JPS60101240A - 内燃機関の電子制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は吸気通路に吸気絞弁を介装した内燃機関の電子
制御装置に関し、詳しくは実際の機関吸気量とは異なる
吸気絞弁の上流側で検出した吸気量信号を最適値に補正
してその補正値に基づき機関の制御対象を制御する電子
制御装置の、特に機関の過渡特性を向上する技術に関す
る。

〈背景技術〉 吸気絞弁を備えた内燃機関の燃料噴射量、空燃比或いは
、点火時期等の制御対象を電子制御する従来装置には機
関の吸入空気量に基づいて行うものと吸入負圧に基づい
て行うものとがあシ夫々利害得失を有する。前者は第１
図に後者は第２図にその概要が示してあシ、制御対象を
燃料噴射量制御に絞った例について説明する。

第１図においては、吸気絞弁上流に設けた吸気量センサ
１と機関回転センサ（回転速度と回転位置を検出）２と
の検出信号を基本噴射量演算装置３に入力し、ここで基
本噴射量に相当する燃料噴射弁の開弁パルス幅即ち基本
パルス幅ＴｐをＴｐ二に、−Ｑａなる式に基づいて演算
する。ここでＫ１は定数、Ｑａは検出された吸気量、Ｎ
は検出された機関回転速度である。そしてこの基本パル
ス幅Ｔｐは補正装置４において各種補正要素により補正
される。補正要素としては機関冷却水温度ＴＷ、吸気温
度Ｔ　ａ１アイドル後加速増量ｑ等が採用され、燃料噴
射量相当の補正パルス幅ＴｉをＴｉ＝ＴｐＸＣＯＥＦ＋
Ｔｓの式に従って演算する。ここでＣ０ＥＦは各種補正
要素に基づく補正定数、Ｔｓはバッテリ電圧補正定数で
ある。補正パルス幅Ｔｉ信号は噴射弁駆動装置５に入力
され、これに応じた燃料噴射弁６の駆動信号を該装置５
より出力する　（例えば昭和５１年５月日産自動車■発
行５０型電子制御燃料噴射装置整備要領書等参照）。

このように吸気絞弁上流の吸気量に基づいて燃料噴射量
を制御する場合には、機関定常状態はさておき、加減速
等、の過渡運転時には実際の機関吸気量Ｑｔと検出吸気
量Ｑａとの間に第３図（Ｃ）の実線で示すような大幅な
ズレが生じるため、第３図（ｄ）の実線で示すような空
燃比の制御誤差が生じる不都合を有する。

即ち、吸気絞弁を急開する加速時には、吸気絞弁下流の
吸気通路内の吸入負圧を減少（絶対圧が増大）するに足
る吸気量がまず導入されるので、それ以上の吸気量があ
ってはじめてシリンダ内へ実際に導入される吸気量Ｑｔ
となる。従って吸気絞弁上流側で検出した吸気量Ｑａは
シリンダ内へ実際に導入される吸気ｔＱｔよシもはるか
に大きな吸気量を検出することとなシ、これに応じて燃
料が増量噴射供給されるから、ＣＯ＋ｃｏ２　（％）が
急増し空燃比が濃側に大きくずれて燃焼が悪化し排気性
状、燃費が悪くなる。尚第３図（ｄ）で加速初期の立ち
下が多現象がみられるのは制御の応答遅れがあるためで
ある。

加速が終了して定常状態に復帰しても、空燃比フィード
バック制御が作用して空燃比が濃側から薄側へオーバー
シュートし、設定値に戻るのは多少時間がかかるもので
ある。

壕だ減速時には上記と全く逆に作用する。

一方、機関吸入負圧に基づいて制御対象例えば燃料噴射
量を制御するものにおいては第１図に対し第２図に示す
ように、吸入負圧センサ１０の検出信号Ｐｍと機関回転
速度信号Ｎとに基づいて基本噴射量演算装ｆｔ　１１が
予め実験によシ定めた関数Ｔｐ＝ｆ　（Ｐｍ、Ｎ）若し
くはマツプに対応させて基本パルス幅Ｔｐを演算してい
る。この場合補正装置４には、アクセルペダルの踏角θ
を検出して入力しその変化率に基づいて加速燃料の増量
補正を図っている　（例えば昭和４６年９月日産自動車
（掬発行電子制御ガソリン噴射装置整備要領書等参照）
。

このように吸入負圧に基づいて燃料噴射量を制御するも
のは、吸入負圧の脈動現象のため定常運転時のバラツキ
が大きく、今日の排気対策上更には希薄混合気利用の機
関にあっては、空燃比制御の要求精度が極めて高いこと
から考えると改善の余地があった。

然も加減速等の過渡領域においても空燃比制御に誤差を
発生し、先の例とは逆に第３図（ｄ）点線で示すように
加速時は混合気希薄側に減速時は濃側にズしてしまり。

これは吸気通路への噴射燃料の付着量の変化によるもの
と考えられている。即ち、加速時には吸入負圧が急減し
、これに応じて燃料増量を図るが、その増量分はまず吸
気通路内壁に付着し、その付着量が充分になって後、そ
れ以上の燃料がシリンダ内に吸入されると考えられるか
ら、加速初期のシリンダ内に導入される燃料量の不足を
招き、空燃比が薄化して、加速のもたつきを発生し易く
なってしまうものである。

このように吸気量を検出して燃料量を制御しても吸入負
圧を検出して燃料量を制御しても一長一短があるのであ
るが、ことで第３図（ｄ）を再びみてみると、空燃比の
誤差が両者相反する方向（濃側と薄側）にズしているこ
とがわかる。

〈発明の目的〉 本発明は上記に鑑み、機関の実際の吸気量を検出するに
あたム吸気絞弁上流の検出吸気量をこれとは大略逆特性
を示す吸入負圧に基づいて補正することによシ、前記実
際の吸気量をよシ正確に検出することができるようにし
、もって制御対象の制御精度を向上させることを目的と
する。

〈発明の構成〉 このために本発明では第４図に示すように、吸負圧セン
サ２４と、機関回転速度Ｎを検出する機関回転速度↓ン
サ２５と、を設け、前記吸気量センサ２３の出力信号を
吸気量演算手段２６が入力してこれを前記吸入負圧セン
サ２４の出方信号に基づき補正しもって機関の吸気量Ｑ
ｅを演算し、該演算結果及び機関回転速度信号Ｎに基づ
いて機関の制御対象２８を制御対象制御手段２Ｔにょシ
精度良く制御するように構成する。

〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。

第５図に示すＭＪの実施例において、図示しない機関の
吸気通路には吸気絞弁が介装してあってその上流側の吸
気ｆｉｔＱａをバタフライバルブ式エアフローメータ或
いは熱線式空気量検出装置等の吸気量センサ２３によっ
て検出すると共に吸気絞弁下流の吸入負圧Ｐｍを圧力セ
ンサ等の吸入負圧センサ２４によって検出し、夫々の検
出信号Ｑ　ａｒＰｍを吸気量演算装置２９に入力する。

但し吸入負圧信号Ｐｍは吸入負圧変化率演算手段３１に
ょシ吸入負圧変化率ΔＰｍに変換して入力する。

吸気量演算装置２９では前記信号Ｑａ、ΔＰｍに基づき
Ｑｅ二Ｑａ−ΔＰｍ５Ｋ（但しＫは定数）の関数に従っ
て機関吸気量Ｑｅがめられる。

この場合Ｑａは吸気絞弁上流の吸気量であるから、既述
したように第３図（Ｃ）の実線示のような加減速時の応
答特性を示し機関の実際の吸気量Ｑｔとの大きなズレが
生じる。これに対して吸入負圧Ｐｍが急変する加減速領
域ではその変化率ΔＰｍの大きさに応じて、第３図（ｄ
）に示すようなＱａに基づく空燃比変化と相反する変化
（ΔＰｍの立上り、立下シ特性とは逆の方向）を示すか
ら、ＱａとΔｐｍにＫを乗じた値との差をとって計算上
の機関吸気ｆ＆ＱｅをめればＱａの上記ズレを修正する
ことができる。ここにおいてＫは吸気マニフオルド容積
等で決定される定数であるが、機関への実際の吸気ｉＱ
ｔに基づいた量で燃料を噴射供給したとしても、制御系
の応答遅れのためにどうしても加速初期では薄気味、減
速初期では濃気味と々るから、これを助長する方向に作
用する吸入負圧に応じた空気量補正係数には少し小さく
設定して、Ｑｅを第６図（ｄ）に示すようにめ、過渡応
答初期の空燃比濃度を小さくする。

こうしてめられた機関吸気量（Ｊｅ倍信号第１図の従来
例と同様に機関回転速度センサ２５がら出力される機関
回転速度信号Ｎと共に基本噴射量演算装置３に入力され
て基本パルス幅Ｔｐが演算される。

補正装置４にはこの基本パルス幅Ｔｐ信号が入力される
と共に、機関冷却水温度Ｔｗ、吸気温度Ｔａ１アクセル
ペダル踏角θ等の補正信号が夫々のセンサを介して入力
され、ここでＴ　ｉ　＝　Ｔ　ｐ　ｘＣＯＥ　Ｆ　＋　
Ｔ　ｓの式に基づいて、実際の燃料噴射量に応じた燃料
噴射弁６のパルス幅Ｔｉを演算する。ここにおいてＣ０
ＥＦは前記各補正信号に応じて予め得た係数、Ｔｓはバ
ッテリ電圧補正定数である。

上記補正は冷却水温が低いときには燃料増量し、吸気温
度によって重量吸気量を補正し、アクセル踏角により燃
料カット或いは増鷲を図る等従来と同様の作業がなされ
る。

パルス幅Ｔｉ性噴射弁駆動装置５を介して燃料噴射弁６
に制御信号として出力され所定のパルス幅Ｔｉに応じて
燃料噴射弁６をパルス制御し第６１ｆｆｌ　（ｅ）に示
すような空燃比誤差の小さい所望の燃料Ｍｔを得る。

燃料噴射弁６は図示しないが内燃機関の吸気ボートに取
付けられる。

尚本実施例では吸気量演算装置２９が本発明でいう吸気
量演算手段を構成し、かつ基本噴射量演算装置３、補正
装置４及び噴射弁駆動装置５により本発明の制御対象制
御手段２７を構成しているものである。

第７図には第２の実施例を示す。このものは制御対象と
して点火コイルを加え、もって点火時期の制御をも可能
とし、かつ、過渡運転領域における燃料噴射量のより精
度の高い電子制御を可能としだものである。

即ち第５図に示す第１の実施例に加えて本実施例では基
本噴射量演算装置３と補正装置４との間に過渡補正手段
４１を介装し、該過渡補正手段４１に基本噴射量演算装
置３から出力される基本パルス幅信号Ｔｐと、過渡補正
常数演算手段４２から出力される過渡補正常数信号ＫＴ
と、を入力する。

過渡補正常数演算手段４２は、吸入負圧信号Ｐｍと機関
回転速度信号Ｎとの入力に基づいて過渡補正常数ＫＴを
演算し、とのＫＴの信号を受けて過渡補正手段４１が基
本パルス幅信号ＴｐにＫＴを乗算補正してパルス幅信号
ＴｐＦを補正装置４に出力する。補正装置４では第１の
実施例におけるＴｐの補正と同様にしてＴｐＦの重なる
補正を行う。ここにおいて過渡補正常数演算手段４２と
過渡補正手段４１との組み合わせ手段Ｍは吸気量演算装
置２９と共に本発明でいう吸気量演算手段を構成する。

また点火時期の制御用として、基本噴射量演算装置３か
ら出力される基本信号（基本パルス幅信号）Ｔｐと機関
回転速度信号Ｎとから点火時期演算装置４４が最適点火
時期を演算し、その点火時期信号を点火パルス発生装置
４５に入力して、ここで作られた点火パルスを点火コイ
ル４６に出力し、吸気量に応じたパルスで点火時期を制
御する。点火時期の制御は燃料と異なシ、加減速等の過
渡補正は必要がないからこれで足りるのである。

尚点火時期演算装置４４及び点火パルス発生装置４５は
共に本発明でいう点火コイル４６を制御対象とする制御
対象１ｉｉｌＪ御装置を構成する。図中４７はディスト
リビュータ、４８は点火プラ゛グである。

次に第８図のフローチャート及び第９図のタイムチャー
トを用いて第２の実施例における噴射量制御の作用を説
明する。

まず過渡補正常数演算手段４２では、吸入負圧ｐｍの値
と機関回転速度信号Ｎの値とから過渡補正常数ＫＴを演
算する。具体的にはＰｍとＮとにより予め記憶しておい
たマツプ状の係数ＫＦを例えば１０ｍＳ間隔で８１で読
み取シ、新値と旧値との差にＫＣを乗じた変化量ΔＫＦ
を８２で演算する。Ｔ（（Ｊｊ１Ｍ間冷却水温度センサ
５１の検出した冷却水温度Ｔｗに応じて予め定めた値（
例えば高温では１・０、低温では１より大）である。

次に過渡補正常数ＫＴの旧値が正であるか否かを８３で
判別する。正であれば燃料増量状態即ち加速状態にあり
、その値を時間経過と共に減少してＯに近づけるべく所
定値ＫＺをＫＴから減算し、かつ係数ＫＦの変化量ΔＫ
Ｆを加算する。旧ＫＴＯ値が負であれば燃料減量即ち減
速状態にあシ、ＫＺを加算してＫＴを０に近づける。即
ちＫＺは過渡補正量を時間経過につれて減少するように
して過渡時の立ち上がシ特性を向上させ、ΔＫＦは旧値
の影響を新値に与えて緩やかにＫＴを変化させる。

Ｓ６ではＫＦの新値とＫＴの新値とをＲＡＭに書き換え
て記憶させる。ここまでが過渡補正常数演算手段４２で
行われる。なおこの過渡補正法は吸気圧センサを具備す
る内燃機関に広く応用でき、吸気量センサは必要ではな
い。

過渡補正手段４１ではこのようにして演算した過渡補正
常数ＫＴに基づきＳ７で基本パルス幅信号ＴｐにＫＴを
加えて補正パルス幅ＴｐＦをめ、補正、装置４にその値
を入力して再度の補正パルス幅Ｔｉを得るのである。

かくして混合気の空燃比制御によれば第９図（ｆ）に示
すように加減速立上シ又は立下シのほんの初期において
空燃比の微薄、微温現象が現われるが、その後はほぼ空
燃比の制御目標値例えば理論空燃比付近に梢ｌＷ良く制
御することができる。これは吸入負圧Ｐｍ及び吸気ｔＱ
ａが過渡運転初期において大きく変１１！ＩＩシ、これ
に対応して吸気量Ｑｅを２７メ算した第１の実施例に対
し、過渡補正常数ＫＴを田植と新値との変化量ΔＫＦに
基づいて定めるど共に時間と共に０に近づけるべく定め
たので燃料噴射ｌ［ト変化が／１ｔらかとなり従って空
燃比変動もほぼ解消することができるようになったから
である。

尚上記第２の実施例では吸気量Ｑｅに応じて一旦燃別１
す１射の基本パルス幅Ｔｐに変換し、これにｉｔｒＭ渡
浦正常赦ＫＴを乗するようにしたが、実質的には吸気）
１１演算手段２６でめた吸気量ＱｅにＫＴを乗すること
に相当するから、ＫＴは吸気量補正のだめの過渡補正常
数とみることができることは明らかである。

一土だ１ＩＩＩＩ御対象は燃料噴射弁、点火装置の他、
ＥＧＲ’ＡＩｕ’、、アイドル制御装置等多岐にわたる
もの選択して制御するようにすればよい。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明によれば、吸気絞弁上流側の吸
気量Ｑａをこれとは略逆特性を有する吸入負圧Ｐｍを用
いて補正することによシ、機関吸気量Ｑｅを演算するよ
うにしたので、機関の加減速等過渡運転領域でも、実際
に機関が吸入する空気量Ｑｔに対応して機関の各制御対
象を制御でき、過渡特性が極めて向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々従来の電子制御装置の例を示す
ブロック図、第３図は同上の２つの従来例の動作特性を
示すタイムチャート、第４図は本発明のクレーム対応図
、第５図は本発明の第１の実施例を示す制御ブロック図
、第６図は同上の動作特性を示すタイムチャート、第７
図は本発明の第２の実施例を示す制御ブロック図、第８
図は同上の燃料噴射量制御を示すフローチャート、第９
図は同上のタイムチャートである。 ３・・・基本噴射量演算装置　４・・・補正装置５・・
・噴射弁駆動装置　６・・・燃料噴射弁　２１・・・吸
気絞弁　２２・・・内燃機関　２３・・・吸気量センサ
　２４・・・吸入負圧センサ　２５・・・機関回転速度
センサ　２６・・・吸気量演算手段２７・・・制御対象
制御手段　２８・・・制御対象２９・・・吸気量演算装
置　４１・・・過渡補正手段４２・・・過渡補正常数演
算手段　４４・・・点火時期演算装置　４５・・・点火
パルス発生装置４６・・・点火コイル　Ｑａ・・・吸気
絞弁上流の吸気量　Ｐｍ・・・吸入負圧　Ｎ・・・機関
回転速度Ｑｅ・・・補正された機関吸気量　ＫＴ・・・
過渡補正常数 特許出願人　日産自動車株式会社 代理人弁理士笹　島　富二雄 第　６ （ｅ）　ｔＩＵ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　吸気絞弁を備えた内燃機関において、吸気絞弁
   上流の吸気量を検出する吸気量センサと、吸気絞弁下流
   の吸入負圧を検出する吸入負圧センサと、機関回転速度
   センサと、前記吸気量センサの出力信号を前記吸入負圧
   センサの出力信号に基づいて補正して機関の吸気量を演
   算する吸気量演算手段と、該演算手段の出力及び機関回
   転速度センサの出力に基づき機関の制御対象に制御信号
   を出力する制御対象制御手段と、を設けたととを特徴と
   する内燃機関の電子制御装置。
2. （２）　吸気量演算手段は、吸気量センサの出力信号Ｑ
   ａを吸入負圧センサの出力信号変化率ΔＰｍによシ機閲
   の吸気量ＱｅをＱ６＝Ｑａ−ΔＰｍ・Ｋ　（Ｋ　：定数
   ）と補正する吸気量演算装置である特許請求の範囲第１
   項に記載の内燃機関の電子制御装置。
3. （３）　吸気量演算手段は、吸入負圧センサの出力値か
   ら過渡補正常数を演算する過渡補正常数演算手段と、こ
   の過渡補正常数信号に基づき前記吸気量演算装置の出力
   信号を補正する過渡補正手段と、を有することを特徴と
   する特許請求の範囲第２項に記載の内燃機関の電子制御
   装置。
4. （４）　吸気絞弁を備えた内燃機関において、吸気絞弁
   下流の吸入負圧を検出する吸入負圧センサと、この吸入
   負圧センサの出力値から過渡補正常数を演算する過渡補
   正常数演算手段とを有することを特徴とする内燃機関の
   電子制御装置。