JPS63289237A - 内燃機関の燃料噴射量制御方法 - 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〕 本発明は内燃機関の燃料噴射量制御方法に係り、特にス
ロ・ントル開度と機関回転速度とに基づいて燃料噴射量
を制御する内燃機関の燃料噴射量制御方法に関する。

〔従来の技術〕

従来より、スロットル弁上流側を通過する空気量と機関
回転速度またはスロットル弁下流側の吸気管絶対圧力（
以下吸気管圧力という）と機関回転速度とに基づいて燃
料噴射量を制御する内燃機関が知られている。上記の空
気量および吸気管圧力の物理量は、いずれも機関燃焼室
に吸入される吸入空気量に対応しており、上記内燃機関
では、これらの物理量と機関回転速度とから機関１回転
当りの吸入空気量を演算すると共に機関１回転当りの吸
入空気量がら空燃比を考慮して基本燃料噴射時間を演算
し、この基本燃料噴射時間を吸気温や機関冷却水温等で
補正して燃料噴射時間を求め、この燃料噴射時間に相当
する時間燃料噴射弁を開弁することにより燃料噴射量を
制’ｑＢ　している。

ここで、吸気管圧力と機関回転速度に基づいて燃料噴射
量を制御する場合は、ダイヤフラム式の圧力センサをス
ロットル弁下流側の吸気管に取付け、機関脈動成分を除
去するために時定数が３〜５　ｍ５ｅｃのフィルタを介
して圧力センサ出力を処理することにより吸気管圧力を
検出して間接的に吸入空気量を検出するようにしている
。しかしながら、圧力センサのダイヤフラムによる応答
遅れおよびフィルタの時定数による応答遅れが存在する
ため、加減速時等の過渡運転時には、実際の吸気管圧力
の変化に対して検出された吸気管圧力の変化に時間遅れ
が生ずる。このため、加速時にはスロットル弁が急閉さ
れて実際の吸気管圧力が急、激に上昇するのに対して検
出された吸気管圧力に時間遅れが生じ、実際の吸気管圧
力より小さい値の吸気管圧力によって基本燃料噴射時間
が演算されることになるため、空燃比がオーバリーンに
なり加速応答性が悪化すると共に排気エミッションが悪
化する。逆に、減速時にはスロットル弁が急閉されるこ
とから吸気管圧力が象、激に低下するため実際の吸気管
圧力より大きな値の吸気管圧力によって基本燃料噴射時
間が演算されることになり、空燃比がオーバリッチにな
ってドライバビリティが悪化すると共に排気エミッショ
ンが悪化する。

この空燃比のオーバリッチおよびオーバリーンを防止す
るために、加速増量や減速ｉ％＆ｉｔ等の各種の増減補
正を行なっているが、過渡時には検出された吸気管圧力
に時間遅れが存在するため全運転領域で完全に目標空燃
比に制御することが不可能である。

また、空気量と機関回転速度とに基づいて燃料噴射量を
制御する場合は、スロットル弁の上流側にエアフロメー
タやカルマン渦流量計等の流量センサを取付けて空気量
を検出することにより直接吸入空気量を検出しているが
、流量センサはスロットル弁の上流側に取付けられてい
るため、流量センサ出力の変化が実吸入空気量の変化に
対して応答遅れが生じ、上記と同様の問題が発生する。

このため、実吸入空気量に対して時間遅れのない物理量
としてスロットル開度を用い、このスロットル開度と機
関回転速度とに基づいて燃料噴射量を制御することが行
なわれている。すなわち、特開昭５９−２８０３１号公
報、特開昭５９−１９６９４９号公報および特開昭６０
−１２２２３７号公報には、スロットル開度と機関回転
速度とで基本燃料噴射時間を演算して燃料噴射量を制御
することが開示されており、特開昭５９−３９９４８号
公報には、スロットル開度と機関回転速度とで吸気管圧
力を演算し、演算された吸気管圧力と機関回転速度とで
基本燃料噴射時間を演算して燃料噴射量を制御すること
が開示されている。上記のスロットル開度は、スロット
ル弁の回動輪に固定された接触子と一端に電源が接続さ
れかつ他端が接地された可変抵抗とで構成されたスロッ
トル開度センサから出力されるスロットル開度に比例し
た電圧によって検出されている。しかしながら、通常ス
ロットル弁は機関燃焼室から離れた上流側の位置に配置
されており、スロットル弁を通過した空気が機関燃焼室
へ到達するまでに時間遅れが生じ、また、スロットル弁
と吸気弁との間の容積のためスロットル開度は実吸入空
気量の変化に対して位相が進むことになる。このため、
スロットル開度と機関回転速度とで定められた吸気管圧
力Ｐ　（ＴＡ、ＮＥ）は第５図に示すように実際の吸気
管圧力Ｐより位相が進んだ値となる。なお、ＰＭは圧力
センサから得られる吸気管圧力である。

また、第６図に示すように、スロットル開度と機関回転
速度とで定められた基本燃料噴射時間ＴＰ（ＴＡ、ＮＥ
）はスロットル開度の変化が実吸入空気量の変化に対し
て位相が進んでいるため要求燃料噴射量よりも多くなる
。このため、スロットル開度と機関回転速度とに基づい
て燃料噴射量を制御すると、スロットル開度センサが正
常であっても加速時には燃料噴射量が要求値より多くな
って空燃比がオーバリッチになり、減速時には燃料噴射
量が要求値より少なくなって空燃比がオーバリーンにな
る。また、加速増量補正を行なった場合においても増量
値は第６図の斜線で示すようになり、上記の位相進みを
補正することはできない。

ところで、機関燃焼室に供給される空気量が確定するの
は、吸気終了時点すなわち吸気弁閉弁時である。しかし
ながら、燃料噴射時間を演算するために所定時間必要で
あると共に、燃料噴射弁から噴射された燃料が燃焼室に
到達するまでに所定の飛行時間が必要であり、燃焼室に
供給される空気量が確定したときに燃料噴射量を演算す
ると時間遅れが生じるため、従来では、燃焼室に供給さ
れる空気量が確定する前の吸気管圧力を用いて基本燃料
噴射時間を演算している。このため、実際に燃焼室内に
吸入された空気量に適合した量の燃料が噴射されなくな
り、加速時には吸入空気量が確定する吸気管圧力より小
さい値の吸気管圧力によって燃料噴射量が制御されるた
め、空燃比がリーンとなり、減速時には吸入空気量が確
定する吸気管圧力より大きい値の吸気管圧力によって燃
料噴射量が制御されるため、空燃比がリッチとなる。

このため本出願人は、実際の吸気管圧力に対して応答遅
れのないスロットル開度と機関回転速度とに基づいて定
常状態での吸気管圧力を演算すると共に定常状態での吸
気管圧力に対して過渡時の応答遅れの補正を行なって位
相進みおよび位相遅れのない吸気管圧力を演算し、演算
された吸気管圧力に基づいて機関に吸入される空気量が
確定する時点での吸気管圧力を予測し、この予測値と機
関回転速度とに基づいて燃料噴射量を制御する方法を既
に提案している（特願昭６２　５１０５６号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、本出願人が既に提案している方法では、
実際の吸気管圧力を考慮せずに演算のみによって機関に
吸入される空気量が確定する時点の吸気管圧力を予測し
ているため、予測値は演算された定常状態での吸気管圧
力のずれの影響を受けて精度が悪くなることがあり、エ
ミッションが乱れることがある、という問題がある。

本発明は上記問題点を解決すべく成されたもので、実際
の吸気管圧力等を考慮することによって精度のよい吸気
管圧力等を求めて燃料噴射量を制御することができる内
燃機関の燃料噴射量制御方法を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、スロットル開度と
機関回転速度とに基づいて現在の吸入空気量を演算し、
演算された現在の吸入空気量に基づいて演算時点より所
定時間先の吸入空気量の予測値を演算し、演算された予
測値と機関回転速度とに基づいて燃料噴射量を制御する
内燃機関の燃料噴射量制御方法において、機関燃焼室に
吸入される吸入空気量に対応した物理量でかつスロット
ル開度以外の物理量を検出し、検出した物理量によって
吸入空気量の予測値を補正したことを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、スロットル開度と機関回転速度とに基
づいて現在の吸入空気量が演算される。

そして、演算された現在の吸入空気量に基づいて演算時
点より所定時間先の吸入空気量の予測値が演算される。

また、機関燃焼室に吸入される吸入空気量に対応した物
理量でかつスロットル開度以外の物理量が検出され、上
記演算された吸入空気量の予測値が検出された物理量に
よって補正され、この補正された予測値と機関回転速度
とに基づいて燃料噴射量が制御される。このように、吸
入空気量の予測値を検出した物理量によって補正してい
るため、演算された予測値に誤差があっても真の値に補
正されることになり、これによって排気エミッションの
乱れ等が防止される。なお、上記の物理量としては、ス
ロットル弁上流側を通過する空気量、スロットル弁下流
側の吸気管圧力を使用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、演算された吸入空
気量の予測値を検出された物理量によって補正している
ため、予測値の真の値に対する誤差が小さくなり、排気
エミッションの乱れを防止することができる、という効
果が得られる。

〔態様の説明） 本発明は、スロットル開度と機関回転速度とに基づいて
現在の吸入空気量を演算する場合に、以下の態様を採り
得る。なお、以下では吸入空気量をスロットル弁下流側
の吸気管圧力から間接的に検出する例について説明する
。従って、以下では吸入空気量に対応する物理量を吸気
管圧力として説明する。

第１のＢ　ｉｌｌは、スロットル開度と機関回転速度と
に基づいてスロットル開度変化時点からの経過時間を変
数とする吸気管圧力を演算し、この吸気管圧力を現在の
吸気管圧力とするものである。

以下第１の態様の原理について説明する。第２図に示す
ように、スロットル弁ＴｈからサージタンクＳを介して
機関Ｅの吸気弁までの吸気系を考え、吸気系内の空気の
圧力（吸気管絶対圧力）をｐ　［ｎｕｎ）Ｉｇａｂｓ、
　］　、吸気系の容積をＶ［ｊ！］、吸気系内に存在す
る空気の重量をＱ［ｇ］、吸気系内の空気の絶対温度を
Ｔ［’Ｋ］、大気圧をＰｃ［ｍｍＨｇａｂｓ、］とする
と共に、吸気系から機関Ｅの燃焼室に吸入される単位時
間当りの空気重量をΔＱ＋　　［ｇ／ｓｅｅ］　、スロ
ットル弁Ｔｈを通過して吸気系内に吸入される単位時間
当りの空気重量をΔＱｚ　　［ｇ／ｓｅｃ］とし、微小
時間Δを内に吸気系の空気の重量が（ΔＱ２−ΔＱ、）
・ΔＬ変化し、このとき吸気系内の空気の圧力がΔＰ変
化したものとして、吸気系内の空気にボイル・シャルル
の法則を適用すると以下の（１）式に示すようになる。

（Ｐ　＋Δ　ｐ）　　ｖ＝ （Ｑ＋　（ΔＱ２−ΔＱ、）Δｔ　ｌ　ＲＴ　　　　・
・・（１）ただし、Ｒは気体定数である。

一方、ＰＶ＝Ｑ−Ｒ−Ｔであるから上記（］）式を変形
すると、以下の（２）式が得られる。

ここで、流量係数をψ、スロットル弁の開口面積（スロ
ットル開度）をＡとするとスロットル弁を通過する単位
時間当りの空気重量ΔＱ２は以下の（３）式で表わされ
、行程容積をｖ８、機関回転速度をＮＥ　［ｒ　ｐｍ］
　、吸入効率をηとすると機関の燃焼室に吸入される単
位時間当りの空気重量ΔＱ１　は以下の（４）式で表わ
される。

ΔＱ、＝ψ・Ａ、Ｐ］−］１　・・・（３）上記（３）
、（４）式を（２）式に代入すると次の（５）式が得ら
れる。

ここで、ΔＬ−＋Ｏの極限をとると、 となる。

今、圧力Ｐ、（≠ＰＣ）近傍での応答を考えて圧力がＰ
ｏからＰ、＋Ｐに変化したものとして、上記（６）弐の
Ｐに代えてＰｏ　＋ｐ　（ただし、Ｐは微小値）を代入
すると、以下の（７）式が得られる。

・・・（７） ここで、 た ・・・（８） であるから、上記（７）式は以下の（９）式のようにな
る。

ｍ−・　□　・η　（Ｐ、＋Ｐ） ２■６０ ・・・（９） ここで、 とすると、上記（９）式は次のようになる。

ｔ 上記０２）式を次の０弐のように変形して両辺を積分し
、積分定数をＣとすると以下の０４式が得られる。

一−ｆｏｇ　　（−ａＰ＋ｂ）＝ｔ＋ｃ　　　・　０４
）ここで１＝０のときＰの初期値はＰｏであるから上記
０４式より積分定数Ｃは次のようになる。

■ Ｃ＝−１！ｏｇ（−ａＰ＋ｂ）　　・”（１５）上記（
１４１式と（１５１式からＰを求めると次のようになる
。

ａ　　　　　　　ａ ただし、ｅは自然対数の底である。

従って、スロットル弁の開口面４１　Ａすなわちスロッ
トル開度ＴＡ、機関回転速度ＮＥおよびスロットル開度
変化時点からの経過時間りを測定して上記（＋６）弐に
代入すれば、現在の吸気管圧力Ｐを求めることができる
。そして、このようにして求めた現在の吸気管圧力Ｐに
基づいて所定時間先の予測値を演算すると共にこの予測
値を検出した物理量で補正し、補正した予測値と機関回
転速度ＮＥとに基づいて、基本燃料噴射時間ＴＰを求め
、この基本燃料噴射時間ＴＰを吸気温や機関冷却水温等
に応じて補正して燃料噴射時間を求め、この燃料噴射時
間に相当する時間燃料噴射弁を開弁することにより機関
が要求する量の燃料を噴射することができる。

ところで、上記０６１式の現在の吸気管圧力Ｐをグラフ
で表わすと第３図に示すようになり、１−０でＰ＝Ｐ、
　、ｔ−＋ωの極限（定常状態）ではＰ＝ｂ／ａ（定常
状態での吸気管圧力ＰＭＴＡ）となる１次遅れ要素の出
力である。従って、スロットル開度ＴＡと機関回転速度
ＮＥとに基づいて定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを演
算し、定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを以下の０り式
の伝達関数Ｇ　（ｓ）で表わされる１次遅れ要素で処理
するこ々により現在の吸気管圧力を演算するようにして
もよい。

Ｇ（ｓ）＝□　　　・・・θつ Ｔｓ＋ま ただし、Ｓはラプラス変換の演算子、Ｔは時定数である
。

すなわち、第１のＢ様においてスロットル開度と機関回
転速度とに基づいて定常状態での吸気管圧力を演算し、
演算された定常状態での吸気管圧力を１次遅れ要素で処
理することにより前記経過時間を変数とする吸気管圧力
（現在の吸気管圧力）を演算するようにしてもよい。

また、第２の態様は、スロットル開度と機関回転速度と
に基づいて所定周期で定常状態での吸気管圧力を演算し
、過渡時の吸気管圧力の変化に関する時定数と前記所定
周期とで重みに関する係数を演算し、過去に演算された
加重平均値の重みを重くして過去に演算された加重平均
値と前記定常状態での吸気管圧力と前記重みに関する係
数とで現在の加重平均値を演算し、この現在の加重平均
値を現在の吸気管圧力として用いるものである。

次に、本態様の原理を説明する。１次遅れ要素をブロッ
ク図で表わすと第４図に示すようになり、入力をｘ（ｔ
）　　とし、出力をｙ（ｔ）　　とし、時定数をＴとす
ると、第４図の入出力の関係は以下の式で表わされる。

・・・ＱＩ ここで、ｔ２を現在の演算タイミング、ｔｌを過去の演
算タイミングとすると次の（２１）式が得られる。

−（Ｌｚ−ｔｔ　　）　　・（ｘ　（ｔｔ）　−ｙ　（
ｔｔ））＋　ｙ　（ｔｔ）　＝　Ｙ　（ｔｚ）　　・・
・（２１）上記（２１）において、ｘ　（ｔｇ）を定常
状態での吸気管圧力Ｐ　Ｍ　Ｔ　Ａ　、　）’　（ｔｔ
）を現在の吸気管圧力ＰＭＳＭ＋　、）’（ｔｔ）を過
去の吸気管圧力ＰＭＳＭｔ−＋　、ｔｘ　　　ｔｔ　　
（−Δ乞）を演算周期とすれば、＋　Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍ　
ｒ　−＋　　＝　Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍ　ｒ　・・・（２２）
となり、Ｔ／ΔＬ＝ｎとすると、以下の（２３）式が得
られる。

・・・（２３） すなわち、上記（２３）式は、過去の吸気管圧力ＰＭＳ
Ｍｉ−，の重みをｎ−１とし、定常状態での吸気管圧力
ＰＭＴＡの重みを１とした加重平均を求めることにより
、現在の吸気管圧力Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍｉ　を演算すること
ができることを示している。また、重みに関する係数ｎ
は時定数Ｔと演算周期ΔＬとの比で求められる。

従って、スロットル開度と機関回転速度とに基づいて所
定周期Δｔで定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを演算し
、過渡時の吸気管圧力の変化に関する時定数Ｔと所定周
期Δｔとで重みに関する係数ｎを演算し、過去に演算さ
れた加重平均（ｉ　Ｐ　ＭＳＭｉ−、の重みを重くして
過去に演算された加重平均値ＰＭＳＭｉ−＋　　と定常
状態での吸気管圧力ＰＭＴＡと重みに関する係数ｎとで
上記（２３）式に従って加重平均値Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍｉ　
を演算すれば、現在の吸気管圧力が求められることにな
る。

なお、上記００．００式から理解されるように、時定数
Ｔ　＝　１　／　ａは機関回転速度ＮＥが大きくなる程
小さくなり、スロットル開度ＴＡが大きくなる程小さく
なる。このように、時定数はスロットル開度ＴＡと機関
回転速度ＮＥを変数とする関数で表わされる。従って演
算周期Δｔを一定とすれば、重みに関する係数ｎはスロ
ットル開度ＴＡと機関回転速度ＮＥとを変数とする関数
で定めることができる。なお、スロットル開度ＴＡと機
関回転速度ＮＥとで定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡが
一義的に定まるから、スロットル開度ＴＡと機関回転速
度ＮＥとに代えて定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡと機
関回転速度ＮＥとに応じて重みに関する係数ｎを定める
ようにしてもよい。

一方、上記（２３）式においてスロットル開度ＴＡと機
関回転速度ＮＥとが変化しないものと仮定すると、加重
平均値演算時から吸入空気量が確定するまでの間、すな
わち加重平均値演算時から所定時間先までの間定常状態
での吸気管圧力ＰＭＴＡは一定である。従って、上記（
２３）式の加重平均値を繰り返し演算することによって
吸入空気量確定時の実際の吸気管圧力を予測することが
できる。

この場合、過去の吸気管圧力ＰＭＳＭ＆−ｔ　に誤差が
生じていると予測値にも誤差が発生するので、本態様で
は、定常状態での吸気管圧力を演算した時点から機関に
吸入される空気量が確定するまでの時間を演算周期Δｔ
で除算することにより演算回数を求め、圧力センサによ
って吸気管圧力を検出し、検出した吸気管圧力を初期値
としてこの演算回数だけ上記（２３）式の加重平均の演
算を繰り返すことにより、機関に吸入される空気量が確
定する時点での加重平均値すなわち機関に吸入される空
気量が確定する時点での吸気管圧力を予測し、この予測
値を検出した物理量で補正した後補正した予測値を用い
て燃料噴射量を制御する。

なお、上記では燃料噴射時間演算時から機関に吸入され
る空気量が確定するまでの間スロットル開度と機関回転
速度とが変化しないものと仮定したが、スロットル開度
や機関回転速度が変化する場合には、燃料噴射時間演算
時でのスロットル開度の微分値および／または機関回転
速度の微分値を用いて次の燃料噴射時間演算時点でのス
ロットル開度および／または機関回転速度を予測して、
吸入空気量が確定するときの定常状態での吸気管圧力を
予測し、上記のように加重平均値の演算して実際の吸気
管圧力を予測すれば、スロットル開度や機関回転速度変
動時の実際の吸気管圧力の予測値の精度が更に向上する
。

〔実施例］ 以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第７図は本発明が適用可能な燃料噴射量制御装置を備え
た内燃機関の概略図である。

エアクリーナ（図示せず）の下流側にはスロットル弁８
が配置されている。このスロットル弁８には、スロット
ル弁８の開度を検出するスロット・ル開度センサ１０が
取付けられている。スロットル開度センサ１０は、第８
図の等価回路に示すように、スロットル弁８の回動軸に
固定された接触子１０Ｂと一端に電源が接続されかつ他
端が接地された可変抵抗１０Ａとで構成されており、ス
ロットル弁８の開度が変化するに伴って、接触子ｌＯＢ
と可変抵抗１０Ａとの接触状態が変化し、スロットル弁
８の開度に応じた電圧が接触子１０Ｂから得られるよう
に構成されている。また、スロットル開度センサ１０内
には、スロットル弁全閉時（アイドル時）にオンするア
イドルスイッチ１１が設けられている。スロットル弁８
の上流側の吸気管壁には、吸入空気の温度を検出するサ
ーミスタで構成された温度センサ１４が取付けられてい
る。スロットル弁８の下流側にはサージタンク１２が配
置されている。このサージタンク１２には、ダイヤフラ
ム式の圧力センサ６が取り付けられている。この圧力セ
ンサ６からの出力信号は、吸気管圧力の脈動成分を取り
除くための時定数が小さく　（例えば、３〜５　ｍ５ｅ
ｃ　）且つ応答性の良いＣＲフィルタ等で構成さたフィ
ルタ７（第９図参照）によって処理される。また、スロ
ットル弁を迂回しかつスロットル弁上流側とスロットル
弁下流側とを連通ずるようにバイパス路１５が設けられ
ている。このバイパス路１５には４極の固定子を備えた
パルスモータ１６Ａとこのパルスモータによって開度が
制御される弁体とで構成されたＩＳＯバルブ１６が取り
付けられている。サージタンク１２はインテークマニホ
ールド１８、吸気ボート２２および吸気弁２３を介して
機関本体２０の燃焼室２５に連通されている。このイン
テークマニホールド２４には、各気筒に対応するように
燃料噴射弁２４が取付けられており、各気筒独立にまた
は各気筒グループ毎にまたは全気筒−斉に燃料を噴射で
きるように構成されている。

燃焼室２５は、排気弁２７、排気ポート２６およびエキ
ゾーストマニホールド２８を介して三元触媒を充填した
触媒袋Ｗ（図示せず）に連通されている。このエキゾー
ストマニホールド２８には、排ガス中の残留酸素濃度を
検出して理論空燃比に対応する値を境に反転した信号を
出力する０□センサ３０が取付けられている。

シリンダブロック３２には、ウォータジャケット内に突
出するように機関温度を代表する機関冷却水温を検出す
るサーミスタ等で構成された冷却水温センサ３４が取付
けられている。シリンダヘッド３６には、各々の燃焼室
２５内に突出するように点火プラグ３８が取付けられて
いる。点火プラグ３８はディストリビュータ４０および
点火コイルを備えたイグナイタ４２を介してマイクロコ
ンピュータ等で構成された制御回路４４に接続されてい
る。ディストリビュータ４０には、ディストリビュータ
シャフトに固定されたシグナルロータとディストリビュ
ータハウジングに固定されたピックアップとで各々構成
された気筒判別センサ４６および回転角センサ４８が取
付けられている。

気筒判別センサ４６は、例えば７２０＠ＣＡ毎に気筒判
別信号を出力し、回転角センサ４８は、例えば３０°Ｃ
Ａ毎に回転角信号を出力する。そして、この回転角信号
の周期から機関回転速度を演算することができる。

マイクロコンピュータ等で構成された制御回路４４は、
第９図に示すように、マイクロプロセッシングユニット
（ＭＰＵ）６０、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）６
２、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）６４、バッ
クアップＲＡＭ　（ＢＵ−ｒｌＡＭ）６６、入出カポ−
トロ日、入力ポードア０、出力ポードア２．７４．７６
およびこれらを接続するデータバスやコントロールバス
等のバス７５を備えている。入出カポ−トロ８には、ア
ナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器７８およびマルチプ
レクサ８０が順に接続されており、このマルチプレクサ
８０には、バッファ８２を介して吸気温センサ１４が接
続されると共に、バッファ８４およびバッファ８５をそ
れぞれ介して水温センサ３４およびスロットル開度セン
サ１０が接続されている。また、マルチプレクサ８０に
はバッファ８３および抵抗ＲとコンデンサＣとで構成さ
れたＲＣフィルタ７を介して圧力センサ６が接続されて
いる。そして、入出カポ−トロ８は、Ａ／Ｄ変ｌ＾器７
８およびマルチプレクサ８ｏに接続されて、ＭＰＵから
の制御信号に応じて吸気温センサ１４出力、ＲＣフィル
タ７を介して入力される圧力センサ６出力、水温センサ
３４出力およびスロットル開度センサ１０出力を順次所
定周期でＡ／Ｄ変換するように制御する。

入力ポードア０には、コンパレータ８８およびバッファ
８６を介して０２センサ３ｏが接続されると共に波形整
形回路９０を介して気筒判別センサ４６および回転角セ
ンサ４８が接続され、また図示しないバッファを介して
アイドルスイッチ１１が接続されている。そして、出力
ポードア２は駆動回路９２を介してイグナイタ４２に接
続され、出力ポードア４は駆動回路９４を介して燃料噴
射弁２４に接続され、また、出力ポードア６は駆動回路
９６を介してＩＳＣバルブのパルスモータ１６Ａに接続
している。

次に上記内燃機関に第２の態様を適用した第１実施例に
ついて説明する。上記ＲＯＭ６２には、以下で説明する
本発明の第１実施例の制御ルーチンのプログラムや第１
０図に示すスロットル開度ＴＡと機関回転速度ＮＥとで
定められた定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡのマツプ、
第１１図に示す機関回転速度ＮＥと定常状態での吸気管
圧力ＰＭＴＡ　（またはスロットル開度ＴＡ）とで定め
られた重みに関する係数ｎのマツプ、および第１２図に
示す実際の吸気管圧力−ＭＳＭと機関回転速度ＮＥとで
定められた基本燃料噴射時間ＴＰＯマツプが予め記憶さ
れている。第１０図に示す定常状態での吸気管圧力ＰＭ
ＴＡのマツプは、スロットル開度ＴＡと機関回転速度Ｎ
Ｅとを設定し、設定したスロットル開度ＴＡと機関回転
速度ＮＥに対応する吸気管圧力を測定し、吸気管圧力が
安定したときの値を用いることにより作成される。第１
１図に示す重みに関する係数ｎのマツプは、スロットル
弁をステップ状に開いたときの吸気管圧力の応答（イン
デシャル応答）時の時定数Ｔを測定し、この測定値と演
算ルーチンの実行周期ΔむｓｅｅとからＴ／Δｔ（！−
１ｎ）を機関回転速度ＮＥと実際の吸気管圧力ＰＭＴＡ
　（またはスロットル開度ＴＡ）とに対応して求めるこ
とにより作成される。そして第１２図の基本燃料噴射時
間ＴＰのマツプは、機関回転速度と吸気管圧力とを設定
し目標空燃比（例えば、理論空燃比）となる基本燃料噴
射時間ＴＰを測定することにより作成される。

次に本発明の第１実施例の所定時間（例えば、８Ｉｌｓ
ｅｃ）毎に実行される燃料噴射時間ＴＡＵ演算ルーチン
を第１図に基づいて説明する。ステップ１００において
機関回転速度ＮＥ、Ａ／Ｄ変換されたスロットル開度Ｔ
ＡおよびＲＣフィルタを介して入力された後Ａ／Ｄ変換
された吸気管圧力ＰＭを取り込む、なお、スロットル開
度および吸気管圧力のＡ／Ｄ変換は、図示しない所定時
間（例えば、８ＩＩＩｓｅｃ）毎に実行される割込みル
ーチンによって行なわれる。次のステップ１０２では、
機関回転速度ＮＥとスロットル開度ＴＡとから第１Ｏ図
に示すマツプから定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを演
算する。次のステップ１０４では、機関回転速度ＮＥと
ステップ１０２で演算された定常状態での吸気管圧力Ｐ
ＭＴＡとから第１１図に示すマツプから重みに関する係
数ｎを演算する。

次のステップ１０６では、現在時刻から吸気管圧力予測
時点までの時間Ｔ　ｏｍｓｅｃを演算周期ΔＬ（例えば
、８ｍ５ｅｃ）で除算することにより現在時刻から吸気
管圧力予測時点までの演算回数Ｎ＝Ｔｏ／Δｔを演算す
る。この予測時間Ｔ　ｏｆｉｌｌｅｃは、現在時刻から
吸入空気ｆｉ　６！定までの時間すなわち現在時刻から
吸気弁が閉しるまでの時間を採用することができ、各気
筒独立に燃料を噴射しない場合には燃料噴射弁から燃焼
室までの燃料の飛行時間等も考慮して決定されるが、現
時点から予測光までのクランク角が同一であってもこの
予測時間Ｔ　、ｍ５ｅｃは機関回転速度が速くなると短
くなるので機関回転速度等の運転条件によって変化する
ことが好ましい（例えば、機関回転速度が速くなるに従
って短くする）。次のステップ１０８では、圧力センサ
によって検出されかつＲＣフィルタを介してＡ／Ｄ変換
された吸気管圧力ＰＭ、重みに関する係数ｎおよび定常
状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを用いて以下の式に従って
初期値ＰＭＣＲＴを演算する。

■ ＰＭＣＲＴ　＝ＰＭ＋　−（ＰＭＴＡ−ＰＭ）　　　　
　・・・（２４）次のステップｌ’Ｉ　Ｏでは、ステッ
プ１０６で演算された初期値ＰＭＣＲＴ、重み付は係＠
ｎおよび定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを用いて以下
の式に従ってＮ−１回加重平均値の演算を繰り返すこと
によって吸気管圧力の予測値ＰＭＦＷＤを演算する。

ＰＭＦ讐Ｄ　　４−　　ＰＭＣＲＴ＋−（ＰＭＴＡ　　
−ＰＭＣＲＴ）のＮ−１回演算 ・・・（２５） 以上説明したように吸気管圧力の予測値ＰＭＦＷＤは、
圧力センサによって検出された吸気管圧力ＰＭを初期値
としてＮ回加重平均値を繰り返し演算することにより求
められる。

次のステップ１１２では、吸気管圧力の予測値ＰＭＦＷ
Ｄと機関回転速度ＮＥとから基本燃料噴射時間ＴＰを演
算し、ステップ１１４において基本燃料噴射時間ＴＰを
吸気温や機関冷却水温等で定まる補正係数ＦＫで補正す
ることにより燃料噴射時間ＴＡＵを演算する。

そして、図示しない燃料噴射量制御ルーチンにおいて燃
料噴射タイミングになった時点で燃料噴射弁が燃料噴射
時間ＴＡｔＪに相当する時間開弁されることにより燃料
噴射量が制御される。

次に、本発明の第２実施例のルーチンを説明する。第１
４図は所定時間（例えば、８ｍ５ｅｃ）毎に実行される
ルーチンを示すもので、ステップ１１６において機関回
転速度ＮＥとスロットル開度ＴＡとから第１θ図に示す
マツプに基づいて定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを演
算する。次のステップ１１８では、以下で説明するステ
ップ１２４において演算されてＲＡＭに記憶されている
補正係数Ｋを取込み、ステップ１２０において機関回転
速度ＮＥと補正係数Ｋによって補正された定常状態での
吸気管圧力Ｋ　−ＰＭＴＡとを用いて第１１図に示すマ
ツプから重みに関する係数ｎ１を演算する。次のステッ
プ１２２では、以下の式に従って加重平均値ＰＭＣＲＴ
を演算し、ステップ１２４においてステップ１２２で演
算された加重平均（ｌＩＰ　Ｍ　ＣＲＴに対する圧力セ
ンサによって検出された吸気管圧力ＰＭの比（ＰＭ／Ｐ
ＭＣＲＴ）を補正係数にとしてＲＡＭの所定エリアに記
憶する。

ＰＭＣＲＴ　４−Ｐ阿ＣＲＴ　＋　−（Ｋ　−ＰＭＴＡ
　−Ｐ阿ＣＲＴ）　　・・・（２６）ここで、加重平均
（ａ　Ｐ　Ｍ　ＣＲＴと吸気管圧力ＰＭとの比すなわち
補正係数には、第１０図のマツプのずれを原因とする定
常状態での吸気管圧力の実際の吸気管圧力ＰＭに対する
誤差と考えられ、誤差がない場合にはに＝１となり、演
算された吸気管圧力すなわち加重平均値ＰＭＣＲＴが検
出された吸気管圧力ＰＭより大きい場合にはＫ＜１とな
り、演算された吸気管圧力が検出された吸気管圧力より
小さい場合にはＫ＞１となる。従って、演算された吸気
管圧力が検出された吸気管圧力より小さい場合には補正
係数Ｋが１より大きくなり定常状態での吸気管圧力ＰＭ
ＴＡが大きくなるように補正され、演算された吸気管圧
力が検出された吸気管圧力より大きい場合には補正係数
Ｋが１より小さくなり定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡ
が小さくなるように補正される。

第１３図は、所定時間（例えは、３ｍ５ｅｃ）毎に実行
される燃料噴射時間ＴＡＵ演算ルーチンを示すもので、
ステップ１２６において機関回転速度ＮＥ、スロットル
開度ＴＡ、吸気管圧力ＰＭおよび補正係数Ｋを取り込み
、ステップ１２８において機関回転速度ＮＥとスロット
ル開度ＴＡとを用いて第１０図に示すマツプから定常状
態での吸気管圧力ＰＭＴＡを演算する０次のステップ１
３０では、機関回転速度ＮＥと補正係数Ｋによって補正
した定常状態での吸気管圧力Ｋ　−ＰＭＴＡとがら第１
１図のマツプに基づいて重みに関する係数ｎ２を演算す
る０次のステップ１３２では、第１図のステップ１０６
と同様にして演算回数Ｎを演算する。次のステップ１３
４では、吸気管圧力ＰＭ、重みに関する係数ｎ’、補正
係数におよび定常状態の吸気管圧力ＰＭＴＡを用いて以
下の式に従って初期値ＰＭＣＲＴを演算する。

ＰＭＣＩＩ７４−ＰＭ　＋　−（Ｋ　−Ｐ門ＴＡ　−Ｐ
Ｍ　）　　・・・（２７）そして、ステップ１３６にお
いて以下の式に示すように加重平均値の演算をＮ−１回
繰り返して演算した値を吸気管圧力の予測値ＰＭＦＷＤ
とする。

ＰＭＦＷＤ　−ＰＭＣＲＴ＋　−（Ｋ　・ＰＭＴＡ−Ｐ
？１ＣＲＴ）のＮ−１回演算 ・・・（２８） 以上の結果、定常状態での吸気管圧力が検出された吸気
管圧力と演算された吸気管圧力との誤差に応じて補正さ
れると共に検出された吸気管圧力を初期値としてＮ回加
重平均値が繰り返し演算され、この演算結果の値が吸気
管圧力の予測値ＰＭＦＷＤとされる。

次のステップ１３８およびステップ１４０では、第１図
のステップ１１２および１１４と同様にして燃料噴射時
間ＴＡＵを演算する。

なお、所定時間毎に実行されるスロットル開度のＡ／Ｄ
変換タイミングは所定時間毎に実行される燃料噴射時間
演算タイミングと一致する場合もあるが、最大演算周期
ΔＬに相当する時間ずれる。

従って、このずれ時間を平均（０＋Δｔ）／２して、Ｔ
０±Δｔ／２時間先の吸気管圧力を予測するようにして
もよい、また、上記ではスロットル開度と機関回転速度
とが変化しないものとして重み付は係数を演算する例に
ついて説明したが、現在時刻からＴ　、ｍ５ｅｃ時間経
過する間にスロットル開度や機関回転速度が変化する場
合もあるので、スロットル開度や機関回転速度が増加傾
向にあるか減少傾向にあるかを判断し、この傾向に応じ
て重み付は係数を補正することにより吸気管圧力を予測
するようにしてもよい、また、上記では吸気管圧力から
間接的に吸入空気量を求めて燃料噴射量を制御する内燃
機関について説明したが、スロットル弁上流側を通過す
る空気量から直接吸入空気量を求めて燃料噴射量を制御
する内燃機関にも適用することができる。更に、上記の
制御と同様の方法で点火時期を制御するようにしてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の燃料噴射量演算ルーチン
を示す流れ図、第２図は第１の態様の原理を説明するた
めの線図、第３図は第１の態様における吸気管内の実際
の吸気管圧力の時間に対する変化を示す線図、第４図は
第２の態様を説明するためのブロック図、第５図は従来
のスロットル開度と機関回転速度とで定まる吸気管圧力
と実際の吸気管圧力との相異を示す線図、第６図は従来
のスロットル開度と機関回転速度とで定まる燃料噴射量
と要求燃料噴射量との相異を示す線図、第７図は本発明
が適用可能な燃料噴射量制御装置を備えた内燃機関の概
略図、第８図はアイドルスイッチを備えたスロットル開
度センサの等価回路図、第９図は第７図の制御回路の詳
細を示すブロック図、第１０図は定常状態での吸気管圧
力のマツプを示す線図、第１１図は加重平均値の重み付
けに関する係数のマツプを示す線図、第１２図は基本燃
料噴射時間のマツプを示す線図、第１３図は本発明の第
２実施例における燃料噴射時間演算ルーチンを示す流れ
図、ｉ１４図は上記第２実施例の補正係数を演算するル
ーチンを示す流れ図である。 ８・・・スロットル弁、 １０・・・スロットル開度センサ、 ４日・・・回転角センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）スロットル開度と機関回転速度とに基づいて現在
   の吸入空気量を演算し、演算された現在の吸入空気量に
   基づいて演算時点より所定時間先の吸入空気量の予測値
   を演算し、演算された予測値と機関回転速度とに基づい
   て燃料噴射量を制御する内燃機関の燃料噴射量制御方法
   において、機関燃焼室に吸入される吸入空気量に対応し
   た物理量でかつスロットル開度以外の物理量を検出し、
   検出した物理量によって吸入空気量の予測値を補正した
   ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御方法。