JP2592327B2 - 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
量の燃料が各気筒の吸気行程にタイミングを合わせて燃
料噴射弁等により各気筒毎に供給される（特開昭57−83
28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
流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、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、各気筒の
吸気行程にタイミングを合わせた燃料供給開始タイミン
グが各気筒の吸気BDCの360゜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
量を高精度に予測することが困難であるため、精度の良
い空燃比制御性を安定的に得ることが困難であった。

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、
予測時間が長くなれば、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各
気筒の吸気行程（インテークバルブオープン;INT/V OP
EN）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
うに各気筒の吸気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、これによって長い機関の
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。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、各気
筒の吸気行程にタイミングを合わせ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
度良く燃料供給量を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、前記検出され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。

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た燃料噴射弁
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。

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

ここで、クランク角範囲検出手段は、前記主燃料噴射
制御手段による燃料噴射の開始時期から各気筒の吸気行
程中の予め設定されたクランク角位置までのクランク角
範囲を検出する。

そして、追加噴射制御手段は、クランク角範囲検出手
段で検出される前記クランク角範囲においてのみ、前記
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全気筒同時に追加の燃料噴射を行
なわせる。

また、請求項２項記載の発明において、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、前記検出された状態
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。

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た燃噴射弁に
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。

また、変化量演算手段は、要求燃料量演算手段で演算
される要求燃料量の前記単位時間当たりの変化量を演算
し、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全気筒
同時に追加の燃料噴射を行なわせる。

また、クランク角範囲検出手段は、前記主燃料噴射制
御手段による燃料噴射の開始時期から各気筒の吸気行程
中の予め設定されたクランク角位置までのクランク角範
囲を検出する。

そして、前記追加燃料量積算手段（第１図点線示）
は、前記クランク角範囲検出手段で検出される前記クラ
ンク角範囲以外のクランク角範囲において、前記追加噴
射制御手段により追加噴射された燃料量を各気筒毎に個
別に積算し、追加燃料量記憶手段（第１図点線示）は、
該追加燃料量積算手段で積算された各気筒毎の追加噴射
燃料量の積算値を記憶する。

そして、主燃料噴射減量手段（第１図点線示）は、追
加燃料量記憶手段で記憶された各気筒毎の燃料量の積算
値に基づいて前記主燃料噴射制御手段により噴射される
燃料量を各気筒別に減量させる。

〈作用〉 請求項１記載の発明によると、要求燃料量の変化量が
単位時間毎に算出され、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を
行なうが、前記単位時間毎の追加の噴射を行なう範囲
が、主たる燃料噴射の開始時期から吸気行程中の予め設
定されたクランク角位置までのクランク角範囲のみに限
られる。

即ち、主たる燃料噴射が開始された後の要求燃料量の
変化に対応すべく、追加噴射を行なわせるが、追加噴射
された燃料がシリンダ内に吸引されずに余剰燃料として
次回の吸気行程で吸引されることを回避すべく、前記追
加噴射を主たる燃料噴射の開始時期から追加噴射された
燃料が吸引される期間のみに限定して行なわせるもので
ある。

一方、請求項２記載の発明では、追加の燃料噴射を行
なわせる範囲を限定しない代わりに、追加噴射された燃
料のうち、シリンダ内に吸引されずに余剰燃料として次
回の吸気行程で吸引されることになる燃料量、即ち、前
記クランク角範囲以外で追加噴射された燃料量を積算し
て記憶しておき、該記憶された燃料量だけ主たる燃料噴
射における燃料量から減量することで、吸引されずに持
ち越された燃料量による空燃比のリッチ化を回避する。

〈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
期間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。

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
で排気中の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。

その他、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をそれぞれ各気筒の吸気行程にタイ
ミングを合わせて開駆動制御して通常の燃料供給（主た
る燃料噴射）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，追加燃
料量積算手段，追加燃料量記憶手段，主燃料噴射減量手
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エア的に備えられている。ま
た、本実施令において、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。更に、前記クランク角センサ15がクランク角
範囲検出手段に相当する。

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、前述のように各気筒（＃１〜＃
４気筒）毎に設けられた燃料噴射弁10を各気筒の吸気行
程にタイミングを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
ら機関の吸入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、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に対する重み付けを示すものであり、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
回転高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
料量の変化に対応した値であり、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、今回のステップ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ステップ12へ進み、前記ステ
ップ10でセットしたΣ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
に基づいて追加供給（割込噴射）すべきであるのに現状
において噴射されずに持ち越されている割込噴射量の総
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。

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（追加供給）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、割込噴射量が最小噴射量Ti_minよりも小さいと
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
して積算結果が最小噴射量Ti_minを越えたときに割込噴
射を実施させるものであり、積算値ΣQ4が＃４気筒にお
ける主たる燃料噴射の開始時期まで噴射されずに残った
ときには、吸気行程にタイミングを合わせた主たる燃料
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のゼロリセット
する。また、ステップ９で設定される割込噴射量Ｙが、
毎回最小噴射量Ti_minを越えるときには、10ms毎に割込
が実施されることになる（第９図参照）。

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、ステップ13へ進み、
＃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Ｆ
100d４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ATD
C100゜〜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Ｆ100d４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、主たる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
リンダ内に吸入されず、新たに通常の燃料供給量が設定
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
ないで次の吸気行程まで持ち越される割込噴射量の積算
値Σq4を求めて記憶させておき、基準角度信号REFに同
期して行われる次回の＃４気筒における主たる噴射の燃
料噴射量Tiからこの積算値Σq4を減算（減量）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
吸気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、割込噴射による＃４気筒
のインテークバルブ上流に滞留している分が余分にシリ
ンダ内に供給されて空燃比がオーバーリッチ化すること
を防止する。

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
に直ちに吸入されずに余剰補正となるから、第３図のフ
ローチャートにおいて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、フラグＦ100d４がゼロであるとき
に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。従って、前記のように割込噴射を禁止する場合に
は、各気筒毎に割込噴射が許可されるクランク角範囲が
限定されることになる。

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、各気筒毎に割込み噴射されずに持ち込された割
込噴射量ΣQ1〜ΣQ4が設定され、この持ち越し分と最新
に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、この割込噴
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〜フラグ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が減算すべく、吸入さ
れない割込噴射量Σq1〜Σq4を各気筒毎に積算して記憶
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22〜28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）。

また、フラグＦ100d１〜フラグＦ100d４が１であると
きに割込噴射を禁止する場合には、それぞれ第３図のフ
ローチャート中に点線で示したように、割込噴射及び通
常燃料供給量から減算する積算値Σq1〜Σq4の演算記憶
を行うことなく、処理を進める。

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、
各気筒の吸気行程にタイミングを合わせた通常の燃料供
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、長い機間の要求燃料量変化を予測するものではな
く、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（BG
J）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なわれるように
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
信号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相当のパルス巾の駆動
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割込
噴射量の総量であり、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
されることなくインテークバルブ上流に残留している燃
料であるから、通常の燃料噴射量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
REFから＃４気筒において割込噴射された燃料は、最近
の吸気行程でシリンダ内に吸入されて通常の燃料供給量
を要求燃料量の変化に応じて補正し得ることが判別でき
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
BDCで１がセットされるよう構成されており、このフラ
グＦ100d４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をセットスル（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なう（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
ータのセットを行なう。

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に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
燃料噴射を行なっても次の吸気行程まで吸入されずに滞
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が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Ｆ1
00d１〜Ｆ100d４には１がセットされ、フラグＦ100d１
〜Ｆ100d４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
に吸入空気流量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流量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
ぞれに通常の燃料供給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、要求燃料量の
単位時間当りの変化量に基づいて、単位時間毎に燃料を
追加供給するように構成したことにより、各気筒の吸気
行程にタイミングを合わせて行われる主たる燃料噴射で
は対応し切れない主たる燃料噴射開始後の要求燃料量の
増大変化に対応した燃料補正を施すことができ、また、
主たる燃料噴射の開始時期から吸気行程中の予め設定さ
れたクランク角位置までのクランク角範囲においてのみ
前記燃料の追加供給を行なわせることで、余剰補正が回
避されるため、機関加速時における空燃比制御性が向上
する。

また、燃料の追加供給を前記所定クランク角範囲に限
定せずに行なわせた場合に、余剰分となってしまう追加
供給量を各気筒毎に演算記憶しておいて、この余剰補正
分を主たる燃料噴射における燃料量から減量すること
で、追加供給を許可するクランク角範囲を限定しなくと
も、要求燃料量の変化に応じた追加供給が余剰補正とな
って空燃比をオーバーリッチ化させることを回避でき
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) 特開 昭58−144632（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燃料噴射の開始時期から各
   気筒の吸気行程中の予め設定されたクランク角位置まで
   のクランク角範囲を検出するクランク角範囲検出手段
   と、 該クランク角範囲検出手段で検出される前記クランク角
   範囲においてのみ、前記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全気筒同
   時に追加の燃料噴射を行なわせる追加噴射制御手段と、 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全気筒同時に追加の燃料噴射を
   行なわせる追加噴射制御手段と、 前記主燃料噴射制御手段による燃料噴射の開始時期から
   各気筒の吸気行程中の予め設定されたクランク角位置ま
   でのクランク角範囲を検出するクランク角範囲検出手段
   と、 該クランク角範囲検出手段で検出される前記クランク角
   範囲以外のクランク角範囲において、前記追加噴射制御
   手段により追加噴射された燃料量を各気筒毎に個別に積
   算する追加燃料量積算手段と、 該追加燃料量積算手段で積算された各気筒毎の追加噴射
   燃料量の積算値を記憶する追加燃料量記憶手段と、 該追加燃料量記憶手段で記憶された各気筒毎の燃料量の
   積算値に基づいて前記主燃料噴射制御手段により噴射さ
   れる燃料量を各気筒別に減量させる主燃料噴射減量手段
   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。