KR20020060044A

KR20020060044A - 내연기관의 공연비제어장치

Info

Publication number: KR20020060044A
Application number: KR1020010055482A
Authority: KR
Inventors: 와치사토시; 카타시바히데아키; 류리; 히사토히로미치
Original assignee: 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시; 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-09-10
Publication date: 2002-07-16
Also published as: US6499474B2; KR100420626B1; DE10141022A1; DE10141022B4; JP3913986B2; US20020088446A1; JP2002201984A

Abstract

CPU 연산부하의 증대나, 운전상태의 변동 등의 영향을 회피해서, 각기통의 공연비를 고정밀도로 균일화시킬 수 있는 내연기관의 공연비제어장치를 얻는다.

각기통의 모든 배기행정이 포함되는 공연비검출기간 T를 설정하는 공연비검출기간설정수단(22)과, 공연비검출기간중의 공연비센서(8)의 출력치 λ를 취하고, 공연비변동에 의해 리치측 또는 린측으로 최대가 되는 피크위상 Pλ를 검출하는 피크위상검출수단(21)과, 피크위상에 따라 공연비 보정대상이 되는 기통을 특정하는 공연비보정기통판별수단(25)과 공연비보정대상이 되는 기통의 연료량을 보정하는 기통별공연비보정수단(31~34)을 구비하고, 공연비센서의 출력치의 변동에 따라, 다른 기통에 비해 공연비가 어긋나 있는 기통을 연료량보정대상으로 특정한다.

Description

내연기관의 공연비제어장치{AIR/FUEL RATIO CONTROL APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 다수기통의 배기계집합부에 부착된 공연비센서의 출력치에 따라 각기통마다의 공연비를 검출하고 전기통의 공연비를 목표치에 균일화제어하는 내연기관의 공연비장치에 관해 특히 비교적 용이한 판별처리를 사용해서 제어의 신뢰성을 향상시킨 내연기관의 공연비제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관(엔진)의 공연비제어장치에서는 배기계집합부에 공연비센서가 설치되어 있고 각기통의 배기가스가 배기계집합부를 통과하는 타이밍에 맞추어 센서출력치(공연비신호)를 취입해서 공연비신호에 따라 각기통의 연료분사량을 보정함으로서 각기통의 공연비를 균일화제어하는 방법이 알려져 있다.

이때 각기통에 대응하는 배기가스의 공연비를 정확하게 검출하는 것이 요구되나, 실제로는, 다수기통의 배기가스가 혼합된 상태에서 배기계집합부(공연비센서)를 통과하므로 공연비검출정보는 각기통의 공연비의 영향을 포함하고 있고 각기통마다에 공연비를 검출하는 것은 어렵다는 것이 알려져 있다.

또, 특정기통의 검출치에 대한 타기통의 영향정도는 운전상태(엔진회전수나 흡입공기량 등)에 의해서도 다르므로, 특정기통에 대응한 공연비를 정확하게 검출하는 것은 더욱 곤란하다.

또 공연비센서는, 실제로 배기가스가 도착해서 검출치로서 나타나는데 까지에 시간지연(소위 응답지연)이 존재하므로, 이같은 응답지연도 고려할 필요가 있고, 각기통에 대응하는 공연비를 검출하는 것은 대단히 곤란하게 되어 있다.

따라서, 종래 장치에서 특정기통에 대응하는 공연비를 정확하게 검출하는 것이 어렵고, 충분히 만족할 수 있는 공연비제어정밀도를 실현시킬 수는 없다. 이같은 문제에 대처하기 위해 종래로부터 예를 들면 일본 특허 제 2689362호와 일본국 특허 제 2717744호에 참조할 수 있는 장치가 제안되고 있다.

상기 특허에 기재된 장치에서는 배기계에의 배기가스의 유통이나 공연비센서의 출력응답지연 등의 거동을 표현하는 수치모델을 구축하고, 이 수치모델에 따라 옵저버를 설계해서 기통마다의 공연비를 추정하고, 각기통의 공연비를 균일화하고 있다.

그러나, 수치모델을 사용한 경우 CPU내부에서의 연산이 복잡하게 되므로, 처리시간이 길어지고 소프트웨어부하가 대단히 커져버린다. 또 각 요소의 거동을 수식으로 표현하고 있으므로 운전상태의 변동이나 부품제조상의 흐트러짐 등의 영향을 받기 쉽고 충분한 제어정밀도를 얻을 수는 없다.

한편 예를 들어 일본국 특공평 4-8616호 공보에 참조된 바와 같이, 공연비검출조건을 아이들상태만으로 한정함으로서, 공연비센서출력치와 각기통의 공연비와의 대응을 쉽게 해서, 각기통의 공연비균일화제어를 실현한 장치도 제안되고 있다.

그러나 아이들상태에서는, 연소상태가 불안정하고 엔진의 회전변동이 커지기 쉽고, 공연비검출정밀도가 악화한다는 요인이 많고, 배기가스유량이 적은영역이므로 공연비센서의 응답성도 더욱 나빠진다.

따라서, 아이들상태에서 공연비를 검출해도 센서출력의 변동폭이 작아지고,결국 각기통에 대응하는 공연비정보를 정확하게 검출하는 것은 곤란하다.

도 14는 소정크랭크각마다에 공연비를 검출하는 방법을 적용한 종래 장치에 의한 보정대상기통판별동작을 표시하는 설명도이고, 가로축은 각기통(#1~#4)에 대응한 기준크랭크각위치(TDC)를 표시하고 세로축은 공연비센서의 출력치(공연비 A/F)의 변동을 표시하고 있다.

도 14에서 파선화살표는 각기통마다의 공연비검출타이밍을 표시하고, 공연비센서출력치(A/F)는 소정크랭크각마다 판독된다.

여기서는, #3기통의 공연비가 타기통보다도 리치측에 치우쳐 있는 경우를 표시하고 있다.

이같은 소정크랭크각마다의 검출방법에 의하면 실제로는 #3기통을 리치측 피크위상의 대웅기통이라고 인식해야 할것을 예를 들면 도 14내의 실선화살표로 표시한 바와 같이 #3기통보다도 #4기통쪽이 리치측으로 치우쳐 있는 상태가 발생되고, #4기통을 보정대상기통이라고 오판정해버릴 염려가 있다.

종래의 내연기관의 공연비제어장치는 이상과 같이 각종의 거동요인을 수치모델화 한 경우에는 소프트웨어의 부하가 커지는 동시에 수식으로는 표시할수 없는 운전상태의 변동이나 부품제조상의 어긋남 등의 영향을 받게 되어 충분한 신뢰성을 실현할 수가 없다는 문제점이 있었다.

또, 공연비검출조건을 아이들상태에 한정된 경우에는, 연소상태가 불안정 한것에서, 엔진회전변동이 커지고 검출정밀도가 악화될뿐아니라 배기가스유량이 적은 영역이므로 센서출력의 변동폭이 작아지고 결국 각기통에 대응하는 공연비정보를 정확하게 검출할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같이 문제점을 해결하기 위해 된것으로 공연비센서출력치의 변동에 따라, 타기통보다도 공연비가 어긋나 있는 기통을 연료량보정대상으로 특정함으로서 CPU 연산부하의 증대를 초래하지 않고, 또 운전상태의 변동 등의 영향을 받지 않고, 각기통의 공연비를 고정밀도로 균일화 할 수 있는 내연기관의 공연비제어장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 청구항 1에 관한 내연기관의 공연비제어장치는, 다수의 기통의 각각에 설치된 연료분사밸브와, 각기통의 배기계집합부에 배치된 공연비센서와, 각기통의 크랭크각위상을 검출하는 크랭크각센서와, 각기통에서의 모든 배기행정이 포함되는 공연비검출기간을 설정하는 공연비검출기간설정수단과, 공연비검출기간중의 공연비센서의 출력치를 취입하고, 공연비변동에 의해 리치측 또는 린측에 최대가 되는 피크위상을 검출하는 피크위상검출수단과 피크위상에 따라 공연비보정대상이 되는 기통을 특정하는 공연비보정기통판별수단과, 공연비보정대상이 되는 기통의 연료량을 보정하는 기통별공연비보정수단을 구비하고, 각기통마다의 공연비를 균일화 하는 것이다.

또 본 발명의 청구항 2에 관한 내연기관의 공연비제어장치는, 청구항 1에서, 기통별공연비보정수단은 공연비보정대상이 되는 기통이 리치측 피크위상에 대응하는 경우에는 연료량을 감량보정하고, 공연비보정대상이 되는 기통이 린측 피크위상에 대응하는 경우에는 연료량을 증량보정하는 것이다.

또, 본 발명의 청구항 3에 관한 내연기관의 공연비제어장치는 청구항 1 또는 청구항 2에서 피크위상검출수단은, 리치측 피크위상만을 검출하고 공연비보정기통판별수단은, 리치측 피크위상에 따라, 공연비센서의 출력치가 어긋나 있다고 측정되는 하나의 기통만을, 공연비보정대상의 기통으로 해서 특정하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1을 표시하는 블록구성도.

도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 개략동작을 표시하는 플로차트.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 피크위상검출동작을 표시하는 플로차트.

도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 대웅기통식별동작을 표시하는 플로차트.

도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 보정대상기통판별동작을 표시하는 플로차트.

도 6은 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 보정대상기통판별동작을 표시하는 플로차트.

도 7은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 보정대상기통판별동작을 표시하는 플로차트.

도 8은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 보정대상기통판별동작을 표시하는 설명도.

도 9는 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 보정대상기통판별동작을 표시하는 설명도.

도 10은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 보정대상기통판별동작을 표시하는 설명도.

도 11은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 보정대상기통판별동작을 표시하는 설명도.

도 12는 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 보정대상기통판별동작을 표시하는 플로차트.

도 13은 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 보정대상기통판별동작을 표시하는 설명도.

도 14는 종래의 내연기관의 공연비제어장치에 의한 보정대상기통판별동작을 표시하는 설명도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1; 엔진,2; 흡기관,

3; 배기관,4; 배기매니홀드,

6; 에어플로센서, 7; 크랭크각센서,

8; 공연비센서,11~14; 연료분사밸브,

20; ECU,21; 피크위상검출수단,

22; 공연비검출기간설정수단,23; 윈도우설정수단,

25; 공연비보정기통판별수단,31~34; 기통별공연비보정수단,

CA 크랭크각신호, T 공연비검출기간,

λ공연비,Pλ피크위상,

W 윈도우.

실시의 형태 1.

이하, 도면을 참조하면서, 이 발명의 실시의 형태 1에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1을 표시하는 블록구성도이고 4기통 엔진의 경우를 표시하고 있다.

도 1에서, 내연기관의 본체를 구성하는 엔진(1)에는, 흡기관(2) 및 배기관 (3)에 설치되어 있다.

엔진(1)과 흡기관(2)과의 접속부에는 흡기매니홀드(4)가 형성되어 있고, 흡입공기를 각기통(#1~#4)에 분배하고 있다. 엔진(1)과 배기관(3)과의 접속부에는, 배기매니홀드(5)가 형성되어 있고 배기가스를 일괄적으로 집합시켜서 배출하고 있다.

흡기관(2)의 상류측에는, 엔진(1)의 흡기량 Qa를 검출하는 에어플로센서(6)가 설치되어 있다.

엔진(1)의 크랭크축에는, 크랭크각센서(7)가 설치되어 있고 크랭크각센서(7)는, 엔진(1)의 회전에 동기한 펄스로된 크랭크각신호 CA를 출력한다.

크랭크각신호 CA의 각 펄스는 각기통마다의 회전위치(위상)를 표시하고 있고, 각기통의 크랭크각위상의 검출이나, 엔진회전수의 검출 등에 사용된다.

배기매니홀드(5)를 통해서 집합된 배기관(3)에는, 공연비센서(8)가 설치되어 있고, 공연비센서(8)의 출력치는 리니어의 공연비 λ를 표시하고 있다.

배기관(3)의 하류측에는, 배기가스를 정화하기 위한 촉매(9)가 설치되어 있다. 흡기매니홀드(4)에는 다수의 기통(#1~#4)의 각각에 대응해서 설치된 연료분사밸브(11~14)가 설치되어 있다.

각센서 6~8에서 출력되는 흡기량 Qa 크랭크각신호 CA 및 공연비 λ는 운전상태를 표시하는 정보로서, 마이크로컴퓨터로된 ECU(20)에 입력된다. 이로써, 각 연료분사밸브(11~14)는 ECU(20)내의 CPU의 제어하에서 운전상태에 따른 타이밍으로 구동된다.

ECU(20)는 피크위상검출수단(21), 공연비검출기간설정수단(22), 윈도우설정수단(23), 대웅기통식별수단(24), 공연비보정기통판별수단(25), 및, (#1~#4)기통보정수단(31~34)를 구비하고 있다.

에어플로센서(6)로부터의 흡기량 Qa는 윈도우설정수단(23)에 입력되고 크랭크각센서(7)로부터의 크랭크각신호 CA는 피크위상검출수단(21), 공연비검출기간설정수단(22) 및 윈도우설정수단(23)에 입력되고, 공연비센서(8)로부터의 공연비 λ는 피크위상검출수단(21)에 입력되어 있다.

피크위상검출수단(21)은 공연비검출기간중(후술한다)에 입력되는 크랭크각신호 CA(크랭크각위상)및 공연비 λ(공연비센서(8)의 출력치)에 따라 공연비변동으로 리치측 또는 린측에 최대가 되는 피크위상 Pλ(리치측 피크위상 및 린측 피크위상)을 검출한다.

공연비검출기간설정수단(22)은 크랭크각신호 CA에 따라, 전기통(#1~#4)의 검출사이클분에 상당하는 공연비검출기간 T를 설정하고, 공연비검출기간 T의 종료판정신호를 출력한다.

공연비검출기간 T는 엔진(1)의 4스트로크엔진의 경우, 엔진(1)의 2회전분 (720°)에 상당하고, 각기통의 모든 배기행정이 포함된다.

윈도우설정수단(23)은, 운전상태(흡기량 Qa 등)에 따라, 각기통마다의 피크위상을 검출하기 위한 윈도우 W(각기통마다에 대응해서 피크가 출현한다고 예상되는 위상범위)를 설정한다. 즉 윈도우 W로서, 윈도우 W의 중심크랭크각 PCA 및 윈도우폭 PCW를 설정한다.

대웅기통식별수단(24)은, 공연비검출기간 T내이고 또 각기통마다의 윈도우 W내에서 검출된 피크위상 λ에 따라, 피크위상 Pλ에 대응한 기통을 식별한다.

공연비보정기통판별수단(25)은, 피크위상 Pλ에 따라 대웅기통식별수단(24)에서 식별된 대웅기통을, 공연비가 다른 기통보다도 뒤져있어 연료량을 보정해야 할 기통(보정대상기통)으로 특정한다.

(#1~#4)기통보정수단(31~34)는, 기통별공연비(연료량)보정수단을 구성하고 있고, 연료분사밸브(11~14)의 개방밸브구동시간을 보정제어해서 공연비보정대상이되는 기통의 연료량을 보정한다.

즉, (#1~#4)기통보정수단(31~34)는, 각기통마다의 공연비를 균일화하기 위해, 공연비보정대상이 되는 기통이 리치측 피크위상에 대응하는 경우에는 연료량을 감량보정하고 공연비보정대상이 되는 기통이 린측 피크위상에 대응하는 경우에는 연료량을 증량보정한다.

다음에 도 2~도 5의 플로차트를 참조하면서 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 동작에 대해 상세하게 설명한다.

도 2는 전체의 처리루틴을 표시하고, 소정시간마다 실행된다.

도 2에서 우선 피크위상검출수단(21)은, 공연비 λ를 판독하고, 리치측 및 린측의 피크위상을 검출하고(스텝S1,S2), 전기통분의 배기행정이 종료하는 구간에 상당하는 공연비검출기간 T가 종료하였는지의 여부(공연비검출기간 T에 걸쳐 피크위상 Pλ의 검출이 실행되었는지의 여부)를 판정한다(스텝S3).

스텝S3에서, 공연비검출기간 T가 종료하고 있지 않다고(즉, NO)판정되면 도 2의 처리루틴을 빠져나와 피크위상 Pλ의 검출처리(스텝S1,S2)를 반복한다.

피크위상검출 스텝S1,S2는 기통별공연비보정수단(31~34)에 의한 연료량의 보정제어 실행 중에는 항상 실행된다.

한편 스텝S3에서, 공연비검출기간 T가 종료 되었다(즉, YES)고 판정되면, 대웅기통식별수단(24)은 리치측 및 린측의 피크위상에 대응하는 기통을 특정한다(스텝S4,S5).

계속해, 공연비보정기통판별수단(25)은, 공연비보정대상이 되는 기통을 판별하고(스텝S6), 각기통보정수단(31~34)은, 보정대상기통의 연료량을 보정하고(스텝S7), 도 2의 처리루틴을 빠져나간다.

도 3은 리치측 피크위상의 검출동작(도 2내의 스텝S1)을 구체적으로 표시하는 처리루틴이다.

도 3에서, 우선 공연비센서(8)의 출력치(공연비 λ)를 판독하고,(스텝S11), 전회치보다도 금회치이 리치인지 아닌지를 판정한다(스텝S12).

스텝S12에서 공연비 λ의 금회치가 전회치보다도 리치라고(즉, YES)라고 판정되면, 리치측에의 변화플래그 F를「1」에 세트하고(스텝S13), 금회치가 전회치보다 리치가 아니라고(즉, NO)판정되면, 리치측에의 변화플래그 F를「0」에 클리어한다(스텝S14).

계속해 변화플래그가「1」에서「0」으로 변화하였는지의 여부를 판정하고(스텝S15)변화플래그 F가「1」에서「0」으로 변화하였다(즉, YES)고 판정되면, 전회치검출시의 크랭크각을 리치측의 피크위상으로 기억하고(스텝S16), 공연비 λ의 금회치를 전회치서 갱신기억하고(스텝S17) 도 3의 처리루틴을 빠져나간다.

한편 스텝S15에서 변화플래그 F가「1」에서「0으로 변하하고 있지 않다고(즉, NO)판정되면 스텝S16을 실행하지 않고 도 3의 처리루틴을 빠져나간다.

또, 린측 피크위상의 검출동작(도 2내의 스텝S2)의 상세에 대해서는, 도 3과 같고 각스텝S12~S14 및 S16내의「리치」라는 표현을「린」으로 치환하면 되므로 여기서는 생략한다.

도 4는 리치측 피크위상의 대웅기통식별동작(도 2내의 스텝S4)를 구체적으로표시하는 처리루틴이다.

도 4에서 우선 대웅기통식별수단(24)은 엔진(1)의 운전상태로서, 엔진회전수 Ne및 엔진부하(충전효율 등)CE를 판독한다(스텝S21).

계속해서, 엔진회전수 Ne및 엔진부하 CE에 따른 맵연산에 의해 #1기통에 대응한 피크위상검출용의 윈도우 W의 중심위상(크랭크각위치)PCA를 구한다(스텝S22).

마찬가지로, 엔진회전수 Ne 및 엔진부하 CE에 따른 맵연산에 의해 #1기통에 대응한 피크위상검출용의 윈도우 W의 폭(중심위상으로부터의 거리)PCW를 구한다(스텝S23).

다음, 금번검출된 리치측 피크위상이 #1기통의 윈도우 W내에 존재하는가의 여부를 판정하고(스텝S24), PCA-PCW리치측 피크위상PCA+PCW(즉, YES)라고 판별되면, #1기통을 리치측 피크위상의 대웅기통이라고 판정해서(스텝S25), 도 4의 처리루틴을 종료한다.

또, 스텝S24에서 리치측 피크위상이 #1기통의 윈도우 W내에 존재하지 않는다고(즉, NO)판정되면, 다음의 제어기통(#3기통)의 윈도우 W(#1기통보다도 크랭크각 180°만큼 가산시프트된 윈도우)내에 리치측 피크위상이 존재하는지의 여부를 판정한다(스텝S26).

스텝S26에서 PCA+180-PWC리치측 피크위상PCA+180+PCW(즉, YES)라고 판정되면, #3기통을 리치측 피크위상의 대웅기통으로서 판별한다(스텝S27).

또, 스텝S26에서 리치측 피크위상이 #3기통의 윈도우 W내에 존재하지 않는다고(즉, NO)판정되면, 다음의 제어기통(#4기통)의 윈도우 W(#1기통보다도 크랭크각360°만큼 가산시프트된 윈도우)를 설정하고, #4기통에 대해 같은 판정처리 (스텝 S28,S29)를 실행한다.

이하, 마찬가지로, 스텝S28에서 리치측 피크위상이 #4기통의 윈도우 W내에 존재하지 않는다(즉, NO)고 판정되면, #2기통의 윈도우 W(#1기통보다도 크랭크각 540°만큼 가산시프트된 윈도우)를 설정하고, #2기통에 대해 같은 판정처리 (스텝 S30,S31)를 실행한다.

최후로, 스텝S30에서, 리치측 피크위상이 #2기통의 윈도우 W내에 존재하지 않는다(즉, NO)고 판정되면, 금회검출된 리치측 피크위상에 대응하는 기통은 없다고 판별해서(스텝S32), 도 4의 처리루틴을 종료한다.

이렇게해서 검출된 리치측 피크위상이 어느 기통에 대응하거나 또는 대응하는 기통이 존재하지 않는가를 판별 할 수가 있다.

또, 린측 피크위상에 대한 대웅기통식별동작(도 2내의 스텝S5)의 상세에 대해서는, 도 4의「리치」라는 표현을「린」으로 치환하는 것만으로 되므로, 여기서는 생략한다.

도 5는 연료량의 보정대상이 되는 기통의 판별동작(도 2내의 스텝S6)을 구체적으로 표시하는 처리루틴이다.

도 5에서 우선 공연비보정기통판별수단(25)은, 리치측 피크위상에 대응하는 기통이 존재하는지의 여부를 판정해서(스텝S41), 대웅기통이 존재하지 않는다(즉, NO)고 판정되면, 연료량감량의 보정대상기통은 없다고 판별한다(스텝S42).

또, 스텝S41에서 리치측 피크위상의 대웅기통이 존재한다(즉, YES)고 판정되면 그 대웅기통을 연료량감량의 보정대상기통이라고 판별한다(스텝S43).

다음에 린측 피크위상에 대응하는 기통이 존재하느냐 아닌가를 판정하고(스텝S44), 대웅기통이 존재하지 않는다(즉, NO)고 판정되면, 연료량증량의 보정대상기통은 없다고 판별한다(스텝S45).

또 스텝S44에서 린측 피크위상의 대웅기통이 존재한다(즉, YES)고 판정되면 그 대웅기통을 연료량증량의 보정대상기통으로 판별해서(스텝S46), 도 5의 처리추틴을 빠져나간다.

그리고 공연비보정비보정기통판별수단(25)에 의한 판별결과가 얻어지면, 각기통보정수단(31~34)는 보정대상기통의 연료분사밸브(11~14)의 보정구동을 하고, 연료량을 보정해서 각기통의 공연비의 균일화제어를 실행하고, 일련의 처리를 종료한다.

이와 같이, 각기통의 배기행정이 포함되는 소정기간에 검출된 공연비 λ의 피크위상 Pλ에서 공연비 λ를 보정해야 할 기통을 특정하고, 특정기통의 연료량을 보정해서 각기통마다의 공연비를 균일화제어 할 수가 있다.

따라서 CPU(20)에서의 연산부하의 증대를 초래하지 않고, 운전상태의 변동 등의 영향을 받지 않고, 각기통의 공연비의 균일화제어를 양호하게 실행 할 수가 있다.

또 상기 동작에서는 특히 설명하지 않았으나, 기통별공연비보정수단(31~34)는 리치측 및 린측의 피크위상에 상당하는 각 공연비의 편차를 항상 구하고 있고 각 피크간의 공연비 편차가 소정치이하가 된 경우에, 균일화제어가 충분히 달성된것으로 보고 연료량의 보정처리를 정지한다.

또, 윈도우설정수단(23)은, 공연비검출기간설정수단(22)내에 포함되어도 되고, 각기통에 대응한 윈도우 W는 운전상태에 따라 가변설정되어도 된다.

또, 윈도우설정수단(23)은 최초에 #1기통에 대응한 제1의 윈도우를 설정하고, 제1의 윈도우에 각기통의 크랭크각위상차 180°를 순차가산해서 전기통에 대응한 윈도우를 설정하였으나(도 4참조), 각기통의 윈도우 W를 개별적으로 맵연산해도 된다.

실시의 형태 2.

또, 상기 실시의 형태 1에서는 리치측 및 린측의 양쪽의 피크위상을 검출해서 각 대웅기통의 연료량을 감량 및 증량하는 경우에 대해 설명하였으나 리치측 또는 린측의 한쪽만의 피크위상을 검출해서, 대웅기통의 연료량을 감량 또는 증량의 한쪽만의 보정을 실행해도 된다.

도 6은 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 동작을 표시하는 플로차트이고, 리치측 피크위상이 대웅기통만에 대해 연료량의 감량보정을 실행한 경우를 표시하고 있다.

도 6에서 스텝S4A,S7A는 전술(도 2참조)의 스텝S4,S7의 각각 대응하고 있고, 스텝S1,S3는 전술과 같은 처리이다.

이경우, 피크위상검출수단(21)은 리치측 피크위상만을 검출하고(스텝S1), 공연비보정기통판별수단(25)은, 공연비검출기간T가 종료한 시점에서(스텝S3), 리치측 피크위상의 대웅기통을 보정대상기통이라고 판별해(스텝S4A) 각기통보정수단(31~34)을 통해서 연료량을 감량보정한다.(스텝S7A).

도 6과 같이 리치측의 최대공연비를 표시하는 하나의 기통의 연료량을 감량보정함으로서 보정을 반복해 실행하는 동안에 각기통의 공연비는 균일화되므로 전술과 같은 작용효과를 나타낸다.

또, 이경우 하나의 기통만을 보정대상으로 하고 있으므로 CPU부하의 증대를 최소로 억제 할 수가 있다.

또 리치측 피크위상에 대응한 하나의 기통만을 공연비보정대상으로 하였으나, 역으로 하나의 기통만의 공연비가 린측으로 어긋나 있는 것을 상정해서 린측의 최대공연비를 표시하는 하나의 기통의 연료량을 증량보정해도, 똑같이 각기통의 공연비를 균일화제어 할 수가 있다.

실시의 형태 3.

또, 상기 실시의 형태 1,2에서는 리치측 또는 린측의 피크위상에 대응한 하나의 기통에 따라 보정대상기통을 판별하였으나, 리치측 및 린측의 피크위상에 대응한 2개의 기통에 따라 보정대상기통을 판별해도 된다.

도 7은 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 동작을 표시하는 플로차트이고, 리치측 및 린측의 피크위상에 대응한 2개의 기통의 배기행정순서가 연속해있는지의 여부에 따라 보정대상기통을 판별하는 경우를 표시하고 있다.

도 7에서 스텝(S41A~S46A),(S43B),(S46B)는 각각 전술(도 5참조)한 스텝 (S41~S46),(S43),(S46)과 같은 처리이다.

이 경우 대웅기통식별수단(24)은, 리치측 피크위상 및 린측 피크위상에 대응하는 제1 및 제2의 기통이 양쪽 모두 존재하는지의 여부를 판정하고(스텝S41A , S44A), 적어도 한쪽이 존재하지 않는다고 판별되면, 도 7의 처리루틴을 빠져나간다.

또 스텝S41A 및 S44A에서 제1 및 제2의 기통이 있다고(즉, YES)판별되면, 계속해, 공연비보정기통판별수단(25)은, 제1 및 제2의 기통의 배기행정순서가 연속해있는지의 여부를 판정한다(스텝S51).

스텝(S 51)에서. 제1 및 제2의 기통의 배기행정순서가 연속된다(즉, YES)고 판정되면, 계속해서, 제2의 기통보다도 제1의 기통쪽이 배기행정순서가 후인가의 여부를 판정한다(스텝S52).

스텝S52에서, 제1의 기통쪽이 배기행정순서가 후(즉, YES)라고 판정되면 제1의 기통을 연료량감량의 보정대상기통이라고 판정하고(스텝S43A)연료량증량의 보정대상기통은 없다고 판별해서(스텝S45A), 도 7의 처리추틴을 빠져나간다.

또, 스텝S52에서, 제2의 기통쪽이 배기행정순서가 후(즉, NO)라고 판정되면 연료량감량의 보정대상기통은 없다고 판별하고(스텝S424A), 제2의 기통을 연료량증량의 보정대상기통이라고 판별해서(스텝S46A), 도 7의 처리루틴을 빠져나간다.

한편, 스텝(S51)에서, 제1 및 제2의 기통의 배기행정순서가 연속하지 않는다고(즉, NO)판정되면, 제1의 기통을 연료량감량의 보정대상기통이라고 판별하고(스텝S43B), 제2의 기통을 연료량증량의 보정대상기통으로 판별해서(스텝S46B), 도 7의 처리루틴을 빠져나간다.

이와 같이, 공연비보정기통판별수단(25)은 리치측 피크위상에 대응하는 제1의 기통과 린측 피크위상에 대응하는 제2의 기통이 판별되고 또 제1 및 제2의 기통의 각 배긱행정의 순서가 연속하고 있는 경우에는 제1 및 제2기통중 배기행정순서가 후에 위치하는 한쪽의 기통만을 공연비보정대상의 기통으로 특정한다.

또, 공연비보정기통판별수단(25)은 제1 및 제2의 기통의 각 배기행정의 순서가 연속해 있지 않은 경우에는, 제1 및 제2의 기통을 각각 공연비가 리치측 및 린측으로 밀려있는 공연비보정대상의 기통으로 특정, 기통별공연비보정수단(31~34)는 제1 및 제2의 기통의 연료량을 동시에 보정된다.

이로 인해, 엔진(1)의 운전상태의 변동 등의 영향을 받기 힘들고, 또 정확하게 각기통의 공연비의 균일화를 행할 수 있다.

다음에 도 8~도 11을 참조하면서, 본 발명의 실시의 형태 3에 의한 공연비제어동작에 대해 더 구체적으로 설명한다. 도 8은 피크위상의 검출원리를 모식적으로 표시한 설명도이고 가로축은 각기통에 대응한 기준크랭크각위치(TDC)를 표시하고 세로축은 실제의 공연비 A/F(λ)의 변동 및 공연비센서(8)의 검출치의 변동을 표시하고 있다.

즉, 도 8내의 1점쇄선으로 표시한 곡선은 배기관(3)내의 실제의 공연비의 변화를 표시하고 실선으로 표시한 곡선은 공연비센서(8)의 출력치의 변화를 표시하고 있다.

또 각공연비파형의 상부에 기재된 블록을 각기통(#1,#3,#4,#2)의 배기행정(배기밸브개방)타이밍을 나타내고 있고, 각 배기행정의 일부는 전후의 제어기통과 서로 오버랩하고 있다. 도 8에 표시하는 4기통분의 배기행정을 포함하는 기간이전술한 공연비검출기간 T가 된다.

또, 사선이 처진(이경우, #3기통의)블록은 다른 기통의 공연비(A/F=14.7)보다도 리치측(A/F=13.0)에 공연비가 밀린 기통이다.

#3기통에 기인한 리치측 피크위상(1점쇄선 참조)은, 배기가스의 이동시간에 상당하는 지연시간 TE의 경과후에 출현한다.

또 배기행정의 오버랩제어나 배기관(3)의 형상 등의 영향에 의해, 피크위상의 전후에는, 서로 간섭하는 변화시간 To가 나타난다.

또, 공연비센서(8)의 출력치는 상기 간섭의 영향뿐아니라 센서응답지연등에 의해 실선과 같이 변화한다.

도 9는 공연비센서(8)의 출력치의 피크위상검출동작을 표시하는 설명도이고, 각 피크위상에 대응하는 2개의 기통의 배기행정순서가 연속하는 경우(도 7내의 스텝S51,S52,S43A,S45A)의 동작을 표시하고, 화살표는 검출된 피크위상을 표시하고 있다.

도 9에서 각기통마다에 대응해서 윈도W가 설정되어 있고 검출된 피크위상이 각 윈도우 W내에 들어가있는지의 여부를 판정하도록 되어 있으므로, 종래위치(도 14참조)와 같이 기통마다의 공연비가 오검출되는 일은 없다.

즉, 리치측의 피크가 검출된 시점에서, 크랭크각에 상당하는 위상을 리치측 피크위상으로 기억하고, 이 피크위상이 각기통마다에 대응한 윈도우 W에 들어가있는지의 여부를 판정하고, 피크위상의 대웅기통을 특정한다.

이경우, 린측 피크위상의 대웅기통으로는 #1기통이 특정되고, 리치측 피크위상의 대웅기통으로는, #!기통에 계속되는 #3기통이 특정된다. 따라서 배기행정순서가 후에 위치하는 #3기통만이 보정대상기통이 되어 연료량이 감량보정된다.

도 10 및 도 11은 각 피크위상에 대응하는 2개의 기통의 배기행정순서가 연속하지 않는 경우(도 7내의 스텝S51,S43B,S46B에 대응)의 동작을 표시하고 있다.

도 10은 #3기통 및 #4기통이 리치측에 공연비가 밀려있는 경우를 표시하고, 도 11은 #3기통이 리치측에, #2기통(교차사선 참조)가 린측에 공연비가 밀려있는 경우를 표시하고 있다.

도 10에서, 린측 피크위상의 대웅기통으로는 #1기통이 특정되어, 리치측 피크위상의 대웅기통으로는, #1기통보다도 배기행정순서가 2회후의 #4기통의 특정된다.

따라서, #1기통은 연료량이 증량보정되는 동시에 #4기통은 연료량이 감량보정된다.

또, 도 11에서, 린측 피크위상의 대웅기통으로는 #2기통이 특정되고, 리치측 피크위상의 대웅기통으로는, #2기통보다도 배기행정순서가 2회후의 #3기통이 특정된다.

따라서, #2기통의 연료량이 증량되는 동시에 #3기통의 연료량이 감량보정된다.

실시의 형태 4.

또, 상시 실시의 형태 3에서는 리치측 및 린측의 피크위상에 대응한 각기통의 배기행정순서에 따라, 하나의 기통 또는 2개의 기통을 보정대상기통과 특정하였으나, 복수씩의 기통을 보정대상기통으로 특정해도 된다.

도 12는 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 동작을 표시하는 플로차트이고, 리치측 및 린측의 피크위상에 대응한 2개의 기통군의 배기행정순서가 교호로 되어있는가의 여부에 따라 보정대상기통을 판별하는 경우를 표시하고 있다.

도 7에서 스텝S41C,(S43C~S45C)는 각각, 전술(도 5참조)의 스텝S41, (S43 ~S45)와 같은 처리이다.

이경우, 대웅기통식별수단(24)은 리치측 피크위상 및 린측 피크위상에 대응하는 제1 및 제2의 기통군이 전기통수의 반수분씩 존재하는지의 여부를 판정하고(스텝S41C,S44C), 적어도 한쪽이 존재하지 않는(즉, NO)다고 판별되면 도 12의 처리루틴을 빠져나간다.

또 스텝S41C 및 S44C에서, 전기통의 반수분씩의 제1 및 제2의 기통군이 있다(즉, YES)고 판별되면, 계속해 공연비보정기통판별수단(25)은 제1 및 제2의 기통군의 배기행정순서가 교호인지 아닌지를 판정한다(스텝S61).

스텝S61에서, 전기통의 반수분씩의 제1 및 제2의 기통군의 배기행정순서가 교호라고(즉, YES)판정되면, 제1의 기통군의 모두를 연료량감량의 보정대상기통이라고 판별하고(스텝S43C), 연료량증량의 보정대상기통은 없다고 판별해서(스텝S45C), 도 12의 처리루틴을 빠져나간다.

한편 스텝S61에서 제1 및 제2의 기통군의 배기행정순서가 교호가 아니라(즉, NO)라 판정되면, 스텝S43C 및 S45C를 실행하지 않고 즉시 도 12의 처리루틴을 빠져나간다.

또 여기서는, 공연비보정기통판별수단(25)은 리치측 피크위상에 대응한 제1의 기통군만을 보정대상기통으로 하였으나 린측 피크위상에 대응한 제2의 기통군을 공연비보정대상기통으로 해도 된다.

이로인해 리치측 또는 린측의 어느 한쪽의 피크위상에 대응한 모든 기통의 연료량을 동시에 보정 할 수가 있다.

다음, 도 13을 참조하면서 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 공연비제어동작에 대해 더욱 구체적으로 설명한다.

도 13은 #3기통 및 #2기통이 리치측에 공연비가 어긋난 경우를 표시하고 있다. 피크위상은 공연비검출기간 T에서 공연비의 검출치가 극대 또는 극소가 되는 위상에 대응한다.

도 13에서는, 린측 피크위상의 대웅기통으로는, #4기통 및 #1기통이 특정되고 리치측 피크위상의 대웅기통으로는 #2기통 및 #3기통이 특정된다.

따라서, 공연비검출기간 T내에서 리치측 및 린측의 각 피크위상에 대응하는 기통이 전기통의 반수분씩 교호로 특정되므로 리치측 피크위상에 대응한 제1의 기통군(#2기통 및 #3기통)은 연료량이 감량보정되는 동시에 린측 피크위상에 대응한 제2의 기통군(#4기통 및 #1기통)은 연료량이 감량보정된다.

이로써, 전술과 같은 작용효과를 나타내는 동시에, 더욱 신속하게 각기통의 공연비의 균일화를 실시 할 수가 있다.

또, 상기 각 실시의 형태 1~4를 임의로 조합시킴으로서 더욱 상승적인 작

효과를 나타낸다.

이상과 같이 본 발명의 청구항 1에 의하면, 다수의 기통의 각각에 설치된 연료분사밸브와, 각기통의 배기계집합부에 배치된 공연비센서와, 각기통의 크랭크각위상을 검출하는 크랭크각센서와 각기통의 모든 배기행정이 포함되는 공연비검출기간을 설정하는 공연비검출기간설정수단과, 공연비검출기간중의 공연비센서의 출력치를 취입하고, 공연비변동에 의해 리치측 또는 린측에 최대가 되는 피크위상을 검출하는 피크위상검출수단과, 피크위상에 따라 공연비보정대상이 되는 기통을 특정하는 공연비보정기통판별수단과, 공연비보정대상이 되는 기통의 연료량을 보정하는 기통별공연비보정수단을 구비하고 공연비센서의 출력치의 변동에 따라, 타기통보다도 공연비가 어긋나 있는 기통을 연료량보정대상으로 특정하도록 하였으므로, CPU 연산부하의 증대를 초래하지 않고, 또, 운전상태의 변동 등의 영향을 받지 않고 각기통의 공연비를 고정밀도로 균일화 할 수 있는 내연기관의 공연비제어장치가 얻어지는 효과가 있다.

또, 본 발명의 청구항 2에 의하면, 청구항 1에서 기통별공연비보정수단은, 공연비보정대상이 되는 기통이 리치측 피크위상에 대응하는 경우에는 연료량을 감량보정하고 공연비보정대상이 되는 기통이 린측 피크위상에 대응할때는 연료량을 증량보정하도록 하였으므로, CPU 연산부하의 증대를 초래하지 않고, 또, 운전상태의 변동 등의 영향을 받지 않고, 각기통의 공연비를 고정밀도로 균일화 할 수 있는 내연기관의 공연비제어장치가 얻어지는 효과가 있다.

또 본 발명의 청구항 3에 의하면, 청구항 1 또는 청구항 2에서 피크위상검출수단은, 리치측 피크위상만을 검출하고, 공연비보정기통판별수단은, 리치측 피크위상에 따라, 공연비센서의 출력치가 어긋나 있다고 추정되는 하나의 기통만을, 공연비보정대상의 기통으로 특정하도록 하였으므로, CPU 연산부하의 증대를 초래하지 않고 또 운전상태의 변동 등의 영향을 받지 않고, 각기통의 공연비를 고정밀도로 균일화 할 수 있는 내연기관의 공연비제어장치가 얻어지는 효과가 있다.

Claims

다수의 기통의 각각에 설치된 연료분사밸브와, 상기 각기통의 배기계집합부에 배치된 공연비센서와 상기 각기통의 크랭크각위상을 검출하는 크랭크각센서와, 상기 각기통의 모든 배기행정이 포함되는 공연비검출기간을 설정하는 공연비검출기간설정수단과, 상기 공연비검출기간중의 상기 공연비센서의 출력치를 취입하고, 공연비변동에 의해 리치측 또는 린측에 최대가 되는 피크위상을 검출하는 피크위상검출수단과, 상기 피크위상에 따라 공연비보정대상이 되는 기통을 특정하는 공연비보정대상이 되는 기통의 연료량을 보정하는 기통별공연비보정수단을 구비하고, 상기 각기통마다의 공연비를 균일화하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 공연비제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 기통별공연비보정수단은, 상기 공연비보정대상이 되는 기통이 리치측 피크위상에 대응하는 경우에는 상기 연료량을 감량보정하고 상기 공연비보정대상이 되는 기통이 린측 피크위상에 대응하는 경우에는, 상기 연료량을 증량보정하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 공연비제어장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 피크위상검출수단은, 리치측 피크위상만을 검출하고, 상기 공연비보정기통판별수단은, 상기 리치측 피크위상에 따라, 상기 공연비센서의 출력치가 다른 기통보다도 어긋나 있다고 추정되는 하나의 기통만을, 상기 공연비보정대상의 기통으로 특정하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 공연비제어장치.