(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の回転に同期した燃料噴射時期を算出する燃料噴射時期算出手段と、
少なくともアクセルペダルの操作に基づくスロットル弁開度変更要求に応じて、該内燃機関の吸気路に設けられたスロットル弁の開度を制御するスロットル弁制御手段と、
スロットル弁開度変更要求を受け付けた後の、前記燃料噴射時期算出手段によって算出された次の燃料噴射時期までの時間を演算し、この時間に基づいて、該次の燃料噴射時期において、前記スロットル弁制御手段の制御によりスロットル弁開度がどのような値となっているかを予測するスロットル弁開度予測手段と、
前記スロットル弁開度予測手段によって予測されたスロットル弁開度を反映させた燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、
を具備す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】
前記スロットル弁開度変更要求に応じて実行されるべき前記スロットル弁開度予測手段によるスロットル弁開度予測演算及び前記燃料噴射量算出手段による燃料噴射量演算並びに該演算された結果で実際にスロットル弁制御及び燃料噴射制御をすることが、前記燃料噴射時期算出手段によって算出された次の燃料噴射時期までに実行可能か否かを判断する演算可能性判断手段と、
前記演算可能性判断手段により実行不可能であると判断された場合に、前記スロットル弁制御手段に要求して、既に算出されている燃料噴射量に対応するスロットル弁開度を次の燃料噴射終了まで保持させるスロットル弁開度保持手段と、
をさらに具備する、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
【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（エンジン）が吸入する空気量を検出し、最適な空燃比（Ａ／Ｆ）となるような燃料量を演算して噴射する、内燃機関の燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、加速、減速などの過渡時には、空燃比が目標値よりずれて、加速時にはリーン（ｌｅａｎ：燃料過少）  に、減速時にはリッチ（ｒｉｃｈ：燃料過多）  となる傾向があるため、燃料を増量又は減量する補正が、従来より燃料噴射装置において行われており、その補正のために一般的にスロットル弁開度が用いられる。すなわち、燃料噴射量は、燃料噴射時期におけるスロットル弁開度を反映させて計算される。
【０００３】
そして、スロットル弁開度の変化時には、現在のスロットル弁開度と前回求められたスロットル弁開度との差分をとって、その差分を用いて次の噴射時期におけるスロットル弁開度を予測し、その予測したスロットル弁開度を用いて燃料噴射量を算出するというフィードフォワード制御が行われることがある。この制御での問題点は、そのような差分を利用しているために、スロットル弁開度の変化が始まる時点においてはその予測がずれることであり、すなわち精度の点で問題がある。
【０００４】
また、このような過渡時の空燃比の荒れを補正するため、実開昭６１−６５２５６号公報では、スロットル弁開度を決定するアクセルペダルの操作量を検出し、その操作量に応じて燃料噴射量を補正をする技術が開示されている。しかしながら、アクセルペダルの操作量計算と燃料噴射時期との関係については深く考究されておらず、補正された燃料噴射量が必ずしも噴射時期におけるスロットル弁開度すなわち吸入空気量に見合ったものであるとは言えず、空燃比制御の精度を十分に保証するものではない。
【０００５】
このように、従来技術に係る燃料噴射制御装置は、燃料噴射タイミング毎のスロットル弁開度を正確に予測して燃料噴射制御に反映させるものではなく、過渡時の空燃比を一定に保持することが困難であり、エミッション精度の上で問題があった。
【０００６】
さらに、加速時には更なる問題が発生する。加速時には、そのリーン対策として、スロットル弁開度（ＴＡ）の変化に応じたＴＡ非同期噴射、及びアイドル非同期噴射を行うことにより、Ａ／Ｆのストイキ性の確保及びドライバビリティの確保が考慮されている。しかしながら、この非同期噴射では、噴射タイミングが考慮されておらず、吸気管壁面に付着する燃料量を計算する上で外乱となるため、エミッション規制の面で問題となる。特に、冷間時には、エミッション成立を優先させると、ドライバビリティが成立しない場合がある。
【０００７】
このような加速初期におけるドライバビリティを改善するため、特開平４−１１２９３５号公報では、加速初期の非同期噴射量が設定値に満たない場合にスロットル弁開度の増加を規制する技術が開示されている。しかしながら、そのようなスロットル弁の作動禁止により加速初期におけるＡ／Ｆを高精度に理論空燃比に保つことは困難である。すなわち、燃料噴射制御とスロットル制御との同期すなわち予想空気量に対する燃料噴射を行っておらず、制御としては空気量が必ず噴射に対して後追いとなる。そのため、加速のスムーズさが損なわれる可能性がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
かかる実情に鑑み、本発明の目的は、燃料噴射時におけるスロットル弁開度を正確に予測して燃料噴射制御に反映させることにより、空燃比制御精度の向上を図った内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題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、以下に記載されるような技術構成を採用するものである。すなわち、第１の発明に係る、内燃機関の燃料噴射制御装置は、内燃機関の回転に同期した燃料噴射時期を算出する燃料噴射時期算出手段と、少なくともアクセルペダルの操作に基づくスロットル弁開度変更要求に応じて、該内燃機関の吸気路に設けられたスロットル弁の開度を制御するスロットル弁制御手段と、スロットル弁開度変更要求を受け付けた後の、前記燃料噴射時期算出手段によって算出された次の燃料噴射時期までの時間を演算し、この時間に基づいて、該次の燃料噴射時期において、前記スロットル弁制御手段の制御によりスロットル弁開度がどのような値となっているかを予測するスロットル弁開度予測手段と、前記スロットル弁開度予測手段によって予測されたスロットル弁開度を反映させた燃料噴射量を算出する燃料噴射量算出手段と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
また、第２の発明によれば、前記内燃機関の燃料噴射制御装置は、さらに、前記スロットル弁開度変更要求に応じて実行されるべき前記スロットル弁開度予測手段によるスロットル弁開度予測演算及び前記燃料噴射量算出手段による燃料噴射量演算並びに該演算された結果で実際に制御することが、前記燃料噴射時期算出手段によって算出された次の燃料噴射時期までに実行可能か否かを判断する演算可能性判断手段と、前記演算可能性判断手段により実行不可能であると判断された場合に、前記スロットル弁制御手段に要求して、既に算出されている燃料噴射量に対応するスロットル弁開度を次の燃料噴射終了まで保持させるスロットル弁開度保持手段と、を具備する。
【００１１】
上述の如く構成された、第１の発明に係る、内燃機関の燃料噴射制御装置においては、スロットル弁開度予測手段により、燃料噴射時期においてスロットル弁開度がどのような値となっているかが予測され、次いで、燃料噴射量算出手段により、そのスロットル弁開度を反映させた燃料噴射量が算出される。そのため、高精度の空燃比制御が可能となる。
【００１２】
また、第２の発明によれば、演算可能性判断手段により、スロットル弁開度変更要求に応じて実行されるべきスロットル弁開度予測演算及び燃料噴射量演算が次の燃料噴射時期までに実行可能であるか否かが判断され、実行不可能であると判断された場合には、スロットル弁開度保持手段が、スロットル弁制御手段に要求して、既に算出されている燃料噴射量に対応するスロットル弁開度を次の燃料噴射終了まで保持させる。そのため、スロットル弁開度と燃料噴射量との間にずれが発生するのが防止されることとなり、したがって空燃比制御精度がさらに向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の全体構成を示す図である。エンジン１の燃焼に必要な空気は、エアクリーナ２でろ過され、吸気管７を通して各気筒に供給される。なお、その空気量は、スロットル弁４により調節される。そして、その空気量に応じた燃料が燃料噴射弁８により噴射される。こうして吸入された空気と燃料とによる混合気は、ピストンで圧縮された後、点火プラグ９により点火されて爆発燃焼し、動力を発生する。燃焼したガスは、排気管１０を通して排出される。
【００１５】
本実施形態においては、かかるスロットル弁４の制御のためにスロットル電子制御ユニット（以下、電子制御ユニットのことをＥＣＵと記す。）１１が設けられている。エンジンの出力は、アクセル操作に基づいてスロットル弁開度が変化し、空気量が調節されることによって決定される。スロットルＥＣＵ１１は、スロットル弁４をアクセルペダルと直接機械的に結合せずに、スロットル弁開度センサ６によりスロットル弁開度を検出するとともに、アクセル動作に応じてスロットル弁４を制御するものである。すなわち、アクセル動作に応じたアクセル開度センサ１３からの信号に基づいて最適なスロットル弁開度を演算し、スロットル弁４を駆動するスロットルモータ５を制御する。
【００１６】
また、このスロットルＥＣＵ１１は、走行状態に応じて最適な変速ギヤ位置に設定する制御を行うトランスミッションＥＣＵ１４、タイヤと路面とのスリップ率を最適な値に維持し駆動輪がスピンしないようにして最適な駆動力を得るための制御を行うトラクションＥＣＵ１５、及びアクセルを踏まなくても一定の車速で車を走行させる制御（定速走行制御）を行うクルーズコントロールＥＣＵ１６など、他のＥＣＵと通信を行ってそれらからスロットル弁開度変更要求を受信し、車両の走行状態に応じた総合的な最適制御を行う。
【００１７】
エンジンＥＣＵ１２は、基本的には、エアフローメータ３により計測される吸入空気流量とクランク角センサ１７から得られるエンジン回転速度とに基づいて、燃料噴射量すなわち燃料噴射弁８の噴射時間を演算し、所定のクランク角に達した時点で燃料を噴射する。そして、かかる演算の際、スロットル弁開度センサ６及び図示しない水温センサ、吸気温センサ、Ｏ２  センサ等の各センサからの信号により補正を加える。本発明は、特に、そのような燃料噴射制御に使用するスロットル弁開度を、過渡時においても正確に予測することを特徴とするものであり、以下、その処理動作について説明する。
【００１８】
図２及び図３は、アクセル開度センサ１３又は他のＥＣＵ１４、１５若しくは１６からスロットル弁開度の変更要求が発生したときに、スロットルＥＣＵ１１及びエンジンＥＣＵ１２が協働して実行する処理の手順を示す概略フローチャートである。まず、アクセル開度センサ１３又は他ＥＣＵ１４〜１６からスロットル弁開度変更要求をスロットルＥＣＵ１１が受け付ける（ステップ１０２）。このような処理の起動は、ＥＣＵへの割り込みとして実現することもできるし、また、ＥＣＵが所定時間ごとに信号の変化を監視することによっても実現可能である。
【００１９】
次いで、このようなスロットル弁開度変更要求の発生がスロットルＥＣＵ１１からエンジンＥＣＵ１２へ報知され、エンジンＥＣＵ１２は、次の燃料噴射時期までに、以下のステップで行うスロットル弁開度の予測演算及び燃料噴射量演算が実行可能であるか否かを判定する（ステップ１０４）。実行可能と判定された場合には、ステップ１０８に直接進む。しかし、実行不可能であると判定された場合には、次の燃料噴射終了まで現在のスロットル弁開度を保持するように、エンジンＥＣＵ１２がスロットルＥＣＵ１１に対し要求を送信し、スロットルＥＣＵ１１が現スロットル弁開度を保持するような制御を実行する（ステップ１０６）。すなわち、スロットル弁開度変更要求はエンジン回転と非同期に発生するため、次の燃料噴射時期における新たなスロットル弁開度に応じた燃料噴射量の計算が間に合わないことがありうるが、そのような場合には、１回のみスロットル弁開度の変更制御を見合せ、次の噴射時期においては、現スロットル弁開度を保持してその開度に応じた計算済の燃料噴射量を用いることにより、スロットル弁開度と燃料噴射量との間にずれが発生するのを防止する。
【００２０】
そして、ステップ１０４又は１０６の次に実行されるステップ１０８においては、次の燃料噴射時期までにスロットル弁開度予測演算及び燃料噴射量演算が実行可能であることが保証されており、現時点から次の燃料噴射時期までの時間をエンジンＥＣＵ１２が計算する（ステップ１０８）。さらに、エンジンＥＣＵ１２は、その求められた時間に基づいて、スロットルＥＣＵ１１の制御により次の燃料噴射時期においてスロットル弁開度がどのような値まで変化しているかを予測する演算を実行する（ステップ１１０）。このようなスロットル弁開度の予測演算は、スロットルＥＣＵ１１のスロットル弁制御モデルをエンジンＥＣＵ１２にも持たせることにより容易に実現することができる。
【００２１】
最後に、こうして求められたスロットル弁開度予測値を次の燃料噴射量に反映させる演算を実行する（ステップ１１２）。以上の処理がスロットル弁開度の変化時に実行されることにより、各燃料噴射時期に噴射される燃料の量は、そのときのスロットル弁開度を正確に反映したものとなる。
【００２２】
以上、本発明の一実施形態について述べてきたが、もちろん本発明はこれに限定されるものではなく、様々な実施形態を案出することは当業者にとって容易なことである。例えば、本実施形態においては、スロットルＥＣＵとエンジンＥＣＵという２つのＥＣＵにて実現しているが、もちろん１つのＥＣＵに統合して実現することも可能である。また、本実施形態は、吸入空気量をエアフローメータにより直接的に計測する方式を採用しているが、本発明は、吸気管圧力及びエンジン回転速度に基づいて吸入空気量を推定する方式の燃料噴射制御装置にも当然に適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃料噴射時期におけるスロットル弁の開度が正確に予測され、それに基づいて燃料噴射量が決定されるので、空燃比制御精度が向上する。また、スロットル弁開度予測演算及び燃料噴射量演算が次の燃料噴射時期までに実行不可能であると判断された場合に、スロットル弁開度を保持するようにすれば、スロットル弁開度と燃料噴射量との間にずれが発生するのが防止されるので、空燃比制御精度はさらに向上するとともに、ドライバビリティとストイキ性の高精度な両立が図られる。したがって、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置は、排出ガスの浄化対策へ寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の全体構成図である。
【図２】スロットル弁開度変更要求発生時に実行する燃料噴射制御処理の手順を示す概略フローチャート（１／２）である。
【図３】スロットル弁開度変更要求発生時に実行する燃料噴射制御処理の手順を示す概略フローチャート（２／２）である。
【符号の説明】
１…エンジン
２…エアクリーナ
３…エアフローメータ
４…スロットル弁
５…スロットルモータ
６…スロットル弁開度センサ
７…吸気管
８…燃料噴射弁
９…点火プラグ
１０…排気管
１１…スロットルＥＣＵ
１２…エンジンＥＣＵ
１３…アクセル開度センサ
１４…トランスミッションＥＣＵ
１５…トラクションＥＣＵ
１６…クルーズコントロールＥＣＵ
１７…クランク角センサ
【図１】
0003598947.tif 000002
【図２】
0003598947.tif 000003
【図３】
0003598947.tif 000004