JP4006743B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同期噴射では燃料供給が間に合わない加速時に、その不足分の燃料を割込噴射する非同期噴射を実施する機能を備えた内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両に搭載される内燃機関の燃料噴射制御システムは、通常運転時には、内燃機関の回転に同期して間欠的に燃料を噴射する同期噴射を実行し、この同期噴射では燃料供給が間に合わない急加速時に、その不足分の燃料を割込噴射する非同期噴射を実施するようにしている（例えば特開平１−２５３５３８号公報参照）。この非同期噴射を効果的に行うには、加速をより早く検出する必要があり、そのために、内燃機関の運転状態を示すパラメータの中で、最も早く加速を検出できるスロットル開度が非同期噴射を決定するパラメータとして用いられている。
【０００３】
従来の非同期噴射制御は、非同期噴射実行条件が成立した時（つまりスロットル開度変化量から急加速が検出された時）に、スロットル開度又はスロットル開度変化量に基づいて非同期噴射量（噴射回数と噴射時間の少なくとも一方）を設定し、非同期噴射を実行するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の非同期噴射制御では、非同期噴射実行条件が成立すると、図３（ｄ）に示すように、直ちに非同期噴射量の全量が噴射される。このため、非同期噴射実行条件成立当初の燃料噴射量が過剰となり、空燃比Ａ／Ｆがリッチ側に大きくずれ［図３（ｅ）参照］、排気エミッションを悪化させてしまう。しかも、非同期噴射実行条件成立当初に非同期噴射量の全量が噴射されると、加速の後半で非同期噴射が本当に必要なところで、非同期噴射が行われなくなることがあり、加速性も低下させてしまう。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、非同期噴射の噴射量や噴射タイミングを加速パターンに合わせて適正化することができ、非同期噴射による空燃比の変動を抑制できると共に、加速性を向上することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の内燃機関の燃料噴射制御装置は、スロットル開度をスロットル開度検出手段により検出し、その検出値に基づいて非同期噴射実行条件が成立したか否かを非同期噴射実行条件判定手段により判定する。この判定結果に基づき、燃料噴射制御手段は、非同期噴射実行条件が成立している期間にスロットル開度変化量の積算値に基づいて非同期噴射量を設定して燃料噴射弁に非同期噴射指令を出力し、非同期噴射を実行する。
【０００７】
この非同期噴射制御では、非同期噴射量を設定するためのパラメータとして、スロットル開度変化量の積算値を用いる点に特徴がある。つまり、積算値を用いることで、スロットル開度の変化の経過（ひいては加速パターン）や非同期噴射の経過を非同期噴射量の設定に反映させることができ、非同期噴射の燃料噴射量や噴射タイミングを加速パターンに合わせて適正化することができる。これにより、非同期噴射が本当に必要なところで適量の非同期噴射を行うことができ、加速性を向上することができると共に、非同期噴射時の空燃比の変動を抑制できて、排気エミッションを改善できる。
【０００８】
また、請求項２では、燃料噴射制御手段は、非同期噴射実行条件が成立している期間にスロットル開度の積算値とスロットル開度変化量の積算値の少なくとも１つに基づいて非同期噴射量のガード値を設定すると共に、スロットル開度又はスロットル開度変化量に基づいて非同期噴射量を設定し、この非同期噴射量を前記ガード値でガード処理して燃料噴射弁に非同期噴射指令を出力して非同期噴射を実行する。
【０００９】
この場合、スロットル開度の積算値とスロットル開度変化量の積算値の少なくとも１つに基づいて非同期噴射量の“ガード値”を設定することで、非同期噴射量をスロットル開度の積算値等に応じて制限し、上記請求項１と実質的に同じ働きをする。つまり、上記請求項１では、スロットル開度変化量の積算値に基づいて非同期噴射量を設定したが、請求項２では、非同期噴射量の設定は、従来と同じく、スロットル開度又はスロットル開度変化量に基づいて行い、この非同期噴射量を、スロットル開度の積算値等に基づいて設定したガード値でガード処理することで、非同期噴射実行条件成立直後の過剰な非同期噴射を回避して、加速の後半まで、適量の非同期噴射量を噴射することができ、非同期噴射量を適正化することができる。
【００１０】
尚、非同期噴射量としては、噴射回数と噴射時間の少なくとも一方を設定すれば良い（請求項３）。噴射回数と噴射時間のいずれか一方のみでも、非同期噴射の燃料噴射量を調整できるためである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］
以下、本発明の実施形態（１）を図１乃至図３に基づいて説明する。まず、図１に基づいてシステム全体の構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２には、吸入空気量を測定するエアフローメータ１３が設置され、その下流側にスロットル弁１４が設けられ、このスロットル弁１４の開度（すなわちスロットル開度）がスロットル開度検出手段であるスロットル開度センサ１５によって検出される。スロットル弁１４の下流側の各気筒の吸気マニホールドには、燃料噴射弁１６が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダブロックには、エンジン冷却水温を検出する水温センサ１７が取り付けられている。
【００１２】
エンジン１１の運転を制御するエンジン制御回路１８には、エアフローメータ１３、スロットル開度センサ１５、水温センサ１７等、エンジン運転状態を検出する各種センサ（運転状態検出手段）の出力信号が入力される。このエンジン制御回路１８は、マイクロコンピュータを主体として構成され、そのＲＯＭ（図示せず）には、エンジン制御用の各種プログラムや図２に示す非同期噴射プログラムが記憶され、これらのプログラムに基づいて燃料噴射制御及び点火制御を実行する。
【００１３】
このエンジン制御回路１８は、特許請求の範囲でいう燃料噴射制御手段として機能し、エアフローメータ１３で検出した吸入空気量に基づいて基本噴射量（基本噴射時間）を算出し、この基本噴射量を冷却水温等で補正して、同期噴射量（同期噴射時間）を算出し、エンジン１１の回転に同期して同期噴射指令を燃料噴射弁１６に出力して同期噴射を実行する。
【００１４】
更に、エンジン制御回路１８は、図２に示す非同期噴射プログラムを所定時間毎（例えば２ｍｓ毎）に繰り返し実行することで、非同期噴射実行条件成立時にスロットル開度変化量ΔＴＡの積算値ΣΔＴＡに基づいて非同期噴射量（非同期噴射回数ＣＡＳＹと非同期噴射時間ＡＳＹＴ）を算出して燃料噴射弁１６に非同期噴射指令を出力する。以下、この非同期噴射プログラムの処理内容を具体的に説明する。
【００１５】
この非同期噴射プログラムが起動されると、まずステップ１０１で、非同期噴射実行条件が成立しているか否かを判定する。この非同期噴射実行条件の判定は例えば一定時間間隔のスロットル開度変化量が判定値を越えたか否かで行い、スロットル開度変化量が判定値を越えた時（つまり急加速時）に非同期噴射実行条件が成立する。上記ステップ１０１の処理は、特許請求の範囲でいう非同期噴射実行条件判定手段として機能する。
【００１６】
上記ステップ１０１で、非同期噴射実行条件が成立していないと判定された場合には、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了するが、非同期噴射実行条件が成立していると判定された場合には、ステップ１０２に進み、スロットル開度ＴＡを読み込み、続くステップ１０３で、今回のスロットル開度ＴＡと前回のスロットル開度ＴＡ’との差、つまりスロットル開度変化量ΔＴＡを算出する。この後、ステップ１０４で、前回までのスロットル開度変化量の積算値に今回のスロットル開度変化量ΔＴＡを加算し、スロットル開度変化量の積算値ΣΔＴＡを算出する。
【００１７】
この後、ステップ１０５に進み、予めスロットル開度変化量の積算値ΣΔＴＡをパラメータとして設定された非同期噴射回数ＣＡＳＹのマップを検索して、現在のΣΔＴＡに対応する非同期噴射回数ＣＡＳＹを求める。そして、次のステップ１０６で、予めスロットル開度変化量の積算値ΣΔＴＡをパラメータとして設定された非同期噴射時間ＡＳＹＴのマップを検索して、現在のΣΔＴＡに対応する非同期噴射時間ＡＳＹＴを求める。
【００１８】
この後、ステップ１０７に進み、燃料噴射弁１６に対して、噴射時間ＡＳＹＴのパルス幅の非同期噴射パルスを噴射回数ＣＡＳＹだけ出力し、非同期噴射を実行する。そして、次のステップ１０８で、非同期噴射禁止条件が成立したか否か（急加速が終了したか否か）を判定し、非同期噴射禁止条件が成立していなければ、上述したステップ１０２〜１０７の処理を繰り返し、非同期噴射を再度実行する。その後、非同期噴射禁止条件が成立した時点で、非同期噴射を終了し、ステップ１０８からステップ１０９に進み、スロットル開度変化量の積算値ΣΔＴＡをクリアして、本プログラムを終了する。
【００１９】
以上説明した非同期噴射プログラムでは、非同期噴射量ＣＡＳＹ，ＡＳＹＴを算出するパラメータとして、スロットル開度変化量の積算値ΣΔＴＡを用いた。このスロットル開度変化量の積算値ΣΔＴＡには、スロットル開度ＴＡの変化の経過（ひいては加速パターン）が反映されるため、このスロットル開度変化量の積算値ΣΔＴＡを用いて非同期噴射量ＣＡＳＹ，ＡＳＹＴを算出すれば、非同期噴射量ＣＡＳＹ，ＡＳＹＴの算出値にスロットル開度ＴＡの変化の経過（ひいては加速パターン）を反映させることができ、図３に示すように、非同期噴射の燃料噴射量や噴射タイミングを加速パターンに合わせて適正化することができる。これにより、加速パターンに応じて、非同期噴射が本当に必要なところで、適量の非同期噴射を行うことができ、加速性を向上することができると共に、非同期噴射時の空燃比の変動を抑制できて、排気エミッションを改善できる。
【００２１】
また、非同期噴射量の積算値に基づいて非同期噴射量ＣＡＳＹ，ＡＳＹＴを設定する場合、非同期噴射量の積算値が小さい時に非同期噴射量ＣＡＳＹ，ＡＳＹＴを少ない値に設定すれば、従来のような非同期噴射実行条件成立直後の過剰な非同期噴射を回避することができ、非同期噴射量を適正化することができる。
【００２２】
また、上記実施形態（１）では、非同期噴射量として、非同期噴射回数ＣＡＳＹと非同期噴射時間ＡＳＹＴの双方を算出したが、ＣＡＳＹとＡＳＹＴのいずれか一方のみを算出するようにしても良い。ＣＡＳＹとＡＳＹＴのいずれか一方のみでも、非同期噴射の燃料噴射量を調整できるためである。
【００２３】
［実施形態（２）］
上記実施形態（１）では、非同期噴射実行条件成立時にスロットル開度変化量の積算値ΣΔＴＡに基づいて非同期噴射量ＣＡＳＹ，ＡＳＹＴを算出したが、図４に示す本発明の実施形態（２）では、非同期噴射量（非同期噴射時間ＡＳＹＴ）の設定は、従来と同じく、スロットル開度変化量ΔＴＡに基づいて行い、この非同期噴射量を、スロットル開度変化量の積算値ΣΔＴＡに基づいて設定したガード値ＡＳＹＴＧでガード処理することで、非同期噴射量を加速パターンに合わせて適正化する。
【００２４】
以下、この実施形態（２）で実行する図４の非同期噴射プログラムの処理内容を説明する。本プログラムも、所定時間毎（例えば２ｍｓ毎）に繰り返し実行される。本プログラムのステップ２０１〜２０４の処理は、図２のステップ１０１〜１０４の処理と同じであり、非同期噴射実行条件成立時にスロットル開度変化量ΔＴＡの積算値ΣΔＴＡを算出する。
【００２５】
この後、ステップ２０５で、予めスロットル開度変化量の積算値ΣΔＴＡをパラメータとして設定された非同期噴射回数ガード値ＣＡＳＹＧのマップを検索して、現在のΣΔＴＡに対応する非同期噴射回数ガード値ＣＡＳＹＧを求める。そして、次のステップ２０６で、予めスロットル開度変化量の積算値ΣΔＴＡをパラメータとして設定された非同期噴射時間ガード値ＡＳＹＴＧのマップを検索して、現在のΣΔＴＡに対応する非同期噴射時間ガード値ＡＳＹＴＧを求める。
【００２６】
この後、ステップ２０７に進み、予めスロットル開度変化量ΔＴＡをパラメータとして設定された非同期噴射時間ＡＳＹＴのマップを検索して、現在のΔＴＡに対応する非同期噴射時間ＡＳＹＴを求める。そして、次のステップ２０８で、燃料噴射弁１６に対して噴射時間ＡＳＹＴのパルス幅の噴射パルスを出力して非同期噴射を実行し、続くステップ２０９で、非同期噴射回数ＣＡＳＹのカウンタをインクリメントする。
【００２７】
この後、ステップ２１０で、現在の非同期噴射回数ＣＡＳＹを前記ステップ２０５で求めた非同期噴射回数ガード値ＣＡＳＹＧと比較し、現在の非同期噴射回数ＣＡＳＹが非同期噴射回数ガード値ＣＡＳＹＧに達している場合（ＣＡＳＹ≧ＣＡＳＹＧの場合）には、本プログラムを終了する（非同期噴射を終了する）。
【００２８】
一方、現在の非同期噴射回数ＣＡＳＹが非同期噴射回数ガード値ＣＡＳＹＧより少ない場合（ＣＡＳＹ＜ＣＡＳＹＧの場合）には、ステップ２１１に進み、非同期噴射時間ＡＳＹＴを非同期噴射時間ガード値ＡＳＹＴＧと比較し、非同期噴射時間ＡＳＹＴが非同期噴射時間ガード値ＡＳＹＴＧより少ない場合（ＡＳＹＴ＜ＡＳＹＴＧの場合）には、上述したステップ２０２〜２１１の処理を繰り返し、非同期噴射回数ガード値ＣＡＳＹＧ、非同期噴射時間ガード値ＡＳＹＴＧ、非同期噴射時間ＡＳＹＴを再設定し、非同期噴射を１回行って、非同期噴射回数ＣＡＳＹのカウンタをインクリメントする。
【００２９】
以上の処理を、非同期噴射回数ＣＡＳＹ又は非同期噴射時間ＡＳＹＴがガード値ＣＡＳＹＧ，ＡＳＹＴＧに達するまで、繰り返し、非同期噴射回数ＣＡＳＹ又は非同期噴射時間ＡＳＹＴがガード値ＣＡＳＹＧ，ＡＳＹＴＧに達した時点で、本プログラムを終了する（非同期噴射を終了する）。
【００３０】
以上説明した実施形態（２）では、スロットル開度変化量の積算値ΣΔＴＡに基づいて非同期噴射量ＣＡＳＹ，ＡＳＹＴのガード値ＣＡＳＹＧ，ＡＳＹＴＧを設定することで、非同期噴射量ＣＡＳＹ，ＡＳＹＴをスロットル開度変化量の積算値ΣΔＴＡに応じて制限することができ、前記実施形態（１）と同じ効果を得ることができる。つまり、実施形態（２）では、非同期噴射量の設定は、従来と同じく、スロットル開度変化量に基づいて行うが、この非同期噴射量を、スロットル開度変化量の積算値に基づいて設定したガード値でガード処理することで、非同期噴射実行条件成立直後の過剰な非同期噴射を回避することができると共に、加速後半の非同期噴射が本当に必要なところで、適量の非同期噴射を行うことができ、非同期噴射量を適正化することができる。
【００３１】
尚、上記実施形態（２）では、非同期噴射量のガード値ＣＡＳＹＧ，ＡＳＹＴＧを算出するパラメータとして、スロットル開度変化量の積算値ΣΔＴＡを用いたが、これに代えて、非同期噴射実行条件成立期間中のスロットル開度ＴＡの積算値、又は、非同期噴射量の積算値を用いても良く、また、これら３つの積算値の中から２つ以上の積算値を組み合わせて用いても良い。
【００３２】
また、上記実施形態（２）では、非同期噴射量のガード値として、非同期噴射回数ガード値ＣＡＳＹＧと非同期噴射時間ガード値ＡＳＹＴＧの双方を算出したが、非同期噴射を噴射時間と噴射回数のいずれか一方のみで制御する場合には、それに応じて、ＣＡＳＹＧとＡＳＹＴＧのいずれか一方のみを算出するようにしても良い。
【００３３】
また、上記実施形態（２）では、非同期噴射量（非同期噴射時間ＡＳＹＴ）を設定するパラメータとして、スロットル開度変化量ΔＴＡを用いたが、これに代えてスロットル開度ＴＡを用いても良く、また、スロットル開度変化量ΔＴＡとスロットル開度ＴＡの双方を用いて非同期噴射量を算出しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）におけるエンジン制御システム全体の概略構成を示す図
【図２】実施形態（１）の非同期噴射プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図３】非同期噴射実行時の挙動を説明するタイムチャート
【図４】本発明の実施形態（２）における非同期噴射プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、１３…エアフローメータ（運転状態検出手段）、１４…スロットル弁、１５…スロットル開度センサ（スロットル開度検出手段）、１６…燃料噴射弁、１７…水温センサ（運転状態検出手段）、１８…エンジン制御回路（燃料噴射制御手段，非同期噴射実行条件判定手段）。

Claims (3)

1. 内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   前記運転状態検出手段の検出値に基づいて同期噴射量を設定して前記燃料噴射弁に同期噴射指令を出力する燃料噴射制御手段と、
   スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、
   前記スロットル開度検出手段の検出値に基づいて非同期噴射実行条件が成立したか否かを判定する非同期噴射実行条件判定手段とを備え、
   前記燃料噴射制御手段は、前記非同期噴射実行条件が成立している期間にスロットル開度変化量の積算値に基づいて非同期噴射量を設定して前記燃料噴射弁に非同期噴射指令を出力することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   前記運転状態検出手段の検出値に基づいて同期噴射量を設定して前記燃料噴射弁に同期噴射指令を出力する燃料噴射制御手段と、
   スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、
   前記スロットル開度検出手段の検出値に基づいて非同期噴射実行条件が成立したか否かを判定する非同期噴射実行条件判定手段とを備え、
   前記燃料噴射制御手段は、前記非同期噴射実行条件が成立している期間にスロットル開度の積算値とスロットル開度変化量の積算値の少なくとも１つに基づいて非同期噴射量のガード値を設定する手段と、スロットル開度又はスロットル開度変化量に基づいて非同期噴射量を設定し、この非同期噴射量を前記ガード値でガード処理して前記燃料噴射弁に非同期噴射指令を出力する手段とを有することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 前記燃料噴射制御手段は、前記非同期噴射量として、噴射回数と噴射時間の少なくとも一方を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

Images