JP3555123B2

JP3555123B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP3555123B2
Application number: JP31811895A
Authority: JP
Inventors: 岩野　　浩
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-12-06
Filing date: 1995-12-06
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2015-12-06
Also published as: JPH09158758A

Description

【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
第１の従来例として、特公昭４９−４８８９３号公報や特開昭４７−１９２２７号公報に示す熱線式空気流量計は応答性が良く、空気の質量流量が測定できるので気圧補正を必要としない等の理由により広く用いられている。
【０００３】
第２の従来例としては、特願昭５３−４２５４７号や特願昭５３−６５７４８号の明細書および図面に示すようなものがある。すなわち、直径約７０〜１００μｍ程度の白金線では耐久性に問題があり、振動・熱・ゴミ等により機械的損傷−断線を受けやすいという従来の熱線式空気流量計に対して、検知部として、例えば中空セラミックのような支持体に白金線を焼き付け、更にその上を皮膜材にて覆い機械的強度を増したものである。
【０００４】
また第３従来例としては、特開昭５８−６６０１８号公報に示すようなものがある。即ち、熱線式エアー・フロー・メータ素子の耐久性のための中空セラミックのような支持体を設けたものにおいて、その熱容量が大きく電源を入れてから空気量の計測を可能とするまでの時間（暖機時間）が長くなり、機関の始動に支障を生じている問題に対応するために、流速検出用抵抗と他の抵抗とでホイーストン・ブリッジを構成し、流速検出用抵抗とこれと直列に接続される第１の抵抗の接続点及び他の第２抵抗及び第３の抵抗の接続点からの各出力を作動増幅器に入力させ、この作動増幅器の出力によって前記ホイーストン・ブリッジに供給する電源の電流値を制御し、電源投入時に一定時間第１抵抗を短絡し、かつ流速検出用抵抗と第１抵抗との接続点に一定電圧を加算することによって流速検出部の発熱を速くし暖機時間を短くしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の空気計量方法にあっては、低温始動直後吸入空気量検出精度向上のために別の電気回路構成を必要としコスト的に不利であるだけでなく、このような補助回路を設けて電源０ｎ時の電流を大きくなるようにしても、なお暖機に僅かではあるが時間を必要とし始動時直ちに流量計測ができるわけではなかった。
また、始動クランキング中はバッテリ電圧が大きく低下し、燃料ポンプの回転が充分でなく燃圧が上昇しないうちに１回目の始動燃料噴射が行なわれることもあり、実際の燃料噴射量が小さくなり、始動性や排気エミッションに影響を及ぼすという問題点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、Ｉｇｎ／ＳＷがＯＮとなってからの時間が、バッテリ電圧で決まる燃圧上昇時間より短い場合には、その燃圧に応じた１以上の補正率を先に演算した基準パルスＴＰに乗じる制御仕様とすることにより、特に上記始動燃料噴射時の燃圧の問題点を解決することを目的としている。
【０００７】
すなわち、請求項１記載の発明は、エンジンの運転条件を検出する各センサと、空気量や燃料量をコントロールする各種アクチュエータと、これらを制御するコントロールユニットと、排気ガスを浄化するための触媒を持つ内燃機関において、始動時の冷却水温を検出する手段と、該冷却水温が低いほど高くなる燃圧補正初期値を設定する手段と、イグニッションスイッチのオンを検出しオン後の時間を計測する手段と、該始動後時間と前記燃圧補正初期値とバッテリ電圧とから始動後時間が大きくなるほど減少する燃料圧力特性を演算する手段と、該燃圧特性を基にインジェクタの噴射量を補正する係数を演算する手段と、該インジェクタの基準パルス幅と該燃圧補正係数と、別にある空燃比補正係数演算手段の値と目標空燃比補正係数及び過渡補正量値とからインジェクタの噴射パルス幅を演算する手段を持つことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１は、この発明の実施の形態１である。
まず、構成を説明すると、エンジンの運転条件（吸入空気量，回転数，冷却水温，スロットルスイッチ，スタータスイッチ，空燃比等）と車速Ｖｓｐを検出する各センサと、空気量や燃料量をコントロールする各種アクチュエータ（インジェクタ，ＩＳＣ等）と、これらを制御するコントロール・ユニット（Ｃ／Ｕ）と、排気ガスを浄化するための触媒がある。
【００１０】
図２は本発明の制御ブロックの一例図である。
エンジンの吸入空気量を計測する吸気流量計（エアーフローメータ，以下ＡＦＭ）からの出力を読み込む手段１と、イグニッションスイッチのオンを検出しオン後の時間Ｔａｉｇを計測する手段１０と、始動時水温Ｔｗから該ＡＦＭの暖機特性を予測する手段２と、該始動後時間Ｔａｉｇと該ＡＦＭの暖機特性を基に吸入空気量信号を修正する暖機補正率を演算する手段３と、該ＡＦＭの出力と該暖機補正率を基にエンジンの吸入空気量を演算する手段４と、該吸入空気量とエンジン回転数Ｎｅを基にインジェクタの基準パルス幅を演算する手段５と、該始動後時間Ｔａｉｇとバッテリ電圧Ｖｂから燃料圧力特性を演算する手段６と、該燃圧特性を基にインジェクタの噴射量を補正する燃圧補正率を演算する手段７と、該インジェクタの基準パルス幅と該燃圧補正率と、別にある空燃比補正係数演算手段の値と目標空燃比補正係数や過渡補正量値とからインジェクタの噴射パルス幅を演算する手段８からなる。
【００１１】
次に作用を説明する。
【００１２】
図３にエアーフローメータ暖機補正率の演算フローを示す。ＳＴＥＰ−１では、エンジンのイグニッションスイッチがオンか判定し、オフの場合にはＳＴＥＰ５へ進み暖機補正率Ｋａｆｍ＝１としてこのルーチンを終了する。オンの場合には、ＳＴＥＰ−２でオンになってからの時間Ｔａｉｇを求める。ＳＴＥＰ−３では、始動時冷却水温ＴｗからＡＦＭの暖機特性を演算するが、ここでは、図４に示すように始動時冷却水温から暖機補正率の初期値Ｋａｆｍ０を演算する。ＳＴＥＰ−４では、上記暖機補正率の初期値Ｋａｆｍ０とイグニッションスイッチオンからの時間Ｔａｉｇから暖機補正率Ｋａｆｍを求める。これは例えば下式（ａ）のように初期値に対して時間と共に１に近付くように求める。ここで、ＫａｆｍはＡＦＭの暖機特性で決まる値であり、この式で演算した暖機補正率Ｋａｆｍは図５のようになる。
【００１３】
Ｋａｆｍ＝Ｋａｆｍ（−１）＋（１−Ｋａｆｍ（−１））・Ｋａｆｍ ……（ａ）
図６は燃料圧力による補正率の演算フローで、ＳＴＥＰ−１１ではエンジンのイグニッションスイッチがオンか判定し、オフの場合にはＳＴＥＰ−５１へ進み燃圧補正率Ｋｐｆ＝１としてこのルーチンを終了する。オンの場合には、ＳＴＥＰ−２１ではオンになってからの時間Ｔａｉｇを求める。ＳＴＥＰ−３１ではバッテリ電圧から燃料ポンプによる燃圧特性を求める。ここでは例えば図７のように始動時冷却水温Ｔｗから燃圧補正率の初期値Ｋｐｆ０をマップ検索してもよい。ＳＴＥＰ−４１では上記燃圧補正率の初期値Ｋｐｆ０とイグニッションスイッチオンからの時間Ｔａｉｇから燃圧補正率Ｋｐｆを求める。これは例えば下式（ｂ）のように初期値に対して時間と共に１に近付くように求める。ここで、Ｋｐｆは燃料ポンプの電圧特性で決まる値であり、この式で演算した暖機補正率Ｋａｆｍは図８のようになる。
【００１４】
Ｋｐｆ＝Ｋｐｆ（−１）＋（１−Ｋｐｆ（−１））・Ｋｐｆ ……（ｂ）
図９にインジェクタの基本噴射パルス幅ＴＰ演算のフローを示す。ＳＴＥＰ−１２では、ＡＦＭの出力電圧を読み込み、ＳＴＥＰ−２２ではエンジン回転数を基に下式（ｃ）のように１サイクル当りの空気量相当パルス幅ＴＰＯに変換する。ここでＫは定数である。
ＴＰＯ＝Ｋ・Ｑａ／Ｎｅ ……（ｃ）
ＳＴＥＰ−３２では、ＡＦＭ暖機補正率Ｋａｆｍを演算するサブルーチンであり、ＳＴＥＰ−４２では、ＡＦＭ暖機補正率Ｋａｆｍを基に下式（ｄ）により基本噴射パルス幅ＴＰを演算する。
ＴＰ＝Ｋａｆｍ・ＴＰＯ ……（ｄ）
【００１５】
図１０にインジェクタの噴射パルス幅ＴＩ演算のフローを示す。ＳＴＥＰ−１３ではエンジン吸入空気量と回転数から先に説明した基本噴射パルスＴＰを演算する。ＳＴＥＰ−２３は過渡補正量ＫＡＴＨＯＳを演算するサブルーチンで、ＳＴＥＰ−３３はエンジンの設定空燃比を決める目標空燃比設定補正係数ＴＦＢＹＡを演算するサブルーチンである。ＳＴＥＰ−４３では触媒の転換効率を高めるため理論空燃比になるようにエンジン排気側についてＯ_２センサ信号を基にＦｅｅｄ／Ｂａｃｋ制御を行うための補正係数αを演算する。ＳＴＥＰ−５３では、上記空燃比Ｆ／Ｂ補正係数αを基に空燃比補正学習値αｍを演算する。ＳＴＥＰ−６３では先に説明した始動時の燃圧特性の対応した燃圧補正率Ｋｐｆを演算する。ＳＴＥＰ−７３では電圧低下に伴うインジェクタの開弁遅れを補正するための補正Ｔｓを求める。ＳＴＥＰ−８３では、以上の各値から下式（ｅ）によってインジェクタノ噴射パルス幅Ｔｉを演算する。
【００１６】
Ｔｉ＝（（ＴＰ＋ＫＡＴＨＯＳ） ×ＴＦＢＹＡ ×（α＋αｍ）・Ｋｐｆ＋Ｔｓ ……（ｅ）
図１１に本発明による始動時のＡＦＭの暖機特性の様子を例に示す。イグニッションキーをオンにしてからスタートキーをオンにするまでの時間は個人によりまた場合により異なるため、ＡＦＭの暖機特性により始動時の吸気検出制度が変わってしまう。そこで、ＡＦＭの暖機特性（電源オン時は過大電流のため出力が大きくなる）に応じた補正係数Ｋａｆｍを設定し、始動時は１未満の数値から始動後時間に応じて１に近付く補正率を用いて吸気量を補正することによって、ＡＦＭ暖機特性の影響を受けずに吸気量を精度良く検出できるようになる。
【００１７】
図１２には本発明による始動時の燃圧特性を例に示す。イグニッションキーオンで燃料ポンプは動作し始め徐々に燃圧は上昇を始めるが、スタートキーがオンになるとクランキングに大きな電流を必要とするためバッテリ電圧が著しく低下し、燃料ポンプの吐出量が低下するため燃料圧力も低下する。エンジンが始動しクランキングが終了するとバッテリ電圧は回復し始め、燃圧も上昇し始めるが正常の値になるまでにしばらく時間を要する。これは低温始動時やバッテリの劣化にともない顕著になるが、この間インジェクタから噴射される燃料量は減少しエンジン安定性に支障をきたす場合がある。そこで燃圧の上昇特性に対応した補正係数を設定し、始動時は１以上の数値から始動後時間に応じて１に近付く補正率によって燃料噴射パルス幅を補正することによって、始動時燃圧特性によらず要求量に応じた燃料量を噴射できる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明してきたようにこの発明によれば、その構成をエンジンの運転条件を検出する各センサと、空気量や燃料量をコントロールする各種アクチュエータと、これらを制御するコントロールユニットと、排気ガスを浄化するための触媒を持つ内燃機関において、始動時の冷却水温を検出する手段と、該冷却水温が低いほど高くなる燃圧補正初期値を設定する手段と、イグニッションスイッチのオンを検出しオン後の時間を計測する手段と、該始動後時間と前記燃圧補正初期値とバッテリ電圧とから始動後時間が大きくなるほど減少する燃料圧力特性を演算する手段と、該燃圧特性を基にインジェクタの噴射量を補正する係数を演算する手段と、該インジェクタの基準パルス幅と該燃圧補正係数と、別にある空燃比補正係数演算手段の値と目標空燃比補正係数及び過渡補正量値とからインジェクタの噴射パルス幅を演算する手段、からなる構成としたため、始動時の燃圧特性に影響されずに要求燃料量を噴射することができ、始動時の運転性や排気エミッションを改善する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成図である。
【図２】本発明の制御ブロック図である。
【図３】ＡＦＭ暖機補正率の演算フローである。
【図４】暖機補正率初期値設定の一例である。
【図５】暖機補正率の始動後時間と共に変化する様子の一例である。
【図６】燃圧補正率の演算フローである。
【図７】燃圧補正率初期値設定の一例である。
【図８】燃圧補正率の始動後時間と共に変化する様子の一例である。
【図９】基本噴射パルス幅の演算フローである。
【図１０】インジェクタ噴射パルス幅の演算フローである。
【図１１】本発明による低温始動直後のＡＦＭ暖機特性補正の一例である。
【図１２】本発明による低温始動直後の燃圧特性補正の一例である。
【符号の説明】
１ＡＦＭ出力電圧読み込み手段
２ＡＦＭ暖機特性演算手段
３ＡＦＭ暖機補正率演算手段
４吸入空気量演算手段
５基準パルス幅演算手段
６燃圧特性演算手段
７燃圧補正率演算手段
８噴射パルス幅演算手段
１０時間計測手段

Claims

エンジンの運転条件を検出する各センサと、
空気量や燃料量をコントロールする各種アクチュエータと、
これらを制御するコントロールユニットと、
排気ガスを浄化するための触媒を持つ内燃機関において、
始動時の冷却水温を検出する手段と、
該冷却水温が低いほど高くなる燃圧補正初期値を設定する手段と、
イグニッションスイッチのオンを検出しオン後の時間を計測する手段と、
該始動後時間と前記燃圧補正初期値とバッテリ電圧とから始動後時間が大きくなるほど減少する燃料圧力特性を演算する手段と、
該燃圧特性を基にインジェクタの噴射量を補正する係数を演算する手段と、
該インジェクタの基準パルス幅と該燃圧補正係数と、別にある空燃比補正係数演算手段の値と目標空燃比補正係数及び過渡補正量値とからインジェクタの噴射パルス幅を演算する手段を持つことを特徴とする内燃機関の制御装置。