JPH09112312A - エンジンの空気/燃料制御方法 - Google Patents
エンジンの空気/燃料制御方法Info
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Abstract
に学習されそれによりすべての動作条件において最大と
される裁量範囲を与えることである。 【解決手段】 エンジンの空気/燃料制御システムは排
気ガスの酸素センサーの出力を積分することで帰還変数
を発生する1個の帰還修正ループを有する。第2の帰還
ループは帰還変数と1のようなその所望値との差から帰
還修正を適応的に学習する。全体としての空気/燃料コ
ントローラについての裁量範囲は、すべての動作条件の
もとで帰還変数により適用される修正を最大にするよう
にこの学習した修正値から適応的に学習する。
Description
料制御システムに関する。
は周知であり、所望の空気/燃料動作を維持するため排
気ガスの酸素センサーから導出される帰還変数がエンジ
ンへの燃料流量を調整するようになっている。一般に、
帰還変数は固定した上限と下限に制限されて空気/燃料
帰還制御についての裁量範囲を作っている。また、帰還
変数と所望の値との差から取り出された適応的に学習さ
れた帰還修正項または変数を与えることも周知である。
そのようなシステムは米国特許第5,158,062 号明細書に
示されている。
題が有ることを本発明者等は確認している。その内の一
つは、帰還制御システムの裁量範囲が帰還変数の固定さ
れた限界値で限定されると言うことである。帰還修正項
がその最適値になっていない或る動作条件においては、
帰還変数は過早に限定されてしまう。
に、適応的に学習されそれによりすべての動作条件にお
いて最大とされる裁量範囲を与えることである。
る空気/燃料帰還制御システム及び内燃機用の方法によ
り達成され、そして従来の問題は解決される。本発明の
一つの態様によれば、この方法は所望の空気/燃料比を
維持するために第1及び第2帰還変数に応じてエンジン
に分配される燃料流の調整値を与える段階、エンジン排
気系内に配置された排気ガスの酸素センサーの出力を積
分することにより上記第1帰還変数を発生する段階、上
記第1帰還変数を所望の帰還値にするために上記第1帰
還変数から上記第2帰還変数を発生する段階、及び上記
第2帰還変数に関係する限界値により上記第1帰還変数
を制限する段階を含んでいる。
数の限界は第2帰還変数から適応的に学習され、それに
より空気/燃料制御方法の裁量範囲を最大にすると言う
ことである。
していないが、複数のシリンダーを有するエンジン10
は電子的なエンジンコントローラ12により制御され
る。触媒形排気ガス酸素センサー16は、触媒コンバー
タ20の上流のエンジン10の排気マニホルド48に接
続される。センサー16はコントローラ12に信号EG
Oを送る。コントローラ12はそれを2ー状態信号EG
OSに変換する。信号EGOSの高電圧状態は排気ガス
が所望の空気/燃料比に対して濃い(リッチである)こ
とを示し、信号EGOSの低電圧状態は排気ガスが所望
の空気/燃料比に対して薄い(リーンである)ことを示
す。一般にこの所望の空気/燃料比は触媒コンバータ2
0のピーク効率ウインドー内となる化学量論として選ば
れる。図2乃至図5について後述するが、コントローラ
12は信号EGOSに応じてエンジンの帰還制御を与え
る。
とシリンダーウオール32とその中に配置されてクラン
クシャフト40に接続するピストン36を含んでいる。
燃焼室30は吸気弁52と排気弁54を介してそれぞれ
吸気マニホルド44と排気マニホルド48に接続する。
絞り弁64に接続する。吸気マニホルド44はコントロ
ーラ12からの信号fpwのパルス幅に比例して液体燃
料を分配するために接続された燃料噴射装置68を有す
る。燃料は、燃料タンク、燃料ポンプ及び燃料パイプ
(図示せず)を含む従来の燃料システム(図示せず)に
より燃料噴射装置68に送られる。
ステム88がコントローラ12に応答してスパークプラ
グ92を介し燃焼室30に点火スパークを与える。
ロセッサユニット102、入力/出力ポート104、こ
の実施の形態では電子的にプログラム可能メモリである
メモリチップ106、ランダムアクセスメモリ108及
び従来のデータバスを含んでいる。コントローラ12
は、上述の信号に加えて、絞り弁64に接続する空気流
量センサ110からの吸入空気流量(MAF)、冷却ス
リーブ114に接続する温度センサ112からのエンジ
ン冷却材温度(ECT)、吸気マニホルド44に接続す
るマニホルド圧力センサ116からのマニホルド圧力
(MAP)およびクランクシャフト40に接続するホー
ル効果センサ118からのプロファイルイグニションピ
ックアップ信号(PIP)を含む、エンジン10に接続
するセンサからの種々の信号を受ける。
トローラ12によりエンジン10を制御するために実行
される液体燃料分配ルーチンを説明する。所望の液体燃
料(信号OF)のオープンループ計算はステップ300
で行われる。詳細に述べると、センサー110からの空
気流量(MAF)の測定値は、この実施例では化学量論
的燃焼と相関している所望の空気/燃料比AFdで除算
される。
タをモニターすることにより、閉ループまたは帰還制御
が望ましいかどうかの決定をなす(ステップ302)。
次に帰還変数FV及び学習した帰還修正KAMがそれぞ
れ図4及び5について後述するサブルーチンから読み取
られる。エンジン10に燃料を分配するための所望の燃
料量または燃料コマンドが帰還変数FVを、ステップ3
08に示すように所望の燃料(信号OF)のオープンル
ープ計算値と学習した帰還修正値の積で除算することに
より発生される。燃料コマンドまたは所望燃料信号Fd
が燃料噴射装置68を作動するためにパルス幅信号fpw
に変換される(ステップ316)。
ャートを参照してここで説明する空気/燃料帰還ルーチ
ンを実行して帰還変数FVを発生する。帰還制御の開始
の前に必要な、予め選択された値より高い温度ECTの
ような初期条件がまずステップ500でチェックされ
る。
プ516)でありコントローラ12の前のバックグラウ
ンドループ中高であった(ステップ518)とき、予め
選択された比例項Pjが帰還変数FVから減算される
(ステップ520)。信号EGOSが低であって(ステ
ップ516)、前のバックグラウンドループ中も低であ
った(ステップ518)とき、予め選択された積分項Δ
jが帰還変数FVから減算される(ステップ522)。
6)でありコントローラ12の前のバックグラウンドル
ープ中も高であった(ステップ524)とき、積分項Δ
jが帰還変数FVに加算される(ステップ526)。信
号EGOSが高であって(ステップ516)、前のバッ
クグラウンドループ中低であった(ステップ524)と
き、比例項Piが帰還変数FVに加算される(ステップ
528)。
ガス酸素センサー16に応答する比例積分コントローラ
(PI)によりコントローラ12の各バックグラウンド
ループについて発生される。リーン薄い空気/燃料修正
を行わせる方向に信号EGOSを積分するための積分段
階は積分段階Δiによりあたえられ、比例項はPiによ
り与えられる。同様に、積分項Δj及び比例項Pjがリ
ッチ濃い空気/燃料修正を行わせる。
ムについて可能な裁量範囲を適応的に学習するためにコ
ントローラ12により実行されるルーチンを説明する。
詳細には、このルーチンは帰還変数FVについて最大値
DYNFVMAXと最少値DYNFVMINを学習す
る。この例では、帰還変数FVは、それが最大限界DY
NFVMAXとヒステリシス値HYSとの差より大であ
る(600)とき或るいは帰還変数FVは最少値DYN
FVMINとヒステリシス値HYSの和より小である
(602)とき裁量範囲を越える。帰還変数FVが予定
の時間にわたり上記の範囲を越えているとき(60
6)、EGOセンサーFLAGがセットされ(61
0)、サービスの必要なことを示す。それと同時に、タ
イマーがリセットされ(612)、帰還変数FVがリセ
ットされ(616)、そして学習した値KAMがリセッ
トされる(620)。
より与えられる裁量範囲内のときには、帰還修正KAM
を学習するためのルーチンに入る(626)。このルー
チンは図5を参照して後述する。図4において、学習し
た帰還修正KAMはステップ630と632においてそ
の上クリップ値UCLIPまたは下クリップ値LCLI
Pに制限される。学習した帰還修正KAMがその上下の
クリップ値内であるが所望の値より大であれば、最少学
習値DYNFVMINは学習帰還修正KAMと、その所
望値と動作限界値MAXOLの差との積にセットされる
(ステップ636及び638)。この例に於いて、学習
帰還修正KAMの所望値は所望空気/燃料比Afdに相
関する1である。そして動作限界MAXOLは、厳しい
ドライブ上の問題を生じさせるがエンジン10が許容可
能な最少リーン条件(最小希薄条件)に対応する。
クリップ値内である(630)が所望の値より小であれ
ば(640)、最少学習値DYNFVMINは学習帰還
修正KAMと、1と最大リッチ動作値との和との積にセ
ットされる(642)。最大動作リッチ値MAXOR
は、厳しいドライブ上の問題が生じる前にエンジン10
が許容可能な最大(最大濃度)空気/燃料条件を示す。
値内であり(630)、所望値に等しいとき(636、
640)、最少適応学習値DYNFVMINは1とリー
ン動作限界値MAXOLの差にセットされる。同時に、
最大適応学習値DYNFVMAXは1と最大リッチ動作
値の和にセットされる(646)。最大適応学習値DY
NFVMAXと最少適応学習値DYNFVMINはステ
ップ650においてそれぞれ上下の限界にクリップされ
る。
応学習最大及び最少限界(DYNFVMAX及びDYN
FVMIN)の利点は、そのシステムについての裁量範
囲が帰還変数FVと学習帰還修正KAMの両方について
のすべての動作条件下で最大化されると言うことであ
る。例へば、車載の電池を切った後、KAMの帰還学習
修正が可能となる前に、空気/燃料帰還コントローラの
全帰還範囲が全体として帰還変数FVにシフトされて、
他では得られない修正を行うことが出来るようにする。
言い換えると、従来の方法は、いずれの変数もその全範
囲を別々に達成出来ないように帰還変数FVと学習修正
KAM間で裁量範囲を共有している。ここで述べたよう
に最大及び最少範囲の適応的学習はその問題を解決し、
そして帰還制御システムの裁量範囲を最大にするとゆう
利点をもたらす。
ためにコントローラ12により実行されるルーチンを説
明する。一般に、帰還修正KAMは、学習した修正KA
Mが帰還変数FVをその所望値にするように帰還変数F
Vとその所望値(この例では1)との間の差から学習さ
れる。
るためのルーチンは図4のステップ626から始まる。
詳細に述べると、帰還変数FVがその裁量範囲内である
とき(図4のステップ600及び602)にこのルーチ
ンに入る。そしてEGOセンサー16の周期的スイッチ
ングが生じるときにのみ、帰還変数FVはその裁量範囲
内となりうる。
種々の安定状態条件、例えば温度ETCがしきい値より
高いこと、等が達成される(702)ときに可能とな
る。エンジンの回転数及び負荷がステップ706におい
て読み取られてエンジン10のどの回転数/負荷セルが
動作しているかを決定する。帰還変FVが、ステップ7
08に示すようにその所望値(この例では1)より小さ
いなら、帰還修正KAMはその特定のエンジン動作セル
について量Δkiだけ増加される。
あれば(716)、学習した帰還修正KAMはそのエン
ジン動作セルについて量Δkjだけ減算される(71
8)。このときコントローラ12の動作は図4のステッ
プ630に戻り、空気/燃料帰還制御システムの最大及
び最小範囲(DYNFVMAX及びDYNFVMIN)
が前述のように計算されて帰還コントローラの裁量範囲
を維持する。
を読むことにより当業者には本発明に精神及び範囲を逸
脱することなく、多くの変更が想起されることであろ
う。例えば、複数の排気ガス酸素センサー及び複数の空
気/燃料帰還コントローラを1個のエンジンの各バンク
について用いてもよい。従って、本発明の範囲はその請
求の範囲により決まるものである。
システムに、適応的に学習されそれによりすべての動作
条件において最大とされる裁量範囲を与える。
ク図である。
ローチャートである。
ローチャートである。
ローチャートである。
ローチャートである。
Claims (4)
- 【請求項1】所望の空気/燃料比を維持するために第1
及び第2帰還変数に応じてエンジンに分配される燃料流
の調整値を与えるステップと エンジン排気系内に配置された排気ガスの酸素センサー
の出力を積分することにより上記第1帰還変数を発生す
るステップと、 上記第1帰還変数を所望の帰還値にするために上記第1
帰還変数から上記第2帰還変数を発生するステップと、 上記第2帰還変数に関係する限界値により上記第1帰還
変数を制限するステップと、 を備えていることを特徴とするエンジンの空気/燃料制
御方法。 - 【請求項2】前記制限するステップは、前記第1帰還変
数が前記燃料流に対しリーン修正を行っているときに上
記第1帰還変数を制限するためのリーン修正限界として
前記限界値を与え、前記第1帰還変数が前記燃料流に対
しリッチ修正を行っているときに上記第1帰還変数を制
限するためのリッチ修正限界として前記限界値を与える
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】前記リーン修正限界は前記第2帰還変数と
リーン限界値との積であり、前記リッチ修正限界は前記
第2帰還変数とリッチ限界値の和であることを特徴とす
る請求項2記載の方法。 - 【請求項4】前記リーン限界値は前記所望の帰還値と最
大リーン燃料流の調整値との差であり、前記リッチ限界
値は前記所望の帰還値と最大リッチ燃料流の調整値との
和であることを特徴とする請求項3記載の方法。
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