(57)【要約】【課題】スロットル弁の上流側および下流側のそれぞれに燃料噴射弁が配置される構造において、吸気温度に最適な量の燃料を供給できる内燃機関の燃料噴射装置を提供する。【解決手段】スロットル弁より上流側に設けられた上流側燃料噴射弁、下流側に設けられた下流側燃料噴射弁を備えた内燃機関の燃料噴射装置において、上流側および下流側燃料噴射弁の燃料噴射量を決定する手段１０１，１０２，１０５と、上流側燃料噴射弁の噴射領域よりも上流側で吸気温度ＴＡを検知するセンサ２と、吸気温度ＴＡおよび上流側燃料噴射弁の燃料噴射量に基づいて吸気温度補正係数ＫＴＡを求める手段１０３とを設け、吸気温度補正係数ＫＴＡに基づいて、上流側および下流側燃料噴射弁による燃料噴射量の少なくとも一方を補正する。【選択図】　　　　図２
2004092606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットル弁が設けられた吸気管と、このスロットル弁より上流側に設けられた上流側燃料噴射弁と、スロットル弁より下流側に設けられた下流側燃料噴射弁とを備えた内燃機関の燃料噴射装置において、
上流側および下流側燃料噴射弁による燃料噴射量を決定する手段と、
上流側燃料噴射弁の噴射領域よりも上流側で吸気温度ＴＡを検知する手段と、
前記吸気温度ＴＡおよび上流側燃料噴射弁の燃料噴射量に基づいて吸気温度補正係数ＫＴＡを求める手段と、
前記吸気温度補正係数ＫＴＡに基づいて、上流側および下流側燃料噴射弁による燃料噴射量の少なくとも一方を補正する手段とを具備したことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
前記吸気温度補正係数ＫＴＡが、エンジンの低負荷時には上流側燃料噴射弁の燃料噴射量とは無関係に求められることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記吸気温度補正係数ＫＴＡが、上流側燃料噴射弁の燃料噴射量が多いほど相対的に高くなることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【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装置に係り、特に、スロットルバルブを挟んで上流側と下流側のそれぞれ噴射弁を設けた燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射弁をスロットル弁よりも上流側に設けると、噴射燃料が気化する際に吸入空気から熱を奪うので体積効率が向上する。したがって、燃料噴射弁をスロットル弁よりも下流側に設けた場合に較べてエンジン出力を向上させることができる。その一方、燃料噴射弁を上流側に設けると、その燃料噴射口と燃焼室との距離が必然的に長くなるので、燃料噴射弁をスロットル弁よりも下流側に設けた場合に較べて燃料輸送に応答遅れが生じ、これがドライバビリティを低下させる原因となる。
【０００３】
このような技術課題を解決し、エンジン出力の向上とドライバビリティの確保とを両立させるために、スロットル弁を挟んで吸気管の上流側および下流側のそれぞれに燃料噴射弁を設けた燃料噴射装置が、例えば特開平４−１８３９４９号公報、特開平１０−１９６４４０号公報に開示されている。
【０００４】
図７は、２つの燃料噴射弁が配置された従来の内燃機関の主要部の断面図であり、吸気管５１のスロットル弁５２を挟んで下流側（エンジン側）の側部に下流側燃料噴射弁５０ａが配置され、上流側（エアクリーナ側）に上流側燃料噴射弁５０ｂが配置されている。吸気管５１の下端部は吸気通路５２に接続され、この吸気通路５２の燃焼室に臨む吸気ポート５３は吸気弁５４で開閉される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
各燃料噴射弁の燃料噴射量はスロットル開度を含む複数のパラメータを関数として決定されるが、燃焼室内での体積効率が吸気温度に依存することから、電子制御式の燃料噴射装置では、吸気温度ＴＡを検知し、吸気温度ＴＡが高くなるほど噴射量が相対的に減ぜられるような制御が行われる。
【０００６】
吸気温度ＴＡは燃焼室直前で検知することが望ましいが、当該部分に温度センサを設けると混合気の燃焼室への吸入効率が低下するため、２つの燃料噴射弁が配置されるエンジンでは、温度センサは上流側燃料噴射弁５０ｂの燃料噴射領域よりも上流側に設けられることが多い。
【０００７】
しかしながら、吸気管内の空気は、上流側燃料噴射弁５０ｂから噴射された燃料によって冷やされるために、温度センサにより検知される吸気温度と、燃焼室直前の吸気温度とに差が生じてしまうという技術課題があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、スロットル弁の上流側および下流側のそれぞれに燃料噴射弁が配置される構造において、吸気温度に最適な量の燃料を供給できる内燃機関の燃料噴射装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、スロットル弁が設けられた吸気管と、このスロットル弁より上流側に設けられた上流側燃料噴射弁と、スロットル弁より下流側に設けられた下流側燃料噴射弁とを備えた内燃機関の燃料噴射装置において、上流側および下流側燃料噴射弁による燃料噴射量を決定する手段と、上流側燃料噴射弁の噴射領域よりも上流側で吸気温度ＴＡを検知する手段と、前記吸気温度ＴＡおよび上流側燃料噴射弁の燃料噴射量に基づいて吸気温度補正係数ＫＴＡを求める手段と、前記吸気温度補正係数ＫＴＡに基づいて、上流側および下流側燃料噴射弁による燃料噴射量の少なくとも一方を補正する手段とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
上記した特徴によれば、吸気温度補正係数ＫＴＡを、上流側燃料噴射弁の燃料噴射量の関数として求めることができる。したがって、上流側燃料噴射弁の燃料噴射量が多くなるほど吸気温度補正係数ＫＴＡが相対的に大きくなるようにすれば、上流側の燃料噴射による吸気温度低下が適正に補償されるので、吸気温度に対して最適な量の燃料を供給できるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である燃料噴射装置の全体構成図であり、エンジン２０の燃焼室２１には、吸気ポート２２および排気ポート２３が開口し、各ポート２２，２３には吸気弁２４および排気弁２５がそれぞれ設けられるとともに、点火プラグ２６が設けられる。
【００１２】
吸気ポート２２に通じる吸気通路２７には、その開度θＴＨに応じて吸入空気量を調節するスロットル弁２８、ならびに前記開度θＴＨを検出するスロットルセンサ５および吸入負圧ＰＢを検知する負圧センサ６が設けられている。吸気通路２７の終端にはエアクリーナ２９が設けられている。エアクリーナ２９内にはエアフィルタ３０が設けられ、このエアフィルタ３０を通じて吸気通路２７へ外気が取り込まれる。
【００１３】
吸気通路２７には、スロットル弁２８よりも下流側に下流側噴射弁８ｂが配置され、スロットル弁２８よりも上流側のエアクリーナ２９には、前記吸気通路２７を指向するように上流側噴射弁８ａが配置されると共に、吸気（大気）温度ＴＡを検知する吸気温度センサ２が設けられている。
【００１４】
エンジン２０のピストン３１にコンロッド３２を介して連結されたクランク軸３３には、クランクの回転角度に基づいてエンジン回転数ＮＥを検知するエンジン回転数センサ４が対向配置される。さらに、クランク軸３３に連結されて回転するギヤ等の回転体３４には、車速Ｖを検知する車速センサ７が対向配置されている。エンジン２０の周りに形成されたウォータジャケットには、エンジン温度を代表する冷却水温度ＴＷを検出する水温センサ３が設けられている。
【００１５】
ＥＣＵ（エンジン制御装置）１は、燃料噴射制御部１０および点火タイミング制御部１１を含む。燃料噴射制御部１０は、前記各センサにより検知された信号（プロセス値）に基づいて、前記上流側および下流側の各噴射弁８ａ、８ｂへ噴射信号Ｑｕｐｐｅｒ、Ｑｌｏｗｅｒを出力する。この噴射信号は噴射量に応じたパルス幅を有するパルス信号であり、各噴射弁８ａ、８ｂは、このパルス幅に相当する時間だけ開弁されて燃料を噴射する。点火タイミング制御部１１は、点火プラグ２６の点火タイミングを制御する。
【００１６】
図２は、前記燃料噴射制御部１０の機能ブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【００１７】
総噴射量決定部１０１は、エンジン回転数ＮＥ、スロットル開度θｔｈおよび吸気圧ＰＢに基づいて、上流側および下流側の各燃料噴射弁８ａ，８ｂから噴射する燃料の総量Ｑｔｏｔａｌを決定する。噴射比率決定部１０２は、エンジン回転数ＮＥおよびスロットル開度θｔｈに基づいて噴射比率テーブルを参照し、上流側噴射弁８ａの噴射比率Ｒｕｐｐｅｒを求める。下流側噴射弁８ｂの噴射比率Ｒｌｏｗｅｒは、（１−Ｒｕｐｐｅｒ）として求められる。
【００１８】
図３は、噴射比率テーブルの一例を示した図であり、本実施形態では、エンジン回転数ＮＥとして１５点（Ｃｎｅ００〜Ｃｎｅ１４）、スロットル開度θｔｈとして１０点（Ｃｔｈ０〜Ｃｔｈ９）を基準にして噴射比率マップを構成し、各エンジン回転数ＮＥとスロットル開度θｔｈとの組み合わせごとに、上流側噴射弁８ａの噴射比率Ｒｕｐｐｅｒを予め登録している。噴射比率決定部１０２は、検知されたエンジン回転数ＮＥおよびスロットル開度θｔｈに対応した噴射比率Ｒｕｐｐｅｒを、前記噴射比率マップ上で４点補間により求める。
【００１９】
図２へ戻り、補正係数算出部１０３は、検知された吸気温度ＴＡや冷却水温度ＴＷに基づいてデータテーブルを参照し、吸気温補正係数ＫＴＡや冷却温度補正係数ＫＴＷを含む各種の補正係数を求める。
【００２０】
次いで、図４のフローチャートを参照して、本実施形態における吸気温度補正係数ＫＴＡの算出方法を詳細に説明する。
【００２１】
ステップＳ１１では、後述するＴＡ／ＫＴＡＬテーブルが参照され、吸気温度ＴＡに対応した低負荷用補正係数ＫＴＡＬが算出される。ステップＳ１２では、後述するＴＡ／ＫＴＡＨテーブルが参照され、吸気温度ＴＡに対応した高負荷用補正係数ＫＴＡＨが算出される。ステップＳ１３では、後述するＴＡ／ＫＴＡ２テーブルが参照され、吸気温度ＴＡに対応した上下噴射用補正係数ＫＴＡ２が算出される。
【００２２】
図５は、前記各テーブルの内容を模式的に、かつ重ねて示した図であり、吸気温度ＴＡごとに、これに対応する各補正係数ＫＴＡＬ，ＫＴＡＨ，ＫＴＡ２が登録されている。本実施形態では、吸気温度ＴＡに対する各補正係数が、ＫＴＡＬ＜ＫＴＡＨ＜ＫＴＡ２の傾向を示すように各補正係数が選択されている。吸気温度ＴＡと各補正係数との関係は吸気温度ＴＡの９点でのみ登録され、それ以外の関係は補間処理により求められる。
【００２３】
図４へ戻り、ステップＳ１４では、エンジン回転数ＮＥが所定の基準回転数と比較される。本実施形態では、エンジン回転数ＮＥがアイドル回転数と比較され、エンジン回転数ＮＥがアイドル回転数を下回るとステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、スロットル開度θｔｈが所定の基準開度と比較される。本実施形態では、スロットル開度θｔｈがアイドル開度と比較され、スロットル開度θｔｈがアイドル開度を下回るとステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６では、吸気温度補正係数ＫＴＡとして、前記ステップＳ１１で求めた低負荷用補正係数ＫＴＡＬが採用されると共に、低負荷フラブＦＬがセットされる。
【００２４】
一方、前記ステップＳ１４，Ｓ１５のいずれかが否定であるとステップＳ１７へ進み、低負荷フラブＦＬが参照される。低負荷フラブＦＬがセットされていればステップＳ１８へ進み、吸気温度補正係数ＫＴＡとして、前記ステップＳ１２で求めた高負荷用補正係数ＫＴＡＨが採用されると共に、前記低負荷フラブＦＬがリセットされる。
【００２５】
前記ステップＳ１７において、低負荷フラブＦＬがセットされていなければステップＳ１９へ進み、後述する上流側噴射量決定部１０５１で決定される上流側噴射量Ｑｕｐｐｅｒが、所定の基準噴射量Ｑｒｅｆと比較される。Ｑｕｐｐｅｒ≦Ｑｒｅｆであれば、上流側噴射による吸気温度低下が少ないのでステップＳ２０へ進み、目標補正係数ＫＴＡｔｇに前記ステップＳ１２で求めた高負荷用補正係数ＫＴＡＨが登録される。これに対して、Ｑｕｐｐｅｒ＞Ｑｒｅｆであれば、上流側噴射による吸気温度低下が大きくなるのでステップＳ２１へ進み、目標補正係数ＫＴＡｔｇに前記ステップＳ１３で求めた上下噴射用補正係数ＫＴＡ２が登録される。
【００２６】
ステップＳ２２では、目標補正係数ＫＴＡｔｇと現在の吸気温度補正係数ＫＴＡとの差分が求められ、この差分が最大補正量ΔＫＴＡｍａｘと比較される。差分が最大補正量ΔＫＴＡｍａｘよりも小さければ、ステップＳ２６において、前記目標補正係数ＫＴＡｔｇが吸気温度補正係数ＫＴＡとしてそのまま採用される。
【００２７】
これに対して、差分が最大補正量ΔＫＴＡｍａｘよりも大きければステップＳ２３へ進み、目標補正係数ＫＴＡｔｇと現在の吸気温度補正係数ＫＴＡとが比較される。目標補正係数ＫＴＡｔｇが吸気温度補正係数ＫＴＡよりも小さければ、ステップＳ２４において、現在の吸気温度補正係数ＫＴＡから最大補正量ΔＫＴＡｍａｘを減じた値が、新たな吸気温度補正係数ＫＴＡとして採用される。目標補正係数ＫＴＡｔｇが吸気温度補正係数ＫＴＡよりも大きければ、ステップＳ２５において、現在の吸気温度補正係数ＫＴＡと最大補正量ΔＫＴＡｍａｘとの和が、新たな吸気温度補正係数ＫＴＡとして採用される。
【００２８】
このように、本実施形態では上流側噴射弁による噴射量に応じて吸気温度補正係数が切り換えられるので、上流側噴射弁の噴射量に応じて吸気温度が変化しても正確な燃料噴射制御が可能になる。
【００２９】
図２へ戻り、噴射量補正部１０４は、加速時やスロットル開度θｔｈの急閉時等に各噴射弁８ａ，８ｂの噴射量を補正する。噴射量決定部１０５において、上流側噴射量決定部１０５１は、前記噴射比率Ｒｕｐｐｅｒおよび総噴射量Ｑｔｏｔａｌに基づいて上流側噴射弁８ａの基本噴射量を求め、この基本噴射量に前記補正係数ＫＴＡ，ＫＴＷを含む各種の補正係数を乗じて上流側噴射弁８ａの噴射量Ｑｕｐｐｅｒを決定する。下流側噴射量決定部１０５２は、前記上流側噴射量Ｑｕｐｐｅｒおよび総噴射量Ｑｔｏｔａｌに基づいて、下流側噴射弁８ｂの噴射量Ｑｌｏｗｅｒを決定する。
【００３０】
次いで、上記した前記燃料噴射制御部１０の動作を、図６のフローチャートを参照して詳細に説明する。この処理は、所定ステージにおけるクランクパルスによる割り込みで実行される。
【００３１】
ステップＳ１０では、エンジン回転数ＮＥ、スロットル開度θｔｈ、吸気圧ＰＢ、吸気温度ＴＡおよび冷却水温度ＴＷが、上記各センサにより検知される。ステップＳ１１では、前記総噴射量決定部１０１において、上流側および下流側の各燃料噴射弁８ａ，８ｂから噴射する燃料の総量Ｑｔｏｔａｌが、エンジン回転数ＮＥ、スロットル開度θｔｈおよび吸気圧ＰＢに基づいて決定される。
【００３２】
ステップＳ１２では、前記噴射比率決定部１０２において、前記エンジン回転数Ｎｅおよびスロットル開度θｔｈに基づいて噴射比率テーブルが参照され、上流側噴射弁８ａの噴射比率Ｒｕｐｐｅｒが決定される。ステップＳ１３では、次式（１）に基づいて噴射比率Ｒｕｐｐｅｒが補正される。
Ｒｕｐｐｅｒ＝Ｒｕｐｐｅｒ×ＫＴＷ×ＫＴＡ　…（１）
ステップＳ１４では、上流側噴射量決定部１０５１により、次式（２）に基づいて上流側噴射弁８ａの噴射量Ｑｕｐｐｅｒが算出される。
Ｑｕｐｐｅｒ＝Ｑｔｏｔａｌ　×Ｒｕｐｐｅｒ　…（２）
ステップＳ１５では、下流側噴射量決定部１０５２により、次式（３）に基づいて、下流側噴射弁８ｂの噴射量Ｑｌｏｗｅｒが算出される。
Ｑｌｏｗｅｒ＝Ｑｔｏｔａｌ　−Ｑｕｐｐｅｒ　…（３）
以上のようにして、上流側噴射弁８ａの噴射量Ｑｕｐｐｅｒおよび下流側噴射弁８ｂの噴射量Ｑｌｏｗｅｒが決定すると、クランク角度に同期した所定のタイミングで、各噴射弁８ａ，８ｂへ前記各噴射量Ｑｕｐｐｅｒ、Ｑｌｏｗｅｒに応じたパルス幅の噴射信号が出力され、各噴射弁８ａ，８ｂから燃料が噴射される。
【００３３】
なお、上記した実施形態では、スロットル弁の温度が低いときに、上流側噴射弁８ａの噴射量を減じるものとして説明したが、これを完全に休止させるようにしても良い。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、吸気温度補正係数ＫＴＡを、上流側燃料噴射弁の燃料噴射量の関数として求めることができる。したがって、上流側燃料噴射弁の燃料噴射量が多くなるほど吸気温度補正係数ＫＴＡが相対的に大きくなるようにすれば、上流側の燃料噴射による吸気温度低下が適正に補償されるので、吸気温度に対して最適な量の燃料を供給できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である燃料噴射装置の全体構成図である。
【図２】燃料噴射制御部１０の機能ブロック図である。
【図３】噴射率テーブルの一例を示した図である。
【図４】補正係数ＫＴＡの算出手順を示したフローチャートである。
【図５】吸気温度補正係数テーブルの一例を示した図である。
【図６】燃料噴射の制御手順を示したフローチャートである。
【図７】２つの燃料噴射弁が配置された従来の内燃機関の断面図である。
【符号の説明】１…ＥＣＵ，２…吸気温度（ＴＡ）センサ，３…水温（ＴＷ）センサ，４…エンジン回転数（ＮＥ）センサ，５…スロットル開度（θｔｈ）センサ，６…吸気圧（ＰＢ）センサ，８ａ…上流側噴射弁，８ｂ…下流側噴射弁，１０…燃料噴射制御部，２０…エンジン，２１…燃焼室，２２…吸気ポート，２３…排気ポート，２４…吸気弁，２５…排気弁，２６…点火プラグ，２７…吸気通路，２８…スロットル弁，２９…エアクリーナ，３０…エアフィルタ，３１…ピストン，３２…コンロッド，３３…クランク軸，３４…回転体，１０１…総噴射量決定部，１０２…噴射比率決定部，１０３…補正係数算出部，１０４…噴射量補正部，１０５…噴射量決定部，１０５１…上流側噴射量決定部，１０５２…下流側噴射量決定部
【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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【図７】
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