JP2007009854A - エンジンの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジンの燃焼燃料量を検出もしくは推定する手段と、前記検出もしくは推定された燃焼燃料量のうちの、燃料噴射弁から供給された燃料の燃焼燃料量と前記燃料噴射弁から供給された燃料以外の燃焼燃料量とを分離検出する手段と、を備えてなる。
【選択図】図1
Description
図12は、第1実施形態の制御システム図で、コントロールユニット100は、機能ブロック図で示されている如くの、基本燃料噴射量(Tp)演算手段121、空燃比補正量(Lalpha)演算手段122、及び空燃比フィードバック(F/B)補正量演算手段123と、第一気化率検出許可判定手段130、吹け上がり指数演算手段140、第一気化率検出手段150、第二気化率検出許可検出手段160、周波数応答特性演算手段170、第二気化率検出手段180、残留燃料量および燃料性状検出手段190を備えている。
本演算手段121では、エアフローセンサ24により検出される吸入空気量に基づいて、任意の運転条件において目標トルクと目標空燃比を同時に実現する燃料噴射量を演算する。具体的には、図13に示されるように、基本燃料噴射量Tpを演算する。完爆成立時と非成立時で、それぞれ基本燃料噴射量を演算する。完爆成立は、例えば、エンジン回転数が所定値以上、所定期間連続した場合とするのがよい。
本演算手段130では、第一気化率の検出許可判定を行う。具体的には図14に示されるように、エンジン冷却水温(Twn)≦(Twndag)、かつ、“エンジン始動後、初めてNeがNedag1Lより低い状態からNedag1Lより高い状態になってTa[s]経過以内”のとき、許可フラグFpdag1=1とし、第一気化率の検出を許可する。それ以外のときは検出を禁止し、Fpdag1=0とする。
本演算手段140では、吹け上がり指数の演算を行う。具体的には図15に示されるように、第一気化率検出許可フラグ(Fpdag1)が1のとき、エンジン回転数の積算処理を行う。Fpdag=1の期間のエンジン回転数積算値を吹け上がり指数Sneとする。
本演算手段150では、第一気化率の検出(演算)を行う。具体的には図16に示されるように、吹け上がり指数(Sne)とエンジン冷却水温(Twn)からマップを参照して、第一の気化率(Ind_Fuel1)を算出する。マップの値は、吹け上がり指数(=発生トルク)と第一の気化率(燃料空燃比)の関係を表すものであるので、エンジン緒元などに依存する。実験的に決めるのもよい。
本演算手段160では、第二気化率の検出許可判定を行う。具体的には図17に示されるように、エンジン冷却水温Twn≦Twndag、かつ、ΔNe≦DNedagかつ、ΔQa≦Dqadag、かつ、エンジン始動後Tb[s]経過、かつ、Fpdag2=1となってから所定時間Tc[s]経過以内のとき、許可フラグFpdag2=1とし、第二気化率の検出を許可する。それ以外のときは検出を禁止し、Fpdag2=0とする。
ここでは、A/Fセンサ51で検出される空燃比に基づいて、任意の運転条件において触エンジンの空燃比が目標空燃比となるようF/B(フィードバック)制御する。具体的には図18に示されるように目標空燃比Tabfに空燃比変化量にChosを乗じた値とA/Fセンサ検出空燃比Rabfとの偏差Dltabfから、空燃比補正項LalphaをPI制御により演算する。空燃比補正項Lalphaは前述の基本燃料噴射量Tpに乗ぜられる。なお、空燃比変化量Chosの演算内容は後述されるが、第二の気化率検出時に目標空燃比を周期的に振動させるように変化する。
本演算手段122では、空燃比変化量Chos演算する。具体的には図19に示される処理にて行う。すなわち、第二の気化率検出許可時であるFpdag2=1のとき、空燃比変化量ChosをKchosRとKchosLを周波数fa_n[Hz]で切り替えるものである。それ以外は1とし、すなわち振動させない。なお、振動周波数fa_nは、ここでは複数あるが、燃料性状差が分離可能な、周波数帯であれば、1つでもよい。fa_nは、燃料性状差が分離可能な、周波数帯であればよい。より具体的には、前述したように、燃料噴射から空燃比などの排気成分までの周波数応答特性は、カットオフ周波数以上では、ゲイン特性が減衰し、カットオフ周波数以下では、ゲイン特性はほぼ1である。燃料性状が異なると、このカットオフ周波数が変化する。より詳しくは、燃料性状が重質である(気化率が低い)ほど、カットオフ周波数が低周波数側へ移動する。したがって、軽質燃料時のカットオフ周波数近傍の周波数帯で燃料を振動させ、そのときの排気成分の周波数応答特性を検出することで、燃料性状を検出することが可能となる。ただし周波数を高くしすぎると、応答ゲインが小さくなるまで、S/N比が悪化するので、最適化する必要がある。また、振幅は、KchosRおよびKchosLは、運転性能、排気性能を考慮して決めるのがよい。
本演算手段170では、第二の気化率検出許可時のおけるA/Fセンサ51の出力信号の周波数分析を行う。具体的には、図20に示されるように、第二の気化率検出許可時であるFpdag2=1のとき、A/Fセンサ51の出力信号をDFT(Discrete Fourier Transform)を用いて周波数fa_nのパワースペクトル(=ゲイン特性)Power(fa_n)を演算する。ここでは、特定の周波数のみのスペクトルを演算するため、FFT(Fast Fourier Transform)ではなくDFTを用いることとした。なお、DFTの処理内容については、多くの文献、書物があるので、ここでは、省略する。
本演算手段180では、第二気化率の検出(演算)を行う。具体的には図21に示されるように、パワ(Power(fa_n))とエンジン冷却水温(Twn)からマップを参照して、第二の気化率(Ind_Fuel2)を算出する。マップの値は、パワ(=空燃比応答特性)と第二の気化率の関係を表すものであるので、排気通路の形状、A/Fセンサの位置などエンジン各緒言などに依存する。実験的に決めるのもよい。
本演算手段190では、残留燃料量および燃料性状の検出(演算)を行う。具体的には図22に示されるように、第一の気化率が第二の気化率よりも大きいとき、Ind_Fuel1とInd_Fuel2の比からマップを参照して、残留燃料量Red_Fuelを求める。また、Ind_Fuel2とTwnからマップを参照して、燃料性状指数Ind_Fuelを求める。
第1実施形態では、第一の気化率検出に始動時のエンジン回転数吹け上がりを用いたが、本第2実施形態では、第一の気化率検出には、空燃比を用いる。より詳しくは、エンジンへ供給した空燃比と排気側で検出した空燃比の差もしくは比から燃焼燃料量を検出するものである。
本演算手段210では、入口・出口空燃比差の演算を行う。具体的には図24に示されるように、第一気化率検出許可フラグ(Fpdag1)が1のとき、最終燃料噴射量Ti0と基本燃料噴射量Tpとの比から入口空燃比Rinを求め、排気空燃比Rabfとの比から入口・出口空燃比差(実際には比)Rafを求める。
本演算手段250では、第一気化率の検出(演算)を行う。具体的には図25に示されるように、入口・出口空燃比差(Raf)とエンジン冷却水温(Twn)からマップを参照して、第一の気化率(Ind_Fuel1)を算出する。マップの値は、入口・出口空燃比差(Raf)と第一の気化率(燃料空燃比)の関係を表すものであるので、エンジン緒言などに依存する。実験的に決めるのもよい。
第3実施形態では、残留燃料の量に基づいて、異常報知する手段を備える。すなわち、エンジン停止時間などエンジン停止時の条件が所定範囲内にあるにも拘わらず、残留燃料量が所定値以上のときは、例えば、燃料噴射弁30の油密悪化などを原因として、エンジン停止中にエンジンの外(大気中)へ蒸散するHC量が懸念されることに鑑み、異常報知するものである。
本演算手段310では、停車時の水温、吸気温などエンジンがさらされている環境履歴の演算を行う。具体的には図28に示されるように、エンジン停止時、すなわち、エンジン回転数が0のとき、エンジン停止時間、各水温領域の存在累計時間演算、各吸気温領域の存在累計時間演算を行う。各水温領域の存在累計時間とは、例えば、エンジン停止時に水温が0℃〜10℃の間であった累計時間、10℃〜20℃の間であった累計時間などであり、エンジン、吸気通路内に残る燃料の気化率に影響する要素を考慮するものである。
本演算手段390では、残留燃料量および燃料性状の検出(演算)を行う。具体的には図29に示されるように、第一の気化率が第二の気化率よりも大きいとき、Ind_Fuel1とInd_Fuel2の比からマップを参照して、残留燃料量Red_Fuelを求める。また、Ind_Fuel2とTwnからマップを参照して、燃料性状指数Ind_Fuelを求める。
19 水温センサ
24 エアフローセンサ
30 燃料噴射弁
36 クランク角センサ(回転数センサ)
50 三元触媒
51 A/Fセンサ
52 O2センサ
100 コントロールユニット
130 第一気化率検出許可判定手段
140 吹け上がり指数演算手段
150 第一気化率検出手段
160 第二気化率検出手段
170 周波数応答特性演算手段
180 第二気化率検出手段
190 残留燃料量および燃料性状検出手段
210 入口・出口空燃比差演算手段
250 第一気化率演算手段
310 停車時履歴演算手段
Claims (32)
- エンジンの燃焼燃料量を検出もしくは推定する手段と、前記検出もしくは推定された燃焼燃料量のうちの、燃料噴射弁から供給された燃料の燃焼燃料量と前記燃料噴射弁から供給された燃料以外の燃焼燃料量とを分離検出する手段と、を備えていることを特徴とするエンジンの制御装置。
- 前記燃焼燃料量検出推定手段は、第一の燃焼燃料量もしくは燃料気化率を検出する第一の検出手段と、第二の燃焼燃料量もしくは燃料気化率を検出する第二の検出手段と、を備え、前記分離検出手段は、前記第一および第二の検出手段の検出結果に基づいて、燃料噴射弁から供給された燃料以外の燃焼燃料量を推定する手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。
- 前記分離検出手段は、前記第一の検出手段の検出結果と前記第二の検出手段の検出結果の差もしくは比に基づいて、燃料噴射弁から供給された燃料以外の燃焼燃料量を推定することを特徴とする請求項2に記載のエンジンの制御装置。
- 前記分離検出手段は、前記燃料噴射弁から供給された燃料以外の燃焼燃料量として、エンジン始動前にシリンダ、吸気通路、排気通路などに存在する残留燃料量を検出することを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。
- 前記分離検出手段は、前記第一もしくは第二の検出手段の検出結果に基づいて、燃料性状を推定する手段を備えていることを特徴とする請求項2から4のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
- 前記分離検出手段は、第一の燃料気化率より第二の燃料気化率が低いとき、第二の燃料気化率に基づいて、燃料性状を求め、第一の燃料気化率と第二の燃料気化率の差もしくは比に基づいて残留燃料量を求めることを特徴とする請求項5に記載のエンジンの制御装置。
- 前記分離検出手段の検出結果に基づいて、エンジン制御に関するパラメータを演算する手段を備えていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
- 前記第一の検出手段は、前記残留燃料による燃焼燃料量変化の影響と前記燃料性状による燃焼燃料量変化の影響の双方が存在する期間を検出期間とし、前記第二の検出手段は、前記燃料性状による燃焼燃料量変化の影響が存在する期間を検出期間としていることを特徴とする請求項2から7のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
- 前記第一の検出手段は、エンジン始動後所定時間経過内に燃焼燃料量もしくは燃料気化率を検出し、前記第二の燃料気化率検出手段は、エンジン始動後所定時間経過後に燃焼燃料量もしくは燃料気化率を検出することを特徴とする請求項2から8のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
- 前記第一の検出手段は、エンジンの冷却水温等が所定温度A以下のとき燃焼燃料量もしくは燃料気化率を検出し、前記第二の検出手段は、前記冷却水温等が所定温度B以下のときに燃焼燃料量もしくは燃料気化率を検出することを特徴とする請求項2から9のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
- 前記第一及び第二の検出手段は、経過時間の計測開始時点とされるエンジン始動開始時点を、エンジン回転数が0より大きくなった時点としていることを特徴とする請求項9に記載のエンジンの制御装置。
- 前記第一もしくは第二の検出手段は、エンジン回転数に基づいて、燃焼燃料量もしくは燃料気化率を検出することを特徴とする請求項2から11のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
- 前記第一もしくは第二の検出手段は、エンジンの排気成分に基づいて、燃焼燃料量もしくは燃料気化率を検出することを特徴とする請求項2から11のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
- 前記第一の検出手段は、エンジン回転数が所定値C以上となってから所定値D以上となるまでの時間T0に基づいて、燃焼燃料量もしくは燃料気化率を検出することを特徴とする請求項2から11のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
- 前記第一の検出手段は、エンジンの初爆が発生してからエンジンが所定回数回転するまでの時間T1に基づいて、燃焼燃料量もしくは燃料気化率を検出することを特徴とする請求項2から11のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
- 前記第一の検出手段は、エンジンの初爆が発生してからエンジン回転数が所定範囲内に収まって安定するまでの時間T2に基づいて、燃焼燃料量もしくは燃料気化率を検出することを特徴とする請求項2から11のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
- 前記第二の検出手段は、エンジンの初爆が発生してからエンジンが所定回数回転した後に、燃焼燃料量もしくは燃料気化率を検出することを特徴とする請求項2から11のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
- 前記第二の検出手段は、エンジン回転数が所定範囲内に収まって安定した後に、燃焼燃料量もしくは燃料気化率を検出することを特徴とする請求項2から11のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
- 前記第一の検出手段は、エンジン回転数が所定値C以上となってから所定値D以上となるまでの期間におけるエンジン回転数積算値および/またはエンジン回転数の最大値に基づいて、燃焼燃料量もしくは燃料気化率を検出することを特徴とする請求項12に記載のエンジンの制御装置。
- 前記第二の燃料気化率検出手段は、エンジン回転数の変動に基づいて、燃焼燃料量もしくは燃料気化率を検出することを特徴とする請求項12に記載のエンジンの制御装置。
- 前記第一もしくは第二の検出手段は、エンジンの排気成分としてのHC濃度もしくはCO濃度に基づいて、燃焼燃料量もしくは燃料気化率を検出することを特徴とする請求項13に記載のエンジンの制御装置。
- 前記第一もしくは第二の検出手段は、エンジンの排気成分としての空燃比に基づいて、燃焼燃料量もしくは燃料気化率を検出することを特徴とする請求項13に記載のエンジンの制御装置。
- 前記第二の検出手段は、エンジンに供給される燃料噴射から前記排気成分までの応答特性を直接的もしくは間接的に検出する手段を備え、前記応答特性に基づいて、燃焼燃料量もしくは燃料気化率を検出することを特徴とする請求項13に記載のエンジンの制御装置。
- 前記応答特性はステップ応答時間など時間領域で検出することを特徴とする請求項23に記載のエンジンの制御装置。
- 前記応答特性は、周波数応答特性など周波数領域で検出することを特徴とする請求項23に記載のエンジンの制御装置。
- 前記残留燃料量に基づいて、エンジン始動時の燃料噴射量を設定することを特徴とする請求項4から25のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
- 前記検出した残留燃料量および/または燃料性状を報知する手段を備えていることを特徴とする請求項4から26のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
- エンジン停止からエンジン始動までの経過時間が所定値以下かつ前記検出した残留燃料量が所定値以上のとき、燃料系異常と判断して報知する手段を備えていることを特徴とする請求項4から27のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
- 前記第一の検出手段により検出された第一の燃料気化率より前記第二の検出手段により検出された第二の燃料気化率が高いとき、該第二の燃料気化率に基づいて、燃料性状を求め、前記第一の燃料気化率と第二の燃料気化率の差もしくは比に基づいて燃料気化率を悪化させるエンジン異常が発生していると判定する手段を備えていることを特徴とする請求項2から28のいずれかに記載のエンジンの制御装置。
- 前記判定手段は、前記燃料気化率を悪化させるエンジン異常が発生したとき、吸気バルブに燃料デポジットなどが付着して、エンジンへの燃料吸入効率が悪化している状態であると判断して、その対応策をとるようにされていることを特徴とする請求項29に記載のエンジンの制御装置。
- 前記第一もしくは第二の検出手段は、燃料性状を直接検出することを特徴とする請求項2に記載のエンジンの制御装置。
- 請求項1から31のいずれかに記載のエンジン制御装置を搭載した自動車。
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