JPS6040745A - エンジンの燃料制御装置 - Google Patents

エンジンの燃料制御装置

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JPS6040745A
JPS6040745A JP58149139A JP14913983A JPS6040745A JP S6040745 A JPS6040745 A JP S6040745A JP 58149139 A JP58149139 A JP 58149139A JP 14913983 A JP14913983 A JP 14913983A JP S6040745 A JPS6040745 A JP S6040745A
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fuel
air
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engine
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JP58149139A
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Toshimi Anpo
安保 敏巳
Takashi Ueno
植野 隆司
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D43/00Conjoint electrical control of two or more functions, e.g. ignition, fuel-air mixture, recirculation, supercharging or exhaust-gas treatment
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) この発明は、エンジンの燃料制御装置に関し、より基体
的には、空気系および燃料系の動特性に起因する吸入空
気量と燃料供給量の不均衡を補正するようにしたエンジ
ンの燃料制御装置に関する。
(従来技術) 従来のエンジンの燃料制御装置としては、例えば第1図
に示すごときものがある(特開昭53−102418号
、同55−35165号および同55−134718号
各公報)。
第1図において、1はエアクリーナ、2は吸気管、3は
スロットルバルブ、4は吸気管2を通過する空気量に対
応した空気量信号S1を出力するエアフローメーター、
5は後述する燃才゛)噴射量信号S3に応じた量の燃料
を噴射する燃料噴射弁、6はシリンダ、7はクランク軸
の回転に回期したエンジン回転信号S2を出力する回転
センサ、8は主として空気量信号S1とエンジン回転信
号S2とからその時の運転状態に対応した燃料噴射量を
算出し、その結果に応じた燃料噴射量信号S3を出力す
る演算回路であり、演算回路8は例えばCPU、RAM
、ROM、Ilo等からなるマイクロコンピュータで構
成される。
li算回路8では、エアフローメータ4で計測した空気
量信号S1から得られる吸入空気hIQと、回転センサ
7で計測したエンジン回転性1)S2から得られるエン
ジン回転速度Nから、基本燃料噴射量(基本燃料噴射パ
ルス幅)Tpを、Tp=にφQ/N (1) (但し、Kは係数)としてめ、これに冷却水温度や排気
ガス成分濃度等による補正を付加して、燃料噴射量T、
を決定し、これを燃料噴射量信号S3として、燃料噴射
弁5を駆動している。
しかしながら、このような従来のエンジンの燃料制御装
置においては、エアフローメータ4で計測した空気量と
実際にシリンダ6に吸入される空気量との間、および燃
料噴射弁5から吸気管2に噴射される燃料噴射量と実際
にシリンダ6に供給される燃料量との間には、共に時間
遅れその他の動特性があり、従って、エンジンの定常状
態ではほぼ正確な制御が可能ではあるが、過渡状態では
そのような動特性を考慮していないことに起因して、吸
入空気量および燃料供給量に誤差が生じ、そのため空然
比が目標値からズしてしまい、燃費性能、排気浄化性能
、運転性能の悪化や低下を来たすという問題点があった
上記従来のエンジンの燃料制御装置の制御方式は、現在
エンジンにおいて最も広く用いられている制御方式であ
るが、この制御方式は、運転者がアクセルペダルに連結
されたスロットルバルブ3を開閉して先ず空気量を選定
し、この空気部を適当な方法(例えば上述したごとく可
変へ−ン式エアフローメータ4)で検出し、検出した空
りt′#i1.に応じて次に燃料噴射量を決定するもの
で、空気優先形の燃料制御方式である。
この方式をさらに詳しく説明すると、第2図(A)のご
とくにエアフローメータ4の出力から空気¥が得られ、
この空気部に応じて第2図(B)のごとくに燃料噴射量
が演算される。この燃料噴射酸は、演算時間の遅れ等を
無視すると、第21図(A)の空気量の動きとほぼ一致
して変化する。
また、第2図(A)の空気量に対して、実際にシリ〉′
ダ6に吸入される空気部は第2図(C)のQlのように
変化し、この空気形の応答を表わす動特性モデルを11
4とする。また、第2図(B)の燃料噴射量に対して、
実際にシリンダ6に供給される燃゛お1量は第2図(C
)のT1のごとくに変化し、この燃料系の応答を表わす
動特性モデルを山(イ)とする。
仮に1(4と一+Zlが同じであれば、シリンダ6に吸
入された混合気の突然比は、過渡状態においても一定に
保たれる。′しかし実際には両者は一致しないため、第
2図(D)に示すように突然比のズレが生じ、このため
前述したように、燃費性能その他の性能に悪影響が出る
訳である。
さらに、この動特性モデル11目、−14は運転条件に
応じて変化するため、ある運転状態では空気系の応答が
燃料系の応答より早く、従って、スロットルバルブ3を
開くと空燃比がリーンになる。
また、別の運転状態では燃料系の応答が空気系より早く
なり、従って、スロットルバルブ3を開くと空燃比がリ
ッチになるというような事態が生じる。
このような現在一般的な空気優先形の燃料制御方式に対
して、第3図に示すような、燃料優先形の制御方式によ
るエンジンの燃料制御装置も知られている(米国特許第
3,771,504号明細書および特開昭5Ei−10
7925号公報参照)。
第3図において、運転者がアクセルペダル9を操作する
と、その操作量がポテンショメータ lOにより電圧に
変換されて、演算回路11に人力される。この演算回路
11は例えば、CPU、RAM、ROM、Ilo等から
なるマイクロコンピュータで構成される。演算回路11
はポテンショメータ 10からの入力に応じて先ず燃料
噴射量を演算し、噴射弁駆動回路12に信号を送る。噴
射弁駆動回路12はその演算結果に応じた時間だけ燃料
噴射弁13を開いて、燃料を吸気管14に噴射し、エン
ジンへ供給する。
さらに演算回路11は、噴射した燃料績に見合った空気
量に相当するスロットルバルブ開度信号をスロットル駆
動回路15に出力し、スロットル駆動回路15はスロッ
トルバルブ1Gを駆動する。また、スロットルバルブ1
6のlfj後差後衛圧圧計17で計測し、スロー、トル
バルブ開度信号を補正する。
しかしながら、このような燃料優先形の制御方式による
燃料制御装置においても、空気系および燃料系の動特性
を考慮していないので、前述した空気優先形の制御方式
の場合と同様に、過渡状態では空燃比のズレを生じ、燃
費性能その他の性能の悪化や低下を来たす。
(発明の目的) この発明はこのような従来の問題点に着目してなされた
もので、エンジンの運転が過渡状態にあっても、燃料供
給量および吸入空気量を最適にし、空燃比を目標値に一
致させるようにして、燃費性能、損気浄化性能および運
転性能を向上させることを目的とする。
(発明の構成) そこでこの発明のエンジンの燃料制御装置の特徴は、燃
料系および空気系の動特性を表わす(記述する)モデル
を個別に持ち、該モデルに基づいてめたシリンダに実際
に吸入される混合気の空燃比が目標値に一致するように
、燃料供給量およびスロットルバルブ開度のいずれか一
方または双方を制御するようにし、さらに、空気系の応
答と燃料系の応答のどちらが速いかに応じて、燃料優先
形制御または空気優先形制御のいずれかを行なうように
したことにある。
(実施例) 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第4図は、エンジンの運転条件と燃料系および空気系の
応答の関係を示す図であるが、同図において、エンジン
回転速度が低くかつスロットルバルブ開度が小さい(従
って負荷が小さい)領域B1では、燃料系の応答が空気
系の応答より速く、従って空気優先形で制御する方が有
利である。
また、エンジン回転速度とスロットルバルブ開度(負荷
)のいずれか一方または双方が高い領域B3では、空気
系の応答が燃料系の応答より速く、燃料優先系で制御す
る方が有利である。なお、両者の中間の領域B2は、両
方の系の応答がほぼ等価な遷移領域である。
この発明のエンジンの燃料制限装置の構成は、第3図に
示すものと概略同じであるが、マイクロコンピュータに
より構成される演算回路11の中で実行されるルーチン
に特徴がある。
第5図はそのルーチンのフローチャートである。
第5図において、先ずステ・ンプ20でポテンショメー
タ 10の電圧からアクセルペダルの踏込み量Accを
読み込む。ステップ21ではその時点のエンジン回転速
度と負荷(例えばスロットルバルブ開度)から第4図に
従って運転状態が領域B1〜B:!のいずれにあるかを
判定する。運転状態が遷移領域B2にある場合には、ス
テップ22でアクセルペダルの踏込み4f(A ccお
よびその他のパラメータより、燃料噴射量T、とスロッ
トルバルブ開度θを計算し、次のステップ31で噴射弁
駆動回路12およびスロットル駆動回路15の各駆動回
路に出力する。この場合に空気系の応答(動特性または
伝達特性)と燃料系の応答はほぼ等しい遷移領域である
ため、モデルを使った計算は必要でない。
ステップ21で運転状態が空気系の応答の方がた場合は
、燃料優先形制御を行なう。すなわち、ステップ23で
アクセルペダル9の踏込み量Accおよびその他のパラ
メータから先ず燃料噴射量T1計算する。次にステップ
24で、この燃料噴射量T1と燃料系の動特性(伝達特
性)モデル南1,0から、シリンダに供給される燃料供
給ifゎ、1を計算し、次いでステップ25でシリンダ
に吸入される混合気の空燃比a eyl / f cy
lが所望の値になるように、シリンダに吸入される空気
量a cylを決定し、ステップ26でこの吸入室%M
 a CVIと空気系の動特性モデル%+aからスロッ
トルバルブ開度θを決定し、ステップ31で各駆動回路
に出力する。
より具体的には、例えば動特性モデルGx IZ+と1
111を、 d Iz −’ + e + z−′< 2)””” 
1+b、z−+c、z− d2Z −” + 622−2(3) 1目= l+b2□−1゜2゜− のように定義すると、シリンダに供給される燃料供給量
f。、、1は、 f CVI (n)=b 、 T 、 (n−1)+c
 1T i (n−2)−d + f +m(1−1)
−e t f cyl(n−2) (4)(但し、nは
今回、n−1は前回、n−2は前々回の各制御周期を示
す)で計算され、スロットルバルブ開度θは、 θ(rl)=丑(f r:vl(n+1)+ b 2 
f Uyl (n)+c2 f cyl(n−1)−e
 20(n−1) ’t (5)により計算される。な
お、(5)式中、次回のfC,I(n+1) 1は例え
ば、 fryl (n+1)= 2 fcy+ (n)−f 
r、y+ (n−t) (e)のように今回と前回の値
から予測したものを使えばよい。
ステップ21で運転状態が燃料系の応答の方が速い領域
B1であると判定された場合は、空気優先系制御を行な
う。すなわち、ステップ27でアクセルペダル9の踏込
み量Aceおよびその他のパラメータから先ずスロット
ルバルブ開度0を計算し、次にステップ28でこのスロ
ットルバルブ開度θと空気系の動特性モデル[wlaか
ら、シリンダに吸入される空気量111 iylを計算
し、ステップ29で空燃比a r、rI/ f cyl
が所望の値になるよう、に燃料供給量f rylを決定
しステップ30でこの燃料供給量f、21と燃料系の動
特性モデル侍(4から燃料噴射量T1を計算し、ステッ
プ31で各駆動回路に出力する。
なお上記実施例では、空気系の動特性モデル%taと燃
料系の動特性モデル南14を個別に有する場合を説明し
たが、演算の過程では、例えば空気優先系制御の場合、
2つのモデルを組み合わせた新しいモデルG 171 
= ’m(zl /Ilb+4を用いれば、1つの動特
性モデルで表わす(記述する)ことができることは言う
までもない。
(発明の効果) 以上説明したように、この発明のエンジンの燃ネ゛I制
御装置によれば、演算回路の中に燃料系と空気系の動特
性モデルを個別に持ち、スロットル動作に応答するシリ
ンダ吸入空気量と燃料噴射量(パルス幅)の変動に応答
するシリンダ燃料供給量の比(シリンダに吸入される混
合気の空燃比)が所望の値となるように、スロットルバ
ルブ開度および燃料噴射量のいずれか一方あるいは双方
を制御する構成としたため、エンジンの広い運転領域に
亘って過渡時にも空燃比を最適に制御でき、従って燃費
性能、排気浄化性能および運転性能を改善できるという
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のエンジンの燃料制御装置の構成図、第2
図は第1図の装置における種々の信号のタイムチャート
、第3図は従来の別の装置およびこの発明のエンジンの
燃料制御装置の概略の構成を示すブロック図、第4図は
エンジンの運転条件と燃料系および空気系の応答の関係
を示す図、第5図はこの発明の詳細な説明するフローチ
ャートである。 9・・・アクセルペダル、lO・・・ポテンショメータ
、11・・・演鍵回路、12・・・噴射弁駆動回路、1
3・・・燃料噴射(f’、15・・・スロットル駆動回
路、16・・・スロットルバルブ、T1・・・燃料噴射
量、0・・・スロットルバルブ開度、1(4)、鳴14
・・・動特性モデル、f cyl・・・燃料供給量、A
 cvl・・・吸入空気量や

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)運転者のアクセルペダル操作、エンジン回転速度
    、車速、ギヤ位置および負荷トルクのうちの少なくとも
    1つの信号に応答して燃料噴射量を決定する燃料メータ
    リング手段と、前記信号のうちの少なくとt)1つの信
    号に応答してスロットルバルブ開度を決定するスロット
    ル制御手段とを有するエンジンの燃料制御装置において
    、前記燃料メータリング手段からの出力とシリンダに実
    際に供給される燃料供給量f (4t1の間の動特性を
    表わすモデル−14と、前記スロットル制御手段の出力
    とシリンダに実際に吸入される空気量a C91の間の
    動特性を表わすモデル114とを記憶しておき、該モデ
    ルQn14に基づいて吸入空気量a。Vlをおよび前記
    モデル−(萄に基づいて燃料供a 場、 f cvlを
    それぞれめ、a CVI / f cvlの値が所望の
    値になるように、前記燃料噴射量および前記スロットル
    バルブ開度のいずれか一方または双方を制御することを
    特徴とするエンジンの燃料制御装置。
  2. (2)運転者のアクセルペダル操作、エンジン回転速度
    、車速、ギヤ位置および負荷トルクのうちの少なくとも
    1つの信号に応答して燃おl噴射量を決定する燃料メー
    タリング手段と、前記信りのうちの少なくとも1つの信
    号に応答してスロットルバルブ開度を決定するスロット
    ル制御手段とを有するエンジンの燃料制御装置において
    、前記燃料メータリング手段からの出力とシリンダに実
    際に供給される燃料供給量f7,1の間の動特性を表わ
    すモデル03図と、前記スロットル8制御手段の出力と
    シリンダに実際に吸入される空気’jL acy+の間
    の動特性を表わすモデル−1,!lとを記憶しておき、
    さらに、エンジンの運転状態から燃料系の応答と空気系
    の応答のどちらが速いかを判定する判定手段とを有し、
    該判定手段により空気系の応答の方が燃料系の応答より
    速い領域と判定した場合には、前記燃料メータリング装
    置により先ず所望量の燃料をエンジンに供給し、次いで
    前記動特性モデルt[21および晦l匍に基づいて所定
    の空燃比を得るためのスロットルバルブ開度を決定して
    前記スロットル制御手段によりスロットルを制御する燃
    料優先形制御を行ない、一方、前記判定手段により燃料
    系の応答の方が空気系の応答より速い領域と判定した場
    合には、前記スロットル制御手段により先ず所定のスロ
    ットルバルブ開度を決定し、次いで前記動特性モデル%
    +、!IおよびG+ tz+に基づいて所定の空然比を
    得るための燃料噴射量を1111記燃料メ一タリング手
    段により制御する空気優先形制御を行なうことを特徴と
    するエンジンの燃料制御装置。
JP58149139A 1983-08-17 1983-08-17 エンジンの燃料制御装置 Granted JPS6040745A (ja)

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JPH0415385B2 JPH0415385B2 (ja) 1992-03-17

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5092298A (en) * 1990-05-09 1992-03-03 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fail-safe system for throttle valve controller
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