JP3966463B2 - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に係り、特に、スロットルバルブを挟んで上流側と下流側のそれぞれ噴射弁を設けた燃料噴射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
燃料噴射弁をスロットル弁よりも上流側に設けると、噴射燃料が気化する際に吸入空気から熱を奪うので体積効率が向上する。したがって、燃料噴射弁をスロットル弁よりも下流側に設けた場合に較べてエンジン出力を向上させることができる。その一方、燃料噴射弁を上流側に設けると、その燃料噴射口と燃焼室との距離が必然的に長くなるので、燃料噴射弁をスロットル弁よりも下流側に設けた場合に較べて燃料輸送に応答遅れが生じ、これがドライバビリティを低下させる原因となる。
【0003】
このような技術課題を解決し、エンジン出力の向上とドライバビリティの確保とを両立させるために、スロットル弁を挟んで吸気管の上流側および下流側のそれぞれに燃料噴射弁を設けた燃料噴射装置が、例えば特開平4−183949号公報、特開平10−196440号公報に開示されている。
【0004】
図7は、2つの燃料噴射弁が配置された従来の内燃機関の主要部の断面図であり、吸気管51のスロットル弁52を挟んで下流側(エンジン側)の側部に下流側燃料噴射弁50aが配置され、上流側(エアクリーナ側)に上流側燃料噴射弁50bが配置されている。吸気管51の下端部は吸気通路52に接続され、この吸気通路52の燃焼室に臨む吸気ポート53は吸気弁54で開閉される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
各燃料噴射弁の燃料噴射量はスロットル開度を含む複数のパラメータを関数として決定されるが、燃焼室内での体積効率が吸気温度に依存することから、電子制御式の燃料噴射装置では、吸気温度TAを検知し、吸気温度TAが高くなるほど噴射量が相対的に減ぜられるような制御が行われる。
【0006】
吸気温度TAは燃焼室直前で検知することが望ましいが、当該部分に温度センサを設けると混合気の燃焼室への吸入効率が低下するため、2つの燃料噴射弁が配置されるエンジンでは、温度センサは上流側燃料噴射弁50bの燃料噴射領域よりも上流側に設けられることが多い。
【0007】
しかしながら、吸気管内の空気は、上流側燃料噴射弁50bから噴射された燃料によって冷やされるために、温度センサにより検知される吸気温度と、燃焼室直前の吸気温度とに差が生じてしまうという技術課題があった。
【0008】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、スロットル弁の上流側および下流側のそれぞれに燃料噴射弁が配置される構造において、吸気温度に最適な量の燃料を供給できる内燃機関の燃料噴射装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、スロットル弁が設けられた吸気管と、このスロットル弁より上流側に設けられた上流側燃料噴射弁と、スロットル弁より下流側に設けられた下流側燃料噴射弁とを備えた内燃機関の燃料噴射装置において、上流側および下流側燃料噴射弁による燃料噴射量を決定する手段と、上流側燃料噴射弁の噴射領域よりも上流側で吸気温度TAを検知する手段と、前記吸気温度TAおよび上流側燃料噴射弁の燃料噴射量に基づいて吸気温度補正係数KTAを求める手段と、前記吸気温度補正係数KTAに基づいて、上流側および下流側燃料噴射弁による燃料噴射量の少なくとも一方を補正する手段とを具備したことを特徴とする。
【0010】
上記した特徴によれば、吸気温度補正係数KTAを、上流側燃料噴射弁の燃料噴射量の関数として求めることができる。したがって、上流側燃料噴射弁の燃料噴射量が多くなるほど吸気温度補正係数KTAが相対的に大きくなるようにすれば、上流側の燃料噴射による吸気温度低下が適正に補償されるので、吸気温度に対して最適な量の燃料を供給できるようになる。
【0011】
【発明の実施の形態】
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である燃料噴射装置の全体構成図であり、エンジン20の燃焼室21には、吸気ポート22および排気ポート23が開口し、各ポート22,23には吸気弁24および排気弁25がそれぞれ設けられるとともに、点火プラグ26が設けられる。
【0012】
吸気ポート22に通じる吸気通路27には、その開度θTHに応じて吸入空気量を調節するスロットル弁28、ならびに前記開度θTHを検出するスロットルセンサ5および吸入負圧PBを検知する負圧センサ6が設けられている。吸気通路27の終端にはエアクリーナ29が設けられている。エアクリーナ29内にはエアフィルタ30が設けられ、このエアフィルタ30を通じて吸気通路27へ外気が取り込まれる。
【0013】
吸気通路27には、スロットル弁28よりも下流側に下流側噴射弁8bが配置され、スロットル弁28よりも上流側のエアクリーナ29には、前記吸気通路27を指向するように上流側噴射弁8aが配置されると共に、吸気(大気)温度TAを検知する吸気温度センサ2が設けられている。
【0014】
エンジン20のピストン31にコンロッド32を介して連結されたクランク軸33には、クランクの回転角度に基づいてエンジン回転数NEを検知するエンジン回転数センサ4が対向配置される。さらに、クランク軸33に連結されて回転するギヤ等の回転体34には、車速Vを検知する車速センサ7が対向配置されている。エンジン20の周りに形成されたウォータジャケットには、エンジン温度を代表する冷却水温度TWを検出する水温センサ3が設けられている。
【0015】
ECU(エンジン制御装置)1は、燃料噴射制御部10および点火タイミング制御部11を含む。燃料噴射制御部10は、前記各センサにより検知された信号(プロセス値)に基づいて、前記上流側および下流側の各噴射弁8a、8bへ噴射信号Qupper、Qlowerを出力する。この噴射信号は噴射量に応じたパルス幅を有するパルス信号であり、各噴射弁8a、8bは、このパルス幅に相当する時間だけ開弁されて燃料を噴射する。点火タイミング制御部11は、点火プラグ26の点火タイミングを制御する。
【0016】
図2は、前記燃料噴射制御部10の機能ブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【0017】
総噴射量決定部101は、エンジン回転数NE、スロットル開度θthおよび吸気圧PBに基づいて、上流側および下流側の各燃料噴射弁8a,8bから噴射する燃料の総量Qtotalを決定する。噴射比率決定部102は、エンジン回転数NEおよびスロットル開度θthに基づいて噴射比率テーブルを参照し、上流側噴射弁8aの噴射比率Rupperを求める。下流側噴射弁8bの噴射比率Rlowerは、(1−Rupper)として求められる。
【0018】
図3は、噴射比率テーブルの一例を示した図であり、本実施形態では、エンジン回転数NEとして15点(Cne00〜Cne14)、スロットル開度θthとして10点(Cth0〜Cth9)を基準にして噴射比率マップを構成し、各エンジン回転数NEとスロットル開度θthとの組み合わせごとに、上流側噴射弁8aの噴射比率Rupperを予め登録している。噴射比率決定部102は、検知されたエンジン回転数NEおよびスロットル開度θthに対応した噴射比率Rupperを、前記噴射比率マップ上で4点補間により求める。
【0019】
図2へ戻り、補正係数算出部103は、検知された吸気温度TAや冷却水温度TWに基づいてデータテーブルを参照し、吸気温補正係数KTAや冷却温度補正係数KTWを含む各種の補正係数を求める。
【0020】
次いで、図4のフローチャートを参照して、本実施形態における吸気温度補正係数KTAの算出方法を詳細に説明する。
【0021】
ステップS11では、後述するTA/KTALテーブルが参照され、吸気温度TAに対応した低負荷用補正係数KTALが算出される。ステップS12では、後述するTA/KTAHテーブルが参照され、吸気温度TAに対応した高負荷用補正係数KTAHが算出される。ステップS13では、後述するTA/KTA2テーブルが参照され、吸気温度TAに対応した上下噴射用補正係数KTA2が算出される。
【0022】
図5は、前記各テーブルの内容を模式的に、かつ重ねて示した図であり、吸気温度TAごとに、これに対応する各補正係数KTAL,KTAH,KTA2が登録されている。本実施形態では、吸気温度TAに対する各補正係数が、KTAL<KTAH<KTA2の傾向を示すように各補正係数が選択されている。吸気温度TAと各補正係数との関係は吸気温度TAの9点でのみ登録され、それ以外の関係は補間処理により求められる。
【0023】
図4へ戻り、ステップS14では、エンジン回転数NEが所定の基準回転数と比較される。本実施形態では、エンジン回転数NEがアイドル回転数と比較され、エンジン回転数NEがアイドル回転数を下回るとステップS15へ進む。ステップS15では、スロットル開度θthが所定の基準開度と比較される。本実施形態では、スロットル開度θthがアイドル開度と比較され、スロットル開度θthがアイドル開度を下回るとステップS16へ進む。ステップS16では、吸気温度補正係数KTAとして、前記ステップS11で求めた低負荷用補正係数KTALが採用されると共に、低負荷フラブFLがセットされる。
【0024】
一方、前記ステップS14,S15のいずれかが否定であるとステップS17へ進み、低負荷フラブFLが参照される。低負荷フラブFLがセットされていればステップS18へ進み、吸気温度補正係数KTAとして、前記ステップS12で求めた高負荷用補正係数KTAHが採用されると共に、前記低負荷フラブFLがリセットされる。
【0025】
前記ステップS17において、低負荷フラブFLがセットされていなければステップS19へ進み、後述する上流側噴射量決定部1051で決定される上流側噴射量Qupperが、所定の基準噴射量Qrefと比較される。Qupper≦Qrefであれば、上流側噴射による吸気温度低下が少ないのでステップS20へ進み、目標補正係数KTAtgに前記ステップS12で求めた高負荷用補正係数KTAHが登録される。これに対して、Qupper>Qrefであれば、上流側噴射による吸気温度低下が大きくなるのでステップS21へ進み、目標補正係数KTAtgに前記ステップS13で求めた上下噴射用補正係数KTA2が登録される。
【0026】
ステップS22では、目標補正係数KTAtgと現在の吸気温度補正係数KTAとの差分が求められ、この差分が最大補正量ΔKTAmaxと比較される。差分が最大補正量ΔKTAmaxよりも小さければ、ステップS26において、前記目標補正係数KTAtgが吸気温度補正係数KTAとしてそのまま採用される。
【0027】
これに対して、差分が最大補正量ΔKTAmaxよりも大きければステップS23へ進み、目標補正係数KTAtgと現在の吸気温度補正係数KTAとが比較される。目標補正係数KTAtgが吸気温度補正係数KTAよりも小さければ、ステップS24において、現在の吸気温度補正係数KTAから最大補正量ΔKTAmaxを減じた値が、新たな吸気温度補正係数KTAとして採用される。目標補正係数KTAtgが吸気温度補正係数KTAよりも大きければ、ステップS25において、現在の吸気温度補正係数KTAと最大補正量ΔKTAmaxとの和が、新たな吸気温度補正係数KTAとして採用される。
【0028】
このように、本実施形態では上流側噴射弁による噴射量に応じて吸気温度補正係数が切り換えられるので、上流側噴射弁の噴射量に応じて吸気温度が変化しても正確な燃料噴射制御が可能になる。
【0029】
図2へ戻り、噴射量補正部104は、加速時やスロットル開度θthの急閉時等に各噴射弁8a,8bの噴射量を補正する。噴射量決定部105において、上流側噴射量決定部1051は、前記噴射比率Rupperおよび総噴射量Qtotalに基づいて上流側噴射弁8aの基本噴射量を求め、この基本噴射量に前記補正係数KTA,KTWを含む各種の補正係数を乗じて上流側噴射弁8aの噴射量Qupperを決定する。下流側噴射量決定部1052は、前記上流側噴射量Qupperおよび総噴射量Qtotalに基づいて、下流側噴射弁8bの噴射量Qlowerを決定する。
【0030】
次いで、上記した前記燃料噴射制御部10の動作を、図6のフローチャートを参照して詳細に説明する。この処理は、所定ステージにおけるクランクパルスによる割り込みで実行される。
【0031】
ステップS10では、エンジン回転数NE、スロットル開度θth、吸気圧PB、吸気温度TAおよび冷却水温度TWが、上記各センサにより検知される。ステップS11では、前記総噴射量決定部101において、上流側および下流側の各燃料噴射弁8a,8bから噴射する燃料の総量Qtotalが、エンジン回転数NE、スロットル開度θthおよび吸気圧PBに基づいて決定される。
【0032】
ステップS12では、前記噴射比率決定部102において、前記エンジン回転数Neおよびスロットル開度θthに基づいて噴射比率テーブルが参照され、上流側噴射弁8aの噴射比率Rupperが決定される。ステップS13では、次式(1)に基づいて噴射比率Rupperが補正される。
Rupper=Rupper×KTW×KTA …(1)
ステップS14では、上流側噴射量決定部1051により、次式(2)に基づいて上流側噴射弁8aの噴射量Qupperが算出される。
Qupper=Qtotal ×Rupper …(2)
ステップS15では、下流側噴射量決定部1052により、次式(3)に基づいて、下流側噴射弁8bの噴射量Qlowerが算出される。
Qlower=Qtotal −Qupper …(3)
以上のようにして、上流側噴射弁8aの噴射量Qupperおよび下流側噴射弁8bの噴射量Qlowerが決定すると、クランク角度に同期した所定のタイミングで、各噴射弁8a,8bへ前記各噴射量Qupper、Qlowerに応じたパルス幅の噴射信号が出力され、各噴射弁8a,8bから燃料が噴射される。
【0033】
なお、上記した実施形態では、スロットル弁の温度が低いときに、上流側噴射弁8aの噴射量を減じるものとして説明したが、これを完全に休止させるようにしても良い。
【0034】
【発明の効果】
本発明によれば、吸気温度補正係数KTAを、上流側燃料噴射弁の燃料噴射量の関数として求めることができる。したがって、上流側燃料噴射弁の燃料噴射量が多くなるほど吸気温度補正係数KTAが相対的に大きくなるようにすれば、上流側の燃料噴射による吸気温度低下が適正に補償されるので、吸気温度に対して最適な量の燃料を供給できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態である燃料噴射装置の全体構成図である。
【図2】 燃料噴射制御部10の機能ブロック図である。
【図3】 噴射率テーブルの一例を示した図である。
【図4】 補正係数KTAの算出手順を示したフローチャートである。
【図5】 吸気温度補正係数テーブルの一例を示した図である。
【図6】 燃料噴射の制御手順を示したフローチャートである。
【図7】 2つの燃料噴射弁が配置された従来の内燃機関の断面図である。
【符号の説明】
1…ECU,2…吸気温度(TA)センサ,3…水温(TW)センサ,4…エンジン回転数(NE)センサ,5…スロットル開度(θth)センサ,6…吸気圧(PB)センサ,8a…上流側噴射弁,8b…下流側噴射弁,10…燃料噴射制御部,20…エンジン,21…燃焼室,22…吸気ポート,23…排気ポート,24…吸気弁,25…排気弁,26…点火プラグ,27…吸気通路,28…スロットル弁,29…エアクリーナ,30…エアフィルタ,31…ピストン,32…コンロッド,33…クランク軸,34…回転体,101…総噴射量決定部,102…噴射比率決定部,103…補正係数算出部,104…噴射量補正部,105…噴射量決定部,1051…上流側噴射量決定部,1052…下流側噴射量決定部
Claims (3)
- スロットル弁が設けられた吸気管と、このスロットル弁より上流側に設けられた上流側燃料噴射弁と、スロットル弁より下流側に設けられた下流側燃料噴射弁とを備えた内燃機関の燃料噴射装置において、
上流側および下流側燃料噴射弁による燃料噴射量を決定する手段と、
上流側燃料噴射弁の噴射領域よりも上流側で吸気温度TAを検知する手段と、
前記吸気温度TAと吸気温度補正係数KTAとの異なる対応関係を定めた複数の対応関係テーブルと、
上流側燃料噴射弁の燃料噴射量に基づいて、前記対応関係テーブルのいずれかにおいて前記吸気温度TAに対応した吸気温度補正係数KTAを求める手段と、
前記吸気温度補正係数KTAに基づいて、上流側および下流側燃料噴射弁による燃料噴射量の少なくとも一方を補正する手段とを具備したことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。 - 前記吸気温度補正係数KTAが、エンジンの低負荷時には上流側燃料噴射弁の燃料噴射量とは無関係に求められ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装置。
- 前記吸気温度補正係数KTAが、上流側燃料噴射弁の燃料噴射量が多いほど相対的に高くな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装置。
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