JP2005264782A - 内燃機関の燃料供給制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 機関の高回転領域で、低負荷域から急加速されることがあっても、要求される燃料量を１サイクル毎に確実に供給することができる内燃機関の燃料供給制御装置を提供する。
【解決手段】 機関負荷・機関回転速度に応じて目標燃圧を設定する構成において、所定回転速度以上の高回転領域では、高負荷状態に適合する比較的高い目標燃圧を負荷条件とは無関係に一律に設定する。これにより、噴射可能時間が短くなる高回転域において低負荷から高負荷に急加速されたとしても、予め高負荷に適合する燃圧に制御されているので、目標燃圧からの落ち込みを小さくでき、以って、噴射時間を過剰に長くすることなく、要求燃料量を噴射させることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、機関回転速度及び機関負荷に応じた目標燃圧になるように燃料ポンプを駆動制御する内燃機関の燃料供給制御装置に関する。

特許文献１には、燃料タンク内の燃料を、燃料ポンプによって吸引・吐出させて機関に供給するシステムにおいて、スロットル開度，機関回転速度，吸気圧等に基づいて目標燃圧を設定し、該目標燃圧に応じて前記燃料ポンプの駆動電圧を制御する構成の燃料供給制御装置が開示されている。
特開平１０−１４１１１６号公報

ところで、機関が低負荷から急加速されて高負荷に変化すると、機関の燃料消費量が急増する一方、目標燃圧がステップ的に増大変化することになるが、吐出量制御の遅れ、燃料ポンプの応答遅れ、更に、燃料の輸送遅れなどによって、実際の燃圧が一時的に減少変化してから、増大された目標燃圧に向けて増大変化し始めることがあった。
目標燃圧に実際の燃圧が一致しない場合であっても、実際の燃圧に応じて燃料噴射パルス幅を補正することで、要求燃料量の噴射に必要なだけの噴射時間に設定させることができる。

しかし、上記のように、目標燃圧の増大変化に対して実際の燃圧が一時的にでも低下することがあると、変化後の目標燃圧に対する実際の燃圧の差が大きく、係る低い燃圧の状態で要求燃料量を噴射させるためには噴射時間を大幅に長くする必要が生じる。
一方、１サイクルにおいて機関に燃料を供給できる時間は、回転速度が高いほど短くなるので、高回転時に低負荷から高負荷への急加速が行なわれるときに、燃圧が目標に対して大幅に低いことを補償すべく噴射時間を長くすると、噴射時間が機関に燃料を供給できる時間よりも長くなってしまうことがあった。

噴射時間が機関に燃料を供給できる時間よりも長くなると、前記噴射時間だけ燃料噴射弁を開弁駆動したとしても、要求燃料量を所定タイミングで機関に供給することができなくなり、これにより失火が発生したり、触媒や排気に悪影響を与えたりするという問題が発生する。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、機関の高回転領域で、低負荷域から高負荷域へ急加速されることがあっても、要求される燃料量を１サイクル毎に確実に供給することができる内燃機関の燃料供給制御装置を提供することを目的とする。

そのため請求項１記載の発明は、機関回転速度及び機関負荷に応じた目標燃圧になるように燃料ポンプを駆動制御する構成であって、所定の機関回転速度以上の運転領域において、前記目標燃圧が、機関負荷の変化に対して一定となるように設定される構成とした。
かかる構成によると、機関負荷及び機関回転速度に応じて目標燃圧を設定する構成において、機関回転速度が高くなると、機関負荷の変化に対して目標燃圧が変化しなくなり、結果、高回転域での急加速に伴う目標燃圧のステップ変化がなくなる。

従って、負荷の増大変化に伴って燃料消費量が増え、これによって燃圧の一時的な低下が発生する場合であっても、それは、そのときの目標燃圧からの一時的な低下であって、目標燃圧に対して実際の燃圧が大きな偏差を生じることがないから、低負荷域から急加速されても要求される燃料量を機関に供給させることができる。
請求項２記載の発明では、前記一定の目標燃圧を、機関の高負荷状態に適合された目標燃圧とする構成とした。

かかる構成によると、機関回転速度が所定以上の領域では、低負荷状態であっても高負荷状態に適合された目標燃圧に設定されるから、低負荷状態から予め高負荷状態に適合する燃圧に制御されていることになる。
従って、低負荷状態から急加速されて高負荷状態になっても、高負荷状態での要求燃料量を１サイクル毎に機関に供給させることが可能である。

請求項３記載の発明では、機関回転速度及び機関負荷に応じた目標燃圧になるように燃料ポンプを駆動制御する構成であって、機関負荷が所定以上である運転領域及び機関回転速度が所定速度以上である運転領域について、同一の目標燃圧を設定する構成とした。
かかる構成によると、機関負荷が所定負荷以上である運転領域に適合する目標燃圧がそのまま、機関回転速度が所定速度以上である運転領域について機関負荷条件を問わずに適用されることになる。

従って、機関回転速度が所定速度以上である運転領域において、低負荷から急加速されて高負荷状態になったときに、予め高負荷状態に適合する燃圧に制御されており、高負荷状態に適合する燃圧へステップ応答させる必要がないから、応答遅れによって高負荷状態に適合する燃圧よりも大幅に低い燃圧になってしまうことがなく、高負荷状態での要求燃料量を１サイクル毎に機関に供給させることが可能である。

図１は、実施形態における内燃機関の燃料供給制御装置のシステム構成図である。
この図１において、燃料タンク１には燃料ポンプ２が内蔵され、該燃料ポンプ２は、燃料タンク１内の燃料を吸い込んで加圧し、燃料配管３及び燃料ギャラリ４を介して、内燃機関の気筒毎に設けられる燃料噴射弁５ａ〜５ｄに燃料を供給する。
前記燃料噴射弁５ａ〜５ｄは、噴射パルス信号によって間欠的に開弁駆動され、その開弁時間によって噴射量が制御される噴射弁であり、機関の吸気ポートに燃料を噴射する構成の他、燃焼室内に直接燃料を噴射する構成であっても良い。

マイクロコンピュータを含んで構成されるコントロールユニット６は、前記燃料ポンプ２の印加電圧（吐出量）を制御すると共に、前記燃料噴射弁５ａ〜５ｄの噴射時間・噴射タイミングを制御する。
前記コントロールユニット６には、前記燃料ギャラリ４内における燃料の圧力を検出する燃圧センサ７，内燃機関の負荷を検出する負荷センサ８，内燃機関の回転速度を検出する回転センサ９等からの検出信号が入力される。

尚、前記負荷センサ８が検出する機関負荷は、機関の吸入空気量，スロットルバルブ開度，吸気圧などで代表される。
図２のフローチャートは、前記コントロールユニット６による燃圧制御及び燃料噴射制御の様子を示すものである。
ステップＳ１では、前記負荷センサ８，回転センサ９で検出された機関負荷及び機関回転速度を読み込む。

ステップＳ２では、機関負荷及び機関回転速度をパラメータとして目標燃圧を予め記憶するマップを参照して、ステップＳ１で読み込んだ機関負荷及び機関回転速度に対応する目標燃圧を設定する。
前記目標燃圧のマップでは、機関負荷が所定負荷以上である領域及び機関回転速度が所定速度以上である領域において、目標燃圧が同一のＰ１に設定され、それ以外の領域では目標燃圧が前記Ｐ１よりも低いＰ２に設定されるようになっている。

機関回転速度が高くなると、１サイクルの間に燃料を供給し得る時間がそれだけ短くなり、また、負荷が高くなるほど要求燃料量が多くなるので、高負荷，高回転域では、単位時間当たりの噴射量を多くするために燃圧を高くする要求がある。
一方、高回転域であっても、低負荷状態であれば要求燃料量が少ないので、要求燃料量を１サイクル毎に供給するための燃圧としては、高負荷状態と同程度の高い燃圧は要求されないことになる。

しかし、本実施形態では、機関回転速度が所定速度以上の高回転域では、機関負荷の大小とは無関係に（アイドルから全負荷状態までの全域について）、目標燃圧が高負荷・高回転状態に適合するＰ１に設定されるようにしてある。
尚、高負荷・高回転状態に適合するＰ１とは、１サイクル間において燃料を機関に供給し得る時間内で、要求燃料量を機関に供給させることが可能な燃圧に余裕分を付加した燃圧である。

係る構成によると、低負荷状態であっても機関回転速度が所定速度以上になると、高負荷・高回転状態に適合するＰ１に設定されるから、この状態から機関負荷が急増して高負荷状態となったとき、燃料消費量の急増によって一時的に燃圧が低下することがあったとしても、高負荷・高回転状態に適合するＰ１の近傍での変動となるので、噴射時間の修正によって要求噴射量を機関に供給させることができる（図３参照）。

従って、高回転領域で低負荷から高負荷へ急加速されても、高負荷域で要求される燃料量を、１サイクル中に機関に供給させることができ、以って、燃料不足による失火や排気性状の悪化を防止できる。
一方、高回転域で機関負荷の増大に応じて目標燃圧をステップ的に増大させる構成とした場合には、図４に示すように、各種の遅れ要因によって実際の燃圧が低負荷状態に適合する目標燃圧から更に低下した後、切り換え後の燃圧に向けて実際の燃圧が増大変化することになる。

従って、前記燃圧が一時的に低下するときに目標燃圧との間に大きな差が生じ、要求燃料量を噴射させるのに必要とされる時間が、１サイクルにおいて機関に燃料を供給できる時間を超えてしまい、実際には要求燃料量を機関に供給させることができなくなる可能性がある。
尚、機関負荷が所定負荷未満であってかつ機関回転速度が所定速度未満である領域において、目標燃圧を複数段階に切り換え設定させても良い。

ステップＳ２で目標燃圧を設定すると、ステップＳ３では、前記燃圧センサ７で検出される実際の燃圧が前記目標燃圧に一致するように燃料ポンプ２の印加電圧をフィードバック制御する。
また、ステップＳ４では、基準燃圧に基づき演算された要求燃料量に対応する燃料噴射パルス幅を、前記燃圧センサ７で検出される実際の燃圧に基づいて補正して、最終的な噴射パルス幅を設定する。

これにより、目標燃圧に実際の燃圧が一致していない場合であっても、前記最終的な噴射パルス幅だけ燃料噴射弁５ａ〜５ｄを開弁駆動することで、機関の要求燃料量を噴射させることができる。
また、燃料を噴射させることができる時間が短くなる高回転領域において低負荷から高負荷に急加速される場合には、低負荷状態から予め高負荷での燃料噴射に対応した高い燃圧に設定されるから、燃圧が一時的に低下するとしても、それが高負荷での燃料噴射に対応した高い燃圧からの低下であるから、噴射パルス幅を大きく補正する必要がなく、機関に燃料を供給できる時間内で、要求燃料量を噴射させることができる。

ステップＳ５では、前記最終的な噴射パルス幅の噴射パルス信号を、各気筒における噴射タイミングに合わせて出力する。
尚、燃料ポンプ２を制御するコントロールユニットと、燃料噴射弁５ａ〜５ｄを制御するコントロールユニットとを個別に設ける構成としても良い。
また、燃料ポンプ２は、燃料タンク１に内蔵される構成に限定されるものではない。

ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給制御装置において、
実際の燃圧に応じて燃料噴射弁の噴射パルス幅を補正することを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置。

かかる構成によると、高回転領域で低負荷から高負荷されたときに、予め高負荷に対応する目標燃圧に設定され、然も、一時的な燃圧の低下に対しては、噴射パルス幅の補正を行なうので、急加速時であっても１サイクル毎に要求燃料量を噴射させることができ、以って、失火の発生等を未然に防止できる。

実施形態における燃料供給制御装置のシステム構成図。 実施形態における燃圧制御及び噴射パルス幅制御を示すフローチャート。 実施形態における燃圧変化の特性を示すタイムチャート。 負荷変化に対して目標燃圧をステップ変化させた場合の燃圧変化の特性を示すタイムチャート。

符号の説明

１…燃料タンク、２…燃料ポンプ、３…燃料配管、４…燃料ギャラリ、５ａ〜５ｄ…燃料噴射弁、６…コントロールユニット、７…燃圧センサ、８…負荷センサ、９…回転センサ

Claims (3)

1. 機関回転速度及び機関負荷に応じた目標燃圧になるように燃料ポンプを駆動制御する内燃機関の燃料供給制御装置において、
   所定の機関回転速度以上の運転領域において、前記目標燃圧が、機関負荷の変化に対して一定となるように設定されることを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置。
2. 前記一定の目標燃圧が、機関の高負荷状態に適合された目標燃圧であることを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置。
3. 機関回転速度及び機関負荷に応じた目標燃圧になるように燃料ポンプを駆動制御する内燃機関の燃料供給制御装置において、
   機関負荷が所定負荷以上である運転領域及び機関回転速度が所定速度以上である運転領域について、同一の目標燃圧を設定することを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置。

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