JP2001329888A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射制御装置

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JP2001329888A
JP2001329888A JP2000146776A JP2000146776A JP2001329888A JP 2001329888 A JP2001329888 A JP 2001329888A JP 2000146776 A JP2000146776 A JP 2000146776A JP 2000146776 A JP2000146776 A JP 2000146776A JP 2001329888 A JP2001329888 A JP 2001329888A
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internal combustion
combustion engine
fuel
amount
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JP2000146776A
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Yasushi Ouchi
裕史 大内
Tadahiro Azuma
忠宏 東
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 始動モード直後の通常モードにおいては始動
時に吸気管内側等に付着した燃料分を考慮した燃料噴
射、すなわち燃料噴射の低減を行うことで、内燃機関の
始動完了直後の燃焼排気ガス排出量を減らした内燃機関
の燃料噴射制御装置を提供する。 【解決手段】 内燃機関の回転状態を検出する回転検出
部１７と、内燃機関に燃料を噴射するインジェクタ９
と、インジェクタからの燃料の噴射制御を行う燃料噴射
制御手段３０とを備え、燃料噴射制御手段３０が、内燃
機関の始動完了か否かを判定する始動完了判定手段３０
と、始動時に燃焼せずに残った燃料分を考慮して始動完
了後、燃料噴射回数、内燃機関の回転回数および経過時
間のいずれか一つに応じた補正量で燃料噴射量の補正を
行う燃料噴射量補正手段３０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の燃料
噴射制御装置、特に内燃機関の始動完了直後の燃料噴射
制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４には内燃機関の始動時の空然比Ａ／
Ｆ、回転数Ｎe、および噴射燃料量を示す。従来、セル
モータにより内燃機関が駆動され回転を開始し、例えば
内燃機関の回転数が完爆回転数(例えば５００回転)に達
して始動が完了するまでの始動モード(ｔ１〜ｔ２)で
は、非常に多くの燃料を噴射する。そしてその後、通常
モードに入り安定運転状態(ｔ３以降)に入るまで、燃焼
安定を優先させて徐々に噴射する燃料を減少させ(図４
の噴射燃料量の破線Ａ参照)、最終的には空燃比Ａ／Ｆ
を理論空燃比１４．７を目標に制御していた。
【０００３】始動モード(ｔ１〜ｔ２)では非常に多くの
燃料が噴射されるが、この状態では内燃機関の温度もま
だ上がっておらず、また吸気管内の圧力が高い状態にあ
り、さらに吸気管を流れる空気量もまだ多くないために
燃料が気化し難い状態にあり、例えば図１５に示すよう
にインジェクタＩ付近の吸気管の内側にＦで示すように
燃料が付着して溜まる現象が起きる。
【０００４】そして通常モード(ｔ２以降)になると、吸
気管を流れる空気量も多くなり圧力も下がるために付着
した燃料が気化してシリンダ内に送られ易くなる。特に
始動モード直後の通常モード(ｔ２〜ｔ３)では、付着燃
料分が加わる可能性が大である。またこの始動モード直
後の通常モード(ｔ２〜ｔ３)では、燃焼安定を優先させ
て通常に比べて多目の燃料を噴射している。従ってイン
ジェクタＩから噴射される燃料に加えてこの付着燃料分
も考慮しなければならないが、この期間は急激な過渡状
態にあるため制御が難しく、従って内燃機関が安定運転
状態(ｔ３以降)になった後に燃料付着の補正を行ってい
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のように構成され
た従来の装置においては、始動モード直後の通常モード
においては燃料付着補正のための燃料低減等は行われ
ず、むしろ燃焼安定を優先させているためより多くの燃
料が噴射されるため、図４の空然比Ａ／Ｆの破線Ａで示
すように空然比Ａ／Ｆが大きく燃料過剰領域側になり、
燃焼排気ガス排出量が増加し、近年より厳しくなってい
る排気ガス規制を考慮すると問題となる。
【０００６】この発明は上記問題を解消するためになさ
れたもので、始動モード直後の通常モードにおいては始
動時に吸気管内側等に付着した燃料分を考慮した燃料噴
射、すなわち燃料噴射の低減を行うことで、内燃機関の
始動完了直後の燃焼排気ガス排出量を減らした内燃機関
の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的に鑑み、この
発明は、内燃機関の回転状態を検出する回転検出部と、
内燃機関に燃料を噴射するインジェクタと、上記インジ
ェクタからの燃料の噴射制御を行う燃料噴射制御手段
と、を備え、上記燃料噴射制御手段が、内燃機関の始動
完了か否かを判定する始動完了判定手段と、始動時に燃
焼せずに残った燃料分を考慮して始動完了後、燃料噴射
回数、内燃機関の回転回数および経過時間のいずれか一
つに応じた補正量で燃料噴射量の補正を行う燃料噴射量
補正手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料
噴射制御装置にある。
【０００８】また、内燃機関への負荷状態を検出する負
荷状態検出部、内燃機関の温度を検出する内燃機関温度
検出部の少なくとも１つを備え、上記燃料噴射量補正手
段において、内燃機関への負荷および内燃機関の温度の
少なくとも一方に応じて上記補正量に対して調整を行う
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
制御装置にある。
【０００９】また、上記燃料噴射制御手段が、内燃機関
の一工程に複数回燃料噴射を行い、上記燃料噴射量補正
手段が、燃料噴射回数に応じてそれぞれの燃料噴射毎の
補正量で燃料噴射量の補正を行うことを特徴とする請求
項１または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置にあ
る。
【００１０】また、内燃機関の始動開始から初爆までの
時間から燃料の性状を判定する燃料性状判定手段をさら
に備え、上記燃料噴射量補正手段が、上記燃料判定手段
の判定結果に基づき異なる補正量で燃料噴射量の補正を
行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記
載の内燃機関の燃料噴射制御装置にある。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下この発明を各実施の形態に従
って説明する。 実施の形態１．図１はこの発明による内燃機関の燃料噴
射制御装置を含むシステムの構成を示す図である。図１
において、１は空気取り入れ口からの空気の流れを検出
するエアー・フロー・センサ(ＡＦＳ)、３はスロット
ル、５はスロットル駆動モータ、７はスロットル開度セ
ンサ、９は吸気管内に燃料を噴射するインジェクタ、１
１は内燃機関であるエンジン、１３はピストン、１５は
点火プラグ、１７はクランク角センサ、１９はエンジン
１１を冷却する冷却水、２１は冷却水１９の温度からエ
ンジン１１の温度を検出する水温センサ、２３は吸気
管、２５は排気管、２７はイグニッションキーである。
【００１２】そして３０は内燃機関の運転制御を総合的
に行う電子制御装置であり、３０ａはＣＰＵ、３０ｂは
制御のためのプログラムおよびデータ等を格納したＲＯ
Ｍ、３０ｃは演算過程のデータ等を一時的に格納するＲ
ＡＭ、３０ｄはバックアップＲＡＭ、３０ｅは入力ポー
ト、３０ｆは出力ポートである。なお、クランク角セン
サ１７は回転状態を検出する回転検出部を構成し、ＡＦ
Ｓ１あるいはスロットル開度センサ７は内燃機関の負荷
状態検出部を構成し、水温センサ２１はや内燃機関温度
検出部を構成する。
【００１３】また図２は、この発明による内燃機関の燃
料噴射制御装置の機能ブロック図を示す。１００は燃料
性状判定手段、１１０は燃料噴射制御手段で、１１１は
始動完了判定手段、１１３は燃料噴射量補正手段、１１
５は通常運転時の料噴射制御を行う平常時燃料噴射制御
手段を示す。これらは基本的に電子制御装置３０におい
て格納されたプログラムに従って行われる。
【００１４】図３は特に始動完了判定手段１１１および
燃料噴射量補正手段１１３の動作を説明するためのフロ
ーチャート、図４にはこの発明による内燃機関の始動時
の空然比Ａ／Ｆ、回転数Ｎe、および噴射燃料量を従来
のものと比較して示した。
【００１５】次に、この発明による燃料噴射制御装置の
動作について説明する。この発明では、図４の始動完了
直後の通常モードの最初の期間ｔ２〜ｔ３の間(必ずし
も経過時間で決まるものではない)、インジェクタ９か
ら噴射される燃料の噴射量を、例えば燃料噴射回数に応
じた補正量で、所定噴射回数の間、燃料噴射量の補正を
行う。さらにこの補正量には、例えば内燃機関１１の吸
気管２３内側の燃料が気化し易い状態にあるか否かを考
慮して、内燃機関の温度として温度センサ２１の出力に
応じて補正量が調整される。
【００１６】以下、図３のフローチャートに従って動作
を説明する。まずステップＳ１では、イグニッションキ
ー２７およびクランク角センサ１７からの信号により始
動開始が判断される。次にステップＳ２では、クランク
角センサ１７からの信号により、内燃機関１１の回転数
が完爆回転数(例えば回転速度５００回／min)になった
ことを検出して始動完了を判断する(図２の始動完了判
定手段１１２)。
【００１７】次にステップＳ３とステップＳ８で、ステ
ップＳ４からステップＳ７までを所定噴射回数だけ繰り
返す。ここでＸnはこの所定回数、ｎは現在何回目かを
示す。
【００１８】そしてステップＳ４では、まず従来と同様
に下記の(１)式に基づき噴射量Ｑtotalが求められる。
【００１９】 Ｑtotal＝ＫＱＰＬＳ×Ｅc×Ｃwt×ＣAS (１)
【００２０】但し、 ＫＱＰＬＳ：吐出量変換係数 Ｅc：充填効率(内燃機関回転速度と吸入空気量から求ま
る) Ｃwt：暖機補正係数(水温パラメータの補正係数で水温
が暖かい程、係数が大きくなる) ＣAS：始動完了直後の増量係数(内燃機関回転速度が始
動モード以上(５００回／min程度)を越えたところか
ら、最初は大きくその後は内燃機関回転速度に同期して
徐々に減らされる。始動完了直後から台形のような補正
となる) なお、上記(１)式は概略的なものである。
【００２１】次にステップＳ５では、噴射回数ｎに応じ
て燃料補正量Ｑrapidwetが求められる。この燃料補正量
Ｑrapidwetは、例えば図５に示すような噴射回数ｎと燃
料補正量Ｑrapidwetの関係を予め実験等により求めてお
き、これを図１１に示すようなデータテーブルにしてＲ
ＯＭ３０ｂに格納しておき(図１の３００参照)、このデ
ータデーブルより求める。
【００２２】次にステップＳ６では、上記(１)式で求め
た未補正の噴射量Ｑtotalから補正量Ｑrapidwetを差し
引いて補正された噴射量Ｑtotal’を求める。但し、こ
こで、補正量Ｑrapidwetをさらに、例えば燃料の気化の
し易さを考慮して、水温センサ２１からの信号により求
まる内燃機関１１の温度に基づいて調整するようにして
もよい。この場合、図９に示すような水温に応じて変化
する調整係数Ｋwtを予め求めておき、これを図１１と同
様な形式のデータテーブルにしてＲＯＭ３０ｂに格納し
ておき(図１の３００参照)、このデータデーブルより求
める。そして、補正量Ｑrapidwetに水温に応じて求めら
れた調整係数Ｋwtを係数Ｋとして掛けたものを噴射量Ｑ
totalから差し引いて、補正された噴射量Ｑtotal’を求
める。
【００２３】そしてステップＳ７では、インジェクタ９
から求められた噴射量Ｑtotal’の燃料が噴射されるよ
うに制御が行われて燃料噴射が実行される。
【００２４】以上のようなステップＳ４からＳ７の動作
が、ｎ＝Ｘnになるまで繰り返されながら燃料噴射が行
われる(図２の燃料噴射量補正手段１１４)。
【００２５】これにより、始動完了直後の通常モードで
の燃料は図４の噴射燃料量の実線Ｂで示されるように減
少し、空燃比Ａ／Ｆも実線Ｂで示されるように１２．５
位までで抑えることができ、内燃機関の始動完了直後の
燃焼排気ガス排出量を減らすことができる。
【００２６】なお上記実施の形態では、噴射回数に応じ
て補正量Ｑrapidwetを求めていたが、この代わりに、同
様に図７に示すように内燃機関回転回数ｍと燃料補正量
Ｑrapidwetの関係、あるいは図８に示すうような経過時
間ｔと燃料補正量Ｑrapidwetの関係を予め実験等により
求め、これを図１１に示すのと同様な形式のデータテー
ブルにしてＲＯＭ３０ｂに格納しておき(図１の３００
参照)、このデータデーブルより求めるようにしてもよ
い。
【００２７】なお、内燃機関回転回数ｍはクランク角セ
ンサ１７から、経過時間ｔはタイマ(例えば図１のＲＯ
Ｍ３０ｄにプログラムとして内蔵されている)から容易
に得ることが可能である。
【００２８】さらに上記実施の形態では、補正量Ｑrapi
dwetを内燃機関の温度である水温ＷＴで調整していた
が、同様に図１０に示すような内燃機関にかかる負荷Ｌ
ｏａｄに応じて変化する調整係数Ｋloadで調整してもよ
い。図１０に示すような内燃機関にかかる負荷Ｌｏａｄ
と調整係数Ｋloadとの関係も実験等により予め求めてお
き、これを図１１と同様な形式のデータテーブルにして
ＲＯＭ３０ｂに格納しておき(図１の３００参照)、この
データデーブルより求めるようにすればよい。
【００２９】なお、内燃機関にかかる負荷ＬｏａｄはＡ
ＦＳ１と内燃機関の回転速度から容易に得ることができ
る。
【００３０】さらに、補正量Ｑrapidwetを水温ＷＴと負
荷Ｌｏａｄの両方で調整するようにしてもよい。この場
合、図９の水温に基づく調整係数Ｋtwの特性は、負荷が
低負荷になる程、傾向として破線の矢印Ｌｏａｄで示す
ように右斜め上に移動する。そしてこの水温ＷＴと負荷
Ｌｏａｄに基づく合成調整係数Ｋwlは、例えば図１２に
示すような水温ＷＴと負荷Ｌｏａｄのそれぞれの変化に
対するマトリックス状のデータテーブルとしてＲＯＭ３
０ｂに格納しておき(図１の３００参照)、このデータデ
ーブルより求めるようにすればよい。これは燃料噴射回
数、内燃機関の回転回数および経過時間のいずれに基づ
く燃料噴射量の補正においても適用可能である。
【００３１】なお、以上のような燃料噴射量の補正を行
った実験結果を図１３に示す。図１３は排気ガス中の燃
料分を示す総ＨＣ濃度を示すものであり、破線Ａは従来
の燃料低減なしのもの、実線Ｂはこの発明による燃料低
減有りのもので、始動完了直後の通常モードで、総ＨＣ
濃度が約１０％程度低減されていた。
【００３２】実施の形態２．また、上記実施の形態にお
いては、内燃機関の一工程に１回の噴射を行うものにつ
て述べたが、例えばシリンダ内の燃料濃度をより均一に
するために１回の噴射量を複数回に分けて噴射する内燃
機関もあり、その場合には図６に示すように、燃料噴射
回数に応じてそれぞれの燃料噴射毎の補正量で燃料噴射
量の補正を行うようにすることで、より細かい噴射量の
制御が行える。図６の場合は一工程に２回噴射するもの
の例を示しており、２つのポイントで一工程分を示して
いる。
【００３３】実施の形態３．また、燃料には通常のもの
に比べて燃焼性の悪いものがある。図１４の(ａ)には通
常の燃料の場合の始動時の点火信号と噴射信号、(ｂ)に
は燃焼性の悪い低留出燃料の場合の同様のものを示す。
同図からも分かるように、(ｂ)の低留出燃料の場合、
(ａ)の通常の燃料の場合に比べて始動してから初爆まで
に時間が掛かる。
【００３４】そこで図２の燃料性状判定手段１００で、
この初爆までの時間をクランク角センサ１７からのクラ
ンク角信号とＲＯＭ３０ｄ内に構成されたタイマにより
求め、燃料の性状判定を行う。また、図５に示すような
噴射回数ｎと燃料補正量Ｑrapidwetの関係は低留出燃料
の場合、図５の破線Ｗで示すようなものになる。そこで
図１１に示すようなデータテーブルを、例えば図５の実
線と破線に基づいて、通常の燃料用と燃焼性の悪い低留
出燃料用とのそれぞれを別々に設けてＲＯＭ３０ｂに格
納しておき(図１の３００参照)、燃料性状判定の結果に
従って該当する方のデータテーブルを使用するようにす
る。これにより燃料の性状にあった適切な補正が行え、
ひいては燃焼排気ガス排出量を減らすことができる。な
お、上記各実施の形態で使用される各種データテーブル
は、それぞれ個々の内燃機関毎あるいはタイプ毎に実験
等により予め求めたデータを基に作成し、これをＲＯＭ
に内蔵したものである。
【００３５】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、内燃機
関の回転状態を検出する回転検出部と、内燃機関に燃料
を噴射するインジェクタと、上記インジェクタからの燃
料の噴射制御を行う燃料噴射制御手段と、を備え、上記
燃料噴射制御手段が、内燃機関の始動完了か否かを判定
する始動完了判定手段と、始動時に燃焼せずに残った燃
料分を考慮して始動完了後、燃料噴射回数、内燃機関の
回転回数および経過時間のいずれか一つに応じた補正量
で燃料噴射量の補正を行う燃料噴射量補正手段と、を備
えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置とし
たので、始動モード直後の通常モードにおいては始動モ
ード時に吸気管内側等に付着した燃料分を考慮した燃料
噴射、すなわち燃料噴射の低減を行うようにしたので、
内燃機関の始動完了直後の燃焼排気ガス排出量を減ら
す、あるいは総ＨＣ濃度を低減することができる。
【００３６】また、内燃機関への負荷状態を検出する負
荷状態検出部、内燃機関の温度を検出する内燃機関温度
検出部の少なくとも１つを備え、上記燃料噴射量補正手
段において、内燃機関への負荷および内燃機関の温度の
少なくとも一方に応じて上記補正量に対して調整を行う
ようにしたので、内燃機関への負荷、内燃機関の温度を
考慮したより適切な燃料噴射制御が行える。
【００３７】また、上記燃料噴射制御手段が、内燃機関
の一工程に複数回燃料噴射を行い、上記燃料噴射量補正
手段が、燃料噴射回数に応じてそれぞれの燃料噴射毎の
補正量で燃料噴射量の補正を行うようにしたので、内燃
機関の一工程に複数回燃料噴射を行う内燃期間におい
て、より効果のある燃料噴射制御が行える。
【００３８】また、内燃機関の始動開始から初爆までの
時間から燃料の性状を判定する燃料性状判定手段をさら
に備え、上記燃料噴射量補正手段が、上記燃料判定手段
の判定結果に基づき異なる補正量で燃料噴射量の補正を
行うようにしたので、燃料の性状にあった適切な燃料噴
射制御が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１はこの発明による内燃機関の燃料噴射制
御装置を含むシステムの構成を示す図である。
【図２】 この発明による内燃機関の燃料噴射制御装置
の機能ブロック図を示す。
【図３】 この発明による始動完了判定手段および燃料
噴射量補正手段の動作を説明するためのフローチャート
である。
【図４】 この発明による内燃機関の始動時の空然比Ａ
／Ｆ、回転数Ｎe、および噴射燃料量を従来のものと比
較して示した図である。
【図５】 この発明による噴射回数に対する燃料補正量
の関係を示す図である。
【図６】 一工程に２回噴射する内燃機関に関するこの
発明による噴射回数に対する燃料補正量の関係を示す図
である。
【図７】 この発明による内燃機関回転回数に対する燃
料補正量の関係を示す図である。
【図８】 この発明による経過時間に対する燃料補正量
の関係を示す図である。
【図９】 この発明による水温に応じて変化する調整係
数を示す図である。
【図１０】 この発明による負荷に応じて変化する調整
係数を示す図である。
【図１１】 図５に示すこの発明による噴射回数に対す
る燃料補正量をデータテーブル化した形式の一例を示す
図である。
【図１２】 図９に示すこの発明による合成調整係数の
水温と負荷のそれぞれの変化に対するマトリックス状の
データテーブルの一例を示す図である。
【図１３】 この発明による内燃機関の始動完了直後の
燃焼排気ガス排出量を減らした効果を説明するための実
験結果を示した図である。
【図１４】 この発明による燃料性状判定手段の説明を
するための図である。
【図１５】 始動時に吸気管の内側に付着する燃料を説
明するため図である。
【符号の説明】
１ エアー・フロー・センサ(ＡＦＳ)、３ スロット
ル、５ スロットル駆動モータ、７ スロットル開度セ
ンサ、９ インジェクタ、１１ 内燃機関(エンジン)、
１３ ピストン、１５ 点火プラグ、１７ クランク角
センサ、１９冷却水、２１ 水温センサ、２３ 吸気
管、２５ 排気管、２７ イグニッションキー、３０
電子制御装置、３０ａ ＣＰＵ、３０ｂ ＲＯＭ、３０
ｃ ＲＡＭ、３０ｄ バックアップＲＡＭ、３０ｅ 入
力ポート、３０ｆ 出力ポート、１００ 燃料性状判定
手段、１１０ 燃料噴射制御手段、１１１ 始動完了判
定手段、１１３ 燃料噴射量補正手段、１１５ 平常時
燃料噴射制御手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/34 Ｆ０２Ｄ 41/34 Ｈ 45/00 ３１４ 45/00 ３１４Ｂ ３６４ ３６４Ｋ Ｆターム(参考） 3G084 BA13 CA01 DA10 EB08 EB13 EB16 EC03 FA07 FA10 FA20 FA33 FA36 FA38 3G301 HA01 JA25 JA26 JA27 KA01 LB01 MA03 MA11 MA26 NA06 NA07 NC04 ND12 ND15 NE09 NE15 NE24 PA01Z PA11Z PB03A PE03Z PE08Z PF16Z

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の回転状態を検出する回転検出
    部と、 内燃機関に燃料を噴射するインジェクタと、 上記インジェクタからの燃料の噴射制御を行う燃料噴射
    制御手段と、 を備え、 上記燃料噴射制御手段が、 内燃機関の始動完了か否かを判定する始動完了判定手段
    と、 始動時に燃焼せずに残った燃料分を考慮して始動完了
    後、燃料噴射回数、内燃機関の回転回数および経過時間
    のいずれか一つに応じた補正量で燃料噴射量の補正を行
    う燃料噴射量補正手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装
    置。
  2. 【請求項２】 内燃機関への負荷状態を検出する負荷状
    態検出部、内燃機関の温度を検出する内燃機関温度検出
    部の少なくとも１つを備え、上記燃料噴射量補正手段に
    おいて、内燃機関への負荷および内燃機関の温度の少な
    くとも一方に応じて上記補正量に対して調整を行うこと
    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。
  3. 【請求項３】 上記燃料噴射制御手段が、内燃機関の一
    工程に複数回燃料噴射を行い、上記燃料噴射量補正手段
    が、燃料噴射回数に応じてそれぞれの燃料噴射毎の補正
    量で燃料噴射量の補正を行うことを特徴とする請求項１
    または２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
  4. 【請求項４】 内燃機関の始動開始から初爆までの時間
    から燃料の性状を判定する燃料性状判定手段をさらに備
    え、上記燃料噴射量補正手段が、上記燃料判定手段の判
    定結果に基づき異なる補正量で燃料噴射量の補正を行う
    ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の
    内燃機関の燃料噴射制御装置。
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