JPH09144574A - 車両用内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 必要以上の急な加速を抑え、燃料消費量を低
減する。 【解決手段】 エンジンＥＣＵ１２は内燃機関の運転情
報に基づいて同期燃料噴射量を算出すると共に、加速時
にはスロットル開度センサ２６からのスロットル弁の開
度情報に基づいて非同期燃料噴射量を算出し、算出した
燃料噴射量の燃料を噴射するようにインジェクション２
を制御する。車両ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ２
５からのアクセルの開度情報と、車両ＥＣＵ１０に記憶
されているスロットル開度変化量と非同期噴射量の関係
を表す相関マップに基づいてスロットル弁の開度を算出
すると共に、各種のセンサの出力等から判断される車両
の走行状態、ボイスナビゲーションシステム１１より得
られる車両周辺の道路、交通状況、車両周辺の状況に並
行した車両状況等に応じて、非同期燃料噴射が開始する
スロットル開度変化量に至るまでのスロットル弁の開速
度を変える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子制御燃料噴射
を行う車両用内燃機関であって、特に、吸気路の吸入空
気量を調整するスロットル弁を電動式のアクチュエータ
によって駆動、制御する車両用内燃機関に用いられ、燃
料噴射を制御する車両用内燃機関の燃料噴射制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子制御燃料噴射エンジンにおけ
る燃料噴射には、常に決められたクランク位置で噴射す
る同期噴射と、クランク位置に関係なく各センサからの
信号による噴射要求を検出した時点で噴射する非同期噴
射とがある。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る。エンジン状態を示すパラメ
ータの中でスロットル開度を用いた場合が最も早く加速
を検出することができる。そこで、非同期噴射量を決定
する方法の一つとして、スロットル開度データを用いる
方法がある。

【０００３】このスロットル開度データを用いて非同期
噴射量を決定する方法について、図３を参照して説明す
る。この方法では、スロットル開度データをＴＨａと
し、非同期噴射量を、一定時間間隔（例えば、１０〜２
０ｍｓ）のスロットル開度変化量ΔＴＨａで決定する。
スロットル開度変化量ΔＴＨａが大きいほど吸入空気量
の変化速度が急になり、同時に多くの非同期噴射量を必
要とするため、スロットル開度変化量ΔＴＨａと非同期
噴射量は、例えば図３に示すように比例して大きくなる
ように設定される。ここで、スロットル弁を電動式のア
クチュエータによって駆動、制御するシステム、いわゆ
るドライブバイワイヤシステムでは、アクセルペダルの
操作量を検出するアクセル開度センサによる検出値をＥ
ＣＵ（電子制御部）が取り込み、これに対応したスロッ
トル開度がスロットル弁に指令される。

【０００４】ところが、上述のような従来の非同期噴射
におけるスロットル弁制御では、吸入空気量が過多とな
り、空燃比がリーン化し、ドライバビリティが低下す
る。そこで、例えば特開平４−１１２９３５号公報に
は、内燃機関の加速初めにおいて、その最初の非同期噴
射が設定値に満たない場合に算出スロットル弁開度の増
加分を規制して、吸入空気量を抑えて、加速初期の空燃
比のリーン化を防止する技術が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報によ
り提案された技術では、非同期噴射時における空燃比の
リーン化は防止されるが、アクセル開度に見合った従来
通りの加速を行うためのエンジン出力を得るために、燃
料の噴射量は抑制されない。ここで、非同期噴射時に
は、ＥＣＵに記憶されている非同期噴射量とスロットル
開度変化量との相関マップに基づいて燃料が噴射される
が、加速時には燃料噴射量も当然のことながら急増す
る。ところが、アクセル開度は、例えば車両を運転する
運転者が個人の意図でアクセルペダルを踏み込んだ結果
のものであり、必ずしも、そのときの車両の走行状態
（車速、エンジン回転数、空燃比等）や、車両周辺の道
路、交通状況（車間距離、車線の位置、交差点情報、信
号の有無等）や、車両周辺の状況に並行した車両状況
（ウインカ信号のオン，オフ等）に対して、必要なある
いは安全な加速を指令するためのアクセル開度であると
は限らない。通常、必要以上にアクセルペダルを踏み込
む場合が多く、必要以上の出力を得るために過剰の燃料
を噴射する傾向が強い。

【０００６】そこで本発明の目的は、必要以上の急な加
速を抑え、燃料消費量を低減できるようにした車両用内
燃機関の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】請求項１記載の発明で
は、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度セ
ンサと、内燃機関の吸気路のスロットル弁の開度情報を
出力するスロットル弁開度センサと、内燃機関に所定量
の燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、内燃機関の運転情
報に基づいて同期燃料噴射量を算出すると共に、加速時
に前記スロットル弁開度センサからのスロットル弁の開
度情報に基づいて非同期燃料噴射量を算出する燃料噴射
量算出手段と、この燃料噴射量算出手段によって算出さ
れた燃料噴射量の燃料を噴射するように前記燃料噴射弁
を制御する燃料噴射制御手段と、前記アクセル開度セン
サからのアクセルの開度情報に基づいてスロットル弁の
開度を算出するスロットル弁開度算出手段と、加速初め
の非同期燃料噴射が開始する前におけるアクセル開度に
対するスロットル弁開度を、前記スロットル弁開度算出
手段で算出された開度よりも低くなるように補正するス
ロットル弁開度補正手段と、車両の走行状態を検出する
走行状態検出手段と、車両の現在位置の周囲に関する道
路情報を出力する道路情報出力手段と、前記走行状態検
出手段で検出される走行状態および道路情報出力手段で
出力される道路情報とから、車両の追越し走行、上り坂
走行、または交差点内通過等の加速が必要な状態である
と判断される場合に、前記スロットル弁開度補正手段に
よる補正を停止させる補正停止手段と、前記スロットル
弁開度算出手段によって算出された開度、または前記ス
ロットル弁開度補正手段で補正された開度となるように
スロットル弁を駆動するスロットル弁駆動手段、を車両
用内燃機関の燃料噴射制御装置に具備させて前記目的を
達成する。請求項２に記載の発明では、請求項１に記載
の車両用内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記ス
ロットル弁開度補正手段は、加速初めの非同期燃料噴射
が開始する前におけるアクセルの開度に対応するスロッ
トル弁の開度を低くする低減量を、前記走行状態検出手
段で検出される走行状態および道路情報出力手段で出力
される道路情報に基づいて変化させる。

【０００８】請求項１記載の車両用内燃機関の燃料噴射
制御装置では、アクセルペダルの操作量を検出するアク
セル開度センサからのアクセルの開度情報に基づいてス
ロットル弁の開度が算出され、算出された開度となるよ
うにスロットル弁が駆動される。また、燃料噴射量算出
手段によって、内燃機関の運転情報に基づいて同期燃料
噴射量が算出されると共に、加速時にスロットル弁開度
センサからのスロットル弁の開度情報に基づいて非同期
燃料噴射量が算出され、この算出された燃料噴射量の燃
料を噴射するように燃料噴射制御手段によって燃料噴射
弁が制御される。スロットル弁開度補正手段は、加速初
めの非同期燃料噴射が開始する前におけるアクセルの開
度に対応するスロットル弁の開度が低くなるようにスロ
ットル弁開度を補正する。この補正は、走行状態検出手
段で検出される走行状態および道路情報出力手段で出力
される道路情報とから加速が必要な状態であると判断さ
れる場合に、補正停止手段で停止される。スロットル弁
開度が補正された場合は、補正された開度となるように
スロットル弁駆動手段によってスロットル弁が駆動され
る。これにより、加速が必要な状態ではスムーズな加速
を確保する一方、必要以上の急な加速が抑えられると共
に、必要以上の非同期燃料噴射が抑えられ、燃料消費量
が低減される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の車両用内燃機関の
燃料噴射制御装置における好適な実施の形態について、
図１および図２を参照して詳細に説明する。図１は本発
明の一実施の形態に係る車両用内燃機関の燃料噴射制御
装置を含む車両制御システムの構成を示すブロック図で
ある。このシステムによって制御されるエンジン（図で
はＥ／Ｇと記す。）１はエンジン本体（内燃機関）に所
定量の燃料を噴射供給するインジェクタ（燃料噴射弁）
２を有し、エンジン１に接続された自動変速装置（図で
はＡ／Ｔと記す。）３はソレノイドを収納したバルブボ
ディ４を有している。自動変速装置３には、車速を検出
するためのスピードセンサ５とニュートラルスタートセ
ンサ（図ではＮＳＳと記す。）６が取り付けられてい
る。

【００１０】このシステムは、燃料噴射量算出手段、ス
ロットル弁開度算出手段として機能するエンジンＥＣＵ
１２、および走行状態検出手段として機能する車両ＥＣ
Ｕ１０を備えている。車両ＥＣＵ１０は、ＲＯＭ（リー
ド・オンリ・メモリ）およびＲＡＭ（ランダム・アクセ
ス・メモリ）を含むマイクロコンピュータで構成されて
いる。車両ＥＣＵ１０には、道路情報出力手段としての
ボイスナビゲーションシステム（図ではＶＮＳと記
す。）１１、エンジン１の制御を行うエンジンＥＣＵ
（図ではＥ／Ｇ ＥＣＵと記す。）１２、自動変速装置
３の制御を行うための信号を車両ＥＣＵ１０やエンジン
ＥＣＵ１２に供給する自動変速装置ＥＣＵ（以下、Ａ／
Ｔ−ＥＣＵと記す。）１３およびエアクリーナからエン
ジン１へ燃焼空気を導入する図示しない吸気路に設けら
れたスロットル弁を駆動するスロットルアクチュエータ
１４が接続されている。スロットルアクチュエータ１４
にはＤＣモータやステッピングモータが用いられる。

【００１１】ボイスナビゲーションシステム１１は、車
両の走行を誘導するのに必要な道路情報を記憶する記憶
部、車両の現在位置を検出する現在位置検出部、音声出
力部、表示部およびこれらを制御して車両の走行を誘導
する制御部等を備えている。ボイスナビゲーションシス
テム１１は、車両ＥＣＵ１０に対して車両の現在位置情
報および車両の現在位置の周囲に関する道路情報を出力
するようになっている。エンジンＥＣＵ１２とＡ／Ｔ−
ＥＣＵ１３間では、変速ショックを除くために、トルク
制御に必要な情報と指令がやりとりされるようになって
いる。

【００１２】車両ＥＣＵ１０には、更に、イグニッショ
ン電源２１、アクセサリ電源２２、スタータスイッチ２
３、ロックアップクラッチスイッチ（図ではＬ／ＣＳＷ
と記す。）２４、図示しないアクセルペダルの操作量を
検出するアクセル開度センサ２５、スロットル弁の開度
情報を出力するスロットル開度センサ２６、ブレーキの
踏み込み情報を出力するブレーキセンサ２７、トランス
ミッションコントロールスイッチ２８およびニュートラ
ルスタートセンサ６が接続されている。ニュートラルス
タートセンサ６にはシフトレバー２９が接続されてい
る。

【００１３】エンジンＥＣＵ１２には、スロットル弁の
開度情報を出力するスロットル開度センサ２６および、
フューエルカットスイッチ３０の一端が接続されてい
る。フューエルカットスイッチ３０の他端はインジェク
タ２および車両ＥＣＵ１０に接続されている。フューエ
ルカットスイッチ３０の制御信号入力端は車両ＥＣＵ１
０に接続されている。エンジンＥＣＵ１２は、フューエ
ルカットスイッチ３０を介してインジェクタ２に対して
燃料噴射指令信号を出力し、この燃料噴射指令信号が示
す燃料噴射量は車両ＥＣＵ１０にも入力されるようにな
っている。

【００１４】車両ＥＣＵ１０は、イグニッション電源２
１がオンになったことを判断して、Ｅ／Ｇ ＥＣＵリレ
ー信号によってエンジンＥＣＵ１２へ起動を指令し、次
いでスタータリレー信号によってスタータの起動を指令
するようになっている。また、車両ＥＣＵ１０は、Ｆ／
Ｃリレー信号によってフューエルカットスイッチ３０の
オン／オフを制御し、スロットル開度指令信号θ′によ
ってスロットルアクチュエータ１４の開度を制御するよ
うになっている。

【００１５】また、車両ＥＣＵ１０はオーバードライブ
のオン信号（Ｏ／Ｄ信号）をＡ／Ｔ−ＥＣＵ１３に出力
するようになっている。Ａ／Ｔ−ＥＣＵ１３はロックア
ップクラッチのオン／オフを判断し、その情報（Ｌ／Ｃ
信号）を車両ＥＣＵ１０に送り、車両ＥＣＵ１０は、Ｌ
／Ｃソレノイド信号によって、バルブボディ４内のロッ
クアップソレノイドを駆動するようになっている。ま
た、Ａ／Ｔ−ＥＣＵ１３は変速に関するデータを判断
し、変速の指令情報（Ｔ／Ｍ信号）を車両ＥＣＵ１０に
送り、車両ＥＣＵ１０は、Ｔ／Ｍソレノイド信号によっ
て、バルブボディ４内の変速ソレノイドを駆動するよう
になっている。

【００１６】また、車両ＥＣＵ１０には、イグニッショ
ン電源２１、アクセサリ電源２２より各電源のオン／オ
フ信号が入力され、スタータスイッチ２３、ロックアッ
プクラッチスイッチ２４およびトランスミッションコン
トロールスイッチ２８より各スイッチの信号が入力され
るようになっている。車両ＥＣＵ１０には、更に、スピ
ードセンサ５、アクセル開度センサ２５およびブレーキ
センサ２７より各センサの信号が入力されるようになっ
ている。車両ＥＣＵ１０には、また、スロットル開度セ
ンサ２６で検出されるスロットル開度信号θ″が入力さ
れるようになっている。ニュートラルスタートセンサ６
は、シフトレバー２９からの指令を受けて、マニュアル
バルブを駆動すると共に、車両ＥＣＵ１０とＡ／Ｔ−Ｅ
ＣＵ１３にシフトポジションの情報を出力するようにな
っている。

【００１７】次に、本実施の形態に係る車両用内燃機関
の燃料噴射制御装置の動作について説明する。本実施の
形態が適用される車両は、運転者によるアクセルペダル
の操作によらずにエンジン１の出力を制御可能なドライ
ブバイワイヤシステムを用いた車両であり、そのため、
車両ＥＣＵ１０がスロットルアクチュエータ１４を制御
することによって、スロットル弁が全閉位置から全開位
置に至るまでの範囲で駆動されるようになっている。本
実施の形態では、車両ＥＣＵ１０は、運転者によるアク
セルペダルの操作情報、車両の走行状態、ボイスナビゲ
ーションシステム１１からの車両の現在位置情報および
車両の現在位置の周囲に関する道路情報、車両周辺の状
況に並行した車両状況の情報を取得し、これらの情報を
総括して、スロットル弁の開速度を設定すると共に、こ
の設定に基づきエンジン１の出力を電気的に制御するよ
うになっている。

【００１８】以下、この制御の方法について具体的に説
明する。Ｅ／Ｇ ＥＣＵ１２は、エンジン１の運転情報
に基づいて同期燃料噴射量を算出すると共に、算出した
同期燃料噴射量の燃料を噴射するようにインジェクタ２
を制御する。ここで、スロットル開度変化量ΔＴＨａと
非同期噴射量の関係は、例えば図２（ｂ）に示すように
決定されている。この関係を表すエンジン固有の相関マ
ップがＥ／Ｇ ＥＣＵ１２に記憶され、この相関マップ
を用いてＥ／Ｇ ＥＣＵ１２は、スロットル開度変化量
ΔＴＨａに基づいて非同期噴射量を算出する。

【００１９】また、図２（ｂ）のスロットル開度変化量
と非同期噴射量の相関マップは、車両ＥＣＵ１０にも記
憶されている。そして、車両ＥＣＵ１０は、アクセル開
度センサ２５からのアクセルの開度情報に基づいてスロ
ットル弁の開度θ（目標値）を算出する。この目標値θ
に対し、図２（ｂ）の非同期噴射が開始するスロットル
開度変化量Ａに基づいて、スロットル開度センサ２６で
検出される実際のスロットル弁の開度θ″が目標値θと
なるように、スロットル開度指令信号θ′を補正するこ
とで、スロットルアクチュエータ１４をフィードバック
制御する。これにより、加速初めの非同期燃料噴射が開
始する前におけるアクセルの開度に対応するスロットル
弁の開度の増加量を低く設定することが可能になる。す
なわち、車両ＥＣＵ１０は、図２（ａ）に示すような関
係に従って、アクセル開度変化量に基づいてスロットル
開度変化量ΔＴＨａを決定するが、加速初めの非同期燃
料噴射が開始するスロットル開度変化量Ａに至るまでの
スロットル弁の開速度（図２（ａ）において符号４１〜
４４で示す勾配）を変えることができる。

【００２０】スロットル弁の開速度は、アクセル開度セ
ンサ２５からのアクセルの開度情報、各種のセンサの出
力等から判断される車両の走行状態（車速、エンジン回
転数、空燃比等）、ボイスナビゲーションシステム１１
より得られる車両周辺の道路、交通状況（車間距離、車
線の位置、交差点情報、信号の有無等）、車両周辺の状
況に並行した車両状況（ウインカ信号のオン，オフ等）
等に基づいて最適な大きさに設定される。例えば、運転
者の意志とは別に急加速を抑制する方が望ましい場合
（例えば渋滞道路や下り坂の走行中）は、スロットル弁
の開速度を緩やか（図２（ａ）における符号４２〜４４
の勾配）にする。一方、運転者の意志通りに急加速を実
行する方が望ましい場合（例えば追い越し時、上り坂の
走行中、交差点内通過中）は、エンジン出力を規制する
ことなく、従来と同様のスロットル弁の開速度（図２
（ａ）における符号４１の勾配）に設定する。すなわ
ち、急加速の場合に、スロットル弁の開速度の規制を解
除してアクセル特性をノーマル領域に戻すことで、アク
セル開度に対して直線的にスロットル開度が増加するア
クセル特性になる。

【００２１】図２（ｂ）に示したように、非同期噴射量
はスロットル開度変化量ΔＴＨａに基づいて算出される
ので、非同期燃料噴射が開始するスロットル開度変化量
Ａに至るまでのスロットル弁の開速度を緩やかにする
と、非同期燃料噴射の噴射回数や噴射時間が減り、非同
期燃料噴射が抑えられることになる。なお、スロットル
弁の開速度は、状況に応じて段階的に変化させても良い
し、連続的に変化させても良い。

【００２２】以上説明したように、本実施の形態に係る
車両用内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、加速初め
の非同期燃料噴射が開始する前におけるアクセル開度変
化に対するスロットル弁の開速度を抑制可能としたの
で、必要以上の急な加速を抑えることができると共に、
必要以上の非同期燃料噴射が抑えられる。更に、非同期
燃料噴射と共に車両ＥＣＵ１０によって行われる過渡時
空燃比補正、空燃比フィードバック補正も同様な制御を
受けるので、不必要な燃料噴射が自動的に抑制され、燃
料消費量を大幅に低減することができる。また、急加速
が必要と判断された場合には、スロットル弁の開速度の
抑制および非同期燃料噴射の抑制が解除され、迅速な加
速、迅速な非同期燃料噴射が行われるため、走行上の安
全は保たれる。

【００２３】また、エンジン固有のスロットル開度変化
量と非同期噴射量の相関マップをＥ／Ｇ ＥＣＵににて
記憶させているので、エンジン特性に適合した制御が可
能である。車両の製造工程においても車両ＥＣＵを車両
に後付けする場合を考慮すると、燃料の噴射量の算出と
制御を車両ＥＣＵ側ではなく、Ｅ／Ｇ ＥＣＵ側とする
ことは有効である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の車両
用内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、加速初めの非
同期燃料噴射が開始する前におけるアクセルの開度に対
応するスロットル弁の開速度を抑制可能としたので、必
要以上の急な加速を抑えることができると共に、必要以
上の非同期燃料噴射を抑えて燃料消費量を低減させるこ
とができる。また、車両の追越し走行、上り坂走行、交
差点内通過等の加速が必要な状態では、補正停止手段が
スロットル弁開度補正手段による補正を停止させている
ので、スムーズな加速を確保することができる。また、
請求項２記載の車両用内燃機関の燃料噴射制御装置によ
れば、加速初めの非同期燃料噴射が開始する前における
アクセルの開度に対応するスロットル弁の開度を低くす
る低減量を、前記走行状態検出手段で検出される走行状
態および道路情報出力手段で出力される道路情報に基づ
いて変化させるようにしたので、上記効果に加え、急加
速が必要な場合には迅速な加速、迅速な非同期燃料噴射
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る車両用内燃機関の
燃料噴射制御装置を含む車両制御システムの構成を示す
ブロック図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る車両用内燃機関の
燃料噴射制御装置の動作を説明するための特性図であ
る。

【図３】従来の電子制御燃料噴射エンジンにおけるスロ
ットル開度変化量と非同期噴射量の関係を示す特性図で
ある。

【符号の説明】

１ エンジン ２ インジェクタ ５ スピードセンサ １０ 車両ＥＣＵ １１ ボイスナビゲーションシステム １２ エンジンＥＣＵ １４ スロットルアクチュエータ ２５ アクセル開度センサ ２６ スロットル開度センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクセルペダルの操作量を検出するアク
   セル開度センサと、 内燃機関の吸気路のスロットル弁の開度情報を出力する
   スロットル弁開度センサと、 内燃機関に所定量の燃料を噴射供給する燃料噴射弁と、 内燃機関の運転情報に基づいて同期燃料噴射量を算出す
   ると共に、加速時に前記スロットル弁開度センサからの
   スロットル弁の開度情報に基づいて非同期燃料噴射量を
   算出する燃料噴射量算出手段と、 この燃料噴射量算出手段によって算出された燃料噴射量
   の燃料を噴射するように前記燃料噴射弁を制御する燃料
   噴射制御手段と、 前記アクセル開度センサからのアクセルの開度情報に基
   づいてスロットル弁の開度を算出するスロットル弁開度
   算出手段と、 加速初めの非同期燃料噴射が開始する前におけるアクセ
   ル開度に対するスロットル弁開度を、前記スロットル弁
   開度算出手段で算出された開度よりも低くなるように補
   正するスロットル弁開度補正手段と、 車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、 車両の現在位置の周囲に関する道路情報を出力する道路
   情報出力手段と、 前記走行状態検出手段で検出される走行状態および道路
   情報出力手段で出力される道路情報とから、車両の追越
   し走行、上り坂走行、または交差点内通過等の加速が必
   要な状態であると判断される場合に、前記スロットル弁
   開度補正手段による補正を停止させる補正停止手段と、 前記スロットル弁開度算出手段によって算出された開
   度、または前記スロットル弁開度補正手段で補正された
   開度となるようにスロットル弁を駆動するスロットル弁
   駆動手段、とを具備することを特徴とする車両用内燃機
   関の燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】 前記スロットル弁開度補正手段は、加速
   初めの非同期燃料噴射が開始する前におけるアクセルの
   開度に対応するスロットル弁の開度を低くする低減量
   を、前記走行状態検出手段で検出される走行状態および
   道路情報出力手段で出力される道路情報に基づいて変化
   させることを特徴とする請求項１に記載の車両用内燃機
   関の燃料噴射制御装置。