JP2764514B2 - 内燃機関の燃料増量補正量制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃料増量補正量制御装置

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JP2764514B2 JP1566793A JP1566793A JP2764514B2 JP 2764514 B2 JP2764514 B2 JP 2764514B2 JP 1566793 A JP1566793 A JP 1566793A JP 1566793 A JP1566793 A JP 1566793A JP 2764514 B2 JP2764514 B2 JP 2764514B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関におけるサー
ジ・トルクの発生レベルに応じて燃料増量補正量を漸減
制御する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、内燃機関の暖機運転時には機関温
度が低いことにより所謂吸気通路内壁に燃料が付着して
流れる壁流量が増大し、また、燃焼室内においても低温
のため燃焼室壁に燃料が付着して空気と混合しにくいこ
とがあるため、混合気中の燃料量を確保すべく、機関冷
却水温度に応じた水温増量を行っている。
【0003】ところで、従来水温増量補正KTWは上記の
点を考慮して設定される基本的に燃焼を悪化させないた
めに必要な量に、特に蒸発しにくい燃料の使用による補
正分と燃料供給系の部品バラツキによる補正分とを加算
して設定されており、具体的には、最低必要量に対して
全水温増量補正のうちの約25% (前者の補正分) +5%
(後者の補正分) =30%分程度多い濃い目の混合気が供
給されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】したがって、気化性の
よい良質の燃料が使用され、燃料系の部品バラツキが普
通のレベルである場合には、過濃な混合気が供給され、
燃費やエミッションを悪化させる結果となる。そこで、
何らかの方法でサージ・トルクを検出し、サージ・トル
クのレベルを所定以下に保つのに必要最小限な量に水温
増量補正量を設定することで、燃費の低減と排気エミッ
ションの改善を図ることが試みられている。その場合、
最初は使用燃料や環境条件が不明であるため、水温増量
補正量を多めに設定しておき、サージ・トルクのレベル
を検出しつつ、所定レベルを超えない範囲で徐々に減少
させるようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、機関に燃料
噴射弁等から供給された燃料は、供給後燃焼してトルク
を発生するまでに遅れを生じる。この遅れ時間は、燃料
が吸気通路を経て燃焼室に至るまでの時間と、燃焼室に
吸入されてから圧縮行程を経て燃焼爆発に至るまでの時
間とを合わせた時間となるが、主として前者は機関回転
速度及び吸気の流速によって定まり、後者は機関回転速
度によって定まるため、運転状態によって変化してく
る。
【0006】したがって、前記燃料増量補正量を減少補
正する場合、減少補正された燃料の燃焼爆発によって発
生するトルク状態を検出してから、次の減少補正を行う
必要がある。しかしながら、従来燃料増量補正量の減少
補正は、一定の積分定数を持つ積分制御によって一定の
時定数で漸減するようにしていたため、前記要件を満た
すため一番遅れ時間が大きくなる運転状態に合わせて設
定しているが、当然、遅れ時間の短い運転時には応答遅
れが大きくなってしまうという問題を生じる。
【0007】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたもので、機関の運転状態の変化に影響されるこ
となく燃料増量補正量の減少速度が適切に設定されるよ
うにして良好な応答性を確保できるようにした内燃機関
の燃料増量補正量制御装置を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】このため本発明に係る内
燃機関の燃料増量補正量制御装置は、図1に示すよう
に、機関のサージ・トルクのレベルを検出するサージ・
トルク検出手段と、検出されるサージ・トルクを所定レ
ベル以下に保持しつつ予め多めに設定された燃料増量補
正量を漸減補正する増量補正量漸減制御手段と、を備え
た内燃機関の燃料増量補正量制御装置において、機関の
運転状態を検出する運転状態検出手段と、機関の運転状
態に基づいて機関に燃料が供給されてから当該燃料が燃
焼によりトルクを発生するまでの遅れ時間を推定するト
ルク発生遅れ時間推定手段と、推定された遅れ時間に基
づいて前記増量補正量漸減制御手段による燃料増量補正
量の減少制御の時定数を設定する減少時定数設定手段
と、を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の燃料
増量補正量制御装置。
【0009】を含んで構成した。
【0010】
【作用】サージ・トルク検出手段により検出されたサー
ジ・トルクが所定レベル以下に保持されるように、予め
大きめに設定された燃料増量補正量が漸減されるが、そ
の減少制御の時定数が、減少時定数設定手段により以下
のようにして設定される。
【0011】即ち、運転状態検出手段で検出された運転
状態に基づいてトルク発生遅れ時間推定手段は、機関に
燃料が供給されてから当該燃料が燃焼によりトルクを発
生するまでの遅れ時間を推定し、該推定された遅れ時間
に基づいて前記燃料増量補正量の減少制御の時定数が設
定される。その結果、増量補正量漸減制御手段は増量補
正量が減少補正されてから、該補正された燃料が燃焼爆
発によりトルクを発生する遅れ時間の経過直後に同期さ
せて該トルク状態に見合った次の減少補正を行うことが
できるため、誤制御を行うことなく、かつ、可及的に応
答性を良好に確保することができる。
【0012】
【実施例】以下に本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。第1の一実施例の構成を示す図2において、内燃機
関1には、エアクリーナ2,吸気ダクト3,スロットル
チャンバ4及び吸気マニホールド5を介して空気が吸入
される。
【0013】吸気ダクト3には、エアフローメータ6が
設けられていて、吸入空気流量Qを検出する。スロット
ルチャンバ4には図示しないアクセルペダルと連動する
スロットル弁7が設けられていて、吸入空気流量Qを制
御する。吸気マニホールド5には、気筒毎に燃料噴射手
段として電磁式の燃料噴射弁8が設けられていて、図示
しない燃料ポンプから圧送されプレッシャレギュレータ
により所定の圧力に制御される燃料を噴射供給する。
【0014】また、機関の各気筒のクランク角位相差(
例えば、4気筒機関では180 °) 毎に基準信号REFを
出力するクランク角センサ9,機関の冷却水温度を検出
する水温センサ11の他、各気筒の例えば点火栓と共に締
結されて当該気筒の燃焼圧 (筒内圧) を検出する燃焼圧
センサ10が設けられ、これらからの検出信号は、マイク
ロコンピュータ内蔵のコントロールユニット12に出力さ
れ、コントロールユニット12は、これら検出信号に基づ
いて以下のようにサージ・トルクの検出を行って燃料の
水温増量補正係数KTWを設定する。
【0015】以下に、サージ・トルク検出により水温増
量補正係数KTWを設定するルーチンを図3にしたがって
説明する。ステップ (図ではSと記す。以下同様) 1で
は、所定の微小単位時間 (例えば12. 8μs) 毎に、燃
焼行程にある気筒に装着された燃焼圧センサ11により検
出された燃焼圧のアナログ値をデジタル値に変換する。
【0016】ステップ2では、クランク角センサ9から
の検出信号に基づいて、前記気筒が燃焼行程のうちの所
定のクランク角範囲にあるか否かを判別する。そして、
所定のクランク角範囲にあると判定された場合は、ステ
ップ3へ進みステップ1で変換されたサンプリング値
を、メモリMにMi として記憶する。ステップ4では、
前記Mi と前回のM1-i との差分の総和Σ (Mi −M
1-i )=ΔMを演算する。
【0017】ステップ5では、前記ステップ4で求めた
ΔMをフーリエ変換する。これによって、サンプリング
周期を単位周期としてその1〜i倍の周期を各周期とす
る各周波数成分についてのレベルが求められる。ステッ
プ6では、前記フーリエ変換の結果からサージ・トルク
に関与する所定の周波数成分fn のレベルΔP1 を選択
してメモリAに記憶する。この場合、最もサージ・トル
クに関与する1つの周波数成分のみを選択してもよい
が、複数の周波数成分を選択して単純に或いは重み付け
を加えて平均化した値を記憶するようにしてもよい。
【0018】次に、ステップ7では、各気筒1〜nにつ
いて夫々の同一行程の同一クランク角時期における燃焼
圧の検出値Mi1〜Minを読み込む。ステップ8では、気
筒間の燃焼圧Mi1〜Minの差分 (バラツキ) ΔMi を全
ての気筒間について求め、これらを全て加算する。これ
によって、気筒間の燃焼圧の最大のバラツキが検出され
る。
【0019】ステップ9では、前記所定のクランク角範
囲における全てのiについてΔMiをフーリエ変換す
る。ステップ10では、サージ・トルクに関与する所定の
周波数成分のレベルを選択してメモリBに記憶する。ス
テップ11では、前記フーリエ変換の結果からサージ・ト
ルクに関与する所定の周波数成分fm のレベルΔP2
選択してメモリBに記憶する。この場合も、複数の周波
数成分の値を単純に或いは重み付けを加えて平均化した
値を記憶するようにしてもよい。
【0020】このようにして、同一気筒における燃焼圧
変動分の検出と、気筒間の燃焼圧バラツキとを検出した
後、これらを総合的に加味してサージ・トルクの発生レ
ベルに見合った水温増量補正係数KTWの減少量ΔKTW
設定を行う。ここで暖機の開始時はサージ・トルクの発
生レベルが不明であるため、余裕をみて、従来同様に水
温増量補正係数KTWを高めに設定しておき、サージ・ト
ルクの発生レベルを検出しつつ、該水温増量補正係数K
TWを徐々に減らす方式とし、該毎回毎の減少量ΔKTW
前記同一気筒における燃焼圧変動分の検出と、気筒間の
燃焼圧バラツキとに基づいて設定する。
【0021】即ち、メモリAに記憶された同一気筒にお
ける燃焼圧変動分ΔP1 と、メモリBに記憶された気筒
間の燃焼圧バラツキΔP2 とに基づいてサージ・トルク
の発生レベルに見合った減少量ΔKTWを予めROMにΔ
1 及びΔP2 をパラメータとして記憶された減少量Δ
TWから検索により求める。ここで、機関の低回転領域
ではΔP1 の方がサージ・トルクの発生により関与し、
高回転領域ではΔP2の方サージ・トルクの発生により
関与するため、いずれか一方が大きければ、また、双方
の合計値が所定レベル以下であれば、サージ・トルクの
レベルが小さく水温増量補正量KTWを減少させる余裕が
あるとしてΔKTWを大きく設定し、また、サージ・トル
クのレベルが限界値に近づくに従って減少の余裕が小さ
くなるためΔKTWを小さく設定してある。したがって、
このステップ11の部分がサージ・トルク検出手段を含ん
で構成されている。
【0022】次に、前記減少量ΔKTWによる減少の時定
数を設定して該時定数によって水温増量補正量KTWを周
期的に減少補正するルーチンを図4のフローチャートに
従って説明する。このルーチンは、所定の時間周期で実
行される。ステップ21では、前記ルーチンで設定された
水温増量補正量KTWの減少量ΔK TWを読み込む。
【0023】ステップ22では、機関回転速度Nに基づい
て既述した燃料の供給後からトルク発生までの遅れ時間
に応じた減少量ΔKTWによる減少の時定数ΔIを、予め
実験的又は解析的に求められROMに記憶されたマップ
からの検索により求める。ここで、機関回転速度Nが大
きくなるほど、燃料が燃焼室に達する時間, 燃焼室に吸
入され圧縮行程を経て燃焼爆発するまでの時間共に減少
して遅れ時間が短くなるので、それに合わせて時定数Δ
Iも小さくなるように設定されている。即ち、ステップ
22は、トルク発生遅れ時間推定手段と減少時定数設定手
段との機能を同時に備えている。
【0024】ステップ23では、タイマーのカウントを開
始する。ステップ24では、タイマーのカウント値Tc
前記時定数ΔIと比較する。そして、タイマーのカウン
ト値Tc がΔI以上になった時に、ステップ25へ進んで
カウント値Tc をリセット後、ステップ26へ進んで水温
増量補正量KTWを前記減少量ΔKTWだけ減少補正した値
で更新する。これらステップ23〜ステップ26までの機能
が増量補正量漸減制御手段に相当する。
【0025】かかる構成とすれば、燃料の供給後トルク
を発生するまでの遅れ時間に合わせて水温増量補正量K
TWの減少の時定数を設定したため、補正によるトルクの
変化が現れた後、該トルク状態に応じて速やかに次の減
少補正が行われるため、高速時にも応答性が良好に確保
され、燃費及び排気エミッションを改善できる。前記第
1の実施例では、減少の時定数ΔIを機関回転速度Nの
みによって設定したが、既述したように、燃料が供給後
燃焼室に至るまでの時間は吸気の流速によって決定さ
れ、該流速は機関回転速度Nの他吸入空気流量Qによっ
ても変化する。
【0026】この点を考慮してより燃料減少の時定数Δ
Iをより高精度に設定する第2の実施例のルーチンを図
5に従って説明する。ステップ31では、ステップ21同様
水温増量補正量KTWの減少量ΔKTWを読み込む。次いで
ステップ32では、機関回転速度Nと吸入空気流量Qとに
基づいて、予め設定されたマップからの検索等により吸
気の流速vを求める。
【0027】ステップ33では、前記ステップ32で求めた
吸気の流速vと燃料供給点から燃焼室までの吸気通路長
との関数値として燃料供給後燃焼室に至るまでの第1の
遅れ時間T0 を求める。なお、前記吸気通路長は燃料供
給点が一定の場合は一定の値であるから前記関数値を機
関回転速度Nと吸入空気流量Qに対応するマップに直接
設定してもよい。
【0028】ステップ34では、燃料が燃焼室に吸入され
てから圧縮行程を経て燃焼爆発に至る第2の遅れ時間T
1 を機関回転速度Nに基づいてマップからの検索等によ
り求める。ステップ35では、前記第1の遅れ時間T0
第2の遅れ時間T1 とを加算した総遅れ時間Tに対する
水温増量補正係数KTWの減少の時定数ΔIを、マップか
らの検索等により設定する。ここで、ΔIは、当然なが
らTの増大に比例的に増大して設定される。
【0029】ステップ36〜ステップ39では、前記実施例
の図4のステップ23〜ステップ26と同様にして時定数Δ
I経過毎に水温増量補正係数KTWを減少量ΔKTWずつ減
少する。この実施例では、燃料供給からトルク発生まで
の遅れ時間をより正確に把握できるので、該遅れ時間に
見合った時定数ΔIの設定をより高精度に行うことがで
きる。
【0030】図6は、水温増量補正係数KTWを学習する
ルーチンを示し、ステップ41でイグニッションキースイ
ッチのOFFを判定後、ステップ42で前記のようにして
減少補正された水温増量補正係数KTWをバックアップR
AMに記憶保持し、その後、ステップ43でコントロール
ユニット12の電源を遮断する。このようにすれば、次回
の運転開始時に、前記バックアップRAMに記憶された
前回学習時の水温増量補正係数KTWを初期値として用い
ることにより、減少補正によって収束するまでの時間を
短縮でき、燃費, 排気エミッションの改善効果を可及的
に高めることができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、サージ・トルクのレベルを所定レベル以下に保持し
つつ燃料増量補正量を減少補正する際の減少の時定数を
燃料の供給後からトルク発生までの遅れ時間に合わせて
設定する構成としたため、誤制御を防止しつつ可及的に
応答性よく燃料増量補正量を適正値まで収束させること
ができ、燃費, 排気エミッションを良好に改善できるも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成・機能を示すブロック図
【図2】本発明の第1の実施例の構成を示す図
【図3】同上実施例のサージ・トルクの検出とそれによ
る水温増量補正係数の減少量設定ルーチンを示すフロー
チャート
【図4】前記水温増量補正係数の減少の時定数を設定す
る第1の実施例のルーチンを示すフローチャート
【図5】同じく水温増量補正係数の減少の時定数を設定
する第2の実施例のルーチンを示すフローチャート
【図6】水温増量補正係数の学習のルーチンを示すフロ
ーチャート
【符号の説明】
1 内燃機関 9 クランク角センサ 11 燃焼圧センサ 12 コントロールユニット
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 41/06 F02D 41/16

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機関のサージ・トルクのレベルを検出す
    るサージ・トルク検出手段と、 検出されるサージ・トルクを所定レベル以下に保持しつ
    つ予め多めに設定された燃料増量補正量を漸減補正する
    増量補正量漸減制御手段と、 を備えた内燃機関の燃料増量補正量制御装置において、 機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 機関の運転状態に基づいて機関に燃料が供給されてから
    当該燃料が燃焼によりトルクを発生するまでの遅れ時間
    を推定するトルク発生遅れ時間推定手段と、 推定された遅れ時間に基づいて前記増量補正量漸減制御
    手段による燃料増量補正量の減少制御の時定数を設定す
    る減少時定数設定手段と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の燃料増量
    補正量制御装置。
JP1566793A 1993-01-28 1993-02-02 内燃機関の燃料増量補正量制御装置 Expired - Fee Related JP2764514B2 (ja)

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