JP3138467B2 - 燃料量を定める方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、行程当たり内燃機関に供給される燃料量を
定める方法に関する。

従来技術 以下に従来から知られている方法を第11図に図示した
従来の装置に基づき説明する。この装置は、制御値を定
める手段11、非定常な変化値を定める手段12、閉ループ
制御手段13並びに、絞り弁15、噴射弁装置16、吸気管18
の圧力センサ17、排気管20に配置されたラムダセンサ19
を有する内燃機関14を備えている。まず、内燃機関14が
開ループで駆動されるとする。この場合には、制御値を
定める手段11からの信号だけが噴射弁装置16に作用す
る。制御値を定める手段11には、運転量、特に絞り弁15
の設定角並びに回転数の値が入力され、続いてこの手段
11により噴射時間信号が出力される。入力信号として制
御値を定める手段11に吸気管の圧力センサ17からの圧力
信号のみを入力させることもできる。噴射時間はほぼ測
定された圧力に比例して調節される。全負荷領域に対し
ては、噴射時間信号が好ましくは運転量の値に基づき特
性マップ値から読みだされる値で補正される。

このように噴射時間を大ざっぱに制御するのでは所望
の排ガス特性を得るのに不十分であることが多い。これ
はラムダセンサ19並びに閉ループ制御手段13を用いて改
良することができる。このためにラムダセンサ19からの
ラムダの実際値が比較部21においてラムダの目標値と比
較され、その差値が制御偏差として閉ループ制御手段13
に入力される。閉ループ制御手段は制御偏差に従って制
御係数RFで表される操作値を出力する。この制御係数は
制御値を定める手段11により出力される値と操作値結合
部22において乗算される。このような閉ループ制御回路
により、制御値だけでは所望のラムダ値を得ることがで
きない様な制御値を補正し、その目的を達成させること
が可能になる。

噴射すべき燃料量を単に開ループ制御するか、あるい
は予め開ループで制御値を求め閉ループ制御を重畳させ
るかに無関係に、制御値を定める手段11から出力される
値は通常定常的な運転状態に対して定められる。しかし
第１の定常運転状態と第２の定常運転状態の間に例えば
加速が行われると、当面加速濃化が必要になってくる。
この例に示した非定常状態あるいは他の非定常状態を処
理することができるようにするために、非定常な変化値
を定める手段12が設けられる。運転量の値が大きな勾配
で変化すると、非定常な変化値を定める手段12により時
系列的な値が出力され、この値が非定常補正部23におい
て制御値と結合される。

この非定常補正は、閉ループだけの制御装置あるいは
閉ループ制御を重畳させる開ループ制御の装置に設ける
ことができる。全ての使用例において、それぞれ新しい
非定常的な応答関数を発生させる多数の非定常的な条件
が短時間の間に現れるような場合には特に問題となる。
それにより通常互いに好ましくなく助長しあったりある
いは相殺する重なり合いが発生する。

このような重なりを回避するために、同じ方法、即ち
運転状態が定常的かあるいは非定常的かを区別すること
なく同じ方法で制御値を求める試みがなされている。こ
のような方法が、「タイセン（M.Theissen）、ブラウン
（H.−St.Braun）、クレーマ（G.Kraemer）の非定常特
性、エンジン調節時の新しい核心 第１回アーヘナコロ
キュウム（Aachner Kolloquium）会議録 自動車とエン
ジン技術（Fahrzeug−und Motorentechnik）'87 アー
ヘン 1987年10月」の論文に記載されている。

何も具体的な手段を取らない時非定常状態において制
御値を定める場合に発生する誤差には、更新誤差、位相
誤差及び管壁燃膜誤差が挙げられる。更新誤差は従来の
方法で処理される。即ち次の行程で供給される燃料量を
計算した後に非定常状態が発生し、この結果を考慮する
新しい燃料量を吸気行程終了前に計算に入れることがで
きるときには、後噴射を行うことによって処理してい
る。管壁燃膜誤差は個々に種々の運転量の値に従って計
算される。位相誤差は、エアフローメータにより燃焼に
吸入される空気だけでなく吸気管の圧力を増大させる空
気も測定されてしまうことによって発生する誤差であ
る。この位相誤差はエアフローメータの信号の勾配を吸
気管圧力の勾配に合わせることにより補償される。従っ
て吸気管圧力が測定され燃焼のため行程あたり吸入され
る空気量がこの吸気管圧力を用いて定められる。

エアフローメータの信号の勾配を圧力センサの信号の
勾配に合わせることにより位相誤差を補償することがで
きることにより、この方法は非定常状態において燃焼の
ために吸入される空気量を測定された吸気管圧力から直
接求めている従来の方法と同様な特性を得ることができ
る。しかしこの方法に関しては非定常状態時発生する位
相誤差を完全に満足できる程度に補償をしていないとい
うことも知られている。

本発明の課題は位相誤差を更に回避することができる
行程あたり内燃機関に供給される燃料量を定める方法を
提供することである。

発明の利点 請求の範囲第１項に記載の方法は以下のことを特徴と
する。即ち燃焼あたり吸入される空気量が現時点で測定
された吸気管圧力から求められるのではなく、次の行程
時にどのような吸気管圧力が得られるかが予測的に求め
られ、空気量の計算がこの前もって計算された吸気管圧
力を用いて計算されることである。この方法では、非定
常的な変化時吸気管圧力は行程ごとにかなり顕著に変動
し、従って次の行程時に供給される燃料量は予測される
吸気管圧力を計算にいれた時にかなり良好な制御値を得
ることができるという認識が利用されている。

また、所定の体積に存在する空気量は吸入された空気
の温度に関係する。加速時など運転量が変化する非定常
的な運転状態では、内燃機関の温度状態は変化するた
め、燃焼のために吸入される空気量は圧力状態に基づい
て本来予想される空気量と一致しなくなる。そこで、請
求の範囲第１項に記載の発明では、運転量が変化したと
きの温度変化が吸入空気量に与える影響を補正する補正
パラメータを運転量の関数として予め定めておき、その
補正パラメータを用いて空気量補正値を計算により予測
するようにし、この空気量補正値により吸気管圧力の予
測値から求められた吸入空気量を補正するようにしてい
る。従って、加速などの非定常的な運転状態になって
も、温度の影響を補償した正確な燃料量を求めることが
できる、という優れた作用効果が得られる。

これからの吸気管圧力を計算することができるために
は、吸気管圧力が時間的に所定の関数に従って変化する
と仮定しなければならない。最も簡単な場合は線形な変
化とすることができるが、変化に対して１次の応答関数
を用いると計算された値と測定された値の偏差が最も少
なくなることが明らかになっている。このような関数は
４つのパラメータを有する。これらのパラメータは例え
ば外乱発生時点と吸気管圧力を前後する３つのサイクル
にわたって（現時点のサイクルも含める）測定し、値を
格納し、続いて４つの測定結果からパラメータの現時点
の値を計算することにより求められる。このような応答
関数を用いて次の行程時に予想される吸気管圧力が求め
られる。この方法は、常に現時点の値を用いて、従って
特性マップ値を用いることなく動作することを特徴とし
ており、特に絞り弁の設定角度が変化することにより流
れ断面が変化した後更にそのような変化が無い時に精度
が高くなる。しかし断面が継続的に変化すると、応答関
数のパラメータも継続的に変化し、計算時には前の値が
用いられることにより十分な精度を得ることができなく
なる。

後者の場合更に精度のある方法は、現時点の吸気断
面、現時点の回転数、並びに現時点の吸気管圧力に基づ
いてのみ次の行程で予想される吸気管圧力を求める方法
である。このような実際性は、各計算サイクルの開始時
が応答関数の開始時としてセットされ、特性マップ値、
具体的には応答関数の最終値を定める特性マップ値並び
に応答関数の時定数の特性マップ値を用いた時に可能に
なる。時定数のパラメータは現時点の吸気管圧力を求め
ることにより定められる。吸気管圧力を求めるのは、吸
気管圧力を測定するか、あるいは再帰式において前のサ
イクルで次の圧力として計算された吸気管圧力を現時点
の吸気管圧力として用いることにより求められる。最初
の方法は現時点の吸気管圧力が常に確実に正しい値で得
ることができるという利点があるが、圧力センサ、即ち
比較的高価な部品が必要であるという欠点がある。これ
に対して、請求の範囲第１項に記載の方法では、第２の
方法を用いているので、高価な圧力センサが不要である
という効果が得られる。

吸気管圧力を測定すると、好ましい実施例によれば特
性マップ値の値を適応させることが可能になる。空気流
量を測定すると更に適応が可能になる。

前もって計算された空気量を用いると、供給される燃
料量だけでなく点火時点も決められるという好ましい結
果が得られる。

図面 以下図面に示された実施例に基づき本発明を詳細に説
明する。

第１図から第４図は絞り弁の設定角が変化した時、そ
れに対応した吸気管圧力の変化、それに対応した温度に
関係する空気量の変化並びに管壁燃膜の燃料量の変化を
時間に関係して示した図である。

第５図はブロック図で示した好ましい方法の流れを示
す図である。

第６図から第８図は次のサイクルで予想される吸気管
圧力を定める部分の方法の流れを示す図であり、第６図
の流れではフローチャート図として、第７図及び第８図
ではブロック図として図示されている。

第９図は適応方法を説明するフローチャート図であ
る。

第10図は吸気行程と計算サイクル間の時間的な関係を
説明する図である。

実施例の説明 以下の説明では、吸入される空気の流れ断面を調節す
るために第10図の絞り弁に相当する絞り弁が設けられる
ものとする。従って流れ断面の代わりに絞り弁角度を用
いることができる。断面を調節するのに絞り弁の代わり
に他の装置、例えばスライダあるいは薄片装置を用いる
時には、絞り弁角度の代わりにスライダ移動量あるいは
薄片角度が用いられる。また以下では燃料供給は噴射弁
装置を用いて行われるものとする。しかし他の燃料供給
装置、例えば吸気行程あたり吸入された空気量に対して
所定の燃料量が計量されるように構成されたキャプレタ
ー等を用いることができる。更に以下で説明される方法
に従って計算される値は燃料量の開ループ制御だけでは
なく閉ループ制御を重畳させる前もって行われる閉ルー
プ制御にも用いることができるものである。

好ましい実施例を第１図から第５図を用いて概略説明
する。

第１図には絞り弁角度αが時間ｔに関して図示されて
いる。時点t0において絞り弁角度は前の定常的な値から
前よりも大きな断面開口に対応する新しい定常的な値に
飛躍的に変化する。

開口断面が増大することにより絞り弁角度が変化した
後吸気管圧力が上昇する。具体的にほぼ１次の応答関
数、すなわち の式に従って上昇する。

第２図には吸気管圧力pS（ｔ）の時間的な変化が図示
されている。これを用いて今の時点よりも期間Δｔ
（ω）だけ後の時点で吸気管圧力がどんな値となってい
るかを予測することができる。この期間が第２図に同様
に図示されている。以下で注意すべきことは、吸気管圧
力を現時点で計算する場合予測は所定の時間幅ではなく
所定のクランク角幅にわたって行なわなければならない
ことである。予測時間幅は従って回転数ωに関係する。
まず簡単のために、予測時間幅は720゜のクランク角
幅、すなわちそれぞれ所定のシリンダの２つの吸気行程
間の距離に対応しているとする。それぞれシリンダの計
算サイクルの数はこのシリンダの吸気行程の数に一致し
ている。各現時点の計算サイクルを以下ではｎの符号で
示す。

第５図によれば吸気管圧力の計算は圧力計算手段24に
おいて行なわれる。現時点の計算サイクルｎでそれぞれ
注目しているシリンダの次の吸気行程で予想される圧力
pS（ｎ＋１）が計算される。計算の例は後で第６図から
第８図を参照して説明する。

第５図から、次の行程の吸気管圧力pS（ｎ＋１）から
次の吸気行程で吸入されると予測される暫定的な空気量
mLV（ｎ＋１）が計算されていることが理解される。こ
の空気量は全負荷領域ではほぼ吸気管圧力に比例するこ
とが知られている。実施例では暫定的な空気量mLV（ｎ
＋１）は空気量マップ値25から読み出され、具体的には
計算された吸気管圧力pS（ｎ＋１）、回転数ω、エンジ
ン温度Twの値を介してアドレスされる。

吸気管圧力pS（ｔ）の関数となる暫定的に計算された
空気量mLV（ｔ）の時間的な経過が第３図に図示されて
いる。第３図には他の空気量、具体的には温度に関係し
た空気量mLT（ｔ）が図示されている。このmLT（ｔ）は
暫定的な空気量に加算されそれにより現時点に燃焼のた
めに吸入される空気量mL（ｔ）が得られる。温度に関係
した空気量mLT（ｔ）は温度補助量ΔＴ（ｔ）を用いて
計算される。そのために第５図では温度補助量マップ値
26から計算サイクルｎでの絞り弁角度、回転数並びにエ
ンジン温度の値を介してアドレスされて補助量TStat
（ｎ）、h1（ｎ）、h2（ｎ）が読み出される。この読み
出された値は再帰計算手段27により次の値ΔＴ（ｎ＋
１）に換算され、これが常数kT並びに暫定的な空気量mL
V（ｎ＋１）で乗算され、このようにして得られた温度
に関係した空気量mLT（ｎ＋１）が暫定的な空気量mLV
（ｎ＋１）に加算される。

このようにして求められた吸気管から吸入される空気
量mL（ｎ＋１）からこの空気量に付加される燃料量が計
算され、それにより所定のラムダ値が得られる。第５図
によればこの計算は割算部28において行なわれる。この
ようにして計算された燃料量は、吸入された空気量に付
加される正確な量とはなっていない。というのは燃料の
一部はさらに管壁燃膜として用いられるかあるいは第１
図と異なり加速ではなく減速が行なわれるときには燃料
が管壁燃膜から得られるからである。吸入された空気量
mL（ｎ＋１）から計算される燃料量は従って暫定的な燃
料量mKV（ｎ＋１）となる。

この暫定的な燃料量mKV（ｔ）の時間的な特性が第４
図に図示されている。同図においては管壁燃膜にさらに
噴射すべき燃料量mKU（ｔ）が図示されている。現時点
で噴射される燃料量mK（ｔ）は暫定的な燃料量と管壁燃
膜に必要な燃料量の合計である。この合計の形成が第５
図にも図示されている。

全体の処理は次のようにして行なわれる。すなわち絞
り弁角度から吸気管圧力が計算され、この吸気管圧力を
用いて吸入される空気量が暫定的に求められ、この暫定
的な値が温度に関係した値で補正され、補正された値か
ら所定のラムダ値を得るに必要な燃料量が計算され、こ
の燃料量が管壁燃膜を用いて補正され、現時点の行程に
続く次の行程に対して実際に噴射される燃料量が求めら
れる。

次に第６図から第８図を参照して圧力の計算がどのよ
うにして行なわれるかの実施例を説明する。第６図から
第８図に基づいたすべての３つの方法に対して基礎にな
るのは第２図並びに式（１）で示した１次の応答関数で
ある。１次の応答関数は絞り弁角度が突然変化した場合
これまで調べた内燃機関において観察される特性を最も
正確に記述している。式（１）で示した１次の応答関数
は、３つのパラメータ、具体的には最終圧力pStat、初
期圧力pS（t0）並びに時定数kpを有する。第６図の方法
では、すべての３つのパラメータが圧力測定により求め
られることを特徴としており、一方第７図および第８図
の方法では２つのパラメータがマップ値から求められ、
第３番目のパラメータが圧力測定により得られるかない
しは第３番目のパラメータが再帰式を用いて定められ
る。変化時点t0は各計算サイクルで新たに０に設定さ
れ、それによりpS（t0）＝pS（ｎ）となる。

第６図の方法ではステップs1.6において現時点の計算
サイクルで圧力pS（ｎ）が測定される。この新しく測定
された値並びに前のサイクルで測定された２つの値pS
（ｎ−１）、pS（ｎ−２）からステップs2.6において式
（１）の３つのパラメータが定められ、さらに式（１）
からｎ＋１のサイクル時点における吸気管圧力pS（ｎ＋
１）が計算される。ステップs3.6では前回のサイクルの
圧力値が前々回のサイクルの圧力値として処理され、ま
た現時点のサイクルの圧力値が前回のサイクルの圧力値
として処理されるので、これらの２つの値は、他の処理
ステップを通過した後噴射すべき燃料量を計算するため
に次のサイクルで再びステップs1.6に達し測定された圧
力が現時点の圧力となっっときに過去の値として用いら
れる。

上述した圧力計算方法では、絞り弁が第１図に図示し
たように飛躍的に変化した時測定値と非常に正確に一致
する圧力値が次のサイクルで得られる。この場合すべて
の測定点に対して同じ応答数が適用され、従って３つの
パラメータは不変となっている。しかし測定点間で絞り
弁角度が変化するとパラメータも変化するので、異なる
時点で異なるパラメータが適用されるが、ステップs2.6
では常に同じ応答関数が適用されると仮定されている。

現時点のサイクル前に起こった絞り弁の変化は第７図
および第８図に説明した方法では問題とならない。これ
らの両方法では式（１）の３つのパラメータのうち２つ
が、すなわち最終圧力と時定数kpがマップ値から読み出
される。これらの値は現時点のサイクルで得られる絞り
弁角度αと回転数に関係している。定常圧力マップ値28
から値α（ｎ）とω（ｎ）を介してアドレスされる定常
圧力pStatが読み出され、また時定数マップ値29からこ
の値を介してアドレスされるこの値で有効な時定数の値
kp（ｎ）が読み出される。定常圧力と時定数の値が式計
算手段30に入力される。この手段30にはさらに吸気管圧
力の現時点の値pS（ｎ）が入力される。これらの測定値
を用いて式（１）から第３のパラメータt0が計算され
る。これが行なわれると、式（１）を用いて次のサイク
ルで予想される吸気管圧力pS（ｎ＋１）が計算される。
このようにこの方法ではすべての３つのパラメータが現
時点に得られる測定値からのみ定められる。それにより
非定常状態では第６図で説明した方法で得られるよりも
精度は高くなる。しかし定常運転ではマップ値を求める
必要がないので圧力値のみで計算される方法が幾らか正
確である。

第８図に図示した方法は非常に簡単な手段で行なうこ
とができる。すなわち圧力測定が必要でなく、内燃機関
によって得られる絞り弁角度αと回転数ωの値だけが用
いられる。これらの値を用いて第７図に説明されたマッ
プ値が求められる。第８図に示した方法は第７図と異な
り、吸気管圧力pS（ｎ）が測定されず再帰計算を行なう
手段31において再帰式から吸気管圧力が求められる事で
ある。これは以下の式 pS（ｎ＋１）＝pS（ｎ）＋Ｇ（α（ｎ），ω（ｎ））・ （pStat（ｎ）−pS（ｎ）） （２） に従って行なわれる。

再帰式で得られる次のサイクルの吸気管圧力pS（ｎ＋
１）は計算時次のサイクルにおいて格納される。これが
第８図でサンプルホールド回路32で図示されている。次
のサイクルではこのようにして計算された次のサイクル
の圧力pS（ｎ＋１）が現時点の圧力値pS（ｎ）となる。
式（１）の係数Ｇと時定数kpは互いに換算可能である。
上述した方法は第７図の方法に比較して長短はあるが、
比較的高価な圧力センサが不要になるという利点が得ら
れる。それに対して欠点としては吸気管圧力計算値の誤
差が累積される事である。というのは次のサイクルに対
して該当しない値が正しいと考えられる現時点の値とし
て次の計算に用いられてしまうからである。

第６図と第７図に記載の方法の比較においてすでに、
第７図の方法並びにそれに対応して第８図に記載の方法
は、非常に実際的であることが説明された。しかし、場
合によってその内燃機関に対してあまり正確でない値が
格納されたマップ値から値を読み出さなければならない
点において少し欠点がある。この欠点は、適応方法によ
って解決することができる。この方法の実施例を第９図
を用いて説明する。

第９図の適応方法のステップs1.9において現在のサイ
クルｎで得られる吸気管圧力pS（ｎ）が測定される。ス
テップs2.9においてこの測定値が前回のサイクルで次の
サイクルに対して計算された圧力値と比較される。両値
が所定のしきい値ΔpSだけ相違すると、ステップs3.9に
おいて、前回の計算により今回のサイクルで測定された
値が得られるには、時定数Ｇがどのような値でなければ
ならなかったかが計算される。この値が求められると、
絞り弁角度と回転数の該当する値に対して格納された値
が新しく計算された値の方向に補正される。この補正が
どのように行なわれるかは、DE3603137A1を参照する。
ここには更に適応方法に関する文献が示されている。

ステップs3.9の後あるいはステップs2.9の判断で否の
答のときステップs4.9に達する。このステップでは、定
常的な運転状態かどうかが判断される。そうでない場合
にはステップs1.9の処理に戻る。それに対して定常的な
運転状態である場合には、ステップs5.9において定常圧
力pStat（α、ω）が測定される。ステップs6.9では、
この測定値がアドレス量α、ωの現在の値で格納された
圧力値と所定のしきい値ΔpStat以上相違するかどうか
が判断される。相違する場合には、ステップs7.9におい
てマップ値が測定された値の方向に補正される。これに
関する詳細は時定数マップ値の補正に関して述べたこと
が当てはまる。ステップs7.9並びにステップs6.9の判断
で否の答の場合ステップs1.9の処理に戻る。

第６図、７あるいは８図、第９図の方法は一緒に用い
ることも可能である。例えば、全ての方法を継続的に並
列に動作させることができる。前回の３つの測定前に絞
り弁が変化しなかった場合には、第６図の方法で計算さ
れた圧力値が用いられる。それに対してそのような変化
があった場合には、第７図あるいは第８図の方法を用い
て計算された圧力値が用いられる。マップ値の適応は上
述した方法で継続的に行なわれる。

従来技術の説明で、吸気圧が継続的に測定され現時点
の吸気圧から次の吸気行程に対する噴射時間が計算され
る装置が量産されていると、説明した。このような装置
で制御値を定めるときの精度は、本発明の方法により求
められた吸気管圧力を用いるとき、すなわち、現時点に
測定された吸気管圧力でなく、シリンダの次の吸気行程
に対して予め計算された圧力を用いるとき、顕著な改良
が得られる。

第３図及び第５図を用いて既に簡単に説明したよう
に、計算された値を温度に関係した空気量mLTを用いて
補正することにより更に改良が得られる。このような手
段は、上述した吸気圧を前もって計算しない場合も、す
なわち、現時点に測定された吸気管圧力が次のサイクル
で得られる吸気管圧力として用いられるときにも実施で
きる。

温度に関係した補正は、吸気管並びにエンジンが比較
的冷えているときには、吸気管並びにエンジンに流入す
る空気量は、吸気管が冷えてエンジンが暖まっていると
きと比較して異なって分配される、との認識に立脚して
いる。燃焼のためにエンジンに流入する空気量は、吸気
管圧力だけでなく、温度差にも関係する。このような温
度の影響による時間的な特性は、運転量、すなわち絞り
弁角度、回転数並びにエンジン温度の値に顕著に依存す
るパラメータ、すなわち定常温度ΔTStatのみを有する
２次の応答関数を用いるとよく近似できることが知られ
ている。このような定常温度は、絞り弁角度、回転数並
びにエンジン温度の値を介してアドレス可能に格納され
ている。すなわちΔTStat＝ｆ（α（ｎ）、ω（ｎ）、T
w（ｎ））であり、再帰式は以下のようになる。

ΔＴ(ｎ＋１)＝k1(ｎ)・(ΔTStat(ｎ)−ΔＴ(ｎ))＋ k2(ｎ)・(ΔＴ(ｎ)−ΔＴ(ｎ−１)) （３） 常数k1（ｎ）、k2（ｎ）も定常温度ΔTStatに対応して
温度補助量マップ値26から読み出すことができる。これ
らの量を用いて上述した式（３）が再帰計算手段27にお
いて処理される。

暫定的に計算された空気量mLVの補正に用いられる補
助量ΔＴは、簡単のために温度のディメンジョンを有
し、それにより補正される影響量が温度の影響であると
することができる。補正量もディメンジョンのないもの
にすることができる。温度の他に振動のような他の作用
は、上述した再帰式を変形することにより、例えば３角
法の振動関数で乗算することにより計算に入れることが
できる。

補正値を計算に入れて燃料が付加される空気量は、次
のようになる。

mL(ｎ＋１)＝mLV(ｎ＋１)・(１＋kT・ΔＴ(ｎ＋１)) 空気量mLに対しても適応方法を用いることができる。
そのために計算された空気量mL（ｎ＋１）がｎ＋１のサ
イクルで現時点に吸気された空気量と比較される。この
測定は、空気流量を測定するエアフローメータを用いて
行なわれる。流量と吸気時間から吸入された空気量が得
られる。現時点に吸入された空気量と計算された空気量
の差がしきい値を越えると、好ましくは、定常温度TSta
tが逆方向に計算され、補正された定常温度で正しい空
気量が得られるようにされる。続いて補正された定常温
度がマップ値26に格納される。

計算された空気量mL（ｎ＋１）に基づき点火時点が調
節されるとともにこの空気量に付加される燃料量が計算
される。点火時点の調節、通常の回転数−空気量−点火
時点のマップ値を読み出すことにより行なわれる。好ま
しくは、このマップ値の読み出しは、現時点に測定され
た空気量値ではなく、前もって計算された値を用いて行
なわれる。マップ値の代りに回転数と空気量の値から式
を用いて点火時点を計算することもできる。この場合
も、計算は現時点の空気量の値ではなく、予想される値
で行なうことができるという利点が得られる。

燃料量の計算は、空気量から所定のラムダ値λSoll
（ｎ＋１）を用いて割り算部27において行なわれる。空
気量mL（ｎ＋１）を目標値で割り算することにより得ら
れる燃料量は、暫定的な燃料量mKV（ｎ＋１）である。
この量は暫定的である。というのは、燃料が増量される
場合、どのぐらいの燃料が管壁燃膜の形成にいってしま
うかあるいは燃料が減量される場合にはどのくらいの燃
料が管壁燃膜から取り消されるかを計算に入れなければ
ならないからである。管壁燃膜の補正は、任意の従来の
方法、好ましくは「C.F.Aquinoの51集中燃料噴射エンジ
ンの過渡的なA/F制御特性（Transient A/F Control Cha
racteristics of 5 1 Cenral Fuel Injection Engine）
SAE論文81 0494 S.1−15」に記載された方法に従って行
なわれる。これによれば、Ｘを燃膜形成率、τを蒸発時
定数として dmKF/dt＝Ｘ・mKz−（1/τ）・mKF の式に従って供給される燃料量から管壁燃膜の燃料量mK
Fの時間的変化が計算される。

これから管壁燃膜に基づくあるいは管壁燃膜に移行す
移行燃料量mKUとして次の式が得られる。

τ（１−Ｘ）（dmKU/dt）＋mKU＝τ・Ｘ・（dmKV/dt） 現時点に噴射される燃料量mK（ｎ＋１）は、 mk（ｎ＋１）＝mKV（ｎ＋１）＋mKU（ｎ＋１） として計算される。

なお、上述した吸気管圧力あるいは温度の影響量を計
算する応答関数並びに再帰式は、これまでの測定で好ま
しいものであることが判明した単なる１例であることに
注意しておく。具体的な使用例では、他の応答関数並び
に関連する再帰式も現時点に測定された関係をよりよく
記述することができる。重要なのは、２つの処理が行な
われ、その各々が従来の方法を改善していることであ
る。両処理は、それぞれ単独であるいは一緒に用いるこ
とができる。一つの処理は、次の吸気行程でそれぞれ存
在する吸気管圧力が前もって計算されることであり、他
の処理は、吸気管圧力が検出されたかどうかに無関係に
温度作用モデルを用いて補正されることである。

これまでは、簡単のためにそれぞれ個々のシリンダの
吸気行程に対してそれぞれ計算サイクルが行なわれ、従
って４行程エンジンでは各シリンダに対してクランク角
の720゜毎に計算が新しく行なわれている。４気筒４行
程エンジンでは吸気行程は、180゜お互いにずれている
だけなので、これは、全ての４シリンダに対して個々に
計算を行なわなければならず、各シリンダに対してそれ
ぞれ前回に計算した値でこのシリンダのそれぞれ次の値
の計算に用いられる値を格納しなければならないことを
意味する。各シリンダに対しては、条件が変化した場
合、特に絞り弁位置が変化した場合の適応は、720゜毎
しか行なわれない。従って理解のために簡単にした方法
では種々の欠点を有することになる。

第10図を参照して上述した欠点を解消する方法を説明
する。

第10図には、４つのシリンダZ1からZ2に対してそれぞ
れ吸気行程が同じ長さの、すなわち同じクランク角範囲
の矩形のブロックとして図示されている。それぞれ吸気
管圧力は、吸気行程の中央で計算され、それにより噴射
すべき燃料量が定められる。各吸気行程の中央はそれぞ
れ180゜お互いにずれている。この中央にはマークM1か
らM4が印されている。マークM1は、シリンダZ1に対して
どのぐらいの燃料量を噴射し、このシリンダが次の吸気
サイクルでこの燃料量を吸入することができるかを判断
するクランク角を示す。図示した例ではマークM1は、ク
ランク角０゜にあり、関連する吸気行程の中央は540゜
である。燃料量の計算は、マークの一つが発生するより
も僅かクランク角度前に開始され、それによりマークが
発生したとき計算結果が得られるようにする。この前提
のもとに、吸気管圧力に対する再帰式（２）の処理につ
いて説明する。

180゜毎に吸気管圧力が計算されるので、時定数Ｇ
（α（ｎ）、ω（ｎ））が、それぞれの回転数で180゜
のクランク角が重なる期間で格納される。再帰式（２）
が一度計算されると、180゜後すなわちマークM2前に現
れると予想される吸気管圧力が得られる。しかし、興味
あるのはマークM4での吸気管圧力であるので、再帰は式
（２）に従って更に２回実施しなければならない。従っ
てマークM1が現れる直前に再帰式（２）を高速に３回連
続して処理しなければならない。このようにして、マー
クM1が現れたときには、マークM4で存在するシリンダZ1
の吸気行程に対して噴射すべき燃料量の計算結果が得ら
れることになる。

各個々の再帰計算に対する中間結果を格納するのが好
ましい。これは、以下の理由による。最初再帰を用いた
ときの計算結果により初期値が形成され、マークM2が発
生する直前再帰が再び３回実施されたとき、それにより
次のマークM1でシリンダZ2の吸気行程に対して必要な燃
料量が計算される。この初期値で再帰式が一回用いられ
ると、その結果は、マークM1が発生する直前再帰式を２
回用いた後に得られる結果と一致しなければならない。
しかし、その間絞り弁位置が変化したときには、一致は
得られない。一致が得られない場合には、それにより好
ましくはシリンダZ1の常に前の吸気行程に対する燃料量
をマークM4で補正する。前より多くの燃料が必要である
と計算されると、まず差量が噴射される。すでに噴射し
た量よりも燃料が少なくて済む場合には、シリンダZ1に
対する次の噴射時差量が減算される。今の運転状態で僅
かの進み時間でしか動作していない場合、従ってマーク
M2が現れたときマークM4でシリンダZ1の吸気行程に対す
る燃料がまだ噴射されていない場合には、必要な燃料量
を新たに計算する。

各再帰処理を180゜ではなく、もっと小さい角度範
囲、例えば60゜だけの範囲をカバーするようにすること
も可能である。そのときには、各60゜のクランク角毎に
計算マークが出力される。計算マークがマークM1からM4
直前に現れない場合には、再帰式（２）は１回用いる。
それに対して計算マークM1からM4の内一つのマーク直前
に行なわれた場合には、再帰式を再度続けて実行し540
゜のクランク角をカバーする時点での吸気管圧力を予測
するようにする。再帰処理でカバーされる角度範囲が小
さければ小さいほど、絞り弁角度が変化したときに対す
る適合はより現実的になるが、それだけ計算コストが大
きくなる。

予測は必ずしも540゜の角度範囲以前で行なう必要は
ない。この範囲は、最大の進み時間をカバーしているの
で例として選ばれたものである。最大進み時間がもっと
短いエンジンにこの方法を用いる場合には、それに対応
した狭い角度範囲だけ未来のものが計算される。

温度補助量ΔＴに対する式（３）を用いる場合、式
（２）の処理に対して説明したことが同様に適用され
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モーゼル・ヴィンフリート ドイツ連邦共和国 デー 7140 ルート ヴィッヒスブルク・グルントヴァインベ ルゲ 14 (72)発明者 イングリッシュ・クルト ドイツ連邦共和国 デー 7145 マルク グレーニンゲン・アム・ミュールベルク ３ (72)発明者 クリンケ・クリスティアン ドイツ連邦共和国 デー 7140 ルート ヴィッヒスブルク・ホーエネック・ウー ファーシュトラーセ ７ (56)参考文献 特開 昭63−215848（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−206245（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−271642（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−134042（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−138340（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−138338（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】計算サイクルで行なわれる計算により各吸
   気行程の間に内燃機関に供給される燃料量を定める方法
   であって、 吸気断面と回転数を測定し、 測定された吸気断面と回転数に基づいて定常運転状態の
   吸気管圧力と吸気管圧力の変化時定数とを求め、 前記定常運転状態の吸気管圧力、吸気管圧力の変化時定
   数並びに前の計算サイクルで次の計算サイクルの値とし
   て計算された吸気管圧力から得られる現在の吸気管圧力
   に基づいて次の計算サイクルでの吸気管圧力を計算し、 前記次の計算サイクルでの吸気管圧力から吸気行程の間
   に吸入される空気量を求め、 運転量が変化したときの温度変化が吸入空気量に与える
   影響を補正する補正パラメータを運転量の関数として予
   め定めておき、 前記補正パラメータを用いて空気量補正値を計算により
   予測し、 前記予測された空気量補正値により前記求めた空気量を
   補正し、 この補正された空気量と管壁燃膜モデルに基づいて次の
   行程で各シリンダに供給される燃料量を計算することを
   特徴とする燃料量を定める方法。
2. 【請求項２】前記定常運転状態の吸気管圧力がマップ値
   から求められることを特徴とする請求の範囲第１項に記
   載の方法。
3. 【請求項３】前記吸気管圧力の変化時定数がマップ値か
   ら求められることを特徴とする請求の範囲第１項又は第
   ２項に記載の方法。
4. 【請求項４】回転数と前記求められた空気量に基づいて
   各行程での点火時点が求められることを特徴とする請求
   の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載の方
   法。