JPS63215848A - 内燃機関の吸気管圧力検出方法 - 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方法および装置に係
り、特に吸気管圧力と機関回転速度とに基づいて基本燃
料噴射時間を定め、この基本燃料噴射時間に基づいて燃
料噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射量制御方法およ
び装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、吸気管圧力と機関回転速度とを検出し、この
検出された吸気管圧力と機関回転速度とに基づいて基本
燃料噴射時間を演算し、この基本燃料噴射時間を吸気温
や機関冷却水温等に応じて補正して燃料噴射時間を求め
、この燃料噴射時間に相当する時間燃料噴射弁を開弁す
ることにより燃料噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射
量制御方法が知られている。この燃料噴射量制御方法に
おいては、ダイヤフラム式の圧力センサを吸気管に取付
け、機関脈動成分を除去するために時定数が３〜５　ｗ
＋ａｅｃのフィルタを介して圧力センサ出力を処理する
ことにより吸気管圧力を検出し、この検出された吸気管
圧力と回転速度センサで検出された機関回転速度とに基
づいて基本燃料噴射時間を演算するようにしている。

しかしながら、圧力センサのダイヤフラムによる応答遅
れおよびフィルタの時定数による応答遅れが存在するた
め、加減速時等の過渡運転時には、実際の吸気管圧力の
変動に対して検出された吸気管圧力の変動に時間遅れが
生ずる。このため、加速時にはスロットル弁が栄、開さ
れて実際の吸気管圧力が急激に上昇するのに対して検出
された吸気管圧力に時間遅れが生じ、実際の吸気管圧力
より小さい値の吸気管圧力によって基本燃料噴射時間が
演算されることになるため、空燃比がオーバリーンにな
り加速応答性が悪化すると共に排気エミッションが悪化
する。逆に、減速時にはスロットル弁が急閉されること
から吸気管圧力が急激に低下するため実際の吸気管圧力
より大きな値の吸気管圧力によって基本燃料噴射時間が
演算されることになり、空燃比がオーバリッチになって
ドライバとりティが悪化すると共に排気エミッションが
悪化する。この空燃比のオーバリッチおよびオーバリー
ンを防止するために、加速増量や減速減量等の各種の増
減量補正を行なっているが、過渡時には検出された吸気
管圧力に時間遅れが存在するため全運転領域で完全に目
標空燃比に制御することが不可能であった。

一方、実際の値に対して時間遅れのない物理量としてス
ロットル開度を用い、スロットル開度と機関回転速度と
に基づいて基本燃料噴射時間を演算する方法（特開昭５
９−２８０３１号公報）やスロットル開度と機関回転速
度とに応じた吸気管圧力を記憶しておいて圧力センサよ
り得られる信号に応じて排ガス再循環時の排ガスの分圧
を考慮してこの吸気管圧力を補正して燃料噴射量を制御
することが行なわれている（特開昭５９−３９９４８号
公報）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、通常スロットル弁は圧力センサ取付位置
および機関燃焼室から離れた上流側の位置に配置されて
おり、スロットル弁を通過した空気が圧力センサ取付位
置や機関燃焼室へ到達するまでに時間遅れが生じ、また
、スロットル弁と吸気弁との間の容積のためスロットル
開度は実吸入空気量の変化に対して位相が進むことにな
る。このため、スロットル開度と機関回転速度とで定め
られた吸気管圧力Ｐ　（ＴＡ、ＮＥ）は第３図に示すよ
うに実際の吸気管圧力Ｐより位相が進んだ値となる。な
お、ＰＭは圧力センサから得られる吸気管圧力である。

また、第４図に示すように、スロットル開度と機関回転
速度とで定められた基本燃料噴射量ＴＰ　（ＴＡＳＮＥ
）はスロットル開度の変化が実吸入空気量の変化に対し
て位相が進んでいるため要求燃料噴射量よりも多くなる
。このためスロットル開度と機関回転速度とに基づいて
燃料噴射量を制御すると、加速時には燃料噴射量が要求
値より多くなって空燃比がオーバリッチになり、減速時
には燃料噴射量が要求値より少なくなって空燃比がオー
バリーンになる。また、加速増量補正を行なった場合に
おいても増量値は第４図の斜線で示すようになり、上記
の位相進みを補正することはできない。

本発明は上記問題点を解決すべく成されたもので、実際
の吸気管圧力の変化に対して応答遅れのないスロットル
開度を用いて位相進みおよび遅れのない吸気管圧力、す
なわち実際の吸気管圧力を予測することによって、機関
が要求する量の燃料を噴射することができるようにした
内燃機関の燃料噴射量制御方法および装置を提供するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕　（その１）上記目的
を達成するために第１の発明は、スロットル開度と機関
回転速度とに基づいてスロットル開度変化時点からの経
過時間を変数とする吸気管圧力を演算し、演算された吸
気管圧力と機関回転速度とに基づいて基本燃料噴射時間
を演算し、演算された基本燃料噴射時間に基づいて燃料
噴射量を制御するようにしたものである。

〔作用〕

以下第１の発明の原理について説明する。第１図に示す
ように、スロットル弁ＴｈからサージタンクＳを介して
機関Ｅの吸気弁までの吸気系を考え、吸気系内の空気の
圧力（吸気管絶対圧力）をＰ　［ｍＨｇａｂｓ、　］　
、吸気系の容積をＶ［ｆ］、吸気系内に存在する空気の
重量をＱ［ｇ］、吸気系内の空気の絶対温度をＴ［”Ｋ
］、大気圧をＰｃ［ｍｆｌｇａｂｓ、］とすると共に、
吸気系から機関Ｅの燃焼室に吸入される単位時間当りの
空気重量をΔＱ＋　　［ｇ／ｓｅｃ］　、スロットル弁
Ｔｈを通過して吸気系内に吸入される単位時間当りの空
気重量をΔＱｚ　　［ｇ／ｓｅｅ］とし、微小時間Δを
内に吸気系の空気の重量が（ΔＱｚ−ΔＱ、）・ΔＬ変
化し、このとき吸気系内の空気の圧力がΔＰ変化したも
のとして、吸気系内の空気にボイル・シャルルの法則を
適用すると以下の（１）式に示すようになる。

（Ｐ＋Δｐ）ｖ＝ （Ｑ＋（ΔＱ、−ΔＱ＋）Δｔ　）　ＲＴ　　　・・・
（１）ただし、Ｒは気体定数である。

一方、ＰＶ−Ｑ−Ｒ−Ｔであるから上記（１）式を変形
すると、以下の（２）式が得られる。

ここで、流量係数をψ、スロットル弁の開口面積（スロ
ットル開度）をＡとするとスロットル弁を通過する単位
時間当りの空気重量ΔＱ２は以下の（３）式で表わされ
、行程容積をＶＳ、機関回転速度をＮＥ　［ｒｐｍｌ、
吸入効率をηとすると機関の燃焼室に吸入される単位時
間当りの空気重量ΔＱ、は以下の（４）式で表わされる
。

ΔＱｚ　−ψ・Ａ４　　・・・（３） 上記（３）、（４）式を（２）式に代入すると次の（５
）式が得られる。

ここで、Δｔ→０の権限をとると、 となる。

今、圧力Ｐ、（≠Ｐｃ）近傍での応答を考えて圧力がＰ
、からＰｏ＋Ｐに変化したものとして、上記（６）式の
Ｐに代えてｐｏ　＋ｐ　（ただし、Ｐは微小値）を代入
すると、以下の（７）式が得られる。

・・・（７） ここで、 ・・・（８） であるから、上記（７）式は以下の（９）式のようにな
る。

・・・（９） ここで、 とすると、上記（９）式は次のようになる。

ｔ 上記Ｑ２）式を次の０３）式のように変形して両辺を積
分し、積分定数をＣとすると以下のＩ式が得られる。

一−１！　ｏ　ｇ　（−ａ’Ｐ＋ｂ）　−を十Ｃ−（１
４）ここで１−０のときＰの初期値はＰｏであるから上
記０４式より積分定数Ｃは次のようになる。

■ Ｃ＝−１ｏｇｃ−ａＰ十ｂ）　　＝Ｊ５）上記０４１式
と０５）式からＰを求めると次のようになる。

ａ　　　　　　　　ａ ただし、ｅは自然対数の底である。

従って、スロットル弁の開口面積Ａすなわちスロットル
開度ＴＡ、ｍ関回転速度ＮＥおよびスロットル開度変化
時点からの経過時間りを測定して上記００式に代入すれ
ば、実際の吸気管圧力Ｐを求めることができる。そして
、このようにして求めた実際の吸気管圧力Ｐと機関回転
速度ＮＢとに基づいて、例えば以下の式に示す演算を行
なって基本燃料噴射時間ＴＰを求め、この基本燃料噴射
時間ＴＰを吸気温や機関冷却水温等に応じて補正して燃
料噴射時間を求め、この燃料噴射時間に相当する時間燃
料噴射弁を開弁することにより機関が要求する量の燃料
を噴射することができる。

ＴＰ＝に−ＩＴ／ＮＥ ただし、Ｋは定数である。

ところで、上記００式の吸気管圧力Ｐをグラフで表わす
と第２図に示すようになり、１−０でＰ＝Ｐａ、ｔ＋ω
の権限（定常状態）ではＰ　＝　ｂ　／　ａ（定常状態
での吸気管圧力ＰＭＴＡ）となる１次遅れ要素の出力で
ある。従って、スロットル開度ＴＡと機関回転速度ＮＥ
とに基づいて定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを演算し
、定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを以下の０刀式の伝
達関数Ｇ　（ｓ）で表わされる１次遅れ要素で処理する
ことにより実際の吸気管圧力を演算するようにしてもよ
い。

ま ただし、Ｓはラプラス変換の演算子、Ｔは特定数である
。

すなわち、第１の発明においてスロットル開度と機関回
転速度とに基づいて定常状態での吸気管圧力を演算し、
演算された定常状態での吸気管圧力を１次遅れ要素で処
理することにより前記経過時間を変数とする吸気管圧力
を演算するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、実際の吸気管圧力
を予測してこの吸気管圧力と機関回転速度とに基づいて
燃料噴射量を制御しているので、実際の吸入空気量に応
じた量の燃料を噴射することができ、これによって空燃
比を目標空燃比に制御して過渡時の空燃比のオーバリッ
チ、オーバリーンを防止することができる、という効果
が得られる。

〔問題点を解決するための手段〕　（その２）また、上
記目的を達成するために第２の発明は、スロットル開度
を検出するスロウトル開度検出手段と、機関回転速度を
検出する回転速度検出手段と、検出されたスロットル開
度と検出された機関回転速度とに基づいて定常状態での
吸気管圧力を演算する吸気管圧力演算手段と、演算され
た定常状態での吸気管圧力に対して過渡時の吸気管圧力
の応答遅れの補正を行なう補正手段と、前記補正手段に
よって補正された吸気管圧力と前記検出された機関回転
速度とに基づいて基本燃料噴射時間を演算する基本燃料
噴射時間演算手段と、前記基本燃料噴射時間に基づいて
燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段と、を含んで
構成したものである。

〔作用〕

本発明によれば、第６図に示すブロック図のように、ス
ロットル開度検出手段で検出されたスロットル開度ＴＡ
と回転速度検出手段で検出された機関回転速度とに基づ
いて吸気管圧力演算手段Ａによって定常状態での吸気管
圧力ＰＭＴＡが演算される。吸気管圧力演算手段Ａによ
って演算された定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡは、補
正手段Ｂによって過渡時の吸気管圧力の応答遅れ分の補
正が行なわれる。この補正手段としては１次遅れ要素を
用いることができる。補正手段Ｂによって補正された吸
気管圧力は基本燃料噴射時間演算手段Ｃに入力され、基
本燃料噴射時間演算手段に入力されている機関回転速度
ＮＥとに基づいて基本燃料噴射時間ＴＰが演算される。

そして、基本燃料噴射時間ＴＰに基づいて燃料噴射量制
御手段によって燃料噴射量が制御される。

〔発明の効果〕

以上説明したように第２の発明によれば、圧力センサや
フィルタを用いていないので、構造簡単でかつ精度よく
実際の吸気管圧力を予測して機関が要求する量の燃料を
噴射することができる、という効果が得られる。

〔態様の説明〕

本発明は実施するにあたって以下の態様を採り得る。

すなわち、この態様は、スロットル開度と機関回転速度
とに基づいて所定周期で定常状態での吸気管圧力を演算
し、過渡時の吸気管圧力の変化に関する時定数と前記所
定周期とで重みに関する係数を演算し、過去に演算され
た加重平均値の重みを重くして過去に演算された加重平
均値と前記定常状態での吸気管圧力と前記重みに関する
係数とで現在の加重平均値を演算し、演算された現在の
加重平均値と機関回転速度とに基づいて基本燃料噴射時
間を演算し、演算された基本燃料噴射時間に基づいて燃
料噴射量を制御するようにしたものである。

次に、本態様の原理を説明する。１次遅れ要素をブロッ
ク図で表わすと第５図に示すようになり、入力をｘ（ｔ
）　　とし、出力をｙ　（ｔ）　　とし、時定数をＴと
すると、第５図の入出力の関係は以下の式で表わされる
。

・・・［相］ ここで、１．を現在の演算タイミング、１．を過去の演
算タイミングとすると次の（２１）式が得られる。

（ｔｘｔ＋）　　・　（Ｘ　（ｔｔ）　　７　（ｔ＋Ｎ
＋　ｙ　（ｔｔ）　−ｙ　（ｔｚ）　　・・・（２１）
上記（２１）において、Ｘ　（ｔｔ）を定常状態での吸
気管圧力ＰＭＴＡ、Ｖａｔｔ＞を現在の実際の吸気管圧
力Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍｔ　、ｙ（ｔｔ）を過去の実際の吸気
管圧力ＰＭＳＭ＋−＋　、ｔｘ　　ｔｔ　　（−Δｔ）
を演算周期とすれば、 ＋　Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍｔ−＋　＝　Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍｔ　・
・・（２２）となり、Ｔ／Δｔｘｎとすると、以下の（
２３）式が得られる。

ｎ ・・・（２３） すなわち、上記（２３）式は、過去の実際の吸気管圧力
ＰＭＳＭ、−，の重みをｎ−１とし、定常状態での吸気
管圧力ＰＭＴＡの重みを１とした加重平均を求めること
により、現在の実際の吸気管圧力Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍ　＋を
演算することができることを示している。また、重みに
関する係数ｎは時定数Ｔと演算周期ΔＬとの比で求めら
れる。

従って、スロットル開度と機関回転速度とに基づいて所
定周期Δｔで定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを演算し
、過渡時の吸気管圧力の変化に関する時定数Ｔと所定周
期Δｔとで重みに関する係数ｎを演算し、過去に演算さ
れた加重平均値ＰＭＳＭ＋−＋　の重みを重（して過去
に演算された加重平均値Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍ　Ｉ−と定常状
態での吸気管圧力ＰＭＴＡと重みに関する係数ｎとで上
記（２３）式に従って加重平均値Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍ　ｒ　
を演算すれば、現在の実際の吸気管圧力が求められるこ
とになる。そこで、本態様では、上記のようにして演算
された加重平均値（現在の実際の吸気管圧力）と機関回
転速度とに基づいて基本燃料噴射時間を演算し、演算さ
れた基本燃料噴射時間に基づいて燃料噴射量を制御する
ようにしている。

なお、上記０ω、００式から理解されるように、時定数
Ｔ　ｍ　ｌ　／　ａは機関回転速度ＮＥが大きくなる程
小さくなり、スロットル開度ＴＡが大きくなる程小さく
なる。このように、時定数はスロットル開度ＴＡと機関
回転速度ＮＥを変数とする関数で表わされる。従って演
算周期Δｔを一定とすれば、重みに関する係数ｎはスロ
ットル開度ＴＡと機関回転速度ＮＥとを変数とする関数
で定めることかで・きる、なお、スロットル開度ＴＡと
機関回転速度ＮＥとで定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡ
が一義的に定まるから、スロットル開度ＴＡと機関回転
速度ＮＥとに代えて定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡと
機関回転速度ＮＥとに応じて重みに関する係数ｎを定め
るようにしてもよい。

ところで、機関燃焼室に供給される空気量が確定するの
は、吸気終了時点すなわち吸気弁閉弁時である。しかし
ながら、燃料噴射時間を演算するために所定時間必要で
あると共に、燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼室に
到達するまでに所定の飛行時間が必要であり、燃焼室に
供給される空気量が確定したときに燃料噴射量を演算す
ると時間遅れが生じるため、従来では、燃焼室に供給さ
れる空気量が確定する前の吸気管圧力を用いて基本燃料
噴射時間を演算している。このため、実際に燃焼室内に
吸入された空気量に適合した量の燃料が噴射されなくな
り、加速時には吸入空気量が確定する吸気管圧力より小
さい値の吸気管圧力によって燃料噴射量が制御されるた
め、空燃比がリーンとなり、減速時には吸入空気量が確
定する吸気管圧力より大きい値の吸気管圧力によって燃
料噴射量が制御されるため、空燃比がリッチとなる。

一方、上記（２３）式においてスロットル開度ＴＡと機
関回転速度Ｎ已とが変化しないものと仮定すると、加重
平均値演算時から吸入空気量が確定するまでの間、すな
わち加重平均値演算時から所定時間先までの間定常状態
での吸気管圧力ＰＭＴＡはシ定である。従って、上記（
２３）式の加重平均値を繰り返し演算するこ゛とによっ
て吸入空気量確定時の実際の吸気管圧力を予測すること
ができる。

このため本ｍ様では、定常状態での吸気管圧力を演算し
た時点から機関に吸入される空気量が確定するまでの時
間を演算周期Δｔで除算することにより演算回数を求め
、この演算回数だけ上記（２３）式の加重平均の演算を
繰り返すことにより、機関に吸入される空気量が確定す
る時点での加重平均値すなわち機関に吸入される空気量
が確定する時点での実際の吸気管圧力を予測して燃料噴
射量を制御するのが好ましい。

なお、上記では燃料噴射時間演算時から機関に吸入され
る空気量が確定するまでの間スロットル開度と機関回転
速度とが変化しないものと仮定したが、スロットル開度
や機関回転速度が変化する場合には、燃料噴射時間演算
時でのスロットル開度の微分値および／または機関回転
速度の微分値を用いて次の燃料噴射時間演算時点でのス
ロットル開度および／または機関回転速度を予測して、
吸入空気量が確定するときの定常状態での吸気管圧力を
予測し、上記のように加重平均値の演算を繰り返して実
際の吸気管圧力を予測すれば、スロットル開度や機関回
転速度変動時の実際の吸気管圧力の予測値の精度が更に
向上する。

また、燃料噴射弁から噴射された燃料は、インテークマ
ニホールド内壁面等の機関壁面に付着して噴射された燃
料の全てが燃焼室に供給されないので、この燃料付着分
を補正して燃料噴射量を制御するのが好ましい。この燃
料付着量は、吸気管圧力の大きさに依存し、吸気管圧力
が小さいと燃料の蒸発量が多くなるため燃料付着量は少
なくなり、吸気管圧力が大きいと燃料の蒸発量が少なく
なるため燃料付着量は多くなる。このため本態様では、
加重平均によって演算された実際の吸気管圧力から機関
壁面への燃料付着量の変化量を予測し、この変化量に相
当する量の燃料噴射量を補正して機関に吸入される実際
の吸入空気量に対応した量の燃料を機関に供給するのが
好ましい。なお、燃料の壁面への付着量は機関温度や機
関回転速度によっても変化する（機関温度が高いと燃料
の蒸発量が多くなるため燃料付着量は少なくなり、機関
回転速度が速くなると空気流速が速くなって蒸発量が多
くなるため燃料付着量は少なくなる）ため、機関温度や
機関回転速度の関数として燃料付着量の変化量を定める
ようにしても良く、また壁面への燃料付着量は瞬時に安
定しないため燃料噴射量の補正量を時間減衰させて今回
噴射したときの燃料付着量を次回以降の噴射に反映させ
るようにしても良い。

以上説明したように本態様においては、所定周期で加重
平均値を演算することにより実際の吸気管圧力を予測し
ているため、スロットル開度変化時点からの経過時間を
計測することなく実際の吸気管圧力を予測することがで
き、これによって過渡時においても空燃比が目標空燃比
に制御され、加速応答性、ドライバビリティおよび排気
エミッション等の悪化を防止することができる、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実施例を詳細に説明する。

第７図は本実施例の燃料噴射量制御装置を備えた内燃機
関の概略図である。

エアクリーナ（図示せず）の下流側にはスロットル弁８
が配置されている。このスロットル弁８には、スロット
ル弁８の開度を検出するスロットル開度センサ１０が取
付けられている。スロットル開度センサ１０は、第８図
の等価回路に示すように、スロットル弁８の回動輪に固
定された接触子１０Ｂと一端に電源が接続されかつ他端
が接地された可変抵抗１０Ａとで構成されており、スロ
ットル弁８の開度が変化するに伴って、接触子１０Ｂと
可変抵抗１０Ａとの接触状態が変化し、スロットル弁８
の開度に応じた電圧が接触子１０Ｂから得られるように
構成されている。スロットル弁８の上流側の吸気管壁に
は、吸入空気の温度を検出するサーミスタで構成された
温度センサ１４が取付けられている。スロットル弁８の
下流側にはサージタンク１２が配置されており、サージ
タンク１２はインテークマニホールド１日、吸気ボート
２２および吸気弁２３を介して機関本体２０の燃焼室２
５に連通されている。このインテークマニホールド２４
には、各気筒に対応するように燃料噴射弁２４が取付け
られており、各気筒独立にまたは各気筒グループ毎にま
たは全気筒−斉に燃料を噴射できるように構成されてい
る。

燃焼室２５は、排気弁２７、排気ボート２６およびエキ
ゾーストマニホールド２日を介して三元触媒を充填した
触媒袋！（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２８には、排ガス中の残留酸素濃度を
検出して理論空燃比に対応する値を境に反転した信号を
出力する０、センサ３０が取付けられている。

シリンダブロック３２には、ウォータジャケラ、ト内に
突出するように機関温度を代表する機関冷却水温を検出
するサーミスタ等で構成された冷却水温センサ３４が取
付けられている。シリンダブロック３６には、各々の燃
焼室２５内に突出するように点火プラグ３８が取付けら
れている。点火プラグ３８はディストリビュータ４０お
よび点火コイルを備えたイグナイタ４２を介してマイク
ロコンピュータ等で構成された制御回路４４に接続され
ている。ディストリビュータ４０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４６および回転角センサ４８
が取付けられている。気筒判別センサ４６は、例えば７
２０°ＣＡ毎に気筒判別信号を出力し、回転角センサ４
８は、例えば３０°ＣＡ毎に回転角信号を出力する。そ
して、この回転角信号の周期から機関回転速度を演算す
ることができる。

マイクロコンピュータ等で構成された制御回路４４は、
第９図に示すように、マイクロプロセッシングユニット
（ＭＰＵ）６０、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）６
２、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）６４、バッ
クアップＲＡＭ　（ＢＵ−ＲＡＭ）６６、入出カポ−ト
ロ８、入力ポードア０、出力ポードア２．７４およびこ
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
７５を備えている。入出カポ−トロ８には、アナログ−
デジタル（Ａ／Ｄ）変換器７８およびマルチプレクサ８
０が順に接続されており、このマルチプレクサ８０には
、バッファ８２を介して吸気温センサ１４が接続される
と共に、バッファ８４およびバッファ８５をそれぞれ介
して水温センサ３４およびスロットル開度センサ１０が
接続されている。また、入出カポ−トロ８は、Ａ／Ｄ変
換器７８およびマルチプレクサ８０に接続されて、ＭＰ
Ｕからの制御信号に応じて吸気温センサ１４、水温セン
サ３４及びスロットル開度センサ１０出力を順次所定周
期でＡ／Ｄ変換するように制御する。

入力ポードア０には、コンパレータ８８およびバッファ
８６を介して０２センサ３０が接続されると共に波形整
形回路９０を介して気筒判別センサ４６および回転角セ
ンサ４８が接続されている。

そして、出力ポードア２は駆動回路９２を介してイグナ
イタ４２に接続され、出力ポードア４は駆動回路９４を
介して燃焼室２４に接続されている。

次に上記内燃機関に第２および第３の発明を適用した第
１実施例について説明する。上記ＲＯＭ６２には、以下
で説明する本発明の第１実施例の制御ルーチンのプログ
ラムや第１０図に示すスロットル開度ＴＡと機関回転速
度ＮＥとで定められた定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡ
のマツプ、第１１図に示す機関回転速度ＮＥと定常状態
での吸気管圧力ＰＭＴＡ（またはスロットル開度ＴＡ）
とで定められた重みに関する係数ｎのマツプ、および実
際の吸気管圧力ＰＭＳＭと機関回転速度Ｎ已とで定めら
れた基本燃料噴射時間ＴＰのマツプが予め記憶されてい
る。第１０図に示す定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡの
マツプは、スロットル開度ＴＡと機関回転速度ＮＥとを
設定し、設定したスロットル開度ＴＡと機関回転速度Ｎ
Ｅに対応する吸気管圧力を測定し、吸気管圧力が安定し
たときの値を用いることにより作成される。第１１図に
示す重みに関する係数ｎのマツプは、スロットル弁をス
テップ状に開いたときの吸気管圧力の応答（インデシャ
ル応答）時の時定数Ｔを測定し、この測定値と第１３図
に示す演算ルーチンの実行周期Δｔ　ｓｅｅとからＴ／
Δｔ（！：ｉｎ）を機関回転速度ＮＥと実際の吸気管圧
力ＰＭＴＡ（またはスロットル開度ＴＡ）とに対応して
求めることにより作成される。そして第１２図の基本燃
料噴射時間ＴＰのマツプは、機関回転速度と吸気管圧力
とを設定し目標空燃比となる基本燃料噴射時間ＴＰを測
定することにより作成される。

次に、第１３図に示す燃料噴射時間演算ルーチンについ
て説明する。このルーチンは、所定時間（例えば、３ｍ
５ｅｃ）毎に実行される。ステップ１００においてＡ／
Ｄ変換されたスロットル開度ＴＡ’（例えば、８　ｍ５
ｅｃ毎にＡ／Ｄ変換する）および機関回転速度ＮＥを取
込み、ステップ１０２において第１０図のマツプからス
ロットル開度ＴＡと機関回転速度ＮＥに対応する定常状
態での吸気管圧力ＰＭＴＡを演算する。次のステップ１
０４では、ステップ１０２で演算された吸気管圧力ＰＭ
ＴＡとステップ１００で取込んだ機関回転速度ＮＥとに
基づいて第１１図に示すマツプから重みに関する係数ｎ
を演算する。なお、スロットル開度と機関回転速度で重
みに関する係数ｎのマツプを定めた場合には、ステップ
１０４でステップ１００で取込んだスロットル開度ＴＡ
と機関回転速度ＮＥとで重みに関する係数ｎを演算する
ようにしてもよい。次のステップ１０６では、ステップ
１０２で演算された吸気管圧力ＰＭＴＡとステップ１０
４で演算された重みに関する係数ｎと前回のこのルーチ
ンの実行時にステップ１０６で演算された前回の加重平
均値ＰＭＳＭ＋−＋　　とを用いて上記で説明した（２
３）式に従って今回の加重平均値ＰＭＳＭｉ　を演算す
る。次のステップ１０８では今回の加重平均値Ｐ　Ｍ　
Ｓ　Ｍｉ　と機関回転速度ＮＥとに基づいて第１２図に
示すマツプから基本燃料噴射時間ＴＰを演算する。そし
て、次のステップ１１０において吸気温や機関冷却水温
等で定まる補正係数ＦＫを基本燃料噴射時間ＴＰに乗算
することによって燃料噴射時間ＴＡＵ演算する。そして
、図示しない制御ルーチンにおいて所定クランク角にな
ったときに燃料噴射時間ＴＡＵに相当する時間燃料噴射
弁を開弁して燃料噴射を実行する。

第１４図は所定クランク角毎に割込みによって点火進角
θを演算するルーチンを示すものである。なお、第１４
図において第１３図と同一部分については同一符号を付
して説明を省略する。ステップ１１２では、今回演算さ
れた加重平均値ＰＭ　Ｓ　Ｍ　ｒ　と機関回転速度ＮＥ
とにより基本点火進角θＩＩＡｓｔを演算する。この基
本点火進角θ１ｌＡ３Ｅは、演算式によって演算しても
よく、また基本燃料噴射時間と同様にマツプを作成して
このマツプから演算するようにしてもよい。そして、次
のステップ１１４において基本点火進角θ８．□に吸気
温や機関冷却水温等で定まる補正係数ＩＫを乗算して点
火進角θを求める。そして図示しない点火時期制御ルー
チンにおいて基本点火進角θでイグナイタをオフするこ
とにより点火を実行する。

第１５図（１）、（２）に、加速時における従来での加
速増量を行なわない場合の空燃比の変化と本実施例での
空燃比の変化とを比較して示すと共に燃料噴射量を求め
るための本実施例での加重平均値ＰＭＳＭと従来の検出
した吸気管圧力ＰＭとの相異を示す。第１５図から理解
されるように、従来例の空燃比は加速時にリーンスパイ
クが生じているが、本実施例の空燃比ば略フラットにな
っている。

以上説明したように、本実施例では実際の吸気管圧力を
予測して燃料噴射量と点火時期とを制御することにより
圧力センサやフィルタを用いることなく、精度良い燃料
噴射量制御と点火時期制御を行なうことができる。

次に上記内燃機関に本発明を適用した第２の実施例を説
明する。この実施例は加重平均値の演算を所定回繰り返
すことによって吸入空気量確定時（吸気弁全閉時）の実
際の吸気管圧力を予測し、この予測した吸気管圧力によ
って燃料噴射量を制御するようにしたものである。第１
６図は所定時間（本実施例では８１１ＳｅＣ）毎に実行
して吸入空気量確定時の吸気管圧力の予測値ＰＭＳＭ２
を演算するルーチンを示すものである。ステップ２００
において機関回転速度ＮＥを取込むと共に、スロットル
開度ＴＡのＡ／Ｄｉ換を行なってスロットル開度ＴＡを
取込む、ステップ２０２では第１０図に示すマツプから
機関回転速度ＮＥとスロットル開度ＴＡとに対応する定
常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを演算する０次のステッ
プ２０４では第１１図に示すマツプから重み付けに関す
る係数ｎを演算する。次のステップ２０６とステップ２
０８では、レジスタＰＭＳＭ　１に記憶されている前回
演算した加重平均値ＰＭＳＭｉ−，をＲＡＭから読出し
て上記（２３）式に基づいて今回の加重平均値Ｐ　Ｍ　
Ｓ　Ｍｉ　を演算し、ステップ２１０においてこの加重
平均値Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍ　ｉ　をレジスタＰＭＳＭ　１に
記憶しておく９次のステップ２１２では、現在時刻から
吸気管圧力予測時点までの時間Ｔｌｌｌ５ｅＣを第１６
図のルーチンの演算周期Δｔ　（＝８ｍｓｅｃ）で除算
することにより演算回数Ｔ／ΔＬを演算する。この予測
時間Ｔ　＋ｍ５ｅｃは、現在時刻から吸入空気量確定ま
での時間すなわち現在時刻から吸気弁が閉じるまでの時
間を採用することができ、各気筒独立に燃料を噴射しな
い場合には燃料噴射弁から燃焼室までの燃料の飛行時間
等も考慮して決定されるが、現時点から予測光までのク
ランク角が同一であってもこの予測時間Ｔｎ＋−５ｅｃ
は機関回転速度が速くなると短（なるので機関回転速度
等の運転条件によって可変することが好ましい（例えば
、機関回転速度が速くなるに従って短くする）。次のス
テップ２１４では、演算回数Ｔ／ΔＬ回上記（２３）式
の演算を繰り返して実行し、ステップ２１６においてこ
の演算した値を吸気管圧力の予測値ＰＭＳＭ２とする。

このように加重平均値を繰り返して実行することにより
最新の加重平均値は定常運転状態での吸気管圧力値に近
づくので、加重平均値の演算回数を上記のように定める
ことにより現在時刻からＴ　ｍ５ｅｃ先の吸気管圧力（
現時点より定常状態に近い状態での吸気管圧力）を予測
することができる。

第１７図は所定クランク角（例えば、１２０゜ＣＡ）毎
に燃料噴射時間ＴＡＵを演算するルーチンを示すもので
、機関回転速度ＮＥとステップ２１６で演算された吸気
管圧力の予測（ｆｉ　Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍ　２とに基づいて
第１２図に示すマツプから基本燃料噴射時間ＴＰを演算
する。そして、ステップ２２０において上記のステップ
１１０と同様にして燃料噴射時間ＴＡＵを演算する。

なお、現在時刻からＴ　ｍ５ｅｃ経過した時点ではスロ
ットル開度や機関回転速度が変化することがあるため、
スロットル開度の微分値や機関回転速度の微分値を用い
てＴ　ｍ５ｅｃ先のスロットル開度や機関回転速度を予
測してＴ　ｍ５ｅｃ先の定常状態での吸気管圧力を予測
し、上記の加重平均値の演算を繰り返すようにすれば、
さらに精度は向上する。

上記のように演算したときの加重平均値およびＴ　ｍ５
ｅｃ経過後の予測値ＰＭＳＭ２を第１８図および第１９
図に示す、第１８図では、１６ｍ５ｅｃ先の予測値と理
論値とを示したが、予測値は理論値と略等しくなってい
る。なお、スロットル開度のＡ／Ｄ変換タイミングは燃
料噴射時間演算タイミングと一致する場合もあるが、最
大演算周期Δｔに相当する時間ずれる。従って、このず
れ時間を平均（０＋Δｔ　）　／２　して　Ｔ±　Δｔ
／２時間先の吸気管圧力を予測するようにしても良い。

次に、本発明の第３実施例を説明する０本実施例は燃料
の機関壁面付着量を予測し燃料噴射量を補正するように
したものである。

機関燃焼室へ吸入されないで機関壁面に付着している燃
料付着量は、吸気弁閉弁時の吸気管圧力によって定まり
、例えば、吸気管圧力がＰＭＩの状態からＰＭ２の状態
へ加速した場合、各々の吸気管圧力での燃料付着厚さを
ＴＩ、Ｔ２とすると、燃料の付着厚さをＴ１からＴ２に
増加させるために必要な、壁面への燃料供給量は、スロ
ットル開放速度および燃料噴射回数等に関係なく定まる
。

そこで、本実施例では、ある基準吸気管圧力（例えば、
ＯｍｍＨｇａｂｓ　）から任意の吸気管圧力まで変化さ
せたときの壁面に供給すべき噴射量の総付着量を第２２
図に示すように吸気弁全閉時での吸気管圧力に対して予
めマツプの形でＲＯＭに記憶させておく。

第２０図は、本実施例の所定クランク角（３６０°ＣＡ
）毎に実行される燃料噴射量演算ルーチンを示すもので
、ステップ２３０においては上記第１６図で演算された
吸気管圧力の予測値ＰＭＳＭ２と機関回転速度ＮＥとか
ら基本燃料噴射時間ＴＰを上記と同様に演算する０次の
ステップ２３２では、吸気温や機関冷却水温等によって
定まる燃料噴射量の補正係数ＦＫを算出する。次のステ
ップ２３４では、第２２図のマツプから吸気管圧力の予
測値ＰＭＳＭ２に対応する機関壁面への燃料付着量ＦＭ
ＷＥＴを算出する。そして次のステップ２３６において
基本燃料噴射時間と補正係数ＦＫとを乗算すると共に、
今回求めた燃料の付着量ＦＭＷＥＴから前回燃料の付着
量ＦＭＷＥＴ　ＯＬＤを減算した値を補正加算値として
加算することにより燃料噴射時間ＴＡＵを求める。この
補正加算量は吸気管圧力の変化によって生ずる燃料付着
量の変化量を表わしている。そしてステップ２３８にお
いて今回求めた燃料の付着ｉ１ＦＭＷＥＴを前回の付着
量Ｆ　Ｍ　Ｗ　Ｅ　Ｔ　ＯＬＤ　としてＲＡＭに記憶す
る。

以上のように燃料噴射量を制御することによって、第２
１図に示すように斜線で示す部分の量の燃料が増量され
、これによって機関の内壁面に燃料付着厚さだけの燃料
が付着しても補正加算量によって機関に供給する燃料は
要求値になる。なお、第２４図はスロットル開度、吸気
管圧力の予測値および空燃比の変化を示すものであり、
本実施例では破線で示す従来例のようにリーンスパイク
は生ぜず空燃比の変動が少なくなっている。

次に本発明の第４実施例を説明する。上記の第３実施例
では噴射毎の燃料付着量によって燃料噴射量を制御する
ようにしてたが、機関壁面への燃料の付着は瞬時には安
定しないことを考慮して本実施例では各噴射での補正加
算量を時間減衰させることによって次回以降の噴射にも
反映させることにより燃焼室への燃料の供給量を要求値
と等しくするようにしている。第２５図は本実施例の燃
料噴射演算ルーチンを示すもので、例えば所定クランク
角（３６０’　ＣＡ）毎に実行される。なお、第２５図
において第２０図と同一部分には同一符号を付して説明
を省略する。ステップ２３４で燃料付着１ｉＦＭＷＥＴ
を算出した後は、ステップ２４０において以下の式に従
って補正加算ＩＦＡＥを算出する。

ＦＡＥ”０．２　・ＦＡＥＯＬＤ　＋ＦＭＷＥＴ−Ｆ　
ＭＷＥＴｏＬｅ　・（２４） なお、ＦＡＥＯＬＤ　は前回演算した補正加算量、Ｆ　
Ｍ　Ｗ　Ｅ　Ｔ　ＯＬＤ　は前回演算した燃料の壁面へ
の付着量である。

上記（２４）式では、前回の補正加算ＦＪ　Ｆ　Ａ　Ｅ
　ＯＬＤに０．２を乗算しているので、前回の補正加算
量を８０％減衰させて前回の補正加算量の２０％を今回
の補正加算量に反映させている。なお、この減衰の仕方
は機関によって最適な方法が選択され、上記のように所
定クランク角（上記の例では３６０°ＣＡ）毎に所定量
づつ減衰させても良く、また所定時間毎に所定量づつ減
衰させるようにしても良い。

休のステップ２４２では、上記と同様にして基本燃料噴
射時間と補正係数ＦＫと補正加算１ｉＦＡＥとを用いて
燃料噴射時間ＴＡＵを演算する。そして、ステップ２４
４において補正加算′量ＦＡＥを前回の補正加算ｉ１　
Ｆ　Ａ　Ｅ　ＯＬＤ　としてＲＡＭに記憶すると共に、
燃料付着量ＦＭＷＥＴを前回の燃料付着ｉｉ　Ｆ　Ｍ　
Ｗ　Ｆ、　Ｔ　ＯＬＤとしてＲＡＭに記憶する。

なお、上記第２２図では、吸気弁全閉状態での吸気管圧
力に応じて燃料付着量を定める例について説明したが、
燃料付着量は機関回転速度に応じても変化するため第２
３図に示すように吸気管圧力と機関回転速度を変数とし
て変化するマツプとして記憶させても良い、また、燃料
付着量は機関温度によっても変化し、機関温度が低い程
燃料付着量が多くなるので更にこの機関温度を変数とし
て定めるようにしても良い。また、上記実施例では、加
重平均値によって吸気管圧力を予測する例について説明
したが、上記００式に従って吸気管圧力を予測しても良
く、定常状態の吸気管圧力を１次遅れ要素で処理して吸
気管圧力を予測しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の詳細な説明するための線図、第２
図は吸気系内の実際の吸気管圧力の時間に対する変化を
示す線図、第３図は従来のスロットル開度と機関回転速
度とで定まる吸気管圧力と実際の吸気管圧力との相異を
示す線図、第４図は従来のスロットル開度と機関回転速
度とで定まり図、第６図は第含の発明を説明するための
ブロック図、第７図は本発明の実施例に関する燃料噴射
量制御装置を備えた内燃機関を示す概略図、第８図はス
ロットル開度センサの等価回路図、第９図は第８図の制
御回路の詳細を示すブロック図、第１Ｏ図は定常状態で
の吸気管圧力のマツプを示す線図、第１１図は加重平均
値の重み付けに関する係数のマツプを示す線図、第１２
図は基本燃料噴射時間のマツプを示す線図、第１３図は
本発明の第１実施例の燃料噴射量演算ルーチンを示す流
れ図、第１４図は上記実施例の点火進角演算ルーチンを
示す流れ図、第１５図（１）、（２）は従来例と上記実
施例との空燃比および吸気管圧力の変化を示す線図、第
１６図は本発明の第２実施例の吸気管圧力の予測値を演
算するルーチンを示す流れ図、第１７図は上記第２実施
例の燃料噴射時間演算ルーチンを示す流れ図、第１８図
および第１９図は上記第２実施例の吸気管圧力の予測値
等の変化を示す線図、第２０図は本発明の算出の燃料噴
射時間演算ルーチンを示す流れ図、第２１図は燃料の壁
面付着厚さと吸気管圧力との関係を示す線図、第２２図
および第２３図は補正噴射量のマツプを示す線図、第２
４図は上記第３実施例の空燃比等の変化を従来例と比較
して示す線図、第２５図は本発明の第３実施例の燃料噴
射量演算ルーチンを示す流れ図である。 ８・・・スロットル弁、 ｌＯ・・・スロットル開度センサ、 ４日・・・回転角センサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）スロットル開度と機関回転速度とに基づいてスロ
   ットル開度変化時点からの経過時間を変数とする吸気管
   圧力を演算し、演算された吸気管圧力と機関回転速度と
   に基づいて基本燃料噴射時間を演算し、演算された基本
   燃料噴射時間に基づいて燃料噴射量を制御する内燃機関
   の燃料噴射量制御方法。
2. （２）スロットル開度を検出するスロットル開度検出手
   段と、機関回転速度を検出する回転速度検出手段と、検
   出されたスロットル開度と検出された機関回転速度とに
   基づいて定常状態での吸気管圧力を演算する吸気管圧力
   演算手段と、演算された定常状態での吸気管圧力に対し
   て過渡時の吸気管圧力の応答遅れの補正を行なう補正手
   段と、前記補正手段によって補正された吸気管圧力と前
   記検出された機関回転速度とに基づいて基本燃料噴射時
   間を演算する基本燃料噴射時間演算手段と、前記基本燃
   料噴射時間に基づいて燃料噴射量を制御する燃料噴射量
   制御手段と、を含む内燃機関の燃料噴射量制御装置。