JP2825920B2 - 空燃比制御装置 - Google Patents
空燃比制御装置Info
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、急加速時にも空燃比を一定にしながらスム
ーズな加速が得られるようにしたガソリンエンジンの空
燃比制御装置に係り、特に燃料噴射方式の自動車用ガソ
リンエンジンの好適な空燃比制御装置に関する。
ーズな加速が得られるようにしたガソリンエンジンの空
燃比制御装置に係り、特に燃料噴射方式の自動車用ガソ
リンエンジンの好適な空燃比制御装置に関する。
従来の空燃比制御装置では、サージタンクに流入する
前の吸入空気通路内での吸気流量を計測し、その空気量
に見合う燃料を噴射し、燃料室内で燃焼させていた。
前の吸入空気通路内での吸気流量を計測し、その空気量
に見合う燃料を噴射し、燃料室内で燃焼させていた。
この場合、定常運転時には空気流量計を通過する空気
量と吸入弁を通過する空気量は一致するが、加速時及び
減速時にはサージタンク内に存在している空気量の増減
分だけ空気流量計の通過空気量と吸入弁の通過空気量と
に差が生じ、補正を加えなければ空燃比が著しく悪化す
る。
量と吸入弁を通過する空気量は一致するが、加速時及び
減速時にはサージタンク内に存在している空気量の増減
分だけ空気流量計の通過空気量と吸入弁の通過空気量と
に差が生じ、補正を加えなければ空燃比が著しく悪化す
る。
従来の補正方法としては、加速時には加速補正を加え
て空燃比を濃くし、減速時には減速補正を減じて空燃比
を薄くなるようにしていた。
て空燃比を濃くし、減速時には減速補正を減じて空燃比
を薄くなるようにしていた。
しかし、この従来の方法は、データの決定方法に難が
あり、これを改善する方法として、例えば、特開昭61−
126337号公報や特開平１−96440号公報に記載のよう
に、サージタンクへの空気流量や燃料噴射量の過去の履
歴により補正する方法があり、これらの方法では、サー
ジタンク内の圧力を求め、圧力に応じて吸入弁の通過空
気量を計算している。
あり、これを改善する方法として、例えば、特開昭61−
126337号公報や特開平１−96440号公報に記載のよう
に、サージタンクへの空気流量や燃料噴射量の過去の履
歴により補正する方法があり、これらの方法では、サー
ジタンク内の圧力を求め、圧力に応じて吸入弁の通過空
気量を計算している。
しかし、吸入弁を通過する空気量は吸入行程時のサー
ジタンクの圧力と燃焼室の圧力差に依存しているため
に、加減速時の燃焼状態の変化に伴う燃焼室の圧力を考
慮しなければならない問題がある。
ジタンクの圧力と燃焼室の圧力差に依存しているため
に、加減速時の燃焼状態の変化に伴う燃焼室の圧力を考
慮しなければならない問題がある。
上記従来技術は、エンジンの燃焼室内の燃焼状態を考
慮しておらず、急加速時に燃焼室内の圧力の上昇に伴つ
て、燃焼ガスの残存量が変化するため、吸入空気量を正
確に計測し、吸入空気量に見合う燃料を噴射しても、燃
焼室内の残留排気ガスの分だけ吸入空気量が減り、空燃
比が変化してしまう問題があつた。
慮しておらず、急加速時に燃焼室内の圧力の上昇に伴つ
て、燃焼ガスの残存量が変化するため、吸入空気量を正
確に計測し、吸入空気量に見合う燃料を噴射しても、燃
焼室内の残留排気ガスの分だけ吸入空気量が減り、空燃
比が変化してしまう問題があつた。
本発明は、エンジンの負荷をも考慮し、燃焼ガスの残
存量を推定して、燃焼室内において最適な空燃比を実現
することを目的とする。
存量を推定して、燃焼室内において最適な空燃比を実現
することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、以下の手段を設
けたものである。
けたものである。
まず、エンジンの運転状態を計測するための吸入空気
量を計測する手段、 次に、サージタンク内へ充填される空気量を推定する
ための手段、 さらに、燃焼室内に残存する排気ガスの量を推定し、
燃料噴射量の履歴をとる手段。
量を計測する手段、 次に、サージタンク内へ充填される空気量を推定する
ための手段、 さらに、燃焼室内に残存する排気ガスの量を推定し、
燃料噴射量の履歴をとる手段。
吸入空気量を計測する手段により得られる吸入空気量
はサージタンクへの流入流量であり、定常運転時に限れ
ば吸入弁への通過量に等しい。
はサージタンクへの流入流量であり、定常運転時に限れ
ば吸入弁への通過量に等しい。
加速時には、サージタンクは閉塞状態から開放状態に
変化し、前述の吸入空気量は専らサージタンク内を充填
するのに使われ、燃焼室には吸入されない。そこで、こ
のときには、サージタンク内への充填量を推定する手段
により、吸入空気量を算定する。そして、このため、燃
料室内に残存する排気ガスの量を推定することにより、
サージタンクの圧力と燃焼室の圧力との差から燃焼室へ
の吸入空気量を算定するようにする。
変化し、前述の吸入空気量は専らサージタンク内を充填
するのに使われ、燃焼室には吸入されない。そこで、こ
のときには、サージタンク内への充填量を推定する手段
により、吸入空気量を算定する。そして、このため、燃
料室内に残存する排気ガスの量を推定することにより、
サージタンクの圧力と燃焼室の圧力との差から燃焼室へ
の吸入空気量を算定するようにする。
さらに、燃料噴射量の履歴をとる手段により、インテ
ークマニホールド内の温度によつて燃料の霧化が変化し
たり、燃焼ガスの残存量による燃焼状態が変化しても、
空燃比を一定の範囲内に収めることができる。
ークマニホールド内の温度によつて燃料の霧化が変化し
たり、燃焼ガスの残存量による燃焼状態が変化しても、
空燃比を一定の範囲内に収めることができる。
以下、本発明による空燃比制御装置について、図示の
実施例により詳細に説明する。
実施例により詳細に説明する。
第１図は、本発明による空燃比制御装置が適用された
エンジン制御システムを示したもので、吸入空気量を計
測する手段としてのホツトワイヤエアフローメータ１、
サージタンク２内の空気充填量を推測する手段としての
スロツトルセンサ３及び圧力センサ４、他に水温センサ
５、吸入空気温度センサ６、排出ガスの空燃比を測定す
る空燃比センサ７、燃焼室内の圧力を計測する座金形気
筒内圧力センサ８、回転速度９等のセンサがエンジン制
御装置10に接続され、エンジンを回転するための制御出
力として、インジエクタ11や点火プラグ12等を駆動す
る。
エンジン制御システムを示したもので、吸入空気量を計
測する手段としてのホツトワイヤエアフローメータ１、
サージタンク２内の空気充填量を推測する手段としての
スロツトルセンサ３及び圧力センサ４、他に水温センサ
５、吸入空気温度センサ６、排出ガスの空燃比を測定す
る空燃比センサ７、燃焼室内の圧力を計測する座金形気
筒内圧力センサ８、回転速度９等のセンサがエンジン制
御装置10に接続され、エンジンを回転するための制御出
力として、インジエクタ11や点火プラグ12等を駆動す
る。
最適な空燃比を保ちながら、エンジンを運転させよう
とすれば、エンジンの吸入空気量に見合う燃料を噴射す
ることが必要であり、吸入空気量は吸入弁の空気量を測
定するのが望ましいが、コスト及び実装上の観点から、
ホツトワイヤエアフローメータ１と吸入弁13の間にサー
ジタンク２を設け、各気筒の吸入空気量を１個のホツト
ワイヤエアフローメータ２で測定している。このため、
サージタンク２が各気筒への吸入空気の緩衝部となり、
ホツトワイヤエアフローメータ１での空気脈動が防止さ
れているが、その分、ホツトワイヤエアフローメータ１
を通過する空気量と、吸入弁13を通して各気筒に入る空
気量とに時間的なずれを生じる。
とすれば、エンジンの吸入空気量に見合う燃料を噴射す
ることが必要であり、吸入空気量は吸入弁の空気量を測
定するのが望ましいが、コスト及び実装上の観点から、
ホツトワイヤエアフローメータ１と吸入弁13の間にサー
ジタンク２を設け、各気筒の吸入空気量を１個のホツト
ワイヤエアフローメータ２で測定している。このため、
サージタンク２が各気筒への吸入空気の緩衝部となり、
ホツトワイヤエアフローメータ１での空気脈動が防止さ
れているが、その分、ホツトワイヤエアフローメータ１
を通過する空気量と、吸入弁13を通して各気筒に入る空
気量とに時間的なずれを生じる。
スロトツルバルブを通過する空気量は、大気圧とサー
ジタンク２内の圧力差に比例し、スロツトルバルブが全
開のときにサージタンク２内の負圧は最低となる。
ジタンク２内の圧力差に比例し、スロツトルバルブが全
開のときにサージタンク２内の負圧は最低となる。
スロツトバルブを、第２図の実線Ａで示すように全閉
状態から開いた場合、ホツトワイヤエアフローメータ１
の信号は、第２図の実線Ｃで示すようにサージタンク２
の容積分だけオーバーシユートをする。一方、サージタ
ンク２内の圧力は、同じく破線Ｂで示すように単調に増
加する。
状態から開いた場合、ホツトワイヤエアフローメータ１
の信号は、第２図の実線Ｃで示すようにサージタンク２
の容積分だけオーバーシユートをする。一方、サージタ
ンク２内の圧力は、同じく破線Ｂで示すように単調に増
加する。
吸入弁13を通過する空気量、サージタンク２の圧力
と、吸入弁13が開いたときの燃焼室の圧力との差に比例
するが、燃焼室内の圧力は残存燃焼ガスの有無によつて
異なる。
と、吸入弁13が開いたときの燃焼室の圧力との差に比例
するが、燃焼室内の圧力は残存燃焼ガスの有無によつて
異なる。
特にスロツトルバルブが全閉時と、わずかに開いてい
るときでは著しく異なり、スロツトルバルブが全閉時
は、燃焼ガス自体が希薄なため、残存燃焼ガスが少な
い。
るときでは著しく異なり、スロツトルバルブが全閉時
は、燃焼ガス自体が希薄なため、残存燃焼ガスが少な
い。
第２図の空気量の動きから、燃料噴射量Tiは、次のよ
うに求められる。
うに求められる。
Ti＝〔Qa−Ｑ（Pm−Pmn-1）−Ｒ（Pmref）〕×K/N ここで、 Qa:ホツトワイヤエアフローメータ１で計測した吸入空 気量。
Pm、Pmn-1 ：それぞれ各行程毎にサージタンク２を充填するのに 要する空気量。
Ｒ（Pmref） ：燃焼行程にある気筒内の残存燃焼ガス量を示し、Pm refは、その燃焼ガスが吸入行程にあつたときのサ ージタンク２内の圧力。
K:インジエクタの特性によつて決まる定数。
N:エンジン回転数。
このとき、サージタンク２内の圧力は圧力センサ４を
用いて直接測定できるが、エンジ回転数Ｎとスロツトル
開度からも推定可能である。
用いて直接測定できるが、エンジ回転数Ｎとスロツトル
開度からも推定可能である。
また、Ｑ（Pm−Pmn-1））は、燃焼行程毎の計算でな
くとも、一定時間毎の計算でもよい。
くとも、一定時間毎の計算でもよい。
第３図及び第４図は、この実施例のエンジ制御装置10
における燃料噴射時間Tiの計算処理を示すフローチヤー
トで、以下、このフローチャートにより説明すると、ま
ず、エンジン制御装置10は、一定の時間毎に、又は各気
筒の吸入行程毎にホツトワイヤエアフローメータ１の信
号をAD変換器を介して取り込み、吸入空気量Qaを求める
（31）。
における燃料噴射時間Tiの計算処理を示すフローチヤー
トで、以下、このフローチャートにより説明すると、ま
ず、エンジン制御装置10は、一定の時間毎に、又は各気
筒の吸入行程毎にホツトワイヤエアフローメータ１の信
号をAD変換器を介して取り込み、吸入空気量Qaを求める
（31）。
次に、圧力センサ４の信号をAD変換器によりとり込
み、サージタンク２内の圧力Pmを求め、さらに、前回の
圧力PmをPmn-1として保存する（32）。
み、サージタンク２内の圧力Pmを求め、さらに、前回の
圧力PmをPmn-1として保存する（32）。
今回の圧力Pmの前回の圧力Pmn-1の差からサージタン
ク２内の充填空気量Ｑ（Pm−Pmn-1）を求める（33）。
ク２内の充填空気量Ｑ（Pm−Pmn-1）を求める（33）。
さらに、吸入空気量QaからＱ（Pm−Pmn-1）を差し引
いた値を、基本吸入空気量Qa＊として求める（34）。
いた値を、基本吸入空気量Qa＊として求める（34）。
一方、各気筒の吸入行程においてCPUに対して割込を
発生させ、第４図の処理を実行させる。
発生させ、第４図の処理を実行させる。
まず、このとき割込を発生させた気筒に対応したPm
refに応じて、残存ガス量Ｒ（Pmref）を推定する（4
1）。
refに応じて、残存ガス量Ｒ（Pmref）を推定する（4
1）。
ついで、基本吸入空気量からＲ（Pmref）を引き（4
2）、これに係数Ｋを乗じ、エンジン回転数Ｎで割算す
ることにより、燃料噴射量Tiを求める（43）。
2）、これに係数Ｋを乗じ、エンジン回転数Ｎで割算す
ることにより、燃料噴射量Tiを求める（43）。
さらに、このときのサージタンクの圧力Pmを新たにPm
n-1として保存し、次の吸入行程割込に使用するのであ
る（44）。
n-1として保存し、次の吸入行程割込に使用するのであ
る（44）。
なお、この燃料噴射量Tiの計算には、従来例で示した
ように、スロツトル開度と水温もしくは吸入空気温度に
応じて補正するようにしてもよく、これによればさらに
良好な制御が得られる。
ように、スロツトル開度と水温もしくは吸入空気温度に
応じて補正するようにしてもよく、これによればさらに
良好な制御が得られる。
また、圧力センサ４を使用しないで構成することも可
能で、この場合には、エンジン回転数に比例した吸入弁
通過量と吸入空気量Qaとの差からサージタンク２内の圧
力を推定するようにすればよく、逆に推定圧力のエンジ
ンの吸入空気量を求め、ホツトワイヤエアフローメータ
の信号との差から圧力を再度推定する方法も考えられ
る。
能で、この場合には、エンジン回転数に比例した吸入弁
通過量と吸入空気量Qaとの差からサージタンク２内の圧
力を推定するようにすればよく、逆に推定圧力のエンジ
ンの吸入空気量を求め、ホツトワイヤエアフローメータ
の信号との差から圧力を再度推定する方法も考えられ
る。
次に、本発明の他の実施例について説明する。
エンジンの燃焼室内の残存燃焼ガス量を推定する方法
としては、燃焼室に設けた筒内圧センサからの出力を使
う方法がある。
としては、燃焼室に設けた筒内圧センサからの出力を使
う方法がある。
すなわち、第１図に示すように、座金形気筒内圧力セ
ンサ８を用い、これからの信号により燃焼室内の圧力を
取り込み、第５図に示すように、吸入行程時に入る上死
点での圧力Ptを求め、サージタンク２内の圧力Pmとの差
から吸入弁13を通過する空気量を求めるのである。
ンサ８を用い、これからの信号により燃焼室内の圧力を
取り込み、第５図に示すように、吸入行程時に入る上死
点での圧力Ptを求め、サージタンク２内の圧力Pmとの差
から吸入弁13を通過する空気量を求めるのである。
さらに、第２図において、スロツトルバルブが全閉状
態から開き始めると、エンジンに負荷が掛り始まるた
め、燃焼室内の圧力は上昇する。このため、燃焼室に入
る空気量は、スロツトルバルブが全閉のときと、僅かに
開いたときとで差がある。これを区別するために、全閉
時のスロツトルセンサ３の信号値、もしくは、図示して
ないが、アイドルスイツチを設け、そのON/OFF信号を使
うようにしてもよい。
態から開き始めると、エンジンに負荷が掛り始まるた
め、燃焼室内の圧力は上昇する。このため、燃焼室に入
る空気量は、スロツトルバルブが全閉のときと、僅かに
開いたときとで差がある。これを区別するために、全閉
時のスロツトルセンサ３の信号値、もしくは、図示して
ないが、アイドルスイツチを設け、そのON/OFF信号を使
うようにしてもよい。
すなわち、スロツトルセンサ３の信号値が全閉から開
く方向に変化したときか、アイドルスイツチのON/OFF信
号が変化したときに、残存排気ガス量の増大を検知し、
Ｒ（Pmref））に補正を加えるようにするのである。
く方向に変化したときか、アイドルスイツチのON/OFF信
号が変化したときに、残存排気ガス量の増大を検知し、
Ｒ（Pmref））に補正を加えるようにするのである。
従って、この実施例によれば、基本吸入空気量がさら
に正確に計測でき、精度の良い空燃比を容易に得ること
ができる。
に正確に計測でき、精度の良い空燃比を容易に得ること
ができる。
本発明によれば、各気筒の吸入空気量を正確に測るこ
とができ、空燃比を一定にでき、排気ガス中のNOXやCO,
HCを軽減することが可能となり、従来の三元触媒を小形
化できる効果がある。
とができ、空燃比を一定にでき、排気ガス中のNOXやCO,
HCを軽減することが可能となり、従来の三元触媒を小形
化できる効果がある。
第１図は本発明による空燃比制御装置の一実施例を適用
したエンジン制御システムを示す構成図、第２図は動作
説明用の特性図、第３図は本発明の一実施例における基
本処理を説明するフローチャート、第４図は同じく割込
処理を説明するフローチャート、第５図は気筒内圧力を
説明する特性図である。 １……ホツトワイヤエアフローメータ、２……サージタ
ンク、３……スロツトルセンサ、４……圧力センサ、５
……水温センサ、６……吸入空気温度センサ、７……空
燃比センサ、８……座金形気筒内圧力センサ、９……回
転速度センサ、10……エンジン制御装置、11……インジ
エクタ、12……点火プラグ。
したエンジン制御システムを示す構成図、第２図は動作
説明用の特性図、第３図は本発明の一実施例における基
本処理を説明するフローチャート、第４図は同じく割込
処理を説明するフローチャート、第５図は気筒内圧力を
説明する特性図である。 １……ホツトワイヤエアフローメータ、２……サージタ
ンク、３……スロツトルセンサ、４……圧力センサ、５
……水温センサ、６……吸入空気温度センサ、７……空
燃比センサ、８……座金形気筒内圧力センサ、９……回
転速度センサ、10……エンジン制御装置、11……インジ
エクタ、12……点火プラグ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−163128（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−142228（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−228642（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−185829（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−96440（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−126337（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−265449（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−20648（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02D 41/10 F02D 41/18 F02D 45/00
Claims (3)
- 【請求項１】エンジンの吸気マニホールドと吸気流量計
の間にサージタンクを備え、燃料供給量制御用のパラメ
ータの１に吸気流量の計測結果が含まれるようにした内
燃機関の空燃比制御装置において、上記サージタンク内
への吸気充填量を検出する手段と、各シリンダの吸気行
程時での燃焼室内残留ガス容量を検出する手段とを設
け、これらの手段による上記吸気充填量と上記燃焼室内
残留ガス容量の検出結果を上記燃料供給量制御用のパラ
メータとして含むように構成したことを特徴とする空燃
比制御装置。 - 【請求項２】請求項１の発明において、上記サージタン
ク内への吸気充填量を検出する手段が、該サージタンク
の圧力と絞り弁の開度に基づいて該サージタンク内への
吸気充填量を検出するように構成され、上記各シリンダ
の吸入行程時での燃焼室内残留ガス容量を検出する手段
が、当該シリンダの前回の吸気行程時での上記サージタ
ンクの圧力に基づいて各シリンダの吸入行程時での燃焼
室内残留ガス容量を検出するように構成されていること
を特徴とする空燃比制御装置。 - 【請求項３】請求項１の発明において、上記サージタン
ク内への吸気充填量を検出する手段が、該サージタンク
の圧力と絞り弁の開度に基づいて該サージタンク内への
吸気充填量を検出するように構成され、上記各シリンダ
の吸入行程時での燃焼室内残留ガス容量を検出する手段
が、当該シリンダの燃焼室内の圧力と該シリンダのイン
テークマニホールドの圧力との差に基づいて各シリンダ
の吸入行程時での燃焼室内残留ガス容量を検出するよう
に構成されていることを特徴とする空燃比制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2071855A JP2825920B2 (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | 空燃比制御装置 |
| US07/670,176 US5107816A (en) | 1990-03-23 | 1991-03-15 | Air-fuel ratio control apparatus |
| DE4109768A DE4109768C2 (de) | 1990-03-23 | 1991-03-25 | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2071855A JP2825920B2 (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | 空燃比制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03275953A JPH03275953A (ja) | 1991-12-06 |
| JP2825920B2 true JP2825920B2 (ja) | 1998-11-18 |
Family
ID=13472565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2071855A Expired - Fee Related JP2825920B2 (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | 空燃比制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5107816A (ja) |
| JP (1) | JP2825920B2 (ja) |
| DE (1) | DE4109768C2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69218900T2 (de) * | 1991-12-10 | 1997-07-17 | Ngk Spark Plug Co | Zustandsdetektion- und Steuerungsvorrichtung der Verbrennung für eine Brennkraftmaschine |
| DE19954415B4 (de) * | 1999-11-12 | 2004-03-11 | Bayerische Motoren Werke Ag | Zylinder-Gleichverteilungs-Prüfung für Brennkraftmaschinen |
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