JP3267217B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射制御装置

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料噴
射制御装置に関し、例えば、内燃機関の各気筒内に燃料
を直接噴射する直接噴射式ガソリン機関に利用すること
ができる。
【0002】
【従来の技術】従来、内燃機関に配設される燃料噴射弁
の開弁期間を、内燃機関の運転状態に対応して制御する
ことによって各気筒に適切な燃料量を供給する技術が知
られている。また、近年、内燃機関の各気筒内に燃料を
直接噴射する燃料噴射弁を備え、それら燃料噴射弁の開
弁期間を制御することによって各気筒内への燃料噴射量
を制御する技術が試みられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料噴射弁
による単位時間当たりの燃料噴射量は、内燃機関の運転
状態に対応して要求される燃料噴射量の最大値に応じて
設定されており、一般に、要求される燃料噴射量が少量
となると実際の燃料噴射量が噴射期間に比例しなくなっ
てリニアリティが悪化する傾向にある。
【0004】そして、内燃機関が直接噴射式であると、
気筒内に燃料を直接噴射する際の燃料噴射開始時期は、
圧縮行程に入ってからとなるため当然のことながら燃料
噴射可能期間は従来の直接噴射式でない内燃機関よりも
短くなる。このため、高負荷時のように要求される燃料
噴射量(以下、『要求燃料噴射量』という)が多量であ
り、燃料噴射可能期間内に全量噴射するには、燃料噴射
弁による単位時間当たりの燃料噴射量を増大させる必要
がある。
【0005】このような燃料噴射弁を含むシステムで、
低負荷時のように要求燃料噴射量が少量であると前述の
ようにリニアリティが悪化する。また、このリニアリテ
ィは燃料圧力(以下、『燃圧』という)によっても変動
する。このため、車両の減速時またはアイドル運転中の
ように内燃機関に対して要求燃料噴射量が少量である
と、実際の燃料噴射量が不安定となって内燃機関のトル
ク変動であるサージや失火が発生するという不具合があ
った。
【0006】そこで、この発明はかかる不具合を解決す
るためになされたもので、燃料噴射弁に対する要求燃料
噴射量を適切に制御して内燃機関のサージや失火の発生
を抑止可能な内燃機関の燃料噴射制御装置の提供を課題
としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の内燃機関の燃
料噴射制御装置によれば、各気筒内に燃料を直接噴射す
る直接噴射式ガソリン機関からなる内燃機関の所定の運
転状態に対応した燃料噴射弁の要求燃料噴射量に対して
補償し得る要求燃料噴射量の最小値が圧力調整手段によ
る燃圧に応じて設定され、噴射量制御手段で燃料噴射弁
の開弁期間によって適切な燃料噴射量が制御される。こ
れにより、燃料噴射弁に対する要求燃料噴射量が少量と
なりリニアリティが悪化し実際の燃料噴射量が不安定と
なるときには、要求燃料噴射量の最小値による適切なガ
ード処理が実行される。また、内燃機関が直接噴射式ガ
ソリン機関であるため、短い燃料噴射可能期間内に多量
の燃料を噴射する必要から単位時間当たりの燃料噴射量
が増大可能な燃料噴射弁が採用される。すると、少ない
燃料を噴射するときにリニアリティの悪化を招き易くな
るため、要求燃料噴射量に対して燃圧に応じた要求燃料
噴射量の最小値や無効噴射期間によるガード処理または
要求される開弁期間に対して燃圧に応じた開弁期間の最
小値や無効噴射期間によるガード処理が特に有効とな
る。このため、要求燃料噴射量または要求される開弁期
に対する燃料噴射弁の噴***度が向上され、内燃機関
のサージや失火の発生を抑止することができる。更に、
この燃料噴射制御装置では、圧力調整手段が高圧燃料ポ
ンプ、リザーバタンク、燃圧センサとからなり、内燃機
関の所定の運転状態に対応して燃料噴射弁に要求される
燃料噴射量の最小値が燃圧センサにより検出された燃料
圧力に応じて設定される。これにより、要求燃料噴射量
に対する燃料噴射弁の噴***度が向上され、内燃機関の
サージや失火の発生を抑止することができる。
【0008】請求項2の内燃機関の燃料噴射制御装置で
は、内燃機関の所定の運転状態に対応した燃料噴射弁の
要求される開弁期間に対して補償し得る開弁期間の最小
値が圧力調整手段による燃圧に応じて設定され、噴射量
制御手段で燃料噴射弁の適切な開弁期間によって燃料噴
射量が制御される。これにより、燃料噴射弁に対する要
求される開弁期間が短くなりリニアリティが悪化し実際
の燃料噴射量が不安定となるときには、開弁期間の最小
値による適切なガード処理が実行される。このため、要
求される開弁期間に対する燃料噴射弁の噴***度が向上
され、内燃機関のサージや失火の発生を抑止することが
できる。
【0009】請求項3の内燃機関の燃料噴射制御装置で
は、内燃機関の所定の運転状態に対応した燃料噴射弁の
要求される開弁期間に対して補償し得る無効噴射期間が
圧力調整手段による燃圧に応じて設定され、噴射量制御
手段で燃料噴射弁の適切な開弁期間によって燃料噴射量
が制御される。これにより、燃料噴射弁に対する要求さ
れる開弁期間が短くなりリニアリティが悪化し実際の燃
料噴射量が不安定となるときには、無効噴射期間による
適切なガード処理が実行される。このため、要求される
開弁期間に対する燃料噴射弁の噴***度が向上され、内
燃機関のサージや失火の発生を抑止することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。
【0011】図1は本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関の燃料噴射制御装置が適用された内燃機関
を示す全体構成図である。
【0012】図1において、1は4気筒ガソリン機関と
して燃料を直接気筒内に噴射する直接噴射式内燃機関、
2はサージタンク、3はエアクリーナ、4はサージタン
ク2とエアクリーナ3とを連結する吸気通路、5は点火
プラグ、6は各気筒内にガソリン燃料を噴射する高圧用
燃料噴射弁、7は高圧用リザーバタンク、8はリザーバ
タンク7内の高圧燃料を燃料噴射弁6に導く高圧導管、
9は吐出圧制御自在な高圧燃料ポンプ、10は高圧燃料
ポンプ9からの高圧燃料をリザーバタンク7に導く高圧
導管、11は燃料タンク、12は導管13を介して燃料
タンク11内の燃料を高圧燃料ポンプ9に供給する低圧
燃料ポンプである。
【0013】ECU(Electronic Control Unit:電子制
御ユニット)20はディジタルコンピュータからなり、
周知の中央処理装置としてのCPU21、制御プログラ
ムを格納したROM22、各種データを格納するRAM
23等を中心に論理演算回路として構成され、各種セン
サからの検出信号を入力する入力ポート24及び各種ア
クチュエータに制御信号を出力する出力ポート25等に
対し双方向性バス26を介して相互に接続される。
【0014】リザーバタンク7に配設された燃圧センサ
27はリザーバタンク7内の燃圧PRを検出し、その燃
圧PR信号がECU20内のA/D(アナログ−ディジ
タル)変換回路28を介して入力ポート24に入力され
る。また、内燃機関1のクランクシャフト(図示略)に
配設されたクランク角センサ29は機関回転数NEを検
出し、その機関回転数NEに比例した出力パルスが入力
ポート24に入力される。そして、内燃機関1の負荷状
態を検出する負荷センサとしてのアクセル開度センサ3
0はアクセルペダル(図示略)の踏込量に応じたアクセ
ル開度Apを検出し、そのアクセル開度Apに比例した
出力電圧がECU20内のA/D変換回路31を介して
入力ポート24に入力される。
【0015】一方、各気筒の燃料噴射弁6はECU20
内の各駆動回路34を介して出力ポート25に接続され
る。また、各気筒の点火プラグ5はECU20内の各駆
動回路35を介して出力ポート25に接続される。そし
て、高圧燃料ポンプ9は駆動回路36を介して出力ポー
ト25に接続される。
【0016】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関の燃料噴射制御装置で使用されているEC
U20内のCPU21における燃料噴射制御の処理手順
を示す図2のフローチャートに基づき、図3を参照して
説明する。ここで、図3は燃圧PRから要求燃料噴射量
の最小値Qmin を求めるテーブルである。なお、この燃
料噴射制御ルーチンは所定時間毎にECU20内のCP
U21にて繰返し実行される。
【0017】図2において、まず、ステップS101で
アクセル開度センサ30からのアクセル開度Ap及びク
ランク角センサ29からの機関回転数NEが読込まれ
る。次にステップS102に移行して、ステップS10
1で読込まれたアクセル開度Ap及び機関回転数NEに
基づき、内燃機関1の1燃焼サイクルに必要な基本燃料
噴射量としての各気筒の要求燃料噴射量Qall が算出さ
れる。次にステップS103に移行して、燃圧センサ2
7からの燃圧PRが読込まれる。次にステップS104
に移行して、図3のテーブルに基づき、ステップS10
3で読込まれた燃圧PRから要求燃料噴射量の最小値Q
min が算出される。なお、図3のテーブルでは、燃圧P
Rが高いほど要求燃料噴射量の最小値Qmin は大きく設
定され、また、このテーブルにおける中間値は補間演算
によって求められる。
【0018】次にステップS105に移行して、ステッ
プS102で算出された要求燃料噴射量Qall がステッ
プS104で算出された要求燃料噴射量の最小値Qmin
未満であるかが判定される。ステップS105の判定条
件が成立、即ち、Qall <Qmin であるときにはステッ
プS106に移行し、Qall =Qmin とし、このときの
要求燃料噴射量Qall に対する要求燃料噴射量の最小値
Qmin によるガード処理が実行され、本ルーチンを終了
する。このようにして、内燃機関1の所定の運転状態に
対応する要求燃料噴射量Qall が、燃圧PRに応じて設
定された燃料噴射弁6の補償し得る要求燃料噴射量の最
小値Qmin 未満であると、このときの要求燃料噴射量Q
all に燃料噴射弁6からの実際の燃料噴射量を適合させ
ることは無理である。このため、要求燃料噴射量Qall
が補償し得る要求燃料噴射量の最小値Qmin に一致され
ることで燃料噴射弁6からの燃料噴射量が安定されるの
である。
【0019】一方、ステップS105の判定条件が成立
せず、即ち、Qall ≧Qmin であるときにはステップS
106がスキップされ、このときの要求燃料噴射量Qal
l に対する要求燃料噴射量の最小値Qmin によるガード
処理が実行されることなく本ルーチンを終了する。この
ときには、内燃機関1の所定の運転状態に対応する要求
燃料噴射量Qall が、燃圧PRに応じて設定された燃料
噴射弁6からの実際の燃料噴射量に適合させることがで
きる。このため、要求燃料噴射量Qall がそのまま燃料
噴射弁6からの燃料噴射量に反映されるのである。
【0020】このように、本実施例の内燃機関の燃料噴
射制御装置は、各気筒内に燃料を直接噴射する直接噴射
式ガソリン機関(気筒内噴射式内燃機関)からなる内燃
機関1に配設された燃料噴射弁6の開弁期間を制御して
要求燃料噴射量Qall を制御するECU20内のCPU
21にて達成される噴射量制御手段と、燃料噴射弁6に
供給する燃料の圧力を所定の燃圧PRに調整するリザー
バタンク7、高圧燃料ポンプ9、燃圧センサ27等にて
構成される圧力調整手段とを具備し、内燃機関1のアク
セル開度Ap及び機関回転数NEで決定される所定の運
転状態に対応して燃料噴射弁6に要求される要求燃料噴
射量の最小値Qmin を燃圧PRに応じて設定するもので
ある。
【0021】前述したように、燃料噴射弁6は要求燃料
噴射量の最大値に応じて設定されており、要求燃料噴射
量が少量となると実際の燃料噴射量が不安定となる。こ
のため、内燃機関1の所定の運転状態に対応した要求燃
料噴射量Qall に対して補償し得る要求燃料噴射量の最
小値Qmin が燃圧PRに応じて設定される。
【0022】また、内燃機関1が直接噴射式ガソリン機
関であるため、短い燃料噴射可能期間内に多量の燃料を
噴射する必要から単位時間当たりの燃料噴射量が増大可
能な燃料噴射弁6が採用される。すると、少ない燃料を
噴射するときにリニアリティの悪化を招き易くなるた
め、要求燃料噴射量Qall に対して燃圧PRに応じた要
求燃料噴射量の最小値Qmin によるガード処理が特に有
効となる。これにより、要求燃料噴射量Qall に対する
燃料噴射弁6の噴***度が向上し、着火良好な混合気を
点火プラグ5の近傍に生成でき、内燃機関1のサージや
失火の発生を抑止することができる。
【0023】ここで、上記実施例では、要求燃料噴射量
の最小値Qmin を燃圧PRに応じて設定しているが、本
発明を実施する場合には、これに限定されるものではな
く、燃料噴射量は燃料噴射弁6の開弁期間と相関関係に
あるため燃料噴射弁6の開弁期間の最小値を燃圧PRに
応じて設定したり無効噴射期間を燃圧PRに応じて設定
してもよい。
【0024】このような内燃機関の燃料噴射制御装置
は、内燃機関1の所定の運転状態に対応して燃料噴射弁
6に要求される開弁期間の最小値を燃圧PRに応じて設
定するものである。また、内燃機関1の所定の運転状態
に対応して燃料噴射弁6に要求される無効噴射期間を燃
圧PRに応じて設定するものである。即ち、最終的に要
求燃料噴射量Qall を決定する燃料噴射弁6の開弁期間
の最小値や無効噴射期間が燃圧PRに応じて設定される
ため、要求燃料噴射量Qall に対する燃料噴射弁6の噴
***度が向上し、着火良好な混合気を点火プラグ5の近
傍に生成でき、内燃機関1のサージや失火の発生を抑止
することができる。
【0025】ところで、上記実施例では、要求燃料噴射
量の最小値Qmin をテーブルに基づき算出しているが本
発明を実施する場合には、これに限定されるものではな
く、所定のQmin 設定値に燃圧PRに応じた補正係数を
乗算、即ち、(Qmin 設定値×補正係数)から要求燃料
噴射量の最小値Qmin を算出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関の燃料噴射制御装置が適用された内燃機関を
示す全体構成図である。
【図2】 図2は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関の燃料噴射制御装置で使用されているECU
内のCPUにおける燃料噴射制御の処理手順を示すフロ
ーチャートである。
【図3】 図3は図2における燃圧から要求燃料噴射量
の最小値を算出するテーブルである。
【符号の説明】
1 内燃機関 6 (高圧用)燃料噴射弁 7 (高圧用)リザーバタンク 9 高圧燃料ポンプ 20 ECU(電子制御ユニット) 27 燃圧センサ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各気筒内に燃料を直接噴射する直接噴射
    式ガソリン機関からなる内燃機関に配設された燃料噴射
    弁の開弁期間を制御して燃料噴射量を制御する噴射量制
    御手段と、前記 燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を所定の燃料圧力
    に調整する吐出圧制御自在な高圧燃料ポンプと、前記高
    圧燃料ポンプからの高圧燃料が導かれるリザーバタンク
    と、前記リザーバタンク内の燃料圧力を検出する燃圧セ
    ンサとからなり、前記内燃機関の所定の運転状態に対応
    して前記燃料噴射弁に要求される燃料噴射量の最小値を
    前記燃圧センサにより検出された燃料圧力に応じて設定
    する圧力調整手段とを具備し、 前記内燃機関の所定の運転状態に対応して前記燃料噴射
    弁に要求される燃料噴射量の最小値を前記燃料圧力に応
    じて設定することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御
    装置。
  2. 【請求項2】 前記内燃機関の所定の運転状態に対応し
    て前記燃料噴射弁に要求される開弁期間の最小値を前記
    燃料圧力に応じて設定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。
  3. 【請求項3】 前記内燃機関の所定の運転状態に対応し
    て前記燃料噴射弁に要求される無効噴射期間を前記燃料
    圧力に応じて設定することを特徴とする請求項1または
    請求項2に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
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