JPH0762452B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

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制御装置に関し、特に燃焼
変動抑制のための技術に関する。

〈従来の技術〉 従来の内燃機関の燃料噴射制御装置として、例えば特開
昭58−27837号公報に開示されているようなものがあ
る。

これは、機関の運転状態を検出しこれに基づいて燃料噴
射量を制御して機関への供給空燃比を制御する一方、機
関の燃焼変動を検出しこれが大きい場合には燃料噴射量
を増量補正して供給空燃比をリッチにすることで燃焼変
動を小さくしようとするものである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような従来の燃料噴射制御装置にあ
っては、燃焼変動が大きい時は全て供給空燃比が適正で
ないと判定して、供給空燃比をリッチにする構成となっ
ていたため、供給空燃比は適正であるにもかかわらず、
空燃比以外の原因、例えば点火時期，過給圧調整機不調
等の原因で燃焼変動が起こった場合でも、供給空燃比を
リッチにしてしまい、かえって燃焼状態を悪化させてし
まうという問題点があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、燃焼変動の
原因が空燃比である可能性が高い時のみ燃料噴射量を補
正して良好な運転性を実現できる内燃機関の燃料噴射制
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〉 このため、本発明は、第１図に示すように、機関の燃焼
状態の変動量を計測する燃焼状態変動量計測手段と、シ
リンダに吸入される吸入空燃比を計測する吸入空燃比計
測手段と、機関の運転状態の変動量を計測する運転状態
変動量計測手段と、燃焼状態変動量が運転状態変動量に
対して定まる許容レベルを越えたとき、吸入空燃比のリ
ッチ・リーンを判定して、リッチの場合に燃料噴射量を
減量補正し、リーンの場合に燃料噴射量を増量補正する
燃料噴射量補正手段とを有する構成とする。

〈作用〉 すなわち、燃料状態変動量の他、シリンダに吸入される
吸入空燃比と運転状態変動量とを計測し、燃料状態変動
量が運転状態変動量に対して定まる許容レベル越えたと
きのみ吸入空燃比が原因の燃焼変動であるとみなし、吸
入空燃比の計測結果に応じて、リッチの場合に燃料噴射
量を減量補正し、リーンの場合に燃料噴射量を増量補正
することで、的確に燃焼変動を抑制する。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を説明する。第２図は燃料噴射
制御装置のシステム構成を示している。図中１はクラン
ク角センサであり、所定クランク角毎にクランク角信号
を発生する。このクランク角信号から機関回転数を算出
可能である。２はエアフローメータであり、機関吸入空
気流量を計測して対応する電圧信号を出力する。３は筒
内圧センサであり、筒内圧（シリンダ内の燃焼圧力）を
検出して対応する電圧信号をチャージアンプ４を介して
出力する。５は吸入負圧センサであり、吸気マニホール
ド内の吸入負圧を検出して対応する電圧信号を出力す
る。

６はコントロールユニットであり、CPU7,ROM8,RAM9,A/D
変換器10及びI/Oポート11より構成される。このコント
ロールユニット６においては、前期の各種信号を必要に
応じてA/D変換して読込み、これらに基づいて演算処理
して、機関吸気系に設けた燃料噴射弁12の作動を制御す
る。

基本的には、コントロールユニット６内のCPU7は、エア
フローメータ２により計測される吸入空気流量Ｑとクラ
ンク角センサ１からの信号に基づいて算出される機関回
転数Ｎとから、基本燃料噴射量Tp＝Ｋ・Q/N（Ｋは定
数）を演算し、これを適宜補正して最終的な燃料噴射量
を設定し、対応するパルス巾の燃料噴射パルス信号を所
定のタイミングで出力して燃料噴射弁12を駆動する。

かかる制御に際し、コントロールユニット６内のCPU7は
また第３図〜第７図のフローチャートに示される各プロ
グラムを実行し、補正噴射量を演算してこれに基づく補
正を行うことで、本発明を実現する。

第３図は燃料状態変動量計測手段として機能する燃焼状
態変動量計測プログラムのフローチャートで、先ずステ
ップ11（図にはS11と記してある。以下同様）ではクラ
ンク角センサ１により示される所定クランク角（例えば
２゜）毎に筒内圧センサ３の出力をチャージアップ４で
電圧に変換したものをA/D変換器10によりA/D変換してデ
ジタル値にし、筒内圧力の計測値としてRAM9に記録す
る。

次にステップ12では燃焼状態に関連する値として図示平
均有効圧力Piを筒内圧の計測値に基づいて演算する。

その演算方法は、燃焼室の等容積の変化毎の筒内圧を検
出し、次式（１）に従って演算する。

但し、Vh:行程容積 θ：クランク角 Ｐθ：各クランク角における筒内圧 ΔＶθ：各クランク角における容積変化率 又は、所定クランク角毎に筒内圧を検出し、次式（２）
に従って演算する。

次にステップ13では燃焼状態に関連する値の変動量（燃
焼状態変動量）である図示平均有効圧力Piの変動量ｖを
演算する。この変動量ｖは第４図のフローチャートに示
めされるようなプログラムに従って得られるPiの分散を
用いる。

尚、燃焼状態のパラメータとしては、Piの代りに、筒内
圧最大値P_maxや筒内圧最大クランク角θ_pmaxを用いても
よい。あるいは、出力トルク，回転数などを用いてもよ
い。

第５図は吸入空燃比計測手段として機能する吸入空燃比
計測プログラムのフローチャートで、先ずステップ21で
は吸気バルブの閉じる直前のタイミングで吸入負圧セン
サ５からの信号に基づいて吸入負圧を計測する。

次にステップ22ではこの計測値をもとにシリンダに吸入
される吸入空気量を演算する。

吸入負圧と吸入空気量との関係は、事前に理論的・実験
的に求められ、一例として次式のような１次式で演算で
きる。A,Bは理論的・実験的に得られた定数である。

（吸入空気量）＝Ａ×（吸入負圧）＋Ｂ この方法によれば、実際にシリンダ内圧力に近い値を計
測するため、気筒別に吸入空気量を計測する時などは、
エアフローメータ等で計測したものより正確な吸入空気
量を計測できる。

次にステップ23ではシリンダへの燃料供給量を演算す
る。この方法としては、前回の吸入行程より今回の吸入
行程までに燃料噴射弁12に与えられた燃料噴射パルス巾
より燃料供給量を理論的・実験的に求めるものがあり、
一例として次式のような１次式で演算する。C,Dは理論
的・実験的に得られた定数である。

（燃料供給量）＝Ｃ×（燃料噴射パルス巾）＋Ｄ 次にステップ24ではシリンダの吸入空燃比をステップ2
2,23での演算結果から次式に従って演算する。

（吸入空燃比）＝（吸入空気量）／（燃料供給量） 第６図は運転状態変動量計測手段として機能する運転状
態変動量計測プログラムのフローチャートで、ここでは
運転状態を示す値として吸入空気量を用いる。ステップ
31では第５図のステップ21と同様に吸気バルブの閉じる
直前の吸入負圧を計測し、ステップ32では第５図のステ
ップ22と同様にシリンダに吸入される吸入空気量を演算
する。

そして、ステップ33では運転状態変動量として吸入空気
量の変動量を演算するが、その一例としては、第４図の
プログラムのPiを吸入空気量に置き換えて、吸入空気量
の分散を用いる。

以上のように、燃焼状態変動量（図示平均有効圧力の変
動量），吸入空燃比，運転状態変動量（吸入空気量の変
動量）を計測した上で、第７図のフローチャートに示す
燃料噴射量補正のためのプログラムを実行する。このプ
ログラムが燃料噴射量補正手段として機能する。

ステップ41では運転状態変動量に応じた燃焼状態変動量
の許容レベルSLのマップから運転状態変動量に応じたSL
を検索する。

次にステップ42では燃焼状態変動量を許容レベルSLと比
較し、燃焼状態変動量が許容レベル以内であればこのプ
ログラムを終了する。

燃焼状態変動量が許容レベルSLを越えている場合は、ス
テップ43へ進んで、吸入空燃比についてリッチ・リーン
判定を行う。正常の場合はこのプログラムを終了する。

リッチの場合は、ステップ44へ進む。ここで、現在の補
正噴射量をR,補正噴射量の修正量をｒとすると、ステッ
プ44では次回の補正噴射量をＲ−ｒとして、このプログ
ラムを終了する。

リーンの場合は、ステップ45へ進む。ここでは次回の補
正噴射量をＲ＋ｒとして、このプログラムを終了する。

こうして決定された補正噴射量は正規の噴射量に加算さ
れて出力される。尚、補正方法としては補正係数を演算
しこれにより補正してもよい。

ここで、ｒは、 固定値 リッチ・リーンの度合に関連する値（関数） 過去所定回のリッチ，正常，リーンの判定の履歴に関
する値（例えば、定回数連続して正常であった場合、補
正量に大きな補正を加えないようなロジックとする。） などのものとする。

また、Ｒについては通常のリミッタを設ける。

尚、以上の計測及び補正制御を各気筒毎に行うようにす
れば、多気筒内燃機関において特定気筒が何らかの原因
（例えば点火栓や燃料噴射弁の故障等）により不調にな
った場合や、気筒毎に吸入空気の充填効率のバラツキが
ある場合などにも、さらに良い運転性を確保できる。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、燃焼状態の変動量
が運転状態の変動量に対し許容できないレベルにある
時、吸入空燃比がその原因である場合のみ、吸入空燃比
のリッチ・リーンに応じて燃料噴射量を補正するように
した構成としたため、吸入空燃比が原因である燃焼状態
の変動を的確につかんで補正することができ、適正な吸
入空燃比を確保して良好な運転性を実現できるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本発明の一実施例を示すシステム図、第３図は燃焼状態
変動量計測プログラムのフローチャート、第４図は第３
図のステップ13部分の燃焼状態変動量演算の態様を示す
フローチャート、第５図は吸入空燃比計測プログラムの
フローチャート、第６図は運転状態変動量計測プログラ
ムのフローチャート、第７図は補正噴射量演算プログラ
ムのフローチャートである。 １……クランク角センサ、２……エアフローメータ、３
……筒内圧センサ、５……吸入負圧センサ、６……コン
トロールユニット、12……燃料噴射弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の燃焼状態の変動量を計測する燃焼状
   態変動量計測手段と、 シリンダに吸入される吸入空燃比を計測する吸入空燃比
   計測手段と、 機関の運転状態の変動量を計測する運転状態変動量計測
   手段と、 燃焼状態変動量が運転状態変動量に対して定まる許容レ
   ベルを越えたとき、吸入空燃比のリッチ・リーンを判定
   して、リッチの場合に燃料噴射量を減量補正し、リーン
   の場合に燃料噴射量を増量補正する燃料噴射量補正手段
   と を有することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装
   置。