JP2688217B2 - 内燃機関の燃料噴射量制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、内燃機関へ供給する燃料噴射量を制御する
方法に関し、特に燃料カツト時における管壁付着量に対
する燃料噴射量の補償方法に関する。

従来の技術 従来から内燃機関の吸気マニホールド内の吸気管圧力
（以下「吸気圧」という。）と内燃機関の単位時間あた
りの回転数（以下「回転速度」という。）とを求め、こ
れらの検出値を主として、内燃機関へ供給する燃料噴射
量を演算する方法が知られている。この方法は、いわゆ
るＤ−ジエトロニツク方式として知られており、吸気圧
が内燃機関の１サイクルあたりの吸入空気量にほぼ比例
するという原理を用いており、吸気圧と内燃機関の回転
速度とから求めた吸入空気量に対し、理論空燃比となる
燃料を算出し、内燃機関の回転に同期させて、燃料噴射
弁から燃料を燃焼室に噴射させる方法である。

上述した燃料噴射弁によつて内燃機関に供給する燃料
噴射量を制御する方法においては、燃料噴射量の制御が
比較的容易であるので、従来から燃料消費量を低減させ
るため、たとえばスロツトル弁が全閉時に大きな出力が
要求されないような場合、内燃機関への燃料の供給を一
次的に停止する、いわゆる燃料カツトが行われている。
燃料カツト中、シリンダ内における爆発過程は行われな
いが、燃料カツトが終了し、再び燃料噴射が行なわれる
場合、一次的に燃料噴射量を増量させる必要がある。そ
の理由は、吸入弁あるいは吸入弁近傍の吸気管管壁に付
着している燃料が燃料カツト中に気化しているので、燃
料噴射を再開したとき、噴射した燃料の一部は吸入弁お
よび吸入弁近傍の管壁に付着するので、付着した燃料を
補償するため燃料供給を増量させる必要があるからであ
る。したがつて、従来から基本噴射量に一定値を乗じる
ことにより燃料噴射量を補償する方法、あるいは燃料カ
ツト後一次的に非同期噴射を行うことにより燃料の増量
を行つている。

発明が解決しようとする課題 上述した基本噴射量に一定値を乗じる方法では、燃料
カツトの期間の程度にかかわらず、基本噴射量に一定値
を乗じた量が増量されるので、燃料カツトの期間が短い
場合は燃料が過剰に供給されるおそれがある。また、燃
料カツト後に非同期噴射を行う方法では、通常の燃料噴
射制御と非同期噴射制御とを切換えて行う必要があり、
制御が複雑になるという問題を有している。

そこで、本発明の目的はスロツトル弁開度の過渡時に
おける燃料噴射量の補償量を算出する演算式を用いるこ
とにより、容易に燃料カツト後の燃料の増量補正を行う
ことができる内燃機関の燃料噴射量制御方法を提供する
ことにある。

課題を解決するための手段 本発明は、吸気管圧力を用いて基本噴射量を求め スロツトル弁を通過する吸入空気流量に関連した第１
状態量を求め、 前記第１状態量に遅れ特性をもつて追従変化する第２
状態量を求め、 前記第１状態量と前記第２状態量との差から補正量を
求め、 前記基本噴射量と前記補正量とにより内燃機関に供給
する燃料噴射量を求め、 前記内燃機関への燃料供給のカツト時には、前記第１
状態量を小さく補正し、前記燃料供給のカツトの終了時
には、前記第１状態量の補正を停止することを特徴とす
る内燃機関の燃料噴射量制御方法である。

作用 本発明においては、スロツトル弁を通過する吸気空気
流量に関連した第１状態量と、この第１状態量に遅れ特
性をもつて追従変化する第２状態量との差から補正量が
求められ、吸気管圧力を用いて求められる基本噴射量と
上記補正量から燃料噴射量が求められる。そして、燃料
供給のカツト時には、上記補正量を求める際に利用され
る第１状態量を小さくするように補正し、燃料供給のカ
ツト終了時にはこの第１状態量の補正を停止するので、
燃料供給のカツト終了時は第１状態量と第２状態量との
差が通常のときよりも大きくなり、これによつて補正量
が大きくなり、その結果、燃料カツト終了時に燃料噴射
量を多くすることができる。

実施例 第１図は、本発明が実施される燃料噴射制御装置の構
成ブロツク図である。内燃機関13には、複数の燃焼室E1
〜Emが形成されており、これらの燃焼室E1〜Emには、吸
気管15から燃焼用空気が供給される。吸気管15には、ス
ロツトル弁16が設けられており、スロツトル弁16の開度
に応じて燃焼用空気流量が制御される。スロツトル弁16
を介して流入する燃焼用空気は、空気流の脈動を押さえ
るとともに燃焼用空気の吸入を促進させるサージタンク
14から燃焼室E1〜Em毎に個別に設けられた吸気管路A1〜
Amに導かれる。各吸気管路A1〜Amには、それぞれ燃料噴
射弁B1〜Bmが吸気弁C1〜Cmの上流近傍に設けられ、各燃
焼室E1〜Emにおける１回毎の爆発工程において、後述す
る処理装置31によつて算出される燃料噴射量TPが噴射さ
れる。各燃焼室E1〜Emには、それぞれ吸気弁C1〜Cmと排
気弁D1〜Dmとが設けられる。内燃機関13は、たとえば、
点火プラグG1〜Gmを有する４サイクル火花点火内燃機関
である。

サージタンク14には、吸気圧Ｐ_IMを検出するための圧
力検出器19が設けられる。吸気管15には、吸気温度を検
出する温度検出器27が設けられる。内燃機関13には、ク
ランク角を検出するためのクランク角検出器28が設けら
れ、またスロツトル弁16の開度TAを検出するための弁開
度検出器30が設けられる。内燃機関13の冷却液の温度
は、温度検出器24によつて検出される。排気管20の途中
には、酸素濃度検出器21が設けられ、排気ガスは三元触
媒22で浄化されて、外部に排出される。

マイクロコンピユータなどによつて実現される処理装
置31は、入力インタフエイス32と、入力されるアナログ
信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換
器33と、処理回路34と、出力インタフエイス35と、メモ
リ36とを含む。メモリ36はリードオンリメモリおよびラ
ンダムアクセスメモリを含む。本発明の実施例では、検
出器19,24,28,30などからの出力に応答して燃料噴射弁B
1〜Bmから噴射される１工程毎の燃料噴射量TPを制御す
る。

燃料噴射弁B1〜Bmから各燃焼室E1〜Emに供給される燃
料噴射量TPは、基本噴射量をTPD、吸入効率をη、噴射
量換算係数をＪとし、さらに後述する第１状態量および
第２状態量をそれぞれQN,QNDとすると第１式で表され
る。

TP＝TPD＋η・Ｊ・（QN-QND） ……（１） 基本噴射量であるTPDは、内燃機関の回転速度Ｎとサ
ージタンク14内の圧力である吸入圧Ｐ_IMとから求めるこ
とができ、それらの関係はメモリ36にマツプとして記憶
されている。基本噴射量TPDは、スロツトル弁16が定常
状態における燃料噴射量に相当し、第２式右辺第２項は
スロツトル弁16の過渡時における補正燃料噴射量に相当
する。

すでに述べたように、燃焼室E1〜Emに噴射される燃料
噴射量は、燃焼室E1〜Emに吸入される空気量に対し、理
論空燃比となるように定められるので、最適な燃料噴射
量を求めるためには、１サイクルあたりの吸入空気量を
求める必要がある。本実施例においては、スロツトル弁
開度TAと後述する第２状態量とから吸入空気量を求め
る。

第２図は、スロツトル弁開度と第２状態量とから吸入
空気量を推定するグラフである。第２図に示すスロツト
ル弁開度TA、第２状態量QNDおよび吸入空気量Ｑの関係
は、メモリ36に吸入空気量特性マツプとして記憶されて
おり、スロツトル弁開度TAおよび第２状態量QNDが与え
られると、吸入空気量Ｑが求められる。第２図から理解
されるように、スロツトル弁開度TAが大きくなるに従
い、吸入空気量Ｑも増大する。なお、第２状態量QNDが
求められていない初期においては、初期値としての第２
状態量が用いられる。

次に、第１状態量QNと第２状態量QNDの算出について
説明する。スロツトル弁開度TAと第２状態量QNDとから
吸入空気量Ｑが求められると、クランク角検出器28の出
力信号から求められる内燃機関の回転速度をＮとする
と、第１状態量QNが第２式に従つて求められる。

第１状態量QNが第２式によつて求められると、第２状
態量QNDが第３式に従つて算出される。

なお、第１状態量QNおよび第２状態量QNDの添字ｊは
第２状態量QNDが算出されるタイミングを表し、添字ｊ
−１は１回前の計算値である。また、係数τはなまし値
と呼ばれている係数で、第２状態量QNDが第１状態量QN
に対して有する遅れ特性を決定する。このなまし値τが
大きくなるに従つて、第２状態量の第１状態量に対する
遅れ量が大きくなる。

次に、第１および第２状態量が算出される過程につい
て説明する。第３図は、スロツトル弁開度およびエンジ
ン回転速度と第１および第２状態量との関係を説明する
ための機能ブロツク図である。弁開度検出器30によつて
検出されたスロツトル弁開度TAは、処理装置31の処理回
路34に入力される。処理回路34では、第２図に示す第２
状態量QNDおよびスロツトル弁開度TAから吸入空気量Ｑ
を求める関係が吸入空気量特性マツプ36aとしてメモリ3
6に記憶されている。この吸入空気量特性マツプ36aを利
用して、吸入空気量Ｑ、換言するとスロツトル弁16を通
過する吸入空気流量が求められる。なお、初期状態にお
いては、第２状態量QNDは算出されていないので、初期
値としての第２状態量QNDがメモリ36に初期値36bとして
記憶されている。

このようにして求められた吸入空気量Ｑは、第１状態
量算出手段34aに与えられ、クランク角検出器28によつ
て検出されたエンジン回転速度Ｎによつて除され、第１
状態量QNが求められる。この第１状態量QNは、さらに第
２状態量QNDを求めるためにフイルタ34bに与えられる。
フイルタ34bでは、第３式に従う演算が行なわれ、なま
し値τによつて第１状態量QNに対する遅れ特性が設定さ
れる。

第４図は、燃料カツト後の燃料噴射量の補正を説明す
るためのタイミングチヤートである。第４図（１）は弁
開度検出器30の出力信号波形、第４図（２）は第１状態
量QNおよび第２状態量QNDの変化、第４図（３）は管壁
付着量の時間的変化を、第４図（４）は燃料カツト時期
を示すラインである。第４図（１）に示すように時刻t1
において、アクセルペダルから足が離され、スロツトル
弁16が全閉方向へ変位を開始すると、燃料噴射量は減少
し、第４図（３）のラインl2に示すように管壁付着量は
次第に減少する。そして、時刻t2において、燃料カツト
が開始すると、管壁付着量はさらに減少し、時刻t3にお
いて、ほぼ０となる。時刻t4において、燃料カツトが終
了し、再び燃料噴射が行なわれると、管壁付着量は増加
し、時刻t5において燃料カツトが行なわれる前の状態に
回復する。したがつて、燃料噴射が再開されてから管壁
付着量が定常状態となるまでの期間W45では、燃料噴射
弁B1〜Bmから噴射された燃料の一部は管壁に付着し、燃
焼室E1〜Emに供給される燃料は理論空燃比が得られる量
より少なくなる。

そこで本実施例においては、燃料カツト後の燃料の増
量を燃料噴射量の演算に用いられる第１状態量QNを燃料
カツトが行われている時間W24の間低減させることによ
り、第１および第２状態量の間に差をもうけ、燃料噴射
量の補償を容易に行うことができる。すなわち、第４図
（２）に示すように、燃料カツトが開始する時刻t2にお
いて、ラインl3に示されるように第１状態量QNの数値
を、たとえば約10％低減させておき、燃料カツトが終了
する時刻t4において元の数値に復帰させる。このような
操作を第１状態量QNに対し行うと、第２状態量QNDは第
１状態量QNに対し、予め定める遅れ特性を有しているの
で、ラインl4に示すように、ラインl3とラインl4との間
に差が生じる。したがつて、これらのラインの差が燃料
カツト後の増量補正量として燃料噴射弁B1〜Bmから噴射
される。

なお、燃料カツトがスロツトル弁16のほぼ全閉となる
時刻から時間W12遅れた時刻t2から行われるのは、スロ
ツトル弁が全閉状態であることを検出するスイツチの出
力にフイルタが設けられており、全閉状態の検出に時間
的遅れを生じさせるからである。

次に、上述した管壁付着に対する補正量の演算方法に
ついてフローチヤートにより以下説明する。第５図は第
１状態量QNが算出されるフローチヤートである。ステツ
プa1では、弁開度検出器30からのアナログ出力信号がア
ナログ／デジタル変換器33によつてデジタル値に変換さ
れた後処理回路34に送出され、スロツトル開度TAが検出
される。スロツトル開度TAが検出されると、ステツプa2
において、吸入空気量Ｑがメモリ36に記憶されている吸
入空気量特性マツプ36aに基づいて推定される。そし
て、ステツプa3において、第１状態量QNが第２式に基づ
いて算出される。ステツプa4では、現在燃料カツトが行
われているか否かが判断される。燃料カツトが行われて
いない場合は、第１状態量QNに対する補正演算が行われ
ず、他のステツプへ処理を移す。燃料カツトが行われて
いる場合は、ステツプa5へ進み、第１状態量QNに対し補
正演算が行なわれる。この補正演算は第４式に示すよう
に、ステツプa3で算出された第１状態量QNに対し、予め
定める係数Ｋが掛けられる。

QN_a＝Ｋ・QN ……（４） 第４式において用いられる係数Ｋはたとえば0.9が用
いられる。このように補正された第１状態量QN_aは後述
する補正量の算出において用いられる。

第６図は、第２状態量QNDが算出されるフローチヤー
トである。第６図のステツプb1では、既に算出された第
１状態QNに基づき第３式で示される演算が実行され、第
２状態量QNDが求められる。

第７図は、基本噴射量TPDが算出されるフローチヤー
トである。ステツプc1において、吸気圧Ｐ_IMが圧力検出
器19によつて検出され、圧力検出器19の出力信号は、ア
ナログ／デジタル変換器33によつてデジタル値に変換さ
れた後、処理回路34に送出される。吸気圧Ｐ_IMが検出さ
れると、ステツプc2において基本噴射量TPDが算出され
る。基本噴射量TPDは、内燃機関の回転速度Ｎと吸気圧
Ｐ_IMとからメモリ36に記憶されているマツプによつて求
めることができる。

第８図は、燃料噴射量TPが算出されるフローチヤート
である。ステツプd1では、燃料カツト後の増量補正量が
算出される。この増量補正量は第１式右辺第２項を算出
することにより求められる。すなわち、第１状態量QNと
第２状態量QNDの差を求め、その差に吸入効率ηおよび
換算係数Ｊを掛けることにより求められる。補正量が求
められると、ステツプd2へ進み、燃料噴射弁B1〜Bmから
噴射される燃料噴射量TPが算出される。すなわち、第７
図ステツプc2で求められた基本噴射量TPDにステツプd1
において求められた補正量が加えられ、燃料噴射量TPが
算出される。

以上のように、本実施例では、燃料カツト中、第１状
態量QNの数値を約10％低減させることにより燃料カツト
後の管壁付着分の補償を容易に行うことができる。ま
た、第２状態量QNDは第１状態量QNに対し遅れ特性を有
しているので、管壁に付着している燃料の変化に合わせ
ることができ、管壁付着量が０にならないような短時間
の燃料カツト時においても、燃料カツト後に燃料を過剰
に供給するというおそれがない。

発明の効果 本発明によれば、スロツトル弁を通過する吸気空気流
量に関連した第１状態量と、この第１状態量に遅れ特性
をもつて追従変化する第２状態量との差から補正量を求
め、吸気管圧力を用いて求められる基本噴射量と上記補
正量から燃料噴射量を求める。そして、燃料供給のカツ
ト時には、上記補正量を求める際に利用される第１状態
量を小さくするように補正し、燃料供給のカツト終了時
にはこの第１状態量の補正を停止するので、燃料供給の
カツト終了時は第１状態量と第２状態量との差が通常の
ときより大きくなり、これによつて補正量が大きくな
り、その結果、燃料カツト終了時に燃料噴射量を多くし
て管壁付着分を容易に補償することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が実施される燃料噴射制御装置の構成ブ
ロツク図、第２図はスロツトル弁開度と第２状態量とか
ら吸入空気量を推定するグラフ、第３図はスロツトル弁
開度およびエンジン回転速度と第１および第２状態量と
の関係を説明するための機能ブロツク図、第４図は燃料
カツト時の燃料噴射量を説明するためのタイミングチヤ
ート、第５図は第１状態量QNが算出されるフローチヤー
ト、第６図は第２状態量QNDが算出されるフローチヤー
ト、第７図は基本噴射量TPDが算出されるフローチヤー
ト、第８図は燃料噴射量TPが算出されるフローチヤート
である。 13……内燃機関、14……サージタンク、15……吸気管、
16……スロツトル弁、19……圧力検出器、28……クラン
ク角検出器、30……弁開度検出器、31……処理装置、A1
〜Am……吸気管路、B1〜Bm……燃料噴射弁、E1〜Em……
燃焼室、G1〜Gm……点火プラグ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気管圧力を用いて基本噴射量を求め、 スロツトル弁を通過する吸入空気流量に関連した第１状
   態量を求め、 前記第１状態量に遅れ特性をもつて追従変化する第２状
   態量を求め、 前記第１状態量と前記第２状態量との差から補正量を求
   め、 前記基本噴射量と前記補正量とにより内燃機関に供給す
   る燃料噴射量を求め、 前記内燃機関への燃料供給のカツト時には、前記第１状
   態量を小さく補正し、前記燃料供給のカツトの終了時に
   は、前記第１状態量の補正を停止することを特徴とする
   内燃機関の燃料噴射量制御方法。