JPH03260347A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - 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、車両等に適用される内燃機関の燃料噴射制御
装置に関し、詳しくは、スロットルバルブ開度とエンジ
ン回転数とに基づいて燃料噴射量を制御するものにおい
て、過渡時の燃料噴射量をスロットルバルブ開度の変化
速度に基づき適正に制御することのできる内燃機関の燃
料噴射制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の内燃機関の燃料噴射制御装置として、スロットル
バルブ開度αとエンジン回転数Ｎとを検出し、αとＮと
をパラメータとしてマツプ検索により吸入空気量Ｑを推
定し、これに基づいて基本燃料噴射量Ｔｐ　−ＫＸＱ／
Ｎ　（Ｋは定数）を設定する。α−Ｎ制御方式の内燃機
関の燃料噴射制御装置がある。

この種の燃料噴射制御装置では、燃料噴射量決定の時期
は、噴射対象気筒の吸入行程以前であるため、加速、減
速などのスロットルバルブの動作時、すなわち過渡時に
おいては、吸気行程前と吸気行程終了時とではスロット
ルバルブの開度およびエンジン回転数が相違している。

従って、過渡時においては、第７図に示すように、燃料
噴射量の決定時点Ａは最初の噴射対象気筒（例えば第７
図の＃］気筒）の吸気行程前であって、このＡ点におけ
るスロットル開度、エンジン回転数から吸入空気量Ｑ。

を推定算出し、算出された吸入空気量Ｑ。に幻して燃料
噴射量が決定される。しかし、エンジンの要求空気量、
すなわちＢ点（吸気行程終了時）における＃１気筒の実
際の吸入空気量Ｑ、は、例えば加速時におけるＢ点のス
ロットル開度、エンジン回転数がＡ点より大きいため、
推定算出された＃１気筒の吸入空気ＪＩＱ、と実際の吸
入空気量Ｑ、との間には、Ｑ。

−Ｑ。−ΔＱの吸入空気量の差が生じる。従って、推定
算出された吸入空気量に対し燃料噴射量を決定しても、
過渡時には空燃比が変動する。

すなわち、スロットルバルブが所定の開状態からさらに
開度を大きくする加速時には、第３図（Ｃ）の実線で示
すよ・）に、空燃比はリーン傾向となり、スロットルバ
ルブが開状態から閉状態へと変化する減速時には空燃比
はリッチ傾向になる。

そこで、過渡時の空燃比を任意に設定せんとして、アク
セル踏込み量と機関回転数とを検出して、これらの値か
ら必要空気量を予測し、この必要空気量に対応する値ま
で燃料供給量を変化させる先行技術が特開昭６Ｃ）−４
３１，３５号公報に記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで上述の先行技術では、アクセルペダルの踏込み
量と機関回転数から必要空気量を予測し、アクセルペダ
ルの踏込みに対して適当な一時遅れを持たせながら必要
空気流量に対応する値まで燃料供給量を変化させるよう
にしているため、空気流量の推定精度が悪く、空燃比の
変動が生じるという問題がある。

さらに、過渡時におけるスロットルバルブ開度が第３図
（ａ）の実線で示す開度変化をし５た際に、吸入空気量
は第３図（ｂ）の点線で示す吸入空気量となる。この未
補正筒内吸入空気量は実線で示す目標筒内吸入空気量よ
り少なく、この差は第３図（ａ）の実線で示す実際のス
ロットルバルブ開度と、点線で示す補正スロットルバル
ブ開度との位相差によるものである。

本発明は、上記問題点を課題としてなされたものであり
、その目的とするところは、過渡時におけるスロットル
開度の位相差による吸入空気量の吸気遅れを補償するた
めに、吸入空気Ｉｔ算出のパラメータであるスロットル
開度を補正することにより、空燃比の安定を図り得る内
燃機関の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、本発明による内燃機関の燃料
噴射制御装置は、第１図に示すように、スロットルバル
ブの開度を検出する開度検出手段と、エンジン回転数を
検出するエンジン回転数検出手段とを有し、スロットル
バルブ開度とエンジン回転数とから吸入空気量を推定し
、吸入空気量とエンジン回転数とに基づいて燃料噴射量
を設定する内燃機関の燃料噴射制御装置において、スロ
ワ］・ルバルブ開度変化からスロットルバルブ開度変化
速度を算出するスロットルバルブ開度変化速度算出手段
Ｍ１と、上記スロットルバルブ開度変化速度とエンジン
回転数とに基づきスロットルバルブ開度補正量を設定す
るスロットルバルブ開度補正量設定手段Ｍ２と、スロッ
トルバルブ開度を上記スロットルバルブ開度補正量によ
り補正して補正スロットルバルブ開度を算出する補正ス
ロットルバルブ開度算出手段Ｍ８と、上記補正スロット
ルバルブ開度とエンジン回転数とに基づき吸入空気量を
推定する吸入空気量推定手段Ｍ４と、推定された吸入空
気量とエンジン回転数とに基づき燃料噴射量を演算する
燃料噴射量演算手段Ｍ５と、演算された燃料噴射量に相
応する駆動パルス信号をエンジン回転に同期した所定の
タイミングでインジェクタに出力する駆動パルス信号出
力手段Ｍ６とを備えている。

〔作　　　用〕

上記構成により、スロットルバルブ開度変化からスロッ
トルバルブ開度変化速度を算出し、スロットルバルブ開
度変化速度とエンジン回転数とに基づきスロットルバル
ブ開度補正量を設定し、このスロットルバルブ開度補正
量によりスロットルバルブ開度を補正して求めた補正ス
ロットルバルブ開度とエンジン回転数とに基づき吸入空
気量を推定し、この推定された吸入空気量とエンジン回
転数とに基づいて燃料噴射量を演算し、この燃料噴射量
に相応する駆動パルス信号をエンジン回転に同期した所
定のタイミングでインジェクタへ出力する。

従って、過渡時にその過渡状態に応じた燃料噴射量が設
定され、その結果、過渡時の空燃比が適正化される。

〔実　施　例〕

以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第２図において、符号ｌはエンジン本体で、このエンジ
ン本体ｌのシリンダヘッド２に形成した各吸気ボート２
ａにインテークマニホールド３が連通され、このインテ
ークマニホールド８にコレクタチャンバ４を介してスロ
ットルチャンバ５が連通され、このスロットルチャンバ
５上流側に吸気管６を介してエアクリーナ７が取付けら
れている。

また、上記スロットルチャンバ５に設けられたスロット
ルバルブ５ａに、スロットルバルブ開度検出手段の一例
であるスロットル開度センサ９ａとスロットルバルブ全
閉を検出するアイドルスイッチ９ｂとが連設されている
。

また、インテークマニホールド３における各吸気ボー）
２ａの直上流にインジェクタｌＯが配設され、さらに、
エンジン本体１のウォータジャケットＩａに冷却水温セ
ンサ１１が臨まされている。

また、エンジン本体ｌのクランクシャフト１３にクラン
クロータ１４が連設され、このクランクロータ１４の周
端側にエンジン回転数検出手段の一例であるクランク角
センサ１５が対設されている。

さらに、上記シリンダヘッド２の排気ポート２ｂに連通
する排気管Ｉ６には、０２センサ１７が臨まされている
。なお、符号１８は触媒コンバータである。

一方、符号２０はマイクロコンピュータなどからなる制
御装置であり、ＣＰＵ２１．ＲＯＭ２２．ＲＡＭ２３．
およびＩ１０インターフェイス２４がパスライン２５を
介して互いに接続されている。上記Ｉ１０インターフェ
イス２４の入力ポートに、上記各センサ９ａ、　　１１
．１５．１７．　アイドルスイッチ９ｂ、　およびバッ
テリ電源電圧端子ＶＢが接続され、出力ボートに、駆動
回路２６を介してインジェクタＩＯが接続されている。

上記ＲＯＭ２２には、制御プログラム、および吸入空気
量マツプＭＰ０．スロットル開度補正量マツプＭ　Ｐ　
ＫＴＨなどの固定データが記憶されており、また、上記
ＲＡＭ２３には、上記各センサ、スイッチ等の出力信号
を処理した後のデータ、および上記ＣＰＵ２１で演算処
理したデータが格納されている。

上記ＣＰＵ２１では、ＲＯＭ２２に記憶されている制御
プログラムに従い、ＲＡＭ２３に格納されているデータ
に基づき燃料噴射量を演算し、燃料噴射量に相応する駆
動パルス信号を、エンジン回転に同期した所定のタイミ
ングで駆動回路２Ｂを介してインジェクタ１０に出力す
る。

上記制御装置２０により燃料噴射制御機能として、スロ
ットルバルブ開度変化速度算出手段Ｍｌ、スロットルバ
ルブ開度補正量設定手段Ｍ２．補正スロットルバルブ開
度算出手段Ｍ３．吸入空気量推定手段Ｍ４．燃料噴射量
演算手段Ｍ５．駆動パルス信号出力手段Ｍ６の各機能が
実現される。

スロットルバルブ開度変化速度算出手段Ｍｌは、スロッ
トル開度センサ９ａによって検出されるスロットルバル
ブ開度θを所定時間を毎に読込み、スロットルバルブ５
ａの開度変化速度ＴＨｖをＴＨｖ−ｄ（θＮＥＷ−θｏ
ｔｏ　）／ｄｔにより算出する。

ここで、θＮ！！Ｗは今回読込んだスロットルバルブ開
度であり、θＯＬＤは前回読込んだスロットルバルブ開
度である。

スロットルバルブ開度補正量設定手段Ｍ２は、クランク
角センサ１５の出力信号に基づき算出されたたエンジン
回転数Ｎと、スロットルバルブ開度変化速度ＴＨｖとを
パラメータとして、スロットルバルブ開度補正量マツプ
ＭＰ、丁Ｈからスロットルバルブ開度補正量ＫＴＨを設
定する。

上記スロットルバルブ開度補正量マツプＭ　Ｐ　ＫＴ□
には、第４図に示すように、スロットルバルブ変化速度
ＴＨｖとエンジン回転数Ｎとをパラメータとして、スロ
ットルバルブ開度補正量ＫＴＩ＋が記憶されており、Ｒ
ＯＭ２２の一連の所定アドレスにマツプとして格納して
おくものである。

スロットル開度補正量マツプＭＰＫＴＨで予め記憶され
ているスロットル開度補正量ＫＴ□は、過渡時における
スロットルバルブ５ａの開度変化速度ＴＨｖの吸気行程
時に実筒内吸入空気量が得られるスロットルバルブ５ａ
の開度に補正されたスロットルバルブ５ａの開度となる
ように、予め実験などにより決定した値を用いる。

すなわち、第３図（ａ）に示すように、スロットルバル
ブ５ａの開度θ。の状態からスロットルバルブ５ａが開
度θ７まて開かれる過渡状態にて、スロットルバルブ５
ａの開度変化開始時点時間ｔ０での、目標筒内吸入空気
量が得られるスロットルバルブ開度はＴＨｏである。こ
のスロットルバルブ開度ＴＨ，は、スロットルバルブ５
ａの開度変化開始時点ｔ。より早いｔ。−３の時点から
のものであり、ここに位相差γ（−１゜−ｔｏ−＋）が
生じ、過渡運転時における位を０差γによる吸入空気量
遅れを、スロットルバルブ開度補正量に、Ｈによって補
償する。

補正スロットルバルブ開度算出手段Ｍ３は、現在のスロ
ットル開度θＮＥＷとスロットル開度補正量ＫＴ、、と
により、補正スロットルバルブ開度ＴＨを、 ＴＨ−θＮＥＷ＋ＫＴＨ なる演算により求める。従って、時刻ｔ。では補正スロ
ットルバルブ開度真白手段Ｍ３は、ＴＨＯ−θ。＋に、
、。

により、時刻ｔ。での補正されたスロットルバルブ開度
ＴＨｏを算出する。

吸入空気量推定手段Ｍ４は、補正スロットルバルブ開度
ＴＨとエンジン回転数Ｎとをパラメータとして、吸入空
気量マツプＭＰＱから吸入空気量Ｑを推定する。

吸入空気量マツプＭＰ０は、スロットルバルブ開度θ（
補正スロットルバルブ開度ＴＨ）とエンジン回転数Ｎと
をパラメータとして、予めこれらの値と吸入空気量Ｑと
の関係を理論的または実験的に求めて、これを吸入空気
量Ｑとして記憶しておくものであり、ＲＯＭ２２の一連
の所定アドレスマツプとして格納しておくものである。

燃料噴射量演算手段Ｍ５は、エンジン回転数Ｎと推定さ
れた吸入空気量Ｑとから基本燃料噴射ζＴｐを、 Ｔ　ｐ−Ｋ　Ｘ　Ｑ／Ｎ　　　（Ｋ　；定数）により求
め、基本燃料量Ｔｐに基づき燃料噴射量ＴＩを、 Ｔｉ　６−ＴｐＸＣＯＥＦｘα＋Ｔｓ により演算する。

なお、Ｃ０ＥＦは冷却水温補正、アイドル後増量補正、
全開増量補正などに係る各種増量分補正係数であり、α
は０２センサ１７の出力に基づく空燃比フィードバック
補正係数、Ｔｓはバッテリ端子電圧に基づきインジェク
タＩＯの無効噴射時間を補間する電圧補正係数である。

駆動パルス信号出力手段Ｍ６は、演算された燃料噴射量
Ｔｉに相応する駆動パルス信号を、エンジン回転数Ｎに
同期した所定のタイミングで該当気筒のインジェクタ１
０へ出力する。

このように制御装置２０は、スロットルバルブ５ａの開
度変化速度ＴＨｖを求め、この求められたスロットルバ
ルブ開度変化速度ＴＨｖとエンジン回転数Ｎとから、位
相差γによる吸入空気量の遅れを補償するスロットルバ
ルブ５ａの補正スロットルバルブ開度ＴＨを算出し、補
正スロットルバルブ開度ＴＨに基づいて燃料噴射量Ｔｉ
を設定する。

次に、上記構成による実施例の動作について説明する。

第５図はスロットルバルブ開度変化速度算出手順を示す
フローチャートであり、所定時間毎に割込み実行される
プログラムである。

まず、ステップ５ＩＯＩで、スロットル開度センサ９ａ
の出力信号に基づく現在のスロットルバルブ開度θＮＥ
Ｗを読込み、ステップ５１０２で、前回のルーチンにお
いて設定されたスロットルバルブ開度データθ。ＬＤを
ＲＡＭ２３の所定アドレスから読出す。

次いで、ステップ５１０３て、現在のスロットルバルブ
開度θＮＥＩＩ’と前回のスロットルバルブ開度θＯＬ
Ｄとに基づきスロットルバルブ開度変化速度ＴＨｖを算
出する（ＴＨｖ−ｄ（θＮ−−〇〇ＬＤ）／ｄｉ）　　
。

そしてステップＳｌ　０４で、ＲＡＭ２ｇの所定アドレ
スに格納されている前回のスロットルバルブ開度θ。１
Ｄを、上記ステップ５１０１にて読込んだ現在のスロッ
トルバルブ開度θＮ、：ｗにより更新して、ルーチンを
抜ける。

一方、第６図は燃料噴射制御手順を示すフローチャート
であり、上記スロットルバルブ開度変化速度算出手順と
は時分割にて制御される。

まず、ステップＳ２旧で、クランク角センサＩ５の出力
信号に基づきエンジン回転数Ｎを算出し、また、スロッ
トルバルブ開度変化速度ＴＨｖを読出す。

次いで、ステップ５２０２で、エンジン回転数Ｎとスロ
ットルバルブ開度変化速度ＴＨｖとに基づきスロットル
バルブ開度補正量マツプＭＰに□□からスロットルバル
ブ開度補正量ＫＴｏを設定し、ステップ５２０３で、ス
ロットル開度センサ９ａの出力信号に基づく現在のスロ
ットルバルブ開度θＮｕｌｌを読込み、スロットルバル
ブ開度補正量ＫＴＦＩと現在のスロットルバルブ開度θ
ＮＥＷとから補正スロットルバルブ開度ＴＨを算出する
（ＴＨ−θＮＥＷ　＋Ｋｔ＋＋）。

次いで、ステップ５２０４て、補正スロットルバルブ開
度ＴＨとエンジン回転数Ｎとに基づき吸入空気量マツプ
を検索して吸入空気量Ｑを推定し、ステップ５２０５で
、エンジン回転数Ｎと推定した吸入空気量Ｑとから基本
燃料噴射量Ｔｐを算出する（　Ｔ　ｐ　−Ｋ　Ｘ　Ｑ　
／　Ｎ　）。

次いで、ステップ８２０６で、冷却水温補正、アイドル
後増量補正、全開増量補正などに係る各種増量分補正係
数Ｃ０ＥＦ、０２センサ１７の出力に基づく空燃比フィ
ードバック補正係数α、バッテリバッテリ端子電圧に基
づきインジェクタ１０の無効噴射時間を補間する電圧補
正係数Ｔｓをそれぞれ設定し、基本燃料噴射量Ｔｐを補
正して燃料噴射量Ｔｉを算出する（Ｔ　１−ＴｐＸＣＯ
ＥＦ　×ａ＋Ｔｓ）。

そしてステップ５２０７で、燃料噴射量Ｔｉに相応する
駆動パルス信号が所定のタイミングで該当気筒のインジ
ェクタＩＯへ出力され、燃料噴射が実行される。

以上の動作が繰返されて、スロットルバルブ５ａの開度
θが補正されたスロットルバルブＭ度ＴＨに基づいて推
定した吸入空気量Ｑを用いて燃料噴射量Ｔｉが設定され
て、これに基づいてインジェクタｌＯから燃料が噴射さ
れる。

従って、第３図（ｂ）の−点鎖線に示すように筒内吸入
空気量が補正されて求められ、実線で示す目標筒内吸入
空気量に略々近似し、第３図（Ｃ）の−点鎖線で示すよ
うに過渡時における空燃比の変化が小さく、安定した空
燃比が得られる。

前記実施例では、スロットルバルブ５ａのスロットルバ
ルブ開度変化速度ＴＨｖを求めてこれからスロットルバ
ルブ開度補正量ＫＴＩ＋を決定し、更にスロットルバル
ブ開度補正量ＫＴＨから補正スロットルバルブ開度ＴＨ
を算出して吸入空気量Ｑを推定するようにしているが、
本発明はこれに限定されず、例えば予めスロットルバル
ブ開度変化速度子Ｈｖ、エンジン回転数Ｎ、スロットル
バルブ開度θと吸入空気量Ｑとの関係を求めてこれをマ
ツプとしてＲＯＭ２２に予め記憶しておき、所定時間毎
に求めたスロットルバルブ開度変化速度ＴＨｖとエンジ
ン回転数Ｎとスロットルバルブ開度θとから、直接にＲ
ＯＭのマツプから吸入空気量Ｑを読出すようにしてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、スロットルバルブ開度検
出手段から得られる過渡時におけるスロットルバルブの
開度からスロットルバルブの開度変化速度を求め、この
求められたスロットルバルブの開度変化速度に基づいて
スロットルバルブの開度を補正し、補正スロットルバル
ブ開度とエンジン回転数とにより燃料噴射量を決定する
ため、過渡時におけるスロットルバルブの位相差による
吸入空気量の遅れを補償することができる。

さらに、過渡時における適正な空燃比が得られ、運転性
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示すブロック図（クレーム
対応図）、第２図ないし第６図は本発明の一実施例を示
し、第２図はエンジン制御系の概略図、第３図は過渡時
におけるスロットルバルブ開度、吸入空気量、および空
燃比状態を示す特性図、第４図はスロットル開度補正量
マツプの説明図、第５図はスロットル開度変化速度算出
手順を示すフローチャート、第６図は燃料噴射制御手順
を示すフローチャート、第７図は過渡時における吸入空
気変化の説明図である。 Ｍｌ・・・スロットルバルブ開度変化速度算出手段Ｍ２
・・・スロットルバルブ開度補正量設定手段Ｍ３・・・
補正スロットルバルブ開度算出手段Ｍ４・・・吸入空気
量推定手段 Ｍ５・・・燃料噴射量演算手段 Ｍ６・・・駆動パルス信号出力手段 ９ａ・・・スロットル開度センサ（スロットルバルブ開
度検出手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　スロットルバルブの開度を検出する開度検出手段と、
   エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段とを
   有し、スロットルバルブ開度とエンジン回転数とから吸
   入空気量を推定し、吸入空気量とエンジン回転数とに基
   づいて燃料噴射量を設定する内燃機関の燃料噴射制御装
   置において、スロットルバルブ開度変化からスロットル
   バルブ開度変化速度を算出するスロットルバルブ開度変
   化速度算出手段と、上記スロットルバルブ開度変化速度
   とエンジン回転数とに基づきスロットルバルブ開度補正
   量を設定するスロットルバルブ開度補正量設定手段と、
   スロットルバルブ開度を上記スロットルバルブ開度補正
   量により補正して補正スロットルバルブ開度を算出する
   補正スロットルバルブ開度算出手段と、上記補正スロッ
   トルバルブ開度とエンジン回転数とに基づき吸入空気量
   を推定する吸入空気量推定手段と、推定された吸入空気
   量とエンジン回転数とに基づき燃料噴射量を演算する燃
   料噴射量演算手段と、演算された燃料噴射量に相応する
   駆動パルス信号をエンジン回転に同期した所定のタイミ
   ングでインジェクタに出力する駆動パルス信号出力手段
   とを備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装
   置。