JP2009185790A - 燃料流量算出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費計算の根拠となるインジェクタの燃料流量の算出誤差を低減する。
【解決手段】吸気管圧力を取得する吸気管圧力取得部１０１と、吸気管圧力取得部１０１が取得した吸気管圧力からインジェクタ６近傍に至る経路２における圧力損失分の補正値を減算して得られるインジェクタ６近傍の吸気圧力、基準燃圧及び基準流量を基にインジェクタ６の燃料流量を算出する燃料流量算出部１０２とを具備する燃料流量算出装置を構成した。補正値は、吸気管圧力が低くなるほど高く設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料を噴射するインジェクタの燃料流量を算出する装置に関する。

近時の自動車には燃費を推計する燃費計の機能が実装されており、現在の走行状況における燃費がどれくらいであるのかをコクピットに表示して運転者に教示することができる（例えば、下記特許文献を参照）。
特開２００４−０４５１８０号公報

燃費を推計するためには、燃料消費量を知得する必要がある。気筒毎にインジェクタを備えたエンジンを搭載し、インジェクタに導く燃料の圧力を大気圧に対して一定の差圧に調節するプレッシャレギュレータを付設し、吸気管圧力に応じた燃料噴射制御を行う自動車では、
実燃圧［ｋＰａ］＝基準レギュレート燃圧［ｋＰａ］＋（大気圧［ｋＰａ］−吸気管圧力［ｋＰａ］）
インジェクタの燃料流量［ｃｍ³／ｍｉｎ］＝基準流量［ｃｍ³／ｍｉｎ］×√（実燃圧［ｋＰａ］／基準燃圧［ｋＰａ］）
燃料消費量［ｃｍ³／ｍｉｎ］＝インジェクタの燃料流量［ｃｍ³／ｍｉｎ］×噴射時間［ｍｓ］×エンジン回転数［ｒｐｍ］×気筒数／（２×６０×１０００）
という関係式が成立する。ここで、基準レギュレート燃圧は、レギュレータの設定基準値である。基準流量及び基準燃圧はインジェクタそのものの設計値（図面値）であり、基準燃圧条件で測定すると基準流量が流れるという意味である。基準レギュレート燃圧は、インジェクタの基準燃圧に等しいこともあれば、異なる（即ち、基準燃圧とは異なる燃圧に調圧するレギュレータを用いている）こともある。因みに、燃料消費量の算出式の右辺における除算項「／２」は、４ストロークエンジンにおける燃料噴射が二回転に一度であることによる。除算項「／（６０×１０００）」は、単位の整合をとるものである。

しかしながら、上式に則して燃料流量、燃料消費量を算出し燃費を推計すると、誤差を生ずることがあった。

本発明は、インジェクタの燃料流量の算出誤差を低減することを所期の目的としている。

本発明では、吸気管圧力を取得する吸気管圧力取得部と、前記吸気管圧力取得部が取得した吸気管圧力からインジェクタ近傍に至る経路における圧力損失分の補正値を減算して得られるインジェクタ近傍の吸気圧力、予め与えられる基準燃圧（レギュレータの設定基準値とインジェクタの基準燃圧とが相異する場合、その双方を含む）、及び予め与えられる基準流量を基にインジェクタの燃料流量を算出する燃料流量算出部とを具備する燃料流量算出装置を構成した。

一般に、吸気管圧力は、サージタンクに配設した圧力センサを介して検出している。サージタンクとインジェクタとは距離が離れており、サージタンクを出た吸気がインジェクタ近傍に導かれる過程で圧力損失が発生する。つまり、圧力センサで検出される吸気管圧力と、インジェクタ近傍における実際の吸気圧力との間にはずれが存在する。このずれが、インジェクタの燃料流量の算出誤差の大きな原因となっていた。本発明は、以上の問題点に初めて着目してなされたものであり、インジェクタ近傍に至る経路における圧力損失を加味することによって実燃圧、ひいてはインジェクタの燃料流量の算出の精度を高めている。

吸気の圧力損失は吸気管圧力に依存する。故に、前記吸気管圧力が低くなるほど、前記補正値を高く設定することが望ましい。

本発明によれば、インジェクタの燃料流量の算出誤差を低減することができる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、エンジン０制御系の概要を示す。エンジン０は、例えば自動車用の４気筒エンジンであり、そのシリンダヘッドに形成した吸気ポートにインテークマニホルド２を連接している。インテークマニホルド２は、サージタンク３に連通する。サージタンク３の上流にはスロットルバルブ４を、スロットルバルブ４の上流にはエアクリーナ５を設けており、エアクリーナ５を通して吸引した空気をサージタンク３及びインテークマニホルド２を経由してエンジン０の燃焼室に供給する。

燃料を噴射するインジェクタ６は、インテークマニホルド２における吸気ポートの直近箇所に配する。インジェクタ６は、エンジン０の各気筒毎に存在している。インジェクタ６に供給する燃料の圧力は、図示しないプレッシャレギュレータによって、大気圧に対し一定に保ってある。

エンジン０の制御を司る電子制御装置１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭまたはフラッシュメモリ、入力インタフェース及び出力インタフェース等を備えたマイクロコンピュータである。入力インタフェースには、スロットルバルブ４の開度を検出する開度センサ８から出力される開度信号ａ、スロットルバルブ４下流の吸気管圧力としてサージタンク３内の圧力を検出する圧力センサ９から出力される圧力信号ｂ、サージタンク３内の吸気温を検出する温度センサ１０から出力される吸気温信号ｃ、エンジン０の回転を検出する回転センサ１１から出力される気筒判別信号ｄ、クランク角度基準位置信号ｅ及びエンジン回転数信号ｆ、エンジン０の冷却水温を検出する水温センサ１２から出力される水温信号ｇ、車速を検出する車速センサ１３から出力される車速信号ｈ等がそれぞれ入力される。出力インタフェースからは、各気筒のインジェクタ６を開弁する燃料噴射信号ｉ、各気筒のイグニッションコイル７に点火用の高電圧を誘起する点火信号ｊ等が出力される。ＲＯＭまたはフラッシュメモリには、実行されるべきプログラムが格納されており、プログラム実行に際してＲＡＭへ読み込まれ、ＣＰＵにて解読される。しかして、電子制御装置１は、各種センサからの信号を参照して燃料噴射制御、点火時期制御等を実施する。

本実施形態の燃料流量算出装置は、前記電子制御装置１を主体とする。電子制御装置１は、プログラムに従いハードウェア資源を作動して、図２に示す吸気管圧力取得部１０１及び燃料流量算出部１０２としての機能を発揮する。吸気管圧力取得部１０１は、圧力センサ９から出力される圧力信号ｂを参照して吸気管圧力を取得する。そして、燃料流量算出部１０２は、取得した吸気管圧力からサージタンク３〜インジェクタ６近傍間の経路、換言すればインテークマニホルド２における圧力損失分の補正値を減算して得られるインジェクタ６近傍の吸気圧力を基に、実燃圧、燃料流量（基準時間当たりの体積）、燃料消費量（基準時間当たりの体積）等の算出を行う。算出した実燃圧、燃料流量、燃料消費量等の値は、ＲＡＭまたはフラッシュメモリの記憶領域に記憶する。

圧力損失の補正を加味した関係式は、下記の通りとなる。
インジェクタ６近傍の吸気圧力［ｋＰａ］＝吸気管圧力［ｋＰａ］−補正値［ｋＰａ］
実燃圧［ｋＰａ］＝基準レギュレート燃圧［ｋＰａ］＋（大気圧［ｋＰａ］−インジェクタ６近傍の吸気圧力［ｋＰａ］）
インジェクタ６の燃料流量［ｃｍ³／ｍｉｎ］＝基準流量［ｃｍ³／ｍｉｎ］×√（実燃圧［ｋＰａ］／基準燃圧［ｋＰａ］）
燃料消費量［ｃｍ³／ｍｉｎ］＝インジェクタ６の燃料流量［ｃｍ³／ｍｉｎ］×噴射時間［ｍｓ］×エンジン回転数［ｒｐｍ］×定数
単位は一例である。基準レギュレート燃圧、基準流量、基準燃圧は、予め与えられる値である。基準レギュレート燃圧は、レギュレータの設定基準値である。基準流量及び基準燃圧はインジェクタ６そのものの設計値（図面値）であり、基準燃圧条件で測定すると基準流量が流れるという意味である。基準レギュレート燃圧は、インジェクタの基準燃圧に等しいこともあれば、異なる（即ち、基準燃圧とは異なる燃圧に調圧するレギュレータを用いている）こともある。また、燃料消費量の算出式の右辺における定数は、エンジン一回転当たりの燃料噴射回数及び単位整合の必要性に応じた値である。例えば、４ストロークエンジンであれば、定数＝１／（２×６０×１０００）となる。電子制御装置１は、上記の基準レギュレート燃圧、基準流量、基準燃圧、定数の値をＲＯＭまたはフラッシュメモリに記憶し、燃料流量等の算出の際にこれを読み出して用いる。

補正値に関して詳述する。図３に示すプロットは、圧力センサ９で取得される吸気管圧力と、その吸気管圧力とインジェクタ６近傍での吸気圧力との誤差との相関を実験的に調査した結果である。明らかに、吸気管圧力が低いほど誤差が大きく、吸気管圧力が高いほど誤差が小さくなる傾向にある。この誤差は、エンジン０の充填効率に依存すると考えられる。電子制御装置１は、吸気管圧力、吸気管負圧（大気圧と吸気管圧力との差）または負荷率（大気圧と吸気管圧力との比）に対して設定するべき補正値を規定するテーブル情報をＲＯＭまたはフラッシュメモリに記憶しており、燃料流量等の算出の際にこれを読み出し、そのときの吸気管圧力、吸気管負圧または負荷率に応じた補正値を設定して演算を行う。この補正値は、吸気管圧力が低くなるほど高く設定するものとする。

さらに、電子制御装置１は、車速センサ１３から出力される車速信号ｈを参照して走行距離を計数し、ＲＡＭまたはフラッシュメモリの記憶領域に記憶する。その上で、燃料消費量及び走行距離から燃費の推計値を演算する。推計した燃費は、例えばメータないしディスプレイに表示出力する。

本実施形態によれば、吸気管圧力を取得する吸気管圧力取得部１０１と、前記吸気管圧力取得部１０１が取得した吸気管圧力からインジェクタ６近傍に至る経路２における圧力損失分の補正値を減算して得られるインジェクタ６近傍の吸気圧力、予め与えられる基準燃圧（レギュレータの設定基準値とインジェクタの基準燃圧とが相異する場合、その双方を含む）、及び予め与えられる基準流量を基にインジェクタ６の燃料流量を算出する燃料流量算出部１０２とを具備する燃料流量算出装置を構成したため、圧力センサ９の所在するサージタンク３からインジェクタ６近傍に至る経路における圧力損失を加味して実燃圧、ひいてはインジェクタ６の燃料流量を精度よく算出できる。また、適切な燃料消費量（インジェクタ６の開弁時間）を知得することもできるので、燃費の向上及び排ガス悪化の抑止にも効果を期待できる。

前記補正値を、前記吸気管圧力が低くなるほど高く設定するようにすれば、誤差を十分に低減することができる。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、吸気管圧力取得部１０１は圧力センサ９を介して吸気管圧力を取得するものとしていたが、吸気量を検出する吸気量センサを設けてある場合、吸気量及びエンジン回転数を基に公知の手法に則して吸気管圧力を推定することで、吸気管圧力を得ることができる。

また、上記実施形態では、吸気管圧力、吸気管負圧または負荷率に応じて補正値を設定していたが、エンジン回転数から圧力損失を推定することも可能であるので、エンジン回転数に応じて補正値を設定するようにしても構わない。

その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の一実施形態に係るエンジンの制御系の概要を示す図。 同実施形態の燃料流量算出装置の機能ブロック図。 吸気管圧力と誤差との相関を示すグラフ。

符号の説明

１０１…吸気管圧力取得部
１０２…燃料流量算出部
２…インジェクタ近傍に至る経路（インテークマニホルド）
３…サージタンク
６…インジェクタ
９…圧力センサ

Claims (2)

1. インジェクタの燃料流量を算出するものであって、
   吸気管圧力を取得する吸気管圧力取得部と、
   前記吸気管圧力取得部が取得した吸気管圧力からインジェクタ近傍に至る経路における圧力損失分の補正値を減算して得られるインジェクタ近傍の吸気圧力、予め与えられる基準燃圧、及び予め与えられる基準流量を基にインジェクタの燃料流量を算出する燃料流量算出部と
   を具備する燃料流量算出装置。
2. 前記吸気管圧力が低くなるほど前記補正値を高く設定する請求項１記載の燃料流量算出装置。

Images