JPH0646012B2 - 内燃機関の燃料噴射制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の燃料噴射制御方法に関し、特にアイ
ドル走行時におけるサージ現象の発生を好適に防止する
内燃機関の燃料噴射制御方法に関する。

［従来の技術］ 従来より、内燃機関の吸入吸気量や回転数等の運転状態
を表わす諸パラメータに基づいて内燃機関の負荷を求
め、これにより内燃機関の燃料噴射量の制御を行なうよ
う構成された内燃機関では、不整燃焼等の発生をきっか
けとしてその回転数に変動を生じると、これに伴って燃
料噴射量が変動し、制御上の遅れ時間の存在等により、
回転数が更に変動するという繰返し現象の生起する場合
があることが知られていた。第６図は、こうした燃料噴
射制御の実行時における内燃機関の回転数Ｎ，吸入空気
量Ｑを回転数Ｎで除した値Ｑ／Ｎ，基本燃料噴射パルス
幅（基本燃料噴射時間）τ0 ，空燃比Ａ／Ｆ及び内燃機
関の出力トルクの様子を模式的に示すグラフである。図
示する如く、内燃機関の回転数Ｎの変化は制御遅れを伴
って基本燃料噴射パルス幅に反映され、更に所定の遅れ
時間をもって内燃機関の空燃比Ａ／Ｆの変動（出力トル
クの変動）として表われることがわかる。

燃料噴射制御を行なう内燃機関を搭載した車両では、上
述した繰返し現象による出力トルクの変動が車両の駆動
系の共振を招致し、車両前後方向の低周波振動（サー
ジ）を発生して乗員に不快感を与える場合がある。

そこで、従来よりこうしたサージ現象を防止するために
種々の対策がとられており、例えば、特開昭５６−１６
２２３４号公報の「電子式燃料噴射制御装置」のよう
に、内燃機関の回転数の変動を見かけ上小さくして、サ
ージ現象の発生を防止しようとする提案や、特開昭５８
−１５５２２６号公報の「内燃機関の燃料噴射制御方
法」のように、減速走行時とアイドル走行時に生じるサ
ージ現象を、走行状態に応じて燃料噴射量の下限値を設
けることにより防止しようとする提案等がなされてい
る。

［発明が解決しようとする問題点］ かかる従来技術を背景として、本発明が解決しようとす
るのは次の問題点である。

（１） サージ現象の発生は内燃機関の運転状態を表わ
すパラメータの変化が内燃機関の出力トルクに反映する
までの遅れ時間の存在等をその一因としており、回転数
以外のパラメータ、例えば吸入空気量の変動等によって
もサージを発生することが考えられる。従って、単に回
転数の変動を見かけ上小さく抑制してもサージを完全に
は防止できず、場合によっては問題となることが考えら
れた。

（２） サージ現象は駆動系のねじれ現象等が関与する
ことによって生じるので、車両の走行状態によっては、
回転数の変動が生起してもサージを生じないことがあ
り、一方、回転数の変動を見かけ上小さく抑制するよう
な制御を行なうと内燃機関の回転数のフィードバック制
御が十分に実行しえなくなることも考えられた。

そこで本発明は上記の問題点を解決することを目的と
し、サージ現象を好適に防止しえる内燃機関の燃料噴射
制御方法を提案することを目的としてなされた。

発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ かかる目的を達成すべく、本発明は問題点を解決するた
めの手段として次の構成をとった。即ち、第１図に示す
ように、内燃機関の負荷を反映したパラメータを検出し
（ステップＰ１）、これに基づいて上記内燃機関の燃料
噴射量を求めて（ステップＰ２）燃料噴射を制御する
（ステップＰ５）内燃機関の燃料噴射制御方法におい
て、 アイドル走行時には（ステップＰ３：ＹＥＳ）、上記求
められた燃料噴射量の値と前回実際に噴射された実燃料
噴射量との間で、所定の重み付け平均値を算出して燃料
噴射量とし（ステップＰ６）、 上記アイドル走行時以外のアイドル回転数制御時には
（ステップＰ４：ＹＥＳ）、上記重み付け平均値よりも
上記求められた燃料噴射量をより大きく反映した値を燃
料噴射量とし（ステップＰ７）、 その時点で算出されている燃料噴射量を用いて燃料噴射
を行なう（ステップＰ５）ことを特徴とする内燃機関の
燃料噴射制御方法の構成がそれである。

［作用］ このように構成した本発明では、内燃機関の負荷を反映
したパラメータを検出し（ステップＰ１）、アイドル時
でないときは（ステップＰ３，Ｐ４：ＮＯ）、検出され
たパラメータに基づいて燃料噴射量を求めた燃料噴射量
（ステップＰ２）にて燃料噴射を行なう（ステップＰ
５）。アイドル走行時であると判断したときには（ステ
ップＰ３：ＹＥＳ）、上記求められた燃料噴射量（ステ
ップＰ２）の値と前回実際に噴射された実燃料噴射量と
の間で、所定の重み付け平均値を算出して燃料噴射量と
し（ステップＰ６）、これを用いて燃料噴射を行なう
（ステップＰ５）。また、アイドル走行時以外のアイド
ル回転数制御時であると判断したときは（ステップＰ
４：ＹＥＳ）、上記重み付け平均値よりも上記求められ
た燃料噴射量をより大きく反映した値を燃料噴射量とし
（ステップＰ７）、これを用いて燃料噴射を行なう（ス
テップＰ５）。

アイドル走行時には、パラメータに基づいて求められた
燃料噴射量の値を、前回に実際に噴射された実燃料噴射
量との重み付け平均値に変換しているので、出力トルク
の変動が直接燃料噴射量に反映されない。従って、出力
トルクの変動に起因するサージ現象が良好に防止され
る。またアイドル走行時以外のアイドル回転数制御時に
は、燃料噴射量の値を、上記求められた燃料噴射量の値
をより大きく反映した値としている。従って、アイドル
回転数が応答性よく制御される。

［実施例］ 以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにすべ
く、以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。第２図は本発明方法を適用する実施例とし
ての内燃機関の概略構成を示す概略構成図である。

図示する如く、内燃機関１は大気より空気を吸入すると
共に燃料噴射弁３から噴射される燃料と空気とを混合し
て吸気ポート５に導く吸気系７と、点火プラグ９に形成
される電気火花によって点火された混合気の燃焼のエネ
ルギをピストン１０を介して回転運動として取り出す燃
焼室１１と、燃焼後のガスを排気ポート１２を介して排
出する排気系１３とを備えて構成されている。

吸気系７には、上流から、図示しないエアクリーナ，吸
入空気量Ｑを検出するエアフロメータ１４，吸入空気量
を制御するスロットルバルブ１６，吸入空気の脈流を平
滑化するサージタンク１８が設けられている。吸入吸気
量Ｑは図示しないアクセルペダルに連動したスロットル
バルブ１６の開度によって制御されるが、スロットルバ
ルブ１６が全閉とされた場合（アイドル時）には、スロ
ットルバルブ１６をバイパスするバイパス路２０に設け
られたアイドルスピードコントロールバルブ（以下、こ
れをＩＳＣＶと略す）２２によって吸入空気量Ｑは制御
される。尚、吸気系７には、スロットバルブ１６が全閉
の時にオン状態となるアイドルスイッチを内蔵しスロッ
トルバルブ１６の開度を併せ検出するスロットルセンサ
２３と、吸入空気の温度ＴＨＡを検出する吸気温センサ
２４も設けられている。

上記吸気系７を介して吸入される空気と燃料噴射弁３よ
り噴射された燃料との混合気は、燃焼室１１に吸入さ
れ、ピストン１０により圧縮された後着火されるが、混
合気への着火は点火プラグ９に形成される電気火花によ
って行なわれる。内燃機関１の各気筒に設けられた点火
プラグ９は、高耐圧コード（図示せず）により、図示し
ないクランク軸の回転に同期してイグナイタ２７に発生
した高電圧を配電するディストリビュータ２９に接続さ
れている。尚、ディストリビュータ２９内には、クラン
ク軸１回転に１パルスを発生する気筒判別センサ３１
と、クランク軸の３０度毎に１パルスを発生する回転数
センサ３３とが設けられている。

火花点火によって着火され爆発的に燃焼した混合気は排
ガスとなって排出されるが、この排気系１３には、排ガ
スの組成に基づいて混合気の空燃比を検出する酸素濃度
センサ（以下、Ｏ_２センサと呼ぶ）３５や排ガスの浄化
を行なう三元触媒装置３７等が設けられている。

尚、内燃機関１のシリンダブロック３８は循環する冷却
水によって冷却されており、この冷却水の温度ＴＨＷは
冷却水温センサ３９により検出される。

内燃機関の運転状態を検出する上述した各センサの出力
信号は電子制御装置５０に入力され、内燃機関１の運転
状態に応じて、燃料噴射弁３，ＩＳＣＶ２２，イグナイ
タ２７等の制御が行なわれる。電子制御装置５０は周知
の中央処理ユニット（ＣＰＵ）５１，読出専用メモリ
（ＲＯＭ）５２，ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５
３，記憶されたデータを存するバックアップＲＡＭ５４
等を中心に、これらと入力ポート５５，出力ポート５６
等とをバス５７によって相互に接続した論理演算回路と
して構成されている。

入力ポート５５には、エアフロメータ１４，スロットル
センサ２３，吸気温センサ２４，Ｏ_２センサ３５，冷却
水温センサ３９等からのアナログ信号を入力するアナロ
グ入力部（図示せず）と、気筒判別センサ３１，回転数
センサ３３，車速センサ６２等からのパルス信号を入力
するパルス入力部（図示せず）とが備えられている。こ
こで車速センサ６２は、内燃機関１の出力軸に結合され
た変速器６４の出力軸６５に設けられており、出力軸６
５に固定された磁性体のロータとこれに対向したリード
スイッチとから車速に応じたパルス信号を発生するもの
である。

一方、出力ポート５６は、各気筒の吸気ポート５に設け
られた燃料噴射弁３やバイパス路２０に設けられたＩＳ
ＣＶ２２あるいは高電圧を発生するイグナイタ２７等に
制御信号を出力するよう構成されている。

尚、電子制御装置５０は、イグニッションスイッチ６７
を介してバッテリ６９より電力の供給をうけて作動す
る。

次に、上記構成を有する本実施例において行なわれる燃
料噴射制御について、第３図のフローチャートに拠って
説明する。第３図のフローチャートは、電子制御装置５
０の行なう種々の制御のうち、燃料噴射量を求める処理
及び燃料噴射を実行する処理を示している。電子制御装
置５０は、点火時期制御等の他の制御と共に本燃料噴射
制御ルーチンを繰返し実行している。

まず、ステップ１００では、入力ポート５５を介してエ
アフロメータ１４や回転数センサ３３等から読み込まれ
た内燃機関１の吸入空気量Ｑ，回転数Ｎ，冷却水温ＴＨ
Ｗ吸気温ＴＨＡに基づいて、燃料噴射時間τi を求める
処理が行なわれる。こうした燃料噴射時間τi の算出の
方法についてはよく知られているので詳細な説明は省略
するが、内燃機関１の負荷を反映した値Ｑ／Ｎに基づい
て基本燃料噴射量（燃料噴射時間）を求め、これを冷却
水温ＴＨＷや吸気温ＴＨＡあるいはＯ_２センサ３５によ
って検出された空燃比Ａ／Ｆ等を用いて補正するのが一
般的である。例えば、燃料噴射時間τi は、 τi ＝Ｋ1 ×Ｋ2 ×Ｑ／Ｎ＋Ｋ3 （ただし、Ｋ1 は定数，Ｋ2 は冷却水温ＴＨＷ，吸気温
ＴＨＡ，空燃比Ａ／Ｆ等による補正係数、Ｋ3 は無効燃
料噴射時間等その他の補正項である）として定められ
る。尚、ここで添時ｉは、本制御ルーチンが実行されて
いる時点での演算結果であることを示している。従っ
て、τi-1 は、前回本制御ルーチンが実行された時点で
扱われた燃料噴射時間を示していることになる。

次に、ステップ１１０ではスロットルセンサ２３に内蔵
されたアイドルスイッチがオンとなっているか否か、即
ち、スロットルバルブ１６が全閉となっているか否かの
判断が行なわれる。スロットルバルブ１６が全閉の場合
には、処理はステップ１２０へ進み、車速センサ６２に
よって検出される車両の速度Ｖm が２Ｋm ／h を越えて
いるか否かの判断が行なわれる。

ステップ１１０及びステップ１２０の判断が共に「ＹＥ
Ｓ」、即ち、スロットルバルブ１６が全閉（アイドルス
イッチがオン）で車速Ｖm が２Ｋm ／h を越えている場
合には、アイドル走行時とみなすことができる。この
時、処理はステップ１３０へ進み、燃料噴射時間τi を
前回の演算結果τi-1 を用いて、 τi ←（７・τi-1 ＋τi ）／８ とする処理を行なう。これは、前回用いた燃料噴射時間
τi-1 と、今回ステップ１００で求めた燃料噴射時間τ
i との重み付け平均をとる所謂なまし処理であって、こ
うして決定された燃料噴射時間τi には新たに算出した
燃料噴射時間（ステップ１００で求めたτi ）の影響は
１／８しか反映されない。従って、燃料噴射時間の変動
は抑制されることになる。

ステップ１３０の処理の後、処理は、ステップ１３０で
決定した燃料噴射時間τi を用いて燃料噴射を行なう燃
料噴射制御ルーチン（ステップ１４０）に進む。ステッ
プ１４０では、内燃機関１のクランク角度を気筒判別セ
ンサ３１と回転数センサ３３との出力から判定し、燃料
噴射のタイミングに所定の気筒が至っていれば、その気
筒の燃料噴射弁３を開弁・制御し、燃料噴射を実行する
のである。燃料噴射時間τi による燃料噴射制御ルーチ
ン（ステップ１４０）では、燃料噴射の実行後、燃料噴
射時間τi を本制御ルーチンの次回の実行に備えて前回
値τi-1 としてＲＡＭ５３の所定のエリアに記憶した上
で、ＮＥＸＴへ抜けて本制御ルーチンを一旦終了する。

一方、上記各判断のうちステップ１２０において、車速
Ｖm が２Ｋm ／h 未満であると判断された時には、車両
はほぼ停止しているとみなされるので、通常のアイドル
回転数制御が実行されていると判断することができる。
そこで処理はステップ１２０よりステップ１５０へ移行
し、内燃機関１の回転数Ｎが６００rpm 以上であるか否
かの判定を行なう。アイドル回転数制御（ＩＳＣ）がな
されていれば、通常内燃機関１の回転数Ｎは７００rpm
の近傍に維持されている。そこで、回転数Ｎが６００rp
m 以上であれば、処理はステップ１６０へ進んで燃料噴
射時間τi を、 τi ←（τi-1 ＋τi ）／２ として求め、一方、回転数Ｎが６００rpm 未満であれば
ステップ１００で求めた燃料噴射時間τi を保存して、
各々処理は既述したステップ１４０へ進む。上述したス
テップ１５０，１６０の判断・処理は、アイドル時にお
いて、内燃機関１の回転数Ｎが６００rpm 以上であれば
回転数Ｎの変化を抑制するために燃料噴射時間τi の変
動を若干なまし、６００rpm 未満であればエンジンスト
ールを招くような回転数Ｎの低下を素早く回復させる為
に燃料噴射時間τi のなましを一切行なわなという制御
がなされることを意味している。

尚、アイドルスイッチがオンでなければ、燃料噴射時間
τi のなましは必要ないので、この場合にもステップ１
００で求めた燃料噴射時間τi はそのままステップ１４
０における燃料噴射制御ルーチンで用いられる。

以上のように構成された本実施例においては、アイドル
走行時には燃料噴射時間τi を大きくなまし（ステップ
１１０，１２０，１３０）、アイドル回転数制御が行な
われている時には燃料噴射時間τi を小さくなまし（ス
テップ１１０，１２０，１５０，１６０）、更にアイド
ル回転数が相当低下した場合には燃料噴射時間τi のな
ましを一切行なわず（ステップ１１０，１２０，１５
０）、こうして決定された燃料噴射時間τi を用いて燃
料噴射を実行する。従って、アイドル走行時における燃
料噴射時間（燃料噴射量）の変動は抑制されるので、ア
イドル走行時に車両にサージ現象を生じるといった問題
を十分に解消している。第４図は、この様子を示すグラ
フであって、内燃機関１の回転数Ｎの変化もしくは吸入
空気量Ｑの変化に対して、内燃機関１の出力トルクの変
動が十分に抑制されていることがわかる。

また、車両が停止しておりアイドル回転数制御が行なわ
れている時には小さななまししか行なっていないので、
アイドル時にエアコン等の負荷の内燃機関１への断・続
が生じた場合には、内燃機関１の回転数Ｎをすみやかに
フィードバック制御して安定化させることができる。加
えて、内燃機関１の回転数Ｎが６００rpm を下回った時
には燃料噴射時間τi を一切なまさないので、内燃機関
１の回転数Ｎを上昇させる方向への応答性は良好に保た
れる。

次に本発明の第２実施例について説明する。第２実施例
は第１実施例と同一の内燃機関１及び電子制御装置５０
の構成を有し、燃料噴射制御ルーチンのみが異なるもの
である。第５図にこの燃料噴射制御ルーチンのフローチ
ャートを示した。

図示する如く、第２実施例の燃料噴射制御ルーチンは、
スナップ２１１，２１３，２１５，２１７，２１９を付
加したことを除いて、第１実施例と同一の処理・判断を
行なうものであって、第２実施例のステップ２００ない
しステップ２６０は、下２桁を同一とした第１実施例の
ステップ１００ないしステップ１６０と同一である。従
って、これらの処理についての詳細な説明は省略する。

第２実施例では、ステップ２１０においてアイドルスイ
ッチがオンであるとの判断がなされると、処理はステッ
プ２１１へ進み、フューエルカットの条件が成立してい
るか否かの判定を行なう。フューエルカットは、通常、
内燃機関の回転数が一定以上でかつスロットルバルブ全
閉の減速時に実施される。従って、ステップ２１１で
は、回転数センサ３３によって内燃機関の回転数Ｎが所
定の回転数、例えば１３００rpm 以上であることと、ス
ロットルセンサ２３の出力に基づいてスロットルバルブ
１６が全閉であること等から、車両が所定回転数以上の
減速中であることとを検出して、フューエルカット条件
成立を判断することができる。

フューエルカット条件が成立している場合には、処理は
ステップ２１３へ進み、フューエルカットが実施された
ことを示すフラグＦＣに値１をでセットする処理を行な
う。尚、このフラグＦＣの初期値は０である。続くステ
ップ２１５では、燃料噴射時間τi を０に設定し、その
後、処理はステップ２４０に進む。ステップ２４０では
燃料噴射実行ルーチンが実行されるが、料噴射時間τi
はステップ２１５で零に設定されているので燃料噴射は
一切行なわれずフューエルカットが実施されることにな
る。

一方、ステップ２１１において、フューエルカット条件
が成立していないと判断された場合には、処理はステッ
プ２１７へ進み、フラグＦＣの値が０であるか否かの判
断が行なわれる。一旦、フューエルカット条件が成立し
ていれば、フラグＦＣは値１にセットされているので、
ステップ２１７での判断は「ＮＯ」となって、処理はス
テップ２１９へ進む。この場合には、フラグＦＣの値を
０にリセットする処理（ステップ２１９）が行なわれる
のみであって、燃料噴射時間τi はステップ２００で求
めた値が保存され、ステップ２４０における燃料噴射は
この燃料噴射時間τi により実行される。即ち、フュー
エルカットから復帰した時点では、前回の燃料噴射時間
τi-1 が０になっていることから、なまし処理を行なう
と燃料噴射時間τi も極めて小さな値に決定されてしま
うので、なまし処理を一切行なわないのである。換言す
れば、フューエルカットから復帰した直後を除けば、ス
テップ２２０以下のなまし処理が必要に応じてなされる
のである。

尚、以上説明したステップ２１１，ステップ２１７の判
断において、フューエルカット条件が成立しておらずフ
ラグＦＣの値が零であるような場合には、第１実施例と
全く同一の処理が行なわれる。以上のように構成された
第２実施例では、第１実施例の効果に加えて、減速の結
果フューエルカットが行なわれた場合に、スロットルバ
ルブ１６が全閉となった後におけるフューエルカットか
らの復帰時には燃料噴射時間τi のなまし処理を行なわ
ず、フューエルカットからの復帰直後の燃料噴射量の制
御の応答性を阻害することがないといった効果も得られ
る。

以上、本発明のいくつかの実施例について説明したが、
本発明は、これらの実施例に何等限定されるものではな
く、例えばなまし処理における重み付けの係数を内燃機
関の回転数や冷却水温の関数として燃料噴射量を求め、
燃料噴射制御を行なう方法や、エアフロメータを用いて
吸入空気量を検出する構成に替えて吸気管負圧やスロッ
トル開度あるいはその他種々の吸入空気量検出手段を用
いた構成に本発明方法を適用するなど、本発明の要旨を
逸脱しない範囲において種々の態様で実施しえることは
勿論である。

発明の効果 以上詳述したように、本発明の内燃機関の燃料噴射制御
方法によれば、アイドル走行時には、パラメータに基づ
いて求められた燃料噴射量の値を、前回に実際に噴射さ
れた実燃料噴射量との重み付け平均値に変換しているの
で、出力トルクの変動に起因するサージ現象を良好に防
止することができる。また、アイドル走行時以外のアイ
ドル回転数制御時には、燃料噴射量の値を、上記求めら
れた燃料噴射量の値をより大きく反映した値としている
ので、アイドル回転数を応答性よく制御することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は本発明実施例
の内燃機関の概略構成図、第３図は第１実施例において
行なわれる制御を示すフローチャート、第４図は第１実
施例における制御の一例を示すグラフ、第５図は本発明
第２実施例において行なわれる制御を示すフローチャー
ト、第６図はサージ現象発生の様子を示すグラフ、であ
る。 １……内燃機関 ３……燃料噴射弁 ７……吸気系 １３……排気系 １４……エアフロメータ １６……スロットルバルブ ２２……アイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣ
Ｖ） ２３……スロットルセンサ ２４……吸気温センサ ３３……回転数センサ ３９……冷却水温センサ ５０……電子制御装置 ５１……ＣＰＵ ６２……車速センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 勇二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−234238（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−196949（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−150039（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−105040（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の負荷を反映したパラメータを検
   出し、これに基づいて上記内燃機関の燃料噴射量を求め
   て燃料噴射を制御する内燃機関の燃料噴射制御方法にお
   いて、 アイドル走行時には、上記求められた燃料噴射量の値と
   前回実際に噴射された実燃料噴射量との間で、所定の重
   み付け平均値を算出して燃料噴射量とし、 上記アイドル走行時以外のアイドル回転数制御時には、
   上記重み付け平均値よりも上記求められた燃料噴射量を
   より大きく反映した値を燃料噴射量とし、 その時点で算出されている燃料噴射量を用いて燃料噴射
   を行なうことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御方
   法。