JPS63219834A - 内燃機関の燃料噴射量決定方式 - 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】 技術分野 本発明は、内燃機関の燃料噴射量を決定するための方式
に関する。

背景技術 内燃機関のいわゆる電子制御式燃料噴射装置では、燃料
噴射量を決定するために、吸入空気流量を検出する必要
がある。

典型的な先行技術は、第８図に示されている。

吸気管５の途中にはスロットル弁６が設けられ、サージ
タンク７を介しで、吸入空気が内燃機関８に供給される
。内燃機関８からの排ガスは、排気管９から外部に放出
される。

吸気流ＩＬＱを検出するために、サージタンク７の圧力
ＰＩＮを検出する圧力検出器１０と、内燃機関８の回転
数Ｎｅを検出する回転数検出器１１とが設けられる。こ
れら雨検出器１０．１１の出力から、処理回路１はマツ
プとして記憶している第９図に示されるようなデータに
基づいて、吸気流量Ｑに必要な燃料噴射量Ｔｐを算出し
、燃料噴射弁２から燃料噴射を行なう。

時刻Ｌ１　　においで、たとえば可変パルプタイミング
制御等によってパルプタイミングが変化するなどして吸
気効率が低下したとすると、スロットル弁開度θＴＡと
回転数Ｎｅとが一定の状態において、吸気圧ＰＩＮは第
１０図（１）で示されるように上昇する。このように吸
気圧ＰＩＦ＋が上昇すると、第９図から理解されるよう
に、吸気流量Ｑが第１０図（２）Ｃ″示されるように上
昇する。この吸気流ＩＱから第１０図（３）で示される
基本燃料噴射量Ｔｐを算出する。ところが実際には吸気
効率の低下分に相当するだけの燃料量が減少されるべき
であり、この誤差が第１０図（４）で示されるような空
燃比のずれとなって表われる。

このような空燃比のばらつきに対応するために、排気管
９に酸素濃度検出器３が設けられており、この酸素濃度
検出器３からフィードバックされる空燃比信号によって
、前述の基本燃料噴射量Ｔｐに補正を行ない、実際の燃
料噴射ｉ１　’Ｔ　Ａｕが第１０図（５）で示されるよ
うに変化する。

このように吸気効率の変動が空燃比信号に現れ、その後
安定な状態になるまでにはかなりの応答遅れを伴う０時
刻Ｌ２　　からは吸気効率が上昇した場合の挙動を示し
ている。このように吸気効率に変動が生じてから実際に
燃料噴射量に補正が加えられるまでには応答遅れが生じ
るため、可変パルプタイミング制御でない場合であって
も、たとえば急激にアクセルが踏込まれるなどして吸気
効率が変化した場合、吸気効率の変化に追随できず、最
適な燃料量で噴射を行なうことはできなかった。

発明が解決すべき問題、弘 本発明の目的は、吸気効率の変動に対して良好な応答性
で最適な燃料噴射量を決定することがでさるようにした
内燃機関の燃料噴射量決定方式を提供することである。

問題点を解決するための手段 本発明は、スロットル弁開度θＴＡと内燃機関の単位時
間当りの回転数Ｎｅとから吸気経路の吸気圧Ｐ践ｊを算
出し、この吸気圧ＰＩＩｊと前記回転数Ｎｅとに基づい
て燃料噴射ｆ：Ｌ　Ｔ　ｐを算出し、実際の吸気圧Ｐ、
詞とスロットル弁開度θＴＡとに基づいて吸入空気流ｊ
ｌＱ１を算出し、前記算出した吸気圧ＰｌＩｊと内燃機
関の単位時間当りの回転数Ｎｅとに基づいて吸気流量Ｑ
２を算出し、 前記燃料噴射ｔＴｐを、前記算出して求めた吸入空気流
量Ｑ１お上り吸気流量Ｑ２によって補正することを特徴
とする内燃機関の燃料噴射量決定方式である。

作　　用 本発明に従えば、スロットル弁の開度０丁＾と、内燃機
関の単位時間当りの回転数Ｎｅと、吸気圧ＰＩＮとをそ
れぞれ検出する。このように検出されたスロットル弁開
度θＴＡと内燃８！関の単位時間当りの回（数Ｎｅとか
ら吸気経路の吸気圧ＰＩＩｊを算出し、この算出された
吸気圧ＰＩＩｊと前記回転数Ｎｅとに基づいて燃料噴射
ｊｉＴｐｅ算出する。

一方、スロットル弁開度θ■＾は、スロットル弁を通過
する吸入空気の流路断面積に対応している。

スロットル弁の上流側の圧力は大気圧であり、また、実
際の吸気圧Ｐ！Ｎはスロットル弁よりも下流側、すなわ
ちスロットル弁と内燃機関の吸気弁との間の圧力である
。したがってスロットル弁の流路断面積と、そのスロッ
トル弁の前後の圧力差とが判り、これによってそのスロ
ットル弁を通過する単位時間当りの吸入空気流ｊｔＱ１
を算出する。

また前記算出された吸気圧ＰＩＩｊと内燃機関の単位時
間当りの回転数Ｎｅとに基づいて吸気流ｊｔＱ２を算出
する。

このように算出して求めた吸入空気流量Ｑ１および吸気
流ＩＱ２によって前記燃料噴射量Ｔ　Ｉ）を補正するこ
とによって正確な燃料噴射量を決定することができる。

、実施例 第１図は、本発明の一実施例のブロック図である。内燃
機関１３には複数の燃焼室Ｅ１〜Ｅｏ＋が形１＆され、
これらの燃焼室Ｅ１〜Ｅｍには吸気管１５から燃焼用空
気が供給される。吸気Ｗ１５にはスロットル弁１６が介
在される。スロットル弁１６を介する燃焼用空気は、サ
ーノタンク１４がら各燃焼室Ｅ１〜Ｅｗ毎に個別に設け
られた吸気管路Ａ１〜Ａｍに導かれる。各吸気管路Ａ１
〜Ａｌ１１には、それぞれ燃料噴射弁８１〜ＢｌＩＩが
設けられ、各燃焼室Ｅ１〜Ｅ＋ａにおける１回毎の爆発
行程において、後述する処理装置３１によって定められ
た燃料量を噴射する。各燃焼室Ｅ１〜Ｅ　＋ａには、そ
れぞれ吸気弁Ｃ１〜Ｃ１１１と排気弁Ｄ１〜Ｄ　＋ａと
が設けられる。内燃機関１３は、たとえば点火プラグ６
１〜Ｇｍを有する４サイクル火花、α人内燃機関である
。

サージタンク１４には、吸気圧を検出するだめの圧力検
出器１９が設けられる。吸気管１５には、＠′：Ａ温度
を検出する温度検出素子２７が設けられる工内＠磯閃１
３には、クランク角を検出するためのクランク角検出器
２８が設けられ、またスロットル弁１６の開度を検出す
るために弁開度検出器３０が設けられる。排気管２０の
途中には、酸素濃度検出器２１が設けられ、徘ブスは三
元触媒２２で浄化されて、外部に排出される。

マイクロコンピュータなどによって実現される処理装置
３１は、入力インタ７エイス３２と、入力されるアナロ
グ信号をデノタル信号に変換するアナログデノタルコン
バータ３３と、処理回路３４と、出力インタ７エイス３
５と、メモリ３６とを含む。メモリ３６は、リードオン
リメモリおよびランダムアクセスメモリを含む。本発明
の実施例では、検出器１９，２８．３０などからの出力
に応答して、燃料噴射弁Ｂ１〜Ｂ　＋６から噴射される
１行程毎の燃料噴射量を制御する。

ここで吸気圧をＰ１気体の体積をＶ、内燃機関１３に吸
入される気体の質量重量をＧ、気体定数なＲ１絶対温度
をＴとすると、気体の状態方程式％式％（１） 体積Ｖは、 −Ｎ１Ｖ２１　　　　　　　　・・・（２）ｖ　−、・
　６０ から求めることができる。■は内燃は関１３の排気量で
ある。ｉは内燃機関１３が４サイクルのときには２であ
り、２サイクルのときには１である。

デは吸気効率である。したがって Ｐ−Ｎｅ−ア Ｇα　　　　　　　　　　　　　　　〜・・（３）−Ｔ が得られ、この第３式がら空気の質量重量Ｇは、内燃ｆ
ｉ１５１１１１３の回転数Ｎｅと吸気圧Ｐとに相関する
ことカを理解される。

第２図は、本件発明者の実験結果を示す。第２図の項袖
は吸気圧Ｐ　ｓｊ（ｍｓ＋ＨＦｌ）であり、縦紬は内燃
機関１３に流入する吸気流量Ｑ　２　（１’　／　５ｅ
ｅ）である。この第２図において、ラインノ２１は内燃
機関１３の単位時間当りの回転数Ｎｅが５００　ｒｐｍ
の場合であり、ライン！２２は１０００ｒｐ鰺であり、
ライン！２３は１５００ｒｐｍ″Ｃあり、ライン！２４
は２００　Ｏｒｐｍであり、ライン、ｅ２５は２５００
　ｒｐ＋６であり、ラインノ２６は３０００　ｒｐｍで
あり、ライン！２７は３５００　ｒｐｍであり、ライン
ノ２８は４００　Ｏｒｐｍであり、ライン！２９は４５
００　ｒｐｍ″Ｃあり、ライン、ｅ３０は５０００　ｒ
ｐｍである。この第２図において、大気圧Ｐａは７６０
ｍｎＨｇで一定としている。こうして内燃機関１３の単
位時間当りの回忙敗Ｎｅと吸気圧ＰＮｊとに基づいて、
吸気流ｆｆ１Ｑ２を演算して求めることが可能であるこ
とが理解される。この第２図のデータは、メモリ３６に
マツプとして記憶される。

第３図は、スロットル弁１６付近の断面図である。ベル
ヌーイの式から、 ここでρは空気の密度であり、■は空気の流速であり、
Ｐは吸入空気の圧力である。この第４式をスロットル弁
１６に適用すると、 ここでＱｌはスロットル弁１６を通過する単位時間当り
の吸入空気流量（体積流量（ｍ’／５ｅｅ））であり、
Ａはスロットル弁１６の流路断面積であり、ＰＩＮはス
ロットル弁１６の下流側の圧力、すなわち吸気圧であり
、Ｐａは大気圧であって、たとえば７６０ａ＋ｍＨｇで
ある。　ここでスロットル弁１６の流路断面積Ａを、 Ａ＝に、・ｊ（θＴＡ）　　　　　　　　・・・（６）
とおく。θハはスロットル弁１６の開度であり、Ｋ１は
定数である。したがって第５式および１６式から吸入空
気流量（質量流量（Ｋ　ｇ／　５ｅｃ））Ｑ　１はＱ　
１　”　Ｋ　ｚ・ｊ（θＴＡ）ｖ行−：下Ｌ−・・・（
７）に２は定数である。ここで圧力Ｐａが大気圧であっ
てはｔｒ一定とすれば、スロットル弁１６を通過する単
位時間当りの吸入空気流ｆｆ１Ｑ１は、スロットル弁１
６の開度θＴＡと吸気圧Ｐｉ１１とに依存することが理
解される。したがってスロットル弁１６の開度θＴＡが
一定のとさ、吸入空気流量Ｑ１は、大気圧Ｐａと吸気圧
Ｐ□との差に対して放物線形状に変化する。

第４図は、本件発明者の実験結果を示す。第４図の横軸
は吸気圧Ｐ　ＩＮ（１１１６８ｇ）であり、縦紬はスロ
ットル弁１６を通過する吸入空気流量Ｑ１　（！／５ｅ
ｃ）である。この第４図において、ライン！１はスロッ
トル弁１６の開度θ７Ａが１．７°の場合であり、ライ
ン１２は５°であり、ライン！３は１０°であり、ライ
ンノ４は１５°であり、ラインノ５は２０°であり、ラ
イン！６は２５°であり、ライン！７は３０”　であり
、ラインノ８は３５゛であり、ラインノ９は４０°であ
り、ラインノ１０は４５°であり、ライン、１７１１は
５０°である。この第４図において、大気圧Ｐａは７６
０１ｆｉｖ＋ＨＨで一定としている。こうしてスロット
ル弁１Ｇの開度θＴＡと吸気圧Ｐ’＋ｓとに基づいて、
吸入空気流量Ｑ１を演算して求めることが可能であるこ
とが理解される。この第４図のデータは、メモリ３６に
マツプとして記憶される。

ｔ５５図は、上述の実施例の動作を説明するための７０
−チャートである。ステップＳ１　　では、吸気圧ＰＩ
Ｎと回転数Ｎｅとスロットル井開度θＴＡとからメモリ
３６にマツプとして記憶されているスロットル弁１６が
全開時の吸気圧Ｐａを算出し、これを大気圧とおく。こ
の大気圧Ｐａはスロットル弁１Ｇの上流側に圧力検出器
を設けて測定してもよい。ステップＳ２　　では、吸気
圧ＰＩＮを圧力検出器１９によって検出して読込む。ス
テップＳ３では、内燃機関１３の単位時間当りの回転数
Ｎｅをクランク角検出器２８によって検出しで読込む。

ステップｓ４　　では、スロットル弁１６の開度θＩ＾
を弁開度検出器３０によって検出して読込む。

ステップＳ５　　では第１式および１２式を用いてスロ
ットル弁開度θＴＡから回転数Ｎｅにおける７６０＋ａ
ｍＨｇ下の吸気圧Ｐ＋＋ｊを求め、この吸気圧ＰＮｊを
第９式を用いてステップｓ１　　で求めた大気圧Ｐａ下
における吸気圧ＰＮｊに補正する。

、　　Ｐａ Ｐ　ｓｊ＝　Ｐ　ＭＪ　　　　　　　　　　　　　−（
９）ステップｓ６　　では、前記算出した吸気圧Ｐ＋ｔ
ｊと回転数Ｎｅ　とから第６図に示されるように、メモ
リ３６にマツプとして記憶されているデータに基づいて
、基本燃料噴射量Ｔｐを算出する。

ステップｓ７　では、吸気圧ＰＮｊと内燃機関１３の単
位時間当りの回転数Ｎｅとがらメモリ３６にマツプとし
て記憶されている第２図のデータに基づいて、吸気流ｔ
Ｑ２を算出する。ステップｓ８では実際の吸気圧ＰＩＮ
とスロットル弁１６の開度θＴＡとからメモリ３６にマ
ツプとして記憶されている第４図のデータに基づいて、
吸入空気流ｊｌＱ１を算出する。

ステップｓ９では、後述のステップｓ１４において、基
本燃料噴射ｊＩ　Ｔ　ｐを補正する補正係数αを吸入空
気流量Ｑ１と吸気流量Ｑ２との比によって求める。ステ
ップｓｌＯではこの補正係数ａが予め定めた上限値ＫＵ
Ｌ以上であるがどうかを判断し、そうであればステップ
ｓｌｌ　　において補正係数ａを上限値ＫｔＪＬとおい
てステップｓ１２　　に移り、そうでなければ直接ステ
ップｓ１２　−二移る。

ステップｓ１２　　ではこの補正係数αが予め定めた下
限値ＫＬＬ以下であるがどうかを判断し、そうであれば
ステップｓ１３　　において補正係数ａを下限値ＫＬＬ
とおいてステップｓ１４　　に移り、そうでなければ直
接ステップｓ１４　　に移る。すなわちステップｓｌｏ
〜ｓ１３の処理を行なうことによって、補正係数αは上
限値ＫＵＬと下限値ＫＬＬとの範囲内に収められる。上
限値ＫＵＬはたとえば３であり、下限値ＫＬＬはたとえ
ば０．３　　である。

このような上限値ＫＵＬおよび下限値ＫＬＬを設けない
ときにはステップｓｌｏ〜ｓ１３は省略されてもよい。

上述のようにして上限値ＫＵＬと下限値ＫＬＬとの間に
収められた補正係数αによって、ステップｓ１４で基本
燃料噴射ｉ　Ｔ　ｐに補正が加えられ、さらにステップ
ｓ１５　　で空燃比によって補正されて実際の燃料噴射
量ＴＡｕが求められる。このようにして求められた燃料
噴射量ＴＡｕがステップ５１６で燃料噴射弁８１〜Ｂｍ
から噴射され、ステップｓ２に戻る。

第７図を参照してスロットル弁開度θ７Ａと回転数Ｎｅ
とが一定の状態において吸気効率に変動が生じた場合の
動作を詳述する。第７図（１）は実際の吸気圧ＰＩＦ＋
の変化を示し、ｆｉ７図（２）は吸気流ｌＱ２の変化を
示し、第７図（３）は基本燃料噴射ｉＴｐの変化を示し
、第７図（４）は吸入空気流量Ｑ１の変化を示し、！＠
７図（５）は補正係数αの変化を示し、第７図（６）は
実際の燃料噴射量ＴＡｕの変化を示し、第７図（７）は
吸入空気に対する空燃比の変化を示す。

時刻Ｌ１　　においでたとえば可変バルブタイミング制
御等によってパルプタイミングが変化するなどして吸気
効率が低下すると、実際の吸気圧Ｐｒには上昇する。こ
のように吸気効率が変化してもスロットル弁開度θＴＡ
と回転数Ｎｅとは上述のように一定であると、吸気圧Ｐ
Ｍｊは変化せず、しだがつて吸気流量Ｑ２と基本燃料噴
射ｆｉＴｐとは変化しない。一方、吸入空気流ｆｆ１Ｑ
１は減少し、したがって補正係数ａも減少し、実際の燃
料噴射量Ｔ＾Ｕも減少する。このようにして吸入空気に
対する空燃比を一定に保つことができる。また時刻ｔ２
において吸気効率が上昇しても、同様の動作によって空
燃比を一定に保つことができる。

このように本実施例では、吸気圧ＰＰ１ｊと回転数Ｎｅ
とによって基本燃料噴射ｆｆＬ　Ｔ　ｐを求めるため、
内燃ｎｆｓ！１１３の脈動の影響を受けにり（、かつ実
際の吸入空気流量Ｑ１に基づいて前記基本燃料噴射量Ｔ
ｐを補正して実際の燃料噴射量ＴＡｕを求めるようにし
たため、吸気効率の変動に対して良好な応答性で追随す
ることができる。

効　　果 以上のように本発明によれば、吸気効率の変動に対して
も、燃料噴射量を良好な応答性で追随させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一天施例のブロック図、第２図は本件
発明者の実験結果の各内燃機関回転数Ｎｅにおける吸気
圧ＰＩＮと吸気流量Ｑ２との関係を示ｒグラフ、第３図
はスロットル弁１６付近の断面図、第４１２Ｉは本件発
明者の実験結果の各スロットル弁開度θ■＾における吸
気圧ＰＩＮと吸入空気流量Ｑ１との関係を示すグラフ、
第５図は動作を説明するための７０−チャート、第６図
はメモリ３Ｇ内に記憶されるマツプを示す図、第７図は
動作を説明するだめのタイミングチャー）、ｔ！４８図
は先行技術のブロック図、第９図は処理回路１に記憶さ
れる各内燃機関回転数Ｎｅにおける吸気圧Ｐ＋四と吸気
流ＩＱとの関係を示す図、第１０図は光灯技術の動作を
説明するためのタイミングチャートである。 １３・・・内燃機関、１４・・・サージタンク、１５・
・・吸気管、１Ｇ・・・スロットル弁、１９・・・圧力
検出器、２０・・・排気管、２１・・・酸素濃度検品器
、２３・・・側路、２８・・・クランク角検出器、３０
・・・弁開度検出器、３１・・・処理装置、８１〜ＢＩ
１１・・・燃料噴射弁、Ｅ１〜Ｅｍ・・・燃焼室、Ｇ１
−Ｇｍ・・・点火プラグ第２図 Ｗａａト↑／ｌ（ｍｍＭｇ） 第　３図 第４図 ｔｌ！５　図 第　６図 回転数Ｎｅ 第　７　図 第８図 第９図 吸気圧ＰＩＭ ｊＩ　１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 スロットル弁開度θ＿Ｔ＿Ａと内燃機関の単位時間当り
   の回転数Ｎｅとから吸気経路の吸気圧Ｐ＿Ｍｊを算出し
   、この吸気圧Ｐ＿Ｍｊと前記回転数Ｎｅとに基づいて燃
   料噴射量Ｔｐを算出し、 実際の吸気圧Ｐ＿Ｉ＿Ｍとスロットル弁開度θ＿Ｔ＿Ａ
   とに基づいて吸入空気流量Ｑ１を算出し、 前記算出した吸気圧Ｐ＿Ｍｊと内燃機関の単位時間当り
   の回転数Ｎｅとに基づいて吸気流量Ｑ２を算出し、 前記燃料噴射量Ｔｐを、前記算出して求めた吸入空気流
   量Ｑ１および吸気流量Ｑ２によって補正することを特徴
   とする内燃機関の燃料噴射量決定方式。