JP3028851B2

JP3028851B2 - 燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JP3028851B2
Application number: JP2338610A
Authority: JP
Inventors: 優栗原
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 2000-04-04
Anticipated expiration: 2015-04-04
Also published as: JPH04203440A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、車両用エンジンにおいて、インジェクタか
らの燃料の噴射量を電子的に制御する燃料噴射制御装置
に関し、詳しくは、吸気温度に対する出力域の補正係数
の設定に関する。

〔従来の技術〕

一般に、この種の燃料噴射制御装置は、エンジン１回
転当たりの吸入空気量に対応した基本噴射パルス幅に、
種々の走行条件，機関状態等に応じた補正係数を付加し
て燃料噴射パルス幅を算出し、この噴射パルス幅に基づ
いて燃料噴射制御するようになっている。ところで、車
両は吸気温度，大気圧等の環境条件が比較的大きく変化
する過酷な条件で使用されたり、インタクーラ等により
強制的に吸気冷却されることもある。この場合の、例え
ば吸気温度の変動は、吸入管の圧力，吸入空気量及び混
合気の燃焼状態に大きく影響することが知られており、
このため特に上述のような使用環境を考慮する場合は、
燃焼状態の変化に対し燃料噴射量を定量的に補正するこ
とが望まれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、燃焼状態の変化に対して出力域の燃
料噴射量を定量的に補正し、エンジン出力，燃費等を向
上することが可能な燃料噴射制御装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の燃料噴射制御装置
は、吸入空気量とエンジン回転数に応じて基本噴射パル
ス幅を算出する手段と、吸入管絶対圧と基本噴射パルス
幅とに応じて燃焼速度を近似的に算出する手段と、少な
くともこの燃焼速度に応じた補正係数を設定する手段
と、この補正係数により基本噴射パルス幅を補正して燃
料噴射パルス幅を演算する手段と、を備えるものであ
る。

〔作用〕

上記構成に基づき、エンジン運転による走行時に、基
本噴射パルス幅，環境条件に応じた補正係数により燃料
噴射パルス幅を演算して燃料噴射制御される。

このとき、実際の吸入管絶対圧と基本噴射パルス幅に
より燃焼速度を求め、この燃焼速度から補正係数が、実
走行時の場合に適応して設定され、これに基づいて燃料
が増量または減量補正されて、常に最適に補正制御する
ようになる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、本発明の燃料噴射制御装置の実施例
の電子制御系について述べる。先ず、エンジンの吸気系
に装着されて吸入空気質量流量を計測するホットワイヤ
型エアフローメータ1,エンジン回転数を検出するエンジ
ン回転数センサ2,エンジンの排気系に装着されて酸素濃
度から空燃比を検出するO₂センサ3,更に水温センサ4,ア
クセルスイッチ5,吸入管の絶対圧を検出する圧力センサ
６等を有する。そして、これらのセンサ等の信号が制御
ユニット10に入力して、処理されるようになっている。

そこで、燃料噴射制御系について述べると、制御ユニ
ット10は、エアフローメータ１からの吸入空気質量流量
Q,エンジン回転数センサ２からのエンジン回転数Ｎが入
力する基本噴射パルス幅設定部11を有し、基本噴射パル
ス幅Tpを Tp＝Ｋ・（Q/N）により算出して定める。ここでＫは、吸気質量Ｍをスト
イキ相当のインジェクタ噴射幅に変換する定数（単位ms
/g）である。そして、この基本噴射パルス幅Tpが燃料噴
射パルス幅演算部12に入力する。

また、O₂センサ３からの空燃比信号が空燃比判定部13
に入力し、空燃比のリッチまたはリーンを判断し、これ
に応じたP,I値をフィードバック係数設定部14に入力す
る。一方、水温センサ４からの水温Tw,エンジン回転数
Ｎが入力するフィードバック条件判定部15を有し、これ
らの要素によりO₂センサ3,触媒コンバータの活性化に伴
う空燃比フィードバック制御条件成立の有無を判断す
る。

そこで、フィードバック係数設定部14は、フィードバ
ック条件が成立すると、学習制御部16のマップを空燃比
判定部13の判定結果に応じ検索してフィードバック係数
λを設定し、燃料噴射パルス幅演算部12に入力する。こ
こで、学習制御部16は、エンジン回転数Ｎと基本噴射パ
ルス幅Tpによる各エンジン運転条件で、フィードバック
係数λを逐次取入れて、設定頻度に応じλ値を順次更新
するように学習する。

更に、エンジン回転数N,水温Tw,アクセルスイッチ信
号が入力する燃料カット条件判定部17を有し、暖機後の
減速時において所定のエンジン回転数以上の場合に、燃
料カット条件の成立を判断する。また、水温Twは水温補
正係数設定部20に入力し、水温Twに応じた補正係数KTW
を設定するのであり、この燃料カット，水温補正係数の
信号が燃料噴射パルス幅演算部12に入力する。

次に、吸気温度による燃焼状態の変化に対する補正対
策について述べる。

この補正は、吸気温度の変化に対する実際の吸入管絶
対圧，吸入空気質量流量の変化状態を考察して、これに
より実際の燃焼室の混合気燃焼状態、即ち燃焼速度と強
い相関をもつ値を求める。そして、この燃焼速度と強い
相関をもつ値により補正係数を設定し、高温時の燃焼速
度と強い相関をもつ値が大きい条件では燃料を増量補正
して出力アップし、低温時の燃焼速度と強い相関をもつ
値が小さい条件では減量補正して燃費の向上を目指して
いる。

そこでまず、本発明の燃料噴射制御の基本的原理につ
いて説明する。

エンジンにおいて、体積効率が一定とし、吸気管絶対
圧P,1気筒当り排気量V,吸気温度T,吸気質量M,気体定数
R,体積効率ηｖとすると、気体の状態方程式から以下の
式が成立する。

Ｐ・Ｖ・ηｖ＝Ｍ・Ｒ・Ｔここでηｖ≒１とすれば、Ｐ・Ｖ≒Ｍ・Ｒ・Ｔ ∴Ｐ＝（M/V）・Ｒ・Ｔここで（M/V）は吸気密度であり、基本燃料噴射量Tp
や充填効率に比例した値である。そこで、種々の運転条
件において、燃焼状態を考察する。

先ず、吸気温度Ｔが一定の条件では、吸気密度（M/
V）の減少に対し燃焼速度が遅くなる。

吸気密度（M/V）が一定の条件では、吸気温度Ｔの低
下に対し燃焼速度が遅くなる。更に吸気管絶対圧Ｐが一
定の条件では、吸気温度Ｔの低下に対し吸気密度（M/
V）が増大して相殺する方向に作用するが、吸気温度Ｔ
の影響の方が大きくなる。

また、吸気温度Ｔに対して燃焼速度は指数関数的に変
化することが知られているが、実際の運転条件で使用さ
れる温度範囲はさほど大きくない。そこで、使用燃料の
燃焼反応速度から吸気温度に対する基準値T₀を設定する
と、燃焼速度と強い相関をもつ値χは以下のように近似
することができる。

χ∝（M/V）・（Ｔ−T₀） ∝（M/V）・（PV/MR−T₀） ∝P/R−（M/V）・T₀ ∝Ｃ・Ｐ−（M/V）（C:定数,C＝1/T₀R）このことから、燃焼速度と強い相関をもつ値χは、吸
気温度Ｔに応じて変化する吸入管絶対圧Ｐと、吸気密度
（M/V）に対応した基本燃料噴射量Tpとの関数としても
表わせることがわかる。

そこで、この燃焼速度と強い相間をもつ値χと各運転
状態に応じたエンジン回転数Ｎとのマップで補正係数KT
Aを設定することで、常に定量的に燃料噴射量を補正す
ることができることになる。

この技術思想に基づき、圧力センサ６の吸入管絶対圧
Ｐと基本噴射パルス幅Tpが入力する燃焼速度と強い相関
をもつ値の算出部18を有し、燃焼速度と強い相関をもつ
値を、上述の式を用いてＰとTpにより算出する。そし
て、この燃焼速度と強い相関をもつ値とエンジン回転数
Ｎが補正係数設定部19に入力して、補正係数KTAを設定
するようになっている。

ここで補正係数KTAは、第２図（ａ）のように燃焼速
度と強い相関をもつ値χと、各運転状態に応じたエンジ
ン回転数Ｎとの２次元マップで与えられる。

即ち、同図（ｂ），（ｃ）のように補正係数KTAは、
エンジン回転数N,燃焼速度と強い相関をもつ値χのいず
れに対しても増大関数的に設定される。

こうして、吸気温度上昇時に吸入管絶対圧ＰがΔＰに
増大し、空気の膨張で基本噴射パルス幅Tpが−ΔTpに減
少すると、燃焼速度と強い相間をもつ値χは＋（ΔＰ＋
ΔTp）になって増し、この分補正係数KTAが大きくな
る。また、吸気温度低下時に吸入管絶対圧Ｐが−ΔＰに
減少し、空気の収縮で基本噴射パルス幅TpがΔTpに増大
すると、燃焼速度と強い相関をもつ値χは−（ΔＰ＋Δ
Tp）になって減じ、この分補正係数KTAが小さくなる。
そして、このような補正係数KTAも燃料噴射パルス幅演
算部12に入力する。

燃料噴射パルス幅演算部12は、基本噴射パルス幅Tp,
フィードバック係数λ，燃料カット係数KFC,水温補正係
数KTW,補正係数KTA等を用いて、燃料噴射パルス幅Tiを
以下のように演算する。

Ti＝Tp・λ・KFC×（１＋KTW＋KTA・・・）＋Ts Ts;電圧補正そして、この燃料噴射パルス幅Tiの噴射信号が駆動回
路21を介しインジェクタ７に出力し、インジェクタ７を
開弁動作して所定の燃料噴射を行うようになっている。

次に、この実施例の作用について述べる。

先ず、エンジン運転による走行時には、制御ユニット
10の燃料噴射制御系に、エアフローメータ１からの吸入
空気質量流量Q,エンジン回転数センサ２からのエンジン
回転数N,O₂センサ３からの空燃比信号，水温センサ４か
らの水温Tw,圧力センサ６からの吸入管絶対圧Ｐ等が入
力する。

そして、制御ユニット10で基本噴射パルス幅Tp,フィ
ードバック係数λ，水温補正係数KTWが設定され、更に
燃料カットの有無が判断される。

また、制御ユニット10では、実際の吸入管絶対圧Ｐと
基本噴射パルス幅Tpから燃焼速度と強い相関をもつ値χ
が算出され、この燃焼速度と強い相関をもつ値χとエン
ジン回転数Ｎで各運転状態の燃焼状態に適応した補正係
数KTAが設定される。そして、燃料カット以外の出力域
では、これらの要素により燃料噴射パルス幅Tiが演算さ
れ、この噴射信号がインジェクタ７に出力して燃料噴射
するのである。

ここで、特に吸気温度Ｔが上昇すると、実際の燃焼速
度と強い相関をもつ値χが大きくなることに適応してそ
の補正係数KTAの値が大きくなり、燃料が増量補正され
る。このため、増量された燃料は常に完全燃焼されるこ
とになり、これに伴いエンジン出力も増大する。一方、
吸気温度Ｔが低下変化すると、この場合は実際の燃焼速
度と強い相関をもつ値χが小さくなることに適応して補
正係数KTAの値が小さくなり、燃料が減少補正されるの
であり、これにより燃費の向上が図られる。

こうして、各走行条件，機関状態及び環境条件に応じ
て燃料が最適に噴射制御され、且つ混合気の空燃比も常
に適正に制御されることになる。

以上、本発明の実施例について説明したが、これのみ
に限定されない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、燃料噴射制御
系において、吸気温度変化の際の実際の燃焼状態に応じ
て補正係数を設定する構成であるから、燃焼速度の異常
上昇や排気温度の異常上昇などを吸気温度の変化全域で
最適に補正制御することができる。

吸気温度変化の際の実際の吸入管絶対圧と基本噴射パ
ルス幅の変化状態から燃焼状態を求め、この燃焼状態に
応じて補正係数を設定するので、実走行時の場合に適応
して最適に補正係数を設定できる。

出力域の燃料噴射量が吸気温度に応じた燃焼速度の変
化を考慮して適正に補正されるので、出力や燃費を有効
に向上することができ、過酷な使用環境においてエンジ
ン性能を充分に発揮できる。

補正係数は燃焼速度と強い相関をもつ値とエンジン回
転数とのマップにより、容易且つ適正に設定することが
でき、制御も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料噴射制御装置の実施例に係る電子
制御系のブロック図、第２図（ａ）は補正係数の設定マ
ップを示す図、（ｂ）は補正係数のエンジン回転数に対
する関係を示す図、（ｃ）は補正係数の燃焼速度と強い
相関をもつ値に対する関係を示す図である。６……圧力センサ、10……制御ユニット、11……基本噴
射パルス幅算出部、12……燃料噴射パルス幅演算部、18
……燃焼速度と強い相関をもつ値の算出部、19……補正
係数設定部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吸入空気量とエンジン回転数に応じて基本
噴射パルス幅を算出する手段と、吸入管絶対圧と基本噴射パルス幅とに応じて燃焼速度を
近似的に算出する手段と、少なくともこの燃焼速度に応じた補正係数を設定する手
段と、この補正係数により基本噴射パルス幅を補正して燃料噴
射パルス幅を演算する手段と、を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
【請求項２】上記補正係数は上記燃焼速度とエンジン回
転数とのマップから設定されることを特徴とする請求項
（１）記載の燃料噴射制御装置。