JPH06213046A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸入空気量として質量流量を計測する方式
で、吸気温度に対して燃焼速度を補正する出力域増量を
的確に決定し、燃焼状態を常に良好に保って、出力，燃
費を向上する。 【構成】 吸気温度とエンジン１回転当たりの吸入空気
質量流量により、実走行時の筒内混合気の燃焼速度と強
い相関をもつ値を算出する手段１２と、この燃焼速度と
強い相関をもつ値とエンジン回転数との関係で、出力域
増量の補正係数を決定する手段１３とを備え、エンジン
運転による走行時に、燃焼速度と強い相関をもつ値に基
づき出力域増量の補正係数を決定して筒内混合気の空燃
比を補正し、吸気温度が変化しても常に燃焼速度を安定
化して良好な燃焼状態に保持し、出力を維持向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用エンジンにおい
てインジェクタからの燃料噴射量を最適に電子制御する
燃料噴射制御装置に関し、詳しくは、実走行時の吸気温
度の変化に対して常に最適な出力域増量を得るものに関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の燃料噴射制御装置は、
エンジン１回転当たりの吸入空気量に対応した基本噴射
パルス幅に、種々の走行条件、機関状態等に応じた補正
係数を付加して燃料噴射パルス幅を算出し、この噴射パ
ルス幅に基づいて燃料噴射制御するようになっている。
ところで、車両は吸気温度、大気圧等の環境条件が比較
的大きく変化する過酷な条件で使用されたり、インタク
ーラ等により強制的に吸気冷却されることもあり、この
場合の吸気温度の変化に対する影響は大きい。そこで、
吸入空気流量を計測するエアフローメータとして、体積
流量を計測するダンパ式に代わって質量流量を計測する
ホットワイヤ式を用い、吸入空気量を吸気温度の影響を
受けることなく計測する方式があるが、これのみでは充
分に対応できない。即ち、吸気温度が変化すると、筒内
混合気の燃焼速度、特に着火前の混合気の燃焼に対する
反応速度が大きく影響し、高温時にはこの燃焼反応速度
が速くなって急激に燃焼し、点火時期が早い場合には上
死点前に燃焼圧力のピークを生じるような不具合を招
く。従って、吸気温度に対する燃焼の反応速度の状態を
考慮した出力域増量の補正係数を設定し、燃焼の反応速
度を常に一定に補正して良好な燃焼状態を確保すること
が必要になる。

【０００３】一般に、出力域の補正対策としては加速増
量，高負荷増量の補正係数が用いられている。この補正
係数は、吸入空気量とエンジン回転数による基本噴射
量、及びエンジン回転数のマップで決定され、このマッ
プの値は実走行時と同じ状態を想定してセッティングさ
れている。しかし、実走行時には吸気温度等が予想以上
に上昇したり、逆に低下する場合があり、このような状
況では燃焼状態が大幅に変化するのに伴って、増量不足
又は過濃によるエンジン出力低下の不具合を生じる。そ
こで、この補正係数を各吸気温度等によってもマップ制
御することが考えられるが、各吸気温度に対する補正量
は運転領域毎に異なるので、これを求めるには非常に多
くの組合わせの実験が必要となり、セッティング工数が
嵩む等の問題がある。

【０００４】従来、上記吸気温度を加味した燃料噴射制
御に関しては、例えば特開昭６２−１５３５３９号公報
の先行技術がある。ここで、燃料噴射量の吸気温補正に
用いる吸気温補正係数を、吸気温度と吸入空気量により
決定することが示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先行技
術のものにあっては、吸入空気量を体積流量で計測する
方式において、吸入空気の質量流量を温度補正して正確
に算出するものである。従って、本件のように吸入空気
量として質量流量を計測する方式で、吸気温度に対して
燃焼速度を補正する出力域増量を決定するような技術思
想とは全く異なっている。

【０００６】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、吸入空気量として質量流
量を計測する方式で、吸気温度に対して燃焼速度を補正
する出力域増量を的確に決定し、燃焼状態を常に良好に
保って、出力を維持向上することが可能な燃料噴射制御
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の燃料噴射制御装置は、エンジン回転数、吸
入空気質量流量等の信号を処理して、各運転条件に応じ
燃料噴射する燃料噴射制御系において、吸気温度とエン
ジン１回転当たりの吸入空気質量流量により、実走行時
の筒内混合気の燃焼速度と強い相関をもつ値を算出する
手段と、この燃焼速度と強い相関をもつ値とエンジン回
転数との関係で、出力域増量の補正係数を決定する手段
とを備えることを主要な特徴とする。

【０００８】

【作用】上記構成に基づき、エンジン運転による走行時
に、吸気温度が変化して燃焼の反応速度が変化するのに
対応した燃焼速度と強い相関をもつ値が算出され、これ
に基づき出力域増量の補正係数を決定して筒内混合気の
空燃比が補正されるので、吸気温度が変化しても常に燃
焼の反応速度や燃焼速度を安定化して良好な燃焼状態に
保持されるようになる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。先ず、本発明の燃料噴射制御の基本的原理につい
て説明する。エンジンにおいて、体積効率を一定とし、
吸気管絶対圧Ｐ、１気筒当りの排気量Ｖ、吸気温度Ｔ、
吸気重量Ｍ、気体定数Ｒ、体積効率ηｖとすると、気体
の状態方程式から以下の式が成立する。 Ｐ・Ｖ・ηｖ＝Ｍ・Ｒ・Ｔ ここで、ηｖ＝１とすると、Ｐ・Ｖ＝Ｍ・Ｒ・Ｔになっ
て、次式が成立する。 Ｐ＝（Ｍ／Ｖ）・Ｒ・Ｔ この場合の（Ｍ／Ｖ）は吸気密度であり、基本燃料噴射
量Ｔｐや充填効率に比例した値である。

【００１０】そこで、種々の運転条件において、燃料噴
射の出力域増量補正の状態を考察する。先ず、吸気密度
（Ｍ／Ｖ）が一定の条件では、吸気温度Ｔの低下に対し
燃焼速度が遅くなるから、同様に出力域増量は減じ、逆
に吸気温度Ｔの上昇に対しては出力域増量を増して空燃
比をリッチ化することで速度ダウンする必要がある。更
に、吸気管絶対圧Ｐが一定の条件では、吸気温度Ｔの低
下に対し吸気密度（Ｍ／Ｖ）が増大して相殺する方向に
作用するが、吸気温度Ｔの影響の方が大きくなる。ま
た、吸気温度Ｔに対して燃焼速度は指数関数的に変化す
ることが知られているが、実際の運転条件で使用される
温度範囲はさほど大きくない。そこで、使用燃料の燃焼
反応速度から吸気温度Ｔに対する基準値Ｔｏを設定する
と、燃焼速度と強い相関をもつ値ｘは以下のように示す
ことができる。 ｘ＝ｋ・（Ｍ／Ｖ）・（Ｔ−Ｔｏ） （ｋ：比例定数） このことから、燃焼速度と強い相関をもつ値ｘは、吸気
密度（Ｍ／Ｖ）に対応した基本燃料噴射量Ｔｐと、吸気
温度の偏差（Ｔ−Ｔｏ）との積で表わせることがわか
る。そこで、燃焼速度と強い相関をもつ値ｘをＴｐと
（Ｔ−Ｔｏ）により算出し、この値ｘとエンジン回転数
Ｎで出力域増量の補正係数ＫＦを決定することで、各運
転条件において吸気温度Ｔの変化に対して燃焼状態を適
切に補正できることになる。

【００１１】本発明の実施例は上述の基本原理に基づく
ものである。そこで、図１に示すようにエンジン回転数
センサ１、ホットワイヤ型エアフローメータ等の吸入空
気質量流量センサ２、吸気温センサ３を有し、これらの
センサ信号が制御ユニット１０に入力する。制御ユニッ
ト１０は、エンジン回転数センサ１からのエンジン回転
数Ｎ、吸入空気質量流量センサ２からの吸入空気質量流
量Ｑが入力する基本燃料噴射量算出部１１を有し、基本
燃料噴射量Ｔｐを以下のように算出する。 Ｔｐ＝Ｋ・（Ｑ／Ｎ） この場合のＫは、吸気重量Ｍをストイキ相当のインジェ
クタ噴射幅に変換する定数（単位ｍｓ／ｇ）である。ま
た、吸気温センサ３の実走行時の吸気温度Ｔと上記基本
燃料噴射量Ｔｐが入力する燃焼速度と強い相関をもつ値
の算出部１２を有し、これらのＴ，Ｔｐを乗算して燃焼
速度と強い相関をもつ値ｘを以下のように算出する。 ｘ＝ｋ・Ｔｐ・（Ｔ−Ｔｏ）（Ｔｏ：基準値） こうして、各運転条件でのエンジン１回転当たりの吸入
空気質量流量Ｑに相当する基本燃料噴射量Ｔｐと、吸気
温度Ｔとの関数で燃焼速度と強い相関をもつ値ｘが算出
されることになる。

【００１２】これにより、吸気温度Ｔが上昇すると、吸
気温度Ｔの上昇で実際の吸入空気質量流量Ｑの値は体積
増大して逆に減じ、吸気温度Ｔが低下すると、吸入空気
質量流量Ｑが実質的に増すように相互に影響して変化
し、これら両者の関係で実際の燃焼状態が決まるものに
おいて、このような実状に適応して燃焼速度と強い相関
をもつ値ｘがトータル的に決定される。従って、吸入空
気質量流量Ｑの変化を無視して吸気温度Ｔの要素のみ
が、過度に増大または減少することが防止され、常に実
際の燃焼状態に適応した補正要素になる。

【００１３】そして、エンジン回転数Ｎと燃焼速度と強
い相関をもつ値ｘは出力域増量補正係数決定部１３に入
力し、これらのＮ，ｘの要素により出力域増量の補正係
数ＫＦをマップ検索して決定する。ここで、補正係数Ｋ
Ｆのマップは、図２に示すように燃焼速度と強い相関を
もつ値ｘとエンジン回転数Ｎの２次元マップで設定され
ている。即ち、補正係数ＫＦは燃焼速度と強い相関をも
つ値ｘに対して増大関数で、エンジン回転数Ｎに対して
は減少関数でそれぞれ設定される。そして、このような
出力域増量の補正係数ＫＦも燃料噴射量演算部１４に入
力する。燃料噴射量演算部１４は基本燃料噴射量Ｔｐ、
フィードバック係数λ、燃料カット係数ＫＦＣ、水温補
正係数ＫＴＷ、出力域増量の補正係数ＫＦ等を用いて、
燃料噴射量Ｔｉを以下のように演算する。 Ｔｉ＝Ｔｐ・λ・ＫＦＣ（１＋ＫＴＷ＋ＫＦ＋…） この燃焼噴射量Ｔｉの噴射信号は駆動回路１５を介しイ
ンジェクタ４に出力し、インジェクタ４を開弁動作して
所定の燃料噴射を行うように構成される。

【００１４】次に、この実施例の作用について述べる。
先ず、エンジン運転による走行時には、制御ユニット１
０の燃料噴射制御系に、エアフローメータ２からの吸入
空気質量流量Ｑ、エンジン回転数センサ１からのエンジ
ン回転数Ｎ、吸気温センサ３からの吸気温度Ｔが入力す
る。そこで、Ｎ，Ｑにより基本燃料噴射量Ｔｐが算出さ
れ、この基本燃料噴射量Ｔｐ、吸気温度Ｔの偏差により
燃焼速度と強い相関をもつ値ｘが算出され、更にこの値
ｘとエンジン回転数Ｎの関係で出力域増量の補正係数Ｋ
Ｆがマップ検索される。そして、この補正係数ＫＦ及び
基本燃料噴射量Ｔｐや、他の補正係数λ，ＫＦＣ，ＫＴ
Ｗを用いて燃料噴射量Ｔｉが演算され、この噴射信号が
インジェクタ４に出力して、各運転条件に応じ燃料噴射
制御される。

【００１５】ここで、吸気温度Ｔが変化すると、燃焼速
度と強い相関をもつ値ｘにより燃焼の反応速度に対応し
た出力域増量の補正係数ＫＦが適正に決定される。即
ち、吸気温度Ｔが上昇して燃焼の反応速度が速くなる
と、補正係数ＫＦが大きくなり、これにより出力域増量
が増して筒内混合気の空燃比がリッチになる。そこで、
この空燃比により反応速度に応じた急激な燃焼が抑制さ
れ、上死点後の適正な位置で燃焼圧力がピークになるよ
うに補正される。また、インタクーラ等により冷却され
て吸気温度Ｔが低下し、燃焼の反応速度が遅くなる場合
は、逆に補正係数ＫＦにより出力域増量が減じ、燃焼が
迅速化される。こうして、吸気温度Ｔにより燃焼の反応
速度と共に燃焼状態が変化することが、出力域増量の補
正係数ＫＦによる混合気空燃比で常に適正に補正される
ことになる。

【００１６】以上、本発明の実施例について説明した
が、これのみに限定されない。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
車両用エンジンの吸入空気質量流量を計測した燃料噴射
制御において、吸気温度に対応した出力域増量を用いて
燃焼状態を常に適正に補正するので、低温又は高温時の
燃焼速度の安定性や出力の維持向上を図ることができ
る。出力域増量の補正係数は、吸気密度に対応した基本
燃料噴射量と吸気温度の偏差による燃焼速度と強い相関
をもつ値に基づいて決定されるので、吸気温度変化の際
に常に適正に決定できる。燃焼速度と強い相関をもつ値
とエンジン回転数の２次元のマップを用いて補正係数を
設定するので、マップの形成，制御が容易化する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料噴射制御装置の実施例の電子制御
系を示すブロック図である。

【図２】燃焼速度と強い相関をもつ値とエンジン回転数
に対する出力域増量の補正係数の決定マップを示す図で
ある。

【符号の説明】

１ エンジン回転数センサ ２ 吸入空気質量流量センサ ３ 吸気温センサ １０ 制御ユニット １１ 基本燃料噴射量算出部 １２ 燃焼速度と強い相関をもつ値算出部 １３ 出力域増量補正係数決定部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン回転数、吸入空気質量流量等の
   信号を処理して、各運転条件に応じ燃料噴射する燃料噴
   射制御系において、吸気温度とエンジン１回転当たりの
   吸入空気質量流量により、実走行時の筒内混合気の燃焼
   速度と強い相関をもつ値を算出する手段と、この燃焼速
   度と強い相関をもつ値とエンジン回転数との関係で、出
   力域増量の補正係数を決定する手段とを備えることを特
   徴とする燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】 上記実走行時の燃焼速度と強い相関をも
   つ値は、吸気密度に対応した基本燃料噴射量と、吸気温
   度の偏差の積により算出することを特徴とする請求項１
   記載の燃料噴射制御装置。