(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気量を検出する吸気量検出手段と、
前記吸気量の検出値に基づいて基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、
前記基本燃料噴射量を平滑処理して平滑噴射量を演算する平滑噴射量演算手段と、
前記内燃機関のアイドル運転状態において、前記基本燃料噴射量と、当該基本燃料噴射量の演算時期と同一演算周期において演算された前記平滑噴射量との偏差に基づいて、当該平滑噴射量を補正して最終的な燃料噴射量を演算する偏差による噴射量補正手段と、
前記最終的な燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁を駆動制御する噴射制御手段と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の非アイドル運転状態において前記平滑噴射量の変化量に基づいて前記平滑噴射量を補正して最終的な燃料噴射量を演算する変化量による噴射量補正手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
内燃機関の吸気量を検出する吸気量検出手段と、
前記吸気量の検出値に基づいて基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、
前記基本燃料噴射量を平滑処理して平滑噴射量を演算する平滑噴射量演算手段と、
前記内燃機関のアイドル運転状態において前記基本燃料噴射量と前記平滑噴射量との偏差に基づいて前記平滑噴射量を補正して最終的な燃料噴射量を演算する偏差による噴射量補正手段と、
前記内燃機関の非アイドル運転状態において前記平滑噴射量の変化量に基づいて前記平滑噴射量を補正して最終的な燃料噴射量を演算する変化量による噴射量補正手段と、
前記最終的な燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁を駆動制御する噴射制御手段と、
を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、特に、噴射量制御を介してアイドル運転時の回転ハンチングを抑止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関においては、過渡運転時に、スロットルを通過した空気が、下流側の吸気コレクタ部や吸気マニホールドの容積に影響されて応答遅れをもってシリンダ内に吸入されることから、実際のシリンダ吸入空気量に対して空気量の計測結果にずれを生じ、この実際の吸入空気量に対して誤差を有する空気量に基づいて噴射量を決定すると空燃比ずれが生じてしまうという問題がある。
【０００３】
そこで、例えばエアフローメータで検出された吸入空気流量と機関回転速度とに基づいて演算した基本燃料噴射量Ｔｐ（基本燃料噴射パルス幅）を加重平均することで、実際のシリンダ吸入空気量に見合った噴射量（以下、シリンダ空気量相当噴射量という。）を求めるようにしているものがある（特開平４−２２４２５５号公報等参照）。
【０００４】
更に、前記特開平４−２２４２５５号公報に開示される空燃比制御装置では、上記のようにして求められるシリンダ空気量相当噴射量の変化量（例えば機関２回転間の変化量）に基づき気筒別に噴射量補正を施している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吸気マニホールド容積が比較的大きい機関で、然も、各気筒の吸気ポート部にそれぞれ燃料噴射弁が設けられるマルチポイントインジェクションシステム（ＭＰＩ）を採用する機関においては、前記加重平均により空燃比をフラットな特性にしようとすると、アイドル回転速度のハンチングが大きくなってしまうという問題が発生する。
【０００６】
即ち、前記加重平均を行わないシステムでは、過渡時の基本燃料噴射量Ｔｐが真のシリンダ吸入空気量に見合った値に設定されず、例えば加速時には、実際のシリンダ吸入空気量に対応する量よりも多めの噴射量が設定されることになるため、結果として、空燃比変動は大きいものの、回転落ちが発生すると空燃比がリッチシフトし、逆に回転アップ時には空燃比がリーンシフトして、回転ハンチングを抑える効果を発揮することになっていた。
【０００７】
これに対して、加重平均により真のシリンダ吸入空気量に見合った噴射量を設定させるようにすると、空燃比変動は抑制できるものの、前記回転ハンチングを抑える効果が低下する。
そこで、上記のようにマニホールド容積が大きく、然も、ＭＰＩシステムを採用する機関であって、真のシリンダ吸入空気量に対応する噴射量の設定のためには、比較的大きな加重重みの設定が要求される場合には、アイドル時に、回転ハンチングの抑止効果を生じさせるべく、前回値に対する加重重みを非アイドル時に比べて小さくして、空燃比変動を抑制しつつ回転ハンチング抑止の効果が得られるようにしていた。
【０００８】
ここで、回転ハンチングを効果的に抑止するためには、例えば回転落ちが発生したときに応答良くトルクを発生させることが必要になるが、従来では、加重重みを小さくし、然も、前述のように２回転間における噴射量変化に基づく増量補正でトルク発生の応答を改善しようとしても、回転変化初期に鋭くトルクを発生させることができないため（図３参照）、特に暖機後のアイドル運転状態において要求される回転ハンチング抑止効果を充分に発揮させることができないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、実際のシリンダ吸入空気量に見合った噴射量を設定させる構成において、特にアイドル時の回転ハンチングを抑止する効果を高めることができるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１記載の内燃機関の燃料噴射制御装置は、内燃機関の吸気量を検出する吸気量検出手段と、前記吸気量の検出値に基づいて基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、前記基本燃料噴射量を平滑処理して平滑噴射量を演算する平滑噴射量演算手段と、前記内燃機関のアイドル運転状態において、前記基本燃料噴射量と、当該基本燃料噴射量の演算時期と同一演算周期において演算された前記平滑噴射量との偏差に基づいて、当該平滑噴射量を補正して最終的な燃料噴射量を演算する偏差による噴射量補正手段と、前記最終的な燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁を駆動制御する噴射制御手段と、を含んで構成される。
【００１２】
請求項２記載の発明では、前記内燃機関の非アイドル運転状態において前記平滑噴射量の変化量に基づいて前記平滑噴射量を補正して最終的な燃料噴射量を演算する変化量による噴射量補正手段を設ける構成とした。
また、請求項３記載の発明は、内燃機関の吸気量を検出する吸気量検出手段と、前記吸気量の検出値に基づいて基本燃料噴射量を演算する基本燃料噴射量演算手段と、前記基本燃料噴射量を平滑処理して平滑噴射量を演算する平滑噴射量演算手段と、前記内燃機関のアイドル運転状態において前記基本燃料噴射量と前記平滑噴射量との偏差に基づいて前記平滑噴射量を補正して最終的な燃料噴射量を演算する偏差による噴射量補正手段と、前記内燃機関の非アイドル運転状態において前記平滑噴射量の変化量に基づいて前記平滑噴射量を補正して最終的な燃料噴射量を演算する変化量による噴射量補正手段と、前記最終的な燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁を駆動制御する噴射制御手段と、を含んで構成される。
【００１３】
【作用】
かかる構成によると、吸気量の検出結果に基づいて基本燃料噴射量が演算され、更に、かかる基本燃料噴射量を平滑処理することで実際にシリンダに吸入される空気量に見合った平滑噴射量が求められる。
【００１４】
そして、アイドル運転状態において前記基本燃料噴射量と平滑噴射量との偏差に基づいて前記平滑噴射量を補正して最終的な燃料噴射量が演算される。
ここで、前記平滑噴射量は、前記基本燃料噴射量に対して、特に基本燃料噴射量のステップ的な変化の初期において大きな偏差を生じることになるが、前記偏差に基づく補正によって最終的な燃料噴射量がステップ的に応答し、これによって、シリンダ吸入空気量の変化に見合った噴射量の変化を図りつつ、トルク発生の応答を高めて回転ハンチング抑止が可能となる。
【００１５】
ここで、前記平滑噴射量の補正によるステップ的応答の発生は、アイドル運転時における回転ハンチングを抑制する効果を発揮することになるが、逆に、空燃比の変動を招くことにもなるので、アイドル時に限って行なわせる。
そして、非アイドル時には、平滑噴射量の変化量に基づいて平滑噴射量を補正することで、滑らか噴射量変化（空燃比変動の抑止）が得られるようにする。
【００１６】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明する。
図１は実施例のシステム構成を示す図である。
この図１において、内燃機関１の吸入空気はエアクリーナ２から吸気管３を通り、燃料は噴射パルス信号に基づいて各気筒別に設けた燃料噴射弁４から内燃機関１の各吸気ポートに向けて噴射される。
【００１７】
シリンダ内で燃焼したガスは、排気管５を通して触媒コンバータ６に導入され、ここで燃焼ガス中の有害成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ）が三元触媒により浄化されて排出される。
機関１の吸入空気流量Ｑａは、ホットワイヤ式のエアフローメータ７（吸気量検出手段）により検出され、アクセルペダルと連動するスロットル弁８によってその流量が制御される。
【００１８】
スロットル弁８の開度ＴＶＯはスロットルセンサ９により検出され、機関１の回転速度Ｎｅはクランク角センサ１０により検出される。また、ウォータージャケット内の冷却水温度Ｔｗは水温センサ１１により検出される。
１２は、排気中の酸素濃度に感応し、理論空燃比を境に出力が急変する特性を有する酸素センサである。
【００１９】
上記のエアフローメータ７，スロットルセンサ９，クランク角センサ１０，水温センサ１１及び酸素センサ１２からの出力は、マイクロコンピュータを内蔵した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では、図２のフローチャートに示すようにして前記燃料噴射弁４による燃料噴射量Ｔｉを決定し、該燃料噴射量Ｔｉに従って各気筒の吸気行程にタイミングを合わせて各燃料噴射弁４による燃料噴射を実行させる。尚、本実施例において、基本燃料噴射量演算手段，平滑噴射量演算手段，偏差による噴射量補正手段，変化量による噴射量補正手段，噴射制御手段としての機能は、前記図２のフローチャートに示すようにコントロールユニット２０がソフトウェア的に備えている。
【００２０】
図２のフローチャートに示すプログラムは、所定周期（例えば１０ｍｓｅｃ）  毎に実行されるようになっており、まず、ステップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、エアフローメータ７で検出された吸入空気流量Ｑａと、クランク角センサ１０で検出された機関回転速度Ｎｅとに基づいて基本燃料噴射量Ｔｐ（基本燃料噴射パルス幅）を演算する（基本燃料噴射量演算手段）。
【００２１】
次いで、ステップ２では、機関回転速度Ｎｅなどのデータに基づいて前記基本燃料噴射量Ｔｐを加重平均（平滑化）するのに用いる加重重み係数Ｆｌｏａｄを設定する。
そして、ステップ３では、以下の式に従って、前記基本燃料噴射量Ｔｐを加重平均（平滑化）することで、実際のシリンダ吸入空気量に相当する噴射量（平滑噴射量）ＡＶＴｐを演算する（平滑噴射量演算手段）。
【００２２】
ＡＶＴｐ＝Ｔｐ×Ｆｌｏａｄ＋ＡＶＴｐ−１×（１−Ｆｌｏａｄ）
尚、上式で、ＡＶＴｐ−１は本プログラムの前回実行時に前記ステップ３で演算されたシリンダ空気量相当噴射量ＡＶＴｐである。
ステップ４では、前記スロットルセンサ９で検出されるスロットル弁開度ＴＶＯなどに基づいて機関１がアイドル運転状態であるか否かを判別する。
【００２３】
そして、機関１のアイドル運転状態であるときには、ステップ５へ進み、機関が始動されてからの経過時間が所定時間以上になっているか否かを判別する。
ここで、ステップ４でアイドル運転状態でないと判別されたときと、ステップ５で始動からの経過時間が所定時間に達していないと判別されたときには、ステップ６へ進み、最終的な燃料噴射量Ｔｉの演算に用いる基本噴射量（以下、Ｔｉ用Ｔｐと称する。）として、前記ステップ３で加重平均により求めたシリンダ空気量相当噴射量ＡＶＴｐをセットする。
【００２４】
ステップ６でＴｉ用Ｔｐを設定した後は、ステップ１２へ進み、以下の式に従って最終的な燃料噴射量Ｔｉを演算する（変化量による噴射量補正手段）。
0003612719.tif 000002
上記演算式において、２回転前ＡＶＴｐは、機関１の２回転前に前記ステップ３で演算されたシリンダ空気量相当噴射量ＡＶＴｐであり、（ＡＶＴｐ−２回転前ＡＶＴｐ）により、シリンダ空気量相当噴射量ＡＶＴｐの２回転当たりの変化量ΔＡＶＴｐを求めている。そして、該変化量ΔＡＶＴｐに乗算される係数Ｇｚｔｗｐは増量ゲインを決定するための係数であり、水温センサ１１で検出される冷却水温度Ｔｗに応じて設定されるようになっている。
【００２５】
また、Ｔｓは、燃料噴射弁４の無効噴射時間に対応する量であり、噴射弁４の駆動電源であるバッテリ電圧に基づいて設定される。
更に、Ｋａｔｈｏｓ  は、燃料壁流に関する過渡補正量であり、運転条件毎に求められる平衡付着量のデータなどに基づいて設定される（特開平４−２２４２５５号公報参照）。
【００２６】
また、αは、酸素センサ１２の出力に基づいて目標空燃比である理論空燃比に対する実際の空燃比のリッチ・リーンを判別し、該判別結果に基づいて実際の空燃比を理論空燃比に近づけるように設定される空燃比フィードバック補正係数である。
上記ステップ１２で所定時間毎に演算される燃料噴射量Ｔｉ（噴射パルス幅）は、その都度レジスタに更新セットされ、各気筒の吸気行程にタイミングを合わせた噴射タイミングで読み出されて、対応する燃料噴射弁４に前記噴射量Ｔｉに相当するパルス幅の噴射パルス信号が出力される（噴射制御手段）。
【００２７】
一方、ステップ４で機関１がアイドル運転状態であると判別され、然も、ステップ５で始動から所定時間が経過していると判別されたときには、ステップ７へ進む。尚、上記の始動から所定時間が経過しているアイドル運転状態は、アイドル回転速度のハンチングを高い要求レベルで抑止したい条件である。
ステップ７では、前記最終的な燃料噴射量Ｔｉの演算に用いた２回転前ＡＶＴｐに今回ステップ３で演算された最新値をセットすることで、後述する各ステップでの処理を終えた後にステップ１２へ進んだときに、前記シリンダ空気量相当噴射量ＡＶＴｐの変化量（ＡＶＴｐ−２回転前ＡＶＴｐ）に基づく補正が実質的に施されないようにする。これは、後述するように、前記変化量のパラメータを用いずに補正を施すためである。
【００２８】
次のステップ８では、水温センサ１１で検出される冷却水温度Ｔｗに基づいて後述するシリンダ空気量相当噴射量ＡＶＴｐ（平滑噴射量）の増量補正ゲインＧｚｔｗｃ及び壁流量変化に対応する補正係数Ｉｓｃｆｌｄ  を設定する。
そして、ステップ９では、以下の式に従ってＴｉ用Ｔｐを演算する。
Ｔｉ用Ｔｐ＝（Ｔｐ−ＡＶＴｐ）×Ｇｚｔｗｃ×Ｉｓｃｆｌｄ  ＋ＡＶＴｐ
即ち、エアフローメータ７で検出された吸入空気流量Ｑａを用いて演算される基本燃料噴射量Ｔｐと、該基本燃料噴射量Ｔｐを加重平均して求めたシリンダ空気量相当噴射量ＡＶＴｐ（平滑噴射量）との偏差の所定割合を、シリンダ空気量相当噴射量ＡＶＴｐ（平滑噴射量）に加算した量をＴｉ用Ｔｐとするものである（偏差による噴射量補正手段）。
【００２９】
従って、アイドル運転時に回転落ちが発生して基本燃料噴射量Ｔｐがステップ的に増大するときには、かかるステップ的な増大によって大きな偏差が基本燃料噴射量Ｔｐとシリンダ空気量相当噴射量ＡＶＴｐとの間に生じるが、かかる大きな偏差の所定割合をシリンダ空気量相当噴射量ＡＶＴｐに加算することで、Ｔｉ用Ｔｐをステップ的に変化させること（基本燃料噴射量Ｔｐとシリンダ空気量相当噴射量ＡＶＴｐとの中間値にＴｉ用Ｔｐを設定すること）が可能である。
【００３０】
これにより、回転落ち発生時にＴｉ用Ｔｐを用いた燃料噴射によって、応答良くトルクを発生させることができ、以て、回転ハンチングを効果的に抑制することができる。
即ち、前記（ＡＶＴｐ−２回転前ＡＶＴｐ）に基づく補正は、加重平均されたシリンダ空気量相当噴射量ＡＶＴｐの変化量に基づく補正であるから、基本燃料噴射量Ｔｐのステップ的な立ち上がりが発生するような状況にあっても、その立ち上がりは鈍ることになってしまう。
【００３１】
これに対し、基本燃料噴射量Ｔｐとシリンダ空気量相当噴射量ＡＶＴｐとの偏差に基づいてシリンダ空気量相当噴射量ＡＶＴｐを補正する構成であれば、基本燃料噴射量Ｔｐのステップ的変化が発生してシリンダ空気量相当噴射量ＡＶＴｐとの偏差が大きくなったときに、かかる大きな偏差の所定割合を加算することで、Ｔｉ用Ｔｐのステップ的な変化を生じさせることができ、実際のシリンダ吸入空気量変化に対応した噴射量の設定を図りつつ、トルク発生の応答を高めて回転ハンチングの収束を早めることができる。
【００３２】
次のステップ１０では、ステップ１２における燃料噴射量Ｔｉの演算に用いる壁流補正量Ｋａｔｈｏｓ  をφとする。これは、前記ステップ９におけるＴｉ用Ｔｐの演算において、補正係数Ｉｓｃｆｌｄ  で壁流変化に対する補正が施されるためである。
また、機関回転速度Ｎｅに加重平均を施し、該平滑化された機関回転速度Ｎｅに基づいて基本燃料噴射量Ｔｐを行なわせる基本構成である場合には、前記ステップ９での演算を行なわせる条件のときに限っては、前記加重平均処理を停止させることが望まれる。そこで、ステップ１１では、回転なまし処理の禁止を設定する。
【００３３】
これは、アイドル回転速度のハンチング回避を図りたいときには、回転の変化に対してＴｉ用Ｔｐを応答良く変化させることが望まれ、そのためにステップ９においてＴｉ用Ｔｐの演算を行なわせるものであるが、ベースとなる基本燃料噴射量Ｔｐが、回転速度のなまし処理によって実際の回転速度変化に対して応答遅れをもって変化すると、前記ステップ９における演算を行なっても回転落ち発生時に応答良くＴｉ用Ｔｐを立ち上げることができなくなるためである。
【００３４】
ステップ１１の後はステップ１２へ進み、前記ステップ９で演算されたＴｉ用Ｔｐを用いて非アイドル時と同じ演算式に従って最終的な燃料噴射量Ｔｉを演算させる。
ここで、前記ステップ７で、前記最終的な燃料噴射量Ｔｉの演算に用いた２回転前ＡＶＴｐに今回ステップ３で演算された最新値をセットしたことで、ステップ１２へ進んだときに、前記シリンダ空気量相当噴射量ＡＶＴｐ（平滑噴射量）の変化量（ＡＶＴｐ−２回転前ＡＶＴｐ）に基づく補正が実質的に施されないようになっている。
尚、上記実施例では、吸気量検出手段としてエアフロメータ７を用いる構成としたが、この他、スロットル開度や吸入負圧を検出する構成としても良い。
【００３５】
また、加重重み係数，増量ゲイン，壁流補正係数などを気筒別に予め設定しておき、燃料噴射量Ｔｉを各気筒別に設定する構成としても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によると、基本燃料噴射量の平滑化処理によって、実際にシリンダ内に吸引される空気量に対応する噴射量（平滑噴射量）を得る構成において、回転変動時の噴射量の変化の立ち上がりを改善することができ、アイドル時において噴射量制御により回転ハンチングを抑止する効果を高めることができるという効果がある。
【００３７】
また、機関のアイドル運転時には、基本燃料噴射量と平滑噴射量との偏差に基づき補正を行なう一方、機関の非アイドル運転時には前記平滑噴射量の変化量に基づいて補正する構成とすることで、アイドル運転時における回転ハンチング抑止と、非アイドル時の空燃比変動の抑止とを両立させ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】本発明の一実施例を示すシステム概略図。
【図２】実施例の噴射量制御を示すフローチャート。
【図３】従来の問題点を説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
１…内燃機関
４…燃料噴射弁
７…エアフローメータ
８…スロットル弁
９…スロットルセンサ
１０…クランク角センサ
１１…水温センサ
１２…酸素センサ
２０…コントロールユニット
【図１】
0003612719.tif 000003
【図２】
0003612719.tif 000004
【図３】
0003612719.tif 000005