JPH0710048Y2

JPH0710048Y2 - 内燃機関の燃料供給制御装置

Info

Publication number: JPH0710048Y2
Application number: JP9040389U
Authority: JP
Inventors: 敏夫高畑
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-08-02
Filing date: 1989-08-02
Publication date: 1995-03-08
Anticipated expiration: 2004-08-02
Also published as: JPH0330550U

Description

【考案の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本考案は、電子制御燃料供給装置を備えた内燃機関の燃
料供給制御装置に関する。

〈従来の技術〉従来、内燃機関の電子制御燃料供給装置では、吸入空気
の状態量として、吸入空気流量Ｑを検出し、これと機関
回転数Ｎとから、基本燃料噴射量Tp＝Ｋ・Q/N（Ｋは定
数）を演算し、あるいは、吸入空気の状態量として、吸
気圧力（吸入負圧）PBを検出し、これに基づいて基本燃
料噴射量Tp＝Ｋ・η_Ｖ・PB・K_TA（Ｋは定数、η_Ｖは体
積効率、K_TAは吸気温補正係数）を演算する。尚、吸入
空気流量Ｑによる方式をＬジェトロといい、吸気圧力PB
による方式をＤジェトロという。そして、空燃比フィー
ドバック補正係数α，水温等に基づく各種補正係数COEF
及びバッテリ電圧に基づく電圧補正分Tsにより補正し
て、最終的な燃料噴射量Ti＝Tp・α・COEF＋Tsを演算す
る。

そして、機関回転に同期した所定のタイミングで前記燃
料噴射量Tiに対応するパルス巾の駆動パルス信号を電磁
式の燃料噴射弁に出力し、これにより機関に燃料を噴射
供給する（「自動車工学全書 10巻電装品，車体装備
品，エンジン部品」第260頁〜第262頁（株）山海堂
昭和55年10月15日発行参照）。

〈考案が解決しようとする課題〉しかしながら、前記Ｄジェトロ方式のものにあっては、
吸入空気の状態量として機関の燃焼室に流入する直前の
吸気圧力PBを検出しているので、機関の吸気脈動の影響
を受け、例えば時間同期サンプリングを行って吸気圧力
PBを測定する場合は、吸気脈動のボトム値とトップ値を
ランダムにサンプリングする結果、Tpのブレが大きくな
って空燃比の振れが大きくなる他、点火時期の振れも大
きくなる。また、気圧の変化により吸気圧力PBが異なっ
てくるので、結果として基本燃料噴射量Tpが異なり、空
燃比がリッチ化またはリーン化してしまい、排気性能の
悪化を招くこととなり好ましくない。

一方、前記Ｌジェトロ方式のものにあっては、吸入空気
流量Ｑを検出するためのエアフローメータ等が機関より
吸気管上流に設けられることとなり、検出結果に応答遅
れがあるということがある。このことは過給機付内燃機
関にあっては更に顕著であり、エアフローメータは該過
給機より上流に設けられることとなるため、前記応答遅
れは更に大きくなると共に、機関が過渡状態の時等は該
過給機自身の応答遅れ（ターボラグ）により、該エアフ
ローメータの検出結果と実際に機関に吸入される吸入空
気流量Ｑとの間の応答遅れがより大きくなるという問題
がある。

更に、過給機付内燃機関の場合には、過給機のコンプレ
ッサとスロットルチャンバとの間において過給時に圧力
変化が生じるが、該圧力変化による吸入空気流量の変化
に対する応答性は、機関の燃料室に流入する直前の吸気
圧力PBを検出しているＤジェトロの方が、燃焼室から離
れている箇所に設けられているエアフローメータの検出
結果から機関の燃焼室に流入する空気流量を求めるＬジ
ェトロに比べて良い。

本考案は、このような従来の実情に鑑みなされたもの
で、Ｌジェトロ方式及びＤジェトロ方式の両者の長所を
活かして、機関の過渡・定常状態に応じた最適な制御と
なる内燃機関の燃料供給制御装置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〉このため本考案は、第１図に示すように、機関回転数と
吸気圧力と吸入空気流量とを含む機関運転状態を検出す
る機関運転状態検出手段と、検出された吸気圧力に基づいて基本燃料供給量を設定す
る第１の基本燃料供給量設定手段と、検出された機関回転数と吸入空気流量とに基づいて基本
燃料供給量を設定する第２の基本燃料供給量設定手段
と、機関の過渡・定常状態を判別する機関状態判別手段と、前記機関状態判別手段により定常状態が判別されたとき
には、前記第２の基本燃料供給量設定手段により設定さ
れた基本燃料供給量に基づいて最終燃料供給量を演算し
かつ、第１の基本燃料供給量を第２の基本燃料供給量に
等しくなるように補正する補正量を設定し、また過渡状
態が判別されたときには、前記第１の基本燃料供給量設
定手段により設定された基本燃料供給量と前記補正量に
基づいて最終燃料供給量を演算する補正手段と、を備え
る構成とした。

〈作用〉上記の構成においては、機関が定常状態であることが判
別されると、第２の基本燃料供給量設定手段により設定
された吸入空気流量に基づいた基本燃料供給量に基づい
て最終燃料供給量が演算される。そして更に、第１の基
本燃料供給量を第２の基本燃料供給量に等しくなるよう
に補正する補正量が設定される。

一方、機関が過渡状態であることが判別されると、第１
の基本燃料供給量設定手段により設定された吸入圧力に
基づいた基本燃料供給量と前述の補正量とに基づいて最
終燃料供給量が演算される。

もって、定常状態においては吸気脈動の影響等を受け
ず、過渡状態においては応答性が良好となると共に、所
定の補正量を加味することにより過渡状態から定常状態
に移行する際の燃料供給量の差異が補正される。

〈実施例〉以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

本考案の一実施例を示す第２図において、内燃機関１よ
り排出された排気ガスは排気通路２を経て過給機３のタ
ービン４を回転させる。タービン４の同軸上にはコンプ
レッサ５が設けられており、コンプレッサ５はタービン
４と同期して回転し、吸気通路６の空気を過給するよう
になっている。エアクリーナ７より吸入された空気は過
給機３により過給され、順次吸気通路６上をスロットル
チャンバ８のスロットル弁９、コレクタ10及び吸気マニ
ホールド11を経てから内燃機関本体１の燃焼室12直前に
おいて、各気筒毎に設けられる燃料噴射弁13から噴射さ
れる燃料と混合されて燃焼室12へと供給される。燃料噴
射弁13はソレノイドに通電されて開弁し、通電停止され
て閉弁する電磁式燃料噴射弁であって、後述するコント
ロールユニット20からの駆動パルス信号により通電され
て開弁し、図示しない燃料ポンプにより圧送されてプレ
ッシャレギュレータにより所定の圧力に調整された燃料
を噴射する。

機関１の燃焼室12には点火栓14が設けられていて、これ
により火花点火して混合気を着火燃焼させる。

コントロールユニット20は、CPU,ROM,RAM,A/D変換器，
入出力インターフェイスを含んで構成されるマイクロコ
ンピュータを備え、各種のセンサからの入力信号に基づ
いて演算処理し、燃料噴射弁13及び点火栓14の作動を制
御する。但し、以下では燃料噴射弁13による燃料噴射量
の制御についてのみ説明する。

前記各種センサとしては、吸気マニホールド11に吸気圧
力センサ31が設けられていて、吸気圧力（吸入負圧）PB
を検出する。

また、吸気温センサ32が設けられていて、吸気温度Taを
検出する。

また、吸気通路６にはエアフローメータ33が設けられて
いて、吸入空気流量Ｑを検出する。

また、クランク角センサ34が設けられていて、例えば４
気筒の場合、クランク角180°毎の基準信号REFとクラン
ク角１〜２°毎の単位信号POSとを出力する。これらの
信号から機関回転数Ｎを算出可能である。

また、スロットル弁９にポテンショメータ式のスロット
ルセンサ35が設けられていて、スロットル弁開度TVOを
検出する。

また、機関１の排気通路２にO₂センサ36が設けられてい
て、排気中の酸素濃度を介して空燃比のリッチ・リーン
を検出する。

また、機関１のウォータジャケットに臨ませて水温セン
サ37が設けられていて、冷却水温Twを検出する。

ここにおいて、コントロールユニット20に内蔵されたマ
イクロコンピュータ（CPU）は、第３図にフローチャー
トとして示すROM上のプログラムに従って、演算処理を
行い、燃料噴射量を制御する。

次に第３図〜第５図のフローチャートを参照しつつコン
トロールユニット20内のマイクロコンピュータの演算処
理の様子を説明する。

第３図は、所定周期（例えば4ms）毎に実行される吸気
圧力検出ルーチンであり、ステップ（図ではＳと記す。
以下同様）１で吸気圧力センサ31からの出力電力V_PBを
入力し、該出力電圧V_PBに応じて予めROMに記憶した１次
元マップから吸気圧力PB（mmHg）を検索により求める。

第４図も、所定周期（例えば4ms）毎に実行される吸入
空気流量検出ルーチンであり、ステップ３でエアフロー
メータ33からの吸入空気流量の検出値Ｑを読込む。

第５図は、所定周期（例えば10ms）毎に実行される燃料
供給制御ルーチンであり、ステップ11では、前記のよう
にして求められた吸気圧力PB、吸入空気流量Ｑの他、吸
気温センサ32,クランク角センサ34,O₂センサ36,水温セ
ンサ37等の各種センサからの検出信号を入力する。即
ち、吸気圧力検出ルーチンと吸入空気流量検出ルーチン
と該ステップ11の機能が機関運転状態検出手段を構成す
る。

ステップ12では、検出された吸気圧力PBに基づいて基本
燃料噴射量Tp1＝K₁・η_Ｖ・PB・K_TA（K₁は定数、η_Ｖは
体積効率、K_TAは吸気温補正係数）が演算される。即
ち、ステップ12は第１の基本燃料供給量設定手段の機能
を有する。

ステップ13では、検出された吸入空気流量Ｑに基づい
て、基本燃料供給量Tp2＝K₂・Q/N（K₂は定数）が演算さ
れる。即ち、ステップ13は第２の基本燃料供給量設定手
段の機能を有する。

次いでステップ14に進み、スロットルセンサ35の検出信
号TVOを入力する。

ステップ15では、スロットルセンサ35の検出信号TVO
と、前回の検出値TVO_OLDとの差ΔTVO（＝TVO−TVO_OLD）
が所定値C1以上か否かにより、機関１の運転状態が過渡
状態か定常状態かを判別する。即ち該差ΔTVOがΔTVO≧
C1の場合は、急激なスロットル弁９の操作があり、例え
ば吸入空気流量Ｑや吸気圧力PB等が急激に変化する過渡
状態と判定することが可能である。一方、ΔTVO＜C1の
場合は、スロットル弁９の操作が穏やかな所謂定常状態
と判定することが可能である。即ち、ステップ14及びス
テップ15は機関状態判別手段の機能を有する。

そして、ステップ15でΔTVO＜C1の場合はステップ16に
進み、スロットル弁９の開度の変化率ΔTVOを前記ステ
ップ15で用いた所定値C1より更に小さい所定値C2（C1≫
C2）と比較することにより、運転状態が殆ど変化するこ
との無い完全定常状態か否かを判断する。そして、ΔTV
O＜C2の場合は、完全定常状態であるとしてステップ17
に進む。

ステップ17では、運転状態が第１の基本燃料供給量Tp1
を補正するのに適する完全定常状態であるとして、定常
時における第１の基本燃料供給量Tp1を定常時における
第２の基本燃料供給量Tp2に等しくなるように補正する
補正量HSTp1を、加重平均処理係数Ｗを用いて以下の式
に従って加重平均処理することにより求める。

HSTp1←Ｗ（Tp2−Tp1）＋（１−Ｗ）HSTp1_OLD 次のステップ18では、ステップ17で加重平均して求めた
補正量HSTp1を次回の加重平均処理で用いる前回のデー
タHSTp1_OLDとして記憶する。

尚、ステップ16において、ΔTVO＜C2でない場合は、運
転状態が完全定常状態ではないとして、ステップ19にジ
ャンプする。

ステップ19では、前記ステップ13で演算した基本燃料供
給量Tp2を、後述する最終的な燃料噴射量Tiを演算する
際の基本燃料噴射量Tpとして再度設定する。

一方、ステップ15でΔTVO≧C1の場合はステップ30に進
み、後述する最終的な燃料噴射量Tiを演算する際の基本
燃料噴射量Tpとして、ステップ12で演算した基本燃料噴
射量Tp1と、ステップ17で求めた補正量HSTp1とに基づい
て、Tp←Tp1＋HSTp1 なる式で設定する。即ち、ステップ15〜19及びステップ
30の機能が補正手段に相当する。

そして、その後ステップ20に進んで、水温センサ37によ
って検出される冷却水温Twや運転条件に応じた各種補正
係数COEFを設定すると共に、バッテリ電圧の変化による
燃料噴射弁13の有効開弁時間の変化を補正するための補
正分Tsを設定する。

ステップ21では、酸素センサ36によって検出される排気
中の酸素濃度に基づいて求められる機関吸入混合気の空
燃比を、目標空燃比に近づけるよう設定される空燃比フ
ィードバック補正係数LAMBDAを読込む。

そして、ステップ22では、ステップ19またはステップ30
で設定した基本燃料噴射量Tpを用い、次式により最終的
な燃料噴射量Tiを演算する。

Ti＝Tp×LAMBDA×COEF＋Ts 次のステップ23では、このようにして演算された燃料噴
射量Tiに相当するパルス巾の噴射パルス信号を機関回転
に同期した所定タイミングで燃料噴射弁13に出力するこ
とにより、機関１に燃料を噴射供給する。

尚、本実施例においては、スロットル弁９の開度を検出
するスロットルセンサ35の検出信号TVOの変化を用い
て、機関１の運転状態が過渡状態か定常状態かを判別し
たが、機関状態の判別としては、ΔTVOの他、吸気圧力P
Bの変化ΔPB（ΔＱ），基本燃料噴射量の変化ΔTpによ
り行ってもよい。

さらに、補正量HSTp1を負荷を代表する吸気圧力PB等と
機関回転数Ｎなどで仕切られる領域毎に計算し、補正演
算に用いれば、さらに精密に制御することが可能とな
る。

また補正量HSTp1については、加算による補正方法を示
したが、ステップ17及びステップ30を夫々後述するステ
ップ17′及びステップ30′として、さらにステップ18を
除いて、乗算的に補正しても同様の効果が得られること
は言うまでもない。

S17′;HSTp1←Ｗ（Tp2/Tp1）＋（１−Ｗ）HSTp1 S30′;Tp←Tp1×HSTp1 以上説明したように、本実施例によれば、過給機付内燃
機関において、第６図に示すようにスロットル弁９の急
激な変化等により、ターボラグ等の応答遅れの影響が顕
著に現れる過渡状態においては、機関１の燃焼室12に流
入する直前の吸気圧力PBに基づいて最終的な燃料噴射量
Tiが演算されるので、噴射量の変化に対する応答性がよ
く、また、定常状態においては検出された吸入空気流量
Ｑに基づいて最終的な燃料噴射量Tiが演算されるので、
機関１の吸気脈動の影響を受けることも無く、もって燃
料噴射量Tiもブレることがなく、空燃比の振れが大きく
なることもない。

また、気圧の変化の影響を受けることも無いので、空燃
比がリッチ化またはリーン化することも無く排気性能も
良好となる。

更に、定常時における第２の基本燃料供給量Tp2に等し
くなるように、定常時における第１の基本燃料供給量Tp
1を補正する補正量HSTp1を、加重平均処理することによ
り求めたので、過渡状態から定常状態に移行する際の基
本燃料供給量Tpのブレがほとんどなくなり、過渡状態か
ら定常状態に移行する際の燃料供給量の差異が補正さ
れ、もって最終的な燃料噴射量Tiもブレなくなり、空燃
比の振れが大きくなることもない。

尚、本実施例は過給機付内燃機関について説明したが、
過給機がついていない一般的な内燃機関についても同様
の効果が得られることは勿論である。

〈考案の効果〉以上説明したように、本考案によれば、機関が過渡状態
のときは吸気圧力に基づいて最終燃料供給量が演算さ
れ、定常状態のときは吸入空気流量に基づいて最終燃料
供給量が演算されるので、Ｌジェトロ方式及びＤジェト
ロ方式の両者の長所を活かして、機関の運転状態に応じ
た最適な制御が行われることとなり、もって燃料噴射量
Ti及び空燃比の振れを抑制することができ、排気性能の
向上も図れる。

また、定常状態の第１の基本燃料供給量を定常状態の第
２の基本燃料供給量に等しくなるように補正する補正量
を設定したので、過渡状態から定常状態に移行する際の
燃料噴射量のブレを少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の構成を示すブロック図、第２図は本考
案の一実施例の構成を示す構成図、第３図〜第５図は同
上実施例の各種制御ルーチンを示すフローチャート、第
６図は同上実施例の作用を説明するタイムチャートであ
る。１…内燃機関、３…過給機、６…吸気通路、９…スロッ
トル弁、13…燃料噴射弁、20…コントロールユニット、
31…吸気圧力センサ、33…エアフローメータ、34…クラ
ンク角センサ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】機関回転数と吸気圧力と吸入空気流量とを
含む機関運転状態を検出する機関運転状態検出手段と、検出された吸気圧力に基づいて基本燃料供給量を設定す
る第１の基本燃料供給量設定手段と、検出された機関回転数と吸入空気流量とに基づいて基本
燃料供給量を設定する第２の基本燃料供給量設定手段
と、機関の過渡・定常状態を判別する機関状態判別手段と、前記機関状態判別手段により定常状態が判別されたとき
には、前記第２の基本燃料供給量設定手段により設定さ
れた基本燃料供給量に基づいて最終燃料供給量を演算し
かつ、第１の基本燃料供給量を第２の基本燃料供給量に
等しくなるように補正する補正量を設定し、また過渡状
態が判別されたときには、前記第１の基本燃料供給量設
定手段により設定された基本燃料供給量と前記補正量に
基づいて最終燃料供給量を演算する補正手段と、を備え
たことを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置。