JP2580045B2 - 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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JP2580045B2
JP2580045B2 JP1248673A JP24867389A JP2580045B2 JP 2580045 B2 JP2580045 B2 JP 2580045B2 JP 1248673 A JP1248673 A JP 1248673A JP 24867389 A JP24867389 A JP 24867389A JP 2580045 B2 JP2580045 B2 JP 2580045B2
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宏明 大金
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • 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) この発明は、内燃機関の燃料増量域における燃料制御
装置に関する。
(従来の技術) 機関の高速域や高負荷域に機関への供給燃料を増量す
ることによって排気温度の過上昇を防止することが行わ
れており、このような燃料増量制御(オープン制御)と
して、例えば機関が通常運転域から燃料増量域へ移行し
てから所定時間経過したときに燃料増量を開始するもの
や、排気温度を検出し排気温度が設定値以上のときに燃
料増量を行うものがある(特開昭58−51241号、57−244
35号等参照)。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、これらの従来例にあっては排気温度の
上昇による排気系部品の損傷は防止されるものの、例え
ば燃料増量域への移行後所定時間経過してから燃料増量
を開始するものだと、燃料増量が遅くなる分、加速時等
には良好な出力応答が得られず、また所定時間後の増量
開始時には増量が急激に行われ、このため運転性の悪化
を招くという問題がある。また、排気温度を検出して燃
料増量を行う場合には、応答性に優れた高価な温度セン
サを用いないと、制御がバラツキやすく、コストアップ
が避けられないのである。
この発明は、このような問題点を解決することを目的
としている。
(課題を解決するための手段) この発明は、第1図に示すように機関の高速側および
高負荷側の燃料増量域に、機関への供給燃料を機関の回
転数と負荷とを基に設定した目標燃料増量分に応じオー
プン制御することで増量する燃料増量手段1を備えた内
燃機関の燃料制御装置において、機関が目標燃料増量分
の小さい第1の燃料増量域にあることを判別する手段2
と、機関が目標燃料増量分の大きい第2の燃料増量域に
あることを判別する手段3と、機関が第1の燃料増量域
から第2の燃料増量域に移行したときに目標燃料増量分
に対し供給燃料を漸増する過渡増量手段4とを設ける。
(作用) しかがって、機関の加速に伴ってまず第1の燃料増量
域に移行したときに、小さい目標燃料増量分により供給
燃料が増量され、さらに第1の燃料増量域から第2の燃
料増量域に移行したときに、大きい目標燃料増量分に対
し供給燃料が漸増されるため、高速運転域、高負荷運転
域での排気温度の上昇を防止しつつ必要量の燃料が確保
され加速時の良好な出力性能、運転性能が確保される。
(実施例) 第2図は本発明を燃料噴射式エンジンに適用した実施
例の機械的な構成を示すもので、10はエンジン本体、11
はエアクリーナ、12は吸気通路、13はスロットル弁、14
は吸気ポートに設置された燃料噴射弁、15は点火プラ
グ、16は点火プラグ15のパワーユニット、17は排気通
路、18は触媒コンバータ、19はターボチャージャであ
る。ターボチャージャ19は、エンジンの排気のエネルギ
により排気通路17のタービン20を介して吸気通路12のコ
ンプレッサ21を駆動し、吸気を過給する。22はターボチ
ャージャ19の過回転を防止する排気バイパス弁、23はタ
ーボチャージャ19からの加圧吸気を冷却するインターク
ーラである。
また、24はエンジンの吸入空気量を検出するエアフロ
ーセンサ、25はエンジンの回転数を検出する回転センサ
(クランク角センサ)、26はスロットル弁13の位置を検
出するスロットル弁位置センサ、27はトランスミッショ
ン28のギア位置を検出するギア位置センサ、29は排気中
の酸素濃度を検出する酸素センサで、各センサの検出信
号はコントロールユニット30に送られる。
コントロールユニット30は、CPU,RAM,ROM,I/O等から
なるマイクロコンピュータにて構成され、前記各センサ
の検出信号に基づき燃料噴射弁14の燃料噴射量(噴射パ
ルス幅)および点火プラグ15の点火時期を制御する。
コントロールユニット30は、まずエンジンの吸入空気
量(負荷)Qとエンジンの回転数Nとに基づいて所定の
噴射量マップから基本噴射量Tpを演算すると共に、エン
ジン回転数Nと基本噴射量Tpとに基づいて所定の点火時
期マップから点火進角値ADVOを演算する。
そして、通常運転時には基本噴射量Tpを酸素センサ29
の検出信号により補正して要求する燃料噴射量Teを求
め、エンジンに供給される混合気の空燃比が標準空燃比
(理論空燃比)となるように燃料噴射弁14の燃料噴射量
をフィードバック制御する一方、高速および高負荷側の
燃料増量域(後述する)にはフィードバック制御を中止
して燃料噴射量を増量制御を行う。
また、通常運転時には点火進角値ADVOにしたがって点
火プラグ15の点火時期を制御する一方、同じく高速およ
び高負荷の燃料増量域には点火時期の補正制御を行う。
次に、燃料増量域での燃料噴射量の増量制御と点火時
期の補正制御を第3図〜第5図のフローチャートに基づ
いて説明する。
第3図は燃料増量ルーチンを示すもので、エンジン負
荷Qとエンジン回転数Nとから前記フィードバック制御
域にあるかどうかが判定され、フィードバック制御域に
なく高速あるいは高負荷側の燃料増量域に入ったとき
は、燃料増量域が第1の燃料増量域Iにあるかどうかお
よび第2の燃料増量域IIにあるかどうかが判定される
(ステップ101〜103)。
エンジン負荷Qとエンジン回転数Nをパラメータとす
る燃料増量マップ上には第6図のように燃料増量値KMR
が格納されており、燃料増量値KMRは、フィードバック
制御域に対応する領域においてはKMR=0またはKMR≦2
であり、フィードバック制御域外つまり燃料増量域では
フィードバック制御域から遠ざかるにしたがってKMRは
徐々に大きな値になるように選ばれている。
詳述すると、燃料増量域におけるKMRは、 加速や登坂のために濃い混合気を供給して機関出力
を高める機関出力優先の燃料増量域Iと 排気温度の異常な上昇を抑えて排気マニホールドや
ターボチャージャの高温による耐久性の劣化を防止する
排気温度抑制優先の燃料増量域IIとに性格付けられてお
り、燃料増量域IではKMRはKMR1=2〜4%、燃料増量
域IとIIとの境界上ではKMRは与えられたQとNと条件
下における機関出力が最大となる濃さの混合気を作り出
すKMR0=14%、そして燃料増量域IIにおいてはKMRはKMR
0よりも大きく、KMR2=14〜60%に選定されている。
そして、第1の燃料増量域Iに入ったときは、燃料増
量マップから燃料増量値KMRとしてKMR1が選出され、基
本噴射量Tpと燃料増量値KMRとから燃料噴射量Te=基本
噴射量Tp×(1+KMR)の式により第1の燃料増量域I
での燃料噴射量Teが算出される(ステップ104,113)。
即ち、フィードバック制御域に近く燃料増量値が小さい
第1の燃料増量域Iでは、増量値KMR1によりそのまま燃
料噴射量Teが増量制御される。
そして、第2の燃料増量域IIに入ったときは、燃料増
量マップからKMR2が選出され、単位時間当たりの漸増分
KMRDATと単位時間毎のタイマカウント値n(=0,1,2
…)とからKMRPR=KMRDAT×n式により燃料増量の漸増
割合KMRPR(0≦KMRPR≦1)が算出され、漸増割合KMRP
RとKMR2と境界基準値KMROとからKMR=KMRO+(KMR2−KM
RO)×KMRPRの式により単位時間毎に燃料増量値KMRが算
出され、燃料噴射量Te=基本噴射量Tp×(1+KMR)の
式により第2の燃料増量域IIでの燃料噴射量Teが算出さ
れる(ステップ105〜110)。即ち、第1の燃料増量域I
よりも高速あるいは高負荷側で燃料増量値が大きい第2
の燃料増量域IIでは、第2の燃料増量域IIに入ると、ま
ず燃料増量値KMRとしてKMROが選定され、次に燃料増量
値KMRがKMROから徐々に所定の割合で増加され、これに
より燃料噴射量Teが漸増制御される。
この漸増後、漸増割合KMRPRが1以上になれば、燃料
増量値KMR=KMR2として、KMR2により燃料噴射量Teが増
量制御される(ステップ111,114)。
また、第2の燃料増量域IIに入ったときに第4図に示
す漸増分KMRDATのサブルーチンが呼び出され、エンジン
回転数Nとトランスミッション28のギア位置iとに応じ
てステップ105での漸増分KMRDATが設定される。即ち、
第4図のサブルーチンにてエンジン回転数Nから補正係
数KNを、ギア位置iから補正係数KGを求め、補正係数
KN,KGと所定値KMRDATAとの乗算値により漸増分KMRDATを
設定する(ステップ201〜204)。補正係数KNは第7図の
ようにエンジン回転数Nが高くなるにしたがい大きな値
を、補正係数KGはギア位置iが低速段ほど大きな値を取
るように定められ、これによりエンジン回転、エンジン
負荷が大きいときほど燃料の漸増割合、漸増速度を高め
ている。なお、第8図に1速と2速における補正特性を
示す。
一方、第5図は点火時期の補正ルーチンを示すもの
で、第1の燃料増量域Iにあるときはエンジン回転数N
と基本噴射量Tpとに基づく点火時期マップから求めた点
火進角値ADVOに応じて点火時期ADVが制御されるが(ス
テップ301〜303)、第2の燃料増量域IIに入ったとき
は、点火進角値ADVOと第3図の燃料増量ルーチンで算出
した漸増割合KMRPRと燃料増量値KMR2と境界基準値KMRO
とからADV=ADVO−α×(KMR2−KMRO)×(1−KMRPR)
の式により点火時期ADVが補正される(ステップ304,30
5)。即ち、第2の燃料増量域IIに入ると、まず燃料増
量値KMR2に応じて点火時期ADVが遅角され、次に燃料の
漸増に応じて点火時期ADVが徐々にKMRPRによる所定の割
合で進角される。なお、αは定数である。
このように構成したので、燃料増量域での最適な燃料
制御、最適な点火時期制御が確保される。
即ち、エンジンの加速により第9図のようにフィード
バック制御域から第1の燃料増量域に移行すると、燃料
噴射弁14から噴射される燃料はエンジン回転とエンジン
負荷とに基づく第1燃料増量域での小さな増量値KMR1に
応じて即座に増量され、機関出力を即座に増大して加速
や登坂に際して運転者の意図に即応すると共に、さらに
第1の燃料増量域からより高速、高負荷側の第2の燃料
増量域に移行すると、噴射燃料はその境界での機関出力
を最高に発揮させる増量値から第2の燃料増量域でのよ
り大きな増量値KMR2に向けて徐々に所定の割合で増量さ
れる。
このため、加速初期に供給燃料が不足することはな
く、また加速中期に供給燃料が増え過ぎることもなく、
加速中のエンジン回転状態、エンジン負荷状態に合った
最適な燃料供給量が確保され、これにより加速時の高い
出力性能、運転性が確保される。また、加速中期に供給
燃料を漸増することで、出力を高めながら燃料の消費を
抑制することが可能となり、これにより燃費を向上する
ことができ、特にターボチャージャ付きのエンジンにあ
っては燃費を大幅に向上することができる。また、供給
燃料を漸増することで、もちろん加速時の排気温度の上
昇を抑制でき、排気系の損傷を防止できる。
また、この場合エンジン回転とトランスミッション28
のギア位置に応じて供給燃料の漸増割合KMRPRを定め、
エンジン回転の上昇等が緩い緩加速時には燃料の漸増を
遅くし、低速段等からの急加速時には燃料の漸増を速め
るので、加速状態にかかわらず最適な燃料供給量を確保
することができ、あらゆる加速状態さらにはターボチャ
ージャ付きのエンジンでも容易に対応可能となる。
一方、点火時期は、第9図のようにエンジンの加速に
より第1の燃料増量域ではエンジン回転数と基本噴射量
とに基づく点火進角値により制御されるが、第2の燃料
増量域に入ると燃料増量値KMR2に応じて遅角され、次に
漸増割合KMRPRによる燃料の漸増に応じて進角される。
このため、供給燃料により加速中に点火時期がノッキ
ング域に入ることはなく、燃料制御に合わせて第10図の
ように最適な点火時期に制御することができ、燃料制御
とにより出力性能、運転性能等を一層向上することが可
能となる。
第11図に急加速時の実験結果を示すが、本制御によれ
ばエンジン回転数の立ち上がりが早まる一方で、供給燃
料が大幅に低減されることが確認された。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、機関の高速側および高
負荷側の燃料増量域に、機関への供給燃料を機関の回転
数と負荷とを基に設定した目標燃料増量分に応じたオー
プン制御することで増量する燃料増量手段を備えた内燃
機関の燃料制御装置において、機関が目標燃料増量分の
小さい第1の燃料増量域にあることを判別する手段と、
機関が目標燃料増量分の大きい第2の燃料増量域にある
ことを判別する手段と、機関が第1の燃料増量域から第
2の燃料増量域に移行したときに目標燃料増量分に対し
供給燃料を漸増する過渡増量手段とを設けたので、排気
温度の上昇による排気系部品の損傷を防止する一方、加
速時に最適な燃料供給を確保して機関の出力性能、運転
性能の大幅な向上ならびに燃費の大幅な向上を図ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成図、第2図は本発明の実施例を示
す構成図、第3図〜第5図は制御内容を示すフローチャ
ート、第6図は燃料増量域を示す特性図、第7図、第8
図は演算に用いるデータと演算例を示す特性図、第9
図、第10図は燃料増量と点火時期の制御特性図、第11図
は実験結果を示すグラフである。 10……エンジン本体、14……燃料噴射弁、15……点火プ
ラグ、19……ターボチャージャ、24……エアフローセン
サ、25……回転センサ、26……スロットル弁位置セン
サ、27……ギア位置センサ、29……酸素センサ、30……
コントロールユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−32961(JP,A) 特開 昭62−157248(JP,A) 特開 昭63−198739(JP,A) 特開 平1−208541(JP,A) 実開 平3−45439(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機関の高速側および高負荷側の燃料増量域
    に、機関への供給燃料を機関の回転数と負荷とを基に設
    定した目標燃料増量分に応じオープン制御することで増
    量する燃料増量手段を備えた内燃機関の燃料制御装置に
    おいて、機関が目標燃料増量分の小さい第1の燃料増量
    域にあることを判別する手段と、機関が目標燃料増量分
    の大きい第2の燃料増量域にあることを判別する手段
    と、機関が第1の燃料増量域から第2の燃料増量域に移
    行したときに目標燃料増量分に対し供給燃料を漸増する
    過渡増量手段とを設けたことを特徴とする内燃機関の燃
    料制御装置。
JP1248673A 1989-09-25 1989-09-25 内燃機関の燃料制御装置 Expired - Lifetime JP2580045B2 (ja)

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