(57)【要約】【課題】スロットル弁の上流側と下流側のそれぞれに燃料噴射弁が配置される内燃機関において、加速増量補正の応答性を向上させる。【解決手段】総噴射量決定部１０１は、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、上流側噴射弁８ａの噴射比率Ｒｕｐｐｅｒを求める。補正係数算出部１０３は総補正係数Ｋｔｏｔａｌを算出する。噴射量補正部１０４は加速増量補正部１０４１を含み、加速時に下流側噴射弁８ｂの噴射量のみを加速増量補正する。噴射量決定部１０５は、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の噴射量Ｑｕｐｐｅｒを決定すると共に、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。【選択図】　　　　図２
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【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、
スロットル開度およびエンジン回転数を含む複数のパラメータに基づいて前記各燃料噴射弁の燃料噴射量を制御する手段と、
加速運転状態を検知して噴射燃料を増量補正する手段とを含み、
前記増量補正により下流側燃料噴射弁の噴射量が増量される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燃料噴射弁が配置された内燃機関における燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射弁をスロットルバルブ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バルブ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。
【０００３】
しかしながら、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バルブ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る。
【０００４】
エンジンの出力を向上させ、かつ応答遅れに対処するために、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。
【０００５】
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のスロットルバルブ５２を挟んで下流側に第１燃料噴射弁５０ａが配置され、上流側に第２燃料噴射弁５０ｂが配置されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような燃料噴射弁を備えた内燃機関において、加速運転状態を検知して燃料の噴射量を増量補正する加速増量補正が知られている。このような加速増量補正では、加速時における吸入空気量の増加に対して燃料が遅れないように空燃比を制御する必要があるために、噴射燃料の素早い増量が要求される。したがって、２つの燃料噴射弁を備えた内燃機関において、この加速増量補正分の燃料が上流側及び下流側の双方に分散されてしまうと、上流側の噴射分に生じる応答遅れにより十分な加速性能を得ることが難しくなる。
【０００７】
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と下流側のそれぞれに燃料噴射弁が配置される内燃機関において、加速増量補正の応答性に優れた燃料噴射制御装置を提供することにある。
【０００８】
【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、スロットル開度およびエンジン回転数を含む複数のパラメータに基づいて前記各燃料噴射弁の燃料噴射量を制御する手段と、加速運転状態を検知して噴射燃料を増量補正する手段とを含み、前記加速増量補正により下流側燃料噴射弁の噴射量が増量されることを特徴とする。
【０００９】
上記した特徴によれば、加速増量補正により増量された燃料が全て下流側燃料噴射弁から噴射されるので、加速増量補正分の燃料噴射に応答遅れが生じない。したがって、加速増量補正の応答性を向上させることができる。
【００１０】
【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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。前記噴射比率決定部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。
【００１８】
図２へ戻り、補正係数算出部１０３は、吸気負圧ＰＢ、吸気温度ＴＡおよび冷却水温度ＴＷ等のプロセス値に基づいて、吸気負圧補正係数Ｋｐｂ、吸気温度補正係数Ｋｔａおよび冷却水温度補正係数Ｋｔｗ等を算出し、さらに、これら全ての補正係数を統合して総補正係数Ｋｔｏｔａｌを算出する。
【００１９】
噴射量補正部１０４は加速増量補正部１０４１を含み、加速時に下流側噴射弁８ｂの噴射量を加速増量補正する。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。
【００２０】
次いで、上記した燃料噴射制御部１０の動作を、図４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。
【００２１】
ステップＳ１ではエンジン回転数ＮＥ　が読み込まれ、ステップＳ２ではスロットル開度θＴＨが読み込まれる。ステップＳ３では、スロットル開度θＴＨの時間変化率ΔθＴＨが、前記ステップＳ２で検出されたスロットル開度θＴＨの前回値と今回値との差分に基づいて算出される。ステップＳ４では、吸気負圧ＰＢが読み込まれる。ステップＳ５では、スロットル開度θＴＨの時間変化率ΔθＴＨが基準変化率ΔθＴＨｒｅｆと比較される。
【００２２】
変化率ΔθＴＨが基準変化率ΔθＴＨｒｅｆ　未満であれば、スロットル操作が緩やかであってエンジンが定常状態と判断されるのでステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、総噴射量決定部１０１によりＰＢマップが選択される。図５は、ＰＢマップ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）、吸気負圧ＰＢとして１０点（Ｃｐｂ０〜Ｃｐｂ９）を定め、各エンジン回転数ＮＥと吸気負圧ＰＢとの組み合わせごとに総噴射量Ｑｔｏｔａｌを予め登録している。
【００２３】
これに対して、前記変化率ΔθＴＨが基準変化率ΔθＴＨｒｅｆ　以上であれば、エンジンが過渡状態と判断されるのでステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、総噴射量決定部１０１によりＴＨマップが選択される。図６は、ＴＨマップ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）を定め、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総噴射量Ｑｔｏｔａｌを予め登録している。
【００２４】
ステップＳ８では、前記選択されたマップに応じて、エンジン回転数ＮＥと吸気負圧ＰＢとに基づいてＰＢマップ１０６が検索され、あるいはエンジン回転数ＮＥとスロットル開度θＴＨとに基づいてＴＨマップ１０７が検索され、総噴射量Ｑｔｏｔａｌが算出される。総噴射量決定部１０１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（または、吸気負圧ＰＢ）に対応した噴射比率Ｒｕｐｐｅｒを、前記各マップ上で４点補間により求める。
【００２５】
ステップＳ９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。
【００２６】
ステップＳ１０では、下流側噴射弁の噴射量Ｑｌｏｗｅｒが、前記総噴射量Ｑｔｏｔａｌと、下流側噴射率（１−Ｒｕｐｐｅｒ）と、前記補正係数算出部１０３により算出された総補正係数Ｋｔｏｔａｌとの積に、更に前記加速増量補正部１０４１で算出された所定の加速増量値Ｔａｃｃや無効噴射時間ＴｉＶＢを加算して算出される。前記加速補正量Ｔａｃｃ　は、例えばスロットル開度θＴＨの変化率や吸気負圧ＰＢの関数として算出される。無効噴射時間ＴｉＶＢ　は開弁時間のうち燃料の完全な噴射を伴わない時間であり、燃料噴射弁の形式や構造により決定される。
【００２７】
ステップＳ１１では、上流側噴射弁の噴射量Ｑｕｐｐｅｒが、前記総噴射量Ｑｔｏｔａｌと、上流側噴射率Ｒｕｐｐｅｒと、前記補正係数算出部１０３により算出された総補正係数Ｋｔｏｔａｌとの積に、更に無効噴射時間ＴｉＶＢを加算して算出される。ステップＳ１２では、前記上流側噴射量Ｑｕｐｐｅｒおよび下流側噴射量Ｑｌｏｗｅｒに応じた駆動信号が、前記上流側燃料噴射弁８ａおよび下流側燃料噴射弁８ｂへ供給される。各燃料噴射弁８ａ，８ｂは、前記上流側噴射量Ｑｕｐｐｅｒおよび下流側噴射量Ｑｌｏｗｅｒに相当する時間だけ開弁して燃料を噴射する。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、加速増量補正により増量された燃料が全て下流側燃料噴射弁から噴射されるので、加速増量補正分の燃料噴射に応答遅れが生じない。したがって、加速増量補正の応答性を向上させることができる。
【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】燃料噴射の制御手順を示したフローチャートである。
【図５】ＰＢマップの一例を示した図である。
【図６】ＴＨマップの一例を示した図である。
【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，１０４１…加速増量補正部，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、１０６…ＰＢマップ、１０７…ＴＨマップ
【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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