JP2738290B2 - エンジンの燃料噴射制御方法 - Google Patents
エンジンの燃料噴射制御方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの燃料噴射制
御に係る。特に吸入管を通して空気と燃料をシリンダー
に送り込む燃料噴射方式エンジンに好適なエンジンの燃
料噴射制御方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の燃料噴射制御は、排気ガスを清浄
化する三元触媒が最も有効に働く理論空燃比になるよう
種々の方法で燃料噴射量の補正を行なっていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】特に加減速時では、空
燃比を理論空燃比に保持できない問題があった。この原
因は、種々の補正が行なわれているにもかかわらず、吸
気管内の燃料の状態を考慮しないことであった。 【０００４】本発明の目的は、燃料系の動特性モデルか
ら吸気管内の液膜や蒸気燃料といった状態量を推定、予
測し、それを基に空燃比が理論空燃比となるように燃料
噴射量を決定する燃料噴射制御方法及び装置を提供する
ことにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】燃料系の動特性は、吸気
管に噴射された燃料の一部が吸気管壁面に付着し液膜と
なり、液膜はある時定数で蒸発し噴射された燃料と共に
シリンダーに吸入される。しかしここで、蒸発した燃料
がすべてシリンダー内に吸入されるのではなく、一部は
吸気管内に蒸気のままの燃料が残留する（以下、これを
蒸気燃料と呼ぶ）。本発明ではこの現象をとらえて空燃
比が理論空燃比となるよう噴射量を制御するものであ
る。つまり、燃料動特性を知るうえで重要な液膜量と蒸
気燃料を、スロットルを流れる空気質量Ｍat（ｋ）、ス
ロットル開度、吸気管内圧力Ｐ（ｋ）、水温、エンジン
回転数、空燃比のデータから推定、予測し、これを基に
理論空燃比となるよう噴射量を制御する。 【０００６】 【作用】制御時点と観測時点との間のむだ時間を考慮し
ているから実際の状態に即した高精度な空燃比制御が可
能になる。 【０００７】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図１、図２により
説明する。図１はエンジンプロセス１とコンピュータ内
での燃料噴射制御の制御構成を示している。液膜モデル
係数作成部３は、次のように壁面付着率Ｘと液膜蒸発時
定数τを算出する。 【０００８】 【数１】 【０００９】 【数２】 【００１０】ここでｋは、ｋ時刻を表わす。 【００１１】吸気管内空気質量算出部４では、吸気管内
圧力Ｐ（ｋ）より次のように吸気管内空気質量Ｍを算出
する。 【００１２】 【数３】 【００１３】ここでａ1は、吸気管内容積と吸気管温度
によって決まる定数である。 【００１４】さらに、燃料噴射量算出部５では、前記Ｘ
（ｋ）、Ｍ（ｋ）、エンジンプロセスより得られるスロ
ットルを流れる空気質量・Ｍat（ｋ）、および後述する
蒸気燃料Ｍv（ｋ＋１）の予測値をＭの上部に付したも
のとから次のように燃料噴射量Ｇfを算出する。なお、
・Ｍは第４式以下においてＭの上部に・を付したものと
同一とみなす。 【００１５】 【数４】 【００１６】ここで、（Ａ／Ｆ）は、理論空燃比であ
る。 【００１７】吸気管内状態推定部２では、前記、液膜付
着率Ｘ、蒸発時定数τ、吸気管内空気質量Ｍ、スロット
ルを流れる空気質量・Ｍat（ｋ）、およびエンジンプロ
セスから得られるエンジン回転数Ｎ、吸気管圧力Ｐ、空
燃比Ａ／Ｆから、吸気管内の状態として、液膜量や蒸気
燃料を推定、予測し、実施例では燃料噴射量算出部５に
蒸気燃料予測値を出力する。 【００１８】前記吸気管内状態推定部２の構成および動
作を図２により説明する。シリンダーに吸入される空気
質量・Ｍapの推定値（＾をＭの上部に付したもの）は計
算回路２８より次のように求める。 【００１９】 【数５】 【００２０】ここで、ａ2は、エンジン排気量や気体定
数で決まる定数である。 【００２１】得られた・Ｍap（ｋ）の推定値は、シフト
レジスタ２９に入力し、右側にシフトした後で最後尾に
蓄積する。係数作成回路２１では、吸気管内の状態を推
定、予測するためのモデルの係数を作成する部分であ
り、前記Ｘ（ｋ）、τ（ｋ）、Ｍ（ｋ）、・Ｍat（ｋ）
より次のように求める。 【００２２】 【数６】【００２３】 【数７】 【００２４】 【数８】 【００２５】 【数９】 【００２６】 【数１０】 【００２７】 【数１１】 【００２８】ここで、ΔＴはサンプル周期である。 【００２９】係数作成回路２１で得られた係数はメモリ
テーブル２２に蓄積され、それに伴って以前に蓄積され
ていたデータは右側へシフトされる。 【００３０】一方、メモリテーブル２４では、図１の算
出部５から得た燃料噴射量Ｇf（ｋ＋１）をメモリテー
ブル２２と同様に右側にシフトしながら最後尾に追加さ
れる。 【００３１】Ｏ2センサから得た空燃比データＡ／Ｆ
（ｋ−ｄ）は、排気管内の排ガス流動遅れがあり、さら
に、この遅れもエンジン回転数Ｎ（ｋ）によって変化す
る。図２の計算回路２７では次のように空燃比データの
観測遅れ時間（以下、むだ時間と呼ぶ）ｄを計算する。 【００３２】 【数１２】 【００３３】ここで、ｄはサンプリング周期の整数倍で
あり、数１２の〔〕は整数記号である。 【００３４】むだ時間ｄが得られたことで、ｋ時刻にお
いて得られた空燃比データはｄ時刻前の空燃比であるこ
とからＡ／Ｆ（ｋ−ｄ）と書ける。Ａ／Ｆ（ｋ−ｄ）と
メモリテーブル２９の中の・Ｍap（ｋ−ｄ）から、計算
回路３０では、ｄ時刻前においてシリンダーに吸入され
た燃料の推定値が次のように得られる。 【００３５】 【数１３】 【００３６】次に、前記むだ時間ｄを知って、前記Ｇfe
（ｋ−ｄ）と、メモリテーブル２２より得られるＡ
1（ｋ）からＡ1（ｋ−ｄ）、Ａ2（ｋ）からＡ2（ｋ−
ｄ）、Ａ3（ｋ）からＡ3（ｋ−ｄ）、Ｂ1（ｋ）からＢ1
（ｋ−ｄ）、Ｃ1（ｋ）からＣ1（ｋ−ｄ）、Ｄ1（ｋ）
からＤ1（ｋ−ｄ）の情報とメモリテーブル２４から得
られるＧf（ｋ）からＧf（ｋ−ｄ）の情報と後述するメ
モリテーブル２５、および２６より得られるＭfi1m（ｋ
−ｄ）の予測値とＭv（ｋ−ｄ）の情報から、図２の計
算回路２３では以下に示すように液膜と蒸気燃料を推定
し、予測する。ここで簡単のため次のように置く。 【００３７】 【数１４】【００３８】 【数１５】 【００３９】 【数１６】 【００４０】 【数１７】 【００４１】ここで、例えば（・）は時刻を表わす。 【００４２】 【数１８】 【００４３】 【数１９】 【００４４】 【数２０】 【００４５】以上の式により、吸気管内の状態である液
膜と蒸気燃料の（ｋ＋１）時刻の予測値が算出された。 【００４６】数２０で得た蒸気燃料予測値を燃料噴射量
算出部５へ出力する。また、数１９で得られる各時刻
（ｋ−ｄ＋ｌ）〜（ｋ）における液膜推定量と蒸気燃料
の推定量をメモリテーブル２５と２６に蓄積する。 【００４７】本発明の実施例によれば、エンジン回転数
によって変化するＯ2センサのむだ時間変化を考慮し、
液膜量と蒸気燃料を推定、予測し、予測した蒸気燃料を
基に燃料噴射量を制御することにより空燃比を理論空燃
比付近に保持できる。これにより、有害排気ガスの低減
が可能となる。 【００４８】 【発明の効果】本発明によれば、空燃比を理論空燃比付
近に高精度に保持することができるので有害ガス低減の
効果がある。以下、図３、図４を用いて本発明の制御効
果について説明する。図３は従来例を示すものである。
スロットルを１０°から２０°に開くような加速時に
は、シリンダーに入る空燃比が薄くなり、空燃比が理論
空燃比よりも高い値を示している。これは、有害な窒素
酸化物が多く排出されてしまう。これに対し、図４に本
発明による制御性能の例を示す。図３に示したものと同
じ条件で制御したときの空燃比と燃料噴射量を示してい
る。従来方法に比べ空燃比を理論空燃比付近に保持させ
ることができている。これは、有害排気ガスの低減が可
能となることを示している。
御に係る。特に吸入管を通して空気と燃料をシリンダー
に送り込む燃料噴射方式エンジンに好適なエンジンの燃
料噴射制御方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の燃料噴射制御は、排気ガスを清浄
化する三元触媒が最も有効に働く理論空燃比になるよう
種々の方法で燃料噴射量の補正を行なっていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】特に加減速時では、空
燃比を理論空燃比に保持できない問題があった。この原
因は、種々の補正が行なわれているにもかかわらず、吸
気管内の燃料の状態を考慮しないことであった。 【０００４】本発明の目的は、燃料系の動特性モデルか
ら吸気管内の液膜や蒸気燃料といった状態量を推定、予
測し、それを基に空燃比が理論空燃比となるように燃料
噴射量を決定する燃料噴射制御方法及び装置を提供する
ことにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】燃料系の動特性は、吸気
管に噴射された燃料の一部が吸気管壁面に付着し液膜と
なり、液膜はある時定数で蒸発し噴射された燃料と共に
シリンダーに吸入される。しかしここで、蒸発した燃料
がすべてシリンダー内に吸入されるのではなく、一部は
吸気管内に蒸気のままの燃料が残留する（以下、これを
蒸気燃料と呼ぶ）。本発明ではこの現象をとらえて空燃
比が理論空燃比となるよう噴射量を制御するものであ
る。つまり、燃料動特性を知るうえで重要な液膜量と蒸
気燃料を、スロットルを流れる空気質量Ｍat（ｋ）、ス
ロットル開度、吸気管内圧力Ｐ（ｋ）、水温、エンジン
回転数、空燃比のデータから推定、予測し、これを基に
理論空燃比となるよう噴射量を制御する。 【０００６】 【作用】制御時点と観測時点との間のむだ時間を考慮し
ているから実際の状態に即した高精度な空燃比制御が可
能になる。 【０００７】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図１、図２により
説明する。図１はエンジンプロセス１とコンピュータ内
での燃料噴射制御の制御構成を示している。液膜モデル
係数作成部３は、次のように壁面付着率Ｘと液膜蒸発時
定数τを算出する。 【０００８】 【数１】 【０００９】 【数２】 【００１０】ここでｋは、ｋ時刻を表わす。 【００１１】吸気管内空気質量算出部４では、吸気管内
圧力Ｐ（ｋ）より次のように吸気管内空気質量Ｍを算出
する。 【００１２】 【数３】 【００１３】ここでａ1は、吸気管内容積と吸気管温度
によって決まる定数である。 【００１４】さらに、燃料噴射量算出部５では、前記Ｘ
（ｋ）、Ｍ（ｋ）、エンジンプロセスより得られるスロ
ットルを流れる空気質量・Ｍat（ｋ）、および後述する
蒸気燃料Ｍv（ｋ＋１）の予測値をＭの上部に付したも
のとから次のように燃料噴射量Ｇfを算出する。なお、
・Ｍは第４式以下においてＭの上部に・を付したものと
同一とみなす。 【００１５】 【数４】 【００１６】ここで、（Ａ／Ｆ）は、理論空燃比であ
る。 【００１７】吸気管内状態推定部２では、前記、液膜付
着率Ｘ、蒸発時定数τ、吸気管内空気質量Ｍ、スロット
ルを流れる空気質量・Ｍat（ｋ）、およびエンジンプロ
セスから得られるエンジン回転数Ｎ、吸気管圧力Ｐ、空
燃比Ａ／Ｆから、吸気管内の状態として、液膜量や蒸気
燃料を推定、予測し、実施例では燃料噴射量算出部５に
蒸気燃料予測値を出力する。 【００１８】前記吸気管内状態推定部２の構成および動
作を図２により説明する。シリンダーに吸入される空気
質量・Ｍapの推定値（＾をＭの上部に付したもの）は計
算回路２８より次のように求める。 【００１９】 【数５】 【００２０】ここで、ａ2は、エンジン排気量や気体定
数で決まる定数である。 【００２１】得られた・Ｍap（ｋ）の推定値は、シフト
レジスタ２９に入力し、右側にシフトした後で最後尾に
蓄積する。係数作成回路２１では、吸気管内の状態を推
定、予測するためのモデルの係数を作成する部分であ
り、前記Ｘ（ｋ）、τ（ｋ）、Ｍ（ｋ）、・Ｍat（ｋ）
より次のように求める。 【００２２】 【数６】【００２３】 【数７】 【００２４】 【数８】 【００２５】 【数９】 【００２６】 【数１０】 【００２７】 【数１１】 【００２８】ここで、ΔＴはサンプル周期である。 【００２９】係数作成回路２１で得られた係数はメモリ
テーブル２２に蓄積され、それに伴って以前に蓄積され
ていたデータは右側へシフトされる。 【００３０】一方、メモリテーブル２４では、図１の算
出部５から得た燃料噴射量Ｇf（ｋ＋１）をメモリテー
ブル２２と同様に右側にシフトしながら最後尾に追加さ
れる。 【００３１】Ｏ2センサから得た空燃比データＡ／Ｆ
（ｋ−ｄ）は、排気管内の排ガス流動遅れがあり、さら
に、この遅れもエンジン回転数Ｎ（ｋ）によって変化す
る。図２の計算回路２７では次のように空燃比データの
観測遅れ時間（以下、むだ時間と呼ぶ）ｄを計算する。 【００３２】 【数１２】 【００３３】ここで、ｄはサンプリング周期の整数倍で
あり、数１２の〔〕は整数記号である。 【００３４】むだ時間ｄが得られたことで、ｋ時刻にお
いて得られた空燃比データはｄ時刻前の空燃比であるこ
とからＡ／Ｆ（ｋ−ｄ）と書ける。Ａ／Ｆ（ｋ−ｄ）と
メモリテーブル２９の中の・Ｍap（ｋ−ｄ）から、計算
回路３０では、ｄ時刻前においてシリンダーに吸入され
た燃料の推定値が次のように得られる。 【００３５】 【数１３】 【００３６】次に、前記むだ時間ｄを知って、前記Ｇfe
（ｋ−ｄ）と、メモリテーブル２２より得られるＡ
1（ｋ）からＡ1（ｋ−ｄ）、Ａ2（ｋ）からＡ2（ｋ−
ｄ）、Ａ3（ｋ）からＡ3（ｋ−ｄ）、Ｂ1（ｋ）からＢ1
（ｋ−ｄ）、Ｃ1（ｋ）からＣ1（ｋ−ｄ）、Ｄ1（ｋ）
からＤ1（ｋ−ｄ）の情報とメモリテーブル２４から得
られるＧf（ｋ）からＧf（ｋ−ｄ）の情報と後述するメ
モリテーブル２５、および２６より得られるＭfi1m（ｋ
−ｄ）の予測値とＭv（ｋ−ｄ）の情報から、図２の計
算回路２３では以下に示すように液膜と蒸気燃料を推定
し、予測する。ここで簡単のため次のように置く。 【００３７】 【数１４】【００３８】 【数１５】 【００３９】 【数１６】 【００４０】 【数１７】 【００４１】ここで、例えば（・）は時刻を表わす。 【００４２】 【数１８】 【００４３】 【数１９】 【００４４】 【数２０】 【００４５】以上の式により、吸気管内の状態である液
膜と蒸気燃料の（ｋ＋１）時刻の予測値が算出された。 【００４６】数２０で得た蒸気燃料予測値を燃料噴射量
算出部５へ出力する。また、数１９で得られる各時刻
（ｋ−ｄ＋ｌ）〜（ｋ）における液膜推定量と蒸気燃料
の推定量をメモリテーブル２５と２６に蓄積する。 【００４７】本発明の実施例によれば、エンジン回転数
によって変化するＯ2センサのむだ時間変化を考慮し、
液膜量と蒸気燃料を推定、予測し、予測した蒸気燃料を
基に燃料噴射量を制御することにより空燃比を理論空燃
比付近に保持できる。これにより、有害排気ガスの低減
が可能となる。 【００４８】 【発明の効果】本発明によれば、空燃比を理論空燃比付
近に高精度に保持することができるので有害ガス低減の
効果がある。以下、図３、図４を用いて本発明の制御効
果について説明する。図３は従来例を示すものである。
スロットルを１０°から２０°に開くような加速時に
は、シリンダーに入る空燃比が薄くなり、空燃比が理論
空燃比よりも高い値を示している。これは、有害な窒素
酸化物が多く排出されてしまう。これに対し、図４に本
発明による制御性能の例を示す。図３に示したものと同
じ条件で制御したときの空燃比と燃料噴射量を示してい
る。従来方法に比べ空燃比を理論空燃比付近に保持させ
ることができている。これは、有害排気ガスの低減が可
能となることを示している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃料噴射制御のための制御装置の
一例の構成図。 【図２】吸気管内状態推定部の構成図。 【図３】スロットル開度変化に対する空燃比と燃料噴射
量の従来例を示す図。 【図４】本発明によるスロットル開度変化に対する空燃
比と燃料噴射量を示す図。 【符号の説明】 １…エンジンプロセス、２…吸気管内状態推定部、３…
液膜モデル係数作成部、４…吸気管内空気質量算出部、
５…燃料噴射量算出部。
一例の構成図。 【図２】吸気管内状態推定部の構成図。 【図３】スロットル開度変化に対する空燃比と燃料噴射
量の従来例を示す図。 【図４】本発明によるスロットル開度変化に対する空燃
比と燃料噴射量を示す図。 【符号の説明】 １…エンジンプロセス、２…吸気管内状態推定部、３…
液膜モデル係数作成部、４…吸気管内空気質量算出部、
５…燃料噴射量算出部。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 塩谷 真
神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地
株式会社日立製作所システム開発研究所
内
(72)発明者 大成 幹彦
神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099番地
株式会社日立製作所システム開発研究所
内
(72)発明者 徳田 博厚
茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会
社日立製作所佐和工場内
(56)参考文献 特開 昭58−8239（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−24426（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−125741（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−47638（ＪＰ，Ａ)
特公 平６−100117（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．エンジンの排気管内における排ガス流動遅れおよび
前記エンジンの回転数に基づいて、前記エンジンの燃料
噴射量を制御する時点と制御した結果が観測される時点
との差に相当する空燃比データのむだ時間を計算し、 空燃比を計算されたむだ時間および観測された空燃比に
基づいて、計算されたむだ時間前における前記エンジン
への燃料噴射量を求め、 求められた燃料噴射量に基づいて所定時刻における前記
吸気管内の液膜量および蒸気燃料量を予測し、 予測された液膜量および蒸気燃料量に基づき 燃料噴射量
を制御するエンジンの燃料噴射制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6000708A JP2738290B2 (ja) | 1994-01-10 | 1994-01-10 | エンジンの燃料噴射制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6000708A JP2738290B2 (ja) | 1994-01-10 | 1994-01-10 | エンジンの燃料噴射制御方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59015172A Division JPH06100117B2 (ja) | 1984-02-01 | 1984-02-01 | エンジンの燃料噴射制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06280651A JPH06280651A (ja) | 1994-10-04 |
| JP2738290B2 true JP2738290B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=11481275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6000708A Expired - Lifetime JP2738290B2 (ja) | 1994-01-10 | 1994-01-10 | エンジンの燃料噴射制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2738290B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5397454B2 (ja) * | 2011-11-15 | 2014-01-22 | トヨタ自動車株式会社 | 気筒間空燃比ばらつき異常検出装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6052301B2 (ja) * | 1980-07-18 | 1985-11-18 | 株式会社デンソー | 空燃比制御装置 |
| JPS588239A (ja) * | 1981-07-06 | 1983-01-18 | Toyota Motor Corp | 燃料噴射式エンジンの燃料噴射量制御方法 |
| JPS60125741A (ja) * | 1983-12-10 | 1985-07-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 機関の制御装置 |
-
1994
- 1994-01-10 JP JP6000708A patent/JP2738290B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06280651A (ja) | 1994-10-04 |
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