JP6541830B1 - エンジンの燃料供給制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行状態における地面からの輻射熱により外気温度が上昇し、エンジンの燃焼室入口の吸入空気温度の精度が低下する。
【解決手段】
エンジンの燃焼室に供給する外気および燃料を制御するエンジン制御ユニットと、外気の温度を検出する外気温検出センサと、車両の走行状態を検出する車速センサとを備えたエンジンの燃料供給制御装置であって、エンジン制御ユニットは、車速センサにより検出された車両の走行状態を判定して外気温検出センサにより検出された外気温を補正し、この補正した値に基づいてエアフローセンサで検出された吸気温度を補正し、エンジンの燃焼室入口の吸気温度を推定するようにした。
【選択図】図１

Description

本願は、エンジンのシリンダ内に吸入される吸気温度を推定するエンジンの燃料供給制御装置に関するものである。

エンジンの制御に用いる吸気温度は、吸気通路の入り口など吸気系の上流側に配置された吸気温センサによって計測し、この計測値を用いている。しかし、本来、エンジンの制御に必要な吸気温度は、エンジンのシリンダ内に入る直前の吸気温度すなわち吸気通路の出口近傍における吸気温度である。
ところで、エンジンが搭載される車両においては、エンジンを収納するボンネット内に熱がこもり、この熱の影響により吸気温度が上昇するため、吸気温センサにより検出された吸気温度と、エンジンのシリンダ内に入る直前の吸気温度との間には温度差が生じることになる。したがって、吸気系の上流側に配置された吸気温センサでは、精度のよい吸気温度の情報を検出できないという課題がある。

このような課題に対応するため、エンジンのシリンダに入る直前の吸気温度を推定する技術が知られている。（例えば、特許文献１）
この特許文献１には、既存のエンジンシステムで検出される、吸気量、吸気温度、外気温度および冷却水温度に基づき、吸気入口から吸気出口までの吸気通路を流れる間の吸気の温度変化を反映した出口吸気温度を推定する技術、および吸気温度と外気温度との差から推定した「エンジン周囲温度」と吸気量と冷却水温度とに基づき、出口吸気温度を推定する技術が開示されている。

特開２０１６−１４５５４９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたエンジンの制御装置においては、エンジンの発熱によるエンジン室内の温度を「エンジン周囲温度」と定義し、その影響度合いを補正する手段を開示しているが、実際にはエンジン室内の温度上昇要因以外にも、運転環境（天気、時間帯、車体色等）によるボンネット内の熱こもりによる温度上昇要因も存在する。
例えば、天気の良い日中は、アスファルトの地面からの輻射熱の影響を大きく受け、ボンネット内の温度は上昇する。また、ボンネット色が黒色の場合は、太陽の熱を吸収し易くなり、ボンネット内の温度は上昇し易くなる。

また、特許文献１に記載された「エンジン周囲温度」は、吸気温度と外気温度の差によって算出しているが、車両走行時における風(車速風)による吸気温度の低下が見込めない停車中においては、前述した地面からの輻射熱により吸気温度のみならず、外気温度も影響を受け、外気温度も上昇することになる。

本願は、上述のような問題を解決するための技術を開示するもので、車両の停止状態における地面からの輻射熱による外気温度上昇の影響を低減させ、加えて日射量、車体色の情報を用いてエンジンの燃焼室入口近傍の吸入空気温度を高精度に推定するエンジンの制御装置を提供することを目的としている。

本願に開示されるエンジンの燃料供給制御装置は、エンジンの燃焼室に外気および燃料を供給するインテークマニホールドと、前記インテークマニホールドに取り付けられ、このインテークマニホールドの吸気口から取り込まれた空気量を検出するエアフローセンサと、吸入空気の温度を検出する吸気温センサと、エンジンの燃焼室に供給する空気量を制御するスロットルと、燃料を噴射する燃料噴射装置と、前記スロットルおよび前記燃料噴射装置を制御するエンジン制御ユニットと、外気の温度を検出する外気温検出センサと、車両の走行状態を検出する車速センサとを備え、前記エアフローセンサで検出された吸入空気量に応じた燃料をエンジンに供給するエンジンの燃料供給制御装置であって、前記エンジン制御ユニットは、前記車速センサにより検出された車両の走行状態を判定して走行中の外気温を求めるとともに車両の停車時における外気温との差を算出し、この差に対応する受熱補正値を求め、この受熱補正値に基づいて前記外気温検出センサで検出された吸気温度を補正し、エンジンの燃焼室入口の吸気温度を推定するようにしたことを特徴とするものである。

本願に開示されるエンジンの燃料供給制御装置によれば、車両の走行状態に応じた外気温度の温度上昇による影響を抑えることができ、吸気温度の検出精度を向上させることができる。

実施の形態１に係るエンジンの燃料供給制御装置の全体構成を示す概要図である。 図１におけるＥＣＵのハードウエア構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係るエンジンの燃料供給制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１に用いられる受熱補正値のデータ例を示す図である。 実施の形態２に係るエンジンの燃料供給制御装置の全体構成を示す概要図である。 実施の形態２に係るエンジンの燃料供給制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２に用いられる日射量分受熱補正係数のデータ例を示す図である。 実施の形態３に係るエンジンの燃料供給制御装置の全体構成を示す概要図である。 実施の形態３に係るエンジンの燃料供給制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態３に用いられる車体色分受熱補正係数のデータ例を示す図である。

以下、エンジンの燃料供給制御装置の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るエンジンの燃料供給制御装置の全体構成を示す概要図である。
図において、エンジン１にはその燃焼室に外気および燃料を供給するインテークマニホールド２が取り付けられ、このインテークマニホールド２は、ボンネットにより覆われて形成される車両のエンジンルーム内にエンジン１とともに収納されている。また、インテークマニホールド２には、吸気口１ａから取り込まれた外気を浄化するエアクリーナ３と、吸入された空気量を検出するエアフローセンサ４（以下、ＡＦＳと称す）と、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ５と、エンジン１の燃焼室に供給する空気量を制御するスロットル６と、エンジン１の各気筒に供給される空気量を安定化させるサージタンク７と、ＡＦＳ４で計測した空気量に応じた燃料量を噴射する燃料噴射装置８とが設けられている。

さらに、車体には、外気温度を測定する外気温センサ９と、車両の走行速度を検出する車速センサ１０が取り付けられており、上述の各種センサの検出値を取り込んで制御量を演算し、スロットル６または燃料噴射装置８を制御するエンジン制御ユニット１１（以下ＥＣＵと称す）が設けられている。

このＥＣＵ１１は、ＡＦＳ４の検出値を取り込む吸気量検知部１１ａと、吸気温センサ５の検出値を取り込む吸気温検知部１１ｂと、外気温センサ９の検出値を取り込む外気温検知部１１ｃと、車速センサ１０の検出値を取り込む停止状態判定部１１ｄと、各検知部の出力に基づき制御量を演算する演算部１１ｅと、この演算部１１ｅの出力に基づきスロットル６または燃料噴射装置８を制御する制御出力部１１ｆとを有している。なお、これらＥＣＵ１１の機能構成部は、ハードウエア構成の一例を図２に示すように、各種センサの検出値を入力する入力回路と、制御プログラムが格納された記憶装置（ＲＯＭ）と、データを一時的に保存する揮発性記憶装置（ＲＡＭ）と、各種データに基づき演算処理を実行する中央処理装置（ＣＰＵ）と、演算結果を出力する出力回路とを備えて構成されている。

ところで、サージタンク７は、ボンネット内のこもり熱の影響を受けて温度が上昇することになり、このサージタンク７を通る吸入空気の温度を上昇させることになる。このボンネットのこもり熱は、エンジン本体、ラジエータ温度、オイルパン温度、外気温度、日射量、走行車速により変化する。

このため、吸気温センサ５を通った吸入空気がサージタンク７を通る際に影響を受け、エンジン１の燃焼室内に供給される吸入空気の体積流量が変化することになる。一方、ＥＣＵ１１では吸気温センサ５による計測温度をもとに制御しているため、エンジン１の挙動に影響を与えることになる。
なお、サージタンク７内での受熱の度合いは、吸入空気がサージタンク７を通過する速度、すなわち吸入空気量の量によって変化し、吸入空気量が少ないときは、吸入空気がサージタンク７内を通過する速度が遅く、受熱の度合いが大きくなる。また、吸入空気が最も少ない時は、車両が停止し、アイドリング状態となっているときである。このアイドリング状態時は、外気温を計測する外気温センサ９も地面からの輻射熱を受けるため、始動直後または走行中直後に計測した温度を制御用の外気温として使用することになる。

次に、実施の形態１に係るエンジンの燃料供給制御装置の動作を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、ステップＳ１において、ＥＣＵ１１は、ＡＦＳ４および吸気温センサ５により検出された吸気量および吸気温度の情報を取得し、ステップＳ２において、車速センサ１０による車速情報を取得する。
次に、ステップＳ３において、車速情報に基づいて車両が走行中であるかを判定し、走行中でない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ４へ移行し、前回に取得した外気温情報を保持する。
一方、走行中である場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ５へ移行し、外気温センサ９により外気温を計測する。

次に、ステップＳ６において、停車時の外気温度と走行中外気温度の差であるΔＴを算出し、ステップＳ７に移行する。
ステップＳ７において、図４に示すテーブルに基づいて停車時の外気温度と走行中外気温度の差ΔＴに対応する受熱補正係数を求め、この受熱補正係数を差ΔＴに掛けて受熱補正値を算出する。この受熱補正値は、輻射熱による外気温度の温度上昇がエンジンルームの温度上昇に影響するものとなる。

最後に、ステップＳ８において、吸気温度にステップＳ７で求めた輻射熱による吸気温度の上昇温度を現在の吸気温度から減算して制御用吸気温度を求め、この制御用吸気温度によりスロットル６または燃料噴射装置８の動作を補正してエンジン１の動作を制御することになる。
その後は、プログラムで設定した時間間隔でフローを繰り返す。
以上のように、外気温度を車両の走行に応じて補正するとともにこの補正値をもって吸気温度を補正し、制御用吸気温度を得ることによって、車両の走行状態に応じた吸気量補正を行わせることができる。

実施の形態２．
上述の実施の形態１においては、車両の走行状態に基づいて制御用吸気温度を補正するように構成したが、実施の形態２においては、さらに日射量に基づいて制御用吸気温度を補正するようにしたものである。
図５は、実施の形態２に係るエンジンの燃料供給制御装置の全体構成を示す概要図である。
図において、車体のボンネットに照射される日射量を測定する日射センサ１２を実施の形態１に追加して設けたものである。この日射センサ１２としては、受光量を計測するセンサまたはカメラなどを用いることができる。また、ＥＣＵ１１内には日射センサ１２の情報を取り込む日射量検知部１１ｇが設けられている。他の構成は、図１におけるエンジンの燃料供給制御装置と同一であり、同一符号を付してその説明を省略する。

一般的にエンジンルーム内の熱こもりの度合いは、日射量の影響を受け、日射量が多いほどエンジンがボンネット側から受ける熱量は多くなり、エンジンの制御に影響を及ぼすことになる。このため、日射量を計測してこの日射量に応じて吸気温度を補正することが有効である。

次に、実施の形態２に係るエンジンの燃料供給制御装置の動作を図６に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、ＥＣＵ１１は、図４におけるステップＳ１からステップＳ７までの処理を実行し、車速による補正値を求める。
次に、ステップＳ１１において、日射センサ１２で測定した日射量情報を取得し、この取得した日射量の値に基づいてステップＳ１２において、図７に示すテーブルから日射量による日射量分受熱補正係数を求める。
さらに、ステップＳ１３において、受熱補正値に日射量分受熱補正係数をかけ、日射量分受熱補正値を求める。

次に、ステップＳ１４において、図４におけるステップＳ８と同様に車速による補正値を加え、さらに、ステップＳ１５において、日射量受熱補正値を減算して制御用吸気温度を求める。
このようにして求めた制御用吸気温度によりスロットル６または燃料噴射装置８の動作を補正してエンジン１の動作を制御することになる。

以上のように、外気温度を車両の走行および日射量に応じて補正するとともにこの補正値をもって吸気温度を補正し、制御用吸気温度を得ることによって車両の状態に応じた吸気量補正を行わせることができる。

実施の形態３．
上述の実施の形態２においては、日射量に基づいて制御用吸気温度を補正するように構成したが、エンジンルーム内の熱こもりの度合いは、車体色も影響を与えるため、実施の形態３においては、さらに日射量に加えて車体色により制御用吸気温度を補正するようにしたものである。
図８は、実施の形態３に係るエンジンの燃料供給制御装置の全体構成を示す概要図である。
図において、エンジンの燃料供給制御装置として車体のボンネットの色を検出する車体色検知センサ１３と、この車体色検知センサ１３の情報を取得するＥＣＵ１１内の車体色判定部１１ｈとが付加されている。車体色検知センサ１３としては、カメラまたは反射光の強さを検出して判別することができ、また、予め車体色をＥＣＵ１１のＲＯＭに記録しておくことも可能である。
他の構成は、図５におけるエンジンの燃料供給制御装置と同一であり、同一符号を付してその説明を省略する。

通常、太陽光を受けた場合、車体が濃い色程エンジンルーム内の温度は上昇し易くなるため、車体色によって補正を加えることによってエンジンの制御に及ぼす影響を抑制することができる。
次に、このような実施の形態３に係るエンジンの燃料供給制御装置の動作を図９に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、ＥＣＵ１１は、図４におけるステップＳ１からステップＳ７までの処理を実行し、車速による補正値を求め、次いで、図６におけるステップＳ１１からステップＳ１２までの処理を実行する。
次に、ステップＳ２１において、車体色検知センサ１３から車体色情報を取得し、この車体色情報に基づいて図１０に示すテーブルから車体色による車体色分受熱補正係数を求める。（ステップＳ２２）

次に、ステップＳ２３において、ステップＳ１３と同様に受熱補正値に日射量分受熱補正値係数を掛け、日射量分受熱補正値を求める。その後、ステップＳ２４において、日射量分受熱補正値に車体色分受熱補正値係数を掛け、車体色分受熱補正値を求める。
次に、ステップＳ２５において、受熱補正値から車速による受熱補正値を減算して吸気温度を求め、ステップＳ２６において、日射量分受熱補正値を減算し、さらにステップＳ２６において、車体色分受熱補正値を減算して制御用吸気温度を求める。

このようにして求めた制御用吸気温度によりスロットル６または燃料噴射装置８の動作を補正してエンジン１の動作を制御することになる。
以上のように、外気温度を車両の走行状態、日射量および車体色に応じて吸気温度を補正し、制御用吸気温度を得ることによって車両の状態に応じた吸気量補正を行わせることができ、精度の高いエンジン制御を実現することができる。

本開示には、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

１:エンジン、 ２：インテークマニホールド、 ３：エアクリーナ、
４：エアフローセンサ（ＡＦＳ）、 ５：吸気温センサ、 ６:スロットル、
７：サージタンク、 ８：燃料噴射装置(インジェクタ)、 ９：外気温センサ、
１０：車速センサ、 １１：エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）、
１２：日射センサ、 １３:車体色検知センサ

Claims (3)

1. エンジンの燃焼室に外気および燃料を供給するインテークマニホールドと、前記インテークマニホールドに取り付けられ、このインテークマニホールドの吸気口から取り込まれた空気量を検出するエアフローセンサと、吸入空気の温度を検出する吸気温センサと、エンジンの燃焼室に供給する空気量を制御するスロットルと、燃料を噴射する燃料噴射装置と、前記スロットルおよび前記燃料噴射装置を制御するエンジン制御ユニットと、外気の温度を検出する外気温検出センサと、車両の走行状態を検出する車速センサとを備え、前記エアフローセンサで検出された吸入空気量に応じた燃料をエンジンに供給するエンジンの燃料供給制御装置であって、
   前記エンジン制御ユニットは、前記車速センサにより検出された車両の走行状態を判定して走行中の外気温を求めるとともに車両の停車時における外気温との差を算出し、この差に対応する受熱補正値を求め、この受熱補正値に基づいて前記外気温検出センサで検出された吸気温度を補正し、エンジンの燃焼室入口の吸気温度を推定するようにしたことを特徴とするエンジンの燃料供給制御装置。
2. 日射量を検出する日射センサをさらに備え、前記日射センサにより検出された日射量により前記外気温検出センサにより検出された外気温を補正するようにしたことを特徴とする請求項１記載のエンジンの燃料供給制御装置
3. 車両の色を検出する車体色検知センサをさらに備え、前記車体色検知センサにより検出された車両の色に基づき前記日射センサにより検出された日射量に加えて外気温を補正するようにしたことを特徴とする請求項２記載のエンジンの燃料供給制御装置

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