JPS639647A - 内燃機関の電子制御燃料噴射装置 - 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電子制御燃料噴射装置に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関の電子制御燃料噴射装置の従来例としては例え
ば以下のようなものがある。

即ち、エアフローメータによって検出される吸入空気流
ｉ１Ｑと点火信号等から検出される機関回転速度Ｎとか
ら、１回転当たりの吸入空気量に相当する基本燃料噴射
量Ｔｐ　（＝ＫｘＱ／Ｎ；には定数）を演算すると共に
、機関冷却水温度等の機関運転状態に応じた各種補正係
数Ｃ０ＥＦと空燃比フィードバック補正係数αとバッテ
リ電圧による補正分子ｓとを演算した後、燃料噴射量Ｔ
ｉ（＝Ｔｐ　ＸＣ０ＥＦｘα＋Ｔｓ）を演算する。

そして、演算された燃料噴射ｉＴｉに相当するパルス巾
の噴射パルス信号を燃料噴射弁に出力し、機関に所定量
の燃料を噴射供給させるようにしていた（特開昭５９−
２０３８２８号公報等参照）。

ところで、かかる電子制御燃料噴射装置によると、機関
の加速時には第６図に示すようにエアフローメータによ
って検出される吸入空気流量の応答遅れや吸気マニホー
ルド充填骨の検出等によってシリンダに流入する空気量
に対して誤差が大きくなるため、この誤った吸入空気流
量の検出値に基づいて燃料噴射量の設定がなされ、空燃
比のオーバーリーン化及びオーバーリッチ化が交互に生
じて加速ショック、息つき、排気性状の悪化等の原因と
なる惧れがあった。

かかる問題点を解消するため、加速検出から所定時間は
、スロットル弁開度と機関回転速度との検出値に基づい
て燃料噴射量を設定する（第６図のα−Ｎ制御）ように
した電子制御燃料噴射装置がある（特願昭６１−１０２
１６５号等参照）。

即ち、予めスロットル弁開度αと機関回転速度Ｎとをパ
ラメータとする複数の運転領域毎に各運転領域に対応す
る吸入空気流量Ｑのデータを記憶させておき、スロット
ル弁開度αと機関回転速度Ｎとの検出値に基づいて前記
データの中から該当する運転領域における吸入空気流量
Ｑのデータを検索するように構成する。

そして、アイドルスイッチやスロットル弁開度変化率や
基本燃料噴射量’ｒｐ変化率等によって機関の加速が検
出されると、この加速検出から所定時間は、スロットル
弁開度αと機関回転速度Ｎとの検出値に基づいて検索し
た吸入空気流量Ｑと機関回転速度Ｎの検出値とから基本
燃料噴射量’ｒｐを設定し、この所定時間以外の運転領
域においてはエアフローメータによって検出される吸入
空気流量Ｑと機関回転速度Ｎとの検出値に基づいて基本
燃料噴射量７’ｐを設定するようにしていた。

〈発明が解決しようとする問題点） しかしながら、スロットル弁開度αと機関回転速度Ｎと
の検出値に基づいて検索される吸入空気流ｉＱのデータ
は、スロットル弁をバイパスして吸入される空気が含ま
れず、然も、空気密度の変化があってもこれに対応する
ことができないため、吸入空気流量Ｑの検索値に基づい
て燃料噴射量が設定される加速時に空燃比を安定して所
望値に制御することが困難であるという問題があった。

即ち、冷機時などでスロットル弁をバイパスさせて空気
を増量供給する（エアレギュレータやアイドルスピード
コントロールのための補助空気通路等によって供給され
る）場合には、この空気増量分がスロットル弁開度αと
無関係であるために燃料噴射量を演算する際に用いられ
る吸入空気流ＩＱが実際値よりも少なくなる。このため
に、空燃比がオーバーリーン化（第６図の基本燃料噴射
量Ｔｐの一点鎖線示）して加速性が損なわれる惧れがあ
った。

また、高地で機関が運転される場合には、平地の場合よ
りも空気密度が薄くなるため、スロットル弁開度α及び
機関回転速度Ｎが同様でも実際に吸入される空気量は平
地の場合よりも少なくなる。

しかしながら、スロットル弁開度α及び機関回転速度Ｎ
の検出値に基づく吸入空気流量Ｑは平地におけるデータ
を記憶させたものであるため、高地においては燃料噴射
量を演算する際に用いられる吸入空気流量Ｑが実際値よ
りも多くなる。このため、空燃比がオーバーリッチ化（
第６図の基本燃料噴射量Ｔｐの実線示）して息つき２点
火栓の濡れ、アフターバーン等が発生する惧れがあった
。

尚、熱線式流量計等のエアフローメータは、スロットル
弁をバイパスして供給される空気をも検出し、かつ、空
気密度の変化に対応することができるため、エアフロー
メータの検出値に基づく燃料噴射制御領域では上記のよ
うな問題は発生しないが、エアフローメータは一般的に
機関の全運転領域で精度良く吸入空気流量を検出できる
ものではなく、高負荷時、低回転時及び高回転時には検
出精度がある程度低下する。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、スロッ
トル弁開度と機関回転速度との検出値に基づいて検索さ
れる吸入空気流量を、吸入空気流量検出手段によって精
度良く検出された吸入空気流量に基づき順次実際値に近
づけるようにすることによって、加速時における空燃比
のオーバーリーン化若しくはオーバーリフチ化を未然に
防止することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 そのため、本発明では、第１図に示すように、機関の加
速状態を検出する機関加速状態検出手段と、機関の吸入
空気流量と機関の吸気通路に介装されたスロットル弁の
開度と機関回転速度とをそれぞれ検出する手段即ち吸入
空気流量検出手段。

スロットル弁開度検出手段及び機関回転速度検出手段と
、スロットル弁開度と機関回転速度とをパラメータとす
る運転領域毎に各運転領域に対応する吸入空気流量を記
憶した吸入空気流量記憶手段と、前記検出手段によって
検出されたスロットル弁開度と機関回転速度の検出値に
基づいて前記吸入空気流量記憶手段から吸入空気流量を
検索する吸入空気流量検索手段と、機関の加速状態にお
いて前記吸入空気流量検索手段によって検索された吸入
空気流量と機関回転速度の検出値に基づいて燃料噴射量
を設定する加速用燃料噴射量設定手段と、この加速用燃
料噴射量設定手段による燃料噴射量設定運転領域以外の
運転領域において前記検出手段によって検出された吸入
空気流量と機関回転速度との検出値に基づいて燃料噴射
量を設定する主燃料噴射量設定手段と、機関定常運転時
に吸入空気流量の検出値と前記吸入空気流Ｍ検索手段に
よって検索された吸入空気流量との偏差を学習しこの学
習値に基づいて前記吸入空気流量記憶手　　　　′段に
記憶された吸入空気流量を更新する吸入空気流量更新手
段と、前記検出手段による検出値に基づいて前記吸入空
気流量検出手段による検出精度が所定以下となる運転領
域を判定してこの判定結果に基づいて前記吸入空気流量
更新手段による学習を禁止する学習禁止手段と、前記加
速用燃料噴射量設定手段若しくは主燃料噴射量設定手段
によって設定された燃料噴射量に応じて燃料噴射弁を駆
動制御する駆動制御手段と、を備えるようにした。

〈作用〉 かかる構成の電子制御燃料噴射装置によると、吸入空気
流量検出手段による検出精度が良い運転領域において、
スロットル弁開度と機関回転速度との検出値に基づいて
検索される吸入空気流量と、吸入空気流量検出手段によ
って検出された吸入空気流量と、の偏差が求められ、こ
の偏差の学習値に基づいて吸入空気流量記憶手段に記憶
された吸入空気流量の記憶値が更新される。

即ち、吸入空気流量検出手段は、機関加速状態以外の定
常運転時において、スロットル弁をバイパスして供給さ
れる空気や空気密度の変化に対応して略正確な吸入空気
流量を検出するが、更に精度良く検出する運転領域にお
いて検出された吸入空気流量に基づいて吸入空気流量の
記憶値を更新させるようにしたものである。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図に本発明に係る電子制御燃料噴射装置の一実施例
の構成を示しである。

この図において、機関回転速度検出手段としての回転速
度センサ１の出力である機関回転速度Ｎ信号、吸入空気
流量検出手段としてのエアフローメータ２の出力である
吸入空気流量Ｑ信号、スロットル弁開度検出手段として
のスロットル弁開度センサ３の出力である機関の吸気通
路に介装されたスロットル弁（図示省略）の開度α信号
及び水温センサ４の出力である機関の冷却水温度Ｔｗ倍
信号、入出力装置、記憶装置及び中央演算装置によって
構成されるマイクロコンピュータを内蔵したコントロー
ルユニット５に入力され、コントロールユニット５はこ
れらの信号に基づいて後述するように設定される噴射パ
ルス信号を燃料噴射弁７の駆動回路６に出力する。

即ち、本実施例において、コントロールユニット５は、
スロットル弁開度センサ３とによって機関加速状態検出
手段を構成すると共に、駆動回路−６とによって駆動制
御手段を構成し、一方、吸入空気流量記憶手段、吸入空
気流量検索手段、吸入空気流量更新手段、学習禁止手段
、加速用燃料噴射量設定手段及び主燃料噴射量設定手段
をソフトウェア的に備えている。

まず、第３図のフローチャートに基づいて燃料噴射制御
ルーチンを説明する。

ステップ（図中では「Ｓ」としてあり、以下同様とする
）１では、各センサによって検出される機関回転速度Ｎ
、吸入空気流量Ｑ、スロットル弁開度α及び冷却水温度
Ｔｗを入力する。

ステップ２では、ステップ１において入力したスロット
ル弁開度αと前回入力したスロットル弁開度αとから求
められる開度変化率Δαによって機関が加速状態である
か否かを判定する。即ち、Δαが開側への所定以上の変
化率を示しているときに機関が加速状態であるとし、ス
テップ３へ進む。

ステップ３では、予めスロットル弁開度αと機関回転速
度Ｎとをパラメータとする複数の運転領域に対応させて
記憶させておいた吸入空気流ｉＱｓのマツプ（以下α−
Ｎマツプとする）から、当該運転領域の吸入空気流量Ｑ
ｓをステップ１において人力したスロットル弁開度α及
び機関回転速度Ｎに基づき検索する。

ここで、α−Ｎマツプに記憶される吸入空気流ｉＱｓは
、予め実験等によって求められたものであり、吸気マニ
ホールド充填骨等を含まない実際値（定常状態における
実際値であり、初期値は平地運転で然もスロットル弁を
バイパスする空気骨は含まれないものである。）に近似
したものである。また、上記のように検索によって吸入
空気流量Ｑｓを求める場合には、吸入空気流量変化のト
リガーとなるスロットル弁開度α及び機関回転速度Ｎに
基づいているため、検出の応答遅れが殆どないといって
良い。

ステップ４では、ステップ３において検索した吸入空気
流量Ｑｓによって基本燃料噴射量Ｔｐ　（＝ＫＸＱｓ／
Ｎ；には定数）を演算する。

一方、ステップ２で機関が加速状態でないと判定された
ときには、ステップ５において最初の加速検出からの経
過時間が所定時間ｒ＋（例えば０．５〜１秒）内である
か否かを判定する。ここで、前記所定時間Ｔ、は、アイ
ドル状態（スロットル弁全閉状態）からスロットル弁が
開かれた場合に、吸気マニホールドへの空気充填が終了
するまでの時間と略一致させである。従って、経過時間
がこの所定時間Ｔ、内であるときには、エアフローメー
タ２によって検出される吸入空気流ｉｔＱは誤差が大き
いと推測される。このため、ステップ５で経過時間が所
定時間Ｔ、内であると判定されたときにはステップ３．
４へ進み、ステップ２で機関が加速状態であると判定さ
れたときと同様に、検索された吸入空気流量Ｑｓに基づ
いて基本燃料噴射量’ｒｐを演算する。

また、ステップ５において所定時間Ｔ７以上に経過した
と判定されたとき、即ち、機関が加速状態でなく然も加
速から所定時間Ｔ１が経過しているときには、ステップ
６に進んでステップ１で人力したエアフローメータ２の
検出値である吸入空気流量Ｑに基づいて基本燃料噴射量
Ｔｐ　（＝ｉ＜ｘＱ／Ｎ　；　Ｋは定数）を演算する。

かかる運転領域では、第６図（斜線部）に示すような吸
気マニホールド充填骨の検出がない運転領域であるため
、エアフローメータ２によって検出される吸入空気流量
Ｑは略正確である。

ステップ４若しくはステップ６において基本燃料噴射ｆ
ｆ１Ｔｐの演算設定がなされると、ステップ７において
基本燃料噴射量”ｒｐを補正演算して最終的な燃料噴射
量Ｔｉを求める。

即ち、水温センサ４によって検出される冷却水温度Ｔｗ
や機関加速状態等の各種運転状態から、記憶装置に記憶
・設定されるそれぞれの運転状態に基づく補正係数を検
索し、これらの補正係数を中央演算装置で演算して得ら
れる各種補正係数Ｃ０ＥＦ等によって前記基本燃料噴射
ｆｆ１Ｔｐを補正した燃料噴射１ｔＴｉ　　（＝Ｔｐｘ
ＣＯＥＦ　・ｉを設定する。

ステップ７において燃料噴射量Ｔｉが設定されると、ス
テップ８において前記燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス
巾の噴射パルス信号を燃料噴射弁７の駆動回路６に出力
して燃料噴射を行わせる。

このように、エアフローメータ２による検出誤差の大き
い加速時（加速が検出されている状態若しくは加速検出
から所定時間Ｔ、内）には、スロットル弁開度αと機関
回転速度Ｎに基づいて検索され比較的検出誤差の少なく
応答性の良い吸入空気流量Ｑｓによって基本燃料噴射量
Ｔｐが設定される。

また、エアフローメータ２の検出誤差の小さい運転領域
（加速時以外）においては、エアフローメータ２の検出
値に基づいて基本燃料噴射量’ｒｐの設定がなされるた
め、空気密度の変化等があっても実際の吸入空気流量が
検出され、機関の要求値に見合った燃料噴射が行われる
。

次に第４図のフローチャートに基づいてコントロールユ
ニット５に記憶される吸入空気流ｉＱｓのデータの更新
を説明する。尚、このルーチンは、第３図に示した燃料
噴射制御ルーチンと並行処理されるものである。

ステップ１０では、各センサによって検出される機関回
転速度Ｎ、吸入空気流量Ｑ及ｄスロットル弁開度αを入
力する。

ステップ１１では、ステップ１０において入力した検出
値と前回値とを比較することによって、現在の機関運転
状態が定常運転であるか否かを判定する。ここで、定常
運転状態であると判定された場合には、次のステップ１
２へ進み、定常運転でないと判定された場合にはそのま
まリターンさせる。

これは、エアフローメータ２による検出結果が信頼でき
る定常運転時にのみα−Ｎマツプに記憶される吸入空気
流量Ｑｓのデータ（記憶値）の更新処理を行わせるため
のものであり、検出の応答遅れがあったり検出値に吸気
マニホールド充填分が含まれる加速状態においては、更
新処理を行わない。

ステップ１２では、ステップ１０において入力した吸入
空気流ｉ１Ｑと機関回転速度Ｎとによって学習領域を判
定するための基本燃料噴射ｆｆ１Ｔｐを演算する。

そして、次のステップ１３でこの演算結果の基本燃料噴
射量’ｒｐと所定燃料噴射量Ｔ　ｐ　＋　とを比較して
、Ｔ　ｐ　１５　Ｔ　ｐである場合には記憶値の更新処
理を行うことなくそのままリターンさせ、Ｔ　ｐ　Ｉ＞
Ｔｐである場合には学習領域判定のため更に次のステッ
プ１４へ進む。

ステップ１４では、ステップ１０において入力した機関
回転速度Ｎと所定回転速度Ｎ、とを比較して、Ｎ１≧Ｎ
である場合には、ステップ１３でＴ　ｐ　＋　≦Ｔｐで
あった場合と同様にそのままリターンさせ、Ｎｌ　＜Ｎ
である場合には次のステップ１５へ進む。

ステップ１５では、ステップ１４と同様にステップ１０
において入力した機関回転速度Ｎと所定回転速度Ｎｚ　
　（Ｎｌ　＜Ｎｚ　）とを比較して、Ｎ２≦Ｎである場
合にはそのままリターンさせ、Ｎｚ　＞Ｎである場合に
は次のステップ１６へ進む。

上記のステップ１３〜１５の条件は、エアフローメータ
２による検出精度の良否に基づくものであり、予め実験
によって検出精度が所定以下となる（検出誤差が所定以
上となる）運転領域を確認しておき、かかる検出精度が
悪い運転領域においては、ステップ１６〜１８の学習補
正を行わないようにするためのものである。

一般的にエアフローメータ２は、機関の高負荷時には、
吸気の脈動が発生するため検出誤差が大きくなり（特に
熱線式流量計では吹き返しをも検出するため検出誤差が
大きい）、また、低回転時及び高回転時には部品バラツ
キ等の原因によって検出精度が落ちるため、第５図に示
すように、高負荷時、低回転時及び高回転時は学習禁止
領域としてあり、前記所定燃料噴射Ｉ　Ｔ　ｐ　＋及び
所定回転速度Ｎ、、Ｎ２はこの学習禁止領域と学習領域
との境界を示すものである。無論、使用される工アフロ
−メータ２の特性によって学習領域が変化することはい
うまでもない。

ステップ１６では、ステップ１０において人力した機関
回転速度Ｎとスロットル弁開度αとによってコントロー
ルユニット５内の記憶装置に記憶されている吸入空気流
ｉＱｓのデータを検索する。

ステップ１７では、検索結果の吸入空気流量Ｑｓとステ
ップ１０で入力した検出結果の吸入空気流量Ｑとによっ
て学習補正係数Ａの演算を行う。本実施例では、吸入空
気流量Ｑｓに対する吸入空気流量Ｑの比（Ｑ／Ｑｓ）を
求めて、この比を学習補正係数Ａとする。

ステップ１７で補正係数Ａが演算設定されると、ステッ
プ１８でα−Ｎマツプに記憶されている吸入空気流量Ｑ
ｓをこの補正係数Ａに基づいて一律更新する。従って、
高地での運転で空気密度が薄くなっている場合や、冷機
状態でスロットル弁をバイパスして供給される空気があ
る場合など、α−Ｎマ・ンプに記憶される吸入空気流量
Ｑｓと実際値とに偏差が発生する場合に、このときの実
際値を略正確に検出するエアフローメータ２の検出結果
（エアフローメータ２はスロットル弁をバイパスして供
給される空気や空気密度の変化に対応できるため定常運
転時には略正確な吸入空気流量を検出できるが、ステッ
プ１３〜１５の判定結果によって検出精度が更に良い運
転領域であることが確認されている。）に基づいてα−
Ｎマツプの記憶値の全てを更新させ、α−Ｎマツプの記
憶値を実際値に近づけるようにするものである。

熱論、吸入空気流量Ｑｓの更新は、上記補正係数Ａによ
るものに限るものではなく、例えば吸入空気流量の検出
値Ｑと検索値Ｑｓとの差に一定の補正係数ｋを乗算した
値を加算する（　Ｑ　ｓ　”　Ｑ　ｓ＋ｋ（Ｑ−Ｑｓ）
）ことによって更新させるなどしても良い。

このようにして、α−Ｎマツプの記憶値を順次実際値に
近づけるようにすれば、α−Ｎマツプから検索される吸
入空気流量ＱＳに基づいて燃料噴射量設定がなされる機
関加速時に、空燃比のオーバーリッチ化やオーバーリー
ン化が発生することがなく、かかる運転領域における機
関運転性を向上させることができる。

尚、本実施例においては、ステップ１６において演算設
定した補正係数Ａに基づいてα−Ｎマツプの記憶値を一
律に更新させるようにしたが、当該運転領域の記憶値の
みを更新させるようにしても良い。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によると、空気密度の変化
やスロットル弁をバイパスする空気供給があっても、ス
ロットル弁開度と機関回転速度との検出値に基づいて検
索される吸入空気流量の記憶値が、検出精度の良い運転
領域において検出された吸入空気流量に基づいて更新さ
れるため、記憶値を実際値に良好に近づけることができ
る。

このため、吸入空気流量の検索値に基づいて燃料噴射量
設定を行う機関加速状態において、実際の吸入空気流量
に見合った燃料噴射量設定がなされて空燃比を所望値に
制御することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明に係る電子制
御燃料噴射装置の一実施例を示すシステム図、第３図は
同上実施例における燃料噴射量設定制御ルーチンを示す
フローチャート、第４図は同上実施例におけるマツプ値
更新ルーチンを示すフローチャート、第５図は同上実施
例における学習領域を示すグラフ、第６図は従来制御に
おける問題点を説明するためのタイムチャートである。 １・・・回転速度センサ　　２・・・エアフローメータ
３・・・スロットル弁開度センサ　　４・・・水温セン
サ５・・・コントロールユニット　　６・・・％ｃ　動
Ｄｏ　路７・・・燃料噴射弁 特許出願人　日本電子機器株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄 第３図 第５図 人 機関［ｉｉｌ転走転走 第Ｎ図 ＩＩバ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の加速状態を検出する機関加速状態検出手段と、機
   関の吸入空気流量と機関の吸気通路に介装されたスロッ
   トル弁の開度と機関回転速度をそれぞれ検出する手段と
   、スロットル弁開度と機関回転速度とをパラメータとす
   る運転領域毎に各運転領域に対応する吸入空気流量を記
   憶した吸入空気流量記憶手段と、スロットル弁開度と機
   関回転速度の検出値に基づいて前記吸入空気流量記憶手
   段から吸入空気流量を検索する吸入空気流量検索手段と
   、機関の加速状態において前記吸入空気流量検索手段に
   よって検索された吸入空気流量と機関回転速度の検出値
   に基づいて燃料噴射量を設定する加速用燃料噴射量設定
   手段と、該加速用燃料噴射量設定手段による燃料噴射量
   設定運転領域以外の運転領域において吸入空気流量と機
   関回転速度との検出値に基づいて燃料噴射量を設定する
   主燃料噴射量設定手段と、機関定常運転時に吸入空気流
   量の検出値と前記吸入空気流量検索手段によって検索さ
   れた吸入空気流量との偏差を学習しこの学習値に基づい
   て前記吸入空気流量記憶手段に記憶された吸入空気流量
   を更新する吸入空気流量更新手段と、前記検出手段によ
   る検出値に基づいて前記吸入空気流量検出手段による検
   出精度が所定以下となる運転領域を判定しこの判定結果
   に基づいて前記吸入空気流量更新手段による学習を禁止
   する学習禁止手段と、前記加速用燃料噴射量設定手段若
   しくは主燃料噴射量設定手段によって設定された燃料噴
   射量に応じて燃料噴射弁を駆動制御する駆動制御手段と
   、を備えてなる内燃機関の電子制御燃料噴射装置。