JPH0466739A - 車両用エンジンの制御装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、車両用エンジンの制御装置に関する。

〈従来の技術〉 従来の車両用エンジンの制御装置としては、吸入空気量
を検出し、この吸入空気量に応じて燃料供給量を決定す
る方式（空気量主導方式）か主流であったか、この方式
では、過渡の運転状態において時々刻々変化する空気量
に対して最適な燃料量を与えることかできない。

そこで、特開平１−３１３６３６号公報に示されている
ように、車両の制御に直接作用する物理量であるエンジ
ンのトルクを制御の基準量として、燃料量と空気量とを
決定する方式（トルク主導方式）かある。

〈発明か解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来の車両用エンジンの制御
装置にあっては、吸入空気量検出の遅れ（空気量主導型
の場合）や、吸気マニホールドのコレクタの容積を充填
するための吸入空気の応答遅れの影響や、吸入空気量を
変化させる装置の応答遅れの影響により、過渡の運転時
に、各気筒の吸入行程にて燃料と空気とを過不足なく供
給することか困難であり、また吸気マニホールドや吸気
バルブに燃料か固着する等の経時変化による影響で・燃
料か正しく吸入されないという問題点かあった。

本発明は、このような従来の問題点を解決することを目
的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため、本発明は、第１図に示すように、下記ｆａ）
〜（ｉ）の手段を設けて、車両用エンジンの制御装置を
構成する。

（ａ）　　アクセル操作量を検出するアクセル操作量検
出手段 （ｂ）　　前記検出されたアクセル操作量に基づいて目
標エンジン出力軸トルクを演算する目標エンジン出力軸
トルク演算手段 （Ｃ）　　前記演算された目標エンジン出力軸トルクに
基づいてエンジンへの吸入空気の制御量を演算する吸入
空気制御量演算手段 （ｄ）　　前記演算された制御量に基づいてエンジンへ
の吸入空気を制御する吸入空気制御手段（ｅ）　　前記
演算された目標エンジン出力軸トルクに吸入空気の応答
遅れに相当する遅れ補償を施し、エンジンか実際に発生
することのできる実エンジン出力軸トルクを演算する吸
入空気応答遅れ補償手段 げ）前記補償か施された実エンジン出力軸トルクに基づ
いてエンジンへの燃料供給量を演算する燃料供給量演算
手段 （ｇ　前記演算された燃料供給量に基づいてエンジンへ
の燃料供給を制御する燃料供給制御手段（５）エンジン
の空燃比を検出する空燃比検出手段 （ｉ）　　前記検出された空燃比に基づいて前記吸入空
気応答遅れ補償手段で用いる吸入空気の応答遅れ補償制
御定数を演算する燃料伝達系補償手段又は、第１図中の
（ｅ）、げ）を入れ替えて、第２図に示すように、下記
（ａ）〜（ｉ）により、車両用エンジンの制御装置を構
成する。

（ａ）アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手
段 （ｂ）　　前記検出されたアクセル操作量に基づいて目
標エンジン出力軸トルクを演算する目標エンジン出力軸
トルク演算手段 （Ｃ）　　前記演算された目標エンジン出力軸トルクに
基づいてエンジンへの吸入空気の制御量を演算する吸入
空気制御量演算手段 （ｄ）　　前記演算された制御量に基づいてエンジンへ
の吸入空気を制御する吸入空気制御手段げ）′前記演算
された目標エンジン出力軸トルクに基づいてエンジンへ
の燃料供給量を演算する燃料供給量演算手段 （ｅ）′前記演算された燃料供給量に吸入空気の応答遅
れに相当する遅れ補償を施し、エンジンが実際に発生す
ることのできる実エンジン出力軸トルクに見合った燃料
供給量を演算する吸入空気応答遅れ補償手段 （ｇ）　　前記補償か施された燃料供給量に基づいてエ
ンジンへの燃料供給を制御する燃料供給制御手段 （社）エンジンの空燃比を検出する空燃比検出手段 （ｉ）　　前記検出された空燃比に基づいて前記吸入空
気応答遅れ補償手段で用いる吸入空気の応答遅れ補償制
御定数を演算する燃料伝達系補償手段〈作用〉 上記の構成においては、アクセル操作量から決定された
目標エンジン出力軸トルクに応じて吸入空気量を制御す
る。

そして、空燃比から燃料伝達系の経時変化を読取り、こ
の経時変化の影響を考慮しつつ、前記目標エンジン出力
軸トルクに吸入空気の応答遅れに相当する遅れ補償を施
して実エンジン出力軸トルクを演算し、この実エンジン
出力軸トルクに基づいて燃料供給量を制御する。

又は、前記目標エンジン出力軸トルクに基づいて燃料供
給量を演算してから、これに同様に吸入空気の応答遅れ
に相当する遅れ補償を施して、燃料供給量を制御する。

〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。

先ず第１の実施例について説明する。

第３図において、１１はアクセル操作量検出手段として
のポテンショメータ式のアクセル開度センサで、アクセ
ル開度（アクセル操作量）Ａｃｅに対応した出力電圧を
発生する。

１２はクランク角センサて、単位クランク角ごとの単位
信号と基準クランク位置ごとの基準信号とを出力する。

１３は空燃比検出手段としての空燃比センサて、エンジ
ンに吸入される混合気の空燃比と密接な関係にある排気
中の特定成分（例えば０□）の濃度に対応した出力電圧
を発生する。

１４はＣＰＵで、上記のセンサ１１−１３等からの信号
が入力される。

１５はＲＯＭで、ＣＰＵ１４の演算に必要となる各種の
データ（例えば図示の燃料噴射量テーブル１６とスロッ
トル弁開度テーブル１７）を格納しである。

ここにおいて、ＣＰＵ１４は、第４図のフローチャート
に従って制御動作を行い、目標トルクを出力するために
必゛要な燃料噴射量を求め、これに相当するパルス幅を
有する燃料噴射パルスをエンジンの吸気通路（例えば各
気筒の吸気ポート）に設けたインジェクタ１８に出力し
て、燃料供給量の制御を行う。

また、同時に、目標トルクを出力するために必要な空気
量を与える目標スロットル弁開度θ０を求め、これをサ
ーボ駆動回路１９に出力して、これを介して吸入空気量
の制御を行う。

前記サーボ駆動回路１９は、エンジンの吸気通路２０に
介装されたスロットル弁２１に連結されたサーボモータ
２２を駆動するもので、ポテンショメータ式のスロット
ルセンサ２３により検出された実際のスロットル弁開度
θｒと、前記ＣＰＵ１４から入力された目標スロットル
弁開度θ０とが一致するように、両開度の偏差に応じて
、サーボモータ２２を正逆転駆動し、スロットル弁２１
の開度を目標値に追従させるようになっている。

次に前記ＣＰＵ１４の刺部動作の詳細を第４図のフロー
チャートに従って説明する。

第４図のルーチンは一定周期（例えば４　ｍ５ｅｃ）ご
とに実行される。

Ｐｌては、アクセル開度センサ１１の出力電圧を読込ん
で、アクセル開度Ａｃｃを検出する。

Ｐ２ては、クランク角センサ１２からの単位信号又は基
準信号に基つき、周知の方法によりエンジン回転数Ｎｅ
を検出する。

Ｐ３ては、スロットルセンサ２３の出力電圧を読込んて
、実スロツトル弁開度θｒを検出する。

Ｐ４では、目標エンジン出力軸トルクＴ、を演算する。

このＴ１はそのときの車両の運転状態に対して要求され
るエンジン出力軸トルクであり、車両の運転状態に応じ
て与える。尚、車両の運転状態に応じて特性を変える必
要かなけれは、第５図に示すようなトルクテーブルに設
定された特性に従って、ＡｃｃとＮｅとからルックアッ
プ等により求めてもかまわない。この部分が目標エンジ
ン出力軸トルク演算手段に相当する。

Ｐ５ては、吸入空気の応答遅れ補償制御定数であるコレ
クタ充填の時定数τｆをサンプル値系に変換した係数Ｋ
ｆを演算する。コレクタ充填の時定数τｆはスロットル
弁開度とエンジン回転数とによって異なる値をとるので
、係数Ｋｆのデータをテーブルで与えておき、Ｐ４て演
算された最新の目標エンジン出力軸トルクＴ、と、Ｐ２
て検出されたエンジン回転数Ｎｅとにより読出す。

Ｐ６ては、Ｐ４て演算された目標エンジン出力軸トルク
Ｔ１を基に、Ｐ５て演算された係数Ｋｆにより、吸入空
気の応答遅れに相当する遅れ補償を施すことにより、エ
ンジンが実際に発生するトルクに相当する実エンジン出
力軸トルクＴ２を演算する。これは次式により演算する
。尚、式中のＴ　２　ｏ　１　ｄは前回値、Ｔ２゜。、
は今回値である。

Ｔ２．、。、＝Ｋｆ−Ｔ２゜、、＋（１−Ｋｆ）・Ｔ１
・・・■ このＰ５．Ｐ６の部分か吸入空気応答遅れ補償手段に相
当する。

Ｐ７では、Ｐ４て得られた目標エンジン出力軸トルクＴ
１とそのときのＮｅとから、第６図に示した目標スロッ
トル弁開度テーブルを参照して、目標スロットル弁開度
θ０を読出す。第６図で与えたデータは、車両に搭載さ
れたエンジンの性能から定まるデータである。この部分
か吸入空気制御量演算手段に相当する。

Ｐ８ては、θ０をサーボ駆動回路１９へ出力する。

これにより、スロットル弁２１かサーボモータ２２に駆
動されて、その開度か００に一致するようにフィードバ
ック制御される。この部分かサーボ駆動回路１９、サー
ボモータ２２、スロットル弁２１及びスロットルセンサ
２３と共に、吸入空気制御手段に相当する。

Ｐ９ては、現時点て噴射開始タイミングにある気筒かあ
るかどうかを判定し、噴射を開始する気筒がある場合は
ＰＩＯ〜Ｐ１３を実行し、噴射を開始する気筒がない場
合は次の処理に移る。

Ｐｌｏては、Ｐ６で得られた実エンジン出力軸トルクＴ
２とそのときのＮｅとから、第７図に示した燃料噴射量
テーブルを参照して、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐを読出
す。ここでのデータも車両に搭載されたエンジンの性能
から定まるデータである。

ｐＨては、ＰＩＯて得られた基本燃料噴射パルス幅Ｔｐ
に対してエンジンの運転状態に応して定まる各種の補正
（冷却水温に応した増量補正、始動時の増量補正、空燃
比フィートバック補正等の公知のもの）を行って、燃料
噴射パルス幅Ｔｉを演算する。

Ｐｌ２では、ｐＨて得られた燃料噴射パルス幅Ｔ１に、
壁流の応答遅れに対する補正補償を施し、最終燃料噴射
パルス幅Ｔｉｎを求める。補正の方法は特願昭６３−１
２３６８９号で示したのと同じ方法を用いて次のように
演算する。

Ｔｉｎ＝　（Ｔｉ−β・Ｍ　Ｆ　ｃｙ＋、）　／　α−
■ＭＦｏＹＬ＝（１−α）・Ｔｉｎ ＋（１−β）・ＭＦｏＹＬ　　−・・■ここて、α及び
βは、壁流分ＭＦｃＹＬに関する燃料補正のための値で
、エンジンの性質として予め定まり、エンジンの温度、
回転数、吸入空気量によって異なる値をとる。このため
、エンジン冷却水温とエンジン回転数Ｎｅと目標トルク
（吸入空気量に対応する）Ｔ１とにより予めＲＯＭに記
憶されたデータテーブルから読出してもよい。

ＰＩ３では、ＴｉｎをＣＰＵ１４の出力ポートにセット
する。これにより、Ｔｉｎのパルス幅を有する燃料噴射
パルスか、所定のクランク角になるとインジェクタ１８
に出力され、Ｔｉｎに相当する量の燃料が吸気ポートに
噴射供給される。

ここに、Ｐｌｏ（及びｐＨ，ＰＩ３）の部分か燃料供給
量演算手段に相当し、ＰＩ３の部分かインジェクタ１８
と共に燃料供給制御手段に相当する。

ＰＩ３では、所定条件、例えばスロットル弁開度等によ
り加速等の過渡状態と判断されたときに、空燃比センサ
１３からの信号に基づいてエンジンの空燃比を検出する
。

ＰＩ３ては、ＰＩ３で検出された空燃比と、目標空燃比
との誤差を演算し、これによって燃料伝達系の経時変化
を読取り、経時変化補償係数Ｒｅｖを演算する。

ＰＩ３では、ＰＩ３で演算された経時変化補償係数Ｒｅ
ｒに基づいて、前記コレクタ充填の時定数τｆを再演算
して、元の値と書換える。

ここに、Ｐ１４〜Ｐ１６の部分か燃料伝達系補償手段に
相当する。

次に作用を説明する。

サンプリング毎、すなわち第４図に示すルーチンの実行
毎に、目標エンジン出力軸トルクＴ１に対応する目標ス
ロットル弁開度θ０をサーボ駆動回路１９に出力する。

目標スロットル弁開度θ０におけるスロットル通過空気
量Ｑｓと吸入行程の時点に実際にシリンダに吸入される
空気量Ｑ。ＹＬとにはコレクタの容積を充填するための
遅れを生じ、その関係は次式のように一次遅れの関係で
表されることか知られている。

τｆ（ｓｅｅ）は吸入空気の応答遅れの時定数で、スロ
ットル弁開度とエンジン回転数によって異なる値をとる
か、その値はエンジンの形状によって予め計算により求
めることかできる。

Ｖｃ　　　　　１ τｆ＝　　　　　　　　　　　　　　　　・・・■Ｒ−
Ｔａ　　Ａ ここて、Ｐａは大気圧、Ｔａは空気密度、Ｒはガス定数
、ηＶは充填効率、Ｖｃはコレクタ容積、Ｔａは吸気温
度、Ｖｅはエンジン排気量、ｇは吸気管圧力により定ま
る定数、Ｃはスロットル弁の開度定数である。

エンジンの発生トルクと吸入空気量とは比例関係にある
から、■式の関係は、スロットル弁開度を与えた目標エ
ンジン出力軸トルクＴ１と、その時点で実際に吸入した
空気量で発生することのできる実エンジン出力軸トルク
Ｔ２との関係と同一である。

■式のＱｓとＱ　ＣＹＬとをそれぞれＴ１とＴ２とに置
き換えて、サンプリング周期（演算周期）をＴｓｍｐ　
（ｓｅｅ）として離散時間系に変換すると、次の関係か
得られる。

０式をＴ２について展開すると、加重平均の計算式か得
られる。

Ｔ２ｎ、、＝Ｋｆ−Ｔ２．．．＋　（１−Ｋｆ）−Ｔ＋
・・・■ これか前記０式である。

係数Ｋｆは次式で表され、前記のようにスロットル弁開
度とエンジン回転数の関数となるので、予め計算したデ
ータを係数テーブルで与えておく。

Ｋ　（＝　ｅ−Ｔａｍｅ／　τｆ　　　　　　　　　　
°°°■ここで、τｆは空気の応答遅れの時定数として
、予め計算により求められているため、燃料伝達系か経
時変化等によりその伝達度合か変化すると、計算によっ
て求められたτｆを用いて計算を行っても、空気の応答
と燃料の応答とか一致しないため、特に過渡時における
シリンダ内の燃料混合比か大きくずれてしまう。従って
、所定条件、例えば過渡状態か検出されたとき、そのと
きのτｆを用いて燃料量が計算され燃焼か行われた空燃
比を検出する。このときの、空燃比ＡＦｒと目標空燃比
ＡＦｍのずれに基づいて、次式により経時変化補償係数
Ｒｅｒを計算する。

Ｒｅｒ＝ＡＦｍ　／ＡＦｒ　　　　　　　　　　　　・
−■この演算されたＲｅｒに基つき、前記τｆを補正演
算することにより、前記燃料伝達系の経時変化を補償制
御する。

これは、第８図に示すように、燃料伝達系に経時変化か
起こり、燃料かシリンダに入り難くなると、破線のよう
にシリンダに吸入される燃料の立ち上がりか遅くなり、
目標となる燃料量に達するまでの時間か余計にかかって
しまう。従ってこの間のシリンダ内の空燃比か大きくず
れ、運転性や排気成分に悪影響を及はすのは言うまでも
ない。

従って、目標となる燃料の伝達を達成するために、第８
図の一点鎖線のように、燃料の立ち上がりを早くするこ
とにより、経時変化による遅れ分をカバーして目標とな
る燃料の伝達にマツチングする。

このため、前記のように、この燃料の立ち上かり方の要
因となっている時定数τｆを燃料の立ち上かりか早くな
るように、前記演算されたＲｅｒに基づいて、例えは次
式により演算する。

ｒ　ｆ　ｎｅｗ　＝ｒ　ｆ　ｏｌｄ　　ＨＲｅｒ　　　
　　　　、、−［相］二二で求まったτｆ　ｎｅｗを、
次回からの演算に反映させるように、元のマツプ値と書
換えて記憶する。

この補償方法により、従来の補償手段のような燃料量を
増加して補償を行う方法に比へて、燃料量を増加させる
ことなく、燃料伝達の位相をずらすたけて実現てきるた
め、非常に有効である。

尚、前記τｆの書換えの手段としては、算出された値を
そのままマツプに書込む手段もあるか、検出誤差等の影
響を避けるため、同し運転点でのデータ数回分を平均化
して書込むことにより精度を上げる方法もある。

また、書込まれた値かマツプ上で突出した値とならない
ために、その運転点の回りの運転点の値も同時に書換え
て、マツプか平滑化されるようにすることて運転性も良
くなる。

以上により、過渡の運転時においても、実際にシリンダ
に入る空気量と燃料量とを過不足なく一致させることか
できる。

次に第２の実施例について説明する。

構成は第３図に示した第１の実施例のものと同しである
。

第９図に、第２の実施例のフローチャートを示す。ここ
では、第１の実施例と異なるところのみを説明する。

Ｐ４ての目標エンジン出力軸トルクＴ１の演算後、Ｐ　
１０’を実行する。

ＰＩＯ’では、Ｐ４て得られた目標エンジン出力軸トル
クＴ１とそのときのエンジン回転数Ｎｅとから、第１０
図に示した燃料噴射量テーブルを参照して、基本燃料噴
射パルス幅Ｔｐを読出す。ここでのデータも車両に搭載
されたエンジンの性能から定まるデータである。

Ｐ６’では、Ｐ１０′て演算された基本燃料噴射パルス
幅Ｔｐを基に、Ｐ５で演算された係数Ｋｆにより、吸入
空気の応答遅れに相当する遅れ補償を施した基本燃料噴
射パルス幅Ｔｐを次式により演算する。

Ｔｐ゛。。、＝Ｋｆ−Ｔｐ’。、ｄ＋（１−Ｋｆ）・’
ｒｐＰ１１′で１よ、Ｐ６’で得られた基本燃料噴射パ
ルス幅Ｔｐ′に対してエンジンの運転状態に応して定ま
る各種の補正（冷却水温に応じた増量補正、始動時の増
量補正、空燃比フィードバック補正等の公知のもの）を
行って、燃料噴射パルス幅Ｔｉを演算する。

以上の操作により、構成を変えることなく、第１の実施
例と全く同じ効果か得られる。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれは、アクセル操作量か
ら決定された目標エンジン出力軸トルクに応して吸入空
気量を制御し、前記目標エンジン出力軸トルク又は燃料
供給量に吸入空気の応答遅れに相当する遅れ補償を施し
て実エンジン出力軸トルクを演算し、これに基づいて燃
料供給量を制御する構成などとしたため、燃料伝達系に
経時変化か起きたときでも、過渡の運転時に各気筒の吸
入行程に燃料量と空気量とを過不足なく供給することか
できるという効果か得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の構成を示す機能プロツり図、第
２図は本発明の第２の構成を示す機能ブロック図、第３
図は本発明の第１の実施例を示すシステム図、第４図は
第１の実施例のフローチャート、第５図は目標エンジン
出力軸トルクテーブルを示す図、第６図はスロットル弁
開度テーブルを示す図、第７図は燃料噴射量テーブルを
示す図、第８図は燃料伝達特性を示す図、第９図は第２
の実施例のフローチャート、第１０図は燃料噴射量テー
ブルを示す図である。 １１・・・アクセル開度センサ　　１３・・・空燃比セ
ンサ１４・・・ＣＰＵ　　　１８・・・インジェクタ　
　１９・・・サーボ駆動回路　　２１・・・スロットル
弁　　２２・・・サーボモータ　　２３・・・スロット
ルセンサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手
   段と、 前記検出されたアクセル操作量に基づいて目標エンジン
   出力軸トルクを演算する目標エンジン出力軸トルク演算
   手段と、 前記演算された目標エンジン出力軸トルクに基づいてエ
   ンジンへの吸入空気の制御量を演算する吸入空気制御量
   演算手段と、 前記演算された制御量に基づいてエンジンへの吸入空気
   を制御する吸入空気制御手段と、前記演算された目標エ
   ンジン出力軸トルクに吸入空気の応答遅れに相当する遅
   れ補償を施し、エンジンが実際に発生することのできる
   実エンジン出力軸トルクを演算する吸入空気応答遅れ補
   償手段と、 前記補償が施された実エンジン出力軸トルクに基づいて
   エンジンへの燃料供給量を演算する燃料供給量演算手段
   と、 前記演算された燃料供給量に基づいてエンジンへの燃料
   供給を制御する燃料供給制御手段と、エンジンの空燃比
   を検出する空燃比検出手段と、前記検出された空燃比に
   基づいて前記吸入空気応答遅れ補償手段で用いる吸入空
   気の応答遅れ補償制御定数を演算する燃料伝達系補償手
   段と、を備えることを特徴とする車両用エンジンの制御
   装置。
2. （２）アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手
   段と、 前記検出されたアクセル操作量に基づいて目標エンジン
   出力軸トルクを演算する目標エンジン出力軸トルク演算
   手段と、 前記演算された目標エンジン出力軸トルクに基づいてエ
   ンジンへの吸入空気の制御量を演算する吸入空気制御量
   演算手段と、 前記演算された制御量に基づいてエンジンへの吸入空気
   を制御する吸入空気制御手段と、前記演算された目標エ
   ンジン出力軸トルクに基づいてエンジンへの燃料供給量
   を演算する燃料供給量演算手段と、 前記演算された燃料供給量に吸入空気の応答遅れに相当
   する遅れ補償を施し、エンジンが実際に発生することの
   できる実エンジン出力軸トルクに見合った燃料供給量を
   演算する吸入空気応答遅れ補償手段と、 前記補償が施された燃料供給量に基づいてエンジンへの
   燃料供給を制御する燃料供給制御手段と、エンジンの空
   燃比を検出する空燃比検出手段と、前記検出された空燃
   比に基づいて前記吸入空気応答遅れ補償手段で用いる吸
   入空気の応答遅れ補償制御定数を演算する燃料伝達系補
   償手段と、を備えることを特徴とする車両用エンジンの
   制御装置。