JPH04116249A - 内燃機関制御装置 - 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】 １産業上の利用分野〕 本発明は、熱線式空気流量計を用いて吸気流量を計測し
、燃料供給量を制御する方式の内燃機関制御装置に係り
、特に自動車用ガソリンエンジンに好適な内燃機関制御
装置に関する。

〔従来の技術） 近年、自動車用ガソリンエンジンでは、吸気流量を計測
し、燃料供給量を制御する方式の制御装置が広く採用さ
れているが、このとき使用される空気流量計の一種に熱
線式空気流量センサがある。

ところで、この熱線式空気流量センサは、特有の検出遅
れ特性を示すことが知られており、このため、特開昭５
９−１７６４５０号公報では以下の方法について開示し
ている。すなわち、検出遅れを、センサ本体となる熱線
の熱容量の系と、この熱線の支持体の熱容量による伝熱
遅れの系に分けて取扱い、その遅れの補正に減少量Ｇｓ
を状態変数として導入し、以下の式を導いて補正するよ
うにしている。

Ｇｏｕｔ＝　ａ−Ｇｉｎ　十ｂ−Ｇｓ −Ｇｓｚ　（１−ａ　）　Ｇｉｎ　−ｂ　−Ｇｓｔ 実際には、これらの式を離算化して、以下のようにして
制御装置で計算させている。

Ｇｉｎ（ｉ）−１／ａ［Ｇｏｕｔ（ｉ）　−ｂ−Ｇｓ（
ｉ　−１）］Ｇｓ（ｉ）　＝（１−ａ）Ｇｉ（ｉ）＋（
１−ｂ）Ｇｓ（ｉ　−１） そして、係数ａ、ｂはＧｉｎ（ｉ−１）を用いて定める
ようにしているのである。

［発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術は、制御パラメータの決定について充分な
配慮がされておらず、空気流量センサの検出結果から制
御パラメータを決定しているため、エンジンの運転状態
が過渡状態にあるときには誤動作の虞れがあり、精度の
点で問題があった。

本発明は、制御パラメータの設定が容易で、常に高精度
の吸気流量の算定が可能で、過渡状態も含めて常時、精
度よく燃料供給量の制御が可能な内燃機関制御装置の提
供を目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、熱線式空気流量センサの検出
遅れを伝達関数で表わした上で、それの逆補償により補
正を行なうと共に、この補正に使用する制御パラメータ
を内燃機関の運転状態から決定するようにしたものであ
る。

［作用］ 伝達関数の極とゼロ点の相殺による逆補償法は、制御に
使用するマイクロコンピュータの負荷が、内部状態変数
導入法よりも小さくて済む。また、逆補償法による補正
では、内燃機関高負荷時での吸気脈動等の影響を受けな
いので、高精度が容易に保てる。さらに制御パラメータ
は、熱線式空気流量計単体の試験から容易に測定できる
から、この測定結果を内燃機関の運転状態に応じて選択
し、変化させてやれば、補正処理にフィードバックされ
ることになり、動作が安定化されると共に、さらに精度
が向上する。

〔実施例〕

以下、本発明による内燃機関制御装置について、図示の
実施例により詳細に説明する。

第７図は本発明の一実施例が適用された内燃機関の燃料
制御システムの一例を示したもので、図において、１０
はマイクロコンピュータを含む制御回路、１１は熱線式
吸気流量センサ、１２は燃料噴射弁（インジエク□り）
である。

制御回路１ｏは、熱線式空気流量センサ１１からの流量
検出値Ｑ−ａや、その他、回転数センサからの検出値Ｎ
など、図示してない各種のセンサからの検出値を取り込
み、所定のディジタル演算処理を行ない、そのときどき
で内燃機関に最適な燃料量を計算し、この燃料量を与え
るのに必要な制御信号ＩＮＪを燃料噴射弁１２に供給す
る働きをする。しかして、このとき、熱線式空気流量セ
ンサ１１には、上記したように応答遅れがあるので、そ
れからの流量検出値Ｑａをそのまま使用して制御信号Ｉ
ＮＪを計算したのでは、これも上記したように充分な精
度は得られない。

そこで、この実施例では、以下の通りになっている。

第２図は、制御回路１０の内部回路ブロックで、演算処
理を行なうＣＰＵ２０と、プログラム及び各種の定数デ
ータなどを保有するための不揮発性メモリであるＲＯＭ
２１と、演算中のデータなどの格納用となる揮発性メモ
リであるＲＡＭ２２と、外部との信号の入出力を行なう
ためのインターフェイスとなる１１０２３と、それに燃
料噴射弁などの駆動に必要なドライバ２４とから構成さ
れており、これにより、以下に説明するような演算処理
を行なう。

まず、第３図は熱線式空気流量センサ１１の過渡応答特
性を示したもので、横軸に経過時間ｔを、そして縦軸に
空気流量Ｑをそれぞれとってあり、太い実線３１で示す
ようにステップ状に空気流量Ｑを変化させたときにセン
サから得られる流量計測値（流量検出値）Ｑａの変化を
細い実線３２で示したものである。

この特性からセンサの応答遅れを、図の中の記号を用い
て表わすと、次式のようになる。

Ｑｓ＝（１−Ａｅ　　　丁・　　−Ｂｅ　　　Ｔ・　　
）Ｑこれを伝達関数で表現すると、次式のようになる。

１＋ＳＴ。

Ｑｓ（Ｓ）＝　（１＋ＳＴ、）（１＋ＳＴ、）　　Ｑ（
”””　　　■ここで、Ｔ、＝ＢＴ、＋ＡＴ。

なお、上記第３図で、部分（Ａ）（Ｂ）は、特性３２か
ら接線法で割りだした部分を示したものである。

次に、第４図、第５図、それに第６図は、吸気流量のス
テップ状の変化に対する、これら定数の特性を示したも
ので、第４図は時定数Ｔ１を、第５図は時定数Ｔ、を、
それに第６図は定数Ａ、Ｂの比率をそれぞれ表わす。

第１図は、制御回路１０によって遂行されている演算処
理を示す制御ブロック図で、以下、この制御ブロック図
により、この実施例の動作を制御する。

熱線式空気流量センサ１１から供給された流量計測値（
流量検出値）Ｑａはハードフィルタ７１に入力され、こ
こで高周波ノイズが除かれてからブロック７２に入力さ
れ、ここで上記した０式により処理され、この０式の極
とゼロ点の相殺をがけ、逆補償され、これにより熱線式
空気流量センサ１１の流量−電圧特性（Ｑ−Ｖ特性）に
より工学値変換をされた値Ｑｓとして出力され、処理ブ
ロック７３に入力される。

処理ブロック７３では、周期的に実行される処理の前回
での気筒的流入空気ＪＩＱｃと、現在での気筒的流入空
気量Ｑｓとの差分に気体定数を乗算して、吸気管内負圧
Ｐの推定を行なう。

このときの差分式は次のようになる。

ｐ　　　−ｐ十−へ五二邑二ニー（Ｑｔ−Ｑｃ）　−−
■ｉ中１１Ｖ ここで、Δｔ：計算周期　Ｔ：吸気温度Ｒ：気体定数　
■：吸気管容積 処理ブロック７４では、処理ブロック７３で上記のよう
にして推定した吸気管内負圧Ｐと、エンジンの回転速度
Ｎとから気筒的流入空気流量Ｑｃをマツプ検索により算
定する。

処理ブロック７５では、ごの気筒的流入空気流量Ｑｃか
ら上記した時定数Ｔ１、Ｔ１、Ｔ、を計算し、それらを
処理ブロック７２での処理に使用するのである。ここで
、この処理ブロック７５での気筒的流入空気流量Ｑｃか
らの時定数Ｔ３、Ｔ１、Ｔ、の計算は、データＱｃによ
るテーブル検索や、簡易的には図示のように、３段切換
（予めＱｃの値に応じて時定数を複数種、例えば３種類
用意しておき、それからＱｃに応じて選択する）法によ
っで行なえばよい。

こうして算定した気筒的流入空気流量Ｑｃは、熱線式空
気流量センサ１１から供給された流量計測値（流量検出
値）Ｑａがもつ応答遅れが充分に補償されたものとなっ
ているから、これを用いて内燃機関に最適な燃料量を計
算し、この燃料量を与えるのに必要な制御信号ＩＮＪを
燃料噴射弁１２に供給してやれば、精度のよい燃料制御
を容易に得ることができる。

次に、この第１図の制御ブロックに従った動作を得るた
めに必要な制御回路ｌｏ内のマイクロコンピュータの動
作について、第８図のフローチャートにより説明する。

この第８図の処理は、４ｍ５ｅｃの時間割込みにより起
動され、周期的に実行されるようになっておいり、まず
、ステップ８０１では、気筒的流入空気流量Ｑｃから時
定数Ｔ１、Ｔ１、Ｔ、を求める処理を行なう。

ステップ８０２では、上記０式による逆補償を、ディジ
タル演算の差分式により行なう。

このときの差分式は次の通りである。

Ｑｓ（ｎ）＝　ａ、・Ｑ（ｎ）　−ａ　　−Ｑ（ｎ−１
）十ａ、・Ｑ（ｎ−２）＋　ｂ、−Ｑｓ（ｎ−１）二こ
で、Δｔ＝計算周期 ステップ８０３では、熱線式空気流量センサ１１の流量
−電圧特性を用いて出力電圧から流量に換算する。

ステップ８０４では、現在の流量（スロットルバルブ通
過空気流量）と前回の気筒的流入空気量の差分から吸気
管内負圧を推定する。このとき使用する差分式は、上記
した０式である。

ステップ８０５では、エンジンの回転速度Ｎを読込み、
吸気管内負圧と回転速度との２次元マツプで今回の気筒
的流入空気量を検索する。なお、このときの検索には、
面補間などを適用して精度を高めるようにすることは言
うまでもない。

第９図は、ステップ８０１での気筒内流入空気流量Ｑｃ
から時定数Ｔ１、Ｔい丁、を求めるときに使用するテー
ブルの一実施例を示す。

この実施例は、上記したように３段階の切換方式のもの
で、気筒内流入空気流量Ｑｃの値がＱＣＬとＱＣＨのと
き、それぞれの時定数に切換えられ、結局、３段階に選
択されることになる。そして、このとき、図示のように
、流量の変化方向によりヒステリシスが与えられ、これ
により安定な動作が得られるようにしている。

第１０図は、時定数丁１、Ｔ８、Ｔ、を計算するルーチ
ンの詳細ロジックで、まず、ステップ１００１では、今
までの状態が、ＱＣ＞ＱＣＨの領域に在ったか否かの判
断を行ない、結果が肯定のときにはステップ１００２で
ＱｃにＱＨＹＳを加算し、ステップ１００３では、今度
はＱｃ＜ＱＣＨ７を判断する。

ここで、ＱＨＹＳはＱｃが減少方向でのヒステリシスと
なる。

以下、ステップ１００４〜ステツプ１００９でも、はぼ
同様で、Ｑｃに応じて時定数を切換え、結局、３段階に
切換えることができる、なお、ここで、ＱＣＨとＱＣＬ
の値は、適用対象となる内燃機関に応じて、それで多用
される領域や、第４図、第５図、それに第６図の特性が
ら決定される。

従って１以上の実施例によれば、熱線式空気流量センサ
の応答遅れが充分に補正された気筒内流入空気流量が演
算できるから、自動車用ガソリンエンジンなどに適用し
て、空燃比を精密に制御することができ、エンジン性能
の保持と排気ガス規制の充分なりリアが可能になる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、熱線式空気流量センサの
応答遅れが充分に補償できるので、内燃機関の運転状態
が定常時、過渡時何れの状態にあっても常に正確な燃料
制御を容易に維持することができる。

また、本発明では、その制御に使用するパラメータが、
熱線式空気流量センサ単体の試験で容易に決定できるか
ら、ローコストで高精度の燃料制御装置を簡単に提供で
きる。

さらに、本発明によれば、エンジンの吸気脈動の影響を
受けないようにできるので、充分に安定した動作が可能
である。

また、制御パラメータを運転状態に応じて変化させてい
るので、この点でも充分に安定、且つ高精度の制御を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃機関制御装置の一実施例の制
御ブロック図、第２図は本発明の制御回路の一実施例を
示す回路ブロック図、第３図、第４図、第５図、第６図
はそれぞれ動作説明用の特性図、第７図は本発明が適用
された内燃機関の燃料制御システムの一例を示す構成図
、第８図は本発明の一実施例の全体的な動作を説明する
フローチャート、第９図は制御パラメータ切換用のテー
ブルの説明図、第１０図は制御パラメータ切換動作を説
明するフローチャートである。 １０・・・・・・制御回路、１１・・・・・・熱線式空
気流量センサ、１２・・・・・・燃料噴射弁、７１〜７
５・・・・・・制御ブロック。 第２図 Ｉ ７７〜７５　：ＩＶＨＪプＤツク 第３図 ｔ（ｊ・Ｃ） 第４図 ｔ（ｓ＠ｃ） ０（Ｋ９／／’ｌ） １５図 第６図 Ｑ（ＫＱ／ｈ） 第８図 第９図 ＣＬ ＣＨ ０（Ｋｇ／ｈ） 第７図 Ｏ 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱線式空気流量計による吸気流量の計測結果に基づ
   いて燃料供給量を制御する方式の内燃機関制御装置にお
   いて、上記吸気流量の計測結果の遅れを補正して実吸気
   流量の推定値を出力する制御ロジックと、該制御ロジッ
   クで使用する制御パラメータを内燃機関の運転状態に応
   じて変化させる制御パラメータ選択手段とを設け、上記
   実吸気流量の推定値に基づいて上記燃料供給量が制御さ
   れるように構成したことを特徴とする内燃機関制御装置
   。 ２、請求項１の発明において、上記制御ロジックが、上
   記吸気流量の計測結果の遅れを伝達関数で表わし、これ
   をディジタルフィルタを用いた差分法により逆補償する
   手段で構成されていることを特徴とする内燃機関制御装
   置。 ３、請求項１の発明において、上記制御パラメータが、
   上記熱線式空気流量計の過渡応答特性の設定値と、上記
   実吸気流量の推定値に基づくテーブル検索又は多段切換
   により算定されるように構成されていることを特徴とす
   る内燃機関制御装置。 ４、請求項２の発明において、内燃機関の運転状態が定
   常状態にあるか過渡状態にあるかを判定する手段を設け
   、定常状態にあるときには、上記制御パラメータのゲイ
   ンと上記ディジタルフィルタの感度の少なくとも一方を
   低下させるように構成されていることを特徴とする内燃
   機関制御装置。