JP3562026B2 - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明はエンジンの空燃比制御装置、特に燃料を吸気弁に向けて噴射供給する場合にその吸気弁温度を予測し、その吸気弁予測温度を用いて過渡補正量を求めるものに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、エンジンの加減速時における空燃比の目標値からのずれは、吸気マニホールドや吸気ポートに付着し、液状のまま壁面を伝ってシリンダーへと流れ込む、いわゆる壁流燃料の量的変化に起因するものであり、この壁流燃料による過不足分を過渡補正量として燃料補正を行うものが各種提案されている。
【0003】
このものでは、平衡付着量Mfhと分量割合Kmfと2つの値を、エンジン負荷、エンジン回転数Neおよび冷却水温Twに基づいて予め定めておき、一定の演算式を用いて単位周期当たり(一噴射当たり)の付着量(これを付着速度という)Vmfを求め、この付着速度Vmfで基本噴射量Tpを補正している。なお、上記の分量割合KmfはMfhとその時点での付着量(予測変数である)Mfの差(Mfh−Mf)の燃料を燃料噴射量の補正にどの程度反映させるのかを示す係数のことである。
【0004】
しかしながら、吸気ポートに向けてでなく、吸気弁に向けて燃料を噴射する場合にも、冷却水温Twから演算される上記の平衡付着量Mfhと分量割合Kmfとを用いたのでは、特に冷間始動直後に空燃比誤差が生じる。このときの壁流燃料量は、壁流燃料の流れる吸気弁の温度に左右されるので、吸気弁温度と冷却水温Twとの温度差の分が壁流燃料の見積もり誤差となり、空燃比誤差として生じてくるのである。
【0005】
そこで、特開平1−305142号公報の装置では吸気弁温度を予測し、その吸気弁予測温度を上記冷却水温Twに代えて用いることによってMfhとKmfとを求めるようにしている。吸気弁温度は、始動直後に冷却水温Twとほぼ等しく、暖機後は冷却水温Twより所定値だけ高い温度(たとえば約80℃)に落ち着き、その変化は吸入空気量で定まる時定数に応じた一次遅れとなるので、平衡吸気弁温度Thと遅れ時定数SPTFとを負荷と回転数とをパラメーターとして予め定めておき、これらから、
Tf=Th×SPTF+Tf−1×(1−SPTF) …(1)
ただし、Tf−1:Tfの前回値
の式(つまり一次遅れの式)を用いて吸気弁予測温度Tfを求めるのである。
【0006】
ただし、実際の演算ロジック上では、始動時に冷却水温Twよりも所定値だけ低い温度から冷却水温Twに向かって一次遅れで収束する値(これを壁流補正用温度という)Twfを始動時に与えている(特開平3−134237号公報参照)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のMfhとKmfとを求めるためのデーターは、もともと冷却水温Twを一定とし、吸気弁温度が冷却水温Twより所定値だけ高い温度に落ち着いた状態(つまり温度平衡状態)で適合させている。逆にいえば、温度非平衡状態でMfh、Kmfを適合することは事実上不可能なわけである。したがって、冷却水温Twの代わりに壁流補正用温度Twfを用いてMfh、Kmfを求める際のTwfも、本来なら平衡状態での温度でなければならない。
【0008】
しかしながら、平衡状態での冷却水温に対して適合させているMfh、Kmfのデーターを、冷却水温Twに代えて壁流補正用温度Twfをそのまま用いるだけの上記装置では、疑似的に温度非平衡状態を扱うものとなっている。例を挙げれば、上記装置は、Twfが40℃での温度平衡状態(このときの冷却水温Twは40℃)とTwfが40℃での温度非平衡状態(このときの冷却水温Twは40℃とは異なる)とを同一状態として扱うことに相当し、そのために実際には壁流補正用温度Twfが温度非平衡状態の連続となる始動直後に空燃比誤差が生じるのである。
【0009】
このため、図13に示すように、Twfを用いたMfhでは要求Mfhよりも不足し、またTwfを用いたKmfによるMfの変化では要求KmfによるMf変化よりも応答が速すぎることになったり、これとは逆にMfhが過剰かつMfの応答が遅すぎたりする。
【0010】
さらに詳述すると、図20に示したように、(1)は20℃の温度平衡状態の、(2)は40℃始動の、(3)は80℃始動の各場合におけるTwfの変化を示したものである。ただし、冷却水温Twは説明の便宜上一定とする。(1)では、Twfが20℃の温度平衡状態にあるので、温度平衡状態で適合しているMfh、Kmfのデーターをそのまま使用できる。しかしながら、(2),(3)の場合には、平衡時のデーターに温度非平衡時の補正が必要となる。なお、(2),(3)に示す同じ温度非平衡状態でも、TwとTwfとの差が大きい(3)のほうがより大きな補正が必要となることはいうまでもない。
【0011】
そこでこの発明は、Mfh、Kmfを求めるためのデーターを温度平衡状態での冷却水温に対して適合しており、このデーターを冷却水温検出値Twを用いて参照することによりMfhとKmfを演算するとともに、TwとTwfとの差(Tw−Twf)に応じた温度非平衡時の補正量を演算し、この温度非平衡時の補正量で前記演算されたMfh、Kmfを補正することにより、吸気弁予測温度(あるいは壁流補正温度)が温度非平衡状態の連続となる始動直後の空燃比の制御精度の向上を図ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
第1の発明では、図21に示すように、運転条件に応じた基本噴射量Tpを演算する手段21と、冷却水温を検出する手段22と、吸気系に付着して液状のまま壁面を伝ってシリンダーへと流れ込む壁流燃料の付着量であって、温度平衡状態での冷却水温に対して適合している平衡付着量Mfhを記憶する手段23と、前記冷却水温検出値Twを用いて平衡付着量Mfhを演算する手段24と、温度平衡状態での冷却水温に対して適合している分量割合Kmfを記憶する手段25と、前記冷却水温検出値Twを用いて分量割合Kmfを演算する手段26と、前記演算された平衡付着量Mfhとその時点での付着量Mfとの差(Mfh−Mf)を演算する手段27と、この差(Mfh−Mf)の付着量と前記演算された分量割合Kmfとに基づいて付着速度Vmfを演算する手段28と、この付着速度Vmfと前記その時点での付着量Mfとを燃料噴射に同期して加算することにより付着量Mfを更新する手段29と、前記付着速度Vmfで前記基本噴射量Tpを補正して燃料噴射量Tiを演算する手段30と、この噴射量の燃料を吸気管に供給する手段31と、を備えるエンジンの空燃比制御装置において、吸気弁予測温度Tfを演算する手段32と、前記冷却水温検出値Twとこの吸気弁予測温度Tfとの差(Tw−Tf)を演算する手段33と、この温度差(Tw−Tf)に応じた温度非平衡時の補正量を演算する手段34と、この温度非平衡時の補正量(たとえば平衡付着量に対してMfhas、分量割合に対してKmfas)で前記演算された平衡付着量Mfhまたは前記演算された分量割合Kmfを補正する手段35と、を設けた。
【0013】
第2の発明では、図22に示すように、運転条件に応じた基本噴射量Tpを演算する手段21と、冷却水温を検出する手段22と、吸気系に付着して液状のまま壁面を伝ってシリンダーへと流れ込む壁流燃料の付着量であって、温度平衡状態での冷却水温に対して適合している平衡付着量Mfhを記憶する手段23と、前記冷却水温検出値Twを用いて平衡付着量Mfhを演算する手段24と、温度平衡状態での冷却水温に対して適合している分量割合Kmfを記憶する手段25と、前記冷却水温検出値Twを用いて分量割合Kmfを演算する手段26と、前記演算された平衡付着量Mfhとその時点での付着量Mfとの差(Mfh−Mf)を演算する手段27と、この差(Mfh−Mf)の付着量と前記演算された分量割合Kmfとに基づいて付着速度Vmfを演算する手段28と、この付着速度Vmfと前記その時点での付着量Mfとを燃料噴射に同期して加算することにより付着量Mfを更新する手段29と、前記付着速度Vmfで前記基本噴射量Tpを補正して燃料噴射量Tiを演算する手段30と、この噴射量の燃料を吸気管に供給する手段31と、を備えるエンジンの空燃比制御装置において、吸気弁予測温度Tfを演算する手段32と、前記冷却水温検出値Twとこの吸気弁予測温度Tfとの差(Tw−Tf)を演算する手段33と、前記冷却水温検出値Tw、前記吸気弁予測温度Tf、始動時水温のいずれか一つおよび前記温度差(Tw−Tf)に応じた温度非平衡時の補正量を演算する手段41と、この温度非平衡時の補正量(たとえば平衡付着量に対してMfhas、分量割合に対してKmfas)で前記演算された平衡付着量Mfhまたは前記演算された分量割合Kmfを補正する手段35と、を設けた。
【0014】
第3の発明は、図23に示すように、運転条件に応じた基本噴射量Tpを演算する手段21と、冷却水温を検出する手段22と、吸気系に付着して液状のまま壁面を伝ってシリンダーへと流れ込む壁流燃料の付着量であって、温度平衡状態での冷却水温に対して適合している平衡付着量Mfhを記憶する手段23と、前記冷却水温検出値Twを用いて平衡付着量Mfhを演算する手段24と、温度平衡状態での冷却水温に対して適合している分量割合Kmfを記憶する手段25と、前記冷却水温検出値Twを用いて分量割合Kmfを演算する手段26と、前記演算された平衡付着量Mfhとその時点での付着量Mfとの差(Mfh−Mf)を演算する手段27と、この差(Mfh−Mf)の付着量と前記演算された分量割合Kmfとに基づいて付着速度Vmfを演算する手段28と、この付着速度Vmfと前記その時点での付着量Mfとを燃料噴射に同期して加算することにより付着量Mfを更新する手段29と、前記付着速度Vmfで前記基本噴射量Tpを補正して燃料噴射量Tiを演算する手段30と、この噴射量の燃料を吸気管に供給する手段31と、を備えるエンジンの空燃比制御装置において、吸気弁予測温度Tfを演算する手段32と、前記冷却水温検出値Twとこの吸気弁予測温度Tfとの差(Tw−Tf)を演算する手段33と、この温度差(Tw−Tf)およびエンジン負荷とに応じた温度非平衡時の補正量を演算する手段51と、この温度非平衡時の補正量(たとえば平衡付着量に対してMfhas、分量割合に対してKmfas)で前記演算された平衡付着量Mfhまたは前記演算された分量割合Kmfを補正する手段35と、を設けた。
【0015】
第4の発明は、図24に示すように、運転条件に応じた基本噴射量Tpを演算する手段21と、冷却水温を検出する手段22と、吸気系に付着して液状のまま壁面を伝ってシリンダーへと流れ込む壁流燃料の付着量であって、温度平衡状態での冷却水温に対して適合している平衡付着量Mfhを記憶する手段23と、前記冷却水温検出値Twを用いて平衡付着量Mfhを演算する手段24と、温度平衡状態での冷却水温に対して適合している分量割合Kmfを記憶する手段25と、前記冷却水温検出値Twを用いて分量割合Kmfを演算する手段26と、前記演算された平衡付着量Mfhとその時点での付着量Mfとの差(Mfh−Mf)を演算する手段27と、この差(Mfh−Mf)の付着量と前記演算された分量割合Kmfとに基づいて付着速度Vmfを演算する手段28と、吸気弁予測温度Tfを演算する手段32と、前記冷却水温検出値Twとこの吸気弁予測温度Tfとの差(Tw−Tf)を演算する手段33と、この温度差(Tw−Tf)に応じた温度非平衡時の補正量Vmfasを演算する手段61と、この温度非平衡時の補正量Vmfasで前記演算された付着速度Vmfを補正する手段62と、この補正された付着速度Vmfと前記その時点での付着量Mfとを燃料噴射に同期して加算することにより付着量Mfを更新する手段63と、前記補正された付着速度Vmfで前記基本噴射量Tpを補正して燃料噴射量Tiを演算する手段64と、この噴射量の燃料を吸気管に供給する手段31と、を設けた。
【0016】
第5の発明は、図25に示すように、運転条件に応じた基本噴射量Tpを演算する手段21と、冷却水温を検出する手段22と、吸気系に付着して液状のまま壁面を伝ってシリンダーへと流れ込む壁流燃料の付着量であって、温度平衡状態での冷却水温に対して適合している平衡付着量Mfhを記憶する手段23と、前記冷却水温検出値Twを用いて平衡付着量Mfhを演算する手段24と、温度平衡状態での冷却水温に対して適合している分量割合Kmfを記憶する手段25と、前記冷却水温検出値Twを用いて分量割合Kmfを演算する手段26と、前記演算された平衡付着量Mfhとその時点での付着量Mfとの差(Mfh−Mf)を演算する手段27と、この差(Mfh−Mf)の付着量と前記演算された分量割合Kmfとに基づいて付着速度Vmfを演算する手段28と、吸気弁予測温度Tfを演算する手段32と、前記冷却水温検出値Twとこの吸気弁予測温度Tfとの差(Tw−Tf)を演算する手段33と、前記冷却水温検出値Tw、前記吸気弁予測温度Tf、始動時水温のいずれか一つおよび前記温度差(Tw−Tf)に応じた温度非平衡時の補正量Vmfasを演算する手段71と、この温度非平衡時の補正量Vmfasで前記演算された付着速度Vmfを補正する手段62と、この補正された付着速度Vmfと前記その時点での付着量Mfとを燃料噴射に同期して加算することにより付着量Mfを更新する手段63と、前記補正された付着速度Vmfで前記基本噴射量Tpを補正して燃料噴射量Tiを演算する手段64と、この噴射量の燃料を吸気管に供給する手段31と、を設けた。
【0017】
第6の発明は、図26に示すように、運転条件に応じた基本噴射量Tpを演算する手段21と、冷却水温を検出する手段22と、吸気系に付着して液状のまま壁面を伝ってシリンダーへと流れ込む壁流燃料の付着量であって、温度平衡状態での冷却水温に対して適合している平衡付着量Mfhを記憶する手段23と、前記冷却水温検出値Twを用いて平衡付着量Mfhを演算する手段24と、温度平衡状態での冷却水温に対して適合している分量割合Kmfを記憶する手段25と、前記冷却水温検出値Twを用いて分量割合Kmfを演算する手段26と、前記演算された平衡付着量Mfhとその時点での付着量Mfとの差(Mfh−Mf)を演算する手段27と、この差(Mfh−Mf)の付着量と前記演算された分量割合Kmfとに基づいて付着速度Vmfを演算する手段28と、吸気弁予測温度Tfを演算する手段32と、前記冷却水温検出値Twとこの吸気弁予測温度Tfとの差(Tw−Tf)を演算する手段33と、この温度差(Tw−Tf)およびエンジン負荷に応じた温度非平衡時の補正量Vmfasを演算する手段71と、この温度非平衡時の補正量Vmfasで前記演算された付着速度Vmfを補正する手段62と、この補正された付着速度Vmfと前記その時点での付着量Mfとを燃料噴射に同期して加算することにより付着量Mfを更新する手段63と、前記補正された付着速度Vmfで前記基本噴射量Tpを補正して燃料噴射量Tiを演算する手段64と、この噴射量の燃料を吸気管に供給する手段31と、を設けた。
【0018】
【作用】
MfhやKmfを求めるためのデーターを温度平衡状態での冷却水温に対して適合しており、このデーターを冷却水温の代わりに吸気弁予測温度Tfを用いて参照することによりMfhやKmfを演算するのでは、実際に燃料が付着する部分の温度を考慮したMfhやKmfの演算は行えるものの、MfhやKmfを求めるためのデーターを適合したときと実際に演算を行うときとでエンジンの温度状態が異なる(平衡と非平衡)点を考慮することができない。
【0019】
これに対して、第1の発明では、冷却水温検出値Twを用いて得られるMfh、Kmfに対して温度非平衡時の補正量Mfhas、Kmfasにより補正するので、MfhあるいはMfが温度非平衡時の要求に合致するものとなり、始動直後の空燃比の制御精度の向上を図ることができる。すなわち、TwとTfの温度差による補正量Mfhas、Kmfasによれば、上記の二点を同時に考慮することが可能となる。
【0020】
第2の発明では、温度非平衡時の補正量を、TwとTfの温度差のほか、Tw、Tf、始動時水温のいずれか一つによっても演算するので、さらにきめ細かい温度非平衡時の補正が可能となり、TwとTfの温度差だけで温度非平衡時の補正量を求める場合より始動直後の空燃比の制御精度が向上する。
【0021】
第3の発明では、温度非平衡時の補正量を、TwとTfの温度差のほかに、エンジン負荷によっても演算するので、温度非平衡時のエンジン負荷が相違する場合でも、始動直後の空燃比の制御精度が向上する。
【0022】
第4の発明では、MfhとKmfに対する非平衡時の補正量をともに適合する場合にくらべて、適合する要素がVmfに対する1つの定数となるので、MfhとKmfの両方に対して温度非平衡時の補正量の適合作業を行う場合にくらべて適合工数が少なくて済む。
【0023】
第5の発明では、温度非平衡時の補正量を、TwとTfの温度差のほか、Tw、Tf、始動時水温のいずれか一つによっても演算するので、さらにきめ細かい温度非平衡時の補正が可能となり、TwとTfの温度差だけで温度非平衡時の補正量を求める場合より始動直後の空燃比の制御精度が向上する。
【0024】
第6の発明では、温度非平衡時の補正量を、TwとTfの温度差のほかに、エンジン負荷によっても演算するので、温度非平衡時のエンジン負荷が相違する場合でも、始動直後の空燃比の制御精度が向上する。
【0025】
【実施例】
図1において、吸入空気はエアクリーナーから吸気管8を通り、燃料はコントロールユニット(図ではC/Uで略記)2よりの噴射信号に基づき燃料噴射弁7からエンジン1の吸気弁に向けて噴射される。シリンダー内で燃焼したガスは排気管9を通して触媒コンバーター10に導入され、ここで燃焼ガス中の有害成分(CO,HC,NOx)が三元触媒により清浄化されて排出される。
【0026】
吸入空気の流量Qaはホットワイヤー式のエアフローメーター6により検出され、アクセルペダルと連動する吸気絞り弁5によってその流量が制御される。
【0027】
エアフローメーター6からの空気量信号は、排気中の酸素濃度を検出する空燃比センサー3、クランク角の基準位置信号(Ref信号)と角度信号とを出力するクランク角センサー4、ウォータージャケットの冷却水温Twを検出する水温センサー11、スターターの作動を検出するスタータースイッチ12からの信号とともに、コントロールユニット2に入力される。
【0028】
コントロールユニット2では、エアフローメーター6により検出される吸入空気量とエンジン回転数Neとから基本噴射パルス幅Tpを演算するとともに、加減速時にはこのTpに過渡補正量Kathosを加算することによって燃料補正を行っている。この過渡補正量Kathosは、具体的には燃料壁流に対する補正分であるため、加減速時に限らず、燃料壁流が大きく変化する始動時にも働く。
【0029】
この場合に、壁流燃料量は壁流燃料が流れる部位の温度に大きく依存するので、噴射弁より吸気弁の傘裏部に向けて燃料のすべてを噴射する場合には(燃料の一部を噴射する場合にも)、吸気弁温度を予測し、この吸気弁予測温度Tfを用いて過渡補正量Kathosを演算することになる。
【0030】
吸気弁温度は始動直後に冷却水温Twとほぼ等しく、暖機後は冷却水温Twより所定値だけ高い温度(たとえば約80℃)に落ち着き、その変化は吸入空気量で定まる時定数に応じた一次遅れとなる。このため、特開平1−305142号公報のように、吸気弁温度を予測するものが提案されているが、実際の演算ロジック上では、所定値だけTwより低い温度から始め、Twに向かって変化する値である壁流補正用温度Twfを導入している。
【0031】
これについて概説(詳細は特開平3−134237号公報参照)すると、図2のフローチャートが壁流補正用温度Twfを演算するためのもので、タイマー同期によりたとえば1secごとに一度実行する。
【0032】
STEP−1ではファイアリング時あるかどうか判定し、そうでなければSTEP−2に進む。
【0033】
STEP−2では現在の冷却水温Twから図3を内容とするテーブルを参照して壁流補正用温度の初期値Inwftを求める。同図において1点鎖線がInwft=Twのラインであり、ここでは吸気弁に向けて燃料を噴射する構成であるため、吸気弁に向かう噴射燃料の割合に応じて、実線のようにTwよりも低い値となるように設定する。
【0034】
STEP−3、STEP−4ではエンジンが非回転時にあるかどうか、スタートスイッチがONであるかどうかをみて、エンジンが回転しておりかつスタートスイッチがONにあることより始動直前にあると判断した場合、またはSTEP−3でエンジンが回転していないことよりエンスト時である判断した場合は、いずれもSTEP−5に進み、壁流補正用温度初期値Inwftを用いて壁流補正用温度Twfを、
Twf=Inwft×ENSTSP#+Twf−1sec×(1−ENSTSP#) …(2)
ただし、Twf−1sec:1sec前のTwf
ENSTSP#:始動前またはエンスト時の温度変化割合 (一定値)
の式により一次遅れで求め、図2のフローを終了する。
【0035】
一方、STEP−1でファイアリング時であると判断すればSTEP−6、STEP−7で吸入空気量Qaから図4を内容とするテーブルを参照してファイアリング時の温度変化割合Fltspを求め、現在の冷却水温Twを用いてファイアリング時の壁流補正用温度Twfを、
Twf=Tw×Fltsp+Twf−1sec×(1−Fltsp) …(3)の式により一次遅れで求め、図2のフローを終了する。
【0036】
図4においてQaが増すほどFltspの値を大きくしているのは、Qaが大きくなるほど単位時間当たりの燃焼発生熱が大きくなり、燃料付着部への伝熱の速度が早くなるからである。
【0037】
図5のフローチャートは壁流補正用温度の初期化のためのもので、STEP−1では現在の冷却水温Twから壁流補正用温度の初期値Inwftを計算し、STEP−2でTwf=Inwftと置いている。
【0038】
このようにして得られる壁流補正用温度Twfは暖機中になると、図7で示すように冷却水温Twと一致することになるが、始動直後のTwfは図6で示すように壁流補正用温度の初期値Inwftから始まって一次遅れで冷却水温Twに収束する。なお、図6は始動直後の、図7は暖機中(第14図と同一水温で加速した場合)の各波形で、図中のIg/swはイグニッションスイッチ、スタータ/swはスタータースイッチの略語である。
【0039】
次に、図8のフローチャートは過渡補正量Kathosを演算するためのもので、このルーチンは10ms周期で実行する。なお、図8のSTEP−2,−3,−4,−6,−7は後述するため説明しない。
【0040】
まず、STEP−1では平衡付着量Mfhを3つのパラメータNe,Tp,Twfを用いて演算する。たとえば、実際の水温Twが基準温度Tw0〜Tw4(Tw0>…>Tw4)により分割されたどの温度領域にあるかを判別し、いま仮にTw≧Tw1であるとすると、Twに最も近くてTwよりも高い温度である基準温度Tw0と、同じくTwよりも低い温度である基準温度Tw1に対するマップからそのときのNe,Tpに応じたマップ値Mfh0,Mfh1(Tw0,Tw1に対するMfh)を求め、これらの値Mfh0,Mfh1と、基準温度Tw0,Tw1、現在の冷却水温Twを用いて
Mfh=Mfh0+(Mfh1−Mfh0)×(Tw0−Tw)/(Tw0−Tw1) …(4)
の式(直線補間計算式)によりMfhを計算するのである。なお、基準温度Tw0〜Tw4に対する平衡付着量Mfh0〜Mfh4は、NeとTpとをパラメータとして予め実測から求められるものである。
【0041】
なお、Mfhの求め方はこれに限らず、特開平3−134237号公報に開示されているように、
Mfh=Tp×Mfhtvo …(5)
ただし、Mfhtvo:付着倍率
の式により求めるものでもかまわない。
【0042】
このようにして求めたMfhに対して、現時点での付着量(予測変数)Mfが単位周期当たり(たとえばクランク軸1回転毎)にどの程度の割合で接近するかの割合を表す係数(つまり分量割合)kmfをSTEP−5において基本分量割合Kmfatと分量割合回転補正率Kmfnの積から演算する。
【0043】
ここで、KmfatはTpとTwとからマップ参照により求められる値で、たとえばTpが大きくなるほど大きくなるように設定されている。また、Kmfnは、Neからテーブル参照により求められる値で、たとえば回転数Neが小さくなるほど大きくなるように設定されている。
【0044】
このようにして求めた分量割合KmfをSTEP−8においてMfhと現時点での付着量Mfとの差に乗じる演算により、つまり
Vmf=(Mfh−Mf)×Kmf …(6)
の式により付着速度(単位周期あたりの付着量のこと)Vmfを求める。
【0045】
ここで、Mfはその時点での付着量の予測変数であり、したがって(Mfh−Mf)の付着量は平衡付着量からの過不足量を示し、この値(Mfh−Mf)が分量割合Kmfにてさらに補正されるのである。
【0046】
このようにして付着速度Vmfを求めた後、STEP−9,STEP−10ではVmfをさらに軽質燃料使用時における減速時のオーバーリーン防止のための補正率Ghfによって補正し、基本噴射パルス幅Tpに対する過渡補正量Kathosを求め、図8のフローを終了する。
【0047】
図9のフローチャートはこうして求められた過渡補正量Kathosを加味して最終的な燃料噴射パルス幅Tiを演算する処理を示しており、これも10ms周期で実行する。
【0048】
STEP−1ではそのときの吸入空気量Qaと回転数Neから所定の空燃比(たとえば理論空燃比)が得られる基本噴射パルス幅Tp(=K・Qa/Ne、ただし、Kは定数)を求め、STEP−2ではこれに過渡補正量Kathosを加えた値に空燃比センサー3の出力に基づいて決定したフィードバック補正係数αとその他の補正係数COEFとを乗じ、さらに無効パルス幅Tsを加えて最終的な燃料噴射パルス幅Tiを求める。
【0049】
図10のフローチャートは噴射タイミングに同期(具体的にはRef信号同期)したフローチャートで、所定の噴射タイミングになると、STEP−1においてTiが出力レジスターに転送されて噴射が行われる。
【0050】
STEP−2では、上記の(6)式で得た付着速度Vmfを用いて次回の処理時に用いる付着量Mfを、
Mf=(Mf−1Ref)+Vmf …(7)
の式により求めておく。
【0051】
(7)式中のMf−1Refは前回噴射終了時(単位回転前)の付着量を意味させており、これに今回の噴射時に加えられるVmfを加算した値が今回の噴射終了時点での付着量Mfとなる。この付着量Mfの値が次回のVmfの演算時に用いられる。(6)式のMfがVmfの演算直前の値であるのに対して(7)式左辺のMfはVmfの演算直後の値である。したがって、内容的には(6)式のMfの値を(7)式右辺のMf−1Refに入れて(7)式左辺のMfを計算することになる。(7)式でMfとMf−1Refとが出てくるのは、付着量を単位回転ごとにサイクリックに更新していく構成であるため、前回の値と今回の値とを区別する必要があるからである。
【0052】
さて、上記のMfhとKmfを求めるためのデーター(具体的には上記のマップ値Mfh0〜Mfh4と基本分量割合のマップ値Kmfat)とは、温度平衡状態での冷却水温に対して適合している。逆にいえば、温度非平衡状態でMfh0〜Mfh4やKmfatを適合することは事実上不可能なわけである。したがって、冷却水温の代わりに壁流補正用温度Twfを用いてMfh、Kmfを求める際のTwfも、本来なら平衡状態での温度でなければならない。そのため、温度平衡状態での冷却水温に対して適合させているデーターを、冷却水温に代えて壁流補正用温度Twf用いて参照するだけでは、MfhやKmfを求めるためのデーターを適合したときと実際にMfhやKmfの演算を行うときとでエンジンの温度状態が異なる点を考慮することができない。
【0053】
これに対処するため本発明では、MfhとKmfを求めるためのデーターを温度平衡状態での冷却水温に対して適合しており、このデーターを冷却水温検出値Twを用いて参照することによりMfhとKmfを演算するとともに、TwとTwfとの温度差(Tw−Twf)に応じた温度非平衡時の補正倍率を演算し、この温度非平衡時の補正倍率で前記演算されたMfhとKmfとを補正する。詳細には図8のフローチャートにおいてSTEP−2,−3,−4,−6,−7を追加して設けている。
【0054】
まず、図8のSTEP−2でTwとTwfの温度差Dtwfを演算し、STEP−3、STEP−4において、この温度差Dtwfから図11を内容とするテーブルを参照してMfhに対する温度非平衡時の補正倍率Mfhasを求め、この補正倍率MfhasをSTEP−1でのMfhに乗算することによってMfhを補正する。補正後の値はSTEP−4において改めてMfhとおく。
【0055】
同様にしてSTEP−6、STEP−7で温度差Dtwfから図12を内容とするテーブルを参照してKmfに対する温度非平衡時の補正倍率Kmfasを求め、この補正倍率KmfasをSTEP−5でのKmfに乗算することによってKmfを補正し、補正後の値を改めてKmfとおく。
【0056】
ここで、Mfhasは図11に示すように温度差Dtwfが大きくなるほど大きくなる値、またKmfasは図12に示すように温度差Dtwfが大きくなるほど小さくなる値である。このようなMfhas、Kmfasの特性は図13より導かれる。
【0057】
図13に示すように、Twfを用いたときのMfhと要求Mfhとのずれ、またTwfを用いたときのKmfと要求Kmfとのずれは、ともに始動直後に最も大きく、TwとTwfの温度差が小さくなるとともに減少するはずである。これは、始動直後にTwとTwfの温度差が最も大きく始動後時間とともにその差が徐々に小さくなっているのに対応するのであり、TwとTwfの温度差が大きいほど吸気弁温度の非平衡状態の程度も大きいと推定するわけである。
【0058】
ここで、非平衡状態のときのMfhの要求が平衡状態のときの要求よりも大きくなる場合のこの例の作用を図14を参照しながら説明すると、第2段目、第3段目、第4段目において、細実線が従来例による、太実線が本発明による波形図である。
【0059】
従来例のようにTwfを用いたMfhでは温度平衡時の要求になるので、温度非平衡時の要求よりもMfhが不足し、またTwfを用いたKmfにより与えられるMfでは、温度非平衡時の要求よりMfの変化が速すぎる(応答がよすぎる)ことになり、これによってVmfが温度非平衡時の要求よりも不足して始動直後の空燃比がリーン側にずれている。
【0060】
これに対して本発明では、Twを用いて得られるMfh、Kmfに対して温度非平衡時の補正倍率Mfhas、Kmfasにより補正、つまりMfhがMfhasにより温度平衡時の要求よりも大きくなる側に、かつKmfがKmfasによりMfの応答性が温度平衡時の要求よりも小さくなる側に補正するので、Mfh、Mfとも温度非平衡時の要求に合致するものとなり、Vmfが温度非平衡時の要求に近づいて始動直後の空燃比のリーン化を防ぐことができる。
【0061】
図15と図16は第2実施例のMfhasとKmfasの各特性図で、この例ではTwとTwfの温度差のほかに、Tw、Twf、始動時水温のいずれか一つをもパラメーターとしてMfhasとKmfasの各特性を割り付けたものである。この例では、さらにきめ細かい温度非平衡時の補正ができるので、TwとTwfの温度差だけで温度非平衡時の補正を行うよりも空燃比の制御精度が向上する。
【0062】
図17と図18は第3実施例のMfhasとKmfasの各特性図で、この例ではTwとTwfの温度差のほかに、今度はエンジン負荷をもパラメーターとしてMfhasとKmfasの各特性を割り付けたものである。
【0063】
一般に、エンジン負荷が高いほどMfhが多くなる。これは、吸気管圧力が大気圧に近くなって、壁流燃料が蒸発しやくなるためである。したがって、温度非平衡時の補正倍率Mfhas、Kmfasもエンジン負荷に応じて変える必要があるわけで、これによって、温度非平衡時のエンジン負荷が相違する場合でも、温度非平衡時の補正倍率Mfhas、Kmfasを精度良く与えることができる。
【0064】
なお、MfhasとKmfasを求めるためのパラメーターを▲1▼TwとTwfの温度差および▲2▼Tw、Twf、冷却水温のいずれか一つおよび▲3▼エンジン負荷の3つとすることもできる。
【0065】
図19のフローチャートは第4実施例で、第1実施例の図8に対応する。
【0066】
これまでの3つの実施例では、MfhとKmfの両方に温度非平衡時の補正を行った。この方法では、現象に忠実に補正を試みることになるが、実際の適合作業においては、対象とするところが始動直後であるため、実際の要求補正倍率の把握がむづかしい。つまり、2つの補正倍率MfhasおよびKmfasを同時に適合することになるので、工数がかかるのである。
【0067】
これに対して第4実施例では、温度平衡時のVmf(あるいはKathos)に対して温度非平衡時の補正を行う。詳細には図19のSTEP−21、STEP−22でTwとTwfの温度差から所定のマップを参照してVmfに対する温度非平衡時の補正倍率Vmfasを求め、この補正倍率VmfasをSTEP−8でのVmfに乗算することによってVmfを補正し、補正後の値を改めてVmfとおくのである。
【0068】
この第4実施例では、適合要素が1つの定数になるため、先の3つの実施例より適合工数が少なくて済む。実際の実験で適合した結果、始動直後の空燃比精度の低下はみられなかった。
【0069】
上記のVmfasを求めるためのパラメーターとしては、第1から第3の実施例と同様に、TwとTwfの温度差に対して与える方法(第1実施例に対応)、TwとTwfの温度差およびTwまたはTwfに対して与える方法(第2実施例に対応)、TwとTwfの温度差およびエンジン負荷とに対して与える方法(第3実施例に対応)が考えられる。
【0070】
上記のMfhas、Kmfas、Vmfasを求めるためのパラメーターとしてのエンジン負荷については、図1に示したL−ジェトロニック方式MPIでは基本噴射パルス幅Tpや吸入空気量Qaが対象になるが、これに限られるものでなく、D−ジェトロニック方式MPIでは吸気管負圧を、またいわゆるα−N方式かつMPIではα−N流量QH0などをエンジン負荷として用いることができる。
【0071】
最後に、実施例では吸気弁予測温度としての壁流補正温度Twfで説明したが、上記(1)式の吸気弁予測温度Tfそのものを用いることができることはいうまでもない。
【0072】
【発明の効果】
第1の発明では、平衡付着量または付着量が温度非平衡時の要求に合致するものとなり、始動直後の空燃比のリーン化を防ぐことができる。
【0073】
第2の発明では、さらにきめ細かい温度非平衡時の補正が可能となり、温度差だけで温度非平衡時の補正量を求める場合より始動直後の空燃比の制御精度が向上する。
【0074】
第3の発明では、温度非平衡時のエンジン負荷が相違する場合でも、始動直後の空燃比の制御精度が向上する。
【0075】
第4の発明では、平衡付着量と分量割合の両方に対して温度非平衡時の補正量の適合作業を行う場合にくらべて適合工数が少なくて済む。
【0076】
第5の発明では、さらにきめ細かい温度非平衡時の補正が可能となり、温度差だけで温度非平衡時の補正量を求める場合より始動直後の空燃比の制御精度が向上する。
【0077】
第6の発明は、温度非平衡時のエンジン負荷が相違する場合でも、始動直後の空燃比の制御精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の制御システム図である。
【図2】壁流補正用温度Twfの演算を説明するためのフローチャートである。
【図3】壁流補正用温度の初期値Inwftの特性図である。
【図4】ファイアリング時の温度変化割合Fltspの特性図である。
【図5】壁流補正用温度の初期化を説明するためのフローチャートである。
【図6】始動直後の作用を説明するための波形図である。
【図7】暖機中の作用を説明するための波形図である。
【図8】過渡補正量Kathosの演算を説明するためのフローチャートである。
【図9】燃料噴射パルス幅Tiの演算を説明するためのフローチャートである。
【図10】噴射タイミングに同期するフローチャートである。
【図11】Mfhに対する温度非平衡時補正倍率Mfhasの特性図である。
【図12】Kmfに対する温度非平衡時補正倍率Kmfasの特性図である。
【図13】実施例の作用を説明するための波形図である。
【図14】実施例の作用を説明するための波形図である。
【図15】第2実施例のMfhasの特性図である。
【図16】第2実施例のKmfasの特性図である。
【図17】第3実施例のMfhasの特性図である。
【図18】第3実施例のKmfasの特性図である。
【図19】第4実施例の過渡補正量Kathosの演算を説明するためのフローチャートである。
【図20】従来例の作用を説明するための波形図である。
【図21】第1の発明のクレーム対応図である。
【図22】第2の発明のクレーム対応図である。
【図23】第3の発明のクレーム対応図である。
【図24】第4の発明のクレーム対応図である。
【図25】第5の発明のクレーム対応図である。
【図26】第6の発明のクレーム対応図である。
【符号の説明】
2 コントロールユニット
4 クランク角センサー
6 エアフローメーター
11 水温センサー(冷却水温検出手段)
21 基本噴射量演算手段
22 冷却水温検出手段
23 平衡付着量データー記憶手段
24 平衡付着量演算手段
25 分量割合データー記憶手段
26 分量割合演算手段
27 差値演算手段
28 付着速度演算手段
29 付着量演算手段
30 燃料量噴射量演算手段
31 燃料供給手段
32 吸気弁予測温度演算手段
33 温度差演算手段
34 温度非平衡時補正量演算手段
35 温度非平衡時補正手段
41 温度非平衡時補正量演算手段
51 温度非平衡時補正量演算手段
61 温度非平衡時補正量演算手段
62 付着速度補正手段
62 付着量演算手段
63 燃料噴射量演算手段
71 温度非平衡時補正量演算手段
81 温度非平衡時補正量演算手段
Claims (6)
- 運転条件に応じた基本噴射量を演算する手段と、
冷却水温を検出する手段と、
吸気系に付着して液状のまま壁面を伝ってシリンダーへと流れ込む壁流燃料の付着量であって、温度平衡状態での冷却水温に対して適合している平衡付着量を記憶する手段と、
前記冷却水温検出値を用いて平衡付着量を演算する手段と、
温度平衡状態での冷却水温に対して適合している分量割合を記憶する手段と、
前記冷却水温検出値を用いて分量割合を演算する手段と、
前記演算された平衡付着量とその時点での付着量との差を演算する手段と、
この差の付着量と前記演算された分量割合とに基づいて付着速度を演算する手段と、
この付着速度と前記その時点での付着量とを燃料噴射に同期して加算することにより付着量を更新する手段と、
前記付着速度で前記基本噴射量を補正して燃料噴射量を演算する手段と、
この噴射量の燃料を吸気管に供給する手段と、
を備えるエンジンの空燃比制御装置において、
吸気弁予測温度を演算する手段と、
前記冷却水温検出値とこの吸気弁予測温度との差を演算する手段と、
この温度差に応じた温度非平衡時の補正量を演算する手段と、
この温度非平衡時の補正量で前記演算された平衡付着量または前記演算された分量割合を補正する手段と、
を設けたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。 - 運転条件に応じた基本噴射量を演算する手段と、
冷却水温を検出する手段と、
吸気系に付着して液状のまま壁面を伝ってシリンダーへと流れ込む壁流燃料の付着量であって、温度平衡状態での冷却水温に対して適合している平衡付着量を記憶する手段と、
前記冷却水温検出値を用いて平衡付着量を演算する手段と、
温度平衡状態での冷却水温に対して適合している分量割合を記憶する手段と、
前記冷却水温検出値を用いて分量割合を演算する手段と、
前記演算された平衡付着量とその時点での付着量との差を演算する手段と、
この差の付着量と前記演算された分量割合とに基づいて付着速度を演算する手段と、
この付着速度と前記その時点での付着量とを燃料噴射に同期して加算することにより付着量を更新する手段と、
前記付着速度で前記基本噴射量を補正して燃料噴射量を演算する手段と、
この噴射量の燃料を吸気管に供給する手段と、
を備えるエンジンの空燃比制御装置において、
吸気弁予測温度を演算する手段と、
前記冷却水温検出値とこの吸気弁予測温度との差を演算する手段と、
前記冷却水温検出値、前記吸気弁予測温度、始動時水温のいずれか一つおよび前記温度差に応じた温度非平衡時の補正量を演算する手段と、
この温度非平衡時の補正量で前記演算された平衡付着量または前記演算された分量割合を補正する手段と、
を設けたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。 - 運転条件に応じた基本噴射量を演算する手段と、
冷却水温を検出する手段と、
吸気系に付着して液状のまま壁面を伝ってシリンダーへと流れ込む壁流燃料の付着量であって、温度平衡状態での冷却水温に対して適合している平衡付着量を記憶する手段と、
前記冷却水温検出値を用いて平衡付着量を演算する手段と、
温度平衡状態での冷却水温に対して適合している分量割合を記憶する手段と、
前記冷却水温検出値を用いて分量割合を演算する手段と、
前記演算された平衡付着量とその時点での付着量との差を演算する手段と、
この差の付着量と前記演算された分量割合とに基づいて付着速度を演算する手段と、
この付着速度と前記その時点での付着量とを燃料噴射に同期して加算することにより付着量を更新する手段と、
前記付着速度で前記基本噴射量を補正して燃料噴射量を演算する手段と、
この噴射量の燃料を吸気管に供給する手段と、
を備えるエンジンの空燃比制御装置において、
吸気弁予測温度を演算する手段と、
前記冷却水温検出値とこの吸気弁予測温度との差を演算する手段と、
この温度差およびエンジン負荷とに応じた温度非平衡時の補正量を演算する手段と、
この温度非平衡時の補正量で前記演算された平衡付着量または前記演算された分量割合を補正する手段と、
を設けたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。 - 運転条件に応じた基本噴射量を演算する手段と、
冷却水温を検出する手段と、
吸気系に付着して液状のまま壁面を伝ってシリンダーへと流れ込む壁流燃料の付着量であって、温度平衡状態での冷却水温に対して適合している平衡付着量を記憶する手段と、
前記冷却水温検出値を用いて平衡付着量を演算する手段と、
温度平衡状態での冷却水温に対して適合している分量割合を記憶する手段と、
前記冷却水温検出値を用いて分量割合を演算する手段と、
前記演算された平衡付着量とその時点での付着量との差を演算する手段と、
この差の付着量と前記演算された分量割合とに基づいて付着速度を演算する手段と、
吸気弁予測温度を演算する手段と、
前記冷却水温検出値とこの吸気弁予測温度との差を演算する手段と、
この温度差に応じた温度非平衡時の補正量を演算する手段と、
この温度非平衡時の補正量で前記演算された付着速度を補正する手段と、
この補正された付着速度と前記その時点での付着量とを燃料噴射に同期して加算することにより付着量を更新する手段と、
前記補正された付着速度で前記基本噴射量を補正して燃料噴射量を演算する手段と、
この噴射量の燃料を吸気管に供給する手段と、
を設けたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。 - 運転条件に応じた基本噴射量を演算する手段と、
冷却水温を検出する手段と、
吸気系に付着して液状のまま壁面を伝ってシリンダーへと流れ込む壁流燃料の付着量であって、温度平衡状態での冷却水温に対して適合している平衡付着量を記憶する手段と、
前記冷却水温検出値を用いて平衡付着量を演算する手段と、
温度平衡状態での冷却水温に対して適合している分量割合を記憶する手段と、
前記冷却水温検出値を用いて分量割合を演算する手段と、
前記演算された平衡付着量とその時点での付着量との差を演算する手段と、
この差の付着量と前記演算された分量割合とに基づいて付着速度を演算する手段と、
吸気弁予測温度を演算する手段と、
前記冷却水温検出値とこの吸気弁予測温度との差を演算する手段と、
前記冷却水温検出値、前記吸気弁予測温度、始動時水温のいずれか一つおよび前記温度差に応じた温度非平衡時の補正量を演算する手段と、
この温度非平衡時の補正量で前記演算された付着速度を補正する手段と、
この補正された付着速度と前記その時点での付着量とを燃料噴射に同期して加算することにより付着量を更新する手段と、
前記補正された付着速度で前記基本噴射量を補正して燃料噴射量を演算する手段と、
この噴射量の燃料を吸気管に供給する手段と、
を設けたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。 - 運転条件に応じた基本噴射量を演算する手段と、
冷却水温を検出する手段と、
吸気系に付着して液状のまま壁面を伝ってシリンダーへと流れ込む壁流燃料の付着量であって、温度平衡状態での冷却水温に対して適合している平衡付着量を記憶する手段と、
前記冷却水温検出値を用いて平衡付着量を演算する手段と、
温度平衡状態での冷却水温に対して適合している分量割合を記憶する手段と、
前記冷却水温検出値を用いて分量割合を演算する手段と、
前記演算された平衡付着量とその時点での付着量との差を演算する手段と、
この差の付着量と前記演算された分量割合とに基づいて付着速度を演算する手段と、
吸気弁予測温度を演算する手段と、
前記冷却水温検出値とこの吸気弁予測温度との差を演算する手段と、
この温度差およびエンジン負荷に応じた温度非平衡時の補正量を演算する手段と、
この温度非平衡時の補正量で前記演算された付着速度を補正する手段と、
この補正された付着速度と前記その時点での付着量とを燃料噴射に同期して加算することにより付着量を更新する手段と、
前記補正された付着速度で前記基本噴射量を補正して燃料噴射量を演算する手段と、
この噴射量の燃料を吸気管に供給する手段と、
を設けたことを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
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