JP4537232B2 - 燃料噴射量の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射量の制御方法、燃料噴射量の制御システム及び燃料噴射量の制御プログラムに関する。さらに詳しくは、ディーゼルエンジン等から排出される排出スート量を減少させること及び燃費を向上させることが可能な燃料噴射量の制御方法、燃料噴射量の制御システム及び燃料噴射量の制御プログラムに関する。

ディーゼルエンジンは燃費と耐久性に優れた動力源であり、そのエンジンから排出されるＨＣ及びＣＯがガソリンエンジンに比べて少ないため、近年問題となっている地球温暖化に対しては好ましい内燃機関である。しかしながら、ディーゼルエンジンにおいては、その混合気燃焼時に発生するＮＯｘ及び排気微粒子（スート）がガソリンエンジンに比べて多く、このＮＯｘ及びスートを排出ガスから低減させることが喫緊の課題となっている。この点、ディーゼルエンジンからの排気ガスの流路中に酸化触媒を設け、さらにその下流側に、セラミックの多孔質壁をフィルタ素子とするＤＰＦを設けておき、ディーゼルエンジンから排出された排気ガス中のＮＯ、ＣＯ、ＨＣ等を酸化触媒によって酸化し、酸化後の排気ガスがＤＰＦの多孔質壁を通過する際に、その気孔（ポア）部分において排気ガスに含まれるスートを捕集する排気ガス浄化システムが知られている。

この排気ガス浄化システムにおいては、フィルタの壁内の気孔部分及び壁表面においてスートを捕集し、捕集されたスートを燃焼除去（再生）する際に、捕集されたスート量が多すぎると燃焼時の過熱によってフィルタを破損させることがあるため、フィルタにより捕集することができるスート量には限界があった。この捕集限界スート量を検出する方法としては、ＤＰＦの上流側及び下流側における排気ガスの圧力差（「圧力損失」、略して「圧損」ということがある）及び排気ガス温度をそれぞれ検出してフィルタ内に堆積しているスート量を予測して、その予測値に基づいてＤＰＦが捕集限界であることを検出する方法（特許文献１参照）、及び燃料噴射量、エンジン回転数、排気ガス温度等のマッピングから排出スート量を予測し、その積算量に基づいてＤＰＦが捕集限界であることを検出する方法（特許文献２参照）等が開示されている。
特開昭６０−４７９３７号公報 特開平５−１８２２８号公報

しかし、特許文献１に開示されているような、ＤＰＦの上流側と下流側の圧力差からＤＰＦが捕集限界であることを検出する方法では、ＤＰＦ再生前と再生後とで堆積スート量と圧損との関係がヒステリシスを持ち、そのために圧損から予測されるスート量の精度が悪いという不都合があった。また、特許文献２に開示されているような、燃料噴射量、エンジン回転数、排気ガス温度等のマッピングから排出スート量を予測してＤＰＦが捕集限界であることを検出する方法では、各燃料噴射器の個体バラツキや経時的な変動により、指示燃料噴射量と実燃料噴射量の誤差が生じるために、排出スート量の予測の精度が悪くなってしまうという不都合があった。

上述の不都合を解消するために、従来は再生させる予測スート量を少なくしてＤＰＦの再生を行っていたが、再生時のスート堆積量を少なくすると再生インターバルを短くすることになり、燃費を悪化させるという問題があるとともに、スート堆積量が少ない時点において、ＤＰＦ内の位置における付着スート量のバラツキから、完全にスートを再生することができない部分を残した状態のままでスートの再生を終了してしまうという問題もあった。

本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであり、ディーゼルエンジン等から排出されるスート量の予測精度を高めてエンジンの実燃料噴射量を最適に制御することによって、排出スート量を減少させることが可能であるとともに、燃焼効率の向上に伴って燃費を向上させることが可能な燃料噴射量の制御方法、燃料噴射量の制御システム及び燃料噴射量の制御プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明によれば、以下の燃料噴射量の制御方法、燃料噴射量の制御システム及び燃料噴射量の制御プログラムが提供される。

［１］エンジンの燃料噴射量を、初期設定値から、走行中における所定の条件に基づき補正することによって制御する燃料噴射量の制御方法であって、スートセンサを用いて、前記エンジンから排出される排気ガスに含まれるスート排出量を測定する第１のステップと、少なくとも前記エンジンの回転数、前記排気ガスの温度及び前記エンジンの初期設定燃料噴射量を含むスート排出量推定用要素に基づいて、推定スート排出量を算定する第２のステップと、前記スート排出量及び前記推定スート排出量に基づいて設定される誤差判定基準値と、誤差閾値とを比較する第３のステップと、前記誤差判定基準値が、前記誤差閾値以上である場合、少なくとも前記スート排出量、前記エンジンの回転数及び前記排気ガスの温度を含むエンジンの実際の燃料噴射量算出要素に基づいて前記エンジンの実際の燃料噴射量を算定し、前記エンジンの初期設定燃料噴射量を前記実際の燃料噴射量に補正してから、前記第１のステップに戻るか、又は前記誤差判定基準値が、前記誤差閾値未満である場合、前記エンジンの初期設定燃料噴射量を補正することなくそのまま前記第１のステップに戻る第４のステップと、を含むことを特徴とする燃料噴射量の制御方法。

［２］前記誤差判定基準値として、前記推定スート排出量と、前記スート排出量との間における下記式（１）に示す関係から算出される値を用いる前記［１］に記載の燃料噴射量の制御方法。
Ｃ＝│１−（Ｂ／Ａ）│………（１）
（上記式（１）中、Ａはスート排出量、Ｂは推定スート排出量、Ｃは誤差判定基準値をそれぞれ示す。）

［３］前記スートセンサとして、瞬時スート濃度測定タイプ又は累積スート量測定タイプのものを用いる前記［１］又は［２］に記載の燃料噴射量の制御方法。

［４］前記瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサとして、前記スートの瞬時における、電荷量、又は光の透過量若しくは散乱量を測定するものを用いる前記［３］に記載の燃料噴射量の制御方法。

［５］前記累積スート量測定タイプのスートセンサとして、前記スートの測定までの累積における、抵抗変化、温度変化、又は圧電／電歪材料の共振周波数変化を測定するものを用いる前記［３］に記載の燃料噴射量の制御方法。

［６］エンジンの燃料噴射量を、初期設定値から、走行中における所定の条件に基づき補正することによって制御することが可能な燃料噴射量の制御システムであって、スートセンサを有し、前記スートセンサによって、前記エンジンから排出される排気ガスに含まれるスート排出量を測定することが可能なスート排出量測定手段と、少なくとも前記エンジンの回転数、前記排気ガスの温度及び前記エンジンの初期設定燃料噴射量を含むスート排出量推定用要素に基づいて推定される推定スート排出量を算定することが可能な推定スート排出量算定手段と、前記スート排出量及び前記推定スート排出量に基づいて設定される誤差判定基準値と、誤差閾値とを比較することが可能な誤差判定基準値・誤差閾値比較手段と、前記誤差判定基準値が、前記誤差閾値以上である場合、少なくとも前記スート排出量、前記エンジンの回転数及び前記排気ガスの温度を含むエンジンの実際の燃料噴射量算出要素に基づいて前記エンジンの実際の燃料噴射量を算定し、前記エンジンの初期設定燃料噴射量を前記実際の燃料噴射量に補正してから、前記スート排出量測定手段による前記スート排出量の測定に戻るか、又は前記誤差判定基準値が、前記誤差閾値未満である場合、前記エンジンの初期設定燃料噴射量を補正することなくそのまま前記スート排出量測定手段による前記スート排出量の測定に戻ることが可能な燃料噴射量補正手段と、を備えたことを特徴とする燃料噴射量の制御システム。

［７］前記誤差判定基準値が、前記推定スート排出量と、前記スート排出量との間における下記式（１）に示す関係から算出される値である前記［６］に記載の燃料噴射量の制御システム。
Ｃ＝│１−（Ｂ／Ａ）│………（１）
（上記式（１）中、Ａはスート排出量、Ｂは推定スート排出量、Ｃは誤差判定基準値をそれぞれ示す。）

［８］前記スートセンサが、瞬時スート濃度測定タイプ又は累積スート量測定タイプのものである前記［６］又は［７］に記載の燃料噴射量の制御システム。

［９］前記瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサが、前記スートの瞬時における、電荷量、又は光の透過量若しくは散乱量を測定するものである前記［８］に記載の燃料噴射量の制御システム。

［１０］前記累積スート量測定タイプのスートセンサが、前記スートの測定までの累積における、抵抗変化、温度変化、又は圧電／電歪材料の共振周波数変化を測定するものである前記［８］に記載の燃料噴射量の制御システム。

［１１］エンジンの燃料噴射量を、初期設定値から、走行中における所定の条件に基づき補正することによって制御するための、コンピュータが読み込み可能なエンジンの燃料噴射量の制御プログラムであって、
前記コンピュータを、下記（１）〜（４）の手段として機能させることが可能なことを特徴とする燃料噴射量の制御プログラム。
（１）スートセンサに、前記エンジンから排出される排気ガスに含まれるスート排出量を測定させることが可能なスート排出量測定手段、
（２）少なくとも前記エンジンの回転数、前記排気ガスの温度及び前記エンジンの初期設定燃料噴射量を含むスート排出量推定用要素に基づいて推定される推定スート排出量を算定することが可能な推定スート排出量算定手段、
（３）前記スート排出量及び前記推定スート排出量に基づいて設定される誤差判定基準値と、誤差閾値とを比較することが可能な誤差判定基準値・誤差閾値比較手段、
（４）前記誤差判定基準値が、前記誤差閾値以上である場合、少なくとも前記スート排出量、前記エンジンの回転数及び前記排気ガスの温度を含むエンジンの実際の燃料噴射量算出要素に基づいて前記エンジンの実際の燃料噴射量を算定し、前記エンジンの初期設定燃料噴射量を前記実際の燃料噴射量に補正してから、前記スート排出量測定手段による前記スート排出量の測定に戻るか、又は前記誤差判定基準値が、前記誤差閾値未満である場合、前記エンジンの初期設定燃料噴射量を補正することなくそのまま前記スート排出量測定手段による前記スート排出量の測定に戻ることが可能な燃料噴射量補正手段。

［１２］前記誤差判定基準値が、前記推定スート排出量と、前記スート排出量との間における下記式（１）に示す関係から算出される値である前記［１１］に記載の燃料噴射量の制御プログラム。
Ｃ＝│１−（Ｂ／Ａ）│………（１）
（上記式（１）中、Ａはスート排出量、Ｂは推定スート排出量、Ｃは誤差判定基準値をそれぞれ示す。）

［１３］前記スートセンサが、瞬時スート濃度測定タイプ又は累積スート量測定タイプのものである前記［１１］又は［１２］に記載の燃料噴射量の制御プログラム。

［１４］前記瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサが、前記スートの瞬時における、電荷量、又は光の透過量若しくは散乱量を測定するものである前記［１３］に記載の燃料噴射量の制御プログラム。

［１５］前記累積スート量測定タイプのスートセンサが、前記スートの測定までの累積における、抵抗変化、温度変化、又は圧電／電歪材料の共振周波数変化を測定するものである前記［１３］に記載の燃料噴射量の制御プログラム。

なお、本発明における「プログラム」とは、コンピュータによる処理に適した命令の順番付けられた列からなるものを意味し、具体的には、コンピュータのＨＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ）、ＣＤ−ＲＷ等にインストールされているもの；ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＦＤ、半導体メモリ、コンピュータのＨＤＤ等の各種記録媒体に記録されているもの；インターネット等の外部ネットワークを介して配信されるもの等を意味する。

以上説明したように、本発明によって、ディーゼルエンジン等から排出されるスート量の予測精度を高めてエンジンの実燃料噴射量を最適に制御することによって、排出スート量を減少させることが可能であるとともに、燃焼効率の向上に伴って燃費を向上させることが可能な燃料噴射量の制御方法、燃料噴射量の制御システム及び燃料噴射量の制御プログラムが提供される。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しつつ具体的に説明する。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体的に説明する。本発明の燃料噴射量の制御方法は、上述のように、エンジンの燃料噴射量を、初期設定値から、走行中における所定の条件に基づき補正することによって制御する燃料噴射量の制御方法であり、第１〜第４のステップを含むことを特徴とする。以下各ステップごとに具体的に説明する。なお、ここでは、本発明として燃料噴射量の制御方法を中心として説明するが、燃料噴射量の制御システム及び燃料噴射量の制御プログラムの場合も基本的に同様である。

（第１のステップ）
第１のステップは、スートセンサを用いて、エンジンから排出される排気ガスに含まれるスート排出量を測定するステップである。

第１のステップに用いられるスートセンサとしては特に制限はないが、例えば、瞬時スート濃度測定タイプ又は累積スート量測定タイプのものを挙げることができる。瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサとしては、例えば、スートの瞬時における、電荷量、又は光の透過量若しくは散乱量を測定するものを挙げることができる。また、累積スート量測定タイプのスートセンサとして、例えば、スートの測定までの累積における、抵抗変化、温度変化、又は圧電／電歪材料の共振周波数変化を測定するものを挙げることができる。このようなスートセンサを用いて、スート排出量を測定する方法としては、例えば、瞬時スート濃度測定タイプの場合、スートセンサ出力値をそのままスート排出量とすることを挙げることができ、また、累積スート量測定タイプの場合、今回測定した累積スート量から前回第１のステップで測定した累積スート量を減算することで、今回のスート排出量を求めるようにすることを挙げることができる。

（第２のステップ）
第２のステップは、少なくともエンジンの回転数、排気ガスの温度及びエンジンの初期設定燃料噴射量を含むスート排出量推定用要素に基づいて、推定スート排出量を算定するステップである。

スート排出量推定用要素（マッピングによるスート排出量を推定するための要素）としては、エンジンの回転数、排気ガスの温度、エンジンの初期設定燃料噴射量、アクセル開度等を挙げることができる。中でも、エンジンの回転数、排気ガスの温度及びエンジンの初期設定燃料噴射量が、スート排出量との相関が密接であり、少なくともこの３つの要素を含むものとする。スート排出量推定用要素に基づいて、推定スート排出量を算定する方法としては、エンジンの回転数の場合、例えば、特開平５−１８２２８号公報のようにすること、排気ガスの温度の場合、例えば、特開平７−１３９３３４号公報のようにすること、初期設定燃料噴射量の場合、例えば、トヨタ技術公開集（２００４年５月３１日発行、発行番号１５７７６）第４実施例のようにすることを挙げることができる。

（第３のステップ）
第３のステップは、スート排出量及び推定スート排出量に基づいて設定される誤差判定基準値と、誤差閾値とを比較するステップである。

誤差判定基準値は、上述のように、スート排出量及び推定スート排出量に基づいて設定されるが、例えば、推定スート排出量と、スート排出量との間における下記式（１）に示す関係から算出される値を用いることが好ましい。
Ｃ＝│１−（Ｂ／Ａ）│………（１）
（上記式（１）中、Ａはスート排出量、Ｂは推定スート排出量、Ｃは誤差判定基準値をそれぞれ示す。）

誤差閾値は、このシステムを搭載した車両がどの程度の燃料噴射量の誤差を許容できるかによって設定される。

（第４のステップ）
第４のステップは、誤差判定基準値が、誤差閾値以上である場合、少なくともスート排出量、エンジンの回転数及び排気ガスの温度を含むエンジンの実際の燃料噴射量算出要素（実燃料噴射量算出要素）に基づいてエンジンの実際の燃料噴射量（実燃料噴射量）を算定し、エンジンの初期設定燃料噴射量を実燃料噴射量に補正してから、第１のステップに戻るか、又は誤差判定基準値が、誤差閾値未満である場合、エンジンの初期設定燃料噴射量を補正することなくそのまま第１のステップに戻るステップである。

実燃料噴射量算出要素としては、例えば、スート排出量、エンジンの回転数、排気ガスの温度、アクセル開度等を挙げることができるが、中でも、スート排出量、エンジンの回転数、排気ガスの温度が実燃料噴射量との相関が密接であり、少なくともこの３つの要素に基づいてエンジンの実燃料噴射量を算定し、エンジンの初期設定燃料噴射量を算定した実燃料噴射量に、必要に応じて補正することが好ましい。この３つの要素を測定する方法としては、上述の場合と同様にすることができる。

以下、本発明の燃料噴射量の制御方法を、ディーゼルエンジンを搭載した車輌（ディーゼル車）のエンジンシステムの制御系に適用した場合について図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１は、本発明を適用したディーゼル車のエンジンシステムの制御系を模式的に示す説明図である。図１に示すように、ディーゼルエンジン（以下、「エンジン」ということがある）１１の吸気ポートには吸気マニホールド１３ａを介して吸気管１３ｂが接続され、排気ポートには排気マニホールド１６ａを介して排気管１６ｂが接続されている。吸気マニホールド１６ａ及び排気管１６ｂにより排気通路１６が構成されている。吸気管１３ｂには過給圧コントロール手段を備えたターボ過給機１７のコンプレッサ１７ａと、ターボ過給機１７により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ１８とがそれぞれ設けられ、排気管１６ｂにはターボ過給機１７のタービン１７ｂが設けられている。また、図示はしないが、コンプレッサ１７ａの回転翼とタービン１７ｂの回転翼とはシャフトにより連結されている。なお、エンジン１１から排出される排ガスのエネルギーによりタービン１７ｂ及びシャフトを介してコンプレッサ１７ａが回転し、このコンプレッサ１７ａの回転により給機管１３ｂ内の吸入空気が圧縮されるように構成されている。

また、排気管１６ｂの途中にはエンジン側（排ガス上流側）から順に、ＮＯｘ触媒及び酸化触媒として機能する白金系触媒等の酸化触媒２１と、ＤＰＦ２２とが設けられている。酸化触媒２１及びＤＰＦ２２は、排気管１６ｂの直径を拡大した筒状の捕集器２４に収容されている。なお、コンプレッサ１７ａより吸気上流側の吸気管１３ｂには吸入空気の流量を調整可能な吸気絞り弁２６が設けられている。

また、酸化触媒２１の白金系触媒は、白金−アルミナ触媒、白金−ゼオライト触媒又は白金−ゼオライト−アルミナ触媒である。白金−アルミナ触媒はコージェライトからなるハニカム担体にγ−アルミナ粉末を含むスラリーをコーティングした後、Ｐｔを担持させて構成される。また、白金−ゼオライト触媒は、コージェライトからなるハニカム担体に水素イオン交換ゼオライト粉末（Ｈ−ＺＳＭ−５）を含むスラリーをコーティングした後、Ｐｔを担持させて構成される。さらに、白金−ゼオライト−アルミナ触媒は、コージェライトからなるハニカム担体に水素イオン交換ゼオライト粉末（Ｈ−ＺＳＭ−５）及びγ−アルミナ粉末を含むスラリーをコーティングした後、Ｐｔを担持させて構成される。

ＤＰＦ２２はハニカム構造を有するものであって、図２に示すように、コージェライト、ＳｉＣ等のセラミックスからなる多孔質の（気体は通過させるがスートはその通過を阻害（流出を遮断）して除去することができる径を持つ複数の気孔（ポア）を多数有する）隔壁２２ａをフィルタ要素として備えており、この隔壁２２ａで仕切られた、例えば、多角形断面の、流体の流路となるセルを有している。

このＤＰＦ２２は、これらの隔壁２２ａにより、多数の互いに平行に形成されたセル２２ｂの相隣接する入り口側セル２２ｃと出口側セル２２ｄを交互かつ千鳥状に塞いで構成されている。また、隔壁２２ａにＰｔ、Ｐｄ等の貴金属を直接担持してもよく、γ−アルミナ粉末を含むスラリーを隔壁２２ａにコーティングした後、Ｐｔ、Ｐｄ等の貴金属を担持することにより、ＤＰＦ２２にスートや炭化水素（ＨＣ）の酸化力を付与してもよい。

図２は、本発明に用いられるＤＰＦを模式的に示す拡大断面図である。図２に示すように、エンジン１１から排気された排気ガスＥ１は、酸化触媒２１を介してそのガス中に含まれるＮＯ、ＣＯ、ＨＣ成分が酸化された後、その酸化反応による高温排気ガスとしてＤＰＦ２２の入り口側セル２２ｃにおける解放側セルからＤＰＦ２２内に流入し、その隔壁２２ａの複数のポアを通過して隣接したセルに流入して、解放端の出口側セル２２ｄを介して排気される。また、排気ガスＥ１が隔壁２２ａの各ポアを通過するとき、排気ガスＥ１に含まれるスートは、各ポアによって隣接するセルへの流出を遮断されて各ポア内及び隔壁２２ａ表面に堆積し、ＤＰＦ２２を通過した排気ガスＥ２に含まれるスートの量を大幅に低減させることができる。

また、エンジン１１には排気成分中のＮＯｘの低減と燃費の向上を目的として、排気を再び吸気に回して再循環させるためのＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）制御バルブが取り付けられている。さらに、排気を再び吸気に回す際に排気を冷却させるＥＧＲクーラが取り付けられている。

また、タービン１７ｂと捕集器２４との間の排気管１６ｂ、すなわち酸化触媒２１の入り口には、排気管１６ｂ内の排ガス温度を検出する温度センサ３６が設けられ、さらにＤＰＦ２２の出口側にも、排気ガスがＤＰＦ２２を通過した後の通過ガスの温度を測定するための温度センサ４２が設けられている。この温度センサ３６と温度センサ４２との検出出力は、マイクロコンピュータからなるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３７の制御入力に接続されている。その他ＥＣＵ３７の制御入力には、エンジン１１の回転速度を検出する回転センサ３８と、アクセル開度及びアクセル変化速度の変化を検出するアクセル開度変化センサ３９と、排気ガス中に含まれるスート排出量を測定するスートセンサ４１ａ、４１ｂと、車輌の走行距離を検出する走行距離センサ５０との各検出出力が接続されている。

なお、スートセンサ４１ａとしては、例えば、瞬時スート濃度測定タイプ、スートセンサ４１ｂとしては、例えば、累積スート量測定タイプのものを挙げることができる。瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサとしては、例えば、スートの瞬時における、電荷量、又は光の透過量若しくは散乱量を測定するものを挙げることができる。また、累積スート量測定タイプのスートセンサとして、例えば、スートの測定までの累積における、抵抗変化、温度変化、又は圧電／電歪材料の共振周波数変化を測定するものを挙げることができる。なお、累積スート量測定タイプの場合、センサ素子に付着したスートを焼き切るためのヒータを備えていてもよい。

また、ＥＣＵ３７はメモリ４３を備えている。メモリ４３には、エンジン回転、排ガス温度、走行距離、アクセル開度、アクセル変化速度等に応じて、ＥＧＲ制御バルブ２０の開閉制御、吸気絞り弁２６の開閉制御、及びコンプレッサ１７ａの回転による空気の吸入量制御等を行うとともに、エンジン１１に対してＤＰＦ２２再生開始の命令を行うためのプログラムが予め記憶されている。

また、エンジン１１の燃料噴射器４０はＥＣＵ３７と電気的に接続しており、ＥＣＵ３７は燃料噴射器４０に対して、燃料噴射のタイミング及び燃料噴射量を指示している。

図３は、瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサを用いた場合の、ディーゼル車のエンジンシステムの制御系における制御動作を模式的に示すフローチャート図である。

図３に示すように、まずＥＣＵ３７（図１参照。用語に付した符号については以下同じ）により、瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサ４１ａの出力値（スート排出量）Ａを読み込む（ステップＳ２１）。なお、図５に、瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサを用いた場合、スートセンサ出力値と時間との関係（スート排出量がほぼ一定の場合）を模式的に示す。次に、温度センサ３６から排気温度を読み込み、回転センサ３８からエンジンの回転数を読み込み、ＥＣＵ３７の初期設定燃料噴射量、排気温度、エンジン回転数等から、エンジンから排出されるであろう推定スート排出量Ｂを算定する（ステップＳ２２）。次に、推定スート排出量Ｂをスート排出量Ａで割り、その除算結果（誤差判定基準値＝│１−（Ｂ／Ａ）│）が誤差閾値以上か否かを判定する（ステップＳ２３）。そして、誤差判定基準値が誤差閾値以上ではない（誤差閾値未満である）場合は（ＮＯ）、再度ステップＳ２１から処理を行う。一方、誤差判定基準値が誤差閾値以上の場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ２１、Ｓ２２で読み込んだスートセンサ出力値、エンジン回転数、排気温度等から実際の燃料噴射量（実燃料噴射量）を求め、初期設定燃料噴射量を実燃料噴射量に補正して（ステップＳ２４）、再度ステップＳ２１から処理を行う。なお、図７、８に、エンジンの初期設定燃料噴射量を実際の燃料噴射量に補正する第１及び第２の例を模式的に示す。すなわち、エンジンから排出されるであろう推定スート排出量Ｂの算定に用いられるエンジンの回転数、排気ガスの温度及びエンジンの初期設定燃料噴射量等を含むスート排出量推定用要素のうち、エンジンの初期設定燃料噴射量以外の要素が一定であった場合、初期における燃料噴射量とスート排出量との関係は、図７、８において実線で示される。ここで、初期設定燃料噴射量、排気温度、エンジンの回転数等から導かれる推定スート排出量Ｂと、スートセンサによって測定されるその時のスート排出量Ａとに基づいて設定される誤差判定基準値と、誤差閾値とを比較する。この時、誤差判定基準値が誤差閾値以上の場合には、図７における点線で示すように、その燃料噴射量におけるスート排出量のマップを補正してもよいし、図８に示すように、初期設定燃料噴射量Ｆ₀を実燃料噴射量Ｆに補正してもよい。このように二種類の補正をシステムによって使い分けることができる。

以上説明したように、瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサを用いた場合、スートセンサ４１ａの出力値を用いてＥＣＵ３７の初期設定燃料噴射量を補正することにより、個体バラツキや経時的な変動を避け得ない燃料噴射器の燃料噴射量を正しい値にすることが可能となる。これにより、マッピングによるスート排出量の予測精度を高めてエンジンの実燃料噴射量を最適に制御することが可能となり、常に、燃焼効率のよい燃料噴射量での燃焼が可能となることで、燃費の悪化という問題をも解決することができる。

図４は、累積スート量測定タイプのスートセンサを用いた場合の、ディーゼル車のエンジンシステムの制御系における制御動作を模式的に示すフローチャート図である。

図４に示すように、まず、ＥＣＵ３７（図１参照。用語に付した符号については以下同じ）により、累積スート量測定タイプのスートセンサ４１ｂの出力値（スート排出量）Ｘを読み込み（ステップＳ３１）、そのスートセンサ出力値Ｘから、１回前の測定値Ｃを減算して現在のスート排出量Ａを求める（ステップＳ３２）。なお、図６に、累積スート濃度測定タイプのスートセンサを用いた場合、スートセンサ出力値と時間との関係（スート排出量がほぼ一定の場合）を模式的に示す。次に、１回前の測定値Ｃに今回のスートセンサ出力値Ｘを登録しておく（ステップＳ３３）。次に、温度センサ３６から排気温度を読み込み、回転センサ３８からエンジンの回転数を読み込み、ＥＣＵ３７の初期設定燃料噴射量、排気温度、エンジン回転数等から、エンジンから発生するであろう推定スート排出量Ｂを算定する（ステップＳ３４）。次に、推定スート排出量Ｂを現在のスート排出量Ａで割り、その除算結果（誤差判定基準値＝│１−（Ｂ／Ａ）│）が誤差閾値以上か否かを判定する（ステップＳ３５）。そして、誤差判定基準値が誤差閾値以上でない（誤差閾値未満である）場合は（ＮＯ）、再度ステップＳ３１から処理を行う。一方、誤差判定基準値が誤差閾値以上の場合には（ＹＥＳ）、ステップＳ３２、Ｓ３４で計算した現在のスート濃度、エンジン回転数、排気温度等から実際の燃料噴射量（実燃料噴射量）を求め、指示燃料噴射量を実燃料噴射量に補正して（ステップＳ３６）、再度ステップＳ３１から処理を行う。なお、瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサを用いた場合と同様に、二種類の補正をシステムによって使い分けることができる。

以上説明したように、累積スート量測定タイプのスートセンサを用いた場合も、瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサを用いた場合と同様な効果を発揮することができる。

本発明は、ディーゼルエンジンを搭載した各種車両等を製造する自動車工業等の各種産業分野において有効に利用される。

本発明を適用したディーゼル車のエンジンシステムの制御系を模式的に示す説明図である。 本発明に用いられるＤＰＦを模式的に示す拡大断面図である。 瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサを用いた場合の、ディーゼル車のエンジンシステムの制御系における制御動作を模式的に示すフローチャート図である。 累積スート量測定タイプのスートセンサを用いた場合の、ディーゼル車のエンジンシステムの制御系における制御動作を模式的に示すフローチャート図である。 第１のステップにおいて、瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサを用いた場合、スートセンサ出力値と時間との関係（スート排出量がほぼ一定の場合）を模式的に示すグラフである。 第１のステップにおいて、累積スート濃度測定タイプのスートセンサを用いた場合、スートセンサ出力値と時間との関係（スート排出量がほぼ一定の場合）を模式的に示すグラフである。 第４のステップにおいて、エンジンの初期設定燃料噴射量を実際の燃料噴射量に補正する第１の例を模式的に示すグラフである。 第４のステップにおいて、エンジンの初期設定燃料噴射量を実際の燃料噴射量に補正する第２の例を模式的に示すグラフである。

符号の説明

１１…ディーゼルエンジン、２１…酸化触媒、２２…ＤＰＦ、３６…温度センサ、３７…ＥＣＵ（コンピュータの一例）、３８…回転センサ、３９…アクセル開度変化センサ、４１ａ…瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサ、４１ｂ…累積スート濃度測定タイプのスートセンサ、４２…温度センサ、４３…メモリ、５０…走行距離センサ。

Claims (15)

1. エンジンの燃料噴射量を、初期設定値から、走行中における所定の条件に基づき補正することによって制御する燃料噴射量の制御方法であって、
   スートセンサを用いて、前記エンジンから排出される排気ガスに含まれるスート排出量を測定する第１のステップと、
   少なくとも前記エンジンの回転数、前記排気ガスの温度及び前記エンジンの初期設定燃料噴射量を含むスート排出量推定用要素に基づいて、推定スート排出量を算定する第２のステップと、
   前記スート排出量及び前記推定スート排出量に基づいて設定される誤差判定基準値と、誤差閾値とを比較する第３のステップと、
   前記誤差判定基準値が、前記誤差閾値以上である場合、少なくとも前記スート排出量、前記エンジンの回転数及び前記排気ガスの温度を含むエンジンの実際の燃料噴射量算出要素に基づいて前記エンジンの実際の燃料噴射量を算定し、前記エンジンの初期設定燃料噴射量を前記実際の燃料噴射量に補正してから、前記第１のステップに戻るか、又は前記誤差判定基準値が、前記誤差閾値未満である場合、前記エンジンの初期設定燃料噴射量を補正することなくそのまま前記第１のステップに戻る第４のステップと、を含むことを特徴とする燃料噴射量の制御方法。
2. 前記誤差判定基準値として、前記推定スート排出量と、前記スート排出量との間における下記式（１）に示す関係から算出される値を用いる請求項１に記載の燃料噴射量の制御方法。
   Ｃ＝│１−（Ｂ／Ａ）│………（１）
   （上記式（１）中、Ａはスート排出量、Ｂは推定スート排出量、Ｃは誤差判定基準値をそれぞれ示す。）
3. 前記スートセンサとして、瞬時スート濃度測定タイプ又は累積スート量測定タイプのものを用いる請求項１又は２に記載の燃料噴射量の制御方法。
4. 前記瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサとして、前記スートの瞬時における、電荷量、又は光の透過量若しくは散乱量を測定するものを用いる請求項３に記載の燃料噴射量の制御方法。
5. 前記累積スート量測定タイプのスートセンサとして、前記スートの測定までの累積における、抵抗変化、温度変化、又は圧電／電歪材料の共振周波数変化を測定するものを用いる請求項３に記載の燃料噴射量の制御方法。
6. エンジンの燃料噴射量を、初期設定値から、走行中における所定の条件に基づき補正することによって制御することが可能な燃料噴射量の制御システムであって、
   スートセンサを有し、前記スートセンサによって、前記エンジンから排出される排気ガスに含まれるスート排出量を測定することが可能なスート排出量測定手段と、
   少なくとも前記エンジンの回転数、前記排気ガスの温度及び前記エンジンの初期設定燃料噴射量を含むスート排出量推定用要素に基づいて推定される推定スート排出量を算定することが可能な推定スート排出量算定手段と、
   前記スート排出量及び前記推定スート排出量に基づいて設定される誤差判定基準値と、誤差閾値とを比較することが可能な誤差判定基準値・誤差閾値比較手段と、
   前記誤差判定基準値が、前記誤差閾値以上である場合、少なくとも前記スート排出量、前記エンジンの回転数及び前記排気ガスの温度を含むエンジンの実際の燃料噴射量算出要素に基づいて前記エンジンの実際の燃料噴射量を算定し、前記エンジンの初期設定燃料噴射量を前記実際の燃料噴射量に補正してから、前記スート排出量測定手段による前記スート排出量の測定に戻るか、又は前記誤差判定基準値が、前記誤差閾値未満である場合、前記エンジンの初期設定燃料噴射量を補正することなくそのまま前記スート排出量測定手段による前記スート排出量の測定に戻ることが可能な燃料噴射量補正手段と、を備えたことを特徴とする燃料噴射量の制御システム。
7. 前記誤差判定基準値が、前記推定スート排出量と、前記スート排出量との間における下記式（１）に示す関係から算出される値である請求項６に記載の燃料噴射量の制御システム。
   Ｃ＝│１−（Ｂ／Ａ）│………（１）
   （上記式（１）中、Ａはスート排出量、Ｂは推定スート排出量、Ｃは誤差判定基準値をそれぞれ示す。）
8. 前記スートセンサが、瞬時スート濃度測定タイプ又は累積スート量測定タイプのものである請求項６又は７に記載の燃料噴射量の制御システム。
9. 前記瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサが、前記スートの瞬時における、電荷量、又は光の透過量若しくは散乱量を測定するものである請求項８に記載の燃料噴射量の制御システム。
10. 前記累積スート量測定タイプのスートセンサが、前記スートの測定までの累積における、抵抗変化、温度変化、又は圧電／電歪材料の共振周波数変化を測定するものである請求項８に記載の燃料噴射量の制御システム。
11. エンジンの燃料噴射量を、初期設定値から、走行中における所定の条件に基づき補正することによって制御するための、コンピュータが読み込み可能なエンジンの燃料噴射量の制御プログラムであって、
    前記コンピュータを、下記（１）〜（４）の手段として機能させることが可能なことを特徴とする燃料噴射量の制御プログラム。
    （１）スートセンサに、前記エンジンから排出される排気ガスに含まれるスート排出量を測定させることが可能なスート排出量測定手段、
    （２）少なくとも前記エンジンの回転数、前記排気ガスの温度及び前記エンジンの初期設定燃料噴射量を含むスート排出量推定用要素に基づいて推定される推定スート排出量を算定することが可能な推定スート排出量算定手段、
    （３）前記スート排出量及び前記推定スート排出量に基づいて設定される誤差判定基準値と、誤差閾値とを比較することが可能な誤差判定基準値・誤差閾値比較手段、
    （４）前記誤差判定基準値が、前記誤差閾値以上である場合、少なくとも前記スート排出量、前記エンジンの回転数及び前記排気ガスの温度を含むエンジンの実際の燃料噴射量算出要素に基づいて前記エンジンの実際の燃料噴射量を算定し、前記エンジンの初期設定燃料噴射量を前記実際の燃料噴射量に補正してから、前記スート排出量測定手段による前記スート排出量の測定に戻るか、又は前記誤差判定基準値が、前記誤差閾値未満である場合、前記エンジンの初期設定燃料噴射量を補正することなくそのまま前記スート排出量測定手段による前記スート排出量の測定に戻ることが可能な燃料噴射量補正手段。
12. 前記誤差判定基準値が、前記推定スート排出量と、前記スート排出量との間における下記式（１）に示す関係から算出される値である請求項１１に記載の燃料噴射量の制御プログラム。
    Ｃ＝│１−（Ｂ／Ａ）│………（１）
    （上記式（１）中、Ａはスート排出量、Ｂは推定スート排出量、Ｃは誤差判定基準値をそれぞれ示す。）
13. 前記スートセンサが、瞬時スート濃度測定タイプ又は累積スート量測定タイプのものである請求項１１又は１２に記載の燃料噴射量の制御プログラム。
14. 前記瞬時スート濃度測定タイプのスートセンサが、前記スートの瞬時における、電荷量、又は光の透過量若しくは散乱量を測定するものである請求項１３に記載の燃料噴射量の制御プログラム。
15. 前記累積スート量測定タイプのスートセンサが、前記スートの測定までの累積における、抵抗変化、温度変化、又は圧電／電歪材料の共振周波数変化を測定するものである請求項１３に記載の燃料噴射量の制御プログラム。

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