JP3672210B2

JP3672210B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3672210B2
Application number: JP21196297A
Authority: JP
Inventors: 則和島崎; 広樹遠藤; 隆河瀬; 清隆松野
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-08-06
Filing date: 1997-08-06
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2017-08-06
Also published as: JPH1150874A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、さらに詳細には、過給機付内燃機関の過給が行われている場合における付着燃料補正量を演算する付着燃料補正量演算手段を備え、付着燃料補正手段に応じて空燃比を調整する内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関への燃料供給は、内燃機関の燃焼室へ流入する吸入空気流量をエアフローメータにより計測し、その吸入空気流量に応じて内燃機関に必要な燃料量を演算し、燃料タンク内の燃料を燃料噴射弁により吸気管に供給する電子制御燃料噴射システムが実施されている。
ここで、燃料噴射弁から噴射された燃料は、一旦吸気管の内壁面に付着した後蒸発して、燃焼室に送り込まれる。内燃機関が定常状態であれば、燃料の壁面付着量は一定であり、問題とならないが、加速時においては、付着量が増加するため、実際に内燃機関の燃焼室に供給される混合ガスの空燃比が、設定空燃比よりリーンになり、また、減速時においては、付着していた燃料が剥離するため、設定空燃比よりリッチとなり、各々燃焼が不完全となる問題がある。
【０００３】
従来より、この問題を解決するため、内燃機関の空燃比制御装置においては、内燃機関の冷却水温を計測し、その冷却水温に応じて加減速時における壁面付着量の補正制御を行っている。
例えば、特開昭６３−２１５８４８号公報、特開平４−３４２８４４号公報等においては、壁面付着量の変化量を冷却水温で補正する場合に、即時補正項とテーリング補正項とを用いて、冷却水温による異なる補正係数で補正している。
【０００４】
すなわち、スロットルバルブ開閉により発生した燃料の壁面付着量ｅｆｍＷ（単位ｍＳｅｃ）は、式１のようになる。
【数１】

【０００５】
ここで、ｅｄｌｑｍＷ＊ｅｋｍＷ１が即時補正項であり、ｅｑｔｒｎ０＊ｅｋｍＷ２がテーリング補正項であり、ｔ＿ｋｔｈＷｘが燃料噴射量に反映する時の補正係数（以下、反映時補正係数という。）である。ここで、加速側の反映時補正係数はｔ＿ｋｔｈＷａで表し、減速側の反映時補正係数はｔ＿ｋｔｈＷｄで表している。また、ｅｆｍＷｓｔが内燃機関スタート時の燃料補正項である。
そして、ｅｄｌｑｍＷが、各気筒吸気行程間の壁面付着変化量（単位ｍＳｅｃ）であり、ｅｋｍＷ１が、即時補正係数であり、ｅｑｔｒｎ０が、即時補正分からの残余蓄積量であり、ｅｋｍＷ２がｅｑｔｒｎ０の減衰係数である。
【０００６】
次に、具体例で上記補正を説明する。前提条件として、冷却水温−１０℃、ベースＡ／Ｆ＝１３．０と仮定する。また、供給空気量が所定値未満では、ベースＴＡＵ＝２．０ｍＳ、テーリング＝０．０１ｍＳとし、供給空気量が所定値以上では、ＴＡＵ＝１０．０ｍＳ、テーリング＝０．３０ｍＳと仮定する。
従来、加速側の反映時補正係数であるｔ＿ｋｔｈＷａは、図５の表に示すように、冷却水温ｔｈＷから一義的に決められていた。この表によれば、水温−１０℃のとき、反映時補正係数ｔ＿ｋｔｈＷａ＝１３．７である。
従って、加速が開始されてしばらく時間経過した時のテーリング噴射量は、０．０１ｍＳ＊１３．７＝０．１３７ｍＳである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の内燃機関の空燃比制御装置には、次のような問題点があった。
従来行われていた補正は、スロットルバルブの開閉による過渡時の吸気管壁面への燃料の付着、及び蒸発により発生する空燃比の荒れを防止することを目的としたものであった。従来は、この過渡を判定するために、スロットルバルブの開度の変化や吸入空気量の変化を用いているが、過給機付内燃機関の場合、本来補正を実施したい状態が終了した後でも、過給により吸入空気が増加し続ける場合がある。この場合に、本来過渡時ではないのに、過渡時と誤判定して、過度に補正してしまう問題があった。
【０００８】
具体的には、従来技術において、加速状態が継続されたときテーリング噴射量は、０．３０ｍＳ＊１３．７＝４．１１ｍＳとなる。これは、ベース噴射量１０ｍＳに対して、４．１１ｍＳを加算することを意味する。従って、補正されたＡ／Ｆは、ベースＡ／Ｆ＝１３に対して、１３＊１０／（１０＋４．１１）＝９．２となる。
一方、過給機による過給が行われる領域においては、排気温度上昇防止対策、耐ノック向上対策として、空燃比をリッチ側に設定することが行われている。これは、空燃比をリッチとすることで燃焼効率を低下させるためである。
例えば、自然吸気内燃機関のＡ／Ｆ＝約１２に対し、過給内燃機関のＡ／Ｆ＝約９．５とされている。
従って、テーリング補正がかかっている時に、同時に過給が行われている領域での補正がかけられた場合には、Ａ／Ｆは、よりリッチ側となるため、オーバリッチ状態となる。そして、Ａ／Ｆがオーバーリッチ状態になると、燃費が悪化する問題、未燃焼の燃料によりプラグがくすぶる問題、さらには、失火に至る問題がある。
【０００９】
本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、過給が行われる領域における壁面付着補正により、Ａ／Ｆがオーバーリッチにならなくするための内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明の内燃機関の空燃比制御装置は、次のような構成を採っている。
（１）内燃機関の燃焼室内に流入する空気量相当値に応じて、吸気管の燃料の壁面付着量を演算する付着量演算手段と、今回演算された前記付着燃料量と前回演算された付着燃料量との差分に基づいて、付着燃料補正量を演算する付着燃料補正量演算手段と、付着燃料補正量に応じて前記内燃機関の空燃比を調整する空燃比調整手段とを有する内燃機関の空燃比制御装置であって、内燃機関の冷却水温を計測する冷却水温計測手段と、吸気管における吸気圧力を計測する吸気圧計測手段とを有し、前記付着燃料補正量演算手段が、前記吸気圧計測手段が計測した吸気圧力と、前記冷却水温計測手段が計測した冷却水温との２つのパラメータにより、前記付着燃料補正量を算出することを特徴とする。
【００１１】
（２）（１）に記載する内燃機関の空燃比制御装置において、前記冷却水温と前記吸気圧力との２つのパラメータによる２次元的マップにより前記付着燃料補正量を算出することを特徴とする。
【００１２】
次に、上記構成を有する内燃機関の空燃比制御装置の作用を説明する。
過給機が過給を行っていることは、吸気管における圧力を計測することにより、認知することができる。すなわち、過給を行わずに大気圧（１００ＫＰａ）をそのまま導入している場合には、内燃機関が燃焼すると、吸気管の圧力は、９８ＫＰａ程度の負圧となるのが通常である。それが、過給機による過給が行われると、１１０ＫＰａ等の正圧が検出されるからである。
従って、冷却水温について２０℃毎の反映時補正係数を横軸に採り、吸気圧計測手段が計測した吸気管の吸気圧力について１０ＫＰａ毎の反映時補正係数を縦軸に採ることにより、冷却水温と吸気管圧力との２次元的マップから反映時補正係数を読み出すことができる。２次元的マップを用いて反映時補正係数を記憶していることにより、複雑な演算による無駄な時間をなくし、制御を迅速に行うことができる。
さらに、冷却水温及び吸気圧力が中間値を取る場合には、各々直線補完を行うことにより、精確な補正を行うことができる。
【００１３】
過給が行われている場合には、吸気管圧力が、例えば１１０ＫＰａと高くなるが、本発明の２次元マップにおいては、吸気管圧力が高い場合の反映時補正係数を、吸気管圧力が低い場合の反映時補正係数よりも、低い値として定めているので、過給による制御により別に空燃比がリッチに設定されても、トータルとして、従来より空燃比を薄くすることができる。
内燃機関冷却水温と、吸気管内圧による２次元マップを用いることにより、通常のスロットルバルブの開閉による過渡状態では発生することのない、吸気管内が正圧になる領域においては、付着燃料補正量を少なくして過度の補正を防止しているのである。
【００１４】
すなわち、具体的には、吸入空気量が例えば、小から大へ変化した時には平衡状態に移行すべく燃料噴射量の内の所定量が壁面に付着する。この平衡状態になるまでの付着量は、今回の処理周期における付着燃料量と前回の処理周期における付着燃料量との差から算出することができる。しかし、付着燃料補正分が一挙に付着されるわけではなく少しずつ平衡状態に移行する。そのため、今回の処理周期で付着される燃料補正分の割合を用いて今回の処理周期で付着される燃料補正分を求めている。さらに、前回付着しようとしてまだ付着していない分を求める。上記２つの燃料補正分を加算することにより、今回の処理周期で燃料補正する量を求められる。
そして、この燃料補正を行うことにより、低温時燃費の悪化を防止し、プラグのくすぶりを防止することができる。さらには、失火の発生を防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態である内燃機関の空燃比制御装置について図面に基づいて詳細に説明する。図２に制御装置を含む内燃機関の構成を示す。
ガソリンエンジン１０は、シリンダ内を摺動するピストン１２、ピストン１２上に形成された燃焼室１１、燃焼室に燃料と空気の混合ガスを供給するための吸気弁１３、燃焼後の排気を排出するための排気弁１９を有している。シリンダを冷却するための冷却水の通路である冷却水路２９には、冷却水の温度を計測するための水温センサ１４が取り付けられている。
吸気弁１３は、吸気管１５と連通している。吸気管１５には、燃料噴射弁１６が設けられている。また、吸気管１５は、サージタンク２７に連通している。サージタンク２７には、吸気圧力を計測するための吸気圧計測手段である圧力センサ２０が取り付けられている。
【００１６】
サージタンク２７の上流の配管経路には、吸気空気量を調整するためのスロットルバルブ２１が取り付けられている。スロットルバルブ２１の上流には、インタークーラ２２が取り付けられている。インタークーラ２２の上流には、過給機であるターボチャージャ２３が取り付けられている。ターボチャージャ２３の上流の配管路２６には、空気量を計測するためのエアフローメータ２５が取り付けられている。
一方、排気弁１９は、排気管１８と連通している。排気管１８には、ターボチャージャ２３の駆動部である排気回転部２４が取り付けられている。
【００１７】
一方、圧力センサ２０、水温センサ１４、エアフローメータ２５等が、内燃機関の空燃比制御装置を含む制御装置２８に接続されている。制御装置２８は、一般的なＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等で構成されているので詳細な構成は説明を省略する。ＲＯＭの中に本発明の特徴部分である制御プログラム・ＦＭＷ演算ルーチンが記憶されており、ＣＰＵにより制御が実行される。
【００１８】
内燃機関の空燃比制御装置の制御プログラムであるＦＭＷ演算ルーチンを図１に示す。このプログラムの目的は、加速時または減速時の付着燃料補正量（単位ｍＳｅｃ）であるｅｋｆｍＷａ、ｅｋｆｍＷｄを演算により求めることである。その具体的手法は、Ｓ１１からＳ１７に記載している。
すなわち、冷却水温計測手段である水温センサ１４より水温ｔｈＷを読み込み、回転検出器によりガソリンエンジン１０の回転数ｅｎｅを読み込み、ターボ過給圧として、吸気圧計測手段である圧力センサ２０よりサージタンク２７の吸気圧力ｐｍｓｍを読み込む（Ｓ１１）。
【００１９】
次に、反映時補正係数ｔ＿ｋｔｈＷｘを水温ｔｈＷ及び吸気圧力ｐｍｓｍより算出する（Ｓ１２）。ここで、加速側の反映時補正係数はｔ＿ｋｔｈＷａで表し、減速側の反映時補正係数はｔ＿ｋｔｈＷｄで表している。
具体的には、例えば、加速側の反映時補正係数ｔ＿ｋｔｈＷａは、図３に示すように、冷却水温については、摂氏−３０℃から８０℃まで、２０℃毎の反映時補正係数を横軸に採り、吸気圧計測手段が計測した吸気管の吸気圧力については、大気圧である１００ＫＰａを中心に上下１０ＫＰａの反映時補正係数を縦軸に採っている。これにより、冷却水温と吸気管圧力との２次元的マップから反映時補正係数を読み出すことができる。２次元的マップを用いて反映時補正係数を記憶していることにより、複雑な演算による無駄な時間をなくし、制御を迅速に行うことができる。
【００２０】
さらに、冷却水温及び吸気圧力が中間値を取る場合には、各々直線補完を行うことにより、精確な補正を行うことができる。
本実施の形態では、吸気圧力ｐｍｓｍの最大値として１１０ＫＰａを採っており、吸気圧力ｐｍｓｍが１１０ＫＰａを越える場合には、ｐｍｓｍ＝１１０ＫＰａとして処理している。過給が行われる場合でも、ｐｍｓｍ＝１１０ＫＰａで処理すれば、過給が行われてもオーバーリッチとならない範囲となし得るからである。
【００２１】
そして、加速側の反映時補正係数ｔ＿ｋｔｈＷａまたは減速側の反映時補正係数ｔ＿ｋｔｈＷｄが１．０を越える場合には（Ｓ１３，ＹＥＳ）、回転数ｅｎｅを補正するために、ｔ＿ｋｎｅを算出する。回転数補正の手法は、従来技術であるので詳細な説明を省略する。
次に、加速側の反映時補正係数ｔ＿ｋｔｈＷａまたは減速側の反映時補正係数ｔ＿ｋｔｈＷｄとして、Ｓ１２で求めたものにｔ＿ｋｎｅを乗算したものを採用する（Ｓ１５）。そして、冷間始動後流出燃料補正項ｅｋｔｈＷｓｔを算出する（Ｓ１６）。
一方、加速側の反映時補正係数ｔ＿ｋｔｈＷａまたは減速側の反映時補正係数ｔ＿ｋｔｈＷｄが１．０を越えない場合には（Ｓ１３，ＮＯ）、Ｓ１６へ進む。
加速側の反映時補正係数ｔ＿ｋｔｈＷａまたは減速側の反映時補正係数ｔ＿ｋｔｈＷｄが１．０を越えない場合に、回転数補正を行わないのは、付着燃料補正量自体が小さいため、複雑な処理を行わなくても値が大きく変化しないからである。
【００２２】
次に、補正した反映時補正係数ｔ＿ｋｔｈＷｘにより、従来技術で説明した式１を用いて壁面付着量ｅｆｍＷを算出する（Ｓ１７）。ここで、加速側の反映時補正係数はｔ＿ｋｔｈＷａで表し、減速側の反映時補正係数はｔ＿ｋｔｈＷｄで表している。
Ｓ１７の式について説明する。吸入空気量が例えば、小から大へ変化した時には平衡状態に移行すべく燃料噴射量の内の所定量が壁面に付着する。この平衡状態になるまでの付着量は、今回の処理周期における付着燃料量と前回の処理周期における付着燃料量との差であるｅｄｌｑｍＷから算出することができる。しかし、付着燃料補正分ｅｄｌｑｍＷが一挙に付着されるわけではなく少しずつ平衡状態に移行する。そのため、今回の処理周期で付着される燃料補正分の即時補正係数ｅｋｍＷ１（これは回転数と冷却水温に応じて予め決められている）を用いて今回の処理周期で付着される燃料補正分ｅｄｌｑｍＷ＊ｅｋｍＷ１を求める。
【００２３】
さらに、前回付着しようとしてまだ付着していない分をｅｑｔｒｎ０＊ｅｋｍＷ２で求める。ここで、ｅｋｍＷ２は回転数に応じて予め決められている。上記２つの燃料補正分を加算することにより、今回の処理周期で燃料補正する量を求めている。
さらに、この燃料補正する量にＳ１２で算出した吸気圧力と冷却水温による反映時補正係数ｔ＿ｋｔｈＷｘを乗算することにより、冷間始動後でない場合における付着燃料補正量ｅｆｍＷが算出される。
【００２４】
次に、付着燃料補正量ｅｆｍＷに基づいて、燃料噴射量を補正する方法について説明する。図６に燃料噴射量ＴＡＵの計算ルーチンをフローチャートで示す。
所定クランク角周期でＴＡＵ計算ルーチンが起動されると、ＣＰＵはガソリンエンジン１０の回転数ｅｎｅ、吸気管圧力ｐｍｓｍ、及び図１のＦＭＷ演算ルーチンで算出した付着燃料補正量ｅｆｍＷを各々取り込んだ後（Ｓ２１）、ｐｍｓｍとｅｎｅから基本燃料噴射時間ＴＰを算出する（Ｓ２２）。
次に、基本燃料噴射時間ＴＰに暖機増量、空燃比フィードバック補正係数他種々の補正係数βを乗算し、その乗算結果に付着燃料補正量ｅｆｍＷを加算して燃料噴射時間ＴＡＵを算出する（Ｓ２４）。
次に、噴射タイミングか否かを判定し（Ｓ２５）、噴射タイミングであれば上記燃料噴射時間ＴＡＵの持続時間を有する駆動パルスが制御装置２８より燃料噴射弁１６に供給され、ＴＡＵの時間燃料噴射弁１６を開弁して燃料噴射を実行させる（Ｓ２６）。
【００２５】
次に、図１のフローチャートに基づいて具体的な例を、従来技術で説明した例と同じ条件で説明する。
前提条件として、冷却水温−１０℃、ベースＡ／Ｆ＝１３．０と仮定する。また、供給空気量が所定値未満では、ベースＴＡＵ＝２．０ｍＳ、テーリング＝０．０１ｍＳとし、供給空気量が所定値以上では、ＴＡＵ＝１０．０ｍＳ、テーリング＝０．３０ｍＳと仮定する。
【００２６】
加速が開始されてしばらく時間経過した時には、未だ過給が行われていないから、大気圧（１００ＫＰａ）をそのまま導入され、内燃機関が燃焼すると、吸気管の圧力は、９０ＫＰａ程度の負圧となっている。
従って、加速側の反映時補正係数であるｔ＿ｋｔｈＷａは、図３の表に示すように、水温ｔｈＷ＝−１０℃、かつ吸気圧力ｐｍｓｍ＝９０ＫＰａのとき、加速側の反映時補正係数ｔ＿ｋｔｈＷａ＝１３．７である。
従って、加速が開始されてしばらく時間経過した時のテーリング噴射量は、０．０１ｍＳ＊１３．７＝０．１３７ｍＳである。
【００２７】
次に、加速状態が継続されたときテーリング噴射量について説明する。過給が行われると、吸気圧力が上昇する。ここでは、吸気圧力ｐｍｓｍ＝１１０ＫＰａになったと仮定する。すると、加速側の反映時補正係数であるｔ＿ｋｔｈＷａは、図３の表に示すように、水温ｔｈＷ＝−１０℃、かつ吸気圧力ｐｍｓｍ＝１１０ＫＰａのとき、加速側の反映時補正係数ｔ＿ｋｔｈＷａ＝５．５である。
従って、過給が行われている時のテーリング噴射量は、０．３０ｍＳ＊５．５＝１．６５ｍＳとなる。これは、ベース噴射量１０ｍＳに対して、１．６５ｍＳを加算することを意味する。従って、補正されたＡ／Ｆは、ベースＡ／Ｆ＝１３に対して、１３＊１０／（１０＋１．６５）＝１１．１となる。
【００２８】
従来技術では、過給が行われたときでも、図５の表が用いられていたため、水温ｔｈＷ＝−１０℃のとき、加速側の反映時補正係数ｔ＿ｋｔｈＷａ＝１３．７であり、過給が行われている時のテーリング噴射量は、０．３０ｍＳ＊１３．７＝４．１１ｍＳとなり、補正されたＡ／Ｆは、ベースＡ／Ｆ＝１３に対して、１３＊１０／（１０＋４．１１）＝９．２となることは、前に説明した通りである。
【００２９】
本発明の内燃機関の空燃比制御装置による場合と従来技術との結果を、図４に比較して示す。（ａ）は、本発明の場合であり、（ｂ）は従来技術の場合である。（ａ）において、Ａは壁面付着量ｅｆｍＷを示し、ＢはＡ／Ｆを示している。同様に、（ｂ）において、Ｃは壁面付着量ｅｆｍＷを示し、ＤはＡ／Ｆを示している。（ｄ）は、アクセル開度を示し、（ｃ）は吸気圧力を示している。
アイドル状態から、（ｄ）に示すようにアクセルを踏み込むと、（ｃ）に示すように、加速が開始される。
従来は、（ｂ）のＤに示すように、過給が行われている時に、Ａ／Ｆが９．２まで小さくなって、オーバリッチの状態となっていたが、本発明の内燃機関の空燃比制御装置によれば、（ａ）のＢに示すように、過給が行われている時でも、Ａ／Ｆが１１．１までしか小さくならず、オーバリッチの状態とならないことを示している。
【００３０】
以上詳細に説明したように、本実施の形態の内燃機関の空燃比制御装置によれば、内燃機関の冷却水温を計測する水温センサ１４と、吸気管における吸気圧力を計測する圧力センサ２０とを有し、ＦＭＷ演算ルーチンが、圧力センサ２０が計測した吸気圧力と、水温センサ１４が計測した冷却水温との２つのパラメータにより、付着燃料補正量を算出しているので、過給が行われたときでも、Ａ／Ｆがあまり濃くならないため、オーバーリッチ状態となることがなく、燃費が悪化することがなく、未燃焼の燃料によりプラグがくすぶることがなく、さらには、失火が発生することもない。
【００３１】
また、本実施の形態の内燃機関の空燃比制御装置によれば、図４に示すように、冷却水温と吸気圧力との２つのパラメータによる２次元的マップにより付着燃料補正量の反映時補正係数を記憶しているので、複雑な演算による無駄な時間をなくし、制御を迅速に行うことができる。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
例えば、本実施の形態では、過給が行われているか否かを計測した吸気圧力値に基づいて判断しているが、吸気圧力の代わりに充填効率や内燃機関の負荷率を用いて過給が行われているか否かを判断しても同じである。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の内燃機関の空燃比制御装置によれば、内燃機関の冷却水温を計測する冷却水温計測手段と、吸気管における吸気圧力を計測する吸気圧計測手段とを有し、前記付着燃料補正量演算手段が、前記吸気圧計測手段が計測した吸気圧力と、前記冷却水温計測手段が計測した冷却水温との２つのパラメータにより、前記付着燃料補正量を算出しているので、通常のスロットルバルブの開閉による過渡状態では発生することのない、吸気管内が正圧になる領域においては、付着燃料補正量を少なくして過度の補正を防止でき、過給が行われたときでも空燃比があまり濃くならないため、オーバーリッチ状態となることがなく、燃費が悪化することがなく、未燃焼の燃料によりプラグがくすぶることがなく、さらには、失火が発生することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の空燃比制御装置の制御プログラムの内容を示すフローチャートである。
【図２】内燃機関の全体構成を示す図である。
【図３】加速側の反映時補正係数ｔ＿ｋｔｈＷａを示す２次元的表図である。
【図４】ｅｋｆｍＷとＡ／Ｆとのデータ図である。
【図５】従来の加速側の反映時補正係数ｔ＿ｋｔｈＷａを示す表図である。
【図６】燃料噴射量ＴＡＵの計算ルーチンをフローチャートである。
【符号の説明】
１１燃焼室
１４水温センサ
１５吸気管
１６燃料噴射弁
２０圧力センサ
２３ターボチャージャ
２７サージタンク
２８制御装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, and more specifically, includes an attached fuel correction amount calculating means for calculating an attached fuel correction amount when supercharging of an internal combustion engine with a supercharger is performed, The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that adjusts the air-fuel ratio in accordance with the adhered fuel correction means.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the fuel supply to the internal combustion engine is performed by measuring the intake air flow rate flowing into the combustion chamber of the internal combustion engine with an air flow meter, calculating the fuel amount required for the internal combustion engine according to the intake air flow rate, An electronically controlled fuel injection system that supplies the fuel to the intake pipe by a fuel injection valve has been implemented.
Here, the fuel injected from the fuel injection valve once adheres to the inner wall surface of the intake pipe, evaporates, and is sent to the combustion chamber. If the internal combustion engine is in a steady state, the amount of fuel adhering to the wall surface is constant, which is not a problem. However, during acceleration, the amount of adhering increases, so the amount of mixed gas actually supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine There is a problem that the air-fuel ratio becomes leaner than the set air-fuel ratio, and at the time of deceleration, the adhering fuel is separated, so that it becomes richer than the set air-fuel ratio and combustion becomes incomplete.
[0003]
Conventionally, in order to solve this problem, in an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, the coolant temperature of the internal combustion engine is measured, and correction control of the wall surface adhesion amount during acceleration / deceleration is performed according to the coolant temperature.
For example, in JP-A-63-215848, JP-A-4-342844, etc., when the amount of change in the wall surface adhesion amount is corrected by the cooling water temperature, the immediate correction term and the tailing correction term are used for cooling. Corrections are made using different correction factors depending on the water temperature.
[0004]
That is, the fuel wall surface adhesion amount efmW (unit mSec) generated by opening and closing the throttle valve is expressed by Equation 1.
[Expression 1]

[0005]
Here, edlqmW * ekmW1 is an immediate correction term, eqtrn0 * ekmW2 is a tailing correction term, and t_kthWx is a correction coefficient when reflected in the fuel injection amount (hereinafter referred to as a reflection time correction coefficient). Here, the reflection correction coefficient on the acceleration side is represented by t_kthWa, and the reflection correction coefficient on the deceleration side is represented by t_kthWd. EfmWst is a fuel correction term when the internal combustion engine is started.
Then, edlqmW is the wall surface adhesion change amount (unit mSec) between the cylinder intake strokes, ekmW1 is the immediate correction coefficient, eqtrn0 is the remaining accumulated amount from the immediate correction, and ekmW2 is the attenuation coefficient of eqtrn0. It is.
[0006]
Next, the above correction will be described using a specific example. As preconditions, it is assumed that the cooling water temperature is −10 ° C. and the base A / F = 13.0. Further, when the supply air amount is less than the predetermined value, it is assumed that the base TAU = 2.0 mS and tailing = 0.01 mS, and when the supply air amount is equal to or more than the predetermined value, TAU = 10.0 mS and tailing = 0.30 mS.
Conventionally, t_kthWa as a reflection correction coefficient on the acceleration side is uniquely determined from the cooling water temperature thW, as shown in the table of FIG. According to this table, when the water temperature is −10 ° C., the reflection correction coefficient t_kthWa = 13.7.
Accordingly, the tailing injection amount when a certain amount of time has elapsed since the start of acceleration is 0.01 mS * 13.7 = 0.137 mS.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional air-fuel ratio control device for an internal combustion engine has the following problems.
The correction performed conventionally has been aimed at preventing fuel from adhering to the wall surface of the intake pipe during a transition due to opening and closing of the throttle valve and air-fuel ratio roughening caused by evaporation. Conventionally, in order to determine this transition, the change in the opening of the throttle valve or the change in the intake air amount is used. However, in the case of an internal combustion engine with a supercharger, even after the state where the correction is originally desired is completed. The intake air may continue to increase due to supercharging. In this case, there is a problem that although it is not in a transient state, it is erroneously determined to be in a transient state and excessively corrected.
[0008]
Specifically, in the conventional technique, when the acceleration state is continued, the tailing injection amount is 0.30 mS * 13.7 = 1.11 mS. This means that 4.11 mS is added to the base injection amount of 10 mS. Therefore, the corrected A / F is 13 * 10 / (10 + 4.11) = 9.2 with respect to the base A / F = 13.
On the other hand, in a region where supercharging by the supercharger is performed, the air-fuel ratio is set to the rich side as an exhaust temperature rise prevention measure and a knock resistance improvement measure. This is to reduce the combustion efficiency by making the air-fuel ratio rich.
For example, A / F = about 9.5 for a naturally aspirated internal combustion engine, whereas A / F = about 9.5 for a supercharged internal combustion engine.
Therefore, when the tailing correction is applied and the correction is performed in the region where supercharging is performed at the same time, the A / F becomes richer, and therefore the over-rich state occurs. When the A / F is in an overrich state, there are problems that the fuel consumption is deteriorated, the plug is smoldered by unburned fuel, and further a misfire is caused.
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine for preventing A / F from becoming over-rich by correcting wall surface adhesion in a region where supercharging is performed. The purpose is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention has the following configuration.
(1) Adhesion amount calculating means for calculating the wall surface adhering amount of fuel in the intake pipe according to the value corresponding to the amount of air flowing into the combustion chamber of the internal combustion engine, and the adhering fuel amount calculated this time and the previously calculated adhering amount An internal combustion engine having an attached fuel correction amount calculating means for calculating an attached fuel correction amount based on a difference from the fuel amount, and an air / fuel ratio adjusting means for adjusting an air / fuel ratio of the internal combustion engine according to the attached fuel correction amount. An air-fuel ratio control device, comprising: a cooling water temperature measuring means for measuring the cooling water temperature of the internal combustion engine; and an intake pressure measuring means for measuring the intake pressure in the intake pipe. The attached fuel correction amount is calculated from two parameters of an intake pressure measured by an atmospheric pressure measuring unit and a cooling water temperature measured by the cooling water temperature measuring unit.
[0011]
(2) In the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine described in (1), the attached fuel correction amount is calculated from a two-dimensional map based on two parameters of the cooling water temperature and the intake pressure.
[0012]
Next, the operation of the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine having the above configuration will be described.
It can be recognized that the supercharger is supercharging by measuring the pressure in the intake pipe. That is, when the atmospheric pressure (100 KPa) is introduced as it is without supercharging, the pressure in the intake pipe is usually a negative pressure of about 98 KPa when the internal combustion engine burns. This is because a positive pressure such as 110 KPa is detected when supercharging by the supercharger is performed.
Therefore, the reflection time correction coefficient for every 20 ° C. is taken on the horizontal axis for the cooling water temperature, and the reflection time correction coefficient for every 10 KPa is taken on the vertical axis for the intake pressure of the intake pipe measured by the intake pressure measuring means. The reflection correction coefficient can be read from the two-dimensional map with the intake pipe pressure. By storing the correction coefficient at the time of reflection using a two-dimensional map, it is possible to eliminate wasteful time due to complicated calculations and perform control quickly.
Furthermore, when the coolant temperature and the intake pressure take intermediate values, accurate correction can be performed by performing linear interpolation.
[0013]
When supercharging is performed, the intake pipe pressure becomes high, for example, 110 KPa. However, in the two-dimensional map of the present invention, the reflection correction coefficient when the intake pipe pressure is high is used as a reflection correction coefficient when the intake pipe pressure is low. Since it is set to a value lower than the correction coefficient at the time of reflection, even if the air-fuel ratio is set to be rich by control by supercharging, the air-fuel ratio can be reduced as a whole compared to the conventional case.
By using a two-dimensional map based on the internal combustion engine cooling water temperature and the intake pipe internal pressure, the amount of adhering fuel correction is reduced in the region where the intake pipe has a positive pressure, which does not occur in a transient state due to normal opening and closing of the throttle valve. It is reduced to prevent excessive correction.
[0014]
Specifically, when the intake air amount changes from small to large, for example, a predetermined amount of the fuel injection amount adheres to the wall surface so as to shift to the equilibrium state. The amount of adhesion until this equilibrium state is reached can be calculated from the difference between the amount of fuel adhering in the current processing cycle and the amount of fuel adhering in the previous processing cycle. However, the adhering fuel correction amount is not adhering at once, but gradually shifts to an equilibrium state. Therefore, the fuel correction amount deposited in the current processing cycle is obtained using the ratio of the fuel correction amount deposited in the current processing cycle. Furthermore, the part which has not adhered yet when trying to adhere last time is calculated | required. By adding the two fuel correction amounts, the fuel correction amount can be obtained in the current processing cycle.
And by performing this fuel correction | amendment, the deterioration of the fuel consumption at the time of low temperature can be prevented, and the smoldering of a plug can be prevented. Furthermore, the occurrence of misfire can be prevented.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 shows the configuration of the internal combustion engine including the control device.
The gasoline engine 10 has a piston 12 that slides in a cylinder, a combustion chamber 11 formed on the piston 12, an intake valve 13 for supplying a mixed gas of fuel and air to the combustion chamber, and exhausts exhaust gas after combustion. An exhaust valve 19 is provided. A water temperature sensor 14 for measuring the temperature of the cooling water is attached to the cooling water passage 29 which is a passage of the cooling water for cooling the cylinder.
The intake valve 13 communicates with the intake pipe 15. A fuel injection valve 16 is provided in the intake pipe 15. Further, the intake pipe 15 communicates with the surge tank 27. The surge tank 27 is provided with a pressure sensor 20 that is an intake pressure measuring means for measuring the intake pressure.
[0016]
A throttle valve 21 for adjusting the intake air amount is attached to the piping path upstream of the surge tank 27. An intercooler 22 is attached upstream of the throttle valve 21. A turbocharger 23 that is a supercharger is attached upstream of the intercooler 22. An air flow meter 25 for measuring the amount of air is attached to a pipe line 26 upstream of the turbocharger 23.
On the other hand, the exhaust valve 19 communicates with the exhaust pipe 18. The exhaust pipe 18 is provided with an exhaust rotation unit 24 that is a drive unit of the turbocharger 23.
[0017]
On the other hand, a pressure sensor 20, a water temperature sensor 14, an air flow meter 25, and the like are connected to a control device 28 including an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine. Since the control device 28 is composed of a general CPU, ROM, RAM, I / O, etc., a detailed description thereof will be omitted. The ROM stores a control program / FMW calculation routine, which is a feature of the present invention, and is controlled by the CPU.
[0018]
FIG. 1 shows an FMW calculation routine which is a control program for an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine. The purpose of this program is to obtain ekfmWa and ekfmWd, which are adhesion fuel correction amounts (unit mSec) during acceleration or deceleration, by calculation. The specific method is described in S11 to S17.
That is, the water temperature thW is read from the water temperature sensor 14 that is the cooling water temperature measuring means, the rotation speed ene of the gasoline engine 10 is read by the rotation detector, and the surge tank 27 is read from the pressure sensor 20 that is the intake pressure measuring means as the turbo boost pressure. Is read (S11).
[0019]
Next, the reflection correction coefficient t_kthWx is calculated from the water temperature thW and the intake pressure pmsm (S12). Here, the reflection correction coefficient on the acceleration side is represented by t_kthWa, and the reflection correction coefficient on the deceleration side is represented by t_kthWd.
Specifically, for example, as shown in FIG. 3, the acceleration correction coefficient t_kthWa on the acceleration side has a reflection correction coefficient every 20 ° C. from −30 ° C. to 80 ° C. As for the intake pressure of the intake pipe measured by the intake pressure measuring means, a vertical correction coefficient of 10 KPa up and down is taken on the vertical axis with the atmospheric pressure being 100 KPa as the center. Thereby, the reflection correction coefficient can be read from the two-dimensional map of the coolant temperature and the intake pipe pressure. By storing the correction coefficient at the time of reflection using a two-dimensional map, it is possible to eliminate wasteful time due to complicated calculations and perform control quickly.
[0020]
Furthermore, when the coolant temperature and the intake pressure take intermediate values, accurate correction can be performed by performing linear interpolation.
In the present embodiment, 110 KPa is taken as the maximum value of the intake pressure pmsm, and when the intake pressure pmsm exceeds 110 KPa, it is processed as pmsm = 110 KPa. This is because even when supercharging is performed, if the process is performed at pmsm = 110 KPa, it is possible to achieve a range that does not become overrich even if supercharging is performed.
[0021]
If the acceleration correction coefficient t_kthWa on the acceleration side or the correction coefficient t_kthWd on the deceleration side exceeds 1.0 (S13, YES), t_kne is calculated to correct the rotational speed ene. Since the rotational speed correction method is a conventional technique, a detailed description thereof will be omitted.
Next, the acceleration-side reflection correction coefficient t_kthWa or the deceleration-side reflection correction coefficient t_kthWd is obtained by multiplying the value obtained in S12 by t_kne (S15). Then, an after-cold start spill fuel correction term ekthWst is calculated (S16).
On the other hand, when the acceleration correction coefficient t_kthWa on the acceleration side or the reflection correction coefficient t_kthWd on the deceleration side does not exceed 1.0 (S13, NO), the process proceeds to S16.
If the acceleration correction factor t_kthWa on the acceleration side or the deceleration correction factor t_kthWd on the deceleration side does not exceed 1.0, the rotation speed correction is not performed. This is because even if not, the value does not change greatly.
[0022]
Next, the wall surface adhering amount efmW is calculated by using the corrected reflection correction coefficient t_kthWx using Equation 1 described in the related art (S17). Here, the reflection correction coefficient on the acceleration side is represented by t_kthWa, and the reflection correction coefficient on the deceleration side is represented by t_kthWd.
The expression of S17 will be described. For example, when the intake air amount changes from small to large, a predetermined amount of the fuel injection amount adheres to the wall surface in order to shift to the equilibrium state. The amount of adhesion until this equilibrium state is reached can be calculated from edlqmW, which is the difference between the amount of fuel adhering in the current processing cycle and the amount of fuel adhering in the previous processing cycle. However, the attached fuel correction amount edlqmW is not attached all at once, and gradually shifts to an equilibrium state. Therefore, the fuel correction amount edlqmW attached in the current processing cycle using the immediate correction coefficient ekmW1 for the fuel correction amount attached in the current processing cycle (which is predetermined according to the rotation speed and the cooling water temperature). * Calculate ekmW1.
[0023]
Further, eqtrn0 * ekmW2 is determined for the amount that has not been adhered to the previous adhesion. Here, ekmW2 is determined in advance according to the rotational speed. By adding the two fuel corrections, the amount of fuel correction in the current processing cycle is obtained.
Further, the fuel correction amount efmW when not after the cold start is calculated by multiplying the fuel correction amount by the reflection time correction coefficient t_kthWx calculated in S12.
[0024]
Next, a method for correcting the fuel injection amount based on the attached fuel correction amount efmW will be described. FIG. 6 is a flowchart showing a calculation routine for the fuel injection amount TAU.
When the TAU calculation routine is started at a predetermined crank angle cycle, the CPU takes in the engine speed ene of the gasoline engine 10, the intake pipe pressure pmsm, and the attached fuel correction amount efmW calculated by the FMW calculation routine of FIG. S21), the basic fuel injection time TP is calculated from pmsm and ene (S22).
Next, the basic fuel injection time TP is multiplied by a warm-up increase, an air-fuel ratio feedback correction coefficient, and other various correction coefficients β, and the fuel injection time TAU is calculated by adding the adhered fuel correction amount efmW to the multiplication result (S24). ).
Next, it is determined whether or not it is an injection timing (S25). If the injection timing is reached, a drive pulse having a duration of the fuel injection time TAU is supplied from the control device 28 to the fuel injection valve 16, and the TAU time fuel injection is performed. The valve 16 is opened to execute fuel injection (S26).
[0025]
Next, a specific example based on the flowchart of FIG. 1 will be described under the same conditions as the example described in the related art.
As preconditions, it is assumed that the cooling water temperature is −10 ° C. and the base A / F = 13.0. Further, when the supply air amount is less than the predetermined value, it is assumed that the base TAU = 2.0 mS and tailing = 0.01 mS, and when the supply air amount is equal to or more than the predetermined value, TAU = 10.0 mS and tailing = 0.30 mS.
[0026]
When a certain amount of time has passed since acceleration started, supercharging has not yet been performed, so when atmospheric pressure (100 KPa) is introduced as it is and the internal combustion engine burns, the pressure in the intake pipe becomes a negative pressure of about 90 KPa. ing.
Therefore, t_kthWa, which is the acceleration correction factor on the acceleration side, is, as shown in the table of FIG. 3, when the water temperature thW = −10 ° C. and the intake pressure pmsm = 90 KPa, the acceleration correction factor t_kthWa = 13. 7.
Accordingly, the tailing injection amount when a certain amount of time has elapsed since the start of acceleration is 0.01 mS * 13.7 = 0.137 mS.
[0027]
Next, the tailing injection amount when the acceleration state is continued will be described. When supercharging is performed, the intake pressure increases. Here, it is assumed that the intake pressure pmsm = 110 KPa. Then, as shown in the table of FIG. 3, t_kthWa, which is a reflection correction coefficient on the acceleration side, is the correction coefficient t_kthWa on the acceleration side when the water temperature thW = −10 ° C. and the intake pressure pmsm = 110 KPa. 5.
Therefore, the tailing injection amount when supercharging is performed is 0.30 mS * 5.5 = 1.65 mS. This means that 1.65 mS is added to the base injection amount of 10 mS. Therefore, the corrected A / F is 13 * 10 / (10 + 1.65) = 11.1 with respect to the base A / F = 13.
[0028]
In the prior art, even when supercharging is performed, the table of FIG. 5 is used. Therefore, when the water temperature thW = −10 ° C., the reflection-side correction coefficient t_kthWa = 13.7 and supercharging is performed. The tailing injection amount when it is performed is 0.30 mS * 13.7 = 4.11 mS, and the corrected A / F is 13 * 10 / (10 + 4.11) with respect to the base A / F = 13. ) = 9.2 as described above.
[0029]
FIG. 4 shows a comparison between the results obtained by the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine of the present invention and the prior art. (A) is the case of the present invention, and (b) is the case of the prior art. In (a), A indicates the wall surface adhesion amount efmW, and B indicates A / F. Similarly, in (b), C represents the wall surface adhesion amount efmW, and D represents A / F. (D) shows the accelerator opening, and (c) shows the intake pressure.
When the accelerator is depressed from the idle state as shown in (d), acceleration is started as shown in (c).
Conventionally, as indicated by D in (b), when supercharging is being performed, the A / F has decreased to 9.2, resulting in an overrich state. According to the air-fuel ratio control apparatus, as shown in B of (a), even when supercharging is being performed, A / F is reduced only to 11.1, indicating that an overrich state is not achieved. ing.
[0030]
As described above in detail, according to the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment, the water temperature sensor 14 that measures the cooling water temperature of the internal combustion engine and the pressure sensor 20 that measures the intake pressure in the intake pipe. The FMW calculation routine calculates the adhering fuel correction amount based on the two parameters of the intake pressure measured by the pressure sensor 20 and the cooling water temperature measured by the water temperature sensor 14, so that supercharging was performed. Even when the A / F does not become so dense, there is no over-rich condition, fuel consumption is not deteriorated, plugs are not smoldered by unburned fuel, and misfires may occur. Absent.
[0031]
In addition, according to the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the correction coefficient when reflecting the amount of fuel adhering to the two-dimensional map based on the two parameters of the cooling water temperature and the intake pressure. Is stored, it is possible to eliminate wasteful time due to complicated calculations and perform control quickly.
[0032]
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the invention. .
For example, in the present embodiment, determination is made based on the measured intake pressure value whether or not supercharging is performed, but supercharging is performed using the charging efficiency or the load factor of the internal combustion engine instead of the intake pressure. It is the same even if it is determined whether or not.
[0033]
【The invention's effect】
According to the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, it has a cooling water temperature measuring means for measuring the cooling water temperature of the internal combustion engine and an intake pressure measuring means for measuring the intake pressure in the intake pipe, and the attached fuel correction amount Since the calculation means calculates the adhering fuel correction amount from two parameters of the intake pressure measured by the intake pressure measurement means and the cooling water temperature measured by the cooling water temperature measurement means, the normal throttle valve In a region where the intake pipe has a positive pressure, which does not occur in a transient state due to opening and closing, excessive correction can be prevented by reducing the attached fuel correction amount, and even when supercharging is performed, the air-fuel ratio is too dark Therefore, there will be no over-rich condition, fuel economy will not deteriorate, plug will not smolder due to unburned fuel, and misfire will not occur.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing the contents of a control program of an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine.
FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of an internal combustion engine.
FIG. 3 is a two-dimensional table showing acceleration-side reflection correction coefficients t_kthWa.
FIG. 4 is a data diagram of ekfmW and A / F.
FIG. 5 is a table showing a conventional acceleration correction coefficient t_kthWa on the acceleration side.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a routine for calculating a fuel injection amount TAU.
[Explanation of symbols]
11 Combustion chamber 14 Water temperature sensor 15 Intake pipe 16 Fuel injection valve 20 Pressure sensor 23 Turbocharger 27 Surge tank 28 Control device

Claims

In accordance with the value corresponding to the amount of air flowing into the combustion chamber of the internal combustion engine with a supercharger, an adhesion amount calculation means for calculating the wall surface adhesion amount of the fuel in the intake pipe, and the previously calculated amount of adhesion fuel calculated previously An adhering fuel correction amount calculating means for calculating an adhering fuel correction amount based on a difference from the adhering fuel amount; an air fuel ratio adjusting means for adjusting an air fuel ratio of the supercharged internal combustion engine according to the adhering fuel correction amount; In an air-fuel ratio control apparatus for a supercharged internal combustion engine having
Cooling water temperature measuring means for measuring the cooling water temperature of the supercharged internal combustion engine,
An intake pressure measuring means for measuring the intake pressure in the intake pipe,
The attached fuel correction amount calculating means calculates the attached fuel correction amount from two parameters of an intake pressure measured by the intake pressure measuring means and a cooling water temperature measured by the cooling water temperature measuring means. ,
The intake pressure intake pressure measuring means has measured is the region that is smaller negative pressure Ri by atmospheric pressure, it is determined that supercharging is not being performed, the air-fuel ratio is corrected on the basis of the negative pressure adhering fuel correction amount ,
The intake air pressure pressure measuring means has measured is the region which is large positive pressure Ri by atmospheric pressure, it is determined that supercharging is being performed, less than the negative pressure adhering fuel correction amount the adhering fuel correction amount An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine with a supercharger, wherein excessive correction is prevented.

The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
Air-fuel ratio control system for an internal combustion engine, wherein the benzalkonium to calculate the adhering fuel correction quantity by 2-dimensional map with two parameters of the coolant temperature and the intake pressure.