JPH05125975A - 内燃機関の電子燃料供給量制御装置 - Google Patents
内燃機関の電子燃料供給量制御装置Info
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Abstract
の特性における長時間変化に関しても排ガスに関する最
適な過渡特性を得ることができるようにする。 【構成】 負荷、回転数及び温度を検出するセンサ並び
に排ガス管内のセンサと、基本噴射量信号tl並びに加
速及び減速時に供給すべき燃料量を適合させる過渡補償
信号UKを形成する手段が設けられる。更に、管壁燃膜
量信号W並びに加速及び減速時の2つの分割係数FWS
1、FWS2をマップ値として格納するマップ値格納手
段31、32、33、管壁燃膜量信号Wの補正信号Wko
rと2つの分割係数の補正信号FWS1kor、FWS2ko
rを形成する手段、個々の信号を結合して過渡補償信号
を形成する手段、マップ値格納手段から読み出された値
を補正する補正値のうち少なくとも1つを適応させる手
段が設けられる。補正値の適応を行なうために、直接計
算、不足量の概算と増分的な計算並びに酸素センサ電圧
処理に基づく増分調節等の処理が行なわれる。
Description
給量制御装置、更に詳細には負荷、回転数及び温度を検
出するセンサ並びに排ガス管内のセンサと、基本噴射量
信号並びに加速及び減速時に供給すべき燃料量を適合さ
せる過渡補償信号を形成する手段とを有する内燃機関の
電子燃料供給量制御装置に関する。
には管壁燃膜モデルを用いて動作する同様な装置が記載
されている。その場合、基本噴射信号の他に運転パラメ
ータに関係した管壁燃膜量信号が形成され、さらに内燃
機関の過渡運転時管壁燃膜量の時間に関する変化を考慮
する減量係数信号が形成される。
0637には管壁燃膜量と減量係数を格納するメモリを
備えた装置が記載されている。その場合、この格納され
た値は学習ブロック(23)によって自動車の車歴中変
化する運転条件に適応させることができる。
償(特に加速濃厚化のため)を行う多数の方法が知られ
ており、それを用いてこの過渡状態を正確かつ効果的に
制御する試みがなされている。これについては、例えば
DE−OS3042246(US−PS4440136
に対応)並びにDE−OS3623043を参照するこ
とができる。さらに、DE−OS3603137、WO
90/06428、DE−OS3636810(US−
PS4852538に対応)並びにDE−OS4006
301も挙げることができる。
ペーパー810494のアクィノ(C.F.Aquin
o)による「5リッター中央燃料噴射エンジンの過渡A
/F制御特性(Transient A/F control characteristic
s of the five liter central fuel injection engin
e)に記載されている。
運転(加速及び減速)時内燃機関ないし個々の構成要素
の特性の長期間に渡る変化を鑑みて排ガスに関して最適
な過渡特性を得ることのできる内燃機関の電子燃料供給
量制御装置を提供することである。
よれば、負荷、回転数及び温度を検出するセンサ並びに
排ガス管内のセンサと、基本噴射量信号並びに加速及び
減速時に供給すべき燃料量を適合させる過渡補償信号を
形成する手段とを有する内燃機関の電子燃料供給量制御
装置において、管壁燃膜量信号並びに加速及び減速時の
2つの分割係数をマップ値として格納するマップ値格納
手段と、管壁燃膜量信号の補正信号と2つの分割係数の
補正信号を形成する手段と、個々の信号を結合して過渡
補償信号を形成する手段と、マップ値格納手段から読み
出された値を補正する補正値のうち少なくとも1つを適
応させる手段とを備えた構成により解決される。
いはエンジン部材の長期間の変化を考慮することがで
き、その結果、比較的長い期間にわたって過渡運転状態
を確実に制御することができ、従って自動車の寿命全体
にわたって厳しい排ガス規制を正確に遵守することがで
きる。
細に説明する。
射弁を有する内燃機関が概略図示されている。なお、内
燃機関は符号10で図示されている。内燃機関には吸気
管11と排気管12が設けられている。吸気管11内に
は絞り弁13と、必要に応じて空気量ないし空気重量測
定器14あるいは負荷を検出する他の装置及び内燃機関
10へ流入する空気流量に必要な燃料量を調量する噴射
弁15が設けられている。回転数センサは符号16で示
され、温度センサが符号17で示されている。絞り弁セ
ンサ及び/あるいは空気量ないし空気重量センサ14あ
るいは吸気圧センサからの負荷信号が、排気管12内の
酸素センサ19からの信号並びに他のセンサからの信号
と共に制御装置20へ供給される。制御装置は少なくと
も1つの噴射弁15を駆動する駆動信号、場合によって
は点火信号及び内燃機関の制御にとって重要な他の駆動
信号を発生する。
構成は公知である。本発明は、加速ないし減速時の過渡
補償信号を形成する問題を取り扱い、内燃機関ないしそ
れを搭載した自動車の過渡特性を可能な限り最適にし同
時に排ガスを可能な限りクリーンにすることを目的とし
ている。図1の制御装置20で行われる信号処理が図2
に詳細にブロックで図示されている。
内の空気流量に相当する負荷信号tLが印加される。他
の端子26〜28には回転数及びエンジン温度(Tmo
t)に関する信号並びにエンジンブレーキに関する信号
(SA)が印加される。加算点29には端子25からの
負荷信号tLの他に過渡補償信号UKが供給される。加
算点29の出力の合計信号は補正手段30に入力され
る。噴射弁15に入力される噴射信号tiがさらにこの
補正手段においてラムダ値に従ってまた特にエンジン温
度Tmotに従って最終的に補正される。
プ値メモリあって、その入力側は負荷と回転数の印加さ
れる端子25及び26と接続され、出力側には管壁燃膜
量信号Wが出力される。負荷と回転数に関する同一の入
力信号が、それぞれ加速あるいは減速に従って負荷及び
回転数に関係した分割係数を形成する他の2つのマップ
値メモリ32と33へ供給される。本実施例ではマップ
値メモリ32に減速に関する対応する係数が格納され、
マップ値メモリ33には加速に関する対応する係数が格
納される。マップ値メモリ32と33の後段にはそれぞ
れ乗算点35と36が接続されており、そこにFWS2
kor信号とFWS1korの信号が入力される。乗算点35
と36の出力側はスイッチ37と接続されており、この
スイッチの位置は減速が発生するかあるいは加速が発生
するかに従って切り替わる。このスイッチ37の出力側
は乗算点38と接続されている。
は前後する管壁燃膜値の差を式ΔW=Wk−Wkー1に従っ
て形成する差形成ブロック40が接続される。差量ΔW
は次に乗算点41において入力端子27に印加され(後
でさらに処理される)信号に従って温度に関係した係数
により補正される。その後段に加算点42が設けられ、
この加算点にはさらに接続端子28から信号処理ブロッ
ク43を介してエンジンブレーキの発生に関係する信号
が印加される。
ており、ここにはブロック46から補正信号Wkorが印
加される。乗算点45の出力信号は乗算点38に供給さ
れるとともに、減算点47に印加される。減算点47の
他の入力信号は、乗算点38の出力信号に相当する。乗
算点38の出力信号により管壁燃膜補償の高速成分を示
す量ΔWsが形成され、一方、減算点47の出力信号は
量ΔWlであり管壁燃膜補償の低速成分に相当する。信
号ΔWsとΔWlは後で図3で詳細に説明するブロック
(メモリ)48と49に達する。両ブロック48と49
の出力信号は加算点50で一緒になり、この加算点の出
力信号は加算点29の入力量となる補償信号UKを形成
する。
りである。
おいては、吸気管の空気流量及び回転数に従って形成さ
れ入力端子25に印加される基本噴射信号ないし負荷信
号tLが補正回路30において少なくともエンジン温度
Tmotとラムダ値に従って補正され、補正された信号
tiが最終的に噴射弁15に供給される。
速の場合には、所定の負荷及び所定の回転数nにおいて
それぞれ得られる管壁燃膜量に対応する管壁燃膜量マッ
プ値メモリ31の値が有効になる。
管壁燃膜量が発生し、これがブロック40で求められ
る。次に管壁燃膜量の差ΔWが温度に従って補正され、
さらにそのときエンジンブレーキが存在するかどうかに
従って調節される。次に乗算点45で補正係数Wkorを
用いて後で詳細に説明する他の補正が行われる。
速と減速時の分割係数を格納する(FWFSBとFWF
SV)。これらの係数は次にそれぞれ所定の補正値FW
S2korないしFWS1korによって補正され、それぞれ
負荷変動の方向、すなわち加速か減速かに従ってスイッ
チ37を介して乗算点38に印加される。この乗算点3
8においてはΔWと分割係数が乗算されることにより全
体の増量ΔWのうち高速成分ΔWsが形成される。さら
に減算点47における差の形成によって、全増量ΔWの
内低速成分ΔWlが求められる。後段のブロック48と
49によって増量成分ΔWsとΔWlが別々に減量さ
れ、最終的に加算点50を介して過渡補償信号UKとし
て加算点29において接続端子25からの基本噴射信号
を調節する。
に示されている。同図において、同一の素子及び同一の
信号には同一の参照符号ないし記号が付されている。両
ブロック48と49は具体的な実施例においては同様に
構成される。入力側には加算点52が設けられ、その後
段に乗算点53が接続されている。加算点52と乗算点
53の出力信号は他の加算点54へ導かれる。この加算
点54は遅延素子55の入力信号を形成する。この遅延
素子55の出力側は加算点52の第2の入力と接続され
ている。さらに乗算点53に所定の減量係数Tksが入
力され、ブロック49では対応する減量係数Tklが入
力される。乗算点53の出力信号は信号UKsを形成
し、この信号はブロック49の対応する信号UKlと加
算されて全体として有効な過渡補償信号UKが出力され
る。
テップからのまだ噴射されていない増量の残量分と高速
の増量分ΔWsの加算が行なわれる。次に後段に接続さ
れた乗算点53において係数Tksで乗算することによ
って噴射すべき実際の高速増量分UKsが求められる。
まだ噴射されていない増量の合計から実際に噴射された
量を加算点54において引算することによって、更に噴
射すべき次の計算ステップの残量値が得られ、この値が
遅延素子55に供給される。ブロック49における過渡
補償の低速成分についても同様なことが当てはまる。
Wkor(図2のブロック46)並びに高速成分と分割成
分の割合を決める分割係数を補正する補正係数FWS1
korとFWS2korの学習工程である。
習工程は急速な負荷変動があった場合にのみ実施され
る。その場合、単調な負荷変動(tL信号が上昇あるい
は下降する)のみが適する。というのはそうでないと上
昇する負荷用の補正係数FWS1korを適応させるべき
かあるいは下降する負荷用の補正係数FWS2korを適
応させるべきか、判断することができないからである。
償量UK(b)及びラムダ値(c)の代表的な時間特性
が示されている。負荷変動の開始は時点t=Taで検出
される。時点t=Tbにおいてエンジンは再び定常駆動
へ移行する。噴射、燃焼及び排ガス伝播時間による遅延
時間によって、ラムダセンサは遅延時間Ttの後に初め
て反応する。期間Ta≦t≦tcの間、ラムダ特性はほ
ぼ高速メモリ(高速補償ブロック)48の成分によって
決められる。時点t=Tdにおいて2つの増量メモリ
(高速及び低速補償ブロック48、49)はその値が0
に減量される。
たされた場合に得られる。
小時間Tの間一定の負荷と回転数で定常的に駆動されて
いなければならない。
る増量(図2のブロック43で形成される)が0に減量
されなければならない。
符号(tLが単調に上昇し、あるいは単調に下降する)
でなければならない。
A(図4(a)を参照)はしきい値ΔtLminより大き
くなければならない。
いてはならない:Tb−Ta≦TUmax。
が0に減量されるまで定常運転に留まっていなければな
らない。
ーパスフィルタによって図2の補正ブロック30で有効
になるラムダ閉ループ制御器の平均操作量が直前の値か
ら計算される。学習工程の間のラムダ値がラムダ閉ルー
プ制御器の作用によって変化を受けないようにするため
に、ラムダ閉ループ制御器は時点Taで遮断される。ラ
ムダ閉ループ制御器の操作量は計算された平均値に設定
される。
述の適応のための条件の一つが満たされなくなった場合
には、ラムダ閉ループ制御器が作動される。
正係数Wkorを求め、また係数FWS1korとFWS
2korを適応させるために、種々の方法があり、それを
以下で説明する。
補正係数Wkorを直接計算する。
rを増分的に計算する。
出に基づいて補正係数を増分的に調節する。
は同一である。
て、負荷変動が存在しかつ開始点が定常的であったかど
うかが判断される。そうである場合には、ブロック61
で種々の初期値を格納するとともに適応工程が開始され
る。次に場合によってはブロック62でラムダ閉ループ
制御器が遮断される。ステップ63ではラムダセンサの
出力信号Uλがサンプリング点Kで線形化されて、それ
ぞれの値が格納される。次のブロック64で負荷信号t
Lが一定であることが明らかにされた場合には、値T
b、TLE、We(=過渡終了の管壁燃膜量、ブロック
31の出力)が格納され、ブロック66において過渡の
終了まで待つ。過渡が終了すると、ブロック67で再び
格納工程が行われる。これが、過渡補償UK≠0である
間続けられる(ブロック68)。その後ブロック69に
おいて適応を行なってもよいかの検査が行われ、その後
ステップ70において不足量の計算が行われる。次にス
テップ71では補正係数Wkor(=Wfkor)の計算が行
なわれ、補正係数FWS1kor及びFWS2korの適応が
ステップ72で行われて、その後ステップ73で終了に
達する。
と補正係数FWS1korとFWS2korの適応に関して
は、以下の計算が行われる。
ダ偏差量の積分を介して過渡期間の不足量を求めること
により行われる。この不足量からWkorを直接計算する
ことができる。その前提となるのは線形化されたセンサ
信号である。
過渡補償を適応するめには、2つの不足量を求めなけれ
ばならない。すなわち、 1)過渡の初期段階での不足量
ある。インデックスmを移動することにより負荷tLの
計算とラムダ測定の間の遅延時間Ttが考慮される。イ
ンデックスの大きさは一般に負荷と回転数に関係し、m
=Tt/Tである。不足量Wfanfから高速メモリに必
要な成分が求められる。
いられる。
た後に、加算が開始される。時点Tdに達する前に前述
の適応条件の一つが満たされなくなった場合には、加算
は中止され、計算された合計が0にセットされる。
量)を負荷変動の開始時(=Wa)と終了時(=We)
に格納しておかなければならない。
量から直接求めることができる。これは以下のように必
要とされる補償量と実際に噴射された補償量の商によっ
て形成される。
毎に2つの係数のうち一方のみが改めて計算される。
することは不可能である。というのは吸気管内のラムダ
値は逆算できないからである。従って各係数は過渡の初
期段階での不足量Wfanfに従って増分的に調節される
(不足量Wfanfの積分)。
は、 FWS1kor(新)=FWS1kor(前)+TFWS*W
fanf 負荷が減少する場合(tLE<tLA)には、 FWS2kor(新)=FWS2kor(前)−TFWS*W
fanf 係数TFWSは利用時に決められる。この係数により適
応速度が決定される。
すなわち不足量の概算とWkorの増分的な計算に関する
ものである。なお、多くの部分が図5のフローチャート
に対応する。しかし、Tdを格納するブロック67の次
にブロック75で初期段階での不足量が加算され、不足
量の全体が概算により求められる。次に76で適応を開
始できるかの検査が行われ、これはブロック77で検出
される過渡補償が0でない間続けらる。残りの部分は図
5のブロック71〜73に対応する。詳細には、不足量
の概算とWkorの増分計算、並びに補正係数FWS1kor
とFWS2korの適応は次のように行われる。
番目の方法においては過渡期間の不足量は簡略化された
式によって概算される。計算の収れんを確実にするため
に、係数Wkorは概算不足量の積分によって求められ
る。この実施例についても線形化されたセンサ信号が必
要である。
成される。
負荷の値である(図4a)を参照)。
分を求めることができる。
なる。
用される。
た後に加算が開始される。時点Tdに達する前に適応に
必要な前述の条件の一つが満たされなくなった場合に
は、加算は中止され、計算された合計がゼロにセットさ
れる。
増分的に調節される(不足量Wfgesの積分)。積分
は、不足量が所定のしきい値Wfminより大きい場合に
のみ実施される。
(負荷上昇)の場合は、 Wfkor(新)=Wfkor(前)+TW*Wfges |Wfges|≧Wfmin及びtLA>tTE(負荷下降)
の場合は、 Wfkor(新)=Wfkor(前)−TW*Wfges |Wfges|<Wfminの場合には、 Wfkor(新)=Wfkor(前) 利用時に決められる係数TWにより適応速度が決定され
る。
は、すでに述べたようにして行われる。積分は、不足量
Wfanfが所定のしきい値より大きい場合にのみ実施さ
れる。
係数を増分調節する方法は、図8の図示に従って図7
(c)から得られる線形化されていないセンサ電圧に基
づいて行われる。図7のその他の部分は図4に対応す
る。
と6のフローチャートに対応するが、図8に示すフロー
チャートでは図5のブロック63に相当するセンサ電圧
の線形化が省かれている。というのは図8で処理する方
法は、線形化されていないセンサ電圧を処理することが
できるからである。すでに図5で示した過渡補償が0と
等しくない間続けられる待機ループのブロック68の次
にブロック80で「希薄化」と「濃厚化」の状態が検出
される。次に81において量補正係数Wkorの調節が行
われ、次の82では分割用補正係数FWS1korとFW
S2korが調節される。詳細には、次の工程がセンサ電
圧からの補正係数の増分調節に関連して行われる。
まる: 負荷が上昇する場合(tLE>tLA):
の調節は次のようにして行われる。
の組み合せを示し、「Y」はその状態になっていること
を、また「N」はその状態になっていないことを示す。
また表の最後の2行の「x」は各係数の増減を示し、
「ー」は増減が行なわれないことを示す。また上記表で
Wfkor=Wkorである。
よれば、過渡運転(加速及び減速)において内燃機関な
いし個々の構成要素の特性における長時間変化に関して
も排ガスに関する最適な過渡特性を得ることができる、
という効果が得られる。
を示すブロック図である。
過渡補償を実施する手段を用いて噴射信号を形成する制
御装置のブロック図である。
詳細な回路構成を示すブロック図である。
形化されたセンサ信号から得られるラムダ値に関する3
つの信号特性を示す線図である。
適応の過渡補償を実施する第1の方法を説明するフロー
チャート図である。
適応の過渡補償を実施する第2の方法を説明するフロー
チャート図である。
形化されない排ガスセンサの電圧値に関する3つの信号
特性を示す図4と同様な線図である。
増分調節することによって自己適応の過渡補償を実施す
る第3の方法を説明するフローチャート図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 負荷、回転数及び温度を検出するセンサ
並びに排ガス管内のセンサと、基本噴射量信号(tl)
並びに加速及び減速時に供給すべき燃料量を適合させる
過渡補償信号(UK)を形成する手段とを有する内燃機
関の電子燃料供給量制御装置において、 管壁燃膜量信号(W)並びに加速及び減速時の2つの分
割係数(FWS1とFWS2)をマップ値として格納す
るマップ値格納手段(31、32、33)と、 管壁燃膜量信号(W)の補正信号(Wkor)と2つの分
割係数(FWS1とFWS2)の補正信号(FWS1ko
r、FWS2kor)を形成する手段と、 個々の信号を結合して過渡補償信号(UK)を形成する
手段と、 マップ値格納手段(31、32、33)から読み出され
た値を補正する補正値(Wkor、FWS1kor、FWS2
kor)のうち少なくとも1つを適応させる手段とを備え
たことを特徴とする内燃機関の電子燃料供給量制御装
置。 - 【請求項2】 連続する管壁燃膜量の値(W)から管壁
燃膜量の差値(ΔW)が形成され、この値が補正値(W
kor)によって補正されることを特徴とする請求項1に
記載の装置。 - 【請求項3】 過渡補償信号(UK)は、補正された管
壁燃膜量の差値に基づいてかつ補正された分割係数(F
WS)に従って異る速度で作用する補償量(ΔWsとΔ
Wl)を介して形成されることを特徴とする請求項1に
記載の装置。 - 【請求項4】 補正値(Wkor)の適応が、ラムダ偏差
の積分を介して過渡期間の全不足量を求めその後計算す
ることにより行われることを特徴とする請求項1から3
のいずれか1項に記載の装置。 - 【請求項5】 補正値(Wkor)の適応が、概算不足量
を介して積分により行われることを特徴とする請求項1
から3のいずれか1項に記載の装置。 - 【請求項6】 補正値(Wkor)と補正係数(FWS1k
orとFWS2kor)の適応が、酸素センサ電圧に従って
増分的な調節により行われることを特徴とする請求項1
から3のいずれか1項に記載の装置。
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