JP2643873B2 - 車両用エンジンの燃料制御装置 - Google Patents

車両用エンジンの燃料制御装置

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JP2643873B2
JP2643873B2 JP6295648A JP29564894A JP2643873B2 JP 2643873 B2 JP2643873 B2 JP 2643873B2 JP 6295648 A JP6295648 A JP 6295648A JP 29564894 A JP29564894 A JP 29564894A JP 2643873 B2 JP2643873 B2 JP 2643873B2
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晃 高橋
徹 橋本
利幸 野田
一俊 野間
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用エンジンの燃料
制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、吸気系にサージタンクをそな
えたエンジンが提案されている。またこのようなエンジ
ンにおいて、サージタンクよりも上流側においてエア−
フロ−センサにより吸気空気量を検出し、この検出情報
に基づき燃料噴射量を制御して空燃比を制御するものも
提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、この
ような従来の車両用エンジンの燃料制御装置では、瞬時
瞬時にエアフローセンサで計測される一吸入行程あたり
の吸入空気量に基づいて燃料噴射量を設定すると、低負
荷運転領域のように、スロットル弁の上流側と下流側と
の圧力差が臨界圧を越えるような場合には、エンジン回
転数が微小変化した場合であってもエアフローセンサで
検出される空気量情報には変化が現れず、この結果一吸
入行程あたりの吸気量(Q/N)のみが変化する状態と
なる。すなわち、エアフローセンサ出力そのままから得
られるQ/Nを用いて低負荷時の燃料制御を行なった場
合には、エンジン低負荷時の定常状態において、外乱や
燃焼変動等による微小回転変化の発生に伴い以下のよう
な挙動(回転数の周期的変動)が生じる。
【0004】回転数の低下→Q/N増加→燃料供給量増
加→燃焼室空燃比のリッチ化→出力トルク増大→回転数
増大→Q/N減少→燃料供給量減少→燃焼室空燃比のリ
−ン化→出力トルク減少→回転数低下 この回転数の周期的変動が大きいと、エンジンと車体
(駆動系)とが接続されて微速走行などが行なわれる場
合は、この周期的変動の周波数と車体側(駆動系側)の
固有振動数とが合致した場合に車体側の大きな前後振動
(いわゆるシャクリ現象)に至る場合がある。
【0005】そこで、エアフローセンサ出力に対して、
なまし処理を施し、吸入空気量情報の平滑化処理を行な
い、上述した周期的変動を小さくすることが考えられ
る。すなわち、[数2]式を用いて、燃料量設定用の吸
入空気量情報を求めることが考えられる。
【数2】 Qe(n)=(1−k)・Qe(n−1)+k・Qa(n)
【0006】ここで、Qe(n)はn−1〜n(n≧2)
の間にエンジン内へ吸入される空気量、Qe(n−1)は
n−2〜n−1の間にエンジン内に吸入される空気量
(前回の吸入空気量)、Qa(n)はn−1〜nの間にエ
アフローセンサを通過した吸入空気量、kは補正係数で
ある。また、n,n−1,n−2はクランク基準位置タ
イミングである。なお、Qe(n),Qe(n−1)、Qa
(n)はそれぞれ上述した吸入空気量/エンジン回転数
(Q/N)情報を有している。
【0007】ところで、上述したkの値を用いて吸気量
Qe(n)を求めることを考えた場合には、このkの値を
小さくすることで、瞬時瞬時にエアフローセンサで計測
される一吸入行程あたりの吸入空気量が、過去の検出結
果に基づき平滑化される度合いが高くなる。この平滑化
された吸気量情報に基づき燃料演算が行なわれることに
より、エンジンの周期的回転数変化幅が小さくなって、
この周期的変化と車体側(駆動系側)の固有振動数とが
合致して生じる車体シャクリ現象の発生が抑制される。
しかし、一方において、上述したエンジン回転の周期的
変動状態は、回転数が落ち込んだときには、逆に上昇さ
せるフィ−ドバック的機能を有しているため、エンジン
が車体側から切り放されてシャクリ現象発生のないアイ
ドル運転中等には、外乱等による回転数の落ち込みを自
動的に復帰させてストールを未然に防止する点で効果が
あり、エンジンが車体側から切り放された状態において
まで、kの値を小さいままにしておくと、上記のスト−
ル防止効果が十分に発揮されず、停車アイドル運転等の
回転数安定性の悪化を招くことがある。
【0008】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするもので、停車アイドル時と車両走行時とで上記補
正係数を変更できるようにして、停車アイドル時の安定
性を良くししかも車体のシャクリ現象をも招かないよう
にした、車両用エンジンの燃料制御装置を提供すること
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の車両用エンジンの燃料制御装置は、エンジ
ンの吸入空気量をスロットル弁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エンジンの所定のク
ランク角の区間で検出するQ/N検出手段、このQ/N
検出手段で得られた結果をQa(n)、上記所定のクラ
ンク角のn−1回およびn回目にエンジンが吸入する空
気量をそれぞれQe(n−1)およびQe(n)、およ
び補正係数をkとした場合に、[数3]式によりQe
(n)を計算するQ/N演算手段、同Qe(n)に基づ
いてエンジンへの供給燃料量を制御する制御手段、上記
エンジンが車体を駆動する状態である車両走行時には上
記補正係数kの値を小とし、上記エンジンが上記車体を
駆動しない車両停車時のエンジンアイドル運転時には上
記補正係数kの値を大とするように上記補正係数kの値
を変更する係数変更手段をそなえたことを特徴としてい
る。
【数3】 Qe(n)=(1−k)・Qe(n−1)+k・Qa(n)
【0010】
【作用】上述の本発明の車両用エンジンの燃料制御装置
では、Qe(n)=(1−k)・Qe(n−1)+k
Qa(n)を満足する式からエンジンの吸入空気量Qe
(n)を推定しこの吸入空気量Qe(n)に基づいて
空燃比を制御することが行なわれる。そしてエンジンが
車体を駆動する状態である車両走行時には上記補正係数
kの値を小さくし、エンジンが車体を駆動しない車両停
車時のエンジンアイドル運転時には上記補正係数kの値
を大きくする作用が行なわれる。
【0011】
【実施例】以下、図面により本発明の一実施例としての
車両用エンジンの燃料制御装置について説明すると、図
1はその概略構成図、図2,3はいずれもその作用を説
明するためのグラフ、図4はその作用を説明するための
流れ図、図5はその作用を説明するためのグラフであ
り、図1〜5中、図6,7と同じ符号はほぼ同様の部分
を示している。
【0012】さて、本実施例は、4気筒エンジンを搭載
した自動車に本装置を適用したものであるが、まず図1
に示すごとく、エンジンEの吸気通路1には、その上流
側から順にエアクリーナ2,エアフローセンサ3,スロ
ットル弁4,サージタンク5および電磁式燃料噴射弁6
が設けられている。ここで、エアフローセンサ3として
はカルマン渦式のものが使用され、このエアフローセン
サ3は吸入空気量に比例した周波数をもった電気信号を
出力するもので、これによりエアフローセンサ3でエン
ジンEの吸入空気量を検出することができる。
【0013】また、サージタンク5は吸気マニホルド1
aの集合部に設けられ、サージタンク5より下流側の吸
気マニホルド1aにおける各気筒へ通じる枝部分には、
それぞれ燃料噴射弁6が配設されている。すなわちこの
エンジンEはマルチポイント燃料噴射方式(MPI方式)
のエンジンとして構成されている。
【0014】また、各燃料噴射弁6へは、コントローラ
7から制御信号(パルス列信号)が出力されるようになっ
ているが、このコントローラ7へは、前述のエアフロー
センサ3からの信号のほか、スロットル開度センサ8,
吸気通路圧力センサ9,回転数センサ10,吸気温セン
サ11,大気圧センサ12,水温センサ13,車速セン
サ14,アイドルスイッチ(アイドルセンサ)15,O2
ンサ17,ノックセンサ18等からの信号も入力されて
いる。
【0015】ここで、スロットル開度センサ8はスロッ
トル弁4の開度を検出するもので、スロットル開度セン
サ8としては例えばポテンショメータが使用される。ま
た吸気通路圧力センサ9は吸気通路1の圧力(例えば吸
気マニホルド1aの圧力)を検出するもので、回転数セ
ンサ10はエンジン回転数を検出するもので、アイドル
センサとしても機能する。さらに、吸気温センサ11は
吸気通路1内の吸気温度を検出するもので、大気圧セン
サ12は大気圧を検出するもので、水温センサ13はエ
ンジン冷却水温を検出するもので、車速センサ14は車
速を検出するもので、アイドルスイッチ15はアイドル
状態にあるかどうかを検出するもので、O2センサ17
は排気通路16内の酸素濃度を検出するものである。
【0016】ところで、コントローラ7は、CPU,R
AM,ROM,適宜の入出力インタフェースをそなえて構
成されているが、このコントローラ7は、燃料供給用制
御手段FCM,点火時期制御手段ICM,アイドルスピ
ードコントロール手段ISC等の機能を有している。
【0017】燃料供給用制御手段FCMは、エアフロー
センサ3(低速高負荷域等の特定の運転状態においては
スロットル開度センサ8,吸気通路圧力センサ9,回転数
センサ10)やO2センサ17あるいは必要に応じて吸気
温センサ11,大気圧センサ12,水温センサ13等か
らの信号を受けてQe(n)=(1−k)Qe(n−1)+kQ
a(n)なる式からエンジンEへの吸入空気量Qe(n)を推
定しこの吸入空気量Qe(n)に基づき所要の空燃比とな
るよう電磁式燃料噴射弁6へ所要のパルス幅をもった電
気信号を出力する主燃料供給制御手段FCM1と、回転
数センサ10,車速センサ14,アイドルスイッチ15か
らの信号に応じ停車アイドル時(図3に符号Aで示す領
域参照;車速≒0且つエンジン回転数Ne≦Neid)と車
両走行時とで補正係数kの値を変更する手段KCMとの
機能を有している。
【0018】なお、この補正係数変更手段KCMによっ
て、例えば停車アイドル時にkは0.4とされ、走行時
にkは0.14に変更される。このように停車アイドル時
の方が走行時よりもkの値を大きくするのは、図2に示
すように停車アイドル時の安定性(図2の実線参照)と車
体のシャクリ現象(図2の点線参照;これは特にアイド
ル開度走行に顕著である)とがkの値によって変化する
からこれに適合させるためであるが、更に具体的には次
のような理由による。
【0019】すなわち、アイドル領域は吸入空気量も少
なく、元来燃焼としては不安定になり易く、例えば、あ
る気筒で不整燃焼が起こると、通常[数1]式を用いな
いL−Jetro方式では、前述のごとく空燃比がエンジン
回転数Neの低下を抑制する方向に自動補正され、アイ
ドルの不安定に対し有利に働くが、[数1]式に基づく
空燃比制御においては、エンジン回転数Neが低下して
も、燃料量を決めるQe(n)に反映されるには遅れを生
じるため、エンジン回転数の低下を抑制できない。
【0020】したがって、kの値を大きくしてやること
で、上記空燃比の自動補正を効かせるようにすることが
できるのである。点火時期制御手段ICMは回転数セン
サ10,ノックセンサ18等からの信号を受けて最適な
点火時期となるような制御信号を点火時期被制御部へ出
力するものである。
【0021】アイドルスピードコントロール手段ISC
は、アイドル時のエンジン回転数をエンジン回転数に基
づいて制御する(この制御を回転数フィードバック制御
という)ほか、スロットル開度に基づいて制御する(この
制御をポジションフィードバック制御という)ためスロ
ットル弁4を駆動するアクチュエ−タ(DCモータやパ
ルスモ−タ)19へISC制御信号を出力するものであ
る。
【0022】上述の構成により、エンジンアイドル域に
おいては、O2センサ17による空燃比フィードバック
制御を伴うアイドルスピードコントロ−ルが実行され
る。かかる制御は主としてコントローラ7の主燃料供給
制御手段FCM1やアイドルスピ−ドコントロール手段
ISCによってなされる。そして、特に停車アイドル状
態では補正係数kが例えば0.4に設定される。すなわ
ち、Qe(n)=0.6Qe(n−1)+0.4Qa(n)なる式
からエンジンEへの吸入空気量Qe(n)を推定しこの吸
入空気量Qe(n)に基づいて空燃比が制御される。これ
により停車アイドル時の安定性が向上する。
【0023】一方、車両走行時においては、補正係数変
更手段KCMによって補正係数kが0.4よりも小さい
値、例えば0.14に変更される。これによりQe(n)=
0.86Qe(n−1)+0.14Qa(n)なる式からエンジ
ンEへの吸入空気量Qe(n)を推定しこの吸入空気量Qe
(n)に基づいて空燃比が制御される。これにより車体の
シャクリ現象(特にアイドル開度走行時の車体シャクリ
現象)を十分に防止することができる。
【0024】ここで、上記の制御要領の一例を流れ図で
示すと、図4のようになる。なお、エンジン回転数Ne
に応じて補正係数kを変えるような制御を組合わせても
よい。すなわち車速≠0のような状態でエンジン回転数
Neに応じて補正係数kを変えることにより、加速時の
空燃比リーンスパイク現象をも抑制できるのである。
【0025】今例えばエンジン回転数Ne=1000rpmから
加速した場合を考えると、[数1]式からQe(n)を演
算する回数が3回程度であるのに対し、エンジン回転数
Ne=4000rpmから加速した場合を考えると、[数1]式
からQe(n)を演算する回数が9回にもなるため、空燃
比がリーンとなるサイクル数が多くなり、これによりエ
ンジン高回転状態から加速すると空燃比リーンスパイク
現象は顕著になる。したがって、エンジン回転数Neに
応じて補正係数kを例えば図5に示すように変化させて
やれば、空燃比リーンスパイク現象を十分に抑制できる
のである。
【0026】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の車両用エ
ンジンの燃料制御装置によれば、次のような効果ないし
利点が得られる。 (1)エンジンが車体を駆動する状態である車両走行時
には補正係数kの値を小さい値に設定するものであるた
め、エンジンが車体を駆動する状態である時にエンジン
回転数が低下してきても上記補正係数kの値は小さいま
まであり、シャクリ現象の発生を防止することができ
る。 (2)エンジンが車体を駆動しない停車時にアイドル状
態となった場合には補正係数kの値を大きい値に設定す
るものであるため、エンジン回転数の変動に伴う燃料供
給量の変動は比較的大きめに許容され、外乱等によるエ
ンジン回転数の落ち込みが生じても、これを適切に復帰
させてエンジンストールの発生を防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例としての車両用エンジンの燃
料制御装置の概略構成図。
【図2】同作用を説明するためのグラフ。
【図3】同作用を説明するためのグラフ。
【図4】同作用を説明するための流れ図。
【図5】同作用を説明するための流れ図。
【図6】エンジンへの吸入空気量を推定するための演算
式のための諸元を説明するための模式図。
【図7】(a) 同演算式のための諸元を説明するためのグ
ラフ。 (b) 同演算式のための諸元を説明するためのグラフ。
【符号の説明】
1 吸気通路 1a 吸気マニホルド 2 エアクリーナ 3 エアフローセンサ 4 スロットル弁 5 サージタンク 6 電磁式燃料噴射弁 7 コントローラ 8 スロットル開度センサ 9 吸気通路圧力センサ 10 回転数センサ 11 吸気温センサ 12 大気圧センサ 13 水温センサ 14 車速センサ 15 アイドルスイッチ 16 排気通路 17 O2センサ 18 ノックセンサ 19 アクチュエータ E エンジン FCM 燃料供給用制御手段 FCM1 主燃料供給制御手段 ICM 点火時期制御手段 ISC アイドルスピードコントロ−ル手段 KCM 補正係数変更手段
フロントページの続き (72)発明者 野間 一俊 愛知県岡崎市橋目町字中新切1番地 三 菱自動車工業株式会社 乗用車技術セン ター内 (56)参考文献 特開 昭59−170442(JP,A) 特開 昭60−101232(JP,A) 特開 昭56−107929(JP,A) 特開 昭58−195033(JP,A) 特開 昭61−205347(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの吸入空気量をスロットル弁の
    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
    をエンジンの所定のクランク角の区間で検出するQ/N
    検出手段、このQ/N検出手段で得られた結果をQa
    (n)、上記所定のクランク角のn−1回およびn回目
    にエンジンが吸入する空気量をそれぞれQe(n−1)
    およびQe(n)、および補正係数をkとした場合に、
    [数1]式によりQe(n)を計算するQ/N演算手
    段、同Qe(n)に基づいてエンジンへの供給燃料量を
    制御する制御手段、上記エンジンが車体を駆動する状態
    である車両走行時には上記補正係数kの値を小とし、
    記エンジンが上記車体を駆動しない車両停車時のエンジ
    ンアイドル運転時には上記補正係数kの値を大とするよ
    うに上記補正係数kの値を変更する係数変更手段をそな
    えたことを特徴とする、車両用エンジンの燃料制御装
    置。 【数1】 Qe(n)=(1−k)・Qe(n−1)+k・Qa(n)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013113101A (ja) * 2011-11-25 2013-06-10 Daihatsu Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置

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