JPH0670384B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は内燃機関の空燃比制御装置に関する。

（従来の技術） 電子制御の燃料噴射式機関はその燃料計量精度の高さか
ら実際に広く採用されており、噴射弁から機関吸気系に
供給される噴射量制御においては機関負荷（たとえば吸
入空気量Qa）と機関回転数Ｎとに基づく基本的な燃料噴
射量（基本パルス幅）（Tp（＝Ｋ・Qa/N、ただしＫは定
数。）を他の運転変数に応じて補正するようにした次式
（１）を基本として噴射量（噴射パルス幅）Tiが演算さ
れる（たとえば、1985年11月（株）鉄道日本社発行「自
動車工学」第34巻第11号第28頁等参照）。

Ti＝Tp×COEF×LAMBDA＋Ts …（１） ただし、COEF:各種補正係数の総和 LAMBDA:空燃比補正係数 Ts:無効パルス幅 である。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、吸気系の付着、浮遊燃料（噴射燃料の一部が
シリンダ内に達するまでの間に吸気管や吸入ポートの内
壁面に付着し、あるいは浮遊している燃料のこと）の量
が過渡時には燃料遅れとして生じ、これが空燃比の制御
精度に影響する。

そこで、吸気系の付着、浮遊燃料の平衡量MFHを演算
し、この平衡量MFHとこの平衡量に対し一次遅れで変化
する吸気系の付着、浮遊燃料（この燃料のことを以下
「付着量」という）MFとの差値MFH−MFとこの差値を燃
料噴射量の補正にどの程度反映させるかを示す分量割合
KMFとに基づいて付着速度（単位周期当たりの付着量の
こと）VMFを求め、しかもその付着速度VMFと上記の付着
量MFとを燃料噴射に同期して加算し、該加算値で付着量
MFを更新するものを本出願人が先に提案しており（特願
昭60−243605号参照）、この装置によれば、付着量と関
係する要因を検出するのではなく、付着量を直接取り扱
うこととしたので、従来に比べて加減速に拘わらず応答
性の良好な空燃比特性を得ることができることになっ
た。

しかしながら、実験を行ってみると、吸気系の付着、浮
遊燃料の挙動は一様ではなく、比較的速い時定数で変化
する燃料と比較的遅い時定数で変化する燃料とにほぼ分
けることができることがわかった。

これは、第９図に示す付着速度VMF（実線で示す。）の
変化に対し吸気系の付着、浮遊燃料の挙動を一様である
としてその時定数をマッチングしたのであるが、部分的
にはマッチングするもののマッチングしきれない部分が
生じるために判明したものである。

すなわち、吸気系の付着、浮遊燃料を比較的速い時定数
で変化するもの（破線で示す。）と比較的遅い時定数で
変化するもの（一点鎖線で示す。）とに分け、これら挙
動の相違する複数の燃料に対しそれぞれマッチングを行
い、それぞれの燃料に対して得られる付着速度に基づい
て実験を行ったところ、実際と良く合致したのである。
なお、以下の説明の便宜上、速い時定数を有する燃料に
関して添字「１」を、遅い時定数を有する燃料に関して
添字「２」を付す。また、前回演算された値であること
を意味する添字「−１」を記号に付す。

この発明ではこのような従来の問題点に着目してなされ
たもので、吸気系の付着、浮遊燃料を時定数の相違する
複数の燃料として扱い、それぞれの燃料に対して別個に
付着速度を演算するようにした空燃比制御装置を提供す
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明では、第１図に示すように、機関の運転状態
を、少なくとも運転回転数、機関負荷及び機関温度を含
むパラメータから検出する運転状態検出手段１と、機関
の運転状態に基づいて燃料の基本噴射量Tpを演算する基
本噴射量演算手段２と、機関回転数、機関負荷及び機関
温度に基づいて吸気系の付着、浮遊燃料の平衡量MFHを
演算する平衡量演算手段３と、平衡量演算手段３で演算
した付着、浮遊燃料の平衡量MFHとこの平衡量MFHに対し
一次遅れで変化する付着量MFとの差値MFH−MFを演算す
る差値演算手段４と、差値演算手段４で演算した差値MF
H−MFを燃料噴射量の補正にどの程度反映させるかを示
す分量割合KMFを、機関回転数、機関負荷及び機関温度
に基づいて演算する分量割合演算手段５と、前記差値MF
H−MFと前記分量割合KMFとに基づいて付着速度VMFを演
算する付着速度演算手段６と、付着速度演算手段６で演
算した付着速度VMFと前記付着量MFとを燃料噴射に同期
して加算し、該加算値で付着量VMFを更新する付着量演
算手段７と、前記基本噴射量Tpと前記付着速度VMFとに
基づいて燃料噴射量Tiを演算して噴射信号を出力する燃
料量噴射演算手段８と、前記噴射信号に基づいて機関に
燃料を供給する燃料供給手段９とを備えた内燃機関の空
燃比制御装置において、応答の異なる複数種類の付着、
浮遊燃料に対応し、前記平衡量演算手段３、差値演算手
段４、分量割合演算手段５、付着速度演算手段６及び付
着量演算手段７をそれぞれ複数個設けるとともに、前記
燃料噴射量演算手段８は、演算された複数の付着速度の
和に基づいて前記燃料噴射量Tiを演算する。

なお、図には応答の異なる一方の燃料についての手段に
Ａを、残りの燃料についての手段にＢをつけている。

（作用） このように構成すると、吸気系の付着、浮遊燃料が応答
の相違する複数の燃料であるのだから、それぞれの燃料
について平衡量MFHと分量割合KMFをマッチングすれば足
りる上に、複数の付着速度の和が過渡時の全体にわたっ
てよく実際と合致し、これによりフラットな空燃比特性
を実現することができる。

以下実施例を用いて説明する。

（実施例） 第２図は吸気絞り弁21の上流の吸気通路22に全気筒分を
賄う１個の燃料噴射弁24を設け（SPI装置）、かつ装置
の簡素化をねらって機関負荷信号として空気量ではな
く、絞り弁開度α（TVOとも称す。）を採用した機関に
この発明を適用した場合の機械的な構成を表している。

したがって、この例では絞り弁開度αと機関回転数Ｎを
基本変数として噴射パルス幅を制御することになる（以
下これをα−Ｎ方式と称す。）。

このため、空気量センサは設けられておらず、替わりに
絞り弁開度センサ25が設けられている。また、絞り弁21
をバイパスする通路23には始動時の制御を高めるため並
列に２個のアイドルアップ用の電磁弁（SVと称す。）2
6,27が設けられ、一方吸気ポートにはスワールコントロ
ールバルブ28が設けられている。

なお、機関回転数Ｎはディストリビュータ31内臓のクラ
ンク角センサ32にて、冷却水温Twは水温センサ33にて、
また実際の空燃比を検出するセンサとして酸素センサ34
が設けられる等従来装置と変わるところはなく、これら
クランク角信号（Ref信号（基準信号）と角度信号），
水温信号，実空燃比信号は上記絞り弁開度信号とともに
コントロールユニット35に入力され、該コントロールユ
ニット35内で、これら信号に基づき最適な燃料噴射パル
ス幅Tiが演算される。

次に、基本パルス幅Tpと噴射パルス幅Tiの演算内容につ
いては、第３図（同図（Ａ）〜同図（Ｃ）からなる。以
下同じ。）ないし第８図及び第10図を参照しながら説明
するが、ここでは先に本発明にかかる部分を説明し、そ
の後にシステムの全体につき概説することとする。すな
わち、これらの図に示す制御内容は全体として１つの空
燃比制御システムを構成するもので、これらの内訳は、
第３図及び第10図が噴射パルス幅演算のメインルーチ
ン、第４図ないし第７図がそれぞれメインルーチンにて
使用される変数（過渡補正量KATHOS,フィードバック補
正量LAMBDA,目標空燃比TFBYA,吸気温補正係数KTA）を求
めるためのサブルーチン、第８図が第４図において使用
される変数（付着速度VMF）を求めるためのサブルーチ
ンである。同図の番号は処理番号を表す。なお、このよ
うな制御はマイクロコンピュータにてコントロールユニ
ット35を構成することにより容易に行わせることが可能
である。この場合、各変数の演算は下表に示す制御周期
にて実行される。

さて、この発明の特徴は吸気系の付着、浮遊燃料のうち
比較的速い時定数で変化する燃料と比較的遅い時定数で
変化する燃料とに対して付着速度を演算するのに関係す
る各手段を複数個で設けたことである。具体的には第４
図のステップ101,102、第８図に示すサブルーチン、第1
0のステップ143,144をあらたに付加した点にある。これ
らのステップを第１図と対応づけると、第４図のステッ
プ101、第８図のステップ131が平衡量演算手段3Aと3B
の、第４図のステップ102、第８図のステップ132が分量
割合演算手段5Aと5Bの、第８図のステップ133と134が付
着速度演算手段6Aと6Bの、第10図のステップ143と144が
付着量演算手段7Aと7Bの各機能に相当する。

複数の燃料に対してこれらステップにて実行されるとこ
ろは単一の燃料に対して実行されるところと同様であ
り、それぞれの燃料に対し噴射弁部の空気量Q_AINJ，機
関回転数N,冷却水温Twをパラメータとしてそれぞれ平衡
量MFH₁，MFH₂並びに分量割合KMF₁，KMF₂を演算するとと
もに、これらの値と差値MFH₁−MF₁，MFH₂−MF₂に基づい
て付着速度VMF₁，VMF₂を演算するものである。（ステッ
プ131〜134）。

そして、燃料全体に対する付着速度VMFはこれらVMF₁，V
MF₂の和として演算する（ステップ135）。

なお、複数の各燃料に対する今回の付着量MF₁，MF₂は、
VMF₁，VMF₂を、Tiが演算されて噴射された後に、MF
_1-1Ref、MF_2-1Ref（前回の噴射直後に演算された各付着
量）に加算して演算される（第10図のステップ143,14
4）。

次に、過渡時におけるこの実施例の作用を第９図を参照
しながら説明すると、同図には吸気系の付着、浮遊燃
料、この吸気系の付着、浮遊燃料のうち速い時定数を有
する燃料，同じく遅い時定数を有する燃料に対してそれ
ぞれ得られる付着速度VMF,VMF₁，VMF₂を重ねて示してい
る。

そして、これら三者の間の関係は次式にて与えられる。

VMF＝VMF₁＋VMF₂ …（９） すなわち、吸気系の付着、浮遊燃料が挙動（時定数）の
相違する複数の燃料であると認識しない限り、マッチン
グに際して一種類の時定数を用いて図示のVMF特性を得
ることは困難であり、部分的には一致しても必ず不一致
となる部分が生じ、この部分で空燃比精度がやや不良と
ならざるを得ない。また、時定数の相違する複数の燃料
に対し過渡時の全体にわたってほぼ同程度の精度を得よ
うとしてもどだい困難なことであり、マッチングを大変
にしてしまうだけである。

これに対し、この発明によれば、時定数の相違する複数
の燃料のそれぞれに対し、たとえば過渡初期には速い時
定数を有する燃料に対してマッチングを行い、それ以降
では遅い時定数を有する燃料に対して、マッチングを行
えばよい。すなわち、複数の燃料のそれぞれは一様な挙
動を示すので、マッチングが容易となり、これによりマ
ッチング精度を向上することができるのである。

この結果、複数の付着速度の和であるVMFが過渡時の全
体にわたって良く実際と合致し、これによりフラットな
空燃比特性を実現することができることになった。

次に、システムの全体を概説すると、第３図及び第10図
のルーチンは下式（４）にて最終的に噴射パルス幅Tiの
演算を行う部分で、第１図の手段2,8の機能に相当す
る。

ここに、SPI装置ではシリンダに流入する空気量Q_CYLと
噴射弁部を通過する空気量Q_AINJとが必ずしも一致せ
ず、かつ噴射弁から噴かれた燃料がシリンダに達するの
に供給遅れをもたざるを得ないという相違があり、この
システムではこれら２点が考慮されている。ただし、こ
れらはそれぞれにつき独立して演算される（空気量につ
いてはQ_AINJを、燃料遅れについては過渡補正量KATHOS
を求める。）これは、考え方を単純化して制御誤差の対
象が空気量の計量誤差であるのか燃料遅れによるものな
のかを明確にするためである。これにより、設定時の精
度が格段に向上する。さらに、設定時以降の経時変化や
燃料性状の相違にても精度低下の要因となるので、これ
らの要因に対しては学習機能を付与している。

これを数式で表現すると、実効パルス幅Teは下式（４）
にて演算される（第10図のステップ141）。なお、無効
パルス幅をTsとしてTeと和がTi（＝Te＋Ts）となる（ス
テップ69,第10図のステップ141）。

Te＝（Tp＋KBLRC＋KATHOS×KBTLRC）×LAMBDA …（４） ただし、Tp:基本パルス幅 KATHOS:過渡補正量 LAMBDA:空燃比補正係数 KBLRC:定常時学習補正係数 KBTLRC:過渡時学習補正係数 である。ここには、基本パルス幅としてTpを用いている
が、その内容はＬ−ジェトロニック方式と相違して下式
（５）にて演算される。

Tp＝Q_AINJG×TFBYA×Ｋ …（５） ただし、Q_AINJG：噴射弁部空気量（mg） TFBYA:目標空燃比 K:噴射弁特性に基づく定数（ms/mg） である。

まず、噴射弁部の空気量Q_AINJであるが、空気量センサ
を持たない本実施例ではこれを直接に求めることは困難
であるので、Q_CYLに基づいて求められる。すなわち、Q
_AINJはQ_CYLとその変化量dQ_CYL/dtとから次式（３） Q_AINJ＝Q_CYL＋ｃ・dQ_CYL/dt …（３） にて近似的に求められることを考慮して、次式群（6A）
〜（6F）にて求められる。

Q_AINJG＝Q_AINJC×KTA …（6A） Q_AINJC＝Q_CYL＋V_CYL＋DCM …（6B） Q_CYL＝Q_H×K2＋Q_CYL-1×（１−K2） …（6C） Q_H＝Q_H0×KFLAT …（6D） DCM＝（Q_CYL−Q_CYL-1）×KMANIO×Tref …（6E） KTA＝KTA0×KTAQ_CYL …（6F） ただし、Q_AINJG：噴射弁部空気量／シリンダ（mg） Q_AINJC：噴射弁部空気量／シリンダ（cc） Q_CYL：シリンダへの空気量／シリンダ容積（％） V_CYL：シリンダ容積（cc） DCM:マニホールド空気変化量（cc） KTA:吸気温補正係数（mg/cc） Q_H：平衡空気量／シリンダ容積（％） K2:Q_CYLの変化割合／演算 Q_H0：リニヤライズ空気量／シリンダ容積（％） KFLAT:フラット空燃比係数（％） KMANIO:マニホールド係数 Tref:Ref信号の周期（μｓ） KTA0:基本吸気温補正係数（mg/cc） KTAQ_CYL：吸気温補正の負荷補正率（％） である。

これらの式群（6A）〜（6F）は、各種の補正や規格化
（シリンダ当たり、シリンダ容積当たり等に変換してい
る。）のために複雑になってはいるが、基本的には、Q
_AINJCは定常項（Q_CYL×V_CYL）と過渡項（DCM）との和で
求められる。ただし、この値Q_AINJCは体積単位であるた
め、吸気温度変化により変わり得るので、KTAを補正係
数として質量単位に変換している（ステップ61〜63）。

また、Q_CYLはK2を平滑化の定数としてQ_H，Q_CYL-1を変
数、K2を重みとする重み付け平均値にて求められる（ス
テップ54〜57）。

次に、Q_H0,KFLAT等の変数は吸気系の流路面積と機関回
転数から求められる。これは、吸気系より空気量センサ
を廃してコスト低減、メンテナンスの容易化を図るよう
にしたためである。したがって、流路面積は次式（6
G），（6H）にて求められる（ステップ41〜52）。

AADNV＝AA×Tref/V_CYL …（6G） AA＝ATVO＋AI＋AAC …（6H） ただし、AADNV＝流路面積／（回転数×シリンダ容積）
（cm^２/rpm・cc） AA:総流路面積（cm^２） ATVO:絞り弁流路面積（cm^２） AI:SV26の流路面積（cm^２） AAC:SV27の流路面積（cm^２） である。

すなわち、このシステムは負荷信号として絞り弁開度TV
Oに基づく流路面積ATVOを採用するものであるが、絞り
弁21をバイパスする通路23がある場合には、これらの面
積AI,ACCをも考慮する必要があり、したがって総流路面
積AAは絞り弁開度に基づく流路面積ATVOとバイパス通路
の流路面積（AIあるいはAAC）との和で与えられている
（ステップ41〜49）。なお、これらSV26,27は２位置弁
である。これはデューティ制御の電磁弁を使用する替わ
りに４段階制御を行わせてコスト低減を図るためであ
る。

また、実際の制御では総流路面積AAを回転数Ｎで除した
値AA/N（ステップ52においてAA×Trefの部分が相当す
る。）を採用している。これはAAそのままであると、Ｎ
の変化に対し急変する領域をもつので、これをパラメー
タとして使用すると、この急変領域において精度が低下
する。しかしながら、精度を高めようとたとえばマップ
の格子点を増すことはそれだけ演算時間を長くすること
にもなる。そこで、AA/Nを採用することにより、こうし
た制御上の問題を解決したものである。

したがって、このAADNV（＝AA×Tref/V_CYL）を用いてリ
ニヤライズ空気量Q_H0が求められる（ステップ53）。な
お、フラット空燃比係数KFLATはQ_H0,Nをパラメータとし
てマップから、絞り弁流路面積ATVOはTVOをパラメータ
としてテーブルから求められる（ステップ54,42）。

また、基本吸気温補正係数KTA0と吸気温の負荷補正率KT
AQ_CYLについても、それぞれ吸気温T_A，Q_CYLをパラメー
タとして検索され、これらの積にて吸気温補正係数KTA
が求められている（第７図のステップ81〜83）。

以上の演算により噴射弁部の空気量Q_AINJが求められた
ので、次には過渡時に生じる燃料遅れに関する補正量を
求めることである。この補正量がステップ66にて使用さ
れるKATHOSであり、具体的には第４図，第８に示すルー
チンにて演算される。

この例では、吸気系の付着、浮遊燃料の平衡量とこの平
衡量に対し１次遅れで変化する付着量の演算値との差値
に基づいて求める。これを数式で表すと次式群（7A−
Ａ）〜（7E）にて与えられる。

KATHOS＝（VMF₁＋VMF₂）×GHF …（7A−Ａ） KATHOS₁＝VMF₁×GHF …（7A−Ｂ） KATHOS₂＝VMF₂×GHF …（7A−Ｃ） VMF₁＝（MFH₁−MF₁）×KMF₁ …（7B−Ａ） VMF₂＝（MFH₂−MF₂）×KMF₂ …（7B−Ｂ） MF₁＝MF_1-1Ref＋VMF₁ …（7C−Ａ） MF₂＝MF_2-1Ref＋VMF₂ …（7C−Ｂ） KMF₁＝（KMFAT₁＋KMFVMF₁）×KMFN₁ …（7D−Ａ） KMF₂＝（KMFAT₂＋KMFVMF₂）×KMFN₂ …（7D−Ｂ） GHF＝GHFQ_CYL×GHFFBYA …（7E） ただし、KATHOS:全体の過渡補正量（μｓ） KATHOS₁：速い時定数で変化する燃料に対する過渡補正
量（μｓ） KATHOS₂：遅い時定数で変化する燃料に対する過渡補正
量（μｓ） VMF:全体の付着速度（μs/噴射） VMF₁：速い時定数で変化する燃料に対する付着速度（μ
s/噴射） VMF₂：遅い時定数で変化する燃料に対する付着速度（μ
s/噴射） MFH₁：速い時定数で変化する燃料に対する平衡量（μ
ｓ） MFH₂：遅い時定数で変化する燃料に対する平衡量（μ
ｓ） MF₁：速い時定数で変化する燃料に対する付着量（μ
ｓ） MF₂：遅い時定数で変化する燃料に対する付着量（μ
ｓ） KMF₁：速い時定数で変化する燃料に対する分量割合
（％） KMF₂：遅い時定数で変化する燃料に対する分量割合
（％） KMFAT₁：速い時定数で変化する燃料に対する基本分量割
合（％） KMFAT₂：遅い時定数で変化する燃料に対する基本分量割
合（％） KMFVMF₁：速い時定数で変化する燃料に対する分量割合
の付着速度補正率（％） KMFVMF₂：遅い時定数で変化する燃料に対する分量割合
の付着速度補正率（％） KMFN₁：速い時定数で変化する燃料に対する分量割合の
回転補正率（％） KMFN₂：遅い時定数で変化する燃料に対する分量割合の
回転補正率（％） GHF:補正率（％） GHFQ_CYL：減速補正率（％） GHFFBYA:空燃比補正率（％） である。

ここに、時定数の相違する燃料が複数あるとはいえ各燃
料に対してそれぞれ演算されるところは、同様であるの
で、以下には速い時定数で変化する燃料についてだけ説
明する。

付着速度VMF₁は平衡量MFH₁とこの平衡量に対して１次遅
れで変化する付着量（の演算値）MF₁との差値（MFH₁−M
F₁）にこの付着量の演算値が単位周期当たり（１噴射当
たり）にどの程度の割合で接近するかを表す係数KMF₁を
乗算することにより求められる（ステップ133,134）。
そして、各燃料に対する付着速度VMF₁，VMF₂を加算して
全体の燃料に対する付着速度VHF（＝VMF₁＋VMF₂）を求
める（ステップ103,135）。

ここに、平衡量MFH₁は噴射弁部を通過する空気量
Q_AINJ，機関回転数N,冷却水温Twに基づき、３次元マッ
プの検索と直線近似の補間計算との組み合わせにより演
算される。すなわち、実際に冷却水温Twが採りうる温度
変化幅の範囲内で予め設定された異なる６個の基準温度
Tw₀〜Tw₅（Tw₀＞…＞Tw₅）毎にQ_AINJとＮをパラメータ
として基準温度Twn（ｎ＝０〜５）における平衡量MFHTw
nを付与する都合６個の平衡量データを実測にて用意す
る。そして、実水温Twの上下の基準温度Twn,Twn₊₁にお
ける平衡量MFHTwn,MFHTwn₊₁を用い、Tw,Twn,Twn₊₁によ
る補間計算にてMFH₁を最終的に求めるのである（ステッ
プ101,131）。

なお、３次元マップと補間計算による手法では高い精度
を得ることができるが、精度は程々にしても演算速度を
高めたい場合には２つのテーブルを用いて求める手法も
あり、これを次式（7F）に示す。

MFH₁Twn＝MFH₁Qn×MFH₁Nn …（7F） ただし、MFH₁Qn：Q_AINJに基づく係数 MFH₁Nn:Nに基づく係数 であり、MFH₁QnはQ_AINJをMFH₁NnはＮをパラメータとし
てそれぞれテーブル検索により求められる。

なお、Tw＞Tw₀のとき、およびTw＜Twnのときは補間計算
を行うことができないので、MFH₁＝MFH₁Tw₀とする。ま
た、燃料カット中はMFH₁＝FCMFH（一定値）とする。

一方、今回演算されるMF₁は前回演算された付着量MF
_1-1Refに今回求めた付着速度VMF₁を加算した値である
（第10図のステップ143,144）。

次に、分量割合KMF₁は一定値でもよいが、この例ではAA
DNV,Twをパラメータとしてマップ検索により基本値KMFA
Tを求め、さらにVMF₁,Nに基づく補正を行っている。す
なわち、基本値KMFAT₁に対する補正係数が２つの係数KM
FVMF₁，KMFN₁であり、これらは過渡初期における空燃比
がフラットな特性となるように導入されるものである。
すなわち、緩加速ではわずかに補正不足がみられ、回転
数の相違より誤差を生じる等実験を行ってみるとわずか
なずれが生じるものであり、これらを個々に解消しよう
とするものである。

なお、分量割合の付着速度補正率KMFVMF₁はVMF₁を、分
量割合の回転補正率KMFN₁はＮをパラメータとしてテー
ブル検索にて求められる。

次に、補正率GHFは燃料性状の相違等を考慮する値であ
る。これは揮発性の高い燃料にあっては、減速時の吸入
負圧の発達により急速に気化して機関シリンダへと吸入
されてしまうため、揮発性の低い燃料と比較してその分
付着量が少なくなる。このため、減速時にはそれだけ付
着量を少なく見積もる必要があり、逆に補正係数（GHFQ
_CYL）としては少ない値を付与すればよいことになる。
すなわち、加速時（VMFが正の場合）は補正を行わない
が（GHFQ_CYL＝1.0）、減速時（VMFが負の場合）には１
以下の数値を採用するのである。なお、目標空燃比TFBY
Aに応じても補正するようにしてあり、減速補正率GHFQ
_CYLはQ_CYLを、空燃比補正率GHFFBYAはTFBYAをパラメー
タとしてテーブル検索にて求められる。

このようにして求めたVMFとGHFを用いて最終的に過渡補
正量KATHOSが求められる（ステップ106）。

このように、KATHOSの演算につき、この発明では時定数
の相違する複数燃料として演算した点に特徴があり、こ
れは前述した通りである。

次に、第３図（Ｃ）のステップ68,64で使用される空燃
比補正係数LAMBDA,目標空燃比TFBYAは従来例でも演算さ
れているところであり、そのルーチンがそれぞれ第５
図，第６図である。

すなわち、LAMBDAは空燃比のフィードバック制御におけ
る補正係数である。第５図はPID制御の例であり、実空
燃比（具体的には酸素センサ出力Ip）と空燃比の目標値
（具体的には目標値のセンサ出力相当量T_IP）との偏差E
Rに基づいて得られる比例分（Ｐ），積分分（Ｉ），微
分分（Ｄ）を加算する次式（8A）〜（8D）にてLAMBDAが
求められる（ステップ111〜118）。

LAMBDA＝Ｐ＋Ｉ＋Ｄ …（8A） Ｐ＝K_P・ER …（8B） Ｉ＝I_-1＋K₁・ER …（8C） Ｄ＝K_D・（ER−ER_-1） …（8D） ただし、K_P：比例ゲイン K_I：積分ゲイン K_D：微分ゲイン である。

なお、偏差ERは下式（8E）で与えられる（ステップ11
4）。

ER＝Ip−T_IP-(n+1) …（8E） ここに、同式（8E）の第２項は（ｎ＋１）回前に（ただ
し、ｎは気筒数である。）Ref信号が入力したときのセ
ンサ出力Ipを示す。これは吸気系にて設定した空燃比の
結果が排気系に設けたセンサ34に検出されるまでに時間
的遅れがあり、これを考慮したものである。

また、目標空燃比TFBYAはTw,Q_CYL,Nをパラメータとして
演算される（第６図のステップ91〜95）。なお、同図の
ステップ95はTFBYAに上限値と下限値とを設けたもの
で、フェイルセーフとしての機能を付与したものであ
る。

次に、第３図（Ｃ）のステップ65,67で使用される学習
補正係数KBLRC,KBTLRCであるが、この例では、空気量
（Q_AINJ）と燃料遅れ補正量（KATHOS）とを分離して求
めるようにしたのに伴い、学習補正についてもそれぞれ
に分離して独立に行うことにしている。すなわち、定常
時の学習補正係数KBLRCについては空燃比補正係数LAMBD
Aの演算ルーチンにて、過渡時の学習補正係数KBTLRCに
ついては過渡補正量KATHOSの演算ルーチンにて演算され
る（第５図のステップ119,120、第４図のステップ107〜
110）。

学習補正は、基本的には目標値との偏差に基づく制御量
を予め加えておくことにより次回の演算時に偏差が生じ
ないようにするものであり、KBLRCはLAMBDAに、KBTLRC
はLAMBDAとさらに実空燃比AFBYAと目標空燃比TFBYAの偏
差Ｂとに基づいて演算される（ステップ119,120、107〜
110）。

なお、付着速度VMFと基準値L₁との比較により定常時（V
MF＜L₁）であるのか過渡時（VMF≧L₁）であるのかを判
別し、KBLRCについては定常時にのみ、KBTLRCについて
は過渡時にのみ学習が行われるようにしている（ステッ
プ119,107）。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明では機関の運転状態を、
少なくとも機関回転数、機関負荷及び機関温度を含むパ
ラメータから検出する運転状態検出手段と、機関の運転
状態に基づいて燃料の基本噴射量を演算する基本噴射量
演算手段と、機関回転数、機関負荷及び機関温度に基づ
いて吸気系の付着、浮遊燃料の平衡量を演算する平衡量
演算手段と、平衡量演算手段で演算した付着、浮遊燃料
の平衡量とこの平衡量に対し一次遅れで変化する付着量
との差値を演算する差値演算手段と、差値演算手段で演
算した差値を燃料噴射量の補正にどの程度反映させるか
を示す分量割合を、機関回転数、機関負荷及び機関温度
に基づいて演算する分量割合演算手段と、前記差値と前
記分量割合とに基づいて付着速度を演算する付着速度演
算手段と、付着速度演算手段で演算した付着速度と前記
付着量とを燃料噴射に同期して加算し、該加算値で付着
量を更新する付着量演算手段と、前記基本噴射量と前記
付着速度とに基づいて燃料噴射量を演算して噴射信号を
出力する燃料噴射量演算手段と、前記噴射信号に基づい
て機関に燃料を供給する燃料供給手段とを備えた内燃機
関の空燃比制御装置において、応答の異なる複数種類の
付着、浮遊燃料に対応し、前記平衡量演算手段、差値演
算手段、分量割合演算手段、付着速度演算手段及び付着
量演算手段をそれぞれ複数個設けるとともに、前記燃料
噴射量演算手段は、演算された複数の付着速度の和に基
づいて前記燃料噴射量を演算するので、応答の相違する
それぞれの燃料について平衡量と分量割合をマッチング
すれば足りる上に、複数の付着速度の和が過渡時の全体
にわたってよく実際と合致し、これによりフラットな空
燃比特性を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の概念構成図、第２図はSPI装置に適
用したこの発明の一実施例の機械的な構成を表す概略
図、第３図ないし第８図および第10図は第２図中のコン
トロールユニット内で実行される動作内容を説明する流
れ図、第９図はこの実施例の作用を説明する波形図であ
る。 １……運転状態検出手段、２……基本噴射量演算手段、
3,3A,3B……平衡量演算手段、4,4A,4B……差値演算手
段、5,5A,5B……分量割合演算手段、6,6A,6B……付着速
度演算手段、7,7A,7B……付着量演算手段、８……燃料
噴射量演算手段、９……燃料供給手段、21……吸気絞り
弁、22……吸気通路、23……バイパス通路、24……燃料
噴射弁、25……絞り弁開度センサ、34……酸素センサ
（空燃比センサ）、35……コントロールユニット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 正明 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (56)参考文献 特公 平６−15828（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の運転状態を、少なくとも機関回転
   数、機関負荷及び機関温度を含むパラメータから検出す
   る運転状態検出手段と、機関の運転状態に基づいて燃料
   の基本噴射量を演算する基本噴射量演算手段と、機関回
   転数、機関負荷及び機関温度に基づいて吸気系の付着、
   浮遊燃料の平衡量を演算する平衡量演算手段と、平衡量
   演算手段で演算した付着、浮遊燃料の平衡量とこの平衡
   量に対し一次遅れで変化する付着量との差値を演算する
   差値演算手段と、差値演算手段で演算した差値を燃料噴
   射量の補正にどの程度反映させるかを示す分量割合を、
   機関回転数、機関負荷及び機関温度に基づいて演算する
   分量割合演算手段と、前記差値と前記分量割合とに基づ
   いて付着速度を演算する付着速度演算手段と、付着速度
   演算手段で演算した付着速度と前記付着量とを燃料噴射
   に同期して加算し、該加算値で付着量を更新する付着量
   演算手段と、前記基本噴射量と前記付着速度とに基づい
   て燃料噴射量を演算して噴射信号を出力する燃料噴射量
   演算手段と、前記噴射信号に基づいて機関に燃料を供給
   する燃料供給手段とを備えた内燃機関の空燃比制御装置
   において、応答の異なる複数種類の付着、浮遊燃料に対
   応し、前記平衡量演算手段、差値演算手段、分量割合演
   算手段、付着速度演算手段及び付着量演算手段をそれぞ
   れ複数個設けるとともに、前記燃料噴射量演算手段は、
   演算された複数の付着速度の和に基づいて前記燃料噴射
   量を演算することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装
   置。