JPH06103003B2 - 燃料噴射量制御装置 - Google Patents

燃料噴射量制御装置

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JPH06103003B2
JPH06103003B2 JP59279828A JP27982884A JPH06103003B2 JP H06103003 B2 JPH06103003 B2 JP H06103003B2 JP 59279828 A JP59279828 A JP 59279828A JP 27982884 A JP27982884 A JP 27982884A JP H06103003 B2 JPH06103003 B2 JP H06103003B2
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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】 (技術分野) 本発明は、燃料噴射量制御装置、特に、いわゆるL-Jetr
onic方式を採用した燃料噴射量制御装置に関する。
(従来技術) 従来の燃料噴射量制御装置、特に吸入空気の流量(以
下、吸気量)とエンジン回転数に基づいて燃料噴射量を
決定する、いわゆるL-Jetronic方式を採用した燃料噴射
量制御装置としては例えば、「ECCS、L系エンジン、技
術解説書」(日産自動車(株)発行)に記載されたもの
が知られている。
この従来の燃料噴射量制御装置は、各気筒毎に所定の噴
射時期に独立して燃料を噴射する、いわゆるシーケンシ
ャル噴射を行うエンジンに適用したものである。すなわ
ち、エアフロメータで検出したデータを所定のサンプリ
ング周期毎(例えば、10msに)に読み込んで吸入空気量
Qaとして採用し、クランク角センサからの1°信号をカ
ウントしてエンジン回転数Nを求めている。これら吸入
空気量Qaとエンジン回転数Nに基づいて、次式により所
定周期毎(例えば、10ms毎)に噴射信号の噴射パルス幅
Tiを演算し、所定噴射タイミング(ピストンの上死点前
70°で入力される180°に同期)で各気筒毎に噴射して
いる。
但し、K:定数,COEF:各種補正係数,Ts:無効駆動パルス幅 (発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来の燃料噴射量制御装置に
あっては、エアフロメータで検出したデータを一定周期
毎に読み込んだ吸気量に基づいて燃料噴射量を演算して
いたため、空燃比が目標空燃比からずれるおそれがあ
り、排気性能、運転性能および加速性能上好ましくなか
った。
すなわち、エアフロメータは気筒内に吸入される空気量
を直接測定しているのではなく、吸気管に吸入される空
気量を測定しており、エアフロメータで検出する吸入空
気量と実際に気筒内に吸入される空気量との間には誤差
がある。また、エアフロメータで検出する吸入空気量
は、エンジンの脈動を受けて、第7図に示すように、サ
イクル変動しており、このサイクル変動する吸入空気量
を、第7図に示すように、10ms毎にサンプリングして吸
気量としている。したがって、第7図に示すように、Q1
〜Q5の時点でサンプリングする吸入空気量の値と、Q′
1〜Q′5の時点でサンプリングする吸入空気量の値とは
異なった値となる。このように、エアフロメータで検出
した吸入空気と実際に気筒内に吸入される空気量との間
には誤差が生じることがあり、この誤差は第8図に示す
ように、加速運転や減速運転等の過渡運転時において、
大きくなる。その結果、空燃比が目標空燃比からずれる
ことがあり、排気性能、運転性能および加速性能上好ま
しくない。
(発明の目的) そこで、本発明は、吸入空気量のサイクル変動による測
定誤差を防止するとともに、吸入空気量に基づいて実際
に気筒内に吸入される空気量を過渡補正を施した上で演
算し、この補正後の吸入空気量に基づいて燃料噴射量を
演算して、空燃比を正確に目標空燃比に制御し、排気性
能、運転性能および加速性能を向上させることを目的と
している。
(問題点を解決するための手段) 本発明の燃料噴射量制御装置は、第1図にその全体構成
図を示すように、吸入空気量を検出する吸気量センサa
と、クランク角を検出するクランク角センサbと、1エ
ンジンサイクルに要するクランク角度を気筒数で除した
角度毎に吸気量センサのデータを読み取るサンプリング
手段cと、サンプリング手段によるサンプリング値を基
に、吸入空気量と吸気管内圧力又は実際に気筒内に吸入
される空気量との間の一次遅れ関係を表す一次遅れ値を
演算する一次遅れ演算手段dと、該一次遅れ値を、サン
プリングタイミングから気筒内に吸入されるまでの遅れ
時間と該一次遅れ値の変化分とを加味して補正する過渡
補正手段eと、該過渡補正手段の演算結果とエンジン回
転数に基づいて燃料噴射量を演算する噴射量演算手段f
とを備え、実際に気筒内に吸入される空気量に基づいて
燃料噴射量を演算し、空燃比を目標空燃比に精度よく制
御するものである。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第2図から第6図は、本発明の一実施例を示す図であ
る。本実施例はエアフロメータで検出した吸入空気量と
エンジン回転数に基づいて燃料噴射量を演算する、いわ
ゆるL-Jetronic方式を採用し、各気筒毎に所定の噴射時
期に独立して燃料を噴筒する、いわゆるシーケンシャル
噴射を行う4気筒エンジンに適用したものである。
まず、構成を説明すると、第2図において、1は4気筒
エンジンであり、エンジン1の各気筒には吸入空気が吸
気管2を通して供給される。吸気管2には各気筒毎に燃
料を噴射する供給手段としての燃料噴射弁3が取り付け
られており、エンジン1へ供給される吸入空気量は吸気
管2の集合部に設けられたスロットル弁4により制御さ
れる。スロットル弁4は車両のアクセルペダルと連動し
ており、スロットル弁4の弁開度はスロットルセンサ5
により検出される。吸気管2を通過する吸入空気量Qaは
ホットワイヤ式エアフロメータ6により検出され、エン
ジン1のクランクシャフトの回転はクランク角センサ7
により検出される。クランク角センサ7は、クランクシ
ャフトに取り付けられ外周に突起の設けられたシグナル
ディスクプレート7aと、シグナルディスクプレート7aの
突起を検出する磁気デッキ7bと、を有しており、1エン
ジンサイクルに要するクランク角度、例えば、4サイク
ルエンジンであれば720°を気筒数n(本実施例ではn
=4)で除した角度毎、すなわち、720/4=180°毎に発
生する基準パルス信号と、クランク角1°毎の1°信号
と、を出力する。この基準パルス信号は各気筒のピスト
ン上死点前70°で出力される。なお、8はスロットル弁
4をバイパスする吸入空気量を制御するエアレギュレー
タであり、9はエアクリーナである。前記スロットルセ
ンサ5、エアフロメータ6およびクランク角センサ7か
らの各信号はコントロールユニット11に入力される。
コントロールユニット11は、CPU12、ROM13、RAM14、I/O
ポート15およびマルチプレクサ機能を有するA/Dコンバ
ータ16を備えており、サンプリング手段、一次遅れ手
段、過渡補正手段、噴射量演算手段としての機能を有し
ている。CPU12はROM13に書き込まれているプログラムに
従ってI/Oポート15より必要とする外部データを取り込
んだり、また、RAM14との間でデータの授受を行ったり
しながら演算処理し、必要に応じて処理したデータをI/
Oポート15へ出力する。ROM13はCPU12を制御するプログ
ラムを格納しており、RAM14は、例えば、不揮発性メモ
リにより構成されて演算に使用するデータをマップ等の
形で記憶するとともに、その記憶内容をエンジン1停止
後も保持する。I/Oポート15には前記スロットルセンサ
5、クランク角センサ7および図示しない各種センサか
らのディジタル信号が入力され、またI/Oポート14から
は噴射信号Siが燃料噴射弁3に出力されるとともに点火
信号Spが点火プラグ10に出力される。A/Dコンバータ16
には前記エアフロメータ6および各種センサからのアナ
ログ信号が入力され、A/Dコンバータ16はアナログ信号
をディジタル変換するとともに、CPU12に割り込みをか
けデータをRAM14内に入れる。
次に作用を説明する。
一般に、L-Jetronic方式においては、エアフロメータで
検出した吸入空気量とエンジン回転数に基づいて燃料噴
射量を演算しているが、エアフロメータで検出した吸入
空気量と実際に気筒内に吸入される空気量との間に誤差
があるため、空燃比を目標空燃比に精度よく制御するこ
とができない。
そこで、本実施例においては、エアフロメータ6の検出
する吸入空気量Qaに基づいて実際にシリンダ内に吸入さ
れる空気量を演算し、この空気量とエンジン回転数Nに
基づいて燃料噴射量を演算している。この燃料噴射量の
演算はコントロールユニット11により行われる。
まず、割込み要求(Inrterrupt Request)の処理プログ
ラムについて、第3図に示すフローチャートに基づいて
説明する。この割込み要求は噴射信号Siや点火時期を制
御する点火信号Sp等のセットを行うとともに、後述する
噴射量演算用ジョブ(以下EGI JOB)の予約を行ってい
る。なお、第3図中P1〜P7は各ステップを示しており、
本フローは一定周期毎(例えば、0.5μs毎)に実行さ
れる。
ステップP1で、基準パルス信号(本実施例では、180°
信号)がONか否か判別し、ONのときには、ステップP
2で、噴射信号Siおよび点火信号Spをセットして、燃料
噴射の順番にある気筒の燃料噴射弁3に噴射信号Siを出
力するとともに所定の点火時期に点火信号Spを点火プラ
グ10に出力する。次いで、ステップP3で、コントロール
ユニット11に内臓されたカウンタ値Ctを0にリセット
し、ステップP4に進む。前記ステップP1でパルス信号が
OFFのときには、そのままステップP4に進む。すなわ
ち、基準パルス信号が入力される毎に、噴射気筒に燃料
を噴射する、いわゆるシーケンシャル噴射を行ってい
る。
ステップP4で、1°信号がONか否か判別し、ONのときに
は、ステップP5でカウンタのカウント値Ctに1を加えて
ステップP6に進み、ステップP6でカウント値Ctが所定の
設定値aか否か判別する。ステップP6で、Ct=aのとき
には、ステップP7でEGI JOBを予約して次に進む。前記
ステップP4で1°信号がOFFのとき、およびステップP6
でCt≠aのときにはそのまま次に進む。すなわち、基準
パルス信号が入力されてから、クランクシャフトが所定
角度(a°)回転したとき、EGI JOBを実行する。
次に、EGI JOBを第4図に示すフローチャートに基づい
て説明する。なお、第4図中P21〜P30はフローの各ステ
ップを示している。
ステップP21で、EGI JOBが予約されているか否か判別
し、予約されているときには、ステップP22で、エアフ
ロメータ6からアナログで入力される吸入空気量Qaの信
号をディジタル値に変換させ、ステップP23でこのディ
ジタル変換した吸入空気量Qaを読み込む。すなわち、基
準パルス信号が入力されてから所定角度回転したとき
に、吸入空気量Qaをサンプリングしている。したがっ
て、第5図にx1〜x4で示すように、サイクル変動するエ
アフロメータ6の出力を所定クランク角毎にサンプリン
グすることとなり、サイクル変動の影響を受けることな
く、常に一定条件の吸入空気量Qa(本実施例の場合、平
均値に相当する吸入空気量)を検出することができる。
次に、ステップP24で、例えば次式により吸入空気量Qa
の加重平均値Qanを演算する。
an=(1−α)an-1+αQa ……(1) 但し、an-1は前回実行時の加重平均値、αは0<α<
1を満す正数。
この加重平均値anは、発明の要旨に記載された一次遅
れ値に相当するものであり、定常状態、例えば、アンド
リング時や定速走行時において、エアフロメータ6の検
出結果から実際にシリンダ内に吸入される空気量Qacyl
をシミュレートしたものである。すなわち、いま吸気管
2内の吸入空気の動きを、第6図に示すように、モデル
化して考えると、エアフロメータ6で検出される吸入空
気量Qaと実際にシリンダ内に吸入される空気量Qacylと
は次式で示される関係にある。
但し、P:吸気管内絶対圧力、R:ガス定数、V:吸気管容
積、T:絶対温度、 また、空気量(Qacyl)は排気量υと吸気管内圧力Pと
の積に比例(Qacyl=k・P・υ、但し、k=定数)す
るから、(2)式は次式で示される。
この式(3)において、吸入空気量Qaと吸気管内圧力P
は、V/RTkυを時定数とする一次遅れの関係にある。こ
のことは、吸入空気量Qaの一次遅れを表す所定のパラメ
ータ(後述する)を用いて、吸気管内圧力P、言い替え
れば実際に気筒内に吸入される空気量をシミュレーショ
ン(推測)できることを示唆している。本実施例では、
上記パラメータに、Qaの加重平均値anを採用するが、
要はQaの一次遅れを表すパラメータであればよく、これ
に限定されるものではない。
次に、ステップP25で、加重平均値anに次式に従って
過渡補正を行って、補正平均値′aを演算する。
但し、b:吸入空気量Qaのサンプリング間隔のクランク角
度、 c:サンプリング時点からサンプリングされた吸入空気が
気筒内に吸入されるまでのクランク角度、 この補正平均値′aは、過渡状態、例えば、加速ある
いは減速運転時において、エアフロメータ6で検出され
た時点(サンプリング時点)から実際に気筒内に吸入さ
れるまでの間に、過渡変化により、エアフロメータ6の
検出結果に基づいてシミュレートした空気量Qacylが変
化するのを補正した値である。
ステップP26で、この補正平均値Qaとエンジン回転数N
に基づいて、次式により、サイクル毎の基本噴射量に対
応する基本噴射パルス幅Tpを演算する。
但し、K=定数、 上述したように、この補正平均値′aは、まず、所定
クランク角毎にサンプリングしてエアフロメータ6を通
過する吸入空気量の平均的な値を吸入空気量Qaとして採
用し、この吸入空気量Qaに基づいて実際に気筒内に吸入
される空気量Qacylをシミュレートした値として吸入空
気量Qaの加重平均値aを演算し、さらに、この加重平
均値aにサンプリング時点から気筒内に吸入される時
点までの過渡補正を施した値である。したがって、補正
平均値′aは実際に気筒内に吸入される空気量を正確
に表わした値となっている。その結果、基本噴射パルス
幅Tpは実際に気筒内に吸入される空気量を正確に表わし
た値に基づいて演算されている。
ステップP27で、各種補正係数COEFを算出し、ステップP
28で、無効パルス幅Tsを算出する。この各種補正係数CO
EFは運転状態に対応して行う増量補正に使用する補正係
数で、冷却水温度に基づく水温増量補正、始動及び始動
後増量補正、アイドル後増量補正等の補正係数である。
無効パルス幅Tsは燃料噴射弁3の作動遅れを補正するも
ので、電源電圧に比例して作動遅れが生じるので、バッ
テリ電圧に基づいて算出される。
ステップP29で、燃料噴射パルス幅Tiを次式により演算
し、ステップP30でEGI JOB予約を解除する。
Ti=Tp×COEF+Ts ……(6) この燃料噴射パルス幅Tiの噴射信号Siが、第5図に示す
うよに、前記基準パルス信号が入力される毎に噴射時期
にある気筒の燃料噴射弁3に出力される。したがって、
各気筒に供給される燃料量は各気筒に実際に吸入される
空気量に基づいて決定されており、空燃比は目標空燃比
に精度よく制御される。その結果、排気性能、運転性能
および加速性能が向上される。
(発明の効果) 本発明によれば、エンジンの気筒に実際に吸入される空
気量に基づいて燃料噴射量を演算することができるの
で、空燃比を目標に精度よく制御することができ、排気
性能、運転性能および加速性能を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の全体構成図である。 第2図から第6図は本発明の一実施例を示す図であり、
第2図はその全体概略図、第3図はその割込み要求の処
理プログラムを示すフローチャート、第4図はそのEGI
JOBのフローチャート、第5図はその作用を示すタイミ
ングチャート、第6図はその用を説明するためにモデル
化した図である。 第7、8図は従来例を示す図であり、第7図はその作用
を示すタイミングチャート、第8図はその過渡運転時の
エアフロメータで検出する吸入空気量と気筒内に吸入さ
れる空気量とを比較して示す図である。 6……エアフロメータ(吸気量センサ)、 7……クランク角センサ、 11……コントロールユニット(サンプリング手段、過渡
補正手段、噴射量演算手段)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】a)吸入空気量を検出する吸気量センサ
    と、 b)クランク角を検出するクランク角センサと、 c)1エンジンサイクルに要するクランク角度を気筒数
    で除した角度毎に吸気量センサのデータを読み取るサン
    プリング手段と、 d)サンプリング手段によるサンプリング値を基に、吸
    入空気量と吸気管内圧力又は実際に気筒内に吸入される
    空気量との間の一次遅れ関係を表す一次遅れ値を演算す
    る一次遅れ演算手段と、 e)該一次遅れ値を、サンプリングタイミングから気筒
    内に吸入されるまでの遅れ時間と該一次遅れ値の変化分
    とを加味して補正する過渡補正手段と、 f)該過渡補正手段の演算結果とエンジン回転数に基づ
    いて燃料噴射量を演算する噴射量演算手段と、 を備えたことを特徴とする燃料噴射量制御装置。
JP59279828A 1984-12-27 1984-12-27 燃料噴射量制御装置 Expired - Fee Related JPH06103003B2 (ja)

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