(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関運転状態に基づいて基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、前記基本燃料噴射量に対して空気の位相遅れ分を補正した第１の補正基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量補正手段と、アイドル運転条件が成立したか否かを判定するアイドル判定手段と、アイドル運転条件が成立したときに、アイドル運転時における第２の補正基本燃料噴射量を演算する第１の補正基本燃料噴射量演算手段と、アイドル運転条件が不成立のときに、非アイドル運転時における第２の補正基本燃料噴射量を演算する第２の補正基本燃料噴射量演算手段と、前記第１の補正基本燃料噴射量演算手段或いは第２の補正基本燃料噴射量演算手段により演算された第２の補正基本燃料噴射量に基づいて実際に噴射される実燃料噴射量を演算する実燃料噴射量演算手段と、を含んで構成される内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
前記第１の補正基本燃料噴射量演算手段は、前記基本燃料噴射量と第１の補正基本燃料噴射量との偏差に比例したアイドル補正量を演算するアイドル補正量演算手段と、前記アイドル補正量を所定範囲内に制限する補正量制限手段と、前記第１の補正基本燃料噴射量と前記補正量制限手段により所定範囲内に制限されたアイドル補正量とを加算してアイドル運転時における第２の補正基本燃料噴射量とする加算手段と、を含んで構成され、前記第２の補正基本燃料噴射量演算手段は、前記第１の補正基本燃料噴射量を非アイドル時における第２の補正基本燃料噴射量とする構成であることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
燃料を機関の吸気ポート内に噴射するポート噴射式内燃機関にあっては、
機関運転状態に基づいて前記吸気ポート内壁に付着する付着燃料量を推測する付着燃料量推測手段と、推測された付着燃料量を実燃料噴射量に加算する補正量加算手段と、を含んで構成された請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
前記基本燃料噴射量演算手段は、機関への吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、機関回転速度を検出する回転速度検出手段とを含み、検出された吸入空気流量及び機関回転速度に基づいて基本燃料噴射量マップを参照して基本燃料噴射量を演算する構成である請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】
アイドル運転時に、機関運転状態に応じて演算された基本燃料噴射量と、該基本燃料噴射量に対して空気の位相遅れ分を補正した補正基本燃料噴射量と、の偏差に比例したアイドル時のアイドル補正量を演算した後、前記アイドル補正量を所定範囲内に制限し、前記補正基本燃料噴射量と所定範囲内に制限されたアイドル補正量との加算値に基づいて実際に噴射される実燃料噴射量を演算する構成としたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【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おいて、特に、アイドル運転時における燃焼安定化を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射式内燃機関では、排気中の酸素濃度に応じて燃空比（空燃比λの逆数１／λをいう。以下同様）を所定値に維持するフィードバック制御が行われている（特開昭６０−１０１２４３号公報等参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図５に示すように、アイドル運転時にエアコン等の負荷が作用すると、機関回転速度を所定範囲内に維持するため、基本噴射量を変化させてトルクを増大させる必要がある。このため、シリンダ内に吸入される可燃混合気量が増大するが、空気は圧縮性流体であるために空気流量は徐々に増加し、また、燃料の一部が吸気ポート内壁に付着するために燃料量は段階的に増加する。従って、燃空比は図のように変化し、負荷の作用直後には燃空比がリッチとなり、回転変動を抑制する効果がある。
【０００４】
しかしながら、かかる燃空比のリッチ化は、作用する負荷の大きさ等に応じてその大きさが変動するため、燃料噴射量の過度な補正が行われることがあり、燃焼安定性を低下させるおそれがある。また、シリンダ内に吸入される空気流量の増加に伴い燃空比がリーン化する領域があるため、かかる領域においてはトルクの増加が期待できず、燃焼安定性を低下させるおそれもある。
【０００５】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、アイドル運転時における燃空比の変化によるトルク補正を積極的に利用することで、アイドル運転時における燃焼安定化を図った内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明は、図１に示すように、機関運転状態に基づいて基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段Ａと、前記基本燃料噴射量に対して空気の位相遅れ分を補正した第１の補正基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量補正手段Ｂと、アイドル運転条件が成立したか否かを判定するアイドル判定手段Ｃと、アイドル運転条件が成立したときに、アイドル運転時における第２の補正基本燃料噴射量を演算する第１の補正基本燃料噴射量演算手段Ｄと、アイドル運転条件が不成立のときに、非アイドル運転時における第２の補正基本燃料噴射量を演算する第２の補正基本燃料噴射量演算手段Ｅと、前記第１の補正基本燃料噴射量演算手段Ｄ或いは第２の補正基本燃料噴射量演算手段Ｅにより演算された第２の補正基本燃料噴射量に基づいて実際に噴射される実燃料噴射量を演算する実燃料噴射量演算手段Ｆと、を含んで構成される内燃機関の燃料噴射制御装置であって、前記第１の補正基本燃料噴射量演算手段Ｄは、前記基本燃料噴射量と第１の補正基本燃料噴射量との偏差に比例したアイドル補正量を演算するアイドル補正量演算手段Ｇと、前記アイドル補正量を所定範囲内に制限する補正量制限手段Ｈと、前記第１の補正基本燃料噴射量と前記補正量制限手段Ｈにより所定範囲内に制限されたアイドル補正量とを加算してアイドル運転時における第２の補正基本燃料噴射量とする加算手段Ｉと、を含んで構成され、前記第２の補正基本燃料噴射量演算手段Ｅは、前記第１の補正基本燃料噴射量を非アイドル時における第２の補正基本燃料噴射量とする構成とした。
【０００７】
かかる構成からなる燃料噴射制御装置によれば、先ず、機関運転状態に基づいて基本燃料噴射量が演算され、基本燃料噴射量に対して空気の位相遅れ分を補正した第１の補正基本燃料噴射量が演算される。次に、アイドル運転条件が成立したか否かが判定され、アイドル運転条件が成立したときには、基本燃料噴射量と第１の補正基本燃料噴射量との偏差に比例したアイドル補正量が演算された後、アイドル補正量が所定範囲内に制限され、第１の補正基本燃料噴射量と所定範囲内に制限されたアイドル補正量との加算値がアイドル運転時における第２の補正基本燃料噴射量とされる。一方、アイドル運転条件が不成立のときには、第１の補正基本燃料噴射量が非アイドル運転時における第２の補正基本燃料噴射量とされる。そして、かかる第２の補正基本燃料噴射量に基づいて実燃料噴射量が演算され、この実燃料噴射量に基づいて燃料噴射制御が行われる。
【０００８】
従って、アイドル運転時には、第１の補正基本燃料噴射量に、基本燃料噴射量と第１の補正基本燃料噴射量との偏差に比例したアイドル補正量であって所定範囲内に制限されたものを加算してアイドル運転時における第２の補正基本燃料噴射量が演算されることとなり、例えば、アイドル補正量を演算する比例定数を適切な値に設定することで、シリンダへの吸入燃料量が最適に制御される。このとき、アイドル補正量は所定範囲内に制限されるので、過度な補正が行われることが防止され、燃空比を所定範囲内に維持することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、燃料を機関の吸気ポート内に噴射するポート噴射式内燃機関にあっては、機関運転状態に基づいて前記吸気ポート内壁に付着する付着燃料量を推測する付着燃料量推測手段と、推測された付着燃料量を実燃料噴射量に加算する補正量加算手段と、を含んで内燃機関の燃料噴射制御装置を構成した。
【００１１】
このようにすれば、ポート噴射式内燃機関に本発明に係る燃料噴射制御装置を適用しても、吸気ポート内壁に付着する付着燃料量の分だけ増量補正がなされるので、シリンダに供給される燃料量の減少による燃空比のリーン化が防止される。
請求項３記載の発明は、前記基本燃料噴射量演算手段を、機関への吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、機関回転速度を検出する回転速度検出手段とを含み、検出された吸入空気流量及び機関回転速度に基づいて基本燃料噴射量マップを参照して基本燃料噴射量を演算する構成とした。
【００１２】
このようにすれば、基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段として、一般的に使用されている空気流量感知式電子制御燃料噴射装置（Ｌジェトロニック）の機能を利用できるので、新たにセンサ類を追加する必要がない。
請求項４記載の発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置を、アイドル運転時に、機関運転状態に応じて演算された基本燃料噴射量と、該基本燃料噴射量に対して空気の位相遅れ分を補正した補正基本燃料噴射量と、の偏差に比例したアイドル時のアイドル補正量を演算した後、前記アイドル補正量を所定範囲内に制限し、前記補正基本燃料噴射量と所定範囲内に制限されたアイドル補正量との加算値に基づいて実際に噴射される実燃料噴射量を演算する構成とした。
【００１３】
このようにすれば、アイドル運転時には、補正基本燃料噴射量に、基本燃料噴射量と補正基本燃料噴射量との偏差に比例したアイドル補正量であって所定範囲内に制限されたものを加算した後、この加算値に基づいて実燃料噴射量が演算されることとなり、例えば、アイドル補正量を演算する比例定数を適切な値に設定することで、シリンダへの吸入燃料量が最適に制御される。このとき、アイドル補正量は所定範囲内に制限されるので、過度な補正が行われることが防止され、燃空比を所定範囲内に維持することができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は請求項４に記載の発明によれば、シリンダへの吸入燃料量が最適に制御されるので、アイドル運転中の過渡時における燃焼安定化を図ることができる。また、燃空比への過度な補正が行われることが防止されるので、燃焼安定化の低下を防止することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、ポート噴射式内燃機関において、燃空比のリーン化が防止されるので、燃焼安定性の安定化を図ることができる。
請求項３記載の発明によれば、新たなセンサ類の追加が不要であるので、本発明に係る燃料噴射制御装置を構築する際に、コストアップを極力抑制することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図２は、本発明に係る内燃機関の燃料噴射装置をポート噴射式内燃機関に適用した一実施形態のシステム構成を示す。
機関１０には、エアクリーナ１１、吸気ダクト１２、スロットルチャンバ１３、吸気コレクタ１４及び吸気ポート１５を介して空気が吸入される。スロットルチャンバ１３には、機関１０に吸入される吸入空気流量Ｑを制御するスロットル弁１６が介装され、図示しないアクセルペダルに連動して開閉動作する。また、吸気ポート１５には、燃料を吸気ポート１５内に噴射する電子制御式の燃料噴射弁１７が配設され、マイクロコンピュータ内蔵のコントロールユニット１８により制御される。
【００１７】
燃料噴射弁１７を制御するための制御系統としては、前述したコントロールユニット１８の他、吸気ダクト１２に介装されて吸入空気流量Ｑを検出するエアフローメータ１９（吸入空気流量検出手段）、スロットル弁１６の支軸に連結されてスロットル開度θを検出するスロットルセンサ２０、機関１０のウォータジャケット部１０ａに配設されて機関温度を代表する冷却水温度Ｔｗ  を検出する水温センサ２１、機関１０の排気ポート２２に介装されて排気中の酸素濃度を検出するＯ２  センサ２３、ディストリビュータ２４に内蔵されて機関回転速度Ｎｅ  を検出するクランク角センサ２５（回転速度検出手段）、及び、図示しないバッテリの端子間電圧ＶＢ  を検出する電圧センサ２６が設けられ、各センサの出力がコントロールユニット１８に夫々入力される。
【００１８】
なお、以上説明しなかった符号２７は、燃焼室内の可燃混合気を火花点火する点火プラグであり、また、コントロールユニット１８は、基本燃料噴射量演算手段、基本燃料噴射量補正手段、アイドル判定手段、第１の補正基本燃料噴射量演算手段、第２の補正基本燃料噴射量演算手段、実燃料噴射量演算手段、アイドル補正量演算手段、加算手段、補正量制限手段、付着燃料量推測手段及び補正量加算手段としての機能を有している。
【００１９】
次に、かかる構成からなる燃料噴射制御装置の作用について、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、エアフローメータ１９により検出された吸入空気流量Ｑ、及び、クランク角センサ２５により検出された機関回転速度Ｎｅ  に基づいて、基本燃料噴射量マップを参照して基本燃料噴射量ＴＲＴＰが演算される。なお、この処理が基本燃料噴射量演算手段に相当する。
【００２０】
ステップ２では、基本燃料噴射量ＴＲＴＰに対して、空気が機関１０に吸入されるまでの位相遅れ分を補正した第１の補正基本燃料噴射量ＴＰが演算される。空気の位相遅れ分を補正する理由としては、スロットル弁１６の動作遅れや吸気系の容積により吸入空気流量の変化に遅れが生じるのに対して、燃料噴射量は殆ど遅れなく燃空比の変化に追従できるため、実際の燃空比が目標燃空比に対してずれを生じるからである。そこで、この空気の位相遅れ分を補正することで、燃料噴射制御の精度を向上させようとしている。なお、この処理が基本燃料噴射量補正手段に相当する。
【００２１】
ステップ３では、スロットルセンサ２０により検出されたスロットル開度θに基づいて、アイドル運転条件が成立したか否かが判定される。具体的には、検出されたスロットル開度θが所定値以下のときに、アイドル運転が成立したと判定する。そして、アイドル運転条件が成立したときにはステップ４へと進み、アイドル運転条件が不成立のときにはステップ７へと進む。なお、この処理がアイドル判定手段に相当する。
【００２２】
ステップ４〜ステップ６は、第１の補正基本燃料噴射量演算手段に相当し、アイドル運転時における第２の補正基本燃料噴射量ＴＰ’が演算される。
即ち、ステップ４では、基本燃料噴射量ＴＲＴＰ及び第１の補正基本燃料噴射量ＴＰに基づき、アイドル運転時におけるアイドル補正量ＩＤＬＨＯＳを次式によって算出する。なお、この処理がアイドル補正量演算手段に相当する。
【００２３】
ＩＤＬＨＯＳ＝（ＴＲＴＰ−ＴＲ）×ＺＩＤＬ
但し、ＺＩＤＬは所定のゲイン（比例定数）を示し、実験等によって最適な値が決定される。
ステップ５では、アイドル補正量ＩＤＬＨＯＳが所定範囲内に制限される。即ち、燃空比のフィードバック制御において過度な補正が行われないようにするため、アイドル補正量ＩＤＬＨＯＳを次式によって所定範囲内に制限し、燃焼安定性を向上させている。なお、この処理が補正量制限手段に相当する。
【００２４】
−ＧＬＭＴ×ＴＰ≦ＩＤＬＨＯＳ≦ＺＬＭＴ×ＴＰ
但し、ＧＬＭＴは、アイドル補正量ＩＤＬＨＯＳの最小値を制限すべく、第１の補正基本燃料噴射量ＴＰに乗算されるパラメータ、ＺＬＭＴは、アイドル補正量ＩＤＬＨＯＳの最大値を制限すべく、第１の補正基本燃料噴射量ＴＰに乗算されるパラメータであり、実験によって最適な値が決定される。従って、アイドル補正量ＩＤＬＨＯＳの制限範囲は、第１の補正基本燃料噴射量ＴＰに比例してその範囲が増大することとなる。
【００２５】
ステップ６では、所定範囲内に制限されたアイドル補正量ＩＤＬＨＯＳ及び第１の補正基本燃料噴射量ＴＰとに基づいて、次式によりアイドル運転時における第２の補正基本燃料噴射量ＴＰ’が演算される。なお、この処理が加算手段に相当する。
ＴＰ’＝ＩＤＬＨＯＳ＋ＴＰ
ステップ７は、第２の補正基本燃料噴射量演算手段に相当し、非アイドル運転時における第２の補正基本燃料噴射量ＴＰ’が演算される。即ち、第２の補正基本燃料噴射量ＴＰ’として、第１の補正基本燃料噴射量ＴＰが設定される（次式参照）。
【００２６】
ＴＰ’＝ＴＰ
ステップ８では、燃料噴射弁１７から吸気ポート１５内に噴射された燃料の一部が、吸気ポート１５内壁に付着することを考慮した壁流補正量が演算される。即ち、クランク角センサ１５により検出された機関回転速度Ｎｅ  、及び、スロットルセンサ２０により検出されたスロットル開度θを時間微分して得られるスロットル開度変化速度ｄθ／  ｄｔ等に基づき、マップを参照して吸気ポート１５内壁に付着する付着燃料量を推測する。なお、この処理が付着燃料量推測手段に相当する。
【００２７】
ステップ９では、第２の補正基本燃料噴射量ＴＰ’及び壁流補正量に基づき、次式により実際に噴射される実燃料噴射量Ｔｉが演算される。なお、この処理が実燃料噴射量演算手段及び補正量加算手段に相当する。
Ｔｉ＝ＴＰ’×各種補正項＋壁流補正量
ここで、各種補正項としては、例えば、機関回転速度Ｎｅ  と第１の補正基本燃料噴射量ＴＰとに対して適正な燃空比となるように補正する燃空比補正係数、冷却水温度Ｔｗ  と機関回転速度Ｎｅ  とにより暖機時の燃料噴射量を増量補正する暖機増量補正係数等を加算した値が使用される。
【００２８】
また、実燃料噴射量Ｔｉを演算する際に、電圧センサ２６により検出されたバッテリ端子間電圧ＶＢ  に基づいて、マップを参照して電圧補正量を加算するようにしてもよい。このようにすれば、バッテリ端子間電圧ＶＢ  が低下した場合には、燃料噴射量が増加して機関回転速度Ｎｅ  が上昇し、オルタネータの発電能力の向上によるバッテリ充電が促進される。
【００２９】
図４は、以上説明した燃料噴射制御装置による作用及び効果を示す。
アイドル補正量ＩＤＬＨＯＳは、負荷作用直後に階段的に増大し、以後徐々に増加する。一方、アイドル補正量ＩＤＬＨＯＳの最大値を制限する値は、第１の補正基本燃料噴射量ＴＰに所定のパラメータＺＬＭＴを乗算することで、図の長点線に示すように、第１の補正基本燃料噴射量ＴＰの増加に伴って増加する。そして、第２の補正基本燃料噴射量ＴＰ’は、その最大値が制限され、図の１点鎖線に示すように変化する。この結果、燃空比（１／λ）は、負荷作用直後に急激に増加し、以後徐々にその値が減少し安定する。
【００３０】
従って、アイドル運転中に負荷が作用した直後には、燃空比がリッチとなり回転変動が抑制されるようになる。その後は、燃空比が徐々に減少するので、燃空比のリーン化が防止され、燃焼安定性が向上する。
なお、図４の２点鎖線は、第２の補正基本燃料噴射量ＴＰ’に対して壁流補正を行った場合の一例を示している。このようにすれば、実際に機関１０に吸入される燃料量は、吸気ポート１５への燃料付着が全くない場合と同等になるので、機関１０の燃料噴射制御を理想的に行うことができるようになる。
【００３１】
また、本実施形態では、アイドル補正量ＩＤＬＨＯＳの演算、及び、アイドル補正量ＩＤＬＨＯＳの制限処理を、アイドル運転条件が成立したときのみ行っているが、例えば、これらの処理を常時行うようにしてもよい。
さらに、本発明に係る燃料噴射制御装置を、筒内に燃料を直接噴射して点火プラグによって火花点火を行う筒内噴射式内燃機関に適用することも可能である。この場合にも、以上説明したポート噴射式内燃機関と同様な効果を奏することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１のクレーム対応図
【図２】本発明の一実施形態を示すシステム構成図
【図３】同上の燃料噴射制御を示すフローチャート
【図４】同上の作用及び効果を示す線図
【図５】従来の燃料噴射制御装置の問題点を示す線図
【符号の説明】
１０  機関
１５  吸気ポート
１７  燃料噴射弁
１８  コントロールユニット
１９  エアフローメータ
２０  スロットルセンサ
２５  クランク角センサ
【図１】
0003593854.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003593854.tif 000005
【図５】
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