JP6037020B2 - エンジンの燃料噴射制御装置及びエンジンの燃料噴射制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの燃料噴射制御装置及びエンジンの燃料噴射制御方法に関する。

ＪＰ１９９６−１００６９５Ａには、吸気通路内に燃料を噴射する燃料噴射弁の動作を制御するエンジンの燃料噴射制御装置が開示されている。この燃料噴射制御装置では、吸気通路内の吸気の圧力が燃料噴射弁の燃料噴射量に影響を及ぼすことを考慮し、燃料圧力と吸気圧力との差圧に基づいて有効噴射時間及び無効噴射時間を算出して、これら有効噴射時間及び無効噴射時間により燃料噴射弁の噴射時間を設定している。

ところで、エンジンに搭載される燃料噴射弁は、開弁時間を規定する目標パルス幅に応じて開弁するように制御され、目標パルス幅と燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射流量とは基本的に線形比例の関係にある。つまり、目標パルス幅が大きくなると、燃料噴射弁から噴射される燃料の流量は大きくなる。

ＪＰ１９９６−１００６９５Ａにおいては、燃料圧力と吸気圧力との差圧に応じた目標パルス幅の設定について考慮されているものの、特に燃料圧力を積極的に可変にする可変燃圧システムを用いた場合の影響が考慮されていない。上記した燃料噴射制御装置では、エンジン運転状態に応じた最適な燃料噴射を行うことができず、特に燃料噴射弁の燃料噴射流量が低くなる領域において燃費性能や排気性能が悪化してしまうおそれがある。

本発明の目的は、エンジン運転状態に応じて最適な燃料噴射を実現することが可能なエンジンの燃料噴射制御装置を提供することである。

本発明のある態様によれば、燃料の噴射量を制御するエンジンの燃料噴射制御装置が提供される。燃料噴射制御装置は、目標パルス幅に応じて燃料を吸気通路内に噴射する燃料噴射弁と、前記エンジンに供給される吸気流量を検出する吸気流量検出部と、前記吸気通路内の吸気の圧力を検出する吸気圧力検出部と、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する燃料圧力検出部と、エンジン運転状態に応じて燃料圧力を制御する圧力制御部と、を備える。さらに、燃料噴射制御装置は、前記吸気流量検出部によって検出された吸気流量、前記燃料圧力検出部によって検出された燃料圧力、及び当該燃料圧力と前記吸気圧力検出部によって検出された吸気圧力との差圧に基づき、要求パルス幅を算出する要求パルス幅算出部と、予め定められた流量よりも低い流量で燃料を噴射する場合に前記差圧に応じて前記要求パルス幅を補正し、補正後要求パルス幅を算出する補正後要求パルス幅算出部と、前記補正後要求パルス幅に基づいて目標パルス幅を設定する目標パルス幅設定部と、を備える。

図１は、本発明の実施形態によるエンジンの燃料噴射制御装置の概略構成図である。 図２は、エンジン運転状態と燃料圧力との関係を示す図である。 図３は、燃料噴射弁の目標パルス幅の設定を行うコントローラの構成を示すブロック図である。 図４は、燃料圧力と燃圧基準係数との関係を示す図である。 図５は、燃料圧力及び吸気圧力の差圧と、差圧補正係数との関係を示す図である。 図６は、バッテリ電圧と無効パルス幅との関係を示す図である。 図７は、目標パルス幅と燃料噴射流量との関係を示す図である。 図８は、燃料圧力及び吸気圧力の差圧と、第１補正係数との関係を示す図である。 図９は、燃料圧力及び吸気圧力の差圧と、第２補正係数との関係を示す図である。 図１０は、燃料圧力及び吸気圧力の差圧と、最小パルス幅との関係を示す図である。

以下、図１から図１０を参照して、本発明の実施形態によるエンジン１の燃料噴射制御装置１００について説明する。

図１に示すように、燃料噴射制御装置１００は、エンジン１と、当該エンジン１を制御するコントローラ９０と、を備える。

エンジン１は、例えば車両に搭載される直列４気筒内燃機関である。エンジン１は、シリンダブロック１０と、シリンダブロック１０の上部に固定されるシリンダヘッド２０とを備えている。

シリンダブロック１０には、ピストン１１を摺動自在に収容するシリンダ１２が形成されている。ピストン１１の冠面と、シリンダ１２の壁面と、シリンダヘッド２０の下面とによって、燃焼室１３が形成される。燃焼室１３で混合気が燃焼すると、ピストン１１は燃焼による燃焼圧力を受けてシリンダ１２に沿って上下動する。

シリンダヘッド２０には、燃焼室１３と連通する吸気ポート３０及び排気ポート４０が形成されている。１つの燃焼室１３に対して、２つの吸気ポート３０と２つの排気ポート４０が設けられる。

吸気ポート３０には、吸気弁３１が設けられる。吸気弁３１は、可変動弁機構３２の揺動カムによって駆動され、ピストン１１の上下動に応じて吸気ポート３０を開閉する。可変動弁機構３２は、吸気弁３１のリフト量や作動角等のバルブ特性を変更可能に構成されている。

排気ポート４０には、排気弁４１が設けられる。排気弁４１は、可変動弁機構４２の揺動カムによって駆動され、ピストン１１の上下動に応じて排気ポート４０を開閉する。可変動弁機構４２は、排気弁４１のリフト量や作動角等のバルブ特性を変更可能に構成されている。

吸気ポート３０と排気ポート４０の間のシリンダヘッド２０には、点火プラグ２１が設置される。点火プラグ２１は、エンジン１の各気筒に一つ設けられる。点火プラグ２１は、所定のタイミングで燃焼室１３内の混合気に着火する。

吸気ポート３０には、エンジン１の各気筒に吸気を分配する吸気マニホールド５１が接続する。また、吸気マニホールド５１の上流端には、外部から取り込んだ吸気を流す吸気管５２が接続する。これら吸気マニホールド５１及び吸気管５２は、エンジン１に吸気を導く吸気通路として機能する。吸気マニホールド５１には、当該吸気マニホールド５１（吸気通路）内の吸気の圧力を検出する吸気圧力センサ５５（吸気圧力検出部）が設けられている。

吸気管５２には、スロットルバルブ５３が設けられる。スロットルバルブ５３は、吸気管５２の吸気流通面積を変化させることで、燃焼室１３に導入される吸気量を調整する。また、スロットルバルブ５３よりも下流の吸気管５２には、エアフローメータ５４が設けられている。エアフローメータ５４（吸気流量検出部）は、スロットルバルブ５３を通過してエンジン１に供給される吸気の流量を検出する。

排気ポート４０には、エンジン１の各気筒から排気を集合させる排気マニホールド６１が接続する。排気マニホールド６１の下流端には、排気管６２が接続する。これら排気マニホールド６１及び排気管６２は、エンジン１から排出された排気を外部へ導く排気通路として機能する。

排気管６２には、空燃比センサ６３及び触媒コンバータ６４が上流側から順次設けられる。空燃比センサ６３は、排気管６２内を流れる排気中の酸素濃度を検出する。触媒コンバータ６４は、三元触媒を有しており、排気中の炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物を浄化する。

エンジン１には、燃料供給装置７０によって燃料が供給される。燃料供給装置７０は、複数の燃料噴射弁７１と、各燃料噴射弁７１に接続する１本の燃料配管７２と、燃料配管７２と燃料タンク７５とを連通する供給路７３と、燃料タンク７５内の燃料を吸い込んで圧送する燃料ポンプ７４と、を備える。

燃料噴射弁７１は、エンジン１の気筒毎に吸気マニホールド５１に設けられる。つまり、吸気マニホールド５１の各ブランチ管に、燃料噴射弁７１は一つずつ設けられる。燃料噴射弁７１は、エンジン運転状態に応じた量の燃料を所定のタイミングで吸気マニホールド５１内に噴射する。燃料噴射弁７１に供給される燃料は、燃料タンク７５に貯蔵されている。

燃料タンク７５に貯蔵された燃料は、燃料タンク７５内に設けられた燃料ポンプ７４により圧送される。燃料ポンプ７４から吐出された燃料は、供給路７３を通じて燃料配管７２に導かれ、燃料配管７２から各燃料噴射弁７１に供給される。

燃料ポンプ７４は、エンジン運転状態に応じてポンプ吐出容量を変更可能な可変容量型ポンプとして構成されている。エンジン１では、燃料ポンプ７４の吐出容量を制御することで、燃料噴射弁７１に供給される燃料の圧力を自由に設定することが可能となっている。このように燃料ポンプ７４は、エンジン運転状態に応じて燃料圧力を制御する圧力制御部として機能する。燃料配管７２には、当該燃料配管７２内の燃料の圧力、つまり燃料噴射弁７１に供給される燃料の圧力を検出するための燃料圧力センサ７６（燃料圧力検出部）が設けられている。

なお、燃料供給装置７０の供給路７３には、通過する燃料に含まれる異物を除去するフィルタを設けてもよい。

燃料噴射弁７１の目標パルス幅及び噴射タイミング、点火プラグ２１の点火タイミング、スロットルバルブ５３の開度、吸気弁３１及び排気弁４１のバルブ特性、及び燃料ポンプ７４の吐出容量等は、コントローラ９０によって制御される。コントローラ９０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えた１つのマイクロコンピュータで構成されている。コントローラ９０は、複数のマイクロコンピュータで構成されてもよい。

コントローラ９０には、エアフローメータ５４、吸気圧力センサ５５、空燃比センサ６３、及び燃料圧力センサ７６のほか、バッテリ電圧センサ９１、クランク角センサ９２、及びアクセルペダルセンサ９３の検出信号が入力する。

バッテリ電圧センサ９１は、車両に搭載されるバッテリ（図示省略）の電圧を検出するセンサである。バッテリの電力は、燃料噴射弁７１や燃料ポンプ７４等、エンジン１に付随して設けられる電気部品を駆動するために使用される。

クランク角センサ９２は、所定クランク角度ごとにクランク角度信号を生成するセンサである。クランク角度信号は、エンジン１のエンジン回転速度を代表する信号として用いられる。また、アクセルペダルセンサ９３は、車両に搭載されるアクセルペダルの踏み込み量を検出するセンサである。アクセルペダルの踏み込み量は、エンジン１のエンジン負荷を代表する信号として用いられる。これらクランク角センサ９２及びアクセルペダルセンサ９３は、エンジン１の運転状態を検出する運転状態検出部として機能する。

上記したエンジン１では、エンジン運転状態に応じて燃料ポンプ７４の吐出容量が制御され、燃料噴射弁７１に供給される燃料の圧力が変更される。図２は、エンジン運転状態と燃料圧力との関係を示す運転マップである。

図２に示すように、エンジン回転速度及び負荷が高くなるほど、燃料圧力が大きく設定される。つまり、運転領域Ａでは燃料圧力が最も小さく設定され、運転領域Ｅでは燃料圧力が最も大きく設定される。エンジン１では、運転領域Ａ〜Ｅにおいて燃料圧力は数百ｋＰａの範囲で変更されるようになっている。

本実施形態によるエンジン１では、従来から知られている吸気通路に燃料を噴射するタイプのエンジンと比較して、運転領域Ｃ〜Ｅにおける燃料圧力が高く設定される。このように高エンジン回転速度及び高負荷において燃料圧力を高めることで、燃料の微粒化を促進でき、かつ所定量の燃料を吹き残しなく噴射することができるようになっている。その結果、エンジン運転状態に応じた適切な燃料噴射を実現でき、燃費性能や排気性能を高めることが可能となる。

上記のように吸気マニホールド５１内に燃料を噴射するエンジン１では、燃料噴射弁７１に供給される燃料の圧力及び吸気マニホールド５１内の吸気の圧力が燃料噴射弁７１の燃料噴射量に影響を及ぼすことが知られている。つまり、燃料噴射弁７１内の燃料圧力と吸気マニホールド５１内の吸気圧力との差圧が大きくなると燃料噴射弁７１から燃料が噴射されやすい環境となり、これとは逆に差圧が小さくなると燃料噴射弁７１から燃料が噴射されにくい環境となる。

本実施形態では、燃料噴射弁７１内の燃料圧力と吸気マニホールド５１内の吸気圧力との差圧を考慮し、エンジン１の燃料噴射制御装置１００はエンジン運転状態に最適な燃料噴射を実行するように構成されている。

図３を参照して、燃料噴射弁７１の目標パルス幅の設定処理を実行するコントローラ９０の構成について説明する。目標パルス幅は燃料噴射弁７１の開弁時間を規定する制御パラメータであり、目標パルス幅が大きくなるほど燃料噴射弁７１から噴射される燃料の流量（噴射量）は大きくなる。

図３に示すように、コントローラ９０は、有効パルス幅Ｔｅを算出する有効パルス幅算出部２１０と、無効パルス幅Ｔｓを算出する無効パルス幅算出部２２０と、有効パルス幅Ｔｅに基づいて要求パルス幅ＣＴＩを算出する要求パルス幅算出部２３０と、要求パルス幅ＣＴＩを補正して補正後要求パルス幅ＣＴＩ’を算出するパルス補正部２４０と、補正後要求パルス幅ＣＴＩ’に基づいて目標パルス幅ＣＴＩＦを設定する目標パルス幅設定部２５０と、を備える。

有効パルス幅算出部２１０は、吸気流量、燃料圧力、及び燃料圧力と吸気圧力の差圧に基づいて有効パルス幅Ｔｅを算出する。有効パルス幅Ｔｅは、燃料噴射弁７１が実際に開弁する時間を規定するパラメータである。有効パルス幅算出部２１０は、各種算出部２１１〜２１７から構成されている。

有効パルス幅算出部２１０における基本パルス幅算出部２１１は、エアフローメータ５４によって検出される吸気流量Ｑに基づいて基本パルス幅Ｔｐを算出する。

乗算部２１２は、基本パルス幅Ｔｐ、目標当量比ＴＴＦＢＹＡ、及び燃料タンク７５における蒸発燃料を考慮したパルス幅補正係数Ｃｅｖａをそれぞれを乗算することにより、第１基本パルス幅Ｔｐ１を算出する。

加算部２１３は、第１基本パルス幅Ｔｐ１に、車両加速時等の過渡運転状態を考慮したパルス幅補正係数Ｃｔを加算して、第２基本パルス幅Ｔｐ２を算出する。第２基本パルス幅Ｔｐ２は、後述する乗算部２１７で使用される。

さらに、有効パルス幅算出部２１０では、燃圧基準係数算出部２１４、差圧補正係数算出部２１５、及び乗算部２１６によって、燃料噴射弁７１に作用する圧力状態、つまり燃料圧力と吸気圧力との差圧を考慮したパルス幅補正係数Ｃｆｐが算出される。

燃圧基準係数算出部２１４は、燃料圧力センサ７６によって検出される燃料圧力Ｐｆに基づいて燃圧基準係数ＭＫを算出する。燃圧基準係数算出部２１４は、図４の燃圧基準係数算出マップを参照して、燃圧基準係数ＭＫを決定する。燃圧基準係数算出マップは、コントローラ９０のＲＯＭに記憶されている。

図４に示すように、燃料圧力Ｐｆが大きくなるほど、燃圧基準係数ＭＫは小さく設定される。このように設定されるのは、燃料圧力Ｐｆが高くなるほど燃料噴射弁７１から噴射される燃料の流量が大きくなるため、燃料圧力が低い時と比較して同一吸気量に対して必要とされるパルス幅（燃料噴射時間）が短くなるからである。

図３に示すように、差圧補正係数算出部２１５は、差圧ΔＰに基づいて差圧補正係数Ｃｐを算出する。差圧ΔＰは、コントローラ９０が備える差圧算出部２６０によって算出される。差圧算出部２６０は、燃料圧力センサ７６によって検出される燃料圧力Ｐｆと、吸気圧力センサ５５によって検出される吸気圧力Ｐｍとに基づいて算出される。なお、燃料圧力センサ７６等の圧力がゲージ圧である場合には、差圧ΔＰは、エンジン１に別途設けられる大気圧センサによって検出される大気圧と、燃料圧力Ｐｆと、吸気圧力Ｐｍとに基づいて算出される。

差圧補正係数算出部２１５は、図５の差圧補正係数算出マップを参照して、差圧補正係数Ｃｐを決定する。差圧補正係数算出マップは、コントローラ９０のＲＯＭに記憶されている。

図５に示すように、差圧補正係数算出部２１５によって算出される差圧補正係数Ｃｐは、差圧ΔＰが大きくなるほど小さく設定される。このように設定されるのは、差圧ΔＰが大きくなるほど燃料噴射弁７１から燃料が噴射されやすく、燃料噴射流量が大きくなるため、差圧が小さい時と比較して同一吸気量に対して必要とされるパルス幅（燃料噴射時間）が短くなるからである。

図３に示すように、乗算部２１６は、燃圧基準係数ＭＫ、差圧補正係数Ｃｐ、及び各燃料噴射弁７１の固有値として予め定められる一定値ｍＭＫのそれぞれを乗算することで、燃料噴射弁７１に作用する圧力状態を考慮したパルス幅補正係数Ｃｆｐを算出する。

乗算部２１７は、加算部２１３で算出した第２基本パルス幅Ｔｐ２、乗算部２１６で算出したパルス幅補正係数Ｃｆｐ、及び空燃比センサ６３の検出値に基づいて実行される空燃比フィードバック制御の制御状態に応じて定められるパルス幅補正係数Ｃ_λのそれぞれを乗算することで、有効パルス幅Ｔｅを算出する。

上述の通り、有効パルス幅算出部２１０は、吸気流量Ｑから算出される基本パルス幅Ｔｐを種々の補正係数により補正して有効パルス幅Ｔｅを算出している。燃料噴射弁７１に作用する圧力状態についてのみ考慮した場合には、有効パルス幅算出部２１０は、基本パルス幅Ｔｐ、燃料圧力Ｐｆに基づき算出される燃圧基準係数ＭＫ、差圧ΔＰに基づき算出される差圧補正係数Ｃｐをそれぞれ乗算することで、有効パルス幅Ｔｅを算出するように構成されてもよい。

コントローラ９０の無効パルス幅算出部２２０は、差圧算出部２６０により算出された差圧ΔＰと、バッテリ電圧センサ９１により検出されるバッテリ電圧Ｖｂとに基づいて、無効パルス幅Ｔｓを算出する。無効パルス幅Ｔｓは、燃料噴射弁７１に開弁信号を印加してから実際に燃料噴射弁７１が開弁するまでの応答遅れを表わすパラメータである。

無効パルス幅算出部２２０は、図６の無効パルス幅算出マップを参照して、無効パルス幅Ｔｓを決定する。無効パルス幅算出マップは、コントローラ９０のＲＯＭに記憶されている。

図６に示すように、バッテリ電圧Ｖｂと無効パルス幅Ｔｓとの関係を示す特性線は、差圧ΔＰごとに定められている。各特性線に示される通り、無効パルス幅Ｔｓは、バッテリ電圧Ｖｂが小さくなるほど大きく設定される。また、バッテリ電圧Ｖｂが同一である場合には、無効パルス幅Ｔｓは、差圧ΔＰが大きくなるほど大きく設定される。

このように算出された無効パルス幅Ｔｓは、有効パルス幅算出部２１０で算出された有効パルス幅Ｔｅとともに、図３の要求パルス幅算出部２３０に出力される。

要求パルス幅算出部２３０は、有効パルス幅Ｔｅに無効パルス幅Ｔｓを加算することで、要求パルス幅ＣＴＩを算出する。このように算出された要求パルス幅ＣＴＩは、後述する目標パルス幅設定部２５０及びパルス補正部２４０において使用される。なお、要求パルス幅算出部２３０は、無効パルス幅Ｔｓが非常に小さい場合等、無効パルス幅Ｔｓを無視できる場合には、有効パルス幅Ｔｅをそのまま要求パルス幅として算出するように構成されてもよい。

次に、コントローラ９０のパルス補正部２４０について説明する。

パルス補正部２４０は、燃料噴射弁７１から噴射される燃料の流量が基準流量よりも低くなる低流量領域においてパルス幅補正を実行する手段である。なお、基準流量は、燃料噴射弁７１に応じて決定され、実験等により予め定められる値である。

図７を参照して、コントローラ９０によって実行される低流量領域におけるパルス幅補正の概念について説明する。

図７の線Ｌ１に示すように、燃料噴射弁７１はパルス幅に応じて開弁するように制御され、パルス幅と燃料噴射弁７１から噴射される燃料の流量とは基本的に線形比例の関係にある。しかしながら、パルス幅（例えば要求パルス幅）が基準値より小さくなって燃料流量が基準流量よりも低くなる低流量領域では、パルス幅と燃料流量との関係が、Ｌ１の破線部で示す線形的な関係から、Ｌ１の実線部で示す非線形的な関係となる。このような領域では、例えば燃料流量Ｑ１を得るためにパルス幅をＣＴＩに設定しても、燃料噴射弁７１から噴射される燃料の流量はＱ１とは異なる流量となってしまう。燃料噴射弁７１から噴射される燃料の流量をＱ１とするためには、パルス幅をＣＴＩからＣＴＩ’に補正する必要がある。

このように燃料噴射弁７１が非線形的な領域を持つことは従来から知られていたが、差圧の影響、特に燃料圧力の可変による影響はこれまで考慮されていなかった。つまり、燃料圧力と吸気圧力との差圧が燃料噴射弁７１のパルス幅に対する燃料噴射量に影響することは従来技術に開示されており、燃料圧力と吸気圧力との差圧は有効パルス幅の補正に用いられている。しかしながら、燃料圧力と吸気圧力との差圧は、燃料噴射弁７１から噴射される燃料の流量の非線形的な領域における補正に対しては用いられていない。

吸気圧力の変動幅は大気圧から真空までの１００ｋＰａ程度であるから、燃料圧力を積極的に可変させない限り、差圧の変動幅はおよそ１００ｋＰａ以内となる。このように燃料噴射弁７１から噴射される燃料の流量の高低に比べて差圧の影響は小さく、差圧の影響は問題として認識されていなかった。

しかしながら、本実施形態によるエンジン１では、運転領域において燃料圧力が数百ｋＰａの範囲で変更されるようになっているため、燃料圧力の変動に伴う差圧の変動が大きく、その影響を無視することはできない。そこで、以下の通り、噴射される燃料の流量に応じた補正を行うと同時に、燃料圧力と吸気圧力との差圧に基づく補正を行うものとした。

このパルス幅補正による補正後パルス幅の算出は、燃料流量Ｑ１を通過するとともに非線形領域におけるＬ１の曲線部分に接する接線Ｌ２に基づいて実行される。ここで、線Ｌ１はｙ＝ａｘ＋ｂで表わされる線とし、線Ｌ２はｙ＝ｃｘ＋ｄで表わされる線とする。この場合、燃料流量Ｑ１を得るための補正後パルス幅のＣＴＩ’は、補正前のパルス幅ＣＴＩを用いて下記（１）式により求められる。

（１）式における右辺第１項の係数は図３のパルス補正部２４０で算出される第１補正係数ＨＯＳＡに相当し、右辺第２項の係数はパルス補正部２４０で算出される第２補正係数ＨＯＳＢに相当する。このように低流量領域においては、第１補正係数ＨＯＳＡ及び第２補正係数ＨＯＳＢを用いたパルス幅補正が実行される。

図３に示すように、パルス補正部２４０は、低流量領域補正係数算出部２４１と、補正後要求パルス幅算出部２４２とから構成されている。

低流量領域補正係数算出部２４１は、差圧算出部２６０によって算出された差圧ΔＰに基づいて、上述した第１補正係数ＨＯＳＡ及び第２補正係数ＨＯＳＢを算出する。本実施形態では、燃料圧力が運転状態に応じて数百ｋＰａの範囲で変更され、かつ吸気圧力も運転状態に応じて変化するため、燃料圧力と吸気圧力との差圧ΔＰを考慮して第１補正係数ＨＯＳＡ及び第２補正係数ＨＯＳＢが決定される。

低流量領域補正係数算出部２４１は、図８の第１補正係数算出マップを参照して、第１補正係数ＨＯＳＡを算出する。第１補正係数算出マップは、コントローラ９０のＲＯＭに記憶されている。

図８に示すように、差圧ΔＰが大きくなるほど、第１補正係数ＨＯＳＡは小さく設定される。図８は第１補正係数算出マップを例示したものであり、図８のような特性以外の第１補正係数算出マップを用いてもよい。第１補正係数算出マップは、予めの実験等を通じてエンジン１ごとに適合が図られるマップである。

さらに、低流量領域補正係数算出部２４１は、図９の第２補正係数算出マップを参照して、第２補正係数ＨＯＳＢを算出する。第２補正係数算出マップは、コントローラ９０のＲＯＭに記憶されている。

図９に示すように、差圧ΔＰが大きくなるほど、第２補正係数ＨＯＳＢは大きく設定される。図９は第２補正係数算出マップを例示したものであり、図９のような特性以外の第２補正係数算出マップを用いてもよい。第２補正係数算出マップは、予めの実験等を通じてエンジン１ごとに適合が図られるマップである。

図３に示すように、パルス補正部２４０の補正後要求パルス幅算出部２４２は、上記のように算出された第１補正係数ＨＯＳＡ及び第２補正係数ＨＯＳＢと、要求パルス幅算出部２３０で算出された要求パルス幅ＣＴＩとに基づいて、補正後要求パルス幅ＣＴＩ’を算出する。つまり、補正後要求パルス幅算出部２４２は、前述した（１）式と同様に、要求パルス幅ＣＴＩに第１補正係数ＨＯＳＡを乗算し、その乗算値に第２補正係数ＨＯＳＢを加算することで、補正後要求パルス幅ＣＴＩ’を算出する。

このように、本実施形態では、燃料噴射弁７１に作用する圧力状態、つまり燃料圧力と吸気圧力の差圧ΔＰを加味したうえで、低流量領域におけるパルス幅補正が実行されることとなる。

コントローラ９０は、差圧ΔＰに応じて、燃料噴射弁７１に対して設定可能な最小パルス幅Ｔｍｉｎを算出する最小パルス幅算出部２７０をさらに備えている。

最小パルス幅算出部２７０は、図１０の最小パルス幅算出マップを参照して、最小パルス幅Ｔｍｉｎを決定する。最小パルス幅算出マップは、コントローラ９０のＲＯＭに記憶されている。図１０は最小パルス幅算出マップを例示したものであり、図１０のような特性以外の最小パルス幅算出マップを用いてもよい。なお、コントローラ９０では最小パルス幅算出部２７０を省略することも可能である。

図３に示すように、目標パルス幅設定部２５０は、補正後要求パルス幅算出部２４２で算出された補正後要求パルス幅ＣＴＩ’、要求パルス幅算出部２３０で算出された要求パルス幅ＣＴＩ、及び最小パルス幅算出部２７０で算出された最小パルス幅Ｔｍｉｎに基づいて、目標パルス幅ＣＴＩＦを設定する。より具体的には、目標パルス幅設定部２５０は、補正後要求パルス幅ＣＴＩ’、要求パルス幅ＣＴＩ、及び最小パルス幅Ｔｍｉｎのうち最も大きい値を、目標パルス幅ＣＴＩＦとする。

このように設定された目標パルス幅ＣＴＩＦにより燃料噴射弁７１は制御され、燃料が吸気マニホールド５１内に供給される。

上述の通り、コントローラ９０の目標パルス幅設定部２５０は、要求パルス幅ＣＴＩ及び補正後要求パルス幅ＣＴＩ’等に基づいて目標パルス幅ＣＴＩＦを設定する。しかしながら、低流量領域以外の領域において低流量領域補正係数算出部２４１が第１補正係数ＨＯＳＡを「１」とし、第２補正係数ＨＯＳＢを「０」として出力する場合には、目標パルス幅設定部２５０は補正後要求パルス幅ＣＴＩ’のみに基づいて目標パルス幅ＣＴＩＦを設定してもよい。

上記したエンジン１の燃料噴射制御装置１００によれば、以下に示す効果を得ることができる。

エンジン１の燃料噴射制御装置１００は、目標パルス幅に応じて燃料を吸気通路内に噴射する燃料噴射弁７１と、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁７１に供給される燃料圧力を制御する燃料ポンプ７４と、を備える。燃料噴射制御装置１００では、要求パルス幅算出部２３０が、吸気流量、燃料噴射弁７１に供給される燃料の圧力、及び燃料圧力と吸気マニホールド５１内の吸気圧力の差圧に基づいて要求パルス幅を算出し、補正後要求パルス幅算出部２４２が、予め定められた基準流量よりも低流量で燃料を噴射する場合に、前記差圧に応じて要求パルス幅を補正して補正後要求パルス幅を算出する。そして、燃料噴射制御装置１００の目標パルス幅設定部２５０が、補正後要求パルス幅に基づいて目標パルス幅を設定する。より具体的には、目標パルス幅設定部２５０は、補正後要求パルス幅及び補正前の要求パルス幅のうち大きい方を目標パルス幅に設定する。

このように、本実施形態によるエンジン１は吸気通路に燃料を噴射するエンジンを前提とし、燃料噴射弁７１に供給される燃料圧力はエンジン運転状態に応じて燃料ポンプ７４によって制御されるため、エンジン運転状態に応じた適切な燃料噴射を実現できる。さらに、燃料噴射弁７１に作用する圧力状態、つまり燃料圧力と吸気圧力の差圧を考慮して、低流量領域におけるパルス幅補正が実行されるので、燃料圧力や吸気圧力が変動した場合であっても最適な燃料噴射制御を実行でき、低流量領域での燃費性能や排気性能の悪化を防止することが可能となる。

吸気通路に燃料を噴射するエンジン１では、エンジン運転状態が高エンジン回転速度及び高負荷になるほど、燃料噴射弁７１に供給される燃料の圧力が高められる。これにより、高エンジン回転速度及び高負荷においても、燃料の微粒化を促進でき、かつ所定量の燃料を吹き残しなく噴射することができる。その結果、エンジン運転状態に応じて、より適切な燃料噴射を実現することが可能となる。

燃料噴射制御装置１００は、要求パルス幅を補正するための第１補正係数及び第２補正係数を差圧に基づいて算出する低流量領域補正係数算出部２４１をさらに備える。補正後要求パルス幅算出部２４２は、要求パルス幅に第１補正係数を乗算し、乗算した値に第２補正係数を加算することで、補正後要求パルス幅を算出する。このように２つの補正係数を用いることで、簡易かつ精度よく要求パルス幅を補正することが可能となる。

燃料噴射制御装置１００の要求パルス幅算出部２３０は、吸気流量、燃料圧力、及び差圧に基づいて算出される有効パルス幅と、差圧及びバッテリ電圧に基づいて算出される無効パルス幅とを加算することで、要求パルス幅を算出する。このように有効パルス幅及び無効パルス幅の算出においても、燃料噴射弁７１に供給される燃料の圧力と吸気マニホールド５１内の吸気の圧力の差圧を考慮することで、エンジン運転状態に応じてより適切な燃料噴射を実現することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

Claims (6)

1. 燃料の噴射量を制御するエンジンの燃料噴射制御装置であって、
   目標パルス幅に応じて燃料を吸気通路内に噴射する燃料噴射弁と、
   前記エンジンに供給される吸気流量を検出する吸気流量検出部と、
   前記吸気通路内の吸気の圧力を検出する吸気圧力検出部と、
   前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する燃料圧力検出部と、
   エンジン運転状態に応じて燃料圧力を制御する圧力制御部と、
   前記吸気流量検出部によって検出された吸気流量、前記燃料圧力検出部によって検出された燃料圧力、及び当該燃料圧力と前記吸気圧力検出部によって検出された吸気圧力との差圧に基づき、要求パルス幅を算出する要求パルス幅算出部と、
   予め定められた流量よりも低い流量で燃料を噴射する場合に前記差圧に応じて前記要求パルス幅を補正し、補正後要求パルス幅を算出する補正後要求パルス幅算出部と、
   前記補正後要求パルス幅に基づいて目標パルス幅を設定する目標パルス幅設定部と、
   を備えるエンジンの燃料噴射制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの燃料噴射制御装置であって、
   前記差圧に基づいて、前記要求パルス幅を補正するための第１補正係数及び第２補正係数を算出する補正係数算出部をさらに備え、
   前記補正後要求パルス幅算出部は、前記要求パルス幅に前記第１補正係数を乗算し、乗算した値に前記第２補正係数を加算することで、前記補正後要求パルス幅を算出する、
   エンジンの燃料噴射制御装置。
3. 請求項１又は２に記載のエンジンの燃料噴射制御装置であって、
   前記要求パルス幅算出部は、前記吸気流量、前記燃料圧力、及び前記差圧に基づいて算出される有効パルス幅と、前記差圧及びバッテリ電圧に基づいて算出される無効パルス幅とを加算することで、前記要求パルス幅を算出する、
   エンジンンの燃料噴射制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載のエンジンの燃料噴射制御装置であって、
   前記目標パルス幅設定部は、前記補正後要求パルス幅及び前記要求パルス幅のうち大きい方を目標パルス幅に設定する、
   エンジンの燃料噴射制御装置。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載のエンジンの燃料噴射制御装置であって、
   前記圧力制御部は、エンジン運転状態が高エンジン回転速度及び高負荷になるほど、燃料圧力を高めるように構成される、
   エンジンの燃料噴射制御装置。
6. 目標パルス幅に応じて燃料を吸気通路内に噴射する燃料噴射弁を備え、燃料の噴射量を制御するエンジンの燃料噴射制御方法であって、
   前記エンジンに供給される吸気流量を検出する吸気流量検出工程と、
   前記吸気通路内の吸気の圧力を検出する吸気圧力検出工程と、
   前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を検出する燃料圧力検出工程と、
   エンジン運転状態に応じて燃料圧力を制御する圧力制御工程と、
   前記吸気流量検出工程によって検出された吸気流量、前記燃料圧力検出工程によって検出された燃料圧力、及び当該燃料圧力と前記吸気圧力検出工程によって検出された吸気圧力との差圧に基づき、要求パルス幅を算出する要求パルス幅算出工程と、
   予め定められた流量よりも低い流量で燃料を噴射する場合に前記差圧に応じて前記要求パルス幅を補正し、補正後要求パルス幅を算出する補正後要求パルス幅算出工程と、
   前記補正後要求パルス幅に基づいて目標パルス幅を設定する目標パルス幅設定工程と、
   を備えるエンジンの燃料噴射制御方法。
   

Images