JP3041025B2 - 内燃機関制御装置 - Google Patents
内燃機関制御装置Info
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- JP3041025B2 JP3041025B2 JP2235829A JP23582990A JP3041025B2 JP 3041025 B2 JP3041025 B2 JP 3041025B2 JP 2235829 A JP2235829 A JP 2235829A JP 23582990 A JP23582990 A JP 23582990A JP 3041025 B2 JP3041025 B2 JP 3041025B2
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱線式空気流量計を用いて吸気流量を計測
し、燃料供給量を制御する方式の内燃機関制御装置に係
り、特に自動車用ガソリンエンジンに好適な内燃機関制
御装置に関する。
し、燃料供給量を制御する方式の内燃機関制御装置に係
り、特に自動車用ガソリンエンジンに好適な内燃機関制
御装置に関する。
〔従来の技術〕 近年、自動車用ガソリンエンジンでは、吸気流量を計
測し、燃料供給量を制御する方式の制御装置が広く採用
されているが、このとき使用される空気流量計の一種に
熱線式空気流量センサがある。
測し、燃料供給量を制御する方式の制御装置が広く採用
されているが、このとき使用される空気流量計の一種に
熱線式空気流量センサがある。
ところで、この熱線式空気流量センサは、特有の検出
遅れ特性を示すことが知られており、このため、特開昭
59−176450号公報では以下の方法について開示してい
る。すなわち、検出遅れを、センサ本体となる熱線の熱
容量の系と、この熱線の支持体の熱容量による伝熱遅れ
の系に分けて取扱い、その遅れの補正に減少量Gsを状態
変数として導入し、以下の式を導いて補正するようにし
ている。
遅れ特性を示すことが知られており、このため、特開昭
59−176450号公報では以下の方法について開示してい
る。すなわち、検出遅れを、センサ本体となる熱線の熱
容量の系と、この熱線の支持体の熱容量による伝熱遅れ
の系に分けて取扱い、その遅れの補正に減少量Gsを状態
変数として導入し、以下の式を導いて補正するようにし
ている。
実際には、これらの式を離算化して、以下のようにし
て制御装置で計算されている。
て制御装置で計算されている。
Gin（ｉ）＝1/a〔Gout（ｉ）−ｂ・Gs（ｉ−１）〕 Gs（ｉ）＝（１−ａ）Gi（ｉ）＋ （１−ｂ）Gs（ｉ−１） そして、係数ａ、ｂはGin（ｉ−１）を用いて定める
ようにしているのである。
ようにしているのである。
上記従来技術は、制御パラメータの決定について充分
な配慮がされておらず、空気流量センサの検出結果から
制御パラメータを決定しているため、エンジンの運転状
態が過渡状態にあるときには誤動作の虞れがあり、精度
の点で問題があった。
な配慮がされておらず、空気流量センサの検出結果から
制御パラメータを決定しているため、エンジンの運転状
態が過渡状態にあるときには誤動作の虞れがあり、精度
の点で問題があった。
本発明は、制御パラメータの設定が容易で、常に高精
度の吸気流量の算定が可能で、過渡状態も含めて常時、
精度よく燃料供給量の制御が可能な内燃機関制御装置の
提供を目的としている。
度の吸気流量の算定が可能で、過渡状態も含めて常時、
精度よく燃料供給量の制御が可能な内燃機関制御装置の
提供を目的としている。
上記目的を達成するため、熱線式空気流量センサの検
出遅れを伝達関数で表わした上で、それの逆補償により
補正を行なうと共に、この補正に使用する制御パラメー
タを内燃機関の運転状態から決定するようにしたもの
で、具体的には、熱線式空気流量計による吸気流量の計
測結果に基づいて燃料供給量を制御する方式の内燃機関
制御装置において、上記吸気流量の計測結果の遅れを伝
達関数で表わし、これをディジタルフィルタを用いた差
分法により逆補償することにより、上記吸気流量の計測
結果の遅れを補正して実吸気流量の推定値を出力する制
御ロジックと、上記熱線式空気流量計の過渡応答特性の
設定値と、上記実吸気流量の推定値に基づくテーブル検
索又は多段切換により算定され、上記制御ロジックで使
用する制御パラメータを内燃機関の運転状態に応じて変
化させる制御パラメータ選択手段とを設け、上記実吸気
流量の推定値に基づいて上記燃料供給量が制御されるよ
うにしたものである。
出遅れを伝達関数で表わした上で、それの逆補償により
補正を行なうと共に、この補正に使用する制御パラメー
タを内燃機関の運転状態から決定するようにしたもの
で、具体的には、熱線式空気流量計による吸気流量の計
測結果に基づいて燃料供給量を制御する方式の内燃機関
制御装置において、上記吸気流量の計測結果の遅れを伝
達関数で表わし、これをディジタルフィルタを用いた差
分法により逆補償することにより、上記吸気流量の計測
結果の遅れを補正して実吸気流量の推定値を出力する制
御ロジックと、上記熱線式空気流量計の過渡応答特性の
設定値と、上記実吸気流量の推定値に基づくテーブル検
索又は多段切換により算定され、上記制御ロジックで使
用する制御パラメータを内燃機関の運転状態に応じて変
化させる制御パラメータ選択手段とを設け、上記実吸気
流量の推定値に基づいて上記燃料供給量が制御されるよ
うにしたものである。
伝達関数の極とゼロ点の相殺による逆補償法は、制御
に使用するマクロコンピュータの負荷が内部状態変数導
入法よりも小さくて済む。また、逆補償法による補正で
は、内燃機関高負荷時での吸気脈動等の影響を受けない
ので、高精度が容易に保てる。さらに制御パラメータ
は、熱線式空気流量計単体の試験から容易に測定できる
から、この測定結果を内燃機関の運転状態に応じて選択
し、変化させてやれば、補正処理にフィードバックされ
ることになり、動作が安定化されると共に、さらに精度
が向上する。
に使用するマクロコンピュータの負荷が内部状態変数導
入法よりも小さくて済む。また、逆補償法による補正で
は、内燃機関高負荷時での吸気脈動等の影響を受けない
ので、高精度が容易に保てる。さらに制御パラメータ
は、熱線式空気流量計単体の試験から容易に測定できる
から、この測定結果を内燃機関の運転状態に応じて選択
し、変化させてやれば、補正処理にフィードバックされ
ることになり、動作が安定化されると共に、さらに精度
が向上する。
以下、本発明による内燃機関制御装置について、図示
の実施例により詳細に説明する。
の実施例により詳細に説明する。
第７図は本発明の一実施例が適用された内燃機関の燃
料制御システムの一例を示したもので、図において、10
はマイクロコンピュータを含む制御回路、11は熱線式吸
気流量センサ、12は燃料噴射弁（インジェクタ）であ
る。
料制御システムの一例を示したもので、図において、10
はマイクロコンピュータを含む制御回路、11は熱線式吸
気流量センサ、12は燃料噴射弁（インジェクタ）であ
る。
制御回路10は、熱線式空気流量センサ11からの流量検
出値Qaや、その他、回転数センサからの検出値Ｎなど、
図示してない各種のセンサからの検出値を取り込み、所
定のディジタル演算処理を行ない、そのときどきで内燃
機関に最適な燃料量を計算し、この燃料量を与えるのに
必要な制御信号INJを燃料噴射弁12に供給する働きをす
る。しかして、このとき、熱線式空気流量センサ11に
は、上記したように応答遅れがあるので、それからの流
量検出値Qaをそのまま使用して制御信号INJを計算した
のでは、これも上記したように充分な精度は得られな
い。
出値Qaや、その他、回転数センサからの検出値Ｎなど、
図示してない各種のセンサからの検出値を取り込み、所
定のディジタル演算処理を行ない、そのときどきで内燃
機関に最適な燃料量を計算し、この燃料量を与えるのに
必要な制御信号INJを燃料噴射弁12に供給する働きをす
る。しかして、このとき、熱線式空気流量センサ11に
は、上記したように応答遅れがあるので、それからの流
量検出値Qaをそのまま使用して制御信号INJを計算した
のでは、これも上記したように充分な精度は得られな
い。
そこで、この実施例では、以下の通りになっている。
第２図は、制御回路10の内部回路ブロックで、演算処
理を行なうCPU20と、プログラム及び各種の定数データ
などを保有するための不揮発性メモリであるROM21と、
演算中のデータなどの格納用となる揮発性メモリである
RAM22と、外部との信号の入出力を行なうためのインタ
ーフェイスとなるi/O23と、それに燃料噴射弁などの駆
動に必要なドライバ24とから構成されており、これによ
り、以下に説明するような演算処理を行なう。
理を行なうCPU20と、プログラム及び各種の定数データ
などを保有するための不揮発性メモリであるROM21と、
演算中のデータなどの格納用となる揮発性メモリである
RAM22と、外部との信号の入出力を行なうためのインタ
ーフェイスとなるi/O23と、それに燃料噴射弁などの駆
動に必要なドライバ24とから構成されており、これによ
り、以下に説明するような演算処理を行なう。
まず、第３図は熱線式空気流量センサ11の過渡応答特
性を示したもので、横軸に経過時間ｔを、そして縦軸に
空気流量Ｑをそれぞれとってあり、太い実線31で示すよ
うにステップ状に空気流量Ｑを変化させたときにセンサ
から得られる流量計測値（流量検出値）Qaの変化を細い
実線32で示したものである。
性を示したもので、横軸に経過時間ｔを、そして縦軸に
空気流量Ｑをそれぞれとってあり、太い実線31で示すよ
うにステップ状に空気流量Ｑを変化させたときにセンサ
から得られる流量計測値（流量検出値）Qaの変化を細い
実線32で示したものである。
この特性からセンサの応答遅れを、図の中の記号を用
いて表わすと、次式のようになる。
いて表わすと、次式のようになる。
これを伝達関数で表現すると、次式のようになる。
ここで、T3＝BT1＋AT2 なお、上記第３図で、部分（Ａ）（Ｂ）は、特性32か
ら接線法で割りだした部分を示したものである。
ら接線法で割りだした部分を示したものである。
次に、第４図、第５図、それに第６図は、吸気流量の
ステップ状の変化に対する、これら定数の特性を示した
もので、第４図は時定数T1を、第５図は時定数T2を、そ
れに第６図は定数Ａ、Ｂの比率をそれぞれ表わす。
ステップ状の変化に対する、これら定数の特性を示した
もので、第４図は時定数T1を、第５図は時定数T2を、そ
れに第６図は定数Ａ、Ｂの比率をそれぞれ表わす。
第１図は、制御回路10によって遂行されている演算処
理を示す制御ブロック図で、以下、この制御ブロック図
により、この実施例の動作を制御する。
理を示す制御ブロック図で、以下、この制御ブロック図
により、この実施例の動作を制御する。
熱線式空気流量センサ11から供給された流量計測値
（流量検出値）Qaはハードフィルタ71に入力され、ここ
で高周波ノイズが除かれてからブロック72に入力され、
ここで上記した式により処理され、この式の極とゼ
ロ点の相殺をかけ、逆補償され、これにより熱線式空気
流量センサ11の流量−電圧特性（Ｑ−Ｖ特性）により工
学値変換をされた値Qsとして出力され、処理ブロック73
に入力される。
（流量検出値）Qaはハードフィルタ71に入力され、ここ
で高周波ノイズが除かれてからブロック72に入力され、
ここで上記した式により処理され、この式の極とゼ
ロ点の相殺をかけ、逆補償され、これにより熱線式空気
流量センサ11の流量−電圧特性（Ｑ−Ｖ特性）により工
学値変換をされた値Qsとして出力され、処理ブロック73
に入力される。
処理ブロック73では、周期的に実行される処理の前回
での気筒内流入空気量Qcと、現在での気筒内流入空気量
Qsとの差分に気体定数を乗算して、吸気管内負圧Ｐの推
定を行なう。
での気筒内流入空気量Qcと、現在での気筒内流入空気量
Qsとの差分に気体定数を乗算して、吸気管内負圧Ｐの推
定を行なう。
このときの差分式は次のようになる。
ここで、Δt:計算周期 T:吸気温度 R:気体定数 V:吸気管容積 処理ブロック74では、処理ブロック73で上記のように
して推定した吸気管内負圧Ｐと、エンジンの回転速度Ｎ
とから気筒内流入空気流量Qcをマップ検索により算定す
る。
して推定した吸気管内負圧Ｐと、エンジンの回転速度Ｎ
とから気筒内流入空気流量Qcをマップ検索により算定す
る。
処理ブロック75では、この気筒内流入空気流量Qcから
上記した時定数T1、T2、T3を計算し、それらを処理ブロ
ック72での処理に使用するのである。ここで、この処理
ブロック75での気筒内流入空気流量Qcからの時定数T1、
T2、T3の計算は、データQcによるテーブル検索や、簡易
的には図示のように、３段切換（予めQcの値に応じて時
定数を複数種、例えば３種類用意しておき、それからQc
に応じて選択する）法によって行なえばよい。
上記した時定数T1、T2、T3を計算し、それらを処理ブロ
ック72での処理に使用するのである。ここで、この処理
ブロック75での気筒内流入空気流量Qcからの時定数T1、
T2、T3の計算は、データQcによるテーブル検索や、簡易
的には図示のように、３段切換（予めQcの値に応じて時
定数を複数種、例えば３種類用意しておき、それからQc
に応じて選択する）法によって行なえばよい。
こうして算定した気筒内流入空気流量Qcは、熱線式空
気流量センサ11から供給された流量計測値（流量検出
値）Qaがもつ応答遅れが充分に補償されたものとなって
いるから、これを用いて内燃機関に最適な燃料量を計算
し、この燃料量を与えるのに必要な制御信号INJを燃料
噴射弁12に供給してやれば、精度のよい燃料制御を容易
に得ることができる。
気流量センサ11から供給された流量計測値（流量検出
値）Qaがもつ応答遅れが充分に補償されたものとなって
いるから、これを用いて内燃機関に最適な燃料量を計算
し、この燃料量を与えるのに必要な制御信号INJを燃料
噴射弁12に供給してやれば、精度のよい燃料制御を容易
に得ることができる。
次に、この第１図の制御ブロックに従った動作を得る
ために必要な制御回路10内のマイクロコンピュータの動
作について、第８図のフローチャートにより説明する。
ために必要な制御回路10内のマイクロコンピュータの動
作について、第８図のフローチャートにより説明する。
この第８図の処理は、4m secの時間割込みにより起動
され、周期的に実行されるようになっておいり、まず、
ステップ801では、気筒内流入空気流量Qcから時定数
T1、T2、T3を求める処理を行なう。
され、周期的に実行されるようになっておいり、まず、
ステップ801では、気筒内流入空気流量Qcから時定数
T1、T2、T3を求める処理を行なう。
ステップ802では、上記式による逆補償を、ディジ
タル演算の差分式により行なう。
タル演算の差分式により行なう。
このときの差分式は次の通りである。
ステップ803では、熱線式空気流量センサ11の流量−
電圧特性を用いて出力電圧から流量に換算する。
電圧特性を用いて出力電圧から流量に換算する。
ステップ804では、現在の流量（スロットルバルブ通
過空気流量）と前回の気筒内流入空気量の差分から吸気
管内負圧を推定する。このとき使用する差分式は、上記
した式である。
過空気流量）と前回の気筒内流入空気量の差分から吸気
管内負圧を推定する。このとき使用する差分式は、上記
した式である。
ステップ805では、エンジンの回転速度Ｎを読込み、
吸気管内負圧と回転速度との２次元マップで今回の気筒
内流入空気量を検索する。なお、このときの検索には、
面補間などを適用して精度を高めるようにすることは言
うまでもない。
吸気管内負圧と回転速度との２次元マップで今回の気筒
内流入空気量を検索する。なお、このときの検索には、
面補間などを適用して精度を高めるようにすることは言
うまでもない。
第９図は、ステップ801での気筒内流入空気流量Qcか
ら時定数T1、T2、T3を求めるときに使用するテーブルの
一実施例を示す。
ら時定数T1、T2、T3を求めるときに使用するテーブルの
一実施例を示す。
この実施例は、上記したように３段階の切換方式のも
ので、気筒内流入空気流量Qcの値がQCLとQCHのとき、そ
れぞれの時定数に切換えられ、結局、３段階に選択され
ることになる。そして、このとき、図示のように、流量
の変化方向によりヒステリシスが与えられ、これにより
安定な動作が得られるようにしている。
ので、気筒内流入空気流量Qcの値がQCLとQCHのとき、そ
れぞれの時定数に切換えられ、結局、３段階に選択され
ることになる。そして、このとき、図示のように、流量
の変化方向によりヒステリシスが与えられ、これにより
安定な動作が得られるようにしている。
第10図は、時定数T1、T2、T3を計算するルーチンの詳
細ロジックで、まず、ステップ1001では、今までの状態
が、Qc＞QCHの領域に在ったか否かの判断を行ない、結
果が肯定のときにはステップ1002でQcにQHYSを加算し、
ステップ1003では、今度はQc＜QCH?を判断する。
細ロジックで、まず、ステップ1001では、今までの状態
が、Qc＞QCHの領域に在ったか否かの判断を行ない、結
果が肯定のときにはステップ1002でQcにQHYSを加算し、
ステップ1003では、今度はQc＜QCH?を判断する。
ここで、QHYSはQcが減少方向でのヒステリシスとな
る。
る。
以下、ステップ1004〜ステップ1009でも、ほぼ同様
で、Qcに応じて時定数を切換え、結局、３段階に切換え
ることができる。なお、ここで、QCHとQCLの値は、適用
対象となる内燃機関に応じて、それで多用される領域
や、第４図、第５図、それに第６図の特性から決定され
る。
で、Qcに応じて時定数を切換え、結局、３段階に切換え
ることができる。なお、ここで、QCHとQCLの値は、適用
対象となる内燃機関に応じて、それで多用される領域
や、第４図、第５図、それに第６図の特性から決定され
る。
従って、以上の実施例によれば、熱線式空気流量セン
サの応答遅れが充分に補正された気筒内流入空気流量が
演算できるから、自動車用ガソリンエンジンなどに適用
して、空燃比を精密に制御することができ、エンジン性
能の保持と排気ガス規制の充分なクリアが可能になる。
サの応答遅れが充分に補正された気筒内流入空気流量が
演算できるから、自動車用ガソリンエンジンなどに適用
して、空燃比を精密に制御することができ、エンジン性
能の保持と排気ガス規制の充分なクリアが可能になる。
以上のように本発明によれば、熱線式空気流量センサ
の応答遅れが充分に補償できるので、内燃機関の運転状
態が定常時、過渡時何れの状態にあっても常に正確な燃
料制御を容易に維持することができる。
の応答遅れが充分に補償できるので、内燃機関の運転状
態が定常時、過渡時何れの状態にあっても常に正確な燃
料制御を容易に維持することができる。
また、本発明では、その制御に使用するパラメータ
が、熱線式空気流量センサ単体の試験で容易に決定でき
るから、ローコストで高精度の燃料制御装置を簡単に提
供できる。
が、熱線式空気流量センサ単体の試験で容易に決定でき
るから、ローコストで高精度の燃料制御装置を簡単に提
供できる。
さらに、本発明によれば、エンジンの吸気脈動の影響
を受けないようにできるので、充分に安定した動作が可
能である。
を受けないようにできるので、充分に安定した動作が可
能である。
また、制御パラメータを運転状態に応じて変化させて
いるので、この点でも充分に安定、且つ高精度の制度を
得ることができる。
いるので、この点でも充分に安定、且つ高精度の制度を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による内燃機関制御装置の一実施例の制
御ブロック図、第２図は本発明の制御回路の一実施例を
示す回路ブロック図、第３図、第４図、第５図、第６図
はそれぞれ動作説明用の特性図、第７図は本発明が適用
された内燃機関の燃料制御システムの一例を示す構成
図、第８図は本発明の一実施例の全体的な動作を説明す
るフローチャート、第９図は制御パラメータ切換用のテ
ーブルの説明図、第10図は制御パラメータ切換動作を説
明するフローチャートである。 10……制御回路、11……熱線式空気流量センサ、12……
燃料噴射弁、71〜75……制御ブロック。
御ブロック図、第２図は本発明の制御回路の一実施例を
示す回路ブロック図、第３図、第４図、第５図、第６図
はそれぞれ動作説明用の特性図、第７図は本発明が適用
された内燃機関の燃料制御システムの一例を示す構成
図、第８図は本発明の一実施例の全体的な動作を説明す
るフローチャート、第９図は制御パラメータ切換用のテ
ーブルの説明図、第10図は制御パラメータ切換動作を説
明するフローチャートである。 10……制御回路、11……熱線式空気流量センサ、12……
燃料噴射弁、71〜75……制御ブロック。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬古沢 照治 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株式会社日立製作所システム開発研究所 内 (72)発明者 高橋 信補 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地 株式会社日立製作所システム開発研究所 内 (56)参考文献 特開 平１−313651（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−170532（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 45/00 F02D 41/18
Claims (2)
- 【請求項１】熱線式空気流量計による吸気流量の計測結
果に基づいて燃料供給量を制御する方式の内燃機関制御
装置において、 上記吸気流量の計測結果の遅れを伝達関数で表わし、こ
れをディジタルフィルタを用いた差分法により逆補償す
ることにより、上記吸気流量の計測結果の遅れを補正し
て実吸気流量の推定値を出力する制御ロジックと、 上記熱線式空気流量計の過渡応答特性の設定値と、上記
実吸気流量の推定値に基づくテーブル検索又は多段切換
により算定され、上記制御ロジックで使用する制御パラ
メータを内燃機関の運転状態に応じて変化させる制御パ
ラメータ選択手段とを設け、 上記実吸気流量の推定値に基づいて上記燃料供給量が制
御されるように構成したことを特徴とする内燃機関制御
装置。 - 【請求項２】請求項１の発明において、 内燃機関の運転状態が定常状態にあるか過渡状態にある
かを判定する手段を設け、 定常状態にあるときは、上記制御パラメータのゲインと
上記ディジタルフィルタの感度の少なくとも一方を低下
させるように構成されていることを特徴とする内燃機関
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2235829A JP3041025B2 (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 内燃機関制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2235829A JP3041025B2 (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 内燃機関制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04116249A JPH04116249A (ja) | 1992-04-16 |
| JP3041025B2 true JP3041025B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=16991879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2235829A Expired - Fee Related JP3041025B2 (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 内燃機関制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3041025B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6009370A (en) | 1993-07-26 | 1999-12-28 | Hitachi, Ltd. | Control unit for vehicle and total control system therefor |
| EP0869417B1 (en) * | 1993-07-26 | 2003-03-26 | Hitachi, Ltd. | Control unit for vehicle |
| JP2003314347A (ja) * | 2002-04-18 | 2003-11-06 | Denso Corp | 内燃機関の筒内充填空気量検出装置 |
| JP5266133B2 (ja) * | 2009-05-19 | 2013-08-21 | 富士重工業株式会社 | 流量推定装置 |
-
1990
- 1990-09-07 JP JP2235829A patent/JP3041025B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04116249A (ja) | 1992-04-16 |
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