JP2002115585A - 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Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
- F02D41/047—Taking into account fuel evaporation or wall wetting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 付着燃料の性状変化に対応して燃料挙動を適
切に把握することが可能な燃料挙動モデルを用いた内燃
機関の燃料噴射制御装置を提供する。 【解決手段】 インジェクタ２７から内燃機関１のシリ
ンダ１０の燃焼室１４へと流入する燃料の動的挙動をモ
デル化した燃料挙動モデルを利用して燃料供給量を制御
する内燃機関の燃料噴射制御装置において、この燃料挙
動モデルは、例えば、各時刻ｋにおける低沸点成分の壁
面付着量Ｆｗｖ（ｋ）と高沸点成分の壁面付着量Ｆｗｐ
（ｋ）に分けて壁面付着、脱離といった動的燃料挙動を
推定して筒内へ流入する燃料量Ｆｃ（ｋ）が目標値とな
るよう噴射燃料量Ｆｉ（ｋ）を制御する。
切に把握することが可能な燃料挙動モデルを用いた内燃
機関の燃料噴射制御装置を提供する。 【解決手段】 インジェクタ２７から内燃機関１のシリ
ンダ１０の燃焼室１４へと流入する燃料の動的挙動をモ
デル化した燃料挙動モデルを利用して燃料供給量を制御
する内燃機関の燃料噴射制御装置において、この燃料挙
動モデルは、例えば、各時刻ｋにおける低沸点成分の壁
面付着量Ｆｗｖ（ｋ）と高沸点成分の壁面付着量Ｆｗｐ
（ｋ）に分けて壁面付着、脱離といった動的燃料挙動を
推定して筒内へ流入する燃料量Ｆｃ（ｋ）が目標値とな
るよう噴射燃料量Ｆｉ（ｋ）を制御する。
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
制御装置に関し、特に、燃料の動的挙動をモデル化した
燃料挙動モデルを用いて燃料噴射装置による燃料供給量
を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
制御装置に関し、特に、燃料の動的挙動をモデル化した
燃料挙動モデルを用いて燃料噴射装置による燃料供給量
を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の燃料供給量を運転条件に応じ
て制御する装置として、吸気系における燃料挙動を記述
する数式モデルを設定し、運転条件や燃料条件から設定
した数式モデルを演算することで燃料挙動をシミュレー
トすることにより必要な燃料供給量を求めて燃料噴射装
置を制御する燃料挙動モデルによる制御技術が知られて
いる。
て制御する装置として、吸気系における燃料挙動を記述
する数式モデルを設定し、運転条件や燃料条件から設定
した数式モデルを演算することで燃料挙動をシミュレー
トすることにより必要な燃料供給量を求めて燃料噴射装
置を制御する燃料挙動モデルによる制御技術が知られて
いる。
【０００３】このような技術の一例として特許２７０５
２９８号公報に開示されている技術がある。この技術は
吸気管内での燃料状態量を燃料噴霧の状態量を表す噴霧
モデルと、付着燃料量を吸気管壁面部と吸気弁表面部と
に応じて付与する壁流モデルとに基づいて演算するもの
であり、燃料噴射量の制御精度を高めることができると
記載されている。
２９８号公報に開示されている技術がある。この技術は
吸気管内での燃料状態量を燃料噴霧の状態量を表す噴霧
モデルと、付着燃料量を吸気管壁面部と吸気弁表面部と
に応じて付与する壁流モデルとに基づいて演算するもの
であり、燃料噴射量の制御精度を高めることができると
記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】燃料挙動を推定するた
めには燃料性状を考慮する必要がある。しかしながら、
内燃機関の燃料として広く用いられているガソリンは実
際には単一成分ではなく、炭素数の異なる多成分からな
る混合物であり、その成分比も一定ではないため、その
燃料の挙動を正確に把握することは困難である。そのた
め、例えば上述の技術では燃料性状を任意の数種類の成
分で代表させてその組み合わせとして物性値を求める手
法が採られている。
めには燃料性状を考慮する必要がある。しかしながら、
内燃機関の燃料として広く用いられているガソリンは実
際には単一成分ではなく、炭素数の異なる多成分からな
る混合物であり、その成分比も一定ではないため、その
燃料の挙動を正確に把握することは困難である。そのた
め、例えば上述の技術では燃料性状を任意の数種類の成
分で代表させてその組み合わせとして物性値を求める手
法が採られている。
【０００５】しかしながら、この手法は多成分混合物が
同一の挙動を示すとみなして近似するものであり、成分
ごとの異なる挙動を把握することはできない。特に、燃
料挙動に影響を与える吸気管内の圧力や温度変化が起こ
ると壁面等への付着燃料の性状も変化するが、この手法
はこの変化に対応することができないため、燃料挙動を
適切に把握することができず、供給燃料の制御精度が低
下してしまう。
同一の挙動を示すとみなして近似するものであり、成分
ごとの異なる挙動を把握することはできない。特に、燃
料挙動に影響を与える吸気管内の圧力や温度変化が起こ
ると壁面等への付着燃料の性状も変化するが、この手法
はこの変化に対応することができないため、燃料挙動を
適切に把握することができず、供給燃料の制御精度が低
下してしまう。
【０００６】そこで本発明は、付着燃料の性状変化に対
応して燃料挙動を適切に把握することが可能な燃料挙動
モデルを用いた内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する
ことを課題とする。
応して燃料挙動を適切に把握することが可能な燃料挙動
モデルを用いた内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する
ことを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、燃料
噴射装置から内燃機関の気筒へと流入する燃料の動的挙
動をモデル化した燃料挙動モデルを利用して燃料噴射装
置による燃料供給量を制御する制御部を備える内燃機関
の燃料噴射制御装置において、この制御部は沸点の異な
る複数の燃料成分の挙動モデルを組み合わせた燃料挙動
モデルを利用して燃料噴射装置による燃料供給量制御を
行うことを特徴とする。
め、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、燃料
噴射装置から内燃機関の気筒へと流入する燃料の動的挙
動をモデル化した燃料挙動モデルを利用して燃料噴射装
置による燃料供給量を制御する制御部を備える内燃機関
の燃料噴射制御装置において、この制御部は沸点の異な
る複数の燃料成分の挙動モデルを組み合わせた燃料挙動
モデルを利用して燃料噴射装置による燃料供給量制御を
行うことを特徴とする。
【０００８】本発明によれば、沸点の異なる複数の燃料
成分の挙動モデルを組み合わせることで、燃料挙動、特
に付着燃料の挙動をより精度良く推定することが可能と
なり、供給燃料の制御精度を向上させることが可能であ
る。この燃料成分の挙動モデルは燃料に含まれる成分の
種類数だけ用意する必要はなく、それより少ない数でも
従来の挙動モデルに比べて精度の良い燃料挙動の推定を
行うことが可能であり、最小では２種のモデルを用意す
れば足りる。
成分の挙動モデルを組み合わせることで、燃料挙動、特
に付着燃料の挙動をより精度良く推定することが可能と
なり、供給燃料の制御精度を向上させることが可能であ
る。この燃料成分の挙動モデルは燃料に含まれる成分の
種類数だけ用意する必要はなく、それより少ない数でも
従来の挙動モデルに比べて精度の良い燃料挙動の推定を
行うことが可能であり、最小では２種のモデルを用意す
れば足りる。
【０００９】さらに所定の物性値を検出することで燃料
性状を検出する手段を備え、制御部は検出した燃料性状
に応じて燃料挙動モデルにおける複数の燃料成分のそれ
ぞれの構成比を補正することが好ましい。
性状を検出する手段を備え、制御部は検出した燃料性状
に応じて燃料挙動モデルにおける複数の燃料成分のそれ
ぞれの構成比を補正することが好ましい。
【００１０】このようにすれば、供給される燃料の性状
変化を検出し、それに応じて燃料挙動モデルの構成を変
化させるので、燃料の性状変化に追従して燃料挙動をよ
り精度良く推定することが可能となり、供給燃料の制御
精度を向上させることが可能である。
変化を検出し、それに応じて燃料挙動モデルの構成を変
化させるので、燃料の性状変化に追従して燃料挙動をよ
り精度良く推定することが可能となり、供給燃料の制御
精度を向上させることが可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
【００１２】図１は、本発明に係る内燃機関の燃料噴射
量制御装置の実施形態をこれを適用した内燃機関ととも
に示す構成図である。
量制御装置の実施形態をこれを適用した内燃機関ととも
に示す構成図である。
【００１３】火花点火式のガソリン多気筒内燃機関（以
下、単に内燃機関と称する）１には吸気管２と排気管３
とが接続されている。吸気管２には吸入空気の温度を検
出する吸気温センサ２２と、吸入空気量を検出するエア
フローメータ２３と、アクセルペダル４の操作に連動す
るスロットル弁２４が配置されるとともにこのスロット
ル弁２４の開度を検出するスロットル開度センサ２５が
配置されている。また、吸気管２のサージタンク２０に
は、吸気管２の圧力を検出するための吸気圧センサ２６
が配置されている。さらに、内燃機関１の各気筒に接続
される吸気ポート２１には電磁駆動式のインジェクタ
（燃料噴射装置）２７が設けられており、このインジェ
クタ２７には燃料タンク５から燃料であるガソリンが供
給される。図示の内燃機関１は、各気筒ごとに独立して
インジェクタ２７が配置されているマルチポイントイン
ジェクションシステムである。
下、単に内燃機関と称する）１には吸気管２と排気管３
とが接続されている。吸気管２には吸入空気の温度を検
出する吸気温センサ２２と、吸入空気量を検出するエア
フローメータ２３と、アクセルペダル４の操作に連動す
るスロットル弁２４が配置されるとともにこのスロット
ル弁２４の開度を検出するスロットル開度センサ２５が
配置されている。また、吸気管２のサージタンク２０に
は、吸気管２の圧力を検出するための吸気圧センサ２６
が配置されている。さらに、内燃機関１の各気筒に接続
される吸気ポート２１には電磁駆動式のインジェクタ
（燃料噴射装置）２７が設けられており、このインジェ
クタ２７には燃料タンク５から燃料であるガソリンが供
給される。図示の内燃機関１は、各気筒ごとに独立して
インジェクタ２７が配置されているマルチポイントイン
ジェクションシステムである。
【００１４】内燃機関１の各気筒を構成するシリンダ１
０内には図の上下方向に往復動するピストン１１が設け
られ、このピストン１１はコンロッド１２を介して図示
していないクランク軸に連結されている。ピストン１１
の上方には、シリンダ１０とシリンダヘッド１３とによ
って区画された燃焼室１４が形成されている。この燃焼
室１４の上部には点火プラグ２０が配置されるととも
に、開閉可能な吸気バルブ１６と排気バルブ１７を介し
てそれぞれ吸気管２と排気管３に接続されている。
０内には図の上下方向に往復動するピストン１１が設け
られ、このピストン１１はコンロッド１２を介して図示
していないクランク軸に連結されている。ピストン１１
の上方には、シリンダ１０とシリンダヘッド１３とによ
って区画された燃焼室１４が形成されている。この燃焼
室１４の上部には点火プラグ２０が配置されるととも
に、開閉可能な吸気バルブ１６と排気バルブ１７を介し
てそれぞれ吸気管２と排気管３に接続されている。
【００１５】そして、排気管３には、排気ガス中の酸素
濃度に応じた所定の電気信号を出力する空燃比センサ３
１が配置されている。
濃度に応じた所定の電気信号を出力する空燃比センサ３
１が配置されている。
【００１６】内燃機関１を制御するエンジンＥＣＵ６
（本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置を含む）
は、マイクロコンピュータを中心に構成されており、上
述した各センサ（吸気温センサ２２、エアフローメータ
２３、スロットル開度センサ２５、吸気圧センサ２６、
空燃比センサ３１）や車速センサ６０、クランクポジシ
ョンセンサ６１の各出力信号が入力されるとともに、点
火プラグ１５、インジェクタ２７の動作を制御するもの
である。
（本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置を含む）
は、マイクロコンピュータを中心に構成されており、上
述した各センサ（吸気温センサ２２、エアフローメータ
２３、スロットル開度センサ２５、吸気圧センサ２６、
空燃比センサ３１）や車速センサ６０、クランクポジシ
ョンセンサ６１の各出力信号が入力されるとともに、点
火プラグ１５、インジェクタ２７の動作を制御するもの
である。
【００１７】本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置
において使用される燃料挙動モデルを説明する前に、従
来から用いられてきた燃料挙動モデルについて図２を参
照して説明する。図２は、インジェクタ２７近傍（吸気
ポート２１付近）における燃料挙動のシミュレーション
モデルを示す模式図である。以下の説明では、コンピュ
ータによる数値化処理を考慮して時刻を表すカウンタ値
を「ｋ」で表す。
において使用される燃料挙動モデルを説明する前に、従
来から用いられてきた燃料挙動モデルについて図２を参
照して説明する。図２は、インジェクタ２７近傍（吸気
ポート２１付近）における燃料挙動のシミュレーション
モデルを示す模式図である。以下の説明では、コンピュ
ータによる数値化処理を考慮して時刻を表すカウンタ値
を「ｋ」で表す。
【００１８】図２において、Ｆｉ（ｋ）は、時刻ｋにお
いてインジェクタ２７から噴射される燃料量（インジェ
クタ噴射量）を、Ｆｗ（ｋ）は、時刻ｋにおいて吸気ポ
ート２１の壁面や吸気バルブ１６の吸気ポート２１側表
面（以下、吸気ポート２１の壁面等と呼ぶ）に付着して
いる燃料量（壁面付着燃料量）を、Ｆｃ（ｋ）は、時刻
ｋにおいて気筒内（シリンダ１０内の燃焼室１４内）へ
と流入する燃料量（筒内流入燃料量）をそれぞれ示して
いる。ここで、時刻ｋにおけるインジェクタ噴射量Ｆｉ
（ｋ）のうち、吸気ポート２１の壁面等に付着する割合
（壁面付着率）をＲ（ｋ）とし、時刻ｋにおいて壁面付
着燃料量Ｆｗ（ｋ）のうち、気化せずに吸気ポート２１
の壁面等に残留する割合（壁面残留率）をＰ（ｋ）とす
ると、以下の式（１）、（２）が成立する。これらの式
は、Ｃ．Ｆ．アキノの式として一般に知られている。
いてインジェクタ２７から噴射される燃料量（インジェ
クタ噴射量）を、Ｆｗ（ｋ）は、時刻ｋにおいて吸気ポ
ート２１の壁面や吸気バルブ１６の吸気ポート２１側表
面（以下、吸気ポート２１の壁面等と呼ぶ）に付着して
いる燃料量（壁面付着燃料量）を、Ｆｃ（ｋ）は、時刻
ｋにおいて気筒内（シリンダ１０内の燃焼室１４内）へ
と流入する燃料量（筒内流入燃料量）をそれぞれ示して
いる。ここで、時刻ｋにおけるインジェクタ噴射量Ｆｉ
（ｋ）のうち、吸気ポート２１の壁面等に付着する割合
（壁面付着率）をＲ（ｋ）とし、時刻ｋにおいて壁面付
着燃料量Ｆｗ（ｋ）のうち、気化せずに吸気ポート２１
の壁面等に残留する割合（壁面残留率）をＰ（ｋ）とす
ると、以下の式（１）、（２）が成立する。これらの式
は、Ｃ．Ｆ．アキノの式として一般に知られている。
【数１】 一方、目標空燃比（混合比Ａ／Ｆ）λでの燃焼を実現す
る場合に時刻ｋにおいて実際に筒内に流入させるべき目
標筒内流入燃料量Ｆｃｒ（ｋ）は、吸気流量をＱ（ｋ）
とすると、
る場合に時刻ｋにおいて実際に筒内に流入させるべき目
標筒内流入燃料量Ｆｃｒ（ｋ）は、吸気流量をＱ（ｋ）
とすると、
【数２】 で表せる。（１）〜（３）式より前記の筒内流入燃料量
Ｆｃ（ｋ）をこの目標筒内流入燃料量Ｆｃｒ（ｋ）に一
致させるためには、インジェクタ２７の噴射量Ｆｉ
（ｋ）を
Ｆｃ（ｋ）をこの目標筒内流入燃料量Ｆｃｒ（ｋ）に一
致させるためには、インジェクタ２７の噴射量Ｆｉ
（ｋ）を
【数３】 となるように制御すればよいことがわかる。
【００１９】すなわち、筒内流入燃料量Ｆｉ（ｋ）を制
御して、空燃比を適正に制御するためには、（１）式に
よって算出される壁面付着燃料量Ｆｗ（ｋ）を正確に算
出するとともに、各パラメータＰ（ｋ）、Ｒ（ｋ）を適
切な値に設定する必要がある。
御して、空燃比を適正に制御するためには、（１）式に
よって算出される壁面付着燃料量Ｆｗ（ｋ）を正確に算
出するとともに、各パラメータＰ（ｋ）、Ｒ（ｋ）を適
切な値に設定する必要がある。
【００２０】従来の（４）式を用いた制御方法では、特
に、減速、加速時において筒内流入燃料量Ｆｉ（ｋ）を
適正に制御することが困難であった。この問題点を解決
するため、本発明において使用される燃料挙動モデル
は、成分ごとに記述された複数の壁面付着挙動モデルを
用いる。以下、図３、図４を参照して本発明における燃
料挙動モデルを説明する。図３は、吸気ポート２１付近
における燃料挙動のシミュレーションモデルを示す模式
図であり、図４は、吸気管圧力変化に対する付着量の性
状変化を説明するグラフである。ここでは、壁面付着挙
動モデルを高沸点成分と低沸点成分に分けた２成分モデ
ルについて説明するが、沸点（蒸気圧）の異なる３成分
以上に分けたモデルの場合も同様である。
に、減速、加速時において筒内流入燃料量Ｆｉ（ｋ）を
適正に制御することが困難であった。この問題点を解決
するため、本発明において使用される燃料挙動モデル
は、成分ごとに記述された複数の壁面付着挙動モデルを
用いる。以下、図３、図４を参照して本発明における燃
料挙動モデルを説明する。図３は、吸気ポート２１付近
における燃料挙動のシミュレーションモデルを示す模式
図であり、図４は、吸気管圧力変化に対する付着量の性
状変化を説明するグラフである。ここでは、壁面付着挙
動モデルを高沸点成分と低沸点成分に分けた２成分モデ
ルについて説明するが、沸点（蒸気圧）の異なる３成分
以上に分けたモデルの場合も同様である。
【００２１】前述したように内燃機関で一般に用いられ
る燃料であるガソリンは実際には沸点の異なる多成分か
らなる混合物である。仮にこれらを沸点の低い低沸点成
分と沸点の高い高沸点成分とに二分したとすると、それ
らそれぞれの吸気ポート２１の壁面等に付着する付着量
Ｆｗｖ、Ｆｗｐは吸気管圧力に対して図４に示されるよ
うに変化する。
る燃料であるガソリンは実際には沸点の異なる多成分か
らなる混合物である。仮にこれらを沸点の低い低沸点成
分と沸点の高い高沸点成分とに二分したとすると、それ
らそれぞれの吸気ポート２１の壁面等に付着する付着量
Ｆｗｖ、Ｆｗｐは吸気管圧力に対して図４に示されるよ
うに変化する。
【００２２】低沸点成分は、その飽和蒸気圧ｐ0が比較
的高いため、吸気管圧力がこれを下回る場合にはほぼ全
量が蒸発して壁面付着が発生しない（Ｆｗｖ＝０とな
る）。これに対して、高沸点成分の場合は、その飽和蒸
気圧が低いため、運転範囲内の吸気管圧力では、常に壁
面付着が発生することになる。
的高いため、吸気管圧力がこれを下回る場合にはほぼ全
量が蒸発して壁面付着が発生しない（Ｆｗｖ＝０とな
る）。これに対して、高沸点成分の場合は、その飽和蒸
気圧が低いため、運転範囲内の吸気管圧力では、常に壁
面付着が発生することになる。
【００２３】図３に示される燃料挙動モデルにおいて
は、時刻ｋにおける壁面付着燃料量を低沸点成分の壁面
付着燃料量Ｆｗｖ（ｋ）と高沸点成分の壁面付着燃料量
Ｆｗｐ（ｋ）の２つに分離して記述する。ここで、時刻
ｋにおけるインジェクタ噴射量Ｆｉ（ｋ）のうち、吸気
ポート２１の壁面等に付着する割合（壁面付着率）につ
いても低沸点成分の壁面付着率（実際には、噴射燃料中
の低沸点成分の割合Ｋｖ（ｋ）と噴射された低沸点成分
のうちの壁面等に付着する割合Ｒ'v（ｋ）との積であ
る）をＲｖ（ｋ）、高沸点成分の壁面付着率（実際に
は、噴射燃料中の高沸点成分の割合Ｋｐ（ｋ）と噴射さ
れた高沸点成分のうちの壁面等に付着する割合Ｒ'p
（ｋ）との積である）をＲｐ（ｋ）とし、時刻ｋにおけ
る低沸点成分の壁面付着燃料量Ｆｗｖ（ｋ）のうち、気
化せずに吸気ポート２１の壁面等に残留する割合（低沸
点成分の壁面残留率）をＰｖ（ｋ）、時刻ｋにおける高
沸点成分の壁面付着燃料量Ｆｗｐ（ｋ）のうち、気化せ
ずに吸気ポート２１の壁面等に残留する割合（高沸点成
分の壁面残留率）をＰｐ（ｋ）、とすると、（１）、
（２）式は、以下の式（５）〜（７）式のように書き替
えられる。
は、時刻ｋにおける壁面付着燃料量を低沸点成分の壁面
付着燃料量Ｆｗｖ（ｋ）と高沸点成分の壁面付着燃料量
Ｆｗｐ（ｋ）の２つに分離して記述する。ここで、時刻
ｋにおけるインジェクタ噴射量Ｆｉ（ｋ）のうち、吸気
ポート２１の壁面等に付着する割合（壁面付着率）につ
いても低沸点成分の壁面付着率（実際には、噴射燃料中
の低沸点成分の割合Ｋｖ（ｋ）と噴射された低沸点成分
のうちの壁面等に付着する割合Ｒ'v（ｋ）との積であ
る）をＲｖ（ｋ）、高沸点成分の壁面付着率（実際に
は、噴射燃料中の高沸点成分の割合Ｋｐ（ｋ）と噴射さ
れた高沸点成分のうちの壁面等に付着する割合Ｒ'p
（ｋ）との積である）をＲｐ（ｋ）とし、時刻ｋにおけ
る低沸点成分の壁面付着燃料量Ｆｗｖ（ｋ）のうち、気
化せずに吸気ポート２１の壁面等に残留する割合（低沸
点成分の壁面残留率）をＰｖ（ｋ）、時刻ｋにおける高
沸点成分の壁面付着燃料量Ｆｗｐ（ｋ）のうち、気化せ
ずに吸気ポート２１の壁面等に残留する割合（高沸点成
分の壁面残留率）をＰｐ（ｋ）、とすると、（１）、
（２）式は、以下の式（５）〜（７）式のように書き替
えられる。
【数４】 ここで、Ｒ'v（ｋ）＜Ｒ'p（ｋ）＜１、Ｋｖ（ｋ）＋Ｋ
ｐ（ｋ）＝１が成立し、この結果、Ｒｖ（ｋ）＋Ｒｐ
（ｋ）＜１が成立する。
ｐ（ｋ）＝１が成立し、この結果、Ｒｖ（ｋ）＋Ｒｐ
（ｋ）＜１が成立する。
【００２４】（３）式と（５）〜（７）式より前記の筒
内流入燃料量Ｆｃ（ｋ）を目標筒内流入燃料量Ｆｃｒ
（ｋ）に一致させるためには、インジェクタ２７の噴射
量Ｆｉ（ｋ）を
内流入燃料量Ｆｃ（ｋ）を目標筒内流入燃料量Ｆｃｒ
（ｋ）に一致させるためには、インジェクタ２７の噴射
量Ｆｉ（ｋ）を
【数５】 となるように制御すればよい。
【００２５】以上の制御はエンジンＥＣＵ６によって実
施される。具体的には、エンジンＥＣＵ６が、各時刻ｋ
において、機関運転条件（車速センサ６０から得られた
車速、クランクポジションセンサ６１から得られたエン
ジン回転数等）を基にして設定空燃比を決定する。そし
て、吸気温センサ２２、エアフローメータ２３、吸気圧
センサ２６、スロットル開度センサ２５の出力から吸入
空気量を算出することで、筒内流入燃料量の目標値Ｆｃ
ｒ（ｋ）を設定する。そして、機関運転条件等から上述
の（５）〜（７）式における各パラメータを設定して各
成分の壁面付着燃料量Ｆｗｖ（ｋ）、Ｆｗｐ（ｋ）を求
め、（８）式に基づいてインジェクタ２７から噴射すべ
き燃料量Ｆｉ（ｋ）を求めたうえで、求めた燃料量が噴
射されるようインジェクタ２７の動作制御を行う。各パ
ラメータは、機関運転条件に基づいたマップとしてエン
ジンＥＣＵ６内に収容されており、さらに、空燃比セン
サ３１の出力信号を基にして制御結果と目標値との偏差
が大きい場合には、それぞれのパラメータを修正するパ
ラメータ学習を行うことが好ましい。
施される。具体的には、エンジンＥＣＵ６が、各時刻ｋ
において、機関運転条件（車速センサ６０から得られた
車速、クランクポジションセンサ６１から得られたエン
ジン回転数等）を基にして設定空燃比を決定する。そし
て、吸気温センサ２２、エアフローメータ２３、吸気圧
センサ２６、スロットル開度センサ２５の出力から吸入
空気量を算出することで、筒内流入燃料量の目標値Ｆｃ
ｒ（ｋ）を設定する。そして、機関運転条件等から上述
の（５）〜（７）式における各パラメータを設定して各
成分の壁面付着燃料量Ｆｗｖ（ｋ）、Ｆｗｐ（ｋ）を求
め、（８）式に基づいてインジェクタ２７から噴射すべ
き燃料量Ｆｉ（ｋ）を求めたうえで、求めた燃料量が噴
射されるようインジェクタ２７の動作制御を行う。各パ
ラメータは、機関運転条件に基づいたマップとしてエン
ジンＥＣＵ６内に収容されており、さらに、空燃比セン
サ３１の出力信号を基にして制御結果と目標値との偏差
が大きい場合には、それぞれのパラメータを修正するパ
ラメータ学習を行うことが好ましい。
【００２６】図５は本発明に係る図３に示される燃料挙
動モデル（以下、２次モデルと呼ぶ）と従来の図２に示
される燃料挙動モデル（以下、１次モデルと呼ぶ）を用
いた場合の燃料供給量制御の結果を比較して説明する図
である。ここでは、従来の燃料挙動モデルにおいて最も
制御性が低下する負荷減少時（例えば、減速時）を例に
説明する。
動モデル（以下、２次モデルと呼ぶ）と従来の図２に示
される燃料挙動モデル（以下、１次モデルと呼ぶ）を用
いた場合の燃料供給量制御の結果を比較して説明する図
である。ここでは、従来の燃料挙動モデルにおいて最も
制御性が低下する負荷減少時（例えば、減速時）を例に
説明する。
【００２７】図５（ａ）に示されるように時刻ｔ0から
アクセルペダル４を戻して、負荷率を低下させると、ア
クセルペダル４に連動してスロットル弁２４が閉じられ
るため、吸気管圧力（絶対圧）は低下する。
アクセルペダル４を戻して、負荷率を低下させると、ア
クセルペダル４に連動してスロットル弁２４が閉じられ
るため、吸気管圧力（絶対圧）は低下する。
【００２８】吸気管圧力が低下することで、壁面に付着
していた燃料成分のうち低沸点成分ほど急速に壁面から
脱離する。すなわち、壁面への残留率（主としてＰｐ
（ｋ））が一時的に低下する。１次モデルでは図２
（ｂ）に破線Ｂで示すようにこの現象を模擬することが
できず、残留率が負荷低下に伴って増加すると予測す
る。一方、２次モデルにおいては実線Ａで示すようにこ
の現象を精度良く模擬することができる。
していた燃料成分のうち低沸点成分ほど急速に壁面から
脱離する。すなわち、壁面への残留率（主としてＰｐ
（ｋ））が一時的に低下する。１次モデルでは図２
（ｂ）に破線Ｂで示すようにこの現象を模擬することが
できず、残留率が負荷低下に伴って増加すると予測す
る。一方、２次モデルにおいては実線Ａで示すようにこ
の現象を精度良く模擬することができる。
【００２９】この結果、両モデルにより求められるイン
ジェクタ２７への要求噴射量は、図５（ｃ）に示される
ようになる。すなわち、２次モデルでは、負荷低下当初
の壁面からの付着燃料の脱離の分だけ要求噴射量を低下
させるため、その要求噴射量は実線Ａで示されるように
一時的に大きく減少することになる。一方、１次モデル
では、低沸点成分の脱離現象を模擬していないため、要
求噴射量の現象は負荷変動なみの緩やかなものとなる。
ジェクタ２７への要求噴射量は、図５（ｃ）に示される
ようになる。すなわち、２次モデルでは、負荷低下当初
の壁面からの付着燃料の脱離の分だけ要求噴射量を低下
させるため、その要求噴射量は実線Ａで示されるように
一時的に大きく減少することになる。一方、１次モデル
では、低沸点成分の脱離現象を模擬していないため、要
求噴射量の現象は負荷変動なみの緩やかなものとなる。
【００３０】両者の制御によって結果的に筒内へ流入す
る燃料量は図５（ｄ）に示されるようになる。すなわ
ち、従来の１次モデルでは、負荷低下当初の壁面からの
付着燃料の脱離を正確に模擬できていないため破線Ｂで
示されるように負荷低下の開始直後にこの脱離の影響に
よる一時的な供給量の増加現象がみられる。この供給量
増加は空燃比をリッチ側にずらすことになり、エミッシ
ョンの劣化と運転者の意図通りの減速が行われないこと
によるドライバビリティーの低下をもたらす。
る燃料量は図５（ｄ）に示されるようになる。すなわ
ち、従来の１次モデルでは、負荷低下当初の壁面からの
付着燃料の脱離を正確に模擬できていないため破線Ｂで
示されるように負荷低下の開始直後にこの脱離の影響に
よる一時的な供給量の増加現象がみられる。この供給量
増加は空燃比をリッチ側にずらすことになり、エミッシ
ョンの劣化と運転者の意図通りの減速が行われないこと
によるドライバビリティーの低下をもたらす。
【００３１】これに対して、２次モデルでは負荷低下当
初の壁面からの付着燃料の脱離を精度良く模擬できるた
め負荷率減少に合わせて筒内への燃料供給量を低下させ
ることができ、空燃比をほぼ一定に維持することができ
る。したがって、従来に比べてエミッションが向上し、
運転者の意図通りの減速が行われ、ドライバビリティー
も向上する。
初の壁面からの付着燃料の脱離を精度良く模擬できるた
め負荷率減少に合わせて筒内への燃料供給量を低下させ
ることができ、空燃比をほぼ一定に維持することができ
る。したがって、従来に比べてエミッションが向上し、
運転者の意図通りの減速が行われ、ドライバビリティー
も向上する。
【００３２】各燃料成分の比率（上述したように２成分
の燃料挙動モデルを用いる場合は、それぞれの割合Ｋｐ
（ｋ）とＫｖ（ｋ）に該当）は、供給される燃料の性状
によって変化することから、その比重、蒸気圧等の燃料
性状を測定することによってこの比率を求めて燃料挙動
モデルの計算を行うことが好ましい。また、給油時等に
給油される燃料の性状を入力するようにしてもよい。
の燃料挙動モデルを用いる場合は、それぞれの割合Ｋｐ
（ｋ）とＫｖ（ｋ）に該当）は、供給される燃料の性状
によって変化することから、その比重、蒸気圧等の燃料
性状を測定することによってこの比率を求めて燃料挙動
モデルの計算を行うことが好ましい。また、給油時等に
給油される燃料の性状を入力するようにしてもよい。
【００３３】また、燃料性状そのものを直接検出しなく
とも、制御結果をフィードバックすることによって、付
着率や残留率などの他のパラメータと同様に学習によっ
てその構成比を修正してもよい。この場合には燃料性状
の検出手段が不要であり、より簡単な構成で本発明を実
現できる。
とも、制御結果をフィードバックすることによって、付
着率や残留率などの他のパラメータと同様に学習によっ
てその構成比を修正してもよい。この場合には燃料性状
の検出手段が不要であり、より簡単な構成で本発明を実
現できる。
【００３４】本発明で用いることのできる燃料挙動モデ
ルは必ずしも上述したモデルに限られるものではない。
例えば、燃料の付着位置を弁表面と吸気ポートの壁面表
面とに分けるなどさらに細分割してもよいし、気筒内に
おける付着を考慮したモデルであってもよい。これらの
モデルを用いた場合でも燃料成分ごとにその挙動を考慮
することができ、それは本発明の技術的範囲に包含され
る。
ルは必ずしも上述したモデルに限られるものではない。
例えば、燃料の付着位置を弁表面と吸気ポートの壁面表
面とに分けるなどさらに細分割してもよいし、気筒内に
おける付着を考慮したモデルであってもよい。これらの
モデルを用いた場合でも燃料成分ごとにその挙動を考慮
することができ、それは本発明の技術的範囲に包含され
る。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
燃機関の気筒内に流入して燃焼に寄与する燃料について
その成分ごとの動的挙動を把握することで、精度良く燃
料挙動を把握することができるので、燃焼に寄与する燃
料の量を精度良く推定することができ、燃料噴射装置か
ら噴射する燃料量の制御性が向上し、内燃機関の空燃比
制御性を向上させることができる。
燃機関の気筒内に流入して燃焼に寄与する燃料について
その成分ごとの動的挙動を把握することで、精度良く燃
料挙動を把握することができるので、燃焼に寄与する燃
料の量を精度良く推定することができ、燃料噴射装置か
ら噴射する燃料量の制御性が向上し、内燃機関の空燃比
制御性を向上させることができる。
【図１】本発明に係る燃料噴射装置とこれを適用した内
燃機関を示す概略構成図である。
燃機関を示す概略構成図である。
【図２】従来の燃料挙動モデル（１次モデル）を説明す
る図である。
る図である。
【図３】本発明で用いる燃料挙動モデル（２次モデル）
を説明する図である。
を説明する図である。
【図４】燃料性状を説明する図である。
【図５】１次モデルと２次モデルによる制御結果を比較
して説明する図である。
して説明する図である。
１…内燃機関、２…吸気管、３…排気管、４…アクセル
ペダル、５…燃料タンク、６…エンジンＥＣＵ、１４…
燃焼室、２１…吸気ポート、２７…インジェクタ。
ペダル、５…燃料タンク、６…エンジンＥＣＵ、１４…
燃焼室、２１…吸気ポート、２７…インジェクタ。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G301 HA01 JA12 LB02 MA11 NC02 ND01 ND21 ND45 PA01Z PA07Z PA11Z PB10Z PD04A PD04Z PE03Z PF01Z
Claims (2)
- 【請求項１】 燃料噴射装置から内燃機関の気筒へと流
入する燃料の動的挙動をモデル化した燃料挙動モデルを
利用して燃料噴射装置による燃料供給量を制御する制御
部を備える内燃機関の燃料噴射制御装置において、 前記制御部は沸点の異なる複数の燃料成分の挙動モデル
を組み合わせた燃料挙動モデルを利用して前記燃料噴射
装置による燃料供給量制御を行う内燃機関の燃料噴射制
御装置。 - 【請求項２】 所定の物性値を検出することで燃料性状
を検出する手段をさらに備え、前記制御部は検出した燃
料性状に応じて前記燃料挙動モデルにおける前記複数の
燃料成分のそれぞれの構成比を補正する請求項１記載の
内燃機関の燃料噴射制御装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000305204A JP2002115585A (ja) | 2000-10-04 | 2000-10-04 | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
| US09/955,161 US6615803B2 (en) | 2000-10-04 | 2001-09-19 | Fuel injection control apparatus, control method, and control program of internal combustion engine |
| EP01123689A EP1195509B1 (en) | 2000-10-04 | 2001-10-02 | Fuel injection control apparatus, control method, and control program of internal combustion engine |
| DE60137294T DE60137294D1 (de) | 2000-10-04 | 2001-10-02 | Gerät zur Treibstoffeinspritzsteuerung, Steuermethode, und Programm zum Betreiben eines Motors mit Innenverbrennung |
| KR10-2001-0061126A KR100448299B1 (ko) | 2000-10-04 | 2001-10-04 | 내연 기관의 연료 분사 제어 장치, 제어 방법 및 제어프로그램 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000305204A JP2002115585A (ja) | 2000-10-04 | 2000-10-04 | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002115585A true JP2002115585A (ja) | 2002-04-19 |
Family
ID=18786107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000305204A Pending JP2002115585A (ja) | 2000-10-04 | 2000-10-04 | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6615803B2 (ja) |
| EP (1) | EP1195509B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002115585A (ja) |
| KR (1) | KR100448299B1 (ja) |
| DE (1) | DE60137294D1 (ja) |
Families Citing this family (10)
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|---|---|---|---|---|
| DE10241061B4 (de) * | 2002-09-05 | 2017-07-06 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Kraftstoffwandfilmmasse |
| US6975933B2 (en) * | 2003-02-13 | 2005-12-13 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel properties estimation for internal combustion engine |
| US7246004B2 (en) * | 2005-04-19 | 2007-07-17 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Nonlinear fuel dynamics control with lost fuel compensation |
| JP2008088835A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Denso Corp | 内燃機関の制御装置 |
| KR101220351B1 (ko) * | 2006-11-14 | 2013-01-09 | 현대자동차주식회사 | 엔진에서 월 웨팅 보정장치 및 방법 |
| FR2935153B1 (fr) * | 2008-08-25 | 2010-09-10 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Procede de determination d'un parametre de controle moteur en fonction d'un carburant a injecter au demarrage d'un moteur a combustion interne. |
| US8849545B2 (en) | 2011-03-07 | 2014-09-30 | GM Global Technology Operations LLC | Controlling fuel injection based on fuel volatility |
| DE102014224719A1 (de) * | 2014-12-03 | 2016-06-09 | Robert Bosch Gmbh | Akustische Überwachungseinrichtung für die Kraftstoffqualität |
| US10107219B2 (en) * | 2017-03-17 | 2018-10-23 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for engine cold-start |
| DE102017212247A1 (de) * | 2017-07-18 | 2019-01-24 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit Saugrohreinspritzung |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2705298B2 (ja) | 1990-10-16 | 1998-01-28 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の燃料供給量制御装置 |
| JPH06123246A (ja) | 1992-10-07 | 1994-05-06 | Hitachi Ltd | 燃料制御装置及び燃料性状判別装置 |
| US5467757A (en) * | 1993-08-20 | 1995-11-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Compression-ignition type engine and combustion method of same |
| DE4420946B4 (de) * | 1994-06-16 | 2007-09-20 | Robert Bosch Gmbh | Steuersystem für die Kraftstoffzumessung bei einer Brennkraftmaschine |
| JP2812236B2 (ja) * | 1995-03-10 | 1998-10-22 | トヨタ自動車株式会社 | 圧縮着火式内燃機関 |
| DE69727417T2 (de) * | 1996-04-23 | 2004-12-16 | Toyota Jidosha K.K., Toyota | Selbstzündende Brennkraftmaschine |
| US5743244A (en) * | 1996-11-18 | 1998-04-28 | Motorola Inc. | Fuel control method and system with on-line learning of open-loop fuel compensation parameters |
| JP3743099B2 (ja) * | 1997-01-13 | 2006-02-08 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
| JP3264221B2 (ja) * | 1997-07-28 | 2002-03-11 | 株式会社デンソー | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| JPH11218043A (ja) | 1998-02-03 | 1999-08-10 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の燃料噴射量制御装置 |
| US6067965A (en) * | 1998-08-31 | 2000-05-30 | Ford Global Technologies, Inc. | Method and system for determining a quantity of fuel to be injected into an internal combustion engine |
-
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- 2000-10-04 JP JP2000305204A patent/JP2002115585A/ja active Pending
-
2001
- 2001-09-19 US US09/955,161 patent/US6615803B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-10-02 DE DE60137294T patent/DE60137294D1/de not_active Expired - Fee Related
- 2001-10-02 EP EP01123689A patent/EP1195509B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-10-04 KR KR10-2001-0061126A patent/KR100448299B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1195509A3 (en) | 2004-09-22 |
| EP1195509B1 (en) | 2009-01-07 |
| KR20020027228A (ko) | 2002-04-13 |
| KR100448299B1 (ko) | 2004-09-13 |
| US20020040705A1 (en) | 2002-04-11 |
| EP1195509A2 (en) | 2002-04-10 |
| US6615803B2 (en) | 2003-09-09 |
| DE60137294D1 (de) | 2009-02-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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