JPH04365944A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の運転状態に応
じて燃料噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射量制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より特開昭６２−２０６２４５号公
報に記載の如く、スロットル開度値又は吸入空気量セン
サ値の変化量が所定値以下のとき定常と判定し、吸入空
気量センサ値に基づき燃料噴射量を算出し、また過渡と
判定したときはスロットル開度値と機関回転数に基づき
燃料噴射量を算出する燃料噴射量制御装置がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】気筒毎にスロットルバ
ルブを持つ独立のスロットルバルブの内燃機関ではスロ
ットルバルブのバイパス通路に設けられたアイドル・ス
ピード・コントロール・バルブ（ＩＳＣＶ）の開度が変
化すると、スロットルバルブとシリンダとの間の距離が
短かいため、直ちにシリンダに流入する空気量が変化す
る。この空気量の変化は吸入空気量センサの応答よりも
速いため、吸入空気量センサ値の変化量に基づいて過渡
判定を行なうと判定が遅れてしまう。また、このときは
スロットル開度値は変化しないため、スロットル開度の
変化量によっては過渡判定を行なうことはできないとい
う問題があった。

【０００４】本発明は、上記の点に鑑みなされたもので
、ＩＳＣＶの開度が急変したとき過渡判定を行なうこと
により、ＩＳＣＶの開度急変によるバイパス空気量の変
化と略同時に過渡時用の燃料噴射量を算出でき、実際の
シリンダ空気量に合致した燃料を噴射でき、エミッショ
ンが向上する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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理構成
図を示す。

【０００６】同図中、内燃機関Ｍ１は、気筒毎に独立し
たスロットルバルブＭ２を有し、スロットルバルブＭ２
のバイパス通路に設けたアイドル・スピード・コントロ
ール・バルブの開度をアイドル時の回転数が目標回転数
となるように可変するアイドル・スピード・コントロー
ル・システムを有している。

【０００７】判定手段Ｍ４は、アイドル・スピード・コ
ントロール・バルブＭ３の開度の急変があったとき過渡
と判定し、急変がなかったとき定常と判定する。

【０００８】演算手段Ｍ５は、過渡判定時にスロットル
バルブＭ２の開度及び該アイドル・スピード・コントロ
ール・バルブＭ３の開度と機関回転数とに基づき燃料噴
射量を算出し、定常判定時に吸入空気量センサ値に基づ
き燃料噴射量を算出する。

【０００９】

【作用】本発明においては、ＩＳＣＶＭ３の開度が急変
してとき判定手段が過渡判定を行なうため、ＩＳＣＶＭ
３の開度変化によるバイパス空気量の急変と略同時に、
スロットル開度とＩＳＣＶ開度と回転数とから実際のシ
リンダ空気量に合った過渡用の燃料噴射量を算出できる
。

【００１０】

【実施例】図２は本発明の一実施例のシステム構成図を
示す。本実施例は内燃機関１０として４気筒４サイクル
火花点火式内燃機関（エンジン）に適用した例で、図２
には任意の一気筒の構造断面図を示しており、後述する
マイクロコンピュータ２１によってシステム各部が制御
される。

【００１１】図２において、エンジンブロック２２内に
図中、上下方向に往復運動するピストン２３が収納され
、また燃焼室２４が吸気弁２６を介してインテークマニ
ホルド２５に連通される一方、排気弁２７を介してエキ
ゾーストマニホルド２８に連通されている。また、燃焼
室２４にプラグギャップが突出するように点火プラグ２
９が設けられている。

【００１２】インテークマニホルド２５の上流側はサー
ジタンク３０を介して４気筒共通に吸気管３１に連通さ
れている。この吸気管３１内にはエアフローメータ３２
が設けられている。エアフローメータ３２の下流側には
吸入空気温を測定する吸気温センサ３５が設けられてい
る。サージタンク３０の下流側は図３に示す如く４気筒
夫々に分離され、気筒毎にスロットルバルブ３３が設け
られている。各気筒のスロットルバルブ３３はアクセル
ペダルに連動して同時に開度が調整される構成とされて
おり、またその開度はスロットルポジションセンサ３４
により検出される構成とされている。

【００１３】また、スロットルバルブ３３を迂回し、か
つ、スロットルバルブ３３の上流側と下流側とを連通す
るバイパス通路３６が設けられ、そのバイパス通路３６
の途中にソレノイドによって開弁度が制御されるアイド
ル・スピード・コントロール・バルブ（ＩＳＣＶ）３７
が取付けられており、図３に示す如くバイパス通路３６
は各気筒のインテークマニホルド２５と孔３６ａで連通
され、ＩＳＣＶ３７で制御された空気量は孔３６ａを通
して各気筒に供給される。

【００１４】３８は燃料噴射弁で、インテークマニホル
ド２５を通る空気流中に、後述のマイクロコンピュータ
２１の指示に従い、燃料を噴射する。また、酸素濃度検
出センサ（Ｏ２　センサ）３９はエキゾーストマニホル
ド２８を一部貫通突出するように設けられ、触媒装置に
入る前の排気ガス中の酸素濃度を検出する。４０は水温
センサで、エンジンブロック２２を貫通して一部がウォ
ータジャケット内に突出するように設けられており、エ
ンジン冷却水の水温を検出する。４１はイグナイタで、
イグニッションコイル（図示せず）の一次電流を開閉す
る。

【００１５】また、４２はディストリビュータで、エン
ジンクランクシャフトの基準位置検出信号を発生する気
筒判別センサ４３と、エンジン回転数信号を例えば３０
℃Ａ毎に発生する回転角センサ４４とを有している。

【００１６】このような構成の各部の動作を制御するマ
イクロコンピュータ２１は図４に示す如きハードウェア
構成とされている。同図中、図２と同一構成部分には同
一符号を付し、その説明を省略する。図４において、マ
イクロコンピュータ２１は中央処理装置（ＣＰＵ）５０
，処理プログラムを格納したリード・オンリ・メモリ（
ＲＯＭ）５１，作業領域として使用されるランダム・ア
クセス・メモリ（ＲＡＭ）５２，エンジン停止後もデー
タを保持するバックアップＲＡＭ５３，入力インタフェ
ース回路５４，マルチプレクサ付きＡ／Ｄコンバータ５
６及び入出力インタフェース回路５５などから構成され
ており、それらはバス５７を介して互いに接続されてい
る。

【００１７】Ａ／Ｄコンバータ５６はエアフローメータ
３２からの吸入空気量検出信号、吸気温センサ３５から
の吸気温検出信号、スロットルポジションセンサ３４か
らの検出信号、水温センサ４０からの水温検出信号、Ｏ
２　センサ３９からの酸素濃度検出信号を入力インタフ
ェース回路５４を通して順次切換えて取り込み、それを
アナログ・ディジタル変換してバス５７へ順次送出する
。

【００１８】入出力インタフェース回路５５はスロット
ルポジションセンサ３４からの検出信号及び回転角セン
サ４４からのエンジン回転数（ＮＥ）に応じた回転数信
号などが夫々入力され、それをバス５７を介してＣＰＵ
５０へ入力する。

【００１９】また、ＣＰＵ５０は上記の入出力インタフ
ェース回路５５及びＡ／Ｄ変換器５６からバス５７を通
して入力された各データに基づいて、各種演算処理を実
行し、得られたデータをバス５７及び入出力インタフェ
ース回路５５を通してＩＳＣＶ３７，燃料噴射弁３８，
イグナイタ４１及び油圧コントロールソレノイドバルブ
４５へ適宜選択出力し、ＩＳＣＶ３７の開度を制御して
アイドル回転数を目標回転数に制御したり、燃料噴射弁
３８による燃料噴射時間、すなわち単位時間当りの燃料
噴射量を制御したり、イグナイタ４１により点火時期制
御を行なわせる。

【００２０】次に本発明装置の制御プログラムについて
説明する。

【００２１】図５は燃料噴射量制御装置の一実施例のフ
ローチャートを示す。この処理はメインルーチンの一部
であり、例えば８ｍｓｅｃ毎に実行される。

【００２２】図５においてステップ６０のＩＳＣＶ制御
ルーチンではＩＳＣＶ３７の開度を制御するデューティ
ー比ＤＯＰが算出される。ＩＳＣＶ３７はデューティー
制御されており、デューティー比ＤＯＰに応じた開度に
制御される。図６，図７はこのＩＳＣＶ制御ルーチンの
フローチャートを示す。

【００２３】図６のステップ６１で始動時か否かを判定
し、始動時であれば、ステップ６２でフィードバック項
ＤＩにバックアップＲＡＭ５３に記憶しておいた学習値
ＤＧを代入してステップ７７へ進む。始動時でなければ
、ステップ６３でＦ／Ｂ条件が満たしているか否かを判
定する。Ｆ／Ｂ条件とは■スロットルポジションセンサ
３４よりスロットルバルブが弁閉である、■図示してい
ない車速センサより車速が零である等の条件である。

【００２４】Ｆ／Ｂ条件を満たしていなければステップ
６４でフィードバック項ＤＩに前回このルーチンで求め
られたフィードバック項ＤＩＯＬＤ　を代入する。Ｆ／
Ｂ条件が満たされていれば、ステップ６５で現在の機関
回転数ＮＥと目標回転数ＮＴとの偏差ＤＬＮＴを算出す
る。

【００２５】次に、ステップ６６で表１に基づき、フィ
ードバック項ＤＩの補正量ＤＬＤＩを求める。

【００２６】

【表１】

【００２７】そして、フィードバック項ＤＩにＤＬＤＩ
を加算して、新たにフィードバック項ＤＩを求める。こ
のように、回転数ＮＥが目標回転数ＮＴとなるようにフ
ィードバック項ＤＩが制御される。

【００２８】ステップ６８からは、ＩＳＣの学習を行な
う。回転数ＮＥのなまし処理を下記式にて行なう。

【００２９】 　　　　　　　　ＮＥＳＭｉ　＝ＮＥＳＭｉ−１　＋（
ＮＥ−ＮＥＳＭｉ−１　）／３２また、ステップ６９で
次回ルーチン実行のためにＮＥＳＭｉ−１　にＮＥＳＭ
ｉ　をセットしておき、ステップ７０でＮＥＳＭｉ　を
なまし値ＮＥＳＭとして代入する。次にステップ７１で
そのなまし値ＮＥＳＭがＮＴに対して±２０（ｒｐｍ）
の範囲内に収まっているか否かを判定し、収まっていな
いときは、ステップ７７へ進む。また、収まっていると
きは、回転数ＮＥが目標回転数ＮＴの近傍に安定して収
束していると判断し、ステップ７２において、フィード
バック項ＤＩが、所定のＤＧ−０．４％からＤＧ＋３％
の範囲内にあるか否かをを判定する。この範囲外であれ
ばステップ７７へ進む、この範囲内であればステップ７
３でＤＧ＞ＤＩを満たし、かつＤＬＮＴ＞−２０を満た
しているか否かを判定し、これを満たしていれば、ステ
ップ７４で学習値ＤＧから０．４（％）減算した値を新
たな学習値ＤＧとして更新する。

【００３０】ステップ７３を満足しない場合はステップ
７５でＤＧ＜ＤＩを満たしかつＤＬＮＴ＜２０を満たし
ているか否かを判定し、満たしていればステップ７６で
学習値ＤＧに０．４（％）を加算した値を新たな学習値
ＤＧとして更新する。ステップ７３も７５も満たさない
ときは、学習値ＤＧを更新することなくステップ７７へ
進む。

【００３１】この学習処理の概略は回転数ＮＥが目標回
転数ＮＴに近傍に安定して収束している時のフィードバ
ック項ＤＩに学習項ＤＧが近づくように学習値ＤＧを更
新しているものである。

【００３２】ステップ７７ではその他のＩＳＣ補正項を
算出する。たとえば、ブレーキランプ等の電気負荷がか
かった時の回転数ＮＥの低下を防止するための補正項や
、自動変速機付きの車輛であればニュートラルレンジか
らドライブレンジへ切換えた時の回転数ＮＥの低下を防
止するための補正項などがある。ステップ７８ではＤＩ
と所定値βを加算した値を最終的にＩＳＣディーティー
比ＤＯＰとして算出する。

【００３３】図５に戻って説明するに、ステップ８９で
はマップを用いてＩＳＣＶ３７開度のディーティー比Ｄ
ＯＰをスロットル開度ＴＡＩＳＣに換算する。このマッ
プは、例えばＤＯＰ＝２０．０がＴＡＩＳＣ＝−０．５
３に対応し、ＤＯＰ＝２９．３がＴＡＩＳＣ＝０．００
に対応し、ＤＯＰ＝３０．０がＴＡＩＳＣ０．０５に対
応する如きものである。

【００３４】ステップ９０では推定空気算出に用いるス
ロットル開度ＴＡＡＤＪを次式によりスロットルセンサ
３２で検出したスロットル開度ＴＡと、ＩＳＣＶから換
算したスロットル開度ＴＡＩＳＣと、後述のステップ９
７で得た学習スロットル開度ＴＡＡＤＪＢとの加算で求
める。

【００３５】 ＴＡＡＤＪ＝ＴＡ＋ＴＡＩＳＣ＋ＴＡＡＤＪＢステップ
９１では上記ステップ９０で算出したスロットル開度Ｔ
ＡＡＤＪと回転数ＮＥに基づいて図８に示す如きマップ
を参照して推定空気量ＱＮＴＡを算出する。ステップ９
２ではこの推定空気量ＱＮＴＡを次式によりなまして今
回の推定空気量のなまし値ＱＮＣＲＴｉを得る。

【００３６】ＱＮＣＲＴｉ＝ＱＮＣＲＴｉ−１＋（ＱＮ
ＴＡ−ＱＮＣＲＴｉ）×ＴＩＭＣ但し、ＱＮＣＲＴｉ−
１は前回の推定空気量のなまし値、ＴＩＭＣは時定数で
ある。

【００３７】上記の時定数ＴＩＭＣは加速時、減速時夫
々で回転数ＮＥに基づいて図９に示す如きマップを参照
して得る。

【００３８】ステップ９３では今回読込んだスロットル
開度ＴＡｉと前回即ち８ｍｓｅｃ前に読込んだスロット
ル開度ＴＡｉ−１との差であるスロットル変化量ＤＬＴ
Ａ１が所定値α以上かどうかを判別し、ＤＬＴＡ１が所
定値α未満ならばステップ９４で推定空気量ＱＮＴＡと
今回の推定空気量のなまし値ＱＮＣＲＴｉとの差の絶対
値つまり推定空気量の変化量ＤＬＱＮＴＡが所定値β以
上かどうかを判別する。推定空気量ＱＮＴＡはバイパス
空気量の変化を反映したスロットル開度ＴＡＡＤＪから
求められているため、ＩＳＣＶ３７の急変によりバイパ
ス空気量が急変すると推定空気量の変化量ＤＬＱＮＴＡ
も増大して所定値βを越えることとなり、このステップ
９４が判定手段Ｍ４に相当する。

【００３９】ＤＬＱＮＴＡが所定値未満であればステッ
プ９５に進み、ここで判定フラグＸＱＮＦＷＤを０にリ
セットして定常判定であることを指示する。そしてステ
ップ９６で燃料噴射量の演算に用いる空気量ＱＮＦＷＤ
にエアフローメータ３２で検出した吸入空気量Ｑを回転
数ＮＥで割った空気量ＱＮＳＭをセットし、ステップ９
７のＴＡＡＤＪ学習ルーチンを実行してステップ９８へ
進む。

【００４０】図１０はＴＡＡＤＪ学習ルーチンのフロー
チャートを示す。同図中、ステップ１００でアイドルス
イッチがオンでスロットルが全閉か否かを判別し、ステ
ップ１０１で回転数ＮＥが例えば２４００ｒｐｍ等の所
定値α未満か否かを判別し、ステップ１０２で回転数Ｎ
ＥとＩＳＣの目標値ＮＴとの差が±２５ｒｐｍ以内の状
態を２ｓｅｃ　以上続けているか否かを判別する。ステ
ップ１００〜１０２のいずれか１つでも満足しなければ
学習スロットル開度ＴＡＡＤＪＢを変更することなく、
この処理を終了する。

【００４１】スロットルバルブが全閉で、かつ、回転数
ＮＥが所定値αより小さく、かつ回転数ＮＥが目標値Ｎ
Ｔに充分収束している場合はステップ１０３で推定空気
量ＱＮＴＡからエアフローメータによる空気量ＱＮＳＭ
を差引いた差が０．０１２５を越えるか否かを判別し、
越えていればステップ１０４で学習スロットル開度ＴＡ
ＡＤＪＢを１だけ減少させ処理を終了する。

【００４２】ステップ１０３で空気量の差が０．０１２
５以下であればステップ１０５で推定空気量ＱＮＴＡか
らエアフローメータによる空気量を差引いた差が−０．
０１２５未満であるか否かを判別し、未満であればステ
ップ１０６で学習スロットル開度ＴＡＡＤＪＢを１だけ
増加させ処理を終了し、この空気量の差が−０．０１２
５以上であれば学習スロットル開度ＴＡＡＤＪＢを変更
することなく処理を終了する。

【００４３】図５のステップ９３でスロットル変化量Ｄ
ＬＴＡ１が所定値α以上、又はステップ９４で推定空気
量とそのなまし値との差の絶対値ＤＬＱＮＴＡが所定値
β以上の場合はステップ１１０で判定フラグＸＱＮＦＷ
Ｄを１にセットして過渡判定であることを指示する。そ
してステップ１１１で燃料噴射量の演算に用いる空気量
ＱＮＦＷＤに推定空気量ＱＮＴＡをセットしてステップ
９８に進む。

【００４４】ステップ９８では空気量ＱＮＦＷＤに基づ
いて基本噴射量ＴＰを求め、この基本噴射量ＴＰに吸気
温や水温で定まる補正係数及び空燃比フィードバック補
正係数を乗算して燃料噴射量ＴＡＵを演算し、処理を終
了する。

【００４５】そして、図示しない制御ルーチンで所定ク
ランク角となったときに、燃料噴射量ＴＡＵに相当する
期間、燃料噴射弁３８を開弁して燃料噴射を実行する。

【００４６】ここで、図１１（Ａ）に示す如くＩＳＣＶ
３７の開度が変化したとき、スロットル開度ＴＡは図１
１（Ｃ）に示す如く変化はない。まだエアフローメータ
３２で検出した空気量ＱＮＳＭは図１１（Ｂ）の実線に
示す如く遅延して立上がった後オーバーシュートが生じ
、脈動するが推定空気量ＱＮＴＡは実線に示す如くＩＳ
ＣＶ３７の開度変化と共に、遅延なく変化、推定空気量
のなまし値ＱＮＣＲＴｉは破線に示す如く徐々に変化す
る。この推定空気量ＱＮＴＡとなまし値ＱＮＣＲＴｉと
の差が所定値β以上のとき過渡判定がなされる。

【００４７】このように推定空気量の変化量であるＤＬ
ＱＮＴＡを用いて過渡判定を行なっているために、エア
フローメータ３２で発生するオーバーシュート、脈動の
影響なく正確な過渡判定を行なうことができ、ＩＳＣＶ
３７のバイパス空気量の変化がスロットル開度ＴＡＡＤ
Ｊに反映されているためＩＳＣＶ３７の開度変化でバイ
パス空気量が変化して過渡状態となった際に遅延なく直
ちに過渡判定を行なうことができ、スロットル開度から
推定空気量ＱＮＴＡを求めるため過渡時の空燃比制御の
精度が向上しエミッションが向上する。

【００４８】またＴＡＡＤＪ学習ルーチン９７では推定
空気量ＱＮＴＡにバイパス空気量が反映されているため
、機関の各運転状態で推定空気量ＱＮＴＡとエアフロー
メータの計測空気量ＱＮＳＭとのバイパス空気量を除外
した真のずれ量を検出でき、学習精度が大きく向上する
。

【００４９】更にスロットル操作が終了して過渡から定
常判定をする際は推定空気量の変化量ＤＬＱＮＴＡで判
定されるため、あらゆるスロットル開度の変化量に対し
ても遅延時間は最適の値となって、スロットル変化が小
さいときは遅延時間が短く、スロットル変化が大きいと
きは遅延時間が長くなり、制御が簡略化される。

【００５０】

【発明の効果】上述の如く、本発明の内燃機関の燃料噴
射制御装置によれば、ＩＳＣＶの開度急変によるバイパ
ス空気量の急変と略同時に過渡時用の燃料噴射量を算出
でき、実際のシリンダ空気量に合致した燃料を噴射でき
、エミッションが向上し、実用上きわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明装置を適用した内燃機関の一実施例の構
成図である。

【図３】図２の部分概略構成図である。

【図４】マイクロコンピュータのブロック図である。

【図５】燃料噴射制御処理のフローチャートである。

【図６】ＩＳＣ制御ルーチンのフローチャートである。

【図７】ＩＳＣ制御ルーチンのフローチャートである。

【図８】ＱＮＴＡマップを示す図である。

【図９】ＴＩＭＣマップを示す図である。

【図１０】減量補正ルーチンの変形例のフローチャート
である。

【図１１】本発明装置の各信号のタイミングチャートで
ある。

【符号の説明】

Ｍ１　　内燃機関 Ｍ２，３３　　スロットルバルブ Ｍ３，３７　　ＩＳＣＶ Ｍ４　　判定手段 Ｍ５　　演算手段 ２１　　マイクロコンピュータ ３２　　エアフローメータ ３６　　バイパス通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　気筒毎に独立したスロットルバルブを
   有し、該スロットルバルブのバイパス通路に設けられた
   アイドル・スピード・コントロール・バルブの開度をア
   イドル時の回転数が目標回転数となるように可変するア
   イドル・スピード・コントロール・システムを有する内
   燃機関の燃料噴射量制御装置において、該アイドル・ス
   ピード・コントロール・バルブの開度の急変があったと
   き過渡と判定し、該急変がなかったとき定常と判定する
   判定手段を有し、過渡判定時にスロットルバルブの開度
   及び該アイドル・スピード・コントロール・バルブの開
   度と機関回転数とに基づき燃料噴射量を算出し、定常判
   定時に吸入空気量センサ値に基づき燃料噴射量を算出す
   ることを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。