JP2002039000A

JP2002039000A - 内燃機関の燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JP2002039000A
Application number: JP2000222820A
Authority: JP
Inventors: Shigemi Ono; 茂美大野; Masami Nagano; 正美永野; Mamoru Nemoto; 守根本
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 2000-07-24
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2002-02-06

Abstract

(57)【要約】【目的】運転状態に基づいて空燃比計測タイミングを
設定し、該タイミングで計測された空燃比に基づいて各
気筒の燃料噴射量を簡易かつ確実に補正し、各気筒の目
標空燃比とのずれを抑えて排気性能、運転性並びに信頼
性の向上を図ることができる内燃機関の燃料噴射制御装
置を提供する。【解決手段】各気筒の排気管の集合部下流に配置され
た空燃比センサと、前記各気筒に各々配置された燃料噴
射装置とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置であっ
て、前記空燃比センサの出力信号に基づいて前記各燃料
噴射装置の燃料噴射量を制御し、前記内燃機関の運転状
態を検出する手段の出力信号に基づいて前記燃料噴射量
の補正領域を判別する手段と、該補正領域を判別する手
段及び前記空燃比センサの各出力信号に基づいて前記各
気筒の実空燃比を推定する手段と、該実空燃比を推定す
る手段の出力信号に基づいて前記燃料噴射装置に対する
燃料噴射時間と噴射量の関係を算出する手段とを有して
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料噴射制
御装置に係り、特に、一つの空燃比センサで各気筒毎の
燃料噴射量を補正する内燃機関の燃料噴射制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関の排気ガス成分は、排
気管に設置された触媒による浄化でその低減が図られて
おり、前記排気管に設置された空燃比センサ等によって
空燃比を監視し、前記空燃比を所定値に制御して前記触
媒による浄化を高効率で行っている。そして、前記空燃
比の結果に基づいて燃料噴射装置の燃料噴射量が補正さ
れており、各気筒の空燃比が前記内燃機関の運転状態に
応じた目標空燃比になるように燃料噴射量を補正する燃
料噴射制御装置の技術が提案されている（例えば、特開
平０５−０７１３９５号公報参照）。

【０００３】また、多気筒の内燃機関には、一般に、空
気を分岐させる吸気管と、排気ガスを集合させる排気管
とが備えられており、各気筒毎に空燃比センサを設置す
ることは製造コストが高価になることを鑑みて、前記排
気管の集合部に一つの空燃比センサが設置されている。
しかし、前記集合部に一つの空燃比センサを備えた場合
には、前記各気筒から前記空燃比センサまでの距離が気
筒毎に異なって同一ではなく、各気筒毎の燃料噴射量の
補正が必要になることから、前記排気管の集合部に設置
された一つの空燃比センサの出力信号に基づいて、各運
転状態における各気筒の空燃比を制御する燃料噴射制御
装置の技術が各種提案されている（例えば、特開平０９
−２０３３３７号公報、特開平０８−６８３５４号公
報、特開平１１−２８７１４５号公報、特開平１１−２
００９２６号公報、特開平１１−６２６６８号公報等参
照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来技
術のうち特開平０９−２０３３３７号公報所載の燃料噴
射制御の技術は、前記各気筒から前記空燃比センサまで
の距離が気筒毎に異なる場合には、前記空燃比センサが
各気筒の平均的な空燃比を検出し、前記燃料噴射制御装
置が前記検出信号に基づいて燃料噴射量を補正すると、
全気筒の空燃比の平均値が目標空燃比になるものの、各
気筒のそれぞれを目標空燃比にすることができず、各気
筒間に空燃比のばらつきが発生して排気性能及び運転性
に影響を与えることから、冷却水温センサ等の出力信号
に基づいて前記各気筒間の空燃比のばらつきの解消を図
るものである。図１５は、４気筒の内燃機関において、
前記各気筒の行程と前記排気管の集合部における空燃比
との関係を示している。

【０００５】上述のように、排気ガスが前記各気筒から
前記空燃比センサに到達するまでの時間が異なることか
ら、各気筒同一のサンプリングタイミングで計測した空
燃比に基づいて燃料噴射量を補正すると、全気筒の各空
燃比を目標空燃比にすることができず、各気筒間に空燃
比のばらつきが発生する。例えば、図１５（ａ）のサン
プリング（１）に基づいて計測した場合には、排気行程
にある第３気筒の空燃比がリッチ側にあることから、４
つの全気筒の燃料噴射量を減らす方向に補正することに
なり、第２気筒及び第４気筒は、図１５（ａ）、（ｂ）
に示すように、補正前の空燃比がリーン側であるにも拘
わらず、燃料噴射量を減少する方向（一層のリーン側）
に補正され、ばらつきが発生することが分かる。また、
前記第３気筒の空燃比計測タイミングがほぼ中央付近で
あるのに対し、他の気筒の空燃比計測タイミングは、排
気行程の終了付近等で検出され、統一されておらず、空
燃比検出精度の向上を図り難いことも分かる。

【０００６】ここで、前記燃料噴射量は、前記各気筒か
ら前記空燃比センサまでの時間のほか、前記燃料噴射装
置の製造精度のばらつき及び経時変化等の特性によっ
て、また、前記燃料噴射量の算出に要する吸入空気量
は、前記吸気管及び吸気弁の製造精度のばらつき等によ
っても変動し、各気筒毎に異なるものである。さらに、
前記空燃比センサに到達するまでの時間は、前記吸入空
気量及びエンジン回転数の変化によって前記排気ガスの
流速も変動することから、同一番号の気筒においても異
なるものである。

【０００７】すなわち、本発明者は、前記集合部に一つ
の空燃比センサを備えた多気筒の内燃機関の燃料噴射制
御には、前記各気筒から前記空燃比センサまでの距離の
違いによる各気筒の目標空燃比とのずれのほか、前記燃
料噴射装置及び吸気弁等の製造精度等のばらつき、さら
に、前記吸入空気量及びエンジン回転数の変化をも考慮
して燃料噴射量を補正し、全気筒の空燃比を目標空燃比
にして各気筒間の空燃比のばらつきを抑制させる必要が
あり、しかも、この燃料噴射制御を簡易かつ確実に行う
ことにより、排気性能、運転性及び内燃機関の信頼性の
一層の向上を図ることができるとの新たな知見を得たも
のであるが、これらの点について前記従来技術はいずれ
も格別な配慮がなされていないものである。なお、各気
筒に空燃比センサを備え、各気筒毎に燃料噴射量の補正
を行うことで上記排気性能及び運転性に関する問題は解
決できるが、製造コストが高価になる。

【０００８】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであって、その目的とするところは、運転状態
に基づいて空燃比計測タイミングを設定し、該タイミン
グで計測された空燃比に基づいて各気筒の燃料噴射量を
簡易かつ確実に補正し、各気筒の目標空燃比とのずれを
抑えて排気性能、運転性並びに信頼性の向上を図ること
ができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、基本的に
は、各気筒の排気管の集合部下流に配置された空燃比セ
ンサと、前記各気筒に各々配置された燃料噴射装置とを
備えた内燃機関の燃料噴射を制御し、前記空燃比センサ
の出力信号に基づいて前記各燃料噴射装置の燃料噴射量
を制御するものであって、内燃機関の運転状態を検出す
る手段の出力信号に基づいて前記燃料噴射量の補正領域
を判別する手段と、該補正領域を判別する手段及び前記
空燃比センサの各出力信号に基づいて前記各気筒の実空
燃比を推定する手段と、該実空燃比を推定する手段の出
力信号に基づいて前記燃料噴射装置に対する燃料噴射時
間と噴射量の関係を算出する手段とからなることを特徴
としている。

【００１０】前記の如く構成された本発明の燃料噴射制
御装置は、運転状態を検出する手段の各出力信号に基づ
いて、燃料噴射量の補正領域を求めるとともに、該補正
領域における各気筒の実空燃比を推定して燃料噴射装置
に対する燃料噴射時間と噴射量の関係を算出するので、
空燃比センサまでの距離のほか、内燃機関の吸気管及び
燃料噴射装置等の製造上のばらつき、及び内燃機関の回
転数及び吸入空気量等の特性に変動があるときにも、一
つの空燃比センサで各気筒の夫々の空燃比を目標空燃比
にし、各気筒間の空燃比のばらつきを抑制させて排気ガ
ス性能及び運転性の一層の向上を図ることができるとと
もに、エンジンシステムのロバスト性の向上、内燃機関
の製造コストの抑制を達成することができ、さらに、空
燃比の推定に伴って燃料噴射装置に対する燃料噴射時間
と噴射量の関係値を算出し、各気筒間の空燃比のばらつ
きを迅速に抑制することができる。

【００１１】また、本発明に係る燃料噴射制御装置の具
体的態様は、前記補正領域を判別する手段は、前記内燃
機関の運転状態を検出する手段からの前記内燃機関の回
転数及び吸入空気量の信号に基づくこと、又は前記燃料
噴射制御装置は、前記運転状態を検出する手段の出力信
号に基づいて、前記各気筒の実空燃比の計測タイミング
を設定する手段と、前記各気筒の所定の行程を検出する
手段とを備え、前記実空燃比を推定する手段は、前記補
正領域において、前記実空燃比の計測タイミングを設定
する手段及び前記所定の行程を検出する手段の計測タイ
ミングと所定行程時に、前記空燃比センサの出力信号に
基づいて実空燃比を推定することを特徴としている。

【００１２】さらに、本発明に係る燃料噴射制御装置の
他の具体的態様は、前記実空燃比の計測タイミングを設
定する手段は、前記内燃機関の運転状態を検出する手段
からの前記内燃機関の回転数及び吸入空気量の各信号に
基づくこと、又は前記各気筒の所定の行程を検出する手
段は、前記各気筒の排気行程を検出することを特徴とし
ている。

【００１３】さらにまた、本発明に係る燃料噴射制御装
置の具体的態様は、前記補正領域を判別する手段は、前
記内燃機関の回転数を検出する手段の出力信号に基づい
て、前記吸入空気量が同一である複数の補正領域を設定
するとともに、前記内燃機関の回転数が異なる複数の補
正領域を設定することを特徴としている。

【００１４】また、前記燃料噴射時間と噴射量の関係を
算出する手段は、前記燃料噴射時間と噴射量の関係を算
出する手段は、前記実空燃比と目標空燃比とのずれ量を
算出する手段と、該ずれ量を算出する手段の出力信号に
基づいて前記各気筒の補正後の燃料噴射量を算出する手
段と、該補正後の燃料噴射量の算出回数をカウントする
手段と、該算出回数を監視する手段と、前記補正後の燃
料噴射量を算出する手段及び前記算出回数を監視する手
段の各出力信号に基づいて、前記燃料噴射装置の噴射量
特性から決定される定数を算出する手段とを備えること
を特徴としている。

【００１５】さらに、前記燃料噴射時間と噴射量の関係
を算出する手段は、前記補正後の燃料噴射量を格納する
手段を備え、該格納する手段は、該補正後の燃料噴射量
と既に格納されている補正後の燃料噴射量との平均値を
前記燃料噴射量の補正領域毎に格納すること、前記燃料
噴射時間と噴射量の関係を算出する手段は、前記算出回
数を格納する手段を備え、該格納する手段は、該算出回
数を前記燃料噴射量の補正領域毎に格納すること、前記
燃料噴射制御装置は、前記燃料噴射時間と噴射量の関係
を更新する手段を備え、該更新する手段は、前記補正領
域における前記算出回数が所定値以上になって、前記補
正領域が複数となった場合には、該補正領域の前記平均
値に基づいて前記燃料噴射装置の噴射量特性から決まる
定数を更新すること、又は前記燃料噴射制御装置は、前
記燃料噴射装置の噴射量特性から決まる定数を更新した
場合には、該噴射量特性から決まる定数の算出に使用さ
れた該当補正領域の補正後の燃料噴射量及び算出回数を
クリアすることを特徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明に係る
燃料噴射制御装置の実施形態を詳細に説明する。図１
は、本実施形態の燃料噴射制御装置を備えたエンジンシ
ステムの全体構成図である。

【００１７】エンジン１００は４気筒からなり、各気筒
５に導入される空気は、エアクリーナ１から取り入れら
れて絞弁組立体、すなわちスロットルボディ２に入る。
該スロットルボディ２には、吸入空気量Ｑａを調整する
スロットル弁１８が設けられ、その開度はスロットルセ
ンサ１７にて検出される。前記スロットルボディ２の出
口には、各気筒５に空気を分岐供給する吸気管４が接続
されている。また、スロットルボディ２には、前記スロ
ットル弁１８をバイパスし、エンジン１００のアイドル
運転時のエンジン回転数が目標回転数になるように制御
するアイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣバル
ブ）２１が適宜位置に配置される。

【００１８】燃料は、燃料タンク３０から燃料ポンプ３
１によって吸い出され、プレッシャーレギュレータ３２
で調圧された後、燃料配管３３を経て前記各気筒５の上
流側にそれぞれ配設される燃料噴射弁（インジェクタ）
６に至る。前記スロットル弁１８で流量調整された空気
は、前記インジェクタ６から噴射された燃料と混合され
て各気筒５に供給され、吸気弁７、排気弁８及びピスト
ン１４で区画された燃焼室２０にて燃焼される。

【００１９】前記各気筒５で燃焼した燃料の排気ガス
は、排気管３を通じて触媒（図示省略）に導かれ、浄化
された後に排出される。排気管３の集合部には、後述す
るように、酸素濃度に対してリニアな空燃比信号を出力
するリニア空燃比センサ１１が配置されている。さら
に、クランク軸１５の回転に基づいてエンジン回転数Ｎ
ｅを検出するクランク角センサ１３、及びエンジン水温
を検出する水温センサ１２等が、前記エンジン１００の
各々の適宜位置に配置されている。

【００２０】吸入空気量Ｑａを検出する吸入空気量セン
サ１６、前記スロットルセンサ１７、前記空燃比センサ
１１、前記水温センサ１２並びに前記クランク角センサ
１３等からの各出力信号は、燃料噴射制御装置１０ａを
有するエンジン制御装置１０に各々入力される。

【００２１】該エンジン制御装置１０は、車体あるいは
エンジンルーム内に配置され、前記種々のセンサから出
力される電気的な信号に基づいて、所定の演算処理を行
い、運転状態に最適な制御を行うべく、前記インジェク
タ６の開閉、点火コイル９を介した点火プラグ１９の駆
動、及び前記ＩＳＣバルブ２１の開閉等を行う信号を各
々出力する。なお、バッテリー２２、エンジン制御装置
１０に対するメインリレー２３、及び燃料ポンプリレー
２４が各々の適宜位置に配置されている。

【００２２】前記空燃比センサ１１は、図２に示すよう
に、前記エンジン１００の４つの各気筒５に接続する排
気管３の集合部に一つ設置されており、後述する空燃比
計測タイミングに基づいて、各気筒５毎の排気ガスの空
燃比をそれぞれ検出する。

【００２３】図３は、前記エンジン制御装置１０の内部
構成を示したものである。該エンジン制御装置１０の内
部は、前記各種センサからの信号を取り込む入力回路１
９１、Ａ／Ｄ変化部１９２、中央演算部（ＣＰＵ）１９
３、多数の制御プログラム及びデータを格納させたＲＯ
Ｍ１９４、ＲＡＭ１９５、及び前記ＣＰＵ１９３の指令
によりオンオフ可能な出力回路１９６から構成され、具
体的には、入力回路１９１は、アナログ信号（例えば、
クランク角センサ１３、吸入空気量センサ１６等からの
信号）を取り込んで、該信号からノイズ成分の除去等を
行い、該信号をＡ／Ｄ変換部１９２に出力する。ＣＰＵ
１９３は、該Ａ／Ｄ変換結果を取り込み、ＲＯＭ１９４
等の媒体に記憶された燃料噴射制御プログラムやその他
の制御のための所定の制御プログラムを実行し、燃料噴
射量等を算出して前記燃料噴射の制御等を実行する。な
お、演算結果等は、ＲＡＭ１９５に一時的に保管される
とともに、該演算結果は、出力回路１９６を通じて制御
出力信号１９７として出力され、インジェクタ６等の制
御に用いられる。

【００２４】図４及び図５は、前記燃料噴射制御装置１
０ａの制御ブロック図である。前記燃料噴射制御装置１
０ａは、図４に示すように、前記クランク角センサ１３
及び吸入空気量センサ１６等の運転状態検出手段１７０
の各出力信号に基づいて燃料噴射量の補正領域を判別す
る補正領域判別手段１１０と、前記空燃比センサ１１及
び前記補正領域判別手段１１０の出力信号に基づいて、
各気筒５の空燃比を実空燃比と推定する空燃比推定手段
１２０と、該空燃比推定手段１２０の出力信号に基づい
て、前記インジェクタ６の噴射特性から決定される燃料
噴射時間と噴射量の関係（インジェクタ定数及び無効パ
ルス幅）を算出する燃料噴射時間と噴射量の関係算出手
段１３０とから構成されている。

【００２５】前記補正領域判別手段１１０は、後述する
ように、前記クランク角センサ１３及び吸入空気量セン
サ１６によるエンジン回転数Ｎｅ及び吸入空気量Ｑａに
基づいて、燃料噴射量の補正を行うための条件出しをす
るものであり、各気筒５それぞれ同一の吸入空気量の領
域を設定し、後述するように、この領域内で前記空燃比
推定手段１２０で空燃比を決定し、前記燃料噴射時間と
噴射量の関係算出手段１３０で燃料噴射量を補正する。

【００２６】前記空燃比推定手段１２０は、前記補正領
域判別手段１１０、前記エンジン回転数Ｎｅ及び吸入空
気量Ｑａから各気筒５の空燃比計測タイミングを設定す
る空燃比計測タイミング手段１４０、並びに前記クラン
ク角センサ１３の基準信号から各気筒５の排気行程を検
出する所定行程検出手段１５０からのサンプリング基準
信号に基づいて、前記運転状態検出手段の一つである前
記空燃比センサ１１の検出信号を実空燃比と推定する。
なお、前記空燃比計測タイミングは、タイミング格納手
段１４１に格納され、前記推定された空燃比は、空燃比
格納手段１２１に格納される。

【００２７】前記燃料噴射時間と噴射量の関係算出手段
１３０は、前記空燃比推定手段１２０による空燃比と目
標空燃比とを比較してずれ量を算出し、前記インジェク
タ定数及び無効パルス幅を求め、更新手段１６０に出力
して前記空燃比のずれを収束させる。

【００２８】図５は、前記燃料噴射時間と噴射量の関係
算出手段１３０の制御ブロック図を示しており、該関係
算出手段１３０は、前記空燃比推定手段１２０による空
燃比に基づいて、各気筒５の目標空燃比からのずれ量を
算出するずれ量算出手段１３１と、前記ずれ量から各気
筒５の燃料噴射量たる噴射パルス幅の補正量及び補正後
の噴射パルス幅を算出する補正量等算出手段１３２と、
該補正量及び補正後の噴射パルス幅を平均化して格納す
る補正量等格納手段１３３と、前記補正量及び補正後の
噴射パルス幅の算出回数をカウントする補正量等算出回
数カウント手段１３４と、該算出回数を格納する補正量
等算出回数格納手段１３５と、前記算出回数が所定回数
以上であるか否かを監視する手段１３６と、前記補正量
等格納手段１３３及び前記監視する手段１３６からの出
力信号に基づいて、前記インジェクタ定数等を算出する
手段１３７とからなる。

【００２９】図６は、前記空燃比計測タイミング手段１
４０による各気筒５毎の空燃比の計測タイミング（サン
プリングタイミング）の設定を示している。該サンプリ
ングタイミングは、図６（ａ）に示すように、各気筒５
毎に、前記クランク角センサ１３によるクランク角の気
筒５判定用の所定信号をサンプリング基準信号とし、該
基準信号からサンプリング開始時間ＳＡＳＴｎ経過後で
あって、サンプリング時間ＳＡＴｎの間としている。ｎ
は気筒番号であり、前記サンプリング基準信号は、前記
所定行程検出手段１５０を介して前記空燃比推定手段１
２０に出力される。

【００３０】ここで、前記サンプリング開始時間ＳＡＳ
Ｔｎ及びサンプリング時間ＳＡＴｎは、エンジン回転数
Ｎｅと吸入空気量Ｑａとともに変動することから、図６
（ｂ）、（ｃ）に示すように、前記タイミング格納手段
１４１におけるエンジン回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑａの
マップから随時検索することによって設定され、前記空
燃比推定手段１２０に出力される。なお、４気筒の場合
には、サンプリング開始時間ＳＡＳＴｎ及びサンプリン
グ時間ＳＡＴｎの検索用のマップを４面有している。

【００３１】図７は、前記補正領域判別手段１１０によ
る補正領域の設定判別を示している。前記補正領域判別
手段１１０は、図７（ａ）に示すように、各気筒５それ
ぞれ同一の吸入空気量の領域（Ｑａ１±ｈ１、Ｑａ２±
ｈ２、Ｑａ３±ｈ３）を設定する。また、図７（ａ）、
（ｂ）に示すように、前記各同一吸入空気量領域（Ｑａ
１±ｈ１、Ｑａ２±ｈ２、Ｑａ３±ｈ３）において、２
つの領域、すなわちエンジン回転数Ｎｅが低回転（Ｎｅ
１±ｎ１）の領域と高回転（Ｎｅ２±ｎ２）の領域を設
定する。

【００３２】そして、前記補正領域判別手段１１０は、
前記エンジン回転数Ｎｅ及び吸入空気量Ｑａのエンジン
運転状態に基づいて補正領域を判別して前記空燃比推定
手段１２０に出力し、該空燃比推定手段１２０は、前記
補正領域判別手段１１０、前記空燃比計測タイミング手
段１４１、所定行程検出手段１５０及び前記空燃比セン
サ１１の各出力信号に基づいて、前記補正領域内での空
燃比を計測して実空燃比と推定し、前記燃料噴射時間と
噴射量の関係算出手段１３０に出力する。

【００３３】そして、該燃料噴射時間と噴射量の関係算
出手段１３０は、前記ずれ量算出判定手段１３１で前記
空燃比サンプリング結果と目標空燃比とのずれ量ΔＡ／
Ｆを算出し、該ずれ量ΔＡ／Ｆに基づいて、前記補正量
等算出手段１３２で噴射パルス幅の補正量ｋｈを式
（１）に示すように算出する。

【００３４】

【数１】ｋｈ＝（空燃比サンプリング結果−目標空燃比）／目標空燃比（１）

【００３５】また、前記補正量等算出手段１３２は、前
記補正領域で目標空燃比を達成するための補正後の噴射
パルス幅ＴｉＬｉ（ＴｉＳｊ）を式（２）に示すように
算出する。

【００３６】

【数２】ＴｉＬｉ、ＴｉＳｊ＝ＴＩ×（１＋ｋｈ）（２）

【００３７】ここで、ＴｉＬｉは低回転側の補正後の噴
射パルス幅、ＴｉＳｊは高回転側の補正後の噴射パルス
幅、ｉ及びｊは補正領域番号であり、ｉ＝１〜３、ｊ＝
１〜３である。また、ＴＩは前記補正領域での基本の燃
料噴射パルス幅を示しており、前記インジェクタ６の噴
射特性から決定される前記インジェクタ定数及び無効パ
ルス幅に基づいて求められる。そして、前記補正後の噴
射パルス幅の算出結果は、図８（ａ）に示すように、補
正領域毎に、補正後の噴射パルス幅と既に格納されてい
る前回までの補正後の噴射パルス幅との平均値が求めら
れ、補正量等格納手段１３３に格納される。

【００３８】また、前記補正量等算出回数カウント手段
１３４は、インジェクタ定数及び無効パルス幅を算出す
るために、前記補正後の噴射パルス幅ＴｉＬｉ（ＴｉＳ
ｊ）の算出毎に該当領域の算出回数カウンタＴｉＬＣＴ
ｉ（ＴｉＳＣＴｊ）をカウントアップし、この結果は、
図８（ｂ）に示すように、補正領域毎に、前記補正量等
算出回数格納手段１３５に格納される。なお、この算出
回数は、前記算出回数監視手段１３６で監視される。

【００３９】そして、前記補正量等算出回数カウント手
段１３４による前記同一吸入空気量領域における高回転
及び低回転の２領域の算出回数が、前記算出回数監視手
段１３６で所定値を超えた場合には、該当領域のエンジ
ン回転数Ｎｅの平均値（Ｎｅ１、Ｎｅ２）、該当領域の
吸入空気量Ｑａの平均値（Ｑａｉ、Ｑａｊ）及び目標空
燃比に基づいて、式（３）、（４）に示すように、該当
領域で目標空燃比を達成するのに必要な燃料噴射量（Ｑ
ｆＬｉ、ＱｆＳｊ）を算出する（ｉ＝ｊ＝１〜３）。

【００４０】

【数３】ＱｆＬｉ＝（Ｑａｉ／Ｎｅ１）／目標空燃比（３）ＱｆＳｊ＝（Ｑａｊ／Ｎｅ２）／目標空燃比（４）

【００４１】図９は、前記インジェクタ定数等算出手段
１３７による前記インジェクタ定数及び無効パルス幅の
算出を示している。前記インジェクタ定数等算出手段１
３７は、前記燃料噴射量（ＱｆＬｉ、ＱｆＳｊ）と、該
当領域の補正後の噴射パルス幅（ＴｉＬｉ、ＴｉＳｊ）
とに基づいて、式（５）〜（７）に示すように、燃料噴
射時間と燃料噴射量との関係であるインジェクタ定数Ｋ
ＴＩ（インジェクタ６の該当領域において、目標空燃比
を達成するのに必要な燃料噴射量と補正後の噴射パルス
幅との傾斜）及び無効パルス幅ＴＳを算出する（ｉ＝ｊ
＝１〜３）。

【００４２】

【数４】ＫＴＩ＝（ＱｆＬｉ−ＱｆＳｊ）／（ＴｉＬｉ−ＴｉＳｊ）（５）ＴＳ＝（ＫＴＩ×ＴｉＬｉ−ＱｆＬｉ）／ＫＴＩ（６）ＴＳ＝（ＫＴＩ×ＴｉＳｊ−ＱｆＳｊ）／ＫＴＩ（７）

【００４３】また、前記インジェクタ定数ＫＴＩが、図
９（ｂ）に示すように、誤補正防止のために予め決めら
れた範囲内（上限：ＫＴＩｍａｘ、下限：ＫＴＩｍｉ
ｎ）にある場合には、前記インジェクタ定数ＫＴＩ及び
無効パルス幅ＴＳの算出を終了して更新手段１６０に出
力し、該更新手段１６０は、前記補正を反映させるた
め、前記基本の燃料噴射パルス幅ＴＩの計算に使用され
たインジェクタ定数ＫＴＩｎ（ｏｌｄ）及び無効パルス
幅ＴＳｎ（ｏｌｄ）を算出された前記インジェクタ定数
ＫＴＩ及び前記無効パルス幅ＴＳに更新する。これによ
り、例えば、製造時には各気筒５ともに同一の噴射特性
を有していても、各気筒５毎のインジェクタ定数ＫＴＩ
及び無効パルス幅ＴＳを設けることができる。なお、こ
の上下限値ＫＴＩｍａｘ及びＫＴＩｍｉｎは、インジェ
クタ６の製造ばらつきと耐久劣化等の特性を考慮して決
定されるものである。また、前記インジェクタ定数及び
無効パルス幅は、各気筒５毎に補正されるため、例え
ば、４気筒の場合には、図１０（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、それぞれ４つのインジェクタ定数ＫＴＩｎと無効
パルス幅ＴＳｎを有することになる。

【００４４】図１１及び図１２は、前記燃料噴射制御装
置１０ａの動作フローチャートである。まず、図１１に
おいて、ステップ２００では、エンジン回転数Ｎｅ、吸
入空気量Ｑａ及び基本の燃料噴射パルス幅ＴＩを読み込
む。ステップ２１０では、補正領域判別手段１１０で前
記エンジン回転数Ｎｅ及び吸入空気量Ｑａから補正領域
か否かを判定し、補正領域である場合、すなわちＹＥＳ
のときにはステップ２２０に進み、所定行程検出手段１
５０で気筒番号の確認を行ってステップ２３０に進む。
一方、ステップ２１０で補正領域でないときには一連の
動作を終了する。

【００４５】ステップ２３０では、前記エンジン回転数
Ｎｅ及び吸入空気量Ｑａと、前記気筒番号とに基づいて
空燃比計測タイミング手段１４０でサンプリングタイミ
ングの設定を行い、ステップ２４０に進んで、空燃比推
定手段１２０で空燃比の推定を行ってステップ２５０に
進む。ステップ２５０では、ずれ量算出手段１３１で、
前記推定された空燃比と目標空燃比との偏差ΔＡ／Ｆを
算出してステップ２６０に進み、前記ずれ量ΔＡ／Ｆが
所定値αよりも大きいか否かを判定する。

【００４６】そして、前記ΔＡ／Ｆが所定値αよりも大
きい場合、すなわちＹＥＳのときには、ステップ２７０
に進み、補正量等算出手段１３２で噴射パルス幅の補正
量ｋｈを算出してステップ２８０に進む。一方、ステッ
プ２６０で前記ΔＡ／Ｆが所定値αよりも小さいとき
は、一連の動作を終了する。

【００４７】ステップ２８０では、補正量等算出手段１
３２が、前記補正量ｋｈに基づいて基本の燃料噴射パル
ス幅ＴＩを補正し、補正後の噴射パルス幅ＴｉＬｎｉ
（ＴｉＳｎｊ）を算出する。そして、ステップ２９０に
て、前回の噴射パルス幅ＴｉＬｎｉ（ｏｌｄ）（ＴｉＳ
ｎｊ（ｏｌｄ））と前記補正後の噴射パルス幅ＴｉＬｎ
ｉ（ＴｉＳｎｊ）とから平均値を算出してステップ３０
０に進む。

【００４８】次に、図１２において、ステップ３００で
は、補正量等格納手段１３３で前記補正後の噴射パルス
幅格納マップの該当気筒５の該当領域に、前記補正後の
噴射パルス幅等の平均値を格納する。

【００４９】ステップ３１０では、補正量等算出回数カ
ウント手段１３４で該当気筒５の該当領域の補正算出回
数カウンタをアップしてステップ３２０に進み、算出回
数監視手段１３６で、前記カウンタの値が所定値βより
も大きいか否かを判定し、大きい場合、すなわちＹＥＳ
のときには、ステップ３３０に進んで、同一吸入空気量
のカウンタの値が所定値βよりも大きいか否かを判定
し、同一吸入空気量Ｑａの領域（ｉ＝ｊ）で大きい領域
が存在した場合、すなわちＹＥＳのときには、ステップ
３４０に進む。一方、ステップ３２０及びステップ３３
０で、所定値βよりも小さい場合には一連の動作を終了
する。

【００５０】ステップ３４０では、インジェクタ定数等
算出手段１３７で、補正後の噴射パルス幅からインジェ
クタ定数ＫＴＩｎ及び無効パルス幅ＴＳｎを算出し、更
新手段１６０が、前記算出したインジェクタ定数ＫＴＩ
ｎと無効パルス幅ＴＳｎを更新し、ステップ３６０に
て、これまでの該当気筒５の該当領域における補正算出
回数と、これまでの該当気筒５の該当領域における補正
後の噴射パルス幅とをともにクリアして動作を終了す
る。

【００５１】図１３は、前記ステップ３４０のインジェ
クタ定数等算出手段１３７におけるインジェクタ定数Ｋ
ＴＩｎ及び無効パルス幅ＴＳｎ算出の動作フローチャー
トであり、ステップ４００では、該当気筒５の該当領域
の吸入空気量（Ｑａｎｉ、Ｑａｎｊ）とエンジン回転数
（Ｎｅ１、Ｎｅ２）とに基づいて該当気筒５の該当領域
の目標空燃比を達成するのに必要な燃料噴射量（ＱｆＬ
ｎｉ、ＱｆＳｎｊ）を算出し、ステップ４１０では、該
燃料噴射量（ＱｆＬｎｉ、ＱｆＳｎｊ）と前記補正後の
噴射パルス幅（ＴｉＬｎｉ、ＴｉＳｎｊ）とに基づいて
インジェクタ定数（傾斜）ＫＴＩｎを算出し、ステップ
４２０では、前記燃料噴射量（ＱｆＬｎｉ、ＱｆＳｎ
ｊ）と前記インジェクタ定数（傾斜）ＫＴＩｎとに基づ
いて無効パルス幅ＴＳｎを算出して動作を終了する。

【００５２】図１４は、前記ステップ３５０の更新手段
１６０におけるインジェクタ定数ＫＴＩｎ及び無効パル
ス幅ＴＳｎの更新の動作フローチャートである。ステッ
プ５００では、インジェクタ定数ＫＴＩｎが所定の上下
限の範囲内にあるか否かを判定し、範囲内にある場合、
すなわちＹＥＳのときには、ステップ５１０に進み、無
効パルス幅ＴＳｎが所定の上下限の範囲内にあるか否か
を判定し、範囲内にある場合、すなわちＹＥＳのときに
は、ステップ５５０に進む。なお、前記ステップ５１０
で所定の範囲内にないときには動作を終了する。

【００５３】一方、前記ステップ５００で範囲内にない
ときには、ステップ５２０に進み、インジェクタ定数Ｋ
ＴＩｎが最大値ＫＴＩｍａｘ以上か否かを判定し、該最
大値ＫＴＩｍａｘ以上である場合、すなわちＹＥＳのと
きには、ステップ５３０に進み、インジェクタ定数ＫＴ
Ｉｎ及び無効パルス幅ＴＳｎの値を上限値（ＫＴＩｍａ
ｘ、ＴＳｍａｘ）に更新して、ステップ５５０に進む。

【００５４】また、ステップ５２０にて、インジェクタ
定数ＫＴＩｎが最大値ＫＴＩｍａｘ以上でないときに
は、ステップ５４０に進み、インジェクタ定数ＫＴＩｎ
及び無効パルス幅ＴＳｎの値を下限値（ＫＴＩｍｉｎ、
ＴＳｍｉｎ）に更新して、ステップ５５０に進む。

【００５５】そして、ステップ５５０では、前記基本の
燃料噴射パルス幅ＴＩの算出に使用していたインジェク
タ定数ＫＴＩｎ（ｏｌｄ）と無効パルス幅ＴＳｎ（ｏｌ
ｄ）を前記各ステップで判定・更新されたインジェクタ
定数及び無効パルス幅に更新して一連の動作を終了す
る。

【００５６】以上のように、本発明の前記実施形態は、
上記の構成によって次の機能を奏するものである。すな
わち、前記実施形態の燃料噴射制御装置１０ａは、前記
クランク角センサ１３及び吸入空気量センサ１６による
エンジン回転数Ｎｅ及び吸入空気量Ｑａに基づいて、各
気筒５の燃料噴射量の補正領域を判別する補正領域判別
手段１１０と、該補正領域判別手段１１０、計測タイミ
ングを設定する空燃比計測タイミング手段１４０及び各
気筒５の排気行程を検出する所定行程検出手段１５０か
らのサンプリング基準信号に基づいて、各気筒５の空燃
比を実空燃比と推定する空燃比推定手段１２０と、前記
空燃比推定手段１２０の出力信号に基づいて各インジェ
クタ６のインジェクタ定数及び無効パルス幅である燃料
噴射時間と噴射量の関係を算出する手段１３０とから構
成されるものであって、該燃料噴射制御装置１０ａは、
前記補正領域内の空燃比に基づいてインジェクタ定数等
を算出しているので、一つの空燃比センサ１１を設けた
場合に各気筒５によって、該各気筒５から空燃比センサ
１１までの距離が異なることになっても、さらに、吸気
管４、吸気弁７、及びインジェクタ６の特性が内燃機関
毎にばらついていても、各気筒５の空燃比を目標空燃比
にして各気筒５間の空燃比のばらつきを抑制させること
ができ、しかも、エンジン回転数Ｎｅ及び吸入空気量Ｑ
ａの特性が変動しても、同一の気筒５における目標空燃
比からのずれをも抑制させることができ、エンジンシス
テムのロバスト性の向上を図り、排気ガス性能及び特に
自動車用とした場合の運転性の一層の向上、内燃機関１
００の製造コストの抑制を達成することができ、また、
各気筒５の空燃比の推定に伴って各インジェクタ６に対
する燃料噴射時間と噴射量の関係値を算出するので、各
気筒５における目標空燃比からのずれを迅速に抑制して
内燃機関１００の信頼性の一層の向上を図ることができ
る。

【００５７】また、前記補正領域判別手段１１０は、前
記クランク角センサ１３及び吸入空気量センサ１６によ
るエンジン回転数Ｎｅ及び吸入空気量Ｑａに基づいて燃
料パルス幅の補正を行うための条件出しを行い、各同一
吸入空気量の領域（Ｑａ１±ｈ１、Ｑａ２±ｈ２、Ｑａ
３±ｈ３）を設定するので、前記吸入空気量センサ１６
によるばらつきが加味されなくなり、前記各インジェク
タ６の特性による影響を確実に抑制することができ、さ
らに、エンジン回転数Ｎｅが低回転（Ｎｅ１±ｎ１）の
領域と高回転（Ｎｅ２±ｎ２）の２つの領域を設定して
いるので、補正を容易、かつ、気筒５の空燃比測定精度
の向上を図ることができる。

【００５８】さらに、前記空燃比計測タイミング手段１
４０は、前記エンジン回転数Ｎｅ及び吸入空気量Ｑａか
ら各気筒５の空燃比計測タイミングを予め設定している
ので、特性の変動に迅速に対応し、種々のエンジン運転
状態に対応させることができる。

【００５９】さらにまた、前記燃料噴射時間と噴射量の
関係算出手段１３０は、各気筒５の目標空燃比からのず
れ量を算出判定するずれ量算出手段１３１と、前記ずれ
量から各気筒５の噴射パルス幅の補正量及び補正後の噴
射パルス幅を算出する補正量等算出手段１３２と、該補
正量及び補正後の噴射パルス幅を格納する補正量等格納
手段１３３と、前記補正量及び補正後の噴射パルス幅の
算出回数をカウントする補正量等算出回数カウント手段
１３４と、該算出回数を格納する補正量等算出回数格納
手段１３５と、前記算出回数が所定回数以上であるか否
かを監視する手段１３６と、前記補正量等格納手段１３
３及び前記監視する手段１３６からの出力信号に基づい
て、インジェクタ定数等を算出する手段１３７とから構
成されているので、前記補正領域判別手段１１０による
補正領域に該当し、前記空燃比推定手段１２０による実
空燃比と目標空燃比とのずれ量を算出すると、直ちにイ
ンジェクタ定数及び無効パルス幅を修正することで、各
気筒５の目標空燃比とのずれをなくし、各気筒５の各々
の空燃比を目標空燃比にして空燃比のばらつきをより迅
速かつ確実に抑制させることができる。

【００６０】また、前記補正量等格納手段１３３及び前
記前記補正量等算出回数カウント手段１３４による格納
と前記算出回数監視手段１３６による監視を行うことに
より、補正後の噴射パルス幅の精度ひいては前記インジ
ェクタ定数等の精度を高めることができる。以上、本発
明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記実
施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記
載された本発明の精神を逸脱することなく、設計におい
て種々の変更ができるものである。

【００６１】

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、一つの空燃比
センサの出力信号に基づいて、各気筒の燃料噴射量を補
正して各々の空燃比を目標空燃比にし、排気性能及び運
転性の向上を達成することができるとともに、製造コス
トの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の燃料噴射制御装置を有するエンジ
ン制御装置を備えたエンジンシステムの全体構成図。

【図２】図１の空燃比センサの設置場所を示す図。

【図３】図１のエンジン制御装置の内部構成図。

【図４】図１の燃料噴射制御装置の制御ブロック図。

【図５】図１の燃料噴射制御装置の制御ブロック図。

【図６】図１の燃料噴射制御装置における排気ガスのサ
ンプリングタイミングを示す図。

【図７】図１の燃料噴射制御装置における補正領域判別
手段による補正領域を示す図。

【図８】図１の燃料噴射制御装置における補正量等格納
手段及び補正量等算出回数格納手段の格納マップを示す
図。

【図９】図１の燃料噴射制御装置におけるインジェクタ
特性の算出を示す図。

【図１０】図９のインジェクタ特性の閾値を示す図。

【図１１】図１の燃料噴射制御装置の動作フローチャー
ト。

【図１２】図１の燃料噴射制御装置の動作フローチャー
ト。

【図１３】図１２の補正値等算出手段によるインジェク
タ定数及び無効パルス幅算出の動作フローチャート。

【図１４】図１２の更新手段によるインジェクタ定数及
び無効パルス幅更新の動作フローチャート。

【図１５】従来技術における各気筒の行程と空燃比の関
係を示す図。

【符号の説明】

３排気管５気筒６燃料噴射装置（インジェクタ）１０ａ燃料噴射制御装置１１空燃比センサ１３クランク角センサ（運転状態を検出する手段）１６吸入空気量センサ（運転状態を検出する手段）１００内燃機関１１０補正領域を判別する手段１２０実空燃比を推定する手段１３０燃料噴射時間と噴射量の関係を算出する手段１３１実空燃比と目標空燃比とのずれ量を算出する
手段１３２補正後の噴射パルス幅を算出する手段１３３補正後の噴射パルス幅を格納する手段１３４補正後の噴射パルス幅の算出回数をカウント
する手段１３５算出回数を格納する手段１３６算出回数を監視する手段１３７燃料噴射装置の噴射量特性から決定される定
数を算出する手段１４０実空燃比の計測タイミングを設定する手段１５０気筒の所定行程を検出する手段１６０燃料噴射装置の噴射量特性から決定される定
数を更新する手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 41/32 Ｆ０２Ｄ 41/32 Ｚ 45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｈ３１２Ｎ３７２３７２Ｆ３７６３７６Ｂ (72)発明者永野正美茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者根本守茨城県ひたちなか市大字高場2477番地株式会社日立カーエンジニアリング内Ｆターム(参考） 3G084 AA03 BA05 BA06 BA09 BA13 BA15 CA09 DA04 DA06 DA12 DA13 DA20 DA23 EB06 EB08 EB12 EB13 EB15 EB16 FA07 FA10 FA20 FA26 FA29 FA33 FA39 3G301 HA01 HA06 JA03 JA05 JA12 JA17 JA18 JA20 KA06 LA01 LA04 LB02 LC01 MA12 NA02 NA06 NA07 NA08 NC04 ND03 ND05 NE01 NE06 NE14 PA01A PA01Z PA11Z PB03A PB05A PD02Z PE01Z PE04Z PE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各気筒の排気管の集合部下流に配置され
た空燃比センサと、前記各気筒に各々配置された燃料噴
射装置とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置におい
て、該燃料噴射制御装置は、前記空燃比センサの出力信号に
基づいて前記各燃料噴射装置の燃料噴射量を制御するも
のであって、内燃機関の運転状態を検出する手段の出力信号に基づい
て前記燃料噴射量の補正領域を判別する手段と、該補正
領域を判別する手段及び前記空燃比センサの各出力信号
に基づいて前記各気筒の実空燃比を推定する手段と、該
実空燃比を推定する手段の出力信号に基づいて前記燃料
噴射装置に対する燃料噴射時間と噴射量の関係を算出す
る手段とからなることを特徴とする内燃機関の燃料噴射
制御装置。
【請求項２】前記補正領域を判別する手段は、前記内
燃機関の運転状態を検出する手段からの前記内燃機関の
回転数及び吸入空気量の信号に基づいて、前記燃料噴射
量の補正領域を判別することを特徴とする請求項１記載
の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】前記燃料噴射制御装置は、前記運転状態
を検出する手段の出力信号に基づいて、前記各気筒の実
空燃比の計測タイミングを設定する手段と、前記各気筒
の所定の行程を検出する手段とを備え、前記実空燃比を
推定する手段は、前記補正領域において、前記実空燃比
の計測タイミングを設定する手段及び前記所定の行程を
検出する手段による計測タイミングと所定行程時に、前
記空燃比センサの出力信号に基づいて実空燃比を推定す
ることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の燃
料噴射制御装置。
【請求項４】前記実空燃比の計測タイミングを設定す
る手段は、前記内燃機関の運転状態を検出する手段から
の前記内燃機関の回転数及び吸入空気量の各信号に基づ
いて、前記実空燃比の計測タイミングを設定することを
特徴とする請求項３記載の内燃機関の燃料噴射制御装
置。
【請求項５】前記各気筒の所定の行程を検出する手段
は、前記各気筒の排気行程を検出することを特徴とする
請求項３又は４記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】前記補正領域を判別する手段は、前記内
燃機関の回転数を検出する手段の出力信号に基づいて、
前記吸入空気量が同一である複数の補正領域を設定する
とともに、前記内燃機関の回転数が異なる複数の補正領
域を設定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれ
か一項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項７】前記燃料噴射時間と噴射量の関係を算出
する手段は、前記実空燃比と目標空燃比とのずれ量を算
出する手段と、該ずれ量を算出する手段の出力信号に基
づいて前記各気筒の補正後の燃料噴射量を算出する手段
と、該補正後の燃料噴射量の算出回数をカウントする手
段と、該算出回数を監視する手段と、前記補正後の燃料
噴射量を算出する手段及び前記算出回数を監視する手段
の各出力信号に基づいて、前記燃料噴射装置の噴射量特
性から決定される定数を算出する手段とを備えることを
特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の内燃
機関の燃料噴射制御装置。
【請求項８】前記燃料噴射時間と噴射量の関係を算出
する手段は、前記補正後の燃料噴射量を格納する手段を
備え、該格納する手段は、該補正後の燃料噴射量と既に
格納されている補正後の燃料噴射量との平均値を前記燃
料噴射量の補正領域毎に格納することを特徴とする請求
項７記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項９】前記燃料噴射時間と噴射量の関係を算出
する手段は、前記算出回数を格納する手段を備え、該格
納する手段は、該算出回数を前記燃料噴射量の補正領域
毎に格納することを特徴とする請求項７又は８記載の内
燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１０】前記燃料噴射制御装置は、前記燃料噴
射時間と噴射量の関係を更新する手段を備え、該更新す
る手段は、前記補正領域における前記算出回数が所定値
以上になって、前記補正領域が複数となった場合には、
該補正領域の前記平均値に基づいて前記燃料噴射装置の
噴射量特性から決まる定数を更新することを特徴とする
請求項９記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項１１】前記燃料噴射制御装置は、前記燃料噴
射装置の噴射量特性から決まる定数を更新した場合に
は、該噴射量特性から決まる定数の算出に使用された該
当補正領域の補正後の燃料噴射量及び算出回数をクリア
することを特徴とする請求項１０記載の内燃機関の燃料
噴射制御装置。