JPH01280648A - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の燃料噴射量制御装置に係り、特に燃
料噴射弁の特性ばらつき等に影響されることなく加速時
の燃料噴射量を最適な値にして加速性を良好にした内燃
機関の燃料噴射量制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、メジャリングプレートの開度がら空気流量を
検出する可動ベーン式空気量センサによってスロットル
弁の上流側を通過する空気量を検出すると共に、回転速
度センサによって機関回転速度を検出し、空気量センサ
出力と回転速度センサ出力とから燃料噴射時間を演算し
て燃料噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射量制御装置
が知られている。しかしながら、空気量センサによって
スロットル弁の上流側を通過する空気量を検出している
ため、加速時や減速時等の過渡時には、機関燃焼室に吸
入される空気量に加えてサージタンクおよび吸気管の容
積を充填させる空気量も計測され、この空気量に基づい
て燃料噴射時間が演算される。このため、加速時には検
出された空気量が多くなって空燃比リッチになる。また
、減速時には加速時と逆になり、燃焼室に吸入される空
気量が検出された空気量より多くなるため、空燃比リー
ンになる。加速時における上記の現象について第２図を
参照して説明すると、スロットル弁の開度変化に対して
燃焼室に吸入される空気量はＱ８　のように変化する。

しかしながら、加速時にはスロットル弁の下流側のサー
ジタンクおよび吸気管の容積をも満たす量の空気が必要
となり、この量に対応した空気がスロットル弁の上流側
を流れるため空気量センサ出力はｑのように変化する。

従って、空気量センサ出力に基づいて演算される燃料噴
射時間は、機関が要求する燃料噴射時間ＴΔＵに対して
オーバシュートすることになり、領域Ａに示す部分空燃
比がオーバリッチになる。このため、破線で示す望まし
い車速に対して実線で示す実車速が大きくうねり、加速
時のショックとなって表われる。このショックを防止す
るためには、第３図に示すように、空気量センサ出力ｑ
に対して遅れた空気量Ｑａを用いて燃料噴射量を制御す
ればよい。このような原理に基づいて、従来では特開昭
６２−１７０７４５号公報に示されるように、加速時に
吸入空気量の検出量に対して燃料噴射量を演算する手段
に遅れ要素を持たせることが行われている。−この遅れ
要素の大きさは、吸入空気量または加速後の経過時間に
依存するように定められている。

なお、本発明に関連する技術としては、機関空燃比と目
標空燃比との偏差に応じて加速時の加速増量係数を変化
させる技術（特開昭６２−１５３５４３号公報）がある
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の技術では、遅れ要素の大きさ
が吸入空気量の大きさまたは加速後の経過時間に応じて
定められており、燃焼室に吸入される実空気量に対応し
た燃料噴射時間を演算できるが、製造誤差等によって燃
料噴射弁に特性のばらつき等が発生している場合には、
燃料噴射量がばらつき、加速時にもたつきが発生する、
という問題がある。

本発明は上記問題点を解決すべくなされたもので、燃料
噴射弁の特性ばらつき等に拘わらず加速時の燃料噴射量
を最適値にして、もたつき等の発生を防止した内燃機関
の燃料噴射量制御装置を提供することを目的とする。

〔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は、第４図に示すよう
に、スロットル弁の上流側を通過する空気量を検出する
空気量センサＡと、機関回転速度を検出する回転速度セ
ンサＢと、機関空燃比を検出する空燃比センサＣと、目
標空燃比と前記機関空燃比との偏差に応じた大きさの遅
れ要素を求める遅れ要素演算手段りと、前記遅れ要素を
用いて前記空気量センサ出力と前記回転速度センサ出力
とから求まる燃料噴射時間に対して遅れた燃料噴射時間
を演算する燃料噴射時間演算手段Ｅと、前記演算手段Ｅ
で演算された燃料噴射時間に基づいて燃料噴射量を制御
する燃料噴射量制御手段Ｆと、を含んで構成したもので
ある。

〔作用〕

本発明によれば、空気量センサＡによってスロットル弁
の上流側を通過する空気量が検出され、回転速度センサ
Ｂによって機関回転速度が検出され、空燃比センサＣに
よって機関空燃比が検出される。遅れ要素演算手段りは
目標空燃比と空燃比センサＣによって検出された機関空
燃比との偏差に応じた大きさの遅れ要素を求める。この
遅れ要素演算手段りは、例えば、加速時に機関空燃比が
目標空燃比よりリッチになれば偏差の大きさに応じて遅
れ要素による遅れ量を大きくし、加速時に機関空燃比が
目標空燃比よりリーンになれば偏差の大きさに応じて遅
れ要素による遅れ量を小さくする。燃料噴射時間演算手
段Ｅは、遅れ要素演算手段りで求められた遅れ要素を用
いて、空燃比センサ出力と回転速度センサ出力とから求
まる燃料噴射時間に対して遅れた燃料噴射時間を演算す
る。

そして、燃料噴射量制御手段Ｆは、この遅れた燃料噴射
時間に基づいて燃料噴射量を制御する。従って、機関空
燃比が目標空燃比よりリッチになれば遅れ量が大きくな
って機関空燃比が目標空燃比に近づき、機関空燃比が目
標空燃比よりリーンになれば遅れ量が小さくなって機関
空燃比が目標空燃比に近づくことになる。

燃料噴射時間演算手段Ｅては、遅れ要素によって空気量
センサＡ出力を処理することにより遅れた燃料噴射演算
を演算することができ、また空気量センサ出力と回転速
度センサ出力とから演算した燃料噴射時間を遅れ要素で
処理することにより遅れた燃料噴射時間を演算すること
ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、目標空燃比と機関
空燃比との偏差に応じた大きさの遅れ要素を用いてセン
サ出力から演算される燃料噴射時間に対して遅れた燃料
噴射時間を演算しているため、燃料噴射弁の特性ばらつ
き等によって過渡時に燃料噴射量がばらつく場合におい
ても空燃比を目標空燃比に制御して加速時のもたつき等
を防止することができる、という効果が得られる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明する
。

第５図は、本実施例の燃料噴射量制御装置を備えた内燃
機関（エンジン）の−例を示すものである。このエンジ
ンは、マイクロコンピュータ等の電子制御回路１６によ
って制御されるもので、エアクリーナ１の下流側には、
スロットル弁３の上流側を通過する空気量を検出する可
動ベーン式空気量センサとしてのエアフローメータ２が
設けられている。エアフローメータ２は、ダンピングチ
ャンバ内に回動可能に設けられたコンペンセーションプ
レート、コンペンセーションプレートに連結されたメジ
ャリングプレートおよびメジャリングプレートの開度を
検出するポテンショメークを備えている。従って、空気
量は、電圧値としてポテンショメークから出力される空
気量信号から求められる。

エアフローメータ２の下流側にはスロットル弁３が配置
され、スロットル弁３の下流側にはサージタンク１７が
配置されている。サージタンク１７は、インテークマニ
ホールド５および吸気ポートを介してエンジンの燃焼室
に連通されている。

そして、インテークマニホールド５内に突出するように
各気筒毎に、又は気筒グループ毎に燃料噴射弁（フユー
エルインジエクク）８が取りつけられている。この燃料
噴射弁８は、燃料ポンプ７を介して燃料クンクロに連通
され、燃料噴射弁８に所定圧の燃料が供給されるように
構成されている。

この燃料噴射弁８を所定時間開弁させることにより、こ
の時間に応じた量の燃料が噴射される。

エンジンの燃焼室は、排気ポートおよびエキゾーストマ
ニホールドを介して三元触媒を充填した触媒装置（図示
せず）に連通されている。このエキゾーストマニホール
ドには、第７図に示すように、空燃比の変化に対して略
比例した信号を出力するリニア空燃比センサ４が取り付
けられている。

また、エンジンブロックには、このブロックを貫通して
ウォータジャケット内に突出するように冷却水温センサ
ー５が取り付けられている。この冷却水温センサー５は
、エンジン冷却水温を検出して水温信号を出力する。

エンジンのシリンダヘッドを貫通して燃焼室内に突出す
るよう各気筒毎に点火プラグ１４が取り付けられている
。この点火プラグ１４は、ディストリビュータ１１およ
びイブナイフ９を介してマイクロコンピュータ等で構成
された制御回路１６に接続されている。このディストリ
ビュータ１１内には、ディストリビュータシャフトに固
定されたシグナルロータとディストリビュータハウジン
グに固定されたピンクアップとで各々構成された気筒判
別センサ１３および回転角センサ１２が取りつけられて
いる。気筒判別センサ１３は、例えば、７２０°ＣＡ毎
に発生されるパルス列から成る気筒判別信号を出力し、
回転角センサ１２は、例えば３０°ＣＡ毎に発生される
パルス列から成るエンジン回転速度信号を出力する。

上記制御回路１６は、第６図に示すように、中央処理装
置（ＣＰＵ）２０、リード・オンリ・メモ’Ｊ　　（Ｒ
ＯＭ）２　Ｌバックアップメモリを備えたランダム・ア
クセス・メモリ　（ＲＡＭ）２２、入力ポート２３、出
力ポート２４およびこれらを接Ｍｔ　るｙ’−クバスや
コントロールバス等のバス２５を含んで構成されている
。ＣＰＵ２０には、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換
器２６およびマルチプレクサ２７を介してエアフロメー
ク２、冷却水温センサ１５が接続されている。ＣＰＵ２
０は、マルチプレクサ２７を制御してエアフロメーク２
出力および水温センサ１５出力等を順次人力させると共
にＡ／Ｄ変換器２６を起動して入力信号をデジタル信号
に変換して取り込む。人力ポート２３には、波形整形回
路２９を介して回転角センサ１２および気筒判別センサ
１３が接続されると共に、Ａ／Ｄ変換器３２を介してリ
ニア空燃比センサ４が接続されている。回転角センサ１
２および気筒判別センサ１３はタイミング発生回路２８
を介してＣＰＵ２０に接続されている。そして出力ポー
ト２４は、ダウンカウンタを含む駆動回路３０を介して
燃料噴射弁８に接続されると共に、駆動回路を介してイ
グナイタに接続されている（図示せず）。なお、３１は
クロック発生回路である。上記Ｒ−ＯＭには、以下で説
明する制御ルーチンのプロクラム等が予め記憶されてい
る。

第１図は、所定時間（例えば、４ｍ５ｅｃ）毎に実行さ
れて燃料噴射時間ＴＡＵを演算するルーチンを示すもの
で、ステップ１００において機関回転速度Ｎおよびエア
フロメータ２出力Ｑ。を取り込み、ステップ１０２にお
いてリニア空燃比センサ４で検出された機関空燃比Ａ／
Ｆを取り込む。

次のステップ１０４′では、今回取り込んだエアフロメ
ーク出力咀から前回取り込んだエアフロメータ出力Ｑゎ
−、を減算することにより空気量の変化率△Ｑを演算す
る。次のステップ１０６では、空気量の変化率ΔＱが所
定値α以上か否かを判断することにより加速中か否かを
判断する。加速中と判断されたときには、ステップ１０
８において空気量の変化率△Ｑに応じて第８図に示した
ように定必られた遅れ要素に、のテーブルから現在の変
化率△Ｑに対する遅れ要素に１を演算し、ステップ１１
０において目標空燃比Ａ／Ｆｏから現在の機関空燃比Ａ
／Ｆを減算した偏差△Ａ／Ｆに応じて第９図のように定
められた遅れ要素に２のテーブルから現在の偏差△Ａ／
Ｆに対する遅れ要素に２を演算し、ステップ１１２にお
いて遅れ要素に１　と遅れ要素に２とを加算することに
より最終的な遅れ要素Ｋを演算する。そして、ステップ
１１４において以下の式に従って遅れ要素にでエアフロ
メーク２出力Ｑ。を処理することによりエアフロメータ
で検出された空気量に対して遅れた空気量Ｑ８を演算す
る。

Ｑａ４−ＫＱ、−１＋　（１−Ｋ）　Ｑ、、　　　・（
１）そして、ステップ１１６において空気量Ｑ、と機関
回転速度Ｎとに基づいて燃料噴射時間ＴＡＵを演算する
。一方、加速中でないときにはステップ１１８において
エアフロメータで検出された空気量Ｑ、、をＱ８　とし
た後ステップ１１６へ進む。

以上のように制御する結果、空気量の変化率△０が大き
いほど遅れ要素に１が大きくされるため加速度合いが大
きいほど遅れ要素が大きくなり、これによって急加速時
の加速ショックを防止することができる。また、空燃比
の偏差△Ａ／Ｆが正のとき、ずなわち空燃比が目標空燃
比よりリッチのときは、遅れ要素に２を偏差△Ａ／Ｆの
大きさに応じて大きくしているため、空燃比の目標空燃
比からの偏差が大きいほど、遅れた空気量によって燃料
噴射時間が演算されるため燃料噴射量が少なくなり、空
燃比が目標空燃比に近づくことになる。一方、空燃比の
偏差△Ａ／Ｆが負のとき、すなわち空燃比が目標空燃比
よりリーンのときは遅れ要素に２が負になるため最終的
な遅れ要素が小さくなり、これによって空燃比の目標空
燃比からの偏差が大きいほどエアフロメータ出力に近い
値で燃料噴射量が制御されるため、燃料噴射量が多くな
り、空燃比が目標空燃比に近づくことになる。

なお、上記では遅れ要素に１を空気量の変化率△Ｑで定
める例について説明したが、第１０図に　　゛示すよう
に加速開始からの経過時間に応じて定めるようにしても
よい。このときの遅れ要素に、は、加速からの経過時間
が長くなるに従って小さくなるように定められる。また
、空気量を遅れ要素で処理する例について説明したが、
燃料噴射時間を遅れ要素で処理するようにしてもよく、
上記（１）式に代えて以下に示す（２）式に従って処理
するようにしてもよい。

Ｑａ　＋’ｔ←ＫＱｈ十（１−Ｋ）　Ｑａｈ−１・（２
）ただし、Ｑａ　ｈは燃料噴射時間演算用の今回の空気
量、Ｑａｈ−１は同じく前回の空気量である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の燃料噴射時間を演算するルー
チンを示す流れ図、第２図は加速時における燃料噴射時
間及び車速等の変化を示す線図、第３図は空気量センサ
出力ｑと理想的な空気量Ｑａ　との関係を示す線図、第
４図は本発明の特許請求の範囲に対応したブロック図、
第５図は本発明の実施例の燃料噴射量制御装置を適用し
た内燃機関の概略図、第６図は第５図の制御回路の詳細
を示すブロック図、第７図は空燃比の変化に対するリニ
ア空燃比センサ出力の変化を示す線図、第８図は空気量
の変化率△Ｑに対する遅れ要素に１の変化を示す線図、
第９図は空燃比の偏差ΔＡ／Ｆに対す遅れ要素に２の変
化を示す線図、第１０図は加速からの経過時間に対する
遅れ要素に１の変化を示す線図である。 ３・・・スロットル弁、 ４・・・リニア空燃比センサ、 ８・・・燃料噴射弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）スロットル弁の上流側を通過する空気量を検出す
   る空気量センサと、 機関回転速度を検出する回転速度センサと、機関空燃比
   を検出する空燃比センサと、 目標空燃比と前記機関空燃比との偏差に応じた大きさの
   遅れ要素を求める遅れ要素演算手段と、前記遅れ要素を
   用いて前記空気量センサ出力と前記回転速度センサ出力
   とから求まる燃料噴射時間に対して遅れた燃料噴射時間
   を演算する燃料噴射時間演算手段と、 前記演算手段で演算された燃料噴射時間に基づいて燃料
   噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、を備えた内燃
   機関の燃料噴射量制御装置。