WO2004094802A1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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WO2004094802A1 PCT/JP2004/005500 JP2004005500W WO2004094802A1 WO 2004094802 A1 WO2004094802 A1 WO 2004094802A1 JP 2004005500 W JP2004005500 W JP 2004005500W WO 2004094802 A1 WO2004094802 A1 WO 2004094802A1
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air
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combustion engine
internal combustion
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English (en)
French (fr)
Inventor
Shogo Hattori
Original Assignee
Keihin Corporation
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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
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/182—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow for the control of a fuel injection device

Definitions

  • the present invention relates to a control device that controls an injection amount of fuel supplied to an internal combustion engine and the like.
  • Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2003-116168, filed on April 22, 2003, the contents of which are incorporated herein by reference. Background art
  • the amount of fuel fog is controlled according to the amount of air sucked from outside air, and the mixture of air and fuel is controlled according to the rotation angle of the crankshaft. It is known that they are ignited and burned (see, for example, Japanese Patent Publication No. Hei 4-151388).
  • the above document discloses a technique for controlling fuel injection. Specifically, it is used to control fuel injection into a multi-cylinder engine, and has a configuration in which an air flow sensor is provided between a throttle valve and an electromagnetic injection valve on the air intake passage.
  • the control circuit calculates the basic fuel injection amount at a predetermined timing from the average value of the flow rate of the intake air detected by the flow sensor, and causes the fuel injection to be performed based on the basic injection amount.
  • the cylinders that take air are sequentially switched during one cycle of the engine. The fluctuations in the intake air flow rate that occur at this time are regarded as deviations from the average value of the intake air flow rate, and a deviation signal corresponding to this deviation amount is obtained.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and a control device for an internal combustion engine capable of injecting a required amount of fuel at an appropriate timing with a simple configuration is provided. provide. Disclosure of the invention
  • the present invention detects a flow rate of air taken into the internal combustion engine by using a sensor disposed downstream of a throttle valve in an intake passage of the internal combustion engine, and detects a fuel injection amount based on the flow rate of the air.
  • a control device for an internal combustion engine that outputs a signal to an injector of the internal combustion engine so as to inject the fuel of the injection amount, the air being increased with the progress of an intake stroke of the internal combustion engine.
  • a control device for an internal combustion engine that calculates the injection amount as a total integrated value of the flow rate of air in the intake stroke, the value obtained by multiplying an integrated value obtained by integrating the flow rate from the start of intake to a peak value by a predetermined constant.
  • the amount of air sucked into the internal combustion engine is calculated from the detected value of the sensor, and the integrated value from the start of intake to the peak value is calculated.
  • the profile of the change in the air amount during the intake stroke is almost constant, the value obtained by multiplying the integrated value by a predetermined constant is regarded as the intake amount in the intake stroke, and the fuel injection amount is calculated.
  • Perform necessary control It is preferable to use, for example, the magnitude of the air amount to determine the start of intake, and to use, for example, the amount of change in the air amount to determine the peak.
  • the predetermined constant is 2.
  • the time from the start of intake to the peak value is After calculating the integrated value, the fuel injection amount is calculated assuming the value obtained by doubling the integrated value as the intake amount in the intake stroke, and necessary control is performed on the injector.
  • the present invention detects a flow rate of air taken into the internal combustion engine by using a sensor disposed downstream of a throttle valve in an intake passage of the internal combustion engine, and detects a fuel injection amount based on the flow rate of the air.
  • a control signal for the internal combustion engine that outputs a signal to the injector of the internal combustion engine so as to inject the fuel of the injection amount, wherein the air that increases as the intake stroke of the internal combustion engine progresses
  • the fuel injection amount is determined from the integrated value every predetermined time from the start to the end of the intake, and the injection amount is determined from the start of the intake.
  • a control device for an internal combustion engine that outputs a signal to the injector so as to be a cumulative value.
  • the amount of air sucked into the internal combustion engine is calculated from the detected value of the sensor, and the integrated value is calculated every predetermined time. From this integrated value, the required fuel injection amount at that time can be obtained. If the fuel injection amount obtained in this way is larger than the already injected fuel injection amount, a signal instructing the injector to inject fuel is output to the injector. In other words, the required injection amount is calculated every predetermined time, and if additional injection is necessary, control is performed to inject fuel.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an engine control system including a control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a change in air that changes with the operation of the engine and a change in the integrated intake air amount.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a change in air that changes with the operation of the engine, a change in the integrated intake air amount, and a command signal to the injector.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an engine control system including a control device for an internal combustion engine according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an engine control system including a control device for an internal combustion engine according to the present embodiment.
  • the engine control system 1 of the present embodiment shown in FIG. 1 is an internal combustion engine, which draws air from an intake passage 4 connected to an intake manifold 3 of the internal combustion engine 2, and supplies the air to the intake manifold 3. After mixing with the fuel ejected from the disposed injector 5, the fuel is combusted in the combustion chamber 2a of the engine 2, and when the combusted gas is discharged from the exhaust manifold 6, the control device 7 The fuel injection amount and the injection timing are controlled according to the amount of air (intake amount) sucked by the engine 2.
  • the intake passage 4 has an air tarina 11 and a throttle body 13 provided with a throttle valve 12 which is a throttle valve for adjusting the amount of air downstream of the air tarina 11.
  • the amount of air sucked into the engine 2 through the intake passage 4 is detected as a mass flow rate by an air flow meter 14 which is a sensor disposed so as to be located downstream of the throttle valve 12. . Since the air flow meter 14 is located downstream of the throttle valve 12, of the air supplied through the throttle valve 12, the air supplied between the throttle valve 12 and the intake pulp 2 b By subtracting the amount, the amount of air actually sucked into the combustion chamber 2a of the engine 2 can be accurately detected. When the air flow meter 14 is attached to the throttle body 13, the number of setting steps can be reduced.
  • an air flow meter 14 suitable for the present embodiment, there is a sensor that deposits a platinum thin film on a silicon substrate and supplies electricity so as to keep the temperature of the platinum thin film constant. As the mass of air flowing around the platinum film increases, the amount of heat dissipated from the platinum film through the air increases, and the temperature of the platinum film decreases in proportion to this. At this time, the air flow meter 14 increases the current flowing through the platinum thin film so as to keep the temperature constant. On the other hand, when the flow rate of air decreases, the heat dissipation decreases and the temperature of the platinum thin film increases, so that the air flow meter 14 reduces the current flowing through the platinum thin film.
  • the injector 5 ejects fuel into the air flowing through the intake manifold 3 by opening and closing an electromagnetic injection valve.
  • the fuel is pumped from a fuel pump 16 in a fuel tank 15 and a regulator 17
  • the fuel adjusted in pressure is supplied.
  • the supply of the mixed gas to the combustion chamber 2a and the discharge after the combustion are performed by an intake valve 2b and an exhaust valve 2c driven by a valve timing mechanism (not shown).
  • the ignition of the gas mixture is performed by a spark plug 8.
  • the spark plug 8 discharges using high energy stored in the ignition circuit 9.
  • the control device 7 that controls the engine control system 1 is also called an ECU (Electronic Control Unit), and includes a CPU (Central 1 Processing Unit) and a ROM (Rad on Only Memory). It operates by receiving power supply from the battery 10.
  • the control device 7 uses the output current of the air flow meter 14 as input data, performs a predetermined process, performs an amount of fuel supplied from the fuel pump 15 to the injector 5, an injection amount of the injector 5, and an injection amount thereof.
  • the timing, the timing to start charging the ignition circuit 9, and the ignition timing are determined, and a command signal is output to each unit.
  • FIG. 2 is a diagram showing a change in the amount of air that changes with the operation of the engine.
  • the horizontal axis indicates the passage of time, and the vertical axis indicates the amount of intake air.
  • the amount of air that fluctuates over time is a value obtained by multiplying the output current from the air flow meter 14 by a predetermined coefficient.
  • a predetermined threshold value reference value
  • direct flow means that air flows in a direction in which the air is sucked into the engine 2.
  • Backflow refers to the flow of air in the reverse direction, that is, the direction in which the throttle valve 12 is located.
  • the intake valve 2b of the engine 2 When the intake valve 2b of the engine 2 is closed, the blocked air flows in the reverse direction. It occurs due to.
  • a state in which such a forward flow and a reverse flow occur alternately is referred to as a pulsating flow.
  • the intake valve 2b of the engine 2 may be opened while the throttle valve 12 is slightly opened. In such a case, a negative pressure is generated in the intake passage 4. This negative pressure remains even when the intake valve 2b is closed, so the throttle valve 1 2 A slight flow of air flowing through may occur. The flow of air generated under such conditions is defined as underflow.
  • the region where the amount of air increases beyond the range of the pulsating flow and the undercurrent is a region where air is sucked into the engine 2 and corresponds to the intake stroke of the engine 2.
  • the start of inspiration (rise of intake) is the starting point of such rise in air volume when the volume exceeds the magnitude of the pulsating and underflow. Since this starting point is determined by the timing at which the intake pulp 2b of the engine 2 opens (the crankshaft 2d is at a predetermined angle), it is possible to control fuel injection timing ⁇ ignition timing with this point as a reference point.
  • the end of intake (fall of intake) is defined as when the amount of air that decreases beyond the peak value drops to zero.
  • the peak position is where the amount of change in the air amount within a predetermined time is close to zero.
  • the cumulative intake air amount which is the sum of the amount of air (intake air amount) sucked into the engine 2 from the start to the end of the intake, increases with the start of the intake and reaches the maximum value at the end of the intake.
  • this maximum value 3 ⁇ 4 total integrated intake air amount.
  • the integrated air amount corresponding to 1/2 of the total integrated intake amount is substantially equal to the peak position of the intake amount.
  • the control device 7 of the present embodiment pays attention to the fact that an integrated intake air amount corresponding to 1/2 of the total integrated intake air amount can be obtained up to the peak position of the intake air amount, and the integrated intake air amount up to the peak position of the intake air amount.
  • the value obtained by multiplying by 2 is regarded as the total integrated intake air amount, and this is multiplied by a predetermined coefficient to determine the fuel injection amount.
  • the estimation of the total integrated intake air amount using the peak position is performed because the fluctuation of the air amount before and after the peak position is small, so that the fuel injection amount can be accurately calculated.
  • the predetermined constant is doubled. However, depending on the characteristics of the intake valve 2b of the engine 2, for example, 1.8 to 2. Values up to 2 may be used.
  • the predetermined constant is determined by checking characteristics of the engine 2 in advance, and is registered in the control device 7.
  • control device 7 calculates the air amount by multiplying the output current of the air flow meter 14 by a predetermined coefficient to calculate the air amount, and calculates the integrated intake Quantity calculating means, determining means for determining the peak position, and peak position It has an injection amount control means for calculating the fuel injection amount according to the value obtained by doubling the integrated value of the intake air amount up to and controlling the injector 5 and the like.
  • control device 7 controls the ignition plug 8 to discharge at a predetermined timing to burn the mixed gas of air and fuel
  • the charging time of the ignition circuit 9 is set in accordance with the intake air amount and the fuel amount. It also has ignition control means for calculating and controlling. Note that the control device 7 may be configured not to control the ignition. In this case, another control device that functions as ignition control means is provided.
  • control of the control device 7, which is performed as an interrupt process at regular intervals after the start of the engine 2, will be described.
  • the control device 7 calculates the amount of air from the output current of the air flow meter 14. When the calculated air amount exceeds the magnitude of the pulsating flow or underflow, it is considered that the intake has started, and the air amount at this time is defined as the intake amount. At the same time, the control device 7 calculates an integrated value of the intake air amount. The integrated value is obtained by adding the newly calculated intake air amount to the sum of the intake air amount up to the previous time.
  • the amount of increase or decrease in the intake air amount is checked, and if it is determined that the intake air amount has reached a peak, the integrated value from the start of the intake to the intake air amount corresponding to the peak position is doubled, and the obtained value is used as the intake stroke.
  • the fuel injection amount is calculated by multiplying this by a predetermined coefficient. Then, a command signal is output to the injector 5 so that the fuel corresponding to the injection amount is injected.
  • the fuel injection amount can be calculated with high accuracy by estimating the total integrated intake amount by focusing on the peak position where the change in the air amount is small. If the injector 5 has already started fuel injection at the time when the intake air amount reaches the peak position, the control device 7 controls the injector 7 to inject a shortage of fuel. . On the other hand, when the injector 5 does not inject fuel at the time when the peak position is reached, the injector 5 is opened and closed so that a necessary amount of fuel is injected until the intake valve 2b closes.
  • FIG. 3 is a diagram showing a change in the amount of air and a change in the amount of fuel injected as the engine operates, and a command signal for opening and closing the electromagnetic injection valve of the injector 5.
  • the control device 7 in the present embodiment has a CPU, a ROM, and the like, calculates the amount of air flowing through the intake passage 4 from the output current of the airflow meter 14, and calculates the amount of air sucked into the engine 2 during intake.
  • the fuel injection amount is sequentially determined according to the integrated amount, and the fuel injection is performed from the injector 5 as necessary, thereby terminating the fuel injection before the intake valve 2b of the engine 2 closes.
  • FIG. 3 An example of opening / closing control of the electromagnetic injection valve of the injector 5 performed by the control device 7 will be described with reference to FIG.
  • the horizontal axis indicates the passage of time.
  • the amount of intake air that increases at the start of the intake stroke decreases after reaching its peak, and drops to zero with the end of intake. During this period, the total intake air volume gradually increases from the start of the intake and reaches the maximum value when the intake ends.
  • the amount of fuel injected corresponding to the changing intake amount increases stepwise from the start of intake to the end of intake.
  • the control device 7 regards the start of the intake as the start of intake, calculates the intake amount from the rise of the intake, calculates the integrated intake amount, and calculates the integrated intake amount. Is divided by the air-fuel ratio to calculate the fuel injection amount for the integrated intake amount.
  • a command signal is output to the injector 5 to open the electromagnetic injection valve to inject fuel into the intake passage 4 (first injection stroke shown in FIG. 3).
  • the fuel injection amount rises from zero and increases.
  • the control unit 7 obtains the injection amount of the actually injected fuel from the injection amount per unit time of the injector 5 and the injection time while injecting the fuel S.
  • the integrated intake air amount increases and the required fuel injection amount also increases, so that the required fuel injection amount that increases over time and the actual fuel injection amount
  • the calculated fuel injection amount is calculated for each predetermined sampling time. Outputs a command signal to stop the injection of the injector 5 when it stops. Further, if the accumulated intake air volume further increases, after a predetermined time has elapsed, the control device 7 determines that the injection amount has already been calculated from the fuel injection volume obtained by multiplying the accumulated intake air volume at that time by the predetermined air-fuel ratio. A difference obtained by subtracting the fuel injection amount thus calculated is calculated.
  • this difference is a positive value, it indicates that the integrated intake air amount has increased and the fuel injection amount has become insufficient, so the controller 7 outputs a command signal to the re-injector 5 to restart fuel injection. (Second firing stroke).
  • the actual fuel injection amount can be calculated, so the cumulative injection amount from the start of intake is obtained, and this cumulative injection amount is compared with the required injection amount obtained from the integrated intake amount, and the two agree. Inject fuel from injector 5 until Thereafter, similarly, at a predetermined time interval, a fuel shortage is checked, and a command signal for instructing fuel injection is output (for example, a third injection stroke).
  • a command signal for stopping the injection from the injector 5 is output. Then, when the intake amount falls and the end of the intake is confirmed, the control device 7 prohibits the fuel injection, and sets so as not to inject the fuel until the start of the intake is confirmed next time.
  • the fuel injection By controlling the fuel injection in this way, it is possible to terminate the fuel injection before the intake ends. At this time, by injecting fuel as many times as necessary, it becomes possible to inject an optimal amount of fuel in accordance with a change in the intake air amount.
  • the integrated intake air amount is increased even after the end of the third injection stroke, but the increase amount is small because the intake is completed, and the air-fuel ratio of fuel and air is reduced. There is no significant fluctuation.
  • the fuel injection is stopped immediately.
  • the second and subsequent fuel injections may be performed at predetermined time intervals without determining whether the fuel is insufficient. Further, the injection amount of the injector 5 per unit time may be different in each injection stroke.
  • the injection amount in the first intake stroke may be determined with reference to the total accumulated intake air amount in the previous intake stroke.
  • the present invention uses a sensor disposed downstream of a throttle valve in an intake passage of an internal combustion engine to detect the amount of air taken into the internal combustion engine, and calculates the fuel injection amount according to this air amount.
  • a control device for an internal combustion engine that outputs a signal to an injector so as to inject the fuel of the injection amount, wherein the air amount that increases as the intake stroke of the internal combustion engine progresses from the start of intake to a peak value.
  • the present invention relates to a control device for an internal combustion engine that calculates the injection amount as a total integrated value of the air amount in the intake stroke, using a value obtained by multiplying the integrated value by a predetermined constant.
  • a sensor disposed closer to the engine than the throttle valve detects the amount of air intake, and calculates the sum of the amount of air sucked by the fuel engine to start the intake. Since the fuel injection amount is calculated from the integrated value from to the peak, the fuel injection amount required in the intake stroke must be accurately calculated and injected before the intake stroke ends. Becomes possible.
  • the integrated value from the start of intake to the peak is calculated.
  • the fuel injection amount can be calculated with high accuracy by simple processing.
  • the present invention uses a sensor disposed downstream of a throttle valve in an intake passage of an internal combustion engine to detect the amount of air taken into the internal combustion engine, and determines the amount of fuel injection in accordance with the amount of air.
  • a control device for an internal combustion engine that calculates and outputs a signal to an injector so as to inject the fuel of the injection amount, wherein an integrated value of an air amount that increases with an advance of an intake stroke of the internal combustion engine is taken as intake air. And the fuel injection amount is determined from the integrated value at predetermined time intervals from the start to the end of the intake, and the injector is set so that the injection amount becomes a cumulative value from the start of the intake.
  • the present invention relates to a control device for an internal combustion engine that outputs a signal to the internal combustion engine.
  • the integrated value of the amount of air to be sucked is obtained at predetermined time intervals, and the fuel is injected as needed, so that the intake stroke is completed. Before that, it becomes possible to inject the fuel injection amount required in the intake stroke with high accuracy. In addition, it is flexible even for subtle fluctuations in the amount of air to be sucked. It is possible to respond.

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Abstract

制御装置(7)は、スロットルバルブ(12)の下流に配設したエアフローメータ(14)の出力電流から、エンジン(2)に吸引される空気量を演算し、これに対する燃料の噴射量を求める。噴射量の演算には、吸引された空気量の立ち上がりからピークまでの空気量の積算値を2倍した値を用い、この値をその吸気行程の総積算吸気量とし、これを所定の空燃比で除算して燃料の噴射量を得る。

Description

明 細 書 内燃機関の制御装置 技術分野
本発明は、内燃機関に供給する燃料の噴射量などを制御する制御装置に関する。 本出願は、 2 0 0 3年 4月 2 2日に出願された特願 2 0 0 3— 1 1 6 8 1 5号に ついて優先権を主張し、 その内容をここに援用する。 背景技術
従来から、 車両などの内燃機関の燃焼を制御する手法としては、 外気から吸引 する空気の量に合わせて燃料の嘖霧量を制御し、 クランク軸の回転角度に応じて 空気と燃料との混合物に点火し、 燃焼させることが知られている （例えば、 特公 平 4一 1 5 3 8 8号公報参照）。
ここで、 上記文献には、 燃料噴射を制御する技術が開示されている。 具体的に は、 多気筒エンジンへの燃料噴射を制御するために用いられ、 空気の吸気通路上 でスロットルバルブと電磁噴射弁との間に空気の流量センサを設けた構成を有す る。 制御回路が、 流量センサによって検出される吸入空気の流量の平均値から燃 料の基本噴射量を所定のタイミングで演算し、 この基本噴射量に基づいて燃料噴 射を行わせる。 エンジンが 1サイクルする間に吸気を行う気筒が順次切り替わる が、 この際に生じる吸入空気の流量の変動を吸入空気の流量の平均値からの偏差 分としてとらえ、 この偏差分に相当する偏差信号を電磁噴射弁の電圧回路に直接 入力し、 偏差信号が大きいときには燃料を多く噴射させ、 偏差分が少ないときは 少なく噴射させる。 なお、 基本噴射量の演算には、 吸引空気の温度を検出する吸 気温センサと、 エンジンの冷却水の温度を検出する冷却水温センサとを用いた補 正を行う。
ところで、 燃焼効率や応答性を向上させるためには、 実際に内燃機関に吸引さ れる空気量をその都度測定し、 これに最適な燃料の噴射量を決定することが望ま しい。 また、 燃料の噴射は、 吸気バルブが開いていて空気の流れがある間に行う ことが望ましい。 しかしながら、 吸気バルブが閉じてから最終的な燃料の噴射量 が定まることになるので、 吸気が終了するまで空気量を計算してから燃料の噴射 量を決定すると、 吸気バルブが開いている間に燃料の噴射させることができなく なる。 吸気バルブが閉じた後もその吸気行程に対する燃料噴射が継続すると、 そ の吸気行程によりエンジン内に供給される混合気体の燃料の量が減るので空燃比 がずれてしまう。 また、 吸気マ-ホールド内に燃料が残留してしまうために次の 吸気行程でエンジン内に供給される混合気体の燃料の量が増えて空燃比がずれて しまう。
よって、 本発明は、 このような課題を解決することを目的としてなされたもの であって、 簡単な構成で、 必要な量の燃料を適切なタイミングで噴射させること ができる内燃機関の制御装置を提供する。 発明の開示
本発明は、 内燃機関の吸気通路の絞り弁よりも下流側に配設されたセンサを用 いて前記内燃機関に吸気される空気の流量を検出し、 この空気の流量に基づいて 燃料の噴射量を演算し、 前記噴射量の燃料を噴射するように前記内燃機関のィン ジェクタに信号を出力する内燃機関の制御装置であって、 前記内燃機関の吸気行 程の進行に伴い増加する空気の流量を吸気の開始からピーク値まで積算した積算 値に所定の定数を乗じた値を、 その吸気行程の空気の流量の総積算値として前記 噴射量を演算する内燃機関の制御装置を提供する。
この発明に係る内燃機関の制御装置によれば、 内燃機関に吸引される空気量を センサの検出値から演算すると共に、 吸気の開始からピーク値までの積算値を演 算する。 ここで、 吸気行程時の空気量の変化のプロファイルはほぼ一定なので、 積算値に所定の定数を乗じた値をその吸気行程の吸気量とみなして燃料の噴射量 を演算し、 インジェクタに対して必要な制御を行う。 なお、 吸気の開始の判定に は、 例えば、 空気量の大きさを用い、 ピークの判定には、 例えば、 空気量の変化 量を用いると良い。
本発明の内燃機関の制御装置は、 前記所定の定数が 2であることが好ましい。 この癸明に係る内燃機関の制御装置によれば、 吸気の開始からピーク値までの 積算値を演算したら、 その積算値を 2倍した値をその吸気行程の吸気量とみなし て燃料の噴射量を演算し、 インジェクタに対して必要な制御を行う。
本発明は、 内燃機関の吸気通路の絞り弁よりも下流側に配設されたセンサを用 いて前記内燃機関に吸気される空気の流量を検出し、 この空気の流量に基づいて 燃料の噴射量を演算し、 前記噴射量の燃料を噴射するように前記内燃機関のィン ジ クタに信号を出力する内燃機関の制御装置であって、 前記内燃機関の吸気行 程の進行に伴い増加する空気の流量の積算値を吸気が終了するまで演算すると共 に、 吸気の開始から終了までの間で、 所定時間ごとに前記積算値から燃料の噴射 量を決定し、 前記噴射量が吸気開始からの累積値になるように前記インジ: クタ に信号を出力する内燃機関の制御装置を提供する。
この発明に係る内燃機関の制御装置によれば、 内燃機関に吸引される空気量を センサの検出値から演算すると共に、 その積算値を所定時間ごとに演算する。 こ の積算値からはその時点で必要な燃料の噴射量を求めることができる。 このよう にして求めた燃料の噴射量が、 既に噴射した燃料の噴射量よりも多い場合には、 インジヱクタに燃料の噴射を指示する信号を出力する。 つまり、 所定時間ごとに 必要な噴射量を演算し、 追加の噴射が必要であれば、 燃料を噴射するように制御 する。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施形態における制御装置を含むエンジン制御システムを示 す概略図である。
図 2は、 エンジンの稼動に伴い変化する空気の変化と、 積算吸気量の変化の一 例を示す図である。
図 3は、 エンジンの稼動に伴い変化する空気の変化と、 積算吸気量の変化と、 インジヱクタへの指令信号の一例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の第一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 図 1は本 実施形態における内燃機関の制御装置を備えるエンジン制御システムを示す概略 図である。
図 1に示す本実施形態のエンジン制御システム 1は、 内燃機関であるェ： 2の吸気マ二ホールド 3に連結された吸気通路 4から空気を吸引し、この空気と、 吸気マ二ホールド 3に配設されたィンジヱクタ 5から噴出する燃料とを混合させ た後にエンジン 2の燃焼室 2 a内で燃焼させ、 燃焼後の燃焼ガスを排気マ二ホー ルド 6から排出するに際し、 制御装置 7が、 エンジン 2が吸引する空気量 （吸気 量） に応じて噴射する燃料の噴射量および噴射タイミングを制御する。
吸気通路 4は、 エアタリーナ 1 1と、 エアタリーナ 1 1よりも下流で空気量の 調整を行う絞り弁であるスロットルバルブ 1 2を備えるスロットルボディ 1 3と を有する。 この吸気通路 4を通ってエンジン 2に吸引される空気の量は、 スロッ トルバルブ 1 2よりも下流側に位置するように配設されたセンサであるェアフロ 一メータ 1 4において質量流量として検出される。 エアフローメータ 1 4がスロ ットルバルブ 1 2よりも下流側にあることで、 スロッ トルバルブ 1 2を通つて供 給される空気のうち、 スロットルバルブ 1 2から吸気パルプ 2 bまでの間に供給 される空気量を差し引いて、 実際にエンジン 2の燃焼室 2 aに吸引される空気量 を正確に検出することができる。 なお、 エアフローメータ 1 4をスロッ トルポデ ィ 1 3に取り付けると、 セッティングの工数を削減することができる。
本実施形態に好適なエアフローメータ 1 4としては、 シリコン基板にプラチナ 薄膜を蒸着し、 プラチナ薄膜の温度を一定に保つように通電するセンサがあげら れる。 プラチナ薄膜の周囲を通流する空気の質量が増えると、 空気を介してブラ チナ薄膜から散逸する熱量が増大し、 これに比例してプラチナ薄膜の温度が低下 する。 このとき、 エアフローメータ 1 4は、 温度を一定に保つようにプラチナ薄 膜に通電する電流を増加させる。 一方、 空気の通流量が減少すると、 熱の散逸が 減少してプラチナ薄膜の温度が上がるので、 エアフローメータ 1 4はプラチナ薄 膜に通電する電流を減少させる。 プラチナ薄膜の周囲を通流する空気の質量の増 減に比例して電流値が増減するので、 この電流値をモニタすると空気量を測定す ることができる。 なお、 このようなエアフローメータ 1 4は、 プラチナ製のワイ ャを用いる場合に比べて、 ヒートマスを減少させることができるので、 高い応答 性と、 高い測定精度とを実現している。 インジヱクタ 5は、 吸気マ二ホールド 3内を通流する空気内に、 電磁噴射弁の 開閉動作により燃料を噴出するもので、 燃料タンク 1 5内の燃料ポンプ 1 6から 汲み出され、 レギユレータ 1 7で調圧された燃料が供給される。
燃焼室 2 aへの混合気体の供給および燃焼後の排出は、 図示しないバルブタイ ミング機構により駆動される吸気バルブ 2 bおよび排気バルブ 2 cで行う。
混合気体への点火は、 点火プラグ 8で行われる。 点火プラグ 8は、 点火回路 9 に蓄積させた高工ネルギを利用して放電を行う。
このエンジン制御システム 1における制御を司る制御装置 7は、 ECU (E l e c t r o n i c C o n t r o l Un i t) とも呼ばれ、 CPU (C e n t r a 1 P r o c e s s i n g Un i t) や ROM (R e a d On l y M emo r y) などを有し、 バッテリ 1 0からの電力供給を受けて作動する。 この 制御装置 7は、 エアフローメータ 14の出力電流を入力データとし、 所定の処理 を行って、 燃料ポンプ 1 5からインジヱクタ 5に供給する燃料の量と、 インジェ クタ 5の噴射量おょぴその噴射タイミングと、 点火回路 9への充電開始のタイミ ングと、 点火タイミングとを決定し、 各部に指令信号を出力する。
ここで、 制御装置 7で処理されるデータおょぴ処理について、 図 1およぴ図 2 を用いて説明する。 なお、 図 2はエンジンの稼動に伴い変化する空気量の変化を 示す図であり、 横軸は時間の経過を示し、 縦軸は吸気量を示す。
図 2において時間の経過と共に変動する空気量は、 エアフローメータ 14から の出力電流に所定の係数を乗じた値である。 得られた空気量は、 所定の閾値 （基 準値） よりも多いときを順流、 それ以下の場合を逆流として取り扱う。 なお、 順 流とは、 エンジン 2に吸引される方向に空気が流動することをいう。
逆流とは、 逆方向、 つまりスロッ トルバルブ 1 2のある方向に空気が流動するこ とをいい、 エンジン 2の吸気バルブ 2 bが閉じたときに、 堰き止められた空気が 逆方向に流動することに起因して発生する。 このような順流と逆流とが交互に発 生している状態を脈流とする。
また、 スロットルバルブ 1 2がわずかに開いている状態でエンジン 2の吸気パ ルブ 2 bが開くことがあるが、 このような場合に吸気通路 4内には負圧が発生す る。 この負圧は、 吸気バルブ 2 bを閉じても残るので、 スロッ トルバルブ 1 2を 通じて流入する空気のわずかな流れが発生することがある。 このような条件下で 発生する空気の流れを過小流とする。
そして、 脈流おょぴ過小流の範囲を越えて空気量が増加している領域は、 ェン ジン 2に空気が吸引されている領域で、 エンジン 2の吸気行程に相当する。 吸気 の開始 （吸気の立ち上がり） は、 空気量が脈流および過小流の大きさを越えたと きに、 そのような空気量の立ち上がりの始点とする。 この始点は、 エンジン 2の 吸気パルプ 2 bが開くタイミング （クランク軸 2 dが所定の角度） により決まる ので、 このポイントを基準点として燃料噴射のタイミングゃ点火タイミングを制 御することができる。
また、 吸気の終了 （吸気の立ち下がり） は、 ピーク値を越えて減少する空気量 がゼロに落ち込んだときとする。 ピーク位置は、 所定の時間内の空気量の変化量 がゼロに近いところとする。
吸気の開始から終了までの間にエンジン 2に吸引される空気量 （吸気量） の積 算値である積算吸気量は、 吸気の開始と共に増加し、 吸気の終了により最大値を 迎える。 以降、 この最大値 ¾:総積算吸気量とする。 ここで、 総積算吸気量の 1 / 2に相当する積算咴気量は、 吸気量のピーク位置にほぼ等しくなつている。 本実施形態の制御装置 7は、 総積算吸気量の 1 / 2に相当する積算吸気量が、 吸気量のピーク位置までに得られることに着目し、 吸気量のピーク位置までの吸 気積算値を 2倍した値を総積算吸気量とみなし、 これに所定の係数を乗じて燃料 の噴射量を決定している。 ピーク位置を用いて総積算吸気量の推定を行うのは、 ピーク位置の前後における空気量の変動が少ないので、 燃料の噴射量を精度良く 算出することができるからである。 また、 ピーク位置を用いて総積算吸気量の推 定を行うために、 所定の定数は 2倍としたが、 エンジン 2の吸気バルブ 2 bの特 性などによっては、 例えば 1 . 8から 2 . 2までの値を用いても良い。 この所定 の定数は、 前もってエンジン 2の特性を調べて決定され、 制御装置 7に登録され る。
以上のことから、 制御装置 7は、 エアフローメータ 1 4の出力電流に所定の係 数を乗じて空気量を演算する空気量演算手段と、 吸気行程時の吸気量の積算値を 演算する積算吸気量演算手段と、 ピーク位置を判定する判定手段と、 ピーク位置 までの吸気量の積算値を 2倍した値に応じて燃料の噴射量を演算すると共に、 ィ ンジヱクタ 5などの制御をする噴射量制御手段を有する。
また、 制御装置 7は、 所定のタイミングで点火プラグ 8を放電させて空気と燃 料との混合気体を燃焼させるように制御するので、 吸気量および燃料量に応じて 点火回路 9の充電時間を演算し、 制御する点火制御手段も有する。 なお、 制御装 置 7は、 点火の制御を行わない構成であっても良い。 この場合には点火制御手段 として機能する他の制御装置が設けられる。
次に、 エンジン 2の始動後に一定周期ごとに割り込み処理として行われる制御 装置 7の制御について説明する。
まず、制御装置 7は、エアフローメータ 1 4の出力電流から空気量を演算する。 演算した空気量が脈流または過小流の大きさを越えたときには、 吸気が開始され たとみなして、 このときの空気量を吸気量とする。 また、 これと共に制御装置 7 は、 吸気量の積算値を算出する。 積算値は、 前回までの吸気量の総和に、 新たに 算出した吸気量を加算して得られる。
さらに、吸気量の増減の変化量を調べ、吸気量がピークに達したと判定したら、 吸気開始からピーク位置に相当する吸気量までの積算値を 2倍し、 得られた値を その吸気行程の総積算吸気量とみなし、 これに所定の係数を乗じて燃料の噴射量 を演算する。 そして、 この噴射量に相当する燃料が噴射されるようにインジエタ タ 5に対して指令信号を出力する。
このようにして、 総積算吸気量を見積もって、 実際に吸気が終了する前に燃料 の噴射量を決定することで、 吸気バルブ 2 bが開いている間に燃料を噴射し終わ ることが可能になる。 その際に、 空気量の変化の少ないピーク位置に着目して総 積算吸気量を見積もることで、 燃料の噴射量を精度良く演算することができる。 なお、 吸気量がピーク位置に達した時点で既にインジヱクタ 5が燃料嘖射を開 始している場合には、 制御装置 7は、 燃料の不足分を噴射するようにインジ タ タ 7を制御する。 一方、 ピーク位置に達した時点でインジヱクタ 5が燃料噴射を していないときは、 吸気バルブ 2 bが閉じるまでに必要な量の燃料が噴射される ようにインジェクタ 5を開閉する。
次に、 本発明の第二実施形態について図 1およぴ図 3を参照しながら詳細に説 明する。 なお、 前記の実施形態と重複する説明は省略する。 図 3はエンジンの稼 動に伴い変化する空気量の変化および燃料の噴射量の変化と、 インジェクタ 5の 電磁噴射弁を開閉させる指令信号とを示す図である。
本実施形態における制御装置 7は、 C P Uや R OMなどを有し、 エアフローメ ータ 1 4の出力電流から吸気通路 4を流れる空気量を演算し、 吸気時にエンジン 2に吸引される空気量の積算量に応じて燃料の噴射量を逐次決定し、 必要に応じ てインジヱクタ 5から燃料噴射を行わせることでエンジン 2の吸気バルブ 2 bが 閉じる前に燃料噴射を終了させることを特徴とする。
制御装置 7が行うインジヱクタ 5の電磁噴射弁の開閉制御の一例について図 3 を用いて説明する。 なお、 図 3において横軸は時間の経過を示している。 また、 インジヱクタ 5への指令信号は、 H i g hレベルのときには電磁噴射弁が閉じ、 L o wレベルのときには電磁噴射弁を開く。
吸気行程の開始により増加する吸気量は、 ピークを迎えた後に減少し、 吸気の 終了と共にゼロに落ち込む。 この間の総積算吸気量は、 吸気の開始から徐々に増 加し、 吸気が終了したときに最大値を迎える。 このように変化する吸気量に対応 して噴射される燃料の噴射量は、 吸気の開始から吸気が終了する前までに段階的 に増加する。
制御装置 7は、 空気量が脈流または過小流を越えて増加するときは吸気開始と みなして、 吸気の立ち上がりからの吸気量の演算と、 積算吸気量の演算とをする と共に、 積算吸気量を空燃比で除算してその積算吸気量に対する燃料の噴射量を 演算する。
その一方で、 ィンジヱクタ 5に指令信号を出力して電磁噴射弁を開かせて燃料 を吸気通路 4中に噴射させる （図 3に示す第一の噴射行程）。 これにより燃料の噴 射量は、ゼロから立ち上がって増加する。制御装置 7力 S、燃料を噴射させながら、 実際に噴射させた燃料の噴射量をインジ クタ 5の単位時間あたりの噴射量およ び噴射時間から求める。
ここで、 この間にも吸気が継続しているので、 積算吸気量は増加し、 必要な燃 料の噴射量も増加するので、 時間の経過と共に増加する必要な燃料の噴射量と、 実際に噴射した燃料の噴射量とを所定のサンプリングタイムごとに算出し、 両者 がー致したらインジェクタ 5の噴射を停止するように指令信号を出力する。 さらに、 その後も積算吸気量が増加する場合には、 所定時間経過時に、 制御装 置 7が、 そのときの積算吸気量に所定の空燃比を乗じて得られる燃料の噴射量か ら、 既に噴射した燃料の噴射量を差し引いた差を演算する。 この差が正の値であ れば、 積算吸気量が増加して燃料の噴射量が不足したことを示すので、 制御装置 7は再ぴィンジェクタ 5に指令信号を出力して燃料噴射を再開させる （第二の噴 射行程)。 ここでも実際の燃料の噴射量を算出することができるので、吸気の開始 からの累積噴射量を求め、 この累積噴射量と、 積算吸気量から求まる必要な噴射 量とを比較し、 両者が一致するまでインジヱクタ 5から燃料を噴射させる。 以降は、 同様にして所定時間ごとに燃料の不足を調べ、 燃料噴射を指令する指 令信号を出力する （例えば、第三の噴射行程）。 吸気量から求めた必要な燃料の噴 射量と、 実際に噴射した累積噴射量とがー致したらインジェクタ 5からの噴射を 停止させる指令信号を出力する。 そして、 吸気量が立ち下がって、 吸気の終了が 確認されたら、 制御装置 7は、 燃料の噴射を禁止し、 次に吸気の開始が確認され るまでは燃料を噴射しないように設定する。
このように燃料噴射を制御することで、 吸気が終了するまでの間に燃料の噴射 を終了させることが可能になる。 その際に、 必要に応じて多数回に渡って燃料を 噴射させることで、 吸気量の変化に応じた最適な量の燃料を噴射させることが可 能になる。 なお、 図 3の例では、 第三の噴射行程が終了した後にも積算吸気量は 増加しているが、 吸気が終了する段階であるために増加量は少なく、 燃料と空気 との空燃比を大きく変動させることはない。 また、 燃料の噴射中に吸気が終了し た場合には、 すみやかに燃料の噴射を停止させる。
ここで、 2回目以降の燃料噴射は、 燃料の不足を判定せずに、 所定時間ごとに 行うようにしても良い。 また、 インジヱクタ 5の単位時間当たりの噴射量は、 各 噴射行程において異ならせても良い。
さらに、 第一の噴射行程において、 吸気量から算出した必要な嘖射量よりも多 くの燃料の噴射させるようにすると、 1つの吸気行程の間での噴射行程の数を減 少できる。 この場合には、 前回の吸気行程における総積算吸気量を参照して、 第 一の吸気行程の噴射量を決定すると良い。 産業上の利用の可能性
本発明は、 内燃機関の吸気通路の絞り弁よりも下流側に配設されたセンサを用 いて前記内燃機関に吸気される空気量を検出し、 この空気量に応じて燃料の噴射 量を演算し、 前記噴射量の燃料を噴射するようにインジェクタに信号を出力する 内燃機関の制御装置であって、 前記内燃機関の吸気行程の進行に伴い増加する空 気量を吸気の開始からピーク値まで積算した積算値に所定の定数を乗じた値をそ の吸気行程の空気量の総積算値として前記噴射量を演算する内燃機関の制御装置 に関する。
本発明の内燃機関の制御装置によれば、 絞り弁よりもエンジン側に配設したセ ンサで空気の吸気量を検出すると共に、 燃機関の吸引される空気量の総和を、 吸 気の開始からピークまでの積算値から燃料の噴射量の演算を行うようにしたので、 その吸気行程が終了する前に、 その吸気行程において必要とされる燃料の噴射量 を精度良く演算し、 噴射させることが可能になる。
本発明の内燃機関の制御装置によれば、 吸気の開始からピークまでの積算値の
2倍の値をその吸気行程の吸気量とすることで、 簡単な処理で精度良く燃料の嘖 射量を演算することができる。
本発明は、 内燃機関の吸気通路の絞り弁よりも下流側に配設されたセンサを用 いて前記内燃榼関に吸気される空気量を検出し、 この空気量に応じて燃料の噴射 量を演算し、 前記噴射量の燃料を噴射するようにインジ二クタに信号を出力する 内燃機関の制御装置であって、 前記内燃機関の吸気行程の進行に伴い増加する空 気量の積算値を吸気が終了するまで演算すると共に、 吸気の開始から終了までの 間で、 所定時間ごとに前記積算値から燃料の噴射量を決定し、 前記噴射量が吸気 開始からの累積値になるように前記ィンジェクタに信号を出力する内燃機関の制 御装置に関する。
本発明の内燃機関の制御装置によれば、 吸引される空気量の積算値を所定時間 ごとに求めて、 必要に応じて燃料の噴射を行わせるようにしたので、 その吸気行 程が終了する前に、 その吸気行程において必要とされる燃料の嘖射量を精度良く 噴射させることが可能になる。 また、 吸引される空気量の微妙な変動にも柔軟に 対応することが可能になる。

Claims

請 求 の 範 囲 内燃機関の吸気通路の絞り弁よりも下流側に配設されたセンサを用いて 前記内燃機関に吸気される空気の流量を検出し、 この空気の流量に基づ.い て燃料の噴射量を演算し、 前記噴射量の燃料を噴射するように前記内燃機 関のィンジェクタに信号を出力する内燃機関の制御装置であって、 前記内燃機関の吸気行程の進行に伴い増加する空気の流量を吸気の開始 からピーク値まで積算した積算値に所定の定数を乗じた値を、 その吸気行 程の空気の流量の総積算値として前記噴射量を演算する。 請求項 1に記載の内燃機関の制御装置であって、 前記所定の定数は 2で ある。 内燃機関の吸気通路の絞り弁よりも下流側に配設されたセンサを用いて 前記内燃機関に吸気される空気の流量を検出し、 この空気の流量に基づい て燃料の噴射量を演算し、 前記噴射量の燃料を噴射するように前記內燃機 関のインジヱクタに信号を出力する内燃機関の制御装置であって、 前記内燃機関の吸気行程の進行に伴い増加する空気の流量の積算値を吸 気が終了するまで演算すると共に、 吸気の開始から終了までの間で、 所定 時間ごとに前記積算値から燃料の噴射量を決定し、 前記噴射量が吸気開始 からの累積値になるように前記ィンジェクタに信号を出力する。
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