JPH03149330A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

内燃機関の燃料供給装置

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JPH03149330A
JPH03149330A JP1284716A JP28471689A JPH03149330A JP H03149330 A JPH03149330 A JP H03149330A JP 1284716 A JP1284716 A JP 1284716A JP 28471689 A JP28471689 A JP 28471689A JP H03149330 A JPH03149330 A JP H03149330A
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利治 野木
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宜茂 大山
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豊 西村
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃料噴射式エンジンにおいて、各気筒の燃料噴
射量を個別に制御するのに好適な装置に関する。
〔従来の技術〕
従来の装置は、排気管の集合部に設けた02センサ信号
にもとづき、金気筒の燃料噴射弁の噴射量を一緒にフィ
ードバック制御していた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は全気筒一緒にフィードバック制御をして
いるため、気筒ごとに平均空燃比が均一でないという問
題があった。また、各気筒に取付けた噴射弁のデポジッ
ト付着などによる劣化を検知できないため、極端には、
1気筒が失火状態でも全気筒の平均空燃比が理論空燃比
となっていれば良いような制御を行っていた。
本発明、各気筒の燃料噴射量を個別に制御し、各気筒の
空燃比を均一にするような燃料噴射装置を提供すること
を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、各気筒を個別にOxフィ
ードバック制御し、フィードバック補正係数を求め、さ
らに全気筒を02フィードバック制御したときの02フ
ィードバック補正係数を求め、これらにもとづき、各気
筒の燃料噴射量を制御したものである。
〔作用〕
排気管の集合部に設けた02センサの信号にもとづき、
1つの気筒のみ02フィードバック制御し、そのときの
フィードバック補正係数を求める。
何様に他の気筒についても、フィードバック補正係数を
求める。さらに全気筒をOxフィードバック制御したと
きのフィードバック補正係数を求める。これらにもとづ
き、各気筒の燃料噴射量を補正するので、気筒別の制御
ができる。また排気管内の排ガスの遅れ等を考慮する必
要がない。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。エン
ジン10の吸気管11には、燃料噴射弁2が設けられて
いる。点火は点火コイル3及び点火プラグ4によって行
われる。エンジン回転数はクランク角センサ5の信号よ
り求めることができる。また吸気管11には、水温セン
サ9が取付けられている。空気量は絞り弁6によって制
御され、空気量センサツによって検知される。排気管1
3にはOzセンサ8が設けられている。上記センサの信
号は、制御回路1に取りこまれ、燃料噴射量。
点火タイミング等が算出される。
第2図に制御回路lの構成を示す。アナログ信号を入力
するためのADコンバータ15.ディジタル信号の入出
力を行うIloボート16.入出力信号の演算制御を行
うCPU17.制御プログラムを記憶するためのROM
、RAM18.学習制御データを記憶するためのバッテ
リーバックアップRAM19から構成される。アナログ
データとして、たとえば空気量センサ信号Q^、水温セ
ンサ信号Tw 、 Oyhセンサ信号02.等がある。
ディジタルデータとしては、クランク角センサ信号。
燃料噴射信号、点火信号等がある。
第3図に02センサの取付は位置の一例を示す。
エンジン10の各気筒の排気管13の集合部にOzセン
サ8を取付ける。これによって、1つの02センサで、
各気筒の空燃比を検知することができる。
第4図に02.センサ信号の一例を示す。Ozセンサ信
号はOから1ボルトの間の値をとる。空燃比が理論空燃
比では約0.5 ボルトとなる。リッ=3− チであると、Oボルト近くなり、リーンになると1ボル
ト近くになる。このため、Oxセンサの信号によって、
空燃比を検知することができる。このため、OxF/B
制御をしない場合、各気筒の空燃比の不均一さに従い、
Ozセンサ信号が変化する。
一方、OzF/Bを行うと、第4図に示すように、Oz
センサ信号は、0と1ボルトの間(リッチ、リーン)を
往復し、平均空燃比が理論空燃比に制御される。
一般に燃料噴射量は下記のように制御される。
Tt=TpXCOEFXα+Ts     −(1)Q
^ Tp=に−−・・(2) COEF=1+KMR+KTW     ・・・(3)
ここで、  TI :燃料噴射パルス幅TP:基本燃料
噴射パルス幅 COEF:補正係数 α:OzF/B補正係数 Ts:無効噴射パルス幅 N:エンジン回転数 Q^:吸入空気量 に:定数 KMR:空燃比補正係数 KTW:水温補正係数 Ozセンサ信号にもとづき、理論空燃比となるように、
(1)のOzF/B補正係数αを修正する。
αはたとえば、一般に良く知られているPI制御又はP
ID制御に行ったときの値である。
第5図に燃料噴射弁の燃料噴射パルス幅Tpと燃料噴射
量Q□の関係を示す。図中(n)に示すように、Tpに
比例して、Q、が増大する。無効噴射パルス幅Ts以下
でQ□がOとなる。噴射弁にデポジット等が付着したり
すると、燃料噴射量が変化し、TpとQlの関係は、図
中、(b)。
(C)のようになる。このような状態で、02.F/B
制御を行うと、特定の気筒が失火したり、リッチになり
すぎ、平均空燃比が理論空燃比となっているが、燃費、
運転性が悪い。エンジンの破損に致ることもあり得る。
第6図を用いて、本発明の制御フローを説明する。まず
、運転条件の判別を行う。運転条件は基本噴射パルス幅
Tpで行う。Tpが無効噴射パルス幅Tsに比べて十分
大きい場合、K定数の修正を行う。TSは一般にQ 、
 5〜1m5 程度であるので、Tp 1fiTsの6
倍以上であればに定数の修正を行う。
一方、Tp4 Tsであれば、Tsの修正を行う。
たとえば、アイドル運転条件や低負荷運転域がこれに相
当する。また、加速、減速時やOzF/B制御前、始動
時には上記制御を行わない。
第7図にに定数の修正フローチャートを示す。
まず、金気筒の燃料噴射弁に対して、OzF/B制御を
行い、F/B定数α、を求める。α、は時間とともに変
化するので、一定時間又は一定サンプル数の平均値とす
るゆ 次に、1気筒のみの燃料噴射弁の燃料量を変化させ、O
zF/B制御を行う。そのときのOzF/B補正係数を
αlとする。このとき、他の気筒のF/B定数はα、又
は1とする。同様に、2゜3.4気筒について、個別に
OzF/Bを行い、α2.α3.α4を求める。これら
の値から、噴射弁の噴射量のバラツキを検知することが
できる。
たとえば、1気筒の噴射弁が他の噴射弁に比べて、燃料
量が少なければ、α1は他のα2〜α4に比べて大きく
なる。
ここで(1)式より T p >T sのとき Q^ T1句に−XCOEFXα 燃料噴射量q、は Q^ qt=KinjXKX−XCOEFX αKinjは噴
射弁の噴射量とパルス幅の関係を示すものである、 K
injは噴射弁ごとに異なる。このため、全気筒を一律
に制御すると Q^ qzt=Kin−jzXKX−XCOE F X aw
eN         フー qxz= KinjtX K X−X Co E F−
X am■ となる。
このため、気筒ごとに燃料噴射量がK injに従い、
ばらつく。すなわち、空燃比が均一でない。
そこで、K定数を気筒ごとに変化させる。
qzz:KinjzXKtXCOEFXazKinjz
がK inj*のように経時変化したとす九ばqzz*
=KinjtllXKtXCOE F X axのよう
に変化する。
qzz=qzz*となるように、α1を変化させると、 KinjzXKzXCOEFXαz=Kinjt*XK
tXCOEFXa−Kinjt*  α1 α1=αIIとするようにに里を変化させるとすれば KinjtX      al となる。
同様に α2                  α8α4 となる。
これによって、噴射弁の製作上のバラツキ及び経時劣化
を修正できる。
この状態では、再び、全気筒同時にOxF7Bを行って
も、気筒ごとの空燃比のバラツキがない。
第8図にTsの修正フローチャートを示す。第7図と同
様にα鵬、α1.α2.α11.α番を求める・(1)
式より Q^ T t = K−X COE F X a + T s
T t 句T Sでは、K injの変化は無視できる
ので、K定数を一定と見なす。全気筒を一律にOzF/
B制御すると、 このため、燃料噴射量が気筒ごとにTsによってばらつ
く、そこで、Tsを気筒ごとに変化させる。
TszがTsz*のように経時変化したとすれば、qi
l=qzl”となるようにα1を変化させるとQ^ :、  Tsz*=に−XCOEFX(at−(!11
1)+TSI同様に Tsz*=に−XCOE F X(ax−αxe)+T
szQ^ Tsa*== K−X COE F X (αt −a
a*)+ TSaこれによって、噴射弁の製作上のバラ
ツキ及び経時変化を修正できる。
以上によって、全気筒同時にOxF/Bを行っても、気
筒ごとの空燃比のバラツキをなくすことができる。K定
数及びTsの修正は条件が成立するたびに行っても良い
し、又は数百回に1回のように、ときどき行っても良い
また、OzF/B制御は、全気筒同時に行わず、1気筒
ずつ、順番に、1,3,4.2気筒のように行ってもよ
い。
第9図に本発明の他の実施例を示す。制御回路の主な構
成要素として+ Super PWM、インテリジエン
トAD、UPP−E、DI10がある。ここでDIlo
及びUPP−Eはディジタル入出力を行う。またアナロ
グ値はインテリジェントA/Dを用いて入力する。さら
に高速、高精度のPull信号をSuper PWMに
よって発生させる。本実施例では、インテリジェントA
/Dで02センサ信号、Q^信号を取り込み、Supe
r PWMで噴射パルス幅TI、点火信号を制御する。
またCPUはH8及び浮動小数点プロセッサCFPCで
あり、高精度のデータの取扱いができる。
第10図にインテリジェントA/Dの構成を示す。マル
チプレクスMPX、A/D、レジスタ。
演算ユニットAU、制御回路12より構成される。
マルチプレクサで選択されたアナログ信号はA/Dコン
バータでディジタル信号へ変換される。A/Dコンバー
タは制御回路12によって、H8とは独立にスタート、
エンドが行われる。A/D後のデータはたとえば、TR
EG11.TREG12゜TREG13.TREG14
に記憶される。加算した結果はADREGIにセットさ
れる。同様に他のチャンネルのデータの加算した結果は
、ADREG2にセラ1−される。
第11にインテリジェントA/Dの入出力波形を示す、
A/Dは20μSごとにスタートされる。
そしてその加算した結果は、20μSごとにADREG
にセットされていく。たとえば、ADREG1=D11
+D12+D13+D14ADREG2=D21+D2
2+D23+D24そして、メインのCPUの命令によ
って、ADR[Gの値がロードされる。
第12図にデータフローを示す、A/D変換した値がT
REG14にセットされる。TREG14の値を加え、 D11+DI2+D13+D14 を求める。加算結果をADREGIにセットする。
その後、TREGIIの値をSUNREGから引く。次
に、TREGIIにD15をセットし、D15+D12
+D13+D14 を求める。加算結果をADREGIにセットする。
以上を繰返すことによって、4つのデータの加算を次々
と求めることができる。
よって、アナログデータの4点の加算値をCPUの介在
をなしに求めることができる。Q^信号。
02、センサ信号は時間的に変動しているため、加算平
均を求めることが必要である。インテリシェ 。
ントA/Dでは、これをハードウェアで行うため、メイ
ンCPUの負担が少なく、かつ高速でデータ処理をする
ことができる6 次にSuper PWMについて説明する。第13図は
、連想メモりCAM (Content Adress
able14e+mory)の構成を示す。検索データ
とファイル内データが一致した場合、検索フラグをたて
、そのデータを読出すものである。この利点として、検
索データとの比較を同時に行うことができる。
第14図にCAMセルの構成を示す。検索データ線Sと
入力線りが一致すると、検索結果フラグを出力する。こ
のような構成では、非常に規則性が高く、集積度を向上
することができる。
第15図にSuper PWMの構成を示す。タイマー
とタイムデータが比較され、一致した場合、出力データ
が出力回路へ出力される。たとえばタイムデータとして
、16ビット、出力データとして8ビットを用いる。タ
イムデータは比較器を内蔵しているレジスタに格納され
ており、タイマーの値とタイムデータはただちに、同時
に比較される。
第16図にSuper PWMの基本動作を示す。
タイマーをカウントし、タイムデータO〜タイムデータ
nまでを比較し、一致した場合、出力データO” nを
出力する。たとえば、タイムデータOのみが一致すれば
、出力データ0を出力する。
第13図に出力モードの一致を示す。タイマーをカウン
トし、タイムデータD1と一致した場合、  −出力デ
ータ01010101を出力する。次にD2と一致した
場合、10101010を出力する。出力データは各P
WMI−PWM8に接続されている。たとえばPWM1
〜4を燃料噴射弁へ、PWM5〜8を点火コイルに接続
すると、高精度にかつ同時にパルスを制御できる。この
ため、空燃比制御を一層精密に行うことが可能である。
第18図に出力モードの他の一例を示す。タイマーをカ
ウントし、タイムデータD1と一致した場合、出力デー
タをある指定されたボートへ出力=15− することができる。この例では、D1のときにPWMI
−D2のときにPWM2を出力する。この場合、PWM
の数を任意に大きくできるので、出力ポート数が多い場
合に、極めて有効である。
第19図に本発明の他の実施例を示す。制御回路は、時
間処理ユニット、中央処理演算装置、システム−体化モ
ジュール、記憶装置から構成される。ここで、中央処理
演算装置として、32ビットのCPUを用いる。シスチ
ムニ体化モジュールはシステムクロックの発生、外部バ
スとのインターフェース等を行う。記憶装置はバッテリ
でバックアップされたRAMである。時間処理ユニット
は、パルスの発生、入出力をCPUの介在なしに行うこ
とができる。本発明では、ポートに燃料噴射弁及びディ
ジタル入力を接続する。02センサはA/Dコンバータ
を介して、ポートに接続する。
データは、250nSごとにとりこむことができる。こ
の制御回路では、Ozセンサ信号、QA信号を高速で取
込み、かつ噴射パルス幅を高速かつ高精度にセットする
ことができる。さらに、アイ1ロー ドル時など、基本噴射パルス幅が回転数データのビット
不足のために不安定となることを回避できる。このため
、低速から高速まで気筒別の空燃比制御を行うことがで
きる。
第20図に時間処理ユニットの構成を示す。ホストイン
タフェースレジスタ、実行ユニット、チャンネルコント
ロールハードウェア等から構成される。入力データはキ
ャプチャREGにとりこまれる(イベントREG)。イ
ンベントREGは1〜16チャンネルまであり、個々に
入出力の設定が可能である。出力する場合、コンパレー
タRUGにたとえば、噴射パルス幅がセットされ、タイ
マーカウンタREGと値を比較する。このため、各入出
力チャンネルごとに入出力データの比較を行えるので、
高精度なパルス制御が可能である。ハードウェアスケジ
ューラは、どのチャンネルから読みとり、出力するかを
決めるものである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、各気筒別に燃料量の制御ができるので
、各気筒の空燃比を均一にすることができる。そのため
、燃費、運転性を向上することができる。さらに、燃料
噴射弁の劣化度を検知することができるので、故障診断
を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図は制御回路
の構成図、第3図はOxセンサの取付は位置の一例を示
す図、第4図はOzセンサ信号の時間的変化を示す図、
第5図はTpとQtの関係図、第6図は本発明のフロー
チャート、第7図はに定数の修正フローチャート、第8
図はTsの修正フローチャート、第9図は本発明の他の
実施例を示す図、第10図はインテリジェントA/Dの
ブロック図、第11図はインテリジェントA/Dの入出
力波形図、第12図はデータフロー図、第13図は連想
メモりCAMの基本構成図、第14図はCAMセルの構
成図、第15図はS uper PvNの基本構成図、
第16図はSuper PWMの基本動作図、第1フ図
、第18図は出力モードを示す図、第19図、第20図
は本発明の他の実施例を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、燃料噴射式エンジンにおいて、排気管の集合部にO
    _2センサを設け、O_2センサの信号にもとづき各気
    筒別にO_2フィードバック制御し、各気筒別のO_2
    フィードバック補正係数及び全気筒をO_2フィードバ
    ックしたときのO_2フィードバック補正係数を求め、
    これにもとづき各気筒の燃料噴射量を個別に制御するこ
    とを特徴とする燃料噴射装置。
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