JP2693986B2 - 変化する動的運転状態に対して補正を行なう内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃料噴射パルスの長さが吸気マニフォール
ド内の吸気圧の測定値から得られるエンジン負荷に従っ
て定められ、加速あるいは減速期間等の異なる動的な運
転状態へ移る遷移期間において燃料噴射信号に対して補
正が行なわれる内燃機関の燃料噴射装置に関するもので
ある。

ドイツ特許出願DE3216983（GB 2120412B）には、所定
の特性を有するエンジンの吸気マニフォールド内の圧力
（エンジン負荷に相当する）を連続的に検出することに
よりいつエンジンの混合気に対して加速増量を行なうの
がよいかを決定する技術が示されている。たとえば、加
速増量は、連続する所定の数のエンジン負荷値の大きさ
が所定の関係に基づいて定められた度合で上昇した場合
に行なわれる。

加速（または減速）期間における遷移補正の効率を決
める一つの重要な条件は、噴射期間を演算するのに使用
する負荷情報の即時性である。圧力を用いる装置では、
定常状態では、吸気マニフォールドの平均圧力を用いて
負荷が演算される。したがって、増分を用いる場合は、
平均圧力は、たとえば、クランク角度180゜のインター
バルで２回検出を行なうことにより求めることができ、
一方、積分を用いる場合は、平均圧力は一吸気行程に渡
って圧力値を高周波で積分することにより求められる。

ヨーロッパ特許出願EP−Ａ−259 544およびEP−Ａ−1
62 469には、吸気圧の測定値に基づき、また、吸気圧の
差値の検出値に基づき加速時の燃料噴射量を補正する技
術が開示されている。このような補正は、加算的なもの
で、また、エンジン温度のような、エンジンパラメータ
に応じて行なわれる。

本発明の目的の１つは、遷移期間における補正を行な
うための改良された手段を提供することである。

本発明によれば、上記目的は、エンジン負荷に相当す
る吸気マニフォールドの吸気圧の値を圧力差分値に従っ
て補正し高速動作の遷移補正を行なうことによって達成
される。

この方法によれば、空気と燃料の混合気に対して加速
増量を行なう場合においても減速減量を行なう場合にお
いても同じように適切な補正を行なえるという利点があ
る。

さらに、測定された吸気圧の圧力差分値が所定のしき
い値を越えた場合、圧力差分値自体を他のエンジンパラ
メータにより補正することができるという利点がある。

本発明の好ましい実施例によれば、第１のしきい値を
越えた場合には、エンジン負荷に相当する吸気圧の値
は、それ自体エンジンに関係する第１のパラメータによ
り補正される圧力差分値に従って加算的に補正され、一
方、第２のしきい値を越えた場合には、圧力差分値がエ
ンジン温度に関係する前記第１のパラメータより大きな
第２のパラメータにより補正される。

上記のような補正を行なうことにより、高速動作の遷
移補正を行なうことができる。さらに、緩慢な時定数で
小さな値となる圧力差分値の現在の総和値に従って吸気
圧の値を緩慢に補正することにより緩慢な動作の遷移補
正を行なうことも可能である。

さらに、全燃焼行程に渡る吸気マニフォールドの平均
吸気圧の値並びに吸気マニフォールドのピーク吸気圧の
値の両方を求め、ピーク吸気値の値が平均吸気圧の値よ
りも所定のしきい値以上大きくなったとき平均吸気圧の
値に代えてピーク吸気圧の値を用い、これにより圧力差
分値に従って吸気圧を補正し、遷移補正を行なうように
すると、更に利点が得られる。

以下、次の各添付図面を参照して、本発明につき説明
する。

第１図は本発明におけるエンジン負荷の演算に関連し
た制御プログラムの要部構成を示したブロック図、 第２図はエンジン点火に同期して実行される燃料噴射
時間決定のための主制御プログラムの要部構成を示した
ブロック図、 第３図は吸気マニフォールドの圧力およびその平均値
形成のための検出タイミングを示した波形図、 第４図は遷移期間における吸気マニフォールドの圧力
変化を示した波形図、 第５図から第７図は本発明の動作原理の基礎を説明す
るための複数の特性曲線を示した波形図である。

本発明装置の動作は、エンジン負荷が第１の状態から
第２の状態に変化する場合は、吸気マニフォールドの壁
面に付着する燃料膜とマニフォールド内の混合気の間に
新しい平衡状態を得るために必ず所定の燃料供給量の増
量あるいは減量が必要となるという理論的仮定に基づい
ている。特に、いわゆる「ウェット」な吸気マニフォー
ルド（シングルポイント）噴射を行なう場合、燃料の壁
面付着量は希薄混合気を得るために吸気マニフォールド
内で必要となる「適正な」燃料供給量を決定するのに決
定的な役割を果たす。

一般に、上記の関係は、エンジン負荷およびエンジン
回転数に対して壁面付着量をプロットした特性マップ値
により記述することができる。エンジン負荷およびエン
ジン回転数の変化によりエンジン運転状態が変化した場
合、燃料供給量は、増量であってもあるいは減量であっ
ても特性マップ値から求めることができる。

第５図は上記のような特性マップ値を例示しており、
ここでは、エンジン負荷TLに対して記録された、実際の
複数の回転数N1、N2、N3…ＮN、で得られる壁面付着量W
Fを示す一群の曲線が図示されている。

すなわち、壁面付着量WFは、 WF＝特性関数（TL、Ｎ） と表すことができる。

これは、一群の特性曲線を、負荷TLに対して記録した
１本の曲線に集約することにより、簡略化できる（第６
図参照）。回転数の影響は、実際の回転数値に相当する
パラメータＮにより記述できる。

この場合、壁面付着量WFは、 WF＝K1・特性関数（TL）・（１−K2N） （K1、K2:定数） で示される。

さらに、第７図に示すように、壁面付着量WFと、エン
ジン負荷TLの間に直線的な関係があると仮定すると、事
情はより簡単になる。

この場合、壁面付着量WFは WF＝K1・TL・（１−K2N） （１） で表すことができる。

本発明では、遷移補正を行なう際、後者、すなわち、
負荷および壁面付着量の間に線形な関係があるとの仮定
を行なっている。

エンジン負荷TLは吸気圧ｐに比例することが知られて
おり、対応する吸気圧ｐを求めることにより、その時点
における壁面付着量を計算することができる。

本発明の実施例によれば、エンジン負荷TLを求めるの
に、定常な運転状態の間では平均吸気圧ｐ′（ｔ）を用
いるようにしているが、動的な運転状態、つまりエンジ
ン回転数が遷移する場合には、平均吸気圧ｐ′（ｔ）に
代りそのときのピーク吸気圧を用いるようにしている。

平均吸気圧ｐ′（ｔ）を求める場合、吸気マニフォー
ルドの管内圧力が、充分高い周波数で制御回路のプログ
ラムによりサンプリングされる（第３図参照）。検出値
は不図示の加算器において加算される。続く各全燃焼行
程（TD）において、必要とされる最低のサンプリングが
行なわれたかどうかが検査される。もしこの条件が満足
できなければ、次の全燃焼行程（TD）においても上記吸
気圧のサンプリングおよび加算が継続される。もし、最
低限のサンプリングと加算が行なわれている場合には、
管内圧力の加算値をサンプリング回数で除算することに
より、平均吸気圧が求められる。

一方、吸気圧のピーク値は、吸気マニフォールドの圧
力を示す脈動する信号をソフトウエアを用いて補正する
ことにより算出される（第４図参照）。このピーク値は
サンプリング期間ごとに形成される。

ここで、第１図を参照する。第１図には、本発明の実
施例装置の第１の部分が図示されている。同図におい
て、信号線10上の吸気圧の加算値は、除算器12において
信号線14のサンプリング回数で除算され、平均吸気圧が
信号線16に出力される。この値は、（１）式に従い（１
−K2N）と乗算される（K2は定数、Ｎはその時点におけ
るエンジン回転数）。その結果、補正された平均吸気圧
ｐ（ｔ）が得られ、このｐ（ｔ）は、基本的な燃料の壁
面付着量WFを示している。

一方、平均吸気圧ｐ′（ｔ）は、信号線20を介して比
較器18の一方の入力に導かれる。前述のようにして形成
されたピーク吸気圧に相当する値は、信号線22を介して
比較器18の他方の入力に導かれる。

各全燃焼行程TD毎に、信号線22のピーク吸気圧の値
は、信号線20の平均吸気圧の値と比較される。ここで、
もし、第４図の運転状態Ａとそれよりも負荷が大きい運
転状態Ｂの間の遷移期間t1に示したようにピーク吸気圧
の値が、平均吸気圧の値よりも所定のしきい値以上大き
い場合には、スイッチ24が切り替えられ、信号線26には
前に出力されていた平均吸気圧の値に代り、信号線22の
ピーク吸気圧の値が出力される。これによりもっとも新
しい負荷値が負荷TLの演算に使用されるようになる。

本発明の他の特徴によれば、信号線26の吸気圧信号が
「高速な」成分と「緩慢な」成分により補正されて遷移
補正が行なわれる。

「高速な」成分は、吸気圧の変化Δｐが異なる所定の
しきい値を越えた場合、吸気圧を異なるパラメータで補
正することにより発生する。圧力差分値Δｐは、回路28
の吸気圧ｐ（ｔ−１）と現在の吸気圧ｐ（ｔ）との差を
加算器30により求めることにより得られる。圧力差分値
Δｐは、比較器32においてあらかじめ定められた２つの
しきい値と比較される。圧力差分値Δｐが、第１のしき
い値を越えると、吸気圧は乗算器34により温度特性カー
ブから得られるパラメータF1と乗算され、増大される。
これにより、信号線36に得られる積は、加算器38に印加
され、信号線26上の吸気圧信号を加算的に増大させる。
一方、もし、圧力差分値Δｐが第２のしきい値を越える
と、差分値Δｐは、温度特性カーブから得られるより大
きいパラメータF2と乗算される。しかし、F2との乗算に
よる増量噴射は、キックダウン操作の期間の間１度だけ
しか行なわれない。さらに、この増量は、差分値Δｐの
飛躍が燃料噴射が通常行なわれない点火期間において生
じた場合には、中間段階で消勢させるようにする。

このような第２のしきい値による制御により壁面付着
量と負荷との間に存在する関係を実際の非線形な関係に
することができる。

一方、「緩慢な」成分による補正を行なうために、圧
力差分値Δｐは上述の第１の補正系の他に設けられた第
２の補正系において順次加算される。この加算は、点火
時期に同期してエクスポネンシャル関数に従って小さな
値となる総和レジスタ40により行なわれる。また、総和
レジスタ40によりメモリ機能が得られる。圧力差分値Δ
ｐが総和レジスタ40において加算され、総和レジスタの
出力は乗算器43においてパラメータＫとの乗算により修
正され、さらに、加算器41に入力され、圧力差分値Δｐ
からこの値が減算される。これにより、総和レジスタ40
の内容は、まだ噴射されていない燃料の量に対応した量
となる。総和レジスタ40の加算値の内所定部分、すなわ
ち総和レジスタ40の現在の値とパラメータＫの乗算値に
対応する値が各噴射パルスごとに出力され、加算器41で
減算されるので、パラメータＫにより総和レジスタ40の
減量する速度が定まることになる。信号線42の値は、加
算器44を介して行なわれる噴射燃料の増量分として扱わ
れ、標準化パラメータを用いることにより燃料噴射量に
変換される。以上のようにして、圧力差分値Δｐを加算
する総和レジスタ40は、その総和値とパラメータＫとの
乗算値に対応する分加算器41を介して順次減算されるの
で、比較的緩慢な時定数で小さな値となる噴射量を格納
することになる。

負荷が変動し吸気マニフォールド内の燃料の壁面付着
量が増大あるいは減少したとき高速に行なわれる増量噴
射とともに燃料供給量の補正が行なわれバランスのとれ
た状態が得られる。

噴射時間Tiを求めるために、第２図に示すように、第
１図の回路が出力する補正された吸気圧は、まず乗算器
46で所定の装置定数と乗算され、この乗算出力に対して
加算器48において装置オフセットが加算される。ここ
で、「装置定数」とは、吸気圧と噴射時間の関係に存在
する定数で、実際には、使用する所定の噴射弁に応じて
決まる。一方、「装置オフセット」とは、吸気圧と噴射
時間の関係に存在する基本加算補正値である。さらに、
大気圧に応じた補正が加算器50により行なわれる。

さらに、（ａ）乗算器54におけるマップ値に基づいた
補正、（ｂ）乗算器56における暖気運転時の補正、
（ｃ）エンジンの再始動時の補正、（ｄ）ポンプ電圧補
正、および（ｅ）吸気補正などの乗算補正が行なわれ
る。さらに、加算器58において、噴射弁電圧値に応じて
加算補正が行なわれる。

噴射時間Tiは、全燃焼期間（TD）における負荷の情報
を用いて時間的に厳しいプログラム部分で計算しなけれ
ばならないので、緩慢に変化するパラメータのほうはバ
ックグラウンドプログラムにより計算し、上記高速演算
プログラムに引き渡すようにする。

このようにして、後で噴射量に変換される圧力差分値
Δｐを用いることにより、遷移補正に対して有効な手段
をもたらす装置が得られる。本発明による制御は、加速
時の増量においても減速時の減量においても対称的に行
なわれる。使用パラメータ数は限定されており、簡単に
パラメータを適合させることができる。また、本発明に
よれば、特性マップ値の全範囲を通じて混合気の希薄化
を補償することが可能になる。

しかし、本発明の効果は、非常に高速な燃料サージ、
あるいは、すでにスロットルバルブが全開になっている
場合に生じる燃料サージにおいては制限を受けることを
明記しておく。このような場合には、特にシングルポイ
ント噴射では、スロットルバルブのポテンショメータの
位置を考慮した制御を行なう必要がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュナイベル・エーベルハルト ドイツ連邦共和国デー 7241 ヘミンゲ ン・ホッホシュテッターシュトラーセ １／５ (56)参考文献 特開 昭60−249646（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−144632（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−106934（ＪＰ，Ａ) 欧州公開259544（ＥＰ，Ａ１)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料噴射パルスの長さ（ti）が吸気マニフ
   ォールド内の吸気圧（ｐ）の測定値から得られるエンジ
   ン負荷信号（TL）に基づいて定められ、また吸気マニフ
   ォールドの吸気圧値を補正して高速動作の遷移補償を行
   なうことにより異なる動的な運転状態へ移る遷移期間に
   おいて燃料噴射信号に対して補正が行なわれる内燃機関
   の燃料噴射装置において、 実際の吸気圧の値に、前に測定された吸気圧値と今の吸
   気圧値の差に従って定まる第１の補正値と、所定の時定
   数で小さな値となる前記吸気圧の差の現在の総和値に従
   って定まる第２の補正値が加算されることを特徴とする
   内燃機関の燃料噴射装置。
2. 【請求項２】測定された吸気マニフォールドの圧力差分
   値（Δｐ）が所定のしきい値を越えたとき、圧力差分値
   それ自体を他のエンジンパラメータにより補正すること
   を特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の燃料
   噴射装置。
3. 【請求項３】前記他のエンジンパラメータがエンジン温
   度パラメータを含むことを特徴とする請求の範囲第２項
   に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
4. 【請求項４】前記圧力差分値が第１のしきい値を越えた
   場合、それ自体エンジン温度に関係する第１のパラメー
   タ（F1）により補正される圧力差分値（Δｐ）に従って
   吸気圧値（ｐ）を加算的に補正することを特徴とする請
   求の範囲第３項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
5. 【請求項５】前記圧力差分値（Δｐ）が第２のしきい値
   を越えた場合、圧力差分値（Δｐ）をエンジン温度に関
   係する前記第１のパラメータより大きな第２のパラメー
   タ（F2）により補正することを特徴とする請求の範囲第
   ４項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
6. 【請求項６】全燃焼行程に渡る吸気マニフォールドの平
   均吸気圧の値および全燃焼行程に渡る吸気マニフォール
   ドのピーク吸気圧の値の両方を求め、ピーク吸気圧の値
   が平均吸気圧の値よりも所定のしきい値以上大きいと
   き、前記平均吸気圧の値に代りピーク吸気圧の値を用い
   て圧力差分値に従って吸気圧値を補正し、遷移補償を行
   なうことを特徴とする請求の範囲第１項から第５項まで
   のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
7. 【請求項７】K2を定数、Ｎをその時点における実際のエ
   ンジン回転数としたとき、吸気マニフォールドの吸気圧
   に所定のパラメータ（１−K2N）が乗算され、これによ
   り燃料の壁面付着量に対応する補正された吸気圧（ｐ
   （ｔ））を得ることを特徴とする請求の範囲第１項から
   第６項までのいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射
   装置。