JP2913986B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
内燃機関の制御装置Info
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- JP2913986B2 JP2913986B2 JP4061853A JP6185392A JP2913986B2 JP 2913986 B2 JP2913986 B2 JP 2913986B2 JP 4061853 A JP4061853 A JP 4061853A JP 6185392 A JP6185392 A JP 6185392A JP 2913986 B2 JP2913986 B2 JP 2913986B2
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- combustion engine
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸入空気流
量測定装置に関する。
量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の吸入空気流量測定装置にも熱
線式空気流量計等が用いられているが(1) 吸気脈動が大
きく、吸気がエアクリーナ側に吹き返すとき、(2) バル
ブのオーバラップが大きく吸気がすどうりするとき、ま
た２ストロークエンジンのように掃気が大きいときに、
正しくシリンダ内充填空気量を測定できない。
線式空気流量計等が用いられているが(1) 吸気脈動が大
きく、吸気がエアクリーナ側に吹き返すとき、(2) バル
ブのオーバラップが大きく吸気がすどうりするとき、ま
た２ストロークエンジンのように掃気が大きいときに、
正しくシリンダ内充填空気量を測定できない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】吹き返し時やすどうり
時にシリンダ内充填空気量を正しく測定することを目的
としている。
時にシリンダ内充填空気量を正しく測定することを目的
としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的は、内燃機関の
吸気通路に設けられた空気流量計と、前記空気流量計の
出力を補正する補正手段と、前記補正手段の出力に基づ
いて前記内燃機関に供給する燃料量を制御する制御手段
と、を備えた内燃機関の制御装置において、前記補正手
段は、前記空気流量計の時間ベースの遅れ修正モデル
と、前記吸気管の時間ベースの遅れ修正モデルと、吸気
行程での空気量を積算する積算モデルと、前記内燃機関
の負荷と回転数とに基づいて前記内燃機関のシリンダに
充填される空気量を演算するモデルと、を組み合わせた
ことによって達成される。
吸気通路に設けられた空気流量計と、前記空気流量計の
出力を補正する補正手段と、前記補正手段の出力に基づ
いて前記内燃機関に供給する燃料量を制御する制御手段
と、を備えた内燃機関の制御装置において、前記補正手
段は、前記空気流量計の時間ベースの遅れ修正モデル
と、前記吸気管の時間ベースの遅れ修正モデルと、吸気
行程での空気量を積算する積算モデルと、前記内燃機関
の負荷と回転数とに基づいて前記内燃機関のシリンダに
充填される空気量を演算するモデルと、を組み合わせた
ことによって達成される。
【作用】 シリンダに供給される空気量をＧe ，吸気効率
をηtrとすると、シリンダに残る吸気Ｇf はＧf ＝ηtr
Ｇe と表される。したがって、本発明においては、吸気
側に取り付けられた空気流量計によって、Ｇe を測定
し、あらかじめ求めておいたηtrをかけて、Ｇf 、すな
わちシリンダ内充填空気量を求める。また、空気流量計
によって測定された空気流量Ｘm に対し、吸気管の容積
等によって、シリンダに入る空気流量Ｘe は時間的に遅
れる。これは、一次遅れのモデルの数１式によって修正
される。ここでＸa は流量計を実際に通る空気流量であ
る。
をηtrとすると、シリンダに残る吸気Ｇf はＧf ＝ηtr
Ｇe と表される。したがって、本発明においては、吸気
側に取り付けられた空気流量計によって、Ｇe を測定
し、あらかじめ求めておいたηtrをかけて、Ｇf 、すな
わちシリンダ内充填空気量を求める。また、空気流量計
によって測定された空気流量Ｘm に対し、吸気管の容積
等によって、シリンダに入る空気流量Ｘe は時間的に遅
れる。これは、一次遅れのモデルの数１式によって修正
される。ここでＸa は流量計を実際に通る空気流量であ
る。
【０００５】
【数１】
【０００６】空気流量計にも応答遅れがあり、計測され
た空気量Ｘm とＸa の間には数２式の関係がある
た空気量Ｘm とＸa の間には数２式の関係がある
【０００７】
【数２】
【０００８】この関係を用い、Ｘm からＸa を求め、数
１式を用いてＸa からＸe を求め、これを吸気行程で積
算してＧe を求め、
１式を用いてＸa からＸe を求め、これを吸気行程で積
算してＧe を求め、
【０００９】
【数３】
【００１０】の関係を用いて、Ｇe からＧf を求める。
これにより、吹き返し、すどうり時のシリンダ充填空気
量Ｇf を正確に求めることができる。
これにより、吹き返し、すどうり時のシリンダ充填空気
量Ｇf を正確に求めることができる。
【００１１】空気流量計を通過する空気流量Ｘa に対
し、出力Ｘm は流量計の遅れ分だけ遅れ、例えば数２式
の関係がある。従って、数２式のモデルをコンピュータ
にあらかじめ記憶して、演算によって、Ｘa を求める。
し、出力Ｘm は流量計の遅れ分だけ遅れ、例えば数２式
の関係がある。従って、数２式のモデルをコンピュータ
にあらかじめ記憶して、演算によって、Ｘa を求める。
【００１２】熱線流量計においては、吹き返し時にも、
生の空気量が流れたものとして計算されるので誤差が増
大する。このときは、数２式のモデルでＸa を求め、さ
らに、Ｘa の波形から、吹き返し部分を、負の値に変換
する。すなわち、吹き返しの補正を、コンピュータ上で
実施する。
生の空気量が流れたものとして計算されるので誤差が増
大する。このときは、数２式のモデルでＸa を求め、さ
らに、Ｘa の波形から、吹き返し部分を、負の値に変換
する。すなわち、吹き返しの補正を、コンピュータ上で
実施する。
【００１３】吸気効率ηtrは、エンジンの負荷，回転数
によって変化する。これは、あらかじめ測定しておき、
コンピュータに記憶しておく。
によって変化する。これは、あらかじめ測定しておき、
コンピュータに記憶しておく。
【００１４】吸気効率の測定方法は、内燃機関計測ハン
ドブック(１９７９年５月、朝倉店)に開示されている。
混合気が過濃な状態で、排気中の酸素濃度を測定する。
この時の酸素濃度Ｙは、
ドブック(１９７９年５月、朝倉店)に開示されている。
混合気が過濃な状態で、排気中の酸素濃度を測定する。
この時の酸素濃度Ｙは、
【００１５】
【数４】
【００１６】で表される。すなわち
【００１７】
【数５】
【００１８】となる。したがって、排気中の酸素濃度を
測定することによって、ηtrを求めることができる。空
気過剰率λが１より大きい場合は、数４式のＧf にも酸
素が含まれる。酸素を含まない残量はＧｆ／λである。
したがって、
測定することによって、ηtrを求めることができる。空
気過剰率λが１より大きい場合は、数４式のＧf にも酸
素が含まれる。酸素を含まない残量はＧｆ／λである。
したがって、
【００１９】
【数６】
【００２０】となる。よって、
【００２１】
【数７】
【００２２】となる。本発明においては、排気管に酸素
センサを取付け、Ｙを測定し、数５，数７式によって、
ηtrを求める。
センサを取付け、Ｙを測定し、数５，数７式によって、
ηtrを求める。
【００２３】
【実施例】図１において空気流量計１はエンジン２の吸
気側に取り付けられ、測定値Ｘmが、コンピュータ３に
入力される。コンピュータ３内の流量計モデル４（例え
ば数２式）によって、空気流量Ｘa が求まる。吸気系モ
デル５（例えば数１式）によってＸe が求まる。次に積
算モデル６によって、シリンダ供給空気量Ｇe が求ま
る。さらに、吸気効率モデル７によって、シリンダ充填
空気量Ｇf が正確に求まる。このＧf によって、燃料噴
射量を正確に制御することができ、エンジン２の燃費特
性、排気浄化性が改善される。
気側に取り付けられ、測定値Ｘmが、コンピュータ３に
入力される。コンピュータ３内の流量計モデル４（例え
ば数２式）によって、空気流量Ｘa が求まる。吸気系モ
デル５（例えば数１式）によってＸe が求まる。次に積
算モデル６によって、シリンダ供給空気量Ｇe が求ま
る。さらに、吸気効率モデル７によって、シリンダ充填
空気量Ｇf が正確に求まる。このＧf によって、燃料噴
射量を正確に制御することができ、エンジン２の燃費特
性、排気浄化性が改善される。
【００２４】排気管８に酸素センサ９が取り付けられ、
酸素濃度のデータがコンピュータ３に入力される。吸気
効率モデル１０（数５式，数７式）によって、吸気効率
ηtrが求まる。これをモデル７に入力して、記憶されて
いるηtrを修正する。これによるモデル７の経時変化に
よる精度の低下を回避することができる。
酸素濃度のデータがコンピュータ３に入力される。吸気
効率モデル１０（数５式，数７式）によって、吸気効率
ηtrが求まる。これをモデル７に入力して、記憶されて
いるηtrを修正する。これによるモデル７の経時変化に
よる精度の低下を回避することができる。
【００２５】図２に空気流量計１が熱線式空気流量計の
場合の事例を示す。測定値Ｘｍにたいして、流量計モデ
ル４を一次遅れとして求めたＸａは図２のごとくなる。
時間ｔ1−ｔ2，ｔ3−ｔ4において、Ｘa は正になってい
る。これは熱線式が逆方向でも、正方向の流れとして検
出するためで、実際は、ａ，ｂのごとく、吹き返しのた
め負にする必要がある。したがって、一次遅れのモデル
のみでなく、吹き返しのモデルを用いてｔ1−ｔ2，ｔ3
−ｔ4のＸａを負に変換する。
場合の事例を示す。測定値Ｘｍにたいして、流量計モデ
ル４を一次遅れとして求めたＸａは図２のごとくなる。
時間ｔ1−ｔ2，ｔ3−ｔ4において、Ｘa は正になってい
る。これは熱線式が逆方向でも、正方向の流れとして検
出するためで、実際は、ａ，ｂのごとく、吹き返しのた
め負にする必要がある。したがって、一次遅れのモデル
のみでなく、吹き返しのモデルを用いてｔ1−ｔ2，ｔ3
−ｔ4のＸａを負に変換する。
【００２６】図３に示すごとく、吸気管１１のバイパス
通路１２に熱線式空気流量計１３を配置することもでき
る。このとき、通路１２の長さを大きくすると、慣性遅
れによって、吸気管内のＸaに対して、通路１２内のＸa
に図４のごとくなり、吹き返しが無くなる。この場合
は、吹き返しのモデルを用いることなく、ＸmからＸaを
求めることができる。
通路１２に熱線式空気流量計１３を配置することもでき
る。このとき、通路１２の長さを大きくすると、慣性遅
れによって、吸気管内のＸaに対して、通路１２内のＸa
に図４のごとくなり、吹き返しが無くなる。この場合
は、吹き返しのモデルを用いることなく、ＸmからＸaを
求めることができる。
【００２７】脈動が小さい場合は、吸気管１１内の速度
分布は図５（ａ）のごとくなっているが、脈動が大きく
なると、図５（ｂ）のごとく、中心部のＸａが小さくな
る。したがって、熱線を、吸気管１１の中央に設置して
いると、脈動時の空気流量Ｘa が真の流量より小さくな
る。
分布は図５（ａ）のごとくなっているが、脈動が大きく
なると、図５（ｂ）のごとく、中心部のＸａが小さくな
る。したがって、熱線を、吸気管１１の中央に設置して
いると、脈動時の空気流量Ｘa が真の流量より小さくな
る。
【００２８】また、流量計１の上流に曲がり部が存在す
るときも速度分布が変化して、測定誤差が生じる。コン
ピュータ３の流量計モデル４に形状モデル１４を付加し
て、この速度分布の影響を回避する。形状係数をＸa に
かけて、平均的なＸa を求めるものである。形状係数は
曲がり部の曲率半径等の関数として、あらかじめもとめ
ておく。また、この係数は流速の影響を受けるので、速
度に対するデータもあらかじめ記憶しておく。
るときも速度分布が変化して、測定誤差が生じる。コン
ピュータ３の流量計モデル４に形状モデル１４を付加し
て、この速度分布の影響を回避する。形状係数をＸa に
かけて、平均的なＸa を求めるものである。形状係数は
曲がり部の曲率半径等の関数として、あらかじめもとめ
ておく。また、この係数は流速の影響を受けるので、速
度に対するデータもあらかじめ記憶しておく。
【００２９】以上、流量系の経過時間に対する測定値Ｘ
ｍを時間ベースのモデルを用いて、Ｘa ，Ｘe に変換
し、これを積算して、シリンダ供給量Ｇe を求め、これ
を、吸気効率で変換して、真のシリンダ充填空気量Ｇf
が求まる。
ｍを時間ベースのモデルを用いて、Ｘa ，Ｘe に変換
し、これを積算して、シリンダ供給量Ｇe を求め、これ
を、吸気効率で変換して、真のシリンダ充填空気量Ｇf
が求まる。
【００３０】図６に吸気形状の例を示す。エアクリーナ
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，吸気ダクト２１ａ，
２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，空気流量計２２ａ,２２ｂ,２
２ｃ，２２ｄといった多様な変化がある。そのため，そ
れぞれの形状係数を図７の様に求めておき、形状に合わ
せて形状係数を選定する。
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，吸気ダクト２１ａ，
２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，空気流量計２２ａ,２２ｂ,２
２ｃ，２２ｄといった多様な変化がある。そのため，そ
れぞれの形状係数を図７の様に求めておき、形状に合わ
せて形状係数を選定する。
【００３１】図８は形状係数の他の検索法の実施例であ
る。空気流量計１より空気量Ｑa ，酸素センサ９よりＯ
2 信号がコンピュータ３に入力され，燃料Ｑf が噴射弁
２５よりエンジン２に供給される。この空燃比フィード
バック系でＱf の補正量よりＱa のずれが検出できる。
このずれより，形状係数を自動的に探索し，補正するこ
とができる。
る。空気流量計１より空気量Ｑa ，酸素センサ９よりＯ
2 信号がコンピュータ３に入力され，燃料Ｑf が噴射弁
２５よりエンジン２に供給される。この空燃比フィード
バック系でＱf の補正量よりＱa のずれが検出できる。
このずれより，形状係数を自動的に探索し，補正するこ
とができる。
【００３２】また、図８に示した吸気管圧力センサ２６
の信号Ｐm により，エンジン２に流入した空気量Ｑ
c は、
の信号Ｐm により，エンジン２に流入した空気量Ｑ
c は、
【００３３】
【数８】
【００３４】ここに ｋ：定数 ηｖ：吸気効
率 である。ここで、空気流量計１のＱa とＱc は、Ｐm の
変化が少ない場合は同等であり、このＰm 信号とのずれ
より形状係数を特定することができる。また数８式の方
法で空気量を検出すれば、吸入空気がエンジンの脈動に
より空気の逆流信号は検出しない。このため、エンジン
の脈動や、逆流が発生する領域では、Ｑa信号の替わり
に、Ｑc 信号を使用することにより正確に空気量が計測
できる。
率 である。ここで、空気流量計１のＱa とＱc は、Ｐm の
変化が少ない場合は同等であり、このＰm 信号とのずれ
より形状係数を特定することができる。また数８式の方
法で空気量を検出すれば、吸入空気がエンジンの脈動に
より空気の逆流信号は検出しない。このため、エンジン
の脈動や、逆流が発生する領域では、Ｑa信号の替わり
に、Ｑc 信号を使用することにより正確に空気量が計測
できる。
【００３５】図９は、空気流量計１の設置場所実施例で
ある。吸気系には図９に示すようにエアクリーナ２７，
コレクタ２８があり圧力波が破線のような振幅をもって
伝達する。このように、圧力振幅最大位置は速度振幅が
ゼロであり、このような、Ａ，Ｂ，Ｃ点に空気流量計１
を設置すれば、正確な空気量の測定ができる。また、図
１０に示したように圧力振幅最大点は回転数で変化する
ため、Ｂ点とＢ′点に空気流量計１の検出部材（熱線プ
ローブ）を設置しておき回転数により切り替えることが
できる。
ある。吸気系には図９に示すようにエアクリーナ２７，
コレクタ２８があり圧力波が破線のような振幅をもって
伝達する。このように、圧力振幅最大位置は速度振幅が
ゼロであり、このような、Ａ，Ｂ，Ｃ点に空気流量計１
を設置すれば、正確な空気量の測定ができる。また、図
１０に示したように圧力振幅最大点は回転数で変化する
ため、Ｂ点とＢ′点に空気流量計１の検出部材（熱線プ
ローブ）を設置しておき回転数により切り替えることが
できる。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、計測される空気流量の
応答遅れを補正することにより、内燃機関に供給する燃
料量の制御性が向上する。
応答遅れを補正することにより、内燃機関に供給する燃
料量の制御性が向上する。
【図１】本発明の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例の特性図である。
【図３】実施例の構成図である。
【図４】実施例の特性図である。
【図５】実施例の特性図である。
【図６】吸気系の構成図である。
【図７】実施例の特性図である。
【図８】実施例の構成図である。
【図９】実施例の構成図である。
【図１０】実施例の構成図である。
１…空気流量計、２…エンジン、２…コンピュータ、８
…排気管、９…酸素センサ。
…排気管、９…酸素センサ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−210051（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−157452（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−32322（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−40041（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−183231（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−185243（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−197821（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−240754（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−141623（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00
Claims (2)
- 【請求項１】内燃機関の吸気通路に設けられた空気流量
計と、 前記空気流量計の出力を補正する補正手段と、 前記補正手段の出力に基づいて前記内燃機関に供給する
燃料量を制御する制御手段と、 を備えた内燃機関の制御装置において、 前記補正手段は、前記空気流量計の時間ベースの遅れ修
正モデルと、前記吸気管の時間ベースの遅れ修正モデル
と、吸気行程での空気量を積算する積算モデルと、前記
内燃機関の負荷と回転数とに基づいて前記内燃機関のシ
リンダに充填される空気量を演算するモデルと、を組み
合わせたことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 【請求項２】請求項１において、 前記モデルは、測定された前記内燃機関の排気管の酸素
濃度に基づいて修正されることを特徴とする内燃機関の
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4061853A JP2913986B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 内燃機関の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4061853A JP2913986B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 内燃機関の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05263708A JPH05263708A (ja) | 1993-10-12 |
| JP2913986B2 true JP2913986B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=13183076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4061853A Expired - Lifetime JP2913986B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 内燃機関の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2913986B2 (ja) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2840793C3 (de) * | 1978-09-20 | 1995-08-03 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Einrichtung zum Bestimmen der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmenge |
| JPH0658071B2 (ja) * | 1987-01-27 | 1994-08-03 | トヨタ自動車株式会社 | ２サイクル内燃機関の空燃比制御装置 |
| JPH0240041A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-08 | Fuji Heavy Ind Ltd | ２サイクル直噴エンジンの燃料噴射制御装置 |
| JPH03185243A (ja) * | 1989-12-15 | 1991-08-13 | Toyota Motor Corp | ２サイクル内燃機関の燃料噴射制御装置 |
| JP2758679B2 (ja) * | 1989-12-26 | 1998-05-28 | オーバル機器工業株式会社 | 超音波流量計 |
-
1992
- 1992-03-18 JP JP4061853A patent/JP2913986B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05263708A (ja) | 1993-10-12 |
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