JPS62265449A - エンジン制御装置 - 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１ この発明は、吸気系のスロットル弁下流のチャンバまた
はサージタンクを有し、熱、線式エアフローメータを備
えた燃料噴射式エンジンにおいて、吸入空気量とエンジ
ン回転数とに基づいて燃料噴射量および点火時期を制御
するエンジン制御装置に関するものである。

（従来の技術１ 最近、エアフローメータを用いた燃料噴射装置が自動車
用エンジンに多く使用されており、この場合は、熱線式
等でなるエアフローメータをスロットル弁の上流側に配
設し、エンジンが吸入する空気の流量Ｑａを正確に検出
してその空気流示Ｑａに見合った燃料量、例えば理論空
燃比になるように燃料量Ｔｉ、すなわち燃料ｌｌ！射パ
ルス幅Ｔｐを、エンジン回転数ＮｅとしてＴｐ　＝Ｑａ
　／Ｎｅ等のような形で算出し、インジェクタを噴射パ
ルス幅Ｔｐだけ駆動することにより、燃料を極めて精度
よくエンジンに供給する。また、点火時期も含めて制御
する場合には、点火時期の算出にこの噴射パルス幅Ｔｐ
を負荷判定用のデータとして使用する場合も多い。従っ
て、吸入空気ＩＱａの計測には極めて高い精度が要求さ
れる。

また最近、エアフローメータにもセンサとしての応答性
が高いホットワイヤ型エアフローメータ等が使用される
傾向にある。しかし、エアフローメータが配置されてい
るのはあくまでスロワ（〜ル弁の上流側であり、エンジ
ンに吸入される空気の吊を直接計測しているわけではな
い。

例えばスロットル弁を閉→開と変化させた場合、エンジ
ンへの流入突気量が増加すると同時に、スロットル弁下
流のチャンバおよび吸入管内の圧力も上昇するので、こ
の圧力上昇に必要な空気の辺もエアフローメータで計測
されてしまう。つまりスロットル弁上流側のエアフロー
メータでは、スロットル弁の開→開時にはエンジンに流
入している空気量以上の空気量を、−瞬ではあるが計測
してしまう。これは、空気流量のスパイク状オーバシュ
ートとなって現われ、その吊は、スロットル弁下流のチ
ャンバおよび吸気マニホールドの容積が大きいほど大き
く、またホットワイヤ型エアフローメータなと応答性の
よいセンサはと大きい。

一方、インジェクタ（燃料噴射弁）は、ＭＰＩ（マルチ
ポイント・インジェクション）ではインテークマニホー
ルドの下流側にあるため、計測された空気ｊ通りに燃料
を噴射してしまうと、エンジンに流入する空気に必要以
上の燃料が供給され、空燃比Ａ／Ｆの急激なリッチ化が
起こり、排気ガス中のＣＯやＨＣが附加してしまう。ま
た、ひどい場合には、オーバリッチによってエンジン出
力が低下し、運転のフィーリングが悪化するなどの問題
があった。

また、点火時期も含めて制御するエンジン制御装置の場
合には、点火時期の一瞬の遅角が考えられ、やはりエン
ジン出力の低下やエミッションの悪化を招くことになる
。

なお、スロットル弁開→閉の場合にも、同様に空燃比Ａ
／Ｆや点火時期が最適値からずれるなどの支障が生じる
。

このため、例えば待開昭５７−７３８３１号公報に示さ
れるように、スロットル弁の動きを検出して、ホットワ
イヤ型エアフローメータの出力に基づいて？ｆｔｊｍさ
れた燃料噴射パルス幅Ｔｐを補正することにより、急激
な開度変化によって適正空燃比が変化し、エンジンが不
調になるという不具合を解消すると共に、加速時の応答
性が向上し、かつ減速時の失火やガタゆれ現象を防止す
るようにしていた。

また、待間昭５９−１７０４２８号公報に示されるもの
は、ホットワイヤ型エアフローメータからの信号電圧の
時間に対する変化量に基づいて吸入空気＠およびエンジ
ン回転数とから吐出される基本燃料噴９Ａ吊を増減処理
し、上記従来例と同様の効果を得るようにしたちのであ
る。

［発明が解決しようとする問題点１ 従来、急激なスロットル弁の開度変イヒによって適正空
履比が変化することにより生じる不具合を、スロワｊ・
ル弁の動きやホラ］・ワイヤ型エアフローメータからの
信号電圧の時間に対する変化量などに基づいて補正する
ようにしていたが、過渡時に生じるエンジンへの吸入空
気量の検出エラーを、いずれも間接的に推定して補正す
るように構成されていたので、吸気系の状態変化に対し
て的確に追従することがひきず、一応の補正効果は得ら
れるものの、空燃比を適正値に十分維持することができ
ないという問題がある。

この発明は、上述した従来例の問題点を解消するために
なされたもので、スロットル弁急開閉時に生じるスロッ
トル弁下流のチャンバおよび吸気マニホールドの容沿に
起因する吸入空気徂の計［株］誤差を少なりシ、より正
確な吸入空気量を計測して、最適な燃料噴射量および点
火時期を維持することができるようにしたエンジン制御
装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段１ 上記の目的を達成するため、この発明は、スロワ１ヘル
弁上流にエアフローメータを、吸気管下流にインジェク
タを設け、スロワＩ・ル開度センサを備えたエンジンに
おいて、エンジン吸気系のｖＪ特性を、スロットル弁下
流Ｒ１はスロットル開度で定まる関数として、エンジン
部抵抗Ｒ２はエンジン回転数の関数として、上記スロッ
トル弁の上流側圧力Ｐｃやスロワｉ・ル弁下流のチャン
バおよび吸気管の容ｆｆ１ｃは定数として、それぞれメ
モリに予め記憶させておいて等価にモデル化し、この等
価モデルを用いて、上記スロットル開度センサによって
検出されるスロットル開度と上記エンジン回転数とによ
って定常状態から過渡状態に至るまで常に吸気管内圧力
を推定し、この推定吸気管圧力から過渡時に上記スロッ
トル弁下流のチャンバおよび上記吸気管の容量Ｃ内に充
填される空気量を推定して、この充填空気量推定値と上
記エアフローメータによって計測される吸入空気量を求
め、この実エンジン吸入空気口推定値と上記エンジン回
転数とに基づいて燃料量！）ｌ吊および点火時期を決定
するようにしたものである。

【作　　　用］ この発明によるエンジン制御装置は、吸気管内での空気
の動特性を把握し、電気的な回路に置き換えて制御ｉｐ
装置内のメモリに記憶させておき、吸気管内圧力をスロ
ットル開度とエンジン回転数とによって常に推定し、ス
ロットル間閉などによる過渡時にスロワ１−ル弁下流の
チャンバおよび吸気管内へ充填される空気量を、上記推
定吸気管内圧力の変動率とスロットル弁下流のチャンバ
および吸気管内の８示とによって求める。

そしてエアフローメータによって計測される吸入空気量
に上記充填空気量推定値を加減輝して、実際にエンジン
内へ吸入される空気量を推足し、この推定された実エン
ジン吸入空気量とエンジン回転数とに基づいて基本燃料
噴射量を算出し、最適点火時期をマツプ検索などにより
求める。

［実　箱　例１ 第１図ないし第７図はこの発明の一実施例を示す図であ
り、第１図はエンジン制ＷＪｉａのシステム図、第２図
はエンジン吸気系のモデルと電気回路に置き換えた等価
モデルとを示すモデル図、第３図はエンジン制御装置の
処理手段の構成を示すブロック図、第４図はスロットル
開度に対するスロットル部抵抗Ｒ１の設定を示す図、第
５図はエンジン回転数に対するエンジン部抵抗Ｒ２の設
定を示す図、第６図は動作を示すフローチャート図、第
７図は過渡時の各データの変化を示す過渡応答図である
。

第１図において、符号１はエンジン、２はマニホールド
を含む吸気管、３はスロットル弁下流のチャンバ、４は
スロットル弁、５はインジェクタ（燃料噴射弁）、６は
点火コイル、１０はホットワイヤ型などからなるエアフ
ローメータ、１１はスロットル開度センサ、１２は水温
センサ、１３はクランク角センサ、１４は酸素センサ、
２０はマイクロコンピュータからなるエンジン制御ｉ１
１装置である。

このようなシステムにＪ３いてエンジン制御装置２０は
、エアフローメータ１ｏによって計測される吸入空気ｆ
ｆ１Ｑａと、クランク角センサ１３からの信号によって
求められるエンジン回転ＨＮ　ｅとに基づいて基本燃ｎ
噴射昂Ｔ１、すなわち噴射パルス幅Ｔｐを、Ｔｐ＝に−
Ｑａ　／Ｎｅの形で京出し、水温センサ１２によって検
出される冷却水濡による補正等を加え、さらに酸素セン
サ１４からの出力によってフィードバック補正を行って
、補正された噴射パルス幅Ｔｐでインジェクタ５を駆動
し、吸入空気、９Ｑａに対応した例えば理論空燃比Ａ／
Ｆとなるような燃料量を噴射する。また、計測された吸
入空気ｆｆ１Ｑａとエンジン回転数ｔｑｅに対応した最
適点火時期を、マツプ検索などによって決定し、点火コ
イル６を介して点火を行う。

この制御系においては、スロワ（・ル弁１１の開閉によ
る過渡時に、スロワ１〜ル弁下流のチャンバ３や吸気管
２の芥子Ｃに起因して、計測吸入空気量Ｑａにスパイク
状のオーバシュー！・またはアンダーシュー１〜が生ず
るので、実際にエンジン１に吸入される空気量Ｑｅとは
異なる圃をエアフローメ−タ１０が計測する。この補正
を行うためエンジン制御装置２０には、第２図に示すよ
うな吸気系の動特性のモデルが格納されている。第２図
■に示される吸気系のモデルは、吸入側圧力ＰＯ（＃大
気圧）を電源電圧ＶＯに、エアフローメータ１０によっ
て計測される吸入空気ｆｆ１Ｑａを電流値■に、スロッ
トル弁４の開度に応じたスロワ１〜ル部の流路抵抗を可
変抵抗Ｒ１に、エンジン回転数に応じたエンジン部抵抗
を可変抵抗Ｒ２に、スロットル弁下流のチャンバ３およ
び吸気管２の容積をコンデンサ客足Ｃに、スロワ１〜ル
弁下流のチャンバ３および吸気管２の容積内を過渡時に
充填する空気量Ｑｃを電流値Ｊｃに、エンジン１内に流
入する吸入空気ｆｆ１Ｑｅを電流値１ｅに、また吸気管
２内圧力Ｐを電圧Ｖに置き換えて、第２図（ハ）に示す
ような等価モデルとして近似されている。

この等価モデルにおいて、入力電圧Ｖｏのステップ状入
力に対し、可変抵抗Ｒ１後の電圧Ｖの過渡応答は、 Ｖ＝Ｖｏ　　（Ｒｔ　／　（Ｒ１＋Ｒ２））で表わされ
る。ここでスロツｉ・ル部抵抗Ｒ１ば、スロットル開度
θに応じた（Ｐｓ−Ｐ）／Ｑａで表わされる近似値で、
第４図に示すような値となり、スロットル開度θを格子
としたテーブルのメモリに格納されている。またエンジ
ン部抵抗Ｒ２は、エンジン回転数Ｎ＋３１．：応じてＰ
／Ｑｅで表わされる値で、第５図に示すような値となり
、エンジン回転数Ｎｅを格子としたテーブルのメモリに
格納されている。

このように電圧Ｖザなわち吸気管内圧力Ｐは、時定数τ
−Ｃ−Ｒｔ　　−Ｒ之／　（Ｒｔ　＋Ｒ２）の１次遅れ
系として近似できるので、スロットル部抵抗Ｒ１をスロ
ットル開度θで決まる関数として、エンジン部抵抗Ｒ２
をエンジン回転数Ｎｅの関数として、また、吸入側圧力
Ｐａやスロットル弁下流のチャンバ３および吸気管２内
の容ｆｆ１ｃを定数として、それぞれメモリに記憶して
おき、エンジン制ｉ１１装置２０内に１次遅れ処理手段
を設けておけば、吸気管内圧力Ｐを推定することかでき
る。

そしてこの圧力Ｐの時間微分を演井することにより、ス
ロットル弁下流のチャンバ３および吸気管２内への過渡
時の充填空気量ＱｃをＣ−ｄｐ／ｄｔによって計算でき
、エンジン１の実際の吸入空気ｍＱｅをＱａ−Ｑｃによ
って求められ、過渡時に生じる計測吸入空気量Ｑａのオ
ーバシュートまたはアンダーシュー１−の影響を受ける
ことなく、燃料噴射量および点火時期を正確に決定する
ことが可能となる。

以上の演算処理は、第３図に示すようにエンジン制御装
置２０に内蔵された各手段によって行われる。図におい
て符号２１はエンジン回転数算出手段であり、クランク
角センサ１３からの信号に基づいてエンジン回転数Ｎｅ
を求める。２２は計測吸入空気量算出手段であり、ホッ
トワイヤ型エアフローメータ１０からの電圧信号を吸入
空気ｆｆ１Ｑａに換算する。２３はスロットル部抵抗Ｒ
１をスロットル開度θを格子として格納しているスロッ
トル部抵抗テーブル、２４はエンジン部抵抗Ｒ２をエン
ジン回転数Ｎｅを格子として格納しているエンジン部抵
抗テーブル、２５はスロットル弁下流のチャンバ３およ
び吸気管２の容ΦＣと、吸入側圧力？ａ　　（略大気圧
）を予め格納しているメモリ、２６はスロットル部抵抗
算出手段、２７はエンジン部抵抗算出手段、２８は吸気
系時定数戸田手段、２９は定常状態にあける吸気管内圧
力ｐｓを巨出する吸気管内圧力算出手段、３０は吸気管
内圧力Ｐａに１次遅れ処理を施して過渡時の吸気管内圧
力Ｐ（し）を求める１次遅れ処理手段、３１は充填突気
ω算出手段、３２は実エンジン吸入空気吊弾出手段、３
３は燃料噴射追箇出手段、３４は点火時期算出手段であ
る。

次に、以上のように憫成されたエンジンｆｈｌｌａ装置
２０の動作について、第６図のフローチＰ−トおよび第
７図の過渡応答図を参照して説明する。

エンジン１ｉ１１御装置２０は、計測吸入空気量算出手
段２２においてエアフローメータ１０からの電圧信号を
計Ｈ１１１吸入空気吊Ｑａ’に換偉しくステップ３１０
１）スロットル弁４がステップ状に、例えば第７図（ａ
）のように聞かれると、第７図に）に示されろようなス
パイク状のオーバシュートを伴った信号Ｑａが出力され
る。そしてスロットル開度センサ１１からスロットル間
度イご号θ、エンジン回転数算出手段２１からエンジン
回転数Ｎ＋３を入力しくステップ５１０２　）　、スロ
ットル部抵抗譚出手段２６は、スロットル開度θをアド
レス信号としてスロットル部抵抗テーブル２３より予め
設定されたスロットル部抵抗Ｒ１を読出し、また、エン
ジン部抵抗算出手段２７は、エンジン回転数信号Ｎｅを
アドレス信号としてエンジン部抵抗テーブル２４より予
め設定されているエンジン部抵抗Ｒ２を読出す（ステッ
プ５１０３）。

次に吸気系時定数算出手段２８は、読出されたスロット
ル部抵抗Ｒ１とエンジン部抵抗Ｒ２およびメモリ２５に
格納されている容ｆｆ１ｃとによって、吸気系の１次遅
れ時定数τを戸田する（ステップ５１０４）。また、吸
気管内圧力算出手段２９は、上記抵抗Ｒ１、Ｒ２および
メモリ２５に格納されている吸入側圧力ＰＯとによって
、定常状態における吸気管内圧力Ｐ８をｑ出しくステッ
プ５１０５）、この吸気管内圧力ｐｓに１次遅れ処理手
段３０において時定数τによる１次遅れ処理を演算周期
Δを毎に施し、過渡時の吸気管内圧力Ｐ（ｔ）を求め（
ステップ８１０６）、第７図ゆに示すように吸気管内圧
力Ｐを推定する。次に充填空気量算出手段３１は、推定
吸気管内圧力Ｐの時間微分値と容量Ｃとによって、スロ
ットル弁下流のチャンバ３および吸気管２内に過渡時に
充填される充填空気ｆｆ１ＱＣを求め（ステップ３１０
７　）　、　ｍ７図（ｅ）のように推定する。

この推定空気♀Ｑｃと計測吸入空気最算出手段２２で得
られた計測吸入空気ｆｆ１Ｑａとにより、実エンジン吸
入空気帛算出手段３２によって実際にエンジン１内に吸
入される空気ｆＡＱｏを算出しくステップ８１０８）、
実エンジン吸入空気ＵＱＯを第７図（０のように推定す
る。こうして得られた実エンジン吸入空気吊ＱＯには、
計測吸入空気ｆｆ１Ｑａのようなスパイク状のオーバシ
ュートはなくなり、これとエンジン回転数ＮＯとによっ
て、燃料噴射量算出手段３３にてＴｐ　＝Ｋ”ＱＯ／Ｎ
ｃの形で懲；科噴射吊Ｔｉ、すなわち噴射パルス＠Ｔｐ
が算出され（ステップ＄１０９）、過渡時にも第７図０
に示すような空燃比Ａ／Ｆが得られ、従来例を示す第７
図Ｇ）のような大きな空燃比Ａ／Ｆの変動は生じない。

また、点火時期算出手段３４でも、実際の負荷に相当す
る実エンジン吸入空気ｆｆ１Ｑｏとエンジン回転数ＮＯ
とに基づいて最適点火時期がマツプ検索などによって求
められる（ステップ８１１０）ので、過渡時の不必要な
遅角は生じない。

なお、上記実施例としてスロットル弁を急閉する過渡時
について説明したが、急閉される過渡時にも同様の動作
が行われ、空燃比Ａ／Ｆのリーン側への変動を抑えると
共に、点火時期の最適値からのずれによる不都合を防止
することができる。

［発明の効果１ 以上の説明から明らかなように、この発明のエンジン制
御Ｉ装置は、スロットル弁下流のチャンバや吸気管の容
０を考慮して吸気管内圧力を推定し、さらに実際にエン
ジン内に吸入される空気量を推定するようにしたので、
スロットル弁の開閉時等の過渡時においても、それ等の
容量に起因する計測吸入空気口のオーバシュートやアン
ダーシュートの影響を無くし、空燃比の設定値からのず
れを最小限に抑え、排気ガス中のＣＯやＨＣの発生を防
止することができる。

また、出力を安定化して運転のフィーリングの向上を図
ることができる。ざらに、点火時期の適正値からのずれ
も最小限に抑えることができ、運転のフィーリングやエ
ミッションの改善を図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図ないし第７図はこの発明の一実施例を示す図であ
り、第１図はエンジンｉｌｌ　ＩＩＩ　装置のシステム
図、第２図はエンジン吸気系のモデル（ａ）と電気回路
に置き換えた等価モデル（６）とを示すモデル図、第３
図はエンジン制ｇＡ装置の処理手段の偶成を示すブロッ
ク図、第４図はスロワ１〜ル開度に対するスーツ１〜ル
部抵抗Ｒ＋の設定を示す図、第５図はエンジン回転数に
対するエンジン部抵抗Ｒ２の設応答図である。 １・・・エンジン、２・・・吸気管、３・・・スロット
ル弁下流のチャンバ、４・・・スロットル弁、５・・・
インジェクタ、１０・・・エアフローメータ、１１・・
・スロットル開度センサ、１３・・・クランク角センサ
、２０・−・エンジン制御装置、２３・・・スロットル
部抵抗テーブル、２４・・・エンジン部抵抗テーブル、
２５・・・メモリ、２６・・・スロットル部抵抗算出手
段、２７・・・エンジン部抵抗算出手段、２８・・・吸
気系時定数算出手段、２９・・・吸気管内圧力算出手段
、３０・・・１次遅れ処理手段、３１・・・充填空気量
算出手段、３２・・・実エンジン吸入空気ｆｆ１Ｒ出手
段、３３・・・燃Ｔ３１噴躬ｉ韓出手段、３４・・・烈
火時期算出手段。 符許出願人　　　　冨士重工業株式会社代理人　弁理士
　　小　橋　信　淳 同　　　弁理士　　　村　　井　　　　　進簗４図 第５図 エフ、ンロ彩４％　ＩＮ Ｌ！ｆＩ’、ｊ 第７図 晴間 し 手続補正書く自発） 昭和６２年　６月　４日 特許庁長官　男舊　　ＥＥＩ　　　明　　雄殿昭和６１
年特　許　願第１０４４１３号２、発明の名称 エンジン制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特　　許　　出願人 東京都新宿区西新宿１丁目７番２号 ４、代理人 ５、補正の対象 （１）明細書全文 （２）図面の第５図 ６、補正の内容 （１）明、ｍ書全文を別紙の通り補正する。 （２）図面の第５図を別紙の通り補正する。 （補正）　明　　細　　書 １、発明の名称　　エンジン制御装置 ２、特許請求の範囲 吸気管のチャンバ上流にエアフローメータを設け、スロ
ットル開度センサを備えたエンジンにおいて、 エンジン吸気系の動特性を、スロットル部抵抗Ｒ１はス
ロットル開度で定まる関数として、エンジン部抵抗Ｒ２
はエンジン回転数の関数として、上記スロワＩ・ル弁の
上流側圧力ＰＯやスロットル弁下流のチャンバおよび吸
気管の容量Ｃは定数として、それぞれメモリに予め記憶
させておいて等価にモデル化し、 この等価モデルを用いて、上記スロットル開度センサに
よって検出されるスロットル開度と上記エンジン回転数
とによって定常状慇から過渡状態に至るまで常に吸気管
内圧力を推定し、この推定吸気管圧力から過渡時に上記
スロットル弁下流のチャンバおよび上記吸気管の容量Ｃ
内に充填される空気量を推定して、この充填空気量推定
値と上記エアフローメータによって計測される吸入空気
量を求め、 この実エンジン吸入空気量推定値と上記エンジン回転数
とに基づいて燃料噴射量および点火時期を決定するよう
にしたことを特徴とするエンジン制御装置。 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野］ この発明は、吸気系のスロットル弁下流のチャンバまた
はサージタンクを有し、エアフローメータを備えた燃料
噴射式エンジンにおいて、吸入空気量とエンジン回転数
とに基づいて燃料噴射量および点火時期を制御するエン
ジン制御装置に関するものである。

【従来の技術】

最近、エアフローメータを用いた燃料噴射装置が自動車
用エンジンに多く使用されており、この場合は、熱線式
等でなるエアフローメータをスロットル弁の上流側に配
設し、エンジンが吸入する空気の流量Ｑａを正確に検出
してその空気流量Ｑａに見合った燃料量、例えば理論空
燃比になるように燃料量′ｒ１．すなわち燃料噴射パル
ス幅ＴＤを、エンジン回転数ＮｅとしてＴｐ＝Ｑａ／Ｎ
ｅ等のような形で算出し、インジェクタを噴射パルス幅
′ｌ″ｐだけ駆動することにより、燃料を極めて精度よ
くエンジンに供給する。また、点火時期も含めて制御す
る場合には、点火時期の算出にこの噴射パルス幅Ｔｐを
負筒判定用のデータとして使用する場合も多い、従って
、吸入空気量Ｑａの計測には挿めて高い精度が要求され
る。 また最近、エアフローメータにもセンサとしての応答性
が高いホｙ　ｌ”ワイヤ型エアフローメータ等が使用さ
れる傾向にある。しかし、エアフローメータが配置され
ているのはあくまでスロットル弁の上流側であり、エン
ジンに吸入される空気の量を直接計測しているわけでは
ない。 例えばスロットル弁を閉−開と変化させた場合、エンジ
ンへの流入空気量が増加すると同時に、スロットル弁下
流のチャンバおよび吸入管内の圧力も上昇するので、こ
の圧力上昇に必要な空気の景もエアフローメータで計測
されてしまう。つまりスロットル弁上流側のエアフロー
メータでは、スロットル弁の閉−開時にはエンジンに流
入している空気量以上の空気量を、−瞬ではあるが計測
してしまう、これは、空気流量のスパイク状オーバシュ
ートとなって現われ、その量は、スロットル弁下流のチ
ャンバおよび吸気マニホールドの容積が大きいほど大き
く、またホットワイヤ型エアフローメータなと応答性の
よいセンサはど大きい。 一方、インジェクタ（燃料噴射弁）は、ＭＰＩ（マルチ
ポイント・インジェクション）ではインテークマニホー
ルドの下流側にあるため、計測された空気量適りに燃料
を噴射してしまうと、エンジンに流入する空気に必要以
上の燃料が供給され、空燃比Ａ／Ｆの急激なリッチ化が
起こり、排気ガス中のｃｏやＨＣが増加してしまう、ま
た、ひどい場合には、オーバリッチによってエンジン出
力が低下し、運転のフィーリングが悪化するなどの問題
があった。 また、点火時期も含めて制御するエンジン制閃装置の場
合には、点火時期の一瞬の遅角が考えられ、やはりエン
ジン出力の低下やエミッションの悪化を招くことになる
。 なお、スロットル弁開−閑の場合にも、同様に空燃比Ａ
／Ｆや点火時期が！！ｔ　５６　ｆｆｉからずれるなど
の支障が生じる。 このため、例えば特開昭５７−７３８３１号公報に示さ
れるように、スロットル弁の動きを検出して、ホットワ
イヤ型エアフローメータの出力に基づいて演算された燃
料噴射パルス幅ＴＤを補正することにより、急激な開度
変化によって適正空燃比が変化し、エンジンが不調にな
るという不具合を解消すると共に、加速時の応答性が向
上し、かつ減速時の失火やガタゆれ現象を防止するよう
にしていた。 また、特開昭５９−１７０４２８号公報に示されるもの
は、ホントワイヤ型エアフローメータからの信号電圧の
時間に対する変化ｌに基づいて吸入空気量およびエンジ
ン回転数とから算出される基本燃料噴射量を増減処理し
、上記従来例と同様の効果を得るようにしたものである
。

【発明が解決しようとする問題点】

従来、急激なスロットル弁の開度変化によって適正空燃
比が変化することにより生じる不具合を、スロットル弁
の動きやホットワイヤ型エアフローメータからの信号電
圧の時間に対する変化量などに基づいて補正するように
していたが、過渡時に生じるエンジンへの吸入空気量の
検出エラーを、いずれも間接的に推定して補正するよう
に構成されていたので、吸気系の状態変化に対して的確
に追従することができず、一応の補正効果は得られるも
のの、空燃比を適正値に十分維持することができないと
いう問題がある。 この発明は、上述した従来例の問題点を解消するために
なされたもので、スロツ）・ル弁急開閉時に生じるスロ
ットル弁下流のチャンバおよび吸気マニホールドの容量
に起因する吸入空気量の計量誤差を少なくし、より正確
な吸入空気量を計測して、！＆適な燃料噴射量および点
火時期を維持することができるようにしたエンジン制御
装置を提供することを目的とする。

【問題点を解決するための手Ｆｉ】

上記の目的を達成するため、この発明は、吸気管のチャ
ンバ上流にエアフローメータを設け、スロットル開度セ
ンサを備えたエンジンにおいて、エンジン吸気系の動特
性を、スロットル部抵抗Ｒ１はスロットル開度で定まる
関数として、エンジン部抵抗Ｒ２はエンジン回転数の関
数として、上記スロットル弁の上流側圧力ｐｏやスロッ
トル弁下流のチャンバおよび吸気管の容量Ｃは定数とし
て、それぞれメモリに予め記憶させておいて等価にモデ
ル化し、この等価モデルを用いて、上記スロットル開度
センサによって検出されるスロットル開度と上記エンジ
ン回転数とによって定常状態から過渡状態に至るまで常
に吸気管内圧力を推定し、この推定吸気管圧力から過渡
時に上記スロットル弁下流のチャンバおよび上記吸気管
の容量Ｃ内に充填される空気量を推定して、この充填空
気量推定値と上記エアフローメータによって計測される
吸入空気量を求め、この実エンジン吸入空気量推定値と
上記エンジン回転数とに基づいて燃料噴射量および点火
時期を決定するようにしたものである。

【作　　用】

この発明によるエンジン制御装置は、吸気管内での空気
の動特性を把握し、電気的な回路に置き換えて制御装置
内のメモリに記憶させておき、吸気管内圧力をスロット
ル開度とエンジン回転数とによって常に推定し、スロッ
トル開閉などによる過渡時にスロットル弁下流のチャン
バおよび吸気管内へ充填される空気量を、上記推定吸気
管内圧力の変動率とスロットル弁下流のチャンバおよび
吸気管内の容量とによって求める。 そしてエアフローメータによって計測される吸入空気量
に上記充填空気量推定値を加減算して、実際にエンジン
内へ吸入される空気量を推定し、この推定された実エン
ジン吸入空気量とエンジン回転数とに基づいて基本燃料
噴射量を算出し、最適点火時期をマツプ検索などにより
求める。

【実　施　例】

第１図ないし第７図はこの発明の一実施例を示す図であ
り、第１図はエンジン制御装置のシステム図、第２図は
エンジン吸気系のモデルと電気回路に置き換えた等価モ
デルとを示すモデル図、第３図はエンジン制御装置の処
理手段の構成を示すブロック図、第４図はスロットル開
度に対するスロットル部抵抗Ｒ１の設定を示す図、第５
図はエンジン回転数に対するエンジン部抵抗Ｒ２の設定
を示す図、第６図は動作を示すフローチャート図、第７
図は過渡時の各データの変化を示す過渡応答図である。 第１図において、符号１はエンジン、２はマニホールド
を含む吸気管、３はスロットル弁下流のチャンバ、４は
スロットル弁、５はインジェクタ（燃料噴射弁）、６は
点火コイル、１０はホットワイヤ型などからなるエアフ
ローメータ、１１はスロットル開度センサ、１２は水温
センサ、１３はクランク角センサ、１４はＢ素センサ、
２０はマイクロコンピュータからなるエンジン制御装置
である。 このようなシステムにおいてエンジン制御装置２０は、
エアフローメータ１０によって計測される吸入空気量Ｑ
ａと、クランク角センサ１３からの信号によって求めら
れるエンジン回転数Ｎｅとに基づいて基本燃料噴射量Ｔ
１、すなわち噴射パルス幅ＴＤを、Ｔｐ　＝Ｋ　−Ｑａ
　／Ｎｅの形で算出し、水温センサ１２によって検出さ
れる冷却水温による補正等を加え、さらにＢ索センサ１
４からの出力によってフィードバック補正を行って、補
正された噴射パルス幅Ｔｐでインジェクタ５を駆動し、
吸入空気量Ｑａに対応した例えば理論空燃比Ａ／Ｆとな
るような燃料量を噴射する。また、計測された吸入空気
量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅに対応した最適点火時期を
、マツプ検索などによって決定し、点火コイル６を介し
て点火を行う。 この制御系においては、スロットル弁４の開閉による過
渡時に、スロットル弁下流のチャンバ３や吸気管２の容
量Ｃに起因して、計測吸入空気量Ｑａにスパイク状のオ
ーバシュートまたはアンダーシュートが生ずるので、実
際にエンジン１に吸入される空気量Ｑｅとは異なる値を
エアフローメータ１０が計測する。この補正を行うため
エンジン制御装置２０には、第２図に示すような吸気系
の動特性のモデルが格納されている。第２図（ａ）に示
される吸気系のモデルは、吸入側圧力Ｐｏ　（’；大気
圧）を電源電圧■０に、エアフローメータ１０によって
計♂ｊされる吸入空気量Ｑａ＠−電流値工に、スロ７１
”ル弁４の開度に応じたスロットル部の流路抵抗を可変
抵抗Ｒ１に、エンジン回転数に応じたエンジン部抵抗を
可変抵抗Ｒ２に、スロットル弁下流のチャンバ３および
吸気管２の容積をコンデンサ容量Ｃに、スロットル弁下
流のチャンバ３および吸気管２の容積内を過渡時に充填
する空気ｉＱｃを電流値Ｉｃに、エンジン１内に流入す
る吸入空気量Ｑｅを電流値Ｉｅに、また吸気テ２内圧力
Ｐを電圧■に胃き換えて、第２図（ｂ）に示すような等
価モデルとして近似されている。 この等価モデルにおいて、入力電圧■０のステップ状人
力に対し、可変抵抗Ｒ，後の電圧■の過渡応答は、 Ｖ＝Ｖｏ　（Ｒ＋　／　（Ｒ１＋Ｒ２））で表わされる
。ここでスロットル部抵抗Ｒ，は、スロットル開度θに
応じな（Ｐｏ　　Ｐ）／Ｑａで表わされる近似値で、第
４図に示すような仮となり、スロットル開度θを格子と
したテーブルのメモリに格納されている。またエンジン
部抵抗Ｒ２は、エンジン回転数Ｎｅに応じてＰ／Ｑｅで
表わされる値で、第５図に示すような値となり、エンジ
ン回転数Ｎｅを格子としたテーブルのメモリに格納され
ている。 このように電圧■すなわち吸気管内圧力Ｐは、時定数τ
＝Ｃ−Ｒ，・Ｒ２／　（Ｒ＋　＋Ｒ２）の１次遅れ系と
して近似できるので、スロットル部抵抗Ｒ１をスロット
ル開度θで決まる関数として、エンジン部抵抗Ｒ２をエ
ンジン回転数Ｎｅの関数として、また、吸入側圧力ＰＯ
やスロットル弁下流のチャンバ３および吸気管２内の容
量Ｃを定数として、それぞれメモリに記憶しておき、エ
ンジン制御装置２０内に１次遅れ処理手段を設けておけ
ば、吸気管内圧力Ｐを推定することができる。 そしてこの圧力Ｐの時間微分を演算することにより、ス
ロットル弁下流のチャンバ３および吸気管２内への過渡
時の充填空気量ＱＣをＣ、ｄｐ／ｄｔによって計算でき
、エンジン１の実際の吸入空気量Ｑｅ　ｅＱａ−ＱＣに
よって求められ、過渡時に生じる計測吸入空気量Ｑａの
オーバシュートまたはアンダーシュートの影響を受ける
ことなく、燃ｆ１噴射量および点火時期を正確に決定す
ることが可能となる。 以上の演算処理は、第３図に示すようにエンジン制御装
置２０に内蔵された各手段によって行われる０図におい
て符号２１はエンジン回転数算出手段であり、クランク
角センサ１３からの信号に基づいてエンジン回転数Ｎｅ
を求める。２２は計測吸入空気量算出手段であり、ホラ
１−ワイヤ型エアフローメータ１０からの電圧信号を吸
入空気ｉＱａに換算する。２３はスロットル部抵抗Ｒ１
をスロントル開度θを格子として格納しているスロット
ル部抵抗テーブル、２４はエンジン部抵抗Ｒ２をエンジ
ン回転数Ｎｅを格子として格納しているエンジン部抵抗
テーブル、２５はスロットル弁下流のチャンバ３および
吸気管２の容量Ｃと、吸入側圧力Ｐｏ　（略大気圧）を
予め格納しているメモリ、２６はスロットル部抵抗算出
手段、２７はエンジン部抵抗算出手段、２８は吸気系時
定数算出手段、２つは定常状態における吸気管内圧力Ｐ
ａを算出する吸気管内圧力算出手段、３０は吸気管内圧
力ＰＢに１次遅れ処理を施して過渡時の吸気管内圧力Ｐ
　（ｔ）を求める１次遅れ処理手段、３１は充填空気量
算出手段、３２は実エンジン吸入空気量算出手段、３３
は燃料噴射量算出手段、３４は点火時期算出手段である
。 次に、以上のように構成されたエンジン制御装置２０の
動作について、第６図のフローチャートおよび第７図の
過渡応答図を参照して説明する。 エンジン制ｔ！Ｒ装Ｗ２０は、計測吸入空気量算出手段
２２においてエアフローメータ１０からの電圧信号を計
測吸入空気量Ｑａに換算しくステップ５ｉｏｉ＞スロッ
トル弁４がステップ状に、例えば第７図（ａ）のように
開かれると、第７図（ｂ）に示されるようなスパイク状
のオーバシュートを伴った信号Ｑａが出力される。そし
てスロットル開度センサ１１からスロツＩ−ル開度信号
θ、エンジン回転数算出手股２１からエンジン回転数Ｎ
ｅを入力しくステップ５１０２）、スロットル部抵抗算
出手段２６は、スロントル開度θをアドレス信号として
スロットル部抵抗テーブル２３より予め設定されたスロ
ットル部抵抗Ｒ１を読出し、また、エンジン部抵抗算出
手段２７は、エンジン回転数信号Ｎｅをアドレス信号と
してエンジン部抵抗テーブル２４より予め設定されてい
るエンジン部抵抗Ｒ２を読出す（ステップ５１０３）。 次に吸気系時定数算出手段２８は、読出されたスロット
ル部抵抗Ｒ１とエンジン部抵抗Ｒ２およびメモリ２５に
格納されている容量Ｃとによって、吸気系の１次遅れ時
定数τを算出する（ステップ５１０４）。また、吸気管
内圧力算出手段２９は、上記抵抗Ｒ１＋　Ｒ２およびメ
モリ２５に格納されている吸入側圧力Ｐｏとによって、
定常状態における吸気管内圧力Ｐ１３を算出しくステッ
プ５１０５）、この吸気管内圧力ＰＩ３に１次遅れ処理
手段３０において時定数τによる１次遅れ処理を演算周
期Δを毎に施し、過渡時の吸気管内圧力Ｐ（ｔ）を求め
（ステップ５１０６）、第７図（ｄ）に示すように吸気
管内圧力Ｐを推定する０次に充填空気量算出手段３１は
、推定吸気管内圧力Ｐの時間微分値と容量Ｃとによって
、スロットル弁下流のチャンバ３および吸気管２内に過
渡時に充填される充填空気量Ｑｃを求め（ステップ３１
０７）、第７図（ｅ）のように推定する。 この推定空気ｉＱｃと計測吸入空気量算出手段２２で得
られた計測吸入空気量Ｑａとにより、実エンジン吸入空
気量算出手段３２によって実際にエンジン１内に吸入さ
れる空気量Ｑｅを算出しくステップ９１０８）、実エン
ジン吸入空気ｊｔＱｅを第７図け）のように推定する。 こうして得られた実エンジン吸入空気量Ｑｅには、計測
吸入空気ｆｆ１Ｑａのようなスパイク状のオーバシュー
トはなくなり、これとエンジン回転数Ｎｅとによって、
燃料噴射量算出手段３３にてＴｐ　＝Ｋ　−Ｑｅ　／Ｎ
ｅの形で燃料噴射−１１７ｉ　、すなわち噴射パルスｆ
ｅＴｐが算出され（ステップ５１０９）、過渡時にも第
７図（（１）に示ずような空燃比Ａ／Ｆが得られ、従来
例を示す第７図（Ｃ）のような大きな空燃比Ａ／Ｆの変
動は生じない。 また、点火時期算出手段３４でも、実際の負荷に相当す
る実エンジン吸入空気量Ｑｅとエンジン回転数Ｎｅとに
基づいて最Ｍ魚火時期がマツプ検索などによって求めら
れる（ステップ５１１０）ので、過渡時の不必要な遅角
は生じない６ なお、上記実施例としてスロットル弁を急閉する過渡時
について説明したが、急閉される過渡時にも同様の動作
が行われ、空燃比Ａ／Ｆのリーン側への変動を抑えると
共に、点火時期の最適値がらのずれによる不都合を防止
することができる。

【発明の効果】

以上の説明から明らかなように、この発明のエンジン制
御装置は、スロットル弁下流のチャンバや吸気管の容量
を考慮して吸気管内圧力を推定し、さらに実際にエンジ
ン内に吸入される空気量を推定するようにしなので、ス
ロットル弁の開閉時等の過渡時においても、それ等の容
量に起因する計測吸入空気量のオーバシュートやアンダ
ーシュートの影響を無くし、空燃比の設定値からのずれ
を最小限に抑え、排気ガス中のＣＯやＨＣの発生を防止
することができる。 また、出力を安定化して運転のフィーリングの向上を図
ることができる。さらに、点火時期の適正値からのずれ
も最小限に抑えることができ、運転のフィーリングやエ
ミッションの改善を図ることができるという効果がある
。 ４、図面の簡単な説明 第１図ないし第７図はこの発明の一実施例を示す図であ
り、第１図はエンジン制御装置のシステム図、第２図は
エンジン吸気系のモデル（ａ）と電気回路に置き換えた
等価モデル（ｂ）とを示すモデル図、第３図はエンジン
制御装置の処理手段の構成を示すブロック図、第４図は
スロットル開度に対するスロットル部抵抗Ｒ１の設定を
示す図、第５図はエンジン回転数に対するエンジン部抵
抗Ｒ２の設定を示す図、第６図は動作を示すフローチャ
ート図、第７図（ａ）ないしく（１）は過渡時の各デー
タの変化を示す過渡応答図である。 １・・・エンジン、２・・・吸気管、３・・・スロット
ル弁下流のチャンバ、４・・・スロットル弁、５・・・
インジェクタ、１０・・・エアフローメータ、１１・・
・スロットル開度センサ、１３・・・クランク角センサ
、２０・・・エンジン制御！１１装置、２３・・・スロ
ットル部抵抗テーブル、２４・・・エンジン部抵抗テー
ブル、２５・・・メモリ、２６・・・スロットル部抵抗
算出手段、２７・・・エンジン部抵抗算出手段、２８・
・・吸気系時定数算出手段、２つ・・・吸気管内圧力算
出手段、３０・・・１次遅れ処理手段、３１・・・充填
空気量算出手段、３２・・・実エンジン吸入空気量算出
手段、３３・・・燃ｆ！噴射量算出手段、３４・・・点
火時期算出手段。 特許出願人　　　　富士重工業株式会社代理人　弁理士
　　小　橋　信　淳 １４　　　弁理士　　村　井　　　進 二、ゴー回転％　　Ｎｅ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 スロットル弁上流にエアフローメータを、吸気管下流に
   インジェクタを設け、スロットル開度センサを備えたエ
   ンジンにおいて、 エンジン吸気系の動特性を、スロットル部抵抗Ｒ＿１は
   スロットル開度で定まる関数として、エンジン部抵抗Ｒ
   ＿２はエンジン回転数の関数として、上記スロットル弁
   の上流側圧力Ｐ＿０やスロットル弁下流のチャンバおよ
   び吸気管の容量Ｃは定数として、それぞれメモリに予め
   記憶させておいて等価にモデル化し、 この等価モデルを用いて、上記スロットル開度センサに
   よって検出されるスロットル開度と上記エンジン回転数
   とによって定常状態から過渡状態に至るまで常に吸気管
   内圧力を推定し、 この推定吸気管圧力から過渡時に上記スロットル弁下流
   のチャンバおよび上記吸気管の容量Ｃ内に充填される空
   気量を推定して、この充填空気量推定値と上記エアフロ
   ーメータによって計測される吸入空気量を求め、 この実エンジン吸入空気量推定値と上記エンジン回転数
   とに基づいて燃料噴射量および点火時期を決定するよう
   にしたことを特徴とするエンジン制御装置。