JP3469254B2 - 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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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
- F02D41/047—Taking into account fuel evaporation or wall wetting
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
給量制御装置、更に詳細には、負荷、回転数及び温度を
検出するセンサと、基本噴射量信号並びに加速及び減速
時の燃料供給量を適合させる過渡補償信号を定める手段
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。
うな装置が未公開のドイツ特願3939548.0に記
載されている。その場合、基本噴射信号の他に運転パラ
メータに関係する管壁燃膜(管壁に付着する燃料膜)量
を表す信号が形成され、さらに内燃機関の過渡運転時管
壁燃膜量の時間的な減衰を定める減量係数信号が形成さ
れる。
は、特に長期間運転においては満足できる結果を提供で
きないことがわかっている。
は、内燃機関ないし個々の要素の特性における長期間に
わたる変化を考慮することのできる新しい内燃機関の電
子燃料供給量制御装置を提供することである。
正確かつ効果的に制御することのできる多数の加速濃化
装置が知られている。例えばDE−OS3042246
ないしそれに対応するUS−PS4440136及びD
E−OS3623943を例示することができる。上述
の管壁燃膜モデルの基本的な考え方は、SAE−Pap
er 810494に(シー エフ アキーノ(C.F.Aquino)
の「5リットル集中燃料噴射エンジンの過渡時の空燃比
制御特性(Transient A/F Control characteristics of
the five liter central fuel injection engine)」
に記載されている。
よれば、内燃機関の電子燃料供給量制御装置であって、
内燃機関の負荷(α)、回転数(n)及び温度(θ)が
検出され、基本噴射量信号(ti)並びに加速あるいは
減速時の燃料供給量を適合させる過渡補償信号(UK)
を形成する手段(10、19)が設けられ、管壁燃膜量
(W)と減量係数値(T)を格納し、運転パラメータ
(α、n)に従って管壁燃膜量(W)と減量係数値
(T)を出力する格納手段(17、18)が設けられ、
過渡状態が存在するとき管壁燃膜量の変化量(ΔW)が
求められ、この管壁燃膜量の変化量(ΔW)と減量係数
(T)に従って過渡補償信号(UK)が形成され、基本
噴射量信号(ti)が過渡補償信号(UK)で補正され
て噴射量信号が形成され、λセンサの信号(λ)が検出
され、前記格納されている管壁燃膜量(W)及び/ある
いは減量係数値(T)がλセンサの信号(λ)に従って
補正され、所定の運転状態が存在するときのみに前記補
正が行われる構成によって解決される。
れば、内燃機関の長時間の変化を考慮することができる
ので、比較的長い時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。
説明する。
が概略図示されている。符号10で示すものは制御ブロ
ックであって、制御ブロック10の入力11には運転者
の意図(アクセルペダル角)αを示す信号が供給され
る。制御ブロック10の出力側は2つの導線12と13
を介して内燃機関14と接続されており、操作量として
空気流量と燃料量が供給される。内燃機関14の出力側
には回転数n、λ(空気比)、温度θなどの測定信号で
表される状態量15が出力され、これらはブロック10
の入力量としても使用される。
たマップ(Wマップ)であり、18は減量係数を格納し
たマップ(Tマップ)である。これらのマップにも入力
量として内燃機関14の状態量に関する信号が入力さ
れ、これらのマップによって過渡補償ブロック19の出
力信号が決められる。過渡補償ブロック19の出力は符
号20で示されており、制御ブロック10によって求め
られた内燃機関14に供 給される燃料量信号が入力される加算点21と接続され
ている。2つのマップ17と18はさらに学習処理ブロ
ック23と接続され、この学習処理ブロックには入力信
号として内燃機関の個々の状態量が印加される。
かり易くすることを考えて選択されたものである。もち
ろんこのシステムはコンピュータ制御で実現されるもの
であって、必ずしも厳密にブロック分けする必要はな
い。
る。
御ブロック10により、それぞれ内燃機関の個々の信号
に従って内燃機関へ供給される空気流量および燃料量の
操作信号が求められる。過渡補償ブロック19を用いて
燃料制御することによって過渡運転(加速及び減速)時
の燃料が調節される。そのために管壁燃膜マップ17と
減量係数マップ18から運転パラメータに応じたデータ
が読みだされ、それに基づいて連続的に過渡補償信号U
Kが求められ、燃料量を調節する。学習処理ブロック2
3は、管壁燃膜と減量係数のマップに格納されているデ
ータを補正しないしは新たに求めることによって、過渡
補償を用い内燃機関の長期に渡る変化を補償する働きを
する。
らない問題を説明するために、図2を用いる。図2の
(A)には、負荷信号が空気流量と回転数の商として時
間に対して示されている。時点Taにおいて発生した負
荷信号tLの変化は時点Tbで終端値に達する。図から
明らかなように、時点Tcになった時に終端値に達す
る。というのは時点Tcの値は時点Tbの値と等しく、
この値が以下においては定常であると見なすことができ
るからである。過渡運転は時点Tdで終了し、この時点
において求められた増量は完了したと見なすことができ
る。さらにλ値は定常的な値に達している。
UKの値が示され、(C)には線形化されたλセンサ信
号が示されている。(C)にはさらに動作時間ないし不
感時間TTが記載されている。この時間は、排気管のセ
ンサが遅れて応答し内燃機関の空気比(λ)を変化させ
る遅延時間を表している。
を用いたときの)状況を理想的な形で示すものであっ
て、管壁燃膜モデルを用いて説明され、かつそれによっ
てもたらされる過渡補償特性を示している。
角度変化、特に角度α0から時点tKで角度α1になる
変化が時間に関して図示されている。この例においては
回転数は一定であると仮定されている。従って図3の
(B)に示す管壁燃膜量マップ(図1のブロック17に
相当)のアドレスが変化し、具体的には回転数n0が同
一で最初の絞り弁角度α0から絞り弁角度α1へ変化す
る。
置の変化前後の時間での本来定常的な管壁燃膜量が示さ
れている。初期の管壁燃膜量W(α0、n0)から絞り
弁の開放後に定常的な管壁燃膜量W(α1、n0)が得
られる。絞り弁変化の開始と終了後の管壁燃膜量の差は
次のようになる。
して供給されなければならない。これは複数の回転にわ
たって分配して行われる。図3の(D)はこの全体量Δ
Wを複数の連続する噴射工程に分配することを示すもの
であって、図から明らかなように、連続して補充噴射さ
れる燃料量は時間とともに減少する。これが図3の
(E)に再度線図で示されている。ここではすでに図3
の(D)で示した噴射サイクル毎の増量が過渡補償値と
して示されている。
Wはミリ秒で示され、すなわち噴射弁の特性曲線に関し
て示されている。減量係数Tは、管壁燃膜の形成ないし
解消が指数関数的である場合セグメント(2つの噴射間
の時間)の間に噴射すべき相対量に対応している。すな
わち、
制御値に基づいて学習処理が行なわれ、それにより管壁
燃膜量W及び/あるいは減量係数Tのマップ値が自動的
に適合(学習)される。従って学習処理を用いると応用
が簡単になり自動化される。さらに、走行運転において
自動車の寿命全体にわたって変化するパラメータへの適
合を行うことができる。この学習工程の処理が図4に示
されている。
示し、(B)は過渡補償が行なわれないかあるいはごく
僅かである場合のλ値の変化を示す。(C)は逆算され
た吸気管のλ値を示す。図4(D)には吸気管に逆算さ
れたλ値から必要な補正量がどのように決められるかが
示されている。この補正量は所定のマップへ格納され、
エンジンの不感時間があるので次の過渡の時から有効に
なる。
ップの学習は、所定の時点でしか行われない。そのため
に負荷の値(例えば絞り弁の位置)が監視され処理され
る。学習処理は所定のしきい値を越えた場合に作動され
る。さらにその前に運転特性は定常的でなければならな
い。
て重要なデータ、特に図4(B)のλ値が記憶される。
つまりモデルを介してセンサのλ値から吸気管のλ値が
逆算される。これは、それぞれの内燃機関のタイプ、セ
ンサタイプおよびセンサ取り付け場所に関して特徴付ら
れた次式に従って行われる。
る。その場合にまず過渡全体の個々のλ偏差の合計から
λ=1に補償するのに必要な燃料増量値ΔWが、図4
(D)の斜線で示す領域に対応して次式に従って計算さ
れる。
数値によってそれぞれ残っている全体量から、作業サイ
クル毎に噴射すべき割合が決定される。従ってこの係数
は過渡補償の終了時間ないし減衰時間(図4(E)を参
照)を決定する。
ートに従ってコンピュータ制御で実施される。
いし学習する過渡補償を示すもので、開始ステップ30
で開始される。次に負荷の変動が所定のしきい値を越
え、同時に負荷の変化の前の開始点が定常的であるかど
うかが判断される。負荷の変化の尺度としては特にある
絞り弁勾配で負荷が所定のしきいを越えたことが用いら
れる。この条件は、絞り弁勾配の大きさが例えば回転数
及び負荷に関係するしきい値より大きく、かつ全ての個
々の勾配が同一方向を有する場合に満たされたと考えら
れる。開始点が定常的であるかどうかを決定するため
に、例えば前の何秒かの絞り弁位置の差が設定可能な最
大値を越えなかったかどうかが検出される。
化が発生した場合には、適応工程32が開始される。ス
テップ32においてλセンサの信号UλKが線形化さ
れ、次に個々の値が格納される。測定値の検出と個々の
測定値をバッファメモリに格納することは所定の時間間
隔で(噴射毎に1回)次に示すテーブルに従って行われ
る。
から終了時点(UK_E)までの個々のデータセットが
格納される。その場合、絞り弁位置が定常的になり、さ
らに過渡補正値がゼロに戻った場合に過渡は終了したと
見なされる(これについては図2の(A)と(B)も参
照)。次のすべての計算はUK_SからUK_Eまでの
このメモリ領域にのみ関するものである。
納はステップ34で行われ、過渡補正値がゼロに戻った
場合に終了する(ステップ35)。
始されたかどうかがチェックされる。過渡の終了後は、
内燃機関は定常運転となり、図2(B)に示す増量UK
がゼロになる。次のステップ38においてλ(センサ)
からλ(吸気)の逆算が行われる。吸気管のλ(吸気)
値とセンサのλ(センサ)値の時間的な関係については
きわめて簡単なモデルが使用される。その場合、噴射点
からセンサまでの混合気の移動時間及びセンサの不感素
子の遅延時間が考慮される。混合気の混合とセンサの遅
延時間は、制御技術により公知の一次の遅延素子によっ
て置き換えることができる。
センサで測定されたλ値からモデルを介して逆算するこ
とが必要である。サンプリング式の形で簡単にモデルを
記述するために、遅延素子(Kt)と一次の遅延素子
(Kv)の時定数については、2回の噴射間の時間(Δ
t)を整数倍することによって近似される。センサ遅延
時間Kv、混合気移動の遅れ時間Ktは、一般に回転数
と負荷に関係する(例えばマップ)。
1)ステップ後になってから始めて計算することができ
る。計算後補正されたλ値がバッファメモリの該当する
アドレスに格納される。
差ΔWが求められる。空燃比λと該当する燃料量から、
過渡のそれぞれの時点について不足量を計算することが
できる。その場合、管壁燃膜量差は過渡全体にわたる不
足量の加算により求めることができる。これは
ての乗算噴射補正係数の積である(特にλ制御係数)。
40で計算される。この減量係数は多数の中間ステップ
を介して初めて求められる。まず管壁燃膜に流入する成
分fを求める。この堆積成分fを用いてつぎに過渡補償
値UKの最適な初期値が計算される。それから加算され
た管壁燃膜量差ΔWを用いて、減量係数Tの正しい値が
形成される。そのための基本的な式は次のようになる。
変化前のλと一致した場合に得られる。その場合にはλ
1/λa=1が成立し、前述の式は次の式に書き換える
ことができる。
基づいて決定される管壁燃膜量差ΔWから減量係数Tを
次のように求めることができる。
割合 te =実効噴射時間(tLは、λ制御係数FRと過
渡補償値を含む) teA =過渡開始時の実効噴射時間 teE =過渡終了時の実効噴射時間 UK =過渡補償信号 λ1 =過渡開始前のλ値 λa =最大λ値(図4(C))である。
の管壁燃膜マップ17にΔWが格納され、減量係数マッ
プ18にTが格納される。図1の2つのマップ17と1
8に次に格納する場合には公知のように、所定のサンプ
リング点においてのみ値を格納し、中間値はそれぞれ適
当に補正するようにしなければならない。過渡終了後ま
ず(αa、na)と(αe、ne)に近いサンプリング
点WaとWeを求める。しかし計算された偏差ΔWはW
aとWeにだけ格納するのではなく、割合に従って通過
するすべてのサンプリング点に格納される。図6に示す
例においては、さらにサンプリング点W1からW4が設
けられている。
iの計算は、図6に示すように補間ないし補外によって
行われる。サンプリング点Waは常に不変であり(ΔW
0=0)、他のサンプリング点Wiについては次式が成
立する。
させないようにするために、フラグマップを用いてサン
プリング点のチェックを行うことができる。それぞれ学
習工程の際に補正されたサンプリング点のフラグがイン
クリメントされる。次はフラグ値が小さくなる方向へ学
習が行われる。というのはそこではこれまで学習が余り
行われておらず、そこでの適応は余りよくないと思われ
るからである。
eだけに格納される。というのは過渡の時間的経過は主
として新しい定常値の時定数によって決まるからであ
る。
壁燃膜マップ17と減量係数マップ18の2つの値につ
いて学習する必要はなく、この学習をどちらか一方を選
択して行うこともできる。
よれば、過渡補償信号を形成するのに用いられる管壁燃
膜量並びに減量係数の格納値が、λセンサで検出される
実際のλ値に従って補正されるので、複雑なモデル計算
や推定値を必要とすることなく、最適なλ値の得られる
過渡補償信号を簡単にしかも高精度で形成することがで
き、内燃機関の長期間に渡る運転により内燃機関の個々
の要素の特性に変化が生じても、加速時あるいは減速時
においてλ偏差の少ない燃料供給が行なわれ、最適な過
渡補償が行なわれる、という優れた効果が得られる。ま
た、本発明では、該補正が所定の運転状態のときのみ行
われるので、信頼性のある過渡補償信号を形成すること
ができる。
ロック図である。
びにλ信号(C)に関する線図である。
を説明する線図である。
を説明する線図である。
るフローチャート図である。
差ΔWを格納する状態を説明する線図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 内燃機関の電子燃料供給量制御装置であ
って、 内燃機関の負荷(α)、回転数(n)及び温度(θ)が
検出され、 基本噴射量信号(ti)並びに加速あるいは減速時の燃
料供給量を適合させる過渡補償信号(UK)を形成する
手段(10、19)が設けられ、 管壁燃膜量(W)と減量係数値(T)を格納し、運転パ
ラメータ(α、n)に従って管壁燃膜量(W)と減量係
数値(T)を出力する格納手段(17、18)が設けら
れ、 過渡状態が存在するとき管壁燃膜量の変化量(ΔW)が
求められ、この管壁燃膜量の変化量(ΔW)と減量係数
(T)に従って過渡補償信号(UK)が形成され、 基本噴射量信号(ti)が過渡補償信号(UK)で補正
されて噴射量信号が形成され、 λセンサの信号(λ)が検出され、前記格納されている
管壁燃膜量(W)及び/あるいは減量係数値(T)がλ
センサの信号(λ)に従って補正され、所定の運転状態が存在するときのみに前記補正が行われ
る 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】 過渡補償信号(UK)が、前記格納手段
から出力される管壁燃膜量(W)と減量係数(T)を用
い、以下の漸化式、すなわち、 【数1】 に従って計算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】 Kvをセンサ遅延時間、Kt=混合気移
動の遅れ時間、 【数2】 として前記補正を行なう前に、 λK(吸気)=f(λk+kt(センサ)、λk+kt+1(セン
サ)) = {1/(1-β)}{λk+kt+1(センサ) - β・λk+kt(セ
ンサ)} の式に従ってλセンサで測定されたλ値が吸気管のλ値
に変換されることを特徴とする請求項1あるいは2に記
載の装置。 - 【請求項4】 te=実効噴射時間とし、また前記λセ
ンサで測定されたλ値より求められる吸気管のλ値を、
λの記号の右上に(吸気)を付することによって表現し
て、管壁燃膜の全変化量(ΔW)が、 【数3】 の式に従い面積成分を加算することにより求められるこ
とを特徴とする請求項3に記載の装置。 - 【請求項5】 減量係数(T)が、 【数4】 の式に従って求められることを特徴とする請求項1から
4のいずれか1項に記載の装置。 - 【請求項6】 過渡状態開始から終了までの管壁燃膜量
の変化量(ΔW)を負荷と回転数で定まる所定のサンプ
リング点でサンプリングして該サンプリング点に格納す
る場合、過渡状態開始時の負荷(α)と回転数(n)で
定まる区間にある開始サンプリング点(Wa)では値は
変化させず、過渡状態の他のすべてのサンプリング点で
は過渡走行カーブにそって管壁燃膜量の変化量(ΔW)
の補間によって計算される部分量(ΔWi)だけ増大さ
せるようにして管壁燃膜量の変化量(ΔW)が格納され
ることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記
載の装置。 - 【請求項7】 計算された減量係数(T)を負荷と回転
数で定まる所定のサンプリング点でサンプリングして該
サンプリング点に格納する場合、計算された減量係数
(T)が、過渡状態終了時の負荷(α)と回転数(n)
で定まる区間にある終了サンプリング点(Te)だけに
格納されることを特徴とする請求項1から6のいずれか
1項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
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DE4040637.7 | 1990-12-19 | ||
DE19904040637 DE4040637C2 (de) | 1990-12-19 | 1990-12-19 | Elektronisches Steuersystem für die Kraftstoffzumessung bei einer Brennkraftmaschine |
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ID=6420716
Family Applications (1)
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