JP2535894B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は内燃機関から発生するトルクの理想値（目
標値）と実測値との比較により燃料噴射量を算出し、空
燃比を制御するシステムに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention is a system for controlling an air-fuel ratio by calculating a fuel injection amount by comparing an ideal value (target value) of torque generated from an internal combustion engine with an actually measured value. Regarding

〔従来の技術〕[Conventional technology]

電子制御燃料噴射内燃機関では吸入空気量をエアーフ
ローメータ等により検出し、この検出された吸入空気量
に応じて燃料噴射量を所定空燃比となるうちにフィード
バック制御することが行われる。そして、機関の過渡的
な運転時には空燃比フィードバック系の作動遅れによ
り，最適な量の燃料を供給することが困難となるので、
負荷及び回転数により決まる基本的な燃料噴射量に補正
を加えた後インジェクタより噴射せしめている。In an electronically controlled fuel injection internal combustion engine, an intake air amount is detected by an air flow meter or the like, and feedback control is performed according to the detected intake air amount while the fuel injection amount reaches a predetermined air-fuel ratio. Then, during the transient operation of the engine, it becomes difficult to supply the optimum amount of fuel due to the operation delay of the air-fuel ratio feedback system,
The basic fuel injection amount determined by the load and the number of revolutions is corrected, and then the fuel is injected from the injector.

ところが燃料噴射量を単に補正するだけでは内燃機関
が要求する理想的な燃料噴射量を得ることが困難であ
る。その結果、補正が足りなくて加速性能が十分でなか
ったり、補正が過剰になって燃料消費率が悪化したり又
は排気ガス中のHC又はCO成分の排出量が増加したりする
問題点がある。However, it is difficult to obtain the ideal fuel injection amount required by the internal combustion engine by simply correcting the fuel injection amount. As a result, there are problems that the correction is insufficient and the acceleration performance is not sufficient, the correction is excessive and the fuel consumption rate is deteriorated, or the amount of HC or CO components in the exhaust gas is increased. .

そこで、特開昭60−249647号ではエンジンの現実のト
ルクを検出し、この実測トルクがそのエンジンの運転状
態によって決まる理想的なトルクに一致するように燃料
供給量を増減制御するシステムを提案している。この場
合、理想トルク値は定常運転時における理想空燃比かつ
理想点火時期（MBT進角）でのトルク値とするのが一般
的である。Therefore, Japanese Patent Laid-Open No. 60-249647 proposes a system that detects the actual torque of the engine and controls the fuel supply amount so that the measured torque matches the ideal torque determined by the operating condition of the engine. ing. In this case, the ideal torque value is generally the torque value at the ideal air-fuel ratio and the ideal ignition timing (MBT advance angle) during steady operation.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

ところが、加速運転等のエンジンの過渡的な運転差を
考えると、点火時期等の制御送れ、或いは意図的になま
し料理（ハンチング等を防ぐため計算上の点火時期の値
より鈍化させた値を実際の点火時期の制御のため使用す
る。）を行っている等の理由によりたとえ理想空燃比に
制御されていたとしても、実際にエンジンにより得られ
るトルクの値は理想値より低下する。一方燃料噴射量は
理想トルク値によって決まる値に設定されるため、目標
値として過大となり、これは燃料噴射量からみると過大
となることを意味し、燃料消費率の悪化及び排気ガスの
エミッションの悪化の原因となる。However, considering the transient operation difference of the engine such as acceleration operation, it is possible to control the ignition timing, etc., or intentionally soften the cooked food (a value that is made slower than the calculated ignition timing value to prevent hunting etc. The torque value actually obtained by the engine is lower than the ideal value even if the air-fuel ratio is controlled to the ideal air-fuel ratio because of the fact that the actual ignition timing is controlled. On the other hand, since the fuel injection amount is set to a value determined by the ideal torque value, it becomes too large as a target value, which means that the fuel injection amount becomes too large, which leads to deterioration of the fuel consumption rate and emission of exhaust gas. It causes deterioration.

この発明は点火時期の制御遅れやなまし処理にかかわ
らず空燃比を理想値に制御することを目的とする。An object of the present invention is to control the air-fuel ratio to an ideal value regardless of the control delay of the ignition timing and the smoothing process.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

第１図において、この発明の内燃機関の空燃比制御装
置は、 内燃機関の燃焼室に設置された燃焼圧力を検出する燃
焼圧力検出手段１、 前記燃焼圧力検出手段１で検出された燃焼圧力のピー
ク時のクランク角度を検出するクランク角度検出手段
２、 最適点火時期で点火したとしたときの燃焼圧ピーク時
のクランク角度を予め設定するクランク角度設定手段
３、 最適点火時期で点火したとしたときの目標トルク相当
値を予め設定する目標トルク相当値設定手段４、 前記燃焼圧ピーク時のクランク角度の検出値と最適点
火時期で点火したとしたときのピーク時のクランク角度
の設定値との偏差に基づいて前記目標トルク相当値を補
正する目標トルク相当値補正手段５、 前記燃焼圧力検出手段14により検出された燃焼圧から
トルク相当値を実測するトルク相当値実測手段６、 トルク相当値実測値と補正された目標トルク相当値と
を比較することによって燃焼噴射補正量を更新する燃料
噴射量補正量演算手段７、 内燃機関の運転状態から求められた燃料噴射量と前記
燃料噴射量補正量とから燃料供給信号を形成し、内燃機
関に燃料を供給する燃焼供給手段８、 を具備する。In FIG. 1, an air-fuel ratio control system for an internal combustion engine according to the present invention comprises a combustion pressure detecting means 1 for detecting combustion pressure installed in a combustion chamber of the internal combustion engine, and a combustion pressure detecting means 1 for detecting combustion pressure. Crank angle detecting means 2 for detecting the crank angle at the peak, crank angle setting means 3 for presetting the crank angle at the combustion pressure peak when ignition is performed at the optimum ignition timing, and ignition at the optimum ignition timing Target torque equivalent value setting means 4 for presetting the target torque equivalent value of the above, deviation between the detected value of the crank angle at the peak of the combustion pressure and the set value of the crank angle at the peak when ignition is performed at the optimum ignition timing. A target torque equivalent value correction means 5 for correcting the target torque equivalent value based on the above, and a torque equivalent value is actually measured from the combustion pressure detected by the combustion pressure detection means 14. Torque equivalent value measuring means 6, fuel injection amount correction amount calculating means 7 for updating the combustion injection correction amount by comparing the measured torque equivalent value and the corrected target torque equivalent value, calculated from the operating state of the internal combustion engine. Combustion supply means 8 for forming a fuel supply signal from the fuel injection amount and the fuel injection amount correction amount and supplying the fuel to the internal combustion engine.

〔実施例〕〔Example〕

第２図において、10はシリンダブロック、12はピスト
ン、14はコネクティングロッド、16はクランク軸、18は
シリンダヘッド、20は燃焼室、22は吸気弁、24は吸気ポ
ート、26は排気弁、28は排気ポート、30は吸気管、32は
スロットル弁、34はエアーフローメータである。燃料イ
ンジェクタ36は吸気ポート24に近い吸気管30に設置され
る。圧電型等の圧力センサ38がシリンダヘッド18に取付
けられ、シリンダボア内の圧力を知ることができる。筒
内圧力センサ38は検出した筒内圧力より周知の手法で機
関が発生するトルクに相当する値を知るため設けられ
る。クランク角センサ40,42はクランク軸16に連結され
るディストリビュータの分配軸（図示しない）等のクラ
ンク軸16と連動して回転する回転軸44の回転に応じたパ
ルス信号を発生するため設けられる。第１のクランク角
センサ40は、基準位置確認用であってエンジンの一サイ
クルに相当するクランク角度、即ち720゜CA毎のパルス
信号を発生する。一方、第２のクランク角度センサ42
は、例えばクランク角度で１゜毎のパルス信号を発生
し、燃料噴射や筒内圧力によるトルク相当値としての図
示トルクの算出を実行するための割り込み処理の開始信
号となり、またそのパルス間隔により機関回転数NEを知
ることができる。In FIG. 2, 10 is a cylinder block, 12 is a piston, 14 is a connecting rod, 16 is a crankshaft, 18 is a cylinder head, 20 is a combustion chamber, 22 is an intake valve, 24 is an intake port, 26 is an exhaust valve, 28 Is an exhaust port, 30 is an intake pipe, 32 is a throttle valve, and 34 is an air flow meter. The fuel injector 36 is installed in the intake pipe 30 near the intake port 24. A pressure sensor 38 of the piezoelectric type or the like is attached to the cylinder head 18, and the pressure inside the cylinder bore can be known. The in-cylinder pressure sensor 38 is provided to know the value corresponding to the torque generated by the engine from the detected in-cylinder pressure by a known method. The crank angle sensors 40 and 42 are provided to generate a pulse signal according to the rotation of the rotary shaft 44 that rotates in conjunction with the crank shaft 16 such as a distributor shaft (not shown) of a distributor connected to the crank shaft 16. The first crank angle sensor 40 is for confirming the reference position and generates a pulse signal for each crank angle corresponding to one cycle of the engine, that is, every 720 ° CA. On the other hand, the second crank angle sensor 42
Is a start signal of an interrupt process for generating a pulse signal for every 1 ° at a crank angle and executing calculation of indicated torque as a torque equivalent value due to fuel injection and cylinder pressure, and the engine interval depends on the pulse interval. You can know the rotational speed NE.

制御回路50はマイクロコンピュータ・システムとして
構成され、この発明による空燃比制御を実行するための
ものである。制御回路50はマイクロプロセシングユニッ
ト（MPU）52と、メモリ54と、入力ポート56と、出力ポ
ート58と、これらを接続するバス60とを基本的な構成要
素とするものである。入力ポート56は各センサに接続さ
れ、運転条件信号が入力される。即ち、エアーフローメ
ータ34からは吸入空気量Ｑに応じた信号が入力される。
圧力センサ38からは筒内圧力に応じた信号が入力され
る。またクランク角センサ40,42よりクランク角度に応
じたパルス信号が入力される。MPU52はメモリ54に格納
されるプログラム及びデータに従って演算を実行し、燃
料噴射信号が形成される。出力ポート58は、燃料インジ
ェクタ36に接続され、燃料噴射信号が印加さる。The control circuit 50 is configured as a microcomputer system, and is for executing the air-fuel ratio control according to the present invention. The control circuit 50 has a micro processing unit (MPU) 52, a memory 54, an input port 56, an output port 58, and a bus 60 connecting these as basic components. The input port 56 is connected to each sensor and receives an operating condition signal. That is, a signal corresponding to the intake air amount Q is input from the air flow meter 34.
A signal corresponding to the cylinder pressure is input from the pressure sensor 38. A pulse signal corresponding to the crank angle is input from the crank angle sensors 40 and 42. The MPU 52 executes a calculation according to the program and data stored in the memory 54, and a fuel injection signal is formed. The output port 58 is connected to the fuel injector 36 and receives a fuel injection signal.

この発明の実施例における空燃比制御は次の事実に基
礎を置くものである。即ち、点火時期が最適点火時期
（MBT）に制御されている場合、吸入空気量とエンジン
が発生する実際のトルクとは理想的な空燃比範囲、例え
ば12〜14.6、に制御されているときは一定の比例関係を
持つ（第３図の実線ｍ参照）。ここに、MBTとは機関か
ら発生するトルクを最大にする点火時期のことで、MBT
を得るため通常の電子進角装置では点火時期のテーブル
はMBTを得るように設定され、もっと巧妙なシステムで
は筒内圧力より燃焼圧力を知り、これを点火時期にフィ
ードバックする技術、その他の方法が提案されている。
そして、空燃比が理想的範囲から外れて第３図の破線の
ようにA/F＝16又は18のようにずれてくると吸入空気量
とトルクとの線型関係は理想状態（A/F＝12〜14.6）と
は異なって来る。これは、或る吸入空気量に対して第３
図の実線ｍ上に乗るトルク値を目標値としたとき、この
目標値となるように実トルク値を制御すれば、空燃比は
理想的な空燃比範囲に制御されることを意味する。The air-fuel ratio control in the embodiment of the present invention is based on the following facts. That is, when the ignition timing is controlled to the optimum ignition timing (MBT), when the intake air amount and the actual torque generated by the engine are controlled within an ideal air-fuel ratio range, for example, 12 to 14.6, It has a certain proportional relationship (see the solid line m in FIG. 3). Here, MBT is the ignition timing that maximizes the torque generated from the engine.
In order to obtain the normal electronic advance device, the ignition timing table is set to obtain MBT.In a more sophisticated system, there is a technique to know the combustion pressure from the cylinder pressure and feed it back to the ignition timing. Proposed.
When the air-fuel ratio deviates from the ideal range and deviates as A / F = 16 or 18 as shown by the broken line in FIG. 3, the linear relationship between the intake air amount and the torque is in the ideal state (A / F = 12 ~ 14.6) comes different. This is the third for a given intake air volume.
When the torque value on the solid line m in the figure is a target value, it means that the air-fuel ratio is controlled within an ideal air-fuel ratio range if the actual torque value is controlled to reach this target value.

第３図の直線ｍは点火時期がMBT進角値に制御されて
おり、且つ適正な空燃比範囲（12〜14.6）では実トルク
−吸入空気量比は或る一定値であることを意味する。と
ころが、過渡運転を想定すると点火時期はMBT進角から
外れてくるため、標準的な状態で設定されたトルクの目
標値が最適ではなくなってくる。第４図においてMBT進
角からの＋，−のずれ量に対する実トルクとして図示ト
ルクの低下率（％）の関係を実吸入空気量Gaが大きいと
き（実線）と小さいとき（破線）とで表したものであ
る。図から明白なように点火時期がMBTから外れるに従
ってトルクの低下率は大きくなる。そして、点火時期が
MBT進角から外れると燃焼圧力がピークを呈するクラン
ク角度はMBT進角で点火したときの燃焼圧力がピークを
呈するクランク角度（これは、そのエンジンにとっては
運転状態に係わらず一定であると考えてよい。）からず
れ（Δθ）が出てくる。第６図において実線がMBT進角
で点火したときの管内圧力特性、破線がMBTからδθ
だけずれた点火時期で点火した筒内圧力特性であり燃
焼圧力のピークを呈する角度はΔθのずれが出てくる。
そして、このずれ角度Δθは吸入空気の大（実線）、小
（破線）に係わらず、第５図のようにMBT進角からの点
火時期のずれ角度δθに対して直線的な関係を持ってい
る。逆にいえば、燃焼圧ピークを呈するクランク角度の
MBT進角で点火したときの燃焼圧ピークを呈するクラン
ク角度からの差Δθを知ればそのときのエンジンの発生
すべきトルク、即ち制御目標値の必要な修正量を知るこ
とができるのである。この発明では、通常の状態で予め
試験により定められる制御トルクの目標値をΔθに応じ
て補正することにより、過渡的に点火期待がMTB進角よ
りずれたとしても常に最適な制御目標値が得られるよう
にしているのである。The straight line m in FIG. 3 means that the ignition timing is controlled to the MBT advance value and that the actual torque-intake air amount ratio is a certain constant value in the proper air-fuel ratio range (12 to 14.6). . However, assuming transient operation, the ignition timing deviates from the MBT advance angle, so the target value of the torque set in the standard state is not optimal. In Fig. 4, the relationship of the indicated torque decrease rate (%) as the actual torque with respect to the +/- deviation amount from the MBT advance angle is shown by the case where the actual intake air amount Ga is large (solid line) and small (broken line). It was done. As is clear from the figure, the torque decrease rate increases as the ignition timing deviates from the MBT. And the ignition timing
The crank angle at which the combustion pressure peaks when deviating from the MBT advance angle is the crank angle at which the combustion pressure peaks when igniting at the MBT advance angle (This is considered to be constant for the engine regardless of operating conditions. The deviation (Δθ) comes out. In Fig. 6, the solid line indicates the pressure characteristic in the pipe when ignition is performed at the MBT advance angle, and the broken line indicates δθ from MBT.
The in-cylinder pressure characteristics are ignited with the ignition timing deviated by a certain amount, and the angle exhibiting the peak of the combustion pressure deviates by Δθ.
The deviation angle Δθ has a linear relationship with the deviation angle δθ of the ignition timing from the MBT advance angle as shown in FIG. 5, regardless of whether the intake air is large (solid line) or small (broken line). There is. Conversely, of the crank angle that shows the combustion pressure peak
By knowing the difference Δθ from the crank angle that presents the combustion pressure peak when ignition is performed at the MBT advance angle, it is possible to know the torque to be generated by the engine at that time, that is, the necessary correction amount of the control target value. According to the present invention, by correcting the target value of the control torque determined by the test in advance in the normal state according to Δθ, the optimum control target value is always obtained even if the ignition expectation deviates from the MTB advance angle transiently. I am allowed to do so.

以上説明したこの発明の制御動作を行う制御回路50の
作動を第７図から第11図のフローチャートによって説明
する。第７図は燃料噴射ルーチンを示し、周知の通り、
燃料噴射開始時期は吸気行程の開始付近の所定クランク
角度に設定され、燃料噴射開始時期に先立って演算が完
了するようにこのタイミングは第１クランク角センサ40
からの720゜CAパルス信号を基準に第２クランク角セン
サ42の１゜CAのパルスの数を計測することにより知るこ
とができるステップ62に進み、基本燃料噴射量Tpが、TP
＝ｋ×Ga（ｉ）によって算出される。ｋは定数であり、
Gaは後述のようにエアーフローメータ34による吸入空気
量Ｑをエンジン回転数で補正した後の実吸入空気量を示
し、ここに添字ｉは気筒番号を示す。ステップ64で最終
噴射量TAUが、TAU＝TP＋τ_ａ＋τ_ｂ によって算出される。ここにτ_ａは目標トルクと実トル
クとの差に応じた補正量、τ_ｂはトルク変動に応じた補
正量を夫々示す。ステップ66では算出されたTAUに応じ
た時間だけ燃料噴射が実行されるようにその気筒のイン
ジェクタ36に燃料噴射信号が供給される。この燃料噴射
信号の形成の仕方自体は周知あるので、その説明は省略
する。The operation of the control circuit 50 for performing the control operation of the present invention described above will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 7 to 11. FIG. 7 shows a fuel injection routine, and as is well known,
The fuel injection start timing is set to a predetermined crank angle near the start of the intake stroke, and this timing is set so that the calculation is completed prior to the fuel injection start timing.
The process proceeds to step 62, which can be known by measuring the number of 1 ° CA pulses of the second crank angle sensor 42 with reference to the 720 ° CA pulse signal from, and the basic fuel injection amount Tp is TP
= K × Ga (i) k is a constant,
Ga indicates the actual intake air amount after the intake air amount Q by the air flow meter 34 is corrected by the engine speed as described later, and the subscript i indicates the cylinder number. In step 64, the final injection amount TAU is calculated by TAU = TP + τ _a + τ _b . Here, τ _a is a correction amount according to the difference between the target torque and the actual torque, and τ _b is a correction amount according to the torque fluctuation. In step 66, the fuel injection signal is supplied to the injector 36 of the cylinder so that the fuel injection is executed for the time corresponding to the calculated TAU. Since the method of forming the fuel injection signal itself is well known, its description is omitted.

第８図は吸気弁の閉鎖時毎に実行され、エアーフロー
メータ34の計測値Ｑよりエンジン回転数当たりの実吸入
空気量量Gaの算出処理を示す。ステップ70ではエアーフ
ローメータ34の計測値Ｑがその気筒ｉのエアーフローメ
ータの計測値を入れるアドレスＱ（ｉ）に入れられる。
ステップ72ではシリンダボアに入る実吸入空気量でGaが Ga（ｉ）＝（Ｑ（ｉ）/NE）×（1000/60）×ｆ によって算出される。エンジン回転数NEは第２クランク
角センサ42からの１゜CA信号の時間間隔により周知のよ
うに知ることができる。またｆは密度補正係数であり、
周知のように吸入空気温度などの温度因子に応じて決定
される。実吸入空気量を検出するため、上記のように吸
気弁閉鎖時におけるエアーフローメータ計測値と機関回
転数とを計測する代わりに、ピストン12の吸気下死点に
おける圧力センサ38により計測される筒内圧力と圧縮行
程中の点火手前の所定クランク角度での筒内圧力との差
（第12図のΔＰ）が実吸入空気量と相関があるので（第
13図）、これにより算出することができる。この原理に
よる吸入空気量の測定については特開昭59−221433号参
照。FIG. 8 shows a process of calculating the actual intake air amount Ga per engine speed from the measured value Q of the air flow meter 34, which is executed every time the intake valve is closed. In step 70, the measured value Q of the air flow meter 34 is put into the address Q (i) where the measured value of the air flow meter of the cylinder i is put.
In step 72, Ga is calculated by Ga (i) = (Q (i) / NE) × (1000/60) × f as the actual intake air amount entering the cylinder bore. The engine speed NE can be known in a known manner from the time interval of the 1 ° CA signal from the second crank angle sensor 42. Further, f is a density correction coefficient,
As is well known, it is determined according to a temperature factor such as the intake air temperature. In order to detect the actual intake air amount, instead of measuring the air flow meter measurement value and the engine speed when the intake valve is closed as described above, a cylinder measured by the pressure sensor 38 at the intake bottom dead center of the piston 12 Since the difference (ΔP in FIG. 12) between the internal pressure and the in-cylinder pressure at the predetermined crank angle before ignition during the compression stroke has a correlation with the actual intake air amount (see
(Fig. 13), which can be calculated. For the measurement of the intake air amount based on this principle, see JP-A-59-221433.

第９図は所定のクランク角度毎（例えば１゜CA毎）に
実行され、筒内圧力よりピストン12に加わる平均有効圧
力を算出し、これによりトルク相当値である図示トルク
を算出する処理を示す。ステップ74ではその気筒の圧縮
行程の判別を行う。ステップ76では図示トルクTiの算出
処理が実行される。この方法は例えば特開昭60−104754
号や特開昭60−150446号に開示されている通り、燃焼期
間（例えば圧縮行程下死点から膨脹行程下死点の間と36
0゜CAのクランク角度範囲）における複数の点で筒内圧
力を検出しピストンに加わる平均有効圧力を算出するこ
とに基礎を置くものである。即ち、燃焼期間での筒内圧
力は第12図の実線のように変化し、圧縮上死点後の或る
角度でピークを呈する。一方、破線はモーターリングで
の筒内圧力変化を示す。ピストン12の有効仕事は図の斜
線で表され、ステップ76ではこれを算出することにな
る。FIG. 9 shows a process which is executed for each predetermined crank angle (for example, for every 1 ° CA), calculates the average effective pressure applied to the piston 12 from the in-cylinder pressure, and thereby calculates the indicated torque that is a torque equivalent value. . In step 74, the compression stroke of that cylinder is determined. In step 76, calculation processing of the indicated torque Ti is executed. This method is disclosed, for example, in JP-A-60-104754.
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-150446 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-150446, the combustion period (for example, between the compression stroke bottom dead center and the expansion stroke bottom dead center and 36
It is based on detecting the in-cylinder pressure at multiple points in the 0 ° CA crank angle range) and calculating the average effective pressure applied to the piston. That is, the in-cylinder pressure changes during the combustion period as shown by the solid line in FIG. 12, and exhibits a peak at a certain angle after the compression top dead center. On the other hand, the broken line shows the change in cylinder pressure at the motor ring. The effective work of the piston 12 is represented by the diagonal lines in the figure, and this will be calculated in step 76.

第10図は燃料噴出量の補正処理を示す。この処理では
膨脹行程の下死点（即ち圧縮上死点後180゜CAのタイミ
ング）において実行される。膨脹胃程の下死点は第９図
のステップ74,76の説明において述べたようにその気筒
ｉの図示トルクTi（ｉ）の計測が完了したタイミングに
相当する。ステップ80では、図示トルクの、実吸入空気
量に対する比が T/G（ｉ）＝Ti（ｉ）/Ga（ｉ） によって算出される。次のステップ82ではトルクサイク
ル間変動因子ΔT/G（ｉ）が今回の図示トルク−実吸入
空気量比T/G（ｉ）と前回このルーチンを実行したとき
得られた図示トルク−実吸入空気量比T/G（ｉ）′との
差として算出される。ステップ84では図示トルク−実吸
入空気量比T/G（ｉ）が目標TGより小さいか否か判別さ
れる。ここにTGはその実吸入空気量Gaのときの第３図の
実線ｍに乗る図示トルクの値、即ち目標トルクである。
空燃比が12〜14.6の範囲に維持されているときはNoと判
定され、ステップ84よりステップ86に進み、ステップ64
において使用される燃料増量τ_ａ＝０に固定され、トル
クによる燃料増量は行われない。一方、空燃比が理想範
囲から希簿側に外れるとT/G（ｉ）＜TGとなり、ステッ
プ84よりステップ88に流れ、燃料増量τ_ａが τ_ａ＝（τ_ａ′＋（TG−T/G（ｉ））×α）/2 によって算出される。αは定数である。ここにτ_ａ′は
前回このルーチンを実行したときの補正量の値であり、
前回のτ_ａ′と今回のτ_ａとの平均によりなまし処理を
行うものである。FIG. 10 shows the correction process of the fuel injection amount. This processing is executed at the bottom dead center of the expansion stroke (that is, the timing of 180 ° CA after the compression top dead center). The bottom dead center of the inflated stomach corresponds to the timing when the measurement of the indicated torque Ti (i) of the cylinder i is completed, as described in the description of steps 74 and 76 in FIG. In step 80, the ratio of the indicated torque to the actual intake air amount is calculated by T / G (i) = Ti (i) / Ga (i). In the next step 82, the torque cycle variation factor ΔT / G (i) is the indicated torque-actual intake air amount ratio T / G (i) at this time and the indicated torque-actual intake air obtained at the previous execution of this routine. It is calculated as the difference from the quantity ratio T / G (i) '. At step 84, it is judged if the indicated torque-actual intake air amount ratio T / G (i) is smaller than the target TG. Here, TG is the value of the indicated torque on the solid line m in FIG. 3 at the actual intake air amount Ga, that is, the target torque.
When the air-fuel ratio is maintained within the range of 12 to 14.6, it is determined as No, and the routine proceeds from step 84 to step 86, and then step 64.
Is fixed to τ _a = 0 and the fuel is not increased by torque. On the other hand, when the air-fuel ratio deviates from the ideal range to the side of the book, T / G (i) <TG, and the process proceeds from step 84 to step 88, and the fuel increase amount τ _a is τ _a = (τ _a ′ + (TG−T / It is calculated by G (i)) × α) / 2. α is a constant. Where τ _a ′ is the value of the correction amount when this routine was executed last time,
The averaging process is performed by averaging the previous τ _a ′ and the current τ _a .

ステップ90〜94は、トルク変動による燃料噴射量の補
正量の算出処理を示している。即ち、ステップ80〜88の
処理によって実トルクが目標トルクに一致するように制
御され、その結果少なくとも新品のエンジンでは空燃比
は設定範囲に入る筈である。ところが、経時的な変化や
固体間偏差を考えると吸入空気量が同じでもエンジント
ルクは低下する。そのときは、新品のエンジンのときの
ままの燃料噴射量では過大である。そこで、実トルク−
吸入空気量比のサイクル間変動ΔT/G（ｉ）を検出し、
その変動の大小に応じて燃料噴射量が過小であるか過大
であるか判別し燃料噴射量を制御しようとするものであ
る。実トルク−吸入空気量比のサイクル間変動により燃
料噴射量を制御するこの考え方はこの出願人による特願
昭62−8124号と同様である。ステップ90ではステップ82
で算出されたトルク変動ΔT/G（ｉ）が所定値ΔTGより
大きいか否か判別される。トルク変動ΔT/G（ｉ）＞ΔT
Gのときはステップ92に進み、補正量τ_ｂがβだけイン
クリメントされる。トルク変動ΔT/G（ｉ）≦ΔTGのと
きはステップ94に進み、補正量τ_ｂがαだけでデクリメ
ントされる。ステップ96では次回の処理のためτ_ａがτ
_ａ′に入れられ、τ_ｂがτ_ｂ′に入れられる。ステップ
98ではτ_ａ＋τ_ｂにガードがかけられ最大値を超えない
ようにされる。Steps 90 to 94 show the calculation processing of the correction amount of the fuel injection amount due to the torque fluctuation. That is, the actual torque is controlled so as to match the target torque by the processing of steps 80 to 88, and as a result, the air-fuel ratio should be within the set range in at least a new engine. However, considering the change over time and the deviation between solids, the engine torque decreases even if the intake air amount is the same. At that time, the fuel injection amount as it is when the new engine is used is excessive. Therefore, the actual torque −
Detects cycle-to-cycle variation in intake air amount ratio ΔT / G (i),
The fuel injection quantity is controlled by determining whether the fuel injection quantity is excessively small or excessive according to the magnitude of the fluctuation. This concept of controlling the fuel injection amount by the cycle-to-cycle variation of the actual torque-intake air amount ratio is the same as in the Japanese Patent Application No. 62-8124 filed by the present applicant. Step 90 Step 82
It is determined whether or not the torque fluctuation ΔT / G (i) calculated in step 3 is larger than the predetermined value ΔTG. Torque fluctuation ΔT / G (i)> ΔT
If it is G, the routine proceeds to step 92, where the correction amount τ _b is incremented by β. When the torque fluctuation ΔT / G (i) ≦ ΔTG, the routine proceeds to step 94, where the correction amount τ _b is decremented by α alone. In step 96, τ _a is τ for the next processing.
_It is put in _a ', and τ _b is put in τ _b ′. Step
At 98, τ _a + τ _b is guarded so as not to exceed the maximum value.

第11図は所定クランク角度（例えば１゜CA毎）に実行
され、この発明に従って燃焼圧力のピークに応じて目標
トルクTGの修正を行うルーチンを示す。ステップ110で
は第１クランク角度センサ40からの720゜CA毎の信号がO
Nか否か判別される。ONのときはステップ112に進み、ク
ランク角度カウンタCLがクリヤされ、OFFのときはステ
ップ114に進みクランク角度カウンタCLがインクリメン
トされる。カウンタCLの値によりエンジン１サイクル
（720゜CA）において今どのクランク角度位置にあるか
を把握することができる。第14図（イ）参照。ステップ
116では圧力センサ38からの燃焼圧力のA/D変換処理が実
行される。ステップ118では現在の燃焼圧力Ｐが、燃焼
圧力の最大値P_maxを格納するメモリ54のアドレスの現在
値より大きいか否か判別される。Yesのときはステップ1
20に進み、P_maxがＰの現在値によって更新され、ステッ
プ122に進み、クランク角度カウンタCLの現在値が燃焼
圧力のピークを呈するクランク角度の値ｔθ_pmaxを格納
するメモリのアドレスに転送される。ステップ118から
ステップ122の処理により燃焼圧力のピーク値を知るこ
とができる。ステップ124では圧縮上死点TDC後180゜CA
のクランク角度か否かが判別され、Yesのときはステッ
プ126に進み、その気筒の燃焼圧力のピークと呈するク
ランク角度ｔθ_pmaxとその気筒の圧縮上死点でのクラン
ク角度カウンタCLの計測値との差θ_pmaxが算出される。
ステップ128ではP_maxがクリヤされる。FIG. 11 shows a routine which is executed at a predetermined crank angle (for example, every 1 ° CA) and which corrects the target torque TG according to the peak of the combustion pressure according to the present invention. At step 110, the signal from the first crank angle sensor 40 at every 720 ° CA becomes O.
It is determined whether it is N or not. When it is ON, the routine proceeds to step 112, where the crank angle counter CL is cleared, and when it is OFF, the routine proceeds to step 114 where the crank angle counter CL is incremented. It is possible to know which crank angle position is currently in one engine cycle (720 ° CA) from the value of the counter CL. See FIG. 14 (a). Step
At 116, A / D conversion processing of the combustion pressure from the pressure sensor 38 is executed. At step 118, it is judged if the current combustion pressure P is larger than the current value of the address of the memory 54 storing the maximum value P _max of the combustion pressure. If yes, step 1
In step 20, P _max is updated with the current value of P, and in step 122, the current value of the crank angle counter CL is transferred to the address of the memory that stores the crank angle value tθ _pmax exhibiting the peak of the combustion pressure. . The peak value of the combustion pressure can be known by the processing from step 118 to step 122. In step 124, 180 ° CA after compression top dead center TDC
Is determined, and if Yes, the routine proceeds to step 126, where the crank angle tθ _pmax, which is the peak of the combustion pressure of the cylinder, and the measured value of the crank angle counter CL at the compression top dead center of the cylinder. Of the difference θ _pmax is calculated.
At step 128, P _max is cleared.

第14図は以上のステップ110から128の処理がどのよう
に行われるかを説明するタイミング図である。（ロ）〜
（ホ）は点火順序に従って各気筒の燃焼圧力がどのよう
に変化するか示している。燃焼圧力のピークは夫々の圧
縮上死点後の或る角度で出現される。クランク角度カウ
ンタの値CLは（イ）のように変化し、各気筒においてｔ
θ_pmaxの値が燃焼圧力のピークを呈するクランク角度カ
ウンタの値となる。ｔθ_pmaxのクランク角度で得られる
燃焼圧力のピークはP_maxに保持され、その気筒の圧縮上
死点後180゜の時点において、その気筒における圧縮上
死点と燃焼圧力ピーク時点との間、クランク角度カウン
タ値として計測した角度θ_pmaxが計測され、その後P_max
がリセットされる。FIG. 14 is a timing chart for explaining how the processing of steps 110 to 128 described above is performed. (B)
(E) shows how the combustion pressure of each cylinder changes according to the ignition order. The combustion pressure peak appears at an angle after each compression top dead center. The value CL of the crank angle counter changes as shown in (a) and t
The value of θ _pmax becomes the value of the crank angle counter that exhibits the peak of the combustion pressure. The peak of the combustion pressure obtained at the crank angle of tθ _pmax is held at P _max, and at the time of 180 ° after the compression top dead center of the cylinder, the crank angle between the compression top dead center of the cylinder and the combustion pressure peak time is increased. The angle θ _pmax measured as the angle counter value is measured, and then P _max
Is reset.

第11図のステップ130から134は燃焼圧力が現実にピー
クを呈するときのクランク角度と、MBT進角で点火した
としたときの燃焼圧力がピークを呈する固定のクランク
角度とのずれ角度Δθ（第６図参照）に応じたトルク目
標値の補正処理を示す。この処理はθ_pmaxの更新毎に行
われる。ステップ130では、MBT進角で点火したときの燃
焼圧力がピークを呈する固定のクランク角度θ_MBT（例
えば18゜CA位の値である。）とθ_pmaxとの差Δθが算出
される。ステップ132ではトルク目標値の補正係数ｆθ
_pmaxの算出が行われる。点火時期がMBT進角からずれた
ことに原因する図示トルクの低下は基本的には燃焼圧力
のずれ角度Δθ基本的には把握できるが、第４図、第５
図で示すように吸入空気量Gaの影響を受ける。従って、
点火時期がMBT進角から外れたことによるトルク目標値
の補正はΔθと吸入空気量Gaとの双方によって行う必要
がある。メモリにはGaの値とΔθの値との多数の組合せ
に対してトルク目標値の補正係数ｆθ_pmaxのデータを格
納したようなテーブルが備えられ、補間等の周知の手法
によりｆθ_pmaxの算出が実行されるのである。Steps 130 to 134 in FIG. 11 are the deviation angle Δθ between the crank angle at which the combustion pressure actually peaks and the fixed crank angle at which the combustion pressure peaks when the ignition is performed at the MBT advance angle ( The correction processing of the torque target value according to (see FIG. 6) is shown. This process is performed every time θ _pmax is updated. In step 130, the difference Δθ between the fixed crank angle θ _MBT (for example, a value of about 18 ° CA) at which the combustion pressure has a peak when ignited with the MBT advance angle and θ _pmax is calculated. In step 132, the correction coefficient fθ of the torque target value
Calculation of _pmax is performed. The decrease in the indicated torque caused by the ignition timing deviating from the MBT advance angle can be basically grasped as the combustion pressure deviation angle Δθ.
As shown in the figure, it is affected by the intake air amount Ga. Therefore,
It is necessary to correct the torque target value due to the ignition timing deviating from the MBT advance angle by both Δθ and the intake air amount Ga. The memory is provided with a table that stores the data of the correction coefficient fθ _pmax of the torque target value for many combinations of the Ga value and the Δθ value, and fθ _pmax can be calculated by a known method such as interpolation. It will be executed.

ステップ134では本来の目標値TG₀に補正係数ｆθ_pmax
を掛算したものがトルク目標値TGとされ、これが燃焼噴
射量の算出に使用されるトルク目標値となる。第10図の
ステップ84参照。 In step 134, the original target value TG _{0 is set} to the correction coefficient fθ _pmax
The torque target value TG is obtained by multiplying by, and this is the torque target value used to calculate the combustion injection amount. See step 84 in FIG.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明によれば、実際のトルク相当値と目標値との
差に応じて燃料噴射量を制御するシステムにおいて、そ
のトルク目標値を、MBT進角に対する現実の点火時期の
ずれΔθに応じて制御することにより、加速のような過
渡的な運転時においてても最適なトルク相当値目標値を
把握することができ、最適な燃料噴射量を得ることがで
き、運転性、排気ガスのエミッションの最適化を図るこ
とができる。According to the present invention, in the system that controls the fuel injection amount according to the difference between the actual torque equivalent value and the target value, the torque target value is controlled according to the deviation Δθ of the actual ignition timing with respect to the MBT advance angle. By doing so, the optimum torque equivalent value target value can be grasped even during a transient operation such as acceleration, the optimum fuel injection amount can be obtained, and the drivability and the exhaust gas emission are optimized. Can be realized.

また、加速時のショックの解消を図る目的で点火時期
をMBT進角から意図的に遅らせているものが提案されて
いるが、このようなシステムにおいて燃料噴射量に対す
る悪影響を防止することができる。Further, it is proposed that the ignition timing is intentionally delayed from the MBT advance angle for the purpose of eliminating a shock at the time of acceleration, but such a system can prevent an adverse effect on the fuel injection amount.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図はこの発明の構成を示す図。 第２図はこの発明の実施例の構成を示す図。 第３図は吸入空気量とトルクとの関係を示すグラフ。 第４図はMBT進角に対する現実の点火時期のずれに対す
る実トルク（図示トルク）の低下率の関係を示すグラ
フ。 第５図はMBT進角に対する現実の点火時期のずれに対す
る、MBT進角で点火したときの燃焼圧力のピーク時のク
ランク角度と現実の燃焼圧力のピークのクランク角度と
の間のずれ角度の関係を示すグラフ。 第６図は点火進角がMBTから外れたとき燃焼圧力のピー
クがどのようにずれるかを説明するためのグラフ。 第７図から第11図は制御回路の作動を説明するフローチ
ャート図。 第12図は圧縮−膨脹行程におけるクランク角度と筒内圧
力との関係を示すグラフ。 第13図は吸入空気量と圧力差ΔＰとの関係を示すグラ
フ。 第14図はこの発明における最大燃焼圧力のサンプリング
の仕方を説明するタイミング図。 12……ピストン 16……クランク軸 20……燃焼室 30……吸気管 34……エアーフローメータ 36……燃料インジェクタ 38……筒内圧力センサ 40,42……クランク角センサ 50……制御回路FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a graph showing the relationship between intake air amount and torque. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the actual ignition timing deviation with respect to the MBT advance angle and the reduction rate of the actual torque (indicated torque). FIG. 5 shows the relationship between the actual ignition timing deviation with respect to the MBT advance angle, and the deviation angle between the crank angle at the peak of the combustion pressure when ignited with the MBT advance angle and the actual crank angle of the combustion pressure peak. The graph showing. FIG. 6 is a graph for explaining how the combustion pressure peak deviates when the ignition advance deviates from the MBT. 7 to 11 are flowcharts for explaining the operation of the control circuit. FIG. 12 is a graph showing the relationship between the crank angle and the in-cylinder pressure in the compression-expansion stroke. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the intake air amount and the pressure difference ΔP. FIG. 14 is a timing chart explaining how to sample the maximum combustion pressure in the present invention. 12 …… Piston 16 …… Crankshaft 20 …… Combustion chamber 30 …… Intake pipe 34 …… Air flow meter 36 …… Fuel injector 38 …… Cylinder pressure sensor 40,42 …… Crank angle sensor 50 …… Control circuit

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】以下の構成要素、即ち、 内燃機関の燃焼室に設置された燃焼圧力を検出する燃焼
圧力検出手段、 前記燃焼圧力検出手段で検出された燃焼圧力のピーク時
のクランク角度を検出するクランク角度検出手段、 最適点火時期で点火したとしたときの燃焼圧ピーク時の
クランク角度を予め設定するクランク角度設定手段、 最適点火時期で点火したとしたときの目標トルク相当値
を予め設定する目標トルク相当値設定手段、 前記燃焼圧ピーク時のクランク角度の検出値と最適点火
時期で点火したとしたときのピーク時のクランク角度の
設定値との偏差に基づいて前記目標トルク相当値を補正
する目標トルク相当値補正手段、 前記燃焼圧力検出手段により検出された燃焼圧力からト
ルク相当値を実測するトルク相当値実測手段、 トルク相当値実測値と補正された目標トルク相当値とを
比較することによって燃料噴射補正量を更新する燃料噴
射量補正量演算手段、 内燃機関の運転状態から求められた燃料噴射量と前記燃
料噴射量補正量とから燃料供給信号を形成し、内燃機関
に燃料を供給する燃料供給手段、 を具備する内燃機関の空燃比制御装置。1. The following components, namely, combustion pressure detecting means for detecting combustion pressure installed in a combustion chamber of an internal combustion engine, and crank angle at peak of combustion pressure detected by the combustion pressure detecting means. Crank angle detection means, crank angle setting means for presetting the crank angle at the combustion pressure peak when ignition is performed at the optimum ignition timing, preset target torque equivalent value when ignition is performed at the optimum ignition timing Target torque equivalent value setting means, the target torque equivalent value is corrected based on a deviation between a detected value of the crank angle at the peak of the combustion pressure and a set value of the crank angle at the peak when ignition is performed at the optimum ignition timing. Target torque equivalent value correcting means, torque equivalent value measuring means for actually measuring a torque equivalent value from the combustion pressure detected by the combustion pressure detecting means, torque phase Fuel injection amount correction amount calculation means for updating the fuel injection correction amount by comparing the actual measured value with the corrected target torque equivalent value, the fuel injection amount obtained from the operating state of the internal combustion engine, and the fuel injection amount. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, comprising: a fuel supply means for forming a fuel supply signal from the correction amount and supplying fuel to the internal combustion engine.