内燃機関の燃料噴射制御装置及び付着量算出方法
【課題】内燃機関の燃料噴射制御装置において、計算負荷を低くして筒内の壁面に付着している燃料付着量を精度よく算出し、適切に燃料噴射を制御する技術を提供する。
【解決手段】内燃機関の筒内で燃料を噴射する燃料噴射弁から噴射する単位時間毎の燃料噴射率燃料噴射率に基づいて算出された単位時間毎の燃料噴出速度と筒内状態とに基づいて単位時間毎の燃料飛翔距離を算出し、当該燃料飛翔距離と気筒内の燃料噴射弁から壁面までの筒内距離とを比較し、燃料飛翔距離が筒内距離よりも長い場合に加算される微小時間を用いて単位時間毎の燃料が気筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合を算出し、当該燃料が気筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合に単位時間毎の燃料噴射量を乗算して積算することで筒内の壁面に付着している燃料付着量を算出し、燃料付着量に応じて燃料噴射弁での燃料噴射を制御する。
【解決手段】内燃機関の筒内で燃料を噴射する燃料噴射弁から噴射する単位時間毎の燃料噴射率燃料噴射率に基づいて算出された単位時間毎の燃料噴出速度と筒内状態とに基づいて単位時間毎の燃料飛翔距離を算出し、当該燃料飛翔距離と気筒内の燃料噴射弁から壁面までの筒内距離とを比較し、燃料飛翔距離が筒内距離よりも長い場合に加算される微小時間を用いて単位時間毎の燃料が気筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合を算出し、当該燃料が気筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合に単位時間毎の燃料噴射量を乗算して積算することで筒内の壁面に付着している燃料付着量を算出し、燃料付着量に応じて燃料噴射弁での燃料噴射を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置及び付着量算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポスト噴射を行う内燃機関において、筒内の壁面に付着している燃料によってエンジンオイルを希釈したオイル希釈量と燃料蒸発量に基づいてオイル希釈状態を推定し、推定されたオイル希釈状態に応じてポスト噴射を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。これによって、オイル希釈量が過大にならないように適切にポスト噴射を制御する。しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、予め取得したマップデータを基にオイル希釈量を算出しているため、適合工数が多くなってしまい、計算負荷が高いものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−００２６８９号公報
【特許文献２】特開２００３−３２２０４４号公報
【特許文献３】特開２００５−０４２６４６号公報
【特許文献４】特開２００９−０３６０３１号公報
【特許文献５】特開２００９−１０３６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、内燃機関の燃料噴射制御装置において、計算負荷を低くして筒内の壁面に付着している燃料付着量を精度よく算出し、適切に燃料噴射を制御する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
内燃機関の筒内で燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射する単位時間毎の燃料噴射量を取得する噴射量取得部と、
前記燃料噴射弁から噴射する単位時間毎の燃料噴射率を取得する噴射率取得部と、
前記噴射率取得部で取得した燃料噴射率に基づいて単位時間毎の燃料噴出速度を算出する噴出速度算出部と、
筒内状態を取得する筒内状態取得部と、
前記噴出速度算出部で算出された燃料噴出速度と前記筒内状態取得部で取得された筒内状態とに基づいて単位時間毎の燃料飛翔距離を算出し、当該燃料飛翔距離と筒内の前記燃料噴射弁から壁面までの筒内距離とを比較し、前記燃料飛翔距離が前記筒内距離よりも長い場合に加算される微小時間を用いて単位時間毎の燃料が筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合を算出し、当該燃料が筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合に単位時間毎の燃料噴射量を乗算して積算することで筒内の壁面に付着している燃料付着量を算出する付着量算出部と、
前記付着量算出部で算出した燃料付着量に応じて前記燃料噴射弁での燃料噴射を制御する噴射制御部と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置である。
【０００６】
本発明では、燃料が筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合に単位時間毎の燃料噴射量を乗算して積算することで筒内の壁面に付着している燃料付着量を算出する。これによ
ると、予め取得したマップデータを基に燃料付着量を算出するわけではないので、適合工数が少なくなり、計算負荷が低くなる。すなわち、計算負荷を低くして筒内の壁面に付着している燃料付着量を精度よく算出することができる。したがって、計算負荷が低いことから処理速度の高速化を図ることができ、燃料噴射制御の応答性をよくすることができ、制御遅れなく適切に燃料噴射を制御することができる。
【０００７】
前記噴射制御部は、前記燃料付着量が、筒内の壁面に付着している燃料によってエンジンオイルを希釈したオイル希釈量がオイル希釈限界量を超えるか否かの閾値である所定量を超えると、前記燃料付着量が所定量を超えないように前記燃料噴射弁での燃料噴射を制御するとよい。
【０００８】
ここで、所定量とは、それを超えると筒内の壁面に付着している燃料によってエンジンオイルを希釈したオイル希釈量がオイル希釈限界量を超え、エンジンオイルがその機能を確保できなくなる量であり、筒内の壁面に付着している燃料によってエンジンオイルを希釈したオイル希釈量がオイル希釈限界量を超えるか否かの閾値である。
【０００９】
これによると、筒内の壁面に付着している燃料付着量を所定量よりも少なくし、筒内の壁面に付着している燃料によってエンジンオイルを希釈したオイル希釈量をオイル希釈限界量よりも少なくすることができる。したがって、オイル希釈量がオイル希釈限界量を超えてしまい、エンジンオイルがその機能を確保できなくなることが回避できる。
【００１０】
また本発明は、
内燃機関の筒内で燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射する単位時間毎の燃料噴射量を取得する噴射量取得部と、
前記燃料噴射弁から噴射する単位時間毎の燃料噴射率を取得する噴射率取得部と、
前記噴射率取得部で取得した燃料噴射率に基づいて単位時間毎の燃料噴出速度を算出する噴出速度算出部と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて筒内状態を取得する筒内状態取得部と、
筒内の壁面に付着していた燃料付着量を算出する付着量算出部と、
を備えた付着量算出方法であって、
前記付着量算出部は、前記噴出速度算出部で算出された燃料噴出速度と前記筒内状態取得部で取得された筒内状態とに基づいて単位時間毎の燃料飛翔距離を算出し、当該燃料飛翔距離と筒内の前記燃料噴射弁から壁面までの筒内距離とを比較し、前記燃料飛翔距離が前記筒内距離よりも長い場合に加算される微小時間を用いて単位時間毎の燃料が筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合を算出し、当該燃料が筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合に単位時間毎の燃料噴射量を乗算して積算することで筒内の壁面に付着している燃料付着量を算出することを特徴とする付着量算出方法である。
【００１１】
本発明によると、計算負荷を低くして筒内の壁面に付着している燃料付着量を精度よく算出することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、内燃機関の燃料噴射制御装置において、計算負荷を低くして筒内の壁面に付着している燃料付着量を精度よく算出し、適切に燃料噴射を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係るＥＣＵ内の制御ブロック図である。
【図３】実施例１に係る筒内距離Ｌｗａｌｌを示す図である。
【図４】実施例１に係るポスト噴射制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】実施例１に係る付着量算出サブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】実施例１に係る噴出速度と平均粒径との関係を示す図である。
【図７】実施例１に係る筒内温度と蒸発速度定数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
【００１５】
＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する車両駆動用の４ストロークサイクル・ディーゼルエンジンである。内燃機関１の４つの気筒２の周りには、水路３が形成され機関冷却水が流れている。水路３には、水温センサ４が配置されている。各気筒２内（筒内）には、燃料噴射弁５が配置されている。燃料タンクの燃料が昇圧ポンプ６によって送り出され、コモンレール７で昇圧されて燃料噴射弁５に送り込まれる。燃料噴射弁５には、単位時間毎の燃料噴射率を検出する噴射率検出器８が配置されている。噴射率検出器８では、燃料噴射率の信号を検出することができる。本実施例に係る噴射率検出器８が、本発明の噴射率取得部に対応する。噴射率取得部としては、予め取得したマップによって単位時間毎の燃料噴射率を導出するものでもよい。内燃機関１のクランクシャフト９には、クランク角センサ１０が配置されている。
【００１６】
この内燃機関１には電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）１１が併設されている。ＥＣＵ１１には、水温センサ４、クランク角センサ１０、及びアクセル開度センサ１２が電気的に接続されている。これらの出力信号がＥＣＵ１１に入力される。また、ＥＣＵ１１には、燃料噴射弁５が電気的に接続されており、ＥＣＵ１１によって制御される。
【００１７】
内燃機関１には、燃焼後の排気が排出される排気通路１３に排気中のパティキュレートマター（ＰＭ）を捕集するフィルタ１４が配置されている。内燃機関１は、フィルタ１４にＰＭが規定量を超えて堆積すると、フィルタ１４に堆積したＰＭを強制的に酸化除去する強制再生制御を行う。この強制再生制御では、フィルタ１４を高温に昇温させて堆積したＰＭを酸化除去する。フィルタ１４を高温に昇温させるために、内燃機関１から排気通路１３に燃料を供給し、フィルタ１４よりも上流の排気通路１３に配置された酸化触媒１５で当該燃料を酸化させて排気を昇温させる。このように内燃機関１から排気通路１３に燃料を供給する態様として、膨張行程中或いは排気行程中に気筒２内に燃料噴射弁５から燃料を噴射するポスト噴射がある。ポスト噴射では、燃料噴射弁５から噴射された燃料が気筒２内の壁面に向けて飛翔し、一部の燃料は当該壁面に付着する。気筒２内の壁面には、エンジンオイルが存在する。このため、気筒２内の壁面に付着している燃料は、エンジンオイルに混ざり込み、エンジンオイルが希釈してしまう。エンジンオイルを希釈したオイル希釈量がオイル希釈限界量を超えてしまうと、エンジンオイルは、そのオイルの機能を確保できなくなり、内燃機関１に弊害をもたらしてしまう。オイル希釈量がオイル希釈限界量を超えてしまわないようにするためには、ポスト噴射での燃料噴射量を調整する必要がある。このため、従来技術においては、オイル希釈量と燃料蒸発量とに基づいてオイル希釈状態を推定し、推定されたオイル希釈状態に応じてポスト噴射を制御するようにしていた。しかし、従来技術では、予め取得したマップデータを基にオイル希釈量を算出しているため、適合工数が多くなってしまい、計算負荷が高いものであった。そのため、計算負荷が高いことにより処理速度が遅く、ポスト噴射制御の応答性が遅く、制御遅れが生じる可能性があった。
【００１８】
そこで本実施例は、気筒２内の壁面に付着している燃料付着量に応じて燃料噴射弁５でのポスト噴射を制御する。ここで本実施例では、燃料が気筒２内の壁面を超えるに相当す
る時間の割合に単位時間毎の燃料噴射量を乗算して積算することで気筒２内の壁面に付着している燃料付着量を算出する。これによると、予め取得したマップデータを基に燃料付着量を算出するわけではないので、適合工数が少なくなり、計算負荷が低くなる。すなわち、計算負荷を低くして気筒２内の壁面に付着している燃料付着量を精度よく算出することができる。したがって、計算負荷が低いことから処理速度の高速化を図ることができ、ポスト噴射制御の応答性をよくすることができ、制御遅れなく適切にポスト噴射を制御することができる。
【００１９】
図２は、本実施例に係るＥＣＵ１１内の制御ブロック図である。図２を用いて、気筒２内の壁面に付着している燃料付着量に応じて燃料噴射弁５でのポスト噴射を制御する具体的な構成について述べる。
【００２０】
図２に示すように、ＥＣＵ１１は、ポスト噴射において燃料噴射弁５から噴射する単位時間毎の燃料噴射量ｑ（１），ｑ（２），ｑ（３）…ｑ（ｊ）を取得する噴射量取得部１１ａを有する。単位時間毎の燃料噴射量ｑ（１），ｑ（２），ｑ（３）…ｑ（ｊ）は、ＥＣＵ１１がポスト噴射において単位時間毎の燃料噴射量ｑ（１），ｑ（２），ｑ（３）…ｑ（ｊ）を燃料噴射弁５に指示した際に取得できる。
【００２１】
ＥＣＵ１１は、噴射率検出器８で検出した燃料噴射率に基づいてポスト噴射開始からの単位時間毎の燃料噴出速度ｖ（１），ｖ（２），ｖ（３）…ｖ（ｊ）を算出する噴出速度算出部１１ｂを有する。単位時間毎の燃料噴出速度ｖ（１），ｖ（２），ｖ（３）…ｖ（ｊ）は、噴射率検出器８で検出した燃料噴射率の信号を、予め定めた刻み時間（微小時間）△ｔ毎に分割し、燃料噴射弁５の噴孔断面積で除算することで求めることができる。
【００２２】
ＥＣＵ１１は、気筒２内の筒内状態を取得する筒内状態取得部１１ｃを有する。筒内状態とは、筒内ガス密度ρａ及び筒内温度Ｔａである。筒内ガス密度ρａ及び筒内温度Ｔａは、クランク角センサ１０で検出される機関回転速度及びアクセル開度センサ１２で検出される機関負荷に基づき、機関回転速度及び機関負荷を予め取得されたマップに取り込むことで導出できる。
【００２３】
ＥＣＵ１１は、気筒２内の壁面に付着している燃料付着量を算出する付着量算出部１１ｄを有する。付着量算出部１１ｄでは、噴出速度算出部１１ｂで算出された燃料噴出速度ｖ（１），ｖ（２），ｖ（３）…ｖ（ｊ）と筒内状態取得部１１ｃで取得された筒内状態である筒内ガス密度ρａ及び筒内温度Ｔａとに基づいて単位時間毎の燃料飛翔距離Ｌ（ｉ，ｊ）を算出し、当該燃料飛翔距離Ｌ（ｉ，ｊ）と気筒２内の燃料噴射弁５から壁面までの筒内距離Ｌｗａｌｌとを比較し、燃料飛翔距離Ｌ（ｉ，ｊ）が筒内距離Ｌｗａｌｌよりも長い場合に加算される微小時間△ｔを用いて単位時間毎の燃料が気筒２内の壁面を超えるに相当する時間の割合Ｒｗｅｔ（＝Ｔｗｅｔ／Ｔｌｉｆｅ）を算出し、当該燃料が気筒２内の壁面を超えるに相当する時間の割合Ｒｗｅｔ（ｊ）に単位時間毎の燃料噴射量ｑ（ｊ）を乗算して積算することで気筒２内の壁面に付着している燃料付着量Ｑｗｅｔを算出する。付着量算出部１１ｄでの具体的な処理は、後述の付着量算出サブルーチンで説明する。なお、筒内距離Ｌｗａｌｌは、図３に示すように、気筒２内の燃料噴射弁５から気筒２の内周における壁面までの筒内距離である。
【００２４】
ＥＣＵ１１は、付着量算出部１１ｄで算出した燃料付着量Ｑｗｅｔに応じて燃料噴射弁５での燃料噴射を制御する噴射制御部１１ｅを有する。噴射制御部１１ｅでは、燃料付着量Ｑｗｅｔが、気筒２内の壁面に付着している燃料によってエンジンオイルを希釈したオイル希釈量がオイル希釈限界量を超えるか否かの閾値である所定量Ｑｔｈを超えると、燃料付着量Ｑｗｅｔが所定量Ｑｔｈを超えないように燃料噴射弁５でのポスト噴射を制御する。具体的には、燃料付着量Ｑｗｅｔが所定量Ｑｔｈを超えていると、燃料噴射弁５での
ポスト噴射の燃料噴射圧を上昇させる、燃料噴射量を減少させる、燃料噴射時期を進角させる、燃料噴射の分割数を増加させる、のうち少なくとも１つ以上の噴射条件を補正する。これにより、燃料付着量が所定量を超えないようになり、オイル希釈量がオイル希釈限界量を超えなくなり、エンジンオイルの機能を確保できる。なおここで、所定量Ｑｔｈとは、それを超えると気筒２内の壁面に付着している燃料によってエンジンオイルを希釈したオイル希釈量がオイル希釈限界量を超え、エンジンオイルがその機能を確保できなくなる量であり、気筒２内の壁面に付着している燃料によってエンジンオイルを希釈したオイル希釈量がオイル希釈限界量を超えるか否かの閾値である。
【００２５】
ＥＣＵ１１が行うポスト噴射制御ルーチンについて、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。図４は、ポスト噴射制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎にＥＣＵ１１によって実行される。
【００２６】
図４に示すルーチンが開始されると、Ｓ１０１では、内燃機関１の運転状態として、ポスト噴射があるか否かを判別する。ポスト噴射は、フィルタ１４に対して強制再生制御を行う場合に実施されるので、強制再生制御のフラグが成立しているか否か、或いは、ポスト噴射のフラグが成立しているか否かで判断できる。Ｓ１０１において肯定判定された場合には、Ｓ１０２へ移行する。一方、Ｓ１０１において否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。
【００２７】
Ｓ１０２では、内燃機関１の運転状態を読み込む。運転状態は、クランク角センサ１０及びアクセル開度センサ１２の検出値から読み込む。
【００２８】
Ｓ１０３では、噴射量取得部１１ａで、ポスト噴射において燃料噴射弁５から噴射する単位時間毎の燃料噴射量ｑ（１），ｑ（２），ｑ（３）…ｑ（ｊ）を読み込む。
【００２９】
Ｓ１０４では、噴射率検出器８で、燃料噴射率を読み込む。
【００３０】
Ｓ１０５では、筒内状態取得部１１ｃで、Ｓ１０２において読み込んだ内燃機関１の運転状態から筒内ガス密度ρａ及び筒内温度Ｔａを算出する。
【００３１】
Ｓ１０６では、噴出速度算出部１１ｂで、Ｓ１０４において読み込んだ燃料噴射率に基づいてポスト噴射開始からの単位時間毎の燃料噴出速度ｖ（１），ｖ（２），ｖ（３）…ｖ（ｊ）を算出する。
【００３２】
Ｓ１０７では、付着量算出部１１ｄで、Ｓ１０３、Ｓ１０５及びＳ１０６において導出した燃料噴射量ｑ（１），ｑ（２），ｑ（３）…ｑ（ｊ）、筒内ガス密度ρａ及び筒内温度Ｔａ及び燃料噴出速度ｖ（１），ｖ（２），ｖ（３）…ｖ（ｊ）を用いて、気筒２内の壁面に付着している燃料付着量Ｑｗｅｔを算出する。具体的な、燃料付着量Ｑｗｅｔの算出は、後述の付着量算出サブルーチンで説明する。
【００３３】
Ｓ１０８では、燃料付着量Ｑｗｅｔが所定量Ｑｔｈを超えているか否かを判別する。Ｓ１０８において肯定判定された場合には、Ｓ１０９へ移行する。一方、Ｓ１０８において否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。
【００３４】
Ｓ１０９では、噴射制御部１１ｅで、燃料付着量Ｑｗｅｔに応じて燃料噴射弁５での燃料噴射を制御する。本ステップの処理の後、Ｓ１０４へ移行する。
【００３５】
ＥＣＵ１１の付着量算出部１１ｄが行う付着量算出サブルーチンについて、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。図５は、付着量算出サブルーチンを示すフローチャ
ートである。本ルーチンは、所定の時間毎にＥＣＵ１１によって実行される。
【００３６】
Ｓ２０１では、Ｓ１０５において算出された筒内ガス密度ρａ及び筒内温度Ｔａを読み込む。
【００３７】
Ｓ２０２では、Ｓ１０６において算出された単位時間毎の燃料噴出速度ｖ（１），ｖ（２），ｖ（３）…ｖ（ｊ）を読み込む。
【００３８】
Ｓ２０３では、Ｓ１０３で読み込んだ単位時間毎の燃料噴射量ｑ（１），ｑ（２），ｑ（３）…ｑ（ｊ）を読み込む。
【００３９】
Ｓ２０４では、初期設定として、ｊ＝１、Ｑｗｅｔ＝０に設定する。
【００４０】
Ｓ２０５では、燃料噴出速度ｖ（ｊ）が０よりも大きいか否かを判別する。Ｓ２０５において肯定判定された場合には、Ｓ２０６へ移行する。一方、Ｓ２０５において否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。
【００４１】
Ｓ２０６では、燃料噴出速度ｖ（ｊ）に応じて平均粒径Ｄを算出する。平均粒径Ｄは、図６に示すように、燃料噴出速度が増加すると、平均粒径が小さくなることから求めることができる。
【００４２】
Ｓ２０７では、筒内温度Ｔａから蒸発速度定数Ｃを算出する。蒸発速度定数Ｃは、図７に示すように、燃料種、筒内温度Ｔａから求めることができる（参考：小林ら著、燃焼工学−基礎と応用−、理工学社Ｐ９４）。
【００４３】
Ｓ２０８では、平均粒径Ｄと蒸発速度定数Ｃとから、蒸発寿命Ｔｌｉｆｅを求める。蒸発寿命Ｔｌｉｆｅ＝Ｄ２／Ｃである。
【００４４】
Ｓ２０９では、初期設定として、ｉ＝０、Ｔｗｅｔ＝０、Ｒｗｅｔ＝０に設定する。
【００４５】
Ｓ２１０では、ｉがｊ以上か否かを判別する。Ｓ２１０において肯定判定された場合には、Ｓ２１１へ移行する。一方、Ｓ２１０において否定判定された場合には、Ｓ２１２へ移行する。
【００４６】
Ｓ２１２では、そのときの燃料噴出速度での噴射がまだ行われていないと判断し単位時間毎の燃料飛翔距離Ｌ（ｉ，ｊ）＝０とし、次の時間の算出に移行するためｉ＝ｉ＋１として、Ｓ２１０へ移行する。
【００４７】
Ｓ２１１では、（ｉ−ｊ）△ｔが蒸発寿命Ｔｌｉｆｅよりも小さいか否かを判別する。△ｔは、微小時間としての予め定めた刻み時間である。Ｓ２１１において肯定判定された場合には、Ｓ２１３へ移行する。一方、Ｓ２１１において否定判定された場合には、Ｓ２１４へ移行する。
【００４８】
Ｓ２１４では、（ｉ−ｊ）△ｔが蒸発寿命Ｔｌｉｆｅ以上の場合であり、噴霧液相が完全に蒸発したと判断し単位時間毎の燃料飛翔距離Ｌ（ｉ，ｊ）＝０とし、Ｓ２１７へ移行する。
【００４９】
Ｓ２１３では、単位時間毎の燃料飛翔距離Ｌ（ｉ，ｊ）を求める。燃料飛翔距離Ｌ（ｉ，ｊ）＝Ｋ×ｖ（ｉ）×（ｉ−ｊ）△ｔ＋Ｌ（ｉ−１，ｊ）である。ここで、Ｋは、筒内ガス密度ρａにより定まる定数である。
【００５０】
Ｓ２１５では、単位時間毎の燃料飛翔距離Ｌ（ｉ，ｊ）が筒内距離Ｌｗａｌｌよりも長いか否かを判別する。Ｓ２１５において肯定判定された場合には、Ｓ２１６へ移行する。一方、Ｓ２１５において否定判定された場合には、Ｓ２１７へ移行する。
【００５１】
Ｓ２１６では、付着時間Ｔｗｅｔに刻み時間△ｔを加算する。
【００５２】
Ｓ２１７では、ｉがｎになったか否かを判別する。Ｓ２１７で肯定判定された場合には、Ｓ２１８へ移行する。一方、Ｓ２１７で否定判定された場合には、Ｓ２１９へ移行する。
【００５３】
Ｓ２１９では、ｉ＝ｉ＋１とし、Ｓ２１０へ移行する。
【００５４】
Ｓ２１８では、単位時間毎の燃料が気筒２内の壁面を超えるに相当する時間の割合Ｒｗｅｔを算出する。割合Ｒｗｅｔ＝Ｔｗｅｔ／Ｔｌｉｆｅで算出できる。つまり、蒸発寿命Ｔｌｉｆｅ中の、燃料が気筒２内の壁面を超えるに相当する時間Ｔｗｅｔの割合が求まる。
【００５５】
Ｓ２２０では、ＲｗｅｔをＲｗｅｔ（ｉ）と設定する。
【００５６】
Ｓ２２１では、燃料付着量Ｑｗｅｔを算出する。燃料付着量Ｑｗｅｔ＝燃料噴射量ｑ（ｊ）×Ｒｗｅｔ（ｉ）＋Ｑｗｅｔで求まる。これは、燃料液滴が一定割合で蒸発すると仮定して、各時間の燃料噴射量ｑ（ｊ）に割合Ｒｗｅｔ（ｉ）を乗算することで、各時間の燃料付着量を求めることができ、これを全時間についてまとめるよう積算することで最終的な燃料付着量Ｑｗｅｔを求めることができるからである。
【００５７】
Ｓ２２２では、ｊ＝ｊ＋１とし、Ｓ２０５へ移行する。
【００５８】
以上説明した本ルーチンによると、計算負荷を低くして気筒２内の壁面に付着している燃料付着量Ｑｗｅｔを精度よく算出することができる。したがって、計算負荷が低いことから処理速度の高速化を図ることができ、燃料噴射制御の応答性をよくすることができ、制御遅れなく適切に燃料噴射を制御することができる。
【００５９】
＜その他＞
本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。また、上述の実施例は、付着量算出方法の実施例を兼ねるものである。
【符号の説明】
【００６０】
１：内燃機関、２：気筒、３：水路、４：水温センサ、５：燃料噴射弁、６：昇圧ポンプ、７：コモンレール、８：噴射率検出器、９：クランクシャフト、１０：クランク角センサ、１１：ＥＣＵ、１１ａ：噴射量取得部、１１ｂ：噴出速度算出部、１１ｃ：筒内状態取得部、１１ｄ：付着量算出部、１１ｅ：噴射制御部、１２：アクセル開度センサ、１３：排気通路、１４：フィルタ、１５：酸化触媒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置及び付着量算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポスト噴射を行う内燃機関において、筒内の壁面に付着している燃料によってエンジンオイルを希釈したオイル希釈量と燃料蒸発量に基づいてオイル希釈状態を推定し、推定されたオイル希釈状態に応じてポスト噴射を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。これによって、オイル希釈量が過大にならないように適切にポスト噴射を制御する。しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、予め取得したマップデータを基にオイル希釈量を算出しているため、適合工数が多くなってしまい、計算負荷が高いものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−００２６８９号公報
【特許文献２】特開２００３−３２２０４４号公報
【特許文献３】特開２００５−０４２６４６号公報
【特許文献４】特開２００９−０３６０３１号公報
【特許文献５】特開２００９−１０３６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、内燃機関の燃料噴射制御装置において、計算負荷を低くして筒内の壁面に付着している燃料付着量を精度よく算出し、適切に燃料噴射を制御する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、本発明は、
内燃機関の筒内で燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射する単位時間毎の燃料噴射量を取得する噴射量取得部と、
前記燃料噴射弁から噴射する単位時間毎の燃料噴射率を取得する噴射率取得部と、
前記噴射率取得部で取得した燃料噴射率に基づいて単位時間毎の燃料噴出速度を算出する噴出速度算出部と、
筒内状態を取得する筒内状態取得部と、
前記噴出速度算出部で算出された燃料噴出速度と前記筒内状態取得部で取得された筒内状態とに基づいて単位時間毎の燃料飛翔距離を算出し、当該燃料飛翔距離と筒内の前記燃料噴射弁から壁面までの筒内距離とを比較し、前記燃料飛翔距離が前記筒内距離よりも長い場合に加算される微小時間を用いて単位時間毎の燃料が筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合を算出し、当該燃料が筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合に単位時間毎の燃料噴射量を乗算して積算することで筒内の壁面に付着している燃料付着量を算出する付着量算出部と、
前記付着量算出部で算出した燃料付着量に応じて前記燃料噴射弁での燃料噴射を制御する噴射制御部と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置である。
【０００６】
本発明では、燃料が筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合に単位時間毎の燃料噴射量を乗算して積算することで筒内の壁面に付着している燃料付着量を算出する。これによ
ると、予め取得したマップデータを基に燃料付着量を算出するわけではないので、適合工数が少なくなり、計算負荷が低くなる。すなわち、計算負荷を低くして筒内の壁面に付着している燃料付着量を精度よく算出することができる。したがって、計算負荷が低いことから処理速度の高速化を図ることができ、燃料噴射制御の応答性をよくすることができ、制御遅れなく適切に燃料噴射を制御することができる。
【０００７】
前記噴射制御部は、前記燃料付着量が、筒内の壁面に付着している燃料によってエンジンオイルを希釈したオイル希釈量がオイル希釈限界量を超えるか否かの閾値である所定量を超えると、前記燃料付着量が所定量を超えないように前記燃料噴射弁での燃料噴射を制御するとよい。
【０００８】
ここで、所定量とは、それを超えると筒内の壁面に付着している燃料によってエンジンオイルを希釈したオイル希釈量がオイル希釈限界量を超え、エンジンオイルがその機能を確保できなくなる量であり、筒内の壁面に付着している燃料によってエンジンオイルを希釈したオイル希釈量がオイル希釈限界量を超えるか否かの閾値である。
【０００９】
これによると、筒内の壁面に付着している燃料付着量を所定量よりも少なくし、筒内の壁面に付着している燃料によってエンジンオイルを希釈したオイル希釈量をオイル希釈限界量よりも少なくすることができる。したがって、オイル希釈量がオイル希釈限界量を超えてしまい、エンジンオイルがその機能を確保できなくなることが回避できる。
【００１０】
また本発明は、
内燃機関の筒内で燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射する単位時間毎の燃料噴射量を取得する噴射量取得部と、
前記燃料噴射弁から噴射する単位時間毎の燃料噴射率を取得する噴射率取得部と、
前記噴射率取得部で取得した燃料噴射率に基づいて単位時間毎の燃料噴出速度を算出する噴出速度算出部と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて筒内状態を取得する筒内状態取得部と、
筒内の壁面に付着していた燃料付着量を算出する付着量算出部と、
を備えた付着量算出方法であって、
前記付着量算出部は、前記噴出速度算出部で算出された燃料噴出速度と前記筒内状態取得部で取得された筒内状態とに基づいて単位時間毎の燃料飛翔距離を算出し、当該燃料飛翔距離と筒内の前記燃料噴射弁から壁面までの筒内距離とを比較し、前記燃料飛翔距離が前記筒内距離よりも長い場合に加算される微小時間を用いて単位時間毎の燃料が筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合を算出し、当該燃料が筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合に単位時間毎の燃料噴射量を乗算して積算することで筒内の壁面に付着している燃料付着量を算出することを特徴とする付着量算出方法である。
【００１１】
本発明によると、計算負荷を低くして筒内の壁面に付着している燃料付着量を精度よく算出することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、内燃機関の燃料噴射制御装置において、計算負荷を低くして筒内の壁面に付着している燃料付着量を精度よく算出し、適切に燃料噴射を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係るＥＣＵ内の制御ブロック図である。
【図３】実施例１に係る筒内距離Ｌｗａｌｌを示す図である。
【図４】実施例１に係るポスト噴射制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】実施例１に係る付着量算出サブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】実施例１に係る噴出速度と平均粒径との関係を示す図である。
【図７】実施例１に係る筒内温度と蒸発速度定数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
【００１５】
＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する車両駆動用の４ストロークサイクル・ディーゼルエンジンである。内燃機関１の４つの気筒２の周りには、水路３が形成され機関冷却水が流れている。水路３には、水温センサ４が配置されている。各気筒２内（筒内）には、燃料噴射弁５が配置されている。燃料タンクの燃料が昇圧ポンプ６によって送り出され、コモンレール７で昇圧されて燃料噴射弁５に送り込まれる。燃料噴射弁５には、単位時間毎の燃料噴射率を検出する噴射率検出器８が配置されている。噴射率検出器８では、燃料噴射率の信号を検出することができる。本実施例に係る噴射率検出器８が、本発明の噴射率取得部に対応する。噴射率取得部としては、予め取得したマップによって単位時間毎の燃料噴射率を導出するものでもよい。内燃機関１のクランクシャフト９には、クランク角センサ１０が配置されている。
【００１６】
この内燃機関１には電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）１１が併設されている。ＥＣＵ１１には、水温センサ４、クランク角センサ１０、及びアクセル開度センサ１２が電気的に接続されている。これらの出力信号がＥＣＵ１１に入力される。また、ＥＣＵ１１には、燃料噴射弁５が電気的に接続されており、ＥＣＵ１１によって制御される。
【００１７】
内燃機関１には、燃焼後の排気が排出される排気通路１３に排気中のパティキュレートマター（ＰＭ）を捕集するフィルタ１４が配置されている。内燃機関１は、フィルタ１４にＰＭが規定量を超えて堆積すると、フィルタ１４に堆積したＰＭを強制的に酸化除去する強制再生制御を行う。この強制再生制御では、フィルタ１４を高温に昇温させて堆積したＰＭを酸化除去する。フィルタ１４を高温に昇温させるために、内燃機関１から排気通路１３に燃料を供給し、フィルタ１４よりも上流の排気通路１３に配置された酸化触媒１５で当該燃料を酸化させて排気を昇温させる。このように内燃機関１から排気通路１３に燃料を供給する態様として、膨張行程中或いは排気行程中に気筒２内に燃料噴射弁５から燃料を噴射するポスト噴射がある。ポスト噴射では、燃料噴射弁５から噴射された燃料が気筒２内の壁面に向けて飛翔し、一部の燃料は当該壁面に付着する。気筒２内の壁面には、エンジンオイルが存在する。このため、気筒２内の壁面に付着している燃料は、エンジンオイルに混ざり込み、エンジンオイルが希釈してしまう。エンジンオイルを希釈したオイル希釈量がオイル希釈限界量を超えてしまうと、エンジンオイルは、そのオイルの機能を確保できなくなり、内燃機関１に弊害をもたらしてしまう。オイル希釈量がオイル希釈限界量を超えてしまわないようにするためには、ポスト噴射での燃料噴射量を調整する必要がある。このため、従来技術においては、オイル希釈量と燃料蒸発量とに基づいてオイル希釈状態を推定し、推定されたオイル希釈状態に応じてポスト噴射を制御するようにしていた。しかし、従来技術では、予め取得したマップデータを基にオイル希釈量を算出しているため、適合工数が多くなってしまい、計算負荷が高いものであった。そのため、計算負荷が高いことにより処理速度が遅く、ポスト噴射制御の応答性が遅く、制御遅れが生じる可能性があった。
【００１８】
そこで本実施例は、気筒２内の壁面に付着している燃料付着量に応じて燃料噴射弁５でのポスト噴射を制御する。ここで本実施例では、燃料が気筒２内の壁面を超えるに相当す
る時間の割合に単位時間毎の燃料噴射量を乗算して積算することで気筒２内の壁面に付着している燃料付着量を算出する。これによると、予め取得したマップデータを基に燃料付着量を算出するわけではないので、適合工数が少なくなり、計算負荷が低くなる。すなわち、計算負荷を低くして気筒２内の壁面に付着している燃料付着量を精度よく算出することができる。したがって、計算負荷が低いことから処理速度の高速化を図ることができ、ポスト噴射制御の応答性をよくすることができ、制御遅れなく適切にポスト噴射を制御することができる。
【００１９】
図２は、本実施例に係るＥＣＵ１１内の制御ブロック図である。図２を用いて、気筒２内の壁面に付着している燃料付着量に応じて燃料噴射弁５でのポスト噴射を制御する具体的な構成について述べる。
【００２０】
図２に示すように、ＥＣＵ１１は、ポスト噴射において燃料噴射弁５から噴射する単位時間毎の燃料噴射量ｑ（１），ｑ（２），ｑ（３）…ｑ（ｊ）を取得する噴射量取得部１１ａを有する。単位時間毎の燃料噴射量ｑ（１），ｑ（２），ｑ（３）…ｑ（ｊ）は、ＥＣＵ１１がポスト噴射において単位時間毎の燃料噴射量ｑ（１），ｑ（２），ｑ（３）…ｑ（ｊ）を燃料噴射弁５に指示した際に取得できる。
【００２１】
ＥＣＵ１１は、噴射率検出器８で検出した燃料噴射率に基づいてポスト噴射開始からの単位時間毎の燃料噴出速度ｖ（１），ｖ（２），ｖ（３）…ｖ（ｊ）を算出する噴出速度算出部１１ｂを有する。単位時間毎の燃料噴出速度ｖ（１），ｖ（２），ｖ（３）…ｖ（ｊ）は、噴射率検出器８で検出した燃料噴射率の信号を、予め定めた刻み時間（微小時間）△ｔ毎に分割し、燃料噴射弁５の噴孔断面積で除算することで求めることができる。
【００２２】
ＥＣＵ１１は、気筒２内の筒内状態を取得する筒内状態取得部１１ｃを有する。筒内状態とは、筒内ガス密度ρａ及び筒内温度Ｔａである。筒内ガス密度ρａ及び筒内温度Ｔａは、クランク角センサ１０で検出される機関回転速度及びアクセル開度センサ１２で検出される機関負荷に基づき、機関回転速度及び機関負荷を予め取得されたマップに取り込むことで導出できる。
【００２３】
ＥＣＵ１１は、気筒２内の壁面に付着している燃料付着量を算出する付着量算出部１１ｄを有する。付着量算出部１１ｄでは、噴出速度算出部１１ｂで算出された燃料噴出速度ｖ（１），ｖ（２），ｖ（３）…ｖ（ｊ）と筒内状態取得部１１ｃで取得された筒内状態である筒内ガス密度ρａ及び筒内温度Ｔａとに基づいて単位時間毎の燃料飛翔距離Ｌ（ｉ，ｊ）を算出し、当該燃料飛翔距離Ｌ（ｉ，ｊ）と気筒２内の燃料噴射弁５から壁面までの筒内距離Ｌｗａｌｌとを比較し、燃料飛翔距離Ｌ（ｉ，ｊ）が筒内距離Ｌｗａｌｌよりも長い場合に加算される微小時間△ｔを用いて単位時間毎の燃料が気筒２内の壁面を超えるに相当する時間の割合Ｒｗｅｔ（＝Ｔｗｅｔ／Ｔｌｉｆｅ）を算出し、当該燃料が気筒２内の壁面を超えるに相当する時間の割合Ｒｗｅｔ（ｊ）に単位時間毎の燃料噴射量ｑ（ｊ）を乗算して積算することで気筒２内の壁面に付着している燃料付着量Ｑｗｅｔを算出する。付着量算出部１１ｄでの具体的な処理は、後述の付着量算出サブルーチンで説明する。なお、筒内距離Ｌｗａｌｌは、図３に示すように、気筒２内の燃料噴射弁５から気筒２の内周における壁面までの筒内距離である。
【００２４】
ＥＣＵ１１は、付着量算出部１１ｄで算出した燃料付着量Ｑｗｅｔに応じて燃料噴射弁５での燃料噴射を制御する噴射制御部１１ｅを有する。噴射制御部１１ｅでは、燃料付着量Ｑｗｅｔが、気筒２内の壁面に付着している燃料によってエンジンオイルを希釈したオイル希釈量がオイル希釈限界量を超えるか否かの閾値である所定量Ｑｔｈを超えると、燃料付着量Ｑｗｅｔが所定量Ｑｔｈを超えないように燃料噴射弁５でのポスト噴射を制御する。具体的には、燃料付着量Ｑｗｅｔが所定量Ｑｔｈを超えていると、燃料噴射弁５での
ポスト噴射の燃料噴射圧を上昇させる、燃料噴射量を減少させる、燃料噴射時期を進角させる、燃料噴射の分割数を増加させる、のうち少なくとも１つ以上の噴射条件を補正する。これにより、燃料付着量が所定量を超えないようになり、オイル希釈量がオイル希釈限界量を超えなくなり、エンジンオイルの機能を確保できる。なおここで、所定量Ｑｔｈとは、それを超えると気筒２内の壁面に付着している燃料によってエンジンオイルを希釈したオイル希釈量がオイル希釈限界量を超え、エンジンオイルがその機能を確保できなくなる量であり、気筒２内の壁面に付着している燃料によってエンジンオイルを希釈したオイル希釈量がオイル希釈限界量を超えるか否かの閾値である。
【００２５】
ＥＣＵ１１が行うポスト噴射制御ルーチンについて、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。図４は、ポスト噴射制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎にＥＣＵ１１によって実行される。
【００２６】
図４に示すルーチンが開始されると、Ｓ１０１では、内燃機関１の運転状態として、ポスト噴射があるか否かを判別する。ポスト噴射は、フィルタ１４に対して強制再生制御を行う場合に実施されるので、強制再生制御のフラグが成立しているか否か、或いは、ポスト噴射のフラグが成立しているか否かで判断できる。Ｓ１０１において肯定判定された場合には、Ｓ１０２へ移行する。一方、Ｓ１０１において否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。
【００２７】
Ｓ１０２では、内燃機関１の運転状態を読み込む。運転状態は、クランク角センサ１０及びアクセル開度センサ１２の検出値から読み込む。
【００２８】
Ｓ１０３では、噴射量取得部１１ａで、ポスト噴射において燃料噴射弁５から噴射する単位時間毎の燃料噴射量ｑ（１），ｑ（２），ｑ（３）…ｑ（ｊ）を読み込む。
【００２９】
Ｓ１０４では、噴射率検出器８で、燃料噴射率を読み込む。
【００３０】
Ｓ１０５では、筒内状態取得部１１ｃで、Ｓ１０２において読み込んだ内燃機関１の運転状態から筒内ガス密度ρａ及び筒内温度Ｔａを算出する。
【００３１】
Ｓ１０６では、噴出速度算出部１１ｂで、Ｓ１０４において読み込んだ燃料噴射率に基づいてポスト噴射開始からの単位時間毎の燃料噴出速度ｖ（１），ｖ（２），ｖ（３）…ｖ（ｊ）を算出する。
【００３２】
Ｓ１０７では、付着量算出部１１ｄで、Ｓ１０３、Ｓ１０５及びＳ１０６において導出した燃料噴射量ｑ（１），ｑ（２），ｑ（３）…ｑ（ｊ）、筒内ガス密度ρａ及び筒内温度Ｔａ及び燃料噴出速度ｖ（１），ｖ（２），ｖ（３）…ｖ（ｊ）を用いて、気筒２内の壁面に付着している燃料付着量Ｑｗｅｔを算出する。具体的な、燃料付着量Ｑｗｅｔの算出は、後述の付着量算出サブルーチンで説明する。
【００３３】
Ｓ１０８では、燃料付着量Ｑｗｅｔが所定量Ｑｔｈを超えているか否かを判別する。Ｓ１０８において肯定判定された場合には、Ｓ１０９へ移行する。一方、Ｓ１０８において否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。
【００３４】
Ｓ１０９では、噴射制御部１１ｅで、燃料付着量Ｑｗｅｔに応じて燃料噴射弁５での燃料噴射を制御する。本ステップの処理の後、Ｓ１０４へ移行する。
【００３５】
ＥＣＵ１１の付着量算出部１１ｄが行う付着量算出サブルーチンについて、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。図５は、付着量算出サブルーチンを示すフローチャ
ートである。本ルーチンは、所定の時間毎にＥＣＵ１１によって実行される。
【００３６】
Ｓ２０１では、Ｓ１０５において算出された筒内ガス密度ρａ及び筒内温度Ｔａを読み込む。
【００３７】
Ｓ２０２では、Ｓ１０６において算出された単位時間毎の燃料噴出速度ｖ（１），ｖ（２），ｖ（３）…ｖ（ｊ）を読み込む。
【００３８】
Ｓ２０３では、Ｓ１０３で読み込んだ単位時間毎の燃料噴射量ｑ（１），ｑ（２），ｑ（３）…ｑ（ｊ）を読み込む。
【００３９】
Ｓ２０４では、初期設定として、ｊ＝１、Ｑｗｅｔ＝０に設定する。
【００４０】
Ｓ２０５では、燃料噴出速度ｖ（ｊ）が０よりも大きいか否かを判別する。Ｓ２０５において肯定判定された場合には、Ｓ２０６へ移行する。一方、Ｓ２０５において否定判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。
【００４１】
Ｓ２０６では、燃料噴出速度ｖ（ｊ）に応じて平均粒径Ｄを算出する。平均粒径Ｄは、図６に示すように、燃料噴出速度が増加すると、平均粒径が小さくなることから求めることができる。
【００４２】
Ｓ２０７では、筒内温度Ｔａから蒸発速度定数Ｃを算出する。蒸発速度定数Ｃは、図７に示すように、燃料種、筒内温度Ｔａから求めることができる（参考：小林ら著、燃焼工学−基礎と応用−、理工学社Ｐ９４）。
【００４３】
Ｓ２０８では、平均粒径Ｄと蒸発速度定数Ｃとから、蒸発寿命Ｔｌｉｆｅを求める。蒸発寿命Ｔｌｉｆｅ＝Ｄ２／Ｃである。
【００４４】
Ｓ２０９では、初期設定として、ｉ＝０、Ｔｗｅｔ＝０、Ｒｗｅｔ＝０に設定する。
【００４５】
Ｓ２１０では、ｉがｊ以上か否かを判別する。Ｓ２１０において肯定判定された場合には、Ｓ２１１へ移行する。一方、Ｓ２１０において否定判定された場合には、Ｓ２１２へ移行する。
【００４６】
Ｓ２１２では、そのときの燃料噴出速度での噴射がまだ行われていないと判断し単位時間毎の燃料飛翔距離Ｌ（ｉ，ｊ）＝０とし、次の時間の算出に移行するためｉ＝ｉ＋１として、Ｓ２１０へ移行する。
【００４７】
Ｓ２１１では、（ｉ−ｊ）△ｔが蒸発寿命Ｔｌｉｆｅよりも小さいか否かを判別する。△ｔは、微小時間としての予め定めた刻み時間である。Ｓ２１１において肯定判定された場合には、Ｓ２１３へ移行する。一方、Ｓ２１１において否定判定された場合には、Ｓ２１４へ移行する。
【００４８】
Ｓ２１４では、（ｉ−ｊ）△ｔが蒸発寿命Ｔｌｉｆｅ以上の場合であり、噴霧液相が完全に蒸発したと判断し単位時間毎の燃料飛翔距離Ｌ（ｉ，ｊ）＝０とし、Ｓ２１７へ移行する。
【００４９】
Ｓ２１３では、単位時間毎の燃料飛翔距離Ｌ（ｉ，ｊ）を求める。燃料飛翔距離Ｌ（ｉ，ｊ）＝Ｋ×ｖ（ｉ）×（ｉ−ｊ）△ｔ＋Ｌ（ｉ−１，ｊ）である。ここで、Ｋは、筒内ガス密度ρａにより定まる定数である。
【００５０】
Ｓ２１５では、単位時間毎の燃料飛翔距離Ｌ（ｉ，ｊ）が筒内距離Ｌｗａｌｌよりも長いか否かを判別する。Ｓ２１５において肯定判定された場合には、Ｓ２１６へ移行する。一方、Ｓ２１５において否定判定された場合には、Ｓ２１７へ移行する。
【００５１】
Ｓ２１６では、付着時間Ｔｗｅｔに刻み時間△ｔを加算する。
【００５２】
Ｓ２１７では、ｉがｎになったか否かを判別する。Ｓ２１７で肯定判定された場合には、Ｓ２１８へ移行する。一方、Ｓ２１７で否定判定された場合には、Ｓ２１９へ移行する。
【００５３】
Ｓ２１９では、ｉ＝ｉ＋１とし、Ｓ２１０へ移行する。
【００５４】
Ｓ２１８では、単位時間毎の燃料が気筒２内の壁面を超えるに相当する時間の割合Ｒｗｅｔを算出する。割合Ｒｗｅｔ＝Ｔｗｅｔ／Ｔｌｉｆｅで算出できる。つまり、蒸発寿命Ｔｌｉｆｅ中の、燃料が気筒２内の壁面を超えるに相当する時間Ｔｗｅｔの割合が求まる。
【００５５】
Ｓ２２０では、ＲｗｅｔをＲｗｅｔ（ｉ）と設定する。
【００５６】
Ｓ２２１では、燃料付着量Ｑｗｅｔを算出する。燃料付着量Ｑｗｅｔ＝燃料噴射量ｑ（ｊ）×Ｒｗｅｔ（ｉ）＋Ｑｗｅｔで求まる。これは、燃料液滴が一定割合で蒸発すると仮定して、各時間の燃料噴射量ｑ（ｊ）に割合Ｒｗｅｔ（ｉ）を乗算することで、各時間の燃料付着量を求めることができ、これを全時間についてまとめるよう積算することで最終的な燃料付着量Ｑｗｅｔを求めることができるからである。
【００５７】
Ｓ２２２では、ｊ＝ｊ＋１とし、Ｓ２０５へ移行する。
【００５８】
以上説明した本ルーチンによると、計算負荷を低くして気筒２内の壁面に付着している燃料付着量Ｑｗｅｔを精度よく算出することができる。したがって、計算負荷が低いことから処理速度の高速化を図ることができ、燃料噴射制御の応答性をよくすることができ、制御遅れなく適切に燃料噴射を制御することができる。
【００５９】
＜その他＞
本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。また、上述の実施例は、付着量算出方法の実施例を兼ねるものである。
【符号の説明】
【００６０】
１：内燃機関、２：気筒、３：水路、４：水温センサ、５：燃料噴射弁、６：昇圧ポンプ、７：コモンレール、８：噴射率検出器、９：クランクシャフト、１０：クランク角センサ、１１：ＥＣＵ、１１ａ：噴射量取得部、１１ｂ：噴出速度算出部、１１ｃ：筒内状態取得部、１１ｄ：付着量算出部、１１ｅ：噴射制御部、１２：アクセル開度センサ、１３：排気通路、１４：フィルタ、１５：酸化触媒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の筒内で燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射する単位時間毎の燃料噴射量を取得する噴射量取得部と、
前記燃料噴射弁から噴射する単位時間毎の燃料噴射率を取得する噴射率取得部と、
前記噴射率取得部で取得した燃料噴射率に基づいて単位時間毎の燃料噴出速度を算出する噴出速度算出部と、
筒内状態を取得する筒内状態取得部と、
前記噴出速度算出部で算出された燃料噴出速度と前記筒内状態取得部で取得された筒内状態とに基づいて単位時間毎の燃料飛翔距離を算出し、当該燃料飛翔距離と筒内の前記燃料噴射弁から壁面までの筒内距離とを比較し、前記燃料飛翔距離が前記筒内距離よりも長い場合に加算される微小時間を用いて単位時間毎の燃料が筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合を算出し、当該燃料が筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合に単位時間毎の燃料噴射量を乗算して積算することで筒内の壁面に付着している燃料付着量を算出する付着量算出部と、
前記付着量算出部で算出した燃料付着量に応じて前記燃料噴射弁での燃料噴射を制御する噴射制御部と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記噴射制御部は、前記燃料付着量が、筒内の壁面に付着している燃料によってエンジンオイルを希釈したオイル希釈量がオイル希釈限界量を超えるか否かの閾値である所定量を超えると、前記燃料付着量が所定量を超えないように前記燃料噴射弁での燃料噴射を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
内燃機関の筒内で燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射する単位時間毎の燃料噴射量を取得する噴射量取得部と、
前記燃料噴射弁から噴射する単位時間毎の燃料噴射率を取得する噴射率取得部と、
前記噴射率取得部で取得した燃料噴射率に基づいて単位時間毎の燃料噴出速度を算出する噴出速度算出部と、
筒内状態を取得する筒内状態取得部と、
筒内の壁面に付着していた燃料付着量を算出する付着量算出部と、
を備えた付着量算出方法であって、
前記付着量算出部は、前記噴出速度算出部で算出された燃料噴出速度と前記筒内状態取得部で取得された筒内状態とに基づいて単位時間毎の燃料飛翔距離を算出し、当該燃料飛翔距離と筒内の前記燃料噴射弁から壁面までの筒内距離とを比較し、前記燃料飛翔距離が前記筒内距離よりも長い場合に加算される微小時間を用いて単位時間毎の燃料が筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合を算出し、当該燃料が筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合に単位時間毎の燃料噴射量を乗算して積算することで筒内の壁面に付着している燃料付着量を算出することを特徴とする付着量算出方法。
【請求項１】
内燃機関の筒内で燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射する単位時間毎の燃料噴射量を取得する噴射量取得部と、
前記燃料噴射弁から噴射する単位時間毎の燃料噴射率を取得する噴射率取得部と、
前記噴射率取得部で取得した燃料噴射率に基づいて単位時間毎の燃料噴出速度を算出する噴出速度算出部と、
筒内状態を取得する筒内状態取得部と、
前記噴出速度算出部で算出された燃料噴出速度と前記筒内状態取得部で取得された筒内状態とに基づいて単位時間毎の燃料飛翔距離を算出し、当該燃料飛翔距離と筒内の前記燃料噴射弁から壁面までの筒内距離とを比較し、前記燃料飛翔距離が前記筒内距離よりも長い場合に加算される微小時間を用いて単位時間毎の燃料が筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合を算出し、当該燃料が筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合に単位時間毎の燃料噴射量を乗算して積算することで筒内の壁面に付着している燃料付着量を算出する付着量算出部と、
前記付着量算出部で算出した燃料付着量に応じて前記燃料噴射弁での燃料噴射を制御する噴射制御部と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記噴射制御部は、前記燃料付着量が、筒内の壁面に付着している燃料によってエンジンオイルを希釈したオイル希釈量がオイル希釈限界量を超えるか否かの閾値である所定量を超えると、前記燃料付着量が所定量を超えないように前記燃料噴射弁での燃料噴射を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
内燃機関の筒内で燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射する単位時間毎の燃料噴射量を取得する噴射量取得部と、
前記燃料噴射弁から噴射する単位時間毎の燃料噴射率を取得する噴射率取得部と、
前記噴射率取得部で取得した燃料噴射率に基づいて単位時間毎の燃料噴出速度を算出する噴出速度算出部と、
筒内状態を取得する筒内状態取得部と、
筒内の壁面に付着していた燃料付着量を算出する付着量算出部と、
を備えた付着量算出方法であって、
前記付着量算出部は、前記噴出速度算出部で算出された燃料噴出速度と前記筒内状態取得部で取得された筒内状態とに基づいて単位時間毎の燃料飛翔距離を算出し、当該燃料飛翔距離と筒内の前記燃料噴射弁から壁面までの筒内距離とを比較し、前記燃料飛翔距離が前記筒内距離よりも長い場合に加算される微小時間を用いて単位時間毎の燃料が筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合を算出し、当該燃料が筒内の壁面を超えるに相当する時間の割合に単位時間毎の燃料噴射量を乗算して積算することで筒内の壁面に付着している燃料付着量を算出することを特徴とする付着量算出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２４１７７４（Ｐ２０１１−２４１７７４Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１５５７２（Ｐ２０１０−１１５５７２）
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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