JP2623660B2

JP2623660B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2623660B2
Application number: JP7129588A
Authority: JP
Inventors: 直人櫛
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1988-03-25
Filing date: 1988-03-25
Publication date: 1997-06-25
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: JPH01244146A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は内燃機関の制御装置に係り、特に吸気管圧力
の測定値に基づいて燃料噴射量や点火時期を制御するよ
うにした内燃機関の制御装置に関する。

〔従来の技術及び関連技術〕

従来より、吸気管圧力の測定値と機関回転速度の測定
値とに基づいて所定時間毎に基本燃料噴射時間を演算す
ると共にこの基本燃料噴射時間を吸気温や機関冷却水温
等で補正して燃料噴射時間を求め、この燃料噴射時間に
相当する時間燃料噴射弁を開いて燃料を噴射する内燃機
関が知られている。また、かかる内燃機関では、加速時
の応答性を良好にするため、吸気管圧力の測定値の変化
率を検出し、この変化率に比例する時間基本燃料噴射時
間が長くなるように補正して燃料を増量する加速増量を
行なうようにしている。

上記のように吸気管圧力に基づいて基本燃料噴射時間
を演算する内燃機関では、吸気管圧力（絶対圧力）を測
定する圧力センサを吸気管に取付け、測定された吸気管
圧力に基づいて基本燃料噴射時間を演算するようにして
いるが、機関脈動によって測定値が変動し、この変動に
よって基本燃料噴射時間が変化して正確な燃料噴射量制
御が行なわれなくなる虞れが生ずる。このため、従来で
は、特開昭59−201938号公報に示すように、時定数の異
なる２つのフイルタを用い、圧力センサ出力を緩和する
ことによって圧力センサ出力から脈動成分を完全に除去
し、また時定数の小さいフイルタ出力から時定数の大き
いフイルタ出力を減算することによりオーバシユート特
性を持たせ、この差に応じて加速増量を行うようにして
いる。しかしながら、このように２つのフイルタを用い
る方法では、脈動成分を除去するために比較的時定数の
大きいフイルタを用いて圧力センサ出力を緩和する度合
を大きくしているため、実際の吸気管圧力の変化に対す
るフイルタ出力の変化の応答性、追従性が悪くなり、加
速増量の遅れが生じて加速初期に燃料噴射量が不足して
リーンスパイクが発生し、また加速終了時にはオーバシ
ユート特性によってリツチスパイクが発生する場合もあ
る。

このため、近時では、抵抗とコンデンサとで構成され
かつ脈動成分を除去できる程度の比較的小さな時定数を
備えたCRフイルタを用いて圧力センサ出力を処理し、CR
フイルタ出力を所定時間毎にデジタル値に変換し、２つ
のフイルタを用いた場合より応答性、追従性の良い測定
値を用いることが提案されている。この場合、CRフイル
タによって完全に脈動成分が除去できないため、上記デ
ジタル値を用いて、緩和する度合の異なる２つの加重平
均値を演算し、すなわちデジタルフイルタリング処理を
行い、緩和する度合の小さい第１の加重平均値から緩和
する度合の大きい第２の加重平均値を減算した差に基づ
いて加速増量値を定めるようにしている。

しかしながら、上記いずれの方法においても、加速増
量値を求めるために緩和する度合の大きい値を用いてい
るため、応答性及び追従性が悪くなり、加減速を繰り返
す走行パターンでは、加速増量の位相遅れが生じて燃料
噴射量が機関の増量要求に一致しなくなる場合が生じ、
排気エミツシヨン及びドライバビリテイが悪化する、と
いう問題があった。この問題を解決するために、圧力セ
ンサ出力を機関脈動成分が除去できる程度に緩和した緩
和する度合の小さい緩和値のみを求め、この緩和値に基
づいて加速増量を含む燃料噴射量を演算することが考え
られるが、燃料噴射時間演算時から噴射された燃料が燃
焼室に到達までに演算時間や燃料の飛行時間の影響によ
って所定時間必要であり、また加速時に吸気管圧力が変
化して演算時に使用した吸気管圧力（緩和値）と実吸入
空気量に対応する吸気管圧力とに差が生じるため、機関
が要求する空燃比に制御できなくなる。

上記のことを第４図を参照して更に詳細に説明する。
第４図は、機関１回転に１回吸入行程で必要な燃料量の
1/2を噴射する４気筒４サイクル内燃機関の加速時の演
算された基本燃料噴射時間TPと吸気管圧力PMとの変化を
示す図である。この例では、機関１回転に１回、すなわ
ち１サイクルに２回燃料を噴射するようにしているため
（図中、ｃ、ｂ点）、１回の燃焼に寄与する燃料量は図
から理解されるようにTPc＋TPbに対応する量である。し
かしながら、燃焼時の実吸入空気量を代表する吸気管圧
力は、図中ａで示す吸気行程終了時（吸気下死点）での
吸気管圧力である。このように、燃料噴射時間演算時の
吸気管圧力と燃焼時の実吸入空気量を代表する吸気管圧
力との間に時間t_Dの遅れがあるため、実吸入空気量に応
じた燃料を噴射することができなくなり機関が要求する
空燃比に制御できなくなる。一方、演算時間等を短縮し
て遅れ時間t_Dを無視できる程小さくしても（吸気下死点
と点ｂとが一致するようにしても）、機関１回転に１回
燃料を噴射する内燃機関では、ｂ点で2TPbに対応する燃
料量が必要であるのに対し、TPc＋TPbに対応する量の燃
料しか供給されないので、加速時にはTPb−TPc（＝ΔT
P）分燃料量が不足する。

このため、本出願人は燃料量の不足分ΔTPを補正する
技術を既に提案している（特願昭61−277019号、特願昭
61−277020号）。次にこの技術の原理について説明す
る。なお、以下では機関１回転に１回燃料を噴射する４
気筒４サイクル内燃機関を例にとって説明する。

第４図で説明したように、燃料噴射時間演算時からの
遅れ時間t_Dを無視すれば、実吸入空気量に対応する基本
燃料噴射時間TPは次式で表わされる。

TP＝TPb＋ΔTP …（１）一方、第５図に示すように、加速が等加速で行なわれ
たものとすれば、ｂ点とｃ点との基本燃料噴射時間の差
ΔTPとｂ点とｂ′点との基本燃料噴射時間の差ΔTP′と
は等しいから、ｂ′点の基本燃料噴射時間TPb′は、ｂ
点での基本燃料噴射時間TPbと上記ΔTP（＝ΔTP′）を
用いて次のように表わすことができる。

TPb′＝TPb＋ΔTP …（２）ここで、基本燃料噴射時間の演算が360゜CA毎に行な
われているものとすれば、上記（２）式から理解される
ようにｂ点より360゜CA先の基本燃料噴射時間を予測し
たことになる。

従って、一般的に、基本燃料噴射時間の演算がCY［゜
CA］毎に行なわれたものとし、第４図のａ点とｂ点との
間の遅れ時間t_Dをクランク角CA_Dに換算し、このクラン
ク角CA_Dに対応する補正量を求めれば、となり、ｂ点から所定クランク角CA_D先の基本燃料噴射
時間を予測することができる。従って、第４図のｃ点か
らｂ点へ変化したときの補正を考慮すれば、CY［゜CA］
毎に基本燃料噴射時間を演算する場合の実吸入空気量に
対応する基本燃料噴射時間TPは直前に演算した基本燃料
噴射時間TP₀を用いて次のように表わされる。

TP＝TP₀＋ｋ・ΔTP …（４）ただし、ｋはであり、ΔTPは現在の基本燃料噴射時間からCY［゜CA］
前に演算された基本燃料噴射時間を減算した差であり、
この差は加速の場合正、減速の場合負となる。

ここで、遅れ時間t_Dは、制御上一定クランク角に保た
れることが多いが、噴射された燃料の飛行時間を考慮す
ると、この飛行時間は機関回転速度に拘わらず略一定で
あるから、機関高回転になると飛行時間による遅れによ
って吸気行程直前に噴射された燃料が燃焼室に到達でき
なくなり、２回先の吸気行程で初めて吸入されることに
なる。従って、燃料噴射時間を予測すべきクランク角CA
_Dは機関回転速度が高くなる程大きくなる。

一方、CRフイルタを用いた場合、CRフイルタ出力は実
際の吸気管圧力の変化に対して応答性が良いため略実際
の吸気管圧力を示していると考えられるが、基本燃料噴
射時間演算用の加重平均値（緩和値に対応する）は第６
図に示すように実際の吸気管圧力より遅れている。この
遅れ（制御遅れt_D′）は、圧力センサの検出遅れ、入力
回路の信号伝達の遅れ、これらの遅れによる演算タイミ
ングの遅れ、演算時間による遅れ、CRフイルタ出力を緩
和することによる遅れ等が原因となって発生する。従っ
て、第６図のｂ点における燃料噴射量演算用のPMb′か
ら制御遅れt_D′（クランク角でCA_D′）を考慮して実際
の吸気管圧力PMbを予測し、この予測値に基づいて基本
燃料噴射時間を演算し、更に上記で説明した遅れ時間t_D
を考慮した予測をする必要がある。

従って、上記（４）式に制御遅れt_D′（＝CA_D′）の
補正も加えれば、次のように表わされる。

TP＝TP₀＋K₁・ΔTP …（５）ただし、である。

また、吸気管圧力PMと機関回転速度NEとで基本燃料噴
射時間TPを演算する場合、TP∝PMとなるから、上記
（５）式を吸気管圧力の緩和値の差（現在の基本燃料噴
射演算用緩和値からCY゜CA前の基本燃料噴射時間演算用
緩和値を減算した値）すなわち緩和値の変化率ΔPMを用
いて表わせば次の（６）式のようになる。

TP＝TP₀＋K₁・ΔPM・Ｃ …（６）ただし、Ｃは吸気管圧力を基本燃料噴射時間に換算す
るための比例定数である。

ここで、上記制御遅れ時間t_D′は時間周期の現象で略
一定とみなせるからクランク角CA_D′でみれば機関回転
速度が高くなる程大きくなる。

なお、クランク角CA_D、CA_D′の角回転速度における値
は計算により算出可能であり、各回転速度におけるK₁値
を供試エンジンの製造誤差等を考慮せずに求めることが
できる。また、上記では所定クランク各（CY゜CA）毎に
基本燃料噴射時間を演算する例について説明したが、所
定時間毎に基本燃料噴射時間を演算する場合にも適用す
ることができる。この場合、CA_D′については機関回転
速度による補正は不要であるが、噴射された燃料の飛行
時間による遅れは機関回転速度の影響を受けるため、K₁
全体としては機関回転速度による補正は必要となる。更
に、上記では機関１回転に１回燃料を噴射する例につい
て説明したが、独立噴射においても機関回転速度が大き
くなると基本燃料噴射時間が長くなって燃料の吸い残し
が生ずる領域が発生する。このため、現在の基本燃料噴
射時間演算時より１回前の基本燃料噴射時間演算時に実
吸入空気量を代表する吸気管圧力（吸気下死点付近の
値）を予測することが望ましく、従って独立噴射にも適
用することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記（５）式または（６）式で基本燃
料噴射時間TPを演算する技術では、急加速時には変化率
ΔPMが大きな値になるため、第２図（１）に示すように
燃料噴射時間TAUのオーバシユートが生じ、空燃比がリ
ツチになつてCO、HCの排出量が増大したりドライバビリ
テイが悪化する、という問題が発生する虞れがある。ま
た、上記で説明した内燃機関では、吸気管圧力の緩和値
と機関回転速度とで基本点火進角を求め、変化率ΔPMで
加速時の基本点火進角を補正することも行っているた
め、急加速時には変化率ΔPMによる基本点火進角の補正
が適正でなくなる。更に、急減速時においても変化率Δ
PMによる補正が適正でなくなり、燃料噴射量や点火時期
が機関要求値に適合しなくなってドライバビリテイや排
気エミツシヨンが悪化する。

従って本発明は、吸気管圧力の緩和値から基本燃料噴
射時間や基本点火進角等の制御量を演算し、緩和値や制
御量の変化率で制御量を補正して内燃機関を制御する場
合に、急加速や急減速においても適正に補正を行うこと
ができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために特許請求の範囲第（１）項
記載の発明は、第３図に示すように、吸気管圧力を検出
する圧力センサＡと、機関回転速度を検出する回転速度
検出手段Ｈと、前記圧力センサＡから出力された信号の
変化を緩和した緩和値を求める緩和手段Ｂと、前記緩和
値に基づいて所定周期で機関を制御するための制御量を
演算する制御量演算手段Ｃと、現在の緩和値と１周期前
に求められた緩和値との変化率または現在の制御量と１
周期前に演算された制御量との変化率を演算する変化率
演算手段Ｄと、前記変化率が所定値を越えないように制
限する制限手段Ｅと、前記制限手段Ｅで制限された変化
率と機関回転速度に応じて変化される係数とに基づいて
現在の制御量を補正する補正手段Ｆと、前記補正手段Ｆ
で補正された制御量に基づいて機関を制御する制御手段
Ｇと、を含んで構成したものである。

特許請求の範囲第（２）項記載の発明は、特許請求の
範囲第（１）項記載の発明において、前記緩和値を、過
去に演算された加重平均値の重みを重くして該過去に演
算された加重平均値と前記圧力センサＡから出力された
信号の現在のレベルとで演算された現在の加重平均値と
している。

〔作用〕

本発明の緩和手段Ｂは、吸気管圧力を検出する圧力セ
ンサＡから出力された信号の変化を緩和して緩和値を求
める。この緩和値としては、過去に演算された加重平均
値の重みを重くして過去に演算された加重平均値と前記
圧力センサＡから出力された信号の現在のレベルとで演
算された現在の加重平均値を用いることができる。すな
わち、以下の式に従って演算された加重平均値PMN₁を緩
和値として用いることができる。

ただし、PMN_i-1は過去に演算した加重平均値、Ｎは重
みに関する係数、PMADは圧力センサから出力された信号
の現在のレベルであり、圧力センサから出力された信号
を直接デジタル値に変換した値やCRフイルタによって処
理された圧力センサ出力をデジタル値に変換した値を採
用することができる。このような加重平均値は、デジタ
ルフイルタリング処理で求めることが可能である。

また、制御量演算手段Ｃは緩和値に基づいて所定周期
で機関を制御するための制御量を演算する。制御量とし
ては基本燃料噴射時間や基本点火進角等があり、制御量
演算手段Ｃは基本燃料噴射時間および基本点火進角の少
なくとも一方を制御量として演算する。変化率演算手段
Ｄは現在の緩和値と１周期前に求められた緩和値との変
化率または現在の制御量と１周期前に演算された制御量
との変化率を演算し、制御手段Ｅはこの変化率が所定値
を越えないように制限する。そして、補正手段Ｆは上記
のように制限された変化率と、回転速度検出手段Ｈによ
り検出された機関回転速度に応じて変化される係数と、
に基づいて現在の制御量を補正し、制御手段Ｇはこのよ
うに補正された制御量に基づいて機関を制御する。上記
のように変化率が所定値を越えないように制限している
ことから過度の補正が防止され補正が適正化される。

上記制限手段では、急加速時に変化率が正の所定値を
越えないように制限することにより急加速時の過補正を
防止することができ、減速時に変化率が負の所定値を越
えないように（負の所定値未満とならないように）制限
することにより減速時の過補正を防止することができ
る。また、変化率の絶対値が所定値を越えないように制
限して急加減速時の過補正を防止することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、現在の緩和値と
１周期前に求められた緩和値との変化率または現在の制
御量と１周期前に演算された制御量との変化率が所定値
を越えないように制限しているため、急加速時または急
減速時の補正過度を防止してエミツシヨンやドライバビ
リテイを良好にすることができる、という効果が得られ
る。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。なお、以下では主として制御量として燃料噴射時間
を用いた例について説明する。第７図は本発明が適用可
能な燃料噴射量制御装置を備えた内燃機関（エンジン）
の概略を示すものである。

このエンジンは、マイクロコンピュータ等の電子制御
回路によって制御されるものであり、エアクリーナ（図
示せず）の下流側には、スロツトル弁８が配置され、こ
のスロツトル弁８にスロツトル開度に応じた電圧を出力
するリニアスロツトルセンサ10が取付けられ、スロツト
ル弁８の下流側にサージタンク12が設けられている。こ
のサージタンク12には、半導体式の圧力センサ６が取付
けられている。この圧力センサ６は、吸気管圧力の脈動
成分を取除くための時定数が小さく（例えば、３〜5mse
c）かつ応答性の良いCRフイルタ等で構成されたフイル
タ（第８図）に接続されている。なお、このフイルタは
圧力センサ内に内蔵させるようにしても良い。また、ス
ロツトル弁８を迂回しかつスロツトル弁上流側とスロツ
トル弁下流側のサージタク12とを連通するようにバイパ
ス路14が設けられている。このバイパス路14には４極の
固定子を備えたパルスモータ16Aによって開度が調節さ
れるISC（アイドルスピードコントロール）バルブ16Bが
取付けられている。サージタンク12は、インテークマニ
ホールド18及び吸気ポート22を介してエンジン20の燃焼
室に連通されている。そしてこのインテークマニホール
ド18内に突出するよう各気筒毎に燃料噴射弁24が取付け
られている。

エンジン20の燃焼室は、排気ポート26及びエキゾース
トマニホールド28を介して三元触媒を充填した触媒装置
（図示せず）に連通されている。このエキゾーストマニ
ホールド28には、理論空燃比を境に反転した信号を出力
するO₂センサ30が取付けられている。エンジンブロツク
32には、このエンジンブロツク32を貫通してウオータジ
ヤケツト内に突出するよう冷却水温センサ34が取付けら
れている。この冷却水温センサ34は、エンジン冷却水温
を検出して水温信号を出力し、水温信号で機関温度を代
表する。なお、機関オイル温を検出して機関温度を代表
させても良い。

エンジン20のシリンダヘッド36を貫通して燃焼室内に
突出するように各気筒毎に点火プラグ38が取付けられて
いる。この点火プラグ38は、デイストリビユータ40及び
イグナイタ42を介して、マイクロコンピユータ等で構成
された電子制御回路44に接続されている。このデイスト
リビユータ40内には、デイストリビユータシヤフトに固
定されたシグナルロータとデイストリビユータハウジン
グに固定されたピツクアツプとで各々構成された気筒判
別センサ46及び回転角センサ48が取付けられている。気
筒判別センサ46は例えば720゜CA毎に気筒判別信号を出
力し、回転角センサ48は例えば30゜CA毎にエンジン回転
数信号を出力する。

電子制御回路44は第８図に示すようにマイクロプロセ
ツシングユニツト（MPU）60、リード・オンリ・メモリ
（ROM）62、ランダム・アクセス・メモリ（RAM）64、バ
ツクアツプラム（BU−RAM）66、入出力ポート68、入力
ポート70、出力ポート72、74、76及びこれらを接続する
データバスやコントロールバス等のバス75を含んで構成
されている。入出力ポート68には、アナログ−デジタル
（A/D）変換器78とマルチプレクサ80とが順に接続され
ている。マルチプレクサ80には、抵抗ＲとコンデンサＣ
とで構成されたCRフイルタ７及びバツフア82を介して圧
力センサ６が接続されると共にバツフア84を介して冷却
水温センサ34が接続されている。また、マルチプレクサ
80にはリニアスロツトルセンサ10が接続されている。MP
U60は、マルチプレクサ80及びA/D変換器78を制御して、
CRフイルタ７を介して入力される圧力センサ６出力、リ
ニアスロツトルセンサ10出力及び冷却水温センサ34出力
を順次デジタル信号に変換してRAM64に記憶させる。従
って、マルチプレクサ80、A/D変換器78及びMPU60等は、
圧力センサ出力を所定時間毎にサンプリングするサンプ
リング手段として作用する。入力ポート70には、コンパ
レータ88及びバツフア86を介してO₂センサ30が接続され
ると共に波形整形回路90を介して気筒判別センサ46及び
回転角センサ48が接続されている。出力ポート72は駆動
回路92を介してイグナイタ42に接続され、出力ポート74
はダウンカウンタを備えた駆動回路94を介して燃料噴射
弁24に接続され、そして出力ポート76は駆動回路96を介
してISCバルブのパルスモータ16Aに接続されている。な
お、98はクロツク、99はタイマである。上記ROM62に
は、以下で説明する制御ルーチンのプログラム等が予め
記憶されている。

次に上記エンジンに本発明を適用しかつ演算による加
重平均値によって緩和値を検出する場合の本発明の実施
例の制御ルーチンについて説明する。なお、以下では本
発明に支障のない数値を用いて説明するが、本発明はこ
れらの数値に限定されるものではない。

第９図は4msec毎に実行されるA/D変換ルーチンを示す
もので、ステツプ100において、圧力センサ６から出力
された信号をCRフイルタ７、バツフア82及びマルチプレ
クサ80を介してA/D変換器78に入力し、A/D変換器78でデ
ジタル変換した吸気管圧力PMをデジタル値PMADとして取
り込む。次のステツプ102では、吸気管圧力のデジタル
値PMADと4msec前に演算された吸気管圧力の加重平均値P
MN_i-1とを用いて上記（７）式の重みに関する係数Ｎを
ｎ（例えば、４）とすることにより（７）式に従って現
在の吸気管圧力の加重平均値PMN_iを演算する。そして、
ステツプ104において次の吸気管圧力の加重平均値を演
算するために、現在の吸気管圧力の加重平均値PMN_iを4m
sec前の吸気管圧力の加重平均値PMN_i-1としてレジスタ
に記憶する。

第１図は燃料噴射時間演算タイミング毎（４気筒４サ
イクルエンジンの場合360゜CA毎）に実行される燃料噴
射時間演算ルーチンを示すもので、ステツプ110におい
て係数K₁を演算すると共に係数Ｃを取込む。この係数K₁
は、第10図に示すようにステツプ106においてエンジン
回転速度NEを取り込み、ステツプ108において第11図に
示すマツプから現在のエンジン回転速度NEに対応する係
数K₁を演算することにより求められる。係数K₁は、予め
計算により求められてマツプとしてROMに記憶されるが
第11図に示すようにエンジン回転速度NEが高くなるに従
って1.0から増加する増加関数として表わされている。
なお、係数Ｃは一定値でも変数でもよい。

次のステツプ112では、現在の吸気管圧力の加重平均
値をPMNとして取り込む。第９図のステツプ104では現在
の吸気管圧力の加重平均値PMN_iをPMN_i-1としてレジスタ
に記憶したので、このレジスタの値を読み込むことによ
って現在の吸気管圧力の加重平均値をPMNとして取り込
むことができる。次のステツプ114ではステツプ112で取
り込んだ現在の吸気管圧力の加重平均値PMNとエンジン
回転速度NEとより従来と同様の方法で現在の基本燃料噴
射時間TP₀を演算する。次のステツプ116では、現在の吸
気管圧力の加重平均値PMNから360゜CA前に基本燃料噴射
時間を演算するために使用した過去の吸気管圧力の加重
平均値PMNOを減算することにより吸気管圧力の加重平均
値の変化率ΔPMを演算する。次のステツプ118では、変
化率ΔPMが負の所定値−α（例えば、−50mmHg/1回転）
以上になっているか否かを判断し、ΔPM＜−αならば急
減速状態であると判断してステツプ120において変化率
ΔPMが−α未満にならないように変化率ΔPMの値を−α
とする。一方、ΔPM≧−αのときはステツプ122におい
て変化率ΔPMが正の所定値β（例えば、50mmHg/1回転）
以下になっているか否かを判断し、ΔPM＞Ｂならば急加
速状態であると判断してステツプ124において変化率ΔP
Mがβを越えないように変化率ΔPMの値をβとする。

次に、ステツプ126では、ステツプ108で演算された係
数K₁とステツプ116で演算された吸気管圧力の加重平均
値の変化率ΔPMと吸気管圧力を基本燃料噴射時間に換算
するための係数Ｃとを乗算して増量値TPACC（第（６）
式の右辺の第２項に対応する）を演算し、ステツプ128
において現在の基本燃料噴射時間TP₀に増量値TPACCを加
算することにより現在の基本燃料噴射時間TP₀を補正す
る。そして、ステツプ130において現在の吸気管圧力の
加重平均値PMNを360゜CA前の吸気管圧力の加重平均値PM
NOとしてレジスタに記憶し、ステツプ132において基本
燃料噴射時間TPを吸気温やエンジン冷却水温等によって
補正して燃料噴射時間TAUを演算する。そして図示しな
い燃料噴射量制御ルーチンにおいてエンジン１回転に１
回燃料を噴射する。

上記ステツプ132において燃料噴射時間TAUを演算する
ために用いた基本燃料噴射時間TPは、ステツプ128にお
いて上記で説明した（６）式に従って補正しているた
め、制御遅れ及び燃料の飛行時間による遅れが防止され
ると共にインテークマニホールド内壁への燃料付着量に
よる影響が防止され、実吸入空気量に対応した値に補正
されるため、過渡時の空燃比の変動を防止することがで
きる。また、ステツプ120あるいはステツプ124におい
て、吸気管圧力の加重平均値の変化率ΔPMを制限してい
るため、急加減速時の過補正を防止することができる。
このときの燃焼噴射時間TAUの変化は、第２図（２）に
示すようになる。

なお、上記では係数K₁をエンジン回転速度に応じて変
化させる例について説明したが、エンジン冷却水温が低
いエンジン冷間時等においてはインテークマニホールド
内壁に付着する燃料量が多くなるためエンジン冷却水温
が高い場合より多く燃料を増量する必要がある。従っ
て、上記係数K₁をエンジン回転速度とエンジン冷却水温
との関数で表わしエンジン回転速度が高くなるに従って
係数K₁を大きくすると共にエンジン冷却水温が高くなる
に従って係数K₁を小さくなるようにしても良い。また、
係数K₁を加重平均値PMNの関数ｆ（PMW）で定めてもよ
く、エンジン回転速度NE、エンジン冷却水温THWおよび
加重平均値PMNの関数ｆ（NE、THW、PMW）で定めてもよ
い。上記実施例では、増量値TPACCを吸気管圧力の加重
平均値の変化率ΔPMより第（６）式第２項に従って演算
し、変化率ΔPMを制限したが、第（５）式第２項に従っ
て基本燃料噴射時間の変化率ΔTPより増量値を演算して
もよく、この場合は基本燃料噴射時間の変化率ΔTPを制
限すればよい。

また、更に次の式で基本燃料噴射時間を補正するよう
にしてもよい。

K₂・DLPMI_i・Ｃ …（８）ただし、K₂は第２の係数であり、第12図及び第13図に
示すように、エンジン回転速度、エンジン冷却水温また
は吸気管圧力等に応じて変化することができ、またDLPM
I_iは以下の（９）式で表わされる現在の緩和値と１周期
前に検出された緩和値との差の減衰値の積算値である。
ここで、エンジン回転速度NEが高くなると吸気流速が速
くなりインテークマニホールド内壁に付着する燃料量は
少なくなり大部分が燃焼室に供給されると考えられるか
ら、係数K₂はエンジン回転速度が高くなるに従って小さ
くなるように定められている。また、エンジン冷却水温
が高くなるとインテークマニホールド内壁に付着した燃
料の蒸発量が多くなり、インテークマニホールド内壁へ
の燃料付着量は少なくなるから、係数K₂はエンジン冷却
水温が高くなるに従って小さくなるように定められる。
そして、吸気管圧力が高くなると燃料の蒸発量が少なく
なってインテークマニホールド内壁に付着する燃料量が
多くなるから、係数K₂は吸気管圧力の加重平均値が大き
くなるに従って大きくなるように定めることができる。

DLPMI_i＝ΔPM＋K₃・DLPMI_i-1 …（９）ここで、K₃は１未満の正の減衰係数、DLPMI_i-1は前回
演算された積算値である。この減衰係数K₃は一定値を用
いてもよいが、上記係数K₂と同様に、機関回転速度NE、
吸気管圧力の加重平均値PMN、機関冷却水温THW等に応じ
て定めてもよい。係数K₃を変化させる場合には、上記と
同様にインテークマニホールド内壁に付着する燃料量が
多くなる過渡運転状態では係数K₃を大きくすることによ
り減衰速度を遅くし、インテークマニホールド内壁に付
着する燃料量が少なくなる過渡運転状態では係数K₃を小
さくして減衰速度を速くする。

上記（９）式において積算値の初期値を０とし、ｉ回
演算する間に差ΔPMがΔPM₁、ΔPM₂、・・・ΔPM_iと変
化したものとするとｉ回目のDLPMI_iは次のように表わさ
れる。

DLPMI_i＝ΔPM_i＋K₃・ΔPM_i-1＋K₃ ²・ ΔPM_i-2＋・・・＋K₃ ^i-2・ ΔPM₂＋K₃ ^i-1・ΔPM₁ …（10）従って、積算値は加速開始時から徐々に大きくなり、
加速終了後も減衰係数K₃によって０に近づくまでの間あ
る値をとる。

上記実吸入空気量に対応する基本燃料噴射時間を予測
するための補正と上記（８）式の補正とを同時に行なう
と、基本燃料噴射時間TPは次の（11）式または（12）の
ようになる。

TP＝TP₀＋K₁・ΔPM・Ｃ＋K₂・DLPMI_i・Ｃ …（11） TP＝TP₀＋K₁・ΔTP＋K₂・DLPMI_i …（12）ただし、上記（12）式のDLPMI_iは以下の式で表わされ
る現在の基本燃料噴射時間と１周期前の基本燃料噴射時
間との差の減衰値の積算値である。

DLPMI_i＝ΔTP＋K₂・DLPMI_i-1 …（13）なお、上記（11）、（12）式で使用するK₁、K₂、K₃は
広範囲の過渡運転状態をカバーできるように、エンジン
回転速度、エンジン冷却水温または吸気管絶対圧力等の
パラメータに応じて定めればよいが、各パラメータを変
化させても過渡運転状態において燃料噴射量の要求値が
殆ど変化しない係数については一定値として定義すれば
よい。

エンジン冷間時に上記のように基本燃料噴射時間を補
正したときの加速増量値および空燃比の変化を、現在の
基本燃料噴射時間TP₀を補正しない場合、K₁の値として
温間時に適合した値K_Hを用いた場合、K₁の値として冷間
時に適合した値K_C（＞K_H）を用いた場合の各々と比較し
て実験した場合の実験結果について説明する。第14図
（１）に示すように、エンジン冷間時の吸気管圧力PMが
PM₁からPM₂に変化する加速運転状態において現在の基本
燃料噴射時間TP₀のみで燃料を噴射すれば、増量値は０
になり空燃比は第14図（３）に示すように変化して多大
にリーンスパイクが発生して排気エミツシヨンおよびド
ライバビリテイ不良となる。この基本燃料噴射時間TP₀
を補正してTP₀＋K_H・ΔPM・Ｃに基づいて燃量を噴射す
るとリーンスパイクは半減するもののまだ空燃比の変化
が大きい場合がある。これは、冷間時にはインテークマ
ニホールド内壁に付着する燃料量の変化が大きいためと
考えられる。また、K₁の値を更に大きくして冷間時に適
合した値K_Cを用いてTP₀＋K_C・ΔPM・Ｃに基づいて燃料
を噴射すると、第14図（３）に示すように加速初期リー
ンスパイクは略解消できるものの加速後期、加速終了時
にリーンスパイクが残る場合がある。これは、加速後期
や加速終了時には吸気管圧力が大きくなり燃料の蒸発量
が少なくなるため、噴射された燃料のインテークマニホ
ールド内壁に付着する量が多くなるためと考えられる。

上記の現象を考慮して上記（11）、（12）式では、現
在の基本燃料噴射時間と１周期前に演算された基本燃料
噴射時間との差または現在の緩和値と１周期前に検出さ
れた緩和値との差で表わされる変化率と機関回転速度に
応じて変化される第１の係数との積および前記変化率の
減衰値の積算値と第２の係数との積に基づいて現在の基
本燃料噴射時間を補正するものである。上記の減衰値の
積算値は加速終期および加速終了後においてもある値を
とるため、K₁をK_Cとして基本燃料噴射時間を補正した場
合に生じていた加速終期および加速終了時のリーンスパ
イクを防止して、第14図（３）の実線で示すように加速
時等の過渡時の空燃比を略一定にすることができる。

また、上記では燃料噴射量を制御する場合について説
明したが点火時期を制御する場合、燃料噴射量と点火時
期を同時に制御する場合にも適用できる。

また、本発明は変化率ΔPMを用いるすべての位相進み
制御に対して有効である。すなわち、 PM＋K₄・ΔPM PM＋K₄・ΔPM＋K₅・ΔΔPM PM＋K₄・ΔPM＋K₅・ΔΔPM＋K₆・ΔΔΔPM といった高次微分要素を用いる場合でも、オーバシユー
ト低減効果があり、また点火時期等を定めればオーバシ
ユートによる点火時期等の過補正が防止できる。この場
合には、ΔΔPM、ΔΔΔPMも所定範囲を越えないように
制限するのがよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の燃料噴射時間演算ルーチン
を示す流れ図、第２図（１）、（２）は燃料噴射時間の
変化を示す線図、第３図は本発明の特許請求の範囲に対
応するブロツク図、第４図は機関１回転に１回燃料を噴
射する場合の燃料噴射量の遅れを説明するための線図、
第５図は等加速度状態における吸気管圧力と基本燃料噴
射時間との変化を示す線図、第６図は制御遅れによる燃
料量の補足を説明するための線図、第７図は本発明が適
用可能な燃料噴射量制御装置を備えたエンジンを示す概
略図、第８図は第７図の制御回路の詳細を示すブロツ
ク、第９図は上記実施例のA/D変換ルーチンを示す流れ
図、第10図は上記実施例の係数K₁の演算ルーチンを示す
流れ図、第11図は係数K₁のマツプを示す線図、第12図お
よび第13図は係数K₂のマツプを示す線図、第14図は増量
値と空燃比の変化等を示す線図である。６……圧力センサ、７……CRフイルタ、 10……スロツトルセンサ、 24……燃料噴射弁、 48……回転角センサ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気管圧力を検出する圧力センサと、機関回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記圧力センサから出力された信号の変化を緩和した緩
和値を求める緩和手段と、前記緩和値に基づいて所定周期で機関を制御するための
制御量を演算する制御量演算手段と、現在の緩和値と１周期前に求められた緩和値との変化率
または現在の制御量と１周期前に演算された制御量との
変化率を演算する変化率演算手段と、前記変化率が所定値を越えないように制限する制限手段
と、前記制限手段で制限された変化率と機関回転速度に応じ
て変化される係数とに基づいて現在の制御量を補正する
補正手段と、前記補正手段で補正された制御量に基づいて機関を制御
する制御手段と、を含む内燃機関の制御装置。
【請求項２】前記緩和値は、過去に演算された加重平均
値の重みを重くして該過去に演算された加重平均値と前
記圧力センサから出力された信号の現在のレベルとで演
算された現在の加重平均値である特許請求の範囲第
（１）項記載の内燃機関の制御装置。