JP3837941B2

JP3837941B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JP3837941B2
Application number: JP28481598A
Authority: JP
Inventors: 啓敏川野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1998-09-21
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2018-09-21
Also published as: JP2000097074A

Description

【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の機関回転数変動制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
乗用車ユーザーのドライバビリティに対する要求が、年々、高まりつつあり、特にディーゼルエンジンを搭載した乗用車においては制振に対する要求が高く内燃機関の加減速時のしゃくりや定常走行時のサージ等の発生を未然に防止することが重要な課題となっている。そこで、内燃機関の燃料噴射制御装置において、機関回転数（エンジン回転数）を検出し、検出されたエンジン回転数に基づいて燃料噴射量を補正する機能を付加したものがある。図７はかかる制御の一例を示すもので、エンジン回転数には燃料の燃焼によるごく短周期の変動に加え、これよりも短い周期の（図例は３Ｈz 程度）変動が生じている（図７の（ａ））。この変動は、燃料噴射量の補正を行わなければ、変動幅がΔＮa ある。これに対し、エンジン回転数からその変動量を算出し、変動量を抑制するように噴射量の補正量を与え、噴射量を増減する（図７の（ｂ））ことで、エンジン回転数の変動幅をΔＮa からΔＮb に抑制する（第１従来例）。
【０００３】
特開昭５５−１１２４４６号公報に記載の内燃機関の揺れ振動制振装置では、内燃機関の回転数信号を微分する微分回路を設けて変動成分を検出している（第２従来例）。
【０００４】
また、特開昭６３−１１３１６２号公報に記載のエンジンの制御装置では、エンジンの回転域に応じてエンジン回転数の変動の測定方法を変え、エンジン回転数の検出精度を高めている（第３従来例）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記各従来例は、低いギアでの加減速時のしゃくり発生時のような、図例のような３Ｈz 程度の変動であれば変動抑制効果が得られるが、高いギアでの定常サージ発生時のように変動周期が６〜１０Ｈz 程度になると、次の補正量が与えられるまでに変動の位相が大きく変化し、噴射量の補正が逆相で与えられたり過剰な補正量が与えられてかえって回転数の変動を悪化させるおそれがある。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、エンジン回転数の変動周期によらず、エンジン回転数の変動を低減することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、機関状態検出手段により検出された機関状態に基づいて内燃機関の燃料噴射量を演算する噴射量演算手段には、機関回転数検出信号に基づいて機関回転数の変動量を算出する変動量算出手段と、変動量算出手段により算出された変動量に基づいて変動周期を算出する変動周期算出手段と、上記算出変動量に基づいて噴射補正量を決定する補正量決定手段と、補正量決定手段により補正量が決定されるごとに補正された噴射量にて噴射を行う回数を設定する補正噴射回数設定手段とを具備せしめる。補正噴射回数設定手段は、補正された噴射量にて噴射を行う回数を、変動周期算出手段により算出された変動周期が短いほど、少ない回数となるように設定する。補正された噴射量にて、補正噴射回数設定手段により設定された回数の噴射を行った後、補正のない噴射量にて噴射を行う。
【０００８】
これにより、噴射量に、機関回転数の変動に対して位相ずれした補正量が与えられることを防止することができる。したがって、機関回転数の変動周期によらずエンジン回転数の変動を低減することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明では、上記補正噴射回数設定手段は、機関状態検出手段により検出された機関回転数が低いほど、補正された噴射量にて噴射を行う噴射回数を少ない回数に設定する。
【００１０】
機関回転数が低いほど次の噴射までの間隔が長くなるので、上記構成とすることにより、機関回転数によらず良好な機関回転数の変動低減効果を発揮することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明では、上記噴射量演算手段には、上記変動量算出手段により算出された変動量に基づいて変動量の増減方向が反転しているか否かを判定し反転と判定されたときには噴射量の補正を禁止する補正禁止手段を具備せしめる。
【００１２】
変動量の増減方向が反転するタイミングでは、噴射量の補正が逆相となるおそれが高いので、このときには噴射量の補正を禁止することで、より良好な機関回転数の変動低減効果を発揮することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図２に、本発明の燃料噴射制御装置を適用したディーゼル式の内燃機関（以下、単にエンジン）の構成を示す。エンジン本体１はシリンダ１１内に摺動自在に保持されたピストン１２を有し、ピストン１２の上下往復動がクランク軸１５の回転運動に変換されるようになっている。シリンダヘッド１３を貫通して燃焼室１４内に燃料を噴射するインジェクタ１６が設けられ、これに燃料噴射ポンプ２から高圧燃料が供給される。
【００１４】
燃料噴射ポンプ２はエンジン本体１のクランク軸１５からベルト等を介して伝達される動力で駆動され、燃料噴射ポンプ２の作動は燃料噴射制御装置Ｃにより制御されるようになっている。燃料噴射制御装置Ｃはエンジン全体を制御する噴射量演算手段たるＥＣＵ３を含み構成される。ＥＣＵ３は例えばマイクロコンピュータ等で構成され、燃料噴射ポンプ２のＳＰＶ２１およびＴＣＶ２２に制御信号を出力し、燃料噴射ポンプ２が上記制御信号に基づいて噴射量を調量し所定の時期に各気筒に分配供給するようになっている。
【００１５】
また、ＥＣＵ３には、これとともに燃料噴射制御装置Ｃを構成し、エンジン状態を検出する機関状態検出手段たる、種々のエンジン状態検出センサから検出信号が入力し、これらに基づいて燃料の噴射量および噴射時期を演算するようになっている。エンジン状態検出センサとして以下のセンサ等を備えている。エンジン本体１には水温センサ４１、クランク角センサ４２、吸気温センサ４３、吸気圧センサ４４が取り付けられ、冷却水温信号、クランク角信号、吸気温信号、吸気圧信号を出力する。また、燃料噴射ポンプ２にはＮＥセンサ４５、燃料温度センサ４６が取り付けられ、一定クランク角ごとに発せられるＮＥパルス信号、燃料温度信号を出力する。ＥＣＵ３はＮＥパルス信号に基づいてエンジン回転数を演算する。アクセル開度を検出するアクセル開度センサ４７からアクセル開度信号が入力する。車速を検出する車速センサ４８から車速信号が入力する。
【００１６】
図１はＥＣＵ３において実行される噴射量の制御を示すフローチャートで、これにより本燃料噴射制御装置Ｃの作動を説明する。ステップ１０１ではエンジン回転数ＮＥを取り込む。
【００１７】
ステップ１０２では、今回の制御ルーチンにおいて取り込まれたエンジン回転数ＮＥ（ｉ）と、これまでに取り込まれメモリに記憶されている所定数ｎのエンジン回転数ＮＥ（ｉ−１），ＮＥ（ｉ−２），・・・，ＮＥ（ｉ−ｎ＋１）を用いて平均エンジン回転数〈ＮＥ〉を算出する。なお、今回取り込まれたエンジン回転数ＮＥ（ｉ）は新たに記憶され、次回の制御ルーチンにおいて前回のエンジン回転数として用いられる。
【００１８】
ステップ１０３は変動量算出手段としての手順で、今回のエンジン回転数ＮＥから前回のエンジン回転数ＮＥを減じてエンジン回転数ＮＥの変動量ＤＬＮＥを算出する。今回の変動量ＤＬＮＥは新たに記憶され、次回、次々回の制御ルーチンにおいて前回、前々回のエンジン回転数として用いられる。
【００１９】
ステップ１０４は変動周期算出手段としての手順で、エンジン回転数ＮＥの変動周期を求める。すなわち図３に示すように、エンジン回転数ＮＥがステップ１０２で算出された平均エンジン回転数〈ＮＥ〉を横切る（図３の（ａ））と、その度ごとに周期算出用のフラグをＨi とＬo 間で反転するようになっており（図３の（ｂ））、さらに、フラグが反転する毎に周期算出カウンタをインクリメントするようになっている（図３の（ｃ））。そして所定の基準時間内における周期算出カウンタのカウンタ数を得、基準時間をカウンタ数で除してエンジン回転数ＮＥの変動周期Ｔを求める。
【００２０】
ステップ１０５，１０６，１１１は補正禁止手段としての手順で、先ず、ステップ１０５では、記憶された前回、前々回の変動量ＤＬＮＥ（ＤＬＮＥ（ｉ−１），ＤＬＮＥ（ｉ−２））を読み出し、前回の変動量ＤＬＮＥ（ｉ−１）が前々回の変動量ＤＬＮＥ（ｉ−２）よりも大きいか否かを判定する。肯定されればステップ１０６に進む。ステップ１０６では、今回のステップ１０３において算出された変動量ＤＬＮＥ（ｉ）が前回の変動量ＤＬＮＥ（ｉ−１）よりも大きいか否かを判定する。肯定されれば、ステップ１０５，１０６の判定結果よりエンジン回転数ＮＥの変動量ＤＬＮＥが増加中と認められるから、噴射量の補正を許可し、噴射量の補正のためのステップ１０７以下の手順を実行する。
【００２１】
ステップ１０６において否定されれば、ステップ１０５，１０６の判定結果より変動量ＤＬＮＥの変化方向が増加から減少に反転していると認められるので後述する補正実施回数ＣＱＡＣ３を初期値（０）にリセットし（ステップ１１２）て噴射量の補正を行うことなく制御ルーチンを終了する。
【００２２】
ステップ１０５において否定された場合はステップ１１１に進み、ステップ１０６とは逆に今回の変動量ＤＬＮＥ（ｉ）が前回の変動量ＤＬＮＥ（ｉ−１）よりも小さいか否かを判定する。肯定されれば、ステップ１０５，１１１の判定結果よりエンジン回転数ＮＥの変動量ＤＬＮＥが減少中と認められるから、噴射量の補正を許可し、ステップ１０７に進む。
【００２３】
ステップ１１１において否定されれば、ステップ１０５，１１１の判定結果より変動量ＤＬＮＥの変化方向が減少から増加に反転しているので補正実施回数ＣＱＡＣ３を初期値（０）にリセットし（ステップ１１２）て噴射量の補正を行うことなく制御ルーチンを終了する。
【００２４】
さてステップ１０５，１０６，１１１により噴射量の補正が許可されたときのステップ１０７以下の手順について説明する。
【００２５】
ステップ１０７は補正量決定手段、補正噴射回数設定手段としての手順で、アクセル開度等から演算された基準の噴射量ＱＢＡＳＥに加算する補正量ＱＡＣＣ３を予めメモリに記憶した補正量マップに基づいて決定する（補正量決定手段）。補正された噴射量にて噴射を行う規定の回数Ｃ１を予めメモリに記憶した補正回数マップに基づいて決定する（補正噴射回数設定手段）。
【００２６】
図４は補正量マップの一例を示すもので、変動量ＤＬＮＥに対して１つの補正噴射量ＱＡＣＣ３が対応づけられている。変動量ＤＬＮＥが大きいほど大きな補正量ＱＡＣＣ３が与えられ、エンジン回転数ＮＥの変動を好適に抑制する。また図５は補正回数マップの一例を示すもので、変動周期Ｔおよびエンジン回転数ＮＥに対して１つの規定回数Ｃ１が対応づけられている。変動周期Ｔが短いほど、エンジン回転数ＮＥが小さいほど小さな規定回数Ｃ１が与えられる。これにより変動周期Ｔ当たりの噴射回数が少ないほど、噴射量の補正の回数が規制されるようになっている。
【００２７】
しかして、補正量ＱＡＣＣ３として、補正量マップから今回の変動量ＤＬＮＥ（ｉ）に対応する数値を読みだす。規定回数Ｃ１として、補正回数マップから今回の変動周期Ｔおよびエンジン回転数ＮＥに対応する数値を読みだす。
【００２８】
次いでステップ１０８において、基準噴射量ＱＢＡＳＥに、読みだされた補正噴射量ＱＡＣＣ３を加算し、最終の燃料の噴射量ＱＦＩＮを得る。噴射量ＱＦＩＮに基づいて燃料噴射ポンプ２に制御信号を出力し、燃料噴射ポンプ２が噴射量ＱＦＩＮに相当する燃料をインジェクタ１６に送出しインジェクタ１６から噴射が行われる。
【００２９】
ステップ１０９では補正実施回数ＣＱＡＣ３をインクリメントし、ステップ１１０に進む。補正実施回数ＣＱＡＣ３は、補正された噴射量にて燃料噴射を行う回数をカウントするもので、初期値として０が与えられる。ステップ１１０では補正実施回数ＣＱＡＣ３が規定回数Ｃ１に達したか否かを判定し、否定されるとステップ１０５に戻る。かくしてステップ１１０が否定される間、ステップ１０８が繰り返され、補正された噴射量にて燃料噴射が行われるが、かかる燃料噴射がＣ１だけ行われるとステップ１１０が肯定されてステップ１１０からステップ１１２に進み、補正実施回数ＣＱＡＣ３をリセットして制御フローが終了する。
【００３０】
この後は、上記ステップ１０５，１０６，１１１において補正が禁止された場合と同様に、エンジン回転数ＮＥの変動に基づく上記補正を行わずに噴射量を演算し、所定の時期に演算された噴射量にて燃料の噴射が行われる。
【００３１】
図６は本発明の燃料噴射制御装置と、補正の禁止や補正回数の制限のない従来の噴射制御を行う噴射制御装置（従来例）とを比較するもので、エンジン回転数に、前掲の図７の３Ｈz よりも高い６Ｈz の変動を伴う場合を示している（図６の（ａ））。従来例では、図６の（ｂ）のように、噴射量に補正量が一律に与えられるため、エンジン回転数の変動周期が短くなってエンジン回転数の変動が急になると、噴射量の補正が上記変動に対して位相ずれする場合が生じ、図例のごとくエンジン回転数の変動（ΔＮb ）が、噴射量の補正を行わない場合の変動（ΔＮa ）よりもかえって大きくなってしまう。
【００３２】
これに対して本発明では、図６の（ｃ）のように、エンジン回転数の変動周期が短くなるほど補正回数を減らし、補正量がエンジン回転数の変動の位相とずれてくる後半の噴射では噴射量の補正を行わない。したがって噴射量の補正が有効に働き、好適にエンジン回転数の変動（ΔＮc ）を抑えることができる。また、エンジン回転数の増減方向が反転するときには噴射量の補正が逆相となるおそれが高いが、このときには噴射量の補正そのものが禁止されるので、さらに好適にエンジン回転数の変動を抑えることができる。
【００３３】
なお、図はエンジン回転数が２２００ｒｐｍのときのものであるが、例えばエンジン回転数がより低くなり変動周期当たりの噴射回数が少なくなると、規定回数Ｃ１はより少ない回数が選択される。
【００３４】
このように、エンジン回転数の変動周期が同じであっても、エンジン回転数が低く次の噴射までの間隔に対してエンジン回転数の変動量の位相変化が大きくなると、補正された噴射量にて燃料噴射を行う回数が減るので、噴射量の補正がエンジン回転数の変動に対して位相ずれすることをより良好に回避することができる。
【００３５】
なお、補正量、規定回数のマップは、実験等により良好な変動抑制効果を発揮するように設定するのがよい。また、本実施形態では、燃料噴射において噴射量の補正がされるか否かは、変動周期、エンジン回転数、変動量の増減の挙動により決定されるが、要求される制振性能は、冷却水温、アクセル開度、車速、ギア位置等のエンジン状態によって異なるので、これらのエンジン状態を加味して補正をする場合の成立条件を定めてもよい。これらのエンジン状態を加味することで、より効果的にエンジン回転数の変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置において実行される噴射量の制御を示すフローチャートである。
【図２】上記燃料噴射制御装置を付設した内燃機関の構成図である。
【図３】上記燃料噴射制御装置において実行される噴射量の制御を示すタイムチャートである。
【図４】上記燃料噴射制御装置において実行される噴射量の制御で用いられる第１のマップである。
【図５】上記燃料噴射制御装置において実行される噴射量の制御で用いられる第２のマップである。
【図６】上記燃料噴射制御装置と従来の燃料噴射制御装置とを比較するためのタイムチャートである。
【図７】従来の燃料噴射制御装置において実行される噴射量の制御を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１エンジン本体
２燃料噴射ポンプ
３ＥＣＵ（噴射量演算手段）
４１水温センサ（機関状態検出手段）
４２クランク角センサ（機関状態検出手段）
４３吸気温センサ（機関状態検出手段）
４４吸気圧センサ（機関状態検出手段）
４５ＮＥセンサ（機関状態検出手段）
４６燃料温度センサ（機関状態検出手段）
４７アクセル開度センサ（機関状態検出手段）
４８車速センサ（機関状態検出手段）
Ｃ燃料噴射制御装置

Claims

内燃機関の機関回転数を含む機関状態を検出する機関状態検出手段と、機関状態検出手段により検出された機関状態に基づいて内燃機関の燃料噴射量を演算する噴射量演算手段とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、上記噴射量演算手段には、機関回転数検出信号に基づいて機関回転数の変動量を算出する変動量算出手段と、変動量算出手段により算出された変動量に基づいて変動周期を算出する変動周期算出手段と、上記算出変動量に基づいて噴射補正量を決定する補正量決定手段と、補正量決定手段により補正量が決定されるごとに補正された噴射量にて噴射を行う回数を、変動周期算出手段により算出された変動周期が短いほど、少ない回数となるように設定する補正噴射回数設定手段とを具備せしめ、補正された噴射量にて、補正噴射回数設定手段により設定された回数の噴射を行った後、補正のない噴射量にて噴射を行うようになし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１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、上記補正噴射回数設定手段は、機関状態検出手段により検出された機関回転数が低いほど、補正された噴射量にて噴射を行う噴射回数を少ない回数に設定した内燃機関の燃料噴射制御装置。
請求項１または２いずれか記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、上記噴射量演算手段には、上記変動量算出手段により算出された変動量に基づいて変動量の増減方向が反転しているか否かを判定し反転と判定されたときには噴射量の補正を禁止する補正禁止手段を具備せしめた内燃機関の燃料噴射制御装置。