JPH01315635A - 内燃機関の燃料噴射量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の燃料噴射量制御方法に係り、特にス
ロットル開度と機関回転速度とに基づいて燃料噴射量を
制御する内燃機関の燃料噴射量制御方法に関する。

〔従来の技術〕

従来より、スロットル弁上流側を通過する空気量と機関
回転速度またはスロットル弁下流側の吸気管絶対圧力（
以下吸気管圧力という）と機関回転速度とに基づいて燃
料噴射量を制御する内燃機関が知られている。上記の空
気量および吸気管圧力の物理量は、いずれも機関燃焼室
に吸入される吸入空気量に対応しており、上記内燃機関
では、これらの物理量と機関回転速度とから機関１回転
当りの吸入空気量を演算すると共に機関１回転当りの吸
入空気量がら空燃比を考慮して基本燃料噴射時間を演算
し、この基本燃料噴射時間を吸気温や機関冷却水温等で
補正して燃料噴射時間を求め、この燃料噴射時間に相当
する時間燃料噴射弁を開弁することにより燃料噴射量を
制御している。

ここで、吸気管圧力と機関回転速度とに基づいて燃料噴
射量を制御する場合は、ダイヤフラム式の圧力センサを
スロットル弁下流側の吸気管に取付け、機関脈動成分を
除去するために時定数が３〜５　ｍ５ｅｃ程度のフィル
タを介して圧力センサ出力を処理することにより吸気管
圧力を検出して間接的に吸入空気量を検出するようにし
ている。しかしながら、圧力センサのダイヤフラムによ
る応答遅れおよびフィルタの時定数による応答遅れが存
在するため、加減速時等の過渡運転時には、実際の吸気
管圧力の変化に対して検出された吸気管圧力の変化に時
間遅れが生ずる。このため、加速時にはスロットル弁が
急閉されて実際の吸気管圧力が急激に上界するのに対し
て検出された吸気管圧力に時間遅れが生じ、実際の吸気
管圧力より小さい値の吸気管圧力によって基本燃料噴射
時間が演算されることになるため、空燃比がオーバリー
ンになり加速応答性が悪化すると共に排気エミッション
が悪化する。逆に、減速時にはスロットル弁が急閉され
ることから吸気管圧力が象、激に低下するため実際の吸
気管圧力より大きな値の吸気管圧力によって基本燃料噴
射時間が演算されることになり、空燃比がオーバリッチ
になってドライバビリティが悪化すると共に排気エミッ
ションが悪化する。この空燃比のオーバリッチおよびオ
ーバリーンを防止するために、加速増量や減速減量等の
各種の増減補正を行なっているが、過渡時には検出され
た吸気管圧力に時間遅れが存在するため全運転領域で完
全に目標空燃比に制御することが不可能である。

また、空気量と機関回転速度とに基づいて燃料噴射量を
制御する場合は、スロットル弁の上流側にエアフロメー
タやカルマン渦流量計等の流量センサを取付けて空気量
を検出することにより直接吸入空気量を検出しているが
、流量センサはスロットル弁の上流側に取付けられてい
るため、流量センサ出力の変化が実吸入空気量の変化に
対して応答遅れが生じ、上記と同様の問題が発生する。

このため、実吸入空気量に対して時間遅れのない物理量
としてスロットル開度を用い、このスロットル開度と機
関回転速度とに基づいて燃料噴射量を制御することが行
なわれている。すなわち、特開昭５９−２８０３１号公
報、特開昭５９−１９６９４９号公報および特開昭６０
−１２２２３７号公報には、スロットル開度と機関回転
速度とで基本燃料噴射時間を演算して燃料噴射量を制御
することが開示されており、特開昭５９−３９９４８号
公報には、スロットル開度と機関回転速度とで吸気管圧
力を演算し、演算された吸気管圧力と機関回転速度とで
基本燃料噴射時間を演算して燃料噴射量を制御すること
が開示されている。上記のスロットル開度は、スロット
ル弁の回動軸に固定された接触子と一端に電源が接続さ
れかつ他端が接地された可変抵抗とで構成されたスロッ
トル開度センサから出力されるスロットル開度に比例し
た電圧によって検出されている。しかしながら、通常ス
ロットル弁は機関燃焼室から離れた上流側の位置に配置
されており、スロットル弁を通過した空気が機関燃焼室
へ到達するまでに時間遅れが生じ、また、スロットル弁
と吸気弁との間の容積のためスロットル開度は実吸入空
気量の変化に対して位相が進むことになる。このため、
スロットル開度と機関回転速度とで定められた吸気管圧
力Ｐ　（ＴＡ、ＮＥ）は第５図に示すように実際の吸気
管圧力Ｐより位相が進んだ値となる。なお、ＰＭは圧力
センサから得られる吸気管圧力である。

また、第６図に示すように、スロットル開度と機関回転
速度とで定められた基本燃料噴射時間ＴＰ（ＴＡ、ＮＥ
）はスロットル開度の変化が実吸入空気量の変化に対し
て位相が進んでいるため要求燃料噴射量よりも多くなる
。このため、スロットル開度と機関回転速度とに基づい
て燃料噴射量を制御すると、スロットル開度センサが正
常であっても加速時には燃料噴射量が要求値より多くな
って空燃比がオーバリッチになり、減速時には燃料噴射
量が要求値より少なくなって空燃比がオーバリーンにな
る。また、加速増量補正を行なった場合においても増量
値は第６図の斜線で示すようになり、上記の位相進みを
補正することはできない。

ところで、機関燃焼室に供給される空気量が確定するの
は、吸気終了時点すなわち吸気弁閉弁時である。しかし
ながら、燃料噴射時間を演算するために所定時間必要で
あると共に、燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼室に
到達するまでに所定の飛行時間が必要であり、燃焼室に
供給される空気量が確定したときに燃料噴射量を演算す
ると時間遅れが生じるため、従来では、燃焼室に供給さ
れる空気量が確定する前の吸気管圧力を用いて基本燃料
噴射時間を演算している。このため、実際に燃焼室内に
吸入された空気量に適合した量の燃料が噴射されなくな
り、加速時には吸入空気量が確定する吸気管圧力より小
さい値の吸気管圧力によって燃料噴射量が制御されるた
め、空燃比がリーンとなり、減速時には吸入空気量が確
定する吸気管圧力より大きい値の吸気管圧力によって燃
料噴射量が制御されるため、空燃比がリッチとなる。

このため本出願人は、実際の吸気管圧力に対して応答遅
れのないスロットル開度と機関回転速度とに基づいて定
常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを演算すると共に定常状
態での吸気管圧力ＰＭＴＡに対して過渡時の応答遅れの
補正を行なって位相進みおよび位相遅れのない現在の吸
気管圧力ＰＭＣＲＴを演算し、演算された吸気管圧力に
基づいて機関に吸入される空気量が確定する時点での吸
気管圧力ＰＭＦＷＤを予測し、この予測値と機関回転速
度とに基づいて燃料噴射量を制御する方法を既に提案し
ている（特願昭６２−５１０５６号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、本出願人が既に提案しているスロットル
開度をパラメータとして燃料噴射量を制御する方法にお
いては、大気圧が変化した場合、空気密度が変化してス
ロットル開度が一定であっても燃焼室に供給される空気
量が変化するため、機関要求値と演算された燃料噴射量
との間にずれが生じ、エミッションが乱れることがある
、という問題がある。また、過給機を備えた機関に適用
した場合、上記と同様の問題がある。これらの問題を解
決するために、吸気管圧力を実測し、この実測値によっ
て演算された現在の吸気管圧力ＰＭＣＲＴを逐次補正す
ることが考えられるが、大気圧によるずれ量が高負荷程
大のため、過渡時の予測値の精度が悪化する、という問
題がある。すなわち、全開加速時でスロットル弁が全開
になった時点を例にとって第７図を参照して説明すると
、定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡのずれＷＪａ、すな
わち大気圧の真のずれ量は、上記の逐次補正によるずれ
量（補正値）ｂより大きいため、ずれ量すを用いて補正
した吸気管圧力ＰＭＴＡは真値より小さくなり、従って
補正後の吸気管圧力ＰＭＴＡを用いて求めた予測値ＰＭ
ＦＷＤは真の予測値より小さくなり、加速リーンとなる
。

また、過給機を備えた機関では、スロットル弁上流側に
過給を行うためのブロアが設けられているため、スロッ
トル弁上流側の圧力は運転条件によって大きく変動し、
吸気管圧力ＰＭＴＡ、ＰＭＣＲＴは第８図に示すように
変化する。この過給機を備えた機関においても第７図と
同様のずれが発生する。

本発明は上記問題点を解決すべ（成されたもので、大気
圧補正や過給圧補正を行うことによって精度のよい吸気
管圧力等を求めて燃料噴射量を制御することができる内
燃機関の燃料噴射量制御方法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〕

上記目的を達成するために本発明は、スロットル開度と
機関回転速度とに基づいて現在の吸入空気量を求め、求
められた現在の吸入空気量に基づいて演算時点より所定
時間先の吸入空気量の予測値を求め、求められた予測値
と機関回転速度とに基づいて燃料噴射量を制御する内燃
機関の燃料噴射■制御方法において、大気圧またはスロ
ットル弁上流側の圧力を検出し、検出した大気圧または
スロットル弁上流側の圧力によって吸入空気量の予測値
を補正することを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、スロットル開度と機関回転速度とに基
づいて現在の吸入空気量が演算される。

そして、演算された現在の吸入空気量に基づいて演算時
点より所定時間先の吸入空気量の予測値が演算される。

また、大気圧またはスロットル弁上流側の圧力が検出さ
れ、上記演算された吸入空気量の予測値が自然吸気機関
の場合には検出された大気圧によって、また過給機付機
関の場合には検出されたスロットル弁上流側の圧力（過
給機が作動していないときは大気圧に対応し過給機が作
動しているときには過給圧に対応する）によって補正さ
れ、この補正された予測値と機関回転速度とに基づいて
燃料噴射量が制御される。このように、吸入空気量の予
測値を検出した大気圧またはスロットル弁上流側の圧力
によって補正しているため、大気圧の変動や過給機の作
動によって演算された予測値に誤差があっても真の値に
補正されることになり、これによって排気エミッション
の乱れ等が防止される。

本発明は、スロットル開度と機関回転速度とに基づいて
現在の吸入空気量を演算する場合に、以下の方法を採り
得る。

第１の方法は、スロットル開度と機関回転速度とに基づ
いてスロットル開度変化時点からの経過時間を変数とす
る吸気管圧力を演算し、この吸気管圧力を現在の吸気管
圧力とするものである。

以下第１の方法の原理について説明する。第２図に示す
ように、スロットル弁ＴｈからサージタンクＳを介して
機関Ｅの吸気弁までの吸気系を考え、吸気系内の空気の
圧力（吸気管絶対圧力）をＰ　［ｍｍｆｌｇａｂｓ、コ
、吸気系の容積を■［Ｉ２］、吸気系内に存在する空気
の重量をＱ［ｇ］、吸気系内の空気の絶対温度をＴ　［
’　Ｋ］　、大気圧をＰｃ［ｍｍＨｇａｂｓ、　］とす
ると共に、゛吸気系から機関Ｅの燃焼室に吸入される単
位時間当りの空気重量をΔＱ＋　　［ｇ／５ｅｃｌ　、
スロットル弁Ｔｈを通過して吸気系内に吸入される単位
時間当りの空気重量をΔＱ２　　［ｇ／ｓｅｃ］とし、
微小時間ΔＬ内に吸気系の空気の重量が（ΔＱ２−ΔＱ
、）・Δを変化し、このとき吸気系内の空気の圧力がΔ
Ｐ変化したものとして、吸気系内の空気にボイル・シャ
ルルの法則を適用すると以下の（１）弐に示すようにな
る。

（Ｐ＋Δｐ）ｖ＝ （Ｑ＋（ΔＱ２−ΔＱ、）Δｔ　）　ＲＴ　　　・・・
（１）ただし、Ｒは気体定数である。

一方、ＰＶ＝Ｑ−Ｒ−Ｔであるから上記（１）式を変形
すると、以下の（２）式が得られる。

Δｊ　　　　　　　　　　　　　Ｖ ここで、流量係数をψ、スロットル弁の開口面積（スロ
ットル開度）をＡとするとスロットル弁を通過する単位
時間当りの空気重量ΔＱ２は以下の（３）式で表わされ
、行程容積をｖ８、機関回転速度をＮＥ［ｒｐｍ］、吸
入効率をηとすると機関の燃焼室に吸入される単位時間
当りの空気重量ΔＱ１は以下の（４）式で表わされる。

ΔＱ、＝ψ・ＡｊＴｚτ：下　・・・（３）上記（３）
、（４）式を（２）式に代入すると次の（５）式が得ら
れる。

ここで、ΔＬ→０の極限をとると、 となる。

今、圧力ＰＧ　　（≠ＰＣ）近傍での応答を考えて圧力
がＰｏからＰＯ＋Ｐに変化したものとして、上記（６）
式のＰに代えてｐｏ　＋ｐ　（ただし、Ｐは微小値）を
代入すると、以下の（７）式が得られる。

・・・（７） ・・・（８） であるから、上記（７）式は以下の（９）式のようにな
る。

２　　Ｖ　　　　　６０ ・・・（９） ここで、 ２■６０ とすると、上記（９）式は次のようになる。

ｔ 上記０り式を次の０３）式のように変形して両辺を積分
し、積分定数をＣとすると以下の側式が得られる。

■ −−１ｏ　　ｇ　　（−ａ　　Ｐ＋ｂ）　　＝　　む　
＋　Ｃ−（１４）ここでＬ＝０のときＰの初期値はＰｏ
であるから上記０４式より積分定数Ｃは次のようになる
。

Ｃ＝−−１ｏｇ（−ａＰｏ＋ｂ）　　・”（１５）上記
側式と０５）式からＰを求めると次のようになる。

ａ　　　　　　ａ ただし、ｅは自然対数の底である。

従って、スロットル弁の開口面積Ａすなわちスロットル
開度ＴＡ、機関回転速度ＮＥおよびスロットル開度変化
時点からの経過時間ｔを測定して上記００式に代入すれ
ば、現在の吸気管圧力Ｐ（以下のＰＭＣＲＴと同じ）を
求めることができる。

そして、このようにして求めた現在の吸気管圧力Ｐに基
づいて所定時間先の予測値を演算すると共にこの予測値
を検出した大気圧またスロットル弁上流側の圧力で補正
し、補正した予測値と機関回転速度ＮＥとに基づいて、
基本燃料噴射時間ＴＰを求め、この基本燃料噴射時間Ｔ
Ｐを吸気温や機関冷却水温等に応じて補正して燃料噴射
時間を求め、この燃料噴射時間に相当する時間燃料噴射
弁を開弁することにより機関が要求する量の燃料を噴射
することができる。

ところで、上記０６）式の現在の吸気管圧力Ｐをグラフ
で表わすと第３図に示すようになり、１＝０でＰ＝Ｐｏ
、ｔ→ωの極限（定常状態）ではＰ＝ｂ／ａ（定常状態
での吸気管圧力ＰＭＴＡ）となる１次遅れ要素の出力で
ある。従って、スロットル開度ＴＡと機関回転速度ＮＥ
とに基づいて定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを演算し
、定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを以下の０９式の伝
達関数Ｇ　（ｓ）で表わされる１次遅れ要素で処理する
ことにより現在の吸気管圧力を演算するようにしてもよ
い。

ただし、Ｓはラプラス変換の演算子、Ｔは時定数である
。

すなわち、第１の方法においてスロットル開度と機関回
転速度とに基づいて定常状態での吸気管圧力を演算し、
演算された定常状態での吸気管圧力を１次遅れ要素で処
理することにより前記経過時間を変数とする吸気管圧力
（現在の吸気管圧力）を演算するようにしてもよい。

また、第２の方法は、スロットル開度と機関回転速度と
に基づいて所定周期で定常状態での吸気管圧力を演算し
、過渡時の吸気管圧力の変化に関する時定数と前記所定
周期とで重みに関する係数を演算し、過去に演算された
加重平均値の重みを重くして過去に演算された加重平均
値と前記定常状態での吸気管圧力と前記重みに関する係
数とで現在の加重平均値を演算し、この現在の加重平均
値を現在の吸気管圧力として用いるものである。

次に、本方法の原理を説明する。１次遅れ要素をブロッ
ク図で表わすと第４図に示すようになり、人力をｘ（ｔ
）とし、出力をｙ（ｔ）とし、時定数をＴとすると、第
４図の入出力の関係は以下の式で表わされる。

・・・Ｑ■ ここで、Ｌ２を現在の演算タイミング、ｔｌを過去の演
算タイミングとすると次の（２１）式が得ら（ｔｘ　　
　　　ｔ＋　　　）　　　・　　（ｘ（むｚ）　　　　
ｙ　　（ｔ＋）Ｉ＋ｙ　（ｔ＋）＝　ｙ　（ｔｚ）　　
・・・（２１）上記（２１）において、ｘ　（ｔｚ）を
定常状態での吸気管圧ノＪＰＭＴＡ、ｙ（ｔｚ）を現在
の吸気管圧力ＰＭＳＭ＋　、、ｙ（ｔ＋）を過去の吸気
管圧力Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍｉ−、、ｔｚＬ＋（−ΔＬ）を演
算周期とすれば、Δ　Ｌ −（ＰＭＴＡ−ＰＭＳＭｉ、、Ｉ　） ＋ＰＭＳＭ、−，＝ＰＭＳＭ、・・・（２２）となり、
Ｔ／ΔＬ＝ｎとすると、以下の（２３）式が得られる。

・・・（２３） すなわち、上記（２３）式は、過去の吸気管圧力ＰＭ　
Ｓ　Ｍ　、−１の重みをｎ−１とし、定常状態での吸気
管圧力ＰＭＴＡの重みを１とした加重平均を求めること
により、現在の吸気管圧力ＰＭＳＭ、を演算することが
できることを示している。また、重みに関する係数ｎは
時定数Ｔと演算周期ΔＬとの比で求められる。

従って、スロットル開度と機関回転速度とに基づいて所
定周期ΔＬで定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを演算し
、過渡時の吸気管圧力の変化に関する時定数Ｔと所定周
期Δｔとで重みに関する係数ｎを演算し、過去に演算さ
れた加重平均値ＰＭＳＭｉ−，の重みを重くして過去に
演算された加重平均値ＰＭＳＭｉ−，と定常状態での吸
気管圧力ＰＭＴＡと重みに関する係数ｎとで上記（２３
）式に従って加重平均値ＰＭＳＭ、を演算すれば、現在
の吸気管圧力が求められることになる。

なお、上記０ω、０６）式から理解されるように、時定
数Ｔ＝ｌ／ａは機関回転速度ＮＥが大きくなる程小さく
なり、スロットル開度ＴＡが大きくなる程小さくなる。

このように、時定数はスロットル開度ＴＡ（！ｌ：機関
回転速度ＮＥを変数とする関数で表わされる。従って演
算周期Δｔを一定とすれば、重みに関する係数ｎはスロ
ットル開度ＴＡ、！：機関回転速度ＮＥとを変数とする
関数で定めることができる。なお、スロットル開度ＴＡ
と機関回転速度ＮＥとで定常状態での吸気管圧力ＰＭＴ
Ａが一義的に定まるから、スロットル開度ＴＡと機関回
転速度ＮＥとに代えて定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡ
と機関回転速度ＮＥとに応じて重みに関する係数ｎを定
めるようにしてもよい。

一方、上記（２３）式においてスロットル開度ＴＡと機
関回転速度ＮＥとが変化しないものと仮定すると、加重
平均値演算時から吸入空気量が確定するまでの間、すな
わち加重平均値演算時から所定時間先までの間定常状態
での吸気管圧力ＰＭＴＡは一定である。従って、上記（
２３）式の加重平均値を繰り返し演算することによって
吸入空気量確定時の実際の吸気管圧力を予測することが
できる。

この場合、過去の吸気管圧力ＰＭＳＭ＝−＋に誤差が生
じていると予測値にも誤差が発生するので、本態様では
、定常状態での吸気管圧力を演算した時点から機関に吸
入される空気量が確定するまでの時間を演算周間Δして
除算することにより演算回数を求め、圧力センサによっ
て吸気管圧力を検出し、検出した吸気管圧力を初期値と
してこの演算回数だけ上記（２３）式の加重平均の演算
を繰り返すことにより、機関に吸入される空気量が確定
する時点での加重平均値すなわち機関に吸入される空気
量が確定する時点での吸気管圧力を予測し、この予測値
を検出した大気圧またはスロットル弁上流側の圧力で補
正した後補正した予測値を用いて燃料噴射量を制御する
。

なお、上記では燃料噴射時間演算時から機関に吸入され
る空気量が確定するまでの間スロットル開度と機関回転
速度とが変化しないものと仮定したが、スロットル開度
や機関回転速度が変化する場合には、燃料噴射時間演算
時でのスロットル開度の微分値および／または機関回転
速度の微分値を用いて次の燃料噴射時間演算時点でのス
ロットル開度および／または機関回転速度を予測して、
吸入空気量が確定するときの定常状態での吸気管圧力を
予測し、上記のように加重平均値の演算して実際の吸気
管圧力を予測すれば、スロットル開度や機関回転速度変
動時の実際の吸気管圧力の予測値の精度が更に向上する
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、演算された吸入空
気量の予測値を検出された大気圧またはスロットル弁上
流側の圧力によって補正しているため、予測値の真の値
に対する誤差が小さくなり、排気エミッションの乱れを
防止することができる、という効果が得られる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第９図は本発明が適用可能な燃料噴射量制御装置を備え
た自然吸気式の内燃機関の概略図である。

エアクリーナ（図示せず）の下流側にはスロットル弁８
が配置されている。このスロットル弁８には、スロット
ル弁８の開度を検出するスロットル開度センサｌＯが取
付けられている。スロットル開度センサ１０は、第１０
図の等価回路に示すように、スロットル弁８の回動軸に
固定された接触子１０Ｂと一端に電源が接続されかつ他
端が接地された可変抵抗１０Ａとで構成されており、ス
ロットル弁８の開度が変化するに伴って、接触子１０Ｂ
と可変抵抗１０Ａとの接触状態が変化し、スロットル弁
８の開度に応じた電圧が接触子ｌＯＢから得られるよう
に構成されている。また、スロットル開度センサ１０内
には、スロットル弁全閉時（アイドル時）にオンするア
イドルスイッチ１１が設けられている。スロットル弁８
の上流側の吸気管壁には、吸入空気の温度を検出するサ
ーミスタで構成された温度センサＩ４が取付けられてい
る。スロットル弁８の下流側にはサージタンク１２が配
置されている。このサージタンク１２には、ダイヤフラ
ム式の圧力センサ６が取り付けられている。この圧力セ
ンサ６からの出力信号は、吸気管圧力の脈動成分を取り
除くための時定数が小さく（例えば、３〜５ｍ５ｅｃ）
且つ応答性の良いＣＲフィルタ等で構成さたフィルタ７
（第１１図参照）によって処理される。また、スロット
ル弁を迂回しかつスロットル弁上流側とスロットル弁下
流側とを連通ずるようにバイパス路１５が設けられてい
る。このバイパス路１５には４極の固定子を備えたパル
スモーク１６Ａとこのパルスモータによって開度が制御
される弁体１６Ｂとで構成されたＩＳＣバルブ１６が取
り付けられている。

サージタンク１２はインテークマニホールド１８、吸気
ボート２２および吸気弁２３を介して機関本体２０の燃
焼室２５に連通されている。このインテークマニホール
ド２４には、各気筒に対応するように燃料噴射弁２４が
取付けられており、各気筒独立にまたは各気筒グループ
毎にまたは金気筒−斉に燃料を噴射できるように構成さ
れている。

燃焼室２５は、排気弁２７、排気ボート２６およびエキ
ゾーストマニホールド２８を介して三元触媒を充填した
触媒装置（図示せず）に連通されている。このエキゾー
ストマニホールド２８には、排ガス中の残留酸素濃度を
検出して理論空燃比に対応する値を境に反転した信号を
出力する０□センサ３０が取付けられている。

シリンダブロック３２には、ウォータジャケット内に突
出するように機関温度を代表する機関冷却水温を検出す
るサーミスタ等で構成された冷却水温センサ３４が取付
けられている。シリンダヘッド３６には、各々の燃焼室
２５内に突出するように点火プラグ３８が取付けられて
いる。点火プラグ３８はディストリビュータ４０および
点火コイルを備えたイグナイタ４２を介してマイクロコ
ンピュータ等で構成された制御回路４４に接続されてい
る。ディストリビュータ４０には、ディストリビュータ
シャフトに固定されたシグナルロータとディストリビュ
ータハウジングに固定されたピックアップとで各々構成
された気筒判別センサ４６および回転角センサ４８が取
付けられている。

気筒判別センサ４６は、例えば７２０’ＣＡ毎に気筒判
別信号を出力し、回転角センサ４８は、例えば３０°Ｃ
Ａ毎に回転角信号を出力する。そして、この回転角信号
の周期から機関回転速度を演算することができる。

マイクロコンピュータ等で構成された制御回路４４は、
第１１図に示すように、マイクロプロセッシングユニッ
ト（ＭＰＵ）６０、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）
６２、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）６４、バ
ックアップＲＡＭ（ＢＵ−ＲＡＭ）６６、入出カポ−ト
ロ８、入力ポードア０、出力ポードア２．７４．７６お
よびこれらを接続するデータバスやコントロールバス等
のバス７５を備えている。入出カポ−トロ日には、アナ
ログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器７８およびマルチプレ
クサ８０が順に接続されており、このマルチプレクサ８
０には、バッファ８２を介して吸気温センサ１４が接続
されると共に、バッファ８４およびバッファ８５をそれ
ぞれ介して水温センサ３４およびスロットル開度センサ
ｌＯが接続されている。また、マルチプレクサ８０には
バッファ８３および抵抗ＲとコンデンサＣとで構成され
たＲＣフィルタ７を介して圧力センサ６が接続されてい
る。そして、入出カポ−トロ８は、Ａ／Ｄ変換２Ｓ７８
およびマルチプレクサ８０に接続されて、ＭＰＵからの
制御信号に応じて吸気温センサ１４出力、ＲＣフィルタ
７を介して入力される圧力センサ６出力、水温センサ３
４出力およびスロットル開度センサ１０出力を順次所定
周期でＡ／Ｄ変換するように制御する。

入力ポードア０には、コンパレータ８８およびバッファ
８６を介して０２センサ３０が接続されると共に波形整
形回路９０を介して気筒判別センサ４６および回転角セ
ンサ４８が接続され、また図示しないバッファを介して
アイドルスイッチ１１が接続されている。そして、出力
ポードア２は駆動回路９２を介してイグナイタ４２に接
続され、出力ポードア４は駆動回路９４を介して燃料噴
射弁２４に接続され、また、出力ポードア６は駆動量路
９６を介してＩＳＣパルプのパルスモータ１６Ａに接続
している。

次に上記内燃機関に上記で説明した第２の方法を適用し
た実施例について説明する。上記ＲＯＭ６２には、以下
で説明する制御ルーチンのプログラムや第１２図に示す
スロットル開度ＴＡと機関回転速度ＮＥとで定められた
定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡのマツプ、第１３図に
示す機関回転速度ＮＥと定常状態での吸気管圧力ＰＭＴ
Ａ　（またはスロットル開度ＴＡ）とで定められた重み
に関する係数ｎのマツプ、および第１４図に示す予測さ
れた吸気管圧力ＰＭＦＷＤと機関回転速度ＮＥとで定め
られた基本燃料噴射時間ＴＰのマツプが予め記憶されて
いる。第１２図に示す定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡ
のマツプは、大気圧下において、スロットル開度ＴＡと
機関回転速度ＮＥとを設定し、設定したスロットル開度
ＴＡと機関回転速度ＮＥに対応する吸気管圧力を測定し
、吸気管圧力が安定したときの値を用いることにより作
成される。第１３図に示す重みに関する係ｉｎのマツプ
は、スロットル弁をステップ状に開いたときの吸気管圧
力の応答（インデシャル応答）時の特定＠Ｔを測定し、
この測定値と演算ルーチンの実行周期Δｔ　ｓｅｃとか
らＴ／Δｔ（：ｎ）を機関回転速度ＮＥと実際の吸気管
圧力Ｐ　Ｍ　Ｔ　Ａ（またはスロットル開度ＴＡ）とに
対応して求めることにより作成される。そして第１４図
の基本燃料噴射時間ＴＰＯマツプは、機関回転速度と吸
気管圧力とを設定し目標空燃比（例えば、理論空燃比）
となる基本燃料噴射時間ＴＰを測定することにより作成
される。

次に本実施例における予測値の補正について説明する。

第９図で説明したバイパス路を備えた機関では、バイパ
ス路の流量制御による吸気管圧力のずれ量（軽負荷程大
）と大気圧によるずれ量（高負荷程大）とが発生する可
能性がある。そこで、本実施例ではバイパス路を流れる
空気量の影響による誤差と大気圧の低下による誤差とを
補正するようにしている。まず、本発明の実施例の所定
時間（例えば、８ｍ５ｅｃ）毎に実行される８　ｍ５ｅ
ｃルーチンを第１５図に基づいて説明する。ステップ１
５０において機関回転速度ＮＥ、Ａ／Ｄ変換されたスロ
ットル開度ＴＡおよびＲＣフィルタを介して入力された
後Ａ／Ｄ変換された吸気管圧力ＰＭを取り込む。なお、
スロットル開度および吸気管圧力のＡ／Ｄ変換は、図示
しない所定時間（例えば、８ｍ５ｅｃ）毎に実行される
割込みルーチンによって行なわれる。次のステップ１５
２では、機関回転速度ＮＥとスロットル開度ＴＡとから
第１２図に示すマツプから定常状態での吸気管圧力ＰＭ
ＴＡを演算する。次のステップ１５４では、機関回転速
度ＮＥとステップ１５２で演算された定常状態での吸気
管圧力Ｐ　ＭＴＡとから第１３図に示すマツプから重み
に関する係数ｎを演算する。

次のステップ１５６では、以下の式に従って現在の吸気
管圧力ＰＭＣＲＴを演算する。

ＰＭＣＲＴ　４−ＰＭＣＲＴ＋−（ＰＭＴＡ−Ｐｌｖｆ
ＣＲＴ）・・・（２４） 上記（２４）式で演算された吸気管圧力ＰＭＣＲＴには
、バイパス通路を流れる空気量による誤差が含まれてい
る可能性があるため、ステップ１５８においで圧力セン
サで検出された吸気管圧力ＰＭから吸気管圧力ＰＭＣＲ
Ｔを減算することにより補正値Ｋを演算する。

第１図は燃料噴射時間ＴＡＵを演算するルーチンを示す
もので、ステップ１００において、機関回転速度ＮＥ、
スロットル開度ＴＡ、吸気管圧力ＰＭ、大気圧を取込む
。ここで、始動開始時の圧力センサ６出力またはスロッ
トル弁全開時の圧力センサ６出力を大気圧を示す値とし
て用いることができるが、大気圧センサを取付けて大気
圧を検出するようにしてもよい。次のステップ１０１で
は機関回転速度ＮＥとスロットル開度ＴＡとに基づいて
上記と同様にして定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを求
める。この吸気管圧力ＰＭＴＡには、バイパス通路を流
れる空気量による誤差及び大気圧の低下による誤差が含
まれている可能性があるため、ステップ１５８で演算し
た補正値Ｋを用いて以下の式に従って補正を行う。

次のステップ１０４では、機関回転速度ＮＥと（２５）
式で補正された定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡＩとを
用いて、上記と同様にして重み付けに関する計数ｎを求
める。

次のステップ１０６では、現在時刻から吸気管圧力予測
時点までの時間Ｔ。ｍ５ｅｃを本ルーチンの演算周期Δ
Ｌ（例えば、８ｍ５ｅｃ）で除算することにより現在時
刻から吸気管圧力予測時点までの演算回数Ｎ＝Ｔ、／Δ
Ｌを演算する。この予測時間Ｔ　ｏｍｓｅｃは、現在時
刻から吸入空気量確定までの時間すなわち現在時刻から
吸気弁が閉じるまでの時間を採用することができ、各気
筒独立に燃料を噴射しない場合には燃料噴射弁から燃焼
室までの燃料の飛行時間等も考慮して決定されるが、現
時点から予測光までのクランク角が同一であってもこの
予測時間Ｔ。ｍ５ｅｃは機関回転速度が速くなると短く
なるので機関回転速度等の運転条件によって変化するこ
とが好ましい（例えば、機関回転速度が速くなるに従っ
て短くする）。次のステップ１０Ｂでは、圧力センサに
よって検出されかつＲＣフィルタを介してＡ／Ｄ変換さ
れた吸気管圧力ＰＭ、重みに関する係数ｎおよび定常状
態での補正された吸気管圧力ＰＭＴＡＩを用いて以下の
式に従って初期値ＰＭＣＲＴを演算する。

Ｐ門ＣＲＴ　＝ＰＭ＋　−（ＰＭＴＡＩ−ＰＭ）　　　
　　・・・（２６）次のステップ１１０では、ステップ
１０６で演算された初期値ＰＭＣＲＴ、重み付は係数ｎ
および定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡＩを用いて以下
の弐に従ってＮ−１回加重平均値の演算を繰り返すこと
によって吸気管圧力の予測値ＰＭＦＷＤを演算する。

・・・（２７） 以上説明したように吸気管圧力の予測値ＰＭＦＷＤは、
圧力センサによって検出された吸気管圧力ＰＭを初期値
としてＮ回加重平均値を繰り返し演算することにより求
められる。

次のステップ１１２では、吸気管圧力の予測値ＰＭＦＷ
Ｄと機関回転速度ＮＥとから基本燃料噴射時間ＴＰを演
算し、ステップ１１４において基本燃料噴射時間ＴＰを
吸気温や機関冷却水温等で定まる補正係数ＦＫで補正す
ることにより燃料噴射時間ＴＡＵを演算する。

そして、図示しない燃料噴射量制御ルーチンにおいて燃
料噴射タイミングになった時点で燃料噴射弁が燃料噴射
時間ＴＡＵに相当する時間開弁されることにより燃料噴
射量が制御される。

次に、過給機を備えた内燃機関の補正について説明する
。この機関では、スロットルの上流側にスロットル弁上
流側の圧力を検出する圧力センサを取付ける。そして、
第１図のステップ１００において大気圧に代えてスロッ
トル弁上流側の圧力を取込み、ステップ１０２において
以下の式に基づいた補正を行い、上記実施例と同様にし
て燃料噴射時間を演算する。

ＰＭＴＡＩ←（ＰＭＴＡ＋Ｋ） スロットル弁上流側圧力 ・・・（２８） この場合、第１２図のテーブルは大気圧下において過給
機を作動させないで測定した値を採用して作成する。

なお、所定時間毎に実行されるスロットル開度のＡ／Ｄ
変換タイミングは所定時間毎に実行される燃料噴射時間
演算タイミングと一致する場合もあるが、最大、演算周
期ΔＬに相当する時間ずれる。従って、このずれ時間を
平均（０＋ΔＬ）／２して、Ｔ、±Δｔ／２時間先の６
吸気管圧力を予測するようにしてもよい。また、上記で
はスロットル開度と機関回転速度とが変化しないものと
して重み付は係数を演算する例について説明したが、現
在時刻からＴ　（、ｍ５ｅｃ時間経過する間にスロット
ル開度や機関回転速度が変化する場合もあるので、スロ
ットル開度や機関回転速度が増力旧頃向にあるか減少傾
向にあるかを判断し、この傾向に応じて重み付は係数を
補正することにより吸気管圧力を予測するようにしても
よい。また、上記では定常状態での吸気管圧力等を補正
して燃料噴射量を補正する例について説明したが、直接
燃料噴射量を補正するようにしてもよい。また、上記で
は吸気管圧力から間接的に吸入空気量を求めて燃料噴射
量を補正する例について説明したが、スロットル弁上流
側を通過する空気量から直接吸入空気量を求めて燃料噴
射量を補正するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の燃料噴射量演算ルーチンを示
す流れ図、第２図は現在の吸気管圧力を演算する第１の
方法の原理を説明するための線図、第３図は上記第１の
方法における吸気管内の実際の吸気管圧力の時間に対す
る変化を示す線図、第４図は現在の吸気管圧力を演算す
る第２の方法を説明するためのブロック図、第５図は従
来のスロットル開度と機関回転速度とで定まる吸気管−
圧力と実際の吸気管圧力との相異を示す線図、第６図は
従来のスロットル開度と機関回転速度とで定まる燃料噴
射量と要求燃料噴射量との相異を示す線図、第７図（１
）、（２）、（３）は自然吸気機関のスロットル開度、
定常状態における吸気管圧力ＰＭＴＡ、現在の吸気管圧
力ＰＭＣＲＴの変化を示す線図、第８図（１）、（２）
は過給機付機関の吸気管圧力ＰＭＴＡ、ＰＭＣＲＴの変
化を示す線図、第９図は本発明が適用可能な燃料噴射量
制御装置を備えた内燃機関の概略図、第１０図はアイド
ルスイッチを備えたスロットル開度センサの等価回路図
、第１１図は第９図の制御回路の詳細を示すブロック図
、第１２図は定常状態での吸気管圧力のマツプを示す線
図、第１３図は加重平均値の重み付けに関する係数のマ
ツプを示す線図、第１４図は基本燃料噴射時間のマツプ
を示す線図、第１５図は補正値Ｋを演算するルーチンを
示す流れ図である。 ８・・・スロットル弁、 １０・・・スロットル開度センサ、 ４８・・・回転角センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）スロットル開度と機関回転速度とに基づいて現在
   の吸入空気量を演算し、演算された現在の吸入空気量に
   基づいて演算時点より所定時間先の吸入空気量の予測値
   を求め、求められた予測値と機関回転速度とに基づいて
   燃料噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射量制御方法に
   おいて、大気圧またはスロットル弁上流側の圧力を検出
   し、検出した大気圧またはスロットル弁上流側の圧力に
   よって吸入空気量の予測値を補正することを特徴とする
   内燃機関の燃料噴射量制御方法。