JPS61291738A - 過給機付内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電子制御燃料噴射内燃機関の燃料噴射制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

燃料噴射内燃機関において燃料噴射量を負荷の代表値で
ある吸入空気量と回転数との比によって演算するものが
ある。この場合、吸入空気量を検知するエアフローメー
タを吸気管内に配置される回転プレートと、この回転プ
レートに連結されるポテンショメータとにより構成した
ものがある。

かかるタイプのエアフローメータでは、内燃機関の加速
や減速のような過渡的な状態時にエアフローメータの測
定値と実際にエンジンが要求する吸入空気量との間にず
孔がでる。即ち、加速時についていえば、エンジンに導
入すべき燃料の量に加えてエアフローメータはその下流
から燃焼室までのボリューム分を充填するのに必要な量
まで検知することになる。そのため、エアフローメータ
が検知する吸入空気量は実際にエンジンが要求する燃料
量より多くなる。逆に、減速の場合はエアフローメータ
から燃焼室までのボリューム分だけ実際にエンジンが必
要とするより少ない量の吸入空気量を検知することにな
る。そのため、空燃比が過濃または希薄となる問題があ
る。

そこで、エアフローメータによって実測される吸入空気
量またはエアフローメータによって実測された吸入空気
量と回転数との比を、実際の値より緩く変化するような
鈍化処理（所謂なまし）を行い、実際にエンジンが要求
する空気量に応じた燃料噴射量が演算され、空燃比を所
期の値に維持できるようにしている。（なまし処理につ
いては特開昭５９−１５６２６参照。また機械式過給機
の制御については特開昭５９−１７０４４２参照。）〔
発明が解決しようとする問題点〕 ところが従来の技術ではなまじ量は一定のなまし係数に
よって演算されていた。しかしながら、内燃機関が過給
機（機械式過給機やターボ式過給機）を備えたものでは
、過給状態によってエンジンに供給される空気量と、計
測空気量との偏差が異なってくる。ところが従来技術で
はなまじ係数は一定であったため最適な制御がなしえな
い問題があった。即ち、過給機が作動していない状態で
なまし係数を設定すると過給機の作動状態ではなしが過
剰になり、加速時の空燃比が希薄になって加速性能が悪
化し、逆に過給機の作動している状態になまし値を合わ
せると過給機の作動していない状態になましが不足とな
り加速時の空燃比が過濃となる。

この発明の目的は機関の過給状態を正確に検知して燃料
噴射量の制御を行なうことができる燃料噴射制御装置を
提供することある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図に示すようにこの発明の過給機付き内燃機関の燃
料噴射制御装置は内燃機関１への燃料噴射を行なう燃料
インジェクタ２と、過給機３の過給状態の検知手段４と
、内燃機関に導入される吸入空気量を測定する吸入空気
量検知手段５と、内燃機関の回転数を検知する回転数検
知手段６と、吸入空気量検知手段５及び回転数検知手段
６により検知される吸入空気量及び回転数並びに過給状
態検知手段により検知される過給状態より吸入空気量一
回転数比のなまし値を演算する手段７と、吸入空気量一
回転数比のなまし値に応じた燃料噴射量が得られるよう
に燃料インジエクタ２を制御する過給状態制御手段８と
より成る。

〔実施例〕

第２図に実施例の全体構成を示す。１０はシリンダブロ
ック、１１はピストン、１２はコネクティングロッド、
１３はクランク軸、１４は燃焼室１５はシリンダヘッド
、１６は吸気弁、１７はは吸気ポート、１８は排気弁、
１９は排気ボートである。吸気ポート１７は吸気管２０
、インタークーラ２１、機械式過給機２２を介してスロ
ットルボディ２３に接続される。スロットルボディ２３
内にスロットル弁２４が配置され、その上流にエアフロ
ーメータ２５、エアクリーナ２６が位置する。インター
クーラ２１は機械式過給機２２によって圧縮されること
によって昇温された空気の温度を下げ、充填効率を上げ
るために配置される。

機械式過給機２２はスロットル弁２４の下流でインター
クーラ２１の上流に位置する。機械式過給機２２はこの
実施例ではルーツポンプであり、一対のロータ３１．３
２を備え、同ロータ３１゜３２がハウジング３３に対し
て微小間隙を維持しながら回転することにより圧縮作動
が行われる。

一対のロータのうちの一方のロータ３２の回転軸３２Ａ
上にクラッチ機構３４を介してプーリ３４“が設けられ
、このプーリ３４１はベルト３５を介してクランク軸１
６上のプーリ３６に連結される。

第２図に模式的に示すようにこのクラッチ機構は電磁式
のクラッチであり、一対の摩擦板３７．３８とソレノイ
ド３９とより成り、ソレノイド３９を通電制御すること
により摩擦板３７．３８の係合を制御するものである。

一方の摩擦板３７は回転軸３２Ａに連結され、他方の摩
擦板３８はハウジングに対してフリーに回るようになっ
ており、かつその外周が前記のプーリ３４°をなしてい
る。

過給機２２をバイパスするようにバイパス通路４１が配
置され、同バイパス通路４１の一端はスロットル弁２４
の下流で過給機２２の上流の吸気管２３に接続され、バ
イパス通路４１の他端はインタークーラ２１の下流の吸
気管２０に接続される。バイパス通路４１にバイパス制
御弁４２が配置される。バイパス制御弁４２は電磁駆動
式であり、制御回路からの電気信号によって開閉制御さ
れ、バイパス通路４１を流れるバイパス空気量の制御を
行なう。

４４は燃料インジェクタであり、吸気ボート１７に近接
して吸気管２０に設置される。燃料インジェクタ４４は
制御回路からの駆動信号によって開閉され、所期の量の
燃料が噴射される。

５０はクラッチ３４、バイパス制御弁４２、燃料インジ
ェクタ４４の作動を制御する制御回路であり、マイクロ
コンピュータシステムとして構成される。制御回路５０
はマイクロプロセシングユニット（ＭＰＵ）５１と、メ
モリ５２と、入力ポート５３と、出力ポート５４と、こ
れらを相互に連結するバス５５とより成る。入力ボート
５３には各センサからの信号が入力される。前記エアフ
ローメータ２５からは吸入空気量Ｑに関する信号が得ら
れる。また、回転数センサ６１からはクランク軸１３の
回転数Ｎに関する信号が得られる。

出力ポート５４からはメモリ５２に格納されている制御
プログラムに従ってクラッチ３４のソレノイド３９、バ
イパス制御弁４２及び燃料インジェクタ４４に駆動信号
が送られる。以下その制御プログラムの内容を第３図か
ら第６図のフローチャート及び第７図のタイミング図に
よって説明する。

第３図は負荷代表値である吸入空気量一回転数比Ｑ／Ｎ
の演算ルーチンを示し、このルーチンはメインルーチン
内で実行される。８０でプログラムが起動され、８２で
はエアフローメータ２５からの吸入空気量Ｑの信号の入
力が行われる。そのため、入力ボート５３は図示しない
Ａ／Ｄ変換器を備えている。８４のステップでは回転数
センサ６１からのパルス信号の処理によって回転数Ｎの
計算が行われる。８６ではＱ／Ｎが演算され、メモリ５
２の所定領域に格納される。８８はメインルーチンで実
行される他の処理を概括的に表している。

第４図はクラッチ３４及びバイパス制御弁４２の駆動ル
ーチンのフローチャートであり、一定時間例えば４ｍ秒
毎に実行される時間割り込みルーチンとする。１００の
ステップではＱ／Ｎなまし値ＱＮＳＴが入力され、１０
２のステップではＱＮＳＴが所定値ａ以上か否か判定さ
れる。ＱＮＳＴが所定値ａに達していない場合はＮｏと
判定され、１０４に進み出力ポート５４よりクラッチ３
４のソレノイド３９を消磁する指令が出され、そのため
クラッチの摩擦板３７及び３８は離れ、クランク軸１３
の回転は過給機２２のロータに伝達されない。そのため
過給は行われない。また、次の１０６のステップでは出
力ポート５４よりバイパス制御弁４２に、同制御弁４２
を開放する指令が出され、そのためバイパス通路４１は
開放され、吸入空気の一部はバイパス通路４１を介して
エンジンに導入される。

１０２でＱＮＳＴが所定値ａを超えていると判定される
と、１０８に進み出力ポート５４よりクラッチ３４のソ
レノイド３９を励磁する指令が出され、クラッチの摩擦
板３７と３８とは係合するに至り、クランク軸１３の回
転はプーリ３６、ベルト３５、ブーＵ　３４　’を介し
て過給機２２の回転軸に伝達され、ロータ３１及び３２
は回転される。次の１１０のステップではＱＮＳＴが所
定値ｂ　（＞ａ）より大きいか否かが判定される。ＱＮ
ＳＴが所定値すに達していない場合は１０６にすすみバ
イパス制御弁４２は依然開放される。このとき過給機２
２は駆動されている。

ＱＮＳＴが所定値すを超えると１１０より１１２に流れ
、出力ポート５４よりバイパス制御弁４２に閉鎖指令が
出され、バイパス通路４１は閉鎖されるそのため過給機
力〜らの空気はバイパスされることなくエンジンに導入
される。

第５図はＱ／Ｈなましく鈍化）処理のルーチンを示す。

このルーチンは所定時間毎に実行される時間割り込みル
ーチンである。１２０のステップではではクラッチ３４
が係合されているか、即ち過給機２２が作動されている
か否か判定される。

クラッチ３４が係合されていないときは１２２に進み、
なまし係数には最大の例えば３２に設定される。クラッ
チ３４が保合状態のときは１２４のステップに進み、バ
イパス制御弁４２が開放しているか否か判定される。バ
イパス制御弁４２の開放時は１２６に進み、なまし係数
は中間の例えば１６に設定される。バイパス制御弁４２
が閉鎖した最大負荷時は１２４より１２８に流れ、なま
し係数には最小の例えば２に設定される。

このようにして、過給状態即ちクラッチが保合か開放か
、バイパス制御弁が閉鎖か開放かによってなまし係数Ｋ
が計算されると１３０に進み、吸入空気量一回転数比Ｑ
／Ｎのなまし値ＱＮＳＴの演算が、 ＱＮＳＴ＝ （（Ｋ−１）ＱＮＳＴＸ＋ＱＮ）／Ｋ によって演算される。ここにＱＮはＱ／Ｎと同じである
。ＱＮＳＴＸは前回このルーチンを実行したとののＱ／
Ｎなまし値ＱＮＳＴである。この式の意味は吸入空気量
一回転数比Ｑ／ＮとＱＮＳＴＸとを後者に重みをつけた
平均値をとることにより実際のＱ／Ｎより小さい値を吸
入空気量一回転数比とするように、即ち吸入空気量−回
転数の変化割合を実際より鈍化させる処理である。そし
てその鈍化の割合はＫによって決まる。即ちに−１であ
ればＱ／Ｎがそのまま現れ、Ｋが大きくなるほど鈍化の
程度は大きくなり吸入空気量一回転数比は緩慢に変化す
る。

１３２のステップではＱＮＳＴがＱＮＳＴＸに移され、
次回にこのルーチンを処理するときる前回のＱＮＳＴＸ
となる。

第６図は燃料噴射制御ルーチンを示し、このルーチンは
クランク角センサ６１によって検知される所定のクラン
ク角毎に実行される。１５０のステップでは第５図のル
ーチンで得られた吸入空気量−回転数Ｑ／Ｎのなまし値
ＱＮＳＴより基本噴射量Ｔｐが演算される。この演算は
、 Ｔｐ＝　（ＱＮＳＴ／Ｎ）ＸＫＴＰ によって実行される。ここにＫＴＰは定数である。

１５２のステップでは次の式によって最終噴射量の演算
が実行される。

ＴＡＵ＝Ｔｐ　（１＋α）β＋γ ここにα、β、Ｔは種々の補正係数、例えばフィードバ
ック補正、加速補正、学習補正、始動補正、その他の補
正を代表している。

１５４ではＴＡＵが出力ボート５４の図示しない燃料噴
射制御回路にセットされ、ＴＡＵに応じた噴射量が得ら
れるように燃料インジェクタ４４が駆動される。

第７図はこの発明の作動を示す線図ある。（イ）はクラ
ッチ解放で、バイパス制御弁が解放時（最も負荷が低い
状態）の特性、（ロ）はクラッチが係合でバイパス制御
弁が解放（負荷が中間状態）での特性、（ハ）はクラッ
チ係合でバイパス制御弁が閉鎖時（最大負荷状Ｌｉ）の
特性である。夫々、ｌがエアフローメータにより計測さ
れる吸入空気量によるＱ／Ｎの変化、ｍがなまし値ＱＮ
ＳＴの変化、ｎがエンジンの要求する吸入空気量の変化
を示す。添字１，２．３は夫々の状態（イ）、（ロ）、
（ハ）を表している。各場合について計測される吸入空
気量Ｑと、エンジンが要求する吸入空気量とはｌとｍと
のように違いがあり、かつ計測吸入空気量に対するエン
ジン要求吸入空気量に対する差は過給機の作動状態間で
（イ）、（ロ）、（ハ）のような差がある。この発明で
はなまし係数がその状態に応じてに＝３２．に＝１６．
に＝２のように変化され、Ｑ／Ｎなまし量は過給機の作
動状態に応じてｎｌ、ｎ２、ｎ３のように順次緩和され
、その結果各状態に応じて燃料噴射量の計算の基礎とな
るＱ／Ｎなまし量はエンジンの要求する量に適合するこ
とができる。従って、過給機の作動条件の変化にかかわ
らず空燃比を最適に制御することができる。

第８図は加速時における変化を示す。加速後Ｑ／Ｎは最
初ｌｉ　　（第７図（イ））に従って変化しＱＮＳＴは
ｍｌとなり、時刻ｔ１でＱ／Ｎが所定値ａを超えるとＱ
／ＮはＩ！２（第７図（ロ））のようにＱＮＳＴはｍ２
のように変化し同時にクラッチが係合され、時刻ｔ２で
Ｑ／Ｎが所定値すを超えるとＱ／Ｎは１３　（第３図（
ハ））のようにＱＮＳＴはｍ３のように変化し、同時に
バイパス制御弁４２が閉鎖される。

〔発明の効果〕

この発明によれば過給機の作動状態を検知し、燃料噴射
量の計算値の基礎になるＱ／Ｎなまし量ＱＮＳＴを計算
するなまし係数Ｋを過給機の作動状態に応じて変化させ
ることにより、過給機の作動状態に応じてエンジンに最
適な量の空気を供給することができ空燃比を一定に維持
することができる。そのため、過給時の混合気の過濃又
は希薄を防止しかつ運転性を良好にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成図。 第２図はこの発明の構成全体概略図。 第３図から第６図はこの発明の制御作動を説明するフロ
ーチャート図。 第７図は過給機の各作動状態でのエアフローメータで計
測される吸入空気量、なまじの結果としての吸入空気量
、エンジンの要求する吸入空気量の時間変化を示す図。 第８図は加速時におけるこの発明の作動を示すタイミン
グ図。 １３・・・クランク軸、 ２２・・・過給機、 ２４・・・スロットル弁、 ２５・・・エアフローメータ、 ３４・・・クラッチ、 ４１・・・バイパス通路、 ４２・・・バイパス制御弁、 ５０・・・制御回路。 １・・・内燃機関 ２・・・燃料インジェクタ ３・・・過給機 ５・・・吸入空気量検知手段 ６・・・回転数検知手段 第４図 第５図 を 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　以下の要素より成る過給機付き内燃機関の燃料噴射制
   御装置、 内燃機関への燃料噴射を行なう燃料インジェクタ、 過給機の過給状態の検知手段、 内燃機関に導入される吸入空気量を測定する吸入空気量
   検知手段、 内燃機関の回転数を検知する回転数検知手段、吸入空気
   量検知手段及び回転数検知手段により検知される吸入空
   気量及び回転数並びに過給状態検知手段により検知され
   る過給状態より吸入空気量一回転数比のなまし値を演算
   する手段、 吸入空気量−回転数比のなまし値に応じた燃料噴射量が
   得られるように燃料インジェクタを制御する過給状態制
   御手段。