JPS6368743A - 内燃機関の燃料供給制御装置 - 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、出力トルクと相関するパラメータを検出して
、空燃比を補正する内燃機関の燃料供給制御装置に関す
る。

（従来の技術） 一般に、ある運転状態でエンジンの要求する燃料の量は
、そのときのエンジンの吸入空気量を重要な一つのパラ
メータとしている。ところが、加速等の過渡運転時にあ
っては、吸入空気量の急激な増加から吸気管内圧が高め
られて燃料の液状化を促進し、空燃比の大幅な変動を招
来して、過渡時の運転性を悪化させるといった問題点が
あった。

そこで、本出願人はこのような問題点を解決するものと
して、先に内燃機関の燃料供給制御装置（特願昭６１−
１１８６５６号参照）゛を提案している。この装置では
、燃焼圧力から求めたエンジンの出力トルクと相関する
パラメータ（実際の出力トルクに相当）と、吸入空気量
から求めた該パラメータの目標値（要求される出力トル
クに相当）との差は、壁面に付着滞留した無効燃料分に
相当するという因果関係に着目し、前記パラメータと目
標値から無効燃料分を算出して、燃料供給量を補正し、
これにより過渡運転時の大幅な空燃比の変動を抑制して
いる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、先願の内燃機関の燃料供給制御装置にあ
っては、過渡運転時に要求される出力トルクと実際の出
力トルクとの差から燃料の補正量を算出して燃料の供給
量を補正する構成となっていたため、例えば、過渡運転
に移行した直後においてはエアフローメータの応答遅れ
から吸入空気量の初期変位が検出されない。したがって
、定常状態の吸入空気量に基づいた通常の燃料量が供給
され、その結果、過渡運転初期の空燃比が変動する。こ
のように、先願の装置では過渡運転初期における空燃比
の変動が避けられないといった欠点があり、制御精度の
面で改善の余地がある。

（発明の目的） そこで本発明は、過渡運転時のエンジンの出力トルクと
相関するパラメータから燃料の補正係数を求めるととも
に、該補正係数の変化パターンを学習記憶し、この学習
値に基づいて過渡運転時の混合比を補正することにより
、該運転時における大幅な空燃比の変動を敏速に解消し
て、運転性を向上させることを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明による内燃機関の燃料供給制御装置は上記目的達
成のため、その基本概念図を第１図に示すように、エン
ジン負荷および回転数をパラメータとしてエンジンの運
転状態を検出する運転状態検出手段ａと、エンジンの燃
焼圧力を検出する圧力検出手段すと、エンジンが所定の
過渡状態に移行したことを検出する過渡検出手段Ｃと、
燃焼圧力に基づいてエンジンの出力トルクと相関するパ
ラメータを演算するパラメータ演算手段ｄと、運転状態
に基づいてエンジンの出力トルクと相関するパラメータ
の目標値を演算する目標値演算手段ｅと、所定の過渡状
態に移行したとき、パラメータ演算手段ｄの出力と前記
目標値に基づいてエンジンに供給される燃料を補正する
燃料補正量の初期燃料補正係数および該補正量の減少係
数を演算する補正量演算手段ｆと、補正量演算手段ｆの
出力を学習値として記憶する学習手段ｇと、運転状態に
基づいてエンジンに供給される燃料の基本供給量を演算
するとともに、所定の過渡状態に移行したとき少なくと
も学習された初期燃料補正係数に基づいて該供給量を増
量補正し、次いで学習された減少係数に基づいて増量補
正された該供給量を減少させる供給量演算手段りと、供
給量演算手段りの出力に基づいてエンジンに燃料を供給
する燃料供給手段ｉと、を備えている。

（作用） 本発明では、エンジンが過渡運転状態に移行すると、そ
のときの出力トルクと相関するパラメータから求められ
た燃料の補正係数の変化パターンが学習値として記憶さ
れ、該学習値に基づいて次回の過渡運転時の燃料供給量
が補正される。したがって、該運転時の空燃比の大幅な
変動が敏速に抑制され、運転性が向上する。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜６図は本発明の一実施例を示す図である。

まず、構成を説明する。第２図において、１はエンジン
であり、吸入空気は図示しないエアクリーナより吸気管
２を通して各気筒に供給され、燃料は噴射信号Ｓｉに基
づきインジェクタ（燃料供給手段）３により噴射される
。そして、気筒内の混合気は点火プラグ４の放電作用に
よって着火、爆発し、排気となって排気管５を通して図
示しない触媒コンバータに導入され、触媒コンバータ内
で排気中の有害成分（Ｃｏ、ＨＣ，Ｎ０ｘ）を三元触媒
により清浄化して排出される。

吸入空気の流量はフラップ型のエアフローメータ６によ
り検出され、アナログ値を有する電気信号ＱとしてＡ／
Ｄ変換器７に出力される。　Ａ／Ｄ変換器７はこの電気
信号Ｑをディジタル信号Ｑａに変換して出力する。

また、気筒内の燃焼圧力は筒内圧センサ（圧力検出手段
）９により検出され、筒内圧センサ９は燃焼圧力を圧電
素子により電荷に変換して電荷信号Ｓ、を出力する。な
お、筒内圧センサ９は具体的には第３図（ａ）、（ｂ）
にその詳細を示すように、シリンダヘッド１０に螺着さ
れて点火プラグ４の座金として形成され、シリンダヘッ
ド１０の外側凹所に点火プラグ４の締付は部４ａによっ
て押し付けられて固定される。センサ出力ＳＩはチャー
ジャアンプ１１に入力されており、チャージャアンプ１
１はオペアンプＯＰ、入力抵抗Ｒｈ帰還抵抗Ｒ２および
積分コンデンサＣからなるいわゆる電荷−電圧変換増幅
器を構成し、センサ出力Ｓｌを電圧信号Ｓｔに変換して
Ａ／Ｄ変換器１２に出力する。Ａ／Ｄ変換器１２は電圧
信号Ｓ２をディジタル信号Ｓ３に変換して出力する。

さらに、エンジンのクランク角はクランク角センサ１３
により検出され、クランク角センサ１３はクランク角の
２°に対応する単位信号Ｓ４と気筒判別用の判別信号Ｓ
、を出力する。なお、上記エアフローメータ６およびク
ランク角センサ１３は、運転状Ｂ７６出手段１４を構成
する。

マイクロコンピュータ２０は過渡検出手段、パラメータ
演算手段、目標値演算手段、補正量演算手段、学習手段
および供給量演算手段としての機能を有し、ＣＰＵ２１
、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３およびＩ１０ボート２４によ
り構成される。ＣＰＵ２１はＲＯＭ２２に書き込まれて
いるプログラムに従って１１０ポート２４より必要とす
るデータを取り込んだり、また、ＲＡＭ２３との間でデ
ータの授受を行ったりしながら演算処理し、必要に応じ
て処理したデータをＩ１０ポート２４へ出力する。すな
わち、■１０ボート２４にはＡ／Ｄ変換器７．１２およ
び運転状態検出手段１４からの信号が入力されるととも
に、Ｉ１０ボート２４からは演算の結果として噴射信号
（インジェクタ駆動パルス）Ｓｔが出力される。

なお、ＲＯＭ２２はＣＰ　Ｕ２１における演算プログラ
ムを格納しており、ＲＡＭ２３は演算に使用するデータ
や演算結果等を一時的に格納する。

次に、作用を説明する。

一般に、エンジンに供給される燃料の量は、吸入空気量
とほぼ比例する関係にあり、この空気量から所望の燃料
量を推定することができる。ところで、加速等の過渡運
転時にあっては、吸入空気量の急激な増加から吸気管内
圧が高められ、燃料の凝縮作用を促進して液状燃料を発
生させる。この液状燃料の一部は壁流として管壁に付着
滞留し、燃焼に関与する燃料を大幅に減少させる。また
、付着滞留した燃料は時間の経過とともに、その蓄積量
が増加し、一部が壁流となって気筒内に流入する。その
結果、空燃比は第６図（ａ）に示すように加速の直後、
大幅にリーン（Ｌ）となり以後徐々に目標に近ずくよう
な変化傾向を示し、さらに、このときの検出筒内圧の変
化（すなわち、燃焼状態）を見ると同図（ｂ）に実線で
示すように加速の直後大幅に落ち込み空燃比の目標値へ
の接近に伴って徐々に増加し、一定値に安定する。ここ
で、加速に要求される目標筒内圧（吸入空気量とほぼ等
しい）は同図（ｂ）に破線で示される。

そこで本実施例では、検出筒内圧と目標筒内圧の差（す
なわち出力トルクの差）は、管壁に付着滞留した無効燃
料分に相当するということと、過渡運転初期に必要とさ
れる燃料の量は出力トルク差の変化パターンから推定で
きることに着目し、過渡運転状態をヰ食出して、そのと
きの出力トルクと相関するパラメータを求め、このパラ
メータの変化パターンを学習値として記憶するとともに
、再び過渡運転状態になったときは、上記学習値に基づ
いて燃料供給量を補正し、過渡運転時の空燃比を適切に
制御している。

第４．５図は上記原理に基づく本発明の一実施例を示す
燃料供給制御プログラムのフローチャートである。

第４図は燃料噴射量を決定するための割込みサブルーチ
ンプログラム（以下、ＩＲＱＩプログラムという）を示
すフローチャートであり、このＩＲＱＩプログラムは、
気筒判別信号Ｓ、が入力される毎に一度実行される。ま
ず、Ｐ、で気筒判別信号Ｓｓの入力間隔からエンジン回
転数Ｎを演算し、Ｐ２で吸入空気量Ｑａを読込む。次い
で、Ｐ３で燃料の基本供給量’ｒｐを、次式■により演
算する。

ａ Ｔｐ＝ＫＸ□　・・・・・・■ 但し、Ｋ：定数 Ｐ４では、次式■に従って加速等の過渡運転状態の開始
を検出する。

開始：ΔＴｐ＞Ｃｏ　　・旧・・■ 但し、ΔＴ　ｐ　：　Ｔ　ｐ　　Ｔｐ。。

ＣＯ：所定値 過渡運転の期間は大別して吸入空気量の変化が大きい過
渡初期と、比較的に変化が少ない過渡終期に分けること
ができる。すなわち、第６図（ａ）から明らかなように
空燃比が大幅にリーン（Ｌ）となる期間（期間Ｉ）と、
徐々に目標空燃比に近づく期間（期間■）である。した
がって、上述したＰ４でＹＥＳ命令のときは期間Ｉの処
理を、Ｎｏ命令のときは期間■の処理を選択し、それぞ
れの処理ルーチンに分岐する。

期間Ｉにあっては、まず、Ｐ５で過渡カウンタＣ０ＵＮ
Ｔおよびトルク差カウンタＰ　ｉ　Ｃ０ＵＮＴをクリア
し、Ｐ、で先に学習された初期燃料補正係数Ｘを過渡補
正係数ＴＲに代入する。ここで、初期燃料補正係数Ｘは
後述する期間Ｈの処理で学習された前回の過渡運転時の
データであり、このデータに基づいて以下に述べる燃料
の補正が行われる。まず、Ｐ、で最終燃料供給パルス幅
Ｔｉを、次式■に従って演算し、Ｐ、で次式■に従って
過渡補正係数ＴＲを減少補正する。

Ｔ　ｉ　＝Ｔｐ＋ΔＴｐｘＴＲ・・・・・・■ＴＲ←Ｔ
ＲＸτ　・・・・・・■ 但し、τ：学習された減少係数 Ｐ９では指定の供給タイミングになるとこの最終燃料供
給パルス幅Ｔｉに対応したパルス幅を有する噴射信号Ｓ
ｉをインジェクタ３に出力し、Ｐ、。で基本供給量’ｒ
ｐをＴ、。、。に格納して、今回のＩＲＱＩプログラム
の処理を終了して図示しないメインプログラムへリター
ンする。

一方、期間■にあっては、まず、ｐＨでエンジンの出力
トルクと相関するパラメータの目標値（以下、目標値Ｐ
ｉＭという）を、次式〇に従って演算する。

ＰｉＭ＝ＴｐＸＡ　　−−■ Ａ：定数 次いで、ｐＨｚで期間■の経過時間を示す過渡カウンタ
Ｃ０ＵＮＴを＋１カウントアンプし、ＰＩ３で後述する
Ｉ　ＲＱ２のプログラムにおいて求められるエンジンの
出力トルクと相関するパラメータ（以下、相関値Ｐｉと
いう）と、目標値ＰｉＭとヲ比較して、エンジンの実際
の出力トルクが過渡時の要求トルクを達成したか否かを
判別する。すなわち、Ｐｉ＜ＰｉＭならば、検出気筒内
圧（実際の燃焼状態）に基づく相関値Ｐｉが過渡時の出
力トルクとして要求される目標値ｐｉＭ（吸入空気量に
ほぼ等しい）に至っていないと判別されて、ＰＩ４でト
ルク差カウンタＰ　ｉ　Ｃ０ＵＮＴを＋１カウントアツ
プする。次いで、ＰＩＳで過渡カウンタＣ０ＵＮＴの値
が点検され、所定値Ｃ１と一致したとき、ｐ、ｈに進み
、次式■に従って初３ｔＩＩ燃料補正係数Ｘを演算する
。

０ＵＮＴ ・・・・・・■ 但し、Ｘ−１：前回の値 ＫＩ　：定数（１〉） Ｋ２　：定数（１〉） ０式において、Ｐ　ｉ　Ｃ０ＵＮＴ／Ｃ０ＵＮＴは所定
の過渡期間内におけるトルク差発生回数の比を表してお
り、この比は過渡時の空燃比変動の大きさに対応して変
化する。

ＰＩ７では過渡カウンタＣ０ＵＮＴを点検して所定値Ｃ
２と一敗したとき、Ｐｌｆｉで、次式〇に従って減少係
数τを演算する。

０ＵＮＴ ・・・・・・■ 但し、τ−６：前回の値 に、：定数（１〉） Ｋ４　：定数（１〉） このように演算された初期燃料補正係数Ｘおよび減少係
数τはトルク差の変化パターンを表す学習値として記憶
され、過渡運転に移行の都度更新される。また、初期燃
料補正係数Ｘおよび減少係数τは前述した期間Ｉの処理
において読出され、初期燃料補正係数Ｘは過渡時に移行
した直後の燃料の増量補正用として、さらに減少係数τ
は燃料の増量を所定の目標値まで減少させるために用い
られる。その結果、過渡時における燃料の補正量は第６
図（ｅ）に示すように過渡の直後に増大し、以後徐々に
減少するような変化特性を呈する。また、この補正量に
よって補正された過渡時の空燃比は、第６図（ｄ）に示
すように大幅な変動が抑制されて、はぼ目標に沿った値
となる。したがって、実際の燃焼状態を表す気筒内圧は
第６図（Ｃ）に実線で示すようにほぼ目標値ＰｉＭを達
成して、過渡時における出力トルクの追随性の向上が認
められ、加速等の過渡運転性能が向上する。

第５図は出力トルクに相関するパラメータを求めるため
の割込サブルーチンプログラム（以下、Ｉ　ＲＱ２プロ
グラムという）を示すフローチャートであり、このＩ　
ＲＱ２プログラムはクランク角の単位信号Ｓ４が入力さ
れる毎に一度実行される。

まず、ｐｚ＋で単位信号Ｓ４に基づいて現在のクランク
角度（割込タイミングのクランク角度）θを演算し、Ｐ
２□で燃焼圧力信号Ｓ３を読込み、この燃焼圧力信号Ｓ
３を現在の気筒内圧Ｐに置き換える。次いで、Ｐａｌで
割込タイミングのクランク角度θに対応する気筒内容積
■を求めるとともに、この■と前回の気筒内容積ｖ′と
の気筒内容積差ΔＶ（Δｖ＝ｖ’−ｖ）を演算する。Ｐ
Ｘ３では気筒内圧Ｐと気筒内容積差Δ■とを乗算してＰ
Δ■を求める。このＰΔ■はいわゆるＰ−Ｖ線図におけ
る所定クランク角度（例えば２°）あたりの面積であり
、後述する相関値Ｐｉを求めるための単位面積となる。

次いで、Ｐｕｓで今回の割込タイミングクランク角度θ
に対応して求めたＰΔ■と前回までのＰΔ■の累積ＳＵ
Ｍを加算し、クランク角度０°判定ステップＰＺ６に進
む。ｐｚ６ではクランク角度が０°のとき、Ｐｉ？に進
み累積値ＳＵＭを相関値Ｐｉ（いわゆる図示有効圧力に
対応する）として置き換え、ｐｚａで累積値ＳＵＭをク
リヤーした後、今回のＩＲＱ２プログラムの処理を終了
する。なお、この相関値ＰｉはＴＲＱＩプログラムにお
いて過渡時のトルク差判別のために、目標値ＰｉＭと比
較される。一方、ｐｚｈでθ≠０°のときは、累積値Ｓ
ＵＭの値がいわゆるＰ−Ｖ線図における閉曲面の面積に
まだ到達していないと判断し、現在までのＳＵＭＯ値を
保留したままＩＲＱ２プログラムを終了する。

このように、本実施例では過渡時の燃焼圧力に基づいて
出力トルクと相関するパラメータ（すなわち、燃焼圧力
）の変化パターンを学習値として記憶しているので、再
び過渡状態となったときは該学習値に基づいて燃料供給
量が適切に補正され、特に、過渡初期における空燃比の
変動抑制が図られる。

なお、本実施例では単気筒エンジンを例として述べたが
、本発明はこれに限定されるものではない。要は燃焼情
報を検出してその変化パターンを学習記憶するものであ
ればよく、例えば、燃焼情報を気筒毎あるいは気筒グル
ープ毎に検出して、変化パターンを学習記憶し、これを
目標値と比較検討することにより、多気筒エンジンにお
ける空燃比の制御にも適用することができる。

（効果） 本発明によれば、過渡運転における燃料の補正係数の変
化パターンを学習値として記憶し、これに基づいて過渡
運転時の混合比を補正しているので、該運転時の大幅な
空燃比の変動を敏速に解消でき、運転性を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２〜６図は本発明の一
実施例を示す図であり、第２図はその概略構成図、第３
図（ａ）はその筒内圧センサの取付状態を示す断面図、
第３図（ｂ）はその筒内圧センサのみの平面図、第４図
はその燃料噴射量を決定するための割込サブルーチンプ
ログラム（ＩＲＱＩ）を示すフローチャート、第５図は
その出力トルクに相関するパラメータを求めるための割
込サブルーチンプログラム（Ｉ　ＲＱ２）を示すフロー
チャート、第６図（ａ）〜（ｅ）はその作用を説明する
ためのタイミングチャートである。 ３・・・・・・インジェクタ（燃料供給手段）、９・・
・・・・筒内圧センサ（圧力検出手段）、１４・・・・
・・運転状態検出手段、 ２０・・・・・・マイクロコンピュータ（過渡検出手段
、パラメータ演算手段、目標値演算手段、補正量演算手
段、学習手段、供給量演 算手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ）エンジン負荷および回転数をパラメータとしてエン
   ジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、 ｂ）エンジンの燃焼圧力を検出する圧力検出手段と、 ｃ）エンジンが所定の過渡状態に移行したことを検出す
   る過渡検出手段と、 ｄ）燃焼圧力に基づいてエンジンの出力トルクと相関す
   るパラメータを演算するパラメータ演算手段と、 ｅ）運転状態に基づいてエンジンの出力トルクと相関す
   るパラメータの目標値を演算する目標値演算手段と、 ｆ）所定の過渡状態に移行したとき、パラメータ演算手
   段の出力と前記目標値に基づいてエンジンに供給される
   燃料を補正する燃料補正量の初期燃料補正係数および該
   補正量の減少係数を演算する補正量演算手段と、 ｇ）補正量演算手段の出力を学習値として記憶する学習
   手段と、 ｈ）運転状態に基づいてエンジンに供給される燃料の基
   本供給量を演算するとともに、所定の過渡状態に移行し
   たとき少なくとも学習された初期燃料補正係数に基づい
   て該供給量を増量補正し、次いで学習された減少係数に
   基づいて増量補正された該供給量を減少させる供給量演
   算手段と、 ｉ）供給量演算手段の出力に基づいてエンジンに燃料を
   供給する燃料供給手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料供給制御装置
   。