JP3389335B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

エンジンの制御装置

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JP3389335B2
JP3389335B2 JP15831694A JP15831694A JP3389335B2 JP 3389335 B2 JP3389335 B2 JP 3389335B2 JP 15831694 A JP15831694 A JP 15831694A JP 15831694 A JP15831694 A JP 15831694A JP 3389335 B2 JP3389335 B2 JP 3389335B2
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
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    • F02D2200/0411—Volumetric efficiency

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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、エンジンの制御装置
に関し、特に、エンジンの吸気行程終了時の空気量をそ
れよりも前の実測値を基に予測するようにしたものの改
良に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、燃料噴射式エンジンにおいて
は、エンジンに吸入される吸入空気量をエアフローセン
サにより検出して、この吸入空気量に基づいて空気充填
効率を算出し、この充填効率に対応した基本燃料噴射量
を決定してそれを補正した後、燃料噴射弁から噴射させ
るようになされている。
【０００３】その場合、エンジンの吸気行程終了時にエ
アフローセンサにより検出された空気量を用いると、燃
料噴射量の演算や燃料噴射弁からの実際の燃料噴射に間
に合わないので、吸気行程終了前に検出された空気量が
使用される。しかし、このように吸気行程終了前の空気
量を用いると、エンジンの定常状態ではさほど問題はな
いが、加減速時等の過渡状態では、空気量の検出後の吸
気行程終了時に空気量が変化することがあり、エンジン
への空気量を正確に検出しているとは言い難い。
【０００４】そこで、従来、特公昭６３―８２９６号公
報に示されるように、吸気行程終了前にエアフローセン
サで検出した空気量の変化率を基に予測係数を算出して
吸気行程終了時の空気量を予測演算し、この予測空気量
に基づいて各種の制御量を制御するようにすることが提
案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この提案のも
のでも問題が全くないわけではない。すなわち、エンジ
ンの気筒には間欠的に空気が吸入されるので、この吸気
の脈動に伴い、エアフローセンサの検出信号にも脈動成
分が生じ、特に応答性の良いホットワイヤ式のものでは
顕著となる。そして、エアフローセンサの検出信号に予
測係数を掛ける際、その脈動分に対しても予測係数が掛
けられる結果、脈動がさらに増幅されて、却って予測空
気量が不正確となり、例えば燃料噴射量の誤差により空
燃比の変動が大きくなってエミッション性能が低下する
等の問題がある。
【０００６】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、実測の吸入空気量に基づいて吸気行程
終了時の空気量を予測するときの予測値の使用条件を特
定するようにすることにより、エンジンの高負荷時に予
測される予測値が吸気脈動に伴い増幅されて空燃比が大
きくずれるのを効果的に防止しようとすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべ
く、請求項１の発明では、図１に示すように、エンジン
１へ吸入される空気量を検出する空気量検出手段３２
と、吸気行程終了前に上記空気量検出手段３２により実
測された空気量の変化率に基づいて吸気行程終了時の空
気量を演算により予測する空気量予測手段２８とを備え
るとともに、該空気量予測手段２８により予測された空
気量に基づいて所定の制御量を制御する制御手段３１を
備えたエンジンの制御装置において、吸気脈動が所定値
以上となるエンジン運転状態にあることを検出する運転
状態検出手段２９と、上記制御手段３１が空気量予測手
段２８により予測された空気量に基づいて制御量を制御
することを制限する制限手段３０とを設ける。
【０００８】そして、上記制限手段３０は、上記運転状
態検出手段２９により、吸気脈動が所定値以上となるエ
ンジン運転状態が検出されたとき、上記空気量検出手段
３２により検出された空気量と、該空気量をエンジン１
の吸気系の容積に関連付けてなまし補正したなまし空気
量との差が所定値以下になると、上記制御量の制御の制
限を実行するように構成されているものとする。
【０００９】請求項２の発明では、上記制御手段３１
は、空気量予測手段２８により予測された空気量に基づ
いてエンジン１への燃料噴射量を制御するものとする。
【００１０】請求項３の発明では、上記空気量検出手段
３２は、ホットワイヤ式エアフローセンサを備えたもの
とする。
【００１１】請求項４の発明では、上記請求項１の発明
において、運転状態検出手段２９は、エンジン１の負荷
を検出する負荷検出手段とする。そして、制限手段３０
は、上記負荷検出手段によりエンジン１の高負荷域が検
出されたとき、制御量の制御を制限するように構成す
る。
【００１２】
【作用】上記の構成により、請求項１の発明では、エン
ジン１が吸気脈動の所定値以上となる運転状態にないと
きには、空気量予測手段２８において吸気行程終了前に
空気量検出手段３２により実測された空気量の変化率に
基づいて吸気行程終了時の空気量が予測演算され、この
空気量予測手段２８により予測された空気量に基づいて
所定の制御量が制御手段３１で制御される。
【００１３】これに対し、エンジン１が吸気脈動の所定
値以上となる運転状態にあると、そのことが運転状態検
出手段２９により検出され、この運転状態検出手段２９
の出力信号を受けた制限手段３０により、空気量検出手
段３２により検出された空気量と、その空気量をエンジ
ン１の吸気系の容積に関連付けて補正したなまし空気量
との差が所定値以下になると、上記制御手段３１におい
て空気量予測手段２８により予測された空気量に基づい
て制御量を制御することが制限される。こうして吸気脈
動が大きくなるエンジン１の運転時には、吸気行程終了
前の実測空気量に基づく吸気行程終了時の空気量の予測
演算は実行されるものの、その予測値を使用することが
制限されるので、予測演算の実行に伴い吸気脈動が増幅
された予測値の使用により制御量が大きく変化するのを
防止することができる。
【００１４】また、吸気脈動が所定値以上となるエンジ
ン運転状態が検出されたときに、検出された空気量と、
その空気量をエンジン１の吸気系の容積に関連付けて補
正し たなまし空気量との差が所定値以下になった時点
で、制御量の制御の制限が実行されるので、例えば空気
量に基づいて燃料噴射量等を制御する場合、検出時点か
ら直ちに制限手段３０が作動して制御量の制御が制限さ
れるときに比べ、この制限に伴って燃料噴射量が急激に
変化することはなく、エンジン１の出力等の急変を回避
して違和感を精度よく防止することができる。
【００１５】請求項２の発明では、上記制御手段３１
が、空気量予測手段２８により予測された空気量に基づ
いてエンジン１への燃料噴射量を制御するものであるの
で、制御量としての燃料噴射量を精度良く算出して空燃
比のふらつきを防止でき、エンジン１のエミッション性
能を向上させることができる。
【００１６】請求項３の発明では、空気量検出手段３２
は、ホットワイヤ式エアフローセンサを備えたものであ
るので、この応答性の良いエアフローセンサにより吸気
脈動が顕著に検出されたとしても、その吸気脈動の増幅
は防止され、有効な効果が得られる。
【００１７】請求項４の発明では、吸気脈動が所定値以
上となるエンジン運転状態はエンジン１の高負荷域であ
り、エンジン１が高負荷域にあると、そのことが、運転
状態検出手段２９としての負荷検出手段により検出さ
れ、制限手段３０によって制御量の制御が制限される。
このため、吸気脈動が大きくなるエンジン１の高負荷時
には、吸気脈動が増幅された予測値の使用により制御量
が大きく変化するのを防止することができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図２以下の図に基づ
いて説明する。
【００１９】（参考例１） 図４は参考例１に係るエンジンの制御装置を示す。１は
エンジンで、このエンジン１は、複数の気筒２，２，…
（１つのみ図示する）を有するシリンダブロック３と、
そのシリンダブロック３の上面に組み付けられたシリン
ダヘッド４と、各気筒２内に往復動可能に嵌挿されたピ
ストン５とを備え、各気筒２内にはピストン５及びシリ
ンダヘッド４により囲まれる燃焼室６が形成されてい
る。７は気筒２内の燃焼室６上部に臨設された点火プラ
グで、この点火プラグ７は、後述のコントロールユニッ
ト２５からの点火信号を受けて高圧の２次電圧を発生す
る点火コイル８にディストリビュータ９を介して接続さ
れている。
【００２０】１１は上記各気筒２内の燃焼室６に吸気
（空気）を供給する吸気通路で、この吸気通路１１の上
流端は図外のエアクリーナに接続され、下流端は吸気弁
１１ａを介して燃焼室６に連通されている。吸気通路１
１には、エンジン１へ実際に吸入される吸入空気量ｑａ
を検出するホットワイヤ式エアフローセンサ１２と、吸
気通路１１を絞るスロットル弁１３と、サージタンク１
４と、コントロールユニット２５からの燃料噴射信号を
受けて燃料を噴射供給する燃料噴射弁１５（インジェク
タ）とが上流側から順に配設されている。
【００２１】上記スロットル弁１３上下流側の吸気通路
１１，１１はバイパス通路１７により接続され、このバ
イパス通路１７には、コントロールユニット２５からの
ＩＳＣバルブ駆動信号を受けて作動するアクチュエータ
１８により駆動されるＩＳＣバルブ１９（アイドルスピ
ードコントロールバルブ）が配設されており、このＩＳ
Ｃバルブ１９の開度を制御することで、エンジン１のア
イドル回転数を制御するようになっている。
【００２２】一方、２１は上記燃焼室６内の排気ガスを
排出する排気通路で、その上流端は排気弁２１ａを介し
て燃焼室６に連通されている。排気通路２１の途中に
は、排気ガス中の酸素濃度を基に吸気の空燃比を検出す
る空燃比センサ２２と、排気ガスを浄化する排気浄化装
置２３とが上流側から順に配設されている。上記空燃比
センサ２２は、その出力信号の大きさが空燃比の変化に
応じて比例的に変化するリニアＯ2センサで構成されて
いる。
【００２３】上記各燃料噴射弁１５、点火コイル８及び
ＩＳＣバルブ１９のアクチュエータ１８はコントロール
ユニット２５（詳しくはエンジンコントロールユニッ
ト）により制御されるようになっている。このコントロ
ールユニット２５には、上記エアフローセンサ１２から
出力される吸入空気量信号と、エンジン回転数ｎｅの算
出のために、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回
転角度に対応した上記ディストリビュータ９の回転を示
すクランク角信号と、上記空燃比センサ２２の出力信号
と、エンジン１のシリンダブロック３におけるウォータ
ジャケット３ａに臨設した水温センサ２６からの水温信
号と、上記スロットル弁の開度を検出するスロットルセ
ンサ２７からのスロットル開度信号とが少なくとも入力
されている。
【００２４】ここで、上記コントロールユニット２５に
おいて、燃料噴射弁１５への燃料噴射信号により燃料を
噴射制御するときの信号処理動作について図２により説
明する。すなわち、ステップＳ１で上記エアフローセン
サ１２で検出された吸入空気量ｑａを読み込み、ステッ
プＳ２でエンジン回転数ｎｅを読み込む。次のステップ
Ｓ３では、上記吸入空気量ｑａをエンジン回転数ｎｅで
割った後に定数Ｋを掛けて、本発明でいう「空気量」と
しての空気充填効率Ｃｅ（＝Ｋ×ｑａ／ｎｅ）を算出
し、ステップＳ４で、この充填効率Ｃｅと前回値Ｃｅｏ
との比つまり充填効率Ｃｅの変化率に定数Ｋγを掛けて
予測係数γ（＝Ｋγ×Ｃｅ／Ｃｅｏ）を算出する。次の
ステップＳ５で、今回算出した充填効率Ｃｅを前回値Ｃ
ｅｏとして置き換えた後、ステップＳ６において今回の
充填効率Ｃｅと所定の定数Ｋｃとの大小を判定する。こ
の判定がＣｅ＜ＫｃのＹＥＳのときには、エンジン１は
低負荷域にあるとして、ステップＳ７に進み、上記予測
係数γに今回の充填効率Ｃｅを掛けて予測充填効率Ｃｅ
ｆを求めた後、ステップＳ９に進む。一方、ステップＳ
６の判定がＣｅ≧ＫｃのＮＯのときには、エンジン１は
高負荷域にあると見做し、ステップＳ８に進んで上記今
回の充填効率Ｃｅをそのまま予測充填効率Ｃｅｆとした
後、ステップＳ９に進む。このステップＳ９では、ステ
ップＳ７，Ｓ８で得られた予測充填効率Ｃｅｆに定数Ｋ
ｆを掛けて燃料噴射信号のパルス幅τを演算し、しかる
後、ステップＳ１０において上記パルス幅τの燃料噴射
信号を燃料噴射弁１５に出力して燃料を噴射させる。
【００２５】この参考例では、上記各フローのステップ
Ｓ１〜Ｓ３及びエアフローセンサ１２により、エアフロ
ーセンサ１２にて吸気行程終了前に実測された吸入空気
量ｑａに基づいて空気充填量Ｃｅを算出するようにした
空気量検出手段３２が構成されている。
【００２６】また、ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ７により、
空気量検出手段３２により吸気行程終了前に求められた
空気充填効率Ｃｅの変化率から予測係数γを算出し、そ
の予測係数γに基づいて吸気行程終了時の空気量として
の予測充填効率Ｃｅｆを予測演算するようにした空気量
予測手段２８が構成されている。
【００２７】また、ステップＳ６により、エンジン１が
高負荷域、つまり吸気脈動が所定値以上となるエンジン
運転状態にあることを検出するようにした負荷検出手段
としての運転状態検出手段２９が構成されている。
【００２８】さらに、ステップＳ８により、上記運転状
態検出手段２９により、吸気脈動が所定値以上となるエ
ンジン１の高負荷域が検出されたとき、上記空気量予測
手段２８による予測充填効率Ｃｅｆ（空気量）の予測演
算を制限、具体的には禁止して、実測した吸入空気量ｑ
ａから得られる空気充填効率Ｃｅを吸気行程終了時の予
測充填効率Ｃｅｆとしてそのまま用いるようにした制限
手段３０が構成されている。
【００２９】次に、上記参考例の作用について説明す
る。エンジン１の運転に伴い、その気筒２内の燃焼室６
に吸入される吸入空気量ｑａが吸気行程終了前にエアフ
ローセンサ１２により検出され、この吸入空気量ｑａ及
びエンジン回転数ｎｅに基づいて空気充填効率Ｃｅが算
出されるとともに、該空気充填効率Ｃｅとその前回値Ｃ
ｅｏとの比から予測係数γが算出される。そして、この
空気充填効率Ｃｅと所定の定数Ｋｃとの比較によりエン
ジン１の負荷状態が判定され、図３の左右両側にて示す
ように、スロットル弁１３の開度が小さくて空気の充填
効率Ｃｅが定数Ｋｃよりも小さいときには、エンジン１
が吸気脈動の小さい低負荷域にあるとして、上記充填効
率Ｃｅ、つまり吸気行程終了前にエアフローセンサ１２
により実測された吸入空気量ｑａからの充填効率Ｃｅの
変化率に基づいて得られる予測係数γから吸気行程終了
時の予測充填効率Ｃｅｆが演算され、この予測充填効率
Ｃｅｆを基に燃料噴射信号のパルス幅τが演算されて、
そのパルス幅τの燃料噴射信号の燃料噴射弁１５への出
力により燃料が噴射供給される。
【００３０】これに対し、図３の左右中央にて示すよう
に、スロットル開度が増大して上記充填効率Ｃｅが定数
Ｋｃ以上にあるときには、エンジン１は吸気脈動の所定
値以上となる高負荷域とされ、上記予測充填効率Ｃｅｆ
の予測演算は行われず、今回算出された、実測吸入空気
量ｑａに基づく空気充填効率Ｃｅがそのまま予測充填効
率Ｃｅｆとして使用される。
【００３１】したがって、こうして吸気脈動が大きくな
るエンジン１の高負荷時には、吸気行程終了前の空気充
填効率Ｃｅに基づいた吸気行程終了時の予測充填効率Ｃ
ｅｆの演算が禁止され、上記充填効率Ｃｅがそのまま予
測充填効率Ｃｅｆとして使用されるので、予測演算の実
行に伴い吸気脈動が増幅されて予測充填効率Ｃｅｆが大
きく変化するのを防止できる。よって、エンジン１の負
荷の増大に伴い、応答性の良いホットワイヤ式エアフロ
ーセンサ１２によって吸気脈動が顕著に検出されたとし
ても、図３に示す如く、空燃比のふらつきを効果的に防
止して空気の予測充填効率Ｃｅｆを精度良く算出でき、
延いてはエンジン１のエミッション性能を向上させるこ
とができる。
【００３２】（参考例２） 図５は参考例２を示し（尚、以下の各参考例及び本発明
の実施例では図４と同じ部分については同じ符号を付し
てその詳細な説明は省略する）、上記参考例１ではエン
ジン１の負荷が大きいときには、予測充填効率Ｃｅｆの
予測演算自体を禁止するようにしているのに対し、その
予測演算に使用する予測係数γを低負荷域に比べて変更
するようにしたものである。
【００３３】具体的には、この参考例では、基本的な構
成は参考例１と同様であり（図４参照）、コントロール
ユニット２５において燃料噴射弁１５へ燃料噴射信号を
出力して燃料噴射量を制御するときの信号処理動作が異
なる。
【００３４】そして、図５に示すステップＴ１〜Ｔ３は
参考例１のステップＳ１〜Ｓ３と、またステップＴ９，
Ｔ１０は同ステップＳ９，Ｓ１０とそれぞれ同じであ
り、ステップＴ４〜Ｔ８が変化している。すなわち、ス
テップＴ３で空気充填効率Ｃｅを算出した後、ステップ
Ｔ４において、この今回の充填効率Ｃｅと所定の定数Ｋ
ｃとの大小を判定する。この判定がＣｅ＜ＫｃのＹＥＳ
のときには、エンジン１は吸気脈動が小さい低負荷域に
あるとして、ステップＴ５に進み、今回の充填効率Ｃｅ
と前回値Ｃｅｏとの比に定数Ｋγ1 を掛けて予測係数γ
１（＝Ｋγ1 ×Ｃｅ／Ｃｅｏ）を算出した後、ステップ
Ｔ７に進む。一方、ステップＴ４の判定がＣｅ≧Ｋｃの
ＮＯのときには、エンジン１は吸気脈動が所定値以上と
なる高負荷域にあると見做し、ステップＴ６に進んで、
今回の充填効率Ｃｅと前回値Ｃｅｏとの比に上記定数Ｋ
γ1 よりも小さい定数Ｋγ2 （＜Ｋγ1 ）を掛けて予測
係数γ２（＝Ｋγ2 ×Ｃｅ／Ｃｅｏ）を算出した後、ス
テップＴ７に進む。このステップＴ７では、今回算出し
た充填効率Ｃｅを前回値Ｃｅｏとして置き換えた後、ス
テップＴ８に進む。
【００３５】この参考例では、上記各フローのステップ
Ｔ１〜Ｔ３により空気量検出手段３２が、またステップ
Ｔ５，Ｔ７，Ｔ８により空気量予測手段２８が、さらに
ステップＴ４により運転状態検出手段２９がそれぞれ構
成されている。
【００３６】また、ステップＴ６により、上記運転状態
検出手段２９にて、吸気脈動が所定値以上となるエンジ
ン１の高負荷域が検出されたとき、上記空気量予測手段
２８による予測充填効率Ｃｅｆ（空気量）の予測演算を
制限、具体的には充填効率Ｃｅの変化率から算出される
予測係数γ２をエンジン１の低負荷域の予測係数γ１よ
りも小さく補正して予測充填効率Ｃｅｆを演算するよう
にした制限手段３０が構成されている。
【００３７】したがって、この参考例においては、エン
ジン１が吸気脈動の大きくなる高負荷域にあるとき、エ
アフローセンサ１２により検出された実測の吸入空気量
ｑａに基づく空気充填効率Ｃｅの変化率から算出される
予測係数γ２が、エンジン１の低負荷域で同様に算出さ
れる予測係数γ１よりも小さくなる。このため、エンジ
ン１の高負荷域では低負荷域に比べ、予測演算によって
吸気脈動が増幅され難くなる。よって、参考例１と同様
に、空気充填効率Ｃｅｆの予測を精度良く行うことがで
き、空燃比のずれを確実に抑制してエンジン１のエミッ
ション性能を向上させることができる。
【００３８】（参考例３） 図６は参考例３を示し、上記各参考例ではエンジン１の
負荷が大きいときには予測充填効率Ｃｅｆの予測演算を
制限するようにしているのに対し、予測充填効率Ｃｅｆ
の演算は常時行い、その代わり、その演算された予測充
填効率Ｃｅｆをエンジン１の高負荷域では燃料噴射量の
決定のために使用しないようにしたものである。
【００３９】この参考例でも基本的な構成は参考例１と
同様である（図４参照）。また、コントロールユニット
２５において燃料噴射弁１５へ燃料噴射信号を出力して
燃料噴射量を制御するときの信号処理動作は図６に示す
とおりであり、そのうち、ステップＵ１〜Ｕ５は参考例
１のステップＳ１〜Ｓ５と、またステップＵ１０，Ｕ１
１は同ステップＳ９，Ｓ１０とそれぞれ同じであり、ス
テップＵ６〜Ｕ９が異なっている。
【００４０】すなわち、ステップＵ５で、今回算出した
空気の充填効率Ｃｅを前回値Ｃｅｏとして置き換えた
後、ステップＵ６に進み、ステップＵ４で算出した予測
係数γに今回の充填効率Ｃｅを掛けて予測充填効率Ｃｅ
ｆを求め、次いで、ステップＵ７において今回の充填効
率Ｃｅと所定の定数Ｋｃとの大小を判定する。この判定
がＣｅ＜ＫｃのＹＥＳのときには、エンジン１は低負荷
域にあるとして、ステップＵ８に進み、上記ステップＵ
６で算出した予測充填効率Ｃｅｆをそのまま使用するよ
うにした後、ステップＵ１０に進む。一方、ステップＵ
７の判定がＣｅ≧ＫｃのＮＯのときには、エンジン１は
高負荷域にあると見做し、ステップＵ９に進んで上記今
回の充填効率Ｃｅを予測充填効率Ｃｅｆとした後、ステ
ップＵ１０に進む。
【００４１】この参考例では、上記各フローのステップ
Ｕ１〜Ｕ３により空気量検出手段３２が、またステップ
Ｕ４〜Ｕ６により空気量予測手段２８が、さらにステッ
プＵ７により運転状態検出手段２９がそれぞれ構成され
ている。
【００４２】また、ステップＵ８，Ｕ１０，Ｕ１１によ
り、空気量予測手段２８により予測された予測充填効率
Ｃｅｆ（空気量）に基づいてエンジン１への燃料噴射量
に対応する燃料噴射信号のパルス幅τを制御する制御手
段３１が構成されている。
【００４３】また、ステップＵ９により、上記運転状態
検出手段２９によりエンジン１の高負荷域が検出された
とき、上記制御手段３１が空気量予測手段２８により予
測された吸気充填量Ｃｅｆに基づいて燃料噴射信号のパ
ルス幅τを制御することを禁止するようにした制限手段
３０が構成されている。
【００４４】したがって、この参考例においては、エン
ジン１が運転状態にあると、上記と同様に、その気筒２
の吸気行程終了前にエアフローセンサ１２により実測さ
れた吸入空気量ｑａからの空気充填効率Ｃｅの変化率に
基づいて吸気行程終了時の予測充填効率Ｃｅｆが演算さ
れる。そして、エンジン１が吸気脈動の小さい低負荷域
にあるときには、上記演算された予測充填効率Ｃｅｆに
基づいてエンジン１の燃料噴射信号のパルス幅τが制御
される。
【００４５】しかし、エンジン１が高負荷域にあって吸
気脈動が大きくなると、上記演算された予測充填効率Ｃ
ｅｆに基づいて燃料噴射信号のパルス幅τを制御するこ
とは禁止され、今回算出された充填効率Ｃｅが使用され
てパルス幅τが制御される。すなわち、吸気脈動が大き
くなるエンジン１の高負荷時には、吸気行程終了前の空
気充填効率Ｃｅに基づく吸気行程終了時の充填効率Ｃｅ
ｆの予測演算は通常どおり実行されるが、その予測充填
効率Ｃｅｆを使用することは禁止されるので、予測演算
の実行に伴い吸気脈動が増幅された予測充填効率Ｃｅｆ
の使用により燃料噴射信号のパルス幅τつまり燃料噴射
量が大きく変化するのを防止でき、参考例１，２と同様
の作用効果が得られる。
【００４６】尚、以上の各参考例１〜３においては、空
気の予測充填効率Ｃｅｆを、燃料噴射信号のパルス幅τ
を演算して燃料噴射量を求めるために使用しているが、
この予測充填効率Ｃｅｆを燃料噴射量以外の他の制御
量、例えばエンジン１の点火時期を制御するために使用
するようにしてもよい。
【００４７】（実施例） 図７〜図１３は本発明の実施例を示し、上記各参考例で
は、エンジン１が高負荷域になると、その時点から直ち
に予測充填効率の予測演算を制限するようにしているの
に対し、高負荷域への移行時点から所定時間の経過を待
って予測演算の制限を実行するようにしたものである。
【００４８】この実施例では、コントロールユニット２
５の信号処理動作は図７〜図９に示すとおりである。ま
ず、ステップＶ１でエアフローセンサ１２により検出さ
れた吸入空気量ｇａｔを読み込み、ステップＶ２でエン
ジン回転数ｎｅを読み込む。次のステップＶ３では、吸
入空気量の正味体積効率ｖｅ（後述するステップＶ１６
にて求められる）が所定の定数ｋ１よりも小さいかどう
かを判定する。この判定がｖｅ＜ｋ１のＹＥＳのときに
は、ステップＶ４において判定フラグｘｆｉｎｈをｘｆ
ｉｎｈ＝０にセットした後、ステップＶ７に進む。上記
判定フラグｘｆｉｎｈは、後述の熱応答補正と吸気充填
効率の予測演算とを共に禁止するか否かを識別するもの
で、ｘｆｉｎｈ＝１のときに禁止を実行し、ｘｆｉｎｈ
＝０のときに禁止を行わないように設定される。
【００４９】一方、上記ステップＶ３でｖｅ≧ｋ１のＮ
Ｏと判定されると、ステップＶ５に進み、上記判定フラ
グｘｆｉｎｈがｘｆｉｎｈ＝０、つまりエンジン１が初
めて高負荷域になったかどうかを判定する。この判定が
ｘｆｉｎｈ＝０のＹＥＳのときには、過渡判定係数ｄｖ
ｅａｃｃ（後述のステップＶ１４にて求められる）が所
定の定数ｋ２よりも大きいかどうかを判定し、この判定
がｄｖｅａｃｃ＞ｋ２のＹＥＳのときには上記ステップ
Ｖ７に進む。このステップＶ７では、熱応答補正空気量
ｇａｔ０を求め、しかる後にステップＶ１０に進む。こ
の熱応答補正空気量ｇａｔ０は、ホットワイヤ式のエア
フローセンサ１２自体の熱容量によりその出力信号に応
答遅れが生じるので、この遅れを補償するためにエアフ
ローセンサ１２の出力値について実際の吸入空気量ｇａ
ｔとの差分を埋める補正を行ったものであり、ここで
は、前回の吸入空気量をｇａｔｂ、所定定数をｋＡ（０
＜ｋＡ１＜１）として式 ｇａｔ０＝（ｇａｔ−ｋＡ１×ｇａｔｂ）／（１−ｋＡ１） により求められる。
【００５０】上記ステップＶ５の判定がｘｆｉｎｈ＝１
のＮＯのとき、或いはステップＶ６の判定がｄｖｅａｃ
ｃ≦ｋ２のＮＯのときには何れもステップＶ８に進み、
判定フラグｘｆｉｎｈをｘｆｉｎｈ＝１にし、ステップ
Ｖ９で熱応答補正空気量ｇａｔ０を吸入空気量ｇａｔそ
のものとした後、上記ステップＶ１０に進む。
【００５１】上記ステップＶ１０では、今回の吸入空気
量ｇａｔを前回値ｇａｔｂとしてストアし、次のステッ
プＶ１１で、上記ステップＶ７，Ｖ９で求められた熱応
答補正空気量ｇａｔ０とエンジン回転数ｎｅとに基づき
見掛け体積効率ｖｅ０を式 ｖｅ０＝ｋＧ１×（ｇａｔ０／ｎｅ） により演算する。ここでｋＧ１は係数で、吸入空気温度
が高いほど、また大気圧が低いほどそれぞれ大きい値と
なる。尚、この係数に代えて所定の定数を用いてもよ
い。
【００５２】この後、ステップＶ１２において、予めエ
ンジン回転数ｎｅの関数として設定されている過渡補正
係数ｋｃｃａ＝ｆ１（ｎｅ）を演算する。この過渡補正
係数ｋｃｃａは、図１０に示す如く、エンジン回転数ｎ
ｅの増大に応じてｋｃｃａ＝１．０から次第に減少する
ように設定されている。
【００５３】次いで、ステップＶ１３に進み、上記見掛
け体積効率ｖｅ０及び過渡補正係数ｋｃｃａを基にして
過渡補正体積効率ｖｅｃｃａを式 ｖｅｃｃａ＝ｋｃｃａ×ｖｅｃｃａ＋（１−ｋｃｃａ）×ｖｅ０ により演算し、ステップＶ１４では、上記見掛け体積効
率ｖｅ０及び過渡補正体積効率ｖｅｃｃａから過渡判定
係数ｄｖｅａｃｃを式 ｄｖｅａｃｃ＝（ｖｅ０−ｖｅｃｃａ）／ｖｅｃｃａ により求める。
【００５４】次のステップＶ１５では、図１１に示すよ
うに予めエンジン回転数ｎｅ及び上記過渡補正体積効率
ｖｅｃｃａの関数として設定されている補正マップに基
づき体積効率補正係数Ｃｖｅ＝ｆ２（ｎｅ，ｖｅｃｃ
ａ）を演算する。この体積効率補正係数Ｃｖｅは、エン
ジン１やエアフローセンサ１２のばらつきを吸収する狙
いで定常時の正味体積効率ｖｅの誤差補正を行うための
ものである。この後、ステップＶ１６において、上記体
積効率補正係数Ｃｖｅと過渡補正体積効率ｖｅｃｃａと
を掛け合わせて正味体積効率ｖｅ＝Ｃｖｅ×ｖｅｃｃａ
を算出する。
【００５５】次のステップＶ１７では、上記判定フラグ
ｘｆｉｎｈがｘｆｉｎｈ＝０か否かを判定する。この判
定がｘｆｉｎｈ＝０のＹＥＳのときには、ステップＶ１
８に進み、上記過渡補正体積効率ｖｅｃｃａ及びその前
回値ｖｅｃｃａｂ、定数ｋＦ並びにエンジン回転数ｎｅ
から充填効率予測係数γｖｅｆを式 γｖｅｆ＝（ｖｅｃｃａ／ｖｅｃｃａｂ）(kF/ne) により演算した後、ステップＶ２０に進む。例えばｋＦ
＝２０００、ｎｅ＝１０００であるとき、γｖｅｆ＝
（ｖｅｃｃａ／ｖｅｃｃａｂ）2 となる。一方、ステッ
プＶ１７でｘｆｉｎｈ＝１のＮＯと判定されると、ステ
ップＶ１９において充填効率予測係数γｖｅｆをγｖｅ
ｆ＝１．０に固定した後、ステップＶ２０に進む。
【００５６】上記ステップＶ２０では、今回の過渡補正
体積効率ｖｅｃｃａを前回値ｖｅｃｃａｂとしてストア
し、次のステップＶ２１で、上記過渡補正体積効率ｖｅ
ｃｃａとステップＶ１８，Ｖ１９で求められた充填効率
予測係数γｖｅｆとを掛け合わせて過渡補正後予測体積
効率ｖｅｃｃａｆ＝γｖｅｆ×ｖｅｃｃａを演算する。
次いで、ステップＶ２２では、予めエンジン回転数ｎｅ
及び過渡補正後予測体積効率ｖｅｃｃａｆの関数として
設定されているマップに基づき体積効率補正係数Ｃｖｅ
ｆ＝ｆ２（ｎｅ，ｖｅｃｃａｆ）を演算する。この体積
効率補正係数Ｃｖｅｆは、上記ステップＶ１５で演算さ
れる体積効率補正係数Ｃｖｅと同じ目的を持つもので、
マップも図１１に示すものにおいて一方のパラメータが
過渡補正体積効率ｖｅｃｃａから同体積効率ｖｅｃｃａ
ｆに変わっただけのものである。
【００５７】次のステップＶ２３では、上記体積効率補
正係数Ｃｖｅｆと過渡補正後予測体積効率ｖｅｃｃａｆ
との乗算により正味予測体積効率ｖｅｆ＝Ｃｖｅｆ×ｖ
ｅｃｃａｆを求める。次いで、ステップＶ２４に進み、
上記正味体積効率ｖｅと係数ｋＧ２との積として充填効
率Ｃｅ＝ｋＧ２×ｖｅを算出する。ここで係数ｋＧ２
は、吸入空気温度が高いほど、また大気圧が低いほどそ
れぞれ小さい値となる。この係数に代えて定数を用いる
ことも可能である。
【００５８】次いで、ステップＶ２５において、上記正
味予測体積効率ｖｅｆと係数ｋＧ２との積により予測充
填効率Ｃｅｆ＝ｋＧ２×ｖｅｆを算出し、ステップＶ２
６では、この予測充填効率Ｃｅｆに定数ｋＴを掛けて噴
射パルス幅ｔａ＝ｋＴ×Ｃｅｆを求める。
【００５９】この後、ステップＶ２７において、図１２
に示す如く予めエンジン回転数ｎｅ及び充填効率Ｃｅの
関数として設定されている点火時期マップに基づき点火
時期ｔｈｔｉｇ＝ｆ３（ｎｅ，Ｃｅ）を演算する。次の
ステップＶ２８では、上記ステップＶ２６で求められた
噴射パルス幅ｔａで燃料噴射弁１５から燃料を噴射さ
せ、ステップＶ２９では、ステップＶ２７で演算された
点火時期ｔｈｔｉｇの点火信号を点火プラグ７に出力
し、以上で制御を終了する。
【００６０】この実施例では、ステップＶ１，Ｖ２，Ｖ
１１により、エアフローセンサ１２にて吸気行程終了前
に実測された吸入空気量ｇａｔに基づいて吸入空気量と
しての見掛け体積効率ｖｅ０を算出するようにした空気
量検出手段３２が構成されている。
【００６１】また、ステップＶ１８〜Ｖ２５により、吸
気行程終了前に空気量検出手段３２により算出された見
掛け体積効率ｖｅ０に基づく過渡補正体積効率ｖｅｃｃ
ａの変化率から予測係数γｖｅｆを算出し、その予測係
数γｖｅｆを基に吸気行程終了時の空気量としての予測
充填効率Ｃｅｆを予測演算するようにした空気量予測手
段２８が構成されている。
【００６２】また、ステップＶ３により、エンジン１が
高負荷域、つまり吸気脈動が所定値以上となるエンジン
運転状態にあることを検出するようにした負荷検出手段
としての運転状態検出手段２９が構成されている。
【００６３】さらに、ステップＶ５〜Ｖ９，Ｖ１３，Ｖ
１４，Ｖ１８，Ｖ１９により制限手段３０が構成され、
この制限手段３０により、吸気脈動が所定値以上となる
エンジン１の高負荷域が上記運転状態検出手段２９にて
検出されたとき、その検出時点から所定時間が経過する
まで、つまり空気量検出手段３２により検出された空気
量としての見掛け体積効率ｖｅ０と、その体積効率ｖｅ
０をエンジン１の吸気系の容積に関連付けてなまし補正
したなまし空気量としての過渡補正体積効率ｖｅｃｃａ
との差に対応する過渡判定係数ｄｖｅａｃｃが定数ｋ２
（所定値）よりも大きい間は、予測充填効率Ｃｅｆの演
算及び熱応答補正をそのまま継続して行い、上記過渡判
定係数ｄｖｅａｃｃが定数ｋ２以下になって、検出時点
から所定時間が経過すると、その後に、予測充填効率Ｃ
ｅｆの演算及び熱応答補正を制限するようになされてい
る。
【００６４】したがって、この実施例の場合、図１３に
示すように、吸気脈動が所定値以上となるエンジン１の
高負荷域が検出されると、上記参考例１のように、その
検出時点から直ちに空気量の予測演算が制限されず（こ
の検出時点から直ちに熱応答補正及び空気量の予測演算
を制限した状態を図１３（ｄ）〜（ｆ）に示してい
る）、図１３（ｇ）〜（ｊ）に示す如く、見掛け体積効
率ｖｅ０とエンジン１の吸気系の容積を考慮したなまし
空気量としての過渡補正体積効率ｖｅｃｃａとの差に対
応する過渡判定係数ｄｖｅａｃｃが定数ｋ２よりも大き
い間は、空気量の予測演算及び熱応答補正の各制御がそ
のまま低負荷時と同様に継続して行われる。そして、そ
の後、上記過渡判定係数ｄｖｅａｃｃが定数ｋ２以下に
なって、検出時点から所定時間が経過すると、空気量の
予測演算及び熱応答補正の各制御が制限される。このた
め、例えばエンジン１の加速時に負荷が増大するときに
おいて、予測充填効率Ｃｅに基づいて演算される燃料噴
射のパルス幅ｔａが上記予測制限の実行に伴って急激に
減少変化することはなく、エンジン１の出力の急低下を
回避して加速時の失速感を防止することができる利点が
ある。
【００６５】尚、この実施例では、エンジン１の高負荷
時の検出時点から見掛け体積効率ｖｅ０と過渡補正体積
効率ｖｅｃｃａとの差に対応する過渡判定係数ｄｖｅａ
ｃｃが定数ｋ２以下になったときに空気量の予測演算及
び熱応答補正の各制御を制限するようにしているが、検
出時点からの経過時間をタイマでカウントし、このカウ
ント値が所定値になると、空気量の予測演算及び熱応答
補正の各制御を制限するようにしてもよい。
【００６６】また、上記参考例３と同様に、エンジン１
の高負荷域の検出時点から所定時間が経過した後、制御
量の制御を禁止するようにすることもできる。
【００６７】
【発明の効果】以上説明した如く、請求項１の発明によ
ると、エンジンの吸気行程終了前に空気量検出手段によ
り実測した空気量の変化率に基づいて吸気行程終了時の
空気量を予測演算し、その予測された空気量に基づいて
所定の制御量を制御する場合に、予測された空気量に基
づいて制御量の制御を制限する制限手段を設け、吸気脈
動が所定値以上となるエンジン運転状態が検出されたと
きには、検出された空気量と、それをエンジンの吸気系
の容積を考慮して補正したなまし空気量との差が所定値
以下になった時点で、制限手段を実行して制御量の制御
を制限するようにしたことにより、予測演算の実行に伴
い吸気脈動が増幅された予測値を使用したときに制御量
が大きく変化することを防止でき、空燃比のずれ等の抑
制を有効に図ることができるとともに、例えば空気量に
基づいて燃料噴射量等を制御する場合に、制限に伴って
燃料噴射量等が急激に変化するのを防ぎ、エンジン出力
等の急変を回避して違和感を防止する効果が精度よく得
られる。
【００６８】請求項２の発明によれば、予測された空気
量に基づいてエンジンへの燃料噴射量を制御量として制
御するようにしたことにより、燃料噴射量を精度良く算
出して空燃比のふらつきを防止でき、エンジンのエミッ
ション性能の向上を図ることができる。
【００６９】請求項３の発明では、空気量検出手段は、
応答性の良いホットワイヤ式エアフローセンサを備えた
ものとしたことにより、このエアフローセンサにより吸
気脈動が顕著に検出されたとしても、その吸気脈動の増
幅を効果的に防止して上記効果を有効に奏することがで
きる。
【００７０】請求項４の発明によると、上記吸気脈動が
所定値以上となるエンジン運転状態をその高負荷域とし
たことにより、エンジンの高負荷域で制御量の制御を制
限でき、吸気脈動が大きくなるエンジンの高負荷時に、
吸気脈動が増幅された予測値の使用により制御量が大き
く変化したりするのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す図である。
【図２】参考例１のコントロールユニットで燃料噴射制
御のために行われる処理動作を示すフローチャート図で
ある。
【図３】参考例１における各種状態量の変化を示すタイ
ムチャート図である。
【図４】参考例１の全体構成図である。
【図５】参考例２を示す図２相当図である。
【図６】参考例３を示す図２相当図である。
【図７】本発明の実施例のコントロールユニットでの処
理動作の前部を示すフローチャート図である。
【図８】コントロールユニットでの処理動作の中間部を
示すフローチャート図である。
【図９】コントロールユニットでの処理動作の後部を示
すフローチャート図である。
【図１０】エンジン回転数に応じた過渡補正係数の特性
を示す図である。
【図１１】体積効率補正係数のマップを例示する図であ
る。
【図１２】点火時期マップを例示する図である。
【図１３】実施例における各種状態量の変化を示すタイ
ムチャート図である。
【符号の説明】
１ エンジン ２ 気筒 １１ 吸気通路 １２ エアフローセンサ １５ 燃料噴射弁 ２５ コントロールユニット ２８ 空気量予測手段 ２９ 運転状態検出手段 ３０ 制限手段 ３１ 制御手段 ３２ 空気量検出手段 Ｃｅ 空気充填効率 γ，γ１，γ２，γｖｅｆ 予測係数 Ｃｅｆ 予測充填効率 ｑａ，ｇａｔ 吸入空気量 ｎｅ エンジン回転数 ｖｅ０ 見掛け体積効率 ｖｅｃｃａ 過渡補正体積効率 ｋ２ 定数 ｄｖｅａｃｃ 過渡判定係数
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−252842（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−10752（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−248294（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−8296（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 29/00 - 29/06 F02D 41/00 - 45/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンへ吸入される空気量を検出する
    空気量検出手段と、吸気行程終了前に上記空気量検出手
    段により実測された空気量の変化率に基づいて吸気行程
    終了時の空気量を演算により予測する空気量予測手段
    と、該空気量予測手段により予測された空気量に基づい
    て所定の制御量を制御する制御手段とを備えたエンジン
    の制御装置において、 吸気脈動が所定値以上となるエンジン運転状態にあるこ
    とを検出する運転状態検出手段と、 上記 制御手段が空気量予測手段により予測された空気量
    に基づいて制御量を制御することを制限する制限手段と
    を設け、 上記制限手段は、上記運転状態検出手段により吸気脈動
    が所定値以上となるエンジン運転状態が検出されたと
    き、上記空気量検出手段により検出された空気量と、該
    空気量をエンジンの吸気系の容積に関連付けてなまし補
    正したなまし空気量との差が所定値以下になると、制御
    量の制御の制限を実行するように構成されている ことを
    特徴とするエンジンの制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のエンジンの制御装置にお
    いて、 制御手段は、空気量予測手段により予測された空気量に
    基づいてエンジンへの燃料噴射量を制御するものである
    ことを特徴とするエンジンの制御装置。
  3. 【請求項３】 請求項１記載のエンジンの制御装置にお
    いて、 空気量検出手段は、ホットワイヤ式エアフローセンサを
    備えたものであることを特徴とするエンジンの制御装
    置。
  4. 【請求項４】 請求項１記載のエンジンの制御装置にお
    いて、 運転状態検出手段は、エンジンの負荷を検出する負荷検
    出手段であり、 制限手段は、上記負荷検出手段によりエンジンの高負荷
    域が検出されたとき、制御量の制御を制限するように構
    成されていることを特徴とするエンジンの制御装置。
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