JP4532373B2

JP4532373B2 - エンジンの燃料噴射制御方法および燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JP4532373B2
Application number: JP2005262265A
Authority: JP
Inventors: 直明柳沢; 努村上
Original assignee: Nikki Co Ltd
Current assignee: Nikki Co Ltd
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2025-09-09
Also published as: US20070056566A1; US7185637B1; JP2007071184A

Description

本発明は、エンジンの加速状態を検知して燃料噴射制御を行う方法および燃料噴射制御装置に関し、殊に、的確な空燃比制御を行うために所定レベル以上の加速状態を判定して燃料噴射制御を行う燃料噴射制御方法および燃料噴射制御装置に関する。

近年、エンジンの燃料供給システムは、燃料噴射制御装置を備えて種々のモニタで検出したデータにより燃焼室に吸入される空気量に見合った燃料を噴射するように制御されるのが通常である。しかし、急加速時などの過渡状態においては、吸入空気量の検出遅れや吸気管中に噴射された燃料の搬送が燃焼室に到達するまでのタイムラグにより、混合気の空燃比を最適に保つことが困難となる場合が多い。

そのため、燃料噴射制御装置がこのような過渡状態を遅滞なく検知して噴射燃料の増量を行えるように、スロットルバルブ開度センサを用いてスロットル開度の変動によりこれを判定する方法が採用されている。しかし、燃料供給システムにスロットル開度センサを設けることは、製造原価を大きく引き上げるためコスト面で不利となりやすい。

一方、吸気管に圧力センサを配置して吸気管圧の変動でエンジンの過渡状態を判定する方法もある。この場合、吸気管内における脈動の影響をなくすために吸気管圧を１燃焼サイクルに亘って積分し、前回の１燃焼サイクルの吸気管圧の積分値と比較することでこれを判定することが行われている。

また、特開２００２−２４２７４９号公報には、エンジンのクランク軸の回転角度について複数の角度位置を吸気管圧のサンプリング位置として定め、各サンプリング位置でサンプリングした吸気管圧をそれぞれ記憶するようにして、サンプリングする度に１サイクル前の同じ位置でサンプリングした吸気管圧と比較することにより、エンジンの過渡状態を判定する方法が提案されている。これにより、吸気管内の脈動の影響を受けないとともに過渡状態の発生に即座に対応し易いものとしている。

しかし、例えば緩加速を行っている場合など、比較する吸気管圧の差が小さいにも関わらず吸気管圧が上昇していることがある。従って、上述した判定方法ではこの吸気管圧が上昇している状況で急加速を行った場合に、実際の吸入空気量が増大しているのに対し圧力差が大きくならずに加速状態とは判定されないため、燃料が増量されずに空燃比がリーンとなってエンジンに息つき等の不具合が生じるという欠点がある。
特開２００２−２４２７４９号公報

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、吸気管圧の変動を検知して加速状態を判定して燃料噴射制御を行う方法および燃料噴射制御装置について、吸気管の圧力差のみでは加速状態を検出しにくい場合であっても、コストの過大な上昇を伴うことなく加速状態を確実に判定して、最適な空燃比に制御できるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、クランク角検出手段で燃焼サイクルを検知するとともに吸気管圧検出手段で吸気管圧を連続的に検知して１燃焼サイクル分の圧力積分値を算出する電子制御ユニットが、前記圧力積分値と前回の前記圧力積分値とを比較することにより求めた圧力差が所定の加速判定規準値以上となった場合に、エンジンが加速状態にあると判定して燃料増量を行うエンジンの燃料噴射制御方法において、
前記燃料供給システムは大気圧検出手段を備えており、算出した前記圧力差が前記加速判定規準値未満であっても、前記圧力積分値と前記大気圧検出手段で検知した大気圧との差が所定の規準値以下であり、且つ、今回の燃焼サイクルを含む所定の積算期間内における前記圧力差を積算した圧力差積算値が所定の規準値以上であるときに、前記電子制御ユニットにおいてエンジンが加速状態にあると加速判定を行うこととした。

このことにより、緩加速に引き続いて急加速を行う場合など、過渡状態が圧力差に表れにくい状況であっても、吸気管の圧力積分値と大気圧との比較および圧力差積算値による吸気管圧力の増加レベルの二つの尺度を組み合わせることにより、対応が必要な加速状態であるか否かを的確に判定できようになるため、最適な空燃比制御を実現しやすいものとすることができる。

また、このエンジンの燃料噴射制御方法において、電子制御ユニットが加速状態と判定した場合の燃料噴射量の算出は、加速を判定した時点の圧力差積算値を基に所定の計算方法により行うものとすれば、圧力差積算値は加速状況を反映するものであることから最適な燃料噴射量を算出しやすいものとなる。

さらに、上述したエンジンの燃料噴射制御方法を実行するためのプログラムが記憶手段に格納された電子制御ユニットを備え、上述したエンジンの燃料供給システムに組み込まれてその燃料噴射制御方法を実施するものとされたエンジンの燃料噴射制御装置とすれば、既存の４サイクルエンジンの燃料供給システムに組み込むだけで、あらゆる加速状態を判定して的確な空燃比制御を容易に実現できるものとなる。

吸気管の圧力積分値と大気圧との比較および圧力差積算値による吸気管圧の増加レベルの二つの尺度を組み合わせて加速判定を行うものとした本発明によると、緩加速に引き続き急加速を行った際のように吸気管の圧力差では加速状態を検出しにくい場合であっても、コストの過大な上昇を伴うことなく加速状態を確実に判定して最適な空燃比に制御できるものである。

図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、図１は、本発明におけるエンジンの燃料噴射制御方法を実行するためのプログラムが格納されたエンジンの燃料噴射制御装置としての電子制御ユニット１０を備えている燃料供給システム１が、エンジン２に実装された状態を示す配置図である。この燃料供給システム１における吸気管３は、入口にエアクリーナ３１を備え、その下流にスロットルバルブ３２が配置され、さらその下流に燃料噴射弁４を配置している。

電子制御ユニット１０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えた汎用の電子制御ユニットであり、吸気管３に設置されて吸気管圧を連続的に検出する圧力センサ１１および点火コイル１２からの出力信号が入力されるようになっている。

エンジン２は、単気筒４サイクルエンジンであって、クランク軸２１に取り付けられたフライホイール２２周縁の所定個所にマグネット２３を備えているとともに、これに近接して点火コイル１２が配置されており、クランク軸２１の回転により点火コイル１２の二次コイルで発生する二次電圧が点火プラグ２４にスパークを発生させるようになっている。

さらに、点火コイル１２の一次コイルに発生する一次電圧が電子制御ユニット１０にクランク角検出信号としても入力されるようになっている。即ち、４サイクルエンジンでは１燃焼サイクルのクランク軸２１の回転角度は７２０°（２回転）であって、３６０°毎に点火コイル１２が点火信号を発生するが、これを０°，３６０°，７２０°（０°）というように１燃焼サイクル中のクランク角位置として検知するものである。そして、電子制御ユニット１０は、この３６０°毎に検出したクランク角位置を基準にしてエンジン回転数を算出する。

次に、図２乃至図４のグラフを用いて本実施の形態の燃料供給システム１の動作を説明することにより、電子制御ユニット１０が実行するエンジンの燃料噴射制御方法の詳細について説明する。

図４は、本実施の形態において電子制御ユニット１０が圧力センサ１１の出力信号により検知する吸気管圧に関し、クランク位置検出手段としての点火コイル１２により検知されるクランク角位置に対応して表示したグラフである。また、例えば０°〜７２０°（０°）の１燃焼サイクルをＡ―Ａ系統とし、３６０°〜３６０°の１燃焼サイクルをＢ―Ｂ系統として、２系統の燃焼サイクルで１燃焼サイクル毎の吸気管圧の積分値を算出するようになっており、Ａ―Ａ系統の圧力積分値を吸気管圧のグラフの下に表示している。

運転者がアクセルペダルを操作してスロットルバルブ３２を開くとエンジン２は加速するが、スロットルバルブ３２が開くことにより負圧の増加幅が小さくなる。そのため、斯かる装置においてはスロットルバルブ３２が急激に動いて吸入空気量が大きく変動した場合に応答遅れが生じて混合気がリーンになったりリッチになったりする心配がある。

そのため、エンジンの１燃焼サイクルについて吸気管の圧力積分値を算出して前回の圧力積分値を比較し、予め定めた加速判定基準値以上の差を生じた場合に加速と判定し、圧力差に応じて燃料噴射量の増量制御を行うものであり、この部分は上述した従来の燃料噴射制御方法とほぼ共通している。

しかしながら、従来の判定方法において、図３に示すように緩加速中に急加速を行った場合等には圧力差Ｂが予め定めた加速判定基準値に達しない。従って、加速の判定がなされずに燃料噴射の増量制御が実行されないため、空燃比がリーンとなってエンジン息付き等の不具合を引き起こすことになる。

そこで、本発明においては、図２に示すように圧力差Ｄが前述の規準量に達しない間は、電子制御ユニット１０が予め定めた積算期間Ｆに亘って圧力差を積算する。そして、積算期間Ｆを超えると積算値はリセットされ、再び積算を実行するようになっている。

そして、この圧力差積算値が予め定めた基準値Ｇ以上となり、且つ、吸気管の圧力積分値と大気圧検出手段で検知した大気圧との差が、予め定めた基準値Ｃ以下となった時点Ｈで、所定レベルの加速（急加速）状態と判定し、その時点の圧力差積算値Ｅを基に所定の計算方法で燃料噴射量を算出し、燃料増量制御を行う。（尚、加速を判定した時点Ｈで積算値はリセットされる。）

このようにすることで、圧力差に反映しにくい加速状態であってもこれを的確に判定して必要とされる燃料噴射量に増量することで、空燃比を適正に維持することができる。尚、大気圧検出手段は専用の検出装置を配設するとコスト高となることから、吸気管路３に配設した圧力センサ１１を利用するものとし、キイスイッチＯＮ時から所定時間内の吸気管圧力を近似大気圧として検出するようにしてもよい。

ところで、斯かる制御を実行する場合、通常の緩加速時にも急加速と誤判定してしまい、空燃比がリッチとなることも懸念されるが、通常の緩加速時は圧力積分値と大気圧との差が規準値Ｃ以下となるまである程度の期間を要し、差積算期間Ｆを超えて積算値がリセットされることになるため、加速判定は行われない。

また、吸気管の圧力積分値があるレベルまで上昇した状態において、大気圧との差が規準値Ｃ以下になるまでさほど期間を要さないような場合は、圧力差積算値が基準値Ｇ以上とならないため、この場合も加速判定を行わないものとなる。従って、本発明の燃料噴射制御方法における制御は、緩加速中における対応が必要な急加速時のみに作動して、最適な燃料増量を実施できるものである。

以上、述べたように、エンジン既設の検出手段を用いるとともに上述した燃料噴射制御方法を実行するためのプログラムを汎用の電子制御ユニットにインストールしたエンジンの燃料噴射制御装置を用いた本実施の形態により、過大なコストアップを伴うことなく、あらゆる加速状態に対応して的確なエンジンの空燃比制御を実行できるものである。

本発明の実施の形態を示す配置図。本実施の形態において吸気管圧力の変動とこれに対応する各データを比較するためのグラフ。従来例において吸気管圧力の変動とこれに対応する各データを比較するためのグラフ。本発明の実施の形態において検出した吸気管圧力をクランク角度に対応して表示したグラフ。

符号の説明

１燃料供給システム、２エンジン、３吸気管、４燃料噴射弁、１０電子制御ユニット、１１圧力センサ、１２点火コイル、２１クランク軸

Claims

クランク角検出手段で燃焼サイクルを検知するとともに吸気管圧検出手段で吸気管圧を連続的に検知して１燃焼サイクル分の圧力積分値を算出する電子制御ユニットが、前記圧力積分値と前回の前記圧力積分値とを比較することにより求めた圧力差が所定の加速判定規準値以上となった場合に、エンジンが加速状態にあると判定して燃料増量を行うエンジンの燃料噴射制御方法において、
前記燃料供給システムは大気圧検出手段を備えており、算出した前記圧力差が前記加速判定規準値未満であっても、前記圧力積分値と前記大気圧検出手段で検知した大気圧との差が所定の規準値以下であり、且つ、今回の燃焼サイクルを含む所定の積算期間内における前記圧力差を積算した圧力差積算値が所定の規準値以上であるときに、前記電子制御ユニットにおいてエンジンが加速状態にあると加速判定を行うことを特徴とするエンジンの燃料噴射制御方法。
前記電子制御ユニットが前記加速判定をした場合の燃料噴射量の算出は、加速を判定した時点の前記圧力差積算値を基に所定の計算方法により行う請求項１記載のエンジンの燃料噴射制御方法。
前記電子制御ユニットがエンジンの燃料噴射制御方法を実行するためのプログラムを記憶手段に格納され、前記エンジンの燃料供給システムに組み込まれて前記請求項１または２記載のエンジンの燃料噴射制御方法を実施するためのエンジンの燃料噴射制御装置。