JPH09209804A - 筒内噴射エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents
筒内噴射エンジンの空燃比制御装置Info
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- JPH09209804A JPH09209804A JP8024284A JP2428496A JPH09209804A JP H09209804 A JPH09209804 A JP H09209804A JP 8024284 A JP8024284 A JP 8024284A JP 2428496 A JP2428496 A JP 2428496A JP H09209804 A JPH09209804 A JP H09209804A
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/008—Controlling each cylinder individually
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
-
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- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D2041/389—Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
- F02D2200/0602—Fuel pressure
- F02D2200/0604—Estimation of fuel pressure
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 燃圧の変化による実噴射量の推定が高精度で
得られ、高精度の空燃比制御が充分に得られるようにし
たエンジンの空燃比制御装置を提供すること。 【解決手段】 コントロールユニット15は、空気流量
計3などのエンジンの運転状態を検出する各種のセンサ
等からの信号を取り込み、これらの信号に基づいてイン
ジェクタ9と、点火プラグ8に接続された点火コイル2
2にそれぞれ所定の制御信号を供給し、燃料供給量と点
火時期を制御すると共に、燃圧センサ23の信号に基づ
いて各気筒別のインジェクタ補正量を算出し、それぞれ
のインジェクタに対する燃料噴射量について補正を与え
る。このとき、実際の燃料噴射量を表わす物理量とし
て、燃圧変動の面積を表わす積分値に基づいて燃料噴射
量についての補正が与えられるようにした。
得られ、高精度の空燃比制御が充分に得られるようにし
たエンジンの空燃比制御装置を提供すること。 【解決手段】 コントロールユニット15は、空気流量
計3などのエンジンの運転状態を検出する各種のセンサ
等からの信号を取り込み、これらの信号に基づいてイン
ジェクタ9と、点火プラグ8に接続された点火コイル2
2にそれぞれ所定の制御信号を供給し、燃料供給量と点
火時期を制御すると共に、燃圧センサ23の信号に基づ
いて各気筒別のインジェクタ補正量を算出し、それぞれ
のインジェクタに対する燃料噴射量について補正を与え
る。このとき、実際の燃料噴射量を表わす物理量とし
て、燃圧変動の面積を表わす積分値に基づいて燃料噴射
量についての補正が与えられるようにした。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料をシリンダ内
に直接噴射する方式の内燃機関の制御システムに係り、
特に各シリンダ毎に精密な空燃比制御が要求されるエン
ジンの空燃比制御装置に関する。
に直接噴射する方式の内燃機関の制御システムに係り、
特に各シリンダ毎に精密な空燃比制御が要求されるエン
ジンの空燃比制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車用のガソリンエンジンでは、従来
から燃料噴射方式のエンジンがかなり使用されている
が、この燃料噴射方式のエンジンでも、従来は、吸気管
内に燃料を噴射するようにした、いわゆる吸気ポート噴
射エンジンが主流を占めていた。しかして、近年、高出
力と省燃費且つ排気ガス浄化の両立の見地から、燃料を
気筒(シリンダ)内に直接噴射する電気着火方式のエンジ
ン、いわゆる筒内噴射エンジンが注目されるようになっ
てきた。
から燃料噴射方式のエンジンがかなり使用されている
が、この燃料噴射方式のエンジンでも、従来は、吸気管
内に燃料を噴射するようにした、いわゆる吸気ポート噴
射エンジンが主流を占めていた。しかして、近年、高出
力と省燃費且つ排気ガス浄化の両立の見地から、燃料を
気筒(シリンダ)内に直接噴射する電気着火方式のエンジ
ン、いわゆる筒内噴射エンジンが注目されるようになっ
てきた。
【0003】何故なら、このような省燃費且つ排気ガス
浄化のためには、希薄空燃比での運転が要求されが、こ
のためには、筒内噴射エンジンが極めて有効なためであ
る。つまり、この筒内噴射エンジンによれば、気筒内に
噴射した燃料噴霧の微粒化や吸入空気による旋回流を利
用して燃焼室内で混合気の層状化を図り、これにより安
定した燃焼を得ることができるからである。
浄化のためには、希薄空燃比での運転が要求されが、こ
のためには、筒内噴射エンジンが極めて有効なためであ
る。つまり、この筒内噴射エンジンによれば、気筒内に
噴射した燃料噴霧の微粒化や吸入空気による旋回流を利
用して燃焼室内で混合気の層状化を図り、これにより安
定した燃焼を得ることができるからである。
【0004】ところで、この筒内噴射エンジンでも、従
来は、吸気ポート噴射方式のエンジンと同様に、各イン
ジェクタ(燃料噴射弁)から各気筒内に噴射される燃料量
は、インジェクタの特性定数とエンジン負荷及び他のパ
ラメータから演算によって決定していた。
来は、吸気ポート噴射方式のエンジンと同様に、各イン
ジェクタ(燃料噴射弁)から各気筒内に噴射される燃料量
は、インジェクタの特性定数とエンジン負荷及び他のパ
ラメータから演算によって決定していた。
【0005】このとき、複数の気筒を有するエンジンで
は、希薄空燃比制御の高精度化の見地から、燃料量の演
算を各気筒毎に独立に行ない、これにより求められた燃
料量に基づいて各気筒のインジェクタを制御するのが望
ましいが、この場合、燃料量の演算には、上記したよう
に、インジェクタの特性定数を用いる必要がある。
は、希薄空燃比制御の高精度化の見地から、燃料量の演
算を各気筒毎に独立に行ない、これにより求められた燃
料量に基づいて各気筒のインジェクタを制御するのが望
ましいが、この場合、燃料量の演算には、上記したよう
に、インジェクタの特性定数を用いる必要がある。
【0006】ここで、このインジェクタの特性定数は、
製品の代表点数値として与えられ、これは不変数となっ
ている。しかし、インジェクタなどの機構部品には、そ
れを構成する部材、例えば弁開閉を司るスプリングに存
在するバネ定数の違いなどに起因して、固有の特性の違
い、いわゆる機差があり、従って、個々のインジェクタ
に付いてみると、或る許容範囲内ではあるが、特性にバ
ラツキがあり、この結果、インジェクタ単体の燃料流量
特性にバラツキが必然的に発生する。
製品の代表点数値として与えられ、これは不変数となっ
ている。しかし、インジェクタなどの機構部品には、そ
れを構成する部材、例えば弁開閉を司るスプリングに存
在するバネ定数の違いなどに起因して、固有の特性の違
い、いわゆる機差があり、従って、個々のインジェクタ
に付いてみると、或る許容範囲内ではあるが、特性にバ
ラツキがあり、この結果、インジェクタ単体の燃料流量
特性にバラツキが必然的に発生する。
【0007】また、この特性のバラツキは、カーボン付
着等による経時変化によっても発生するので、特性定数
は不変数とはならない。このように、インジェクタの特
性定数は個別に違った数値となり、且つ変化するので、
これを演算に考慮しないと、要求噴射量に対して各気筒
間で燃料量に差が生じ、結果的に空燃比バラツキとな
り、上記した希薄燃焼等での高精度な空燃比制御は実現
できない。
着等による経時変化によっても発生するので、特性定数
は不変数とはならない。このように、インジェクタの特
性定数は個別に違った数値となり、且つ変化するので、
これを演算に考慮しないと、要求噴射量に対して各気筒
間で燃料量に差が生じ、結果的に空燃比バラツキとな
り、上記した希薄燃焼等での高精度な空燃比制御は実現
できない。
【0008】そこで、例えば、特開昭62−18603
4号公報では、インジェクタに供給されている燃料の圧
力、すなわち、燃圧の変化により実噴射量を想定し、こ
の想定結果に基づいてインジェクタの制御に使用する噴
射量を補正するシステムについて開示している。
4号公報では、インジェクタに供給されている燃料の圧
力、すなわち、燃圧の変化により実噴射量を想定し、こ
の想定結果に基づいてインジェクタの制御に使用する噴
射量を補正するシステムについて開示している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、燃圧
の変化による実噴射量の想定精度の向上について、特に
配慮がされているとは言えず、空燃比制御の精度向上に
余地があるという問題があった。すなわち、上記従来技
術では、燃圧の変化の値に着目しているだけなので、必
ずしも実噴射量の想定が充分であるとは言えず、従っ
て、空燃比制御の精度向上に余地があると言えるのであ
る本発明の目的は、インジェクタの機差及び特性の経時
変化による噴射量のバラツキを個々のインジェクタ特性
定数の変更により吸収し、気筒間での空燃比バラツキを
低減して高精度の空燃比制御か充分に得られるようにし
たエンジン制御装置を提供することにある。
の変化による実噴射量の想定精度の向上について、特に
配慮がされているとは言えず、空燃比制御の精度向上に
余地があるという問題があった。すなわち、上記従来技
術では、燃圧の変化の値に着目しているだけなので、必
ずしも実噴射量の想定が充分であるとは言えず、従っ
て、空燃比制御の精度向上に余地があると言えるのであ
る本発明の目的は、インジェクタの機差及び特性の経時
変化による噴射量のバラツキを個々のインジェクタ特性
定数の変更により吸収し、気筒間での空燃比バラツキを
低減して高精度の空燃比制御か充分に得られるようにし
たエンジン制御装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的は、エンジンの
運転状態に応じて基本燃料噴射量を演算し、インジェク
タに供給すべき燃料の圧力変化に基づいて燃料噴射量の
推定値を演算し、該推定値に基づいて前記基本燃料量を
補正する方式の筒内噴射エンジンの空燃比制御装置にお
いて、前記推定値の演算を、前記燃料の圧力変化の積分
値に基づいて行なうようにして達成される。
運転状態に応じて基本燃料噴射量を演算し、インジェク
タに供給すべき燃料の圧力変化に基づいて燃料噴射量の
推定値を演算し、該推定値に基づいて前記基本燃料量を
補正する方式の筒内噴射エンジンの空燃比制御装置にお
いて、前記推定値の演算を、前記燃料の圧力変化の積分
値に基づいて行なうようにして達成される。
【0011】この結果、燃料噴射量の推定値が高精度で
得ることができ、噴射時間と推定噴射量から求めた個々
のインジェクタのバラツキを考慮した補正量により最終
噴射時間を決定することにより、気筒間での空燃比バラ
ツキの低減を図り、高精度の空燃比制御を実現すること
ができる。
得ることができ、噴射時間と推定噴射量から求めた個々
のインジェクタのバラツキを考慮した補正量により最終
噴射時間を決定することにより、気筒間での空燃比バラ
ツキの低減を図り、高精度の空燃比制御を実現すること
ができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるエンジン制御
装置について、図示の実施例により詳細に説明する。図
1は、本発明の一実施例が適用されたエンジンシステム
の一例を示したもので、図において、エンジン7の気筒
が吸入する空気は、エアクリーナ1の入口部2から取り
入れられ、空気流量計3を通り、吸気流量を制御するス
ロットル弁4が収容されたスロットルボディを通り、コ
レクタ6に入る。そして、このコレクタ6に入った吸気
は、エンジン7の各シリンダに接続された各吸気管に分
配される。上記スロットル弁4にはスロットル開度セン
サ5が設けてあり、これによりスロットル弁4の開度が
検出、又は演算され、コントロールユニット15に入力
される。
装置について、図示の実施例により詳細に説明する。図
1は、本発明の一実施例が適用されたエンジンシステム
の一例を示したもので、図において、エンジン7の気筒
が吸入する空気は、エアクリーナ1の入口部2から取り
入れられ、空気流量計3を通り、吸気流量を制御するス
ロットル弁4が収容されたスロットルボディを通り、コ
レクタ6に入る。そして、このコレクタ6に入った吸気
は、エンジン7の各シリンダに接続された各吸気管に分
配される。上記スロットル弁4にはスロットル開度セン
サ5が設けてあり、これによりスロットル弁4の開度が
検出、又は演算され、コントロールユニット15に入力
される。
【0013】他方、燃料タンク14内のガソリンなどの
燃料は、まず燃料ポンプ10により1次加圧され、低圧
用の燃圧レギュレータ12により、例えば5kg/cm
2の一定の圧力に調圧された後、次いで燃料ポンプ11
により2次加圧され、更に高い圧力にされ、高圧用の燃
圧レギュレータ13により、例えば50kg/m2の一
定の圧力に調圧された上で、インジェクタ9が配管され
ている燃料系に供給される。そして、加圧された燃料
は、それぞれの気筒に設けられているインジェクタ9か
ら気筒Sの中に噴射される。
燃料は、まず燃料ポンプ10により1次加圧され、低圧
用の燃圧レギュレータ12により、例えば5kg/cm
2の一定の圧力に調圧された後、次いで燃料ポンプ11
により2次加圧され、更に高い圧力にされ、高圧用の燃
圧レギュレータ13により、例えば50kg/m2の一
定の圧力に調圧された上で、インジェクタ9が配管され
ている燃料系に供給される。そして、加圧された燃料
は、それぞれの気筒に設けられているインジェクタ9か
ら気筒Sの中に噴射される。
【0014】インジェクタ9が配管されている燃料系に
は燃圧センサ23が設けてあり、これによりインジェク
タ9の配管内の燃料圧力を表わす信号Pfが検出され、
コントロールユニット15に供給される。また、空気流
量計3からは吸気流量を表す信号Qaが出力され、これ
もコントロールユニット15に入力されるようになって
いる。
は燃圧センサ23が設けてあり、これによりインジェク
タ9の配管内の燃料圧力を表わす信号Pfが検出され、
コントロールユニット15に供給される。また、空気流
量計3からは吸気流量を表す信号Qaが出力され、これ
もコントロールユニット15に入力されるようになって
いる。
【0015】次に、エンジン7のカムシャフト軸にはク
ランク角センサ16が設けてあり、これにより、クラン
ク軸の回転位置を表す基準角信号REFと、回転数検出
用の角度信号POSとが出力され、これらの信号もコン
トロールユニット15に入力されるようになっている。
ここで、クランク角センサ16の代りに、クランク軸の
回転を直接検出するタイプのクランク角センサ21を用
いてもよい。排気管19には、空燃比センサ18が設け
てあり、これにより検出された空燃比信号もコントロー
ルユニット15に入力されるようになっている。
ランク角センサ16が設けてあり、これにより、クラン
ク軸の回転位置を表す基準角信号REFと、回転数検出
用の角度信号POSとが出力され、これらの信号もコン
トロールユニット15に入力されるようになっている。
ここで、クランク角センサ16の代りに、クランク軸の
回転を直接検出するタイプのクランク角センサ21を用
いてもよい。排気管19には、空燃比センサ18が設け
てあり、これにより検出された空燃比信号もコントロー
ルユニット15に入力されるようになっている。
【0016】コントロールユニット15は、上記したよ
うに、エンジンの運転状態を検出する各種のセンサ等か
らの信号を取り込み、これらの信号に基づいて所定の演
算処理を実行し、演算結果として算出された各種の制御
信号を出力し、インジェクタ9と、点火プラグ8に接続
された点火コイル22にそれぞれ所定の制御信号を供給
し、燃料供給量と点火時期を制御するように構成されて
いる。
うに、エンジンの運転状態を検出する各種のセンサ等か
らの信号を取り込み、これらの信号に基づいて所定の演
算処理を実行し、演算結果として算出された各種の制御
信号を出力し、インジェクタ9と、点火プラグ8に接続
された点火コイル22にそれぞれ所定の制御信号を供給
し、燃料供給量と点火時期を制御するように構成されて
いる。
【0017】そして、この実施例では、燃圧センサ23
の信号に基づいて各気筒別のインジェクタ補正量を算出
し、それぞれのインジェクタに対する燃料噴射量につい
て補正が与えられるように構成されているが、さらに、
このとき、上記したように、実際の燃料噴射量を表わす
物理量として、燃圧変動の面積を表わす積分値が極めて
良く対応していることを見出し、この積分値に基づいて
燃料噴射量についての補正が与えられるようにしてあ
り、この結果、さらに高精度の空燃比制御が実現できる
ようにしている。
の信号に基づいて各気筒別のインジェクタ補正量を算出
し、それぞれのインジェクタに対する燃料噴射量につい
て補正が与えられるように構成されているが、さらに、
このとき、上記したように、実際の燃料噴射量を表わす
物理量として、燃圧変動の面積を表わす積分値が極めて
良く対応していることを見出し、この積分値に基づいて
燃料噴射量についての補正が与えられるようにしてあ
り、この結果、さらに高精度の空燃比制御が実現できる
ようにしている。
【0018】図2は、本発明の一実施例による制御ブロ
ックの概略図で、まず、基本噴射時間決定手段201で
は、吸気流量Qaとエンジン回転数Neから、関数式及
び予め記憶しているマップ検索などにより、燃料噴射量
に相当する基本噴射時間Tpを算出する。
ックの概略図で、まず、基本噴射時間決定手段201で
は、吸気流量Qaとエンジン回転数Neから、関数式及
び予め記憶しているマップ検索などにより、燃料噴射量
に相当する基本噴射時間Tpを算出する。
【0019】次に、目標空然比演算手段202では、噴
射時間Tpとエンジン回転数Neから、演算式もしくは
マップ検索により目標空燃比A/F_Terを算出する。そ
して、これら算出した基本噴射時間Tp及び目標空燃比
A/F_Terを乗算することにより、エンジンの運転状態
に対応して、全ての気筒で要求される燃料量に見合った
噴射時間Tiを決定する。
射時間Tpとエンジン回転数Neから、演算式もしくは
マップ検索により目標空燃比A/F_Terを算出する。そ
して、これら算出した基本噴射時間Tp及び目標空燃比
A/F_Terを乗算することにより、エンジンの運転状態
に対応して、全ての気筒で要求される燃料量に見合った
噴射時間Tiを決定する。
【0020】一方、実噴射量推定手段203では、燃圧
センサ23で検出、又は検出信号から演算で求めた燃圧
Pfと、各気筒位置を判定する基準となるクランク角及
び各インジェクタを制御する駆動パルスを用い、関数
式、又はマップ等により推定噴射量Qfnを算出する。
センサ23で検出、又は検出信号から演算で求めた燃圧
Pfと、各気筒位置を判定する基準となるクランク角及
び各インジェクタを制御する駆動パルスを用い、関数
式、又はマップ等により推定噴射量Qfnを算出する。
【0021】次いで、この推定噴射量Qfnと、噴射時
間Tiを用い、気筒別補正量演算手段204で、上記噴
射時間Tiで要求された空燃比となるよう個々のインジ
ェクタのバラツキを考慮した気筒毎の補正量K1、…K
n-1、Knを算出する。そして、各気筒毎の最終噴射時
間Ti1、…Tin-1、Tinは、上記噴射時間Ti
に、補正量Knを加えた値として算出し、これにより各
インジェクタ9を駆動させることで、気筒間での空燃比
のバラツキを低減させ、制御要求に見合った空燃比での
運転が得られるようにする。
間Tiを用い、気筒別補正量演算手段204で、上記噴
射時間Tiで要求された空燃比となるよう個々のインジ
ェクタのバラツキを考慮した気筒毎の補正量K1、…K
n-1、Knを算出する。そして、各気筒毎の最終噴射時
間Ti1、…Tin-1、Tinは、上記噴射時間Ti
に、補正量Knを加えた値として算出し、これにより各
インジェクタ9を駆動させることで、気筒間での空燃比
のバラツキを低減させ、制御要求に見合った空燃比での
運転が得られるようにする。
【0022】さらに、この気筒別補正量演算手段204
により算出した補正量Knは、次回補正量Knが学習等
により変更、更新されるまで、補正量記憶手段205に
記憶しておく。このため、補正量記憶手段205には、
不揮発性で且つ電気的に書き換えが可能なメモリや、バ
ックアップRAMなどを用いている。
により算出した補正量Knは、次回補正量Knが学習等
により変更、更新されるまで、補正量記憶手段205に
記憶しておく。このため、補正量記憶手段205には、
不揮発性で且つ電気的に書き換えが可能なメモリや、バ
ックアップRAMなどを用いている。
【0023】この実施例によれば、噴射時間Tiと推定
噴射量Qfnにより気筒別の補正量Knを決定している
ため、インジェクタなど構成部品の機器特性の差による
空燃比への影響だけでなく、補正量Knの学習と更新を
行なうことにより、インジェクタの劣化及び異常等の経
時変化が発生した場合でも、この補正量Knにより各気
筒での空燃比バラツキが吸収でき、従って、高精度の空
燃比制御を容易に確保でき、更に、この補正量Knの程
度により、インジェクタ系の異常検出(フェールセーフ)
機能を与えることができる。
噴射量Qfnにより気筒別の補正量Knを決定している
ため、インジェクタなど構成部品の機器特性の差による
空燃比への影響だけでなく、補正量Knの学習と更新を
行なうことにより、インジェクタの劣化及び異常等の経
時変化が発生した場合でも、この補正量Knにより各気
筒での空燃比バラツキが吸収でき、従って、高精度の空
燃比制御を容易に確保でき、更に、この補正量Knの程
度により、インジェクタ系の異常検出(フェールセーフ)
機能を与えることができる。
【0024】次に、この図2に示した実噴射量推定手段
203による処理について、図3のフローチャートによ
り説明する。まず然圧センサ23により検出または演算
で求めた燃料圧力Pfとクランク角信号、各インジェク
タの駆動パルスを読み込む(ステップ301)。次に、燃
料系の配管容積から起こる脈動や、エンジンの回転変動
など、燃料圧力Pfに含まれているノイズ成分を除去す
るためのフィルタ処理を施し、燃料噴射による圧力変動
波形Pf’とする(ステップ302)。
203による処理について、図3のフローチャートによ
り説明する。まず然圧センサ23により検出または演算
で求めた燃料圧力Pfとクランク角信号、各インジェク
タの駆動パルスを読み込む(ステップ301)。次に、燃
料系の配管容積から起こる脈動や、エンジンの回転変動
など、燃料圧力Pfに含まれているノイズ成分を除去す
るためのフィルタ処理を施し、燃料噴射による圧力変動
波形Pf’とする(ステップ302)。
【0025】次いで噴射量演算の対象とする気筒nを設
定する(ステップ303)。ここで、例えば第1気筒から
第n気筒まで順に演算するものとした場合は、対象気筒
nの初期値は0としておく。続いて、対象気筒nのイン
ジェクタ駆動パルスの立上り、立下りをトリガ条件とし
(ステップ304、ステップ306)、燃料圧力Pf'を
積分して燃圧積分値ΣPf'nを算出する(ステップ30
5)。
定する(ステップ303)。ここで、例えば第1気筒から
第n気筒まで順に演算するものとした場合は、対象気筒
nの初期値は0としておく。続いて、対象気筒nのイン
ジェクタ駆動パルスの立上り、立下りをトリガ条件とし
(ステップ304、ステップ306)、燃料圧力Pf'を
積分して燃圧積分値ΣPf'nを算出する(ステップ30
5)。
【0026】このように、インジェクタ9から気筒内に
燃料を噴射させるための駆動パルスがオン(ハイレベル)
状態の間(=噴射時間Ti)、燃料噴射によって変動する
燃圧値を積分処理する。次に、この燃圧積分値ΣPf'n
を用い、関数式もしくはデータテーブル等から推定噴射
量Qfnを演算する(ステップ307)。これらの処理
を、対象気筒nが気筒数mになるまで繰返し、それぞれ
の気筒において推定噴射量Qfnを求め(ステップ30
8)、終了するのである。
燃料を噴射させるための駆動パルスがオン(ハイレベル)
状態の間(=噴射時間Ti)、燃料噴射によって変動する
燃圧値を積分処理する。次に、この燃圧積分値ΣPf'n
を用い、関数式もしくはデータテーブル等から推定噴射
量Qfnを演算する(ステップ307)。これらの処理
を、対象気筒nが気筒数mになるまで繰返し、それぞれ
の気筒において推定噴射量Qfnを求め(ステップ30
8)、終了するのである。
【0027】次に、この実噴射量推定手段203による
処理を、図4のタイミングチャートにより説明する。ま
ず、第1気筒に対応するインジェクタ#1の駆動パルス
の立上り時点aでフィルタ後燃圧信号Pf'の積分を開
始し、噴射時間Ti後の駆動パルスの立下り時点bで演
算を終了し、燃圧積分値ΣPf'1を算出する。同様に、
エンジンの燃料噴射順に従い、例えば次に第2気筒が噴
射されるとした場合には、この気筒に対応するインジェ
クタ#2の駆動パルスの立上り時点c及び立下り時点d
間で積分値ΣPf'2を算出し、これにより全気筒につい
て演算を行うのである。
処理を、図4のタイミングチャートにより説明する。ま
ず、第1気筒に対応するインジェクタ#1の駆動パルス
の立上り時点aでフィルタ後燃圧信号Pf'の積分を開
始し、噴射時間Ti後の駆動パルスの立下り時点bで演
算を終了し、燃圧積分値ΣPf'1を算出する。同様に、
エンジンの燃料噴射順に従い、例えば次に第2気筒が噴
射されるとした場合には、この気筒に対応するインジェ
クタ#2の駆動パルスの立上り時点c及び立下り時点d
間で積分値ΣPf'2を算出し、これにより全気筒につい
て演算を行うのである。
【0028】なお、上記したように、この実施例では、
インジェクタの機器差による噴射量のバラツキを判定す
るため、積分値ΣPf'nを用いて推定噴射量を演算によ
り算出しているが、図4に示すように、各気筒への噴射
によって燃圧信号Pf'に発生する圧力変動のピーク値
ΔPf'1、ΔPf'2、又はこれらの組合せを用いても、イ
ンジェクタの機差による噴射量のバラツキを判定するこ
とは可能である。
インジェクタの機器差による噴射量のバラツキを判定す
るため、積分値ΣPf'nを用いて推定噴射量を演算によ
り算出しているが、図4に示すように、各気筒への噴射
によって燃圧信号Pf'に発生する圧力変動のピーク値
ΔPf'1、ΔPf'2、又はこれらの組合せを用いても、イ
ンジェクタの機差による噴射量のバラツキを判定するこ
とは可能である。
【0029】しかしながら、実際の燃料噴射は駆動パル
スがハイレベルにある期間中の全域で起こるので、単に
燃圧のピークレベルだけで決まるものではなく、各気筒
への噴射によって燃圧信号Pf'に発生する圧力変動の
面積を表わす積分値ΣPf'nによって決まる。
スがハイレベルにある期間中の全域で起こるので、単に
燃圧のピークレベルだけで決まるものではなく、各気筒
への噴射によって燃圧信号Pf'に発生する圧力変動の
面積を表わす積分値ΣPf'nによって決まる。
【0030】そこで、上記実施例では、積分値ΣPf'n
を用いて推定噴射量を演算により算出しているのであ
り、この結果、本発明の実施例によれば、推定噴射量が
高い精度で得られることになり、空燃比のバラツキを充
分に抑えることができる。
を用いて推定噴射量を演算により算出しているのであ
り、この結果、本発明の実施例によれば、推定噴射量が
高い精度で得られることになり、空燃比のバラツキを充
分に抑えることができる。
【0031】次に、ステップ305での積分処理の一実
施例について、図5のブロック図により説明する。ま
ず、燃圧センサ23の信号Pfをハイパスフィルタ50
1に供給し、そのカットオフ周波数とゲインの設定によ
り、燃料系の配管容積から起こる脈動やエンジンの回転
変動等によるノイズ成分及び直流電圧成分を取り除き、
燃料噴射による信号成分だけの信号を抽出する。
施例について、図5のブロック図により説明する。ま
ず、燃圧センサ23の信号Pfをハイパスフィルタ50
1に供給し、そのカットオフ周波数とゲインの設定によ
り、燃料系の配管容積から起こる脈動やエンジンの回転
変動等によるノイズ成分及び直流電圧成分を取り除き、
燃料噴射による信号成分だけの信号を抽出する。
【0032】次に、この信号を積分器502に供給して
積分を行い、一定サンプリング時間毎に積分値を算出す
るのである。ここで、このサンプリング周期は、インジ
ェクタ駆動パルスに同期するものとする。
積分を行い、一定サンプリング時間毎に積分値を算出す
るのである。ここで、このサンプリング周期は、インジ
ェクタ駆動パルスに同期するものとする。
【0033】次に、この図5に示した積分処理をハード
で実現した積分回路の一実施例について、図6により説
明する。図6において、まず、燃圧センサ23から出力
された燃料圧力を表す電圧VAをコンデンサC1により取
り出し、これにより直流成分等が削除され、燃料噴射に
よる圧力変化だけを表わす電圧VBを得る。
で実現した積分回路の一実施例について、図6により説
明する。図6において、まず、燃圧センサ23から出力
された燃料圧力を表す電圧VAをコンデンサC1により取
り出し、これにより直流成分等が削除され、燃料噴射に
よる圧力変化だけを表わす電圧VBを得る。
【0034】次に、この電圧VBは、抵抗R1とオペアン
プ、それにコンデンサC2で構成される積分回路に入力
され、次式に示すようにして積分電圧値VCが算出され
る。 VC =−1/(R1・C2)∫VB・ dt また、この積分回路には、抵抗R2とトランジスタFE
Tとで構成されるリセット回路が設けられており、この
トランジスタFETのゲートに積分開始と停止を指令る
スタート/ストップ信号VDをコントロールユニット1
5内のCPUの出力ポートから供給させるように構成し
ておく。
プ、それにコンデンサC2で構成される積分回路に入力
され、次式に示すようにして積分電圧値VCが算出され
る。 VC =−1/(R1・C2)∫VB・ dt また、この積分回路には、抵抗R2とトランジスタFE
Tとで構成されるリセット回路が設けられており、この
トランジスタFETのゲートに積分開始と停止を指令る
スタート/ストップ信号VDをコントロールユニット1
5内のCPUの出力ポートから供給させるように構成し
ておく。
【0035】従って、信号VDによりトランジスタFE
Tがオフしているときは積分回路から電圧値VCが出力
され、オンされたときには、コンデンサC2に蓄えられ
た電荷が抵抗R2で放電されることになり、これにより
積分電圧値VCがリセットされるようになっている。
Tがオフしているときは積分回路から電圧値VCが出力
され、オンされたときには、コンデンサC2に蓄えられ
た電荷が抵抗R2で放電されることになり、これにより
積分電圧値VCがリセットされるようになっている。
【0036】そして、このようにして算出された積分電
圧値VCはCPUのアナログ/ディジタル変換ポートへ
入力され、コントロールユニット15内で積分値として
燃料噴射量の推定に用いられることになる。
圧値VCはCPUのアナログ/ディジタル変換ポートへ
入力され、コントロールユニット15内で積分値として
燃料噴射量の推定に用いられることになる。
【0037】図7は、この図6の積分回路の動作を示す
タイミングチャートで、図示のように、燃圧センサ23
から出力された燃料圧力を表す電圧VAは、コンデンサ
C1により燃料噴射による圧力の変化を表わす電圧VBに
し、積分回路により積分される。
タイミングチャートで、図示のように、燃圧センサ23
から出力された燃料圧力を表す電圧VAは、コンデンサ
C1により燃料噴射による圧力の変化を表わす電圧VBに
し、積分回路により積分される。
【0038】このとき、コントロールユニット15内の
CPUから出力されるスタート/ストップ信号VDは、
各インジェクタ駆動パルスと同期して発生され、トラン
ジスタFETのON/OFF制御を行う。そして、トラ
ンジスタFETがOFF状態のとき、電圧VBを積分
し、OFF→ON変化時点での積分電圧値VCがCPU
によりサンプリングされ、同時にリセットされるのであ
る。
CPUから出力されるスタート/ストップ信号VDは、
各インジェクタ駆動パルスと同期して発生され、トラン
ジスタFETのON/OFF制御を行う。そして、トラ
ンジスタFETがOFF状態のとき、電圧VBを積分
し、OFF→ON変化時点での積分電圧値VCがCPU
によりサンプリングされ、同時にリセットされるのであ
る。
【0039】次に、図8は、実噴射量推定手段203に
おいて、推定噴射量Qfnを算出する場合に使用するデ
ータテーブルの一例を示したもので、この実施例では、
推定噴射量Qfnと燃圧積分値ΣPfnとの相関によ
り、燃圧の圧力変動が小さくて、燃圧積分値ΣPfnが
小さい領域では、実際にシリンダ内に噴射すべき燃料量
も少なくて済むものとし、圧力変動が大きく、燃圧積分
値ΣPfnが大きくなるにつれて推定噴射量Qfnを多
くするようにしてある。
おいて、推定噴射量Qfnを算出する場合に使用するデ
ータテーブルの一例を示したもので、この実施例では、
推定噴射量Qfnと燃圧積分値ΣPfnとの相関によ
り、燃圧の圧力変動が小さくて、燃圧積分値ΣPfnが
小さい領域では、実際にシリンダ内に噴射すべき燃料量
も少なくて済むものとし、圧力変動が大きく、燃圧積分
値ΣPfnが大きくなるにつれて推定噴射量Qfnを多
くするようにしてある。
【0040】また、図9は、実噴射量推定手段203に
おいて、推定噴射量Qfnを算出する場合に使用するデ
ータマップの一例を示したもので、この実施例では、イ
ンジェクタ駆動パルスによりインジェクタが燃料を噴射
している間の燃圧積分値ΣPfnと、燃圧落込みのピー
ク値ΔPfnを格子軸にしたマップを用いている。
おいて、推定噴射量Qfnを算出する場合に使用するデ
ータマップの一例を示したもので、この実施例では、イ
ンジェクタ駆動パルスによりインジェクタが燃料を噴射
している間の燃圧積分値ΣPfnと、燃圧落込みのピー
ク値ΔPfnを格子軸にしたマップを用いている。
【0041】そして、燃圧積分値ΣPfn及びピーク値
ΔPfnが共に小さい場合は推定噴射量Qfnを少なく
し、大きい場合は多いと推定するようになっている。ま
た、この推定噴射量Qfnのマップ設定には、燃圧積分
値ΣPfnの方が、ピーク値ΔPfnよりも噴射量に反
映する影響が大きいため、図示のように、燃圧積分値Σ
Pfnに重みが設けてある。
ΔPfnが共に小さい場合は推定噴射量Qfnを少なく
し、大きい場合は多いと推定するようになっている。ま
た、この推定噴射量Qfnのマップ設定には、燃圧積分
値ΣPfnの方が、ピーク値ΔPfnよりも噴射量に反
映する影響が大きいため、図示のように、燃圧積分値Σ
Pfnに重みが設けてある。
【0042】次に、図2の気筒別補正量演算係手段20
4による補正量Knの演算処理について、図10のフロ
ーチャートにより説明する。まず、上記演算により算出
した推定燃料噴射量Qfn及び噴射時間Tiを読み込む
(ステップ701)。次いで、これら推定燃料噴射量Qf
n及び噴射時間Tiを用い、関数式もしくはデータテー
ブル等により補正値αを算出する(ステップ702)。続
いて、補正値αの設定演算回数Aと実際の演算回数CO
UNTを比較し(ステップ703)、設定回数Aに達して
いないときは、加算値Kn’に補正値αを足し込み(ス
テップ704)、さらに演算回数COUNTをインクリ
メントし、補正量Knの出力許可を判定するための完了
フラグを0にする(ステップ705、ステップ706)。
一方、ステップ703を満たしていれば完了フラグを1
にする(ステップ707)。
4による補正量Knの演算処理について、図10のフロ
ーチャートにより説明する。まず、上記演算により算出
した推定燃料噴射量Qfn及び噴射時間Tiを読み込む
(ステップ701)。次いで、これら推定燃料噴射量Qf
n及び噴射時間Tiを用い、関数式もしくはデータテー
ブル等により補正値αを算出する(ステップ702)。続
いて、補正値αの設定演算回数Aと実際の演算回数CO
UNTを比較し(ステップ703)、設定回数Aに達して
いないときは、加算値Kn’に補正値αを足し込み(ス
テップ704)、さらに演算回数COUNTをインクリ
メントし、補正量Knの出力許可を判定するための完了
フラグを0にする(ステップ705、ステップ706)。
一方、ステップ703を満たしていれば完了フラグを1
にする(ステップ707)。
【0043】次に、この完了フラグの状態を判定し(ス
テップ708)、完了フラグ=1のときには、加算値k
n’をCOUNTで平均処理し、その値を気筒別補正量
Knとして算出する(ステップ709)。一方、補正値α
の演算回数が平均をとる回数に達していない場合、つま
り完了フラグ≠1のときには、気筒別補正量Kn=1と
しておく(ステップ710)。そしてインジェクタの駆動
パルスに反映される最終噴射時間Tinを上記噴射時間
Ti及び気筒別補正量Knから算出し、出力する(ステ
ップ711)。従って、気筒別補正量Kn=1のとき
は、最終噴射時間Tin=Tiとなる。
テップ708)、完了フラグ=1のときには、加算値k
n’をCOUNTで平均処理し、その値を気筒別補正量
Knとして算出する(ステップ709)。一方、補正値α
の演算回数が平均をとる回数に達していない場合、つま
り完了フラグ≠1のときには、気筒別補正量Kn=1と
しておく(ステップ710)。そしてインジェクタの駆動
パルスに反映される最終噴射時間Tinを上記噴射時間
Ti及び気筒別補正量Knから算出し、出力する(ステ
ップ711)。従って、気筒別補正量Kn=1のとき
は、最終噴射時間Tin=Tiとなる。
【0044】図11は、気筒別補正量演算係手段204
による補正値αの演算に使用するデータマップの一例
で、この実施例では、予め基準とするインジェクタを定
め、その流量特性のもとでの噴射時間と燃料噴射量の関
係を実験等により求めておき、データマップで前記基準
とする点を補正値α=1としておく。
による補正値αの演算に使用するデータマップの一例
で、この実施例では、予め基準とするインジェクタを定
め、その流量特性のもとでの噴射時間と燃料噴射量の関
係を実験等により求めておき、データマップで前記基準
とする点を補正値α=1としておく。
【0045】そして、噴射時間Tiに対して推定噴射量
Qfnが多くなり、燃料を噴射しすぎている領域では、
補正値α<1とすることにより、最終噴射時間Tin<
Tiとなって噴射量が減少されるようにする。また、反
対に、噴射時間Tiに対して推定噴射量Qfnが少な
く、燃料が不足している領域では、補正値α>1として
最終噴射時間Tin>Tiとなるようにし、噴射量を増
加させ、要求噴射量を満たすようにするのである。
Qfnが多くなり、燃料を噴射しすぎている領域では、
補正値α<1とすることにより、最終噴射時間Tin<
Tiとなって噴射量が減少されるようにする。また、反
対に、噴射時間Tiに対して推定噴射量Qfnが少な
く、燃料が不足している領域では、補正値α>1として
最終噴射時間Tin>Tiとなるようにし、噴射量を増
加させ、要求噴射量を満たすようにするのである。
【0046】
【発明の効果】噴射時間と推定噴射量から求めた個々の
インジェクタのバラツキを考慮した補正量により最終噴
射時間を決定することにより、全気筒において目標に見
合う燃料量を確保することが可能であり、気筒間での空
燃比バラツキの低減を図り、高精度の空燃比制御を実現
することができる。
インジェクタのバラツキを考慮した補正量により最終噴
射時間を決定することにより、全気筒において目標に見
合う燃料量を確保することが可能であり、気筒間での空
燃比バラツキの低減を図り、高精度の空燃比制御を実現
することができる。
【図1】本発明による筒内噴射エンジンの空燃比制御装
置の一実施例が適用対象とするエンジンシステムの一例
を示す構成図である。
置の一実施例が適用対象とするエンジンシステムの一例
を示す構成図である。
【図2】本発明による筒内噴射エンジンの空燃比制御装
置の一実施例を示す制御ブロック概略図である。
置の一実施例を示す制御ブロック概略図である。
【図3】本発明の一実施例における実噴射量推定手段に
よる処理を説明するためのフローチャートである。
よる処理を説明するためのフローチャートである。
【図4】本発明の一実施例における実噴射量推定手段の
動作を説明するためのタイミングチャートである。
動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図5】本発明の一実施例における積分処理のブロック
図である。
図である。
【図6】本発明における積分回路の一実施例を示す回路
図である。
図である。
【図7】本発明の一実施例による積分回路の動作を説明
するためのタイミングチャートである。
するためのタイミングチャートである。
【図8】本発明の一実施例において推定噴射量Qfnの
決定に使用するデータテーブルの一例を示す説明図であ
る。
決定に使用するデータテーブルの一例を示す説明図であ
る。
【図9】本発明の一実施例において推定噴射量Qfnの
推定に使用するデータマップの一例を示す説明図であ
る。
推定に使用するデータマップの一例を示す説明図であ
る。
【図10】本発明の一実施例における気筒別補正量演算
係手段による補正量Knの演算処理を説明するためのフ
ローチャートである。
係手段による補正量Knの演算処理を説明するためのフ
ローチャートである。
【図11】本発明の一実施例において補正値αの演算に
使用するデータマップの一例を示す説明図である。
使用するデータマップの一例を示す説明図である。
1 エアクリーナ 2 入口部 3 空気流量計 4 スロットル弁 5 スロットル開度センサ 6 コレクタ 7 エンジン 8 点火プラグ 9 インジェクタ 10、11 燃料ポンプ 12、13 燃圧レギュレータ 14 燃料タンク 15 コントロールユニット 15に供給される。 16 クランク角センサ 18 空燃比センサ 21 クランク角センサ 22 点火コイル 23 燃圧センサ
Claims (5)
- 【請求項1】 エンジンの運転状態に応じて基本燃料噴
射量を演算し、インジェクタに供給すべき燃料の圧力変
化に基づいて燃料噴射量の推定値を演算し、該推定値に
基づいて前記基本燃料噴射量を補正する方式の筒内噴射
エンジンの空燃比制御装置において、 前記燃料噴射量の推定値の演算を、前記燃料の圧力変化
の積分値に基づいて行なうように構成したことを特徴と
する筒内噴射エンジンの空燃比制御装置。 - 【請求項2】 請求項1の発明において、 前記推定値の演算は、複数の気筒の各気筒毎に独立に実
行され、算出することを特徴とする筒内噴射エンジンの
制御装置。 - 【請求項3】 請求項1の発明において、 前記推定値は、前記積分値と前記燃料の圧力変動のピー
ク圧力値の2変数からマップ検索により演算されるよう
に構成されていることを特徴とする筒内噴射エンジンの
空燃比制御装置。 - 【請求項4】 請求項1の発明において、 前記基本燃料噴射量の補正は、前記推定値の演算を予め
設定した回数行なって得た平均値により実行されるよう
に構成されていることを特徴とする筒内噴射エンジンの
空燃比制御装置。 - 【請求項5】 請求項1の発明において、 前記推定値の演算は、一定のサンプリング時間毎に実行
されるように構成されていることを特徴とする筒内噴射
エンジンの空燃比制御装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8024284A JPH09209804A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 筒内噴射エンジンの空燃比制御装置 |
US08/788,567 US5732675A (en) | 1996-02-09 | 1997-01-24 | Air/fuel ratio control apparatus for direct injection engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8024284A JPH09209804A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 筒内噴射エンジンの空燃比制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09209804A true JPH09209804A (ja) | 1997-08-12 |
Family
ID=12133892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8024284A Pending JPH09209804A (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 筒内噴射エンジンの空燃比制御装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5732675A (ja) |
JP (1) | JPH09209804A (ja) |
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JP2011256840A (ja) * | 2010-06-11 | 2011-12-22 | Toyota Motor Corp | セタン価推定装置 |
DE102006000242B4 (de) | 2005-05-24 | 2018-03-22 | Denso Corporation | Steuervorrichtung für eine Direkteinspritz-Kraftmaschine |
Families Citing this family (12)
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US6293251B1 (en) | 1999-07-20 | 2001-09-25 | Cummins Engine, Inc. | Apparatus and method for diagnosing erratic pressure sensor operation in a fuel system of an internal combustion engine |
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