JPH09324691A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料噴射弁の作動遅れに対応するための無効噴
射パルス幅を高精度に学習させる。 【解決手段】減速燃料カット中に（Ｓ１）、噴射パルス
幅Ｔｉを無効噴射パルス幅Ｔｓから徐々に増大させる
（Ｓ４，Ｓ６）。そして、空燃比センサで検出される空
燃比が所定のリーン限界空燃比になったときに（Ｓ
８）、そのときの空気量と空燃比とから実際の燃料噴射
量を推定し、該燃料噴射量を噴射パルス幅ＴＡに換算す
る（Ｓ９）。ここで、前記所定空燃比になったときの噴
射パルス信号の噴射パルス幅Ｔｉと、前記実燃料量に相
当するパルス幅ＴＡと、無効噴射パルス幅Ｔｓとに基づ
いて、無効噴射パルス幅Ｔｓの補正値ΔＴｓ｛ΔＴｓ＝
Ｔｉ−（ＴＡ＋Ｔｓ）｝を算出する（Ｓ10）。次いで、
前記補正値ΔＴｓによって無効噴射パルス幅Ｔｓの記憶
値を補正設定する（Ｓ11）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料噴
射制御装置に関し、特に、燃料噴射弁に出力する噴射パ
ルス信号における無効噴射パルス幅を学習する技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子制御燃料噴射装置におい
ては、バッテリ電圧によって変化する燃料噴射弁の作動
遅れ時間に対応するために、要求燃料量に対応する有効
噴射パルス幅Ｔｅに対して、前記作動遅れ時間に対応す
る無効噴射パルス幅（電圧補正分）Ｔｓを加算して最終
的な噴射パルス幅Ｔｉ（Ｔｉ＝Ｔｅ＋Ｔｓ）を設定し、
この噴射パルス幅Ｔｉの噴射パルス信号を所定の噴射タ
イミングにおいて燃料噴射弁に出力するよう構成されて
いる。

【０００３】ここで、前記無効噴射パルス幅Ｔｓが実際
の作動遅れ時間に精度良く対応していないと、目標空燃
比相当の燃料を噴射させることができなくなり、ベース
空燃比が目標空燃比からずれてしまう。そこで、アイド
ル運転時に、実際の空燃比を目標空燃比に近づけるよう
に有効噴射パルス幅Ｔｅをフィードバック補正したとき
の補正要求分を、前記無効噴射パルス幅Ｔｓに取り込ん
で、アイドル運転時にフィードバック補正なしで目標空
燃比が得られるように無効噴射パルス幅Ｔｓを学習する
方法があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
無効噴射パルス幅の学習方法においては、噴射パルス幅
が小さくなるアイドル運転時に、前記無効噴射パルス幅
のばらつき影響が顕著に現れることから、アイドル時の
空燃比フィードバック制御の結果に基づいて学習を行な
わせる構成としていた。

【０００５】しかしながら、燃焼が不安定となるアイド
ル運転時には、運転安定性を確保するために目標空燃比
のリーン限界が低く、例えば常用域で希薄燃焼させる機
関（所謂希薄燃焼機関）であっても、アイドル運転時に
は加速時と共に比較的濃い空燃比で燃焼させる必要があ
った。このため、燃料噴射弁による噴射量ばらつきの影
響等を充分に回避できる短いパルス幅で無効噴射パルス
幅を学習させることができず、必要充分な学習精度を確
保することが困難であった。

【０００６】例えば、燃料噴射弁の噴射ばらつきにより
有効噴射パルス幅に相当すべき燃料量よりも＋Ａ％の燃
料が実際に噴射されるとすると、無効噴射パルス幅は加
算補正項であるから、有効噴射パルス幅が長く噴射量ば
らつきとしての燃料の絶対量が多くなると、それだけ無
効噴射パルス幅の学習誤差が拡大することになる。従っ
て、無効噴射パルス幅の学習を行なわせるときには、な
るべく噴射パルス幅の小さいときに行なわせることが好
ましいが、上記のようにアイドル運転時に学習させる構
成では、空気量は少ないものの空燃比の制約があるため
に、必要充分な学習精度を確保できるだけの噴射パルス
幅の状態で学習させることができなかったものである。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、無効噴射パルス幅をより高精度に学習させること
ができるようにすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１の発明
にかかる内燃機関の燃料噴射制御装置は、図１に示すよ
うに構成される。図１において、有効噴射パルス幅演算
手段は、吸入空気量検出手段で検出された機関の吸入空
気量に応じて要求燃料量に対応する有効噴射パルス幅を
演算する。また、噴射パルス幅演算手段は、有効噴射パ
ルス幅演算手段で演算された有効噴射パルス幅に、燃料
噴射弁の作動遅れ時間に対応するための無効噴射パルス
幅を加算して最終的な噴射パルス幅を演算する。

【０００９】そして、噴射パルス出力手段は、噴射パル
ス幅演算手段で演算された噴射パルス幅の噴射パルス信
号を燃料噴射弁に出力する。一方、減速燃料カット手段
は、機関の減速運転状態において機関への燃料供給を停
止させる。ここで、無効噴射パルス幅学習手段は、減速
燃料カット手段により燃料供給が停止される減速運転状
態において、噴射パルス幅を強制的に変化させ、そのと
きの噴射パルス幅と空燃比検出手段により検出された燃
焼混合気の空燃比との相関に基づいて前記無効噴射パル
ス幅を学習する。

【００１０】前記減速燃料カットが行なわれる減速運転
状態は、機関の出力トルクが要求されない状態であり、
リーン限界で燃焼を行なわせることが可能であり、然
も、リーン限界自体がアイドル時よりも高い。従って、
アイドル時の要求空燃比よりも大幅にリーンな空燃比で
燃焼を行なわせることが可能であり、アイドル運転時よ
りも小さな噴射パルス幅による燃料噴射を強制的に行な
わせて、このときの燃焼混合気の空燃比を検出させるこ
とで実際の燃料噴射量を知って、無効噴射パルス幅の学
習を高精度に行なわせることが可能である。

【００１１】請求項２記載の発明では、前記無効噴射パ
ルス幅学習手段が、前記減速燃料カット手段により燃料
供給が停止される減速運転状態において、噴射パルス幅
を強制的に徐々に増大させていって、所定の空燃比とな
ったことが前記空燃比検出手段で検出されたときの噴射
パルス幅に基づいて無効噴射パルス幅を学習する構成と
した。

【００１２】即ち、予め無効噴射パルス幅を学習させる
空燃比を特定しておき、噴射パルス幅を徐々に増大させ
ながら燃料噴射を行なわせることで、前記所定の空燃比
での燃焼が行なわれる噴射パルス幅を探索する。そし
て、所定の空燃比となったときの噴射パルス信号の噴射
パルス幅と、前記所定空燃比に対応すべき噴射パルス幅
とに基づいて無効噴射パルス幅を学習できる。ここで、
燃料カット状態で無効噴射パルス幅の噴射パルス信号を
出力させる構成であれば、前記無効噴射パルス幅を初期
値として徐々にパルス幅を増大変化させることになる。

【００１３】請求項３記載の発明では、前記所定の空燃
比を燃焼安定限界付近のリーン空燃比とする構成とし
た。かかる構成によれば、噴射パルス幅を最大限に小さ
くしておいて、無効噴射パルス幅を安定的に学習させる
ことが可能となる。無効噴射パルス幅の学習は、前述の
ように噴射パルス幅がなるべく小さいときに行なわせる
ことが好ましいが、燃焼安定限界を越えるリーン空燃比
では、リーン失火の発生によって空燃比の検出精度が悪
化して、無効噴射パルス幅の学習精度が低下するので、
学習の安定性と精度との両立を図れるようにしたもので
ある。

【００１４】請求項４記載の発明では、前記無効噴射パ
ルス幅学習手段が、前記空燃比検出手段で検出された空
燃比とそのときの機関の吸入空気量とに基づき実際の燃
料噴射量を推定し、該推定された燃料噴射量を噴射パル
ス幅に換算した値とそのときに燃料噴射弁に出力されて
いた噴射パルス信号の噴射パルス幅とに基づいて前記無
効噴射パルス幅を学習する構成とした。

【００１５】空燃比とそのときの吸入空気量が分かれ
ば、実際に噴射された燃料量を推定演算でき、燃料量は
噴射パルス幅に換算できる。一方、燃料噴射弁に出力さ
れている噴射パルス信号の噴射パルス幅が分かっている
から、噴射パルス信号の噴射パルス幅と前記空燃比と空
気量から求めた噴射パルス幅との差が、実際には燃料噴
射が行なわれなかったパルス幅、即ち、無効噴射パルス
幅として求められることになる。

【００１６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、噴射パル
ス幅が充分に短く、燃料噴射弁の噴射ばらつき等の影響
が少ない条件下で、無効噴射パルス幅の学習を行なわせ
ることが可能となり、以て、無効噴射パルス幅を高精度
に学習させることができるという効果がある。

【００１７】請求項２記載の発明によると、無効噴射パ
ルス幅の学習に最も適した空燃比で学習を行なわせるこ
とができるという効果がある。請求項３記載の発明によ
ると、高精度かつ安定的に無効噴射パルス幅を学習させ
ることができるという効果がある。請求項４記載の発明
によると、検出された空燃比に相当する噴射パルス幅と
実際の噴射パルス幅とに基づいて、無効噴射パルス幅を
精度良く学習させることができるという効果がある。

【００１８】

【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。システム構成を示す図
２において、内燃機関１にはエアクリーナ２から吸気ダ
クト３，スロットル弁４及び吸気マニホールド５を介し
て空気が吸入される。前記吸気マニホールド５の各ブラ
ンチ部には、各気筒別に燃料噴射弁６が設けられてい
る。

【００１９】燃料噴射弁６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式燃料噴射弁であ
って、後述するコントロールユニット12からの噴射パル
ス信号により通電されて開弁し、図示しない燃料ポンプ
から圧送されてプレッシャレギュレータにより所定の圧
力に調整された燃料を、例えば各気筒の吸気行程にタイ
ミングを合わせて噴射供給する。ここで、前記プレッシ
ャレギュレータによる調圧機能によって、開弁時間に比
例した燃料が前記燃料噴射弁６から噴射されるようにな
っている。

【００２０】機関１の各燃焼室には点火栓７が設けられ
ていて、これにより火花点火して混合気を着火燃焼させ
る。そして、機関１からは、排気マニホールド８，排気
ダクト９，三元触媒10及びマフラー11を介して排気が排
出される。コントロールユニット12は、ＣＰＵ，ＲＯ
Ｍ，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を備え、各種
の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６の作動を制御する。

【００２１】前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３
中に吸入空気量検出手段としてのエアフローメータ13が
設けられていて、機関１の吸入空気流量Ｑに応じた信号
を出力する。また、クランク角センサ14が設けられてい
て、基準ピストン位置毎の基準角度信号ＲＥＦと、クラ
ンク角１°又は２°毎の単位角度信号ＰＯＳとを出力す
る。ここで、基準角度信号ＲＥＦの周期、或いは、所定
時間内における単位角度信号ＰＯＳの発生数を計測する
ことにより、機関回転速度Ｎｅを算出できる。

【００２２】また、機関１のウォータジャケットの冷却
水温度Ｔｗを検出する水温センサ15が設けられている。
また、排気マニホールド８の集合部に空燃比検出手段と
しての空燃比センサ16が設けられている。前記空燃比セ
ンサ16は、燃焼混合気と密接な関係にある排気中の酸素
濃度に感応することで、空燃比を広域に検出できるセン
サである（特開平６−８２４１７号公報等参照）。

【００２３】更に、前記スロットル弁４には、該スロッ
トル弁４の全閉位置（アイドル位置）でＯＮとなるアイ
ドルスイッチ17が設けられている。ここにおいて、マイ
クロコンピュータを内蔵するコントロールユニット12
は、噴射パルス幅Ｔｉを、 Ｔｅ←Ｔｐ×ＣＯ×α Ｔｉ←Ｔｅ＋Ｔｓ として算出し、該噴射パルス幅Ｔｉの噴射パルス信号を
燃料噴射弁６に所定タイミングで出力する（噴射パルス
出力手段）。

【００２４】ここで、前記Ｔｐは、吸入空気流量Ｑと機
関回転速度Ｎｅとに基づいて算出される基本噴射パルス
幅であり、前記ＣＯは冷却水温度Ｔｗ等に応じて設定さ
れる各種補正係数である。また、前記α（初期値＝1.0
）は、空燃比センサ16で検出される空燃比を目標空燃
比（例えば理論空燃比）に近づけるように制御される空
燃比フィードバック補正係数である。

【００２５】そして、前記Ｔｐ×ＣＯ×αとして求めら
れる噴射パルス幅が機関１の要求燃料量に相当する有効
噴射パルス幅Ｔｅとなる（有効噴射パルス幅演算手
段）。一方、前記Ｔｓは、バッテリ電圧の変化による燃
料噴射弁６の作動遅れ時間の変化に対応するための無効
噴射パルス幅（電圧補正分）であり、この無効噴射パル
ス幅Ｔｓを前記有効噴射パルス幅Ｔｅに加算して、最終
的な噴射パルス幅Ｔｉが求められる（噴射パルス幅演算
手段）。

【００２６】また、コントロールユニット12は、スロッ
トル弁４が全閉でかつ回転速度Ｎｅが所定値以上である
減速運転状態において前記燃料噴射弁６による燃料噴射
を停止させる減速燃料カット制御を行なうようになって
いる（減速燃料カット手段）。尚、前記減速燃料カット
制御では、噴射タイミングにおいて前記無効噴射パルス
幅Ｔｓの噴射パルス信号を出力することで、燃料噴射が
行なわれないようにしている。

【００２７】更に、コントロールユニット12は、図３の
フローチャートに示すようにして、前記無効噴射パルス
幅Ｔｓを学習する機能を有している。尚、コントロール
ユニット12は、無効噴射パルス幅学習手段としての機能
を、前記図３のフローチャートに示すように、ソフトウ
ェア的に備えている。まず、ステップ１（図中ではＳ１
と記してある。以下同様）では、前記減速燃料カットを
実行する条件が成立しているか否かを判別する。

【００２８】減速燃料カット条件が成立していない場合
には、ステップ２へ進み、通常に有効噴射パルス幅Ｔｅ
と無効噴射パルス幅Ｔｓとによって決定される噴射パル
ス幅Ｔｉによる燃料噴射制御を実行させる。減速燃料カ
ット条件が成立している場合には、ステップ３へ進み、
初回であるか否かを判別し、初回であればステップ４へ
進む。

【００２９】ステップ４では、無効噴射パルス幅Ｔｓを
バッテリ電圧に応じて記憶してあるマップから現在のバ
ッテリ電圧に対応する無効噴射パルス幅Ｔｓを検索し、
該検索した無効噴射パルス幅Ｔｓを噴射パルス幅Ｔｉに
セットする。そして、次のステップ６では、前記ステッ
プ４でＴｓ＝Ｔｉとして設定された噴射パルス幅Ｔｉに
所定値ΔＴｉを加算する。ステップ３で初回でないと判
別されたときには、ステップ５でＴｓ学習が終了してい
るか否かが判別され、学習が終了していない場合には、
前記ステップ６へ進む構成となっているので、噴射パル
ス幅Ｔｉを無効噴射パルス幅Ｔｓを初期値として強制的
に徐々に増大させることになる。

【００３０】ステップ７では、前記噴射パルス幅Ｔｉの
噴射パルス信号を燃料噴射弁６に出力させ、ステップ８
では、前記燃料噴射弁６の駆動制御の結果として空燃比
センサ16で検出された空燃比が、予め設定された所定空
燃比になったか否かを判別する。前記所定空燃比として
は、減速燃料カットが行なわれる条件下での燃焼安定限
界付近のリーン空燃比とすることが好ましい。前記減速
燃料カットが行なわれる減速運転状態は、機関の出力ト
ルクが要求されない状態であり、リーン限界で燃焼を行
なわせることが可能であり、然も、リーン限界自体がア
イドル時よりも高いから、前記所定空燃比として安定燃
焼を確保できる最大限にリーンな空燃比を設定すること
で、アイドル運転時よりも大幅にリーンな空燃比での燃
焼を行なわせるようにできる。

【００３１】ステップ８で空燃比が所定空燃比になった
ことが検出されるまでは、噴射パルス幅Ｔｉの強制的な
増大を継続させ、噴射パルス幅Ｔｉを徐々に増大させて
いった結果、前記所定空燃比の混合気での燃焼が行なわ
れたことが検出されると、ステップ９へ進む。前記所定
空燃比は、前述のようにアイドル時の目標空燃比よりも
大幅にリーンな空燃比に設定でき、空気量も充分に少な
い条件であるから、前記所定空燃比での燃焼が検出され
たときの噴射パルス幅Ｔｉを、アイドル時の噴射パルス
幅Ｔｉよりも短いパルス幅とすることが可能であり、以
て、噴射量ばらつきの影響等が極力少ない状態で無効噴
射パルス幅Ｔｓを学習させることが可能である。

【００３２】ステップ９では、そのときの吸入空気量と
空燃比とから、機関１に供給されている実際の燃料量を
演算し、更に、該燃料量を噴射パルス幅ＴＡに換算す
る。そして、ステップ10では、無効噴射パルス幅Ｔｓの
補正値ΔＴｓを、 ΔＴｓ＝Ｔｉ−（ＴＡ＋Ｔｓ） として算出する。

【００３３】上式におけるＴｉは、パルス幅を徐々に増
大させていった結果、所定空燃比になった時点において
燃料噴射弁６に出力されていた噴射パルス幅である。一
方、前記ＴＡは、実際に噴射されていた燃料量に示すパ
ルス幅であり、有効噴射パルス幅に相当するから、無効
噴射パルス幅Ｔｓに誤差がないとすると、ＴＡ＋Ｔｓ＝
Ｔｉとなるはずであり、Ｔｉ−（ＴＡ＋Ｔｓ）＞０であ
る場合には、作動遅れ時間が現状のＴｓよりも長く、Ｔ
ｓの要求がより大きいことを示し（図４参照）、逆に、
Ｔｉ−（ＴＡ＋Ｔｓ）＜０である場合には、作動遅れ時
間が現状のＴｓよりも短く、Ｔｓの要求がより小さいこ
とを示す。

【００３４】従って、Ｔｉ−（ＴＡ＋Ｔｓ）＞０であれ
ば、ΔＴｓだけ無効噴射パルス幅Ｔｓを増大修正し、Ｔ
ｉ−（ＴＡ＋Ｔｓ）＜０であれば、ΔＴｓだけ無効噴射
パルス幅Ｔｓを減少修正することで、無効噴射パルス幅
Ｔｓを実際の作動遅れ時間に対応した値に学習できるこ
とになり、ステップ11では、前記ΔＴｓによるマップデ
ータの書き換えを行なう。

【００３５】前記ステップ11によるマップデータの書き
換えによって学習が終了すると、その後は、ステップ５
からステップ12へ進んで、書き換え後の無効噴射パルス
幅ＴｓをＴｉにセットして、該Ｔｉの噴射パルス信号を
ステップ13で出力させて、燃料カットを実行し、減速燃
料カット条件を脱してステップ２に進んだ場合には、前
記学習された無効噴射パルス幅Ｔｓを有効噴射パルス幅
Ｔｅに加算して最終的な噴射パルス幅Ｔｉを設定する。

【００３６】尚、減速燃料カットを行なう毎に前記無効
噴射パルス幅の学習を行なわせる必要はなく、例えば、
機関１が運転される毎に１回だけ学習を行なわせる構成
であっても良い。また、減速燃料カット時に噴射パルス
幅を徐々に増大させるときに、無効噴射パルス幅Ｔｓか
ら予め設定された噴射パルス幅までステップ的に増大さ
せた後、或いは、無効噴射パルス幅から予め設定された
比較的大きなステップ幅で噴射パルス幅を増大させた
後、噴射パルス幅を僅かずつ変化させるようにしても良
い。

【００３７】また、減速燃料カット直後にシリンダ内に
流れ込む壁流（吸気ポート内壁に付着した液状燃料）の
影響を回避すべく、燃料カット開始から所定期間が経過
してから噴射パルス幅の増大制御を開始させるようにし
ても良い。更に、吸入空気量検出手段をエアフローメー
タ13に限定するものではなく、吸気圧力と回転速度とに
基づいて、或いは、スロットル弁開度と回転速度とに基
づいて吸入空気量を検出する構成であっても良い。ま
た、機関１は、ポート噴射式に限定されず、燃焼室内に
燃料を直接的に噴射供給する直噴式の機関であっても良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明にかかる装置の基本構成ブロッ
ク図。

【図２】実施形態を示すシステム構成を示すブロック
図。

【図３】実施形態における無効噴射パルス幅の学習の様
子を示すフローチャート。

【図４】無効噴射パルス幅の学習の特性を示す線図。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ４ スロットル弁 ６ 燃料噴射弁 12 コントロールユニット 13 エアフローメータ 14 クランク角センサ 15 水温センサ 16 空燃比センサ 17 アイドルスイッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検
   出手段と、 該吸入空気量検出手段で検出された吸入空気量に応じて
   要求燃料量に対応する有効噴射パルス幅を演算する有効
   噴射パルス幅演算手段と、 該有効噴射パルス幅演算手段で演算された有効噴射パル
   ス幅に、燃料噴射弁の作動遅れ時間に対応するための無
   効噴射パルス幅を加算して最終的な噴射パルス幅を演算
   する噴射パルス幅演算手段と、 該噴射パルス幅演算手段で演算された噴射パルス幅の噴
   射パルス信号を燃料噴射弁に出力する噴射パルス出力手
   段と、 機関の減速運転状態において機関への燃料供給を停止さ
   せる減速燃料カット手段と、 燃焼混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、 前記減速燃料カット手段により燃料供給が停止される減
   速運転状態において、噴射パルス幅を強制的に変化さ
   せ、そのときの噴射パルス幅と前記空燃比検出手段によ
   り検出された空燃比との相関に基づいて前記無効噴射パ
   ルス幅を学習する無効噴射パルス幅学習手段と、 を含んで構成された内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】前記無効噴射パルス幅学習手段が、前記減
   速燃料カット手段により燃料供給が停止される減速運転
   状態において、噴射パルス幅を強制的に徐々に増大させ
   ていって、所定の空燃比となったことが前記空燃比検出
   手段で検出されたときの噴射パルス幅に基づいて無効噴
   射パルス幅を学習することを特徴とする請求項１記載の
   内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 【請求項３】前記所定の空燃比が燃焼安定限界付近のリ
   ーン空燃比であることを特徴とする請求項２記載の内燃
   機関の燃料噴射制御装置。
4. 【請求項４】前記無効噴射パルス幅学習手段が、前記空
   燃比検出手段で検出された空燃比とそのときの機関の吸
   入空気量とに基づき実際の燃料噴射量を推定し、該推定
   された燃料噴射量を噴射パルス幅に換算した値とそのと
   きに燃料噴射弁に出力されていた噴射パルス信号の噴射
   パルス幅とに基づいて前記無効噴射パルス幅を学習する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の
   内燃機関の燃料噴射制御装置。