JPS62265450A - エンジン制御装置 - 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１ この発明は、吸気系のスロットル弁下流にチャンバまた
はサージタンクを有し、熱線式エアフローメータを備え
た燃料噴射式エンジンにおいて、吸入空気量とエンジン
回転数とに基づいて燃料噴射量および点火時期を制御す
るエンジン制御装置に関するものである。

【従来の技術） 最近、エアフローメータを用いた燃料噴射装胃が白！７
１？Ｉ！用エンジンに多く使用されており、この場合、
熱線式等でなるエアフローメータをスロットル弁の上流
側に配設し、エンジンが吸入する空気の流ａＯａを正確
に検出して、その空気流ｆｆ１Ｑａに見合った燃料旦、
例えば理論空燃比になるような燃料ｆｆ１Ｔｉを、即ち
燃料噴射パルスＴｐを、エンジン回転数をＮｅとして、
Ｔｏ　−Ｑａ　／Ｎｅ等のような形で算出し、インジェ
クタをＴｐだけ駆動することにより燃料を極めて精度よ
くエンジンに供給する。また、点火時期も含めて制御す
る場合には、点火時期の算出にこのＴｐを負荷判定用の
データとして使用する場合も多く、したがって吸入空気
量Ｑａの計測には極めて高い精度が要求される。

また、最近、エアフローメータにも、センサとしての応
答性が高いホットワイヤ型エア７０−メータ等が使用さ
れる傾向にある。しかし、エアフローメータが配置され
ているのはあくまでスロットル弁の上流側であり、エン
ジンに吸入される空気の量を直接計測しているわけでは
ない。

例えば、スロットル弁を閉→開と変化させた場合、エン
ジンへの流入空気量が増加すると同時に、スロットル弁
下流のチャンバおよび吸入管内の圧力も上昇するので、
この圧力上昇に必要な空気のｍもエアフローメータで計
測されてしまう。つまり、スロットル弁上流側のエアフ
ローメータでは、スロットル弁の閉→間時にはエンジン
に流入している空気■以上の空気量を一瞬ではあるが計
測してしまう。これは、空気流面のスパイク状オーバー
シュートとなって現われ、その曇はスロットル弁下流に
チャンバおよび吸気マニホルドの容積が大きいほど大き
く、またホットワイヤ型エアフローメータなど応答性の
よいセンサはど大きい。

一方、インジェクタ（燃料噴射弁）は、ＭＰＩ（マルチ
ポイント・インジェクション）ではインテークマニホー
ルドの下流側にあるため、計測された空気量どおりに燃
料を噴射してしまうと、エンジンに流入する空気に必要
以上の燃料が供給され、空燃比Ａ／Ｆの急激なリッチ化
が起ってしまい、排気ガス中のｃｏやト・ＩＣが増加し
てしまう。

また、ひどい場合には、オーバリッチによってエンジン
出力が低下し、運転のフィーリングが悪化するなどの問
題があった。

また、点火時期も含めて制御するエンジン制御装置の場
合には、点火時期の一瞬の遅角が考えられ、やはりエン
ジン出力の低下ヤニミッションの悪化を招くことになる
。

なお、スロットル弁間→閉の場合にも、同様に空燃比Ａ
／Ｆや点火時期が最適値からずれるなどの支障が生じる
。

このため、例えば特開昭５７−７３８３１　＠公報に示
されるように、スロットル弁の動きを検出して、ホット
ワイヤ型エアフローメータの出力に基づいて演算された
燃料噴射パルスＴｐの幅を補正することにより、急激な
開度変化によって適正空燃比が変化しエンジンが不調に
なるという不具合を解消するとともに、加速時の応答性
が向上し、かつ減速時の失火やガタゆれ現象を防止する
ようにしていた。

また、特開昭５９−１７０４２８号公報に示されるもの
は、ホットワイヤ型フローメータからの信号電圧の時間
に対する変化歴に基づいて、吸入空気量およびエンジン
回転数とから算出される基本燃料噴躬泪を増減処理し、
上記例と同様な効果を（り゛るようにしたものである。

【発明が解決しようとする問題点１ 従来、急激なスロットル弁の開度変化によって適正空燃
比が変化することにより生じる不都合を、スロットル弁
の動きやホットワイヤ型エアフローメータからの信号電
圧の時間に対する変化ｊなどに基づいて補正するように
していたが、過渡時に生じるエンジンへの吸入空気量の
検出エラーを、いずれも間接的に推定して補正覆るよう
に構成されていたので、吸気系の状！ｇ変化に対して的
確に追従することができず、一応の補正効果は１りられ
るが、空燃比を適正値に十分に維持することがでなかっ
た。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、スロットル弁急開閉時に生じるスロットル
弁下流のチャンバおよび吸気マニホルドの容量に起因す
る吸入空気量の計５誤差を少なくし、より正確な吸入空
気量を計測して、最適な燃料噴Ｉ）１ｍおよび点火時期
を維持できるようにすることを目的とする。

【問題点を解決するための手段１ この発明に係るエンジン制御＋装置は、スロットル弁上
流にエアフローメータを、吸気管下流にインジェクタを
設け、スロットル開度センサを備えたエンジンにおいて
、エンジン吸気系の動特性を、スロットル部抵抗Ｒ１は
上記スロットル開度センサによって検出されるスロット
ル開度と上記エアフローメータによって計測される吸入
空気流量との関数として、エンジン部抵抗Ｒ２はエンジ
ン回転数の関数として、吸入側圧力ＰＯやスロットル弁
下流のチャンバおよび吸気管の容ｆｆ１Ｃは定数として
、それぞれメモリに予め記憶させておいて等価にモデル
化し、この等価モデルを用いて、計測吸入空気流量とス
ロットル開度とから常に吸気管内圧力を定常状態から過
渡状態に至るまで推定し、この推定吸気管内圧力から過
渡時にスロットル弁下流のチャンバおよび吸気管内に充
填される充填空気量を推定し、この充填空気量推定値と
計測吸入空気流ｍとから実際にエンジン内に吸入される
実エンジン吸入空気量を求め、この実エンジン吸入空気
ｍとエンジン回転数とに基づいて燃料噴射量および点火
時期を決定するようにしたものである。

（作　　用］ この発明によるエンジン制御ｉ（ｌ装置は、吸気管内で
の空気の動特性を把握し、電気的な回路に置き換えて制
御装置内のメモリに記憶させておき、吸気管内圧力をス
ロットル開度とエンジン回転数とによって常に推定し、
スロットル開ｒＩＡなどによる過渡時にスロットル弁下
流のチャンバおよび吸気管内へ充填される空気量を、上
記推定吸気管内圧力の時間微分値とスロットル弁下流の
チャンバおよび吸気管内の容量とによって求める。そし
て、エアフローメータによって計測される吸入空気流量
に上記充填空気Ｍ推定値を加減算して、実際にエンジン
内に吸入される空気量を推定し、この推定された実エン
ジン吸入空気量とエンジン回転数とに基づいて、基本燃
料噴射量を算出し、最適点火時期をマツプ検索などによ
って求める。

【実　施　例］ 第１図〜第７図はこの発明の一実施例を示す図であり、
第１図はエンジン制御装置のシステム図、第２図はエン
ジン吸気系のモデルと電気回路に置き換えた等価モデル
とを示すモデル図、第３図はエンジン制御装置の処理手
段の構成を示すブロック図、第４図はスロットル開度と
計測吸入空気流量とからスロットル部抵抗Ｒ１を求める
ための図、第５図はエンジン回転数に対するエンジン部
抵抗Ｒ２の設定を示す図、第６図は動作を示すフローチ
ャート、第７図は過渡時の各データの変化を示す過渡応
答図である。

第１図において、１はエンジン、２はマニホルドを含む
吸気管、３はスロットル弁下流のチャンバ、４はスロッ
トル弁、５はインジェクタ（燃料噴射弁）、６は点火コ
イル、１０はホットワイヤ型などからなるエアフローメ
ータ、１１はスロットル開度センサ、１２は水温センサ
、１３はクランク角センサ、１４は酸素センサ、２０は
マイクロコンピュータからなるエンジン制御装置である
。

このようなシステムにおいて、エンジン制御装置２０は
、エアフローメータ１０によって計測される吸入空気流
ＩＱａと、クランク角センサ１３からの信号によって求
められるエンジン回転数Ｎｅとに基づいて基本燃料噴ｔ
Ｊｉ届１−　ｉを、すなわち噴射パルスＴｐを、Ｔｐ−
に−Ｑａ　／Ｎｅ　（Ｄ形テ算出し、水温センサ１２に
よって検出される冷却水温による補正等を加え、さらに
酸素センサ１４からの出力によってフィードバック補正
を行って、補正された噴射パルスＴｐでインジェクタ５
を駆動し、吸入空気流ｆｆ１Ｑａに対応した、例えば理
論空燃比Ａ／Ｆとなるような燃料ｍを噴ＤＡする。また
、計測された吸入空気ｍＱａとエンジン回転数Ｎｅに対
応した最適点火時期を、マツプ検索などによって決定し
、点火コイル６を介して点火を行う。

この制御系においては、スロットル弁４の開閉による過
渡時に、スロットル弁下流のチャンバ３や吸気管２の容
ｆｆ１Ｃに基因して、計測吸入空気流ｆｆ１Ｑａにスパ
イク状のオーバーシュートまたはアンダーシュートが生
ずるので、実際にエンジン１に吸入される空気ｍＱｅと
は異なる値をエアフローメータ１０が計測する。この補
正を行うため、工ンジン制御装置２０には、第２図に示
すような吸気系の動特性モデルが格納されている。第２
図（２）に示される吸気系モデルは、吸入側圧力Ｐｏ　
（４大気圧）を１Ｒ′Ｂ電圧Ｖｏに、エアフローメータ
１０によって計測される吸入空気流ｆｆ１Ｑａを電流値
Ｉに、スロットル弁４の開度および計測吸入空気流ｆｆ
１Ｑａに応じたスロットル部の流路抵抗を可変抵抗Ｒ１
に、エンジン回転数に応じたエンジン部抵抗を可変抵抗
Ｒ２に、スロットル弁下流のチャンバ３および吸気管２
の容積をコンデンサ容量Ｃに、スロットル弁下流のチャ
ンバ３および吸気管２の容積内を過渡時に充填する空気
量Ｑｃを電流＋ｉｆ！　Ｉ　Ｃに、エンジン１内に実際
に流入する吸入空気量Ｑｅを電流＋１　Ｉ　Ｏに、また
吸気管内圧力Ｐを電圧■に置き換えて、第２図の）に示
すような等価モデルとしで近似されている。

この等価モデルにおいて、入力電圧Ｖｏのステップ状入
力に対して、可変抵抗Ｒ１後の電圧■の過渡応答は、 Ｖ−Ｖｏ　Ｘ　（Ｒ１／　（Ｒ１＋Ｒｚ　））で表わさ
れる。ここで、Ｖと１とをＰとＱに置き換えれば Ｐ＝Ｐｏ　Ｘ　（Ｒ１／　（Ｒ１＋Ｒ２））となる。

このスロットル部抵抗Ｒ１は、（Ｐａ−Ｐ）／Ｑａとし
て表わされる埴であり、第４図に示すように、スロット
ル開度θに対するスロットル弁４における流路面積に依
って決るＡ（θ）　−Ｐａ　−Ｐ／Ｑａ　２を求めてθ
に依るマツプに収納しておきＲｘ＝に−Ａ（θ）・Ｑａ
によって得られる。

また、エンジン部抵抗Ｒｚは、エンジン回転数Ｎｅに応
じたＰ／Ｑｅで表わされる値で、第５図に示すような値
となり、エンジン回転数Ｎｅを格子としたテーブルのメ
モリに格納されている。このように、吸気管内圧力Ｐは
、時定数τ−Ｃ−Ｒ１・Ｒ２、／　（Ｒ１＋Ｒ２＞の−
次おくれ系として近似できるので、Ｒ１をスロットル開
度θと計測吸入空気流ｆｉＱａとの関数としてｓＲＺは
エンジン回転ｖｔｌＮｅの関数として、また吸入側圧力
Ｐｏやスロットルチャンバ３および吸気管２内の容量Ｃ
を定数として、それぞれメモリに記憶しておき、制ｙＤ
装置２０内に一次おくれ処理手段を設けておけば、常に
吸気管内圧力Ｐを推定することができる。

そして、この圧力Ｐの時間微分を演算することにより、
スロットル弁下流のチャンバ３および吸気管２内への過
渡時の充填空気量ＱｃをＣｘ　ｄｐ／ｄｔによって計算
でき、エンジン１の実際の吸入空気ｊＱｅをＱａ−Ｑｃ
によって求めることができ、過渡時に生じる計測吸入空
気流量Ｑａのオーバーシュートまたはダウンシュートの
影響を受けることなく、燃料噴射良および点火時期を正
確に決定することが可能となる。

以上の演算処理は、第３図に示すように、制御装置２０
に内蔵された各手段によって行われる。図にオイて、２
１はエンジン回転数算出手段で、クランク角センサ１３
からの信号に基づいてエンジン回転数Ｎｅを求める。２
２は計測吸入空気流量算出手段で、ホットワイヤ型エア
フローメータ１０からの電圧信号を吸入空気流ｍＱａに
換算する。２３はスロットル部の流路面積に相当する１
１！ｉＡ（θ）をスロットル開度θを格子として格納し
ているスロットル面積テーブル、２４はエンジン部抵抗
Ｒｚをエンジン回転数Ｎｅを格子として格納しているエ
ンジン部抵抗テーブル、２５はスロットル弁下流のチャ
ンバ３および吸気管２の容量Ｃと、吸入側圧力Ｐｏ　（
略大気圧〉を予め格納しているメモリ、２Ｇはスロット
ル部抵坑痺出手段で、Ｒ１−に−Ａ（θ）・Ｑａを演算
する。２７はエンジン部抵抗算出手段、２８は吸気系時
定数算出手段、２９は定常状態における吸気管内圧ＰＢ
ｆＷ出する吸気管内圧力算出手段、３０（ユ吸気管内圧
力Ｐｓに１次おくれ処理を施して過渡時の吸気管内圧力
Ｐ（ｔ）を求める１次おくれ処理手段、３１は充填空気
ｍ算出手段、３２は実エンジン吸入空気量算出手段、３
３は燃料噴射ｆｆｉ算出手段、３４は点火時期算出手段
である。

次に、以上のように構成されたエンジン制御Ｉ装置２０
の動作について、第６図のフローチャートおよび第７図
の過渡応答図を参照しながら説明する。

エンジン制御装置２０は、計測吸入空気ｆｆｉ算出手段
２２において、エアフローメータ１０からの電圧信号を
計測吸入空気流量Ｑａに換算しくステップ８１０１）、
スロットル弁４がステップ状に開閉、例えば第７図（へ
）のように開うかれると、■）図に示されるようなスパ
イク状のオーバーシュートを伴った信号Ｑａが出力され
る。そして、スロットル開度センサ１１からスロットル
開度信号θと、エンジン回転数算出手段２１からエンジ
ン回転数Ｎｅを入力しくステップ５１０２）、スロット
ル部抵抗算出手段２６はスロットル開度θをアドレス信
号としてスロットル面積テーブル２３よりＡ（θ）を読
み出し、計測吸入空気流ｍＱａとによって、Ｒｚ−に−
Ａ（θ）・Ｑａを算出し、スロットル部抵抗Ｒ１をより
正確に近似する。また、エンジン部抵抗算出手段２７は
、エンジン回転数Ｎ８をアドレス信号としてテーブル２
４からエンジン部抵抗Ｒ２を読み出す（ステップ３１０
３）。

次に、吸気系時定数算出手段２８は、スロットル部抵抗
Ｒ１とエンジン部抵抗Ｒ１およびメモリ２５に格納され
ている容ｆｆ１Ｃとによって、吸気系の１次おくれ時定
数τを陣出する（ステップ３１０４＞。

また、吸気管内圧力算出手段２９は、上記抵抗Ｒ１゜Ｒ
２およびメモリ２５に格納されている吸入側圧力Ｐａと
によって、定常状態における吸気管内圧力Ｐａを陣出し
くステップ３１０５）、この吸気管内圧力ｐｓに１次お
くれ処理手段３０において時定数τによる１次おくれ処
理を演算周１ｊΔ［旬に施し、過渡時の吸気管内圧力Ｐ
（ｔ）を求め（ステップ８１０６）、第７図（ｄ）に示
すように吸気管内圧力Ｐを推定する。

次に、充填空気ｍ算出手段３１は、推定吸気管内圧Ｐの
時間微分値と容！ｌｉＣとにより、スロットル弁下流の
チャンバ３および吸気管２内に過渡時に充填される充）
眞空気ｆｆ１Ｑｃを求め（ステップ３１０７）、第７図
＜ａ＞のように推定する。この推定充填空気ｆｆ１Ｑｃ
と、計測吸入空気流量算出手段２２からの計測吸入空気
流ｍＱａとにより、実エンジン吸入空気ｍ算出手段３２
によって実際にエンジン１内に吸入される空気ｆｆ１Ｑ
ｅを算出しくステップ８１０８）、実エンジン吸入空気
伍Ｑｅを第７図（ｆ）のように推定する。

こうして得られた実エンジン吸入空気ｆｆ１ＱＯは、計
測吸入空気流ｆｉＱａのようなスパイク状のオーバーシ
ュートはなくなり、エンジン回転数Ｎｅとによって、燃
料噴射最算出手段３３にてＴｐ−Ｋ・Ｑｅ、／Ｎｅの形
で燃料噴射ｆｆ１Ｔ＋　、即ち噴射パルスＴｏが算出さ
れ（ステップ５１０９）、過渡時にも第７図（？〉に示
すような空燃比Ａ／Ｆが１りられ、従来例を示す（Ｃ）
図のような大きな空燃比の変動は生じない。また、点火
時期算出手段３４でも、実際の負荷に相当する実エンジ
ン吸入空気ｆｆ１Ｑｅとエンジン回転数Ｎｅとに基づい
て最適点火時期がマツプ検索などによって求められる（
ステップ３１１０）ので、過渡時の不必要は遅角は生じ
ない。

なお、上記実施例として、スロットル弁を急開する過渡
時について説明したが、急閉される過渡時にも同様な動
作が行われ、空燃比Ａ　、／　Ｆのり一ン側への変動を
抑えるとともに、点火時期の最適値からのずれによる不
都合を防止することができる。

【発明の効果１ この発明は以上説明したとおり、スロットル弁下流のチ
ャンバや吸気管の容量を考慮して吸気管内圧力を推定し
、さらに実際にエンジン内に吸入される空気四を推定す
るようにしたので、スロットル弁の開閉時等の過渡時に
おいても、それ等の容量に起因する計測吸入空気流量の
オーバーシュートやアンダーシュートの影響をなくして
、空燃比の設定値からのずれを最少限に抑え、排気ガス
中のＣＯやｌ−Ｉ　Ｃの発生を防止することができ、か
つ出力を安定化して運転のフィーリング向上を図れる。

また、点火時期の適正値からのずれも最少限に抑えられ
、運転のフィーリングやエミッションの改善企図れると
いう効果が１７られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図はこの発明の一実施例を示すもに置換え
た等価モデルとを示すモデル図、第３図はエンジン制御
装置の処理手段の構成を示すブロック図、第４図はスロ
ットル開度と計測吸入空気流量とからスロットル部抵抗
Ｒ１を求めるための図、第５図はエンジン回転数に対す
るエンジン部を示す過渡応答図である。 １・・・エンジン、２・・・吸気管、３・・・スロット
ル弁Ｆｆｆｌのチャンバ、４・・・スロットル弁、５・
・・インジェクタ、１０・・・エアフローメータ、１１
・・・スロットル開度センサ、１３・・・クランク角セ
ンサ、２０・・・エンジン制御装置、２３・・・スロッ
トル面積テーブル、２４・・・エンジン部抵抗Ｒ２テー
ブル、２５・・・メモリ、２Ｇ・・・スロットル部抵抗
算出手段、２７・・・エンジン部抵抗障出手段、２８・
・・吸気系時定数算出手段、２９・・・吸気管内圧力算
出手段、３０・・・１次おくれ処理手段、３１・・・充
填空気ｆｆｉ算出手段、３２・・・大エンジン吸入空気
Ｍ算出手段、３３・・・燃料噴射量算出手段、３４・・
・点火時期算出手段。 特許出願人　　　　富士重工業株式会社代理人　弁理士
　　小　橋　信　淳 同　　　弁理士　　　村　　井　　　　　進第７ 時間 ８１間 昭和６２年　６月　４日 昭和６１年特　許　願第１０４４１４号２、発明の名称 エンジン制」装置 ：３．補正をする者 事件との関係　　特　　許　　出願人 東京都新宿区西新宿１丁目７呑２号 ／１６代理人 ５、補正の対象 （１）明細書全文 （２）図面（第３図、第５図） ６、補正の内容 （１）明細書全文を別紙の通り補正する。 （２）図面の第３図、第５図を別紙の通り補正する。 （補正）　明　　細　　書 １、発明の名称　　エンジン制御装置 ２、’′ｒ！ｆ許請求の範囲 吸気管のチャンバ上流にエアフローメータを設け、スロ
ットル開度センサを備えたエンジンにおいて、 エンジン吸気系の動特性を、スロットル部抵抗Ｒ１は上
記スロットル開度センサによって検出されるスロツＩ−
ル開度と上記エアフローメータによって計測される吸入
空気流量との関数として、エンジン部抵抗Ｒ２はエンジ
ン回転数の関数として、吸入側圧力ＰＯやスロワ１−ル
弁下流のチャンバおよび吸気管の容１Ｃは定款として、
それぞれメモリに予め記憶させておいて等価にモデル化
し、この等値モデルを用いて、計測吸入空気流量とスロ
・７１−ル開度とから常に吸気管内圧力を定常状態から
過渡状態に至るまで推定し、この推定吸気管内圧力から
過渡時にスロットル弁下流チャンバおよび吸気管内に充
填される充填空気量を推定し、この充填空気量推定値と
計測吸入空気流量とから実際にエンジン内に吸入される
実エンジン吸入空気量を求め、 この実エンジン吸入空気量とエンジン回転数とに基づい
て燃料噴射量および点火時期を決定するようにしたこと
を特徴とするエンジン制御装置。 ３、発明の詳細な説明

【産業上の利用分冠】

この発明は、吸気系のスロットル弁下流にチャンバまた
はサージタンクを有し、エアフローメータを備えた燃料
噴射式エンジンにおいて、吸入空気量とエンジン回転数
とに基づいて燃料噴射量および点火時期を制御するエン
ジン制御装置に関するものである。

【従来の技術】

最近、エアフローメータを用いた燃料噴射装置が目動車
用エンジンに多く使用されており、この場合、熱線式等
でなるエアフローメータをスロツＩ・ル弁の上流側に配
設し、エンジンが吸入する空気の流Ｘ　Ｑ　ａを正確に
検出して、その空気流量Ｑａに見合った燃料量、例えば
理論空燃比になるような燃も１量Ｔ　ｉを、即ち燃料噴
射パルスＴｐを、エンジン回転像をＮｅとして、Ｔｐ＝
Ｑａ／Ｎｅ等のような形で算出し、インジェクタをＴｐ
だけ駆動することにより燃料を極めて精度よくエンジン
に供給する。また、点火時期も含めて制御する場合には
、点火時期の算出にこのＴｐを負荷判定用のデータとし
て使用する場合も多く、したがって吸入空気量Ｑａの計
測には極めて高い精度が要求される。 また、最近、エアフローメータにも、センサとしての応
答性が高いホットワイヤ型エアフローメータ等が使用さ
れる領内にある。しかし、エアフローメータが配２され
ているのはあくまでスロットル弁の上流側であり、エン
ジンに吸入される空気の量を直接計測しているわけでは
ない。 例えば、メロン１〜ル弁を閉→開と変化させた場合、エ
ンジンへの流入空気ｌが増加すると同時に、スロワ１〜
ル弁下流のチャンバおよび吸入管内の圧力も上昇するの
で、この圧力上昇に必要な空気の量もエアフローメータ
で計測されてしまう。つまり、スロットル弁上流側のエ
アフローメータでは、スロットル弁の閉−開時にはエン
ジンに流入している空気量以上の空気量を一瞬ではある
が計測してしまう、これは、空気流量のスパイク状オー
バーシュートとなって現われ、その呈はスロットル弁下
流にチャンバおよび吸気マニホルドの容積が大きいほど
大きく、またホットワイヤ型エアフローメータなと応答
性のよいセンサはと大きい。 一方、インジェクタ（燃料噴射弁）は、ＭＰＩ（マルチ
ポイント・インジェクション）ではインテークマニホー
ルドの下流側にあるため、計測された空気量どおりに燃
料を噴射してしまうと、エンジンに流入する空気に必要
以上の燃料が供給され、空燃比Ａ／Ｆの急激なリッチ化
が起ってしまい、排気ガス中のＣＯ’？ＨＣが増加して
しまう。 また、ひどい場合には、オーバリッチによってエンジン
出力が低下し、運転のフィーリングが悪化するなどの問
題があった。 また、点火時期も含めて制御するエンジン制御装置の場
合には、点火時期の一瞬の遅角が考えられ、やはりエン
ジン出力の低下やエミッションの悪化を招くことになる
。 なお、スロットル弁開−閉の場合にも、同様に空燃比Ａ
　／　Ｆや点火時期が最適値からずれるなどの支障が生
じる。 このため、例えば特開昭５７　７３８３１号公報に示さ
れるように、スロットル弁の動きを検出して、ホットワ
イヤ型エアフローメータの出力に基づいて演算された燃
料噴射パルスＴＩ）の福を補正することにより、急激な
開度変化によって適正空燃比が変化しエンジンが不調に
なるという不具合を解消するとともに、加速時の応答性
が向」ニし、かつ減速時の失火やガタゆれ現象を防止す
るようにしていた。 また、！１′￥開昭５９−１７０４２８号公報に示され
ろものは、ボットワイヤ型フローメータからの信号電圧
の時間に対する変化量に基づいて、吸入空気量およびエ
ンジン凹耘数とから算出される基本燃料噴射量を増減処
理１−１上記例と同様な効果を得るようにしたものであ
る。

【発明が解決しようとする問題点】

従来、急激なスロットル弁の開度変化によって適正空燃
比が変化することにより生じる不都合を、スロットル弁
の動きやホットワイヤ型エアフローメータからの信号電
圧の時間に対する変化量などに基づいて補正するように
していたが、過渡時に生じるエンジンへの吸入空気量の
検出エラーを、いずれも間接的に推定して補正するよう
に構成されていたので、吸気系の状態変化に対して的確
に追従することができず、一応の補正効果は得られるが
、空燃比を適正値に十分に維持することがでなかった。 この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、スロットル弁急開閉時に生じるスロットル
弁下流のチャンバおよび吸気マニホルドの容量に起因す
る吸入空気量の計量誤差を少なくし、より正確な吸入空
気量を計測して、最適な燃料噴射量および点火時期を維
持できるようにすることを目的とする。

【問題点を解決するための手段】

この発明に係るエンジン制御装置は、吸気管チャンバ上
流にエアフローメータを設け、スロントル開度センサを
ＩＮえたエンジンにおいて、エンジン吸気系の動特性を
、スロットル部抵抗Ｒ１は上記スロントル開度センサに
よって検出されるスコツ１−ル開度と上記エアフローメ
ータによって計測される吸入空気流量との関数として、
エンジン部抵抗Ｒ２はエンジン回転数の関数として、吸
入側圧力Ｐｏやスロットル弁下流のチャンバおよび吸気
管の容量Ｃは定数として、それぞれメモリに予め記憶さ
せておいて等価にモデル化し、この等価モデルを用いて
、計測吸入空気流量とスロットル開度とから常に吸気管
内圧力を定常状態から過渡状態に至るまで推定し、この
推定吸気管内圧力から過渡時にスロワ）・ル弁下流のチ
ャンバおよび吸気管内に充填される充填空気量を推定し
、この充填空気量推定値と計測吸入空気流量とから実際
にエンジン内に吸入される実エンジン吸入空気量を求め
、この実エンジン吸入空気量とエンジン回転数とに基づ
いて燃料噴射量および点火時期を決定するようにしたも
のである。

【作　　　用】

この発明によるエンジン制御装置は、吸気管内での空気
の動特性を把握し、電気的な回路に置き換えて制御装置
内のメモリに記憶させておき、吸気管内圧力をスロット
ル開度とエンジン回転数とによって常に推定し、スロッ
トル開閉などによる過渡時にスロットル弁下流のチャン
バおよび吸気管内へ充填される空気量を、上記推定吸気
管内圧力の時間微分便とスロットル弁下流のチャンバお
よび吸気管内の容量とによって求める。そして、エアフ
ローメータによって計測される吸入空気流量に上記充填
空気量推定値を加減算して、実際にエンジン内に吸入さ
れる空気量を推定し、この推定された実エンジン吸入空
気量とエンジン回転数とに基づいて、基本燃料噴射量と
算出し、最適点火時期をマツプ検索などによって求める
。

【冥　　施　　例】

第１図〜第７図はこの発明の一実施例を示す図であり、
第１図はエンジン制御装置のシステム図、第２図はエン
ジン吸気系のモデルと電気回路に置き換えた等価モデル
とを示すモデル図、第３図はエンジン制御装置の処理生
膜の構成を示すブロック図、第４図はスロットル開度と
計測吸入空気流量とからスロットル部抵抗Ｒ１を求める
ための図、第５図はエンジン回転数に対するエンジン部
抵抗Ｒ２の設定を示す図、第６図は動作を示すフローチ
ャー１−１第７図は過渡時の各データの変化を示す過渡
応答図である。 第１図において、１はエンジン、２はマニホルドを含む
吸気管、３はスロットル弁下流のチャンバ、４はスロワ
Ｉ・ル弁、５はインジェクタ（燃料噴射弁）、６は点火
コイル、１０はホットワイヤ型などからなるエアフロー
メータ、１１はスロットル開度センサ、１２は水温セン
サ、１３はクランク角センサ、１４は酸素センサ、２０
はマイクロコンピュータからなるエンジン制御装置であ
る。 このようなシステムにおいて、エンジン制御装置２０は
、エアフローメータ１ｏによって計測される吸入空気流
量Ｑａヒ、クランク角センサ１３からの信号によって求
められるエンジン回転数Ｎｅとに基づいて基本燃料噴射
ｆｆ１Ｔｉを、すなわち噴射パルスＴｐと、Ｔｐ　＝に
−Ｑａ　／Ｎｅの形で算出し、水温センサ１２によって
検出される冷却水温による補正等を加え、さらに酸素セ
ンサ１４からの出力によってフィードバック補正を行っ
て、補正された噴射パルス′ｒｐでインジェクタ５を駆
動し、吸入空気流量Ｑａに対応した、例えば理論空燃比
Ａ／Ｆとなるような燃料量を噴射する。また、計測され
た吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅに対応した最適
点火時期を、マツプ検索などによって決定し、点火コイ
ル６を介して点火を行う。 この制御系においては、スロットル弁４の開閉による過
渡時に、スロットル弁下流のチャンバ３や吸気管２の容
量Ｃに基因して、計ぷＩＩ吸入空気流ｉＱａにスパイク
状のオーバーシュートまたはアンダーシュートが生ずる
ので、実際にエンジン１に吸入される空気ＸＱｅとは異
なる僅をエアフローメータ１０が計測する。この補正を
行うため、エンジン制（耳装置２０には、第２図に示す
ような吸気系の動ｎ作モデルが格納されている。第２図
（ａ）に示される吸気系モデルは、吸入側圧力Ｐｏ（岬
大気圧）を電源電圧ＶＯに、エアフローメータ１０によ
って計測されろ吸入空気流量Ｑａを電流値Ｉに、スコツ
１−ル弁４の開度および計測吸入空気流量Ｑａに応じた
スロットル部の流路抵抗を可変抵抗Ｒ１に、エンジン回
転数に応じたエンジン部抵抗を可変抵抗Ｒ２に、スコツ
１〜ル弁下流のチャンバ３および吸気管２の容積をコン
デンサ容量Ｃに、スロットル弁下流のチャンバ３および
吸気管２の容積内を過渡時に充填する空気量Ｑｃを電流
値ＩＣに、エンジン１内に実際に流入する吸入空気ＸＱ
ｅを電流値Ｉｅに、また吸気管内圧力Ｐを電圧■にてき
換えて、第２図（ｂ）に示すような等価モデルとして近
似されている。 この等価モデルにおいて、入力電圧ｖｏのステップ状入
力に対して、可変抵抗Ｒ１後の電圧■の過渡応答は、 Ｖ−Ｖｏ　Ｘ　（Ｒ＋　／　（、Ｒ＋　十Ｒ２））で表
わされる。ここで、■と工とをＰとＱに置き換えれば Ｐ＝Ｐｏ　Ｘ　（Ｒ＋　／　（Ｒ＋　＋Ｒ２１）となる
。 このスロットル部抵抗Ｒ１は、（Ｐｏ　　Ｐ）／Ｑａと
して表わされる値であり、第４図に示すように、スロッ
トル開度θに対するスロットル弁４における流路面積に
依って決るＡ（θ）−Ｐｏ−Ｐ／Ｑａ　’　を求めてθ
に依るマツプに収納しておきＲ＋　＝　Ｋ−Ａ　（θ）
・Ｑａによって得られる。 またエンジン部抵抗Ｒ２は、エンジン回転数Ｎｅに応じ
たＰ／Ｑｅで表わされる値で、第５図に示すような値と
なり、エンジン回転数Ｎｅを格子としたテーブルのメモ
リに格納されている。このように、吸気管内圧力Ｐは、
時定数τ＝Ｃ−Ｒ＋　　・Ｒ２／　（Ｒ１＋Ｒ２）の−
次おくれ系として近似できるので、Ｒ１をスロットル開
度θと計測吸入空気７１　ＸＱ　ａとの関数として、Ｒ
２はエンジン回転数Ｎｅの関数として、また吸入側圧力
ＰＯやスロッＩ−ルチャンバ３および吸気管２内の容ｔ
Ｃを定数として、それぞれメモリに記憶しておき、制御
装置２０内に一次おくれ処理手段を設けておけば、常に
吸気管内圧力Ｐを推定することができる。 そして、この圧力Ｐの時間微分を演算することにより、
スロットル弁下流のチャンバ３および吸気管２内への過
渡時の充填空気量Ｑｃを（Ｘ　ｄｐ／ｄｔによって計算
でき、エンジン１の実際の吸入空気量ＱｅをＱａ−Ｑｃ
によって求めることができ、過渡時に生じる計測吸入空
気冴ｉＱａのオーバーシュートまたはダウンシュー１・
の影響を受けることなく、燃料噴射量および点火時期を
正確に決定することが可能となる。 以上の演算処理は、第３図に示すように、制卸装置２０
に内蔵された各手段によって行われる。図において、２
１はエンジン回転数算出手段で、クランク角センサ１３
からの信号に基づいてエンジン回転数Ｎｅを求める。２
２は計測吸入空気流量算出手段で、ホットワイヤ型エア
フローメータ１０からの電圧信号を吸入空気ｍ　Ｘ　Ｑ
　ａに換算する。２３はスロットル部の流路面積に相当
する値Ａ（θ）をスロットル開度θを格子として格納し
ているスロットル面積テーブル、２４はエンジン部抵抗
Ｒ２とエンジン回転数Ｎｅを格子として格納しているエ
ンジン部抵抗テーブル、２５はスロットル弁下流のチャ
ンバ３および吸気管２の容量Ｃと、吸入側圧力Ｐｏ　（
略大気圧）を予め格納しているメモリ、２６はスロット
ル部抵抗算出手段で、ＲＩ＝に−Ａ（θ）・Ｑａ　ｆ！
−演算する。２７はエンジン部抵抗算出手段、２８は吸
気系時定数算出手段、２９は定常状態における吸気管内
圧ＰＢを算出する吸気管内圧力算出手段、３０は吸気管
内圧力ＰＢに１次おくれ処理を施して過渡時の吸気管内
圧力Ｐ　（ｔ）を求めろ１次おくれ処理手段、３１は充
填空気量算出手段、３２は実エンジン吸入空気量算出手
段、３３は燃料噴対量算出手段、３４は点火時期算出手
段である。 次に、以上のように構成されたエンジン制御装置２０の
動作について、第６図のフローチャートおよび第７図の
過渡部８図を参照しながら説明する。 エンジン制御装置２０は、計測吸入空気量算出手段２２
において、エアフローメータ１０がらの電圧信号を計測
吸入空気流ｉＱａに換算しくステップ５１０１　）　、
スロットル弁４がステップ状に開閉、例えば第７図（ａ
）のように開らがれると、（ｂ）図に示されるようなス
パイク状のオーバーシュートを伴った信号Ｑａが出力さ
れる。そして、スロットル開度センサ１１からスロット
ル開度信号θと、エンジン回転数算出手段２１からエン
ジン回転数Ｎｅを入力しくステップ５１０２）、スロッ
トル部抵抗算出手段２６はスロットル開度θをアドレス
信号としてスロットル面積テーブル２３よりＡ（θ）を
読み出し、計測吸入空気流ｆｆ１Ｑａとによって、Ｒ１
＝に−Ａ（θ）・Ｑａを算出し、スロットル部低抗Ｒ１
をより正確に近似する。また、エンジン部抵抗算出手段
２７は、エンジン回転数Ｎｅをアドレス信号としてテー
ブル２４からエンジン部抵抗Ｒ２を読み出す（ステップ
５１０３）。 次に、吸気系時定数算出手段２８は、スロットル部抵抗
Ｒ１とエンジン部低抗Ｒ２およびメモリ２５に格納され
ている容量Ｃとによって、喋気系の１次おくれ時定数τ
を算出する（ステップ５１０４）。 また、吸気管内圧力算出手段２９は、上記抵抗ＲＩ＋Ｒ
２およびメモリ２５に格納されている吸入側圧力ｐｏと
によって、定常状態における吸気管内圧力ＰＢを算出し
くステップ３１０５）、この吸気管内圧力ＰＢに１次お
くれ処理手段３０において時定数τによる１次おくれ処
理を演算周期Δを毎に施し、過；窪時の吸気管内圧力Ｐ
　（ｔ）を求め（ステップ５１０６　）　、第７図（ｄ
）に示すように吸気管内圧力Ｐを推定する。 次に、充填空気量算出手段３１は、推定吸気管内圧Ｐの
時間微分値と容量Ｃとにより、スロットル弁下流のチャ
ンバ３および吸気管２内に過渡時に充填される充填空気
量Ｑｃを求め（ステップ５１０７　）　＝第７図（ｅ）
のように推定する。この推定充填空気ＸＱＣと、計測吸
入空気流量算出手段２２からの計測吸入空気流ｉＱａと
により、実エンジン吸入空気量算出手段３２によって実
際にエンジン１内に吸入される空気量Ｑｅを算出しくス
テップ３１０８）、実エンジン吸入空気量Ｑｅを第７図
１のように推定する。 こうして得られた実エンジン吸入空気量Ｑｅは、計測吸
入空気流量Ｑａのようなスパイク状のオーバーシュート
はなくなり、エンジン回転数Ｎｅとによって、燃料噴射
量算出手段３３にてＴｐ　＝Ｋ・Ｑｅ　／Ｎｅの形で燃
料噴射ｉＴｉ、即ち噴射パルスＴｐが算出され（ステッ
プ３１０９）、過渡時にも第７図（９）に示すような空
燃比Ａ／Ｆが得られ、従来例を示ず（Ｃ）図のような大
きな空燃比の変動は生じない、また、点火時期算出手段
３４でも、実際の負荷に相当する実エンジン吸入空気Ｍ
　Ｑ　ｅとエンジン回転数Ｎｅとに塞づいて最適点火時
期がマツプ検索などによって求められる（ステップ５１
１０）ので、過渡時の不必要は遅角は生じない。 なお、上記実施例として、スロットル弁を急開する過渡
時について説明したが、急閉される過渡時にも同様な動
作が行われ、空燃比Ａ／Ｆのり一ン側への変動を抑える
とともに、点火時期の最適値からのずれによる不都合を
防止することができる。

【発明の効果】

この発明は以上説明したとおり、スロットル弁下流のチ
ャンバや吸気管の容量を８はして吸気管内圧力を推定し
、さらに実際にエンジン内に吸入される空気量を推定す
るようにしなので、スロットル弁の開閉時等の過渡時に
おいても、それ等の容量に起因する計測吸入空気流量の
オーバーシュートやアンダーシュートの影響をなくして
、空燃比の設定値からのずれを最少限に抑え、排気ガス
中のＣＯやＨＣの発生と防止することができ、かつ出力
を安定化して運転のフィーリング向上を図れる。また、
点火時期の適正値からのずれも最少限に抑えられ、運転
のフィーリングやエミッションの改善を図れるという効
果が得られる。 ４、図面の簡単な説明 第１図〜第７図はこの発明の一実施例を示すものであり
、第１図はエンジン制御装置のシステム図、第２　口ｔ
ａ）、　＋ｂ）はエンジン吸気系のモデルと電気回路に
置換えた等価モデルとを示すモデル図、第３図はエンジ
ン制御装置の処理手段の構成を示すプロンク図、第４図
はスロットル開度と計測吸入空気流星とからスロットル
部抵抗Ｒ１を求めるための図、第５図はエンジン回転数
に対するエンジン部抵抗Ｒ２の設定を示す図、第６図は
動作を示すフローチャート、第７図（ａ）ないしく９）
は過渡時の各データの変化を示す過渡応答図である。 １・・・エンジン、２・・・吸気管、３・・・スロット
ル弁下流のチャンバ、４・・・スロットル弁、５・・・
インジェクタ、１０・・・エアフローメータ、１１・・
・スロットル開度センサ、１３・・・クランク３センサ
、２０・・・エンジン制ｔ！ｌＩ装置、２３・・・スロ
ットル面積テーブル、２４・・・エンジン部抵抗Ｒ２テ
ーブル、２５・・・メモリ、２６・・・スロットル部抵
抗算出手段、２７・・・エンジン部抵抗算出手段、２８
・・・吸気系時定数算出手段、２９・・・吸気管内圧力
算出手段、３０・・・１次おくれ処理手段、３１・・・
充填空気量算出手段、３２・・・実エンジン吸入空気量
算出手段、３３・・・燃料噴射量算出手段、３４・・・
点火時期算出手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 スロットル弁上流にエアフローメータを、吸気管下流に
   インジェクタを設け、スロットル開度センサを備えたエ
   ンジンにおいて、 エンジン吸気系の動特性を、スロットル部抵抗Ｒ＿１は
   上記スロットル開度センサによって検出されるスロット
   ル開度と上記エアフローメータによって計測される吸入
   空気流量との関数として、エンジン部抵抗Ｒ＿２はエン
   ジン回転数の関数として、吸入側圧力Ｐ＿０やスロット
   ル弁下流のチャンバおよび吸気管の容量Ｃは定数として
   、それぞれメモリに予め記憶させておいて等価にモデル
   化し、この等価モデルを用いて、計測吸入空気流量とス
   ロットル開度とから常に吸気管内圧力を定常状態から過
   渡状態に至るまで推定し、この推定吸気管内圧力から過
   渡時にスロットル弁下流チャンバおよび吸気管内に充填
   される充填空気量を推定し、この充填空気量推定値と計
   測吸入空気流量とから実際にエンジン内に吸入される実
   エンジン吸入空気量を求め、 この実エンジン吸入空気量とエンジン回転数とに基づい
   て燃料噴射量および点火時期を決定するようにしたこと
   を特徴とするエンジン制御装置。