JP2776081B2

JP2776081B2 - 車両用内燃機関の燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2776081B2
Application number: JP23642191A
Authority: JP
Inventors: 泰志伊藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-09-17
Filing date: 1991-09-17
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JPH0579387A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用内燃機関の燃料噴
射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アクセルペダルの踏み込み量および機関
回転数から要求噴射量を決定し、この要求噴射量に応じ
た燃料を噴射するようにした内燃機関では加減速運転時
において機関出力が急激に上昇或いは下降したときに車
両が前後に振動するという問題を生ずる。このように車
両が前後振動を発生する理由について最初に説明する。

【０００３】図１は車両の駆動系を模式的に表わしてお
り、Ａは機関、Ｂは機関出力軸、Ｃは機関出力軸Ｂから
駆動輪Ｄに至る動力伝達系を夫々示している。動力伝達
系Ｃにはクラッチ、変速機、プロペラシャフト等が含ま
れるがこれらの各要素をまとめて一本の棒で示してい
る。このように表わすと車両走行時には動力伝達系Ｃに
捩れが生じ、このとき動力伝達系Ｃの両極端間に生ずる
相対的な捩れ角を以下相対捩れ角と称する。この相対捩
れ角が図１においてθで示される。要求噴射量が一定で
あって変化せず、車両が定常運転を行っているときには
この相対捩れ角θは要求噴射量に応じた、即ち機関出力
に応じた一定の捩れ角に維持されており、以下この要求
噴射量に応じた一定の捩れ角を収束捩れ角と称する。こ
の収束捩れ角が図２においてθ_a，θ_bで示される。

【０００４】即ち、図２において要求噴射量が一定値Ｑ
_aに維持されていて変化せず、この状態で定常運転が行
われていると相対捩れ角θは一定の収束捩れ角θ_aに維
持され、要求噴射量が一定値Ｑ_bに維持されていて変化
せず、この状態で定常運転が行われていると相対捩れ角
θは一定の収束捩れ角θ_bに維持される。このように定
常運転が行われているときには相対捩れ角θは要求噴射
量に応じた収束捩れ角に維持されることになる。

【０００５】ところが要求噴射量が急変する過渡運転時
には相対捩れ角θが要求噴射量に応じた収束捩れ角に維
持されなくなる。即ち、図２に示されるようにアクセル
ペダルが急激に踏み込まれて要求噴射量がＱ_aからＱ_b
に急変したとすると機関出力が急激に立上るが車両は大
きな質量を有するために車両の速度は機関出力の立上り
にただちに追従して増大することができない。従ってこ
のとき相対捩れ角θが要求噴射量Ｑ_bに応じた収束捩れ
角θ_bよりも大きくなり、機関出力の増大分の一部が弾
性エネルギとして動力伝達系Ｃに蓄えられる。次いで図
２に示されるように車両速度が増大して車両加速度Ｇが
増大する。このとき駆動輪Ｄには機関の出力トルクに加
えて動力伝達系Ｃに蓄えられた弾性エネルギによるトル
クが加わるために車両加速度Ｇは機関出力により定まる
加速度Ｇ_bよりも大きくなる。車両加速度Ｇが機関出力
により定まる加速度Ｇ_bよりも大きくなると動力伝達系
Ｃの相対捩れ角θが低下し、車両加速度Ｇも低下して相
対捩れ角θは要求噴射量Ｑ _bに応じた収束捩れ角θ_bよ
りも小さくなり、車両加速度Ｇは機関出力により定まる
加速度Ｇ_bよりも小さくなる。

【０００６】従って要求噴射量Ｑが急激に増大せしめら
れると動力伝達系Ｃの相対捩れ角θが振動すると共に車
両加速度Ｇが振動し、斯くして車両が前後振動を発生す
ることになる。動力伝達系Ｃには振動減衰系が存在する
ので動力伝達系Ｃの相対捩れ角θの振幅および車両加速
度Ｇの振幅は次第に小さくなり、斯くして車両の前後振
動も次第に減衰していく。加速開始後、車両速度が上昇
してくると車両加速度Ｇ_bは次第に低下してくるが車両
速度が上昇しても要求噴射量Ｑが一定である限り車両に
対する駆動力は一定であるので要求噴射量ＱがＱ_bであ
る限り相対捩れ角θはθ_bに維持される。なお、図２か
らわかるようにこのような車両の前後振動は要求噴射量
ＱがＱ_bからＱ_aに低下した場合にも生ずる。

【０００７】ところでアクセルペダルが急激に踏み込ま
れたときに図２において破線で示すように要求噴射量Ｑ
を予め定められたゆっくりとした速度で上昇させ、また
アクセルペダルの踏み込み量が急激に減少せしめられた
ときには要求噴射量Ｑを破線で示すようにゆっくりとし
た速度で減少せしめるようにすれば車両の前後振動を低
減しうるように考えられる。しかしながらこのように過
渡運転時に要求噴射量Ｑをゆっくりとした速度で変化さ
せた場合には図２において破線で示すように車両の加速
度Ｇの立上りが緩慢となるために加速応答性が悪化する
という問題を生ずる。また、このように過渡運転時に要
求噴射量Ｑをゆっくりとした速度で変化させると車両加
速度Ｇの振幅は小さくなるものの、相変らず車両の前後
振動を発生するという問題がある。

【０００８】そこで車両の前後振動を発生させることな
く加速応答性のよい燃料噴射制御を行うために第１の要
求噴射量でもって定常運転しているときには機関出力軸
から駆動輪に至る動力伝達系の両極端間における相対捩
れ角が第１の要求噴射量に応じた収束捩れ角に維持さ
れ、加速すべく燃料噴射量が第１の要求噴射量から第２
の要求噴射量に変化したときには相対捩れ角が第２の要
求噴射量に応じた収束捩れ角を中心として周期的に変動
する車両において、加速すべく要求噴射量が第１の要求
噴射量から第２の要求噴射量に変化したときに予備噴射
を行い次いで第２の要求噴射量でもって主噴射を行う噴
射制御装置を具備し、主噴射開始時における相対捩れ角
がほぼ第２の要求噴射量に応じた収束捩れ角となりかつ
主噴射開始後に相対捩れ角がほぼ第２の要求噴射量に応
じた収束捩れ角に維持されるように予備噴射の噴射量、
噴射期間および主噴射の開始時期を設定するようにした
燃料噴射装置が本出願人により既に提案されている（特
願平２−144465号参照）。

【０００９】この燃料噴射方法を用いると加速が開始さ
れたときに機関出力がただちに上昇し、しかも車両が前
後に振動するのを阻止することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら例えば減
速運転が行われていて燃料噴射が停止されている状態か
ら加速運転が行われて燃料噴射が再開されたときにこの
燃料噴射方法を用いても車両の前後振動の発生を阻止す
ることはできない。即ち、この燃料噴射方法は図１にお
いて機関Ａにより駆動輪Ｄを駆動していて機関Ａ側の動
力伝達系Ｃの端部に機関Ａの回転方向の相対捩れ角θが
発生しており、このような状態において加速運転が行わ
れたときに車両が前後に振動しないようにしたものであ
る。

【００１１】しかしながら燃料噴射が停止せしめられて
いると駆動輪Ｄが機関Ａを駆動する形となるので機関Ａ
側の動力伝達系Ｃの端部には機関Ａの回転方向と反対向
きの相対捩れ角θが生じている。従ってこのような状態
のときに加速運転が開始されて予備噴射が行われると予
備噴射により発生する機関図示トルクの一部が機関Ａの
摩擦トルクに打ち勝って動力伝達系Ｃに存在するバック
ラッシュ相当分だけ動力伝達系Ｃをこれまでとは逆向き
に捩り、機関Ａ側の動力伝達系Ｃの端部に機関Ａの回転
方向の相対捩れ角θを発生されるのに使用される。その
結果、加速運転時に車両の前後振動の発生を阻止するの
に必要な予備噴射量に対して実際に車両の前後振動の発
生を阻止するために用いられる予備噴射量が少なり、斯
くして車両の前後振動が発生するという問題を生じるこ
とになる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、第１の要求噴射量でもって定常運
転しているときには機関出力軸から駆動輪に至る動力伝
達系の両極端間における相対捩れ角が第１の要求噴射量
に応じた収束捩れ角に維持され、加速すべく燃料噴射量
が第１の要求噴射量から第２の要求噴射量に変化したと
きには相対捩れ角が第２の要求噴射量に応じた収束捩れ
角を中心として周期的に変動する車両において、加速す
べく要求噴射量が第１の要求噴射量から第２の要求噴射
量に変化したときに予備噴射を行い次いで第２の要求噴
射量でもって主噴射を行う噴射制御装置を具備し、主噴
射開始時における相対捩れ角がほぼ第２の要求噴射量に
応じた収束捩れ角となりかつ主噴射開始後に相対捩れ角
がほぼ第２の要求噴射量に応じた収束捩れ角に維持され
るように予備噴射の噴射量、噴射期間および主噴射の開
始時期を設定し、更に予め定められた機関運転状態のと
きに燃料の噴射を停止する燃料噴射停止装置を具備し、
燃料噴射停止装置による燃料噴射の停止作用が解除され
て燃料の供給が再開されたときに噴射制御装置が機関の
摩擦トルクにほぼ相当する機関図示トルクを得るのに必
要な燃料噴射を行った後に予備噴射、次いで主噴射を行
なう。

【００１３】

【作用】燃料噴射が停止さている状態から加速運転が開
始されたときに機関の摩擦トルクにほぼ相当する機関図
示トルクを得るのに必要な燃料噴射を行って動力伝達系
をこれまでとは逆向きに捩った後に予備噴射、次いで主
噴射が行われる。

【００１４】

【実施例】図３を参照すると、１は機関本体、２は燃料
噴射弁、３は機関出力軸、４は変速機を夫々示し、変速
機４の出力軸５は駆動輪に連結される。変速機４が自動
変速機の場合には機関出力軸３と変速機４間にはトルク
コンバータ６が配置され、変速機４が手動変速機の場合
には機関出力軸３と変速機４間にはクラッチ装置６が配
置される。変速機４には必要に応じてギヤ位置を検出す
るギヤ位置検出装置７が取付けられ、クラッチ装置６に
は必要に応じてクラッチ作動検出装置８が取付けられ
る。燃料噴射弁２からの燃料噴射は電子制御ユニット１
０の出力信号に基いて制御される。

【００１５】電子制御ユニット１０はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス１１によって相互に接続
されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）１２、ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）１３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）１４、入力ポート１５および出力ポート１６を具
備する。入力ポート１５にはギヤ位置検出装置７および
クラッチ作動検出装置８に加えてクランク角センサ１
７、負荷センサ１８、車速センサ１９、スロットルスイ
ッチ２０が接続される。クランク角センサ１７はクラン
クシャフトが一定クランク角度、例えば３０度回転する
毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート
１５に入力される。従ってこの出力パルスから機関回転
数を計算することができる。一方、アクセルペダル２１
の踏み込み量は負荷センサ１８によりＡＤ変換されて入
力ポート１５に入力される。また、車速センサ１９は例
えば出力軸５が一定角度回転する毎に出力パルスを発生
し、この出力パルスが入力ポート１５に入力される。一
方、機関本体１の吸気通路内にはスロットル弁（図示せ
ず）が配置されており、このスロットル弁にスロットル
スイッチ２０が取付けられる。このスロットルスイッチ
２０はスロットル弁がアイドリング開度になったときに
オンとなり、このスロットルスイッチ２０の出力信号が
入力ポート１５に入力される。また、出力ポート１６は
対応する駆動回路２２を介して燃料噴射弁２に接続され
る。

【００１６】次に燃料噴射が行われている状態から加速
運転等の過渡運転状態に移る基本的に場合について図４
から図７を参照しつつまず初めに説明する。図４に示す
一実施例を参照すると、アクセルペダルが急激に踏み込
まれて要求噴射量ＱがＱ_aからＱ_bに変化したときには
まず初めに何サイクルかに亘って予備噴射Ｑ₁を行い、
次いで要求噴射量Ｑ_bに応じた主噴射Ｑ₂を行う。予備
噴射Ｑ₁を行なうと機関出力が急激に立上るために動力
伝達系の相対捩れ角θが上昇し、相対捩れ角θが上昇す
ると車両加速度Ｇが上昇する。次いで相対捩れ角θが要
求噴射量Ｑ_bにより定まる収束捩れ角θ_bに達しかつ車
両加速度Ｇが主噴射Ｑ ₂開始時の車両加速度Ｇ_bに等し
くなったときに主噴射Ｑ₂が開始される。このような時
期に主噴射Ｑ₂が開始されると加速開始後の車両加速度
ＧがＧ_bに維持されるので車両は前後振動を生じなくな
る。即ち加速運転時に相対捩れ角θがθ _bとなり得るよ
うに予備噴射Ｑ₁の量を定め、相対捩れ角θがθ_bとな
りかつ車両加速度ＧがＧ_bになったときに主噴射Ｑ₂を
開始すれば車両が前後振動を生じなくなる。図７は動力
伝達系が振動減衰系を有していない場合を示しており、
この場合には車両加速度Ｇがピークになったところで要
求噴射量Ｑ₂に応じた加速直後の加速度Ｇ_bとなる。し
かしながら実際には動力伝達系は振動減衰系を含んでお
り、この場合には動力伝達系の相対捩れ角θをθ_bとす
るのに必要なエネルギに加えて振動減衰系に喰われるエ
ネルギを機関出力が与えなければならず、振動減衰系に
喰われるエネルギの一部によって車両に加速度Ｇが与え
られる。従って動力伝達系が振動減衰系を有する場合に
は図４に示されるように相対捩れ角θがθ_bに達するま
でに車両加速度Ｇは一時的にＧ_bよりも大きくなる。

【００１７】図４は予備噴射Ｑ₁が行われる各サイクル
の噴射量が主噴射Ｑ₂の各サイクルの要求噴射量Ｑ_bと
等しく、しかも予備噴射Ｑ₁と主噴射Ｑ₂間に噴射量が
Ｑ_aであるサイクルを介在させている場合を示してい
る。しかしながら図５に示すように予備噴射Ｑ₁の各サ
イクルにおける噴射量を主噴射Ｑ₂の各サイクルにおけ
る噴射量よりも小さくすると共に予備噴射Ｑ₁に続けて
主噴射Ｑ₂を行うこともできるし、又図６に示すように
予備噴射Ｑ₁の各サイクルにおける噴射量を曲線的に変
化させることもできる。

【００１８】減速運転時には加速度と同様な考え方で一
時的に噴射量を減らした後、暫らくしてから要求噴射量
とする。この場合も、図４から図６に示されるように種
々の減らし方がある。次に図８および図９を参照しつつ
予備噴射の噴射期間および噴射量、並びに主噴射の噴射
開始時期についての解析結果について説明する。

【００１９】解析するに当ってまず初めに制御対象を図
８に示すようにモデル化する。図８に示すように質量ｍ
₁の機関と質量ｍ₂の車両とがばね定数ｋ、減衰係数ｃ
の動力伝達系により連結されているものとし、機関が駆
動力Ｆ₁を発生したときの機関の変位をｘ₁、車両の変
位をｘ₂とする。駆動輪の半径をｒ、機関出力軸の変位
をｘ₁(rad)で表わすとｘ₁・ｒ＝ｘ₂となるので機関の
質量ｍ₁はこの関係を考慮した等価的な質量を表わして
いる。またこの等価質量ｍ₁は変速機の変速比によって
変化する。なお、機関の駆動力Ｆ₁は要求噴射量に対応
している。

【００２０】噴射パターンについては図９に示すように
アクセルペダルが急激に踏み込まれたときから一定の予
備噴射期間ｔ₁のあいだ機関に駆動力Ｆ₀₁を発生させ、
即ち何サイクルかに亘っての要求噴射量をＦ_oiとし、こ
の予備噴射期間経過後アクセルペダルが踏み込まれてか
らｔ_s時間後に要求されている駆動力Ｆ₀を発生させ
る、即ち要求されている噴射量Ｆ₀を噴射させるものと
する。

【００２１】このような条件で以下解析する。まず初め
に図８のモデルに対して微分方程式をたてると次のよう
になる。

【００２２】

【数１】

【００２３】

【数２】

【００２４】とおいて（１）,(２）式をラプラス変換す
ると次のようになる。

【００２５】

【数３】

【００２６】（３),（４）式をｘ₁，ｘ₂について解く
と次のようになる。

【００２７】

【数４】

【００２８】入力として単位インパルスが加わったとす
るとＦ（ｓ）＝１であり、このとき（６）式は次のよう
に表わすことができる。

【００２９】

【数５】

【００３０】（７）式を逆変換すると次式のようにな
る。

【００３１】

【数６】

【００３２】

【数７】

【００３３】次にばね定数がｋである動力伝達系のばね
の伸びに過渡変位を求める。（１）式をｍ₁で除し、
（２）式をｍ₂で除して（１),（２）式の各辺を夫々減
算すると次のようになる。

【００３４】

【数８】

【００３５】ｘ₁₂＝ｘ₁−ｘ₂とおいて（１３）式をラ
プラス変換し、単位インパルスが加わったものとして逆
変換すると（１３）式は次のようになる。

【００３６】

【数９】

【００３７】次に矩形波Ｆ_oi・ｔ₁が加わったときのば
ねの過渡変位ｘ₁₂を（１４）式で表わされる単位インパ
ルス印加時の変位ｘ₁₂の重ね合わせで次式により求め
る。

【００３８】

【数１０】

【００３９】（１５）式を解くと次のようになる。

【００４０】

【数１１】

【００４１】次に図９に示すようにアクセルペダルを急
激に踏み込んだときからｔ_s時間後にＦ_oなる駆動力を
機関に与えたときに車両が振動しない条件について検討
する。機関にＦ_oなる駆動力が与えられたときに車両が
前後振動を発生しない条件とは機関にＦ_oなる駆動力が
与えられたときに車両の加速度が変化しないことであ
る。云い換えると機関にＦ_oなる駆動力が与えられる前
後においてばねの過渡変位ｘ₁₂が変化せず、しかも車両
の加速度が変化しないという２つの条件を同時に満たす
ことである。機関にＦ_oなる駆動力が与えられたときの
車両の加速度をａ _sとするとこれら２つの条件は以下の
ように表わすことができる。

【００４２】

【数１２】

【００４３】（１７）式はｔ＝ｔ_sにおけるばね力kx₁₂
(t_s) が機関にＦ_Oなる駆動力が与えられたときにばね
に作用する力に等しいことを表わしている。云い換える
と機関にＦ_Oなる駆動力が与えられる前後においてばね
力kx₁₂が変化しないこと、即ちばねの過渡変位ｘ₁₂が変
化しないことを表わしている。一方（１８）式はｔ＝ｔ
_sにおける車両の加速度x₂(t_s) が機関にＦ_Oなる駆動
力が与えられたときの車両の加速度ａ_sに等しいこと、
即ち機関にＦ_Oなる駆動力が与えられる直前の車両の加
速度が機関にＦ_Oなる駆動力が与えられたときの車両の
加速度ａ_sに等しいことを表わしている。

【００４４】即ち、（１８）式は満たされているが（１
７）式が満たされていないと駆動力Ｆ_Oの発生時にばね
力kx₁₂によって車両に正又は負の加速度が作用するため
に車両が前後に振動し、（１７）式は満たされているが
（１８）式が満たされていないと駆動力Ｆ_Oの発生時に
駆動力Ｆ_Oによって車両に正又は負の加速度が作用する
ために車両が前後に振動する。従って駆動力Ｆ_Oの発生
時に車両が前後振動を発生しないようにするには（１
７）式および（１８）式を同時に満たす必要がある。

【００４５】ところでばねの過渡変位ｘ₁₂は動力伝達系
の相対捩れ角θに対応しており、従って（１７）式は駆
動力Ｆ_Oの発生の前後で相対捩れ角θが変化しないこと
を意味している。云い換えると駆動力Ｆ_Oの発生直前に
相対捩れ角θが駆動力Ｆ_Oにより定まる収束捩れ角にな
っていることを意味している。一方（１８）式を満たさ
ず車両が前後振動をすると相対捩れ角θは駆動力Ｆ_Oに
より定まる収束捩れ角を中心として振動し、（１８）式
が満たされると駆動力Ｆ_Oが発生した後も相対捩れ角θ
が収束捩れ角に維持される。従って（１７）式および
（１８）式を同時に満たすということは駆動力Ｆ_Oの発
生直前に相対捩れ角θが収束捩れ角となっており、駆動
力Ｆ_Oの発生後に相対捩れ角が収束捩れ角に維持される
ことを意味している。

【００４６】従って駆動力Ｆ_Oの発生直前に相対捩れ角
θが収束捩れ角となり、駆動力Ｆ_Oの発生後に相対捩れ
角が収束捩れ角に維持されるように、即ち（１７）式お
よび（１８）式を同時に満たすように予備噴射の噴射
量、噴射時期および主噴射の開始時期を定めれば車両が
前後振動を発生しなくなる。次に（１７）式および（１
８）式を満たすような予備噴射の噴射量、噴射時期およ
び主噴射の開始時期を求める。

【００４７】まず初めに（１６）式と（１７）式からｘ
₁₂を消去し、

【００４８】

【数１３】

【００４９】とおくと次式が得られる。

【００５０】

【数１４】

【００５１】

【数１５】

【００５２】次に（１９）式−（２０）式、および（１
９）式＋（２０）式を計算すると次のようになる。

【００５３】

【数１６】

【００５４】これら（２１）式および（２２）式から次
の２つの式が求まる。

【００５５】

【数１７】

【００５６】（２３）式のｔ_sはｔ₁の関数であり、
（２４）式のＦ_oiはｔ₁，ｔ₂の関数である。従ってま
ず初めにｔ₁を適当な値に設定すれば（２３）式からｔ
_sが求まり、（２４）式からＦ_oiが求まり、予備噴射量
をＦ_oi、予備噴射時間をｔ₁、主噴射の開始時期をｔ_s
とすれば加速運転時に車両が前後振動を生じないことに
なる。また、図８に示されるようにアクセルペダルの踏
み込み量が急激に減少せしめられたときから時間ｔ₁に
亘って噴射量をＦ_oiだけ減少させ、アクセルペダルの踏
み込み量の減少時からｔ_s時間後に要求噴射量とすれば
減速運転時に車両が前後振動を生ずるのを阻止すること
ができる。

【００５７】図１０に示されるようにｔ₁の設定のしか
たによって予備噴射量Ｆ_oiは種々に変化する。この場合
どのような予備噴射パターンを採用してもかまわない。
動力伝達系が振動減衰系を有しない場合にはｔ₁，
ｔ_s，Ｆ_o，Ｆ_oiの関係は次式で示すように極めて簡単
となる。

【００５８】

【数１８】

【００５９】この場合、Ｆ_o＝Ｆ_oiとすると図１１
（Ａ）に示すような噴射パターンとなり、Ｆ_oi＝Ｆ_o／
２とすると図１１（Ｂ）に示すような噴射パターンとな
る。図１２は実際の燃料噴射装置に適用した場合の噴射
パターンの一実施例を示している。この実施例は予備噴
射量を主噴射量と同じにした場合を示しており、この場
合には（２３）式および（２４）式からｔ₁，ｔ_sが一
義的に定まる。即ち、この実施例では加速が開始される
前の要求噴射量がＱ_oldであり、加速が行われた後の要
求噴射量がＱ_newであるとすると加速が開始されたとき
に噴射量Ｑ_ne _wでもってｔ₁時間だけ予備噴射が行わ
れ、加速開始後ｔ_s時間経過した後に噴射量Ｑ_newでも
って本噴射が行われる。

【００６０】燃料噴射が行われている状態から加速運転
が行われた場合には例えば図１２に示すような噴射パタ
ーンで燃料を噴射すれば加速後車両が前後振動を生じな
い。しかしながら燃料の噴射が停止されている状態から
加速運転が行われた場合には冒頭で述べたように動力伝
達系のバックラッシュの存在により図１２に示すような
噴射パターンで噴射しても加速後車両が前後振動を生ず
ることになる。そこで本発明では燃料の噴射が停止され
ている状態から加速運転が行われた場合にはまず初めに
図１３に示されるように噴射量Ｑ_minでｔｂｌ時間だけ
燃料噴射を行い、その後例えば図１２に示すような噴射
パターンで予備噴射および本噴射を行うようにしてい
る。なお、図１３（Ａ）は燃料噴射が停止されている状
態から加速運転が開始された場合を示しており、この場
合には噴射量Ｑ_minでｔｂｌ時間だけ燃料噴射が行われ
た後にただちに予備噴射が開始される。一方、図１３
（Ｂ）は燃料噴射が停止されている状態から機関回転数
が設定値以下となって燃料の噴射が開始された場合を示
しており、この場合には燃料噴射が開始されたときに噴
射量Ｑ_minでｔｂｌ時間だけ燃料噴射された後に機関の
運転状態により定まる要求噴射量でもって燃料が噴射さ
れる。

【００６１】図１３（Ａ）および（Ｂ）において噴射量
Ｑ_minと噴射時間ｔｂｌは機関の摩擦トルクＴ_fをやや
上回る機関図示トルクを発生しうるように、より詳細に
云うと機関本体１の燃焼室から燃焼圧が伝達される部分
の全ての摩擦トルクＴ_fをやや上回る機関図示トルクを
発生しうるように定められている。この摩擦トルクＴ _f
は図１４（Ａ）に示すように機関回転数Ｎの関数であ
り、従ってこの摩擦トルクＴ_fをやや上回る機関図示ト
ルクを発生させるのに必要な噴射量Ｑ_minおよび噴射時
間ｔｂｌは機関回転数Ｎの関数となる。この場合、噴射
量Ｑ_minおよび噴射時間ｔｂｌの双方又はいずれか一方
を機関回転数Ｎに応じて変化させることになるが図１３
（Ａ）および（Ｂ）に示す実施例では噴射時間ｔｂｌを
固定し、噴射量Ｑ_minを機関回転数Ｎに応じて変化させ
るようにしている。図１４（Ｂ）はこの場合の噴射量Ｑ
_mと機関回転数Ｎとの関係を示しており、この関係は予
めＲＯＭ１２内に記憶されている。

【００６２】図１５から図１９は図１３に示す噴射パタ
ーンを用いたときの制御ルーチンを示している。また、
図２０は燃料噴射が行われている状態から加速運転が開
始された場合を示しており、図２１は燃料噴射が停止さ
れている状態から加速運転が開始された場合を示してい
る。次に図１５から図１９に示す制御ルーチンについて
順次説明する。

【００６３】ところで前述したように図１２および図１
３に示す噴射パターンを用いた場合には（２３）式およ
び（２４）式からｔ₁，ｔ_sが一義的に定まる。ところ
が機関の等価質量ｍ₁は変速ギヤ比の２乗に比例するの
で（２２）式および（２３）式から算出されるｔ₁，ｔ
_sは変速ギヤ比によって変化する。そこで図１２および
図１３の予備噴射パターンを用いる場合には変速ギヤ比
に応じたｔ₁およびｔ _sの値を予め求めておいてこれを
用いるようにしている。図１５はギヤ比を直接検出する
ことなく変速ギヤ比を車速センサ１９の出力パルスから
求めるようにしたルーチンを示している。このようにす
るとギヤ比を検出するための検出装置を設ける必要がな
いという利点がある。なお、このルーチンは例えば一定
時間毎の割込みによって実行される。

【００６４】図１５を参照するとまず初めにステップ１
００において車速センサ１９の出力パルス間隔Ｔ_Pに機
関回転数ＮＥを乗算することによって減速比ｘが求めら
れる。次いでステップ１０１では図２２に示す関係から
変速段ＧＳが求められる。図２２は各変速段（１速、２
速…５速）を対応した整数ＧＳで表わし、これら整数Ｇ
Ｓと対応する減速比ｘ₁，ｘ₂…ｘ₅との関係を示して
いる。例えば減速比がｘ₂であるするとＧＳ＝２であ
り、これは変速段が第２速であることを示している。図
２２に示す関係は予めＲＯＭ１２内に記憶されており、
ステップ１０１ではＲＯＭ１２内に記憶された関係から
減速比ｘに基いてＧＳが計算される。

【００６５】次いでステップ１０２ではＮが１だけイン
クリメントされ、ステップ１０３に進む。ステップ１０
３ではＧＳがＮ−０．１とＮ＋０．１の間にあるか否か
が判別される。Ｎ−０．１≦ＧＳ≦Ｎ＋０．１であると
きにはステップ１０４に進んでＧＳ＝Ｎとされる。次い
でステップ１０７に進んでＮ＝０とされる。一方、ステ
ップ１０３においてＧＳ＜Ｎ−０．１又はＮ＋０．１＜
ＧＳであると判別されたときはステップ１０５に進んで
Ｎ＝５であるか否かが判別される。Ｎ＝５でないときに
は再びステップ１０３に戻る。Ｎ＝５のとき、即ち減速
比ｘに対応する変速段が存在しないときはステップ１０
６に進んでＧＳ＝０とされ、ステップ１０７に進んでＮ
＝０とされる。

【００６６】図１６は図１５により得られた変速段ＧＳ
に基いてｔ₁，ｔ_sを計算するためのルーチンを示して
おり、このルーチンは例えば一定時間毎の割込みによっ
て実行される。図１６を参照するとまず初めにステップ
２００においてＧＳ＝０であるか否かが判別される。Ｇ
Ｓ＝０でないときはステップ２０１に進んで図２３に示
す関係からｔ₁が計算され、次いでステップ２０２に進
んで図２３に示す関係からｔ_sが計算される。図２３に
示すｔ₁，ｔ_sとＧＳとの関係は予めＲＯＭ１２内に記
憶されている。

【００６７】図１７は燃料噴射停止時にセットされるカ
ットフラグの処理ルーチンを示しており、このルーチン
は例えばメインルーチン内で繰返し実行される。図１７
を参照するとまず初めにステップ３００においてカット
フラグがセットされているか否かが判別される。カット
フラグがセットされていないときにはステップ３０１に
進んでスロットルスイッチ２０がオンであるか否か、即
ちスロットル弁がアイドリング開度であるか否かが判別
される。スロットル弁がアイドリング開度であるときに
はステップ３０２に進んで機関回転数Ｎが一定値、例え
ば１２００r.p.m 以上であるか否かが判別される。Ｎ≧
１２００r.p.m のときにはステップ３０３に進んでカッ
トフラグがセットされる。即ち、スロットル弁がアイド
リング開度であってＮ≧１２００r.p.m のときは減速運
転時であると判断し、カットフラグがセットされる。

【００６８】カットフラグがセットされるとステップ３
００からステップ３０４に進んでスロットルスイッチ２
０がオンであるか否か、即ちスロットル弁がアイドリン
グ開度であるか否かが判別される。スロットル弁がアイ
ドリング開度であるときにはステップ３０５に進んで機
関回転数Ｎが１０００r.p.m よりも低いか否かが判別さ
れる。Ｎ≦１０００r.p.m のときにはステップ３０６に
進んでカットフラグがリセットされる。一方、Ｎ＞１０
００r.p.m でもスロットル弁が開弁せしめられればステ
ップ３０４からステップ３０６にジャンプしてカットフ
ラグがリセットされる。カットフラグがセットされると
燃料噴射が停止せしめられる。

【００６９】図１８は予備噴射を実行するための制御開
始処理ルーチンを示しており、このルーチンは２msec毎
に実行される。図１８を参照するとまず初めにステップ
４００においてカットフラグがセットされているか否か
が判別される。例えば定常運転が行われているとすると
カットフラグはセットされていないのでステップ４０５
にジャンプし、フラグＦがセットされているか否かが判
別される。通常このフラグＦはセットされていないので
ステップ４０６に進む。

【００７０】ステップ４０６では現在記憶されている前
回の要求噴射量Ｑ_newがＱ_oldとされる。次いでステッ
プ４０７ではアクセルペダル２１の踏み込み量を表わす
負荷センサ１８の出力信号と機関回転数から要求噴射量
Ｑ_newが計算される。この要求噴射量Ｑ_newは図２４に
示すようにアクセルペダル２１の踏み込み量Ｌと機関回
転数Ｎの関数として予めＲＯＭ１２内に記憶されてい
る。次いでステップ４０８では２msec内における要求噴
射量の差（Ｑ_new−Ｑ_old) の絶対値が一定値ΔＱ以上
であるか否かが判別される。｜Ｑ_new−Ｑ_old｜＞ΔＱ
のときにはステップ４０９に進んでフラグＦがセットさ
れ、次いでステップ４１０に進んでカウント値ＣＴＳが
１だけインクリメントされる。従って図２０に示すよう
にアクセルペダルが急激に踏み込まれて要求噴射量がＱ
_oldからＱ_newにΔＱ以上変化するとフラグＦがセット
されると共にカウント値ＣＴＳのカウントアップ作用が
開始される。

【００７１】図１９は燃料噴射制御ルーチンを示してお
り、このルーチンは一定のクランク角度毎に実行され
る。図１９を参照するとまず初めにステップ５００にお
いてカットフラグがセットされているか否かが判別され
る。今、カットフラグはセットされていないのでステッ
プ５０１に進んでＧＳ＝０であるか否かが判別される。
ＧＳ＝０のときにはステップ５０９に進んでフラグＦが
リセットされる。次いでステップ５０７に進んで要求噴
射量Ｑ_newが噴射量Ｑとされ、次いでステップ５０８に
おいて燃料噴射弁２からの燃料噴射作用が行われる。一
方、ＧＳ＝０でないときにはステップ５０２に進んでフ
ラグＦがセットされているか否かが判別される。フラグ
Ｆがリセットされているときにはステップ５０７にジャ
ンプする。これに対してフラグＦがセットされていると
き、即ち加速運転が行われたときにはステップ５０３に
進んでカウント値ＣＴＳがｔ₁／２よりも小さいか否
か、即ちｔ₁時間経過していないか否かが判別される。
ｔ₁時間経過していないときにはステップ５０７に進ん
でアクセルペダル２１が踏み込まれた後の要求噴射量Ｑ
_newが噴射量Ｑとされる。従って図２０に示されるよう
に加速開始後ｔ₁時間のあいだの各サイクルにおける実
噴射量Ｑは要求噴射量Ｑ_newとされる。

【００７２】ｔ₁時間経過するとステップ５０３からス
テップ５０４に進んでカウント値ＣＴＳがｔ_s／２より
も小さいか否か、即ち加速開始後ｔ_s時間経過していな
いか否かが判別される。ｔ_s時間経過していないときに
はステップ５１０に進んで加速開始前の要求噴射量Ｑ
_oldが噴射量Ｑとされ、ステップ５０８に進む。従って
図２０に示されるようにｔ₁時間経過後、ｔ_s時間経過
するまでの間の各サイクルにおける実噴射量Ｑは要求噴
射量Ｑ_oldとされる。

【００７３】ｔ_s時間経過するとステップ５０４からス
テップ５０５に進んでフラグＦがリセットされ、次いで
ステップ５０６に進んでカウント値ＣＴＳ＝０とされ
る。次いでステップ５０７を経てステップ５０８に進
み、加速開始後の要求噴射量Ｑ_ne _wが噴射される。従っ
て図２０に示されるように加速開始後ｔ_s時間を経過す
ると各サイクルにおける実噴射量Ｑは要求噴射量Ｑ_new
とされる。

【００７４】なお、ＧＳ＝０のときにはステップ５０１
からステップ５０７にジャンプするので加速運転が行わ
れれば要求噴射量Ｑ_newで噴射され続ける。ＧＳ＝０と
なるのは例えば変速機４がニュートラル位置にあると
き、或いはクラッチが切断されているとき、或いは半ク
ラッチのときである。これらの状態のときに予備噴射を
行うと良好な車両運転性が得られないのでこれらの状態
のときにはアクセルペダル２１が踏み込まれれば要求噴
射量Ｑ_newで噴射し続けるようにしている。

【００７５】一方、燃料カットフラグがセットされると
ステップ５００を経た後ただちに処理サイクルを完了す
るのでこのときには燃料噴射が停止される。また、カッ
トフラグがセットされると図１８のステップ４００から
ステップ４０１に進んでフラグＦがセットされ、次いで
ステップ４０２では機関回転数Ｎに基いて図１４（Ｂ）
に示す関係から噴射量Ｑ_minが算出される。次いでステ
ップ４０３ではＱ_oldおよびＱ_newがＱ_minとされる。
次いでステップ４０４ではカウント値ＣＴＳが（ｔ_s−
ｔｂｌ）／２msecとされ、ステップ４０５に進む。

【００７６】ステップ４０５ではフラグＦがセットされ
ていると判断されるのでステップ４１０に進み、カウン
ト値ＣＴＳが１だけインクリメントされる。しかしなが
らカットフラグがセットされている限り次の処理サイク
ルのステップ４０４においてカウント値ＣＴＳは再び
（ｔ_s−ｔｂｌ）／２msecとされる。従って図２１に示
すようにカットフラグがセットされている間、カウント
値ＣＴＳは実質的に（ｔ _s−ｔｂｌ）／２msecに維持さ
れる。一方、カットフラグがリセットされて燃料の噴射
が再開されるとステップ４００からステップ４０５にジ
ャンプし、次いでステップ４１０にジャンプする。従っ
てカットフラグがリセットされると図２１に示すように
カウント値ＣＴＳのカウントアップ作用が開始される。

【００７７】一方、カットフラグがセットされるとＧＳ
＝０であるときは除いて図１９のステップ５００からス
テップ５０１および５０２を通ってステップ５０３に進
む。このときＣＴＳ≦ｔ₁／２msecであればステップ５
０７に進んで噴射量ＱがＱ_ne _wとされる。しかしながら
このときＱ_new＝Ｑ_minとされているので噴射量ＱはＱ
_minとなる。一方、ＣＴＳ＞ｔ₁／２msecのときはステ
ップ５０４に進み、このときにＣＴＳ≦ｔ_s／２msecで
あればステップ５１０に進んで噴射量ＱがＱ_ol _dとされ
る。しかしながらこのときＱ_old＝Ｑ_minとされている
ので噴射量ＱはＱ_minとなる。次いでＣＴＳ＞ｔ_s／２
msecになるとステップ５０５に進んでフラグＦがリセッ
トされ、次いでステップ５０６に進んでＣＴＳ＝０とさ
れる。

【００７８】一方、フラグＦがリセットされると図１８
のステップ４０５からステップ４０６に進み、次いでス
テップ４０７に進んで図２４に示すマップから噴射量Ｑ
_newが算出される。従って図２１に示すようにカットフ
ラグがリセットされた後カウント値ＣＴＳがｔ_s／２ms
ecに達するまでの間、即ちカットフラグがリセットされ
た後ｔｂｌ時間経過するまでの間、噴射量ＱがＱ_minと
されることになる。図２１に示すようにアクセルペダル
２１が踏込まれることによってカットフラグがリセット
された場合には、即ち減速運転中に加速運転が開始され
た場合にはステップ４０８において｜Ｑ_new−Ｑ_old｜
＞ΔＱと判断されるのでステップ４０９に進んで再びフ
ラグＦがセットされ、次いで４１０においてカウント値
ＣＴＳが零からカウントアップされる。従って図２１に
示すようにｔ₁時間だけ予備噴射が行われた後に本噴射
が開始される。

【００７９】このように燃料の噴射が停止されている状
態から加速運転が開始されると噴射量Ｑ_minでもってｔ
ｂｌ時間だけ燃料噴射を行った後に予備噴射が開始さ
れ、次いで本噴射が開始される。前述したように噴射量
Ｑ_minでもってｔｂｌ時間だけ燃料噴射を行うとこの燃
料噴射によって動力伝達系はバックラッシュ相当分だけ
これまでは反対側に捩られ、従ってその後予備噴射およ
び本噴射を行うことによって加速完了後車両が前後振動
を生ずるのを阻止することができることになる。

【００８０】

【発明の効果】燃料が噴射されている状態で加速運転が
行われた場合でも燃料の噴射が停止されている状態で加
速運転が行われた場合でも車両に前後振動を発生させる
ことなく応答性のよい加速運転を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両の駆動系を模式的に示す図である。

【図２】加速時に発生する車両の前後振動を説明するた
めのタイムチャートである。

【図３】内燃機関の全体図である。

【図４】噴射パターンを示す図である。

【図５】噴射パターンを示す図である。

【図６】噴射パターンを示す図である。

【図７】噴射パターンを示す図である。

【図８】制御対象をモデル化した図である。

【図９】噴射パターンを示す図である。

【図１０】種々の予備噴射パターンを示す図である。

【図１１】動力伝達系が振動減衰系を有していないとき
の噴射パターンを示す図である。

【図１２】燃料が噴射されている状態から加速運転が開
始されたときの噴射パターンを示す図である。

【図１３】燃料噴射が停止されている状態から加速運転
が開始されたときの噴射パターンを示す図である。

【図１４】摩擦トルクＴ_f，噴射量Ｑ_minと機関回転数
Ｎとの関係を示す線図である。

【図１５】ギア位置を検出するためのフローチャートで
ある。

【図１６】ｔ₁，ｔ_sを計算するためのフローチャート
である。

【図１７】カットフラグを制御するためのフローチャー
トである。

【図１８】噴射制御開始処理を実行するためのフローチ
ャートである。

【図１９】噴射制御を実行するためのフローチャートで
ある。

【図２０】燃料の噴射が行われている状態から加速運転
が行われたときのタイムチャートである。

【図２１】燃料の噴射が停止されている状態から加速運
転が行われたときのタイムチャートである。

【図２２】変速段ＧＳと減速比ｘとの関係を示す線図で
ある。

【図２３】ｔ₁，ｔ_sとＧＳとの関係を示す線図であ
る。

【図２４】要求噴射量Ｑを示す図である。

【符号の説明】

２…燃料噴射弁３…機関出力軸Ａ…機関Ｂ…機関出力軸Ｃ…動力伝達系Ｄ…駆動輪

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 45/00 ３１２Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１２Ｍ (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/04 330 F02D 29/02 F02D 41/10 330 F02D 41/10 335 F02D 41/34 F02D 45/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の要求噴射量でもって定常運転して
いるときには機関出力軸から駆動輪に至る動力伝達系の
両極端間における相対捩れ角が第１の要求噴射量に応じ
た収束捩れ角に維持され、加速すべく燃料噴射量が第１
の要求噴射量から第２の要求噴射量に変化したときには
該相対捩れ角が第２の要求噴射量に応じた収束捩れ角を
中心として周期的に変動する車両において、加速すべく
要求噴射量が第１の要求噴射量から第２の要求噴射量に
変化したときに予備噴射を行い次いで第２の要求噴射量
でもって主噴射を行う噴射制御装置を具備し、該主噴射
開始時における上記相対捩れ角がほぼ第２の要求噴射量
に応じた収束捩れ角となりかつ主噴射開始後に上記相対
捩れ角がほぼ第２の要求噴射量に応じた収束捩れ角に維
持されるように予備噴射の噴射量、噴射期間および主噴
射の開始時期を設定し、更に予め定められた機関運転状
態のときに燃料の噴射を停止する燃料噴射停止装置を具
備し、該燃料噴射停止装置による燃料噴射の停止作用が
解除されて燃料の供給が再開されたときに上記噴射制御
装置が機関の摩擦トルクにほぼ相当する機関図示トルク
を得るのに必要な燃料噴射を行った後に上記予備噴射、
次いで主噴射を行なう車両用内燃機関の燃料噴射装置。