JP2008309076A - エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射制御にスピードデンシティ方式を用いたエンジンの燃料噴射制御装置について、エアクリーナが詰まった場合でも空燃比を良好な状態に維持できるようにする。
【解決手段】検知したエンジン回転速度値と吸気管圧力値から吸入空気量を推定して燃料噴射量を決定するスピードデンシティ方式による燃料噴射制御を行うエンジンの燃料噴射制御装置において、連続的に検知している吸気管圧力平均値と吸気管圧力最低値との吸気管圧力差圧値を算出し、この吸気管圧力差圧値を利用し所定の手順で前記燃料噴射量を補正することによりエアクリーナの詰まりに起因する空燃比のリーン化を防止して制御を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの燃料噴射制御装置に関し、殊に、スピードデンシティ方式による燃料噴射制御を行うエンジンの燃料噴射制御装置に関する。

エンジンの燃料噴射制御において、エアフローセンサで検出した吸入空気量に応じて最適な空燃比を実現するための燃料噴射量を決定する制御方式が普及している。一方、比較的簡易な構成で小型のものが多い汎用エンジンでは、特開昭６０−１５６９４６号公報や特開平５−２４０１０５号公報に記載されているようにエアフローセンサが比較的高価で吸気の抵抗にもなる等の理由から、エンジン回転速度値と吸気管圧力値から吸入空気量を推定して燃料噴射量を決定するスピードデンシティ方式の燃料噴射制御が多用されている。

このような燃料噴射制御方式を用いる汎用エンジンでは、例えば芝刈り機用に使用される場合など、埃や細かいゴミが吸入する空気に混入した状況で使用される場合が多い。そのため、エンジンの吸気管路入口側に設けたエアクリーナに埃やゴミが詰まって、エンジン性能に影響を及ぼすというトラブルが多発する。これは、エアクリーナが詰まることでスロットルバルブ上流で吸気管路が絞られて吸入空気量が減少し、エンジン出力の低下を招くことによるものである。

図１はこのような制御方式による従来のエンジンシステムの配置図を示すものであり、２気筒の汎用エンジンの一方の気筒側のみに吸気管圧力センサ１２が配設されたエンジンシステムにおいて、燃料噴射制御にスピードデンシティ方式を採用している場合、エアクリーナ２が詰まることで同じ吸入空気量でもエアクリーナ２部分の圧力が低くなり、また吸気行程以外の吸入空気圧力も低くなるため、エアクリーナが詰まっていない場合と比べて吸入空気圧力の平均値はより低いものとなる。

そのため、計算される空気密度が小さくなりインジェクタ７，８から噴射する燃料の量が少なく計算される結果、空燃比がリーンになりやすいものとなる。図６は、エアクリーナ入口を人工的に塞いで疑似的にエアクリーナ詰まり時の状態を作成した場合の吸入空気圧と空燃比の関係を示すグラフであるが、エアクリーナの詰まりが進行するに従って空燃比がリーンになることが分かる。
特開昭６０−１５６９４６号公報 特開平５−２４０１０５号公報開

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、燃料噴射制御にスピードデンシティ方式を用いたエンジンの燃料噴射制御装置について、エアクリーナが詰まった場合でも空燃比を良好な状態に維持できるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、検知したエンジン回転速度値と吸気管圧力値から吸入空気量を推定して燃料噴射量を決定するスピードデンシティ方式による燃料噴射制御を行うエンジンの燃料噴射制御装置において、連続的に検知している吸気管圧力平均値と吸気管圧力平最低値との吸気管圧力差圧値を算出し、この吸気管圧力差圧値を利用し所定の手順で前記燃料噴射量を補正することによりエアクリーナの詰まりに起因する空燃比のリーン化を防止して制御を行うこと特徴とする。

エアクリーナの詰まりが進行するに従って吸入空気圧平均値と吸入空気圧最低値との吸入空気圧差圧値が通常時の差よりも小さくなることを利用して、このようにその吸入空気圧差圧値に応じて空燃比を適正化する方向に燃料噴射量を補正する制御としたことで、エアクリーナの詰まりに対応して空燃比の悪化を防止しやすくする。

また、その燃料噴射量の補正は、吸入空気圧平均値と吸入空気圧最低値との吸入空気圧差圧値から所定の手順で補正係数を導き、これを燃料噴射量を実現するための制御値に乗じて行うものとすれば、制御装置の処理負担を過大にすることなくスムースな制御を実現しやすいものとなる。

さらにこの場合、その補正係数は、所望の空燃比を実現するための所定の数式または所定のマップに上述した差の値を適用することにより導出されるものとすれば、予め実験データ等を基に設定しておくことにより比較的簡易な手順で補正係数を確実に導出することができる。

検知した吸気管圧力平均値と吸気管圧力最低値との吸気管圧力差圧値を利用して燃料噴射量を補正するものとした本発明によると、エアクリーナが詰まった場合でも空燃比を良好な状態に維持できるものである。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。尚、本発明において、吸気管圧力平均値と吸気管圧力最低値との吸気管圧力差圧値を用いて燃料噴射量を補正することには、この吸気管圧力差圧値または吸気管圧力差圧値による補正値を用いて算出済みの燃料噴射量を補正することの他、その燃料噴射量を実現するインジェクタ駆動電流を出力するための制御値を補正することも含まれるものとする。

本実施の形態の燃料噴射制御装置は前述の図１に示した従来例と同様に、電子制御ユニット１０を配設したエンジンシステムの配置図を示すものであり、エンジン１は、２気筒の汎用エンジンであり、１つのエアクリーナ２から延出されて分岐した吸気管路５，６が各々気筒３，４に接続されており、一方の気筒４に繋がる吸気管路６には吸気管圧力を検出するための圧力センサ１２が配設され、電子制御ユニット１０に検出信号を連続的に出力するようになっている。

また、エンジン１にはクランクポジションセンサ１３が配設され、エンジン回転速度値を電子制御ユニット１０に連続的に出力するようになっている。この電子制御ユニット１０は、検知した吸気管圧力値とエンジン回転数を用いて吸入空気量を推定し、それを基に所定の手順で最適な空燃比を実現する燃料噴射量を決定してインジェクタ７，８に駆動信号を出力する、いわゆるスピードデンシティ方式による燃料噴射制御を実行するものである。

また、電子制御ユニット１０はハード的には一般的な燃料噴射制御装置と同様の構成であるが、その記憶部に記憶している制御プログラムが実行する燃料噴射制御方法の内容に本発明の特徴部分があるものである。尚、エアクリーナ２には温度センサ１１が配置されて吸気温を検出し、エンジン１側にもエンジン温度１４センサが配設されてエンジン温度を検出するようになっており、電子制御ユニット１０がこれらを検知するようになっている。

このエンジンシステムにおけるエンジン全負負荷時の吸気管圧力の波形図を示す図４のグラフから、エアクリーナ詰まり時には全域で吸気管圧力が低くなる傾向のあることが分かる。通常、吸気管圧力が低くなっている領域が吸気行程と考えられるが、エアクリーナ詰まり時は吸気行程以外の領域も低くなっているため、算出される吸気管圧力平均値は低くなり、吸気管圧力平均値と吸気管圧力最低値との吸気管圧力差圧値が小さくなる傾向がある。

図５は、エアクリーナ詰まり時の吸気管圧力平均値と吸気管圧力最低値の関係を示すグラフである。このグラフより、エアクリーナ２が詰まるに従って吸気管圧力平均値と吸気管圧力最低値との吸気管圧力差圧値は小さくなることが分かる。この特性を利用して、本発明は吸気管圧力平均値と吸気管圧力最低値との吸気管圧力差圧値からエアクリーナ詰まり時の燃料噴射量を補正し、適正な空燃比を実現する燃料噴射制御を実行することを特徴としている。

図２は、本実施の形態の燃料噴射制御装置である電子制御ユニット１０による、エアクリーナ詰まり時における燃料噴射量の補正処理の手順を示すブロック図を示している。

スピードデンシティ方式により燃料噴射量が連続的に算出されている状況において、エアクリーナ詰まりに対応するための燃料噴射量補正処理がスタートすると、検知している吸気管圧力から吸気管圧力平均値Ｐａｖを求め（Ａ１）、吸気管圧力最低値Ｐｕｎを求める（Ａ２）。そして、吸気管圧力平均値Ｐａｖと吸気管圧力最低値Ｐｕｎの差圧値を求め（Ａ３）、この差圧値を用いて所定の手順で詰まり時の補正係数Ｋを導出する（Ａ４）。そして、この補正係数Ｋを用いて燃料噴射量を補正し（Ａ５）、最初に戻る、という制御が実行される。

この詰まり時の補正係数Ｋの導出方法としては、例えば、想定されるエンジンシステムにおいて、実際の実験、或いはコンピュータシミュレーション等により、エアクリーナ２の詰まりの程度に応じて吸気管圧力平均値Ｐａｖと吸気管圧力最低値Ｐｕｎの差圧値において各々実現される空燃比を求め、これを最適な空燃比に修正する係数である補正係数Ｋを導出するための計算式やマップを予め作成ししておけばよい。

この計算式やマップを電子制御ユニット１０の記憶部に記憶させておき、燃料噴射プログラムにこれによる処理を実行するように設定しておくことにより、電子制御ユニット１０に過大な処理負担をかけることなく、スムース且つ確実に補正係数Ｋを導出することができる。尚、例えばその計算式は通常１つの関数となるが、これは実験等で得たデータから最小自乗法等を使用する等して比較的容易に求めることができる。

図３は、エアクリーナ詰まり時において、本実施の形態の燃料噴射制御装置である電子制御ユニット１０と従来例の燃料噴射制御装置の制御結果を比較するための、吸入空気圧の変化に応じた空燃比の変動を示すグラフを示している。グラフから分かるように、従来例による制御方法においてはエアクリーナ２が詰まるに従って空燃比は徐々にリーンになったが、エアクリーナの詰まり補正を行う本実施の形態による制御では、エアクリーンの詰まりが進行した状況（グラフ中左寄り）でもエンジン運転上問題のないレベルで空燃比が安定していることが分かる。

以上、述べたように、燃料噴射制御にスピードデンシティ方式を採用したエンジンの燃料噴射制御装置について、本発明により、エアクリーナが詰まった場合でも良好な状態に空燃比を実現できるようになった。

本発明における実施の形態および従来例に共通したエンジンシステムの配置図。 本実施の形態の燃料噴射制御装置による制御手順を示すフローチャート。 本実施の形態の燃料噴射制御装置と従来例による制御結果を比較するためのグラフ。 正常時とエアクリーナ詰まり時の吸気管圧力の変動状況を比較するためのグラフ。 エアクリーナ詰まり時の詰まりの程度に応じた吸気管圧力の平均値と最低値との差圧値を比較するためのグラフ。 エアクリーナ詰まり時の詰まりの程度に応じた空燃比の変動を示すグラフ。

符号の説明

１ エンジン、２ エアクリーナ、３，４ 気筒、５，６ 吸気管路、７，８ インジェクタ、１０ 電子制御ユニット、１２ 圧力センサ、１３ クランクポジションセンサ

Claims (3)

1. 検知したエンジン回転速度値と吸気管圧力値から吸入空気量を推定して燃料噴射量を決定するスピードデンシティ方式による燃料噴射制御を行うエンジンの燃料噴射制御装置において、連続的に検知している吸気管圧力平均値と吸気管圧力最低値との吸気管圧力差圧値を算出し、この吸気管圧力差圧値を利用し所定の手順で前記燃料噴射量を補正することによりエアクリーナの詰まりに起因する空燃比の変化を防止して制御を行うこと特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
2. 前記燃料噴射量の補正は、前記吸気管圧力差圧値から所定の手順で補正係数を導き、該補正係数を、前記燃料噴射量を実現するための制御値に乗じることを行うことを特徴とする請求項１に記載したエンジンの燃料噴射制御装置。
3. 前記補正係数は、所望の空燃比を実現するための所定の数式または所定のマップに前記吸気管圧力差圧値を適用することにより導出されることを特徴とする請求項２に記載したエンジンの燃料噴射制御装置。
   

Images