JPH0559993A - 内燃機関制御装置 - Google Patents

内燃機関制御装置

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JPH0559993A
JPH0559993A JP21695291A JP21695291A JPH0559993A JP H0559993 A JPH0559993 A JP H0559993A JP 21695291 A JP21695291 A JP 21695291A JP 21695291 A JP21695291 A JP 21695291A JP H0559993 A JPH0559993 A JP H0559993A
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JP
Japan
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air flow
combustion engine
internal combustion
response delay
flow rate
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Pending
Application number
JP21695291A
Other languages
English (en)
Inventor
Seiji Asano
誠二 浅野
Kazuya Kono
一也 河野
Teruji Sekozawa
照治 瀬古沢
Shinsuke Takahashi
信補 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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】第1の目的は、空気流量センサの応答遅れ補償
を、ノイズや吸気管脈動に影響されない内燃機関制御装
置の提供。また、第2の目的は、前記目的に加えて、さ
らにプログラム容量,計算負荷を小さくした同装置の提
供。 【構成】第1の目的は、空気流量センサにより内燃機関
の吸入空気流量を計測し、かつ前記空気流量センサの応
答遅れを補償する応答遅れ補償フィルタにより燃料噴射
量を決定する内燃機関制御装置において、前記空気流量
センサの応答遅れ補償フィルタに、内燃機関の運転状態
に応じた1次遅れ系フィルタ、すなわち内燃機関の回転
数,吸気管内圧に応じた1次遅れ系フィルタを多段連結
することにより達成される。また、第2の目的は、前記
第1の構成に加えて、1次遅れ系フィルタが多重に乗じ
る時定数を固定(1個)とすることにより達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関制御装置に係
り、さらに詳細には、空気流量センサを用いた制御シス
テムにおいて、高精度に空燃比を制御する内燃機関制御
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、内燃機関制御装置は、たとえば特
願昭59−176450号に記載のように、発熱抵抗式
空気流量センサの応答遅れを、センサの発熱抵抗体およ
びセンサ自体の熱容量の系と、支持体の熱容量による伝
熱遅れの系とに分け、これらの遅れを補償するには、減
少量Gsを状態変数として導入し、下記式を導いてい
る。
【0003】
【数1】
【0004】そして、前記式を離散化して、制御装置に
計算させているのが次式である。
【0005】
【数2】
【0006】すなわち、発熱抵抗式空気流量センサの応
答遅れを、熱伝導の物理モデルにより、1次遅れの伝達
関数を導いて、マイクロコンピュ−タなどの制御装置内
で逆補償するようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来にあ
っては、対象となる物理モデルの系を逆補償し、応答遅
れを補償するようにしている。
【0008】ところで、前記対象の系は1次遅れ系であ
り、逆補償は、1次進みとなる。
【0009】したがって、先の従来技術によれば、空気
流量センサの応答遅れを補償することはできても、その
反面、前記逆補償を制御装置内の伝達関数としてみれば
進み系であり、空気流量センサの応答遅れを補償する代
償として、ノイズや吸気管脈動を増幅した回路となって
いた。
【0010】また、前記制御はロバスト性が高く、かつ
最適な逆補償用の伝達関数(フィルタ)をディジタルで
構築するには、プログラム容量,計算負荷を大きくする
必要がある。
【0011】本発明の目的は、空気流量センサの応答遅
れ補償を、ノイズや吸気管脈動に影響されない内燃機関
制御装置を提供することにある。
【0012】また、本発明の他の目的は、前記目的に加
えて、さらにプログラム容量,計算負荷を小さくした内
燃機関制御装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記第1の目的は、空気
流量センサにより内燃機関の吸入空気流量を計測し、か
つ前記空気流量センサの応答遅れを補償する応答遅れ補
償フィルタにより燃料噴射量を決定する内燃機関制御装
置において、前記空気流量センサの応答遅れ補償フィル
タに、内燃機関の運転状態に応じた1次遅れ系フィル
タ、すなわち内燃機関の回転数,吸気管内圧に応じた1
次遅れ系フィルタを多段連結することによって達成され
る。
【0014】また、前記第2の目的は、前記第1の構成
に加えて、1次遅れ系フィルタが多重に乗じる時定数を
固定、すなわち1個とすることによって達成される。
【0015】
【作用】しかして、前記構成よりなる本発明によれば、
空気流量センサの応答遅れを補償するいわゆる逆補償が
1次進みであっても、前記空気流量センサの応答遅れ補
償フィルタに、内燃機関の運転状態に応じた1次遅れ系
フィルタ、すなわち内燃機関の回転数,吸気管内圧に応
じた1次遅れ系フィルタを多段連結したことにより、従
来、空気流量センサの応答遅れ補償を代償する形となっ
ていたノイズや吸気管脈動増幅の影響をなくすことがで
きる。
【0016】ところで、空気流量センサの応答遅れが問
題となるのは、内燃機関の低回転から高回転への立上り
時である。
【0017】したがって、低回転側、たとえばアイドル
回転数近辺では、1次遅れ系フィルタは乗じなければよ
い。
【0018】一方、ノイズや吸気管脈動は、吸気管内負
圧が高い側で大きく、低い側で小さいため、その大小に
より、1次遅れ系フィルタの乗じる数を決定すればよ
い。
【0019】また、前記のようにして乗じる1次遅れ系
フィルタの時定数を固定、すなわち1個とすれば、ソフ
トウェア上、1次遅れ系フィルタのサブル−チンを1つ
作り、それを何度コ−ルするかによって多段に組み合わ
せることができ、プログラム容量を節約することができ
る。
【0020】さらに、本発明によれば、空気流量センサ
の応答遅れ補償の切換えは、同じ1次遅れ系フィルタを
多段に組み合わせるか否かであり、その都度時定数を計
算する必要がないため、時定数がおのおの異なるフィル
タに較べて計算時間の短縮化、すなわち計算負荷を小さ
くすることができる。
【0021】
【実施例】以下、本発明を、図面にもとづいて説明す
る。
【0022】図1は、本発明に係る内燃機関制御装置の
一実施例を示す制御ブロック図であり、主に内燃機関に
流入する空気流量の取込みを示している。
【0023】図1において、ブロック101は、内燃機
関制御装置外の空気流量センサ(本実施例では、熱線式
空気流量センサを用いている)の応答遅れ補償フィルタ
である。
【0024】ブロック102〜104は、任意の時定数
を持つ1次遅れ系のフィルタを示す。
【0025】ブロック105は、前記各ブロック101
〜104の出力を内燃機関制御装置の回転数,吸気管内
圧で切り換えるブロックを示し、前記各ブロック101
〜104に対応するL1〜L4の系を一般化すると、次
式のようになる。
【0026】
【数3】
【0027】なお、前記式において、Sはラプラス演算
子である。
【0028】図2は、空気流量ステップ変化に対する空
気流量センサの応答特性線図である。
【0029】図2において、実線201がステップ状に
変化した空気流量を示し、実線202が空気流量センサ
の応答を示す。
【0030】空気流量センサの応答は2段折れとなって
おり、なお接線法により、図2にそれぞれ示す時定数T
1とT2とが求められる。したがって、空気流量センサの
応答遅れは1次遅れの和で近似され、このときの伝達関
数は下記のようになる。
【0031】
【数4】
【0032】なお、前記式において、A,Bはそれぞれ
の1次遅れ要素の全体に対する比である。
【0033】図3は、本発明装置における空気流量セン
サの応答遅れ補償を示す制御ブロック図である。
【0034】図3において、ブロック301は、空気流
量センサの応答遅れの伝達関数を示す。
【0035】ブロック302は、内燃機関制御装置内で
応答遅れを補償しているブロックを示し、前記応答遅れ
の伝達関数に極とゼロ点の相殺をおこない、補償をおこ
なっている。ただし、応答遅れ補償をおこなう関数を進
み系にするため、1/1+ST4という位相進み補償を
乗じている。
【0036】図4は、スロットルを開いたときの空気流
量センサの出力分布特性線図である。図4において、実
線401は、スロットル・オ−プン・センサの出力、実
線402は、空気流量センサの出力であり、実線402
に示すように、空気流量センサは、吸気管内の脈動を検
出し、波打っている。
【0037】図5に、空気流量センサが検出した吸気管
脈動の周波数成分を示す。
【0038】図6は、本発明装置における空気流量セン
サの応答遅れ補償を示すゲイン特性線図である。
【0039】図6において、斜線部601は、吸気管脈
動の基本周波数を示し、系L1〜L4までそれぞれ1次
遅れ要素が乗ぜられてゆくので、時定数T5のときの周
波数fT5より減衰してゆく。
【0040】図7は、本発明装置のハ−ド構成説明図で
ある。
【0041】図7において、701は、内燃機関の吸入
空気量を電気信号に変換する空気流量センサ、702
は、空気流量センサ701の信号にもとづき、ディジタ
ル演算によって噴射すべき燃料量を計算する内燃機関制
御装置、703は、内燃機関制御装置702からの信号
によって内燃機関に燃料を供給するインジェクタを示
す。
【0042】図8は、本発明装置のブロック回路図であ
る。
【0043】図8において、801は、外部センサ,ア
クチュエ−タを駆動するドライバ、802は、ドライバ
801からの電気信号をA/Dコンバ−タなどでディジ
タル信号に変換したり、ディジタル信号をパルス信号に
変換するi/oLSi、803は、内部クロックでディ
ジタル演算をおこなうCPU、804は、CPU803
のプログラムやプログラム上の定数を格納する不揮発性
メモリ、805は、プログラム上の変数を格納する揮発
性メモリを示す。
【0044】図9は、本発明装置における吸気管内圧推
定の制御ブロック図である。
【0045】図9において、空気流量センサの出力は、
ハ−ドフィルタ901を通ってノイズを除去され、ブロ
ック902において、図1で説明した空気流量センサの
応答遅れ補償をおこなう。
【0046】ブロック903では、遅れ補償された値
と、吸気管内圧と回転数テ−ブルから検索された気筒流
入空気量との差分に定数を乗じて圧力換算をおこなう。
【0047】図10は、本発明装置における吸気管内圧
推定のフロ−チャ−トを示し、吸気管内圧推定の動作は
4msec毎に起動され、ステップ1001で空気流量
センサの応答遅れ補償をおこなう。
【0048】ステップ1002では、空気流量センサの
電気的出力を空気流量に換算する。
【0049】ステップ1003では、吸気管内の圧力推
定の差分式を計算する。
【0050】ステップ1004では、圧力推定値と回転
数テ−ブルから気筒流入空気量を検索する。
【0051】図11は、本発明装置における空気流量セ
ンサの応答遅れ補償系切換えを説明するフロ−チャ−ト
であり、ステップ1101において、アイドル・スイッ
チのON,OFFを判断し、アイドル・スイッチがOF
Fの場合、ステップ1102〜1103において、内燃
機関の回転数および、図10の吸気管内推定圧を読み込
む。
【0052】ステップ1104では、内燃機関の回転数
がSLH以下,SLL以上か否かを判断し、否であれ
ば、ステップ1105〜1111に移行する。
【0053】ステップ1105,1107,1109で
は、吸気管内推定圧によりそれぞれの応答遅れ補償を切
り換える(系L2〜系L4)。
【0054】このように、本実施例におけるフィルタの
組合せは、内燃機関の回転数と吸気管内負圧の推定値を
パラメ−タとして切り換えているので、吸気管脈動の周
波数成分を確実にカットすることができる。
【0055】
【発明の効果】本発明は以上のごときであり、本発明に
よれば、空気流量センサの応答遅れを補償するいわゆる
逆補償が1次進みであっても、前記空気流量センサの応
答遅れ補償フィルタに、内燃機関の運転状態に応じた1
次遅れ系フィルタ、すなわち内燃機関の回転数,吸気管
内圧に応じた1次遅れ系フィルタを多段連結したことに
より、従来、空気流量センサの応答遅れ補償を代償する
形となっていたノイズや吸気管脈動増幅の影響をなくす
ことができる。
【0056】また、本発明によれば、1次遅れ系フィル
タが多重に乗じる1次遅れ系フィルタの時定数を固定、
すなわち1個とすれば、ソフトウェア上、1次遅れ系フ
ィルタのサブル−チンを1つ作り、それを何度コ−ルす
るかによって多段に組み合わせることができ、プログラ
ム容量を節約することができる。
【0057】さらに、本発明によれば、空気流量センサ
の応答遅れ補償の切換えは、同じ1次遅れ系フィルタを
多段に組み合わせるか否かであり、その都度時定数を計
算す必要がないため、時定数がおのおの異なるフィルタ
に較べて計算時間の短縮化、すなわち計算負荷を小さく
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る内燃機関制御装置の一実施例を示
す制御ブロック図である。
【図2】空気流量ステップ変化に対する空気流量センサ
の応答特性線図である。
【図3】本発明装置における空気流量センサの応答遅れ
補償を示す制御ブロック図である。
【図4】スロットルを開いた時の空気流量センサの出力
分布特性線図である。
【図5】空気流量センサが検出した吸気管脈動の周波数
成分を示す特性線図である。
【図6】本発明装置における空気流量センサの応答遅れ
補償を示すゲイン特性線図である。
【図7】本発明装置のハ−ド構成説明図である。
【図8】本発明装置のブロック回路図である。
【図9】本発明装置における吸気管内圧推定の制御ブロ
ック図である。
【図10】本発明装置における吸気管内圧推定のフロ−
チャ−トである。
【図11】本発明装置における空気流量センサの応答遅
れ補償系切換えを説明するフロ−チャ−トである。
【符号の説明】
101…空気流量センサ応答遅れ補償フィルタ、102
〜104…1次遅れ系フィルタ、703…内燃機関制御
装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 信補 神奈川県川崎市麻生区王禅寺1099 株式会 社日立製作所システム開発研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】空気流量センサにより内燃機関の吸入空気
    流量を計測し、かつ前記空気流量センサの応答遅れを補
    償する応答遅れ補償フィルタにより燃料噴射量を決定す
    る内燃機関制御装置において、 前記空気流量センサの応答遅れ補償フィルタに、内燃機
    関の運転状態に応じた1次遅れ系フィルタを多段連結し
    たことを特徴とする内燃機関制御装置。
  2. 【請求項2】空気流量センサにより内燃機関の吸入空気
    流量を計測し、かつ前記空気流量センサの応答遅れを補
    償する応答遅れ補償フィルタにより燃料噴射量を決定す
    る内燃機関制御装置において、 前記空気流量センサの応答遅れ補償フィルタに、内燃機
    関の回転数,吸気管内圧に応じた1次遅れ系フィルタを
    多段連結したことを特徴とする内燃機関制御装置。
  3. 【請求項3】請求項1または2において、1次遅れ系フ
    ィルタが多重に乗じる時定数を固定とした内燃機関制御
    装置。
  4. 【請求項4】請求項1〜3のいずれかにおいて、吸気管
    内負圧を推定する手段を有する内燃機関制御装置。
JP21695291A 1991-08-28 1991-08-28 内燃機関制御装置 Pending JPH0559993A (ja)

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