JPH02196147A - 内燃機関の燃料供給制御装置 - 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、内燃機関の燃料供給制御装置に関し特に過渡
運転時の燃料供給量の補正制御を高精度に行って過渡運
転性能を向上した装置に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関の制御装置としては、次のようなものが知られ
ている。吸入空気に関与する状態量として吸入空気流量
や吸気圧力を検出し、これらと機関回転数の検出値とに
基づいて基本燃料供給量Ｔ。

を演算する。そして、該基本燃料供給量Ｔ、を機関温度
等の運転状態に基づいて設定された各種補正係数Ｃ０Ｅ
Ｆ、排気中酸素濃度の検出を介して求められる空燃比に
基づいて設定されるフィードバック補正係数α、バッテ
リ電圧による補正分子。

等により補正して最終的な燃料供給ｔ’ｒ、を演算しく
Ｔ＋　＝Ｔｐ・ＣＯＥ　Ｆ−Ｌ　Ａ　Ｍ　Ｂ　Ｄ　Ａ　
＋　Ｔ　ｓ　）該演算された量の燃料が燃料噴射弁等に
よって機関に供給される。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、このように燃料供給量を演算設定して電子制
御する装置にあっては、過渡運転時に吸入空気流量検出
用のエアフローメータや吸気圧力検出用の圧力センサの
検出遅れ、制御装置の演算遅れを生じる。

このため例えば、加速時にあっては、実際の吸入空気流
量や吸気圧力に対して検出された値は小さめであるため
、燃料供給量も小さめに設定され、空燃比がリーン化し
てＮ０ｘ（窒素酸化物）やＨＣ（炭化水素）の排出量が
増加したり、平均有効圧力の応答遅れにより加速ショッ
クや加速応答性悪化を招くこととなる。第６図（Ａ）〜
（Ｈ）は吸気圧力検出タイプのものの加速時の各種状態
を示す。

この点に鑑み、特開昭６０−２０１０３５号にみられる
ように、スロットル弁開度の変化率によって吸入空気流
量や吸気圧力の変化を予測補正し、該補正値に見合った
量の燃料を供給することによって空燃比の変化を抑制し
て過渡運転性能の向上を図ったものがある。

しかしながら、スロットル弁開度の変化率に基づいて、
燃料の増量又は減量補正を行おうとしても、スロットル
弁開度に対して吸入空気流量や吸気圧力はリニアに変化
しないため、マツチングに莫大な工数を要し、コントロ
ールユニットの付加価値を下げている。

また、検出遅れや演算遅れには対処しているものの、検
出時と吸入行程時との時間差を考慮したものでないため
精度的にも劣るものであった。

そこで、本願出願人は過渡運転時にスロットル弁開度の
変化率と機関回転数とから負荷（シリンダ吸入空気量）
変動量を予測して燃料供給量を負荷変動量に見合って補
正制御するようにしたものを提案した（特願昭６２−２
６９４６７号）。

しかしながら、このものにおいては、前記負荷変動量の
予測を、所定時間毎に検出されるスロットル弁開度の最
新の検出値と前回の検出値とから求められる一次的な変
化率に基づいて行っていたため、加速時には初期に空燃
比がリーン化し、後期にリッチ化する傾向があり、又、
減速時は初期に空燃比がリッチ化し、後期にリーン化す
る傾向があった。これは、スロットル弁開度が実際には
曲線的に変化するのに対し、前記方式は直線的に変化す
ると仮定して求めたことによるズレによって生じるもの
である。

本発明はこのような従来の実情に鑑みなされたもので、
スロットル弁開度の変化等に基づく機関負荷量の変動状
態を高精度に予測して燃料供給量の補正制御を行う構成
とすることにより、上記問題点を解決した内燃機関の燃
料供給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〉 このため本発明は、第１図に示すように、吸気系の開口
面積を決めるパラメータと、機関回転数とに基づき機関
負荷量を演算する負荷量演算手段と、 前記負荷量が演算されたときから所定クランク角までの
所要時間を推定演算する時間演算手段と、前記負荷量の
最新の演算値及び過去複数回の演算値と、前記所定クラ
ンク角までの所要時間とに基づいて所定クランク角まで
の負荷量の推定変化量に見合った燃料供給量の補正量を
演算する補正量演算手段と、 演算された補正量に基づいて燃料供給量を補正制御する
制御手段とを含んで構成した。

また、負荷量演算手段の演算に使用する吸気系の開口面
積を決めるパラメータとしては、スロットル弁開度の他
、スロットル弁をバイパスする補助空気通路にアイドル
制御弁を介装したものではスロットル弁開度とアイドル
制御弁開度とに基づくようにしてもよい。

さらに、補正量演算手段は、機関回転に同期して供給さ
れる燃料供給量を増減補正する補正量を演算してもよく
、これと別に、若しくはこの演算に加えて、機関の過渡
運転検出と同時に割り込み供給される補正量を演算する
構成としてもよい。

く作用〉 負荷量演算手段は、スロットル弁開度やスロットル弁開
度とアイドル制御弁開度等の吸気系の開口面積を決める
パラメータと機関回転数とに基づいて機関負荷量を演算
する。

一方、時間演算手段により負荷量が演算されたときから
所定クランク角までの時間が演算される。

補正量演算手段は、前記負荷量の最新の演算値と過去複
数回の演算値と、所定クランク角までの所要時間とに基
づいて所定クランク角までの負荷量の推定変化量に見合
って機関回転に同期して供給される燃料供給量を増減補
正する補正量や、機関の過渡運転検出と同時に割り込み
供給される補正量を演算する。

そして、制御手段により前記補正量に基づき燃料供給量
が補正制御される。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

一実施例の構成を示す第２図において、内燃機関１には
、エアクリーナ２．吸気ダクト３．スロットルチャンバ
４及び吸気マニホールド５を介して空気が吸入される。

エアクリーナ２には、吸気（大気）温度を検出する吸気
温センサ６が設りられている。スロットルチャンバ４に
は、図示しないアクセルペダルと連動するスコツ１−ル
弁７が設けられていて、吸入空気流量Ｑを制御する。ス
ロットル弁７には、その開度ＴＶＯを検出すると共に、
アイドル位置でＯＮとなるアイドルスイッチ８Ａを含む
スロットルセンサ８が付設されている。前記スロットル
弁７下流の吸気マニホールド５には、吸気圧力を検出す
る吸気圧センサ９が設けられると共に、各気筒毎に電磁
式の燃料噴射弁１０が設けられている。燃料噴射弁１０
は、後述するマイクロコンビ１−夕を内蔵したコントロ
ールユニット１１からの噴射パルス信号によって開弁駆
動し、図示しない燃料ポンプから圧送されプレッシャレ
ギュレータにより所定圧力に制御された燃料を吸気マニ
ホールド５内に噴射供給する。更に、機関１の冷却ジャ
ケット内の冷却水温度Ｔ。を検出する水温センサ１２が
設けられると共に、排気通路１３内の排気中酸素濃度を
検出することによって吸入混合気中の空燃比を検出する
酸素センサ１４が設けられる。

コントロールユニット のクランク角センザ１５から、機関回転に同期して出力
されるクランク角単位角信号を一定時間カウントして又
はクランク角基準角度信号の周期を計測して機関回転数
Ｎを検出する。

この他、トランスミッションに車速を検出する車速セン
サ１６．ニュートラル位置を検出するニュートラルセン
サ１７が設けられ、これら信号はコントロールユニット
１１に入力される。

また、スロットル弁７をバイパスする補助空気通路１８
にはアイドル回転数を制御するアイドル制御弁１９が設
し」られている。

コントロールユニット１１は、上記のようにして検出さ
れた各種検出信号に基づいて燃料噴射量Ｔ。

を演算すると共に、設定した燃料噴射量Ｔ＋に基づいて
燃料噴射弁１０を駆動制御し、さらに、アイドル時にア
イドル制御弁１９の開度を制御することによってアイド
ル回転数を制御する。

次に、作用を第３図以下のフローチャートに従って説明
する。

第３図は、設定周期（例えばｌ０ｍ５）毎に実行される
燃料噴射量設定ルーチンである。

ステップ（図ではＳと記す）１では、各種センサ類から
の検出信号を入力する。

ステップ２では、後述する吸気の体積効率Ｑ　ｃｖＬの
吸気系開口面積変化に対する一次遅れ補正係数に２を、
吸気圧力Ｐ７と機関回転数Ｎとの積に対して求められ、
マイクロコンピュータのＲＯＭに記憶されたマツプから
検索する。

ステップ３では、スロットル弁開度ＴＶＯから開ロ面積
Ａ７．．アイドル制御弁１９の開弁デユーティ比■５Ｃ
ＤＬＩＴＶからバイパス通路１８の開口面積Ａｌ５ｃを
夫々ＲＯＭに記憶されたマツプからの検索等により求め
、これらを加算して総開口面積Ａを求める。

ステップ４では、Ａ／Ｎに対する基本体積効率Ｑｃｙｔ
Ａｏを、マイクロコンピュータのＲＯＭに記憶されたマ
ツプから検索する。

ステップ５では、吸気開口面積検出方式対応の体積効率
ＱｃｙＬＡを次式に従って演算する。

ＱｃｖｔＡ＝　Ｑ　ＣＹＬＡＩＩ　　・Ｋｔ　＋Ｑｃｖ
ＬＡｏｔｏ　　・（Ｉ　　Ｋｚ　）ここで、ＱＣＶＬＡ
ＯＬＤは体積効率Ｑｃｖｔａの前回値であり、開口面積
Ａが変化しない定常運転時は、ＱＣｙＬＡ０＝ＱＣｙＬ
ＡＯＬＤとなって体積効率ＱＣＶＬＡ−定であるが、開
口面積Ａが変化する過渡運転時はスロットル弁下流のマ
ニホールド容積により、体積効率ＱｃｖＬＡの変化に遅
れを生じるので、これをに２によって定まる一次遅れ系
で近似的に求める。

ステップ６では、以上の値を用いて開口面積検出方式対
応の基本燃料噴射量Ｔ０を次式により演算する。

ＴＰＡ＝　ＫＣＯＮＡ　′ＱＣＹＬＡ　°Ｋｙａｚ但し
、ＫＣＯＮＡは定数、に８２は水温に対して設定される
体積効率補正係数であり、後述するように、ＢＧＪ　（
バックグラウンドジョブ）ルーチンにおいてＲＯＭに記
憶されたマツプからの検索により求める。以上ステップ
Ｉ〜ステップ６までの部分が負荷量演算手段に相当する
。

ステップ７では、前記ステップ５で求めた体積効率Ｑ　
ｃｙｔ、Ａを次回の演算における前回値Ｑ　ｃｙＬＡｏ
Ｌ。

としてセットする。

ステップ８では、ステップ６で今回と前回及び前前回求
められた基本燃料噴射量ＴＰＡ＋　ＴＰＡＯＬＤＩ。

ＴＰＡＯＬ１１２と、後述するように別ルーチンで演算
される燃料噴射開始時期から吸入行程終了時期（吸気下
死点）までの予測所要時間ＴＡＴＩＭＥとに基づいてテ
ーラ−展開手法による以下の二次近似式を用いて、燃料
噴射開始時期から吸入行程終了時期までの時間遅れによ
って補正されるべき基本燃料噴射量Ｔ、の補正量Ｚを演
算する。このステップ８の部分が補正量演算手段に相当
する。

Ｚ　−（ＴＰＡ　　ＴＰＡＯＬ、）　　・ＴＡＴ　Ｉ　
Ｍ　Ｅ　・１　／１０＋　（（ＴＰ　−ＴＰＡＯＬＤＩ
）　　　（ＴＰＡＯＬＤＩ〜Ｔ０゜Ｌ、、）　）−１／
２　（ＴＡＴ　Ｉ　ＭＥ　−１／１０）　”尚、係数１
　／１０は、ＴＡＴＩＭＥの値が１絽毎にカウントアツ
プされるのに対し、このルーチンがＩＱｍｓ毎に実行さ
れるので換算用のためである。

ステップ９では、次回演算のため、Ｔｏ。ＬＤＩをＴ　
Ｐ　ａ　ｏ　ｔ　ｏ　ｚとしてセットし、Ｔ、をＴＰＡ
ＯＬＤＩとしてセントする。

ステップ１０では、吸気圧力Ｐ、に対する基本体積効率
Ｑ　ｃｙＬｐｍｏをＲＯＭに記憶したマツプからの検索
等により求める。

ステップ１１では吸気圧力検出方式対応の体積効率Ｑｃ
ｖｔｐｍを次式により演算する。

Ｑｌ：ＶＬＰｌ　　＝　Ｑｃｙｔｒ■　゛　ＫＦＬＡｉ
ここで、ＫＦＬＡｉは、前記のＢＧＪで吸気圧力Ｐ！ｌ
と機関回転数Ｎとに対してＲＯＭに記憶された三次元マ
ツプからの検索により求められる微小補正係数である。

ステップ１２では、吸気圧力検出方式対応の基本燃料噴
射量Ｔ、□を次式により演算する。

ＴＰＰＩ　−ＫＣＯＮＤ　・ＱｃｖＬｐｙｒ　　・Ｐｇ
　　・ＫＴＡここで、ＫＴＡは水温に対して設定される
体積効率補正係数であり、前述のＢＧＪにおいてＲＯＭ
に記憶されたマツプからの検索により求められる。

ステップ１３では、最終的な燃料噴射量ＴＩが次式によ
り演算される。

ＴＩ＝２・　（’ｒ　ｐ□＋Ｚ）・ＬＡＭＢＤＡ・Ｃ０
ＥＦ＋Ｔ。

ここで、ＬＡＭＢＤＡは酸素センサ１４がらの空燃比検
出信号に基づき比例積分制御等によって設定されるフィ
ードバック補正係数である。このようにして演算された
燃料噴射量Ｔ、に相当する量の燃料が所定の噴射時期に
燃料噴射弁１０がら噴射供給される。

第４図は、燃料噴射開始時期がら吸入行程終了時（吸気
上死点）までの所要時間を推定演算するルーチンを示す
、即ち該ルーチンが時間演算手段に相当する。このルー
チンはクランク角センサ１５から気筒間の行程位相クラ
ンク角（例えば４気筒４ザイクル機関の場合１８０　’
　）毎に出力される基準信号ＲＥＦを入力する毎に実行
される。

ステップ２１では、前回ＲＥＦ信号を入力してから今回
ＲＥＦ信号を入力するまでの周期をタイマから読み出し
てＴＲＥＦとして記憶する。

ステップ２２では、次式によりＴＡＴ　ＩＭＥ’ｌｉ算
する。

ＴＡＴＩＭＥ＝　（ＴＡＤＥＧ／１８０　＋１）・ＴＲ
ＥＦ ここで、ＴＡＤＥＧは噴射開始後１８０°から吸気下死
点までのクランク角である。

第５図は前述のＢＧＪを示し、ステップ３１では、吸気
温度ＴＡに対する温度補正係数Ｋ　ＴＡ＋　　Ｋ　ｔＡ
□をＲＯＭに記憶したマツプから検索して求める。

ステップ３２では、吸気圧力Ｐ、と機関回転数Ｎとに対
してＲＯＭに記憶された三次元マツプから微小補正係数
Ｋ　ＦＬＡＴを検索して求める。

かかる制御によれば、過渡運転時には、負荷量（Ｔ□）
の最新及び過去２回の演算値に基づいて吸入行程終了時
等所定クランク角における負荷量の変化量を推定して該
推定変化量に見合った量の燃料供給量の補正量が設定さ
れるため、過渡状態に良好にマツチングした補正量が設
定され以て過渡運転時の空燃比制御精度を向上させ、過
渡運転性能を可及的に向−トできる。

また、上記実施例は加速時に燃料供給量を増量補正する
場合の補正量の設定について示したが、減速運転時も負
荷量の減少量を同様にして予測して減速補正量を設定す
る構成とすればよく減速性能を向上できる。

さらに、本発明は、上記のような機関回転に同期する燃
料供給量の増減補正の他、加速検出と略同時に割り込み
供給される割り込み補正制御にも適用できる。

この場合は、クランク角センサ１５が前記のように微小
のクランク角単位角信号を出力するものでは、スロット
ル弁開度ＴＶＯの変化率等によって検出される加速時の
クランク角を検出し、該クランク角から所定クランク角
までの角度差に相当する所要時間を、ＲＥＦ信号の周期
から割り出して前記ステップ８と同様の演算式によって
求めた補正量を直ちに噴射供給する構成とすればよい。

または、気筒別に機関回転同期の噴射開始時期にタイマ
ーを起動させ割り込み噴射時に前記ＴＡＴＩＭＥからタ
イマーの計測時間を差し引いた値を所要時間として割り
込み補正量を演算するようにしてもよい。

さらに、本発明は吸気圧力検出による燃料供給量設定方
式を基本としたものにおいて、過渡運転時の補正量を設
定するものに適用したが、この他吸入空気流量と機関回
転数との検出による燃料供給量設定方式を基本としたも
のにも適用でき、更には、過渡運転時以外もスロットル
弁開度と機関回転数の検出により燃料供給量を設定する
方式を基本とするものにも適用できる。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、過渡運転時に設定
時期とは異なる所定クランク角における要求燃料供給量
を、負荷量の変化量の予測に基づく補正量を設定（７て
満足させることができるため過渡運転時にも可及的に高
精度な空燃比制御が行え以て過渡運転性能の向上、排気
エミッションの改善を図れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の構成を示すブロック図、第２図は、
本発明の一実施例の構成を示す図、第３図は、同上実施
例の燃料噴射量設定ルーチンを示すフローチャート、第
４図は、同じく所要時間推定演算ルーチンを示すフロー
チャート、第５図は、同じ＜Ｆ３ＧＪルーチンを示すフ
ローチャート、第６図（Ａ）〜（Ｉ））は夫々従来例の
加速実施例における各種状態及び空燃比と三元触媒の転
換効率。 ＮＯｘ、Ｃｏ、ＨＣの排出量を示す図である。 １・・・機関　　７・・・スロットル弁　　８・・・ス
ロットルセンサ　　９・・・吸気圧センサ　　１０・・
・燃料噴ｌｕＰ　　　１１・・・コントロールユニット
　　１５・・・クランク角センサ 特許出願人　　　日本電子機器株式会社代理人　弁理士
　笹　島　　冨二雄 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気系の開口面積を決めるパラメータと、機関回
   転数とに基づき機関負荷量を演算する負荷量演算手段と
   、 前記負荷量が演算されたときから所定クランク角までの
   所要時間を推定演算する時間演算手段と、前記負荷量の
   最新の演算値及び過去複数回の演算値と、前記所定クラ
   ンク角までの所要時間とに基づいて所定クランク角まで
   の負荷量の推定変化量に見合った燃料供給量の補正量を
   演算する補正量演算手段と、 演算された補正量に基づいて燃料供給量を補正制御する
   制御手段とを含んで構成したことを特徴とする内燃機関
   の燃料供給制御装置。
2. （２）吸気系の開口面積を決めるパラメータは、スロッ
   トル弁開度又はスロットル弁開度とスロットル弁をバイ
   パスする補助空気通路に介装されるアイドル制御弁の開
   度である請求項１に記載の内燃機関の燃料供給制御装置
   。
3. （３）補正量演算手段は、機関回転に同期して供給され
   る燃料供給量を増減補正する補正量を演算してなる請求
   項１又は請求項２に記載の内燃機関の燃料供給制御装置
   。
4. （４）補正量演算手段は、機関の過渡運転検出と同時に
   割り込み供給される補正量を演算してなる請求項１又は
   請求項２に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。