JPH07208254A - スロットル式可変排気量往復運動内燃機関用のシリンダ給気量予測装置 - Google Patents

スロットル式可変排気量往復運動内燃機関用のシリンダ給気量予測装置

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JPH07208254A
JPH07208254A JP6273812A JP27381294A JPH07208254A JP H07208254 A JPH07208254 A JP H07208254A JP 6273812 A JP6273812 A JP 6273812A JP 27381294 A JP27381294 A JP 27381294A JP H07208254 A JPH07208254 A JP H07208254A
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air
internal combustion
combustion engine
mass
flow rate
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JP6273812A
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Daniel J Lipinski
ジェイ.リピンスキー ダニエル
Jerry D Robichaux
ディー.ロビショウクス ジェリー
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Ford Motor Co
Original Assignee
Ford Motor Co
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    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スロットル式可変排気量往復運動内燃機関が
第1の数の活性気筒から第2の数の活性気筒へ遷移する
際に作動して、そのシリンダの給気量を予測するシリン
ダ給気量予測装置を提供する。 【構成】 前記内燃機関の空気取り入れ通路の実効フロ
ー・エリア、その回転速度、及び該内燃機関への瞬時的
な混合気の質量流量について検知された信号に基づき、
その吸気行程で各内燃機関に導入される混合気の質量を
計算するコントローラを備え、空燃比を制御する精度を
高めて燃料の適正な供給を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、可変排気量多気筒内燃
機関のシリンダ内の給気量を判断して該内燃機関の空燃
比制御の要求を管理させる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車の設計者及び製造者は、内燃機関
がある種の走行状態中に全数のシリンダ以下で運転でき
るのであれば、燃焼効率を高められることを多年にわた
って実現していた。従って、低速度低負荷の運転時に、
内燃機関がその8気筒のうちの4気筒、又は6気筒のう
ちの3気筒で走行可能であれば、燃料を節約することが
可能である。実際に、ある製造者は数年前に4−6−8
可変排気量の内燃機関を提供し、またフォード・モータ
社は、製品を販売することはしなかったが、高度に改良
した状態までに開発された3気筒のみで運転可能な6気
筒内燃機関を設計した。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】残念ながら、前述の内
燃機関はいずれもこれらの制御戦略に関連した欠点があ
った。特に、実際の製品での内燃機関装置に関する顧客
の受け取り方は、パワートレインが種々のシリンダ作動
モード間で「ハンティング」する、即ち頻繁に遷移する
傾向があるために不満足なものであった。換言すれば、
内燃機関が頻繁に4気筒から6気筒の運転に遷移し、そ
の間で顕著なトルクのエクスカーション(excursion )
を発生することになる。これは、トランスミッション・
ギヤが必然的にシフトダウン又はシフトアップを過度に
切り換えるのを運転者に知覚させる好ましくない作用が
あった。従来技術の装置に関する他の欠点は、燃料噴射
及びバルブ・タイミングを正しく制御できないために、
内燃機関のエミッションが正しく制御されないというこ
とにあった。この欠点はエミッション制御ばかりでな
く、燃費にも逆効果であった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、可変排
気量内燃機関のシリンダ給気量を判断して、空燃比のよ
り精密な制御を可能にする装置を提供することにある。
本発明の装置は、十分な時間でシリンダ給気量を効果的
に予測させて正しい量の燃料を供給可能にさせる。
【0005】第1の数の活性気筒から第2の数の活性気
筒へ遷移する際に作動してシリンダ給気量を予測するス
ロットル式可変排気量往復運動内燃機関用のシリンダ給
気量予測装置であって、前記内燃機関の空気取り入れ通
路の実効フロー・エリア(flow area )(AREAf
を判断して前記実効フロー・エリアに対応した信号を発
生するスロットル検知装置と、前記内燃機関の前記回転
速度を判断して前記回転速度に対応する信号を発生する
内燃機関の回転速度センサと、前記内燃機関への瞬時的
な混合気の質量流量を判断して前記空気流量に対応する
信号を発生するエアフロー(空気流量)センサとを備え
ている。更に、本発明による装置は、前記回転速度、フ
ロー・エリア及び混合気の質量流量の信号を受け取り、
かつ前記各信号の値に基づいてその吸気行程中に各内燃
機関のシリンダに導入された混合気の質量を計算するコ
ントローラを備えている。
【0006】前記コントローラは、前記混合気の質量流
量の信号と前記回転速度及びフロー・エリアの信号の関
数として判断した最終予測質量値との関数に基づく初期
質量値をまず決定することと、前記回転速度及びフロー
・エリアの信号に基づいて時定数の関数として前記初期
値及び予測最終値を変更して特定の繰返し中に前記質量
が変化する量を決定することと、前記変化の量により既
に決定した質量値を訂正することと、前記初期値のため
に混合気の質量の新しい各訂正値を置換して繰返しを続
けることとによる繰返処理に従って各シリンダに導入さ
れた混合気の質量を予測する。前記最終質量及び前記時
定数は前記コントローラに内蔵されたルックアップ・テ
ーブルから読み出される。即ち、これらの値は、前記内
燃機関の性能をマッピングすることにより判断されても
よい。
【0007】本発明の他の特徴によれば、第1の数の活
性気筒から第2の数の活性気筒へ遷移する際に作動して
シリンダ給気量を予測する可変排気量内燃機関用のシリ
ンダ給気量予測方法において、前記内燃機関の空気取り
入れ通路の実効フロー・エリアを判断して前記実効フロ
ー・エリアに対応した信号を発生するステップと、前記
内燃機関への瞬時的な混合気の質量流量を判断して前記
混合気の質量流量に対応する信号を発生するステップ
と、前記内燃機関の前記回転速度を判断して前記回転速
度に対応する信号を発生するステップと、その位置、回
転速度、及び混合気の質量流量の信号に基づいてその吸
気行程中の内燃機関のシリンダに導入された混合気の質
量を計算するステップとを備えている。各シリンダに導
入された混合気の質量は、前記混合気の質量流量の信号
の関数に基づいて初期質量値を判断するステップと、前
記回転速度及び前記混合気の質量流量の信号に基づいて
時定数の関数として前記初期値を変更するステップと、
更に前記時定数の関数により変更される際に、前記回転
速度及び前記フロー・エリアの信号の関数として判断さ
れた予測最終混合気の質量から判断された量により前記
初期値を変更するステップとによる繰返処理に従って予
測される。
【0008】本発明の他の特徴によれば、定常状態にお
いて作動してシリンダ給気量を予測するスロットル式可
変排気量往復運動内燃機関用のシリンダ給気量予測装置
において、前記内燃機関の回転速度を判断して前記回転
速度に対応した信号を発生する機関速度センサと、前記
内燃機関への瞬時的な混合気の質量流量を判断して前記
空気流量に対応した信号を発生する空気流量センサと、
前記回転速度及び混合気の質量流量の各信号を受け取
り、かつ前記各信号の値に基づいてその吸気行程中の各
内燃機関のシリンダに導入された混合気の質量を繰り返
して計算するコントローラとを備えると共に、前記コン
トローラは、前記瞬時的な混合気の質量値、及び運転中
に少なくとも部分的に前記シリンダ数により選択された
時定数の関数として既に計算された質量値を変更し、か
つ前記コントローラは前記既に計算された質量値のため
に給気量のために新しく計算された値を引算することに
より、前記繰返処理を続ける。前記時定数は、最大数の
シリンダよりも少数のシリンダで作動している間は、前
記内燃機関の体積効率を増加させるように計算が調整さ
れる。
【0009】
【実施例】図1に示すように、可変排気量内燃機関用の
給気量を判断する装置が内燃機関制御をするために通常
用いられる型式のマイクロプロセッサ・コントローラ1
0を備えている。マイクロプロセッサ・コントローラ1
0は、内燃機関の冷却液の温度、給気量の温度、インテ
ーク・マニホールドの圧力、アクセル・ペダル位置及び
他の内燃機関用の各センサと、当該技術分野に習熟する
者に知られ、かつこの開示により示唆される車両センサ
とを限定的ではなく含む、種々のセンサからの種々の信
号を用いることができるマイクロプロセッサ10Aを備
えている。マイクロプロセッサ・コントローラ10に情
報を供給する特定のセンサには、内燃機関に流れ込む混
合気の質量流量を測定する空気流量センサ12と、内燃
機関の回転速度センサ14とが含まれる。スロットル検
知装置16は空気を内燃機関に導く通路の実効フロー・
エリアを決定する。「実効フロー・エリア」(AREA
f )は、ここで使用しているように、スロットル本体で
の断面積ば かりでなく、例えば手動的及び電子的に共
に配置可能なスロットル・プレートを用いている多重ス
ロットル・プレートにより発生される混合気の質量流量
に対する作用も意味している。スロットル検知装置16
は実効フロー・エリアに対応した信号を発生する。これ
は、ルックアップ・テーブルを用いることにより、又は
独立した変数としてスロットル位置をそれぞれ用いる分
析機能により、達成される。
【0010】マイクロプロセッサ・コントローラ10は
内燃機関が実効可変排気量を減少させるように選択され
た内燃機関のシリンダを不活性化する能力を有する。例
えば、8気筒内燃機関では、必要に従って、その内燃機
関を4、5、6又は7気筒により、更には3気筒により
作動させることができる。当該技術分野に習熟する者
は、この開示を見ることにより、内燃機関のシリンダを
選択的に作動不能にさせるために多数の異なる不活性化
装置が利用可能であることを理解できるであろう。この
ような装置は、例えば燃焼又は排気ガスをシリンダ内に
閉じ込めたままとなるように、作動不能のシリンダがバ
ルブを開くのを防止する機構を備えている。更に、この
ような装置は1以上のシリンダの有効行程を変更する機
構を含めてもよい。内燃機関のシリンダにおける空気の
量は、活性化されるシリンダ数が変化するに従って非常
に変化するとしていた。その結果、空燃比の制御は、シ
リンダ内の給気量が正確に予測されないときは、著しく
損なわれることになる。
【0011】図2をここで参照すると、シリンダの給気
量が時間t1 から時間t2 までの期間で8気筒による作
動から4気筒による作動へ遷移することにより移行する
可変排気量内燃機関に関する時間の関数として示されて
いる。時間t1 以前では内燃機関は定常状態で8気筒で
作動している。時間t2 から時間t3 までの期間では、
内燃機関は4気筒により作動している。時間t3 から時
間t4 までの期間では、内燃機関は4気筒による作動か
ら8気筒による作動へ遷移することにより移行してい
る。本発明の装置及び方法の目的は、マイクロプロセッ
サ・コントローラ10が例えば時間t2 と時間t3 との
間における期間のような定常状態での運転期間ばかりで
なく、時間t1 と時間t2 との間、及び時間t3 と時間
4 との間で発生する遷移のような遷移中もシリンダ給
気量の正確な予測をする。本発明の装置は、遷移後に適
用する最終給気の記憶値を用いるので、かつシリンダ・
モードの遷移を特徴付ける急速に変化する条件において
適正な給気準備が得られるように燃料の送り込みを十分
な時間により予定することができるので、空燃比制御を
強化するのに十分に正確なレベルにより給気量を予測を
することもできる。当該技術分野に習熟する者は、従来
の給気量計算装置が給気のために積分値を用いること、
即ちこのような装置は単純に反応的であるのに対して、
本発明は順応的であることが理解されるであろう。
【0012】本発明の装置は、内燃機関の回転速度、混
合気の質量流量、及び実行インテーク・エリアとして既
に定義されたAREAf に対応した第1の読み出し値に
より予測シリンダの給気問題を処理する。内燃機関の回
転速度及びAREAf の値は遷移中に連続的に読み出さ
れる。図2の実施例において、内燃機関の回転速度及び
AREAf 用の値と、混合気の質量流量は時間t1 で読
み出される。次いで、マイクロプロセッサ10Aは、作
動中のシリンダ数に基づく期間について空気流量センサ
12の出力を積分することにより、初期シリンダ給気の
質量を判断することになる。例えば、内燃機関が時間t
1 のときのように8気筒で運転しているときは、マイク
ロプロセッサ10Aはクランクシャフト回転の1/4期
間で発生する2カウントについて空気流量センサ12の
出力を積分することになる。しかし、内燃機関は時間t
3 のように4気筒により運転しているときは、マイクロ
プロセッサ10Aはクランクシャフト回転の1/2期間
で発生する4カウントにわたって空気流量センサ12の
出力を積分することになる。次いで、マイクロプロセッ
サ10Aは図3に示すルックアップ・テーブルを用いて
時間t2 に適用可能な最終給気値を決定する。初期値及
び最終値は以下の式により用いられて給気の質量が繰返
し中に変化する量を決定させる。
【0013】
【数1】 ただし、CAC(t)=特定の時間tにおける給気。 γ(AREAf , N)=最初は時間t1 におけるARE
f 及び内燃機関の回転速速度に基づいて、図4のルッ
クアップ・テーブルから読み出した吸気管(インテーク
・マニホールド)充填時定数。γ(AREAf , N)は
繰返し中に各時間間隔で連続的に決定される。 CAC(AREAf , N)=最初は時間t1 におけるA
REAf 及び内燃機関の回転速度に基づいて、図3のル
ックアップ・テーブルから読み出した時間t2 において
予測した最終シリンダ給気。γ(AREAf , N)は繰
返し中に各時間間隔で連続的に決定される。
【0014】以上で示した式によりシリンダ給気の時間
変化率を決定した後に、前に決定した繰返し質量値は、
次式を用いて変化量により訂正される。即ち、
【0015】
【数2】
【0016】時間t1 と時間t2 との間に挟まれた複数
の期間における給気を決定すると、マイクロプロセッサ
・コントローラ10は、予測繰返処理がシリンダ給気の
計算を実際の内燃機関の事象に導くようにするので、適
当なタイミング形式で所望量の燃料を送出するように、
インジェクタ20に指令することができる。
【0017】時間t3 から時間t4 までの期間におい
て、前述の繰返処理はマイクロプロセッサ10Aにより
再起動され、空気流量センサ12の出力の積分に基づい
て、時間t3 で新しい給気値の計算を開始する。次い
で、CAC(AREAf 、 N)及びγ(AREAf ,
N)の新しい値がルックアップ・テーブルから選択さ
れ、前と同様に繰返しを続ける。
【0018】時間t2 から時間t3 までの期間、及び時
間t1 の前及び時間t4 の後の期間において、内燃機関
は作動しているシリンダ数における変化により表わされ
た遷移状態にはなく、またマイクロプロセッサ10A
は、過渡的な給気計算で前述したように、繰返処理で用
いられる次式により、シリンダ給気を決定する。即ち、
【0019】
【数3】 ただし、AIR FK=マニホールド充填時定数。 CAC(inst)=空気流量センサ12の出力を積分
することにより計算された給気。
【0020】体積効率により変化するAIR FKは、
運転状態のシリンダ数についても訂正される。AIR
FKの値は、例えば作動シリンダ数が8気筒から4気筒
へ遷移するときは、1/2されるべきことが決定され
た。更に、最大シリンダ数以下での部分的な運転中は、
AIR FKの値は体積効率の増加を考慮するように増
加されるべきであることも決定された。これは、4気筒
及び8気筒運転においてインテーク・マニホールド圧及
び内燃機関の回転速度の関数としてルックアップ・テー
ブルにより決定されたと同一のエア・インレット濃度で
期待4気筒シリンダ給気と期待8気筒シリンダ給気との
比によってAIR FKの8シリンダ値を掛け算するこ
とにより、達成可能である。要するに、AIR FK
は、まず最大シリンダ数による作動について決定され、
次いで実際に作動状態にあるシリンダ数に関連する体積
効率と共に、実際に作動状態にあるシリンダ数について
調整される。
【0021】ここで説明した装置に対しては、請求の範
囲に記載した本発明の範囲から逸脱することなく、変更
及び変形を行なうことができる。また、本発明による装
置は、広範な適用性があり、3、4、5、6、7若しく
は8気筒時に8気筒内燃機関、又は3、4、5若しくは
6気筒時に6気筒内燃機関を作動させるように、用いら
れてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による給気量計算装置のブロック図。
【図2】本発明による可変排気量内燃機関における2つ
のシリンダ・モード遷移中に時間の関数として計算され
た給気量を示す図。
【図3】インテーク・フロー・エリア及び内燃機関の回
転速度の関数として最終給気量用のルックアップ・テー
ブルを示す図。
【図4】インテーク・フロー・エリア及び内燃機関の回
転速度の関数としてシリンダ給気量の時定数用のルック
アップ・テーブルを示す図。
【符号の説明】
10 マイクロプロセッサ・コントローラ 12 空気流量センサ 14 回転速度センサ 16 スロットル検知装置 20 インジェクタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の数の活性気筒から第2の数の活性
    気筒へ遷移する際に作動してシリンダ給気量を予測する
    スロットル式可変排気量往復運動内燃機関用のシリンダ
    給気量予測装置において、 前記内燃機関の空気取り入れ通路の実効フロー・エリア
    を判断して前記実効フロー・エリアに対応した信号を発
    生するスロットル検知装置と、 前記内燃機関の回転速度を判断して前記回転速度に対応
    する信号を発生する内燃機関の回転速度センサと、 前記内燃機関への瞬時的な混合気の質量流量を判断して
    前記混合気の質量流量に対応する信号を発生する空気流
    量センサと、 前記回転速度、フロー・エリア及び空気流量の信号を受
    け取り、かつ前記信号の値に基づいてその吸気行程中の
    各内燃機関に導入される混合気の質量を計算するコント
    ローラとを備えていることを特徴とするシリンダ給気量
    予測装置。
  2. 【請求項2】 前記コントローラは、前記混合気の質量
    流量の信号と前記回転速度及びフロー・エリアの信号の
    関数として判断した最終予測質量値との関数に基づく初
    期質量値をまず決定することと、前記回転速度及びフロ
    ー・エリアの信号に基づいて時定数の関数として前記初
    期値及び予測最終値を変更して特定の繰返し中に前記質
    量値が変化する量を決定することと、前記変化の量によ
    り既に決定した質量値を訂正することと、前記初期値の
    ために混合気の質量の新しい各訂正値を置換して繰返し
    を続けることとによる繰返処理に従って各シリンダに導
    入された混合気の質量を予測することを特徴とする請求
    項1記載のシリンダ給気量予測装置。
JP6273812A 1993-12-23 1994-11-08 スロットル式可変排気量往復運動内燃機関用のシリンダ給気量予測装置 Pending JPH07208254A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US172347 1993-12-23
US08/172,347 US5398544A (en) 1993-12-23 1993-12-23 Method and system for determining cylinder air charge for variable displacement internal combustion engine

Publications (1)

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JPH07208254A true JPH07208254A (ja) 1995-08-08

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ID=22627329

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6273812A Pending JPH07208254A (ja) 1993-12-23 1994-11-08 スロットル式可変排気量往復運動内燃機関用のシリンダ給気量予測装置

Country Status (4)

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US (1) US5398544A (ja)
EP (1) EP0659995B1 (ja)
JP (1) JPH07208254A (ja)
DE (1) DE69424756T2 (ja)

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