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技術 内燃機関の燃料噴射制御装置

出願人 本田技研工業株式会社
発明者 中島昌俊堤優二郎飯生順也三木健太郎中島徹釜瀬啓太
出願日 2017年10月31日 (1年11ヶ月経過) 出願番号 2017-210070
公開日 2019年5月30日 (4ヶ月経過) 公開番号 2019-082146
状態 特許登録済
技術分野 内燃機関に供給する空気・燃料の電気的制御 燃料噴射装置
主要キーワード 取得誤差 防止ガード 初期区間 負荷パラメータ 実負荷 温度パラメータ 最上流位置 減圧側
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (16)

課題

加速状態の途中から減速が行われた場合においても、減速時に燃圧を迅速に過不足なく低下させ、噴射弁流量の下限張り付きを防止できる内燃機関燃料噴射制御装置を提供する。

解決手段

本発明では、加圧された燃料燃料噴射弁10から気筒3a内に直接、噴射し、燃圧PFを目標燃圧PFCMDに制御する。内燃機関3の目標負荷である目標吸入空気量AIRCMDに基づき、早期減圧時目標燃圧PFCMD1を算出し(ステップ17、図9)、内燃機関3の実際の負荷である実吸入空気量GAIRACTに基づき、通常時目標燃圧PFCMD2を設定し(ステップ11、図5)、減速時、早期減圧時目標燃圧PFCMD1と通常時目標燃圧PFCMD2の小さい方を、目標燃圧PFCMDとして設定する(ステップ18、15、19)。

概要

背景

上述した直噴式燃料噴射弁を用いる場合には一般に、燃料ポンプにより燃料高圧加圧するとともに、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力(以下、単に「燃圧」という)が、内燃機関の実際の回転数負荷に応じて設定された目標燃圧になるようにフィードバック制御される。一方、燃料噴射弁には、その開弁特性から、開弁時間をそれ以上、短縮することができない下限開弁時間がある。このため、例えば内燃機関の減速時、負荷とそれに応じて設定される目標燃圧が急速に低下するような場合において、実際の燃圧が目標燃圧に良好に追従せず、迅速に低下しないときには、燃料噴射弁の開弁時間が下限開弁時間に設定された状態で、燃料噴射量が要求燃料量を上回り、燃料が余分に噴射されるおそれがある。以下、この現象を「噴射弁流量の下限張り付き」という。

このような不具合を解消することを意図した従来の燃料噴射制御装置として、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。この装置では、内燃機関の回転数とアクセルペダル操作量に応じて燃料噴射量を算出し、この燃料噴射量と内燃機関の回転数に応じて目標燃圧を算出するとともに、実際の燃圧が目標燃圧になるようにフィードバック制御される。また、特許文献2に記載された燃料噴射制御装置では、内燃機関の負荷の変化を予測するとともに、負荷が低下すると予測されたときに、燃料ポンプの加圧動作が停止される。

概要

加速状態の途中から減速が行われた場合においても、減速時に燃圧を迅速に過不足なく低下させ、噴射弁流量の下限張り付きを防止できる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。本発明では、加圧された燃料を燃料噴射弁10から気筒3a内に直接、噴射し、燃圧PFを目標燃圧PFCMDに制御する。内燃機関3の目標負荷である目標吸入空気量AIRCMDに基づき、早期減圧時目標燃圧PFCMD1を算出し(ステップ17、)、内燃機関3の実際の負荷である実吸入空気量GAIRACTに基づき、通常時目標燃圧PFCMD2を設定し(ステップ11、)、減速時、早期減圧時目標燃圧PFCMD1と通常時目標燃圧PFCMD2の小さい方を、目標燃圧PFCMDとして設定する(ステップ18、15、19)。

目的

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、加速状態の途中から減速が行われた場合においても、減速時に、燃圧を内燃機関の負荷に応じて迅速に過不足なく低下させ、噴射弁流量の下限張り付きを防止す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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

加圧された燃料燃料噴射弁から気筒内に直接、噴射するとともに、前記燃料噴射弁に供給される燃料の圧力である燃圧目標燃圧に制御する内燃機関燃料噴射制御装置であって、前記内燃機関の負荷目標となる目標負荷を取得する目標負荷取得手段と、当該取得された目標負荷に基づき、第1目標燃圧を設定する第1目標燃圧設定手段と、前記内燃機関の実際の負荷である実負荷を取得する実負荷取得手段と、当該取得された実負荷に基づき、第2目標燃圧を設定する第2目標燃圧設定手段と、前記内燃機関の減速時、前記第1目標燃圧と前記第2目標燃圧のうちの小さい方を、前記目標燃圧として設定する減速時目標燃圧制御を実行する燃圧制御手段と、を備え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

アクセルペダル開度減少量又は前記内燃機関に要求される要求トルクの減少量に基づき、前記内燃機関の減速状態を判定する減速判定手段をさらに備え、前記燃圧制御手段は、前記内燃機関が減速状態であると判定されたときに、前記減速時目標燃圧制御を実行し、前記内燃機関が減速状態でないと判定されたときに、前記目標燃圧を前記第2目標燃圧に設定す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制御装置。

請求項3

前記燃圧制御手段は、前記減速時目標燃圧制御中、前記第1目標燃圧と前記第2目標燃圧が互いに一致し、かつ前記減速時目標燃圧制御の開始後、所定時間が経過しているときに、前記減速時目標燃圧制御を終了し、前記目標燃圧を前記第2目標燃圧に設定することを特徴とする、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

前記第1目標燃圧に基づいて制御される前記燃料噴射弁の燃料噴射量が当該燃料噴射弁の上限流量を下回らないように、前記第1目標燃圧を制限する第1制限手段をさらに備えることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

請求項5

前記燃圧を検出する燃圧検出手段と、当該検出された燃圧を前記目標燃圧になるようにフィードバック制御するフィードバック制御手段と、当該フィードバック制御による前記目標燃圧に対する前記燃圧の過剰な低下を回避するように、前記第1目標燃圧を制限する第2制限手段と、をさらに備えることを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。

技術分野

0001

本発明は、加圧した燃料燃料噴射弁から気筒内に直接、噴射するとともに、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力を目標燃圧に制御する内燃機関燃料噴射制御装置に関する。

背景技術

0002

上述した直噴式の燃料噴射弁を用いる場合には一般に、燃料ポンプにより燃料を高圧で加圧するとともに、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力(以下、単に「燃圧」という)が、内燃機関の実際の回転数負荷に応じて設定された目標燃圧になるようにフィードバック制御される。一方、燃料噴射弁には、その開弁特性から、開弁時間をそれ以上、短縮することができない下限開弁時間がある。このため、例えば内燃機関の減速時、負荷とそれに応じて設定される目標燃圧が急速に低下するような場合において、実際の燃圧が目標燃圧に良好に追従せず、迅速に低下しないときには、燃料噴射弁の開弁時間が下限開弁時間に設定された状態で、燃料噴射量が要求燃料量を上回り、燃料が余分に噴射されるおそれがある。以下、この現象を「噴射弁流量の下限張り付き」という。

0003

このような不具合を解消することを意図した従来の燃料噴射制御装置として、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。この装置では、内燃機関の回転数とアクセルペダル操作量に応じて燃料噴射量を算出し、この燃料噴射量と内燃機関の回転数に応じて目標燃圧を算出するとともに、実際の燃圧が目標燃圧になるようにフィードバック制御される。また、特許文献2に記載された燃料噴射制御装置では、内燃機関の負荷の変化を予測するとともに、負荷が低下すると予測されたときに、燃料ポンプの加圧動作が停止される。

先行技術

0004

特開2007−154686号公報
特開2016−156317号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上述した特許文献1の装置では、目標燃圧がアクセルペダルの操作量に応じて設定されるため、減速時に、実際の燃圧を目標燃圧に応じて迅速に低下させることが可能である。しかし、例えば加速状態の途中から急減速が行われた場合には、加速状態において、実燃圧が目標燃圧に応じた高い状態にすでに制御されているため、その状態から減速時に目標燃圧を低下させても、実際の燃圧を所望の圧力まで迅速に低下させることができず、前述した噴射弁流量の下限張り付きが発生するおそれがある。

0006

また、特許文献2の装置では、内燃機関の負荷が低下すると予測されたときに、燃料ポンプの加圧動作が停止されるので、減速時に燃圧を迅速に低下させることが可能である。しかし、燃料ポンプの加圧動作が完全に停止されることで、燃圧を制御できないため、燃圧が必要以上に低下する可能性があり、その場合には、減速後の再加速時に必要な燃圧を確保できないおそれがある。

0007

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、加速状態の途中から減速が行われた場合においても、減速時に、燃圧を内燃機関の負荷に応じて迅速に過不足なく低下させ、噴射弁流量の下限張り付きを防止す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。

課題を解決するための手段

0008

この目的を達成するため、本発明は、加圧された燃料を燃料噴射弁10から気筒3a内に直接、噴射するとともに、燃料噴射弁10に供給される燃料の圧力である燃圧PFを目標燃圧PFCMDに制御する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、内燃機関3の負荷の目標となる目標負荷(実施形態における(以下、本項において同じ)目標吸入空気量AIRCMD)を取得する目標負荷取得手段(ECU2、図9のステップ51)と、取得された目標負荷に基づき、第1目標燃圧(早期減圧時目標燃圧PFCMD1)を設定する第1目標燃圧設定手段(ECU2、図4のステップ17、図9)と、内燃機関3の実際の負荷である実負荷実吸入空気量GAIRACT)を取得する実負荷取得手段(エアフローセンサ42)と、取得された実負荷に基づき、第2目標燃圧(通常時目標燃圧PFCMD2)を設定する第2目標燃圧設定手段(ECU2、図4のステップ11、図5)と、内燃機関3の減速時、第1目標燃圧と第2目標燃圧のうちの小さい方を、目標燃圧PFCMDとして設定する減速時目標燃圧制御(早期減圧モード)を実行する燃圧制御手段(ECU2、図4のステップ18、15、19)と、を備えることを特徴とする。

0009

本発明が適用される内燃機関は、加圧された燃料を燃料噴射弁から気筒内に直接、噴射する直噴式のものである。この燃料噴射制御装置では、燃料噴射弁に供給される燃料の圧力(燃圧)を目標燃圧に制御するとともに、この目標燃圧が次のように設定される。まず、内燃機関の負荷の目標となる目標負荷を取得するとともに、取得された目標負荷に基づき、第1目標燃圧が設定される。また、内燃機関の実際の負荷である実負荷を取得するとともに、取得された実負荷に基づき、第2目標燃圧を設定する。そして、内燃機関の減速時には、上記の第1目標燃圧と第2目標燃圧のうちの小さい方を、最終的な目標燃圧として設定する減速時目標燃圧制御が実行される。

0010

内燃機関の目標負荷は、内燃機関の運転状態に基づいて応答良く設定されるのに対し、この目標負荷を目標として制御される実負荷は、目標負荷に対して遅れて変化する。このため、減速時では通常、目標負荷に基づいて設定される第1目標燃圧は、実負荷に基づいて設定される第2目標燃圧よりも速く低下する。この場合、本発明によれば、目標燃圧がより小さい第1目標燃圧に設定されるので、それに応じて実燃圧が迅速に低下することによって、減速時における噴射弁流量の下限張り付きを防止することができる。

0011

また、加速状態の途中から減速に切り替えられた場合や、実負荷の取得誤差などにより目標負荷と実負荷の間に定常ずれが存在する場合には、減速の初期において第1目標燃圧が第2目標燃圧よりも大きい関係が成立することがある。このような場合、本発明によれば、目標燃圧がより小さい第2目標燃圧に設定されるので、第1目標燃圧に設定される場合よりも、実燃圧を迅速に低下させることができる。なお、請求項1における「目標負荷を取得」及び「実負荷を取得」の「取得」は、センサなどで直接、検出することや、他のパラメータに基づいて推定又は設定することなどを含むものである。

0012

請求項2に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、アクセルペダルの開度アクセル開度AP)の減少量(アクセル開度減少量ΔAP)又は内燃機関3に要求される要求トルクRQの減少量に基づき、内燃機関3の減速状態を判定する減速判定手段(ECU2、図4のステップ13、図7)をさらに備え、燃圧制御手段は、内燃機関3が減速状態であると判定されたときに、減速時目標燃圧制御を実行し、内燃機関3が減速状態でないと判定されたときに、目標燃圧PFCMDを第2目標燃圧に設定すること(図4のステップ14、15、18、19)を特徴とする。

0013

この構成によれば、内燃機関が減速状態であると判定されたときには、減速時目標燃圧制御を実行し、第1目標燃圧と第2目標燃圧のうちの小さい方を目標燃圧として設定する。一方、内燃機関が減速状態でないと判定されたときには、目標燃圧は第2目標燃圧に設定される。第2目標燃圧は、内燃機関の実負荷に基づいて設定されるため、目標負荷に基づいて設定される第1目標燃圧と比較して、なまされた安定した状態で変化する。したがって、噴射弁流量の下限張り付きが発生するおそれのない、減速時以外の運転時には、第2目標燃圧を目標燃圧として、実負荷に基づく安定した燃圧制御を行うことができる。

0014

また、この構成によれば、アクセルペダルの開度の減少量又は内燃機関に要求される要求トルクの減少量に基づいて、減速状態が判定される。前者の場合には、運転者減速意思をダイレクトに反映させながら、減速状態の判定を的確に行うことができる。一方、後者の場合には、補機負荷の減少や変速時のトルクダウンなどを反映させながら、内燃機関の負荷の減少量に基づいて減速状態をより精度良く判定でき、噴射弁流量の下限張り付きをより適切に防止することができる。

0015

請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、燃圧制御手段は、減速時目標燃圧制御中、第1目標燃圧と第2目標燃圧が互いに一致し、かつ減速時目標燃圧制御の開始後、所定時間が経過しているときに、減速時目標燃圧制御を終了し、目標燃圧PFCMDを第2目標燃圧に設定すること(図4のステップ20〜22、15、図12)を特徴とする。

0016

この構成によれば、減速時目標燃圧制御中、第1目標燃圧と第2目標燃圧が互いに一致することを条件として、減速時目標燃圧制御を終了し、目標燃圧を第2目標燃圧に設定する。減速運転が長く継続した場合には、遅れて低下する第2目標燃圧が第1目標燃圧に一致するようになり、このことは、第1目標燃圧による早期減圧が達成されたことを意味する。したがって、この場合には、減速時目標燃圧制御を終了し、目標燃圧を第2目標燃圧に設定することによって、実負荷に基づく安定した燃圧制御に切り替えることができる。

0017

また、減速状態の途中から再加速が行われた場合には、目標負荷に基づいて設定される第1目標燃圧は、第2目標燃圧よりも小さい状態から等しい状態を経て大きい状態に移行し、両者の大小関係逆転する。このような場合、本発明によれば、この大小関係の逆転の途中で第1目標燃圧と第2目標燃圧が一致するという条件が満たされるので、減速時目標燃圧制御を終了し、目標燃圧を第2目標燃圧に設定することによって、実負荷に基づく安定した燃圧制御に切り替えることができる。

0018

さらに、本発明によれば、上述した第1目標燃圧と第2目標燃圧が一致するという第1の条件に加え、減速時目標燃圧制御の開始後、所定時間が経過していることを第2の条件として、減速時目標燃圧制御を終了する。これにより、減速時目標燃圧制御の初期において、第1目標燃圧と第2目標燃圧がまだ互いに乖離していない場合や、加速状態の途中から減速に転じた直後において、第1目標燃圧が第2目標燃圧よりも小さいという関係が成立している場合に、上記第1の条件が成立したとして、減速時目標燃圧制御が即座に終了してしまうという事態を確実に回避することができる。

0019

請求項4に係る発明は、請求項1から3のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、第1目標燃圧に基づいて制御される燃料噴射弁10の燃料噴射量が燃料噴射弁10の上限流量を下回らないように、第1目標燃圧を制限する第1制限手段(上限ガード燃圧PFLMTGD、ECU2、図9のステップ53、55)をさらに備えることを特徴とする。

0020

直噴式の燃料噴射弁には、特に高負荷・高回転状態における噴射時期や噴射時間などの制約から、開弁時間をそれ以上、延長することができない上限開弁時間がある。このため、上述した減速時目標燃圧制御によって、減速の初期において実際の燃圧が必要以上に低下した場合には、燃料噴射弁の開弁時間が上限開弁時間に設定された状態で、燃料噴射量が要求燃料量を下回り、燃料が不足するおそれがある(以下、この現象を「噴射弁流量の上限張り付き」という)。

0021

これに対し、本発明によれば、第1目標燃圧に基づいて制御される燃料噴射量が燃料噴射弁の上限流量を下回らないように、第1目標燃圧が制限されるので、噴射弁流量の上限張り付きを確実に回避することができる。

0022

請求項5に係る発明は、請求項1から4のいずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、燃圧PFを検出する燃圧検出手段(燃圧センサ41)と、検出された燃圧PFを目標燃圧PFCMDになるようにフィードバック制御するフィードバック制御手段(ECU2、図3のステップ2)と、フィードバック制御による目標燃圧PFCMDに対する燃圧PFの過剰な低下を回避するように、第1目標燃圧を制限する第2制限手段(U/S防止ガード燃圧PFU/SGD、ECU2、図9のステップ54、55)と、をさらに備えることを特徴とする。

0023

この構成によれば、検出された燃圧を目標燃圧になるようにフィードバック制御するとともに、第1目標燃圧は、フィードバック制御による目標燃圧に対する燃圧の過剰な低下を回避するように、制限される。これにより、特に減速の初期において、フィードバック制御により、実際の燃圧が目標燃圧に対して過剰に低下し(アンダーシュート)、その反動として過剰に上昇する(オーバーシュート)という事態を回避し、安定したフィードバック制御を行うことができる。

図面の簡単な説明

0024

本発明の一実施形態による燃料噴射制御装置を内燃機関とともに概略的に示す図である。
燃料噴射制御装置を示すブロック図である。
燃圧制御処理メインフローを示すフローチャートである。
燃圧制御処理のうちの目標燃圧設定処理を示すフローチャートである。
目標燃圧設定処理のうちの通常時目標燃圧の算出処理を示すフローチャートである。
通常時目標燃圧及び基本目標燃圧などの算出に用いられる目標燃圧マップである。
目標燃圧設定処理のうちの早期減圧モードの開始条件判定処理を示すフローチャートである。
早期減圧モードの開始条件判定処理において用いられる判定値マップである。
目標燃圧設定処理のうちの早期減圧時目標燃圧の算出処理を示すフローチャートである。
早期減圧時目標燃圧の算出処理において用いられる上限ガード燃圧マップである。
早期減圧時目標燃圧の算出処理において用いられるU/S防止ガード燃圧マップである。
目標燃圧設定処理のうちの早期減圧モードの終了条件判定処理を示すフローチャートである。
実施形態の燃圧制御によって得られる動作例を示すタイミングチャートである。
実施形態の燃圧制御によって得られる他の動作例を示すタイミングチャートである。
実施形態の燃圧制御によって得られる別の動作例を示すタイミングチャートである。

実施例

0025

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図1及び図2に示すように、本発明を適用した燃料噴射制御装置1は、ECU(電子制御ユニット)2を備えており、内燃機関(以下「エンジン」という)3の燃料噴射制御などを含む各種の制御処理を実行する。

0026

エンジン3は、例えば4つの気筒3a(1つのみ図示)を有するガソリンエンジンであり、車両(図示せず)に動力源として搭載されている。各気筒3aには吸気管4及び排気管5が接続され、それらの吸気ポート及び排気ポートに設けられた吸気弁6及び排気弁7は、それぞれ吸気カムシャフト8及び排気カムシャフト9によって駆動される。

0027

また、各気筒3aのシリンダヘッド3bには、その中央に燃料噴射弁(以下「インジェクタ」という)10が、それに隣接して点火プラグ11が、燃焼室3cに臨むように取り付けられている。すなわち、エンジン3は、インジェクタ10から気筒3aの燃焼室3cに燃料を直接、噴射する直噴式のものである。インジェクタ10の開閉動作及び点火プラグ11の点火時期は、ECU2によって制御される。

0028

各インジェクタ10は、それぞれの燃料供給短管10aと、デリバリパイプ12及び燃料供給管13を介して、燃料タンク14に接続されている。燃料供給管13の最上流位置には低圧ポンプ15が設けられ、燃料供給管13の途中には高圧ポンプ16が設けられている。

0029

低圧ポンプ15は、電動式のものであり、ECU2による制御の下、燃料タンク14内の燃料を所定の低圧で加圧した後、燃料供給管13を介して高圧ポンプ16側に吐出する。

0030

高圧ポンプ16は、排気カムシャフト9に一体に設けられたポンプ駆動カム(図示せず)によって駆動される機械式のものであり、低圧ポンプ15からの燃料をさらに高圧で加圧した後、燃料供給管13を介して、デリバリパイプ12側に吐出する。デリバリパイプ12内に貯留された高圧の燃料は、燃料供給短管10aを介してインジェクタ10に供給され、インジェクタ10の開弁によって、燃焼室3cに噴射される。

0031

また、高圧ポンプ16は、スピル制御弁16a(図2参照)を備えている。このスピル制御弁16aは、電磁弁で構成されており、高圧ポンプ16に吸入された燃料を低圧側へ還流させるスピル動作を制御するものである。より具体的には、スピル制御弁16aの閉弁タイミングをECU2で制御することによって、燃料のスピル量が調整され、それにより、デリバリパイプ12への燃料の吐出量と、デリバリパイプ12内の燃料の圧力(以下「燃圧」という)PFが制御される。

0032

以上の構成から、インジェクタ10の燃料噴射量は、ECU2で制御されるインジェクタ10の開弁時間及び燃圧PFによって制御される。また、デリバリパイプ12に蓄圧された燃圧PFは、インジェクタ10から燃料噴射が行われない限り、減圧側に制御することができない。デリバリパイプ12には、燃圧PFを検出する燃圧センサ41が設けられており、その検出信号はECU2に入力される。

0033

また、吸気管4にはスロットル弁21が設けられ、スロットル弁21にはTHアクチュエータ22に連結されている。スロットル弁21の開度は、ECU2によりTHアクチュエータ22を介して制御され、それにより、スロットル弁21を通り、燃焼室3cに吸入される吸入空気量GAIRが制御される。吸気管4のスロットル弁21よりも上流側には、吸入空気量GAIRを検出するエアフローセンサ42が設けられており、その検出信号はECU2に入力される。以下、後述する目標吸入空気量GAIRCMDと区別するために、エアフローセンサ42で検出された吸入空気量GAIRを「実吸入空気量GAIRACT」という。

0034

エンジン3のクランクシャフト3dには、クランク角センサ43が設けられている。このクランク角センサ43は、クランクシャフト3dの回転に伴い、パルス信号であるCRK信号を、所定のクランク角度(例えば30゜)ごとにECU2に出力する。ECU2は、CRK信号に基づき、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを算出する。

0035

また、図2に示すように、ECU2には、アクセル開度センサ44から、車両のアクセルペダル(図示せず)の操作量であるアクセル開度APを表す検出信号が、水温センサ45から、エンジン3の本体を冷却する冷却水の温度(以下「エンジン水温」という)TWを表す検出信号が、それぞれ入力される。

0036

ECU2は、CPU、RAM、ROM及びI/Oインターフェース(いずれも図示せず)などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ECU2は、前述した各種のセンサ41〜45の検出信号などに応じ、ROMに記憶された制御プログラムなどに従って、インジェクタ10による燃料噴射制御、点火プラグ11による点火時期制御や、スロットル弁21による吸入空気量制御などの各種のエンジン制御を実行する。

0037

本実施形態では特に、ECU2は、目標燃圧PFCMDを設定するとともに、燃圧PFを目標燃圧PFCMDに制御する燃圧制御を実行する。本実施形態では、ECU2が、目標負荷取得手段、第1目標燃圧設定手段、第2目標燃圧設定手段、燃圧制御手段、減速判定手段、第1制限手段、フィードバック制御手段、及び第2制限手段に相当する。

0038

図3は、上述した燃圧制御処理のメインフローを示す。本処理は、所定の周期で繰り返し実行される。本処理では、まずステップ1(「S1」と図示。以下同じ)において、目標燃圧の設定処理を実行する。この処理は、実吸入空気量GAIRACT又は目標吸入空気量GAIRCMDなどに応じて、燃圧PFの目標となる目標燃圧PFCMDを設定するものであり、その詳細については後述する。

0039

次に、燃圧フィードバック制御処理を実行し(ステップ2)、本処理を終了する。この処理では、燃圧センサ41で検出された燃圧PFが設定された目標燃圧PFCMDになるように、高圧ポンプ16を介してフィードバック制御される。

0040

図4は、上述した目標燃圧設定処理のメインフローを示す。この目標燃圧設定処理は、特に、エンジン3の減速時に、燃圧PFを早期に減圧するための早期減圧モードを含むものである。また、本実施形態では、この早期減圧モードが本発明の減速時目標燃圧制御に相当する。

0041

本処理では、まずステップ11において、通常時目標燃圧PFCMD2を算出(設定)する。この通常時目標燃圧PFCMD2は、早期減圧モード以外のエンジン3の通常運転時に目標燃圧PFCMDとして用いられるとともに、後述するように、早期減圧モードでは、早期減圧時目標燃圧PFCMD1と比較され、目標燃圧PFCMDを決定するのに用いられる。

0042

この通常時目標燃圧PFCMD2の算出は、図5に示す算出処理のステップ31において行われる。具体的には、図6に示す目標燃圧マップを用い、検出されたエンジン回転数NEと、吸入空気量GAIRとしての実吸入空気量GAIRACTと、エンジン水温TWとに応じて、マップ値PFCMDを検索し、通常時目標燃圧PFCMD2として算出する。このように、通常時目標燃圧PFCMD2は、実吸入空気量GAIRACTに基づいて設定される。

0043

図4戻り、ステップ11に続くステップ12では、早期減圧モードフラグF_DPが「1」であるか否かを判別する。この答えがNOで、早期減圧モード中でないときには、ステップ13に進み、早期減圧モードの開始条件の判定処理を実行する。

0044

図7は、そのサブルーチンを示す。本処理では、まずステップ41において、検出されたアクセル開度の前回値AP(n−1)と今回値AP(n)との差を、アクセル開度減少量ΔAPとして算出する。次に、エンジン回転数NE及び実吸入空気量GAIRACTに応じ、図8に示す判定値マップを検索することによって、判定値APJUDを算出する(ステップ42)。

0045

次に、アクセル開度減少量ΔAPが判定値APJUDよりも大きいか否かを判別する(ステップ43)。この答えがNOで、ΔAP≦APJUDのときには、エンジン3の負荷の減少速度が小さいため、噴射弁流量の下限張り付きが生じるおそれがないとして、早期減圧モードの開始条件が成立していないと判定し、早期減圧モード開始条件フラグF_DPSTRTを「0」にセットし(ステップ44)、本処理を終了する。

0046

一方、前記ステップ43の答えがYESで、ΔAP>APJUDのときには、エンジン3の負荷の減少速度が大きいため、噴射弁流量の下限張り付きが生じるおそれがあるとして、早期減圧モードの開始条件が成立していると判定し、早期減圧モード開始条件フラグF_DPSTRTを「1」にセットし(ステップ45)、本処理を終了する。

0047

図4に戻り、前記ステップ13に続くステップ14では、早期減圧モード開始条件フラグF_DPSTRTが「1」であるか否かを判別する。この答えがNOで、早期減圧モードの開始条件が成立していないときには、前記ステップ11で算出された通常時目標燃圧PFCMD2を目標燃圧PFCMDとして設定し(ステップ15)、本処理を終了する。

0048

上記ステップ14の答えがYESで、早期減圧モードの開始条件が成立したときには、早期減圧モードを開始するものとして、早期減圧モードフラグF_DPを「1」にセットする(ステップ16)とともに、ステップ17において、早期減圧時目標燃圧PFCMD1の算出処理を実行する。

0049

図9は、そのサブルーチンを示す。本処理では、まずステップ51において、目標吸入空気量GAIRCMDを算出する。具体的には、エンジン回転数NEとエンジン3に要求される要求トルクTRQに応じ、所定のマップ(図示せず)を検索することによって、目標吸入空気量GAIRCMDを算出する。なお、要求トルクTRQは、エンジン回転数NE及びアクセル開度APに応じ、所定のマップ(図示せず)を検索することにより、アクセル開度APにほぼ比例するように算出される。

0050

次に、早期減圧時目標燃圧PFCMD1の基本値である基本目標燃圧PFCMD1BSを算出(設定)する(ステップ52)。具体的には、前述した図6の目標燃圧マップを用い、エンジン回転数NEと、吸入空気量GAIRとしての目標吸入空気量GAIRCMDと、エンジン水温TWとに応じて、マップ値PFCMDを検索し、基本目標燃圧PFCMD1BSとして算出する。

0051

以上のように、図6の目標燃圧マップを共通に用い、前述した通常時目標燃圧PFCMD2が実吸入空気量GAIRACTに基づいて算出されるのに対し、基本目標燃圧PFCMD1BSは、目標吸入空気量GAIRCMDに基づいて算出される。

0052

次に、上限ガード燃圧PFLMTGDを算出する(ステップ53)。この上限ガード燃圧PFLMTGDは、噴射弁流量の上限張り付きが生じたときの上限流量に対応する燃圧の上限値(以下「上限燃圧」という)、すなわち、その値を燃圧PFが下回ると、噴射弁流量の上限張り付きが生じるような燃圧に相当する。この上限ガード燃圧PFLMTGDの算出は、エンジン回転数NE、実吸入空気量GAIRACT及びエンジン水温TWに応じ、図10に示す上限ガード燃圧マップを検索することによって、行われる。

0053

次に、U/S防止ガード燃圧PFU/SGDを算出する(ステップ54)。このU/S防止ガード燃圧PFU/SGDは、その値を目標燃圧PFCMDが下回ると、それに応じてフィードバック制御される燃圧PFが目標燃圧PFCMDに対して過剰に低下するアンダーシュート(U/S)を引き起こすような燃圧に相当する。このU/S防止ガード燃圧PFU/SGDの算出は、エンジン回転数NE、実吸入空気量GAIRACT及びエンジン水温TWに応じ、図10に示すU/S防止ガード燃圧マップを検索することによって、行われる。

0054

次に、上記ステップ52〜54で算出された基本目標燃圧PFCMD1BS、上限ガード燃圧PFLMTGD及びU/S防止ガード燃圧PFU/SGDのうちの最も大きなものを、早期減圧時目標燃圧PFCMD1として算出し(ステップ55)、本処理を終了する。

0055

このステップ55によれば、上記の3つの燃圧パラメータのうち、基本目標燃圧PFCMD1BSが最も大きい場合には、基本目標燃圧PFCMD1BSがそのまま、早期減圧時目標燃圧PFCMD1として設定される。上限ガード燃圧PFLMTGDが最も大きい場合には、早期減圧時目標燃圧PFCMD1が上限ガード燃圧PFLMTGDに制限される。また、U/S防止ガード燃圧PFU/SGDが最も大きい場合には、早期減圧時目標燃圧PFCMD1がU/S防止ガード燃圧PFU/SGDに制限される。

0056

図4に戻り、前記ステップ17に続くステップ18では、ステップ17で算出された早期減圧時目標燃圧PFCMD1が通常時目標燃圧PFCMD2よりも小さいか否かを判別する。この答えがNOで、PFCMD1≧PFCMD2のときには、前記ステップ15に進み、目標燃圧PFCMDを通常時目標燃圧PFCMD2に設定する。

0057

一方、ステップ18の答えがYESで、PFCMD1<PFCMD2のときには、目標燃圧PFCMDを早期減圧時目標燃圧PFCMD1に設定し(ステップ19)、本処理を終了する。以上のように、早期減圧モードでは、早期減圧時目標燃圧PFCMD1と通常時目標燃圧PFCMD2のうちの小さい方が、目標燃圧PFCMDとして設定される。

0058

また、上記のように早期減圧モードが開始されると、前記ステップ12の答えがYESになり、その場合には、ステップ20に進み、早期減圧モードの終了条件の判定処理を実行する。

0059

図12は、そのサブルーチンを示す。本処理では、まずステップ61において、早期減圧モードの開始後、所定時間が経過したか否かを判別する。この答えがNOのときには、ステップ62に進み、エンジン3が燃料の供給を停止するフューエルカット(F/C)運転中であるか否かを判別する。この答えがNOで、フューエルカット運転中でないときには、早期減圧モードの終了条件が成立していないと判定し、早期減圧モード終了条件フラグF_DPENDを「0」にセットし(ステップ63)、本処理を終了する。

0060

一方、上記ステップ62の答えがYESで、減速中にエンジン3がフューエルカット運転に移行したときには、早期減圧モードの終了条件が成立していると判定し、早期減圧モード終了条件フラグF_DPENDを「1」にセットし(ステップ64)、本処理を終了する。このようにフューエルカット運転への移行に伴って早期減圧モードを終了するのは、フューエルカット運転中にはインジェクタ10からの燃料噴射が停止され、前述した高圧ポンプ16の構成上、燃料噴射が行われない限り、燃圧PFを低下させる制御が行えないためである。

0061

一方、前記ステップ61の答えがYESで、早期減圧モードの開始後、所定時間が経過したときには、ステップ65及び66において、低圧側しきい値PFCMD1L及び高圧側しきい値PFCMD1Hをそれぞれ算出する。これらの低圧側/高圧側しきい値PFCMD1L/Hは、燃圧センサ41の検出誤差などに起因する実吸入空気量GAIRACTと目標吸入空気量GAIRCMDとの定常偏差に起因して生じ得る、通常時目標燃圧PFCMD2と早期減圧時目標燃圧PFCMD1との定常ずれの幅を規定するものである。

0062

具体的には、低圧側しきい値PFCMD1Lは、目標吸入空気量GAIRCMDから上記の定常偏差を表す所定値ΔGAIRACを減算した値(=GAIRCMD−ΔGAIRAC)をGAIR値として用い、図6の目標燃圧マップを検索することによって、算出される。同様に、高圧側しきい値PFCMD1Hは、目標吸入空気量GAIRCMDに所定値ΔGAIRACを加算した値(=GAIRCMD+ΔGAIRAC)をGAIR値として用い、図6の目標燃圧マップを検索することによって、算出される。

0063

次に、通常時目標燃圧PFCMD2が低圧側/高圧側しきい値PFCMD1L/Hで規定される範囲内にあるか否かを判別する(ステップ67)。この答えがYESのときには、早期減圧時目標燃圧PFCMD1と通常時目標燃圧PFCMD2が、両者間の定常ずれ分を加味した上で互いに一致しているとみなし、早期減圧モードの終了条件が成立していると判定して、前記ステップ64を実行する。

0064

一方、ステップ67の答えがNOで、通常時目標燃圧PFCMD2が低圧側/高圧側しきい値PFCMD1L/Hの範囲内にないときには、早期減圧時目標燃圧PFCMD1と通常時目標燃圧PFCMD2が一致していないとして、前記ステップ62以降に進み、エンジン3がフューエルカット運転中であるか否かに応じて、早期減圧モードの終了条件の成否を判定する。

0065

次に、図13図15を参照しながら、これまでに説明した本実施形態の燃圧制御によって得られる動作例について説明する。図13は、上限ガード燃圧PFLMTGD及びU/S防止ガード燃圧PFU/SGDによる制限が行われず、基本目標燃圧PFCMD1BSがそのまま早期減圧時目標燃圧PFCMD1として設定される基本の動作例を示す。

0066

同図(a)に示すように、アクセルペダルの解放によってアクセル開度APが減少し、エンジン3が減速運転に移行すると、早期減圧モードの開始条件が成立し、早期減圧モードが開始される。また、アクセル開度APに応じて設定される目標吸入空気量GAIRCMDは、アクセル開度APに応答して迅速に減少し(同図(b))、目標吸入空気量GAIRCMDに基づいて算出される基本目標燃圧PFCMD1BSも、同様に迅速に低下する(同図(c))。

0067

一方、実吸入空気量GAIRACTは、目標吸入空気量GAIRCMDを目標として制御されるため、目標吸入空気量GAIRCMDに対して比較的大きな遅れをもって緩やかに減少し、実吸入空気量GAIRACTに基づいて算出される通常時目標燃圧PFCMD2も、同様に緩やかに低下する(同図(b)(c))。なお、同図(c)の点線は、噴射弁流量の下限張り付きが生じる燃圧の下限値(以下「下限燃圧」という)PFLMTLを示す。

0068

以上の関係では、基本目標燃圧PFCMD1BS(=早期減圧時目標燃圧PFCMD1)<通常時目標燃圧PFCMD2が成立し、図4のステップ18の答えがYESになることで、基本目標燃圧PFCMD1BSが目標燃圧PFCMDとして設定される。その結果、同図(c)に示すように、基本目標燃圧PFCMD1BSを目標としてフィードバック制御される実際の燃圧(以下「第1実燃圧PFACT1」という)が迅速に低下し、減速の終期においても下限燃圧PFLMTLを下回っており、それにより、噴射弁流量の下限張り付きが防止される。

0069

同図(c)には、比較例として、目標燃圧PFCMDを通常時目標燃圧PFCMD2に設定したときの実際の燃圧(以下「第2実燃圧PFACT2」)が示されている。この場合、第2実燃圧PFACT2は、第1実燃圧PFACT1よりも緩やかに低下し、減速の終期において下限燃圧PFLMTLを上回っており、噴射弁流量の下限張り付きが発生している。

0070

図14は、早期減圧時目標燃圧PFCMD1が上限ガード燃圧PFLMTGDによって制限される場合の動作例を示す。上限ガード燃圧PFLMTGDは、同図(c)の左部分に細い点線で示されている。

0071

この例では、減速の初期の区間(t1〜t3)において、基本目標燃圧PFCMD1BS<上限ガード燃圧PFLMTGDの関係が成立し、他の区間では逆の関係になっている。これらの関係と図9のステップ55の処理により、早期減圧時目標燃圧PFCMD1は、同図(c)に示すように、上記の初期区間では上限ガード燃圧PFLMTGDに設定され、他の区間では基本目標燃圧PFCMD1BSに設定されており、また、通常時目標燃圧PFCMD2よりも小さいことから、そのまま目標燃圧PFCMDとして設定される。

0072

その結果、この目標燃圧PFCMDを目標としてフィードバック制御される実燃圧PFACTは、減速の初期において、上限ガード燃圧PFLMTGDを下回ることなく緩やかに低下しており、それにより、噴射弁流量の上限張り付きが防止される。

0073

同図(c)には、比較例として、上限ガード燃圧PFLMTGDによる制限を行わず、基本目標燃圧PFCMD1BSをそのまま目標燃圧PFCMDとして設定したときの第1実燃圧PFACT1が太い点線で示されている。この場合、第1実燃圧PFACT1は、減速の初期において、基本目標燃圧PFCMD1BSに対応して急速に低下し、上限ガード燃圧PFLMTGDを下回っており(t2〜t3)、噴射弁流量の上限張り付きが発生している。

0074

図15は、早期減圧時目標燃圧PFCMD1がU/S防止ガード燃圧PFU/SGDによって制限される場合の動作例を示す。U/S防止ガード燃圧PFU/SGDは、同図(c)の左部分に細い点線で示されている。

0075

この例では、減速の初期の区間において、基本目標燃圧PFCMD1BS<U/S防止ガード燃圧PFU/SGDの関係が成立し、他の区間では逆の関係になっている。これらの関係と図9のステップ55の処理により、早期減圧時目標燃圧PFCMD1は、同図(c)に示すように、上記の初期区間ではU/S防止ガード燃圧PFU/SGDに設定され、他の区間では基本目標燃圧PFCMD1BSに設定されており、また、通常時目標燃圧PFCMD2よりも小さいことから、そのまま目標燃圧PFCMDとして設定される。

0076

その結果、この目標燃圧PFCMDを目標としてフィードバック制御される実燃圧PFACTは、目標燃圧PFCMDに対して過剰に低下(アンダーシュート)することなく、目標燃圧PFCMDに良好に追従しながら低下している。

0077

同図(c)には、比較例として、U/S防止ガード燃圧PFU/SGDによる制限を行わず、基本目標燃圧PFCMD1BSをそのまま目標燃圧PFCMDとして設定したときの第1実燃圧PFACT1が太い点線で示されている。この場合、第1実燃圧PFACT1は、減速の初期において、基本目標燃圧PFCMD1BSに良好に追従した結果、アンダーシュートが発生し、またその反動として、過剰な上昇(オーバーシュート)が発生するとともに、減速の終期において下限燃圧PFLMTLを上回り、噴射弁流量の下限張り付きが発生している。

0078

以上のように、本実施形態によれば、目標吸入空気量GAIRCMDに基づいて早期減圧時目標燃圧PFCMD1を算出し、実吸入空気量GAIRACTに基づいて通常時目標燃圧PFCMD2を算出するとともに、エンジン3の減速時、両目標燃圧PFCMD1、PFCMD2のうちの小さい方を、最終的な目標燃圧PFCMDとして設定する。これにより、通常の減速状態では、目標燃圧PFCMDがより小さい早期減圧時目標燃圧PFCMD1に設定され、それに応じて実際の燃圧PFが迅速に低下することによって、減速時における噴射弁流量の下限張り付きを防止することができる。

0079

また、加速状態の途中から減速に切り替えられた場合や、エアフローセンサ42の検出誤差などにより目標吸入空気量GAIRCMDと実吸入空気量GAIRACTの間に定常ずれが存在する場合に、減速の初期において早期減圧時目標燃圧PFCMD1が通常時目標燃圧PFCMD2よりも大きいという関係が成立しているときには、目標燃圧PFCMDが通常時目標燃圧PFCMD2に設定されるので、実際の燃圧PFをより迅速に低下させることができる

0080

また、エンジン3が減速状態でないと判定されたときには、目標燃圧PFCMDを通常時目標燃圧PFCMD2に設定する。これにより、噴射弁流量の下限張り付きが発生するおそれがない、減速時以外の運転時に、安定した通常時目標燃圧PFCMD2を目標燃圧PFCMDとして、実吸入空気量GAIRACTに基づく安定した燃圧制御を行うことができる。さらに、アクセル開度減少量ΔAPに基づいて減速状態を判定するので、その判定を、運転者の減速意思をダイレクトに反映させながら、的確に行うことができる。

0081

さらに、早期減圧モード中、早期減圧時目標燃圧PFCMD1と通常時目標燃圧PFCMD2が互いに一致したときに、早期減圧モードを終了し、目標燃圧PFCMDを通常時目標燃圧PFCMD2に設定する。これにより、減速運転の継続に伴って早期減圧時目標燃圧PFCMD1による早期減圧が達成された場合や、減速状態の途中から再加速が行われた場合に、早期減圧モードを適切なタイミングで終了させることができる。また、早期減圧モードの終了後、目標燃圧PFCMDを通常時目標燃圧PFCMD2に設定するので、実吸入空気量GAIRACTに基づく安定した燃圧制御に切り替えることができる。

0082

さらに、早期減圧時目標燃圧PFCMD1と通常時目標燃圧PFCMD2が一致するという第1の条件に加え、早期減圧モードの開始後、所定時間が経過していることを第2の条件として、早期減圧モードを終了する。これにより、早期減圧モードの初期において、早期減圧時目標燃圧PFCMD1と通常時目標燃圧PFCMD2がまだ互いに乖離していない場合や、加速状態の途中から減速に転じた直後において、早期減圧時目標燃圧PFCMD1が通常時目標燃圧PFCMD2よりも小さいという関係が成立している場合に、上記の第1の条件が成立したとして、早期減圧モードが即座に終了してしまうという事態を確実に回避することができる。

0083

また、早期減圧時目標燃圧PFCMD1に上限ガード燃圧PFLMTGDを適用し、これを制限することによって、噴射弁流量の上限張り付きを確実に回避することができる。さらに、早期減圧時目標燃圧PFCMD1にU/S防止ガード燃圧PFU/SGDを適用し、これを制限することによって、燃圧PFを目標燃圧PFCMDにフィードバック制御する際のアンダーシュート、及びその反動としてのオーバーシュートを回避し、安定したフィードバック制御を行うことができる。

0084

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、エンジン3の負荷として、吸入空気量GAIRを用いているが、これに限らず、負荷を表す他の適当なパラメータ、例えば要求トルクTRQや、アクセル開度AP、吸気圧、スロットル弁21の開度などを用いてもよい。

0085

また、実施形態では、早期減圧モードの開始条件の判定を、アクセル開度減少量ΔAPに基づいて行っているが、これに代えて、エンジン3の他の負荷パラメータの減少量、例えば要求トルクTRQの減少量に基づいて行ってもよい。この場合には、補機負荷の減少や変速時のトルクダウンなどを反映させながら、エンジン3の負荷の減少量に基づいて減速状態をより精度良く判定でき、噴射弁流量の下限張り付きをより適切に防止することができる。

0086

さらに、実施形態では、フィードバック制御におけるアンダーシュートを防止するための早期減圧時目標燃圧PFCMD1の制限を、U/S防止ガード燃圧PFU/SGDによるガードによって行っている。このようなアンダーシュートは、基本的に、目標燃圧PFCMDが急速に低下した場合において実燃圧PFがこれに良好に追従したときに発生する。したがって、早期減圧時目標燃圧PFCMD1の制限を、その減少速度を抑制することによって行ってもよい。

0087

また、実施形態では、基本目標燃圧PFCMD1BSの算出及び通常時目標燃圧PFCMD2の算出を、共通の目標燃圧マップを用いて行っているが、入出力関係が互いに異なる専用のマップを別個に作成し、用いてもよい。さらに、実施形態では、目標燃圧マップに入力される温度パラメータとして、エンジン水温TWを用いているが、燃料の温度などの他の適当な温度パラメータを用いてもよいことはもちろんである。

0088

さらに、実施形態は、本発明を車両用の直噴式のガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ディーゼルエンジンに適用してもよく、また、クランクシャフトを鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンや他の産業用の内燃機関に適用してもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

0089

1燃料噴射制御装置
2 ECU(目標負荷取得手段、第1目標燃圧設定手段、第2目標燃圧設定手段、燃圧制御手段、減速判定手段、第1制限手段、フィードバック制御手段、第2制限手段)
3内燃機関
3a気筒
10燃料噴射弁
41燃圧センサ(燃圧検出手段)
42エアフローセンサ(実負荷取得手段)
PF 燃圧
PFCMD 目標燃圧
GAIRCMD目標吸入空気量(目標負荷)
PFCMD1 早期減圧時目標燃圧(第1目標燃圧)
GAIRACT実吸入空気量(実負荷)
PFCMD2 通常時目標燃圧(第2目標燃圧)
APアクセル開度(アクセルペダルの開度)
ΔAP アクセル開度減少量(アクセルペダルの開度の減少量)
TRQ要求トルク
PFACT1 第1実燃圧(第1目標燃圧に基づいて制御される燃圧)
PFLMTGD上限ガード燃圧(第1制限手段)
PFU/SGD U/S防止ガード燃圧(第2制限手段)

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