JPH09189255A - 内燃機関の燃料供給制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】噴射中に燃圧が低下しても、所期の燃料量を精
度良く噴射できるようにする。 【解決手段】噴射パルス信号の立ち上がり及び立ち下が
りに同期して、燃圧をサンプリングし、噴射中における
燃圧の低下量ΔＰを求める（Ｓ３）。更に、前記低下量
ΔＰを求めたときの噴射パルス幅Ｔｅに基づいて、単位
時間有当たりの燃圧低下量ΔＰｓを求める（Ｓ４）。そ
して、かかる低下量ΔＰｓを、機関回転数Ｎｅ毎に記憶
させておき（Ｓ７）、噴射パルス幅をそのときの機関回
転数Ｎｅに対応する前記低下量ΔＰｓに応じて補正設定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の燃料供給制御
装置に関し、詳しくは、噴射中の燃圧低下にによって噴
射量の計量精度が悪化することを回避するための技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、機関の燃焼室内に直接燃料を噴射
する燃料噴射弁を備え、機関の低負荷時には、燃料の分
散を抑えて点火栓近傍に燃料を供給させるべく、圧縮行
程後期に燃料を噴射する一方、高負荷時には燃料を積極
的に分散化させるべく、吸気行程の初期において燃料を
噴射する直噴式（筒内噴射式）ガソリン機関が知られて
いる（特開昭６０−３０４２０号公報等参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の直噴
式ガソリン機関では、圧縮行程において燃焼室内に直接
燃料を噴射するために、吸気ポート噴射の場合に比して
高圧な燃料を燃料噴射弁に供給する必要があるが、燃圧
が高いために単位時間当たりの噴射量が多く、これによ
って噴射中の燃圧低下（図４参照）が生じ易いという問
題があった。

【０００４】上記のように、噴射中に燃圧が低下してし
まうと、噴射パルス幅に対応する所期の噴射量を噴射さ
せることができなくなり、空燃比制御精度が悪化するこ
とをになってしまう。本発明は上記問題点に鑑みなされ
たものであり、噴射中の燃圧の低下があっても、所期の
燃料を精度良く噴射供給させることができる燃料供給制
御装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明は、機関運転条件に応じて噴射パルス幅を演算し、
該噴射パルス幅に基づいて燃料噴射弁を間欠的に開駆動
する構成の内燃機関の燃料供給制御装置であって、図１
に示すように構成される。図１において、燃圧低下量検
出手段は、前記燃料噴射弁の噴射中における燃圧の低下
量を検出する。

【０００６】一方、補正値学習手段は、燃圧低下量検出
手段で検出された燃圧の低下量に基づいて、前記噴射パ
ルス幅の補正値を学習する。そして、噴射パルス幅補正
手段は、補正値学習手段で学習された補正値に基づい
て、前記噴射パルス幅を補正設定する。かかる構成によ
ると、噴射中にどれだけ燃圧が低下するかが検出され、
かかる燃圧低下分を補うべく噴射パルス幅を補正するた
めの補正値が学習される。そして、前記補正値に基づい
て噴射パルス幅を補正することで、燃圧低下が生じても
所期の燃料量を噴射できるようにする。

【０００７】請求項２記載の発明では、前記燃圧低下量
検出手段が、噴射パルスの立ち上がり及び立ち下がりに
同期したタイミングでそれぞれに燃圧をサンプリング
し、該サンプリングした燃圧の差として燃圧の低下量を
検出する構成とした。かかる構成によると、噴射パルス
の立ち上がり及び立ち下がりに同期したタイミングで燃
圧をサンプリングすることで、噴射開始時の燃圧と噴射
終了時の燃圧とがそれぞれにサンプリングされることに
なり、これらの差として噴射開始から噴射終了までの間
における燃圧の低下量が求められる。

【０００８】請求項３記載の発明では、前記燃圧低下量
検出手段が、噴射パルス幅が所定値以上であるときにの
み、燃圧の低下量を検出する構成とした。かかる構成に
よると、噴射パルス幅が所定値以上であって、燃圧低下
量が比較的大きいときにのみ、燃圧の低下量が検出され
て補正値が学習されることになる。

【０００９】請求項４記載の発明では、前記補正値学習
手段が、前記燃圧低下量検出手段で検出された燃圧の低
下量の平均値に基づいて補正値を学習する構成とした。
かかる構成によると、燃圧の低下量の複数回にわたる検
出結果を平均化し、燃圧低下量の平均的なレベルに対応
すべく補正値を学習させる。請求項５記載の発明では、
前記補正値学習手段が、前記燃料噴射弁に燃料を圧送す
る燃料ポンプの吐出量に相関するパラメータに応じて前
記補正値を学習する構成とした。

【００１０】かかる構成によると、燃料ポンプの吐出量
によって変化する燃圧低下量に対応して補正値が学習さ
れることになり、そのときの吐出量に対応する補正値に
基づいて噴射パルス幅が補正されることになる。請求項
６記載の発明では、前記補正値学習手段が、燃料噴射弁
毎に前記補正値を個別に学習する構成とした。

【００１１】かかる構成によると、燃料噴射弁の配列等
によって燃料噴射弁毎に異なる燃圧低下特性に対応し
て、補正値が学習されることになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
添付の図面に基づいて説明する。燃料系のシステム構成
を示す図２において、図示しない内燃機関の各燃焼室に
臨んで燃料噴射弁１が設けられている。尚、本実施形態
では、各燃焼室に臨んで設けられる燃料噴射弁１を備え
た直噴式（筒内噴射式）ガソリン機関の場合について説
明するが、本発明は、これに限られるものではなく、吸
気ポート噴射式ガソリン機関にも適用できる。

【００１３】前記燃料噴射弁１は、ソレノイドに通電さ
れて開弁し、通電停止されて閉弁する電磁ソレノイド式
燃料噴射弁であって、後述するコントロールユニット２
０において機関運転条件に応じて設定される所定パルス
幅の噴射パルス信号を受け、例えば圧縮行程中の所定時
期に前記パルス幅に相当する時間だけ開弁されること
で、機関駆動される高圧燃料ポンプ２から高圧燃料配管
４を介して圧送されて高圧側プレッシャレギュレータ３
により所定の高圧に調整された燃料を、機関燃焼室内に
間欠的に噴射供給するようになっている。

【００１４】図２においては、燃料噴射弁１を１つだけ
図示したが、各燃焼室に臨む複数の燃料噴射弁１が高圧
燃料配管４にそれぞれ接続されているものとする。前記
高圧燃料配管４は、当該高圧燃料配管４内の燃料圧力を
所期値に調整するための前記高圧側プレッシャーレギュ
レータ３、及び、燃圧が高圧になり過ぎないように高圧
燃料配管４内の燃料圧力を制限するための安全弁５に連
通されているが、これらの調圧作用により余剰となった
燃料は、低圧側プレッシャーレギュレータ９を介装する
燃料リターン配管７を介して、燃料タンク１０へリター
ンされるようになっている。

【００１５】ところで、前記高圧燃料ポンプ２には、電
動式のフィードポンプ１１により燃料タンク１０から吸
い上げられた燃料が、逆止弁，燃料フィルタ等（図示省
略）を介装した低圧燃料供給配管６を介して所定のフィ
ード圧に制御され、供給されるようになっている。前記
フィード圧の調整は、低圧燃料供給配管６にバイパス配
管８を介して連通される前記低圧側プレッシャーレギュ
レータ９によりなされるようになっている。

【００１６】前記高圧燃料配管４には、該高圧燃料配管
４内の燃料圧力Ｐを検出する燃圧センサ１２が備えられ
ている。そして、この燃圧センサ１２の検出信号は、コ
ントロールユニット２０へ入力されるようになってい
る。前記燃料噴射弁１に噴射パルス信号を出力して機関
への燃料供給を電子制御するコントロールユニット２０
は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力
インタフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュ
ータからなり、各種センサからの入力信号を受け、後述
の如く演算処理して、燃料噴射弁１に出力する噴射パル
ス信号のパルス幅を決定する。

【００１７】前記各種センサとしては、上述した燃圧セ
ンサ１２の他に、図示省略したが、機関の吸入空気流量
Ｑを検出するためのエアフローメータ、基準角度位置毎
の基準角度信号ＲＥＦと、１°又は２°毎の単位角度信
号ＰＯＳとを出力するクランク角センサ、機関の冷却水
温度を検出する水温センサ等が設けられている。コント
ロールユニット２０に内蔵されたマイクロコンピュータ
のＣＰＵは、ＲＯＭ上のプログラムに従って演算処理を
行って噴射パルス幅Ｔｉを演算し、所定の噴射タイミン
グにおいて前記噴射パルス幅Ｔｉの噴射パルス信号を燃
料噴射弁１に出力する。

【００１８】具体的には、下式に従って前記噴射パルス
幅Ｔｉを演算する。 Ｔｉ＝有効噴射パルス幅Ｔｅ×燃圧補正係数ＫＰ＋電圧
補正分Ｔｓ Ｔｅ＝基本噴射パルス幅Ｔｐ×各種補正係数ＣＯ 前記基本噴射パルス幅Ｔｐは、吸入空気流量Ｑと機関回
転数Ｎｅとに基づいて決定される値であって、そのとき
のシリンダ吸入空気量に対して目標空燃比の混合気を形
成するのに必要な燃料量を、前記高圧側プレッシャレギ
ュレータ３で調整される所定の高燃圧の下での開弁時間
として設定した値である。

【００１９】前記電圧補正分Ｔｓは、バッテリ電圧の低
下による無効噴射量の増加に対応するための補正分であ
る。前記各種補正係数Ｃｏは、例えば、Ｃｏ＝｛１＋空
燃比補正係数Ｋ_MR＋水温増量補正係数Ｋ_TW＋始動及び始
動後増量補正係数Ｋ_AS＋加速増量補正係数Ｋ_ACC ＋減速
減量補正係数Ｋ_DC＋・・・｝として算出される。

【００２０】この他、有効噴射パルス幅Ｔｅの演算に、
空燃比フィードバック補正係数αや空燃比学習補正係数
KLRN等による補正を含めるようにしてもよい。一方、前
記燃圧補正係数ＫＰは、噴射中における燃圧の低下分を
補って所期の燃料量を噴射させるための補正係数であ
る。即ち、前記有効噴射パルス幅Ｔｅは、燃圧が前記高
圧側プレッシャレギュレータ３で調整される所定の高燃
圧に保持されることを前提として算出される値であり、
噴射中に燃圧が低下すると（図４参照）、有効噴射パル
ス幅Ｔｅに比例する燃料量を噴射することができず、実
際の噴射量が不足してしまう。

【００２１】そこで、前記燃圧補正係数ＫＰにより、前
記噴射中の燃圧低下分を補って所期の燃料量を噴射させ
るための補正を行うものであり、前記燃圧補正係数ＫＰ
は図３のフローチャートに示すようにして学習される。
図３のフローチャートにおいて、まず、ステップ１（図
中ではＳ１としてある。以下同様）では、有効噴射パル
ス幅Ｔｅが所定値以上であるか否かを判別する。

【００２２】これは、比較的小さな噴射パルス幅の間で
の僅かな燃圧低下を精度良く検出することが困難である
ので、噴射パルス幅が所定値以上であるときに限定する
ことで、比較的大きな燃圧低下量を検出して、後述する
単位時間当たりの燃圧低下量を高精度に求めるためであ
る。有効噴射パルス幅Ｔｅが所定値以上であるときに
は、ステップ２へ進み、前記クランク角センサからの信
号に基づいて算出される機関回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）を読
み込む。

【００２３】本実施形態では、高圧燃料ポンプ２は機関
駆動されるから、前記機関回転数Ｎｅは、高圧燃料ポン
プ２の吐出量に相関するパラメータであり、前記ステッ
プ２では、機関回転数Ｎｅを前記吐出量に相関するパラ
メータとして読み込むものである。従って、電動式の高
圧燃料ポンプ２を用いる場合には、ポンプ回転数又は吐
出量を検出させて、前記ステップ２で読み込ませるよう
にすれば良い。また、機関駆動される高圧燃料ポンプ２
を用いる場合であっても、機関回転数Ｎｅの代わりにポ
ンプ回転数又は吐出量を検出させても良い。

【００２４】ステップ３では、噴射パルス信号の立ち上
がりと立ち下がりとにそれぞれ同期させて、燃圧センサ
１２で検出される燃圧Ｐをサンプリングし、噴射開始時
の燃圧から噴射終了時の燃圧を減算することで、噴射パ
ルス幅（噴射中）における燃圧の低下量ΔＰを算出する
（図４参照）。この部分が、燃圧低下量検出手段に相当
する。

【００２５】尚、噴射パルス信号の立ち上がり及び立ち
下がりと同時に燃圧をサンプリングさせても良いし、噴
射パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりから所定の遅
延時間後に燃圧をサンプリングさせても良い。このよう
に噴射パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりに同期さ
せて、１回の噴射で２回だけ燃圧をサンプリングさせる
構成とすれば、サンプリング回数を必要最小限に抑制で
き、以て、ＣＰＵの負担を軽減できる。

【００２６】ステップ４では、前記算出された燃圧低下
量ΔＰと、該ΔＰを求めたときの有効噴射パルス幅Ｔｅ
とに基づいて、単位時間当たりの燃圧の低下量ΔＰｓ
（ΔＰｓ＝ΔＰ／Ｔｅ）を算出する。ステップ５では、
前記単位時間当たりの燃圧低下量ΔＰｓと、該低下量Δ
Ｐｓを求めたときの機関回転数Ｎｅとをそれぞれ加重平
均する。該加重平均処理によって、燃圧低下のばらつき
によって学習値がばらつくことを抑止でき、安定的な学
習補正制御を可能とする。

【００２７】ステップ６では、前記低下量ΔＰｓを所定
数ｎ以上サンプリングしたか否かを判別し、所定数ｎ以
上サンプリングした段階で、ステップ７へ進む。ステッ
プ７では、機関回転数Ｎｅの格子毎に前記単位時間当た
りの燃圧低下量ΔＰｓを書換え可能に記憶した学習マッ
プを参照し、前記ステップ５で求めた機関回転数Ｎｅの
加重平均値に対応する記憶データを、前記ステップ５で
求めた単位時間当たりの燃圧低下量ΔＰｓの加重平均値
に書換えて学習する。この部分が、補正値学習手段に相
当する。

【００２８】尚、前記学習マップに記憶される燃圧低下
量ΔＰｓは、燃圧補正係数ＫＰを決定する唯一の変数で
あるから、前記燃圧低下量ΔＰｓを燃圧補正係数と見做
しても良い。上記のように、高圧燃料ポンプ２の吐出量
に相関する機関回転数Ｎｅに応じて燃圧低下量ΔＰｓ
（補正値）を学習する構成とすれば、吐出量の違いによ
る燃圧低下量の違いに対応して高精度な補正が可能とな
る。

【００２９】ここで、前記噴射パルス幅Ｔｉの演算にお
いて、そのときの機関回転数Ｎｅに対応する燃圧低下量
ΔＰｓが前記学習マップから検索され、該検索されたΔ
Ｐｓに基づいて以下のようにして燃圧補正係数ＫＰが決
定される。

【００３０】

【数１】

【００３１】尚、前記Ｐ₀ は、高圧側プレッシャレギュ
レータ３における調整圧である。そして、前記燃圧補正
係数ＫＰに基づいて有効噴射パルス幅Ｔｅを補正するこ
とで、噴射中の燃圧低下分を補う分だけ噴射パルス幅Ｔ
ｉが増大補正されることになり、これによって所期の燃
料量を噴射させることが可能となる。かかる機能が、噴
射パルス幅補正手段に相当する。

【００３２】ここで、前記燃圧低下量ΔＰｓ（補正係数
ＫＰ）を、燃料噴射弁１毎に学習させる構成としても良
い。複数の燃料噴射弁１の中で、高圧ポンプ２に近い上
流側の燃料噴射弁１であるか、高圧ポンプ２から遠い下
流側の燃料噴射弁１であるかによって、同じ条件下であ
っても燃圧低下量が異なるため、燃料噴射弁１毎に学習
マップを個別に備え、それぞれ独立して学習させる構成
とすれば、各燃料噴射弁１毎に高精度な燃圧補正制御が
実行できることになる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によると、噴射中に燃圧が低下しても、かかる低下分
を補う補正が行われるので、所期の燃料量を精度良く噴
射させることができるという効果がある。請求項２記載
の発明によると、噴射中における燃圧の低下を簡便に検
出できるという効果がある。

【００３４】請求項３記載の発明によると、噴射中にお
ける燃圧の低下を精度良く検出できるという効果があ
る。請求項４記載の発明によると、燃圧低下のばらつき
に影響されずに、高精度な学習補正を実行できるという
効果がある。請求項５記載の発明によると、燃料ポンプ
の吐出量によって燃圧低下の特性が変化しても、所期の
燃料量を精度良く得られるという効果がある。

【００３５】請求項６記載の発明によると、燃料噴射弁
毎の燃圧低下特性の違いに対応して、所期の燃料量を精
度良く得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の構成ブロック図。

【図２】本発明の一実施の形態における燃料系のシステ
ム構成図。

【図３】同上実施形態の燃圧補正学習の様子を示すフロ
ーチャート。

【図４】噴射パルスと燃圧低下との相関を示すタイムチ
ャート。

【符号の説明】

１ 燃料噴射弁 ２ 高圧燃料ポンプ ３ 高圧側プレッシャーレギュレータ ４ 高圧燃料配管 ５ 安全弁 ６ 低圧燃料供給配管 ７ 燃料リターン配管 ８ バイパス配管 ９ 低圧側プレッシャーレギュレータ 10 燃料タンク 11 フィードポンプ 12 燃圧センサ 20 コントロールユニット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関運転条件に応じて噴射パルス幅を演算
   し、該噴射パルス幅に基づいて燃料噴射弁を間欠的に開
   駆動する構成の内燃機関の燃料供給制御装置において、 前記燃料噴射弁の噴射中における燃圧の低下量を検出す
   る燃圧低下量検出手段と、 該燃圧低下量検出手段で検出された燃圧の低下量に基づ
   いて、前記噴射パルス幅の補正値を学習する補正値学習
   手段と、 該補正値学習手段で学習された補正値に基づいて、前記
   噴射パルス幅を補正設定する噴射パルス幅補正手段と、 を含んで構成された内燃機関の燃料供給制御装置。
2. 【請求項２】前記燃圧低下量検出手段が、噴射パルスの
   立ち上がり及び立ち下がりに同期したタイミングでそれ
   ぞれに燃圧をサンプリングし、該サンプリングした燃圧
   の差として燃圧の低下量を検出することを特徴とする請
   求項１記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
3. 【請求項３】前記燃圧低下量検出手段が、噴射パルス幅
   が所定値以上であるときにのみ、燃圧の低下量を検出す
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の
   燃料供給制御装置。
4. 【請求項４】前記補正値学習手段が、前記燃圧低下量検
   出手段で検出された燃圧の低下量の平均値に基づいて補
   正値を学習することを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   か１つに記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
5. 【請求項５】前記補正値学習手段が、前記燃料噴射弁に
   燃料を圧送する燃料ポンプの吐出量に相関するパラメー
   タに応じて前記補正値を学習することを特徴とする請求
   項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給制
   御装置。
6. 【請求項６】前記補正値学習手段が、燃料噴射弁毎に前
   記補正値を個別に学習することを特徴とする請求項１〜
   ５のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料供給制御装
   置。