JP2551523B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は内燃機関の燃料噴射制
御装置に関し、より具体的には流体力学モデルを用いつ
つその演算を簡略化して過渡運転状態を含む全ての運転
状態にわたって燃料噴射量を最適に決定すると共に、劣
化、バラツキ、経年変化などあらゆる条件下においても
常に最適に燃料噴射量を決定できる様にしたものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃料噴射制御装置において、燃料
噴射量は、基本的にシリンダ流入空気量と相関の高いパ
ラメータを用いて予め実験により作成してマイクロコン
ピュータのメモリに予め格納しておいたマップを検索す
ることにより、決定されていた。その結果、マップ作成
時に考慮されていなかったパラメータの変化に対しては
全く無力であり、劣化、バラツキ、経年変化などに対し
ても同様であった。また、マップは定常運転状態のみを
対象に作成されており、そこでは過渡運転状態が表現さ
れていないため、過渡時の燃料噴射量は正確に求めるこ
とができなかった。そのため、近年吸気系に流体力学モ
デルを適用し、モデル式によって正しいシリンダ流入空
気量を推定する手段が提案されている。その一例として
は、特開平２−１５７４５１号公報記載の技術ないしは
米国特許第４，４４６，５２３号公報記載の技術を挙げ
ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】また、本出願人も先に
特願平４−２００３３０号において流体力学モデルを用
い、スロットル弁をオリフィスと見なしスロットル弁前
後の差圧から絞り式流量計の原理式を用いてスロットル
通過空気量を求めてシリンダ流入空気量を算出する手法
を提案しているが、この様な流体力学モデルはあくまで
も理想状態を前提としており、様々な仮定を必要とする
ため、モデル化誤差を拭いきることはできない。またモ
デルで用いる比熱比など、各種の定数を正確に知ること
は困難であり、それら定数の誤差が累積する不都合もあ
る。更に、流体力学の式はべき乗、ルートなどの計算を
必要とし、実用上は近似値を用いることから、それによ
っても誤差が生じるなど問題点もある。

【０００４】従って、この発明の目的は上記の問題点に
鑑み、流体力学モデルを前提としながらも複雑な演算を
必要とせずにモデル式の誤差を吸収し、かつ機関運転の
過渡状態や劣化、バラツキ、経年変化などにも対応し得
る様にした内燃機関の燃料噴射制御装置を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を解決するた
めに本発明は、機関吸気路に設けられたスロットル弁を
オリフィスとみなしスロットル弁前後の差圧とスロット
ル弁の有効開口面積とから絞り式流量計の原理式を用い
てスロットル通過空気量Ｇthを求めて内燃機関燃焼室に
供給すべき燃料噴射量を決定する内燃機関の燃料噴射制
御装置であって、少なくとも機関回転数、吸気圧力、お
よびスロットル弁開度を含む機関の運転状態を検出する
手段、前記内燃機関の定常運転状態と過渡運転状態との
相違が前記スロットル弁の有効開口面積の相違にあるも
のとみなし、定常運転状態時の前記スロットル通過空気
量Ｇthに対応する基本燃料噴射量Ｔi を検出された機関
回転数と吸気圧力とから予め設定した第１の特性に従っ
て決定すると共に、定常運転状態時のスロットル弁の有
効開口面積Ａ1 を第２の特性に従って決定する手段、検
出されたスロットル弁開度と吸気圧力とからスロットル
弁の現在の有効開口面積Ａ2 を求める手段、求められた
基本燃料噴射量Ｔi に前記スロットル弁の有効開口面積
Ａ2 ，Ａ1 の比Ａ2 ／Ａ1 を乗じて出力燃料噴射量Ｔou
t を求める手段、および、求められた出力燃料噴射量Ｔ
out に基づいてインジェクタを駆動する手段、とを備え
る如く構成した。

【０００６】

【作用】定常運転状態時の基本燃料噴射量の特性を予め
設定しておくと共に、定常運転状態と過渡運転状態の相
違がスロットル弁の有効開口面積にあることに着目して
定常運転状態時のスロットル弁の有効開口面積を求め、
現在のスロットル弁の有効開口面積を検出して求めた定
常運転状態時のそれとの比を求め、設定された基本燃料
噴射量に乗じて出力燃料噴射量を求める様にしたので、
過渡運転状態を含む全ての運転状態において最適に出力
燃料噴射量を決定することができると共に、劣化、バラ
ツキ、経年変化などがあってもそれを自動的に補正する
ことができる。

【０００７】

【実施例】図１はそれを全体的に示す概略図である。図
において、符号１０は４気筒の内燃機関を示しており、
吸気路１２の先端に配置されたエアクリーナ１４から導
入された吸気は、スロットル弁１６でその流量を調節さ
れつつサージタンク（チャンバ）１８とインテークマニ
ホルド２０を経て第１〜第４気筒に流入される。各気筒
の吸気弁（図示せず）の付近にはインジェクタ２２が設
けられて燃料を噴射する。噴射され吸気と一体となった
混合気は各気筒内で図示しない点火プラグで点火されて
燃焼してピストン（図示せず）を駆動する。燃焼後の排
気ガスは排気弁（図示せず）を介してエキゾーストマニ
ホルド２４に排出され、エキゾーストパイプ２６を経て
三元触媒コンバータ２８で浄化されて機関外に排出され
る。

【０００８】また内燃機関１０のディストリビュータ
（図示せず）内にはピストン（図示せず）のクランク角
度位置を検出するクランク角センサ３４が設けられると
共に、スロットル弁１６の開度θTHを検出するスロット
ル開度センサ３６、スロットル弁１６下流の吸気圧力Ｐ
b を絶対圧力で検出する吸気圧センサ３８も設けられ
る。またスロットル弁１６の上流側には、大気圧Ｐa を
検出する大気圧センサ４０、吸入空気の温度Ｔa を検出
する吸気温センサ４２、吸入空気の湿度を検出する湿度
センサ４４が設けられる。更に、排気系においてエキゾ
ーストマニホルド２４の下流側で三元触媒コンバータ２
８の上流側には酸素濃度検出素子からなる広域空燃比セ
ンサ４６が設けられ、排気ガスの空燃比を検出する。こ
れらセンサ３４などの出力は、制御ユニット５０に送ら
れる。

【０００９】図２は制御ユニット５０の詳細を示すブロ
ック図である。広域空燃比センサ４６の出力は検出回路
５２に入力されて空燃比A/F が検出され、検出回路５２
の出力はＡ／Ｄ変換回路５４を介してＣＰＵ５６，ＲＯ
Ｍ５８，ＲＡＭ６０からなるマイクロ・コンピュータ内
に取り込まれ、ＲＡＭ６０に格納される。同様にスロッ
トル開度センサ３６などのアナログ出力はレベル変換回
路６２、マルチプレクサ６４及び第２のＡ／Ｄ変換回路
６６を介して、またクランク角センサ３４の出力は波形
整形回路６８で波形整形された後、カウンタ７０で出力
値がカウントされ、カウント値はマイクロ・コンピュー
タ内に入力される。マイクロ・コンピュータにおいてＣ
ＰＵ５６はＲＯＭ５８に格納された命令に従って後述の
如く制御値を演算し、駆動回路７２を介して各気筒のイ
ンジェクタ２２を駆動する。

【００１０】図３は図２の制御装置の動作を示すフロー
・チャートであるが、同図を参照して説明する前に、こ
の発明が前提とする流体力学モデルによってシリンダ流
入空気量を推定する手法について述べる。この手法は、
スロットルをオリフィスと見なしてスロットル通過空気
量を求め、チャンバへの充填による応答遅れを考慮する
ものである。尚、その詳細は先に提案した技術に述べら
れているので、以下簡単に説明する。

【００１１】先ず、図４の吸気系モデルに示す様に、ス
ロットル弁をオリフィスとみなすと、数１に示すベルヌ
ーイの式、数２に示す連続の式、数３に示す断熱変化の
関係式より、数４に示す絞り式流量計などで使用される
圧縮性流体についての流量の計算式を導出でき、単位時
間当たりのスロットル通過空気量Ｇthを求めることがで
きる。

【００１２】

【数１】

【００１３】

【数２】

【００１４】

【数３】

【００１５】

【数４】

【００１６】次いで、気体の状態式に基づく数５に示す
式からチャンバ内空気量Ｇb を求め、圧力変化分に基づ
いて数６の式に従って今回チャンバに充填された空気量
の変化分ΔＧb を求める。尚、ここで「チャンバ」はい
わゆるサージタンク相当部位のみならず、スロットル弁
下流から吸気ポートに至る間の全ての部位を意味する。

【００１７】

【数５】

【００１８】

【数６】

【００１９】チャンバに充填された空気量分は当然なが
ら気筒へ吸入されないものとすれば、単位時間ΔＴ当た
りの気筒吸入空気量Ｇc は数７の様に表すことができ
る。図５にこの手法によるシミュレーション結果を示
す。

【００２０】

【数７】

【００２１】ここで、有効開口面積の算出について説明
を補足する。数４に示す式を書き替えると、数８の様に
なる。

【００２２】

【数８】

【００２３】同式において、流量係数αと修正係数（気
体の膨張補正係数）εの積を係数Ｃとおくと、係数Ｃ
は、当初、スロットルの形状に対して一意に決定でき、
スロットル開度のみに依存する値と考えられた。しか
し、実験を重ねた結果、流量によって流れが層流になっ
たり乱流になったりし、かつ管壁近傍の流れの状態が剥
離や渦の発生によって変化するため、係数Ｃは、スロッ
トルの形状のみによっては決定できないことが確認され
た。即ち、係数Ｃは、スロットルの形状と同時に、その
流量に依存することが判明した。

【００２４】しかし、流量を求めるために係数Ｃを算出
するのであるから、入力情報として流量は当然ながら使
用することができない。よって、流量の代わりに、その
状態を表すものとして機関負荷（吸気圧力Ｐｂ）を用い
たところ、良好な結果を得た。そして、その係数Ｃをス
ロットル投影面積Ｓに乗じてスロットル有効開口面積Ａ
を求めることで、あらゆる運転状況下においてスロット
ル有効開口面積Ａを正確に求めることができた。実際の
構成は図６に示す様になる。尚、ここで、スロットル投
影面積は言うまでもなく、スロットル弁の管の長手方向
への投影面積を意味する。

【００２５】また、係数Ｃについては、予め実験を通じ
てスロットル開度θTHと吸気圧力Ｐｂに対する特性を求
めておき、図７に示す様にマップ化しておく。マップ化
に際し、スロットル開度については、低開度側の格子点
を高開度側のそれに比して細かく設定する。これは、低
開度側においては、スロットル開度の変化に対する係数
Ｃの変化が、高開度側のそれに比して大きくなるからで
ある。また、図７に示す如く、係数Ｃは" １．０" 以下
に設定した。これは、物理的に有効開口面積が投影面積
以上になることは考えられないことと、有効開口面積は
スロットル開度に対して単調増加すると考えられるため
である。尚、流量係数αと修正係数εは共に吸気圧力に
関連する値と考えられるため、両者を不可分一体の係数
Ｃとして扱っているが、これによって個別に求める場合
に比して誤差が減少すると言う福次的な効果も得てい
る。

【００２６】また、数８式に示す様に、スロットル上下
流側圧力Ｐ₁ ，Ｐ₂ については大気圧Ｐａおよび吸気圧
力Ｐｂで代表させる。更に、スロットル投影面積Ｓはス
ロットル開度θTHから決定するが、それらの関係も求め
てテーブル化しておく。

【００２７】更に、実機では機関の吸気系全体で考えた
場合、ある開度以上になるとポートやエアクリーナなど
の通路抵抗の方が大きくなり、スロットルが絞りとして
機能しなくなるスロットル開度の臨界値が存在する。ま
た、ポンプとしての能力上、スロットルを開いても、あ
る開度を超えると、それ以上は空気が入らない全開領域
となる。従って、その領域では臨界値を用いる様にし
た。臨界値は全開領域と同様に機関回転数によって決定
されると思われるので、機関回転数ごとに全開領域とな
るスロットル開度を臨界値として求めてテーブル値とし
て格納しておき、検出したスロットル開度が臨界値を超
えたときは臨界値に固定し、臨界値から有効開口面積を
求める様にした。尚、実施例では吸気圧力Ｐｂは絶対圧
力で検出したがゲージ圧力で検出しても良く、更には大
気圧Ｐａとの偏差（Ｐａ−Ｐｂ）や比（Ｐｂ／Ｐａ）を
用いても良い。

【００２８】他方、前記したＲＯＭ５８には、燃料噴射
量Ｔi が、いわゆるスピードデンシティ方式に基づいて
機関回転数Ｎe と吸気圧力Ｐb とから検索できる様に予
め設定され、図８に示す様にマップとして格納されてい
るものとする。また、そのマップにおいて、燃料噴射量
Ｔi は機関回転数Ｎe と吸気圧力Ｐb に応じて決定され
る目標空燃比Ａ／Ｆに応じて設定されることから、後で
述べる補正燃料噴射量ΔＴi の算出のために、図９に示
す様に目標空燃比Ａ／Ｆもマップとして格納しておく。
尚、燃料噴射量Ｔi は前記した流体力学モデルを定常運
転状態において満足する様に設定されると共に、直接的
にはインジェクタ２２の開弁時間で設定される。また、
この明細書においてＲＯＭ５８に格納されている特性に
ついては、２つのパラメータから検索されるものを「マ
ップ」と称し、１つのパラメータから検索されるものを
「テーブル」と称する。

【００２９】ここで、そのルックアップテーブルを検索
して得られる燃料噴射量Ｔi と前記したスロットル通過
空気量Ｇthとの関係に着目する。定常運転状態時のある
条件下（機関回転数Ｎe1と吸気圧力Ｐb1によって規定す
る）において、マップ検索によって決定した燃料噴射量
Ｔi1は数９に示す通りとなる。

【００３０】

【数９】

【００３１】このとき、流体力学モデルに基づいて決定
した燃料噴射量Ｔi1ダッシュは、目標空燃比を理論空燃
比（１４．７：１）とするとき、数１０に示す通りとな
る。尚、この明細書で「ダッシュ」は、流体力学モデル
式に基づいて得られる理論値を示す。また、各パラメー
タの添字1 は定常運転状態時の具体的な数値を、また後
で使用する添字2 は過渡運転状態時の具体的な数値を意
味する。

【００３２】

【数１０】

【００３３】ここで、先に述べた様にマップ値がモデル
式を満足する様に作成されていることから、マップ検索
で得た燃料噴射量Ｔi1と流体力学モデルに基づいて決定
された燃料噴射量Ｔi1ダッシュとは一致する。

【００３４】次に、過渡運転状態時の同一条件下（Ｎe
1, Ｐb1) において、マップ検索値を求めると、それは
数１１に示す様に定常運転状態時のそれと同一になる。

【００３５】

【数１１】

【００３６】尚、この明細書で「過渡運転状態」は図１
０に示す如く、定常運転状態から定常運転状態に至るま
での過渡的な運転状態を言う。即ち、スロットル通過空
気量は、本来的に機関回転数とスロットル開度θTHとか
ら一義的に決まる（この状態を「定常運転状態」とす
る）。その状態でスロットル弁が急激に踏み込まれる
と、スロットル弁開度は同図に示す様に比較的迅速に追
随する。しかし、吸気圧力の変化はスロットル弁開度に
比較すれば遅いことから、一時的にスロットル弁開度が
大きいにもかかわらずスロットル弁前後の差圧も大きく
なる状態が生じて、定常運転状態であればそのスロット
ル弁開度ではあり得べからざる量の空気量がスロットル
弁を通過してチャンバ内を充填し、次いで経時的に機関
回転数とスロットル弁開度とから一義的に決定される定
常運転状態に落ちつく。定常運転状態の間のこの状態を
ここで「過渡運転状態」と称する。

【００３７】このとき、流体力学モデルに基づいて決定
される燃料噴射量Ｔi2ダッシュは数１２に示す様にな
り、それとマップ検索して得た値Ｔi1とは一致しない。
従って、その不一致を解消するためには、流体力学モデ
ルに基づく複雑な演算を必要とする。

【００３８】

【数１２】

【００３９】しかし、ここで数１０に示す定常運転状態
時のスロットル通過空気量Ｇth1 と数１２に示す過渡運
転状態時のスロットル通過空気量Ｇth2 とを比較する
と、スロットル弁の有効開口面積Ａのみが異なることに
気づく。従って、過渡運転状態時のスロットル通過空気
量Ｇth2 は数１３の様に表すことができる。

【００４０】

【数１３】

【００４１】即ち、定常運転状態時のスロットル通過空
気量Ｇth1 と両運転状態時のスロットルの有効開口面積
Ａ1,Ａ2 の比によって過渡運転状態時のスロットル通過
空気量Ｇth2 を求めることができる。

【００４２】一方、定常運転状態時のＧth1 は数１４に
示す様にマップ検索値Ｔi1より求めることができるの
で、過渡運転状態時のスロットル通過空気量Ｇth2 は、
数１５の様に求めることができる。即ち、過渡運転状態
にあっても定常運転状態にあるときと同様の式からスロ
ットル通過空気量を求めることができる。

【００４３】

【数１４】

【００４４】

【数１５】

【００４５】従って、数１２と数１５とから、過渡運転
状態時の燃料噴射量Ｔi2ダッシュは数１６に示す如く、
マップ検索値Ｔi1とスロットル弁の有効開口面積の比Ａ
2/Ａ1 とチャンバ充填空気量ΔＧb2に対応する補正燃料
噴射量ΔＴi とにより求めることができる。尚、数１６
においても目標空燃比は理論空燃比とした。また式中の
ｋは、燃料量をインジェクタの開弁時間に変換するため
の補正係数である。

【００４６】

【数１６】

【００４７】実施例では定常運転状態時の基本燃料噴射
量Ｔi と共に、定常運転状態時のスロットル弁の有効開
口面積Ａ1 も図１１に示す如く機関回転数Ｎe と吸気圧
力Ｐb の格子点マップに格納しておく様にした。また、
補正燃料噴射量ΔＴi も図１２に示す如く、吸気圧力変
化ΔＰb （吸気圧力Ｐb の前回検出値と今回検出値の差
分値を算出して求める）と目標空燃比Ａ／Ｆ（基本燃料
噴射量Ｔi が基礎としたものを図９のマップから検索し
て対応づける）とから検索できる様にマップ化しておく
こととした。同時に吸気温補正テーブル（図１３にその
特性を示す）も予め用意しておき、検出した吸気温度Ｔ
a から補正係数ｋtaを検索してマップ検索して得たΔＴ
i に乗じて補正燃料噴射量ΔＴi を最終的に決定する様
にした（ここで吸気温補正を行うのは言うまでもなく、
気体の状態式（数５）を用いるためである）。

【００４８】そして、図６に示す手法に従って現在のス
ロットル開度と吸気圧力とから図７にその特性を示すマ
ップを検索して係数Ｃを求め、スロットル開度から検索
したスロットル投影面積Ｓに乗じてスロットル弁の現在
の有効開口面積Ａ2 を求め、マップ検索で得た設定開口
面積Ａ1 との比Ａ2 ／Ａ1 を求めて基本燃料噴射量Ｔi
に乗じ、次いで補正燃料噴射量ΔＴi を減算して出力燃
料噴射量Ｔout を決定する。吸気圧力の変化しない定常
運転状態時では出力燃料噴射量Ｔout は数１７の様にな
り、マップ検索値Ｔi をそのまま出力燃料噴射量Ｔout
とすることになる。また、過渡運転状態時では出力燃料
噴射量Ｔout は数１８に示す様に決定する。

【００４９】

【数１７】

【００５０】

【数１８】

【００５１】これによって、過渡運転状態にあっても定
常運転状態のときと同様の式から出力燃料噴射量を決定
することができて制御の連続性が確保される。また、定
常運転状態にあるにもかかわらず、マップ検索で得た有
効開口面積Ａ1 と現在の有効開口面積Ａ2 とが一致しな
いときは、出力燃料噴射量Ｔout は数１９に示す様に決
定されるので、その不一致の原因たるマップのバラツキ
や経年変化などを自動的に補正することができる。

【００５２】

【数１９】

【００５３】以上を前提として、図３フロー・チャート
を参照してこの制御装置の動作を説明する。

【００５４】先ずＳ１０においてクランク角センサ３４
の検出値をカウントして得た機関回転数Ｎｅを読み込
み、Ｓ１２で吸気圧力Ｐb 、スロットル開度θTHなどを
読み込む。次いでＳ１４に進んで機関がクランキング
（始動）中か否か判断し、否定されるときはＳ１６に進
んでフューエル・カット中か否か判断し、同様に否定さ
れるときはＳ１８に進んで機関回転数Ｎｅと吸気圧力Ｐ
ｂとからＲＯＭ５８に格納した図８のマップを検索して
基本燃料噴射量Ｔｉを算出する。尚、算出した基本燃料
噴射量Ｔi には次いで大気圧補正などを必要に応じて適
宜加えるが、その補正自体はこの発明の要旨とするとこ
ろではないので、詳細な説明を省略する。

【００５５】次いでＳ２０に進んで同一のパラメータか
らＲＯＭ５８に格納した図１１のマップを検索してスロ
ットル弁１６の有効開口面積Ａ1 を求める。次いでＳ２
２に進んで先に述べた様にスロットル弁１６の現在の有
効開口面積Ａ2 を算出する。次いでＳ２４に進んで図９
に示すマップを検索して基本燃料噴射量Ｔi が基礎とし
た目標空燃比Ａ／Ｆを機関回転数Ｎe と吸気圧力Ｐb と
を求め、次いでＳ２６に進んで吸気圧力Ｐｂの変化（差
分値）ΔＰｂを求め、Ｓ２８に進んで求めた目標空燃比
と吸気圧力差分値ΔＰb とから図１２のマップを検索し
て補正燃料噴射量ΔＴｉを求める。続いてＳ３０に進ん
で検索値に図１３に示す補正係数ｋtaを乗じて吸気温補
正を行う。続いてＳ３２に進んで図示の式から出力燃料
噴射量Ｔout を算出し、Ｓ３４に進んで算出された値に
基づいてインジェクタ２２を駆動する。尚、出力燃料噴
射量Ｔout にも電圧補正などを適宜加えるが、それもこ
の発明の要旨とは直接の関係を有しないので、説明を省
略する。

【００５６】尚、Ｓ１４でクランキング中と判断された
ときはＳ３６に進んで水温Ｔw から所定のテーブル（図
示省略）を検索してクランキング時の燃料噴射量Ｔicr
を算出し、Ｓ３４で始動モードの式（説明省略）に基づ
いて出力燃料噴射量Ｔout を決定すると共に、Ｓ１６で
フューエル・カットと判断されたときはＳ４０に進んで
出力燃料噴射量Ｔout を零にする。

【００５７】この実施例においては上記の様に構成した
ことから、マップ検索値を用いた簡易な式によって定常
運転状態から過渡運転状態までを表現することができ、
この様なマップを検索することによって基本燃料噴射量
をある程度保証することができると同時に、複雑な演算
を必要とせずに燃料噴射量を最適に決定することができ
る。しかも、定常運転状態と過渡運転状態とでモデル式
の持ち替えが要らず、１つの式で全運転状態を表現する
ことができるため、一般に切り換え点の近傍で見られる
様な制御の不連続を生じることがない。

【００５８】また、スロットル弁の現在の有効開口面積
と予め設定しておいた有効開口面積との比を求めて出力
燃料噴射量を決定する様にしたことから、経年変化、バ
ラツキ、劣化などがあっても、それを自動的に補正する
ことができる。

【００５９】尚、上記において、定常運転状態時のスロ
ットル弁の有効開口面積Ａ1 を機関回転数と吸気圧力と
から検索できる様に予めマップ化しておく様にしたが、
有効開口面積Ａ1 に代えてスロットル弁開度をテーブル
化しておき、検索したスロットル開度と検出した吸気圧
力とから有効開口面積Ａ1 を求めても良く、あるいは演
算から求めても良い。同様に、スロットル弁の現在の有
効開口面積Ａ2 をマップ検索で求める様にしたが、これ
も演算で求めても良い。また、補正燃料噴射量ΔＴi も
マップ化しておいて目標空燃比と吸気圧力変化とから検
索し、吸気温補正を行って求める様にしたが、これも全
部ないし一部を演算で行って良い。更に、その吸気圧力
変化を吸気圧力の前回検出値と今回検出値差分値で求め
たが、吸気圧力の微分値ないしは積分値の差分値から求
めても良い

【００６０】また、上記において、基本燃料噴射量Ｔi
からチャンバ部位を充填する空気量に対応する補正燃料
噴射量ΔＴi を減算して出力燃料噴射量Ｔout を求める
様にしたが、単気筒内燃機関の場合などチャンバ部位が
無視できるほど十分小さいときは、補正燃料噴射量ΔＴ
i を求めることなく、基本燃料噴射量Ｔi から直ちに出
力燃料噴射量Ｔout を求めても良い。

【００６１】また、上記において、基本燃料噴射量Ｔi
を予めマップ化しておく様にしたが、それに代えてスロ
ットル通過空気量Ｇthをマップ化しておいても、吸気路
の脈動による吸入空気量の変動やインジェクタ特性がリ
ニアリティに欠けるときの誤差を吸収しきれない点を除
けば、ある程度は同一の目的を達成することができる。

【００６２】

【発明の効果】請求項１項は、機関吸気路に設けられた
スロットル弁をオリフィスとみなしスロットル弁前後の
差圧とスロットル弁の有効開口面積とから絞り式流量計
の原理式を用いてスロットル通過空気量Ｇthを求めて内
燃機関燃焼室に供給すべき燃料噴射量を決定する内燃機
関の燃料噴射制御装置であって、少なくとも機関回転
数、吸気圧力、およびスロットル弁開度を含む機関の運
転状態を検出する手段、前記内燃機関の定常運転状態と
過渡運転状態との相違が前記スロットル弁の有効開口面
積の相違にあるものとみなし、定常運転状態時の前記ス
ロットル通過空気量Ｇthに対応する基本燃料噴射量Ｔi
を検出された機関回転数と吸気圧力とから予め設定した
第１の特性に従って決定すると共に、定常運転状態時の
スロットル弁の有効開口面積Ａ1 を第２の特性に従って
決定する手段、検出されたスロットル弁開度と吸気圧力
とからスロットル弁の現在の有効開口面積Ａ2 を求める
手段、求められた基本燃料噴射量Ｔi に前記スロットル
弁の有効開口面積Ａ2 ，Ａ1 の比Ａ2 ／Ａ1 を乗じて出
力燃料噴射量Ｔout を求める手段、および、求められた
出力燃料噴射量Ｔout に基づいてインジェクタを駆動す
る手段、とを備える如く構成したので、過渡運転状態を
含む全ての運転状態において燃料噴射量を最適に決定で
きると共に、劣化、バラツキ、経年変化を自動的に補正
することができる。

【００６３】請求項２項記載の装置は、前記定常運転状
態時のスロットル弁の有効開口面積についての第２の特
性も機関回転数と吸気圧力とから検索できる様に予め設
定しておく如く構成したので、前記した効果に加えて、
一層簡易かつ最適に燃料噴射量を決定することができ
る。

【００６４】請求項３項は、機関吸気路に設けられたス
ロットル弁をオリフィスとみなしスロットル弁前後の差
圧とスロットル弁の有効開口面積とから絞り式流量計の
原理式を用いてスロットル通過空気量Ｇthを求め、次い
で気体の状態式に基づいて前記スロットル弁下流から内
燃機関の燃焼室直前までのチャンバ部位を充填する空気
量の変化分ΔＧb を求め、前記スロットル通過空気量Ｇ
thから減算して内燃機関燃焼室に供給すべき燃料噴射量
を決定する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、少な
くとも機関回転数、吸気圧力、およびスロットル弁開度
を含む機関の運転状態を検出する手段、前記内燃機関の
定常運転状態と過渡運転状態との相違が前記スロットル
弁の有効開口面積の相違にあるものとみなし、定常運転
状態時の前記スロットル通過空気量Ｇthに対応する基本
燃料噴射量Ｔi と定常運転状態時のスロットル弁の有効
開口面積Ａ1 とを検出された機関回転数と吸気圧力とか
ら予め設定した第１の特性と第２の特性に従って決定す
る手段、検出されたスロットル弁開度と吸気圧力とから
スロットル弁の現在の有効開口面積Ａ2 を求める手段、
吸気圧力変化から前記チャンバ部位を充填する空気量の
変化分ΔＧb を求め、次いで目標空気量Ａ／Ｆで除算し
て変化分ΔＧｂに対応する補正燃料噴射量ΔＴi(＝ΔＧ
b/(A/F))を求める手段、求められた基本燃料噴射量Ｔi
に前記スロットル弁の有効開口面積Ａ2 ，Ａ1 の比Ａ2
／Ａ1 を乗じ、その積から補正燃料噴射量ΔＴi を減算
して出力燃料噴射量Ｔout を求める手段、および、求め
られた出力燃料噴射量Ｔout に基づいてインジェクタを
駆動する手段、とを備える如く構成したので、過渡運転
状態時の燃料噴射量を一層精度良く求めてそれを含む全
運転状態において燃料噴射量を最適に決定できると共
に、劣化、バラツキ、経年変化を自動的に補正すること
ができる。

【００６５】請求項４項記載の装置は、前記補正燃料噴
射量ΔＴi を、吸気圧力変化と目標空燃比とから検索で
きる様に、その特性を予め設定しておく如く構成したの
で、前記した効果に加えて、過渡運転状態時を含む全運
転状態において、一層簡易かつ最適に燃料噴射量を決定
することができる。

【００６６】請求項５項記載の装置は、前記スロットル
弁の現在の有効開口面積Ａ2 を、スロットル弁開度から
求めたスロットル弁の投影面積に、スロットル弁開度と
吸気圧力とから求めた係数を乗じて求める様に構成した
ので、スロットル弁の現在の有効開口面積Ａ2 を精度良
く求めることができ、結果的に燃料噴射量を最適に決定
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置を
全体的に示す概略図である。

【図２】図１の制御装置の構成を詳細に示すブロック図
である。

【図３】図２の制御装置の動作を示すフロー・チャート
である。

【図４】図３フロー・チャートで予定する流体力学モデ
ルを示す説明図である。

【図５】図４の流体力学モデルのコンピュータによるシ
ミュレーション結果を示すデータ図である。

【図６】図４の流体力学モデルにおけるスロットル弁の
有効開口面積を流量係数などを用いて算出する手法を示
すブロック図である。

【図７】図６の算出で用いる流量係数などのマップ特性
を示す説明図である。

【図８】図３フロー・チャートで使用する基本燃料噴射
量のマップを示す説明図である。

【図９】図３フロー・チャートで使用する目標空燃比の
マップを示す説明図である。

【図１０】この発明における定常運転状態と過渡運転状
態とを示す説明図である。

【図１１】図３フロー・チャートで使用するスロットル
弁の有効開口面積Ａ1 のマップを示す説明図である。

【図１２】図３フロー・チャートで使用する補正燃料噴
射量のマップを示す説明図である。

【図１３】図１２で求めた補正燃料噴射量の吸気温補正
テーブルの特性を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 内燃機関 １２ 吸気路 １６ スロットル弁 １８ サージタンク ２０ インテークマニホルド ２２ インジェクタ ３４ クランク角センサ ３６ スロットル開度センサ ３８ 吸気圧センサ ５０ 制御ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧 秀隆 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 廣田 俊明 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−121845（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−261645（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−216054（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−290940（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−95741（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−104930（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関吸気路に設けられたスロットル弁を
   オリフィスとみなしスロットル弁前後の差圧とスロット
   ル弁の有効開口面積とから絞り式流量計の原理式を用い
   てスロットル通過空気量Ｇthを求めて内燃機関燃焼室に
   供給すべき燃料噴射量を決定する内燃機関の燃料噴射制
   御装置であって、 ａ．少なくとも機関回転数、吸気圧力、およびスロット
   ル弁開度を含む機関の運転状態を検出する手段、 ｂ．前記内燃機関の定常運転状態と過渡運転状態との相
   違が前記スロットル弁の有効開口面積の相違にあるもの
   とみなし、定常運転状態時の前記スロットル通過空気量
   Ｇthに対応する基本燃料噴射量Ｔi を検出された機関回
   転数と吸気圧力とから予め設定した第１の特性に従って
   決定すると共に、定常運転状態時のスロットル弁の有効
   開口面積Ａ1 を第２の特性に従って決定する手段、 ｃ．検出されたスロットル弁開度と吸気圧力とからスロ
   ットル弁の現在の有効開口面積Ａ2 を求める手段、 ｄ．求められた基本燃料噴射量Ｔi に前記スロットル弁
   の有効開口面積Ａ2 ，Ａ1 の比Ａ2/Ａ1 を乗じて出力燃
   料噴射量Ｔout を求める手段、 および ｅ．求められた出力燃料噴射量Ｔout に基づいてインジ
   ェクタを駆動する手段、とを備えることを特徴とする内
   燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】 前記定常運転状態時のスロットル弁の有
   効開口面積についての第２の特性も機関回転数と吸気圧
   力とから検索できる様に予め設定しておくことを特徴と
   する請求項１項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 【請求項３】 機関吸気路に設けられたスロットル弁を
   オリフィスとみなしスロットル弁前後の差圧とスロット
   ル弁の有効開口面積とから絞り式流量計の原理式を用い
   てスロットル通過空気量Ｇthを求め、次いで気体の状態
   式に基づいて前記スロットル弁下流から内燃機関の燃焼
   室直前までのチャンバ部位を充填する空気量の変化分Δ
   Ｇb を求め、前記スロットル通過空気量Ｇthから減算し
   て内燃機関燃焼室に供給すべき燃料噴射量を決定する内
   燃機関の燃料噴射制御装置であって、 ａ．少なくとも機関回転数、吸気圧力、およびスロット
   ル弁開度を含む機関の運転状態を検出する手段、 ｂ．前記内燃機関の定常運転状態と過渡運転状態との相
   違が前記スロットル弁の有効開口面積の相違にあるもの
   とみなし、定常運転状態時の前記スロットル通過空気量
   Ｇthに対応する基本燃料噴射量Ｔi と定常運転状態時の
   スロットル弁の有効開口面積Ａ1 とを検出された機関回
   転数と吸気圧力とから予め設定した第１の特性と第２の
   特性に従って決定する手段、 ｃ．検出されたスロットル弁開度と吸気圧力とからスロ
   ットル弁の現在の有効開口面積Ａ2 を求める手段、 ｄ．吸気圧力変化から前記チャンバ部位を充填する空気
   量の変化分ΔＧb を求め、次いで目標空燃比Ａ／Ｆで除
   算して変化分ΔＧb に対応する補正燃料噴射量ΔＴi
   （＝ΔＧb/(A/F))を求める手段、 ｅ．求められた基本燃料噴射量Ｔi に前記スロットル弁
   の有効開口面積Ａ2 ，Ａ1 の比Ａ2 ／Ａ1 を乗じ、その
   積から補正燃料噴射量ΔＴi を減算して出力燃料噴射量
   Ｔout を求める手段、 および ｆ．求められた出力燃料噴射量Ｔout に基づいてインジ
   ェクタを駆動する手段、とを備えることを特徴とする内
   燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 【請求項４】 前記補正燃料噴射量ΔＴi を、吸気圧力
   変化と目標空燃比とから検索できる様に、その特性を予
   め設定しておくことを特徴とする請求項３項記載の内燃
   機関の燃料噴射制御装置。
5. 【請求項５】 前記スロットル弁の現在の有効開口面積
   Ａ2 を、スロットル開度から求めたスロットル弁の投影
   面積に、スロットル開度と吸気圧力とから求めた係数を
   乗じて求めることを特徴とする請求項１項ないし４項の
   いずれかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。