JP2016188602A - エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】要求出力の増加量が所定値より小さい場合には、排気行程での燃料噴射分と吸気行程での追加の燃料噴射分を吸気行程にまとめて噴射することで、要求出力の増加量を満たす所望の量の燃料をエンジンに供給できるエンジンの燃料噴射制御装置を提供すること。
【解決手段】ECU100は、要求出力の増加量が所定値より小さい場合には、排気行程での燃料噴射分と吸気行程での追加の燃料噴射分を吸気行程にまとめて噴射するよう制御する燃料噴射制御部101を備える。また、燃料噴射制御部101は、排気行程での燃料噴射を開始する前に、要求出力の増加量が所定値より小さいことを検出した場合には、排気行程での燃料噴射を禁止して、吸気行程での燃料噴射に切り換える。
【選択図】図1

Description

本発明は、エンジンへの燃料噴射時期および燃料噴射量を制御するエンジンの燃料噴射制御装置に関する。
自動車等の車両には燃料噴射制御装置が設けられており、燃料噴射制御装置は、インジェクタによる吸気ポートへの燃料噴射時期および燃料噴射量を制御している。この燃料噴射制御装置は、演算周期の関係で一定期間前のエンジンの状態から燃料噴射量を算出している。このため、エンジン回転数や吸入空気量等のエンジン状態が変動する過渡状態(過渡期)においては、一定期間前に算出された燃料噴射量では、エンジン状態の変動に対して噴射される燃料が不足してしまうおそれがある。
そこで、最新のエンジン状態に基づいて算出した噴射量を、一定期間前のエンジン状態に基づいて算出された燃料噴射量と比較し、不足分の燃料噴射量を吸気行程に追加で噴射することが行われる。
従来のこの種のエンジンの燃料噴射制御装置としては、特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1に記載されたものは、過渡運転時の燃料噴射制御の精度を向上するために、燃料噴射の終了後において燃料の追加噴射が許容される時期に算出した要求噴射量が、噴射済の噴射量よりも増加した場合に、その増加分を追加噴射している。
特開2001−342885号公報
しかしながら、インジェクタには燃料噴射を精度良く行うことのできる最小噴射時間が存在する。このため、特許文献1に記載の従来のエンジンの燃料噴射制御装置は、追加噴射分の燃料の噴射量に対応する噴射時間が最小噴射時間よりも小さい場合には、追加噴射分の燃料を精度良く噴射することができず、燃焼が不安定になってしまうという問題がある。
具体的には、図4に示すように、#3気筒において排気行程から吸気行程までの間の負荷変化が小さい場合、吸気行程における追加分の要求噴射量が最小噴射時間で燃料噴射した場合の下限値より少なくなる。このため、吸気行程の要求噴射量を満たすことができず、空燃比λがリーンとなり、エンジンの運転状態が不安定となってしまう。なお、吸気行程における追加分の要求噴射量は、一定期間前に算出された燃料噴射量Bから、最新のエンジン状態に基づいて算出した噴射量Aを減算した噴射量である。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、要求出力の増加量が所定値より小さい場合には、排気行程での燃料噴射分と吸気行程での追加の燃料噴射分を吸気行程にまとめて噴射することで、要求出力の増加量を満たす所望の量の燃料をエンジンに供給できるエンジンの燃料噴射制御装置を提供することを目的としている。
本発明は、上記目的達成のため、燃料噴射を排気行程に行うとともに、エンジンの要求出力が増加した際の追加分の燃料噴射を吸気行程に行うエンジンの燃料噴射制御装置において、前記要求出力の増加量が所定値より小さい場合には、前記排気行程での燃料噴射分と前記吸気行程での追加の燃料噴射分を前記吸気行程にまとめて噴射するよう制御する燃料噴射制御部を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、要求出力の増加量が所定値より小さい場合には、排気行程での燃料噴射分と吸気行程での追加の燃料噴射分を吸気行程にまとめて噴射することで、要求出力の増加量を満たす所望の量の燃料をエンジンに供給できる。
図1は、本発明の実施の形態に係るエンジンの燃料噴射制御装置が適用されるエンジンの概略を示す構成図である。 図2は、本発明の実施の形態に係るECUによって実行される燃料噴射制御処理の流れを示すフローチャートである。 図3は、本発明の実施の形態に係るエンジンにおいて、燃料の噴射タイミングを吸気行程に変更した場合の燃料噴射状態を示す概略図である。 図4は、従来のエンジンにおいて、吸気行程での要求噴射量が下限値より小さい場合の燃料噴射状態を示す概略図である。
以下、図1から図3を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図1に示すように、本実施の形態に係るエンジン1は、例えば直列4気筒のガソリンエンジンで構成されている。なお、エンジン1の気筒数は4気筒に限られない。また、エンジン1は、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジンであってもよい。
エンジン1は、シリンダブロック2と、シリンダブロック2の上部に締結されたシリンダヘッド3とを含んで構成されている。シリンダブロック2には、シリンダ5が形成されている。シリンダ5には、シリンダ5内を上下に往復動可能なピストン6が収納されている。また、シリンダ5の上部には、燃焼室7が設けられている。
エンジン1は、シリンダ5内でピストン6が往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の4行程を行う、いわゆる4サイクルのガソリンエンジンである。
ピストン6は、コネクティングロッド8を介してクランクシャフト9に連結されている。コネクティングロッド8は、ピストン6の往復運動をクランクシャフト9の回転運動に変換する。
シリンダヘッド3には、点火プラグ10と、吸気ポート11と、排気ポート12とが設けられている。点火プラグ10は、燃焼室7内に電極を突出させた状態でシリンダヘッド3に設けられ、図示しないイグナイタによってその点火時期が調整される。
吸気ポート11は、燃焼室7と後述する吸気通路16aとを連通する。吸気ポート11には、吸気バルブ14が設けられている。排気ポート12は、燃焼室7と後述する排気通路26aとを連通する。排気ポート12には、排気バルブ24が設けられている。
吸気バルブ14および排気バルブ24は、クランクシャフト9との間に巻き掛けられた図示しないタイミングチェーンまたはタイミングベルトによって、クランクシャフト9の回転と同期して開閉される。
また、シリンダヘッド3の吸気ポート11側には、吸気管16が接続されている。吸気管16の内部には、吸気ポート11と連通する吸気通路16aが形成されている。吸気通路16aには、電子制御式のスロットルバルブ18が設けられている。
スロットルバルブ18は、後述するECU100に電気的に接続されている。したがって、スロットルバルブ18は、ECU100からの指令信号に応じてスロットル開度が制御されることで、エンジン1の吸入空気量を調整する。
また、エンジン1は、インジェクタ13を備えている。インジェクタ13は、図示しない燃料タンクから燃料ポンプによって圧送された燃料を吸気ポート11内に噴射する、ポート噴射式の燃料噴射弁である。
このように構成されたエンジン1において、吸気通路16aを通過する空気は、スロットルバルブ18により流量が調整された後、吸気ポート11に導入される。そして、吸気ポート11に導入された空気は、インジェクタ13から噴射された燃料と混合され、燃焼室7に導入される。
一方、シリンダヘッド3の排気ポート12側には、排気管26が接続されている。排気管26の内部には、排気ポート12と連通する排気通路26aが形成されている。排気通路26a上には、触媒27が設けられている。触媒27は、燃焼室7から排出された排気ガスを浄化する。
上述のように構成されたエンジン1は、ECU(Engine Control Unit)100によってその運転状態が制御されるようになっている。ECU100は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUは、RAMの一時記憶機能を利用するとともにROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うようになっている。ROMには、各種制御定数や各種マップ等が予め記憶されている。
ECU100の入力側には、CAN等の規格の通信ラインを介して、水温センサ28、O2センサ29及びクランク角センサ32等の各種センサ類、さらにイグニッションスイッチ31が接続されている。水温センサ28は、シリンダブロック2に形成されたウォータジャケット2a内を流通する冷却水の温度、すなわちエンジン水温を検出する。
2センサ29は、触媒27よりも排気方向上流側に設けられている。O2センサ29は、空燃比に対して理論空燃比を基準にしてリッチ側とリーン側とで出力が急変する出力特性を有する酸素センサである。なお、酸素センサとしては、O2センサ29に代えて、空燃比に対してリニアな出力特性を有するA/Fセンサを用いてもよい。
イグニッションスイッチ31は、エンジン1の始動操作の有無を検出する。これら各センサ及びイグニッションスイッチ31は、検出結果をECU100に出力する。
クランク角センサ32は、クランクシャフト9の回転角度を検出し、検出信号をECU100に出力する。したがって、クランク角センサ32はエンジン回転速度を検出する。
一方、ECU100の出力側には、CAN等の規格の通信ラインを介して、前述した点火プラグ10、インジェクタ13、スロットルバルブ18等の各種装置が接続されている。
ECU100は、ドライバによる操作やエンジン1の運転状態等に基づいて、点火プラグ10、インジェクタ13およびスロットルバルブ18を制御する。このように、ECU100は、点火プラグ10の点火時期を制御する点火時期制御機能と、スロットルバルブ18によりエンジン1への空気量を制御する空気量制御機能とを有する。また、ECU100は、通信ラインを介して各種のセンサ、アクチュエータおよび他の制御ユニットと通信する通信機能を有する。
また、ECU100は、インジェクタ13への通電を制御することで、エンジン1への燃料噴射時期および燃料噴射量を制御する。ECU100は、燃料噴射を排気行程に行うとともに、エンジン1の要求出力が増加した際の追加分の燃料噴射を吸気行程に行うよう、インジェクタ13への通電を制御する。
本実施の形態では、ECU100は、要求出力の増加量が所定値より小さい場合には、排気行程での燃料噴射分と吸気行程での追加の燃料噴射分を吸気行程にまとめて噴射するようインジェクタ13を制御する。したがって、ECU100は本発明の燃料噴射制御部101として機能する。
また、燃料噴射制御部101は、排気行程での燃料噴射を開始する前に、要求出力の増加量が所定値より小さいことを検出した場合には、排気行程での燃料噴射を禁止して、吸気行程での燃料噴射に切り換える。
次に、図2のフローチャートおよび図3の燃料噴射状態の概略図を参照して、本実施の形態に係るECU100によって実行される燃料噴射制御処理について説明する。
図2に示すように、ECU100は、エンジン1の運転状態が過渡状態であるか否かを判定する(ステップS1)。ステップS1で過渡状態ではないと判定された場合、ECU100はステップS1を再び実行する。
ステップS1で過渡状態であると判定された場合、ECU100は、エンジン1の負荷変化が大きいか否かを判定する(ステップS2)。ここでは、ECU100は、所定値との比較により、負荷変化が大きいか否かを判定する。なお、負荷変化が小さい場合とは、要求トルクまたは要求出力の増加量が所定値より小さいことを意味する。
ステップS2で負荷変化が大きいと判定された場合、ECU100は、負荷変化量に応じてスロットル開度を増加させる(ステップS3)。
次いで、ECU100は、排気行程の燃料噴射だけでは不足した不足分の噴射量の燃料を、吸気行程に追加で噴射する(ステップS4)。その後、ECU100は図2のフローチャートを終了する。
一方、ステップS2で負荷変化が大きくないと判定された場合、ECU100は、燃料の噴射タイミングを排気行程から吸気行程に変更し、燃料噴射量を演算する(ステップS5)。すなわち、ECU100は、要求出力の増加量が所定値より小さい場合には、図3に示すように、#3気筒において排気行程での燃料噴射を禁止して、吸気行程での燃料噴射に切り換える。そして、ECU100は、排気行程での燃料噴射分と吸気行程での追加の燃料噴射分を吸気行程にまとめて噴射するよう制御する。ここで、ステップS5における所定値は、例えば、燃料噴射を精度良く行うことのできる最小噴射時間に対応する値である。
次いで、ECU100は、負荷変化量に応じてスロットル開度を増加させる(ステップS6)。このステップS6では、ECU100は、スロットル開度を増加させて吸気量を増加させる。
次いで、ECU100は、吸気行程での燃料噴射を実施する(ステップS7)。ステップS7で実施される燃料噴射の噴射量は、排気行程での燃料噴射分と吸気行程での追加の燃料噴射分とをまとめた量、すなわち和である。その後、ECU100は図2のフローチャートを終了する。
以上のように、本実施の形態に係るECU100は、要求出力の増加量が所定値より小さい場合には、排気行程での燃料噴射分と吸気行程での追加の燃料噴射分を吸気行程にまとめて噴射するよう制御する燃料噴射制御部101を備える。
この構成によれば、要求出力の増加量が所定値より小さい場合には、排気行程での燃料噴射分と吸気行程での追加の燃料噴射分を吸気行程にまとめて噴射することで、要求出力の増加量を満たす所望の量の燃料をエンジン1に供給できる。
また、本実施の形態に係るECU100において、燃料噴射制御部101は、排気行程での燃料噴射を開始する前に、要求出力の増加量が所定値より小さいことを検出した場合には、排気行程での燃料噴射を禁止して、吸気行程での燃料噴射に切り換える。
この構成によれば、排気行程での燃料噴射を開始する前に、エンジンの要求出力の増加量に応じて燃料噴射時期および燃料噴射量を調整できる。
上述の通り、本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
1 エンジン
100 ECU(エンジンの燃料噴射制御装置)
101 燃料噴射制御部

Claims (2)

  1. 燃料噴射を排気行程に行うとともに、エンジンの要求出力が増加した際の追加分の燃料噴射を吸気行程に行うエンジンの燃料噴射制御装置において、
    前記要求出力の増加量が所定値より小さい場合には、前記排気行程での燃料噴射分と前記吸気行程での追加の燃料噴射分を前記吸気行程にまとめて噴射するよう制御する燃料噴射制御部を備えたことを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。
  2. 前記燃料噴射制御部は、前記排気行程での燃料噴射を開始する前に、前記要求出力の増加量が前記所定値より小さいことを検出した場合には、前記排気行程での燃料噴射を禁止して、前記吸気行程での燃料噴射に切り換えるよう制御す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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