JPH1182102A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子制御スロットル弁装置を備えた空気量先
行燃料供給量追従制御方式の内燃機関の制御装置におい
て、常に正確な空燃比が得られるようにする。 【解決手段】 アクセルペダルの操作位置に応じてスロ
ットル弁開度と燃料供給量を制御し、燃料噴射量の算出
時に燃料がシリンダに吸入される時間後のスロットル弁
開度TA' を推定し、推定したスロットル弁開度TA' と現
在の機関回転数Neとからこの時の推定吸入空気量GNVLV
を算出し、算出した推定吸入空気量GNVLVにより燃料噴
射量を決定する空気量先行燃料追従制御方式の内燃機関
の制御装置を、燃料噴射量の算出時に、スロットル弁開
度TA' の推定と同時に機関回転数Neの過去の推移からこ
の時の機関回転数NEを推定し、推定スロットル弁開度T
A' と推定機関回転数NEとによりこの時の推定吸入空気
量GNVLV を算出し、算出した推定吸入空気量GNVLV によ
り燃料噴射量を決定するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の制御装置
に関し、特に、電子制御スロットル弁を備えた内燃機関
において吸入空気量を先行させ、燃料供給量をこれに追
従させて空燃比を制御する方式の内燃機関の制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子制御燃料噴射制御方式の内燃
機関においては、吸入空気量を計測し、それに見合う燃
料噴射量を演算して空燃比を調節している。この空燃比
の調節方法は、吸入空気量はアクセルペダルの踏込み量
に応じて決まるという考え方に基づいている。このた
め、機関の加速時や減速時等のように吸入空気量の変化
が大きい時には、機関を制御するコンピュータにおける
吸入空気量の計測誤差が生じるという問題があった。

【０００３】そこで、アクセルペダルの踏込み量に応じ
てスロットル弁を電気的なアクチュエータを用いて制御
する電子制御スロットル弁を使用し、噴射燃料量を先に
決定し、後から吸入空気量を追従させる燃料供給量先
行、空気量追従制御方式のエンジン制御装置がある（特
公平７−３３７８１号公報参照）。特公平７−３３７８
１号公報に記載のエンジン制御装置には、アクセルペダ
ルの操作位置に応じて燃料供給量とスロットル弁開度を
調節するようにした燃料供給量先行、空気量追従制御方
式のエンジンにおいて、燃料供給量の制御に対して、ア
クセルペダルの操作位置とエンジンの回転速度に応じ
て、燃料が実際にシリンダに吸入されるまでの時間を所
定遅れ時間として、スロットル弁の開度制御にこの所定
時間の遅れ時間を設定する技術が開示されている。

【０００４】この遅れ時間の設定により、噴射された燃
料が実際にシリンダ内に吸入されるまでの時間が考慮さ
れ、シリンダ内における燃料量と吸入空気量とが精密に
制御されることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
７−３３７８１号公報に記載のエンジン制御装置におい
ては、実際には、頻繁にエンジンの運転条件が変化する
ため、前述のように演算された遅れ時間はエンジン回転
数、燃料噴射量の変化によって変動する時間であり、特
に急激なアクセルペダルの操作時には変動量が過大であ
るため、スロットル弁が応答しきれない場合が発生し、
毎回のスロットル弁開度制御に当てはめてスロットル弁
開度を目標値に制御することが困難であり、正確な空燃
比を常に得ることができないという問題点があった。

【０００６】そこで、本発明は、吸入空気量を先に決定
し、燃料供給量をこれに追従させて空燃比を制御する空
気量先行、燃料供給量追従制御方式を採用した電子制御
スロットル弁装置を備える内燃機関において、スロット
ル弁開度変化が与える吸入空気量変化への影響を正確に
把握すると共に、機関の回転数変化が与える吸入空気量
への影響をも考慮することにより、常に正確な空燃比を
得ることができる内燃機関の制御装置を提供することを
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の第１の発明は、アクセルペダルの操作位置に応じて
スロットル弁開度と燃料供給量を制御するようにした空
気量先行燃料追従制御方式の内燃機関の制御装置であっ
て、燃料噴射量の算出時に燃料が実際にシリンダに吸入
される時間後に相当するスロットル弁開度を推定し、推
定したスロットル弁開度と現在の機関回転数とからこの
時の推定吸入空気量を算出し、算出した推定吸入空気量
により燃料噴射量を決定する内燃機関の制御装置におい
て、燃料噴射量の算出時に、スロットル弁開度の推定と
同時に機関回転数の過去の推移からこの時の機関回転数
を推定し、推定スロットル弁開度と推定機関回転数とに
よりこの時の推定吸入空気量を算出し、算出した推定吸
入空気量により燃料噴射量を決定するようにしたことを
特徴としている。

【０００８】この第１の発明の原理的な構成が図１に示
される。第１の発明に記載の内燃機関の制御装置は、ア
クセルペダルの操作位置に応じてスロットル弁開度と燃
料供給量を制御するようにした空気量先行燃料追従制御
方式の内燃機関の制御装置であって、アクセルペダルの
操作位置に応じたスロットル弁開度目標値を算出するス
ロットル弁開度目標値の算出手段と、スロットル弁開度
目標値を所定時間の間記憶するスロットル弁開度目標値
の記憶手段と、算出されたスロットル弁開度目標値か
ら、スロットル弁の応答遅れと記憶されたスロットル弁
開度目標値の推移を考慮してスロットル弁開度推定値を
算出するスロットル弁開度推定値の算出手段と、スロッ
トル弁開度推定値を所定時間の間記憶するスロットル弁
開度推定値の記憶手段と、記憶されたスロットル弁開度
目標値を所定時間の経過後にスロットル弁開度制御値と
して出力するスロットル弁開度制御値の出力手段と、こ
のスロットル弁開度制御値に従ってスロットル弁を開閉
駆動するスロットル弁の駆動手段と、機関の回転数を検
出して記憶する機関回転数の検出、記憶手段と、機関の
運転状態に応じて燃料噴射気筒の吸気弁閉弁時刻を算出
する吸気弁閉弁時刻の算出手段と、記憶された機関回転
数の推移から、燃料噴射気筒の吸気弁閉弁時刻における
機関回転数を推定する吸気弁閉弁時の機関回転数の推定
手段と、記憶されたスロットル弁開度推定値と、燃料噴
射気筒の吸気弁閉弁時刻及び推定機関回転数とから、吸
気弁閉弁時刻における推定吸入空気量を現在の時刻にお
いて算出する推定吸入空気量の算出手段と、現在時刻に
おけるスロットル弁開度目標値から、現在時刻における
吸入空気量を算出する現在の吸入空気量の算出手段と、
内燃機関の吸気通路に設けられて実際の吸入空気量を検
出する吸入空気量の検出手段と、吸気弁閉弁時刻におけ
る推定吸入空気量から現在時刻における吸入空気量を減
算して求めた偏差を、現在時刻における実際の吸入空気
量に加えることにより、燃料噴射気筒の吸気弁閉弁時刻
における推定吸入空気量の補正値を算出する推定吸入空
気量の補正手段と、この補正された将来の推定吸入空気
量と目標空燃比とから燃料供給量を算出する燃料供給量
の算出手段と、算出された燃料供給量の燃料を供給する
燃料供給手段と、を備えることを特徴としている。

【０００９】また、前記目的を達成する本発明の第２の
発明は、アクセルペダルの操作位置に応じてスロットル
弁開度と燃料供給量を制御するようにした空気量先行燃
料追従制御方式の内燃機関の制御装置であって、燃料噴
射量の算出時に燃料が実際にシリンダに吸入される時間
後に相当するスロットル弁開度を推定し、推定したスロ
ットル弁開度と現在の機関回転数とからこの時の推定吸
入空気量を算出し、算出した推定吸入空気量を現在の吸
入空気量と現在の推定吸入空気量で補正して推定吸入空
気量の補正値を算出し、補正した推定吸入空気量により
燃料噴射量を決定する内燃機関の制御装置において、推
定吸入空気量を記憶しておき、推定吸入空気量の補正値
の算出時に使用する現在の推定吸入空気量として、燃料
噴射量の算出時に算出した燃料が実際にシリンダに吸入
される時間と同じ時間前に算出された推定吸入空気量を
使用することを特徴としている。

【００１０】この第２の発明の原理的な構成が図２に示
される。第２の発明に記載の内燃機関の制御装置は、ア
クセルペダルの操作位置に応じてスロットル弁開度と燃
料供給量を制御するようにした空気量先行燃料追従制御
方式の内燃機関の制御装置であって、アクセルペダルの
操作位置に応じたスロットル弁開度目標値を算出するス
ロットル弁開度目標値の算出手段と、スロットル弁開度
目標値を所定時間の間記憶するスロットル弁開度目標値
の記憶手段と、算出されたスロットル弁開度目標値か
ら、スロットル弁の応答遅れと記憶されたスロットル弁
開度目標値の推移を考慮してスロットル弁開度推定値を
算出するスロットル弁開度推定値の算出手段と、スロッ
トル弁開度推定値を所定時間の間記憶するスロットル弁
開度推定値の記憶手段と、記憶されたスロットル弁開度
目標値を所定時間の経過後にスロットル弁開度制御値と
して出力するスロットル弁開度制御値の出力手段と、こ
のスロットル弁開度制御値に従ってスロットル弁を開閉
駆動するスロットル弁の駆動手段と、機関の運転状態に
応じて燃料噴射気筒の吸気弁閉弁時刻を算出する吸気弁
閉弁時刻の算出手段と、スロットル弁開度推定値から将
来の推定吸入空気量を算出する推定吸入空気量の算出手
段と、算出された推定吸入空気量を記憶する推定吸入空
気量の記憶手段と、内燃機関の吸気通路に設けられて実
際の吸入空気量を検出する吸入空気量の検出手段と、こ
れまでに記憶された推定吸入空気量のうち、現在時刻に
対応する推定吸入空気量を現在時刻における吸入空気量
として読み出す現在の推定吸入空気量の読出手段と、記
憶された推定吸入空気量のうちの吸気弁閉弁時刻におけ
る推定吸入空気量から現在時刻における吸入空気量を減
算して求めた偏差を、現在時刻における実際の吸入空気
量に加えることにより、燃料噴射気筒の吸気弁閉弁時刻
における推定吸入空気量を算出する推定吸入空気量の補
正手段と、この補正された将来の推定吸入空気量と目標
空燃比とから燃料供給量を算出する燃料供給量の算出手
段と、算出された燃料供給量の燃料を供給する燃料供給
手段と、を備えることを特徴としている。

【００１１】本発明の内燃機関の制御装置によれば、将
来のスロットル開度の推移が推定、記憶され、現在の時
点における燃料噴射量の算出時に、燃料が実際にシリン
ダに供給される時間後に相当する推定スロットル開度値
が算出され、この推定スロットル開度値に見合った推定
吸入空気量が算出され、その吸入空気量変化に従って燃
料量の噴射がに実行される場合、スロットル弁開度値に
応じて推定した将来の推定吸入空気量が、将来の機関回
転数の変化を考慮して算出されるので、より正確な要求
噴射量を算出することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明す
る。図３には本発明の一実施例の制御装置を備えた電子
制御燃料噴射式の多気筒内燃機関１が概略的に示されて
いる。図３において、内燃機関１の吸気通路２には図示
しないエアクリーナの下流側にエアフローメータ１６と
スロットル弁３がこの順に設けられている。

【００１３】エアフローメータ１６にはメジャリングプ
レート１７があり、吸気はこのメジャリングプレート１
７を押し開けてスロットル弁３側に流入する。メジャリ
ングプレート１７の開度は吸入空気量によって決まる。
メジャリングプレート１７には図示しないポテンショメ
ータが接続されており、メジャリングプレート１７の開
度、即ち、吸入空気量がこのポテンショメータによって
電圧値に置き換えられてエアフローメータ１６から出力
される。

【００１４】また、スロットル弁３の軸の一端にはこの
スロットル弁３を駆動するアクチュエータ４が設けられ
ており、他端にはスロットル弁３の開度を検出するスロ
ットル開度センサ５が設けられている。即ち、この実施
例のスロットル弁３はアクチュエータ４によって開閉駆
動される電子制御スロットルである。スロットル弁３の
下流側の吸気通路２にはサージタンク６があり、このサ
ージタンク６内には吸気の圧力を検出する圧力センサ７
が設けられている。更に、サージタンク６の下流側に
は、各気筒毎に燃料供給系から加圧燃料を吸気ポートへ
供給するための燃料噴射弁８が設けられている。エアフ
ローメータ１６からの出力、スロットル開度センサ５の
出力、及び、圧力センサ７の出力は、マイクロコンピュ
ータを内蔵したＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニ
ット）１０に入力される。

【００１５】また、内燃機関１のシリンダブロックの冷
却水通路９には、冷却水の温度を検出するための水温セ
ンサ１１が設けられている。水温センサ１１は冷却水の
温度に応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。排気
通路１２には、排気ガス中の３つの有害成分ＨＣ，Ｃ
Ｏ，ＮＯｘを同時に浄化する三元触媒コンバータ（図示
せず）が設けられており、この触媒コンバータの上流側
の排気通路１２には、空燃比センサの一種であるＯ₂ セ
ンサ１３が設けられている。Ｏ₂ センサ１３は排気ガス
中の酸素成分濃度に応じて電気信号を発生する。これら
水温センサ１１及びＯ₂ センサ１３の出力はＥＣＵ１０
に入力される。

【００１６】更に、このＥＣＵ１０には、アクセルペダ
ル１４に取り付けられたアクセル踏込量センサ１５から
のアクセル踏込量信号や、図示しないディストリビュー
タに取付けられたクランク角センサからの機関回転数Ｎ
ｅが入力される。以上のような構成において、図示しな
いキースイッチがオンされると、ＥＣＵ１０が通電され
てプログラムが起動し、各センサからの出力が取り込ま
れ、スロットル弁３を開閉するアクチュエータ４や燃料
噴射弁８、或いはその他のアクチュエータの制御が開始
される。ＥＣＵ１０には、各種センサからのアナログ信
号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が含まれ、
各種センサからの入力ディジタル信号や各アクチュエー
タを駆動する信号が出入りする入出力インタフェース１
０１、演算処理を行うＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３やＲ
ＡＭ１０４等のメモリや、クロック１０５等が設けられ
ており、これらはバス１０６で相互に接続されている。
ＥＣＵ１０の構成については公知であるので、これ以上
の説明を省略する。

【００１７】ここで、図３のように構成された内燃機関
の制御装置における本発明の制御の一例について説明す
る。この実施例では、運転者による現在のアクセルペダ
ルの操作量に対して、電子制御スロットルにおけるスロ
ットル弁の、このアクセルペダルの操作量に対する目標
開度（開度目標値）を所定時間だけ記憶してその出力を
保留し、所定時間後に電子制御スロットルのアクチュエ
ータにこの開度目標値をスロットル弁の開度制御値とし
て出力するようにする。従って、現在のアクセルペダル
の操作量は、極僅かな所定時間だけ意図的に遅延させら
れて電子制御スロットルのアクチュエータに伝えられ、
スロットル弁はこの所定時間だけ遅れてアクセルペダル
の操作量に追従する。

【００１８】一方、スロットル弁開度の制御値に対し
て、スロットル弁３を駆動するアクチュエータ４には応
答遅れがある。即ち、アクセルペダルの踏込量（スロッ
トル弁開度の目標値）が直線的に変化しても、スロット
ル弁の推定開度はこれに遅れて追従する。これを図４を
用いて説明する。図４では、機関の第１気筒♯１の燃料
噴射量を算出する時点を現在の時刻ｔｏとし、スロット
ル弁開度の目標値を遅延する時間をＤ、機関の第１気筒
♯１の吸気弁の閉弁時刻をＴとする。現在の時刻ｔｏで
は、エアフローメータ１６からの吸入空気量ＧＮ、内燃
機関１の機関回転数Ｎｅ、吸気圧力Ｐ、アクセルペダル
の踏込み量（操作位置）等の運転状態パラメータが各種
センサからＥＣＵ１０に取り込まてれおり、現在のアク
セルペダルの操作位置に応じたスロットル弁開度の目標
値ＴＡとスロットル弁の推定開度（スロットル弁開度の
推定値）ＴＡ′が計算されると共に、機関の運転状態か
ら第１気筒♯１の吸気行程の終了時点、即ち、吸気弁の
閉弁時刻Ｔが計算される。計算されたスロットル弁開度
の目標値ＴＡと推定開度ＴＡ′はＥＣＵ１０のＲＡＭ１
０４に記憶される。

【００１９】更に、現在の時刻ｔｏにおいて閉弁時刻Ｔ
が求められた後は、時刻Ｔから所定遅延時間Ｄだけ前の
時刻ｔｎが算出され、この時刻ｔｎにおけるスロットル
弁の推定開度ＴＡ′が算出される。時刻ｔｎにおけるス
ロットル弁の推定開度ＴＡ′が時刻Ｔにおけるスロット
ル弁の推定開度である。そして、吸気弁の閉弁時刻Ｔに
おけるスロットル弁の推定開度ＴＡ′が分かると、それ
に応じた吸入空気量から燃料噴射量を算出することがで
きる。時刻ｔ１における第２気筒♯２についても、第１
気筒♯１と同様の方法で、第２気筒♯２の吸気弁の閉弁
時刻Ｔ１における燃料噴射量を算出することができる。

【００２０】一方、アクセルペダルの踏込量に応じたス
ロットル弁開度の目標値ＴＡが直線的に変化するのに対
して、スロットル弁はこれに遅れて追従するので、スロ
ットル弁の推定開度ＴＡ′は、スロットル弁開度の目標
値ＴＡよりも小さめに推定する必要がある。従って、燃
料噴射気筒（図４では第１気筒♯１）の吸気弁閉弁時刻
Ｔにおけるスロットル弁の推定開度ＴＡ′も、スロット
ル弁開度の目標値ＴＡより小さい。そして、時刻Ｔにお
いてアクチュエータ４に与えられた推定開度ＴＡ′に対
して、アクチュエータ４はスロットル弁の開度をこの推
定開度ＴＡ′に遅滞なく追従させるようにスロットル弁
を駆動する。

【００２１】ところで、空気量先行、燃料追従方式の空
燃比の制御方式では、スロットル弁３のアクセルペダル
の操作量に対する追従を意図的に遅らせた分だけ、これ
からスロットル弁３がどのように動くかが把握でき、そ
れに合わせて吸入空気量がどのように推移するかを計算
で求めることができる。この結果、次の燃料噴射気筒の
吸気弁の閉弁時刻におけるスロットル弁３の開度から吸
入空気量が分かるので、この吸入空気量に合わせた燃料
噴射量を、次の燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻を求め
たた時点で算出することができ、この算出した燃料噴射
量を吸気弁の閉弁時刻よりも前の所定のタイミング、つ
まり所定のクランク角位置であることを検出して噴射で
きるのである。

【００２２】なお、この場合、意図的な遅延時間は、現
在から次の燃料噴射気筒の吸気弁が閉弁する時刻迄の時
間よりも長く設定してある。この意図的な遅延時間は、
内燃機関１の回転数Ｎｅに応じて、燃料噴射量を算出す
る時点から次の燃料噴射気筒の吸気弁が閉弁する時刻迄
の時間よりも長くなるような値を予め計算しておき、マ
ップの形でＥＣＵ１０のメモリ内に格納しておいて、機
関の回転数Ｎｅに応じて読み出せば良い。

【００２３】ここで、次の燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁
時刻におけるスロットル弁３の開度から計算される吸入
空気量について説明する。最初に、本発明者がこれまで
に案出した燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻における吸
入空気量の算出手順は、以下のようなものであった。 (1) まず、一定時間内の将来のスロットル弁開度の推移
を推定し、これをスロットル弁開度の推定値ＴＡ′とし
て記憶装置に格納しておき、燃料噴射量を算出する現在
時刻において燃料が実際にシリンダに吸入される時間後
に相当するスロットル弁開度の推定値ＴＡ′を記憶装置
から読み出し、このスロットル弁開度の推定値ＴＡ′と
現在の機関回転数Ｎｅとから推定吸入空気量ＧＮＶＬＶ
を算出する〔ＧＮＶＬＶ＝ｆ（ＴＡ′，Ｎｅ）〕。

【００２４】(2) 次に、推定吸入空気量ＧＮＶＬＶと実
際の吸入空気量ＧＮ（エアフローメータにより計測）と
の間において定常的に存在するずれを相殺するために、
現在の実際のスロットル開度ＴＡと現在の機関回転数Ｎ
ｅとから現在の吸入空気量ＧＮＢＳＥを推定する〔ＧＮ
ＢＳＥ＝ｆ（ＴＡ，Ｎｅ）〕。 (3) そして、(1) で算出した推定吸入空気量ＧＮＶＬＶ
からこの現在の吸入空気量ＧＮＢＳＥを減算し、燃料噴
射気筒の吸気弁の閉弁時刻における吸入空気量ＧＮＦＷ
Ｄの現在の吸入空気量ＧＮＢＳＥとの差分（ＧＮＶＬＶ
−ＧＮＢＳＥ）を算出する。

【００２５】(4) この差分（ＧＮＶＬＶ−ＧＮＢＳＥ）
を現在の実際の吸入空気量ＧＮに加算する。これより、
燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻での吸入空気量ＧＮＦ
ＷＤを推定する式は以下のようになる。 ＧＮＦＷＤ＝（ＧＮＶＬＶ−ＧＮＢＳＥ）＋ＧＮ ところが、この算出手順では、(1) における推定吸入空
気量ＧＮＶＬＶの算出に際して、現在の機関回転数Ｎｅ
を使用しており、吸入空気量は機関回転数にも大きく影
響を受けるので、(1) において算出した推定吸入空気量
ＧＮＶＬＶは、現在の機関回転数Ｎｅと吸気弁の閉弁時
刻における機関回転数ＮＥとの誤差のために、必ずしも
正確な値とは言いがたかった。

【００２６】よって、本発明の第１の実施例では、(1)
における吸気弁の閉弁時刻の推定吸入空気量ＧＮＶＬＶ
の算出に使用する機関回転数に現在の値を使用せず、吸
気弁の閉弁時刻における推定機関回転数を使用する。吸
気弁の閉弁時刻における機関回転数の推定値の算出には
以下の２通りの方法がある。 (1-A) まず、機関回転数Ｎｅは検出する毎にその値を記
憶装置に格納しておき、現在までの機関回転数Ｎｅの推
移を把握して、この推移が継続するものと見なして現在
時刻から吸気弁の閉弁時刻までの機関回転数Ｎｅの変化
を算出する。

【００２７】(1-B) 既に吸入された空気量より機関にお
ける発生トルクを算出し、機関の冷却水温、変速機のギ
ヤのシフト位置、車速等の車両の運転状態情報から、機
関回転数Ｎｅの変化量を算出し、この変化量に基づいて
現在から吸気弁閉弁時刻までの機関回転数Ｎｅの変化を
算出する。第１の実施例では、このようにして推定した
吸気弁閉弁時刻における機関回転数ＮＥと、スロットル
弁開度の推定値ＴＡ′とから推定吸入空気量ＧＮＶＬＶ
を算出する〔ＧＮＶＬＶ＝ｆ（ＴＡ′，ＮＥ）〕。(2)
から(3) の手順については本発明者がこれまでに案出し
た燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻における吸入空気量
の算出手順と同じである。

【００２８】第１の実施例のように、吸気弁の閉弁時刻
における推定吸入空気量ＧＮＶＬＶの算出に、これまで
の機関回転数Ｎｅの推移から得られる推定機関回転数Ｎ
Ｅを使用することにより、燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁
時刻での補正された推定吸入空気量ＧＮＦＷＤの値が一
層正確になり、正確な要求噴射量を算出することができ
る。

【００２９】また、本発明の第２の実施例では、前述の
(3) における現在の吸入空気量ＧＮＢＳＥの推定を以下
のような手順で行う。 (1-2) まず、一定時間内の将来のスロットル弁開度の推
移を推定し、これをスロットル弁開度の推定値ＴＡ′と
して記憶装置に格納すると共に、スロットル弁開度の推
定値ＴＡ′から将来の推定吸入空気量ＧＮＶＬＶを算出
してこれも記憶装置に格納する。

【００３０】(2-2) 記憶された過去の推定吸入空気量Ｇ
ＮＶＬＶの内、現在時刻に対応する推定吸入空気量ＧＮ
ＶＬＶＰを読み出し、読み出した値を現在時刻における
吸入空気量ＧＮＢＳＥとする。 (3-2) そして、(1-2) で記憶した推定吸入空気量ＧＮＶ
ＬＶのうち、吸気弁閉弁時刻に対応するものを読み出
し、この吸気弁閉弁時刻に対応する推定吸入空気量ＧＮ
ＶＬＶから(2-2) で算出した現在の吸入空気量ＧＮＢＳ
Ｅを減算し、燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻における
吸入空気量ＧＮＦＷＤの現在の吸入空気量ＧＮＢＳＥと
の差分（ＧＮＶＬＶ−ＧＮＢＳＥ）を算出する。

【００３１】(4-2) この差分（ＧＮＶＬＶ−ＧＮＢＳ
Ｅ）を現在の実際の吸入空気量ＧＮに加算することによ
り、燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻での補正された推
定吸入空気量ＧＮＦＷＤを求める。第２の実施例では手
順の(1-2) 〜(3-2) が本発明者が先に提案した手順と異
なる。この結果、(3-2) における将来の推定吸入空気量
ＧＮＶＬＶは現在における機関回転数（ＮＥに相当）を
基に算出されており、現在時刻における吸入空気量ＧＮ
ＢＳＥは、過去においてその時点の機関回転数Ｎｅを基
に算出された将来（過去における将来で現在に相当）の
推定吸入空気量ＧＮＶＬＶを基準にして算出されるの
で、現在における将来の推定吸入空気量ＧＮＶＬＶは機
関回転数Ｎｅの推移を考慮して算出されていることにな
るのである。

【００３２】以上のような本発明の第１の実施例の制御
手順の一例を図５と図６に示すフローチャートを用いて
説明する。図５と図６のルーチンは所定時間毎、例えば
８ｍｓ毎に実行される。図５のステップ５０１ではま
ず、内燃機関１の運転状態の検出が行われる。この運転
状態の検出は、機関回転数Ｎｅ、吸気圧力Ｐ、アクセル
ペダルの踏込み量（操作位置）等の運転状態パラメータ
を各種センサからＥＣＵ１０に取り込むことによって行
うことができる。このステップ５０１では少なくとも検
出された機関回転数ＮｅがＥＣＵ１０のＲＡＭ１０４に
記憶される。続くステップ５０２では、アクセルペダル
の操作位置が読み込まれ、次のステップ５０３において
このアクセルペダルの操作位置に対応するスロットル弁
開度の目標値ＴＡが算出され、ＥＣＵ１０のＲＡＭ１０
４に記憶される。

【００３３】続くステップ５０４では、今回のスロット
ル弁開度の目標値ＴＡから、スロットル弁の遅れと、Ｒ
ＡＭ１０４に記憶された過去の所定期間のスロットル弁
開度の目標値ＴＡの推移を考慮して推定開度ＴＡ′が算
出され、ＥＣＵ１０のＲＡＭ１０４に記憶される。そし
て、ステップ５０５においてはこのスロットル弁の目標
開度ＴＡから燃料噴射量を計算する現在の時刻における
吸入空気量ＧＮＢＳＥが算出される。続くステップ５０
６ではステップ５０１で検出された機関回転数Ｎｅを含
む機関の運転状態から、次の燃料噴射気筒の吸気弁閉弁
時刻Ｔが算出される。

【００３４】そして、続くステップ５０７ではステップ
５０１で記憶された機関回転数Ｎｅの推移と、ステップ
５０６で算出された吸気弁閉弁時刻Ｔとから、燃料噴射
気筒の吸気弁の閉弁時における推定機関回転数ＮＥが算
出される。この後、ステップ５０８においては、記憶さ
れているスロットル弁の推定開度ＴＡ′と推定機関回転
数ＮＥとから、吸気弁閉弁時刻Ｔにおける推定吸入空気
量ＧＮＶＬＶが算出される。

【００３５】次のステップ５０９では、エアフローメー
タ１６から現在の吸入空気量ＧＮが読み出され、ステッ
プ５１０においてはステップ５０５で算出された現在の
吸入空気量ＧＮＢＳＥ、ステップ５０８で算出された吸
気弁閉弁時刻Ｔにおける推定吸入空気量ＧＮＶＬＶ、及
び、ステップ５０９で読み出された現在の吸入空気量Ｇ
Ｎを用いて、推定吸入空気量ＧＮＶＬＶの補正値ＧＮＦ
ＷＤが下記の式から算出される。

【００３６】 ＧＮＦＷＤ ＝ （ＧＮＶＬＶ−ＧＮＢＳＥ）＋ＧＮ このようにして補正された推定吸入空気量ＧＮＦＷＤが
算出されると、ステップ５１１においてこの推定吸入空
気量ＧＮＦＷＤに応じた燃料噴射量が算出される。この
燃料噴射量は、説明は省略するが、機関の運転状態に応
じて他のルーチンで求められる目標空燃比になるよう
に、スロットル弁開度から求められる吸入空気量に基づ
いて演算される。

【００３７】次のステップ５１２では、演算された吸気
弁の閉弁時刻Ｔと、この吸気弁の閉弁時刻Ｔに対応する
燃料噴射量がＥＣＵ１０内のＲＡＭ１０４に記憶されて
このルーチンが終了する。一方、図６に示す噴射制御ル
ーチンでは、ステップ６０１において所定時間毎に吸気
弁の閉弁時刻よりも前の所定タイミングを表す所定クラ
ンク角位置か否かが判定される。そして、所定クランク
角位置である時にはステップ６０２に進み、この所定ク
ランク角位置に対応する燃料噴射量がＥＣＵ１０のＲＡ
Ｍ１０４から読み出され、この燃料噴射量が噴射弁８か
ら噴射されてステップ６０３に進む。一方、ステップ６
０１で所定クランク角位置ではない時にはそのままステ
ップ６０３に進む。

【００３８】ステップ６０３では、現在の時刻から所定
時間Ｄだけ前にＥＣＵ１０のＲＡＭ１０４に記憶された
スロットル弁開度の目標値ＴＡが読み出され、これがス
ロットル弁開度の制御値としてアクチュエータ４に出力
される。アクチュエータ４によりこのスロットル弁開度
の制御値に基づいてスロットル弁３が開閉駆動される。
次に、本発明の第２の実施例の制御手順の一例を図７に
示すフローチャートを用いて説明する。図７のルーチン
も所定時間毎、例えば８ｍｓ毎に実行される。なお、第
２の実施例の制御手順において、第１の実施例と同じ制
御手順には同じステップ番号を付して説明する。

【００３９】図７のステップ５０１′では内燃機関１の
運転状態の検出が行われる。この運転状態の検出は、機
関回転数Ｎｅ、吸気圧力Ｐ、アクセルペダルの踏込み量
（操作位置）等の運転状態パラメータを各種センサから
ＥＣＵ１０に取り込むことによって行うことができる。
続くステップ５０２では、アクセルペダルの操作位置が
読み込まれ、次のステップ５０３においてこのアクセル
ペダルの操作位置に対応するスロットル弁開度の目標値
ＴＡが算出され、ＥＣＵ１０のＲＡＭ１０４に記憶され
る。

【００４０】続くステップ５０４では、今回のスロット
ル弁開度の目標値ＴＡから、スロットル弁の遅れと、Ｒ
ＡＭ１０４に記憶された過去の所定期間のスロットル弁
開度の目標値ＴＡの推移を考慮して推定開度ＴＡ′が算
出され、ＥＣＵ１０のＲＡＭ１０４に記憶される。第２
の実施例では第１の実施例のステップ５０５が省略さ
れ、ステップ５０６に進む。ステップ５０６ではステッ
プ５０１で検出された機関回転数Ｎｅを含む機関の運転
状態から、次の燃料噴射気筒の吸気弁閉弁時刻Ｔが算出
される。ステップ５０６が終了するとステップ７０１に
進む。

【００４１】第２の実施例では、ステップ７０１におい
て、ステップ５０１′で検出された機関回転数Ｎｅとス
テップ５０４で記憶されたスロットル弁の推定開度Ｔ
Ａ′、及びステップ５０６で算出された吸気弁の閉弁時
刻Ｔとから、吸気弁の閉弁時刻Ｔにおける推定吸入空気
量ＧＮＶＬＶが算出され、算出された推定吸入空気量Ｇ
ＮＶＬＶがステップ７０２においてＥＣＵ１０のＲＡＭ
１０４に記憶される。

【００４２】続くステップ７０３では、ＥＣＵ１０のＲ
ＡＭ１０４に記憶されている過去において計算された推
定吸入空気量ＧＮＶＬＶのうち、現在の時刻ｔｏから噴
射気筒の吸気弁の閉弁時刻Ｔまでの時間（Ｔ−ｔｏ）と
同じ時間だけ前の推定吸入空気量ＧＮＶＬＶＰが読み出
され、この推定吸入空気量ＧＮＶＬＶＰが現在における
推定吸入空気量ＧＮＢＳＥとされる。

【００４３】第１の実施例では、現在時刻ｔｏにおける
推定吸入空気量ＧＮＢＳＥが現在の機関回転数Ｎｅに基
づいて算出され、吸気弁閉弁時刻Ｔにおける推定吸入空
気量ＧＮＶＬＶが吸気弁閉弁時刻Ｔにおける機関回転数
ＮＥが、過去の機関回転数の推移から推定して算出され
て推定吸入空気量の補正値ＧＮＦＷＤが算出されてい
た。一方、第２の実施例では、吸気弁閉弁時刻Ｔにおけ
る推定吸入空気量ＧＮＶＬＶが現在の機関回転数Ｎｅに
基づいて算出されるが、現在時刻ｔｏにおける推定吸入
空気量ＧＮＢＳＥには、現在時刻ｔｏから吸気弁閉弁時
刻Ｔまでの時間に相当する時間だけ過去において算出さ
れた推定吸入空気量ＧＮＶＬＶが使用される。従って、
第２の実施例においても、第１の実施例と同様に、吸気
弁閉弁時刻Ｔにおける推定吸入空気量ＧＮＶＬＶは、吸
気弁閉弁時刻Ｔにおける推定機関回転数ＮＥに基づいて
算出されたと同じことになる。

【００４４】この後のステップ５０９ではエアフローメ
ータ１６から現在の吸入空気量ＧＮが読み出され、ステ
ップ５１０ではステップ７０３で算出された現在の吸入
空気量ＧＮＢＳＥ、ステップ７０１で算出された吸気弁
閉弁時刻Ｔにおける推定吸入空気量ＧＮＶＬＶ、及び、
ステップ５０９で読み出された現在の吸入空気量ＧＮを
用いて、推定吸入空気量ＧＮＶＬＶの補正値ＧＮＦＷＤ
が下記の式から算出される。

【００４５】 ＧＮＦＷＤ ＝ （ＧＮＶＬＶ−ＧＮＢＳＥ）＋ＧＮ このようにして補正された推定吸入空気量ＧＮＦＷＤが
算出されると、ステップ５１１においてこの推定吸入空
気量ＧＮＦＷＤに応じた燃料噴射量が算出され、ステッ
プ５１２では、演算された吸気弁の閉弁時刻Ｔと、この
吸気弁の閉弁時刻Ｔに対応する燃料噴射量がＥＣＵ１０
内のＲＡＭ１０４に記憶されてこのルーチンが終了す
る。

【００４６】この後に実行される噴射制御ルーチンは、
図６で説明した噴射制御ルーチンと全く同じである。こ
のように、以上説明した第１と第２の実施例の内燃機関
の制御装置では、空気量先行、燃料供給量追従制御方式
を採用し、電子制御スロットル弁装置で吸入空気量を制
御する内燃機関において、吸気弁閉弁時の推定吸入空気
量の算出に、吸気弁閉弁時における機関回転数が考慮さ
れるので、吸気弁閉弁時の推定吸入空気量の値がより正
確なものとなる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１と第
２の発明の内燃機関の制御装置によれば、将来のスロッ
トル開度の推移が推定、記憶され、現在の時点における
将来の燃料噴射量の算出時に、燃料が実際にシリンダに
供給される時間後に相当する推定スロットル開度値が算
出され、この推定スロットル開度値に見合った推定吸入
空気量が算出され、その吸入空気量変化に従って燃料量
の噴射がに実行される場合、スロットル弁開度値に応じ
て推定した将来の推定吸入空気量が、将来の機関回転数
の変化を考慮して算出されるので、より正確な要求噴射
量を算出することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の内燃機関の制御装置の
構成を示す構成図である。

【図２】本発明の第２の実施例の内燃機関の制御装置の
構成を示す構成図である。

【図３】本発明の内燃機関の制御装置の一実施例の全体
構成を示す構成図である。

【図４】本発明の制御におけるアクセル開度、スロット
ル弁開度、及び吸気弁の閉弁時刻の関係を時間の経過と
共に示す説明図である。

【図５】本発明の内燃機関の制御装置における第１の実
施例の制御手順の一例を示すフローチャートである。

【図６】噴射制御手順を示すフローチャートである。

【図７】本発明の内燃機関の制御装置における第２の実
施例の制御手順の一例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…内燃機関 ２…吸気通路 ３…スロットル弁 ４…アクチュエータ ５…スロットル開度センサ ７…圧力センサ ８…燃料噴射弁 １０…ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット） １１…水温センサ １２…排気通路 １３…Ｏ₂ センサ １４…アクセルペダル １５…アクセル踏込量センサ １６…エアフローメータ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３７６ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３７６Ｂ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクセルペダルの操作位置に応じてスロ
   ットル弁開度と燃料供給量を制御するようにした空気量
   先行燃料追従制御方式の内燃機関の制御装置であって、
   燃料噴射量の算出時に燃料が実際にシリンダに吸入され
   る時間後に相当するスロットル弁開度を推定し、推定し
   たスロットル弁開度と現在の機関回転数とからこの時の
   推定吸入空気量を算出し、算出した推定吸入空気量によ
   り燃料噴射量を決定する内燃機関の制御装置において、 前記燃料噴射量の算出時に、前記スロットル弁開度の推
   定と同時に機関回転数の過去の推移からこの時の機関回
   転数を推定し、推定スロットル弁開度と推定機関回転数
   とによりこの時の推定吸入空気量を算出し、算出した推
   定吸入空気量により燃料噴射量を決定するようにしたこ
   とを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の内燃機関の制御装置で
   あって、 アクセルペダルの操作位置に応じたスロットル弁開度目
   標値を算出するスロットル弁開度目標値の算出手段と、 スロットル弁開度目標値を所定時間の間記憶するスロッ
   トル弁開度目標値の記憶手段と、 算出されたスロットル弁開度目標値から、スロットル弁
   の応答遅れと記憶されたスロットル弁開度目標値の推移
   を考慮して、スロットル弁開度推定値を算出するスロッ
   トル弁開度推定値の算出手段と、 スロットル弁開度推定値を所定時間の間記憶するスロッ
   トル弁開度目標値の記憶手段と、 記憶されたスロットル弁開度目標値を前記所定時間の経
   過後にスロットル弁開度制御値として出力するスロット
   ル弁開度制御値の出力手段と、 このスロットル弁開度制御値に従ってスロットル弁を開
   閉駆動するスロットル弁の駆動手段と、 機関の回転数を検出して記憶する機関回転数の検出、記
   憶手段と、 機関の運転状態に応じて燃料噴射気筒の吸気弁閉弁時刻
   を算出する吸気弁閉弁時刻の算出手段と、 記憶された機関回転数の推移から、燃料噴射気筒の吸気
   弁閉弁時刻における機関回転数を推定する吸気弁閉弁時
   の機関回転数の推定手段と、 前記記憶されたスロットル弁開度推定値と、燃料噴射気
   筒の吸気弁閉弁時刻及び推定機関回転数とから、吸気弁
   閉弁時刻における推定吸入空気量を現在の時刻において
   算出する推定吸入空気量の算出手段と、 現在時刻におけるスロットル弁開度目標値から、現在時
   刻における吸入空気量を算出する現在の吸入空気量の算
   出手段と、 内燃機関の吸気通路に設けられて実際の吸入空気量を検
   出する吸入空気量の検出手段と、 前記吸気弁閉弁時刻における推定吸入空気量から前記現
   在時刻における吸入空気量を減算して求めた偏差を、現
   在時刻における実際の吸入空気量に加えることにより、
   前記燃料噴射気筒の吸気弁閉弁時刻における推定吸入空
   気量の補正値を算出する推定吸入空気量の補正手段と、 この補正された将来の推定吸入空気量と目標空燃比とか
   ら燃料供給量を算出する燃料供給量の算出手段と、 算出された燃料供給量の燃料を供給する燃料供給手段
   と、 を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 【請求項３】 アクセルペダルの操作位置に応じてスロ
   ットル弁開度と燃料供給量を制御するようにした空気量
   先行燃料追従制御方式の内燃機関の制御装置であって、
   燃料噴射量の算出時に燃料が実際にシリンダに吸入され
   る時間後に相当するスロットル弁開度を推定し、推定し
   たスロットル弁開度と現在の機関回転数とからこの時の
   推定吸入空気量を算出し、算出した推定吸入空気量を現
   在の吸入空気量と現在の推定吸入空気量で補正して推定
   吸入空気量の補正値を算出し、補正した推定吸入空気量
   により燃料噴射量を決定する内燃機関の制御装置におい
   て、 前記推定吸入空気量を記憶しておき、前記推定吸入空気
   量の補正値の算出時に使用する現在の推定吸入空気量と
   して、前記燃料噴射量の算出時に算出した燃料が実際に
   シリンダに吸入される時間と同時間前に算出された推定
   吸入空気量を使用することを特徴とする内燃機関の制御
   装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の内燃機関の制御装置で
   あって、 アクセルペダルの操作位置に応じたスロットル弁開度目
   標値を算出するスロットル弁開度目標値の算出手段と、 スロットル弁開度目標値を所定時間の間記憶するスロッ
   トル弁開度目標値の記憶手段と、 算出されたスロットル弁開度目標値から、スロットル弁
   の応答遅れと記憶されたスロットル弁開度目標値の推移
   を考慮して、スロットル弁開度推定値を算出するスロッ
   トル弁開度推定値の算出手段と、 記憶されたスロットル弁開度目標値を前記所定時間の経
   過後にスロットル弁開度制御値として出力するスロット
   ル弁開度制御値の出力手段と、 このスロットル弁開度制御値に従ってスロットル弁を開
   閉駆動するスロットル弁の駆動手段と、 機関の運転状態に応じて燃料噴射気筒の吸気弁閉弁時刻
   を算出する吸気弁閉弁時刻の算出手段と、 前記記憶されたスロットル弁開度推定値と現在の機関回
   転数とから将来の推定吸入空気量を算出する推定吸入空
   気量の算出手段と、 算出された推定吸入空気量を記憶する推定吸入空気量の
   記憶手段と、 内燃機関の吸気通路に設けられて実際の吸入空気量を検
   出する吸入空気量の検出手段と、 これまでに記憶された推定吸入空気量のうち、現在時刻
   に対応する推定吸入空気量を現在時刻における吸入空気
   量として読み出す現在の推定吸入空気量の読出手段と、 前記記憶された推定吸入空気量のうちの前記吸気弁閉弁
   時刻における推定吸入空気量から前記現在時刻における
   吸入空気量を減算して求めた偏差を、現在時刻における
   実際の吸入空気量に加えることにより、前記燃料噴射気
   筒の吸気弁閉弁時刻における推定吸入空気量の補正値を
   算出する推定吸入空気量の補正手段と、 この補正された将来の推定吸入空気量と目標空燃比とか
   ら燃料供給量を算出する燃料供給量の算出手段と、 算出された燃料供給量の燃料を供給する燃料供給手段
   と、 を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。