JPH0777097A

JPH0777097A - エンジンの燃料制御装置

Info

Publication number: JPH0777097A
Application number: JP22354793A
Authority: JP
Inventors: Seiji Asano; 誠二浅野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-09-08
Filing date: 1993-09-08
Publication date: 1995-03-20

Abstract

(57)【要約】【目的】エンジンの経時変化時の実際の空燃比を安定
させる。【構成】エンジン制御ユニット１００は、エンジンが
過渡状態か定常状態かを把握する状態把握部１１０と、
過渡時目標空燃比を過渡状態に応じた値で出力する過渡
時目標空燃比出力部１３０と、定常時目標空燃比を出力
する定常時目標空燃比出力部１３５と、過渡時目標空燃
比と定常時目標空燃比とのうち、状態把握部１１０によ
り把握された状態に対応している方の目標空燃比を選択
する目標空燃比選択部１４０と、空気流量計２１で検出
された吸入空気量を目標空燃比選択部１４０で選択され
た目標空燃比で割って燃料噴射量を定める燃料噴射量演
算部１５０とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンに供給する燃
料の噴射量を制御するエンジンの燃料制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、燃料噴射弁から噴射される燃
料は、全てが直ちにエンジン内に供給されるのではな
く、一部が吸気管内壁に付着してしまう。このため、吸
気管内壁への燃料付着量と吸気管内壁からの燃料蒸発量
とが平衡する定常運転状態時には、特に問題はないが、
吸気管内壁の燃料付着量と吸気管内壁からの燃料蒸発量
との平衡が崩れる、加速時や減速時ような過渡状態時に
は、目的の燃料量がエンジンに供給されず、安定燃焼が
できなくなってしまう。

【０００３】そこで、例えば、特公平３−５９２５５号
公報に記載されているものでは、燃料噴射直前の吸気流
量（吸気管内圧力とエンジン回転数とで代替されること
もある。）に対して、目標空燃比になるような燃料噴射
量を定める一方で、吸気管内壁への燃料付着量及び吸気
管内壁からの燃料蒸発量を求め、これらの値で燃料噴射
量を補正して、過渡状態時においても目的の燃料量がエ
ンジンに供給されるようにしている。また、同様に、過
渡状態時における燃料付着量等を考慮するものとして、
９２ＳＡＥ（Society of Automobile Engineers)におけ
るＳＡＥ９２０９０に記載されているものもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術では、燃料噴射量設定直前の吸気流量に対
して、目標空燃比になるような燃料量をほぼ確実にエン
ジンに供給することができるものの、過渡時において
は、燃焼噴射量設定後においても吸気流量が刻々と変化
するため、実際にエンジンに供給される燃料量は目標空
燃比に対応する燃料量ではない。具体的には、図２２に
示すように、スロットル開度が増加して加速するような
過渡状態時において、燃料噴射量設定直前の吸気量に対
して目標空燃比になるような燃料噴射量を定めて、この
量で燃料を噴射しても、燃料噴射量設定後、吸気量が増
加するため、実際にエンジンに供給される燃料量は、目
標空燃比に対応する燃料量より少なくなる。従って、加
速時には、図２１に示すように、実際の空燃比が大きく
なり、つまり空燃比希薄状態になり、トルクダウン、最
悪の場合には失火と言うような状態に陥る。また、減速
時には、逆に、空燃比濃厚状態になり、排気ガス性状が
悪化する。

【０００５】すなわち、従来技術では、過渡時におい
て、実際にエンジンに供給される燃料量と空気との比が
目標空燃比にならず、安定燃焼を行うことができないと
言う問題点がある。本発明は、このような従来の問題点
に着目してなされたもので、過渡時においても、安定燃
焼を行うことができるエンジンの燃料制御装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
のエンジンの燃料制御装置は、吸気管からエンジンに供
給される吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
エンジンが過渡状態か定常状態かを把握する状態把握手
段と、過渡時目標空燃比を過渡状態に応じた値で出力す
る過渡時目標空燃比出力手段と、定常時目標空燃比を出
力する定常時目標空燃比出力手段と、前記過渡時目標空
燃比と前記定常時目標空燃比とのうち、前記状態把握手
段により把握された状態に対応している方の目標空燃比
を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された目標
空燃比と前記吸入空気量検出手段で検出された吸入空気
量とから燃料噴射量を定め、該燃料噴射量を前記燃料噴
射手段に出力する燃料噴射量算出手段とを備えているこ
とを特徴とするものである。

【０００７】ここで、前記燃料噴射手段が吸気管を介し
て該エンジンに燃料を供給する場合は、前記燃料噴射手
段からの燃料のうち、前記吸気管に付着する燃料の付着
率を把握する燃料付着率把握手段と、前記吸気管に付着
した燃料から蒸発する燃料の蒸発率を把握する燃料蒸発
率把握手段と、前記吸気管に付着する燃料の影響で実際
に前記エンジンに供給される燃料量が前記燃料噴射量と
異なってしまう分を前記付着率と前記蒸発率とから見越
して、該燃料噴射量を補正する燃料液膜補正手段とを備
えていることが好ましい。

【０００８】また、前記燃料制御装置は、エンジンから
排気される排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度検
出手段と、前記燃料噴射量算出手段で求められた前記燃
料噴射量を前記酸素濃度に基づいてフィードバック補正
するフィードバック補正手段とを備えていてもよい。さ
らに、このようにフィードバック補正する場合は、過渡
状態時におけるフィードバック補正係数の経時的な変化
を把握する経時変化把握手段と、前記経時変化把握手段
で把握された前記フィードバック補正係数の経時的な変
化に応じて、前記過渡時目標空燃比を補正する過渡時目
標空燃比学習補正手段とを備えていることが望ましい。

【０００９】

【作用】従来技術において述べたように、過渡状態時に
おいて定常状態時と同じ目標空燃比を用いると、噴射量
設定直前の吸気量に対して目標空燃比になるような燃料
噴射量を噴射しても、噴射量設定後、吸気量が変化する
ため、実際にエンジンに供給される燃料量は、目標空燃
比に対応する燃料量と異なってくる。そこで、本発明で
は、噴射量設定後の吸気量変化による空燃比の変動分を
見越して、過渡状態時には、定常状態と異なる目標空燃
比を用いて、現実の空燃比の安定化を図っている。従っ
て、過渡状態時においても安定燃焼を実現することがで
き、失火等を防ぐことができる。

【００１０】一般的に、過渡状態時においては、燃料が
吸気管に付着する量と、吸気管に付着した燃料から蒸発
する燃料の量とのバランスが崩れて、実際にエンジンに
供給される燃料量が目的の燃料噴射量と異なってしまう
場合がある。このような場合でも、燃料液膜補正手段を
備えているものでは、目的の燃料噴射量と異なってしま
う分を燃料付着率と燃料蒸発率とから見越して、目的の
燃料噴射量を補正するので、過渡時においても、目的の
燃料量を実際にエンジンに供給することができ、より減
速時における燃焼の安定化を図ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係るエンジンの燃料噴射量制
御装置の一実施例について図を用いて説明する。図１
は、本実施例のエンジン及びエンジン回りの構成を示す
図である。エンジン１０には、エンジン１０に空気を供
給する吸気管２０と、エンジン１０からの排気ガスを排
気するため排気管３０と、エンジン１０を冷却するため
のラジエター４０とが設けられている。エンジン１０
は、吸気弁１１、排気弁１２、点火プラグ１５、シリン
ダやピストン等を有して構成されている。このエンジン
１０には、エンジン回転数Ｎを測定すべく、クランク角
センサ１３が設けられている。吸気管２０には、ここを
通過する空気の質量流量Ｑａを計測する熱式空気流量計
２１と、エンジン１０が吸入する吸気量を調節するスロ
ットル弁２２と、このスロットル弁２２の開度ＴＶＯを
検出するスロットル開度センサ２４と、アイドリング時
の吸気量を調節するアイドルスピードコントロール弁２
３と、吸気管２０内の圧力を測定する吸気管圧力センサ
２５と、燃料噴射弁１４とが設けられている。排気管３
０には、排気ガス中の酸素濃度Ｏ₂を検出する酸素濃度
センサ３１、及び排気ガスを酸化還元により浄化する酸
化還元触媒３２が設けられている。ラジエター４０に
は、ラジエター４０内の水温、すなわちエンジン１０の
冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ４１が設けられてい
る。各種センサ２１，２５，…からの信号は、エンジン
制御ユニット１００に入力するようになっている。この
エンジン制御ユニット１００は、各種センサ２１，２
５，…からの信号に基づき、アイドルスピードコントロ
ール弁２３、燃料噴射弁１４、点火プラグ１５等を制御
する。なお、本実施例のエンジン１０は、４気筒エンジ
ンで、各気筒毎に燃料噴射弁１４及び点火プラグ１５等
が設けられている。

【００１２】エンジン制御ユニット１００は、ハードウ
ェアー的には、図２に示すように、各種センサ２１，２
５，…からの信号を入力又はＴＴＬレベルの電圧信号を
アクチュエータ駆動の電圧信号に変換する増幅回路１０
１と、入出力信号をアナログ−デジタル変換するＡ／Ｄ
変換回路１０２と、デジタル演算処理を行うマイクロコ
ンピュータ、もしくはそれに準ずる演算回路を有する演
算回路１０３と、演算回路１０３の演算処理に用いる定
数、変数、及びプログラム等を格納するＲＯＭ１０４及
びＲＡＭ１０５と、揮発性のＲＡＭ１０５の内容を保持
するためのバックアップ回路１０６とを有して構成され
ている。なお、本実施例におけるエンジン制御ユニット
は、いわゆるデジタル演算装置であるが、アナログ演算
装置でも構あっても良いことは言うまでもない。

【００１３】また、エンジン制御ユニット１００は、ソ
フトウェアー的には、図３に示すように、エンジン１０
が過渡状態か定常状態かを把握する状態把握部１１０
と、エンジン１０が過渡状態の時の目標空燃比A/Ftを出
力する過渡時目標空燃比出力部１３０と、エンジン１０
が定常状態の時の目標空燃比A/Fsを出力する定常時目標
空燃比出力部１３５と、過渡時目標空燃比出力部１３０
から出力された目標空燃比A/Ftと定常時目標空燃比出力
部１３５から出力された目標空燃比A/Fsとのうち、エン
ジン状態に対応した方の目標空燃比A/Fを選択する目標
空燃比選択部１４０と、目標空燃比選択部１４０で選択
された目標空燃比A/Fを用いて基本燃料噴射量Ｇｆeを求
める基本燃料噴射量演算部１５０と、吸気管２０の燃料
付着率Ｘを求める付着率演算部１５１と、吸気管２０か
らの燃料蒸発率1/λを求める蒸発率演算部１５２と、吸
気管２０に付着している燃料平衡液膜量Ｍｆを求める平
衡液膜量演算部１５４と、燃料付着率Ｘ、燃料蒸発率1/
λ及び平衡液膜量Ｍｆを用いて基本燃料噴射量Ｇｆeを
補正する液膜補正部１５５と、酸素濃度センサ３１で検
出された酸素濃度に基づきフィードバック補正係数αを
求めるフィードバック補正係数演算部１５６と、フィー
ドバック補正係数α等を用いて、液膜補正された燃料噴
射量Ｇｆe₀を更にフィードバック補正をするフィードバ
ック補正部１５７と、補正された燃料噴射量Ｇｆを各燃
料噴射弁毎に設定してそれぞれの燃料噴射弁１４，１
４，…のアクチュエータに出力する噴射量設定部１５８
と、フィードバック補正係数αの経時的変化から過渡時
目標空燃比A/Ftを補正する過渡時目標空燃比補正学習部
１２０とを有して構成されている。また、このエンジン
制御ユニット１００には、同図において図示されていな
いが、始動時補正やエンジン出力増大補正等の各種補正
を実行する各種補正部や、点火プラグ１５の点火時期を
決定する点火時期設定部や、アイドルスピードコントロ
ール弁２５の弁開度を設定する弁開度設定部等も設けら
れている。

【００１４】状態把握部１１０は、スロットル開度セン
サ２４からの信号に基づき、スロットル開度の単位時間
当たりの変化量ΔＴＶＯを求めるスロットル開度変化量
演算部１１１と、スロットル開度変化量ΔＴＶＯが予め
定められた変化量DTVOを超えたか否かにより過渡状態か
定常状態かを判断する状態判断部１１２とを有してい
る。なお、状態判断部１１２は、スロットル開度変化量
ΔＴＶＯが予め定められた変化量DTVOを超えたと判断し
たときに、過渡状態信号を目標空燃比選択部１４０に出
力する。

【００１５】過渡時目標空燃比出力部１３０は、図４に
示すように、スロットル開度変化量ΔＴＶＯが正か負か
により、過渡状態が加速時（スロットル開度変化量ΔＴ
ＶＯは正）のものであるか減速時（スロットル開度変化
量ΔＴＶＯは負）のものであるかを判断する加減速判断
部１３１と、加速時目標空燃比算出部１３２と、減速時
目標空燃算出部１３３とを有している。加速時目標空燃
比算出部１３２及び減速時目標空燃比算出部１３３に
は、エンジン回転数Ｎとスロットル開度変化量ΔＴＶＯ
とをパラメータとして目標空燃比A/Ftを定めるための空
燃比マップを有している。加速時目標空燃比算出部１３
２の空燃比マップにおける目標空燃比A/Ftupは、理論空
燃比（１４．７）以下の値になっており、減速時目標空
燃比算出部１３３における空燃比マップにおける目標空
燃比A/Ft downは、理論空燃比以上の値になっている。
なお、目標空燃比を決定する際に、エンジン１０の温度
を考慮する場合には、冷却水の温度を入力する必要があ
るが、ここでは、説明を割愛する。

【００１６】定常時目標空燃比出力部１３５には、本実
施例においては、理論空燃比（１４．７）が記憶されて
いる。ところで、近年、省エネルギーのために、希薄燃
焼を行うものがある。そこで、この場合、定常時目標空
燃比出力部１３５には、目標空燃比として、例えば、理
論空燃比の他に、１８や２４等の値も記憶させておくこ
とになる。

【００１７】過渡時目標空燃比補正学習部１２０は、図
５に示すように、過渡状態時における、フィードバック
補正係数αの中心値αcenterからのズレの最大値αpea
k、及び、このズレの最大値αpeakからαcenterまで戻
る時間αret（αcenter、αpeak、αretに関しては、図
２０を用いて後述する。）を把握する経時変化パラメー
タ把握部１２１と、最大ズレ値αpeakと予め準備されて
いる関数ｆとを用いて過渡時目標空燃比補正係数Ｋαを
求めると共に、戻り時間αretと予め準備されている関
数ｇとを用いて過渡時目標空燃比持続時間Ｔαを求める
補正係数演算部１２２と、過渡時目標空燃比補正係数Ｋ
α及び過渡時目標空燃比持続時間Ｔαを記憶し、その時
の状態に応じてこれらの値を出力する過渡時目標空燃比
補正係数出力部１２３とを有している。過渡時目標空燃
比補正係数出力部１２３には、エンジン回転数Ｎと基本
燃料噴射量Ｇｆｅとをパラメータとして目標空燃比補正
係数Ｋα及び目標空燃比持続時間Ｔαを定めるためのマ
ップが設けられている。これらのマップには、補正係数
演算部１２２で求められた目標空燃比補正係数Ｋα、目
標空燃比持続時間Ｔαが、これら値が求められた際のエ
ンジン回転数Ｎ及び基本燃料噴射量Ｇｆｅに応じた位置
にプロットされる。目標空燃比補正係数出力部１２３
は、これらのマップを用いて現在のエンジン回転数Ｎ及
び基本燃料噴射量Ｇｆｅに応じた目標空燃比補正係数Ｋ
α及び目標空燃比持続時間Ｔαを求め、これらの値を出
力する。なお、これらの値の出力先に関しては後述す
る。また、ここでは、目標空燃比補正係数Ｋα及び目標
空燃比持続時間Ｔαを定めるためのパラメータとして、
基本燃料噴射量Ｇｆｅを用いているが、エンジン負荷を
示すものであれば、他の値を用いてもよい。

【００１８】目標空燃比選択部１４０は、図３に示すよ
うに、状態把握部１１０からの過渡状態信号（スロット
ル開度変化量ΔＴＶＯが予め定めた値ＤＴＶＯよりも大
きいときに出力される信号、すなわち過渡状態であると
判断したときに出力される信号）に応じて、過渡時目標
空燃比出力部１３０からの目標空燃比A/Ftと定常時目標
空燃比出力部１３５からの目標空燃比A/Fsとのうち、一
方を選択するものである。

【００１９】この目標空燃比選択部１４０と過渡時目標
空燃比出力部１３０との間には、過渡時目標空燃比出力
部１３０から出力された過渡時目標空燃比A/Ftに過渡時
目標空燃比学習補正部１２０から出力された過渡時目標
空燃比補正係数Ｋαを掛ける乗算器１２８が設けられて
いる。また、目標空燃比選択部１４０と状態把握部１１
０との間には、過渡時目標空燃比学習補正部１２０から
出力された過渡時目標空燃比持続時間Ｔαだけ、状態把
握部１１０からの過渡状態信号を目標空燃比選択部１４
０に出力する信号出力時間規制部１２９が設けられてい
る。なお、過渡時目標空燃比学習補正部１２０は、実際
には、乗算器１２８と信号出力時間規制部１２９も含め
て構成されている。

【００２０】次に、付着率演算部１５１、蒸発率演算部
１５２、平衡液膜量演算部１５４、液膜補正部１５５の
詳細について説明する。まず、これらの詳細について説
明する前に、吸気管２０内の燃料挙動について説明す
る。図６に示すように、例えば、吸気弁１１が閉じてい
るときに燃料噴射弁１１から燃料が噴射された場合や、
燃料噴射弁１１から噴射された燃料のうち直接気筒内に
入らないものがある場合には、吸気弁１１やこの近傍の
吸気管２０内壁に燃料が付着する。このように燃料が吸
気管２０内壁等に付着して燃料液膜９０として成長する
と、従来技術で述べたように、燃料と空気との混合比、
つまり空燃比を狂わせてしまう。

【００２１】図７は、この燃料液膜９０の挙動を示すモ
デルである。燃料噴射弁１４から噴射された燃料は、Ｘ
（付着率）の割合で吸気管２０内壁等に付着し、燃料液
膜９０として成長して行く。一方、燃料液膜９０から
は、1/λ（蒸発率）の割合で燃料が蒸発する。従って、
燃料液膜量Ｍｆは、（数１）のように表すことができ、
エンジン１０の気筒内に流入する燃料量Ｇｆｅは、（数
２）のように表すことができる。

【００２２】

【数１】

【００２３】

【数２】

【００２４】Ｍｆ:平衡液膜量、Ｇｆ₀:燃料噴射弁14か
らの燃料噴射量、Ｇｆe:気筒内流入燃料量、Ｘ:燃料付
着率、1/λ:蒸発率これら、（数１）及び（数２）に関して、Ｇｆ₀及びＭ
ｆに関して解くと、それぞれ、（数３）、（数４）のよ
うに表せる。また、Ｇｆeは、（数５）のように表せ
る。

【００２５】

【数３】

【００２６】

【数４】

【００２７】

【数５】

【００２８】Ｑａ：気筒内流入空気量、Ａ／Ｆ：目標空
燃比、Δｔ微小時間なお、以上の式は、フィードバック補正を考慮していな
いものであるので、現実には、Ｇｆeは基本燃料噴射
量、Ｇｆ₀はフィードバック補正前の燃料噴射量であ
る。従って、基本燃料噴射量演算部１５０は、（数５）
を用いて基本燃料噴射量Ｇｆeを求めることになる。具
体的には、（数５）に、目標空燃比選択部１４０で選択
された目標空燃比Ａ／Ｆ、及び空気流量計２４で測定さ
れた吸気量Ｑａを（数５）に代入して、基本燃料噴射量
Ｇｆeを求める。また、液膜補正部１５５は、（数３）
を用いて、基本燃料噴射量Ｇｆeに関して液膜補正処理
を行う。また、平衡液膜量演算部１５４は、（数４）を
用いて平衡液膜量Ｍｆを求める。液膜補正を行う際、及
び平衡液膜量Ｍｆを求める際に、必要な燃料付着率Ｘ及
び燃料蒸発率1/λは、それぞれ、付着率演算部１５１、
蒸発率演算部１５２で求めることになる。

【００２９】燃料付着率Ｘ及び燃料蒸発率1/λは、図８
に示すように、吸気量Ｑａと相関関係がある。具体的に
は、燃料付着率Ｘは吸気量Ｑａの増加に伴って減少し、
燃料蒸発率1/λの逆数である蒸発定数λは、吸気量Ｑａ
の増加に伴って増加する。従って、これらの相関関係を
予め記憶しておけば、現時点の吸気量Ｑａに対する燃料
付着率Ｘ及び燃料蒸発率1/λを求めることができる。そ
こで、付着率演算部１５１には、図９に示すように、吸
気量Ｑａと付着率Ｘとの関係を表した付着率マップ１５
１ａが設けられ、蒸発率演算部１５２には、吸気量Ｑａ
と蒸発定数λとの関係を表した蒸発定数マップ１５２
ａ、及びこの蒸発定数マップ１５２ａで求められた蒸発
定数λを蒸発率1/λに変換する除算器１５２ｃが設けら
れている。また、付着率Ｘや蒸発率1/λは、燃料液膜９
０の有する箇所の温度にも影響を受けるので、各演算部
１５１，１５２には、マップ等で求められた付着率Ｘ及
び蒸発率1/λを温度補償する温度補償部１５１ｂ，１５
２ｂも設けられている。この温度補償は、冷却水軸を持
つマップで温度補償係数を検索し、この温度補償係数
を、付着率マップ１５１ａで求められた付着率Ｘ、蒸発
定数マップ１５２ａ等で求められた蒸発率1/λに乗じて
行う。

【００３０】次に、本実施例のエンジン制御ユニット１
００の動作について説明する。図１０に示すように、ま
ず、ステップ１０１,１０２,１０３，１０４で、吸気量
Ｑａ、エンジン回転数Ｎ、冷却水温Ｔｗ、スロットル開
度ＴＶＯをそれぞれ読み込む。ステップ１０５では、ス
ロットル開度変化量ΔＴＶＯに応じて、エンジン１０が
過渡状態か定常状態かを状態把握部１１０で判断する。
ステップ１０６では、基本燃料噴射量演算部１５０で、
吸気量Ｑａをエンジン状態に応じた目標空燃比A/Fで割
って基本燃料噴射量Ｇｆeを求める。ステップ１０７,１
０８では、吸気量Ｑａ及び冷却水温Ｔｗに対応する燃料
付着率Ｘ及び燃料蒸発率1/λをそれぞれ付着率演算部１
５１及び蒸発率演算部１５２で求める。付着率演算部１
５１及び蒸発率演算部１５２は、前述したように、付着
率マップ１５１ａや蒸発定数マップ１５２ａを用いて、
吸気量Ｑａに対応する燃料付着率Ｘ及び燃料蒸発率1/λ
を求め、これらの値を冷却水温Ｔｗで温度補償した後に
出力する。ステップ１０９では、エンジン回転数Ｎ、付
着率Ｘ、蒸発率1/λより平衡液膜量Ｍｆを平衡液膜量演
算部１５４で求める。ステップ１１０では、液膜補正部
１５５において、ステップ１０６で求めた基本燃料噴射
量Ｇｆeに対して、付着率Ｘ、蒸発率1/λ、及び平衡液
膜量Ｍｆを用いて、液膜補正を実行する。ステップ１１
１では、フードバック補正係数演算部１５６において、
排気ガス中の酸素濃度に基づいてフィードバック補正係
数αを演算する。ステップ１１２では、フィードバック
補正部１５７において、液膜補正された燃料噴射量Ｇｆ
₀にフィードバック補正係数αを掛けてフィードバック
補正を行う。ステップ１１３では、始動時補正やエンジ
ン出力増大補正等の各種補正を実行する。なお、これら
の補正は、従来技術であるので、ここでは、これらの説
明を省略する。ステップ１１４では、噴射量設定部１５
８において、各種補正が施された燃料噴射量Ｇｆをセッ
トし、複数の燃料噴射弁１４のうちで対応する燃料噴射
弁１４のアクチュエータにこの値を出力する。

【００３１】図１１は、図１０のフローチャートにおけ
るステップ１０４およびステップ１０５の詳細フローチ
ャートである。まず、ステップ１２１で、状態把握部１
１０のスロットル開度変化量演算部１１１において、図
１０のフローチャーにおけるステップ１０４で読み込ん
だスロットル開度（前回読み込んだスロットル開度と今
回読み込んだスロットル開度）からスロットル開度変化
量ΔＴＶＯを求める。ステップ１２２では、状態把握部
１１０の状態判断部１１２において、スロットル開度変
化量ΔＴＶＯが予め定められた変化量DTVOを超えたか否
かにより過渡状態か定常状態かを判断する。ステップ１
２２で定常状態であると判断されたときには、ステップ
１２３に進み、定常時目標空燃比A/Fsを求める。また、
ステップ１１２で過渡状態であると判断されたときに
は、ステップ１２４に進み、過渡時目標空燃比A/Ftを求
める。過渡時目標空燃比A/Ftを求める際には、過渡時目
標空燃比出力部１３０において、まず、スロットル開度
変化量ΔＴＶＯが正か負かにより、過渡状態が加速時
（スロットル開度変化量ΔＴＶＯは正）のものであるか
減速時（スロットル開度変化量ΔＴＶＯは負）のもので
あるかを判断する。加速時と判断したときには、加速時
用の空燃比マップを用いて、エンジン回転数Ｎとスロッ
トル開度変化量ΔＴＶＯとに応じた加速時目標空燃比A/
Ft upを求める。また、減速時と判断したときには、減
速時用の空燃比マップを用いて、エンジン回転数Ｎとス
ロットル開度変化量ΔＴＶＯとに応じた減速時目標空燃
比A/Ft downを求める。ステップ１２５では、吸気量を
ステップ１２３又は１２４で求められた目標空燃比で割
って、すなわち(数５）に従って基本燃料噴射量Ｇｆeを
求める。

【００３２】次に、以上のように過渡状態時と定常状態
時とで目標空燃比を切り替えることによる効果につい
て、図１２及び図１３を用いて説明する。従来技術にお
いて述べたように、加速時において定常状態時と同じ目
標空燃比を用いると、噴射量設定直前の吸気量に対して
目標空燃比になるような燃料噴射量を噴射しても、噴射
量設定後、吸気量が増加するため、実際にエンジンに供
給される燃料量は、目標空燃比に対応する燃料量より少
なくなる。具体的には、図１２に示すように、加速時に
おいて、現実の空燃比は、定常時の目標空燃比より大き
くなり（希薄であるということ）、失火等で加速が鈍っ
てしまう。そこで、本実施例では、噴射量設定後の吸気
量増加による空燃比の増加分を見越して、加速時には目
標空燃比を定常時よりも低い値のものを用いて、現実の
空燃比の安定化を図っている。

【００３３】また、減速時において定常時と同じ目標空
燃比を用いると、図１３に示すように、加速時とは逆
に、現実の空燃比は、定常時の目標空燃比よりも小さく
なり（濃厚であるということ）、未燃の燃料排出により
排気ガスのエミッションが悪化する。そこで、本実施例
では、燃料噴射量設定後の空燃比減少分を見越して、減
速時には目標空燃比を定常時よりも大きい値のものを用
いて、現実の空燃比の安定化を図っている。なお、以上
のように、本実施例においては、現実の空燃比の安定化
を図っている関係上、定常状態時のみならず、過渡状態
時にも、現実の空燃比が定常時目標空燃比に近づくよう
フィードバック補正している。

【００３４】図１４は、平衡液膜量演算部１５４におけ
る燃料平衡液膜量算出のフローチャートである。ステッ
プ１３１，１３２，１３３で、現在の燃料噴射量Ｇ
ｆ₀、前回計算された平衡液膜量Ｍｆ、燃料付着率Ｘ、
燃料蒸発率1/λをそれぞれを読み込む。ステップ１３４
では、このフローが実行されている計算周期Δｔを読み
込む。ステップ１３５では、（数４）を用いて、以上の
ステップで読み込まれた変数に応じた平衡液膜量Ｍｆを
計算する。図１５は、液膜補正部１５５における液膜補
正のフローチャートである。ステップ１４１，１４２，
１４３で、基本燃料噴射量Ｇｆe、燃料付着率Ｘ、燃料
蒸発率1/λ、平衡液膜量Ｍｆをそれぞれ読み込む。ステ
ップ１４４では、（数３）を用いて、基本燃料噴射量Ｇ
ｆeを以上のステップで読み込まれた変数に応じて液膜
補正し、燃料噴射量Ｇｆ₀を求める。

【００３５】図１６及び図１７は、過渡時目標空燃比補
正学習部１２０における過渡時目標空燃比補正のフロー
チャートである。まず、このフローチャートに関して説
明する前に、過渡状態時におけるフィードバック補正係
数の経時変化について説明する。酸素濃度センサ３１か
らの出力は、図１８に示すように、理論空燃比を中心と
して、「high」か「low」かの２値信号である。フィードバ
ック補正係数演算部１５６では、この酸素濃度センサ３
１からの出力と理論空燃比に対応した閾値電圧とから、
空燃比フィードバック係数αを演算する。ところで、こ
の空燃比フィードバック補正係数αは、吸気管２０の内
壁や吸気弁１１等にゴミ等が付着すると、図１９に示す
ように、過渡状態時においては、ゴミ等が付着していな
いときと比べて、大きくなる。このため、実際の空燃比
も、同図に示すように、ゴミ等が付着していないときと
比べて、大きくなり、目標の空燃比と大きく異なるよう
になってしまう。

【００３６】従って、ゴミ等の付着による目標空燃比と
現実の空燃比とのズレ現象は、過渡状態時におけるフィ
ードバック補正係数αの変化から把握することができ
る。フィードバック補正係数の変化は、具体的には、図
２０に示すように、過渡状態時におけるフィードバック
補正係数αの平均値αaveにおいて、フィードバック補
正係数αの中心値αcenter（定常時のフィードバック補
正係数の平均値とほぼ等しい。）からのズレが最大とな
る値αpeak、及び、このズレの最大値αpeakからαcent
erまで戻る時間αretの変化から把握することができ
る。そこで、本実施例では、経時変化による目標空燃比
と現実の空燃比との過渡時におけるズレを解消すべく、
過渡状態時におけるフィードバック補正係数αの変化を
把握し、このフィードバック補正係数αの変化に応じて
過渡時目標空燃比A/Ftを補正している。

【００３７】具体的には、まず、図１６に示すように、
ステップ１５１で、過渡状態時か定常状態時かをを判断
する。そして、定常状態であると判断したときには、こ
のフローを直ちに終了し、過渡状態時であると判断した
ときには、ステップ１５２で、フィードバック補正係数
αをフィードバック補正係数演算部１５６から読み込む
と共に、ステップ１５３で、エンジン回転数Ｎ及び基本
燃料噴射料Ｇｆｅを読み込む。そして、過渡時目標空燃
比補正学習部１２０の経時変化パラメータ把握部１２１
が、ステップ１５４で、過渡状態時におけるフィードバ
ック補正係数αの平均値αaveを求め、ステップ１５５
で、この平均値αaveのうちでαcenterからのズレが最
大となる値αpeak、及び、このズレの最大値αpeakから
αcenterまで戻る時間αretを求める。ステップ１５６
では、補正係数演算部１２２が、αpeakと関数ｆとを用
いて過渡時目標空燃比補正係数Ｋαを求めると共に、戻
り時間αretと関数ｇとを用いて過渡時目標空燃比持続
時間Ｔαを求める。ステップ１５７では、過渡時目標空
燃比補正係数出力部１２３内のマップ上に、目標空燃比
補正係数Ｋα、目標空燃比持続時間Ｔαが、これら値が
求められた際のエンジン回転数Ｎ及び基本燃料噴射量Ｇ
ｆｅに応じた位置にプロットされる。このマップ上への
プロット作業は、このマップがマップとしての利用価値
を有するようになるまで繰り返して実行される。以上に
より、経時変化に対応するための学習が終了する。

【００３８】経時変化に対応するための学習が行われる
と、この学習結果に基づき、実際に過渡時目標空燃比の
補正を行う。この補正では、図１７に示すように、ま
ず、ステップ１６１で、過渡状態時か定常状態時かをを
判断する。そして、定常状態であると判断したときに
は、このフローを直ちに終了し、過渡状態時であると判
断したときには、ステップ１６２で、エンジン回転数Ｎ
及び基本燃料噴射料Ｇｆｅを読み込む。そして、ステッ
プ１６３では、目標空燃比補正係数出力部１２３が、マ
ップを参照して、読み込んだエンジン回転数Ｎ及び基本
燃料噴射量Ｇｆｅに応じた目標空燃比補正係数Ｋα及び
目標空燃比持続時間Ｔαを求め、これらの値を出力す
る。ステップ１６４では、過渡時目標空燃比出力部１３
０から出力された過渡時目標空燃比A/Ftに目標空燃比補
正係数Ｋαを掛ける。ステップ１６５では、信号出力時
間規制部１２９が目標空燃比持続時間Ｔαを受けて、こ
の時間Ｔαだけ、状態把握部１１０からの過渡状態信号
が目標空燃比選択部１４０に出力される。この結果、過
渡時目標空燃比A/Ftの設定時間は、Ｔαとなる。

【００３９】以上のように、フィードバック補正係数が
経時変化すると、過渡時目標空燃比の値A/Ft、及び過渡
時目標空燃比の設定時間Ｔαが補正される。従って、吸
気管２０の内壁や吸気弁１１等にゴミ等が付着しても、
過渡状態時における実際の空燃比を安定させることがで
きる。

【００４０】なお、以上の実施例において、スロットル
開度変化量ΔＴＶＯで過渡状態時か定常状態時かの判断
をしたが、例えば、吸気量の変化量やエンジン回転数の
変化量で過渡状態時か定常状態時かの判断をするように
してもよい。但し、過渡状態になる原因は、スロットル
開度の変化であるから、できるかぎり早く且つ的確に過
渡状態を把握するためも、スロットル開度の変化量で過
渡状態時か定常状態時かを判断する方が好ましい。ま
た、以上の実施例では、まず、目標空燃比と吸気量とか
ら基本燃料噴射量を求め、その後、この噴射量に対して
液膜補正やフィードバック補正を施したが、先に、目標
空燃比に対して液膜補正やフィードバック補正を施し、
その後に、補正された目標空燃比と吸気量とから燃料噴
射量を求めるようにしてもよい。すなわち、基本燃料噴
射量を補正しても、目標空燃比を補正しても、最終的に
燃料噴射量に液膜補正やフィードバック補正が施される
のであれば、どちらでも構わない。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、過渡状態時には、この
ときの噴射量設定後の吸気量変化による空燃比の変動分
を見越して、定常状態と異なる目標空燃比を用いて、現
実の空燃比の安定化を図っている。このため、過渡状態
時においても安定燃焼を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例のエンジン及びエンジン
回り構成を示す説明図である。

【図２】本発明に係る一実施例のエンジン制御ユニット
の回路ブロック図である。

【図３】本発明に係る一実施例のエンジン制御ユニット
の機能ブロック図である。

【図４】本発明に係る一実施例の過渡時目標空燃比出力
部の機能ブロック図である。

【図５】本発明に係る一実施例の過渡時目標空燃比補正
学習部の機能ブロック図である。

【図６】エンジン近傍の吸気管の断面図である。

【図７】本発明に係る一実施例の燃料液膜の挙動を示す
モデル図である。

【図８】燃料付着率特性及び燃料蒸発率特性を示すグラ
フである。

【図９】本発明に係る一実施例の付着率演算部及び蒸発
率演算部の機能ブロック図である。

【図１０】本発明に係る一実施例のエンジン制御コント
ローラの動作を示すフローチャートである。

【図１１】本発明に係る一実施例のエンジン状態把握及
び基本燃料噴射量算出の詳細フローチャートである。

【図１２】本発明に係る一実施例の加速時における目標
空燃比及び実際の空燃比の変化を示す説明図である。

【図１３】本発明に係る一実施例の減速時における目標
空燃比及び実際の空燃比の変化を示す説明図である。

【図１４】本発明に係る一実施例の燃料平衡液膜量を求
めるフローチャートである。

【図１５】本発明に係る一実施例の液膜補正のフローチ
ャートである。

【図１６】本発明に係る一実施例の経時変化に対する過
渡時目標空燃比の補正を行うための学習手順を示すフロ
ーチャートである。

【図１７】本発明に係る一実施例の経時変化に対する過
渡時目標空燃比の補正手順を示すフローチャートであ
る。

【図１８】本発明に係る一実施例の酸素濃度とフィード
バック補正係数との関係を示す説明図である。

【図１９】経時変化による過渡状態時の実空燃比及びフ
ィードバック補正係数の変化を示す説明図である。

【図２０】本発明に係る一実施例のフィードバック補正
係数の経時変化を把握するためのパラメータを示す説明
図である。

【図２１】従来の過渡状態時における目標空燃比と実空
燃比との関係を示す説明図である。

【図２２】従来技術において、過渡状態時に実空燃比が
大きく変動する原因を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１０…エンジン、１１…吸気弁、１３…クランク角セン
サ、１４…燃料噴射弁、１５…点火プラグ、２０…吸気
管、２１…空気流量計、２２…スロットル弁、２４…ス
ロットル開度センサ、３０…排気管、３１…酸素濃度セ
ンサ、１００…エンジン制御コントローラ、１０３…演
算回路、１０４…ＲＯＭ、１０５…ＲＡＭ、１１０…状
態把握部、１１１…スロットル開度変化量演算部、１１
２…状態判断部、１２０…過渡時目標空燃比補正学習
部、１２１…経時変化パラメータ把握部、１２２…補正
係数演算部、１２３…過渡時目標空燃比補正係数出力
部、１２８…乗算器、１２９…信号出力時間規制部、１
３０…過渡時目標空燃比出力部、１３１…加・減速判断
部、１３２…加速時目標空燃比算出部、１３３…減速時
目標空燃比算出部、１４０…目標空燃比選択部、１５０
…基本燃料噴射量演算部、１５１…付着率演算部、１５
２…蒸発率演算部、１５４…平衡液膜量演算部、１５５
…液膜補正部、１５６…フィードバック補正係数演算
部、１５７…フィードバック補正部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６６Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料噴射手段からエンジンに供給する燃料
の噴射量を制御するエンジンの燃料制御装置において、前記エンジンに供給される吸入空気量を検出する吸入空
気量検出手段と、前記エンジンが過渡状態か定常状態かを把握する状態把
握手段と、前記エンジンの過渡状態時における目標空燃比（以下、
過渡時目標空燃比とする。）をこの過渡状態に応じた値
で出力する過渡時目標空燃比出力手段と、前記エンジンの定常状態時における目標空燃比（以下、
定常時目標空燃比とする。）を出力する定常時目標空燃
比出力手段と、前記過渡時目標空燃比と前記定常時目標空燃比とのう
ち、前記状態把握手段により把握された状態に対応して
いる方の目標空燃比を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された目標空燃比と前記吸入空気量
検出手段で検出された吸入空気量とから燃料噴射量を定
め、該燃料噴射量を前記燃料噴射手段に出力する燃料噴
射量算出手段と、を備えていることを特徴とするエンジンの燃料制御装
置。
【請求項２】前記燃料噴射手段は、前記吸入空気を前記
エンジンに送るための吸気管を介して、該エンジンに燃
料を供給する場合において、前記燃料噴射手段からの前記燃料のうち、前記吸気管に
付着する燃料の付着率を把握する燃料付着率把握手段
と、前記吸気管に付着した燃料から蒸発する燃料の蒸発率を
把握する燃料蒸発率把握手段と、前記吸気管に付着する燃料の影響で実際に前記エンジン
に供給される燃料量が前記燃料噴射量と異なってしまう
分を前記付着率と前記蒸発率とから見越して、該燃料噴
射量を補正する燃料液膜補正手段と、を備えていることを特徴とする請求項１記載のエンジン
の燃料制御装置。
【請求項３】エンジンと、該エンジンに供給する吸入空
気を通す吸気管と、該吸入空気の量を調節する吸入空気
量調節手段と、該吸気管を介して該エンジンに燃料を供
給する燃料噴射手段と備えているエンジン装置に対する
制御装置であって、前記燃料噴射手段から前記エンジンに供給する燃料の噴
射量を制御するエンジンの燃料制御装置において、前記エンジンに供給される吸入空気量を検出する吸入空
気量検出手段と、前記吸入空気量調節手段の駆動量を検出する駆動量検出
手段と、前記駆動量検出手段で検出された駆動量の変化率に応じ
て、前記エンジンが過渡状態か定常状態かを把握する状
態把握手段と、前記エンジンの過渡状態時における目標空燃比（以下、
過渡時目標空燃比とする。）をこの過渡状態に応じた値
で出力する過渡時目標空燃比出力手段と、前記エンジンの定常状態時における目標空燃比（以下、
定常時目標空燃比とする。）を出力する定常時目標空燃
比出力手段と、前記過渡時目標空燃比と前記定常時目標空燃比とのう
ち、前記状態把握手段により把握された状態に対応して
いる方の目標空燃比を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された目標空燃比と前記吸入空気量
検出手段で検出された吸入空気量とから燃料噴射量を定
め、該燃料噴射量を前記燃料噴射手段に出力する燃料噴
射量算出手段と、前記燃料噴射手段からの前記燃料のうち、前記吸気管に
付着する燃料の付着率を把握する燃料付着率把握手段
と、前記吸気管に付着した燃料から蒸発する燃料の蒸発率を
把握する燃料蒸発率把握手段と、前記吸気管に付着する燃料の影響で、実際に前記エンジ
ンに供給される燃料量が前記燃料噴射量と異なってしま
う分を前記付着率と前記蒸発率とから見越して、該燃料
噴射量を補正する燃料液膜補正手段と、を備えていることを特徴とするエンジンの燃料制御装
置。
【請求項４】前記エンジンの回転数を検出するエンジン
回転数検出手段と、該エンジンの負荷を把握するエンジ
ン負荷把握手段とを備え、前記過渡時目標空燃比出力手段は、前記エンジンの回転数と該エンジンの負荷と前記過渡時
目標空燃比との相関関係を記憶する相関関係記憶手段
と、前記相関関係記憶手段に記憶されている前記相関関係を
用いて、前記エンジン回転数検出手段で検出された前記
エンジンの回転数と前記エンジン負荷把握手段で把握さ
れた前記エンジンの負荷とに応じた前記過渡時目標空燃
比を求める過渡時目標空燃比演算手段と、を有していることを特徴とする請求項１、２又は３記載
のエンジンの燃料制御装置。
【請求項５】前記エンジンから排気される排気ガス中の
酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、前記燃料噴射量算出手段で求められた前記燃料噴射量
を、前記酸素濃度に基づいてフィードバック補正するフ
ィードバック補正手段と、を備えていることを特徴とする請求項１、２、３又は４
記載のエンジンの燃料制御装置。
【請求項６】前記エンジンから排気される排気ガス中の
酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、前記燃料噴射量算出手段で求められた前記燃料噴射量
に、前記酸素濃度に基づいてフィードバック補正を施す
ためのフィードバック補正係数を求めるフィードバック
補正係数演算手段と、前記過渡状態時における前記フィードバック補正係数の
経時的な変化を把握する経時変化把握手段と、前記経時変化把握手段で把握された前記フィードバック
補正係数の経時的な変化に応じて、前記過渡時目標空燃
比を補正する過渡時目標空燃比学習補正手段と、を備えていることを特徴とする請求項１、２、３又は４
記載のエンジンの燃料制御装置。