JP4210975B2 - 筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置に係り、特に始動時補正制御手段に新たな機能を付加し、良好な始動時補正制御を実現する筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
筒内噴射エンジンは、インジェクタから筒内に燃料を噴射するものである。そして、この筒内噴射エンジンにおいては、噴霧の微粒化を促進するために、インジェクタに供給する燃料の圧力を高圧に維持する必要があり、燃料圧力に上昇に高圧ポンプが使用されている。
【０００３】
前記筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置としては、特開平１１−１７３１９９号公報に開示されるものがある。この公報に開示される筒内燃料噴射エンジンの燃料噴射制御装置は、エンジン運転状態に基づいて設定した燃料噴射量を燃料圧力に応じて補正し、噴射量による燃料をインジェクタにより筒内に噴射する筒内燃料噴射エンジンの燃料噴射制御装置において、エンジン運転状態に基づき基本燃料噴射量を設定する基本燃料噴射量設定手段と、基本燃料噴射量を得るためのインジェクタに対する基本燃料噴射パルス幅を、基本燃料噴射量に基づいて設定する基本燃料噴射パルス幅設定手段と、基本燃料噴射パルス幅と燃料圧力に基づいて、基本燃料噴射パルス幅を燃料圧力に応じて補正するための燃料圧力補正係数を設定する燃料圧力補正係数設定手段と、基本燃料噴射パルス幅を燃料圧力補正係数により補正してインジェクタに対する最終的な燃料噴射パルス幅を設定する燃料噴射パルス幅設定手段とを備え、インジェクタ特性に対する補正と燃料圧力に対する補正とを分離し、燃料噴射量のセッティングを容易とし、制御精度を向上させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置において、上述した特開平１１−１７３１１９号公報に開示されるものは、インジェクタの流量特性に応じた補正と燃料圧力に応じた補正を演算し、燃料噴射パルス幅の設定を実施している。
【０００５】
ここで、参考までに、図１１に示す現在使用されている燃料噴射制御用フローチャートを説明する。
【０００６】
燃料噴射用プログラムがスタート（４０２）すると、前記筒内噴射エンジン２の運転状態の検出（４０４）が行われ、基本噴射量が算出（４０６）される。
【０００７】
そして、前記制御手段によって、水温補正及び燃料圧力補正テーブル（図８の（ａ）参照）による燃料圧力補正、その他の処理（４０８）に移行する。
【０００８】
また、各処理の後に噴射量を決定（４１０）し、燃料噴射用プログラムを終了（４１２）させる。
【０００９】
しかし、従来の筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置における吸気行程噴射モードで運転されるサイドエントリー式筒内噴射エンジンにおいては、クランキングから完爆に至るまでの始動区間で、気筒判別時間の長短や燃料圧力変化、インジェクタの噴霧特性の不安定が混在し、適合が非常に困難であるとともに、適合の不完全さからエンジン性能を低下させてしまうという不都合がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、少なくともエンジンの始動時に、冷却水温度に応じて燃料噴射量を補正する始動時補正制御手段を備えた筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置において、冷却水温度を検出可能な冷却水温度検出手段を設け、燃料圧力を検出可能な燃料圧力検出手段を設け、始動時の冷却水温度に応じて燃料圧力補正量を設定する機能を前記始動時補正制御手段に付加して設け、燃料噴射量に燃料圧力が減少後に再度上昇を始めることを燃料噴射量が判定燃料噴射量を下回ることにより判定する判定燃料噴射量を燃料圧力補正実施条件として設定して設けるとともに、この燃料圧力補正実施条件には切り替え可能な少なくとも２つ以上の始動時水温別燃料圧力補正テーブルを始動時の冷却水温度によって切り替え使用するように始動時の冷却水温度と比較する設定水温を設定して設け、この始動時補正制御手段は、クランキングから完爆に至るまでの始動時に、前記燃料圧力補正実施条件を満たしているときには、燃料噴射量が判定燃料噴射量を下回る時から冷却水温度に応じた前記始動時水温別燃料圧力補正テーブルによって燃料圧力補正量を設定し、この燃料圧力補正量による補正制御を実行することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、始動時において、冷却水温度検出手段により検出された冷却水温度が、設定温度より低く、且つ始動信号の出力時から決められた時間内にあるときには、始動時補正制御手段に付加した機能によって燃料圧力による始動時補正制御を停止し、燃料圧力の変化に左右されることのない始動時補正制御を実現している。
【００１２】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００１３】
図１〜図５はこの発明の第１実施例を示すものである。図２において、２は図示しない車両に搭載された筒内噴射エンジン、４はシリンダブロック、６はシリンダヘッド、８はヘッドカバー、１０はピストン、１２は燃焼室、１４は吸気ポート、１６は排気ポート、１８は吸気バルブ、２０は排気バルブである。
【００１４】
筒内噴射エンジン２は、吸気系としてエアクリーナ２２と吸気管２４とスロットルボディ２６とサージタンク２８と吸気マニホルド（「インテークマニホルド」ともいう）３０とを順次に接続し、吸気ポート１４に連通する吸気通路３２を設けている。スロットルボディ２６の吸気通路３２には、スロットルバルブ３４を設けている。
【００１５】
このとき、前記吸気管２４途中には、上流側からターボチャージャ３６のコンプレッサ３８と、インタクーラ４０とを順次配設する。
【００１６】
また、筒内噴射エンジン２は、排気系として排気マニホルド（「エキゾーストマニホルド」ともいう）４２と排気管４４と触媒コンバータ４６とを順次に接続し、排気ポート１６に連通する排気通路４８を設けている。触媒コンバータ４６内には、三元触媒５０を設けている。
【００１７】
そして、前記排気管４４途中に、前記ターボチャージャ３６のタービン５２を配設するとともに、このタービン５２をバイパスするウエストゲート通路５４を設け、ウエストゲート通路５４途中にはウエストゲートバルブ５６を設ける。
【００１８】
前記筒内噴射エンジン２は、シリンダヘッド６に燃焼室１２に指向させて燃料噴射手段である高圧用のインジェクタ（「燃料噴射弁」ともいう）５８を設けている。このインジェクタ５８は、燃料供給通路６０及び燃料戻り通路６２により燃料タンク６４に連絡されている。燃料タンク６４内には、燃料供給通路６０に燃料を送給する燃料ポンプ（「フューエルポンプ」ともいう）６６を設けている。燃料タンク６４内の燃料供給通路６０の途中には、燃料フィルタ６８と、燃料圧力を調整するプレッシャレギュレータ７０とを設け、前記燃料供給通路６０及び燃料戻り通路６２に連通し、且つインジェクタ５８の近傍には、高圧燃料ポンプと高圧レギュレータとからなる高圧ユニット７２を設けている。
【００１９】
前記燃料タンク６４には、エバポ通路７４の一端側を２ウェイチェックバルブ７６を介して連通している。エバポ通路７４の他端側は、キャニスタ７８に連通されている。このキャニスタ７８には、パージ通路８０の一端側を連通している。パージ通路８０の他端側は、スロットルバルブ３４よりも下流側の吸気通路３２に連通している。
【００２０】
そして、このパージ通路８０の途中には、キャニスタパージバルブ（ＶＳＶ）８２を配設する。
【００２１】
また、前記筒内噴射エンジン２のサージタンク２８よりも下流側の吸気通路３２と前記ターボチャージャ３６のタービン５２よりも上流側の排気通路４８とを連絡するＥＧＲ（「排気ガス還流」ともいう）通路８４を設けるとともに、このＥＧＲ通路８４の吸気通路３２側の端部にはＥＧＲバルブ８６を配設する。
【００２２】
前記筒内噴射エンジン２には、図示しない点火プラグに飛び火させるイグニションコイル８８を設け、気筒判別のためのクランク角及びエンジン回転数を検出するクランク角センサ９０を設け、図示しないカムの角度を検出するカム角センサ９２を設け、吸入空気温度を検出する吸気温センサ９４を設け、筒内噴射エンジン２の冷却水温度の検出可能な冷却水温度検出手段である水温センサ９６を設け、スロットルバルブ３４のスロットル開度を検出するスロットルセンサ９８を設け、吸気通路３２内の吸入空気圧力を検出する圧力センサ１００を前記サージタンク２８の上流側に連絡して設け、前記ウエストゲート通路５４との合流部位よりも下流側の排気通路４８に空燃比を検出する空燃比検出手段、例えば排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ２（オーツー）センサ１０２を設けている。
【００２３】
前記インジェクタ５８と、燃料ポンプ６６と、高圧燃料ポンプと高圧レギュレータとからなる高圧ユニット７２と、イグニションコイル８８と、クランク角センサ９０と、カム角センサ９２と、吸気温センサ９４と、水温センサ９６と、スロットルセンサ９８と、圧力センサ１００とＯ２センサ１０２とは、燃料噴射制御装置１０４を構成する制御手段（「ＥＣＭ」ともいう）１０６に接続されている。
【００２４】
なお、符号１０８は前記制御手段１０６に接続されるインジェクタドライバ、１１０は前記インジェクタ５８近傍に配設される燃料圧力の検出可能な燃料圧力検出手段である燃圧センサ、１１２はノックレベルを出力するノックセンサ、１１４はエアバイパスバルブ（「ＡＢＶ」ともいう）である。
【００２５】
そして、前記制御手段１０６は、少なくともエンジンの始動時に、冷却水温度に応じて燃料噴射量を補正する始動時補正制御手段１１６を備えている。この始動時補正制御手段１１６は、燃料圧力補正テーブル（図８の（ａ）参照）によって補正量を決定している。
【００２６】
このとき、始動時において、冷却水温度検出手段である水温センサ９６により検出された冷却水温度が、設定温度より低く、且つ始動信号の出力時から決められた時間内にあるときには、燃料圧力による始動時補正制御を停止する機能を前記始動時補正制御手段１１６に付加して設ける構成とする。
【００２７】
詳述すれば、前記制御手段１０６の始動時補正制御手段１１６は、始動時水温が設定温度ＴＦＷより低く、つまり
始動時水温＜設定温度ＴＦＷ
であり、且つ始動信号であるスタータ信号の出力されるＯＮ時から決められた時間、例えばＸ行程の間内、あるいは図４に示す如き燃料圧力補正禁止時間テーブルによる燃料圧力補正禁止時間内である場合には、燃料圧力による始動時補正制御を停止するものである。
【００２８】
また、図５に示す如く、燃料圧力補正禁止時燃料圧力補正初期値テーブルを設け、始動時水温に応じて燃料圧力補正初期値を設定する。
【００２９】
次に、図１の筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置の燃料噴射用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００３０】
燃料噴射用プログラムがスタート（２０２）すると、前記筒内噴射エンジン２の運転状態の検出（２０４）が行われ、基本噴射量が算出（２０６）される。
【００３１】
そして、前記制御手段１０６の始動時補正制御手段１１６によって、始動時水温が設定温度ＴＦＷより低く、つまり
始動時水温＜設定温度ＴＦＷ
であるか否か、且つ始動信号であるスタータ信号の出力されるＯＮ時から決められた時間、例えばＸ行程の間内であるか否かの判断（２０８）が行われる。
【００３２】
このとき、判断（２０８）がＹＥＳの場合には、燃料圧力補正禁止（２１０）を実施し、その後の処理である水温補正及び燃料圧力補正テーブル（図８の（ａ）参照）による燃料圧力補正、その他の処理（２１２）に移行する。
【００３３】
また、判断（２０８）がＮＯの場合には、燃料圧力補正禁止（２１０）を実施せずに、その後の処理である水温補正及び燃料圧力補正テーブル（図８の（ａ）参照）による燃料圧力補正、その他の処理（２１２）に移行する。
【００３４】
そして、各処理の後に噴射量を決定（２１４）し、燃料噴射用プログラムを終了（２１６）させる。
【００３５】
ここで、燃料圧力補正禁止条件に関して追記すると、図３の（ａ）〜（ｄ）に示す如く、燃料噴射は、気筒判別終了後から行われるが、始動信号であるスタータ信号の出力されるＯＮ時から気筒判別終了までの間、燃料圧力は上昇し、燃料が吹かれることが一旦下降する。このような動きは、気筒判別時間により燃料圧力上昇量が異なるため、適合が困難であった。
【００３６】
このため、図４及び図５に開示される条件を追加し、気筒判別時間のばらつきの吸収を可能とし、始動時噴射量の適合を容易とするものである。
【００３７】
これにより、始動信号であるスタータ信号の出力されるＯＮ時から決められた時間内にあるときには、燃料圧力による燃料噴射量の補正を行わないため、燃料圧力の変化に左右されることのない始動時補正制御の実現が可能となり、実用上有利である。
【００３８】
また、良好な混合気形成が可能となるとともに、出力や燃費、排気ガス性能を向上させることが可能となり、しかもノッキングを抑制し得る。
【００３９】
図６〜図１０はこの発明の第２実施例を示すものである。この第２実施例において上述第１実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
【００４０】
この第２実施例の特徴とするところは、始動時において、燃料圧力補正実施条件を満たしているときには、始動時の冷却水温度に応じて燃料圧力補正量を設定する機能を始動時補正制御手段（図示せず）に付加して設けた点にある。
【００４１】
すなわち、始動時補正制御手段は、通常、図８の（ａ）に示す燃料圧力補正テーブルによって燃料圧力補正量を決定し、燃料圧力補正を行っているが、この始動時補正制御手段には、２以上、例えば２つの図８の（ｂ）、（ｃ）に示す始動時水温別燃料圧力補正テーブル（燃料噴射量＜ＸＦＩＷ、始動時水温＜ＴＦＷ）または始動時水温別燃料圧力補正テーブル（燃料噴射量＜ＸＦＩＷ、始動時水温＞ＴＦＷ）によって、燃料圧力補正量を設定する機能を付加するものである。
【００４２】
また、燃料圧力補正実施条件としては、燃料噴射量が判定燃料噴射量ＸＦＩＷ未満、つまり
燃料噴射量＜ＸＦＩＷ
且つ始動時水温が設定水温ＴＦＷ未満、つまり
始動時水温＜ＴＦＷ
の場合に、図８の（ｂ）に示す始動時水温別燃料圧力補正テーブル（燃料噴射量＜ＸＦＩＷ、始動時水温＜ＴＦＷ）を使用し、燃料噴射量が判定燃料噴射量ＸＦＩＷ未満、つまり
燃料噴射量＜ＸＦＩＷ
且つ始動時水温が設定水温ＴＦＷを越えている、つまり
始動時水温＞ＴＦＷ
の場合に、図８の（ｃ）に示す始動時水温別燃料圧力補正テーブル（燃料噴射量＜ＸＦＩＷ、始動時水温＞ＴＦＷ）を使用するものである。
【００４３】
すなわち、図７の（ａ）〜（ｄ）に示す如く、始動時において、燃料噴射量が判定燃料噴射量ＸＦＩＷを下回ると、燃料圧力が上昇を始めることが解っている。
【００４４】
このとき、現在の制御では、冷却水温度に関係なく、燃料圧力補正を算出しているので、図７の（ｄ）に示す如く、始動時水温別燃料圧力補正区間において、始動時水温による切り替え可能な２つ以上の燃料圧力補正テーブルを使用してエンジン性能を向上させ、より正確な燃料噴射量とするものである。
【００４５】
更に、前記始動時補正制御手段は、インジェクタ駆動時間に応じて設定されたインジェクタ補正量を備えている。
【００４６】
すなわち、インジェクタ流量特性において、図９に示す如く、インジェクタ駆動時間が１．０ｍｓより短い領域では、リニアリティが大きくずれることが解っており、リニアリティに見合った補正を導入することにより、より正確な燃料噴射量とすることが可能となる。
【００４７】
現在はインジェクタ駆動時間が１．０ｍｓより長い領域で傾きを算出し、燃料噴射量の補正に用いている（１つの値）が、インジェクタ駆動時間を、図１０に示す如く、インジェクタ補正テーブルとすることにより、エンジン性能を向上させるものである。
【００４８】
次に、図６の筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置の燃料噴射用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００４９】
燃料噴射用プログラムがスタート（３０２）すると、前記筒内噴射エンジン２の運転状態の検出（３０４）が行われ、基本噴射量が算出（３０６）される。
【００５０】
そして、前記制御手段の始動時補正制御手段は、図８の（ｂ）、（ｃ）に示す始動時水温別燃料圧力補正テーブル（燃料噴射量＜ＸＦＩＷ、始動時水温＜ＴＦＷ）または始動時水温別燃料圧力補正テーブル（燃料噴射量＜ＸＦＩＷ、始動時水温＞ＴＦＷ）の始動時水温別テーブルを参照（３０８）する。
【００５１】
また、この始動時水温別テーブルを参照（３０８）の後には、その後の処理である水温補正及び燃料圧力補正テーブル（図８の（ｂ）、（ｃ）参照）による燃料圧力補正、インジェクタ補正テーブル（図１０参照）インジェクタ補正、その他の処理（３１０）に移行する。
【００５２】
そして、各処理の後に噴射量を決定（３１２）し、燃料噴射用プログラムを終了（３１４）させる。
【００５３】
これにより、冷却水温度に応じて燃料圧力補正量を設定することができ、精度の良い始動時燃料噴射制御が可能となり、実用上有利である。
【００５４】
また、良好な混合気形成が可能となるとともに、出力や燃費、排気ガス性能を向上させることが可能となる。
【００５５】
更に、前記始動時補正制御手段が、インジェクタ駆動時間に応じて設定されたインジェクタ補正量を備えていることにより、インジェクタの性能に即した精度の良い燃料噴射制御が実施可能となるものである。
【００５６】
なお、この発明は上述第１及び第２実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００５７】
例えば、この発明の第１実施例においては、始動時補正制御手段に、始動時において、冷却水温度検出手段により検出された冷却水温度が、設定温度より低く、且つ始動信号の出力時から決められた時間内にあるときには、燃料圧力による始動時補正制御を停止する機能を付加するとともに、この発明の第２実施例においては、始動時補正制御手段に、始動時において、燃料圧力補正実施条件を満たしているときには、始動時の冷却水温度に応じて燃料圧力補正量を設定する機能を付加する構成としたが、第１実施例の機能と第２実施例の機能とを組み合わせて使用することもできる。
【００５８】
また、この発明の第１及び第２実施例においては、冷却水温度を判断基準値あるいは制御値として使用する構成としたが、筒内噴射エンジンの冷機状態を検出できるものであればよく、冷却水温度以外の温度検出値、例えば機関温度やエンジン油温、触媒温度等を使用する特別構成とすることも可能である。
【００５９】
更に、この発明の第１実施例においては、冷却水温度を判断基準値として使用する構成としたが、燃料圧力の変動時期を検出し、この燃料圧力の変動に応じて始動時の判断制御を行う特別構成とすることも可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、始動信号であるスタータ信号の出力されるＯＮ時から決められた時間内にあるときには、燃料圧力による燃料噴射量の補正を行わないため、燃料圧力の変化に左右されることのない始動時補正制御の実現が可能となり、実用上有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１実施例を示す筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置の燃料噴射用フローチャートである。
【図２】 筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置の概略構成図である。
【図３】 燃料圧力補正禁止条件を示し、（ａ）はエンジン回転数と時間との関係を示す図、（ｂ）は燃料圧力と時間との関係を示す図、（ｃ）は燃料噴射量と時間との関係を示す図、（ｄ）は燃料圧力補正と時間との関係を示す図である。
【図４】 燃料圧力補正禁止時間テーブルを示す図である。
【図５】 燃料圧力補正禁止時燃料圧力補正初期値テーブルを示す図である。
【図６】 この発明の第２実施例を示す筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置の燃料噴射用フローチャートである。
【図７】 始動時水温別燃料圧力補正を示し、（ａ）はエンジン回転数と時間との関係を示す図、（ｂ）は燃料圧力と時間との関係を示す図、（ｃ）は燃料噴射量と時間との関係を示す図、（ｄ）は燃料圧力補正と時間との関係を示す図である。
【図８】 燃料圧力補正テーブルを示し、（ａ）は現在の燃料圧力補正テーブルを示す図、（ｂ）は始動時水温別燃料圧力補正テーブル（燃料噴射量＜ＸＦＩＷ、始動時水温＜ＴＦＷ）を示す図、（ｃ）は始動時水温別燃料圧力補正テーブル（燃料噴射量＜ＸＦＩＷ、始動時水温＞ＴＦＷ）を示す図である。
【図９】 インジェクタ補正におけるインジェクタ流量特性を示す図である。
【図１０】 インジェクタ補正テーブルを示す図である。
【図１１】 この発明の従来技術を示す筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置の燃料噴射用フローチャートである。
【符号の説明】
２ 筒内噴射エンジン
１４ 吸気ポート
１６ 排気ポート
１８ 吸気バルブ
２０ 排気バルブ
２２ エアクリーナ
２６ スロットルボディ
２８ サージタンク
３０ 吸気マニホルド（「インテークマニホルド」ともいう）
３２ 吸気通路
３４ スロットルバルブ
３６ ターボチャージャ
４０ インタクーラ
４２ 排気マニホルド（「エキゾーストマニホルド」ともいう）
４６ 触媒コンバータ
４８ 排気通路
５６ ウエストゲートバルブ
５８ インジェクタ
６４ 燃料タンク
６６ 燃料ポンプ
７０ プレッシャレギュレータ
７２ 高圧ユニット
７４ エバポ通路
７８ キャニスタ
８０ パージ通路
８２ キャニスタパージバルブ（ＶＳＶ）
８６ ＥＧＲバルブ
９０ クランク角センサ
９２ カム角センサ
９４ 吸気温センサ
９６ 水温センサ
９８ スロットルセンサ
１００ 圧力センサ
１０２ Ｏ２（オーツー）センサ
１０４ 燃料噴射制御装置
１０６ 制御手段（「ＥＣＭ」ともいう）
１０８ インジェクタドライバ
１１０ 燃圧センサ
１１６ 始動時補正制御手段

Claims (1)

1. 少なくともエンジンの始動時に、冷却水温度に応じて燃料噴射量を補正する始動時補正制御手段を備えた筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置において、冷却水温度を検出可能な冷却水温度検出手段を設け、燃料圧力を検出可能な燃料圧力検出手段を設け、始動時の冷却水温度に応じて燃料圧力補正量を設定する機能を前記始動時補正制御手段に付加して設け、燃料噴射量に燃料圧力が減少後に再度上昇を始めることを燃料噴射量が判定燃料噴射量を下回ることにより判定する判定燃料噴射量を燃料圧力補正実施条件として設定して設けるとともに、この燃料圧力補正実施条件には切り替え可能な少なくとも２つ以上の始動時水温別燃料圧力補正テーブルを始動時の冷却水温度によって切り替え使用するように始動時の冷却水温度と比較する設定水温を設定して設け、この始動時補正制御手段は、クランキングから完爆に至るまでの始動時に、前記燃料圧力補正実施条件を満たしているときには、燃料噴射量が判定燃料噴射量を下回る時から冷却水温度に応じた前記始動時水温別燃料圧力補正テーブルによって燃料圧力補正量を設定し、この燃料圧力補正量による補正制御を実行することを特徴とする筒内噴射エンジンの燃料噴射制御装置。

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