JP2009144649A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】スロットル開度の変化に継続的に対応して燃料噴射量の補正を実行することができる燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】スロットル開度に対応する基本噴射量を導出するための基本噴射用マップと、スロットル開度に対応する追加噴射量を導出するための追加噴射用マップとを具備し、エンジンの1サイクル中に、基本噴射量を算出するための基本噴射量算出ステージ(C:第1の算出ステージ、FICAL)と、基本噴射量算出ステージの後に設けられる追加噴射量算出ステージ(D:第2の算出ステージ、TIASTG)とが設定され、FICALで計測されたスロットル開度を追加噴射用マップに適用して得られる値を噴射量αとし、TIASTGで計測されたスロットル開度を追加噴射用マップに適用して得られる値を噴射量βとし、α<βなら、β−αで追加噴射を行う。α>βなら基本噴射量を修正する。
【選択図】図2

Description

本発明は、燃料噴射制御装置に係り、特に、スロットル開度の変化に継続的に対応して燃料噴射量の補正を実行することができる燃料噴射制御装置に関する。
従来から、スロットル開度の変化を検知して、この変化量に基づいて燃料噴射量の補正を実行するようにした燃料噴射制御装置が知られている。
特許文献1には、所定時間内におけるスロットル開度の増加割合が予定値を超えた場合に、通常の基本燃料噴射とは独立した追加噴射によって増量補正を実行するようにした燃料噴射制御装置が開示されている。
特公昭62−9740号公報
しかしながら、特許文献1では、追加噴射が行われるのは加速初期の最初の1回のみであり、スロットル開度の変化がさらに継続されても、この変化に応じた噴射量補正を行うようには設定されていなかった。スロットル操作に対するエンジン出力の応答性を高めるためには、スロットル開度の変化にさらに細かく対応した噴射量補正が継続的に実行されることが望ましい。
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、スロットル開度の変化に継続的に対応して燃料噴射量の補正を実行することができる燃料噴射制御装置を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明は、スロットル開度に基づいて噴射量の補正を実行する燃料噴射制御装置において、スロットル開度に対応する基本噴射量を導出するための基本噴射用マップと、スロットル開度に対応する追加噴射量を導出するための追加噴射用マップとを具備し、所定のステージ数に分割設定されているエンジンの1サイクル中に、前記基本噴射量を算出するための第1の算出ステージと、該第1の算出ステージの後に設けられる第2の算出ステージが設定され、前記第1の算出ステージで計測されたスロットル開度を前記追加噴射用マップに適用して得られる第1の噴射量と、前記第2の算出ステージで計測されたスロットル開度を前記追加噴射用マップに適用して得られる第2の噴射量とを対比し、前記第1の噴射量より第2の噴射量の方が大きい場合は、前記第2の噴射量から第1の噴射量を減算した値を用いて、前記基本噴射量とは別個独立した追加噴射を行い、前記第2の噴射量より第1の噴射量の方が大きい場合は、前記第1の算出ステージで算出された基本噴射量を修正するように構成されている点に第1の特徴がある。
また、前記第2の算出ステージは、前記第1の算出ステージの経過後、直近の吸気行程で吸気バルブが閉じるまでの期間中に設けられている点に第2の特徴がある。
また、前記所定のステージ数が、歯欠部を含むクランクパルス信号に基づいて分割設定されており、前記歯欠部が、吸排気バルブのオーバーラップトップ位置から最も遠くに位置するように設定されており、前記第2の算出ステージが、前記歯欠部に重ならない位置に設定されている点に第3の特徴がある。
また、前記第1の算出ステージは、所定のステージに設定されており、前記第2の算出ステージは、エンジン回転数に応じて設定ステージが変動する点に第4の特徴がある。
さらに、前記追加噴射用マップは、前記第2の算出ステージの設定ステージに対応して複数設けられている点に第5の特徴がある。
第1の特徴によれば、スロットル開度に対応する基本噴射量を導出するための基本噴射用マップと、スロットル開度に対応する追加噴射量を導出するための追加噴射用マップとを具備し、所定のステージ数に分割設定されているエンジンの1サイクル中に、基本噴射量を算出するための第1の算出ステージと、該第1の算出ステージの後に設けられる第2の算出ステージが設定され、第1の算出ステージで計測されたスロットル開度を追加噴射用マップに適用して得られる第1の噴射量と、第2の算出ステージで計測されたスロットル開度を追加噴射用マップに適用して得られる第2の噴射量とを対比し、第1の噴射量より第2の噴射量の方が大きい場合は、第2の噴射量から第1の噴射量を減算した値を用いて基本噴射量とは別個独立した追加噴射を行い、第2の噴射量より第1の噴射量の方が大きい場合は、第1の算出ステージで算出された基本噴射量を修正するように構成されているので、スロットル開度の変化に応じた噴射量補正を、1サイクル毎に実行することが可能となる。これにより、スロットル開度の変化が急激だったり、複数サイクルに渡って継続される場合でも、1サイクル毎に噴射量補正を実行して補正量の最適化を図ることができる。また、スロットル開度の開方向への変化に対応して追加噴射を行う増量補正だけでなく、閉方向への変化に対応した減量補正も可能なので、スロットル操作に対するエンジン出力の応答性をより高めることが可能となる。
第2の特徴によれば、第2の算出ステージは、第1の算出ステージの経過後、直近の吸気行程で吸気バルブが閉じるまでの期間中に設けられているので、第1の算出ステージの後、直近の吸気行程が終了するまでの間に補正量を算出して、補正した噴射量による噴射を直近の吸気行程で実行することが可能となる。
第3の特徴によれば、所定のステージ数が歯欠部を含むクランクパルス信号に基づいて分割設定されており、歯欠部が吸排気バルブのオーバーラップトップ位置から最も遠くに位置するように設定されており、第2の算出ステージが歯欠部に重ならない位置に設定されているので、第2の算出ステージを吸気行程の前に配置した場合に、これを、歯欠部内ではなく、実際のクランクパルスが検出されてステージ区分が明確となる範囲内に設定することができる。
第4の特徴によれば、第1の算出ステージは所定のステージに設定されており、第2の算出ステージは、エンジン回転数に応じて設定ステージが変動するので、エンジン回転数に応じて、第2の算出ステージを常に最適な位置に設定することが可能となる。
第5の特徴によれば、追加噴射用マップは、第2の算出ステージの設定ステージに対応して複数設けられているので、エンジン回転数に応じた追加噴射用マップを選択して、最適な補正量を導出することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置100の構成を示すブロック図である。エンジンのクランクシャフト1には、その1回転毎に、歯欠部2aを含む9個のクランクパルスを出力する一対のクランクパルサロータ2およびパルス発生器3が設けられている。9個の突起部は30度間隔で配置され、歯欠部2aの角度は120度とされている。パルス発生器3からの出力信号は、ECU4の位相検出部10に入力される。
位相検出部10は、クランクパルスに基づいてクランクシャフト1の位相を検出する。ステージカウント割当部502は、クランクシャフト1回転をクランクパルスの出力タイミングで9分割し、クランクシャフトの各位相に「0」〜「9」のステージカウント(360度ステージ)を割り当てると共に、エンジンの行程判別が完了すると、クランクシャフトの1サイクル(720度)の各位相に「0」〜「17」の絶対ステージ(720度ステージ)を割り当てる。また、エンジン回転数算出部12は、位相検知部10の出力信号に基づいてエンジン回転数を検知する。燃料噴射弁等からなる燃料噴射装置6は、ECU4内の燃料噴射制御部20からの制御信号によって駆動される。この燃料噴射制御部20は、基本噴射量算出部16および追加噴射量算出部19からの出力信号に基づいて、燃料噴射装置6への制御信号を決定する。
基本噴射量算出部16は、スロットル開度センサ5で検知されるスロットル開度およびエンジン回転数算出部12で検知されるエンジン回転数を、基本噴射用マップ15に適用して基本噴射時の基本噴射量を算出するものである。これに対し、追加噴射量算出部19は、例えば、急加速時にスロットルが急開される場合等、スロットル開度に所定の変化が生じた際の補正量を算出するものである。この補正量には、スロットルが開方向に変化した場合に、基本噴射とは別個独立して行われる追加噴射の噴射量のほか、スロットルが閉方向に変化した場合に基本噴射量を減ずる減算量も含まれる。
追加噴射量算出部19は、スロットル開度変化検知部14、算出ステージ別追加噴射用マップ決定部17、追加噴射用マップ群18からの情報に基づいて補正量を算出する。スロットル開度変化検知部14は、スロットル開度センサ5からの情報に基づいて、所定時間内におけるスロットル開度の変化量を検知する。また、追加噴射量算出ステージ決定部13は、エンジン回転数算出部12およびステージ割当部11からの情報に基づいて、追加噴射量を算出するための追加噴射量算出ステージの位置を決定する。この追加噴射量算出ステージの詳細は後述する。また、算出ステージ別追加噴射用マップ決定部17は、追加噴射量算出ステージ決定部13からの情報に基づいて、追加噴射用マップ群18から1つの追加噴射用マップを選択する。
図2は、本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置の動作の流れを示すタイムチャートである。また、図3,4は、本実施形態に係る燃料噴射量補正制御の流れを示すフローチャートである。図2のタイムチャートにおいて、最上段の「クランクアングル」は、所定角度からのクランクの回転角度を記載したものである。クランクアングルの所定角度には、所定の気筒の圧縮上死点(TDC)およびバルブオーバーラップトップ(OLT)の位置を示している。その下には、所定の気筒の吸排気バルブの開閉タイミングと、パルス発生器3によるクランクパルスを示している。さらに、その下段には、クランクパルスに対応する絶対ステージ(行程判別が確定した後の720度ステージ)と、歯欠部を4分割すると共に1サイクルをすべて等間隔ステージで示した相対ステージ「0」〜「23」を示している。
また、「噴射量算出ステージ」の段には、第1の算出ステージとしての基本噴射量算出ステージと、第2の算出ステージとしての追加噴射量算出ステージの実行タイミングをそれぞれ示している。この両算出ステージのタイミングは、相対ステージの所定の位置に対応している。また、「燃料噴射弁のオン/オフ」は、通電オンの間は一定圧力で噴射を継続し、通電をオフすることで噴射を停止するように設定された燃料噴射装置6の動作タイミングを示している。そして、最下段の「スロットル開度」は、乗員の操作するスロットルに取り付けられた前記スロットルセンサ5の出力信号を示す。この出力信号は、スロットル開度の増加に伴って出力が増すように設定されている。
ここで、燃料噴射装置における燃料の噴射は、同一サイクル中に燃料が燃焼室に吸入されるように、吸気バルブが閉じる前に実行する必要がある。本実施形態では、基本噴射用マップ15を用いて基本噴射量を算出する基本噴射量算出ステージ(C:図2の各英字記号に対応。以下同様)を、相対ステージの第8〜9ステージ(以下、特記ない限り相対ステージ)で実行するように設定されており、続く第10ステージから基本噴射量による噴射(F)が開始されるように設定されている。なお、噴射量は、燃料噴射弁の通電オンを継続する時間によって設定することができる。
一方、急加速等によって燃料の要求量が急激に高まる場合に、これに対応して噴射量を増量補正したいケースがある。このような場合に、基本噴射量とは別個独立した追加噴射を行うことが知られているが、本発明に係る燃料噴射制御装置では、この追加噴射量を、スロットル開度の変化量に応じて調整できる点に特徴がある。また、追加噴射による増量補正は加速初期の1回だけではなく、スロットル開度の変動が継続される間は継続して実行することが可能である。さらに、スロットル開度が閉方向に変化した場合には、追加噴射を行わないと共に、すでに算出された基本噴射量を修正することもできる。上記したような噴射量の補正は、基本噴射量を設定する基本噴射量算出ステージ(C)の後に、追加噴射量を計算するための追加噴射量算出ステージ(D)が設けられることによって実現される。以下、図2と、図3,4のフローチャートとを参照して、本発明に係る噴射量補正制御の動作を説明する。なお、以下の説明では、基本噴射量算出ステージ(C)を「FICAL」、追加噴射量算出ステージ(D)を「TIASTG」とそれぞれ表記することがある。
図3,4は、本発明に係る噴射量補正制御の流れを示すフローチャートである。ステップS1では、エンジン回転数算出部12によってエンジン回転数の検知が行われ、ステップS2では、スロットル開度センサ5によってスロットル開度が検知される。ステップS3では、追加噴射量算出ステージ決定部13(図1参照)によって、エンジン回転数に応じた追加噴射量算出ステージ(D)のステージ数が決定される。追加噴射量算出ステージ(D)は、エンジン回転数に応じて設定可能範囲(E)の第12〜20ステージの間から選択され、例えば、エンジン回転数が高いほど小さな相対ステージ数を選択するように設定することができる。本実施形態では、1サイクル目の追加噴射量算出ステージ(D)が、相対ステージの「16」に設定されている。
なお、本実施形態では、クランクの位相に対するクランクパルサロータ2の歯欠部の位置を、所定の気筒のバルブオーバーラップトップ(OLT)と重ならないように最も遠い位置に設定している。また、前記した追加噴射量算出ステージ設定可能範囲(E)も、この歯欠部と重ならない位置に設定されている。本実施形態では、FICAL(C)がクランクパルスの歯欠部の開始点から始まるように設定されるのに対し、TIASTG(D)が歯欠け部を避けた位置に設定されている。
ステップS4では、ステップS3で決定されたステージ数に応じて、これに対応する追加噴射用マップを、追加噴射用マップ群18から選択する。本実施形態に係る追加噴射用マップ群18は、例えば、相対ステージ12〜20のそれぞれに対応する9種の追加噴射用マップから構成することができる。この追加噴射用マップは、図5に示すように、スロットル開度に対応する噴射量を規定するデータテーブルである。
ステップS5では、クランクの位相が、基本噴射量算出ステージ(C)に到達したか否かが判定され、肯定判定されるとステップS6に進む。本実施形態では、クランクの位相が第8〜9ステージに到達することでステップS6に進むことになる。この基本噴射量算出ステージ(C)は、エンジン回転数、スロットル開度、車速等の情報に基づいて基本噴射用マップ15から基本噴射量を算出するステージであるが、本実施形態に係る燃料噴射制御装置では、この基本噴射量算出ステージ(C)において補正用の噴射量も算出するように構成されている。これがステップS6の処理であり、ステップS6では、基本噴射量算出ステージ(C)で計測されたスロットル開度t1を、ステップS4で選択された追加噴射用マップ(図5参照)に適用して、第1の噴射量としての噴射量αを算出する(A)。
続くステップS7では、クランクの位相が、追加噴射量算出ステージ(D)に到達したか否かが判定され、肯定判定されるとステップS8に進む。本実施形態では、クランクの位相が第16ステージに到達することでステップS8に進むことになる。この追加噴射量算出ステージ(D)は、基本噴射量算出ステージ(C)ですでに基本噴射量が計算された後にスロットル開度に変化が生じた場合でも、直近の吸気行程での噴射量を補正可能とするために設けられるものである。前記したように、追加噴射量算出ステージ(D)は、相対ステージの12〜20の範囲内に設定されるが、この第12〜20ステージは、基本噴射量算出ステージ(C)の経過後、吸気バルブが開いている間に燃料噴射を実行できる限界ステージ数までの期間に相当する。なお、ステップS5,7で否定判定されると、ステップS1に戻る。
ステップS8では、追加噴射量算出ステージ(D)で計測されたスロットル開度t2を、ステップS4で選択された追加噴射用マップに適用して、第2の噴射量としての噴射量βを導出する(B)。図2のタイムチャートを参照すると、本実施形態では、FICALの終了と同時に開始された基本噴射量による噴射(F)が終了する直前、換言すれば、相対ステージの第12ステージ付近からスロットルが開き始め(G)、その後、開方向に継続して変化している。ステップS8で導出される噴射量βは、このスロットル開度の増加を反映した値となる。
ステップS9では、前記噴射量βから噴射量αを除算することで、追加噴射量Tが算出される(T=β−α)。続くステップS10では、T>0か否かが判定される。図2の例では、加速のためにスロットルが開方向に駆動され、β>αとなるので、追加噴射量Tが正の値となる。したがって、ステップS10において肯定判定されてステップS11に進む。そして、ステップS11では、追加噴射量算出ステージ(D)の終了と共に、追加噴射量Tを適用して追加噴射が実行されて(G)、一連の制御を終了する。この追加噴射(G)によれば、スロットル開度の増大度合いに応じた適切な燃料が供給されて、加速時のエンジン出力の応答性を高めることが可能となる。なお、追加噴射は、算出された追加噴射量Tが所定値以上の場合や、または、前記スロットル開度変化検知部14(図1参照)による検出値が所定値以上の場合にのみ実行するようにしてもよい。
一方、ステップS10で否定判定されるとステップS12に進み、追加噴射量Tがゼロか否かが判定される。ステップS12で肯定判定される、すなわち、追加噴射量がゼロとなる場合は、FICALからTIASTGまでの間にスロットル開度に変化がなかった場合であり、追加噴射の必要がないとしてステップS13へ進み、追加噴射を実行することなく一連の制御を終了する。なお、前記スロットル開度変化検知部14(図1参照)によって、スロットル開度の変化量がゼロであったり変化量が所定値より小さいことが検知された場合には、噴射量補正制御を直ちに終了するようにしてもよい。
また、ステップS12で否定判定された場合は、追加噴射量Tが負の値になる場合であり、これは、FICALからTIASTGまでの間にスロットル開度が閉方向に変化したことを示す。このように、スロットルが閉方向に変化した場合には、すでにFICALで算出済みの基本噴射量が、エンジンの要求量に対して過多となる可能性がある。そこで、本実施形態に係る噴射量補正制御では、ステップS14以降の処理によって、スロットル開度が閉方向に変化した際にも適切な噴射量補正を可能としている。
ステップS14では、基本噴射量で噴射中か否かが判定される。これは、スロットル開度やエンジン回転数の状態によっては、TIASTGの終了時点で、まだ基本噴射量による噴射が継続されている可能性があるためである。ステップS14で肯定判定されると、ステップS15に進み、基本噴射量のうち、すでに噴射した噴射済噴射量Sの算出が行われる。そして、ステップS16では、基本噴射量に追加噴射量Tを加算した値が、噴射済噴射量Sより小さいか否かが判定される。ここで、追加噴射量Tは負の値なので、ステップS16の判定を換言すれば、「基本噴射量から追加噴射量Tの絶対値を減算した補正量が、噴射済噴射量Sより小さいか否か」となり、肯定判定されると、すでに必要な量が噴射済であるとされ、ステップS17に進んで噴射を停止する。他方、ステップS16で否定判定されるとステップS18に進み、基本噴射量から追加噴射量Tの絶対値を減算した補正量(基本噴射量+T)によって残量を噴射して、一連の制御を終了することとなる。
上記したような噴射量補正は、1サイクル毎に実行可能である。図2に示すように、スロットル開度の変化が次のサイクルに渡って継続される際にも、次のFICALにおいて噴射量α2を導出する(J)と共に、その後に設定されるTIASTGでβ2を導出し(K)、β2からα2を減算することによって、次の吸気行程で適用する新たな追加噴射量を算出することができる。
上記したように、本発明に係る燃料噴射制御装置によれば、基本噴射量を算出するためのFICAL(第1の算出ステージ)の後で、かつ直近の吸気行程の前に追加噴射量を算出するためのTIASTG(第2の算出ステージ)を設け、それぞれのステージで計測されたスロットル開度に基づいた補正量を算出して、直近の吸気行程の燃料噴射量を補正するようにしたので、スロットル開度の変化に応じた噴射量補正を、1サイクル毎に実行することが可能となる。これにより、スロットル開度の変化が複数サイクルに渡って継続される場合でも、1サイクル毎に噴射量補正を実行して補正量の最適化が図られ、スロットル操作に対するエンジン出力の応答性をより高めることが可能となる。
なお、クランクパルサロータの形状やクランクパルス数、絶対ステージ数および相対ステージに割り当てられるステージ番号、FICALおよびTIASTGの設定位置や長さ、追加噴射用マップの形態、図3,4に示す燃料噴射制御のフローチャートの項目等は、上記した実施形態に限られず、種々の変更が可能である。
本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置の構成を示すブロック図である。 燃料噴射制御装置の動作の流れを示すタイムチャートである。 燃料噴射量補正制御の流れを示すフローチャート(1/2)である。 燃料噴射量補正制御の流れを示すフローチャート(2/2)である。 追加噴射用マップの一例である。
符号の説明
1…クランク、2…クランクパルサロータ、3…パルス発生器、4…ECU、5…スロットル開度センサ、6…燃料噴射装置、10…位相検出部、11…ステージ割当部、12…エンジン回転数算出部、13…追加噴射量算出ステージ決定部、14…スロットル開度変化検知部、15…基本噴射用マップ、16…基本噴射量算出部、17…算出ステージ別追加噴射用マップ決定部、18…追加噴射用マップ群、19…追加噴射量算出部、20…燃料噴射制御部、100…燃料噴射制御装置、C…基本噴射量算出ステージ(第1の算出ステージ)、D…追加噴射量算出ステージ(第2の算出ステージ)、T…追加噴射量、α…第1の噴射量、β…第2の噴射量

Claims (5)

  1. スロットル開度に基づいて噴射量の補正を実行する燃料噴射制御装置において、
    スロットル開度に対応する基本噴射量を導出するための基本噴射用マップと、
    スロットル開度に対応する追加噴射量を導出するための追加噴射用マップとを具備し、
    所定のステージ数に分割設定されているエンジンの1サイクル中に、前記基本噴射量を算出するための第1の算出ステージと、該第1の算出ステージの後に設けられる第2の算出ステージが設定され、
    前記第1の算出ステージで計測されたスロットル開度を前記追加噴射用マップに適用して得られる第1の噴射量と、前記第2の算出ステージで計測されたスロットル開度を前記追加噴射用マップに適用して得られる第2の噴射量とを対比し、
    前記第1の噴射量より第2の噴射量の方が大きい場合は、前記第2の噴射量から第1の噴射量を減算した値を用いて、前記基本噴射量とは別個独立した追加噴射を行い、
    前記第2の噴射量より第1の噴射量の方が大きい場合は、前記第1の算出ステージで算出された基本噴射量を修正するように構成されていることを特徴とする燃料噴射制御装置。
  2. 前記第2の算出ステージは、前記第1の算出ステージの経過後、直近の吸気行程で吸気バルブが閉じるまでの期間中に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射制御装置。
  3. 前記所定のステージ数が、歯欠部を含むクランクパルス信号に基づいて分割設定されており、
    前記歯欠部が、吸排気バルブのオーバーラップトップ位置から最も遠くに位置するように設定されており、
    前記第2の算出ステージが、前記歯欠部に重ならない位置に設定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料噴射制御装置。
  4. 前記第1の算出ステージは、所定のステージに固定設定されており、
    前記第2の算出ステージは、エンジン回転数に応じて設定ステージが変動することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。
  5. 前記追加噴射用マップは、前記第2の算出ステージの設定ステージに対応して複数設けられていることを特徴とする請求項4に記載の燃料噴射制御装置。
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