JPH01285640A - 内燃機関の燃料噴射量制御方法 - 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方法に係り、特に機
関燃焼室に供給すべき燃料量を予測して燃料噴射を行う
内燃機関の燃料噴射量制御方法に関する。

〔従来の技術〕

従来より、スロットル弁上流側を通過する空気量と機関
回転速度、スロットル弁下流側の吸気管絶対圧力（以下
、吸気管圧力という）と機関速度またはスロットル開度
と機関回転速度を検出し、これらの検出値に基づいて基
本燃料噴射時間を演算し、この基本燃料噴射時間を吸気
温や機関冷却水温等で補正して燃料噴射時間を求め、こ
の燃料噴射時間に相当する時間燃料噴射弁を開弁するこ
とにより燃料噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射量制
御方法が知られている。上記の空気量、吸気管圧力もよ
びスロットル開度の物理量は、いずれも機関燃焼室に吸
入される空気量に対応している。機関が要求する量の燃
料を機関燃焼室に供給するためには、機関燃焼室に吸入
される空気量が確定する時点、すなわち吸気弁閉弁時を
含む吸気弁閉弁付近での物理量の検出値を用いて燃料噴
射量を制御すればよい。しかしながら、燃料噴射口間を
演算するために所定時間必要であると共に、燃料噴射弁
から噴射された燃料が燃焼室に到達するまでに所定の飛
行時間が必要であり、燃焼室に供給される空気量が確定
したときに燃料噴射量を演算して噴射すると時間遅れに
よって噴射された燃料が機関燃焼室に供給されなくなる
。

このため、従来では、以下の式に従って、噴射される燃
料が燃焼室に到達する時点での吸気管内圧力（または吸
入空気流量）を予測し、予測した吸気管内圧力Ｐ　ＭＣ
Ａ　Ｌ　（または吸入空気量）を用いて燃料噴射量を演
算して噴射することが行なわれている（特開昭６０−１
６９６４７号公報、特開昭６２−１５７２４４号公報）
。

Ｐ　Ｍ　ＣＡ　Ｌ　＝ ２：　５ＰＭＯ−２，０ＰＭｌ＋０．５ＰＭまただし、
ＰＭＯは現在の吸気管圧力、ＰＭＩは所定時間を前の吸
気管圧力、ＰＭ２は所定時間２を前の吸気管圧力である
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の方法では、予測すべき時点と
実際に予測した時点との期間が長いと、吸気管圧力等を
予測した後の運転状態の変化等により予測値と実際の値
との間に誤差を生じ易く、例えば、吸気管圧力等を予測
した後に加速すると実際に燃焼室に吸入される空気量が
予測値より多くなるため、空燃比がリーンとなり、ドラ
イバビリティや排気エミッションが悪化する。この問題
を解決するために、上記期間を短くして予測すべき時点
の直前で吸気管圧力等を予測して燃料噴射を行なうこと
が考えられるが、燃料噴射開始時点から吸気弁閉弁まで
の期間が短くなり、燃料噴射が終了する前に吸気弁が閉
弁されるため噴射された燃料の全量を燃焼室へ供給する
ことができなくなる。

本発明は上記問題点を解決すべく成されたもので、吸気
管圧力等を予測した後に運転状態が変化した場合であっ
ても機関が要求する量の燃料を正確に供給することがで
きる内燃機関の燃料噴射量制御方法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１図に示される
ように、機関燃焼室に供給すべき燃料量を予測しくステ
ップＡ）、予測した燃料量に対応する量の燃料を噴射し
くステップＢ）、吸気弁が閉弁する前の時点で再度の予
測によって機関燃焼室に供給すべき燃料量に対する燃料
噴射量の不足量を求め（ステップＣ）、不足量に対応す
る量の燃料が機関燃焼室に供給されるように再度燃料を
噴射する（ステップＤ）ことを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、ステップＡにおいて、機関燃焼室に供
給すべき燃料量が予測される。この機関燃焼室に供給す
べき燃料量は、吸気弁閉弁時に燃焼室内に存在する空気
量、すなわち燃焼に寄与する空気量に対応するように予
測される。吸気弁閉弁時に燃焼室内に存在する空気量は
、燃焼室へ吸入される空気量が確定する時点の燃焼室へ
吸入される空気量に対応した物理量（空気量、吸気管圧
力、スロットル開度等）を予測することにより求めるこ
とができる。吸気下死点（またはこの付近）から吸気弁
閉弁時（またはこの付近）までの間の所定時点における
物理量の予測値が実用上問題のない値である。従って、
上記機関燃焼室に供給すべき燃料量は、現在の物理量を
基準にして燃焼室へ吸入される空気量が確定する時点く
またはこの付近）の物理量を予測し、この予測物理量と
機関回転速度とから燃料量を演算することにより予測す
ることができる。また、燃料量は燃焼室へ吸入される空
気量に対応した物理量に比例するから、予測物理量を求
めることなく現在の燃？４量を基準にして直接燃料量を
予測するようにしてもよく、現在の燃料量を現在の物理
量と予測物理量との偏差で補正して予測するようにして
もよく、更に特開昭６０−１６９６４７号公報および特
開昭６２−１５７２４４号公報に示す方法で予測しても
よく、予測方法はいかなる方法でもよい。

ステップＢでは、上記のように予測した燃料量に対応し
た潰の燃料を噴射する。

ステップＣでは、吸気弁が閉弁する前の時点で再度の予
測によって機関燃焼室に供給すべき燃料量に対する燃料
噴射量の不足型を求める。この不足型は、ステップＣに
おいてステップＡと同様の方法で機関燃焼室に供給すべ
き燃料量を再度予測し、ステップＣでの予測燃料量から
ステップＡでの予測燃料量を減算することにより求める
ことができる。また、燃料量は機関燃焼室に吸入される
空気量に対応した物理量に比例するから、ステップ八と
ステップＣにおいて燃焼室へ吸入される空気量が確定す
る時点（またはこの付近）の物理量を予測し、ステップ
Ｃでの予測物理量からステップ八での予測物理量を減算
した差に基づいて不足量を求めてもよい。

そして、ステップＤにおいて上記のようにして求めた不
足量に対応する量の燃料が機関燃焼室に供給されるよう
に再度燃料を噴射する。なお、スロットル開度は燃焼室
に吸入される実際の空気量に対して位相が進んでおり、
吸気管圧力およびスロットル弁上流側を通過する空気量
は位相が遅れているから、これらを使用するにあたって
は位相補正をして使用するのがよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、燃料量を予測した
後加速等によって運転状態が変化した場合においても運
転状態の変化による燃料の不足分が補われるため、空燃
比が適正値に保持され、ドライバビリティおよび排気エ
ミッションの悪化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実施例を詳細に説明する。

本実施例は、スロットル開度と機関回転速度とに基づい
て燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御装置に本発明を
適用したものである。

まず、スロットル開度と機関回転速度とによる燃料噴射
量制御の原理について説明する。第２図に示すように、
スロットル弁ＴｈからサージタンクＳを介して機関Ｅの
吸気弁までの吸気系を考え、吸気系内の空気の圧力（吸
気管絶対圧力）をＰ　［ｍｍＨｇａｂｓ、　］　、吸気
系の容積をＶ［ｆコ、吸気系内に存在する空気の重量を
Ｑ［ｇコ、吸気系内の空気の絶対温度をＴ［Ｋ］、大気
圧をＰｃ［ａｕａＨｇａｂｓ、　］とすると共に、吸気
系から機関Ｅの燃焼室に吸入される単位時間当りの空気
重量をΔ（Ｌ　　［ｇ／ｓｅｃ］　、スロットル弁Ｔｈ
を通過して吸気系内に吸入される単位時間当りの空気重
量をΔＱ２［ｇ／ｓｅｃ］とし、微小時間Δを内に吸気
系の空気の重量が（ΔＱ２−ΔＱ　＋　）・Δを変化し
、このとき吸気系内の空気の圧力がΔＰ変化したものと
して、吸気系内の空気にボイル・シャルルの法則を適用
すると以下の（１）式に示すようになる。

（Ｐ＋ΔＰ）Ｖ＝ （Ｑ＋（ΔＱ２−ΔＱｒ　）Δｔ）ＩＩＩＴ　　　・・
・（１）ただし、Ｒは気体定数である。

一方、ＰＶ＝Ｑ−Ｒ−Ｔであるから上記（１）式を変形
すると、以下の（２）式が得られる。

ここで、流量係数をψ、スロットル弁の開口面積（スロ
ットル開度）をＡとするとスロットル弁を通過する単位
時間当りの空気重量ΔＱ２は以下の（３）式で表わされ
、行程容積をＶＳ、機関回転速度をＮＥ　［ｒｐｍ］　
、吸入効率をｌとすると機関の燃焼室に吸入される単位
時間当りの空気重量ΔＱ１　は以下の（４）式で表わさ
れる。

ΔＣｈ＝ψ・Ａ！・・・（３） 上記（３）、（４）式を（２）式に代入すると次の（５
）式が得られる。

ここで、Δｔ→０の極限をとると、 となる。

今、圧力Ｐａ　　（≠ｐｃ　）近傍での応答を考えて圧
力がＰａからＰ（１＋Ｐに変化したものとして、上記（
６）式のＰに代えてＰＯ＋Ｐ　（ただし、Ｐは微小値）
を代入すると、以下の（７）式が得られる。

ここで、 であるから、上記（７）式は以下の（９）式のようにな
る。

・・・（９） ここで、 とすると、上記（９）式は次のようになる。

上記０り式を次のａの式のように変形して両辺を積分し
、積分定数をＣとすると以下の０４）式が得られる。

一−１ｏｇ　　（−ａＰ＋ｂ）＝ｔ＋Ｃ−α◇ここでｔ
＝ＱのときＰの初期値はＰｏであるから上記００式より
積分定数Ｃは次のようになる。

Ｃ＝−−Ａ’　ｏ　ｇ　（−ａ　Ｐａ　十ｂ）　　−０
５上記００式とα９式からＰを求めると次のようになる
。

ａ　　　　　ａ ただし、ｅは自然対数の底である。

従って、スロットル弁の開口面積Ａすなわちスロットル
開度ＴＡ、機関回転速度ＮＥおよびスロットル開度変化
時点からの経過時間ｔを測定して上記００式に代入すれ
ば、現在の吸気管圧力Ｐを求めることができる。そして
、このようにして求めた現在の吸気管圧力Ｐに基づいて
所定時間先の吸気弁閉弁時付近の吸気管圧力の予測値（
予測吸気管圧力）を演算することができ、この予測吸気
管圧力と機関回転数とに基づいて燃料噴射量を制御する
ことができる。

ところで、上記００式の現在の吸気管圧力Ｐをグラフで
表わすと第３図に示すようになり、ｔ＝ＱでＰ＝ＰＯ、
ｔ→（１）の極限（定常状態）ではＰ＝ｂ／ａ　（定常
状態での吸気管圧力ＰＭＴＡ）となる１次遅れ要素の出
力である。従って、スロットル開度ＴＡと機関回転速度
ＮＥとに基づいて定常状態での吸気管圧力Ｐ　Ｍ　Ｔ　
Ａを演算し、定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを以下の
αつ式の伝達関数Ｇ　（ｓ）で表わされる１次遅れ要素
で処理することにより現在の吸気管圧力を演算するよう
にしてもよい。

ただし、Ｓはラプラス変換の演算子、Ｔは時定数である
。

すなわち、スロットル開度と機関回転速度とに基づいて
定常状態での吸気管圧力を演算し、演算された定常状態
での吸気管圧力を１次遅れ要素で処理することにより前
記経過時間を変数とする吸気管圧力（現在の吸気管圧力
）を演算するようにしてもよい。

また、スロットル開度と機関回転速度とに基づいて所定
周期で定常状態での吸気管圧力を演算し、過渡時の吸気
管圧力の変化に関する時定数と前記所定周期とで重みに
関する係数を演算し、過去に演算された加重平均値の重
みを重くして過去に演算された加重平均値と前記定常状
態での吸気管圧力と前記重みに関する係数とで現在の加
重平均値を演算し、この現在の加重平均値を現在の吸気
管圧力として用いることができる。

次に、上記の原理を説明する。１次遅れ要素をブロック
図で表わすと第４図に示すようになり、入力をｘ　（ｔ
）とし、出力をｙ　（ｔ）とし、時定数をＴとすると、
第４図の入出力の関係は以下の式で表わされる。

・・・（至） ここで、ｔ２を現在の演算タイミング、ｊ＋を過去の演
算タイミングとすると次の（２１）式が得られる。

−（ｔ２−　ｔ＋　＞　　・　（ｘ　（ｔ２）　−ｙ　
（ｔ＋）　）＋　ｙ　（ｔ＋）　＝　ｙ　（ｔｚ）　　
・・・（２１）上記（２１）において、ｘ　（ｔａ）を
定常状態での吸気管圧力Ｐ　Ｍ　Ｔ　Ａ　、　３’　（
ｈ）を現在の吸気管圧力ＰＭＳＭム、ｙ（ｔ＋）を過去
の吸気管圧力Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍ　ｉ　−＋、ｔ２　　ｔ＋
（＝Δｔ）を演算周期とすれば、＋　Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍｉ
−１＝　Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍｉ　　・・・（２２）となり、
Ｔ／Δｔ＝ｎとすると、以下の（２３）式が得られる。

・・・（２３） すなわち、上記（２３）式は、過去の吸気管圧力ＰＭ　
Ｓ　Ｍｌ−、の重みをｎ−１とし、定常状態での吸気管
圧力ＰＭＴＡの重みを１とした加重平均を求めることに
より、現在の吸気管圧力ＰＭＳＭｒを演算することがで
きることを示している。また、重みに関する係数ｎは時
定数Ｔと演算周期Δｔとの比で求められる。

従って、スロットル開度と機関回転速度とに基づいて所
定周期Δｔで定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを演算し
、過渡時の吸気管圧力の変化に関する時定数Ｔと所定周
期Δｔとで重みに関する係数ｎを演算し、過去に演算さ
れた加重平均値ＰＭＳＭｉ−＋　の重みを重くして過去
に演算された加重平均値ＰＭＳＭｉ−＋　と定常状態で
の吸気管圧力ＰＭＴＡと重みに関する係数ｎとで上記（
２３）式に従って加重平均値ＰＭＳＭｒを演算すれば、
現在の吸気管圧力が求められることになる。

なお、上記０Ｑ、００式から理解されるように、時定数
Ｔ＝１／ａは機関回転速度ＮＥが大きくなる程小さくな
り、スロットル開度ＴＡが大きくなる程小さくなる。こ
のように、時定数はスロットル開度ＴＡと機関回転速度
ＮＥを変数とする関数で表わされる。従って演算周期Δ
ｔを一定とすれば、重みに関する係数ｎはスロットル開
度ＴＡと機関回転速度ＮＥとを変数とする関数で定める
ことができる。なお、スロットル開度ＴＡと機関回転速
度ＮＥとで定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡが一義的に
定まるから、スロットル開度ＴＡと機関回転速度ＮＥと
に代えて定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡと機関回転速
度ＮＥとに応じて重みに関する係数ｎを定めるようにし
てもよい。

一方、上記（２３）式においてスロットル開度ＴＡと機
関回転速度ＮＥとが変化しないものと仮定すると、加重
平均値演算時から吸入空気量が確定するまでの間、すな
わち加重平均値演算時から所定時間先までの間定常状態
での少気管圧力ＰＭＴＡは一定である。従って、上記（
２３）式の加重平均値を繰り返し演算することによって
吸入空気量確定時の実際の吸気管圧力を予測することが
できる。

なお、上記では燃料噴射時間演算時から機関に吸入され
る空気量が確定するまでの間スロットル開度と機関回転
速度とが変化しないものと仮定したが、スロットル開度
や機関回転速度が変化する場合には、燃料噴射時間演算
時でのスロットル開度の微分値および／または機関回転
速度の微分値を用いて次の燃料噴射時間演算時点でのス
ロットル開度および／または機関回転速度を予測して、
吸入空気量が確定するときの定常状態での吸気管圧力を
予測し、上記のように加重平均値の演算して実際の吸気
管圧力を予測すれば、スロットル開度や機関回転速度変
動時の実際の吸気管圧力の予測値の精度が更に向上する
。

そして、上記のように予測された吸気管圧力の予測値と
機関回転速度ＮＥとに基づいて、基本燃料噴射時間ＴＰ
を求め、この基本燃料噴射時間ＴＰを吸気温や機関冷却
水温等に応じて補正して燃料噴射時間を求め、この燃料
噴射時間に相当する時間燃料噴射弁を開弁することによ
り燃料噴射が実行される。

次に、本発明が適用可能な燃料噴射量制御装置を備えた
内燃機関について説明する。第５図に示すように、エア
クリーナ（図示せず）の下流側にはスロットル弁８が配
置されている。このスロットル弁８には、スロットル弁
８０開度を検出するスロットル開度センサ１０が取付け
られている。

スロットル開度センサ１０は、第６図の等価回路に示す
ように、スロットル弁８の回動軸に固定された接触子１
０Ｂと一端に電源が接続されかつ他端が接地された可変
抵抗１０Ａとで構成されており、スロットル弁８０開度
が変化するに伴って、接触子１０Ｂと可変抵抗１０Ａと
の接触状態が変化し、スロットル弁８の開度に応じた電
圧が接触子１０Ｂから得られるように構成されている。

スロットル弁８の上流側の吸気管壁には、吸入空気の温
度を検出するサーミスタで構成された温度センサ１４が
取付けられている。スロットル弁８の下流側にはサージ
タンク１２が配置されている。

サージタンク１２はインテークマニホールド１８、吸気
ボート２２右よび吸気弁２３を介して機関本体２０の燃
焼室２５に連通されている。このインテークマニホール
ド２４には、各気筒に対応するように燃料噴射弁２４が
取付けられており、各気筒独立にまたは各気筒グループ
毎にまたは全気筒−斉に燃料を噴射できるように構成さ
れている。

燃焼室２５は、排気弁２７、排気ボート２６ふよびエキ
ゾーストマニホールド２８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２８には、排ガス中の残留酸素濃度を
検出して理論空燃比に対応する値を境に反転した信号を
出力する０２センサ３０が取付けられている。

シリンダブロック３２には、ウォータジャケット内に突
出するように機関温度を代表する機関冷却水温を検出す
るサーミスタ等で構成された冷却水温センサ３４が取付
けられている。シリンダヘッド３６には、各々の燃焼室
２５内に突出するように点火プラグ３８が取付けられて
いる。点火プラグ３８はディストリビュータ４０および
点火コイルを備えたイグナイタ４２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４４に接続されてい
る。ディストリビュータ４０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ックアップとで各々構成
された気筒判別センサ４６および回転角センサ４８が取
付けられている。

気筒判別センサ４６は、例えば７２０°ＣＡ毎に気筒判
別信号を出力し、回転角センサ４８は、例えば３０°Ｃ
Ａ毎に回転角信号を出力する。そして、この回転角信号
の周期から機関回転速度を演算することができる。

マイクロコンピュータ等で構成された制御回路４４は、
第７図に示すように、マイクロプロセッシングユニット
　（ＭＰＵ）６０、リード・オンリ・メモリ　（ＲＯＭ
）６２、ランダム・アクセス・メモリ　（ＲＡＭ）６４
、バックアップＲＡＭ　（ＢＵ−ＲＡＭ）６６、入出カ
ポ−トロ８、入力ポードア０、出力ポードア２．７４お
よびこれらを接続スルデータバスやコントロールバス等
のバス７５を備えている。入出カポ−トロ８には、アナ
ログ−デジタル（Δ／Ｄ）変換器７８およびマルチプレ
クサ８０が順に接続されており、このマルチプレクサ８
０には、バッファ８２を介して吸気温センサ１４が接続
されると共に、バッファ８４およびバッファ８５をそれ
ぞれ介して水温センサ３４およびスロットル開度センサ
１０が接続されている。そして、入出カポ−トロ８は、
Ａ／Ｄ変換器７８およびマルチプレクサ８０に接続され
て、ＭＰＵからの制御信号に応じて吸気温センサ１４出
力、水温センサ３４出力およびスロットル開度センサ１
０出力を順次所定周期でＡ／Ｄ変換するように制御する
。

入力ポードア０には、コンパレータ８８およびバッファ
８６を介して０２センサ３０が接続されると共に波形整
形回路９０を介して気筒判別センサ４６および回転角セ
ンサ４８が接続されている。

そして、出力ポードア２は駆動回路９２を介してイブナ
イフ４２に接続され、出力ポードア４は駆動回路９４を
介して燃料噴射弁２４に接続されている。

上記ＲＯＭ６２には、以下で説明する本発明の実施例の
制御ルーチンのプログラムや第８図に示すスロットル開
度ＴＡと機関回転速度ＮＥとで定められた定常状態での
吸気管圧力ＰＭＴＡのマツプ、第９図に示す機関回転速
度ＮＥと定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡ　（またはス
ロットル開度ＴＡ）とで定められた重みに関する係数ｎ
のマツプ、第１０図に示す吸気管圧力Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍと
機関回転速度ＮＥとで定められた基本燃料噴射時間ＴＰ
Ｏマツプが予め記憶されている。第８図に示す定常状態
での吸気管圧力ＰＭＴＡのマツプは、スロットル開度Ｔ
Ａと機関回転速度ＮＥとを設定し、設定したスロットル
開度ＴＡと機関回転速度ＮＥとに対応する吸気管圧力を
測定し、吸気管圧力が安定したときの値を用いることに
より作成される。第９図に示す重みに関する係数ｎのマ
ツプは、スロットル弁をステップ状に開いたときの吸気
管圧力の応答（インデシャル応答）時の時定数Ｔを測定
し、この測定値と演算ルーチンの実行周期ΔｔｓｅＣと
からＴ／Δｔ　（ζｎ）を機関回転速度ＮＥと実際の吸
気管圧力ＰＭＴＡ　（またはスロットル開度ＴＡ）とに
対応して求めることにより作成される。そして第１０図
の基本燃料噴射時間ＴＰのマツプは、機関回転速度と吸
気管圧力とを設定し目標空燃比（例えば、理論空燃比）
となる基本燃料噴射時間ＴＰを測定することにより作成
される。

次に、所定クランク角（例えば、１８０°ＣＡ）毎に実
行される燃料噴射ルーチンを第１１図に基づいて説明す
る。ステップ１００では、吸気弁閉弁時刻を演算し、ス
テップ１０２において吸気弁閉弁時における吸気管圧力
を予測して予測吸気管圧力ＰＭＦＷＤ１を演算する。ス
テップ１０４では予測吸気管圧力ＰＭＦＷＤ１と機関回
転速度ＮＥとから基本燃料噴射時間ＴＰＩを演算し、こ
の基本燃料噴射時間ＴＰＩを吸気温等によって補正する
ことにより燃料噴射時間ＴＡＵを演算する。次のステッ
プ１０６では補正噴射時刻（例えば、吸気下死点または
吸気弁閉弁前３０〜６０゜ＣＡの時点の時刻）を演算し
、ステップ１０８においてこの補正噴射時刻をコンベア
レジスタにセットした後ステップ１１０において燃料噴
射時間ＴＡＵに相当する時間燃料噴射弁を開弁すること
により燃料噴射を実行する。

第１２図はコンベアレジスタにセットされた時刻になっ
た時点で割り込まれる時刻一致割り込みルーチンを示す
もので、ステップ１２０においてステップ１００と同様
に吸気弁閉弁時刻を演算し、ステップ１２２においてス
テップ１０２と同様の方法で予測吸気管圧力ＰＭＦＷＤ
２を演算する。

そしてステップ１２４において予測吸気管圧力ＰＭＦＷ
Ｄ２と機関回転速度ＮＥとから基本燃料噴射時間ＴＰ２
を演算する。次のステップ１２６では、基本燃料噴射時
間ＴＰ２から基本燃料噴射時間ＴＰＩを減算した差が所
定値を超えているか否かを判断することにより燃料噴射
量の不足量が所定量を超えているか否かを判断する。不
足量が所定量を超えているときには空燃比のリーンによ
ってドライバビリティや排気エミッションが悪化すると
判断して、ステップ１２８において基本燃料噴射時間の
差ＴＰ２−ＴＰＩを燃料噴射時間ＴＡＵとした後ステッ
プ１３０において燃料噴射を実行する。一方、燃料噴射
量の不足量が所定量以下のときにはドライバビリティや
排気エミッションの悪化が発生しないと判断してそのま
まメインルーチンへリターンする。

次に、ステップ１０２（ステップ１２２も同様である）
における予測吸気管圧力Ｐ　Ｍ　Ｆ　Ｗ　Ｄ　ｌの演算
方法を第１３図を参照して説明する。このルーチンは所
定時間（例えば、３　ｍ５ｅｃ　）毎に実行される。ス
テップ２００において機関回転速度ＮＥとスロットル開
度Ａ／Ｄ変換値ＴＡ等を取り込む。

ステップ２０２では第８図に示すマツプから機関回転速
度ＮＥとスロットル開度ＴＡとに対応する定常状態での
吸気管圧力ＰＭＴＡを演算する。

次のステップ２０４では第９図に示すマツプから重み付
けに関する計数ｎを演算する。次のステップ２０６とス
テップ２０８では、レジスタＰ　Ｍ　ＳＭｌに記憶され
ている前回演算した加重平均値ＰＭＳＭｉ−，を続出し
て上記（２３）式に基づいて今回の加重平均値ＰＭＳＭ
ｌを演算し、ステップ２１０においてこの加重平均値Ｐ
ＭＳＭ　１をレジスタＰＭＳＭ１に記憶しておく。次の
ステップ２１２では、現在時刻から吸気管圧力予測時点
までの時間Ｔｍ５ｅｃを第１３図のルーチンの演算周期
Δｔ（＝　３ｍ５ｅｃ）で除算することにより演算回数
Ｔ／Δｔを演算する。この予測時間Ｔｍ５ｅｃは、現在
時刻から吸入空気量確定までの時間すなわち現在時刻か
ら吸気弁が閉じるまでの時間を採用することができ、各
気筒独立に燃料を噴射しない場合には燃料噴射弁から燃
焼室までの燃料の飛行時間等も考慮して決定されるが、
現時点から予測光までのクランク角が同一であってもこ
の予測時間Ｔｍ５ｅｃは機関回転速度が速くなると短く
なるので機関回転速度等の運転条件によって可変するこ
とが好ましい（例えば、機関回転速度が速（なるに従っ
て短くする）。次のステップ２１４では、演算回数Ｔ／
Δを回上記（２３）式の演算を繰り返して実行し、ステ
ップ２１６においてこの演算した値を吸気管圧力の予測
値ＰＭＦＷＤ１とする。このように加重平均値を繰り返
して実行することにより最新の加重平均値は定常運転状
態での吸気管圧力値に近づくので、加重平均値の演算回
数を上記のように定めることにより現在時刻からＴ…ｓ
ｅｃ先の吸気管圧力（現時点より定常状態に近い状態で
の吸気管圧力）を予測することができる。

上記のように演算したときの加重平均値およびＴ＋ｙ＋
ｓｅｃ経過後の予測値ＰＭＦＷＤ１の変化を第１４図に
示す。なお、スロットル開度のＡ／Ｄ変換タイミングは
燃料噴射時間演算タイミングと一致する場合もあるが、
最大演算周期Δｔに相当する時間ずれる。従って、この
ずれ時間を平均（０＋Δｔ）／ｌて　Ｔ±Δｔ／２時間
先の吸気管圧力を予測するようにしても良い。

次に、第１５図を参照して上記のように制御したときの
燃料噴射タイミングについて説明する。

まず、予測吸気管圧力について説明すると、時刻ｔ１で
は吸気弁閉弁時すなわち時刻ｔ４での吸気管圧力を予測
する。このときの予測吸気管圧力はａである。次に時刻
ｔ２ではスロットル開度ＴＡが大きくなっているため吸
気弁閉弁時の予測吸気管圧力はｂになり、この予測吸気
管圧力すに基づいて演算された燃料噴射時間によって燃
料噴射弁が開弁されることにより燃料噴射が実行される
。

この燃料噴射は吸気弁が開弁される前に終了する。

従って、吸気弁が開弁されたときには、時刻ｔ２で求め
た燃料噴射量の全てが燃焼室に吸入されることになる。

次に、時刻ｔ３（吸気下死点）で再度時刻ｔ４の吸気管
圧力を予測すると、時刻ｔ２からの機関運転状態の変化
等により時刻ｔ２での予測吸気管圧力すと時刻ｔ３での
予測吸気管圧力Ｃとの間にずれｌｄが発生している。こ
の予測吸気管圧力すは予測吸気管圧力Ｃより小さくなっ
ているため、ずれ、ｌｄに対応するｆｌ（ＴＰ２−ＴＰ
ｌ）の燃料の噴射が時刻ｔ３で開始され時刻ｔ４以前に
終了される。

次に第１６図及び第１７図を参照して本実施例の点火時
期制御ルーチンについて説明する。ステップ１４０にお
いてステップ１２２で予測された予測吸気管圧力ＰＭＦ
ＷＤ２と機関回転速度ＮＥとを取り込み、ステップ１４
２において予測吸気管圧力ＰＭＦＷＤ２と機関回転速度
ＮＥとか基本点火進角θ。、Ｅを演算する。そして、ス
テップ１４４において基本点火進角θＢＡｓＥを吸気温
や機関冷却水温等で定まる補正量ＩＫで補正することに
より実行点火進角θを演算する。そして次のステップ１
４６においてイグナイタをオンし、ステップ１４８にお
いて現在時刻と実行点火進角θとに基づいてイグナイタ
オフ時刻をコンベアレジスタにセットする。コンベアレ
ジスタにセットされた時刻になったときに第１７図に示
すルーチンが起動されステップ１５０においてイグナイ
タがオフされ、これによって点火が実行される。

なお、上記ではスロットル開度と機関回転速度とで燃料
噴射量を制御する内燃機関について説明したが、圧力セ
ンサによって検出された吸気管圧力と機関回転速度、エ
アフロメータやカルマン渦流量センサで検出された吸入
空気量と機関回転速度等で燃料噴射量を制御する内燃機
関にも適用することができる。

また、上記では２回予測して燃料噴射量を制御する例に
ついて説明したが、３回以上予測して燃料を噴射すれば
、最終噴射時点をより吸気弁閉弁時に近づけることがで
きるため精度が更に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は特許請求の範囲に対応するブロック図、第２図
はスロットル開度と機関回転速度とから燃料噴射量を求
める原理を説明するための線図、第３図は吸気管内の実
際の吸気管圧力の時間に対する変化を示す線図、第４図
は一次遅れ要素の入力と出力とを説明するための線図、
第５図は本発明が適用可能な燃料噴射制御装置を備えた
内燃機関の概略図、第６図はスロットル開度センサの等
価回路図、第７図は第６図の制御回路の詳細を示すブロ
ック図、第８図は定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡのマ
ツプを示す線図、第９図は加重平均値の重み付けに関す
る係数ｎのマツプを示す線図、第１０図は基本燃料噴射
時間のマツプを示す線図、第１１図は本発明の実施例に
於ける燃料噴射ルーチンを示す流れ図、第１２図は第１
１図のステップ１０８にセットされた時刻になったとき
に割り込まれる割り込みルーチンを示す流れ図、第１３
図はステップ１０２の詳細を示す流れ図、第１４図は予
測吸気管圧力ＰＭＦＷＤ１の変化等を示す線図、第１５
図は上記実施例の燃料噴射タイミングを説明するための
線図、第１６図及び第１７図は上記実施例の点火時期制
御ルーチンを示す流れ図である。 ８・・・スロットル弁、 １０・・・スロットル開度センサ、 ２４・・・燃料噴射弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関燃焼室に供給すべき燃料量を予測し、予測し
   た燃料量に対応する量の燃料を噴射し、吸気弁が閉弁す
   る前の時点で再度の予測によって機関燃焼室に供給すべ
   き燃料量に対する燃料噴射量の不足量を求め、不足量に
   対応する量の燃料が機関燃焼室に供給されるように再度
   燃料を噴射することを特徴とする内燃機関の燃料噴射量
   制御方法。