(57)【要約】【課題】エンジンへの燃料噴射制御方法をインテークマニホールドからの取り入れ空気の可能な流速領域にわたって最適化する。  【解決手段】複数の空気流速領域に対して、異なる燃料噴射制御方法を対応させ、例えば、低空気流速領域には速度密度制御方法を対応させ、高空気流速領域には空気流速メータ制御方法を対応させる。【選択図】図１
2008111431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに取り付けられる燃料噴射システムであって、
燃料噴射器と、
空気流速メータと通信可能かつエンジンのインテークマニホールドに取り付けられているセンサと通信可能な電子制御ユニットと、を有し、
前記電子制御ユニットは、前記エンジンの空気流速についての情報を受信するとともに、低空気流速領域において前記インテークマニホールドに取り付けられている前記センサを用い、高空気流速領域においては前記空気流速メータを用いることを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射システムであって、
前記インテークマニホールドに取り付けられている前記センサが圧力センサであることを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料噴射システムであって、
前記圧力センサが、マニホールド絶対圧力センサであることを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料噴射システムであって、
温度センサが前記インテークマニホールドに取り付けられていることを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料噴射システムであって、
エンジン速度センサが前記電子制御ユニットと通信可能であることを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料噴射システムであって、
スロットルバルブセンサが前記電子制御ユニットと通信可能であることを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項７】
燃料噴射システムの制御方法であって、
一群のセンサから情報を受信するステップと、
少なくとも一つのセンサから受信した情報に基づき空気流速を決定するステップと、
前記空気流速が第１空気流速領域内にある場合には、第１制御信号を燃料噴射器に送信し、前記空気流速が第２空気流速領域内にある場合には、第２制御信号を前記燃料噴射器に送信するステップと、を有し、
前記第１空気流速領域は、前記第２空気流速領域よりも低く、前記第１制御信号は速度密度制御方法に対応し、さらに前記第２制御信号は空気流速メータ制御方法に対応することを特徴とする燃料噴射システムの制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の燃料噴射システムの制御方法であって、
前記一群のセンサは、前記速度密度制御方法に対応する圧力センサを含むことを特徴とする燃料噴射システムの制御方法。
【請求項９】
請求項７に記載の燃料噴射システムの制御方法であって、
前記一群のセンサは、前記速度密度制御方法に対応する外気圧力センサを含むことを特徴とする燃料噴射システムの制御方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の燃料噴射システムの制御方法であって、
前記一群のセンサは、前記速度密度制御方法に対応する温度センサを含むことを特徴とする燃料噴射システムの制御方法。
【請求項１１】
請求項７に記載の燃料噴射システムの制御方法であって、
前記一群のセンサは、前記空気流速メータ制御方法に対応する前記空気流速メータを含むことを特徴とする燃料噴射システムの制御方法。
【請求項１２】
請求項７に記載の燃料噴射システムの制御方法であって、
前記空気流速メータ制御方法は異なる空気流速に対して最適化されうることを特徴とする燃料噴射システムの制御方法。
【請求項１３】
請求項７に記載の燃料噴射システムの制御方法であって、
前記空気流速メータ制御方法は高空気流速に対して最適化されうることを特徴とする燃料噴射システムの制御方法。
【請求項１４】
噴射制御方法を選択する方法であって、
可能な空気流速範囲を第１空気流速領域、第３空気流速領域および第１空気流速領域と第３空気流速領域の中間の第２空気流速領域の３つに分割するステップと、
第１燃料噴射制御方法を前記第１空気流速領域および前記第３空気流速領域に対応させるステップと、
第２燃料噴射制御方法を前記第２空気流速領域に対応させるステップと、
一群のセンサから受信した情報に基づいて空気流速を決定するステップと、
前記空気流速が前記第１空気流速領域または前記第３空気流速領域にある場合は、前記第１燃料噴射制御方法に対応する第１制御信号を燃料噴射器に送信するステップと、
前記空気流速が前記第２空気流速領域にある場合は、前記第２燃料噴射制御方法に対応する第２制御信号を燃料噴射器に送信するステップと、
を有する噴射制御方法を選択する方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の噴射制御方法を選択する方法であって、
前記第１空気流速領域は低空気流速領域であることを特徴とする噴射制御方法を選択する方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の噴射制御方法を選択する方法であって、
前記第３空気流速領域は高空気流速領域であることを特徴とする噴射制御方法を選択する方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の噴射制御方法を選択する方法であって、
前記第１燃料噴射制御方法は、速度密度制御方法であることを特徴とする噴射制御方法を選択する方法。
【請求項１８】
請求項１４に記載の噴射制御方法を選択する方法であって、
前記第２燃料噴射制御方法は、空気流速メータ制御方法であることを特徴とする噴射制御方法を選択する方法。
【請求項１９】
請求項１４に記載の噴射制御方法を選択する方法であって、
前記一群のセンサが、前記速度密度制御方法に対応する、圧力センサ、温度センサおよび外気圧力センサを含むことを特徴とする噴射制御方法を選択する方法。
【請求項２０】
請求項１４に記載の噴射制御方法を選択する方法であって、
前記一群のセンサが、前記空気流速メータ制御方法に対応する空気流速メータを含むことを特徴とする噴射制御方法を選択する方法。
【請求項２１】
請求項１４に記載の噴射制御方法を選択する方法であって、
前記空気流速メータ制御方法は、高空気流速に対して最適化されるものであることを特徴とする噴射制御方法を選択する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車特に燃料噴射器の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射器の制御方法は以前から提案されている。特許文献１は内燃エンジンにおける電子燃料噴射システムについて説明している。特許文献１の構成は、燃料制御回路がバルブ型燃料噴射器を動作させるものである。特許文献１は、空気流速メータ、圧力探知器およびエンジン速度センサから配線を介して燃料制御回路に送信される情報に基づき、燃料噴射を制御するシステムを開示している。
【０００３】
特に、空気流入値が空気流速メータで測定され、所定の空気流入量と比較される。もしも測定された空気流入値が所定値よりも小さければ、燃料噴射量は空気流速メータの出力信号に基づいて算出される。もしも測定された空気流入値が所定値よりも大きければ、燃料噴射量は圧力センサおよびエンジン速度計からの信号に基づいて、算出される。温度センサと酸素センサも燃料制御回路と導通されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１において、システムの駆動ロジックは次のとおりである。流入空気量はデータＷとして保存される。この後エンジン回転カウントがデータＮとして保存される。もしもＷが所定の空気流入値Ｗａよりも大きい場合、燃料噴射量はＷ／Ｎとして導出される。さもなければ、インテークマニホールド圧力がデータＰとして保存され、Ｐ（マニホールド圧力）に基づいて噴射量の算出がなされる。
【０００５】
特許文献１は空気流量、エンジン速度およびインテークマニホールド圧力に応答する電子燃料噴射システムを教示しているが、空気流速メータからの情報に基づく制御方法と速度密度制御方法の間の切り替えを行う燃料噴射システムは教示していない。また、特許文献１は、２つ以上の空気流速制御領域間で切り替えをすることが可能な燃料噴射システムを教示していない。
【０００６】
特許文献２は、内燃エンジン用の燃料噴射制御装置を開示している。特許文献２の燃料噴射制御装置は軽負荷に対しては第１基本燃料噴射信号を用い、一方、重負荷に対しては第２基本燃料噴射信号を用いる。この燃料噴射装置は、スロットルバルブセンサ、マニホールド圧力センサ、エンジンパルスセンサ等の複数のセンサを有する。特許文献２の燃料噴射装置では、エンジン負荷状態（軽負荷および重負荷）が切り替え器で受けるスロットルバルブ位置センサによる信号に基づいて決定される。特に、スロットルバルブの角度が所定角度値よりも小さい場合、エンジン負荷が軽負荷とする。スロットルバルブの角度が所定角度値よりも大きい場合、エンジン負荷が重負荷でする。
【０００７】
エンジンが軽負荷の状態であると判定された場合、基本燃料噴射信号はマニホールド圧力センサが測定するマニホールド圧力に基づき決定する。また、エンジンが重負荷の状態であると判定された場合、基本燃料噴射信号はエンジンパルスセンサおよびスロットルバルブ位置センサのそれぞれから受信するエンジン回転数とスロットルバルブ角度に基づいて決定される。さらに、特許文献２の燃料噴射制御装置は、マニホールド圧力によりエンジン負荷状態を決定する構成を教示している。
【０００８】
しかしながら、特許文献２の燃料噴射制御装置は状況応じて燃料噴射信号を決定するために空気流速メータを用いる燃料噴射制御装置を教示していない。特許文献２は温度センサを備えた燃料噴射装置を教示していない。また、特許文献２は２つより多いエンジン負荷に関する設計思想を開示・示唆していない。
【０００９】
特許文献３は、空気燃料比制御装置を教示している。特に、特許文献３の構成はターボチャージャ付きの内燃エンジン向け用途のものである。本発明の空気燃料比制御装置は、インテーク真空圧力パラメータに基づき燃料噴射量を算出するための２つ方法の一つを選択する。
【００１０】
通常、空気流速メータおよび（エンジン速度を検知する）イグニッションコイルが受ける入力に基づき、特許文献３のコントローラは噴射される燃料の量を制御する。もしも圧力センサによって測定されるインテーク真空圧力が所定値よりも高い場合、燃料噴射量はエンジン速度のみから算出される。
【００１１】
特許文献３は、燃料噴射量を算出するための明確に区別される２とおりの方法による空気燃料比制御装置を教示しているが、燃料噴射量の算出を容易にするためにインテークマニホールド内に温度センサを取り付けた装置を教示していない。さらに、特許文献３は、異なる燃料噴射量の算出方法が適用される２つよりも多い空気流速領域については教示していない。さらにもう一つの違いとして、特許文献３は、燃料噴射量の算出方法の移行の基準が（インテークマニホールド圧力に加えスロットルバルブ角度やエンジン速度といった）複合要因に基づく装置を開示していない。
【特許文献１】米国特許第４１５５３３２号明細書
【特許文献２】米国特許第４４１３６０２号明細書
【特許文献３】米国特許第４４５０８１４号明細書
【課題を解決するための手段】
【００１２】
燃料噴射器を制御する方法が開示する。一般にこの種の方法は自動車のエンジンに対して用いられるものである。本発明の方法も自動車に対して用いられるものである。ここで、本明細書および特許請求の範囲全体にわたって用いられる「自動車」という語は、一人以上の人間を乗せて動かすことできる車両を指すものであり、どのような形態のエネルギによって駆動されるものであってもよい。自動車という語には、乗用車、トラック、バン、ミニバン、ＳＵＶ、オートバイ、スクータ、船、モータボートおよび飛行機が含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００１３】
自動車は、１台以上のエンジンを含む場合もある。ここで「エンジン」という語は、エネルギを変換できる装置または機械であればいかなるものでも指す。ポテンシャルエネルギが機械エネルギに変換される場合もある。例えば、エネルギの変換は燃料または燃料電池の化学的なポテンシャルエネルギを回転機械エネルギに変換する場合や電気的なポテンシャルエネルギを回転機械エネルギに変換する場合ば含まれる。エンジンには、機械的エネルギをポテンシャルエネルギに変換する装置が含まれる。例えば、パワートレインの機械エネルギをポテンシャルエネルギに変換する回生制動ブレーキシステムがエンジンに含まれる場合がある。エンジンにはまた、太陽または原子力エネルギを他の形態のエネルギに変換する装置が含まれる。エンジンの例には、内燃エンジン、電気モータ、太陽エネルギ変換器、タービン、原子力プラント、２種以上のタイプのエネルギ変換プロセスを組み合わせる複合システムが含まれる。
【００１４】
本発明の一つの特徴は、エンジンに取り付けられる燃料噴射システムであって、燃料噴射器と通信可能であり、さらに空気流速メータおよびエンジンのインテークマニホールドに取り付けられているセンサとも通信可能な電子制御ユニットと、を有し、前記電子制御ユニットは、エンジンの空気流速についての情報を受信するとともに、低空気流速領域において前記インテークマニホールドに取り付けられている前記センサを用い、高空気流速領域においては前記空気流速計を用いることである。
【００１５】
本発明の別の特徴は、前記インテークマニホールドに取り付けられている前記センサが圧力センサであることである。
【００１６】
本発明の別の特徴は、前記圧力センサが、マニホールド絶対圧力センサであることである。
【００１７】
本発明の別の特徴は、温度センサが前記インテークマニホールドに取り付けられていることである。
【００１８】
本発明の別の特徴は、エンジン速度センサが前記電子制御ユニットと通信可能であることである。
【００１９】
本発明の別の特徴は、スロットルバルブセンサが前記電子制御ユニットと通信可能であること
【００２０】
本発明の別の特徴は、燃料噴射システムの制御方法であって、一群のセンサから情報を受信するステップと、少なくとも一つのセンサから受信した情報に基づき空気流速を決定し、前記空気流速が第１空気流速領域内にある場合には、第１制御信号を燃料噴射器に送信し、前記空気流速が第２空気流速領域内にある場合には、第２制御信号を前記燃料噴射器に送信するステップと、を有し、前記第１空気流速領域は、前記第２空気流速領域よりも低く、前記第１制御信号は速度密度制御方法に対応し、さらに前記第２制御信号は空気流速メータ制御方法に対応することである。
【００２１】
本発明の別の特徴は、前記一群のセンサは、前記速度密度制御方法に対応する圧力センサを含むことである。
【００２２】
本発明の別の特徴は、前記一群のセンサは、前記速度密度制御方法に対応する外気圧力センサを含むことである。
【００２３】
本発明の別の特徴は、前記一群のセンサは、前記速度密度制御方法に対応する温度センサを含むことである。
【００２４】
本発明の別の特徴は、前記一群のセンサは、前記空気流速メータ制御方法に対応する前記空気流速メータを含むことである。
【００２５】
本発明の別の特徴は、前記空気流速メータ制御方法は異なる空気流速に対して最適化されうることである。
【００２６】
本発明の別の特徴は、前記空気流速メータ制御方法は高空気流速に対して最適化されうることである。
【００２７】
本発明の別の特徴は、噴射制御方法を選択する方法であって、可能な空気流速範囲を第１空気流速領域、第３空気流速領域および第１空気流速領域と第３空気流速領域の中間の第２空気流速領域の３つの分割するステップと、第１燃料噴射制御方法を前記第１空気流速領域および前記第３空気流速領域に対応させるステップと、第２燃料噴射制御方法を前記第２空気流速領域に対応させるステップと、一群のセンサから受信した情報に基づいて空気流速を決定するステップと、前記空気流速が前記第１空気流速領域または前記第３空気流速領域にある場合は、前記第１燃料噴射制御方法に対応する第１制御信号を燃料噴射器に送信するステップと、前記空気流速が前記第２空気流速領域にある場合は、前記第２燃料噴射制御方法に対応する第２制御信号を燃料噴射器に送信するステップと、を有することである。
【００２８】
本発明の別の特徴は、前記第１空気流速領域は低空気流速領域であることである。
【００２９】
本発明の別の特徴は、前記第３空気流速領域は高空気流速領域であることである。
【００３０】
本発明の別の特徴は、前記第１燃料噴射制御方法は、速度密度制御方法であることである。
【００３１】
本発明の別の特徴は、前記第２燃料噴射制御方法は、空気流速メータ制御方法であることである。
【００３２】
本発明の別の特徴は、前記一群のセンサが、前記速度密度制御方法に対応する、圧力センサ、温度センサおよび外気圧力センサを含むことである。
【００３３】
本発明の別の特徴は、前記一群のセンサが、前記空気流速メータ制御方法に対応する空気流速メータを含むことである。
【００３４】
本発明の別の特徴は、前記空気流速メータ制御方法は、高空気流速に対して最適化されるものであることである。
【００３５】
本発明の別の特徴は、前記一群のセンサが、空気流速メータを含むことである。
【００３６】
本発明に関する他のシステム、方法、特徴および有利な点は、以下の図および実施形態の記載を調べれば、当業者ならば自明または自明となるものである。そのような追加的なシステム、方法、特徴および有利な点はこの明細書およびこの課題を解決するための手段の記載に含まれると解され、本発明の技術的範囲に含まれるし、また特許請求の範囲によって保護されるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明は、以下に示す図および実施形態の記載を参照することによって、十分に理解されるものである。図中の構成部分は必ずしもその大きさを表すものではなく、むしろ本発明の原理を示すことに意義があるものである。さらに、異なる図であってもすべての図において同一の参照符号は同一の部材を示す。
【００３８】
図１は本発明の燃料噴射システム１００についての好ましい実施形態の概略図である。実施形態の燃料噴射システム１００はエンジン１０２を含むことが好ましい。明確化の目的で、図１ではエンジン１０２はエンジンの一部として示されている。一般にエンジン１０２はいかなる種類のエンジンでもよく、ピストンエンジン、４ストロークエンジン、２ストロークエンジン、ターボチャージャ付エンジン、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ロータリエンジンおよび他の種類のエンジンが含まれるがこれらに限定されるものではない。ある実施形態では、エンジン１０２は複合エンジンである。さらに、エンジン１０２は複数のエンジンであってもよい。
【００３９】
実施形態の燃料噴射システム１００は空気をエンジン１０２に導入するための構成を有してもよい。エンジン１０２には、インテークマニホールド１０６が取り付けられている場合がある。好ましくは、インテークマニホールド１０６はエンジン１０２の圧縮チャンバ１０８の隣に取り付けられる。特に、インテークマニホールド１０６はインテークバルブ１１０の隣に取り付けられる。
【００４０】
一般に実施形態の燃料噴射システム１００は、インテークマニホールド１０６内を通ってエンジン１０２に導入される空気の特性を決定する構成を有する。実施形態によってはインテークマニホールド１０６内に様々なセンサが含まれる。好ましい実施形態においては、インテークマニホールド１０６は、インテークマニホールド１０６内の圧力を決定する構成を有する。また、インテークマニホールド１０６は、好ましくはインテークマニホールド１０６の温度を決定する構成を有する。
【００４１】
好ましくは、インテークマニホールド１０６は圧力センサ１１２を有する。圧力センサ１１２はインテークマニホールド１０６内に取り付けられる実施形態がある。一般に圧力センサ１１２はインテークマニホールド内の圧力を測定するものであればいかなる素子でもよい。好ましい実施形態においては、圧力センサ１１２はマニホールド絶対圧力センサ（ＭＡＰセンサ）である。
【００４２】
インテークマニホールド１０６がインテークマニホールド１０６内の空気の温度を決定する構成を有する実施形態がある。温度センサ１１４はインテークマニホールド１０６が含むものでよい。好ましくは、温度センサ１１４はインテークマニホールド１０６内に取り付けられる。好ましい実施形態においては、温度センサ１１４はインテークマニホールド１０６内で圧力センサ１１２の反対側に取り付けられる。
【００４３】
燃料噴射システム１００は燃料をエンジン１０２に噴射する構成を有するのが好ましい。燃料噴射器１１６はエンジン１０２に取り付けられていてもよい。燃料噴射器１１６はインテークマニホールド１０６に取り付けられていてもよい。燃料噴射器１１６は、インテークマニホールド１０６内にとりつけられていてもよい。さらに、燃料噴射器１１６は、インテークバルブ１１０に隣接して取り付けられていてもよい。
【００４４】
好ましくは、燃料噴射システム１００はインテークマニホールド１０６に流入する空気流量を制御する構成を有する。燃料噴射システム１００がスロットルボディ１１８を有する好ましい実施形態がある。スロットルボディ１１８はインテークマニホールド１０６の隣に取り付けられればよい。さらに、好ましくはスロットルボディ１１８が空気取り入れダクト１２２の隣に取り付けられる。
【００４５】
一般に、スロットルボディ１１８はスロットルバルブ１２０有するのが好ましい。スロットルバルブ１２０はインテークマニホールド１０６に流入する空気流速を変化させるように開閉するのが好ましい。好ましい実施形態においては、スロットルボディ１１８はスロットルバルブセンサ１２１を有する。スロットルバルブセンサ１２１が初期位置から測定されるスロットルバルブ１２０の角度を測定するのが好ましい
【００４６】
燃料噴射システム１００が空気流入ポート１２４を有する実施形態がある。空気流入ポートという語は、空気を空気流入ダクト１２２の隣の燃料噴射システム１００に流入させる機構ならば何でも指すものである。空気流入ポート１２４が空気流速メータ１２６を有するのが好ましい。好ましい実施形態では、空気流速メータ１２６は質量空気流速センサである。
【００４７】
一般に、燃料噴射システム１００はエンジン速度を測定する構成を有する。燃料噴射システム１００がエンジン速度センサ１２５を有していてもよい。エンジン速度センサ１２５はエンジン１０２に取り付けられているのが好ましい。図１の概略図には示されていないがエンジン速度センサ１２５はエンジン１０２の一部に沿って取り付けられる。
【００４８】
さらに燃料噴射システム１００は、エンジン１０２およびインテークマニホールド１０６の外側の外気圧力を測定する構成を有するものでもよい。燃料噴射システム１００は外気圧力センサ１２７を有するのが好ましい。一般に、外気圧力センサ１２７はエンジン１０２またはインテークマニホールド１０６から離れた外気圧力測定に適した位置に取り付けられる。
【００４９】
燃料噴射システム１００が燃料噴射器１１６を制御する構成を有するのが好ましい。ある実施形態においては、燃料噴射システム１００は電子制御ユニット１３０（以下、「ＥＣＵ１３０」という）を有する。ある実施形態においては、ＥＣＵ １３０は燃料噴射器１００を制御することができるコンピュータであればよい。
【００５０】
ＥＣＵ １３０は、燃料噴射器１１６、圧力センサ１１２、温度センサ１１４、スロットルバルブセンサ１２１、エンジン速度センサ１２５、空気流速メータ１２６および外気圧力センサ１２７と繋がっている実施形態がある。ＥＣＵ１３０は燃料噴射器１１６、圧力センサ１１２、温度センサ１１４、スロットルバルブセンサ１２１、エンジン速度センサ１２５および空気流速メータ１２６と通信できることが好ましい。ＥＣＵ１３０が電気接続を用いて様々なデバイスと通信できる場合がある。具体的に、ＥＣＵ１３０は第１接続線１３２により燃料噴射器１１６と接続される。同様に、ＥＣＵ１３０は第２接続線１３４により圧力センサ１１２に接続される。同様に、ＥＣＵ１３０は第３接続線１３６により温度センサ１１４に接続される。同様に、ＥＣＵ１３０は第４接続線１３８によりスロットルバルブセンサ１２１に接続される。同様に、ＥＣＵ１３０は第５接続線１４０により空気流速メータ１２６に接続される。同様に、ＥＣＵ１３０は第６接続線１４２によりエンジン速度センサ１２５に接続される。最後に、ＥＣＵ１３０は第７接続線１４４により外気圧力センサ１２６に接続される。このような様々な接続は電気配線による接続、光ケーブルによる接続または無線による接続でもよい。
【００５１】
このような構成を用いた燃料噴射システムとエンジン１０２の実施形態の場合、次のようなステップにより動作させるのが好ましい。最初に、空気が空気取り入れポート１２４から流入する。空気流速メータ１２６により空気流入ポート１２４から流入する空気の質量が測定されるのが好ましい。この情報は、第５電気配線１４０によりＥＣＵ１３０に伝達される。
【００５２】
空気流速メータ１２６を通った空気は、空気取り入れダクト１２２に入る。概略図とするために、図１の空気取り入れダクト１２２は短く示されているが、空気取り入れダクト１２２の長さは任意である。空気取り入れダクト１２２から流入した空気はスロットルバルブ１２０を経由してスロットルボディ１１８を通る。この空気流入時のスロットルバルブ１２０の角度はスロットルバルブセンサ１２１によって判定され、この角度の情報が第４電気配線１３８によりＥＣＵ１３０に伝達される。
【００５３】
一般に、スロットルバルブ１２０はインテークマニホールド１０６に流入する空気量を制御する。スロットルバルブ１２０の角度が大きくなるほど、空気取り入れダクト１２２からインテークマニホールド１０６に流入する空気量は多くなる。空気がインテークマニホールド１０６を流れる時に、圧力と温度は圧力センサ１１２と温度センサ１１４によりそれぞれ検知される。これらの測定値は、第２接続線１３４および第３接続線１３６を通してＥＣＵ１３０に伝達されるのが好ましい。
【００５４】
最後に、インテークバルブ１１０が開くと、インテークマニホールド１０６内の空気はポート１８０を通って圧縮チャンバ１０８に流入する。この空気がポート１８０を通り圧縮チャンバ１０８に流入すると同時に、燃料噴射器１１６は所定量の燃料を噴射する。燃料噴射器１１６を用いて噴射される燃料量はＥＣＵ１３０により制御されるのが好ましい。具体的に、ＥＣＵ１３０が圧力センサ１１２、温度センサ１１４、スロットルバルブセンサ１２１および空気流速メータ１２６によって検知された入力に基づき燃料噴射量を算出する。
【００５５】
燃料噴射システム１００は低空気流速と高空気流速の両方の空気流速に対して、燃料噴射を最適化する構成を有するのが好ましい。燃料噴射システム１００が燃料噴射器１１６によって投入される燃料量を検知する一つより多い方法を有する実施形態がある。好ましい実施形態では、燃料噴射システム１００は第１制御方法と第２制御方法を有する。各々の制御方法は、適切な燃料噴射量を決定するために用いられる。好ましい実施形態においては、第１制御方法は速度密度制御方法である。一般に、速度密度制御方法では圧力センサ１１２、温度センサ１１４および外気圧力センサ１２７によって集められた情報を用いる。さらに、第２制御方法は主要なセンサが空気流速メータ１２６である空気流速メータ（ＡＦＭ）制御方法であることが好ましい。各々の制御方法に対して、ＥＣＵ１３０は各々の制御方法に対応するセンサから入力されるパラメータを用いるアルゴリズムに基づき、燃料噴射量を算出する。
【００５６】
図２は２つの空気流速領域を有する空気流速範囲の概略図２００である。低空気流速領域２０２は速度密度制御方法に対応するものである。この構成の利点は、速度密度制御方法はアイドリングに近いエンジン速度において好ましいことである。同様に、高空気流速領域２０６は空気流速制御方法に対応するものである。この構成を用いる場合、ＡＦＭ制御方法は高速度に対して最適化される。この構成は、低空気流速と高空気流速のいずれにも単一の燃料噴射制御方法を用いる構成よりも好ましい。遷移空気流速Ｔ１は２つの空気流速領域２０２と２０６の境界となる空気流速値である。
【００５７】
空気流速が１分間あたりのエンジン回転数（ＲＰＭ）に換算したエンジン速度に関係付けられる実施形態がある。図３は、タコメータ３００の概略図である。この実施形態では、速度制御方法が第１領域３０２で示される低ＲＰＭ範囲に対応する。同様に、空気流速メータ制御方法が第２領域３０４で示される高ＲＰＭ範囲に対応する。遷移ＲＰＭ値Ｔ２は２つの領域３０２と３０４の境界となるＲＰＭ値を表す。一般に、指示針３０８は現在のエンジン速度に対応するものである。
【００５８】
この実施形態では、指示針３０８は第２領域３０４にある。そのため、第２制御方法すなわち空気流速メータ制御方法が燃料噴射量を決めるために用いられる。この燃料噴射システムでは、低空気流速条件の間には第１制御方法、すなわち速度密度制御方法を用いるのが好ましい。この低空気流速条件は一般的には比較的低いＲＰＭ範囲に対応する。図３に示す実施形態においては、低ＲＰＭ範囲、すなわち第１領域３０２は約３０００ＲＰＭ以下である。
【００５９】
前述した実施形態は、空気流速領域を画定する方法を示すことのみを目的としたものである。ある実施形態では、燃料噴射システムは複数の基準により２つの空気流速領域を区別する。ある実施形態では、遷移空気流速がＥＣＵによって予め決められた理論的推定によって決められる。他の実施形態では、遷移空気流速は空気流速メータに対応する所定の閾値によって決まる。ある実施形態では、遷移空気流速は空気流速メータ制御方法が正確になる空気流速値として特定される。好ましい実施形態においては、複数の空気流速領域はエンジン速度センサ、インテークマニホールド圧力センサおよびスロットルバルブセンサによる測定された情報に基づき区別される。
【００６０】
図４は、２つの燃料噴射制御方法のいずれかを選択するために、ＥＣＵ１３０が実行するプロセス４００の好ましい実施形態を示す。ステップ４０２では、ＥＣＵ１３０が様々なセンサから情報を受信する。好ましい実施形態では、圧力センサ１１２、温度センサ１１４、スロットルバルブセンサ１２１、エンジン速度センサ１２５、空気流速センサ１２６および外気圧力センサ１２７（図１参照）からの情報が受信される。
【００６１】
さらに、ステップ４０４では、ＥＣＵ１３０が様々なセンサによって測定されたエンジンパラメータを決定することが好ましい。このステップの間には、スロットルバルブ角度ＴＨがスロットルバルブセンサ１２１から受信した情報により決定される。さらにエンジン速度ＮＥがエンジン速度センサ１２５から受信した情報により決定される。また、インテークマニホールド圧力ＰＢＡがマニホールド圧力センサ１１２から受信した情報により決定される。
【００６２】
ステップ４０４では、ＥＣＵ１３０は現在の空気流速と所定の遷移空気流速とを比較する。ある実施形態においては、この所定の遷移空気流速は遷移空気流速Ｔ１である。Ｔ１は製造者によって予め設定される固定値であることが好ましい。
【００６３】
一般に、ステップ４０４では、現在の空気流速はＥＣＵ１３０が受信した様々なセンサ情報を考慮して決定される。好ましい実施形態においては、現在の空気流速はスロットルバルブ角度ＴＨ、エンジン速度ＮＥおよびインテークマニホールド圧力ＰＢＡを考慮して決定される。特に、現在の空気流速はスロットルバルブ角度ＴＨ、エンジン速度ＮＥおよびインテークマニホールド圧力ＰＢＡの関数である。他の実施形態においては、他のセンサ情報を用いて現在の空気流速を決定する。
【００６４】
現在の空気流速が遷移空気流速Ｔ１よりも大きい場合、第１制御方法が選択される。この場合、ＥＣＵ１３０はステップ４０６に進む。ステップ４０６では燃料噴射器１１６を用いて噴射される燃料量（第１燃料噴射量Ｑ１）が、空気流速メータ１２６から受信したセンサ情報に基づいて決定される。第１燃料噴射量Ｑ１が決定されると、ステップ４０８でＥＣＵ１３０は第１制御信号を燃料噴射器１１６に送信して、第１燃料噴射量Ｑ１を噴射させる。ステップ４０８の後、以上のプロセスは繰り返され、ステップ４０２でＥＣＵ１３０は新しいセンサ情報を受信する。
【００６５】
現在の空気流速が遷移空気流速Ｔ１よりも小さい場合、第２制御方法が選択される。第２制御方法すなわち速度密度制御方法が選択される場合、ＥＣＵ１３０はステップ４１０に進むのが好ましい。ステップ４１０では、燃料噴射器１１６を用いて噴射される燃料量（第２燃料噴射量Ｑ２）が、圧力センサ１１２、温度センサ１１４および外気圧力センサ１２５から受信されるセンサ情報に基づき決定される。第２燃料噴射量Ｑ２が決定されると、ステップ４１２の間にＥＣＵ１３０は第２制御信号を燃料噴射器１１６に送信して、第２燃料噴射量Ｑ２を噴射させる。ステップ４１２の後、以上のプロセスは繰り返され、ステップ４０２でＥＣＵ１３０は新しいセンサ情報を受信する。
【００６６】
前述した実施形態では、２つの空気流速領域のみが考慮された。実施形態の燃料噴射システムは複数の空気流速領域に対して２つの制御方法のいずれかを選択する構成を有していることが好ましい。言い換えれば、ある実施形態の燃料噴射システムでは、２より多い空気流速領域が存在してもよい。また、ある実施形態の燃料噴射システムでは、５つまでの空気流速領域が存在してよい。
【００６７】
図５は３つに区分された空気流速領域を有する空気流速スケール５００の概略図である。特に、空気流速スケール５００は第１空気流速領域５０１、第２空気流速領域５０２および第３空気流速領域５０３を有するのが好ましい。一般的には、第１空気流速領域５０１と第２空気流速領域５０２とは、遷移空気流速Ｔ３を境として分けられる。同様に、第２空気流速領域５０２と第３空気流速領域５０３とは、遷移空気流速Ｔ４を境として分断されるのが好ましい。
【００６８】
本実施形態においては、各空気流速領域は二つの可能な燃料噴射制御方法、すなわち燃料噴射制御方法Ａおよび燃料噴射制御方法Ｂ、のうちの一つに対応する。本実施形態において、第1空気流速領域５０１には燃料噴射制御方法Ａが対応し、第２空気流速領域５０２には燃料噴射制御方法Ｂが対応し、さらに第３空気流速領域５０３には燃料噴射制御方法Ａが対応する。
【００６９】
一般的に、燃料噴射量を算出するために、燃料噴射制御方法Ａでは燃料噴射制御方法Ｂとは異なるセンサの入力を用いる。好ましい実施形態においては、燃料噴射制御方法Ａを用いることにより、速度制御方法に基づき燃料噴射量が算出されるのが好ましい。既に説明したように、速度密度制御の場合、マニホールド圧力センサ、外気圧力センサおよび温度センサから受信した情報に基づき、燃料噴射量が決定される。燃料噴射制御方法Ｂが用いられると、空気流速メータから受信した情報に基づき燃料噴射量が算出されるのが好ましい。しかし、他の実施形態においては燃料噴射制御方法Ａおよび燃料噴射制御方法Ｂは、速度密度制御方法やＡＦＭ以外の燃料噴射制御方法を用いてもよい。
【００７０】
図６は適切な燃料噴射量を決定するために用いられるプロセス６００の好ましい実施形態を示すフローチャートである。プロセス６００は、使用する燃料噴射制御方法を決定するためにＥＣＵ１３０が用いるプロセスを表すのが好ましい。ステップ６０２では、ＥＣＵ１３０は予め取り付けられた一群のセンサからの入力を受信する。好ましい実施形態においては、燃料噴射制御システム１００は図１と同じセンサの構成を有する。特に、マニホールド圧力センサ１１２、温度センサ１１４、スロットルバルブセンサ１２１、エンジン速度センサ１２５および外気圧力センサ１２７からの情報をＥＣＵ１３０が受信することが好ましい。
【００７１】
ステップ６０２では、現在の空気流速が算出される。現在の空気流速は多くの異なるパラメータによって決定される。ある実施形態では、現在の空気流速を決定するために用いられるパラメータには、インテークマニホールド圧力ＰＢＡ、スロットルバルブ角度ＴＨおよびエンジン速度ＮＥを含む。ステップ６０２の後、ステップ６０４で現在の空気流速が遷移空気流速Ｔ３と比較される。
【００７２】
現在の空気流速が遷移空気流速Ｔ３よりも小さい場合、ＥＣＵ１３０はステップ６０６に進む。この場合、現在の空気流速は第1空気流速領域５０１内にあると決定される。ステップ６０６では、ＥＣＵ１３０が燃料噴射制御方法Ａに基づき燃料噴射量を決定するのが好ましい。ここで説明する燃料噴射制御方法Ａは、どんなタイプの燃料噴射制御方法でもよい。既に説明した好ましい実施形態においては、燃料噴射制御方法Ａは速度密度制御方法である。この場合、燃料噴射量はマニホールド圧力センサ１１２、外気圧力センサ１２７およびエンジン速度センサ１２５から受信した情報に基づき決定される。
【００７３】
ステップ６０４で現在の空気流速が遷移空気流速Ｔ３よりも大きいと判定された場合、ＥＣＵ１３０はステップ６０８に進むのが好ましい。ステップ６０８では、現在の空気流速は遷移空気流速Ｔ３および遷移空気流速Ｔ４と比較される。現在の空気流速が遷移空気流速Ｔ４よりも小さく、遷移空気流速Ｔ３よりも大きい場合、ＥＣＵ１３０はステップ６０８からステップ６１０に進む。ステップ６１０では、ＥＣＵ１３０は燃料噴射制御方法Ｂに基づいて、燃料噴射量を決定する。一般的には、燃料噴射制御方法Ｂはどんなタイプの燃料噴射制御方法でもよい。好ましい実施形態において燃料噴射制御方法Ｂは、空気流速メータ制御方法に対応する。特に、燃料噴射制御方法Ｂは、空気流速メータ１２６から受信した情報に基づいて燃料噴射量を算出する方法である。
【００７４】
ステップ６０８で現在の空気流速が遷移空気流速Ｔ４よりも大きいと判定された場合、ＥＣＵ１３０はステップ６０９に進む。ステップ６０９では現在の空気流速は遷移空気流速Ｔ４よりも大きいと判定される。このとき、ＥＣＵ１３０はステップ６０６に進む。ステップ６０６の詳細は既に説明した。この場合、現在の空気流速は第３空気流速領域５０３内にあると判定される。第３空気流速領域５０３は燃料噴射制御方法Ａに対応させるのが好ましい。
【００７５】
ステップ６０６および６１０に続いて、ＥＣＵ１３０が制御信号を燃料噴射器１１６に送信するのが好ましい。このステップの後、全プロセスが再び繰り返されることになる。ＥＣＵ１３０がステップ６０２、６０４、６０６、６０８および６１０を実行する時間は一定ではない。
【００７６】
他の実施形態では、空気流速スケールは３よりも多い空気流速領域を有する。一般に、空気流速スケールが有する空気流速スケールはいくつでもよい。さらに、複数の空気流速領域に対応する２より多い燃料噴射制御方法があってもよい。この方式の場合、燃料噴射制御システムは多くの異なる空気流速領域にわたって最適化される。
【００７７】
様々な実施形態について説明してきたが、説明した内容は限定的なものではなく例示を目的としたものである。通常の能力を有する当業者であるならば、本発明の技術的範囲に属するさらに多くの実施形態が可能であることは自明である。したがって、本発明の技術的範囲は、添付された特許請求の範囲の請求項に記載された発明およびそれらの均等のものによって定められるものであるが、これ以外に制限されるものではない。また、添付された特許請求の範囲の請求項に記載された発明の技術的範囲の中で、様々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態における燃料噴射システムの概略図である。
【図２】図２は、本発明の好ましい実施形態における２つの空気流速領域有する空気流速範囲を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の好ましい実施形態におけるＲＰＭメータの概略図である。
【図４】図４は、本発明の好ましい実施形態における燃料噴射制御方法を選択するプロセスのフローチャートを示す図である。
【図５】図５は、本発明の好ましい実施形態における３つに区分された空気流速領域を有する空気流速スケールの概略図である。
【図６】図６は、本発明の好ましい実施形態における適切な燃料噴射制御方法を決定するために用いられるプロセスのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７９】
１００      燃料噴射システム
１０２      エンジン
１０６      インテークマニホールド
１１０      インテークバルブ
１１２      圧力センサ
１１４      温度センサ
１１６      燃料噴射器
１１８      スロットルボディ
１２０      スロットルバルブ
１２１      スロットルバルブセンサ
１２２      空気流入ダクト
１２４      空気流入ポート
１２５      エンジン速度センサ
１２６      空気流速メータ
１２７      外気圧力センサ
１３０      ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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