JPH04500107A - 空気と燃料の混合気を制御する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 立体ラムダ制御 本発明は、それぞれラムダセンサと触媒を備えた異なる２つの排気管を有する内 燃機関の２つの燃料計量装置に供給される空気と燃料の混合気を事前に制御しそ れを調整しフィードバック制御を行なう方法及び装置に関する。

従来の技術 これを実施する方法及び装置が、例えば本出願人によるそれぞれ６個のシリンダ を有する２つのシリンダバンクを備えた１２シリンダのオツトー機関を事前に制 御しフィードバック制御する装置に記載されている。燃料計量装置は燃料噴射装 置として構成されている。吸気管は互いに分離されており、２つの異なるタンク 通気弁が設けられている。事前に制御しそれを調整しフィードバック制御を行な うことは、互いにことなる２つの別個の装置により行なわれ、各装置がそれぞれ シリンダバンクに対して設けられている。

この種の方法は立体ラムダ制御と呼ばれている。立体ラムダ制御で特徴的なこと は、それぞれラムダセンサと触媒を備えた別個の排気管が設けられていることで ある。触媒の後では両排気管は一体にされる。吸気管は、使用例のように互いに 完全に分離させる必要はなく、空気は両バンクとも主吸気管により吸入させるこ とができる。

事前に制御しそれを調整しフィードバック制御を行なう方法は、運転パラメータ に従って空気と燃料の混合気を設定する事前の制御値（通常は差し当りの噴射時 間）をめる方法である。事前の制御値は、それぞれの運転状態で所望のラムダ値 、具体的には１のラムダ値に、希薄型の場合には１より大きいラムダ値になるよ うに選ばれている。この所望のラムダ値との間に偏差が生じると、補償が行なわ れる。装置に固有の外乱を考慮するために、さらに調整が行なわれる。すなわち 、事前の制御値は、フィードバック制御操作量の積分値により補正される。それ により制御偏差は小さい範囲に保持され、事前に制御しそれを調整しフィードバ ック制御を行なう装置の応答を高速にし、しかも振動を僅かなものにしている。

立体ラムダ制置いて各シリンダバンクには、例えば、漏１字加入れ空気量が異な ったり燃料計量装置の流量速度がことなることにより個々に外乱量が発生する。

シリンダバンクが互いに独立していることに対しては、従来では、事前に制御し それを調整しフィードバック制御を行なうことは、個別に設けられた装置におい て個別に行なうことによって対処してきた。これにより立体ラムダ制御する全体 装置が高価なものになる。

従って、本発明の課題は、内燃機関の２つのシリンダバンクに対して設けられた ２つの燃料計量装置に対して事前に制御しそれを調整しフィードバック制御を行 なう装置を一つで済ます立体ラムダ制御方法を提供することである。さらに本発 明の課題は、そのような方法に従って動作する立体ラムダ制御装置を提供するこ とである。

発明の利点 本発明方法は請求の範囲第１項の特徴により、また本発明装置は請求の範囲第４ 項の特徴により示される。他の変形例並びに実施例が従属項に記載されている。

本発明の方法は、はぼ２つの考えに立脚している。その一つは、内燃機関の２つ のシリンダバンクにおける個々の特性は、両バンクに対して別々に行なわれるラ ムダ測定値の全てに現れており、従ってフィードバック制御操作量の値が異なる ことにより、またフィードバック制御操作量により計算された事前制御に対する 調整量の値が異なることにより個々の特性が考慮されていることである。通常、 事前制御操作量の値は複雑な計算により特性値ないし特性マツプ値からめられる 。

フィードバック制御の動作時間は本発明方法により顕著に短縮できる。というの は、両シリンダバンクに対する事前制御操作量の値を共通にできるからである。

同様なことが、希薄化制御を行なうときのラムダ目標値に対しても当てはまる。

第２の考えは、それぞれの事前制御操作量の値を常に両バンクに対する補正値に より修正する。％なく、両バンクのシリンダの動作サイクルを互いにずらし第１ の期間では一つのバンクに対する補正値で修正を行ない、その後他のバンクに対 する補正値で修正を行なうことである。従って、本発明の立体ラムダ制御方法で は、事前制御操作量の値とラムダ目標値は両燃料計量装置に対して共通にめられ るが、フィードバック制御操作量の値並びにこの操作量に関係した事前制御に対 する調整量は個別に各燃料計量装置に対してめられ、共通な事前制御操作量の値 に順次個別に重畳される。本発明による立体ラムダ制御装置は、両シリンダバン クに対して装置が共通に構成され、上述した方法を実施する手段が設けられてい ることを特徴としている。

本発明の実施例によれば、両燃料計量装置のいずれかに対してめられるフィード バック制御操作量から得られるタンク通気調整値が両燃料計量装置に対して共通 に用いられる。これは、もちろん完全に分離した吸気管を用いたとき可能になる 。この方法は、吸気特性が異なってもすでに事前制御の調図面 以下、図により図示された実施例に基づき本発明の詳細な説明する。図は本発明 方法の実施例を機能ブロック図の形で図示するものである。

実施例の説明 図の中央右には、例えば４つのシリンダを有する第１のシリンダバンク１．１と 、同様に４つのシリンダを有する第２のシリンダバンク１．２が図示されている 。シリンダの数は詳細には図示されていないが、その数は問題になるものではな い。第１のシリンダバンク１．１の吸気管３゜ｌには燃料計量装置２．１として 構成された噴射弁が配置されている。同様に第２のシリンダバンク１２は、燃料 計量装置２．２を配置した吸気管３．２を有している。第１のシリンダバンク１ ．１の排気管４．１には第１のラムダセンサ５．１が配置され、また第２のラム ダセンサ５゜２が第２のシリンダバンク１．２の排気管４．２に配置されている 。

図では上述した具体的に示した構成部材の他に機能ブロックが図示されている。

この機能ブロックは、立体ラムダ制御装置のプログラムとして実施できるが、個 々の機能ブロックを部品点数の太き（なる回路構成により実現することもできる 。通常、従来と同様にラムダ制御のすべての機能はマイクロコンピュータにおい て実行されるプログラムにより実現される。

最初に第１のシリンダバンク１．１に対して行なわれる方法について説明する。

比較部６．１においてラムダ目標値がらラムダセンサ５１によって測定されたラ ムダ実際値が減算される。通常、ラムダ目標値はｌであるが、希薄型の場合には ｌより大きくなる。後者の場合、ラムダ目標値は、例えばアクセルペダル位置、 回転数の実際の運転パラメータに従って特性マツプ値からあるいは特性値を処理 することによりめられる。両ラムダ値の差値は、図で「第１フイードバツク制御 」として図示されたフィードバック制御部７１で処理されフィードバック制御操 作量が形成される。実施例では、フィードバンク制御操作量は制御係数ＦＲＩで 表されている。乗算部８．１においてこの制御係数ＦＲＩと事前制御操作量の値 ＴＬ＊＃Ｆｉの掛は算が行なわれる。その場合、事前制御操作量の値はその前に 漏れ空気調整部９．１において漏れ空気調整値により加算的な修正が行なわれて いる。

この漏れ空気調整値は、事前制御調整部１０．１において公知の方法で制御係数 ＦＲＩを積分することによりめられる。図示した実施例では漏れ空気調整部１０ ．１において漏れ空気調整値の他に更に乗算的並びに加算的な調整値がめられる 。乗算的な調整値は上述したように修正された事前制御操作量の値と調整乗算部 １１．１において乗算的に結合され、更に調整加算部１２．１において加算的な 調整値が加算される。全ての調整値は、事前制御調整フラグ１３．１がセットさ れている限り制御係数ＦＲＩを積分することにより常時更新される。図では、こ のフラグは左に移動したとき閉じるスイッチとして構成されている。スイッチが 右に移動することによりフラグがリセットされた場合、タンク通気調整が行なわ れる。フラグは例えば２〜３秒の所定の周期的な間隔でセットないしリセットさ れる。

タンク通気調整が行なわれる期間において、タンク通気調整部１４．１では公知 の方法でタンク通気調整値がめられる。

この調整値とそれぞれ事前制御の調整値で修正された事前制御操作量の値がタン ク通気調整部１５．１において乗算的に結合される。従って、タンク通気調整が 行なわれる期間は、事前制御の調整値は不変であり、−吉事前制御の調整が行な われる期間では、タンク通気調整値は不変であり、具体的には１の値となってい る。事前制御操作量の値は事前制御調整期間では変化する制御係数ＦＲＩと変化 する事前制御の操作量の値により修正され、−万事前制御値はタンク通気調整期 間では、常時変化する制御係数ＦＲＩとタンク通気調整値により修正される。そ の結果、差し当りの噴射時間ＴＩＶＩが形成される。

差し当りの噴射時間ＴＩＶＩはインターフェース１６を介して両シリンダバンク １．１と１．２に共通な第２のコンピュータに入力される。補正加算段１７．１ において差し当りの噴射時間ＴＩＶＩに燃料計量装置２１の噴射弁のバッテリ電 圧に関係した特性の外乱を考慮した補正時間が加算される。更に、特に図示して はいないが、各噴射弁に対してクランク軸に関係した開閉時点がめられる。

本実施例では、２つのコンピュータ間にインターフェース１６が設けられる。と いうのは従来技術で用いられ調整された操作量をめるコンピュータは、複数の噴 射弁を順次駆動するのに充分な容量を有していないからである。従って、噴射弁 を駆動する駆動信号を出力するためにインターフェース１６の左側に主コンピユ ータが、また右側に補助コンピュータが設けられる。変形例として、補助コンピ ュータが、事前制御操作量の値に対する最後の調整、すなわち、バッテリ電圧の 補正を行なう補正部１７．１を受け持つだけでなく、上述した他の調整部も分担 することができる。その場合には、他の調整値、例えばタンク通気調整値も同様 にインターフェース１６を介して伝送しなければならない。逆に他の調整部１７ ．１を主コンピユータにより実施することもできる。

これまでの第１のシリンダバンク１．１のラムダ制御に対して説明してきた全て の計算過程は、第２のシリンダバンク１．２に対しても同様に行なうことができ る。同様な計算過程が、「第１」の代りに「第２」を付した名称で図示されてい る。

上述した方法の特徴は、ラムダ目標値と事前制御操作量の値が共通に用いられ、 制御係数ＦＲＩないしＦＲ２並びにこれらの値から計算される調整値がシリンダ バンク個々にめられることである。事前制御操作量の値はそれぞれ第１のシリン ダバンク１．１と第２のシリンダバンク１２に対して一緒に修正されるのではな く、事前制御操作量の値は、まず所定の短い期間に第１のシリンダバンク１．１ に対してめられた値で修正されて第１のシリンダバンク１．１の噴射弁の噴射時 間が出力され、また事前制御操作量の値は次の短い期間に第２のシリンダバンク １．２の値により修正されてその噴射弁の噴射時間が出力される。このような手 段により両シリンダバンク１．１と１．２の立体ラムダ制御に対する装置を単独 なものにすることができる。この装置を主コンピユータと補助コンピユー易ρい て実現しても、共通な装置であることには変わりない。

なお、第２のシリンダバンク１．２に対して噴射時間を定める計算過程に関して は、第１のシリンダバンクに対して詳細に行なった説明が全て当てはまる。しか し、好ましい実施例ではタンク通気調整に対しては当てはまらないので、図では タンク通気調整に関して第２のシリンダバンク１．２に対応する計算部は点線で 図示されていへ。その部分はタンク通気調整部１４゜２と制御係数補正部１８． ２である。この補正部の役目は、タンク通気調整値が変化したとき、制御係数Ｆ Ｒ２を割り鼻部１９゜２において逆方向に変化させ、（すでに修正されている） 事前制御操作量の値と制御係数とタンク通気調整値の積が一定になるようにする ものである。対応した制御係数の補正１８．１が第１のシリンダバンク１．１の 値に対しても行なわれる。又、事前制御の調整値も対応して再補正しなければな らないが、煩雑さをさけるために図示が省略されている。再補正は、通常の計算 により行なわれる。

説明したように、好ましい実施例では第２のシリンダバンクに対するタンク通気 調整部１４．２は設けられないが、このシリンダバンクに対してもタンク通気調 整値は必要であるので、タンク通気調整部１４．１で計算されたタンク通気調整 値が乗算部１５．２に用いられる。これは、タンク通気調整を行なう間はぼ同じ 外乱が作用し、その影響は先行する事前制御の調整期間において調整され、事前 制御の調整値に考慮されていることにより可能になる。万−小さな誤差が残って も両シリンダバンク１．１．１．２の僅かに異なる制御係数ＦＲＩ、ＦＲ２によ り補償することができる。また制御係数の補正値に対しても同様である。

例えば、タンク通気調整値が制御係数ＦＲＩからめることができないときには、 誤差追跡法によりめることができる。

この場合、タンク通気調整部１４．１が遮断され、その代りにタンク通気調整部 １４．２が実行される。これにより得られる調整値は、タンク通気調整乗算部１ ５．２だけでなく、タンク通気調整乗算部１５．１においても用いられる。

補正書の写しく翻訳文）提出！（特許法第１８４条の８）１）同様な方法並びに 装置がＵＳ　−Ａ　−４３８３５１５に記載さ平成３年１月２３日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）それぞれラムダセンサと触媒を備えた異なる２つの排気管を有する内燃機関 の２つの燃料計量装置に供給される空気と燃料の混合気を事前に制御しそれを調 整しフィードバック制御を行なう方法において、 両燃料計量装置に対して共通の負荷信号を検出し、両燃料計量装置に対して共通 の事前制御操作量の値と共通のラムダ目標値を求め、 フィードバック制御操作量の値と、これに関係した事前制御操作量の値と、これ に関係した事前制御の調整値を各燃料計量装置に対して個別に求め、共通の事前 制御操作量の値に個別に重畳させることを特徴とする空気を燃料の混合気を事前 に制御しそれを調整しフィードバック制御を行なう方法。 ２）両燃料計量装置のいずれかに対して求められるフィードバック制御操作量か ら得られるタンク通気調整値を両燃料計量装置に対して共通に用いることを特徴 とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ３）誤差により第１の燃料計量装置に対してタンク通気調整値を求めることがで きないとき、その調整値を第２の燃料計量装置に対して形成されるフィードバッ ク制御操作量から求め、それを両燃料計量装置に対して共通に用いることを特徴 とする請求の範囲第２項に記載の方法。 ４）それぞれラムダセンサと触媒を備えた異なる２つの排気管を有する内燃機関 の２つの燃料計量装置に供給される空気と燃料の混合気を事前に制御しそれを調 整しフィードバック制御を行なう装置において、 両燃料計量装置に対して共通の負荷信号を検出する手段と、両燃料計量装置に対 して共通な事前制御操作量の値を求めかつ共通なラムダ目標値を求める手段と、 フィードバック制御操作量の値と、これに関係した事前制御の調整値を個別に求 め、これらの値を交互に事前制御操作量の値に重畳させる手段を備えたことを特 徴とする空気と燃料の混合気を事前に制御しそれを調整しフィードバック制御を 行なう装置。