JP2000097086A - エンジンの吸入空気流量制御方法、制御装置および出力制御方法 - Google Patents

エンジンの吸入空気流量制御方法、制御装置および出力制御方法

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JP2000097086A
JP2000097086A JP10264927A JP26492798A JP2000097086A JP 2000097086 A JP2000097086 A JP 2000097086A JP 10264927 A JP10264927 A JP 10264927A JP 26492798 A JP26492798 A JP 26492798A JP 2000097086 A JP2000097086 A JP 2000097086A
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signal
intake air
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Takehiko Kowatari
武彦 小渡
Yuzo Kadomukai
裕三 門向
Toshihiro Aono
俊宏 青野
Toshibumi Usui
俊文 臼井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】特に燃料先行制御型エンジンにおいて、目標と
するエンジン吸入空気流量に実エンジン吸入空気流量を
追従させることができるようにする装置及び制御方法。 【解決手段】空気流量を検出する空気流量計と、スロッ
トルバルブを開閉する電子制御スロットルと、目標エン
ジン吸入空気流量と空気流量計の検出値とスロットルバ
ルブの位置とエンジン回転数センサの検出値を入力とす
る演算手段を有し、演算手段が空気流量の応答遅れの時
定数と、応答遅れを補償するスロットルバルブ通過空気
流量を算出し、スロットルバルブ通過空気流量が算出値
と一致するようにスロットルバルブを駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの精密な
吸入空気流量制御方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】燃料噴射式エンジンの制御方法は大別し
て2種類の方式がある。一つは、エンジンのシリンダ内
に吸入される空気(ここでは、エンジン吸入空気流量と
呼ぶ。吸気管に配置した空気流量計の計量結果は、単に
空気流量と呼ぶ。)を計量し、エンジン吸入空気流量に
見合った燃料量を噴射する空気先行制御方式であり、も
う一つは、燃料の量を先に規定し、それに見合ったエン
ジン吸入空気流量をエンジンに与える燃料先行制御方式
である。
【0003】何れの方式においても、排出ガスの有害成
分の低減や燃料消費量の低減から望ましい燃焼状態を実
現する空燃比を得ることが重要である。
【0004】空気先行制御方式に関して、過渡時に空燃
比を正確に維持しようとする内燃機関の制御方法とし
て、例えば、特開平2−104930 号(以降、第1の公知
例)や特開平4−134136 号(第2の公知例)が開示され
ている。
【0005】第1の公知例では、吸気管のモデルにした
がってエンジンの吸入空気流量を算出し、燃料噴射量を
決定する技術を開示している。ここでは、圧力と回転数
情報を用い、アクセルペダルでスロットルバルブを動か
したときのエンジン吸入空気流量の遅れを計算し、空気
の遅れと対応させて燃料噴射量を補正している。この方
法ではアクセルペダルの開度が変化してから燃料の補正
量を計算しており、補正が遅いという欠点があったた
め、第2の公知例ではスロットルバルブの開度量をアク
セルペダル踏み込み量に対して位相遅れを持たせること
で補正の遅れの影響を低減する燃料噴射制御装置を提供
している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術はいずれも空気先行制御方式を対象としており、燃料
先行型の制御を用いるエンジン、例えば筒内直接噴射エ
ンジン(以下、DIエンジン:火花点火方式,圧縮着火
方式エンジンの両者のDIエンジンを指す。)に適用す
るには以下のような問題がある。DIエンジンはその名
がしめすように直接、燃料をエンジン燃焼室内に噴射す
る。そのため、1回の燃焼に使う燃料量をその都度供給
でき、燃料先行型の制御をするには好都合なエンジンで
ある。しかしながら、従来技術は空気先行制御方式を対
象としており、燃料先行型の制御を用いるエンジンのた
めに、エンジンの吸入空気流量を自在に制御できる装置
ならびに制御方法が必要となっている。
【0007】空気先行制御では、スロットルバルブ開度
の変更→吸気管内圧力の変化→エンジン吸入空気量の変
化→空気流量に応じた燃料流量の変更→出力の増減、と
いう長いプロセスを経てエンジン出力の変更が行わる。
そのため、吸入空気流量の変化が遅い。エンジンの出力
は燃料噴射量にほぼ比例するため、このような制御では
出力を高速に増減したい場合でもエンジン吸入空気流量
の変化を待ってから燃料噴射量を変更しなければなら
ず、エンジンの応答が悪くなり得た。この問題は、従来
の吸気管の上流(スロットルバルブ上流)に燃料を噴射
するシングルポイントインジェクション(SPI)方式
やマニホールドに燃料を噴射するマルチポイントインジ
ェクション(MPI)方式では、燃料の噴射位置からエ
ンジン内部に燃料が到達するまでにエンジン吸入空気同
様に時間がかかり、解決が困難だったため大きな問題と
されていなかった。
【0008】しかし、DIエンジンでは、空気の遅れに
対してSPIやMPIエンジンに比べて燃料量をレスポ
ンス良く供給できるので、空気先行制御方式では空気の
遅れがレスポンス向上を妨げている一面もある。これを
解決するには、燃料先行制御方式にすれば良いが、空気
流量を精度良く燃料噴射量に追従させる制御装置ならび
に方法は提供されていなかった。
【0009】一方、自動車の安全性の向上の観点からエ
ンジンの出力を調整し車輪の空転を防ぐトラクションコ
ントロールや、エンジン出力を調整し前車との衝突を防
ぐインテリジェントクルーズコントロール等といった車
両運動制御技術が発達してきている。さらに、乗り心地
向上のためにエンジン出力をオートマチックトランスミ
ッションのギヤチェンジに合わせて制御する場合もあ
り、これら車両運動制御には、高速で高精度なエンジン
の出力制御が要求されている。
【0010】また、近年、環境規制から空燃比の変動に
よる排出ガスの有害成分の増加は許容されず、加減速時
の空燃比変動を小さくする必要が生じてきた。そのた
め、燃料だけでなく、エンジン吸入空気流量をも制御す
る方法ならびに装置が必要とされてきた。
【0011】ところで、エンジンの出力に直接影響する
のは、熱エネルギ源となる燃料量である。つまり、燃料
量によりエンジンの出力は決定されている。空気先行制
御を対象にしていた従来技術では、エンジン出力は空気
流量により間接的に調整されていた。そのため、エンジ
ンの出力を精度良く調整しようとすると、まず空気流量
を可変し、それにあわせて燃料を噴射し、出力を観察
し、過不足が合った場合には再び空気流量を適当に可変
するいったことを繰り返すことになり、出力の精度よい
制御は困難であった。燃料先行制御方式のエンジンで
は、まず出力を決定する燃料量を先に決定するので、エ
ンジンの吸入空気流量さえ制御できればより高精度なエ
ンジン出力制御が可能となる。しかしながら、エンジン
の吸入空気流量を過渡的に精度良く制御する装置ならび
に方法は提供されていなかった。
【0012】本発明の目的は、エンジンの出力を精度良
く制御するため、燃料量にあわせたエンジンの吸入空気
流量決定(つまり出力が決定)された場合に、それに合
わせ実際のエンジン吸入空気流量を精度良く供給するエ
ンジン吸入空気制御装置および制御方法ならびに出力制
御方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、空気流量を検出する空気流量検出装置と、スロット
ルバルブを開閉するスロットルバルブ開閉装置と、空気
流量検出装置の検出値とスロットルバルブの位置と、エ
ンジン回転数と、目標エンジン吸入空気流量を入力する
演算装置を有し、演算装置は、エンジン吸入空気流量が
目標エンジン吸入空気流量となるようにスロットルバル
ブ開閉装置を先行駆動することを特徴とした空気流量制
御装置が提供される。
【0014】また、空気流量を検出する空気流量検出手
段と、スロットルバルブを開閉するスロットルバルブ開
閉手段と、目標エンジン吸入空気流量と空気流量検出手
段の検出値とスロットルバルブの位置とエンジン回転数
検出手段の検出値を入力とする演算手段を有し、演算手
段が空気流量の応答遅れの時定数を算出し、算出した時
定数をもとにエンジン吸入空気流量の遅れを補正するよ
うにスロットルバルブを駆動し、エンジン吸入空気流量
を目標エンジン吸入空気流量に追従させることを特徴と
したエンジン吸入空気流量制御方法が提供される。
【0015】本発明は、具体的には次に掲げる方法およ
び装置を提供する。
【0016】本発明は、電子制御スロットルの開度制御
によってエンジンへの吸入空気流量制御を行う方法にお
いて、吸気管に設けられた電子制御スロットルのスロッ
トル位置信号と、電子制御スロットルバルブの上流に配
置された空気流量計によって検出された空気流量信号
と、エンジン回転数信号とからエンジン吸入空気流量指
令値を演算し、前記電子制御スロットルバルブのオーバ
ーシュート量を求めて目標エンジン吸入空気流量を演算
するエンジン吸入空気流量制御方法を提供する。
【0017】本発明は、更にオーバーシュートさせる動
作が、電子制御スロットルからのスロットル位置信号と
空気流量計信号とエンジン回転数信号と、エンジンのシ
リンダに吸入されるべき目標エンジン吸入空気流量を演
算装置の入力とし、演算装置が応答遅れの時定数を決定
し、決定された応答遅れの時定数をもとに、応答遅れを
補償する空気流量計の目標信号を演算し、空気流量計の
信号が目標信号となるように電子制御スロットルを駆動
するものであるエンジン吸入空気流量制御方法を提供す
る。
【0018】本発明は、電子制御スロットルの開度制御
によってエンジンへの吸入空気流量制御を行う方法にお
いて、スロットルバルブ位置信号と、吸気管を流れる空
気の空気流量信号と、およびエンジン回転数信号とから
エンジン吸入空気流量を求め、該吸入空気流量に基づい
て定められる燃料噴射量に対応して吸入空気流量指令値
を演算し、該吸入空気流量指令値にオーバーシュート量
を加えてスロットルバルブ位置信号を求め、かつスロッ
トルバルブ位置信号と、空気流量信号と、およびエンジ
ン回転数信号とからエンジン吸入空気流量を求めて上記
演算を繰り返すエンジンの吸入空気流量制御方法を提供
する。
【0019】本発明は、更に前記オーバーシュート量
は、電子制御スロットルの動作に対して吸入空気流量の
変化遅れに対して先行して定めた補償(補正)値である
エンジンの吸入空気流量制御方法を提供する。
【0020】本発明は、電子制御スロットルの開度制御
によってエンジンへの吸入空気流量制御を行う方法にお
いて、スロットルバルブ位置信号と、吸気管を流れる空
気の空気流量信号と、エンジン回転数信号とに基づいて
エンジンの排出ガスを吸気管に導入する排ガス再循環排
ガス再循環流量を求め、該排ガス再循環流量に該当する
値にオーバーシュート量を加えてEGRバルブの位置信
号を求め、かつ該スロットルバルブ位置信号と、空気流
量信号と、およびエンジン回転数信号とから排ガス再循
環流量を求めて上記演算を繰り返すエンジンの吸入空気
流量制御方法を提供する。
【0021】本発明は、内燃機関に空気を導入する吸気
管に設けられ、空気流量を制御する電子制御スロットル
と、電子制御スロットルの上流に配置され空気流量を検
出する空気流量計と、エンジンの回転数を検出する回転
数計と、演算装置と、内燃機関の排出ガスを吸気管に導
入する排出ガス再循環装置のEGRバルブを有するエン
ジンの吸入空気量制御方法において、電子制御スロット
ルからのスロットル位置信号と空気流量計信号とエンジ
ン回転数信号と、エンジンのシリンダに吸入されるべき
吸入空気流量と、エンジンのシリンダに吸入されるべき
排出ガス流量を演算装置の入力とし、演算装置が第1の
応答遅れの時定数を決定し、決定された第1の応答遅れ
の時定数をもとに、応答遅れを補償する空気流量計の目
標信号を演算し、空気流量計の信号が目標信号となるよ
うに電子制御スロットルを駆動し、演算装置が第2の応
答遅れの時定数を決定し、決定された第2の応答遅れの
時定数をもとに、エンジンへの流入排出ガスの応答遅れ
を補償するようにEGRバルブを駆動するエンジン吸入
空気流量制御方法を提供する。
【0022】本発明は、エンジンに空気を導入する吸気
管に設けられ、空気流量を制御する電子制御スロットル
と、電子制御スロットルバルブの上流に配置されて空気
流量を検出する空気流量計と、およびエンジンの回転数
を検出する回転数計とを備えた吸入空気流量制御装置に
おいて、スロットルバルブ位置信号と、空気流量信号
と、およびエンジン回転数信号とからエンジン吸入空気
流量を求め、該吸入空気流量に基づいて吸入空気流量指
令値を演算し、該吸入空気流量指令値にオーバーシュー
ト量を加えてスロットルバルブ位置信号を求め、かつス
ロットルバルブ位置信号と、空気流量信号と、およびエ
ンジン回転数信号とからエンジン吸入流量を求めて上記
演算を繰り返す演算装置とを含んで構成されるエンジン
の吸入空気流量制御装置を提供する。
【0023】本発明は、エンジンに空気を導入する吸気
管に設けられ、空気流量を制御する電子制御スロットル
と、電子制御スロットルバルブの上流に配置されて空気
流量を検出する空気流量計と、およびエンジンの回転数
を検出する回転数計とを備えた吸入空気流量制御装置に
おいて、スロットルバルブ位置信号と、空気流量信号
と、およびエンジン回転数信号とからエンジン吸入空気
流量を求め、該エンジン吸入空気流量から燃料噴射量を
求め、該燃料噴射量に対応して吸入空気流量指令値を演
算し、該吸入空気流量指令値にオーバーシュート量を加
えてスロッシルバルブ位置信号を求め、かつスロットル
バルブ位置信号と、空気流量信号と、およびエンジン回
転数信号とからエンジン吸入流量を求めて上記演算を繰
り返す演算装置とを含んで構成されるエンジンの吸入空
気流量制御装置を提供する。
【0024】本発明は、エンジンに空気を導入する吸気
管に設けられ、空気流量を制御する電子制御スロットル
と、電子制御スロットルの上流に配置され空気流量を検
出する空気流量計と、エンジンの回転数を検出する回転
数計と、エンジンの排出ガスを吸気管に導入する排出ガ
ス再循環装置のEGRバルブを有する吸入空気流量制御
装置において、電子制御スロットルからのスロットル位
置信号と空気流量計信号とエンジン回転数信号と、エン
ジンのシリンダに吸入されるべき吸入空気流量と、エン
ジンのシリンダに吸入されるべき排出ガス流量を入力と
し、演算装置が第1の応答遅れの時定数を決定し、決定
された第1の応答遅れの時定数をもとに、応答遅れを補
償する空気流量計の目標信号を演算し、空気流量計の信
号が目標信号となるように電子制御スロットルを駆動
し、演算装置が第2の応答遅れの時定数を決定し、決定
された第2の応答遅れの時定数をもとに、エンジンへの
流入排出ガスの応答遅れを補償するようにEGRバルブ
を駆動する演算装置を含んで構成されるエンジン吸入空
気流量制御装置を提供する。
【0025】本発明は、アクセルペダルからの指令によ
ってエンジン必要出力を制御するエンジン出力制御方法
において、演算部で求められた吸入空気流量に基づいて
先行して燃料噴射量を定め、次いで、該燃料噴射量に基
づいて吸入空気流量指令値を定め、該吸入空気流量指令
値に過渡的にオーバーシュート量を加えて目標吸入空気
流量を定めて電子スロットルの開度を制御し、以って、
エンジントルクの制御を行うエンジン出力制御方法を提
供する。
【0026】
【発明の実施の形態】図1を使用して、本発明の制御装
置ならびに制御方法の一実施例を説明する。まず、構成
を説明する。エンジン11に吸入される空気は、エアク
リーナ9を通過し、スロットルバルブ13を通過しエン
ジン11に吸入される。エンジン11からの排出ガス
は、排気管15を通して大気に放出される。スロットル
バルブ13は、電子制御スロットル8の一部であり、電
気モータにより駆動される。スロットルバルブ13の開
度は、図示していないスロットルバルブ開度センサによ
り検出される。空気流量計7は、スロットルバルブ13
とエアクリーナ9の間におかれ、空気流量計7の位置の
空気流量を測定する。実施例では、空気流量計として熱
線式の空気流量計を使用した。エンジン11の回転数
は、クランク角位置検出センサ12によって検出された
信号をもとに決められる。
【0027】制御装置のアルゴリズムを説明する。運転
者がアクセルペダルを操作すると、図示しないアクセル
ペダル位置センサの信号がブロック1に取り込まれ、エ
ンジンの必要トルク(出力)を演算する。ブロック1
は、図示していない他のセンサからの必要なトルクの情
報、例えばトラクションコントロールのための必要エン
ジントルクも入力され、それらも含めてエンジン必要ト
ルクを演算する。ブロック2では、ブロック1で演算さ
れたエンジン必要トルクを基に、燃料噴射量を演算し図
示していない燃料噴射をするインジェクタ制御部に燃料
噴射量信号を出力する。ブロック3では、ブロック2で
演算された燃料噴射量を基に、エンジンのシリンダ内部
に吸入されるべき吸入空気流量を演算し、エンジン吸入
空気流量指令として出力する。ブロック4では、クラン
ク位置検出センサ12によって得られるエンジン11の
回転数を演算し、回転数をもとにスロットルバルブ通過
空気流量に対するエンジン吸入空気流量の遅れの時定数
を決定する。遅れの時定数が決定されると、スロットル
バルブ開度の変更からエンジンの吸入空気流量の変化を
表す伝達関数の逆関数を用いエンジン吸入空気流量指令
に到達させるために必要なスロットルバルブ通過空気流
量を演算する。ブロック5では、ブロック4で演算した
スロットルバルブ通過空気流量になるようなスロットル
バルブ開度を、空気流量計7の出力信号とスロットルバ
ルブ開度信号10をもとに演算する。さらにブロック5
では、演算されたスロットルバルブ開度になるように、
電子制御スロットルの開度を制御する。
【0028】ブロック6では、ブロック5に入力されて
いる情報を受け継ぎ、実際にエンジンに吸入されている
空気流量を演算し、ブロック2に送る。ブロック2で
は、必要であれば燃料噴射量の修正をする。
【0029】図2を使ってブロック4の動作をさらに説
明する。ブロック4aでは、クランク角位置検出センサ
12により得られた回転数情報を入力とし、遅れの時定
数(τ)を演算する。この時定数は、スロットル弁下流の
吸気管の容積と、エンジン回転数(N)に依存する。具
体的には、数1を使って計算することができる。
【0030】
【数1】
【0031】ここで、Nはエンジン回転数、C1は係数
である。
【0032】定数C1は(N)に依存して変化し、数2
にあらわすNの2次式を使って近似できる。
【0033】
【数2】
【0034】ここで、a0〜a2は実験的に定める定数
である。
【0035】演算装置の負荷を軽減したい場合には、C
1をNのマップとして記憶しておき、C1を参照できる
ようにしておいてもよい。
【0036】次に、ブロック4bにて遅れの時定数
(τ)を使用して、エンジン吸入空気流量指令を以下の
伝達関数を使ってフィルタリングすると、スロットルバ
ルブ通過空気流量指令が求まる。フィルタリングの関数
を数3に示す。
【0037】
【数3】
【0038】ここでC2は定数、sはラプラス演算子で
ある。C2は、経験的に定めても良いが、τの1/10
以下にすることが望ましい。ブロック4bの演算結果を
ブロック5に送る。
【0039】図3を使って、ブロック5の詳細な説明を
する。ブロック5aでは、空気流量計7の空気流量信号
を入力として、空気流量計の信号を線形化する。空気流
量計の出力信号は、低流量では感度が高く、高流量では
感度が低い。そのため、流量に換算するには、数4に表
す換算式を用いるか、あらかじめ出力と流量の関係をテ
ーブルマップとして記憶しておき、流量計の出力信号を
実際の流量に換算する必要がある。
【0040】
【数4】
【0041】ここで、b0〜b4は実験的に定める定
数、Vは空気流量計の出力である。
【0042】空気流量計7からスロットルバルブ13ま
では遅れが小さいので、本実施例では遅れがないものと
し、空気流量計の出力を現在のスロットルバルブ13の
通過空気流量とした。
【0043】ブロック5bでは、現在のスロットルバル
ブの通過空気流量とブロック4で求めたスロットルバル
ブ通過空気流量指令との差を求め、この差にゲインを与
え、スロットルバルブ開度の修正量を求める。ブロック
5cでは、ブロック5bで得られたスロットルバルブ開
度修正量に、現在のスロットルバルブ開度センサからの
信号10を加え、スロットルバルブ位置指令を決定す
る。さらに、決定されたスロットルバルブの位置を目標
に、スロットルバルブ位置制御を行う。
【0044】ブロック6では、空気流量計の検出空気流
量に、ブロック5で用いた遅れの時定数τを用いた1次
遅れ伝達関数に、現在のエンジン吸入空気流量を入力す
る演算を行う。
【0045】図11を使って本装置のスロットルバルブ
の動作を説明する。図11では、ドライバがステップ状
にアクセルペダル位置を変更し、そのため制御装置80
1でエンジントルクのステップ状の増加をするために、
時刻t0で燃料流量の増加とエンジン吸入空気流量のス
テップ状増加の指令を発している。図11(c)の破線に
エンジン吸入空気流量指令を示す。エンジン吸入空気流
量指令は、バス701を通じて一体型の演算装置601
に送られ、スロットルバルブ開度(位置)を調整する。
スロットルバルブ開度を図11(a)に示す。スロット
ルバルブ開度は、最終開度よりオーバーシュートして動
作する。オーバーシュート量、およびオーバーシュート
の時間は遅れ時定数により決められる。このようにスロ
ットルバルブを動作させることにより、エンジン吸入空
気流量は、図11(c)実線で示すように、目標に追従
してステップ状に変化させることができる。ステップ動
作でなくても、目標エンジン吸入空気流量が与えられれ
ば、遅れの時定数に基づきスロットルバルブ13を先行
動作させることにより、実エンジン吸入空気流量を高速
に制御できる。
【0046】上述の制御方法の中で、ブロック5bで
は、空気流量計の信号にスロットルバルブ13の通過空
気流量が合致するように、現在のスロットルバルブ13
の通過空気流量とブロック4で求めたスロットルバルブ
通過空気流量指令との差から、スロットルバルブ開度の
修正量を求めていた。しかし、スロットルバルブ開度と
流量の関係は非線型であり、特に低流量で非線型性が大
きいため、この方法では収束に時間がかかる場合があ
る。さらに高速でより正確なスロットルバルブ開度の制
御を行うには、ブロック5の代りに次の方法をとる。
【0047】これには、まず、現在の吸気管内圧力(ス
ロットルバルブとエンジン間の吸気管内部の圧力)を推
定し、目標とするスロットルバルブの通過空気流量とな
るスロットルバルブの開度を予測する手法を用いる。
【0048】図4に吸気管内圧力を求める方法を示す。
入力は、空気流量計の出力(記号Mat_senso
r)を用いる。ブロック112hで、空気流量計の出力
を数4、もしくはテーブルマップを使用して流量に変換
する。ブロック112aで、ブロック111hの計算値
もしくはブロック112hの出力を使用するか選択する
が、現在の吸気管内圧力を推定するには、ブロック11
2hの出力を選択する。ブロック112aの出力は、吸
気管内圧力の圧力変化率(δPman/δt)を演算す
るブロック112bに送られる。圧力変化率は、数5に
よって計算する。
【0049】
【数5】
【0050】ここで、Pman:吸気管内圧力,t:時
間,Mat:スロットルバルブ通過空気流量、R:気体
定数,V:スロットルからエンジンまでの容積、Map
_cal:エンジン吸入空気流量である。圧力変化分Δ
Pmanを算出するため、結果をブロック112cで、
時間積分する。ブロック112dでは、圧力変化分ΔP
manを前回の計算値Pman1との和を求め、新たに
Pman2として記憶する。Pman2は、ブロック1
12eで記憶され、ブロック112eの次回の演算に使
用される。ブロック112dの出力は、エンジン吸入空
気流量を演算するブロック112gと、係数を演算する
ブロック112fに送られる。ブロック112fは、回
転数情報Nも同時に取り込み、係数Evを演算する。
【0051】係数Evは回転数(N)に依存して変化
し、数6にあらわすNの2次式を使って近似できる。
【0052】
【数6】
【0053】ここで、e0〜e2は実験的に定める定数
である。
【0054】演算装置の負荷を軽減したい場合には、E
vをNのテーブルマップとして記憶しておき、Ev
(N)を参照できるようにしておいてもよい。
【0055】係数Evはエンジン吸入空気流量(Map
_cal)を演算するブロック112gに送られる。ブ
ロック112gでは、数7の演算が行われる。
【0056】
【数7】
【0057】ここで、Tman:吸気管内部の空気温度
である。吸気管内部の空気温度は、周囲空気温度と近似
しても良く、バス701より送られる。ブロック112
gの結果は圧力変化を演算するブロック112bに送ら
れ、次回の演算に使用される。
【0058】ブロック112dで得られた吸気管内圧力
Pmanは、スロットルバルブ通過空気流量の演算に使
用される。
【0059】図5にスロットルバルブ通過空気流量の演
算方法を示す。
【0060】スロットルバルブ通過空気流量は、スロッ
トルバルブ開度(α)のみには依存せず、吸気管内圧力P
manと大気圧Pambによっても変化する。ここでは
スロットルバルブ通過空気流量を、αから求めた流量に
Pman,Pambから定まる係数を掛け合わせて求め
る方法を取る。スロットルバルブ開度αを入力すると、
ブロック111iにてαの3次の代数式として流量a1
を演算し、演算部111hに送る。3次の代数式の係数
c0,c1,c2,c3は実験より定め、予め入力してお
く。マニホールドの圧力Pman_calと大気圧Pa
mbに関しては、両者の大小を比較部111a〜111
cにより比較し、マニホールドの圧力Pmanが大気圧
Pambの1/2より小さい場合は、係数を1とし、そ
れ以上でPambより小さい場合は係数演算部111e
にしたがって係数を演算し、あるいはマニホールドの圧
力Pmanが大気圧の2倍より小さい場合には係数演算
部111fにより、大気圧の2倍より大きければ、係数
演算部111gにより係数を決定し、結果を演算部11
1hに送る。大気圧Pambは、スロットル開度が全開
となったときのPman_calを記憶しておき、その
値を使用する。演算部111hでは、スロットルバルブ
位置による係数a1と111d〜111gの係数a2の
積をとりスロットルバルブ通過空気流量Mat_cal
を演算する。演算装置の負荷を軽減する場合には、吸気
管内圧力と体気圧とスロットルバルブ開度を入力とし、
スロットルバルブ通過空気流量を参照するテーブルマッ
プを使用してもよい。
【0061】得られたスロットルバルブ通過空気流量M
at_calが、ブロック4で求めたスロットルバルブ
通過空気流量指令と一致している場合は良いが、一致し
ていない場合には、ブロック111aに入力するスロッ
トルバルブ開度αを仮想的に変位させ、ブロック111
a〜hまでの計算を行い、Mat_calが最も近くな
るスロットルバルブ開度αを求める。
【0062】さらに精度を向上したスロットルバルブ通
過空気流量Mat_calを求めるのには、ブロック1
11a〜iを計算した後、ブロック112a(図4)でM
at_calを選択しブロック112b〜gを演算し、
吸気管内圧力Pman_calを再び図2ブロック11
1a〜hを計算し、スロットルバルブ通過空気流量Ma
t_calを求めればよい。この場合、ブロック112
fで使用される回転数情報Nは、現在のエンジン回転数
113を用いても良いが、より精度良く係数ηvを演算
するためには、エンジン回転数の変動分を考慮した方が
よい。
【0063】これには、図6で示すエンジン回転数予測
演算を行う。まず、ブロック402でエンジントルクを
予測する。これには、ブロック112gで得られたエン
ジン吸入空気流量Map_calの結果と、目標空燃比
λと現在の回転数(図6中の記号:N[0])を使用す
る。目標空燃比λは、一定値もしくは燃料噴射量を決定
する制御部より情報を得、設定する。エンジントルクT
engは、λとN[0]とMap_calの3変数をパ
ラメータとしたテーブルマップを使用して算出する。
【0064】次に、ブロック403で得られたエンジン
トルクTengの結果に慣性モーメントJの逆数をかけ
る。慣性モーメントJは、図示しない車両の駆動伝達機
構のギヤ比に依存し変化するので、車両のギヤ比の状態
を監視する制御部より与える。精度は落ちるが、より簡
単には慣性モーメントJを、経験的に求めた一定値とし
て設定しても良い。得られた結果は、エンジンの角加速
度に相当する。これを時間積分し、エンジン回転数を求
めることにより、スロットルバルブ開度αを変化したと
きのエンジン回転数の予測が可能となる。
【0065】以上を行うことにより、スロットルバルブ
開度αが変化したときのスロットルバルブ通過空気流量
を予測することができるようになり、スロットルバルブ
通過空気流量指令に対し、スロットルバルブ位置をより
精密に、かつ高速に追従させることができるようにな
る。
【0066】上記の制御方法はこれまで図1に示すよう
に、空気流量計7や電子制御スロットル8,演算装置1
4と別々に配置しても良いが、一体としても良い。特
に、空気流量計7とスロットルバルブが近接することに
より、空気流量計7は遅れなくスロットルバルブの通過
空気流量を検出できるようになり、本制御方法の精度が
一層向上する。また、演算装置も一体化することで演算
装置14と空気流量計7,電子制御スロットル8との接
続が簡単になる。
【0067】図7に空気流量計・電子制御スロットル・
演算装置を一体化した装置(以降、一体型装置)を示
す。一体化装置610は、演算装置601と、それに接
続される空気流量計602,スロットルバルブ603,
スロットルバルブ駆動用電気モータ604,モータ60
4の駆動力伝達する歯車列とばね機構を内包する駆動部
605と、スロットルバルブの開度を検出するスロット
ル位置センサ606より構成され、スロットル位置セン
サ606と電気モータ604はそれぞれ、演算装置60
1にケーブル607とケーブル608により結ばれてい
る。ケーブル607は、センサ606の信号を演算装置
601に空気流量計602は、電気モータ604駆動用
の信号が演算装置601より送られる。また、外部と演
算装置601と通信できるようにコネクタ609が設け
られている。
【0068】図8に、本発明の装置をエンジンに取り付
けた状態を示す。一体型装置610は、エンジン802
の吸気管に取り付けられ、エンジンも含め、車両全体を
制御する制御装置801と信号線により接続されてい
る。制御装置801には、運転者が踏み込むアクセルペ
ダルの位置情報801aやその他の車両の情報801b
が入力され、各種アクチュエータに対する信号801c
や燃料を噴射インジェクタへの信号801dや、点火信
号801eが出力される。制御装置801の内部では、
エンジンが必要とするトルク(図1、ブロック1)や燃
料噴射量を演算(図1、ブロック2)し、エンジン吸入
空気流量指令を演算(図1、ブロック3)する。
【0069】制御装置801より、バス701により一
体型装置610のコネクタ609を介してエンジン回転
数情報,エンジン吸入空気流量指令が送られる。一体型
装置の演算装置601は、エンジン吸入空気流量指令に
実際のエンジン吸入空気流量が追従するように、遅れ補
償(図1、ブロック4)とスロットルバルブ制御(図
1、ブロック5)と、現在のエンジン吸入空気流量の演
算(図1、ブロック6)を行う。
【0070】このように、演算装置601と制御装置8
01を分離させることにより、車両やエンジン全体の制
御を行う制御装置801の演算負荷を軽減させることが
できる。さらに、エンジンが変更され、電子制御スロッ
トルや空気流量計の変更を行っても、エンジン吸入空気
流量を指示するのみなので、制御装置801を異なるエ
ンジン間でも共用することができ、コスト低減の効果も
ある。さらに、一体型装置610にとっては、エンジン
吸入空気流量の指令に基づき、スロットルバルブを動作
させるのみであるので、吸気系やエンジンが変更されて
も内部の係数(V)を変えればよく、やはり共通化でき
る。別体の場合には、その都度、空気流量計や電子制御
スロットルの特性を考慮して各実験定数やマップを変更
する必要があり、コスト高となっていた。
【0071】別の実施例(第2の実施例)として、排出
ガス再循環(EGR:Exhaust GasRecirculation)を行
うため、排出ガス再循環バルブ(EGRバルブ)を持つ
エンジンの場合に、望ましい空気量と排出ガス量をエン
ジンに導入する制御方法を説明する。図9に制御方法を
示す。排出ガスは、排気管15よりEGR配管16,E
GRバルブ17をとおり吸気管に導入される。導入され
る排出ガス量は、EGRバルブ17で制御される。
【0072】ブロック1で運転者のアクセルペダル操作
等によるエンジン必要トルクを計算する。ブロック32
では、燃料噴射量を決定する。ブロック33ではエンジ
ン吸入空気流量、ブロック36ではエンジン吸入EGR
流量を演算し、それぞれエンジン吸入空気流量指令とエ
ンジン吸入EGR流量指令を出力する。ブロック34で
は、クランク角位置検出センサ12によって得られるエ
ンジン11の回転数を演算し、回転数をもとにスロット
ルバルブ通過空気流量に対するエンジン吸入空気流量の
遅れの時定数を決定する。遅れの時定数が決定される
と、スロットルバルブ開度の変更からエンジンの吸入空
気流量の変化を表す伝達関数の逆関数を用いることによ
り、遅れを補償することができる。すなわち、エンジン
吸入空気流量指令に到達させるために必要なスロットル
バルブ通過空気流量が演算される。
【0073】ブロック35では、ブロック34で演算さ
れたスロットルバルブ通過空気流量になるようなスロッ
トルバルブ開度を、空気流量計7の出力信号とスロット
ルバルブ開度信号10と、ブロック35より得られるE
GRバルブ開度を使って演算する。さらに演算されたス
ロットルバルブ開度になるように、電子制御スロットル
の開度を制御する。
【0074】ブロック38では、ブロック35に入力さ
れている情報を受け継ぎ、実際にエンジンに吸入されて
いる空気流量を演算し、ブロック2に送る。ブロック2
では、燃料噴射量の修正をブロック5の情報により行
う。
【0075】ブロック37では、ブロック34の遅れの
時定数をもとにEGRバルブ通過排出ガス流量に対する
エンジン吸入EGR流量の遅れの時定数を決定する。遅
れの時定数が決定されると、EGRバルブ開度の変更か
らエンジンの吸入EGR流量の変化を表す伝達関数の逆
伝達関数を用いることにより、遅れを補償することがで
きる。すなわち、エンジン吸入EGR流量指令に到達さ
せるために必要なEGRバルブを通過するEGR流量が演
算される。
【0076】ブロック39では、EGRバルブ通過EG
R流量となるように、EGRバルブ開度を調整する。
【0077】図10および図11を使い、第1の実施例
および第2の実施例に関して、エンジンのシリンダに流
入するエンジン吸入空気流量の遅れを説明する。ここで
は、エンジン回転数を一定とした場合を示してある。図
10において、図10(a)は、エンジンの吸気側上流
に設けたスロットルバルブの開度を表している。時刻t
0でスロットルバルブの開度をステップ状に動作させて
いる。図10(b)には、同時刻のスロットルバルブ上
流に配置した空気流量計の検出流量を示してある。図1
0(a)と(b)を比較すると、(b)では、遅れが生
じている他、若干のオーバーシュートが見られる。図1
0(c)に、エンジンのシリンダ内に吸入されるエンジ
ン吸入空気流量を示す。実線は実際のエンジン吸入空気
流量、破線は、参考としてスロットルバルブの開度に対
応する流量を示してある。
【0078】図10(c)では、エンジン吸入空気流量
は緩やかに上昇している。これは、スロットルバルブと
エンジンの間の吸気管の容量に起因するものである。容
量を充填するのに時間がかかるため、スロットルバルブ
を急変しても、エンジン吸入空気流量は急変しない。つ
まり、容量が大きいほど遅れは大きくなる。また、図1
0(b)空気流量計の出力に対しても、エンジン吸入空
気流量は遅れを持っている。スロットルバルブの動作に
対して、エンジン吸入空気流量には遅れが生じる。
【0079】そこで、従来の技術では、スロットルバル
ブ開度の急変に対し、エンジン吸入空気流量の遅れを演
算し、燃料噴射量を調整していた。これに対し、本発明
はエンジン吸入空気流量そのものの遅れを補正する装置
および方法を提供する。
【0080】運転者がアクセルペダルを急激に踏み込ん
だり、車両の運転状態により、エンジンのトルクをステ
ップ状に増大させる場合を例に作用を説明する。まず、
エンジンの必要トルクが決定され、これをもとに燃料噴
射量が決められる。最適な空燃比を維持する目標エンジ
ン吸入空気流量が決定されると、次にエンジン回転数よ
りスロットルバルブの動きに対するエンジン吸入空気流
量の遅れ時定数が演算される。スロットルバルブは、演
算された遅れ時定数を基に、遅れを補償するように動作
する。言い換えると、スロットルバルブを通過する空気
流量を入力とし、エンジン吸入空気流量を出力とする伝
達関数(遅れを与える伝達関数)の逆の特性(遅れを補
償する伝達関数)の伝達関数をもって、エンジン吸入空
気流量より目標とするスロットルバルブの通過空気流量
を求める。目標とするスロットルバルブの通過空気流量
を指令値とし、空気流量計の検出空気流量をもとに演算
した実際のスロットルバルブ流量と比較し、指令と実流
量が一致するように、電子制御スロットルを用いてスロ
ットルバルブを動作させる。また、スロットルバルブ通
過空気流量と遅れの時定数を用いて、エンジンの吸入空
気流量を推定し、この結果を燃料噴射量を決定する演算
部に戻し、必要であれば燃料噴射量の補正を行う。
【0081】図11を使ってスロットルバルブの動作を
説明する。図11(c)破線は、目標エンジン吸入空気
流量である。時刻t0でステップ状に可変している。演
算装置は、エンジン回転数より遅れ時定数を求め、これ
よりエンジン吸入空気流量がステップ状に変化するよう
に、遅れ時定数分を考慮してスロットルバルブを動作さ
せる。図11(a)に示すようにスロットルバルブは、
最終開度よりオーバーシュートして動作する。オーバー
シュート量、およびオーバーシュートの時間は遅れ時定
数により決められる。このようにスロットルバルブを動
作させることにより、エンジン吸入空気流量は、図11
(c)実線で示すように、目標に追従してステップ状に
変化させることができる。ステップ動作でなくても、目
標エンジン吸入空気流量が与えられれば、遅れの時定数
に基づきスロットルバルブを動作させることにより、実
エンジン吸入空気流量を高速に制御できるようになる。
【0082】図13に、以上の制御方法行う装置をエン
ジンに取り付けた状態を示す。一体型装置810は、エ
ンジン11の吸気管に取り付けられている。
【0083】一体型装置610は、燃料噴射信号801
dや点火信号801eを出力する制御装置801とによ
り接続されている。一体型装置610にはエンジン回転
数、エンジン吸入空気流量指令103とエンジン吸入E
GR流量指令が、バス810を介して取り込まれる。一
体型装置610は、一体となっているスロットルバルブ
の他、別体のEGRバルブ17にも接続されており、E
GRバルブの開度制御をする。
【0084】図12に上記の構成でエンジンの吸入空気
流量とEGR流量を調整した場合を示す。図12cの破
線で示すように、目標値を時刻t0ではエンジン吸入空
気流量を、次いで時刻t1でエンジンに流入する全流量
(EGR流量+空気流量)が変わらないようにエンジン
流入EGR流量をステップ状に与えた例を示す。図12
(c)に実線のとおり、エンジン流入空気流量とEGR
流量は目標値に従って変化した。このとき、図12
(a)のようにスロットルバルブ開度は変化する。時刻
t0とt1の間では、マニホールドによる応答遅れを補
正するために一旦大きく開いている。時刻t1ではエン
ジン流入空気流量を急激に絞るため、一旦閉じ側に動作
している。その後はEGR導入によるマニホールド内部
の圧力上昇のため、スロットルバルブはEGRがない場
合と比較して開き側に位置している。一方、空気流量計
検出流量はEGRあり,なしに関わらず、ほぼ同一の流
量パターンを示す。これは、本制御方法が単に空気流量
計の信号を目標値に駆動せずに、エンジンに吸入される
空気流量を基準にスロットルバルブを動作させるためで
ある。図12(d)にEGRバルブの開度をしめす。時
刻t1以降、EGRバルブは開き動作を開始し、マニホ
ールドの充填遅れを補償するため、一旦大きく開く動作
をしている。これは、本制御方法がエンジンに吸入され
るEGR流量を基準にEGRバルブを動作させるためで
ある。
【0085】以上、実施例はDIエンジンを中心に説明
したが、従来のMPIエンジンを燃料先行制御として使
用する場合や、希薄混合燃焼エンジン(リーンバーンエ
ンジン)等にも使用することができる。
【0086】また、常にエンジン吸入空気流量を演算し
ていることから、排出ガスの成分より空燃比を計測する
空燃費センサや空気流量計の検出値と比較することによ
り、空気流量計や空燃比センサの故障検出にも容易に使
用できる。
【0087】
【発明の効果】本発明によると、目標エンジン吸入空気
流量が与えられると、制御装置はエンジンの吸入空気流
量を予測し、もっとも目標エンジン吸入空気流量に近づ
くようにスロットルバルブの開度を制御するようにな
る。また、目標エンジン吸入EGR流量が与えられる場合
には、EGRバルブも目標吸入EGR流量となるように
EGRバルブが駆動される。よって、実際のエンジン吸
入空気流量は早く、正確に目標に到達することができる
ようになる。そのため、燃料先行制御エンジンに用いる
のに、好適な吸入空気流量を得ることができる。
【0088】また、これによって、燃料先行制御方式の
利点を生かしたエンジン出力制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】制御方法の全体を表す図。
【図2】吸気遅れ補償の方法を表す図。
【図3】目標とするスロットルバルブの位置を求める方
法を表す図。
【図4】より精度良く、吸気管内圧力を求める方法を表
す図。
【図5】より精度良く、スロットルバルブ通過空気流量
を求める方法を表す図。
【図6】エンジンの回転数変化を予測する方法を表す
図。
【図7】一体化装置を表す図。
【図8】一体化装置をエンジンに取り付けたところを示
す図。
【図9】EGR装置付エンジンに本発明を適用した実施
例を表す図。
【図10】エンジンの吸入空気流量遅れを説明する図。
【図11】本発明を適用した場合のエンジン吸入空気流
量特性を表す図。
【図12】EGR付エンジンに本発明を適用した場合の
エンジン吸入空気流量特性を表す図。
【図13】一体化装置をEGR付エンジンに取り付けた
ところを示す図。
【符号の説明】
7…空気流量計、8…電子制御スロットル、11…エン
ジン、12…クランク角位置検出センサ、13…スロッ
トルバルブ、14…演算装置、15…排気管、16…E
GR配管、17…EGRバルブ、601…演算装置、6
02…空気流量計、603…スロットルバルブ、604
…スロットルバルブ駆動用電気モータ、605…駆動
部、606…スロットル位置センサ、607…ケーブ
ル、608…ケーブル、609…コネクタ、610…一
体化装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 41/18 F02D 41/18 G F02M 25/07 550 F02M 25/07 550R (72)発明者 青野 俊宏 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 臼井 俊文 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 Fターム(参考) 3G062 AA00 AA01 BA04 BA06 CA04 DA06 EA10 EB02 FA05 FA08 FA11 FA17 FA23 GA01 GA04 GA06 3G065 AA00 AA01 CA00 CA11 DA05 EA04 FA04 FA08 FA09 FA12 FA14 GA01 GA10 GA41 GA46 KA03 KA14 KA31 KA36 3G092 AA01 AA02 AA06 AA17 BA01 BB02 DC03 DC09 DE03S DF01 DF06 EA08 EA16 EA17 EA21 EC01 EC07 FA03 FA07 GA11 GA12 HA01Z HA05Z HA06X HA06Z HA11Z HD07X HE01Z HE03Z HE06X HE06Z HF08Z 3G301 HA01 HA02 HA04 HA13 JA03 JA11 JA20 KA11 KA12 LA00 LA03 LB04 LB11 LC03 MA12 NA01 NA02 NA06 NA07 NA08 NB11 NC02 ND05 ND42 NE21 NE23 PA01Z PA08Z PA09Z PA10Z PA11A PA11Z PA17Z PE01Z PE02Z PE03Z PE06Z PF03Z

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子制御スロットルの開度制御によってエ
    ンジンへの吸入空気流量制御を行う方法において、 吸気管に設けられた電子制御スロットルのスロットル位
    置信号と、電子制御スロットルバルブの上流に配置され
    た空気流量計によって検出された空気流量信号と、エン
    ジン回転数信号とからエンジン吸入空気流量指令値を演
    算し、前記電子制御スロットルバルブのオーバーシュー
    ト量を求めて目標エンジン吸入空気流量を演算すること
    を特徴とするエンジン吸入空気流量制御方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、 オーバーシュートさせる動作が、電子制御スロットルか
    らのスロットル位置信号と空気流量計信号とエンジン回
    転数信号と、エンジンのシリンダに吸入されるべき目標
    エンジン吸入空気流量を演算装置の入力とし、演算装置
    が応答遅れの時定数を決定し、決定された応答遅れの時
    定数をもとに、応答遅れを補償する空気流量計の目標信
    号を演算し、空気流量計の信号が目標信号となるように
    電子制御スロットルを駆動するものであることを特徴と
    するエンジン吸入空気流量制御方法。
  3. 【請求項3】電子制御スロットルの開度制御によってエ
    ンジンへの吸入空気流量制御を行う方法において、 スロットルバルブ位置信号と、吸気管を流れる空気の空
    気流量信号と、およびエンジン回転数信号とからエンジ
    ン吸入空気流量を求め、 該吸入空気流量に基づいて定められる燃料噴射量に対応
    して吸入空気流量指令値を演算し、 該吸入空気流量指令値にオーバーシュート量を加えてス
    ロットルバルブ位置信号を求め、かつスロットルバルブ
    位置信号と、空気流量信号と、およびエンジン回転数信
    号とからエンジン吸入空気流量を求めて上記演算を繰り
    返すことを特徴とするエンジンの吸入空気流量制御方
    法。
  4. 【請求項4】電子制御スロットルの開度制御によってエ
    ンジンへの吸入空気流量制御を行う方法において、 スロットルバルブ位置信号と、吸気管を流れる空気の空
    気流量信号と、エンジン回転数信号とに基づいてエンジ
    ンの排出ガスを吸気管に導入する排ガス再循環排ガス再
    循環流量を求め、 該排ガス再循環流量に該当する値にオーバーシュート量
    を加えて排ガス再循環流量調整バルブ(EGRバルブと
    いう)の位置信号を求め、かつ該スロットルバルブ位置
    信号と、空気流量信号と、およびエンジン回転数信号と
    から排ガス再循環流量を求めて上記演算を繰り返すこと
    を特徴とするエンジンの吸入空気流量制御方法。
  5. 【請求項5】請求項3または4において、 前記オーバーシュート量は、電子制御スロットルの動作
    に対して吸入空気流量の変化遅れに対して先行して定め
    た補償値であることを特徴とするエンジンの吸入空気流
    量制御方法。
  6. 【請求項6】内燃機関に空気を導入する吸気管に設けら
    れ、空気流量を制御する電子制御スロットルと、電子制
    御スロットルの上流に配置され空気流量を検出する空気
    流量計と、エンジンの回転数を検出する回転数計と、演
    算装置と、内燃機関の排出ガスを吸気管に導入する排出
    ガス再循環装置の流量調整バルブ(EGRバルブ)を有
    するエンジンの吸入空気量制御方法において、 電子制御スロットルからのスロットル位置信号と空気流
    量計信号とエンジン回転数信号と、エンジンのシリンダ
    に吸入されるべき吸入空気流量と、エンジンのシリンダ
    に吸入されるべき排出ガス流量を演算装置の入力とし、 演算装置が第1の応答遅れの時定数を決定し、決定され
    た第1の応答遅れの時定数をもとに、応答遅れを補償す
    る空気流量計の目標信号を演算し、空気流量計の信号が
    目標信号となるように電子制御スロットルを駆動し、 演算装置が第2の応答遅れの時定数を決定し、決定され
    た第2の応答遅れの時定数をもとに、エンジンへの流入
    排出ガスの応答遅れを補償するようにEGRバルブを駆
    動することを特徴としたエンジン吸入空気流量制御方
    法。
  7. 【請求項7】エンジンに空気を導入する吸気管に設けら
    れ、空気流量を制御する電子制御スロットルと、電子制
    御スロットルバルブの上流に配置されて空気流量を検出
    する空気流量計と、およびエンジンの回転数を検出する
    回転数計とを備えた吸入空気流量制御装置において、 スロットルバルブ位置信号と、空気流量信号と、および
    エンジン回転数信号とからエンジン吸入空気流量を求
    め、該吸入空気流量に基づいて吸入空気流量指令値を演
    算し、該吸入空気流量指令値にオーバーシュート量を加
    えてスロットルバルブ位置信号を求め、かつスロットル
    バルブ位置信号と、空気流量信号と、およびエンジン回
    転数信号とからエンジン吸入流量を求めて上記演算を繰
    り返す演算装置とを含んで構成されることを特徴とする
    エンジンの吸入空気流量制御装置。
  8. 【請求項8】エンジンに空気を導入する吸気管に設けら
    れ、空気流量を制御する電子制御スロットルと、電子制
    御スロットルバルブの上流に配置されて空気流量を検出
    する空気流量計と、およびエンジンの回転数を検出する
    回転数計とを備えた吸入空気流量制御装置において、 スロットルバルブ位置信号と、空気流量信号と、および
    エンジン回転数信号とからエンジン吸入空気流量を求
    め、該エンジン吸入空気流量から燃料噴射量を求め、該
    燃料噴射量に対応して吸入空気流量指令値を演算し、該
    吸入空気流量指令値にオーバーシュート量を加えてスロ
    ットルバルブ位置信号を求め、かつスロットルバルブ位
    置信号と、空気流量信号と、およびエンジン回転数信号
    とからエンジン吸入流量を求めて上記演算を繰り返す演
    算装置とを含んで構成されることを特徴とするエンジン
    の吸入空気流量制御装置。
  9. 【請求項9】エンジンに空気を導入する吸気管に設けら
    れ、空気流量を制御する電子制御スロットルと、電子制
    御スロットルの上流に配置され空気流量を検出する空気
    流量計と、エンジンの回転数を検出する回転数計と、エ
    ンジンの排出ガスを吸気管に導入する排出ガス再循環装
    置のEGRバルブを有する吸入空気流量制御装置におい
    て、 電子制御スロットルからのスロットル位置信号と空気流
    量計信号とエンジン回転数信号と、エンジンのシリンダ
    に吸入されるべき吸入空気流量と、エンジンのシリンダ
    に吸入されるべき排出ガス流量を入力とし、 演算装置が第1の応答遅れの時定数を決定し、決定され
    た第1の応答遅れの時定数をもとに、応答遅れを補償す
    る空気流量計の目標信号を演算し、空気流量計の信号が
    目標信号となるように電子制御スロットルを駆動し、 演算装置が第2の応答遅れの時定数を決定し、決定され
    た第2の応答遅れの時定数をもとに、エンジンへの流入
    排出ガスの応答遅れを補償するようにEGRバルブを駆
    動する演算装置を含んで構成されることを特徴としたエ
    ンジン吸入空気流量制御装置。
  10. 【請求項10】アクセルペダルからの指令によってエン
    ジン必要出力を制御するエンジン出力制御方法におい
    て、 演算部で求められた吸入空気流量に基づいて先行して燃
    料噴射量を定め、 次いで、該燃料噴射量に基づいて吸入空気流量指令値を
    定め、 該吸入空気流量指令値に過渡的にオーバーシュート量を
    加えて目標吸入空気流量を定めて電子スロットルの開度
    を制御し、 以って、エンジントルクの制御を行うことを特徴とする
    エンジン出力制御方法。
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EP99117989A EP0987417A3 (en) 1998-09-18 1999-09-17 Method and apparatus for controlling intake airflow rate of an engine and method for controlling output
US09/764,463 US6386182B2 (en) 1998-09-18 2001-01-19 Method and apparatus for controlling intake air flow rate of an engine and method for controlling output
US10/042,741 US20030075147A1 (en) 1998-09-18 2001-02-22 Method and apparatus for controlling intake airflow rate of an engine and method for controlling output
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6666191B2 (en) 2001-06-19 2003-12-23 Hitachi, Ltd. Control apparatus for internal combustion engine
US7267100B2 (en) 2001-04-03 2007-09-11 Hitachi, Ltd. Controller of internal combustion engine
JP2012197794A (ja) * 2007-10-17 2012-10-18 Delphi Technologies Holding Sarl 内燃機関システム
JP2012255371A (ja) * 2011-06-08 2012-12-27 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
US9322349B2 (en) 2013-10-24 2016-04-26 Mitsubishi Electric Corporation Internal combustion engine control apparatus

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4191320B2 (ja) * 1999-05-31 2008-12-03 本田技研工業株式会社 内燃機関のegr制御装置
JP3840348B2 (ja) * 1999-06-02 2006-11-01 株式会社日立製作所 複数気筒内燃機関の制御装置
US6308683B1 (en) * 2000-01-06 2001-10-30 Ford Global Tech, Inc. Cylinder air charge estimation assembly
FR2804472B1 (fr) * 2000-02-02 2002-07-26 Sagem Procede et dispositif de pilotage d'un debit de gaz passant par un organe d'etranglement
EP1234964A1 (fr) * 2001-02-20 2002-08-28 Sagem S.A. Procédé et dispositif de pilotage d'un débit de gaz passant par un organe d'étranglement
DE10215406B4 (de) * 2002-04-08 2015-06-11 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Motors
US6880524B2 (en) * 2002-04-15 2005-04-19 Ford Global Technologies, Llc Diesel EGR control
JP3904076B2 (ja) * 2002-08-12 2007-04-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のegr制御装置
JP4154991B2 (ja) 2002-10-23 2008-09-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の吸気量推定装置
JP3995239B2 (ja) * 2002-10-30 2007-10-24 株式会社小松製作所 エンジンのegrシステムの制御方法
US6805095B2 (en) * 2002-11-05 2004-10-19 Ford Global Technologies, Llc System and method for estimating and controlling cylinder air charge in a direct injection internal combustion engine
JP4207718B2 (ja) * 2003-08-26 2009-01-14 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US7092813B2 (en) * 2004-10-08 2006-08-15 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel injection control of engine
CN100441852C (zh) * 2005-03-31 2008-12-10 丰田自动车株式会社 内燃机控制装置
US7861697B2 (en) * 2006-06-01 2011-01-04 Rem Technology, Inc. Carbureted natural gas turbo charged engine
US7953530B1 (en) * 2006-06-08 2011-05-31 Pederson Neal R Vehicle diagnostic tool
US20090125215A1 (en) * 2007-11-08 2009-05-14 Denso Corporation Variable valve timing control system and method
US7698049B2 (en) * 2008-01-09 2010-04-13 Gm Global Technology Operations, Inc. Speed control in a torque-based system
JP4766149B2 (ja) * 2009-04-10 2011-09-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関装置およびその制御方法並びに車両
FR2949137B1 (fr) * 2009-08-13 2012-02-24 Renault Sa Estimation du debit d'air d'un moteur de vehicule automobile
US8744716B2 (en) * 2009-12-16 2014-06-03 GM Global Technology Operations LLC Speed control systems and methods for internal combustion engines
JP5362660B2 (ja) * 2010-07-14 2013-12-11 本田技研工業株式会社 燃料噴射制御装置
US8364373B2 (en) * 2010-08-30 2013-01-29 GM Global Technology Operations LLC Method for controlling internal combustion engines in hybrid powertrains
WO2014080523A1 (ja) * 2012-11-26 2014-05-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US9714616B2 (en) * 2014-03-26 2017-07-25 GM Global Technology Operations LLC Non-model predictive control to model predictive control transitions
US9765703B2 (en) 2013-04-23 2017-09-19 GM Global Technology Operations LLC Airflow control systems and methods using model predictive control
US9732688B2 (en) 2014-03-26 2017-08-15 GM Global Technology Operations LLC System and method for increasing the temperature of a catalyst when an engine is started using model predictive control
US9797318B2 (en) 2013-08-02 2017-10-24 GM Global Technology Operations LLC Calibration systems and methods for model predictive controllers
US9863345B2 (en) 2012-11-27 2018-01-09 GM Global Technology Operations LLC System and method for adjusting weighting values assigned to errors in target actuator values of an engine when controlling the engine using model predictive control
US9920697B2 (en) 2014-03-26 2018-03-20 GM Global Technology Operations LLC Engine control systems and methods for future torque request increases
US9784198B2 (en) 2015-02-12 2017-10-10 GM Global Technology Operations LLC Model predictive control systems and methods for increasing computational efficiency
US9810171B2 (en) * 2013-12-03 2017-11-07 Ford Global Technologies, Llc Method for determining an offset of a manifold pressure sensor
JP6304307B2 (ja) 2016-06-06 2018-04-04 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US9938908B2 (en) 2016-06-14 2018-04-10 GM Global Technology Operations LLC System and method for predicting a pedal position based on driver behavior and controlling one or more engine actuators based on the predicted pedal position

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5331030A (en) * 1976-09-03 1978-03-23 Nissan Motor Co Ltd Mixture controller
JPS56107925A (en) * 1980-01-31 1981-08-27 Mikuni Kogyo Co Ltd Electronically controlled fuel injector for ignited internal combustion engine
JPS5791343A (en) * 1980-11-28 1982-06-07 Mikuni Kogyo Co Ltd Electronically controlled fuel injector for ignition internal combustion engine
US4471741A (en) * 1982-12-20 1984-09-18 Ford Motor Company Stabilized throttle control system
JPS59196936A (ja) * 1983-04-22 1984-11-08 Hitachi Ltd 燃料制御装置
KR890000500B1 (ko) * 1983-11-21 1989-03-20 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼 내연기관의 공연비 제어장치
JPS60178940A (ja) * 1984-02-24 1985-09-12 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の吸入空気制御装置
JPS62195446A (ja) * 1986-02-19 1987-08-28 Mitsubishi Motors Corp エンジンの排気ガス還流装置
JP2507315B2 (ja) * 1986-03-26 1996-06-12 株式会社日立製作所 内燃機関制御装置
JPS62261634A (ja) * 1986-05-09 1987-11-13 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
JPH02104930A (ja) 1988-10-13 1990-04-17 Fuji Heavy Ind Ltd 内燃機関の燃料噴射制御装置
JPH04134136A (ja) 1990-09-26 1992-05-08 Fuji Heavy Ind Ltd 内燃機関の燃料噴射制御装置
DE4215107C1 (de) * 1992-05-07 1994-01-20 Daimler Benz Ag Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
DE4443502A1 (de) * 1994-12-07 1996-06-13 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE19515855A1 (de) * 1995-04-29 1996-10-31 Volkswagen Ag Verfahren zum Einstellen der Bewegung eines leistungsverändernden Regelorgans
DE19655231B4 (de) 1995-07-13 2012-04-26 Nissan Motor Co., Ltd. Dieselmotor-Steuervorrichtung mit einer Abgasregeleinrichtung
DE19628235C2 (de) * 1995-07-13 2003-04-17 Nissan Motor Integrierte Verbrennungsmotorsteuerung mit einer Kraftfahrzeug-Abgasregelvorrichtung
US6014955A (en) 1996-09-19 2000-01-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for internal combustion engine using air-amount-first fuel-amount-second control method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7267100B2 (en) 2001-04-03 2007-09-11 Hitachi, Ltd. Controller of internal combustion engine
US6666191B2 (en) 2001-06-19 2003-12-23 Hitachi, Ltd. Control apparatus for internal combustion engine
JP2012197794A (ja) * 2007-10-17 2012-10-18 Delphi Technologies Holding Sarl 内燃機関システム
JP2012255371A (ja) * 2011-06-08 2012-12-27 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
US9322349B2 (en) 2013-10-24 2016-04-26 Mitsubishi Electric Corporation Internal combustion engine control apparatus

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