Ｑｆ_(ful)を越えな
いように制限した後、ステップ６３１で設定したＱｆ
_(fin)の値を燃料噴射弁の駆動回路に出力する。これに
より、各気筒にＱｆ_(fin)の量の燃料が噴射される。

【００４６】なお、ステップ６１１でＱｆ_(gov)＞Ｑｆ
_(fin)i-1であった場合には、ステップ６３３でＱｆ
_(fin)の値をステップ６０３で算出したＱｆ_(gov)の値
に設定してステップ６２７以下を実行する。

【００４７】

【発明の効果】上述のように、本実施形態ではエンジン
加速時に、エンジン吸気系の残留ＥＧＲガスの置換程度
に応じて加速時の燃料噴射量の減量補正（なまし制御）
が実行されるため、機関運転状況にかかわらず、加速時
の黒煙発生を有効に防止しつつ良好な加速性を維持する
ことが可能となる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を自動車用ディーゼルエンジンに適用し
た場合の実施形態の概略構成を示す図である。

【図２】本実施形態のＥＧＲ率の設定を説明する図であ
る。

【図３】本実施形態の燃料噴射量の上限値の設定を説明
する図である。

【図４】本実施形態のＥＧＲ制御弁開度の設定を説明す
る図である。

【図５】吸気系における残留ＥＧＲガスの置換程度の、
エンジン回転数、吸入空気量による変化を説明する図で
ある。

【図６】加速時の燃料噴射量の減量補正（なまし制御）
の一例を示すフローチャートの一部である。

【図７】加速時の燃料噴射量の減量補正（なまし制御）
の一例を示すフローチャートの一部である。

【図８】図６、図７のフローチャートにおける基本燃料
噴射量の設定を説明する図である。

【符号の説明】

１…ディーゼルエンジン２…吸気通路３…排気通路５…ターボ過給機９…ＥＧＲ制御弁３０…ＥＣＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関吸気系に機関排気ガスの一部を還流
させるＥＧＲ装置を有する内燃機関の燃料制御装置であ
って、機関の運転状態に応じて設定される量の排気ガスを吸気
系に還流させるＥＧＲ制御手段と、機関に供給される燃料の量を機関の運転状態に応じて基
本燃料量を設定する基本燃料量設定手段と、機関が加速状態にあることを検出する加速検出手段と、機関が加速状態にあることが検出されたときに、機関吸
気系内における残留排気ガスと新気との置換の程度に応
じて前記基本燃料量を減量補正する加速時なまし手段
と、を備えた内燃機関の燃料制御装置。