JP2524703B2 - Engine controller - Google Patents

Engine controller

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JP2524703B2
JP2524703B2 JP61104413A JP10441386A JP2524703B2 JP 2524703 B2 JP2524703 B2 JP 2524703B2 JP 61104413 A JP61104413 A JP 61104413A JP 10441386 A JP10441386 A JP 10441386A JP 2524703 B2 JP2524703 B2 JP 2524703B2
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JP
Japan
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engine
intake
resistance
throttle valve
throttle
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Japanese (ja)
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能之 十川
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Fuji Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【産業上の利用分野】 この発明は、吸気系のスロットル弁下流にチャンバま
たはサージタンクを有し、エアフローメータを備えた燃
料噴射式エンジンにおいて、吸入空気量とエンジン回転
数とに基づいて燃料噴射量および点火時期を制御するエ
ンジン制御装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel injection engine having a chamber or a surge tank downstream of a throttle valve of an intake system and equipped with an air flow meter, based on intake air amount and engine speed. The present invention relates to an engine control device that controls an amount and an ignition timing.

【従来の技術】[Prior art]

最近、エアフローメータを用いた燃料噴射装置が自動
車用エンジンに多く使用されており、この場合は、熱線
式等のエアフローメータをスロットル弁の上流側に配設
し、エンジンが吸入する空気流量Qaを正確に検出してそ
の空気流量Qaに見合った燃料量、例えば理論空燃比にな
るように燃料量、すなわち基本燃料噴射パネル幅Tpを、
エンジン回転数NeとしてTp=K×Qa/Ne(Kは定数)等
の演算式で算出し、この基本燃料噴射パルス幅Tpに各種
補正を加えて燃料噴射パルス幅Tiを演算し、インジェク
タを噴射パルス幅Tiだけ駆動することにより、燃料を極
めて精度よくエンジンに供給する。また、点火時期も含
めて制御する場合には、点火時期の算出にこの基本燃料
噴射パルス幅Tpを負荷判定用のデータとして使用する場
合も多い。従って、吸入空気量Qaの計測には極めて高い
精度が要求される。 また最近、エアフローメータにもセンサとしての応答
性が高いホットワイヤ型エアフローメータ等が使用され
る傾向にある。しかし、エアフローメータが配置されて
いるのはあくまでスロットル弁の上流側であり、エンジ
ンに吸入される空気量の量を直接計測しているわけでは
ない。 例えばスロットル弁を閉→開と変化させた場合、エン
ジンへの流入空気量が増加すると同時に、スロットル弁
下流のチャンバおよび吸入管内の圧力も上昇するので、
この圧力上昇に必要な空気の量もエアフローメータで計
測されてしまう。つまりスロットル弁上流側のエアフロ
ーメータでは、スロットル弁の閉→開時にはエンジンに
流入している空気量以上の空気量を、一瞬ではあるが計
測してしまう。これは、空気流量のスパイク状オーバシ
ュートとなって現われ、その量は、スロットル弁下流の
チャンバおよび吸気マニホールドの容積が大きいほど大
きく、またホットワイヤ型エアフローメータなど応答性
の良いセンサほど大きい。 一方、インジェク(燃料噴射弁)は、MPI(マルチポ
イント・インジェクション)ではインテークマニホール
ドの下流側にあるため、計測された空気量通りに燃料を
噴射してしまうと、エンジンに流入する空気に必要以上
の燃料が供給され、空燃比A/Fの急激なリッチ化が起こ
り、排気ガス中のCOやHCが増加してしまう。また、ひど
い場合には、オーバリッチによってエンジン出力が低下
し、運転のフィーリングが悪化するなどの問題があっ
た。 また、点火時期も含めて制御するエンジン制御装置の
場合には、点火時期の一瞬の遅角が考えられ、やはりエ
ンジン出力の低下や排気エミッションの悪化を招くこと
になる。 なお、スロットル弁開→閉の場合にも、同様に空燃比
A/Fや点火時期や最適値からずれるなどの支障が生じ
る。 これに対処するに、例えば特開昭57−73831号公報に
は、スロットル弁の動きを検出して、ホットワイヤ型エ
アフローメータの出力に基づいて演算された基本燃料噴
射パルス幅Tpを補正することで、急激なスロットル開度
変化によって適正空燃比が変化してエンジンが不調にな
るという不具合を解消すると共に、加速時の応答性を向
上し、かつ減速時の失火やガタゆれ現象を防止する技術
が開示されている。 また、特開昭59−170428号公報には、ホットワイヤ型
エアフローメータからの信号電圧の時間に対する変化量
に基づいて吸入空気量およびエンジン回転数から算出さ
れる基本燃料噴射量を増減処理し、上記先行例と同様の
効果を得る技術が開示されている。
Recently, a fuel injection device using an air flow meter is often used in automobile engines.In this case, an air flow meter such as a hot wire type is arranged upstream of the throttle valve to control the air flow rate Qa taken by the engine. A fuel amount that is accurately detected and commensurate with the air flow rate Qa, for example, the fuel amount so that the stoichiometric air-fuel ratio is achieved, that is, the basic fuel injection panel width Tp
The engine speed Ne is calculated by an arithmetic expression such as Tp = K × Qa / Ne (K is a constant), and various corrections are added to the basic fuel injection pulse width Tp to calculate the fuel injection pulse width Ti, and the injector is injected. Fuel is supplied to the engine with extremely high precision by driving only the pulse width Ti. In addition, when controlling the ignition timing as well, the basic fuel injection pulse width Tp is often used as data for load determination in the calculation of the ignition timing. Therefore, the measurement of the intake air amount Qa requires extremely high accuracy. Further, recently, there is a tendency that a hot wire type air flow meter or the like having high responsiveness as a sensor is also used for the air flow meter. However, the air flow meter is arranged only upstream of the throttle valve, and does not directly measure the amount of air taken into the engine. For example, when the throttle valve is changed from closed to open, the amount of air flowing into the engine increases, and at the same time, the pressure in the chamber downstream of the throttle valve and the suction pipe also increases.
The amount of air required for this pressure increase is also measured by the air flow meter. In other words, the air flow meter on the upstream side of the throttle valve measures an air amount exceeding the air amount flowing into the engine for a moment, when the throttle valve is closed and then opened. This appears as a spike-like overshoot of the air flow rate, and the amount thereof is larger as the volume of the chamber downstream of the throttle valve and the intake manifold is larger, and is larger as the sensor having good response such as a hot wire type air flow meter. On the other hand, the injection (fuel injection valve) is on the downstream side of the intake manifold in MPI (multipoint injection), so if the fuel is injected according to the measured air amount, it will be more than necessary for the air flowing into the engine. Fuel is supplied, the air-fuel ratio A / F is rapidly enriched, and CO and HC in the exhaust gas increase. Further, in a severe case, there is a problem that the engine output is reduced due to overrich and the driving feeling is deteriorated. Further, in the case of an engine control device that controls the ignition timing as well, a momentary retardation of the ignition timing may be considered, which also causes a reduction in engine output and deterioration of exhaust emission. In addition, when the throttle valve is opened → closed, the air-fuel ratio
Problems such as A / F, ignition timing and deviation from the optimum value occur. To cope with this, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 57-73831, the movement of the throttle valve is detected and the basic fuel injection pulse width Tp calculated based on the output of the hot wire type air flow meter is corrected. A technology that solves the problem of engine malfunction due to a change in the proper air-fuel ratio due to a sudden change in throttle opening, improves responsiveness during acceleration, and prevents misfires and rattling during deceleration. Is disclosed. Further, in JP-A-59-170428, the basic fuel injection amount calculated from the intake air amount and the engine speed is increased / decreased based on the change amount of the signal voltage from the hot wire type air flow meter with respect to time, A technique for obtaining the same effect as that of the above-mentioned prior art is disclosed.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be Solved by the Invention]

しかし、上記各先行例においては、急激なスロットル
弁の開度変化によって適正空燃比が変化することにより
生じる不具合を、スロットル弁の動きやホットワイヤ型
エアフローメータからの信号電圧の時間に対する変化量
などに基づいて補正し、過渡時に生じるエンジンへの吸
入空気量の検出エラーを、いずれも間接的に推定して補
正するので、吸気系の状態変化に対して的確に追従する
ことができず、一応の補正効果は得られるものの、空燃
比を適正値に十分維持することができない不都合があ
る。 本発明は上記事情に鑑み、スロットル弁急開閉時に生
じるスロットル弁下流のチャンバおよび吸気マニホール
ドの容量に起因する吸入空気量の計量誤差を少なくし、
より正確な吸入空気量を計測して、最適な燃料噴射量お
よび最適な点火時期の少なくとも一方を維持することが
できるエンジン制御装置を提供することを目的とする。
However, in each of the preceding examples, a problem caused by a change in the proper air-fuel ratio due to a sudden change in the opening of the throttle valve, such as the movement of the throttle valve and the change amount of the signal voltage from the hot wire type air flow meter with respect to time Since the detection error of the intake air amount to the engine that occurs at the time of transition is indirectly estimated and corrected, it is not possible to accurately follow the change in the intake system state. However, there is a disadvantage that the air-fuel ratio cannot be sufficiently maintained at an appropriate value. In view of the above circumstances, the present invention reduces the measurement error of the intake air amount caused by the capacity of the chamber downstream of the throttle valve and the intake manifold, which occurs when the throttle valve is suddenly opened and closed.
An object of the present invention is to provide an engine control device capable of measuring a more accurate intake air amount and maintaining at least one of an optimum fuel injection amount and an optimum ignition timing.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記の目的を達成するため本発明は、スロットル開度
に基づき吸入空気に対するスロットル部の抵抗を算出す
るスロットル部抵抗算出手段と、エンジン回転数に基づ
き吸入空気に対するエンジン部抵抗を算出するエンジン
部抵抗算出手段と、上記スロットル部抵抗、エンジン部
抵抗、及び、予め設定されているスロットル弁下流の吸
気系の容積に基づきスロットル弁下流の吸気管内圧力に
対する時定数を算出する吸気系時定数算出手段と、上記
スロットル部抵抗、エンジン部抵抗、及びスロットル弁
上流の吸入側圧力に基づき定常状態におけるスロットル
弁下流の吸気管内圧力を算出する吸気管内圧力算出手段
と、上記定常状態における吸気管内圧力を上記時定数に
より一次遅れ処理する一次遅れ処理手段と、スロットル
開度変化に応じてスロットル弁下流の吸気系に充填され
る充填空気量を、上記スロットル弁下流の吸気系容積、
及び一次遅れ処理後の吸気管内圧力の変動率に基づき算
出する充填空気量算出手段と、スロットル弁上流に設置
されるエアフローメータにより計測された計測吸入空気
量を上記充填空気量により補正してエンジンに実際に吸
入される実エンジン吸入空気量を算出する実エンジン吸
入空気量算出手段と、上記実エンジン吸入空気量とエン
ジン回転数とに基づきそれぞれ燃料噴射量、点火時期を
算出する燃料噴射量算出手段、及び点火時期算出手段の
少なくとも一方の手段とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a throttle portion resistance calculation means for calculating the resistance of the throttle portion with respect to intake air based on the throttle opening, and an engine portion resistance for calculating engine resistance with respect to intake air based on the engine speed. Calculating means, and an intake system time constant calculating means for calculating a time constant with respect to the pressure in the intake pipe downstream of the throttle valve based on the throttle resistance, the engine resistance, and the preset volume of the intake system downstream of the throttle valve. An intake pipe internal pressure calculating means for calculating the intake pipe internal pressure downstream of the throttle valve in a steady state based on the throttle portion resistance, the engine portion resistance, and the intake side pressure upstream of the throttle valve, and the intake pipe internal pressure in the steady state above A first-order lag processing means that performs a first-order lag processing with a constant, and a switch according to the change in throttle opening The filling amount of air filled in liters valve downstream of the intake system, the intake system volume downstream the throttle valve,
And an engine which corrects the measured intake air amount measured by an air flow meter installed on the upstream side of the throttle valve and the filled air amount calculation means which is calculated based on the fluctuation rate of the pressure in the intake pipe after the first-order lag processing. A real engine intake air amount calculating means for calculating the actual engine intake air amount actually inhaled into the engine, and a fuel injection amount calculation for calculating the fuel injection amount and the ignition timing based on the actual engine intake air amount and the engine speed, respectively. And at least one of ignition timing calculation means.

【作用】[Action]

本発明では、予め吸気管内での空気の動特性を把握し
て制御装置内のメモリにモデルとして記憶させておき、
スロットル開度、エンジン回転数に基づきそれぞれ吸入
空気に対するスロットル部抵抗、エンジン抵抗を求め、
これらスロットル部抵抗、エンジン部抵抗、及び予め設
定されているスロットル弁下流の吸気系の容積に基づき
スロットル弁下流の吸気管内圧力に対する時定数を算出
すると共に、上記スロットル部抵抗、エンジン部抵抗、
及びスロットル弁上流の吸入側圧力に基づき定常状態に
おけるスロットル弁下流の吸気管内圧力を推定し、この
吸気管内圧力を上記時定数により一次遅れ処理し、スロ
ットル開度変化に応じてスロットル弁下流の吸気系に充
填される充填空気量を、上記スロットル弁下流の吸気系
容積、及び一次遅れ処理後の吸気管内圧力の変動率に基
づき算出する。そして、スロットル弁上流に設置される
エアローメータにより計測された計測吸入空気量を上記
充填空気量により補正してエンジンに実際に吸入される
実エンジン吸入空気量を推定し、この推定した実エンジ
ン吸入空気量とエンジン回転数とに基づき燃料噴射量を
算出し、点火時期を求める。
In the present invention, the dynamic characteristics of air in the intake pipe are grasped in advance and stored in the memory in the control device as a model,
Calculate the throttle resistance and engine resistance to intake air based on the throttle opening and engine speed,
Based on these throttle resistance, engine resistance, and preset volume of the intake system downstream of the throttle valve, a time constant for the pressure in the intake pipe downstream of the throttle valve is calculated, and the throttle resistance, engine resistance,
And the intake pipe internal pressure downstream of the throttle valve in a steady state is estimated based on the intake side pressure upstream of the throttle valve, and the intake pipe internal pressure is subjected to a first-order lag processing by the time constant, and the intake air downstream of the throttle valve is changed according to the change in throttle opening. The amount of air filled in the system is calculated based on the intake system volume downstream of the throttle valve and the rate of change of the intake pipe internal pressure after the primary delay process. Then, the measured intake air amount measured by the aerometer installed upstream of the throttle valve is corrected by the above-mentioned filling air amount to estimate the actual engine intake air amount actually sucked into the engine. The fuel injection amount is calculated based on the amount and the engine speed to determine the ignition timing.

【実施例】【Example】

第1図ないし第7図はこの発明の一実施例を示す図で
あり、第1図はエンジン制御装置のシステム図、第2図
はエンジン吸気系のモデルと電気回路に置き換えた等価
モデルとを示すモデル図、第3図はエンジン制御装置に
おける機能構成図、第4図はスロットル開度に対するス
ロットル部抵抗R1の設定を示す説明図、第5図はエンジ
ン回転数に対するエンジン部抵抗R2の設定を示す説明
図、第6図はエンジン制御装置における処理手順を示す
フローチャート、第7図は過渡時の各データの変化を示
すタイムチャートである。 第1図において符号1はエンジン、2はマニホールド
を含む吸気管、3はスロットル弁下流のチャンバ、4は
スロットル弁、5はインジェクタ(燃料噴射弁)、6は
点火コイル、10はホットワイヤ型などからなるエアフロ
ーメータ、11はスロットル開度センサ、12は水温セン
サ、13はクランク角センサ、14は酸素センサ、20はマイ
クロコンピュータからなるエンジン制御装置である。 このようなシステムにおいてエンジン制御装置20は、
エアフローメータ10によって計測される吸入空気量Qa
と、クランク角センサ13からの信号によって求められる
エンジン回転数Neとに基づいて基本燃料噴射量、すなわ
ち基本燃料噴射パルス幅を、Tp=K×Qa/Ne(Kは定
数)により算出し、基本燃料噴射パルス幅Tpに水温セン
サ12によって検出される冷却水温による補正等を加え、
さらに酸素センサ14からの出力によってフィードバック
補正を行って燃料噴射パルス幅Tiを求め、該燃料噴射パ
ルス幅Tiでインジェクタ5を駆動し、吸入空気量Qaに対
応した例えば理論空燃比A/Fとなるような燃料量を噴射
する。また、計測された吸入空気量Qaとエンジン回転数
Neに対応した最適点火時期を、マップ検索などによって
決定し、点火コイル6を介して点火を行う。 この制御系においては、スロットル弁4の開閉による
過渡時に、スロットル弁下流のチャンバ3や吸気管2の
容量Cに起因して、計測吸入空気量Qaにスパイク状のオ
ーバシュートまたはアンダーシュートが生ずるので、実
際にエンジン1に吸入される空気量Qeとは異なる値をエ
アフローメータ10が計測する。この補正を行うためエン
ジン制御装置20には、第2図に示すような吸気系の動特
性のモデルが格納されている。 第2図(a)に示される吸気系のモデルは、吸入側圧
力Po(大気圧)を電源電圧Voに、エアフローメータ10に
よって計測される吸入空気量Qaを電流値Iに、スロット
ル弁4の開度に応じたスロットル部の流路抵抗を可変抵
抗RIに、エンジン回転数に応じたエンジン部抵抗を可変
抵抗R2に、スロットル弁下流のチャンバ3および吸気管
2の容積をコンデンサ容量Cに、スロットル弁下流のチ
ャンバ3および吸気管2の容積内を過渡時に充填する空
気量Qcを電流値Icに、エンジン1内に流入する流入空気
量Qeを電流値Ieに、また吸気管2内の圧力Pを電圧Vに
置き換えて、第2図(b)に示すような等価モデルとし
て近似されている。 この等価モデルにおいて、入力電圧Voのステップ状入
力に対し、可変抵抗R1後の電圧Vの過渡応答は、 で表わされる。ここでスロットル部抵抗R1は、スロット
ル開度θに応じた(Po−P)/Qaで表わされる近似値
で、第4図に示すような値となり、スロットル開度θを
格子としたテーブルのメモリに格納されている。また、
エンジン部抵抗R2は、エンジン回転数Neに応じてP/Qeで
表わされる値で、第5図に示すような値となり、エンジ
ン回転数Neを格子としたテーブルのメモリに格納されて
いる。 このように電圧Vすなわち吸気管内圧力Pは、時定数
τ=C・R1・R2/(R1+R2)の1次遅れ系として近似で
きるので、スロットル部抵抗R1をスロットル開度θで決
まる関数として、エンジン部抵抗R2をエンジン回転数Ne
の関数として、また、吸入側圧力Poやスロットル弁下流
のチャンバ3および吸気管2内の容量Cを定数として、
それぞれメモリに記憶しておき、エンジン制御装置20内
に1次遅れ処理手段を設けておけば、吸気管内圧力Pを
推定することができる。 そしてこの吸気管内圧力Pを時間微分してスロットル
弁下流の吸気管内圧力の変動率を演算することにより、
スロットル弁下流のチャンバ3および吸気管2内への過
渡時の充填空気量QcをC・dp/dtによって計算でき、エ
ンジン1の実際の吸入空気量QeをQa−Qcによって求めら
れ、過渡時に生じる計測吸入空気量Qaのオーバシュート
またはアンダーシュートま影響を受けることなく、燃料
噴射量および点火時期を正確に決定することが可能とな
る。 以上の演算処理は、第3図に示すようにエンジン制御
装置20における各機能手段によって実現される。図にお
いて符号21はエンジン回転数算出手段であり、クランク
角センサ13からの信号に基づいてエンジン回転数Neを求
める。22は計測吸入空気量算出手段であり、ホットワイ
ヤ型エアフローメータ10からの電圧信号を吸入空気量Qa
に換算する。23はスロットル部抵抗R1をスロットル開度
θを格子として格納しているスロットル部抵抗テーブ
ル、24はエンジン部抵抗R2をエンジン回転数Neを格子と
して格納しているエンジン部抵抗テーブル、25はスロッ
トル弁下流のチャンバ3および吸気管2の容量Cと、吸
入側圧力Po(略大気圧)を予め格納しているメモリ、26
はスロットル部抵抗算出手段、27はエンジン部抵抗算出
手段、28は吸気系時定数算出手段、29は定常状態におけ
る吸気管内圧力PBを算出する吸気管内圧力算出手段、30
は吸気管内圧力PBに1次遅れ処理を施して過渡時の吸気
管内圧力P(t)を求める1次遅れ処理手段、31は充填
空気量算出手段、32は実エンジン吸入空気量算出手段、
33は燃料噴射量算出手段、34は点火時期算出手段であ
る。 次に、以上のように構成されたエンジン制御装置20の
動作について、第6図のフローチャートおよび第7図の
タイムチャートを参照して説明する。 エンジン制御装置20は、計測吸入空気量算出手段22に
おいてエアフローメータ10からの電圧信号を計測吸入空
気量Qaに換算し(ステップS101)、スロットル弁4がス
テップ状に、例えば第7図(a)のように開かれると、
第7図(b)に示されるようなスパイク状のオーバシュ
ートを伴った信号Qaが出力される。そしてスロットル開
度センサ11からスロットル開度信号θ,エンジン回転数
算出手段21からエンジン回転数Neを入力し(ステップS1
02)、スロットル部抵抗算出手段26は、スロットル開度
θをアドレス信号としてスロットル部抵抗テーブル23よ
り予め設定されたスロットル部抵抗R1を読出し、また、
エンジン部抵抗算出手段27は、エンジン回転数信号Neを
アドレス信号としてエンジン部抵抗テーブル24より予め
設定されているエンジン部抵抗R2を読出す(ステップS1
03)。 次に、吸気系時定数算出手段28は、読出されたスロッ
トル部抵抗R1とエンジン部抵抗R2およびメモリ25に格納
されている容量Cとによって、吸気系の1次遅れ時定数
τを算出する(ステップS104)。また、吸気管内圧力算
出手段29は、上記抵抗R1,R2およびメモリ25に格納され
ている吸入側圧力Poとによって、定常状態における吸気
管内圧力PBを算出し、(ステップS105)、この吸気管内
圧力PBに1次遅れ処理手段30において時定数τによる1
次遅れ処理を演算周期Δt毎に施し、過渡時の吸気管内
圧力P(t)を求め、(ステップS106)、第7図(d)
に示すように吸気管内圧力Pを推定する。次に充填空気
量算出手段31は、推定吸気管内圧力Pの時間微分値dp/d
t、すなわちスロットル弁下流の吸気管内圧力の変動率
と容量Cとによって、スロットル弁下流のチャンバ3お
よび吸気管2内に過渡時に充填される充填空気量Qcを求
め(ステップS107)、第7図(e)のように推定する。 この推定空気量Qcと計測吸入空気量算出手段22で得ら
れた計測吸入空気量Qaとにより、実エンジン吸入空気量
算出手段32によって実際にエンジン1内に吸入される空
気量Qeを算出して(ステップS108)、実エンジン吸入空
気量Qeを第7図(f)のように推定する。こうして得ら
れた実エンジン吸入空気量Qeには、計測吸入空気量Qaの
ようなスパイク状のオーバシュートはなくなり、これと
エンジン回転数Neとによって、燃料噴射量算出手段33に
て燃料噴射量、すなわち基本燃料噴射パルス幅Tpを、Tp
=K×Qa/Ne(Kは定数)により算出し、この基本燃料
噴射パルス幅Tpに各種補正を加えて燃料噴射パルス幅Ti
が算出され(ステップS109)、過渡時にも第7図(g)
に示すような空燃比A/Fが得られ、従来例を示す第7図
(c)のような大きな空燃比A/Fの変動は生じない。 また、点火時期算出手段34でも、実際の負荷に相当す
る実エンジン吸入空気量Qeとエンジン回転数Neとに基づ
いて最適点火時期がマップ検索などによって求められる
(ステップS110)ので、過渡時の不必要な遅角は生じな
い。 なお、上記実施例としてスロットル弁を急開する過渡
時について説明したが、急閉される過渡時にも同様の動
作が行われ、空燃比A/Fのリーン側への変動を抑えると
共に、点火時期の最適値からのずれによる不都合を防止
することができる。
1 to 7 are views showing an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a system diagram of an engine control device, and FIG. 2 is a model of an engine intake system and an equivalent model replaced with an electric circuit. FIG. 3 is a model diagram showing the functional configuration of the engine control device, FIG. 4 is an explanatory view showing the setting of the throttle resistance R1 with respect to the throttle opening, and FIG. 5 is the setting of the engine resistance R2 with respect to the engine speed. FIG. 6 is a flow chart showing a processing procedure in the engine control device, and FIG. 7 is a time chart showing changes in each data during transition. In FIG. 1, reference numeral 1 is an engine, 2 is an intake pipe including a manifold, 3 is a chamber downstream of a throttle valve, 4 is a throttle valve, 5 is an injector (fuel injection valve), 6 is an ignition coil, 10 is a hot wire type, etc. Is an air flow meter, 11 is a throttle opening sensor, 12 is a water temperature sensor, 13 is a crank angle sensor, 14 is an oxygen sensor, and 20 is an engine control device including a microcomputer. In such a system, the engine control device 20
Intake air amount Qa measured by the air flow meter 10
And the engine speed Ne obtained from the signal from the crank angle sensor 13, the basic fuel injection amount, that is, the basic fuel injection pulse width is calculated by Tp = K × Qa / Ne (K is a constant), Correction such as the cooling water temperature detected by the water temperature sensor 12 is added to the fuel injection pulse width Tp,
Further, the fuel injection pulse width Ti is obtained by performing feedback correction based on the output from the oxygen sensor 14, and the injector 5 is driven with the fuel injection pulse width Ti to obtain, for example, the theoretical air-fuel ratio A / F corresponding to the intake air amount Qa. Inject an amount of fuel like this. Also, the measured intake air amount Qa and engine speed
The optimum ignition timing corresponding to Ne is determined by a map search or the like, and ignition is performed via the ignition coil 6. In this control system, during a transition due to opening / closing of the throttle valve 4, a spike-like overshoot or undershoot occurs in the measured intake air amount Qa due to the capacity C of the chamber 3 and the intake pipe 2 downstream of the throttle valve. The air flow meter 10 measures a value different from the air amount Qe actually taken into the engine 1. In order to perform this correction, the engine control device 20 stores a model of the dynamic characteristics of the intake system as shown in FIG. In the model of the intake system shown in FIG. 2A, the intake side pressure Po (atmospheric pressure) is set to the power supply voltage Vo, the intake air amount Qa measured by the air flow meter 10 is set to the current value I, and the throttle valve 4 is set. The flow path resistance of the throttle portion according to the opening is a variable resistance RI, the engine resistance according to the engine speed is a variable resistance R2, the volume of the chamber 3 and the intake pipe 2 downstream of the throttle valve is a condenser capacity C, The amount of air Qc that fills the volume of the chamber 3 and the intake pipe 2 downstream of the throttle valve at a transient time is the current value Ic, the amount of inflow air Qe flowing into the engine 1 is the current value Ie, and the pressure in the intake pipe 2 is By replacing P with voltage V, an approximation is made as an equivalent model as shown in FIG. In this equivalent model, the transient response of the voltage V after the variable resistor R1 to the stepwise input of the input voltage Vo is Is represented by Here, the throttle resistance R1 is an approximate value represented by (Po-P) / Qa according to the throttle opening θ and has a value as shown in FIG. It is stored in. Also,
The engine resistance R2 is a value represented by P / Qe according to the engine speed Ne and has a value as shown in FIG. 5, and is stored in a memory of a table having the engine speed Ne as a grid. In this way, the voltage V, that is, the intake pipe pressure P can be approximated as a first-order lag system with a time constant τ = C · R1 · R2 / (R1 + R2). Therefore, the throttle resistance R1 is a function determined by the throttle opening θ. Engine resistance R2 to engine speed Ne
As a function of the suction side pressure Po, and the volume C in the chamber 3 and the intake pipe 2 downstream of the throttle valve as constants,
If each is stored in a memory and a first-order delay processing means is provided in the engine control device 20, the intake pipe internal pressure P can be estimated. Then, the pressure P in the intake pipe is differentiated with time to calculate the fluctuation rate of the pressure in the intake pipe downstream of the throttle valve.
The amount Qc of air charged into the chamber 3 and the intake pipe 2 downstream of the throttle valve at the time of transition can be calculated by C · dp / dt, and the actual amount Qe of intake air of the engine 1 is obtained by Qa-Qc, which occurs at the time of transition. It becomes possible to accurately determine the fuel injection amount and the ignition timing without being affected by the overshoot or undershoot of the measured intake air amount Qa. The above arithmetic processing is realized by each functional means in the engine control device 20, as shown in FIG. In the figure, reference numeral 21 is an engine speed calculating means, which determines the engine speed Ne based on a signal from the crank angle sensor 13. Reference numeral 22 is a measurement intake air amount calculation means, which receives the voltage signal from the hot wire type air flow meter 10
Convert to. Reference numeral 23 is a throttle resistance table that stores the throttle resistance R1 as a throttle opening θ, 24 is an engine resistance table that stores the engine resistance R2 as an engine speed Ne, and 25 is a throttle valve. A memory in which the capacity C of the downstream chamber 3 and the intake pipe 2 and the suction side pressure Po (approximately atmospheric pressure) are stored in advance, 26
Is a throttle resistance calculation means, 27 is an engine resistance calculation means, 28 is an intake system time constant calculation means, 29 is an intake pipe internal pressure calculation means for calculating the intake pipe internal pressure P B in a steady state, 30
Is a first-order lag processing means for performing a first-order lag processing on the intake pipe internal pressure P B to obtain the intake pipe internal pressure P (t) during a transition, 31 is a filling air amount calculating means, 32 is an actual engine intake air amount calculating means,
33 is a fuel injection amount calculation means, and 34 is an ignition timing calculation means. Next, the operation of the engine control device 20 configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. 6 and the time chart of FIG. The engine control device 20 converts the voltage signal from the air flow meter 10 into the measured intake air amount Qa in the measured intake air amount calculating means 22 (step S101), and the throttle valve 4 stepwise, for example, as shown in FIG. 7 (a). When opened like
A signal Qa with spike-like overshoot as shown in FIG. 7B is output. Then, the throttle opening signal θ is input from the throttle opening sensor 11 and the engine speed Ne is input from the engine speed calculating means 21 (step S1
02), the throttle resistance calculation means 26 reads the preset throttle resistance R1 from the throttle resistance table 23 using the throttle opening θ as an address signal, and
The engine resistance calculating means 27 reads the preset engine resistance R2 from the engine resistance table 24 using the engine speed signal Ne as an address signal (step S1).
03). Next, the intake system time constant calculating means 28 calculates the first-order lag time constant τ of the intake system from the read throttle resistance R1 and engine resistance R2 and the capacitance C stored in the memory 25 ( Step S104). Further, the intake pipe internal pressure calculation means 29 calculates the intake pipe internal pressure P B in the steady state by the resistances R1 and R2 and the intake side pressure Po stored in the memory 25 (step S105). 1 to the pressure P B by the time constant τ in the first-order lag processing means 30.
Next-delay processing is performed for each calculation cycle Δt to obtain the intake pipe internal pressure P (t) during the transition (step S106), FIG. 7 (d).
The intake pipe internal pressure P is estimated as shown in. Next, the filling air amount calculating means 31 determines the time differential value dp / d of the estimated intake pipe pressure P.
t, that is, the rate of change of the pressure in the intake pipe downstream of the throttle valve and the capacity C, the amount of air Qc to be filled in the chamber 3 and the intake pipe 2 downstream of the throttle valve at the transition is determined (step S107), and FIG. Estimate as in (e). Based on the estimated air amount Qc and the measured intake air amount Qa obtained by the measured intake air amount calculating means 22, the actual engine intake air amount calculating means 32 calculates the air amount Qe actually sucked into the engine 1. (Step S108), the actual engine intake air amount Qe is estimated as shown in FIG. 7 (f). In the actual engine intake air amount Qe thus obtained, there is no spike-like overshoot like the measured intake air amount Qa, and by this and the engine speed Ne, the fuel injection amount in the fuel injection amount calculation means 33, That is, the basic fuel injection pulse width Tp is
= K × Qa / Ne (K is a constant), and various corrections are added to this basic fuel injection pulse width Tp
Is calculated (step S109), and FIG.
The air-fuel ratio A / F as shown in Fig. 7 is obtained, and a large fluctuation of the air-fuel ratio A / F as in the conventional example shown in Fig. 7 (c) does not occur. Further, the ignition timing calculation means 34 also obtains the optimum ignition timing by a map search or the like based on the actual engine intake air amount Qe corresponding to the actual load and the engine speed Ne (step S110). The required retardation does not occur. In the above example, the transient time when the throttle valve is suddenly opened has been described.However, the same operation is performed during the transient time when the throttle valve is rapidly closed to suppress the fluctuation of the air-fuel ratio A / F to the lean side, and the ignition timing. It is possible to prevent inconvenience due to deviation from the optimum value of.

【発明の効果】【The invention's effect】

以上の説明から明らかなように、この発明のエンジン
制御装置は、スロットル弁下流のチャンバや吸気管の容
量を考慮して吸気管内圧力を推定し、さらに実際にエン
ジン内に吸入される空気量を推定するようにしたので、
スロットル弁の開閉時等の過渡時においても、それ等の
容量に起因する計測吸入空気量のオーバシュートやアン
ダーシュートの影響を無くし、空燃比の設定値からのず
れを最小限に抑え、排気ガス中のCOやHCの発生を防止す
ることができる。 また、出力を安定化して運転のフィーリングの向上を
図ることができる。さらに、点火時期の適正値からのず
れも最小限に抑えることができ、運転のフィーリングや
排気エミッションの改善を図ることができるという効果
がある。
As is clear from the above description, the engine control device of the present invention estimates the intake pipe internal pressure in consideration of the capacity of the chamber downstream of the throttle valve and the intake pipe, and further determines the air amount actually taken into the engine. Since I tried to estimate
Even during transients such as opening and closing of the throttle valve, the effects of overshoot and undershoot of the measured intake air amount due to these capacities are eliminated, and the deviation from the set value of the air-fuel ratio is minimized to reduce exhaust gas. It is possible to prevent the generation of CO and HC inside. In addition, it is possible to stabilize the output and improve the driving feeling. Further, there is an effect that the deviation of the ignition timing from the proper value can be suppressed to the minimum, and the feeling of operation and the exhaust emission can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図ないし第7図はこの発明の一実施例を示し、第1
図はエンジン制御装置のシステム図、第2図はエンジン
吸気系のモデル(a)と電気回路に置き換えた等価モデ
ル(b)とを示すモデル図、第3図はエンジン制御装置
における機能構成図、第4図はスロットル開度に対する
スロットル部抵抗R1の設定を示す説明図、第5図はエン
ジン回転数に対するエンジン部抵抗R2の設定を示す説明
図、第6図はエンジン制御装置における処理手順を示す
フローチャート、第7図(a)ないし(g)は過渡時の
各データの変化を示すタイムチャートである。 1…エンジン、2…吸気管、3…スロットル弁下流のチ
ャンバ、4…スロットル弁、5…インジェクタ、10…エ
アフローメータ、11…スロットル開度センサ、13…クラ
ンク角センサ、20…エンジン制御装置、23…スロットル
部抵抗テーブル、24…エンジン部抵抗テーブル、25…メ
モリ、26…スロットル部抵抗算出手段、27…エンジン部
抵抗算出手段、28…吸気系時定数算出手段、29…吸気管
内圧力算出手段、30…1次遅れ処理手段、31…充填空気
量算出手段、32…実エンジン吸入空気量算出手段、33…
燃料噴射量算出手段、34…点火時期算出手段。
1 to 7 show an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a system diagram of the engine control device, FIG. 2 is a model diagram showing a model (a) of an engine intake system and an equivalent model (b) replaced with an electric circuit, and FIG. 3 is a functional configuration diagram of the engine control device. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the setting of the throttle resistance R1 with respect to the throttle opening, FIG. 5 is an explanatory diagram showing the setting of the engine resistance R2 with respect to the engine speed, and FIG. 6 is a processing procedure in the engine control device. The flowchart and FIGS. 7 (a) to 7 (g) are time charts showing changes in each data during the transition. 1 ... Engine, 2 ... Intake pipe, 3 ... Throttle valve downstream chamber, 4 ... Throttle valve, 5 ... Injector, 10 ... Air flow meter, 11 ... Throttle opening sensor, 13 ... Crank angle sensor, 20 ... Engine control device, 23 ... Throttle section resistance table, 24 ... Engine section resistance table, 25 ... Memory, 26 ... Throttle section resistance calculating means, 27 ... Engine section resistance calculating means, 28 ... Intake system time constant calculating means, 29 ... Intake pipe pressure calculating means , 30 ... Primary delay processing means, 31 ... Filled air amount calculation means, 32 ... Actual engine intake air amount calculation means, 33 ...
Fuel injection amount calculation means, 34 ... Ignition timing calculation means.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】スロットル開度に基づき吸入空気に対する
スロットル部の抵抗を算出するスロットル部抵抗算出手
段と、 エンジン回転数に基づき吸入空気に対するエンジン部抵
抗を算出するエンジン部抵抗算出手段と、 上記スロットル部抵抗、エンジン部抵抗、及び、予め抵
抗されているスロットル弁下流の吸気系の容積に基づき
スロットル弁下流の吸気管内圧力に対する時定数を算出
する吸気系時定数算出手段と、 上記スロットル部抵抗、エンジン部抵抗、及びスロット
ル弁上流の吸入側圧力に基づき定常状態におけるスロッ
トル弁下流の吸気管内圧力を算出する吸気管内圧力算出
手段と、 上記定常状態における吸気管内圧力を上記時定数により
一次遅れ処理する一次遅れ処理手段と、 スロットル開度変化に応じてスロットル弁下流の吸気系
に充填される充填空気量を、上記スロットル弁下流の吸
気系容積、及び一次遅れ処理後の吸気管内圧力の変動率
に基づき算出する充填空気量算出手段と、 スロットル弁上流に設置されるエアフローメータにより
計測された計測吸入空気量を上記充填空気量により補正
してエンジンに実際に吸入される実エンジン吸入空気量
を算出する実エンジン吸入空気量算出手段と、 上記実エンジン吸入空気量とエンジン回転数とに基づき
それぞれ燃料噴射量、点火時期を算出する燃料噴射量算
出手段、及び点火時期算出手段の少なくとも一方の手段
とを備えることを特徴とするエンジン制御装置。
1. A throttle resistance calculation means for calculating a resistance of a throttle portion with respect to intake air based on a throttle opening, an engine resistance calculation means for calculating an engine resistance with respect to intake air based on an engine speed, and the throttle. An intake system time constant calculating means for calculating a time constant with respect to a pressure in the intake pipe downstream of the throttle valve based on the resistance of the engine, the resistance of the engine, and the volume of the intake system downstream of the throttle valve that has been previously resisted; Intake pipe internal pressure calculating means for calculating the intake pipe internal pressure downstream of the throttle valve in the steady state based on the engine resistance and the intake side pressure upstream of the throttle valve, and the intake pipe internal pressure in the steady state is subjected to first-order lag processing by the time constant. First-order lag processing means and suction valve downstream of the throttle valve in response to changes in throttle opening. A filling air amount calculating means for calculating the amount of filling air to be filled into the system based on the intake system volume downstream of the throttle valve and the rate of fluctuation of the pressure in the intake pipe after the first-order lag processing, and an air flow installed upstream of the throttle valve. An actual engine intake air amount calculating means for correcting the measured intake air amount measured by the meter with the filling air amount to calculate the actual engine intake air amount actually sucked into the engine; and the actual engine intake air amount and the engine. An engine control device comprising: at least one of a fuel injection amount calculation means for calculating a fuel injection amount and an ignition timing based on the rotational speed, and an ignition timing calculation means.
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