JPS62206243A - 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、燃料噴射式内燃機関の燃料噴射制御方法に
関する。

〔従来の技術〕

従来の内燃機関の燃料噴射制御方法としては。

例えば特開昭６０−１６９６４７号公報に見られるよう
に１機関が所定クランク角度回転する毎に吸入空気量も
しくは吸気管内圧力を検出して、その今回の検出値と少
くとも前回の検出値とを用いて、今回の燃料噴射量算出
値に基づいて噴射される燃料が燃焼室に到達する時点で
の吸入空気量もしくは吸気管内圧力を予測し、その予測
値を用いて噴射燃料を算出し、その算出した燃料量に応
じて実際の燃料噴射を゛行う方法がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の内燃機関の燃料噴射制
御方法にあっては１機関が所定クランク角度（４気筒機
関では１８０°ＣＡ、６気筒機関では１２０°ＣＡ）回
転する毎の吸入空気量あるいは吸気管内圧力のみの情報
を用いて、マクロ−リン展開等の多項式からの近似式（
下記の０式）により、今回の算出に基づいて噴射される
燃料が燃焼室に到達する時点での吸入空気量あるいは吸
気管内圧力ｆ（ｘ＋ｈ）を予測していた。

ｆ（ｘ＋ｈ）＝２．５ｆＣｘ）　　２ｆ（ｘ−ｈ）＋０
．５ｆ（ｘ−２ｈ）・・・■上式中ｆ（ｘ）、ｆｃｘ−
ｈ）、ｆｃｘ−２ｈ）は。

それぞれ今回、前回、及び前々回の吸入空気量あるいは
吸気管内圧力である。

そのため１例えば経時変化や機関の運転状態の変化など
によりＩａ関時特性変化した場合には、上記予測値ｆ（
ｘ＋ｈ）が実際に燃料が燃焼室に到達する時点での吸入
空気量あるいは吸気管内圧力と大きく違ってしまい、機
関の運転状態を悪化するという問題点があった。

また、元々この０式（予測式）はｈが小さい所で成立す
るものであり、過渡時の吸気管内圧力のように、ｈ＝１
８０’　ＣＡ　（又は１２０°ＣＡ）対して速い応答を
示す場合に適用するのは無理がある。

この発明は、このような従来の問題点を解決することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、この発明による内燃機関の燃料噴射制御方法
は１機関の運転状態を示すパラメータの内で少なくとも
スロットル開度あるいはアクセル操作量の情報と吸入空
気量あるいは吸気管内圧力の情報とにより、スロットル
開度あるいはアクセル操作量から吸入空気量あるいは吸
気管内圧力への伝達特性を用いて、吸入空気量あるいは
吸気管内圧力の挙動を表わす状態量を推定し５その推定
値と上記伝達特性を用いて噴射燃料が燃焼室に入る時点
での吸入空気量あるいは吸気管内圧力の予測値を算出す
ると共に。

この予測値と実際の吸入空気量あるいは吸気管内圧力と
の差に応じて、該予測値を特定の条件下で修正し、その
修正した予測値を用いて噴射燃料量を算出して、その算
出した燃料量に応じて実際の燃料噴射を行うようにした
ものである。

〔作　用〕

この燃料噴射制御方法によれば、吸入空気量あるいは吸
気管内圧力の変化が生じる要因であるスロットル開度あ
るいはアクセル操作量の情報を用いて、吸入空気量ある
いは吸気管内圧力の挙動を表わす状態量を推定し、その
推定した状態量を用いて、噴射された燃料が燃焼室に到
達する時点での吸入空気量あるいは吸気管内圧力の予測
値を算出し、その予測値を用いて噴射燃料量を算出する
。

さらに、その算出した予測値と実際の吸入空気量あるい
は吸気管内圧力との間に差が生じた場合には、その予測
値を特定の条件下で修正する。

したがって、過渡時においても吸入空気量あるいは吸気
管内圧力の挙動を正確に把握して、噴射燃料が燃焼室へ
入る時点での吸入空気量あるいは吸気管内圧力の値を精
度よく予測でき、経時変化等によって機関特性が変化し
ても、それによる予測値のずれを修正できるので、噴射
燃料量を常に機関の要求値に応じた最適値に制御するこ
とができ、運転性が悪化するようなことはなくなる。

〔実　施　例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第２図は、この発明を適用した電子制御燃料噴射式内燃
機関を概略的に示している。

同図において、１０は吸気管、１２は吸気管内圧力を検
出する圧力センサ、１４は２”、１８０゜毎のクランク
角度を検出する角度センサを内蔵するディストリビュー
タ、１６ａ〜１６ｄは燃料を噴射するインジェクタ、１
８はマイクロコンピュータを内蔵する電子制御ユニツｌ
−，２０は点火用高電圧を発生するイグナイタ、２２は
吸気温センサ、２４はスロットル弁、２６はスロットル
弁の開度を検出するスロットルセンサ、２８は水温セン
サ、３０は酸素濃度センサである。

電子制御ユニット１８には、上記各センサからの検出信
号が入力されると共に、スタータ信号（ＳＴＡＲＴ）、
エアコン信号（Ａ／Ｃ）、車速信号（ｖｓｐ）、および
バッテリ電圧（ＶＢ）等も入力されていて、吸気管内圧
力センサ１２からの信号ＰＭおよびディストリビュータ
１４内の角度センサからの２°と１８０°のクランク角
度信号を用いて燃料噴射パルス幅を算出し、そのパルス
幅に相当するパルス幅を有する駆動信号ＦＩがインジェ
クタ１６．〜ＩＥｉｄに個別に出力される。

この電子制御ユニツ１−１８のマイクロコンピュータは
、アナログの入力信号を２進信号に変換するＡ／Ｄ変換
器１８ａ、入出力ボート（Ｉ　１０）１８ｂ、ＣＰＵ１
９ｅ、ＲＡＭ１８ｄ、ＲＯＭ１８ｅ、イグニッション・
スイッチをオフにした後も情報の保持を行うバックアツ
プＲＡＭ１９ｆ等を備えており、これらはバス１８ｇに
よって接続されている。

また、ディストリビュータ１４内の角度センサからのク
ランク角２″あるいは１８０’信号から回転速度ＮＥを
算出し、ＲＡＭ　１８　ｄに記憶する。

ところで、この発明による燃料噴射制御は、電子制御ユ
ニット１８内のマイクロコンピュータによって主として
実行されるが、その機能をブロック図にして第１図に示
す。

この構成を説明すると、１は状態量推定手段であり、機
関の運転状態を示すパラメータ内で、少なくともスロッ
トル開度ＴＨと吸気管内圧力ＰＭの情報により、スロッ
トル開度から吸気管内圧力への伝達特性を用いて吸気管
内圧力の挙動を表わす状態量Ｘを推定する。

予測手段２は、その推定された状態１又と上記伝達特性
を用いて、噴射された燃料が燃焼室に到達する時点での
吸気管内圧力の値ＰＭＰＲを予測する。

修正条件判断手段３は、例えばスコツ１−ル開度の変化
開始後の時間経過から上記予測値の修正を行う条件か否
かの判断をし、その判断結果を示す信号を予測値修正手
段４に出力する。

予測値修正手段４は、予測手段２によって予測された予
測値ＰＭＰＲと実際の吸気管内圧力ＰＭとから修正条件
判断手段３の判断結果に応じて予測値ＰＭＰＲを修正し
て修正予測値Ｐ　Ｍ　Ｐ　Ｒｍを出力する。

燃料量演算手段５は、この修正予測値ＰＭＰＲｍに応じ
た噴射燃料量を算出し、水温などによる各種の補正を行
って実際の噴射燃料量（噴射パルス幅Ｔｊ）を決定する
。

次に、この第１図の各手段による作用をさらに詳しく説
明する。

状態量推定手段１は、第２図のスロットル弁２４が動い
た時のスロットル開度から吸気管内圧力への伝達特性を
１次式の線形ＡＲＭＡモデルによって表現する。

（Ａ、Ｂ、Ｃは機関の特性に応じて予め定められる定数
行列であり、ΔＴ　Ｈ、ΔＰＭはそれぞれ予め設定した
ある基準値ＴＨ３，ＰＭｉからのスロットル開度及び吸
気管内圧力の変化分を表わす。）これを用いて、吸気管
内圧力の挙動を表わす状１ｍ′Ｉｋｗの推定値Ｘ（ｋ＋
１）を次式により求める。

＾ Ｘ（ｋ＋　１）＝（Ａ−Ｆ−Ｃ）・Ｘ（ｋ）十Ｂ・ΔＴ
Ｈ（ｋ）＋Ｆ・ΔＰＭ（ｋ）・・・■ただし２ＦはＸの
推定ゲインを示す定数行列で。

（Ａ−Ｆ−Ｃ）の固有値が単位円の内部にある（安定と
いうこと）ように定める。

予測手段２は、この状態量の推定値Ｘを用いて。

燃料が噴射された時点から燃焼室に到達する時点までの
時間をｔＱ（予測時間という）として、現時刻ｋから予
測時間ｔＱ後の吸気管内圧力ＰＭＰＲを次式から求める
。

ここに、（ｔ　ｎ　／　ｔ　ｓ　＋０．５３はｔ　Ｑ　
／　ｔ　ｓ　＋０．５を越えない整数を示し、ｔｓは予
測値の計算周期で、吸気管内圧力の挙動を表わすのに十
分な所定値である。また、ＰＭｉは吸気管内圧力の基準
値であり、前述のスロットル開度から吸気管内圧力への
伝達特性（０式）を表わした時に用いた値である。

次に、修正条件判断手段３の作用を説明する。

この修正条件判断手段３は、予測手段２によつて上述の
ように予測された予測値ＰＭＰＲを修正するか否かを判
断をするものである。その判断方法は、例えばスロット
ル開度が変化を開始してから所定時間ｔａまでは予測値
ＰＭＰＲを修正せず。

変化を開始してから所定時間ｔａ以降は修正すると判断
する。

その他に９例えばスロットル開度の変化率と吸気管内圧
力の変化率がそれぞれある所定値以下になった時に修正
を行うと判断し、その他は無修正と判断するようにして
もよい。また、この場合の吸気管内圧力の代りに予測値
ＰＭＰＲを用いることもできる。

予測値修正手段４による修正方法は具体的には次式で示
されるものである。

ＰＭＰＲｍ（ｋ）＝ＰＭＰＲｍ（ｋ　　１）＋ｆ・（Ｐ
Ｍ（ｋ）−ＰＭＰＲ（ｋ））・・・■ただし、ｆはゲイ
ン定数であり、ＰＭＰＲｍは修正予測値を示す。また、
このＰＭＰＲｍは時刻ｔ１すなわち修正開始時点での予
測値ＰＭＰＲの値を初期値とする。

このように、過渡初期においては予測値ＰＭＰＲを用い
、スロットル開度の変化開始から一定時間経過した後な
どの特定条件下で、この予測値ＰＭＰＲを該予測値と実
際の吸気管内圧力ＰＭの値との差に応じて修正すること
により、過渡中期以降も適切な混合比を実現できる。

今までの説明では、予測値修正手段４が予測手段２と別
構成になっているものとして説明したが。

両者が一体となった構成も可能である。

そして、はじめから修正予測値Ｐ　Ｍ　Ｐ　Ｒｍを求め
る場合は、０式に対応して次式を用いて修正予測値を算
出する。

この０式により、前記０式と０式を用いる場合と同様に
修正予測値Ｐ　Ｍ　Ｐ　Ｒｍを算出できる。

ただし、後の例では一度修正条件を判断するとそれ以降
は修正を続けるものとし、実際のスロットル開度か吸気
管内圧力のいずれか一方又は両方が変化を開始した場合
には、修正を中止するもとする。

次に、この予測値修正の作用効果について第３図によっ
て説明する。

時刻ｔｏでスロットル開度が変化を開始すると。

吸気管内圧力は点Ａから実線で示すように変化する。し
たがって、予測値ＰＭＰＲは同図に１点鎖線（ＡＫＣ’
　ＥＧ）で示すように求まり、スロットル開度変化の直
後から正確に予測する。

しかし、経時変化や機関の動作点の変化などにより機関
の特性が変化し、吸気管内圧力が同図に破線で示すよう
になったとすれば、予測すべき値（予測目標値）は同図
に点線（ＡＫＢ’　ＤＦ）で示すのように変化する。

ここで、スロットル開度変化直後の予測値（ＡＫＣ’　
ＥＧ）は、この予測目標値に近い値を示している。しか
し２時間と共に誤差が大きくなるので、これを修正する
ためにこの予測値と実際の吸気管内圧力ＰＭとの差に応
じて、前述の修正条件判断結果により、第３図の点Ｅか
ら予測値を修正し、一点鎖線（ＡＫＣ’　ＥＨ）で示す
ような修正予測値を出力する。

次に、このような第１図の各手段の機能を実行する第２
図の電子制御ユニット１８内のマイクロコンピュータの
動作を、第４図のフローチャートによって説明する。

このプログラムは、吸気管内の挙動を表わすのに充分な
速さの所定時間毎に行われる定時間割込ルーチン（ａ）
と、クランク角度１８０＠毎に行われる１８０’ＣＡ割
込ルーチン（ｂ）とからなっている。

まず、第４図（ａ）の定時間割込ルーチンにおいては、
ステップ１でタイマをインクリメントし、次に、ステッ
プ２でスロットル開度ＴＨと吸気管内圧力ＰＭを読み込
み、基準値ＴＨ４，ＰＭｉとの差ΔＴＨ，ΔＰＭを求め
て第２図のＲＡＭ　ｌ　８ｄに記憶する。

そして、ステップ３で前述のように状態量Ｘを推定算出
し、ステップ４でスロットル開度が変化を開始したか否
かを判断して、開始した場合はステップ５へ進み、開始
していない場合はステップ６へ進む。ステップ５ではタ
イマを初期化してからステップ６へ進む。

ステップ６では、前述のように予測計算を行って予測値
ＰＭＰＲを算出し、ステップ７へ進む。

ステップ７ではタイマの値をみて、スロットル開度が変
化してから所定時間ｔａ以上経過したか否かを判断し、
経過している（タイマ）ｔａ）ときはステップ９に進み
、タイマの値が時間ｔａ以下の場合にはステップ８に進
む。

ステップ８では、修正予測出力Ｐ　Ｍ　Ｐ　Ｒｍを予測
値ＰＭＰＲのままとして終る。ステップ９では修正予測
出力の計算を行い、Ｐ　Ｍ　Ｐ　Ｒｍを算出して終る。

一方、第４図（ｂ）の１８０’ｃＡ割込ルーチンでは、
ステップ１１で修正予測値Ｐ　Ｍ　Ｐ　Ｒｍを読み出し
、ステップ１２でこの修正予測値ＰＭＰＲｍとエンジン
回転数ＮＥから。

Ｔ　Ｐ　＝　ｇ　（Ｎ　Ｅ　、　Ｐ　Ｍ　Ｐ　Ｒｍ　）
のテーブルを用いる方法等によって基本噴射パルス幅Ｔ
Ｐを求める。

そして、ステップ１３でこのＴＰを水温などによる各種
補正をして実際の最終噴射パルス幅Ｔｉを出力し、第２
図のインジェクタ１ｅａ〜ＩＥｉｄを個別に駆動する。

以上の実施例は、機関の運転状態を示すパラメータの内
のスロットル開度と吸気管内圧力を用いた場合の例であ
るが、機械式あるいは熱線式等のエアフロメータによっ
て検出される吸入空気量を用いて噴射燃料量を計算する
場合には、吸気管内圧力に代えてその吸入空気量を用い
てこの発明を実施することができる。

また、スロットル開度に代えてアクセル操作量を用いて
もよいことは勿論である。

さらに、予測値の修正をスロットル開度あるいはアクセ
ル操作量の変化率と吸入空気量あるいは吸気管内圧力の
変化率がそれぞれ所定値以下になったときに行うように
してもよい。

あるいはまた、予測値の修正を予測値の変化率とスロッ
トル開度あるいはアクセル操作量の変化率がそれぞれ所
定以下になった時に行うようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明による内燃機関の燃
料噴射制御方法は、吸入゛空気量あるいは吸気管内圧力
の変化が生じる要因であるスロットル開度あるいはアク
セル操作量の情報を用いて。

吸入空気量°あるいは吸気管内圧力の挙動を表わす状態
量を推定し、その推定した状態量をｍいて。

噴射される燃料が燃焼室に到達する時点での吸入空気量
あるいは吸気管内圧力の予測値を算出し。

その予測値を用いて燃料噴射量を算出するようにしたの
で、過渡時においても吸入空気量あるいは吸気管内圧力
の挙動を正確に把握して燃料が燃焼室へ入る時点での吸
入空気量あるいは吸気管内圧力の値を精度よく予測でき
、常に燃料噴射料量を最適に制御することができる。

また、上記予測値を該予測値と実際の吸入空気量あるい
は吸気管内圧力との差に応じて、特定の条件下で修正す
るようにしたので、経時変化や運転状態の変化などによ
り機関特性が変化したような場合にも、燃料が燃焼室に
到達する時点での吸入空気量あるいは吸気管内圧力を正
確に予測して噴射燃料量を計算することができ、運転性
が悪化するようなことがなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す機能ブロック
図、 第２図はこの発明を適用した電子制御燃料噴射式内燃機
関を概略的に示す構成図、 第３図はこの実施例の作用説明に供する線図、第４図は
第２図の電子制御ユニット１日内のマイクロコンピュー
タが実行するこの発明に係わる動作を示すフロー図であ
る。 １・・・状態量推定手段　　　２・・・予測手段３・・
・修正条件判断手段　　４・・・予測値修正手段５・・
・燃ｙ＋ｉ演算手段　　　１０・・・吸気管１２・・・
圧力センサ　　１４・・・ディストリビュータ１６ａ〜
１６ｄ・・・インジェクタ １８・・・マイクロコンピュータを内蔵する電子制御ユ
ニット ２０・・・イグナイタ　　　２２・・・吸気温センサ２
４・・・スロットル弁　　２６・・・スロットルセンサ
２８・・・水温センサ　　　３ｏ・・・酸素センサ第２
図 第３図 スロットル開度 、０ｔｌ　　　　　　ｔ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　噴射された燃料が燃焼室に到達する時点での吸入空
   気量あるいは吸気管内圧力を予測し、その予測値を用い
   て噴射燃料量を算出し、その算出した燃料量に応じて実
   際の燃料噴射を行う内燃機関の燃料噴射制御方法におい
   て、 機関の運転状態を示すパラメータの内で少なくともスロ
   ットル開度あるいはアクセル操作量の情報と吸入空気量
   あるいは吸気管内圧力の情報とにより、スロットル開度
   あるいはアクセル操作量から吸入空気量あるいは吸気管
   内圧力への伝達特性を用いて吸入空気量あるいは吸気管
   内圧力の挙動を表わす状態量を推定し、その推定値と前
   記伝達特性を用いて前記予測値の算出を行うと共に、前
   記予測値と実際の吸入空気量あるいは吸気管内圧力との
   差に応じて、該予測値を特定の条件下で修正することを
   特徴とする内燃機関の燃料噴射制御方法。