JPS6220648A - 内燃機関の燃料制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃料制御装置

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JPS6220648A
JPS6220648A JP60158532A JP15853285A JPS6220648A JP S6220648 A JPS6220648 A JP S6220648A JP 60158532 A JP60158532 A JP 60158532A JP 15853285 A JP15853285 A JP 15853285A JP S6220648 A JPS6220648 A JP S6220648A
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internal combustion
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晃 高橋
Yoshiaki Sugano
菅野 佳明
Jiro Sumitani
隅谷 次郎
Katsuya Nakamoto
勝也 中本
Takeo Sasaki
佐々木 武夫
Masahei Akasu
雅平 赤須
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Mitsubishi Motors Corp
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    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
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    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
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  • 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〕 この発明は、内燃機関の吸入空気量をカルマン渦を利用
して検出し、この検出出力により内燃機関の燃料供給量
を制御する内燃機関の燃料制御装置に関するものである
〔従来の技術〕
流体中に円柱状物体を設置すると円柱状物体の両側面付
近より物体の表面から流れが剥れて規則的に交互に簡が
生成し、この渦はやがて成長して下流に尚列となって流
されていく。このC筒先がカルマン渦夕IJと呼ばれて
いるものであシ、一般に知ら九でいる現象である。そし
て、従来、例えは特公昭51−13428号公報に示す
ように、カルマン渦の生成数が流体の流速と密接な関係
にあることを利用して、カルマン渦の生成数を計数し流
体の流速または15tf、亀を知るようにした装置が種
々提案されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、空気の吸入通路である機関のスロットルバル
ブ上流に上記のようなカルマン渦流量検出装置を配置し
て内燃機関の吸入空気量を測定しようとする場合、スロ
ットルが急激に開いた時は、スロットルバルブと内燃機
関との間の吸入通路に充填する空気量をも計量するので
、実際に内燃機関に吸入される空気量以上に計量してし
まい、そのまま燃料量を制御するとオーツ々リッチとな
シネ具合を生じる。まだこれを防ぐ手段として一定値で
空気量を制限することが行われているが、これでは適正
な副軸ができない問題点があった。
この発明は上記の問題点を解消するためになされたもの
で、吸入空気量の変動の過渡時においても空燃比を適正
に制御できる内燃機関の燃料制御装置を得ることを目的
とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る内燃機関の燃料制御装置は、吸入空気量
の検出出力を所定のクランク角の区間で検出するAN検
出手段で得られた結果をAN(t)とし、所定のクラン
ク角のn−1回目およびn回目に内燃機関の吸入する空
気量に相当するAN検出手段の出力相当の値をそれぞれ
AN(n−1)およびAN(n)とした場合に、AN 
(rl)=KIXAN (n−1) +Ka XAN(
t)でAN(n)を計算するAN演鉢手段のA N (
n)に基づいて内燃機関への供給燃料量を制御するよう
にしたものである。
〔作 用〕
この発明の内燃機関の燃料制御装置においては、AN演
算手段で、AN (n) =KIXAN (n−1) 
十に2 XAN (t)に示す様な補正を行って内燃機
関が吸入する空気蓋に近い値を計算し、とのAN(n)
に基づいて制御手段で供給燃料量の制御を行う。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を説明するが、これに先立ち
、この発明の詳細な説明するだめの内燃機関の吸気系の
モデルおよびこの発明における内燃機関の燃、$1.1
制伽装置のt4成を述べることにする。
第3図は内燃機関の吸気系のモデルを示す図である。図
中、1は内燃機関で、1行程当りAcの容積を持ち、刀
ルマン?r?h流且検出装置であるエアフローセンサ(
以下、AFS ト称ス) 13、スClソトルノ々ルブ
12、サージタンク11.吸気管15を介して空気を収
入し、燃料はインジェクタ14によって供給される。ま
/辷、ここでスロットルバルブ12から内燃機関1′ま
での容積をVsとする。
第4図は上記内燃機関1における所定のクランク角に対
する吸入空気量の関係を示したものである。この第4図
において、(aJは内燃機関1の所定のクランク角(以
下、SGTと称す)を示し、(b)はAFS13を通過
する空気量、(c)は内燃機関1が吸入する空気量、(
dlはAFS 13の出力1?ルスを示すものである。
また、SGTのn−2〜n−1回目の立上りの期間をt
n−1,n−1〜n回目の立上りの期間をtnとし、期
間tn−1およびtnにAFS13を通過する吸入空気
量をそれぞれQ a (1−1) 、 Qa (n) 
、期間tn−1およびtnに内燃機関1が吸入する空気
量をそれぞれQe (n −1) a Qe(n)とす
る。更に、期rBJt n−1およびtnの時のサージ
タンク11内の平均圧力と平均吸気温度をそれぞれPs
 (n−1)およびP 5(n)とT8(n−1)およ
びTs (n)とする。ここで、例えばQa (n−1
)は、tn−□間のAFS13の出カッRルス数に対応
する。また、吸気温度の変化率は小さいのでT8(n−
1)≠T8(n)とし、内燃機関1の充填効率を一定と
すると、P s (n−1) e Vc=Qe (n−
1) @ RIITs (n) ++・(1)Ps (
n) ”VC” Qe (n) ’R@Ts (n) 
  −−f21となる。但し、Rは定数である。そして
、期間tnにサージタンク11および吸気管15に溜ま
る空気量をΔQa(n)  とすると、 ΔQa <n> = Qa (n) −Qe (n) 
=Vs 6aTs (Ps(11)   Ps(n−t))   −−(3
)となシ、上記111 、 +21 、 [31式よシ
が得られる゛。従って、内燃機関1が期間tnに吸入す
る空気量を、AFS13を通過する空気量Qa(n)と
(41式よシ計算することが出来る。
ココテ、Vc = 0.5 L 、 Vs = 2.5
1 (!:するとQe (n) ” 0−83 X Q
c (n−t)+0.17 X Qa(n) −151
となる。第5図に、スロットルバルブ12が開いた場合
の様子を示1−0この第5図において、(mlはスロッ
トルバルブ12の開度、中)はAFS 13t−通過す
る吸入空気量であシ、オーツ々シュートする。
(c)は(41式で補正した内燃機関1が吸入する空気
量であり、(d)はサージタンク11の圧力である。
本発明は、(4)式の様な補正により内燃機関1が吸入
する空気量に近い値を計算し、過渡時にも空燃比を適正
に制御するものである。
第1図はこの発明による内燃機関の燃料制御装置の構成
を示す図である。図中、10はA F 813の上流側
に配設されるエアクリーナで、AFS13は、内燃機関
lに吸入される空気量に応じて第4図(d) K 示f
 様なパルスを出力し、クランク角センサ17は内燃機
関1の回転に応じて第4図(a)に示す様なパルス(例
えばパルスの立上シがら次の立上シまでクランク角で1
800とする)を出力する。
20はAN検出手段で、AFS13の出力とクランク角
センサ17の出力とくよ)、内燃機関1の所定クランク
角度間に入るAFS 13の出カッぐルス数を計算する
。21はAN演算手段であシ、これはAN検出手段20
の出力より上記(51式と同様の計算を行い、内燃機関
lが吸入すると考えられる空気量に対応するAFS13
の出力相当のJRルス数を計算する。また、制御手段2
2は、AN演算手段21の出力および内燃機関1の冷却
水温を検出する水温センサ18(例えはサーミスタ等)
の出力より内燃機関1の吸入する空気量に対応してイン
ジェクタ14の駆動時間を制御し、これによって内燃機
関1に供給する燃料菫を制御する。
第2図はこの発明による内燃機関の燃料制御装置の具体
例としての一実施例である。この第2図において、1〜
18は第1図に示した各構成と同様であるため、対応す
る部分に同一符号を句してその説明を省略する。30は
、AFS13.水温センサ18およびクランク角センサ
17の出力信号を入力とし、内燃機関1各気筒毎に設け
られた4つのインジェクタ14を制御する制@J装置で
あり、この制御i置30は、第1図におけるAN検出手
段20〜制御手段22に相当し、ROM41゜RAM4
2を内蔵したマイクロコンピュータ4゜により実現され
る。また、31はAFS 13の出力に接続された2分
周器、32はこの2分周器31の出力を一方の入力とし
他方の入力端子をマイクロコンピュータ40の入力P1
に接続した排他的論理和ゲートで、その出力端子はカウ
ンタ33に接続されると共にマイクロコンピュータ40
の入力P3に接続されている。34は水温センサ18と
A/D  コンノ々−夕35とのrajに接続されたイ
ンターフェース、36は成形整形回路で、クランク角セ
ンサ17の出力が入力され、その出力はマイクロコンピ
ュータ40の割込人力P4およびカウンタ37に入力さ
れる。lた、38は割込人力P5に接続されたタイマ、
39は図示しないバッテリの電圧をA/D 変換し、マ
イクロコンピュータ40に出力するA/D  コンノ々
−タ、43はマイクロコンピュータ40とPライフ44
との間に設けられたタイマで、ドライノ々44の出力は
各インジェクタ14にそれぞれ接続されている次にかか
る構成の内燃機関の燃料制御装置の動作について説明す
る。AFS 13の出力は2分周器31により分局され
、マイクロコンピュータ4゜により制御される排他的論
理和ゲート32を介してカウンタ33に入力される。カ
ウンタ33は、ゲート32の出力の立下シェッヂ間の周
期を測定スル。マイクロコンピュータ40は、ケート3
2の立下シを割込人力P3に入力し、AFS13の出力
パルス周期またはこれを2分周した毎に割込処理を行い
、カウンタ33の周期を測定する。水温センサ18の出
力はインタフェース34によりミ圧に変換され、A/D
  コンノ々−夕35により所定時間毎にディジタル値
に変換されてマイクロコンピュータ40に敗退まれる。
クランク角センサ17の出力は波形整形回路36を介し
てマイクロコンピュータ40の割込人力P4およびカウ
ンタ37に入力される。マイクロコンピュータ40は、
クランク角センサ17の立上シ毎に割込処理を行い、ク
ランク角センサ17の立上シ間の周期をカウンタ37の
出力から検出する。タイマ38はB「定時間毎にマイク
ロコンピュータ40の割込人力P5へ割込信号を発生す
る。A/Dコンノ々−夕39は、図示しないノ々ツテリ
電圧をA/D変換し、マイクロコンピュータ40は所定
時間毎にこのノ々ツテリ電圧のデータを堆込む。タイマ
43は、マイクロコンピュータ4oにプリセットされ、
マイクロコンピュータ40の出力ポートP2よシトリガ
されて所定のノぞルス幅を出力し、この出力がドライノ
々44を介してインジェクタ14を駆動する。
更ニマイクロコンピュータ40の動作を第6図。
第8〜9図のフローチャートに従って説明する。
第6 図ハ、マイクロコンピュータ40のメインプログ
ラムを示すものである。先ず、マイクロコンピユーj1
40にリセット信号が入力されると、ステップ100で
、マイクロコンピュータ40内のRAM42、入出力ボ
ート等をイニシャライズし、ステップ101で水温セン
サ18の出力をA/D変換し、RAM42へWTとして
記憶する。
ステップ102で、ノ々ツテリ電圧をA/D変換しRA
M42へVBとして記憶する。ステップ103で、後述
するクランク角センサ17の周期TRよ、930/TR
の計算を行い、回転数Neを計算する。
ステップ104で、後述する負荷データANと上記回転
数NeよシAN@Neの計算を行い、AFS13の出力
周波数Faを計算する。ステップ105で、上記出力周
波数Faよシ、第7図に示す様このFaに対して設定さ
れたfl  より基本駆動時間変換係数Kpを計算する
。ステップ106で、この変換係数Kpを上記水温デー
タWTにより補正し、駆動時間変換係数に!とじてRA
M42に記憶する。ステップ107で、ノ々ツテリ電圧
データVBよシあらかじめROM41に記憶されたデー
タテーブルf3  をマツピングし、ムダ時間TDを計
算しRAM42に記憶する。ステップ107の処理後は
、再びステップ101の処理を繰り返す。
第8図は、割込人力P3、つまシAFS 13の出力信
号に対する割込処理を示す。ステップ201で、カウン
タ33の出力TPを検出し、カウンタ33をクリヤする
。このTFはゲート32の立上シ間の周期である。ステ
ップ202でRAM42内の分周フラグがセットされて
いればステップ203で上記TFを2倍してAFS13
の出カッぐルス周期T^としてRAM42に記憶する。
次にステップ204で、&算パルスデータPHに、残シ
バルスデータPDを2倍したものを加算し新しイ積算ノ
ぞルスデータPRとする。この積算ノξルスデータPR
は、クランク角センサ17の立上シ間に出力されるAF
S13のノぞルス数を積算するものであり、AFS13
の1ノぞルスに対し処理の都合上156倍して扱ってい
る。ステップ202で上記分周フラグがリセットされて
いれば、ステップ205で上記周期TFを出力パルス周
期TAとしてRAM42へ記憶し、ステップ206でh
tnノぞルスデータPRに残シバルスデータPDを加算
する。ステップ207で残夛ノぞルスデータPDへ15
6を設定する。ステップ208で、上記分周フラグがリ
セットテれている場合はTF > 2m5ec。
セットされている場合はTp)4msecであればステ
ップ210へ、それ以外の場合はステップ209へ進む
。ステップ209では上記分周フラグをセットする。ス
テップ210では分局フラグをクリヤし、ステップ21
1でPIを反転ざぜる。従って、ステップ209の処理
の場合は、AFS13の出カッぞルスを2分周したタイ
ミングで割込人力P3−\信号が入シ、ステップ210
の処理が行われる場合には、AFS13の出カッぞルス
毎に割込入力P3へ信号が入る。ステップ209,21
1処理後、割込処理をも了する。
第9図は、クランク角センサ17の出力によりマイクロ
コンピュータ40の割込人力P4に割込信号が発生した
場合の割込処理を示す。ステップ301T、クランク角
センサ17の立上り間の周期をカウンタ37よシ読み込
み周期TRとしてRAM42に記憶し、カウンタ37を
クリヤする。
ステップ302で、上記周期TR内にAFS13の出カ
ッξルスがある場合は、ステップ303でその直前AF
S13の出力パルスの時刻telとクランク角センサ1
7の今回の割込時刻tosの時間差Δt”tB  t+
)1 を計算し、これを周期T8とし、上記周期TR内
にAFS 13の出カッRルスが無い場合は、上記周期
TRを周期TSとする。次にステップ305で、l 5
0 X TS/TAの計算よシ上記時間差ΔtをAFS
13の出カッぐルスデータΔPに変換する。つまシ、前
回のAFS13の出″カッξルス周期と今回のAFS 
13の出力Aルス周期が同一と仮定して上記ノにルスデ
ータΔPを計算する。ステップ306で上記ノ々ルスデ
ータΔPが156より小さければステップ308へ、そ
うでなけれはステップ307でAPを156にクリップ
する。ステップ308で残ジノξルスデータPDからノ
ぐルスデータΔPを減算し、新しい残ジノぐルスデータ
PDとする。ステップ309で、残ジノぐルスデータが
正であれにステップ313へ、そ、うてなけれは上記パ
ルスデータΔPの計算値がAP”S13の出カッぞルス
よシも大きすぎるので、ステップ310で上記1’eル
スデータΔPをPDと同じにし、ステップ312で残9
ノぐルスデータをゼロにする。ステップ313で、&算
ノぞルスデータP凰にAルスデータΔPを加算し、新し
い積算パルスデータPRとする。このデータPRが、今
回のクランク角センサ17の立上シ間にAFS13が出
力したと考えられるパルス数に相当する。ステップ31
4で、上記(5)式に相当する計算を行う。すなわち、
クランク角センサ17の前回の立上りまでに計算された
負荷データANと上記積算ノセルスデータPRよシkt
 −AN +kl・PRの計算を行い、この結果を今回
の坊しい負荷データANとする。
ステップ315でこの負荷データANが所定値αよシ大
きければステップ316でαにクリップし、内燃機関1
の全開時においても上記負荷データANが実際の値より
も大きくなりすぎない様にする。ステップ317で積算
ノぐルスデータpRをクリヤする。ステップ318で、
上記負荷データANと駆動時間変換係数に!、ムダ時間
TDより駆動時間データ Tt =ANIIKr + TD の計算を行い、ステップ319で駆動時間データTIを
タイマ43に設定し、ステップ320でタイマ43をト
リガすることにより上記データTIに応じて、インジェ
クタ14が4不同時に駆動され、割込処理が完了する。
第10図は、第6図、第8〜9図の処理の上記分周7ラ
グクリヤ時のタイミングを示したものであり、(L)は
分周器31の出力を示し、(b)はクランク角センサ1
7の出力を示す。また、(C)は残りパルスデータPD
を示し、分周器31の立上シおよび立下、9(AFS1
3の出力)にルスの立上シ)毎に156に設定され、ク
ランク角センサ17の立上り毎に例えはPD 1 = 
PD −156X T8/TAの計算結果に変更される
。(これはステップ305〜312の処理に相当する)
(d)は&に/’ルスデータPRの変化を示し、分周器
3工の出力の立上シまたは立下シ毎に、残9 Aルスデ
ータPDがa[みされる様子を示している。
なお、上記実施例では、クランク角センサ17の立上り
間のAFS 13の出力)ぐルスをカウントしたが、こ
れは立下シ間でも良く、またクランク角センサ17の数
周期間のAFS出カッぞルス数をカウントしても良い。
また上記実施例ではA F S ) 3の出力iRパル
スカウントしたが、出カッぐルス数にAFS13の出力
周波数に対応した定数を乗じたものを計数しても良い。
更に、クランク角の検出をクランク角センサ17でなく
内燃機関10点火信号を用いても上記実施例と同様の効
果を奏する。
このように上記実施例ではクランク角センサ17の出力
に同期して燃料演算を行うので制御の応答性が良好であ
る。また、(5)式のようなフィルタ処理を行うので指
算パルスデータPRがある程度はらついてもこれが平均
化され、インジェクタ駆動時間の変動率が抑えられる。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明の内燃機関の燃料制御装置によれ
は、所定のクランク角の間で検出した吸入空気量より、
式、A N (n) ”Kt XAN (n−1) 十
Kg X AN (t)の様なフィルタ処理を行って機
間への供給燃料量を制御するよう構成したので、内燃機
関が実際に吸入する空気量に対応して供給燃料量を制御
でき、過渡時にも空燃比を適正に制御することができる
。また、このように計算された負荷データを他の制御、
例えば電子進角の進角値のマツプデータの負荷情報とし
て使用することができ、こうすれは過渡時の進角値も適
正に制御できる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の内燃機関の燃料制御装置の構成図、
第2図は同内燃機関の燃料制御装置の具体例としての一
実施例を示す構成図、第3図はこの発明に係わる内燃機
関の吸気系のモデルを示す構成図、第4図はそのクラン
ク角に対する吸入空気量の関係を示す図、@5図は同内
燃機関の過渡時の吸入空気量の変化を示す波形図、第6
図、第8図および第9図はこの発明の一実施例による内
燃機関の燃料制御装置の動作を示すフローチャート、第
7図は同内燃機関の燃料制御装置のAFS出力周波数に
対する基本駆動時間変換係数の関係を示す図、第10図
は第8.9図のフローのタイミングを示すタイミングチ
ャートである。 1・・・内燃機関、12・・・スロットルノ々ルフ、1
3・・・エアフローセンサ(カルマン渦流量検出装置)
、14・・・インジェクタ、15・・・吸気管、17・
・・クランク角センサ、20・・・AN検出手段、21
・・・AN演算手段、22・・・制御手段、31・・・
分周器。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)内燃機関の吸入空気量をカルマン渦流量検出装置
    により検出し、この検出出力を上記内燃機関の所定のク
    ランク角の区間で検出するAN検出手段、このAN検出
    手段で得られた結果をAN_(_t_)とし、上記所定
    のクランク角のn−1回およびn回目に内燃機関の吸入
    する空気量に相当する該AN検出手段の出力相当の値を
    それぞれAN_(_n_−_1_)およびAN_(_n
    _)とした場合に、式、 AN_(_n_)=K_1×AN_(_n_−_1)+
    K_2×AN_(_t_)によりAN_(_n_)を計
    算するAN演算手段、上記AN_(_n_)に基づいて
    上記内燃機関への供給燃料量を制御する制御手段を備え
    たことを特徴とする内燃機関の燃料制御装置。
  2. (2)上式の演算を上記所定のクランク角に同期して行
    うことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の内燃機
    関の燃料制御装置。
  3. (3)AN検出手段は、カルマン渦流量検出装置の出力
    を分周する機能を備えていることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項または第2項記載の内燃機関の燃料制御装
    置。
  4. (4)内燃機関のスロットルバルブ下流側の容積をVs
    、1行程当りの容積をVcとした場合に、上記K_1、
    K_2は、ほぼ K_1=1/(1+Vc/Vs)、K_2=1−1/(
    1+Vc/Vs)に設定されることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の内燃機
    関の燃料制御装置。
JP60158532A 1985-07-18 1985-07-18 内燃機関の燃料制御装置 Expired - Lifetime JPH07113340B2 (ja)

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