JP4004747B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射制御装置に関し、特に、微妙なスロットル操作に対応して加速時のドライバビリティを向上することができるよう燃料の噴射量を決定する燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの回転に同期した燃料噴射に加え、同期噴射では燃料供給が間に合わない急加速時に、その不足分を補う非同期噴射を行う燃料噴射制御装置が知られている。例えば、特開平１０−２５９７４９号公報には、非同期噴射の噴射量や噴射タイミングを加速パタ−ンに応じて適正化することができるようにした燃料噴射制御装置が記載されている。この、燃料噴射制御装置では、スロットル開度の変化に基づいて加速パターンを検出しており、特に、一定時間毎に読み取ったスロットル開度の差分を演算するとともに、その差分の積を求めている。この差分の積が加速パタ−ンを良く反映し、適正な加速補正量が算出されるというものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
スロットル開度変化率に応じて加速補正量を算出する上記の装置においては次のような問題点がある。すなわち正確なスロットル変化率を算出するには、ある程度大きいスロットル開度の変化が生じていなければならない。しかしながら、アクセルペダルを足で操作する四輪車とは異なり、スロットルの開閉を手で操作する二輪車の場合、スロットル操作は微妙である。したがって、二輪車の燃料噴射制御では、微妙な操作によるスロットル変化を加速補正量に反映させる必要があり、上記の装置では正確さにおいて不十分であった。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決し、微妙なスロットル操作に対する正確な加速補正によってドライバビリティを向上させることができる燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、スロットル開度変化率演算タイミングである予定のクランク回転角を基準とした相異なる２つの単位時間前における検出スロットル開度変化量に基づき、互いに対比可能に換算された２つのスロットル開度変化率を算出する変化率算出手段と、前記２つのスロットル開度変化率のうちの大きい方に対応する燃料噴射量の加速補正量を算出する加速補正量算出手段とを具備した点に第１の特徴がある。
【０００６】
第１の特徴によれば、相異なる２つの単位時間におけるスロットル開度変化率を検出するようにしたので、１つの単位時間におけるスロットル開度変化率を検出するのと異なり、短い単位時間のスロットル開度変化率により急激なスロットル操作に対する検出能力が増し、長い単位時間のスロットル開度変化率により安定したスロットル操作の検出が可能になる。
【０００７】
また本発明は、前記変化率算出手段が、予定のクランク回転角を基準とした相異なる２つのクランク回転角前におけるスロットル開度変化量に基づき、互いに対比可能に換算された２つのスロットル開度変化率を算出するよう構成された点に第２の特徴がある。第２の特徴によれば、タイマ手段を設けることなく、クランク回転角の検出結果により、相異なる２つの単位時間でのスロットル開度変化を検出することができる。
【０００８】
また、本発明は、前記基本燃料噴射量が予定の演算タイミング毎に算出されるよう設定されるとともに、前記演算タイミング毎に、前回演算タイミングから今回演算タイミングの間に前記変化率算出手段で算出されたスロットル開度変化率のうち最大値を算出する最大値算出手段を具備し、前記加速補正量算出手段では、前記最大値に対応する燃料噴射量の加速補正量を算出するよう構成した点に第３の特徴がある。第３の特徴によれば、各演算タイミング間のスロットル開度変化率の最大値に対応する加速補正を行うことにより検出精度の向上が図れる。
【０００９】
また、本発明は、前記最大値に対応したポイントを算出するポイント算出手段と、予定回数分毎にポイントの合計値を算出する加算手段とを具備し、前記合計値が基準値より大きい場合にだけ前記加速補正量算出手段により加速補正量を算出する点に第４の特徴がある。第４の特徴によれば、スロットル開度変化率が小さくても、ポイントが毎回算出されている場合は、合計値が大きくなるため安定な加速状態であることが検出され、その時の最新スロットル開度変化率の最大値により、加速補正量が算出される。一方、ポイントが毎回算出されていない場合、例えば、ノイズや読取公差による開度変化が生じている場合、合計値が小さいので加速補正量が算出されない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置を組み込んだ内燃機関（エンジン）の要部構成図である。同図において、気筒１の燃焼室２には、吸気ポート３および排気ポート４が開口し、各ポート３，４には吸気弁５および排気弁６がそれぞれ設けられるとともに、点火プラグ７が設けられる。
【００１１】
吸気ポート３に通じる吸気通路８には、その開度θTHに応じて吸入空気量を調節するスロットル弁９や燃料噴射弁１０、ならびに前記開度θTHを検出するスロットルセンサ１１および負圧センサ１２が設けられる。吸気通路８の終端にはエアクリーナ１３が設けられ、エアクリーナ１３内にはエアフィルタ１４が設けられ、このエアフィルタ１４を通じて吸気通路８へ外気が取り込まれる。さらに、エアクリーナ１３内には吸気温センサ１５が設けられる。
【００１２】
気筒１内にはピストン１６が設けられ、このピストン１６にコンロッド１７を介して連接されたクランク軸１８には、クランクの回転角度を検出して所定クランク角毎にクランクパルスを出力する回転角センサ１９が対向配置される。さらに、クランク軸１８に連結されて回転するギヤ等の回転体２０には車速センサ２１が対向配置される。気筒１の周りに形成されたウォータジャケットにはエンジン温度を代表する冷却水の温度を検出する水温センサ２２が設けられる。なお、前記点火プラグ７には点火コイル２３が接続されている。
【００１３】
制御装置２４はＣＰＵやメモリからなるマイクロコンピュ−タであり、入出力ポート、Ａ／Ｄ変換器などのインタフェースを備え、図示しないバッテリから動作電力を得ている。前記各センサの出力は入力ポートを通じて制御装置２４に取り込まれる。また、各センサからの入力信号に基づく処理結果に従い、燃料噴射弁１０や点火プラグ７に駆動信号が出力される。燃料噴射弁１０の駆動信号（噴射信号）は噴射量に応じたパルス幅を有するパルス信号であり、このパルス幅に相当する時間開弁されて吸気通路８に燃料が噴射される。
【００１４】
前記噴射信号のパルス幅つまり燃料噴射時間は、エンジン回転数Ｎe とスロットルセンサ１１の検出値（スロットル開度θTH）とに基づいて算出される。本実施形態では、予定クランク回転角を基準とした相異なる２つのクランク回転角前のタイミングで検出したスロットル開度と現在のスロットル開度との差（スロットル開度変化量）を互いに対比可能なように所定単位時間における変化量に換算する。そして、その変化量に基づいてスロットル開度変化率を算出し、さらにその２つのスロットル開度変化率を互いに比較して、そのうちの大きい方を今回の検出スロットル開度変化率にする。また、それまでの予定期間内の最大スロットル変化率よりも今回の検出値が大きい場合には最大スロットル開度変化率を更新するようにした。
【００１５】
そして、微小のスロットル開度変化をも把握できるよう、演算タイミング毎に最大スロットル開度変化率に対応するポイントを算出し、予定回数分のポイントの合計値を算出し、この合計値に基づく判断で加速補正をすると決定された場合には前記最大スロットル開度変化率に対応する予定の加速補正量を算出する。
【００１６】
図３は、燃料噴射の処理を示すフローチャートである。ステップＳ１ではエンジン回転数Ｎe を読み込む。エンジン回転数Ｎe は回転角センサ１９から出力されるクランクパルスを計数して求めることができる。ステップＳ２ではスロットル開度θTHを読み込む。ステップＳ３では、直前６．６ｍｓ（ミリ秒）相当のスロットル開度θTHの変化量を算出し、それを３倍して２０ｍｓ相当に換算してスロットル開度変化率ＤθTHA として記憶する。ステップＳ４では直前２０ｍｓ相当のスロットル開度θTHの変化量を算出し、スロットル開度変化率ＤθTHB として記憶する。これにより２つの変化率ＤθTHA ，ＤθTHB はレンジが揃うので互いに対比可能となる。
【００１７】
時間６．６ｍｓ相当および２０ｍｓ相当のスロットル開度変化量は予め定めた回転数レンジ毎のクランク回転角間のスロットル開度の差分から算出することができる。例えば、エンジン回転数Ｎe が１５００ｒｐｍ未満ではクランク回転角６０°間および１８０°間、１５００〜３０００ｒｐｍではクランク回転角１２０°間および３６０°間、３０００〜６０００ｒｐｍではクランク回転角２４０°間および７２０°間、６０００ｒｐｍ以上では４８０°間および１４４０°間でスロットル開度の差分をそれぞれ算出する。
【００１８】
そして、エンジン回転数Ｎe が１５００ｒｐｍ未満の計算例を示すと次の通りである。６．６ｍｓ相当のスロットル開度変化量を３倍して２０ｍｓ相当に換算したスロットル開度変化率ＤθTH( ＤθTHA)＝（今回のθTH−６０°前のθTH）の絶対値×Ｎe ÷１５００×３…(F1)。２０ｍｓ相当のスロットル開度変化量から算出されるスロットル開度変化率ＤθTH( ＤθTHB)＝（今回のθTH−１８０°前のθTH）の絶対値×Ｎe ÷１５００…(F2)。
【００１９】
ステップＳ５では、スロットル開度変化率ＤθTHA がスロットル開度変化率ＤθTHB 以上かどうかを判断する。スロットル開度変化率ＤθTHA がスロットル開度変化率ＤθTHB 以上であれば、ステップＳ６に進んで今回のスロットル開度変化率ＤθTHとしてスロットル開度変化率ＤθTHA を記憶する。一方、スロットル開度変化率ＤθTHA がスロットル開度変化率ＤθTHB 未満であれば、ステップＳ７に進んで今回のスロットル開度変化率ＤθTHとしてスロットル開度変化率ＤθTHB を記憶する。
【００２０】
ステップＳ８では、前回までの最大スロットル開度変化率ＤθTHと今回のスロットル開度変化率ＤθTHとを比較し、今回値がそれまでの最大スロットル開度変化率ＤθTHより大きい場合は、ステップＳ９に進んで今回値で最大スロットル開度変化率ＤθTHを更新する。今回値がそれまでの最大スロットル開度変化率ＤθTHより小さい場合は、ステップＳ９をスキップしてステップＳ１０に進む。ステップＳ１〜ステップＳ９の演算は、予定のクランク回転角度（例えば３０°）毎に行われる。
【００２１】
ステップＳ１０では燃料噴射量演算タイミングか否かが判断される。燃料噴射量演算はクランク回転角度（例えば１８０°）毎に行われる。ステップＳ１０が肯定ならばステップＳ１１に進み、エンジン回転数Ｎe およびスロットル開度θTHから基本噴射時間ＴiMを算出する。基本噴射時間ＴiMはエンジン回転数Ｎe およびスロットル開度θTHの関数として設定したマップから検索することができる。なお、噴射量は噴射時間に対応するので、本明細書では噴射時間で噴射量を代表して説明する。
【００２２】
ステップＳ１２では最大スロットル開度変化率ＤθTHに基づいてポイントつまり重み付け定数を算出する。ポイントとしては、最大スロットル開度変化率ＤθTHに対応して予め設定されている値を使用できる。図４は、最大スロットル開度変化率ＤθTHとポイントの対応例を示す図であり、設定値との関係に応じてポイントが設定されている。ポイントα、β、γ（α＜β＜γ）の一例として、α＝１、β＝２、γ＝４が設定される。また、２０ｍｓ毎のスロットル開度変化率ＤθTHに対応する３段階の設定値（第１設定値＜第２設定値＜第３設定値）の一例として、第１設定値＝０．１９５°／２０ｍｓ、第２設定値＝０．２９３°／２０ｍｓ、第３設定値＝０．３９１°／２０ｍｓを設定している。なお、ポイントを割り当てるための設定値は３つに限られない。
【００２３】
ステップＳ１３では，過去の４回分のポイントの合計値を基準値と比較する。合計値が基準値以上であれば、ステップＳ１４に進み、最大スロットル開度変化率ＤθTHに基づいて加速補正量を算出する。一方、合計値が基準値未満であれば、ステップＳ１５に進み、加速補正減算処理を行う。つまり、前回の噴射演算タイミングで加速補正量が算出されていた場合には、その量を予定量だけ減量する。なお、前回の噴射演算タイミングで加速補正量が「０」であった場合は「加速補正量＝０」を算出する。
【００２４】
ステップＳ１６では、最大スロットル開度変化率ＤθTHを「０」にリセットする等、次の燃料噴射量演算タイミング（例えば、クランク回転角１８０°毎）に対する初期化を行う。なお、ポイントの合計回数は４回に限られず、複数回であればよいが、極端に多い回数では、かえって加速の程度を把握しにくいので、４回近傍、つまり２〜６回程度がよい。
【００２５】
ステップＳ１７では、基本噴射時間ＴiMに、水温補正係数、吸気温補正係数、大気圧補正係数等の補正係数Ａを乗算し、さらに加速補正量と無効噴射時間TiVBとを加算して燃料噴射時間Ｔi を算出する。無効噴射時間ＴiVB は開弁時間のうち燃料の完全な噴射を伴わない時間であり、燃料噴射弁１０の形式や構造により決定される。
【００２６】
ステップＳ１８では、燃料噴射弁１０の駆動信号を燃料噴射時間Ｔi の間出力する。燃料噴射弁１０はこの駆動信号が出力されている間開弁し、吸気通路８に燃料を噴射する。
【００２７】
図５，図６はスロットル開度θの変化およびそれに伴うスロットル開度変化率ＤθTHの変化を示す図であり、時間軸はクランク回転角で表す。スロットル開度変化率ＤθTHはクランク回転角（３０°）毎の直前６．６ｍｓ間のスロットル開度変化量を３倍して２０ｍｓ相当の変化量に換算したときの変化率ＤθTHA 、および直前２０ｍｓ間のスロットル変化量に基づく変化率ＤθTHB である。このように、直前６．６ｍｓ間および直前２０ｍｓ間の値、つまり前記ステップＳ３，Ｓ４で算出した値 (ＤθTHA/ＤθTHB)は互いに大きく異なっている。
【００２８】
一方、クランク回転角３０°毎の直前６．６ｍｓ間のスロットル開度変化量を３倍して２０ｍｓ相当の変化量に換算したスロットル変化率ＤθTHA および直前２０ｍｓ間のスロットル変化率ＤθTHB のうち大きい方を採用し、かつ予定期間の最大値を残すようにした結果、つまり前記ステップＳ６，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９の処理を経た後の値は図７のようになる。同図に示すように、クランク回転角１８０°の間で算出された最大スロットル開度変化率ＤθTH(1)(2)(3)(4)(5) に対してタイミングｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５でポイントがａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅが算出され、過去４回分のポイントが各タイミングで加算される。例えば、タイミングｔ４ではポイントａ，ｂ，ｃ，ｄが加算され、タイミングｔ５ではポイントｂ，ｃ，ｄ，ｅが加算される。この合計ポイントが設定値以上の場合は、そのときの最大スロットル開度変化率ＤθTHに応じて加速補正量が算出される。
【００２９】
図１は、本実施形態に係る燃料噴射制御装置の要部機能を示すブロック図である。同図において、スロットル開度検出部つまりスロットルセンサ１１の出力信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器でマイクロコンピュータの処理に適合するようデジタル変換され、スロットル開度変化率第１算出部（変化率第１算出部）２５およびスロットル開度変化率第２算出部（変化率第２算出部）２６に入力される。変化率第１算出部２５は、予定クランク回転角毎にその直前の第１の期間におけるスロットル開度変化率ＤθTHA を算出する。同様に、変化率第２算出部２６は、予定クランク回転角毎にその直前の第２の期間（第２の期間は第１の期間より長い）におけるスロットル開度変化率ＤθTHB を算出する。なお、変化率第１算出部２５および変化率第２算出部２６は、前記２つの期間の比に応じて自己の出力値を他方の出力値とレンジを合わせるよう変化量を換算した出力値を発生する。
【００３０】
比較部２７は、スロットル開度変化率ＤθTHA とスロットル開度変化率ＤθTHB とを比較してそのうちの大きい方を最大値更新部２８に供給する。最大値更新部２８は、最大値記憶部２９に記憶されている最大スロットル開度変化率ＤθTHおよび今回の最大スロットル開度変化率ＤθTHのうち大きい方を最大値記憶部２９に記憶する。
【００３１】
ポイント算出部３０は、演算タイミング毎に最大値記憶部２９に記憶されたから最大スロットル開度変化率ＤθTHに対応するポイントを算出し（図４参照）、バッファ３１にポイントを出力する。
【００３２】
バッファ３１は最新の複数回分（例えば４回分）のポイントを記憶できる。バッファ３１に記憶された複数回分のポイントは加算部３２に読み出されて合算され、その合算結果は補正値算出部３３に入力される。補正量算出部３３は入力されたポイントの合算値が設定値以上になっていた場合、最大スロットル開度変化率ＤθTHに応じて加速補正量を算出する。加速補正量は燃料噴射時間算出部３４に供給される。燃料噴射時間算出部３４では加速補正量を加味した燃料噴射時間Ｔi が算出され、噴射弁駆動部部３５に供給される。
【００３３】
なお、予定のクランク回転角の前の２回のタイミングでスロットル開度変化率を算出したが、１回のタイミングでスロットル開度変化率を算出し、ポイントによる重み付けを行って加速補正量を算出しても、一定の効果は得られる。また、スロットル開度変化率は予定のクランク回転角における検出値の差分で算出するのに限らず、タイマ処理により予定時間毎に差分を検出して算出してもよい。
【００３４】
上述のように、本実施形態では、予定クランク回転角毎に、直前の２か所のタイミングでスロットル開度変化率を算出したので、スロットル開度の変化が急であっても、緩やかであっても、ともにこれを検出して加速補正量に反映させることができる。また、予定クランク回転角毎のスロットル開度変化率の最大値に基づいて加速補正量の精度を向上させられる。さらに、前記最大値に基づいた重み付けをして加速補正を実施するかどうかの判定を行うことで、微小なスロットル開度変化率を加速補正量に反映させることができるようにした。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１〜請求項４の発明によれば、加速時のスロットル開度変化に応じて正確に燃料の加速補正量を算出することができる。特に、請求項１の発明によれば、２つの単位時間におけるスロットル開度変化率を検出するようにしたので、１つの単位時間におけるスロットル開度変化率を検出するのと異なり、短い単位時間のスロットル開度変化率により急激なスロットル操作に対する検出能力が増し、応答性が良好になる。また、長い単位時間のスロットル開度変化率により安定したスロットル操作の検出が可能になる。
【００３６】
また、請求項２の発明によれば、タイマ手段を設けることなく、クランク回転角の検出結果により、相異なる２つの単位時間でのスロットル開度変化を検出することができる。
【００３７】
さらに、請求項３の発明によれば、基本燃料噴射量の演算タイミング間でのスロットル開度変化率の最大値によって加速補正量が算出される。第４の特徴によれば、スロットル開度変化率が小さくても、ポイントが毎回算出されている場合は、合計値が大きくなるため安定な加速状態であることが検出され、その時の最新スロットル開度変化率の最大値により、加速補正量が算出される。一方、ポイントが毎回算出されていない場合、例えば、ノイズや読取公差による開度変化が生じている場合、合計値が小さいので加速補正量が算出されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置の要部機能ブロック図である。
【図２】 本発明の燃料噴射制御装置を含む内燃機関の要部構成図である。
【図３】 燃料噴射の処理を示すフローチャートである。
【図４】 スロットル開度変化率に対する重み付けテーブルの一例を示す図である。
【図５】 スロットル開度の変化を示す図である。
【図６】 スロットル開度変化率の推移を示す図である。
【図７】 スロットル開度変化率の最大値の推移を示す図である。
【符号の説明】
９…スロットル弁、 １０…燃料噴射弁、 １１…スロットルセンサ、 １９…回転角センサ、 ２４…制御装置、 ２５…スロットル開度変化率第１算出部、２６…スロットル開度変化率第２算出部、 ２７…比較部、 ２８…最大値更新部、 ２９…最大値記憶部、 ３０Ａ…ポイント算出部、 ３０Ｂ…ポイント記憶部、 ３２…加算部、 ３３…補正量算出部、 ３４…燃料噴射時間算出部

Claims (1)

1. 予定の演算タイミング毎に基本燃料噴射量を算出するとともに、予定のクランク回転角毎に算出されたスロットル開度変化率に対応する加速補正量で加速時の基本燃料噴射量を補正する燃料噴射制御装置において、
   スロットル開度検出手段と、
   前記予定のクランク回転角を基準とした相異なる２つの単位時間前における検出スロットル開度変化量に基づき、互いに対比可能に換算された２つのスロットル開度変化率を算出する変化率算出手段と、
   前記２つのスロットル開度変化率のうちの大きい方を記憶する最大値記憶手段と、
   前記演算タイミング毎に、前回演算タイミングから今回演算タイミングの間に前記変化率算出手段で算出されて記憶されたスロットル開度変化率のうち最大値で前記最大値記憶手段の記憶内容を更新する最大値算出手段と、
   前記最大値に対応する燃料噴射量の加速補正量を算出する加速補正量算出手段と,
   前記最大値に対応して加速補正量の重み付けとしての複数段階のポイントを前記基本燃料噴射量の演算タイミング毎に算出するポイント算出手段と、
   前記演算タイミングの予定回数分毎にポイントの合計値を算出する加算手段とを具備し、
   前記合計値が基準値より大きい場合にだけ前記加速補正量算出手段により加速補正量を算出することを特徴とする燃料噴射制御装置。

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