JPH0236768B2 - NAINENKIKANNONENRYOKYOKYUSOCHI - Google Patents
NAINENKIKANNONENRYOKYOKYUSOCHIInfo
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- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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- F02D41/182—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow for the control of a fuel injection device
-
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、内燃機関に供給されるべき空気の流
量がコンピユータにより作動せしめられるアクチ
ユエータにより制御され得るように構成した空気
供給量制御方式の内燃機関の燃料供給装置に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a fuel supply system for an internal combustion engine that uses an air supply amount control method and is configured so that the flow rate of air to be supplied to the internal combustion engine can be controlled by an actuator operated by a computer.
従来自動車等の内燃機関への空気の供給は、運
転者がアクセルペダルを踏み込むことにより該ア
クセルペダルに機械的に伝達機構を介して連結さ
れたスロツトルバルブを開閉して制御を行なつて
いた。又、スロツトルバルブを電気式、空気式、
油圧式等のアクチユエータにより開閉し得るよう
にして、アクセルペダルの動きを電気的に検出
し、この検出信号をコンピユータ等の電子的制御
ユニツトにより機関状態を考慮して演算処理し、
内燃機関に必要な空気流量が得られるようにアク
チユエータを作動せしめることも考えられる。そ
してこのような制御機構によつて、アイドリング
時に回転速度を一定に保持したり、空燃比(A/
F値)を一定に保持したりすることが、一部実用
化されている。更に、あらゆる運転状態における
空気供給量を同様に制御することも試みられてい
る。しかしながら、従来の空気供給量制御方式の
燃料供給装置においては、アクチユエータを備え
たスロツトルバルブを通過する空気流量は、空気
検出器(例えばエアーフローセンサー)又は内燃
機関の運転条件による空気量の実測値から演算さ
れ制御され得る。ところが自動車用エアーフロー
センサーは、高い測定精度を要するために製作が
難しく構造が複雑になる傾向を有し、従つて製造
コストも高くなつてしまい、更に機関の吸気系の
影響を受けやすいため機関本体から離して配設さ
れるので応答性が低下せしめられてしまい、又空
気流路に抵抗となつて圧力損失を生じたり大きに
空間を占めたりさらに自動車重量の増加を招いた
りという問題があつた。一方、内燃機関の運転条
件例えば吸気マニホールド圧と機関回転数とから
実測値と対照させて空気流量を求める方式では
種々の欠点を有するエアーフローセンサーが不要
ではあるが、内燃機関の特性の違いにより直接影
響されるために機関特性のばらつきや経時変化に
よる影響が大きく、例えば経時変化により同一の
機関回転数及び吸気マニホールド圧の下で空気流
路が変化したりするので常に高精度を保つように
調整することは難しい。また機関の種類と用途に
応じて設定される特性に従つて非常に膨大な実測
データを蓄積し且つ管理しなければならないの
で、実用上極めて問題である。更にA/Fコント
ロールにおける空気量の調節では、排気ガスセン
サーの出力値が目標の値になるようにサーボ機構
によりスロツトルバルブの開度を増減せしめるの
で、調節された空気量を検出する必要はないが、
これは調整される空気量が僅かであつて、機関出
力に運転者が感じ得る程度の変化をもたらさない
からであり、機関出力を制御するための空気量の
制御とは本質的に異なる。 Conventionally, the supply of air to the internal combustion engine of automobiles, etc. was controlled by opening and closing a throttle valve mechanically connected to the accelerator pedal via a transmission mechanism when the driver depressed the accelerator pedal. . Also, the throttle valve can be electric, pneumatic,
The movement of the accelerator pedal is electrically detected so that it can be opened and closed by a hydraulic actuator, and this detection signal is processed by an electronic control unit such as a computer in consideration of the engine state.
It is also conceivable to operate the actuator in such a way that the necessary air flow rate for the internal combustion engine is obtained. Through this control mechanism, the rotational speed is maintained constant during idling, and the air-fuel ratio (A/
Some methods have been put into practical use, such as keeping the F value constant. Furthermore, attempts have been made to similarly control the air supply amount under all operating conditions. However, in conventional fuel supply systems that use air supply amount control, the air flow rate passing through a throttle valve equipped with an actuator is determined by an air detector (for example, an air flow sensor) or by actual measurement of the air amount based on the operating conditions of the internal combustion engine. It can be calculated and controlled from the value. However, air flow sensors for automobiles tend to be difficult to manufacture and have complex structures because they require high measurement accuracy, resulting in high manufacturing costs.Furthermore, they are susceptible to the effects of the engine's intake system, so Since it is placed away from the main body, it reduces responsiveness, creates resistance in the air flow path, causes pressure loss, occupies a large amount of space, and increases the weight of the vehicle. Ta. On the other hand, the method of determining the air flow rate by comparing the actual values from the operating conditions of the internal combustion engine, such as the intake manifold pressure and engine speed, does not require an air flow sensor, which has various drawbacks, but due to differences in the characteristics of the internal combustion engine, Because it is directly affected, it is greatly affected by variations in engine characteristics and changes over time. For example, changes over time can cause the air flow path to change under the same engine speed and intake manifold pressure, so it is important to always maintain high accuracy. Difficult to adjust. Furthermore, it is extremely problematic in practical terms because it is necessary to accumulate and manage an extremely large amount of measured data according to the characteristics set according to the type and purpose of the engine. Furthermore, when adjusting the amount of air in A/F control, the servo mechanism increases or decreases the opening of the throttle valve so that the output value of the exhaust gas sensor reaches the target value, so there is no need to detect the adjusted amount of air. No, but
This is because the amount of air that is adjusted is small and does not bring about a change in the engine output that can be felt by the driver, and is essentially different from controlling the amount of air for controlling the engine output.
本発明は、以上の点に鑑み、エアーフローセン
サーを必要とせず、構造が簡単で安価に製造し得
ると共に容易に空気量の高速制御又は他の制御に
変更し得る空気供給量制御方式の燃料供給装置を
提供せんとするものであるが、以下図面に示した
実施例によりこれを説明すれば、1はアクセルペ
ダル、2はアクセルペダル1の位置を検出するセ
ンサー、3はセンサー2でアクセルペダル1の位
置に応じて発生せしめられた電気信号が入力され
且つ、エンジン4に設けられた各種状態を検出す
る複数のセンサー5からの信号が入力されるコン
ピユータ、6はエンジン4内に供給される空気を
制御する空気制御アクチユエータ、7はエンジン
4内に供給される燃料を制御する燃料制御アクチ
ユエータである。第2図乃至第4図は本発明によ
る空気制御アクチユエータ6の詳細を示してお
り、11はスロツトルバルブ本体、12はスロツ
トルバルブ本体11内で回転可能に軸支された軸
13に固着されたバルブプレートで、軸13の一
端にはステツピングモータ14の軸に固定された
歯車15と噛合する歯車16が取付けられてお
り、ステツピングモータ14の作動によりバルブ
プレート12が所定開度に調整され得るようにな
つている。尚、バルブプレート12の開度(第3
図の位置Aにおける開度)θは、バルブが全開に
なる直前の位置(第3図B)を基準開度0゜にとり
位置Bから位置Aまでの角度とする。従つて全開
位置Cではθnaxとなる。θ=0゜即ち位置Bにおい
ては空気流量はエンジンで要求される最小空気流
量より小さい。又、基準開度位置Bは、第4図に
示したように歯車16に取付けられたレバー17
がスイツチ18に当接することにより検出され、
またはモータ内或いはスロツトルシヤフトに組み
込まれた絶対位置センサによつて検出され得る。
尚、第4図の場合基準開度位置Bはレバー17に
取付けられたストツプスクリユー17aによつて
調整可能である。19はバルブ本体11のバルブ
プレート12の上流側に設けられた圧力検出ポー
ト、20はバルブ本体11のバルブプレート12
の下流側に設けられた圧力検出ポート、21は二
つの圧力検出ポート19,20と圧力伝送管によ
り連結されていて且つその圧力差ΔPを検出しコ
ンピユータ3に出力する差圧センサーである。上
述のスロツトルバルブの空気流量特性は第5図に
示されており、横軸に空気流量QA、縦軸に圧力
差ΔPを各々対数目盛でとつている。この場合、
基準開度位置は流路に直角な面に対して5゜傾いて
おり、0゜≦85゜となる。又、バルブプレート12
の開度θは、ステツピングモータ14を駆動する
ための基準点(即ちバルブプレート12の基準開
度B)からのパルス数によつて決定され、このバ
ルス数をカウントする図示しない開度センサーに
よつて検出される。 In view of the above points, the present invention provides an air supply amount control type fuel that does not require an air flow sensor, has a simple structure, can be manufactured at low cost, and can be easily changed to high-speed control of air amount or other control. The present invention is to provide a supply device, which will be explained below with reference to an embodiment shown in the drawings. 1 is an accelerator pedal, 2 is a sensor that detects the position of the accelerator pedal 1, and 3 is a sensor 2 that detects the position of the accelerator pedal. A computer 6 is supplied into the engine 4, into which electric signals generated according to the position of the engine 1 are inputted, and signals from a plurality of sensors 5 provided in the engine 4 for detecting various states are inputted. An air control actuator 7 controls air, and a fuel control actuator 7 controls fuel supplied into the engine 4. 2 to 4 show details of the air control actuator 6 according to the present invention, in which 11 is a throttle valve body, 12 is fixed to a shaft 13 rotatably supported within the throttle valve body 11. A gear 16 that meshes with a gear 15 fixed to the shaft of a stepping motor 14 is attached to one end of the shaft 13, and the valve plate 12 is adjusted to a predetermined opening degree by the operation of the stepping motor 14. It is becoming possible to do so. In addition, the opening degree of the valve plate 12 (the third
The opening degree at position A in the figure) θ is the angle from position B to position A, with the reference opening degree being 0°, which is the position immediately before the valve is fully opened (FIG. 3B). Therefore, at the fully open position C, θ nax . At θ=0°, ie at position B, the air flow rate is less than the minimum air flow rate required by the engine. Further, the reference opening position B is determined by the lever 17 attached to the gear 16 as shown in FIG.
is detected by contacting the switch 18,
Or it can be detected by an absolute position sensor built into the motor or throttle shaft.
In the case of FIG. 4, the reference opening position B can be adjusted by a stop screw 17a attached to the lever 17. 19 is a pressure detection port provided on the upstream side of the valve plate 12 of the valve body 11; 20 is the valve plate 12 of the valve body 11;
A pressure detection port 21 provided on the downstream side of the pressure detection port 21 is a differential pressure sensor that is connected to the two pressure detection ports 19 and 20 by a pressure transmission pipe, detects the pressure difference ΔP, and outputs the detected pressure difference ΔP to the computer 3. The air flow characteristics of the above-mentioned throttle valve are shown in FIG. 5, where the horizontal axis is the air flow rate QA, and the vertical axis is the pressure difference ΔP, each plotted on a logarithmic scale. in this case,
The reference opening position is inclined at 5° with respect to the plane perpendicular to the flow path, and 0°≦85°. Also, the valve plate 12
The opening θ is determined by the number of pulses from a reference point for driving the stepping motor 14 (that is, the reference opening B of the valve plate 12), and an opening sensor (not shown) that counts this number of pulses is used. It is then detected.
ところで第5図の如き空気流量特性はコンピユ
ータ3に記憶されるが、ΔP、QA、θの値はア
ナログ的であつてその組合せは無限であり、これ
らの組合せを記憶させることは不可能に近い。従
つてコンピユータ3には、第6図に示したように
ΔP及びQAをデジタル的にとり各々のΔP及び
QAの値の組合わせに対応するθの値が記憶され
ており、これを以下θマツプと呼ぶ。このθマツ
プにないΔP、QAの組合せに対するθの値は補
間計算により計算すればよい。即ち目標とする
ΔPF、OAFが各々ΔPnとΔPn+1、QAoとQAo+1の
間にある場合、先づQAFとQAoの差xから例えば
比例分割によつてθn,X及びθn+1,Xを求め、次にΔPF
とΔPnの差yからθn,Xとθn+1,Xの間のθFを求めるこ
とができる。即ち、
θn,X=θn,o+(θn,o+1−θn,o)x/ΔQA
θn+1,X=θn+1,o+(θn+1,o+1−θn+1,o)x/ΔQA
θF=θn,X+(θn+1,X−θn,X)y/ΔΔP
ここでΔQA=QAo+1−QAo、ΔΔP=ΔPn+1−
ΔPnで計算される。従つて、運転者がアクセルペ
ダル1を踏み込むとその位置がセンサ−2により
コンピユータ3に入力され、コンピユータ3はエ
ンジン4に設けられたセンサー5から入力された
圧力差と空気流量とにより適切なバルブプレトの
開度θFを演算し、図示しない開度センサーによつ
て検出されたそのときの開度θNと比較して必要な
パルス数及び回転方向をモータ駆動回路に与えス
テツピングモータ14がバルブプレートの開度θF
を達成するように駆動せしめられるようになつて
いる。 By the way, the air flow characteristics shown in Fig. 5 are stored in the computer 3, but the values of ΔP, QA, and θ are analog and the combinations thereof are infinite, so it is almost impossible to store these combinations. . Therefore, the computer 3 digitally measures ΔP and QA as shown in FIG.
Values of θ corresponding to combinations of QA values are stored, and this is hereinafter referred to as a θ map. The value of θ for a combination of ΔP and QA that is not in this θ map can be calculated by interpolation. That is, when the target ΔP F and OA F are between ΔP n and ΔP n+1 and QA o and QA o+1 , respectively, first, from the difference x between QA F and QA o , for example, θ is calculated by proportional division. Find n,X and θ n+1,X , then ΔP F
θ F between θ n,X and θ n+1,X can be determined from the difference y between and ΔP n . That is, θ n,X = θ n,o + (θ n,o+1 −θ n,o )x/ΔQA θ n+1,X = θ n+1,o + (θ n+1,o+ 1 −θ n+1,o )x/ΔQA θ F =θ n,X + (θ n+1,X −θ n,X )y/ΔΔP where ΔQA=QA o+1 −QA o , ΔΔP= ΔP n+1 −
Calculated by ΔP n . Therefore, when the driver depresses the accelerator pedal 1, the position is input to the computer 3 by the sensor 2, and the computer 3 determines the appropriate valve plate based on the pressure difference and air flow rate input from the sensor 5 provided in the engine 4. The stepping motor 14 calculates the opening degree θ F of the valve and compares it with the current opening degree θ N detected by an opening sensor (not shown) to give the motor drive circuit the necessary number of pulses and direction of rotation. Plate opening θ F
They are becoming more and more driven to achieve their goals.
本発明実施例は以上のように構成されており、
次に作用を第8図のフローチヤートに基づいて説
明する。第5図においてΔP=100mmHg、θ=15゜
とすると、QA=10g/sである(a点)。これ
は一義的に決まるため、QA=10g/s、ΔP=
100mmHgであるためにはθ=15゜でなければなら
ない。 The embodiment of the present invention is configured as described above,
Next, the operation will be explained based on the flowchart of FIG. In Fig. 5, if ΔP = 100 mmHg and θ = 15°, then QA = 10 g/s (point a). Since this is uniquely determined, QA=10g/s, ΔP=
To be 100mmHg, θ must be 15°.
運転者がアクセルペダル1を踏み込むとセンサ
2によつて踏み込み位置が検出されて、コンピユ
ータ3で現在の空気流量QA1より大きい目標空気
流量QAFが演算される(ステツプ101)。一方で現
在(ここでは踏み込む際)のバルブプレート12
の前後圧力差ΔPNはΔP1であることが差圧センサ
ー21で検出され、又この時のバルブプレート1
2の開度θNはθ1であることが図示しない開度セン
サーによつて検出される(ステツプ102)。従つ
て、現在の圧力差ΔPN(=ΔP1)によつて目標空
気流量QAFを得るために必要なバルブプレートの
目標開度θFは、第5図に示すようにΔP1とQAFと
の交点bを通るθの特性曲線と一致する大きさθ2
であり、第6図に示すθマツプにより演算される
(ステツプ103)。そしてこのθFの値が上述の検出
値θNと同一か否かを判定し(ステツプ104)、同一
でない場合は開度θN(θ1)がθF(θ2)に一致するよ
うにステツピングモータ14を回動せしめる(ス
テツプ105)。 When the driver depresses the accelerator pedal 1, the position of the pedal is detected by the sensor 2, and the computer 3 calculates a target air flow rate QAF that is larger than the current air flow rate QA1 (step 101). On the other hand, the current valve plate 12 (when stepping in here)
The differential pressure sensor 21 detects that the pressure difference ΔP N across the valve is ΔP 1 , and the valve plate 1 at this time
An opening sensor (not shown) detects that the opening degree θ N of No. 2 is θ 1 (step 102). Therefore, the target opening degree θ F of the valve plate required to obtain the target air flow rate QA F based on the current pressure difference ΔP N (=ΔP 1 ) is calculated using ΔP 1 and QA F as shown in FIG. The magnitude θ 2 that coincides with the characteristic curve of θ passing through the intersection b with
is calculated using the θ map shown in FIG. 6 (step 103). Then, it is determined whether the value of θ F is the same as the detected value θ N described above (step 104), and if not, the opening degree θ N (θ 1 ) is adjusted to match θ F (θ 2 ). The stepping motor 14 is rotated (step 105).
ところが、バルブプレート開度θNがθ1からθ2へ
開かれると、バルブの流路抵抗が減少するために
圧力差ΔPNが小さくなりΔP3になる{第5図にお
ける位置C(ΔP3、QA3、θ2)}ため、実際にスロ
ツトルバルブ12を流れる空気流量QANはQAFよ
り小さくなつてしまう。 However, when the valve plate opening degree θ N is opened from θ 1 to θ 2 , the flow path resistance of the valve decreases, so the pressure difference ΔP N becomes smaller and becomes ΔP 3 {Position C (ΔP 3 in FIG. 5) , QA 3 , θ 2 )}, therefore, the air flow rate QA N actually flowing through the throttle valve 12 is smaller than QA F.
このため再びステツプ102に戻つて新しい現在
の圧力差ΔPN(ΔP3)、開度θN(=θ2)を検出し、
又目標開度θFを新たに演算し直し(ステツプ
103)、θNがθFと一致するようにステツピングモー
タ14を制御し(ステツプ105)、第5図d点
(ΔP3、QAF、θ4)に至るが、上述の場合と同様
に圧力差ΔPNが小さくなるためにe点(ΔP5、
QA5、θ4)へ移動し、更に上記動作が繰り返され
て最終的に目標とするz点(ΔPF、QAF、θF)に
到達する。この点で開度θN=θFとなり(ステツプ
104)、目標空気流量QAFが得られることになる。 Therefore, the process returns to step 102 and a new current pressure difference ΔP N (ΔP 3 ) and opening degree θ N (=θ 2 ) are detected.
Also, recalculate the target opening θ F (step
103), the stepping motor 14 is controlled so that θ N matches θ F (step 105), and the point d in Figure 5 (ΔP 3 , QA F , θ 4 ) is reached, but in the same way as in the above case. Since the pressure difference ΔP N becomes small, the point e (ΔP 5 ,
QA 5 , θ 4 ), and the above operation is repeated to finally reach the target z point (ΔP F , QA F , θ F ). At this point, the opening degree θ N = θ F (step
104), the target air flow rate QA F is obtained.
尚、この計算はコンピユータ3を使用して行な
うためΔPNの測定からθNの値の出力そして空気制
御アクチユエータ6がθを調整するまでの時間は
極めて短いので、その調整作用はa点→b点→c
点→d点……のようには行なわれず第5図に実線
で示したようにa点→b点→z点のように行なわ
れる。 Since this calculation is performed using the computer 3, the time from the measurement of ΔP N to the output of the value of θ N and the adjustment of θ by the air control actuator 6 is extremely short, so the adjustment action is from point a to point b. Point → c
The process is not performed from point to point d, etc., but from point a to point b to point z, as shown by the solid line in FIG.
第9図は横軸に開度θを、縦軸に圧力差ΔPを
対数目盛でとり、空気流量QAをパラメータとし
た場合の空気流量特性を示しており、コンピユー
タ3には、ΔP及びθをデジタル的にとり各々の
ΔP及びθの値の組合せに対応するQAの値が示
されているQAマツプ(第10図参照)が記憶さ
れている。 Figure 9 shows the air flow rate characteristics when the horizontal axis is the opening degree θ and the vertical axis is the pressure difference ΔP on a logarithmic scale, and the air flow rate QA is used as a parameter. A QA map (see FIG. 10) in which the QA values corresponding to each combination of ΔP and θ values are digitally recorded is stored.
この場合の作用を第11図に示すフローチヤー
トに基づいて説明すると、運転者がアクセルペダ
ル1を踏み込むことにより現在の空気流量より大
きい目標空気流量QAFが設定される(ステツプ
201)が、同時に現在(ここでは第9図における
位α)の圧力差ΔPNと開度θNが検出され(ステツ
プ202)、ΔPNとθNにより第10図のQAマツプに
基づいて現在の空気流量QANが演算され(ステ
ツプ203)、QANがQAFと一致するか否かを判定す
る(ステツプ204)。そして同一でない場合は
QANとQAFの大小関係に基づいて開度θの移動量
が決定されるようにしておく、例えば、
θF=θN+K1(QAF−QAN)
但し
K1:定数
なる式によつて目標開度θFを定め(ステツプ
205)、θNがθFに一致するようにステツプピングモ
ータ14を回動せしめ(ステツプ206)、第9図に
おける位置αから位置βへ向かおうとするが、上
述のように開度θNが増すとスロツトルバルブ12
の流路抵抗が低下するために位置γに達する。そ
して上述の場合と同様に再びステツプ202に戻
り、新たなΔPN、θN及びQANが検出及び演算さ
れ、このQANがQAFと同一でなければ、前回より
小さい新たなθFが演算され、モータ14が制御さ
れる。このような動作を繰り返して最終的には位
置ω(ΔPF、QF、QAF)においてQAN=QAFが達
成される(ステツプ204)。この場合も実際の動作
制御は第9図実線図示の如く行なわれる。又QA
マツプにおいても上述のθマツプと同様に補間計
算が行なわれ得る。 The operation in this case will be explained based on the flowchart shown in FIG .
201), but at the same time, the current pressure difference ΔP N and opening degree θ N (position α in Figure 9) are detected (step 202), and the current pressure difference ΔP N and opening degree θ N are detected based on the QA map in Figure 10 using ΔP N and θ N. The air flow rate QA N is calculated (step 203), and it is determined whether QA N matches QA F (step 204). and if not the same
The amount of movement of the opening θ is determined based on the magnitude relationship between QA N and QA F. For example, θ F = θ N + K 1 (QA F − QA N ) where K 1 is a constant. Therefore, determine the target opening degree θ F (step
205), the stepping motor 14 is rotated so that θ N matches θ F (step 206), and the stepping motor 14 attempts to move from position α to position β in FIG. 9, but as described above, the opening angle θ N When increases, the throttle valve 12
reaches position γ due to the decrease in flow path resistance. Then, as in the case described above, the process returns to step 202, where new ΔP N , θ N and QA N are detected and calculated, and if QA N is not the same as QA F , a new θ F smaller than the previous one is calculated. and the motor 14 is controlled. By repeating such operations, QA N =QA F is finally achieved at position ω (ΔP F , Q F , QA F ) (step 204). In this case as well, actual operation control is performed as shown by the solid line in FIG. Also QA
Interpolation calculations can be performed on the map as well in the same way as the θ map described above.
第12図は横軸に空気流量QAを、縦軸に開度
θを対数目盛でとり、圧力差ΔPをパラメータと
した場合の空気流量特性を示しており、コンピユ
ータ3には、QA及びθをデジタル的にとり各々
のQA及びθの値の組合わせに対応するΔPの値
が示されているΔPマツプ(第13図参照)が記
憶されている。 Figure 12 shows the air flow rate characteristics when the horizontal axis is the air flow rate QA, the vertical axis is the opening degree θ on a logarithmic scale, and the pressure difference ΔP is used as a parameter. A ΔP map (see FIG. 13) in which the ΔP value corresponding to each combination of QA and θ values is digitally recorded is stored.
この場合の作用を第14図に示すフローチヤー
トに基づいて説明すると、アクセルペダル1が踏
み込まれて現在の空気流量QANより大きい目標
空気流量QAFが設定され(ステツプ301)、同時に
現在(第12図における位置f)の圧力差ΔPN、
開度θNが検出され(テツプ302)、θNとQAFにより
第13図のΔPマツプに基づいて目標圧力差ΔPF
が演算され(ステツプ303)、ΔPNがΔPFと一致す
るか否か判定する(ステツプ304)。そして同一で
ない場合、開度がθN(=θ1)のままでQANをQAF
とするには、ΔPFは位置fにおける大きさΔP1よ
り大きいΔP2でなければならないが、エンジンの
吸入空気流量QAを増大させようとすると圧力差
ΔPは必然的に小さくなるから、開度θはθNより
増大せしめる必要がある。θの増加量を目標圧力
差ΔPFと現在の圧力差ΔPNとの差の関数とし、
ΔPFとΔPNとの差に基づいて決定されるようにし
ておく。これにより、例えば、
θF=θN+K2(ΔPF−ΔPN)
但し
K2:定数
なる式によつて目標開度θFが求められる(ステツ
プ305)。これに従い、圧力差ΔPN(=ΔP1)の状
態を維持してモータを制制御せしめ(ステツプ
306)、開度をθN(=θ1)からθF(=θ2)に増大せ
し
めて位置fから位置gへ移動させると、開度の増
大に伴つてバルブプレート12の流路抵抗が小さ
くなつてΔPが低下するから結局位置hへ移動す
るが、この位置hにおける空気流量QA2は目標
QAFより小さくなる。そして上述の場合と同様に
再びステツプ302へ戻り、新しいΔPN、θN、ΔPF
を検出及び演算して上述の動作が繰り返され、最
終的に位置Yにおけるスロツトル開度θFにてΔPN
=ΔPFとなり(ステツプ304)、目標空気流路QAF
が得られる。この場合も動作の軌跡は、コンピユ
ータ3及びスロツトルバルブ12の動作速度が極
めて速いために、第12図実線図示のようにな
る。又ΔPマツプに上述の各マツプと同様に補間
計算が行なわれ得ることは言うまでもない。 The operation in this case will be explained based on the flowchart shown in FIG . Pressure difference ΔP N at position f) in Figure 12,
The opening degree θ N is detected (step 302), and the target pressure difference ΔP F is determined based on the ΔP map in Fig. 13 using θ N and QA F.
is calculated (step 303), and it is determined whether ΔP N matches ΔP F (step 304). If they are not the same, change QA N to QA F while keeping the opening degree θ N (= θ 1 ).
In order to do this, ΔP F must be ΔP 2 which is larger than the magnitude ΔP 1 at position f, but if you try to increase the intake air flow rate QA of the engine, the pressure difference ΔP will inevitably become smaller, so the opening θ must be made larger than θ N . Let the increase in θ be a function of the difference between the target pressure difference ΔP F and the current pressure difference ΔP N ,
It is determined based on the difference between ΔP F and ΔP N. As a result, the target opening degree θ F is determined by the equation, for example, θ F =θ N +K 2 (ΔP F −ΔP N ), where K 2 is a constant (step 305). Accordingly, the motor is controlled by maintaining the state of pressure difference ΔP N (=ΔP 1 ) (step
306), when the opening degree is increased from θ N (=θ 1 ) to θ F (=θ 2 ) and moved from position f to position g, the flow path resistance of the valve plate 12 increases as the opening degree increases. As ΔP decreases, it eventually moves to position h, but the air flow rate QA 2 at this position h is equal to the target
QA will be smaller than F. Then, as in the case described above, the process returns to step 302 and new ΔP N , θ N , ΔP F
The above operation is repeated by detecting and calculating ΔP N at the throttle opening θ F at position Y.
=ΔP F (step 304), and the target air flow path QA F
is obtained. In this case as well, since the operating speeds of the computer 3 and the throttle valve 12 are extremely fast, the locus of operation is as shown by the solid line in FIG. 12. It goes without saying that interpolation calculations can be performed on the ΔP map in the same manner as on the above-mentioned maps.
尚、以上のθマツプ、QAマツプ又はΔPマツ
プを使用した空気流量制御は、何れもQAを増加
せしめる場合について述べたがQAを減少せしめ
る場合にも同様に作動し得、また目標とする空気
流量QAFが絶えず変化している場合でも常に直接
的にまたは間接的にその時点のQAと目標となる
QAFとを比較しながら制御を行なつているので、
有効に行なわれる得る。 Note that the above air flow rate control using the θ map, QA map, or ΔP map has been described for the case of increasing QA, but it can also operate in the same way when decreasing QA. Even if QA F is constantly changing, it is always directly or indirectly linked to the current QA and target.
Since we are performing control while comparing with QA F ,
Get it done effectively.
以上のべたように本発明によれば、コンピユー
タに予めθマツプ、QAマツプまたはΔPマツプ
を記憶させておき、該マツプから得られる値の中
間にパラメータの目標値等があるときは補間計算
によりこの目標値等を求めて、目標のQAF等を得
るようにしたから、エアーフローセンサーを使用
して空気流量を測定する場合に生ずる比較的大き
い遅れ時間や圧力損失が排除され得、スロツトル
バルブ自体がエアーフローセンサーの役割を持つ
ので空気流量の検出は流体力学的又は機械的に遅
れ時間を有さず、また圧力差を検出する差圧セン
サーの遅れ時間及びコンピユータの処理時間は無
視し得る程度であるから、空気流量制御は高速且
つ安定的に行なわれ得、特に過渡状態における空
気流量制御が極めて迅速且つ正確に行なわれ得
る。 As described above, according to the present invention, a θ map, a QA map, or a ΔP map is stored in the computer in advance, and when the target value of a parameter is between the values obtained from the map, this value is calculated by interpolation. Since the target value, etc. is determined to obtain the target QA F, etc., the relatively large delay time and pressure loss that occur when measuring the air flow rate using an air flow sensor can be eliminated, and the throttle valve Since the sensor itself plays the role of an air flow sensor, there is no fluid-dynamic or mechanical delay time in detecting the air flow rate, and the delay time of the differential pressure sensor that detects the pressure difference and the computer processing time can be ignored. Therefore, the air flow rate control can be performed quickly and stably, and in particular, the air flow rate control in a transient state can be performed extremely quickly and accurately.
又制御に関する変数は、空気流量、開度、圧力
差の何れもスロツトルバルブに関するものであ
り、この開度及び圧力差を検出して所要の空気流
量を得るようにしたから、機関の経時変化等によ
つて生じる空気流量の変化は検出される開度と圧
力差に正確に反映され、各マツプの記載データが
不変であつても、上述の先行技術によるスピード
デンシテイ方式と比較して空気流量を高精度に制
御することができる。又差圧センサー等に経時変
化があつても、機関の経時変化と較べて小さく、
その変化も漸進的であるから学習制御によつて補
正することができる。このように機関の状態に影
響を受けないので、排気量や設定特性の異なる多
種類の機関に対して変更せずに適用し得ると共に
機関特性の経年変化にも影響されないという利点
があり、僅かな種類の本発明による装置ですべて
の機関に対応することができ、製造コストが低減
せしめられる。 In addition, the variables related to control are air flow rate, opening degree, and pressure difference, all related to the throttle valve, and since the opening degree and pressure difference are detected to obtain the required air flow rate, changes in the engine over time can be controlled. The change in air flow rate caused by Flow rate can be controlled with high precision. Also, even if there is a change in the differential pressure sensor over time, it is small compared to the change in the engine over time.
Since the change is also gradual, it can be corrected by learning control. Since it is not affected by the condition of the engine, it has the advantage that it can be applied without modification to many types of engines with different displacements and setting characteristics, and it is not affected by changes in engine characteristics over time. The device according to the invention can be adapted to all types of engines, reducing manufacturing costs.
更に、コンピユータに記憶されるマツプは作る
こと自体それ程難しいものではないし一度作つて
しまえば量産すればする程低コストとなり、物理
的信頼性の点からも問題はない。 Furthermore, the maps stored in the computer are not difficult to make, and once they are made, the cost becomes lower the more they are mass-produced, and there is no problem in terms of physical reliability.
尚、以上の説明では開度θを調整するためにス
テツピングモータを使用しているが、開度θをロ
ータリーエンコーダ、ポテンシヨメータ等で検出
してその信号をコンピユータに入力すれば開度を
調整するためのモータとして直流又は交流モータ
を使用してサーボ機構により空気流量を制御する
こともできる。また制御速度はコンピユータのア
ルゴリズムや使用するモータの駆動速度により任
意に設定され得、更にコンピユータにより燃料供
給量及び空気流量を制御するようにしてあるか
ら、プログラムの変更によつて機関回転速度、車
速、空燃比等の制御更には機関状態の最適制御等
の種々の制御が本発明による構成のみにより行な
われ得る。 In the above explanation, a stepping motor is used to adjust the opening degree θ, but if the opening degree θ is detected with a rotary encoder, potentiometer, etc. and the signal is input to a computer, the opening degree can be adjusted. It is also possible to control the air flow rate by means of a servomechanism using a DC or AC motor as the regulating motor. In addition, the control speed can be arbitrarily set according to the computer algorithm and the drive speed of the motor used, and since the computer controls the fuel supply amount and air flow rate, the engine rotation speed and vehicle speed can be changed by changing the program. , control of the air-fuel ratio, etc., and furthermore, various controls such as optimal control of the engine state can be performed only by the configuration according to the present invention.
かくして、本発明によれば、構造が簡単で而も
安価に製造し得る機関特性に影響されない装置に
より機関に供給する空気を任意の速度で高精度に
制御することができ、更に種々の機関制御にも可
能性を有する。尚、本発明は、燃料優先式及び空
気優先式のどちらの方式の燃料供給装置に適用し
得ることは言うまでもない。 Thus, according to the present invention, the air supplied to the engine can be controlled with high precision at any speed using a device that is simple in structure, can be manufactured at low cost, and is not affected by engine characteristics, and can also be used to control various types of engine control. There is also a possibility of It goes without saying that the present invention can be applied to either a fuel-priority type fuel supply system or an air-priority type fuel supply system.
第1図は本発明による空気供給量制御方式の燃
料供給装置の概略図、第2図は本発明による空気
制御アクチユエータの一例を示す断面図、第3図
は第2図−線断面図、第4図は基準開度検出
機構を有する概略図、第5図、第9図及び第12
図は本発明よる装置における空気流量特性を示す
図、第6図、第10図及び第13図はコンピユー
タに記憶されたマツプを示す図式図、第7図は第
6図に示したマツプにより補間計算を行なう場合
の説明図、第8図、第11図及び第14図は夫々
第6図、第10図及び第13図のマツプを用いた
空気流量制御のためのフローチヤートである。
1……アクセルペダル、2……センサー、3…
…コンピユータ、4……エンジン、5……センサ
ー、6……空気制御アクチユエータ、7……燃料
制御アクチユエータ、11……スロツトルバルブ
本体、12……バルブプレート、13……軸、1
4……ステツピングモータ、15,16……歯
車、17……レバー、18……スイツチ、19,
20……圧力検出ポート、21……差圧センサ
ー。
FIG. 1 is a schematic diagram of a fuel supply system using an air supply amount control method according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of an air control actuator according to the present invention, and FIG. Figure 4 is a schematic diagram with a reference opening detection mechanism, Figures 5, 9, and 12.
The figure shows air flow characteristics in the device according to the present invention, Figures 6, 10 and 13 are schematic diagrams showing maps stored in the computer, and Figure 7 is interpolated using the map shown in Figure 6. 8, 11, and 14 are flowcharts for air flow rate control using the maps shown in FIGS. 6, 10, and 13, respectively. 1...Accelerator pedal, 2...Sensor, 3...
...Computer, 4...Engine, 5...Sensor, 6...Air control actuator, 7...Fuel control actuator, 11...Throttle valve body, 12...Valve plate, 13...Shaft, 1
4... Stepping motor, 15, 16... Gear, 17... Lever, 18... Switch, 19,
20...Pressure detection port, 21...Differential pressure sensor.
Claims (1)
ユータにより作動せしめられるアクチユエータに
より制御され得るように構成した空気供給量制御
方式の内燃機関の燃料供給装置において、 スロツトルバルブ上下流間の圧力差(ΔP)を
検出する差圧センサーと、スロツトルバルブ開度
(θ)を検出する開度センサーとを備えると共に、
前記圧力差(ΔP)、スロツトルバルブ開度(θ)、
空気流量(QA)に関する空気流量特性がコンピ
ユータのメモリーにデジタル的に記憶されてい
て、該空気流量特性により目標とするQAFとその
時点のΔPに対して各々の値より小さい最大値
QAo、ΔPnと各々の値より大きい最小値QAo+1、
ΔPn+1との組合せに対応する複数個のθを読出し
補間計算によつて目標とする開度θFの演算が行な
われ、スロツトルバルブ開度θをθFに調整するこ
とにより空気流量の制御が行なわれるようにした
ことを特徴とする、燃料供給装置。 2 内燃機関に供給されるべき空気流量がコンピ
ユータにより作動せしめられるアクチユエータに
より制御され得るように構成した空気供給量制御
方式の内燃機関の燃料供給装置において、 スロツトルバルブ上下流間の圧力差(ΔP)を
検出する差圧センサーと、スロツトルバルブ開度
(θ)を検出する開度センサーとを備えると共に、
圧力差(ΔP)、スロツトルバルブ開度(θ)、空
気流量(QA)に関する空気流量特性がコンピユ
ータのメモリーにデジタル的に記憶されていて、
該空気流量特性によりその時点のθとΔPに対し
て各々の値より小さい最大値θo、ΔPnと各々の値
より大きい最小値θo+1、ΔPn+1との組合せに対応
する複数個のQAを読出し補間計算によつてその
時点のQAを演算し、このQAが目標とするQAF
になるようにスロツトルバルブ開度(θ)を調整
することにより空気流量の制御が行なわれるよう
にしたことを特徴とする燃料供給装置。 3 内燃機関に供給されるべき空気流量がコンピ
ユータにより作動せしめられるアクチユエータに
より制御され得るように構成した空気供給量制御
方式の内燃機関の燃料供給装置において、 スロツトルバルブ上下流間の圧力差(ΔP)を
検出する差圧センサーと、スロツトルバルブ開度
(θ)を検出する開度センサーとを備えると共に、
圧力差(ΔP)、スロツトルバルブ開度(θ)、空
気流量(QA)に関する空気流量特性がコンピユ
ータのメモリーにデジタル的に記憶されていて、
該空気流量特性により目標とするQAFとその時点
のθに対して各々の値より小さい最大値QAo、θn
と各々の値より大きい最小値QAo+1、θn+1との組
合せに対応する複数個のΔPを読出し補間計算に
よつてΔPを演算し、このΔPが目標とするΔPFに
なるようにスロツトルバルブ開度(θ)を調整す
ることにより空気流量の制御が行なわれるように
したことを特徴とする、燃料供給装置。[Scope of Claims] 1. In a fuel supply system for an internal combustion engine using an air supply amount control method configured such that the air flow rate to be supplied to the internal combustion engine can be controlled by an actuator operated by a computer, It is equipped with a differential pressure sensor that detects the pressure difference (ΔP) between the two, and an opening sensor that detects the throttle valve opening (θ).
The pressure difference (ΔP), the throttle valve opening (θ),
Air flow characteristics related to air flow rate (QA) are digitally stored in the computer's memory, and the air flow characteristics determine the maximum value smaller than each value for the target QA F and ΔP at that time.
QA o , ΔP n and the minimum value QA o+1 larger than each value,
The target opening degree θ F is calculated by reading multiple θ values corresponding to the combination with ΔP n+1 and performing interpolation calculations, and by adjusting the throttle valve opening degree θ to θ F , the air flow rate can be adjusted. A fuel supply device characterized in that the control is performed. 2. In a fuel supply system for an internal combustion engine using an air supply amount control system configured so that the air flow rate to be supplied to the internal combustion engine can be controlled by an actuator operated by a computer, the pressure difference (ΔP) between the upstream and downstream sides of the throttle valve is ), and an opening sensor that detects the throttle valve opening (θ).
Air flow characteristics related to pressure difference (ΔP), throttle valve opening (θ), and air flow rate (QA) are digitally stored in the computer memory.
Due to the air flow characteristics, a plurality of values corresponding to the combination of maximum values θ o and ΔP n smaller than each value and minimum values θ o+1 and ΔP n+1 larger than each value for θ and ΔP at that time are determined. QA is read out, the QA at that point is calculated by interpolation calculation, and this QA is the target QA F.
1. A fuel supply device characterized in that air flow rate is controlled by adjusting a throttle valve opening (θ) so that 3. In a fuel supply system for an internal combustion engine using an air supply amount control system configured such that the air flow rate to be supplied to the internal combustion engine can be controlled by an actuator operated by a computer, the pressure difference (ΔP) between the upstream and downstream sides of the throttle valve is ), and an opening sensor that detects the throttle valve opening (θ).
Air flow characteristics related to pressure difference (ΔP), throttle valve opening (θ), and air flow rate (QA) are digitally stored in the computer memory.
Based on the air flow characteristics, the maximum values QA o and θ n that are smaller than the target QA F and θ at that time are determined.
Read out multiple ΔP corresponding to the combination of minimum value QA o+1 and θ n+1 that are larger than each value, calculate ΔP by interpolation calculation, and make sure that this ΔP becomes the target ΔP F. A fuel supply device characterized in that air flow rate is controlled by adjusting a throttle valve opening (θ).
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21812182A JPH0236768B2 (en) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | NAINENKIKANNONENRYOKYOKYUSOCHI |
EP83307555A EP0112150B1 (en) | 1982-12-13 | 1983-12-12 | Method for controlling an air flow quantity |
DE8383307555T DE3380036D1 (en) | 1982-12-13 | 1983-12-12 | Method for controlling an air flow quantity |
US06/561,094 US4549517A (en) | 1982-12-13 | 1983-12-13 | Fuel supply device for internal combustion engines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21812182A JPH0236768B2 (en) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | NAINENKIKANNONENRYOKYOKYUSOCHI |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59108836A JPS59108836A (en) | 1984-06-23 |
JPH0236768B2 true JPH0236768B2 (en) | 1990-08-20 |
Family
ID=16714953
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21812182A Expired - Lifetime JPH0236768B2 (en) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | NAINENKIKANNONENRYOKYOKYUSOCHI |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0236768B2 (en) |
-
1982
- 1982-12-13 JP JP21812182A patent/JPH0236768B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS59108836A (en) | 1984-06-23 |
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