JPH01305142A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - 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、自動車等内燃機関の燃料噴射制御装置に係り
、特に燃料付着部の温度を予測し、その結果で過渡補正
量を求める燃料噴射制御装置に関する。

（従来の技術） 自動車等車両のエンジンに対する要求出力が変化した際
には、その要求程度に応じて応答性よく燃料噴射量を制
御することが必要であり、これは特に過渡運転時におけ
る空燃比に影響を与えドライブフィーリングや排気組成
等の運転性能を左右する。

一般に、機関の加減速時における空燃比の目標空燃比か
らのずれは、吸気系の吸気マニホルドや吸気ボートに付
着した付着燃料および浮遊燃料の量的変化に起因するも
のであり、この付着、浮遊燃料量は機関の運転状態に応
じて大きく変化する。

このような背景下、従来の内燃機関の燃料噴射制御装置
としては、例えば特開昭５８−１８７５８号公報に記載
のものがある。この装置では、絞弁上流側に設けたエア
フローメータの出力からエンジンの単位回転当たりの要
求負荷を求め、これから燃料噴射量を演算している。ま
た、過渡時には過渡補正量によって該燃料噴射量を補正
し、いわゆる壁流骨への配慮を行っている。なお、過渡
補正量は壁流補正骨であり、必ずしも加減速時に用いら
れる訳でなく、例えば壁流の影響が大きい始動直後やツ
ユニルカットからのりカバ直後にも用いられる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の内燃機関の燃料噴射制
御装置にあっては、過渡補正量に対応する壁流骨を冷却
水温度から求める構成となっていたため、十分な過渡補
正を行うことができないという問題点があった。

すなわち、壁流の蒸発においては付着部壁温が重要なパ
ラメータであるが、付着部温度は第７図に示すように運
転条件毎に大きく異なり、しかも第８図に示すように遅
れをもつ。言い換えれば、運転条件により付着部温度の
上昇傾向が異なるということであり、これは遅れ時定数
の相違となって現れる。したがって、加速等する前の運
転条件によって付着部温度が異なり、加速や減速等の過
渡時の空燃比が不適切なものとなって運転性が悪化する
。

特に、マルチポイントインジェクションタイプのエンジ
ンにあっては、第１１図に示すようにシリンダヘッド３
１に対してインジェクタＡが吸気弁３２に向けて直接燃
料を噴射する場合と、インジェクタＢが吸気ボートの壁
面に向けて燃料を噴射する場合とでは第１２図に示すよ
うに始動後の空燃比の変化が両者で異なり、吸気弁３２
に噴射する場合の方が空燃比の変化が著しい。すなわち
、吸気弁３２の温度による誤差が太き（、このような現
象は始動直後のみならず、昇温度が通常と異なる運転条
件、例えば燃料カントリカバ直後においても同様の傾向
がある。したがって、加速時にはへジテーションが起き
やすく、また、空燃比の変動から三元触媒における三元
点からのズレが生じ、排気浄化性能が低下する。

なお、付着部温度を検出するため、例えば壁温センサを
設けることも考えられるが、コストアップを招くのみな
らず、取付の生産性も悪いので好ましくない。

（発明の目的） そこで本発明は、各種運転条件から付着部温度を適切に
予測することにより、過渡補正量を適切なものとしてコ
ストアップを招くことなく運転性能および排気浄化性能
を向上させることを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明による内燃機関の燃料噴射制御装置は上記目的達
成のため、その基本概念図を第１図に示すように、エン
ジンの運転状態を検出する運転状態検出手段ａと、エン
ジンの運転状態に基づいて吸気管内の燃料付着部の平衡
状態温度を求める平衡温度演算手段すと、エンジンの運
転状態に基づいて吸気管内の燃料付着部の温度の遅れ時
定数を求める遅れ演算手段Ｃと、平衡温度演算手段すお
よび遅れ演算手段Ｃの出力に基づいて吸気管内の燃料付
着部の温度を予測する予測手段ｄと、エンジンが所定の
温度状態にあるとき、少なくとも予測手段ｄの出力を用
いて燃料の噴射量を補正する過渡補正量を演算する補正
量演算手段ｅと、エンジンの運転状態に基づいて燃料の
噴射量を演算し、過渡状態に移行すると前記過渡補正量
に応じて燃料の噴射量を補正する噴射量演算手段ｆと、
噴射量演算手段ｆの出力に基づいて燃料を噴射する燃料
噴射手段ｇと、を備えている。

（作用） 本発明では、エンジンの運転状態に基づいて吸気管内の
燃料付着部の平衡状態温度および該付着部温度の遅れ時
定数が求められ、これから付着部温度が予測される。そ
して、過渡補正量の演算に際しては少なくとも付着部温
度の予測値が演算パラメータの１つに加えられる。

したがって、コストアップを招くことなく、過渡補正量
が適切なものとなり、運転性能および排気浄化性能が向
上する。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜１０図は本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装
置の一実施例を示す図である。

まず、構成を説明する。第２図は本装置の全体的構成を
示す図である。第２図において、１はエンジンであり、
吸入空気はエアクリーナ２から吸気管３を通り、燃料は
噴射信号Ｓｔに基づきインジェクタ（燃料噴射手段）４
から噴射される。そして、気筒内で燃焼した排気は排気
管５を通して触媒コンバータ６に導入され、触媒コンバ
ータ６内で排気中の有害成分（ＣＯｌＨＣ，Ｎ０ｘ）を
三元触媒により清浄化して排出される。

吸入空気の流ＩＱａはホットワイヤ弐のエアフローメー
タ７により検出され、吸気管３内の絞弁８によって制御
される。なお、エアフローメータ７のタイプとしては、
ホットフィルム式でもよく、要は吸入空気の流量を測定
するものであればよい。

絞弁８の開度ＴＶＯは絞弁開度センサ９により検出され
、エンジン１の回転数Ｎはクランク角センサ１０により
検出される。また、ウォータジャケットを流れる冷却水
の温度Ｔｗは水温センサ１１により検出され、排気中の
酸素濃度は酸素センサ１２により検出される。酸素セン
サ１２はリッチからリーンまで幅広く空燃比を検出する
特性をもつもの等が用いられる。さらに、スタータモー
タの作動はスタートスイッチ１３により検出される。

上記エアフローメータ７、絞弁開度センサ９、クランク
角センサ１０、水温センサ１１、酸素センサ１２および
スタートスイッチ１３は運転状態検出手段１４を構成し
ており、運転状態検出手段１４からの出力はコントロー
ルユニット２０に入力される。

コントロールユニット２０は平衡温度演算手段、遅れ演
算手段、予測手段、補正量演算手段および噴射量演算手
段としての機能を有し、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡ
Ｍ２３およびＩ１０ボート２４により構成される。ＣＰ
　Ｕ２１はＲＯＭ２２に書き込まれているプログラムに
従ってＩ１０ボート２４より必要とする外部データを取
り込んだり、またＲＡＭ２３との間でデータの授受を行
ったりしながら燃料噴射制御に必要な処理値を演算処理
し、必要に応じて処理したデータをＩ１０ボート２４へ
出力する。

Ｉ１０ボート２４には運転状態検出手段１４からの信号
が入力されるとともに、Ｉ１０ポート２４からは噴射信
号Ｓｉが出力される。ＲＯＭ２２はＣＰ　Ｕ２１におけ
る演算プログラムを格納しており、ＲＡＭ２３は演算に
使用するデータをマツプ等の形で記憶している。

次に、作用を説明する。

第３図は吸気管３内における燃料の付着の温度（以下、
単に付着温度という）Ｔｈおよび遅れ時定数５ＰＴＦを
算出するプログラムを示すフローチャートであり、本プ
ログラムはタイマ同期で、例えば１　ｓｅｃ毎に一度実
行される。

まず、Ｐ、でスタートスイッチ１３がＯＮであるか否か
を判別し、スタートスイッチ１３がＯＮであるときはク
ランキング中であると判断し、Ｐ、で付着温度Ｔｈをそ
のときの冷却水温度Ｔｗに等しいとおいてＰ、に進む。

一方、スタートスイッチ１３がＯＮでないときは既にク
ランキング終了したと判断し、Ｐ２で燃料付着部の平衡
付着温度ＴｈＯを求める。平衡付着温度Ｔｈｏは第７図
に示すマツプからそのときの吸入空気１ｔＱｃｙｌ（吸
入負圧を吸入空気量に置き換えても同様のマツプ特性と
なる）およびエンジン回転数Ｎをパラメータとする運転
条件に基づいてルックアップして算出する。なお、Ｑｃ
ｙｌはシリンダに吸入される空気量ということであり、
エンジン負荷に対応している。第７図に示すマツプは予
め実験等を通じて作成され、実際の平衡付着温度Ｔｈｏ
と精度良くマツチングしている。

次いで、Ｐ３でフェニルカット中であるか否かを判別し
、ツユニルカット中のときはＰ、に分岐し、ツユニルカ
ット中でないときはＰ４に進む。

Ｐ４では付着温度Ｔｈを次式■に従って演算する。

Ｔｈ＝Ｔｈｏ−（８０−Ｔｗ）ＸＣＩ −（２５−Ｔａ）ＸＣ２−・−・・・■但し、Ｃ１、Ｃ
ｌ定数 ＴＷ：冷却水温度 Ｔａ：吸気温度 ■弐の演算により平衡付着温度Ｔｈｏを基としてそのと
きの運転条件に対応した付着温度Ｔｈが正確に求められ
る。次いで、Ｐｂで遅れ時定数５ＰＴＦを第８図に示す
マツプから運転条件Ｑｃｙ１、Ｎに基づきルックアンプ
して求める。遅れ時定数５ＰＴＦは付着温度Ｔｈの変化
速度に相当しており、第８図ではこれが〔％〕をもって
表される。

第４図は燃料の付着部の温度の予測値（以下、付着温度
予測値という）Ｔｆを算出するプログラムを示すフロー
チャートであり、本プログラムもタイマ同期で、例えば
１　ｓｅｃ毎に一度実行される。

ｐＨ、ｐＨｚでは前記第３図のサブルーチンでそれぞれ
求めた付着温度Ｔｈ、遅れ時定数５ＰＴＦを入力し、Ｐ
Ｉ３で次式■に従って付着温度予測値Ｔｆを演算する。

Ｔｆ　＝ＴｈｘＳＰＴＦ＋Ｔｆ−。

ｘ　（ｌ−３ＰＴＦ）　　・・・・・・■但し、Ｔｆ−
、：前回の値 ■式の演算により付着温度Ｔｈの一次遅れとして付着温
度予測値Ｔｆが求められる。

第５図は過渡補正量Ｋａｔｈｏｓを算出するプログラム
を示すフローチャートであり、本プログラムは１０ｍ５
ｅｃ毎に一度実行される。まず、ｐｚ＋で吸気管３内に
おける燃料壁流骨の平衡付着量Ｍｆｈを求める。これは
、例えば ＡｖＴｐＸＭｆｈｔｖｏ　　−−・−・・■なる式に、
さらに付着温度予測値Ｔｆに基づく補正を加えて算出す
る。０式中、Ａｖｔｐは平滑噴射量であり、インジェク
タ４の部分を流れる空気量を精度良く求めるためにエア
フローメータ７の出力を一次遅れで平滑化し、その平滑
化した空気量を基に燃料噴射量として演算したものであ
る。

したがって、Ａｖｔｐはシリンダ空気量相当パルス幅（
ｍ　ｓ　）として演算される。なお、Ａｖｔｐの演算方
法については本願と略同時期に本出願人が他の出願で既
に開示している。一方、Ｍｆｈｔｖｏは付着倍率〔単位
は倍〕であり、冷却水温度ＴＷ毎に負荷と回転数から求
められる。このような処理ではＭｆｈの演算に際して従
来と異なり付着温度予測値Ｔｆが要いられているから、
平衡付着量Ｍｆｈの精度が高いものとなる。

次いで、Ｐ２□で分量割合Ｋｍｆ（％〕を求める。

これは、例えば ＫｍｆａｔｘＫｍｆｎ　　・−・−■ なる式に、さらに付着温度予測値Ｔｆに基づく補正を加
えて演算する。０式中、Ｋｍｆａｔは基本分量割合〔％
〕でα−Ｎ流量Ｑｈｏと冷却水温度Ｔｗとを用い、補間
計算付で所定のマツプから求める。なお、α−Ｎ流量と
は絞弁開度ＴＶＯと回転数Ｎから空気流量を求めるもの
であり、既に公知のものである。また、Ｋｍｆｎ［倍］
は分量割合回転補正率であり、回転数Ｎから補間計算付
で所定のテーブルから求める。分量割合Ｋｍｆの演算に
際しても従来と異なり付着温度予測値Ｔｆが用いられて
いるから、その算出精度が高いものとなる。次いで、Ｐ
Ｘ３で付着速度Ｖｍｆ　（ｍｓ）を次式■に従って演算
する。

Ｖｍｆ＝　（Ｍｆ　ｈ−Ｍｆ）　×Ｋｍｆ・・−・−０
０式中、Ｍｆは付着量（ｍ　ｓ　）であり、例えばＭｆ
＝　（Ｍｆ−１ｒｅｆ）＋Ｖｍｆ−・・・・−■なる弐
によって求められる。（Ｍｆ−１ｒｅｆ）とは１回転前
のときく前回噴射時）の付着量である。付着速度Ｖｍｆ
は壁流に取られる燃料の流量であり、１回転当たりの流
量として求められる。

次いで、ｐｚａで補正率Ｇｈｆ（％〕を次式〇に従って
求める。

Ｇｈｆ＝ＧｈｆｇｅｎＸＫｔｇＫＬ’−−−’−■■式
中、Ｇｈｆｇｅｎは：ｆ＃、量補正率であり、加速（Ｖ
ｍｆ≧０のとき）にはＧｈ　ｆ　ｇｅｎ＝Ｑとし、そう
でないときは補正率負荷項ＧｈｆｇとＧｈｆｄｎとのう
ち何れか大きい値を用いる。ここに、Ｇｈｆｇは平衡噴
射量Ａｖｔｐに基づき補間無しのテーブルをルックアッ
プして求める。また、ＫｔｇＫＬは過渡学習低周波係数
であり、例えば１゜０＠後の値を用いる。次いでＰ□で
次式〇に従って過渡補正量Ｋａｔｈｏｓを求める。

Ｋａｔｈｏｓ＝ＶｍｆｘＧｈｆ−・−・−０以上の処理
でＫａ　ｔ　ｈｏ　ｓを求めた後は、実際の噴射量Ｔｉ
を第６図に示すプログラムのステップＰ３１で次式〇に
従って演算する。

Ｔｉ＝　（ＴｐＸαｍ＋Ｋａｔｈｏｓ）Ｘｃｒ＋’ｌ’
ｓ・・・・・・■ 但し、Ｔｐ：基本噴射量 αは酸素センサ１２の出力に基づく空燃比のλ制御補正
計数であり、αｍは混合比学習制御補正計数である。Ｔ
Ｓは無効パルス幅である。

上記各プログラムの実行による実際の作動は第９図のタ
イミングチャートのように示される。第９図はエンジン
１の始動後４分程度経過した時点で加速した場合の例で
ある。壁流の付着温度Ｔｈはあくまでも定常状態で平衡
した場合の値であるから図示のように始動と同時にステ
ップ状に上昇し、加速時にもステップ状に上昇する。し
かし、このようなステップ状の変化は実際の付着温度に
はマツチングしていない。

これに対し、本実施例では付着温度予測値Ｔｆが用いら
れており、これによると実際の付着温度に極めて精度良
くマツチングしたものとなる。ここで、特に第９図のＡ
で示す時点で加速をした場合の空燃比の変化は第１０図
のようになる。従来例であれば、冷却水温度ＴＶから付
着温度を求めているので、過渡補正量ＫａｔｈｏｓＯ値
が不適切になり加速時に空燃比が大きく変動する。一方
、本実施例では冷却水の温度Ｔｗのように時定数が極め
て大きく定常状態で平衡した場合とは異なり、付着温度
予測値Ｔｆを用いているため、壁流の補正が適切に行わ
れ過渡補正量が実際の状況に精度良く対応したものとな
る。したがって、空燃比の変化が少なく抑えられる。以
上のことから、次のような効果が得られる。

（１）加速する前の運転条件に拘らず、適切な加速補正
により運転性が改善される。また、三元点からの空燃比
のズレが少なくなるため、エミッションのヒゲが少なく
なって排気浄化性能が向上する。

（ＩＩ）特に、始動直後の運転性、エミッション特性が
向上するため、発進時のパワステエンスト防止が図れる
他、定常リーン化によるエミッション低減、燃費改善が
図れる。

（ＩＩ［）ツユエル力ソトリカバ直後についても上記同
様の効果があり、ヘジテーション防止やＮＯｘ低減を図
ることができる。

（ｒＶ）過渡空燃比のフラット性がより一層向上する。

（Ｖ）壁温センサ等の高価なものを用いておらず、コン
トロールユニット２０内のソフトを改良したり、マツプ
データの改良で対処することができ、コストアンプを招
かない。

（効果） 本発明によれば、各種運転条件から付着部温度を予測し
ているので、過渡補正量を適切なものとしてコストアン
プを招くことなく、空燃比の変動を抑制することができ
、運転性能および排気浄化性能を大幅に向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２〜１０図は本発明に
係る内燃機関の燃料噴射制御装置の一実施例を示す図で
あり、第２図はその全体構成図、第３図はその付着温度
および遅れ時定数を算出するプログラムを示すフローチ
ャート、第４図はその付着温度予測値を算出するプログ
ラムを示すフローチャート、第５図はその過渡補正量を
算出するプログラムを示すフローチャート、第６図はそ
の燃料噴射量を演算するプログラムを示すフローチャー
ト、第７図はその付着部温度の特性を示す図、第８図は
その遅れ時定数の特性を示す図、第９図はその始動時の
作用を説明するタイミングチャート、第１０図はその加
速時の空燃比の変動を示すタイミングチャート、第】１
．１２図は従来の内燃機関の燃料噴射制御装置を示す図
であり、第１１図はその噴射位置を示す模式図、第１２
図はその加速時の空燃比の変動を示すタイミングチャー
トである。 ■・・・・・・エンジン、 ４・・・・・・インジェクタ（燃料噴射手段）、７・・
・・・・エアフローメータ、 ９・・・・・・絞弁開度センサ、 ＩＯ・・・・・・クランク角センサ、 １１・・・・・・水温センサ、 １２・・・・・・酸素センサ、 １４・・・・・・運転状態検出手段、 ２０・・・・・・コントロールユニット（平衡温度演算
手段、遅れ演算手段、予測手段、補正量演算手段、噴射
量演算手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ）エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と
   、 ｂ）エンジンの運転状態に基づいて吸気管内の燃料付着
   部の平衡状態温度を求める平衡温度演算手段と、 ｃ）エンジンの運転状態に基づいて吸気管内の燃料付着
   部の温度の遅れ時定数を求める遅れ演算手段と、 ｄ）平衡温度演算手段および遅れ演算手段の出力に基づ
   いて吸気管内の燃料付着部の温度を予測する予測手段と
   、 ｅ）エンジンが所定の温度状態にあるとき、少なくとも
   予測手段の出力を用いて燃料の噴射量を補正する過渡補
   正量を演算する補正量演算手段と、 ｆ）エンジンの運転状態に基づいて燃料の噴射量を演算
   し、過渡状態に移行すると前記過渡補正量に応じて燃料
   の噴射量を補正する噴射量演算手段と、 ｇ）噴射量演算手段の出力に基づいて燃料を噴射する燃
   料噴射手段と、 を備えたことを特長とする内燃機関の燃料噴射制御装置
   。