JP3727340B2 - エンジンの燃料供給制御 - Google Patents
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Description
本発明は、燃料噴射内燃機関、とくに自動車その他の乗り物における走行状態中に起きることがあるような、トルク要求の急変に曝される内燃機関に供給される燃料の量を制御することに関するものである。
乗物の走行すなわち運転中に、エンジン速度が急上昇または急降下することがある。これは、運転者がそのように求めることもあれば、たとえば自動ギヤ切り換え中に生じ得るエンジンの運転系統から起きることもある。加速または減速が、いくつかのエンジンサイクル中にエンジンの燃料過少供給または過剰供給に寄与することがあるようにして、エンジンの燃料要求量を増加または減少するという結果をもたらすことがある。この燃料の過少供給または過剰供給によってエンジンの性能が最適でなくなることがある。
また、エンジン・マウントと一般に呼ばれる、比較的柔軟で、動き易い分離マウントによってエンジンを乗物の支持構造から分離するという通常のやり方のために、とくに急激な加速または減速が、乗物のシャーシのトルク反作用のために乗物のシャーシに対してエンジンが大きく動かされることがあり、その反作用に続いて、マウントの全コンプライアンスが使い尽くされた時にエンジンに衝撃が加えられるのが普通である。エンジンマウントにおけるそのように大きい動きおよび衝撃は、運転者および乗っている人の少なくとも一方の快適さの視点から望ましくなく、より良く避けられる望ましくないストレスがエンジンマウントに加えられる。この現象は、「チップイン」または「チップアウト」と一般に呼ばれている。
チップイン／チップアウトの影響は、従来の前輪駆動車において普通に行われているような、エンジン、ギヤボックス、および最終駆動装置が共通マウントで支持されている車両では、通常一層顕著である。エンジン／ギヤボックス組立体を共通マウントに装着することによって、マウントによって吸収させるべきトルク反作用はギヤボックスの出力軸に生ずるトルクよりなる。ギヤボックスの出力軸に生ずるトルクは、通常はエンジンのフライホイールで発生されるトルクの３倍ないし４倍程度である。
さらに、チップイン／チップアウトの影響は、運転者の要求の変化に迅速に応答できるエンジンにおいて一般に一層著しい。たとえば、出願人の層状装荷、空気支援、直接燃料噴射（ｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ−ｃｈａｒｇｅ，ａｉｒ−ａｓｓｉｓｔｅｄ，ｄｉｒｅｃｔ ｆｕｅｌ ｉｎｊｅｃｔｅｄ）２ストロークエンジンは、運転者によって求められることがあるような、負荷需要の急速にとくに応答する。それらのエンジンは、運転者の要求が、通常の媒体であるエンジンへの空気流を制御するのではなくて、エンジンの燃料供給率を制御する点が、従来の均一装荷エンジンとは異なる。したがって、空気流で制御するエンジンに関連する固有の慣性およびその他の遅れは、出願人のエンジンには本質的には同じ影響を及ぼさない。したがって、ある場合には、この応答にダンピング機能を適用し、他の状況の下では運転者がエンジンの迅速応答の利点を十分享受することが望ましい。
エンジンの運転モードがどのようなものであっても、上記問題はエンジンの低速範囲において、たとえばエンジン負荷需要の変化の性質が急激になり易く、その変化の持続時間が短く、その変化の少し後で低速運転に戻るという性質のものであり、とくに市街地走行中の車両運転ではよくあることである。とくにそれらの状況では、エンジンへの燃料供給が行われないことが望ましくない結果をもたらすことがある。これとは対照的に、高速運転中に急激な変化が起きても、高速運転状態はより長い時間維持される傾向があって、燃料供給が行われなくても、エンジン運転の多くのサイクル期間にわたってその燃料供給が行われないことが補償されるという効果があるために、急激な変化の影響はあまり不都合を及ぼさない。
本発明は、上記諸問題を克服するかまたは十分に減少する、上記状態中にエンジンへの燃料供給を制御する方法を得ることを目的とする。
上記目的に鑑み、本発明は、エンジン負荷需要の変化に対して燃料主導直接噴射および火花点火エンジンに供給される燃料の量を制御する方法において、負荷需要の変化にしたがってサイクル当り燃料需要値(FPC需要)を決定し、前記サイクル当り燃料需要値(FPC需要)に基いて経時的サイクル当り燃料需要の変化率(dFPC/dt)を決定し、決定された前記経時的サイクル当り燃料需要の変化率(dFPC/dt)に基き、前記サイクル当り燃料需要値(FPC需要)の決定された値に対してフィルタ定数を適用して前記エンジンに供給される前記経時的サイクル当り燃料変化率を所定のしきい値より小さく維持する、燃料主導直接噴射および火花点火エンジンに供給される燃料の量を制御する方法、
を提供するものである。
運転者がエンジンへの燃料供給を直接制御せず、運転者の要求（たとえば、エンジンからの動力出力を増加または減少する）を示す信号（「需要」信号）を単に発生する、燃料を基にした制御装置でこの方法を実現できるから便利である。その後で、この需要信号を電子制御回路（ＥＣＵ）で処理できる。このＥＣＵは、エンジンの燃料要求と空気の流量要求とを決定する。したがって、アクセルペダル位置の関数であると決定すると便利である、運転車「需要」信号はＥＣＵに入力される。そうすると、ＥＣＵはエンジンサイクル当たりの求められている燃料を出力し、したがって燃料の供給を制御する。サイクル当たりの燃料の時間的変化率を本発明にしたがって測定でき、その後で濾波する、すなわちフィルタ定数を乗じてサイクル当たりの燃料の時間的変化率を、通常の運転者すなわちエンジンの操作者にとって不快であること、エンジンマウントの寿命に有害であること、の少なくとも一方であるような程度のエンジン動作を行わせる所定のしきい値より高くないように低下させることができる。そのしきい値レベルは時間的に変化させることができ、統計的に決定でき、またはエンジンマウントの寿命すなわち耐久性などの機械的な特徴を考慮できる。
ＥＣＵは、自動変速ギヤボックスにおいてギヤ比を変化する間に望ましいような、運転者の操作とは独立にエンジン負荷需要を変更するためにＥＣＵを構成できるから便利である。このようにして、本発明は運転者が開始したのではない負荷需要変更にも応用できる。
求められるフィルタ定数またはダンピング定数を、特定のエンジン速度条件および負荷条件の下で、サイクル当たりの燃料の特定の時間的変化率に対して予め設定されている値が設けられているルックアップ・テーブルに記録するから便利である。このようにして、ＥＣＵはエンジン運転条件にしたがって適切なフィルタ定数を提供する。さらに、フィルタ定数またはダンピング定数を記録するルックアップ・テーブル、またはこのフィルタ定数ルックアップ・テーブルのための入力を発生するために求められることがある中間ルックアップ・テーブルを、車両が検出した対地車速に依存させると有利なことがある。車両が検出した対地車速自体は、他のエンジン運転パラメータと一緒に、エンジン速度およびエンジン負荷に依存し、要求があれば、エンジン速度およびエンジン負荷から計算できる。さらに、エンジン速度および車両の対地車速を用いて、車両の現在の特定のギヤを計算することが知られている。したがって、車両の対地車速のように、ルックアップ・テーブルは車両の現在の特定のギヤに依存させることができる。
求められるフィルタ定数またはダンピング定数を記録するルックアップ・テーブルは、時間に関して適応するように構成できるから便利である。したがって、選択した特定のフィルタ定数によって、たとえばエンジン運転状態が不満足な結果になったとすると、フィルタ定数がエンジンのサイクル当りの求められている燃料需要に適用されるいくつかの回数のたびに、フィルタ定数を適宜上向きまたは下向きに増加でき、ルックアップ・テーブルに先に記録されていたフィルタ定数値に置き換えることができる。
同様に、エンジンのサイクル当たりの燃料供給の決定された時間的変化率（燃料供給の時間に対する一次関数）を一定にできるか、または時間的に変化させることができる。時間的に変化する場合には、ＥＣＵはエンジンのサイクル当たりの燃料供給の変化率の時間的変化を表す関数を計算できる。
運転者またはＥＣＵによって求められたエンジンのサイクル当たりの燃料供給率の時間的変化率の濾波またはダンピングは瞬時である。これは、前記したように、空気を基にしている典型的な均質装荷制御装置におけるものより通常小さい慣性および遅れが存在する。言い換えると、燃料を基にした制御装置において、エンジンの燃料供給率の変化を滑らかにすることと、エンジンのサイクル当りに供給される燃料の変化率の値を変化することの、少なくとも一方の希望の効果を得るためには、高速濾波または高速ダンピング応答が必要である。
しかし、濾波度を、サイクル当たりの求められる燃料の決定された時間的変化率のように時間的に変化させてエンジンマウントの挙動などの諸特徴を考慮に入れることができる。エンジンマウントが通常最も柔軟で動くことができる場合であるチップイン／チップアウトが始まる時に、エンジンの動きが最も厳しいことは明らかである。エンジンの動きがますます顕著になるにつれて、マウントの柔軟性は低下する。したがって、濾波の程度を変化してこれを考慮に入れることができ、フィルタ定数を最初に計算して、マウントが最も柔軟である時にエンジンへの燃料供給の変化率を一層低くできる。その後で、燃料供給の変化率を高くするためにフィルタ定数を再び計算でき、サイクル当りの需要燃料に一層迅速に接近することを可能にできる。その理由は、エンジン・マウントのスチフネスが増大すること、すなわち柔軟性が低下することが、望ましくないレベルのチップイン／チップアウト挙動が生ずる可能性を埋合わせる傾向があるからである。
本発明の方法は、出願人の未決の豪州特許出願ＡＵ ３４８６２／９３およびＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＡＵ９４／００３６０に開示されている発明とともに実施できるから便利である。それらの出願の内容を、参照することによってここに含める。
別の態様においては、本発明は、エンジン負荷需要の変化を決定するための手段が設けられている制御器と、エンジン負荷需要の前記変化に応じてエンジンのサイクル当りの要求される燃料の時間変化率を決定する手段と、エンジンのサイクル当りの要求される燃料の時間変化率に適用すべきフィルタ定数を決定して、エンジンのサイクル当りの要求される燃料の時間変化率を、エンジンのサイクル当りの要求される燃料の決定された時間変化率を乗じたフィルタ定数の値に等しく、かつ所定のしきい値レベルより高くない濾波された値に調整するための手段とをそなえる、上記方法を実施する装置、とくに、エンジン負荷需要の変化を受けるエンジンの燃料制御装置を提供する。
フィルタ定数を決定する手段は、検出したエンジン運転条件にしたがて適切なフィルタ定数を提供できる。たとえば、フィルタ定数は検出したエンジン速度と、検出したエンジン負荷と、エンジンが搭載されている車両の検出した対地車速と、車両のギヤの検出した変化との少なくとも１つに応じて決定できる。このようにして、フィルタ定数は、エンジンの運転、したがってエンジンが搭載されている車両の「運転し易さ」に影響を及ぼすかもしれないパラメータの関数であり、それによってエンジンのチップイン／チップアウト挙動をより良く補償する。
上記にもかかわらず、フィルタ定数の他の検出したエンジン運転パラメータに依存させることができる。たとえば、フィルタ定数はエンジンの特定の空／燃比要求に対して補償することを求められることがあるから、空気吸入量センサおよび燃料流量センサを、たとえばフィルタ定数を決定するための手段の部分として、装置に組み込むこともできる。フィルタ定数を決定するための手段は、装置の重要な部品を構成する、全体として電子的な制御器の部分を形成する。適切にプログラムされた制御器および希望のセンサを車両またはその他のエンジンに組み込むために供給または配置できる。
図面を参照して行う以下の説明によって、本発明が明らかに理解されるであろう。
第１図は、本発明の第１の実施例におけるエンジン制御装置の略図である。
第２図は、本発明の第２の実施例におけるエンジン制御装置の略図である。
第３図は、従来のエンジン制御装置の略図である。
第４図は、本発明の第３の実施例における「燃料を基にした制御」装置に組み込まれたエンジン制御装置の略図である。
ここで、図面の第１図を参照する。上記方法にしたがって、車両エンジンへの燃料供給を制御するエンジン制御装置の動作方法が線図的に示されている。この線図のうち、破線輪郭内の部分は、このエンジン制御装置の重要な部品を構成する電子制御器（ＥＣＵ）９の一部よりなる。ＥＣＵによって制御されるエンジン制御装置自体は、この技術で知られている。ＥＣＵ９は、エンジン速度センサ１０からエンジン速度を示す信号を受け、負荷需要センサ１１からエンジン負荷需要を受ける。後者は、運転者が操作するスロットルペダルに取り付けられているポテンショメータの位置によって通常指示される。ノイズを除去し、ハンチングを避けるために両方の入力信号は濾波すると有利である。ＥＣＵ９は、運転者が操作するスロットルペダルとは独立にエンジン負荷需要を変更するために構成できること、したがって負荷需要センサ１１を、運転者が開始しないそのような信号を等しく検出するために構成できることも注目すべきである。
ＥＣＵ９は、エンジン速度の時間的変化率と、エンジン負荷需要の時間的変化率とを上記信号から決定できる。また、前記したように、希望によっては、ＥＣＵ９は、適切な対地速度センサから車両の対地速度を示す信号を受けるようにでき、または検出した、または入力された他のエンジン動作パラメータから、それらの信号を実際に発生できる。あるいはさらに、エンジンが連結されているギヤを示す信号をＥＣＵ９に入力できる。「ギヤ信号」は、濾波ルーチン−を行う可能性が実際に求められるかどうかを指示できる。車両の対地速度のように、ギヤ信号を、たとえば対地速度およびエンジン速度などのエンジン運転パラメータの関数として計算できる。その後で、たとえば類比によって、低速ギヤおよび低いエンジン速度条件において、燃料供給の変化率（すなわち、ｄＦＰＣ／ｄｔ）を濾波することを求められることが一層ありそうである。
エンジン制御装置の動作方法を使用状況に合わせて妥協することを少なくするように、ＥＣＵ９への入力変数として、またはＥＣＵ９によって発生される変数として対地速度を採用することが望ましいことを注目すべきである。すなわち、どのギヤが車両で使用されているかに応じて、何種類かの車速に対する燃料供給率を同じにすることが可能であるという事実のために、車両対地速度に応じて、エンジンの燃料供給変化率の濾波がやり過ぎであるか、不十分であることがある。たとえば、低い対地速度および低いエンジン速度では、エンジン負荷需要の急増と、その後に続くエンジン負荷需要の急減によって、望ましくないチップイン／チップアウト挙動が通常生ずる結果となる。そのような状況は、たとえば駐車場において運転する際に用いられるような低速ギヤでの短時間の加速に通常対応する。したがって、この状況は、チップイン／チップアウトを避けるために、燃料供給変化率の十分な濾波を採用することが非常に望ましい状況である。
これとは対照的に、比較的高速で走行している際に経験されるような、高い対地車速および低いエンジン速度では、エンジンの「チップイン」または「チップアウト」挙動を、車両の慣性などの他の要因によって運転者が実際に気付かないことがあるために、大量の燃料供給が望ましくなかったり、求められないことがある。起きることがある他の状況では、高いエンジン速度に対応して車両が積極的に加速される状況を含む。そのような状況では、エンジンの燃料供給変化率を濾波すると運転者の不満に対してエンジンの性能を妥協することがあるために、エンジンの燃料供給変化率を濾波することは望ましくないことがある。
通常は、ギヤ切り換え中は大きな濾波は望ましくないこと、およびある状況ではギヤ切り換え中は濾波は望ましくないことに注目することも重要である。たとえば、正常なギヤ切り換え事象中は、別のギヤ比を選択され、加えられている負荷需要と一緒にクラッチが切られるまでエンジン速度が低下するように、燃料供給を「減少」している間に、車両の運転者はクラッチを踏む。エンジンへの時間に対する燃料供給変化率を変化するための濾波ルーチンを実行できるものとすると、ギヤ切り換え事象中に運転者がクラッチを踏んだり、アクセルペダルを踏む深さを「浅くする」と、エンジンＥＣＵはこれを可能なチップイン状態として検出することがあり、したがって燃料供給変化率を濾波することがある。これが起きると、エンジン速度が低下するのではなくて、エンジンは速度を「維持する」。実際には、ギヤボックスからの負荷がそれから外されたという事実のために、エンジン速度は上昇するかもしれない。運転者がギヤ切り換え操作によるそのようなエンジン反作用を補償しようと試みるかもしれないから、これは望ましくない。そのような不必要な燃料供給の増加の結果としての、燃料のどのような無駄も望ましくない。
したがって、運転者のギヤの切り換え事象中に濾波が行われないか、低レベルの濾波が行われるようにするように、濾波ルーチンをクラッチ・スイッチからの信号に依存させることが適切なことがある。クラッチ信号が受けられなかったとすると、ＥＣＵは可能なチップインまたはチップアウトとして他のどのような減少も取扱い、それにしたがって濾波を加えることが明らかである。クラッチ信号が受けられたか否かはどうであれ、類似の補償を等しく行い、その間にギヤ切り換え事象を開始し、または終了することに注目すべきである。
第１図を再び参照して、エンジン速度１０と、ペダルポテンショメータ位置１１によって指示されるエンジン負荷需要の運転車需要とを基にして、サイクル当りの燃料すなわちＦＰＣ需要ルックアップ・テーブルすなわちマップ１２が、エンジン２０のサイクル当りの需要燃料供給率（ＦＰＣ需要）１３を示す信号を発生する。このＦＰＣ需要マップ１２から、ＥＣＵ９は時間に対するエンジンのサイクル当りの燃料需要変化率（ｄＦＰＣ／ｄｔ）１４を計算することもできる。この値は、所定の時間間隔にわたって２つのＦＰＣ需要指示を取ることによって決定すると便利である。その時間間隔は、２つのＦＰＣ需要値の記録の間の時間である。前記２つのＦＰＣ需要値は、新しいペダル位置および前の需要ＦＰＣの関数として決定される需要ＦＰＣにすると便利である。
エンジン２０の需要燃料供給率（ＦＰＣ需要）を示す信号１３は、対地車速信号１６と一緒に、第２のルックアップ・テーブルすなわちマップ１５に入力される。それから、ベースフィルタ定数１７が計算される。対地車速信号１６は、ＥＣＵ９によって検出したエンジン運転パラメータまたは既知のエンジン運転パラメータから計算される。その後で、ベースフィルタ定数１７および実際の燃料供給変化率（ｄＦＰＣ／ｄｔ）１４が、第３のルックアップ・テーブルすなわちマップ１８に入力される。そのマップは、必要があれば、真のフィルタ定数値１９を提供する。その後で、濾波されたすなわちダンピングされたＦＰＣ値３０が発生されて、運転制御パラメータとしてエンジン２０に入力できるように、この真のフィルタ定数値１９は元の需要ＦＰＣ値１３に加えられる。需要ＦＰＣの新しい値に対する燃料供給変化率が希望のレベル（すなわち、所定のしきい値レベルｄＦＰＣ／ｄｔより低く、望ましくないチップイン／チップアウト挙動を避けるレベル）まで低下するように、この「真の」フィルタ定数値１９はｄＦＰＣ／ｄｔの特定の値に対して近似される。
需要ＦＰＣのこの制御される変化率によって、エンジン２０への燃料供給が行われなくなることはなく、しかも場合によって要求されるように許容できる加速レベルまたは減速レベルに対して満足できる燃料供給を行う。そのために、運転者すなわちオペレータまたはＥＣＵ１９によって求められる特定のｄＦＰＣ／ｄｔに対して満足であることが判明している所定のフィルタ定数が、真のフィルタ定数値を計算するマップ１８に提供される。このために、エンジン２０の動きと、その結果としてエンジンマウントに加えられる衝撃とが許容できるレベルまたは一層望ましいレベルに制御されるから、車両の運転し易さが改善される。需要ＦＣＰ信号１３の濾波は瞬時で、加速または減速が終わるまで継続する。
別の実施例においては、対地車速を考慮に入れないことと、対地車速がＥＣＵ９によって設定され、またはＥＣＵ９にプログラミングされたある運転条件に応じて開始されるだけであること、の少なくとも一方であるような装置が得られる。その装置を第２図に示す。それの動作が、第１図を参照して説明したところにしたがうものであると、対地車速を修正することなしに、簡単に説明できる。この場合には、ベースフィルタ定数２４が、燃料供給変化率（ｄＦＰＣ／ｄｔ）１４および燃料需要１３単独の関数として、ルックアップ・テーブルすなわちマップ２３によって発生される。その後で、濾波されたすなわちダンピングされたＦＰＣ値３０が発生され、エンジン２０の運転制御パラメータとして入力できるように、ベースフィルタ定数２４がエンジン燃料需要ＦＰＣすなわち需要ＦＰＣ１３に加えられる。
出願人の未決の豪州特許出願ＮＯ．ＡＵ３４８６２／９３には、サイクルごとに内燃機関に供給されるシリンダ当りの空気質量と燃料質量とを制御する方法が記載されている。その開示においては、制御装置はそれの第３図に示されているようなものである。ここで、本願の第３図に類似する第３図を参照して、エンジン２０の正常な運転中に、ＦＰＣ需要マップ１２がエンジン２０のサイクル当りの燃料需要を示す信号１３を発生する。エンジン２０のサイクル当りの燃料需要を示す信号１３は、空気需要マップ２３に入力される。そのマップは、その特定のサイクル当りの燃料需要１３に対するサイクル当りの空気需要２７を決定する（エンジン速度を考慮して）。その後で空気質量センサ２２は、スロットル弁２８およびバイパス弁２９の現在の位置に対して、エンジン２０に供給されているサイクル当りの実際の空気２１を測定する。空気需要マップ２３から示されるサイクル当りの空気需要２７が、エンジン２０に供給されているサイクル当りの実際の空気２１に一致しないとすると、空気バイパス弁２９が作動されて必要な修正を行う。これは、ＰＩＤ制御器３１によって通常行われる。
サイクル当りの燃料１３信号およびサイクル当りの実際の空気２１信号は、空／燃比比較器２５への入力としても供給される。その比較器では、それらの入力を基にした実際の空／燃比が、エンジン負荷需要またはペダル位置およびエンジン速度を基にして予め設定されている査定された空／燃比と比較される。査定された空／燃比はマップに保存され、通常は所定の最大限度と最小限度の間の範囲である。たとえば、エンジンの高い失火限界を超えないように、求められる空／燃比は査定された空／燃比限度を超えてはならない。サイクル当りの需要燃料１３とサイクル当りの実際の空気２１とによって決定された空／燃比が査定された空／燃比と許容量以上異なるならば、エンジン２０に供給されるサイクル当りの燃料に対して修正が行われるように修正モジュール２６が動作させられて、空／燃比が査定された空／燃比からの許容変化内になる。
したがって、本発明の考察においては、たとえば低い対地車速でペダル位置が急変すると、サイクル当りの査定された燃料需要の変化率（ｄＦＰＣ／ｄｔｃｅｎｓｏｒｅｄ）をベースフィルタ定数マップ１５に入力できる。第１図を参照して上で説明したように、燃料供給変化率ｄＦＰＣ／ｄｔ１４が処理可能なレベルまで低下させられるように、マップ１５はｄＦＰＣ／ｄｔｃｅｎｓｏｒｅｄの特定の値に適切なフィルタ定数１７を供給する。これを第４図に示す。しかし、高い対地車速でもサイクル当りの燃料変化率ｄＦＰＣ／ｄｔ１４があるしきい値を超えたとすると、濾波ルーチンを以前として可能にできるように、この装置を構成することもできる。これに関しては、濾波ルーチンの目的が運転者の快適さを向上し、そのために装置を構成することが適切である。
たとえば、選択したフィルタ定数１９、２４によって、フィルタ定数１９、２４が特定のＦＰＣ需要値１３に何回か加えられる度に、たとえば燃焼室圧力トランスデューサによって検出される、エンジン２０の失火が多くなるものとすると、フィルタ定数１９、２４を要求に応じて下向きに増加し、フィルタ定数マップ１８、２３に以前に保持されたフィルタ定数に置き換えることができるように、フィルタ定数の値を時間に適応させることができる。このようにして、希望の濾波そしてエンジン２０の燃料供給条件が維持される。
あるいは、フィルタ定数１９、２４またはフィルタ定数マップ１８、２３を、エンジンマウントの変更すなわち違いを許容するために適応させることができる。したがって、たとえば時間が経過するにつれて、エンジンマウントの磨耗すなわち経時変化が増大して、サイクル当りの燃料変化率（ｄＦＰＣ／ｄｔ）１４を濾波する必要が、そのようなエンジンマウントの劣化の結果として変化する。そのような要因を考慮するために、ＥＣＵ９をプログラムできる。さらに、車両のエンジンマウントを交換したような場合に行われるような、種々のエンジンマウントに関してフィルタ定数マップ１８、２３に適応できるように、ＥＣＵ９を構成できる。そのために、ＥＣＵは適当に配置されている加速度計から、または検出されたクランク軸の変動からの信号を受けることができ、またはそれらの加速度計またはクランク軸の変動から信号を発生できる。
たとえば、運転者の操作とは独立にＥＣＵ９によって命令された燃料供給率の変化を濾波するために、説明した方法を適用する装置について説明する。自動ギヤボックス・エンジンへの応用について、負荷需要を急速に減少し、その後で、ギヤ切り換え中に円滑な移行が存在するように、負荷需要を再び加えるのはＥＣＵ９である。したがって、エンジンがより高い負荷需要に戻っている間に燃料供給率を制御するためにこの方法を適用でき、ギヤ切り換えの際にはエンジン２０の燃料供給を減少するためには濾波は不必要なことがある。
ここで、フィルタ定数が時間の関数にされ、エンジン負荷需要の変化によってひき起こされたエンジン運動に応じてエンジンマウントの可変挙動を考慮に入れるために、濾波の程度が変更させられる別の実施例を参照する。
エンジンマウントは、それに加えられる衝撃に対して通常は最初は柔軟であり、エンジンによってマウントに加えられる力をそれが受けるにつれて、より堅くすなわち柔軟さが低下するようになる。しがたって、サイクル当りの燃料供給の時間に対する変化率の濾波度を変化させて、この減少を考慮に入れることができる。これは次のようにして行われる。
最初に、エンジン負荷需要の変化に応じてチップインまたはチップアウトが起きると、エンジンの最初の応答運動をそれのマウントに拘束または制御するために、燃料供給変化率の第１の高いレベルの濾波すなわち減少を求められる。問題のマウントは、チップインまたはチップアウトに応答する、エンジンの運動によってひき起こされる結果としての力を受けるマウントである。
このようにして、エンジンマウントを介して車両へ伝えられる結果としての衝撃を生じさせる十分な運動量をエンジンが得ることが阻止される。そうすると、マウントがエンジン運動によって発生された合力をマウントが受けることを開始するにつれて−言い換えると、マウントが柔軟性を失い始めると−、エンジンの最初で、かつ典型的には、一層大きい運動が制御されているために、エンジンへのより高い燃料供給変化率を許容できる。そうすると、最初の「柔軟な」段階が終わった後では、エンジンマウントはこのエンジン運動によって発生された合力の大きな割合を引き受けていることが分かる。したがって、フィルタ定数を再び計算でき、エンジンの運動の程度が運転者の快適さを損なわないレベルまでマウントのスチフネスが大きくなっているために、エンジンマウントに大きい衝撃を生ずる燃料供給変化率を対応して増大されることなしに、濾波の程度を減少できる。
フィルタ定数の再計算によって達成される濾波の変更は段階的に、またはなだらかにできる。その変更は、おそらく時間またはモニタされているエンジンマウントのスチフネスに関して決定されて起きたエンジンの運動の度合いの関数である。濾波された燃料供給変化率を運転者によって求められている燃料供給変化率に一層良く一致させることができ、または求められた燃料供給変化率が濾波なしに達成されたならば、最後の需要ＦＰＣが達成されたであろう率または時間とほぼ同じ率または時間で、最後に求められたＦＰＣの達成を可能にできるから、濾波のそのような変化によってより良い応答に導くことができる。
１つの実施方法においては、たとえば通常は許容できないレベルのチップインを生ずるような、低いエンジン速度で運転者が急速に増加させる、すなわちアイドリングからスロットルを広く開くと、動作を可能にされる噴射事象またはおそらくは時間カウンタを採用できる。その後で、ＦＰＣ９は、カウンタが動作可能にされたのに続いて、早期噴射事象中により低い燃料供給変化率を獲得させるフィルタ定数を供給できる。エンジンの最後の燃料供給変化率が、過大なエンジン運動をひき起こすしきい値レベル以下に留まるように、エンジン速度、ギヤおよび対地車速または上記したその他のパラメータに応じてフィルタ定数を計算できる。
その後で、エンジンマウントがより堅く、すなわち柔軟性がより低くなるにつれて、燃料供給率を高くして課題エンジン運動の見込みを小さくでき、したがってカウンタが着実に上へ増加するにつれて、燃料供給変化率が最後の需要値に一層迅速に近接できるようにするよう、フィルタ定数値を変更できる。
時間に対するサイクル当りの最後の需要燃料に達すると、カウンタを零リセットとして次のチップイン／チップアウト事象までカウンタを動作不能にできる。
上記本発明の説明は、本発明を限定することを意図するものではなく、発明の範囲を逸脱することなしに他の変更を当業者が行えることができる。
乗物の走行すなわち運転中に、エンジン速度が急上昇または急降下することがある。これは、運転者がそのように求めることもあれば、たとえば自動ギヤ切り換え中に生じ得るエンジンの運転系統から起きることもある。加速または減速が、いくつかのエンジンサイクル中にエンジンの燃料過少供給または過剰供給に寄与することがあるようにして、エンジンの燃料要求量を増加または減少するという結果をもたらすことがある。この燃料の過少供給または過剰供給によってエンジンの性能が最適でなくなることがある。
また、エンジン・マウントと一般に呼ばれる、比較的柔軟で、動き易い分離マウントによってエンジンを乗物の支持構造から分離するという通常のやり方のために、とくに急激な加速または減速が、乗物のシャーシのトルク反作用のために乗物のシャーシに対してエンジンが大きく動かされることがあり、その反作用に続いて、マウントの全コンプライアンスが使い尽くされた時にエンジンに衝撃が加えられるのが普通である。エンジンマウントにおけるそのように大きい動きおよび衝撃は、運転者および乗っている人の少なくとも一方の快適さの視点から望ましくなく、より良く避けられる望ましくないストレスがエンジンマウントに加えられる。この現象は、「チップイン」または「チップアウト」と一般に呼ばれている。
チップイン／チップアウトの影響は、従来の前輪駆動車において普通に行われているような、エンジン、ギヤボックス、および最終駆動装置が共通マウントで支持されている車両では、通常一層顕著である。エンジン／ギヤボックス組立体を共通マウントに装着することによって、マウントによって吸収させるべきトルク反作用はギヤボックスの出力軸に生ずるトルクよりなる。ギヤボックスの出力軸に生ずるトルクは、通常はエンジンのフライホイールで発生されるトルクの３倍ないし４倍程度である。
さらに、チップイン／チップアウトの影響は、運転者の要求の変化に迅速に応答できるエンジンにおいて一般に一層著しい。たとえば、出願人の層状装荷、空気支援、直接燃料噴射（ｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ−ｃｈａｒｇｅ，ａｉｒ−ａｓｓｉｓｔｅｄ，ｄｉｒｅｃｔ ｆｕｅｌ ｉｎｊｅｃｔｅｄ）２ストロークエンジンは、運転者によって求められることがあるような、負荷需要の急速にとくに応答する。それらのエンジンは、運転者の要求が、通常の媒体であるエンジンへの空気流を制御するのではなくて、エンジンの燃料供給率を制御する点が、従来の均一装荷エンジンとは異なる。したがって、空気流で制御するエンジンに関連する固有の慣性およびその他の遅れは、出願人のエンジンには本質的には同じ影響を及ぼさない。したがって、ある場合には、この応答にダンピング機能を適用し、他の状況の下では運転者がエンジンの迅速応答の利点を十分享受することが望ましい。
エンジンの運転モードがどのようなものであっても、上記問題はエンジンの低速範囲において、たとえばエンジン負荷需要の変化の性質が急激になり易く、その変化の持続時間が短く、その変化の少し後で低速運転に戻るという性質のものであり、とくに市街地走行中の車両運転ではよくあることである。とくにそれらの状況では、エンジンへの燃料供給が行われないことが望ましくない結果をもたらすことがある。これとは対照的に、高速運転中に急激な変化が起きても、高速運転状態はより長い時間維持される傾向があって、燃料供給が行われなくても、エンジン運転の多くのサイクル期間にわたってその燃料供給が行われないことが補償されるという効果があるために、急激な変化の影響はあまり不都合を及ぼさない。
本発明は、上記諸問題を克服するかまたは十分に減少する、上記状態中にエンジンへの燃料供給を制御する方法を得ることを目的とする。
上記目的に鑑み、本発明は、エンジン負荷需要の変化に対して燃料主導直接噴射および火花点火エンジンに供給される燃料の量を制御する方法において、負荷需要の変化にしたがってサイクル当り燃料需要値(FPC需要)を決定し、前記サイクル当り燃料需要値(FPC需要)に基いて経時的サイクル当り燃料需要の変化率(dFPC/dt)を決定し、決定された前記経時的サイクル当り燃料需要の変化率(dFPC/dt)に基き、前記サイクル当り燃料需要値(FPC需要)の決定された値に対してフィルタ定数を適用して前記エンジンに供給される前記経時的サイクル当り燃料変化率を所定のしきい値より小さく維持する、燃料主導直接噴射および火花点火エンジンに供給される燃料の量を制御する方法、
を提供するものである。
運転者がエンジンへの燃料供給を直接制御せず、運転者の要求（たとえば、エンジンからの動力出力を増加または減少する）を示す信号（「需要」信号）を単に発生する、燃料を基にした制御装置でこの方法を実現できるから便利である。その後で、この需要信号を電子制御回路（ＥＣＵ）で処理できる。このＥＣＵは、エンジンの燃料要求と空気の流量要求とを決定する。したがって、アクセルペダル位置の関数であると決定すると便利である、運転車「需要」信号はＥＣＵに入力される。そうすると、ＥＣＵはエンジンサイクル当たりの求められている燃料を出力し、したがって燃料の供給を制御する。サイクル当たりの燃料の時間的変化率を本発明にしたがって測定でき、その後で濾波する、すなわちフィルタ定数を乗じてサイクル当たりの燃料の時間的変化率を、通常の運転者すなわちエンジンの操作者にとって不快であること、エンジンマウントの寿命に有害であること、の少なくとも一方であるような程度のエンジン動作を行わせる所定のしきい値より高くないように低下させることができる。そのしきい値レベルは時間的に変化させることができ、統計的に決定でき、またはエンジンマウントの寿命すなわち耐久性などの機械的な特徴を考慮できる。
ＥＣＵは、自動変速ギヤボックスにおいてギヤ比を変化する間に望ましいような、運転者の操作とは独立にエンジン負荷需要を変更するためにＥＣＵを構成できるから便利である。このようにして、本発明は運転者が開始したのではない負荷需要変更にも応用できる。
求められるフィルタ定数またはダンピング定数を、特定のエンジン速度条件および負荷条件の下で、サイクル当たりの燃料の特定の時間的変化率に対して予め設定されている値が設けられているルックアップ・テーブルに記録するから便利である。このようにして、ＥＣＵはエンジン運転条件にしたがって適切なフィルタ定数を提供する。さらに、フィルタ定数またはダンピング定数を記録するルックアップ・テーブル、またはこのフィルタ定数ルックアップ・テーブルのための入力を発生するために求められることがある中間ルックアップ・テーブルを、車両が検出した対地車速に依存させると有利なことがある。車両が検出した対地車速自体は、他のエンジン運転パラメータと一緒に、エンジン速度およびエンジン負荷に依存し、要求があれば、エンジン速度およびエンジン負荷から計算できる。さらに、エンジン速度および車両の対地車速を用いて、車両の現在の特定のギヤを計算することが知られている。したがって、車両の対地車速のように、ルックアップ・テーブルは車両の現在の特定のギヤに依存させることができる。
求められるフィルタ定数またはダンピング定数を記録するルックアップ・テーブルは、時間に関して適応するように構成できるから便利である。したがって、選択した特定のフィルタ定数によって、たとえばエンジン運転状態が不満足な結果になったとすると、フィルタ定数がエンジンのサイクル当りの求められている燃料需要に適用されるいくつかの回数のたびに、フィルタ定数を適宜上向きまたは下向きに増加でき、ルックアップ・テーブルに先に記録されていたフィルタ定数値に置き換えることができる。
同様に、エンジンのサイクル当たりの燃料供給の決定された時間的変化率（燃料供給の時間に対する一次関数）を一定にできるか、または時間的に変化させることができる。時間的に変化する場合には、ＥＣＵはエンジンのサイクル当たりの燃料供給の変化率の時間的変化を表す関数を計算できる。
運転者またはＥＣＵによって求められたエンジンのサイクル当たりの燃料供給率の時間的変化率の濾波またはダンピングは瞬時である。これは、前記したように、空気を基にしている典型的な均質装荷制御装置におけるものより通常小さい慣性および遅れが存在する。言い換えると、燃料を基にした制御装置において、エンジンの燃料供給率の変化を滑らかにすることと、エンジンのサイクル当りに供給される燃料の変化率の値を変化することの、少なくとも一方の希望の効果を得るためには、高速濾波または高速ダンピング応答が必要である。
しかし、濾波度を、サイクル当たりの求められる燃料の決定された時間的変化率のように時間的に変化させてエンジンマウントの挙動などの諸特徴を考慮に入れることができる。エンジンマウントが通常最も柔軟で動くことができる場合であるチップイン／チップアウトが始まる時に、エンジンの動きが最も厳しいことは明らかである。エンジンの動きがますます顕著になるにつれて、マウントの柔軟性は低下する。したがって、濾波の程度を変化してこれを考慮に入れることができ、フィルタ定数を最初に計算して、マウントが最も柔軟である時にエンジンへの燃料供給の変化率を一層低くできる。その後で、燃料供給の変化率を高くするためにフィルタ定数を再び計算でき、サイクル当りの需要燃料に一層迅速に接近することを可能にできる。その理由は、エンジン・マウントのスチフネスが増大すること、すなわち柔軟性が低下することが、望ましくないレベルのチップイン／チップアウト挙動が生ずる可能性を埋合わせる傾向があるからである。
本発明の方法は、出願人の未決の豪州特許出願ＡＵ ３４８６２／９３およびＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＡＵ９４／００３６０に開示されている発明とともに実施できるから便利である。それらの出願の内容を、参照することによってここに含める。
別の態様においては、本発明は、エンジン負荷需要の変化を決定するための手段が設けられている制御器と、エンジン負荷需要の前記変化に応じてエンジンのサイクル当りの要求される燃料の時間変化率を決定する手段と、エンジンのサイクル当りの要求される燃料の時間変化率に適用すべきフィルタ定数を決定して、エンジンのサイクル当りの要求される燃料の時間変化率を、エンジンのサイクル当りの要求される燃料の決定された時間変化率を乗じたフィルタ定数の値に等しく、かつ所定のしきい値レベルより高くない濾波された値に調整するための手段とをそなえる、上記方法を実施する装置、とくに、エンジン負荷需要の変化を受けるエンジンの燃料制御装置を提供する。
フィルタ定数を決定する手段は、検出したエンジン運転条件にしたがて適切なフィルタ定数を提供できる。たとえば、フィルタ定数は検出したエンジン速度と、検出したエンジン負荷と、エンジンが搭載されている車両の検出した対地車速と、車両のギヤの検出した変化との少なくとも１つに応じて決定できる。このようにして、フィルタ定数は、エンジンの運転、したがってエンジンが搭載されている車両の「運転し易さ」に影響を及ぼすかもしれないパラメータの関数であり、それによってエンジンのチップイン／チップアウト挙動をより良く補償する。
上記にもかかわらず、フィルタ定数の他の検出したエンジン運転パラメータに依存させることができる。たとえば、フィルタ定数はエンジンの特定の空／燃比要求に対して補償することを求められることがあるから、空気吸入量センサおよび燃料流量センサを、たとえばフィルタ定数を決定するための手段の部分として、装置に組み込むこともできる。フィルタ定数を決定するための手段は、装置の重要な部品を構成する、全体として電子的な制御器の部分を形成する。適切にプログラムされた制御器および希望のセンサを車両またはその他のエンジンに組み込むために供給または配置できる。
図面を参照して行う以下の説明によって、本発明が明らかに理解されるであろう。
第１図は、本発明の第１の実施例におけるエンジン制御装置の略図である。
第２図は、本発明の第２の実施例におけるエンジン制御装置の略図である。
第３図は、従来のエンジン制御装置の略図である。
第４図は、本発明の第３の実施例における「燃料を基にした制御」装置に組み込まれたエンジン制御装置の略図である。
ここで、図面の第１図を参照する。上記方法にしたがって、車両エンジンへの燃料供給を制御するエンジン制御装置の動作方法が線図的に示されている。この線図のうち、破線輪郭内の部分は、このエンジン制御装置の重要な部品を構成する電子制御器（ＥＣＵ）９の一部よりなる。ＥＣＵによって制御されるエンジン制御装置自体は、この技術で知られている。ＥＣＵ９は、エンジン速度センサ１０からエンジン速度を示す信号を受け、負荷需要センサ１１からエンジン負荷需要を受ける。後者は、運転者が操作するスロットルペダルに取り付けられているポテンショメータの位置によって通常指示される。ノイズを除去し、ハンチングを避けるために両方の入力信号は濾波すると有利である。ＥＣＵ９は、運転者が操作するスロットルペダルとは独立にエンジン負荷需要を変更するために構成できること、したがって負荷需要センサ１１を、運転者が開始しないそのような信号を等しく検出するために構成できることも注目すべきである。
ＥＣＵ９は、エンジン速度の時間的変化率と、エンジン負荷需要の時間的変化率とを上記信号から決定できる。また、前記したように、希望によっては、ＥＣＵ９は、適切な対地速度センサから車両の対地速度を示す信号を受けるようにでき、または検出した、または入力された他のエンジン動作パラメータから、それらの信号を実際に発生できる。あるいはさらに、エンジンが連結されているギヤを示す信号をＥＣＵ９に入力できる。「ギヤ信号」は、濾波ルーチン−を行う可能性が実際に求められるかどうかを指示できる。車両の対地速度のように、ギヤ信号を、たとえば対地速度およびエンジン速度などのエンジン運転パラメータの関数として計算できる。その後で、たとえば類比によって、低速ギヤおよび低いエンジン速度条件において、燃料供給の変化率（すなわち、ｄＦＰＣ／ｄｔ）を濾波することを求められることが一層ありそうである。
エンジン制御装置の動作方法を使用状況に合わせて妥協することを少なくするように、ＥＣＵ９への入力変数として、またはＥＣＵ９によって発生される変数として対地速度を採用することが望ましいことを注目すべきである。すなわち、どのギヤが車両で使用されているかに応じて、何種類かの車速に対する燃料供給率を同じにすることが可能であるという事実のために、車両対地速度に応じて、エンジンの燃料供給変化率の濾波がやり過ぎであるか、不十分であることがある。たとえば、低い対地速度および低いエンジン速度では、エンジン負荷需要の急増と、その後に続くエンジン負荷需要の急減によって、望ましくないチップイン／チップアウト挙動が通常生ずる結果となる。そのような状況は、たとえば駐車場において運転する際に用いられるような低速ギヤでの短時間の加速に通常対応する。したがって、この状況は、チップイン／チップアウトを避けるために、燃料供給変化率の十分な濾波を採用することが非常に望ましい状況である。
これとは対照的に、比較的高速で走行している際に経験されるような、高い対地車速および低いエンジン速度では、エンジンの「チップイン」または「チップアウト」挙動を、車両の慣性などの他の要因によって運転者が実際に気付かないことがあるために、大量の燃料供給が望ましくなかったり、求められないことがある。起きることがある他の状況では、高いエンジン速度に対応して車両が積極的に加速される状況を含む。そのような状況では、エンジンの燃料供給変化率を濾波すると運転者の不満に対してエンジンの性能を妥協することがあるために、エンジンの燃料供給変化率を濾波することは望ましくないことがある。
通常は、ギヤ切り換え中は大きな濾波は望ましくないこと、およびある状況ではギヤ切り換え中は濾波は望ましくないことに注目することも重要である。たとえば、正常なギヤ切り換え事象中は、別のギヤ比を選択され、加えられている負荷需要と一緒にクラッチが切られるまでエンジン速度が低下するように、燃料供給を「減少」している間に、車両の運転者はクラッチを踏む。エンジンへの時間に対する燃料供給変化率を変化するための濾波ルーチンを実行できるものとすると、ギヤ切り換え事象中に運転者がクラッチを踏んだり、アクセルペダルを踏む深さを「浅くする」と、エンジンＥＣＵはこれを可能なチップイン状態として検出することがあり、したがって燃料供給変化率を濾波することがある。これが起きると、エンジン速度が低下するのではなくて、エンジンは速度を「維持する」。実際には、ギヤボックスからの負荷がそれから外されたという事実のために、エンジン速度は上昇するかもしれない。運転者がギヤ切り換え操作によるそのようなエンジン反作用を補償しようと試みるかもしれないから、これは望ましくない。そのような不必要な燃料供給の増加の結果としての、燃料のどのような無駄も望ましくない。
したがって、運転者のギヤの切り換え事象中に濾波が行われないか、低レベルの濾波が行われるようにするように、濾波ルーチンをクラッチ・スイッチからの信号に依存させることが適切なことがある。クラッチ信号が受けられなかったとすると、ＥＣＵは可能なチップインまたはチップアウトとして他のどのような減少も取扱い、それにしたがって濾波を加えることが明らかである。クラッチ信号が受けられたか否かはどうであれ、類似の補償を等しく行い、その間にギヤ切り換え事象を開始し、または終了することに注目すべきである。
第１図を再び参照して、エンジン速度１０と、ペダルポテンショメータ位置１１によって指示されるエンジン負荷需要の運転車需要とを基にして、サイクル当りの燃料すなわちＦＰＣ需要ルックアップ・テーブルすなわちマップ１２が、エンジン２０のサイクル当りの需要燃料供給率（ＦＰＣ需要）１３を示す信号を発生する。このＦＰＣ需要マップ１２から、ＥＣＵ９は時間に対するエンジンのサイクル当りの燃料需要変化率（ｄＦＰＣ／ｄｔ）１４を計算することもできる。この値は、所定の時間間隔にわたって２つのＦＰＣ需要指示を取ることによって決定すると便利である。その時間間隔は、２つのＦＰＣ需要値の記録の間の時間である。前記２つのＦＰＣ需要値は、新しいペダル位置および前の需要ＦＰＣの関数として決定される需要ＦＰＣにすると便利である。
エンジン２０の需要燃料供給率（ＦＰＣ需要）を示す信号１３は、対地車速信号１６と一緒に、第２のルックアップ・テーブルすなわちマップ１５に入力される。それから、ベースフィルタ定数１７が計算される。対地車速信号１６は、ＥＣＵ９によって検出したエンジン運転パラメータまたは既知のエンジン運転パラメータから計算される。その後で、ベースフィルタ定数１７および実際の燃料供給変化率（ｄＦＰＣ／ｄｔ）１４が、第３のルックアップ・テーブルすなわちマップ１８に入力される。そのマップは、必要があれば、真のフィルタ定数値１９を提供する。その後で、濾波されたすなわちダンピングされたＦＰＣ値３０が発生されて、運転制御パラメータとしてエンジン２０に入力できるように、この真のフィルタ定数値１９は元の需要ＦＰＣ値１３に加えられる。需要ＦＰＣの新しい値に対する燃料供給変化率が希望のレベル（すなわち、所定のしきい値レベルｄＦＰＣ／ｄｔより低く、望ましくないチップイン／チップアウト挙動を避けるレベル）まで低下するように、この「真の」フィルタ定数値１９はｄＦＰＣ／ｄｔの特定の値に対して近似される。
需要ＦＰＣのこの制御される変化率によって、エンジン２０への燃料供給が行われなくなることはなく、しかも場合によって要求されるように許容できる加速レベルまたは減速レベルに対して満足できる燃料供給を行う。そのために、運転者すなわちオペレータまたはＥＣＵ１９によって求められる特定のｄＦＰＣ／ｄｔに対して満足であることが判明している所定のフィルタ定数が、真のフィルタ定数値を計算するマップ１８に提供される。このために、エンジン２０の動きと、その結果としてエンジンマウントに加えられる衝撃とが許容できるレベルまたは一層望ましいレベルに制御されるから、車両の運転し易さが改善される。需要ＦＣＰ信号１３の濾波は瞬時で、加速または減速が終わるまで継続する。
別の実施例においては、対地車速を考慮に入れないことと、対地車速がＥＣＵ９によって設定され、またはＥＣＵ９にプログラミングされたある運転条件に応じて開始されるだけであること、の少なくとも一方であるような装置が得られる。その装置を第２図に示す。それの動作が、第１図を参照して説明したところにしたがうものであると、対地車速を修正することなしに、簡単に説明できる。この場合には、ベースフィルタ定数２４が、燃料供給変化率（ｄＦＰＣ／ｄｔ）１４および燃料需要１３単独の関数として、ルックアップ・テーブルすなわちマップ２３によって発生される。その後で、濾波されたすなわちダンピングされたＦＰＣ値３０が発生され、エンジン２０の運転制御パラメータとして入力できるように、ベースフィルタ定数２４がエンジン燃料需要ＦＰＣすなわち需要ＦＰＣ１３に加えられる。
出願人の未決の豪州特許出願ＮＯ．ＡＵ３４８６２／９３には、サイクルごとに内燃機関に供給されるシリンダ当りの空気質量と燃料質量とを制御する方法が記載されている。その開示においては、制御装置はそれの第３図に示されているようなものである。ここで、本願の第３図に類似する第３図を参照して、エンジン２０の正常な運転中に、ＦＰＣ需要マップ１２がエンジン２０のサイクル当りの燃料需要を示す信号１３を発生する。エンジン２０のサイクル当りの燃料需要を示す信号１３は、空気需要マップ２３に入力される。そのマップは、その特定のサイクル当りの燃料需要１３に対するサイクル当りの空気需要２７を決定する（エンジン速度を考慮して）。その後で空気質量センサ２２は、スロットル弁２８およびバイパス弁２９の現在の位置に対して、エンジン２０に供給されているサイクル当りの実際の空気２１を測定する。空気需要マップ２３から示されるサイクル当りの空気需要２７が、エンジン２０に供給されているサイクル当りの実際の空気２１に一致しないとすると、空気バイパス弁２９が作動されて必要な修正を行う。これは、ＰＩＤ制御器３１によって通常行われる。
サイクル当りの燃料１３信号およびサイクル当りの実際の空気２１信号は、空／燃比比較器２５への入力としても供給される。その比較器では、それらの入力を基にした実際の空／燃比が、エンジン負荷需要またはペダル位置およびエンジン速度を基にして予め設定されている査定された空／燃比と比較される。査定された空／燃比はマップに保存され、通常は所定の最大限度と最小限度の間の範囲である。たとえば、エンジンの高い失火限界を超えないように、求められる空／燃比は査定された空／燃比限度を超えてはならない。サイクル当りの需要燃料１３とサイクル当りの実際の空気２１とによって決定された空／燃比が査定された空／燃比と許容量以上異なるならば、エンジン２０に供給されるサイクル当りの燃料に対して修正が行われるように修正モジュール２６が動作させられて、空／燃比が査定された空／燃比からの許容変化内になる。
したがって、本発明の考察においては、たとえば低い対地車速でペダル位置が急変すると、サイクル当りの査定された燃料需要の変化率（ｄＦＰＣ／ｄｔｃｅｎｓｏｒｅｄ）をベースフィルタ定数マップ１５に入力できる。第１図を参照して上で説明したように、燃料供給変化率ｄＦＰＣ／ｄｔ１４が処理可能なレベルまで低下させられるように、マップ１５はｄＦＰＣ／ｄｔｃｅｎｓｏｒｅｄの特定の値に適切なフィルタ定数１７を供給する。これを第４図に示す。しかし、高い対地車速でもサイクル当りの燃料変化率ｄＦＰＣ／ｄｔ１４があるしきい値を超えたとすると、濾波ルーチンを以前として可能にできるように、この装置を構成することもできる。これに関しては、濾波ルーチンの目的が運転者の快適さを向上し、そのために装置を構成することが適切である。
たとえば、選択したフィルタ定数１９、２４によって、フィルタ定数１９、２４が特定のＦＰＣ需要値１３に何回か加えられる度に、たとえば燃焼室圧力トランスデューサによって検出される、エンジン２０の失火が多くなるものとすると、フィルタ定数１９、２４を要求に応じて下向きに増加し、フィルタ定数マップ１８、２３に以前に保持されたフィルタ定数に置き換えることができるように、フィルタ定数の値を時間に適応させることができる。このようにして、希望の濾波そしてエンジン２０の燃料供給条件が維持される。
あるいは、フィルタ定数１９、２４またはフィルタ定数マップ１８、２３を、エンジンマウントの変更すなわち違いを許容するために適応させることができる。したがって、たとえば時間が経過するにつれて、エンジンマウントの磨耗すなわち経時変化が増大して、サイクル当りの燃料変化率（ｄＦＰＣ／ｄｔ）１４を濾波する必要が、そのようなエンジンマウントの劣化の結果として変化する。そのような要因を考慮するために、ＥＣＵ９をプログラムできる。さらに、車両のエンジンマウントを交換したような場合に行われるような、種々のエンジンマウントに関してフィルタ定数マップ１８、２３に適応できるように、ＥＣＵ９を構成できる。そのために、ＥＣＵは適当に配置されている加速度計から、または検出されたクランク軸の変動からの信号を受けることができ、またはそれらの加速度計またはクランク軸の変動から信号を発生できる。
たとえば、運転者の操作とは独立にＥＣＵ９によって命令された燃料供給率の変化を濾波するために、説明した方法を適用する装置について説明する。自動ギヤボックス・エンジンへの応用について、負荷需要を急速に減少し、その後で、ギヤ切り換え中に円滑な移行が存在するように、負荷需要を再び加えるのはＥＣＵ９である。したがって、エンジンがより高い負荷需要に戻っている間に燃料供給率を制御するためにこの方法を適用でき、ギヤ切り換えの際にはエンジン２０の燃料供給を減少するためには濾波は不必要なことがある。
ここで、フィルタ定数が時間の関数にされ、エンジン負荷需要の変化によってひき起こされたエンジン運動に応じてエンジンマウントの可変挙動を考慮に入れるために、濾波の程度が変更させられる別の実施例を参照する。
エンジンマウントは、それに加えられる衝撃に対して通常は最初は柔軟であり、エンジンによってマウントに加えられる力をそれが受けるにつれて、より堅くすなわち柔軟さが低下するようになる。しがたって、サイクル当りの燃料供給の時間に対する変化率の濾波度を変化させて、この減少を考慮に入れることができる。これは次のようにして行われる。
最初に、エンジン負荷需要の変化に応じてチップインまたはチップアウトが起きると、エンジンの最初の応答運動をそれのマウントに拘束または制御するために、燃料供給変化率の第１の高いレベルの濾波すなわち減少を求められる。問題のマウントは、チップインまたはチップアウトに応答する、エンジンの運動によってひき起こされる結果としての力を受けるマウントである。
このようにして、エンジンマウントを介して車両へ伝えられる結果としての衝撃を生じさせる十分な運動量をエンジンが得ることが阻止される。そうすると、マウントがエンジン運動によって発生された合力をマウントが受けることを開始するにつれて−言い換えると、マウントが柔軟性を失い始めると−、エンジンの最初で、かつ典型的には、一層大きい運動が制御されているために、エンジンへのより高い燃料供給変化率を許容できる。そうすると、最初の「柔軟な」段階が終わった後では、エンジンマウントはこのエンジン運動によって発生された合力の大きな割合を引き受けていることが分かる。したがって、フィルタ定数を再び計算でき、エンジンの運動の程度が運転者の快適さを損なわないレベルまでマウントのスチフネスが大きくなっているために、エンジンマウントに大きい衝撃を生ずる燃料供給変化率を対応して増大されることなしに、濾波の程度を減少できる。
フィルタ定数の再計算によって達成される濾波の変更は段階的に、またはなだらかにできる。その変更は、おそらく時間またはモニタされているエンジンマウントのスチフネスに関して決定されて起きたエンジンの運動の度合いの関数である。濾波された燃料供給変化率を運転者によって求められている燃料供給変化率に一層良く一致させることができ、または求められた燃料供給変化率が濾波なしに達成されたならば、最後の需要ＦＰＣが達成されたであろう率または時間とほぼ同じ率または時間で、最後に求められたＦＰＣの達成を可能にできるから、濾波のそのような変化によってより良い応答に導くことができる。
１つの実施方法においては、たとえば通常は許容できないレベルのチップインを生ずるような、低いエンジン速度で運転者が急速に増加させる、すなわちアイドリングからスロットルを広く開くと、動作を可能にされる噴射事象またはおそらくは時間カウンタを採用できる。その後で、ＦＰＣ９は、カウンタが動作可能にされたのに続いて、早期噴射事象中により低い燃料供給変化率を獲得させるフィルタ定数を供給できる。エンジンの最後の燃料供給変化率が、過大なエンジン運動をひき起こすしきい値レベル以下に留まるように、エンジン速度、ギヤおよび対地車速または上記したその他のパラメータに応じてフィルタ定数を計算できる。
その後で、エンジンマウントがより堅く、すなわち柔軟性がより低くなるにつれて、燃料供給率を高くして課題エンジン運動の見込みを小さくでき、したがってカウンタが着実に上へ増加するにつれて、燃料供給変化率が最後の需要値に一層迅速に近接できるようにするよう、フィルタ定数値を変更できる。
時間に対するサイクル当りの最後の需要燃料に達すると、カウンタを零リセットとして次のチップイン／チップアウト事象までカウンタを動作不能にできる。
上記本発明の説明は、本発明を限定することを意図するものではなく、発明の範囲を逸脱することなしに他の変更を当業者が行えることができる。
Claims (35)
- エンジン負荷需要の変化に対して燃料主導直接噴射および火花点火エンジンに供給される燃料の量を制御する方法において、
負荷需要の変化にしたがってサイクル当り燃料需要値(FPC需要)を決定し、
前記サイクル当り燃料需要値(FPC需要)に基いて経時的サイクル当り燃料需要の変化率(dFPC/dt)を決定し、
決定された前記経時的サイクル当り燃料需要の変化率(dFPC/dt)に基き、前記サイクル当り燃料需要値(FPC需要)の決定された値に対してフィルタ定数を適用して前記エンジンに供給される前記経時的サイクル当り燃料変化率を所定のしきい値より小さく維持する、
燃料主導直接噴射および火花点火エンジンに供給される燃料の量を制御する方法。 - 請求項１記載の方法であって、
前記フィルタ定数は制御装置内のルックアップ・テーブルによって供給され、前記ルックアップ・テーブルには、エンジンの特定の運転条件の下でサイクル当たりの燃料の特定の時間的変化率に対応するフィルタ定数の予め設定された値が提供される方法。 - 請求の範囲１または２記載の方法であって、
前記フィルタ定数の適用は、エンジン運転条件に依存する方法。 - 請求の範囲１ないし３記載の方法であって、
前記フィルタ定数の適用は、エンジンギヤ、クラッチ位置、車両対地車速、エンジン負荷およびエンジン速度よりなる群から選択された少なくとも１つのパラメータに依存する方法。 - 請求の範囲１ないし４の何れかに記載の方法であって、
前記フィルタ定数の値は、エンジン負荷とエンジン速度の少なくとも１つに依存する方法。 - 請求の範囲１ないし５の何れかに記載の方法であって、
車両において実施されるものであり、前記フィルタ定数の値は車両の検出した対地車速に依存する方法。 - 請求の範囲１ないし６の何れかに記載の方法であって、
前記フィルタ定数の値は、エンジンのギヤによって発生された信号に依存する方法。 - 請求の範囲１ないし７の何れかに記載の方法であって、
前記フィルタ定数は、時間に適応し、上向きまたは下向きに増加させられて、与えられたエンジン運転条件に対して希望のフィルタ定数を発生する方法。 - 請求の範囲１ないし８の何れかに記載の方法であって、
前記フィルタ定数は、エンジンマウントの磨耗の変化に対して補償される方法。 - 請求の範囲２ないし９の何れかに記載の方法であって、
制御器は、エンジン運転条件にしたがって求められている空／燃比を決定し、それにしたがって前記フィルタ定数を変化してサイクル当りの前記燃料変化率を前記所定のしきい値以下に維持し、また求められている空／燃比も維持する方法。 - 請求の範囲１ないし１０の何れかに記載の方法であって、
エンジン負荷需要の前記変化は、運転者の操作に依存する方法。 - 請求の範囲１ないし１０の何れかに記載の方法であって、
エンジン負荷需要の前記変化は、運転者の操作とは独立である方法。 - 請求の範囲１ないし１１の何れかに記載の方法であって、
エンジン負荷需要は、スロットルペダル位置の関数として決定される方法。 - 請求の範囲１ないし１３の何れかに記載の方法であって、
エンジン負荷需要は、エンジン運転条件の関数として決定される方法。 - 請求の範囲１ないし１３の何れかに記載の方法であって、
サイクル当り求められている前記決定された時間的燃料供給変化率の適用が瞬時である方法。 - 請求の範囲１ないし１５の何れかに記載の方法であって、
前記フィルタ定数の値が、前記エンジンのマウントの柔軟性の変化にしたがって変化させられる方法。 - 請求の範囲１６記載の方法であって、
前記フィルタ定数が加えられた時、および前記エンジンがエンジンマウントの上で運動を開始した時に、前記フィルタ定数を計算して、サイクル当りの時間的燃料変化率の前記最初のしきい値を発生し、エンジンのサイクル当りの時間的燃料変化率の後の値が前記最初の値より大きいように、前記エンジンマウントの柔軟性が低下するのに応じて前記エンジンの運動速度が低くなるにつれて、フィルタ定数が計算され、前記エンジンの運転者によって求められるエンジンのサイクル当りの燃料に接近できるようにする。 - 請求の範囲１ないし１７の何れかに記載の方法であって、
サイクル当りの求められた時間的燃料変化率を、前記エンジン負荷需要から決定する方法。 - 請求の範囲１ないし１８の何れかに記載の方法であって、
燃料をベースとする制御装置で実施する方法。 - 請求の範囲１ないし１９の何れかに記載の方法であって、
エンジンのサイクル当りに求められる決定された時間的燃料変化率が、所定のしきい値レベルを超えた時に、サイクル当り燃料需要値に前記フィルタ定数を加える方法。 - 請求の範囲１ないし２０の何れかに記載の方法であって、
サイクル当りに求められる決定された時間的燃料変化率が、時間的に変化する方法。 - 請求の範囲１ないし２０の何れかに記載の方法であって、
サイクル当りに求められる決定された時間的燃料変化率が、一定である方法。 - 請求の範囲１ないし２２の何れかに記載の方法であって、
前記所定のしきい値レベルは、時間的に変化する方法。 - 請求の範囲１ないし２３の何れかに記載の方法であって、
前記エンジンは、直接噴射エンジンである方法。 - 請求の範囲１ないし２４の何れかに記載の方法であって、
前記エンジンは、空気支援エンジンである方法。 - エンジン負荷需要の変化を決定するための手段が設けられている制御器と、
エンジン負荷需要の前記変化に応じてエンジンのサイクル当りに要求される燃料の時間変化率を決定する手段と、
エンジンのサイクル当りの要求される燃料の時間変化率に適用すべきフィルタ定数を決定して、エンジンのサイクル当りに要求される燃料の時間変化率を、エンジンのサイクル当りに要求される燃料の決定された時間変化率を乗じたフィルタ定数の値に等しく、かつ所定のしきい値レベルより高くない濾波された値に調整するための手段と
をそなえる、エンジン負荷需要の変化を受けるエンジンの燃料制御装置。 - 請求の範囲２６記載の装置であって、
フィルタ定数が検出された値にしたがって決定されるように、フィルタ定数が依存するエンジン運転条件の値を決定するセンサを含む装置。 - 請求の範囲２６または２７記載の装置であって、
前記センサは、エンジン負荷とエンジン速度の少なくとも一方を含む装置。 - 請求の範囲２６ないし２８の何れかに記載の装置であって、
前記センサは、対地車速を含む装置。 - 請求の範囲２６ないし２９の何れかに記載の装置であって、
前記センサは、ギヤセンサの切り換えを含む装置。 - 請求の範囲２６ないし３０の何れかに記載の装置であって、
前記センサは、エンジンマウントの磨耗を決定する手段を含む装置。 - 請求の範囲２６ないし３１の何れかに記載の装置であって、
空気吸入流量センサと燃料流量センサとを含む装置。 - 請求の範囲２６ないし３２の何れかに記載の装置であって、
クラッチ位置を検出するためのセンサを含む装置。 - 請求の範囲２６ないし３３の何れかに記載の装置であって、
前記エンジンは、直接噴射エンジンである装置。 - 請求の範囲２６ないし３４の何れかに記載の装置であって、
前記エンジンは、空気支援エンジンである装置。
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