JPS62162750A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

燃料噴射制御装置

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Publication number
JPS62162750A
JPS62162750A JP61005839A JP583986A JPS62162750A JP S62162750 A JPS62162750 A JP S62162750A JP 61005839 A JP61005839 A JP 61005839A JP 583986 A JP583986 A JP 583986A JP S62162750 A JPS62162750 A JP S62162750A
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JP
Japan
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air
injection amount
intake
cylinder
calculation
Prior art date
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Pending
Application number
JP61005839A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Miwakeichi
三分一 寛
Yoshitsuna Terasaka
寺坂 克統
Toyoaki Nakagawa
豊昭 中川
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Priority to US06/948,073 priority patent/US4870937A/en
Priority to DE19873700496 priority patent/DE3700496A1/de
Publication of JPS62162750A publication Critical patent/JPS62162750A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/045Detection of accelerating or decelerating state

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

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】 (産業上の利用分野) 本発明は、自動車等エンジンの燃料噴射制御装置に係り
、特に噴射量演算に必要な吸入空気量を正確に予測可能
な装置に関する。
(従来の技術) 近時、自動車エンジンに対する要求が高度化しており、
排出ガス低減、高出力、低燃費等の互いに相反する課題
について何れも高レベルでその達成が求められる傾向に
ある。
これらの課題に対応するため、超希薄空燃比下における
燃焼制御が試みられており、例えばそのようなものとし
ては[内燃機関、23巻12号j 19B4年10月号
 33〜40頁 山海堂発行に記載の希薄燃焼装置があ
る。この装置では、はぼストイチ(理論空燃比)からリ
ーンまで空燃比を広範囲に検出可能なリーンセンサの出
力に基づいて超希薄空燃比領域まで空燃比のフィードバ
ック制御を行って上記要求を達成しようとしている。こ
の場合、空燃比を操作するために必要な吸入空気量情報
は圧力センサにより吸気管負圧を検出して得ている。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、このような空燃比を制御する装置にあっては
吸入空気量を基としてエンジン負荷を判断し噴射量を制
御するため、空気量情報に正確さが要求される。
圧力センサの出力は実際の空気流量によくマンチングし
ているが、従来は噴射量の演算と実際に気筒に流入され
る空気量(以下、気筒流人空気量という)との関係が必
らずしも精密に考慮されておらず希薄燃焼下では空気流
量の検出精度が不十分である。この点について本発明者
は考察を試みた結果、気筒内に流入する空気量と噴射量
演算値との間にズレのあることが判明した。
ここで、そのズレにつき第5図を参照して詳述する。す
なわち、噴射量の演算はマイクロコンピュータにより所
定の演算タイミング毎に実行されており、空気量情報(
圧力センサの出力PB)はこの演算開始時点(第5図t
1点)のもの(PBl)が取り込まれる。
しかしながら、気筒内に実際に流入する空気と燃料とを
考えると、第5図に示すように空気の方が遅くまで流入
している。すなわち、燃料は図中タイミングt2で気筒
内に取り込まれるのに対し、空気の方は吸入行程の最後
のタイミングtz  (BDC)まで取り込まれる。し
たがって、今回の吸入行程における実際の気筒流人空気
量はタイミングt、における圧力センサの出力PB3で
あるのに対し、これよりも小さな値の噴射■演算開始タ
イミング1.における圧力センサの出力PB。
(PB、<PBz )が今回の気筒流入空気量として取
り込までいる。これは、空気量情報に基づく噴射量の演
算が正確さに欠けることを意味しており、噴射量制御の
実効が図れない。その結果、近年の要求に沿う希薄燃焼
システムとしては不十分といえる。
(発明の目的) そこで本発明は、吸入行程に要する時間、噴射量の演算
開始から燃料が気筒内に流入するまでの状態および吸入
空気が気筒内に流入するまでの状態に基づき気筒内に流
入する空気量と噴射量演算値とのズレを適切に補正する
ことにより、空気量情報を正確なものとして噴射量制御
の実効を図り、近時の要求に沿う高レベルな燃料噴射制
御装置を提供することを目的としている。
(発明の構成) 本発明による燃料噴射制御装置はその基本概念図を第1
図に示すように、エンジンに吸入される吸入空気の状態
を検出する吸気状態検出手段aと、エンジンの燃焼サイ
クルの1行程に要する時間を検出する時間検出手段すと
、吸入行程に要する時間、噴射量の演算開始から燃料が
気筒内に流入するまでの遅れ状態および吸入空気が気筒
内に流入するまでの遅れ状態に基づき吸気状態検出手段
aにより実測された空気流量を補正して、噴射量演算開
始時点において今回の吸入行程で気筒内に吸入される空
気流量を予測する予測手段Cと、予測手段Cにより予測
された空気流量に基づいて必要な燃料噴射量を演算する
噴射量演算手段dと、噴射量演算手段dの出力に基づい
てエンジンに燃料を噴射する噴射手段eと、を備えてお
り、空気量情報を正確なものとして噴射量制御の実効を
図るものである。
(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第2〜7図は本発明の第1実施例を示す図である。
まず、構成を説明する。第2図において、1はエンジン
であり、吸入空気はエアクリーナ2より吸気管3を通し
て各気筒に供給され燃料は噴射信号Siに基づいてイン
ジェクタ(噴射手段)4により噴射される。そして、気
筒内の混合気は点火プラグ5の放電作用によって着火、
爆発し、排気となって排気管6を通して触媒コンバータ
7に導入され、触媒コンバータ7内で排気中の有害成分
(Co、HC,N0x)を三元触媒により清浄化して排
出される。
吸入空気の流iQaはフラップ型のエアフローメータ8
により検出され、吸気管3内の絞弁9によって制御され
る。絞弁9の開度TVOは絞弁開度センサ10により検
出され、吸気管3内における吸入空気の圧力PBは圧カ
センサエ1により検出される。また、吸気ボート近傍の
吸気管3内にはスワール弁12が設けられており、スワ
ール弁12は駆動弁13にかかる負圧を制御しているソ
レノイド弁14に入力される制御信号Svに基づき開閉
して吸気ボートから気筒内にかけていわゆるスワールを
発生させて燃焼改善を行う。
エンジン1の回転数Nはクランク角センサ15により検
出され、ウォータジャケットを流れる冷却水の温度Tw
は水温センサ16により検出される。
さらに、排気中の酸素濃度は酸素センサ17により検出
され、酸素センサ17は理論空燃比でその出力Vsが急
変する特性をもつもの等が用いられる。
上記エアフローメータ8および圧力センサ11は吸気状
態検出手段18を構成しており、吸気状態検出手段工8
および各センサ10.15.16.17からの信号はコ
ントロールユニット20に入力される。コントロールユ
ニット20はこれらのセンサ情報に基づいて気筒内に吸
入される空気流量を算出するとともに、その算出結果を
用いて空燃比制御、点火時期制御およびスワール制御を
行う。
すなわち、コントロールユニット20は単独で予測手段
および噴射量演算手段としての機能を有するとともに、
クランク角センサ15と共に時間検出手段としての機能
を併せもち、CP U21、ROM22、RAM23お
よびI10ポート24により構成される。CP U21
はROM22に書き込まれているプログラムにしたがっ
てI10ボート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
りしながら空気流量算出に必要な処理値等を演算処理し
、必要に応じて処理したデータをI10ポート24へ出
力する。
I10ボート24にはセンサ群10.15.16.17
.18からの信号が入力されるとともに、I10ボート
24からは噴射信号Siおよび制御信号Sv(その他点
火時期制御の信号もあるがここでは省略する)が出力さ
れる。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
マツプ等の形で記憶している。
次に作用を説明する。
第3.4図はROM22に書き込まれている燃料噴射制
御のプログラムを示すフローチャートである。
第3図は行程時間算出のプログラムを示し、本プログラ
ムはクランク角センサ15からの基準信号Refによる
割り込み毎に一度実行される。
まず、P、でクランク角センサ15から180°毎に出
力される基準信号Refによる割り込みが発生している
か否かを判別する。割り込みが発生していないときはル
ーチンを終了して、例えば他の割込ルーチンに移行する
。一方、割り込みが発生しているときはP2でフリーラ
ンニングカウンタの前回のカウント値FRCnewを田
植F RCo1dと置く。
次いで、P3でフリーランニングカウンタの現在値を読
み込み、これを今回のカウント値FRCne−とする。
P4では次式■に従って燃焼サイクルの1行程に要する
時間(以下、行程時間という) N1ntを演算してル
ーチンを終了する。
N1nt = F RCnew −F RCo1d  
・・・・・・■第4図はいわゆるD−Jetro方式の
空気流量算出のプログラムを示すフローチャートであり
、本プログラムは10m5毎に一度実行される。
まず、P、で圧力センサ11の出力PBを読み込み、こ
れをA/D変換する。次いで、p+zで次式■に従って
吸気圧力PBの差分値ΔPBを演算する。
ΔP B = P Bn   P Bn−+   ++
++++■但し、PBn:今回の吸気圧力 PBn−、:前回の吸気圧力 PI3では次式〇に従って燃料と空気の演算遅れを補正
する遅れ補正時間Tを演算する。
T=Tc+Ti+Ttrvl+Taf  +・+m■■
式において、右辺の各値は次のような意味内容を有する
Tc:噴射量の演算に要する時間であり、本実施例では
10m sである。
Tin:噴射パルス幅であり、実際の噴射量Tiと遅れ
補正分(電圧補正分)Tsと の和で与えられる。本実施例の場合T i =1.5〜10m5. T s =1.5 ms程
度である。
”l’ trvl :燃料が噴射されて吸気ボート近傍
を飛行して実際に気筒に届くまでの飛行 時間であり、本実施例では8ms程度である。これには
飛行に移るまでの遅れ 時間と飛行移動時間とがあり、燃料や 空気の流速の影響を受ける。
Taf :気筒内に燃料が流入し始める限界から空気が
流入する最終限界までの差であ り、本実施例ではクランク角で表すと 70°〜90°CAとなる。また、時間で表すと120
Orpmの条件下で9.7〜12.5I11sとなる。
なお、Tafは本発明者による実験結果、行程時間N 
intの1/2の値と略等しいことが判明したので、演
算上は0式が次の0式のように変形される。
T=T c +’[” i +Ttrvl+ (1/ 
2) N1nt・・・・・・■ 上記各値を図示すると第5図のように示される。
第5図からタイミングt、で必要な空気量情報は遅れ補
正時間Tの経過したタイミングt、における吸気圧力P
B3であることがわかる。そこで、吸気圧力PBの変化
は略リニアであることに着目し、今回の気筒流人空気量
をタイミングt、の時点で予測するために必要な予測係
数αをPI4で次式〇に従って演算する。
α−T / T c = T / 10m5   −・−・−■次いで、p+
sで今回の吸入行程における吸気圧力PBの予測値(予
測空気量)PBXを次式〇に従って演算する。
PBX=PB+α×ΔPB  ・・・・・・■この予測
値PBXは第5図に示すようにタイミングt1の噴射量
演算開始時点で、これより後の吸気圧力PB3を正確に
予測した値となり、今回の気筒流人空気量に相関してい
る。すなわち、PBX、−PBXの関係となる。次いで
、Pl&で気筒に実際に流入する空気流11QA CY
 Lを次式■で示す関数の形式に基づいて算出する。
QACYL=f  (PBX、N)  ・・・・・・■
この算出は、例えば予測値PBXと回転数Nをパラメー
タとする所定のテーブルマツプからルックアップにより
求める。このテーブルマツプは上述の原理から広範囲な
運転条件を基に予め正確に作成しておけばよい。このよ
うにすることによってタイミングt1の時点で正確な空
気量情報を得ることができ、これに基づいて演算される
噴射量は実情に適合したものとなり噴射量制御の実効を
図ることができる。その結果、希薄燃焼領域においても
近時の要求に沿う高レベルなシステムを提供することが
できる。
なお、本実施例では予測係数αの演算に際して噴射量演
算時間(10ms)を用いているが、これに限らず、例
えば噴射量が回転同期で演算されるものにあっては回転
数をパラメータとして用いてもよい。
第6図は本発明の第2実施例を示す図であり、本実施例
はいわゆるL−Jetro方式への適用例である。
第6図において、Palでエアフローメータ8の出力Q
aを読み込み、これをA/D変換する。次いで、ptt
で次式■に従って基本噴射量’rpを演算する。
Tp=に−Qa/N  ・・・・・・■但し、K:定数 PX3では次式■に従って一次遅れ噴射lTpDMPを
演算する。
TpDMPn −(1−a)  ・TpDMPn−++
a−Tpn  ・・・・・・■ 但し、TpDMPn  :今回の一次遅れ噴射量TpD
MPn−+:前回の一次遅れ噴射量a:定数 0式の演算を行うのは、−次遅れ噴射量TpDMPが第
1実施例における吸気圧力PBと略相似の変化となり空
気流量と良い相関を示すからである。次いで、PX3で
次式[相]に従って一次遅れ噴射M”rpDMPの差分
値ΔTl)DMPを演算する。
ΔTpDMP=TpDMPn −T p D M P n−+  ++−−−@1この
差分値ΔTpDMPは第1実施例における吸気圧力PB
の差分値ΔPBに相当する。そこで、Pusでは第1実
施例のステップP13、PI3と同様に遅れ補正時間T
および予測係数αの演算を行い、P2Aで次式〇に従っ
て気筒流人空気1QAcYLを算出する。
QACYL=TpDMP+α・Δ’rpDMP・・・・
・・■ したがって、本実施例においても第1実施例と同様に噴
射量演算の開始時点で気筒流人空気量を正確に予測する
ことができ、第1実施例と同様の効果を得ることができ
る。
(効 果) 本発明によれば、噴射量演算の開始時点で、これより後
の気筒流人空気量を正確に予測することができ、空気量
情報を正確なものとして噴射量制御の実効を図ることが
できる。その結果、近時の要求に沿う高レベルな燃料噴
射制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本概念図、第2〜5図は本発明の第
1実施例を示す図であり、第2図はその全体構成図、第
3図はその行程時間算出のプログラムを示すフローチャ
ート、第4図はその空気流量算出のプログラムを示すフ
ローチャート、第5図はその空気流量予測の作用を説明
するためのタイムチャート、第6図は本発明の第2実施
例を示すその空気流量算出のプログラムを示すフローチ
ャートである。 1・・・・・・エンジン、 4・・・・・・インジェクタ(噴射手段)、18・・・
・・・吸気状態検出手段、 20・・・・・・コントロールユニット(予測手段、噴
射量演算手段)。 第1図 第4図 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 a)エンジンに吸入される吸入空気の状態を検出する吸
    気状態検出手段と、 b)エンジンの燃焼サイクルの1行程に要する時間を検
    出する時間検出手段と、 c)吸入行程に要する時間、噴射量の演算開始から燃料
    が気筒内に流入するまでの遅れ状態および吸入空気が気
    筒内に流入するまでの遅れ状態に基づき吸気状態検出手
    段により実測された空気流量を補正して、噴射量演算開
    始時点において今回の吸入行程で気筒内に吸入される空
    気流量を予測する予測手段と、 d)予測手段により予測された空気流量に基づいて必要
    な燃料噴射量を演算する噴射量演算手段と、 e)噴射量演算手段の出力に基づいてエンジンに燃料を
    噴射する噴射手段と、 を備えたことを特徴とする燃料噴射制御装置。
JP61005839A 1986-01-13 1986-01-13 燃料噴射制御装置 Pending JPS62162750A (ja)

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DE19873700496 DE3700496A1 (de) 1986-01-13 1987-01-09 Luft/kraftstoff-steuersystem

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