KR100305129B1 - 디젤엔진의제어장치 - Google Patents

Abstract

디젤 엔진의 각종 제어 파라미터를 제어하기 위해 사용하는 내연 분사량 신호의 신뢰성을 높인다.

아이들 상태에서의 엔진의 회전수가 목표치가 되도록 연료 분사량을 보정하는 수단(106)과, 검출한 각종 파라미터에 근거하여 아이들 목표 회전수를 유지하는 데에 있어서 필요한 실상당 분사량을 연산하는 수단(105)과, 연료 분사 노즐의 작동 상태에 따라서 노즐 오차 보정량을 연산하는 수단(112)과 학습 허가시에 보정 분사량의 편차와, 이 노즐 오차 보정량으로부터 분사량 오차를 연산하는 수단(108)을 구비하며, 이 분사량 오차에 근거하여 각종 제어 파라미터의 제어에 사용하는 분사량 신호를 수정한다.

Description

디젤 엔진의 제어 장치

본 발명은 디젤 엔진의 연료 분사량을 제어 신호로서 사용하여 디젤 엔진의 각종 제어 파라미터를 제어하는 장치에 관한 것이다.

종래, 예를 들면 일본 특허공개공보(소)63-230944호에도 기재되어 있는 바와 같이, 디젤 엔진의 EGR량(배기 환류량)을 운전 상태에 따라서 제어함에 있어서, 엔진으로의 연료 분사량을 제어 신호로서 사용하며, 연료 분사량에 대응하여 EGR량을 제어하는 것이 알려져 있다.

이 경우, 연료 분사량은 엔진의 부하나 회전수에 근거하여 결정되지만, 이 제어 목표가 되는 연료 분사량과, 실제로 엔진에 공급되는 연료 분사량은 연료 분사 펌프의 특성의 격차 등에 따라 정확히 일치하지 않는 경우가 있으며, 이러한 경우에는 목표 분사량을 기준으로 하여 EGR량을 제어하면, 연기가 증가하기도 한다. 이러한 연료 분사량의 오차를 파악하기 위해서 아이들 운전시 등에 목표로 하는 소정의 회전수를 유지하는 데 필요한 연료 분사량의 보정량을 산출하여, 이 보정량에 근거하여 실제의 분사량과 일치하도록 목표 분사량을 수정하고, 이 수정된 목표 분사량에 근거하여 EGR량을 제어하고 있다. 이렇게 하면, 연료 분사 펌프에 특성상의 격차 등이 있더라도, 목표 분사량과 실제의 분사량이 대응하므로, EGR시의 배기 조성이 목표치보다 악화되는 것과 같은 문제를 피할 수 있다.

그런데, 이와 같이 아이들 상태에서의 연료 분사량의 보정량을 산출하고 있는 경우, 예를 들면 에어콘이나 파워스테어링 등의 부하가 엔진에 가해진 상태에는, 같은 목표 회전수를 유지하는 데 필요한 연료의 분사량이 상이하며, 보정량에 그 부하분의 오차를 발생시킨다.

또한, 아이들 상태에서의 연료 분사량의 분사량 오차는 생산 격차나 경시 변화에 의해서 변동하는 연료 분사 노즐의 초기 리프트량이나 오프닝 프레셔의 변화에 따라서도 큰 영향을 받는다. 이로 인해, 아이들 상태에서의 여러가지의 조건을 고려하여 연료 분사량 오차를 구하더라도, 이들 초기 리프트량이나 오프닝 프레셔의 영향을 가미하지 않으면, 모든 운전 조건에 있어서 적정한 보정량으로는 되지 않는다.

이러한 경우에는, 이 목표 분사량에 근거하여 수행되는 각종 제어, 예를 들면 EGR, 연료 분사 시기나 와류형 제어 밸브의 제어가, 실제의 연료 분사량에 대응하지 않게 되어, 배기조성의 악화를 피할 수 없게 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로, 제어 신호가 되는 목표 분사량의 신뢰성을 높여, 디젤 엔진의 여러가지 제어 파라미터의 제어 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.

제 1 발명은 엔진 운전 상태를 검출하는 수단과, 엔진 운전 상태에 따라서 연료 분사량을 연산하는 수단과, 엔진의 아이들 상태를 판정하는 수단과, 아이들 상태에서의 각종 파라미터를 검출하는 수단과, 아이들 상태에서의 엔진 회전수가 목표 회전수가 되도록 연료 분사량을 보정하는 수단과, 상기 검출한 각종 파라미터에 근거하여 아이들 상태에서의 목표 회전수를 유지하는데 필요한 연료 분사량에 상당하는 실상당 분사량을 연산하는 수단과, 아이들 상태에 있어서 소정의 조건이 성립하였을 때 연료 분사량 오차의 학습 허가를 판정하는 수단과, 소정의 운전조건에 있어서 연료 분사 노즐의 작동 상태를 검출하는 수단과, 이 노즐 작동 상태에 따라서 노즐 오차 보정치를 연산하는 수단과, 상기 학습의 허가시에 보정 분사량과 실상당 분사량의 편차와, 이 노즐 오차 보정치로부터 분사량 오차를 연산하는 수단과, 상기 연료 분사량과 분사량 오차에 근거하여 각종 제어 파라미터의 제어에 사용되는 분사량 신호를 연산하는 수단을 구비한다.

제 2 발명은 상기 노즐 오차 보정치 연산 수단이, 연료 분사 노즐의 초기 리프트량에 근거하여 노즐 오차 보정치를 연산한다.

제 3 발명은 상기 노즐 오차 보정치 연산 수단이, 연료 분사 노즐의 리프트 개시 시기에 근거하여 노즐 오차 보정치를 연산한다.

제 4 발명은 상기 노즐 오차 보정치 연산 수단이, 연료 분사 노즐에 대하여 연료를 압송하는 연료 분사 펌프의 연료 분사 시기가 소정치일 때의 연료 분사 노즐의 리프트 개시 시기를 검출하여, 이 검출 리프트 개시 시기와 기준 크랭크 각도 위치와의 편차를 구하여, 이 편차에 따라서 노즐 오차 보정치를 산출한다.

제 5 발명은 상기 노즐 오차 보정치 연산 수단이, 운전 상태가 아이들 상태에 가까이 갈수록 보정폭이 적어지는 것과 같은 특성의 기본 보정치에 근거하여 상기 노즐 오차 보정치를 수정한다.

제 6 발명은 상기 학습 허가의 판정 수단이, 적어도 엔진가 소정의 기준 회전수 범위에 있는 아이들 상태이고, 또한 보기(補機) 부하 등이 무부하이며, 이 상태가 소정 시간 이상 계속되고 있을 때 학습 허가를 판정한다.

제 7 발명은 상기 분사량 오차 연산 수단이, 엔진 회전수의 적산치, 주행 거리, 경과 시간에 관련하는 무게 계수중 적어도 하나를 사용하여, 상기 보정 분사량과 실분사량과의 오차를 가중 평균 처리한다.

제 1 발명에 있어서, 만약, 아이들 상태에 있어서의 보기 부하 등을 전혀 고려하지 않으면, 일정한 아이들 회전수를 유지하는 데 필요한 연료 보정량은, 그대로 목표 분사량과 실제의 분사량의 오차분에 상당한다.

그러나, 아이들 회전수를 일정하게 유지하는 데 필요한 보정량은, 그 때 엔진에 걸리는 보기 부하의 상태 등에 따라서도 변화한다. 목표로 하는 연료 분사량과 실제의 분사량이 일치하고 있었다고 해도, 보기 부하 상태에 따라서 연료의 보정량이 상이하다. 따라서, 이들 보기 부하 상태 등에 따라서 예상되는 연료 분사량에 상당하는 아이들 회전수를 일정하게 유지하는 데 필요한 아이들 실상당 분사량을 설정해 두고, 이것과 보정후의 연료 분사량을 비교하면, 보기 부하 등의 영향을 제외한 연료 분사량의 차이분을 정확하게 판단할 수 있다.

또한, 이 차이분을 연료 분사량의 오차로 함에 있어서, 이것을 연료 분사 노즐의 작동 특성에 근거하여 산출되는 노즐 오차 보정치에 의해 수정한다. 이로 인해, 연료 분사 노즐의 생산 격차나 경시 변화 등이 있으며, 이들에 기인하여 연료 분사량의 오차가 발생하는 경우라도, 이 오차분을 정확히 반영하여 정밀도 높게 연료 분사량 오차를 산출할 수 있다.

기본의 연료 분사량을 이렇게 구한 분사량 오차에 근거하여 수정하고, 목표 분사량으로 하면, 이것은 실제의 연료 분사량과 일치하며, 따라서, 이 목표 분사량에 근거하여 각종의 제어 파라미터를 제어함으로써, 실제의 연소 상태에 따른 각종 파라미터 제어가 행해지고, 배기 특성이나 연료 소비율 특성을 악화시키는 일 없이, 최선의 제어가 실현된다.

또, 실상당 분사량은 각종 파라미터의 입력 상태에 따라서 결정되며, 따라서 보기 부하, 전기 부하 등에 대응한, 실제의 아이들 분사량을 정확히 반영한 것이 되며, 또한, 분사량 오차는 순차 학습되어 가므로, 연료 분사 특성의 경시 변화 등을 포함하는 변동 요인을 보상하고, 항상 정밀도 높게 분사량 오차를 산출할 수 있다.

제 2 발명에 있어서, 분사 노즐의 초기 리프트가 설정치보다도 작아질수록 연료 분사량이 적어지고, 따라서, 이에 따라서 노즐 오차 보정치를 설정함으로써, 연료 분사 노즐의 생산 격차, 또는 경시 변화가 있더라도, 항상 정확하게 노즐 분사량 오차를 연산할 수 있다.

제 3, 제 4 발명에 있어서, 연료 압송 시기를 일정하게 하였을 때의 분사 노즐의 리프트 개시 시기가 설정치보다도 빠르게 될수록, 노즐 오프닝 프레셔가 낮고, 연료 분사량이 많아진다. 따라서, 이 리프트 개시 시기에 따라서 노즐 오차 보정치를 설정하는 것으로, 분사량 오차를 그 만큼 정확하게 연산할 수 있다.

제 5 발명에 있어서, 노즐 오차의 영향은 분사 노즐의 리프트 및 밸브 개방 시간이 커지는 운전조건에 있어서 크고, 아이들 상태에 가까이 갈수록 작아지며, 따라서, 이것에 따른 기본 보정치에 의해, 노즐 오차 보정치를 수정함으로써, 모든 운전 영역에 있어서 노즐 오차의 영향을 상대적으로 작게 할 수 있다.

제 6 발명에 있어서, 학습 허가가, 엔진 회전이 아이들 상태의 무부하로 안정되고 있을 때에만 행해지므로, 외란에 의한 오차의 영향을 그 만큼 작게 하여, 제어의 안정성을 높인다.

제 7 발명에 있어서, 보정 분사량과 실분사량의 편차를 연산함에 있어서, 엔진의 생산후의 회전수의 적산치, 주행 거리, 또는 경과 시간 등, 연료 분사 노즐로부터의 분사량이 변동하는 요인을 기초로 하여, 가중 평균 처리하기 때문에, 보정 분사량과 실분사량의 편차를 정확히 연산할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예의 구성을 나타내는 블록도.

도 2는 기본 연료 분사량을 연산하기 위한 흐름도.

도 3은 기본 연료 분사량 특성을 나타내는 특성도.

도 4는 목표 아이들 회전수를 설정하기 위한 흐름도.

도 5는 목표 아이들 회전수의 특성도.

도 6은 제어 파라미터 제어용 연료 분사량을 연산하기 위한 흐름도.

도 7은 제어 목표 분사량을 연산하기 위한 흐름도.

도 8은 목표 배기 환류율을 연산하기 위한 흐름도.

도 9는 목표 배기 환류율의 특성도.

도 10은 목표 배기 환류율을 보정하는 특성도.

도 11은 엔진 완전 폭발(complete explosion)을 판정하기 위한 흐름도.

도 12는 연료 분사 시기를 설정하기 위한 흐름도.

도 13은 연료 분사 시기의 특성도.

도 14는 스웰(와류형) 제어 밸브를 제어하기 위한 흐름도.

도 15는 스웰 제어 밸브의 작동 특성도.

도 16은 연료 분사량을 설정하기 위한 흐름도.

도 17은 연료 분사량의 전압 변환 특성도.

도 18은 허용 최대 연료 분사량을 연산하기 위한 흐름도.

도 19는 최종의 최대 연료 분사량을 연산하기 위한 흐름도.

도 20은 한계 공기 과잉율의 특성도.

도 21은 흡입 공기량을 검지하기 위한 흐름도.

도 22는 흡입 공기량의 전압 변환 특성도.

도 23은 실린더 흡입 공기량을 연산하기 위한 흐름도.

도 24는 연료 분사량 오차의 학습 허가를 판정하기 위한 흐름도.

도 25는 동일한 흐름도.

도 26은 연료 분사량 오차를 연산하기 위한 흐름도.

도 27은 학습치 반영 게인 보정량을 연산하기 위한 일실시예의 흐름도.

도 28은 학습치 반영 게인의 특성도.

도 29는 학습치 반영 게인 보정량을 연산하기 위한 다른 실시예의 흐름도. 도 30은 학습치 반영 게인의 특성도.

도 30은 학습치 반영 게인의 특성도

도 31은 학습치 반영 게인을 연산하기 위한 흐름도.

도 32는 학습치 반영 게인의 특성도.

도 33은 실제에 상당하는 연료 분사량을 연산하기 위한 흐름도.

도 34는 오차 학습치를 연산하기 위한 흐름도.

도 35는 학습 가중 계수의 특성도.

도 36은 동일한 특성도.

도 37은 동일한 특성도.

도 38은 본 발명의 실시예의 연료 분사 펌프의 개략적인 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

102: 연료 분사량 연산 수단

103: 아이들 상태 판정 수단

104: 각종 파라미터의 검출 수단

105: 실제에 상당하는 분사량 연산 수단

106: 연료 분사량 보정 수단

107: 연료 분사량 오차의 학습 허가 판정 수단

108: 분사량 오차 연산 수단

109: 제어 파라미터의 제어용 분사량의 연산 수단

111: 연료 분사 노즐 작동 상태의 검출 수단

112: 노즐 오차 보정치의 연산 수단

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부 도면에 근거하여 설명한다.

도 38에 있어서, 엔진 회전에 동기하여 회전 구동되는 연료 분사 펌프(1)의 입력축(6a)에는, 연료를 예압하는 피드 펌프(6)가 설치되고, 또 동축상에는 입력축(6a)과 동일적으로 회전하는 동시에, 축방향으로 왕복 운동하도록 연결된 플런저(2)가 배치된다.

피드 펌프(6)는 펌프실(7)에 가압한 연료를 보내며, 또한 잉여 연료는 도시하지 않는 연료 탱크로 환류되어, 펌프실(7)의 압력을 일정하게 유지한다.

플런저(2)에는 기통수에 대응한 캠 산을 갖는 페이즈 캠(2a)이 동축으로 설치되고, 페이즈 캠(2a)이 롤러(8a)에 걸릴 때마다 플런저(2)가 축방향으로 왕복 운동한다. 예를 들면 6기통 엔진이면, 입력축(6a)이 1회전하면, 그 동안에 페이즈 캠(2a)이 6회만 롤러(8a)에 걸리고, 플런저(2)가 6회 왕복 운동한다. 플런저(2)가 왕복 운동하면, 그 때마다, 플런저실(2b)에 연료를 흡입하여, 가압한다. 또, 2k는 페이즈 캠(2a)에 대항하여 플런저(2)를 되돌리는 리턴 스프링이다.

플런저(2)의 신장 행정에 있어서, 플런저실(2b)에는, 상기 펌프실(7)로부터의 연료가 연료 정지 밸브(10) 및 플런저(2)에 설치된 슬릿(2j)을 경유하여 흡입된다.

이에 대하여, 플런저(2)의 압축 행정에서 플런저실(2b)의 가압 연료를 연료 분사 노즐에 압송하기 위해서, 플런저(2)의 축심을 따라, 플런저실(2b)과 연결되는 연결 통로(2c)가 형성되며, 이 연결 통로(2c)는 도중에서 반경 방향으로 분기하는 고압 통로(2d)를 구비하며, 또한 그 선단부에서 마찬가지로 반경 방향을 관통하는 방출 통로(2e)가 형성된다.

플런저(2)의 회전위치에 따라서 고압 통로(2d)와 선택적으로 접속하도록 플런저(2)의 주위의 실린더(2f)의 내주에는, 엔진 기통수에 대응한 수의 포트(2g)가 균등하게 배치되며, 각 포트(2g)에는 각각 토출 밸브(2h)(1개밖에 도시하고 있지 않다)가 접속되며, 이 토출 밸브(2h)로부터 도시하지 않는 연료 분사 노즐로 연료가 압송된다.

플런저(2)는 1회전할 때 6회 왕복하며, 그 때마다 흡입한 연료를 가압하지만, 가압연료가 연결 통로(2c)로부터 고압 통로(2d)로 가압되고, 이때 플런저(2)의 회전 위치에 의해 연결되는 포트(2g)에 가압 연료가 보내지며, 대응하는 토출 밸브(2h)를 통하여 연료 분사 노즐에 연료가 압송된다.

한편, 플런저(2)의 외주에는 컨트롤 슬리브(3)가 슬라이드 가능하게 끼워지고, 통상은 상기 방출 통로(2e)를 피복하여 닫히고 있지만, 플런저(2)의 압축 방향으로의 이동에 따라, 즉시 방출 통로(2e)를 해방한다. 이것에 의해, 플런저실(2b)의 압력이 해방되며, 토출 밸브(2h)로부터 연료 분사 노즐(11)로의 연료 압송이 종료한다.

따라서, 연료 분사 노즐에 보내지는 연료량은 컨트롤 슬리브(3)의 위치에 의해 변화하며, 플런저(2)의 압축 방향으로의 이동시에, 빠른 시기에 방출 통로(2e)를 해방하면, 연료 분사량은 적어지고, 반대로 방출 통로(2e)의 해방 시기가 늦어 지면, 연료 분사량은 많아진다.

이 연료 분사량을 제어하기 위해서, 컨트롤 슬리브(3)의 위치를 자유롭게 변화시키는 로터리솔레노이드(4)가 설치되고, 이 로터리솔레노이드(4)에는 컨트롤러(18)로부터의 연료의 분사 신호가 공급되며, 이것에 따라서 컨트롤 슬리브(3)의 위치를 바꾼다. 또, 컨트롤 슬리브(3)의 위치는 위치 센서(5)에 의해서 검출되며, 컨트롤러(18)에 피드백된다.

다음에, 상기한 페이즈 캠(2a)이 걸리는 롤러(8a)는, 타이머 피스톤(8)에 의해서, 그 페이즈 캠(2a)의 원주 방향의 위치가 제어된다. 또, 도시한 타이머 피스톤(8)은 설명의 편의상, 실제 위치로부터 90도만 회전시킨다. 타이머 피스톤(8)의 양측에는 저압실(8b)과 고압실(8c)이 설치되고, 고압실(8c)의 압력은 컨트롤 밸브(9)에 의해서 고압 연료의 일부를 저압실(8b)에 놓치는 양을 제어함으로써 조정되며, 이것에 의해서 타이머 피스톤(8)의 위치가 변화한다.

타이머 피스톤(8)의 위치가 변화하여, 페이즈 캠(2a)의 회전 방향으로 롤러(8a)의 위치를 진행시키면, 페이즈 캠(2a)이 롤러(8a)에 걸리는 위치가 상대적으로 늦어지며, 플런저(2)에 의한 연료의 가압 개시 시기, 즉 연료의 분사 시기가 늦어지게 되며, 반대로 페이즈 캠(2a)의 회전과 반대 방향으로 롤러(8a)의 위치를 늦추면, 플런저(2)에 의한 가압 개시 시기가 빨라져, 연료 분사 시기가 빨라진다.

상기한 컨트롤러(18)로부터의 신호에 의해, 운전 상태에 따라서 컨트롤 밸브(9)의 작동이 제어되며, 타이머 피스톤(8)의 위치가 조정되고, 연료 분사 시기가 진각, 지각 제어된다.

컨트롤러(18)에는 연료 분사 노즐(11)의 밸브 개방 시기 및 리프트량을 검출하는 노즐 리프트 센서(12)와, 연료 분사 펌프(1)에 공급되는 연료 온도를 검출하는 연료 온도 센서(15)와, 엔진 냉각 수온을 검출하는 냉각 수온 센서(13)와, 액셀 개도를 검출하는 액셀 개도 센서(16)와, 펌프 회전수를 검출하는 회전수 센서(14)등으로부터의 신호가 입력되며, 이에 따라서 연료 분사량, 분사 시기의 제어 신호를 연산하여, 출력한다.

그리고, 본 발명에서는 이 컨트롤러(18)에 의해서 제어되는 연료 분사량에 대해서, 운전 상태에 따라서 결정되는 목표 분사량과, 이 목표 분사량 신호에 따라서 실제로 분사되는 분사량이 일치하도록, 이 목표 분사량을 아래와 같이 수정한다.

도 1은 컨트롤러(18)에서 실행되는 이 제어 동작의 내용을 블록도로서 나타낸 것으로, 도면에 있어서, 101은 엔진 회전수나 액셀 개도(부하) 등을 포함하는 운전 상태를 검지하는 수단이고, 102는 각 출력으로부터 기본이 되는 연료 분사량을 연산하는 수단이다. 또한, 103은 아이들 스위치 등의 출력으로부터 아이들 운전 상태를 판정하는 수단, 104는 예를 들면 스타터 스위치, 이그니션 스위치, 파워 스테어링 스위치, 전기 부하 신호, 뉴트럴 스위치, 에어콘 스위치나, 연료 온도, 엔진 냉각 수온, 차속, 전원 전압, 엔진 회전수 센서로부터의 각종 파라미터를 입력하는 수단이다.

105는 각종 파라미터 입력 수단(104)의 출력에 근거하여, 여러가지 조건하에서, 아이들 운전시에 목표 회전수를 유지하기 위해서, 실제로 분사하고 있다고 예상되는 분사량을 연산하는 실상당 분사량의 연산 수단이다.

예를 들면 에어콘이 작동하고 있을 때는, 비작동시와 비교하여, 아이들 회전수를 목표 회전수로 유지하는 데 필요한 연료의 분사량은 커지며, 이에 따라서 실상당 분사량도 커진다.

106은 상기한 연료 분사량 연산 수단(102), 아이들 상태 판정 수단(103), 각종 파라미터 입력 수단(104)으로부터의 신호에 근거하여 아이들 운전시에 목표 회전수와 일치하도록 분사량을 보정하는 수단이다. 또한, 107은 아이들 상태 판정 수단(103)과 각종 파라미터 입력 수단(104)의 출력에 근거하여, 후술하는 바와 같이, 아이들 운전 상태에서의 특정한 조건에 있어서만 연료 분사량 오차의 학습을 하도록 학습의 허가 판정을 하는 수단이다.

111은 연료 분사 노즐의 초기 리프트량 또는 밸브 개방압(분사 시기에 대응)등의 작동 상태를 검출하는 수단이고, 112는 이 노즐 작동 상태 검출 수단(111)의 출력을 기초로 하여, 노즐 작동 상태에 따른 노즐 분사량 오차의 보정치인 노즐 오차 반영 게인을 연산하는 수단이다.

그리고, 108은 아이들 연료 보정 수단(106)과, 실상당 분사량 연산 수단(105)과, 노즐 오차 반영 게인 연산 수단(112)과, 학습 허가 판정 수단(107)의 출력에 근거하여, 학습이 허가된 운전 상태에 있어서, 보정된 아이들 연료 분사량과 실제의 분사량의 편차와, 이것에 대한 분사 노즐의 오차 반영 게인으로부터 분사량 오차를 연산하는 오차 연산 수단이다.

109는 기본 연료 분사량을 이 분사량 오차에 근거하여 수정하며, 제어 파라미터 제어용의 분사량을 연산하는 수단이고, 110은 이 제어용 분사량에 따라서 각 제어 파라미터, 예를 들면 ECR, 연료 분사 시기, 와류형 제어 밸브 등을 제어하는 제어 수단이다.

다음에, 상기 구성의 제어 동작에 대해서, 흐름도에 따라서, 더 자세히 설명한다.

우선, 도 2는 기본 연료 분사량을 연산하는 플로이고, 엔진 회전에 동기한 타이밍으로 처리가 수행된다(Ref 동기 연산).

스텝(1,2)에서 엔진 회전수(Ne)와 액셀 개도(Cl)를 읽어들이고, 스텝(3)에서는, 이들 Ne와 Cl에 근거하여, 도 3에 도시하는 바와 같은 맵으로부터 연료 분사량을 설정하여, 이것을 Mqdrv로 한다. 스텝(4)에서는 이 연료 분사량(Mqdrv)에 대해서 엔진 냉각 수온 등에 의한 증량 보정을 하며, 기본 연료 분사량(Qsol1)으로 한다. 그리고, 스텝(5)에서는 아이들 상태를 판정하는 스위치, 예를 들면 액셀의 전폐 위치를 검출하는 스위치의 출력에 근거하여 아이들 상태를 판정한다. 아이들 상태일 때는, 스텝(6)으로 진행하며, 엔진 회전수(Ne)가 아이들 상태에서의 목표 회전수(Nset)가 되도록 연료 분사량을 보정하며, 이 보정후의 값을 Qsol2로 한다. 또, 목표 아이들 회전수(Nset)의 설정에 대해서는, 도 4에서 설명한다.

이것에 대하여, 아이들 상태에 있지 않을 때는 그대로 Qsol1을 Qsol2로서 처리를 종료한다.

도 4는 아이들 운전 상태에 있어서, 목표 아이들 회전수(Nset)를 설정하는 플로이다(Ref 동기 연산).

스텝(1)에서 수온(Tw)을 읽어들이고, 스텝(2)에서는, 도 5와 같은 테이블로부터, Tw에 근거하여 목표 아이들 회전수(Nset)를 설정하고(수온이 낮을수록 목표 회전수는 높게 된다), 처리를 종료한다.

다음에 도 6은 실제의 분사량과 일치하도록 분사량의 오차분을 제거한 연료 분사량을 연산하는 플로이다 (Ref 동기 연산).

스텝(1)에서 각종 센서나 스위치류의 신호를 읽어들이고, 스텝(2)에서는 연료 분사량의 오차를 학습하는지 아닌지의 허가 판정을 한다. 단, 이 학습 허가 판정에 대해서는, 도 24, 도 25에서 상세하게 설명한다.

스텝(3)에서는 연료 분사량의 오차를 연산하지만, 이 분사량 오차의 구체적인 연산 내용에 관해서는, 도 26에서 자세히 설명한다.

그리고, 스텝(4)에서는 오차분을 수정된 제어 목표 분사량(Qsol＿real)을 연산하여, 처리를 종료한다. 이 분사량(Qsol＿real)의 연산에 대해서는, 이 다음의 도 7에서 설명한다.

도 7은 목표 분사량(Qsol＿real)을 연산하기 위한 플로이다 (Ref 동기 연산).

여기서는, 우선 스텝(1)에서, 도 34에서 구한 연료 분사량의 오차 학습치 (Dqsol1)와, 기본 분사량(Qsol2)을 읽어 들인다. 다음에 Qsol2로부터 Dqsol1를 제외한 값(뺀 값)을 목표 분사량(Qsol＿real)으로서, 처리를 종료한다. 즉, 후술하는 바와 같이 구한 분사량 오차의 학습치(Dqsol1)에 근거하여 기본 연료 분사량을 보정하여, 제어 분사량 신호로 한다.

다음에, 도 8로부터 도 15에 따라서, 제어 목표 분사량(Qsol＿real)을 사용하여 각종 제어 파라미터, 즉 EGR율이나 연료 분사 시기, 흡기 스웰 등을 제어하기 위한 순서에 대하여 설명한다.

먼저, 도 8은 목표 분사량(Qsol＿real)을 사용하여 목표의 EGR율을 설정하기 위한 플로이다 (Ref 동기 연산).

맨처음에 스텝(1)에서, 엔진 회전수(Ne), 목표 분사량(Qsol＿real), 엔진 냉각 수온(Tw)을 읽어 들인다. 스텝(2)에서는 엔진 회전수(Ne)와 목표 분사량(Qsol＿real)으로부터 도 9에 도시하는 바와 같은 맵을 검색하고, 기본 목표 EGR율(Megrb)을 연산한다. 이 경우, 목표 EGR율은, 엔진의 사용 빈도가 높은 영역, 즉 저회전, 저부하(저분사량)가 될수록 크게 하고, 연기가 발생하기 쉬운 고출력시에는 작게 한다.

다음에 스텝(3)에서 냉각 수온(Tw)으로부터 도 10에서 도시하는 바와 같은, 엔진 냉각 수온에 대응하여 목표 EGR율을 보정하는 계수 테이블을 검색하여, 보정계수(Kegr＿tw)를 연산한다. 그리고, 스텝(4)에서, 기본 목표 EGR율과 보정 계수로부터, 목표 EGR율(Megr)을 다음식에 의해 산출한다.

Megrb= Megrb*Kegr＿tw

스텝(5)에서는 엔진의 상태가 완전 폭발 상태인지의 여부를 판정한다. 단, 이 완전 폭발 상태의 판정은 도 11에서 설명한다. 스텝(6)에서는 완전 폭발 상태라고 판정되었을 때는 그대로 종료하며, 완전 폭발 상태가 아니라고 판정되었을 때는 목표 EGR율(Megr)을 0으로 하여 처리를 종료한다.

이로써, 엔진의 완전 폭발후에 EGR의 제어가 행해지며, 완전 폭발전은 안정한 시동성을 확보하기 위해서도 EGR는 행해지지 않는다.

도 11은 엔진의 완전 폭발을 판정하는 플로로, 예를 들면 10ms마다 시간 동기한 타이밍으로 연산된다.

스텝(1)에서 엔진 회전수(Ne)를 읽어들이고, 스텝(2)에서 완전 폭발 회전수에 상당하는 완전 폭발 판정 슬라이스 레벨(NRPMK)과 비교하여, Ne 쪽이 클 때에는 완전 폭발이라고 판단하며, 스텝(3)으로 진행한다. 여기서는, 완전 폭발 판정후의 카운터(Tmrkb)와 소정 시간(TMRKBP)을 비교하여, Tmrkb가 소정 시간보다도 클 때는, 스텝(4)으로 진행하며, 완전 폭발한 것으로서 처리를 종료한다.

이것에 대하여, 스텝(2)에서 Ne쪽이 작을 때는, 스텝(6)으로 진행하며, 카운터 Tmrkb=0에 클리어하고, 스텝(7)에서 완전 폭발 상태에는 있지 않는 것으로서 처리를 종료한다. 또한, 스텝(2)에서 Ne보다도 클 때라도, 스텝(3)에서 카운터(Tmrkb)가 소정 시간보다도 작을 때는, 스텝(5)에서 카운터를 인클리먼트하며, Tmrkb=Tmrkb+1로서, 완전 폭발이 아니라고 판단한다.

이에 따라, 엔진 회전수가 소정치(예를 들면 400 rpm) 이상이고, 또한 이 상태가 소정 시간에 걸쳐서 계속되었을 때에 완전 폭발한 것으로 판정하는 것이다.

도 12는 제어 목표 분사량(Qsol＿real)을 사용하며 연료 분사 시기를 설정하는 플로이다 (10 ms 동기 연산).

스텝(1)에서는 엔진 회전수(Ne), 목표 분사량(Qsol＿real)을 읽어들이고, 스텝(2)에서는, 이에 따라서 예를 들면 도 13에 도시하는 바와 같이, 분사 시기 맵으로부터 목표 분사 시기(Mit)를 검색한다. 이 검색한 Mit에 대하여, 스텝(3)에서 각종 보정을 하며, 최종적인 목표 분사 시기(Itsol)를 설정하여 처리를 종료한다. 또한, 도 14는 제어 목표 분사량(Qsol＿real)을 사용하며 흡기계의 와류형 제어 밸브의 개도를 제어하는 플로이다 (10ms 동기 연산).

스텝(1)에서는 엔진 회전수(Ne), 목표 분사량(Qsol＿real)을 읽어들이고, 스텝(2)에서는 Ne로부터, 예를 들면 도 15에 도시하는 바와 같이 설정한 와류형 제어 밸브 전환 슬라이스 레벨(Qscv)을 연산하며, 스텝(3)에서 Qsol＿real과 Qscv를 비교하여, 만약, Qsol＿real이 클 때는, 스텝(4)으로 진행하며, 와류형 제어 밸브를 오프로 하고, 반대로 Qsol＿real이 작을 때는, 스텝(5)으로 이행하여 와류형 제어 밸브를 온으로 하여 처리를 종료한다.

다음에 도 16은 기본 연료 분사량을 Qsol2를 허용 최대 분사량과의 관계에 따라서 규제하며, 엔진에 공급하는 최종적인 연료 분사량을 설정하기 위한 플로로, 엔진 회전에 동기하여 연산된다.

스텝(1)에서 목표 분사량(Qsol2)과, 도 18, 도 19에 도시하는 바와 같이 요구하는 최대 분사량(Qful)을 비교하여, Qsol2가 이것보다도 클 때에는 스텝(2)으로 진행하며, 연료 분사량(Qsol)에 Qful을 설정하여, 이것에 대하여 Qsol2가 작을 때에는, 스텝(3)으로 진행하여 Qsol에 Qsol2를 설정하여, 처리를 종료한다.

또, 도 17은 이렇게 구한 연료 분사량(Qsol)으로부터, 실제로 분사량을 제어하는 출력 신호로 변환하기 위한 맵으로, Qsol이 커질수록 출력 신호(전압)(Uα-sol)는 커진다.

도 18은 연료 분사량의 최대치를 규제하기 위해서 허용 최대 분사량을 연산하는 기본 플로이다 (Ref 동기 연산).

우선, 스텝(1)에서 각종 센서나 스위치 등의 신호를 읽어들이고, 스텝(2)에서 오차 학습 허가 판정을 한다(도 24,도 25에서 후술한다). 스텝(3)에서 분사량 오차를 연산하며(도 26에 따라서 후술한다), 스텝(4)에서 최대 분사량을 연산하여 처리를 끝낸다. 단, 이것에대해서는 도 19에서 설명한다.

도 19는 최종적인 최대 연료 분사량(Qful)을 연산하기 위한 플로이다 (Ref 동기 연산).

스텝(1)에서 엔진 회전수(Ne)를 읽어들이고, 스텝(2)에서는 이 Ne에 따라서, 예를 들면 도 20에 도시하는 바와 같은 테이블로부터, 한계 공기 과잉율(Klamb)을 설정한다. 스텝(3)에서는 후술(도 21,도 23 참조)하는 바와 같이 구한 1 실린더당의 흡입공기량(Qac)을 읽어들이고, 스텝(4)에서 이들 Qac, Klamb, 분사량 오차(Dqsol1)를 사용하며 최대 분사량을 다음식과 같이 산출한다.

Qful=(Qac/Klamb)/14.7+ Dqsoll

이렇게 하여 Qful을 연산하면 처리를 종료한다.

도 21은 흡입 공기량을 연산하기 위한 플로이다.

스텝(1)에서 에어플로미터의 출력 전압(Us)을 읽어들이고, 스텝(2)에서 도 22에 도시하는 바와 같이, 전압 유량 변환 테이블로부터, 이 Us에 근거하여, 흡입 공기량(Qas0＿d)으로 변환한다. 또한, 스텝(3)에서 이 Qas0＿d의 가중 평균 처리하여, Qas0을 구하고, 처리를 종료한다. 또, 이 처리는, 예를 들면 4msecJOB 등의 소정 시간 간격으로 실행한다.

도 23은 이 흡입 공기량에 근거하여 실린더에 유입하는 공기량을 연산하는 플로이다. (Ref 동기 연산).

스텝(1)에서는 엔진 회전수(Ne)를 읽어들이고, 스텝(2)에서는 상기 공기량 (Qas0)과 Ne로부터, 다음식과 같이, 1흡기 행정당의 흡입 공기량(Qac0)으로 변환한다.

Qac0=(Qas0/Ne)×KC 단, KC는 정수

스텝(3)에서는 에어플로미터(흡입 공기량 계측 수단)로부터 흡기 콜렉터까지의 수송 지연분의 딜레이 처리를, Qac= Qac0_n-L로 한다. 단 L은 정수. 그리고, 스텝(4)에서는, 다음식과 같이, 콜렉터내에서의 다이나믹스 상당의 지연 처리를 하여, 1 실린더당의 흡입 공기량(Qac)을 산출하는 것이다.

Qac=Qac_n-1×(1-KV)+ Qacn×KV 단, KV는 정수

이렇게 하여, 처리를 하여 종료한다.

다음에 도 24로부터 도 37에 따라서, 본 발명의 요점이기도 한 연료 분사량의 오차의 연산, 학습에 관해서 설명한다.

먼저, 도 24,도 25는 연료 분사량의 오차를 학습하는 것을 허가하는지의 여부를 판정하기 위한 플로이다 (Ref 동기 연산).

이 허가 판정은 다음과 같이 하여 아이들 회전시에 있어서의 여러가지의 조건을 검출하여 행해지는 것으로, 우선, 스텝(1)에서 엔진의 스타트 스위치(STSW)가 온인지 아닌지 판단하여, 온(시동중)일 때는 스텝(16)으로 진행하며, 학습 허가 카운터(Ctrlrn)를 소정치(TMRLRN#)에 설정한다. 이것에 대하여, 온이 아닐 때는, 스텝(2)으로 진행하여, 이그니션 스위치(IGNSW)가 온인지 아닌지를 판단한다. 오프(엔진 정지)일 때는 상기한 스텝(16)으로 진행하지만, 온일 때는 스텝(3)으로 아이들 스위치(IDLESW)가 온인지 아닌지를 판단한다.

아이들 스위치가 온일 때는, 스텝(4)으로 진행하여 차속(VSP)이 제로인지 아닌지를 판단하지만, 음일 때는 상기와 같이 스텝(16)으로 진행한다. 차속이 제로일 때는(차량 정차 상태), 스텝(5)으로 진행하며, 엔진 회전수(Ne)가, 아이들 목표 회전(Nset)에 소정치(NLRNH#)를 더한 값보다도 작은지 어떤지를 판단한다. 만약, 회전수가 낮을 때는, 스텝(6)으로 진행하지만, 음일 때는 스텝(16)으로 이행한다. 스텝(6)에 있어서는, 엔진 회전수(Ne)를 아이들 목표 회전(Nset)에서 소정치(NLRNL#)를 뺀 값보다도 큰지 어떤지를 판단한다. 회전수가 이것보다도 높을 때는 스텝(7)으로 진행하지만, 그렇지 않을 때는 스텝(16)으로 이행한다.

이렇게 하여, 아이들 회전수가 목표 아이들 회전수를 기준으로 하여 소정의 범위내에 있을 때는 스텝(7)으로 진행한다.

스텝(7)에서는 전원 전압(Vb)을 소정치(VBLRN#)와 비교하여, 전원 전압이 소정치 이상일 때는, 스텝(8)으로 진행하며, 음일 때는 스텝(16)으로 이행한다.

스텝(8)에서는 엔진 냉각 수온(Tw)을 소정치(TWLRNH#)와 비교하여, 소정치보다도 낮을 때는, 스텝(9)으로 진행하지만, 그렇지 않을 때는 스텝(16)으로 이행한다. 스텝(9)에서는 냉각 수온(Tw)을 상기한 TWLRNH#보다도 낮은 소정치(TWLRNL#)와 비교하여, 이것보다도 높을 때, 즉 엔진 냉각 수온이 소정의 범위에 있을 때는 스텝(10)으로 진행하지만, 그렇지 않을 때는 스텝(16)으로 이행한다.

스텝(10)에서는 연료 온도(Tfn)를 소정치(TFLRNH#)와 비교하여, 만일 이것보다 낮을 때는 스텝(11)으로 진행하지만, 높을 때는 스텝(16)으로 이행한다.

스텝(11)에서는, 연료 온도(Tfn)를, 상기 TFLRNH#보다는 낮은 소정치(TFLRNL#)와 비교하여, 이것보다도 높을 때, 즉, 연료 온도가 소정의 범위에 있을 때는, 스텝(12)으로 진행하지만, 그렇지 않을 때는, 역시 스텝(16)으로 이행한다. 스텝(12)에서 전 원 전압(Vb)이 VBQLL#보다도 높은 것을 확인하면, 스텝(13)으로 진행하며, 파워스테어링 스위치(PWSTSW)가 온인지 아닌지 판단하여, 오프일 때, 즉 파워스테어링이 비작동일 때는, 스텝(14)으로 진행하며, 여기서 상기 부하, 예를 들면 헤드라이트나 디포거 등이 오프일 때에 스텝(15)으로 진행하지만, 스텝(13,14)에 있어서, 보기 등을 포함하는 부하가 있을 때는, 스텝(16)으로 이행한다. 그리고, 아이들 회전중으로서, 보기 등의 부하가 없는 상태에서는, 스텝(15)에서, 학습 허가 상태 카운터(Ctrlrn)를 디클리먼트하여, 즉 Ctrlrn= Ctrlrn-1로 하여, 스텝(17)에서 카운터(Ctrlrn)가 제로보다도 큰지의 여부를 판단한다. 만약, 제로이면, 스텝(18)으로 진행하여 학습 허가 플래그를 세트, 즉, Flgqln=1로 하지만, 제로보다도 클 때는, 스텝(19)으로 진행하며, 학습 허가 플레그를 클리어하고, Flgqln=0으로 하여 처리를 종료한다.

이렇게 하여, 엔진이 적정한 범위의 아이들 회전중에 있고, 후술하는 바와 같이 뉴트럴 스위치, 에어콘 스위치를 제외한, 보기 등이 부하가 걸리지 않는 상태에 있으며, 또한 이 상태가 소정 시간 계속되었을 때에 학습 허가 플래그가 세트되며, 연료 분사량의 오차 학습이 허가된다.

도 26은 연료 분사량의 오차를 연산하기 위한 기본 플로이다 (Ref 동기 연산).

먼저, 스텝(1)에서는, 뒤에 자세히 설명하는 연료 분사 노즐의 작동 특성에 따른 학습치 반영 게인 보정량(Glqfh)을 연산한다. 스텝(2)에서 상기한 학습 허가 플래그(Flgqln)의 상태를 보고, 플래그 Flgqln=1의 학습 허가시이면, 스텝(3)으로 진행하고, 클리어되어 있으면 스텝(5)으로 이행한다.

스텝(3)에서는 아이들 상태에 있어서 목표 회전수를 유지하는 데 필요한, 실제로 공급되고 있다고 생각되는 연료 분사량(Qsolib)을 연산한다(도 33에서 자세히 설명한다). 또한 스텝(4)에서는 도 34에 도시하는 바와 같이, 분사량의 오차 학습치(Dqsol￥)를 연산한다.

그리고, 스텝(5)에서 분사량 오차(Dqsoll)를, 오차학습치와 학습치 반영 게인 보정량을 곱하여, Dqsoll= Dqsol￥× Glqfh로서 산출한다.

또, 학습 허가 플래그가 서있지 않을 때는, 스텝(2)으로부터 스텝(5)으로 진행하여, 전회의 학습치와 학습치 반영 게인 보정량으로부터 분사량 오차를 산출한다.

어떻게 하든, 후술하는 바와 같이, 연료 분사 노즐의 작동 특성에 따라서 학습치 반영 게인 보정량을 사용하여 분사량 오차를 수정함으로써, 노즐 분사 특성에 기인한 오차분을 수정하여, 아이들 상태 이외에서의 분사량 오차를 정확하게 구할 수 있다.

도 27에는 연료 분사 노즐의 작동 상태에 따른 학습치 반영 게인 보정량을 연산하는 플로의 일실시예를 도시한다.

여기서는 분사 노즐의 초기 리프트의 크기에 따른 보정분을 산출함으로써, 스텝(1)에서 학습 허가 플래그(Flgqln)가 세트되어 있는지 어떤지를 판단하면, 스텝(2)에서 노즐의 초기 분사량(초기 리프트량)을 검출한다. 그리고, 스텝(3)에서는, 예를 들면 도 28에 도시하는 바와 같은 특성의 학습치 반영 게인 보정량(K＿Glqfh)이, 초기 리프트량에 따라서 읽혀지고, K＿Glqfh￥로서 메모리에 격납된다. 또, ￥는 backup RAM을 의미한다.

또, 보정량(K＿Glqfh)이 도 28과 같이, 초기 노즐 리프트량이 표준치에 가까울 때는 1.0에 근접하며, 표준보다도 작을 때는 1.0보다 작으며, 반대로 표준보다도 클 때는 1.0보다도 커진다. 예를 들면, 표준치보다도 실제의 초기 노즐 리프트량이 작으면, 연료의 분사량은 부족하다. 이 경우에는 아이들 회전수가 저하하므로, 목표 아이들 회전수를 유지하기 위해서 실제의 분사량을 목표 분사량에 근접하도록 연료 분사량 신호가 증량 보정된다. 이 상태에서는 외관상의 분사량과 실제의 분사량 사이에는 오차가 생기므로, 이 분사량 보정치(Qsol2)를 EGR량이나 스월 밸브의 제어를 위해 사용하면, 실제의 분사량에는 대응하지 않는 제어가 된다. 따라서, 초기 노즐 리프트량이 표준치보다도 작은 경우, 바꿔말하면 외관상의 분사량이 큰 경우는, 이 노즐 오차를 보상하기 위해서 보정치(K＿Glqfh)를 1.0보다도 작게 하고, 마찬가지로 초기 노즐 리프트량이 표준치보다도 클 경우는 K＿Glqfh를 1.0보다 크게 할 필요가 있다. 또, K＿Glqfh가 1.0일 경우는 실질적으로 학습 반영 게인의 보정은 이루어지지 않는다.

다음에, 도 29에는 연료 분사 노즐 작동 상태에 따른 학습치 반영 게인 보정량을 연산하는 다른 실시형태를 나타낸다.

여기서는, 분사 노즐의 밸브 개방 시기에 따른 보정분을 산출하는 것으로, 먼저, 스텝(1)에서 학습 허가 플래그(Flgqln)가 세트되어 있는지의 여부를 판단하여, 학습 허가인 경우에는, 스텝(2) 이하로 진행하지만, Flgqln=1이 아닌 경우에는, 그대로 처리를 종료한다.

스텝(2)에서는 연료 분사 펌프의 연료 압송 개시 시기(분사 시기)를 일정치에 고정하는 신호가 출력되며, 이것은 예를 들면, 분사 시기를 제어하는 타이머 피스톤의 위치가 일정하게 되도록, 타이머 피스톤 제어 전자 밸브의 제어 듀티를 제어함으로써 행한다. 스텝(3)에서는 연료 분사 노즐의 리프트 개시 시기가 읽혀지고, 스텝(4)에서 기준 크랭크 각도 위치가 읽혀진다. 그리고, 스텝(5)에서는 노즐 리프트 개시 시기와 기준 크랭크 각도 위치의 차로서, 분사 개시 시기(DIT)가 연산된다. 또, 기준 크랭크 각도 위치는 상사점후의 소정의 오프세트 각도 위치에 설정되기 때문에, 리프트 개시 시기가 빠를 수록, DIT는 커진다(진각측이 된다).

그리고, 스텝(6)에 있어서, 도 30에 도시하는 특성에 설정한 학습치 반영 게인 보정량(K＿Glqfh)이, 이 DIT에 따라서 읽혀지고, K＿Glqfh￥로서, 메모리에 격납되며, 처리를 종료한다.

연료의 압송 기간을 일정하게 설정한 경우, 예를 들면 노즐의 오프닝 프레셔가 설정치보다 낮을수록 분사가 개시되는 시기가 빨라지며, 분사량이 증가한다. 따라서, 노즐의 오프닝 프레셔가 설정치보다 낮은 경우는 실제의 분사량이 설정 분사량보다도 많아지며, 아이들 회전수가 상승하기 때문에, 목표 회전수를 유지하기 위해서 연료 분사량을 감소할 수 있는 분사량 보정치(QSol2)가 되며, 외관상은 연료 분사량이 작아진다. 또한, 노즐 오프닝 프레셔가 높을 때는 이것과는 반대의 상태가 된다. 이 분사량 보정치(QSol2)를 상기와 같이 그대로 EGR 제어 등에 사용하면, 오차가 생기므로, 이것을 보정하기 위한 보정치(K＿Glqfh)는 도 30과 같이 연료 분사 노즐의 리프트 개시 시기가 설정치보다도 빠른(진각) 경우에는, 즉 외관상의 분사량이 실제보다도 작을 때는 이것을 보정하기 위해서 진행 정도에 따라서 1.0보다도 크게 하고, 반대로 리프트 개시 시기가 설정치보다도 느리며, 외관상의 분사량이 클 때는 1.0보다도 지연 정도에 따라서 작게 한다.

또, 도 27과 29의 플로는, 노즐 리프트 신호에 의한 중간 연산이고, 주기적으로는 REF 신호에 동기하여 행해진다.

도 31은 학습치 반영 게인(Glqfh)을 연산하기 위한 플로이고, 시간 동기 또는 백그라운드(JOB)로서 실행된다.

스텝(1)에서는 아이들 스위치가 온인지 아닌지를 판단하여, 음이면 스텝(4)으로 이행하지만, 온일 때는 스텝(2)에서 차속이 제로인지 아닌지를 판정한다. 만약 차속이 제로가 아닐 때는, 스텝(4)으로 이행하기지만, 제로일 때는 스텝(3)으로 학습 반영 게인 Glqfh= 1.0로서 처리를 종료한다.

차속이 제로가 아닐 때는, 스텝(4)으로, 예를 들면 도 32에 도시하는 바와 같은 기본 학습치 반영 게인 맵으로부터, 엔진 회전수(Ne)와 분사량(Qsol)으로부터, 기본 학습치 반영 게인(B＿Glqfh)을 읽어들이고, 또한 스텝(5)에서 상술한 학습치 반영 게인(K＿Glqfh)을 읽어들이고, 스텝(6)에서 기본 학습치 반영 게인(B＿Glqfh)과 학습치 반영 게인(K＿Glqfh)을 곱하여 학습치 반영 게인 보정량(Glqfh)을연산하여, 처리를 종료한다.

또, 기본 학습치 반영 게인(B＿Glqfh)은 운전 조건이 아이들 상태에 가까울수록 1.0에 가까이 가고, 고부하, 고회전 영역이 될수록 작아진다.

다음에 도 33은 아이들 운전 상태에서 실제로 분사하고 있는 상정되는 실상당 분사량(Qsolib)을 연산하기 위한 플로이다 (Ref 동기 연산).

스텝(1)에서는 변속기의 뉴트럴 스위치(NeutSW)가 온인지 아닌지 판단하여, 온으로 뉴트럴 상태이면 스텝(2)으로 진행하고, 오프이면 스텝(5)으로 진행한다.

스텝(2)에서는 에어콘 스위치 A/CSW가 온인지 아닌지를 판단하고, 오프이면 스텝(3)으로 진행하고, 분사량 Qsolib=QSOLL0#으로 하며, 또한 온이면 Qsolib= QSOLL1#로 한다.

한편, 스텝(5)에서는 에어콘 스위치가 온인지 아닌지를 보고, 오프이면 스텝(6)으로 진행하여, 분사량 Qsolib= QSOLL2#으로 하며, 온이면 스텝(7)으로 진행하여 Qsolib= QSOLL3#로 하여, 처리를 종료한다.

분사량(Qsolib)은 뉴트럴이 아닐 때가 상대적으로 크고, 또한 에어콘 스위치가 온일 때가 상대적으로 커진다.

또, 이들 분사량은 아이들 회전수를 목표 회전수로 유지하기 위해서 필요한, 미리 설계 등에 의해 상정된 아이들 운전 상태에서의 예상 분사량이고, 보기 부하 등이 증가하면 그 만큼 분사량은 증가한다.

그런데, 상기한 학습 허가의 판정 조건으로부터는, 뉴트럴 스위치와 에어콘 스위치로부터의 신호는 제외되어 있고, 따라서, 학습이 허가된 아이들 상태에 있어서, 이 예로서는 4개의 조건에 관해서, 각각 실상당 분사량이 설정되게 된다. 그리고, 후술하는 바와 같이, 분사량 오차의 학습은 제어의 안정성, 신뢰성을 높이기 위해서, 이들 4개의 조건당 행하여졌지만 하중 평균이 잡히게 되고 있다.

또, 이 예에서는, 뉴트럴 스위치와 에어콘 스위치로부터 조건을 판정하여, 실상당 분사량을 산출하고 있지만, 이밖에, 예를 들면 파워스테어링 스위치, 상기 부하 신호, 뉴트럴 스위치, 에어콘 스위치나, 연료 온도, 엔진 냉각 수온, 전원 전압, 엔진 회전수 센서 등에 근거하여, 각 조건하에 있어 각각 예상되는 아이들 운전 상태에서의 실상당 분사량을, 동일하게 설정할 수 있으며, 조건이 증가할수록, 학습 정밀도의 안정성이 높아진다.

단, 이들 입력 파라미터가 변할 때는, 학습 허가 조건도 각각 상이하며, 실상당 분사량의 입력 조건에 들어간 것에 대해서는, 학습 조건으로부터 제외되게 된다.

그리고, 도 34는 기본 연료 분사량과 실상당 분사량에 근거하여, 분사량 오차 학습치(Dqsol￥)를 연산하기 위한 플로이다 (Ref 동기 연산).

먼저, 스텝(1)에서는 생산시로부터의 엔진 회전의 적분치(SNe)로부터 가중 평균시 정수 보정 계수(회전 적분 무게 보정 계수)(Klsne)를, 도 35와 같은 테이블에 근거하여 설정한다.

또, 이 테이블 특성은 엔진 초기 작동시가 불안정한 상태에서의 학습 게인 을 작게 하며, 경시적으로 엔진의 작동이 안정한 상태에서는, 보정계수가 1.0(보정 없음)이 된다.

스텝(2)에서는 생산시로부터의 주행거리(SVsp)로부터 가중 평균시 정수 보정 계수(주행 거리 무게 보정 계수)(KLsvsp)를, 예를 들면 도 36과 같은 테이블로부터 설정한다. 이 테이블 특성에 대해서도, 엔진 초기 작동시의 불안정 요소를 제거하기 위한 것으로, 주행거리에 따라서 보정계수가 1.0에 가까이 간다.

스텝(3)에서는 엔진 생산시로부터의 경과시간(SSttm)에서의 가중 평균시 수보정 계수(경과 시간 무게 보정 계수) (Klsst)를, 도 37과 같은 테이블로부터 설정한다. 이 경우에도, 엔진 초기 작동시가 불안정한 상태에서의 학습 게인이 작게 되도록 설정되어 있다.

또, 이들 각 무게 보정계수(Klsne, KLsvsp, Klsst)에 대해서는, 반드시 전부가 아닌, 적어도 하나 구하면 된다.

다음에 스텝(4)에서 뉴트럴 스위치(NeutSW)가 온인지 아닌지를 판단하여, 온이면 스텝(5)에, 또한 오프이면 스텝(8)으로 진행하며, 각각에 있어서, 에어콘 스위치(A/CSW)가 온인지 아닌지를 판단한다.

스텝(5)에 있어서, 에어콘 스위치가 온이면 스텝(6)으로 진행하며, 가중 평균시 정수 상당 기본치(Klcon)를 KLC0#로 하고, 오프이면 스텝(7)으로 진행하여 Klcon을 KLC1#로 한다. 또한, 스텝(8)에 있어서, 에어콘 스위치가 온일 때는, 스텝(9)으로 진행하여, 가중 평균시 정수 상당 기본치(Klcon)를 KLC2#로 하고, 오프일 때는 스텝(10)으로 진행하여, Klcon을 KLC3#로 한다.

이렇게 하여 보기 부하 등의 조건에 의해서, 학습 게인을 조정하며, 조건이 상이하였을 때의 학습 오차의 영향을 작게 한다.

그리고, 스텝(11)에서, 이 가중 평균시 정수 상당 기본치(Klcon)와, 상기한 무게 보정계수(Klsne, KLsvsp, Klsst)로부터, 가중 평균시 정수 상당치(Klc)를, Klc= Klcon×Klsne× KLsvsp× Klsst로서 연산한다. 스텝(12)에서는, 이 Klc를 0이상 1 이하의 값이 되도록 제한하며, 즉 범위를 넘을 때에는, 최소치로 0,최대치로 1이 되도록 제한한다.

스텝(13)에서는 기본 연료 분사량(Qsol2)과, 실상당 분사량(Qsolib)의 차를 잡아, 그 편차를 Dqsol0으로 한다. 즉, Dqsol0= Qsol2-Qsolib로 한다.

즉, 소정의 아이들 운전 상태에 있어서, 목표 회전수를 유지하는 데 필요한 연료 분사량과, 그 때의 실상당 분사량으로부터, 연료 분사량의 어긋남 분(Dqsol0)을 산출하는 것이다.

그리고, 스텝(14)에서는 분사량 오차 학습치(Dqsol￥)를, 이들 어긋남분 (Dqsol0)과 하중 평균시 정수 상당치(Klc)를 사용하여 가중 평균 처리하여 구한다. 즉, Dqsol￥=Dqsol￥n-1×(1-Klc)+ Dqsol0×Klc로서 연산한다.

이렇게 하여, 학습이 허가된 소정의 아이들 운전 상태에 있어서, 그 때의 목표 아이들 회전수를 유지하기 위해서 보정된 연료 분사량과, 보기 부하 등에 따라서 설정된 실상당 분사량과의 편차에 근거하여, 연료 분사량의 편차가 구해지며, 이것에 보정치가 곱해지며, 또한 가중 평균되는 것에 의해, 연료 분사량 오차의 학습치가 구해진다.

다음에 전체적인 작용에 대해서 설명한다.

일반적으로, 엔진의 생산 격차, 연료 분사 펌프나 연료 분사 노즐의 생산격차, 또는 이들의 경시 열화 등이 있기 때문에, 기본적인 연료 분사량에 대하여 실제의 연료 분사량 사이에는 오차가 생긴다.

만약, 이 기본 연료 분사량에 근거하여, 각종 제어 파라미터, 예를 들면 배기 환류율, 연료 분사 시기, 흡기 스웰 등을 제어하면, 실제의 연료 분사량과의 오차분만, 엔진의 실제의 연소 조건과는 대응하지 않게 된다. 따라서, 그 때의 실제의 연료 분사량에 대해서는 지나친 배기 환류가 행해지거나, 또는 분사 시기가 어긋나며, 이에 의해 배기중의 연기가 증대하기도 한다.

각종 제어 파라미터를 제어하기 위한 제어 신호로서의 연료 분사량이, 실제의 분사량을 정확하게 반영하면, 이러한 문제를 피할 수 있다.

그래서, 본 발명에 있어서는, 다음과 같이 하여, 이 제어 신호의 신뢰성을 높이고 있다. 아이들 운전 상태에 있어서, 기본적인 연료 분사량이 설정되며, 연료 분사 펌프보다 각 기통의 연료 분사 노즐로 연료가 압송되어, 분사된다. 이 때 아이들 회전수를 일정하게 유지하기 위해서, 엔진 회전수가 검출되며, 이 검출한 회전수가 목표로 하는 일정 회전수와 일치하도록, 연료 분사량이 보정된다.

이 경우, 아이들 회전수를 일정하게 유지하기 위해서 연산된 목표 연료 분사량과 실제로 공급되는 분사량이 일치하고 있으면, 보정량은 제로가 될 것이지만, 오차가 있으면 그것에 대응하여 보정량이 산출된다. 단, 보기 부하 등이 있으면, 이 보기 부하에 따라서 연료를 증량하지 않으면 아이들 회전수를 일정하게 유지할 수 없다. 이로 인해, 연료 분사량의 보정분에는 실제의 분사량과의 어긋남 분에 보기 부하 등의 변화분이 포함된다.

따라서, 아이들 회전수를 목표 회전수로 하기 위해서 연산된 연료 분사량과 실제의 연료 분사량과의 오차는 단순히 보정량만으로는 판단할 수 없다.

그래서, 아이들 상태에 있어서의 각종 파라미터, 예를 들면 뉴트럴 스위치, 에어콘 스위치, 파워스테어링 스위치, 상기 부하 신호, 냉각 수온, 연료 온도 등에 근거하여, 이들 입력 조건하에 있어서, 일정한 아이들 회전수를 유지하는 데 필요한, 실제의 연료 분사량에 상당하는 실상당 분사량을 구한다. 이것은, 보기 부하 등이 있었을 때, 각각의 경우에 있어서 아이들 회전수를 일정하게 유지하는 데 필요한 분사량을 예측한 것이다.

파워스테어링 스위치나 에어콘 스위치가 작동하고 있는 상태에서는, 엔진에 부하가 걸려, 아이들 회전수를 일정하게 유지하는 데 필요한 연료 분사량은 상대적으로 증가한다. 따라서, 이들에 따라서 구한 실상당 분사량은, 그 만큼 실제의 연료 분사량에 가까와진다.

다음에, 이 아이들 조건하에 있어, 실제의 아이들 회전수를 일정하게 유지하기 위해서 보정한 연료 분사량과, 이 실상당 분사량과의 편차에 근거하여, 분사량의 어긋남 분을 연산한다. 실상당 분사량은 그 때의 보기 부하 등의 조건에 따라서 다른 값이 되며, 따라서, 보정후의 분사량으로부터 이 실상당 분사량을 뺀 것은, 보기 부하분 등을 포함하지 않는 분사량의 어긋남 분에만 상당한 것이 된다.

이 분사량의 어긋남 분은 연료 분사 노즐의 생산 격차, 또는 경시 열화 등, 여러가지의 원인에 따라서 변동한다. 이로 인해, 상기한 분사량의 어긋남 분에 대해서는, 연료 분사 노즐의 특성에 따라, 운전상태가 아이들 상태로부터 변화하면 변동할 가능성이 있다.

그래서, 연료 분사량과 실상당 분사량과의 어긋남으로부터 분사량의 오차를 구함에 있어서, 이 어긋남 분을 연료 분사 노즐의 작동 특성에 근거하여 산출하는 노즐 오차 보정치에 의해 수정하며, 이것을 분사량 오차로 한다.

예를 들면, 분사 노즐의 초기 리프트가 설정치보다도 작을 때는, 실제의 연료 분사량은 상대적으로 적어진다. 또는, 연료 압송 시기를 일정하게 하였을 때, 분사 노즐의 리프트 개시 시기가 설정치보다도 빠르게 되면, 노즐 오프닝 프레셔가 낮은 것을 의미하여, 이 경우에는 연료 분사량이 상대적으로 커진다.

이 경우, 아이들 상태에서는 일정 오차분이 생기고 있었다고해도, 엔진부하나 회전수가 커져, 연료 분사량이 상대적으로 증대하는 영역에 있어서는, 더욱 오차가 커진다.

따라서, 이들, 초기 리프트치나 리프트 개시 시기에 따라서 노즐 오차 보정치를 설정하며, 이것에 근거하여 연료 분사량과 실상당 분사량과의 편차를 수정하면, 아이들 상태 이외에서도 분사량 오차를 그 만큼 정확하게 구할 수 있다.

이렇게 하여, 연료 분사 노즐의 작동 상태에 따라서 노즐 오차 보정치를 설정함으로써, 연료 분사 노즐의 생산 격차, 또는 경시 변화가 있더라도, 항상 정확하게 노즐 분사량 오차를 연산할 수 있다.

그리고, 연료 분사량에 이 분사량 오차에 근거하는 보정을 가하여, 이 보정한 분사량을 제어 신호로서, 각종 제어용 파라미터, 예를 들면, 배기 환류율, 연료 분사 시기, 또는 와류형 제어 밸브의 제어에 이용함으로써, 실제의 연료 분사량에 따른 정밀도가 좋은 제어가 실현되어, 배기환류나 연료 분사 시기의 오차에 의한 연기의 증대 등을 확실히 피할 수 있다.

그런데, 연료 분사량의 오차분의 연산에 관해서는, 일정한 학습 조건이 성립한 상태에서 행하고 있지만, 이 학습 허가 조건으로서, 엔진의 보기 부하나 상기 부하 등이 적고, 또한, 엔진 냉각 수온이나 연료 온도, 또는 전원 전압 등이 소정의 범위에 있으며, 또한 이들이 소정의 시간에 걸쳐 계속되고 있을 때를 선택함으로써, 에러가 적은 안정한 상태를 기초로 학습을 행할 수 있다.

또 한편, 몇개의 입력 파라미터, 예를 들면 뉴트럴 스위치와 에어콘 스위치를 조건으로 하고, 각 조건하에 있어서의 경우 나누어, 각각 구한 실상당 분사량과의 비교하여 분사량의 오차를 구하며, 또한 그 하중 평균치로서 최종적인 분사량 오차를 연산하여, 학습하고 있기 때문에, 학습치의 격차가 작고, 더욱이 학습에 임하여, 엔진의 회전수의 적산치, 주행거리, 생산후의 경과 시간 등을 보정치로서 받아들이고 있기 때문에, 경시 열화에 의한 변동분을 가미하여, 학습치의 안정성이나 신뢰성이 그 만큼 높아진다.

Claims (7)

1. 엔진 운전 상태를 검출하는 수단과,

   엔진 운전 상태에 근거하여 연료 분사량을 연산하는 수단과,

   엔진의 아이들 상태를 판정하는 수단과,

   아이들 상태에서의 각종 파라미터를 검출하는 수단과,

   아이들 상태에서의 엔진 회전수가 목표 회전수로 되도록 연료 분사량을 보정하는 수단과,

   상기 검출한 각종 파라미터에 근거하여 아이들 상태에서의 목표 회전수를 유지하는 데 필요한 연료 분사량에 상당하는 실상당 분사량을 연산하는 수단과,

   아이들 상태에 있어서 소정의 조건이 성립하였을 때 연료 분사량 오차의 학습허가를 판정하는 수단과,

   소정의 운전 조건에 있어서 연료 분사 노즐의 작동 상태를 검출하는 수단과,

   이 노즐 작동 상태에 따라서 노즐 오차 보정치를 연산하는 수단과,

   상기 학습의 허가시에 상기 보정 분사량과 실상당 분사량의 편차와, 노즐 오차 보정치로부터 분사량 오차를 연산하고 학습하는 분사량 오차 연산 수단과,

   상기 연료 분사량과 분사량 오차에 따라서 각종 제어 파라미터의 제어에 사용되는 분사량 신호를 연산하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐 오차 보정치 연산 수단이 상기 학습 허가시에, 연료분사 노즐의 초기 리프트량에 근거하여 노즐 오차 보정치를 연산하는 디젤 엔진의 제어 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐 오차 보정치 연산 수단이 상기 학습 허가시에, 연료분사 노즐의 리프트 개시 시기에 근거하여 노즐 오차 보정치를 연산하는 디젤 엔진의 제어 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 노즐 오차 보정치 연산 수단이 상기 학습 허가시에, 연료 분사 노즐에 대하여 연료를 압송하는 연료 분사 펌프의 연료 분사 시기가 소정치일 때의 연료 분사 노즐의 리프트 개시 시기를 검출하며, 이 검출 리프트 개시 시기와 기준 크랭크 각도 위치의 편차를 구하여, 이 편차에 따라서 노즐 오차 보정치를 산출하는 디젤 엔진의 제어 장치.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 오차 보정치 연산 수단이 운전 상태가 아이들 상태에 가까이 갈수록 보정폭이 적어지는 것과 같은 특성의 기본 보정치에 근거하여 상기 노즐 오차 보정치를 수정하는 디젤 엔진의 제어 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 학습 허가의 판정 수단이 적어도 엔진이 소정의 기준 회전수 범위에 있는 아이들 상태이고, 또한, 보기(補機) 부하 등이 무부하이며, 이 상태가 소정 시간 이상 계속되고 있을 때에 학습 허가를 판정하는 디젤 엔진의 제어 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 분사량 오차 연산 수단이 엔진 회전수의 적산치와, 주행거리와, 경과시간에 관련되는 가중 계수중 하나 이상을 사용하여, 상기 보정 분사량과 실분사량과의 편차를 가중 평균 처리하는 디젤 엔진의 제어 장치.