JPH02227528A - 燃料噴射制御装置 - 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、車両用エンジンのシングルポイント式燃料噴
射制御装置に関し、詳しくは、燃料輸送モデルを用いて
燃料噴射量を算出するシステムにおけるエアフローメー
タ計測値の平均化処理に関する。

〔従来の技術〕

シングルポイント式燃料噴射では、スロットルボデーに
取付けられた１個のインジェクタから噴射された燃料が
吸気マニホールド等の吸気管により各気筒に導かれるた
め、その燃料が管内壁に付着したり、付着して液膜とな
った燃料が再び蒸発して吸入される。このため、エンジ
ン運転状態に応じて算出された燃料噴射量と、実際に燃
焼室に入る燃料の量との間にずれを生じることになる。

そこで、吸気管中の液膜量、蒸発率を推定し、これに基
づき燃料噴射量を補正して、実際の燃焼室吸入燃料と合
致させることが提案されている。

従来、上記燃料噴射量の補正に関しては、例えば特開昭
６１−１２６３３７号公報の先行技術がある。ここで燃
料噴射量Ｇｆを、目標燃料量Ｑａ／　（Ａ／Ｆ）、現時
点の液膜蒸発量Ｍｆ／τ６付着せずに供給される割合（
１−ｘ）を用いて算出することが示されている。

また、上述の燃料噴射量の算出に用いられる吸入空気量
は、吸気系に取付けられたエアフローメータにより計測
されるが、エアフローメータ側の変動、空気の脈動等に
より吸入空気量計測値は定常状態でも常に変動する。こ
のため、燃料噴射量の算出値も必然的に常に変動して好
ましくない。

そこで、かかる吸入空気量計測値の変動緩和対策として
、例えば特開昭６０−１２５７４９号公報において、エ
アフローメータで計測された吸入空気量の値を加重平均
化処理することが示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記先行技術の加重平均化により変動を抑え
ることは可能になるが、この平均化により加減速の過渡
時には吸入空気量針７１１１１ｉａの変化が規制されて
応答性が悪くなる。このため、加速時は実際の吸入空気
量に対しその計測値と共に燃料噴射量が少なくなってリ
ーンスパイクを生じ、減速時は逆に吸入空気量針ｎ１値
と共に燃料噴射量が多くなってリッチスパイクを生じる
。かかる過渡時の応答遅れに対し、加速割込みや加速増
量で補正することも考えられるが、遅れが大きいため充
分には補正することが難しい。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、エアフローメータの吸入空気量の計Ｉ
ｌｌ値を加重平均化する場合において、定常時には変動
を押え、過渡時には応答性を向上することが可能な燃料
噴射制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の燃料噴射制御装置は
、シングルポイント式燃料噴射系の燃料噴射量を、空気
量と目標空燃比とにより目標燃料供給量に対し、吸気管
中の液膜量による蒸発量。

燃料の付着しない割合を見込んで算出し、吸入空気量の
計ａＦＪ値は重み係数で加重平均化処理する制御系にお
いて、上記吸入空気量の加重平均化に用いる重み係数を
、少なくとも過渡時には小さい値に設定するものである
。

〔作　　　用〕

上記構成に基づき、燃料噴射量の算出に用いられるエア
フローメータの吸入空気量の計測値が加重平均化される
場合に、過渡時は重み係数が少さい値で新しい計ａ１値
に重みづけされることになる。

このため、実際の空気量変化に応答よく対応してその計
測値が出力し、かつ適正に燃料噴射制御が行われること
になる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、シングルポイント式エンジンの燃料輸
送モデルの概略について述べる。符号ｌはエンジン本体
であり、吸気系にスロットル弁２を有するスロットルボ
デー３が設けられ、このスロットルボデー３が吸気管４
を介してエンジン本体ｌに連通し、スロットル弁２の上
流にインジェクタ５がシングルポイント式に設置され、
エンジン本体ｌには更に排気管６が連設しである。また
、吸気系にはエアフローメータ７が、スロットル弁２に
はスロットル開度センサ８が、エンジン本体ｌの図示し
ないウォータジャケットには水温センサ９が、エンジン
本体ｌにはクランク角センサ１０゜カム角センサ１１が
、排気管６にはｏ２センサ１２が取付けられる。そして
これらのセンサ信号は制御ユニット２０に入力して処理
され、制御ユニット２゜からの噴射信号がインジェクタ
５に人力して燃料噴射するようになっている。

そこで、かかる吸気系の燃料輸送について述べると、イ
ンジェクタ５から噴射する燃料ａが、空気流量すと混合
して吸気管４により案内されながう燃焼室側に供給され
るのであるが、この吸気管４を流れる際に燃料ａの一部
がその壁面に付着して屈曲部等に液膜Ｃを生じる。また
液膜Ｃがらの燃料は適宜蒸発し、この蒸発燃料ｄが再び
吸入されるのである。

このため、燃料噴射ｊｉＧｆと燃焼室側に入る実際の燃
料供給量Ｇｅ、液膜変化ｄＭｆ／ｄｔを、液膜量Ｍｆ、
吸入空気量Ｑ、目標空燃比Ａ／Ｆ。

燃料付着率Ｘ、蒸発時定数τを用いて表わすと、以下の
ようになる。即ち、燃料付着量がＸ−ａｔであり、蒸発
量がＭｆ／τであるから、液膜変化ｄＭｆ／ｄｔは両者
の差により ｄＭｆ／ｄｔ−ｘ・Ｇｆ−Ｍｆ／ｒ　　−・・　（１）
で表わせる。また付着しない浮遊量（１−ｘ）Ｇｆと蒸
発量Ｍｆ／τとがエンジンに吸入されるので、燃料供給
量Ｇｅは両者の和により、 Ｇｅ−（１−ｘ）Ｇｆ＋Ｍｆ／ｒ　　　　−（２）とな
る。（２）式から燃料噴射量Ｇｆを求めると、以下のよ
うになる。

Ｇ　ｆ　−（Ｇｅ−Ｍｆ／ｒ）／（１−ｘ）ここで実際
の燃料供給量Ｇｅは、目標空燃比Ａ／Ｆと空気量Ｑとに
よる燃料供給の目標値であるから、 ０ｅ−Ｑ／　　（Ａ／Ｆ） となり、上式は以下のようになる。

Ｇ　ｆ　−（Ｑ／　（Ａ／Ｆ）　−Ｍ　ｆ　／　ｒｌ／
（１−ｘ）・・・　（３） こうして燃料噴射量Ｇｆは、目標燃料供給量Ｑ／　（Ａ
／Ｆ）に対し、液膜量のうちの蒸発量Ｍｆ／τと燃料の
付着しない割合（１−ｘ）とを推定することで、算出さ
れることがわかる。

次いで、第２図において上記原理に基づく制御ユニット
２０の制御系について述べる。

先ず、目標空燃比算出に関して、水温センサ９の水温Ｔ
ｗが人力する走行空燃比設定部２１．始動空燃比増量設
定部２２および減少割合設定部２３を有する。そして水
温Ｔｗに対し、走行時の目標空燃比Ａ　／　Ｆ　ｓ　、
始動時の増量空燃比Ａ／Ｆｋ、減少分Δαをそれぞれ定
めるのであり、これらが目標空燃比算出部２４に人力し
、目標空燃比Ａ／Ｆを以下により算出する。

Ａ　／　Ｆ　−Ａ　／　Ｆ　ｓ　−Ａ　／　Ｆ　ｋ＋Δ
αまた、吸入空気量算出に関しては、エアフローメータ
７の吸入空気１ｋＱｎが空気量平均化処理部２５に入力
する。一方、クランク角センサ１０の信号が入力して検
出されるエンジン回転数検出部２Ｂのエンジン回転数Ｎ
ｅおよびスロットル開度センサ８のスロットル開度θが
人力する重み係数設定部２７を有し、エンジン回転数Ｎ
ｅまたはスロットル開度θの関係で特に定常と過渡との
間に重み係数αを変化させる。この重み係数αは空気ｆ
ｆｉ平均化処理部２５に人力し、吸入空気！Ｑを、前回
の吸入空気量Ｑｏ、今回の吸入空気量Ｑｎ、および重み
係数αを用いて以下のように加重平均化して算出する。

Ｑ＝　（１／ａ）　Ｑｎ＋　Ｉ（ａ−１）／ａｌ　　Ｑ
。

ここで重み係数設定部２７は、例えばスロットル開度θ
の変化Δθを算出し、設定値Δθ０　（例えば１５’）
と比較して、１Δθ１≧Δθｏ１又は、エンジン回転数
Ｎｅの変化ΔＮｏを算出し、設定値ΔＮｏ　　（例えば
Ｉ　Ｑ　Ｏｒｐｍ）と比較して、ΔＮｅ　ｌ≧ΔＮｏの
、いずれかの場合に加減速の過渡を判断し、重み係数α
を小さい値α１　（例えば２）に定める。また、ＩΔθ
１くΔθ０又はΔＮｅｌ＜ΔＮ、の定常時には重み係数
αを第３図のマツプにより設定するのであり、この場合
に低負荷では重み係数αの値が小さくて応答性重視であ
り、高負荷では重み係数αの値が大きくて平均化重視に
なっている。

次いで、燃料輸送の推定に関しては、燃料付着推定部２
８．蒸発推定部２９を有する。ここで燃料の付着率Ｘは
、スロットル開度θに伴う燃料の量のみならず水ｍ　Ｔ
　ｗの影響も受けるため、燃料付着推定部２８にはスロ
ットル開度θ１水温Ｔｗが人力して、付着率Ｘがスロッ
トル開度θと水温Ｔｗの２次元マツプで設定される。ま
た、燃料液膜のうちの蒸発は、水温Ｔｗだけでなく吸入
空気量Ｑ。

エンジン回転数Ｎｅ、負圧等の影響も受けるため、蒸発
推定部２９には水ｌ　Ｔ　ｗ　、吸入空気量Ｑ、エンジ
ン回転数Ｎｅが人力してこれらの３次元マツプにより蒸
発時定数τが設定される。これらの付着率Ｘ、蒸発時定
数τと燃料噴射量Ｇｆとは壁面付着量算出部３０に人力
し、燃料付着ｆｆ１ｘ　Ｇ　ｆと蒸発量Ｍｆ／τとによ
り壁面に付着する液膜変化ｄ　Ｍｆ／ｄｔは、（１）式
を書きかえると以下のようになる。

（Ｍ　ｆ　ｎ−Ｍ　ｆ　ｏ　）／Δｔ　−ｘ　Ｇ　ｆ　
□　−Ｍ　ｆ　□　／　ｒ、°、Ｍｆｎ−（１−Δｔ　
／　ｒ　）　Ｍ　ｆ　。

＋Ｘ・Δｔ−Ｇｆ。

ここで、Δｔ・・・演算周期時間、Ｍｆｎ・・・今回の
液膜量、ＭｆＱ・・・前回の液膜量 そして目標空燃比算出部２４の目標空燃比Ａ／Ｆ。

空気量平均化処理部２５の吸入空気量Ｑ、燃料付着推定
部ｚ８の付着率Ｘ、蒸発推定部２９の蒸発時定数τ、お
よび壁面付着量算出部３０の液膜量Ｍｆは、燃料噴射量
算出部３１に入力し、今回の燃料噴射量Ｇ、　ｆ　ｎを
以下のように算出する。

Ｇｆｎ　−（Ｑ／（Ａ／Ｆ）−Ｍｆ□／ｒ）／（１−ｘ
）一方、燃料噴射量Ｇｆの加重平均化処理について述べ
る。

この場合は前回に算出された燃料噴射量Ｇｆ。

と、今回に算出された燃料噴射量Ｇｆｎ、更に過渡時の
変動防止対策として、例えば可変ローパスフィルタによ
り重み係数βを用いて、加重平均化処理され、次式で算
出される。

Ｇｆ−（１／β）ｃｆｎ＋（（β−１）／βｌＧｆ。

従って、定常時には重み係数βの値を大きくすると、前
回の１（β−１）／β）Ｇｆ、の項に重みづけされ、今
回の（１／β）Ｇｆｎの項による変動が抑えられ、過渡
時には重み係数βの値を小さくすると、逆に今回の（１
／β）Ｇｆｎの項に重みづけされて応答性が良いことが
わかる。このため重み係数設定部３２の重み係数βが定
常と過渡とで変化され、この重み係数βと、今回の燃料
噴射量Ｇｆｎとが噴射量平均化処理部３３に入力する。

そして今回の燃料噴射量Ｇｆｎ、前回の燃料噴射量Ｇｆ
ｏ、重み係数βにより平均化された燃料噴射量Ｇｆを算
出するのである。

更に、０２センサ１２の信号によりフィードバック係数
算出部３４で設定されるフィードバック係数γ、燃料噴
射量Ｇｆ、エンジン回転数Ｎｅ、およびカム角センサ１
１の信号は噴射パルス幅設定部３５に入力し、噴射パル
ス幅Ｔｉを以下のように定める。

Ｔ　ｉ　＝　Ｋ　・７　・Ｇ　ｆ　／　Ｎ　ｅ　＋　Ｔ
　ｓただし、Ｋは定数、Ｔｓは無効噴射時間である。

そしてこの噴射パルス幅Ｔｉに応じてインジェクタ５を
駆動するようになっている。

次いで、かかる構成の燃料噴射制御装置の作用について
べる。

先ず、エンジン運転時に制御ユニット２０に種々のセン
サ信号が人力し、目標空燃比算出部２４ては水温Ｔｗに
より補正されて目標空燃比Ａ／Ｆが算出され、空気量平
均化処理部２５では吸入空気量Ｑが運転状態に応じて変
化した重み係数で加重平均化処理して算出される。また
、燃料付着量推定部２８、蒸発推定部２９では、水ｍ　
Ｔ　ｗ　、エンジン回転数Ｎｅ、スロットル開度θ、吸
入空気ＩＱの各要素で燃料の付着率Ｘ、蒸発時定数τが
推定され、壁面付着量算出部３０では液膜ｆｉＭｆが推
定されるのであり、これらが燃料噴射量算出部３１に入
力する。そして運転条件と燃料輸送モデルでの燃料の付
着、蒸発に応じて燃料噴射量Ｇｆｎが、実際のエンジン
本体側の目標燃料供給量と合致するように算出される。

一方、燃料噴射ＪＩＧｆｎは、噴射量平均化処理部３３
で重み係数設定部３２０重み係数βを用いて更に加重平
均化処理され、この平均化された燃料噴射量Ｇｆ、エン
ジン回転数Ｎｅ、フィードバック係数γが噴射パルス幅
設定部３５に入力して噴射パルス幅Ｔｉに変換される。

そして噴射パルス幅Ｔｌによりカム角タイミングでイン
ジェクタ５を駆動することで燃料噴射され、この燃料が
吸入空気と共に吸気管４によりエンジン本体ｌの各気筒
に供給される。この場合に、吸気管４での燃料の付着、
蒸発が予め見込んであるため、エンジン本体ｌへは常に
目標燃料供給量Ｑ／　（Ａ／Ｆ）と−致して燃料供給さ
れることになる。

次いで、上述のエアフローメータ７による吸入空気量Ｑ
の加重平均化処理の作用を第４図のフローチャートと、
第５図（ａ）　、　（ｂ）のタイムチャートとを用いて
述べる。

先ず、スロットル開度θが重み係数設定部２７に入力し
てその変化Δθ又は、エンジン回転数Ｎ。

が入力してその変化ΔＮｏにより走行状態が判断されて
おり、１Δθ１くΔθ０又は１ΔＮｅｌ＜ΔＮ、の定常
状態では、重み係数βがマツプにより検索されて空気量
平均化処理部２５に入力する。

また、エアフローメータ７で計Ａｌされた吸入空気量の
値は空気量平均化処理部２５に順次入力しており、上記
重み係数βと前回の吸入′空°気ｉｔ　Ｑ　ｏおよび今
回の吸入空気量Ｑｎとを用いて加重平均化される。そこ
で上記定常状態の特に高負荷側では、重み係数βの値が
大きいため古い計測値（（β−１）／βｌ　Ｑｏに重み
づけされることになり、これにより第５図（ａ）の実線
のエアフローメータ実測空気量変化に対し、吸入空気量
Ｑの値は破線のように平均化されて徐々に変化し、変動
が抑制される。

一方、ｌΔθ１≧Δθ０又は１ΔＮｅ　ｌ≧ΔＮｏの過
渡時には、重み係数βの値が小さいβ１に設定されて空
気量平均化処理部２５に人力する。

そこで、吸入空気量Ｑの算出において新しい計測Ｍ（１
／β）Ｑｎに重みづけされ、このため第５図（ｂ）の破
線のようにエアフローメータ実１１１１空気量変化に対
し、吸入空気量Ｑの値も迅速に追従変化する。こうして
実際の空気量変化に対し、応答よく対応した吸入空気量
Ｑの値が空気量平均化処理部２５から出力され、これに
基づき燃料噴射量Ｇｆが算出されるようになり、これに
より加減速直後の混合気空燃比が適正に制御されるので
ある。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、燃料輸送モデ
ルを用いた燃料噴射システムにおいて、エアフローメー
タで計１１−１された吸入空気量の値を加重平均化する
場合に、過渡状態では重み係数を各別に小さく定めるの
で、応答性が向上して加減速直後のリーンまたはリッチ
スパイクを防止し、混合気空燃比を最適制御し得る。

さらに、定常状態では過渡時と分けて重み係数が設定さ
れるので、各走行状態に応じて変動を防止し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料噴射制御装置の実施例の概略を示
す構成図、 第２図は制御系のブロック図、 第３図は定常状態の重み係数のマツプを示す図、第４図
は作用を示すフローチャート図、第５図はスロットル弁
の開度によるエンジン回転数、吸入空気量のタイムチャ
ート図である。 ５・・・インジェクタ、２０・・・制御ユニット、２４
・・・目標空燃比算出部、２５・・・空気量平均化処理
部、２７・・・重み係数設定部、２８・・・燃料付着推
定部、２９・・・蒸発推定部、３０・・・壁面付着量算
出部、３１・・・燃料噴射量算出部 同

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シングルポイント式燃料噴射系の燃料噴射量を、空気量
   と目標空燃比とにより目標燃料供給量に対し、吸気管中
   の液膜量による蒸発量、燃料の付着しない割合を見込ん
   で算出し、吸入空気量の計測値は重み係数で加重平均化
   処理する制御系において、 上記吸入空気量の加重平均化に用いる重み係数を、少な
   くとも過渡時には小さい値に設定することを特徴とする
   燃料噴射制御装置。