JP3442626B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の燃料
噴射制御装置に関し、特に実際の吸入空気量に応じた燃
料噴射を行うことにより排ガスを改善した内燃機関の燃
料噴射制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の内燃機関の燃料噴射制御装
置を示す構成図であり、アクセルと機械的に連動してス
ロットルを駆動制御する場合を示している。図７におい
て、内燃機関の本体となるエンジン１０１は、たとえば
６気筒により構成されている。エアクリーナ１０２は、
吸気通路１０３の吸気口に設けられており、エンジン１
０１に供給される吸入空気を浄化する。

【０００３】運転者により操作されるアクセルペダル１
０４は、アクセルリンク１０５に掛けられたワイヤを介
して、吸気通路１０３内のスロットルバルブ１０６に機
械的に接続されている。これにより、アクセルペダル１
０４の動作に応じて、スロットルバルブ１０６が連動
し、エンジン１０１への吸入空気量が調整される。スロ
ットル開度センサ１０７は、スロットルバルブ１０６の
位置すなわちスロットル開度θを検出する。

【０００４】吸気マニホールド１０８は、エンジン１０
１の吸気側に設けられており、各気筒への吸入空気量を
均一化する。吸入空気量センサ１０９は、吸気通路１０
３内を通過する吸入空気量Ｑを検出する。

【０００５】クランク角センサ１１０は、エンジン１０
１のクランク軸に設けられており、各気筒（＃１〜＃
６）毎のクランク角基準位置に対応したクランク角信号
ＳＧＴを生成する。気筒識別センサ１１１は、エンジン
１０１のカム軸に設けられており、特定気筒（たとえ
ば、＃１気筒）に対応した気筒識別信号ＳＧＣを生成す
る。

【０００６】燃料噴射用のインジェクタ１１２は、エン
ジン１０１の各気筒に設けられている。イグナイタ１１
３、点火コイル１１４、配電器１１５および点火プラグ
１１６は、エンジン１０１の点火装置を構成している。

【０００７】イグナイタ１１３は、点火コイル１１４を
励磁するためのパワートランジスタにより構成されてい
る。点火コイル１１４は、トランス構成からなり、一次
コイルの通電遮断により二次コイルから高電圧信号を出
力する。配電器１１５は、点火コイル１１４からの高電
圧信号を各点火プラグ１１６に分配する。

【０００８】点火プラグ１１６は、各気筒の燃焼室内に
設けられており、配電器１１５を介して印加される高電
圧信号により放電火花を発生し、各気筒内の混合気を燃
焼させてエンジン１０１を駆動する。

【０００９】排気通路１１７は、エンジン１０１で燃焼
後の排気ガスを大気中に導出する。触媒コンバータ１１
８は、排気通路１１７の排出口に設けられており、排気
ガスを浄化する。

【００１０】スロットル開度センサ１０７、吸入空気量
センサ１０９、クランク角センサ１１０および気筒識別
センサ１１１は、エンジン１０１の運転状態を検出する
各種センサを構成している。

【００１１】また、他の各種センサとして、クランク角
信号ＳＧＴに基づいてエンジン回転数を検出する回転数
センサ（後述する）、エンジン１０１の冷却水温を検出
する水温センサ、および、アクセル踏み込み量をアクセ
ル開度として検出するアクセル開度センサ（図示せず）
などが、必要に応じて設けられる。

【００１２】マイクロコンピュータからなる制御ユニッ
ト１２０は、燃料噴射（インジェクタ）制御装置および
点火制御装置を含み、各種センサからの検出情報（運転
状態）に基づいて、エンジン１０１に対する適切な燃料
噴射量および点火時期などを演算し、各種パラメータの
制御量に応じた制御信号を出力する。

【００１３】制御ユニット１２０内のインジェクタ制御
装置は、吸入空気量センサ１０９からの吸入空気量Ｑ
と、クランク角センサ１１０からのクランク角信号ＳＧ
Ｔ（エンジン回転数）とに基づいて、適切な燃料噴射量
を演算する。そして、気筒識別センサ１１１からの気筒
識別信号ＳＧＣに基づいて燃料噴射対象気筒を判定し、
当該気筒のインジェクタ１１２に噴射信号Ｊを出力して
燃料を噴射する。

【００１４】また、制御ユニット１２０内の点火制御装
置は、イグナイタ１１３に点火信号Ｐを出力して点火コ
イル１１４を励磁し、配電器１１５を介して点火プラグ
１１６を点火させ、エンジン１０１を駆動させる。

【００１５】図８は図７内の制御ユニット１２０の機能
構成を示すブロック図であり、インジェクタ制御装置の
基本構成を示している。図８において、吸入空気量検出
手段１は、吸入空気量センサ１０９からの吸入空気量Ｑ
に関する入力Ｉ／Ｆとして機能し、吸入空気量Ｑを示す
信号から実際の吸入空気量の値を演算する。

【００１６】クランク角検出手段２は、クランク角セン
サ１１０からのクランク角信号ＳＧＴに関する入力Ｉ／
Ｆとして機能し、クランク角信号ＳＧＴに基づいて各気
筒毎のクランク角基準位置を検出する。エンジン回転数
検出手段３は、回転数センサに関する入力Ｉ／Ｆとして
機能し、クランク角信号ＳＧＴ（クランク角基準位置の
周期）に基づいてエンジン回転数Ｎｅを演算する。

【００１７】基本燃料噴射量演算手段４は、吸入空気量
検出手段１を介した吸入空気量Ｑと、エンジン回転数検
出手段３で演算されたエンジン回転数Ｎｅとに基づい
て、燃焼に必要な基本燃料噴射量Ｆｏを演算する。

【００１８】燃料噴射量補正手段５は、吸入空気量Ｑを
含むエンジン１０１の運転状態（冷却水温およびエンジ
ン負荷など）を示すセンサ情報に基づいて、エンジン１
０１の加減速運転状態などを検出し、基本燃料噴射量Ｆ
ｏを補正した補正燃料噴射量Ｆａを演算する。

【００１９】燃料噴射量補正手段５は、たとえば、吸入
空気量Ｑの変化量ΔＱに基づいて加速運転状態が判定さ
れた場合には、加速時の燃料不足を補うために、基本燃
料噴射量Ｆｏを増量補正して補正燃料噴射量Ｆａとす
る。これにより、加減速などの過渡時においても、良好
な燃料噴射制御が可能となる。

【００２０】スロットル開度検出手段６は、スロットル
開度センサ１０７からのスロットル開度θを示す信号に
基づいて、実際のスロットル開度の値を演算する。非同
期燃料噴射量演算手段７は、スロットル開度検出手段６
で求められたスロットル開度θの変化量Δθに基づい
て、急加速運転状態を判定し、非同期に噴射する非同期
燃料噴射量Ｆｂを演算する。燃料噴射制御手段８は、補
正燃料噴射量Ｆａおよび非同期燃料噴射量Ｆｂに応じ
て、最終的な燃料噴射量に相当した噴射信号Ｊを生成す
る。

【００２１】次に、図９〜図１４のタイミングチャート
を参照しながら、図７および図８に示した従来の内燃機
関の燃料噴射制御装置の動作について説明する。図９は
定常運転時における各気筒のインジェクタ１１２の動作
を示しており、エンジン１０１の各気筒（＃１〜＃６）
の行程（圧縮、燃焼、排気および吸気の４サイクル）
と、各気筒（＃１〜＃６）に対する噴射信号Ｊ１〜Ｊ６
の動作タイミングとの関係を示している。

【００２２】図９において、気筒識別信号ＳＧＣは、＃
１気筒を判定するために、＃１気筒のみに対応したパル
スを有する。クランク角信号ＳＧＴは、各気筒のクラン
ク角基準位置に対応したエッジを有する複数のパルスか
らなる。

【００２３】この場合、気筒識別信号ＳＧＣがＨ（ハ
イ）レベルのときのクランク角信号ＳＧＴの立下がりエ
ッジから立上がりエッジまでの区間のクランク角位置
が、＃１気筒の点火タイミングであることを示してい
る。＃１気筒〜＃６気筒の各行程は、クランク角信号Ｓ
ＧＴの各エッジに同期している。

【００２４】図１０および図１１は燃料噴射量補正手段
５の動作を示し、加速時における燃料噴射量の増量補正
動作を示している。この場合、スロットルバルブ１０６
は、アクセルペダル１０４の踏み込み操作とほぼ同期し
て連動するが、実際の吸入空気量Ｑは、スロットルバル
ブ１０６の動作よりも遅れるので、アクセル開度αの変
化よりも遅れて変化する。

【００２５】燃料噴射量補正手段５は、吸入空気量Ｑの
変化に基づいて加速運転状態と判定した場合に、たとえ
ば、＃６気筒に対する噴射信号Ｊ６の駆動時間を延長し
て燃料噴射量を増量補正することにより、燃焼に必要な
燃料噴射量の供給をほぼ可能にする。

【００２６】図１２〜図１４は非同期燃料噴射量演算手
段７の動作を示し、急加速時における非同期燃料噴射量
Ｆｂの噴射タイミングを示している。図１２および図１
４において、非同期燃料噴射量演算手段７は、急加速運
転状態と判定した場合に、たとえば、＃４気筒〜＃６気
筒に対して、通常の噴射信号Ｊ４〜Ｊ６の駆動時間ｔ４
〜ｔ６とは別に、一定量のパルス幅ｔの噴射信号（斜線
部参照）を生成する。

【００２７】また、図１３において、非同期燃料噴射量
演算手段７は、急加速運転状態と判定した場合に、たと
えば、＃４気筒および＃６気筒に対して、パルス幅ｔの
噴射信号（斜線部参照）を生成する。これにより、所定
のパルス幅ｔに相当する燃料量を非同期燃料噴射量Ｆｂ
として供給可能にしている。

【００２８】まず、吸入空気量検出手段１は、クランク
角信号ＳＧＴの立下がり時刻ｔｎにおいて、クランク角
信号ＳＧＴの立下がり間の吸入空気量Ｑ（ｎ）を検出
し、エンジン回転数検出手段３は、クランク角信号ＳＧ
Ｔの立下がり間の計測周期Ｔ（ｎ）からエンジン回転数
Ｎ（ｎ）を検出する。

【００２９】基本吸入空気量演算手段４は、吸入空気量
Ｑ（ｎ）およびエンジン回転数Ｎ（ｎ）に基づいて基本
燃料噴射量Ｆｏを演算する。また、燃料噴射制御手段８
は、運転状態に応じて補正された燃料噴射量を、各気筒
のインジェクタ１１２に対する噴射信号Ｊ１〜Ｊ６とし
て、図９のように順次出力する。

【００３０】噴射信号Ｊ１〜Ｊ６は、各気筒の排気行程
中のクランク角信号ＳＧＴの立下がりに同期して、燃料
噴射を開始するように生成される。このとき、燃料噴射
量は、燃料噴射される対応気筒の吸気行程以前の時点に
おける吸入空気量およびエンジン回転数に基づいて演算
されるが、定常運転時には吸入空気量Ｑおよびエンジン
回転数Ｎｅに大きな変化はないので、特に支障は生じな
い。

【００３１】しかし、加減速などの過渡運転時において
は、吸入空気量Ｑおよびエンジン回転数Ｎｅは、燃料噴
射される対応気筒の吸気行程前と吸気行程中とによって
異なる。すなわち、吸気行程以前の吸入空気量Ｑおよび
エンジン回転数Ｎｅに基づいて演算された燃料噴射量
は、加速時には燃料不足となり、減速時には燃料過多と
なる。

【００３２】したがって、燃料噴射量補正手段５は、ク
ランク角信号ＳＧＴの立下がり時点において、吸入空気
量Ｑの変化量ΔＱから過渡運転状態を判定し、過渡時の
燃料噴射量を補正する。たとえば、加速運転状態を判定
すれば、燃料噴射量を増量補正して燃料不足を補い、減
速運転状態を判定すれば、燃料噴射量を減量補正して燃
料過多を回避するように、噴射信号Ｊを制御する。

【００３３】たとえば図１０において、アクセル開度α
は、＃４気筒の吸気行程の開始直前の位置から増加し、
この加速運転に応答して、吸入空気量Ｑは、＃４気筒の
吸気行程の開始から約１／３の位置で増加している。

【００３４】一方、図１１においては、アクセルペダル
１０４の踏み込みタイミングが図１０の場合よりも少し
遅く、アクセル開度αは、＃４気筒の吸気行程の開始直
後の位置から増加し、吸入空気量Ｑは、＃４気筒の吸気
行程の開始から約２／３の位置で増加している。

【００３５】図１０、図１１において、たとえば＃６気
筒に対する燃料噴射開始タイミングであるＳＧＴの立下
がりでは吸入空気量の変化から加速と判定しているた
め、＃６気筒のインジェクタ１１２に対する噴射信号Ｊ
６を延長して燃料噴射量を増量補正している。

【００３６】しかし、この補正量は所定条件下でのマッ
チングによって決定しているため、アクセルの踏み込み
タイミングや踏み込み量によっては空燃比がばらつき、
排気ガスが悪化するおそれがある。また、＃５気筒の燃
料噴射開始タイミングであるＳＧＴの立下がりでは吸入
空気量Ｑの変化がなく加速運転状態が判定される前でな
ので、燃料量は補正されない。

【００３７】図１０および図１１において＃５気筒の燃
料噴射量はほぼ同量であり、また排気行程の後半で燃料
噴射しているので、＃５気筒の空燃比は＃５気筒の実際
の充填空気量によって決定する。

【００３８】しかし、図１０の場合と図１１の場合とで
は、アクセルの踏み込みタイミングが異なるので、吸入
空気量Ｑの変化タイミングも異なり、それぞれ、＃５気
筒の充填空気量が異なるので空燃比も異なってくる。

【００３９】このように、従来装置においては、スロッ
トル開度θがアクセル操作に依存しており、エンジン１
０１の充填空気量がアクセル操作毎に変化するので、空
燃比および排気ガスがばらつき、排気ガスの悪化を招く
ことになる。

【００４０】また、急加速時においては、通常の加速時
の増量補正しても、燃焼に必要な燃料（気筒内の実際の
充填空気量に見合う燃料）の供給が間に合わず、燃料の
過不足が生じるので、これを防止するための臨時的処置
として、非同期燃料噴射が行われる。

【００４１】すなわち、非同期燃料噴射量演算手段７
は、スロットル開度θなどから急加速運転状態を判定す
れば、各気筒毎の燃料噴射タイミングとは無関係に、非
同期燃料噴射量Ｆｂに相当する噴射信号（図１２内の斜
線パルス参照）を生成する。

【００４２】非同期燃料噴射量演算手段７は、吸入空気
量Ｑの増加が見込まれる気筒に対しては、クランク角信
号ＳＧＴの立下がりタイミングとは非同期に燃料噴射を
行うことにより、燃料過不足を補う。たとえば、所定時
間におけるスロットル開度θの変化量Δθが所定値以上
の場合には急加速と判定し、急加速判定時に排気行程ま
たは吸気行程にある気筒に対して非同期の燃料噴射を行
う。

【００４３】したがって、非同期燃料噴射は、急加速判
定のタイミングによって様々な場合が考えられる。たと
えば、図１２は、区間Ｔ１のほぼ中間点の位置で急加速
を判定して、非同期燃料噴射を実行した場合を示してい
る。

【００４４】ここで、通常の燃料噴射（同期噴射）によ
る噴射燃料量と、急加速判定時の非同期噴射による噴射
燃料量とを加算すると、＃４気筒〜＃６気筒に対して
は、各噴射信号Ｊ４〜Ｊ６によるインジェクタ駆動時間
ｔ４＋ｔ、ｔ５＋ｔ、ｔ６＋ｔに相当する燃料量が充填
される。

【００４５】また、図１３は、区間Ｔ１の前半の位置で
急加速を判定して、非同期燃料噴射を実行した場合を示
している。この場合、非同期噴射を開始しようとする時
点で、＃５気筒は通常の燃料噴射（同期噴射）を実行し
ているので、非同期噴射は行われない。したがって、＃
４気筒〜＃６気筒には、各噴射信号Ｊ４〜Ｊ６によるイ
ンジェクタ駆動時間ｔ４＋ｔ、ｔ５、ｔ６＋ｔに相当す
る燃料が充填され、図１２の場合よりも、＃５気筒の燃
料噴射量が少なくなる。

【００４６】また、図１４は、区間Ｔ１の後半の位置で
急加速を判定して、非同期燃料噴射を実行した場合を示
している。この場合、区間Ｔ１の中間点で急加速判定し
た図１２の場合と同様に、＃４気筒〜＃６気筒に対して
非同期噴射が行われるので、＃４気筒〜＃６気筒には、
各噴射信号Ｊ４〜Ｊ６によるインジェクタ駆動時間ｔ４
＋ｔ、ｔ５＋ｔ、ｔ６＋ｔに相当する燃料量が充填され
る。

【００４７】しかし、図１４における非同期燃料噴射タ
イミングは、＃４気筒の吸気行程の終了過程にあるの
で、燃料の搬送遅れも影響することから、非同期噴射し
た全燃料をこのサイクル中に＃４気筒に充填することは
できない。したがって、＃４気筒に充填されなかった燃
料は、次回の＃４気筒の吸気行程で充填されることにな
る。

【００４８】このように、１つの燃料噴射区間に注目し
ても、急加速判定を行うタイミングによって気筒の充填
燃料量が異なるので、燃料が過多となって空燃比がリッ
チ側に偏ったり、逆に燃料が過少となってリーン側に偏
ることもある。

【００４９】また、急加速時の非同期噴射制御は、所定
時間のスロットル開度の変化量Δθが所定値以上の場合
に実行されるので、アクセルペダル１０４の踏み込み速
度や踏み込み量（アクセル開度α）によっても空燃比に
違いが生じてくる。

【００５０】また、アクセルの踏み込み状態が同一であ
っても、アクセル踏み込みを行う区間が異なれば、吸気
マニホールド１０８を含むエンジン１０１の吸入部の構
造上、各気筒の吸入空気量Ｑも異なるので、やはり、同
様に燃料の過不足が生じることになる。

【００５１】また、急加速時の非同期噴射は、急加速判
定時点で特定の気筒に対して一定の燃料を噴射するとい
う、見込み燃料噴射でしかない。また、加速時の燃料増
量補正や急加速時の非同期燃料噴射による燃料量は、マ
ッチングによって決定されるが、全ての走行条件におい
て最適値を設定することは困難である。したがって、ア
クセルペダル１０４の踏み込みタイミングや踏み込み量
によって空燃比がばらつき、排気ガスが悪化するおそれ
がある。

【００５２】そこで、アクセル踏み込みタイミングに応
じて燃料噴射割合を変更したり、アクセル踏み込み速度
に応じて燃料噴射量を変更する制御方法も考えられる
が、全てのアクセル踏み込みタイミングやアクセル踏み
込み量に対して最適な燃料量を決定するためには、マッ
チングデータ数が膨大となり、プログラム制御ロジック
も複雑化するので非現実的である。

【００５３】なお、ここでは、加速時を例にとって説明
したが、減速時においても、スロットルバルブ１０６の
閉成タイミングによって、加速時と同様に吸入空気量Ｑ
のバラツキが発生することになる。

【００５４】一方、ここでは図示しないが、スロットル
開度θの調整に機械的な伝達機構を用いずに、モータを
有するスロットルアクチュエータを用いて、アクセル開
度αに応じてスロットルバルブ１０６を電子的に駆動制
御するスロットル制御装置も開発されている。

【００５５】この場合、スロットルバルブ１０６は、ア
クセルペダル１０４の操作タイミングから所定時間（遅
れ時間）だけ経過した後に、目標スロットル開度に応じ
て実際にスロットル開度θが制御され、スロットルバル
ブ１０６の追従速度は、モータの最大駆動速度によって
制限される。

【００５６】また、燃料噴射タイミングにおいて、噴射
後の燃料が実際にエンジン１０１に吸入されるタイミン
グと所定の遅れ時間経過後のスロットル開度を考慮し
て、現時点での燃料噴射量を制御することも考えられる
が、エンジン１０１への燃料吸入時での吸入空気量に応
じた燃料噴射量を高い信頼性で供給することは提案され
ていない。

【００５７】したがって、アクセルペダル１０４の操作
に応答して、所定時間経過後のスロットルバルブ１０６
の駆動による吸入空気量に応じた噴射信号Ｊを高精度に
演算することはできず、特に過渡時における燃料噴射量
を最適に制御することは極めて困難である。

【００５８】

【発明が解決しようとする課題】従来の内燃機関の燃料
噴射制御装置は以上のように、過渡時における実際の吸
入空気量に応じた最適な燃料噴射量を演算することがで
きないので、空燃比がばらついて排気ガスが悪化すると
いう問題点があった。

【００５９】また、アクセルペダル１０４の踏み込みタ
イミングや踏み込み速度に応じて燃料噴射量を可変制御
しようとしても、膨大なマッチングデータを必要とする
ので、プログラム制御ロジックが複雑化してしまうとい
う問題点があった。

【００６０】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、過渡時におけるアクセル操作の
違いによらず、常に実際の吸入空気量に応じた最適な燃
料噴射量を演算することにより、空燃比のばらつきを抑
制して排気ガスを改善した内燃機関の燃料噴射制御装置
を得ることを目的とする。

【００６１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る内燃機関
の燃料噴射制御装置は、内燃機関への吸入空気量を調整
するためのスロットルバルブを含むスロットルアクチュ
エータと、内燃機関への燃料噴射量を調整するためのイ
ンジェクタと、内燃機関の運転状態を検出する各種セン
サと、運転状態に応じてスロットルアクチュエータおよ
びインジェクタの制御量を演算する制御ユニットとを備
え、各種センサは、スロットルバルブの駆動量をスロッ
トル開度として検出するスロットル開度センサと、アク
セルの踏み込み量をアクセル開度として検出するアクセ
ル開度センサと、各気筒毎のクランク角基準位置を示す
クランク角信号を検出するクランク角センサとを含み、
制御ユニットは、アクセル開度に基づいて、スロットル
アクチュエータの制御量に相当する目標スロットル開度
を演算し、スロットルバルブの開度を目標スロットル開
度に制御するスロットル制御装置と、クランク角信号に
基づいてエンジン回転数を演算するエンジン回転数検出
手段と、エンジン回転数およびスロットル開度に基づい
て、インジェクタの制御量に相当する目標燃料噴射量を
演算し、インジェクタの燃料噴射量を目標燃料噴射量に
制御するインジェクタ制御装置とを含み、インジェクタ
制御装置は、エンジン回転数に基づいて、所定区間にお
ける予測エンジン回転数を演算する予測エンジン回転数
演算手段と、スロットル開度に基づいて、所定区間にお
ける予測スロットル開度を演算する予測スロットル開度
演算手段と、予測エンジン回転数および予測スロットル
開度に基づいて、所定区間における予測吸入空気量を演
算する予測吸入空気量演算手段と、予測吸入空気量に基
づいて目標燃料噴射量を演算する目標燃料噴射量演算手
段とを含み、予測スロットル開度演算手段は、各気筒の
吸気行程の中間点での予測スロットル開度を演算するも
のである。

【００６２】

【００６３】

【００６４】また、この発明に係る内燃機関の燃料噴射
制御装置は、内燃機関への吸入空気量を調整するための
スロットルバルブを含むスロットルアクチュエータと、
内燃機関への燃料噴射量を調整するためのインジェクタ
と、内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、運転
状態に応じてスロットルアクチュエータおよびインジェ
クタの制御量を演算する制御ユニットとを備え、各種セ
ンサは、スロットルバルブの駆動量をスロットル開度と
して検出するスロットル開度センサと、アクセルの踏み
込み量をアクセル開度として検出するアクセル開度セン
サと、各気筒毎のクランク角基準位置を示すクランク角
信号を検出するクランク角センサとを含み、制御ユニッ
トは、アクセル開度に基づいて、スロットルアクチュエ
ータの制御量に相当する目標スロットル開度を演算し、
スロットルバルブの開度を目標スロットル開度に制御す
るスロットル制御装置と、クランク角信号に基づいてエ
ンジン回転数を演算するエンジン回転数検出手段と、エ
ンジン回転数およびスロットル開度に基づいて、インジ
ェクタの制御量に相当する目標燃料噴射量を演算し、イ
ンジェクタの燃料噴射量を目標燃料噴射量に制御するイ
ンジェクタ制御装置とを含み、インジェクタ制御装置
は、エンジン回転数に基づいて、所定区間における予測
エンジン回転数を演算する予測エンジン回転数演算手段
と、スロットル開度に基づいて、所定区間における予測
スロットル開度を演算する予測スロットル開度演算手段
と、予測エンジン回転数および予測スロットル開度に基
づいて、所定区間における予測吸入空気量を演算する予
測吸入空気量演算手段と、予測吸入空気量に基づいて目
標燃料噴射量を演算する目標燃料噴射量演算手段とを含
み、予測スロットル開度演算手段は、各気筒の吸気行程
の開始点および終了点での予測スロットル開度の平均値
を演算するものである。

【００６５】また、この発明に係る内燃機関の燃料噴射
制御装置による各種センサは、吸入空気量を検出する吸
入空気量センサを含み、インジェクタ制御装置は、吸入
空気量に基づいて予測吸入空気量を補正する予測吸入空
気量補正手段を含み、目標燃料噴射量演算手段は、予測
吸入空気量補正手段により補正された予測吸入空気量に
基づいて目標燃料噴射量を演算し、予測吸入空気量補正
手段は、吸入空気量に予測吸入空気量の変化量を加算し
た値を補正後の予測吸入空気量として出力するものであ
る。

【００６６】

【００６７】また、この発明に係る内燃機関の燃料噴射
制御装置による各種センサは、吸入空気量を検出する吸
入空気量センサを含み、インジェクタ制御装置は、吸入
空気量に基づいて予測吸入空気量を補正する予測吸入空
気量補正手段を含み、目標燃料噴射量演算手段は、予測
吸入空気量補正手段により補正された予測吸入空気量に
基づいて目標燃料噴射量を演算し、予測吸入空気量補正
手段は、吸入空気量に予測吸入空気量の変化割合を乗算
した値を補正後の予測吸入空気量として出力するもので
ある。

【００６８】また、この発明に係る内燃機関の燃料噴射
制御装置による目標スロットル開度演算手段は、アクセ
ル開度の検出タイミングから所定の遅れ時間の経過後に
目標スロットル開度を出力し、遅れ時間は、所定のクラ
ンク角に相当し、少なくとも、クランク角信号に同期し
た燃料噴射開始タイミングから、次の吸気行程の中間点
までの期間に相当する長さ以上に設定されたものであ
る。

【００６９】

【００７０】

【００７１】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図につ
いて説明する。図１はこの発明の実施の形態１を示す構
成図であり、前述（図７参照）と同様の構成要素につい
ては、同一符号を付してその詳述を省略する。

【００７２】図１において、アクセル開度センサ１１９
は、アクセルペダル１０４の操作位置（踏み込み量）を
アクセル開度αとして検出する。スロットル制御装置１
２０Ｂは、制御ユニット１２０Ａと同様にマイクロコン
ピュータからなり、モータ１２１に対する駆動信号ＤＭ
を生成し、モータ１２１を介してスロットルバルブ１０
６を駆動制御する。

【００７３】モータ１２１は、スロットルバルブ１０６
とともにスロットルアクチュエータを構成しており、ス
ロットル開度θを電子的に調整している。スロットル制
御装置１２０Ｂは、制御ユニット１２０Ａの機能の一部
として含まれてもよく、アクセル開度センサ１１９から
のアクセル開度αに応じて目標スロットル開度θｍを演
算し、目標スロットル開度θｍと一致するようにスロッ
トル開度θをフィードバック制御する。

【００７４】図２はこの発明の実施の形態１による制御
ユニット１２０Ａおよびスロットル制御装置１２０Ｂの
基本的な機能構成を示すブロック図であり、前述（図８
参照）と同様の構成要素については、同一符号を付して
その詳述を省略する。

【００７５】図２において、制御ユニット１２０Ａ内の
インジェクタ制御装置は、予測エンジン回転数Ｎｆを演
算する予測エンジン回転数演算手段９と、予測スロット
ル開度θｆを演算する予測スロットル開度演算手段１０
と、予測吸入空気量Ｑｆを演算する予測吸入空気量演算
手段１１と、目標燃料噴射量Ｆｍを演算する目標燃料噴
射量演算手段１２とを備えている。

【００７６】予測エンジン回転数演算手段９は、エンジ
ン回転数Ｎｅに基づいて、所定区間（たとえば、後述す
るように吸気行程）における予測エンジン回転数Ｎｆを
推定演算する。

【００７７】予測スロットル開度演算手段１０は、スロ
ットル開度θおよび目標スロットル開度θｍに基づい
て、各気筒の吸気行程における予測スロットル開度θｆ
を推定演算する。

【００７８】予測吸入空気量演算手段１１は、予測エン
ジン回転数Ｎｆおよび予測スロットル開度θｆに基づい
て、各気筒の吸気行程における予測吸入空気量Ｑｆを推
定演算する。目標燃料噴射量演算手段１２は、予測吸入
空気量Ｑｆに基づいて、インジェクタ１１２の制御量に
相当する目標燃料噴射量Ｆｍを演算する。

【００７９】燃料噴射制御手段８は、インジェクタ１１
２に対して、目標燃料噴射量Ｆｍに相当する噴射信号Ｊ
を生成する。これにより、インジェクタ１１２は、燃料
噴射量が目標燃料噴射量Ｆｍとなるように制御される。

【００８０】また、制御ユニット１２０Ａに含まれ得る
スロットル制御装置１２０Ｂは、アクセル開度αを検出
値として取り込むアクセル開度検出手段１３と、アクセ
ル開度αに基づいて目標スロットル開度θｍを演算する
目標スロットル開度演算手段１４と、目標スロットル開
度θｍに基づいて駆動信号ＤＭを生成するスロットルバ
ルブ制御手段１５とを備えている。

【００８１】アクセル開度検出手段１３は、アクセル開
度センサ１１９からのアクセル開度αに関する入力Ｉ／
Ｆとして機能し、アクセル開度αを示す信号から実際の
アクセル開度の値を演算する。

【００８２】目標スロットル開度演算手段１４は、アク
セル開度検出手段１３を介したアクセル開度αに基づい
て、所定の遅れ時間Ｔｄの経過後におけるスロットルア
クチュエータの制御量すなわちスロットルバルブ１０６
の目標スロットル開度θｍを演算する。なお、遅れ時間
Ｔｄは、前述のように、アクセルペダル１０４が操作さ
れてから実際にスロットルバルブ１０６が制御されるま
での時間である。

【００８３】スロットルバルブ制御手段１５は、目標ス
ロットル開度θｍに相当するモータ１２１の駆動信号Ｄ
Ｍを生成する。これにより、スロットルバルブ１０６
は、スロットル開度θが目標スロットル開度θｍとなる
ように制御される。

【００８４】次に、図３および図４のタイミングチャー
トを参照しながら、図１および図２に示したこの発明の
実施の形態１の動作について説明する。図３はこの発明
の実施の形態１による加速時における各気筒（＃１〜＃
６）の行程と各パラメータの変化との関係を示してお
り、前述と同様の波形には同一符号を付してその詳述を
省略する。

【００８５】また、図４はこの発明の実施の形態１によ
る予測スロットル開度演算手段１０の動作を示してお
り、目標スロットル開度θｍおよび予測スロットル開度
θｆとの関係を示している。

【００８６】スロットルバルブ１０６の制御量となる目
標スロットル開度θｍは、アクセル開度αに対して直ち
に演算されるが、演算に要する電子的な遅れ時間および
モータ１２１の駆動に要する機械的な追従遅れ時間を考
慮して、所定の遅れ時間Ｔｄだけ経過後に生成される。

【００８７】スロットルバルブ１０６は、アクセルペダ
ル１０４の操作から遅れ時間Ｔｄだけ経過した後に制御
され、スロットル開度θは、スロットル制御装置１２０
Ｂから生成される駆動信号ＤＭにより、目標スロットル
開度θｍに設定される。

【００８８】インジェクタ制御装置内の予測エンジン回
転数演算手段９は、図３のように、燃料噴射の対応気筒
の吸気行程中での予測エンジン回転数Ｎｆを、吸気行程
よりも前のタイミング（時刻ｔｊ）で推定演算する。

【００８９】図３において、たとえば、＃６気筒に注目
した場合、まず、クランク角信号ＳＧＴの立下がり時刻
ｔｊ（＃６気筒の燃料噴射開始タイミング）において、
クランク角信号ＳＧＴの立下がりエッジ間の今回の計測
周期Ｔ（ｎ）と前回の計測周期Ｔ（ｎ−１）とに基づい
て、次回の予測周期Ｔｆ（ｎ＋１）を演算する。

【００９０】続いて、今回の計測周期Ｔ（ｎ）と次回の
予測周期Ｔｆ（ｎ＋１）とに基づいて、＃６気筒の吸気
行程中に対応した次々回での予測周期Ｔｆ（ｎ＋２）を
演算し、予測周期Ｔｆ（ｎ＋２）をエンジン回転数に換
算して、＃６気筒の吸気行程中での予測エンジン回転数
Ｎｆ（ｎ＋２）を演算する。

【００９１】同様に、インジェクタ制御装置内の予測ス
ロットル開度演算手段１０は、時刻ｔｊにおいて、燃料
噴射の対応気筒の吸気行程中での予測スロットル開度θ
ｆを推定演算する。

【００９２】すなわち、図４において、現時点（時刻ｔ
ｊ）で検出された最新のスロットル開度θ（ｋ）と、所
定時間ｔｓ（１０ｍｓｅｃ程度の演算周期）毎の目標ス
ロットル開度θｍ（ｋ＋ｓ）（ｓ＝０、１、２、…）と
に基づいて、＃６気筒の吸気行程の中間点での予測スロ
ットル開度θｆ（ｎ）を演算する。

【００９３】ここで、目標スロットル開度θｍ（ｋ＋
ｓ）は、遅れ時間Ｔｄ（図３参照）だけ前に検出された
アクセル開度αに基づいて既に演算決定されている。し
たがって、予測スロットル開度演算手段１０は、現在検
出されているスロットル開度θと、現在検出されている
アクセル開度αに応じた将来の目標スロットル開度θｍ
とに基づいて、予測スロットル開度θｆを推定演算す
る。

【００９４】一方、スロットル制御装置内の目標スロッ
トル開度演算手段１４から出力される目標スロットル開
度θｍと、スロットルバルブ制御手段１５による制御後
に検出されるスロットル開度θとの間には、たとえば所
定の機械的な遅れ時間ｔａが存在する。

【００９５】ここでは、遅れ時間ｔａが、ｔａ＝ｔｓ
（１０ｍｓｅｃ程度）を満たすものとして説明する。予
測スロットル開度演算手段１０は、演算対象となる時刻
ｎ（中間点）での予測スロットル開度θｆ（ｎ）を演算
するために、まず、或る時刻ｋを基準としたときの所定
時間ｔｓ毎の予測スロットル開度θｆ（ｋ＋ｓ）を演算
する。

【００９６】すなわち、所定時間ｔｓ毎（時刻（ｋ＋
ｓ）毎）の目標スロットル開度θｍ（ｋ＋ｓ）と、時刻
ｋで実際に検出されたスロットル開度θ（ｋ）との関係
が、θｍ（ｋ＋ｓ）＞θ（ｋ）を満たす場合、時刻ｋで
の予測スロットル開度θｆ（ｋ）および所定時間ｔｓ毎
の予測スロットル開度θｆ（ｋ＋ｓ）は、以下の（１）
式により演算される。

【００９７】 θｆ（ｋ）＝θ（ｋ） θｆ（ｋ＋ｓ）＝ｍｉｎ｛θｍ（ｋ＋ｓ−１），θｆ（ｋ＋ｓ−１）十Δθｍ ａｘ｝ …（１）

【００９８】ただし、（１）式において、Δθｍａｘ
は、スロットルアクチュエータ制御時のスロットル開度
θの最大変化量である。また、ｍｉｎ｛Ｘ，Ｙ｝は、Ｘ
およびＹのうちの小さい方の値が選択されることを意味
する。

【００９９】上記（１）式は、次回の目標スロットル開
度θｍ（ｋ＋ｓ）が現在検出されるスロットル開度θ
（ｋ）よりも大きい場合、すなわちスロットルバルブ１
０６を開く場合に適用される。

【０１００】一方、目標スロットル開度θｍ（ｋ＋ｓ）
と実際のスロットル開度θ（ｋ）との関係が、θｍ（ｋ
＋ｓ）≦θ（ｋ）を満たす場合には、時刻ｋでの予測ス
ロットル開度θｆ（ｋ）および所定時間ｔｓ毎の予測ス
ロットル開度θｆ（ｋ＋ｓ）は、以下の（２）式により
演算される。

【０１０１】 θｆ（ｋ）＝θ（ｋ） θｆ（ｋ＋ｓ）＝ｍａｘ｛θｍ（ｋ＋ｓ−１），θｆ（ｋ＋ｓ−１）一Δθｍ ａｘ｝ …（２）

【０１０２】ただし、（２）式において、ｍａｎ｛Ｘ，
Ｙ｝は、ＸおよびＹのうちの大きい方の値が選択される
ことを意味する。上記（２）式は、次回の目標スロット
ル開度θｍ（ｋ＋ｓ）が現在検出されるスロットル開度
θ（ｋ）以下の場合、すなわちスロットルバルブ１０６
を閉じるか変更しない場合に適用される。

【０１０３】（１）式および（２）式のいずれの場合に
おいても、予測スロットル開度θｍの変化量は、実際の
スロットルバルブ１０６の最大開度変化量Δθｍａｘに
より制限される。

【０１０４】続いて、予測スロットル開度演算手段１０
は、クランク角信号ＳＧＴの立下がり時刻ｔｊにおい
て、予測周期Ｔｆ（ｎ＋１）およびＴｆ（ｎ＋２）と所
定時間ｔｓ毎の予測スロットル開度θｆ（ｋ＋ｓ）とに
基づいて、＃６気筒の吸気行程の中間点での予測スロッ
トル開度θｆ（ｎ）を演算する。

【０１０５】ここでは、便宜上、＃６気筒に注目し、＃
６気筒の吸気行程の中間点（燃料噴射が実際に反映され
る時期）を、次々回の予測周期Ｔｆ（ｎ＋２）の区間の
中間点とする。

【０１０６】たとえば、予測スロットル開度θｆ（ｋ＋
ｓ）を１０ｍｓ毎に演算する場合、時刻ｎでの予測スロ
ットル開度θｆ（ｎ）は、時刻ｋからｍ番目の予測スロ
ットル開度θｆ（ｋ＋ｍ）と、ｍ＋１番目の予測スロッ
トル開度θｆ（ｋ＋ｍ＋１）との補間計算により、以下
の（３）式のように求められる。

【０１０７】 θｆ（ｎ）＝θｆ（ｋ＋ｍ）＋｛θｆ（ｋ＋ｍ＋１）−θｆ（ｋ＋ｍ）｝×｛ （ｔｋ＋Ｔｆ（ｎ＋１）＋Ｔｆ（ｎ＋２）／２｝−１０・ｍ｝／１０…（３）

【０１０８】ただし、（３）式において、ｔｋはスロッ
トル開度θ（ｋ）の検出時刻から時刻ｔｊまでの経過時
間（図４参照）である。また、ｍは予測周期Ｔｆ（ｎ＋
１）およびＴｆ（ｎ＋２）に基づく値であり、以下の
（４）式のように表わされる。

【０１０９】 ｍ＝（ｔｋ＋Ｔｆ（ｎ＋１）＋Ｔｆ（ｎ＋２）／２）／１０ …（４）

【０１１０】次に、予測吸入空気量演算手段１１は、ク
ランク角信号ＳＧＴの立下がり時刻ｔｊにおいて、予測
スロットル開度θｆ（ｎ）および予測エンジン回転数Ｎ
ｆ（ｎ＋２）に基づいて、燃料噴射される対応気筒の予
測吸入空気量Ｑｆ（ｎ）を演算する。

【０１１１】最後に、目標燃料噴射量演算手段１２は、
予測吸入空気量Ｑｆ（ｎ）に基づいて目標燃料噴射量Ｆ
ｍ（ｎ）を演算し、燃料噴射制御手段８は、目標燃料噴
射量Ｆｍ（ｎ）に相当する燃料噴射信号Ｊを出力し、対
応気筒に対する燃料噴射制御を行う。

【０１１２】このように、燃料噴射対応気筒の予測スロ
ットル開度θｆと、予測エンジン回転数Ｎｆとに基づい
て、燃料噴射対応気筒の予測吸入空気量Ｑｆを演算して
目標燃料噴射量Ｆｍを決定する。

【０１１３】これにより、従来装置のような燃料補正や
非同期噴射などの信頼性の低い見込み制御を行う必要が
なく、過渡時においても空燃比のばらつきを抑制するこ
とができ、排気ガスを改善することができる。

【０１１４】なお、上記実施の形態１における目標スロ
ットル開度演算手段１４は、アクセル開度αの検出時刻
から所定の遅れ時間Ｔｄの経過後の目標スロットル開度
θｍを演算出力したが、遅れ時間Ｔｄがエンジン回転数
Ｎｅに関係することを考慮して、所定クランク角に相当
する追従遅れ時間経過後の目標スロットル開度θｍを演
算出力してもよい。これにより、エンジン回転数Ｎｅの
違いによらず、最適な遅れ時間Ｔｄを設定することがで
きる。

【０１１５】また、予測スロットル開度演算手段１０
は、吸気行程の中間点での予測スロットル開度θｆを演
算したが、吸気行程の開始点および終了点での予測スロ
ットル開度の平均値を予測スロットル開度θｆとして演
算してもよい。

【０１１６】また、遅れ時間Ｔｄは、少なくとも、燃料
噴射開始タイミングｔｊから次の吸気行程の中間点まで
の期間に相当する長さ以上に設定されている。これによ
り、アクセルペダル１０４の操作タイミングの違いによ
らず、アクセル開度αに応答して実際にスロットル開度
θが立ち上がる前に、確実に燃料噴射を開始させること
ができる。

【０１１７】また、予測吸入空気量Ｑｆ（ｎ）の演算、
および、予測吸入空気量Ｑｆ（ｎ）に基づく目標燃料噴
射量Ｆｍ（ｎ）の演算は、エンジン行程の周期と比べて
極めて短時間に処理できるので、燃料噴射開始タイミン
グｔｊの時点で実行される。これにより、燃料噴射開始
時点ｔｊにおけるエンジン回転数Ｎｅなどを反映させる
ことができ、高精度の燃料噴射制御を実現することがで
きる。

【０１１８】実施の形態２．なお、上記実施の形態１で
は、予測スロットル開度θｆおよび予測エンジン回転数
Ｎｆのみに基づいて予測吸入空気量Ｑｆを演算したが、
予測吸入空気量Ｑｆの変動状態と実際の吸入空気量Ｑの
検出値とに基づいて、補正された予測吸入空気量Ｑｆａ
を演算してもよい。

【０１１９】予測吸入空気量Ｑｆの変動状態および実際
の吸入空気量Ｑは、検出時点での運転状態を反映してい
るので、予測吸入空気量Ｑｆの変動状態および吸入空気
量Ｑに基づく予測吸入空気量Ｑｆａを求めることによ
り、さらに高精度の目標燃料噴射量Ｆｍを決定すること
ができる。

【０１２０】図５は吸入空気量Ｑに基づいて予測吸入空
気量Ｑｆを補正したこの発明の実施の形態２の要部構成
を示すブロック図であり、前述（図１参照）と同様の構
成要素には同一符号を付して詳述を省略する。前述と同
様に、制御ユニット１２０Ｃは、スロットル制御装置１
２０Ｂを含んでいてもよい。

【０１２１】図５において、予測吸入空気量補正手段１
６は、吸入空気量検出手段１を介した吸入空気量Ｑに基
づいて、予測吸入空気量演算手段１１からの予測吸入空
気量Ｑｆを補正し、補正後の予測吸入空気量Ｑｆａを出
力する。目標燃料噴射量演算手段は、補正後の予測吸入
空気量Ｑｆａに基づいて、目標燃料噴射量Ｆｍを演算す
る。

【０１２２】次に、図６のタイミングチャートを参照し
ながら、この発明の実施の形態２の動作について説明す
る。図６はエンジン１０１の各気筒の行程と、各検出信
号α、θおよびＱ、ならびに目標スロットル開度θｍお
よび予測吸入空気量Ｑｆとの関係を示しており、前述
（図３参照）と同様の波形については、同一符号を付し
て詳述を省略する。

【０１２３】この場合、目標燃料噴射量Ｆｍの演算に用
いられる予測吸入空気量Ｑｆａは、各演算手段９〜１１
のみならず、予測吸入空気量補正手段１６に基づいて、
以下のように設定される。

【０１２４】まず、＃６気筒の燃料噴射開始タイミング
となるクランク角信号ＳＧＴの立下がり時刻ｔｊ（図６
参照）において、予測吸入空気量演算手段１１は、前述
のように予測吸入空気量Ｑｆ（ｎ）を演算する。

【０１２５】また、予測吸入空気量補正手段１６は、時
刻ｔｊにおいて検出された吸入空気量Ｑ（ｎ）から予測
吸入空気量Ｑｆ（ｎ）を補正し、目標燃料噴射量Ｆｍの
演算に用いられる予測吸入空気量Ｑｆａ（ｎ）を補正演
算する。この場合、補正後の予測吸入空気量Ｑｆａ
（ｎ）は、以下の（５）式のように表わされる。

【０１２６】 Ｑｆａ（ｎ）＝Ｑ（ｎ）＋｛Ｑｆ（ｎ）−Ｑｆ（ｎ−２）｝ …（５）

【０１２７】すなわち、予測吸入空気量Ｑｆａ（ｎ）
は、検出された吸入空気量Ｑ（ｎ）に予測吸入空気量Ｑ
ｆの変化量｛Ｑｆ（ｎ）−Ｑｆ（ｎ−２）｝を加算した
値となる。

【０１２８】以下、クランク角信号ＳＧＴの立下がり時
刻ｔｊにおいて、目標燃料噴射量演算手段１２は、補正
された予測吸入空気量Ｑｆａ（ｎ）に基づく目標燃料噴
射量Ｆｍ（ｎ）を演算し、燃料噴射制御手段８は、目標
燃料噴射量Ｆｍ（ｎ）に応じて対象気筒の燃料噴射を行
う。

【０１２９】このように、燃料噴射対応気筒の予測スロ
ットル開度θｆおよび予測エンジン回転数Ｎｆから予測
吸入空気量Ｑｆを演算し、予測吸入空気量Ｑｆの偏差を
吸入空気量Ｑに加算して補正された予測吸入空気量Ｑｆ
ａを演算し、予測吸入空気量Ｑｆａから目標燃料噴射量
Ｆｍを決定することにより、水温や吸気温などの変動要
素にも対応した燃料噴射制御が可能となる。

【０１３０】したがって、従来装置のような燃料補正や
非同期噴射を行う必要がなく、定常時および過渡時にお
いても空燃比のばらつきを抑制して精度のよい燃料制御
ができ、排気ガスを改善することができる。

【０１３１】なお、上記（５）式においては、検出され
た吸入空気量Ｑに、予測吸入空気量Ｑｆの今回値Ｑｆ
（ｎ）と前々回値Ｑｆ（ｎ−２）との偏差を加算して補
正後の予測吸入空気量Ｑｆａを演算したが、検出された
吸入空気量Ｑ（ｎ）に、予測吸入空気量Ｑｆの前々回値
（ｎ−２）に対する今回値Ｑｆ（ｎ）の割合を乗算し、
以下の（６）式のように予測吸入空気量Ｑｆａ（ｎ）を
求めてもよい。

【０１３２】 Ｑｆａ（ｎ）＝Ｑ（ｎ）×｛Ｑｆ（ｎ）／Ｑｆ（ｎ−２）｝…（６）

【０１３３】この場合、予測吸入空気量Ｑｆａ（ｎ）
は、検出された吸入空気量Ｑ（ｎ）に予測吸入空気量Ｑ
ｆの変化割合｛Ｑｆ（ｎ）／Ｑｆ（ｎ−２）｝を乗算し
た値となる。

【０１３４】このように、予測吸入空気量Ｑｆの割合を
吸入空気量Ｑに乗算して補正された予測吸入空気量Ｑｆ
ａを演算し、予測吸入空気量Ｑｆａから目標燃料噴射量
Ｆｍを決定することにより、水温や吸気温などの変動要
素にも対応した燃料制御が可能となる。

【０１３５】なお、予測吸入空気量補正手段１６は、予
測吸入空気量演算手段１１の機能に含まれてもよく、ま
たは、目標燃料噴射量演算手段１２の機能に含まれても
よい。

【０１３６】

【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項１によれ
ば、内燃機関への吸入空気量を調整するためのスロット
ルバルブを含むスロットルアクチュエータと、内燃機関
への燃料噴射量を調整するためのインジェクタと、内燃
機関の運転状態を検出する各種センサと、運転状態に応
じてスロットルアクチュエータおよびインジェクタの制
御量を演算する制御ユニットとを備え、各種センサは、
スロットルバルブの駆動量をスロットル開度として検出
するスロットル開度センサと、アクセルの踏み込み量を
アクセル開度として検出するアクセル開度センサと、各
気筒毎のクランク角基準位置を示すクランク角信号を検
出するクランク角センサとを含み、制御ユニットは、ア
クセル開度に基づいて、スロットルアクチュエータの制
御量に相当する目標スロットル開度を演算し、スロット
ルバルブの開度を目標スロットル開度に制御するスロッ
トル制御装置と、クランク角信号に基づいてエンジン回
転数を演算するエンジン回転数検出手段と、エンジン回
転数およびスロットル開度に基づいて、インジェクタの
制御量に相当する目標燃料噴射量を演算し、インジェク
タの燃料噴射量を目標燃料噴射量に制御するインジェク
タ制御装置とを含み、インジェクタ制御装置は、エンジ
ン回転数に基づいて、所定区間における予測エンジン回
転数を演算する予測エンジン回転数演算手段と、スロッ
トル開度に基づいて、所定区間における予測スロットル
開度を演算する予測スロットル開度演算手段と、予測エ
ンジン回転数および予測スロットル開度に基づいて、所
定区間における予測吸入空気量を演算する予測吸入空気
量演算手段と、予測吸入空気量に基づいて目標燃料噴射
量を演算する目標燃料噴射量演算手段とを含み、予測ス
ロットル開度演算手段は、各気筒の吸気行程の中間点で
の予測スロットル開度を演算するようにしたので、過渡
時であっても、実際の燃料噴射量を高精度に制御して、
空燃比のばらつきを抑制して排気ガスを改善した内燃機
関の燃料噴射制御装置が得られる効果がある。

【０１３７】

【０１３８】

【０１３９】また、この発明の請求項２によれば、内燃
機関への吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ
を含むスロットルアクチュエータと、内燃機関への燃料
噴射量を調整するためのインジェクタと、内燃機関の運
転状態を検出する各種センサと、運転状態に応じてスロ
ットルアクチュエータおよびインジェクタの制御量を演
算する制御ユニットとを備え、各種センサは、スロット
ルバルブの駆動量をスロットル開度として検出するスロ
ットル開度センサと、アクセルの踏み込み量をアクセル
開度として検出するアクセル開度センサと、各気筒毎の
クランク角基準位置を示すクランク角信号を検出するク
ランク角センサとを含み、制御ユニットは、アクセル開
度に基づいて、スロットルアクチュエータの制御量に相
当する目標スロットル開度を演算し、スロットルバルブ
の開度を目標スロットル開度に制御するスロットル制御
装置と、クランク角信号に基づいてエンジン回転数を演
算するエンジン回転数検出手段と、エンジン回転数およ
びスロットル開度に基づいて、インジェクタの制御量に
相当する目標燃料噴射量を演算し、インジェクタの燃料
噴射量を目標燃料噴射量に制御するインジェクタ制御装
置とを含み、インジェクタ制御装置は、エンジン回転数
に基づいて、所定区間における予測エンジン回転数を演
算する予測エンジン回転数演算手段と、スロットル開度
に基づいて、所定区間における予測スロットル開度を演
算する予測スロットル開度演算手段と、予測エンジン回
転数および予測スロットル開度に基づいて、所定区間に
おける予測吸入空気量を演算する予測吸入空気量演算手
段と、予測吸入空気量に基づいて目標燃料噴射量を演算
する目標燃料噴射量演算手段とを含み、予測スロットル
開度演算手段は、各気筒の吸気行程の開始点および終了
点での予測スロットル開度の平均値を演算するようにし
たので、過渡時であっても、実際の燃料噴射量を高精度
に制御して、空燃比のばらつきを抑制して排気ガスを改
善した内燃機関の燃料噴射制御装置が得られる効果があ
る。

【０１４０】また、この発明の請求項３によれば、請求
項１または請求項２において、各種センサは、吸入空気
量を検出する吸入空気量センサを含み、インジェクタ制
御装置は、吸入空気量に基づいて予測吸入空気量を補正
する予測吸入空気量補正手段を含み、目標燃料噴射量演
算手段は、予測吸入空気量補正手段により補正された予
測吸入空気量に基づいて目標燃料噴射量を演算し、予測
吸入空気量補正手段は、吸入空気量に予測吸入空気量の
変化量を加算した値を補正後の予測吸入空気量として出
力するようにしたので、高精度の燃料噴射により、水温
や吸気温などの変動要素にも対応した制御が可能とな
り、さらに空燃比のばらつきを抑制して排気ガスを改善
した内燃機関の燃料噴射制御装置が得られる効果があ
る。

【０１４１】

【０１４２】また、この発明の請求項４によれば、請求
項１または請求項２において、各種センサは、吸入空気
量を検出する吸入空気量センサを含み、インジェクタ制
御装置は、吸入空気量に基づいて予測吸入空気量を補正
する予測吸入空気量補正手段を含み、目標燃料噴射量演
算手段は、予測吸入空気量補正手段により補正された予
測吸入空気量に基づいて目標燃料噴射量を演算し、予測
吸入空気量補正手段は、吸入空気量に予測吸入空気量の
変化割合を乗算した値を補正後の予測吸入空気量として
出力するようにしたので、高精度の燃料噴射を実現し
て、さらに空燃比のばらつきを抑制して排気ガスを改善
した内燃機関の燃料噴射制御装置が得られる効果があ
る。

【０１４３】また、この発明の請求項５によれば、請求
項１から請求項４までのいずれか１項において、目標ス
ロットル開度演算手段は、アクセル開度の検出タイミン
グから所定の遅れ時間の経過後に目標スロットル開度を
出力し、遅れ時間は、所定のクランク角に相当し、少な
くとも、クランク角信号に同期した燃料噴射開始タイミ
ングから、次の吸気行程の中間点までの期間に相当する
長さ以上に設定されたので、エンジン回転数やアクセル
操作タイミングの違いによらず、スロットル開度の動作
前に確実に燃料噴射させることができ、常に空燃比のば
らつきを抑制して排気ガスを改善した内燃機関の燃料噴
射制御装置が得られる効果がある。

【０１４４】

【０１４５】

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示す構成図であ
る。

【図２】 この発明の実施の形態１の要部の機能構成を
示すブロック図である。

【図３】 この発明の実施の形態１による動作を説明す
るためのタイミングチャートである。

【図４】 この発明の実施の形態１による動作を説明す
るためのタイミングチャートである。

【図５】 この発明の実施の形態２を示す構成図であ
る。

【図６】 この発明の実施の形態２による動作を説明す
るためのタイミングチャートである。

【図７】 従来の内燃機関の燃料噴射制御装置を示す構
成図である。

【図８】 従来の内燃機関の燃料噴射制御装置の要部の
機能構成を示すブロック図である。

【図９】 従来の内燃機関の燃料噴射制御装置による定
常時の動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。

【図１０】 従来の内燃機関の燃料噴射制御装置による
加速時の動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。

【図１１】 従来の内燃機関の燃料噴射制御装置による
加速時の動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。

【図１２】 従来の内燃機関の燃料噴射制御装置による
急加速時の非同期燃料噴射動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。

【図１３】 従来の内燃機関の燃料噴射制御装置による
急加速時の非同期燃料噴射動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。

【図１４】 従来の内燃機関の燃料噴射制御装置による
急加速時の非同期燃料噴射動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。

【符号の説明】

３ エンジン回転数検出手段、９ 予測エンジン回転数
演算手段、１０ 予測スロットル開度演算手段、１１
予測吸入空気量演算手段、１２ 目標燃料噴射量演算手
段、１６ 予測吸入空気量補正手段、１０１ エンジ
ン、１０４ アクセルペダル、１０６ スロットルバル
ブ、１０７ スロットル開度センサ、１０９ 吸入空気
量センサ、１１０ クランク角センサ、１１１ 気筒識
別センサ、１１２ インジェクタ、１１９ アクセル開
度センサ、１２０Ａ、１２０Ｃ 制御ユニット、１２０
Ｂ スロットル制御装置、１２１ モータ、Ｆｍ 目標
燃料噴射量、Ｊ 燃料噴射信号、Ｎｆ 予測エンジン回
転数、Ｎｅ エンジン回転数、Ｑ 吸入空気量、Ｑｆ
予測吸入空気量、ＳＧＣ 気筒識別信号、ＳＧＴ クラ
ンク角信号、Ｔｄ 遅れ時間、ｔｊ 燃料噴射開始タイ
ミング、α アクセル開度、θ スロットル開度、θｆ
予測スロットル開度、θｍ 目標スロットル開度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６２Ｈ ３６４ ３６４Ｇ (72)発明者 大内 裕史 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−286851（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−198341（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−82101（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 9/02 F02D 41/02 - 45/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関への吸入空気量を調整するため
   のスロットルバルブを含むスロットルアクチュエータ
   と、 前記内燃機関への燃料噴射量を調整するためのインジェ
   クタと、 前記内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、 前記運転状態に応じて前記スロットルアクチュエータお
   よび前記インジェクタの制御量を演算する制御ユニット
   とを備え、 前記各種センサは、 前記スロットルバルブの駆動量をスロットル開度として
   検出するスロットル開度センサと、 アクセルの踏み込み量をアクセル開度として検出するア
   クセル開度センサと、各気筒 毎のクランク角基準位置を示すクランク角信号を
   検出するクランク角センサとを含み、 前記制御ユニットは、 前記アクセル開度に基づいて、前記スロットルアクチュ
   エータの制御量に相当する目標スロットル開度を演算
   し、前記スロットルバルブの開度を前記目標スロットル
   開度に制御するスロットル制御装置と、 前記クランク角信号に基づいてエンジン回転数を演算す
   るエンジン回転数検出手段と、 前記エンジン回転数および前記スロットル開度に基づい
   て、前記インジェクタの制御量に相当する目標燃料噴射
   量を演算し、前記インジェクタの燃料噴射量を前記目標
   燃料噴射量に制御するインジェクタ制御装置とを含み、 前記インジェクタ制御装置は、 前記エンジン回転数に基づいて、所定区間における予測
   エンジン回転数を演算する予測エンジン回転数演算手段
   と、 前記スロットル開度に基づいて、前記所定区間における
   予測スロットル開度を演算する予測スロットル開度演算
   手段と、 前記予測エンジン回転数および前記予測スロットル開度
   に基づいて、前記所定区間における予測吸入空気量を演
   算する予測吸入空気量演算手段と、 前記予測吸入空気量に基づいて前記目標燃料噴射量を演
   算する目標燃料噴射量演算手段とを含み、 前記予測スロットル開度演算手段は、前記各気筒の吸気
   行程の中間点での予測スロットル開度を演算する ことを
   特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】 内燃機関への吸入空気量を調整するため
   のスロットルバルブを含むスロットルアクチュエータ
   と、 前記内燃機関への燃料噴射量を調整するためのインジェ
   クタと、 前記内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、 前記運転状態に応じて前記スロットルアクチュエータお
   よび前記インジェクタの制御量を演算する制御ユニット
   とを備え、 前記各種センサは、 前記スロットルバルブの駆動量をスロットル開度として
   検出するスロットル開度センサと、 アクセルの踏み込み量をアクセル開度として検出するア
   クセル開度センサと、 各気筒毎のクランク角基準位置を示すクランク角信号を
   検出するクランク角センサとを含み、 前記制御ユニットは、 前記アクセル開度に基づいて、前記スロットルアクチュ
   エータの制御量に相当する目標スロットル開度を演算
   し、前記スロットルバルブの開度を前記目標スロットル
   開度に制御するスロットル制御装置と、 前記クランク角信号に基づいてエンジン回転数を演算す
   るエンジン回転数検出手段と、 前記エンジン回転数および前記スロットル開度に基づい
   て、前記インジェクタの制御量に相当する目標燃料噴射
   量を演算し、前記インジェクタの燃料噴射量を前記目標
   燃料噴射量に制御するインジェクタ制御装置とを含み、 前記インジェクタ制御装置は、 前記エンジン回転数に基づいて、所定区間における予測
   エンジン回転数を演算する予測エンジン回転数演算手段
   と、 前記スロットル開度に基づいて、前記所定区間における
   予測スロットル開度を 演算する予測スロットル開度演算
   手段と、 前記予測エンジン回転数および前記予測スロットル開度
   に基づいて、前記所定区間における予測吸入空気量を演
   算する予測吸入空気量演算手段と、 前記予測吸入空気量に基づいて前記目標燃料噴射量を演
   算する目標燃料噴射量演算手段とを含み、 前記予測スロットル開度演算手段は、前記各気筒の吸気
   行程の開始点および終了点での予測スロットル開度の平
   均値を演算する ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制
   御装置。
3. 【請求項３】 前記各種センサは、前記吸入空気量を検
   出する吸入空気量センサを含み、 前記インジェクタ制御装置は、前記吸入空気量に基づい
   て前記予測吸入空気量を補正する予測吸入空気量補正手
   段を含み、 前記目標燃料噴射量演算手段は、前記予測吸入空気量補
   正手段により補正された予測吸入空気量に基づいて前記
   目標燃料噴射量を演算し、 前記予測吸入空気量補正手段は、前記吸入空気量に前記
   予測吸入空気量の変化量を加算した値を補正後の予測吸
   入空気量として出力する ことを特徴とする請求項１また
   は請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 【請求項４】 前記各種センサは、前記吸入空気量を検
   出する吸入空気量センサを含み、 前記インジェクタ制御装置は、前記吸入空気量に基づい
   て前記予測吸入空気量を補正する予測吸入空気量補正手
   段を含み、 前記目標燃料噴射量演算手段は、前記予測吸入空気量補
   正手段により補正された予測吸入空気量に基づいて前記
   目標燃料噴射量を演算し、 前記予測吸入空気量補正手段は、前記吸入空気量に前記
   予測吸入空気量の変化割合を乗算した値を補正後の予測
   吸入空気量として出力する ことを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 【請求項５】 前記目標スロットル開度演算手段は、前
   記アクセル開度の検出タイミングから所定の遅れ時間の
   経過後に前記目標スロットル開度を出力し、 前記遅れ時間は、所定のクランク角に相当し、少なくと
   も、前記クランク角信 号に同期した燃料噴射開始タイミ
   ングから、次の吸気行程の中間点までの期間に相当する
   長さ以上に設定された ことを特徴とする請求項１から請
   求項４までのいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射
   制御装置。