JP3119465B2

JP3119465B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JP3119465B2
Application number: JP05208835A
Authority: JP
Inventors: 祐介長谷川; 勲小森谷; 修介赤崎; 秀隆牧; 俊明廣田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1993-07-30
Publication date: 2000-12-18
Anticipated expiration: 2015-12-18
Also published as: JPH0742600A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は内燃機関の燃料噴射制
御装置に関し、より具体的には流体力学モデルを用いつ
つその演算を簡略化して過渡運転状態を含む全ての運転
状態にわたって燃料噴射量を最適に決定すると共に、劣
化、バラツキ、経年変化などを解消してあらゆる条件下
においても常に最適に燃料噴射量を決定できる様にした
ものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃料噴射制御装置において、燃料
噴射量は、基本的にシリンダ流入空気量と相関の高いパ
ラメータを用いて予め実験により作成してマイクロコン
ピュータのメモリに格納しておいたマップを検索して決
定されていた。その結果、マップ作成時に考慮されてい
なかったパラメータの変化に対しては全く無力であり、
劣化、バラツキ、経年変化などに対しても同様であっ
た。また、マップは定常運転状態のみを対象に作成され
ており、そこでは過渡運転状態が表現されていないた
め、過渡時の燃料噴射量は正確に求めることができなか
った。そのため、近年吸気系に流体力学モデルを適用
し、モデル式によって正しいシリンダ流入空気量を推定
する手段が提案されている。その一例としては、特開平
２−１５７４５１号公報記載の技術ないしは米国特許第
４，４４６，５２３号公報記載の技術を挙げることがで
きる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】また、本出願人も先に
特願平４−２００３３０号において流体力学モデルを用
い、スロットル弁をオリフィスと見なしスロットル弁前
後の差圧から絞り式流量計の原理式を用いてスロットル
通過空気量を求めてシリンダ流入空気量を算出する手法
を提案しているが、この様な流体力学モデルはあくまで
も理想状態を前提としており、様々な仮定を必要とする
ため、モデル化誤差を拭いきることはできない。またモ
デルで用いる比熱比など、各種の定数を正確に知ること
は困難であり、それら定数の誤差が累積する不都合もあ
る。更に、流体力学の式はべき乗、平方根などの計算を
必要とし、実用上は近似値を用いることから、それによ
っても誤差が生じるなど問題点もある。そこで本出願人
は先に特願平４−３０６０８６号およびその国内優先権
主張出願（出願日：平成５年６月３０日、整理番号：Ａ
９３−０６１４）において、流体力学モデルを前提とし
ながらも複雑な演算を必要とせずにモデル式の誤差を吸
収し、かつ機関運転の過渡状態や劣化、バラツキ、経年
変化などを解消して燃料噴射量を最適に決定する様にし
た内燃機関の燃料噴射制御装置を提供している。

【０００４】この発明の目的はその先に提案した技術の
改良にあり、一層最適に燃料噴射量を決定できる様にし
た内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を解決するた
めに本発明は請求項１項に示す如く、機関吸気路に設け
られたスロットルを通過する空気量の挙動を記述する流
体力学モデルに基づいて機関に吸入される空気量を求め
て機関燃焼室に供給すべき燃料噴射量を決定する内燃機
関の燃料噴射制御装置であって、少なくとも機関回転
数、吸気圧力、およびスロットル開度を含む機関の運転
状態を検出する第１の手段、少なくとも検出された機関
回転数と吸気圧力とから予め設定された特性に従って定
常運転状態時の燃料噴射量Ｔimapを求める第２の手段、
少なくとも検出されたスロットル開度と吸気圧力とから
スロットルの第１の有効開口面積Ａを求める第３の手
段、前記スロットルの第１の有効開口面積Ａの一次遅れ
値を求め、それをスロットルの第２の有効開口面積ＡDE
LAY とする第４の手段、求めた燃料噴射量Ｔimapに前記
第１、第２のスロットルの有効開口面積Ａ，ＡDELAY の
比Ａ／ＡDELAY を乗じ、その積から出力燃料噴射量Ｔou
t をＴout ＝Ｔimap×（Ａ／ＡDELAY ）と求める第５の
手段、および、求めた出力燃料噴射量Ｔout に基づいて
インジェクタを駆動する第６の手段、とを備える如く構
成した。

【０００６】

【作用】定常運転状態時の燃料噴射量の特性を予め設定
しておくと共に、定常運転状態と過渡運転状態の相違が
スロットルの有効開口面積の相違にあることに着目して
現在のスロットルの有効開口面積を求め、その一次遅れ
値からスロットルの第２の有効開口面積を求めて両者の
比を求め、設定された燃料噴射量に乗じて出力燃料噴射
量を求める様にしたので、過渡運転状態を含む全ての運
転状態において最適に出力燃料噴射量を決定することが
できると共に、劣化、バラツキ、経年変化などがあって
もそれを自動的に補正することができる。

【０００７】

【実施例】図１はそれを全体的に示す概略図である。図
において、符号１０は４気筒の内燃機関を示しており、
吸気路１２の先端に配置されたエアクリーナ１４から導
入された吸気は、スロットル弁１６でその流量を調節さ
れつつサージタンク（チャンバ）１８とインテークマニ
ホルド２０を経て第１〜第４気筒に流入される。各気筒
の吸気弁（図示せず）の付近にはインジェクタ２２が設
けられて燃料を噴射する。噴射され吸気と一体となった
混合気は各気筒内で図示しない点火プラグで点火されて
燃焼してピストン（図示せず）を駆動する。燃焼後の排
気ガスは排気弁（図示せず）を介してエキゾーストマニ
ホルド２４に排出され、エキゾーストパイプ２６を経て
三元触媒コンバータ２８で浄化されて機関外に排出され
る。

【０００８】また内燃機関１０のディストリビュータ
（図示せず）内にはピストン（図示せず）のクランク角
度位置を検出するクランク角センサ３４が設けられると
共に、スロットル弁１６の開度θTHを検出するスロット
ル開度センサ３６、スロットル弁１６下流の吸気圧力Ｐ
b を絶対圧力で検出する吸気圧センサ３８も設けられ
る。またスロットル弁１６の上流側には、大気圧Ｐa を
検出する大気圧センサ４０、吸入空気の温度Ｔa を検出
する吸気温センサ４２、吸入空気の湿度を検出する湿度
センサ４４が設けられる。更に、排気系においてエキゾ
ーストマニホルド２４の下流側で三元触媒コンバータ２
８の上流側には酸素濃度検出素子からなる広域空燃比セ
ンサ４６が設けられ、排気ガスの空燃比を検出する。こ
れらセンサ３４などの出力は、制御ユニット５０に送ら
れる。

【０００９】図２は制御ユニット５０の詳細を示すブロ
ック図である。広域空燃比センサ４６の出力は検出回路
５２に入力されて空燃比Ａ／Ｆが検出され、検出回路５
２の出力はＡ／Ｄ変換回路５４を介してＣＰＵ５６，Ｒ
ＯＭ５８，ＲＡＭ６０からなるマイクロ・コンピュータ
内に取り込まれ、ＲＡＭ６０に格納される。同様にスロ
ットル開度センサ３６などのアナログ出力はレベル変換
回路６２、マルチプレクサ６４及び第２のＡ／Ｄ変換回
路６６を介して、またクランク角センサ３４の出力は波
形整形回路６８で波形整形された後、カウンタ７０で出
力値がカウントされ、カウント値はマイクロ・コンピュ
ータ内に入力される。マイクロ・コンピュータにおいて
ＣＰＵ５６はＲＯＭ５８に格納された命令に従って後述
の如く制御値を演算し、駆動回路７２を介して各気筒の
インジェクタ２２を駆動する。

【００１０】図３は図２の制御装置を機能的に示すブロ
ック図であり、図４はその動作を示すフロー・チャート
であるが、同図を参照して説明する前に、この発明が前
提とする流体力学モデルによってシリンダ流入空気量を
推定する手法について述べる。尚、その詳細は先に提案
した技術に述べられているので、以下簡単に説明する。

【００１１】先ず、図５の吸気系モデルに示す様に、ス
ロットル（弁）をオリフィスとみなすと、数１に示すベ
ルヌーイの式、数２に示す連続の式、数３に示す断熱変
化の関係式より、数４に示す絞り式流量計などで使用さ
れる圧縮性流体についての流量の計算式を導出できる。
数４式を書き直すと数５式の様になるが、それを用いて
単位時間当たりのスロットル通過空気量Ｇthを求めるこ
とができる。

【００１２】

【数１】

【００１３】

【数２】

【００１４】

【数３】

【００１５】

【数４】

【００１６】

【数５】

【００１７】即ち、図６に示す様に、スロットル開度θ
THから予め設定した特性に従ってスロットルの投影面積
（吸気管長手方向へのスロットルの投影面積）Ｓを求め
る。他方、図７に示す様にスロットル開度θTHと吸気圧
力Ｐｂについて予め設定した別の特性に従って係数Ｃ
（流量係数αと気体の膨張補正係数εの積）を求め、両
者を乗じてスロットルの有効開口面積Ａを求める。その
値に、数５式に示す様に、スロットル上流側空気密度ρ
₁およびスロットル上下流圧力Ｐ₁，Ｐ₂（大気圧Ｐａ
および吸気圧力Ｐｂで代用）などを含む式中の平方根の
値を乗じることで、スロットル通過空気量Ｇthを求める
ことができる。尚、いわゆるスロットル全開領域ではス
ロットルが絞りとして機能しなくなるため、機関回転数
ごとにスロットル全開領域を臨界値として求めておき、
検出したスロットル開度がそれを超えたときは、臨界値
をスロットル開度とする。

【００１８】次いで、気体の状態方程式に基づく数６に
示す式からチャンバ内空気量Ｇb を求め、チャンバ圧力
変化ΔＰから数７の式に従って今回チャンバに充填され
た空気量ΔＧb を求める。今回チャンバに充填された空
気量は当然ながら気筒燃焼室に吸入されないものとすれ
ば、単位時間ΔＴ当たりの気筒吸入空気量Ｇc は、数８
に示す式の様に表すことができる。尚、ここで「チャン
バ」は、いわゆるサージタンク相当部位のみならず、ス
ロットル下流から吸気ポートに至る間の全ての部位を意
味する。また「チャンバ」は、実際にチャンバとして働
く実効容積を意味する。

【００１９】

【数６】

【００２０】

【数７】

【００２１】

【数８】

【００２２】他方、前記したＲＯＭ５８には図８にその
特性を示す様に、定常運転状態時の燃料噴射量Ｔimap
を、いわゆるスピードデンシティ方式に基づいて機関回
転数Ｎe と吸気圧力Ｐb とから検索できる様に予め設定
してマップ化して格納しておく。また、そこで燃料噴射
量Ｔimapは機関回転数Ｎe と吸気圧力Ｐb に応じて決定
される目標空燃比Ａ／Ｆに応じて設定されることから、
後で述べる補正燃料噴射量ΔＴi の算出のために、図９
にその特性を示す様に目標空燃比Ａ／Ｆも機関回転数Ｎ
ｅと吸気圧力Ｐｂとから検索自在に予めマップ化して格
納しておく。尚、燃料噴射量Ｔimapは前記した流体力学
モデルを定常運転状態において満足する様に設定すると
共に、直接的にはインジェクタ２２の開弁時間を単位と
して設定する。

【００２３】ここで、そのマップを検索して得られる燃
料噴射量Ｔimapと前記したスロットル通過空気量Ｇthと
の関係に着目すると、定常運転状態時のある条件下（機
関回転数Ｎe1と吸気圧力Ｐb1によって規定する）におい
て、マップ検索によって決定した燃料噴射量Ｔimap1 は
数９に示す通りとなる。

【００２４】

【数９】

【００２５】このとき、流体力学モデルに基づいて決定
した燃料噴射量Ｔimap1 ダッシュは、目標空燃比を理論
空燃比（１４．７：１）とするとき、数１０に示す様に
なる。尚、この明細書で「ダッシュ」は、流体力学モデ
ル式に基づいて得られる理論値を示す。また、各パラメ
ータの添字1 は定常運転状態時の具体的な数値を、また
後で使用する添字2 は過渡運転状態時の具体的な数値を
意味する。

【００２６】

【数１０】

【００２７】ここで、先に述べた様にマップ値がモデル
式を満足する様に作成されているとすれば、マップ検索
で得た燃料噴射量Ｔimap1 と流体力学モデルに基づいて
決定された燃料噴射量Ｔimap1 ダッシュとは一致する。
次に、過渡運転状態時の同一条件下（Ｎe1, Ｐb1) にお
いて、マップ検索値を求めると、それは数１１に示す様
に定常運転状態時のそれと同一になる。尚、この明細書
で「過渡運転状態」とは図１０に示す如く、定常運転状
態から定常運転状態に至るまでの過渡的な運転状態を言
う。

【００２８】

【数１１】

【００２９】このとき、流体力学モデルに基づいて決定
される燃料噴射量Ｔimap2 ダッシュは数１２に示す様に
なり、それとマップ検索して得た値Ｔimap1 とは一致し
ない。従って、その不一致を解消するためには、流体力
学モデルに基づく複雑な演算を必要とする。

【００３０】

【数１２】

【００３１】しかし、ここで数１０に示す定常運転状態
時のスロットル通過空気量Ｇth1 と数１２に示す過渡運
転状態時のスロットル通過空気量Ｇth2 とを比較する
と、スロットルの有効開口面積Ａのみが異なることに気
づく。従って、過渡運転状態時のスロットル通過空気量
Ｇth2 は数１３の様に表すことができる。即ち、定常運
転状態時のスロットル通過空気量Ｇth１とスロットルの
有効開口面積Ａ１，Ａ２の比によって過渡運転状態時の
スロットル通過空気量Ｇth２を求めることができる。

【００３２】

【数１３】

【００３３】一方、定常運転状態時のＧth1 は数１４に
示す様にマップ検索値Ｔimap1 より求めることができる
ので、過渡運転状態時のスロットル通過空気量Ｇth2
は、数１５の様に求めることができる。従って、数１２
と数１５とから、過渡運転状態時の燃料噴射量Ｔi2ダッ
シュは数１６に示す如く、マップ検索値Ｔimap1 とスロ
ットルの有効開口面積の比Ａ2/Ａ1 とチャンバ充填空気
量ΔＧb2に対応する補正燃料噴射量ΔＴi とにより求め
ることができる。

【００３４】

【数１４】

【００３５】

【数１５】

【００３６】

【数１６】

【００３７】そこで、定常運転状態時の燃料噴射量Ｔim
apに加えて、定常運転状態時のスロットルの有効開口面
積Ａ１も図１１にその特性を示す様に機関回転数Ｎｅと
吸気圧力Ｐｂとから検索できる様に予めマップしておく
と共に、補正燃料噴射量ΔＴi も図１２にその特性を示
す様に吸気圧力変化ΔＰｂ（吸気圧力Ｐｂの前回検出値
と今回検出値の差分値）と目標空燃比Ａ／Ｆ（燃料噴射
量Ｔimapが基礎としたものを図９のマップから検索して
対応づける）とから検索できる様にマップ化しておく。

【００３８】そして、現在のスロットル有効開口面積Ａ
２を求め、マップ検索で得たスロットル有効開口面積Ａ
１との比Ａ２／Ａ１を求めて燃料噴射量Ｔimapに乗じ、
次いで補正燃料噴射量ΔＴi を減算すれば出力燃料噴射
量Ｔout を求めることができる。吸気圧力の変化しない
定常運転状態時では出力燃料噴射量Ｔout は数１７式の
様になり、マップ検索値Ｔimapをそのまま出力値とする
ことになり、過渡運転状態時では数１８式の様に決定さ
れることになる。それによって、過渡運転状態にあって
も定常運転状態にあっても同様の式から出力燃料噴射量
を決定することができて、制御の連続性が確保される筈
である。また、定常運転状態にあるにもかかわらず、マ
ップ検索で得たスロットルの有効開口面積Ａ１と現在の
スロットルの有効開口面積Ａ２とが一致しないときは、
出力燃料噴射量Ｔout は数１９に示す様に決定されるの
で、その不一致の原因たるマップのバラツキや経年変化
などを自動的に補正できることになる。

【００３９】

【数１７】

【００４０】

【数１８】

【００４１】

【数１９】

【００４２】しかしながら、シミュレーションを通じて
検証したところ、実際には定常運転状態時に有効開口面
積Ａ２とＡ１とは等しくならず、比Ａ２／Ａ１は" １"
とならなかった。また、チャンバ充填空気量ΔＧb はス
ロットル通過空気量の増加に伴って発生する性質のもの
であるが、チャンバ充填空気量ΔＧb の挙動を計測した
ところ、それが吸入空気量に反映されるのに遅れがある
ことも判明した。これらの要因としては、吸気圧力Ｐｂ
とスロットル開度θTHを検出するセンサ３６，３８の検
出タイミングが同一ではないこと、およびセンサ３６，
３８、特に吸気圧センサ３８に検出遅れがあることなど
が考えられる。

【００４３】そこで、スロットル開度θTHと吸気圧力Ｐ
ｂとの関係に着目すると、機関回転数が一定であれば、
定常運転状態時にはスロットル開度θTHと吸気圧力Ｐｂ
とは一対一の関係にあり、過渡運転状態時においても吸
気圧力Ｐｂはスロットル開度θTHの変化に対して一次遅
れの関係にある。そこで、スロットル開度θTHの一次遅
れ値を求め（以下「θTH-D」と呼ぶ）、その値と機関回
転数とから予め定めた特性に従って求めた値を疑似的に
吸気圧力（以下「疑似吸気圧力Ｐｂハット」と呼ぶ）と
する。これによって検出タイミングのズレや吸気圧力セ
ンサの検出遅れを解消することができる。具体的には図
３に示す様に、疑似吸気圧力Ｐｂハットは、予め定めた
特性に従ってスロットル開度の一次遅れ値θTH-Dと機関
回転数Ｎｅとから求める。

【００４４】更に、スロットルの有効開口面積の挙動を
考察したところ、設定有効開口面積Ａ１は、現在の有効
開口面積Ａ２の一次遅れとして把握できるのではないか
と推定され、シミュレーションを通じて検証したとこ
ろ、図１３に示す様に、それを確認することができた。
即ち、Ａ２の一次遅れを「ＡDELAY 」と呼ぶと、Ａ２／
Ａ１とＡ２／ＡDELAY においてＡ２が同一とするとＡ１
とＡDELAY との比較となるが、図１３の拡大部Ｍに示す
如く、吸気圧センサ３８の検出遅れによりＡ１の立ち上
がりに遅れが生じているのに対し、ＡDELAY はＡ２に比
較的忠実に追随しているのが見て取れよう。従って、比
Ａ２／Ａ１に代えて、比Ａ２／「その一次遅れ」を用い
ることとする。これによって図１４下部に示す様に、定
常運転状態時ではＡ２とその一次遅れ値（先のＡ１）は
一致し、両者の比は１となる。以下、この比を「RATIO-
A 」と呼ぶ。

【００４５】更に、スロットルの有効開口面積とスロッ
トル開度θTHとの関係に着目すると、数５式に示した様
に、有効開口面積はスロットル開度に大きく依存するこ
とから、図１４に示す如く、有効開口面積はスロットル
開度の変化にほぼ追随して変化する筈である。そうであ
れば、前記したスロットル開度の一次遅れ値は、現象的
には有効開口面積の一次遅れにほぼ等価的に対応する筈
である。そこで、図３に示す様に、スロットル開度の一
次遅れ値から有効開口面積（一次遅れ値）ＡDELAY を算
出する様にした（尚、図３において（１−Ｂ）／（ｚ−
Ｂ）は離散系の伝達関数で一次遅れを意味する）。即
ち、スロットル開度θTHから予め設定した特性に従って
スロットル投影面積Ｓを求めると共に、スロットル開度
一次遅れ値θTH-Dと疑似吸気圧力Ｐｂハットとから図７
に示した如き特性に従って係数Ｃを求め、次いで両者の
積を求めて有効開口面積（一次遅れ値）ＡDELAY を算出
する様にした。この様に、図３において、スロットル開
度の一次遅れ値θTH-Dは、一つには有効開口面積（一次
遅れ値）ＡDELAY を、二つには吸気圧力の疑似値Ｐｂハ
ットを求めるために使用する。

【００４６】更に、チャンバ充填空気量ΔＧb の吸入空
気量への反映遅れを解消するために、値ΔＧb の一次遅
れも用いることとした。即ち、図１５は図３末尾のブロ
ック１００の詳細を示すブロック図であるが、同図に示
す様に、チャンバ充填空気量ΔＧb の一次遅れ値( 以下
「ΔＧb-D 」とする）を求め、それから補正燃料噴射量
ΔＴi を求める様にした。具体的には図１２に類似する
特性であって目標空燃比Ａ／Ｆとチャンバ充填空気量Δ
Ｇb の一次遅れ値ΔＧb-D とから検索自在な特性を予め
用意しておいて行う。尚、図１５において遅れの時定数
はテストを通じて適宜設定する。

【００４７】以上を前提として、図４フロー・チャート
を参照してこの制御装置の動作を説明する。

【００４８】先ずＳ１０においてクランク角センサ３４
の検出値をカウントして得た機関回転数Ｎｅを読み込み
と共に、吸気圧力Ｐb 、スロットル開度θTHなども読み
込む。次いでＳ１２に進んで機関がクランキング（始
動）中か否か判断し、否定されるときはＳ１４に進んで
フューエル・カット中か否か判断し、同様に否定される
ときはＳ１６に進んで機関回転数Ｎｅと吸気圧力Ｐｂと
からＲＯＭ５８に格納した図８のマップを検索して定常
運転状態時の燃料噴射量Ｔimapを求める。尚、求めた燃
料噴射量Ｔimapには次いで大気圧補正などを必要に応じ
て適宜加えるが、その補正自体はこの発明の要旨とする
ところではないので、詳細な説明を省略する。

【００４９】次いでＳ１８に進んで検出したスロットル
開度の一次遅れ値θTH-Dを演算し、Ｓ２０に進んで機関
回転数Ｎｅとスロットル開度一次遅れ値θTH-Dより疑似
吸気圧力Ｐｂハットを検索し、Ｓ２２に進んでスロット
ル開度θTHと疑似吸気圧力Ｐｂハットより現在のスロッ
トルの有効開口面積Ａ２を算出する。次いでＳ２４に進
んでスロットル開度一次遅れ値θTH-Dと疑似吸気圧力Ｐ
ｂハットよりスロットルの有効開口面積の１次遅れ値Ａ
delay を算出し、Ｓ２６に進んでRATIO-A を図示の如く
算出し、Ｓ２８に進んで燃料噴射量ＴimapにRATIO-A を
乗じてスロットル通過空気量に相当する燃料噴射量ＴTH
を算出する。

【００５０】次いでＳ３０に進んで疑似吸気圧力Ｐｂハ
ットについて今回算出値（Ｐｂハット（ｎ））と前回算
出値（Ｐｂハット（ｎ−１））の差を算出してその変化
量ΔＰｂハットを求め、Ｓ３２に進んで気体の状態式に
基づいてチャンバ充填空気量ΔＧb を求め、Ｓ３４に進
んでそのなまし値、即ち、その１次遅れ値ΔＧb-D を算
出し、Ｓ３６に進んで一次遅れＧb-D と目標空燃比より
図１２に類似の特性を検索して補正燃料噴射量ΔＴi を
検索する。

【００５１】次いでＳ３８に進み、検索値に係数ｋtaを
乗じて吸気温補正を行う。これは図１６にその特性を示
す如きテーブルを予め用意し、検出した吸気温度Ｔａか
ら補正係数ｋtaを検索して補正燃料噴射量ΔＴi に乗じ
て行う。ここで吸気温補正を行うのは言うまでもなく、
気体の状態式（数６式）を用いるためである。続いて、
Ｓ４０に進んでスロットル通過空気量相当燃料噴射量Ｔ
THから補正燃料噴射量ΔＴi を減算して出力燃料噴射量
Ｔout を算出し、Ｓ４２に進んで算出された値に基づい
てインジェクタ２２を駆動する。尚、出力燃料噴射量Ｔ
out にも電圧補正などを適宜加えるが、それもこの発明
の要旨とは直接の関係を有しないので、説明を省略す
る。

【００５２】尚、Ｓ１２でクランキング中と判断された
ときはＳ４４に進んで水温Ｔw から所定のテーブル（図
示省略）を検索してクランキング時の燃料噴射量Ｔicr
を算出し、Ｓ４６で始動モードの式（説明省略）に基づ
いて出力燃料噴射量Ｔout を決定すると共に、Ｓ１４で
フューエル・カットと判断されたときはＳ４８に進んで
出力燃料噴射量Ｔout を零にする。

【００５３】この実施例においては上記の様に構成した
ことから、簡易なアルゴリズムによって定常運転状態か
ら過渡運転状態までを表現することができ、定常運転状
態時の燃料噴射量をマップ検索によってある程度保証す
ることができると同時に、複雑な演算を必要とせずに燃
料噴射量を最適に決定することができる。しかも、定常
運転状態と過渡運転状態とでモデル式の持ち替えが要ら
ず、１つの式で全運転状態を表現することができるた
め、一般に切り換え点の近傍で見られる様な制御の不連
続を生じることがない。

【００５４】より具体的には、定常運転状態時の燃料噴
射量Ｔimapを機関回転数と吸気圧力とから求め、過渡運
転状態時の補正を基本的にはスロットル開度のみを入力
として行う様に構成したので、構成が簡易に極めて簡単
になると共に、センサ系の誤差が互いに悪影響を及ぼす
ことなく、適正に燃料噴射量を算出することができる。
また、空気の挙動を良く表現できたため、制御性や制御
精度を向上させることができる。

【００５５】また、スロットルの現在の有効開口面積と
その一次遅れ値との比を求めて出力燃料噴射量を決定す
る様にしたことから、経年変化、バラツキ、劣化などが
あっても、それを自動的に補正することができる。

【００５６】図１７ないし図１９はこの発明の第２実施
例を示す説明図である。図１７に示す様に、吸気路１２
にアイドル回転数制御用のバイパス１２０を設けてバル
ブ１２２で開閉する機関にあっては、燃焼室に吸入され
る空気はスロットル１６を通過したものに限られない。
また、図１に示したバイパス路１２０を備えない機関に
あっても、近時提案されるエア・アシスト・インジェク
タ（吸入空気を導入してインジェクタの霧化を促進する
技術）を用いるときなど、スロットルを通過しない空気
が燃焼室に混入する。更に、スロットル１６は全閉状態
においても若干の間隙はあり、厳密に言えば、微小の空
気がそこを通って燃焼室に侵入する。

【００５７】そこで、第２実施例においてはその様なス
ロットル１６を通過せずに燃焼室に吸入される空気量を
計測し、それを加算して燃料噴射量を決定する様にし
た。具体的には、図１８の右方に示す様に、スロットル
を通過しない空気量（図に「リフト量」として示す）を
計測し、適宜設定した特性に従ってスロットル開度θTH
に加算する。その結果、図１９に示す様に、図４フロー
・チャートのＳ２６に対応するＳ２６０においてRATIO-
A の算出に際して、分子に加算スロットル開度に対応す
る値( 「ＡBYPASS」とする）を加算すると共に、値ＡBY
PASSの一次遅れ値（「ＡBYPASS-D」とする）を求め、そ
れを分子に加算するようにした。これにより、スロット
ルを通過しない空気量の計測値に誤りがあったとして
も、分母、分子に加算することから、決定される燃料噴
射量への影響度は比較的少ないものとなる。尚、RATIO-
A の場合のみ示したが、加算スロットル開度は疑似吸気
圧力Ｐｂハットなどにも反映されることは言うまでもな
い。残余の構成は第１実施例と相違しない。

【００５８】尚、上記第１、第２実施例において、補正
燃料噴射量ΔＴi の一次遅れ特性を得るのに際し、チャ
ンバ充填空気量の一次遅れを求め、それから図１２に類
似する特性に従って補正燃料噴射量ΔＴi を算出する様
にしたが、これに限られるものではなく、疑似吸気圧力
変化ΔＰｂハットの一次遅れ値を求めても良く、あるい
は補正燃料噴射量ΔＴi の一次遅れ値を求めても良い。
尚、補正燃料噴射量ΔＴi はマップ化しておいたが、全
部ないし一部を演算で行っても良い。また、疑似吸気圧
力変化をその前回検出値と今回検出値の差分値で求めた
が、微分値ないしは積分値の差分値から求めても良い

【００５９】また、上記において、定常運転状態時の燃
料噴射量Ｔimapからチャンバ部位を充填する空気量に対
応する補正燃料噴射量ΔＴi を減算して出力燃料噴射量
Ｔout を求める様にしたが、単気筒内燃機関の場合など
チャンバ部位が無視できるほど十分小さいときは、補正
燃料噴射量ΔＴi を求めることなく、燃料噴射量Ｔimap
から直ちに出力燃料噴射量Ｔout を求めても良い。

【００６０】また、上記において燃料噴射量Ｔimapを予
めマップ化しておく様にしたが、それに代えてスロット
ル通過空気量Ｇthをマップ化しておいても、吸気路の脈
動による吸入空気量の変動やインジェクタ特性がリニア
リティに欠けるときの誤差を吸収しきれない点を除け
ば、ある程度は同一の目的を達成することができる。

【００６１】

【発明の効果】請求項１項にあっては、過渡運転状態を
含む全ての運転状態において燃料噴射量を最適に決定で
きると共に、劣化、バラツキ、経年変化を自動的に補正
することができる。

【００６２】請求項２項にあっては、前記した効果に加
えて、簡易にスロットルの有効開口面積を求めることが
できて、結果的に簡易に燃料噴射量を決定することがで
きる。

【００６３】請求項３項にあっては、センサ間の検出タ
イミングのずれや吸気圧力を検出するセンサの検出遅れ
を排することができて、過渡運転状態時の燃料噴射量を
一層精度良く求めてそれを含む全運転状態において燃料
噴射量を最適に決定することができる。

【００６４】請求項４項にあっては、チャンバ充填空気
が変化したときの実吸入空気量への反映遅れを解消する
ことができ、過渡運転状態時を含む全運転状態におい
て、一層最適に燃料噴射量を決定することができる。

【００６５】請求項５項にあっては、吸入空気量を精度
良く求めることができ、結果的に燃料噴射量を精度良く
決定することができる。

【００６６】請求項６項にあっては、センサ間の検出タ
イミングずれや吸気圧力を検出するセンサの検出遅れを
排することができて、燃料噴射量を一層最適に決定する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置を
全体的に示す概略図である。

【図２】図１の制御装置の構成を詳細に示すブロック図
である。

【図３】図２の構成を機能的により詳細に示すブロック
図である。

【図４】図３のブロック図の動作を示すフロー・チャー
トである。

【図５】図３ブロック図で予定する流体力学モデルを示
す説明図である。

【図６】図５の流体力学モデルにおけるスロットル弁の
有効開口面積を流量係数などを用いて算出する手法を示
すブロック図である。

【図７】図６の算出で用いる係数のマップ特性を示す説
明図である。

【図８】図３ブロック図および図４フロー・チャートで
使用する定常運転状態時の燃料噴射量のマップ特性を示
す説明図である。

【図９】図３ブロック図および図４フロー・チャートで
使用する目標空燃比のマップを示す説明図である。

【図１０】この発明における定常運転状態と過渡運転状
態とを示す説明図である。

【図１１】この発明に係る燃料噴射制御で予定するスロ
ットルの有効開口面積のマップ特性を示す説明図であ
る。

【図１２】この発明に係る燃料噴射で予定する補正燃料
噴射量のマップ特性を示す説明図である。

【図１３】スロットルの有効開口面積についてのシミュ
レーション結果を示すデータ図である。

【図１４】スロットル開度とスロットルの有効開口面積
との関係を示す説明図である。

【図１５】図３ブロック図の部分拡大ブロック図であ
る。

【図１６】補正燃料噴射量の吸気温補正テーブル特性を
示す説明図である。

【図１７】この発明の第２実施例を示す、図１に類似す
る内燃機関の部分図である。

【図１８】第２実施例に係る制御装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図１９】第２実施例の特徴を示す、図４のフロー・チ
ャートの部分図である。

【符号の説明】

１０内燃機関１２吸気路１６スロットル弁１８サージタンク２０インテークマニホルド２２インジェクタ３４クランク角センサ３６スロットル開度センサ３８吸気圧センサ５０制御ユニット

フロントページの続き (72)発明者牧秀隆埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者廣田俊明埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (56)参考文献特開昭63−280839（ＪＰ，Ａ) 特開平２−286851（ＪＰ，Ａ) 特開平３−210051（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/18 F02D 41/34 F02D 45/00 366

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】機関吸気路に設けられたスロットルを通
過する空気量の挙動を記述する流体力学モデルに基づい
て機関に吸入される空気量を求めて機関燃焼室に供給す
べき燃料噴射量を決定する内燃機関の燃料噴射制御装置
であって、ａ．少なくとも機関回転数、吸気圧力、およびスロット
ル開度を含む機関の運転状態を検出する第１の手段、ｂ．少なくとも検出された機関回転数と吸気圧力とから
予め設定された特性に従って定常運転状態時の燃料噴射
量Ｔimapを求める第２の手段、ｃ．少なくとも検出されたスロットル開度と吸気圧力と
からスロットルの第１の有効開口面積Ａを求める第３の
手段、ｄ．前記スロットルの第１の有効開口面積Ａの一次遅れ
値を求め、それをスロットルの第２の有効開口面積ＡDE
LAY とする第４の手段、ｅ．求めた燃料噴射量Ｔimapに前記第１、第２のスロッ
トルの有効開口面積Ａ，ＡDELAY の比Ａ／ＡDELAY を乗
じ、その積から出力燃料噴射量Ｔout をＴout ＝Ｔimap×（Ａ／ＡDELAY ）と求める第５の手段、およびｆ．求めた出力燃料噴射量Ｔout に基づいてインジェク
タを駆動する第６の手段、とを備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装
置。
【請求項２】前記第４の手段は、スロットルの第２の
有効開口面積ＡDELAY を、少なくとも検出されたスロッ
トル開度の一次遅れ値から予め設定した特性に従って求
めることを特徴とする請求項１項記載の内燃機関の燃料
噴射制御装置。
【請求項３】前記第５の手段は、前記スロットル下流
から機関燃焼室前までのチャンバ部位を充填する空気量
ΔＧb をチャンバ部位の圧力変化から気体の状態式に基
づいて求め、それに対応する補正燃料噴射量ΔＴi を求
め、前記燃料噴射量Ｔimapと比Ａ／ＡDELAY の積から減
算して出力燃料噴射量Ｔout をＴout ＝Ｔimap×（Ａ／ＡDELAY ）−ΔＴi と求めると共に、少なくとも検出された機関回転数とス
ロットル開度の一次遅れ値とから予め設定された特性に
従って疑似吸気圧力Ｐｂハットを求め、その値の変化Δ
Ｐｂハットから前記気体の状態式に基づいてチャンバ充
填空気量ΔＧb を求めることを特徴とする請求項１項ま
たは２項記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項４】前記第５の手段は、補正燃料噴射量ΔＴ
i の１次遅れ値ΔＴi-D を求め、それから出力燃料噴射
量Ｔout をＴout ＝Ｔimap×（Ａ／ＡDELAY ）−ΔＴi-D と求めることを特徴とする請求項３項記載の内燃機関の
燃料噴射制御装置。
【請求項５】前記第５の手段は、スロットルを通過せ
ずに機関燃焼室に吸入される空気量を求めてスロットル
の有効開口面積相当の値に換算し、換算値ＡBYPASSを前
記比Ａ／ＡDELAY の分母と分子に加算して前記比を補正
し、それから出力燃料噴射量Ｔout をＴout ＝Ｔimap×（Ａ＋ＡBYPASS）／（ＡDELAY ＋ＡBY
PASS-D）と求めることを特徴とする請求項１項ないし４項のいず
れかに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項６】前記第３の手段は、少なくとも検出され
たスロットル開度から予め設定された特性に従ってスロ
ットル投影面積Ｓを求め、それに係数Ｃを乗じて前記ス
ロットルの第１の有効開口面積Ａを求めると共に、係数
Ｃを、少なくとも検出された機関回転数とスロットル開
度の一次遅れ値とから予め設定された特性に従って疑似
吸気圧力Ｐｂハットを求め、少なくともその値Ｐｂハッ
トとスロットル開度とから予め設定された特性に従って
求めることを特徴とする請求項１項ないし５項のいずれ
かに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。