JP4024631B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

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に係り、特に、燃料噴射量をギヤポジションに基づいて補正する燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料の基本噴射量は吸入空気量に基づいて決定することが望ましい。このため、基本噴射量を決定するパラメータとして、吸入空気量を正確に代表できる吸気負圧を採用する技術が開示されている。一方、自動二輪車においては、スロットル弁を開く操作に対する応答性が全体の操縦性能や商品性に重要に関わってくる。しかしながら、吸気負圧センサは負圧変化に対する出力応答性が良くないために、スロットル急開時等の過渡運転時には吸入空気量を正確に代表することが難しくなる。
【０００３】
このような技術課題を解決するために、燃料の基本噴射量を決定するパラメータとしてスロットル開度θTHを新たに追加し、基本噴射量を、定常状態ではエンジン回転数NEと吸気負圧PBとをパラメータとする吸気負圧マップ（PBマップ）から検索し、過渡状態ではエンジン回転数NEとスロットル開度θTHとをパラメータとするスロットル開度マップ（THマップ）から検索する技術が、例えば特開平４−３６５９４３号公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術では、THマップに基づいて基本噴射量を決定しようとする場合、エンジン回転数NEとスロットル開度θTHとが求まれば基本噴射量が一義的に決定してしまう。しかしながら、エンジン回転数NEやスロットル開度θTHが同一であっても、ギアポジションが低い（減速比が大きい）場合には、高い（減速比が小さい）場合よりも走行抵抗（エンジン負荷）が低くなるために、ギアポジションに応じて基本噴射量に差を持たせることが望ましい。しかしながら、ギヤポジションごとにTHマップを設けようとすれば、多くのメモリ領域が必要となるという技術課題があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、複数のスロットル開度マップを設けることなく、走行負荷に応じて最適な燃料噴射量を求めることができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【０００６】
【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、変速機を介して出力軸へ駆動力を伝達する内燃機関の燃料噴射制御装置において、以下のような手段を講じた点に特徴がある。
(1)エンジン回転数NEを検知する手段と、燃料噴射量をエンジン回転数NEの関数として決定する手段と、前記変速機のギヤポジションを判別する手段と、前記ギヤポジションの判別結果に基づいて前記燃料噴射量を補正する手段とを含む。
(2)前記補正手段が、補正係数をギヤポジションの関数として求める手段と、燃料噴射量に前記補正係数を乗じる手段とを含む。
【０００７】
上記した特徴(1)によれば、エンジン回転数NEやスロットル開度θTHが同一であってもギアポジションに応じて燃料噴射量が補正されるので、常に最適な燃料噴射が可能になる。
【０００８】
上記した特徴(2)によれば、ギヤポジションごとにTHマップを設けることなく、各ギアポジションに最適な燃料噴射量を求められる。
【０００９】
【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制御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。
【００１０】
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および前記開度を検出するスロットルセンサ５が設けられ、その下流側に吸入負圧PBを検知する負圧センサ６および燃料噴射弁８が配置されている。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および吸気（大気）温度TAを検知する吸気温度センサ２が設けられ、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。
【００１１】
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Vpls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。
【００１２】
ECU（エンジン制御装置）１は、燃料噴射制御部１０、燃料の基本噴射量Tiがエンジン回転数NEと吸気負圧PBとの対応関係毎に登録されたPBマップ１１、および燃料の基本噴射量Tiがエンジン回転数NEとスロットル開度θTHとの対応関係毎に登録されたTHマップ１２を含む。
【００１３】
前記燃料噴射制御部１０は、前記各センサにより検知された信号（プロセス値）とPBマップ１１またはTHマップ１２とに基づいて、前記燃料噴射弁８へ噴射信号Toutを出力する。この噴射信号Toutは噴射量に応じたパルス幅を有するパルス信号であり、燃料噴射弁８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。
【００１４】
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。
【００１５】
補正係数算出部１０１は、吸気負圧PB、吸気温度TAおよび冷却水温度TW等のプロセス値に基づいて、吸気負圧補正係数Kpb、吸気温度補正係数Ktaおよび冷却水温度補正係数Ktw等を算出し、これら全ての補正係数を統合して総補正係数Ktotalを算出する。
【００１６】
状態判定部１０４は、スロットル開度θTHの時間変化率ΔθTHに基づいて、エンジンが定常状態および過渡状態のいずれであるかを判定する。マップ選択部１０５は、前記エンジン状態の判定結果に基づいて、燃料の基本噴射量Tiを決定するためのデータマップとして、PBマップ１１またはTHマップ１２を選択する。ギヤポジション判別部１０２は、前記マップ選択部１０５によりTHマップ１２が選択されると、車速Vplsとエンジン回転数NEとに基づいて現在のギヤポジションNgpを判別する。
【００１７】
Kgpd算出部１０３は、前記ギヤポジションNgpの判別結果とエンジン回転数NEとに基づいてギヤ別補正係数Kgpdを算出する。基本噴射量決定部１０６は、エンジン回転数NE、吸気負圧PBおよび前記PBマップ１１に基づいて、あるいはエンジン回転数NE、スロットル開度θTHおよび前記THマップ１２に基づいて基本噴射量Tiを求める。噴射量決定部１０７は、前記基本噴射量Ti、総補正係数Ktotal、ギヤ別補正係数Kgpdおよび加速補正値Tacc等に基づいて燃料噴射量Toutを求める。
【００１８】
次いで、上記した燃料噴射制御部１０の動作を、図３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。
【００１９】
ステップＳ１ではエンジン回転数NE が読み込まれ、ステップＳ２ではスロットル開度θTHが読み込まれる。ステップＳ３では、スロットル開度θTHの時間変化率ΔθTHが、前記ステップＳ２で検出されたスロットル開度θTHの前回値と今回値との差分に基づいて算出される。ステップＳ４では、吸気負圧PBが読み込まれる。ステップＳ５では、前記状態判定部１０４において、スロットル開度θTHの時間変化率ΔθTHが基準変化率ΔθTHrefと比較される。
【００２０】
変化率ΔθTHが基準変化率ΔθTHref 未満であれば、スロットル操作が緩やかであってエンジンが定常状態と判断してステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１では、マップ選択部１０５によりPBマップ１１が選択される。ステップＳ１２では、エンジン回転数NEおよび吸気負圧PBに基づいてPBマップ１１が検索され、基本噴射量Tiが求められる。ステップＳ１３では、最終的な燃料噴射量Toutが、前記基本噴射量Tiと前記補正係数算出部１０１により算出された総補正係数Ktotalとの積に、更に所定の加速補正量Taccや無効噴射時間TiVBを加算して算出される。
【００２１】
前記加速補正量Tacc は、例えばスロットル開度の変化率に応じて算出される。無効噴射時間TiVB は開弁時間のうち燃料の完全な噴射を伴わない時間であり、燃料噴射弁８の形式や構造により決定される。
【００２２】
一方、前記変化率ΔθTHが基準変化率ΔθTHref 以上であれば、エンジンが過渡状態と判断してステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、マップ選択部１０５によりTHマップ１２が選択される。ステップＳ７では、エンジン回転数NEおよびスロットル開度θTHに基づいてTHマップ１２が検索され、基本噴射量Tiが求められる。ステップＳ８では、エンジン回転数NEと車速Vplsとに基づいて現在のギヤポジションNgpを判別する「ギヤ判別」が、前記ギヤポジション判別部１０２で実行される。
【００２３】
図４は、前記「ギヤ判別」の手順を示したフローチャートであり、ステップＳ７０１では、車速センサ７の出力信号に基づいて、これが正常に動作しているか否かが判定される。故障してればステップＳ７１６へ進み、ギヤポジション（GP）カウンタNgpに「０」がセットされる。正常に動作していればステップＳ７０２へ進み、車速Vplsが基準車速Vrefと比較される。この基準車速Vrefは、車両が低速走行中であるか否かを判断するための基準値であり、例えば数km/hに設定されている。
【００２４】
車速Vplsが基準車速Vrefを超えていればステップＳ７０３へ進み、ギヤ比NEV（＝NE／Vpls）が第１基準ギヤ比NEVref1と比較される。前記ギヤ比NEVが第１基準ギヤ比NEVref1を下回っていれば、ステップＳ７０４において、GPカウンタNgpに、変速機が第１段であることを示す「１」がセットされる。なお、前記ステップＳ７０２において、車速Vplsが基準車速Vrefを下回っていると判定された場合も、ステップＳ７０４において、GPカウンタNgpに「１」がセットされる。
【００２５】
一方、前記ステップＳ７０３において、ギヤ比NEVが第１基準ギヤ比NEVref1を上回っていると判定されればステップＳ７０５へ進み、ここでギヤ比NEVが第２基準ギヤ比NEVref2と比較される。ギヤ比NEVが第２基準ギヤ比NEVref2を下回っていれば、ステップＳ７０６において、GPカウンタNgpに「２」がセットされる。
【００２６】
同様に、前記ステップＳ７０５において、ギヤ比NEVが第２基準ギヤ比NEVref2を上回っていると判定されればステップＳ７０７へ進み、ここでギヤ比NEVが第３基準ギヤ比NEVref3と比較される。ギヤ比NEVが第３基準ギヤ比NEVref3を下回っていれば、ステップＳ７０８においてGPカウンタNgpに「３」がセットされる。
【００２７】
以下同様に、前記ステップＳ７０９において、ギヤ比NEVが第４基準ギヤ比NEVref4を下回っていると判定されれば、ステップＳ７１０において、GPカウンタNgpに「４」がセットされる。前記ステップＳ７１１において、ギヤ比NEVが第５基準ギヤ比NEVref5を下回っていると判定されれば、ステップＳ７１１においてGPカウンタNgpに「５」がセットされる。前記ステップＳ７１３において、ギヤ比NEVが第６基準ギヤ比NEVref6を下回っていると判定されれば、ステップＳ７１４においてGPカウンタNgpに「５」がセットされ、前記ステップＳ７１３において、ギヤ比NEVが第６基準ギヤ比NEVref6を上回っていると判定されれば、ステップＳ７１５においてGPカウンタNgpに「７」がセットされる。
【００２８】
以上のようにして、GPカウンタNgpへのギヤポジションの登録が完了すると、図３のステップＳ９では、このGPカウンタNgpの登録値に基づいてギヤ別補正係数Kgpdを算出するための「Kgpd算出」が、前記Kgpd算出部１０３で実行される。
【００２９】
図５は、前記「Kgpd算出」の手順を示したフローチャートであり、ステップＳ８０１では、前記マップ選択部１０５においていずれのマップが選択されているかが判定される。THマップ１２が選択されていればステップＳ８０２へ進み、冷却水温度TWが基準温度TWrefと比較される。冷却水温度TWが基準温度TWrefを上回っていれば、ステップＳ８０３、８０４，８０５において前記GPカウンタNgpが参照される。
【００３０】
前記GPカウンタNgpが「５」または「６」であれば、ステップＳ８０６において、後述する低負荷時用のNE／kgpdhテーブルがエンジン回転数NEに基づいて検索され、検索結果がKgpdの暫定値Kgpd0として登録される。同様に、前記GPカウンタNgpが「３」または「４」であれば、ステップＳ８０７において、後述する中負荷時用のNE／kgpdmテーブルがエンジン回転数NEに基づいて検索され、検索結果が前記暫定値Kgpd0として登録される。同様に、前記GPカウンタNgpが「１」または「２」であれば、ステップＳ８０８において、後述する高負荷時用のNE／kgpdlテーブルがエンジン回転数NEに基づいて検索され、検索結果が前記暫定値Kgpd0として登録される。
【００３１】
図６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、エンジン回転数NEごとに、これに対応する各補正係数Kgpdh，Kgpdm，Kgpdlが登録されている。本実施形態では、エンジン回転数NEに対する各補正係数が、Kgpdh（高負荷）＞Kgpdm（中負荷）＞Kgpdl（低負荷）の傾向を示すように各補正係数が選択されている。すなわち、本実施形態ではエンジンの負荷が小さくなるほど補正係数の値が小さくなり、結果的に燃料の噴射量が減ぜられる。エンジン回転数NEと各補正係数との関係はエンジン回転数NEの中７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。
【００３２】
図５へ戻り、ステップＳ８１０では、スロットル開度θTHに基づいてθTH／Kgpthテーブルが検索され、検索結果がスロットル補正係数Kgpthとして登録される。ステップＳ８１１では、ギヤ別補正係数Kgpdが、前記Kgpdの暫定値Kgpd0とスロットル補正係数Kgpthとの積として算出される。
【００３３】
なお、前記GPカウンタNgpが「０」であるか、あるいは前記ステップＳ８０１，８０２の判断が否定であれば、ステップＳ８０９において、ギヤ別補正係数Kgpdが前記データテーブルやスロットル補正係数Kgpthとは無関係に「１．０」に設定される。
【００３４】
図３へ戻り、ステップＳ１０では、最終的な燃料噴射量Toutが、前記基本噴射量Tiと、総補正係数Ktotalと、前記Kgpd算出部１０３で算出されたギヤ別補正係数Kgpdとの積に、さらに所定の加速補正量Taccや無効噴射時間TiVBを加算して算出される。
【００３５】
ステップＳ１４では、燃料噴射弁８の駆動信号が燃料噴射量Toutの間だけ出力される。燃料噴射弁８は、この駆動信号が出力されている間だけ開弁して燃料を噴射する。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1)変速機のギヤポジションを判別する手段を設け、ギヤポジションの判別結果に基づいて基本噴射量を補正するようにしたので、エンジン回転数NEやスロットル開度θTHが同一であっても、エンジン負荷に応じて最適な燃料噴射量を求められる。
(2)ギヤポジションごとに最適な燃料噴射量を求めるために、補正係数をギヤポジションの関数として求め、この補正係数を燃料噴射量に乗じるようにしたので、ギヤポジションごとにTHマップを設けることなく、各ギアポジションに最適な燃料噴射量を求められる。
(3)ギヤポジションが低くなるほど燃料噴射量が減ぜられるようにしたので、低走行負荷時に燃料消費率を向上させることができる。
【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】 図１の燃料噴射制御部１０の機能ブロック図である。
【図３】 燃料噴射の制御手順を示したフローチャートである。
【図４】 ギヤポジションの判別手順を示したフローチャートである。
【図５】 ギヤ別補正係数の算出手順を示したフローチャートである。
【図６】 ギヤ別補正係数（Kgpd0）の一例を示した図である。
【図７】 スロットル補正係数（Kgpth）の一例を示した図である。
【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，８…噴射弁，１０…燃料噴射制御部，１１…PBマップ，１２…THマップ，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

Claims (2)

1. 変速機を介して出力軸へ駆動力を伝達する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
   エンジン回転数ＮＥを検知する手段と、
   スロットル開度θＴＨを検知する手段と、
   燃料噴射量をエンジン回転数ＮＥおよびスロットル開度θＴＨをパラメータとして登録したＴＨマップと、
   エンジン回転数ＮＥおよび車速Ｖｐｌｓに基づいて、前記変速機のギヤポジションを判別する手段と、
   前記ギヤポジションの判別結果に基づいて前記燃料噴射量を補正する手段とを含み、
   前記補正手段は、
   ギヤポジションごとにエンジン回転数と第１補正係数との関係を定めた第１対応関係テーブルと、
   前記第１対応関係テーブルから、前記エンジン回転数に対応した第１補正係数を検索する手段と、
   スロットル開度と第２補正係数との関係を定めた第２対応関係テーブルと、
   前記第２対応関係テーブルから前記スロットル開度に対応した第２補正係数を検索する手段と、
   前記燃料噴射量に前記第１および第２補正係数を乗じる手段とを含み、
   ギヤポジションが低くなるほど燃料噴射量を減じることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 前記第１対応関係テーブルが、低速のギヤポジションに対応した高負荷時テーブルと、中速のギヤポジションに対応した中負荷時テーブルと、高速のギヤポジションに対応した低負荷時テーブルとを含む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。

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