JPS61294148A - 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゛ζ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
れがでる。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−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
から燃焼室までのポリニーム分だけ実際にエンジンが必
要とするより少ないＶ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。

〔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鼠は一定のなまし係数に
よって演算されていた。必要ななまし程度は精密にはス
ロットル弁の開度の変化側合、即ち加減速の程度に応じ
て変化する。吸気ポリュームが小さい内燃機関ではこれ
で実用上は十分であった。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、インタークーラの設置とあいまってコニアフロ−メ
ータから燃焼室までの吸気管のポリｊ−−ムが増えてい
るため、一定のなまし係数によるなまじ量の演算では各
加減速条件に応して最適ななましを行なうことができず
、燃ネ）１噴射量が過少になったり過大になったりする
ことになり、排気ガス中の有害成分が増したり、燃料消
費率が悪化したりする問題がある。

この発明はこのような従来技術の欠点に鑑みてなされた
ものであり、加減速条件にかかわらず常に最適のなまし
鼠を得るごとができるようにすることにある。

尚、この発明の関連技術として特願昭５９−１７６４８
７号がある。

〔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内燃機関の燃料噴射制御
装置は、内燃機関１に導入される吸入空気量を検知する
吸入空気量検知手段２と、内燃機関１の回転数を検知す
る回転数検知手段３と、内燃機関１の加減速状態を検知
する加減速状態検知手段４と、加減速状態検知手段４に
より検知される加減速状態に応じてなまし係数を演算す
る手段５と、吸入空気量検知手段２及び回転数検知手段
３により検知される吸入空気量及び回転数と、なまし係
数演算手段により演算されるなまし係数とにより吸入空
気量一回転数比を演算する手段６と、吸入空気量一回転
数比の演算値によって燃料噴射量を演算する燃料噴射量
演算手段７と、燃料噴射量演算手段７によって演算され
た量の燃料噴射を行なう燃料噴射手段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はは吸気ボート、１８は排気弁
、１９は排気ボートである。吸気ボート１７は吸気管２
０、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２
３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。

インタークーラ２１はこの実施例では空冷式であり、入
口室２７と出口室２８とを有し、これらの室間を熱交換
管２９によって接続し、熱交換管２９の表面に熱交換フ
ィン３０を配置して構成される。インタークーラ２１は
水冷式であってもよい。

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＠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く６） 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
」−にクラッチ機構３４を介してブーＩ７３４　’が設
けられ、このブーＩＪ３４°はヘルド３５を介してクラ
ンク軸１６−１−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３７．３日とソレノイ
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ブーＩＪ　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
式であす、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。制御卸回路５
０はマイクロプロセシングユニソト（ＭＰＵ）５１と、
メモリ５２と、入力ポート５３と、出カポ−１５４と、
これらを相互に連結するハス５５とより成る。入力ポー
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。スロットルセンサ６０がスロットル弁２４に連
結され、スロットル弁２４の開度に関する信号ＴＡが入
力される。また、回転数センサ６１からはクランク軸１
３の回転数ＮＢに関する信号が得られる。出力ポート５
４がらはメモリ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がらの吸入空気量Ｑの信号の人
力が行われる。そのため、入力ポート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
ステップでは過給機２２が作動中か否か判定される。過
給機が作動していなければ１００より１０２に流れ、吸
入空気量一回転数比Ｑ／Ｎが所定値ａ以上か否か判定さ
れる。

Ｑ／Ｎ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３４のソレ
ノイＦ３９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３１゜３２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Ｑ／Ｎ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よりクラッチ軸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３６と３８とは保合するに至り、クランク軸１３の回
転はブーＩＪ　３６、ヘルド３５、ブーＩＪ　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ば回転される。次の１１０のステップでは出力ポ
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からの空
気はバイパスされることなくエンジンに導入される。

過給機が作動中であれば１００のステップでＹｅＳとの
判定になり１１２に進み、負荷に相当するＱ／Ｎが所定
値すより小さいか否か判定される。ヒステリシスを付け
るためｂ＜ａとなっている。Ｑ／Ｎがｂより低下してい
ない場合は１１２より前述の１０８，１１０のステップ
に進み、過給機２２の作動及びバイパス制御弁４２の閉
鎖が維持される。Ｑ／Ｎがｂより小さくなれば、ｉｏ、
＋、１０６のステップに流れ、過給機の作動は停止され
、バイパス制御弁４２は開放される。

第５図はＱ／Ｎなましく鈍化）処理のルーチンを示す。

このルーチンも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のステップではスロットルセンサ
６０からのスＩ〜１ノトル弁２４の開度信月ＴＡが入力
される。１２２のステップでは現在のスロソ］・ル弁開
度ＴＡが前回ごのルーチンを実行したとき得られたスロ
ットル弁開度Ｔ　Ａ　Ｌ　Ｄと比較される。”］”Ａ＞
ＴＡＬｒ）は加速状態を示しこのときは１２４に進み、
ＴＡからＴ　Ａ　Ｌ　Ｄの差であるΔ１゛Ａ（これはス
ロットル弁２４の開放速度と看なされる。）が演算され
る。

次の１２６のステップではメモリ５２の不揮発領域に格
納されでいるΔ′ＦＡとなまし係数に１とのマツプより
そのときのスＩコノトル弁開放速度に対応するなまし係
数に１の演ｑが実行される。１２８ではこの演算したに
１がＫに移される。尚、マツプは加速割合となまし係数
との最適な関係を代表する加速割合ΔＴＡとなまし係数
に１との組合・υ。

データが格納され、補完によりそのときのΔＴＡに対す
るに１の６４′ｆが実行される。

減速時には１２２でＮｏとの判定になり１３０に進み、
Ｔ　Ａ　Ｌ　ＤからＴＡの差であるΔＴＡ’（これはス
ロットル弁２４の閉鎖速度と看なすことができる。）が
演算される。１３２のステップではメモリ５２の不揮発
領域に格納されるΔＴＡ’となまし係数に２のマツプよ
り現在のスロットル弁閉鎖割合に対応するなまし補正係
数に２が演算される。１３４ではこのように計算された
に２がＫに移される。尚、マツプには減速割合となまし
係数との最適な関係を代表する減速割合ΔＴＡ’となま
し係数に２との絹合せデータが格納され、補完によりそ
のときの減速割合に体するに２の演算が実行される。

１３６は吸入空気量一回転数比Ｑ／Ｈのなましく直ＱＮ
ＳＴの演算力く、 ＱＮ’５Ｔ− （（Ｋ−１）ＱＮＳＴＸ十〇Ｎ）／Ｈ によって演算される。ここにＱＮはＱ／Ｎと同じで′あ
る。ＱＮＳＴＸば前回このルーチンを実行したとき得ら
れるなまし値である。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
量一回転数比とし、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のなまし値Ｑ　Ｎ　Ｓ　Ｔ　Ｈは緩
慢に変化する。

１３８のステップではＴＡがＴＡ’Ｌｒ）に移され、次
回にこのルーチンを処理するときる前回のスロットル弁
開度となる。同様に、１４０ではＱＮＳＴがＱＮＳＴＸ
に移される。

第６図は燃料噴射制御ルーチンを示し、このルーチンは
クランク各センサ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。

ＴＡＩＪ−Ｔｐ　（］＋α）β→−γ ここにα、β、γは種々の補正係数、例えばフィート′
ハック補正、加速補ｉＦ、学習補正、始動補正、その他
の補正を代表している。

１５４ではＴＡＩＪ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に応した噴射量が得
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。加速時におい
てＱ／Ｎが所定値ａを超えると（時刻ｔｌ）過給機２２
が作動され（ニ）、同時にバイパス制御弁４２は閉鎖さ
れる。このとき吸入空気量一回転数比Ｑ／Ｎは（ｂ）ｌ
１２Ｍｌのように変化する。燃料噴射壁演算に使用され
るなまし値０ＮＳＴはｍｌのように実際のＱ／Ｎの変化
ｐ１より緩慢に変化する（ハ）。即ら、（ロ）おいて一
点鎖線は（ハ）に実線で示ずなまし値であり、斜線の分
だけ実際のＱ　／　Ｎ　、Ｌ、　Ｊ’ｌ少ない値で燃料
噴射量が演算されることになる。この斜線の分の空気は
第２図において加速時においてスロットル弁２４から吸
気弁１６までの容積分を充填するに必要な空気量と看な
すことができる。

減速を開始した場合Ｑ／Ｎがｂ以下となると（時刻ｔ２
）過給機２２の停止］−、バイパス４１の開放が行われ
る。そしてＱ／Ｎは１２のように急激に変化するが減速
時もなましが行われ、ｍ２のように緩慢に変化するＱＮ
ＳＴによって燃料噴射量の演算が実行される。

次に再び加速を開始したとすると（時刻ｔ３）スロット
ル弁開度はｎ３のように増加され、Ｑ／Ｎも７！３のよ
うに増加し、なましが１３のように行われる。スロット
ル弁２４の開度の変化割合（ｎ３）は前回の加速ｎ１の
場合より緩やかとなっている。従って、なまし量ＱＮＳ
Ｔはｍ３のように最初の加速時のｍｌと比較して緩慢に
行われる。即ち第５図のルーチンにより演算されるなま
し係数Ｋが初めの加速のほうが後の加速より小さい。後
の加速の場合の加速時の吸気系の充填に必要な空気量も
同様に斜線部分をもって示されるがその量は加速の割合
、即ち急加速か緩加速かで異なるが、なまし係数にの値
はどの加速の割合でも最適ななまし量が得られるように
第５図の１２６のステップのマツプが設定されている。

これは減速時についても同しであり、どの減速割合でも
最適ななまし量かえられるようにステップ１３２のマツ
プが設定されている。

以上の実施例では加速と減速とで別々のなまし係数のマ
ツプを持っているが共通化してもよい。

また減速と加速とで夫々なまし係数の制御をしているが
そのどちらかのみ制御し他方は一定のなまし係数とする
こともできる。

また実施例では加減速割合の検知のためスロットル弁の
開度の変化割合を見ているが、その他吸入空気量の変化
割合や、エンジン回転数の変化割合、車速の変化割合等
によって加速割合の検知を実行することができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、加速または減速の割合に応してＱ／
ＮＯなましを実行するためのなまし係数を変化させるこ
とで、吸気系のボリュームの大きいインタークーラ付き
の過給機エンジンのようなエンジンにおいて過渡状態に
おける空燃比の過濃または希薄を加減速の割合がどのよ
うであっても防ＩＦ−，シ、排気ガス中の有害成分の排
出量の減少、燃料消費率の向−にを図ることができる。

【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図はこの発明の実施例の作動タイミング線図。 １３・・・クランク軸、 ２１・・・インタークーラ、 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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 以下の要素より成る内燃機関の燃料噴射制御装置、 内燃機関に導入される吸入空気量を検知する吸入空気量
   検知手段、 内燃機関の回転数を検知する回転数検知手段、内燃機関
   の加減速状態を検知する加減速状態検知手段、 加減速状態検知手段により検知される加減速状態に応じ
   てなまし係数を演算する手段、 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と、なまし係数演算手段により
   演算されるなまし係数とにより吸入空気量−回転数比を
   演算する手段、 吸入空気量−回転数比の演算値によって燃料噴射量を演
   算する燃料噴射量演算手段、 燃料噴射量演算手段によって演算された量の燃料噴射を
   行なう燃料噴射手段。