JPH0726584B2

JPH0726584B2 - 内燃機関の燃料噴射量制御方法

Info

Publication number: JPH0726584B2
Application number: JP63147850A
Authority: JP
Inventors: 千詞加藤; 秀洋大庭
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1988-06-15
Filing date: 1988-06-15
Publication date: 1995-03-29
Anticipated expiration: 2010-03-29
Also published as: JPH01315635A

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、特にス
ロツ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、スロツトル弁上流側を通過する空気量と機関
回転速度またはスロツトル弁下流側の吸気管絶対圧力
（以下吸気管圧力という）と機関回転速度とに基づいて
燃料噴射量を制御する内燃機関が知られている。上記の
空気量および吸気管圧力の物理量は、いずれも機関燃焼
室に吸入される吸入空気量に対応しており、上記内燃機
関では、これらの物理量と機関回転速度とから機関１回
転当りの吸入空気量を演算すると共に機関１回転当りの
吸入空気量から空燃比を考慮し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
を制御している。

ここで、吸気管圧力と機関回転速度とに基づいて燃料噴
射量を制御する場合は、ダイヤフラム式の圧力センサを
スロツトル弁下流側の吸気管に取付け、機関脈動成分を
除去するために時定数が３〜5msec程度のフイルタを介
して圧力センサ出力を処理することにより吸気管圧力を
検出して間接的に吸入空気量を検出するようにしてい
る。しかしながら、圧力センサのダイヤフラムによる応
答遅れおよびフイルタの時定数による応答遅れが存在す
るため、加減速時等の過渡運転時には、実際の吸気管圧
力の変化に対して検出された吸気管圧力の変化に時間遅
れが生ずる。このため、加速時にはスロツトル弁が急開
されて実際の吸気管圧力が急激に上昇するのに対して検
出された吸気管圧力に時間遅れが生じ、実際の吸気管圧
力より小さい値の吸気管圧力によって基本燃料噴射時間
が演算されることになるため、空燃比がオーバリーンに
なり加速応答性が悪化すると共に排気エミツシヨンが悪
化する。逆に、減速時にはスロツトル弁が急閉されるこ
とから吸気管圧力が急激に低下するため実際の吸気管圧
力より大きな値の吸気管圧力によって基本燃料噴射時間
が演算されることになり、空燃比がオーバリツチになっ
てドライバビリテイが悪化すると共に排気エミツシヨン
が悪化する。この空燃比のオーバリツチおよびオーバリ
ーンを防止するために、加速増量や減速減量等の各種の
増減補正を行なっているが、過渡時には検出された吸気
管圧力に時間遅れが存在するため全運転領域で完全に目
標空燃比に制御することが不可能である。

また、空気量と機関回転速度とに基づいて燃料噴射量を
制御する場合は、スロツトル弁の上流側にエアフロメー
タやカルマン渦流量計等の流量センサを取付けて空気量
を検出することにより直接吸入空気量を検出している
が、流量センサはスロツトル弁の上流側に取付けられて
いるため、流量センサ出力の変化が実吸入空気量の変化
に対して応答遅れが生じ、上記と同様の問題が発生す
る。

このため、実吸入空気量に対して時間遅れのない物理量
としてスロツトル開度を用い、このスロツトル開度と機
関回転速度とに基づいて燃料噴射量を制御することが行
なわれている。すなわち、特開昭59−28031号公報、特
開昭59−196949号公報および特開昭60−122237号公報に
は、スロツトル開度と機関回転速度とで基本燃料噴射時
間を演算して燃料噴射量を制御することが開示されてお
り、特開昭59−39948号公報には、スロツトル開度と機
関回転速度とで吸気管圧力を演算し、演算された吸気管
圧力と機関回転速度とで基本燃料噴射時間を演算して燃
料噴射量を制御することが開示されている。上記のスロ
ツトル開度は、スロツトル弁の回動軸に固定された接触
子と一端に電源が接続されかつ他端が接地された可変抵
抗とで構成されたスロツトル開度センサから出力される
スロツトル開度に比例した電圧によって検出されてい
る。しかしながら、通常スロツトル弁は機関燃焼室から
離れた上流側の位置に配置されており、スロツトル弁を
通過した空気が機関燃焼室へ到達するまでに時間遅れが
生じ、また、スロツトル弁と吸気弁との間の容積のため
スロツトル開度は実吸入空気量の変化に対して位相が進
むことになる。このため、スロツトル開度と機関回転速
度とで定められた吸気管圧力Ｐ（TA、NE）は第５図に示
すように実際の吸気管圧力Ｐより位相が進んだ値とな
る。なお、PMは圧力センサから得られる吸気管圧力であ
る。また、第６図に示すように、スロツトル開度と機関
回転速度とで定められた基本燃料噴射時間TP（TA、NE）
はスロツトル開度の変化が実吸入空気量の変化に対して
位相が進んでいるため要求燃料噴射量よりも多くなる。
このため、スロツ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と、スロツトル開度センサが正常
であっても加速時には燃料噴射量が要求値より多くなっ
て空燃比がオーバリツチになり、減速時には燃料噴射量
が要求値より少なくなって空燃比がオーバリーンにな
る。また、加速増量補正を行なった場合においても増量
値は第６図の斜線で示すようになり、上記の位相進みを
補正することはできない。

ところで、機関燃焼室に供給される空気量が確定するの
は、吸気終了時点すなわち吸気弁閉弁時である。しかし
ながら、燃料噴射時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す
ると時間遅れが生じるため、従来では、燃焼室に供給さ
れる空気量が確定する前の吸気管圧力を用いて基本燃料
噴射時間を演算している。このため、実際に燃焼室内に
吸入された空気量に適合した量の燃料が噴射されなくな
り、加速時には吸入空気量が確定する吸気管圧力より小
さい値の吸気管圧力によって燃料噴射量が制御されるた
め、空燃比がリーンとなり、減速時には吸入空気量が確
定する吸気管圧力より大きい値の吸気管圧力によって燃
料噴射量が制御されるため、空燃比がリツチとなる。

このため本出願人は、実際の吸気管圧力に対して応答遅
れのないスロツ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PMTAを演算すると共に定常状態で
の吸気管圧力PMTAに対して過渡時の応答遅れの補正を行
なって位相進みおよび位相遅れのない現在の吸気管圧力
PMCRTを演算し、演算された吸気管圧力に基づいて機関
に吸入される空気量が確定する時点での吸気管圧力PMFW
Dを予測し、この予測値と機関回転速度とに基づいて燃
料噴射量を制御する方法を既に提案している（特願昭62
−51056号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、本出願人が既に提案しているスロツトル
開度をパラメータとして燃料噴射量を制御する方法にお
いては、大気圧が変化した場合、空気密度が変化してス
ロツトル開度が一定であっても燃焼室に供給される空気
量が変化するため、機関要求値と演算された燃料噴射量
との間にずれが生じ、エミツシヨンが乱れることがあ
る、という問題がある。また、過給機を備えた機関に適
用した場合、上記と同様の問題がある。これらの問題を
解決するために、吸気管圧力を実測し、この実測値によ
って演算された現在の吸気管圧力PMCRTを逐次補正する
ことが考えられるが、大気圧によるずれ量が高負荷程大
のため、過渡時の予測値の精度が悪化する、という問題
がある。すなわち、全開加速時でスロツトル弁が全開に
なった時点を例にとって第７図を参照して説明すると、
定常状態での吸気管圧力PMTAのずれ量ａ、すなわち大気
圧の真のずれ量は、上記の逐次補正によるずれ量（補正
値）ｂより大きいため、ずれ量ｂを用いて補正した吸気
管圧力PMTAは真値より小さくなり、従って補正後の吸気
管圧力PMTAを用いて求めた予測値PMFWDは真の予測値よ
り小さくなり、加速リーンとなる。

また、過給機を備えた機関では、スロツトル弁上流側に
過給を行うためのブロアが設けられているため、スロツ
トル弁上流側の圧力は運転条件によって大きく変動し、
吸気管圧力PMTA、PMCRTは第８図に示すように変化す
る。この過給機を備えた機関においても第７図と同様の
ずれが発生する。

本発明は上記問題点を解決すべく成されたもので、大気
圧補正や過給圧補正を行うことによって精度のよい吸気
管圧力等を求めて燃料噴射量を制御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、スロツトル開度と
機関回転速度とに基づいて所定周期で定常状態での吸入
空気量または吸入空気量に対応する物理量を演算し、過
渡時の吸入空気量または吸入空気量に対応する物理量の
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
入空気量または吸入空気量に対応する物理量と前記重み
に関する係数とで現在の加重平均値を演算し、当該加重
平均値を繰り返し演算することによって演算時点より所
定期間先の吸入空気量または吸入空気量に対応する物理
量の予測値を求め、求められた予測値と機関回転速度と
に基づいて燃料噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射量
制御方法において、大気圧またはスロツトル弁上流側の
圧力を検出し、検出した大気圧またはスロツトル弁上流
側の圧力によって吸入空気量または吸入空気量に対応す
る物理量の予測値を補正することを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、スロツトル開度と機関回転速度とに基
づいて現在の吸入空気量が演算される。そして、演算さ
れた現在の吸入空気量に基づいて演算時点より所定時間
先の吸入空気量の予測値が演算される。また、大気圧ま
たはスロツトル弁上流側の圧力が検出され、上記演算さ
れた吸入空気量の予測値が自然吸気機関の場合には検出
された大気圧によって、また過給機付機関の場合には検
出されたスロツトル弁上流側の圧力（過給機が作動して
いないときは大気圧に対応し過給機が作動しているとき
には過給圧に対応する）によって補正され、この補正さ
れた予測値と機関回転速度とに基づいて燃料噴射量が制
御される。このように、吸入空気量の予測値を検出した
大気圧またはスロツトル弁上流側の圧力によって補正し
ているため、大気圧の変動や過給機の作動によって演算
された予測値に誤差があっても真の値に補正されること
になり、これによって排気エミツシヨンの乱れ等が防止
される。

本発明は、スロツトル開度と機関回転速度とに基づいて
現在の吸入空気量を演算する。この演算の方法例を説明
する。

演算の方法例は、スロツトル開度と機関回転速度とに基
づいてスロツトル開度変化時点からの経過時間を変数と
する吸気管圧力を演算し、この吸気管圧力を現在の吸気
管圧力とするものである。

以下、この演算の方法例の原理について説明する。第２
図に示すように、スロツトル弁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［mm Hgabs.］、吸
気系の容積をＶ［ｌ］、吸気系内に存在する空気の重量
をＱ［ｇ］、吸気系内の空気の絶対温度をＴ［゜Ｋ］、
大気圧をPc［mm Hgabs.］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
Q₁［g/sec］、スロツトル弁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Δｔ内に吸気系の空気の重量が（ΔQ₂−Δ
Q₁）・Δｔ変化し、このとき吸気系内の空気の圧力がΔ
Ｐ変化したものとして、吸気系内の空気にボイル・シヤ
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−ΔQ₁）Δｔ｝RT …
（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、スロツトル弁の開口面積（スロ
ツトル開度）をＡとするとスロツ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V_S、機関回転速度をNE［rpm］、吸入効率を
η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。

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P₀（≠P_C）近傍での応答を考えて圧力がP₀から
P₀＋Ｐに変化したものとして、上記（６）式のＰに代え
てP₀＋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。

ここで、とすると、上記（９）式は次のようになる。

上記（12）式を次の（13）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（14）式が得られ
る。

ここでｔ＝０のときＰの初期値はP₀であるから上記（1
4）式より積分定数Ｃは次のようになる。

上記（14）式と（15）式からＰを求めると次のようにな
る。

ただし、ｅは自然対数の底である。

従って、スロツトル弁の開口面積Ａすなわちスロツトル
開度TA、機関回転速度NEおよびスロツトル開度変化時点
からの経過時間ｔを測定して上記（16）式に代入すれ
ば、現在の吸気管圧力Ｐ（以下のPMCRTと同じ）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予測値を演算する
と共にこの予測値を検出した大気圧またはスロツトル弁
上流側の圧力で補正し、補正した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機関が要求する量
の燃料を噴射することができる。

ところで、上記（16）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＝０でＰ＝P₀、
ｔ→∞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、スロツトル開度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PMTAを演算し、定常状態での吸
気管圧力PMTAを以下の（17）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、上記演算の方法例においてスロツトル開度と
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。

本発明の演算方法は、スロツ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ものである。

次に、本方法の原理を説明する。１次遅れ要素をブロツ
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。

ここで、t₂を現在の演算タイミング、t₁を過去の演算タ
イミングとすると次の（21）式が得られる。

上記（21）において、ｘ（t₂）を定常状態での吸気管圧
力PMTA、ｙ（t₂）を現在の吸気管圧力PMSMi、ｙ（t₁）
を過去の吸気管圧力PMSMi_-1、t₂−t₁（＝Δｔ）を演算
周期とすれば、となり、T/Δｔ＝ｎとすると、以下の（23）式が得られ
る。

すなわち、上記（23）式は、過去の吸気管圧力PMSMi_-1
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PMSMi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Δ
ｔとの比で求められる。

従って、スロツ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Δ
ｔ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_-1の重みを重くして過去に演算された
加重平均値PMSMi_-1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
PMSMi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（10）、（16）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、スロツトル開度TAが大きくなる程小さくなる。この
ように、時定数はスロツトル開度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Δｔを一
定とすれば、重みに関する係数ｎはスロツトル開度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、スロツトル開度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、スロツ
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）式においてスロツトル開度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吸
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。この
場合、過去の吸気管圧力PMSMi_-1に誤差が生じていると
予測値にも誤差が発生するので、本態様では、定常状態
での吸気管圧力を演算した時点から機関に吸入される空
気量が確定するまでの時間を演算周期Δｔで除算するこ
とにより演算回数を求め、圧力センサによって吸気管圧
力を検出し、検出した吸気管圧力を初期値としてこの演
算回数だけ上記（23）式の加重平均の演算を繰り返すこ
とにより、機関に吸入される空気量が確定する時点での
加重平均値すなわち機関に吸入される空気量が確定する
時点での吸気管圧力を予測し、この予測値を検出した大
気圧またはスロツトル弁上流側の圧力で補正した後補正
した予測値を用いて燃料噴射量を制御する。

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ツ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、スロツトル開度
や機関回転速度が変化する場合には、燃料噴射時間演算
時でのスロツ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
ロツトル開度および／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、スロツ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。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、演算された吸入空
気量または吸入空気量に対応する物理量の予測値を検出
された大気圧またはスロツトル弁上流側の圧力によって
補正しているため、予備値の真の値に対する誤差が小さ
くなり、排気エミツシヨンの乱れ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。
第９図は本発明が適用可能な燃料噴射量制御装置を備え
た自然吸気式の内燃機関の概略図である。

エアクリーナ（図示せず）の下流側にはスロツトル弁８
が配置されている。このスロツトル弁８には、スロツト
ル弁８の開度を検出するスロツトル開度センサ10が取付
けられている。スロツトル開度センサ10は、第10図の等
価回路に示すように、スロツトル弁８の回動軸に固定さ
れた接触子10B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、スロツトル弁
８の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、スロツトル弁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。
また、スロツトル開度センサ10内には、スロツトル弁全
閉時（アイドル時）にオンするアイドルスイツチ11が設
けられている。スロツトル弁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。スロツトル弁８の下
流側にはサージタンク12が配置されている。このサージ
タンク12には、ダイヤフラム式の圧力センサ６が取り付
けられている。この圧力センサ６からの出力信号は、吸
気管圧力の脈動成分を取り除くための時定数が小さく
（例えば、３〜5msec）且つ応答性の良いCRフイルタ等
で構成さたフイルタ７（第11図参照）によって処理され
る。また、スロツトル弁を迂回しかつスロツトル弁上流
側とスロツトル弁下流側とを連通するようにバイパス路
15が設けられている。このバイパス路15には４極の固定
子を備えたパルスモータ16Aとこのパルスモータによっ
て開度が制御される弁体16Bとで構成されたISCバルブ16
が取り付けられている。サージタンク12はインテークマ
ニホールド18、吸気ポート22および吸気弁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一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、排気ポート26およびエキゾース
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O₂
センサ30が取付けられている。

シリンダブロツク32には、ウオータジヤケツト内に突出
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。シリンダヘツド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はデイストリビユータ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ユータ等で構
成された制御回路44に接続されている。デイストリビユ
ータ40には、デイストリビユータシヤフトに固定された
シグナルロータとデイストリビユータハウジングに固定
されたピツクアツ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゜CA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。

マイクロコンピユータ等で構成された制御回路44は、第
11図に示すように、マイクロプロセツシングユニツト
（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、バツクアツプRAM（BU
−RAM）66、入出力ポート68、入力ポート70、出力ポー
ト72、74、76およびこれらを接続するデータバスやコン
トロールバス等のバス75を備えている。入出力ポート68
には、アナログ−デジタル（A/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80には、バツフア82を介して吸気温センサ14が接続さ
れると共に、バツフア84およびバツフア85をそれぞれ介
して水温センサ34およびスロツトル開度センサ10が接続
されている。また、マルチプレクサ80にはバツフア83お
よび抵抗ＲとコンデンサＣとで構成されたRCフイルタ７
を介して圧力センサ６が接続されている。そして、入出
力ポート68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1
4出力、RCフイルタ７を介して入力される圧力センサ６
出力、水温センサ34出力およびスロツトル開度センサ10
出力を順次所定周期でA/D変換するように制御する。

入力ポート70には、コンパレータ88およびバツフア86を
介してO₂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、また図示しないバツフアを介してアイドルスイツチ
11が接続されている。そして、出力ポート72は駆動回路
92を介してイグナイタ42に接続され、出力ポート74は駆
動回路94を介して燃料噴射弁24に接続され、また、出力
ポート76は駆動開路96を介してISCバルブのパルスモー
タ16Aに接続している。

次に上記内燃機関に上記で説明した演算方法を適用した
実施例について説明する。上記ROM62には、以下で説明
する制御ルーチンのプログラムや第12図に示すスロツト
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13図に示す機関回転速度NE
と定常状態での吸気管圧力PMTA（またはスロツトル開度
TA）とで定められた重みに関する係数ｎのマツプ、およ
び第14図に示す予測された吸気管圧力PMFWDと機関回転
速度NEとで定められた基本燃料噴射時間TPのマツプが予
め記憶されている。第12図に示す定常状態での吸気管圧
力PMTAのマツプは、大気圧下において、スロツトル開度
TAと機関回転速度NEとを設定し、設定したスロツトル開
度TAと機関回転速度NE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13図に示す重みに関する係数ｎのマツプは、
スロツトル弁をステツプ状に開いたときの吸気関圧力の
応答（インデシヤル応答）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Δt secとからT/Δｔ
（ ≒ｎ）を機関回転速度NEと実際の吸気管圧力PMTA
（またはスロツトル開度TA）とに対応して求めることに
より作成される。そして第14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。

次に本実施例における予測値の補正について説明する。
第９図で説明したバイパス路を備えた機関では、バイパ
ス路の流量制御による吸気管圧力のずれ量（軽負荷程
大）と大気圧によるずれ量（高負荷程大）とが発生する
可能性がある。そこで、本実施例ではバイパス路を流れ
る空気量の影響による誤差と大気圧の低下による誤差と
を補正するようにしている。まず、本発明の実施例の所
定時間（例えば、8msec）毎に実行される8msecルーチン
を第15図に基づいて説明する。ステツプ150において機
関回転速度NE、A/D変換されたスロツトル開度TAおよびR
Cフイルタを介して入力された後A/D変換された吸気管圧
力PMを取り込む。なお、スロツトル開度および吸気管圧
力のA/D変換は、図示しない所定時間（例えば、8msec）
毎に実行される割込みルーチンによって行なわれる。次
のステツプ152では、機関回転速度NEとスロツトル開度T
Aとから第12図に示すマツプから定常状態での吸気管圧
力PMTAを演算する。次のステツプ154では、機関回転速
度NEとステツプ152で演算された定常状態での吸気管圧
力PMTAとから第13図に示すマツプから重みに関する係数
ｎを演算する。

次のステツプ156では、以下の式に従って現在の吸気管
圧力PMCRTを演算する。

上記（24）式で演算された吸気管圧力PMCRTには、バイ
パス通路を流れる空気量による誤差が含まれている可能
性があるため、ステツプ158において圧力センサで検出
された吸気管圧力PMから吸気管圧力PMCRTを減算するこ
とにより補正値Ｋを演算する。

第１図は燃料噴射時間TAUを演算するルーチンを示すも
ので、ステツプ100において、機関回転速度NE、スロツ
トル開度TA、吸気管圧力PM、大気圧を取込む。ここで、
始動開始時の圧力センサ６出力またはスロツトル弁全開
時の圧力センサ６出力を大気圧に示す値として用いるこ
とができるが、大気圧センサを取付けて大気圧を検出す
るようにしてもよい。次のステツプ101では機関回転速
度NEとスロツトル開度TAとに基づいて上記と同様にして
定常状態での吸気管圧力PMTAを求める。この吸気管圧力
PMTAには、バイパス通路を流れる空気量による誤差及び
大気圧の低下による誤差が含まれている可能性があるた
め、ステツプ158で演算した補正値Ｋを用いて以下の式
に従って補正を行う。

次のステツプ104では、機関回転速度NEと（25）式で補
正された定常状態での吸気管圧力PMTA1とを用いて、上
記と同様にして重み付けに関する計数ｎを求める。

次のステツプ106では、現在時刻から吸気管圧力予測時
点までの時間T₀msecを本ルーチンの演算周期Δｔ（例え
ば、8msec）で除算することにより現在時刻から吸気管
圧力予測時点までの演算回数Ｎ＝T₀/Δｔを演算する。
この予測時間T₀msec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、現時点から予測先までのク
ランク角が同一であってもこの予測時間T₀msec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
条件によって変化することが好ましい（例えば、機関回
転速度が速くなるに従って短くする）。次のステツプ10
8では、圧力センサによって検出されかつRCフイルタを
介してA/D変換された吸気管圧力PM、重みに関する係数
ｎおよび定常状態での補正された吸気管圧力PMTA1を用
いて以下の式に従って初期値PMCRTを演算する。

次のステツプ110では、ステツプ106で演算された初期値
PMCRT、重み付け係数ｎおよび定常状態での吸気管圧力P
MTA1を用いて以下の式に従ってＮ−１回加重平均値の演
算を繰り返すことによって吸気管圧力の予測値PMFWDを
演算する。

以上説明したように吸気管圧力の予測値PMFWDは、圧力
センサによって検出された吸気管圧力PMを初期値として
Ｎ回加重平均値を繰り返し演算することにより求められ
る。

次のステツプ112では、吸気管圧力の予測値PMFWDと機関
回転速度NEとから基本燃料噴射時間TPを演算し、ステツ
プ114において基本燃料噴射時間TPを吸気温や機関冷却
水温等で定まる補正係数FKで補正することにより燃料噴
射時間TAUを演算する。

そして、図示しない燃料噴射量制御ルーチンにおいて燃
料噴射タイミングになった時点で燃料噴射弁が燃料噴射
時間TAUに相当する時間開弁されることにより燃料噴射
量が制御される。

次に、過給機を備えた内燃機関の補正について説明す
る。この機関では、スロツトルの上流側にスロツトル弁
上流側の圧力を検出する圧力センサを取付ける。そし
て、第１図のステツプ100において大気圧に代えてスロ
ツトル弁上流側の圧力を取込み、ステツプ102において
以下の式に基づいた補正を行い、上記実施例と同様にし
て燃料噴射時間を演算する。

この場合、第12図のテーブルは大気圧下において過給機
を作動させないで測定した値を採用して作成する。

なお、所定時間毎に実行されるスロツトル開度のA/D変
換タイミングは所定時間毎に実行される燃料噴射時間演
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）/2して、T₀±Δt/2時間先の吸気管圧力
を予測するようにしてもよい。また、上記ではスロツト
ル開度と機関回転速度とが変化しないものとして重み付
け係数を演算する例について説明したが、現在時刻から
T₀msec時間経過する間にスロツトル開度や機関回転速度
が変化する場合もあるので、スロツトル開度や機関回転
速度が増加傾向にあるが減少傾向にあるかを判断し、こ
の傾向に応じて重み付け係数を補正することにより吸気
管圧力を予測するようにしてもよい。また、上記では定
常状態での吸気管圧力等を補正して燃料噴射量を補正す
る例について説明したが、直接燃料噴射量を補正するよ
うにしてもよい。また、上記では吸気管圧力から間接的
に吸入空気量を求めて燃料噴射量を補正する例について
説明したが、スロツトル弁上流側を通過する空気量から
直接吸入空気量を求めて燃料噴射量を補正するようにし
てもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の燃料噴射量演算ルーチンを示
す流れ図、第２図は現在の吸気管圧力を演算する演算の
方法例の原理を説明するための線図、第３図は演算の方
法例における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図は現在の吸気管圧力を演算す
る演算方法を説明するためのブロツク図、第５図は従来
のスロツトル開度と機関回転速度とで定まる吸気管圧力
と実際の吸気管圧力との相異を示す線図、第６図は従来
のスロツトル開度と機関回転速度とで定まる燃料噴射量
と要求燃料噴射量との相異を示す線図、第７図（１）、
（２）、（３）は自然吸気機関のスロツトル開度、定常
状態における吸気管圧力PMTA、現在の吸気管圧力PMCRT
の変化を示す線図、第８図（１）、（２）は過給機付機
関の吸気管圧力PMTA、PMCRTの変化を示す線図、第９図
は本発明が適用可能な燃料噴射量制御装置を備えた内燃
機関の概略図、第10図はアイドルスイツチを備えたスロ
ツトル開度センサの等価回路図、第11図は第９図の制御
回路の詳細を示すブロツク図、第12図は定常状態での吸
気管圧力のマツプを示す線図、第13図は加重平均値の重
み付けに関する係数のマツプを示す線図、第14図は基本
燃料噴射時間のマツプを示す線図、第15図は補正値Ｋを
演算するルーチンを示す流れ図である。８……スロツトル弁、 10……スロツトル開度センサ、 48……回転角センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スロツ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入空気量または吸入空気量
に対応する物理量を演算し、過渡時の吸入空気量または
吸入空気量に対応する物理量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入空気量または吸入空気
量に対応する物理量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、当該加重平均値を繰り返し演算す
ることによって演算時点より所定期間先の吸入空気量ま
たは吸入空気量に対応する物理量の予測値を求め、求め
られた予測値と機関回転速度とに基づいて燃料噴射量を
制御する内燃機関の燃料噴射量制御方法において、大気圧またはスロツトル弁上流側の圧力を検出し、検出
した大気圧またはスロツトル弁上流側の圧力によって吸
入空気量または吸入空気量に対応する物理量の予測値を
補正することを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御方
法。