JPH0747938B2

JPH0747938B2 - エンジンの空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH0747938B2
Application number: JP1248674A
Authority: JP
Inventors: 初雄永石
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-09-25
Filing date: 1989-09-25
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: JPH03111639A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明はエンジンの空燃比制御装置に関する。

（従来の技術）ガソリンエンジンにおける吸気管内の壁流燃料は、車両
における加減速の運転性や排出ガス浄化性能に大きな影
響を与えることが知られており、これらの性能の向上の
ためには壁流を減らすことやシリンダに吸入される混合
気の空燃比を適切にするための過渡補正が必要である。

このため、特開昭58−18758号公報に示される装置で
は、絞り弁上流側に設けたエアフローメータの出力から
エンジンの単位回転当たりの要求負荷を求め、これから
定常時の燃料噴射量を演算するとともに、過渡時には過
渡補正量によってこの燃料噴射量を補正し、いわゆる壁
流分への配慮を行なっている。なお、過渡補正量は壁流
補正分であり、必ずしも加減速時に限って用いられる訳
でなく、たとえば壁流の影響が大きい始動直後やフュエ
ルカットからのリカバー直後にも用いられる。

（発明が解決しようとする課題）ところで、このような装置にあっては、燃料壁流分をそ
のときの冷却水温から求める構成であるため、インジェ
クタからの多くの噴霧が吸気弁に向かうようにしてある
ものでは、最適な加減速補正量を与えることができな
い。このものでは、燃料壁流の温度を支配するのが吸気
弁温度となり、この吸気弁温度が冷却水温と異なるから
である。

そこで、吸気管内における燃料付着部の平衡状態温度
（以下、単に「平衡状態温度」という）とこの平衡状態
温度お変化速度とを各運転条件に応じて予め設定してお
き、両者に基づいて燃料付着部の温度予測値（以下、単
に「温度予測値」という）を求めることにより、運転性
能および排気浄化性能を向上させるようにした装置を本
出願人が先に提案している（特願昭63−136699号）。

しかしながら、この温度予測値あるいは冷却水温のみを
用いるのでは、壁流の量とその時定数が合わない場合が
あり、排出ガスの浄化性能上からは改良の余地があっ
た。この場合とは、たとえば第21図のように噴霧の多く
が吸気ポート壁3Aに当たる場合を考えると、吸気ポート
壁3Aに形成される燃料壁流については、吸気ポート壁3A
の温度である冷却水温を用いると、ほぼ的確に計算され
るものの、一部の噴霧により吸気弁51に形成される燃料
壁流を同じ冷却水温を用いて計算することはできないの
である。

この発明は、このような従来の課題に着目してなされた
もので、吸気弁の温度予測値を求め、この温度予測値お
よび冷却水温の２つの温度と各温度の重みを用いて燃料
壁流に関する加減速補正量を求めるようにした装置を提
供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）この発明は、第１図に示すように、エンジンの回転数Ｎ
を負荷をそれぞれ検出するセンサ31,32と、この回転数
Ｎと負荷の検出値に基づいて基本噴射量Tpを演算する手
段33と、エンジンの冷却水温T1を検出するセンサ34と、
吸気弁の平衡状態温度T2Hとその変化速度（たとえば遅
れ時定数Ｆ）に基づいて吸気弁の温度予測値T2を演算す
る手段35と、この温度予測値T2と前記冷却水温T1の２つ
の温度の重みWT2,1−WT2を設定する手段36と、これらの
重みWT2,1−WT2と前記２つの温度T1,T2を少なくとも用
いて吸気管内壁流にかかわる加減速補正量（過渡補正量
Kathosまたは気筒別増減補正量Chosn）を演算する手段3
7と、この加減速補正量にて前記基本噴射量Tpを補正し
て、出力すべき燃料噴射量Tiを決定する手段38と、この
噴射量Tiを燃料噴射装置40に出力する手段39とを備え
る。

（作用）燃料噴射装置40としてのインジェクタからの噴霧の総て
が、吸気ポート壁あるいは吸気弁のみに対してだけでな
く、両者に所定の割合で噴かれることがある。

ここに、燃料時においては、吸気弁温度と吸気ポート壁
温度である冷却水温T1とは相違するので、燃料壁流分を
計算するのに、T1のみを用いたのでは、壁流分の計算に
大きなずれが生じる。

これに対して、この発明では、吸気弁の温度予測値T2が
求められることから、このT2は実際の吸気弁温度の変化
に良く一致する。

そして、T1とT2の２つの温度に対して別個に加減速補正
量が求められ、この２つの加減速補正量に壁流の生成割
合に相当する重み付けが行なわれると、その重み付き平
均値は、T1とT2の各温度に対して別個に求めた加減速補
正量のあいだの値をとることになり、この値によればイ
ンジェクタ４の向ける方向に応じた最適値が得られる。

（実施例）第２図は一実施例のシステム図である。

図において、吸入空気はエアクリーナ２から吸気管３を
通り、燃料は噴射信号Siに基づきインジェクタ（燃料噴
射装置）４からエンジン１の各吸気ポートに向けて噴射
される。シリンダ内で燃焼したガスは排気管５を通して
触媒コンバータ６に導入され、ここで燃焼ガス中の有害
成分（CO,HC,NOx）が三元触媒により清浄化されて排出
される。

吸入空気の流量Qsはホットワイヤ式のエアフローメータ
７により検出され、アクセルペダルと連動する吸気絞り
弁８によってその流量が制御される。なお、エアフロー
メータ７のタイプとしては、ホットフィルム式でも良
く、要は吸入空気の流量を測定するものであればよい。

絞り弁８の開度TVOは絞り弁開度センサ９により検出さ
れ、エンジン１の回転数Ｎはクランク角センサ10により
検出される。また、ウォータジャケットの冷却水温Twは
水温センサ11により検出され、排気中の酸素温度は酸素
センサ12により検出される。酸素センサ12はリッチから
リーンまで幅広く空燃比を検出し得る特性を持つもの等
が用いられる。さらに、スタータモータの作動はスター
トスイッチ13により検出される。

上記エアフローメータ7,絞り弁開度センサ9,クランク角
センサ10,水温センサ12およびスタートスイッチ13から
の出力はコントロールユニット20に入力される。

コントロールユニット20は第１図の手段33,35〜39とし
ての全機能を有し、CPU21,ROM22,RAM23およびI/Oポート
24により構成される。CPU21はROM22に書き込まれている
プログラムにしたがってI/Oポート24より必要とする外
部データを取り込んだり、またRAM23との間でデータの
授受を行ったりしながら燃料噴射制御に必要な処理値を
演算処理し、必要に応じて処理したデータをI/Oポート2
4へ出力する。

I/Oポート４には各種センサやスイッチからの信号が入
力されるとともに、I/Oポート24からは噴射信号Siが出
力される。ここに、I/Oポート24は第１図の出力手段39
の機能を果たす。

ROM22はCPU21における演算プログラムを格納しており、
RAM23は演算に使用するデータをテーブルやマップ等の
形で記憶している。

第５図〜第７図，第９図，第10図，第13図，第17図およ
び第19図は制御内容を示すルーチンであるが、ここでは
制御の概要とこれを実現するためのルーチン（第５図〜
第７図）を先に説明し、その後に要部に関するルーチン
（第９図，第10図，第13図，第17図および第19図）を説
明することにする。

１、気筒別割込み噴射と壁流補正空気量変化分の修正と、それに伴う壁流量（この壁流量
を高周波分（Ｓ分）ともいう）の修正を目的とした補正
であり、以下の式を用いる。

１）同期，非同期を問わず、気筒ごとに前回噴射からの
シリンダ空気量相当パルス幅Avtpの変化量ΔAvtpnを用
いる。なお、ΔAvtpに付したｎは気筒番号を意味してい
る。

２）同期噴射には、ΔAvtpnを用いた気筒別の壁流補正
を行う。具体的には次式により気筒別増減補正量Chos
n［ms］を計算する。

Chosn＝ΔAvtpn×Gztwp（減速ではGztwm） … ただし、Gztwp;気筒別増量ゲイン Gztwm;気筒別減量ゲインで、いずれも水温補正を行うためのものである。

なお、この場合のインジェクタに出力すべき気筒別同期
噴射パルス幅Tin［ms］は次式で与える。

Tin＝（Avtp＋Kathos）×Tfbya×α ＋Chosn−ERACIn＋Ts … ただし、式において Kathos;過渡補正量［ms］ Tfbya;目標空燃比（理論空燃比を１とする相対値）［無
名数］ α；酸素センサ12の出力に基づく空燃比フィードバック
補正係数［無名数］ Chosn;気筒別増減補正量［ms］ ERACIn;気筒別補正量［ms］ Ts;無効パルス幅［ms］である。

３）ΔAvtpnの割込み判定レベルLNSNIとの比較により、
ΔAvtpn≧LNSNIとなったら急加速時であるとして以下の
非同期噴射を行う。具体的には気筒別非同期噴射パルス
幅Injsetnを次式にて計算する。

Injsetn＝ΔAvtpn×Gztw×Gzcyl＋Ts … ただし、 Cztw;気筒別非同期噴射ゲインで、水温補正を行うため
のものである。

Gzcyl;非同期噴射タイミング（サイクル中）による補正
ゲインで、６気筒の場合６種（Ref間毎）である。な
お、Avtpの10ms毎の変化を用い、急加速用と緩加速用に
２種のテーブルを切り換えて用いる。Gzcylは吸気ポー
ト急速大時の予測補正用ともいえる。

なお、LNSNIは小さい値とするほうが、空気量の微小変
化と壁流の微小変化に対して応答良く噴射できる（小さ
いパルスを多く噴く。また上記２）のChosnが小さくな
る。）。ただし、パルス幅（Injsetn）が噴射弁の精度
悪化ゾーンにはいらない程度の小ささとすることが望ま
しい。

４）上記３）の非同期噴射で、１回目の吸気を救うため
に噴き過ぎた分および１回目の吸気ポート流速により壁
流が減った分を予測し、次式で与えられる気筒別補正
量ERACInにて同期噴射を減量補正する。

ERACIn＝ERACIn_-1＋ΔAvtpn×Gztw（Gzcyl−ERACP） …
ただし、ERACIn_-1:ERACInの前回値式において、第１項が前回までの噴き過ぎ分、第２項
が今回の噴き過ぎ分を意味する。同期噴射を補正した
ら、ERACIn＝０（リセット）とする。

なお、上記の割込み噴射パルス幅Injsetn、噴き過ぎに
関する気筒別補正量ERACInおよびこれらの演算に使われ
るGztw、Gzcylの各ゲインは公知であり（特開昭64−324
5号公報参照）、GztwとGzcylの物理的意味は次のとおり
である。

噴射弁より噴射された燃料が噴射直後の１回目の吸気行
程ですべてがシリンダへと吸入されることはなく、一度
吸気管壁に付着し、その中から蒸発した所定割合の燃料
だけが吸入される。燃料噴射量をステップ変化させて噴
射終了した場合に、噴射燃料のうち噴射直後の１回目の
吸気行程で吸入される燃料割合を直接率Ｚとおき、Ｚの
特性を第27図に示すと、Ｚは噴射終了タイミングと冷却
水温によって大きく変わる。この噴射終了タイミングと
冷却水温により変化するＺを考慮するため、Ｚの逆数に
相当するゲインを水温項と噴射タイミング項に分ける
と、水温項:Gztw＝ｆ（Tw）噴射タイミング項:Gzcyl＝ｆ（1/T）ただし、T:噴射タイミングと吸気行程のあいだのクラン
ク角として表される。

ここで、Gztwはそれぞれの水温において噴射タイミング
が吸気行程より最も遠い位置（第27図では最も左の位
置）のゲインを与えておき（第14図参照）、GztwをGzcy
lによって補正する。噴射タイミングが吸気行程より最
も遠い位置でGzcyl＝１として、噴射タイミングが吸気
行程に近づくにつれてGzcylに大きな値を与えるわけで
ある。

このようにして、GzcylとGztwの各ゲインを与えること
で、噴射タイミングが吸気行程から近い（吸気行程まで
の待ち時間が短い）ほど、また冷却水温が低温であるほ
ど、式のInjsetnが大きくなり、式における第２項
（今回の噴き過ぎ分）もまた大きくなるのである。

なお、吸気行程中の吸入負圧の変化が大きくなる急加速
時には、ピストン動作に伴う流速に、シリンダ内の圧力
変化（ほぼ吸気管圧力変化に近い）に伴う流速が上乗さ
せれるため、シリンダ内圧力変化が吸気行程と重なると
きは、ポート部流速が吸気行程以外の場合より高くな
り、これによって吸気管壁に付着した燃料の蒸発が促進
され、Ｚが大きくなる。吸気行程中において空気量の変
化分に相当する燃料が余計に必要になるのであり、この
空気量変化分もGzcylに加えている。

式におけるERACPは、非同期噴射直後の１サイクル目
をリーン化から救うために必要な燃料量を、 ΔAvtpn×Gztw×ERACP としたときのゲインであり、上述のように、吸気行程中
の噴射タイミング項Gzcylは空気量変化分と壁流増加分
を合わせたものとなるので、このときのERACPの値とし
ては空気量変化分と壁流増加分を合わせたときの基準値
ERACP＃を用いる。また、吸気行程以外でのGzcylは壁流
増加分だけとなるので、このときのERACPの値としては
壁流増加分だけのときの基準値ERACPH＃を用いる。

５）加速波形例（特定気筒）第３図は緩加速時、第４図は急加速時の例で、第３図に
おいては緩加速のため、Tinによる同期噴射だけが行わ
れ、第４図では急加速のためにInjsetnによる３回の非
同期噴射が行われていることを示している。

ここで、第４図を用いて、噴き過ぎ補正量である上記の
ERACInが具体的にどうなるかを次に説明する。なお、10
msマークにt1〜t10の時刻を、また割込み噴射の直前の
同期噴射にア、割込み噴射にイ、ウ、エ、その直後の同
期噴射にオをつけて区別する。上記の式は、簡単のた
めTin−Tsを気筒別有効パルス幅Tenとし、さらにKathos
を省略し、Tfbya、αとも1.0とし、 Ten＝Avtp＋Chosn−ERACIn …（ｉ）の式で考える。

t1の時点:Chosn（＞０）とTenが演算される。このと
きのERACIn＝０である。

t2の時点:Injsetnが演算され、即座に噴射される。こ
れが１回目の非同期噴射である（イ参照）。このとき、
ERACInが演算されるが、ERACIn_-1＝０よりERACIn＝ΔAv
tpn×Gztw（Gzcyl−ERACP）である。このときのERACIn
をE1（＞０）とする。

t3の時点:Chosn（＞０）とTenが演算される。このと
き、ERACIn＝E1のままである。

t4の時点:Injsetnが演算され、即座に噴射される。こ
れが２回目の非同期噴射である（ウ参照）。このとき、
ERACIn＝E1＋ΔAvtpn×Gztw（Gzcyl−ERACP）となるの
で、右辺第２項をE2（＞０）とすれば、ERACIn＝E1＋E2
である。

t5の時点:Chosn（＞０）とTenが演算される。このと
きERACIn＝E1＋E2で、t4の時刻と同じである。

t6の時点:Injsetnが演算され、即座に噴射される。こ
れが３回目の非同期噴射である（エ参照）。このとき、
ERACIn＝（E1＋E2）＋ΔAvtpn×Gztw（Gzcyl−ERACP）
となるので、右辺第３項をE3（＞０）とすれば、ERACIn
＝E1＋E2＋E3である。

t7の時点:Chosn（＝０）とTenが演算される。ERACIn
については、ERACIn＝E1＋E2＋E3で、t6の時刻と変わら
ない。

t8の時点:Chosn（＝０）とTenが演算される。ERACIn
については、ERACIn＝E1＋E2＋E3で、t6の時刻と変わら
ない。

なお、t8の時点は、同期噴射タイミング（t9の時点）の
直前であるため、 Ten＝Avtp−ERACIn ＝Avtp−（E1＋E2＋E3） …（ii）の式で与えられる有効パルス幅Tenが次のt9の時点での
同期噴射に使われる。

t9の時点:t9は同期噴射のタイミングで、このときt8
のタイミングで演算された上記（ii）式のTenで同期噴
射が行われる（オ参照）。（ii）式において、E1は１回
目の非同期噴射における噴き過ぎ分、E2は２回目の非同
期噴射における噴き過ぎ分、E3は３回目の非同期噴射に
おける噴き過ぎ分であり、これらの噴き過ぎ分（つまり
E1＋E2＋E3）を、非同期噴射の終了した直後に訪れる同
期噴射タイミングで、その同期噴射量（Avtp）から減量
するのである。このようにして同期噴射量を減量補正し
た後は、次回の非同期噴射に備えるためERACIn＝０とさ
れる。

t10の時点:Chosn（＝０）とTenが演算される。ERACIn
については、ERACIn＝０である。

６）上記の噴射制御を実現するためのルーチンこれは第５図と第６図である。なお、これらのルーチン
では気筒別に同期と非同期の各噴射パルス幅を求めるた
め、特に気筒別の値である場合には、記号の最後に気筒
番号ｎを付して区別している（たとえばTin,Injsetn,Ch
osn,Avtpoin）。

まず、第５図は気筒別同期噴射パルス幅Tin［ms］と気
筒別非同期噴射パルス幅Injsetn［ms］を決定するため
のルーチンで、このルーチンは10msecごとに一度実行さ
れる。

S1は第１図の基本噴射量演算手段33の機能を果たす部分
で、ここでは吸入空気量Qs［g/s］と回転数Ｎ［rpm］か
ら基本噴射パルス幅Tp［ms］を次式にて求める。

Tp＝（Qs/N）×Ｋ×Ktrm … ただし、式においてＫは空燃比を定めるための定数、
Ktrmはインジェクタ４の流量特性により定まる固有の定
数である。

S2〜S6は気筒別加減速補正量Chosnを演算する部分であ
る。

まず、S2では回転数Ｎおよびシリンダ容積Ｖ［cc］の積
Ｎ×Ｖと総流路面積Aa［cm²］から所定のマップを参照
して加重平均係数Fload［％］を求める。なお、総流路
面積Aaは絞り弁の流路面積［cm²］にアイドル調整弁や
エアレギュレータの流路面積［cm²］を足したものであ
る。

S3ではシリンダ空気量相当パルス幅Avtp［ms］を次式
にて求める。

Avtp＝Tp×Fload＋Avtp_-1×（１−Fload） … ただし、式において、Avtp_-1は前回のAvtpの値を意味
させている。

S4ではAvtpとAvtpoin（前回噴射時のAvtp（気筒別））
との差ΔAvtpn（＝Avtp−Avtpoin）が、割込み判定レベ
ルLNSNIより大きいかどうか判定し、ΔAvtpn≦LNSNIで
あれば、急加速時でないとしてS5に進む。

S5では気筒別増減補正量Chosn［ms］を前式にて求め
る。なお、S5は加速の場合を示し、減速の場合はGztwp
に代わってGztwmを用いる。

S6では１サイクル分（６気筒エンジンでは６気筒分）の
Chosnの計算が終了したかどうかみて、これが終了した
らS7に進む。緩加速時であれば、S6の処理によってS5の
処理をすべての気筒について行うのである。

これは、気筒毎にΔAvtpnが異なるので、緩加速時はCho
snを（急加速時はInjsetnとERACIn）を気筒別に演算す
る必要があるからである。たとえば、点火順序を１−５
−３−６−２−４としたとき、まず１番気筒についてCh
osnの計算が行われたとすれば、残りの５気筒についてC
hosnの計算がまだなので、次には５番気筒についてChos
nの計算を行う。続いて、３番気筒、６番気筒、２番気
筒、４番気筒の順にChosnの計算を行う。これで、すべ
ての気筒についてChosnの計算が終了し、S6からS7に進
む。

なお、緩加速時におけるChosn（急加速時におけるInjse
tnとERACIn）の全気筒分の演算に要する時間はTiの演算
間隔である10msに比べて十分に短く、全気筒分の演算が
終了する前に次のTiの演算タイミングが訪れるように事
態が生じることはないのはいうまでもない。

S7は第１図の噴射量決定手段38の機能を果たす部分で、
ここでは気筒別同期噴射パルス幅Tin［ms］を前式に
て求め、このルーチンを終了する。

一方、S4でΔAvtpn＞LNSNIより急加速時にあるとして進
むS8,S21,S9,S10は、割込み噴射に関する部分であり、S
8では気筒別割込み噴射パルス幅Injsetn［ms］を前式
により、またS21で気筒別補正量ERACIn［ms］を前式
によりそれぞれ計算する。

S9ではInjsetnをI/Oポート24に出力し、割込み噴射を行
わせる。

S10ではそのときのAvtpを割込み噴射を行った気筒のAvt
poinに格納するとともに、Chosn＝０（リセット）にす
る。

S6ではInjsetn,RACInの計算および割込み噴射が、６気
筒分についてすべて終了したかどうかみて、これが終了
したらS7に進む。急加速時のときは、S6の処理によって
S8,S21,S9,S10の処理をすべての気筒について行うので
ある。

点火順序を１−５−３−６−２−４をとする例で再び説
明すると、まず１番気筒についてInjsetn,ERACInの計算
および割込み噴射が行われたとすれば、残りの５気筒に
ついてInisetn,ERACInの計算および割込み噴射がまだな
ので、次には５番気筒についてInjsetn,ERACInの計算お
よび割込み噴射を行う。続いて、３番気筒、６番気筒、
２番気筒、４番気筒の順にInjsetn,ERACInの計算および
割込み噴射を行う。これで、すべての気筒についてInjs
etn,ERACInの計算および割込み噴射が終了し、S6からS7
に進む。

第６図は噴射タイミングを示すルーチンである。

S12では気筒判別を行い、S13ではTinをI/Oポート24に出
力し同期噴射（たとえば１サイクル当たり２度の噴射）
を行わせる。

S14ではAvtpをその同期噴射を行った気筒のAvtpnに格納
し、S15でERACIn＝０（リセット）にする。

２、付着量記憶式壁流補正１）制御の概要この補正は、燃料壁流の低周波分の補正を目的とし、条
件毎に平衡付着量を記憶しておき、過渡に伴う平衡付着
量の変化を総補正量として燃料噴射毎に適当な割合ずつ
割り振る方法をとる。

２）上記の補正を実現するためのルーチン第７図は燃料壁流の過渡補正量Kathosを演算するための
ルーチンで、このルーチンは10msecごとに一度実行され
る。

まず、S21では吸気管３内における燃料壁流の平衡付着
量Mfh［ms］を次式にて求める。

Mfh＝Avtp×Mfhqt×Mfhn … ここで、Mfhqt［倍］は付着倍率で、冷却水温Twとα−
Ｎ流量Qh₀［％］を用い、補間計算付きで所定のマップ
を参照して求める。なお、Qh₀は絞り弁開度TVOと回転数
Ｎから求められる絞り弁部の空気流量で、既に公知のも
のである。

Mfhnは付着倍率回転補正率で、回転数Ｎから補間計算付
きで所定のテーブルを参照して求める。なお、Mfhn（後
述するKmfnについても）の最後に付したｎは回転を意味
し、気筒番号は意味しない。

S22では分量割合Kmf［％］を次式にて求める。

Kmf＝Kmfat×Kmfn … ここで、Kmfat［％］は基本分量割合で、冷却水温Twと
α−Ｎ流量Qh₀とを用い、補間計算付きで所定のマップ
を参照する。Kmfn［％］は分量割合回転補正率で、回転
数Ｎから補間計算付きで所定のマップを参照する。

S23では付着速度Vmf［％］を次式にしたがって演算す
る。

Vm＝（Mfh−Mf）×Kmf … ここで、付着速度Vmfは壁流に取られる燃料流量を考慮
しての補正量であり、１回転当たり（１噴射当たり）の
量（つまり速度）として求められる。式における付着
量Mf［ms］は前回噴射終了時に壁流として流れる燃料量
である。

一方、式で得た付着速度Vmfを用いて今回の付着量Mf
が次式にて求められる。

Mf＝（Mf_-1REF）＋Vmf …… 式中のMf_-1REFは前回噴射終了時（単位回転前）の付
着量を意味させており、これに今回の噴射時に加えられ
るVmfを加算した値が今回の噴射終了時点での付着量Mf
となる。この今回の付着量Mfの値が次回のVmfの演算時
に用いられる。式のMfがVmfの演算直前での値である
のに対して式左辺のMfはVmfの演算直後での値であ
る。したがって、内容的には式のMfの値を式右辺の
Mf_-1REFに入れて式左辺のMfを計算することになる。
式でMfとMf_-1REFとが出てくるのは、付着量を単位回
転ごとにサイクリックに求めていく構成であるため、前
回の値と今回の値とを区別する必要があるからである。
Mfは噴射タイミングに同期させて求めなければならない
ので、第７図ではなく、第６図（S11）のほうで求める
ようにしている。

S24では軽質燃料使用時における減速時のオーバーリー
ン防止のための補正率Ghf［％］を求める。この値は加
速で1.0、減速でほぼ0.8の値をとる。

S25では次式にしたがって過渡補正量Kathos［ms］を
求めてこのルーチンを終了する。

Kathos＝Vmf×Ghf … ３）制御波形第８図に加速および減速の各制御波形とその加減速途中
の２点（初期と終期）における付着量の様子をモデル的
に示す。

以上で、制御の概要とこれを実現するためのルーチンの
説明を終える。

さて、この例では吸気弁の温度予測値を求め、この温度
予測値および冷却水温の２つの温度と各温度の重みから
吸気管内壁流にかかわる加減速補正量を求める。詳細に
は、過渡補正量Kathosを求める際の中間値（平衡付着量
Mfhと分量割合Kmf）を２つの温度に対して別個に計算
し、計算した値の重み付き平均値を改めて中間値とお
く。

また、この例では気筒別増減補正量Chosnをも求めるよ
うにしてあるため、この値を求める際に必要となる２つ
のゲイン（Cztwp,Gztwm）についても、同様にして、重
み付き平均値を採用する。さらに、別のもう１つのゲイ
ンGztwについても、非同期噴射の際に必要となることか
ら重み付き平均値を用いる。

ここに、２つの温度を扱うため、冷却水温TwをT1、吸気
弁の温度予測値をT2として区別する。同様に、T1とT2の
各温度に対して求められる３つのゲイン（Gztwp,Gztwm,
Gztw）および中間値（Mfh,Kmf）にも、これらT1とT2の
温度に対応して記号の最後に1,2を付して区別する。

第９図は２つの温度T1,T2についての初期化ルーチン
で、S31では水温センサ11からの冷却水温TwをA/D変換
し、S32と33ではそのときの冷却水温Tw［℃］を、冷却
水温を格納しておくためのメモリT1と吸気弁の温度予測
値を格納しておくためのメモリT2にそれぞれ格納する。

第10図は吸気弁の温度予測値を求めるためのルーチンで
あり、同ルーチンはタイマ同期で、たとえば1secごとに
一度実行される。このルーチンは、第１図の温度予測値
演算手段35の機能を果たす部分である。

S41では冷却水温TwをA/D変換し、S42ではこのTwをメモ
リT1に格納する。

S43ではいわゆるエンストを生じているかどうか判定
し、生じてなければ、S44に進んで、燃料カット中であ
るか否かを判定する。燃料カット中であればS48に進ん
で燃料カット時の平衡状態温度を求め、この逆に燃料カ
ット中でないときはS45〜S47に進んでファイアリング時
の平衡状態温度を求める。

まず、S45では、吸気弁の平衡状態温度T2H［℃］を次式
にて計算する。

T2H＝T2Hマップ値−（80−T1） … ここに、T2Hマップ値［℃］は冷却水温T1が基準温度（8
0℃）にある場合の、吸気弁の平衡状態温度で、エンジ
ンの回転数Ｎと負荷から予め定まる値である。その特性
を第11図に示す。たとえば、同特性をマップとしてROM2
2に記憶させておき、そのときの噴射弁部流量相当パル
ス幅Avtp［ms］とエンジン回転数Ｎ［rpm］からそのマ
ップを参照して求める。なお、Avtpはエンジン負荷相当
量である。

つまり、T2Hマップ値は冷却水温T1が80［℃］に対する
ものであるから、そのときのT1がこの温度よりも低けれ
ば、その低い分だけ平衡状態温度も低く見積もる必要が
あるのである。

S46では吸入空気流量Qs［g/s］から第12図のテーブルを
参照して、温度変化速度としての遅れ特定数Ｆ［％］を
求める。

S47では吸気弁の温度予測値T2［℃］を次式にしたが
って演算する。

T2＝T2H×Ｆ＋T2_-1×（１−Ｆ） … ただし、T2_-1は前回演算時のT2の値を意味させている。

この式は平衡状態温度T2Hの一次遅れとして温度予測
値T2が求められることを表している。

一方、S48では冷却水温T1よりも一定値OFST（たとえば1
0〜30℃程度）だけ高い値を燃料カット時の平衡状態温
度T2Hとおき、かつS49でこの場合の遅れ時定数Ｆには燃
料カット時の遅れ時定数FCTSP［％］を用いる。

S43でエンストが生じていると判定された場合は、S50と
51でこの場合の平衡状態温度T2Hに冷却水温T1の値を、
Ｆにエンスト時の遅れ時定数ENSTSP［％］をそれぞれ用
いる。

第13図は気筒別増減補正量Chosnと気筒別非同期噴射パ
ルス幅Injsetnの各演算に必要となるゲインを計算する
ためのサブルーチンで、このルーチンは1secごとに一度
実行される。

S61と62ではT1とT2の各温度から第14図のテーブルを参
照して、T1に対する気筒別非同期噴射ゲインGztw1［無
名数］とT2に対する気筒別非同期噴射ゲインGztw2［無
名数］を別個に求める。

S63では次式によりGztw1とGztw2の重み付き平均値を
求め、この平均値を改めて気筒別非同期噴射ゲインGztw
［無名数］とする。

Gztw＝Gztw2×WT2＋Gztw1×（１−WT2） … ここに、WT2は重みで、インジェクタ４からの噴霧を吸
気弁にどの程度当てるか等により定まる１以下の数値で
ある。

同様にして、S64と65でもT1とT2の各温度から今度は第1
5図のテーブルを参照して、T1とT2に対する各気筒別増
量ゲインGztwp1,Gztwp2［いずれも無名数］を別個に求
め、S66ではこれらから次式により気筒別増量ゲインG
ztwp［無名数］を求める。

Gztwp＝Gztwp2×WT2＋Gztwp1×（１−WT2） … 同様にして、S67〜69で気筒別減量ゲインGztwmを求め
る。

こうして計算された２つのゲインGztwp,Gztwmが第５図
のS5で使用されてChosnが、またゲインGztwがS8で使用
されてInjsetnが求まる。

第17図は平衡付着量Mfhを計算するためのサブルーチン
で、このルーチンは10msecごとに一度実行される。

S71と72では、冷却水温T1,吸気弁の温度予測値T2の各温
度とα−Ｎ流量Qh₀［％］を用い、補間計算付きで第18
図のマップを参照して、T1,T2に対する各付着倍率Mfhqt
1,Mfhqt2［いずれも倍］を別個に求める。

S73では、Ｎから補間計算付きで所定のテーブルを参照
して、付着倍率回転補正率Mfhnを求める。

S74では次式により平衡付着量Mfhを求める。

Mfh＝Avtp×Mfhn ×｛Mfhqt2×WT2＋Mfhqt1×（１−WT2）｝ … 第19図は分量割合Kmfを計算するためのサブルーチンで
ある。

S81と82でも、T1,T2の各温度とα−Ｎ流量Qh₀とを用
い、補間計算付きで第20図のマップを参照して、各温度
に対する分量割合Kmf1,Kmf2［％］を別個に求め、S83で
次式により分量割合Kmf［％］を計算する。

Kmf＝Kmf2×WT2＋Kmf1×（１−WT2） … こうして求められたMfhとKmfとは第７図のS21,22で使用
され、Kathosが求められる。ここに、Kathosを求めるた
めのルーチン（第７図，第17図および第19図）は、Chos
nを求めるためのステップ（第５図のS2〜S6および第13
図のS64〜S69）とともに、第１図の加減速補正量演算手
段37の機能を果たす。

ここで、この例の作用を説明すると、第21図のようにイ
ンジェクタ４の噴霧の多くが吸気ポート壁3Aに当たる場
合には、吸気ポート壁3Aに付着した噴霧が主な燃料壁流
を形成するのに対し、吸気弁に当たった噴霧も僅かであ
るが壁流を形成する。この逆に、第22図のようにインジ
ェクタ４の噴霧の多くを吸気弁51に向けた場合には、吸
気弁51に付着した噴霧により主な燃料壁流が形成される
のに対し、ポート壁3Aに当たった一部の噴霧にても壁流
が形成される。

ここに、吸気弁温度が吸気ポート壁3Aの温度、つまり冷
却水温T1に等しいなら、T1を用いて燃料壁流分を演算し
ても何等問題ないが、燃焼時においては、吸気弁温度は
T1よりも一定値だけ高いので、燃料壁流分を計算するの
に、T1のみを用いたのでは、特に第22図の場合に壁流分
の計算に大きなずれが生じてしまう。つまり、第22図の
ようにほぼ吸気弁温度が支配的である場合には、吸気弁
温度に対して壁流量を求めなければならないのであり、
この例では、吸気弁の温度予測値T2が第23図で示すよう
に求められる。ここに、T2を一次遅れで求めるようにし
たのは、実際の吸気弁温度は、平衡状態温度であるT2H
のようにステップ的には変化せず、なめからに上昇して
いくものだからであり、このT2は実際の吸気弁温度の変
化に良く一致する。このため、T2によれば、第22図の場
合にあらまし対処することができる。

しかしながら、第21図，第22図のいずれの場合も噴霧の
総てが、吸気ポート壁3Aあるいは吸気弁51に当たってい
るわけでなく、第21図では吸気弁51に当たって壁流とな
る分が、第22図では吸気ポート壁3Aに当たって壁流とな
る分が少量とはいえあるので、T1あるいはT2だけを用い
て壁流分を計算したのでは誤差が生ずる。

これに対して、この例では、T1とT2の２つの温度に対し
てそれぞれ別個に求めた値（Gztw,Gztwp,Gztwmの３つの
ゲインとMfh,Kmfの中間値）に重み付けが行われる。た
とえば、第24図に気筒別非同期噴射ゲインGztwの特性示
すと、T1とT2の各温度に対して求めたゲインGztw1とGzt
w2の間には両温度差に対応して大きな差があるところ、
第21図の場合に対しては重みWT2＝20％、第22図の場合
にはWT2＝80％とされることにより得られる各Gztw（２
点鎖線と実線で示す）によれば、図示のようにGztw1とG
ztw2の間の値、つまりインジェクタ４の向ける方向に応
じた最適値が得られるのである。

この結果、２つの温度に対する重みWT2,1−WT2を最適に
設定することで、いかなる過渡時に対しても、壁流の量
と時定数を要求に近付けることができ、過渡空燃比のフ
ラット性を高めることができる。

また、エンジン機種（噴射部仕様）毎のマッチング作業
も、重みWT2の値を変えるだけで足り、それぞれの温度
条件に対して与えた壁流補正の各テーブルやマップの値
は変える必要がないので、簡単であり、開発工数が少な
くて済む。

第25図と第26図は他の実施例である。この例えはS101〜
109にてT1とT2の各温度に対する過渡補正量Kathos1,Kat
hos2を別個に計算し、S110でこれらに重み付けを行っ
て、過渡補正量Kathosを求めるものである。

Kathos＝Kathos1×WT2＋Kathos2×（１−WT2） … （発明の効果）この発明によれば、冷却水温と吸気弁の温度予測値の２
つの温度に対して気筒別増減補正量あるいは過渡補正量
の中間値や最終値を別個に求め、求めた２つの値にイン
ジェクタの向きにより定まる重み付けを行うことにした
ため、いかなる場合でも壁流の量と時定数を要求に近付
けることができ、過渡空燃比のフラット性を高めて排出
ガスの浄化性能や運転性を高めることができるばかり
か、エンジン機種毎のマッチング作業を容易にして、開
発工数を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のクレーム対応図、第２図は一実施例
の制御システム図、第３図と第４図はこの実施例の気筒
別割込み噴射と壁流補正による加速波形を示す図、第５
図，第６図，第７図，第９図，第10図，第13図，第17
図，第19図はこの実施例の制御動作を説明するための流
れ図、第８図はこの実施例の付着量記憶式壁流補正によ
る制御波形を示す図、第11図，第12図，第14図ないし第
16図，第18図，第20図は前記制御動作に使用されるテー
ブルやマップの各特性図、第21図と第22図はインジェク
タの噴射位置を相違させた場合の噴霧の当たり方を示す
模式図、第23図と第24図はこの実施例の作用を説明する
ための波形図である。第25図と第26図は他の実施例の制御動作を説明するため
の流れ図である。第27図は噴射タイミングと冷却水温に対する直接率Ｚの
特性図である。１……エンジン、３……吸気管、3A……吸気ポート壁、
４……インジェクタ（燃料噴射装置）、７……エアフロ
ーメータ（エンジン負荷センサ）、９……絞り弁開度セ
ンサ、10……クランク角センサ（エンジン回転数セン
サ）、11……水温センサ、12……酸素センサ、20……コ
ントロールユニット、31……エンジン回転数センサ、32
……エンジン負荷センサ、33……基本噴射量演算手段、
34……冷却水温センサ、35……温度予測値演算手段、36
……温度重み設定手段、37……加減速補正量演算手段、
38……噴射量決定手段、39……出力手段、40……燃料噴
射装置、51……吸気弁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの回転数と負荷をそれぞれ検出す
るセンサと、この回転数と負荷の検出値に基づいて基本噴射量を演算
する手段と、エンジンの冷却水温を検出するセンサと、吸気弁の平衡状態温度とその変化速度に基づいて吸気弁
の温度予測値を演算する手段と、この温度予測値と前記冷却水温の２つの温度の重みを設
定する手段と、これらの重みと前記２つの温度を少なくとも用いて吸気
管内壁流にかかわる加減速補正量を演算する手段と、この加減速補正量にて前記基本噴射量を補正して、出力
すべき燃料噴射量を決定する手段と、この噴射量を燃料噴射装置に出力する手段とを備えることを特徴するエンジンの空燃比制御装置。