WO2007145360A1 - 内燃機関の始動制御装置 - Google Patents

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WO2007145360A1
WO2007145360A1 PCT/JP2007/062356 JP2007062356W WO2007145360A1 WO 2007145360 A1 WO2007145360 A1 WO 2007145360A1 JP 2007062356 W JP2007062356 W JP 2007062356W WO 2007145360 A1 WO2007145360 A1 WO 2007145360A1
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angular acceleration
internal combustion
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Kota Sata
Koichi Ueda
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a start control device for an internal combustion engine.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 1 1 1 2 7 0 3 9 9 describes that it is actually used in an internal combustion engine.
  • an object of the present invention is to accurately determine the fuel properties and perform engine start control according to the fuel properties, thereby achieving the required torque while achieving the fuel efficiency.
  • An object of the present invention is to provide a start control device for an internal combustion engine that can achieve improvement and reduction of exhaust emission.
  • a start control device for an internal combustion engine wherein a specific crank angle during a rotational speed transition period from when the internal combustion engine is started until the engine rotational speed settles to a constant rotational speed is determined.
  • the crank angle progression time which is the time required to travel from the crank angle to each judgment crank angle
  • the crank angle progression time which is the crank angle progression time when the reference fuel is used, is set in advance.
  • Storage means for detecting and storing detection means for detecting the actual crank angle advance time, and actual crank angle advance time
  • the ignition time is retarded by an amount corresponding to the deviation of the actual crank angle advance time from the reference crank angle advance time, or the fuel injection amount is reduced to reduce the actual crank angle.
  • the control means to advance the ignition timing or increase the fuel injection amount by an amount corresponding to the deviation of the actual crank angle advance time from the reference crank angle advance time
  • an internal combustion engine start control device comprising:
  • a start control device for an internal combustion engine wherein a specific crank during a rotational speed transition period from when the internal combustion engine is started until the engine speed reaches a constant rotational speed.
  • the number of revolutions that is the number of revolutions, the amount of increase in the number of revolutions, and the amount of increase in the number of revolutions when the reference fuel is used.
  • Detecting means for detecting the number of engine speed increases and when the actual engine speed increase is greater than the reference engine speed increase, the ignition timing is set according to the deviation of the actual engine speed increase from the reference engine speed increase.
  • the actual engine speed increase is smaller than the standard engine speed increase, the amount corresponding to the deviation of the actual engine speed increase from the standard engine speed increase is reduced.
  • a control means for advancing the ignition timing or increasing the fuel injection amount comprising:
  • a start control device for an internal combustion engine wherein the engine speed during a rotational speed transition period from when the internal combustion engine is started until the engine speed reaches a constant speed.
  • Crankshaft at crank angle ⁇ Angular acceleration integrated value which is the value obtained by sequentially integrating the angular acceleration of the crankshaft at the judgment crank angle and the angular acceleration of the crankshaft ⁇ when the reference fuel is used
  • the storage means for detecting and storing each integrated value in advance, the detecting means for detecting each actual angular acceleration integrated value, and the actual angular acceleration integrated value When the quasi-angular acceleration is greater than the accumulated value, the ignition timing is retarded by an amount corresponding to the deviation of the actual accumulated angular acceleration from the accumulated accumulated angular
  • a start control device for an internal combustion engine comprising: Provided. Brief Description of Drawings
  • FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine to which the start control device of the present invention is applied
  • FIG. 2 is a time chart showing changes in engine speed at the time of engine start
  • FIG. 3 is an ignition timing of an embodiment according to the present invention.
  • Fig. 4 is a time chart for explaining the control
  • Fig. 4 is a diagram showing the reference crank angle advance time and the actual crank angle advance time
  • Fig. 5 is a time showing changes in the engine speed and ignition timing at the time of engine start.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an ignition timing calculation routine according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is another time chart for explaining the ignition timing control according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a flow chart showing an ignition timing calculation routine according to the first modification of the present invention
  • FIG. 10 is a second modification according to the present invention.
  • Fig. 11 is a flowchart showing an ignition timing calculation routine according to the second modified example of the present invention
  • Fig. 12 is a diagram showing a map of an opening correction coefficient
  • Fig. 13 is a diagram of a fuel property index.
  • Time chart for explaining the calculation method Fig. 14 shows a map of weighting factors
  • Fig. 15 shows a map of predicted number of revolutions
  • Fig. 16 shows the first friction
  • FIG. 17 shows a map of the second friction torque component prediction value
  • FIG. 18 shows a throttle opening calculation routine of the embodiment according to the present invention.
  • FIG. 14 shows a map of weighting factors
  • Fig. 15 shows a map of predicted number of revolutions
  • Fig. 16 shows the first friction
  • FIG. 17 shows a map of the second friction torque component prediction value
  • FIG. 18 shows a throttle opening
  • FIG. 19 is a flowchart showing a fuel property index calculation routine according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 shows a first friction torque component prediction value calculation routine according to the embodiment of the present invention.
  • the flow chart, Figure 2 1 is a flowchart showing a calculation routine of a second predicted friction torque component value according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a flowchart showing a routine for calculating a predicted value of the friction torque component of No. 2.
  • FIG. 1 shows a four-cylinder internal combustion engine equipped with a start control device of the present invention.
  • 1 is an engine body
  • 2 is a cylinder block
  • 3 is a piston
  • 4 is a cylinder head
  • 5 is a combustion chamber
  • 6 is an intake valve
  • 7 is an intake port
  • 8 is an exhaust valve
  • 9 is an exhaust port
  • 1 0 indicates a spark plug
  • 1 1 indicates a fuel injection valve.
  • the fuel injection valve 1 1 is attached to the cylinder head 4 so as to inject fuel into the intake port 7.
  • the intake port 7 of each cylinder is connected to a surge intake 14 through a corresponding intake branch pipe 13.
  • the surge tank 14 is connected to an air cleaner (not shown) via an intake duct 15 and an air flow meter 16. Inside the intake duct 15 is a throttle valve 18 driven by a step motor 17.
  • the exhaust port 9 of each cylinder is connected to the corresponding exhaust branch pipe 19.
  • the exhaust branch pipe 19 is connected to a catalytic converter 2 1 containing a three-way catalyst 20.
  • the exhaust branch pipe 1 9 and the surge branch 14 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as “EGR”) gas conduit 2 6, and an EGR control valve 2 7 is placed in the EGR gas conduit 2 6. Is placed.
  • EGR exhaust gas recirculation
  • the electronic control unit 3 1 consists of a digital computer and is connected to each other via a bidirectional bus 3 2 RAM (random access memory) 3 3, ROM (read only memory) 3 4, CPU (microprocessor) 3) Input port 3 6 and output port 3 7
  • the air flow meter 16 generates an output voltage proportional to the intake air amount (the amount of air sucked into the combustion chamber 5), and this output voltage corresponds to the corresponding AD.
  • the signal is input to the input port 3 6 through the converter 3 8.
  • the load sensor 4 1 is connected to the accelerator pedal 4 0, and the load sensor 4 1 generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 4 0, and this output voltage corresponds to the corresponding AD converter 3 8.
  • the crank angle sensor 42 generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 30 °, and this output pulse is input to the input port 36.
  • An air-fuel ratio sensor 28 for detecting the air-fuel ratio is attached to the exhaust branch pipe 19 upstream of the three-way catalyst 20.
  • the output signal of the air-fuel ratio sensor 2 8 passes through the corresponding AD converter 3 8.
  • An air-fuel ratio sensor 29 is also arranged in the exhaust pipe 22 downstream of the three-way catalyst 20.
  • the output signal of the air-fuel ratio sensor 29 is input to the input port 36 via the corresponding AD converter 38. Is done.
  • the three-way catalyst 20 has nitrogen oxide (Nx), carbon monoxide (CO), hydrocarbons in the exhaust gas when the temperature is above the activation temperature and the air-fuel ratio is close to the stoichiometric air-fuel ratio. (HC) is simultaneously purified with a high purification rate.
  • the three-way catalyst 20 absorbs oxygen in the exhaust gas when the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and releases oxygen absorbed when the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Release capability (so-called oxygen storage capability).
  • the air-fuel ratio of the atmosphere in the three-way catalyst 20 is almost the stoichiometric air-fuel ratio, regardless of whether the air-fuel ratio is leaner or richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Since it is maintained in the vicinity, NO x, CO, and HC in the exhaust gas are simultaneously purified with a high purification rate.
  • an engine cycle comprising four strokes of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke is repeatedly executed in each cylinder.
  • the engine cycle of each cylinder is the best The cylinder, cylinder 3, cylinder 4 and cylinder 2 start in the order of 180 ° crank angle.
  • One engine cycle is completed with a 7 20 ° crank angle.
  • the engine speed NE first rises to reach the speed peak value NEP, and then falls to a certain idling speed. Settle to a few NE st.
  • the torque to be output from the combustion of the air-fuel mixture in each cylinder that is, The request torque is determined.
  • the required torque is set so that the trajectory of the engine rotational speed matches the predetermined trajectory until the engine rotational speed settles to a constant rotational speed.
  • the torque actually obtained from the combustion of the fuel, that is, the output torque is controlled so as to match.
  • the most advanced ignition timing at which knocking does not occur when the reference fuel (described later) is used is determined in advance through experiments and the like as the basic ignition timing.
  • the fuel injection amount required to match the output torque to the required torque under the basic ignition timing when the reference fuel is used is set as the target fuel injection amount at engine start. Fuel is injected from the fuel injection valve 3 by this target fuel injection amount.
  • fuels range from light to heavy.
  • lighter fuels are more volatile and heavier fuels are less volatile. Therefore, under the lean air-fuel ratio, if the fuel injection amount and the ignition timing are constant, the lighter fuel has a larger output torque and the heavier fuel has a smaller output torque. Therefore, it is actually used when the target fuel injection amount is set on the assumption that the reference fuel is light.
  • the output torque is smaller than the required torque, while it is actually used when the target fuel injection amount is set on the assumption that the reference fuel is heavy.
  • the output torque is larger than the required torque. In any case, in order to make the output torque match the required torque, it is necessary to change the target fuel injection amount according to the fuel properties.
  • the engine speed is the period until the engine speed settles to a fixed speed (so-called idling speed). Even if it is attempted to change the fuel injection amount so that the required torque can be achieved during the period, it is difficult to accurately control the actual fuel injection amount to the target fuel injection amount.
  • the output torque can be changed by changing the ignition timing. The ignition timing can be easily changed even during the rotational speed transition period.
  • the ignition timing is controlled so that the output torque can be matched with the required torque in accordance with the fuel property during the rotational speed transition period.
  • crank angle progression time when the reference fuel is used is determined in advance as an experiment using the crank angle progression time as the reference crank angle progression time, and the actual crank angle progression time is detected and the corresponding reference crank angle progression time is detected. Compared with time, you can see the properties of the fuel actually used. In other words, if the actual crank angle travel time is approximately equal to the reference crank angle travel time, the properties and properties of the fuel actually used are almost equal to the properties of the reference fuel. On the other hand, if the actual crank angle progression time is shorter than the reference crank angle progression time, the fuel actually used is lighter than the reference fuel, and the actual fuel used as the actual crank angle progression time becomes shorter. Is lighter.
  • the actual crank angle advance time is longer than the reference crank angle advance time, the actual fuel used is heavier than the reference fuel, and the actual crank angle advance time is actually used as the actual crank angle advance time becomes longer.
  • the fuel being made is heavier.
  • the reference fuel may be composed of any fuel, but in the embodiment according to the present invention, it is composed of the heaviest fuel among the fuels assumed to be used in the internal combustion engine.
  • the actual crank angle advance time is approximately equal to or shorter than the reference crank angle advance time.
  • the ignition timing is set to the basic ignition timing, that is, the ignition timing is not corrected.
  • the ignition timing is deviated from the basic ignition timing by an amount corresponding to the deviation of the actual crank angle progression time from the reference crank angle progression time. Be retarded.
  • the output torque can be matched with the required torque.
  • the ignition timing SA during the rotational speed transition period is calculated based on the following equation.
  • SA ⁇ is the basic ignition timing described above
  • is a constant retardation correction factor ( ⁇ ⁇ 0)
  • DP ( i) shows the deviation of the i-th actual crank angle progression time from the i-th reference crank angle progression time, respectively.
  • the retard correction coefficient K is set to zero.
  • the basic ignition timing S A B is stored in advance in R OM 3 4.
  • TO indicates the time when the crank angle is at the reference crank angle.
  • TR (i) indicates the time when the crank angle is at the i-th judgment crank angle when the reference fuel is used
  • PR (i) indicates the time when the reference fuel is used.
  • TA (i) indicates the time when the crank angle is actually at the i-th judgment crank angle
  • PA (i) indicates that the actual crank angle is i from the reference crank angle.
  • the i-th actual crank angle progression time which is the time required to travel to the first judgment crank angle, is shown.
  • the i-th reference crank angle travel time PR ( i) is obtained in advance and is stored in R OM 3 4.
  • the actual crank angle travel time PA (1) is detected, and the deviation DP (1) of the first actual crank angle travel time PA (1) from the first reference crank angle travel time PR (1) is calculated.
  • DP (1) PR (1)-PA (1)).
  • the ignition timing SA is calculated from the above formula.
  • the deviation DP (i) is the actual crank
  • the ignition timing SA is retarded with time as shown in FIG.
  • the ignition timing SA when the calculated ignition timing SA exceeds the advance side limit value and the advance angle is corrected, the ignition timing SA is returned to the advance side limit value, and the calculated ignition timing SA is delayed.
  • a guard process is performed to return the ignition timing SA to the retarded side limit value SAR when the retarded angle is corrected beyond the angle side limit value SAR.
  • the ignition timing S A is held at the retard side limit value S A R by the guard processing.
  • the output torque can be made to coincide with the required torque even during the rotational speed transition period even if the fuel actually used is not the reference fuel.
  • the crank angle advances from the reference crank angle to the determination crank angle, not the time required for the crank angle to advance from the previous determination crank angle to the next determination crank angle.
  • the crank angle progression time PA (i) which is the time required for the above, is detected. For this reason, the influence of disturbance on the detection of the crank angle progress time can be reduced, and the crank angle progress time can be detected accurately.
  • the deviation DP (i) of the actual crank angle progression time PA (i) from the reference crank angle progression time PR (i) represents the deviation of the actual fuel property from the reference fuel property. ing. Therefore, according to the embodiment of the present invention, the ignition timing is accurately controlled in accordance with the deviation of the properties of the fuel actually used from the properties of the reference fuel. It becomes possible.
  • the heavier the fuel actually used the more advanced the ignition timing.
  • combustion is stabilized and combustion efficiency is increased. Therefore, it is possible to reduce the fuel consumption required to make the output torque match the required torque. If the fuel injection amount is not reduced, the output torque increases as the combustion efficiency increases, so that the drive of the internal combustion engine can be stabilized early after the internal combustion engine is started.
  • the ignition timing is retarded, so the exhaust gas temperature rises. Therefore, when an exhaust purification catalyst such as a three-way catalyst is arranged in the exhaust pipe as shown in FIG. 1, the temperature of the exhaust purification catalyst can be quickly raised to the activation temperature. Therefore, exhaust emission can be reduced.
  • the ignition timing is gradually retarded each time the ignition action is performed in each cylinder. In other words, an appropriate ignition timing is set for each cylinder to achieve the required torque and reduce the exhaust emission. Therefore, even if the fuel injection amounts of the four cylinders are set to be the same, the required torque can be achieved and the exhaust emission can be reduced.
  • the reference crank angle and the judgment crank angle can be set to any crank angle.
  • the compression top dead center of the cylinder in which the air-fuel mixture burns first during the rotational speed transition period is set as the reference crank angle
  • the compression top dead center of each cylinder that arrives sequentially after the reference crank angle is set.
  • the crank angle for determination is set for each.
  • the crank angle corresponding to the quasi-crank angle is set as the judgment crank angle. It is also possible to set the crank angle before the air-fuel mixture burns for the first time during the rotational speed transition period as the reference crank angle. Further, the reference crank angle and the judgment crank angle can be set to the expansion bottom dead center or the exhaust top dead center.
  • the compression top dead center of the first cylinder is set as the reference crank angle, and the compression top dead center of the subsequent third cylinder is the first judgment.
  • the crank angle is set.
  • the compression top dead center of the No. 4 cylinder is set to the second judgment crank angle
  • the compression top dead center of the subsequent No. 2 cylinder is set to the third judgment crank angle.
  • the compression top dead center of the 1st cylinder is set to the 4th judgment crank angle. Therefore, in this example, when the actual crank angle reaches the compression top dead center of the third cylinder, which is the first determination crank angle, the first actual crank angle advance time PA (1) is detected,
  • the ignition timing SA is calculated.
  • the ignition timing SA is used in the cylinder in which the ignition action is performed next. That is, for example, if the actual crank angle reaches the compression top dead center of the first cylinder, the actual crank angle progress time is detected, and the ignition timing SA is calculated, the calculated ignition timing SA is the fourth cylinder Used in the ignition operation. Next, the actual crank angle is When the compression top dead center is reached and the actual crank angle progress time is detected and the ignition timing SA is calculated, the calculated ignition timing SA is used in the ignition action of the second cylinder.
  • the ignition timing SA is calculated based on the deviation DP (1). Is corrected.
  • the correction of the ignition timing S A is started when the actual crank angle progress time P A (i) is detected once. Therefore, the ignition timing correction can be started immediately after the engine start is started.
  • the correction of the ignition timing S A may be started when the actual crank angle progress time P A (1) is detected only a predetermined number of times.
  • the detection of the actual crank angle progress time P A ( ⁇ ) and the calculation of the deviation D P (i) and thus the correction of the ignition timing S A are performed until the number of detections i reaches a predetermined number of times i M.
  • the set number of times i M may be set in any way.
  • the detection of the actual crank angle progression time PA (i) is performed once per engine cycle, the number of detections i is the first when the mixture is burned in the rotational speed transition period. It also shows the number of ignition actions performed from
  • FIG. 6 shows an ignition timing calculation routine according to the embodiment of the present invention described above. This routine is executed at every predetermined crank angle.
  • step 100 it is determined whether or not the engine speed is passing. When it is determined that the engine is not in the rotational speed transition period, the processing cycle is ended, and the rotational speed transition period is in effect. If it is determined, the routine proceeds to step 1001, where it is determined whether combustion has started. When it is determined that the combustion has not started, the processing cycle is ended. When it is determined that the combustion has started, the process proceeds to step 1002, and the crank angle is compressed for one of the cylinders. It is determined whether or not the top dead center. When it is determined that the crank angle is not the compression top dead center of any cylinder, the processing cycle is terminated.
  • step 103 the actual number of detections i of the crank angle progress time PA (i) is incremented by 1.
  • subsequent steps 1 0 4 it is determined whether or not the number of detections i is equal to or less than the set number of times i M (i ⁇ i M). When it is determined that i> iM, the processing cycle is ended. On the other hand, when it is determined that i ⁇ iM, the routine proceeds to step 105, and the i-th actual crank angle advance time PA (i) is detected.
  • step 1 guard processing is performed.
  • the time required to travel from the (i 1 1) th determination crank angle to the i th determination crank angle is referred to as the i th crank angle travel time portion d PA (i).
  • the i-th crank angle advance time portion d PA (i) is detected and the (i — 1) th actual crank angle advance time PA
  • the (i) -th actual crank angle advance time PA (i) can also be detected by adding the i-th crank angle advance time part d PA (i) to (i-1).
  • PA (i)-PA (i-1) + d PA (i), i 2, 3,...
  • crank angle progress time which is the time required for the crank angle to travel from the reference crank angle to each determination crank angle, is used as a parameter for determining the fuel property. Yes.
  • two examples of changes in the fuel property determination parameters are described.
  • the rotation speed increase is used as the fuel property parameter.
  • the i-th actual rotational speed increase d NEA (i) is detected, and the i-th reference rotational speed increase d NER (i)
  • the ignition timing S A is calculated from the following equation.
  • FIG. 9 shows an ignition timing calculation routine according to the first modified example of the present invention described above. This routine is executed at every predetermined crank angle.
  • step 110 it is determined whether or not the engine speed is passing.
  • the processing cycle is terminated.
  • step 1 1 1 determines whether combustion has started.
  • the processing cycle is ended.
  • step 1 1 2 the crank angle is compressed for one of the cylinders. It is determined whether or not the top dead center.
  • the processing cycle is terminated.
  • step 1 1 4 it is determined whether or not the number of detections i is less than or equal to the set number of times i M (i ⁇ i M). When it is determined that i> i M, the processing cycle is ended. While i When it is determined that ⁇ i M, the routine proceeds to step 1 15 and the first actual speed increase d NEA (i) is detected. In the following steps 1 1 6, the deviation DN (i) is calculated. In subsequent steps 1 1 7, the ignition timing SA is calculated. In subsequent steps 1 1 8, guard processing is performed.
  • the angular acceleration integrated value which is the value obtained by sequentially integrating the angular acceleration of the crankshaft ⁇ at the judgment crank angle with the angular acceleration of the crankshaft at the reference crank angle. If the fuel is light, the integrated angular acceleration value will increase. Therefore, in the second modified example, the angular acceleration integrated value is used as a fuel property parameter. Specifically, in the second modified example, the angular acceleration integrated value when the reference fuel is used is used.
  • FIG. 11 shows an ignition timing calculation routine according to the second modified example of the present invention described above. This routine is executed at a predetermined crank angle.
  • step 1 2 it is determined whether or not it is during a rotational speed transition period. When it is determined that the engine is not in the rotational speed transition period, the processing cycle is terminated. When it is determined that the engine speed is in the rotational speed transition period, the process proceeds to step 1 2 1 to determine whether combustion has started. . When it is determined that combustion has not started, the processing cycle is terminated, and when it is determined that combustion has started, the routine then proceeds to step 1 2 2 where the crank angle is the compression top dead center of any cylinder. Is determined. When it is determined that the crank angle is not the compression top dead center of any cylinder, the processing cycle is ended.
  • step 1 2 3 the actual angular acceleration integrated value S w (i) detection count i is incremented by 1.
  • the processing cycle is ended.
  • step 1 25 the i-th actual angular acceleration integrated value S w (i) is detected.
  • step 1 2 6 the deviation 0 3 (i) is calculated.
  • subsequent steps 1 2 7 the ignition timing SA is calculated.
  • subsequent steps 1 2 8 guard processing is performed.
  • the reference fuel is composed of the heaviest fuel among the fuels assumed to be used in the internal combustion engine.
  • the reference fuel may be composed of an intermediate fuel between the heaviest fuel and the lightest fuel among fuels assumed to be used in an internal combustion engine.
  • the ignition timing SA is changed from the basic ignition timing SAB according to the deviation of the actual crank angle advance time from the reference crank angle advance time. If the actual crank angle advance time is longer than the reference crank angle advance time, the ignition timing SA is advanced from the basic ignition timing SAB according to the deviation of the actual crank angle advance time from the reference crank angle advance time.
  • knocking occurs when a reference fuel composed of the heaviest fuel among the fuels assumed to be used in an internal combustion engine is used.
  • the most advanced ignition timing is set to the basic ignition timing. In this way, when the fuel actually used is the reference fuel, the amount of fuel required to make the output torque match the required torque can be minimized. However, knocking does not occur when the reference fuel is used. It is also possible to set the ignition timing slightly retarded from the most advanced ignition timing as the basic ignition timing. In this way, when the fuel used is heavier than the reference fuel, it is possible to advance the ignition timing without causing knocking so that the output torque matches the required torque. Become. However, the amount of fuel required to match the output torque to the required torque is slightly larger than in the embodiment according to the present invention.
  • the retardation correction coefficient K is a constant value.
  • the retardation correction coefficient K can be changed based on various conditions. For example, when the in-cylinder temperature is high, the air-fuel mixture tends to burn, so the output torque increases even if the ignition timing is the same. That is, when the in-cylinder temperature is high, it is necessary to retard the ignition timing in order to make the output torque coincide with the required torque. Therefore, the retard angle correction coefficient is increased so that the higher the cylinder temperature is
  • only the ignition timing is controlled according to the deviation.
  • only the fuel injection amount may be controlled according to the deviation, or both the ignition timing and the fuel injection amount may be controlled.
  • the fuel injection amount decreases according to the deviation DP (i).
  • the i-th actual crank angle advance time is shorter than the i-th reference crank angle advance time
  • the fuel injection amount is increased and corrected in accordance with the deviation DP (i).
  • the deviation DP (i) depends on the deviation DP (i).
  • the ignition timing is corrected When the i-th actual crank angle advance time is longer than the i-th reference crank angle advance time, the ignition timing is corrected according to the deviation DP (i). At the same time, the fuel injection amount is corrected to increase.
  • the intake air amount is further controlled during the rotational speed transition period. Next, the intake air amount control will be described.
  • the ignition timing SA is controlled in order to control the output torque so that the trajectory of the engine rotational speed NE coincides with the predetermined trajectory during the rotational speed transition period.
  • the predetermined trajectory It may be greater than the descent rate.
  • the actual engine speed NE does not necessarily match the predetermined trajectory. This is due to the effect of the friction torque, and it is thought that the friction torque cannot be accurately grasped.
  • the friction torque is predicted during the rotational speed transition period, and the amount of intake air is controlled by controlling the throttle opening based on the predicted friction torque.
  • the output torque is controlled.
  • the throttle opening T OP during the rotational speed transition period is calculated based on the following equation.
  • T0 P B is the basic throttle opening
  • K K is the opening correction coefficient.
  • the opening correction coefficient K K is set to 1.0.
  • the opening correction factor KK is the friction torque as shown in Fig. 12.
  • the predicted value increases as T ⁇ P increases. That is, as the predicted friction torque value T f P is larger, the intake air amount is corrected to increase, and therefore the output torque is corrected to increase.
  • KK is stored in advance in R O M 3 4 in the form of a map shown in FIG. 12 as a function of the predicted friction torque value T f P.
  • the predicted friction torque value ⁇ ⁇ P is calculated based on the following equation, for example.
  • T f P T f S + (a-d T f P l + b-d T f P 2) / (a + b)
  • T f S is the friction torque of a standard internal combustion engine
  • d T f P 1 is the first predicted friction torque component value
  • d T f P 2 is the second predicted friction torque component value
  • a and b are Each weighting factor is shown. That is, the weighted average of the first friction torque component predicted value d T f ⁇ 1 and the second friction torque predicted value d T f P 2 is added to the friction torque ⁇ ⁇ S of a standard internal combustion engine.
  • the predicted friction torque value T f P is calculated.
  • the friction torque T f S of a standard internal combustion engine is obtained in advance by experiments, for example.
  • the first friction torque component predicted value d T f P 1 and the second friction torque component predicted value d ⁇ ⁇ P 2 are calculated as follows, for example. That is, firstly, a fuel property index representing the property of the fuel actually used is calculated based on the retard correction amount d S ⁇ of the ignition timing SA. Next, the rotational speed peak value is predicted based on the fuel property index, the actual rotational speed peak value is detected, and the deviation of the actual rotational speed peak value from the predicted rotational speed peak value is calculated. Based on the deviation, the first friction torque component predicted value d ⁇ ⁇ PI is calculated.
  • the engine speed is The angular acceleration of the crankshaft when the engine speed decreases after passing the peak speed is predicted based on the fuel property index, and the angular acceleration of the crankshaft ⁇ ⁇ when the engine speed actually decreases is The deviation of the actual angular acceleration from the detected angular acceleration is calculated, and the second friction torque component predicted value d T f P 2 is calculated based on this deviation.
  • the i-th actual crank angle progress time P A (i) is detected, and the ignition timing S A is calculated.
  • the (i + 1) th crank angle advance time prediction value PP (i + 1) is further calculated.
  • the i-th actual crank angle from the estimated i-th actual crank angle progress time PP (i) calculated when the crank angle reaches the (i _ 1) -th determination crank angle.
  • the second determination crank has a crank angle.
  • the second actual crank angle advance time PA (2) is detected, and the ignition timing SA is calculated.
  • the third crank angle advance time prediction value PP (3) is further calculated.
  • the first crank angle advance time prediction value PP (1) is not calculated, and thus the deviation DPP (1) is not calculated.
  • the deviation D P P (i) is repeatedly calculated every time the crank angle reaches the i-th determination crank angle.
  • the calculation of the deviation D P P (i) is repeated until the number of detections i reaches a predetermined number of times i N.
  • the (i + 1) -th crank angle advance time partial predicted value d PP (i + 1) is the retard of the ignition timing SA calculated based on the i-th actual crank angle advance time PA (i).
  • the weighting factor kpp is, for example, the map form shown in FIG. 14 as a function of the number of detections i and the engine speed NE (1) when the crank angle actually reaches the i-th determination crank angle. Is stored in ROM 3 4 in advance.
  • the fuel property index f d is calculated based on the deviation D P P (i) calculated so far.
  • the fuel property index ⁇ d is calculated based on the following equation.
  • the fuel property index fd is calculated by multiplying the deviation DPP (i + 1). This In this case, the lighter the fuel actually used, the larger the deviation DPP (i) .Therefore, when the fuel property index fd is large, the actually used fuel is lighter than when it is small. It can be said that there is.
  • the fuel property index f d is repeatedly calculated.
  • the detection number i reaches the set number i N
  • the calculation of the deviation D P P (i) is completed as described above, and at this time, the calculation of the fuel property index f d is also completed. Therefore, the fuel property index f d calculated when the number of detections i reaches the set number of times i N becomes the final fuel property index f d.
  • the fuel property index fd is set only once after the number of detections i reaches the set number i N. You may make it calculate.
  • the first friction torque component predicted value d ⁇ ⁇ P 1 is calculated. That is, first, the predicted rotational speed peak N E P P is calculated using the fuel property index f d. In this case, the predicted speed peak value N E PP is calculated based on the fuel property index f d and the engine speed N E (i N) when the crank angle reaches the i Nth determination crank angle. In this case, for example, the predicted engine speed peak value N E PP increases as the fuel property index f d increases, and increases as the engine speed N E (i N) increases.
  • the estimated revolution peak value N E P P is stored in advance in R M 34 as a map of the fuel property index f d and the engine revolution speed N E (i N) in the form of the map shown in Fig. 15.
  • the set number of times i N is equal to or less than the set number of times i M described above, and the actual crank angle has reached the i Nth judgment crank angle.
  • the engine speed NE is set in advance so that it does not reach the engine speed peak value NEP.
  • the actual rotational speed peak value N E P A is detected.
  • the engine speed NE can be the actual rotational speed peak value NEPA.
  • a first friction torque component predicted value d ⁇ ⁇ P 1 is calculated based on this deviation D N E P.
  • the first friction torque component prediction value d T f P 1 increases.
  • This first friction torque component predicted value d T f P 1 is stored in the ROM 3 4 in advance in the form of the map shown in FIG. 16 as a function of the deviation D N E P.
  • the rotational speed peak prediction value NEPP is calculated based on the fuel property index ⁇ d representing the properties of the fuel actually used. Therefore, the rotational speed peak prediction value NEPP is the actual rotational speed peak value NEPA.
  • the deviation DN EP is due to the friction torque. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the first friction torque component predicted value d T f P 1 is calculated based on the deviation DNEP.
  • the second friction torque index fd is calculated.
  • the torque component predicted value d T f P 2 is calculated. That is, first, the crankshaft at a predetermined set time during the rotational speed transition period.
  • the predicted angular acceleration dw t P of the foot is calculated. This predicted angular acceleration dwt P is calculated based on the following equation using the moment of inertia I, for example.
  • TP indicates the predicted torque value at the set time.
  • the predicted torque value T P is calculated, for example, as a function of the fuel property index f d, the ignition timing S A at the set timing, the engine load factor KL, and the fuel injection amount F t au.
  • the engine load factor KL is the ratio of the engine load to the total load.
  • the second friction torque component predicted value d T f P 2 is calculated based on this deviation D dw t.
  • the second friction torque component predicted value d T f P 2 increases. This is because the deviation D dw t of the actual angular acceleration dwt A from the predicted angular acceleration dw t P is caused by the friction torque.
  • This second friction torque component predicted value d T f P 2 is stored in advance in the ROM 34 as a function of the deviation D dw t in the form of a map shown in FIG.
  • the friction torque prediction value T f P is calculated from the above-described equation. Is done.
  • the opening correction coefficient KK is calculated, and the throttle opening TOP is calculated.
  • FIG. 18 shows the throttle opening calculation routine of the embodiment according to the present invention. This routine is executed by interruption every predetermined time.
  • step 200 it is determined whether or not it is during the rotational speed transition period. If it is determined that the engine speed is not in the rotational speed transition period, the processing cycle is terminated. If it is determined that the engine speed is in the rotational speed transition period, then the process proceeds to step 2 0 1 to determine whether the calculation of the fuel property index fd is completed. It is determined whether or not. If it is determined that the calculation of the fuel property index ⁇ d has not been completed, then the routine proceeds to step 202, where the routine for calculating the fuel property index ⁇ d is executed. This routine is shown in Figure 19. In the following step 20 3, the opening correction coefficient K K is set to 1.0. Then go to step 2 0 8.
  • step 2 0 4 the routine for calculating the first predicted friction torque component value d T f P 1 is executed.
  • This routine is shown in Figure 20.
  • step 205 a routine for calculating the second friction torque component predicted value dTfP2 is executed.
  • step 21 the predicted friction torque value ⁇ ⁇ P is calculated from the above formula.
  • step 20 7 the opening correction coefficient ⁇ ⁇ is calculated from the map in Fig. 12. Then go to step 2 0 8.
  • Fig. 19 shows the routine for calculating the fuel property index fd.
  • step 2 20 it is determined whether or not the actual number of crank angle progression times P A (i) detection number i is less than or equal to the set number i N.
  • step 2 2 1 it is determined whether or not the actual crank angle progress time P A (i) has been calculated.
  • step 2 2 2 it is determined whether or not the actual crank angle progress time P A (i) has been calculated.
  • the processing cycle ends.
  • the (i + 1) th crank angle advance time prediction value P P (i + 1) is calculated.
  • step 2 20 the processing cycle is ended from step 2 20. Therefore, the calculation of the fuel property index f d is completed.
  • FIG. 20 shows a routine for calculating the first friction torque component predicted value d T f P 1.
  • the revolution peak prediction value N E P P is calculated from the map of FIG.
  • the actual rotational speed peak value N E P A is detected.
  • the first friction torque component predicted value d T f P 1 is calculated from the map of FIG.
  • FIG. 21 shows a routine for calculating the second friction torque component predicted value d T f P 2.
  • step 2 60 the predicted torque value TP at the set time is calculated.
  • step 2 62 the actual angular acceleration dwt A at the set time is detected.
  • step 2 64 the second friction torque component predicted value d T f P 2 is calculated from the map of FIG.
  • guard processing is performed. That is, when the calculated second friction torque component predicted value d T f P 2 is larger than the upper limit value, the second friction torque component predicted value d T f P 2 is returned to the upper limit value, and the second friction torque When the component predicted value dTfP2 is smaller than the lower limit value, the second friction torque component predicted value dTfP2 is returned to the lower limit value.
  • a plurality of set times are set in advance during the rotational speed transition period, and the predicted angular acceleration dw t P of the crankshaft at each set time is calculated.
  • the actual angular acceleration dwt A is detected, the deviation D dw t of the actual angular acceleration dw t A from the predicted angular acceleration dw t P is calculated, and based on the deviation D dw t
  • the second friction torque component prediction value d T f P 2 is calculated.
  • T f P T f S + (a-d T f P l + b-AV E) / (a + b)
  • the second friction torque predicted value d T f P 2 can be accurately calculated, so that the predicted friction torque value T f P can be accurately calculated, and therefore the throttle opening TOP Can be controlled accurately.
  • FIG. 22 shows a routine for calculating the second friction torque component predicted value d T f P 2 according to the modified example of the present invention.
  • the predicted torque value T P at the set time is calculated.
  • the angular acceleration predicted value d w t P at the set time is calculated.
  • the actual angular acceleration dw t A at the set time is detected.
  • the second friction torque component predicted value d T f P 2 is calculated from the map of FIG.
  • guard processing is performed.
  • the average value AVE of the second friction torque component predicted value d T f P 2 is calculated.
  • the predicted friction torque value T f P is calculated based on the average value AVE.
  • the crank angle progress time predicted value is calculated based on the ignition timing correction amount calculated based on the crank angle progress time, and the fuel based on these crank angle progress time predicted values is calculated.
  • the property index fd is calculated.
  • the predicted crank angle advance time may be calculated based on the correction amount of the fuel injection amount calculated based on the crank angle advance time.
  • the estimated crank angle progress time is calculated based on the ignition timing or fuel injection amount correction amount calculated based on the rotational speed increase amount or the integrated angular acceleration value. May be calculated. That is, in general terms, the crank angle progress time is predicted based on the ignition timing or the fuel injection amount correction amount, and the actual crank angle progress time is detected, respectively, and the predicted crank angle progress is determined. Deviations of actual crank angle progression time from time are calculated, and an integrated value of these deviations is calculated, and a fuel property index is calculated based on this integrated value.
  • a predicted increase in the number of revolutions is calculated based on the correction amount of the ignition timing or the fuel injection amount calculated based on the crank angle progress time, the amount of increase in the number of revolutions, or the integrated value of the angular acceleration.
  • the fuel property index ⁇ d may be calculated based on the predicted value. That is, in general terms, the engine speed increase amount is predicted based on the ignition timing or the fuel injection amount correction amount, the actual engine speed increase amount is detected, and the estimated speed increase amount is calculated. Each deviation of the actual speed increase is calculated, and an integrated value of these deviations is calculated, and a fuel property index is calculated based on this integrated value.
  • the angular acceleration integrated value is calculated based on the ignition timing or the fuel injection amount correction amount calculated based on the crank angle progress time, the rotational speed increase amount, or the angular acceleration integrated value, and based on these angular acceleration integrated values.
  • the fuel property index fd may be calculated.
  • the angular acceleration integrated value is predicted based on the correction amount of the ignition timing or the fuel injection amount, the actual angular acceleration integrated value is detected, and the estimated angular acceleration integrated value is calculated from the estimated angular acceleration integrated value.
  • the deviation of the actual angular acceleration integrated value is calculated, the integrated value of these deviations is calculated, and the fuel property index is calculated based on the integrated value.
  • the present invention is applied to a four-cylinder internal combustion engine provided with a fuel injection valve so as to inject fuel into the intake port.
  • 4 cylinders or more The present invention can also be applied to an internal combustion engine having an outer cylinder, or an internal combustion engine provided with a fuel injection valve so as to inject fuel directly into the cylinder.

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Description

内燃機関の始動制御装置
技術分野
本発明は内燃機関の始動制御装置に関する。 明
背景技術
特開平 1 1 一 2 7 0 3 9 9号公報には、 内燃機関で実際に使用さ 書
れている燃料の性状を判定する装置が記載されている。 この装置で は、 混合気が点火された直後のあらかじめ定められた設定クランク 角度範囲 (具体的には、 3 0 ° ) をクランク軸の特定の点が通過す る時間と次に混合気が点火された直後の同じ設定クランク角度範囲 をクランク軸の特定の点が通過する時間との差を算出し、 この差が 基準値を超えているときには、 重質な燃料が使用されていると判断 される。
しかしながら、 上述の装置では、 クランク軸の特定の点の通過時 間を計測するクランク角度範囲が小さいために、 クランク軸の特定 の点の通過時間の差が小さいことから、 この差が基準値を超えたか 否かの判定精度が低い。 その結果、 この装置によって判定された燃 料性状に基づいて混合気への点火時期を制御したとしても、 燃費の 向上や排気エミッショ ンの低減が所望通りには達成されない可能性 がある。
発明の開示
そこで本発明の目的は、 燃料性状を正確に判定し、 燃料性状に応 じた機関始動制御を行う ことにより、 要求トルクを達成しつつ燃費 向上及び排気エミッシヨン低減を達成することができる内燃機関の 始動制御装置を提供することにある。
本発明の一観点によれば、 内燃機関の始動制御装置であって、 内 燃機関が始動されてから機関回転数が一定の回転数に落ち着くまで の回転数過渡期間中の特定のクランク角度を基準クランク角度に設 定すると共に、 回転数過渡期間中であって前記基準クランク角度の 後に順に到来する複数のクランク角度を判定用クランク角度にそれ ぞれ設定する設定手段と、 クランク角度が前記基準クランク角度か ら各判定用クランク角度まで進行するのに要する時間であるクラン ク角度進行時間であって、 基準燃料が使用されたときのクランク角 度進行時間である基準クランク角度進行時間をそれぞれあらかじめ 検出して記憶しておく記憶手段と、 実際のクランク角度進行時間を それぞれ検出する検出手段と、 実際のクランク角度進行時間が基準 クランク角度進行時間よりも短いときには基準クランク角度進行時 間からの実際のクランク角度進行時間の偏差に応じた分だけ点火時 期を遅角するか或いは燃料噴射量を少なく し、 実際のクランク角度 進行時間が基準クランク角度進行時間よりも長いときには基準クラ ンク角度進行時間からの実際のクランク角度進行時間の偏差に応じ た分だけ点火時期を進角するか或いは燃料噴射量を多くする制御手 段と、 を具備した内燃機関の始動制御装置が提供される。
本発明による別の観点によれば、 内燃機関の始動制御装置であつ て、 内燃機関が始動されてから機関回転数が一定の回転数に落ち着 くまでの回転数過渡期間中の特定のクランク角度を基準クランク角 度に設定すると共に、 回転数過渡期間中であって前記基準クランク 角度の後に順に到来する複数のクランク角度を判定用クランク角度 にそれぞれ設定する設定手段と、 クランク角度が前記基準クランク 角度から各判定用クランク角度まで進行したときに生ずる機関回転 数の上昇量である回転数上昇量であって、 基準燃料が使用されたと きの回転数上昇量である基準回転数上昇量をそれぞれあらかじめ検 出して記憶しておく記憶手段と、 実際の回転数上昇量をそれぞれ検 出する検出手段と、 実際の回転数上昇量が基準回転数上昇量よりも 大きいときには基準回転数上昇量からの実際の回転数上昇量の偏差 に応じた分だけ点火時期を遅角するか或いは燃料噴射量を少なく し 、 実際の回転数上昇量が基準回転数上昇量よりも小さいときには基 準回転数上昇量からの実際の回転数上昇量の偏差に応じた分だけ点 火時期を進角するか或いは燃料噴射量を多くする制御手段と、 を具 備した内燃機関の始動制御装置が提供される。
また、 本発明によるさらに別の観点によれば、 内燃機関の始動制 御装置であって、 内燃機関が始動されてから機関回転数が一定の回 転数に落ち着くまでの回転数過渡期間中の特定のクランク角度を基 準クランク角度に設定すると共に、 回転数過渡期間中であって前記 基準クランク角度の後に順に到来する複数のクランク角度を判定用 クランク角度にそれぞれ設定する設定手段と、 前記基準クランク角 度でのクランクシャフ 卜の角加速度に前記判定用クランク角度での クランクシャフ トの角加速度を順次積算した値である角加速度積算 値であって、 基準燃料が使用されたときの角加速度積算値それぞれ あらかじめ検出して記憶しておく記憶手段と、 実際の角加速度積算 値をそれぞれ検出する検出手段と、 実際の角加速度積算値が基準角 加速度積算値よりも大きいときには基準角加速度積算値からの実際 の角加速度積算値の偏差に応じた分だけ点火時期を遅角するか或い は燃料噴射量を少なく し、 実際の角加速度積算値が基準角加速度積 算値よりも小さいときには基準角加速度積算値からの実際の角加速 度積算値の偏差に応じた分だけ点火時期を進角するか或いは燃料噴 射量を多くする制御手段と、 を具備した内燃機関の始動制御装置が 提供される。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明の始動制御装置が適用された内燃機関の全体図、 図 2は、 機関始動時の機関回転数の推移を示すタイムチャート、 図 3は、 本発明による実施例の点火時期制御を説明するためのタイム チャート、 図 4は、 基準クランク角度進行時間及び実際のクランク 角度進行時間を示す線図、 図 5は、 機関始動時の機関回転数及び点 火時期の推移を示すタイムチャート、 図 6は、 本発明による実施例 の点火時期算出ルーチンを示すフローチャート、 図 7は、 本発明に よる実施例の点火時期制御を説明するための別のタイムチャート、 図 8は、 本発明による第 1の変更例を説明するための線図、 図 9は 、 本発明による第 1 の変更例の点火時期算出ルーチンを示すフロ一 チャート、 図 1 0は、 本発明による第 2の変更例を説明するための 線図、 図 1 1 は、 本発明による第 2の変更例の点火時期算出ルーチ ンを示すフローチャート、 図 1 2は、 開度補正係数のマップを示す 図、 図 1 3は、 燃料性状指標の算出方法を説明するためのタイムチ ャ一ト、 図 1 4は、 加重係数のマップを示す図、 図 1 5は、 回転数 ピーク予測値のマップを示す図、 図 1 6は、 第 1 のフリクショント ルク成分予測値のマップを示す図、 図 1 7は、 第 2のフリクショ ン トルク成分予測値のマップを示す図、 図 1 8は、 本発明による実施 例のスロッ トル開度算出ルーチンを示すフローチャート、 図 1 9は 、 本発明による実施例の燃料性状指標算出ルーチンを示すフローチ ャ一ト、 図 2 0は、 本発明による実施例の第 1 のフリクショントル ク成分予測値の算出ルーチンを示すフローチヤ一ト、 図 2 1は、 本 発明による実施例の第 2のフリクショントルク成分予測値の算出ル 一チンを示すフローチャート、 図 2 2は、 本発明による変更例の第 2のフリクショントルク成分予測値の算出ルーチンを示すフローチ ヤー卜である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照して本発明の実施例について説明する。 図 1は 、 本発明の始動制御装置を備えた 4気筒内燃機関を示している。 図 1 において、 1 は機関本体、 2はシリンダブロック、 3はピス トン 、 4はシリンダヘッ ド、 5は燃焼室、 6は吸気弁、 7は吸気ポート 、 8は排気弁、 9は排気ポート、 1 0は点火栓、 1 1 は燃料噴射弁 をそれぞれ示す。 燃料噴射弁 1 1は吸気ポート 7に燃料を噴射する ようにシリンダヘッ ド 4に取り付けられている。
各気筒の吸気ポート 7は対応する吸気枝管 1 3 を介してサージ夕 ンク 1 4に連結される。 サージタンク 1 4は吸気ダク ト 1 5及びェ アフロメータ 1 6 を介してエアクリーナ (図示せず) に連結される 。 吸気ダク ト 1 5内にはステップモ一夕 1 7によって駆動されるス ロッ トル弁 1 8が配置される。 一方、 各気筒の排気ポート 9は対応 する排気枝管 1 9に連結される。 排気枝管 1 9は三元触媒 2 0 を内 蔵した触媒コンバータ 2 1 に連結される。 排気枝管 1 9 とサージ夕 ンク 1 4とは排気再循環 (以下、 「E G R」 という。 ) ガス導管 2 6 を介して互いに連結され、 この E G Rガス導管 2 6内には E G R 制御弁 2 7が配置される。
電子制御ユニッ ト 3 1 はディジタルコンピュータからなり、 双方 向性バス 3 2 を介して相互に接続された RAM (ランダムアクセス メモリ) 3 3、 R OM (リードオンリメモリ) 3 4、 C P U (マイ クロプロセッサ) 3 5、 入力ポート 3 6及び出力ポート 3 7 を具備 する。 ェアフロメータ 1 6は吸気量 (燃焼室 5内に吸入される空気 の量) に比例した出力電圧を発生し、 この出力電圧は対応する AD 変換器 3 8 を介して入力ポート 3 6に入力される。 また、 アクセル ペダル 4 0には負荷センサ 4 1が接続されており、 負荷センサ 4 1 はアクセルペダル 4 0 の踏込量に比例した出力電圧を発生し、 この 出力電圧は対応する A D変換器 3 8を介して入力ポート 3 6に入力 される。 さらに、 クランク角センサ 4 2はクランクシャフ トが例え ば 3 0 ° 回転する毎に出力パルスを発生し、 この出力パルスは入力 ポー卜 3 6に入力される。
三元触媒 2 0上流の排気枝管 1 9には空燃比を検出するための空 燃比センサ 2 8が取り付けられ、 この空燃比センサ 2 8 の出力信号 は対応する A D変換器 3 8 を介して入力ポート 3 6に入力される。 また、 三元触媒 2 0下流の排気管 2 2にも空燃比センサ 2 9が配置 され、 空燃比センサ 2 9の出力信号は対応する A D変換器 3 8 を介 して入力ポート 3 6に入力される。
三元触媒 2 0は、 その温度が活性温度以上であつて且つ空燃比が 理論空燃比近傍のときに、 排気ガス中の窒素酸化物 (N〇 x ) 、 一 酸化炭素 (C O ) 、 炭化水素 (H C ) を同時に高い浄化率でもって 浄化する。 一方、 三元触媒 2 0は空燃比が理論空燃比よりもリーン であると排気ガス中の酸素を吸収し、 空燃比が理論空燃比よりもリ ツチであると吸収した酸素を放出する酸素吸放出能力 (いわゆる酸 素ス トレージ能力) を有する。 この酸素吸放出能力が正常に機能す る限り、 空燃比が理論空燃比よりもリーンであってもリ ッチであつ ても、 三元触媒 2 0内の雰囲気の空燃比がほぼ理論空燃比近傍に維 持されるので、 排気ガス中の N O x、 C O、 H Cが同時に高い浄化 率で浄化される。
本発明による実施例の内燃機関では、 各気筒において、 吸気行程 、 圧縮行程、 膨張行程、 排気行程の 4つの行程からなる機関サイク ルが繰り返し実行される。 そして各気筒の機関サイクルは、 1番気 筒、 3番気筒、 4番気筒、 2番気筒の順で 1 8 0 ° クランク角度ず つ、 ずれて開始される。 また、 1つの機関サイクルは、 7 2 0 ° ク ランク角度で完了する。
ところで、 図 2に示されているように、 内燃機関の始動時には、 機関回転数 N Eはまず上昇して回転数ピーク値 N E Pに到達し、 そ の後下降して或る一定のアイ ドリ ング回転数 N E s t に落ち着く。 ここで、 機関回転数が一定の回転数に落ち着くまでに機関回転数が 迪る軌跡をあらかじめ定められた軌跡に一致させようとすると、 各 気筒での混合気の燃焼から出力させるべき トルク、 すなわち要求ト ルクが決まる。 本発明による実施例では、 機関回転数が一定の回転 数に落ち着くまでに機関回転数が迪る軌跡があらかじめ定められた 軌跡に一致するように要求トルクが設定されており、 この要求トル クに一致するように実際に燃料の燃焼から得られる トルク、 すなわ ち出力トルクが制御される。
すなわち、 まず、 基準燃料 (後述する) が使用されたときにノッ キングが発生しない最も進角側の点火時期が基本点火時期としてあ らかじめ実験などによって求められる。 その上で、 基準燃料が使用 されたときに基本点火時期のもとで出力トルクを要求トルクに一致 させるのに必要な燃料噴射量が機関始動時の目標燃料噴射量として 設定されている。 燃料噴射弁 3からはこの目標燃料噴射量だけ燃料 が噴射される。
ところで、 燃料には軽質なものから重質なものまである。 一般的 には、 軽質な燃料ほど揮発性が高く、 重質な燃料ほど揮発性が低い 。 したがって、 リーン空燃比のもとでは、 燃料噴射量及び点火時期 が一定であれば、 軽質な燃料ほど出力トルクが大きく、 重質な燃料 ほど出力 トルクが小さい。 したがって、 基準燃料が軽質であること を前提に目標燃料噴射量が設定されている場合に実際に使用されて いる燃料が重質であるときには、 出力 トルクは要求トルクよりも小 さくなり、 一方、 基準燃料が重質であることを前提に目標燃料噴射 量が設定されている場合に実際に使用されている燃料が軽質である ときには、 出力 トルクは要求トルクより も大きくなる。 いずれにし ても、 出力トルクを要求トルクに一致させるためには、 燃料性状に 応じて目標燃料噴射量を変更する必要がある。
ところが、 特に、 内燃機関が始動されてから (すなわち、 内燃機 関のクランキングが開始されてから) 機関回転数が一定の回転数 ( いわゆるアイ ドリング回転数) に落ち着くまでの期間である回転数 過渡期間中に、 要求トルクを達成することができるように燃料噴射 量を変更しょうとしても、 実際の燃料噴射量を目標燃料噴射量に正 確に制御することは困難である。 一方、 点火時期を変更することに よっても出力トルクを変更することができる。 そして、 点火時期は 回転数過渡期間であっても容易に変更可能である。
そこで、 本発明による実施例では、 回転数過渡期間中に、 燃料性 状に応じて出力 トルクを要求トルクに一致させることができるよう に点火時期を制御している。 次に、 この点火時期制御について説明 する。
上述したように、 リーン空燃比のもとでは、 燃料噴射量及び点火 時期が同じであれば、 燃料が重質である場合よりも燃料が軽質であ る場合のほうが出力トルクは大きいので、 回転数過渡期間中の機関 回転数の上昇は燃料が重質である場合よりも燃料が軽質である場合 のほうが速い。 したがって、 回転数過渡期間中の或る特定のクラン ク角度を基準クランク角度に設定し、 回転数過渡期間中であって前 記基準クランク角度の後に順に到来する複数のクランク角度を判定 用クランク角度に設定した場合、 基準クランク角度から各判定用ク ランク角度まで進行するのに要する時間であるクランク角度進行時 07 062356 間は燃料が重質であるほど長くなり、 燃料が軽質であるほど短くな る。
したがって、 基準燃料が使用されたときの前記クランク角度進行 時間を基準クランク角度進行時間としてあらかじめ実験などによつ て求めておき、 実際のクランク角度進行時間を検出して対応する基 準クランク角度進行時間と比較すれば、 実際に使用されている燃料 の性状がわかることになる。 すなわち、 実際のクランク角度進行時 間が基準クランク角度進行時間にほぼ等しければ、 実際に使用され ている燃料の性,状は基準燃料の性状とほぼ等しいということになる 。 一方、 実際のクランク角度進行時間が基準クランク角度進行時間 よりも短ければ実際に使用されている燃料は基準燃料よりも軽質で あり、 実際のクランク角度進行時間が短くなるほど実際に使用され ている燃料はより軽質である。 これに対し、 実際のクランク角度進 行時間が基準クランク角度進行時間よりも長ければ実際に使用され ている燃料は基準燃料よりも重質であり、 実際のクランク角度進行 時間が長くなるほど実際に使用されている燃料はより重質である。 基準燃料はどのような燃料から構成してもよいが、 本発明による 実施例では内燃機関で使用されると想定される燃料のうち最も重質 な燃料から構成される。 この場合、 実際のクランク角度進行時間は 基準クランク角度進行時間にほぼ等しいか又は基準クランク角度進 行時間よりも短くなる。 その上で、 実際のクランク角度進行時間が 基準クランク角度進行時間にほぼ等しいときには点火時期が基本点 火時期に設定され、 すなわち点火時期の補正が行われない。 一方、 実際のクランク角度進行時間が対応する基準クランク角度進行時間 よりも短いときには、 基準クランク角度進行時間からの実際のクラ ンク角度進行時間の偏差に応じた分だけ点火時期が基本点火時期か ら遅角される。 その結果、 回転数過渡期間中に、 燃料性状に応じて 出力トルクを要求トルクに一致させることができる。
すなわち、 本発明による実施例では回転数過渡期間中における点 火時期 S Aが次式に基づいて算出される。
S A= S AB + K - D P ( i ) ( i = 1 , 2 , ···) ここで、 S A Βは上述した基本点火時期、 Κは一定の遅角補正係数 (Κ≥ 0 ) 、 D P ( i ) は i番目の基準クランク角度進行時間から の i番目の実際のクランク角度進行時間の偏差を、 それぞれ示して いる。 この場合、 クランク角度が i番目の判定用クランク角度に到 達したときに算出される点火時期 S Aの遅角補正量 d S A ( i ) ( = K · D P ( i ) ) は偏差 D P ( i ) が大きくなるほど大きくなり 、 点火時期 S Aはより遅角されるということになる。 なお、 補正が 行われないときには遅角補正係数 Kはゼロに設定される。 また、 基 本点火時期 S A Bはあらかじめ R OM 3 4内に記憶されている。
本発明による実施例の点火時期制御を図 3を参照しながらさらに 説明する。
図 3において、 T Oはクランク角度が基準クランク角度にある時 刻を示している。 また、 T R ( i ) はそれぞれ、 基準燃料が使用さ れたときにクランク角度が i番目の判定用クランク角度にある時刻 を示しており、 P R ( i ) はそれぞれ、 基準燃料が使用されたとき にクランク角度が基準クランク角度から i番目の判定用クランク角 度まで進行するのに要する時間である i番目の基準クランク角進行 時間を示している ( i = l, 2, ···) 。 さらに、 TA ( i ) はそれ ぞれ、 実際にクランク角度が i番目の判定用クランク角度にある時 刻を示しており、 P A ( i ) はそれぞれ、 実際にクランク角度が基 準クランク角度から i番目の判定用クランク角度まで進行するのに 要する時間である i番目の実際のクランク角進行時間を示している 。 なお、 上述したように、 i番目の基準クランク角進行時間 P R ( i ) はあらかじめ求められており、 R OM 3 4内に記憶されている 図 3に ( a) で示されるように実際のクランク角度が 1番目の判 定用クランク角度に到達すると、 1番目の実際のクランク角度進行 時間 P A ( 1 ) が検出され、 1番目の基準クランク角度進行時間 P R ( 1 ) からの 1番目の実際のクランク角度進行時間 P A ( 1 ) の 偏差 D P ( 1 ) が算出される (D P ( 1 ) = P R ( 1 ) - P A ( 1 ) ) 。 次いで、 上述の式から点火時期 S Aが算出される。
次いで、 図 3に ( b) で示されるように実際のクランク角度が 2 番目の判定用クランク角度に達すると、 同様にして、 2番目の実際 のクランク角度進行時間 P A ( 2 ) が検出され、 偏差 D P ( 2 ) が 算出され (D P ( 2 ) = P R ( 2 ) - P A ( 2 ) ) 、 偏差 D P ( 2 ) を用いて点火時期 S Aが算出され、 この点火時期 S Aでもって点 火作用が行われる。 次いで、 図 3 に ( c ) から ( e ) に示されるよ うに実際のクランク角度が 3 , 4 , 5番目の判定用クランク角度に それぞれ達すると、 実際のクランク角度進行時間 P A ( 3 ) , P A ( 4 ) , P A ( 5 ) がそれぞれ検出され、 偏差 D P ( 3 ) , D P ( 4 ) , D P ( 5 ) がそれぞれ算出され、 点火時期 S Aが算出される 実際のクランク角度進行時間 P A ( i ) の検出回数 i を横軸にと つて実際のクランク角度進行時間 P A ( i ) 及び基準クランク角度 進行時間 P R ( i ) を示すと図 4のようになる。
いずれにしても、, クランク角度が i番目の判定用クランク角度に 達するごとに実際のクランク角度進行時間 P A ( i ) が検出され、 偏差 D P ( i ) が算出され、 偏差 D P ( i ) に応じて点火時期 S A が補正される。
図 3及び図 4に示される例では偏差 D P ( i ) は実際のクランク 角度進行時間 P A ( i ) の検出回数 i が大きくなるにつれて大きく なっており、 したがって点火時期 S Aは図 5に示されるように時間 の経過と共に遅角されることになる。
なお、 点火時期を過度に進角補正するとノッキングが生じ、 過度 に遅角補正すると発生エネルギを機関駆動のために有効に利用でき なくなる。 そこで本発明による実施例では、 算出された点火時期 S Aが進角側限界値を越えて進角補正されているときには点火時期 S Aを進角側限界値まで戻し、 算出された点火時期 S Aが遅角側限界 値 S A Rを越えて遅角補正されているときには点火時期 S Aを遅角 側限界値 S A Rまで戻すガード処理を行うようにしている。 図 5の 例では、 点火時期 S Aの補正が開始されてからしばらくすると、 ガ ード処理により点火時期 S Aが遅角側限界値 S A Rに保持される。
したがって、 本発明による実施例では、 回転数過渡期間中に、 実 際に使用されている燃料が基準燃料でなくても、 出力トルクを要求 トルクに一致させることができる。 特に本発明による実施例では、 クランク角度が先の判定用クランク角度から次の判定用クランク角 度まで進行するのに要する時間ではなく、 クランク角度が基準クラ ンク角度から判定用クランク角度まで進行するのに要する時間であ るクランク角度進行時間 P A ( i ) を検出するようにしている。 こ のため、 クランク角度進行時間の検出に対する外乱の影響を低減す ることができ、 クランク角度進行時間を精度よく検出することがで きる。
また、 基準クランク角度進行時間 P R ( i ) からの実際のクラン ク角度進行時間 P A ( i ) の偏差 D P ( i ) は基準燃料の性状から の実際に使用されている燃料の性状の偏差を表している。 したがつ て、 本発明による実施例によれば、 基準燃料の性状からの実際に使 用されている燃料の性状の偏差に応じて点火時期を正確に制御する ことが可能となる。
さらに、 上述の説明からわかるように、 本発明による実施例では 、 実際に使用されている燃料が重質であればあるほど点火時期は進 角されることになる。 その結果、 燃焼が安定し、 燃焼効率が高くな る。 したがって、 出力トルクを要求トルクに一致させるのに必要な 燃料消費量を低減することができる。 仮に、 燃料噴射量を減量しな いのであれば、 燃焼効率が高くなる分だけ出力トルクが増大するの で、 内燃機関の始動後、 早期に内燃機関の駆動を安定させることが 可能となる。
一方、 実際に使用されている燃料が基準燃料よりも軽質の塲合に は点火時期が遅角されるので、 排気ガスの温度が上昇することにな る。 したがって、 図 1 に示したように排気管に三元触媒などの排気 浄化触媒が配置されている場合にこの排気浄化触媒の温度を活性温 度まで素早く上昇させることができる。 したがって、 排気エミッシ ヨンを低減することができる。 また、 実際に使用されている燃料が 基準燃料より も軽質の場合には、 各気筒で点火作用が行われる毎に 点火時期が順次遅角されてゆく。 すなわち、 各気筒において要求ト ルクの達成や排気ェミ ッショ ンの低減に関して適切な点火時期が設 定される。 したがって、 4つの気筒の燃料噴射量が同じに設定され ていても、 要求トルクを達成することができると共に、 排気エミッ シヨ ンを低減させることができる。
基準クランク角度及び判定用クランク角度はあらゆるクランク角 度に設定することができる。 本発明による実施例では、 回転数過渡 期間中に最初に混合気が燃焼した気筒の圧縮上死点を基準クランク 角度に設定し、 基準クランク角度の後に順に到来する各気筒の圧縮 上死点を判定用クランク角度にそれぞれ設定している。 言い換える と、 基準クランク角度の後に実行される各機関サイクルにおいて基 準クランク角度に対応するクランク角度が判定用クランク角度に設 定される。 なお、 回転数過渡期間中の最初に混合気が燃焼する前の クランク角度を基準クランク角度に設定することもできる。 また、 基準クランク角度及び判定用クランク角度を膨張下死点又は排気上 死点に設定することもできる。
すなわち、 本発明による実施例では、 回転数過渡期間中に例えば
1番気筒で最初に混合気が燃焼した場合を例にとると、 1番気筒の 圧縮上死点が基準クランク角度に設定され、 その後の 3番気筒の圧 縮上死点が 1番目の判定用クランク角度に設定される。 また、 その 後の 4番気筒の圧縮上死点が 2番目の判定用クランク角度に設定さ れ、 その後の 2番気筒の圧縮上死点が 3番目の判定用クランク角度 に設定され、 その後の 1番気筒の圧縮上死点が 4番目の判定用クラ ンク角度に設定される。 したがって、 この例では、 実際のクランク 角度が 1番目の判定用クランク角度である 3番気筒の圧縮上死点に 到達すると、 1番目の実際のクランク角度進行時間 P A ( 1 ) が検 出され、 点火時期 S Aが算出される。 次いで、 実際のクランク角度 が 2番目の判定用クランク角度である 4番気筒の圧縮上死点に到達 すると、 2番目の実際のクランク角度進行時間 P A ( 2 ) が検出さ れ、 点火時期 S Aが算出される。 このようにして i番目の実際のク ランク角度進行時間 P A ( i ) が順次検出され、 点火時期 S Aが順 次算出される。
なお、 本発明による実施例では、 点火時期 S Aが算出されてから 次の次に点火作用が行われる気筒で当該点火時期 S Aが用いられる 。 すなわち、 例えば実際のクランク角度が 1番気筒の圧縮上死点に 到達して実際のクランク角度進行時間が検出され点火時期 S Aが算 出されると、 このとき算出された点火時期 S Aは 4番気筒の点火作 用において用いられる。 次いで、 実際のクランク角度が 3番気筒の 圧縮上死点に到達して実際のクランク角度進行時間が検出され点火 時期 S Aが算出されると、 このとき算出された点火時期 S Aは 2番 気筒の点火作用において用いられる。
上述したように本発明による実施例では、 1番目の実際のクラン ク角度進行時間 P A ( 1 ) が検出されると偏差 D P ( 1 ) が算出さ れこの偏差 D P ( 1 ) に基づき点火時期 S Aが補正される。 すなわ ち、 実際のクランク角度進行時間 P A ( i ) が 1回検出されると点 火時期 S Aの補正が開始される。 したがって、 機関始動が開始され た後、 速やかに点火時期補正を開始することができる。 なお、 実際 のクランク角度進行時間 P A ( 1 ) があらかじめ定められた回数だ け検出されたときに点火時期 S Aの補正を開始するようにしてもよ い。
このような実際のクランク角度進行時間 P A ( ί ) の検出及び偏 差 D P ( i ) の算出したがって点火時期 S Aの補正は、 検出回数 i があらかじめ定められた設定回数 i Mに達するまで行われる。 実際 のクランク角度進行時間 P A ( i ) の検出等が回転数過渡期間中に 行われる限り、 設定回数 i Mはどのように設定してもよい。 ここで 、 実際のクランク角度進行時間 P A ( i ) の検出等が 1機関サイク ルに 1回行われることを考えると、 検出回数 i は回転数過渡期間に おいて混合気が最初に燃焼してから実行された点火作用の回数も表 している。
図 6は上述した本発明による実施例の点火時期算出ルーチンを示 している。 このルーチンはあらかじめ定められたクランク角度ごと に実行される。
図 6のル一チンでは、 始めに、 ステップ 1 0 0 において回転数過 渡期間中であるか否かが判別される。 回転数過渡期間中でないと判 別されたときには処理サイクルを終了し、 回転数過渡期間中である と判別されたときには次いでステップ 1 0 1 に進み、 燃焼が開始し ているか否かが判別される。 燃焼が開始していないと判別されたと きには処理サイクルを終了し、 燃焼が開始していると判別されたと きには次いでステップ 1 0 2に進み、 クランク角度がいずれかの気 筒の圧縮上死点であるか否かが判別される。 クランク角度がいずれ かの気筒の圧縮上死点でないと判別されたときには、 処理サイクル を終了する。 一方、 クランク角度がいずれかの気筒の圧縮上死点で あると判別されたときには、 次いでステップ 1 0 3 に進み、 実際の クランク角度進行時間 P A ( i ) の検出回数 i が 1だけインクリメ ントされる ( i = i + l ) 。 なお、 検出回数 i は機関運転の開始時 にゼロにリセッ トされている。 続くステップ 1 0 4では、 検出回数 i が設定回数 i M以下であるか否かが判別される ( i ≤ i M) 。 i > i Mであると判別されたときには、 処理サイクルを終了する。 一 方、 i ≤ i Mであると判別されたときにはステップ 1 0 5に進み、 i 番目の実際のクランク角度進行時間 P A ( i ) が検出される。 続 くステップ 1 0 6では偏差 D P ( i ) が算出される (D P ( i ) = P R ( i ) 一 P A ( i ) ) 。 続くステップ 1 0 7では点火時期 S A が算出される ( S A= S AB + K * D P ( i ) ) 。 続くステップ 1 0 8ではガード処理が行われる。
なお、 ( i 一 1 ) 番目の判定用クランク角度から i番目の判定用 クランク角度まで進行するのに要する時間を i番目のクランク角度 進行時間部分 d P A ( i ) と称すると、 2番目のクランク角度進行 時間 P A ( 2 ) 以降については、 図 7 に示されるように、 i番目の クランク角度進行時間部分 d P A ( i ) を検出し、 ( i — 1 ) 番目 の実際のクランク角度進行時間 P A ( i - 1 ) に i番目のクランク 角度進行時間部分 d P A ( i ) を加算することによつても ( i ) 番 目の実際のクランク角度進行時間 P A ( i ) を検出することができ る ( P A ( i ) - P A ( i - 1 ) + d P A ( i ) , i = 2 , 3 , …
) o
ところで、 上述した本発明による実施例では、 クランク角度が基 準クランク角度から各判定用クランク角度まで進行するのに要する 時間であるクランク角度進行時間を、 燃料性状を判定するパラメ一 夕として用いている。 次に、 燃料性状判定パラメ一夕の 2つの変更 例を説明する。
すなわち、 燃料が重質であると、 クランク角度が基準クランク角 度から各判定用クランク角度まで進行したときに生ずる機関回転数 N Eの上昇量である回転数上昇量が小さくなり、 燃料が軽質である と回転数上昇量が大きくなる。 そこで、 第 1の変更例では、 回転数 上昇量を燃料性状パラメータとして用いるようにしている。
具体的に説明すると、 この第 1 の変更例では、 基準燃料が使用さ れたときの回転数上昇量である基準回転数上昇量 d N E R ( i ) が それぞれあらかじめ検出され、 R OM 3 4内にあらかじめ記憶され る ( i = l, 2, …) 。 実際のクランク角度が i番目の判定用クラ ンク角度に到達すると、 i番目の実際の回転数上昇量 d N E A ( i ) が検出され、 i番目の基準回転数上昇量 d N E R ( i ) からの i 番目の実際の回転数上昇量 d N E A ( i ) の偏差 DN ( i ) が算出 される (D N ( i ) = d N E A ( i ) - d N E R ( i ) ) 。 次いで 、 次式から点火時期 S Aが算出される。
S A= S AB +K - D N ( i ) ( i = 1 , 2, …) この場合、 図 8に示されるように、 実際のクランク角度が 1番目 の判定用クランク角度に到達すると、 1番目の実際の回転数上昇量 d N E A ( 1 ) が検出され、 1番目の基準回転数上昇量 d N E R ( 1 ) からの 1番目の実際の回転数上昇量 d N E A ( 1 ) の偏差 D N
( 1 ) が算出される (DN ( 1 ) = d N E A ( 1 ) - d N E R ( 1 ) ) 。 次いで、 上述の式から点火時期 S Aが算出される。 次いで、 実際のクランク角度が 2番目の判定用クランク角度に達すると、 同 様にして、 2番目の実際の回転数上昇量 d NE A ( 2 ) が検出され 、 偏差 D N ( 2 ) が算出され、 偏差 DN ( 2 ) を用いて点火時期 S Aが算出される。 次いで、 実際のクランク角度が 3, 4 , 5番目の 判定用クランク角度にそれぞれ達すると、 実際の回転数上昇量 d N E A ( 3 ) , d N E A ( 4 ) , d N E A ( 5 ) がそれぞれ検出され 、 偏差 D N ( 3 ) , D N ( 4 ) , D N ( 5 ) がそれぞれ算出され、 点火時期 S Aが算出される。
図 9は上述した本発明による第 1 の変更例の点火時期算出ルーチ ンを示している。 このルーチンはあらかじめ定められたクランク角 度ごとに実行される。
図 9のル一チンでは、 始めに、 ステップ 1 1 0において回転数過 渡期間中であるか否かが判別される。 回転数過渡期間中でないと判 別されたときには処理サイクルを終了し、 回転数過渡期間中である と判別されたときには次いでステツプ 1 1 1 に進み、 燃焼が開始し ているか否かが判別される。 燃焼が開始していないと判別されたと きには処理サイクルを終了し、 燃焼が開始していると判別されたと きには次いでステップ 1 1 2に進み、 クランク角度がいずれかの気 筒の圧縮上死点であるか否かが判別される。 クランク角度がいずれ かの気筒の圧縮上死点でないと判別されたときには、 処理サイクル を終了する。 一方、 クランク角度がいずれかの気筒の圧縮上死点で あると判別されたときには、 次いでステップ 1 1 3に進み、 実際の 回転数上昇量 d NE A ( i ) の検出回数 i が 1だけインクリメント される ( i = i + 1 ) 。 続くステップ 1 1 4では、 検出回数 i が設 定回数 i M以下であるか否かが判別される ( i ≤ i M) 。 i > i M であると判別されたときには、 処理サイクルを終了する。 一方、 i ≤ i Mであると判別されたときにはステップ 1 1 5に進み、 〖番目 の実際の回転数上昇量 d N E A ( i ) が検出される。 続くステップ 1 1 6では偏差 D N ( i ) が算出される。 続くステップ 1 1 7では 点火時期 S Aが算出される。 続くステップ 1 1 8ではガード処理が 行われる。
一方、 燃料が重質であると、 基準クランク角度でのクランクシャ フ トの角加速度に判定用クランク角度でのクランクシャフ 卜の角加 速度を順次積算した値である角加速度積算値が小さくなり、 燃料が 軽質であると角加速度積算値が大きくなる。 そこで、 第 2の変更例 では、 この角加速度積算値が燃料性状パラメ一夕として用いられる 具体的に説明すると、 この第 2の変更例では、 基準燃料が使用さ れたときの角加速度積算値である基準角加速度積算値 S wR ( i ) がそれぞれあらかじめ検出され、 R OM 3 4内にあらかじめ記憶さ れる ( i = l , 2 , ···) 。 実際のクランク角度が基準クランク角度 に到達するとこのときのクランクシャフ トの角加速度 dw t ( 0 ) が検出される。 次いで、 実際のクランク角度が i番目の判定用クラ ンク角度に到達すると、 このときのクランクシャフ トの角加速度 d w t ( i ) が検出され、 i番目の実際の角加速度積算値 S wA ( i ) (= d w t ( 0 ) +∑ d w t ( i ) ) が検出され、 i番目の基準 角加速度積算値 S wR ( i ) からの i 番目の実際の角加速度積算値 S w A ( i ) の偏差 D S w ( i ) が算出される (D S w ( i ) = S wA ( i ) - S wR ( i ) ) 。 次いで、 次式から点火時期 S Aが算 出される。
S A= S A B + K - D S w ( i ) ( i = 1 , 2 , ■··) この場合、 図 1 0に示されるように、 実際のクランク角度が 1番 目の判定用クランク角度に到達すると、 1番目の実際の角加速度積 P T/JP2007/062356 算値 S wA ( 1 ) が検出され、 1番目の基準角加速度積算値 S wR ( 1 ) からの 1番目の実際の角加速度積算値 S wA ( 1 ) の偏差 D S w ( 1 ) が算出される (D S w ( 1 ) = S w A ( 1 ) — S wR ( 1 ) ) 。 次いで、 上述の式から点火時期 S Aが算出される。 次いで 、 実際のクランク角度が 2番目の判定用クランク角度に達すると、 同様にして、 2番目の実際の角加速度積算値 S wA ( 2 ) が検出さ れ、 偏差 D N ( 2 ) が算出され、 偏差 D N ( 2 ) を用いて点火時期 S Aが算出される。 次いで、 実際のクランク角度が 3 , 4 , 5番目 の判定用クランク角度にそれぞれ達すると、 実際の角加速度積算値 S wA ( 3 ) , S wA ( 4) , S wA ( 5 ) がそれぞれ検出され、 偏差 D S w ( 3 ) , D S w ( 4 ) , D S w ( 5 ) がそれぞれ算出さ れ、 点火時期 S Aが算出される。
図 1 1は上述した本発明による第 2の変更例の点火時期算出ルー チンを示している。 このル一チンはあらかじめ定められたクランク 角度ごとに実行される。
図 1 1のルーチンでは、 始めに、 ステップ 1 2 0において回転数 過渡期間中であるか否かが判別される。 回転数過渡期間中でないと 判別されたときには処理サイクルを終了し、 回転数過渡期間中であ ると判別されたときには次いでステップ 1 2 1 に進み、 燃焼が開始 しているか否かが判別される。 燃焼が開始していないと判別された ときには処理サイクルを終了し、 燃焼が開始していると判別された ときには次いでステップ 1 2 2に進み、 クランク角度がいずれかの 気筒の圧縮上死点であるか否かが判別される。 クランク角度がいず れかの気筒の圧縮上死点でないと判別されたときには、 処理サイク ルを終了する。 一方、 クランク角度がいずれかの気筒の圧縮上死点 であると判別されたときには、 次いでステップ 1 2 3に進み、 実際 の角加速度積算値 S w ( i ) の検出回数 i が 1だけインクリメント される ( i = i + l ) 。 続くステップ 1 2 4では、 検出回数 i が設 定回数 i M以下であるか否かが判別される ( i ≤ i M ) 。 i > i M であると判別されたときには、 処理サイクルを終了する。 一方、 i ≤ i Mであると判別されたときにはステップ 1 2 5に進み、 i番目 の実際の角加速度積算値 S w ( i ) が検出される。 続くステップ 1 2 6では偏差0 3 ( i ) が算出される。 続くステップ 1 2 7では 点火時期 S Aが算出される。 続くステップ 1 2 8ではガード処理が 行われる。
上述した本発明による実施例及び変更例では、 基準燃料を内燃機 関で使用されると想定される燃料のうち最も重質な燃料から構成し ている。 しかしながら、 例えば内燃機関で使用されると想定される 燃料のうち最も重質な燃料と最も軽質な燃料との中間の燃料から基 準燃料を構成することもできる。 この場合、 例えば、 実際のクラン ク角度進行時間が基準クランク角度進行時間よりも短いときには基 準クランク角度進行時間からの実際のクランク角度進行時間の偏差 に応じて点火時期 S Aが基本点火時期 S A Bから遅角され、 実際の クランク角度進行時間が基準クランク角度進行時間よりも長いとき には基準クランク角度進行時間からの実際のクランク角度進行時間 の偏差に応じて点火時期 S Aを基本点火時期 S A Bから進角される また、 上述した本発明による実施例及び変更例では、 内燃機関で 使用されると想定される燃料のうち最も重質な燃料から構成された 基準燃料が使用されたときにノッキングが発生しない最も進角側の 点火時期を基本点火時期に設定している。 このようにすると、 実際 に使用されている燃料が基準燃料である場合に、 出力 トルクを要求 トルクに一致させるのに必要な燃料量を最小にすることができる。 しかしながら、 基準燃料が使用されたときにノッキングが発生しな い最も進角側の点火時期より もわずかに遅角側の点火時期を基本点 火時期に設定することもできる。 このようにすると、 使用された燃 料が基準燃料よりも重質のときに、 ノッキングを発生させることな く点火時期を進角させて出力 トルクが要求トルクに一致するように することが可能となる。 ただし、 出力 トルクを要求トルクに一致さ せるのに必要な燃料量は本発明による実施例におけるよりも若干多 くなる。
さらに、 上述した本発明による実施例及び変更例では遅角補正係 数 Kを一定値としている。 しかしながら、 遅角補正係数 Kを種々の 条件に基づいて変更することもできる。 例えば、 筒内温度が高いと きには混合気が燃焼しやすいので、 点火時期が同じであっても出力 トルクが大きくなる。 すなわち、 筒内温度が高いときには出力トル クを要求トルクに一致させるために点火時期をより遅角する必要が ある。 そこで、 筒内温度が高いほど大きくなるように遅角補正係数
Kを設定することができる。
さらに、 上述した本発明による実施例及び変更例では、 偏差に応 じて点火時期のみを制御するようにしている。 しかしながら、 偏差 に応じて燃料噴射量のみを制御するようにしてもよいし、 点火時期 と燃料噴射量との両方を制御するようにしてもよい。 燃料噴射量の みを制御する場合には、 例えば i番目の実際のクランク角度進行時 間が i番目の基準クランク角度進行時間よりも短いときに偏差 D P ( i ) に応じて燃料噴射量が減少補正され、 i番目の実際のクラン ク角度進行時間が i番目の基準クランク角度進行時間よりも長いと きに偏差 D P ( i ) に応じて燃料噴射量が増大補正される。 また、 点火時期と燃料噴射量との両方を制御する場合には、 例えば i番目 の実際のクランク角度進行時間が i番目の基準クランク角度進行時 間よりも短いときに偏差 D P ( i ) に応じて点火時期が遅角補正さ れると共に燃料噴射量が減少補正され、 i番目の実際のクランク角 度進行時間が i番目の基準クランク角度進行時間よりも長いときに 偏差 D P ( i ) に応じて点火時期が進角補正されると共に燃料噴射 量が増大補正される。
本発明による実施例ではさらに、 回転数過渡期間中に吸入空気量 が制御される。 次に、 この吸入空気量制御について説明する。
上述したように本発明による実施例では、 回転数過渡期間中に機 関回転数 N Eが迪る軌跡があらかじめ定められた軌跡に一致するよ う出力トルクを制御するために点火時期 S Aが制御される。 しかし ながら、 実際には例えば回転数ピーク値があらかじめ定められた軌 跡の回転数ピーク値よりも低い場合や、 回転数ピーク値を過ぎた後 に下降するときの下降速度があらかじめ定められた軌跡の下降速度 よりも大きい場合がある。 すなわち、 実際の機関回転数 N Eはあら かじめ定められた軌跡に必ずしも一致しない。 これは、 フリクショ ントルクの影響によるものであり、 フリクショントルクを正確に把 握できていないからであると考えられる。
そこで本発明による実施例では、 回転数過渡期間中にフリクショ ントルクを予測し、 予測されたフリクショ ントルクに基づいてスロ ッ 卜ル開度を制御することにより吸入空気量を制御し、 それによつ て出力 トルクを制御するようにしている。
すなわち、 本発明による実施例では回転数過渡期間中におけるス ロッ トル開度 T O Pが次式に基づいて算出される。
T O P = T O P B - K K
ここで、 T〇 P Bは基本スロッ トル開度、 K Kは開度補正係数をそ れぞれ示している。 なお、 補正が行われないときには開度補正係数 K Kは 1 . 0に設定される。
開度補正係数 K Kは図 1 2に示されるようにフリクショ ントルク 予測値 T ί Pが大きくなるにつれて大きくなる。 すなわち、 フリク シヨ ントルク予測値 T f Pが大きいときほど吸入空気量が増大補正 され、 したがって出力トルクが増大補正される。 この開度補正係数
KKはフリクショ ントルク予測値 T f Pの関数として図 1 2に示さ れるマップの形であらかじめ R O M 3 4内に記憶されている。
フリクショ ントルク予測値 Τ ί Pは本発明による実施例では例え ば次式に基づいて算出される。
T f P = T f S + ( a - d T f P l + b - d T f P 2 ) / ( a + b )
ここで、 T f Sは標準的な内燃機関のフリクショントルク、 d T f P 1 は第 1のフリクショ ントルク成分予測値、 d T f P 2は第 2の フリクショ ントルク成分予測値、 a及び bは加重係数をそれぞれ示 している。 すなわち、 標準的な内燃機関のフリクショ ントルク Τ ί Sに、 第 1のフリクショントルク成分予測値 d T f Ρ 1及び第 2の フリクショ ントルク予測値 d T f P 2 を加重平均したものを加算す ることによってフリクショントルク予測値 T f Pが算出される。 標準的な内燃機関のフリクショントルク T f Sは例えば実験によ りあらかじめ求められている。
第 1 のフリクショ ントルク成分予測値 d T f P 1及び第 2のフリ クシヨ ントルク成分予測値 d Τ ί P 2は例えば次のようにして算出 される。 すなわち、 まず概略的に説明すると、 点火時期 S Aの遅角 補正量 d S Αに基づき実際に使用されている燃料の性状を表す燃料 性状指標が算出される。 次いで、 この燃料性状指標に基づいて回転 数ピーク値が予測され、 実際の回転数ピーク値が検出され、 予測さ れた回転数ピーク値からの実際の回転数ピーク値の偏差が算出され 、 この偏差に基づいて第 1のフリクショ ントルク成分予測値 d Τ ί P Iが算出される。 また、 回転数過渡期間中であって機関回転数が 回転数ピーク値を過ぎた後に機関回転数が下降するときのクランク シャフ トの角加速度が燃料性状指標に基づいて予測され、 実際に機 関回転数が下降するときのクランクシャフ 卜の角加速度が検出され 、 予測された角加速度からの実際の角加速度の偏差が算出され、 こ の偏差に基づいて第 2のフリクショ ントルク成分予測値 d T f P 2 が算出される。
次に、 燃料性状指標の算出方法を図 1 3 を参照しながら詳しく説 明する。
本発明による実施例では上述したように、 クランク角度が i番目 の判定用クランク角度に到達すると、 i番目の実際のクランク角度 進行時間 P A ( i ) が検出され、 点火時期 S Aが算出される。 この ときさらに、 ( i + 1 ) 番目のクランク角度進行時間予測値 P P ( i + 1 ) が算出される。 さらに、 クランク角度が ( i _ 1 ) 番目の 判定用クランク角度に到達したときに算出されている i番目の実際 のクランク角度進行時間予測値 P P ( i ) からの i番目の実際のク ランク角度進行時間 P A ( i ) の偏差 D P P ( i ) が算出される ( D P P ( i ) = P P ( i ) - P A ( i ) ) 。
次いで、 クランク角度が ( i + 1 ) 番自の判定用クランク角度に 到達すると、 同様にして、 ( i + 1 ) 番目の実際のクランク角度進 行時間 P A ( i + 1 ) が検出され、 点火時期 S Aが算出される。 こ のときさらに、 ( i + 2 ) 番目のクランク角度進行時間予測値 P P ( i + 2 ) が算出される。 また、 あらかじめ算出されている ( i + 1 ) 番目の実際のクランク角度進行時間予測値 P P ( i + 1 ) から の ( i + 1 ) 番目の実際のクランク角度進行時間 P A ( i + 1 ) の 偏差 D P P ( i + 1 ) が算出される (D P P ( i + 1 ) = P P ( i + 1 ) - P A ( i + 1 ) ) 。
具体的に説明すると、 例えばクランク角度が 2番目の判定用クラ 07062356 ンク角度に到達すると、 2番目の実際のクランク角度進行時間 P A ( 2 ) が検出され、 点火時期 S Aが算出される。 このときさらに、 3番目のクランク角度進行時間予測値 P P ( 3 ) が算出される。 ま た、 あらかじめ算出されている 2番目の実際のクランク角度進行時 間予測値 P P ( 2 ) からの 2番目の実際のクランク角度進行時間 P A ( 2 ) の偏差 D P P ( 2 ) が算出される (D P P ( 2 ) = P P ( 2 ) - P A ( 2 ) ) 。 なお、 クランク角度が 1番目の判定用クラン ク角度に到達したときには、 1番目のクランク角度進行時間予測値 P P ( 1 ) が算出されていないので、 偏差 D P P ( 1.) は算出され ない。 偏差 D P P ( i ) はクランク角度が 2番目の判定用クランク 角度に到達した以降に算出される ( 1 = 2, 3, ···) 。
このように、 クランク角度が i番目の判定用クランク角度に到達 するごとに偏差 D P P ( i ) が繰り返し算出される。 本発明による 実施例では、 検出回数 i があらかじめ定められた設定回数 i Nに達 するまで偏差 D P P ( i ) の算出が繰り返される。
ここで、 例えば ( i + 1 ) 番目のクランク角度進行時間予測値 P P ( i + 1 ) は次のようにして算出される。 すなわち、 まず、 クラ ンク角度が i番目の判定用クランク角度から ( i + 1 ) 番目の判定 用クランク角度まで進行する時間である ( i + 1 ) 番目のクランク 角度進行時間部分の予測値 d P P ( i + 1 ) が算出される。 次いで 、 i番目の実際のクランク角度進行時間 P A ( i ) にこの予測値 d P P ( i + 1 ) を加算することにより、 ( i + 1 ) 番目のクランク 角度進行時間予測値 P P ( i + 1 ) が算出される (P P ( i + 1 ) = P A ( i ) + d P P ( i + 1 ) ) 。
この場合、 ( i + 1 ) 番目のクランク角度進行時間部分予測値 d P P ( i + 1 ) は、 i番目の実際のクランク角度進行時間 P A ( i ) に基づき算出された点火時期 S Aの遅角補正量 d S A ( i ) (= K · D P ( i ) ) に加重係数 k p pを乗算することによって ( i + 1 ) 番目のクランク角度進行時間部分予測値 d P P ( i + 1 ) が算 出される ( d P P ( i + 1 ) = k p p - d S A ( i ) ) 。 したがつ て、 遅角補正量 d S A ( i ) が大きくなるほど、 すなわち実際に使 用されている燃料が軽質であればあるほど、 ( i + 1 ) 番目のクラ ンク角度進行時間部分予測値 d P P ( i + 1 ) は大きくなる。 なお 、 加重係数 k p pは例えば、 検出回数 i と、 クランク角度が i番目 の判定用クランク角度に実際に到達したときの機関回転数 N E ( 1 ) との関数として図 1 4に示されるマップの形であらかじめ R OM 3 4内に記憶されている。
偏差 D P P ( 1 ) が算出されると、 これまで算出されてきた偏差 D P P ( i ) に基づいて燃料性状指標 f dが算出される。 具体的に は、 燃料性状指標 ί dが次式に基づいて算出される。
f d =∑ (D P P ( i ) · k f d ) ( i = 2 , 3, ··') ここで、 k f dは検出回数 i に応じて定まる加重係数を示している すなわち、 点火時期 S Aの遅角補正量 d S A ( i ) は上述したよ うに実際に使用されている燃料の性状を表しており、 したがって遅 角補正量 d S A ( i ) に基づき算出される ( i + 1 ) 番目のクラン ク角度進行時間予測値 P P ( i + 1 ) は遅角補正量 d S A ( i ) に より表される燃料性状に応じて定まる。 そうすると、 偏差 D P P ( i + 1 ) (= P P ( i + 1 ) — P A ( i + 1 ) ) は、 遅角補正量 d S A ( i ) により表される燃料性状からの、 実際に使用されている 燃料の性状の偏差を表しているということができ、 偏差 D P P ( i + 1 ) もまた、 実際に使用されている燃料の性状を表していると言 える。 そこで本発明による実施例では、 偏差 D P P ( i + 1 ) を積 算することにより燃料性状指標 f dを算出するようにしている。 こ の場合、 実際に使用されている燃料が軽質であればあるほど偏差 D P P ( i ) は大きくなるので、 燃料性状指標 f dが大きいときには 小さいときに比べて、 実際に使用されている燃料は軽質であるとい える。
本発明による実施例では、 偏差 D P P ( i ) が算出されるごとに 、 すなわちクランク角度が i番目の判定用クランク角度に到達する ごとに、 燃料性状指標 f dが繰り返し算出される。 次いで、 検出回 数 i が設定回数 i Nに達すると、 上述したように偏差 D P P ( i ) の算出が完了され、 このとき燃料性状指標 f dの算出も完了される 。 したがって、 検出回数 i が設定回数 i Nに達したときに算出され た燃料性状指標 f dが最終的な燃料性状指標 f dとなる。 なお、 ク ランク角度が i番目の判定用クランク角度に到達するごとに燃料性 状指標 f dを算出するのではなく、 検出回数 i が設定回数 i Nに達 した後に燃料性状指標 f dを 1回だけ算出するようにしてもよい。
このようにして燃料性状指標 ί dが算出されると、 第 1のフリク シヨ ントルク成分予測値 d Τ ί P 1が算出される。 すなわち、 まず 、 燃料性状指標 f dを用いて回転数ピーク予測値 N E P Pが算出さ れる。 この場合、 回転数ピ一ク予測値 N E P Pは燃料性状指標 f d と、 クランク角度が i N番目の判定用クランク角度に到達したとき の機関回転数 N E ( i N) とに基づき算出される。 この場合、 回転 数ピーク予測値 N E P Pは、 例えば、 燃料性状指標 f dが大きくな るにつれて高くなり、 機関回転数 N E ( i N) が高くなるにつれて 高くなる。 回転数ピーク予測値 N E P Pは燃料性状指標 f d及び機 関回転数 N E ( i N) の関数として図 1 5に示されるマップの形で あらかじめ R〇 M 3 4内に記憶されている。
なお、 設定回数 i Nは、 上述した設定回数 i M以下であって、 実 際のクランク角度が i N番目の判定用クランク角度に到達したとき に機関回転数 N Eが回転数ピーク値 N E Pに達していないようにあ らかじめ設定されている。
次いで、 実際の回転数ピーク値 N E P Aが検出される。 実際の回 転数ピーク値 N E P Aを検出するには種々の方法がある。 例えば、 クランクシャフ トの角加速度 dw t を繰り返し検出し、 角加速度 d w tがあらかじめ定められた回数にわたり連続して負値になったと きにおいて角加速度 dw tがほぼゼロとなったときの機関回転数 N Eを実際の回転数ピーク値 N E P Aとすることができる。
次いで、 回転数ピーク予測値 N E P Pからの実際の回転数ピーク 値 N E P Aの偏差 D N E Pが算出される (D N E P =N E P P— N E P A;) 。
次いで、 この偏差 D N E Pに基づいて第 1のフリクショ ントルク 成分予測値 d Τ ί P 1が算出される。 この場合、 偏差 D N E Pが大 きくなるにつれて、 第 1のフリクショントルク成分予測値 d T f P 1 は大きくなる。 この第 1 のフリクショ ントルク成分予測値 d T f P 1 は偏差 D N E Pの関数として図 1 6に示されるマップの形であ らかじめ R OM 3 4内に記憶されている。
すなわち、 回転数ピーク予測値 N E P Pは実際に使用されている 燃料の性状を表す燃料性状指標 ί dに基づき算出されたものである ので、 回転数ピーク予測値 N E P Pからの実際の回転数ピーク値 N E P Aの偏差 DN E Pはフリクショ ントルクに起因するものである 。 そこで本発明による実施例では偏差 D N E Pに基づいて第 1のフ リクショントルク成分予測値 d T f P 1 を算出するようにしている また、 燃料性状指標 f dが算出されると、 第 2のフリクショ ン卜 ルク成分予測値 d T f P 2が算出される。 すなわち、 まず、 回転数 過渡期間中のあらかじめ定められた設定時期におけるクランクシャ フ トの角加速度の予測値 dw t Pが算出される。 この角加速度予測 値 d w t Pは例えば慣性モーメント I を用いて次式に基づき算出さ れる。
d w t P = (T P— T f S ) Z I
ここで、 T Pは設定時期における トルクの予測値を示している。 こ のトルク予測値 T Pは例えば燃料性状指標 f d、 並びに設定時期に おける点火時期 S A、 機関負荷率 KL及び燃料噴射量 F t a uの関 数として算出される。 なお、 機関負荷率 KLは全負荷に対する機関 負荷の割合をいう。
本発明による実施例では、 この設定時期は回転数過渡期間のうち 機関回転数 N Eが回転数ピーク値 N E Pを過ぎた後に機関回転数 N Eが下降する期間内にある。 したがって、 上述した角加速度予測値 d w t Pは機関回転数 N Eが回転数ピーク値 N E Pを過ぎた後に機 関回転数 N Eが下降するときの角加速度の予測値という ことになる 次いで、 設定時期になると、 クランクシャフ トの実際の角加速度 d w t Aが検出される。 次いで、 角加速度予測値 d w t Pからの実 際の角加速度 dw t Aの偏差 D dw tが算出される (D dw t = d w t P - d w t A) 。
次いで、 この偏差 D dw t に基づいて第 2のフリクショ ントルク 成分予測値 d T f P 2が算出される。 この場合、 偏差 D d w tが大 きくなるにつれて、 第 2のフリクショ ントルク成分予測値 d T f P 2は大きくなる。 角加速度予測値 dw t Pからの実際の角加速度 d w t Aの偏差 D dw t はフリクショ ントルクに起因するものだから である。 この第 2のフリクショ ントルク成分予測値 d T f P 2は偏 差 D dw t の関数として図 1 7 に示されるマップの形であらかじめ R O M 3 4内に記憶されている。 このようにして第 1のフリクショ ントルク成分予測値 d T f P l 及び第 2のフリクショントルク成分予測値 d T f P 2が算出される と、 上述した式からフリクショントルク予測値 T f Pが算出される 。 次いで、 開度補正係数 K Kが算出され、 スロッ トル開度 T O Pが 算出される。
図 1 8は本発明による実施例のスロッ トル開度算出ルーチンを示 している。 このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割 り込みによって実行される。
図 1 8 を参照すると、 ステップ 2 0 0では回転数過渡期間中であ るか否かが判別される。 回転数過渡期間中でないと判別されたとき には処理サイクルを終了し、 回転数過渡期間中であると判別された ときには次いでステップ 2 0 1 に進み、 燃料性状指標 f dの算出が 完了しているか否かが判別される。 燃料性状指標 ί dの算出が完了 していないと判別されたときには次いでステップ 2 0 2に進み、 燃 料性状指標 ί dの算出ルーチンが実行される。 このルーチンは図 1 9に示されている。 続くステップ 2 0 3では開度補正係数 K Kが 1 . 0 とされる。 次いでステップ 2 0 8に進む。
燃料性状指標 f dの算出が完了したと判別されるとステップ 2 0 1からステップ 2 0 4に進み、 第 1 のフリクショントルク成分予測 値 d T f P 1 の算出ル一チンが実行される。 このルーチンは図 2 0 に示されている。 続くステップ 2 0 5では第 2のフリクショ ントル ク成分予測値 d T f P 2の算出ルーチンが実行される。 このル一チ ンは図 2 1 に示されている。 続くステップ 2 0 6ではフリクショ ン トルク予測値 Τ ί Pが上述の式から算出される。 続くステップ 2 0 7では開度補正係数 Κ Κが図 1 2 のマップから算出される。 次いで ステップ 2 0 8に進む。
ステップ 2 0 8ではスロッ トル開度 T O Pが算出される (T O P = T O P B · K K) 。
図 1 9は燃料性状指標 f dの算出ルーチンを示している。 図 1 9 を参照すると、 ステップ 2 2 0では実際のクランク角度進行時間 P A ( i ) の検出回数 i が設定回数 i N以下であるか否かが判別され る。 i ≤ i Nのときには次いでステップ 2 2 1 に進み、 実際のクラ ンク角度進行時間 P A ( i ) が算出されたか否かが判別される。 実 際のクランク角度進行時間 P A ( i ) が算出されていないと判別さ れたときには処理サイクルを終了する。 実際のクランク角度進行時 間 P A ( i ) が算出されたと判別されたときには次いでステップ 2 2 2に進み、 偏差 D P P ( i ) が算出される (D P P ( i ) = P P ( i ) 一 P A ( i ) ) 。 続くステップ 2 2 3では燃料性状指標 f d が算出される ( f d =∑ (D P P ( i ) · k f d ) ) 。 続くステツ プ 2 2 4では続くステップ 2 2 4では ( i + 1 ) 番目のクランク角 度進行時間予測値 P P ( i + 1 ) が算出される。
次いで i > i Nになるとステップ 2 2 0から処理サイクルを終了 する。 したがって、 燃料性状指標 f dの算出が完了される。
図 2 0は第 1 のフリクショ ントルク成分予測値 d T f P 1の算出 ルーチンを示している。 図 2 0 を参照すると、 まずステップ 2 4 0 では回転数ピーク予測値 N E P Pが図 1 5のマップから算出される 。 続くステップ 2 4 1では実際の回転数ピーク値 N E P Aが検出さ れる。 続くステップ 2 4 2では偏差 D N E Pが算出される (D N E P =N E P P -N E P A) 。 続くステップ 2 4 3では第 1のフリク シヨ ントルク成分予測値 d T f P 1が図 1 6のマップから算出され る。
図 2 1 は第 2のフリクショントルク成分予測値 d T f P 2の算出 ルーチンを示している。 図 2 1 を参照すると、 まずステップ 2 6 0 では設定時期における トルク予測値 T Pが算出される。 続くステツ プ 2 6 1では、 設定時期における角加速度予測値 dw t Pが算出さ れる ( dw t P = (T P— T f S ) / I ) 。 続くステップ 2 6 2で は設定時期における実際の角加速度 d w t Aが検出される。 続くス テツプ 2 6 3では偏差 D d w tが算出される (D dw t = dw t P - d w t A) 。 続くステップ 2 6 4では第 2のフリクショ ントルク 成分予測値 d T f P 2が図 1 7のマップから算出される。 続くステ ップ 2 6 5ではガード処理が行われる。 すなわち、 算出された第 2 のフリクショ ントルク成分予測値 d T f P 2が上限値よりも大きい ときには第 2のフリクショントルク成分予測値 d T f P 2が上限値 に戻され、 第 2のフリクショントルク成分予測値 d T f P 2が下限 値よりも小さいときには第 2のフリクショントルク成分予測値 d T f P 2が下限値まで戻される。 この場合、 標準的な内燃機関のフリ クシヨ ントルク T f Sに第 1のフリクショ ントルク成分予測値 d T : f P l を加算したものを第 1のフリクショ ントルク予測値 Τ ί Ρ Ι と称すると (T i P l =T f S + d T f P l ) 、 上限値及び下限値 は第 1のフリクショントルク予測値に基づいて定められる。
次に、 第 2のフリクショ ントルク成分予測値 d T f P 2の算出方 法の変更例を説明する。
この変更例では、 回転数過渡期間中に複数の設定時期があらかじ め設定されており、 各設定時期におけるクランクシャフ トの角加速 度予測値 dw t Pが算出される。 設定時期になるごとに、 実際の角 加速度 d w t Aが検出され、 角加速度予測値 dw t Pからの実際の 角加速度 dw t Aの偏差 D dw tが算出され、 偏差 D dw t に基づ き第 2のフリクショ ントルク成分予測値 d T f P 2が算出される。 第 2のフリクショ ントルク成分予測値 d T f P 2が算出されるごと にその相加平均値 A V Eが算出され、 この相加平均値 A V Eを用い た次式からフリクショ ントルク予測値 T f Pが算出される。 T f P = T f S + ( a - d T f P l + b - AV E) / ( a + b )
このようにすると、 第 2のフリクショ ントルク成分予測値 d T f P 2 を正確に算出することができるので、 フリクショ ントルク予測 値 T f Pを正確に算出することができ、 したがってスロッ トル開度 T O Pを正確に制御することができる。
図 2 2は本発明による変更例の第 2のフリクショ ントルク成分予 測値 d T f P 2の算出ルーチンを示している。 図 2 2を参照すると 、 まずステップ 2 6 0では設定時期における トルク予測値 T Pが算 出される。 続くステップ 2 6 1では、 設定時期における角加速度予 測値 d w t Pが算出される。 続くステップ 2 6 2では設定時期にお ける実際の角加速度 dw t Aが検出される。 続くステップ 2 6 3で は偏差 D dw tが算出される (D dw t = d w t P— dw t A) 。 続くステップ 2 6 4では第 2のフリクショ ントルク成分予測値 d T f P 2が図 1 7のマップから算出される。 続くステップ 2 6 5では ガード処理が行われる。 続くステップ 2 6 6では第 2のフリクショ ントルク成分予測値 d T f P 2の平均値 AV Eが算出される。 図 1 8のステップ 2 0 6では平均値 AV Eに基づきフリクショ ントルク 予測値 T f Pが算出される。
これまで述べてきた本発明による実施例では、 クランク角度進行 時間に基づき算出される点火時期の補正量に基づいてクランク角度 進行時間予測値を算出し、 これらクランク角度進行時間予測値に基 づき燃料性状指標 f dを算出するようにしている。 しかしながら、 クランク角度進行時間に基づき算出される燃料噴射量の補正量に基 づいてクランク角度進行時間予測値を算出するようにしてもよい。 また、 回転数上昇量又は角加速度積算値に基づき算出される点火時 期又は燃料噴射量の補正量に基づいてクランク角度進行時間予測値 を算出するようにしてもよい。 すなわち、 一般化して言うと、 点火 時期又は燃料噴射量の補正量に基づいてクランク角度進行時間をそ れぞれ予測し、 実際のクランク角度進行時間をそれぞれ検出し、 予 測されたクランク角度進行時間からの実際のクランク角度進行時間 の偏差をそれぞれ算出し、 これら偏差の積算値を算出すると共にこ の積算値に基づいて燃料性状指標を算出するということになる。
あるいは、 クランク角度進行時間、 回転数上昇量、 又は角加速度 積算値に基づき算出される点火時期又は燃料噴射量の補正量に基づ いて回転数上昇量予測値を算出し、 これら回転数上昇量予測値に基 づき燃料性状指標 ί dを算出するようにしてもよい。 すなわち、 一 般化して言うと、 点火時期又は燃料噴射量の補正量に基づいて回転 数上昇量をそれぞれ予測し、 実際の回転数上昇量をそれぞれ検出し 、 予測された回転数上昇量からの実際の回転数上昇量の偏差をそれ ぞれ算出し、 これら偏差の積算値を算出すると共にこの積算値に基 づいて燃料性状指標を算出するということになる。
あるいは、 クランク角度進行時間、 回転数上昇量、 又は角加速度 積算値に基づき算出される点火時期又は燃料噴射量の補正量に基づ いて角加速度積算値を算出し、 これら角加速度積算値に基づき燃料 性状指標 f dを算出するようにしてもよい。 すなわち、 一般化して 言うと、 点火時期又は燃料噴射量の補正量に基づいて角加速度積算 値をそれぞれ予測し、 実際の角加速度積算値をそれぞれ検出し、 予 測された角加速度積算値からの実際の角加速度積算値の偏差をそれ ぞれ算出し、 これら偏差の積算値を算出すると共にこの積算値に基 づいて燃料性状指標を算出するという ことになる。
さらに、 上述した本発明による実施例及び変更例では、 吸気ポー トに燃料を噴射するように燃料噴射弁が設けられた 4気筒内燃機関 に本発明を適用した場合を説明している。 しかしながら、 4気筒以 外の気筒を有する内燃機関、 又は筒内に燃料を直接噴射するよう燃 料噴射弁が設けられた内燃機関にも本発明を適用することができる

Claims

1 . 内燃機関の始動制御装置であって、
内燃機関が始動されてから機関回転数が一定の回転数に落ち着く までの回転数過渡期間中の特定のクランク角度を基準クランク角度 に設定すると共に、 回転請数過渡期間中であって前記基準クランク角 度の後に順に到来する複数のクランク角度を判定用クランク角度に それぞれ設定する設定手段と、
クランク角度が前記基準クランク角度から各判定用クランク角度 まで進行するのに要する時間であるクランク角度進行時間であって 、 基準燃料が使用されたときのクランク角囲度進行時間である基準ク ランク角度進行時間をそれぞれあらかじめ検出して記憶しておく記 憶手段と、
実際のクランク角度進行時間をそれぞれ検出する検出手段と、 実際のクランク角度進行時間が基準クランク角度進行時間よりも 短いときには基準クランク角度進行時間からの実際のクランク角度 進行時間の偏差に応じた分だけ点火時期を遅角するか或いは燃料噴 射量を少なく し、 実際のクランク角度進行時間が基準クランク角度 進行時間よりも長いときには基準クランク角度進行時間からの実際 のクランク角度進行時間の偏差に応じた分だけ点火時期を進角する か或いは燃料噴射量を多くする制御手段と、
を具備した内燃機関の始動制御装置。
2 . 内燃機関の始動制御装置であって、
内燃機関が始動されてから機関回転数が一定の回転数に落ち着く までの回転数過渡期間中の特定のクランク角度を基準クランク角度 に設定すると共に、 回転数過渡期間中であって前記基準クランク角 度の後に順に到来する複数のクランク角度を判定用クランク角度に それぞれ設定する設定手段と、
クランク角度が前記基準クランク角度から各判定用クランク角度 まで進行したときに生ずる機関回転数の上昇量である回転数上昇量 であって、 基準燃料が使用されたときの回転数上昇量である基準回 転数上昇量をそれぞれあらかじめ検出して記憶しておく記憶手段と 実際の回転数上昇量をそれぞれ検出する検出手段と、
実際の回転数上昇量が基準回転数上昇量よりも大きいときには基 準回転数上昇量からの実際の回転数上昇量の偏差に応じた分だけ点 火時期を遅角するか或いは燃料噴射量を少なく し、 実際の回転数上 昇量が基準回転数上昇量よりも小さいときには基準回転数上昇量か らの実際の回転数上昇量の偏差に応じた分だけ点火時期を進角する か或いは燃料噴射量を多くする制御手段と、
を具備した内燃機関の始動制御装置。
3 . 内燃機関の始動制御装置であって、
内燃機関が始動されてから機関回転数が一定の回転数に落ち着く までの回転数過渡期間中の特定のクランク角度を基準クランク角度 に設定すると共に、 回転数過渡期間中であって前記基準クランク角 度の後に順に到来する複数のクランク角度を判定用クランク角度に それぞれ設定する設定手段と、
前記基準クランク角度でのクランクシャフ トの角加速度に前記判 定用クランク角度でのクランクシャフ トの角加速度を順次積算した 値である角加速度積算値であって、 基準燃料が使用されたときの角 加速度積算値それぞれあらかじめ検出して記憶しておく記憶手段と 実際の角加速度積算値をそれぞれ検出する検出手段と、
実際の角加速度積算値が基準角加速度積算値よりも大きいときに は基準角加速度積算値からの実際の角加速度積算値の偏差に応じた 分だけ点火時期を遅角するか或いは燃料噴射量を少なく し、 実際の 角加速度積算値が基準角加速度積算値よりも小さいときには基準角 加速度積算値からの実際の角加速度積算値の偏差に応じた分だけ点 火時期を進角するか或いは燃料噴射量を多くする制御手段と、 を具備した内燃機関の始動制御装置。
4 . 回転数過渡期間において機関回転数は回転数ピーク値まで上 昇した後に下降して前記一定の回転数に落ち着くようになつており 前記点火時期又は燃料噴射量の補正量に基づいて実際に使用され ている燃料の性状を表す燃料性状指標を算出する手段と、
該燃料性状指標に基づき回転数ピーク値を予測する手段と、 実際の回転数ピーク値を検出する手段と、
該予測された回転数ピーク値からの実際の回転数ピーク値の偏差 に基づいて第 1 のフリクショ ントルク成分を算出する手段と、 回転数過渡期間中であって機関回転数が回転数ピーク値を過ぎた 後に機関回転数が下降するときのクランクシャフ トの角加速度を前 記燃料性状指標に基づき予測する手段と、
実際に機関回転数が下降するときのクランクシャフ トの角加速度 を検出する手段と、
該予測された角加速度からの実際の角加速度の偏差に基づいて第 2 のフリクショ ントルク成分を算出する手段と、
第 1のフリクショ ントルク成分及び第 2のフリクショ ントルク成 分に基づいてフリクショ ントルクを予測する手段と、
該予測されたフリクショ ントルクに基づいて吸入空気量を制御す る手段と、
をさらに具備した請求項 1から 3までのいずれか 1つに記載の内燃 機関の始動制御装置。
5 . 前記燃料性状指標を算出する手段が、
前記点火時期又は燃料噴射量の補正量に基づいてクランク角度進 行時間をそれぞれ予測する手段と、
実際のクランク角度進行時間をそれぞれ検出する手段と、 該予測されたクランク角度進行時間からの実際のクランク角度進 行時間の偏差をそれぞれ算出する手段と、
これら偏差の積算値を算出すると共に該積算値に基づいて燃料性 状指標を算出する手段と、
をさらに具備した請求項 4に記載の内燃機関の始動制御装置。
6 . 前記燃料性状指標を算出する手段が、
前記点火時期又は燃料噴射量の補正量に基づいて回転数上昇量を それぞれ予測する手段と、
実際の回転数上昇量をそれぞれ検出する手段と、
該予測された回転数上昇量からの実際の回転数上昇量の偏差をそ れぞれ算出する手段と、
これら偏差の積算値を算出すると共に該積算値に基づいて燃料性 状指標を算出する手段と、
をさらに具備した請求項 4に記載の内燃機関の始動制御装置。
7 . 前記燃料性状指標を算出する手段が、
前記点火時期又は燃料噴射量の補正量に基づいて角加速度積算値 をそれぞれ予測する手段と、
実際の角加速度積算値をそれぞれ検出する手段と、
該予測された角加速度積算値からの実際の角加速度積算値の偏差 をそれぞれ算出する手段と、
これら偏差の積算値を算出すると共に該積算値に基づいて燃料性 状指標を算出する手段と、 をさらに具備した請求項 4に記載の内燃機関の始動制御装置。
8 . 内燃機関が吸気行程、 圧縮行程、 膨張行程、 排気行程の 4つ の行程からなる機関サイクルを繰り返し実行し、 回転数過渡期間中 に最初に混合気が燃焼した機関サイクル中のクランク角度を基準ク ランク角度に設定した請求項 1から 7 までのいずれか 1つに記載の 内燃機関の始動制御装置。
9 . 前記最初に混合気が燃焼した機関サイクルの後に順次実行さ れる各機関サイクル中のクランク角度がそれぞれ前記判定用クラン ク角度に設定されている請求項 8に記載の内燃機関の始動制御装置
1 0 . 内燃機関が複数の気筒を有し、 各気筒が吸気行程、 圧縮行 程、 膨張行程、 排気行程の 4つの行程からなる機関サイクルを繰り 返し実行し、 回転数過渡期間中に最初に混合気が燃焼した気筒の機 関サイクル中のクランク角度を基準クランク角度に設定した請求項 1から 7までのいずれか 1つに記載の内燃機関の始動制御装置。
1 1 . 各気筒の機関サイクルが互いにあらかじめ定められたクラ ンク角度ずつずれて実行され、 前記最初に混合気が燃焼した気筒の 機関サイクルの後に順次開始される各気筒の機関サイクル中のクラ ンク角度がそれぞれ前記判定用クランク角度とされている請求項 1 0に記載の内燃機関の始動制御装置。
1 2 . 基準クランク角度及び判定用クランク角度がそれぞれ対応 する機関サイクル中の圧縮上死点に設定されている請求項 8から 1 1までのいずれか 1つに記載の内燃機関の始動制御装置。
1 3 . 前記基準燃料を、 内燃機関で使用されると想定される燃料 のうち最も重質な燃料から構成した請求項 1から 1 2までのいずれ か 1つに記載の内燃機関の始動制御装置。
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