JPS62206246A - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - 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］ 本発明は内燃機関の燃料噴射量制御装置に係り、特に吸
入空気量に基づいて基本燃料噴射量を定°めて燃料噴射
量を制御するようにした内燃機関の燃料噴射量制御装置
に関する。

［従来の技＃］ 従来より、吸入空気量に基づいて燃料噴射量を定め、す
なわち、吸入空気量と機関回転数とで基本燃料噴射量を
定めると共に吸気温や機関冷却水温等によって基本燃料
噴射量を補正して燃料噴射量を定め、燃料噴射弁を所定
時間開弁して上記燃料噴射量に相当する量の燃料を噴射
するようにした燃料噴射量制御装置が知られ°ている。

この吸入空気量は、吸気通路に配置されたメジャリング
プレートの開度から吸入空気量を検出するエアフローメ
ータやカルマン渦から吸入空気量を検出するカルマン渦
流量計等の吸入空気量検出手段によって検出される。し
かしながら、吸入空気量検出部位と機関燃焼室との間に
サージタンクのような大容積部が介在されているため、
加速時等のように急激にスロットル弁が開かれる場合に
は、燃焼室に供給される実際の実吸入空気量がスロット
ル弁開度に応じて急激に増加するのに対し、吸入空気量
検出手段によって検出された検出吸入空気量の検出遅れ
が生じ、この検出吸入空気量に基づいて基本燃料噴射量
が定められるため燃料噴射弁から噴射される燃料が実吸
入空気量に追従して増量されなくなって加速性能が悪化
する、という問題がある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、吸入空気量検出手段出力は、定常状態で
あれば誤差が小さい（約±１％程度）が過渡時において
は機関回転数に応じて第２図に示すように立上り速度が
変化する。すなわち、機関回転数が高いときには吸気速
度が速いことから吸入空気量検出手段出力の立上りが速
くなり、機関回転数が低いときには吸気速度が遅いこと
から吸入空気量検出手段出力の立上りが遅くなって吸入
空気量の検出遅れが発生する。このため、従来のように
検出吸入空気量の変化に基づいて燃料噴射量を増量する
場合には、特に機関低回転時の吸入空気量の検出遅れに
よって燃料噴射量の増量遅れが発生する、という問題が
ある。また、従来では、検出吸入空気量の変化に基づい
て燃料噴射量を増量しているため、機関回転数が高いと
き、すなわち検出吸入空気量の立上りが速いときには検
出吸入空気量の変化が大きくなり燃料噴射量の増量分が
多くなる。しかし、機関回転数が高いときには吸気速度
が速いことから燃料の蒸発量が多くなるため、機関燃焼
室に供給される燃料の量が多くなり空燃比がリッチにな
る。という問題がある。一方、逆に機関回転数が低いと
き、すなわち検出吸入空気量の立上りが遅いときには、
検出吸入空気量の変化が小さくなって燃料噴射量の１ｒ
Ｉｒｊ（分が少なくなるが、吸気速度が遅いことから燃
料の蒸発量が少なくなって燃料がインテークマニホール
ド内壁に付着し１機関燃焼室に供給される燃料の量が少
なくなって空燃比がリーンになる、という問題が発生す
る０以上のように従来では。

過渡時の実吸入空気量は、機関回転数が高いときも低い
とき、も精度よく予測できていなかった。

本発明は上記問題点を解決すべく成されたもので、検出
吸入空気量の立上り速度の相異による燃料噴射量の増量
遅れが生じることがなく、かつ、インテークマニホール
ド内壁への燃料付着によって空燃比がリッチまたはリー
ンにならないようにした内燃機関の燃料噴射量制御装置
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］ 上記目的を達成するために、本発明は、スロットル弁の
開度を検出するスロットル開度検出手段と、吸入空気量
を検出する吸入空気量検出手段と、前記スロットル弁の
開度から燃焼室へ実際に供給される実吸入空気量を予測
する予測手段と、前記実吸入空気量から前記吸入空気量
検出手段で検出された検出吸入空気量を減算して偏差を
求める偏差演算手段と、前記検出吸入空気量に基づいて
燃料噴射量を制御すると共に前記偏差に基づいて燃料噴
射量を増量させる制御手段とを含んで構成したものであ
る。

［作　用］ 次に本発明の詳細な説明する。スロットル開度と実吸入
空気量とは、第３図（Ａ）に示す等吸入空気量曲線と等
スロットル開度曲線とから理解されるように、スロット
ル全開（ＷＯＴ）近傍以外では略比例するので第３図（
Ｂ）のように表わされる。従って、スロットル開度から
実吸入空気量を予測することができる。加速蒔の実吸入
空気量の立上り時期と検出吸入空気量との立上り時期と
の間に遅れがあるため、実吸入空気量から検出吸入空気
量を減算した偏差は、実吸入空気量の立上り時点から正
の値を採り、この偏差に基づいた量の燃料を増量するこ
とにより実吸入空気量の立上り時点、すなわち加速開始
時から燃料噴射量を＃！１ｆｋすることができる。この
とき、急加速程実吸入空気量の立上り速度が速いため偏
差が大きくなり。

急加速程燃料噴射量の増量分が多くなる。また。

機関回転数が高い程検出吸入空気量の立上り速度が速く
なるため、上記偏差が小さくなって燃料噴射量の増量分
が少なくなるが、機関回転数が高いときには吸気速度が
速いことから燃料の蒸発量が多くインテークマニホール
ド内壁に付着する燃料量が少なくなるため適量の燃料が
機関燃焼室へ供給される。一方１機関回転数が低い場合
には、検出吸入空気量の立上り速度が遅くなって上記偏
差が大きくなり、燃料噴射量の増量分が多くなるが、機
関回転数が低いときには吸気速度が遅いことから燃料の
蒸発量が多くインテークマニホールド内壁に付着する燃
料量が多くなるため適量の燃料が機関燃焼室へ供給され
る。従って、機関回転数の相異によって空燃比が変化す
ることがなく、加速時の空燃比を略一定に制御すること
ができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、検出吸入空気量の
立上りの遅れによる燃料噴射量増量遅れがなく、加速状
態に応じて最適な量の燃料を燃焼室に供給することがで
きると共にインテークマニホールド内壁への燃料付着量
に応じた量の燃料を燃焼室に供給することができ、加速
時の排気エミッションおよび燃費等を良好にすることが
できる、という効果が得られる。

［実施例］ 以下図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明する
。第４図は本実施例の燃料噴射制御装置を備えた内燃機
関（エンジン）の−例を示すものである。このエンジン
は、マイクロコンピュータ等の電子制御回路によって制
御されるもので、エアクリーナｌの下流側に吸入空気量
を検出するエアフローメータ２を備えている。エアフロ
ーメータ２は、ダンピングチャンバ内に回動可能に設け
られたコンペンセーションプレート、コンペンセーショ
ンプレートに連結されたメジャリングプレート及びメジ
ャリングプレートの開度を検出するポテンションメータ
を備えている。従って、吸入空気量は、ｉｌｔ圧値とし
てポテンショメータから出力される吸入空気量信号から
求められる。

エアフローメータ２の下流側にはスロットル弁３が配置
され、このスロットル弁３には、スロットル弁の軸に固
定された接触子とこの接触子に接触する抵抗、とで構成
されかつスロットル弁の開度に比例した電圧を出力する
リニアスロットル開度センサ４が取付けられ、スロット
ル弁３の下流側にサージタンク１７が設けられている。

サージタンク１７は、インテークマニホールド５及び吸
入ポートを介し−てエンジンの燃焼室に連通されている
。そして、このインテークマニホールド５内に突出する
よう各気筒毎に、又は気筒グループ毎に燃料噴射弁８が
取付けられている。この燃料噴射弁８は燃料ポンプ７を
介して燃料タンク６に連通され、燃料噴射弁８に所定圧
の燃料氷供給されるように構成されている。従って、燃
料噴射弁８を所定時間開弁することにより、この時間に
応じた量の燃料が噴射される。

エンジンの燃焼室は、排気ポート及びエキゾーストマニ
ホールドを介して三元触媒を充填した触媒コンバータ（
図示せず）に連通されている。このエキゾーストマニホ
ールドには、理論空燃比を境に反転した信号を出力する
０２センサが取付けられている。エンジンブロックには
、このブロックを貫通してウォータジャケット内に突出
するよう冷却水温センサ１５が取付けられている。この
冷却水温センサ１５は、エンジン冷却水温を検出して水
温信号を出力する。

エンジンのシリンダヘッドを貫通して燃焼室内に突出す
るように各気筒毎に点火プラグ１４が取付けられている
。この点火プラグ１４は、ディストリビュータ１１．点
火コイル１０及びイグナイタ９を介して、マイクロコン
ピュータ等で構成されたｔ１子制御回路１６に接続され
ている。このディストリビュータ１１内には、ディスト
リビュータシャフトに固定されたシグナルロータとディ
ストリビュータハウジングに固定されたピックアップと
で各々構成された気筒判別センサ１３及び回転角センサ
１２が取付けられている。６気筒エンジンの場合、気筒
判別センサ１３は例えば７２０”ＯＡ毎に気筒判別信号
を出力し１回転角センサ１２は例えば３０’ＯＡ毎にエ
ンジン回転数信号を出力する。

電子制御回路１６は第５図に示すように、中央処理袋２
１　（ＣＰＵ）２０　、リードΦオンリ拳メモリ（ＲＯ
Ｍ）２１　、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）２
２．入力ボート２３．出力ポート２４及びこれらを接続
するデータバスやコントロールバス等のバス２５を含ん
で構成されている。ＣＰＨ１０には、アナログ−ディジ
タル（Ａ／Ｄ）変換器２６．マルチプレクサ２７を介し
てエアフローメータ２．スロットル開度センサ４及び水
温センサ１５（図示せず）が接続されている。ＣＰＵ２
０は、マルチプレクサ２７を制御して順次エアフロメー
タ２出力およびスロットル開度センサ４出力等を入力さ
せると共に、Ａ／Ｄ変換器２６を起動して入力信号をデ
ィジタル信号に変換して取込む、入力ポート２３には、
波形整形回路２９を介して回転角センサ１２及び気筒判
別センサ１３が接続されている。また、回転角センサ１
２及び気筒判別センサ１３は、タイミング発生回路２８
を介してＣＰ　Ｕ　２−０に接続されている。タイミン
グ発生回路２８は、回転角センサ出力および気筒判別セ
ンサ出力に基づいて所定クランク角毎の割込み信号を生
成してＣＰＵに入力させる。この割込み信号によってＣ
ＰＵはメインルーチンの実行中であってもメインルーチ
ンの処理を中止して割込みルーチンを実行する。そして
、出力ポート２４は、ダウンカウンタを含む駆動回路３
０を介して燃料噴射弁（フューエルインジェクタ）８に
Ｊａ続されている。なお、３１はクロック発生回路であ
る。上記ＲＯＭには、以下で説明する制御ルーチンのプ
ログラム等が予め記憶されている。

次に木実、施例の制御ルーチンを説明する。第６図は本
実施例の所定クランク角毎に噴射する同期燃料噴射量を
演算する演算ルーチンを示すもので、ステップ３４にお
いてエアフロメータ出力である現在の検出吸入空気量Ｑ
ＡＦＭおよびエンジン回転数ＭＥ（いずれもディジタル
値）をＲＡＭから読込み、ステップ３５で検出吸入空気
量ＱＡＦっとエンジン回転数ＮＥとに基づいて従来と同
様に基本燃料噴射量ＴＰを演算する。そして、ステップ
３６において、エンジン冷却水温等に応じて基本燃料噴
射量ＴＰを補正して同期燃料噴射量ＴＡＵを演算する。

第１図は、所定クランク角毎（例えば、３０℃Ａ毎）に
実行される燃料噴射ルーチンを示すもので、ステップ４
１においてエアフローメータ出力である現在の検出吸入
空気量Ｑ　　をＲＡＭからＦＭ 読込むと共に、ステップ４２で現在のスロットル開度セ
ンサ出力ＴＡをＲＡＭから読込む０次のステップ４３で
は、第３図（Ｂ）に示す関係から現在のスロットル開度
センサ出力ＴＡに対応する実吸入空気量ＱＴＡを演算す
る。そして、ステップ４４において実吸入空気量ＱＴＡ
から検出吸入空気量Ｑ　　を減算することにより偏差Δ
Ｑを演算すＦＭ る。

次のステップ４５では、クランク角が吸気上死点並所定
クランク角か否かを判断することにより同期燃料噴射タ
ンニングか否かを判断し、同期燃料噴射タンニングと判
断されたときはステップ４６で偏差ΔＱが所定価０１以
上か否かを判断することにより加速か否かを判断する。

ステップ４６で加速と判断されたときは、ステップ４７
において偏差ΔＱに所定値Ｃ２を乗算することにより増
量値ΔＱＩＩＣ２を演算し、この増量値を同期燃料噴射
量ＴＡＵに加算してステップ４８で同期燃料噴射を実行
する。

ステップ４５で同期燃料噴射タンニングでないと判断さ
れたときはステップ４９で偏差ΔＱが所定値Ｃ３以上か
否かを判断することにより加速か否かを判断し、加速と
判断されたときはステップ５０で偏差ΔＱに所定値Ｃ４
を乗算することにより非同期燃料噴射量ΔＱ１１０４を
演算し、ステップ５１で非同期燃料噴射を実行する。

第７図（５）に上記のように制御したときの同期燃料噴
射と非同期燃料噴射とのタンニングを示す、ここで、急
加速のときは第７図（１）に示すようにスロットル開度
ＴＡが急激に大きくなり、これに伴って第７図（２）に
示すように実吸入空気量ＱＴＡが急激に増加するため、
検出遅れの期間内は第７図（０に示すように偏差ΔＱは
大きくなる。

一方、緩加速のときは実吸入空気量ＱＴＡが緩やかに増
加するため、偏差ΔＱは急加速の場合より小さくなる。

従って、急加速の場合は緩加速の場合より加速初期にお
いて燃料噴射量が多く増量されて出力が増大され、スロ
ットル開度の変化率に応じた加速性能が得られる。また
、エンジン回転数ＮＥが高い程検出吸入空気量Ｑ　　の
立上り速度ＦＭ 度が速いため、エンジン回転１１ＮＥが高いときには偏
差ΔＱが小さくなり、エンジン回転数ＮＥが低いときに
は偏差ΔＱが大きくなる。このため、エンジン回転数が
高い状態での加速時には、エンジン回転数が低い状態で
の加速時よりも燃料噴射量の増量分が少なくなる。しか
しながら、エンジン回、転数が高い状態では吸気速度が
速い（吸気管絶対圧が低い）ことから燃料の蒸発量が多
く、エンジン回転数が低い状態では吸気速度が遅いこと
から燃料の蒸発量が少ない（付若量が多い）ため、エン
ジン回転数が高い場合でも低い場合でも偏差に比例した
量増量された燃料が燃焼室に供給されることになり、加
速時のエンジン回転数の相異によって空燃比が変化する
のが防止される。

以上説明したように本実施例によれば、加速初期におい
ては燃料噴射量の増量タイミングが遅れることなく加速
状態に応じた量増量された燃料が燃焼室に供給され、加
速初期経過後においては空燃比が略一定に制御される。

なお、上記ではメジャリングプレートを用いたエアフロ
ーメータにより吸入空気量を検出する例について説明し
たが、カルマン渦流量計や熱線弐ｙｔｍ計等の各種の流
量計を用いて吸入空気量を検出する場合にも適用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の燃料噴射ルーチンを示す流
れ図、第２図はスロットル開度と検出吸入空気量との関
係を示す線図、第３図＜Ａ）は等吸入空気量曲線および
等スロットル開度曲線を示す線図、第３図（Ｂ）はスロ
ットル開度と実吸入空気量との関係を示す線図、第４図
は本発明の一実施例に係る燃料噴射量制御装置を備えた
エンジンの概略図、第５図は第４図の制御回路の詳細を
示すブロック図、第６図は上記実施例の同期燃料噴射量
演算ルーチンを示す流れ図、第７図（１）〜（５）は本
実施例の実吸入空気量および検出吸入空気量等の変化を
示す線図である。 ２・・・エアフロメータ。 ４・・・スロットル開度センサ、 ８・・・燃料噴射弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）スロットル弁の開度を検出するスロットル開度検
   出手段と、吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と
   、前記スロットル弁の開度から燃焼室へ実際に供給され
   る実吸入空気量を予測する予測手段と、前記実吸入空気
   量から前記吸入空気量検出手段で検出された検出吸入空
   気量を減算して偏差を求める偏差演算手段と、前記検出
   吸入空気量に基づいて燃料噴射量を制御すると共に前記
   偏差に基づいて燃料噴射量を増量させる制御手段と、を
   含む内燃機関の燃料噴射量制御装置。