JP3838526B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法 - Google Patents
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Description
【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 (4)
- 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。
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