JPS62247149A - 内燃機関の燃料制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃料制御装置

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JPS62247149A
JPS62247149A JP61090927A JP9092786A JPS62247149A JP S62247149 A JPS62247149 A JP S62247149A JP 61090927 A JP61090927 A JP 61090927A JP 9092786 A JP9092786 A JP 9092786A JP S62247149 A JPS62247149 A JP S62247149A
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internal combustion
combustion engine
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crank angle
intake
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JP61090927A
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Yoshiaki Sugano
菅野 佳明
Katsuya Nakamoto
勝也 中本
Jiro Sumitani
隅谷 次郎
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Mitsubishi Electric Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • 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
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/08Introducing corrections for particular operating conditions for idling
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    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
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    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内燃機関の吸入空気量を吸気量センナによ
フ検出し、この検出出力により内燃機関の燃料供給量を
制御する内燃機関の燃料制御装置に関するものである。
〔従来の技術〕
内燃機関の燃料制御を行う場合にスロットルバルブの上
流に吸気量センサ(以下AF’Sと略する。)を配置し
、この情報とエンノン回転数によりl吸気当りの吸入空
気量を求め、供給燃料量を制御することが行われている
ところで、空気の吸入通路におけるスロットルバルブの
上流にAFSを配置して内燃機関の吸入空気量を検出し
ようとする場合、スロットルが急激に開いた時は、スロ
ットルバルブとエンジントの間の吸入通路に充填する空
気量をも計量するので、実際に内燃機関に吸入される空
気量以上に計量してしまい、そのまま燃料量を制御する
とオ−バリツチになるという不具合を生じた。このため
、従来ではAFSの出力即ち所定のクランク角における
検出吸気量をA N (t)、所定のクランク角のロー
1回およびn回目に内燃機関が吸入する空気量を夫々A
N(n−x)  およびAN(n)、フィルタ定数をK
とした場合に A N(11) = KI X A N (n−1) 
+ K2 X A N(t)の式によ!J AN(n)
を計算し、このA N(n)を用いて燃料制御を行うも
のがあり、これは所定のクランク角毎の吸入空気tを平
滑化し、適正な燃料制御を行うものであった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかるに、上記の従来装置は空気量の計算が遅れるため
例えばアイドル時等において空燃比が回転数の変化を大
きくする方に変動した。即ち、第11図において、(a
)は回転数Ne 、 (b)は吸気管圧力、(C)はイ
ンゾェクタ14の駆動パルス幅、(d)は空燃比を示し
、回転数N6が変動すると吸気管15の容積の影響で吸
気管15の圧力は若干遅れて変化する。内燃機関lに吸
入される空気量は吸気管圧力に比例してやは9回転数N
eよシ遅れており、前記式による補正を行うと吸気管圧
力よシさらに遅れ、インゾェクタ14のパルス幅信号も
eに示すように遅れた。この時、空燃比はノに示すよう
に回転数Neが高いときは濃い側に変動し、回転数Ne
が低い時は薄い側に変動する。このため、第12図に示
す内燃機関1の特性から、回転数Ne  の変動が助長
され、運転状態が非常に不安定になるという問題点があ
った。
この発明は上記の問題点を解決するために成されたもの
で、吸入空気量の変動の過渡時においても空燃比を適正
に制御できる内燃機関の燃料制御装置を得ることを目的
とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る内燃機関の燃料制御装置は、吸入空気量
の検出出力を所定のクランク角の区間で検出するAN検
出手段で得られた結果をQaとし、所定のクランク角の
n−1回目およびn回目に内燃機関が吸入する空気量に
相当するAN検出手段の出力相当の値を夫々Qe (n
−1)およびQe(〜とした場合に、 Qe(n) ” K ” Qe(n −1) + (1
−K) QaでQ” (n)  を計算するAN演算手
段のQ” (n)  に基づいて内燃機関への供給燃料
量を制御するようにし、かつKt−運転条件に応じて変
化させるようにしたものである。
〔作用〕
この発明の内燃機関の燃料制御装置においては、Kの値
を運転条件によシ変えるようにしており、例えばアイド
ル運転時にはKの値を小さくして空気量の計算の遅れを
少くし、回転数の変動を抑制して運転の安定化を図る。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。
第3図は内燃機関の吸気系のモデルを示し、1は内燃機
関で、1行程当りVcの容積を持ち、カルマン渦流t 
計であるAF’S 13、スロットルバルブ12、サー
ソタンク11および吸気管15を介して空気を吸入し、
燃料はインゾェクタ14によって供給される。又、ここ
でスロットルバルブ12から内燃機関lまでの容積をV
sとする。16は排気管である。
第4図は内燃機関lにおける所定のクランク角に対する
吸入空気量の関係を示し、(a)は内燃機関lの所定の
クランク角(以下、SGTと称す。)を示す。(b)は
AFS 13を通過する空気量Qe 5(c)は内燃機
関lが吸入する空気量Qe 、(d)はAFS13の出
力パルスfを示す。又、SGTのn−2〜n−1回目の
立上りの期間をtnl、n−1〜n回目の立上プの期間
をtnとし、期間tn−□およびtnにAFS13を通
過する吸入空気量を夫々Qa(n−1)およびQa(角
、期間tn−iおよびtnに内燃機関1が吸入する空気
量を夫々Qe(n−1)およびQe(〜 とする。さら
に、期間1n−1およびtnの時のサーソタンクll内
の平均圧力と平均吸気温度を夫々pm(n−i)および
PI(n)とTl1(n−t)およびTs(n)  と
する。ここで・例えばQa(n−i)は、tn−1間の
AF’S13の出力・ぐルス数に対応する。又、吸気温
度の変化率は小さいのでTs(H−1) # Ts(〜
とし、内燃機関1の充填効率を一定とすると、 Pg(n−1) ・Vc=Qe3(n −t ) ・R
@Ts(n)        −= (1)Ps(n)
・Vc = Qe(n)−R−Ts(n)      
    −(2)となる。ただし、Rは定数である。そ
して、期間tnにサーソタンク11および吸気管15に
溜まる空気5:を△Q、a(n)とすると、 ■ となフ、(1)〜(3)式より が得られる。従って、内燃機関lが期間tnに吸入する
空気量Qe(n)を、AFS13を通過する空気量Qa
(n)に基づいて(4)式により計算することができる
ここで、Vex O,51、Vsx 2.51とすると
、Qe(n)= 0.83 X Ql(n−x )+o
、 17 X Qa(n)     −(5)となる。
第5図にスロットルバルブ12が開いた場合の様子を示
す。この第5図において、(a)はスロットルバルブ1
2の開度、(b)はAFS13を通過する吸入空気量Q
aであり1オーバシユートする。
(c)は(4)式で補正した内燃機[11が吸入する空
気量Qeであシ、(d)はサーノタンク11の圧力Pで
ある。
第1図はこの発明による内燃機関の燃料制御装置の構成
を示し、IOはAFS13の上流側に配設されるエアク
リーナで、AFS13は内燃機関1に吸入される空気量
に応じて第4図(d)に示すよりなノ4ルスを出力し、
クランク角センサ17は内燃機関1の回転に応じて第4
図(a)に示すようなパルス(例えばパルスの立上シか
ら次の豆上りまでクランク角で180  とする。)を
出力する。20aAN検出手段で、AFS13の出力と
クランク角センサ17の出力とにより、内燃機関1の所
定クランク角度間に入るAFS13の出力/4ルス数を
計算する。
21はAN演算手段であり、これはAN検出手段20の
出力より(5)式と同様の計算を行い、内燃機関lが吸
入すると考えられる空気量に対応するAFS13の出力
相当の・臂ルス数を計算する。又、制御手段22は、A
N演算手段21の出力、内燃機関lの冷却水温を検出す
る水温センサ18(例えばサーミスタ)の出力およびア
イドル状態を検出するアイドルスイッチ23の出力よ〕
、内燃機関1が吸入する空気量に対応してインジェクタ
14の駆動時間を制御し、これによって内燃機関lに供
給する燃料量を制御する。
第2図はこの実施例のより具体的#I成を示し、30は
AFS13、水温センサ18.アイドルスイッチ23お
よびクランク角センサ17の出力信号を入力とし、内燃
機関l各気筒毎に設けられた4つのインジェクタ14を
制御する制御装置であ夛、この制御装置30は第1図の
AN検出手段20〜制御手段22に相当し、ROM41
.RAM42  を有スルマイクロコンピュータ(以下
、CPUと略すん)40により実現される。又、31は
AFS13の出力に接続された2分周器、32は2分周
器3工の出力を一方の入力とし他方の入力端子をCPU
40の入力P1に接続した排他的論理和ダートで、その
出力端子はカウンタ33およびCPU40の入力P3に
接続される。34aは水温センサ18とA/Dコンバー
タ35との間に接続されたインターフェース、34bU
アイドルスイツチ23とCPU40との間に接続された
インターフェース、36は波形整形回路でクランク角セ
ンサ17の出力が入力され、その出力はCPU40の割
込人力P4およびカウンタ37に入力される。又、38
は割込人力P5に接続されたタイマ、39は図示しない
バッテリの電圧をA/D変換し、CPU40に出力する
A/Dコンバータ、43はCPU40とドライバ44と
の間に設けられたタイマで、ドライバ44の出力は各イ
ンジェクタ14に接続される。
次に、上記構成の動作を説明する。AFS13の出力は
2分周器31によフ分局され、CPU40により制御さ
れる排他的論理和ゲート32を介してカウンタ33に入
力される。クランク33はr−ト32の出力の立下シエ
ツソ間の周期を測定する。
CPU40はr−)32の立下りを割込人力P3に入力
され、AFS13の出力パルス周期またはこれを2分周
した毎に割込処理を行い、カウンタ33の周期を測定す
る。水温センサ18の出力はインタフェース34mによ
シミ圧に変換され、A/Dコンバータ35により所定時
間毎にディジタル値に変換されてCPU40に取込まれ
る。クランク角センサエフの出力に波形整形回路36を
介してCPU40の割込人力P4およびカウンタ37に
入力される。アイドルスイッチ23の出力はインターフ
ェース34bを介してCPU40に入力される。
CPU40はクランク角センサ17の立上り毎に割込処
理を行い、クランク角センサ17の立上夛間の周期をカ
ウンタ37の出力から検出する。タイマ38は所定時間
毎にCPU40の割込人力P5へ割込信号を発生する。
A/Dコンバータ39は図示しないバッテリ電圧をA/
Di換し、CPU40は所定時間毎にこのバッテリ電圧
のデータを取込む。
タイマ43はCPU40にプリセットされ、CPU40
の出力、t?−)P2よりトリガされて所定のノ々ルス
幅を出力し、この出力がドライバ44を介してイン7ェ
クタ14を駆動する。
次に、CPU40の動作を第6図、第8〜9図のフロー
チャートによって説明する。まず、第6図はCPU40
のメインプログラムを示し、CPU40にリセット信号
が入力されると、ステップ100でRAM42.入出力
ホード等をイニシャライズし、ステラ7’101で水温
センサ18の出力をA/D変換し、RAM42にWTと
して記憶する。ステップ102でバッテリ電圧をA/D
変換してRAM42へVBとして記憶する。ステップ1
03ではクランク角センサ17の周期TRより30/T
Rの計算を行い、回転数Neを計算する。ステップ10
4で後述する負荷データANと回転数NeよりAN@N
e/30の計算を行い、AFS13の出力周波数1i’
aを計算する。ステップ105では出力周波数F&より
第7図に示すようにli’aに対して設定されたf!よ
り基本駆動時間変換係数Kpを計算する。ステップ10
6では変換係数Kp を水温データWTにより補正し、
駆動時間変換係数KlとしてRAM42に記憶する。ス
テップ107ではバッテリ電圧データVB よシ予めR
OM41に記憶されたデータテーブルf3をマツピング
し、ムダ時間To を計算しRAM42に記憶する。ス
テップ107の処理後は再びステップ101の処理を繰
り返す。
第8図は割込人力P3即ちAFS13の出力信号に対す
る割込処理を示す。ステップ201ではカウンタ33の
出力Tpf検出し、カウンタ33i−クリヤする。この
TFはゲート32の立上り間の周期である。
ステップ202でRAM42内の分周フラグがセットさ
れていれば、ステップ203でTy’e2分してAFS
13の出カッぞルス周期TAとしてRAM42に記憶す
る。次にステップ204で積算ノRルスデータPRに残
りノぞルスデータPDe2倍したものを加算し、新しい
積算ノにルスデータPRとする。この積算ノぞルスデー
タpRはクランク角センサ17の立上夛間に出力される
AFS 13のノぐルス数を積算するものであシ、AF
S 13の1ノにルスに対し処理の都合上15fi倍し
て扱っている。ステップ202で分周フラグがリセット
されていれば、ステップ205で周期Trt出力パルス
周期TAとしてRAM 42に記憶し、ステップ206
で積算パルスデータpFtに残りパルスデータPot加
算する。ステップ207では、残9パルスデータPDに
1561に設定する。ステップ208で分周フラグがリ
セットされている場合はTy ) 2 m5ec、セッ
トされている場合はTF > 4 m5ecであればス
テップ210へ、それ以外の場合はステップ209へ進
む。ステップ209では分局フラグをセットし、ステッ
プ210では分周フラグをクリヤしてステップ211で
PIを反転させる。従って、ステップ゛209の処理の
場合は、AFS13の出力パルスを2分周したタイミン
グで割込入力P3へ信号が入フ、ステップ210の処理
が行われる場合にはAFS13の出力/4ルス毎に割込
入力P3に信号が入る。ステップ209,211処理後
、割込処理を完了する。
第9図はクランク角センサ17の出力によりCPU40
の割込入力P4に割込信号が発生した場合の割込処理を
示す。ステップ301でクランク角センサ17の立上シ
間の周期をカウンタ37よシ読み込み、周期Taとして
RAM42に記憶し、カウンタ37をクリヤする。ステ
ップ302で周期TR内にAFS13の出力パルスがあ
る場合は、ステップ303でその直前のAFS13の出
力パルスの時刻t01とクランク角センサ17の今回の
割込時刻t02の時間差△t = t02− tol 
 を計算し、これを周期Tsとし、周期TR内にAFS
13の出力ノンルスが無い場合は、周期TRを周期Ts
とする。ステップ305aでは分周7ラグがセットされ
ているか否かを判断し、リセットされている場合はステ
ップ305bで156 X T8/TAの計算よフ、セ
ットされている場合はステップ305cで156XT8
/21ITムの計算より時間差△tをAFS13の出力
パルスデータ△Pに変換する。即ち、前回のAFS13
の出力・ダルス周期と今回のAFS13の出力Aルス周
期が同一と仮定してパルスデータ△Pを計算する。ステ
ップ306では/Iルスデータ△Pが156より小さけ
ればステップ308へ、大きければステップ307で△
Pを156にクリップする。ステップ308では残シパ
ルスデータPDからパルスデータΔPを減算し、新しい
残りパルスデータ△Pとする。ステップ309では残シ
バルスデータpDが正であればステップ313aへ、他
の場合にはノ譬ルスデータ△Pの計算値がAFS13の
出力/4ルスよりも大きすぎるのでステップ310で/
#ルスデータ△P t PDと同じにし、ステップ31
2で残りパルスデータをゼロにする。ステップ313a
では分周フラグがセットされているか否かを判断し、リ
セットの場合にはステップ313bで積算パルスデータ
PRにパルスデータ△Pを加算し、セットの場合にはス
テップ3130でPRに20△Pを加算し、新しい積算
パルスデータPaとする。このデータPnが、今回のク
ランク角センサ17の立上シ間にAFS13が出力した
と考えられるノ譬ルス数に相当する。ステップ314で
は(5)式に相当する計Xt−行う。即ち、クランク角
センサ17の前回の立上ルまでに計算された負荷データ
ANと積算ノイルスデータPaより、アイドルスイッチ
23がオンであれはアイドル状態と判定してAN−にμ
、N+(1−に2)Pnの計算を行い、アイドルスイッ
チ23がオフであればKIAN+ (1−Kt )Pg
の計算を行い(Kz > K2 )、結果を今回の新し
い負荷データANとする。ステップ315ではこの負荷
データANが所定値αよ〕大キければステップ316で
αにクリップし、内燃機関1の全開時においても負荷デ
ータANが実際の値よシも大きくなυすぎなりようにす
る。
ステップ317で積算パルスデータPRt−クリヤする
。ステップ318で負荷データANと駆動時間変換係数
Kl 、ムダ時間TDより駆動時間データTX=AN1
1KK+TD  の計算を行い、ステップ319で駆動
時間データTIをタイff43に設定し、ステップ32
0でタイマ43をトリガすることにょシデータTIに応
じてインジェクタ14が4本同時に駆動され、割込処理
が完了する。
第1O図は、第6図および第8〜9図の処理の分局フラ
グクリヤ時のタイミングを示したものであり、(IL)
は分周期31の出力を示し、(b)はクランク角センサ
17の出力を示す。(e)は残りパルスデータPDを示
し、分周期31の立上シおよび立下り(AFS13の出
力パルスの立上り)毎に156に設定され、クランク角
センサ17の立上シ毎K 例えはPni=PD−156
XTa/T*の計算結果に変更される(これはステップ
305〜312の処理に相当する。) o (d)は積
算パルスデータPiの変化を示し、分周器31の出力の
立上りまたは立下シ毎に、残りノダルスデータPDが積
算される様子を示している。
上記実施例では以上のように、内燃機関の吸気量の補正
式のKの値をアイドル運転時には小さくしておシ、これ
により吸気量の遅れを小さくすることができ、位相を進
み側にできる。このため、/#ルス幅信号もfのように
進み側になり、′g!、燃比もhに示すようにNeが高
い場合は薄く、Neが低い場合は濃くすることができ、
回転数の変動が助長されることがなく、安定した回転数
を得ることができる。
尚、上記実施例では、クランク角センサ17の立上り間
のAFS13の出力/(ルスをカウントしたが、これは
立下シ間でも良く、又クランク角センサ17の数周期間
のAFS13出力パルス数をカウントしても良い。又、
AFS13の出力)tルスをカウントしたが、出力パル
ス数にAFS13の出力周波数に対応した定数を乗じた
ものを計数しても良い。さらに、クランク角の検出にク
ランク角センサ17でなく、内燃機関lの点火(8号を
用いても同様の効果・を奏する。又、アイドルの判定に
回転数や車両停止の条件を付加しても良く、また回転数
、負荷、ギヤ比などによって係数Kをさらに補正しても
良い。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、内燃機関の吸気量を補
正式に基づいて補正して正しい吸気量を得るようにして
おり、適正な空燃比制御を行うことができる。しかも、
補正式中の定数Kを運転状態に応じて変化させるように
しておシ、アイドル運転時などにも安定した運転を行う
ことができる。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明に係る装置の構成図、第2図は同内燃
機関の燃料制御装置の具体例としての一実施例を示す構
成図、第3図はこの発明に係わる内燃機関の吸気系のモ
デルを示す構成図、第4図μそのクランク角に対する吸
入空気量の関係を示す図、第5因に同内燃機関の3h渡
時の吸入空気量の変化を示す波形図、第6図、第8図お
よびwC9図はこの発明の一実施例による内燃機関の燃
料制御装置の動作を示すフローチャート、第7図は同内
燃機関の燃料制御装置のAF’S出力周波数に対する基
本駆動時間変換係数の関係を示す図、第10図は第8,
9図の70−のタイミングを示すタイミングチャート、
第11図iこの発明による装置の動作波形図、第12図
は内燃機関の特性図である。 l・・・内燃機関、12・・・スロットルバルブ、13
・・・エアフローセンサ(カルマyii!計)、14・
・・インジェクタ、15・・・吸気管、17・・・クラ
ンク角センサ、20・・・AN検出手段、21・・・A
N演算手段、22・・・制御手段、23・・・アイドル
スイッチ。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)内燃機関の吸入空気量をスロットルバルブの上流
    に配置した吸気量センサにより検出しこの検出出力を内
    燃機関の所定のクランク角の区間で検出するAN検出手
    段、このAN検出手段で得られた結果をQa、前記所定
    のクランク角のn−1回およびn回目に内燃機関が吸入
    する空気量を夫々Qe_(_n_−_1_)およびQe
    _(_n_)、およびフィルタ定数をKとした場合に Qe_(_n_)=K・Qe_(_n_−_1_)+(
    1−K)・Qaの式によりQe_(_n_)を計算する
    AN演算手段、Qe_(_n_)に基づいて内燃機関へ
    の供給燃料量を制御する制御手段を備え、前記Kの値を
    運転条件に応じて変化させるようにしたことを特徴とす
    る内燃機関の燃料制御装置。
  2. (2)アイドル運転時には前記Kの値を小さくすること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の内燃機関の燃
    料制御装置。
JP61090927A 1986-04-18 1986-04-18 内燃機関の燃料制御装置 Expired - Lifetime JPS62247149A (ja)

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