JPH0612082B2 - 内燃機関の電子制御燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃機関の電子制御燃料噴射装置に関し、特
に機関過渡運転状態における燃料供給量の補正制御の改
善に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関の電子制御燃料噴射装置としては、従来、以下
のようなものがある（特開昭５９−２０３８２８号公報
等参照）。

即ち、エアフローメータにより検出される吸入空気流量
Ｑと、クランク角センサ等によって検出される機関回転
速度Ｎとから基本燃料噴射量Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑ／Ｎ；Ｋは
定数）を演算し、更に、機席温度を主とする機関運転状
態に応じた各種補正係数ＣＯＥＦと、実際の空燃比を目
標空燃比に近づけるための空燃比フィードバック補正係
数ＬＡＭＢＤＡと、バッテリ電圧に応じた補正分Ｔｓと
を演算し、これらにより前記基本燃料噴射量Ｔｐを補正
演算することにより最終的な燃料噴射量Ｔｉ（＝Ｔｐ×
ＣＯＥＦ×ＬＡＭＢＤＡ＋Ｔｓ）を設定する。

そして、設定された燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス巾
の噴射パルス信号を電磁式燃料噴射弁に出力することに
より、機関に所定量の燃料を噴射供給するようにしてい
た。

ところで、機関の過渡運転状態においては、燃料噴射制
御の応答遅れや吸入空気流量Ｑの検出応答遅れ、更に、
吸気通路の壁面に沿って流れる液状燃料（以下、壁流と
いう）の供給遅れ等を原因として空燃比を所望値に制御
できず、加速時には空燃比がオーバーリーン化し、減速
時には空燃比がオーバーリッチ化するという問題があ
り、このため、過渡運転時には通常の燃料噴射量を増減
補正したり、特に加速時には通常の噴射パルス信号の間
に燃料増量のための噴射パルス信号を出力させるなどし
て空燃比を所望値に制御するようにしていた。

ここで、過渡運転時における機関要求の燃料増減量は、
過渡運転前の定常運転状態における機関負荷状態、スロ
ットル弁開度変化率，機関温度，機関回転速度等に応じ
て変化するので、これらのパラメータに応じて予め設定
される補正量（補正係数）をそれぞれの検出値に応じて
設定し、過渡運転時の燃料の増減補正に用いるようにし
ていた（特願昭６１−１８２０１１号，特願昭６１−２
５８４８６号等参照）。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ここで、前記機関負荷に基づく燃料噴射量の補正量設定
は、過渡運転時における機関負荷変化に対応すべく設定
されるものであって、過渡運転前の定常運転状態におけ
る機関負荷に基づいて設定することが望ましく、本願出
願人が先に出願した特願昭６２−１４８０３６号のよう
に予め機関負荷を代表する基本燃料噴射量Ｔｐの増大に
応じて減少設定される補正係数（補正量）を過渡運転が
検出される直前の基本燃料噴射量Ｔｐに基づいて設定
し、定常運転に対応した燃料供給量をこの補正係数（補
正量）に基づいて補正するようにしたものがある。

ところで、機関過渡運転状態の検出は、スロットル弁開
度ＴＶＯの検出値を微小時間（例えば10ms）毎にコント
ロールユニットに読み込ませ、前記微小時間におけるス
ロットル弁の開度変化率ΔＴＶＯと所定値とを比較する
ことにより行われるため、例えば第５図に示すように、
スロットル弁の開度変化率ΔＴＶＯが前記所定値よりも
小さい緩加速状態から加速検出されるスロットル弁開度
変化率ΔＴＶＯを示す加速状態に移行した場合には、本
来過渡運転前の定常運転状態における機関燃料噴射量Ｔ
ｐ_０（機関負荷）に基づいて加速増量補正量を設定した
いのに、緩加速状態における基本燃料噴射量ＴＰ_１を加
速運転前の機関負荷状態として補正量が設定されること
になってしまう。

このため、真の定常運転時における機関負荷状態よりも
大きな負荷状態を補正量の設定条件としてしまい、増量
補正量が機関要求量よりも少なくなり、加速時に空燃比
がリーン化して加速応答性や排気性状が悪化することが
あった。即ち、空燃比がリーン化すると、失火が発生し
て図示平均有効圧が落ち込み加速ショックが発生すると
共に、第６図に示すように空燃比リーン化に伴って窒素
酸化物ＮＯ_ｘ濃度が増大し、かつ、第７図に示すように
三元触媒によるＮＯ_ｘの転化率が減少して多くのＮＯ_ｘ
が排出されることになってしまう。

上記加速時と同様に、減速時に始めゆっくりスロットル
弁を閉じるようにすると、減速前の定常運転状態におけ
る機関負荷状態を特定できず、実際の定常運転時により
小さい機関負荷状態に基づいて減量補正量が設定され、
機関要求の減速減量補正量よりも補正量が少なくなって
空燃比がリッチ化してしまう。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、過渡運
転前の定常運転状態における機関負荷状態をより的確に
特定できるようにして、機関要求に見合った過渡運転時
における燃料供給量の補正が行えるようにすることを目
的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 そのため本発明では、第１図に示すように、機関の運転
状態を検出する機関運転状態検出手段と、検出された機
関運転状態を定常運転状態としたときの機関要求の燃料
供給量を設定する燃料供給量設定手段と、機関吸気通路
に介装されたスロットル弁の開度を検出するスロットル
弁開度検出手段と、このスロットル弁開度検出手段で検
出したスロットル弁開度の所定微小時間当たりの変化率
に基づいて機関の過渡運転状態を検出する機関過渡運転
状態検出手段と、機関の負荷を所定微小時間毎に検出す
る機関負荷検出手段と、この機関負荷検出手段で検出し
た機関負荷の所定複数回前の値を記憶する機関負荷記憶
手段と、前記機関過渡運転状態検出手段による機関過渡
運転状態の検出初回に前記機関負荷記憶手段で記憶され
る複数回前の機関負荷に応じて燃料供給量の補正量を設
定する燃料供給補正量設定手段と、前記燃料噴射量設定
手段で設定した燃料供給量及び前記燃料供給補正量設定
手段で設定した補正量に基づいて燃料供給手段を駆動制
御する燃料供給制御手段と、を備えるようにした。

〈作用〉 かかる構成の電子制御燃料噴射装置によると、スロット
ル弁開度検出手段で検出されるスロットル弁開度の変化
率を所定の微小時間で検出し、このスロットル弁開度変
化率に基づいて機関の過渡運転状態を検出する。そし
て、機関過渡運転状態の検出初回において、機関負荷検
出手段で検出した複数回前の機関負荷を記憶した機関負
荷記憶手段の記憶値に基づいて燃料供給量の補正量が設
定される。

即ち、機関過渡運転時における燃料供給量の補正量を過
渡運転検出の直前の機関負荷状態に基づいて設定するの
ではなく、複数回前に検出した機関負荷に基づいて設定
させることにより、スロットル弁開度変化率に基づく過
渡運転検出前に緩慢な過渡運転状態があっても、このス
ロットル弁開度変化率に基づいて検出されない過渡運転
時における機関負荷状態が過渡運転時の補正量設定の条
件に強く影響しないようにして、機関過渡運転前の定常
運転状態における機関負荷状態に略見合った補正量の設
定ができるようにしたものである。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図に本実施例のシステム概略を示す。

内燃機関１の吸気通路２に介装されたスロットル弁２の
開度ＴＶＯを検出するスロットル弁開度検出手段として
のスロットル弁開度センサ４と、機関回転速度Ｎを検出
するクランク角センサ等の回転速度センサ５と、機関１
の吸入空気流量Ｑを検出するエアフローメータ８と、機
関冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ９とを設け、こ
れらからの各検出信号をマイクロコンピュータを内蔵し
たコントロールユニット６に入力する。コントロールユ
ニツト６は、これらの検出信号に基づいて機関１の過渡
運転時には増減補正して燃料噴射量Ｔｉを設定し、この
燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス巾の噴射パルス信号を
燃料供給手段としての電磁式の燃料噴射弁７に出力す
る。

ここで、本実施例では、機関負荷を代表するものとし
て、機関回転速度Ｎと吸入空気流量Ｑとに基づいて設定
される基本燃料噴射量Ｔｐを用いるので、前記回転速度
センサ５とエアフローメータ８とが機関負荷検出手段に
相当すると共に、前記回転速度センサ５とエアフローメ
ータ８と水温センサ９とが機関運転状態検出手段に相当
する。また、本実施例において、コントロールユニット
６は、燃料供給量設定手段、機関過渡運転状態検出手
段、機関負荷記憶手段、燃料供給補正量設定手段及び燃
料供給制御手段を兼ねるものである。

次にコントロールユニット６による燃料噴射量Ｔｉの設
定制御を第３図及び第４図のフローチャートに基づいて
説明する。

第３図のフローチャートに示す燃料噴射量設定ルーチン
は、所定微小時間（例えば10ms）毎に実行されるもので
あり、ステップ（図中ではＳとしてあり、以下同様とす
る）１では、各センサによって検出されたスロットル弁
３の開度ＴＶＯ，吸入空気流量Ｑ，機関回転速度Ｎ，冷
却水温度Ｔｗを入力する。

ステップ２では、ステップ１で入力した吸入空気流量Ｑ
と機関回転速度Ｎとに基づいて基本燃料噴射量Ｔｐ（＝
Ｋ×Ｑ／Ｎ；Ｋは定数）を演算する。尚、この基本燃料
噴射量Ｔｐは前述したように機関負荷状態を表すものと
して用いる。

ステップ３では、今回ステップ１で入力したスロットル
弁開度ＴＶＯから前回の入力値を減算することにより、
本ルーチン実行周期におけるスロットル弁３の開度変化
率ΔＴＶＯを求め、この開度変化率ΔＴＶＯと所定値と
を比較し、開度変化率ΔＴＶＯが所定値以上であってス
ロットル弁３が所定以上の割合で開かれていることを示
すときには、機関が加速運転状態であると判定してステ
ップ４へ進む。一方、スロットル弁３の開度変化率ΔＴ
ＶＯが所定値よりも小さく、機関１が加速運転状態でな
いと判定されるときには、ステップ12へ進む。

ステップ３で機関１が加速運転状態であると判定されて
ステップ４へ進むと、今回の加速判定が初回であるか否
かを判定し、初回であると判定されるとステップ５へ進
む。

ステップ５では、後述するステップ17で設定記憶される
30ms（３回前）にステップ２で設定された基本燃料噴射
量30Ｔｐを今回の機関負荷依存の補正係数を設定するた
めの基本燃料噴射量ＭＴｐとして設定する。

即ち、機関加速状態においては、かかる加速運転前の定
常運転状態における機関負荷状態に応じて増量補正量を
設定したいが、ステップ３において行われるスロットル
弁開度変化率ΔＴＶＯに基づく加速検出では、定常運転
を加速運転と誤検出しないようにスロットル弁３が徐々
に開かれるような緩加速状態（開度変化率ΔＴＶＯが僅
かな状態）を加速状態であると判定しない。このため、
ステップ３で加速判定されるような加速状態の前に加速
判定されないような緩加速状態があって、加速検出の直
前の基本燃料噴射量Ｔｐ（機関負荷）を加速増量補正の
設定基準ＭＴｐとすると、加速前の定常運転状態におけ
る機関負荷状態ではなく、加速が始まってからの機関負
荷状態に基づいて加速増量補正がなされることになる。
従って、本実施例では、加速が検出された初回の３回前
（30ms前）にステップ２で設定した基本燃料噴射量Ｔｐ
を加速増量のための機関負荷状態を表すものとして用い
ることにより、加速検出前に加速検出されない緩加速状
態があっても、その緩加速状態の最後における機関負荷
状態ではなくより定常運転状態に近い若しくは真の定常
運転状態のときの機関負荷状態に基づいて加速増量補正
がなされるようにしたものである。

ステップ５で、機関負荷依存の補正係数を設定するため
の基本燃料噴射量ＭＴｐとして、30ms前（３回前）に設
定された基本燃料噴射量Ｔｐを設定すると、次のステッ
プ６では加速増量補正量を徐々に減少させるタイミング
であるスロットル弁開度ＴＶＯ_ｄｅを予め機関回転速度
Ｎに応じて設定してあるマップを参照して求める。前記
スロットル弁開度ＴＶＯ_ｄｅは、スロットル弁３が開か
れてこの開度ＴＶＯ_ｄｅを越えるようになると、機関運
転状態に応じて設定された加速増量補正量を徐々に減少
させて増量補正量をゼロに戻すものであり、開度ＴＶＯ
_ｄｅを越える開度ＴＶＯから加速されても加速増量補正
はなされないようにする。

ステップ７では、ステップ６で求めた加速増量減少移行
開度ＴＶＯ_ｄｅとステップ１で入力した現在のスロット
ル弁開度ＴＶＯとを比較し、現在のスロットル弁開度Ｔ
ＶＯが開度ＴＶＯ_ｄｅに至っていないときにはステップ
８へ進み、機関運転状態を示す各パラメータに基づいて
加速増量補正係数KFUEL2を設定する。

前記各パラメータとは、冷却水温度Ｔｗ，機関回転速度
Ｎ，スロットル弁開度ＴＶＯ，ステップ５で設定される
３回前の基本燃料噴射量ＭＴｐ、スロットル弁開度変化
率ΔＴＶＯであり、それぞれのパラメータに応じた補正
係数を予めマップに記憶させてあり（第３図中のグラフ
参照）、それぞれの検出値に基づいてマップから対応す
る補正係数を参照し相互に乗算して加速増量補正係数KF
UEL2を設定する。

ここで、加速検出前の機関負荷（基本燃料噴射量ＭＴ
ｐ）に応じて設定される補正係数は、本実施例の場合、
加速検出初回の直前の機関負荷に対応するものではな
く、加速検出初回の所定時間前（30ms前）の機関負荷状
態に基づいて設定されることになるため、例え加速検出
前に緩加速運転されていたとしても、更に遡った加速運
転前の定常運転状態における機関負荷状態に略対応した
値を設定させることができ、所望とする機関加速運転前
の定常運転状態における機関負荷に応じた増量補正量の
設定が行えて、空燃比のリーン化を防止できる。このた
め、加速ショックの発生を回避できると共に、排気性状
を良好に保つことができるものである。

次のステップ９では、ステップ８で機関運転状態に基づ
いて設定される加速増量補正係数KFUEL2と、第４図のフ
ローチャートに示すルーチン（ステップ21）で設定され
る加速増量補正係数KFUEL1とを比較する。

前記加速増量補正係数KFUEL1は、初期値がゼロであるた
め、加速検出の初回においてはステップ９でKFUEL1≦KF
UEL2であると判定されてステップ10へ進み、ステップ８
で設定された加速増量補正係数KFUEL2が最終的な補正係
数KFUELとして設定される。すると、第４図のフローチ
ャートに示すルーチンに従って、この加速初期に設定さ
れた加速増量補正係数KFUELが、回転速度センサ５から
所定クランク角度毎に出力される信号Ｒｅｆに同期して
所定割合ずつ減少補正されて加速増量補正係数KFUEL1が
設定され、その後回転速度センサ５から信号Ｒｅｆが出
力される毎に前回の最終的な補正係数KFUELが一定割合
（β％）で減少補正されて加速増量補正係数KFUEL1が設
定される。

即ち、ステップ９は、前述のようにそのときの機関運転
状態に応じて設定される加速増量補正係数KFUEL2と、機
関回転に同期して前回の補正係数KFUELを減少補正して
設定される加速増量補正係数KFUEL1との大きい方を最終
的な加速増量補正係数KFUELとして設定するためのもの
であり、ステップ９でより大きい方であると判定された
補正係数KFUEL1_orKFUEL2が、ステップ10若しくはステッ
プ11において最終的な加速増量補正係数KFUELとして設
定される。

一方、ステップ３において機関１が加速運転状態でない
と判定されてステップ12へ進むと、加速運転判定と同様
にスロットル弁開度変化率ΔＴＶＯに基づいて機関１が
減速運転状態であるか否かを判定する。

ここで、機関１が減速運転状態でないと判定されたとき
には、機関１が定常運転状態であることを示し、ステッ
プ13へ進んで加速増量補正係数KFUEL2をゼロとしてステ
ップ９へ進む。ここで、前回の補正係数KFUELを機関回
転に同期して減少補正して設定される加速増量補正係数
KFUEL1が未だゼロになっていない状態では、ステップ９
でKFUEL1＞KFUEL2であると判定されて次のステップ11で
KFUEL1が最終的な加速増量補正係数KFUELに設定され
る。即ち、加速運転状態から定常運転状態に移行する
と、加速運転状態の最後で設定された補正係数KFUELを
機関回転に同期して徐々に減少補正するものであり、ス
テップ７におけるスロットル弁開度判定でスロットル弁
開度ＴＶＯが加速増量減少移行開度ＴＶＯ_ｄｅを越えた
場合には加速中であっても直ちに加速増量補正量を減少
させていく。尚、継続して定常運転がなされると、補正
係数KFUEL1，KFUEL2は何れもゼロとなって、最終的な加
速増量補正係数KFUELはゼロとなる。

また、ステップ12において機関１が減速運転状態である
と判定されたときには、ステップ14で最終的な補正係数
KFUELをゼロに設定することにより、補正係数KFUEL1の
値を直ちにゼロに設定し、加速増量補正を中止する。

このようにして加速増量補正係数KFUELが設定される
と、ステップ15においてこのKFUELを含めて各種補正係
数ＣＯＥＦを以下の式に従って設定する。

ＣＯＥＦ＝KFUEL＋KDC＋Ｋ_ＭＲ＋Ｋ_ＡＳ＋Ｋ_ＴＷ ここで、KDCは減速減量補正であり、本実施例では詳細
に説明しないが、前記加速増量補正係数KFUELと同様に
減速運転前の定常運転状態における機関負荷状態（基本
燃料噴射量Ｔｐ）に基づいて設定する場合には、やはり
数回前に設定された基本燃料噴射量Ｔｐを減速前の定常
時における機関負荷状態を表すものして用いるようにし
て、所望の減速減量を行えるようにする。

また、Ｋ_ＭＲは空燃比補正係数であり、機関回転速度Ｎ
と基本燃料噴射量Ｔｐとにより区分される運転状態毎に
記憶されており、機関１の高回転・高負荷時に燃料を増
量補正して機関出力を得られるようにしてある。Ｔ_ＡＳ
は、始動及び始動後増量補正係数であり、機関始動性の
向上や始動後の安定運転を目的として燃料を増量補正す
るものであり、冷却水温度Ｔｗに応じて設定される。Ｋ
_ＴＷは水温増量補正係数であり、燃料霧化性の悪化する
低温時において燃料を増量補正するものである。

ステップ16では、ステップ15で設定した各種補正係数Ｃ
ＯＥＦを用い、燃料噴射量Ｔｉを次式に従って設定す
る。

Ｔｉ＝Ｔｐ×LAMBDA×KLRN×（１＋COEF）＋Ｔｓ ここで、LAMBDAは空燃比フィードバック補正係数であ
り、排気通路に設けたＯ_２センサによって検出される排
気中の酸素濃度に基づいて機関吸入混合気の空燃比を検
出し、この実際の空燃比を目標空燃比に近づけるように
設定されるものであり、過渡運転時や始動時にはクラン
プされる。

また、KLRNは空燃比学習補正係数であり、前記空燃比フ
ィードバック補正係数LAMBDAの基準値からの偏差を学習
することにより、ベース空燃比を目標空燃比に近似させ
るものである。Ｔｓは、バッテリ電圧の変化による燃料
噴射弁７の有効開弁時間の変化を補正するためのもので
ある。

次のステップ17では、今回ステップ２で設定した基本燃
料噴射量Ｔｐを前回（10ms前）の基本燃料噴射量10Ｔｐ
として設定し、前回ステップ２で設定されて基本燃料噴
射量10Ｔｐとした値を２回前（20ms前）の基本燃料噴射
量20Ｔｐとして設定し、更に、前々回ステップ２で設定
され前回のステップ17で２回前（20ms前）の基本燃料噴
射量20Ｔｐとして設定された値を３回前（30ms前）の基
本燃料噴射量30Ｔｐとして設定する。従って、ステップ
５で３回前の基本燃料噴射量Ｔｐとして設定した値は、
前回のステップ17で基本燃料噴射量30Ｔｐとして設定さ
れた値である。

このようにして、本ルーチンが実行される毎に加速増量
補正係数KFUELの設定に用いる３回前に設定された基本
燃料噴射量Ｔｐを更新記憶するものである。

尚、本実施例においては、通常の燃料噴射量Ｔｉを過渡
運転時に増減補正するものについて述べたが、加速状態
に応じて通常の噴射タイミングの間で燃料噴射させて増
量を図る場合や、噴射パルス信号出力中における加速検
出で噴射パルス信号を延長制御して加速増量を図る場合
などでも、本発明が適応できることは明らかである。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、機関の過渡運転状
態において、かかる過渡運転時前の定常運転時の機関負
荷状態に応じた燃料供給量の補正制御が行えるため、機
関要求に見合った燃料供給量を確保でき、機関過渡運転
状態における空燃比を所望の値に制御して過渡運転性を
向上させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すシステム概略図、第３図及び第４図
は同上実施例における燃料噴射制御を示すフローチャー
ト、第５図は従来制御の問題点を説明するためのタイム
チャート、第６図は空燃比と各種排気成分濃度との関係
を示すグラフ、第７図は三元触媒によるＮＯ_ｘの転化率
と空燃比との関係を示すグラフである。 １……機関、２……吸気通路、３……スロットル弁、４
……スロットル弁開度センサ、５……回転速度センサ、
６……コントロールユニット ７……燃料噴射弁、８……エアフローメータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の運転状態を検出する機関運転状態検
   出手段と、検出された機関運転状態を定常運転状態とし
   たときの機関要求の燃料供給量を設定する燃料供給量設
   定手段と、機関吸気通路に介装されたスロットル弁の開
   度を検出するスロットル弁開度検出手段と、該スロット
   ル弁開度検出手段で検出したスロットル弁開度の所定微
   小時間当たりの変化率に基づいて機関の過渡運転状態を
   検出する機関過渡運転状態検出手段と、機関の負荷を所
   定微小時間毎に検出する機関負荷検出手段と、該機関負
   荷検出手段で検出した機関負荷の所定複数回前の値を記
   憶する機関負荷記憶手段と、前記機関過渡運転状態検出
   手段による機関過渡運転状態の検出初回に前記機関負荷
   記憶手段で記憶される複数回前の機関負荷に応じて燃料
   供給量の補正量を設定する燃料供給補正量設定手段と、
   前記燃料噴射量設定手段で設定した燃料供給量及び前記
   燃料供給補正量設定手段で設定した補正量に基づいて燃
   料供給手段を駆動制御する燃料供給制御手段と、を備え
   てなる内燃機関の電子制御燃料噴射装置。