JP2869916B2 - 内燃機関の燃料制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気還流制御を行なう
内燃機関の燃料制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、排気還流制御を行なうことに
よりＮＯｘを低減し、燃費を向上させることが一般に実
施されている。電子制御燃料噴射方式の内燃機関では、
内燃機関の運転状態が排気還流制御条件を満足する所定
の運転領域に至ると、電子燃料噴射制御装置（以下、Ｅ
ＣＵという）が排気還流弁（ＥＧＲ弁）に還流率に応じ
た制御信号を出力して該弁を作動し、排気ガスの一部を
吸気管に還流する。特開昭６０−１６９６４１号公報等
には排気還流制御時に還流排気ガス量分燃料噴射量を少
なくするために、排気還流率に応じた補正係数ＫEGRに
より基本燃料噴射量を補正する方法が開示されている。
ところで、ＥＧＲ弁、とりわけ負圧式のＥＧＲ弁はＥＣ
Ｕから出力された制御信号に対して運転状態に応じた時
間遅れをもって開弁動作を行なう。また、電動式のＥＧ
Ｒ弁にあってはＥＣＵから出力された制御信号に対して
一定時間後に開弁動作を行なう。

【０００３】かかる時間遅れによる影響を排除するため
に、上記特開昭６０−１６９６４１号公報にはＥＣＵか
ら制御信号が出力されて実際に排気ガスの還流が開始さ
れるまでの遅れ時間を考慮して補正係数ＫEGR切り換え
を所定遅延時間だけ遅らせることが示されている。しか
も、負圧式のＥＧＲ弁ではこの遅延時間は運転状態に応
じて変化することを考慮して運転領域毎に分けて設定さ
れている。さらに、特開昭５９−１９２８３８号公報に
はマップから検索される補正係数ＫＥＧＲの値を適用す
るときに補正係数ＫEGRの値を徐々に変化させることが
示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＥＣＵ
から制御信号を受けた後のＥＧＲ弁の開弁動作は以下に
示すように複雑であり、単に遅延時間を設けて補正係数
ＫEGRを切り換えたり徐々に時間変化させて補正係数ＫE
GRを適用するだけでは、作動中の実際の開度に見合った
補正係数ＫEGRの設定は困難である。図１５は負圧式の
ＥＧＲ弁における実際の開弁量の時間変化を示すグラフ
である。上記特開昭６０−１６９６４１号公報の手法で
は、ＥＧＲ弁への制御信号ａが発生した時点ｔ１から遅
延時間ｄが経過した時点ｔ２からＥＧＲ弁が開弁し始
め、ＥＧＲ弁の動特性に従った傾きｂで徐々に開弁して
いく。一方、燃料噴射の補正は前記遅延時間ｄを見込ん
だ時点ｔ３で開始される。しかし、ＥＧＲ弁は負圧を利
用して弁の開閉を行っているのでＥＣＵから制御信号ａ
が発生した後に設定される遅延時間ｄの特定が難しく、
しかも弁固有の動特性により徐々に変化していく。ま
た、ＥＧＲ弁の開弁量を目標弁開度になるようにフィー
ドバック制御している場合には、遅延時間を特定するこ
とすらできない。更に、遅れ時間は排気還流通路の輸送
遅れ分や補正係数ＫEGRの基本値を決定する吸気管内圧
力のセンサの検出遅れ分を含むので、単に遅延時間後に
補正係数ＫEGRを適用する制御や一定の勾配で補正係数
ＫEGRを時間変化させる制御では燃料噴射量が実際の開
弁量に対応したものになりにくく、この結果、実際に燃
焼室に供給される還流排気ガス分を含めた空気量と燃料
噴射量との比が目標値からはずれ、即ち供給混合気の空
燃比が目標空燃比からはずれて排出ガス特性を悪化させ
てしまったり、運転性を損なうこととなってしまう。

【０００５】また、電動式のＥＧＲ弁では遅延時間を特
定することはできるが、負圧式のＥＧＲ弁と同様にＥＧ
Ｒ弁の動特性があるために単に遅延時間経過後に補正係
数ＫEGRを適用するだけでは演算される燃料噴射量が排
気還流量に見合ったものにならず、供給混合気の空燃比
は目標空燃比からはずれてしまい、上述と同様の不具合
が生じることになる。

【０００６】そこで、本発明はＥＧＲ弁の開弁遅れや動
特性の影響を排除して実際の開弁量に見合った燃料供給
量を演算し、排気ガス特性や運転性の向上を図ることが
できる内燃機関の燃料制御装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の内燃機関の燃料制御装置は内燃機関の排気
通路と吸気通路とを接続する排気還流通路に取り付けら
れ、排気ガスの一部を前記吸気通路に還流する排気還流
弁と、該排気還流弁の実開弁量を検出する開弁量検出手
段と、前記内燃機関の運転状態に応じて前記排気還流弁
の目標開弁量を決定する目標開弁量決定手段と、前記内
燃機関が排気還流制御条件を満足する所定の運転領域に
あるとき、前記目標開弁量決定手段によって決定された
前記目標開弁量と前記開弁量検出手段によって検出され
た実開弁量とに応じて前記排気還流弁を制御する排気還
流弁制御手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて基本
燃料噴射量を演算する基本噴射量演算手段と、前記内燃
機関が前記所定の運転領域にあるとき、排気還流量に応
じて前記基本燃料噴射量を補正する補正係数を設定する
補正係数設定手段と、前記設定された補正係数を前記実
開弁量と前記目標開弁量とに基づいて修正する補正係数
修正手段と、該補正係数修正手段によって修正された前
記補正係数により前記基本燃料量を補正する基本燃料量
補正手段とを備える。

【０００８】

【作用】本発明の内燃機関の燃料制御装置は内燃機関の
排気通路と吸気通路とを接続する排気還流通路に取り付
けられた排気還流弁により排気ガスの一部を前記吸気通
路に還流し、該排気還流弁の実開弁量を開弁量検出手段
により検出し、目標開弁量決定手段により前記内燃機関
の運転状態に応じて前記排気還流弁の目標開弁量を決定
し、前記内燃機関が排気還流制御条件を満足する所定の
運転領域にあるとき、目標開弁量決定手段によって決定
された前記目標開弁量と前記開弁量検出手段によって検
出された実開弁量とに応じて排気還流弁制御手段により
前記排気還流弁を制御すると共に、基本噴射量演算手段
により前記内燃機関の運転状態に応じて基本燃料噴射量
を演算し、前記内燃機関が前記所定の運転領域にあると
き、補正係数設定手段により排気還流量に応じて前記基
本燃料噴射量の補正係数を設定し、前記開弁量検出手段
によって検出された前記実開弁量と前記目標開弁量とに
基づいて補正係数修正手段により前記補正係数を修正
し、該補正係数修正手段によって修正された前記補正係
数により前記基本燃料量を基本燃料量補正手段により補
正する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の内燃機関の制御装置の実施例
を図面に基づいて説明する。

【００１０】図１は、第１実施例の燃料制御装置を装備
した内燃機関（以下単に「エンジン」という）の全体構
成図であり、例えば４気筒のエンジン１の吸気管２の途
中にはスロットル弁３が設けられている。スロットル弁
３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結され
ており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を
出力して電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」と
いう）５に供給する。

【００１１】燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁
３との間且つ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃
料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接
続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射時間
（開弁時間）が制御される。

【００１２】一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気
管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられており、この
絶対圧センサ７により電気信号に変換された絶対圧信号
は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気
温（ＴＡ）センサ８が取付けられており、吸気温ＴＡを
検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給す
る。

【００１３】エンジン１の本体に装着されたエンジン水
温（ＴＷ）センサ９はサーミスタ等から成り、エンジン
水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出
力してＥＣＵ５に供給する。エンジン回転数（ＮＥ）セ
ンサ１０及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１１はエンジン
１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に取付け
られている。エンジン回転数センサ１０はエンジン１の
クランク軸の１８０度回転毎に所定のクランク角度位置
でパルス（以下「ＴＤＣ信号パルス」という）を出力
し、気筒判別センサ１１は特定の気筒の所定のクランク
角度位置で信号パルスを出力するものであり、これらの
各信号パルスはＥＣＵ５に供給される。

【００１４】触媒コンバータ（三元触媒）１４はエンジ
ン１の排気管１３に配置されており、排気ガス中のＨ
Ｃ，ＣＯ，ＮＯｘ等の成分の浄化を行う。排気管１３の
触媒コンバータ１４の上流側には、空燃比センサとして
の酸素濃度センサ１５（以下Ｏ２センサ１５という）が
装着されており、このＯ２センサ１５は排気ガス中の酸
素濃度を検出し、その検出値に応じた電気信号を出力し
ＥＣＵ５に供給する。

【００１５】ＥＣＵ５には更に、大気圧ＰＡを検出する
大気圧センサ３１及び吸気管２の吸気ポート近傍の壁に
取り付けられ吸気管２の壁温ＴＣを検出する壁温（Ｔ
Ｃ）センサ３２が接続されており、これらのセンサの検
出信号がＥＣＵ５に供給される。尚、壁温ＴＣは吸気管
内絶対圧ＰＢＡおよびエンジン回転数ＮＥから推定して
もよい。

【００１６】次に、排気還流機構２５について説明す
る。排気管１３を吸気管２に接続する排気還流通路１８
が設けられ、この通路１８の途中にはＥＧＲ弁（排気還
流弁）１９が設けられている。このＥＧＲ弁１９は負圧
応動弁であって、主として、通路１８を開閉可能に配さ
れた弁体１９ａと、弁体１９ａに連結され、後述する電
磁弁２２により導入される負圧により作動するダイアフ
ラム１９ｂと、ダイアフラム１９ｂを閉弁方向に付勢す
るばね１９ｃとから成る。該ダイアフラム１９ｂにより
画成される負圧室１９ｄには連通路２０が接続され、吸
気管２内の負圧が該連通路２０の途中に設けられた常閉
型電磁弁２２を介して導入されるように構成され、大気
室１９ｅは大気に連通している。更に、連通路２０には
電磁弁２２の下流側にて大気連通路２３が接続され、該
連通路２３の途中に設けられたオリフィス２１を介して
大気圧が連通路２０に、次いで上記負圧室１９ｄに導入
されるように構成されている。前記電磁弁２２はＥＣＵ
５に接続され、ＥＣＵ５からの駆動信号によって作動
し、ＥＧＲ弁１９の弁体１９ａのリフト動作及びその速
度を制御する。

【００１７】ＥＧＲ弁１９には弁リフトセンサ２４が設
けられており、弁１９の弁体の作動位置を検出し、その
検出信号はＥＣＵ５に供給される。

【００１８】ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形
を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ
信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入
力回路５ａ、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」とい
う）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム
及び演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射
弁６及び電磁弁２２に駆動信号を供給する出力回路５ｄ
等から構成される。

【００１９】ＣＰＵ５ｂは上述の各種エンジンパラメー
タ信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じて空燃
比を制御する運転領域やオープンループ制御運転領域等
の種々のエンジン運転状態を判別するとともに、エンジ
ン運転状態に応じ、数式（１）に基づき、前記ＴＤＣ信
号パルスに同期して燃料噴射弁６の燃料噴射量Ｔｏｕ
ｔ、具体的には燃料噴射時間を演算する。

【００２０】

【数１】Ｔｏｕｔ＝Ｔｉ×ＫEGR×Ｋtotal ここに、Ｔｉは基本燃料量、具体的にはエンジン回転数
ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡとに応じて決定される基本
燃料噴射時間であり、このＴｉ値を決定するためのＴｉ
マップが記憶手段５ｃに記憶されている。

【００２１】ＫEGRは排気還流に基づく補正係数であ
り、この係数値の算出については後に詳述する。Ｋtota
lは各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他
の補正係数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特
性、エンジン加速特性等の諸特性の最適化が図られるよ
うな値に設定される。この補正係数Ｋtotalはエンジン
の高負荷状態時に適用される燃料増量補正係数ＫWOT、
エンジンの所定のリーン化領域で適用されるリーン化係
数ＫLS、エンジン冷却水温ＴWに応じた水温補正係数Ｔ
W、大気圧ＰAに応じた大気圧補正係数ＫPA、吸気温度に
応じた吸気温補正係数ＫTA、Ｏ２センサ１５の出力信号
に基づく空燃比補正係数ＫＯ2などの各種補正係数を乗
じたものである。例えば、補正係数ＫＯ2にはＯ２セン
サ１５の出力に基づいて算出され、空燃比フィードバッ
ク制御中にＯ２センサ１５によって検出された空燃比
（酸素濃度）が目標空燃比に一致するように設定され、
オープンループ制御中はエンジン運転状態に応じた所定
値に設定される。

【００２２】［排気還流制御］更にＣＰＵ５ｂは後で詳
述するように、上述の各種センサからのエンジン運転パ
ラメータ信号等に基づいてエンジン運転状態を判別し、
吸気管内絶対圧ＰＢＡとエンジン回転数ＮＥとに応じて
ＥＧＲ弁１９の弁開度指令値ＬＣＭＤを設定し、この設
定した弁開度指定値ＬＣＭＤとリフトセンサ２４によっ
て検出されたＥＧＲ弁１９の実弁開度値ＬＡＣＴとの偏
差を零にするように電磁弁２２を制御する。

【００２３】ＣＰＵ５ｂは上述のようにして算出した結
果に基づく燃料噴射弁６の駆動信号及び電磁弁２２の駆
動信号を、出力回路５ｄを介して出力する。

【００２４】図２は、排気還流制御ルーチンを示すフロ
ーチャートである。本ルーチンは、エンジン回転数セン
サ１０からのＴＤＣ信号パルス発生毎に実行される。

【００２５】まず、エンジン１が排気還流制御条件を満
足する所定の運転領域にあるか否かを判別する。すなわ
ち、エンジン１が始動モード時であるとき（ステップＳ
１１０）、Ｏ２センサを用いた空燃比フィードバック制
御中でないとき（ステップＳ１２０）、減速時のフュー
エルカット運転のとき（ステップＳ１３０）、エンジン
回転数ＮＥが所定回転数ＮＨＥＣを越えて高回転である
とき（ステップＳ１４０）、別のルーチンで設定される
フラグＦＬＡＧＷＯＴの値が「１」にセットされて大出
力を必要とするスロットル弁全開のとき（ステップＳ１
５０）、スロットル開度ＴＨが所定開度ＴＨＩＤＬＥ以
下のアイドリング状態のとき（ステップ１６０）、冷寒
始動時等、エンジン温度、つまり冷却水温ＴＷが所定温
度ＴＷＥ１より低いとき（ステップＳ１７０）、吸気管
内絶対圧ＰＢＡが所定圧ＰＢＡＥＣＬ以上の高負荷のと
き（ステップＳ１８０）、吸気管内圧力が所定圧ＤＰＢ
ＡＥＣＨ以上変化したとき、すなわちスロットル弁３の
上下差圧が所定値以下のとき、例えば高地にあるとき
（ステップＳ１９０）等の、排気還流を行うとエンジン
の始動性能や運転性能を損う運転領域にあるときには、
排気還流を許可することを「１」で示すフラグＦＥＧＲ
の値を「０」にリセットして排気還流（ＥＧＲ）を禁止
する（ステップＳ２００）。上記排気還流制御条件（ス
テップＳ１１０〜ステップＳ１９０）が全て満足される
と、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢに応
じたＥＧＲ弁１９の弁体１９ａのリフト量指令値ＬＣＭ
Ｄを基本弁リフト値マップを用いて検索する（ステップ
Ｓ２１０）。基本弁リフト値マップは所定の吸気管内絶
対圧ＰＢＡ及びエンジン回転数ＮＥに対応して設定され
ており、リフト量指令値ＬＣＭＤが検出したＰＢＡ値及
びＮＥ値に応じて読み出される。読み出されたリフト量
指令値ＬＣＭＤはＥＧＲ還流率に相当する。読み出しを
終えると、フラグＦＥＧＲを値「１」にセットして（ス
テップＳ２２０）本ルーチンを終了する。

【００２６】［ＥＧＲリフト量フィードバック制御］つ
ぎに、ＥＧＲ弁リフト量フィードバック制御ルーチンに
ついて説明する。図３はＥＧＲ弁リフト量フィードバッ
ク制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチ
ンは、上記ＥＧＲ制御ルーチンで得られたリフト量指令
値ＬＣＭＤを目標値として弁体１９ａのリフト量をデュ
ーティ制御によるフィードバック制御するものであり、
所定時間（例えば、４０ｍｓｅｃ）毎にタイマー処理さ
れる。まず、リフト量指令値ＬＣＭＤの値が「０」であ
るかどうかを判別する（ステップＳ３１０）。リフト量
指令値ＬＣＭＤの値が「０」でないと判別されると、前
回の積分制御デューティＤＢＩn-1の値が「０」である
かどうかを判別する（ステップＳ３２０）。積分制御デ
ューティＤＢＩn-1の値が「０」であるときには該積分
制御デューティＤＢＩn-1として初期値ＤＢＩＳ（例え
ば５０％）が設定される（ステップＳ３３０）。既に、
ステップＳ３２０で、デューティ制御が開始されていて
積分制御デューティＤＢＩn-1の値が「０」でないと
き、またはステップＳ３３０を実行した後は数式２にし
たがって今回の積分制御デューティＤＢＩnの値を算出
する（ステップＳ３４０）。

【００２７】

【数２】ＤＢＩn ＝ ＤＢＩn-1 − ＫＢＩ×（ＬＡ
ＣＴ−ＬＣＭＤ） ここで、ＬＡＣＴはリフトセンサ２４の出力値であり、
ＫＢＩは積分定数である。

【００２８】つづいて、比例制御デューティＤＢＰを数
式３にしたがって算出する（ステップＳ３５０）。

【００２９】

【数３】 ＤＢＰ ＝ ＫＢＰ × （ＬＡＣＴ−ＬＣＭＤ） ここで、ＫＢＰは比例定数である。

【００３０】数式２及び数式３でそれぞれ算出されたＤ
ＢＩnおよびＤＢＰを加算してソレノイド制御デューテ
ィＤＢを算出する（ステップＳ３６０）。ソレノイド制
御デューティＤＢの値はデューティ制御信号としてＥＣ
Ｕ５による電磁弁２２のデューティ制御に使用される。
次に、ソレノイド制御デューティＤＢの値のリミットチ
ェックを行う。即ちＤＢ値が上限値ＤＢＬＭＴＨあるい
は下限値ＤＢＬＭＴＬを超えるかまたは下廻っていない
かどうかを判別し（ステップＳ３７０、Ｓ３８０）、上
限値ＤＢＬＭＴＨあるいは下限値ＤＢＬＭＴＬを超える
かまたは下廻っている場合には、ソレノイド制御デュー
ティＤＢの値をそれぞれ上限値ＤＢＬＭＴＨあるいは下
限値ＤＢＬＭＴＬに設定する（ステップＳ３９０、Ｓ４
００）。しかして、本ルーチンを終了する。

【００３１】一方、ステップＳ３１０でリフト量指令値
ＬＣＭＤの値が「０」であると判別されたときには前回
の積分制御デューティＤＢＩnの値を「０」に設定し
（ステップＳ４１０）、比例制御デューティＤＢＰの値
を「０」に設定して（ステップＳ４２０）本ルーチンを
終了する。

【００３２】［燃料噴射量Ｔｏｕｔの算出］つぎに、燃
料噴射量算出ルーチンについて説明する。図４は燃料噴
射算出ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチ
ンはＴＤＣ信号パルス毎に実行される。まず、Ｔｉマッ
プよりエンジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡに応
じて基本燃料量Ｔｉを検索する（ステップＳ５１０）。
次に、各種エンジン運転パラメータに基づいて補正係数
Ｋtotalを計算する（ステップＳ５２０）。つぎに、排
気還流を許可するフラグＦＥＧＲが値「１」にセットさ
れているかどうかを判別する（ステップＳ５３０）。値
「１」にセットされていれば後述する補正係数ＫEGRの
算出サブルーチン（ステップＳ５４０）に移行するが、
値「１」にセットされていないときには補正係数ＫEGR
の値を１．０に設定する（ステップＳ５５０）。上記ス
テップＳ５２０、およびＳ５４０またはＳ５５０により
求めた補正係数Ｋtotalおよび補正係数ＫEGRを前述の数
式（１）にしたがって基本燃料量Ｔｉに乗算して燃料噴
射量Ｔｏｕｔを計算する（ステップＳ５６０）。計算さ
れた燃料噴射量Ｔｏｕｔに応じた駆動信号を出力して燃
料噴射弁６を付勢して燃料噴射し（ステップＳ５７
０）、本ルーチンを終了する。

【００３３】［補正係数ＫEGRの算出］つづいて、補正
係数ＫEGRの算出のサブルーチンについて説明する。図
５は補正係数ＫEGR算出サブルーチンを示すフローチャ
ートである。本サブルーチンは、ＴＤＣ信号パルス発生
毎に実行される。まず、フラグＦＥＧＲが値「１」にセ
ットされていて排気還流が許可されているかどうかを判
別する（ステップＳ６１０）。フラグＦＥＧＲが値
「１」にセットされていて排気還流が許可されていると
きにはエンジン回転数ＮＥおよび吸気管内圧力ＰＢに応
じてＫＥＧＲマップを検索することにより基本補正係数
ＫEGRMAPを決定する（ステップＳ６２０）。この基本補
正係数ＫEGRMAPは、クルージング走行などの定常運転時
にはそのまま適用されるもので、排気還流時の補正係数
として値０〜値１．０の範囲で使用される。この基本補
正係数ＫＥＧＲＭＡＰ、および前述の弁開度指令値ＬＣ
ＭＤとリフトセンサ２４によって検出された排気還流弁
１９の実弁開度値ＬＡＣＴとの比ＬＡＣＴ／ＬＣＭＤに
基づき、ＥＧＲ弁１９の作動途中における今回の排気還
流時の補正係数ＫEGRnを数式４に従って計算する（ステ
ップＳ６３０）。

【００３４】

【数４】ＫEGRn ＝ １．０ − ［（１．０−ＫEGRM
AP）×ＬＡＣＴ／ＬＣＭＤ］ 図６は排気還流弁１９が作動中における弁開度指令値Ｌ
ＣＭＤ、実弁開度値ＬＡＣＴおよび数式４により演算さ
れた補正係数ＫEGRn間の関係を示すタイミングチャート
である。リフトセンサ２４によって検出される実弁開度
値ＬＡＣＴはＥＧＲ弁１９の動特性などによりＥＣＵ５
からの制御信号としての弁開度指令値ＬＣＭＤに対して
遅れて徐々にその値を上昇させる。補正係数ＫEGRnは定
常状態の排気還流分に相当する（１．０−ＫEGRMAP）に
対してＬＡＣＴ／ＬＣＭＤの比を乗算することによって
算出されるので、実弁開度値ＬＡＣＴと対応して徐々に
変化しその値を下げていく。従って、補正係数ＫＥＧＲ
ｎは過渡状態の排気還流分を反映したものとなる。

【００３５】図５に戻り、演算された補正係数ＫEGRnは
リングメモリに記憶する（ステップＳ６４０）。リング
メモリは後述する遅れ時間（回数τ）に相当する個数
（例えば、１５個分）のバッファ領域を有しており、遅
れ時間（回数τ）に相当する１５回のＴＤＣ信号パルス
を数えると最初の補正係数ＫEGRnが記憶されているバッ
ファ領域に戻る。遅れ時間（回数τ）はＥＧＲ弁１９が
作動を開始してから還流ガスが吸気通路に到達する迄
（排気還流がＰＢＡセンサ７に反映される迄）の時間を
示している。この遅れ時間（回数τ）は実験により設定
されており、運転状態、例えばエンジン回転数ＮＥに応
じて変更される。図７は回数τとエンジン回転数ＮＥと
の関係を示すグラフである。エンジン回転数ＮＥの増加
に伴ってＴＤＣ信号パルスの周期が短くなり、回数τが
増加することを示している。

【００３６】エンジン回転数ＮＥに応じて図７の関係を
用いたテーブルにより回数τを決定し、今回（ｎ）演算
される補正係数ＫEGRnよりもτ回前に演算された補正係
数ＫEGRn-τが排気還流時の補正係数ＫEGRとして設定さ
れ、今回の燃料噴射量Ｔｏｕｔを決定すべく数式１に適
用される（ステップＳ６５０）（図６参照）。

【００３７】以上示したように、本実施例の内燃機関の
燃料制御装置によれば、リフトセンサ２４によって実弁
開度値ＬＡＣＴを直接に検出することによってＥＣＵ５
から出力される弁開度指令値ＬＣＭＤの制御信号に対し
て遅れて排気還流弁１９が作動するといった不確定な遅
れ時間による空燃比のずれを解消することができる。ま
た、定常状態の排気還流分に相当する（１．０−ＫEGRM
AP）の値に対しＬＡＣＴ／ＬＣＭＤの比を乗算すること
によって過渡状態の排気還流分を考慮することで排気還
流弁１９の動特性に応じた補正係数ＫEGRの修正を行な
うことができる。さらに、回数τ前に演算された補正係
数ＫEGRn-τを燃料噴射量Ｔｏｕｔに寄与する補正係数
ＫEGRに設定することにより排気還流弁１９が作動を開
始してから排気還流がＰＢＡセンサ７の出力に反映され
る迄の遅れ時間を解消することができる。図８は排気還
流の開弁作動途中における空燃比Ａ／Ｆの変化を示すタ
イミングチャートである。２点鎖線アおよび破線イはそ
れぞれｔ1およびｔ2の時点で補正係数ＫEGRを基本補正
係数ＫEGRMAPに切り換えたときの空燃比Ａ／Ｆの変化を
示す。また、実線ウが前述した本実施例の燃料噴射量制
御ルーチンによる空燃比Ａ／Ｆの変化を示している。こ
のように排気還流弁の作動途中においても実開弁開度値
ＬＡＣＴに見合った適量の燃料噴射量を演算することが
できる。したがって、排出ガス特性の改善および運転性
の向上を図ることができる。

【００３８】尚、本制御は排気還流制御条件を満足すれ
ば排気還流の開始時に限られず、排気還流率が変化して
新たな補正係数ＫEGRが設定されるときにも行われる。

【００３９】［第２実施例］つぎに、本発明の第２実施
例の燃料制御装置について説明する。第２実施例の燃料
制御装置は前記第１実施例と較べて燃料噴射量算出ルー
チンにおいて燃料輸送遅れ補正を行なうようにした構成
が相違するだけでその他の構成は同じである。前記第１
実施例と同一の部分は同一の符号を示すこととする。

【００４０】以下、燃料輸送遅れ補正について説明す
る。

【００４１】燃料輸送遅れ補正に関する具体的な実施例
を説明する前に、まず燃料輸送遅れ補正の原理について
の説明を図９〜図１１を用いて行う。

【００４２】図９は、燃料噴射量Ｔｏｕｔと要求燃料量
Ｔｃｙｌとの関係を示す概念図である。

【００４３】図中のＴｏｕｔは、あるエンジン運転サイ
クルで燃料噴射弁６から吸気管２へ噴射された噴射燃料
量であり、この噴射燃料量Ｔｏｕｔのうち、（Ａ（直接
率）×Ｔｏｕｔ）に相当する量が吸気ポートの壁面に付
着せずに直接気筒に供給され、残りの量が前回サイクル
までに壁面に付着している壁面付着燃料量Ｆｗ中に付着
増分量Ｆｗｉｎとして取り込まれる。ここで、直接率Ａ
は、あるサイクル中に噴射された燃料のうち、そのサイ
クル中に直接気筒に吸入される燃料の割合を示すもの
で、０＜Ａ＜１で与えられる。

【００４４】そして、前記した（Ａ×Ｔｏｕｔ）と、壁
面付着燃料量Ｆｗから持ち去られる付着減少量Ｆｗｏｕ
ｔとを加えた値が、実際に気筒内に供給すべき要求燃料
量Ｔｃｙｌとなる。

【００４５】次に、燃料輸送遅れ補正の第１の方法を説
明する。

【００４６】この第１の方法は、付着減少量Ｆｗｏｕｔ
が付着増分量Ｆｗｉｎに対して所定の時間遅れをもって
追従すると考え、これを例えば１次遅れモデルとして表
現し、付着減少量Ｆｗｏｕｔの遅れ度合を遅れ係数（時
定数）Ｔを用いて表すものである。

【００４７】上記したように要求燃料量Ｔｃｙｌは、 Ｔｃｙｌ＝Ａ・Ｔｏｕｔ＋Ｆｗｏｕｔ となるので、燃料噴射量Ｔｏｕｔ及び付着増分量ｆｗｉ
ｎは、

【００４８】

【数５】Ｔｏｕｔ＝（Ｔｃｙｌ−Ｆｗｏｕｔ）／Ａ

【００４９】

【数６】Ｆｗｉｎ＝（１−Ａ）Ｔｏｕｔ となる。

【００５０】そして、付着減少量Ｆｗｏｕｔは付着増分
量Ｆｗｉｎの１次遅れであるので、ｎで離散化すると、
今回サイクルでの付着減少量Ｆｗｏｕｔnは、

【００５１】

【数７】Ｆｗｏｕｔn ＝Ｆｗｏｕｔn-1 ＋（Ｆｗｉｎ−
Ｆｗｏｕｔ）／Ｔ となる。この（７）式によれば、今回の付着減少量Ｆｗ
ｏｕｔn は、その前回値Ｆｗｏｕｔn−１に対して、付
着増分量Ｆｗｉｎから付着減少量Ｆｗｏｕｔを差し引い
た値（偏差）を１／Ｔ倍した値が増加することになる。
つまり、サイクル毎に同様の計算が行われると、前記偏
差に対して１／Ｔ倍ずつ付着減少量Ｆｗｏｕｔが付着増
分量Ｆｗｉｎに近付いていくことになる。

【００５２】例えば、燃料噴射量Ｔｏｕｔをステップ状
に増加させた場合、直接率Ａが一定であると仮定する
と、図１０に示すように付着増分量Ｆｗｉｎもステップ
状に増加する。これに対して付着減少分Ｆｗｏｕｔは、
時定数τに基づいてゆっくりと応答して付着増分量Ｆｗ
ｉｎに近付いていくことになる。ここで、時定数Ｔは、
付着減少量Ｆｗｏｕｔの立上がり変化において、全体の
変化量の６３．２パーセントに達するまでの所要時間で
あり、後述詳細するようにエンジンの運転状態に応じて
設定される。

【００５３】そして、上記数式５，６、及び７により燃
料噴射量Ｔｏｕｔを求めることができる。

【００５４】図１１は、燃料輸送遅れ補正（以下、Ａ．
Ｔ方式という）をモデル化した制御図である。

【００５５】同図において、あるサイクルｎで燃料噴射
弁６から噴射された噴射燃料量Ｔｏｕｔn は乗算部５１
でＡ（直接率）倍される一方、乗算部５２で（１−Ａ）
倍される。乗算部５１の出力は（Ａn ×Ｔｏｕｔn ）と
なり、これが加算部５３へ供給され、今回の付着減少量
Ｆｗｏｕｔn に加算されて今回の要求燃料量Ｔｃｙｌｎ
となる。

【００５６】一方、乗算部５２の出力は今回の付着増分
量Ｆｗｉｎnであり、上記（６）式に相当するＦｗｉｎn
＝（１−Ａn）×Ｔｏｕｔnとなる。これが更に乗算部５
４で１／Ｔ倍されて加算部５５に供給され、乗算部５６
の出力と加算される。この乗算部５６の出力は、付着減
少量Ｆｗｏｕｔnに（１−１／Ｔn）倍されたものとなる
から、（１−１／Ｔn）・Ｆｗｏｕｔnとなる。

【００５７】また、加算部５３へ供給される付着減少量
Ｆｗｏｕｔn は、入力を１サイクル（１ＴＤＣ）遅延す
るサイクル遅延部５７の出力であるので、このサイクル
遅延部５７に入力されるものは、次回の付着減少量Ｆｗ
ｏｕｔn+1 となる。

【００５８】従って、加算部５５の出力、つまりサイク
ルシフト部５７に入力される付着減少量ｆｗｏｕｔn+1
は、 Ｆｗｏｕｔn+1 ＝Ｆｗｉｎn ／Ｔ＋（１−１／Ｔn ）・
Ｆｗｏｕｔn ＝Ｆｗｏｕｔn ＋（Ｆｗｉｎn −Ｆｗｏｕｔn ）／Ｔ 但し、Ｆｗｉｎn ＝（１−Ａn ）×Ｔｏｕｔn となり、上記数式７に相当するものとなる。

【００５９】一般的に、基本燃料量Ｔｉはエンジン回転
数ＮEと吸気管内絶対圧ＰBAに代表されるエンジン負荷
パラメータとに基づいて決定され、この基本燃料量Ｔｉ
に補正係数Ｋtotalを乗じて要求燃料量Ｔcylを決定す
る。この要求燃料量Ｔcylに対してさらに排気還流を行
っているときには排気還流の補正係数ＫEGRを乗じてそ
の値をＴcyl×ＫEGRとし、この値をシリンダの要求燃料
量とするのである。

【００６０】これにより、燃料輸送遅れのモデルに則っ
たつぎの基本式８が得られる。本実施例では、この基本
式８と前述した数式６，７を用いて燃料噴射量Ｔｏｕｔ
を演算することとなる。

【００６１】

【数８】Ｔｏｕｔ＝（Ｔcyl×ＫEGR−Ｆwout）／Ａ 図１２は第２実施例に係る燃料噴射量制御ルーチンを示
すフローチャートである。本ルーチンはＴＤＣ信号パル
ス発生毎にくりかえし実行される。まず、前述したよう
にエンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰBAにより
Ｔｉマップを検索して基本燃料量Ｔｉを決定する（ステ
ップＳ７００）。つづいて、補正係数Ｋtotalを前述と
同様に計算する（ステップＳ７１０）。基本燃料量Ｔｉ
に補正係数Ｋtotalを乗算することによってシリンダの
要求燃料量Ｔcylを決定する（ステップＳ７１０Ａ）。
つぎに、排気還流を許可するフラグＦＥＧＲが値「１」
にセットされているかどうかを判別する（ステップＳ７
２０）。値「１」にセットされていれば後述する補正係
数ＫEGRの算出サブルーチンに移行する（ステップＳ７
３０）が、値「１」にセットされていないときには補正
係数ＫEGRの値を１．０に設定する（ステップＳ７４
０）。ステップＳ７３０の補正係数ＫEGRの算出サブル
ーチンは前記第１実施例と同じである。

【００６２】つづいて、直接率Ａおよび輸送遅れ時定数
Ｔを吸気管内絶対圧力ＰBA、エンジン回転数ＮＥ、さら
には吸気管壁温ＴＣや排気還流の有無に応じて、後述す
る方法により計算する（ステップＳ７５０）。

【００６３】上記のようにして得られた要求燃料量Ｔcy
l、補正係数ＫEGR、直接率Ａ、輸送遅れ時定数Ｔを用い
ることにより前記数式８にしたがって燃料量Ｔｏｕｔ
(n)を計算する（ステップＳ７６０）。今回の燃料量Ｔ
ｏｕｔ(n)および直接率Ａが計算されると、今回の付着
増加量Ｆwin(n)および付着減少量Ｆwout(n)が数式６、
７により計算されて（ステップＳ７７０、Ｓ７８０）、
次回の燃料量Ｔｏｕｔの計算に利用される。上記計算を
終了すると本ルーチンは終了する。

【００６４】尚、上記実施例では付着燃料特性を表すパ
ラメータとして直接率Ａおよび輸送遅れ時定数Ｔを用い
て燃料量Ｔｏｕｔを計算したが、直接率Ａおよび付着燃
料量Ｆｗからの蒸発率（持ち去り率）Ｂを付着燃料特性
を表すパラメータとして用いて燃料量Ｔｏｕｔを計算し
てもよいことは勿論である。

【００６５】［直接率Ａの算出］つぎに、直接率Ａの算
出について説明する。図１３は直接率Ａの算出ルーチン
を示すフローチャートである。まず、排気還流を許可す
るとき値「１」にセットされるフラグＦＥＧＲにより排
気還流が許可されているかどうかを判別する（ステップ
Ｓ８１０）。フラグＦＥＧＲの値が「０」で排気還流が
許可されていないときにはエンジン回転数ＮＥおよび吸
気管内絶対圧ＰBAに応じた直接率Ａの基本値Ａ0を非Ｅ
ＧＲ時用Ａ０マップにより算出する（ステップＳ８２
０）。また、ステップＳ８１０でフラグＦＥＧＲの値が
「１」で排気還流を行なうときにはＥＧＲ用Ａ０マップ
に切り換えてエンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧
ＰＢＡに応じて直接率Ａの基本値Ａ0を算出する（ステ
ップＳ８３０）。次に、吸気管壁温センサ３２によって
検出された吸気管２の壁温ＴCを読み込み、読み込んだ
吸気管２の壁温ＴCとエンジン回転数ＮＥとにしたがっ
て直接率Ａの補正値ＫAをＫAマップにより算出する（ス
テップＳ８４０）。つづいて、算出された補正値ＫAを
基本値Ａ0に乗算して直接率Ａを算出し（ステップＳ８
５０）、本ルーチンを終了する。

【００６６】［時定数Ｔの算出］つぎに、燃料の輸送遅
れの時定数Ｔの算出について説明する。図１４は輸送遅
れ時定数Ｔの算出ルーチンを示すフローチャートであ
る。まず、前述の直接率Ａの算出ルーチンと同様に排気
還流を許可するフラグＦＥＧＲを値「１」にセットされ
ているかどうかを判別する（ステップＳ９１０）。フラ
グＦＥＧＲが値「０」にリセットされているときには排
気還流を行わないときであるとしてエンジン回転数ＮＥ
および吸気管内絶対圧ＰBAに応じて非ＥＧＲ時用１／Ｔ
０マップにより輸送遅れ率１／Ｔの基本値１／Ｔ0を算
出する（ステップＳ９２０）。輸送遅れ率１／Ｔは輸送
遅れ時定数Ｔの逆数を示す。また、ステップＳ９１０で
フラグＦＥＧＲの値が「０」で排気還流を行なうときに
はＥＧＲ時用１／Ｔ０マップに切り換えてエンジン回転
数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて輸送遅れ率
１／Ｔの基本値１／Ｔ0を算出する（ステップＳ９３
０）。次に、直接率Ａの算出と同様に吸気管２の壁温Ｔ
Cとエンジン回転数ＮＥとにしたがって輸送遅れ率１／
Ｔの補正値ＫＴを（ＮＥ／ＴC）マップにより算出する
（ステップＳ９４０）。つづいて、算出された補正値Ｋ
Ｔを基本値１／Ｔ0に乗算して輸送遅れ率１／Ｔを算出
し（ステップＳ９５０）、本ルーチンを終了する。

【００６７】以上述べたように、本実施例の燃料制御装
置によれば、前記第１実施例と同様の効果を奏すること
ができる他に、排気還流の有無に応じて算出される噴射
燃料の直接率Ａおよび輸送遅れ率１／Ｔを用いた燃料の
付着制御を付加して燃料噴射量の演算を行なうことによ
り、シリンダの要求燃料量に対してより適切な燃料噴射
量Ｔｏｕｔを演算することができる。

【００６８】

【発明の効果】本発明の内燃機関の燃料制御装置によれ
ば、排気還流弁の実開弁量と目標開弁量とに基づいて基
本燃料噴射量を補正する補正係数を修正するので排気還
流弁が制御信号を受けてから実際に開弁するまでの不確
定な時間遅れと該排気還流弁の動特性の影響をうけずに
排気還流弁の実開弁量に見合った適正な燃料噴射量を演
算することができる。したがって、排出ガス特性の改善
および運転性の向上を図ることができる。

【００６９】また、本発明の請求項３の内燃機関の燃料
制御装置によれば、還流ガスが吸気通路に到達する迄の
時間を見越して補正を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の燃料制御装置を装備した内燃機関
の全体構成を示すブロック図である。

【図２】排気還流制御ルーチンを示すフローチャートで
ある。

【図３】ＥＧＲ弁リフト量フィードバック制御ルーチン
を示すフローチャートである。

【図４】燃料噴射算出ルーチンを示すフローチャートで
ある。

【図５】補正係数ＫEGR算出サブルーチンを示すフロー
チャートである。

【図６】弁開度指令値ＬＣＭＤ、実弁開度値ＬＡＣＴお
よび演算された補正係数ＫEGRnの関係を示すタイミング
チャートである。

【図７】ＴＤＣパルス信号の回数τとエンジン回転数Ｎ
Ｅとの関係を示すグラフである。

【図８】排気還流の作動中における空燃比Ａ／Ｆの変化
を示すタイミングチャートである。

【図９】燃料噴射量ＴOUTと要求燃料量Ｔcylとの関係を
示す概念図である。

【図１０】付着増加量Ｆwinと付着減少量Ｆwoutの時間
変化を示すグラフである。

【図１１】輸送遅れ補正をモデル化した制御図である。

【図１２】燃料噴射量制御ルーチンを示すフローチャー
トである。

【図１３】直接率Ａの算出ルーチンを示すフローチャー
トである。

【図１４】輸送遅れ時定数Ｔの算出ルーチンを示すフロ
ーチャートである。

【図１５】負圧式のＥＧＲ弁における実際の開弁量の時
間変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１ … 内燃エンジン ２ … 吸気管 ５ … ＥＣＵ ７ … 吸気圧センサ １０ … エンジン回転数センサ ２５ … 排気還流機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 将美 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 平５−118246（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−5741（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−16941（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−192838（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−136133（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続
   する排気還流通路に取り付けられ、排気ガスの一部を前
   記吸気通路に還流する排気還流弁と、 該排気還流弁の実開弁量を検出する開弁量検出手段と、 前記内燃機関の運転状態に応じて前記排気還流弁の目標
   開弁量を決定する目標開弁量決定手段と、 前記内燃機関が排気還流制御条件を満足する所定の運転
   領域にあるとき、前記目標開弁量決定手段によって決定
   された前記目標開弁量と前記開弁量検出手段によって検
   出された実開弁量とに応じて前記排気還流弁を制御する
   排気還流弁制御手段と、 前記内燃機関の運転状態に応じて基本燃料噴射量を演算
   する基本噴射量演算手段と、 前記内燃機関が前記所定の運転領域にあるとき、排気還
   流量に応じて前記基本燃料噴射量を補正する補正係数を
   設定する補正係数設定手段と、 前記設定された補正係数を前記実開弁量と前記目標開弁
   量とに基づいて修正する補正係数修正手段と、 該補正係数修正手段によって修正された前記補正係数に
   より前記基本燃料量を補正する基本燃料量補正手段とを
   備えた内燃機関の燃料制御装置。
2. 【請求項２】 前記補正係数修正手段は前記補正係数を
   前記目標開弁量に対する前記実開弁量の追従度合いに基
   づいて修正することを特徴とする請求項１記載の内燃機
   関の燃料制御装置。
3. 【請求項３】 前記補正係数修正手段は前記目標開弁量
   に対する前記実開弁量の追従度合いに基づく前記補正係
   数の修正を所定時間遅らせることを特徴とする請求項２
   記載の内燃機関の燃料制御装置。
4. 【請求項４】 前記補正係数修正手段は前記所定時間を
   前記運転状態に応じて設定することを特徴とする請求項
   ３記載の内燃機関の制御装置。