JP2012077718A - 内燃機関の始動噴射量制御方法及び燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジン1の検出された回転数と冷却水温とを入力パラメータとして、始動噴射量マップ25から求められた始動噴射量を、エンジン1の回転数の上昇時間に応じて定められる回転上昇時間補正係数を用いて補正し、その補正後の始動噴射量により始動噴射制御を行う(S110〜S116)一方、補正後の始動噴射量を学習値として始動噴射量マップ25の更新を行い(S118)、エンジン1の始動状態に応じた適切な始動噴射量の制御を可能に構成されたものとなっている。
【選択図】図2
Description
例えば、始動性向上を図るため、ディーゼルエンジンの始動時間から始動性の良否を判定し、始動性の劣化の程度に応じて再始動の際の燃料噴射量の増量を行うようにしたものなどが提案されている(例えば、特許文献1等参照)。
一方、燃料噴射量制御において、燃料噴射量は、標準的なエンジンの動作時における燃料噴射量のデータを取得し、それを基準データとして記憶し、上述のようなパラメータを指標として、その時々の必要とされる燃料噴射量の設定を行うのが一般的であるが、個々のエンジンの動作特性にはばらつきが予想外となる場合や、また、車両全体の動作特性が予想範囲を超える場合もあり得、そのような場合には、適切な燃料噴射量が得られず、特に、エンジンの始動性の悪化を招くという問題もある。
内燃機関の始動時における目標の燃料噴射量である始動噴射量が、少なくとも前記内燃機関の回転数と前記内燃機関の冷却水温とに基づいて求められ、前記内燃機関に対する燃料噴射が前記始動噴射量となるようフィードバック制御による始動噴射制御が可能に構成されてなる燃料噴射制御装置における前記始動噴射量を補正制御する始動噴射量制御方法であって、
検出された前記内燃機関の回転数と前記内燃機関の冷却水温とを入力パラメータとして、所定の始動噴射量マップから求められた始動噴射量を、前記内燃機関の回転数の上昇時間に応じて定められる補正係数を用いて補正し、当該補正後の始動噴射量により始動噴射制御を行い、
前記所定の始動噴射量マップは、内燃機関の回転数と前記内燃機関の冷却水温とを入力パラメータとして、予め定められた標準の内燃機関における始動噴射量を取り出し可能に設定され、
前記補正係数は、前記標準の内燃機関の所定の回転数範囲における回転数の上昇時間である基準回転上昇時間に対する、前記内燃機関の所定の回転数範囲における実際の回転数の上昇時間である回転上昇時間の割合として求められるよう構成されてなるものである。
また、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る燃料噴射制御装置は、
内燃機関の始動時における目標の燃料噴射量である始動噴射量を、少なくとも前記内燃機関の回転数と前記内燃機関の冷却水温とに基づいて求め、前記内燃機関に対する燃料噴射が前記始動噴射量となるようフィードバック制御による始動噴射制御の実行可能に構成されてなる電子制御ユニットが設けられてなる燃料噴射制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
検出された前記内燃機関の回転数と前記内燃機関の冷却水温とを入力パラメータとして、所定の始動噴射量マップから求められた始動噴射量を、前記内燃機関の回転数の上昇時間に応じて定められる補正係数を用いて補正し、当該補正後の始動噴射量により始動噴射制御を行い、
前記所定の始動噴射量マップは、内燃機関の回転数と前記内燃機関の冷却水温とを入力パラメータとして、予め定められた標準の内燃機関における始動噴射量を取り出し可能に設定され、
前記補正係数は、前記標準の内燃機関の所定の回転数範囲における回転数の上昇時間である基準回転上昇時間に対する、前記内燃機関の所定の回転数範囲における実際の回転数の上昇時間である回転上昇時間の割合として求められるよう構成されてなるものである。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における燃料噴射制御装置の構成例について、図1を参照しつつ説明する。
この燃料噴射制御装置は、例えば、内燃機関としてのディーゼルエンジン(以下「エンジン」と称する)1を用いてなる四輪車両などにおいて実現されるもので、電子制御ユニット(図1においては「ECU」と表記)2と、燃料噴射装置3とを主たる構成要素として構成されたものとなっている。
かかる電子制御ユニット2は、例えば、公知・周知の構成を有してなるマイクロコンピュータ(図示せず)を中心に、RAMやROM等の記憶素子(図示せず)を備えると共に、入力インターフェイス回路(図示せず)や出力インターフェイス回路(図示せず)を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
なお、燃料噴射弁4は、通常、気筒数に応じて複数設けられるものであるが、図1においては一つの燃料噴射弁4に代表させて図示したものとなっている。
まず、本発明の実施の形態における内燃機関の始動噴射量制御について概括的に説明すれば、この始動噴射量制御は、エンジン1の回転数とエンジン冷却水温とを入力パラメータとして、予め定められた始動噴射量マップから求められる標準的なエンジンを基にした始動時の燃料噴射量(以下「始動噴射量」と称する)を、実際のエンジン1の動作特性に対応した補正係数(以下「回転上昇時間補正係数」と称する)によって補正し、その補正結果をエンジン始動時における始動噴射量として燃料噴射制御を行うようにしたものである。ここで、始動噴射量マップは、標準的なエンジンにおける種々のエンジン回転数とエンジン冷却水温の組合せに対する好適な始動噴射量を、エンジン回転数とエンジン冷却水温を入力パラメータとして求められるようにマップ化したものである(詳細は後述)。
電子制御ユニット2により処理が開始されると、最初に、燃料噴射制御が始動モードか否かが判定されることとなる(図2のステップS102参照)。
燃料噴射制御自体は、電子制御ユニット2を用いて従来から行われている制御の一つで、その制御状態は、エンジン1の始動の確実、安定性の確保等を考慮して行われる始動モードと、正常に始動された後の通常運転モードの2つに大別されるようになっており、本発明の実施の形態における始動噴射量制御処理は、特に、始動モードで実行されるに適したものであるので、燃料噴射制御が始動モードにあるか否かが判定されることとなる。
なお、始動モードは、概ねクランキングが開始されてからエンジン1のエンジン回転数がアイドル回転数に至るまでの間に行われる燃料噴射制御である。
エンジン1が始動された直後における始動噴射量の算出は、後述する回転上昇時間補正係数を加味したものではなく、従来と同一の処理に基づくものである。すなわち、このステップS104において、始動噴射量の算出は、電子制御ユニット2に予め記憶された始動噴射量マップ25(図3、及び、図6参照)を用いて、この時点における実際のエンジン回転数とエンジン冷却水温(エンジン水温)とから、これらの2つのパラメータの組合せに対応する始動噴射量が読み出されることで行われるものとなっている。
通常、中央品などと称される標準的な特性を有するエンジンを搭載した同型の車両において取得されたエンジン回転数とエンジン冷却水温の種々の組合せに対する始動噴射量が初期値としてマップ化されたものが、始動噴射量マップ25として、電子制御ユニット2に記憶され、車両がユーザにより初めて駆動開始された後、後述するように学習処理によって、エンジン1の実際の始動状況に応じて得られた補正始動噴射量に更新されるようになっている。
次いで、電子制御ユニット2により、後述する回転上昇時間学習マップ(図3、図6においては「MAP1 回転上昇時間学習MAP」と表記)21の学習値の更新が可能か否かを判定する条件である学習許可条件が満足されているか否かが判定されることとなる(図2のステップS108参照)。
すなわち、本発明の実施の形態においては、バッテリ電圧が所定電圧を超えていること、外気温が所定温度を下回っていること、及び、大気圧が所定気圧を超えていることの3つの条件が成立した場合に、学習許可条件が満足されたとしている。
ここで、上述の所定電圧値、所定温度、及び、所定気圧は、個々の車両の具体的な諸条件に応じて、試験やシミューレション結果等に基づいて、適切な値が設定されるべきものである。本発明の実施の形態においては、所定電圧として12000mv、所定温度として35degC、所定気圧として860hPaが、それぞれ設定されたものとなっている(図3参照)。
なお、学習許可条件に、上述の3つの要素を用いたのは、エンジン1の始動特性に、特に大きな影響を与える要因と考えられるからである。
すなわち、次述する回転上昇時間学習マップ21に学習値として書き込まれる始動時におけるエンジン回転数の上昇時間の算出(エンジン回転上昇時間計算)が行われることとなる。
ここで、まず、回転上昇時間学習マップ21は、エンジン1が直近に停止されてから今回の始動時までのエンジン1の停止時間(以下「エンジン停止時間」と称する)と、水温センサ14によって検出されたエンジン冷却水温の種々の組合せに対するエンジン回転数の上昇時間が読み出し可能に構成されたものである(図3、図6参照)。
本発明の実施の形態においては、電子制御ユニット2によるいわゆる計時ソフトウェアの実行により、回転センサ12により検出されたエンジン回転数が計測開始回転数Naを超え、計測終了回転数Nbに至るまでの時間が計測され、その計測結果が回転上昇時間t1とされる。
そして、上述のようにして算出された回転上昇時間t1は、学習値として回転上昇時間学習マップ21に書き込まれることとなる(図2のステップS112、及び、図3参照)。
なお、計測開始回転数Na、計測終了回転数Nbは、任意に設定されるべきものであるが、本発明の実施の形態においては、大凡、エンジン1が始動されて、暫く比較的緩慢な変化率で上昇した後、アイドル回転数付近の回転数に向かって回転数が急激に上昇変化する範囲に設定されたものとなっている(図4参照)。
すなわち、計測開始回転数Naは、エンジン1が始動されて、暫く比較的緩慢な変化率で上昇した後の急激な回転数の上昇が始まる付近の回転数であり、計測終了回転数Nbは、急激な回転数の上昇からアイドル回転数領域へ移行する付近の回転数である。
回転上昇時間補正係数は、先にステップS104で算出された始動噴射量の補正処理に用いられる係数であり(詳細は後述)、その算出には、回転上昇時間学習マップ21と、基準回転上昇時間マップ22とが用いられるものとなっている(図3、図6参照)。
まず、基準回転上昇時間マップ(図3、図6においては「MAP2 基準回転上昇時間MAP」と表記)22は、エンジン停止時間とエンジン冷却水温を入力パラメータとして、基準(又は標準)となるエンジンにおける回転上昇時間(以下「基準回転上昇時間」と称する)を求めることができるよう構成されたマップであり、その基本構成は、先の回転上昇時間学習マップ21と同様のものである。
基準回転上昇時間t2は、標準とされた車両において、始動時におけるエンジン回転数が計測開始回転数Naを超え、計測終了回転数Nbに至るまでの時間として計測されたものである。
図5には、標準とされた車両におけるエンジンの始動時からの経過時間とエンジン回転数の変化例が示されており、回転上昇時間t2が上述のように、計測開始回転数Naを超え、計測終了回転数Nbに至るまでの時間として計測されたものであることが示されている。なお、図5において、横軸はエンジン始動からの経過時間を、縦軸はエンジン回転数を、それぞれ示している。
なお、計測開始回転数Na、及び、計測終了回転数Nbは、先の回転上昇時間t1を得る場合に用いられた基準と同じものである。
すなわち、補正始動噴射量は、先にステップS104で得られた始動噴射量と回転上昇時間補正係数の乗算結果として得られるものとなっている(図3参照)。
次いで、始動噴射量マップ25の更新が行われ、始動モードが終了されることとなる(図2のステップS118、S120参照)。
すなわち、先のステップ116の処理において得られた補正始動噴射量は、本発明の実施の形態においては、次述するようなリミッタ処理が施されて、所定の範囲に制限されるようになっている。そして、リミッタ処理が施された後、次回の始動噴射量マップ25による始動噴射量の読み出しのために始動噴射量マップ25に書き込まれて、始動噴射量マップ25の更新が行われるようになっている。
このリミッタ処理に用いられるリミッタ上限値及びリミッタ下限値は、エンジン回転数とエンジン冷却水温に応じて可変されるものとなっている。
本発明の実施の形態においては、始動噴射量上限マップ(図3、図6においては「MAP4 始動噴射量上限MAP」と表記)23と始動噴射量下限マップ(図3、図6においては「MAP3 始動噴射量下限MAP」と表記)24が予め電子制御ユニット2に記憶されており、実際に取得されたエンジン回転数とエンジン冷却水温を入力として、その入力値の大きさに応じて、始動噴射量上限マップ23からリミッタ上限値が、始動噴射量下限マップ24からリミッタ下限値が、それぞれ読み出されるようになっている(図3、図6参照)。
なお、図3において、”MN”の表記はリミッタ下限値を、”MX”の表記はリミッタ上限値を、それぞれ意味している。
図7には、先に説明した回転上昇時間学習マップ21や基準回転上昇時間マップ22等の各種のマップにおける具体的数値例とリミッタ処理後の補正始動噴射量の具体的数値例に関し4つの例が示されているが、ここでは、「例1」を代表例として説明し、他の例については要点のみを述べ詳細な説明は省略することとする。
なお、図7の例は、いずれもエンジン回転数が400(r/min)の場合の数値例である。
そして、始動噴射量マップ25から読み出された補正前の始動噴射量(図7においては「MAP5 補正前始動噴射量」と表記)は、24(mg/st)であり、ステップS116の処理によって得られる補正始動噴射量(図7においては「リミッタ前補正噴射量」と表記)は、24×(0.9÷1.1)=19.6となっている(図7参照)。
この例の場合、始動噴射量上限マップ23及び始動噴射量下限マップ24からは、先に述べたようにエンジン回転数が400(r/min)の場合のリミッタ上限値、リミッタ下限値が、それぞれ読み出され、リミッタ上限値(図7においては「MAP3 噴射量上限」と表記)は31.2(mg/st)、リミッタ下限値(図7においては「MAP4 噴射量下限」と表記)は14.4(mg/st)となっている(図7参照)。
結果として、この例1の場合、実際の回転上昇時間t1が基準回転上昇時間t2よりも大であることに対応して補正前の始動噴射量に対して減量補正が施され、それによって燃費が改善されるものとなっている。
図7において、例2の場合、例1の場合同様、回転上昇時間t1<基準回転上昇時間t2であるため、減量補正がなされる。しかし、リミッタ処理前の補正始動噴射量は19.8(mg/st)であり、リミッタ下限値21.6(mg/st)を下回る値であるため、リミッタ下限値21.6(mg/st)に制限されて、始動噴射量マップ25に書き込まれることとなる。
また、例3の場合、回転上昇時間t1>基準回転上昇時間t2であるため、増量補正がなされるが、補正始動噴射量は、リミッタ上限値とリミッタ下限値の間にあるため、補正始動噴射量が始動噴射量マップ25に書き込まれることとなる。なお、この場合、増量補正によって、始動時間の改善が促進されることとなる。
最後に例4の場合、上述の例3同様、回転上昇時間t1>基準回転上昇時間t2であるため、増量補正がなされる。しかし、補正始動噴射量はリミッタ上限値を上回るため、リミッタ上限値の124(mg/st)に制限され、かかる値が補正始動噴射量として始動噴射量マップ25に書き込まれることとなる。
2…電子制御ユニット
21…回転上昇時間学習マップ
22…基準回転上昇時間マップ
23…始動噴射量上限マップ
24…始動噴射量下限マップ
25…始動噴射量ップ
Claims (10)
- 内燃機関の始動時における目標の燃料噴射量である始動噴射量が、少なくとも前記内燃機関の回転数と前記内燃機関の冷却水温とに基づいて求められ、前記内燃機関に対する燃料噴射が前記始動噴射量となるようフィードバック制御による始動噴射制御が可能に構成されてなる燃料噴射制御装置における前記始動噴射量を補正制御する始動噴射量制御方法であって、
検出された前記内燃機関の回転数と前記内燃機関の冷却水温とを入力パラメータとして、所定の始動噴射量マップから求められた始動噴射量を、前記内燃機関の回転数の上昇時間に応じて定められる回転上昇時間補正係数を用いて補正し、当該補正後の始動噴射量により始動噴射制御を行い、
前記所定の始動噴射量マップは、内燃機関の回転数と前記内燃機関の冷却水温とを入力パラメータとして、予め定められた標準の内燃機関における始動噴射量を取り出し可能に設定され、
前記回転上昇時間補正係数は、前記標準の内燃機関の所定の回転数範囲における回転数の上昇時間である基準回転上昇時間に対する、前記内燃機関の所定の回転数範囲における実際の回転数の上昇時間である回転上昇時間の割合として求められたものであることを特徴とする内燃機関の始動噴射量制御方法。 - 補正後の始動噴射量が得られる度毎に、当該データを学習値として所定の始動噴射量マップの対応するデータを書き換えることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の始動噴射量制御方法。
- 基準回転上昇時間は、予め設定された基準回転上昇時間マップにより求められ、
前記基準回転上昇時間マップは、内燃機関の始動までの停止時間と前記内燃機関の冷却水温を入力パラメータとして、基準回転上昇時間が得られるよう設定されてなり、前記基準回転上昇時間は、予め定められた標準の内燃機関の前記停止時間と前記冷却水温の種々の組合せにおける所定の回転数の上昇に要する時間であり、
回転上昇時間は、回転上昇時間学習マップにより求められ、
前記回転上昇時間学習マップは、内燃機関の始動までの停止時間と前記内燃機関の冷却水温を入力パラメータとして、回転上昇時間が求められるよう設定されてなるもので、前記回転上昇時間は、所定の回転数の上昇に要する時間として実際に取得され、所定条件の下、学習値として更新されてなるものであることを特徴とする請求項2記載の内燃機関の始動噴射量制御方法。 - 回転上昇時間学習マップの学習値の更新のための所定条件は、少なくとも、バッテリ電圧が所定電圧を超え、かつ、外気温度が所定気温を超え、また、大気圧が所定気圧を超えることを条件とすることを特徴とする請求項3記載の内燃機関の始動噴射量制御方法。
- 補正後の始動噴射量に対して、所定のリミッタ上限値と所定のリミッタ下限値の範囲となるようにリミッタ処理を施し、当該リミッタ処理後に始動噴射量マップへの書き込みを可能とすることを特徴とする請求項4記載の内燃機関の始動噴射量制御方法。
- 内燃機関の始動時における目標の燃料噴射量である始動噴射量を、少なくとも前記内燃機関の回転数と前記内燃機関の冷却水温とに基づいて求め、前記内燃機関に対する燃料噴射が前記始動噴射量となるようフィードバック制御による始動噴射制御の実行可能に構成されてなる電子制御ユニットが設けられてなる燃料噴射制御装置であって、
前記電子制御ユニットは、
検出された前記内燃機関の回転数と前記内燃機関の冷却水温とを入力パラメータとして、所定の始動噴射量マップから求められた始動噴射量を、前記内燃機関の回転数の上昇時間に応じて定められる回転上昇時間補正係数を用いて補正し、当該補正後の始動噴射量により始動噴射制御を行い、
前記所定の始動噴射量マップは、内燃機関の回転数と前記内燃機関の冷却水温とを入力パラメータとして、予め定められた標準の内燃機関における始動噴射量を取り出し可能に設定され、
前記回転上昇時間補正係数は、前記標準の内燃機関の所定の回転数範囲における回転数の上昇時間である基準回転上昇時間に対する、前記内燃機関の所定の回転数範囲における実際の回転数の上昇時間である回転上昇時間の割合として求められたものであることを特徴とする燃料噴射制御装置。 - 電子制御ユニットは、補正後の始動噴射量が得られる度毎に、それを学習値として所定の始動噴射量マップの対応するデータと書き換える学習処理を実行可能に構成されてなることを特徴とする請求項6記載の燃料噴射制御装置。
- 電子制御ユニットは、基準回転上昇時間を予め設定された基準回転上昇時間マップにより求めると共に、回転上昇時間はを回転上昇時間学習マップにより求めるよう構成されてなり、
前記基準回転上昇時間マップは、内燃機関の始動までの停止時間と前記内燃機関の冷却水温を入力パラメータとして、基準回転上昇時間が得られるよう設定されてなり、前記基準回転上昇時間は、予め定められた標準の内燃機関の前記停止時間と前記冷却水温の種々の組合せにおける所定の回転数の上昇に要する時間であり、
前記回転上昇時間学習マップは、内燃機関の始動までの停止時間と前記内燃機関の冷却水温を入力パラメータとして、回転上昇時間が求められるよう設定されてなるもので、前記回転上昇時間は、所定の回転数の上昇に要する時間として実際に取得され、所定条件の下、学習値として更新されてなるものであることを特徴とする請求項7記載の燃料噴射制御装置。 - 電子制御ユニットは、少なくとも、バッテリ電圧が所定電圧を超え、かつ、外気温度が所定気温を超え、また、大気圧が所定気圧を超えたと判定された場合に、回転上昇時間学習マップの学習値の更新を行うよう構成されてなることを特徴とする請求項8記載の燃料噴射制御装置。
- 電子制御ユニットは、補正後の始動噴射量に対して、所定のリミッタ上限値と所定のリミッタ下限値の範囲となるようにリミッタ処理を施し、当該リミッタ処理後に始動噴射量マップへの書き込みを行うよう構成されてなることを特徴とする請求項9記載の燃料噴射制御装置。
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