JP2002227684A - エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

エンジンの燃料噴射制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】吸気弁閉時期が定常状態における燃料噴射パル
ス幅Ｔｐの変動を防止する。 【解決手段】吸気弁９の閉時期から算出されるシリンダ
容積とシリンダ内新気割合とに基づいて算出されるシリ
ンダ内の体積空気量と、吸気マニホールド内への質量空
気の流入、流出量の収支計算を行って算出される吸気マ
ニホールド内の質量空気量と、吸気マニホールド容積
と、に基づいてシリンダ内に吸入される質量空気量を算
出すると共に、該シリンダ内に吸入される質量空気量に
基づいて燃料噴射量（燃料噴射パルス幅）を算出する
際、前記吸気弁９閉時期が定常状態にあるときは、制御
目標値から前記シリンダ容積を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの燃料噴
射制御装置に関し、詳しくは燃料噴射パルス幅Ｔｐの変
動を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】吸気弁の開閉時期を可変制御する可変動
弁機構を備えたエンジンにおいて、燃料噴射量制御、ひ
いては空燃比制御を精度よく行うためには、吸気弁閉時
期の制御によって実質的に変化するシリンダ容積を考慮
してシリンダ吸入空気量を算出する必要がある。
【０００３】そこで、本願出願人は先に以下のような算
出方式を提案した。すなわち、実際の吸気弁閉時期を検
出し、該実際の吸気弁閉時期から算出されるシリンダ容
積とシリンダ内新気割合とに基づいてシリンダ内の体積
空気量を算出すると共に、吸気マニホールド内の質量空
気量を算出し、該シリンダ内の体積空気量、吸気マニホ
ールド内の質量空気量及び吸気マニホールド容積に基づ
いてシリンダ吸入空気量（質量空気量）を算出するもの
である（特願平１１−２２３６８２号）。
【０００４】そして、かかる方式により精度よくシリン
ダ吸入空気量を算出し、該シリンダ吸入空気量に基づい
て燃料噴射量（燃料噴射パルス幅Ｔｐ）を算出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のもので
は、吸気弁閉時期が定常状態にある場合においても、吸
気弁閉時期の検出値によりシリンダ吸入空気量を算出し
ているため、図１１に示すように、負荷変動やビットエ
ラー等により実際の吸気弁閉時期検出値（ＶＴＣＮＯ
Ｗ）が変動すると、その影響で燃料噴射パスル幅Ｔｐも
変動してしまい、空燃比変動や運転性の悪化を招くとい
った問題があった。
【０００６】本発明は、上記問題に鑑みなされたもので
あって、シリンダ容積の変化に対応してシリンダ吸入空
気量を算出しつつ、吸気弁閉時期が定常状態にある場合
の不要な燃料噴射パルス幅Ｔｐの変動を防止して、空燃
比変動、運転性の悪化を抑制できるエンジンの燃料噴射
制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのため、請求項１に係
る発明は、少なくとも吸気弁の閉時期を可変制御する可
変動弁装置を備えたエンジンの燃料噴射制御装置であっ
て、吸気弁閉時期から算出されるシリンダ容積とシリン
ダ内新気割合とに基づいて算出されるシリンダ内の体積
空気量と、吸気マニホールド内への質量空気の流入、流
出量の収支計算を行って算出される吸気マニホールド内
の質量空気量と、吸気マニホールド容積と、に基づいて
シリンダ内に吸入される質量空気量を算出すると共に、
該シリンダ内に吸入される質量空気量に基づいて燃料噴
射量を算出する燃料噴射制御装置において、吸気弁閉時
期が定常状態にあるか過渡状態にあるかを判断し、定常
状態にあるときは、吸気弁閉時期の制御目標値から前記
シリンダ容積を算出する一方、過渡状態にあるときは、
実際の吸気弁閉時期からシリンダ容積を算出することを
特徴とする。
【０００８】請求項２に係る発明は、吸気弁閉時期の制
御目標値が略一定のときに、吸気弁閉時期が定常状態に
あると判断し、それ以外は吸気弁閉時期が過渡状態にあ
ると判断することを特徴とする。請求項３に係る発明
は、実際の吸気弁閉時期と制御目標値との偏差が所定範
囲以内であるときに、吸気弁閉時期が定常状態にあると
判断し、それ以外は吸気弁閉時期が過渡状態にあると判
断することを特徴とする。
【０００９】請求項４に係る発明は、吸気弁閉時期の制
御目標値が一定であるとき、かつ、実際の吸気弁閉時期
と制御目標値との偏差が所定範囲以内であるときに、吸
気弁閉時期が定常状態にあると判断し、それ以外は吸気
弁閉時期が過渡状態にあると判断することを特徴とす
る。
【００１０】請求項５に係る発明は、吸気弁閉時期が定
常状態にあると判断してから所定時間経過した後、吸気
弁閉時期の制御目標値から前記シリンダ容積を算出する
ことを特徴とする。請求項６に係る発明は、前記シリン
ダ容積算出に用いる吸気弁閉時期の制御目標値又は実際
の吸気弁閉時期がなまし処理されていることを特徴とす
る。
【００１１】請求項７に係る発明は、前記エンジンが複
数のバンクをもつエンジンの場合において、全てのバン
ク動作時は、前記実際の吸気弁閉時期としてそれぞれの
バンクにおける実際の吸気弁閉時期の平均値を用いる一
方、一部バンク停止時は、前記実際の吸気弁閉時期とし
て動作バンクの実際の吸気弁閉時期のみの平均値を用い
ることを特徴とする。
【００１２】請求項８に係る発明は、前記エンジンが各
気筒毎に可変動弁装置を備えたエンジンの場合におい
て、前記実際の吸気弁閉時期として、作動中の気筒のみ
の平均値を用いることを特徴とする。請求項９に係る発
明は、前記シリンダ容積が、 Ｖｃ＝Ｓ・Ａ Ｓ＝ｒ・ＣＯＳθ＋Ｌ＋ｒ−（Ｌ2―ｒ2ＳＩＮ2θ）1/2 但し、Ｖｃ；シリンダ容積、Ａ；ピストン面積、θ；吸
気下死点からの吸気弁閉時期の位置（°ＣＡ）、Ｌ；コ
ンロッド長、ｒ＝Ｌ／２ により算出されることを特徴とする。
【００１３】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、吸気弁閉
時期が定常状態にある場合には、シリンダ容積も一定と
なる。従って、かかる場合は、吸気弁閉時期の制御目標
値からシリンダ容積の算出、ひいてはシリンダ吸入空気
量の算出を行い、該シリンダ吸入空気量に基づいて燃料
噴射量（燃料噴射パルス幅Ｔｐ）を算出することによ
り、制御を簡素化できると共に、負荷変動やビットエラ
ー等により吸気弁閉時期の検出値（検出信号）が変動し
た場合であっても、不要な燃料噴射量の変動を防止でき
る。その結果、空燃比変動、運転性の悪化を抑制でき
る。
【００１４】一方、吸気弁閉時期が過渡状態にある場合
は、目標値に対して遅れて変化する実際の吸気弁閉時期
からシリンダ容積、シリンダ吸入空気量を算出すること
により、シリンダ容積の変化、即ちシリンダ吸入空気量
の変化に応じた燃料噴射量を算出できる。請求項２に係
る発明によれば、吸気弁閉時期の制御目標値が略一定
（変化量が所定値以内）のときは、実際の吸気弁閉時期
が制御目標値に収束して定常状態となる。従って、かか
る状態を定常状態とすることにより、吸気弁閉時期の定
常・過渡を精度よく判断できる。
【００１５】請求項３に係る発明によれば、実際の吸気
弁閉時期と制御目標値との偏差が所定範囲以内となった
ときは、実際の吸気弁閉時期が制御目標値に収束してい
ると考えられる。従って、かかる状態を定常状態とする
ことにより、吸気弁閉時期の定常・過渡を精度よく判断
できる。
【００１６】請求項４に係る発明によれば、吸気弁閉時
期の制御目標値が一定であるとき、かつ、実際の吸気弁
閉時期と制御目標値との偏差が所定範囲以内であるとき
を、定常状態とすることにより、より正確に吸気弁閉時
期の定常状態を判断できる。請求項５に係る発明によれ
ば、吸気弁閉時期が定常状態にあると判断してから所定
時間の経過を待つことにより、より正確に吸気弁閉時期
の定常状態を判断してから、シリンダ容積算出に吸気弁
閉時期の制御目標値を用いるので、シリンダ容積を精度
よく算出しつつ、燃料噴射パルス幅Ｔｐの変動を防止で
きる。
【００１７】請求項６に係る発明によれば、シリンダ容
積算出に用いる吸気弁閉時期の制御目標値又は実際の吸
気弁閉時期がなまし処理されていることにより、制御目
標値と実際の吸気弁閉時期との切り換えを滑らかにでき
る。請求項７に係る発明によれば、前記エンジンが複数
のバンクをもつエンジンの場合において、すべてのバン
ク動作時は、前記実際の吸気弁閉時期としてそれぞれの
バンクにおける実際の吸気弁閉時期の平均値を用いるの
で、Ｖ型エンジンや水平対向型エンジンにおいてもバン
ク間のばらつきを防止できる。
【００１８】一方、一部バンク停止時は、すべてのバン
クの平均値を用いる必要がなく、動作バンクの実際の吸
気弁閉時期のみの平均値によりシリンダ容積を算出す
る。請求項８に係る発明によれば、前記エンジンが各気
筒毎に可変動弁装置を備えたエンジンの場合において、
前記実際の吸気弁閉時期として、作動中の気筒のみの平
均値によりシリンダ容積を算出する。
【００１９】請求項９に係る発明によれば、吸気弁閉時
期の吸気下死点からの位置よりシリンダ容積を算出でき
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す
エンジンのシステム図である。図１において、エンジン
１の吸気通路２には、吸入空気流量Ｑを検出するエアフ
ローメータ３が設けられ、スロットル弁４により吸入空
気量Ｑを制御する。
【００２１】エンジン１の各気筒には、燃焼室６内に燃
料を噴射する燃料噴射弁７、燃焼室６内で火花点火を行
う点火プラグ８が設けられており、吸気弁９を介して吸
入された空気に対して前記燃料噴射弁７から燃料を噴射
して混合気を形成し、該混合気を前記燃焼室６内で圧縮
し、点火プラグ８による火花点火によって着火する。エ
ンジン１の排気は、排気弁１０を介して燃焼室６から排
気通路１１に排出され、図示しない排気浄化触媒及びマ
フラーを介して大気中に放出される。
【００２２】前記吸気弁９及び排気弁１０は、それぞれ
吸気側カム軸１２及び排気側カム軸１３に設けられたカ
ムにより開閉駆動される。吸気側カム軸１２、排気側カ
ム軸１３には、クランク軸に対するカム軸の回転位相を
変化させることで、吸排気弁の開閉時期を進遅角する可
変バルブタイミング機構１４がそれぞれ設けられてい
る。
【００２３】ここで、前記スロットル弁４、燃料噴射弁
７及び点火プラグ８の作動は、Ｃ／Ｕ（コントロールユ
ニット）２０により制御され、該Ｃ／Ｕ２０には、クラ
ンク角センサ１５、カム角センサ１８、水温センサ１
６、エアフローメータ３等からの信号が入力される。ま
た、Ｃ／Ｕ２０は、クランク角センサ１５及び吸気側、
排気側それぞれのカム角センサ１８からの検出信号に基
づいて、クランク軸に対する吸気カム軸１２の回転位相
（ＶＴＣ位相）、クランク軸に対する排気カム軸１３の
回転位相（ＶＴＣ位相）をそれぞれ検出することで吸気
弁９及び排気弁１０の開閉時期を検出すると共に、機関
の負荷、機関回転速度Ｎｅ、冷却水温度Ｔｗ等の情報に
基づいて、吸気側カム軸１２及び排気側カム軸１３の目
標位相角（進角値又は遅角値）を決定して、吸気弁９及
び排気弁１０の開閉時期を制御する。
【００２４】燃料噴射弁７の燃料噴射時期及び燃料噴射
量は、エンジンの運転条件に基づいて制御するが、燃料
噴射量（燃料噴射パルス幅）Ｔｐは、基本的には、エア
フローメータ３により計測される吸入空気量（質量空気
量）Ｑａに基づいて後述のごとく算出されるシリンダ吸
入空気量（シリンダ内の質量空気量）Ｃｃに対し、所望
の空燃比となるように算出される。
【００２５】次に、燃料噴射パルス幅Ｔｐ演算のための
シリンダ吸入空気量（シリンダ部空気質量）Ｃｃの算出
について図に基づいて説明する。なお、図２は全体ブロ
ック図である。ここで、図１中に示すように、エアフロ
ーメータ３により計測される吸入空気量（質量流量）を
Ｑａ（ｋｇ／ｈ）とするが、１／３６００を乗じて、
（ｇ／ｍｓｅｃ）として扱う。
【００２６】また、吸気マニホールド部の圧力をＰｍ
（Ｐａ）、容積をＶｍ（ｍ3 ；一定）、質量空気量をＣ
ｍ（ｇ）、温度をＴｍ（Ｋ）とする。また、シリンダ部
の圧力をＰｃ（Ｐａ）、容積をＶｃ（ｍ3）、質量空気
量をＣｃ（ｇ）、温度をＴｃ（Ｋ）とする。更に、シリ
ンダ内新気割合をη（％）とする。
【００２７】また、吸気マニホールド部とシリンダ部と
で、Ｐｍ＝Ｐｃ、Ｔｍ＝Ｔｃ（圧力及び温度は変化しな
い）と仮定する。図３は、吸気マニホールド部流入空気
量Ｃａ算出ルーチンのフローチャートであり、所定時間
Δｔ毎に実行される。ステップ１（図中Ｓ１と記す。以
下同様）エアフローメータ３の出力より吸入空気量Ｑａ
（質量流量；ｇ／ｍｓｅｃ）を計測する。
【００２８】ステップ２では、吸入空気量Ｑａの積分計
算により、所定時間△ｔ毎にマニホールド部へ流入する
空気量Ｃａ（空気質量；ｇ）＝Ｑａ・△ｔを算出する。
図４は、シリンダ部体積空気量Ｖｃ算出ルーチンのフロ
ーチャートであり、所定時間△ｔ毎に実行される。ステ
ップ１１では、吸気側カム軸１２、排気側カム軸１３そ
れぞれのＶＴＣ位相を検出し、吸気弁９の閉時期ＩＶ
Ｃ、開時期ＩＶＯ、排気弁１０の閉時期ＥＶＣを検出す
る。
【００２９】ステップ１２では、吸気弁９の閉時期ＩＶ
Ｃからその時のシリンダ容積を算出し、目標Ｖｃ
（ｍ3）とする。該目標Ｖｃは、下記（１）式のごと
く、ストローク量Ｓとピストン面積Ａとにより算出さ
れ、ストローク量Ｓは、下記（２）式のごとく、吸気弁
閉時期ＩＶＣの吸気下死点からの位置（以下、ＩＶＣ角
度という）θ°により算出される。
【００３０】 目標Ｖｃ＝Ａ・Ｓ … （１） Ｓ＝ｒ・ＣＯＳθ＋Ｌ＋ｒ−（Ｌ2―ｒ2ＳＩＮ2θ）1/2 … （２） 但し、Ｌ；コンロッド長、ｒ＝ストローク／２である。
ここで、図５に示すように、本実施形態においては、前
記ＩＶＣ角度θは吸気側カム軸１２を最遅角側に制御し
たときの吸気弁閉時期（図では、ＡＢＤＣ１１０°Ｃ
Ａ）から進角量（以下、ＶＴＣ角度という）を減算した
ものとして算出されるが（θ＝１１０°−ＶＴＣ角
度）、燃料噴射パルス幅Ｔｐ算出時に用いる進角量（Ｖ
ＴＣ角度）ＶＴＣ４ＴＰは図６に示すサブルーチンに従
って設定される。
【００３１】図６において、ステップ１０１では、吸気
側カム軸１２のカム位相から吸気弁９の進角量（実ＶＴ
Ｃ角度）ＶＴＣＮＯＷを検出し、実ＶＴＣ角度の平均値
ＶＴＣＮＡＶを算出する。該ＶＴＣＮＡＶは、Ｖ型エン
ジン（２バンク）の場合は下記（３）式により算出さ
れ、１バンクの場合又は２バンクであっても片側のバン
クを停止している場合は下記（４）式のように前記ＶＴ
ＣＮＯＷをそのまま用いる。
【００３２】 ＶＴＣＮＡＶ＝〔ＶＴＣＮＯＷ（Ｒ）＋ＶＴＣＮＯＷ（Ｌ）〕／２ … （３ ） ＶＴＣＮＡＶ＝ＶＴＣＮＯＷ … （４） ステップ１０２では、吸気弁９の目標進角量（以下、目
標ＶＴＣ角度という）ＶＴＣＴＲＧが一定であるか否
か、及び、前記実ＶＴＣ角度平均値ＶＴＣＮＡＶが目標
ＶＴＣ角度ＶＴＣＴＲＧに追従しているか否かを判断す
る。
【００３３】具体的には、前回（例えば１０ｍｓｅｃ
前）のＶＴＣＴＲＧと現在のＶＴＣＴＲＧの変化量が所
定量ＶＴＣＴＲＤＢより小さいこと、ＶＴＣＴＲＧとＶ
ＴＣＮＡＶとの偏差が所定量ＶＴＥＲＤＢより小さいこ
と、の２つの条件が成立するか否かを判断し、両条件が
成立しない場合はステップ１０６、１０９に進んで、デ
ィレイタイマＴＭＲ（減算カウンタ）作動判定フラグｆ
ＦＴＭＲと定常状態成立判定フラグｆＦＶＴＣＨＧをク
リアし、燃料噴射パルス幅Ｔｐ演算用のＶＴＣ角度ＶＴ
Ｃ４ＴＰ0＝ＶＴＣＮＡＶとする（ステップ１１０、１
１１）。
【００３４】前記両条件が成立する場合は、ステップ１
０３に進んで、ディレイタイマＴＭＲの作動／非作動を
判断する。ディレイタイマＴＭＲが非作動（ｆＦＴＭＲ
＝０）であれば、ステップ１０５に進んで、タイマの初
期値ＴＶＴＥＲＤＢを設定し、フラグｆＦＴＭＲ＝１と
する。
【００３５】作動中（ｆＦＴＭＲ＝１）であれば、ステ
ップ１０４に進んで、ディレイタイマＴＭＲをデクリメ
ントしていく。ステップ１０７では、ディレイタイマＴ
ＭＲが０であるか否かを判断し、ＴＭＲ≠０であれば、
ステップ１０９に進んで定常状態成立判定フラグｆＦＶ
ＴＣＨＧをクリアし、ＶＴＣ４ＴＰ0＝ＶＴＣＮＡＶと
する（ステップ１１０、１１１）。
【００３６】その後、ＴＭＲ＝０となった場合は、ステ
ップ１０８に進んで、フラグｆＦＶＴＣＨＧ＝１に設定
した後、ＶＴＣ４ＴＰ0＝ＶＴＣＴＲＧとする（ステッ
プ１１０、１１２）。ステップ１１３では、下記（５）
式のごとく、上記のように設定したＴｐ演算用ＶＴＣ角
度ＶＴＣ４ＴＰ0を加重平均処理して、ＶＴＣ４ＴＰを
算出する。
【００３７】 ＶＴＣ４ＴＰ＝ＶＣＴＤＭＰ×ＶＴＣ４ＴＰ0＋（１−ＶＴＣＤＭＰ）×ＶＴ Ｃ４ＴＰ（前回値） … （５） このようにして設定されたＴｐ演算用のＶＴＣ角度ＶＴ
Ｃ４ＴＰにより、ＩＶＣ角度θが算出され（θ＝１１０
°―ＶＴＣＴＰ）、上述した（１）式及び（２）式によ
り目標Ｖｃが算出される。
【００３８】図４に戻って、ステップ１３では、吸気弁
９の開時期ＩＶＯ、排気弁１０の閉時期ＥＶＣ、また、
必要によりＥＧＲ率に基づいてシリンダ内新気割合η
（％）を算出する。即ち、吸気弁９の開時期ＩＶＯと排
気弁１０の閉時期ＥＶＣとにより、オーバーラップ量が
定まり、オーバーラップ量が多くなるほど、残ガス量
（内部ＥＧＲ量）が大となるので、オーバーラップ量に
基づいてシリンダ内新気割合ηを求める。また、可変動
弁装置を備えたエンジンでは、オーバーラップ量の制御
により内部ＥＧＲを自在に制御できるので、一般にはＥ
ＧＲ装置（外部ＥＧＲ）は設けないが、設ける場合に
は、更にそのＥＧＲ率も考慮して最終的なシリンダ内新
気割合ηを求める。
【００３９】ステップ１４では、目標Ｖｃにシリンダ内
新気割合ηを乗じて、目標空気量相当の実Ｖｃ（ｍ3）
＝目標Ｖｃ・ηを算出する。この実Ｖｃ（ｍ3）は、シ
リンダ吸入空気量（体積量）に相当する。ステップ１５
では、次式のごとく、目標空気量相当の実Ｖｃ（ｍ3）
にエンジン回転速度Ｎｅ（ｒｐｍ）を乗じて、Ｖｃ変化
速度（体積流量；ｍ3／ｍｓｅｃ）を算出する。
【００４０】Ｖｃ変化速度＝実Ｖｃ・Ｎｅ・Ｋ ここで、Ｋは単位を揃えるための定数であり、Ｋ＝（１
／３０）×（１／１０００）である。１／３０は、Ｎｅ
（ｒｐｍ）をＮｅ（１８０ｄｅｇ／ｓｅｃ）に変換する
ためのものであり、１／１０００は、Ｖｃ（ｍ3／ｓｅ
ｃ）をＶｃ（ｍ3／ｍｓｅｃ）に変換するためのもので
ある。
【００４１】また、一部気筒の稼働を停止させる制御を
行う場合は、次式による。 Ｖｃ変化速度＝実Ｖｃ・Ｎｅ・Ｋ・ｎ／Ｎ ｎ／Ｎは一部気筒の稼働を停止させる場合の稼働率であ
り、Ｎは気筒数、ｎはそのうちの稼働気筒数である。従
って、例えば４気筒エンジンで、１気筒の稼働を停止さ
せている場合は、ｎ／Ｎ＝３／４となる。尚、特定気筒
の稼働を停止させる場合は、当該気筒の吸気弁及び排気
弁を全閉状態に保持した上で、燃料カットを行う。
【００４２】ステップ１６では、Ｖｃ変化速度（体積流
量；ｍ3／ｍｓｅｃ）の積分計算により、単位時間（１
ｍｓｅｃ）あたりにシリンダに吸入される空気量である
シリンダ部体積量空気量Ｖｃ（ｍ3）＝Ｖｃ変化速度・
△ｔを算出する。図７は、連続計算（マニホールド部吸
気収支計算、シリンダ部質量空気量Ｖｃ算出）ルーチン
のフローチャートであり、所定時間△ｔ毎に繰り返し実
行される。
【００４３】ステップ２１では、マニホールド部吸気収
支計算（マニホールド部質量空気量Ｃｍの収支計算）の
ため、次式のごとく、マニホールド部質量空気量の前回
値Ｃｍ(n-1) に、図３のルーチンで求めたマニホールド
部へ流入する質量空気量Ｃａ（＝Ｑａ・Δｔ）を加算
し、また、マニホールド部からシリンダ部へ流出するシ
リンダ吸入空気量であるシリンダ部質量空気量Ｃｃ(n)
を減算して、マニホールド部質量空気量Ｃｍ(n) （ｇ）
を算出する。
【００４４】Ｃｍ(n) ＝Ｃｍ(n-1) ＋Ｃａ−Ｃｃ(n) ここで用いるＣｃ(n) は前回のルーチンで次のステップ
２２により算出されたＣｃである。ステップ２２では、
シリンダ吸入空気量（シリンダ部質量空気量Ｃｃ）の算
出のため、次式のごとく、図４のルーチンで求めたシリ
ンダ部体積空気量Ｖｃに、マニホールド部質量空気量Ｃ
ｍを掛算し、また、マニホールド部容積Ｖｍ（一定値）
で除算して、シリンダ部質量空気量Ｃｃ（ｇ）を求め
る。
【００４５】 Ｃｃ＝Ｖｃ・Ｃｍ／Ｖｍ ・・・（６） この（６）式は、次のように求められる。気体の状態方
程式Ｐ・Ｖ＝Ｃ・Ｒ・Ｔより、Ｃ＝Ｐ・Ｖ／（Ｒ・Ｔ）
であるので、シリンダ部について、 Ｃｃ＝Ｐｃ・Ｖｃ／（Ｒ・Ｔｃ） ・・・（７） となる。
【００４６】ここで、Ｐｃ＝Ｐｍ、Ｔｃ＝Ｔｍと仮定す
るので、 Ｃｃ＝Ｐｍ・Ｖｃ／（Ｒ・Ｔｍ） ・・・（８） となる。一方、気体の状態方程式Ｐ・Ｖ＝Ｃ・Ｒ・Ｔよ
り、Ｐ／（Ｒ・Ｔ）＝Ｃ／Ｖであるので、マニホールド
部について、 Ｐｍ／（Ｒ・Ｔｍ）＝Ｃｍ／Ｖｍ ・・・（９） となる。
【００４７】この（９）式を（８）式に代入すれば、 Ｃｃ＝Ｖｃ・〔Ｐｍ／（Ｒ・Ｔｍ）〕＝Ｖｃ・〔Ｃｍ／
Ｖｍ〕 となり、上記（６）式が得られる。以上のように、ステ
ップ２１，２２を繰り返し実行することにより、すなわ
ち図８に示すように連続計算することにより、シリンダ
吸入空気量であるシリンダ部質量空気量Ｃｃ（ｇ）を求
めて、出力することができる。尚、ステップ２１，２２
の処理順序は逆でもよい。
【００４８】図９は、後処理ルーチンのフローチャート
である。ステップ３１では、次式のごとく、シリンダ部
質量空気量Ｃｃ（ｇ）を加重平均処理して、Ｃｃｋ
（ｇ）を算出する。 Ｃｃｋ＝Ｃｃｋ×（１−Ｍ）＋Ｃｃ×Ｍ Ｍは加重平均定数であり、０＜Ｍ＜１である。
【００４９】ステップ３２では、加重平均処理後のシリ
ンダ部質量空気量Ｃｃｋ（ｇ）をサイクル周期に対応さ
せるため、エンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）を用いて、 Ｃｃｋ（ｇ／cycle ）＝Ｃｃｋ／（１２０／Ｎｅ） により、１サイクル（２回転＝720deg）毎のシリンダ部
質量空気量（ｇ／cycle）に変換する。
【００５０】尚、加重平均処理は、スロットル弁が大き
く開いている（全開）時等の吸気の脈動が大きいときに
限定して行うと、制御精度と制御応答性を両立させるこ
とができる。図１０は、この場合の後処理ルーチンのフ
ローチャートである。ステップ３５でシリンダ部質量空
気量Ｃｃ（ｇ）の変化量△Ｃｃを算出する。続いてステ
ップ３６でこの変化量△Ｃｃが所定範囲内（所定値Ａよ
り大きく所定値Ｂより小さい）か否かを判定する。所定
範囲内の場合は、加重平均処理をする必要ないので、ス
テップ３７でＣｃｋ（ｇ）＝Ｃｃ（ｇ）とした後、ステ
ップ３２で図９のステップ３２と同じに１サイクル（２
回転＝720deg）毎のシリンダ部質量空気量Ｃｃｋ（ｇ／
cycle ）に変換する。変化量△Ｃｃが所定範囲外である
場合は、ステップ３１で図９のステップ３１と同じにシ
リンダ部質量空気量Ｃｃ（ｇ）を加重平均処理してＣｃ
ｋ（ｇ）を算出し、ステップ３２へ進む。
【００５１】そして、以上のようにして算出したシリン
ダ吸入空気量（シリンダ部質量空気量Ｃｃ，Ｃｃｋ）、
クランク角センサ１５で検出された機関回転速度Ｎｅと
に基づいて燃料噴射量（燃料噴射パルス幅Ｔｐ）を算出
する。このように、シリンダ吸入空気量を算出するに際
し、吸気弁閉時期が定常状態にあるときは、吸気弁閉時
期の制御目標値（本実施形態では目標進角量）から算出
したシリンダ容積を用いるので、負荷変動やビットエラ
ー等により吸気弁閉時期の検出値（信号）が変動した場
合であっても、該シリンダ吸入空気量に基づいて算出さ
れる燃料噴射量（燃料噴射パルス幅Ｔｐ）の変動を確実
に防止して、空燃比変動、運転性の悪化を抑制できる。
【００５２】なお、本実施形態では、可変動弁装置とし
て、クランク軸に対するカム軸の回転位相を可変制御す
る方式のものを用いたが、吸、排気弁の開閉時期を独立
に制御できる方式のものを用いて、リフトセンサ等によ
り吸、排気弁の開時期、閉時期を検出するように構成し
てもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明一実施形態を示す可変動弁エンジンのシ
ステム図。
【図２】シリンダ吸入空気量算出の制御ブロック図。
【図３】吸気マニホールド部流入空気量算出ルーチンの
フローチャート。
【図４】シリンダ部空気体積量算出ルーチンのフローチ
ャート。
【図５】吸気弁閉時期のストローク量算出の説明図。
【図６】シリンダ容積算出用の吸気弁閉時期（進角量）
を設定するサブルーチンのフローチャート。
【図７】連続計算（吸気マニホールド部吸気収支計算及
びシリンダ部空気体積量算出）ルーチンのフローチャー
ト。
【図８】連続計算部のブロック図。
【図９】後処理ルーチンのフローチャート。
【図１０】後処理ルーチンの他の例のフローチャート。
【図１１】実際の吸気弁閉時期ＶＴＣＮＯＷを用いた場
合と制御目標値ＶＴＣＴＲＧを用いた場合の燃料噴射パ
ルス幅Ｔｐの比較図。
【符号の説明】
１ エンジン ２ 吸気通路 ３ エアフローメータ ４ スロットル弁 ７ 燃料噴射弁 ９ 吸気弁 １０ 排気弁 １２ 吸気側カム軸 １３ 排気側カム軸 １５ クランク角センサ １８ カム角センサ ２０ コントロールユニット
───────────────────────────────────────────────────── 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 45/00 ３７２ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３７２Ｆ Ｆターム(参考） 3G084 BA09 BA13 BA20 BA23 DA04 DA12 EA04 EB03 EB25 FA00 FA07 FA20 FA33 3G092 AA01 AA06 AA11 BA01 BB02 CA04 CB05 DA01 DA03 DA11 DC01 DE03S EA03 EA04 EA11 EA16 EB01 EB05 FA03 GA08 GA11 HA01Z HA05Z HA13Z HE01Z HE03Z HE08Z 3G301 HA04 HA19 JA03 KA11 KA21 LB04 MA01 MA12 NA01 NA09 NB01 NE21 PA01Z PA07Z PE01Z PE03Z PE08Z PE10Z

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも吸気弁の閉時期を可変制御する
    可変動弁装置を備えたエンジンの燃料噴射制御装置であ
    って、 吸気弁閉時期から算出されるシリンダ容積とシリンダ内
    新気割合とに基づいて算出されるシリンダ内の体積空気
    量と、吸気マニホールド内への質量空気の流入、流出量
    の収支計算を行って算出される吸気マニホールド内の質
    量空気量と、吸気マニホールド容積と、に基づいてシリ
    ンダ内に吸入される質量空気量を算出すると共に、該シ
    リンダ内に吸入される質量空気量に基づいて燃料噴射量
    を算出する燃料噴射制御装置において、 吸気弁閉時期が定常状態にあるか過渡状態にあるかを判
    断し、 定常状態にあるときは、吸気弁閉時期の制御目標値から
    前記シリンダ容積を算出する一方、 過渡状態にあるときは、実際の吸気弁閉時期からシリン
    ダ容積を算出することを特徴とするエンジンの燃料噴射
    制御装置。
  2. 【請求項２】吸気弁閉時期の制御目標値が略一定のとき
    に、吸気弁閉時期が定常状態にあると判断し、それ以外
    は吸気弁閉時期が過渡状態にあると判断することを特徴
    とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射制御措置。
  3. 【請求項３】実際の吸気弁閉時期と制御目標値との偏差
    が所定範囲以内であるときに、吸気弁閉時期が定常状態
    にあると判断し、それ以外は吸気弁閉時期が過渡状態に
    あると判断することを特徴とする請求項１に記載のエン
    ジンの燃料噴射制御装置。
  4. 【請求項４】吸気弁閉時期の制御目標値が一定であると
    き、かつ、実際の吸気弁閉時期と制御目標値との偏差が
    所定範囲以内であるときに、吸気弁閉時期が定常状態に
    あると判断し、それ以外は吸気弁閉時期が過渡状態にあ
    ると判断することを特徴とする請求項１に記載のエンジ
    ンの燃料噴射制御装置。
  5. 【請求項５】吸気弁閉時期が定常状態にあると判断して
    から所定時間経過した後、吸気弁閉時期の制御目標値か
    ら前記シリンダ容積を算出することを特徴とする請求項
    １から請求項４のいずれか１つに記載のエンジンの燃料
    噴射制御装置。
  6. 【請求項６】前記シリンダ容積算出に用いる吸気弁閉時
    期の制御目標値又は実際の吸気弁閉時期がなまし処理さ
    れていることを特徴とする請求項１から請求項５のいず
    れか１つに記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
  7. 【請求項７】前記エンジンが複数のバンクをもつエンジ
    ンの場合において、 全てのバンク動作時は、前記実際の吸気弁閉時期として
    それぞれのバンクにおける実際の吸気弁閉時期の平均値
    を用いる一方、 一部バンク停止時は、前記実際の吸気弁閉時期として動
    作バンクの実際の吸気弁閉時期のみの平均値を用いるこ
    とを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに
    記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
  8. 【請求項８】前記エンジンが各気筒毎に可変動弁装置を
    備えたエンジンの場合において、 前記実際の吸気弁閉時期として、作動中の気筒のみの平
    均値を用いることを特徴とする請求項１から請求項７の
    いずれか１つに記載のエンジンの燃料噴射制御装置。
  9. 【請求項９】前記シリンダ容積が、次式により算出され
    ることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１
    つに記載のエンジンの燃料噴射制御装置。 Ｖｃ＝Ｓ・Ａ Ｓ＝ｒ・ＣＯＳθ＋Ｌ＋ｒ−（Ｌ2―ｒ2ＳＩＮ2θ）1/2 但し、Ｖｃ；シリンダ容積、Ａ；ピストン面積、θ；吸
    気下死点からの吸気弁閉時期の位置（°ＣＡ）、Ｌ；コ
    ンロッド長、ｒ＝Ｌ／２
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