JP4354659B2 - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

【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、負荷の程度で異なる方法によって燃料の基本噴射量を決定する燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料の基本噴射量に関わる吸入空気量の測定方式として、エアフローメータを用いて直接測定する直接方式と、スロットルセンサまたは吸気管負圧センサを用いて間接的に測定する間接方式とが知られる。例えば、特開平４−３６５９４３号公報には、過渡運転時にはスロットル開度とエンジン回転数とから吸入空気量を算出し、定常運転時にはエアフローメータを用いて吸入空気量を検出する燃料噴射量制御装置が開示されている。また、特公平６−１０４３７号公報には、直接方式と間接方式とを使い分けて吸入空気量を測定する装置において、両方式間の切換えがあった場合に、算出された基本燃料噴射量を補正するものが開示されている。
【０００３】
一方、自動二輪車用エンジンの燃料噴射制御では、これら直接方式および間接方式のうち、後者が採用されることが多く、低負荷時は吸気管負圧センサの検出値とエンジン回転数から基本噴射量を算出し、高負荷時はスロットルセンサの検出値とエンジン回転数から基本噴射量を算出する。ここで、負荷の大小はエンジン回転数毎のスロットル開度により判断される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
自動二輪車においては、スロットル弁が全閉からわずかに開けられた時のドライバビリティ、すなわちスロットル弁を開く操作に対する応答性が全体の操縦性能や商品性に重要に関わってくる。しかし、吸気管負圧センサは負圧変化に対する出力応答性が良くない。このために、過渡運転時、負圧とエンジン回転数とによって算出される燃料噴射量が正確なものにならず、結果的に良好なドライバビリティが得られないという問題点が生じる。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決し、スロットル操作に対する燃料噴射量変化の追従性を良好にしてドライバビリティを向上させることができる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】
上記目的を達成するための本発明は、スロットルセンサと吸気通路負圧センサとを有し、これらセンサで検出されたスロットル開度または負圧値とエンジン回転数とから燃料の基本噴射量を算出する燃料噴射制御装置において、スロットル開度とエンジン回転数とを使用して基本噴射量を算出する第１算出手段と、前記負圧値とエンジン回転数とを使用して基本噴射量を算出する第２算出手段と、スロットル開度の増加率を基準値と比較する手段と、負荷検出手段と、高負荷時に前記第１算出手段を選択し、低負荷時に前記第２算出手段を選択する選択手段と、低負荷時であってスロットル開度の増加率が前記基準値より大きい場合には、前記選択にかかわらず第１算出手段が選択されるよう前記選択手段を設定する切替手段とを具備した点に第１の特徴がある。
【０００７】
第１の特徴によれば、低負荷時と判断された場合であっても、スロットル開度の増加率が大きい場合には、第１算出手段が選択されて、スロットル開度とエンジン回転数とによって燃料の基本噴射量が算出されるため、吸気管負圧センサの出力応答遅れに関わらず、良好なドライバビリティが実現できる。
【０００８】
また、本発明は、スロットルが略全閉であることを検出する全閉検出手段と、前記切替手段で前記選択手段が第１算出手段を選択するよう設定されている時に、前記全閉検出手段によりスロットルの略全閉が検出された場合、前記第２算出手段を選択する点に第２の特徴がある。第２の特徴によれば、スロットルがほぼ全閉になるような急激な減速に転じたときに、この急減速に応じた燃料噴射量の制御を可能にするため、吸気管負圧を使用する第２算出手段が選択されるリセット動作が行われる。
【０００９】
さらに、本発明は、低負荷時であってスロットル開度の増加率が前記基準値より大きくて前記第１算出手段が選択されている場合、前記負圧値がスロットル開度に応じて設定された基準負圧値に略一致した時に、前記第２算出手段に切替える復帰手段を具備した点に第３の特徴がある。第３の特徴によれば、負圧センサで検出された吸気管負圧値が、スロットル開度に追従して、予め設定された基準負圧値に略一致した時に、前記第２算出手段が選択される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置を組み込んだ内燃機関（エンジン）の要部構成図である。同図において、気筒１の燃焼室２には、吸気ポート３および排気ポート４が開口し、各ポート３，４には吸気弁５および排気弁６がそれぞれ設けられるとともに、点火プラグ７が設けられる。
【００１１】
吸気ポート３に通じる吸気通路８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９や燃料噴射弁１０、ならびに前記開度θTHを検出するスロットルセンサ１１および負圧センサ１２が設けられる。吸気通路８の終端にはエアクリーナ１３が設けられ、エアクリーナ１３内にはエアフィルタ１４が設けられ、このエアフィルタ１４を通じて吸気通路８へ外気が取り込まれる。さらに、エアクリーナ１３内には吸気温センサ１５が設けられる。
【００１２】
気筒１内にはピストン１６が設けられ、このピストン１６にコンロッド１７を介して連接されたクランク軸１８には、クランクの回転角度を検出して所定クランク角毎にクランクパルスを出力する回転角センサ１９が対向配置される。さらに、クランク軸１８に連結されて回転するギヤ等の回転体２０には車速センサ２１が対向配置される。気筒１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の温度を検出する水温センサ２２が設けられる。なお、前記点火プラグ７には点火コイル２３が接続されている。
【００１３】
制御装置２４はＣＰＵやメモリからなるマイクロコンピュ−タであり、入出力ポート、Ａ／Ｄ変換器などのインタフェースを備え、図示しないバッテリから動作電力を得ている。前記各センサの出力は入力ポートを通じて制御装置２４に取り込まれる。また、各センサからの入力信号に基づく処理結果に従い、燃料噴射弁１０や点火プラグ７に駆動信号が出力される。燃料噴射弁１０の駆動信号（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、このパルス幅に相当する時間開弁されて吸気通路８に燃料が噴射される。
【００１４】
前記噴射信号のパルス幅つまり燃料噴射時間は、負圧センサ１２の検出値（吸気通路８の負圧Ｐb ）とエンジン回転数、またはスロットルセンサ１１の検出値（スロットル開度θTH）とエンジン回転数に基づいて算出される。本実施形態では、高負荷の時はスロットル開度θTHとエンジン回転数を用い、低負荷時には負圧Ｐb とエンジン回転数を用いることを基本にしている。そして、負荷の高低はスロットル開度θTHで判断する。しかし、低負荷と判断されるスロットル開度θTHであっても、スロットル開度θTHの変化率ＤθTHによっては高負荷の時のように、スロットル開度θTHとエンジン回転数を用いて燃料噴射時間を算出する。
【００１５】
図３は、燃料噴射の処理を示すフローチャートである。ステップＳ１ではエンジン回転数Ｎe を読み込む。エンジン回転数Ｎe は回転角センサ１９から出力されるクランクパルスを計数して求めることができる。ステップＳ２ではスロットル開度θTHを読み込む。ステップＳ３ではスロットル開度θTHの変化率ＤθTHを算出する。スロットル開度θTHの変化率ＤθTHは、ステップＳ２で検出されるスロットル開度θTHの、予定時間ΔＴ前処理時の値θTH1 と今回処理時の値θTH2 とに基づいて次式(f1)で算出できる。変化率ＤθTH=(θTH2-θTH1)/ΔＴ…(f1)。
【００１６】
ステップＳ４では、負圧センサ１２の検出値つまり吸気管負圧Ｐb を読み込む。ステップＳ５では、スロットル開度θTHが、低負荷であるか否かを判断するための第１設定値θref1以上か否かを判断する。この第１設定値θref1はエンジン回転数Ｎe の関数として記憶されている。ステップＳ５が否定、つまりスロットル開度θTHが微小ないし全閉ならば、ステップＳ６で強制移行状態を示すフラグＦに「０」をセットし、ステップＳ７でＰＢマップを選択する。ＰＢマップはエンジン回転数Ｎe および負圧Ｐb の関数としての基本噴射時間ＴiMを算出するためのマップである。なお、噴射量は噴射時間に対応するので、本明細書では噴射時間で噴射量を代表して説明する。
【００１７】
一方、ステップＳ５が肯定ならば、さらにステップＳ８においてスロットル開度θTHが、高負荷であるか否かを判断するための第２設定値θref2 (θref2＞θref1) 以上か否かを判断する。第２設定値θref2も第１設定値θref1と同様、エンジン回転数Ｎe の関数として記憶されている。ステップＳ８が肯定ならば、ステップＳ９でフラグＦに「０」をセットし、ステップＳ１３でＴＨマップを選択する。ＴＨマップはエンジン回転数Ｎe およびスロットル開度θTHの関数としての基本噴射時間ＴiMを算出するためのマップである。
【００１８】
スロットル開度θTHが第１設定値θref1以上ではあるが、第２設定値θref2に達していない場合は、ステップＳ１０に進んでフラグＦが「０」か否か、つまり強制移行状態でないか、強制移行状態であるかを判断する。フラグＦが「０」であれば、ステップＳ１１に進み、スロットル開度θTHの変化率ＤθTHが設定値Ｄref 以上か否かを判断する。変化率ＤθTHが設定値Ｄref 以上であれば、ステップＳ１１は肯定となり、ステップＳ１２に進んで高負荷状態の制御に強制的に移行したことを示すためフラグＦに「１」をセットした後、ステップＳ１３に進む。すなわち、スロットル開度変化ＤθTHが大きい場合は強制的にＴＨマップ選択に移行する。一方、変化率ＤθTHが設定値Ｄref 未満であれば、低負荷とみなしてステップＳ１０からステップＳ６に移行し、ステップＳ７に進んでＰＢマップを選択する。
【００１９】
また、第１設定値θref1と第２設定値θref2との間にあって、強制移行状態である場合、すなわち、ステップＳ１１を経てステップＳ１３に進んだ後は、ステップＳ１０は否定となりステップＳ１４，Ｓ１５の処理に進む。ステップＳ１４，Ｓ１５では、吸気管負圧Ｐb がスロットル変化に追いついて、その時のエンジン回転数Ｎe とスロットル開度θTHに対する定常状態において発生されると推定される値に近付いたかどうかが判断される。定常状態の吸気管負圧Ｐb はマップとして設定しておくのがよい。
【００２０】
図４は、スロットル開度θTHに対応する吸気管負圧設定値Ｐbsetを、エンジン回転数領域毎に示す図である。ステップＳ１４ではこのマップから、エンジン回転数Ｎe とスロットル開度θTHとに基づく吸気管負圧設定値Ｐbsetを検索する。ステップＳ１５では、吸気管負圧Ｐb と吸気管負圧設定値Ｐbsetとの差の絶対値が比較値Ｐbref以下かを判断する。この判断が否定ならばステップＳ６に進み、強制移行状態を解除してＰＢマップを選択する。ステップＳ１５が肯定ならば強制移行状態を維持する。
【００２１】
ステップＳ１６では、エンジン回転数Ｎe と負圧Ｐb とをパラメータとする噴射時間のマップ（ＰＢマップ）またはエンジン回転数Ｎe とスロットル開度θTHとをパラメータとする噴射時間のマップ（ＴＨマップ）により基本噴射時間ＴiMを算出する。
【００２２】
ステップＳ１７では、基本噴射時間ＴiMに補正係数Ａを乗算し、さらに加速補正量ＴACC と無効噴射時間TiVBを加算して燃料噴射時間Ｔi を算出する。補正係数Ａはエンジン水温や吸気温度等の関数であり、水温センサ２２や吸気温センサ１５の出力に基づいて予定の計算式を使用して算出するか、水温や吸気温に対応させて係数を記憶させたテーブルを参照して求めることができる。
【００２３】
加速補正量ＴACC はスロットル開度の変化率に応じて算出される。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１０の形式や構造により決定される。
【００２４】
ステップＳ１８では、燃料噴射弁１０の駆動信号をそれぞれ燃料噴射時間Ｔiの間出力する。燃料噴射弁１０はこの駆動信号が出力されている間開弁し、吸気通路８に燃料を噴射する。
【００２５】
図５はスロットル開度θTHとエンジン回転数Ｎe をパラメータとするＰＢマップおよびＴＨマップの領域を示す図である。同図において、全体として、スロットル開度θTHが大きい所がＴＨマップの領域であり、スロットル開度θTHが小さい所がＰＢマップの領域である。
【００２６】
ＴＨマップ領域およびＰＢマップ領域の間には、これらのいずれかに固定されない過渡領域があり、この過渡領域では、スロットル開度θTHの変化率ＤθTHの大小に応じて、変化率ＤθTHが設定値Ｄref 未満ではＰＢマップ領域になり、変化率ＤθTHが設定値Ｄref 以上ではＴＨマップ領域に強制移行される。
【００２７】
例えば、過渡領域にあって、変化率ＤθTHが設定値Ｄref 未満であれば、スロットル開度θTHが第２設定値θref2を超えたときにＴＨマップが選択され、その後にスロットル開度θTHが第２設定値θref2を下回ったときにＰＢマップが選択される（例▲１▼）。また、過渡領域にあって、変化率ＤθTHが設定値Ｄref 以上であれば、スロットル開度θTHが第２設定値θref2に達していなくてもＴＨマップ領域に強制移行される。その後にスロットル開度θTHが第２設定値θref2を超えないまま第１設定値θref1を下回ったときにＰＢマップが選択される（例▲２▼）。
【００２８】
さらに、過渡領域にあって、変化率ＤθTHが設定値Ｄref 以上であれば、スロットル開度θTHが第２設定値θref2に達していなくてもＴＨマップ領域に強制移行される。その後にスロットル開度θTHが第２設定値θref2を超えた後、再び第２設定値θref2を下回ったときは、その時点でＰＢマップが選択される（例▲３▼）。
【００２９】
またさらに、低負荷時であってスロットル開度θTHの変化率ＤθTHが設定値Ｄref より大きくてＴＨマップが選択されている場合、負圧値Ｐb がスロットル開度θTHに応じて設定された基準負圧値に略一致した時には、ＰＢマップに切替えられる（例▲４▼）。
【００３０】
図１は、本実施形態に係る燃料噴射制御装置の要部機能を示すブロック図である。同図において、第１算出部２５は、スロットル開度θTHとエンジン回転数Ｎe とを使用して基本噴射時間を算出する。第２算出部２６は、吸気管負圧Ｐb とエンジン回転数Ｎe とを使用して基本噴射時間を算出する。負荷検出部２７はスロットル開度θTHが上部設定値 (θref2) 以上、もしくは下部設定値 (θref1)以下、またはそれらの間かによって負荷を判別する。選択部２８は負荷に応じて、高負荷の場合、つまりスロットル開度がθref2以上のときは第１算出部２５を選択し、低負荷の場合、つまりスロットル開度がθref1以上のときは第２算出部２６を選択する。
【００３１】
変化率算出部２９はスロットル開度変化率を算出し、比較部３０は、スロットル開度変化率ＤθTHが基準値Ｄref より大きい場合に検出出力を切替部３１に供給する。切替部３１は検出出力に応答して選択部２８を第１算出部２５が選択されるよう切替える。すなわち、低負荷時であってもスロットル開度の増加率が基準値より大きい場合は、上述の選択基準にかかわらず、第１算出部２５が選択されるよう切替部３１によって選択部２８が強制的に設定される。
【００３２】
Ｐb テーブル３３には、スロットル開度θTHに対する吸気管負圧設定値Ｐbsetがエンジン回転数Ｎe 毎に記憶されており、第１算出部２５が選択されているときに参照され、スロットル開度θTHとエンジン回転数Ｎe とに基づいて吸気管負圧設定値Ｐbsetが読み出される。吸気管負圧設定値Ｐbsetは負圧比較部３４で吸気管負圧Ｐb と比較され、両者が略一致した時に、第２算出部２６を選択するよう選択部２８が設定される。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１の発明によれば、低負荷時、つまりスロットル開度が小さい状態でも、スロットル開度の変化が伴えば高負荷時と同様にスロットル開度を使用して噴射量が算出されるので、スロットル操作に対して燃料噴射量の変化が遅れることなく追従できる。そのため、吸気管負圧センサの出力応答遅れがあっても良好なドライバビリティを実現できる。
【００３４】
また、請求項２の発明によれば、減速時のドライバビリティが向上する。さらに、請求項３の発明によれば、負圧センサで検出された吸気管負圧値が、スロットル開度に追従して、予め設定された基準負圧値に略一致した時に、吸気管負圧を使用する第２算出部が選択されることによって燃料噴射制御の安定化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る燃料噴射制御装置の要部機能ブロック図である。
【図２】 本発明の燃料噴射制御装置を含む内燃機関の要部構成図である。
【図３】 燃料噴射の処理を示すフローチャートである。
【図４】 定常時の吸気管負圧値とスロットル開度との関係を示す図である。
【図５】 ＰＢマップ領域とＴＨマップ領域の切替え制御の概要を示す図である。
【符号の説明】
９…スロットル弁、 １０…燃料噴射弁、 １１…スロットルセンサ、 １９…回転角センサ、 ２４…制御装置、 ２５…第１算出部、 ２６…第２算出部、２７…負荷検出部、 ２８…選択部、 ２９…スロットル開度変化量算出部、３３…Ｐb テーブル

Claims (2)

1. スロットル開度（θＴＨ）を検出するスロットルセンサ（１１）と、吸気通路負圧値（Ｐｂ）を検出する吸気通路負圧センサ（１２）と、エンジン回転数（Ｎｅ）を検出するエンジン回転数センサ（１９）と、スロットル開度（θＴＨ）およびエンジン回転数（Ｎｅ）によるＴＨマップを検索して基本噴射量を算出する第１算出手段（２５）と、吸気通路負圧値（Ｐｂ）およびエンジン回転数（Ｎｅ）によるＰＢマップを検索して基本噴射量を算出する第２算出手段（２６）とを有する燃料噴射制御装置において、
   スロットル開度（θＴＨ）の増加率（ＤθTH）を基準値(Ｄref)と比較する比較手段（３０）と、
   スロットル開度（θＴＨ）が、下部設定値（θref1）未満のＰＢマップ領域であるか、上部設定値（θref2）以上のＴＨマップ領域であるか、ＰＢマップ領域とＴＨマップ領域との間にある過渡領域であるかを検出する負荷検出手段（２７）と、
   スロットル開度（θＴＨ）が、前記上部設定値（θref2）以上のＴＨマップ領域にあるときに前記第１算出手段（２５）を選択し、スロットル開度（θＴＨ）が前記下部設定値（θref1）未満のＰＢマップ領域であるときに前記第２算出手段（２６）を選択するとともに、前記過渡領域では、前記スロットル開度増加率（ＤθＴＨ）が基準値（Ｄref）以上のときは前記第１算出手段（２５）を選択し、前記スロットル開度増加率（θＴＨ）が基準値（Ｄref）未満のときは前記第２算出手段（２６）を選択する選択手段（２８）とを具備し、
   前記選択手段（２８）が、
   過渡領域で前記第２算出手段（２６）が選択されている状態で、スロットル開度（θＴＨ）が上部設定値（θref2）以上のＴＨマップ領域に変化した場合に、前記第２算出手段（２６）に代えて前記第１算出手段（２５）を選択し、その後、スロットル開度（θＴＨ）が上部設定値（θref2）未満の過渡領域に変化した時に、前記第１算出手段（２５）に代えて前記第２算出手段（２６）を選択する第１パターンと、
   過渡領域で前記第２算出手段（２６）が選択されている状態で、スロットル開度増加率（ＤθＴＨ）が基準値（Ｄref）以上となった場合に、前記第２算出手段（２６）に代えて前記第１算出手段（２５）を選択し、その後、スロットル開度（θＴＨ）が上部設定値（θref2）以上のＴＨマップ領域に変化しないまま、下部設定値（θref1）未満のＰＢマップ領域に変化した時に、前記第１算出手段（２５）に代えて前記第２算出手段（２６）を選択する第２パターンと、
   過渡領域で前記第２算出手段（２６）が選択されている状態で、スロットル開度増加率（ＤθＴＨ）が基準値（Ｄref）以上となった場合に、前記第２算出手段（２６）に代えて前記第１算出手段（２５）を選択し、その後、スロットル開度（θＴＨ）が上部設定値（θref2）以上のＴＨマップ領域に変化した時は前記第１算出手段の選択を維持し、さらにその後、スロットル開度（θＴＨ）が上部設定値（θref2）未満の過渡領域に変化した時は、前記第１算出手段（２５）に代えて前記第２算出手段（２６）を選択する第３パターンと、
   過渡領域で前記第１算出手段（２５）が選択されている場合に、吸気通路負圧値が、スロットル開度（θＴＨ）に応じて設定される基準負圧値（Ｐｂset）に略一致した時に前記第１算出手段（２５）に代えて前記第２算出手段（２６）を選択する第４パターンとからなる選択パターンを含んでいることを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. スロットルが略全閉であることを検出する全閉検出手段を備え、
   前記選択手段（２８）が第１算出手段（２５）を選択するように設定されている時に、前記全閉検出手段によりスロットルの略全閉が検出された場合、前記第２算出手段（２６）を選択することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射制御装置。

Images