JP3838526B2

JP3838526B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法

Info

Publication number: JP3838526B2
Application number: JP09183397A
Authority: JP
Inventors: 辰則加藤; 豊新田; 明久田村
Original assignee: Denso Corp; Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Denso Corp; Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2017-04-10
Also published as: JPH10280988A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気圧と大気圧との差圧と内燃機関回転数とに基づいて燃料噴射量を算出する内燃機関の燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両に搭載された内燃機関では、吸気圧が同じでも、走行する道路の標高が高くなって大気圧が低下すると、吸入空気量が変化するため、燃料噴射量を補正することが好ましい。そのために、例えば、特開平５−１４９１８７号公報では、内燃機関の吸気圧を吸気圧センサで検出し、この検出吸気圧を基準大気圧（７６０ｍｍＨｇ）下で同等の吸入空気量となる吸気圧に補正するための大気圧補正係数によって補正して、補正吸気圧を求め、この補正吸気圧に基づいて燃料噴射量を算出するようにしている。
【０００３】
ところで、大気圧の変化による燃料噴射量のずれ（空燃比のずれ）を少なくするには、吸気圧と大気圧との差圧（以下「相対圧」という）を用いて燃料噴射量を算出することが効果的であるが、上記公報の技術では、吸気圧（絶対圧）を用いて燃料噴射量を算出するため、大気圧の変化による影響を受けやすく、たとえ吸気圧を大気圧補正係数で補正しても、その補正誤差により燃料噴射量の算出精度が低下するという欠点がある。
【０００４】
そこで、特開昭６０−２４７０２１号公報に示すように、相対圧を検出し、この相対圧に基づいて燃料噴射量を算出した後、この燃料噴射量を大気圧補正係数により補正するようにしたものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報の技術は、相対圧から算出した燃料噴射量のずれを大気圧補正係数で補正することを狙ったものであるが、相対圧と燃料噴射量と大気圧（大気圧補正係数）との関係は一義的に決まらないため、相対圧から算出した燃料噴射量のずれを大気圧補正係数で精度良く補正することは不可能であり、空燃比のずれが生じて、排気エミッション増加やドライバビリティ低下を招くという欠点がある。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、大気圧が変化しても、燃料噴射量を精度良く算出することができ、排気エミッション低減やドライバビリティ向上を実現することができる内燃機関の燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１，３によれば、相対圧補正手段により吸気圧と大気圧との差圧（相対圧）を大気圧に応じた相対圧補正係数により基準大気圧状態での相対圧に補正し、補正後の相対圧と内燃機関回転数とに基づいて基本噴射量を基本噴射量算出手段により算出した後、この基本噴射量を最終噴射量算出手段により大気圧に応じた噴射量補正係数で補正して燃料噴射量を求める。
【０００８】
このようにすれば、相対圧から基本噴射量を算出する過程、及び、基本噴射量から燃料噴射量を算出する過程で、いずれも大気圧に応じた補正を行うことができる。これにより、大気圧が変化しても、燃料噴射量を精度良く算出することができ、排気エミッション低減やドライバビリティ向上を実現することができる。
【０００９】
この場合、請求項１のように、前記相対圧補正係数として、基準大気圧を検出大気圧で割り算した値を用いるようにしても良い。このようにすれば、相対圧補正係数のマップデータを記憶手段に記憶しておく必要がなく、その分、記憶手段のメモリ容量が少なくて済む（又はメモリを節約できる）。
【００１０】
但し、本発明は、相対圧補正係数のマップデータを記憶手段に記憶し、このマップデータから検出大気圧に応じて相対圧補正係数を設定するようにしても良いことは言うまでもない。
【００１１】
この場合、請求項２のように、相対圧補正係数のマップデータと噴射量補正係数のマップデータは、常用域である基準大気圧付近で細かくデータを設定すると良い。このようにすれば、常用域で大気圧の変化に応じて相対圧補正係数と噴射量補正係数を精度良く求めることができ、常用域での燃料噴射量の算出精度を向上することができる。
また、請求項４のように、記憶手段に記憶された相対圧補正係数のマップデータを使用する場合は、この相対圧補正係数のマップデータから大気圧に応じた相対圧補正係数を設定するようにすれば良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を二輪車に適用した一実施形態を図面に基づいて説明する。内燃機関であるエンジン１１の各気筒の吸気ポート１０には、それぞれ吸気マニホールド１２が接続され、各気筒の吸気マニホールド１２の上流側にはエアボックス１３が接続され、このエアボックス１３内に吸入された空気が各気筒の吸気マニホールド１２に吸い込まれる。このエアボックス１３内にはエアクリーナ３３が装着され、また、このエアボックス１３には、吸気温を検出する吸気温センサ１４が取り付けられている。各気筒の吸気マニホールド１２の途中には、スロットルバルブ１５が取り付けられ、このスロットルバルブ１５の開度（スロットル開度）がスロットル開度センサ１６によって検出される。更に、吸気マニホールド１２のうちのスロットルバルブ１５の下流側には、吸気圧を検出する吸気圧センサ１７（吸気圧検出手段）が設けられ、各気筒の吸気ポート１０の近傍には燃料噴射弁１８が取り付けられている。
【００１３】
一方、燃料タンク１９内から燃料ポンプ２０で汲み上げられた燃料は、燃料配管２１→燃料フィルタ２２→燃料配管２３→デリバリパイプ２４に送られ、各気筒の燃料噴射弁１８に分配される。デリバリパイプ２４内の余剰燃料は、プレッシャレギュレータ２５→リターン配管２６の経路で燃料タンク１９内に戻される。プレッシャレギュレータ２５は、デリバリパイプ２４内の燃料圧力と吸気圧との差圧が一定になるようにデリバリパイプ２４内の燃料圧力を調整する。
【００１４】
エンジン１１のシリンダヘッドには、気筒毎に点火プラグ２７が取り付けられ、点火タイミング毎に点火コイル２８の二次側に発生する高電圧が各気筒の点火プラグ２７に印加され、点火される。このエンジン１１には、エンジン回転数を検出するために所定クランク角毎にパルス信号（クランク角信号）を出力するエンジン回転数センサ２９（回転数検出手段）と、特定気筒を判別する気筒判別センサ３０と、冷却水温を検出する水温センサ３１とが取り付けられている。また、車体の所定位置には、大気圧を検出する大気圧センサ３２（大気圧検出手段）が取り付けられている。
【００１５】
これら大気圧センサ３２の出力信号や前述した吸気圧センサ１７等の各種センサの出力信号は、エンジン制御回路３５に入力される。このエンジン制御回路３５は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵したＲＯＭ４５（記憶手段）には、点火制御用のルーチンや、図２の燃料噴射制御ルーチンや、図３及び図４のマップデータ等が記憶されている。
【００１６】
このエンジン制御回路３５は、図２の燃料噴射制御ルーチンを実行することで、吸気圧のボトム圧Ｐb と大気圧Ｐa との差圧（相対圧）を、大気圧Ｐa に応じた相対圧補正係数ＫPaで補正し、補正後の相対圧Ｐdlとエンジン回転数ＮＥとに基づいて基本噴射時間ＴＰ（基本噴射量に相当）を算出した後、この基本噴射時間ＴＰを大気圧Ｐa に応じた噴射量補正係数ＫPad で補正して最終燃料噴射時間ＴＡＵ（燃料噴射量に相当）を求める。
【００１７】
以下、この図２の燃料噴射制御ルーチンの処理内容を説明する。本ルーチンは各気筒の燃料噴射タイミングの直前に実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、吸気圧センサ１７で検出した吸気圧のボトム圧Ｐb を読み込む。ここで、ボトム圧Ｐb は、図５に示すように、吸気行程により低下する吸気圧の最下点であり、吸気行程から圧縮行程に移行する時の吸気圧がボトム圧Ｐb として読み込まれる。このボトム圧Ｐb は、１サイクル毎に更新される。
【００１８】
この後、ステップ１０２で、大気圧センサ３２で検出した大気圧Ｐa を読み込み、次のステップ１０３で、エンジン回転数センサ２９の出力信号から検出されたエンジン回転数ＮＥを読み込む。この後、ステップ１０４に進み、吸気圧のボトム圧Ｐb と大気圧Ｐa との差圧、つまり相対圧（Ｐa −Ｐb ）を算出した後、ステップ１０５で、大気圧Ｐa に応じた相対圧補正係数ＫPaを算出する。この相対圧補正係数ＫPaの算出方法は、次の（１）又は（２）のいずれかの方法を用いる。
【００１９】
（１）基準大気圧（７６０ｍｍＨｇ）を検出大気圧Ｐa で割り算した値を相対圧補正係数ＫPaとする（相対圧補正係数ＫPa＝基準大気圧÷検出大気圧Ｐa ）。
（２）予め、試験又はシミュレーション等により大気圧Ｐa と相対圧補正係数ＫPaとの関係を求め、その関係をマップデータ（図３参照）としてエンジン制御回路３５のＲＯＭ４５に記憶しておき、検出大気圧Ｐa に応じた相対圧補正係数ＫPaをマップデータを検索して求める。この相対圧補正係数ＫPaのマップデータは、常用域である基準大気圧付近で細かくデータが設定されている。
【００２０】
上記（１）又は（２）のいずれかの方法で相対圧補正係数ＫPaを算出した後、ステップ１０６で、相対圧（Ｐa −Ｐb ）を基準大気圧（７６０ｍｍＨｇ）の状態に補正するために、相対圧（Ｐa −Ｐb ）に相対圧補正係数ＫPaを乗算して、相対圧補正値Ｐdlを算出する［Ｐdl＝（Ｐa −Ｐb ）×ＫPa］。このステップ１０６の処理が特許請求の範囲でいう相対圧補正手段としての役割を果たす。
【００２１】
この後、ステップ１０７で、相対圧補正値Ｐdlとエンジン回転数ＮＥとに基づいて基本噴射時間ＴＰを算出する。この算出方法は、予め実験又はシミュレーション等によって相対圧補正値Ｐdlとエンジン回転数ＮＥと基本噴射時間ＴＰとの関係を求めて、基本噴射時間ＴＰの二次元マップを作成し、このマップをエンジン制御回路３５のＲＯＭ４５に記憶しておき、ステップ１０７で、このマップを検索して、その時の相対圧補正値Ｐdlとエンジン回転数ＮＥとに応じた基本噴射時間ＴＰを算出する。このステップ１０７の処理が特許請求の範囲でいう基本噴射量算出手段としての役割を果たす。
【００２２】
基本噴射時間ＴＰの算出後、ステップ１０８で、大気圧Ｐa に応じた噴射量補正係数ＫPad を算出する。この算出方法は、予め実験又はシミュレーション等によって大気圧Ｐa と噴射量補正係数ＫPad との関係を求め、その関係をマップデータ（図４参照）としてエンジン制御回路３５のＲＯＭ４５に記憶しておき、検出大気圧Ｐa に応じた噴射量補正係数ＫPad をマップデータを検索して求める。この噴射量補正係数ＫPad のマップデータは、常用域である基準大気圧付近で細かくデータが設定されている。
【００２３】
そして、次のステップ１０９で、噴射量補正係数ＫPad 以外の各種の補正係数Ｋを算出する。例えば、水温センサ３１の出力信号（冷却水温）に応じた暖機増量補正係数、始動後増量補正係数、吸気温センサ１４の出力信号（吸気温）に応じた吸気温補正係数等、各種の補正係数Ｋを算出する。
【００２４】
この後、ステップ１１０で、電源電圧に基づいて燃料噴射弁１８の応答遅れ時間、つまり無効噴射時間ＴＶを算出し、次のステップ１１１で、燃料噴射弁１８に出力する噴射パルスのパルス幅である最終噴射時間ＴＡＵを、基本噴射時間ＴＰと噴射量補正係数ＫPad と各種補正係数Ｋと無効噴射時間ＴＶを用いて次式により算出する。
ＴＡＵ＝ＴＰ×ＫPad ×Ｋ＋ＴＶ
ここで、補正係数Ｋには、暖機増量補正係数、始動後増量補正係数、吸気温補正係数等、各種の補正係数が含まれる。このステップ１１１の処理が特許請求の範囲でいう最終噴射量算出手段としての役割を果たす。
【００２５】
以上説明した本実施形態によれば、相対圧（Ｐa −Ｐb ）から基本噴射時間ＴＰを算出する過程、及び、基本噴射時間ＴＰから最終噴射時間ＴＡＵを算出する過程で、いずれも大気圧Ｐa に応じた補正係数ＫPa，ＫPad を用いて基本噴射時間ＴＰと最終噴射時間ＴＡＵの双方を補正するため、従来のように基本噴射時間ＴＰと最終噴射時間ＴＡＵのいずれか一方のみを大気圧Ｐa に応じて補正する場合と比較して、最終噴射時間ＴＡＵを精度良く算出することができ、排気エミッション低減やドライバビリティ向上を実現することができる。
【００２６】
更に、本実施形態によれば、相対圧補正係数ＫPaのマップデータと噴射量補正係数ＫPad のマップデータは、常用域である基準大気圧付近で細かくデータを設定しているので、常用域で大気圧Ｐa の変化に応じて相対圧補正係数ＫPaと噴射量補正係数ＫPad を精度良く求めることができ、常用域での最終噴射時間ＴＡＵの算出精度を向上することができる。
【００２７】
しかしながら、本発明は、相対圧補正係数ＫPaのマップデータと噴射量補正係数ＫPad のマップデータは、必ずしも基準大気圧付近（常用域）で細かくデータを設定する必要はなく、常用域のデータの設定間隔をそれ以外の領域の設定間隔と同じにしても良く、この場合でも、本発明の所期の目的を十分に達成できる。
【００２８】
尚、本実施形態では、相対圧補正係数ＫPaと噴射量補正係数ＫPad は、いずれも大気圧Ｐa をパラメータとする一次元マップから求めるようにしたが、大気圧Ｐa とエンジン回転数ＮＥをパラメータとする二次元マップから求めるようにしても良い。
【００２９】
また、本実施形態では、相対圧を吸気圧のボトム圧Ｐb と大気圧Ｐa との差圧としたが、吸気圧の平均値（平均吸気圧）と大気圧Ｐa との差圧としても良い。
相対圧＝大気圧Ｐa −平均吸気圧
【００３０】
また、本実施形態では、全運転領域で相対圧補正値Ｐdlとエンジン回転数ＮＥとに基づいて基本噴射時間ＴＰを算出するようにしたが、例えば低負荷領域のみで、相対圧補正値Ｐdlとエンジン回転数ＮＥとに基づいて基本噴射時間ＴＰを算出し、中負荷・高負荷領域では、スロットル開度とエンジン回転数ＮＥとに基づいて基本噴射時間ＴＰを算出するようにしても良い。
【００３１】
また、本実施形態では、大気圧Ｐa を大気圧センサ３２により検出したが、エンジン始動直後の吸気圧センサ１７の出力値又はエンジン停止から所定時間経過後の吸気圧センサ１７の出力値を大気圧Ｐa としてエンジン制御回路３５内に取り込んでバックアップＲＡＭ（図示せず）に記憶しておき、この記憶値を大気圧Ｐa として用いるようにしても良い。この場合には、大気圧センサ３２が不要となる。
その他、本発明は、二輪車に限定されず、四輪車にも適用して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すエンジン制御システム全体の概略構成図
【図２】燃料噴射制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図３】相対圧補正係数ＫPaのマップを概念的に示す図
【図４】噴射量補正係数ＫPad のマップを概念的に示す図
【図５】吸気圧の挙動を示すタイムチャート
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気マニホールド、１３…エアボックス、１５…スロットルバルブ、１６…スロットル開度センサ、１７…吸気圧センサ（吸気圧検出手段）、１８…燃料噴射弁、２９…エンジン回転数センサ（回転数検出手段）、３２…大気圧センサ（大気圧検出手段）、３５…エンジン制御回路（基本噴射量算出手段，最終噴射量算出手段）、４５…ＲＯＭ（記憶手段）。

Claims

内燃機関回転数を検出する回転数検出手段と、大気圧を検出する大気圧検出手段と、吸気圧を検出する吸気圧検出手段とを備え、これら各検出手段で検出した吸気圧と大気圧との差圧（以下「相対圧」という）と内燃機関回転数とに基づいて燃料噴射量を算出するようにした内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記相対圧を大気圧に応じた相対圧補正係数により基準大気圧状態での相対圧に補正する相対圧補正手段と、
補正後の相対圧と内燃機関回転数とに基づいて基本噴射量を算出する基本噴射量算出手段と、
前記基本噴射量を大気圧に応じた噴射量補正係数で補正して燃料噴射量を求める最終噴射量算出手段と
を備え、
前記相対圧補正手段は、基準大気圧を検出大気圧で割り算した値を前記相対圧補正係数として用いることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
前記相対圧補正係数のマップデータと前記噴射量補正係数のマップデータを記憶する記憶手段を備え、
前記相対圧補正係数のマップデータと前記噴射量補正係数のマップデータは、基準大気圧付近で細かくデータを設定してい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。
吸気圧と大気圧との差圧（以下「相対圧」という）と内燃機関回転数とに基づいて燃料噴射量を算出する内燃機関の燃料噴射制御方法において、
前記相対圧を大気圧に応じた相対圧補正係数により基準大気圧状態での相対圧に補正し、補正後の相対圧と内燃機関回転数とに基づいて基本噴射量を算出した後、この基本噴射量を大気圧に応じた噴射量補正係数で補正して燃料噴射量を求めることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御方法。
内燃機関回転数を検出する回転数検出手段と、
大気圧を検出する大気圧検出手段と、
吸気圧を検出する吸気圧検出手段とを備え、
これら各検出手段で検出した吸気圧と大気圧との差圧（以下「相対圧」という）と内燃機関回転数とに基づいて燃料噴射量を算出するようにした内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記相対圧を大気圧に応じた相対圧補正係数により基準大気圧状態での相対圧に補正する相対圧補正手段と、
補正後の相対圧と内燃機関回転数とに基づいて基本噴射量を算出する基本噴射量算出手段と、
前記基本噴射量を大気圧に応じた噴射量補正係数で補正して燃料噴射量を求める最終噴射量算出手段と、
前記相対圧補正係数のマップデータを記憶する記憶手段とを備え、
前記相対圧補正手段は、前記記憶手段に記憶されている前記マップデータに基づいて前記相対圧補正係数を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。