JP3685369B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の吸気圧に基づいて燃料噴射量を演算するＤジェトロ式の制御装置に関し、特に慣性過給による吸気圧の変動に対する燃料噴射量の補正に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な従来の内燃機関のＤジェトロ式の制御装置（以下、ＥＣＵ(Engine Control Unit)という）は、内燃機関の吸気圧に基づいて、基本燃料噴射量を決定している。またＥＣＵは、一般的に、内部のＲＯＭ(Read Only Memory)に記憶保持した２次元マップを参照しながら基本燃料噴射量を補正している。この２次元マップは、内燃機関の回転数と吸気圧とに基づいて、燃料噴射量の補正係数を定めたものである。
【０００３】
図１０は、特開平９−２８７４９６号公報に記載された従来の内燃機関の制御装置の構成を概略的に示す図である。
図１０に示すように、従来の内燃機関は、エアクリーナ１、吸気管２、スロットルバルブ３、スロットル開度センサ４、吸気圧センサ５、インジェクタ６、点火プラグ７、排気管８、触媒９、Ｏ2センサ１０、クランクシャフト１１、クランク角センサ１２、カム角センサ１４、排気カムプーリ１５、ＥＣＵ１６および可変バルブタイミング機構アクチュエータ１７を備える。
【０００４】
図１０に示す内燃機関において、ＥＣＵ１６は、機関回転数、吸気圧および可変バルブタイミング機構の制御量に基づき、燃料噴射量を決定する。
具体的には、吸気圧センサ５で検出された吸気圧と、クランク角センサ１２で検出された内燃機関の回転数と、クランク角センサ１２とカム角センサ１４との信号位相差に基づいて検出された実際の進角量、あるいは可変バルブタイミング機構１７の制御量とに基づき、インジェクタ６から噴射する燃料噴射量を決定する。
【０００５】
内燃機関の吸気行程において、シリンダ内に吸入された混合気は、点火プラグ７が発する火花により点火されて爆発する。この爆発力は、ピストン２１を下方に押し下げ、クランクシャフト１１の回転力として内燃機関の外部に取り出される。
また、このとき、ＥＣＵ１６は、Ｏ2センサ１０で検出された排気ガス中の残存酸素量に基づき、触媒９における排気ガス浄化作用の効率が最良となる理論空燃比が得られるようにフィードバック制御を行う。
さらに、ＥＣＵ１６は、ＲＯＭに格納されている進角量の目標値（以下、目標進角量と称す）と、クランク角センサ１２とカム角センサ１４との信号位相差に基づいて検出された実際の進角量（以下、実進角量と称す）とが一致するように、可変バルブタイミング機構１７の制御量を制御する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般的に内燃機関では、一定のスロットル開度で加減速をしているような状態（以下、過渡運転状態と称す）において、定常運転状態よりも慣性過給効果が顕著に現れる場合がある。
この慣性過給とはエンジンに吸入される吸気の流れの慣性により、スロットルバルブの開度が一定であるにもかかわらず、定常運転状態よりも多くの吸気がエンジンに押し込まれる状態である。
即ち、スロットルバルブ３の開度が一定であっても、慣性過給の状態下においては、定常運転状態に比し、多くの吸気量がエンジンに押し込まれている。このため、慣性過給の状態下においては、吸気圧が見かけ上、小さくなっている。
このため、過渡運転状態における吸気圧は、定常運転状態における吸気圧よりも低くなる場合がある。
【０００７】
従来の内燃機関の制御装置は、実際に検出された吸気圧に基づいて基本燃料噴射量を決定していた。このため、定常運転状態よりも吸気圧が低下する慣性過給の状態下にある過渡運転状態では実際には多くの吸気がエンジンに流入しているにもかかわらず、見かけ上の吸気圧が小さいので、吸気量が少ないものと判断しそれに応じた量の燃料しか噴射していなかった。
このため、燃料噴射量が不足し、空燃比（空燃比Ａ／Ｆ：Air/Fuel）が変動したり、あるいは、Ｏ2センサ１０を用いたフィードバック制御におけるフィードバック補正量が大きく変動する等の支障が生じ得るという課題があった。
【０００８】
従って、この発明は、慣性過給効果が増大する過渡運転状態において、定常運転状態の定常吸気圧と実際に検出した吸気圧との差圧に基づいて燃料噴射量の補正を行い、空燃比の変動や、Ｏ2センサを用いたフィードバック制御におけるフィードバック補正量の変動を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、運転状態検出手段によって検出された運転状態に基づいて内燃機関を運転する制御手段とを備えてなり、制御手段は、運転状態検出手段によって検出された運転状態に基づく定常運転状態における定常吸気圧と吸気圧検出手段によって検出された吸気圧との差圧に基づいて燃料噴射量を補正し、さらに、前記内燃機関の加減速運転中に燃料噴射量を補正する加減速補正手段を備え、内燃機関の加減速運転中、加減速を開始した後の所定期間、あるいは加減速補正手段による加減速補正の実行中には、差圧に基づく燃料噴射量の補正を禁止することを特徴とする。
【００１０】
また、前記制御手段は、定常運転状態における定常吸気圧より検出された吸気圧の方が低くなったときに燃料噴射量を増量させることを特徴とする。
【００１１】
また、前記制御手段は、差圧が所定の範囲内にある場合には、差圧に基づく燃料噴射量の補正を禁止することを特徴とする。
【００１３】
また、前記制御手段は、差圧に基づく燃料噴射量の補正の禁止を解除する際には、差圧に基づいて演算される補正量を徐々に通常値にまで収束させることを特徴とする。
【００１４】
また、前記内燃機関の吸気側あるいは排気側のバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構をさらに備えてなり、制御手段は、バルブタイミングと差圧とに基づいて燃料噴射量を補正することを特徴とする。
【００１５】
また、前記制御手段は、燃料噴射量の補正に用いるバルブタイミングとして、可変バルブタイミング機構の制御量を用いることを特徴とする。
【００１６】
また、前記バルブタイミングを検出するバルブタイミング検出手段をさらに備え、燃料噴射量の補正に用いるバルブタイミングとして、バルブタイミング検出手段の出力を用いることを特徴とする。
【００１７】
また、前記補正量は、吸気側のバルブタイミングが進角するほど大きく設定されることを特徴とする。
【００１８】
さらに、前記補正量は、差圧が大きくなるほど大きく設定されることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明は、内燃機関の慣性過給効果による空燃比の変動などを抑制すべく、燃料噴射量を補正するものである。従って、本来的には、慣性過給効果を利用して高出力化を図る可変バルブタイミング機構を備える内燃機関に適用する方が、より顕著な効果を奏するのであるが、可変バルブタイミング機構を備えない内燃機関においても慣性過給効果は生じる。
そこで、この発明の実施の形態１では、まず、可変バルブタイミング機構を備えない内燃機関に、この発明を適用した場合について説明する。
【００２０】
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の構成を示す図である。
図１に示す内燃機関は、可変バルブタイミング機構を備えず、カムプーリ１３は、カムシャフト１８に固着されている。なお、従来の内燃機関の制御装置と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
また、制御手段としてのＥＣＵ１９内のＲＯＭには、従来と同様の燃料噴射量の補正係数に関する機関回転数と吸気圧とをパラメータとする２次元マップの他、機関回転数とスロットル開度とによって定まる定常運転状態の定常吸気圧を記憶した２次元マップをも備える。
【００２１】
図２は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の制御処理内容を示すフローチャートである。
図２に示すように、ステップ２０１では、吸気圧検出手段としての吸気圧センサ５で吸気圧Ｐｂを検出する。ステップ２０２では、吸気圧センサ５で吸気圧を検出した時の機関回転数とスロットル開度に基づき、ＲＯＭ内の２次元マップに記憶されている定常運転状態での定常吸気圧Ｐｂｍを読み出す。なお、内燃機関の運転状態としてのスロットル開度および機関回転数は、運転状態検出手段としてのスロットル開度センサ４およびクランク角センサ１２によって、それぞれ検出されるものである。
ステップ２０３では、定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍと吸気圧センサ５で検出した実際の吸気圧Ｐｂの差圧Ｐを求める。
Ｐ＝Ｐｂｍ−Ｐｂ （１）
【００２２】
ステップ２０４では、（２）式に基づき、燃料噴射量に対応するインジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを求める。
Ｔｉ＝｛Ｑｐ１ｓ×（Ｐｂ＋Ｐ）×Ｋ｝×ＫＩＮＪ＋Ｔｖ （２）
ここで、Ｔｉ：インジェクタ駆動パルス幅（ｍｓｅｃ）、Ｑｐｌｓ：吸気圧から燃料吐出量への変換係数（ｍｃｃ／ｍｍＨｇ）、Ｐｂ：検出吸気圧（ｍｍＨｇ）、Ｋ：各種補正係数、ＫＩＮＪ：吐出量からパルス幅への変換係数（ｍｓｅｃ／ｍｃｃ）、Ｔｖ：無効噴射パルス幅（ｍｓｅｃ）である。
なお、機関回転数と吸気圧とをパラメータとする２次元マップに記憶された燃料噴射量の補正係数は上記の各種補正係数Ｋに含まれており、また、このような補正は、ＥＣＵ１９によって行われるものである。
ここで基本燃料噴射量はＱｐｌｓ×Ｐｂにより決定されるものである。
即ち（２）式によれば、基本燃料噴射量が差圧Ｐにより補正されるというものである。
【００２３】
このように、過渡運転状態において、吸気圧Ｐｂに、定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍと検出吸気圧Ｐｂとの差である差圧Ｐを加算して吸気圧の補正を行うことにより、インジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを演算できる。従って、例えば、検出吸気圧Ｐｂが定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍより低い場合には、インジェクタパルス幅Ｔｉを増大させるので、慣性過給効果による吸気量の増大に応じて最適な燃料噴射量を確保することができる。
この結果、上述の差圧Ｐが生じていても、空燃比Ａ／Ｆの変動を抑制すると共に、Ｏ2センサ１０を用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の変動を抑制でき、加速不良等の発生を抑制することができる。
【００２４】
例えば図６には、加速時における内燃機関の運転状態を示す特性図が示されている。この図６においてスロットルバルブを開いた後、実際の吸気圧Ｐｂは実線の如く少し遅れて変化し、やがて定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍと一致するが、その後、吸気圧Ｐｂは定常吸気圧Ｐｂｍに比し小さくなる。これは慣性過給効果により吸気圧が小さくなっている状態を示している。この状態においては、上述したように、吸気圧Ｐｂが小さくなっているものの、これは慣性過給効果により見かけ上小さくなったものに過ぎず、実際には多量の吸気が内燃機関に押し込まれている。
【００２５】
ここで、従来のＤジェトロ式のＥＣＵでは、単に実際の吸気圧Ｐｂに基づいて基本燃料噴射量を決定するので、実際には多量の吸気が内燃機関に押し込まれているにもかかわらず、図示の如く吸気圧Ｐｂが小さくなった分だけ基本燃料噴射量を少なくするので、燃料不足を生じる。
しかしながら、この発明の実施の形態１によれば、実際の吸気圧Ｐｂに慣性過給効果によって小さくなった分だけ加算し、これに基づいて燃料噴射量を決定する。よって、Ｄジェトロ式のＥＣＵにおいて、慣性過給効果により吸気圧Ｐｂが小さくなったとしても、これに対応して燃料噴射量を少なくしてしまうことがなく、十分な量の燃料を内燃機関に供給することができる。
【００２６】
以上のように、この発明の実施の形態１では、差圧Ｐがあるときは（Ｐｂ＋Ｐ）、即ち（Ｐｂ＋Ｐ）＝（Ｐｂ＋Ｐｂｍ−Ｐｂ）＝Ｐｂｍに基づいて燃料噴射量を決定する。
即ち、この発明の実施の形態１は、検出された吸気圧Ｐｂに基づいて基本燃料噴射量を決定するＤジェトロシステムにおいて、慣性過給の状態下では回転数とスロットル開度に基づいて定まる定常吸気圧Ｐｂｍに基づいて基本燃料噴射量を決定するというものである。
【００２７】
次に、図２に示すフローでは、差圧Ｐが生じた場合には、常に補正を行うようにしているが、例えば、差圧Ｐが正圧であるか負圧であるかに応じて、補正を行うか否かを判定してもよい。
図３は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の制御内容の変形例を示すフローチャートである。
図３に示すステップ２０１からステップ２０４は、図２に示す同一番号のステップと同一の処理を行うものであり、その説明を省略する。
【００２８】
図３において、ステップ２０３に続くステップ３００では、ステップ２０３で求めた差圧Ｐの正負を判定する。
差圧Ｐが負圧である場合には、フローがステップ３０１に進行し、差圧Ｐを零に設定し、さらにフローはステップ２０４へ進行する。
この結果、差圧Ｐが負圧の場合には、すなわち、吸気圧センサで検出した吸気圧Ｐｂの方が定常運転状態における定常吸気圧Ｐｂｍより高い場合には、差圧Ｐに基づく燃料噴射量の補正は行われない。
【００２９】
一方、ステップ３００において、差圧Ｐが正圧であると判定された場合には、フローがステップ２０４に直接進行する。
この結果、差圧Ｐが正圧の場合にのみ、すなわち、吸気圧センサで検出した吸気圧Ｐｂの方が定常運転状態における定常吸気圧Ｐｂｍより低い場合にのみ、吸気圧の補正が行われることになる。
【００３０】
一般的に、差圧Ｐが正圧になる場合、すなわち、吸気圧センサで検出した吸気圧Ｐｂの方が定常運転状態における定常吸気圧Ｐｂｍより低い場合とは、車両が加速して慣性過給効果が顕著に生じる場合である。
従って、上述のような差圧Ｐの正負に応じて、吸気圧を補正すれば、より極めの細かい内燃機関の運転制御を行うことが可能である。
【００３１】
なお、実施の形態１では、ＥＣＵ１９のＲＯＭに、予め実験的に求めた定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍを２次元マップとして格納し、そのデータを読み出すようにしているが、このような２次元マップを予め用意するのではなく、実際に走行している際の定常運転状態における定常吸気圧Ｐｂｍを学習し、この学習値を用いて２次元マップを作成し燃料噴射量を決定しても、上述の場合と同等の効果を得ることができる。
【００３２】
また、ＥＣＵ１９のＲＯＭに予め実験的に求めた定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍを２次元マップとして格納し、車両が定常運転状態で走行している際の定常吸気圧Ｐｂｍを学習し予め記憶された２次元マップを補正する補正値をＥＣＵ１９内のＲＡＭに記憶しておき、これに基づいてインジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを演算する方法によっても、本発明を同様に実施することができる。このような場合には、より精度の高い制御を行うことができる。
【００３３】
なお、この発明の実施の形態１では、可変バルブタイミング機構を備えない内燃機関の制御について説明したが、可変バルブタイミング機構を備える内燃機関に本発明を適用すれば、更に顕著な効果を得ることができる。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態１では、定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍと、吸気圧センサで検出した吸気圧Ｐｂに差が生じた場合は、常に吸気圧の補正を行う場合について説明した。
しかしながら、内燃機関は断続的に吸気行程を行うため、吸気圧に脈動が生ずる場合がある。このような場合にまで一律に吸気圧を補正すると、却って、空燃比Ａ／Ｆを変動させる場合が生じうる。
従って、実施の形態２では、吸気圧の脈動の影響を排除することのできる制御処理について説明する。
【００３５】
図４は、この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の制御内容を示すフローチャートである。
ステップ２０１から２０３は、図２に示す同一番号のステップと同一内容であるため、その説明を省略する。
ステップ２０３に続くステップ４０４では、定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍと吸気圧センサ５で検出した吸気圧Ｐｂの差である差圧Ｐが、所定の範囲内であるか否か、すなわち、不感帯の範囲内にあるか否かを判定する。この不感帯の範囲とは、吸気の脈動による圧力変動とみなす範囲である。
【００３６】
この結果、差圧Ｐが不感帯の範囲内であれば、フローはステップ４０５に進行して、差圧Ｐを零に設定し、さらに続くステップ４０６では、吸気圧の補正を行わずに、上述の式（２）によりインジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを演算する。
一方、ステップ４０４において、差圧Ｐが不感帯の範囲外であると判定された場合には、加速時の慣性過給効果によって吸入空気量が増加したものとみなし、続くステップ４０６において、上述した式（２）により吸気圧を補正してインジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを演算する。即ち、この場合、検出吸気圧Ｐｂが定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍより低いので、インジェクタパルス幅Ｔｉを増大させることができる。
【００３７】
以上、この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置は、吸気の脈動によって生じる吸気圧の変動に対する補正をほとんど排除できるので、より高精度に空燃比Ａ／Ｆの変動を抑制できると共に、Ｏ2センサ１０を用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の変動を抑制でき、加速不良等の発生を抑制できる。
【００３８】
なお、この発明の実施の形態２では、可変バルブタイミング機構を備えない内燃機関の制御について説明したが、可変バルブタイミング機構を備える内燃機関に本発明を適用すれば、更に顕著な効果を得ることができる。
【００３９】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３における内燃機関は、図１０に示す従来の内燃機関と同様に、可変バルブタイミング機構を備える。
なお、図１０に示す内燃機関は、吸気バルブ側のみに可変バルブタイミング機構を備えるが、排気バルブ側に可変バルブタイミング機構を備えても本発明を同様に実施することができる。
また、本発明は、可変バルブタイミング機構そのものの機械的な形式を問わず、適用できるものである。
【００４０】
一般的に、可変バルブタイミング機構を備えない内燃機関では、限られた運転条件下で運転効率が最良となるようなバルブタイミングに設定せざるを得なかった。これに対して、可変バルブタイミング機構を備える内燃機関では、効率良く運転を行うことのできる条件を拡大できるため、慣性過給効果を得ることのできる運転条件が拡大しており、可変バルブタイミング機構を備えない内燃機関よりも、燃料噴射量の演算にあたって吸気圧の補正を行う効果は大きい。
【００４１】
図５は、この発明の実施の形態３に係る内燃機関の制御装置の制御処理内容を示すフローチャートである。ステップ２０１からステップ２０３までは、図４に示す実施の形態２における制御内容と同一であるため、その説明を省略する。
図５に示すように、ステップ５０４において、差圧Ｐが不感帯の範囲外であると判定された場合には、ステップ５０６において、次式（３）で表される補正係数Ｋ２を演算する。
Ｋ２＝ｆ（ＶＴ,Ｐ） （３）
【００４２】
ここで、ＶＴは、可変バルブタイミング機構のバルブタイミング（ｄｅｇＣＡ）を表し、吸気バルブと排気バルブのオーバラップが最小である場合を基準とした場合の進角量を示している。
式（３）に示すように、補正係数Ｋ２は、可変バルブタイミング機構のバルブタイミングＶＴと、差圧Ｐとに基づき、あらかじめＥＣＵ１９のＲＯＭ内に設定されたデータより参照することによって演算される。
この補正係数Ｋ２は、吸気側のバルブタイミングＶＴが進角するほど大きくなると共に、差圧Ｐが大きくなるほどこれに応じて大きくなるように設定されている。
【００４３】
なお、上述の説明では、バルブタイミングＶＴとして実バルブタイミングを用いている。このような実バルブタイミングは、バルブタイミング検出手段としてのクランク角センサ１２およびカム角センサ１４の出力に基づいて、ＥＣＵ１９によって演算される。
また、上述のような制御処理におけるバルブタイミングＶＴの値としては、可変バルブタイミング機構の制御量（目標進角量）を用いても、実バルブタイミングを用いた場合と同様に本発明を実施することができる。
【００４４】
ステップ５０７では、補正係数Ｋ２を用いてインジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを求める。
Ｔｉ＝（Ｑｐｌｓ×Ｐｂ×Ｋ×Ｋ２）×ＫＩＮＪ＋Ｔｖ （４）
式（３）および式（４）から分かるように、この発明の実施の形態３では、差圧Ｐに基づいて吸気圧を単に補正するのではなく、補正係数Ｋ２を差圧ＰおよびバルブタイミングＶＴに基づいて補正し、補正係数Ｋ２を用いてインジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを演算している。
このような補正により、例えば、検出吸気圧Ｐｂが定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍより低くなった場合には、インジェクタパルス幅Ｔｉを増大させることができる。
【００４５】
以上、この発明の実施の形態３では、差圧ＰおよびバルブタイミングＶＴに応じて演算した補正係数Ｋ２を用いて、インジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを演算することにより、慣性過給効果での吸入空気量の増加による空燃比Ａ／Ｆの変動、もしくは、Ｏ2センサ１０を用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の変動を抑制することができる。
なお、実施の形態３で、バルブタイミングＶＴおよび差圧Ｐに基づいて補正係数Ｋ２を求めているのと同様に、実施の形態１、２において、バルブタイミングＶＴを固定値とし差圧Ｐに基づいて補正係数Ｋ２を演算し、当該補正係数Ｋ２を用いてインジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを演算しても同様の効果を得ることができる。
【００４６】
実施の形態４．
吸気圧センサ５で検出した吸気圧Ｐｂは、加減速運転中にスロットル開度を変化させれば、当然に変化し、結果的に空燃比Ａ／Ｆが変化する。このような加減速運転中の空燃比Ａ／Ｆの変化を抑制すべく、加減速運転中に空燃比Ａ／Ｆの補正（加減速補正）を行うことが一般的に行われている。
従って、加減速補正が行われている間に、上述したような吸気圧の補正を行うと、逆に空燃比Ａ／Ｆが大きく変動する場合がある。
この発明の実施の形態４は、加減速補正が行われている間には、差圧Ｐを用いた補正を行わないようにする制御処理に関するものである。
【００４７】
図６は、加速時における内燃機関の運転状態を示す特性図である。
図６に示すように、加速を開始した直後において、吸気圧Ｐｂ（実線で示す）には、実際の機関回転数およびスロットル開度に対応する定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍ（波線で示す）に対して、実際の吸気圧の変化に遅れが生じる。このような圧力変化の遅れにより、定常運転状態における定常吸気圧Ｐｂｍと、吸気圧センサ５で検出される実際の吸気圧Ｐｂとの間に差圧Ｐ１が発生する。この差圧Ｐ１は、スロットルバルブの開弁に対する吸気の流入遅れによるものであり慣性過給効果によって発生する差圧Ｐとは異なるものである。
【００４８】
従って、このような状況下においては、慣性過給効果による誤差を補正しようとする制御を行うべきではない。例えばこの状況下において上述の実施の形態の補正を行うと図６に示す如く加速直後において大きな補正量が与えられる。しかしながら、このときの差圧Ｐ１は慣性過給効果によるものではないので、この補正量は全て誤差となってしまう。
そこで実施の形態４は、差圧Ｐ１に対しては補正を行わないようにしたものである。
【００４９】
図７は、この発明の実施の形態４に係る内燃機関の制御装置の制御内容を示すフローチャートである。
ステップ２０１からステップ２０３までと、ステップ４０４及びステップ４０５は、図４に示す同一番号のステップと同一であるため、その説明を省略する。ステップ４０４において、差圧Ｐが所定の範囲外であると判定した場合には、フローはステップ７０６に進行する。
【００５０】
ステップ７０６では、例えば、スロットル開度センサ４の検出信号に基づき、車両が加減速を行ったか否かを判定する。
ステップ７０６において、加減速運転中であると判定した場合には、もしくは、加減速が行われてから所定時間が経過していないと判定した場合には、フローはステップ４０５に進行する。ステップ４０５では、差圧Ｐを零に設定し、差圧Ｐによる吸気圧の補正を禁止する。
補正が禁止された後は、フローがステップ７０７に進行し、ステップ７０７において、式（２）のＫ項に含まれる加減速補正を行う。この結果、加減速によって生じた変動分を補正することができるので、空燃比Ａ／Ｆの変動を抑制することができる。
【００５１】
一方、ステップ７０６において、加減速が行われていないと判定した場合には、もしくは、加減速が行われてから所定時間が経過したと判定した場合には、差圧Ｐは慣性過給効果によって生じたものと判定し、フローはステップ７０７に進行する。
ステップ７０７では、上述した式（２）により、差圧Ｐで補正した吸気圧を用いてインジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを演算する。例えば、検出吸気圧Ｐｂが定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍより低くなった場合には、インジェクタパルス幅Ｔｉを増大させることができる。
【００５２】
このように、車両の加減速運転中または加減速運転が終了してから所定の時間が経過するまでには、上述の差圧Ｐによる吸気圧の補正を行わないようにすることで、空燃比Ａ／Ｆの変動、もしくは、Ｏ2センサ１０を用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量が変動することを抑制できる。
また、上記実施の形態では加減速運転中または加減速運転が終了してから所定の時間が経過するまでには上述の差圧Ｐによる吸気圧の補正を行わないようにすることとしたが、加減速運転中または加減速運転が終了してから所定の期間（時間、点火回数、回転回数の積算値等）が経過するまで、あるいは加減速運転を開始してから所定期間経過するまでは、上述の差圧Ｐによる吸気圧の補正を行わないようにしても良い。
なお、実施の形態４に係る制御処理は、可変バルブタイミング機構を備える内燃機関に適用すれば、更に顕著な効果を得ることができるものである。
【００５３】
実施の形態５．
図８は、この発明の実施の形態５に係る内燃機関の制御装置の制御内容を示すフローチャートである。
図８において、図７におけるステップ７０６がステップ８０６に置き換わったこと以外は、実施の形態４に準ずるものである。
図８に示す８０６は、加減速運転中と、加減速補正が実行されている間には、上述の差圧Ｐを零に設定して補正を禁止するためのステップである。
【００５４】
すなわち、ステップ８０６において、加減速運転中あるいは加減速補正実行中であると判定した場合には、フローはステップ４０５に進行し、差圧Ｐがゼロに設定される。
一方、ステップ８０６において、加減速運転中ではない、あるいは、加減速補正実行中ではないと判定した場合には、フローはステップ７０７に進行し、差圧Ｐによる補正を用いて、燃料噴射量が演算される。例えば、検出吸気圧Ｐｂが定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍより低くなった場合には、インジェクタパルス幅Ｔｉを増大させることができる。
【００５５】
以上のように、この発明の実施の形態５では、加減速運転中と、加減速補正実行中には、差圧Ｐを零に設定して補正を禁止するので、実施の形態４と同様の効果を得ることができる。
なお、実施の形態５に係る制御内容を、可変バルブタイミング機構を備える内燃機関に適用すれば、更に顕著な効果を得ることができる。
【００５６】
実施の形態６．
図９は、この発明の実施の形態６に係る内燃機関の制御装置による制御を行った際の各特性を示す図である。
この発明の実施の形態６は、実施の形態４及び実施の形態５において禁止された燃料噴射量の補正を再開する場合の制御処理に関するものである。
具体的には、図９に実線で示す特性のように、上述の補正禁止が解除された際に、零に設定されていた差圧Ｐの値を、補正が禁止されていない場合の値にまで徐々に増大させながら、インジェクタ駆動パルス幅Ｔｉの演算を行う。
【００５７】
このような制御処理を行うことにより、補正禁止により零に設定された差圧Ｐに基づく燃料噴射量の補正量を、徐々に、連続的にあるいは段階的に、補正禁止のない場合の補正量（以下、通常値と称す）にまで収束させることができる。
なお、図９に示す例では、補正量を通常値にまで収束させる場合として、補正量を通常値にまで増大させる場合を示すが、現在の吸気圧が定常吸気圧Ｐｂｍより高い場合には、補正量は負の値となるので、このような場合には補正量を通常値にまで減少させることとなる。
【００５８】
以上、この発明の実施の形態６では、上述のような補正禁止が解除された直後において、零に設定されていた差圧Ｐを徐々に本来の値（補正禁止がない場合の値）に近づけることにより、差圧Ｐに基づく燃料噴射量の補正がいきなり行われることがないので、空燃比Ａ／Ｆの急激な変動を抑制できると共に、Ｏ2センサ１０を用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の急激な変動を抑制することができる。
【００５９】
【発明の効果】
この発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、運転状態検出手段によって検出された運転状態に基づいて内燃機関を運転する制御手段とを備えてなり、制御手段は、運転状態検出手段によって検出された運転状態に基づく定常運転状態における定常吸気圧と吸気圧検出手段によって検出された吸気圧との差圧に基づいて燃料噴射量を補正し、さらに、前記内燃機関の加減速運転中に燃料噴射量を補正する加減速補正手段を備え、内燃機関の加減速運転中、加減速を開始した後の所定期間、あるいは加減速補正手段による加減速補正の実行中には、差圧に基づく燃料噴射量の補正を禁止することを特徴とするので、慣性過給効果による空燃比の変動や、Ｏ2センサを用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の変動を抑制すると共に、吸気圧の変動により生じる加速不良等の不具合を抑制することができ、また、吸気の脈動によって生じる吸気圧の変動に対する補正をほとんど排除でき、より高精度に空燃比の変動を抑制すると共に、Ｏ 2 センサを用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の変動を抑制でき、加速不良等の発生を抑制できる。
【００６０】
また、前記制御手段は、定常運転状態における定常吸気圧より検出された吸気圧の方が低くなったときに燃料噴射量を増量させることを特徴とするので、慣性過給効果による空燃比の変動や、Ｏ2センサを用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の変動を抑制することができると共に、吸気圧の変動により生じる加速不良等の不具合を抑制することができる。
【００６１】
また、前記制御手段は、差圧が所定の範囲内にある場合には、差圧に基づく燃料噴射量の補正を禁止することを特徴とする。
【００６３】
また、前記制御手段は、差圧に基づく燃料噴射量の補正の禁止を解除する際には、差圧に基づいて演算される補正量を徐々に通常値にまで収束させることを特徴とするので、差圧に基づく燃料噴射量の補正禁止が解除された際に、車両の運転状態を良好に保つことができる。
【００６４】
また、前記内燃機関の吸気側あるいは排気側のバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構をさらに備えてなり、制御手段は、バルブタイミングと差圧とに基づいて燃料噴射量を補正することを特徴とするので、可変バルブタイミング機構を備える内燃機関において、慣性過給効果による空燃比の変動や、Ｏ2センサを用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の変動を抑制すると共に、吸気圧の変動により生じる加速不良等の不具合を抑制することができる。
【００６５】
また、前記制御手段は、燃料噴射量の補正に用いるバルブタイミングとして、可変バルブタイミング機構の制御量を用いることを特徴とするので、可変バルブタイミング機構を備える内燃機関において、慣性過給効果による空燃比の変動や、Ｏ2センサを用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の変動を抑制すると共に、吸気圧の変動により生じる加速不良等の不具合を抑制することができる。
【００６６】
また、前記バルブタイミングを検出するバルブタイミング検出手段をさらに備え、燃料噴射量の補正に用いるバルブタイミングとして、バルブタイミング検出手段の出力を用いることを特徴とするので、可変バルブタイミング機構を備える内燃機関において、慣性過給効果による空燃比の変動や、Ｏ2センサを用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の変動を抑制すると共に、吸気圧の変動により生じる加速不良等の不具合を抑制することができる。
【００６７】
また、前記補正量は、吸気側のバルブタイミングが進角するほど大きく設定されることを特徴とするので、バルブタイミングに応じて適切な燃料量を供給することができる。
【００６８】
さらに、前記補正量は、差圧が大きくなるほど大きく設定されることを特徴とするので、差圧に応じて適切な燃料量を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の構成を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の制御処理内容を示すフローチャートである。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の制御内容の変形例を示すフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の制御内容を示すフローチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態３に係る内燃機関の制御装置の制御処理内容を示すフローチャートである。
【図６】 加速時における内燃機関の運転状態を示す特性図である。
【図７】 この発明の実施の形態４に係る内燃機関の制御装置の制御内容を示すフローチャートである。
【図８】 この発明の実施の形態５に係る内燃機関の制御装置の制御内容を示すフローチャートである。
【図９】 この発明の実施の形態６に係る内燃機関の制御装置による制御を行った際の各特性を示す図である。
【図１０】 特開平９−２８７４９６号公報に記載された従来の内燃機関の制御装置の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
４ スロットル開度センサ（運転状態検出手段）、５ 吸気圧センサ（吸気圧検出手段）、１２ クランク角センサ（運転状態検出手段、バルブタイミング検出手段）、１４ カム角センサ（バルブタイミング検出手段）、１９ ＥＣＵ（制御手段）。
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の吸気圧に基づいて燃料噴射量を演算するＤジェトロ式の制御装置に関し、特に慣性過給による吸気圧の変動に対する燃料噴射量の補正に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な従来の内燃機関のＤジェトロ式の制御装置（以下、ＥＣＵ(Engine Control Unit)という）は、内燃機関の吸気圧に基づいて、基本燃料噴射量を決定している。またＥＣＵは、一般的に、内部のＲＯＭ(Read Only Memory)に記憶保持した２次元マップを参照しながら基本燃料噴射量を補正している。この２次元マップは、内燃機関の回転数と吸気圧とに基づいて、燃料噴射量の補正係数を定めたものである。
【０００３】
図１０は、特開平９−２８７４９６号公報に記載された従来の内燃機関の制御装置の構成を概略的に示す図である。
図１０に示すように、従来の内燃機関は、エアクリーナ１、吸気管２、スロットルバルブ３、スロットル開度センサ４、吸気圧センサ５、インジェクタ６、点火プラグ７、排気管８、触媒９、Ｏ2センサ１０、クランクシャフト１１、クランク角センサ１２、カム角センサ１４、排気カムプーリ１５、ＥＣＵ１６および可変バルブタイミング機構アクチュエータ１７を備える。
【０００４】
図１０に示す内燃機関において、ＥＣＵ１６は、機関回転数、吸気圧および可変バルブタイミング機構の制御量に基づき、燃料噴射量を決定する。
具体的には、吸気圧センサ５で検出された吸気圧と、クランク角センサ１２で検出された内燃機関の回転数と、クランク角センサ１２とカム角センサ１４との信号位相差に基づいて検出された実際の進角量、あるいは可変バルブタイミング機構１７の制御量とに基づき、インジェクタ６から噴射する燃料噴射量を決定する。
【０００５】
内燃機関の吸気行程において、シリンダ内に吸入された混合気は、点火プラグ７が発する火花により点火されて爆発する。この爆発力は、ピストン２１を下方に押し下げ、クランクシャフト１１の回転力として内燃機関の外部に取り出される。
また、このとき、ＥＣＵ１６は、Ｏ2センサ１０で検出された排気ガス中の残存酸素量に基づき、触媒９における排気ガス浄化作用の効率が最良となる理論空燃比が得られるようにフィードバック制御を行う。
さらに、ＥＣＵ１６は、ＲＯＭに格納されている進角量の目標値（以下、目標進角量と称す）と、クランク角センサ１２とカム角センサ１４との信号位相差に基づいて検出された実際の進角量（以下、実進角量と称す）とが一致するように、可変バルブタイミング機構１７の制御量を制御する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般的に内燃機関では、一定のスロットル開度で加減速をしているような状態（以下、過渡運転状態と称す）において、定常運転状態よりも慣性過給効果が顕著に現れる場合がある。
この慣性過給とはエンジンに吸入される吸気の流れの慣性により、スロットルバルブの開度が一定であるにもかかわらず、定常運転状態よりも多くの吸気がエンジンに押し込まれる状態である。
即ち、スロットルバルブ３の開度が一定であっても、慣性過給の状態下においては、定常運転状態に比し、多くの吸気量がエンジンに押し込まれている。このため、慣性過給の状態下においては、吸気圧が見かけ上、小さくなっている。
このため、過渡運転状態における吸気圧は、定常運転状態における吸気圧よりも低くなる場合がある。
【０００７】
従来の内燃機関の制御装置は、実際に検出された吸気圧に基づいて基本燃料噴射量を決定していた。このため、定常運転状態よりも吸気圧が低下する慣性過給の状態下にある過渡運転状態では実際には多くの吸気がエンジンに流入しているにもかかわらず、見かけ上の吸気圧が小さいので、吸気量が少ないものと判断しそれに応じた量の燃料しか噴射していなかった。
このため、燃料噴射量が不足し、空燃比（空燃比Ａ／Ｆ：Air/Fuel）が変動したり、あるいは、Ｏ2センサ１０を用いたフィードバック制御におけるフィードバック補正量が大きく変動する等の支障が生じ得るという課題があった。
【０００８】
従って、この発明は、慣性過給効果が増大する過渡運転状態において、定常運転状態の定常吸気圧と実際に検出した吸気圧との差圧に基づいて燃料噴射量の補正を行い、空燃比の変動や、Ｏ2センサを用いたフィードバック制御におけるフィードバック補正量の変動を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、運転状態検出手段によって検出された運転状態に基づいて内燃機関を運転する制御手段とを備えてなり、制御手段は、運転状態検出手段によって検出された運転状態に基づく定常運転状態における定常吸気圧と吸気圧検出手段によって検出された吸気圧との差圧に基づいて燃料噴射量を補正し、さらに、前記内燃機関の加減速運転中に燃料噴射量を補正する加減速補正手段を備え、内燃機関の加減速運転中、加減速を開始した後の所定期間、あるいは加減速補正手段による加減速補正の実行中には、差圧に基づく燃料噴射量の補正を禁止することを特徴とする。
【００１０】
また、前記制御手段は、定常運転状態における定常吸気圧より検出された吸気圧の方が低くなったときに燃料噴射量を増量させることを特徴とする。
【００１１】
また、前記制御手段は、差圧が所定の範囲内にある場合には、差圧に基づく燃料噴射量の補正を禁止することを特徴とする。
【００１３】
また、前記制御手段は、差圧に基づく燃料噴射量の補正の禁止を解除する際には、差圧に基づいて演算される補正量を徐々に通常値にまで収束させることを特徴とする。
【００１４】
また、前記内燃機関の吸気側あるいは排気側のバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構をさらに備えてなり、制御手段は、バルブタイミングと差圧とに基づいて燃料噴射量を補正することを特徴とする。
【００１５】
また、前記制御手段は、燃料噴射量の補正に用いるバルブタイミングとして、可変バルブタイミング機構の制御量を用いることを特徴とする。
【００１６】
また、前記バルブタイミングを検出するバルブタイミング検出手段をさらに備え、燃料噴射量の補正に用いるバルブタイミングとして、バルブタイミング検出手段の出力を用いることを特徴とする。
【００１７】
また、前記補正量は、吸気側のバルブタイミングが進角するほど大きく設定されることを特徴とする。
【００１８】
さらに、前記補正量は、差圧が大きくなるほど大きく設定されることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明は、内燃機関の慣性過給効果による空燃比の変動などを抑制すべく、燃料噴射量を補正するものである。従って、本来的には、慣性過給効果を利用して高出力化を図る可変バルブタイミング機構を備える内燃機関に適用する方が、より顕著な効果を奏するのであるが、可変バルブタイミング機構を備えない内燃機関においても慣性過給効果は生じる。
そこで、この発明の実施の形態１では、まず、可変バルブタイミング機構を備えない内燃機関に、この発明を適用した場合について説明する。
【００２０】
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の構成を示す図である。
図１に示す内燃機関は、可変バルブタイミング機構を備えず、カムプーリ１３は、カムシャフト１８に固着されている。なお、従来の内燃機関の制御装置と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
また、制御手段としてのＥＣＵ１９内のＲＯＭには、従来と同様の燃料噴射量の補正係数に関する機関回転数と吸気圧とをパラメータとする２次元マップの他、機関回転数とスロットル開度とによって定まる定常運転状態の定常吸気圧を記憶した２次元マップをも備える。
【００２１】
図２は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の制御処理内容を示すフローチャートである。
図２に示すように、ステップ２０１では、吸気圧検出手段としての吸気圧センサ５で吸気圧Ｐｂを検出する。ステップ２０２では、吸気圧センサ５で吸気圧を検出した時の機関回転数とスロットル開度に基づき、ＲＯＭ内の２次元マップに記憶されている定常運転状態での定常吸気圧Ｐｂｍを読み出す。なお、内燃機関の運転状態としてのスロットル開度および機関回転数は、運転状態検出手段としてのスロットル開度センサ４およびクランク角センサ１２によって、それぞれ検出されるものである。
ステップ２０３では、定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍと吸気圧センサ５で検出した実際の吸気圧Ｐｂの差圧Ｐを求める。
Ｐ＝Ｐｂｍ−Ｐｂ （１）
【００２２】
ステップ２０４では、（２）式に基づき、燃料噴射量に対応するインジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを求める。
Ｔｉ＝｛Ｑｐ１ｓ×（Ｐｂ＋Ｐ）×Ｋ｝×ＫＩＮＪ＋Ｔｖ （２）
ここで、Ｔｉ：インジェクタ駆動パルス幅（ｍｓｅｃ）、Ｑｐｌｓ：吸気圧から燃料吐出量への変換係数（ｍｃｃ／ｍｍＨｇ）、Ｐｂ：検出吸気圧（ｍｍＨｇ）、Ｋ：各種補正係数、ＫＩＮＪ：吐出量からパルス幅への変換係数（ｍｓｅｃ／ｍｃｃ）、Ｔｖ：無効噴射パルス幅（ｍｓｅｃ）である。
なお、機関回転数と吸気圧とをパラメータとする２次元マップに記憶された燃料噴射量の補正係数は上記の各種補正係数Ｋに含まれており、また、このような補正は、ＥＣＵ１９によって行われるものである。
ここで基本燃料噴射量はＱｐｌｓ×Ｐｂにより決定されるものである。
即ち（２）式によれば、基本燃料噴射量が差圧Ｐにより補正されるというものである。
【００２３】
このように、過渡運転状態において、吸気圧Ｐｂに、定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍと検出吸気圧Ｐｂとの差である差圧Ｐを加算して吸気圧の補正を行うことにより、インジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを演算できる。従って、例えば、検出吸気圧Ｐｂが定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍより低い場合には、インジェクタパルス幅Ｔｉを増大させるので、慣性過給効果による吸気量の増大に応じて最適な燃料噴射量を確保することができる。
この結果、上述の差圧Ｐが生じていても、空燃比Ａ／Ｆの変動を抑制すると共に、Ｏ2センサ１０を用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の変動を抑制でき、加速不良等の発生を抑制することができる。
【００２４】
例えば図６には、加速時における内燃機関の運転状態を示す特性図が示されている。この図６においてスロットルバルブを開いた後、実際の吸気圧Ｐｂは実線の如く少し遅れて変化し、やがて定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍと一致するが、その後、吸気圧Ｐｂは定常吸気圧Ｐｂｍに比し小さくなる。これは慣性過給効果により吸気圧が小さくなっている状態を示している。この状態においては、上述したように、吸気圧Ｐｂが小さくなっているものの、これは慣性過給効果により見かけ上小さくなったものに過ぎず、実際には多量の吸気が内燃機関に押し込まれている。
【００２５】
ここで、従来のＤジェトロ式のＥＣＵでは、単に実際の吸気圧Ｐｂに基づいて基本燃料噴射量を決定するので、実際には多量の吸気が内燃機関に押し込まれているにもかかわらず、図示の如く吸気圧Ｐｂが小さくなった分だけ基本燃料噴射量を少なくするので、燃料不足を生じる。
しかしながら、この発明の実施の形態１によれば、実際の吸気圧Ｐｂに慣性過給効果によって小さくなった分だけ加算し、これに基づいて燃料噴射量を決定する。よって、Ｄジェトロ式のＥＣＵにおいて、慣性過給効果により吸気圧Ｐｂが小さくなったとしても、これに対応して燃料噴射量を少なくしてしまうことがなく、十分な量の燃料を内燃機関に供給することができる。
【００２６】
以上のように、この発明の実施の形態１では、差圧Ｐがあるときは（Ｐｂ＋Ｐ）、即ち（Ｐｂ＋Ｐ）＝（Ｐｂ＋Ｐｂｍ−Ｐｂ）＝Ｐｂｍに基づいて燃料噴射量を決定する。
即ち、この発明の実施の形態１は、検出された吸気圧Ｐｂに基づいて基本燃料噴射量を決定するＤジェトロシステムにおいて、慣性過給の状態下では回転数とスロットル開度に基づいて定まる定常吸気圧Ｐｂｍに基づいて基本燃料噴射量を決定するというものである。
【００２７】
次に、図２に示すフローでは、差圧Ｐが生じた場合には、常に補正を行うようにしているが、例えば、差圧Ｐが正圧であるか負圧であるかに応じて、補正を行うか否かを判定してもよい。
図３は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の制御内容の変形例を示すフローチャートである。
図３に示すステップ２０１からステップ２０４は、図２に示す同一番号のステップと同一の処理を行うものであり、その説明を省略する。
【００２８】
図３において、ステップ２０３に続くステップ３００では、ステップ２０３で求めた差圧Ｐの正負を判定する。
差圧Ｐが負圧である場合には、フローがステップ３０１に進行し、差圧Ｐを零に設定し、さらにフローはステップ２０４へ進行する。
この結果、差圧Ｐが負圧の場合には、すなわち、吸気圧センサで検出した吸気圧Ｐｂの方が定常運転状態における定常吸気圧Ｐｂｍより高い場合には、差圧Ｐに基づく燃料噴射量の補正は行われない。
【００２９】
一方、ステップ３００において、差圧Ｐが正圧であると判定された場合には、フローがステップ２０４に直接進行する。
この結果、差圧Ｐが正圧の場合にのみ、すなわち、吸気圧センサで検出した吸気圧Ｐｂの方が定常運転状態における定常吸気圧Ｐｂｍより低い場合にのみ、吸気圧の補正が行われることになる。
【００３０】
一般的に、差圧Ｐが正圧になる場合、すなわち、吸気圧センサで検出した吸気圧Ｐｂの方が定常運転状態における定常吸気圧Ｐｂｍより低い場合とは、車両が加速して慣性過給効果が顕著に生じる場合である。
従って、上述のような差圧Ｐの正負に応じて、吸気圧を補正すれば、より極めの細かい内燃機関の運転制御を行うことが可能である。
【００３１】
なお、実施の形態１では、ＥＣＵ１９のＲＯＭに、予め実験的に求めた定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍを２次元マップとして格納し、そのデータを読み出すようにしているが、このような２次元マップを予め用意するのではなく、実際に走行している際の定常運転状態における定常吸気圧Ｐｂｍを学習し、この学習値を用いて２次元マップを作成し燃料噴射量を決定しても、上述の場合と同等の効果を得ることができる。
【００３２】
また、ＥＣＵ１９のＲＯＭに予め実験的に求めた定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍを２次元マップとして格納し、車両が定常運転状態で走行している際の定常吸気圧Ｐｂｍを学習し予め記憶された２次元マップを補正する補正値をＥＣＵ１９内のＲＡＭに記憶しておき、これに基づいてインジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを演算する方法によっても、本発明を同様に実施することができる。このような場合には、より精度の高い制御を行うことができる。
【００３３】
なお、この発明の実施の形態１では、可変バルブタイミング機構を備えない内燃機関の制御について説明したが、可変バルブタイミング機構を備える内燃機関に本発明を適用すれば、更に顕著な効果を得ることができる。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態１では、定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍと、吸気圧センサで検出した吸気圧Ｐｂに差が生じた場合は、常に吸気圧の補正を行う場合について説明した。
しかしながら、内燃機関は断続的に吸気行程を行うため、吸気圧に脈動が生ずる場合がある。このような場合にまで一律に吸気圧を補正すると、却って、空燃比Ａ／Ｆを変動させる場合が生じうる。
従って、実施の形態２では、吸気圧の脈動の影響を排除することのできる制御処理について説明する。
【００３５】
図４は、この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の制御内容を示すフローチャートである。
ステップ２０１から２０３は、図２に示す同一番号のステップと同一内容であるため、その説明を省略する。
ステップ２０３に続くステップ４０４では、定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍと吸気圧センサ５で検出した吸気圧Ｐｂの差である差圧Ｐが、所定の範囲内であるか否か、すなわち、不感帯の範囲内にあるか否かを判定する。この不感帯の範囲とは、吸気の脈動による圧力変動とみなす範囲である。
【００３６】
この結果、差圧Ｐが不感帯の範囲内であれば、フローはステップ４０５に進行して、差圧Ｐを零に設定し、さらに続くステップ４０６では、吸気圧の補正を行わずに、上述の式（２）によりインジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを演算する。
一方、ステップ４０４において、差圧Ｐが不感帯の範囲外であると判定された場合には、加速時の慣性過給効果によって吸入空気量が増加したものとみなし、続くステップ４０６において、上述した式（２）により吸気圧を補正してインジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを演算する。即ち、この場合、検出吸気圧Ｐｂが定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍより低いので、インジェクタパルス幅Ｔｉを増大させることができる。
【００３７】
以上、この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置は、吸気の脈動によって生じる吸気圧の変動に対する補正をほとんど排除できるので、より高精度に空燃比Ａ／Ｆの変動を抑制できると共に、Ｏ2センサ１０を用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の変動を抑制でき、加速不良等の発生を抑制できる。
【００３８】
なお、この発明の実施の形態２では、可変バルブタイミング機構を備えない内燃機関の制御について説明したが、可変バルブタイミング機構を備える内燃機関に本発明を適用すれば、更に顕著な効果を得ることができる。
【００３９】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３における内燃機関は、図１０に示す従来の内燃機関と同様に、可変バルブタイミング機構を備える。
なお、図１０に示す内燃機関は、吸気バルブ側のみに可変バルブタイミング機構を備えるが、排気バルブ側に可変バルブタイミング機構を備えても本発明を同様に実施することができる。
また、本発明は、可変バルブタイミング機構そのものの機械的な形式を問わず、適用できるものである。
【００４０】
一般的に、可変バルブタイミング機構を備えない内燃機関では、限られた運転条件下で運転効率が最良となるようなバルブタイミングに設定せざるを得なかった。これに対して、可変バルブタイミング機構を備える内燃機関では、効率良く運転を行うことのできる条件を拡大できるため、慣性過給効果を得ることのできる運転条件が拡大しており、可変バルブタイミング機構を備えない内燃機関よりも、燃料噴射量の演算にあたって吸気圧の補正を行う効果は大きい。
【００４１】
図５は、この発明の実施の形態３に係る内燃機関の制御装置の制御処理内容を示すフローチャートである。ステップ２０１からステップ２０３までは、図４に示す実施の形態２における制御内容と同一であるため、その説明を省略する。
図５に示すように、ステップ５０４において、差圧Ｐが不感帯の範囲外であると判定された場合には、ステップ５０６において、次式（３）で表される補正係数Ｋ２を演算する。
Ｋ２＝ｆ（ＶＴ,Ｐ） （３）
【００４２】
ここで、ＶＴは、可変バルブタイミング機構のバルブタイミング（ｄｅｇＣＡ）を表し、吸気バルブと排気バルブのオーバラップが最小である場合を基準とした場合の進角量を示している。
式（３）に示すように、補正係数Ｋ２は、可変バルブタイミング機構のバルブタイミングＶＴと、差圧Ｐとに基づき、あらかじめＥＣＵ１９のＲＯＭ内に設定されたデータより参照することによって演算される。
この補正係数Ｋ２は、吸気側のバルブタイミングＶＴが進角するほど大きくなると共に、差圧Ｐが大きくなるほどこれに応じて大きくなるように設定されている。
【００４３】
なお、上述の説明では、バルブタイミングＶＴとして実バルブタイミングを用いている。このような実バルブタイミングは、バルブタイミング検出手段としてのクランク角センサ１２およびカム角センサ１４の出力に基づいて、ＥＣＵ１９によって演算される。
また、上述のような制御処理におけるバルブタイミングＶＴの値としては、可変バルブタイミング機構の制御量（目標進角量）を用いても、実バルブタイミングを用いた場合と同様に本発明を実施することができる。
【００４４】
ステップ５０７では、補正係数Ｋ２を用いてインジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを求める。
Ｔｉ＝（Ｑｐｌｓ×Ｐｂ×Ｋ×Ｋ２）×ＫＩＮＪ＋Ｔｖ （４）
式（３）および式（４）から分かるように、この発明の実施の形態３では、差圧Ｐに基づいて吸気圧を単に補正するのではなく、補正係数Ｋ２を差圧ＰおよびバルブタイミングＶＴに基づいて補正し、補正係数Ｋ２を用いてインジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを演算している。
このような補正により、例えば、検出吸気圧Ｐｂが定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍより低くなった場合には、インジェクタパルス幅Ｔｉを増大させることができる。
【００４５】
以上、この発明の実施の形態３では、差圧ＰおよびバルブタイミングＶＴに応じて演算した補正係数Ｋ２を用いて、インジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを演算することにより、慣性過給効果での吸入空気量の増加による空燃比Ａ／Ｆの変動、もしくは、Ｏ2センサ１０を用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の変動を抑制することができる。
なお、実施の形態３で、バルブタイミングＶＴおよび差圧Ｐに基づいて補正係数Ｋ２を求めているのと同様に、実施の形態１、２において、バルブタイミングＶＴを固定値とし差圧Ｐに基づいて補正係数Ｋ２を演算し、当該補正係数Ｋ２を用いてインジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを演算しても同様の効果を得ることができる。
【００４６】
実施の形態４．
吸気圧センサ５で検出した吸気圧Ｐｂは、加減速運転中にスロットル開度を変化させれば、当然に変化し、結果的に空燃比Ａ／Ｆが変化する。このような加減速運転中の空燃比Ａ／Ｆの変化を抑制すべく、加減速運転中に空燃比Ａ／Ｆの補正（加減速補正）を行うことが一般的に行われている。
従って、加減速補正が行われている間に、上述したような吸気圧の補正を行うと、逆に空燃比Ａ／Ｆが大きく変動する場合がある。
この発明の実施の形態４は、加減速補正が行われている間には、差圧Ｐを用いた補正を行わないようにする制御処理に関するものである。
【００４７】
図６は、加速時における内燃機関の運転状態を示す特性図である。
図６に示すように、加速を開始した直後において、吸気圧Ｐｂ（実線で示す）には、実際の機関回転数およびスロットル開度に対応する定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍ（波線で示す）に対して、実際の吸気圧の変化に遅れが生じる。このような圧力変化の遅れにより、定常運転状態における定常吸気圧Ｐｂｍと、吸気圧センサ５で検出される実際の吸気圧Ｐｂとの間に差圧Ｐ１が発生する。この差圧Ｐ１は、スロットルバルブの開弁に対する吸気の流入遅れによるものであり慣性過給効果によって発生する差圧Ｐとは異なるものである。
【００４８】
従って、このような状況下においては、慣性過給効果による誤差を補正しようとする制御を行うべきではない。例えばこの状況下において上述の実施の形態の補正を行うと図６に示す如く加速直後において大きな補正量が与えられる。しかしながら、このときの差圧Ｐ１は慣性過給効果によるものではないので、この補正量は全て誤差となってしまう。
そこで実施の形態４は、差圧Ｐ１に対しては補正を行わないようにしたものである。
【００４９】
図７は、この発明の実施の形態４に係る内燃機関の制御装置の制御内容を示すフローチャートである。
ステップ２０１からステップ２０３までと、ステップ４０４及びステップ４０５は、図４に示す同一番号のステップと同一であるため、その説明を省略する。ステップ４０４において、差圧Ｐが所定の範囲外であると判定した場合には、フローはステップ７０６に進行する。
【００５０】
ステップ７０６では、例えば、スロットル開度センサ４の検出信号に基づき、車両が加減速を行ったか否かを判定する。
ステップ７０６において、加減速運転中であると判定した場合には、もしくは、加減速が行われてから所定時間が経過していないと判定した場合には、フローはステップ４０５に進行する。ステップ４０５では、差圧Ｐを零に設定し、差圧Ｐによる吸気圧の補正を禁止する。
補正が禁止された後は、フローがステップ７０７に進行し、ステップ７０７において、式（２）のＫ項に含まれる加減速補正を行う。この結果、加減速によって生じた変動分を補正することができるので、空燃比Ａ／Ｆの変動を抑制することができる。
【００５１】
一方、ステップ７０６において、加減速が行われていないと判定した場合には、もしくは、加減速が行われてから所定時間が経過したと判定した場合には、差圧Ｐは慣性過給効果によって生じたものと判定し、フローはステップ７０７に進行する。
ステップ７０７では、上述した式（２）により、差圧Ｐで補正した吸気圧を用いてインジェクタ駆動パルス幅Ｔｉを演算する。例えば、検出吸気圧Ｐｂが定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍより低くなった場合には、インジェクタパルス幅Ｔｉを増大させることができる。
【００５２】
このように、車両の加減速運転中または加減速運転が終了してから所定の時間が経過するまでには、上述の差圧Ｐによる吸気圧の補正を行わないようにすることで、空燃比Ａ／Ｆの変動、もしくは、Ｏ2センサ１０を用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量が変動することを抑制できる。
また、上記実施の形態では加減速運転中または加減速運転が終了してから所定の時間が経過するまでには上述の差圧Ｐによる吸気圧の補正を行わないようにすることとしたが、加減速運転中または加減速運転が終了してから所定の期間（時間、点火回数、回転回数の積算値等）が経過するまで、あるいは加減速運転を開始してから所定期間経過するまでは、上述の差圧Ｐによる吸気圧の補正を行わないようにしても良い。
なお、実施の形態４に係る制御処理は、可変バルブタイミング機構を備える内燃機関に適用すれば、更に顕著な効果を得ることができるものである。
【００５３】
実施の形態５．
図８は、この発明の実施の形態５に係る内燃機関の制御装置の制御内容を示すフローチャートである。
図８において、図７におけるステップ７０６がステップ８０６に置き換わったこと以外は、実施の形態４に準ずるものである。
図８に示す８０６は、加減速運転中と、加減速補正が実行されている間には、上述の差圧Ｐを零に設定して補正を禁止するためのステップである。
【００５４】
すなわち、ステップ８０６において、加減速運転中あるいは加減速補正実行中であると判定した場合には、フローはステップ４０５に進行し、差圧Ｐがゼロに設定される。
一方、ステップ８０６において、加減速運転中ではない、あるいは、加減速補正実行中ではないと判定した場合には、フローはステップ７０７に進行し、差圧Ｐによる補正を用いて、燃料噴射量が演算される。例えば、検出吸気圧Ｐｂが定常運転状態の定常吸気圧Ｐｂｍより低くなった場合には、インジェクタパルス幅Ｔｉを増大させることができる。
【００５５】
以上のように、この発明の実施の形態５では、加減速運転中と、加減速補正実行中には、差圧Ｐを零に設定して補正を禁止するので、実施の形態４と同様の効果を得ることができる。
なお、実施の形態５に係る制御内容を、可変バルブタイミング機構を備える内燃機関に適用すれば、更に顕著な効果を得ることができる。
【００５６】
実施の形態６．
図９は、この発明の実施の形態６に係る内燃機関の制御装置による制御を行った際の各特性を示す図である。
この発明の実施の形態６は、実施の形態４及び実施の形態５において禁止された燃料噴射量の補正を再開する場合の制御処理に関するものである。
具体的には、図９に実線で示す特性のように、上述の補正禁止が解除された際に、零に設定されていた差圧Ｐの値を、補正が禁止されていない場合の値にまで徐々に増大させながら、インジェクタ駆動パルス幅Ｔｉの演算を行う。
【００５７】
このような制御処理を行うことにより、補正禁止により零に設定された差圧Ｐに基づく燃料噴射量の補正量を、徐々に、連続的にあるいは段階的に、補正禁止のない場合の補正量（以下、通常値と称す）にまで収束させることができる。
なお、図９に示す例では、補正量を通常値にまで収束させる場合として、補正量を通常値にまで増大させる場合を示すが、現在の吸気圧が定常吸気圧Ｐｂｍより高い場合には、補正量は負の値となるので、このような場合には補正量を通常値にまで減少させることとなる。
【００５８】
以上、この発明の実施の形態６では、上述のような補正禁止が解除された直後において、零に設定されていた差圧Ｐを徐々に本来の値（補正禁止がない場合の値）に近づけることにより、差圧Ｐに基づく燃料噴射量の補正がいきなり行われることがないので、空燃比Ａ／Ｆの急激な変動を抑制できると共に、Ｏ2センサ１０を用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の急激な変動を抑制することができる。
【００５９】
【発明の効果】
この発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、運転状態検出手段によって検出された運転状態に基づいて内燃機関を運転する制御手段とを備えてなり、制御手段は、運転状態検出手段によって検出された運転状態に基づく定常運転状態における定常吸気圧と吸気圧検出手段によって検出された吸気圧との差圧に基づいて燃料噴射量を補正し、さらに、前記内燃機関の加減速運転中に燃料噴射量を補正する加減速補正手段を備え、内燃機関の加減速運転中、加減速を開始した後の所定期間、あるいは加減速補正手段による加減速補正の実行中には、差圧に基づく燃料噴射量の補正を禁止することを特徴とするので、慣性過給効果による空燃比の変動や、Ｏ2センサを用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の変動を抑制すると共に、吸気圧の変動により生じる加速不良等の不具合を抑制することができ、また、吸気の脈動によって生じる吸気圧の変動に対する補正をほとんど排除でき、より高精度に空燃比の変動を抑制すると共に、Ｏ 2 センサを用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の変動を抑制でき、加速不良等の発生を抑制できる。
【００６０】
また、前記制御手段は、定常運転状態における定常吸気圧より検出された吸気圧の方が低くなったときに燃料噴射量を増量させることを特徴とするので、慣性過給効果による空燃比の変動や、Ｏ2センサを用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の変動を抑制することができると共に、吸気圧の変動により生じる加速不良等の不具合を抑制することができる。
【００６１】
また、前記制御手段は、差圧が所定の範囲内にある場合には、差圧に基づく燃料噴射量の補正を禁止することを特徴とする。
【００６３】
また、前記制御手段は、差圧に基づく燃料噴射量の補正の禁止を解除する際には、差圧に基づいて演算される補正量を徐々に通常値にまで収束させることを特徴とするので、差圧に基づく燃料噴射量の補正禁止が解除された際に、車両の運転状態を良好に保つことができる。
【００６４】
また、前記内燃機関の吸気側あるいは排気側のバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構をさらに備えてなり、制御手段は、バルブタイミングと差圧とに基づいて燃料噴射量を補正することを特徴とするので、可変バルブタイミング機構を備える内燃機関において、慣性過給効果による空燃比の変動や、Ｏ2センサを用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の変動を抑制すると共に、吸気圧の変動により生じる加速不良等の不具合を抑制することができる。
【００６５】
また、前記制御手段は、燃料噴射量の補正に用いるバルブタイミングとして、可変バルブタイミング機構の制御量を用いることを特徴とするので、可変バルブタイミング機構を備える内燃機関において、慣性過給効果による空燃比の変動や、Ｏ2センサを用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の変動を抑制すると共に、吸気圧の変動により生じる加速不良等の不具合を抑制することができる。
【００６６】
また、前記バルブタイミングを検出するバルブタイミング検出手段をさらに備え、燃料噴射量の補正に用いるバルブタイミングとして、バルブタイミング検出手段の出力を用いることを特徴とするので、可変バルブタイミング機構を備える内燃機関において、慣性過給効果による空燃比の変動や、Ｏ2センサを用いたフィードバック制御によるフィードバック補正量の変動を抑制すると共に、吸気圧の変動により生じる加速不良等の不具合を抑制することができる。
【００６７】
また、前記補正量は、吸気側のバルブタイミングが進角するほど大きく設定されることを特徴とするので、バルブタイミングに応じて適切な燃料量を供給することができる。
【００６８】
さらに、前記補正量は、差圧が大きくなるほど大きく設定されることを特徴とするので、差圧に応じて適切な燃料量を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の構成を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の制御処理内容を示すフローチャートである。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の制御内容の変形例を示すフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の制御内容を示すフローチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態３に係る内燃機関の制御装置の制御処理内容を示すフローチャートである。
【図６】 加速時における内燃機関の運転状態を示す特性図である。
【図７】 この発明の実施の形態４に係る内燃機関の制御装置の制御内容を示すフローチャートである。
【図８】 この発明の実施の形態５に係る内燃機関の制御装置の制御内容を示すフローチャートである。
【図９】 この発明の実施の形態６に係る内燃機関の制御装置による制御を行った際の各特性を示す図である。
【図１０】 特開平９−２８７４９６号公報に記載された従来の内燃機関の制御装置の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
４ スロットル開度センサ（運転状態検出手段）、５ 吸気圧センサ（吸気圧検出手段）、１２ クランク角センサ（運転状態検出手段、バルブタイミング検出手段）、１４ カム角センサ（バルブタイミング検出手段）、１９ ＥＣＵ（制御手段）。
Claims (9)
- 内燃機関の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段によって検出された運転状態に基づいて前記内燃機関を運転する制御手段とを備えてなり、
前記制御手段は、前記運転状態検出手段によって検出された運転状態に基づく定常運転状態における定常吸気圧と前記吸気圧検出手段によって検出された吸気圧との差圧に基づいて燃料噴射量を補正し、
さらに、前記内燃機関の加減速運転中に燃料噴射量を補正する加減速補正手段を備え、前記内燃機関の加減速運転中、加減速を開始した後の所定期間、あるいは前記加減速補正手段による加減速補正の実行中には、前記差圧に基づく燃料噴射量の補正を禁止することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記制御手段は、前記定常運転状態における定常吸気圧より検出された吸気圧の方が低くなったときに前記燃料噴射量を増量させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記制御手段は、前記差圧が所定の範囲内にある場合には、前記差圧に基づく燃料噴射量の補正を禁止することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記制御手段は、前記差圧に基づく燃料噴射量の補正の禁止を解除する際には、前記差圧に基づいて演算される補正量を徐々に通常値にまで収束させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記内燃機関の吸気側あるいは排気側のバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構をさらに備えてなり、前記制御手段は、前記バルブタイミングと前記差圧とに基づいて前記燃料噴射量を補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記制御手段は、前記燃料噴射量の補正に用いるバルブタイミングとして、前記可変バルブタイミング機構の制御量を用いることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記バルブタイミングを検出するバルブタイミング検出手段をさらに備え、前記燃料噴射量の補正に用いるバルブタイミングとして、前記バルブタイミング検出手段の出力を用いることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記補正量は、前記バルブタイミングが進角するほど大きく設定されることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記補正量は、前記差圧が大きくなるほど大きく設定されることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
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