JPH0592444U - 内燃機関の燃料供給量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空燃比の値を最適に補正し、走行特性並びに
排気ガス特性を改善する。 【構成】 燃料供給量信号ｔＬが酸素センサ３１の信号
から得られる制御係数Ｆｒに基づき第１の補正値ｆｍ、
第２の補正値ｇａ及び第３の補正値ｇｎにより補正され
る。第１の補正値は燃料供給量信号を乗算的に補正し、
第２と第３の補正値は燃料供給量信号を加算的に補正す
る。第２の補正値は内燃機関の機関のアイドリング駆動
領域で調節器４４により更新されて供給すべき燃料量を
回転数に無関係に補正し、第３の補正値はアイドリング
を含まない部分負荷の駆動領域で調節器４５により更新
されて単位時間当たり供給される燃料量を回転数に関係
して補正する。第２の補正値により漏れ空気等に起因す
る加算的な誤差が、また第３の補正値により噴射弁の摩
耗や老化に基づく加算的な誤差が補償される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関の燃料供給量制御装置、更に詳細には空気量、吸気圧、負 荷、回転数、あるいは温度等の内燃機関の運転パラメータに従って燃料供給量信 号を形成する手段と、酸素センサと、燃料供給量信号を乗算的に補正する手段と 、酸素センサからの信号が入力されるフィルタとを備えた内燃機関の燃料供給量 制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から空燃比を閉ループ制御する装置（λ制御装置）が種々知られており、 各種文献に詳細に記載されている。特にドイツ特許公開公報第３０３６１０７号 （特開昭５７−８３６４６号）には既に存在する制御に加えて乗算並びに加算的 な補正量を形成し、それを不揮発性のメモリに格納させる燃料供給量制御装置用 の適応型λ制御装置が知られている。この制御装置により下方部分負荷領域並び にアイドル領域では空燃比変位に対し加算的な調節をし、また全負荷領域では乗 算的な調節を行なうことが可能になる。この手段により空燃比の基本制御値は内 燃機関の変化する運転パラメータに順次整合される。この整合方法では、内燃機 関の負荷がわずかな場合には空燃比制御値に加算的な誤差が、また内燃機関の負 荷が大きい場合には乗算的な誤差が発生するという認識がその基礎になっている 。加算的な誤差は、負荷センサ、例えば、空気量センサによっては検出されない 、いわゆる漏れ空気量によって発生するものであり、一方乗算的な誤差は、例え ば燃料ないしは吸入空気量の密度に関係した温度ないし圧力変動に起因して発生 するものである。このような制御値の整合により高度に関係した密度誤差を補償 できるので、高度センサを省略することができる。

【０００３】 このような装置は、内燃機関のある領域では良好な制御を行なうが、大部分は 満足できるものでないことが分かっている。調査により明らかになったように、 上述した方法では補正できないドリフト現象を無視することができない。これは 、従来の制御装置では回転数に関係しない加算的な誤差しか考慮されていないか らである。しかし、加算的な誤差には２種類の誤差が考えられ、その一つは吸気 管などに気密でない箇所からのセンサにより検出できない漏れ空気等によりもた らされる誤差であり、この誤差は、負荷に関係し回転数には無関係な加算的な誤 差となるので、従来の装置で補償することができる。しかし、例えば老化等によ り噴射弁の吸引時間が変化した場合に発生する誤差がある。このような誤差は噴 射毎に発生するので、各噴射毎に、即ち回転数に関係して補正を行う必要がある 。しかし、このような補正は考慮されていないので、回転数に関係した加算的な 誤差が発生すると、ある所定の回転数領域ではこの誤差は補正されるが、新しい 回転数領域に入ると、この補正値はもはや正しいものでなくなるので補正を改め て開始しなければならない。しかし一般的に回転数は早く変化するので比較的制 御時定数の大きな補正整合は有効でなくなる。排気ガステストの結果そのような 誤差が発生すると補正制御は誤ったものになるので上述した状態では排気ガス値 は適応制御のない場合よりも悪い値になる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

従って本考案は、このような従来の欠点を除去するために成されたもので、空 燃比の値を最適に補正し、走行特性並びに排気ガス特性を改善することが可能な 内燃機関の燃料供給量制御装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、この目的を達成するために、 内燃機関の運転パラメータ、特に内燃機関の負荷と回転数に従って燃料供給量 信号を形成する手段と、 酸素センサと、 酸素センサからの信号に基づいて制御係数を発生し燃料供給量信号をその制御 係数で調節する調節手段と、 前記制御係数を平均化するフィルタと、 それぞれ平均化された制御係数に基づいて第１の補正値、第２の補正値及び第 ３の補正値を更新する第１、第２、第３の調節器とを備え、 前記第１の補正値は燃料供給量信号を乗算的に補正し、 前記第２と第３の補正値は燃料供給量信号を加算的に補正し、 前記第２の補正値は内燃機関の機関のアイドリング駆動領域で更新されて供給 すべき燃料量を回転数に無関係に補正し、 また、第３の補正値はアイドリングを含まない部分負荷の駆動領域で更新され て単位時間当たり供給される燃料量を回転数に関係して補正する構成を採用した 。

【０００６】

【作用】

このような構成によれば、空燃比制御の基本制御値を最適に整合（適応）させ ることが可能になり、基本制御値を回転数に関係して更に補正が行なわれること により回転数に関係した加算的な性質の誤差をも補償することができる。このよ うな回転数に関係した加算的な誤差は例えば燃料供給装置（例えば、噴射弁）に おける摩耗に関係した長期間に現れるドリフトによってもたらされる。本考案の 特徴は、誤差源をこのように関連させることにより発揮される。

【０００７】 特に電子噴射弁を備えた内燃機関では吸引時間を変化させる付着物や腐食物等 が噴射弁に発生しこれがその誤差の原因となる。更に弁の吸引、落下時間が変化 することにより必要となる噴射弁の電圧補正が誤っている場合も誤差の原因とな る。本考案ではこのような誤差を最適に補償することが可能になる。

【０００８】

【実施例】

以下、図面に示す実施例に基づき本考案を詳細に説明する。

【０００９】 図１には、内燃機関の空燃比制御装値（λ制御装値）の一般的な構成が図示さ れている。符号１０で示す時間パルス発生器には内燃機関の負荷（Ｑ）、回転数 （ｎ）、温度（θ）等の運転パラメータが入力信号として入力される。この時間 パルス発生器１０からの出力信号は直列に接続された２つの乗算器１１、１２に 入力される。乗算器１２の後段には加算器１３が接続され、この加算器の出力信 号が内燃機関（図示せず）の噴射弁１４に供給される。内燃機関の排気管（図示 せず）に取り付けられた酸素センサ１５は比較器１６並びにスイッチ１７を介し て調節器１８に接続される。調節器１８の出力信号は制限器１９を介して乗算器 １１に、又スイッチ２２’、制御段２０を介して乗算器１２に、更に補正段２１ 並びにスイッチ２２を介して加算器１３に供給される。

【００１０】 このような構成において、内燃機関の運転パラメータに基づき時間パルス発生 器１０においてパルス幅変調された信号ｔpが形成される。この信号は後段の乗 算器１１、１２並びに加算器１３を介して酸素センサ１５の出力信号に従って補 正される。乗算器１１による燃料供給量信号ｔpの補正により内燃機関が定常状 態にある場合には空気燃料混合気の混合比は所定の値に制御される。調節器１８ の出力信号は、更に制御を対称的な距離に制限するためにも用いられ、また下方 負荷領域並びにアイドリング領域における加算補正にも用いられる。

【００１１】 制御を対称的な距離に制限調節するのは平均値を移動させることに対応し、こ れは制御段２０によって行なわれる。この調節はλ制御が行なわれている時（λ R）のみ動作し、出力側で乗算器１２に作用する。内燃機関の下方負荷領域にお ける加算的な補正は補正段２１、スイッチ２２、加算器１３を介して行なわれる 。その場合本実施例ではスイッチ２２はアイドリング時（ＬＬ）ないしは下方負 荷領域においてのみ動作される。乗算器１２並びに加算器１３に対する補正値は メモリ（図示せず）に格納され内燃機関が他の駆動領域に入った場合でも有効な ものとして扱われる。

【００１２】 図２には、内燃機関の負荷Ｍ並びに回転数ｎに関係した本考案による補正整合 を行なう領域が概略図示されている。負荷のしきい値がＭＬＳ２よりも大きいと 乗算的な補正値ｆｍは、乗算器１１の補正値が中性値１となるまで調節される。 一方、負荷がしきい値ＭＬＳ１以下の時並びに回転数がしきい値ＮＳ１以下の時 には回転数に関係しない加算補正値ｇａが整合される。このような基本制御値の 整合は例えば上述した公開公報に記載されている。しかしこのような２つのパラ メータによる基本制御値の補正では内燃機関を必ずしも最適な特性で運転できな いことが判明した。そこで本考案では第３の補正値ｇｎを導入し、基本制御値を 回転数に比例して加算的に調節するようにしている。

【００１３】 この補正値ｇｎが補正される領域は負荷しきい値ＭＬＳ３とＭＬＳ４の間並び に回転数ＮＳ２以上の領域である。この補正値の整合をしきい値ＭＬＳ４を設け 極めて小さい負荷領域で除外したことは走行技術上の理由からであり、この領域 では空気燃料混合気の燃焼がかなり悪化するからである。内燃機関が他の駆動領 域にある場合にはこれらの補正値の整合（補正）は行なわれないが、勿論これら の補正値は内燃機関の全ての駆動領域において有効となるものである。

【００１４】 ここで回転数に無関係な加算並びに回転数に関係した加算の概念は単位時間当 りに供給される燃料の量に関するものであり、噴射当りの燃料の量に関するもの でないことに注意しておく。

【００１５】 図３には、本考案による装置の実施例が詳細に図示されている。符号３０で示 すものは内燃機関であり、酸素センサ（λセンサ）３１はその排気ガス中に配置 される。内燃機関は本実施例の場合外部着火式の燃料噴射内燃機関であり、その 燃料供給量信号ｔＬは例えば空気量センサのような負荷センサ並びに回転数に基 づき乗算器３２において形成される。この噴射信号ｔＬに対して比較器３４、調 節器（ＰＩ調節器）３５並びに乗算器３３からなる通常の空燃比閉ループ制御回 路を介して補正係数Ｆｒが与えられる。乗算器３６、加算器３７並びに加算器３ ８を介した噴射信号の補正は上述のようにして形成された基本制御値を整合させ る働きをする。このために調節器３５の出力信号はローパスフィルタ３９で平滑 化され、比較段４０において目標値Ｆｒｓと比較され、続いてスイッチ４１、４ ２、４３を介して３つの調節器４４、４５、４６に供給される。これらの調節器 ４４、４５、４６はそれぞれ補正値ｇａ、ｇｎ、ｆｍを出力し、これらの補正値 はそれぞれスイッチ４１、４２、４３が閉じたとき調節器３５からの平均化され た出力信号と目標値Ｆｒｓの差に従って調節され、最適化、即ち最適な値に更新 される。

【００１６】 その場合、調節器４４は乗算器４７並びにメモリ（図示せず）を介して加算器 ３８に接続される。なお乗算器４７には回転数信号が入力される。同様にして不 図示のメモリを介して調節器４５は加算器３７と、又調節器４６は乗算器３６と それぞれ接続される。

【００１７】 このような構成において、吸入空気量がしきい値ＭＬＳ２を超えるときのよう に内燃機関の出力が大きい場合には、スイッチＩＩ（４３）が閉じスイッチＩ、 ＩＩＩ（４２、４１）は開放した状態になっている。この場合調節器４６は補正 値ｆｍを出力する。この補正値ｆｍは、調節器３５の出力の平均値とその目標値 Ｆｒｓの差に従って調節（更新）され、この調節は、調節器３５の出力の平均値 が比較器４０に入力される目標値（好ましくは中性値１をとる）と一致するまで 続けられる。

【００１８】 これに対して吸気空気量がＭＬＳ３、ＭＬＳ４間であり回転数がしきい値ＮＳ ２よりも上となる内燃機関の出力領域では、スイッチＩＩＩが閉じ、スイッチＩ 、ＩＩが開放する。この回転数に比例した加算補正値ｇｎも調節器３５の平均出 力値が比較器４０に入力される目標値と一致するまで調節される。

【００１９】 内燃機関の出力がわずかでしきい値ＭＬＳ１以下であり回転数が小さくしきい 値ＮＳ１以下にある場合にはスイッチＩのみが閉じた状態となる。この場合回転 数に無関係な加算補正値ｇａが調節される。この場合の補正値は単位時間当り一 定の燃料供給量に対応するべきものであり、一方ここでは噴射ごとの噴射時間を 変化させるので、補正値ｇａには乗算器４７を介して回転数に逆比例する量が印 加される。

【００２０】 このように補正値ｇａは乗算器４７により回転数ｎの逆数（ｋ１／ｎ）で乗算 され、回転数に付き計算されるので、加算的な補正値ｇａは回転数に無関係な量 となり（図３の右側に最下行の式を参照）、吸気管などにおける漏れ空気等に起 因する回転数に無関係に現れる加算的な誤差を補償することができる。一方、補 正値ｇｎは、噴射毎に発生する誤差を補償するもので、各燃料供給毎に行われる 補正値であり、これを単位時間当たりの燃料供給量に換算すると（ｎ倍すればよ い）、この補正は、ｎ＊ｇｎとなり回転数に関係（比例）した量となり、例えば 燃料供給装置の摩耗や老化に基づいて噴射弁の吸引時間が変化する場合等に現れ る回転数に関係する誤差を補償することができる。

【００２１】 このような制御において補償すべき量は時間的に緩慢な変化となるので調節器 ４４、４５、４６の時定数は分領域の比較的大きなものとなる。本考案による装 置の実験結果が示すように噴射時間を示す基本制御値は内燃機関の変化するパラ メータに良好に追随して補正される。λ制御に直接的な影響を与える係数Ｆｒは 通常１の値をとりごく短時間この値と異なる場合がある。この基本制御値は酸素 センサが機能する状態になっていないか特に内燃機関が過渡領域にあって制御対 象の遅延が大きいような駆動状態において大きな意味を持つ。この場合には内燃 機関の排気ガス性能並びに駆動特性はこの基本制御値によってのみ決められる。 上述した手段により燃料供給量に対する基本制御値は顕著に改善されることにな る。

【００２２】 本考案の説明に当って個々の要素を利用しブロック図を用いて説明したが、本 考案の実施例をマイクロコンピュータを用いてソフトウェア的に実施できること は勿論である。マイクロコンピュータを用いて実現する方法はこの分野の当業者 には容易なことであり、例えばドイツ特許公開公報第３０３６１０７号を参照し て実現できるものである。

【００２３】 なお上述した各種加算補正量は、内燃機関の運転パラメータに従い乗算的な補 正に関して最適化されるようにされ、例えば直接的な乗算補正が中和ないし相殺 されるように最適化される。

【００２４】

【考案の効果】

このように、本考案によれば、一つの乗算的な補正値ｆｍの他に２つの加算的 な補正値、即ち、供給される燃料量を回転数に無関係に補正する補正値ｇａと、 単位時間当たり供給される燃料量を回転数に関係して補正する補正値ｇｎとを用 いるようにしているので、吸気管などにおける漏れ空気等に起因する回転数に無 関係に現れる加算的な誤差だけでなく、回転数に関係して現れる誤差、例えば燃 料供給装置の摩耗や老化に基づいて噴射弁の吸引時間が変化する場合等に現れる 誤差を同時に補償することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】空燃比制御装置の一般的な構成を示した概略ブ
ロック図である。

【図２】本考案装置の機能を説明する説明図である。

【図３】本考案装置の一実施例を説明するブロック図で
ある。

【符号の説明】

１０ 時間パルス発生器 １１、１２ 乗算器 １３ 加算器 １４ 噴射弁 １５、３１ 酸素センサ １８ 調節器 １９ 制限器 ２０ 制御段 ３０ 内燃機関 ３２、３３、３６ 乗算器 ３５、４４、４５、４６ 調節器 ３９ ローパスフィルタ

フロントページの続き (72)考案者 エルンスト・ヴィルト ドイツ連邦共和国 7251 ヴァイスザッ ハ・フラハット・ハルデンシュトラーセ 23

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の運転パラメータ、特に内燃機
   関の負荷と回転数に従って燃料供給量信号（ｔＬ）を形
   成する手段と、 酸素センサと、 酸素センサからの信号に基づいて制御係数（Ｆｒ）を発
   生し燃料供給量信号をその制御係数（Ｆｒ）で調節する
   調節手段（３５）と、 前記制御係数（Ｆｒ）を平均化するフィルタ（３９）
   と、 それぞれ平均化された制御係数に基づいて第１の補正値
   （ｆｍ）、第２の補正値（ｇａ）及び第３の補正値（ｇ
   ｎ）を更新する第１、第２、第３の調節器（４６、４
   ４、４５）とを備え、 前記第１の補正値（ｆｍ）は燃料供給量信号を乗算的に
   補正し、 前記第２と第３の補正値（ｇａ、ｇｎ）は燃料供給量信
   号を加算的に補正し、 前記第２の補正値（ｇａ）は内燃機関の機関のアイドリ
   ング駆動領域で更新されて供給すべき燃料量を回転数に
   無関係に補正し、 また、第３の補正値（ｇｎ）はアイドリングを含まない
   部分負荷の駆動領域で更新されて単位時間当たり供給さ
   れる燃料量を回転数に関係して補正することを特徴とす
   る内燃機関の燃料供給量制御装置。
2. 【請求項２】 前記第２の補正値（ｇａ）は、所定しき
   い値（ＮＳ１）以下の回転数領域で更新されることを特
   徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給量制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記第３の補正値（ｇｎ）は、所定しき
   い値（ＮＳ２）以上の回転数領域で更新されることを特
   徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料供給量制御装
   置。
4. 【請求項４】 燃料供給量信号に対する加算補正を内燃
   機関の全駆動領域で有効とすることを特徴とする請求項
   １から３までのいずれか１項に記載の内燃機関の燃料供
   給量制御装置。