JP2543762B2 - 内燃機関の燃料供給制御装置 - Google Patents

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供給制御装置に関し、特に、
機関加速運転時の燃料供給量の補正制御を高精度に行っ
て加速運転性能を向上した装置に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関の燃料供給制御装置としては、次のようなも
のが知られている。

機関の吸入空気量に関与する状態量として吸入空気流
量や吸気圧力を検出し、これらと機関回転速度の検出値
とに基づいて基本燃料供給量Tpを演算する。そして、該
基本燃料供給量Tpを、機関温度等の運転状態に基づいて
設定された各種補正係数COEF,排気中の酸素濃度の検出
を介して求められる空燃比に従って設定される空燃比フ
ィードバック補正係数LAMBDA,駆動電源であるバッテリ
電圧による燃料噴射弁の有効開弁時間の変化を補正する
ための補正分Ts等により補正して最終的な燃料供給量Ti
を演算し（Ti←Tp×COEF×LAMBDA＋Ts）、該演算された
量の燃料が機関回転に同期したタイミングで燃料噴射弁
等により間欠的に機関に供給される（特開昭57−8328号
公報等参照）。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、このように燃料供給量を演算設定して電子
制御する装置にあっては、過渡運転時に各種センサの検
出遅れや制御装置の演算遅れを生じると共に、吸入空気
量や吸気圧力の検出時と吸入行程時とに時間差があるた
めに、例えば加速時では実際の機関要求量よりも小さめ
に燃料供給量が設定され、空燃比がリーン化して排気中
の窒素酸化物NOxや炭化水素HCの排出量が増加したり、
平均有効圧力の応答遅れにより加速ショックや加速応答
性悪化を招くという問題がある。

そこで、本出願人は、スロットル弁開度（機関吸気系
の開口面積）と機関回転速度とから求めた機関負荷変動
量と、吸気行程の所定クランク角位置までの時間とに基
づいて、燃料制御の目標位置までにおける要求燃料量の
変化を予測し、この予測結果に基づいて燃料供給量の補
正量を設定するよう構成したものを先に提案した（特願
昭62−269467号参照）。

しかしながら、例えば前記吸気行程の所定クランク角
位置（燃料制御の目標位置）を吸気BDCとし、機関回転
に同期した燃料供給開始タイミングが各気筒の吸気BDC
の360゜のCA前だとすると、通常の燃料供給量を補正す
るためには機関が360゜回転する間における機関負荷の
変動量を予測する必要があり、変動量を精度良く予測す
ることが困難であるために予測値のエラーが発生し、運
転性能上から高精度な空燃比制御性が要求される加速運
転時に大きな問題となっていた。

特に、要求燃料量の変化が立ち上がる機関の加速初期
（第10図参照）や、要求燃料量変化が頭打ちとなる加速
後期においては、前記予測エラーが大きくなり、更に、
予測期間が長くなれば、前記予測エラーは大きくなるか
ら、第10図に示すＡのように、噴射開始タイミングを吸
気行程（インテークバルブオープン;INT/V OPEN）に近
づけるようにすれば、予測エラーを減少させることがで
きるが、第11図に示すように、燃料供給のタイミングに
よって排気性状や燃費などの機関性能が左右され、然
も、ベストタイミングが第11図の点線に示すように機関
によって異なるため、機関によっては前記のように吸気
BDCの360゜CA前で燃料供給を開始させる必要が発生する
場合があり、これによって長い期間の機関負荷変動を予
測する必要が発生し、予測制御の精度が確保できないこ
とがあったものである。

また、燃料噴射弁による噴射供給量の少ない領域で
は、第12図に示すように一般に設定噴射量に対する実際
の噴射量が精度良く供給できないので、特に小排気量の
機関では、機関の２回転毎に１回だけ全気筒同時に燃料
を噴射供給するなどの手法を用いて、燃料噴射弁から１
回に噴射供給する燃料量を確保して供給量の精度を得る
ようにしているため、この場合にも、機関負荷変動量を
予測する期間が長くなって、精度の良い予測制御が行え
ない。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、機関
回転に同期した通常の燃料供給がセットされてからの要
求燃料量の増大変化に対して、精度良い燃料供給量を応
答性良く補正することができ、機関加速運転時の空燃比
制御性を向上させ得る燃料供給制御装置を提供すること
を目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 そのため請求項１記載の発明は、第１図に示すように
構成される。

第１図において、機関運転状態検出手段は、機関の吸
入空気量に関与する機関の状態量を検出し、要求燃料量
演算手段は、前記状態量に基づいて予め設定された単位
時間毎に機関の要求燃料量を演算する。

そして、主燃料噴射制御手段は、前記演算された要求
燃料量に応じて、機関の各気筒毎に設けられる各燃料噴
射弁による主たる燃料噴射を各気筒の吸気行程にタイミ
ングを合わせてそれぞれに行なわせる。

一方、変化量演算手段は、要求燃料量演算手段で演算
される要求燃料の前記単位時間当たりの変化量を演算す
る。

そして、追加噴射制御手段は、主燃料噴射制御手段に
よる主たる燃料噴射とは別に、前記変化量演算手段で演
算した要求燃料量の変化量に基づいて前記単位時間毎に
追加の燃料噴射を全気筒同時に各燃料噴射弁で行なわせ
る。

ここで、追加噴射禁止手段は、追加噴射制御手段で噴
射制御されるべき燃料量が、前記燃料噴射弁の計量限界
に相当する最小燃料量よりも少ないときに、前記追加噴
射制御手段による各燃料噴射弁での追加の燃料噴射の実
行を禁止する。

また、積算記憶手段は、追加噴射禁止手段で追加の燃
料噴射の実行が禁止されて追加噴射されなかった分の燃
料量を積算して記憶する。

そして、追加噴射量加算手段は、積算記憶手段に記憶
された燃料量の積算値と、最新に前記変化量演算手段で
演算された要求燃料量の変化量との加算量を、前記追加
噴射制御手段で追加噴射制御されるべき燃料量として設
定する。

請求項２記載の発明では、前記追加噴射量加算手段に
代えて、第１図点線示の主噴射量加算手段を設けて構成
される。

前記主噴射量加算手段は、前記積算記憶手段に記憶さ
れた燃料量の積算値を、前記主燃料噴射制御手段による
燃料噴射量に加算する。

〈作用〉 請求項１記載の発明によると、単位時間毎に演算され
る要求燃料量の変化量が算出され、吸気行程にタイミン
グを合わせて行なわれる主たる燃料噴射とは別に、前記
変化量に基づいて前記単位時間毎に全気筒同時の追加の
燃料噴射が行なわれ、加速時の要求燃料量の増大変化に
対応して、要求燃料量を確実に供給させる。

更に、追加噴射させようとする燃料量が、最小燃料量
よりも少ないときには、燃料噴射弁で燃料を精度良く計
量することができなくなるので（第12図参照）、燃料噴
射弁による噴射を禁止する。

そして、追加噴射が禁止され噴射されなかった分の燃
料量を積算して記憶しておき、次回以降において追加噴
射されるべき前記変化量に前記記憶しておいた燃料量を
加算し、加算後の噴射量が前記最小燃料量以上であれ
ば、追加の噴射を実行させる。

従って、燃料噴射弁による計量精度を維持しつつ、主
たる燃料噴射では不足する分の燃料を、非回転同期（単
位時間毎）の追加噴射において確実に供給させることが
可能となる。

一方、請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明
と同様に、追加噴射が禁止され噴射されなかった分の燃
料量を積算して記憶しておくが、該記憶された燃料量
を、主たる燃料噴射で噴射されるべき燃料量に加算し
て、主たる燃料噴射量の増量補正によって、非回転同期
で追加噴射すべきであった燃料を、回転同期の主たる燃
料噴射に含めて噴射させる。

従って、請求項２記載の発明では、燃料噴射弁による
計量精度を維持しつつ、追加噴射することが要求される
燃料量を、前記単位時間毎の追加噴射、及び、吸気行程
にタイミングを合わせた主たる燃料噴射の増量補正によ
って確実に供給させることが可能となる。

〈実施例〉 以下に本発明の実施例を説明する。

一実施例のシステム構成を示す第２図において、内燃
機関１には、エアクリーナ2,吸気ダクト3,スロットルチ
ャンバ４及び吸気マニホールド５を介して空気が吸入さ
れる。エアクリーナ２には、吸気温度（大気温度）TA
（℃）を検出するための吸気温センサ６が設けられてい
る。

スロットルチャンバ４には、図示しないアクセルペダ
ルと連動するスロットル弁７が設けられていて、吸入空
気流量Ｑを制御する。前記スロットル弁７には、その開
度TVOを検出するポテンショメータと共に、その全閉位
置（アイドル位置）でONとなるアイドルスイッチ8Aを含
むスロットルセンサ８が付設されている。

スロットル弁７下流の吸気マニホールド５には、吸気
圧力PBを検出する吸気圧センサ９が設けられると共に、
各気筒毎に電磁式の燃料噴射弁10が設けられている。

前記電磁式の燃料噴射弁10は、後述するマイクロコン
ピュータを内蔵したコントロールユニット11から出力さ
れる駆動パルス信号によって間欠的に開弁駆動し、図示
しない燃料ポンプから圧送されプレッシャレギュレータ
により所定圧力に制御された燃料を吸気マニホールド５
内に噴射供給する。即ち、前記燃料噴射弁10による燃料
供給量は、燃料噴射弁10の開弁駆動時間で制御されるよ
うになっている。

更に、機関１の冷却ジャケット内の冷却水温度Twを検
出する水温センサ12が設けられると共に、排気通路13内
で排気中酸素濃度を検出することによって機関吸入混合
気の空燃比を検出する酸素センサ14が設けられている。

コントロールユニット11は、クランク角センサ15から
機関回転に同期して出力されるクランク単位角度信号PO
Sを一定時間カウントして又は所定クランク角位置毎
（４気筒の場合180゜毎であり、本実施例ではBTDC120゜
としてある。）に出力されるクランク基準角度信号REF
の周期を計測して機関回転速度Ｎを検出する。

この他、機関１に付設されたトランスミッションに、
車速を検出する車速センサ16とニュートラル位置を検出
するニュートラルセンサ17が設けられ、これらの信号は
コントロールユニット11に入力される。

また、スロットル弁７をバイパスする補助空気通路18
には補助空気量を介してアイドル回転速度を制御する電
磁式のアイドル制御弁19が設けられている。

コントロールユニット11は、前記の各種センサからの
検出信号に基づいて燃料噴射量Ti（噴射パルス信号のパ
ルス巾）を演算すると共に、設定した燃料噴射量Tiに基
づいて燃料噴射弁10を機関回転に同期した所定タイミン
グでそれぞれに開駆動制御して通常の燃料供給を制御す
る一方、要求燃料量の増大変化に応じて通常の燃料供給
とは別に燃料の追加供給（割込噴射）を制御する。

更に、コントロールユニット11は、アイドルスイッチ
8A及びニュートラルセンサ17に基づき検出されるアイド
ル運転時に、アイドル制御弁19の開度を制御することに
よってアイドル回転速度を目標アイドル回転速度にフィ
ードバック制御する。

次にコントロールユニット11により行われる燃料供給
制御のための各種演算処理を第３図〜第６図のフローチ
ャートにそれぞれ示すルーチンに従って説明する。

本実施例において、要求燃料量演算手段，変化量演算
手段，主燃料噴射制御手段，追加噴射制御手段，追加噴
射禁止手段，積算記憶手段，追加噴射量加算手段，主噴
射量加算手段としての機能は、前記第３図〜第６図のフ
ローチャートに示すようにソフトウェア的に備えられて
いる。また、本実施例において、機関運転状態検出手段
は、スロットル弁７の開度TVOを検出するスロットルセ
ンサ８と、機関回転に同期した検出信号を出力するクラ
ンク角センサ15と、吸気圧力PBを検出する吸気圧センサ
９とが相当する。

尚、本実施例における内燃機関１は４気筒機関であ
り、主たる燃料噴射は各気筒毎に設けられた燃料噴射弁
10を各気筒の吸気行程に合わせて別々に駆動制御して行
うよう構成されている。

第３図のフローチャートに示すルーチンは、10ms毎に
実行されるものである。

まず、ステップ１では、吸気圧センサ９によって検出
された吸気圧力PB,クランク角センサ15からの検出信号
に基づいて算出された機関回転速度N,スロットルセンサ
８によって検出されたスロットル弁開度TVO等を入力す
る。

ステップ２では、スロットル弁７で可変制御されるス
ロットルチャンバ４の（機関吸気系の）開口面積Amm
²を、ステップ１で入力したスロットル弁開度TVOに基づ
いて予め設定されたマップから検索して求める。

ステップ３では、ステップ２で求めた開口面積Ａを機
関回転速度Ｎで除算した値に基づいて、定常運転時に対
応する機関１の基本体積効率QHφ（％）をマップから検
索して求める。即ち、開口面積Ａと機関回転速度Ｎとか
ら機関の吸収空気量の予測を行う。

ステップ４では、ステップ３で求められる基本体積効
率QHφを、機関１の過渡運転時における真の機関負荷変
化に略対応させるべく加重平均するときに用いるための
加重重みＸを、機関回転速度Ｎと開口面積Ａとに基づい
て設定する。具体的には、機関回転速度Ｎに応じて設定
される定数ａと、やはり機関回転速度Ｎに応じて設定さ
れる定数ｂに開口面積Ａを乗算して得た値と、を加算し
て最終的に加重重みＸを設定する。この加重重みＸは、
最新の基本体積効率QHφに対する重み付けは示すもので
あり、高回転高負荷領域ほど真の機関負荷の変化はスロ
ットル弁の開度変化に対して早くなるため、前記加重重
みＸは、高回転負荷領域ほど大きくなるようにしてあ
る。

次のステップ５では、下式に従って今回ステップ３で
求めた基本体積効率QHφと、本ルーチンの前回実行時に
このステップ５で演算された体積効率QCYLとを、前記加
重重みＸを用いて加重平均して、その結果を最新の体積
効率QCYLとして設定する。

QCYL←（１−Ｘ）QCYL＋Ｘ×QHφ 上記演算式に従って体積効率QCYLを求めるようにすれ
ば、定常運転時にはQHφ＝QCYLとなって体積効率QCYLは
一定値に安定するが、機関１が過渡運転されると、その
ときの機関運転状態に応じて体積効率QCYLの変化を基本
体積効率QHφの変化に対して鈍らし、これによって、開
口面積Ａ及び機関回転速度Ｎの変化に対して遅れる実際
の機関負荷変化に略対応した体積効率QCYLが設定される
ようになっている。

ステップ６では、以下の式により開口面積Ａと機関回
転速度Ｎとに従った体積効率QCYLに基づく基本燃料噴射
量（機関要求燃料量）ANTpを演算する。

ANTp←KCONA×QCYL ここで、演算される基本燃料噴射量ANTpは、機関１の
過渡運転時における真の機関負荷変化に略対応した体積
効率QCYLに基づいて演算されるものであるが、後述する
吸気圧センサ９によって検出される吸気圧力PBに基づい
て設定される基本燃料噴射量TpPBに対しては、第７図に
示すように数十ms程度の位相が進んだ値となるようにし
てある。

前記基本燃料噴射量ANTpは、機関過渡運転時における
機関１の要求燃料量の変化を求めるために設定するもの
であり、基本燃料噴射量TpPBに対して数十ms程度だけ位
相が進んだ値とするのは、燃料噴射弁10から噴射された
燃料がシリンダ内に吸入されるまでのトラベルタイムを
考慮したもので、この基本燃料噴射量ANTpに基づいて要
求燃料量の変化を求めて、後述するように通常の噴射と
は別に要求燃料量変化に見合った燃料の追加供給（割込
噴射）を行えば、予め燃料のトラベルタイムが考慮され
ているため応答性良く要求燃料量の変化に対応できるも
のである。

また、吸気圧力PBは、吸気通路内に発生する圧力脈動
の影響を受けて脈動するために、基本燃料噴射量TpPBも
脈動して、基本燃料噴射量TpPBの変化が真の要求量変化
に一致しなくなることがあるが、要求燃料量の変化を、
上記のように開口面積Ａと機関回転速度Ｎとから求めた
基本燃料噴射量ANTpに基づいて検出すれば、前記圧力脈
動の影響を受けることがなく、然も、検出応答性に優れ
ているため、要求燃料量の変化を精度良く捉えることが
できる。

次のステップ７では、今回ステップ６で演算した基本
燃料噴射量ANTpから、本ルーチンの前回実行時にステッ
プ６で演算された基本燃料噴射量ANTp_OLDを減算して、
本ルーチンの実行周囲である10ms間における（単位時間
当たりの）基本燃料噴射量ANTpの変化量ΔANTpを演算す
る。この変化量ΔANTpは、10ms間における機関の要求燃
料量の変化に応答した値であり、機関１が加速されて要
求燃料量が増大傾向を示すときには、プラスの値とな
る。

ステップ８では、今回ステップ６で演算した基本燃料
噴射量ANTpを、前回値ANTp_OLDにセットして、本ルーチ
ンの次回実行時におけるステップ７での変化量ΔANTpの
演算に用いられるようにする。

次のステップ９では、ステップ７で求めた変化量ΔAN
Tpを２倍した値を、最近の10ms間における１つの気筒で
の要求燃料噴射量の変化量とし、この変化量にバッテリ
電圧に基づいて設定される電圧補正分Tsを加算して、そ
の結果を通常の燃料噴射の間に割り込ませて追加供給さ
せる割込噴射量（追加供給燃料量）Ｙにセットする。

本実施例では、機関運転状態に基づいて演算される基
本燃料噴射量Tpを２倍した値が１つの気筒に対する基本
燃料供給量となるように便宜上設定してあり、後述する
機関回転に同期して行われる通常の燃料供給制御におい
ても吸気圧力PBから求めた基本燃料噴射量TpPBを２倍し
て最終的な燃料噴射量Tiが演算されるようになっている
ので、前述のように変化量ΔANTpを２倍してある。

また、この値２×ΔANTpに基づいて燃料噴射弁10を駆
動制御しても、実際には燃料噴射弁10の応答遅れ時間が
あり、然もこの遅れは燃料噴射弁10の駆動電源であるバ
ッテリの電圧によって変化するので、バッテリ電圧に基
づいて設定される電圧補正分Tsを加算して、実際に燃料
噴射弁10から２×ΔANTp相当の燃料が噴射供給されるよ
うにしてある。

次のステップ10では、割込噴射量Ｙからバッテリ電圧
補正分Tsを除いた値である10ms間における要求燃料量の
変化分２×ΔANTpを変化量Ｚにセットする。

そして、ステップ11では、ステップ９で設定した割込
噴射量Ｙ（←２×ΔANTp＋Ts）に、前回までに割込噴射
されることなく積算されている＃４気筒における持ち越
し割込噴射量である積算値ΣQ4を加算した値と、割込噴
射制御が許可される最小噴射量（最小燃料量）Ti_minと
を比較する。

そして、Ｙ＋ΣQ4がTi_minよりも小さいときには、割
込噴射を実施することなく（燃料の追加供給を禁止し
て）ステップ12へ進み、前記ステップ10でセットしたＺ
に前回までの積算値ΣQ4を加算して、その結果を新たに
積算値ΣQ4にセットする。このため、前記積算値ΣQ4
は、＃４気筒において変化量ΔANTpに基づいて追加噴射
すべき追加供給燃料量であるのに、その噴射量が最小噴
射量Ti_minよりも少ないために追加供給が禁止されて、
現状において噴射されずに持ち越されている割込噴射量
となる。

前記最小噴射量Ti_minは、このTi_min未満の噴射量に基
づいて燃料噴射弁10を駆動制御すると、開弁駆動時間に
対して実際に燃料噴射弁10から噴射される燃料のバラツ
キが大きく、開弁駆動時間の制御によって燃料噴射量を
精度良く制御できない領域であることを示すものである
（第12図参照）。

従って、前記ステップ11で割込噴射量Ｙ＋積算値ΣQ4
が最小噴射量Ti_minよりも小さいと判別されたときに
は、今回は割込噴射（追加噴射）を行わず、今回分の割
込噴射量を次回にまで持ち越して（この持ち越し分がΣ
Q4に相当する。）、次回で更にこの持ち越し分に最新の
割込噴射量Ｙが加算されて、その結果が最小噴射量Ti
_minを越えたときに割込噴射されるようにする。

即ち、割込噴射量（追加供給燃料量）が燃料噴射弁10
の計量限界に対応する最小噴射量Ti_minよりも少ないと
きには、割込噴射を実施しても精度の良い燃料供給制御
が行えないので、今回の割込噴射分を次回にまで持ち越
すことにより積算結果が最小噴射量Ti_minを越えて燃料
噴射弁10による燃料計量の精度が得られるときに（燃料
噴射弁10の流量特性が安定する噴射量で）割込噴射を実
施させるものであり、積算値ΣQ4が＃４気筒における通
常の燃料噴射開始時期まで噴射されずに残ったときに
は、機関回転に同期した通常燃料供給（主たる燃料供
給）にこの噴射されずに持ち越された分ΣQ4を加算して
燃料噴射させ、このとき前記積算値ΣQ4をゼロリセット
する。

このため、機関加速の立ち上がりや後半時期で要求燃
料量（機関負荷）の変化が微小であるときにも、これに
対応する微小な割込噴射量が何回分かまとめて供給され
ることになり、割込噴射量による空燃比制御性が確保さ
れる。

また、緩加速時で割込噴射量Ｙを積算しても、次の通
常噴射までの積算値が最小噴射量Ti_minを越えないよう
なときでも、その持ち越された割込噴射量Ｙの積算値が
通常の燃料供給量に加算されるので、設定される割込噴
射量Ｙが少ないことで、燃料供給量の増量補正が行われ
なくなることがない。

但し、上記のように、通常燃料供給間で設定された割
込噴射量Ｙが割込噴射されることなく、通常の噴射量に
積算加算されるときには、リアルタイム性が損なわれる
ため、要求燃料量（機関負荷）の変動が略同一のレベル
で継続するときのみ有効な補正が行える。

一方、ステップ11で割込噴射量Ｙ＋積算値ΣQ4が最小
噴射量Ti_min以上であると判別されると、今回の割込噴
射すべき燃料量が燃料噴射弁10による計量が精度良く行
える量であるから、ステップ13へ進んで＃４気筒におけ
る割込噴射の許容クランク角範囲を判別するためのフラ
グF100d4の判別を行う。前記フラグF100d4は、後述する
ように、気筒判別値ｎcyｌが４になったとき（基準角度
信号REFが＃１気筒の点火基準信号であったときであ
り、また、＃４気筒の通常噴射開始時期でもある。）か
ら、＃４気筒の吸気BDC（又は吸気ATDC100゜〜吸気BDC
の間の所定クランク角）までの間でゼロがセットされ、
それ以外では１がセットされるものであり、フラグF100
d4がゼロであるときに割込噴射が許可されるようになっ
ている（第８図参照）。

フラグF100d4にゼロがセットされるクランク角範囲
（吸気BTDC120゜から吸気ATDC100゜〜吸気BDC）は、＃
４気筒において、通常の燃料供給が開始されてからこの
供給燃料が吸入される吸気行程（インテークバルブ オ
ープン;INT/V OPEN）で燃料が吸入される最後の燃料噴
射時期までを示すものであり、前記クランク角範囲を越
えた時期に割込噴射を行っても、今回の吸気行程ではシ
リンダに吸入されず、新たに通常の燃料噴射量が設定さ
れる次の吸気行程までインテークバルブの上流に滞留す
ることになる。本実施例では、通常の燃料噴射が開始
（セット）されてから吸気行程までの間における要求燃
料量の変化に対応しようとするものであるから、前記フ
ラグF100d4が１であるときの＃４気筒に対する割込噴射
は、＃４気筒において余剰補正となる。

従って、ステップ13でフラグF100d4がゼロであると判
別されたときには、変化量ΔANTpに基づく割込噴射量
（２×ΔANTp＋Ts＋ΣQ4）を割込噴射させるのに対し、
フラグF100d4が１であるときには、割込噴射を禁止する
か、又は、割込噴射を実施するがこの直ちに吸入されず
に次の吸気行程まで持ち越される割込噴射量の積算値Σ
q4を求めておいて、基準角度信号REF毎に行われる次回
＃４気筒における通常噴射の燃料噴射量Tiからこの積算
値Σq4を減算して燃料供給させる。

即ち、ステップ13でフラグF100d4がゼロであると判別
されると、ステップ15へ進んで２×ΔANTp＋Ts＋ΣQ4相
当のパルス巾の駆動パルス信号を＃４気筒に備えられた
燃料噴射弁10に出力して、＃４気筒に対して基準角度信
号REF毎の通常噴射とは別に要求燃料量の変化に見合っ
た燃料を割込噴射させる。そして、次のステップ16で
は、積算値ΣQ4分も含めて割込噴射がステップ15でなさ
れたので、積算値ΣQ4をゼロリセットする。

尚、割込噴射のタイミングが、＃４気筒における通常
の燃料噴射中であるときには、通常燃料噴射の終了に続
けて２×ΔANTp＋ΣQ4相当のパルス巾をもつ割込駆動パ
ルス信号を出力させれば良い。

一方、ステップ13でフラグF100d4が１であると判別さ
れると、＃４気筒に対して割込噴射をしても最近の吸気
行程で吸入されない状態であるから、割込噴射を許可す
る場合には、ステップ14で今回の割込噴射量２×ΔANTp
＋ΣQ4と前回までの非吸入割込噴射積算値Σq4とを加算
して、＃４気筒において最近の吸気行程で吸入されずに
次回の吸気行程までインテークバルブ上流に滞留する割
込噴射量の総量を求める。

ここで、設定される積算値Σq4は、次回の＃４気筒の
吸入行程まで吸入されないで＃４気筒のインテークバル
ブの上流に滞留するものであるから、後述するように＃
４気筒の次回の通常噴射からこの積算値Σq4を減算し
て、前記滞留分の補正を施し、割込噴射によりインテー
クバルブ上流に滞留している分が余分にシリンダ内に供
給されることがないようにする。

ステップ14で積算値Σq4を更新設定すると、次のステ
ップ15へ進み、フラグF100d4がゼロであると判別された
ときと同様に、２×ΔANTp＋Ts＋ΣQ4相当のパルス巾を
もつ割込駆動パルス信号を、＃４気筒の燃料噴射弁10に
出力し、次のステップ16で積算値ΣQ4をゼロリセットす
る。

また、ステップ13でフラグF100d4が１であると判別さ
れたときには、割込噴射をしても＃４気筒のシリンダに
直ちに吸入されないから、第３図中点線で示すようにス
テップ13からステップ14〜16をジャンプして進んで割込
噴射を禁止しても良く、この場合、割込噴射された燃料
は最近の吸気行程で全てシリンダ内に吸入されるため、
前記積算値Σq4の設定は不要となる。

上記ステップ11〜16は、＃４気筒における割込噴射制
御のための演算処理であるが、その他の気筒＃2,＃1,＃
３においても同様な演算処理がそれぞれ同時になされ
る。

即ち、各気筒毎に割込噴射されずに持ち越された割込
噴射量ΣQ1〜ΣQ4が設定され、この持ち越し分と最新で
演算された割込噴射量Ｙとの加算値が、最小噴射量Ti
_min以上であるときに割込噴射が実施され、その割込噴
射時期がその気筒において割込噴射が許可されるクラン
ク角範囲でないことがフラグF100d1〜F100d4で判別され
たときには、割込噴射した分を次回の基準角度信号REF
に同期した通常噴射量から減算すべく、吸入されない割
込噴射量Σq1〜Σq4を各気筒毎に積算する。かかる割込
噴射制御が、＃２気筒ではステップ17〜22で、＃１気筒
ではステップ23〜28で、＃３気筒ではステップ29〜34で
行われ、複数気筒で同時に割込噴射され得るようになっ
ている（第９図参照）。

従って、本実施例によると、Ｙ＋ΣQ1〜４≧Ti_minの
条件が揃えば、各気筒それぞれで本ルーチンの実行周期
である10ms毎に割込噴射が同時に行われるものであり、
機関回転に同期した通常の燃料供給（主たる燃料供給）
が開始されてから、換言すれば、通常の燃料供給量が最
終的にセットされてから機関の要求燃料量が増大変化し
た場合に、正にその要求量増大分を機関に追加供給する
ことができるので、機関加速時における空燃比制御性が
向上する。

然も、前記割込噴射制御は、長い機関の要求燃料量の
変化を予測するものではなく、微小単位時間（10ms）当
たりの要求燃料量の変化量を直接に演算するものである
から、燃料補正制御のエラーが少なく、かつ、スロット
ル弁開度TVOの変化等に基づいて割込噴射量を設定する
場合のように割込噴射量を機関要求にマッチングさせる
ための工数を必要とするものではない。

このようにして、各気筒毎に要求燃料量変化に基づく
割込噴射を制御すると、次のステップ35では、吸気圧力
PBに基づく基本燃料噴射量TpPBを演算するのに用いる体
積効率補正係数KQCYLを設定する。体積効率補正係数KQC
YLは、吸気圧力PBに基づいて設定される基本補正係数KP
Bに対して、第４図に示すバックグラウンドジョブのス
テップ41において吸気圧力PBと機関回転速度Ｎとに基づ
いて設定される微小修正係数KFLATを乗算して求められ
る。

次のステップ36では、以下の式に従って吸気圧力PBに
基づく主たる燃料噴射用の基本燃料噴射量（機関の要求
燃料量）TpPBを演算する。

TpPB←KCOND×PB×KQCYL×KTA ここで、KCONDは燃料噴射弁10の噴射特性に基づく定
数、KTAは第４図に示すバックグラウンドジョブのステ
ップ42において吸気温センサ６で検出される吸気温度TA
に基づき設定される吸気温度（吸気密度）補正係数であ
る。

そして、次のステップ37では、以下の式に従って機関
回転に同期して供給する各気筒共通の燃料噴射量Tiを演
算する。

Ti←２×TpPB×LAMBDA×COEF＋Ts ここで、LAMBDAは酸素センサ14によって検出される排
気中の酸素濃度を介して検出される空燃比を、目標空燃
比に近づけるようにフィードバック制御される空燃比フ
ィードバック補正係数、COEFは水温センサ12によって検
出される冷却水温度Tw等の運転状態に応じて設定される
各種補正係数、Tsは10ms間における要求燃料量の変化に
基づいて割込噴射を実施するときに用いたものと同じバ
ッテリ電圧補正分である。

次に第５図のフローチャートに示すルーチンは、クラ
ンク角センサ15から基準角度信号REFが出力される毎に
実行されるものである。

本実施例において前記基準角度信号REFは、BTDC120゜
で出力されるようになっており、この基準角度信号REF
は各気筒毎の点火時期制御の基準位置であると共に、こ
の基準角度信号REFに同期して各気筒毎に吸気行程にタ
イミングを合わせて通常の燃料噴射が行われるようにな
っている。基準角度信号REFは、点火基準位置である気
筒に対応して気筒判別できるようになっており、例えば
基準角度REFが＃１気筒の点火基準位置であるときには
＃４気筒に対して燃料噴射を開始し、基準角度信号REF
が＃３気筒の点火基準位置であるときには＃２気筒に対
して燃料噴射を開始するようになっている（第８図参
照）。

まず、ステップ51では、今回の基準角度信号REFが＃
１気筒の点火基準位置に相当するものであるか否かを判
別する。ここで、＃１気筒の点火基準位置であることが
判別されると、ステップ52へ進み機関回転に同期した通
常の燃料噴射を開始すべき気筒である＃４気筒の燃料噴
射弁10に対して、Ti＋ΣQ4−Σq4相当のパルス巾の騒動
パルス信号を出力する。

ΣQ4は、今回の基準信号REFまでにおいて＃４気筒で
割込噴射されずに残った要求燃料量変化に対応した値で
あり、また、Σq4は今回の基準信号REFまでにおいて＃
４気筒に割込噴射したがシリンダに吸入されることなく
残留している燃料であるから、通常の燃料噴射量Tiから
それぞれ加減算して補正するようにしてある。更に、ス
テップ52で用いられる燃料噴射量Tiは、第３図のフロー
チャートに従って10ms毎に演算された燃料噴射量Tiの最
新値である。

次のステップ53では、＃４気筒において割込噴射した
燃料がシリンダに吸入されるか否かを判別するためのフ
ラグF100d4にゼロをセットして、今回の基準角度信号RE
Fから＃４気筒において噴射された燃料は、最近の吸気
行程でシリンダ内に吸入される状態であることが判別で
きるようにする。

尚、ここでゼロがセットされたフラグF100d4は、後述
する第６図のフローチャートに従って＃４気筒の吸気BD
Cで１がセットされるよう構成されており、フラグF100d
4は＃１気筒の点火基準位置（＃４気筒の通常噴射開始
タイミング）から＃４気筒の吸気BDCの間だけゼロがセ
ットされる。

また、ステップ54では、ステップ52において通常燃料
噴射量Tiの補正に用いたΣQ4とΣq4とをそれぞれゼロリ
セットして、＃１気筒の点火基準位置に対応する基準角
度信号REFが次回出力されるまでにおいて、ΣQ4とΣq4
とがそれぞれ新たに設定されるようにする。

ステップ55では、気筒判別値ｎcyｌに４をセットし
て、前記気筒判別値ｎcyｌに基づいて＃４気筒の通常噴
射開始時期から次の噴射気筒である＃２気筒の通常噴射
開始時期の前までの時期であることが判別されるように
する。

一方、ステップ51で今回の基準角度信号REFが＃１気
筒の点火基準位置に相当するものでないと判別される
と、ステップ56へ進んで今回の基準角度信号REFが＃３
気筒の点火基準位置に相当するものであるか否かを判別
する。

ここで、今回の基準角度信号REFが＃３気筒の点火基
準位置に相当するときには、前記ステップ52〜55と同様
にして、＃２気筒の燃料噴射弁10に対して通常の燃料噴
射制御としてTi＋ΣQ2−Σq2相当のパルス巾の駆動パル
ス信号を出力する（ステップ57）一方、フラグF100d2を
ゼロリセットし（ステップ58）、また、通常燃料制御に
用いたΣQ2及びΣq2のデータをゼロリセットし（ステッ
プ59）、更に気筒判別値ｎcyｌに２をセットする（ステ
ップ60）。

一方、ステップ56で＃３気筒の点火基準位置相当でな
いと判別されると、今度はステップ61へ進んで＃４気筒
の点火基準位置に相当する基準角度信号REFであるか否
かを判別し、＃４気筒の点火基準位置であるときには、
前述と同様にして＃１気筒に対する通常燃料噴射と＃１
気筒に対応する各種データのセットを行う（ステップ62
〜65）。

更に、ステップ61で＃４気筒の点火基準位置でないと
判別されたときには、今回の基準角度信号REFは＃２気
筒の点火基準位置であるはずだから、ステップ66〜69で
＃３気筒に対する通常燃料噴射と＃３気筒に対応する各
種データのセットを行う。

次に第６図のフローチャートに示すルーチンは、各気
筒のTDC位置で割込実行されるものであり、例えばクラ
ンク角センサ15からの基準角度信号REFと単位角度信号P
OSとを入力するカウンタを設け、このカウンタによりBT
DC120゜で出力される基準角度信号REFから単位角度信号
POSをカウントすることによってTDC位置を検出して、TD
C位置においてCPUの外部割込端子に割込信号を出力する
と、この第６図に示す割込ルーチンが実行されるよう構
成されている。

まず、ステップ81では、気筒判別値ｎcyｌが２である
か否かを判別し、気筒判別値ｎcyｌが２であるときには
ステップ82へ進んで、フラグF100d4の１をセットする。
気筒判別値ｎcyｌが２であるときは、第８図に示すよう
に＃２気筒の吸気BTDC120゜から180゜の範囲であって、
このときのTDCは＃２気筒の吸気TDCであると共に、＃４
気筒の吸気BDCでもある。従って、気筒判別値ｎcyｌが
２であるときのTDCでは、＃４気筒が吸気BDCになったこ
とが検出され、＃４気筒ではこの時期を越えて燃料噴射
を行っても次の吸気行程まで吸入されずに蒸留すること
になるので、フラグF100d4に１をセットして、＃４気筒
に対する噴射燃料が滞留する時期であることが判別でき
るようにする。

また、ステップ81で気筒判別値ｎcyｌが２でないと判
別されると、ステップ83へ進んで気筒判別値ｎcyｌが１
であるか否かを判別する。気筒判別値ｎcyｌが１であれ
ば、第８図に示すように、今回のTDCが＃２気筒の吸気B
DCに相当するから、ステップ84へ進んでフラグF100d2に
１をセットする。

更に、ステップ83で気筒判別値ｎcyｌが１でないと判
別されたときには、ステップ85へ進んで気筒判別値ｎcy
ｌが３であるか否かを判別する。気筒判別値ｎcyｌが３
であれば、前述と同様に、今回のTDCが＃１気筒の吸気B
DCに相当するから、ステップ86へ進んでフラグF100d1に
１をセットする。

また、ステップ85で、気筒判別値ｎcyｌが３でないと
判別されたときには、気筒判別値ｎcyｌは４であるはず
だから、ステップ87へ進んでフラグF100d3に１をセット
する。

このようにして、各気筒の吸気BDCになるとフラグF10
0d1〜F100d4には１がセットされ、フラグF100d1〜F100d
4によってその気筒に燃料噴射を実施して最近の吸気行
程でシリンダ内に吸入される状態であるか否かが判別で
きるようにしてある。

尚、本実施例では、機関回転に同期した主たる燃料供
給制御における燃料供給量が吸気圧力PBに基づいて演算
されるものについて述べたが、吸気圧センサ９の代わり
に吸入空気量Ｑを検出するエアフローメータを備え、該
エアフローメータで検出された吸入空気量Ｑに基づいて
通常の燃料供給量が演算される構成であっても良い。

また、各気筒の吸気行程にタイミングを合わせてそれ
ぞれに主たる燃料噴射を行う場合において、その噴射開
始時期を限定するものではなく、例えば噴射終了時期を
一定クランク角位置とすべく噴射開始時期が可変制御さ
れるものであっても良い。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によると、吸気行程にタ
イミングを合わせた主たる燃料噴射（回転同期噴射）で
は対応できない要求燃料量の増大変化に対応した燃料噴
射を精度良く行なわせることができ、期間加速時の空燃
比制御精度が向上すると共に、計量限界を下回る燃料量
の追加噴射を禁止し、禁止された噴射で噴射されるべき
であった燃料量をその後の非同期噴射（単位時間毎の追
加噴射）或いは回転同期噴射（主たる燃料噴射）に加算
して噴射させるから、計量精度を維持しつつ、微小な要
求燃料量の増大変化に対応した燃料供給量の補正が行え
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すシステム概略図、第３図〜第６図は
それぞれ同上実施例における制御内容を示すフローチャ
ート、第７図は同上実施例における要求燃料量の加重平
均演算における特性を説明するためのタイムチャート、
第８図及び第９図はそれぞれ同上実施例における制御特
性を説明するためのタイムチャート、第10図は従来の燃
料補正制御の問題点を説明するためのタイムチャート、
第11図は燃料供給タイミングと機関性能との関係を示す
線図、第12図は燃料噴射弁の噴射特性を示す線図であ
る。 １……機関、４……スロットルチャンバ ５……吸気マニホールド、７……スロットル弁 ８……スロットルセンサ、９……吸気圧センサ 10……燃料噴射弁、11……コントロールユニット 15……クランク角センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−46060（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−41642（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−62627（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の各気筒毎に設けられる燃料噴射弁
   と、 機関の吸入空気量に関与する機関の状態量を検出する機
   関運転状態検出手段と、 該機関運転状態検出手段で検出した状態量に基づいて予
   め設定された単位時間毎に機関の要求燃料量を演算する
   要求燃料量演算手段と、 該要求燃料量演算手段で演算される要求燃料量の前記単
   位時間当たりの変化量を演算する変化量演算手段と、 前記演算された要求燃料量に応じて各燃料噴射弁による
   主たる燃料噴射を各気筒の吸気行程にタイミングを合わ
   せてそれぞれに行なわせる主燃料噴射制御手段と、 該主燃料噴射制御手段による主たる燃料噴射とは別に、
   前記変化量演算手段で演算した要求燃料量の変化量に基
   づいて前記単位時間毎に追加の燃料噴射を全気筒同時に
   各燃料噴射弁で行なわせる追加噴射制御手段と、 該追加噴射制御手段で噴射制御されるべき燃料量が、前
   記燃料噴射弁の計量限界に相当する最小燃料量よりも少
   ないときに、前記追加噴射制御手段による各燃料噴射弁
   での追加の燃料噴射の実行を禁止する追加噴射禁止手段
   と、 該追加噴射禁止手段で追加の燃料噴射の実行が禁止され
   て追加噴射されなかった分の燃料量を積算して記憶する
   積算記憶手段と、 該積算記憶手段に記憶された燃料量の積算値と、最新に
   前記変化量演算手段で演算された要求燃料量の変化量と
   の加算量を、前記追加噴射制御手段で追加噴射制御され
   るべき燃料量として設定する追加噴射量加算手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の燃料供
   給制御装置。
2. 【請求項２】機関の各気筒毎に設けられる燃料噴射弁
   と、 機関の吸入空気量に関与する機関の状態量を検出する機
   関運転状態検出手段と、 該機関運転状態検出手段で検出した状態量に基づいて予
   め設定された単位時間毎に機関の要求燃料量を演算する
   要求燃料量演算手段と、 該要求燃料量演算手段で演算される要求燃料量の前記単
   位時間当たりの変化量を演算する変化量演算手段と、 前記演算された要求燃料量に応じて各燃料噴射弁による
   主たる燃料噴射を各気筒の吸気行程にタイミングを合わ
   せてそれぞれに行なわせる主燃料噴射制御手段と、 該主燃料噴射制御手段による主たる燃料噴射とは別に、
   前記変化量演算手段で演算した要求燃料量の変化量に基
   づいて前記単位時間毎に追加の燃料噴射を全気筒同時に
   各燃料噴射弁で行なわせる追加噴射制御手段と、 該追加噴射制御手段で噴射制御されるべき燃料量が、前
   記燃料噴射弁の計量限界に相当する最小燃料量よりも少
   ないときに、前記追加噴射制御手段による各燃料噴射弁
   での追加の燃料噴射の実行を禁止する追加噴射禁止手段
   と、 該追加噴射禁止手段で追加の燃料噴射の実行が禁止され
   て追加噴射されなかった分の燃料量を積算して記憶する
   積算記憶手段と、 該積算記憶手段に記憶された燃料量の積算値を、前記主
   燃料噴射制御手段による燃料噴射量に加算する主噴射量
   加算手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の燃料供
   給制御装置。