JPH0742874B2 - 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 （発明が解決しようとする問題点） ところで、吸入空気量を調整する絞り弁開度αと回転数
Ｎから吸入空気量を予測する方式（以下これをα−Ｎ方
式と称す。）でかつ燃料噴射弁が機関シリンダから遠く
離れた吸気通路の集合部に１個または複数の噴射弁が取
り付けられる（以下「SPI（シングルポイントインジェ
クション）」と称す。）ときは、特に噴射パルス幅制御
に吸入空気量の計量に伴う誤差と燃料遅れに伴う誤差と
の２つの因子が複雑に絡み、これが噴射パルス幅の制御
精度を低下させることになる。

ここで、過渡時にも定常時と変わらない空燃比を得るに
は噴射弁部を通過する空気量に比例させて燃料量を供給
することであり、この場合にまず、空気量の計量につい
て考えると、従来例のようにエアフローメータにより空
気量を計量するＬ−ジェトロニック方式では、このセン
サで過渡時に流れる空気量をも精度良く計測できるの
で、噴射弁部の空気量としてエアフロメータで検出され
る空気量を、エアフロメータの応答遅れ補正を行った後
で用いればよい。

しかしながら、α−Ｎ方式ではＬ−ジェトロニック方式
やＤ−ジェトロニック方式と相違して、絞り弁開度より
絞り弁部の定常時の空気量を求めることができるだけ
で、過渡時に流れる絞り弁部の空気量を求めることがで
きない。たとえば、絞り弁部の定常時の空気量Qthは Qth＝ｇ×Ａ｛（２κ／κ−１））×Pa×ρ ×（（Pm/Pa）^2/κ−（Pm/Pa）^{（κ−１）／κ}）｝^1/2
…（11） ただし、A:絞り弁部の流路面積 Pa:大気圧 Pm:吸気管負圧 ρ：空気密度 κ：定数 の式で与えられることが知られており、絞り弁開度から
絞り弁部の流路面積Ａを求めれば、（11）式よりQthが
求まるのであるが、（11）式はあくまで定常時の空気量
であり、過渡時の空気量でないのである。したがって、
過渡時にも（11）式を用いたのでは、過渡時の空気量計
量に誤差が生じる。

一方、噴射弁の一部がシリンダ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、あるい吸入されずれ
に吸気管内に浮遊している燃料量（これらの燃料量を以
下「付着量」と総称する。）の挙動が過渡時の空燃比の
制御制度に大きく影響する。このため、燃料遅れに対し
て各種の手法が提案されているが、これらはいずれも吸
気系燃料の付着量を直接扱うものではなく、付着量に影
響する因子を検出して補正するようにしているもので
は、補正の要不要等に関する判定条件が多くならざるを
得ない。吸気系燃料の付着量を直接扱うものもあるが
（特開昭59−208143号公報参照）、制御式が複雑であ
る。

そこで、空気量の計量誤差と燃料遅れ系の誤差とを一括
してマッチングにて解消しようとすることになるが、運
転条件の広範にわたる自動車用機関にあっては、いずれ
の誤差に基づくものかの判断がつかないので運転性を高
めようとするとマッチングの工数を増大させてしまう。
また、精度上ある程度で妥協したのでは運転性を不良に
せざるを得ない。かといって、運転性不良を防止するた
め、マッチングにおける余裕代を大きくすると、運転性
と引き換えに燃費や排気エミッションの不良を招くこと
になる。

したがって、従来例のＬ−ジェトロニック方式かつMPI
（マルチポイントインジェクション）に限らず、α−Ｎ
方式かつSPIにおいても過渡時の空燃比の制御精度を高
めるためには、空気量の計量に伴う計量誤差と燃料遅れ
に伴う誤差とを分離して考慮する必要があり、分離しな
い限り補正内容をあいまいなものにしてしまうのであ
る。

さらに、空気量の計量に伴う計量誤差と燃料遅れに伴う
誤差とを分離して考慮することが可能となったとして
も、構成部品（たとえば噴射弁）のばらつきがあったり
設定時以降に経時変化や燃料性状の相違があると、これ
らは過渡時の空燃比精度を低下させる要因となる。

この発明はこのような従来の問題点に着目してなされた
もので、噴射弁部を通過する空気量と燃料遅れの補正量
とをそれぞれ独立に演算し、噴射弁部を通過する空気量
と目標空燃比から基本的な燃料噴射量を演算するととも
に、この基本噴射量を燃料遅れの補正量で補正すること
により空気量の計量に伴う計量誤差と燃料遅れに伴う誤
差とを分離し、さらに過渡時の空燃比誤差については燃
料遅れの学習補正係数を導入し、この燃料遅れの学習補
正係数を、過渡時の更新のタイミングで目標空燃比と実
空燃比との偏差だけでなく、空燃比フィードバック補正
量をも加味して更新することにより構成部品のばらつき
や初期設定以降における経時変化などで燃料遅れ補正量
に過不足を生じることがあっても、過渡時空燃比を目標
空燃比に精度良く制御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、運転状態に応じて
燃料噴射弁部を通過する空気量Q_AINJを演算する手段２
と、目標空燃比TFBYAを演算する手段３と、これら噴射
弁部空気量Q_AINJと目標空燃比TFBYAから基本的な燃料噴
射量Tpを演算する手段４と、機関回転数、機関負荷およ
び機関温度に基づいて吸気系燃料の定常運転条件下での
付着量（この付着量を「平衡付着量」と称す。）MFHを
演算する手段５と、この平衡付着量MFHとこの平衡付着
量に対して一次遅れで変化する付着量の演算値との偏差
（MFH−MF）を演算する手段６と、この偏差（MFH−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、機関負荷および機関温度に基
づいて演算する手段７と、この分量割合KMFと前記偏差
（MFH−MF）とに基づいて単位周期当たり（１噴射当た
り）の付着量（この付着量を以下「付着速度」と称
す。）VMFを演算する手段８と、この付着速度VMFと前回
演算された付着量MFとを燃料噴射に同期して加算し、該
加算値で付着量MFを更新する手段９と、実空燃比AFBYA
を検出する手段10と、前記目標空燃比TFBYAと前記実空
燃比AFBYAとの偏差に基づいて空燃比のフィードバック
補正量LAMBDAを演算する手段11と、前記基本噴射量Tpを
このフィードバック補正量LAMBDAと前記付着速度VMFと
で補正して燃料噴射量を演算する手段12と、この噴射量
に応じた噴射信号に基づいて燃料を供給する燃料噴射弁
13と、機関停止後もその値が消失しないメモリから燃料
遅れの学習補正係数KBTLRCを読み出して前記付着速度VM
Fを修正する一応で、前記目標空燃比TFBYAと前記実空燃
比AFBYAとの偏差Ｂ（＝TFBYA−AFBYA）を演算し、この
偏差Ｂと前記フィードバック補正量LAMBDAに基づいて前
記燃料遅れの学習補正係数KBTLRCを過渡時の更新のタイ
ミングで更新する手段14とを設けた。

（作用） α−Ｎ方式かつSPI、Ｌ−ジェトロニック方式かつMPI、
あるいはＤ−ジェトロニック方式においても、以下のよ
うすれば、過渡状態であると否とに拘わらず噴射弁部を
通過する空気量Q_AINJが精度良く演算される。

まず、α−Ｎ方式かつSPIについては、加速時に絞り弁
部の平衡流量がステップ的に増加しても、シリンダ空気
量Q_CYLのほうが応答が遅れるので、絞り弁部の平衡流量
の一次遅れでシリンダ空気量Q_CYLを近似することができ
る。

実際には、絞り弁下流に存在するマニホールド容積のた
めに、過渡時にはシリンダ空気量Q_CYLと噴射弁部を通過
する空気量Q_AINJとのあいだにずれが生じる。このずれ
は、マニホールド内の空気変化によるものであり、マニ
ホールド空気変化量DCMは、シリンダ空気量Q_CYLの変化
量から演算することができる。たとえば、加速の程度が
大きくなるほど、マニホールド空気変化量DCMも大きく
なり、この逆に定常時は０となって、シリンダ空気量Q
_CYLと絞り弁部を通過する空気量Q_AINJが一致するわけで
ある。

したがって、マニホールド容積を考慮するときは、マニ
ホールド空気変化量DCMでシリンダ空気量Q_CYLを補正し
た値が噴射弁部を通過する空気量Q_AINJとなる。

このようにしてQ_AINJが演算されると、その値はα−Ｎ
方式かつSPIにおいてマニホールド容積が大きく存在す
るときでも、過渡時にかかわらず絞り弁部を通過する空
気量を精度良く与えることができる。

次に、Ｌ−ジェトロニック方式かつMPIについては、噴
射弁部を通過する空気量Q_AINJはシリンダ空気量Q_CYLに
ほぼ等しいので、シリンダ空気量Q_CYLを精度良く求めな
ければならない。

この場合に、空気量センサにより過渡時の空気量を計測
することは可能であるが、センサ応答遅れが生じるの
で、センサに生じる応答遅れ補正を行った後の空気量Q_A
を絞り弁部を通過する空気量として用いることができ
る。

しかしながら、センサ位置から遠く離れたシリンダ近く
に噴射弁が設けられるので、上記応答遅れ補正を行った
後の空気量Q_Aに対してシリンダ空気量Q_CYLのほうが応答
が遅れる。そこで、上記応答遅れ補正を行った後の空気
量Q_Aの一次遅れでシリンダ空気量Q_CYLを近似することが
でき、このシリンダ空気量Q_CYLを噴射弁部を通過する空
気量Q_AINJとするのである。

また、Ｄ−ジェトロニック方式は、Ｌ−ジェトロニック
方式とほぼ同様である。

このようにして噴射弁部空気量Q_AINJが演算されると、
この噴射弁部空気量Q_AINJと目標空燃比TFBYAとから基本
噴射量Tpを演算することで、燃料遅れがないとしたとき
は、過渡時にも目標空燃比が得られる。

しかしながら、実際には、噴射弁から噴かれたすべての
燃料が空気流にのってシリンダに吸入するのではなく、
噴射燃料の一部は、噴射弁下流の吸気管壁に付着して液
体となり、燃料壁流を形成する。こうした燃料壁流が存
在しても、定常時であれば、噴射燃料から燃料壁流とし
て奪われる分と、シリンダに燃料壁流の状態で流れ込む
分とが一致するので、燃料遅れは生じない。

この場合、燃料壁流量は、吸入負圧、回転数、温度に依
存し、定常では吸入負圧が強くなるほど少なくなる。こ
のため、強い吸入負圧の状態から大気圧の状態へと移行
する加速時には、噴射燃料のうちから燃料壁流の増加に
奪われることになり、そのぶんシリンダに流入する燃料
量が不足して空燃比がリーン側に傾く（減速時には空燃
比がリッチ側に傾く）。過渡時には、燃料壁流に伴う燃
料遅れが生じるわけである。

これに対処するため、燃料遅れの補正量を演算するよう
にした装置をすでに提案している（特願昭60−243605
号）。この燃料遅れの補正量の演算部分は本発明でも引
き継いでおり、基本的な考え方はそっくり同じである。

ただし、前記先願装置とは記号と名称が異なっているた
め、本発明の記号と名称を用いて繰り返すと、吸気系燃
料の平衡付着量MFHを機関負荷、機関回転数および機関
温度をパラメータとして演算し、この平衡付着量MFHと
この平衡付着量に対し一次遅れで変化する付着量MFとの
偏差（MFH−MF）を求める。

ここで、平衡付着量MFHの挙動を簡単に述べると、MFHは
簡単にはマップ値であるから、絞り弁開度がステップ的
に増加する加速時にはこの絞り弁開度変化に合わせてMF
Hもステップ的に増加する。これに対して、実際の付着
量はほぼ一次遅れで応答する。この実際の付着量の挙動
を一次遅れで近似したものが付着量MFである。したがっ
て、加速時には（MFH−MF）のずれが生じ、このずれ分
だけの燃料が燃料壁流の増加に奪われてしまうので、こ
のずれ分に対応して燃料増量してやる必要があるわけで
ある。

しかしながら、実際には上記（MFH−MF）のずれ分のす
べてを燃料遅れの補正量としたときは燃料過多となるの
で、上記の偏差（MFH−MF）と分量割合KMFに基づいて得
た付着速度VMFを燃料遅れの補正量としてやることにな
る。分量割合KMFは上記のずれ分（つまりMFH−MF）を燃
料噴射量の補正にどの程度反映させるかを示す値になる
のである。

また、付着速度VMFは単位周期当たり（１噴射当たり）
の付着量を意味するので、付着速度VMFを燃料噴射に同
期して付着量MFに加算し、該加算値で付着量MFを更新す
る。今回計算した付着速度VMFが今回の噴射時に与えら
れるのであるから、その噴射直後（つまり次回噴射時）
の付着量MFは、今回の噴射直前でのMFに今回のVMFを加
えた値に変更しておかなければならないのである。

このようにして燃料遅れ補正量としての付着速度VMFを
求めることで、燃料遅れの原因となる吸気系燃料の挙動
を精度良くとらえることができる。

本発明では、上記のようにして噴射弁部空気量Q_AINJGを
演算し、これと目標空燃比TFBYAに基づいて基本噴射量T
pを演算するとともに、前記先願装置から引き継いだ壁
流補正を行うことで、空気量の計量に伴う誤差と、燃料
遅れに伴う誤差とを明確に分離して把握することが可能
となり、これにより、噴射弁部空気量Q_AINJと付着速度V
MFのそれぞれを単独でマッチングすればよいので、マッ
チングが容易となり、かつマッチング精度も向上する。

さらに、噴射弁など構成部品のばらつきがあったり設定
時以降に経時変化や燃料性状の相違があると、これらは
過渡時の空燃比精度を低下させる要因となるので、これ
らの要因に対しては空燃比のフィードバック制御を行う
とともに、燃料遅れの学習補正係数KBTLRCを導入して機
関停止後もその値が消失しないメモリからその燃料遅れ
の学習補正係数を読み出し、読み出した学習補佐係数KB
TLRCで前記付着速度VMFを修正する。

たとえば加速時に目標空燃比TFBYAをリーン側の値から
理論空燃比相当へと戻す場合で考えると、学習補正係数
KBTLRCが初期値の状態にあり、今かりに最初の加速時に
目標空燃比TFBYAに対して実空燃比AFBYAが遅れて立ち上
がるとすれば、両者の偏差（TFBYA−AFBYA）は、燃料遅
れ補正量としての付着速度VMFの不足によるものであ
り、実空燃比AFBYAが目標空燃比TFBYAに追いつくまでは
空燃比がリーン側に外れ、実空燃比AFBYAが目標空燃比T
FBYAを越えるタイミングからAFBYAとTFBYAとが一致する
までは空燃比がリッチ側に振れる。

この場合に、加速時においても空燃比のフィードバック
制御が行われることから、実空燃比AFBYAが目標空燃比T
FBYAに追いつくまでは空燃比をリッチ側に戻すためフィ
ードバック補正量LAMBDAが1.0より大きな値となり、実
空燃比AFBYAが目標空燃比TFBYAを越えるタイミングから
LAMBDAが小さくなり、AFBYAとTFBYAとが一致するタイミ
ングでLAMBDAが1.0に戻る。

このように変化するLAMBDAと偏差（TFBYA−AFBYA）とに
基づいて加速時の空燃比誤差が求められ、加速時の更新
のタイミングと判断された時点でKBTLRCが大きくなる側
に更新される。

同様にして、前記タイミングの含まれる加速時と同じ加
速時に更新のタイミングに再びなればその時点で、また
次の加速時に移って更新のタイミングと判断されたとき
はその時点で、KBTLRCが大きくなる側に更新され、この
大きくなる学習補正係数KBTLRCによって加速を繰り返す
たびに付着速度VMFが増量側に修正されてゆくので、実
空燃比AFBYAの立上がりが徐々に良好となって目標空燃
比TFBYAとのずれが小さくなる。この結果、学習が進ん
だ段階では加速時の空燃比誤差が吸収される。

このように、学習補正係数KBTLRCの更新に際しては、偏
差（TFBYA−AFBYA）に加えてフィードバック補正量LAMB
DAをも加味することで、学習の進行が早められる。加速
時に限らず減速時も同様である。

これに対して、学習補正係数KBTLRCの更新に際してフィ
ードバック補正量LAMBDAを考慮せず、偏差（TFBYA−AFB
YA）だけに基づくときは学習補正係数KBTLRCが収束する
のが遅れてしまうのである。

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に全気筒を賄
う１個の燃料噴射弁24を設け（SPI）、かつ絞り弁開度
α（TVOとも称す。）と回転数Ｎから吸入空気量を予測
する（α−Ｎ方式）ようにした機関の機械的な構成を表
している。

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内蔵のクラ
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。

さて、この発明の特徴部分は基本パルス幅Tpと噴射パル
ス幅Tiの演算内容にあり、これを第３図（同図（Ａ）〜
同図（Ｃ）からなる。以下同じ。）ないし第７図及び第
10図を参照しながら説明する。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（燃料遅れ補正量KATHOS,フィードバック補正量L
AMBDA,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である。同図の番号は処理番号を表
す。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、各変数の演算は下法に示
す制御周期にて実行される。

ここで、噴射パルス幅制御における誤差には空気量の計
量に伴うものと燃料遅れに伴うものとがあり、特にα−
Ｎ方式かつSPIにおいてはこれら双方を考慮しないかぎ
り加速時や減速時に高い空燃比精度を得ることができな
い。

まず、空気量の計量について述べると、空気量センサに
より吸入空気量を計量するＬ−ジェトロニック方式で
は、過渡時に流れる空気量をも精度良く計測できるの
で、SPIにおける噴射弁部の空気量として噴射弁のすぐ
上流側に位置するセンサで検出される空気量を、センサ
の応答遅れ補正を行った後で用いればよい。

しかしながら、α−Ｎ方式では絞り弁開度より絞り弁部
の平衡流量を求めることができるだけで、過渡時に絞り
弁部を通過する空気量を求めることはできない。絞り弁
部の定常時の空気量Qthは前述の（11）式で与えられる
ので、絞り弁開度から絞り弁部の流路面積Ａを求めれ
ば、Qthが求まるのであるが、この空気量Qthはあくまで
定常時の値であり、過渡時の空気量でないので、過渡時
にも定常時の値を用いたのでは、過渡時の空気量計量に
誤差が生じるのである。なお、以下の説明の便宜上、前
回演算された値であることを意味する添字「−１」を記
号に付している。

これに対処するためにこの例ではまず、絞り弁開度TVO
から絞り弁部の定常流量である平衡空気量Q_H（％、シリ
ンダ容積当たり）を求め（第３図（Ｂ）のステップ53,5
5）、この平衡空気量Q_Hからシリンダへの空気量Q
_CYL（％、シリンダ容積当たり）を、 Q_CYL＝Q_H×K2＋Q_CYL-1×（１−K2） …（6C） の式（一次遅れの式）により求める（第３図（Ｂ）のス
テップ57）。シリンダへの空気量Q_CYLは定常時において
平衡空気量Q_Hと一致するのであるが、たとえば加速時に
平衡空気量Q_Hがステップ的に増加しても、シリンダへの
空気量Q_CYLのほうが応答が遅れるので、平衡空気量Q_Hの
一次遅れでシリンダへの空気量Q_CYLを近似するわけであ
る。

ただし、（6C）式は絞り弁下流に存在するマニホールド
内の空気容積を考慮していない。そのため、たとえば加
速時にはこのマニホールド内の空気変化量DCMの分だけQ
_CYLよりも噴射弁部空気量（絞り弁部空気量に等しい）Q
_AINJC（cc、１シリンダ当たり）のほうが多くなる（減
速時は逆に少なくなる）。つまり、Q_AINJCは Q_AINJC＝Q_CYL×V_CYL＋DCM …（6B） の式で求めることができるのである（第３図（Ｂ）のス
テップ61）。

なお、（6B）式のQ_CYLは１シリンダ当たりの値であるた
め、（6B）式ではシリンダ容積V_CYL（cc）をかけること
によって流量単位に変換している。

ここで、マニホールド空気変化量DCMは、 DCM＝（Q_CYL−Q_CYL-1）×KMANIO×Tref …（6E） ただし、KMANIO:マニホールド係数 Tref:Ref信号の周期 の式で与えることができる（第３図（Ｂ）のステップ5
9）。シリンダ空気量の変化量（Q_CYL−Q_CYL-1）は加速
（あるいは減速）の程度を考慮するもので、加速の程度
が大きくなるほど、（Q_CYL−Q_CYL-1）の値が大きくな
り、大きな値のDCMを与えるのである。

なお、上記の（6B），（6E）式は、基本的には次のよう
にして得たものである。いま、吸気管圧力P_Bの変化dP_B/
dtは dP_B/dt＝Q_AINJ−Q_CYL …（２） の式にて表せるので、この式を変形するとQ_AINJは結局 Q_AINJ＝Q_CYL＋ｃ・dQ_CYL/dt …（３） の式式にて表現される。

同式（３）からわかるように、たとえば加速時において
は第２項に相当する量の空気量だけずれを生じてしまう
わけである（第９図参照）。

ただし、（３）式のｃはdP_B/dtとQ_CYLの変化（dQ_CYL/d
t）がほぼ等しいとして近似した場合の係数である。
（２），（３）式と（6B），（6E）式を比較すればわか
るように、（２），（３）のQ_CYLは（6B）式のQ_CYL×V
_CYLに、また（３）式のｃは（6E）式のKMANIO×Trefに
相当する。

次に、（6B）式のQ_AINJCは Q_AINJG＝Q_AINJC×KTA …（6A） ただし、KTA:吸気温補正係数 の式で質量流量単位に変換する（（第３図（Ｂ）のステ
ップ63）。

このようにして噴射弁部空気量Q_AINJG（mg、１シリンダ
当たり）を求めることで、α−Ｎ方式かつSPIにおいて
も、空気量センサを設けることなく、かつ過渡時におい
ても、噴射弁部を通過する空気量を精度良く求めること
ができるのである。

このようにして求めた噴射弁部空気量Q_AINJGと目標空燃
比TFBYAとから基本パルス幅Tp（ms）を Tp＝Q_AINJG×TFBYA×Ｋ …（５） ただし、K:噴射弁特性に基づく定数 の式により与えることで、過渡時にも目標空燃比を得る
ことができるはずである。

一方、噴射弁から噴かれたすべての燃料が空気流にのっ
てシリンダに吸入するのではなく、噴射燃料の一部は、
噴射弁21下流の吸気管壁に付着して液体となり、燃料壁
流を形成する。こうした燃料壁流が存在しても、定常時
であれば、噴射燃料から燃料壁流として奪われる分と、
シリンダに燃料壁流の状態で流れ込む分とが一致するの
で、燃料遅れは生じない。

この場合、燃料壁流量は、吸入負圧、回転数、温度に依
存し、定常では吸入負圧が強くなるほど少なくなる。こ
のため、強い吸入負圧の状態から大気圧の状態へと移行
する加速時には、噴射燃料のうちから燃料壁流の増加に
奪われることになり、そのぶんシリンダに流入する燃料
量が不足して空燃比がリーン側に傾く（減速時には空燃
比がリッチ側に傾く）。過渡時には、燃料壁流に伴う燃
料遅れが生じるわけである。

これに対処するため、燃料壁流に関する補正量を演算す
るようにした装置をすでに提案している（特願昭60−24
3605号）。この燃料遅れの補正量の演算部分は本願でも
引き継いでおり、基本的な考え方はそっくり同じである
（第４図に示す）。

ただし、前記先願装置とは記号と名称が異なっているた
め、本願の記号と名称を用いて繰り返すと、吸気系燃料
の平衡付着量MFHを機関負荷、機関回転数、機関温度を
パラメータとして演算し（第４図のステップ101）、こ
の平衡付着量MFHとこの平衡付着量に対し一次遅れで変
化する付着量MFとの偏差（MFH−MF）を求める。

ここで、平衡付着量MHFの挙動を簡単に述べると、MFHは
簡単にはマップ値であるから、絞り弁開度がステップ的
に増加する加速時にはこの絞り弁開度変化に合わせてMF
Hもステップ的に増加するのに対し、実際の付着量はほ
ぼ一次遅れで応答する。この実際の付着量の挙動を一次
遅れで近似したものが付着量MFである。したがって、加
速時には（MFH−MF）のずれが生じ、このずれ分だけの
燃料が燃料壁流の増加に奪われてしまうので、このずれ
分に対応して燃料増量してやる必要があるわけである。

しかしながら、実際には上記（MFH−MF）のずれ分のす
べてを燃料遅れの補正量としたときは燃料過多となるの
で、 VMF＝（MFH−MF）×KMF …（7B） の式によって計算したVMFを燃料遅れの補正量としてや
ることになる（第４図のステップ103）。（7B）式のKMF
はずれ分（つまりMFH−MF）を燃料噴射量の補正にどの
程度反映させるかを示す値（分量割合）になるのであ
る。また、噴射はRef信号同期であるから、（7B）式のV
MFは単位周期当たり（１噴射当たり）の付着量を意味す
るので、付着速度という名称をVMFにつけたわけであ
る。

一方、付着速度VMFは燃料噴射に同期して前記付着量MF
に加算し、該加算値で付着量MFを更新する（第10図のス
テップ153）。今回計算したVMFが今回の噴射時に与えら
れるのであるから、その噴射直後（つまり次回噴射時）
のMFは、MF_-1Ref（今回の噴射直前でのMF）に今回のVMF
を加えた値に変更しておかなければならないのである。

なお、減速時は燃料性状の相違を考慮する必要があるこ
とから補正率GHF（加速時は1.0）により、 KATHOS＝VMF×GHF …（7A） の式で計算した値を最終的な燃料遅れの補正量（あるい
は過渡補正量）KATHOSとし（第４図のステップ106）、
このKATHOSを Te＝Tp＋KATHOS …（4a） の式により基本パルス幅Tpに加算することで実効パルス
幅Teを求める。

このようにして燃料遅れの補正量KATHOSを求めること
で、燃料遅れの原因となる吸気系燃料の挙動を精度良く
とらえることができるのである。

本願では、このようにしてα−Ｎ方式かつSPIにおいて
噴射弁部空気量Q_AINJGを演算し、この噴射弁部空気量Q
_AINJGと目標空燃比TFBYAとから基本パルス幅Tpを演算す
るとともに、前記先願装置から引き継いだ壁流補正を行
うことで、空気量の計量に伴う誤差と、燃料遅れに伴う
誤差とを明確に分離して把握することが可能となったわ
けである。これによりマッチングに際しては噴射弁部空
気量Q_AINJと燃料遅れの補正量KATHOSのそれぞれを単独
で考慮するだけでよいので、マッチングが容易となり、
それぞれを精度良くマッチングすることができる。この
結果、全体として空燃比制御を、噴射弁の設けられる位
置や運転条件に拘わらず、高く保持させることが可能と
なっている。

さらに、構成部品のばらつきがあったり設定時以降に経
時変化や燃料性状の相違があると、これらは過渡時の空
燃比精度を低下させる要因となる。そこで、これらの要
因に対しては空燃比のフィードバック制御を行うととも
に、学習機能を付与して対応させる。

詳細には、計量に伴う誤差と燃料遅れに伴う誤差とを明
確に分離するため基本パルス幅Tpと燃料遅れ補正量KATH
OSとに分けているのであるから、学習補正係数について
もそれぞれに対して別個に導入する。Tpに対しては従来
と同じ学習補正係数をKBLRC、KATHOSに対する学習補正
係数をあらたにKBTLRCとして導入し、 Te＝（Tp×KBLRC＋KATHOS×KBTLRC）×LAMBDA …（４） ただし、Tp:基本パルス幅 KATHOS:燃料遅れ補正量（過渡補正量） LAMBDA:フィードバック補正量（空燃比補正係数） KBLRC:基本噴射量学習補正係数 KBTLRC:燃料遅れ学習補正係数 の式により実効パルス幅Teを求めるのである（第10図の
ステップ151）。

ここで、上記の基本噴射量学習補正係数KBLRCは従来と
同様で、定常空燃比の誤差を吸収するための値である。
具体的には、機関停止後もその値が消失しないようにメ
モリにバックアップしておき、始動後に空燃比のフィー
ドバック制御が開始される前からその値をメモリより読
み出して用いる一方で、付着速度VMFと基準値L₁との比
較により定常時（VMF＜L₁）と判断したとき、次式によ
ってその値を更新し、更新後の値を更新前の値と入れ換
える（第５図のステップ119,120）。

KBLRC＝KBLRC_-1＋（▲▼−１）×Kst…（2
1） ただし、KBLRC:更新後の学習補正係数 KBLRC_-1:更新前の学習補正係数 ▲▼：フィードバック補正量の平均値 Kst:更新割合 （21）式において、フィードバック補正量LAMBDAは1.0
を中心に動く値であるから、１との偏差が学習補正係数
の過不足分となり、この分に応じて学習補正係数を書き
換えるわけである。ただし、（LAMBDA−１）の値そのま
まを更新量としたのでは、学習補正係数にオーバーシュ
ートやハンチングが生じるので、これらを防止するため
更新割合Kstに１未満の適当な値を与える。また、フィ
ードバック補正量LAMBDAの値はPID制御によって変動す
るので、所定時間内の平均値を採用することで値を安定
させる。

さて、定常時はKATHOS＝０となるので、（４）式は Te＝Tp×KBLRC×LAMBDA …（4a） となる。

定常空燃比の誤差は、噴射弁の流量バラツキなどにより
生じるのであるが、たとえば噴射弁のバラツキにより流
量が不足する場合で学習補正係数KBLRCの動きを第11図
に示すと、同図より学習初期（KBLRC＝1.0である）にお
いてはLAMBDA＝1.2であり、（4a）式よりTpを20％増量
することによって流量の不足が補われる。この場合に、
VMF＜L₁の条件が成立すると、学習補正係数KBLRCがKst
＝0.5のときは（21）式よりKBLRC＝1.0＋（1.2−１）×
0.5＝1.1となり、KBLRCの値が大きくなる側に更新され
る。学習が進むにつれて最終的にKBLRC＝1.2、LAMBDA＝
1.0となり、定常空燃比の誤差が吸収できるわけであ
る。

次に、上記の燃料遅れ学習補正係数KBTLRCについては、
過渡時（VMF≧L₁）と判断したとき、酸素センサ出力Ip
から実空燃比AFBYAを求め、目標空燃比TFBYAとの偏差Ｂ
（＝TFBYA−AFBYA）を計算し、この偏差Ｂにフィードバ
ック補正量LAMBDAをも加味して次式によりその値を更新
し、更新後の値を更新前の値と入れ換える（第４図のス
テップ107,108,109,110）。

KBTLRC＝KBTLRC_-1＋（Ｂ＋LAMBDA−１）×Ktr …（22） ただし、KBTLRC:更新後の学習補正係数 KBTLRC_-1:更新前の学習補正係数 LAMBDA:フィードバック補正量 Ktr:更新割合 （22）式よりKBTLRCの更新に際して、目標空燃比TFBYA
と実空燃比AFBYAとの偏差Ｂだけでなく、フィ−ドバッ
ク補正量LAMBDAをも考慮するようにしたのは、燃料遅れ
補正量としてのVMF（あるいはKATHOS）は過渡の一瞬だ
け作用するわけでなく、所定の期間にわたって作用し
（第12図の最下段参照）、その期間の間もフィードバッ
ク補正量LAMBDAが変化していくので、この分をも過渡時
空燃比の誤差として加えなければならないからである。

（22）式において、学習補正係数KBTLRCにオーバーシュ
ートやハンチングが生じるのを防止するため更新割合Kt
rに１未満の適当な値を与えることや、KBTLRCの値を機
関停止後もその値が消失しないようにメモリにバックア
ップしておき、始動後に空燃比のフィードバック制御が
開始される前からその値をメモリより読み出して用いる
点はKBLRCと同じである。

なお、KBTLRCは定常時にも読み出されるものの、定常時
にKATHOS＝０となるので、KATHOS×KBTLRC＝０となり、
KBTLRCが定常時に働くことはない。

さて、第12図に示したように、加速時に目標空燃比TFBY
Aを0.8から1.0（理論空燃比相当）へと戻す場合で考え
る（第２段目参照）。なお、目標空燃比TFBYA、実空燃
比AFBYAとも図示の値は理論空燃比を1.0とする相対値
で、0.8は理論空燃比よりリーン側の値である。また、K
BTLRCは初期値の1.0であるとする。

同図において、最初の加速時は目標空燃比TFBYAに対し
て実空燃比AFBYAが遅れて立ち上がっており（第３段目
参照）、この両者の差（TFBYA−AFBYA）は、燃料遅れ補
正量KATHOS（＝VMF）の不足によりものであり、実空燃
比AFBYAが目標空燃比TFBYAに追いつくまでは空燃比がリ
ーン側に外れ、実空燃比AFBYAが目標空燃比TFBYAを越え
るタイミングからAFBYAとTFBYAが一致するまでは空燃比
がリッチ側に振れる。

この場合に、加速時においても空燃比のフィードバック
制御が行われることから、実空燃比AFBYAが目標空燃比T
FBYAに追いつくまでは空燃比をリッチ側に戻すため、フ
ィードバック補正量LAMBDAが1.0より1.2へと大きくな
り、実空燃比AFBYAが目標空燃比TFBYAを越えるタイミン
グからフィードバック補正量LAMBDAが小さくなり、AFBY
AとTFBYAが一致するタイミングでLAMBDAが1.0に戻る。

このように変化するLAMBDAを偏差（TFBYA−AFBYA）に加
えた値が加速時の空燃比誤差として求められ（第５段目
参照）、加速時の更新のタイミングと判断された時点で
の空燃比誤差は図示の例では0.2であるので、KBTLRC
が、Ktr＝0.5のとき（22）式よりKBTLRC＝1.0＋0.2×0.
5＝1.1となり、KBTLRCが大きくなる側に更新される。同
図では同じ加速時に２回目の更新のタイミングが訪れ
て、KBTLRCが1.15と増えたあとに最初の加速が終了して
いる。

次の加速時には、更新後のKBTLRCの値（つまり1.15）に
よりKATHOSが15％増量されるので、実空燃比AFBYAの立
上がりも良好となって目標空燃比TFBYAとのずれが小さ
くなり（第３段目参照）、そのためにフィードバック補
正量LAMBDAの山も最初の加速時より小さくなる。このと
きも、加速時の更新のタイミングと判断された時点での
空燃比誤差（たとえば0.06）からKBTLRC＝1.15＋0.06×
0.5＝1.18となり、KBTLRCがさらに大きくなる側に更新
される。学習が進むにつれて最終的にKBTLRC＝1.2、LAM
BDA＝1.0となり、この段階では加速時の空燃比誤差が吸
収される。

このように、学習補正係数KBTLRCの更新に際しては、偏
差（TFBYA−AFBYA）に加えてフィードバック補正量LAMB
DAをも加味することで、燃料遅れ学習補正係数KBTLRCに
ついての学習の進行を早めることができるのである。第
12図では加速時だけで説明したが、減速だけが繰り返さ
れる場合や加速と減速とが入り交じる場合も同様であ
る。

これに対して、学習補正係数KBTLRCの更新に際してフィ
ードバック補正量LAMBDAを考慮せず、偏差（TFBYA−AFB
YA）にだけ基づくときは（第５段目の一点鎖線参照）、
学習補正係数KBTLRCが収束するのが遅れてしまうのであ
る。

次に、システムの全体を説明する。

まず、第３図のルーチンは基本パルス幅Tpの、第10図は
最終的な噴射パルス幅Tiの演算を行う部分で、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
151）。なお、無効パルス幅をTsとしてTeと和がTi（＝T
e＋Ts）となる（ステップ69,第10図のステップ151）。

Te＝（Tp×KBLRC＋KATHOS×KBTLRC）×LAMBDA …（４） ただし、Tp:基本パルス幅 KATHOS:燃料遅れ補正量（過渡補正量） LAMBDA:フィードバック補正量（空燃比補正係数） KBLRC:基本噴射量学習補正係数 KBTLRC:燃料遅れ学習補正係数 である。ここには、従来例と同様に基本パルス幅として
Tpを用いているが、その内容は従来例の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×TTFBYA×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）にて
近似的に求められることを前述した。

Q_AINJ＝Q_CYL＋ｃ・dQ_CYL/dt …（３） この式（３）と等価な式が次式群（6A）〜（6F）であ
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55〜57）。

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） （cm²/rpm・cc） AA:総流路面積（cm²） ATVO:絞り弁流路面積（cm²） AI:SV26の流路面積（cm²） AAC:SV27の流路面積（cm²） である。

すなわち、この例は負荷信号として絞り弁開度TVO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,A
CC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。）の採用している。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図に示すルーチンにて演算される。

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

KATHOS＝VMF×GHF …（7A） VMF＝（MFH−MF）×KMF …（7B） MF＝MF_-1Ref＋VMF …（7C） KMF＝（KMFAT＋KMFVMF）×KMFN×KMFDBT …（7D） GHF＝GHFQ_CYL×GHFFBYA …（7E） ただし、KATHOS:過渡補正量（μｓ） VMF:付着速度（μs/噴射） MFH:平衡付着量（μｓ） MF:今回演算時の付着量（μｓ） KMFAT:基本分量割合（％） KMFVMF:分量割合の付着速度補正率（％） KMFN:分量割合の回転補正率（％） KMFDBT:分量割合のブースト補正率（％） GHF:補正率（％） GHFQ_CYL:減速補成率（％） GHFFBYA:空燃比補正率（％） である。

すなわち、付着速度VMFは単位周期当たり（１噴射当た
り）の付着量を意味し、平衡付着量MFHとこの平衡付着
量に対して１次遅れで変化する付着量の演算値との偏差
（MFH−MF）にこの付着量の演算値が単位周期当たりに
どの程度の割合で接近するかを表す係数KMFを乗算する
ことにより求められる（ステップ103）。

ここに、平衡付着量MFHは基本的な運転変数Q_AINJ,Nの他
冷却水温Twにも依存するのでパラメータが合計３つとな
り、パラメータが１つ多すぎるためにこのままでは３次
元マップとすることができない。そこで、この例では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
によりこの問題を解決している。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ｎ（＝４または５）個の基準温度Tw₀〜Twn（Tw₀
＞…＞Twn）毎にQ_AINJとＮをパラメータとして基準温度
Twnにおける平衡付着量MFHTwnを付与する都合ｎ個の平
衡付着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Twk（ｋは０からｎまでの整数）,Twk
₊₁における平衡付着量MFHTwk,MFHTwk₊₁を用い、Tw,Twk,
Twk₊₁による補間計算にてMFHを最終的に求めるのである
（ステップ101）。

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。

MFHTwn＝MFHQN×MFHNn …（7F） ただし、MFHQn:Q_AINJに基づく係数 MFHNn:Nに基づく係数 であり、MFHQnはQ_AINJをMFHNn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、MFH＝MFHTw₀とする。ま
た、燃料カット中はMFH＝FCMFH（一定値）とする。

一方、今回演算される付着量MFは前回の噴射直後に演算
された付着量MF_-1Ref今回の噴射直前に求めた付着速度V
MFを加算した値である（第10図のステップ153）。

次に、分量割合KMFは一定値でもよいが、この例ではAAD
NV,Twをパラメータとしてマップ検索により基本値KMFAT
を求め、さらにVMF,N,ブースト圧変化量のハイパス値DB
OSTに基づく補正を行っている（ステップ102）。すなわ
ち、基本値KMFATに対する補正係数が３つの係数KMFVMF,
KMFN,KMFDBT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
数の相違に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、ハイパス値DBOSTは下式（7G）〜（7I）にて求め
られ、その内容はブースト圧BOOSTの微小変化量を積算
しつつRef信号に同期して徐々に減衰する値である。

（１）セット時（初回） DBOST＝DBOST_-1＋（BOOST−BOOSTO） …（7G） （２）減衰時（DBOST≧０）（２回目以降） DBOST＝DBOST_-1×TGEN …（7H） （３）減衰時（DBOST＜０）（２回目以降） DBOST＝DBOST_-1×TGENG …（7I） ただし、BOOST:ブースト圧 BOOSTO:前回のブースト圧 TGEN:加速時の減衰係数（定数） TGENG:減速時の減衰係数（定数） なお、ブースト圧BOOSTはAADNVを、また分量割合の付着
速度補正率KMFVMFはVMF_-1を、分量割合の回転補正率KMF
NはＮを、分量割合のブースト補正率KMFDBTはDBOSTの絶
対値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（ステップ105）。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（VM
F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TFBYA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）。

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、基本
噴射量の学習補正係数KBLRCについてはフィードバック
補正量LAMBDAの演算ルーチンにて、燃料遅れの学習補正
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、前述したように基本的には目標値との偏差
（空燃比誤差のこと）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はこの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）。

なお、第８図はこの実施例のブロック構成図である。

このようにして、本実施例ではα−Ｎ方式かつSPIにお
いて、 （１）まず基本パルス幅Tpについて、絞り弁開度TVO
と機関回転数Ｎとから絞り弁部の平衡流量Q_Hを演算し、
この絞り弁部平衡流量Q_Hの一次遅れでシリンダ空気量
Q_CYLを演算し、このシリンダ空気量Q_CYLの変化量から
絞り弁下流のマニホールド空気変化量DCMを演算し、
このマニホールド空気変化量DCMでシリンダ空気量Q_CYL
を補正して噴射弁部を通過する空気量Q_AINJを演算し、
この噴射弁部空気量Q_AINJと目標空燃比TFBYAとから基
本パルス幅Tpを演算する、 （２）燃料遅れの補正量については前記先願装置と同様
に燃料遅れ補正量KATHOSを求める ことで、空気量の計量に伴う誤差と、燃料遅れに伴う誤
差とを明確に分離し、 （３）さらに、前記のTpに対する従来の学習補正係数KB
LRCは別に燃料遅れの補正量に対してもあらたに学習補
正係数KBTLRCを導入し、過渡時と判断したとき、酸素
センサ出力Ipから実空燃比AFBYAを演算し、目標空燃
比TFBYAと実空燃比AFBYAとの偏差Ｂ（＝TFBYA−AFBYA）
を演算し、この偏差Ｂにフィードバック補正量LAMBDA
をも加味して燃料遅れの学習補正係数KBTLRCを過渡時の
更新のタイミングで更新する一方で、機関停止後もそ
の値が消失しないメモリからKBTLRCの値を読み出し、
この読み出した燃料遅れの学習補正係数KBTLRCで燃料遅
れ補正量としての付着速度VMFを修正することにした ので、構成部分のばらつきや設定時以降の経時変化、燃
料性状の相違により付着速度VMFが不足したり過剰にな
ったりすることがあっても、燃料遅れの学習補正係数KB
TLRCについて学習の進行を早めることができ、これによ
って過渡時の空燃比を目標値へと早期に収束させること
ができるのである。

また、この例では噴射弁部空気量Q_AINJと目標空燃比TFB
YAとから基本パルス幅Tpを演算するとともに、前記先願
装置から引き継いだ燃料遅れ補正を行っているが、空気
量の計量に伴う誤差と、燃料遅れに伴う誤差とを明確に
分離するという基本的な考えかたは他の装置に対しても
適用することができる。

たとえば、従来例のように、空気量センサを設けるＬ−
ジェトロニック方式で、かつシリンダに近い位置に噴射
弁を取り付けているMPIでは、噴射弁部を通過する空気
量はシリンダ空気量Q_CYLにほぼ等しいので、この場合に
は空気量センサにて得られる空気量（絞り弁部の空気量
にほぼ等しい。）Q_AからQ_CYLを次式（９）にて求めるの
である。

Q_CYL＝Q_A×ａ＋Q_CYL-1×（１−ａ） …（９） ただし、ａは加重平均係数である。

したがって、この発明はα−Ｎ方式かつSPIとＬ−ジェ
トロニック方式かつMPIとを共通化することができるも
のであり、開発工数を低減することができるという効果
も生じる。この発明は、Ｄ−ジェトロニック方式にも適
用することができる。Ｄ−ジェトロニック方式ではシリ
ンダ空気量Q_CYL吸気管圧力P_Bと機関回転数Ｎとから求め
ればよい。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明では、運転状態に応じて
燃料噴射弁部を通過する空気量を演算する手段と、目標
空燃比を演算する手段と、これら噴射弁部空気量と目標
空燃比から基本的な燃料噴射量を演算する手段と、機関
回転数、機関負荷および機関温度に基づいて吸気系燃料
の平衡付着量を演算する手段と、この平衡付着量とこの
平衡付着量に対して一次遅れで変化する付着量の演算値
との偏差を演算する手段と、この偏差を燃料噴射量の補
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、機関負荷および機関温度に基づいて演算する手段
と、この分量割合と前記偏差とに基づいて付着速度を演
算する手段と、この付着速度と前回演算された付着量と
を燃料噴射に同期して加算し、該加算値で付着量を更新
する手段と、実空燃比を検出する手段と、前記目標空燃
比と前記実空燃比との偏差に基づいて空燃比のフィード
バック補正量を演算する手段と、前記基本噴射量をこの
フィードバック補正量と前記付着速度VMFとで補正して
燃料噴射量を演算する手段と、この噴射量に応じた噴射
信号に基づいて燃料を供給する燃料噴射弁と、機関停止
後もその値が消失しないメモリから燃料遅れの学習補正
係数を読み出して前記付着速度を修正する一方で、前記
目標空燃比と前記実空燃比との偏差を演算し、この偏差
と前記フィードバック補正量に基づいて前記燃料遅れの
学習補正係数を過渡時の更新のタイミングで更新する手
段とを設けたので、制御精度の誤差が空気量の計量誤差
に基づくものか燃料の遅れに伴うものであるかを明確に
区別することができ、これによりマッチングが容易とな
り、過渡時の空燃比精度を向上させて運転性の向上を図
ることができるほか、構成部品のばらつきや設定時以降
の経時変化、燃料性状の相違により付着速度に過不足が
生じることがあっても学習の進行を早めることができ、
これによって過渡時の空燃比を目標値へと早期に収束さ
せることができる。

【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α−Ｎ方式か
つSPIの機関の機械的な構成を表す概略図、第３図ない
し第７図および第10図は第２図中のコントロールユニッ
ト内で実効される動作内容を説明する流れ図、第８図は
この実施例のブロック図である。 第９図はα−Ｎ方式における過渡時の空気量変化を示す
特性線図、第10図は空燃比誤差がある場合の定常時のフ
ィードバック補正量LAMBDAと基本噴射量学習補正係数KB
LRCの変化を示す波形図、第11図は空燃比誤差がある場
合に加速が繰り返されるときの変化を示す波形図であ
る。 ２……噴射弁部空気量演算手段、３……目標空燃比演算
手段、４……基本噴射量演算手段、５……平衡付着量演
算手段、６……偏差演算手段、７……分量割合演算手
段、８……付着速度演算手段、９……付着量演算手段、
10……実空燃比検出手段、11……空燃比フィードバック
補正量演算手段、12……燃料噴射量演算手段、13……燃
料噴射弁、14……学習手段、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、26,27……アイドルアップ用の
電磁弁、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 (72)発明者 高畑 敏夫 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 (72)発明者 久保 博雅 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 (72)発明者 古橋 昭二 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 特開 昭60−36748（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−208143（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−48739（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−118537（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】運転状態に応じて燃料噴射弁部を通過する
   空気量を演算する手段と、 目標空燃比を演算する手段と、 これら噴射弁部空気量と目標空燃比から基本的な燃料噴
   射量を演算する手段と、 機関回転数、機関負荷および機関温度に基づいて吸気系
   燃料の平衡付着量を演算する手段と、 この平衡付着量とこの平衡付着量に対して一次遅れで変
   化する付着量の演算値との偏差を演算する手段と、 この偏差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、機関負荷および機関温度
   に基づいて演算する手段と、 この分量割合と前記偏差とに基づいて付着速度を演算す
   る手段と、 この付着速度と前回演算された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手段と、 実空燃比を検出する手段と、 前記目標空燃比と前記実空燃比との偏差に基づいて空燃
   比のフィードバック補正量を演算する手段と、 前記基本噴射量をこのフィードバック補正量と前記付着
   速度とで補正して燃料噴射量を演算する手段と、 この噴射量に応じた噴射信号に基づいて燃料を供給する
   燃料噴射弁と、 機関停止後もその値が消失しないメモリから燃料遅れの
   学習補正係数を読み出して前記付着速度を修正する一方
   で、前記目標空燃比と前記実空燃比との偏差を演算し、
   この偏差と前記フィードバック補正量に基づいて前記燃
   料遅れの学習補正係数を過渡時の更新のタイミングで更
   新する手段と を設けたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。