JP2004060568A

JP2004060568A - 内燃機関用燃料供給制御装置

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Publication number: JP2004060568A
Application number: JP2002221809A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Sato; 佐藤　弘康; Kazuyoshi Kishihata; 岸端　一芳; Yuichi Kitagawa; 北川　雄一
Original assignee: Kokusan Denki Co Ltd
Current assignee: Mahle Electric Drive Systems Co Ltd
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】スロットルバルブの開度の急変により混合気の空燃比が変化して機関の動作がもたついたり、排気ガス成分が悪化したりするのを防止する。
【解決手段】燃料の同期噴射が開始されるクランク角位置から吸気行程が終了するときのクランク角位置までの区間をスロットル開閉禁止区間として設定して、クランク角位置がスロットル開閉禁止区間にあるか否かを判定するスロットル開閉禁止区間判定手段３２を設ける。スロットル開閉禁止区間判定手段３２によりクランク角位置がスロットル開閉禁止区間から外れていると判定されているときにのみスロットルバルブ２の目標開度が更新されるのを許容する。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関への燃料の供給を制御する内燃機関用燃料供給制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インジェクタ（電磁式燃料噴射弁）から燃料を供給するようにした内燃機関においては、運転者のアクセル操作に応じてスロットルバルブの開度（以下スロットル開度ともいう。）を電子的に制御するとともに、内燃機関の吸入空気量を適宜の手段により推定して、推定した吸入空気量に対して所定の空燃比を得るために必要な燃料を噴射させるようにインジェクタを制御する燃料供給制御装置が用いられている。
【０００３】
この種の燃料供給制御装置は、内燃機関に燃料を供給するインジェクタと、アクチュエータにより操作されて内燃機関の吸気管を通して吸入される空気の量を調節するスロットルバルブと、吸気管を通して吸入される空気の量を吸入空気量として演算する吸入空気量演算手段と、吸入空気量に対して燃料噴射時間を演算する燃料噴射時間演算手段と、スロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサと、運転者によるアクセル操作からスロットルバルブの開側または閉側への要求操作量を示すスロットル開閉要求を検出するスロットル開閉要求検出手段と、スロットル開閉要求検出手段により検出されたスロットル開閉要求に応じてスロットルバルブの目標開度を演算してスロットルセンサにより検出されるスロットルバルブの開度を演算された目標開度に一致させるようにアクチュエータを制御するスロットル制御手段とにより構成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のこの種の燃料供給制御装置においては、運転者がアクセル操作を行ったときに、直ちにスロットルバルブの変位を開始させて、アクセル操作により要求された新たな目標開度が得られる位置までスロットルバルブを変位させるようにしていた。
【０００５】
しかしながら、運転者が機関を急加速または急減速させるようなアクセル操作を行ったときに、直ちにスロットルバルブを新たな目標開度位置に向けて変位させると、スロットルバルブを変位させるタイミングによっては、機関のシリンダ内での燃焼がうまく行われなくなって、内燃機関の動作がもたつくことがあった。例えば、燃料の噴射量の不足を補うための非同期噴射（追加噴射）を行うことができない吸気行程の終期付近で運転者が急加速操作を行って、スロットルバルブが急に開かれた場合には、吸入空気量の増加分に見合った量の燃料を噴射することができないため、燃料不足の状態が生じて機関の回転速度が思うように上昇せず、運転者が期待した通りの加速性能が得られないことがあった。
【０００６】
また吸気行程中にスロットルバルブが急に閉じられた場合には、既に噴射した燃料が過剰になるため、燃焼室内での燃焼がうまく行われず、機関の出力トルクが低下したり排気ガスの成分が悪くなったりするという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、運転者が急なアクセル操作を行った場合に内燃機関の動作にもたつきが生じたり、排気ガスの成分が悪くなったりするのを防ぐことができるようにした内燃機関用燃料供給制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内燃機関に燃料を供給するインジェクタと、アクチュエータにより操作されて内燃機関の吸入空気量を調節するスロットルバルブと、各種の制御条件に対して燃料噴射時間を演算して演算した燃料噴射時間の間インジェクタから燃料を噴射させるようにインジェクタを制御するインジェクタ制御手段と、スロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサと、運転者によるアクセル操作からスロットルバルブの開側または閉側への要求操作量を示すスロットル開閉要求を検出するスロットル開閉要求検出手段と、スロットル開閉要求検出手段により検出されたスロットル開閉要求に応じてスロットルバルブの目標開度を演算してスロットルセンサにより検出されるスロットルバルブの開度を演算された目標開度に一致させるようにアクチュエータを制御するスロットル制御手段とを備えた内燃機関用燃料供給制御装置に適用される。
【０００９】
本発明においては、内燃機関のクランク角位置が、スロットルバルブの開閉操作を禁止する区間（クランク角範囲）として予め設定したスロットル開閉禁止区間にあるか否かを判定するスロットル開閉禁止区間判定手段と、スロットル開閉禁止区間判定手段により内燃機関のクランク角位置がスロットル開閉禁止区間にあると判定されている間スロットル制御手段がスロットルバルブの開度を変化させる制御を行うのを禁止するスロットル開閉制御禁止手段とを設けた。
【００１０】
上記スロットル開閉禁止区間は、スロットルバルブが操作されて吸入空気量が変化すると混合気の空燃比に補正不能な顕著な変化が生じるクランク角範囲を含むように設定する。例えば、上記スロットル開閉禁止区間は、燃料の同期噴射が開始されるクランク位置から吸気行程が終了するときのクランク角位置までの区間とする。
【００１１】
上記スロットル開閉禁止区間判定手段は、スロットル開閉要求が検出されたときに必ずクランク角位置がスロットル開閉禁止区間にあるか否かの判定を行うように構成してもよく、検出されたスロットル開閉要求により与えられる要求操作量が設定値を超えている場合にのみクランク角位置がスロットル開閉禁止区間にあるか否かの判定を行うように構成してもよい。
【００１２】
上記のように、スロットルバルブが操作されて吸入空気量が変化すると混合気の空燃比が大幅に変化する区間をスロットル開閉禁止区間として定めておいて、機関のクランク角位置（クランク軸の回転角度位置）がスロットル開閉禁止区間にあるときにスロットルバルブが操作されるのを禁止するようにしておくと、スロットルバルブが操作されると混合気の空燃比が大きく変化するおそれがある区間では、運転者が急激なアクセル操作を行っても、スロットルバルブが操作されないため、運転者が急なアクセル操作を行ったときに空燃比が大きく変動して機関の動作がもたついたり、排気ガス成分が悪くなったりするのを防ぐことができる。
【００１３】
上記スロットル制御手段は、スロットル開閉禁止区間判定手段によりクランク角位置がスロットル開閉禁止区間から外れていると判定されているときにのみスロットル開閉要求に応じてスロットルバルブの新たな目標開度を演算する目標スロットル開度演算手段と、スロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサと、スロットルセンサにより検出されるスロットルバルブの開度とスロットルバルブの目標開度との偏差を零にするために必要なスロットルバルブの操作量を演算する操作量演算手段と、操作量演算手段により演算された操作量だけスロットルバルブを操作するようにアクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動手段とにより構成することができる。
【００１４】
上記スロットル制御手段はまた、スロットル開閉要求検出手段によりスロットル開閉要求が検出されたときに該スロットル開閉要求に応じてスロットルバルブの新たな目標開度を演算する目標スロットル開度演算手段と、スロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサと、スロットルセンサにより検出されるスロットルバルブの開度とスロットルバルブの目標開度との偏差を零にするために必要なスロットルバルブの操作量を演算する操作量演算手段と、前記スロットル開閉禁止判定手段によりクランク角位置がスロットル開閉禁止区間から外れていると判定されている場合にのみ前記操作量演算手段により演算された操作量だけスロットルバルブを操作するようにアクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動手段とにより構成することもできる。
【００１５】
上記スロットル開閉禁止区間判定手段は、例えば、内燃機関の吸気行程が終了したことを検出する吸気行程終了検出手段を備えていて、インジェクタが燃料の同期噴射を開始するクランク角位置から吸気行程終了検出手段が吸気行程の終了を検出するクランク角位置までの区間をスロットル開閉禁止区間とするように構成することができる。
【００１６】
上記のようにスロットル開閉禁止区間判定手段を構成する場合、吸気行程終了検出手段は、内燃機関の吸気管内の圧力から内燃機関の吸気行程が終了したことを検出するように構成することができる。例えば、吸気管内の圧力は、吸気行程が終了する際（吸気バルブが閉じる際）に最小値を示すので、吸気管内圧力の最小値を検出したときに、吸気行程が終了したことを検出することができる。
【００１７】
また内燃機関の特定のクランク角位置でクランク角信号を発生するクランク角センサが設けられている場合には、クランク角センサが出力するクランク角信号を用いて内燃機関が吸気行程を終了したことを検出するように吸気行程終了検出手段を構成することができる。
【００１８】
更に、内燃機関が４サイクル機関であって、該内燃機関のカム軸の特定の回転角度位置でカム角信号を発生するカム軸センサが設けられている場合には、該カム角信号を用いて内燃機関の吸気行程が終了したことを検出するように吸気行程終了検出手段を構成することができる。
【００１９】
上記の例では、インジェクタが同期噴射を開始するクランク角位置から吸気行程終了位置までの区間をスロットル開閉禁止区間としたが、本発明はこのようにスロットル開閉禁止区間を設定する場合に限定されるものではなく、例えば、内燃機関の排気行程の少なくとも一部と、吸気行程とを含むようにスロットル開閉禁止区間を設定するようにしてもよい。
【００２０】
また、インジェクタ制御手段が、予め定められたクランク角位置でインジェクタから燃料を噴射させる同期噴射を行った後、必要に応じて燃料噴射量の不足を補うための非同期噴射を行うように構成されている場合には、非同期噴射が開始されたときのクランク角位置から吸気行程が終了したときのクランク角位置までの区間をスロットル開閉禁止区間とするようにスロットル開閉禁止区間判定手段を構成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
なお本発明は、２サイクル機関にも４サイクル機関にも適用することができるが、以下の説明では、４サイクル内燃機関に本発明を適用するものとしている。また本発明は特に単気筒の内燃機関に適用した場合に優れた効果が得られるので、本実施形態では、内燃機関が単気筒の機関であるとしている。
【００２３】
図１は、本発明に係わる燃料供給制御装置の全体的な構成を示したものである。同図において符号１は吸気管１ａと排気管１ｂとクランク軸１ｃとを有する４サイクル単気筒内燃機関を示している。内燃機関１の吸気管１ａにはスロットルバルブ２が取りつけられ、スロットルバルブ２の操作軸には、モータなどを駆動源とした電気式のアクチュエータ３の出力軸と、スロットル開度を検出するスロットルセンサ４の入力軸とが接続されている。
【００２４】
内燃機関の吸気管１ａにはインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）５と、吸気管１ａ内の圧力を検出する吸気管圧力センサ６とが、スロットルバルブ２よりも下流側に位置させた状態で取りつけられている。また内燃機関１の温度を検出するため、機関の冷却水温度を検出する温度センサ８が設けられている。
【００２５】
内燃機関１のシリンダヘッドには点火プラグ７が取りつけられ、この点火プラグの非接地側の端子が、高圧コードを通して点火コイル９の二次コイルに接続されている。
【００２６】
内燃機関のクランク軸１ｃの一端は図示しない車両の駆動輪に変速機を介して接続され、クランク軸１ｃの他端には、磁石式交流発電機１０の回転子が取りつけられている。発電機１０の回転子ヨーク１０Ａの外周には、突起または凹部からなるリラクタ１０ａが形成され、このリラクタのエッジを検出して機関の所定のクランク角位置でパルス波形のクランク角信号を発生するパルサ１１が機関のケースやカバーなどに取りつけられている。この例では、パルサ１１により、内燃機関の特定のクランク角位置でクランク角信号を発生するクランク角センサが構成されている。
【００２７】
１２は、電子式制御ユニット（ＥＣＵ）で、この制御ユニットは、マイクロプロセッサＭＰＵ、ＭＰＵから与えられるアクチュエータ駆動指令に応じてアクチュエータ３にＰＷＭ変調された駆動電流を供給するアクチュエータ駆動回路１３、インジェクタ５に駆動電流を供給するインジェクタ駆動回路１４、点火コイル９とともに内燃機関用点火装置を構成する点火回路１５などを備えている。電子式制御ユニット１２には、スロットルセンサ４、吸気管圧力センサ６、温度センサ８、大気圧センサ１６及び運転者が操作するアクセル１７の変位を検出するアクセルセンサ１８等の各種のセンサの出力が制御条件として入力されるとともに、パルサ１１の出力が入力されている。
【００２８】
図示してないが、インジェクタ５に燃料を供給する燃料ポンプと、該燃料ポンプからインジェクタに与えられる燃料の圧力を調整する圧力調整器とが設けられ、この圧力調整器により、燃料ポンプからインジェクタに与えられる燃料の圧力と吸気管１ａ内の圧力との差圧（燃圧）がほぼ一定に保たれるようになっている。インジェクタ５は、例えば、吸気管内に開口した噴口部を先端に有するインジェクタボディと、噴口部を開閉するニードルバルブと、ニードルバルブを操作する電磁石とを備えていて、インジェクタ駆動回路１４から所定の駆動電流が与えられている間バルブを開いて吸気管１ａ内に燃料を噴射する。インジェクタに与えられる燃圧はほぼ一定に保たれているため、インジェクタから噴射する燃料の量（燃料噴射量）は、燃料を噴射する時間（燃料噴射時間）により管理される。インジェクタ駆動回路１４は、矩形波状の燃料噴射指令が与えられている間オン状態になってインジェクタ５に駆動電流を流すスイッチ回路からなっていて、噴射指令の信号幅により燃料噴射量が決められるようになっている。
【００２９】
点火回路１５は、マイクロプロセッサＭＰＵから点火信号が与えられたときに、点火コイル９の一次電流に急激な変化を生じさせる回路で、点火コイル９とともに内燃機関用点火装置を構成する。点火回路１５としては、コンデンサ放電式の回路や電流遮断式の回路などを用いることができるが、本実施形態では、コンデンサ放電式の回路が用いられている。
【００３０】
コンデンサ放電式の点火回路は、点火時期より前のタイミングで充電される点火用コンデンサと、点火信号が与えられたときに導通して点火用コンデンサの電荷を点火コイル９の一次コイルを通して放電させる放電用スイッチとを備えた公知の回路で、点火用コンデンサの電荷を点火コイルの一次コイルを通して放電させることにより、点火コイル９の二次コイルに点火用の高電圧を誘起させる。点火コイル９の二次コイルに誘起した高電圧は点火プラグ７に印加されるため、該点火プラグに火花放電が生じ、機関が点火される。
【００３１】
マイクロプロセッサＭＰＵは、所定のプログラムに従って、一連のタスクを実行したり所定の割り込みルーチンを実行したりすることにより、各種の機能実現手段を構成する。本実施形態において、マイクロプロセッサにより構成される機能実現手段を含む制御装置の構成図を図２に示した。
【００３２】
図２において、２０は、パルサ１１が予め定めたクランク角位置で発生するパルス波形のクランク角信号を入力として内燃機関のクランク角位置を検出するクランク角検出手段、２１は、クランク角検出手段２０があるクランク角を検出してから他のクランク角を検出するまでの間に経過した時間（機関が一定の角度回転するのに要した時間）を計測して、計測した時間から機関の回転速度を演算する回転速度演算手段、２２は回転速度演算手段により演算された回転速度に対して内燃機関の点火時期を演算する点火時期演算手段、２３は、点火時期演算手段２２により演算された点火時期を検出したときに点火回路１５に与える点火信号を発生する点火信号発生手段である。
【００３３】
また２５は、吸気管圧力センサ６の出力を読み込んで吸気管１ａ内の圧力（吸気管内圧力）を検出する吸気管圧力検出手段、２６は吸気管圧力検出手段２５により検出された吸気管内圧力と、回転速度演算手段２１により演算された回転速度とに対して吸入空気量演算用マップを検索して、検索した値に補間演算を施すことにより機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段である。
【００３４】
２７はインジェクタから所定の燃料を噴射させるために必要な燃料噴射時間を演算する燃料噴射時間演算手段で、この演算手段は、１燃焼サイクル前に吸入空気量検出手段により検出された吸入空気量に対して、所定の空燃比を得るために必要な同期噴射用の燃料噴射量を与える燃料噴射時間を各種の制御条件に対して演算する。ここで、各種の制御条件とは、回転速度演算手段２１により演算された機関の回転速度、大気圧センサ１６により検出された大気圧、温度センサ８により検出された機関の温度、スロットルセンサ４により検出されたスロットル開度などである。燃料噴射時間演算手段２７はまた、同期噴射用の燃料噴射時間を演算した後に、急加速操作が行われてスロットルセンサ４により検出されたスロットル開度が増加したときに、燃料噴射量の不足分を補うために行う非同期噴射用の燃料噴射時間を演算する。
【００３５】
非同期噴射は、同期噴射を行ったクランク角位置と吸気行程が終了するクランク角位置との間の区間で行う。
【００３６】
２８は燃料噴射時間演算手段により演算された噴射時間に所定の無効噴射時間（インジェクタに駆動電流を与えてから実際に燃料の噴射が開始されるまでの遅れ時間）を加えた時間に相当する信号幅を有する燃料噴射指令信号をインジェクタ駆動回路１４に与える燃料噴射指令出力手段で、同期噴射を行うクランク角位置として予め定めたクランク角が検出されたときに同期噴射用の燃料噴射時間に無効噴射時間を加えた信号幅の同期噴射用の噴射指令信号をインジェクタ駆動回路１４に与える。燃料噴射指令出力手段２８はまた、同期噴射用の噴射指令信号を出力した後、非同期噴射用の噴射時間が演算されたときに、非同期噴射を行うことができる吸気行程内のクランク角位置で、非同期噴射用の燃料噴射時間に無効噴射時間を加えた信号幅の非同期噴射用の噴射指令信号をインジェクタ駆動回路１４に与える。
【００３７】
本実施形態では、燃料噴射時間演算手段２７と、燃料噴射指令出力手段２８と、インジェクタ駆動回路１４とにより、各種の制御条件に対して燃料噴射時間を演算して演算した燃料噴射時間の間インジェクタ５から燃料を噴射させるようにインジェクタを制御するインジェクタ制御手段が構成されている。
【００３８】
なおこの実施形態では、吸気管内圧力と機関の回転速度とから吸入空気量を演算することにより吸入空気量を検出するようにしているが、スロットルバルブ２の開度と機関の回転速度とから吸入空気量を演算するようにしてもよく、吸気管１ａにエアフローメータを取り付けて、燃料噴射時間を演算する際に該エアフローメータの出力をサンプリングすることにより吸入空気量を検出するようにしてもよい。
【００３９】
また図２において、３０は運転者が操作するアクセル１４の位置を検出するアクセルセンサ（位置センサ）１８の出力を読み込んでアクセルポジション（アクセルの位置）を検出するアクセルポジション検出手段、３１はアクセルポジション検出手段３０により検出されたアクセルポジションから、スロットルバルブの開側または閉側への要求操作量（運転者が要求しているスロットルバルブの開側または閉側への操作量）を示すスロットル開閉要求を検出するスロットル開閉要求検出手段である。
【００４０】
また３２は、スロットル開閉要求が検出されたとき（アクセルが操作されたためにスロットルバルブの目標開度を更新する必要があることが検出されたとき）に内燃機関のクランク角位置がスロットル開閉禁止区間にあるか否かを判定するスロットル開閉禁止区間判定手段、３３はスロットル開閉禁止区間判定手段により現在のクランク角位置がスロットル開閉禁止区間から外れていると判定されているときに、スロットル開閉要求検出手段３１により検出されたスロットル開閉要求に対してスロットルバルブの目標開度を演算する目標スロットル開度演算手段である。
【００４１】
スロットル開閉禁止区間は、スロットルバルブの開閉操作を禁止する区間として予め設定した区間で、このスロットル開閉禁止区間は、スロットルバルブが操作されて吸入空気量が変化すると混合気の空燃比が補正不能な顕著な（機関の動作に悪影響を及ぼす程度の）変化を示す区間を含むように設定する。本実施形態では、燃料の同期噴射が開始されるクランク角位置から吸気行程が終了するクランク角位置までの区間をスロットル開閉禁止区間としている。
【００４２】
上記目標スロットル開度演算手段３３により演算された目標スロットル開度は、スロットルセンサ４の出力を読み込んでスロットルバルブの開度を検出するスロットル開度検出手段の出力とともにスロットル操作量演算手段３５に与えられる。スロットル操作量演算手段３５は、スロットル開度検出手段３３により検出されたスロットルバルブの開度と目標スロットル開度演算手段３３により演算された目標スロットル開度との偏差を零にするために必要なスロットルバルブの操作量を演算する手段で、演算した操作量をアクチュエータ駆動手段３６に与える。
【００４３】
アクチュエータ駆動手段３６は、操作量演算手段３５により演算された操作量だけスロットルバルブ２を動かすためにアクチュエータ３に与える必要がある駆動電流のデューティ比を演算して、演算したデューティ比でアクチュエータの駆動電流を断続させることを指令するアクチュエータ駆動指令を発生するアクチュエータ駆動指令発生手段と、図１に示したアクチュエータ駆動回路１３とからなっている。
【００４４】
アクチュエータ駆動回路１３は、上記アクチュエータ駆動指令により与えられるデューティ比でオンオフするスイッチを備えたスイッチ回路からなっていて、スロットル操作量演算手段３５から操作量が与えられたときに、該操作量だけスロットルバルブ２を動かすようにＰＷＭ変調された駆動電流をアクチュエータ３に流すことにより、スロットルバルブの開度を目標開度に一致させる。
【００４５】
本実施形態では、目標スロットル開度演算手段３３と、スロットル操作量演算手段３５と、アクチュエータ駆動手段３６とにより、スロットル開閉要求検出手段３１により検出されたスロットル開閉要求に応じてスロットルバルブの目標開度を演算してスロットルセンサ４により検出されるスロットルバルブの開度を演算された目標開度に一致させるようにアクチュエータ３を制御するスロットル制御手段が構成されている。
【００４６】
本発明は、現在のクランク角位置がスロットル開閉禁止区間にあるか否かを判定するスロットル開閉禁止区間判定手段３２を設けて、クランク角位置がスロットル開閉禁止区間にあると判定されている間、スロットル制御手段がスロットルバルブ２の開度を変化させる制御を行うのを禁止するようにしたことを特徴とする。
【００４７】
図２に示した例では、スロットル開閉要求検出手段３１と目標スロットル開度演算手段３３との間にスロットル開閉禁止区間判定手段３２を設けて、クランク角位置がスロットル開閉禁止区間にあると判定されている間目標スロットル開度演算手段が目標スロットル開度の演算を行うのを禁止することにより、クランク角位置がスロットル開閉禁止区間にあると判定されている間スロットル制御手段がスロットルバルブの開度を変化させる制御を行うのを禁止するようにしている。
【００４８】
従来の燃料供給制御装置は、図２において、スロットル開閉禁止区間判定手段３２を省略して、スロットル開閉要求検出手段３１によりスロットル開閉要求が検出されたときに直ちに目標スロットル開度演算手段３３に新たな目標開度を演算させるようにしたものに相当する。
【００４９】
従来の燃料供給制御装置において、マイクロプロセッサが所定の時間間隔で実行するタスクのうち、スロットルバルブの目標開度を演算する目標開度演算タスクのアルゴリズムを示すフローチャートを図８に示し、本実施形態の燃料供給制御装置において、マイクロプロセッサが実行する目標開度演算タスクを図７に示した。
【００５０】
図８に示されているように、従来の燃料供給制御装置においては、スロットル開閉要求検出手段３１がスロットル開閉要求を検出したときに直ちに新たなスロットル目標開度を演算して、スロットルバルブの目標開度を更新するようにしていた。これに対し、本発明においては、図７に示すように、ステップ１でスロットル開閉要求検出手段３１がスロットル開閉要求を検出したときにステップ２で現在のクランク角位置がスロットル開閉禁止区間にあるか否かを判定する。その結果、現在のクランク角位置がスロットル開閉禁止区間にある場合には、スロットルバルブの新たな目標開度を演算することなくタスクを終了して、スロットルバルブの開度を維持する。ステップ２において、現在のクランク角位置がスロットル開閉禁止区間から外れていると判定されたときには、ステップ３に進んでスロットル開閉要求に応じてスロットルバルブの目標開度を演算し、スロットルバルブの開度を新たな目標開度に一致させるための制御を行わせる。
【００５１】
図７に示したアルゴリズムによる場合には、ステップ２によりスロットル開閉禁止区間判定手段３２が構成される。
【００５２】
以下、図３ないし図６を用いて、本発明の燃料供給制御装置の制御動作を、従来の燃料供給制御装置の制御動作と対比しながら説明する。図３ないし図６は、４サイクル単気筒内燃機関の吸気管内圧力Ｐａと、スロットル開度αと、インジェクタ駆動回路に与えられる燃料噴射指令Ｖｊのクランク角θに対する変化を機関の工程の変化とともに示したもので、各図において（Ａ）は行程の変化を示し、（Ｂ）ないし（Ｄ）はそれぞれ吸気管内圧力、スロットル開度及び燃料噴射指令を示している。図３ないし図６のうち、図３ないし図５は従来の燃料供給制御装置による問題点を説明するためのものであり、図６は本発明に係わる燃料供給制御装置の動作を説明するためのものである。
【００５３】
図３において、θ１　，θ２　，θ３　は同期噴射を行うクランク角位置を示している。同期噴射を行うクランク角位置は、排気行程の終期の適当な位置に設定される。図示の例では、クランク角位置θ２　で同期噴射を行った後、吸気行程中のクランク角位置θａで運転者が急加速操作を行ったため、スロットル開度αを増加させる制御が行われている。このようにスロットル開度が増加させられると、燃料噴射時間演算手段２７がスロットル開度の増加分に対して非同期噴射用の燃料噴射時間を演算するため、吸気行程内のクランク角位置θ２’で非同期噴射が行われて、スロットル開度の増加に伴って生じる燃料噴射量の不足分が補われる。次の燃焼サイクルにおいてクランク角位置θ３　で同期噴射が行われた際には、図３（Ｄ）に斜線を施して示したように、スロットル開度の増加により生じる燃料噴射量の不足分に相当する量（加速増量分）だけ燃料が増量させられている。
【００５４】
このように、非同期噴射を行うことができるクランク角位置よりも前の位置で加速操作が行われた場合には、非同期噴射により燃料の噴射量を補正することができるため、従来の燃料供給制御装置によっても、機関の動作を支障なく行わせることができる。
【００５５】
これに対し、従来の燃料供給制御装置において、図４に示すように、吸気行程の終期のクランク角位置でスロットル開度αが変化させられると、吸気行程が終了するまでの間に非同期噴射を完了させるために必要な時間が残されていないため、スロットル開度の増加により吸入空気量が増加したにもかかわらず追加の燃料噴射（非同期噴射）が行われない。そのため、燃料不足の状態が生じて混合気の空燃比がリーンな（希薄な）状態になり、機関の出力が低下してしまう。
【００５６】
また、従来の燃料供給制御装置において、図５に示すように、クランク角位置θ３　で同期噴射が行われた後、吸気行程で急減速操作が行われて、スロットルバルブが急に閉じられたときには、噴射した燃料の量が過剰になるが、既に噴射した燃料を回収することはできないため、空燃比がオーバリッチの状態になる。このような状態が生じると、燃焼室内での燃焼がうまく行われなくなるため、機関の出力が低下したり、排気ガスの成分が悪くなったりする。
【００５７】
そこで、本実施形態では、同期噴射が行われるクランク角位置から吸気行程が終了するクランク角位置までの区間をスロットル開閉禁止区間として設定して、クランク角位置がこの区間にある間スロットルバルブの開閉制御が行われるのを禁止し、スロットル開閉禁止区間でアクセルの操作が行われたときには、クランク角位置がスロットル開閉禁止区間から外れたときにそのアクセル操作に応じてスロットルバルブの制御を行わせるようにした。例えば、図６に示すように、排気行程の終期付近に設定されたクランク角位置θ２　で同期噴射が行われた後、吸気行程が終了するときのクランク角位置θｂまでの区間βをスロットル開閉禁止区間とし、この区間で急加速操作または急減速操作が行われた場合には、クランク角位置がスロットル開閉禁止区間から外れたときに、スロットルバルブの開度を変化させる制御を行わせるようにする。図６に示した例では、クランク角位置θ２　で同期噴射が行われた後、吸気行程中のクランク角位置θａで急加速操作が行われたが、クランク角位置がスロットル開閉禁止区間βから外れるまでの間は、スロットル開度を増加させるための制御が行われるのを禁止し、クランク角位置がθｂを過ぎてスロットル開閉禁止区間から外れたときにスロットル開度を増加させる制御を開始させている。またクランク角位置θ３　で次の同期噴射を行う際には、クランク角位置θｂで終了した吸気行程で検出された吸気管内圧力の最小値と機関の回転速度とから演算した吸入空気量に対して演算した噴射時間と、クランク角位置θｂからクランク角度位置θ３　までの間に生じたスロットル開度の増加分に見合った燃料噴射量の増加分（加速増量分）に相当する噴射時間との和に相当する噴射時間の間燃料を噴射させている。図６（Ｄ）において、クランク角位置θ３　で発生させた噴射指令信号のうち、斜線を施した部分が加速増量分に相当している。
【００５８】
このように、同期噴射が開始されるクランク位置から吸気行程が終了するときのクランク位置までの区間をスロットル開閉禁止区間として定めておいて、機関のクランク角位置（クランク軸の回転角度位置）がスロットル開閉禁止区間にあるときにスロットルバルブが操作されるのを禁止するようにしておくと、吸気行程で加速操作が行われてもスロットルバルブが操作されないため、運転者が急なアクセル操作を行ったときに空燃比が大きく変動して機関の動作がもたついたり、排気ガス成分が悪くなったりするのを防ぐことができる。
【００５９】
同様に、吸気行程で急な減速操作が行われたとしても、吸気行程が終了するまでの区間ではスロットルバルブが操作されないため、同期噴射により噴射された燃料が過剰になって、機関の出力が低下したり、排気ガスの成分が悪くなったりするのを防ぐことができる。
【００６０】
上記のように、スロットル開閉禁止区間を設定する場合には、スロットル開閉禁止区間判定手段３２に、吸気行程が終了したことを検出する吸気行程終了検出手段を設けることが必要である。
【００６１】
一般に内燃機関、特に各気筒毎に吸気管が独立に設けられている内燃機関においては、吸気行程が終了するクランク角位置付近で吸気管内の圧力が最小値を示す。このような内燃機関に本発明を適用する場合には、内燃機関の吸気管内の圧力の最小値を検出することにより、吸気行程が終了したことを検出することができる。
【００６２】
また内燃機関の特定のクランク角位置でクランク角信号を発生するクランク角センサ（上記の例ではパルサ１１）が設けられている場合には、該クランク角信号を用いて内燃機関が吸気行程を終了したことを検出するように吸気行程終了検出手段を構成することができる。例えば、吸気行程が終了するときのクランク角位置で特定のクランク角信号が発生するようにクランク角センサを構成した場合には、該クランク角センサが特定のクランク角信号を発生したときに吸気行程が終了したことを検出することができる。
【００６３】
更に、吸気行程が終了するときのクランク角位置よりも位相が進んだクランク角位置でクランク角センサが特定のクランク角信号を発生する場合には、該特定のクランク角信号が発生したときにタイマを起動して、該クランク角信号の発生位置から吸気行程の終了位置までの角度の時間換算値を該タイマに計測させることにより、吸気行程が終了したことを検出することができる。
【００６４】
また内燃機関は４サイクル機関であって、内燃機関のカム軸の特定の回転角度位置でカム角信号を発生するカム軸センサが設けられている場合には、該カム軸センサが発生するカム角信号を用いて内燃機関が吸気行程を終了したことを検出することもできる。この場合も、吸気行程が終了するときのカム角位置で特定のカム角信号が発生するようにカム軸センサを構成した場合には、該カム軸センサが特定のカム角信号を発生したときに吸気行程が終了したことを検出することができる。また吸気行程が終了するときのカム角位置よりも位相が進んだカム角位置でカム軸センサが特定のカム角信号を発生する場合には、該特定のカム角信号が発生したときにタイマを起動して、該カム角信号の発生位置から吸気行程の終了位置までの角度の時間換算値を該タイマに計測させることにより、吸気行程が終了したことを検出することができる。
【００６５】
機関のクランク角位置がスロットル開閉禁止区間にあるか否かの判定を行うには、例えば、同期噴射が行われるタイミングでセットされ、吸気行程が終了したことが検出されたときにリセットされる禁止区間判定用フラグを設けて、図７のステップ２においてこのフラグがセットされているか否かを判定するようにすればよい。
【００６６】
上記の例では、同期噴射を行うクランク角位置から吸気行程の終了位置までの区間をスロットル開閉禁止区間としたが、同期噴射を行うクランク角位置とは無関係に、内燃機関の排気行程の少なくとも一部と、吸気行程とを含むようにスロットル開閉禁止区間を設定するようにしてもよい。
【００６７】
また予め定められたクランク角位置でインジェクタから燃料を噴射させる同期噴射を行った後、必要に応じて燃料噴射量の不足を補うための非同期噴射を行うようにインジェクタ制御手段が構成される場合には、非同期噴射が開始されたときのクランク角位置から吸気行程が終了したときのクランク角位置までの区間をスロットル開閉禁止区間とするようにスロットル開閉禁止区間判定手段を構成することができる。
【００６８】
上記の実施形態では、スロットル開閉禁止区間判定手段をスロットル開閉要求検出手段と目標スロットル開度演算手段との間に設けて、スロットル開閉禁止区間判定手段により、クランク角位置がスロットル開閉禁止区間から外れていると判定されている場合にのみスロットルバルブの目標開度を演算するようにしたが、スロットル開閉禁止区間判定手段の設け方は上記の例に限定されない。
【００６９】
例えば、スロットル開閉禁止区間判定手段３２をスロットル操作量演算手段３５とアクチュエータ駆動手段３６との間に設けて、スロットル開閉禁止区間判定手段により、クランク角位置がスロットル開閉禁止区間から外れていると判定されている場合にのみアクチュエータ駆動回路１３にアクチュエータ駆動指令信号を与えるように構成してもよい。
【００７０】
上記の実施形態では、スロットル開閉要求が検出されたときに必ずクランク角位置がスロットル開閉禁止区間にあるか否かの判定を行わせるようにしているが、検出されたスロットル開閉要求により与えられるスロットルバルブの要求操作量が設定値を超えている場合にのみクランク角位置がスロットル開閉禁止区間にあるか否かの判定を行わせるようにしてもよい。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、スロットルバルブが操作されて吸入空気量が変化すると混合気の空燃比に補正不能な顕著な変化が生じる区間を含むスロットル開閉禁止区間を定めておいて、機関のクランク角位置がこのスロットル開閉禁止区間にあるときにスロットルバルブが操作されるのを禁止するようにしたので、運転者が急なアクセル操作を行ったときに空燃比が大きく変動して機関の動作がもたついたり、排気ガス成分が悪くなったりするのを防ぐことができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の全体的な構成を示したブロック図である。
【図２】図１の実施形態においてマイクロプロセッサにより構成される機能実現手段を含めた全体的な構成を示したブロック図である。
【図３】従来の内燃機関用燃料供給制御装置の動作を説明するためのグラフである。
【図４】従来の内燃機関用燃料供給制御装置の動作を説明するためのグラフである。
【図５】従来の内燃機関用燃料供給制御装置の動作を説明するためのグラフである。
【図６】本発明に係わる内燃機関用燃料供給制御装置の動作を説明するためのグラフである。
【図７】本発明の実施形態においてマイクロプロセッサがスロットルバルブの目標開度を演算する際に実行する一つのタスクのアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図８】従来の燃料供給制御装置においてマイクロプロセッサがスロットルバルブの目標開度を演算する際に実行するタスクのアルゴリズムを示したフローチャートである。
【符号の説明】
１：内燃機関、２：スロットルバルブ、３：アクチュエータ、４：スロットルセンサ、５：インジェクタ、６：吸気管圧力センサ、１２：電子式制御ユニット（ＥＣＵ）、１３：アクチュエータ駆動回路、１４：アクセル、１５：アクセルセンサ、３１：スロットル開閉要求検出手段、３２：スロットル開閉禁止区間判定手段、３３：目標スロットル開度演算手段、３５：スロットル操作量演算手段、３６：アクチュエータ駆動手段。

Claims

内燃機関に燃料を供給するインジェクタと、アクチュエータにより操作されて前記内燃機関の吸入空気量を調節するスロットルバルブと、各種の制御条件に対して燃料噴射時間を演算して演算した燃料噴射時間の間前記インジェクタから燃料を噴射させるように前記インジェクタを制御するインジェクタ制御手段と、前記スロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサと、運転者によるアクセル操作から前記スロットルバルブの開側または閉側への要求操作量を示すスロットル開閉要求を検出するスロットル開閉要求検出手段と、前記スロットル開閉要求検出手段により検出されたスロットル開閉要求に応じて前記スロットルバルブの目標開度を演算して前記スロットルセンサにより検出される前記スロットルバルブの開度を演算された目標開度に一致させるように前記アクチュエータを制御するスロットル制御手段とを備えた内燃機関用燃料供給制御装置において、
前記スロットルバルブが操作されて吸入空気量が変化すると混合気の空燃比に補正不能な顕著な変化が生じるクランク角範囲を含むように設定された区間をスロットル開閉禁止区間として、前記内燃機関のクランク角位置が前記スロットル開閉禁止区間にあるか否かを判定するスロットル開閉禁止区間判定手段を具備し、
前記スロットル制御手段は、前記スロットル開閉禁止区間判定手段により前記内燃機関のクランク角位置が前記スロットル開閉禁止区間にあると判定されている間前記スロットル制御手段が前記スロットルバルブの開度を変化させる制御を行うのを禁止するように構成されている内燃機関用燃料供給制御装置。
前記スロットル制御手段は、前記スロットル開閉禁止区間判定手段によりクランク角位置が前記スロットル開閉禁止区間から外れていると判定されているときにのみ前記スロットル開閉要求に応じて前記スロットルバルブの新たな目標開度を演算する目標スロットル開度演算手段と、前記スロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサと、前記スロットルセンサにより検出されるスロットルバルブの開度と前記スロットルバルブの目標開度との偏差を零にするために必要なスロットルバルブの操作量を演算する操作量演算手段と、前記操作量演算手段により演算された操作量だけ前記スロットルバルブを操作するように前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用燃料供給制御装置。
前記スロットル制御手段は、前記スロットル開閉要求検出手段によりスロットル開閉要求が検出されたときに該スロットル開閉要求に応じてスロットルバルブの新たな目標開度を演算する目標スロットル開度演算手段と、前記スロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサと、前記スロットルセンサにより検出されるスロットルバルブの開度と前記目標開度との偏差を零にするために必要なスロットルバルブの操作量を演算する操作量演算手段と、前記スロットル開閉禁止判定手段によりクランク角位置がスロットル開閉禁止区間から外れていると判定されている場合にのみ前記操作量演算手段により演算された操作量だけスロットルバルブを操作するようにアクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用燃料供給制御装置。
前記スロットル開閉禁止区間判定手段は、前記スロットル開閉要求検出手段により検出されたスロットル開閉要求により与えられる要求操作量が設定値を超えている場合にのみクランク角位置がスロットル開閉禁止区間にあるか否かの判定を行うように構成されている請求項１，２または３に記載の内燃機関用燃料供給制御装置。
前記スロットル開閉禁止区間判定手段は、前記内燃機関の吸気行程が終了したことを検出する吸気行程終了検出手段を備えていて、前記インジェクタが燃料の同期噴射を開始するクランク角位置から前記吸気行程終了検出手段が吸気行程の終了を検出するクランク角位置までの区間をスロットル開閉禁止区間とするように構成されている請求項１，２または３に記載の内燃機関用燃料供給制御装置。
前記吸気行程終了検出手段は、前記内燃機関の吸気管内の圧力から前記内燃機関の吸気行程が終了したことを検出するように構成されている請求項５に記載の内燃機関用燃料供給制御装置。
前記内燃機関の特定のクランク角位置でクランク角信号を発生するクランク角センサが設けられ、前記吸気行程終了検出手段は、前記クランク角信号を用いて前記内燃機関が吸気行程を終したことを検出するように構成されている請求項５に記載の内燃機関用燃料供給制御装置。
前記内燃機関は４サイクル機関であって、該内燃機関のカム軸の特定の回転角度位置でカム角信号を発生するカム軸センサが設けられ、
前記吸気行程終了検出手段は、前記カム角信号を用いて前記内燃機関が吸気行程を終了したことを検出するように構成されている請求項５に記載の内燃機関用燃料供給制御装置。
前記スロットル開閉禁止区間は、前記内燃機関の排気行程の少なくとも一部と、前記吸気行程とを含むように設定されている請求項１，２，３または４に記載の内燃機関用燃料供給制御装置。
前記インジェクタ制御手段は、予め定められたクランク角位置で前記インジェクタから燃料を噴射させる同期噴射を行った後、必要に応じて燃料噴射量の不足を補うための非同期噴射を行うように構成され、
前記スロットル開閉禁止区間判定手段は、前記非同期噴射が開始されたときのクランク角位置から前記吸気行程が終了したときのクランク角位置までの区間を前記スロットル開閉禁止区間とするように構成されている請求項１，２，３または４に記載の内燃機関用燃料供給制御装置。