JPH0569972B2 - - Google Patents

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JPH0569972B2
JPH0569972B2 JP60161348A JP16134885A JPH0569972B2 JP H0569972 B2 JPH0569972 B2 JP H0569972B2 JP 60161348 A JP60161348 A JP 60161348A JP 16134885 A JP16134885 A JP 16134885A JP H0569972 B2 JPH0569972 B2 JP H0569972B2
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ratio
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Rufueeuru Remi
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Renault SA
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Publication of JPH0569972B2 publication Critical patent/JPH0569972B2/ja
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2464Characteristics of actuators
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/2425Particular ways of programming the data
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    • F02D41/2451Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の利用分野) 本発明は内燃機関の燃料噴射制御に関するもの
であり、特に排気ガス分析による精密な制御技術
に関するものである。
(従来技術とその問題点) エンジンの噴射時間を吸気マニホールドの吸入
圧力または吸気流量の関数として連続的に設定す
ることは従来の制御装置によつて知られている。
上記の設定方法は、吸入圧力を横軸、噴射時間を
縦軸としたダイアグラムにおいて、吸入圧力の関
数としての噴射時間を示す制御直線、すなわち勾
配および縦軸との交点の座標によつて定義される
制御直線に基づいて行われる。それらの値はエン
ジンの調整期間中に正しく計算される。しかし、
それらは、例えば、同じ圧力について空気流量を
低下させる空気フイルタの詰りのような、さまざ
まなパラメータの関数として時間の経過中に不規
則に変化することが知られている。したがつて、
正確な制御のためには、この制御直線のパラメー
タを周期的に調節し直すことが必要である。
その目的のために、“アメリカ法”と呼ばれる
方法がある。これは“ソサイエテイ・オブ・オー
トモーテイブ・エンジニアズ・インコーポレーシ
ヨン(Society of Automotive Engineers、
Inc.、)”によつて1980年に発行されたダグラス・
アール・ハンバーグ(Douglus R.
HAMBOURG)及びミカエル・エイ・シユルマ
ン(Michael A.SHULMAN)著“ア・クロー
ズドーループA/Fコントロール・モデル・フオ
ア・インターナル・コンバツシヨン・エンジン
(A Closed−Loop A/F Control Model
for Internal Combustion Engines、内燃機関の
ための閉ループA/F制御モデル)”と題する論
文に記載されている。
上記のアメリカ法は、排気ガスに酸素の不足が
あるとき変化する信号を出力する“ラムダ・プロ
ーブ”と呼ばれる排気ガス分析プローブ(いわゆ
る酸素濃度センサ)を利用するものである。した
がつて、ラムダ・プローブにおける酸素不足の信
号は理論空燃比よりも過濃な空燃比の証拠であ
る。それが生じると、次のようにして制御直線に
おけるパラメータを修正する。すなわち、吸気通
路における圧力Pが定められた閾値未満であると
きは、その直線の縦軸との交点の座標にのみ補正
を加え、その反対に、圧力の値がその閾値以上で
あれば、その直線の勾配にのみ補正を加える。し
たがつて、この方法は近似的である。実際に、そ
の時点の条件が維持されれば、計算し直された直
線はその時点の動作点を通過するようになるが、
局部的な異常値があらゆる点の計算を誤まらせる
ことがあり得る。そのうえ、この方法は値1の混
合比(理論空燃比に相当)を基準としてのみ動作
することが出来るが、最近では、エネルギーの経
済および汚染の問題に対処するため、ますます値
1以下の混合比(理論空燃比より薄い混合比)を
使用するようになつているので、この方法は適用
出来ない。なお、ここでは理論空燃比(A/F=
14.8 化学量論的な混合ガス)に相当する場合を
値1とし、それとの比で表しているので、理論空
燃比よりも過濃な混合気の場合には値が1よりも
大となり、理論空燃比よりも希薄な混合気の場合
には値が1よりも小となる。
また、本出願人が以前に出願したフランス国特
許出願第8317538号に記載された“過剰噴射”と
呼ばれる方法が知られている。その方法は、燃料
噴射が値1以下の希薄な混合気に調節されるとき
は、ガス分析プローブ(いわゆる酸素濃度セン
サ)が反転するまで混合比を漸進的に増加させ、
次に、そのようにして必要となつた噴射時間の相
対的な増加の値を記憶しながら最初の混合比に戻
すものであり、実際の噴射時間の増加分と希望の
混合比の場合に生じるべき理論的な増加分とを比
較することによつて必要な補正を与えるものであ
る。また、上記の出願に記載の発明においては、
短期間に濃い混合気が与えられることによつて車
両の動作に突然の変化が生じるのを避けるため、
混合比の変化に対応して点火進角を瞬間的に変え
ることを示している。
しかし、このような過剰噴射の方法は、例えば
10分間の周期をもつて十分に時間間隔をおいて行
う必要がある。
勿論、このような従来技術においても、アメリ
カ法に過剰噴射法を組み合わせて利用することに
より、値1以下の希薄な混合比にも適用すること
が可能である。しかし、前記のように過剰噴射法
では再調節する間隔が長いので、アメリカ法の精
度の不足が、それによつてなお一層助長されるお
それがある。
(本発明の目的) 本発明の目的は、上記の問題を解決するため、
整合があらゆる点でより正確であり、どのような
周期性にも適合し、かつ局部的な異常の影響が小
さい燃料噴射制御の整合方法を実現することであ
る。
(目的を達成するための手段) 上記の目的を達成するため、本発明においては
次のように構成している。すなわち、制御直線関
数を整合させるために、所定の整合サイクル毎
に、次の各処理を行なう。
まず、エンジンの排気ガスにおける混合比の偏
差を決定するために上記排気ガスを周期的に分析
する。
また、利用可能な吸入圧力Pの範囲を複数の領
域に区分けし、それらの各領域における中心の圧
力の値を各領域の番号Pjとして割り当てておき、
その時点の吸入圧力Pを測定して、それを対応す
る領域に割り付ける。
次に、現在の動作点に対する上記排気ガスの分
析結果と希望する混合比との関数として当該領域
Pjにおける第1の補正フアクタ(1+α)を決定
する。例えば後記第1図において、希望する混合
比を与えられるであろうところの点M(排気ガス
分析結果で判断)が、現在の制御直線関数D上の
Pjに対応する点Aと(1+α)との積に等しくな
るようにαの値を定める。すなわちMとAとの比
から(1+α)が求められる。
なお、上記の点Mの決定は、後記実施例で説明
するように、希望する混合比(Mに対応)が値1
の混合比(理論空燃比)である場合には、排気ガ
ス分析プローブを用いた通常の空燃比閉ループ制
御を行なうことによつて求められ、また、希望す
る混合比が値1の混合比よりも薄い混合比の場合
には、前記の過剰噴射法によつて求められる。
次に、理想的な初期の値として記憶されている
制御直線D0についての係数、すなわちその勾配f0
および縦軸との交点b0と、現時点の動作の制御直
線における勾配fおよび縦軸との交点bと、上記
第1の補正フアクタαとによつて、当該領域Pj
おける第2の補正フアクタβjを計算する。この第
2の補正フアクタβjは、横軸の点Pjにおける制御
直線D0とM点との縦方向の偏差に対応した値、
すなわちM=B(1+βj)である。
次に、複数の整合サイクルでそれぞれ求められ
た各領域Piにおける第2の補正フアクタβiと予め
設定されている係数ki、ki′とを用いて、勾配f
および縦軸との交点bの新しい値を計算する。
上記の計算は、例えば下式に基づいて行なう。
f←f0i 〓 ki・βi b←b0i 〓 ki′・βi すなわち、βiに係数kiを乗算した値を各領域Pi
毎に計算し、それらを加算した値をf0に加えた値
を新しいfとし、同様に、βiに係数ki′を乗算し
た値を各領域毎に計算し、それらを加算した値を
b0に加えた値を新しいbとする。したがつて、局
部的な異常値が有つても全体としては平均化され
て影響が小さくなる。
なお、上記のfおよびbを求める式において、
各整合サイクルでは、そのとき求められたβiにつ
いてだけの補正分を加えることによつて、付加な
重み付けを行ない、それを整合サイクルごとに順
次求められたβiについて行なうようにしてもよ
い。
(実施例) 本発明のその他の特徴は、図面に示されている
実施の態様の以下の記載を読めば明らかとなるで
あろうが、それらは例示に過ぎない。
エンジンが動作し、アイドル回転速度よりも高
い回転速度で動作している場合には、下記の式に
よつて表現することができる制御直線に基づい
て、吸入圧力Pまたはエアフローメータによつて
測定される空気流量の関数として、基本の制御方
法によつて常時、噴射時間Tiを決定する。
Ti=a・P+b ここで、a=(1+c/256)(1+c′/256)
(……)(1+f/256) なお、c、c′、……は冷却水温、気温等のよう
な測定されたパラメータの関数としての補正であ
る。また、分母256は、小さな補正値が整数の値
に導かれるようにするための値であり、なるべく
8ビツトの記憶容量に対応する任意の値である。
また、値fおよびbは、他の補正を考慮にいれな
いで、それぞれ制御直線の勾配および縦軸の交点
の座標を表わすものとして考えることができる。
また、この制御方法が整合性を有している理由
は、排気ガス分析プローブによつて検出された混
合比の偏差の関数として上記のfおよびbの値を
周期的に調節し直すことにある。このような制御
方法は、過剰な酸素に感じる酸化ジルコンを持つ
たラムダと呼ばれるプローブを用いても実現する
ことが出来るし、あるいは他のあらゆるプローブ
または分析方法でも可能である。
まず、エンジンが値1の混合比、すなわち米国
で最もしばしば使用される規格にしたがつて理論
空燃比(化学量論的な混合ガス)で動作するとき
は、プローブの信号が、直ちに、混合比を増加さ
せなければならないか、あるいは低下させなけれ
ばならないか、すなわち噴射時間を直ちに示す。
一方、エンジンが一定の、あるいは状況によつ
て可変であるところの値1よりも小さな混合比、
すなわち、消費および汚染を低下させるためのヨ
ーロツパ規格にしたがつて最もしばしば使用され
るような、例えば0.8のような小さい混合比(薄
い混合気)で動作する場合には、補正の値を作る
のが少し複雑になる。この場合には、特に、前記
フランス特許出願に記載された、過剰噴射と呼ば
れる方法を使用することができる。その方法は、
各整合サイクルにおいて、分析プローブの信号が
反転するまで噴射時間を漸進的に増大させ、つい
で急速に前の混合比に戻すことにある。例えば混
合比が0.8に固定されているときは、上記の反転
を理論的に得るには、その時点の噴射時間から出
発して25%増大させれば十分である。この反転が
もつと早くまたはもつと遅く起るときは、混合比
が所望の値よりも薄いまたは濃いことを示す。そ
の場合には簡単な比例計算によつて加えるべき補
正の値が得られる。
以下、図面に基づいて説明するが、指摘された
符号は、図面上の同一または類似の部分に対応す
る。
第1図のダイヤグラムでは、理論上の動作点M
と現時点の動作直線D上の同じ横座標の点Aとに
よつて補正フアクタ(1+α)が決定される。す
なわち、Mの縦座標の値が、Aの縦座標と(1+
α)との積の値に等しいようにαの値を定める。
なお、理論上の動作点Mとは、希望する混合比が
与えられるであろうところの点であり、希望する
混合比が値1(理論空燃比)の場合は、排気ガス
分析プローブの結果によつて直ちに求められる。
また、希望する混合比が値1よりも小さい薄い混
合気の場合には、前記の過剰噴射法によつて求め
る。
なお、上記の点Mの決定は、具体的には次のよ
うにして行う。例えば、希望する混合比(Mに対
応)が値1の混合比(理論空燃比)である場合に
は、排気ガス分析プローブを用いた通常の空燃比
閉ループ制御を行なうことによつて求められる。
すなわち、閉ループ制御によつて混合比が値1に
なるように制御されるが、その際に補正される燃
料噴射量によつて現在の動作点Aの偏差(値1か
らの偏差)が判るので、動作点Aからその偏差だ
け移行した点がM点に相当する。また、希望する
混合比(Mに対応)が値1の混合比よりも薄い混
合比の場合には、前記の過剰噴射法に記載のよう
に、第1図のA点から出発して混合比を濃い方向
へ排気ガス分析プローブの出力が反転するまで変
化させる。その反転するまでの燃料の増加量(例
えば燃料噴射時間)によつてA点と値1の混合比
(排気ガス分析プローブの出力が反転する値)と
の偏差が判る。したがつて値1の混合比と希望す
る混合比との比によつてM点が判る。
その他、公知の過剰噴射の方法においては、短
期間に濃い混合気が与えられることによつて車両
の動作に突然の変化が生じるのを避けるため、混
合比の変化に対応して点火進角を瞬間的に変える
ための処理を含んでいる。
したがつて、各整合サイクルにおいて、その時
点の吸入圧力に対応する横座標Pにおける理論上
の動作点Mが決定される。この点Mが現在の制御
直線D上にあるときは、勿論、いかなる補正も加
える必要はない。逆に、その点がその直線の外に
あるときは、それを補正することが必要となる。
そのため、従来技術においては、特に前記のア
メリカ法によれば、平均圧力の閾値を決定し、そ
の時点の圧力Pがその閾値以下のときは、その直
線の勾配fを変えないで、直線Dの縦軸との交点
の座標bのみを補正して、その直線が理論的な点
Mを漸近的に通るようにし、反対に、もしその圧
力が閾値よりも高いときは、縦軸との交点の座標
bを変えないで、勾配fのみを補正し、その直線
が漸近的に新しい点Mを通るようにする。したが
つて、この方法は簡単であるが、余り正確ではな
く、起り得る局部的な異常値に非常に影響されや
すい。
それ対して、本発明によれば、圧力Pの全範囲
をn個の領域に、例えば第1図の例では4つの領
域に分割し、各領域について、領域の中心の横座
標に対応する平均圧力Pj(ただしj=1、2、3、
4)を定義する。
エンジンの初期の調整の際、理想的な初期の制
御直線D0を決定しておく。そのパラメータf0およ
びb0はROMに記憶されている。一方、その動作
時点の制御直線Dは書換え可能メモリに記憶さ
れ、前の使用の結果生じた値を含んでいる。それ
がないときは、すなわち書換え可能メモリが消さ
れている場合には、それらの値はf0およびb0とし
て記憶される。
整合サイクルは、値1の混合比(理論空燃比)
を使用するときは、比較的短く(秒の数分の一)
することが出来るが、値1よりも小さな薄い混合
比の場合で過剰噴射の方法を使用するときは、例
えば10分というような、もつと長い方が有利であ
る。
次に、第2図のフローチヤートに基づいて本実
施例の方法を説明する。
第2図において、まず、各整合サイクルでは、
その時点の吸入圧力Pを測定し、その圧力Pが存
在する領域の番号jを決定する。そのためには、
通常の数値計算を行ない、整数で分割するか丸め
を行なえば十分である。
次に、排気ガスの分析プローブの信号の分析を
行ない、その時点の制御直線Dに対する補正項
(1+α)の計算を行なう。この場合、値1より
も小さい混合比(理論空燃比よりも薄い値)を使
用する場合には過剰噴射の方法を適用し、点Mま
での混合比の変化および点Aへの戻りは点Aから
始められる。
そしてMとAの縦座標の比が直接1+αを決定
することを可能にする。これらの計算は、圧力の
値を最も近い値、例えばj=2であれば第1図の
例でP2に一致させて行なわれる。
次に、βjの計算と割当てを行う。すなわち、j
が1からnまで変化するものとして、βjのいろい
ろな値を含むn個の書換え可能メモリを利用す
る。係数βは、係数αによつて初期の制御直線
D0から出発して定義される。すなわち、点Mの
縦座標が、直線D0上の点Bの縦座標と1+βと
の積に等しくなるようにβの値を定める。
すなわち、その整合サイクルの始めに求められ
たjの値について、第2図の第3ステツプに示さ
れた式によつてβjの値を計算し、メモリβjに割り
当てる。
なお、第2図第3ステツプの式は下記のように
して求める。
前記のごとく、M、A、Bと係数αとβとの関
係は、 M=A(1+α) ……(1) M=A(1+β) ……(2) と表される。そして第1図からAとBを求める
と、 A=b+fPj ……(3) B=b0+f0Pj ……(4) となる。
横軸の値Pjにおけるβの値をβjとし、上記(1)〜
(4)式から、M、AおよびBを消去してβjを求める
と、下記(5)式のようになる。これが第2図の第3
ステツプの式である。
βj←(b+fPj)/(b0+f0Pj)(1+α)−1…
…(5) 上記(5)式において、f0Pjおよびb0は定数であ
り、bおよびfは、書換え可能メモリに記憶した
現在の制御直線Dのパラメータである。したがつ
てβjの値は、αの関数として純粋に直線的な計算
の結果として求められる。純粋に直線的な計算は
容易であり、迅速に行なわれる。勿論、ここでは
jに対応するβjのみが変えられ、jとは異なるi
についての他のβは元の値のままである。
次に、順次、整合サイクルを続けながら、係数
ki、ki′を用いて、1からnまでの全てのiの値
に対応するβjの関数として表現されるfおよびb
の値を、前記と同様に純粋に直線的な計算で求
め、メモリに割り当てる。
上記の計算は、第2図の第4ステツプに示す下
記の式に基づいて行なう。
f←f0i 〓 ki・βi b←b0i 〓 ki′・βi すなわち、βiに係数kiを乗算した値を各領域Pi
毎に計算し、それらを加算した値をf0に加えた値
を新しいfとし、同様に、βiに係数ki′を乗算し
た値を各領域毎に計算し、それらを加算した値を
b0に加えた値を新しいbとする。
n個の定数kiおよびn個の定数ki′はROMに記
憶されており、実験的にまたは計算によつて上記
のようにして決定される新しい直線Dが、Mのよ
うな計算された全ての点のできる限り近くを通る
ように決定される。
そして噴射時間の制御は制御直線のパラメータ
fおよびbの新しい値で行なわれる。一方、整合
サイクルは、そのサイクルの開始時において再開
始前に、設定された周期の待機ループで独立して
継続される。
エンジンの動作中、吸入圧力Pは勿論変化し、
予想された全ての圧力範囲を多少ともしばしば通
過する。このことはいろいろな領域に対応するい
ろいろな点を、引き続いて、かつ周期的に新しく
することを可能にする。しかしながら、各整合サ
イクルは、そのときに考慮された領域jの動作点
Mだけではなく、前に計算された他の全てのM
点、すなわち前に起つた経歴も考慮にいれている
ことは明らかである。そして上記のように新しい
直線Dは、各領域毎に計算された(ki・βi)また
は(ki′・βi)が加算された結果の値であるから、
局部的な異常値が有つても全体としては平均化さ
れて影響が小さくなる。
また、本発明の計算においては、いくつかの変
数、すなわちP、j、α、、f、b、βi(n個の
値)、およびいくつかの定数、すなわちf0、f0Pj
b0、ki(n個の値)、ki′(n個の値)、混合比およ
び周期性しか利用しない。そのうえ、計算は全て
直線的であり、少数の項しか使用しないから非常
に簡単である。そして、必要に応じて高いサイク
ル数の周期に適合する急速な収束を保証するのに
十分に正確である。
勿論、この方法は、前記のように、理論空燃比
の混合気にも、或いは値1とは異なつた混合比や
可変の混合比の場合でも等しく適用される。
また、各整合サイクルでは、そのときのPjに対
応して計算された補正分のみを用いてfやbの重
み付けを行ない、或いは係数を計算された方向に
一度に一つの単位しか変化させないように制御す
ることも可能である。
(発明の効果) 上記のように本発明においては、吸入圧力範囲
を分割して、その時の吸入圧力に対応した部分ご
とに補正演算を行なうので、整合があらゆる点で
より正確であり、また、各部分毎に演算された動
作点のそれぞれに漸近するように新しい制御直線
を設定するので、局部的な異常値の影響が小さく
なり、また、短い整合周期にも過剰噴射法のよう
な比較的長い周期にも適合することが出来る、と
いう効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は圧力と時間の座標における制御直線を
示すダイヤグラム、第2図は本発明の方法を示す
フローチヤートである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 吸入圧力または吸気系の空気流量(以下、両
    者を代表して吸入圧力Pと記す)を横軸、燃料噴
    射時間Tiを縦軸とした座標における勾配fおよび
    縦軸との交点bによつて定義された制御直線関数
    を用いてエンジンの燃料噴射時間を決定する燃料
    噴射制御において、 上記の制御直線関数を整合させるために、所定
    の整合サイクル毎に、 エンジンの排気ガスにおける混合比の偏差を決
    定するために上記排気ガスを周期的に分析する処
    理と、 利用可能な吸入圧力Pの範囲を複数の領域に区
    分けし、それらの各領域における中心の圧力の値
    を各領域の番号Pjとして割り当てておき、その時
    点の吸入圧力Pを測定して、それを対応する領域
    に割り付ける処理と、 現在の動作点に対する上記排気ガスの分析結果
    と希望する混合比との関数として当該領域Pjにお
    ける第1の補正フアクタαを決定する処理と、 理想的な初期の値として記憶されている制御直
    線D0についての係数、すなわちその勾配f0および
    縦軸との交点b0と、現時点の動作の制御直線にお
    ける勾配fおよび縦軸との交点bと、上記第1の
    補正フアクタαとによつて当該領域Pjにおける第
    2の補正フアクタβjを計算する処理と、 複数の整合サイクルでそれぞれ求められた各領
    域Piにおける第2の補正フアクタβiと予め設定さ
    れている係数ki、ki′および上記f0,b0とを用い
    て、勾配fおよび縦軸との交点bの新しい値を計
    算する処理と、 を行なうことを特徴とするエンジンの燃料噴射制
    御についての整合方法。 2 特許請求の範囲第1項に記載の方法におい
    て、希望する混合比を理論空燃比とし、整合サイ
    クルを秒単位の比較的短い周期で行なうことを特
    徴とするエンジンの燃料噴射制御についての整合
    方法。 3 特許請求の範囲第1項に記載の方法におい
    て、希望する混合比を理論空燃比よりも薄い所定
    の混合比とし、整合サイクルを分単位の比較的長
    い周期で行ない、かつ上記補正フアクタαを求め
    るために、公知の過剰噴射法、すなわち単位1の
    混合比で出力が反転する排気ガス分析プローブを
    用い、該排気ガス分析プローブの出力が反転する
    まで燃料量を増加させ、その燃料増加量によつて
    混合比の偏差を求める方法を用いて混合比の偏差
    を求めることを特徴とするエンジンの燃料噴射制
    御についての整合方法。 4 特許請求の範囲第1項に記載の方法におい
    て、各整合サイクルでは補正の一部のみを加え、
    付加的な重み付けを行うことを特徴とするエンジ
    ンの燃料噴射制御についての整合方法。
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