JPH0299745A - 内燃機関の制御装置および異常診断装置 - Google Patents
内燃機関の制御装置および異常診断装置Info
- Publication number
- JPH0299745A JPH0299745A JP25182588A JP25182588A JPH0299745A JP H0299745 A JPH0299745 A JP H0299745A JP 25182588 A JP25182588 A JP 25182588A JP 25182588 A JP25182588 A JP 25182588A JP H0299745 A JPH0299745 A JP H0299745A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylinder
- air
- fuel
- fuel ratio
- target value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 36
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 101
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 42
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 18
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 10
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 8
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims description 5
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 3
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 5
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001122767 Theaceae Species 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【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および異常診断装置に関
し、とくに自動車用に好適なガソリン機関の制御装置お
よび異常診断装置に関する。
し、とくに自動車用に好適なガソリン機関の制御装置お
よび異常診断装置に関する。
従来のガソリン機関の制御装置は、例えば、特開昭63
−45438号公報に記軟のように1〜ルク、空燃比等
の目標値へ近づける制御において入力としてスロットル
開度、燃料量を採用し、多変数制御、状態方程式を用い
ていた。これにより、最小2乗法によるシステムの同定
、オブザーバの設計、最適フィードバックゲインの算出
を行っており、応答性と安定性が古典的な比例積分制御
に比べて向上している。
−45438号公報に記軟のように1〜ルク、空燃比等
の目標値へ近づける制御において入力としてスロットル
開度、燃料量を採用し、多変数制御、状態方程式を用い
ていた。これにより、最小2乗法によるシステムの同定
、オブザーバの設計、最適フィードバックゲインの算出
を行っており、応答性と安定性が古典的な比例積分制御
に比べて向上している。
上記従来技術では、燃料、空気の気筒への供給遅れを補
償する補償手段、および気筒への燃料と空気の供給遅れ
の経時変化を同定する適応手段が設けられておらず、そ
のため低温時や暖機完了前の車の運転性と排気浄化性の
両立が困難であり、低温時には目標空燃比を小さくして
運転性を確保しているので、多量の一酸化炭素が排出さ
れていた。
償する補償手段、および気筒への燃料と空気の供給遅れ
の経時変化を同定する適応手段が設けられておらず、そ
のため低温時や暖機完了前の車の運転性と排気浄化性の
両立が困難であり、低温時には目標空燃比を小さくして
運転性を確保しているので、多量の一酸化炭素が排出さ
れていた。
一酸化炭素は、目標空燃比を高くすれば低減するから、
運転性を損なうことなく目標空燃比を高くすればよい。
運転性を損なうことなく目標空燃比を高くすればよい。
一方、運転性は、サイクル毎の燃焼を確実に行い、すな
わちサイクル毎に適正な混合気を気筒内の点火プラグの
近傍に形成すれば確保できる。
わちサイクル毎に適正な混合気を気筒内の点火プラグの
近傍に形成すれば確保できる。
従って本発明の目的は、−酸化炭素の排出量が空燃比を
理論空燃比より大きくすれば低減することに鑑みて、低
温時に理論空燃比以上の適正な混合気を形成することの
できる内燃機関の制御装置を提供することである。
理論空燃比より大きくすれば低減することに鑑みて、低
温時に理論空燃比以上の適正な混合気を形成することの
できる内燃機関の制御装置を提供することである。
上記目的を達成するため、本発明の内燃機関の制御装置
は、機関の燃料制御器や空気制御器等の制御器、および
制御器の制御量の目標値を設定する目標値設定手段を有
する内燃機関の制御装置において、前記目標値設定手段
の設定目標値に基づき前記制御器に供給される燃料及び
空気の供給遅れを補償する補償手段、期間のトルクある
いはトルクに関連する加速度等の値を検出する第1検出
手段、機関の気筒の実質的な空燃比を検出する第2検出
手段、および前記第1及び第2検出手段の出力情報を基
に前記目標値設定手段の設定目標値からの誤差を小さく
するように前記補償手段のパラメータを同定するパラメ
ータ同定手段を設けたことを特徴としている。
は、機関の燃料制御器や空気制御器等の制御器、および
制御器の制御量の目標値を設定する目標値設定手段を有
する内燃機関の制御装置において、前記目標値設定手段
の設定目標値に基づき前記制御器に供給される燃料及び
空気の供給遅れを補償する補償手段、期間のトルクある
いはトルクに関連する加速度等の値を検出する第1検出
手段、機関の気筒の実質的な空燃比を検出する第2検出
手段、および前記第1及び第2検出手段の出力情報を基
に前記目標値設定手段の設定目標値からの誤差を小さく
するように前記補償手段のパラメータを同定するパラメ
ータ同定手段を設けたことを特徴としている。
前記目標値設定手段は、好ましくは、アクセルペダルの
踏み込み量、前記第1検出手段および第2検出手段によ
り検出された機関のトルクあるいはトルクに関係する加
速度と気筒の空燃比を入力し、設定した目標値を前記補
償手段へ出勾する。
踏み込み量、前記第1検出手段および第2検出手段によ
り検出された機関のトルクあるいはトルクに関係する加
速度と気筒の空燃比を入力し、設定した目標値を前記補
償手段へ出勾する。
前記第2検出手段は、好ましくは、気筒内の燃焼光の光
強度変化を検出する光ファイバ式燃焼光センサであり、
光強度がピークになるクランク角度と点火時期とから実
質的な空燃比を求めるように構成されている。
強度変化を検出する光ファイバ式燃焼光センサであり、
光強度がピークになるクランク角度と点火時期とから実
質的な空燃比を求めるように構成されている。
前記第2検出手段は、又、気筒内の燃焼圧力を検出する
燃焼圧力センサでもよく、この場合燃焼圧力がピークに
なるクランク角度と点火時期とから実質的な空燃比を求
める。
燃焼圧力センサでもよく、この場合燃焼圧力がピークに
なるクランク角度と点火時期とから実質的な空燃比を求
める。
前記第2検出手段は、好ましくは各気筒に設けられ、各
気筒毎に燃料量が制御される。
気筒毎に燃料量が制御される。
又1本発明によれば、上記制御装置の構成に加えて、前
記制御量と目標値を比較し、その差が一定値を越えた時
に信号を発する手段および冷却水温度に基づいて演算さ
れた所定値と実際の気筒の温度との差が一定値を越えた
時に信号を発する手段を有する機関の異常診断装置が提
供される。
記制御量と目標値を比較し、その差が一定値を越えた時
に信号を発する手段および冷却水温度に基づいて演算さ
れた所定値と実際の気筒の温度との差が一定値を越えた
時に信号を発する手段を有する機関の異常診断装置が提
供される。
低温時には、燃料の気化性が低下し、燃料供給装置から
機関に供給された燃料の一部は蒸発せず、燃焼に寄与で
きない。したがって、本発明においては燃料および空気
の供給量の遅れを補償する補償手段を付加して、余分の
燃料を供給し、気高内の混合気の適正化を図っている。
機関に供給された燃料の一部は蒸発せず、燃焼に寄与で
きない。したがって、本発明においては燃料および空気
の供給量の遅れを補償する補償手段を付加して、余分の
燃料を供給し、気高内の混合気の適正化を図っている。
又、1−ルク等の目標値が急変(過渡運転時)したとき
に、この補償手段で一時燃料を増量し、供給送れに伴う
応答性の低下を防止する。しかし、この補償燃料は、燃
料の蒸留特性、気筒の温度等の影響を受ける。
に、この補償手段で一時燃料を増量し、供給送れに伴う
応答性の低下を防止する。しかし、この補償燃料は、燃
料の蒸留特性、気筒の温度等の影響を受ける。
このため1本発明では更に、第]および第2検出手段で
機関のトルクあるいはトルクに関係する加速度等の値と
気筒の空燃比を検出し、これら検出値を基にパラメータ
同定手段で補償手段のパラメータを同定する。即ち、パ
ラメータ同定手段によって、気筒内の混合気の適正化に
関連する燃料の気化性、気筒の温度等のパラメータが同
定される。
機関のトルクあるいはトルクに関係する加速度等の値と
気筒の空燃比を検出し、これら検出値を基にパラメータ
同定手段で補償手段のパラメータを同定する。即ち、パ
ラメータ同定手段によって、気筒内の混合気の適正化に
関連する燃料の気化性、気筒の温度等のパラメータが同
定される。
従って、温度が時々刻々変化する低温、暖気運転中でも
、気筒内の混合気の適正化を図ることができる。
、気筒内の混合気の適正化を図ることができる。
また、本発明においては、前記制御量と目標値を比較し
、その差が一定値を越えた時に信号を発し、また冷却水
温度に基づいて演算された所定値と実際の気筒の温度と
の差が一定値を越えた時に信号を発して、インジェクタ
、点火装置などの故障、劣化や冷却水の不足を外部に知
らせる。
、その差が一定値を越えた時に信号を発し、また冷却水
温度に基づいて演算された所定値と実際の気筒の温度と
の差が一定値を越えた時に信号を発して、インジェクタ
、点火装置などの故障、劣化や冷却水の不足を外部に知
らせる。
以下、本発明の一実施例による制御装置を第1図を参照
して説明する。第1図において、機関1はガソリン機関
等の内燃機関であり、燃料制御器2は吸気ボート燃料噴
射装置から成り、空気制御器3は、例えばスロットルバ
ルブから成る。
して説明する。第1図において、機関1はガソリン機関
等の内燃機関であり、燃料制御器2は吸気ボート燃料噴
射装置から成り、空気制御器3は、例えばスロットルバ
ルブから成る。
制御装置は、燃料の供給遅れを補償する第1補償手段4
.気筒への空気量を制御する第2補償手段5、例えば気
筒への空気量や燃料量の目標値を設定する目標値設定手
段6、前記機関1の1−ルク(あるいはトルクに関係す
る加速度等)を検出する第1検出手段7.気筒の空燃比
を検出する第2検出手段8および種々の目標値からの誤
差を小さくするようにパラメータを同定するパラメータ
同定手段9を含む。
.気筒への空気量を制御する第2補償手段5、例えば気
筒への空気量や燃料量の目標値を設定する目標値設定手
段6、前記機関1の1−ルク(あるいはトルクに関係す
る加速度等)を検出する第1検出手段7.気筒の空燃比
を検出する第2検出手段8および種々の目標値からの誤
差を小さくするようにパラメータを同定するパラメータ
同定手段9を含む。
供給燃料量をut、気筒燃料量をxlとすると、液膜量
x2は d xz/d t=ux−xt ”・(
1)で表される。供給燃料のすべてが一旦液膜を形成し
、その後、蒸発するものとすると、 xs= a I X2 =
12)ここで、al :蒸発のパラメータ。
x2は d xz/d t=ux−xt ”・(
1)で表される。供給燃料のすべてが一旦液膜を形成し
、その後、蒸発するものとすると、 xs= a I X2 =
12)ここで、al :蒸発のパラメータ。
(2)式から、
(1/ax) d xi/d t=ut
・・−(3)すなわち、目標値x1
を入力し、制御量u1を出力するのが第1補償手段4で
ある。
・・−(3)すなわち、目標値x1
を入力し、制御量u1を出力するのが第1補償手段4で
ある。
気筒への空気量もまた吸気管の容積等によって遅れるか
ら、かかる空気量の目標値x3を入力し、制御量uz
(例えば、スロットルバルブの開度)を出力するのが
第2補償手段5である。これら人力x3と出力u2の関
係は (1/az)dxa/dt+xa==u2 ・=(4
)で表される。ここで、a2は空気の供給遅れに関する
パラメータである。
ら、かかる空気量の目標値x3を入力し、制御量uz
(例えば、スロットルバルブの開度)を出力するのが
第2補償手段5である。これら人力x3と出力u2の関
係は (1/az)dxa/dt+xa==u2 ・=(4
)で表される。ここで、a2は空気の供給遅れに関する
パラメータである。
目標値設定手段6は、アクセルペダルの踏み込み量を入
力して、目標トルクや空燃比を設定する。
力して、目標トルクや空燃比を設定する。
そして、目標トルクから目標値X1 (例えば、気筒
への燃料量)を演算し、これを出力する。さらに、空燃
比から目標値x3を演算し、これを出力する。
への燃料量)を演算し、これを出力する。さらに、空燃
比から目標値x3を演算し、これを出力する。
上記の植成において、al 、alのパラメータが正し
く設定されていれば、アクセルペダルの踏み込み量に対
し、機関1のトルク、空燃比が正確に制御される。しか
し1通常は、燃料制御器2の経時変化、例えば燃料噴射
弁のつまり等によって、目標値からのずれが生じる。
く設定されていれば、アクセルペダルの踏み込み量に対
し、機関1のトルク、空燃比が正確に制御される。しか
し1通常は、燃料制御器2の経時変化、例えば燃料噴射
弁のつまり等によって、目標値からのずれが生じる。
これを修正するため、第1検出手段7で機関1のトルク
(あるいはトルクに関係する加速度等)を検出し、これ
を目標値設定手段6に入力し、目標トルクと比較し、目
標値Xlを修正する。これにより、機関1のトルクがア
クセルペダルの踏み込み量に対し正確に制御される。
(あるいはトルクに関係する加速度等)を検出し、これ
を目標値設定手段6に入力し、目標トルクと比較し、目
標値Xlを修正する。これにより、機関1のトルクがア
クセルペダルの踏み込み量に対し正確に制御される。
気筒の空燃比を検出する第2検出手段8は5例えば酸素
センサである。第2検出手段8の出力を設定手段6に入
力し、目標空燃比と比較し、目標値xa (例えば、
スロットルバルブの開度)を修正する。第2検出手段8
として、酸素センサの代わりに、気筒内圧力が最大とな
るクランク角θPを測定する手段を用いてもよい。
センサである。第2検出手段8の出力を設定手段6に入
力し、目標空燃比と比較し、目標値xa (例えば、
スロットルバルブの開度)を修正する。第2検出手段8
として、酸素センサの代わりに、気筒内圧力が最大とな
るクランク角θPを測定する手段を用いてもよい。
酸素センサは、排ガス中の酸素濃度から空燃比を測定す
るものであるが、低温時や機関の暖機完了前は、燃焼に
関与する実質的な空燃比を示さない、これに対し、上記
クランク角θPは、燃焼速度によって左右されるので、
燃焼に関与する実質的な空燃比を示す。
るものであるが、低温時や機関の暖機完了前は、燃焼に
関与する実質的な空燃比を示さない、これに対し、上記
クランク角θPは、燃焼速度によって左右されるので、
燃焼に関与する実質的な空燃比を示す。
前記XI 、X3の修正は、付加積分型最適レギュレー
タの理論で、最適フィードバックゲインを算出すること
によって実行される。これらは、特開昭63−4543
8号公報等に記載されているが、公知例では第1と第2
の補償手段4,5が付加されていない。
タの理論で、最適フィードバックゲインを算出すること
によって実行される。これらは、特開昭63−4543
8号公報等に記載されているが、公知例では第1と第2
の補償手段4,5が付加されていない。
定常運転時は、フィードバック制御で目標値に収斂する
のであるが、パラメータa1に誤差が生じると、目標ト
ルクが急変する時、すなわち過渡運転時のトルクが目標
値からずれる。
のであるが、パラメータa1に誤差が生じると、目標ト
ルクが急変する時、すなわち過渡運転時のトルクが目標
値からずれる。
パラメータ同定手段9は、この目標値からの誤差を小さ
くするようにパラメータa1を同定し、第1補償手段4
のパラメータai、第2補償手段5のパラメータaZを
書き替える。これにより、過渡運転時のトルク、空燃比
の誤差が回避される。
くするようにパラメータa1を同定し、第1補償手段4
のパラメータai、第2補償手段5のパラメータaZを
書き替える。これにより、過渡運転時のトルク、空燃比
の誤差が回避される。
第2図は、縦軸を点火時期θ1、横軸を空燃比とした等
Op (気筒内圧力が最大となるクランク角)線を示
す。θP=12度程度で、各空燃比に対し、トルクが最
大になる。θ1を小さくし、すなわち点火時期を遅らせ
ると、OPが増大し、トルクが低下する。また、O□を
大きく、すなわち点火時期を進めると、OPが減少し、
トルクが低下する。このように、OPを測定することに
よって、燃焼状況が把握される。
Op (気筒内圧力が最大となるクランク角)線を示
す。θP=12度程度で、各空燃比に対し、トルクが最
大になる。θ1を小さくし、すなわち点火時期を遅らせ
ると、OPが増大し、トルクが低下する。また、O□を
大きく、すなわち点火時期を進めると、OPが減少し、
トルクが低下する。このように、OPを測定することに
よって、燃焼状況が把握される。
第2図において、空燃比14、θ、=−13度のときの
OPはA点の12度である。これに対し、同じOlで、
空燃比18.3のときのOPはB点で、20度である。
OPはA点の12度である。これに対し、同じOlで、
空燃比18.3のときのOPはB点で、20度である。
すなわち、Ot”13度で、θp =20度のときの実
質的な空燃比は、18.3となる。このような関係から
、各運転状態で点火時期O1を正しく設定し、時々刻々
の気筒内圧力が最大となるクランク角opを測定すれば
、空燃比を把握できる。
質的な空燃比は、18.3となる。このような関係から
、各運転状態で点火時期O1を正しく設定し、時々刻々
の気筒内圧力が最大となるクランク角opを測定すれば
、空燃比を把握できる。
気筒への燃料量の目標値xtに対し、実質的な燃料量y
1は (1/’ar) d yt/d t+yt:X1+ (
1/at)dxt/d t −・−(5)の関係が
ある。第1補償手段4のパラメータa1が真値a1と合
致していれば、yi”xiとなり、誤差は零である。、
alと82が一致しないとき、y1≠X1 となり誤差
を生じる。そこで、式(5)%式%) 上式によって、真値a1を求める。この81を81に代
入することによって、パラメータatが同定される。
1は (1/’ar) d yt/d t+yt:X1+ (
1/at)dxt/d t −・−(5)の関係が
ある。第1補償手段4のパラメータa1が真値a1と合
致していれば、yi”xiとなり、誤差は零である。、
alと82が一致しないとき、y1≠X1 となり誤差
を生じる。そこで、式(5)%式%) 上式によって、真値a1を求める。この81を81に代
入することによって、パラメータatが同定される。
この81は、蒸発に関与するパラメータであるから、気
筒の温度xs、すなわち燃料の気化性の関数となる。
筒の温度xs、すなわち燃料の気化性の関数となる。
気筒の温度x6は、気筒の熱容量をCとするとC(dx
a/dt、)=q−a(x5−ya) ・・(7)
で表される。
a/dt、)=q−a(x5−ya) ・・(7)
で表される。
ここで、ya :冷却水の温度
α:熱伝達係数
q:発熱量
である。発熱量qが気筒の燃料量x1に比例するものと
すると、xt 、yaを与えれば、(7)式から気筒の
温度x5が求まる。
すると、xt 、yaを与えれば、(7)式から気筒の
温度x5が求まる。
この操作は、第3°図に示すエンジン状態モデル10で
実行され、(コンピュータのソフト処理)、気筒の燃料
量X1 と冷却水の温度y3をモデル10に入力し、気
筒の温度x6を出力する。このx5に対するパラメータ
alの変化を、テーブル11に記載しておく。(6)式
の右辺におけるalがテーブル11における記憶値と異
なるときは。
実行され、(コンピュータのソフト処理)、気筒の燃料
量X1 と冷却水の温度y3をモデル10に入力し、気
筒の温度x6を出力する。このx5に対するパラメータ
alの変化を、テーブル11に記載しておく。(6)式
の右辺におけるalがテーブル11における記憶値と異
なるときは。
alを更新する。この新しいalを用いて、第1と第2
の補償手段4,5を動作させることによって、過渡運転
時においても、トルクおよび空燃比の目標値のずれが回
避される。
の補償手段4,5を動作させることによって、過渡運転
時においても、トルクおよび空燃比の目標値のずれが回
避される。
第4図は、気筒の空燃比を検出する第2検出手段8の実
施例を示す。燃料制御器2を構成するインジェクタ14
は機関1の吸気路12にある吸気弁13の近傍に設けら
れ1点火袋Ta18からの点火エネルギで火花放電を行
う点火プラグは検出手段8と一体化されている。インジ
ェクタ14に駆動信号を出力するマイクロコンピュータ
内蔵のコントロールユニット152点火プラグと一体化
された第2検出手段8.この第2検出手段8からの光情
報を伝送、あるいは第2検出手段8へ光を供給し回送す
る光ファイバケーブル16、この光情報を光電変換する
光電変換器17.コントロールユニット15からの信号
で駆動される点火装置18は、エンジン制御システムを
構成して実装される。また、コントロールユニット15
は、上記の他の機関回転数信号、ピストン上死点信号、
クランク角度信号、エンジン冷却水温信号、アクセルペ
ダル踏み込み量信号等を入力し、第1図に示す機関1.
第1と第2の検出手段7,8、燃料制御器2.空気量制
御器3を除く各種手段を内蔵構成している。
施例を示す。燃料制御器2を構成するインジェクタ14
は機関1の吸気路12にある吸気弁13の近傍に設けら
れ1点火袋Ta18からの点火エネルギで火花放電を行
う点火プラグは検出手段8と一体化されている。インジ
ェクタ14に駆動信号を出力するマイクロコンピュータ
内蔵のコントロールユニット152点火プラグと一体化
された第2検出手段8.この第2検出手段8からの光情
報を伝送、あるいは第2検出手段8へ光を供給し回送す
る光ファイバケーブル16、この光情報を光電変換する
光電変換器17.コントロールユニット15からの信号
で駆動される点火装置18は、エンジン制御システムを
構成して実装される。また、コントロールユニット15
は、上記の他の機関回転数信号、ピストン上死点信号、
クランク角度信号、エンジン冷却水温信号、アクセルペ
ダル踏み込み量信号等を入力し、第1図に示す機関1.
第1と第2の検出手段7,8、燃料制御器2.空気量制
御器3を除く各種手段を内蔵構成している。
第5図は、第2検出手段8の具体的−例である。
点火プラグ19の中心電極20と高圧端子21の中心を
貫通して配設された直径1〜2+++mの石英ガラスフ
ァイバ22は、第2検出手段8を構成し、第4図に示す
機関燃焼室23内の燃焼光を機関1の外部に導出し、光
ファイバケーブル16を介して光電変換器17へ導く。
貫通して配設された直径1〜2+++mの石英ガラスフ
ァイバ22は、第2検出手段8を構成し、第4図に示す
機関燃焼室23内の燃焼光を機関1の外部に導出し、光
ファイバケーブル16を介して光電変換器17へ導く。
第5図に示すように、石英ガラスファイバ22は、碍子
23.中心電極20、高圧端子21により画定されるA
部において導電性のガラスシール材により溶融封着され
、気密性と固着性を図っている。碍子23は1機関1に
固定するための締付けねじ部を備えた金属ケーシング2
4をかしめることにより固着されている。金属ケーシン
グ24は、その先端に接地用電極(外側電極)25を設
けられ、この電極と中心電極20との間の放電ギャップ
部Bで火花放電が行われる。
23.中心電極20、高圧端子21により画定されるA
部において導電性のガラスシール材により溶融封着され
、気密性と固着性を図っている。碍子23は1機関1に
固定するための締付けねじ部を備えた金属ケーシング2
4をかしめることにより固着されている。金属ケーシン
グ24は、その先端に接地用電極(外側電極)25を設
けられ、この電極と中心電極20との間の放電ギャップ
部Bで火花放電が行われる。
クランク角度に対する燃焼光の光強度信号波形は、第6
図に示すように燃焼圧力波形と類似している。特に、ピ
ーク値に達する時期については、両者はほぼ一致し、点
火時期θ、を変えると、気筒内圧力が最大となるクラン
ク角θPは、両者共に同様に変化する。そこで、第5図
に示す第2検出手段8を用いて燃焼光信号波形を光電変
換し、その電気信号がピークに達するクランク角度OP
を各燃焼サイクル毎に求める。このθPとそのときの点
火時期O2から、第2図の特性をマツプ化した第7図に
示すような空燃比A/Fを作成しておき、そのときの空
燃比A/Fをマツプ検索により容易に求めることができ
る。勿論、上記空燃比は、点火プラグ周辺の燃焼に関与
する実質空燃比(プラグ周辺の空燃比)であることはい
うまでもない。
図に示すように燃焼圧力波形と類似している。特に、ピ
ーク値に達する時期については、両者はほぼ一致し、点
火時期θ、を変えると、気筒内圧力が最大となるクラン
ク角θPは、両者共に同様に変化する。そこで、第5図
に示す第2検出手段8を用いて燃焼光信号波形を光電変
換し、その電気信号がピークに達するクランク角度OP
を各燃焼サイクル毎に求める。このθPとそのときの点
火時期O2から、第2図の特性をマツプ化した第7図に
示すような空燃比A/Fを作成しておき、そのときの空
燃比A/Fをマツプ検索により容易に求めることができ
る。勿論、上記空燃比は、点火プラグ周辺の燃焼に関与
する実質空燃比(プラグ周辺の空燃比)であることはい
うまでもない。
第8図は、第2検出手段8の他の具体的実施例である光
ファイバ式の圧力センサの要部を断面で示す。第9図に
示すような光ファイバ29のリング状部分は、点火プラ
グ26の金属ケーシング27と碍子28の間に配置され
、金属ケーシング27の頭部30を所定のトルクでかし
めて固定されている。この周辺の温度は200〜400
℃になるので、使用する光ファイバ29は石英ガラス系
、多成分ガラス系のものが良い。この先ファイバ29の
両端は、束ねられた形で金属ケーシング27の外部に導
き出されている。光ファイバ29の一方の端部から発光
素子により光Posを入射し、もう一方の端部では帰っ
てくる光Pa2を受光素子で受光する。
ファイバ式の圧力センサの要部を断面で示す。第9図に
示すような光ファイバ29のリング状部分は、点火プラ
グ26の金属ケーシング27と碍子28の間に配置され
、金属ケーシング27の頭部30を所定のトルクでかし
めて固定されている。この周辺の温度は200〜400
℃になるので、使用する光ファイバ29は石英ガラス系
、多成分ガラス系のものが良い。この先ファイバ29の
両端は、束ねられた形で金属ケーシング27の外部に導
き出されている。光ファイバ29の一方の端部から発光
素子により光Posを入射し、もう一方の端部では帰っ
てくる光Pa2を受光素子で受光する。
この構成において、燃焼による圧力Pが作用すると、碍
子28は第8図の矢印方向に押し付けられ、この押し付
は力は光ファイバ29に歪みを生じさせ、光の伝送効率
を低下させる。一般に伝送効率の損失分をマイクロベン
ディング損失と称している。第8図に示す第2検出手段
は、マイクロベンディング損失の大きさが作用する力、
すなわち圧力により変化することを利用した燃焼圧力セ
ンサである。第10図は、マイクロベンディング損失を
利用した光ファイバ式燃焼圧力センサの動作原理を示す
。発光ダイオード、半導体レーザ等の発光素子31から
発光された光Po1は光ファイバ29に入射し、光ファ
イバ29内を伝送する。
子28は第8図の矢印方向に押し付けられ、この押し付
は力は光ファイバ29に歪みを生じさせ、光の伝送効率
を低下させる。一般に伝送効率の損失分をマイクロベン
ディング損失と称している。第8図に示す第2検出手段
は、マイクロベンディング損失の大きさが作用する力、
すなわち圧力により変化することを利用した燃焼圧力セ
ンサである。第10図は、マイクロベンディング損失を
利用した光ファイバ式燃焼圧力センサの動作原理を示す
。発光ダイオード、半導体レーザ等の発光素子31から
発光された光Po1は光ファイバ29に入射し、光ファ
イバ29内を伝送する。
ここで、力Fが光ファイバ29゛に作用して図示のよう
な小さな曲げ部を何か所も生じさせると、光が前記曲げ
部から破線で示すように外部に洩九る。
な小さな曲げ部を何か所も生じさせると、光が前記曲げ
部から破線で示すように外部に洩九る。
曲げ部は、光ファイバ29が接触する碍子28、あるい
は金属ケーシング27の頭部30に凹凸を任意の所定散
設ければ得られる(第8図参照)。
は金属ケーシング27の頭部30に凹凸を任意の所定散
設ければ得られる(第8図参照)。
かくして、前記曲げ部を通過した光Pozは入射した光
POIに対してPOI>POZの関係となる。
POIに対してPOI>POZの関係となる。
ΔPo:= Pot −Poz −(
8)とすると、ΔPoは作用する力Fや曲げ回数bnの
関数となり ΔPo=f (F、bn) ・・I
O)で表せる。ここで力Fと圧力Pは比例関係にあるか
ら、式(9)は ΔPo=f (P、bn) −(10)
となる。bnが大きいほどΔPoは小さい圧力Pが大き
く変化しく感度が高くなる)、bnが小さいほど感度が
小さくなる。したがって、この場合、ΔPo= K−P
−(11)K:定数 となり、・ΔPaとPは比例関係となる。
8)とすると、ΔPoは作用する力Fや曲げ回数bnの
関数となり ΔPo=f (F、bn) ・・I
O)で表せる。ここで力Fと圧力Pは比例関係にあるか
ら、式(9)は ΔPo=f (P、bn) −(10)
となる。bnが大きいほどΔPoは小さい圧力Pが大き
く変化しく感度が高くなる)、bnが小さいほど感度が
小さくなる。したがって、この場合、ΔPo= K−P
−(11)K:定数 となり、・ΔPaとPは比例関係となる。
このように、光ファイバ29から出射される光Pozは
作用する力、すなわち圧力によって変化する。したがっ
て、PO2をフォトトランジスタ、フォトダイオード等
の受光素子32により電気信号に変換すると、この信号
は圧力の関数となる。
作用する力、すなわち圧力によって変化する。したがっ
て、PO2をフォトトランジスタ、フォトダイオード等
の受光素子32により電気信号に変換すると、この信号
は圧力の関数となる。
すなわち、第10図に示すCのような力変化、すなわち
圧力変化があると、出力電気信号V。utはDのように
変化する。すなわち、圧力Pが大きくなると、光ファイ
バ29から出射される光PO2が小さくなり、出力電気
信号V o u t が小さくなる。
圧力変化があると、出力電気信号V。utはDのように
変化する。すなわち、圧力Pが大きくなると、光ファイ
バ29から出射される光PO2が小さくなり、出力電気
信号V o u t が小さくなる。
その後、圧力Pが零に戻ると、出射される光PO2は元
のレベルまで大きくなり出力電気信号V o u tも
元のレベルまで大きくなる。したがって、このV o
u t を−回反転してやることにより(VO□′)、
圧力Pと反転信号■。U、 は比例関係になる。
のレベルまで大きくなり出力電気信号V o u tも
元のレベルまで大きくなる。したがって、このV o
u t を−回反転してやることにより(VO□′)、
圧力Pと反転信号■。U、 は比例関係になる。
このような構成の燃焼圧力センサによると、第6図に示
すような圧力波形が得られる。第5図と第8図に示すよ
うな低コスト、低ノイズ等の利点を有する光ファイバ式
のものが第2検出手段8の具体例として示されたが、上
記課題を解消するものであれば、通常の圧電素子型、半
導体等の圧力センサを用いてもよい。
すような圧力波形が得られる。第5図と第8図に示すよ
うな低コスト、低ノイズ等の利点を有する光ファイバ式
のものが第2検出手段8の具体例として示されたが、上
記課題を解消するものであれば、通常の圧電素子型、半
導体等の圧力センサを用いてもよい。
第2検出手段8は、多気筒機関の場合、各気筒にそれぞ
れ1個ずつ設置し、各気筒の実質空燃比を検出して目標
値に一致させるように各気筒毎に燃料制御器2により燃
料量を制御することにより、各気筒の混合気の適正化が
図れる。
れ1個ずつ設置し、各気筒の実質空燃比を検出して目標
値に一致させるように各気筒毎に燃料制御器2により燃
料量を制御することにより、各気筒の混合気の適正化が
図れる。
本発明は、エンジンの診断を行うのに用いることもでき
る。例えば、式(3)において、uLは燃料噴射弁(イ
ンジェクタ)の開弁時間と弁前後差圧(任意の一定値)
とから定まる制御量、すなわち供給燃料量であり、x工
+ (1/at)dxx /dしは上記検出手段からの
信号と負荷信号、例えば空気量信号から算出される気筒
内に供給される燃料量である。したがって、所定値まで
インジェクタの開弁時間を大きくしても、式(3)を満
足できないときはインジェクタが目づまりを起こしてき
たことが分かる。一方、所定値以下までインジェクタの
開弁時間を小さくしても式(3)を満足できない場合、
インジェクタから燃料が洩れて供給されていることが分
かる。
る。例えば、式(3)において、uLは燃料噴射弁(イ
ンジェクタ)の開弁時間と弁前後差圧(任意の一定値)
とから定まる制御量、すなわち供給燃料量であり、x工
+ (1/at)dxx /dしは上記検出手段からの
信号と負荷信号、例えば空気量信号から算出される気筒
内に供給される燃料量である。したがって、所定値まで
インジェクタの開弁時間を大きくしても、式(3)を満
足できないときはインジェクタが目づまりを起こしてき
たことが分かる。一方、所定値以下までインジェクタの
開弁時間を小さくしても式(3)を満足できない場合、
インジェクタから燃料が洩れて供給されていることが分
かる。
式(3)2式(4)を満足しているにも拘らず、式(7
)を満足できない場合、エンジン冷却水が不足して式(
7)のバランスが取れなくなってきたことが分かる。
)を満足できない場合、エンジン冷却水が不足して式(
7)のバランスが取れなくなってきたことが分かる。
これらのエンジンの診断結果は、診断処理したエンジン
コントロールユニットから外部にそれぞれ警告信号を発
する、例えば発光素子を各々1ケずつ設けておいて点滅
させることにより表示される。ユーザ、例えば整備士は
これを見て故障箇所の修理、交換作業を行えば良いこと
になる6また1本発明は、エンジンの診断装置(修理工
場等に診断機器として設置するもの)を構成するのに用
いることもできる。
コントロールユニットから外部にそれぞれ警告信号を発
する、例えば発光素子を各々1ケずつ設けておいて点滅
させることにより表示される。ユーザ、例えば整備士は
これを見て故障箇所の修理、交換作業を行えば良いこと
になる6また1本発明は、エンジンの診断装置(修理工
場等に診断機器として設置するもの)を構成するのに用
いることもできる。
前記の仕方によりインジェクタの目づまり、燃料洩れ、
点火装置の劣化、冷却水不足、例えば冷却ポンプの故障
、劣化等が分かるから、これらをデイスプレィ装置によ
り診断装置の使用者に知らせる。また、運転状態におけ
る空燃比、点火時期の表示、運転状態におけるエンジン
トルクを最大にするための空燃比1点火時期の表示を行
い、診断装置の使用者を援助する。
点火装置の劣化、冷却水不足、例えば冷却ポンプの故障
、劣化等が分かるから、これらをデイスプレィ装置によ
り診断装置の使用者に知らせる。また、運転状態におけ
る空燃比、点火時期の表示、運転状態におけるエンジン
トルクを最大にするための空燃比1点火時期の表示を行
い、診断装置の使用者を援助する。
本発明によれば、気筒内の混合気濃度、すなわち空燃比
が時々刻々適正にされるので、低温時や暖機運転中、ま
た加速時等の過渡運転時にも燃焼不安定が生ぜず、−酸
化炭素等の有害排気ガスの排出量が極小となると共に運
転性が損なわれることはない。
が時々刻々適正にされるので、低温時や暖機運転中、ま
た加速時等の過渡運転時にも燃焼不安定が生ぜず、−酸
化炭素等の有害排気ガスの排出量が極小となると共に運
転性が損なわれることはない。
また、本発明によれば、インジェクタ、点火装置、冷却
水ポンプ等の劣化、故障等の診断ができ、メインテナン
ス性の向上、安全性の向上が図れる。
水ポンプ等の劣化、故障等の診断ができ、メインテナン
ス性の向上、安全性の向上が図れる。
第1図は本発明の一実施例によるエンジン制御装置のブ
ロック構成図、第2図は縦軸を点火時期θ1.横軸を空
燃比とした等Op (気筒内圧力が最大となるクラン
ク角)線を示す図、第3図はエンジン状態モデルを示す
図、第4図は検出手段および関連植成を示す図、第5図
は第2検出手段の第1実施例を示す断面図、第6図は燃
焼圧力と燃焼光の波形特性を示す図、第7図は点火時期
OIと気筒内圧力が最大となるクランク角度Opによる
空燃比A/Fのマツプ、第8図は第2検出手段の第2実
施例を示す断面図、第9図は第8図の第2検出手段にお
ける光ファイバを示す図および第10図は第8図の第2
検出手段の動作原理を示す図である。 1・・・機関、2・・・燃料制御器、4・・・第1補償
手段、5・・・第2補償手段、6・・・目標値設定手段
、7・・・第1検出手段、8・・・第2検出手段、9・
・・パラメータ茶3 図 蓼 冥5 察 乙 圓 θノ
ロック構成図、第2図は縦軸を点火時期θ1.横軸を空
燃比とした等Op (気筒内圧力が最大となるクラン
ク角)線を示す図、第3図はエンジン状態モデルを示す
図、第4図は検出手段および関連植成を示す図、第5図
は第2検出手段の第1実施例を示す断面図、第6図は燃
焼圧力と燃焼光の波形特性を示す図、第7図は点火時期
OIと気筒内圧力が最大となるクランク角度Opによる
空燃比A/Fのマツプ、第8図は第2検出手段の第2実
施例を示す断面図、第9図は第8図の第2検出手段にお
ける光ファイバを示す図および第10図は第8図の第2
検出手段の動作原理を示す図である。 1・・・機関、2・・・燃料制御器、4・・・第1補償
手段、5・・・第2補償手段、6・・・目標値設定手段
、7・・・第1検出手段、8・・・第2検出手段、9・
・・パラメータ茶3 図 蓼 冥5 察 乙 圓 θノ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、機関の燃料制御器や空気制御器等の制御器、および
制御器の制御量の目標値を設定する目標値設定手段を有
する内燃機関の制御装置において、 前記目標値設定手段の設定目標値に基づき前記制御器に
供給される燃料及び空気の供給遅れを補償する補償手段
、期間のトルクあるいはトルクに関連する加速度等の値
を検出する第1検出手段、機関の気筒の実質的な空燃比
を検出する第2検出手段、および前記第1及び第2検出
手段の出力情報を基に前記目標値設定手段の設定目標値
からの誤差を小さくするように前記補償手段のパラメー
タを同定するパラメータ同定手段を設けたことを特徴と
する制御装置。 2、前記目標値設定手段がアクセルペダルの踏み込み量
、前記第1検出手段および第2検出手段により検出され
た機関のトルクあるいはトルクに関係する加速度と気筒
の空燃比を入力し、設定した目標値を前記補償手段へ出
力することを特徴とする請求項1記載の制御装置。 3、前記第2検出手段が気筒内の燃焼光の光強度変化を
検出する光ファイバ式燃焼光センサであり、光強度がピ
ークになるクランク角度と点火時期とから実質的な空燃
比を求めることを特徴とする請求項1または2記載の制
御装置。 4、前記第2検出手段が気筒内の燃焼圧力を検出する燃
焼圧力センサであり、燃焼圧力がピークになるクランク
角度と点火時期とから実質的な空燃比を求めることを特
徴とする請求項1または2記載の制御装置。 5、前記第2検出手段が各気筒に設けられ、各気筒毎に
燃料量を制御することを特徴とする請求項1から4のい
ずれか1項に記載の制御装置。 6、請求項1記載の制御装置を有し、さらに前記制御量
と目標値を比較し、その差が一定値を越えた時に信号を
発する手段および冷却水温度に基づいて演算された所定
値と実際の気筒の温度との差が一定値を越えた時に信号
を発する手段を有することを特徴とする機関の異常診断
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25182588A JPH0299745A (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 内燃機関の制御装置および異常診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25182588A JPH0299745A (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 内燃機関の制御装置および異常診断装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0299745A true JPH0299745A (ja) | 1990-04-11 |
Family
ID=17228480
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25182588A Pending JPH0299745A (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 内燃機関の制御装置および異常診断装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0299745A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02163434A (ja) * | 1988-12-15 | 1990-06-22 | Mitsubishi Motors Corp | 車両のエンジン出力制御方法 |
US7377262B2 (en) | 2006-02-08 | 2008-05-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Air-fuel ratio controlling apparatus for an engine |
JP2015094299A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
-
1988
- 1988-10-07 JP JP25182588A patent/JPH0299745A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02163434A (ja) * | 1988-12-15 | 1990-06-22 | Mitsubishi Motors Corp | 車両のエンジン出力制御方法 |
US7377262B2 (en) | 2006-02-08 | 2008-05-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Air-fuel ratio controlling apparatus for an engine |
JP2015094299A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6827070B2 (en) | Method and device for controlling an engine | |
US4821194A (en) | Cylinder combustion monitoring apparatus | |
US5452603A (en) | Method for detecting lean limit by means of ionic current in an internal combustion engine | |
JPH09126003A (ja) | 筒内噴射エンジンの制御装置 | |
MY113699A (en) | Engine control unit | |
JPH01267338A (ja) | 内燃機関の適応空燃比制御装置 | |
US4727842A (en) | Engine ignition timing control apparatus | |
JPH0299745A (ja) | 内燃機関の制御装置および異常診断装置 | |
JPH11324784A (ja) | ガスエンジン | |
CN108350826B (zh) | 内燃机控制装置 | |
WO2010113331A1 (ja) | 内燃機関用燃料のアルコール濃度対応値取得装置 | |
US5492107A (en) | Air fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine | |
JP5890681B2 (ja) | エンジン制御システム | |
JP3182357B2 (ja) | 内燃機関の希薄燃焼制御限界検出方法 | |
KR20010065852A (ko) | 차량용 디젤 엔진의 가속 페달 개도 보정 및 센서 고장검출 장치와 방법 | |
WO2019107103A1 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JPH08261047A (ja) | リーン限界検出方法 | |
JPS61247839A (ja) | 燃料比制御方法 | |
US5983866A (en) | Diagnostic apparatus and method for a combustion sensor feedback system | |
JPS61234235A (ja) | エンジンのスロツトル弁制御装置 | |
JP2010001769A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JPH048285Y2 (ja) | ||
JPH0674079A (ja) | ガソリン機関の燃焼制御装置 | |
JPH03194153A (ja) | ノッキング制御機能付内燃機関の燃料供給制御装置 | |
JPH0742592A (ja) | 燃料噴射量制御装置 |