JPS6355336A - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - 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］ 本発明は内燃機関の燃料噴射量制御装置に係り、特に加
速増量を行うようにした内燃機関の燃料噴射量制御装置
に関する。

［従来の技術］ 従来より、吸気管圧力（絶対圧力）ＰＭと機関回転速度
ＮＥとで基本燃料噴射量を定めて吸気温や機関冷却水温
等で基本燃料噴射量を補正して燃料を噴射する燃料噴射
量制御装置が知られている。かかる燃料噴射量制御装置
では、加速時の加速応答性を良好にするため、吸気管圧
力ＰＭの変化量ΔＰＭｔ！Ｊ検出してこの変化量ΔＰＭ
に比例した量の燃料を増量することが行われている（特
開昭６０−３５１５４号公報）。

上記従来の加速増量では、加速時の吸気管圧力ＰＭは略
一定割合で上昇するため、吸気管圧力の変化量ΔＰＭが
略一定になり、略一定量の燃料が増量されることになる
。しかしながら、加速初期の吸気管圧力は小さく、また
加速終期の吸気管圧力は大きいため、加速初期では噴射
された燃料の蒸発量が多くなってインテークマニホール
ド内壁に付着する燃料量は少なくなるが加速終期では噴
射された燃料の蒸発量が少くなってインテークマニホー
ルド内壁に付着する燃料量が多くなる。

従って、従来のように加速時に略一定の燃料を噴射する
と、加速初期に機関燃焼室に供給される混合気の空燃比
が機関要求値より濃くなり、加速終期では機関燃焼室に
供給される混合気の空燃比が機関要求値より薄くなる。

このため、加速時の一部の領域においては空燃比が機関
要求値に制御されるが、加速時の全域において空燃比が
機関要求値に制御されなくなり、未だ加速性能が良好で
ない、という問題があった。また、上記吸気管圧力の時
間的変化量ΔＰＭによる加速増量では、機関制御応答性
の向上のため、吸気管圧力の最低限の脈動成分を除去す
るための比較的時定数の小さな（例えば、３〜５ｍ５ｅ
ｃ）フィルタを通して圧力信号を制御回路に入力する場
合がある。この場合、フィルタによって完全に脈動成分
が除去できないため、変化量ΔＰＭは残存している脈動
成分によって変動してしまい、定常運転状態であっても
余分な燃料の増量が行なわれてしまう場合がある。一方
、この問題を解決するために増量を行なうためのしきい
値を高くすると緩加速時等において燃料の増量が行なえ
なくなる。また、機関温度が比較的低温の場合には、吸
気管圧力の変化が小さくなる加速後期においても吸気管
、圧力の上昇に伴って燃料噴射量を増量する必要がある
が、吸気管圧力の変化が小さいことから変化量ΔＰＭが
小さくなって変化量ΔＰＭによる増量ができなくなる。

この加速後期においても変化量ΔＰＭによる増量を行な
おうとすると、フィルタの時定数を可変とする等の複雑
な制御が必要になる。という問題がある。

このため１本出願人は吸気管圧力の変化に略追従して変
化する第１の重み付き平均値と吸気管圧力の変化に対し
て緩やかに追従する第２の重み付き平均値とを用いて、
加速時に機関が要求する空燃比に制御することができる
内燃機関の燃料噴射量制御装置を先に提案した（特願昭
６０−２９５８３６号）。

ここで１本出願人が提案した燃料噴射量制御装置につい
て説明する。吸気管圧力ＰＭが第２図に示すように変化
し、第１の重み付き平均値および第２の重み付き平均値
が以下の一般式で表わされるものとする。

ＰＭＬ　＋　　（Ｋ　−１）ＰＭＬ　　−ｔ・　・　・
　（１） ここで、ＰＭＬは圧力検出手段によって検出された現在
の吸気管圧力、ＰＭＬ−ｔは吸気管圧力の過去に検出さ
れた重み付き平均値、ＰＭ、は吸気管圧力の現在検出さ
れた重み付き平均値、Ｋは重みに対応する定数である。

上記（１）式において定数Ｋを小さくする（例えば、４
）と第１の重み付き平均値ＰＭ（ａ）が検出でき、定数
Ｋを大きくする（例えば、６４）と第２の重み付き平均
値ＰＭ　（ｂ）が検出できる。第１の重み付き平均値Ｐ
Ｍ（ａ）は、第２図に示すように吸気管圧力ＰＭに対し
て略追従するが、第２の重み付き平均値ＰＭ　（ｂ）は
第１の重み付き平均値ＰＭ（ａ）より更に追従性が悪く
なる、従って、第１の重み付き平均値ＰＭ（ａ）から第
２の重み付き平均値ＰＭ（ｂ）を減算した値に基づいて
定められた燃料噴射量の増加量は、第２図に示すように
、吸気管圧力ＰＭの変化終了時付近において略最大にな
り、吸気管圧力ＰＭの変化開始時と吸気管圧力ＰＭの変
化終了時から所定時間経過後とで最小になる。このため
、加速初期から加速終期にかけて燃料噴射量の増量分が
徐々に増加され、加速終了後は燃料噴射量の増量分が徐
々に減少され、インテークマニホールド内壁への燃料の
付着量を考慮すと、機関燃焼室に供給される混合気の空
燃比が略一定になり、加速時の全域に亘って空燃比が機
関要求値と略等しくなるように滑らかに燃料を供給する
ことができる６［発明が解決しようとする問題点］ 上記燃料噴射量制御装置の加速初期における燃焼室への
燃料供給量について更に詳細に考察すると、加速初期の
うちでも加速開始時においては、吸気管圧力が小さいこ
とから燃料が蒸発してインテークマニホールド内壁には
殆んど燃料が付着していない状態となっている。従って
、この状態で上記のように増量した燃料を噴射すると、
噴射された燃料の大部分が加速開始時付近で一旦インテ
ークマ二ホールド内壁に付着しその後蒸発して燃焼室へ
供給されることになる。すなわち、上記の燃料噴射量制
御装置では、加速開始時付近でインテークマニホールド
内壁に付着する量だけ燃料供給量が不足し、ドライバビ
リディおよび排気エミッションが悪化するという問題が
ある。

本発明は上記問題点を解決すべく成されたもので１本出
願人が先に提案した燃料噴射量制御装置を改良して加速
開始時付近においても燃料供給量が不足しないようにし
た内燃機関の燃料噴射量制御装置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未発明の構成は、吸気管圧力
を検出する圧力検出手段と、吸気管圧力の過去に検出し
た第１の重み付き平均値の重みを重くして吸気管圧力の
過去に検出した第１の重み付き平均値と現在の吸気管圧
力とで現在の第１の重み付き平均値を検出する第１の平
均値検出手段と、吸気管圧力の過去に検出した第２の重
み付き平均値の重みを前記第１の平均値検出手段より重
くして吸気管圧力の過去に検出した第２の重み付き平均
値と現在の吸気管圧力とで現在の第２の重み付き平均値
を検出する第２の平均値検出手段と、吸気管圧力の現在
検出した第１の重み付き平均値から吸気管圧力の現在検
出した第２の重み付き平均値を減算した偏差に基づいて
燃料噴射量の増加量を定める演算手段と、加速開始時に
前記増加量を大きくしてその後前記偏差に基づいて定ま
る増加量まで徐々に減少させる補正量を設定する補正量
設定手段と、前記補正量と前記増加量とに基づいて燃料
噴射量を増加させる燃料噴射手段と、を含んで構成した
ものである。

ここで、機関冷却水温や機関オイル塩等で代表される機
関温度が低い程、燃料の蒸発量が少なくなるため１機関
部度が低くなるに従って加速開始時の増加量が大きくな
るように補正量を設定したり、機関温度が低くなるに従
って増加量を徐々に減少させる速度が緩やかになるよう
に補正量を設定したり、または、機関温度が低くなるに
従って加速開始時の増加量が大きくなりかつ機関温度が
低くなるに従って増加量を徐々に減少させる速度が緩や
かになるように補正量を設定するのが好ましい。

［作用］ 本発明によれば、上記（１）式に基づいて第１の重み付
き平均値ＰＭ（ａ）および第２の重み付き平均値ＰＭ　
（ｂ）が検出され、演算手段によって検出した現在の第
１の重みに付き平均値ＰＭ（ａ）から検出した現在の第
２の重み付き平均値を減算することにより重み付き平均
値の偏差が演算され、この偏差に基づいて燃料噴射量の
増加量が演算される。

一方、補正量設定手段は、加速開始時に燃料噴射量の増
加量を大きくしてその後上記偏差に基づいて定まる増加
量まで徐々に減少させる補正量を設定する。そして、燃
料噴射手段は、補正量設定手段によって設定された補正
量と演算手段で演算された燃料噴射量の増加量とに基づ
いて燃料噴射量を増加させる０以上の結果、加速開始時
から重み付き平均値の偏差で定まる増加量より更に大き
く燃料噴射量が増加され、その後この増加量が小さくさ
れて重み付き平均値の偏差で定まる増加量まで減少され
る。このように、加速開始時付近の燃料噴射量の増加量
を大きくしているため、噴射された燃料の一部がインテ
ークマニホールド内壁に付着しても残りの燃料が燃焼室
に供給され、加速初期に機関が要求する燃料を正確に供
給することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、加速開始時付近に
おいて燃料噴射量の増加量を大きくしているため、加速
開始時付近においても燃料の量が不足することはなく、
加速開始時付近のドライバビリティおよび排気エミッシ
ョンをも良好にすることができる、という効果が得られ
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３図は本発明の実施例に係る燃料噴射量制御装置を備
えた内燃機関（エンジン）の概略を示すものである。

このエンジンは、マイクロコンピュータ等の電子制御回
路によって制御されるものであり、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、この
スロットル弁８にスロットル弁全開状態（アイドル位置
）でオンするアイドルスイッチ１０が取付けられ、スロ
ットル弁８の下流側にサージタンク１２が設けられてい
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が取付けられている。この圧力センサ６は、圧
力の脈動成分を取除くための時定数が小さく（例えば、
３〜５ｍ５ｅｃ）かつ応答性の良いＣＲフィルタ等で構
成されたフィルタ（第４図）が接続されている。なお、
このフィルタは、圧力センサ内に内蔵させるようにして
もよい、また、スロットル弁８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のサージタンク１２とを
連通ずるようにバイパス路１４が設けられている。

このバイパス路１４には４極の固定子を備えたパルスモ
ータ１６Ａによって開度がａｌｌｆＭされるｌ５Ｃ（ア
イドルスピードコントロール）バルブ１６Ｂが取付けら
れている。サージタンク１２は、インテークマニホール
ド１８及び吸気ボート２２を介してエンジン２０の燃焼
室に連通されている。そして、このインテークマニホー
ルド１８内に突出するよう各気筒毎に、又は気筒グルー
プ毎に燃料噴射弁２４が取付けられている。

エンジン２０の燃焼室は、排気ボー）２６’Ｒ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
媒装置（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、理論空燃比を境に反転した信
号を出力する０２センサ３０が取付けられている。エン
ジンブロック３２には、このエンジンブロック３２を貫
通してウォータジャケット内に突出するよう冷却水温セ
ンサ３４が取付けられている。この冷却水温センサ３４
は、エンジン冷却水温を検出して水温信号を出力し、水
温信号で機関温度を代表する。なお、機関オイル温を検
出して機関温度を代表させてもよい。

エンジン２０のシリンダヘッド３６を貫通して燃焼室内
に突出するように各気筒毎に点火プラグ３８が取付けら
れている。この点火プラグ３８は、ディストリビュータ
４０及びイグナイタ４２を介して、マイクロコンピュー
タ等で構成された電子制御回路４４に接続されている。

このディストリビュータ４０内には、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及び回転角センサ４８が取
付けられている。６気筒エンジンの場合、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’ＣＡ毎にエンジン回
転数信号を出力する。

電子制御回路４４は第４図に示すように、中央処理袋Ｗ
１（ＭＰＵ）６０　、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ
）６２　、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）６４
　、バックアップラム（ＢＵ−ＲＡＭ）６６、入出カポ
−トロ８．入力ポードア０、出カポ−）７２，７４．７
６及びこれらを接続するデータバスやコントロールバス
停ツバスフ８を含んで構成されている。入出カポ−トロ
８には、アナログ−ディジダル（Ａ／Ｄ）変換器７８と
マルチプレクサ８０とが順に接続されている。マルチプ
レクサ８０には、抵抗ＲとコンデンサＣとで構成された
フィルタ７およびバッファ８２を介して圧力センサ６が
接続されると共にバッファ８４を介して冷却水温センサ
３４が接続されている。ＭＰＵ６０は、マルチプレクサ
８０および（Ａ／Ｄ）変換器７８を制御して、フィルタ
７を介して入力される圧力センサ６出力および水温セン
＋３４出力を順次ディジタル信号に変換してＲＡＭ６４
に記憶させる。従って、マルチプレクサ８４．（Ａ／Ｄ
）変換器およびＭＰＵ６０等は、圧力センサ出力を所定
時間毎にサンプリングするサンプリング手段として作用
する。入力ポードア０には、コンパレータ８８及びバッ
ファ８６を介してｏ２センサ３０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及び回転角
センサ４８が接続され、またアイドルスイッチ１０が接
続されている。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、そして出力ポ
ードア６は駆動回路９６を介してＩＳＯバルブのパルス
モータ−６Ａに接続されている。なお、９８はクロック
、９９はタイマである。上記ＲＯＭ６２には、以下で説
明する制御ルーチンのプログラム等が予め記憶されてい
る。

次に上記エンジンに本発明を適用しかつ演算によって重
み付き平均値を検出する制御ルーチンについて説明する
。なお、以下では本発明に支障のない数値を用いて説明
するが１本発明はこれらの数値に限定されるものではな
い。

第５図はメインルーチンの一部を示すもので、ステップ
１０２において１例えば所定時間毎にＡ／Ｄ変換されて
ＲＡＭに記憶されているフルタフを介して入力された今
回の吸気管圧力Ｐ　Ｍ　Ｌ、前回演算されてＲＡＭに記
憶されている第１の重み付き平均値ＰＭ（ａ）Ｌ−ｔお
よび第２の重み付き平均値ＰＭ（ｂ）ｃ−ｔを取込む、
ステップ１０４およびステップ１０６において以下の式
に従って第１の重み付き平均値ＰＭ（ａ）ＬおよびＰＭ
　（ｂ）Ｌを演算し、ステップ１０８において演算され
たＰＭ　（ａ）　ｔ、　、　ＰＭ　（ｂ）　Ｌを前回の
重み付き平均値ＰＭ（ａ）Ｌ　ｔ、ＰＭ（ｂ）レー、に
代えてＲＡＭに記憶する。

ＰＭＬ　＋３ＰＭ　（ａ）　Ｌ　ｔ ＰＭ（ａ）Ｌ＝□ ・・・　（２） ＰＭＬ＋６３ＰＭ　（ｂ）　Ｌ　ｔ ＰＭ（ｂ）Ｌ＝□ ・・・　（３） 第６図は、回転角センサ４８出力によって発生される（
例えば、エンジン１回転毎に発生される）割込み信号に
よって実行される割込みルーチンを示すものである。ス
テップ１１４においてＲＡＭに記憶されている現在の吸
気管圧力ＰＭＬ、エンジン回転速度ＮＥ、重み付き平均
値ＰＭ　（ａ）　Ｌ、ＰＭ　（ｂ）　Ｌを取込み、ステ
ップ１１２において吸気管圧力ＰＭ＆およびエンジン回
転速度ＮＥに基づいて従来と同様に基本燃料噴射量ＴＰ
を演算する。次のステップ１１４では、第１の重み付き
平均値ＰＭ　（ａ）　Ｌから第２の重み付き平均値ＰＭ
（ｂ）Ｌを減算した偏差ΔＰＭに基づいて燃料噴射量の
増減量係数ＦＴＣＰＭを演算する。そして、次のステッ
プ１１６において以下の式に従って燃料噴射量ＴＡＵを
演算する。

ＴＡＵ＝ＴＰ・　（１＋ＦＴＣＰＭ）　　・ＦＡＦ・・
・　（４） なお、ＦＡＦはｏ２センサ出力に基づいて空燃比を理論
空燃比に制御するための空燃比フイードバック補正係数
である。

次・に上記ステップ１１４の増減量係数ＦＴＣＰＭを演
算するルーチンについて第１図を参照して詳細に説明す
る。まず、ステップ１２０において現在の第１の重み付
き平均値ＰＭ（ａ）４から現在の第２の重み付き平均値
ＰＭ（ｂ）Ｌを減算して重み付き平均値の偏差ΔＰＭを
演算する。この偏差ΔＰＭは加速時には正の値を採り、
減速時には負の値を採る０次のステップ１２２では、第
７図に示すマツプから現在の冷却水温に対応する水温補
正係数ＫＴＣ（≧１）を補間法により演算する。そして
、ステップ１２４で以下の式に基づいて増減量係数ＦＴ
ＣＰＭを演算する。

ＦＴＣＰＭ４−Ａ・ΔＰＭ−ＫＴＣ・・・（５）ただし
、Ａは正の定数である。

ステップ１２６では増減量係数ＦＴＣＰＭがＯか否かを
判断し、増減量係数ＦＴＣＰＭがＯのとき、すなわち偏
差ΔＰＭがＯのときは定常運転状態と判断してステップ
１２８で補正量ＢをＯとした後リターンする。

一方、ステップ１２６で増減量係数ＦＴＣＰＭがＯでな
いと判断されたとき、すなわち偏差ΔＰＭ≠Ｏのときは
加速時また減速時と判断してステップ１３０において補
正量ＢがＯか否かを判断する。補正量Ｂが０のとき、す
なわち加速開始時または減速開始時には、以下の第１表
に示すマツプから現在の機関冷却水温に対応する初期値
を補間法により演算してこの初期値を補正量Ｂの値とす
る。

第１表 第１表から理解されるように補正量Ｂの初期値は機関冷
却水温が低くなるに従って大きくなっている。

次のステップ１３４では、ステップ１２４で演算した増
減量係数ＦＴＣＰＭに補正量Ｂを乗算して増減量係数Ｆ
ＴＣＰＭを補正する。

一方、ステップ１３０で補正量Ｂが０でないと判断され
たとき、すなわち補正量ＢにＯ以外の値を設定した後は
、ステップ１３６において以下の第２表に示すマツプか
ら現在の機関冷却水温に対応する減衰値Ｃを補間法によ
り演算する。

第２表 そして、ステップ１３８で補正量Ｂから減衰値Ｃを減算
して補正量Ｂを減衰させ、ステップ１４０で補正Ｍ　Ｈ
の値が１（補正量Ｂの最小値）未満になったか否かを判
断し、補正量Ｂの値が１未満のときはステップ１４２で
補正量Ｂの値を１としてステップ１３４へ進む、なお、
ステップ１４０で補正ｉＢの値が１以上と判断されたと
きはそのままステップ１３４へ進む。

第２表から理解されるように、減衰値Ｃは機関冷却水温
が低下するに従って小さくなっているため機関冷却水温
が低下するに従って補正量Ｂの減衰速度が緩やかになる
。

上記のように演算された増減量係数を用いて上記（４）
式に基づいて燃料噴射１ＴＡＵを演算した後、図示しな
い燃料噴射ルーチンによって駆動回路９４を制御して燃
料噴射量ＴＡＵに相当する時間燃料噴射弁を開弁するこ
とにより燃料噴射が実行される。

上記で説明したように、補正値Ｂは加速開始時に大きな
値にされてその後ｌまで徐々に減衰されるため、加速時
の増減量係数ＦＴＣＰＭは第２図に破線で示すように加
速開始時付近で大きな値となる。このため、噴射された
燃料がインテークマニホールド内壁に付着しても空燃比
を機関要求値に制御することができる。

一方、減速開始時付近においては、増減量係数ＦＴＣＰ
Ｍは負の大きな値になり、燃料噴射量が大きく減量され
ることになる。このため、減速開始時にインテークマニ
ホールド内壁に付近していた燃料の蒸発による空燃比の
オーバリッチが防止される。

なお、上記では補正値Ｂとして１以上の値を用いて乗算
によって増減量係数を補正する例について説明したが第
３表に示すように補正量Ｂとして１以下の値を用いて除
算によって増減量係数を補正するようにしていもよい。

第３表 なお、この場合には、補正値Ｂに減衰値を加算して徐々
に１になるまで減衰させる。

また、上記では補正量の初期値および減衰速度を機関冷
却水温に応じて変化させる例について説明したが、初期
値を一定として減衰速度を機関冷却水温に応じて変化さ
せるようにしてもよく、初期値を機関冷却水温に応じて
変化させて減衰速度を一定にしてもよく、または、初期
値および減衰速度を一定にしてもよい。

また、上記では演算によって重み付き平均値を検出する
例について説明したが、時定数の異る２個のフィルタを
用いて第１及び第２の重み付き平均値を検出するように
してもよい、更に、フィルタ出力を第１の重み付き平均
値としてそのまま用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のＦＴＣＰＭを演算するルーチ
ンの流れ図、第２図は加速時の重み付き平均値の変化等
を示す線図、第３図は本発明の実施例に適用可能なエン
ジンの概略図、第４図は第３図の制御回路のブロック図
、第５図は上記実施例のメインルーチンを示す流れ図、
第６図は上記実施例の燃料噴射量演算ルーチンを示す流
れ図、第７図はＫＴＣのマツプを示す線図である。 ６・・・圧力センサ、 ２４・番・燃料噴射弁、 ３４・・・水温センサ。 第１図 第２図 （ＦＴＣＰＭＩ 第５図　　　　第６図 第７図 オ却水：Ｊ（＠Ｃ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気管圧力を検出する圧力検出手段と、吸気管圧
   力の過去に検出した第１の重み付き平均値の重みを重く
   して吸気管圧力の過去に検出した第１の重み付き平均値
   と現在の吸気管圧力とで現在の第１の重み付き平均値を
   検出する第１の平均値検出手段と、吸気管圧力の過去に
   検出した第２の重み付き平均値の重みを前記第１の平均
   値検出手段より重くして吸気管圧力の過去に検出した第
   ２の重み付き平均値と現在の吸気管圧力とで現在の第２
   の重み付き平均値を検出する第２の平均値検出手段と、
   吸気管圧力の現在検出した第１の重み付き平均値から吸
   気管圧力の現在検出した第２の重み付き平均値を減算し
   た偏差に基づいて燃料噴射量の増加量を定める演算手段
   と、加速開始時に前記増加量を大きくしてその後前記偏
   差に基づいて定まる増加量まで徐々に減少させる補正量
   を設定する補正量設定手段と、前記補正量と前記増加量
   とに基づいて燃料噴射量を増加させる燃料噴射手段と、
   を含む内燃機関の燃料噴射量制御装置。
2. （２）機関温度が低くなるに従って加速開始時の増加量
   が大きくなるように前記補正量を設定する特許請求の範
   囲第（１）項記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。
3. （３）機関温度が低くなるに従って前記偏差に基づいて
   定まる増加量まで徐々に減少させる速度が緩やかになる
   ように前記補正量を設定する特許請求の範囲第（１）項
   または第（２）項記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置
   。