JPH0733795B2 - Engine ignition timing control device - Google Patents

Engine ignition timing control device

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JPH0733795B2
JPH0733795B2 JP26172889A JP26172889A JPH0733795B2 JP H0733795 B2 JPH0733795 B2 JP H0733795B2 JP 26172889 A JP26172889 A JP 26172889A JP 26172889 A JP26172889 A JP 26172889A JP H0733795 B2 JPH0733795 B2 JP H0733795B2
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JP
Japan
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air
fuel ratio
ignition timing
injection
correction amount
Prior art date
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初雄 永石
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Nissan Motor Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明はエンジンの点火時期制御装置に関する。The present invention relates to an engine ignition timing control device.

(従来の技術) 空燃比のフィードバック補正は、三元触媒を効率的に機
能させるために、フィードバック制御域において常に空
燃比を理論空燃比に維持するための補正である。空燃比
の検出は酸素センサで行い、空燃比フィードバック補正
係数αを変化させて平均空燃比を理論空燃比に制御する
((株)鉄道日本社発行、自動車工学・1986年1月号第
110頁,第111頁参照)。
(Prior Art) Feedback correction of the air-fuel ratio is a correction for always maintaining the air-fuel ratio at the theoretical air-fuel ratio in the feedback control region in order to allow the three-way catalyst to function efficiently. The air-fuel ratio is detected by an oxygen sensor, and the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is changed to control the average air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio (Railway Japan Co., Ltd., Automotive Engineering, January 1986 issue.
See pages 110 and 111).

ただし、アイドル時にも空燃比フィードバック制御を行
うと、理論空燃比からのずれに伴うトルク変動が生じる
ので、アイドル時は空燃比フィードバック制御を停止
(クランプ)している。
However, if air-fuel ratio feedback control is performed even during idling, torque fluctuations occur due to deviation from the stoichiometric air-fuel ratio, so air-fuel ratio feedback control is stopped (clamped) during idling.

(発明が解決しようとする課題) ところで、このような装置では、アイドル時の空燃比フ
ィードバック制御の停止により、吸気温の変化やわずか
の負荷変化,回転変化等があると、空燃比が理論空燃比
よりリッチ側あるいはリーン側へとずれるので、三元触
媒の転化率が悪くなり、有害ガス(NOx,CO,HC)の排出
量が増加する。
(Problems to be solved by the invention) By the way, in such a device, if there is a change in intake air temperature, a slight load change, a change in rotation, etc. due to the stop of the air-fuel ratio feedback control at the time of idling, the air-fuel ratio becomes theoretical Since it shifts from the fuel ratio to the rich side or the lean side, the conversion rate of the three-way catalyst deteriorates and the emission amount of harmful gases (NOx, CO, HC) increases.

これに対処するため、アイドル時にも空燃比のフィード
バック制御を行いつつ、空燃比フィードバック補正量α
とその平均値との偏差Δαに応じて点火時期補正量を演
算し、この点火時期補正量で基本点火時期を補正するよ
うにしたものがある(特開昭62−20652号公報参照)。
To cope with this, the air-fuel ratio feedback correction amount α
There is a method in which an ignition timing correction amount is calculated according to a deviation Δα from the average value and the basic ignition timing is corrected by this ignition timing correction amount (see Japanese Patent Laid-Open No. 62-20652).

このものでは、Δαに一次遅れを施して、その一次遅れ
の値をトルクの周期的変動に同期させ、この一次遅れの
値に比例させて点火時期の遅角補正量を与えることで、
空燃比のフィードバック制御によるαの変動に起因して
生ずるトルク変動を解消することができるのである。
In this system, a primary delay is applied to Δα, the value of the primary delay is synchronized with the periodic fluctuation of the torque, and the retard correction amount of the ignition timing is given in proportion to the value of the primary delay.
It is possible to eliminate the torque fluctuation caused by the fluctuation of α by the feedback control of the air-fuel ratio.

しかしながら、噴射タイミングを吸気行程に比較的近づ
けて噴射する場合やインジェクタから吸気弁までの距離
が長い場合にまで、一次遅れで近似したときは、トルク
変動が残ってしまう。これは、噴射タイミングを吸気行
程に比較的近づけて噴射する場合やインジェクタから吸
気弁までの距離が長い場合は、第11図の一点鎖線で示し
たように、吸気の1回目の応答が遅れ、その応答が一次
遅れで近似できなくなるからである。
However, when the injection timing is injected relatively close to the intake stroke or when the distance from the injector to the intake valve is long, the torque fluctuation remains when approximated by the first-order lag. This is because when the injection timing is injected relatively close to the intake stroke or when the distance from the injector to the intake valve is long, the response of the first intake is delayed as shown by the dashed line in FIG. This is because the response cannot be approximated with a first-order delay.

この発明は、このような従来の課題に着目してなされた
もので、空燃比フィードバック補正量に一次遅れを2回
施した値をシリンダ内空燃比として予測することによ
り、噴射タイミングを吸気行程に比較的近づけて噴射す
る場合やインジェクタから吸気弁までの距離が長い場合
にもアイドル時の発生トルクが一定となるようにした装
置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and predicts a value obtained by applying a first-order delay twice to the air-fuel ratio feedback correction amount as the cylinder air-fuel ratio, so that the injection timing is set to the intake stroke. An object of the present invention is to provide a device that makes the generated torque constant at idle even when injecting relatively close to each other or when the distance from the injector to the intake valve is long.

(課題を解決するための手段) この発明は、第1図に示すように、エンジンの回転数N
と負荷(たとえば吸入空気量Qa)をそれぞれ検出するセ
ンサ31,32と、この回転数Nと負荷の検出値に基づいて
基本噴射量Tpを演算する手段33と、排気中の空燃比を検
出するセンサ34と、このセンサ検出値に基づいて空燃比
フィードバック補正量αを演算する手段35と、アイドル
時にもこの補正量αにて前記基本噴射量Tpを補正して、
出力すべき燃料噴射量Tiを決定する手段36と、この噴射
量Tiを吸気系に噴射する装置37と、前記回転数Nと負荷
の検出値に基づいて基本点火時期PADVを演算する手段38
と、所定の加重平均係数X1、Y1を用い前記空燃比フィー
ドバック補正量αに一次遅れを2回施した値をシリンダ
内空燃比として噴射ごとにまたは所定回転ごとに予測す
る手段39と、このシリンダ内空燃比の予測値FBYAに応じ
て、この予測値より得られる発生トルクが予め定めた要
求トルクと一致するように点火時期補正量CTADVを求め
る(たとえばリーン側で進角、リッチ側で遅角させる)
手段40と、この点火時期補正量CTADVにて前記基本点火
時期PADVを補正して、出力すべき点火時期ADVを決定す
る手段41と、この決定された点火時期ADVの信号にて点
火を行う装置42とを備える。
(Means for Solving the Problems) The present invention, as shown in FIG.
And a load (for example, intake air amount Qa) respectively, sensors 31, 32 for calculating a basic injection amount Tp based on the rotational speed N and a detected value of the load, and an air-fuel ratio in exhaust gas. A sensor 34, means 35 for calculating the air-fuel ratio feedback correction amount α based on the sensor detection value, and correcting the basic injection amount Tp with this correction amount α even during idling,
Means 36 for determining the fuel injection amount Ti to be output, device 37 for injecting this injection amount Ti into the intake system, and means 38 for calculating the basic ignition timing PADV based on the rotational speed N and the detected value of the load.
And means 39 for predicting a value obtained by applying a first-order lag twice to the air-fuel ratio feedback correction amount α using predetermined weighted average coefficients X1 and Y1 as an in-cylinder air-fuel ratio for each injection or for each predetermined rotation, and this cylinder According to the predicted value FBYA of the internal air-fuel ratio, the ignition timing correction amount CTADV is obtained so that the generated torque obtained from this predicted value matches a predetermined required torque (for example, advance on the lean side and retard on the rich side. Let)
Means 40, means 41 for deciding the ignition timing ADV to be output by correcting the basic ignition timing PADV with the ignition timing correction amount CTADV, and a device for performing ignition with the signal of the determined ignition timing ADV And 42.

(作用) 噴射タイミングを吸気行程に比較的近づけて噴射する場
合やインジェクタから吸気弁までの距離が長い場合は、
噴射タイミングを早くした場合と異なり、吸気の1回目
の応答が遅れるため、その応答を空燃比フィードバック
補正量αの一次遅れで近似することができない。
(Operation) When the injection timing is relatively close to the intake stroke, or when the distance from the injector to the intake valve is long,
Unlike the case where the injection timing is advanced, the response of the first intake is delayed, so that the response cannot be approximated by the first-order delay of the air-fuel ratio feedback correction amount α.

これに対して、αに対して一次遅れを2回続けて与えた
ときは、そのαの一次遅れを2回施した値が、吸気の1
回目に立ち上がり遅れをもって立ち上がるので、後期噴
射やインジェクタから吸気弁までの距離が長い場合に
も、吸気の1回目に立ち上がり遅れをもった応答特性に
近似させることができる。
On the other hand, when the first-order delay is given to α twice in succession, the value obtained by applying the first-order delay to α twice is 1
Since the valve rises with a rising delay at the third time, even if the distance from the late injection or the injector to the intake valve is long, it is possible to approximate the response characteristic with the rising delay at the first intake.

(実施例) 第2図は一実施例のシステム図である。(Embodiment) FIG. 2 is a system diagram of an embodiment.

図において、吸入空気はエアクリーナ2から吸気管3を
通り、燃料は噴射信号Siに基づきインジェクタからエン
ジン1の各吸気ポートに向けて噴射される。また、点火
信号を受けるパワートランジスタ14と点火プラグ15など
からなる点火装置にて、シリンダ内のガスに点火が行わ
れる。シリンダ内で燃焼したガスは排気管5を通して触
媒コンバータ6に導入され、ここで燃焼ガス中の有害成
分(NOx,CO,HC)が三元触媒により清浄化されて排出さ
れる。
In the figure, intake air passes from an air cleaner 2 to an intake pipe 3, and fuel is injected from an injector to each intake port of the engine 1 based on an injection signal Si. Further, the gas in the cylinder is ignited by the ignition device including the power transistor 14 receiving the ignition signal and the ignition plug 15. The gas burned in the cylinder is introduced into the catalytic converter 6 through the exhaust pipe 5, where the harmful components (NOx, CO, HC) in the combustion gas are cleaned by the three-way catalyst and discharged.

絞り弁上流の吸入空気量Qaはホットワイヤ式のエアフロ
ーメータ(エンジン負荷センサ)7により検出され、ア
クセルペダルと連動する吸気絞り弁8によってその流量
が制御される。なお、エアフローメータ7のタイプとし
ては、ホットフィルム式でも良く、要は吸入空気量を測
定するものであればよい。
The intake air amount Qa upstream of the throttle valve is detected by a hot wire type air flow meter (engine load sensor) 7, and the flow rate is controlled by an intake throttle valve 8 which works in conjunction with an accelerator pedal. The type of the air flow meter 7 may be a hot film type, as long as it measures the amount of intake air.

絞り弁8の開度TVOは絞り弁開度センサ9により検出さ
れ、エンジン1の回転数Nはクランク角センサ(エンジ
ン回転数センサ)10により検出される。また、ウォータ
ジャケットの冷却水温Twは水温センサ11により検出さ
れ、排気中の酸素濃度は酸素センサ(空燃比センサ)12
により検出される。酸素センサ12はストイキ点で出力が
急変するものやリッチからリーンまで幅広く空燃比を検
出し得る特性をもつもの等が用いられる。さらに、スタ
ータモータの作動はスタートスイッチ13により検出され
る。
The opening TVO of the throttle valve 8 is detected by a throttle valve opening sensor 9, and the rotation speed N of the engine 1 is detected by a crank angle sensor (engine rotation speed sensor) 10. Further, the cooling water temperature Tw of the water jacket is detected by the water temperature sensor 11, and the oxygen concentration in the exhaust gas is measured by the oxygen sensor (air-fuel ratio sensor) 12
Detected by. As the oxygen sensor 12, a sensor whose output suddenly changes at the stoichiometric point or a sensor having a characteristic capable of detecting a wide range of air-fuel ratios from rich to lean is used. Further, the operation of the starter motor is detected by the start switch 13.

上記エアフローメータ7,絞り弁開度センサ9,クランク角
センサ10,水温センサ12およびスタートスイッチ13から
の出力はコントロールユニット20に入力される。
Outputs from the air flow meter 7, the throttle valve opening sensor 9, the crank angle sensor 10, the water temperature sensor 12 and the start switch 13 are input to the control unit 20.

コントロールユニット20は第1図の手段33,35,36,38〜4
1としての全機能を有し、CPU21,ROM22,RAM23およびI/O
ポート24により構成される。CPU21はROM22に書き込まれ
ているプログラムにしたがってI/Oポート24より必要と
する外部データを取り込んだり、またRAM23との間でデ
ータの授受を行ったりしながら燃料噴射制御に必要な処
理値を演算処理し、必要に応じて処理したデータをI/O
ポート24へ出力する。
The control unit 20 is the means 33, 35, 36, 38-4 of FIG.
It has all functions as 1, CPU21, ROM22, RAM23 and I / O
Consists of port 24. The CPU21 fetches the external data required from the I / O port 24 according to the program written in the ROM22, and exchanges the data with the RAM23 to calculate the processing value required for the fuel injection control. I / O the processed data as needed
Output to port 24.

I/Oポート24には各種センサやスイッチからの信号が入
力されるとともに、I/Oポート24からは噴射信号Siと点
火信号が出力される。
Signals from various sensors and switches are input to the I / O port 24, and an injection signal Si and an ignition signal are output from the I / O port 24.

ROM22はCPU21における演算プログラムを格納しており、
RAM23は演算に使用するデータをテーブルやマップ等の
形で記憶している。
ROM22 stores the calculation program in CPU21,
The RAM 23 stores data used for calculation in the form of a table or map.

第3図ないし第5図はCPU21の行う内容を示したルーチ
ンである。ここでは、燃料噴射パルス幅Tiについて全気
筒共通の値として求めるが、点火時期は気筒別に求める
ため、点火時期に関する値を表した記号(FBYA,CTADVお
よびADV)にはその最後に気筒番号nを付して区別す
る。
3 to 5 are routines showing the contents of the CPU 21. Here, the fuel injection pulse width Ti is obtained as a value common to all cylinders, but since the ignition timing is obtained for each cylinder, the cylinder number n is added to the end of the symbols (FBYA, CTADV and ADV) representing the values relating to the ignition timing. Attach and distinguish.

まず、第3図は噴射タイミングに同期して実行されるル
ーチンである。このルーチンは所定回転数ごとに実行さ
せても構わない。
First, FIG. 3 shows a routine executed in synchronization with the injection timing. This routine may be executed every predetermined number of rotations.

S1では気筒判別を行う。かりにその気筒がn番気筒であ
ったとすれば、nを選択する。
Cylinder discrimination is performed in S1. If the cylinder is the nth cylinder, then n is selected.

S2は噴射タイミングを早くした場合のもので、ここでは
空燃比フィードバック補正係数α[無名数]から気筒別
に空燃比フィードバック補正係数の予測値FBYAn[無名
数]を次式にて求める。
S2 is when the injection timing is advanced, and here, the predicted value FBYAn [unknown number] of the air-fuel ratio feedback correction coefficient for each cylinder is obtained from the air-fuel ratio feedback correction coefficient α [unknown number] by the following formula.

FBYAn=α×X+FBYAn-1×(1−X) … ただし、式において、FBYAn-1は前回のFBYAnの値を意
味させるものとする。また、X[%]は加重平均係数で
ある。
FBYAn = α × X + FBYAn −1 × (1-X) ... However, in the formula, FBYAn −1 means the value of the previous FBYAn. X [%] is a weighted average coefficient.

この式は、αの一次遅れを予測値FBYAnとするもので
ある。これは、インジェクタからの噴射量がステップ的
に増量される場合にシリンダ内に流入する燃料量は、実
際には第10図や第11図の破線で示すように、一次遅れで
増していくため、この応答途中に対する空燃比フィード
バック補正係数を求めるには、一次遅れで計算する必要
があるのである。
This equation uses the first-order lag of α as the predicted value FBYAn. This is because the amount of fuel that flows into the cylinder when the injection amount from the injector is increased stepwise actually increases with a first-order lag, as shown by the broken lines in FIGS. 10 and 11. In order to obtain the air-fuel ratio feedback correction coefficient during this response, it is necessary to calculate with a first-order lag.

S3は第1図の点火時期補正量演算手段40の機能を果たす
部分で、ここでは予測値FBYAnからテーブルを参照して
気筒別に点火時期補正量CTADVn[゜]を求める。
S3 is a portion that fulfills the function of the ignition timing correction amount calculation means 40 of FIG. 1, and here, the ignition timing correction amount CTADVn [°] is calculated for each cylinder from the predicted value FBYAn by referring to the table.

このテーブルの内容を第6図に示すと、予測値FBYAnが
1.0(要求空燃比に対する値)より小さな場合に進角量
を与えている。これは、FBYAnが1.0より小さないという
ことは、n番気筒の空燃比が要求値よりもリーン側にあ
り要求トルク(予め定まる)が得られていないことを意
味するので、この場合には点火時期を進角させて燃料圧
力を高めることにより要求トルクを発生させるためであ
る。
Fig. 6 shows the contents of this table.
The advance amount is given when it is smaller than 1.0 (value for the required air-fuel ratio). This means that if FBYAn is less than 1.0, the air-fuel ratio of the nth cylinder is leaner than the required value and the required torque (predetermined) is not obtained, so in this case ignition This is because the required torque is generated by advancing the timing and increasing the fuel pressure.

この逆に、FBYAnが1.0より大きな場合(空燃比がリッチ
側にある)には、n番気筒について要求トルク以上のト
ルクが発生しているので、点火時期を遅角させることに
より発生トルクを要求トルクまで低下させる。
On the contrary, when FBYAn is larger than 1.0 (the air-fuel ratio is on the rich side), the torque more than the required torque is generated for the nth cylinder. Therefore, the generated torque is requested by retarding the ignition timing. Reduce to torque.

なお、ここでは、要求空燃比からの空燃比偏差に応じて
点火時期補正量が求められるよう、この空燃比偏差に関
連する空燃比フィードバック補正係数について、S2でシ
リンダ内空燃比を予測するようにしてあるが、応答途中
のシリンダ内空燃比を酸素センサ出力を用いて学習予測
するように構成しても構わない。この場合には、気筒別
に求めた空燃比予測値とシリンダ内空燃比の偏差に応じ
て前記加重平均係数Xを補正した上で、気筒別に点火時
期補正量を設定する。また、シリンダ内空燃比に対して
排気空燃比はシリンダ内の残留ガスの存在により若干相
違したり、サイクル遅れや排気管での遅れを伴うので、
これらに関して補正して用いたほうがよい。
Here, in order to obtain the ignition timing correction amount according to the air-fuel ratio deviation from the required air-fuel ratio, the cylinder air-fuel ratio is predicted in S2 for the air-fuel ratio feedback correction coefficient related to this air-fuel ratio deviation. However, the in-cylinder air-fuel ratio in the middle of response may be learned and predicted by using the oxygen sensor output. In this case, the weighted average coefficient X is corrected according to the deviation between the predicted air-fuel ratio value for each cylinder and the in-cylinder air-fuel ratio, and then the ignition timing correction amount is set for each cylinder. Further, the exhaust air-fuel ratio with respect to the in-cylinder air-fuel ratio may differ slightly due to the presence of residual gas in the cylinder, or may cause a cycle delay or exhaust pipe delay,
It is better to correct these before use.

第4図は点火時期をセットするためのルーチンである。FIG. 4 is a routine for setting the ignition timing.

S11ではアイドル時または低負荷時であるかどうかを判
定し、そうであればS12に進む。
In S11, it is determined whether the engine is idle or the load is low, and if so, the process proceeds to S12.

S12は第1図の点火時期決定手段41の機能を果たす部分
で、ここでは気筒別点火時期補正量CTADVnにて全気筒に
共通な基本点火時期PADV[゜BTDC]を求める。
S12 is a portion that fulfills the function of the ignition timing determination means 41 in FIG. 1, and here, the basic ignition timing PADV [° BTDC] common to all cylinders is obtained by the cylinder-specific ignition timing correction amount CTADVn.

ADVn=PADV+CTADVn … S13では、求めた気筒別点火時期ADVnを、I/Oポート24の
タイマに転送する。これは、点火時期のセットであり、
n番気筒に対しては、このADVnの時期に点火が行われ
る。
ADVn = PADV + CTADVn ... At S13, the obtained ignition timing ADVn for each cylinder is transferred to the timer of the I / O port 24. This is a set of ignition timing,
Ignition is performed for the nth cylinder at this ADVn timing.

一方、S11でアイドル時や低負荷時でないと判定される
場合には、S14に進んでADVn=PADVとする。アイドル時
や低負荷時以外の運転域では回転が安定するため、トル
ク変動があまり問題とならないので、点火時期を補正す
る必要がないからである。
On the other hand, if it is determined in S11 that the engine is not idle or under low load, the process proceeds to S14 and ADVn = PADV. This is because the rotation is stable in an operating range other than when the engine is idle or when the load is low, and torque fluctuations do not pose a problem so that it is not necessary to correct the ignition timing.

第5図はバックグランドジョブで、たとえば10msに一度
実行される。
FIG. 5 shows a background job, which is executed once every 10 ms, for example.

S21は第1図の基本噴射量演算手段33の機能を果たす部
分で、ここではエアフローメータにて検出された吸入空
気量Qa[g/s]と回転数[rpm]から全気筒に共通の基本
噴射パルス幅Tp[ms]を次式にて求める。
S21 is a portion that fulfills the function of the basic injection amount calculation means 33 of FIG. 1, and here, from the intake air amount Qa [g / s] and the rotational speed [rpm] detected by the air flow meter, the basic value common to all cylinders. The injection pulse width Tp [ms] is calculated by the following formula.

Tp=(Qa/N)×K … ただし、Kは基本空燃比を定めるための定数である。Tp = (Qa / N) × K, where K is a constant for determining the basic air-fuel ratio.

S22は第1図の噴射量決定手段36の機能を果たす部分
で、ここでは同期噴射パルス幅Ti[ms]を次式にて求
める。
S22 is a portion that fulfills the function of the injection amount determining means 36 of FIG. 1, and here, the synchronous injection pulse width Ti [ms] is obtained by the following equation.

Ti=Tp×COEF×α+Ts … ただし、式においてCOEF[無名数]は1と各種増量補
正係数の総和、Ts[ms]は無効パルス幅である。
Ti = Tp × COEF × α + Ts However, in the formula, COEF [anonymous number] is 1 and the sum of various increase correction coefficients, and Ts [ms] is an invalid pulse width.

なお、空燃比フィードバック補正係数αは別のサブルー
チンにおいて、エンジンの1/2回転ごと(4気筒では1
回転ごと)に一度、酸素センサ出力から得られる実空燃
比に基づいて演算される。このαの内容は公知である。
ただし、アイドル時にも空燃比フィードバック制御を行
う点で従来例と相違する。
Note that the air-fuel ratio feedback correction coefficient α is set in another subroutine every 1/2 revolution of the engine (1 in 4 cylinders).
It is calculated once per rotation) based on the actual air-fuel ratio obtained from the oxygen sensor output. The content of this α is publicly known.
However, it is different from the conventional example in that the air-fuel ratio feedback control is performed even during idling.

S23では回転数N,エンジン負荷としての基本噴射パルス
幅Tpおよび冷却水温Tw[℃]から、所定のマップを参照
して基本点火時期PADV[゜BTDC]を求める。
In S23, the basic ignition timing PADV [° BTDC] is obtained from the engine speed N, the basic injection pulse width Tp as the engine load, and the cooling water temperature Tw [° C] by referring to a predetermined map.

S24では冷却水温Twから所定のテーブルを参照して加重
平均係数X[%]を求める。このテーブルの内容を第7
図に示す。ここに、Xは上記の予測値FBYAnの変化速度
を定めるものである。この変化速度はインジェクタから
吸気ポートに噴かれた燃料のうちの壁流分の挙動に大き
く依存し、壁流分の多少は冷却水温Twに依存することか
ら、冷却水温Twをパラメータとしている。
In S24, a weighted average coefficient X [%] is obtained from the cooling water temperature Tw by referring to a predetermined table. The contents of this table are
Shown in the figure. Here, X defines the rate of change of the predicted value FBYAn. This change speed largely depends on the behavior of the wall flow portion of the fuel injected from the injector to the intake port, and the wall flow portion depends somewhat on the cooling water temperature Tw, so the cooling water temperature Tw is used as a parameter.

このようにして、アイドル時も空燃比のフィードバック
制御を行うと、フィードバック制御中のトルクは、第9
図の破線で示すように低周波でゆっくりと変動する。こ
れは、第8図で示すように点火時期一定のもとでは、空
燃比A/Fがリッチ側あるいはリーン側にずれると、発生
するトルクが相違することになるからである。
In this way, if feedback control of the air-fuel ratio is performed even during idling, the torque during feedback control is
It fluctuates slowly at low frequencies as shown by the broken line in the figure. This is because, as shown in FIG. 8, when the air-fuel ratio A / F deviates to the rich side or the lean side under a constant ignition timing, the generated torque will be different.

このとき、噴射タイミングに同期して、気筒別に空燃比
フィードバック補正係数αに前記式により一次遅れが
施されると、その一次遅れの値(FBYAn)も周期的に変
動する値となり、しかも第9図の破線で示したように、
破線で示すトルクの周期的変動とちょうど同位相にな
る。FBYAnの値は、トルクが低下する半周期では1.0より
小さく、トルクが上昇する半周期では1.0より大きくな
る値(つまりシリンダ内空燃比の予測値)であるから、
このFBYAnの値に比例して、トルクが低下する半周期で
この低下の程度に応じた進角補正値が与えられ、この逆
にトルクが上昇する半周期でこの上昇の程度に応じた遅
角補正値が与えられると、アイドル時または低負荷時に
トルク特性が第9図の実線で示すようにフラットなもの
となるわけである。
At this time, when the air-fuel ratio feedback correction coefficient α for each cylinder is delayed by the above-mentioned equation in synchronization with the injection timing, the value of the first-order delay (FBYAn) also becomes a value that fluctuates periodically, and As shown by the broken line in the figure,
The phase is exactly the same as the periodic fluctuation of torque shown by the broken line. The value of FBYAn is a value that is smaller than 1.0 in the half cycle in which the torque decreases and is larger than 1.0 in the half cycle in which the torque increases (that is, the predicted value of the in-cylinder air-fuel ratio).
In proportion to the value of FBYAn, the advance angle correction value is given according to the degree of this decrease in the half cycle where the torque decreases, and conversely, in the half cycle where the torque increases, the retard angle according to the degree of this increase. When the correction value is given, the torque characteristic becomes flat as shown by the solid line in FIG. 9 when idling or at low load.

また、シリンダ内空燃比の予測値とこの予測値から計算
する点火時期補正量とを、気筒別にではなく、全気筒に
共通の値として求めるようにした例を、第13図ないし第
17図に示すと、第13図ないし第15図は第3図ないし第5
図に、第16図は第7図に、第17図は第9図に対応させて
いる。
Further, an example in which the predicted value of the in-cylinder air-fuel ratio and the ignition timing correction amount calculated from this predicted value are obtained as a value common to all cylinders, not for each cylinder, are shown in FIG. 13 to FIG.
As shown in FIG. 17, FIGS. 13 to 15 show FIGS.
FIG. 16, FIG. 16 corresponds to FIG. 7, and FIG. 17 corresponds to FIG.

たとえば、4気筒エンジンであれば、第13図で示すよう
に、1/2回転ごとに、全気筒に共通のシリンダ内空燃比
の予測値FBYAを求め、この予測値FBYAから全気筒に共通
の点火時期補正量CTADVを求める。
For example, in the case of a four-cylinder engine, as shown in FIG. 13, the predicted value FBYA of the in-cylinder air-fuel ratio common to all cylinders is obtained every 1/2 rotation, and the predicted value FBYA common to all cylinders is calculated from this predicted value FBYA. Obtain the ignition timing correction amount CTADV.

ただし、S31での変化速度Y[%]については、第16図
で示すように、第7図の変化速度Xよりも小さな値を用
いる。
However, as for the changing speed Y [%] in S31, as shown in FIG. 16, a value smaller than the changing speed X in FIG. 7 is used.

この例によれば、第17図で示すように、第9図の場合と
比較すればややトルク変動が残っているものの、従来に
比べれば、格段にトルク変動が抑えられている。
According to this example, as shown in FIG. 17, although the torque fluctuation remains slightly as compared with the case of FIG. 9, the torque fluctuation is significantly suppressed as compared with the conventional case.

以上の2つの例の作用は、特開昭62−20652号公報に記
載された技術と同様である。
The operation of the above two examples is the same as that of the technique described in JP-A-62-20652.

さて、噴射タイミングを吸気行程に比較的近づけて噴射
する場合(後期噴射)は、噴射タイミングを早くした場
合(早期噴射)と異なる応答特性を示すので、上記のよ
うに空燃比フィードバック補正係数αの一次遅れでシリ
ンダ内空燃比を予測したのでは、トルク変動が残る。と
いうのも、第10図や第11図において、噴射量のステップ
的増加(実線で示す)に対し、早期噴射の場合の燃料供
給の応答は、破線のようにほぼ一次遅れとなるので、予
測値FBYAnはαに加重平均を1回加えることで代表でき
る。しかしながら、後期噴射の場合や早期噴射でもイン
ジェクタから吸気弁までの距離が長い場合は、吸気の1
回目の応答が遅れるため、その応答が一点鎖線のように
なるので、一次遅れでは近似できないのである。なお、
第10図と第11図はいずれも燃料噴射量がステップ的に増
加した場合にシリンダへと吸入される燃料量の応答特性
であり、第10図が横軸を吸気回数として描いているのに
対し、第11図では波形モデルとして示している。また、
第12図は早期噴射と後期噴射の噴射パルス例を示す。
When the injection timing is injected relatively close to the intake stroke (late injection), the response characteristic differs from that when the injection timing is advanced (early injection). Therefore, as described above, the air-fuel ratio feedback correction coefficient α If the in-cylinder air-fuel ratio is predicted with a first-order lag, torque fluctuation remains. In Fig. 10 and Fig. 11, the response of the fuel supply in the case of early injection is almost linear delay as shown by the broken line with respect to the stepwise increase of the injection amount (shown by the solid line). The value FBYAn can be represented by adding a weighted average to α once. However, if the distance from the injector to the intake valve is long even in the case of late injection or early injection,
Since the response of the second time is delayed, the response becomes like the one-dot chain line, so that it cannot be approximated by the first-order delay. In addition,
Both Fig. 10 and Fig. 11 show the response characteristics of the amount of fuel sucked into the cylinder when the fuel injection amount increases stepwise, and although Fig. 10 shows the horizontal axis as the number of intakes, On the other hand, it is shown as a waveform model in FIG. Also,
FIG. 12 shows examples of injection pulses for early injection and late injection.

そこで、コントロールユニット20では、後期噴射やイン
ジェクタから吸気弁までの距離が長い場合には、気筒別
のシリンダ内空燃比の予測値FBYAnを次の式で求める。
Therefore, in the control unit 20, when the late injection or the distance from the injector to the intake valve is long, the predicted value FBYAn of the in-cylinder air-fuel ratio for each cylinder is obtained by the following formula.

FOFBYAn=α×X1+FOFBYAn-1×(1−X1) … FBYAn=α×Y1+FOFBYAn×(1−X1) … これらの式はαに対して1次遅れを2回続けて与えるも
のであり、これにて後期噴射やインジェクタから吸気弁
までの距離が長い場合にも、第11図で示した吸気の1回
目の立ち上がり遅れを精度良く作ることができるのであ
る。
FOFBYAn = α × X 1 + FOFBYAn -1 × (1-X 1 ) ... FBYAn = α × Y 1 + FOFBYAn × (1-X 1 ) ... These expressions give a first-order lag to α twice in a row. Therefore, even if the latter injection or the distance from the injector to the intake valve is long, the first rise delay of the intake air shown in FIG. 11 can be accurately made.

つまり、αに対して一次遅れを2回施すことで、後期噴
射やインジェクタから吸気弁までの距離が長い場合の応
答特性に近似させることができ、これによって後期噴射
やインジェクタから吸気弁までの距離が長い場合にも、
アイドル時や低負荷時に空燃比フィードバック制御に伴
うトルク変動を防止することができる。
In other words, by applying a first-order lag to α twice, it is possible to approximate the response characteristics when the late injection or the distance from the injector to the intake valve is long, and thus the distance from the late injection or the injector to the intake valve can be approximated. Is long,
It is possible to prevent torque fluctuations associated with air-fuel ratio feedback control during idling or under low load.

なお、,において、X1,Y1[%]は加重平均係数、
式のFOFBYAn[無名数]は気筒別のαの一次遅れの
値、FOFBYAn-1は前回のFOFBYAnである。
In addition, in, X 1 , Y 1 [%] is a weighted average coefficient,
In the formula, FOFBYAn [unknown number] is the value of the first-order lag for each cylinder, and FOFBYAn -1 is the previous FOFBYAn.

また、加重平均係数X1の特性は、第7図に示すXと同様
に、水温Twが低くなるほど小さくなる値である。これ
は、水温が低いほど燃料の応答性が悪く、入力のαに対
して出力のシリンダ内空燃比予測値の応答速度が遅くな
るので、加重平均係数X1の値が小さいものとなるからで
ある。
Further, the characteristic of the weighted average coefficient X 1 is a value that becomes smaller as the water temperature Tw becomes lower, similar to X shown in FIG. 7. This is because the lower the water temperature, the poorer the fuel response and the slower the response speed of the output in-cylinder air-fuel ratio predicted value with respect to the input α, and the smaller the value of the weighted average coefficient X 1. is there.

(発明の効果) この発明は、アイドル時にも空燃比フィードバック補正
を行うとともに、所定の加重平均係数を用い空燃比フィ
ードバック補正量に一次遅れを2回施した値をシリンダ
内空燃比として噴射ごとにまたは所定回転ごとに予測
し、この予測値に基づいて、この予測値により発生する
トルクが予め求めた要求トルクと一致するように点火時
期を増減補正することにしたため、噴射タイミングを吸
気行程に比較的近づけて噴射する場合やインジェクタか
ら吸気弁までの距離が長い場合にあっても、アイドル時
の空燃比フィードバック制御に伴うトルク変動を防止す
ることができる。
(Effects of the Invention) The present invention performs air-fuel ratio feedback correction even during idling, and uses a predetermined weighted average coefficient to perform a primary delay twice on the air-fuel ratio feedback correction amount as an in-cylinder air-fuel ratio for each injection. Or, it is decided to predict every predetermined number of revolutions, and based on this predicted value, the ignition timing is increased or decreased so that the torque generated by this predicted value matches the required torque obtained in advance, so the injection timing is compared with the intake stroke. Even when the injection is performed in close proximity to each other or when the distance from the injector to the intake valve is long, it is possible to prevent the torque fluctuation due to the air-fuel ratio feedback control during idling.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明のクレーム対応図、第2図は一実施例
の制御システム図、第3図は早期噴射の場合の制御動作
を説明するための流れ図、第4図、第5図は前記一実施
例の制御動作を説明するための流れ図、第6図はこの実
施例の気筒別点火時期補正量CTADVnの特性を示す図、第
7図は前記早期噴射の場合の加重平均係数Xの特性を示
す図、第8図は点火時期ADVに対する発生トルクの特性
を示す図、第9図は前記早期噴射の場合の作用を説明す
るための波形図である。 第10図と第11図は前記一実施例の応答特性を、早期噴射
との比較の上に示す図、第12図は早期噴射と後期噴射の
駆動パルスを示す波形図である。 第13図ないし第15図は上記早期噴射の場合の別の例の制
御動作を説明するための流れ図、第16図はこの別の例の
加重平均係数Yの特性を示す図、第17図はこの別の例の
作用を説明するための波形図である。 1……エンジン、3……吸気管、4……インジェクタ
(燃料噴射装置)、7……エアフローメータ(エンジン
負荷センサ)、9……絞り弁開度センサ、10……クラン
ク角センサ(エンジン回転数センサ)、11……冷却水温
センサ、15……点火プラグ、20……コントロールユニッ
ト、31……エンジン回転数センサ、32……エンジン負荷
センサ、33……基本噴射量演算手段、34……空燃比セン
サ、35……空燃比フィードバック補正量演算手段、36…
…噴射量決定手段、37……燃料噴射装置、38……基本点
火時期演算手段、39……シリンダ内空燃比予測手段、40
……点火時期補正量演算手段、41……点火時期決定手
段、42……点火装置。
FIG. 1 is a diagram corresponding to the claims of the present invention, FIG. 2 is a control system diagram of one embodiment, FIG. 3 is a flow chart for explaining a control operation in the case of early injection, and FIGS. FIG. 6 is a flow chart for explaining the control operation of one embodiment, FIG. 6 is a view showing the characteristic of the cylinder-specific ignition timing correction amount CTADVn of this embodiment, and FIG. 7 is a characteristic of the weighted average coefficient X in the case of the early injection. FIG. 8 is a diagram showing the characteristic of the generated torque with respect to the ignition timing ADV, and FIG. 9 is a waveform diagram for explaining the action in the case of the early injection. FIG. 10 and FIG. 11 are diagrams showing the response characteristics of the above-mentioned embodiment in comparison with early injection, and FIG. 12 is a waveform diagram showing drive pulses for early injection and late injection. 13 to 15 are flow charts for explaining the control operation of another example in the case of the above-mentioned early injection, FIG. 16 is a diagram showing the characteristics of the weighted average coefficient Y of this another example, and FIG. 17 is It is a wave form diagram for explaining operation of this another example. 1 ... Engine, 3 ... Intake pipe, 4 ... Injector (fuel injection device), 7 ... Air flow meter (engine load sensor), 9 ... Throttle valve opening sensor, 10 ... Crank angle sensor (engine rotation) Number sensor), 11 ... Cooling water temperature sensor, 15 ... Spark plug, 20 ... Control unit, 31 ... Engine speed sensor, 32 ... Engine load sensor, 33 ... Basic injection amount calculation means, 34 ... Air-fuel ratio sensor, 35 ... Air-fuel ratio feedback correction amount calculation means, 36 ...
... injection amount determination means, 37 ... fuel injection device, 38 ... basic ignition timing calculation means, 39 ... in-cylinder air-fuel ratio prediction means, 40
...... Ignition timing correction amount calculation means, 41 ...... Ignition timing determination means, 42 ...... Ignition device

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】エンジンの回転数と負荷をそれぞれ検出す
るセンサと、この回転数と負荷の検出値に基づいて基本
噴射量を演算する手段と、排気中の空燃比を検出するセ
ンサと、このセンサ検出値に基づいて空燃比フィードバ
ック補正量を演算する手段と、アイドル時にもこの補正
量にて前記基本噴射量を補正して、出力すべき燃料噴射
量を決定する手段と、この噴射量を吸気系に噴射する装
置と、前記回転数と負荷の検出値に基づいて基本点火時
期を演算する手段と、所定の加重平均係数を用い前記空
燃比フィードバック補正量に一次遅れを2回施した値を
シリンダ内空燃比として噴射ごとにまたは所定回転ごと
に予測する手段と、このシリンダ内空燃比の予測値に応
じて、この予測値より得られる発生トルクが予め定めた
要求トルクと一致するように点火時期補正量を求める手
段と、この点火時期補正量にて前記基本点火時期を補正
して、出力すべき点火時期を決定する手段と、この決定
された点火時期の信号にて点火を行う装置とを備えるこ
とを特徴とするエンジンの点火時期制御装置。
1. A sensor for detecting an engine speed and a load, a means for calculating a basic injection amount based on the detected values of the engine speed and a load, a sensor for detecting an air-fuel ratio in exhaust gas, and A means for calculating the air-fuel ratio feedback correction amount based on the sensor detection value, a means for correcting the basic injection amount by this correction amount even during idling, and determining the fuel injection amount to be output, and this injection amount A device for injecting into the intake system, a means for calculating the basic ignition timing based on the detected values of the rotational speed and the load, and a value obtained by applying a primary delay twice to the air-fuel ratio feedback correction amount using a predetermined weighted average coefficient. According to the means for predicting the in-cylinder air-fuel ratio for each injection or for each predetermined rotation, and the predicted value of this in-cylinder air-fuel ratio, the generated torque obtained from this predicted value matches the predetermined required torque. Means for determining the ignition timing correction amount, means for determining the ignition timing to be output by correcting the basic ignition timing with the ignition timing correction amount, and ignition based on the determined ignition timing signal. An ignition timing control device for an engine, comprising:
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