JP2656486B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

Control device for internal combustion engine

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JP2656486B2
JP2656486B2 JP62095414A JP9541487A JP2656486B2 JP 2656486 B2 JP2656486 B2 JP 2656486B2 JP 62095414 A JP62095414 A JP 62095414A JP 9541487 A JP9541487 A JP 9541487A JP 2656486 B2 JP2656486 B2 JP 2656486B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の制御装置に係り、特に火花点火機
関に好適な制御装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device suitable for a spark ignition engine.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の装置は、特開昭59−113269号に記載のように、
回転数変動に同期して、機関の空気量、燃料量、点火進
角を修正し、機関の揺れ振動を防止していた。しかし、
残留ガス量の変動によつて、新気量が変化し、燃焼変動
が生じるという点については配慮されていなかつた。
The conventional device is, as described in JP-A-59-113269,
In synchronization with the rotation speed fluctuation, the air amount, the fuel amount, and the ignition advance angle of the engine were corrected to prevent the vibration of the engine. But,
No consideration has been given to the fact that the amount of fresh gas changes due to fluctuations in the amount of residual gas, causing combustion fluctuations.

従来の装置は、特開昭60−26131号に記載のように、
回転数変動に対して空燃比を補正していたが、残留ガス
量の変動の点については配慮されていなかつた。
The conventional device is, as described in JP-A-60-26131,
Although the air-fuel ratio was corrected for the rotational speed fluctuation, no consideration was given to the fluctuation of the residual gas amount.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術は、残留ガスの変動に対する制御変数の
修正の点について配慮がされておらず、フライホイール
を増大し、回転数変動を低減したり、従来技術のよう
に、回転数変化を検出し、制御変数を修正しても、サイ
クル毎の燃焼変動が低減されないという問題があつた。
In the above prior art, no consideration is given to the modification of the control variable with respect to the fluctuation of the residual gas, so that the flywheel is increased to reduce the fluctuation in the rotation speed, or the change in the rotation speed is detected as in the prior art. However, even if the control variables are modified, there is a problem that the combustion fluctuation in each cycle is not reduced.

本発明の目的は、内燃機関の燃焼変動を低減すること
にある。
An object of the present invention is to reduce combustion fluctuation of an internal combustion engine.

本発明の他の目的は、内燃機関の希薄燃焼限界の増大
にある。この限界を増大することによつて、燃費が低減
し、窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素等の有害排気成
分を大幅に低減することができる。
Another object of the invention is to increase the lean burn limit of an internal combustion engine. By increasing this limit, fuel economy can be reduced and harmful exhaust components such as nitrogen oxides, carbon monoxide, and hydrocarbons can be significantly reduced.

燃焼変動の低減によつて、機関、車の振動が低減し、
乗り心地が改善される。
By reducing combustion fluctuations, engine and vehicle vibrations are reduced,
Ride comfort is improved.

従来、振動を検出し、空燃比を補正し、希薄燃焼安定
限界に機関を維持していたが、希薄混合気域のサイクル
毎の燃焼変動を低減する点については配慮されていなか
つた。本発明では、希薄混合気域の燃焼変動を低減し、
安定限界を増大させる。
Conventionally, vibration has been detected, the air-fuel ratio has been corrected, and the engine has been maintained at the lean combustion stability limit. However, no consideration has been given to reducing combustion fluctuations in each cycle of a lean mixture region. In the present invention, the combustion fluctuation in the lean mixture region is reduced,
Increase stability limit.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的は、内燃機関の燃焼室に排気されずに残った
残留ガス質量を推定する残留ガス推定手段と、前記残留
ガス推定手段によって推定された残留ガス質量に基づい
て、前記内燃機関の運転状態を変更する操作機器を制御
する操作機器制御手段と、を備えた内燃機関の制御装置
において、前記内燃機関の回転から前記内燃機関の爆発
行程中のある所定の回転角の回転上昇率を検出する回転
上昇率検出手段を備え、前記残留ガス推定手段は、前記
回転上昇率に対する前記残留ガス質量を予め記憶する記
憶手段を備え、前記回転上昇率検出手段によって検出さ
れた前記回転上昇率から前記記憶手段により前記残留ガ
ス質量を推定することにより達成される。
The object is to provide a residual gas estimating means for estimating a residual gas mass remaining without being exhausted to a combustion chamber of an internal combustion engine, and an operating state of the internal combustion engine based on the residual gas mass estimated by the residual gas estimating means. Operating device control means for controlling an operating device for changing the operating device, wherein a rotation increasing rate of a predetermined rotation angle during a power stroke of the internal combustion engine is detected from the rotation of the internal combustion engine from the rotation of the internal combustion engine. A rotation rise rate detection means, wherein the residual gas estimation means includes a storage means for previously storing the residual gas mass with respect to the rotation rise rate, and the storage means stores the residual gas mass from the rotation rise rate detected by the rotation rise rate detection means. This is achieved by estimating the residual gas mass by means.

〔作用〕[Action]

実験により、下記の事項が明らかになった。 The experiments revealed the following:

残留ガス量は、それ以前の燃焼に左右される。排気行
程終りのガスの温度が低いときは、残留ガスの密度が大
きく、残留ガス量が大きくなる。残留ガス量が多いと、
吸気圧力が一定の場合、新気量が小さくなる。吸気管の
容積が極めて小さいときは、吸気圧力がすぐ増大し、新
気の量を元に戻すが、吸気管の容積が大きいときは、吸
気圧力の増大が遅れ、新気量が小さいままの状態にもど
る。これにより、燃焼が遅れ、次の排気行程終りのガス
の温度が高くなり、残留ガス量が小さくなる。残留ガス
量が小さくなると、次の行程の新気量が増大する。この
ように、回転数変動を伴なわない場合でも、新気量の変
動に伴う燃焼変動が生じ、従来の制御手法は、これらの
事実が明らかにされる前に提示されているので、この変
動低減に対しては無力である。
The amount of residual gas depends on the previous combustion. When the temperature of the gas at the end of the exhaust stroke is low, the density of the residual gas is large and the residual gas amount is large. If the amount of residual gas is large,
When the intake pressure is constant, the fresh air amount decreases. When the volume of the intake pipe is extremely small, the intake pressure immediately increases, and the amount of fresh air is restored.However, when the volume of the intake pipe is large, the increase in intake pressure is delayed, and the amount of fresh air remains small. Return to the state. As a result, combustion is delayed, the temperature of gas at the end of the next exhaust stroke increases, and the amount of residual gas decreases. As the residual gas amount decreases, the fresh air amount in the next stroke increases. As described above, even when there is no rotation speed fluctuation, the combustion fluctuation occurs due to the fluctuation of the fresh air amount, and the conventional control method is presented before these facts are revealed. Helpless for reduction.

上記の現象を数式で簡略に記述すると、下記のごとく
なる。
The above phenomenon can be simply described by mathematical expressions as follows.

残留ガス密度と、吸気管内のガス密度の関係は、 ここに、Vm:吸気管の容積 γp:吸気管内のガス密度 A,B:定数 γe:残留ガス密度 で示したごとく、残取ガス密度γに対し、吸気管の容
積Vm分だけ、吸気管内のガス密度γの変化が遅れる。
The relationship between the residual gas density and the gas density in the intake pipe is Here, V m: volume of the intake pipe gamma p: gas density A of the intake pipe, B: constants gamma e: As shown in the residual gas density, to Zant gas density gamma e, the volume V m fraction of the intake pipe Only, the change of the gas density γ p in the intake pipe is delayed.

一方、新気量の変化燃焼の変化に遅れて、γが変化
するので、 ここに、E,C:定数 が成立する。(1),(2)式を連立すると、 となる。(3)式の周知のように2次の振動方程式で、
振動系を構成する。
On the other hand, since γ e changes after the change in fresh air and the change in combustion, Here, E and C: constants hold. When equations (1) and (2) are combined, Becomes As is well known in equation (3), a second-order vibration equation
Configure the vibration system.

ガス密度γが小さいときは、新気量が小さく、燃焼
が遅れる。焼成の遅れに伴つて、火炎伝ぱが遅れ、燃焼
が完了しないまま、爆発行程を終了する場合がある。こ
のときは、燃焼温度が低く、γが増大する。(2)式
のCの値が負になり、振動しやすくなる。
When the gas density γ p is small, the fresh air amount is small, and the combustion is delayed. Flame propagation may be delayed due to a delay in firing, and the explosion process may be terminated without completing combustion. At this time, the combustion temperature is low, gamma e increases. The value of C in the expression (2) becomes negative, and the vibration becomes easy.

さらに、γが小さくなると、火炎伝ぱが途中でとま
り、新気の急激に増大する。しかし、このときは、新気
の量はへるが、残留ガス中の未然分が増大するので、燃
焼をはやめγを増大させるように作用する。
Further, when γ p decreases, the flame propagation stops halfway, and the fresh air sharply increases. However, at this time, although the amount of fresh air is reduced, the amount of residual gas in the residual gas is increased, so that it acts to stop combustion and increase γ p .

したがつて、残留ガスが極端に多い場合は、点火時期
を遅らせて、トルクの急上昇を防止することができる。
Therefore, when the residual gas is extremely large, the ignition timing is delayed to prevent a sudden increase in torque.

シリンダ壁には、熱容積があり、これも、(2)式の
遅れの要因となる。
The cylinder wall has a heat capacity, which also causes the delay of the equation (2).

残留ガスが多いときは、新気量が相対的に小さくなる
ので、燃焼が遅れぎみになる。これを回避するため、残
留ガス量に応じて、点火時期等の制御変数を修正し、燃
焼の遅れを防止し、次のサイクルの残留ガス量の変動を
防止するように動作する。
When the amount of residual gas is large, the amount of fresh air becomes relatively small, so that combustion is almost delayed. In order to avoid this, control variables such as the ignition timing are corrected in accordance with the residual gas amount, the operation is performed so as to prevent the combustion from being delayed, and to prevent the fluctuation of the residual gas amount in the next cycle.

回転数検出手段によつて、機関の回転数を検出し、こ
の検出情報を基に、残留ガス推定手段によつて、残留ガ
ス量を推定する。爆発行程中の回転上昇率と残留ガス量
の関係をあらかじめ実験で求めておき、これを残留ガス
推定手段に記憶しておき、記憶値を基に、残留ガス量を
求める。
The number of revolutions of the engine is detected by the revolution number detecting means, and the residual gas amount is estimated by the residual gas estimating means based on the detected information. The relationship between the rate of rotation increase during the explosion process and the residual gas amount is determined in advance by experiments, and this is stored in the residual gas estimating means, and the residual gas amount is determined based on the stored value.

次に、残留ガス量と点火時期の修正値の関係を求め、
これをあらかじめ、制御変数修正手段に記憶しておく。
残留ガス推定値を修正手段に入力し、点火時期の修正値
を求め、これを基に、点火時期を修正する。これによ
り、燃焼変動が防止できる。希薄混合気域で、残留ガス
量がサイクル毎に大幅に変化したときでも、燃焼変動を
回避することができる。
Next, the relationship between the residual gas amount and the correction value of the ignition timing was obtained,
This is stored in advance in the control variable correction means.
The estimated residual gas value is input to the correction means to obtain a corrected value of the ignition timing, and the ignition timing is corrected based on the corrected value. Thereby, combustion fluctuation can be prevented. Even in the lean gas mixture region, even when the residual gas amount greatly changes every cycle, combustion fluctuations can be avoided.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第
1図において、内燃機関1は、通常のガソリンエンジン
で構成されている。内燃機関1には回転数検出手段2が
接続されている。手段2は、クランク角1度毎にスリツ
トが設けられている光学式エンコーダである。残留ガス
推定手段4、制御変数修正手段3、制御変数制御手段5
は、マイクロプロセツサから構成されている。回転数検
出手段2には、機関1の上死点マーク検出スリツトが付
加されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, an internal combustion engine 1 is composed of a normal gasoline engine. A rotation speed detecting means 2 is connected to the internal combustion engine 1. The means 2 is an optical encoder in which a slit is provided for each crank angle of 1 degree. Residual gas estimation means 4, control variable correction means 3, control variable control means 5
Is composed of a microprocessor. A top dead center mark detection slit of the engine 1 is added to the rotational speed detecting means 2.

検出手段2のスリツトの通過信号が推定手段4に入力
されるようになつており、上死点から90度回転するまで
に要する時間tbとγの関係(第2図)が、推定手段4
の記憶装置ROMに記憶されている。tbが大きいと、燃焼
が遅れ、γが一時小さくなり、次に増大する。推定手
段4のγの値は、修正手段3に入力されるようになつ
ている。修正手段3の記憶装置ROMには、第3図のγ
と、点火時期の修正値Δθの関係が記憶されている。γ
が大きいときには、新気量が少なく、Δθを増し、点
火時期(進角)θ=θ+Δθで、点火時期θを進める
ようになつている。制御手段5の記憶装置には、回転数
とθの関係が記憶されており、θ=θ+Δθを求
め、機関1の点火時期を制御する。
The signal passing through the slit of the detecting means 2 is input to the estimating means 4, and the relationship between the time t b and γ e required to rotate 90 degrees from the top dead center (FIG. 2) is determined by the estimating means. 4
Is stored in the storage device ROM. If t b is large, combustion is delayed, and γ e temporarily decreases and then increases. The value of γ e of the estimating means 4 is input to the correcting means 3. The storage device ROM of the correcting means 3 has γ e in FIG.
And the correction value Δθ of the ignition timing are stored. γ
When e is large, the fresh air amount is small, Δθ is increased, and the ignition timing θ is advanced at the ignition timing (advance angle) θ = θ 0 + Δθ. The storage device of the control means 5 stores the relationship between the rotational speed and θ 0 , obtains θ = θ 0 + Δθ, and controls the ignition timing of the engine 1.

以下、第1図の実施例の動作を説明する。検出手段2
によつて、各サイクル毎のtbを求める。tbが大きいとき
には、爆発が遅く、燃焼が遅れ、したがつて、一旦γ
が小さくなる。さらに、tbが大きくなると、不完全燃焼
で温度が低下し、γが増大する(第2図)。推定手段
4にtbを入力し、γを求める。次に、このγを修正
手段に入力し、第3図の関係を用いて、Δθを求める。
このΔθを制御手段5に入力し、θを求める。このθに
よつて、機関1の点火時期が制御される。残留ガスの多
い場合、すなわちγが大きい場合は、次のサイクルの
新気の量が小さいので、点火時期θを進め、燃焼の遅れ
を回避することができる。
Hereinafter, the operation of the embodiment of FIG. 1 will be described. Detecting means 2
Seek Yotsute, a t b of each cycle. When t b is large, the explosion is late, the combustion is delayed, and therefore, once γ e
Becomes smaller. Furthermore, when t b is increased, the temperature is lowered by incomplete combustion, gamma e increases (Figure 2). T b is input to the estimating means 4 to determine γ e . Next, this γ e is input to the correction means, and Δθ is determined using the relationship shown in FIG.
This Δθ is input to the control means 5 to obtain θ. The ignition timing of the engine 1 is controlled by this θ. When the amount of residual gas is large, that is, when γe is large, the amount of fresh air in the next cycle is small, so that the ignition timing θ can be advanced and the delay of combustion can be avoided.

第4図に点火時期を修正するための制御フローチヤー
トを示した。予めROMに記憶させてある最適な点会時期
θに対して、Δθなる修正を加える。θは回転数と
吸入負圧又は回転数と基本噴射パルス幅を用いて、検さ
くする。ここで基本噴射パルス幅Tpは、 である。
FIG. 4 shows a control flowchart for correcting the ignition timing. A correction of Δθ is made to the optimal meeting time θ 0 stored in the ROM in advance. θ 0 is detected using the rotation speed and the suction negative pressure or the rotation speed and the basic injection pulse width. Here, the basic injection pulse width T p is It is.

第5図に制御タイミングチヤートを示した。爆発行程
におけるtb1から点火時期修正量Δθを求める。この
求めたΔθを用いて次の爆発行程の点火時期を修正す
る。
FIG. 5 shows a control timing chart. The ignition timing correction amount Δθ 1 is obtained from tb 1 in the explosion stroke. To correct the ignition timing of the next explosion stroke using the Δθ 1 of this request.

残留ガス推定手段4の入力信号としては、第1図の回
転数の他に、排気行程終りの燃焼ガスの温度を用いるこ
ともできる。排気弁の近くに、白金温度計を設け、温度
Tgを測定する。γとTgの関係(第6図)を、あらかじ
め推定手段4の記憶装置に記憶しておき、これを基にγ
を求めることができる。第7図にフローチヤートを示
した。
As the input signal of the residual gas estimating means 4, the temperature of the combustion gas at the end of the exhaust stroke can be used in addition to the rotation speed shown in FIG. Install a platinum thermometer near the exhaust valve,
To measure the T g. The relationship between γ e and T g (FIG. 6) is stored in advance in the storage device of the estimating means 4, and based on this, γ
e can be obtained. FIG. 7 shows a flow chart.

また、残留ガス推定手段4の入力信号として、吸気管
圧力Pを用いることができる。吸気管圧力Pの偏差値Δ
Pと、γの関係(第8図)を、あらかじめ推定手段4
の記憶装置に記憶しておき、これを基にγを求めるこ
とができる。第9図にフローチヤートを示した。
Further, the intake pipe pressure P can be used as an input signal of the residual gas estimating means 4. Deviation value Δ of intake pipe pressure P
The relationship between P and γ e (FIG. 8) is determined in advance by the estimation means 4.
Γ e can be obtained based on this. FIG. 9 shows a flow chart.

残留ガス量を大きく、γが大きい場合は、新気量が
減少するので、絞り弁開度が一定の場合、吸気管圧力P
が増大する。すなわちΔPが大きくなる。
Residual gas amount increases, gamma if e is large, the fresh air amount is decreased, when the throttle valve opening degree is constant, the intake pipe pressure P
Increase. That is, ΔP increases.

上記、tb,Tg,ΔPの値は、回転数の影響も受けるの
で、別途、回転数検出手段2で、回転数を検出し、回転
数の影響をとりのぞき、残留ガス分のみをとり出す。
Above, t b, T g, the value of ΔP, since also affected by the rotational speed, separately, a rotation number detecting means 2 detects the rotational speed to remove the influence of the rotational speed, taking only the residual gas fraction put out.

制御変数修正手段3としては、点火時期の修正値Δθ
の他に、設料量の修正値ΔQf空気量の修正値ΔQaを用い
ることもできる。機関1へは燃料噴射弁によつて、燃料
が供給され、弁の開弁時間を制御することによつて、燃
料量が修正される。γが大きい場合は、ΔQfを増し、
一吸気行程あたりの燃料量を増し、残留ガスの増大に伴
う燃料遅れを回避する(第10図)。これにより、燃料の
サイクル毎の変動が大幅に低減される。第11図にフロー
チヤートを示した。第12図にタイミングチヤートを示し
た。tb1からΔQf1を求め、燃料量を修正する。
The control variable correction means 3 includes a correction value Δθ of the ignition timing.
Besides, it is also possible to use a correction value Delta] Q a of設料amount correction value Delta] Q f air quantity. The fuel is supplied to the engine 1 by a fuel injection valve, and the fuel amount is corrected by controlling the valve opening time. If γ e is large, increase ΔQ f and
Increase the amount of fuel per intake stroke to avoid fuel delays due to increased residual gas (Figure 10). This greatly reduces the cycle-to-cycle variation of the fuel. FIG. 11 shows a flow chart. FIG. 12 shows a timing chart. Calculate ΔQ f1 from tb 1 and correct the fuel amount.

気化器のごとく、燃料が空気と予め混合し、気筒に供
給される場合は、供給燃料量は新気量に比例する。した
がつて、γが大きい場合、絞り弁を開き、空気量の修
正値ΔQaを増し、(第13図)吸気管圧力を高め、新気の
密度を高めることによつて、γの増大に伴う、新気量
の低下を防止し、燃料のサイクル毎の変動を低減するこ
とができる。第14図にフローチヤートを示した。
When fuel is preliminarily mixed with air and supplied to a cylinder as in a carburetor, the supplied fuel amount is proportional to the fresh air amount. If the but connexion, gamma e is large, open throttle valve, increasing the correction value Delta] Q a of air quantity, (Figure 13) increases the intake pipe pressure, Yotsute to increase the density of the fresh air, the gamma e It is possible to prevent a decrease in the fresh air amount due to the increase, and to reduce the fluctuation of the fuel for each cycle. FIG. 14 shows a flow chart.

上記の説明は、単気筒機関で主に対象にしたが、多気
筒機関でも同じように適用することができる。また、デ
イーゼルエンジンにも同じように適用できる。このとき
は、点火時期にかわり燃料噴射時期が制御変数となる。
Although the above description has been mainly directed to a single cylinder engine, it can be similarly applied to a multi-cylinder engine. The same applies to diesel engines. At this time, the fuel injection timing becomes the control variable instead of the ignition timing.

第15図に示した残留ガス密度と燃料噴射時期の関係に
応じて、燃料噴射時期を修正する。残留ガス量が多いと
燃焼が遅れるので、燃料を早めに噴射すればよい。
The fuel injection timing is corrected according to the relationship between the residual gas density and the fuel injection timing shown in FIG. If the residual gas amount is large, the combustion is delayed, so that the fuel may be injected earlier.

第16図にフローチヤートを示した。 FIG. 16 shows a flow chart.

第17図に本発明を燃料噴射式ガソリン機関に適用した
場合の例を示した。燃料量は電磁弁6で制御する。回転
数はクランク角センサ7の角度パルス信号を用いて求め
る(第18図)。クランク角センサには上死点検出用の行
程判別信号が上死点及び下死点で出力される。その中の
一つの信号を他の信号に対して時間的に長く出力させる
ことによつて各行程を区別することができる。
FIG. 17 shows an example in which the present invention is applied to a fuel injection gasoline engine. The fuel amount is controlled by the solenoid valve 6. The rotation speed is obtained by using the angle pulse signal of the crank angle sensor 7 (FIG. 18). A stroke discrimination signal for detecting top dead center is output to the crank angle sensor at top dead center and bottom dead center. By making one of the signals output longer in time with respect to the other signal, each process can be distinguished.

この行程判別信号と角度信号を用いて、爆発行程の上
死点から90度回転するまでに要する時間tbを求めること
ができる。
Using this stroke determination signal and the angle signal, the top dead center of the explosion stroke can determine the time t b required for the 90-degree rotation.

このtbとnを用いて、ROMに記憶させたγe,Δθ,ΔQ
fの値を検さくして、θ,Qfを修正する。
Using this t b and n, gamma e has been stored in the ROM, Δθ, ΔQ
the value of f to search, θ, to modify the Q f.

第2図に示したようにtbとγの関係において、γ
はtbに対して2値をもつ。tbが大きくなりγが減少
し、再び大きくなるときのtbをtbcとする。tbcは、回転
数、空燃比で決まるので、あらかじめ、ROMに記憶させ
ておけば、運転条件に応じてtbcを求めることができ
る。tbがtbcより大きい場合、残留ガスが多すぎで失火
するので、混合気中の未然ガス量が多くなり、燃料速度
Vcが大きくなり、排気ガス温度Tgが小さくなる。
In the context of t b and gamma e as shown in FIG. 2, gamma e
Has two values for t b . t b is gamma e is greatly reduced, the the t bc t b when the increase again. Since t bc is determined by the rotation speed and the air-fuel ratio, if it is stored in advance in the ROM, t bc can be obtained according to the operating conditions. If t b is greater than t bc , the residual gas is too much and misfires, so the amount of gas in the mixture increases and the fuel speed increases.
Vc increases, and the exhaust gas temperature Tg decreases.

第20図に制御フローチヤートを示した。回転数、A/
F、tbからtbcを求め、tbがtbcより小さい場合はマツプ
1から点火時期修正量Δθを求め、tbがtbcより大き
い場合はマツプ2から点火時期修正量Δθを求める。
FIG. 20 shows a control flow chart. RPM, A /
F, obtains a t bc from t b, t b is the case t bc smaller obtains the ignition timing correction amount [Delta] [theta] 1 from Matsupu 1, t b is the ignition timing correction amount [Delta] [theta] 2 from Matsupu 2 larger than t bc Ask.

マツプ1,マツプ2は第21図に示したように、マツプ1
ではΔθをγとともに増加させ、マツプ2ではγ
ともに減少させる。すなわち、失火しない運転域では残
留ガス量の増加と共に点火時期を進める。一方、失火す
る運転域では、トルクの急激な立ち上りを防止するため
に、残留ガス量の増加と共に点火時期を遅らせる。
As shown in FIG. 21, Map 1 and Map 2
Increases Δθ with γ e , and in Map 2 it decreases with γ e . That is, in the operating range where no misfire occurs, the ignition timing is advanced with the increase in the residual gas amount. On the other hand, in an operating range where a misfire occurs, the ignition timing is delayed along with an increase in the residual gas amount in order to prevent a sharp rise in torque.

第22図に示した空気計量方式ではエアフロメータによ
る検知空気量(これは常にスロツトル部の通過空気量gi
nに等しい)から、燃料噴射量GfLを次のように定めてい
る。
In the air metering method shown in FIG. 22, the amount of air detected by the air flow meter (this is always the amount of air passing through the throttle
n), the fuel injection amount GfL is determined as follows.

ここで、αは設定空燃比、Neはエンジン回転数であ
る。
Here, α 0 is the set air-fuel ratio, and Ne is the engine speed.

ginは音速条件下で一定なので、 となる。PBは吸気圧力、Raは空気のガス定数、TBは吸入
空気温度、VSTは行程容積、ηは体積効率であり、添
字0はアイドル平衡状態を表わす。
Since gin is constant under the speed of sound, Becomes P B is the intake pressure, Ra is the gas constant of air, T B is the intake air temperature, V ST is the stroke volume, η v is the volumetric efficiency, and the subscript 0 represents the idle equilibrium state.

一方、シリンダ吸入空気量Gacyとなる。On the other hand, the cylinder intake air amount G acy is Becomes

したがつて、シリンダに吸入される混合気の空燃比α
cyとなる。すなわち、空燃比が変動して、エンジンが不安
定になりやすい。すなわちηは残留ガス量などによつ
て変化すると、空燃比が変化し、結果として、回転速度
が大きくなる。
Therefore, the air-fuel ratio α of the air-fuel mixture sucked into the cylinder
cy is Becomes That is, the air-fuel ratio fluctuates, and the engine tends to become unstable. That is, if η v changes due to the residual gas amount or the like, the air-fuel ratio changes, and as a result, the rotation speed increases.

そこで、燃料噴射量GfLとすれば となり、αcyはηの影響を受けないようにできる。Therefore, the fuel injection amount G fL given that Α cy is not affected by η v .

ここで、 なる関係がある。Δは変動を表わす。N゜はNの時間微
分、K1は定数である。この式は、残留ガス量が多い場
合、燃焼が遅くなるので、エンジンのトルクが小さくな
る。トルクと回転数の関係は Te=IeN゜ なので、N゜が小さくなることを表わしている。
here, There is a relationship. Δ represents fluctuation. N ゜ is the time derivative of N, and K 1 is a constant. According to this equation, when the residual gas amount is large, the combustion is slowed down, so that the engine torque is reduced. Since the relationship between the torque and the number of revolutions is Te = IeN ゜, this indicates that N ゜ becomes smaller.

よつて、 変形すれば よつて、燃料噴射量GfLのようにする。K2は定数である。Thank you If it transforms Therefore, the fuel injection amount G fL is Like K 2 is a constant.

同様に圧力計量方式では、燃料噴射量GfDを GfD=KDPBηvNe で定めている。KDは定数である。Pressure metering system as well, the fuel injection amount G fD is defined by G fD = K D P B η v N e. K D is a constant.

したがつて、空燃比αcy すなわち、圧力計量方式では残留ガスの影響を受けない
ことがわかる。
Therefore, the air-fuel ratio α cy That is, it is understood that the pressure measurement method is not affected by the residual gas.

上記の説明は燃料の輸送遅れがない場合であつたが、
輸射遅れがある場合も同様に燃料量を制御することによ
つて、回転数の変動を低減できる。燃料の噴射する時刻
をi−n、燃料がシリンダに吸入される時刻をiとす
る。
The above explanation was for the case where there was no fuel transportation delay,
Even when there is a delay in injection, fluctuations in the number of revolutions can be reduced by controlling the fuel amount in the same manner. The time at which fuel is injected is denoted by i-n, and the time at which fuel is sucked into the cylinder is denoted by i.

空気計量方式では ここで、 のように燃料量を制御する。In the air metering method here, The amount of fuel is controlled as follows.

圧力計量方式では、 GfDi-n=KDPBiηviNei ここで となる。ηをPBとNeのマツプから検さくし、ηvi-n
の値から燃料がシリンダに吸入されるときのηviの値を
推定する。
In the pressure measurement method, G fDi-n = K D P Bi η vi N ei where Becomes illusion detects the eta v from Matsupu of P B and N e, the fuel from the value at the time of eta vi-n to estimate the value of eta vi when drawn into the cylinder.

〔発明の効果〕 本発明によれば、サイクル毎の残留ガスの状態を推定
し、この推定値に基づいて、燃料量、点火時期等の機関
の制御変数を修正できるので、サイクル毎の残留ガス量
の変動による新気量の変動に伴う燃焼変動が回避され、
機関のサイクル毎の発生トルク、回転数変動が20%から
3%以内に低減される。
[Effect of the Invention] According to the present invention, the state of the residual gas in each cycle is estimated, and the control variables of the engine such as the fuel amount and the ignition timing can be corrected based on the estimated value. Combustion fluctuations accompanying fluctuations in fresh air volume due to fluctuations in air volume are avoided,
The generated torque and rotation speed fluctuation in each cycle of the engine are reduced from 20% to within 3%.

また、残留ガス量の増大に伴う燃焼に遅れが回避され
るので、希薄燃焼限界空燃比が、22から25まで増大す
る。この空燃比の拡大によつて、燃費が5%、窒素酸化
物が50%、一酸化炭素が10%、炭化水素が20%低減され
る。
Further, since a delay in the combustion accompanying the increase in the residual gas amount is avoided, the lean burn limit air-fuel ratio increases from 22 to 25. This increase in air-fuel ratio reduces fuel consumption by 5%, nitrogen oxides by 50%, carbon monoxide by 10%, and hydrocarbons by 20%.

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

第1図及び第17図は本発明の一実施例の構成図、第2
図,第3図,第6図,第8図,第10図,第11図,第13
図,第15図,第18図,第19図,第21図,第22図は動作説
明図、第4図,第7図,第9図,第14図,第16図,第20
図は制御フローチヤート、第5図,第12図は制御タイミ
ングチヤートである。 1……内燃機関、2……回転数検出手段、3……制御変
数修正手段、4……残留ガス推定手段、5……制御変数
制御手段、6……電磁弁、7……クランク角センサ。
FIG. 1 and FIG. 17 are configuration diagrams of one embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3, FIG. 6, FIG. 6, FIG. 8, FIG. 10, FIG.
FIG. 15, FIG. 18, FIG. 18, FIG. 19, FIG. 21, and FIG. 22 are explanatory diagrams of the operation, FIG. 4, FIG. 7, FIG.
The drawing is a control flow chart, and FIGS. 5 and 12 are control timing charts. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine, 2 ... Revolution detection means, 3 ... Control variable correction means, 4 ... Residual gas estimation means, 5 ... Control variable control means, 6 ... Solenoid valve, 7 ... Crank angle sensor .

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】内燃機関の燃焼室に排気されずに残った残
留ガス質量を推定する残留ガス推定手段と、 前記残留ガス推定手段によって推定された残留ガス質量
に基づいて、前記内燃機関の運転状態を変更する操作機
器を制御する操作機器制御手段と、 を備えた内燃機関の制御装置において、 前記内燃機関の回転から前記内燃機関の爆発行程中のあ
る所定の回転角の回転上昇率を検出する回転上昇率検出
手段を備え、 前記残留ガス推定手段は、前記回転上昇率に対する前記
残留ガス質量を予め記憶する記憶手段を備え、 前記回転上昇率検出手段によって検出された前記回転上
昇率から前記記憶手段により前記残留ガス質量を推定す
ることを特徴とする内燃機関の制御装置。
1. A residual gas estimating means for estimating a residual gas mass remaining without being exhausted into a combustion chamber of an internal combustion engine, and an operation of the internal combustion engine based on the residual gas mass estimated by the residual gas estimating means. Operating device control means for controlling an operating device for changing a state, a control device for the internal combustion engine, comprising: detecting a rotation increase rate of a predetermined rotation angle during an explosion stroke of the internal combustion engine from the rotation of the internal combustion engine. The residual gas estimating means includes a storage means for storing the residual gas mass with respect to the rotational rise rate in advance. A control device for an internal combustion engine, wherein the residual gas mass is estimated by a storage means.
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