JP2005061265A - エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、エンジンの特性に合った燃料噴射弁の噴射時期を選択し、低負荷側から高負荷側までの運転領域全体において効率を向上させてエンジン性能を向上させることを目的としている。
【解決手段】このため、エンジンの燃料噴射制御装置において、エンジンの吸入空気量を検出可能な空気量検出手段を設け、アクセル開度を検出可能なアクセル開度検出手段を設け、エンジン回転数を検出可能なエンジン回転数検出手段を設け、アクセル開度検出手段により検出されるアクセル開度からエンジン要求トルク量を算出するトルク量算出手段を設け、エンジン回転数とトルク算出手段により算出されたエンジン要求トルク量とから構成されるマップにより燃料噴射弁の噴射時期を決定する噴射時期決定手段を設けている。
【選択図】図１

Description

この発明はエンジンの燃料噴射制御装置に係り、特に噴射される段階で気体の状態にある燃料を気筒内に直接噴射して点火栓で着火するエンジンの燃料噴射制御装置に関するものである。

燃料を気筒内に直接噴射するエンジンとしては、気筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、この燃料噴射弁に高圧燃料を供給する高圧燃料供給手段とを備えたものが知られている。

このようなエンジンにおいては、高圧燃料供給手段による燃料供給量の調整によって燃料圧力を目標燃料圧とすべく制御するとともに、燃料噴射時期をも制御し、燃料の燃焼性を良好なものとしている。

特開２０００−３４５８８４号公報

ところで、従来のエンジンの燃料噴射制御装置において、吸気行程中に吸気ポートに燃料を噴射するエンジンの場合には、燃料が気体であるため、容積が大きく流量係数が悪化するとともに、充填効率が悪化し、高負荷時に十分な出力を得ることができないという不都合がある。

また、上述した不都合を改良した圧縮行程中に気筒内に燃料を直接噴射する、つまり吸気バルブ閉止後に燃料噴射を開始するエンジンにおいては、低負荷時における出力の調整を吸気上流側に設けられた絞り弁にて行うため、絞り損失が発生して効率が悪化してしまうという不都合がある。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、 気筒内に気体燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えたエンジンの燃料噴射制御装置において、エンジンの吸入空気量を検出可能な空気量検出手段を設け、アクセル開度を検出可能なアクセル開度検出手段を設け、エンジン回転数を検出可能なエンジン回転数検出手段を設け、前記アクセル開度検出手段により検出されるアクセル開度からエンジン要求トルク量を算出するトルク量算出手段を設け、エンジン回転数と前記トルク算出手段により算出されたエンジン要求トルク量とから構成されるマップにより前記燃料噴射弁の噴射時期を決定する噴射時期決定手段を設けたことを特徴とする。

以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、気筒内に気体燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えたエンジンの燃料噴射制御装置において、エンジンの吸入空気量を検出可能な空気量検出手段を設け、アクセル開度を検出可能なアクセル開度検出手段を設け、エンジン回転数を検出可能なエンジン回転数検出手段を設け、アクセル開度検出手段により検出されるアクセル開度からエンジン要求トルク量を算出するトルク量算出手段を設け、エンジン回転数とトルク算出手段により算出されたエンジン要求トルク量とから構成されるマップにより燃料噴射弁の噴射時期を決定する噴射時期決定手段を設けたので、トルク量算出手段と噴射時期決定手段とによって、エンジンの特性に合った燃料噴射弁の噴射時期を選択することができ、低負荷側から高負荷側までの運転領域全体において効率が向上するため、エンジン性能を向上させることが可能である。

上述の如く発明したことにより、トルク量算出手段によって、アクセル開度検出手段により検出されるアクセル開度からエンジン要求トルク量を算出するとともに、噴射時期決定手段によって、エンジン回転数とトルク算出手段により算出されたエンジン要求トルク量とから構成されるマップにより燃料噴射弁の噴射時期を決定し、エンジンの特性に合った燃料噴射弁の噴射時期を選択し、低負荷側から高負荷側までの運転領域全体において効率を向上させ、エンジン性能を向上させている。

以下図面に基づいてこの発明の第１実施例を詳細に説明する。

図１〜図４はこの発明の第１実施例を示すものである。図２において、２は燃料噴射制御装置、４はエンジン、６は燃焼室（「気筒」とも換言できる）である。

このエンジン４は、前記燃焼室６の一部を形成するピストン８を有し、このピストン８にはクランクシャフト１０が連結されている。

そして、前記エンジン４の吸気通路１２の途中に、上流側から電子制御スロットル１４と流量計１６とを順次配設するとともに、吸気通路１２の下流側端部には、吸気カムシャフト１８によって開閉動作され、前記吸気通路１２の下流側端部を開閉する吸気バルブ２０を配設する。

また、前記エンジン４の燃焼室６内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁２２を設け、燃焼室６に連絡する排気通路２４の上流側端部には、排気カムシャフト２６によって開閉動作され、前記排気通路２４の上流側端部を開閉する排気バルブ２８を配設する。

このとき、前記燃料噴射制御装置２を制御する制御手段（「ＥＣＵ」ともいう）３０を設け、この制御手段３０に、前記エンジン４の吸入空気量を検出可能な空気量検出手段、例えば前記流量計１６を接続して設けるとともに、アクセルペダル３２のアクセル開度を検出可能なアクセル開度検出手段３４を接続して設け、前記クランクシャフト１０からエンジン回転数を検出可能なエンジン回転数検出手段３６を接続して設ける。

そして、前記制御手段３０には、例えば内蔵するように、前記アクセル開度検出手段３４により検出されるアクセル開度からエンジン要求トルク量を算出するトルク量算出手段３８と、エンジン回転数と前記トルク算出手段３８により算出されたエンジン要求トルク量とから構成されるマップにより前記燃料噴射弁２２の噴射時期を決定する噴射時期決定手段４０とを設ける構成とする。

詳述すれば、前記制御手段３０は、前記流量計１６からのエンジン４の吸入空気量と、アクセル開度検出手段３４からのアクセル開度と、前記クランクシャフト１０からのエンジン回転数以外にも、前記吸気カムシャフト１８に設けられたカム角度検出手段４２からのカム角度又はクランク角度等の各種検出信号が入力される。

また、前記制御手段３０は、前記電子制御スロットル１４に制御信号を出力して電子制御スロットル１４を開閉し、エンジン２への吸入空気量を制御する機能を有している。

前記噴射時期決定手段４０は、前記エンジン回転数検出手段３６により検出されたエンジン回転数と、前記トルク算出手段３８により算出されたエンジン要求トルク量とから構成されるマップにより、図３に示す如く、前記燃料噴射弁２２の噴射時期を、吸気行程噴射あるいは圧縮行程噴射のいずれか一方に決定するものである。

このとき、前記噴射時期決定手段４０により決定される吸気行程噴射と圧縮行程噴射とからなる噴射時期において、図３に示す如く、吸気行程噴射の領域Ａは圧縮行程噴射の領域Ｂより低負荷側に設定されている。

また、吸気行程噴射の領域Ａと圧縮行程噴射の領域Ｂとの境界線Ｌは、図３に示す如く、トルクとエンジン回転数との増加に応じて吸気行程噴射の領域Ａが漸次増加する状態となるように変動する関係、あるいは図４に示すが如くエンジン回転数によらず一定のトルクとなる関係を有している。

次に、図１のエンジンの燃料噴射制御装置の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。

前記燃料噴射制御装置２の制御用プログラムがスタート（ステップ１００）すると、
先ず、前記アクセル開度検出手段３４によりアクセルペダル３２のアクセル開度を検出（ステップ１０２）するとともに、前記エンジン回転数検出手段３６によりクランクシャフト１０のエンジン回転数を検出（ステップ１０４）する。

そして、前記トルク量算出手段３８によりアクセル開度検出手段３４によって検出されたアクセル開度からエンジン要求トルク量Ｔｅを算出（ステップ１０６）する。

このエンジン要求トルク量Ｔｅを算出処理（ステップ１０６）の後に、図３に示すマップを参照し、前記噴射時期決定手段４０によりエンジン回転数とエンジン要求トルク量Ｔｅから前記燃料噴射弁２２の噴射時期（「噴射開始時期あるいは噴射終了時期」とも換言できる）を決定する（ステップ１０８）。

また、前記エンジン回転数検出手段３６によるエンジン回転数Ｎｅ及び空気量検出手段、例えば前記流量計１６による前記エンジン４の吸入空気量より前記燃料噴射弁２２の噴射量を算出（ステップ１１０）し、前記燃料噴射弁２２の噴射時間を算出する。

そして、上述した前記燃料噴射弁２２の噴射時期の決定処理（ステップ１０８）及び前記燃料噴射弁２２の噴射量の算出（ステップ１１０）後の前記燃料噴射弁２２の噴射時間を算出処理の各結果を元に燃料噴射弁２２の燃料噴射制御（ステップ１１２）を行う。

制御終了後は、リターン（ステップ１１４）に移行する。

これにより、前記アクセル開度検出手段３４により検出されるアクセル開度からエンジン要求トルク量を算出するトルク量算出手段３８と、エンジン回転数と前記トルク算出手段３８により算出されたエンジン要求トルク量とから構成されるマップにより前記燃料噴射弁２２の噴射時期を決定する噴射時期決定手段４０とを設けることによって、気体燃料エンジンの特性に合った燃料噴射弁２２の噴射時期を選択することができ、低負荷側から高負荷側までの運転領域全体において効率が向上するため、エンジン性能を向上させることが可能である。

また、前記噴射時期決定手段４０により決定される吸気行程噴射と圧縮行程噴射とからなる噴射時期において、吸気行程噴射の領域Ａを圧縮行程噴射の領域Ｂより低負荷側に設定したことにより、吸気行程噴射と圧縮行程噴射とのそれぞれの効率の良い領域を組み合わせた状態となるため、効率を最大限に向上させることが可能である。

図５〜図７はこの発明の第２実施例を示すものである。この第２実施例において、上述第１実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。

上述第１実施例においては、前記噴射時期決定手段により決定される吸気行程噴射と圧縮行程噴射とからなる噴射時期において、図３に示す如く、吸気行程噴射の領域Ａを圧縮行程噴射の領域Ｂより低負荷側に設定したが、この第２実施例の特徴とするところは、前記噴射時期決定手段により決定される噴射時期を、低負荷側から高負荷側に変化するのに従って、吸気行程噴射、圧縮行程噴射、吸気行程噴射及び圧縮行程噴射の順に設定する構成とした点にある。

すなわち、前記噴射時期決定手段により決定される噴射時期を、図５〜図７に示す如く、低負荷側から高負荷側に変化するのに従って、吸気行程噴射の領域Ａ、圧縮行程噴射の領域Ｂ、吸気行程噴射及び圧縮行程噴射の領域Ｃの順に設定するものである。

このとき、吸気行程噴射の領域Ａと圧縮行程噴射の領域Ｂとの第１境界線Ｌ１は、図５及び図６に示す如く、上述第１実施例の境界線Ｌと同様に、トルクとエンジン回転数との増加に応じて吸気行程噴射の領域Ａが漸次増加する状態となるように変動する関係、あるいは図７に示すが如くエンジン回転数によらず一定のトルクとなる関係を有している。

また、圧縮行程噴射の領域Ｂと吸気行程噴射及び圧縮行程噴射の領域Ｃとの第１境界線Ｌ２は、図５〜図７に示す如く、トルクとエンジン回転数との増加に応じて圧縮行程噴射の領域Ｂが漸次減少する状態となるように変動する関係を有している。

さすれば、高負荷時において、圧縮行程噴射のみでは噴射しきれないような燃料噴射弁の性能が低い場合でも、圧縮行程噴射に吸気行程噴射をも加え、設定された噴射量を噴射することが可能となり、実用上有利である。

この発明の第１実施例を示すエンジンの燃料噴射制御装置の制御用フローチャートである。 エンジンの燃料噴射制御装置の概略構成図である。 トルクとエンジン回転数との関係を示すマップである。 トルクとエンジン回転数との関係の他の例を示すマップである。 この発明の第２実施例のトルクとエンジン回転数との関係を示すマップである。 トルクとエンジン回転数との関係の他の第１例を示すマップである。 トルクとエンジン回転数との関係の他の第２例を示すマップである。

符号の説明

２ 燃料噴射制御装置
４ エンジン
６ 燃焼室
８ ピストン
１０ クランクシャフト
１２ 吸気通路
１４ 電子制御スロットル
１６ 流量計
１８ 吸気カムシャフト
２０ 吸気バルブ
２２ 燃料噴射弁
２４ 排気通路
２６ 排気カムシャフト
２８ 排気バルブ
３０ 制御手段（「ＥＣＵ」ともいう）
３２ アクセルペダル
３４ アクセル開度検出手段
３６ エンジン回転数検出手段
３８ トルク量算出手段
４０ 噴射時期決定手段
Ａ 吸気行程噴射の領域
Ｂ 圧縮行程噴射の領域

Claims (3)

1. 気筒内に気体燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えたエンジンの燃料噴射制御装置において、エンジンの吸入空気量を検出可能な空気量検出手段を設け、アクセル開度を検出可能なアクセル開度検出手段を設け、エンジン回転数を検出可能なエンジン回転数検出手段を設け、前記アクセル開度検出手段により検出されるアクセル開度からエンジン要求トルク量を算出するトルク量算出手段を設け、エンジン回転数と前記トルク算出手段により算出されたエンジン要求トルク量とから構成されるマップにより前記燃料噴射弁の噴射時期を決定する噴射時期決定手段を設けたことを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
2. 前記噴射時期決定手段により決定される噴射時期は、吸気行程噴射と圧縮行程噴射とからなり、吸気行程噴射は圧縮行程噴射より低負荷側に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
3. 前記噴射時期決定手段により決定される噴射時期は、低負荷側から高負荷側に変化するのに従って、吸気行程噴射、圧縮行程噴射、吸気行程噴射及び圧縮行程噴射の順に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
   

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