KR960016086B1

KR960016086B1 - 내연기관의 제어장치

Info

Publication number: KR960016086B1
Application number: KR1019920703017A
Authority: KR
Inventors: 카즈히데 토가이; 테쯔로 이시다
Original assignee: 미쯔비시지도오샤고오교오 가부시기가이샤; 나까무라 유이찌
Priority date: 1991-03-28
Filing date: 1992-03-30
Publication date: 1996-11-27
Also published as: US5329914A; EP0531544B1; EP0531544A1; AU1448492A; KR930700763A; AU662131B2; WO1992017696A1; DE69201701T2; DE69201701D1; EP0531544A4

Abstract

내용없음

Description

[발명의 명칭]

내연기관의 제어장치

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 일실시예로서의 내연기관의 제어장치내부의 전자제어장치의 기능블록도.

제2도는 제1도의 내연기관의 제어장치의 전체구성도

제3도는 제1도의 장치가 행하는 공연비제어의 파형도.

제4도는 제1도의 장치의 공연비제어에 있어서의 메인루틴의 순서도.

제5도는 제1도의 장치의 공연비제어에 있어서의 분사기구동루틴의 순서도.

제6도는 제1도의 장치의 공연비제어에 있어서의 드로틀밸브개방속도 산출루틴의 순서도.

제7도는 제1도의 장치의 공연비제어에 있어서의 공연비 추정루틴의 순서도.

제8도는 제1도의 장치의 공연비제어에 있어서의 고장판정서브루틴의 순서도.

제9도(a)는 제1도의 장치의 공연비제어에 있어서 산출되는 완가속까지에 사용되는 공기과잉율 산출맵의 특성선도.

제9도(b)는 제1도의 장치의 공연비제어에 있어서 산출되는 완가속이상에서 사용되는 공기과잉을 산출맵의 특성선도.

제10도는 통상적인 엔진의 목표공연비의 산출맵특성선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 엔진11 : 흡기로

12 : 배기로13 : 에어클리너

14 : 에어플로센서15 : 흡기관

16 : 서지탱크17 : 연료분사밸브

18 : 드로틀밸브20 : 드로틀센서

21 : 전자제어장치22 : 대기압센서

23 : 흡기온센서24 : 크랭크각센서

25 : 수온센서26 : 광역공연비센서

27 : NOx 촉매28 : 3원 촉매

29 : 케이싱30 : 배터리전압센서

101 : 연소실211 : 구동회로

213 : 기억회로212 : 입출력회로

214 : 제어회로

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 내연기관의 연료공급장치를 제어하는 제어장치에 관한 것으로서, 특히 계측공연비(計測空燃比)정보를 공연비센서에 의해 검출하고, 그 계측공연비와 운전상태에 따라서 설정되는 목표공연비와의 차를 배제할 수 있는 설정공연비를 산출하고, 그 설정공연비 상당의 연료분사량으로 연료분사밸브를 구동하는 내연기관의 제어장치에 관한 것이다.

[배경기술]

내연기관의 연료분사장치는 기관의 운전상황에 의해서 연료공급을 행하는 동시에, 특히 배기가스정화용의 3원촉매를 고효율로 작동시키기 위하여 공연비를 스토이키오를 중심으로 한 좁은 윈도영역내에 규제할 필요가 있어, 공연비를 스토이키오근방의 1개 목표치로 유지할 필요가 있다.

다른 한편, 내연기관의 그 부하 및 엔진회전수에 따라서, 그 요구되는 공연비가 상위하고, 예를 들면, 제10도에 표시한 바와 같이, 그 목표가 되는 공연비가 연료커트영역, 린영역, 스토이키오영역 및 파워영역 등의 부하에 따라서 설정되는 것이 바람직하다. 특히 이 취지중 저연비(低燃費)에 대응하기 위하여, 주로 린영역에서의 운전을 가능하게 하는 린버언 엔진이 개발되어 있다.

그런데, 이 내연기관은 계측공연비 정보를 광범위에 걸쳐서 공연비센서에 의해서 검출하고 그 계측공연비와 운전정보에 의거하여 설정되는 목표공연비와의 차를 배제할 수 있는 설정공연비를 산출하고, 그 설정공연비 상당의 연료분사량을 확보하기 위하여 연료분사밸브를 구동하고, 이에 의해서 공연비를 광범위에 걸쳐서 목표공연비로 조정한다고 하는 피이드 백제어를 행하고 있다.

이와같이 내연기관을 구동시키는데에, 공연비를 목표치로 정밀도 좋게 제어하는 것이 연비의 향상, 기관출력의 향상, 아이들회전의 안정화, 배기가스의 개선, 구동성의 개선상 매우 중요하다. 이 때문에, 특히 광역공연비센서의 검출치의 신뢰성, 안정성을 높이는 일이 요망되고 있다.

그런데 본 발명에 의해서 해결하려고 하는 과제란 다음과 같은 것이다.

즉, 이 광역공연비센서(LAFS)의 신뢰성, 안정성을 높이는데에 고장판정이 중요하다. 통상적으로, 센서는 그 출력이 0(V) 근방에서부터 센서전압전압 Vs까지 변화하는 가능성이 있고, 또 고장시에 중간전압에 고정하는 것도 있다. 이 때문에, 이 광역공연비센서의 고장검출시에 단순히 출력범위에 의해서 센서고장의 진단을 행하는 것은 곤란하다.

그래서, 목표공연비와 계측공연비와의 편차를 배제하기 위하여 설정공연비를 산출해서, 엔진의 설정운전상태시에 그 계측공연비와 설정공연비와, 그 편차에 의해서 광역공연비센서의 고장판정을 행하는 것이 제안되고 있다.

그러나, 이와 같은 종래 방법에서는, 엔진흡기로에 분사된 연료의 반송과정, 엔진의 행정지연, 센서의 검출지연 등에 의해서, 공연비설정시각과 공연비계측시각사이에 어긋남이 존재한다. 이 때문에, 이와같이 단순히 비교하였을 경우, 엔진이 정상상태에서 운전되고 있더라도 대략적인 센서고장판정이 되고, 정확한 고장판정을 할 수 없다고하는 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 제1의 목적은, 광역공연비센서의 고장을 정확하게 판정해서 센서검출치의 신뢰성을 높이는 내연기관의 공연비제어장치를 제공하는 데에 있고, 또한 정밀도 좋은 공연비제어를 행할 수 있는 내연기관의 공연비제어장치를 제공하는 것이다.

[발명의 개시]

본 발명에 의한 내연기관의 제어장치는, 운전상태에 따라 목표공연비를 산출하는 목표공연비산출수단, 배기계에 설치된 광역공연비센서, 이 광역공연비센서에 의해 검출된 계측공연비와 목표공연비와의 차에 따라서 연료량을 산출하는 연료량 산출수단, 연료량에 의거해서 연료분사장치에 작동지령신호를 출력하는 제어수단, 연료수송지연을 고려하여 흡입시의 제1공연비를 추정하는 제1추정부와, 기관의 해정간에서의 가스의 수송지연을 고려해서 이 가스가 광역공연비센서에 도달하였을 시점의 제2공연비를 추정하는 제2의 추정부와, 광역공역비센서 고유의 응답지연을 고려해서 이 센서가 공연비를 검출하였을 시점의 제3의 공연비를 추정하는 제3의 추정부를 가진 공연비추정수단, 제3공연비와 계측공연비를 비교해서 광역공연비센서의 고장을 판정하는 센서고장판정수단으로 구성되어 있다.

또, 이 내연기관의 제어장치에 있어서의 센서고장판정수단은, 제3공연비와 계측공연비와의 편차를 산출하는 편차산출부와, 편차가 소정치보다도 큰지 작은지를 판정하는 대소판정부와 편차에 따른 값을 적산하는 편차적산부와, 편차가 소정치봐도 작은 것으로 판정된 상태가 소정시간 계속하였을 경우에 편차의 적산치를 클리어하는 적산처리부와, 적산치가 소정치를 초과하였을때에 광역공연비센서의 고장을 판정하는 고장판정부를 구비하도록 구성되어도 된다.

이와 같은 내연기관의 제어장치는, 연료수송지연, 가스의 수송지연 및 센서고유의 응답지연을 고려해서 얻어진 제3공연비와 계측공연비를 비교하므로서, 광역공연비센서의 고장을 판정할 수 있고, 이 때문에, 광역공연비센서의 고장판정의 신뢰성이 향상하고, 정밀도가 좋은 공연비제어를 행할 수 있다.

특히, 센서고장판정수단이 편차산출부와 대소판정부와 편차적산부와 적산처리부 및 고장판정부로 구성되는 경우, 제3공연비와 계측공연비와의 편차의 적산치가 소정치를 초과하였을때에 광역공연비센서의 고장을 판정하도록 하였으므로, 광역공연비센서의 고장판정의 안정성, 신뢰성이 보다 향상하고, 정밀도가 좋은 공연비제어를 행할 수 있다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

제1도 및 제2도에서 표시한 내연기관의 제어장치는, 내연기관의 연료공급계의 제어시스템안에 배설되어 있다. 이 내연기관의 제어장치는 엔진(10)의 배기로의 배설되는 광역공연비센서 S로부터 얻어진 공연비(A/F) 정보에 의거하여 연료공급량을 산출하고, 그 공급량의 연료를 연료분사밸브(17)이 적시에 흡기로(11)에 분사한다고하는 구성을 채용한다.

여기서 엔진(10)에는 흡기로(11) 및 배기로(12)가 접속된다. 이 흡기로(11)은 에어클리너(13)으로부터의 에어를 흡입하고, 에어플로센서(14)에 의해 그 공기량을 검출하고, 흡기관(15)를 개재해서 엔진의 연소실(101)에 인도하고 있다. 또한, 흡기로(11)의 도중에는 서지탱크(16)이 있으며 그 하류쪽에는 엔진(10)에 지지된 연료분사밸브(17)로부터 연료분사가 이루어지고 있다.

흡기로(11)은 드로틀밸브(18)에 의해 개폐된다. 이 드로틀밸브(18)에는 동밸브의 개방도정보를 출력하는 드로틀센서(20)이 부설되어, 동센서의 전압치가 전자제어장치(21)의 입출력회로(212)에 도시하지 않는 A/D변환기를 개재해서 입력되어 있다.

여기서, 부호(22)는 대기압정보를 출력하는 대기압센서를, 부호(23)는 흡기온센서를, 부호(24)는 엔진(10)의 크랭크각정보를 출력하는 크랭크각센서이며, 여기서는 엔진회전(Ne 센서)로서 사용하는 것으로 한다. 부호(25)는 엔진(10)의 수온정보를 출력하는 수온센서를 포시하고 있다.

엔진이 배기로(12)에는 광역공연비센서(26)이 장착되어 있다. 이 광역공연비센서(26)은 전자제어장치(21)에 계측한 계측공연비(A/F)i 정보를 출력한다. 또, 배기로(12)에는 광역공연비센서(26)의 하류에 린 NOx촉매(27) 및 3원촉매(28)이 그 순서로 배설되고, 이들의 케이싱(29)의 하류에는 도시하지 않는 머플러가 배설되어 있다.

3원촉매(28)은 촉매활성온도에 도달하였을때에, 배기가스토이키오중심의 윈도영역에 있으면, HC, CO, NOx의 산화환원처리를 행할 수 있어, 무해화된 배기가스를 배기할 수 있다. 다른 한편, 린 NOx 촉매(27)은 산소과잉하에서 NOx를 환원할 수 있고, 특히 그 NOx 정화율(η_NOX)은 HC/NOx비가 클수록 고레벨로 된다.

또한, 이들 센서종류인 광역공연비센서(26), 드로틀센서(20), 엔진회전센서(24), 에어플로센서(14), 수온센서(25), 대기압센서(22), 흡기온센서(23), 배터리전압센서(30) 등으로부터의 출력신호가 전자제어장치(21)의 입출력회로(212)에 입력되어 있다.

이 전자제어장치(21)는 엔진제어유니트를 이루고 그 주요부분이 주지의 마이크로 컴퓨터로 구성되어 있으며, 각 센서의 검출신호를 도입하고, 각종 센서출력에 의거한 연산을 행하고, 각 제어에 대응한 제어출력을 연료분사밸브(17)를 구동하기 위한 구동회로(211), 도시하지 않은 ISC 밸브의 구동회로(도시생략), 점화회로(도시생략)을 구동제어하는 제어회로(214)에 출력한다. 또, 이 전자제어장치(21)는 상기한 구동회로(211) 및 입출력회로(212)외에, 제4도 내지 제8도의 제어프로그램이나 제1도중에 표시한 각 설정치등을 격납하는 기억회로(213)을 구비한다.

여기서 제1도를 따라서 전자제어장치(21)이 공연비제어에 있어서의 기능을 설명한다.

먼저, 전자제어장치(21)은 내연기관의 운전정보에 의거하여 목표공연비(A/F)_OBJ을 산출하는 목표공연비산출수단(101)과, 목표공연비(A/F)_OBJ와 계측공연비(A/F)i의 편차인 편차공연비(△A/F)i=(A/F)_OBJ-(A/F)i를 산출하고, 그 편차공연비(△A/F)i 및 목표공연비(A/F)_OBJ로부터 설정공연비(A/F)_B를 산출하고, 이 설정공연비(A/F)_B상당의 설정분사량 Q_INJ를 산출하는 연료분사산출수단(102)와, 설정분사량 Q_INJ상당의 분사시간 T_INJ만큼 연료분사밸브(17)을 구동제어하는 제어수단(103)과 작동지령신호 T_INJ, Ta에 의거해서 연료분사에서부터 흡입까지의 연료수송지연을 고려하여 흡입시의 제1공연비 Af_j를 추정하는 제1추정부(109)와, 흡입된 다음에 광역공연비센서(26)에 도달하기까지에 행하여지는 내연기관의 행정간에서의 가스의 수송지연을 고려해서 제1공연비 Af_j에 의거하여 이 가스가 광역공연비센서(26)에 도달하였을 시점의 제2공연비 Af_k를 추정하는 제2의 추정부(104)와, 광역공연비센서(26)에 도달한 배기가스가 실제로 검출되기까지의 이 센서고유의 응답지연을 고려해서 제2공연비 Af_k에 의거하여 광역공연비센서가 공연비를 검출하였을 시점의 제3의 공연비 Af_n을 추정하는 제3의 추정부(105)를 가진 공연비추정수단(110), 제3공연비 Af_n와 계측공연비(A/F)i를 비교해서 광역공연비센서의 고장을 판정하는 센서고장판정수단(107)의 기능을 가진다.

특히, 여기서는 센서고장판정수단(107)이 제3공연비 Af_n과 계측공연비(A/F)i와의 편차 △Af_n을 산출하는 편차산출부(106)과, 편차 △Af_n가 소정치 ε보다도 큰지 작은지를 판정하는 대소판정부(111)과, 편차 △Af_n에 따른 적산치 E_n을 적산하는 편차적산부(112)와, 편차가소정치 ε보다도 작다고 판정된 상태가 소정시간 계속하였을 경우에 편차의 적산치 E_n을 클리어하는 적산치처리부(113)과 적산치 E_n가 소정치 E_o를 초과하였을 때에 광역공연비센서(26)의 고장을 판정하는 고장판정부(108)로서의 기증을 가진다. 이와 같은 내연기관의 공연비제어장치의 작동을 제3도의 파형도 및 제4도 내지 제8도의 제어프로그램을 따라서 설명한다.

도시하지 않는 엔진키가 온되면, 먼저, 스텝 a1에서 초기치를 도입해야할 영역에 초기치가 도입되어, 각 표시문가 초기설정된다.

스텝 a2에는 현재 운전정보, 즉, 계측공연비(A/F)i, 드로틀개방도신호 θi, 엔진 회로수신호 Ne, 흡입공기량신호 Qi, 수온신호 Wt, 대기압신호 Ap, 흡기온 Ta, 배터리전압 Vb가 각 영역에 도입된다.

이후에, 스텝 a3에서 현운전영역이 연료커트영역(제10도 참조) Ec인지 여부를 판정하고, 동영역 Ec에서는 표시문자 FCF를 세트해서, 스텝 a2로 복귀하고, 그렇지 않으면 스텝 a5, a6에 진행하고, 표시문자 FCF를 클리어하고, 세트상태에서 광역공연비센서의 고장을 표시하는 표시문자 FSC가 세트되어 있는지 여부를 판단한다. 여기서, 부의 판정으로서, 센서고장이 아닌한 스텝 a7에 진행하고, 표시문자 FSC가 세트상태 즉, 광역공연비센서가 고장에서는 스텝 a15에서 진행한다. 그리고, 스텝 a7에서는, 3원촉매(28) 및 린 NOx 촉매(27)의 활성화가 완료인지, 광역공연비센서(26)의 활성화가 이루어지고 있는지 여부등 피이드백제어가능한지 여부가 판단된다. 광역공연비센서(26)이 이상 또는 촉매가 불활성일때등 피이드백제어조건이 불활성립할때에는 스텝 a15에 진행하고, 여기서는 비피이드백영역에서의 운전시인 것으로 간주하여, 현운전정보(A/N, Ne)에 따른 맵정보계수 KMAP를 도시하지 않은 보정계수 KMAP산출맵으로부터 산출하고, 스텝 a2에 복귀한다.

스텝 a7에서 피이드백의 제어조건이 성립하였다고 판단되면 스텝 a8에 진행하고, 여기서는 엔진회전수 Ne, 체적효율 ηv, 및 드로틀 개방속도 △θ에 의거하여 목표공연비(A/F)_OBJ를 산출한다. 또한, 이 드로틀개방속도 △θ는 제6도에 표시한 바와 같이, 소정시간 t마다의 개입중단에 의해서 기동하는 드로틀개방속도산출루틴에 의해 산출된다. 이 경우, 먼저, 현드로틀개방도 θi가 도입되어, 이 값과 전회의 값 θi-1의 차 및 개입중단주기 t에 의거하여 드로틀개방속도 △θ가 산출되어 소정의 영역의 값이 갱신된다. 그리고, 이 값이 소정치 △θ a이상(예를 들면 10~12˚/sec이상)에서는, 완가속을 상회하는 가속상태에 있는 것으로 판단해서, 제9도(b)의 공기과잉율산출맵에서 공기과잉율 λ를 구하여, 동 값에 따른 목표공연비(A/F)_OBJ를 산출한다. 이 경우, 도시하지 않은 연소실용적, 엔진회전수신호 Ne, 흡입공기량 Ai, 대기압 Ap, 대기온 Ta로부터 체적효율 ηV가 산출되고, 이 체적효율ηV와 엔진회전수신호 Ne로부터 공기과잉율 λ=1 또는 λ<1.0으로 되도록 목표공연비가 산출된다.

다른 한편, 드로틀개방속도 △θ가 소정치 △θa보다 작을때에는 제9도(a)의 공기과잉율 산출맵에서 공기과잉율 λ를 구하여 그 값에 따른 목표공연비(A/F)_OBJ를 산출한다. 이 경우도 체적효율 ηV가 산출되고, 이 체적효율 ηV와 엔진회전수신호 Ne로부터 기본적으로 η>1, 예를 들면 λ=1.1, λ=1.2, λ=1.5로 되도록 목표공연비가 산출된다. 그런데, 제10(a)의 공기과잉율 λ(=(A/F)_OBJ/14.7)산출맵은 드로틀밸브(18)이 정상상태, 완가속상태 및 가속중, 후기에서 사용된다. 즉, 기본적으로 이 맵은 정상운전시에 엔진회전수 Ne와 체적효율 ηV에 따라서 λ>1.0의 범위의 값을 설정하고, △θa 이하의 완가속시에 있어서도 정상시와 마찬가지로 λ>1.0의 값을 설정한다. 또한 가속전기(과도시)를 제외한 증기에서부터 완전개방유지의 후기에 있어서도 △θ<△θa가 되면, 이 맵이 사용된다. 이 경우, 드로틀개방도 θi가 비교적 크고, 또한 엔진의 회전수 Ne가 포화하면 가속중이라고 간주해서 λ=1.0를 설정하고, 특히 드로틀개방도 θi가 완전개방에 가깝고 고부하영역인 것으로 λ<1.0을 설정하게 된다. 스텝 a8에서 목표공연비(A/F)_OBJ가 결정되면, 이후에 스텝 a9에 진행하고, 여기서는 광역공연비센서(26)에 의해 계측공연비(A/F)i를 도입한다. 그리고 스텝 a10에서 목표공연비(A/F)_OBJ와 실공연비(A/F)i의 편차(△A/F)i 및 (△/F)i와 전회의 편차(△A/F)i-1의 차 δ을 산출하며, 기억회로(213)의 소정영역에 각각 도입한다.

이후에, 스텝 a11에서는 피드백 보정계수 KFB의 산출을 한다. 이 경우, 편차(△A/F)i에 따른 비례항KP((△A/F)i), 차 δ에 따른 미분항 KD(δ) 및 편차(△A/F)i 및 시간적분에 따른 적분항 ΣKI((△A/F)i)가 적절히 산출되고, 이들 값은 피드백영역에서 모두 가산되어서 피이드백 보정계수 KFB로서 제3도에 표시한 PID제어에 공급된다.

스텝 a12에 도달하면, 목표공연비(A/F)_OBJ를 피이드백보정계수 KFB의 비율만큼 증가수정해서, 즉 (1+KFB)를 승산(乘算)해서, 설정공연비(A/F)_B를 산출한다. 이후에, 스텝 a13에서는 설정공연비(A/F)_B에 분사기이득 g와 14.7/(A/F)_B및 체적효율 ηV를 차례로 승산해서 기본연료분사량 T_B를 산출하고, 또, 스텝 a14에서는 기본연료분사량 T_B에서 수온 wt, 흡기온 Ta, 대기압 Ap에 따른 공연비보정계수 KDT가 승산되고, 또 전압보정계수 TD가 가산되어서 연료분사펄스폭 T_INJ가 산출되고, 스텝 a2에 복귀한다.

이와 같은 메인루틴과는 독립적으로 제5도에 표시한 바와 같은 분사기구동루틴이 크랭크각마다 실행되어 있으며, 여기서는 그중의 1개의 연료분사밸브(17)의 제어만을 대표적으로 설명한다.

이 루틴에서는, 스텝 b1에서, 세트되어 있을때에 연료커트상태인 것을 표시한 표시문자 FCF가 세트되어 있는지 여부를 판정하고, 표시문자 FCF가 세트되어 있는, 즉 연료커트영역이라고 판단되었을때에는 스텝 b3에 진행하고, 그렇지 않으면 스텝 b2에 진행한다. 스텝 b2에서는 연료분사밸브(17)에 접속된 분사기 구동용드라이브(도시생략)에 최신의 연료분사펄스폭 T_INJ가 세트되고, 다음의 스텝 b3에서 그 드라이버가 트리거된다.

또, 메인루틴의 실행도중에서 제7도, 제8도에 표시한 바와 같이 공연비추정루틴 및 고장판정루틴이 연료분사타이밍에서의 개입중단에 의해 실행된다.

여기서 스텝 d1에 도달하면, 제1추정부로서 흡입시의 제1공연비 Af_j를 연료 수송모델 Gmm을 따라서 산출한다. 즉, 이 연료수송모델 Gmm을 따른 연산에서는, 설정분사량 Q_INJ상당의 분사시간 T_INJ와 연료분사밸브 독자적인 손실시간 T_D의 차를 분사기이득(연료량이득) g에서 나눗셈해서 분사기에 의해 분사된 분사연료량 Q_i을 구한다. 또, 전회의 분사시의 연료가 연소실에 실질적으로 흡입된 Q_1-1과, 전회의 분사시의 Q_1-1에 의거해서, 금회연소실에 실질적으로 흡입된 연료량인 실질흡입연료량 Q₁(=αQ_1-1+βQ₁+γQ_1-1)가 산출된다. 여기서, α,β,γ는 임의 정수(단, 0α1, 0β1, 0γ1, 또한 α+β+γ-1)이다. 또, 스텝 a3,a4에서는 연료분사시의 흡입 공기량을 도입하여, 이를 실질흡입연료량 Q_j에서 나눗셈해서 흡입시의 제1공연비 AF_j를 구한다.

다음에, 스텝 a5에서는, 제2추정부로서 제1공연비 Af_j에 의거하여 제2공연비 Af_j를 프로세스모델 GPm을 따라서 산출한다. 즉, 흡입된 다음에 광역공연비센서(26)에 도달하기까지의 기관의 행정간에서의 가스의 수송지연을 고려해서 제1공연비 Af_j에 의거하여 이 가스가 센서(26)에 도달한 시점의 제2공연비 Af_k를 내연기관의 프로세스지연행정 τ(이 값은 크랭크 각 단위의 값으로서, 각 엔진의 실린더용적 및 연료분사밸브까지의 배기로 용적에 의거하여 설정된다)만큼 앞의 값이 금회의 제2공연비 Af_k(=Af_k-τ)로서 산출된다.

다음에, 스텝 a6에서는, 제3추정부로서 제2공연비 Af_k에 의거하여 제3공연비 Af_n을 검출모델 GSm를 따라서 산출한다. 즉, 센서(26)에 도달한 배기가스가 실제로 검출되기까지의 이 센서고유의 응답지연을 고려해서 제2공연비 Af_k에 의거하여 센서(26)이 공연비를 검출하였을 시점의 제3의 공연비 Af_n가 Af_n{=a×Af_n-1+(1-a)×Af_k}로서 산출된다. 또한, 여기의 제3의 추정부에서는 저회의 공연비 Af_n-1을 임의 정수 a(단 0<a<1)만큼 고려하고, 금회의 제2공연비 Af_k를 비율(1-a) 고래해서 금회의 제3의 공연비 Af_n을 추정하고 있다.

스텝 a7에 도달하면 여기서는 제8도에 표시한 바와 같은 고장판정서브루틴을 실행한다. 즉, 스텝 e1에서는 현계측공연비(A/F)i를 광역공연비센서(26)으로부터 구하여, 현계측공연비(A/F)i와 제3의 공연비(A/F)i의 편차인 편차공연비 △Af_n을 산출한다. 또, 스텝 e3에서는 편차공연비 △Af_n의 절대치가 임계치 ε를 하회하고 있는지 여부가 판정된다. 여기서 ｜△Af_n｜<ε이면 스텝 e4에 진행하며, 타이머 Tn이 시간 T2를 카운트하는 것을 기다리고, 경과에 따라서 편차적산치 En을 클리어하고, 부의 판정에서는 스텝 e5에 진행한다. 이 스텝 e5에서는 편차공연비 △Af_n의 절대치를 적산해서 편차적산치 E_n(=E_n-1+｜△Af_n｜)를 산출한다.

스텝 a7에 도달하면, 편차적산치 E_n가 고장판정치 E_o를 상회하였을 경우에만 고장표시문자 FSC를 온해서 고장신호를 출력하고, 그렇지 않으면 그대로 리턴한다. 또한, 여기서의 고장판정 서브루틴에서는 고장표시문자 FSC를 점화키의 온시에 리세트하고 있다. 이에 대신해서, 스텝 e6의 직후에 FSC=0으로하고, 리세트하여도 된다.

여기서 제1도의 내연기관의 제어장치에 있어서는 이하의 효과가 얻어진다. 즉, 전자제어장치(21)이 공연비추정수단(110)으로서 연료분사에서부터 흡입까지의 연료수송지연을 고려한 제1공연비 Af_j와, 흡입된 다음에 광역공연비센서(26)에 도달하기까지의 기관의 행정간에서의 가스의 수송지연을 고려한 제2공연비 AF_k와, 공연비센서(26)에 도달한 배기가스가 실제로 검출되기까지의 이 센서고유의 응답지연을 고려한 제3의 공연비 Af_n을 차례로 추정하고, 얻어진 제3공연비 Af_n와 계측공연비(A/F)i를 비교하므로서, 본 장치의 고장을 판정할 수 있고, 이 때문에 광역공연비센서의 고장판정의 신뢰성이 향상하고, 정밀도가 양호한 공연비제어를 행할 수 있다.

특히, 센서고장판정수단(107)이 편차산출부(106)과 대소판정부(111)과 편차적산부(112)와 적산치처리부(113) 및 고장판정부(108)로 구성되었으므로, 제3공연비 Af_n와 계측공연비(A/F)i와의 편차에 적산치 E_n가 소정치 E_o를 초과하였을때에 광역공연비센서(26)의 고장을 판정하도록 하였을 경우, 외관을 배제할 수 있고, 본장치의 고장판정의 안정성, 신뢰성이 보다 향상하고, 정밀도가 양호한 공연비제어를 행할 수 있다.

또, 전회의 분사시의 연료가 연소실에 실질적으로 흡입된 Q_j-1과, 금회의 분사시의 분사연료량 Q₁과, 전회의 분사시연료량 Q_1-1을 임의 정수(0α1, 0β1, 0γ1, α+β=1)를 계수로서 가산해서, 금회 연소실에 실질적으로 흡입된 실질흡입연료량 Q₁(=αQ_j-1+βQ₁+γQ_1-1)이 산출되도록 하였을 경우, 연료분사에서부터 흡입까지의 연료수송지연을 정확하게 고려할 수 있어, 흡입시의 제1공연비 Af_j의 신뢰성이 보다 향상한다.

또, 전회 제3공연비인 Af_n-1과, 금회 제2공연비인 Af_k를 임의정수(0<a<1)을 계수로서 가산해서, 금회 제3공연비 Af_n(=aAf_n-1+(1-a)·Af_k)가 산출되도록 하였을 경우, 제3공연비 Af_n가 외란에 의해서 받는 영향을 저감할 수 있어, 본 장치의 고장판정의 안정성, 신뢰성이 보다 향상한다.

[산업상의 이용가능성]

이상과 같이 본 발명에 의한 내연기관의 제어장치는, 장치의 고장판정의 신뢰성이 향상하고, 정밀도가 양호한 공연비제어를 행할 수 있으므로 자동차용 그외의 포트분사형 엔진에 유효하게 이용할 수 있고, 특히 광역공연비센서를 사용해서 공연비제어되는 린버언엔진에 채용되었을 경우에, 그 효과를 충분히 발휘할 수 있다.

Claims

운전상태에 따라서 목표공연비((A/F)_OBJ)를 산출하는 목표공연비산출수단(101), 배기계에 설치된 광역공연비센서(26), 상기 광역공연비센서에 의해 검출된 계측공연비((A/F)i)와 상기 목표공연비((A/F)_OBJ)와의 차이((△A/F) i)에 따라서 연료량(Q_INJ)을 산출하는 연료량산출수단(102), 상기 료량에 의거해서 연료분사장치에 작동지령신호(T_INJ)를 출력하는 제어수단(103), 상기 작동지령신호에 의거해서 연료분사에서부터 흡입까지의 연료수송지연을 고려하여 흡입시의 제1공연비(AFj)를 추정하는 제1추정부(109)와, 흡입된 다음에 상기 광역공연비센서에 도달하기까지의 기관의 행정간에서의 가스의 수송지연을 고려해서 상기 제1공연비에 의거하여 상기 가스가 광역공연비센서에 도달한 시점의 제2공연비(AFk)를 추정하는 제2의 추정부(104)와, 상기 광역공연비센서에 도달한 배기가스가 실제로 검출되기까지의 상기 센서고유의 응답지연을 고려해서 상기 제2공연비에 의거하여 상기 광역공연비센서가 공연비를 검출한 시점의 제3의 공연비(Afn)를 추정하는 제3의 추정부(105)를 가진 공연비추정수단(110), 상기 제3공연비와 상기 계측공연비를 비교해서 상기 광역공연비센서의 고장을 판정하는 센서고장판정수단(107)을 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 센서고장판정수단이 공연비추정수단에 의해 추정된 제3공연비(AFn)와 상기 광역공연비센서에 의해 검출된 계측공연비((A/F)i)와의 편차(△Afn)을 산출하는 편차산출부(106)와, 상기 편차가 소정치(ε)보다도 큰지 작은지를 판정하는 대소판정부(111)와, 상기 편차에 따른 값을 적산하는 편차적산부(112)와, 상기 대소판정부에 의해 상기 편차가 소정치보다도 작다고 판정된 상태가 소정시간계속하였을 경우에 상기 편차적분부에 의해 적산된 편차의 적분치(En)를 크리렁하는 적산치처리부(113)와, 상기 적산치(En)가 소정치(Eo)를 초과하였을때에 상기 광역공연비센서의 고장을 판정하는 고장판정부(108)로 이루어진 것을 특징으로 하는 내연기관의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 공연비추정수단의 제1의 추정부가, 또는 분사시의 연료가 연소실에 실질적으로 흡입되는 연료량과 분사시에 흡기관내벽에 부착하고 있는 연료가 연소실에 실질적으로 흡입되는 연료량에 의거해서 실질흡입연료량을 산출하는 흡입연료량 산출부를 가지고, 상기 실질흡입연료량과 연료분사시의 흡입공기량에 의거해서 흡입시의 상기 제1공연비를 추정하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 제어장치.
제3항에 있어서, 상기 흡입연료량 산출부가, 분사시에 흡입관내벽에 부착하고 있는 연료가 연소실에 실질적으로 흡입되는 연료량을 산출할때에, 전회의 분사시에 흡기관내벽에 부착한 연료량을 고려한 것을 특징으로 하는 내연기관의 제어장치.
제4항에 있어서, 상기 흡입연료량 산출부가 전회분사시에 흡기관내벽에 부착한 연료량을 전회분사시의 실질흡입연료량과 전회분사시도의 연료량에 따라서 산출하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 제어장치.
제5항에 있어서, 상기 흡입연료량산출부가, 금회분사시의 실질흡입연료량을 Q_j, 전회분사시의 실질흡입연료량을 Q_j-1, 금회분사시의 분사연료량을 Q₁, 전회분사시의 분사연료량을 Q_1-1, 양의 정수를 α,β,γ(단, 0α1, 0β1, 0γ1, 또한 α+β+γ-1)로 해서,

Q_j=α×Q_j-1+β×Q₁+γ×Q_1-1

인 관계식에 의거해서 금회의 분사시의 실질흡입연료량을 산출하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 공연비추정수단의 제3의 추정부가, 전회의 추정결과를 고려해서 제3공연비를 추정하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 공연비추정수단의 제3의 추정부가, 금회 제3공연비를 Afn, 전회 제3공연비를 Afn-1, 금회 제2공연비 Afk, 임의 정수를 a(단 0<a<1)로 해서

Afn

=a×Afn-1+(1-a)×Afk

인 관계식에 의거해서 금회의 제3공연비를 추정하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 제어장치.