JPH0559986A - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents
エンジンの空燃比制御装置Info
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- JPH0559986A JPH0559986A JP22053191A JP22053191A JPH0559986A JP H0559986 A JPH0559986 A JP H0559986A JP 22053191 A JP22053191 A JP 22053191A JP 22053191 A JP22053191 A JP 22053191A JP H0559986 A JPH0559986 A JP H0559986A
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- air
- fuel ratio
- cylinder
- fuel
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 筒内圧にもとづいて空燃比を気筒ごとに推定
し、その推定値にもとづいて噴射量を気筒別に補正する
ことにより、気筒間で空燃比差をなくすとともに、空燃
比推定値の平均値と実際の平均空燃比の差で空燃比推定
値を補正することにより、空燃比推定精度を向上させ
る。 【構成】 混合気の空燃比と相関のある筒内圧のサンプ
ル値から推定手段29が混合気の空燃比を推定、計算手
段30がこの空燃比と基準空燃比とのずれに応じた噴射
弁補正量を計算し、この噴射弁補正量で全気筒に共通の
燃料噴射パルス幅TFを補正手段31が補正する。こう
した補正が気筒別に行われ、かつこの補正された気筒別
燃料噴射パルス幅が対応づけ手段32によって各気筒の
噴射弁に対応づけられる。一方、補正手段36では空燃
比推定値の平均値と空燃比フィードバック補正量αから
換算される平均空燃比との差だけ空燃比推定値を気筒ご
とに補正する。
し、その推定値にもとづいて噴射量を気筒別に補正する
ことにより、気筒間で空燃比差をなくすとともに、空燃
比推定値の平均値と実際の平均空燃比の差で空燃比推定
値を補正することにより、空燃比推定精度を向上させ
る。 【構成】 混合気の空燃比と相関のある筒内圧のサンプ
ル値から推定手段29が混合気の空燃比を推定、計算手
段30がこの空燃比と基準空燃比とのずれに応じた噴射
弁補正量を計算し、この噴射弁補正量で全気筒に共通の
燃料噴射パルス幅TFを補正手段31が補正する。こう
した補正が気筒別に行われ、かつこの補正された気筒別
燃料噴射パルス幅が対応づけ手段32によって各気筒の
噴射弁に対応づけられる。一方、補正手段36では空燃
比推定値の平均値と空燃比フィードバック補正量αから
換算される平均空燃比との差だけ空燃比推定値を気筒ご
とに補正する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はエンジンの空燃比制御
装置、とくに吸気管に装着される燃料噴射弁の噴射特性
の改善に関する。
装置、とくに吸気管に装着される燃料噴射弁の噴射特性
の改善に関する。
【0002】
【従来の技術】空燃比フィードバック補正は、三元触媒
を有効に機能させるために、フィードバック制御域にお
いて常に空燃比を理論空燃比付近に維持するための補正
である(「自動車工学」・1991年6月号第43頁な
いし第47頁参照)。
を有効に機能させるために、フィードバック制御域にお
いて常に空燃比を理論空燃比付近に維持するための補正
である(「自動車工学」・1991年6月号第43頁な
いし第47頁参照)。
【0003】この補正では、排気管の集合部に設けたO
2センサからの信号に対応して燃料の噴射量を増量した
り減量したりする。刻々と変化するエンジンの運転条件
に対し、一発で理論空燃比の状態に維持することは不可
能であるため、インジェクタからの燃料噴射量の増量と
減量の動作を一定の周期で繰り返す。この繰り返しによ
って実空燃比が一定の周期で理論空燃比を横切り、その
平均空燃比が理論空燃比に落ち着くのである。
2センサからの信号に対応して燃料の噴射量を増量した
り減量したりする。刻々と変化するエンジンの運転条件
に対し、一発で理論空燃比の状態に維持することは不可
能であるため、インジェクタからの燃料噴射量の増量と
減量の動作を一定の周期で繰り返す。この繰り返しによ
って実空燃比が一定の周期で理論空燃比を横切り、その
平均空燃比が理論空燃比に落ち着くのである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料噴射量
の調整は、燃料噴射弁が開いている時間の長さを変える
ことによって行っている。つまり、燃料の供給圧が変化
してたとえば高くなると、同じ開弁時間でも燃焼室への
噴射量が多くなり、燃焼室への供給燃料量のコントロー
ルを開弁時間だけで行うことができないのであるが、ど
のような運転条件になっても、常に噴射圧が吸気マニホ
ールド負圧より一定値だけ高くなるようにすることで、
開弁時間だけによって燃料噴射量の制御が可能となるの
である。
の調整は、燃料噴射弁が開いている時間の長さを変える
ことによって行っている。つまり、燃料の供給圧が変化
してたとえば高くなると、同じ開弁時間でも燃焼室への
噴射量が多くなり、燃焼室への供給燃料量のコントロー
ルを開弁時間だけで行うことができないのであるが、ど
のような運転条件になっても、常に噴射圧が吸気マニホ
ールド負圧より一定値だけ高くなるようにすることで、
開弁時間だけによって燃料噴射量の制御が可能となるの
である。
【0005】しかしながら、燃料噴射量には図6で示し
たように平均値を中心にして上下にそれぞれ数パーセン
トの誤差があるため、同じ指令値を噴射弁に与えて駆動
しても、上限値特性の噴射弁からは燃料が多めに噴か
れ、逆に下限値特性の噴射弁からは燃料が少なめに噴か
れるのであり、燃焼室に吸入される混合気の空燃比が気
筒間でバラツク。
たように平均値を中心にして上下にそれぞれ数パーセン
トの誤差があるため、同じ指令値を噴射弁に与えて駆動
しても、上限値特性の噴射弁からは燃料が多めに噴か
れ、逆に下限値特性の噴射弁からは燃料が少なめに噴か
れるのであり、燃焼室に吸入される混合気の空燃比が気
筒間でバラツク。
【0006】排気管の集合部に1つだけ設けた上記のO
2センサによれば、平均空燃比が理論空燃比を基準にし
てリッチかリーンのいずれにあるかがわかるだけである
ので、たとえばリッチ側にずれたことがわかっても、1
番気筒だけで多く噴かれているのか、すべての気筒で多
く噴かれているのかといった、どの気筒の噴射弁から多
く噴かれているのかはまったくわからないのである。
2センサによれば、平均空燃比が理論空燃比を基準にし
てリッチかリーンのいずれにあるかがわかるだけである
ので、たとえばリッチ側にずれたことがわかっても、1
番気筒だけで多く噴かれているのか、すべての気筒で多
く噴かれているのかといった、どの気筒の噴射弁から多
く噴かれているのかはまったくわからないのである。
【0007】そこでこの発明は、燃焼に供された混合気
の空燃比を気筒ごとに推定し、その空燃比推定値にもと
づいて噴射量を気筒別に補正することにより、各気筒に
供給される混合気の空燃比を同じにするとともに、この
空燃比推定値の平均値と空燃比フィードバック補正量か
ら換算した実際の平均空燃比との差にもとづいて空燃比
推定値を気筒ごとに補正することにより、空燃比推定精
度向上させることを目的とする。
の空燃比を気筒ごとに推定し、その空燃比推定値にもと
づいて噴射量を気筒別に補正することにより、各気筒に
供給される混合気の空燃比を同じにするとともに、この
空燃比推定値の平均値と空燃比フィードバック補正量か
ら換算した実際の平均空燃比との差にもとづいて空燃比
推定値を気筒ごとに補正することにより、空燃比推定精
度向上させることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、図1に示す
ように、噴射パルス幅に応じて吸気管に燃料を供給する
噴射弁21を気筒ごとに、また排気中の酸素濃度に応じ
た出力をするO2センサ23を全気筒に対して1つだけ
備える一方で、運転条件に応じて基本噴射パルス幅Tp
を計算する手段23と、前記O2センサ出力にもとづい
て平均空燃比が理論空燃比となるように空燃比のフィー
ドバック補正量αを計算する手段24と、この空燃比フ
ィードバック補正量αで前記基本噴射パルス幅Tpを補
正して全気筒に共通する燃料噴射パルス幅TFを計算す
る手段25と、この燃料噴射パルス幅TFを駆動信号に
変えて前記噴射弁21に出力する手段26とを備えるエ
ンジンの空燃比制御装置において、燃焼室の圧力を気筒
ごとに検出するセンサ27と、このセンサ検出値から燃
焼室に供給される混合気の空燃比と相関のある値を気筒
ごとにサンプリングする手段28と、このサンプル値か
ら燃焼室に供給される混合気の空燃比を気筒ごとに推定
する手段29と、この気筒ごとの空燃比推定値とあらか
じめ定めた基準空燃比との比較にもとづいて基準空燃比
よりもリーンであれば供給燃料を増量し、リッチであれ
ば減量するための噴射弁補正量を気筒別に計算する手段
30と、この気筒別の噴射弁補正量で前記全気筒に共通
の燃料噴射パルス幅TFを補正する手段31と、この補
正された気筒別の燃料噴射パルス幅を前記噴射弁21に
対応づける手段32と、前記空燃比推定値から全気筒に
ついての平均値を計算する手段33と、前記空燃比フィ
ードバック補正量αを実際の平均空燃比に換算する手段
34と、この平均空燃比と前記空燃比推定値平均値との
差を計算する手段35と、この差だけ前記空燃比推定値
を気筒ごとに補正する手段36とを設けた。
ように、噴射パルス幅に応じて吸気管に燃料を供給する
噴射弁21を気筒ごとに、また排気中の酸素濃度に応じ
た出力をするO2センサ23を全気筒に対して1つだけ
備える一方で、運転条件に応じて基本噴射パルス幅Tp
を計算する手段23と、前記O2センサ出力にもとづい
て平均空燃比が理論空燃比となるように空燃比のフィー
ドバック補正量αを計算する手段24と、この空燃比フ
ィードバック補正量αで前記基本噴射パルス幅Tpを補
正して全気筒に共通する燃料噴射パルス幅TFを計算す
る手段25と、この燃料噴射パルス幅TFを駆動信号に
変えて前記噴射弁21に出力する手段26とを備えるエ
ンジンの空燃比制御装置において、燃焼室の圧力を気筒
ごとに検出するセンサ27と、このセンサ検出値から燃
焼室に供給される混合気の空燃比と相関のある値を気筒
ごとにサンプリングする手段28と、このサンプル値か
ら燃焼室に供給される混合気の空燃比を気筒ごとに推定
する手段29と、この気筒ごとの空燃比推定値とあらか
じめ定めた基準空燃比との比較にもとづいて基準空燃比
よりもリーンであれば供給燃料を増量し、リッチであれ
ば減量するための噴射弁補正量を気筒別に計算する手段
30と、この気筒別の噴射弁補正量で前記全気筒に共通
の燃料噴射パルス幅TFを補正する手段31と、この補
正された気筒別の燃料噴射パルス幅を前記噴射弁21に
対応づける手段32と、前記空燃比推定値から全気筒に
ついての平均値を計算する手段33と、前記空燃比フィ
ードバック補正量αを実際の平均空燃比に換算する手段
34と、この平均空燃比と前記空燃比推定値平均値との
差を計算する手段35と、この差だけ前記空燃比推定値
を気筒ごとに補正する手段36とを設けた。
【0009】
【作用】基準空燃比が、平均値の特性の噴射弁により形
成される混合気のそれに設定されているとして、かりに
1番気筒の噴射弁が、平均値より多く噴射する特性のも
のだったとすると、この噴射弁により1番気筒では空燃
比が基準空燃比よりもリッチ側にずれる。
成される混合気のそれに設定されているとして、かりに
1番気筒の噴射弁が、平均値より多く噴射する特性のも
のだったとすると、この噴射弁により1番気筒では空燃
比が基準空燃比よりもリッチ側にずれる。
【0010】このずれは、空燃比と相関のある値から推
定され、その空燃比推定値から供給燃料を減量する噴射
弁補正量が計算される。この補正量で全気筒に共通な燃
料噴射パルス幅が減量補正されると、1番気筒では供給
燃料量が少なくされ、これにより1番気筒では燃焼室に
流入する混合気が基準空燃比の混合気と同一にされる。
定され、その空燃比推定値から供給燃料を減量する噴射
弁補正量が計算される。この補正量で全気筒に共通な燃
料噴射パルス幅が減量補正されると、1番気筒では供給
燃料量が少なくされ、これにより1番気筒では燃焼室に
流入する混合気が基準空燃比の混合気と同一にされる。
【0011】この逆に、1番気筒の噴射弁から平均値よ
り少ない燃料しか噴かれないときは、今度は噴射弁補正
量により供給燃料量が多くされ、これにより基準空燃比
の混合気と同一にされる。
り少ない燃料しか噴かれないときは、今度は噴射弁補正
量により供給燃料量が多くされ、これにより基準空燃比
の混合気と同一にされる。
【0012】こうした噴射弁補正量による補正が他の噴
射弁についても気筒ごとに行われると、どの気筒でも基
準空燃比の混合気が燃焼室に供給される。
射弁についても気筒ごとに行われると、どの気筒でも基
準空燃比の混合気が燃焼室に供給される。
【0013】さらに、O2センサによる空燃比フィード
バック補正によって、基準空燃比と同一となった平均空
燃比が理論空燃比へと制御される。
バック補正によって、基準空燃比と同一となった平均空
燃比が理論空燃比へと制御される。
【0014】一方、空燃比の推定に用いた基準特性を定
める運転条件をはずれた運転条件においても、基準特性
を用いて各気筒の空燃比を推定すると、運転条件の差に
相当する推定誤差が生じる。
める運転条件をはずれた運転条件においても、基準特性
を用いて各気筒の空燃比を推定すると、運転条件の差に
相当する推定誤差が生じる。
【0015】この誤差は空燃比フィードバック補正量α
から換算される実際の平均空燃比と空燃比推定値平均値
の差に相当するので、この差で空燃比推定値が気筒ごと
に補正されると、運転条件の相違に伴う空燃比推定誤差
が取りさられる。
から換算される実際の平均空燃比と空燃比推定値平均値
の差に相当するので、この差で空燃比推定値が気筒ごと
に補正されると、運転条件の相違に伴う空燃比推定誤差
が取りさられる。
【0016】
【実施例】図2において、1は単位クランク角度ごとの
信号とクランク角度の基準位置ごとの信号とを出力する
クランク角度センサ、2はエアクリーナから吸入される
空気量Qaを検出するエアフローメータ、3は排出ガス
中の酸素に反応して理論空燃比を境に値の急変するO2
センサで、これらセンサ類の信号はマイコンからなるコ
ントロールユニット5に入力されている。
信号とクランク角度の基準位置ごとの信号とを出力する
クランク角度センサ、2はエアクリーナから吸入される
空気量Qaを検出するエアフローメータ、3は排出ガス
中の酸素に反応して理論空燃比を境に値の急変するO2
センサで、これらセンサ類の信号はマイコンからなるコ
ントロールユニット5に入力されている。
【0017】燃料の噴射は、量が多いときも少ないとき
も、各気筒の吸気ポートに設けた一か所のインジェクタ
6a〜6d(図は4気筒)から供給するので、量の調整
はコントロールユニット5によりその噴射時間で行う。
噴射時間が長くなれば噴射量が多くなり、噴射時間が短
くなれば噴射量が少なくなる。混合気の濃さつまり空燃
比は、一定量の吸入空気に対する燃料噴射量が多くなれ
ばリッチ側にずれ、燃料噴射量が少なくなればリーン側
にずれる。
も、各気筒の吸気ポートに設けた一か所のインジェクタ
6a〜6d(図は4気筒)から供給するので、量の調整
はコントロールユニット5によりその噴射時間で行う。
噴射時間が長くなれば噴射量が多くなり、噴射時間が短
くなれば噴射量が少なくなる。混合気の濃さつまり空燃
比は、一定量の吸入空気に対する燃料噴射量が多くなれ
ばリッチ側にずれ、燃料噴射量が少なくなればリーン側
にずれる。
【0018】したがって、吸入空気量との比が一定とな
るように燃料の基本噴射量を決定してやれば運転条件が
相違しても同じ空燃比の混合気が得られる。ただし、燃
料の噴射はエンジンの1回転について1回行われるの
で、基本噴射パルス幅計算手段8では1回転で吸い込ん
だ空気量に対して1回転当たりの基本噴射パルス幅Tp
(=K・Qa/Ne、ただしKは定数)を、そのときの吸入
空気量Qaとエンジン回転数Neとから求めるのである。
通常、この基本噴射パルス幅Tpにより決定される空燃
比は理論空燃比付近になっている。
るように燃料の基本噴射量を決定してやれば運転条件が
相違しても同じ空燃比の混合気が得られる。ただし、燃
料の噴射はエンジンの1回転について1回行われるの
で、基本噴射パルス幅計算手段8では1回転で吸い込ん
だ空気量に対して1回転当たりの基本噴射パルス幅Tp
(=K・Qa/Ne、ただしKは定数)を、そのときの吸入
空気量Qaとエンジン回転数Neとから求めるのである。
通常、この基本噴射パルス幅Tpにより決定される空燃
比は理論空燃比付近になっている。
【0019】排気管にはエンジンから排出されてくるC
O,HC,NOxといった三つの有害成分を処理する三
元触媒が設けられる。この三元触媒が三成分を同時に処
理できるのは、燃焼室に供給している混合気の空燃比が
理論空燃比を中心とする狭い範囲にあるときだけであ
る。この範囲より実空燃比が少しでもリッチ側にずれる
とCO,HCの排出量が増し、逆にリーン側にずれると
NOxが多く排出される。
O,HC,NOxといった三つの有害成分を処理する三
元触媒が設けられる。この三元触媒が三成分を同時に処
理できるのは、燃焼室に供給している混合気の空燃比が
理論空燃比を中心とする狭い範囲にあるときだけであ
る。この範囲より実空燃比が少しでもリッチ側にずれる
とCO,HCの排出量が増し、逆にリーン側にずれると
NOxが多く排出される。
【0020】そこで、排出ガス規制が実施される運転条
件になると、コントロールユニット5は、三元触媒がそ
の能力を十分に発揮できる理論空燃比になるよう、排気
管の集合部に設けた1つのO2センサ3からの実空燃比
信号にもとづいて燃料噴射量をフィードバック補正す
る。
件になると、コントロールユニット5は、三元触媒がそ
の能力を十分に発揮できる理論空燃比になるよう、排気
管の集合部に設けた1つのO2センサ3からの実空燃比
信号にもとづいて燃料噴射量をフィードバック補正す
る。
【0021】O2センサ3の出力が理論空燃比相当のス
ライスレベルより高いと平均空燃比はリッチ側に、低い
とリーン側にある。
ライスレベルより高いと平均空燃比はリッチ側に、低い
とリーン側にある。
【0022】この判定結果よりたとえば平均空燃比がリ
ーン側より理論空燃比を横切ってリッチ側に反転したと
きは空燃比をリーン側に戻さなければならない。そこ
で、空燃比フィードバック補正量計算手段9により平均
空燃比がリッチ側に反転した直後だけは空燃比フィード
バック補正係数αからステップ変化量PRを差し引き、
空燃比がつぎにリーン側へ反転する直前までαから微小
変化量IRを差し引く。
ーン側より理論空燃比を横切ってリッチ側に反転したと
きは空燃比をリーン側に戻さなければならない。そこ
で、空燃比フィードバック補正量計算手段9により平均
空燃比がリッチ側に反転した直後だけは空燃比フィード
バック補正係数αからステップ変化量PRを差し引き、
空燃比がつぎにリーン側へ反転する直前までαから微小
変化量IRを差し引く。
【0023】この逆に平均燃比がリッチ側からリーン側
に反転したときは、反転の直後だけステップ変化量PL
をαに加算し、空燃比がつぎにリッチ側に反転する直前
まで微小変化量ILを加算する。
に反転したときは、反転の直後だけステップ変化量PL
をαに加算し、空燃比がつぎにリッチ側に反転する直前
まで微小変化量ILを加算する。
【0024】燃料噴射パルス幅計算手段10ではこうし
て求めたフィードバック補正係数αを基本噴射パルス幅
Tpにかけることによって燃料噴射パルス幅TFを計算
する。このTFは全気筒に共通な値である。
て求めたフィードバック補正係数αを基本噴射パルス幅
Tpにかけることによって燃料噴射パルス幅TFを計算
する。このTFは全気筒に共通な値である。
【0025】このようにして、混合気が理論空燃比より
も薄ければ、理論空燃比になるように噴射量を増量し、
逆に濃ければ噴射量を減量するということを繰り返す。
も薄ければ、理論空燃比になるように噴射量を増量し、
逆に濃ければ噴射量を減量するということを繰り返す。
【0026】なお、基本噴射パルス幅Tpと燃料噴射パ
ルス幅TFとは所定時間ごと、空燃比フィードバック補
正量αはエンジン回転に同期して計算している。
ルス幅TFとは所定時間ごと、空燃比フィードバック補
正量αはエンジン回転に同期して計算している。
【0027】ところで、同じ値の燃料噴射パルス幅TF
ですべての噴射弁6a〜6dを駆動しても、これら噴射
弁6a〜6dに図6に示した噴射特性のバラツキがある
と、実際に燃焼室に供給される燃料量が気筒間で相違
し、多く噴射された気筒では空燃比がリッチ側に、少な
く噴射された気筒では空燃比がリーン側に傾く。
ですべての噴射弁6a〜6dを駆動しても、これら噴射
弁6a〜6dに図6に示した噴射特性のバラツキがある
と、実際に燃焼室に供給される燃料量が気筒間で相違
し、多く噴射された気筒では空燃比がリッチ側に、少な
く噴射された気筒では空燃比がリーン側に傾く。
【0028】こうした噴射弁特性のバラツキの影響を受
けないようにするため、上記全気筒に共通の燃料噴射パ
ルス幅TFを、図2で示したように、筒内圧センサ(燃
焼圧力センサ)4a〜4d、入力回路12a〜12d、
空燃比計算手段13a〜13d、噴射弁補正量計算手段
14、噴射弁補正手段15a〜15dによって気筒別に
補正する。図には4気筒の例を示すが、これに限られる
ものではない。
けないようにするため、上記全気筒に共通の燃料噴射パ
ルス幅TFを、図2で示したように、筒内圧センサ(燃
焼圧力センサ)4a〜4d、入力回路12a〜12d、
空燃比計算手段13a〜13d、噴射弁補正量計算手段
14、噴射弁補正手段15a〜15dによって気筒別に
補正する。図には4気筒の例を示すが、これに限られる
ものではない。
【0029】ここでは、1番気筒で代表させて述べる
と、4aは1番気筒に設けられる筒内圧センサ(たとえ
ば点火プラグの座金状に形成される)で、筒内圧センサ
4aの信号は対応する入力回路12aに入力される。
と、4aは1番気筒に設けられる筒内圧センサ(たとえ
ば点火プラグの座金状に形成される)で、筒内圧センサ
4aの信号は対応する入力回路12aに入力される。
【0030】図3は入力回路12aにより処理された筒
内圧波形であり、ここでは圧縮上死点(TDC)よりも
60度前の圧力値Pinと、おなじく圧縮上死点よりも6
0度後の圧力値Pexだけをサンプリングして一時的に記
憶する。
内圧波形であり、ここでは圧縮上死点(TDC)よりも
60度前の圧力値Pinと、おなじく圧縮上死点よりも6
0度後の圧力値Pexだけをサンプリングして一時的に記
憶する。
【0031】PinとPexのサンプル値が入力される空燃
比計算手段13aでは、PinとPexの比を圧力比Prati
o(=Pin/Pex)として1燃焼サイクルごとに計算
し、この圧力比Pratioからは1番気筒に供給された混
合気の空燃比A/F(a)を推定する。
比計算手段13aでは、PinとPexの比を圧力比Prati
o(=Pin/Pex)として1燃焼サイクルごとに計算
し、この圧力比Pratioからは1番気筒に供給された混
合気の空燃比A/F(a)を推定する。
【0032】圧力比Pratioと燃焼に供された混合気の
空燃比A/Fとの間には、図4のように空燃比がリーン
側からリッチ側に向かうほど圧力比Pratioの値が小さ
くなる関係があることがSAE論文900260などの
実験解析結果からよく知られており、図示の基準特性を
テーブルにしておくと、テーブル検索により混合気の空
燃比を推定することができるのである。つまりここでの
圧力比Pratioは空燃比と相関する値である。
空燃比A/Fとの間には、図4のように空燃比がリーン
側からリッチ側に向かうほど圧力比Pratioの値が小さ
くなる関係があることがSAE論文900260などの
実験解析結果からよく知られており、図示の基準特性を
テーブルにしておくと、テーブル検索により混合気の空
燃比を推定することができるのである。つまりここでの
圧力比Pratioは空燃比と相関する値である。
【0033】噴射弁補正量計算手段14では、こうして
求めた1番気筒の空燃比推定値A/F(a)とあらかじ
め定めた基準空燃比A/F(0)にもとづいて1番気筒
用の噴射弁補正量Caを次式により計算する。 Ca=1+Kf・(A/F(0)−A/F(a))/A/F(0) …(1)
求めた1番気筒の空燃比推定値A/F(a)とあらかじ
め定めた基準空燃比A/F(0)にもとづいて1番気筒
用の噴射弁補正量Caを次式により計算する。 Ca=1+Kf・(A/F(0)−A/F(a))/A/F(0) …(1)
【0034】ただし(1)式においてKfは正の定数で
ある。
ある。
【0035】あらかじめ定める基準空燃比は理論空燃比
でなくとも、図6で示した平均値の噴射量特性により形
成される空燃比でかまわない。
でなくとも、図6で示した平均値の噴射量特性により形
成される空燃比でかまわない。
【0036】噴射弁補正手段15aでは補正量Caを上
記の全気筒に共通な燃料噴射パルス幅TFにかけること
によって1番気筒用の燃料噴射パルス幅TFa(=TF
・Ca)を計算し、これを噴射指令に変換して1番気筒
の噴射弁6aに与える。
記の全気筒に共通な燃料噴射パルス幅TFにかけること
によって1番気筒用の燃料噴射パルス幅TFa(=TF
・Ca)を計算し、これを噴射指令に変換して1番気筒
の噴射弁6aに与える。
【0037】2番気筒から4番気筒についても同様にし
て、筒内圧センサ4b〜4dと入力回路12b〜12d
と空燃比計算手段13b〜13dを用いて燃焼室に供給
される混合気の空燃比推定値A/F(b)〜A/F
(d)を求め、噴射弁補正量計算手段14で上記の
(1)式と類似の式を用いて噴射弁補正量Cb〜Cdを
個別に計算する。噴射弁補正手段15b〜15dで各補
正量Cb〜CdをTFにかけることによって燃料噴射パ
ルス幅TFb〜TFdを気筒別に計算し、これを噴射指
令に変換して対応する噴射弁6b〜6dに与える。
て、筒内圧センサ4b〜4dと入力回路12b〜12d
と空燃比計算手段13b〜13dを用いて燃焼室に供給
される混合気の空燃比推定値A/F(b)〜A/F
(d)を求め、噴射弁補正量計算手段14で上記の
(1)式と類似の式を用いて噴射弁補正量Cb〜Cdを
個別に計算する。噴射弁補正手段15b〜15dで各補
正量Cb〜CdをTFにかけることによって燃料噴射パ
ルス幅TFb〜TFdを気筒別に計算し、これを噴射指
令に変換して対応する噴射弁6b〜6dに与える。
【0038】かりに、1番気筒の噴射弁6aが図6にお
いて上限値の特性をもつ噴射弁だったとすると、この噴
射弁によれば、平均値の特性の噴射弁よりも多くの燃料
が噴射されるため、1番気筒では空燃比が基準空燃比よ
りもリッチ側にずれる。
いて上限値の特性をもつ噴射弁だったとすると、この噴
射弁によれば、平均値の特性の噴射弁よりも多くの燃料
が噴射されるため、1番気筒では空燃比が基準空燃比よ
りもリッチ側にずれる。
【0039】このとき、噴射弁補正量Caには1より小
さな値が計算される。たとえば、基準空燃比A/F
(0)が1.1であるのに対し、リッチ側にずれた空燃
比A/F(a)が1.3であれば、Ca=1+Kf・
(−0.2/1.1)よりCaは1より小さな値になる
のである。なお、1.1や1.3は理論空燃比を1とし
て換算した値である。
さな値が計算される。たとえば、基準空燃比A/F
(0)が1.1であるのに対し、リッチ側にずれた空燃
比A/F(a)が1.3であれば、Ca=1+Kf・
(−0.2/1.1)よりCaは1より小さな値になる
のである。なお、1.1や1.3は理論空燃比を1とし
て換算した値である。
【0040】このCaで燃料噴射パルス幅TFが補正さ
れると、TFa<TFより1番気筒では供給燃料量が少
なくされ、これにより1番気筒では燃焼室に流入する混
合気が基準空燃比の混合気と同一にされる。この逆に、
1番気筒の噴射弁6aが図6で下限値特性の噴射弁であ
ったとしても、今度はCa>1より供給燃料量が多くさ
れ、これにより基準空燃比の混合気と同一にされる。
れると、TFa<TFより1番気筒では供給燃料量が少
なくされ、これにより1番気筒では燃焼室に流入する混
合気が基準空燃比の混合気と同一にされる。この逆に、
1番気筒の噴射弁6aが図6で下限値特性の噴射弁であ
ったとしても、今度はCa>1より供給燃料量が多くさ
れ、これにより基準空燃比の混合気と同一にされる。
【0041】つまり、噴射弁補正量Ca〜Cdは基準空
燃比からのずれに応じた値であり、このCa〜Cdによ
ってTFを増減することで、どの気筒にも同量の燃料量
を供給するのである。いいかえると、噴射弁により噴射
量が多いもの、少ないものがあるなど各気筒で噴射量が
バラツクことがあっても、そうしたことに関係なくすべ
ての気筒の空燃比を同じにすることができるのである。
燃比からのずれに応じた値であり、このCa〜Cdによ
ってTFを増減することで、どの気筒にも同量の燃料量
を供給するのである。いいかえると、噴射弁により噴射
量が多いもの、少ないものがあるなど各気筒で噴射量が
バラツクことがあっても、そうしたことに関係なくすべ
ての気筒の空燃比を同じにすることができるのである。
【0042】なお、上記噴射弁ごとの燃料補正によって
いずれの気筒の空燃比も1.1という値の基準空燃比に
なったとすれば、平均の空燃比としても1.1であり、
これはまだ理論空燃比よりもリッチ側の混合気である。
しかしながら、平均空燃比がリッチ側にずれているとき
は、O2センサ3によりリッチ側にあると判断されフィ
ードバック補正係数αによりTFが小さくされるので、
やがて平均空燃比が理論空燃比のちかくに制御されるの
である。つまり、気筒別に空燃比を同じ値にそろえてや
りさえすれば十分なのである。
いずれの気筒の空燃比も1.1という値の基準空燃比に
なったとすれば、平均の空燃比としても1.1であり、
これはまだ理論空燃比よりもリッチ側の混合気である。
しかしながら、平均空燃比がリッチ側にずれているとき
は、O2センサ3によりリッチ側にあると判断されフィ
ードバック補正係数αによりTFが小さくされるので、
やがて平均空燃比が理論空燃比のちかくに制御されるの
である。つまり、気筒別に空燃比を同じ値にそろえてや
りさえすれば十分なのである。
【0043】ところで、図4に示した特性は運転条件が
変化すると上下にシフト(平行移動)することが知られ
ている。たとえば吸気温度が基準特性を定めたときの温
度より低いと同じ空燃比でもPratioが大きくなるの
で、図では上側にシフトするのである。このときも、基
準特性から空燃比を推定したのでは、温度の相違分だけ
空燃比推定値に誤差が生じる。
変化すると上下にシフト(平行移動)することが知られ
ている。たとえば吸気温度が基準特性を定めたときの温
度より低いと同じ空燃比でもPratioが大きくなるの
で、図では上側にシフトするのである。このときも、基
準特性から空燃比を推定したのでは、温度の相違分だけ
空燃比推定値に誤差が生じる。
【0044】これを避けるため、コントロールユニット
5では、図2で示したように、平均空燃比換算手段1
6、平均値計算手段17、差計算手段18および推定値
補正手段19を設け、空燃比推定値の平均値と実際の平
均空燃比との差で空燃比推定値を補正する。
5では、図2で示したように、平均空燃比換算手段1
6、平均値計算手段17、差計算手段18および推定値
補正手段19を設け、空燃比推定値の平均値と実際の平
均空燃比との差で空燃比推定値を補正する。
【0045】まず、平均値計算手段17に空燃比推定値
A/F(a)〜A/F(d)をすべて入力してその平均
値A/Favを計算する。 A/Fav=(1/4)・(A/F(a)+A/F(b)+A/F(c) +A/F(d)) …(2)
A/F(a)〜A/F(d)をすべて入力してその平均
値A/Favを計算する。 A/Fav=(1/4)・(A/F(a)+A/F(b)+A/F(c) +A/F(d)) …(2)
【0046】また、平均空燃比換算手段16で空燃比フ
ィードバック補正係数αについての所定サイクルの平均
値αavを実際の平均空燃比に換算する。αavは制御量で
あるため、図5で示したように平均空燃比とは大小関係
が逆になっている。なお、所定サイクルで平均したのは
制御量を安定させるためであり、基本的には1回の値で
かまわない。
ィードバック補正係数αについての所定サイクルの平均
値αavを実際の平均空燃比に換算する。αavは制御量で
あるため、図5で示したように平均空燃比とは大小関係
が逆になっている。なお、所定サイクルで平均したのは
制御量を安定させるためであり、基本的には1回の値で
かまわない。
【0047】差計算手段18でこの平均空燃比から上記
の推定値平均値A/Favを差し引いて両者の差dA/F
(=平均空燃比−A/Fav)を求め、推定値補正手段1
9によりこの差dA/Fを各空燃比推定値に加えること
によって補正する。
の推定値平均値A/Favを差し引いて両者の差dA/F
(=平均空燃比−A/Fav)を求め、推定値補正手段1
9によりこの差dA/Fを各空燃比推定値に加えること
によって補正する。
【0048】空燃比推定値を全気筒について平均する
と、基準特性を定める運転条件と現在の運転条件が同じ
であれば、定常状態である限りその平均値A/FavがO
2センサから求まる実際の平均空燃比と一致するはずで
ある。一致しないとすれば、その差dA/Fが空燃比推
定値の基準特性からのシフト量を全気筒で平均した値に
相当するはずであるから、この差dA/Fで空燃比推定
値を補正した値を現在の運転条件に応じた空燃比推定値
とするのである。ここでも、1番気筒で代表させると、
A/F(a)+dA/Fをあらためて1番気筒について
の空燃比推定値A/F(a2)とする。 A/F(a2)=A/F(a)+dA/F…(3)
と、基準特性を定める運転条件と現在の運転条件が同じ
であれば、定常状態である限りその平均値A/FavがO
2センサから求まる実際の平均空燃比と一致するはずで
ある。一致しないとすれば、その差dA/Fが空燃比推
定値の基準特性からのシフト量を全気筒で平均した値に
相当するはずであるから、この差dA/Fで空燃比推定
値を補正した値を現在の運転条件に応じた空燃比推定値
とするのである。ここでも、1番気筒で代表させると、
A/F(a)+dA/Fをあらためて1番気筒について
の空燃比推定値A/F(a2)とする。 A/F(a2)=A/F(a)+dA/F…(3)
【0049】したがって、噴射弁補正量計算手段14で
は、この値A/F(a2)を用いて1番気筒について噴
射弁補正量Caを次式によって計算することになる。 Ca=1+Kf・(A/F(0)−A/F(a2))/A/F(0) …(4)
は、この値A/F(a2)を用いて1番気筒について噴
射弁補正量Caを次式によって計算することになる。 Ca=1+Kf・(A/F(0)−A/F(a2))/A/F(0) …(4)
【0050】なお、推定値補正手段19の機能は噴射弁
補正量計算手段14にもたせることもできる。
補正量計算手段14にもたせることもできる。
【0051】ここで、この例の作用を図4を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
【0052】メモリには基準特性の関係が記憶されてお
り、空燃比フィードバック補正係数αより換算される平
均空燃比が理論空燃比からはずれたG(いずれの側でも
よく図ではリーン側とする)であったとする。なお、G
(後述するEについても)が図のように大きくはずれる
ことはないが、説明の便宜上大きくはずしている。
り、空燃比フィードバック補正係数αより換算される平
均空燃比が理論空燃比からはずれたG(いずれの側でも
よく図ではリーン側とする)であったとする。なお、G
(後述するEについても)が図のように大きくはずれる
ことはないが、説明の便宜上大きくはずしている。
【0053】基準特性を定めた運転条件(たとえば温度
条件)よりも吸気温度が低いと、圧力比PratioがDか
らEへと大きくなるので、このEから基準特性を用いて
1番気筒の空燃比を推定すると、A/F(a)=Hとな
り、実際の平均空燃比とはG−Hだけの推定誤差が生じ
る。
条件)よりも吸気温度が低いと、圧力比PratioがDか
らEへと大きくなるので、このEから基準特性を用いて
1番気筒の空燃比を推定すると、A/F(a)=Hとな
り、実際の平均空燃比とはG−Hだけの推定誤差が生じ
る。
【0054】これに対して、この例において簡単のた
め、残りの気筒の空燃比推定値も同じHであったとして
差dA/Fを計算すると、dA/F=G−Hとなり、さ
らに(3)式よりA/F(a2)=H+dA/F=H+
(G−H)=Gとなって、補正後の1番気筒の空燃比推
定値が実際の平均空燃比に一致し、これにより推定誤差
をなくすことができるのである。
め、残りの気筒の空燃比推定値も同じHであったとして
差dA/Fを計算すると、dA/F=G−Hとなり、さ
らに(3)式よりA/F(a2)=H+dA/F=H+
(G−H)=Gとなって、補正後の1番気筒の空燃比推
定値が実際の平均空燃比に一致し、これにより推定誤差
をなくすことができるのである。
【0055】実際には気筒間バラツキによって、空燃比
推定値の平均値A/FavがHよりずれることを考える
と、A/Fav=J(≠H)として、 A/F(a2)=H+dA/F=H+(G−J)=G+(H−J)
推定値の平均値A/FavがHよりずれることを考える
と、A/Fav=J(≠H)として、 A/F(a2)=H+dA/F=H+(G−J)=G+(H−J)
【0056】つまり、推定値平均値との差(H−J)だ
けは推定誤差が残ることになる。
けは推定誤差が残ることになる。
【0057】しかしながら、こうして補正した空燃比推
定値A/F(a2)を用い上記の気筒別燃料補正を繰り
返すことによって、定常運転条件での空燃比推定特性
は、基準特性に限りなく近づいていくのである。
定値A/F(a2)を用い上記の気筒別燃料補正を繰り
返すことによって、定常運転条件での空燃比推定特性
は、基準特性に限りなく近づいていくのである。
【0058】吸気温度が基準特性を定めた条件より高い
ときも、同様である。
ときも、同様である。
【0059】このようにして、現在の運転条件が織り込
まれている平均空燃比にもとづいて空燃比推定値を気筒
ごとに補正することで、基準特性を定めた運転条件から
変化したときでも、その運転条件の相違に伴う空燃比推
定誤差を取りさることができるのである。
まれている平均空燃比にもとづいて空燃比推定値を気筒
ごとに補正することで、基準特性を定めた運転条件から
変化したときでも、その運転条件の相違に伴う空燃比推
定誤差を取りさることができるのである。
【0060】
【発明の効果】この発明では、全気筒に対して1つだけ
のO2センサを用いて空燃比のフィードバック補正を行
う一方で、各気筒について、燃焼圧力の検出値から燃焼
室に供給される混合気の空燃比と相関のある値をサンプ
リングして燃焼室に供給される混合気の空燃比を推定
し、この空燃比推定値と基準空燃比とのずれに応じた噴
射弁補正量で全気筒に共通の燃料噴射パルス幅を補正す
るため、平均空燃比を理論空燃比に保ちつつ、各気筒の
噴射弁特性の相違に伴って生じる空燃比の気筒間バラツ
キをなくすことができ、さらに空燃比フィードバック補
正量から求めた平均空燃比にもとづいて空燃比推定値を
気筒ごとに補正するため、運転条件の相違に伴う空燃比
推定誤差を取りさることができる。
のO2センサを用いて空燃比のフィードバック補正を行
う一方で、各気筒について、燃焼圧力の検出値から燃焼
室に供給される混合気の空燃比と相関のある値をサンプ
リングして燃焼室に供給される混合気の空燃比を推定
し、この空燃比推定値と基準空燃比とのずれに応じた噴
射弁補正量で全気筒に共通の燃料噴射パルス幅を補正す
るため、平均空燃比を理論空燃比に保ちつつ、各気筒の
噴射弁特性の相違に伴って生じる空燃比の気筒間バラツ
キをなくすことができ、さらに空燃比フィードバック補
正量から求めた平均空燃比にもとづいて空燃比推定値を
気筒ごとに補正するため、運転条件の相違に伴う空燃比
推定誤差を取りさることができる。
【図1】この発明のクレーム対応図である。
【図2】一実施例のシステム図である。
【図3】筒内圧センサによる燃焼圧力の波形図である。
【図4】圧力比Pratioと空燃比A/Fの相関を示す特
性図である。
性図である。
【図5】αについての平均値αavと平均空燃比との関係
を示す特性図である。
を示す特性図である。
【図6】燃料噴射弁の噴射量特性図である。
1 クランク角度センサ 2 エアフローメータ 3 O2センサ 4a〜4d 筒内圧センサ(燃焼圧力センサ) 5 コントロールユニット 6a〜6d 燃料噴射弁 8 基本噴射パルス幅計算手段 9 空燃比フィードバック補正係数計算手段 10 燃料噴射パルス幅計算手段 12a〜12d 入力回路 13a〜13d 空燃比計算手段 14 噴射弁補正量計算手段 15a〜15d 噴射弁補正手段 16 平均空燃比換算手段 17 推定値平均値計算手段 18 差計算手段 19 推定値補正手段 21 燃料噴射弁 22 O2センサ 23 基本噴射パルス幅計算手段 24 空燃比フィードバック補正量演算手段 25 燃料噴射パルス幅計算手段 26 駆動信号出力手段 27 燃焼圧力センサ 28 空燃比相関値サンプリング手段 29 空燃比推定手段 30 噴射弁補正量計算手段 31 噴射量補正手段 32 気筒別対応づけ手段 33 平均値計算手段 34 平均空燃比換算手段 35 差計算手段 36 推定値補正手段
Claims (1)
- 【請求項1】 噴射パルス幅に応じて吸気管に燃料を供
給する噴射弁を気筒ごとに、また排気中の酸素濃度に応
じた出力をするO2センサを全気筒に対して1つだけ備
える一方で、運転条件に応じて基本噴射パルス幅を計算
する手段と、前記O2センサ出力にもとづいて平均空燃
比が理論空燃比となるように空燃比のフィードバック補
正量を計算する手段と、この空燃比フィードバック補正
量で前記基本噴射パルス幅を補正して全気筒に共通する
燃料噴射パルス幅を計算する手段と、この燃料噴射パル
ス幅を駆動信号に変えて前記噴射弁に出力する手段とを
備えるエンジンの空燃比制御装置において、燃焼室の圧
力を気筒ごとに検出するセンサと、このセンサ検出値か
ら燃焼室に供給される混合気の空燃比と相関のある値を
気筒ごとにサンプリングする手段と、このサンプル値か
ら燃焼室に供給される混合気の空燃比を気筒ごとに推定
する手段と、この気筒ごとの空燃比推定値とあらかじめ
定めた基準空燃比との比較にもとづいて基準空燃比より
もリーンであれば供給燃料を増量し、リッチであれば減
量するための噴射弁補正量を気筒別に計算する手段と、
この気筒別の噴射弁補正量で前記全気筒に共通の燃料噴
射パルス幅を補正する手段と、この補正された気筒別の
燃料噴射パルス幅を前記噴射弁に対応づける手段と、前
記空燃比推定値から全気筒についての平均値を計算する
手段と、前記空燃比フィードバック補正量を実際の平均
空燃比に換算する手段と、この平均空燃比と前記空燃比
推定値平均値との差を計算する手段と、この差だけ前記
空燃比推定値を気筒ごとに補正する手段とを設けたこと
を特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3220531A JP2715726B2 (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | エンジンの空燃比制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3220531A JP2715726B2 (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | エンジンの空燃比制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0559986A true JPH0559986A (ja) | 1993-03-09 |
JP2715726B2 JP2715726B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=16752460
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3220531A Expired - Lifetime JP2715726B2 (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | エンジンの空燃比制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2715726B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7549414B2 (en) | 2004-11-18 | 2009-06-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine and air-fuel ratio calculation method |
JP2011153556A (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-11 | Toyota Motor Corp | 空燃比推定システム |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6155336A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-19 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の空燃比制御装置 |
JPS62132252U (ja) * | 1986-02-17 | 1987-08-20 |
-
1991
- 1991-08-30 JP JP3220531A patent/JP2715726B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6155336A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-19 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の空燃比制御装置 |
JPS62132252U (ja) * | 1986-02-17 | 1987-08-20 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7549414B2 (en) | 2004-11-18 | 2009-06-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine and air-fuel ratio calculation method |
JP2011153556A (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-11 | Toyota Motor Corp | 空燃比推定システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2715726B2 (ja) | 1998-02-18 |
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