JP3878258B2 - エンジン制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン制御装置に係り、特に、燃料圧力変化時に、精密な燃料量制御（空燃比制御）を行うのに好適なエンジン制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエンジン制御装置における燃料量制御（空燃比制御）は、排気管に空燃比のリッチ・リーンに応じた信号を出力する空燃比センサを設置し、該空燃比センサからの信号を用いて燃料量の制御を行うものであり、前記空燃比センサからの信号（リーンもしくはリッチ信号）が反転するまでの期間、所定の積分動作を行って、燃料の量を増量もしくは減量してエンジンの空燃比の平均を目標空燃比に保持するものである。
【０００３】
しかし、前記の如きエンジンの燃料量制御（空燃比制御）は、燃料圧力が切り換えられたような場合には、空燃比が一時的に目標値からずれてしまう可能性があった。このために、例えば、特開平６−５８１８８号公報では、前記点を改善するべく、燃料圧力の切り換えを行った場合においても、良好な空燃比制御が可能なエンジン制御装置の技術を提案している。
【０００４】
前記提案の技術は、燃料圧力変化時のエンジン空燃比制御を、燃圧切換手段により燃料圧力が切り換えられた時に、空燃比フィードバック係数の平均をリーン側もしくはリッチ側に変位させる制御を行うものであり、具体的には、空燃比センサのリーン・リッチ信号に基づき所定の積分動作により、混合気の空燃比の増減を行い、該空燃比の平均をフィードバック制御し、車両の運転状態等に基づきインジェクタに供給される燃料圧力が低圧側もしくは高圧側に切り換えられた時、前記混合気の空燃比増減のフィードバック係数の平均値をリーン側もしくはリッチ側に制御するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記提案の技術は、燃料圧力切換時に、空燃比フィードバック係数の平均をリーン側もしくはリッチ側に変位させる制御であるので、積分動作を待たずに空燃比の平均を変位させることとなり、急峻な燃料圧力切換に対し有効であっても、燃料圧力の変化が連続的に増減する場合、もしくは、燃料圧力調圧装置の固有の能力によって燃料圧力の変化に時間を要する場合には、燃料噴射量に対して過大な補正を行い、空燃比の変動や排気の悪化を招くと云う問題が生じる。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、エンジンの燃料量制御（空燃比制御）において、運転状態に基づく燃料圧力の連続的な増減変化が行われる際に、燃圧変化による空燃比変動の乱れを抑制し、空燃比の早期の収束性を達成できるエンジン制御装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係るエンジン制御装置は、空燃比の検出手段と、実燃料圧力の検出手段と、吸入空気量の検出手段と、運転状態に基づく目標燃料圧力の設定手段と、前記目標燃圧設定手段で設定された目標に燃料圧力を制御する燃料圧力調圧手段と、前記検出空燃比と目標空燃比との偏差に応じた空燃比フィードバック係数の演算手段と、前記吸入空気量と前記目標空燃比と前記空燃比フィードバック係数とに基づく燃料噴射量の演算手段とを備え、空燃比フィードバック係数の演算手段は、燃料圧力変化時に空燃比フィードバック係数積分分を補正する手段を備えたことを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係るエンジン制御装置の他の態様は、前記構成に加えて、前記空燃比フィードバック係数の演算手段が、燃料圧力変化時に前記目標燃圧設定手段および前記実燃料圧力検出手段により得られた目標燃圧及び検出燃圧の両方に基づいて空燃比フィードバック係数積分分を補正する手段を備えたことを特徴としている。
【０００９】
更に、本発明のエンジン制御装置は、前記検出燃圧に基づく燃圧補正係数の演算手段を備え、該燃圧補正係数に基づき前記燃料噴射量演算手段で前記燃料噴射量が補正され、燃料をシリンダ内に直接噴射する筒内噴射エンジン用であることを特徴としている。
前述の如く構成された本発明に係るエンジン制御装置は、燃料圧力の変化を連続的に制御する場合、もしくは、燃料圧力調圧手段の固有の能力で燃料圧力の変化に時間を要する場合の空燃比の収束性を向上させるものである。具体的には、運転状態に基づいた目標燃圧を目標燃圧設定手段により設定して、燃料圧力調圧手段によって燃料圧力を前記目標の燃料圧力に２段階もしくは連続的に変化させる。燃料圧力調圧手段により変化された燃料圧力は、インジェクタに連結する燃料配管の実燃料圧力を検出する実燃料圧力検出手段により検出される。
【００１０】
一方、空燃比フィードバック係数演算手段では、空燃比検出手段により検出したエンジンの排気系の空燃比と目標空燃比の偏差により空燃比フィードバック係数を演算する。演算された空燃比フィードバック係数を用いて燃料噴射量演算手段で燃料噴射量を算出する。
本発明は、前記空燃比フィードバック係数演算手段での演算を行う際に、目標燃圧設定手段において目標燃圧が変化した時、もしくは、インジェクタに連結する燃料配管の実燃料圧力を検出する実燃料圧力検出手段により検出された検出燃圧が変化した時に、空燃比フィードバック係数演算手段で演算される空燃比フィードバック係数積分分を補正して変化させる。
【００１１】
また、空燃比フィードバック係数演算手段の演算を行う際に目標燃圧設定手段および実燃料圧力検出手段により得られる目標燃圧と検出燃圧との差に基づいて、空燃比フィードバック係数演算手段で演算される空燃比フィードバック係数を補正して変化させる。
即ち、前記目標燃圧設定手段もしくは前記実燃料圧力検出手段により燃料圧力の変化を認識し、空燃比フィードバック係数積分分を変化させることで、空燃比の目標空燃比への収束時間を短縮し、排気の悪化を抑制する。
【００１２】
更に、実燃料圧力検出手段により燃料圧力の変化を認識している際に、目標燃圧は変化しないのに運転状態により実燃料圧力が変化する場合にも、空燃比の目標空燃比への収束時間を短縮し、排気の悪化を抑制できる。
更にまた、前記目標燃圧設定手段もしくは前記実燃料圧力検出手段のどちらかにより燃料圧力の変化を認識し、空燃比フィードバック係数積分分を変化させると、燃料圧力調圧手段の動作遅れや劣化、実燃料圧力検出手段の検出遅れ、コントロールユニットの通信遅れ等により生じる目標燃圧及び検出燃圧と実際の燃料圧力との間の時間的なずれのために、燃圧切換開始もしくは終了時の空燃比の変動が生じるが、燃料圧力変化時に目標燃圧設定手段および実燃料圧力検出手段により得られる目標燃圧と検出燃圧の両方に基づいて空燃比フィードバック係数の積分分を変化させることで、燃圧切換開始および終了時の空燃比の変動を両方とも抑制でき、排気の悪化を排除できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明のエンジン制御装置の一実施形態について詳細に説明する。
図１は、本実施形態のエンジン７と該エンジン７の制御システムＳを示したものである。図１において、エンジン７の各気筒には、ピストン７ａ、シリンダ７ｂで構成される燃焼室７ｃが配置され、前記燃焼室７ｃの上部には吸気管１と排気管１９とが接続されている。エンジン７の各気筒が吸入する空気は、エアクリーナ２の入口部２ａから取り入れられ、空気流量計３を通り、吸気流量を制御するスロットル弁５ａが収容されたスロットルボディ５を通り、コレクタ６に入る。該コレクタ６で、吸気はエンジン７の各シリンダ７ｂに接続された各吸気管１に分配され、シリンダ７ｂ内に導かれる。
【００１４】
他方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク１４から燃料ポンプ１０により１次加圧され、さらに燃料ポンプ１１により２次加圧され、インジェクタ９が配管されている燃料系に供給される。１次加圧された燃料は、燃圧レギュレータ１２により一定の圧力（例えば0.3MPa）に調圧され、より高い圧力に２次加圧された燃料は、燃圧レギュレータ１３により一定の圧力（例えば5MPa）に調圧される。ここで、燃圧レギュレータ１３は、圧力切換弁により燃料圧力を２段階に切り換えられるタイプ、または、外部からの電気信号により制御圧力をリニアに変えられるタイプとする。燃圧レギュレータ１３により２次加圧された燃料は、それぞれのシリンダに設けられているインジェクタ９からシリンダ７ｂの中に噴射される。
【００１５】
シリンダ７ｂ内に導入された空気と燃料の混合気に着火するには、コントロールユニット１５からコイル２２に通電し、通電を遮断したときに点火プラグ８に高電圧がかかり、混合気に点火エネルギーを与える。
また、排気管１９には、触媒２０が取り付けられており、排気ガス中の有害成分を除去する。
【００１６】
エンジン７の運転状態は、各種センサにより検出され、エンジン制御に利用されている。燃圧センサ２３は、燃圧レギュレータ１３により２次加圧された燃料圧力を検出する。前記空気流量計３は、吸気流量を示す信号が出力され、更に、スロットルボディ５に取り付けられているスロットルセンサ４によってスロットル弁５ａの開度が検出される。
【００１７】
また、カムシャフト軸（図示省略）に取り付けられたクランク角センサ１６は、クランク軸の回転位置を示す基準角信号ＲＥＦと回転信号（回転数）検出用の角度信号ＰＯＳとを出力する。排気管に設けられた空燃比センサ１８では、排気ガスの空燃比が検出される。これら検出されたセンサ出力は、いずれもコントロールユニット１５に入力されるようになっている。
【００１８】
コントロールユニット１５の主要部は、図２に示すように、ＭＰＵ３５、ＲＯＭ３４、ＲＡＭ３６およびＡ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ３７等で構成し、エンジン７の運転状態を検出する前記各種センサからの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、該演算結果として算定された各種制御信号を出力して、前記インジェクタ９、燃圧レギュレータ１３、及び、点火コイル２２等に所定の制御信号を供給し、燃料噴射量制御と点火時期制御とを実行する。
【００１９】
図３は、本実施形態のエンジン制御装置の制御ブロック図を示したものであり、燃料圧力の変化を連続的に制御する場合、もしくは、燃料圧力調圧手段固有の能力で燃料圧力の変化に時間を要する場合における空燃比の収束性を向上させる制御である。
目標燃圧設定手段１０１は、運転状態に基づいた目標燃圧を設定するものであり、前記燃圧レギュレータ（燃料圧力調圧手段）１３は、前記目標燃圧設定手段１０１により設定された目標燃圧になるように、燃料圧力を２段階もしくは連続的に変化させる。前記燃圧レギュレータ（燃料圧力調圧手段）１３により変化させた燃料圧力は、インジェクタ（燃料噴射手段）９に連結する燃料配管の実燃料圧力を検出する前記燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）２３により検出される。
【００２０】
一方、空燃比フィードバック係数演算手段１０２は、該手段１０２内の積分分演算手段１０２Ａで前記空燃比センサ（空燃比検出手段）１８により検出したエンジン７の排気系の空燃比と、運転状態に基づいて目標空燃比設定手段１０３により設定される目標空燃比との偏差により空燃比フィードバック係数積分分を演算する。
【００２１】
燃料噴射量演算手段１０４は、前記空燃比フィードバック係数演算手段１０２で演算された空燃比フィードバック係数、前記目標空燃比設定手段１０３で設定された目標空燃比、吸気流量センサ（吸入空気量検出手段）３からの吸入空気量の信号、及び、クランク角センサ（エンジン回転数検出手段）１６からのエンジン回転数の信号等から燃料噴射量を演算算出して、インジェクタ（燃料噴射手段）９から噴射する。
【００２２】
また、燃圧補正係数演算手段１０５は、異なる燃料圧力であっても燃料噴射量が同じになるように補正するものであり、前記燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）２３での燃料の実燃圧の信号に基づき前記燃圧補正係数を演算し、前記燃料噴射量演算手段１０４に出力する。
本実施形態は、前記空燃比フィードバック係数演算手段１０２での演算を行う際に、前記目標燃圧設定手段１０１における目標燃圧の変化時、もしくは、インジェクタに連結する燃料配管の実燃料圧力を検出する燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）２３の検出燃圧の変化時に、前記空燃比フィードバック係数演算手段１０２の積分分演算手段１０２Ａで演算される空燃比フィードバック係数積分分を補正させるために、前記空燃比フィードバック係数演算手段１０２内に、燃圧過渡補正分演算手段１０２Ｂと積分分補正手段１０２Ｃとを設けて、前記空燃比フィードバック係数積分分の補正分を演算すると共に補正して変化させる。
【００２３】
即ち、前記空燃比フィードバック係数演算手段１０２の演算を行う際に、前記目標燃圧設定手段１０１、及び、前記燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）２３とにより得られる目標燃圧と検出燃圧に基づいて、空燃比フィードバック係数演算手段１０２で演算される空燃比フィードバック係数を補正して変化させる。
前記補正により燃料圧力の変化を連続的に制御する場合、もしくは、燃圧レギュレータ（燃料圧力調圧手段）１３の固有の能力で燃料圧力の変化に時間を要する場合に、空燃比の目標空燃比への収束時間を短縮し、排気の悪化を抑制する。前記燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）２３により燃料圧力の変化を認識している際に、目標燃圧は変化しないのに、運転状態により実燃料圧力が変化する場合にも、空燃比の目標空燃比への収束時間を短縮し、排気の悪化を抑制する。
【００２４】
また、前記目標燃圧設定手段１０１、もしくは、前記燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）２３のどちらかにより燃料圧力の変化を認識し、空燃比フィードバック係数積分分を補正して変化させると、前記燃圧レギュレータ（燃料圧力調圧手段）１３の動作遅れや劣化、前記燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）２３の検出遅れ、コントロールユニット１５の通信遅れにより生じる目標燃圧および検出燃圧と実際の燃料圧力との間の時間的なずれのために、燃圧切換開始もしくは終了時の空燃比の変動が生じる場合があるが、燃料圧力変化時に前記目標燃圧設定手段１０１および前記燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）２３により得られる目標燃圧と検出燃圧の両方に基づいて、空燃比フィードバック係数を補正して変化させることで、燃圧切換開始および終了時の空燃比の変動を両方とも抑制でき、排気の悪化を抑制できる。
【００２５】
次に、コントロールユニット１５（図３の制御ブロック図）で行われる燃料噴射パルス幅の演算を、図４のフローチャートを用いて説明する。
図４に示した一連の処理は、一定時間、例えば、10ms毎の割り込み処理によって実行される。
【００２６】
まず、ステップ４１で吸入空気量Qaを、ステップ４２ではエンジン回転数Neを、ステップ４３では燃圧センサ２３の出力である検出燃圧Pfを読み込む。ステップ４４では、次式（１）により燃料噴射基本パルス幅Tpを計算する。
Tp=K×(Qa/Ne) 式（１）
【００２７】
ここで、Kは、例えば燃料圧力5MPaで燃料を噴射したとき、シリンダ７内への吸入空気量と燃料噴射量の比が、理論空燃比14.7になるように定められたインジェクタ噴射定数である。
ステップ４５では、次式（２）に従って、燃料噴射基本パルス幅Tpに、各種補正係数を乗じて燃料噴射パルス幅Tiを求める。
Ti=Tp×TFBYA×COEF×FPHOS×GAMMA 式（２）
【００２８】
ここで、TFBYAは、シリンダ内への吸入空気量と燃料噴射量の比が目標空燃比となるように設定された補正係数である。目標空燃比は、例えば、燃料噴射基本パルス幅Tpとエンジン回転数Neを軸とした目標空燃比マップから求める。COEFは、過渡時補正や始動後補正などの運転状態によって作用する補正係数である。FPHOSは、異なる燃料圧力であっても燃料噴射量が同じになるように補正する燃圧補正係数である。同じ燃料噴射パルス幅でも燃料圧力が高いほど燃料噴射量は多く、燃料圧力が低いほど燃料噴射量は少なくなるので、例えば、インジェクタ噴射定数Kが、燃料圧力5MPaで決定されている場合、燃圧補正係数FPHOSは、検出燃圧Pfが5MPaの時に1.0とし、検出燃圧Pfが、5MPaより降圧するほど1.0以上の値で大きくなるように設定し、検出燃圧Pfが、5MPaより昇圧するほど1.0未満の値で小さくなるように設定し、例えばテーブルを参照することにより得られる。なお、FPHOSを含まない燃料噴射量の演算を行う場合にも、本実施形態の適用が可能であり、GAMMAは、空燃比フィードバック係数である。
【００２９】
図５は、燃圧変化を目標燃圧TPfの変化により認識した場合の空燃比フィードバック（以下、Ｆ／Ｂという）係数演算のフローチャートである。
まず、ステップ５１で目標燃圧TPfを読み込み、または、算出をする。ステップ５１の目標燃圧TPfの算出は、運転状態に基づいて行われ、例えば、燃料噴射基本パルス幅Tpとエンジン回転数Neを軸としたマップを用いたり、燃料噴射パルス幅Tiや空燃比AFを軸としたテーブルを用いることで行われる。
【００３０】
次に、ステップ５２では、現在の目標燃圧TPfと１ジョブ前の目標燃圧TPfの比較を行い、目標燃圧TPfが変化していれば、ステップ５３へ進み、変化していなければステップ５４へ進む。ステップ５１及びステップ５２では、目標燃圧TPfの代わりに検出燃圧Pfを読み込んでもよい。ステップ５３では、目標燃圧TPfが変化していることで燃圧過渡時と判定し、空燃比Ｆ／Ｂ係数燃圧過渡補正分λiを通常設定よりも大きい値αに設定する。ステップ５３における空燃比Ｆ／Ｂ係数燃圧過渡補正分λiの設定は、例えば、燃圧の変化量や燃圧切換時間を軸としたテーブルやマップを用いることで行われる。
【００３１】
一方、ステップ５４では、燃圧定常時と判定し、空燃比Ｆ／Ｂ係数燃圧過渡補正分λiを通常の設定値βとする。
ステップ５６では、ステップ５３およびステップ５４において設定された空燃比Ｆ／Ｂ係数燃圧過渡補正分λiを用いて、ステップ５５により設定された空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分Kiを補正する。ステップ５７ではステップ５６により補正された空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分Kiを用いて空燃比Ｆ／Ｂ係数GAMMAを演算する。
【００３２】
図６は、燃圧を降圧させた場合に、図５に示す処理を行った時の空燃比の挙動を示したものである。
インジェクタ９により燃料が噴射された時の実際の燃料圧力（実燃圧）をRPfとすると、燃圧降圧過渡時の燃圧の大小関係は、図３における燃圧レギュレータ（燃料圧力調圧手段）１３の動作遅れや劣化、燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）２３の検出遅れ、コントロールユニット１５の通信遅れにより、目標燃圧TPf＜実燃圧RPf＜検出燃圧Pfとなる。
【００３３】
まず、前記式（２）において、燃圧補正係数FPHOSを考慮しない制御の場合（図６(I)）では、燃圧降圧により減少する燃料噴射量を空燃比Ｆ／Ｂ係数を増大させることで補正し、空燃比のリーン化を防ぐ。この空燃比のリーン化を抑制するために、燃圧降圧開始時に空燃比Ｆ／Ｂ係数の平均をリッチ側に変位させると、燃圧降圧の初期に燃料噴射パルス幅をリッチ側へ過大補正し、空燃比のハンチングをもたらす可能性がある（図６(I)の破線Ｂ１、Ｂ２）。また、一定の空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分で空燃比Ｆ／Ｂ制御を行うと、燃圧降圧による燃料量の減少に空燃比Ｆ／Ｂ制御が追随できずに空燃比がリーン化し、目標空燃比への収束性が悪化する（図６(I)の破線Ｃ１、Ｃ２）。これに対し、燃圧降圧過渡時に空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分を増大させると、空燃比のハンチングやリーン化が抑制され、空燃比の目標空燃比への収束が良くなる（図６(I)の実線Ａ１、Ａ２）。空燃比の変動が抑制されると、排気や運転性の悪化を防ぐことができる。
【００３４】
また、前記式（２）において、燃圧補正係数FPHOSを考慮した制御の場合（図６(II)）では、前記式（２）の上では、燃圧降圧によって燃料噴射量は変化しないが、実際には、実燃圧RPfと検出燃圧Pfの時間的なずれにより、実燃圧RPfより検出燃圧Pfが高くなり、検出燃圧Pfに基づいて算出される燃圧補正係数FPHOSが実燃圧RPfに応じて要求されるべき燃圧補正係数FPHOSより小さくなるため、燃料噴射量の不足が生じ、空燃比がリーン化する。この空燃比のリーン化を抑制するために、燃圧降圧開始時に空燃比Ｆ／Ｂ係数の平均をリッチ側に変位させると、燃圧降圧の初期に燃料噴射パルス幅をリッチ側へ過大補正し、空燃比のハンチングをもたらす可能性がある（図６(II)の破線Ｂ３、Ｂ４）。また、一定の空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分で空燃比Ｆ／Ｂ制御を行うと、燃圧降圧による燃料量の減少に空燃比Ｆ／Ｂ制御が追随できずに空燃比がリーン化し、目標空燃比への収束性が悪化する（図６(II)の破線Ｃ３、Ｃ４）。これに対し、燃圧降圧過渡時に空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分を増大させると、空燃比のハンチングやリーン化が抑制され、空燃比の目標空燃比への収束が良くなる（図６(II)の実線Ａ３、Ａ４）。空燃比の変動が抑制されると、排気や運転性の悪化を防ぐことができる。
【００３５】
ところで、前記式（２）において、燃圧補正係数FPHOSを考慮した制御の場合（図６(II)）では、実燃圧RPfの変化終了後、空燃比がリッチ化している（図６の実線Ｘ）。このリッチ化を防ぐ方法を以下に説明する。
図７は、前記空燃比のリッチ化を防ぐ空燃比Ｆ／Ｂ制御のフローチャートを示している。
【００３６】
まず、ステップ７１では、目標燃圧TPfを算出し、ステップ７２で燃圧センサ２３の出力である検出燃圧Pfを読み込みステップ７３に進む。
次に、ステップ７３で現在の目標燃圧TPfと１ジョブ前の目標燃圧TPfの比較を行い、目標燃圧TPfが変化していればステップ７４へ進み、変化していなければステップ７５へ進む。ステップ７５では、目標燃圧TPfが変化していない場合でも目標燃圧TPfと検出燃圧Pfの偏差が特定値Ａ以上であればステップ７４へ進み、目標燃圧TPfと検出燃圧Pfの偏差が特定値Ａより小さければステップ７６へ進む。
【００３７】
前記ステップ７５での判定は、目標燃圧TPfが変化している間に検出燃圧Pfが変化し、目標燃圧TPfの変化と検出燃圧Pfの変化がオーバーラップする場合、例えば、燃圧切換時間を長く設定した場合には、ステップ７５では現在の検出燃圧Pfと１ジョブ前の検出燃圧Pfの比較を行い、検出燃圧Pfが変化していればステップ７４へ進み、変化していなければステップ７６へ進むような分岐でもよい。
【００３８】
ステップ７４では、燃圧過渡時と判定し、空燃比Ｆ／Ｂ係数燃圧過渡補正分λiを通常設定よりも大きい値αに設定する。ステップ７４における空燃比Ｆ／Ｂ係数燃圧過渡補正分λiの設定は、例えば燃圧の変化量や燃圧切換時間を軸としたテーブルやマップを用いたり、目標燃圧TPfと検出燃圧Pfの偏差を軸としたテーブルを用いたりすることにより行われる。一方、ステップ７６では、燃圧定常時と判定し、空燃比Ｆ／Ｂ係数燃圧過渡補正分λiを通常の設定値βで行う。
【００３９】
ステップ７８では、ステップ７４及びステップ７６において設定された空燃比Ｆ／Ｂ係数燃圧過渡補正分λiを用いて、ステップ７７により設定された空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分Kiを補正する。ステップ７９ではステップ７８により補正された空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分Kiを用いてGAMMAを演算する。
図８は、燃圧を降圧させた場合に、図７のフローチャートに示す処理を行った時の空燃比の挙動を示している。
【００４０】
燃圧降圧過渡時の実燃圧RPfと検出燃圧Pfの時間的なずれにより、実燃圧RPfより検出燃圧Pfが高くなり、検出燃圧Pfに基づいて算出される燃圧補正係数FPHOSが実燃圧RPfに応じて要求されるべき燃圧補正係数FPHOSより小さくなるため、燃料噴射量の不足が生じる。この燃料不足分を空燃比Ｆ／Ｂにより補う場合、実燃圧RPfと検出燃圧Pfがずれている間（区間Ａ）に空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分を増加させると空燃比の変動は抑制される。ここで、目標燃圧変化時（区間Ｂ）に空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分を増加させると燃圧変化終了時に空燃比Ｆ／Ｂが追随できずに空燃比がリッチ化し（図８の破線Ｂ１、Ｂ２）、また、検出燃圧変化時（区間Ｃ）に空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分を増加させると燃圧変化開始時に空燃比Ｆ／Ｂが追随できずに空燃比がリーン化する（図８の破線Ｃ１、Ｃ２）。
【００４１】
このように、目標燃圧TPfもしくは検出燃圧Pfどちらかの変化に基づいて空燃比Ｆ／Ｂ係数を変化させる方法では、燃圧変化開始もしくは終了時に空燃比の変動をもたらす。一方、目標燃圧TPfが変化しているか、目標燃圧TPfと検出燃圧Pfの偏差がある大きさ以上である場合（区間ＡＡ）に空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分を増加させる図７のフローチャートに示す方法では、燃圧変化開始および終了時ともに空燃比Ｆ／Ｂが追随することができ、空燃比の変動が抑制される（図８の実線Ａ１、Ａ２）。ここでは燃圧補正係数FPHOSを考慮したが、燃圧補正係数FPHOSを考慮しなくても図８と同様の効果が得られることを付記しておく。
【００４２】
ところで、図５のフローチャートのステップ５２を検出燃圧Pfによる判断にした制御、あるいは、図７のフローチャートに示す制御は、目標燃圧TPfは変化しなく、運転状態により実燃圧RPfや検出燃圧Pfが変化する場合においても、空燃比の目標空燃比への収束時間を短縮し、排気の悪化を抑制する効果が得られる。以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載された精神を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明のエンジン制御装置は、目標燃圧もしくは検出燃圧の変化時に空燃比フィードバック係数積分分を増加させるので、燃料圧力の変化を連続的に制御する場合もしくは燃料圧力調圧手段固有の能力で燃料圧力の変化に時間を要する場合に、燃料圧力の変化による燃料噴射量の変化に追随する空燃比フィードバック制御が可能で、空燃比の収束性が向上し、排気の悪化を抑制できる。
【００４４】
また、燃圧変化の認識を目標燃圧もしくは検出燃圧のどちらかによって行うことにより、燃料圧力調圧手段の動作遅れや劣化、燃圧センサの検出遅れ、コントロールユニットの通信遅れにより生じる目標燃圧および検出燃圧と実際の燃料圧力との間の時間的なずれのために、燃圧切換開始もしくは終了時の空燃比の変動が生じるが、本発明のエンジン制御装置においては、目標燃圧および検出燃圧の両方の変化に基づいて、空燃比フィードバック係数を変化させるので、燃圧切換開始もしくは終了時の空燃比の変動が抑制され、排気の悪化が抑制できる。
【００４５】
更に、燃圧変化の認識を燃圧センサで検出される検出燃圧によって行うことで、目標燃圧は変化しないのに運転状態により燃料圧力が変化する場合にも、空燃比の目標空燃比への収束時間を短縮し、排気の悪化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエンジン制御装置のエンジンとエンジン制御システムとの構成図。
【図２】図１のエンジン制御装置のコントロールユニットの構成図。
【図３】図１のエンジン制御装置の制御ブロック図。
【図４】図１のエンジン制御装置の燃料噴射量演算のフローチャート。
【図５】図１のエンジン制御装置の目標燃圧の変化を利用した空燃比制御のフローチャート。
【図６】図５の空燃比制御の機能状態図。
【図７】図１のエンジン制御装置の目標燃圧及び検出燃圧の変化に基づく空燃比制御のフローチャート。
【図８】図７の空燃比制御の機能状態図。
【符号の説明】
３…空気流量センサ（吸入空気量検出手段）、４…スロットルセンサ、７…エンジン、８…点火プラグ、９…インジェクタ（燃料噴射手段）、１１…燃料ポンプ、１３…燃圧レギュレータ（燃料圧力調圧手段）、１４…燃料タンク、１５…コントロールユニット、１６…クランク角センサ（エンジン回転数検出手段）、１７…水温センサ、１８…空燃比センサ（空燃比検出手段）、２０…触媒、２２…点火コイル、２３…燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）、１０１…目標燃圧設定手段、１０２…空燃比フィードバック係数演算手段、１０２Ａ…積分分演算手段、１０２Ｂ…燃圧過渡補正分演算手段、１０２Ｃ…積分分補正手段、１０３…目標空燃比設定手段、１０４…燃料噴射量演算手段、１０５…燃圧補正係数演算手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン制御装置に係り、特に、燃料圧力変化時に、精密な燃料量制御（空燃比制御）を行うのに好適なエンジン制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエンジン制御装置における燃料量制御（空燃比制御）は、排気管に空燃比のリッチ・リーンに応じた信号を出力する空燃比センサを設置し、該空燃比センサからの信号を用いて燃料量の制御を行うものであり、前記空燃比センサからの信号（リーンもしくはリッチ信号）が反転するまでの期間、所定の積分動作を行って、燃料の量を増量もしくは減量してエンジンの空燃比の平均を目標空燃比に保持するものである。
【０００３】
しかし、前記の如きエンジンの燃料量制御（空燃比制御）は、燃料圧力が切り換えられたような場合には、空燃比が一時的に目標値からずれてしまう可能性があった。このために、例えば、特開平６−５８１８８号公報では、前記点を改善するべく、燃料圧力の切り換えを行った場合においても、良好な空燃比制御が可能なエンジン制御装置の技術を提案している。
【０００４】
前記提案の技術は、燃料圧力変化時のエンジン空燃比制御を、燃圧切換手段により燃料圧力が切り換えられた時に、空燃比フィードバック係数の平均をリーン側もしくはリッチ側に変位させる制御を行うものであり、具体的には、空燃比センサのリーン・リッチ信号に基づき所定の積分動作により、混合気の空燃比の増減を行い、該空燃比の平均をフィードバック制御し、車両の運転状態等に基づきインジェクタに供給される燃料圧力が低圧側もしくは高圧側に切り換えられた時、前記混合気の空燃比増減のフィードバック係数の平均値をリーン側もしくはリッチ側に制御するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記提案の技術は、燃料圧力切換時に、空燃比フィードバック係数の平均をリーン側もしくはリッチ側に変位させる制御であるので、積分動作を待たずに空燃比の平均を変位させることとなり、急峻な燃料圧力切換に対し有効であっても、燃料圧力の変化が連続的に増減する場合、もしくは、燃料圧力調圧装置の固有の能力によって燃料圧力の変化に時間を要する場合には、燃料噴射量に対して過大な補正を行い、空燃比の変動や排気の悪化を招くと云う問題が生じる。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、エンジンの燃料量制御（空燃比制御）において、運転状態に基づく燃料圧力の連続的な増減変化が行われる際に、燃圧変化による空燃比変動の乱れを抑制し、空燃比の早期の収束性を達成できるエンジン制御装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係るエンジン制御装置は、空燃比の検出手段と、実燃料圧力の検出手段と、吸入空気量の検出手段と、運転状態に基づく目標燃料圧力の設定手段と、前記目標燃圧設定手段で設定された目標に燃料圧力を制御する燃料圧力調圧手段と、前記検出空燃比と目標空燃比との偏差に応じた空燃比フィードバック係数の演算手段と、前記吸入空気量と前記目標空燃比と前記空燃比フィードバック係数とに基づく燃料噴射量の演算手段とを備え、空燃比フィードバック係数の演算手段は、燃料圧力変化時に空燃比フィードバック係数積分分を補正する手段を備えたことを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係るエンジン制御装置の他の態様は、前記構成に加えて、前記空燃比フィードバック係数の演算手段が、燃料圧力変化時に前記目標燃圧設定手段および前記実燃料圧力検出手段により得られた目標燃圧及び検出燃圧の両方に基づいて空燃比フィードバック係数積分分を補正する手段を備えたことを特徴としている。
【０００９】
更に、本発明のエンジン制御装置は、前記検出燃圧に基づく燃圧補正係数の演算手段を備え、該燃圧補正係数に基づき前記燃料噴射量演算手段で前記燃料噴射量が補正され、燃料をシリンダ内に直接噴射する筒内噴射エンジン用であることを特徴としている。
前述の如く構成された本発明に係るエンジン制御装置は、燃料圧力の変化を連続的に制御する場合、もしくは、燃料圧力調圧手段の固有の能力で燃料圧力の変化に時間を要する場合の空燃比の収束性を向上させるものである。具体的には、運転状態に基づいた目標燃圧を目標燃圧設定手段により設定して、燃料圧力調圧手段によって燃料圧力を前記目標の燃料圧力に２段階もしくは連続的に変化させる。燃料圧力調圧手段により変化された燃料圧力は、インジェクタに連結する燃料配管の実燃料圧力を検出する実燃料圧力検出手段により検出される。
【００１０】
一方、空燃比フィードバック係数演算手段では、空燃比検出手段により検出したエンジンの排気系の空燃比と目標空燃比の偏差により空燃比フィードバック係数を演算する。演算された空燃比フィードバック係数を用いて燃料噴射量演算手段で燃料噴射量を算出する。
本発明は、前記空燃比フィードバック係数演算手段での演算を行う際に、目標燃圧設定手段において目標燃圧が変化した時、もしくは、インジェクタに連結する燃料配管の実燃料圧力を検出する実燃料圧力検出手段により検出された検出燃圧が変化した時に、空燃比フィードバック係数演算手段で演算される空燃比フィードバック係数積分分を補正して変化させる。
【００１１】
また、空燃比フィードバック係数演算手段の演算を行う際に目標燃圧設定手段および実燃料圧力検出手段により得られる目標燃圧と検出燃圧との差に基づいて、空燃比フィードバック係数演算手段で演算される空燃比フィードバック係数を補正して変化させる。
即ち、前記目標燃圧設定手段もしくは前記実燃料圧力検出手段により燃料圧力の変化を認識し、空燃比フィードバック係数積分分を変化させることで、空燃比の目標空燃比への収束時間を短縮し、排気の悪化を抑制する。
【００１２】
更に、実燃料圧力検出手段により燃料圧力の変化を認識している際に、目標燃圧は変化しないのに運転状態により実燃料圧力が変化する場合にも、空燃比の目標空燃比への収束時間を短縮し、排気の悪化を抑制できる。
更にまた、前記目標燃圧設定手段もしくは前記実燃料圧力検出手段のどちらかにより燃料圧力の変化を認識し、空燃比フィードバック係数積分分を変化させると、燃料圧力調圧手段の動作遅れや劣化、実燃料圧力検出手段の検出遅れ、コントロールユニットの通信遅れ等により生じる目標燃圧及び検出燃圧と実際の燃料圧力との間の時間的なずれのために、燃圧切換開始もしくは終了時の空燃比の変動が生じるが、燃料圧力変化時に目標燃圧設定手段および実燃料圧力検出手段により得られる目標燃圧と検出燃圧の両方に基づいて空燃比フィードバック係数の積分分を変化させることで、燃圧切換開始および終了時の空燃比の変動を両方とも抑制でき、排気の悪化を排除できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明のエンジン制御装置の一実施形態について詳細に説明する。
図１は、本実施形態のエンジン７と該エンジン７の制御システムＳを示したものである。図１において、エンジン７の各気筒には、ピストン７ａ、シリンダ７ｂで構成される燃焼室７ｃが配置され、前記燃焼室７ｃの上部には吸気管１と排気管１９とが接続されている。エンジン７の各気筒が吸入する空気は、エアクリーナ２の入口部２ａから取り入れられ、空気流量計３を通り、吸気流量を制御するスロットル弁５ａが収容されたスロットルボディ５を通り、コレクタ６に入る。該コレクタ６で、吸気はエンジン７の各シリンダ７ｂに接続された各吸気管１に分配され、シリンダ７ｂ内に導かれる。
【００１４】
他方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク１４から燃料ポンプ１０により１次加圧され、さらに燃料ポンプ１１により２次加圧され、インジェクタ９が配管されている燃料系に供給される。１次加圧された燃料は、燃圧レギュレータ１２により一定の圧力（例えば0.3MPa）に調圧され、より高い圧力に２次加圧された燃料は、燃圧レギュレータ１３により一定の圧力（例えば5MPa）に調圧される。ここで、燃圧レギュレータ１３は、圧力切換弁により燃料圧力を２段階に切り換えられるタイプ、または、外部からの電気信号により制御圧力をリニアに変えられるタイプとする。燃圧レギュレータ１３により２次加圧された燃料は、それぞれのシリンダに設けられているインジェクタ９からシリンダ７ｂの中に噴射される。
【００１５】
シリンダ７ｂ内に導入された空気と燃料の混合気に着火するには、コントロールユニット１５からコイル２２に通電し、通電を遮断したときに点火プラグ８に高電圧がかかり、混合気に点火エネルギーを与える。
また、排気管１９には、触媒２０が取り付けられており、排気ガス中の有害成分を除去する。
【００１６】
エンジン７の運転状態は、各種センサにより検出され、エンジン制御に利用されている。燃圧センサ２３は、燃圧レギュレータ１３により２次加圧された燃料圧力を検出する。前記空気流量計３は、吸気流量を示す信号が出力され、更に、スロットルボディ５に取り付けられているスロットルセンサ４によってスロットル弁５ａの開度が検出される。
【００１７】
また、カムシャフト軸（図示省略）に取り付けられたクランク角センサ１６は、クランク軸の回転位置を示す基準角信号ＲＥＦと回転信号（回転数）検出用の角度信号ＰＯＳとを出力する。排気管に設けられた空燃比センサ１８では、排気ガスの空燃比が検出される。これら検出されたセンサ出力は、いずれもコントロールユニット１５に入力されるようになっている。
【００１８】
コントロールユニット１５の主要部は、図２に示すように、ＭＰＵ３５、ＲＯＭ３４、ＲＡＭ３６およびＡ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ３７等で構成し、エンジン７の運転状態を検出する前記各種センサからの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、該演算結果として算定された各種制御信号を出力して、前記インジェクタ９、燃圧レギュレータ１３、及び、点火コイル２２等に所定の制御信号を供給し、燃料噴射量制御と点火時期制御とを実行する。
【００１９】
図３は、本実施形態のエンジン制御装置の制御ブロック図を示したものであり、燃料圧力の変化を連続的に制御する場合、もしくは、燃料圧力調圧手段固有の能力で燃料圧力の変化に時間を要する場合における空燃比の収束性を向上させる制御である。
目標燃圧設定手段１０１は、運転状態に基づいた目標燃圧を設定するものであり、前記燃圧レギュレータ（燃料圧力調圧手段）１３は、前記目標燃圧設定手段１０１により設定された目標燃圧になるように、燃料圧力を２段階もしくは連続的に変化させる。前記燃圧レギュレータ（燃料圧力調圧手段）１３により変化させた燃料圧力は、インジェクタ（燃料噴射手段）９に連結する燃料配管の実燃料圧力を検出する前記燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）２３により検出される。
【００２０】
一方、空燃比フィードバック係数演算手段１０２は、該手段１０２内の積分分演算手段１０２Ａで前記空燃比センサ（空燃比検出手段）１８により検出したエンジン７の排気系の空燃比と、運転状態に基づいて目標空燃比設定手段１０３により設定される目標空燃比との偏差により空燃比フィードバック係数積分分を演算する。
【００２１】
燃料噴射量演算手段１０４は、前記空燃比フィードバック係数演算手段１０２で演算された空燃比フィードバック係数、前記目標空燃比設定手段１０３で設定された目標空燃比、吸気流量センサ（吸入空気量検出手段）３からの吸入空気量の信号、及び、クランク角センサ（エンジン回転数検出手段）１６からのエンジン回転数の信号等から燃料噴射量を演算算出して、インジェクタ（燃料噴射手段）９から噴射する。
【００２２】
また、燃圧補正係数演算手段１０５は、異なる燃料圧力であっても燃料噴射量が同じになるように補正するものであり、前記燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）２３での燃料の実燃圧の信号に基づき前記燃圧補正係数を演算し、前記燃料噴射量演算手段１０４に出力する。
本実施形態は、前記空燃比フィードバック係数演算手段１０２での演算を行う際に、前記目標燃圧設定手段１０１における目標燃圧の変化時、もしくは、インジェクタに連結する燃料配管の実燃料圧力を検出する燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）２３の検出燃圧の変化時に、前記空燃比フィードバック係数演算手段１０２の積分分演算手段１０２Ａで演算される空燃比フィードバック係数積分分を補正させるために、前記空燃比フィードバック係数演算手段１０２内に、燃圧過渡補正分演算手段１０２Ｂと積分分補正手段１０２Ｃとを設けて、前記空燃比フィードバック係数積分分の補正分を演算すると共に補正して変化させる。
【００２３】
即ち、前記空燃比フィードバック係数演算手段１０２の演算を行う際に、前記目標燃圧設定手段１０１、及び、前記燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）２３とにより得られる目標燃圧と検出燃圧に基づいて、空燃比フィードバック係数演算手段１０２で演算される空燃比フィードバック係数を補正して変化させる。
前記補正により燃料圧力の変化を連続的に制御する場合、もしくは、燃圧レギュレータ（燃料圧力調圧手段）１３の固有の能力で燃料圧力の変化に時間を要する場合に、空燃比の目標空燃比への収束時間を短縮し、排気の悪化を抑制する。前記燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）２３により燃料圧力の変化を認識している際に、目標燃圧は変化しないのに、運転状態により実燃料圧力が変化する場合にも、空燃比の目標空燃比への収束時間を短縮し、排気の悪化を抑制する。
【００２４】
また、前記目標燃圧設定手段１０１、もしくは、前記燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）２３のどちらかにより燃料圧力の変化を認識し、空燃比フィードバック係数積分分を補正して変化させると、前記燃圧レギュレータ（燃料圧力調圧手段）１３の動作遅れや劣化、前記燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）２３の検出遅れ、コントロールユニット１５の通信遅れにより生じる目標燃圧および検出燃圧と実際の燃料圧力との間の時間的なずれのために、燃圧切換開始もしくは終了時の空燃比の変動が生じる場合があるが、燃料圧力変化時に前記目標燃圧設定手段１０１および前記燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）２３により得られる目標燃圧と検出燃圧の両方に基づいて、空燃比フィードバック係数を補正して変化させることで、燃圧切換開始および終了時の空燃比の変動を両方とも抑制でき、排気の悪化を抑制できる。
【００２５】
次に、コントロールユニット１５（図３の制御ブロック図）で行われる燃料噴射パルス幅の演算を、図４のフローチャートを用いて説明する。
図４に示した一連の処理は、一定時間、例えば、10ms毎の割り込み処理によって実行される。
【００２６】
まず、ステップ４１で吸入空気量Qaを、ステップ４２ではエンジン回転数Neを、ステップ４３では燃圧センサ２３の出力である検出燃圧Pfを読み込む。ステップ４４では、次式（１）により燃料噴射基本パルス幅Tpを計算する。
Tp=K×(Qa/Ne) 式（１）
【００２７】
ここで、Kは、例えば燃料圧力5MPaで燃料を噴射したとき、シリンダ７内への吸入空気量と燃料噴射量の比が、理論空燃比14.7になるように定められたインジェクタ噴射定数である。
ステップ４５では、次式（２）に従って、燃料噴射基本パルス幅Tpに、各種補正係数を乗じて燃料噴射パルス幅Tiを求める。
Ti=Tp×TFBYA×COEF×FPHOS×GAMMA 式（２）
【００２８】
ここで、TFBYAは、シリンダ内への吸入空気量と燃料噴射量の比が目標空燃比となるように設定された補正係数である。目標空燃比は、例えば、燃料噴射基本パルス幅Tpとエンジン回転数Neを軸とした目標空燃比マップから求める。COEFは、過渡時補正や始動後補正などの運転状態によって作用する補正係数である。FPHOSは、異なる燃料圧力であっても燃料噴射量が同じになるように補正する燃圧補正係数である。同じ燃料噴射パルス幅でも燃料圧力が高いほど燃料噴射量は多く、燃料圧力が低いほど燃料噴射量は少なくなるので、例えば、インジェクタ噴射定数Kが、燃料圧力5MPaで決定されている場合、燃圧補正係数FPHOSは、検出燃圧Pfが5MPaの時に1.0とし、検出燃圧Pfが、5MPaより降圧するほど1.0以上の値で大きくなるように設定し、検出燃圧Pfが、5MPaより昇圧するほど1.0未満の値で小さくなるように設定し、例えばテーブルを参照することにより得られる。なお、FPHOSを含まない燃料噴射量の演算を行う場合にも、本実施形態の適用が可能であり、GAMMAは、空燃比フィードバック係数である。
【００２９】
図５は、燃圧変化を目標燃圧TPfの変化により認識した場合の空燃比フィードバック（以下、Ｆ／Ｂという）係数演算のフローチャートである。
まず、ステップ５１で目標燃圧TPfを読み込み、または、算出をする。ステップ５１の目標燃圧TPfの算出は、運転状態に基づいて行われ、例えば、燃料噴射基本パルス幅Tpとエンジン回転数Neを軸としたマップを用いたり、燃料噴射パルス幅Tiや空燃比AFを軸としたテーブルを用いることで行われる。
【００３０】
次に、ステップ５２では、現在の目標燃圧TPfと１ジョブ前の目標燃圧TPfの比較を行い、目標燃圧TPfが変化していれば、ステップ５３へ進み、変化していなければステップ５４へ進む。ステップ５１及びステップ５２では、目標燃圧TPfの代わりに検出燃圧Pfを読み込んでもよい。ステップ５３では、目標燃圧TPfが変化していることで燃圧過渡時と判定し、空燃比Ｆ／Ｂ係数燃圧過渡補正分λiを通常設定よりも大きい値αに設定する。ステップ５３における空燃比Ｆ／Ｂ係数燃圧過渡補正分λiの設定は、例えば、燃圧の変化量や燃圧切換時間を軸としたテーブルやマップを用いることで行われる。
【００３１】
一方、ステップ５４では、燃圧定常時と判定し、空燃比Ｆ／Ｂ係数燃圧過渡補正分λiを通常の設定値βとする。
ステップ５６では、ステップ５３およびステップ５４において設定された空燃比Ｆ／Ｂ係数燃圧過渡補正分λiを用いて、ステップ５５により設定された空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分Kiを補正する。ステップ５７ではステップ５６により補正された空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分Kiを用いて空燃比Ｆ／Ｂ係数GAMMAを演算する。
【００３２】
図６は、燃圧を降圧させた場合に、図５に示す処理を行った時の空燃比の挙動を示したものである。
インジェクタ９により燃料が噴射された時の実際の燃料圧力（実燃圧）をRPfとすると、燃圧降圧過渡時の燃圧の大小関係は、図３における燃圧レギュレータ（燃料圧力調圧手段）１３の動作遅れや劣化、燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）２３の検出遅れ、コントロールユニット１５の通信遅れにより、目標燃圧TPf＜実燃圧RPf＜検出燃圧Pfとなる。
【００３３】
まず、前記式（２）において、燃圧補正係数FPHOSを考慮しない制御の場合（図６(I)）では、燃圧降圧により減少する燃料噴射量を空燃比Ｆ／Ｂ係数を増大させることで補正し、空燃比のリーン化を防ぐ。この空燃比のリーン化を抑制するために、燃圧降圧開始時に空燃比Ｆ／Ｂ係数の平均をリッチ側に変位させると、燃圧降圧の初期に燃料噴射パルス幅をリッチ側へ過大補正し、空燃比のハンチングをもたらす可能性がある（図６(I)の破線Ｂ１、Ｂ２）。また、一定の空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分で空燃比Ｆ／Ｂ制御を行うと、燃圧降圧による燃料量の減少に空燃比Ｆ／Ｂ制御が追随できずに空燃比がリーン化し、目標空燃比への収束性が悪化する（図６(I)の破線Ｃ１、Ｃ２）。これに対し、燃圧降圧過渡時に空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分を増大させると、空燃比のハンチングやリーン化が抑制され、空燃比の目標空燃比への収束が良くなる（図６(I)の実線Ａ１、Ａ２）。空燃比の変動が抑制されると、排気や運転性の悪化を防ぐことができる。
【００３４】
また、前記式（２）において、燃圧補正係数FPHOSを考慮した制御の場合（図６(II)）では、前記式（２）の上では、燃圧降圧によって燃料噴射量は変化しないが、実際には、実燃圧RPfと検出燃圧Pfの時間的なずれにより、実燃圧RPfより検出燃圧Pfが高くなり、検出燃圧Pfに基づいて算出される燃圧補正係数FPHOSが実燃圧RPfに応じて要求されるべき燃圧補正係数FPHOSより小さくなるため、燃料噴射量の不足が生じ、空燃比がリーン化する。この空燃比のリーン化を抑制するために、燃圧降圧開始時に空燃比Ｆ／Ｂ係数の平均をリッチ側に変位させると、燃圧降圧の初期に燃料噴射パルス幅をリッチ側へ過大補正し、空燃比のハンチングをもたらす可能性がある（図６(II)の破線Ｂ３、Ｂ４）。また、一定の空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分で空燃比Ｆ／Ｂ制御を行うと、燃圧降圧による燃料量の減少に空燃比Ｆ／Ｂ制御が追随できずに空燃比がリーン化し、目標空燃比への収束性が悪化する（図６(II)の破線Ｃ３、Ｃ４）。これに対し、燃圧降圧過渡時に空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分を増大させると、空燃比のハンチングやリーン化が抑制され、空燃比の目標空燃比への収束が良くなる（図６(II)の実線Ａ３、Ａ４）。空燃比の変動が抑制されると、排気や運転性の悪化を防ぐことができる。
【００３５】
ところで、前記式（２）において、燃圧補正係数FPHOSを考慮した制御の場合（図６(II)）では、実燃圧RPfの変化終了後、空燃比がリッチ化している（図６の実線Ｘ）。このリッチ化を防ぐ方法を以下に説明する。
図７は、前記空燃比のリッチ化を防ぐ空燃比Ｆ／Ｂ制御のフローチャートを示している。
【００３６】
まず、ステップ７１では、目標燃圧TPfを算出し、ステップ７２で燃圧センサ２３の出力である検出燃圧Pfを読み込みステップ７３に進む。
次に、ステップ７３で現在の目標燃圧TPfと１ジョブ前の目標燃圧TPfの比較を行い、目標燃圧TPfが変化していればステップ７４へ進み、変化していなければステップ７５へ進む。ステップ７５では、目標燃圧TPfが変化していない場合でも目標燃圧TPfと検出燃圧Pfの偏差が特定値Ａ以上であればステップ７４へ進み、目標燃圧TPfと検出燃圧Pfの偏差が特定値Ａより小さければステップ７６へ進む。
【００３７】
前記ステップ７５での判定は、目標燃圧TPfが変化している間に検出燃圧Pfが変化し、目標燃圧TPfの変化と検出燃圧Pfの変化がオーバーラップする場合、例えば、燃圧切換時間を長く設定した場合には、ステップ７５では現在の検出燃圧Pfと１ジョブ前の検出燃圧Pfの比較を行い、検出燃圧Pfが変化していればステップ７４へ進み、変化していなければステップ７６へ進むような分岐でもよい。
【００３８】
ステップ７４では、燃圧過渡時と判定し、空燃比Ｆ／Ｂ係数燃圧過渡補正分λiを通常設定よりも大きい値αに設定する。ステップ７４における空燃比Ｆ／Ｂ係数燃圧過渡補正分λiの設定は、例えば燃圧の変化量や燃圧切換時間を軸としたテーブルやマップを用いたり、目標燃圧TPfと検出燃圧Pfの偏差を軸としたテーブルを用いたりすることにより行われる。一方、ステップ７６では、燃圧定常時と判定し、空燃比Ｆ／Ｂ係数燃圧過渡補正分λiを通常の設定値βで行う。
【００３９】
ステップ７８では、ステップ７４及びステップ７６において設定された空燃比Ｆ／Ｂ係数燃圧過渡補正分λiを用いて、ステップ７７により設定された空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分Kiを補正する。ステップ７９ではステップ７８により補正された空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分Kiを用いてGAMMAを演算する。
図８は、燃圧を降圧させた場合に、図７のフローチャートに示す処理を行った時の空燃比の挙動を示している。
【００４０】
燃圧降圧過渡時の実燃圧RPfと検出燃圧Pfの時間的なずれにより、実燃圧RPfより検出燃圧Pfが高くなり、検出燃圧Pfに基づいて算出される燃圧補正係数FPHOSが実燃圧RPfに応じて要求されるべき燃圧補正係数FPHOSより小さくなるため、燃料噴射量の不足が生じる。この燃料不足分を空燃比Ｆ／Ｂにより補う場合、実燃圧RPfと検出燃圧Pfがずれている間（区間Ａ）に空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分を増加させると空燃比の変動は抑制される。ここで、目標燃圧変化時（区間Ｂ）に空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分を増加させると燃圧変化終了時に空燃比Ｆ／Ｂが追随できずに空燃比がリッチ化し（図８の破線Ｂ１、Ｂ２）、また、検出燃圧変化時（区間Ｃ）に空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分を増加させると燃圧変化開始時に空燃比Ｆ／Ｂが追随できずに空燃比がリーン化する（図８の破線Ｃ１、Ｃ２）。
【００４１】
このように、目標燃圧TPfもしくは検出燃圧Pfどちらかの変化に基づいて空燃比Ｆ／Ｂ係数を変化させる方法では、燃圧変化開始もしくは終了時に空燃比の変動をもたらす。一方、目標燃圧TPfが変化しているか、目標燃圧TPfと検出燃圧Pfの偏差がある大きさ以上である場合（区間ＡＡ）に空燃比Ｆ／Ｂ係数積分分を増加させる図７のフローチャートに示す方法では、燃圧変化開始および終了時ともに空燃比Ｆ／Ｂが追随することができ、空燃比の変動が抑制される（図８の実線Ａ１、Ａ２）。ここでは燃圧補正係数FPHOSを考慮したが、燃圧補正係数FPHOSを考慮しなくても図８と同様の効果が得られることを付記しておく。
【００４２】
ところで、図５のフローチャートのステップ５２を検出燃圧Pfによる判断にした制御、あるいは、図７のフローチャートに示す制御は、目標燃圧TPfは変化しなく、運転状態により実燃圧RPfや検出燃圧Pfが変化する場合においても、空燃比の目標空燃比への収束時間を短縮し、排気の悪化を抑制する効果が得られる。以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載された精神を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明のエンジン制御装置は、目標燃圧もしくは検出燃圧の変化時に空燃比フィードバック係数積分分を増加させるので、燃料圧力の変化を連続的に制御する場合もしくは燃料圧力調圧手段固有の能力で燃料圧力の変化に時間を要する場合に、燃料圧力の変化による燃料噴射量の変化に追随する空燃比フィードバック制御が可能で、空燃比の収束性が向上し、排気の悪化を抑制できる。
【００４４】
また、燃圧変化の認識を目標燃圧もしくは検出燃圧のどちらかによって行うことにより、燃料圧力調圧手段の動作遅れや劣化、燃圧センサの検出遅れ、コントロールユニットの通信遅れにより生じる目標燃圧および検出燃圧と実際の燃料圧力との間の時間的なずれのために、燃圧切換開始もしくは終了時の空燃比の変動が生じるが、本発明のエンジン制御装置においては、目標燃圧および検出燃圧の両方の変化に基づいて、空燃比フィードバック係数を変化させるので、燃圧切換開始もしくは終了時の空燃比の変動が抑制され、排気の悪化が抑制できる。
【００４５】
更に、燃圧変化の認識を燃圧センサで検出される検出燃圧によって行うことで、目標燃圧は変化しないのに運転状態により燃料圧力が変化する場合にも、空燃比の目標空燃比への収束時間を短縮し、排気の悪化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエンジン制御装置のエンジンとエンジン制御システムとの構成図。
【図２】図１のエンジン制御装置のコントロールユニットの構成図。
【図３】図１のエンジン制御装置の制御ブロック図。
【図４】図１のエンジン制御装置の燃料噴射量演算のフローチャート。
【図５】図１のエンジン制御装置の目標燃圧の変化を利用した空燃比制御のフローチャート。
【図６】図５の空燃比制御の機能状態図。
【図７】図１のエンジン制御装置の目標燃圧及び検出燃圧の変化に基づく空燃比制御のフローチャート。
【図８】図７の空燃比制御の機能状態図。
【符号の説明】
３…空気流量センサ（吸入空気量検出手段）、４…スロットルセンサ、７…エンジン、８…点火プラグ、９…インジェクタ（燃料噴射手段）、１１…燃料ポンプ、１３…燃圧レギュレータ（燃料圧力調圧手段）、１４…燃料タンク、１５…コントロールユニット、１６…クランク角センサ（エンジン回転数検出手段）、１７…水温センサ、１８…空燃比センサ（空燃比検出手段）、２０…触媒、２２…点火コイル、２３…燃圧センサ（実燃料圧力検出手段）、１０１…目標燃圧設定手段、１０２…空燃比フィードバック係数演算手段、１０２Ａ…積分分演算手段、１０２Ｂ…燃圧過渡補正分演算手段、１０２Ｃ…積分分補正手段、１０３…目標空燃比設定手段、１０４…燃料噴射量演算手段、１０５…燃圧補正係数演算手段
Claims (4)
- 空燃比の検出手段と、実燃料圧力の検出手段と、吸入空気量の検出手段と、運転状態に基づく目標燃料圧力の設定手段と、前記目標燃圧設定手段で設定された目標に燃料圧力を制御する燃料圧力調圧手段と、前記検出空燃比と目標空燃比との偏差に応じた空燃比フィードバック係数の演算手段と、前記吸入空気量と前記目標空燃比と前記空燃比フィードバック係数とに基づく燃料噴射量の演算手段とを備えたエンジン制御装置において、
空燃比フィードバック係数の演算手段は、前記目標燃圧設定手段により得られた目標燃圧もしくは前記実燃料圧力検出手段により得られた検出燃圧の変化時に、前記目標燃圧及び前記検出燃圧の両方に基づいて空燃比フィードバック係数積分分を補正する手段を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。 - 前記目標燃圧及び前記検出燃圧の両方に基づいて前記空燃比フィードバック係数積分分を補正する手段は、前記目標燃圧と前記検出燃圧との偏差に基づいて空燃比フィードバック係数積分分を補正する手段であることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
- 前記エンジン制御装置は、前記検出燃圧に基づく燃圧補正係数の演算手段を備え、該燃圧補正係数に基づき前記燃料噴射量演算手段で前記燃料噴射量を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。
- 前記エンジン制御装置は、燃料をシリンダ内に直接噴射する筒内噴射エンジン用であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエンジン制御装置。
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