JPH05501595A - 内燃機関の燃料調量用電子制御装置 - 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】 内燃機関の燃料調量用電子制御装置 技術分野 本発明は、主請求項の前文に記載された、負荷、回転数並びに温度を検出するセ ンサと、基本噴射量信号並びに加速及び減速時に調量される燃料量を適合させる 過渡補償信号を形成する手段とを有する内燃機関の燃料調量用電子制御装置に関 する。

ＵＳ　−ＰＳ４４４０１３６　ニ対応するＤＥ　−０８３０４２２４６から燃料 調量装置が知られている。同装置では、加速濃厚化のために所定の式に従って濃 厚化係数が形成され、式の個々の成分が負荷並びに回転数に従ってメモリから呼 び出されている。濃厚化係数はＦＭ　＝　１　＋　ＦＭＩ　ｘ　ＦＭ２に従って 形成される。

ここで、ＦＭＩは回転数並びに負荷に関係し、ＦＭ２は温度に関係している。

ＤＥ　−０５３６２３０４１ないしそれに対応する米国特許出願５Ｎ１６９２７ ４から加速時に燃料を調量する方法が知られている。同方法では、加速意図を実 現する要求加速増量ができるだけ時間的に最適に供給されるように、加速を意図 する信号の発生と吸気弁時間間の時間的関係が考慮されている。そのために、と りわけ計算された燃料増量分を連続する複数の調量過程に分配したりないしはい わゆる中間噴射を行なうことが行なわれている。

加速濃厚化時の物理的な問題は、必要な増量分を内燃機関の燃焼室自体に得られ るようにすることである。これは、特に温度が低いときに困難になる。というの は、吸気管に調量される燃料量の一部が吸気管の管壁に凝縮し、結果的に即座に 本来の燃焼プロセスに与えられないからである。吸気管の内壁に付着する燃料は いわゆる管壁産膜を形成する。これは、構造的な条件の他に特に温度、回転数並 びに負荷に関係する。

内燃機関の運転状態が定常的でない場合には、管壁産膜の形成並びに崩壊を制御 することは極めて困難であるので、管壁産膜を論説する種々の論文が既に文献で 知られている。これに関する基本的な論文は、ＳＡＥペーパー８１０４９４のア クイノ（ＣＦ　Ａｑｕｉｎｏ）による「５リツター中央燃料噴射エンジンの過渡 Ａ／Ｆ制御特性（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ　Ａ／Ｆ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｃｈａｒａｃ ｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ　ｔｈｅ　５　Ｌｉｔｅｒ　Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｆｕｅｌ 　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅ）Ｊである。

本発明の課題は、加速並びに減速過程時に排ガスに関し最適な過渡特性が得られ る内燃機関の燃料調量用電子制御装置を提供することである。

発明の利点 本発明の燃料調量用制御装置は、加速並びに減速時に調量される燃料量を適合さ せる過渡補償信号が運転パラメータに従って管壁燃膜量差信号並びに放出係数信 号に基づいて処理されることにより過渡運転時の排ガス特性が良好になることを 特徴としている。

本発明の他の利点は、以下の実施例の説明から従属請求項に関連して明らかにな る。

図面 本発明の実施例を図面により詳細に説明する。第１図は、内燃機関の燃料調量用 電子制御装置の概略構成図、第２図は、過渡補償信号の形成に関する燃料調量用 電子制御装置の主要な要素のブロック図、第３図は、過渡補償信号を形成する第 １の方法を示すフローチャート図、第４ａ図は、その実施例の時間線図、第４ｂ 図は、過渡補償信号を形成する他の方法を示す時間線図、第５図は、過渡補償信 号を形成する他の方法を実現するフローチャート図である。

実施例の説明 第１図には、主要なセンサ、制御装置及び噴射弁を有する内燃機関が概略示され ている。なお、内燃機関は符号１０で図示されている。内燃機関は吸気管１１と 排気管１２を有している。

吸気管轟１１内には絞り弁１３、空気量ないし空気重量測定器１４並びに内燃機 関１０へ流入する空気流量に必要な燃料量を調量する噴射弁１５が設けられてい る。回転数センサは符号１６で示され、温度センサが符号１７で示されている。

絞り弁センサ１８及び／あるいは空気量ないし空気重量センサ１４からの負荷信 号が、他のセンナからの信号と共に制御装置２ｏへ供給される。制御装置は少な くとも１つの噴射弁１５を駆動する駆動信号、場合によっては点火信号及び内燃 機関の制御にとって重要な他の駆動信号を発生する。

第１図に示す内燃機関の燃料調量装置の基本構成は公知である。本発明は、加速 ないし減速時の過渡補償信号を形成する問題を取り扱い、内燃機関ないしそれを 搭載した自動車の過渡特性を可能な限り最適にし同時に排ガスを可能な限りクリ ーンにすることを目的としている。

本発明の燃料調量用電子制御装置のブロック図が第２図に図示されている。同図 で既に第１図で示した部分には同一の参照符号が付されている。

２５は基本噴射信号ｔｌｋを出力する基本マツプを示す。放出係数信号Ｔｋを出 力する放出係数マツプが参照符号２６で、また対応する管壁燃膜量信号Ｗｋを出 力する管壁燃膜量マツプが２７で図示されている。全ての３つのマツプ２５．２ ６．２７の入力側には負荷センサ１８並びに回転数センサ１６の信号が入力され る。管壁燃膜量マツプ２７の後に前後する管壁燃膜量の値の差信号ΔＷｎ　＝Ｗ ｋ　−Ｗｋ−１を形成する差形成手段が接続されている。

ブロック３０はエンジンブレーキの終了を示す信号を出力する。後段のブロック ３１は先行するエンジンブレーキ運転モードの期間に従って補正信号ＴＵＫＳＡ Ｓを発生する。次に加算点３２により両ブロック２８．３１の出力信号が結合さ れる。続いて乗算点３３があり、ここで加算点３２の出力信号は、温度センサエ フと接続されたブロック３４と乗算的に結合される。その結果が温度と運転期間 に従って補正された管壁産膜変化信号ΔＷｎとなる。

続（ブロック２９において、今の変化信号ΔＷｎにそれ以前の全ての差量の未噴 射残量ＳＵＭΔＷｋ−１が加算され、その結果、ブロック２９の出力にはＳＵＭ ΔＷｋ　＝　Ｗｋ　−Ｗｋ−１＋ＳＵＭΔＷｋ−１が得られる。この信号は乗算 点３６で放出係数マツプ２６からの信号Ｔｋと結合される。乗算点３６の出力に は過渡補償信号ＵＫｋが得られる。続いてこの信号は加算点３７で基本マツプ２ ５の出力信号ｔｌｋと結合され、続いてブロック３８において場合により更にλ 値に従ってまた温度に従って補正される。補正ブロック３８の出力信号は最終的 に全噴射信号ｔｉとして噴射弁Ｉ４に供給される。

更に差形成部３９があり、ここにはリード線３５の信号と乗算点３６の出力信号 が入力され、後で計算ステップでブロック２９において処理される第２の信号が 形成される。

第２図の回路を第３図に図示したフローチャートに基づいて説明する。その場合 、個々の計算ステップは時間ベースだけでなく、角度ベース（例えばクランク軸 を基準にした）で行なわれる。

第３図において開始点が４０で図示されている。続いてブロック４１において負 荷の値αｋ並びに回転数値ｎｋが読み込まれる。ここで符号には各パラメータの 時点ｔｋで得られる値を示す。

ｋ−１はそれぞれ前のサンプリング点での対応する値を示す。

ブロック４１の後にブロック４２が続き、ここで第２図に図示したマツプ２５． ２６．２７からそれぞれ基本噴射信号の値ｔｌｋ。

管壁産膜量の値Ｗｋ並びに放出係数Ｔｋが読み出され、ないし補間値として算出 される。

ブロック４３では、第２図のブロック２８に対応して前後するサンプリング点で の個々の管壁産膜量の値の差が形成される。ブロック４４では温度並びにエンジ ンブレーキに従って補正が行なわれる。後続のブロック４５において、ブロック ４４で形成された値ΔＷｎに前の差量の未噴射残量ＳＵＭΔＷｋ−１が加算され る。次のブロック４６は第２図の乗算点３６に対応する。ここで、現在有効な過 渡補償信号ＵＫｋの値がめられる。続いてブロック４７において、ブロック４５ の次の計算ステップのために第２図の差形成部３９で示したＳＵＭΔＷｋの変化 量が計算される。更にブロック４８で第２図の加算点３７に対応した出力信号が 形成され、続くブロック４９で他の補正が行なわれる。続いて全体の噴射信号ｔ ｉに関する信号が出力され、プログラムの流れはプログラムステップ「停止Ｊ　 （５０）で終了する。

このように第２図と第３図の実施例には、対応したマツプ２７ないし４２から管 壁燃膜量信号がサンプリング点ｔｋで負荷並びに回転数に従って読み出されるこ とが示されている。この管壁産膜量の値は各サンプリング点毎に新たにめられ、 それから差がめられる。続いてブロック２９ないし４５において前の管壁燃膜量 差の残量値が参照される。先行するエンジンブレーキ期間ないしそれぞれ支配す る温度に従って補正項が形成され、リード線３５ないしブロック４７で管壁燃膜 量信号ＳＵＭΔＷｋが得られる。現在有効な過渡補償信号ＵＫｋを形成するため に、上記値に放出係数マツプ２６ないし４２から得られる放出係数信号Ｔｋが乗 算的に結合され、この過渡補償信号ＵＫｋが基本マツプ２５からの基本噴射量信 号ｔｌｋに加算される。

このようにしてそれぞれ有効な管壁産膜量の値が継続してめられ、過渡補償信号 形成時にその変化が参照される。

第４ａ図には、第２図及び第３図で説明した機能から得られる過渡補償（ＵＫ） の特性の例が図示されている。加速の意図が時点ｔｏで発生する。過渡補償の時 間的な特性は絞り弁並びに回転数に関係した放出係数Ｔにより決められる。

第４ｂ図には、過渡補償の異る実施例の代表的な特性が図示されている。必要な 過渡補償量計算直後にいわゆる中間噴射が行なわれる。この中間噴射により通常 の噴射に非同期に燃料増量が行なわれる。必要な残りの増量分が２つのメモリに 分割される。時点ｔｉでこれらのメモリ値が指数関数的に放出さは緩慢にその値 が放出される。時点ｔ２からは緩慢な放出が行なわれるだけになる。第４ｂ図の 特性によりマツプからの放出係数の計算が不必要になる。その代りにマツプが２ つの適用常数から得られる２つの放出係数に置き換えられる。回転数並びに負荷 点が異る場合、急速並びに緩慢なメモリへの分割を可変にするために、分割係数 をマツプを介して回転数並びに負荷に従って記述することもできる。

第４ｂ図の信号特性を実現する方法が第５図に図示されている。同図で、第３図 に対応するブロックには同様な参照符号が付されている。ブロック４２′におい てマツプから放出係数信号を形成するのがなくなっており１、この係数が以下で 特別に形成されることがわかる。

実際の管壁産膜の差信号ΔＷｎの形成に関して第３図で示したブロック４３に続 いてこの差信号がしきい値と比較される。

この比較が５５で示されている。しきい値に達していない場合には、ブロック５ ６において、 ＡＬ＋ＡＳ−１として ＳＵＭΔＷｋＬ−ΔＷｎ−ＡＬ＋ＳＵＭΔＷｋ−ＬＬＳＵＭΔＷｋＳ＝　ΔＷｎ −ＡＳ　＋　ＳＵＭΔＷｋ−Ｉｓの式に従って変化値が計算される。

ブロック５５において変化信号が所定のしきい値より大きいことが検出された場 合には、ブロック５７において、ＡＬ＋　ＡＳ＋　ＡＺ＝　１として ＳＵＭΔＷｋＬ＝ΔＷｎ−ＡＬ　＋　ＳＵＭΔＷｋ−ＩＬＳＵＭΔＷｋＳ＝ΔＷ ｎ−ＡＳ　＋　ＳＵＭΔＷｋ−ＩｓＳＵＭΔＷｋＺ＝ΔＷｎ−ＡＺ の式に従って計算が行なわれる。

ＡＬＸＡＳ、ＡＺは、新たに得られる全体の管壁産膜量の差ΔＷｎを３つのメモ リ、即ち長期メモリ、短期メモリ並びに中間噴射メモリに分割する適用常数であ る。

その後に中間噴射信号を形成するブロック５８が続＜　（ＵＫｋＺ−ＳＵＭΔＷ 　ｋＺ）。続いて判断ステップ５９において絞り弁信号の正の変化が検出された 場合には、ブロック６０において中間噴射（Ｕ　Ｋ　ｋＺ）が出力される。この 中間噴射が出力された後、ブロック６１において対応する中間噴射信号（Ｕ　Ｋ 　ｋＺ）がゼロに設定される。プログラム的に合流する点６２においてブロック ５６．６１の出力並びに「絞り弁位置の変化が負」の出力に関する判断ステップ ５９が結合される。

ブロック４６°において全ての分岐に対して共通に緩慢な放出量（ＴＬ）並びに 急速な放出量（ＴＳ）が計算される。その後ブロック６５が続き、ここで過渡補 償信号ＵＫｋＬないしＵＫｋＳが適用最大値ｒｍａｘ　Ｕ　Ｋ　Ｓとｗａｘ　Ｕ 　Ｋ　Ｌに制限される。第３図のフローチャートに対応してブロック４７′が続 き、その後再び全噴射信号を形成するブロック６６が続く。

それぞれの過渡補償信号に従い全噴射信号ｔｉｋが負の値をとることもあること を考えて、０より大きいか小さいかのしきい値判断６７が行なわれる。全噴射信 号がＯより小さい場合には、ブロック６８で噴射時間がＯに制限され同時に次の 噴射時負の残量が考慮される。

ブロック６６で形成された値が０より大きい場合には、次の噴射時所定の残量値 を考慮することな（全体の噴射信号が調量される。これがブロック７０に示され ている。更にブロック４９で他の補正が行なわれ、その結果得られる噴射量信号 ｔｉ全全体出力される。

第４ｂ図の実施例で重要なことは、ブロック５６．５７において第４ａ図の図示 に対応して異る時定数で放出させるために管壁燃膜量の変化分がＡＬ、ＡＳない しは更にＡＺの値を用いて重み付けされることである。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）負荷（α、ｐ、ＱＬ）、回転数並びに温度を検出するセンサと、基本噴射量 信号並びに加速及び減速時に調量される燃料量を適合させる加算的な過渡補償信 号を形成する手段とを備えた内燃機関の燃料調量用電子制御装置において、負荷 と回転数に従って過渡補償のために、動作点に関係した管壁燃膜量信号の変化分 と既に噴射された分量の差引勘定の形で得られる管閉燃膜量変化信号（ＳＵＭΔ Ｗｋ）と放出係数信号（Ｔｋ）が形成され、過渡補償信号（ＵＫｋ）が管壁燃膜 量変化信号（ＳＵＭΔＷｋ）と放出係数信号（Ｔｋ）に関係することを特徴とす る内燃機関の燃料調量用電子制御装置。 ２）過渡補償信号（ＵＫｋ）が管壁燃膜量変化信号（ＳＵＭΔＷｋ）と放出係数 （Ｔｋ）の乗算により得られることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電子 制御装置。 ３）管壁燃腹量変化信号が、Ｗｋ＝ｆ（負荷ｋ、ｎｋ）として（ＳＵＭΔＷｋ＝ Ｗｋ−Ｗｋ−１＋ＳＵＭ　Ｗｋ−１）の式に従って形成されることを特徴とする 請求の範囲第１項に記載の電子制御装置。 ４）（ＳＵＭΔＷｋ）が温度（θ）並びにエンジンブレーキ期間に従って補正可 能であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の電子制御装置。 ５）放出係数信号（Ｔｋ）が負荷並びに回転数に関係する（Ｔｋ＝ｆ（負荷ｋ、 ｎｋ））ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電子制御装置。 ６）過渡補償信号を形成するとき次の燃料調量信号のために既に供給された分量 がＳＵＭΔＷｋ−１＝ＳＵＭΔＷｋ−ＵＫｋの式に従って考慮されることを特徴 とする請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項に記載の電子制御装置。 ７）放出係数信号（Ｔｋ）が負荷の変化の符号に関係することを特徴とする請求 の範囲第１項から第５項までのいずれか１項に記載の電子制御装置。 ８）管壁燃腹量差信号（ＳＵＭΔＷｋ）が各ステップ毎に２つのメモリに分割さ れ、一方のメモリが急速に（Ｔｓで）また他方のメモリが緩慢に（Ｔ１）放出さ れることを特徴とする請求の範囲第１項、第５項又は第７項に記載の電子制御装 置。 ９）管壁燃膜量差信号（ＳＵＭΔＷｋ）が各ステップ毎に３つのメモリに分割さ れ、一つのメモリが常に−ステップで完全に０にされ、他の２つのメモリが急速 に（Ｔｓで）並びに緩慢に（Ｔ１）放出されることを特徴とする請求の範囲第１ 項、第５項又は第７項に記載の電子制御装置。 １０）管壁燃膜量変化信号（ＳＵＭΔＷｋ）を各メモリに分割する係数が一定で はなく、マップの形で回転数と負荷に従って設定されることを特徴とする請求の 範囲第８項又は第９項に記載の電子制御装置。 １１）過渡補償信号（ＵＫｋ）が制限されることを特徴とする請求の範囲第１項 から第８項までのいずれか１項に記載の電子制御装置。 １２）計算された噴射時間が０より小さいとき次の調量時燃料が調量されず、次 の調量時（負の）残量が考慮されることを特徴とする請求の範囲第１項から第９ 項までのいずれか１項に記載の電子制御装置。