JPH06159121A - 内燃エンジンに噴射される燃料の制御装置 - Google Patents

内燃エンジンに噴射される燃料の制御装置

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JPH06159121A
JPH06159121A JP5214550A JP21455093A JPH06159121A JP H06159121 A JPH06159121 A JP H06159121A JP 5214550 A JP5214550 A JP 5214550A JP 21455093 A JP21455093 A JP 21455093A JP H06159121 A JPH06159121 A JP H06159121A
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fuel
feedback
pulse width
controller
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JP5214550A
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English (en)
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Daniel V Orzel
ブイ．オーゼル ダニエル
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Ford Motor Co
Original Assignee
Ford Motor Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃エンジンに噴射される燃料の制御装置を
提供する。 【構成】 制御装置１０は、化学量論的な燃焼を達成す
るように、内燃エンジン１４の中へ噴射される燃料の導
入を制御する。制御装置は、排ガス酸素センサー２６の
出力を積分することによってフィードバック変数を発す
るフィードバック制御装置３２を有する。この積分は、
濃厚な空気／燃料のズレの表示に応じて禁止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明の分野はエンジンの空気／
燃料比を化学量論的な燃焼の状態に維持するために、排
ガス酸素センサーに応答した制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】コルジエ他による米国特許第４，８６
７，１２６は、燃料装置とエンジンの空気／燃料の吸引
装置との間に連結された燃料蒸気回収装置を有したエン
ジンに開示している。フィードバック制御装置は排ガス
酸素センサーの出力を積分することによってフィードバ
ック変数を発生する。エンジンの中へ噴射される液体燃
料は、化学量論的な燃焼を維持しようとしてフィードバ
ック変数に応答して加減される。フィードバック変数が
所定の値を超過すると、回収される燃料蒸気の導入量
は、いわゆるフィードバック装置の制御範囲の中での作
動を維持するために減少される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明人は上述した方
法に関する幾つかの課題を認識している。蒸気流量率が
零まで減少した時でも、フィードバック装置が空気／燃
料比の変化をもたらすようなある種のエンジン動作条件
が存在する。例えば、エンジンが減速している間には、
空気導入の率が低ければ、燃料噴射器がそれらの直線領
域以下で作動するので、濃厚状態で作動する結果になる
であろう。即ち、燃料噴射器は、電気的な付勢パルスが
臨界パルス巾より小さいときには、要求されているより
多くの燃料を供給するであろう。エンジン減速中は濃厚
状態で作動し続けるであろうし、フィードバック変数は
効果のない過薄状態への修正をし続けるであろう。エン
ジンのスロットルが戻ると、フィードバック変数によっ
て得られる過薄修正によって、化学量論的に過薄な動作
が行われ、その結果、エンジンが“つまづく”事になる
であろう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、空気／
燃料比のフィードバック制御装置によって誘起される空
気／燃料比の変動をなくすことにある。
【０００５】上述した目的およびその他の目的は燃料噴
射されるエンジンの空気／燃料比作動を制御するための
制御装置および方法を提供することによって達成され、
従来の方法による課題が解決される。本発明の１つの特
別な観点においては、前記制御装置は、排ガス酸素セン
サーに応答した信号を積分することにおいて、フィード
バック信号を発生するためのフィードバック制御装置
と、前記フィードバック信号に関連したパルス巾で１あ
るいはそれ以上の燃料噴射器へ付勢信号を発生するため
の付勢装置と、前記パルス巾が所定のパルス巾より小さ
いときに、前記フィードバック制御装置による前記信号
の積分を禁止するための禁止装置、とを含むように構成
されている。
【０００６】従来の方法を上廻る本発明の上述の観点に
よって得られる利点は、過薄状態の空気／燃料比の変動
を誘起し、エンジンのつまづきをもたらす可能性のある
ような、空気／燃料比のフィードバック制御装置からの
過薄修正を禁止することにある。
【０００７】ここで特許請求している本発明の目的およ
び利点、およびその他は、ここで好適実施例として参照
し、添付図面を参照しながら、本発明が有利的に用いら
れている実施例を読むことによってより明確に理解され
るであろう。
【０００８】
【実施例】まず図１を参照すると、制御装置あるいはコ
ントローラ１０がここに示されており、これは液体燃料
および回収あるいはパージされた燃料蒸気の両者の、エ
ンジン１４への供給を制御している。後でもっと詳細に
説明するように、コントローラ１０は、フィードバック
制御装置１６と、ベース燃料コントローラ２０と、燃料
コントローラ２４と、蒸気パージコントローラ２８とか
らなっていることが示されている。前記フィードバック
制御装置１６は、ＰＩコントローラ３２と、習熟コント
ローラ４０とからなっている。ＰＩコントローラ３２は
比例制御と積分制御とを加えたものであり、この特別な
例においては、排ガス酸素センサー（ＥＧＯ）２６に応
答したフィードバック補正値ＬＡＭＢＳＥを発生する。
前記習熟コントローラ４０は、エンジン１４の中へ導入
されるパージ燃料蒸気の質量流速を表わすパージ補償さ
れたフィードバック変数ＰＣＯＭＰを発する。
【０００９】エンジン１４は、中央の燃料噴射エンジン
が吸込みマニホルド５０に連結されたスロットル本体４
８を有しているように示されている。燃料噴射器５６
は、後でもっと詳細に説明するように、コントローラ２
４によって提供される付勢信号ｆｐｗのパルス巾の間
に、所定量の燃料をスロットル本体４８の中へ噴射す
る。燃料は、燃料タンク６２と、燃料ポンプ６６と、燃
料管６８とからなる従来の燃料装置によって燃料噴射器
５６へ供給される。
【００１０】燃料蒸気回収装置７４は、燃料タンク６２
と吸込みマニホルド５０との間で、電気的に付勢される
パージ制御弁７８を介して連結されている。この特別な
例においては、パージ制御弁７８の断面積は、パージコ
ントローラ２８からの付勢信号ｐｐｗの、従来方法にお
ける、デューティ−サイクルによって画定される。燃料
蒸気回収装置７４は燃料タンク６２に並列に連結された
キャニスター８６を有し、キャニスターの中に収納され
た活性チャコールによって、タンクから燃料蒸気を吸収
する。
【００１１】一般的に蒸気パージと呼ばれるような燃料
蒸気回収を行う間に、空気が入口ベント９０を介してキ
ャニスター８６の中へ吸収され、活性チャコールから炭
化水素を吸収する。次に空気と回収される燃料蒸気との
混合物が、パージ制御弁７８を介してマニホルド５０の
中へ導入される。同時に、燃料タンク６２から回収され
た燃料蒸気が、弁７８を介して吸込みマニホルド５０の
中へ吸収される。従って、パージされた空気と、燃料タ
ンク６２およびキャニスター８６から回収された燃料蒸
気との混合物が、パージ作用の間に、燃料蒸気回収装置
７４によってエンジン１４の中へパージされる。
【００１２】エンジンの作動状態を表示するために、エ
ンジン１４には従来型のセンサーが連結されている。こ
の例においては、前記センサーは、エンジン１４の中へ
導入される空気質量流量（ＭＡＦ）を測定するための空
気質量流量センサー９４と、吸込みマニホルド５０にお
けるマニホルドの絶対圧力（ＭＡＰ）を測定するための
マニホルド圧力センサー９８と、エンジンの作動温度
（Ｔ）を測定するための温度センサー７０と、エンジン
回転数（ｒｐｍ）とクランク角（ＣＡ）とを測定するた
めのエンジン回転数センサー１０４とからなる。
【００１３】エンジン１４はまた、従来型の三種類の触
媒コンバータ１０８（ＮＯｘ，ＣＯ，ＨＣ）に連結され
た排ガスマニホルド１０６を有している。この例におい
ては、従来型の２−状態の酸素センサーであるＥＧＯセ
ンサー２６は、エンジン空気／燃料比の動きを表示する
ために、排ガスマニホルド１０６に連結されている。Ｅ
ＧＯセンサー２６は、空気／燃料比が参考値あるいは望
みの空気／燃料比Ａ／ＦD より濃厚側にあるときに、高
状態になった出力信号を発する。この特別な例において
は、Ａ／ＦD は化学量論的な燃焼をするように選択され
ている（１４．７ポンド空気／１ポンド燃料）（７０５
６ｇ／４８０ｇ燃料）。エンジンの空気／燃料比が化学
量論的に過薄状態にある時には、ＥＧＯセンサー２６は
低状態にある出力信号を発する。
【００１４】基礎燃料コントローラ２０は、望みの燃料
チャージ信号Ｆｄを発し、これは信号ＭＡＦをフィード
バック値ＬＡＭＢＳＥと、望みの空気／燃料比Ａ／ＦD
とにおいて除したものであり、次の式で示される。 ＦＤ＝ＭＡＦ／〔（Ａ／ＦD ）ＬＡＭＢＳＥ〕
【００１５】望みの燃料チャージ信号Ｆｄは、減算器１
１８の中で、回収燃料蒸気によって供給される燃料（即
ち、パージ補償信号ＰＣＯＭＰ）の量だけ減少されて、
修正された望みの燃料チャージ信号Ｆｄｍを発する。燃
料コントローラ２４は信号Ｆｄｍを燃料パルス巾信号ｆ
ｐｗに転換し、これは望みの量の燃料を供給するのに必
要な時間周期の間だけ、燃料噴射器５６を付勢する“オ
ン”時間あるいはパルス巾を有している。
【００１６】この特別な例においては、燃料コントロー
ラ２４は信号Ｆｄｍによってアドレスを指定されたルッ
クアップ表である。図１に示したこのルックアップ表の
概略表示によると、信号Ｆｄｍは信号ｆｐｗに関して直
線的になっている。燃料パルス巾信号ｆｐｗは、燃料噴
射器５６の直線作動領域の最小パルスに揃えられてい
る。もし燃料噴射器５６がこの最小よりも小さなパルス
巾で付勢されると、この噴射器を通って供給される燃料
は、付勢パルス巾に関して直線的にならず、コントロー
ラ１０によって正確な空気／燃料比制御を維持すること
ができないかもしれない。さらに、最小パルス巾よりも
小さい付勢パルス巾においては、燃料の露化の程度が低
下するかもしれない。
【００１７】図２に示したフローチャートを参照し、ま
た図１を続けて参照しながら、ＰＩコントローラ３２の
動作について説明する。閉ループ（即ちフィードバッ
ク）の空気／燃料比制御をステップ１４０の中で望むか
どうかを確定した後に、望みの空気／燃料比（Ａ／
ＦD ）がステップ１４４で確定される。次に比例部分
（Ｐｉ，Ｐｊ）と積分部分（Δｉ，Δｊ）とがステップ
１４８で確定され、ＡＦD を平均値とする空気／燃料比
動作が行われる。
【００１８】ステップ１５０において、マイクロプロセ
ッサーの各々のバックグランドループにおいてＥＧＯセ
ンサー２６が比較される。ＥＧＯセンサー２６が低く
（過薄状態）て、先のバックグランドループ（ステップ
１５４）の間で高かった（濃厚状態）場合には、ステッ
プ１５８において比例部分（Ｐｊ）がＬＡＭＢＳＥから
差引かれる。ＥＧＯセンサー２６が低くて、また先のバ
ックグランドループの間でも低かった場合には、ステッ
プ１６２において積分部分（Δｊ）がＬＡＭＢＳＥ差引
かれる。従って、この特別な動作例においては、比例部
分（Ｐｊ）は、ＥＧＯセンサー２６が濃厚状態から過薄
状態に切換わるときに、適用される所定の濃厚修正部分
を表わす。積分部分（Δｊ）は、ＥＧＯセンサー２６が
化学量論的に過薄状態の燃料を示し続けているときに、
連続的に増加する濃厚状態の燃料を供給するための積分
ステップを表わす。
【００１９】濃厚状態修正（ステップ１５８あるいは１
６２）を行うためにＬＡＭＢＳＥがステップ１６６にお
いて最小値（ＬＭｉｎ）と比較される。ＬＭｉｎはＰＩ
コントローラ３２の作動範囲の加減に対応的する。ＬＡ
ＭＢＳＥがＬＭｉｎより小さいと、それはステップ１６
８でこの値に限定される。
【００２０】ＥＧＯセンサー２６が高く（ステップ１５
０）て、燃料のパルス巾信号ｆｐｗがその最小値（ステ
ップ１７０）より大きいときのＰＩコントローラ３２の
動作を説明する。ＥＧＯセンサー２６が高くて、先のバ
ックグランドループ（ステップ１７４）の間で低かった
ときには、比例部分（Ｐｊ）がステップ１８２の中でＬ
ＡＭＢＳＥに加えられる。ＥＧＯセンサー２６が高く
て、先のバックグランドループの間でも高かったときに
は、積分部分（Δｊ）がステップ１７８においてＬＡＭ
ＢＳＥに加えられる。比例部分（Ｐｊ）は、ＥＧＯセン
サー２６が過薄状態から濃厚状態へ切換わる時に、燃料
供給を減少させる方向における比例修正部分を表わし、
積分部分（Δｊ）は、ＥＧＯセンサー２６が化学量論的
に濃厚状態の燃料を示し続けている時に、燃料減少方向
における積分ステップを表わす。
【００２１】ＬＡＭＢＳＥが燃料減少方向に修正（ステ
ップ１７８あるいは１８２）された後に、ステップ１８
６において、ＬＡＭＢＳＥがＰＩコントローラ３２の作
動範囲の上限に対応的する最大値（ＬＭａｘ）と比較さ
れる。ＬＡＭＢＳＥがＬＭａｘより大きいときには、そ
れはステップ１８８においてこの値に限定される。
【００２２】ステップ１５０，１７０に戻ると、ＥＧＯ
センサー２６が化学量論的に濃厚状態で燃料しているこ
とを示し、燃料のパルス巾信号ｆｐｗがその最小値より
小さいときには、ＬＡＭＢＳＥは増加されず、プログラ
ムはイグジットされる。従って、ＰＩコントローラ３２
は、燃料のパルス巾信号ｆｐｗがその最小値より小さい
時には、過薄方向あるいは燃料減少方向においてこれ以
上空気／燃料比修正することを禁止する。そのようにし
て禁止しているＬＡＭＢＳＥがないと、燃料噴射器５６
が要求されている少量の燃料を供給することができなく
とも、望みの燃料チャージ信号（Ｆｄ）は減少していく
であろう。自動車の減速終了時のように、燃料パルス巾
信号ｆｐｗがその最小値より上で十分増加すると、ＬＡ
ＭＢＳＥの増分は連続的な過薄修正とエンジンのつまづ
きという結果になるであろう。このことや類似のこと
は、上述したような方法でＬＡＭＢＳＥを禁止すること
により防ぐことができる。
【００２３】蒸気パージコントローラ２８と蒸気習熟コ
ントローラ４０との作動をそれぞれ図３、図４を参照
し、また図１を続けて参照しながら説明する。まず最初
に図３を特に参照して、蒸気パージコントローラ２８に
よって行われる作動ステップを説明する。ステップ２０
０の間においては、蒸気パルス巾動作は、エンジン温度
のようなエンジン動作パラメータに応答して可能にな
る。その後で、パルス巾７８を付勢するデューティサイ
クル信号ｐｐｗは、ＥＧＯセンサー２６が直前のプログ
ラムのバックグランドループ（ステップ２０２，２０
４）以来の状態を切換えた時に、所定の時間だけ増加さ
れる。もし、例えば２秒のような所定の時間（ｔp ）の
間にＥＧＯセンサー２６の状態の切換えがない場合に
は、パルス巾デューティサイクルは所定量だけ減少（ス
テップ２０２，２０６，２０８参照）される。
【００２４】上述した蒸気パージコントローラ２８の作
動に関していうと、蒸気流量率はＥＧＯセンサー２６の
各々の状態変化に応じて徐々に増加される。このように
して、ＰＩコントローラ３２と蒸気回収習熟コントロー
ラ４０とが燃料蒸気のパージのために適性に補償してい
ることの表示（即ち、ＥＧＯ切換え）が得られたとき
に、蒸気の流れは徐々にその最高値（代表的には１００
％デューティサイクル）に到達する。
【００２５】蒸気回収習熟コントローラ４０を図４に示
した処理ステップを参照しながら説明する。コントロー
ラ１０が閉ループあるいはフィードバック空気／燃料比
制御状態（ステップ２２０）にあって、蒸気パージが可
能（ステップ２２６）であるときには、ＬＡＭＢＳＥが
その参考値あるいは公称値、この特別な例では１と比較
される。ＬＡＭＢＳＥが１より大きければ（ステップ２
２４）、過薄状態にある燃料修正の表示が得られ、燃料
のパルス巾信号ｆｐｗがその最小値より大きければ（ス
テップ２３４）信号ＰＣＯＭＰがステップ３６の間に積
分値（ΔＰ）だけ増加される。従って、供給される液体
燃料は、ＬＡＭＢＳＥが１より大きければ、各々のサン
プル時に（ΔＰ）だけ減少されるか、あるいは過薄状態
にされる。
【００２６】ＬＡＭＢＳＥが１より小さければ（ステッ
プ２４６）、積分値（ΔＰ）がステップ２４８の間にＰ
ＣＯＭＰから差引かれる。それによって液体燃料の供給
量は減少され、ＬＡＭＢＳＥは再び強制的に１に近付け
られる。
【００２７】上述した動作に関していうと、蒸気回収習
熟コントローラ４０は回収された燃料蒸気の質量流量を
適応的に習熟する。燃料蒸気が回収あるいはパージされ
ると、化学量論的な燃焼を維持するために、液体燃料の
供給が、この習熟された量（ＰＣＯＭＰ）だけ修正され
る。
【００２８】上述した習熟処理は、過薄燃料修正がＬＡ
ＭＢＳＥだけ（ステップ２２４）なされ、蒸気パージ以
外の条件によってなされる濃厚側への燃料／空気比の偏
りの表示は、燃料のパルス巾が最小値より小さいとき
（ステップ２３４）に得られる。そのような条件は、例
えば、減速中のように、燃料噴射器が化学量論的状態を
維持するために、十分に少量の燃料を正確に供給するこ
とができないときに生じる。従って、エンジン１４は濃
厚状態で運転され、積分処理が禁止されているのでその
ような濃厚側への偏りを誤って習熟するということが防
止されるであろう。
【００２９】このことが好ましい実施例の説明の結論で
ある。当業界によってこれが読まれると、本発明の精神
と範囲から逸脱することなしに、多くの変更、修正が可
能になることが分かるであろう。例えば、ＬＡＭＢＳＥ
は、ＥＧＯセンサーの出力極性が逆転された場合に、増
倍係数を設けることによって基本的な燃料の量を加減す
ることができる。さらに、比例部分と積分部分とを加え
たフィードバックコントローラが示されているが、純粋
な積分コントローラあるいは微分と積分とを加えたコン
トローラのような他のフィードバックコントローラを有
利に用いることもできる。従って、本発明の範囲を添付
した特許請求の範囲によってのみ限定しようとするもの
ではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を有利に用いるための実施例のブロック
図。
【図２】図１で説明した実施例の一部分によって行われ
るステップを説明する高レベルフローチャート。
【図３】図１で説明した実施例の一部分によって行われ
るステップを説明する高レベルフローチャート。
【図４】図１で説明した実施例の一部分によって行われ
るステップを説明する高レベルフローチャート。
【符号の説明】
１０ 空気燃料混合物コントローラ １４ エンジン １６ フィードバック制御装置 ２６ 排ガス酸素センサー ３２ 第１フィードバック制御装置 ４０ 第２フィードバック制御装置 ５０ 空気燃料吸引装置 ５６ 燃料噴射器 ７４ 燃料蒸気回収装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃エンジンに噴射される燃料を制御す
    るための制御装置において、 排ガス酸素センサーに応答した信号を積分することによ
    って、フィードバック信号を発生するフィードバック制
    御装置と、 前記フィードバック信号に関連したパルス巾で１あるい
    はそれ以上の燃料噴射器へ付勢信号を発生する付勢装置
    と、 前記パルス巾が所定のパルス巾より小さいときに、前記
    フィードバック制御装置による前記信号の積分を禁止す
    るための禁止装置、とを備えた内燃エンジンに噴射され
    る燃料の制御装置。
  2. 【請求項２】 内燃エンジンに噴射される燃料を制御す
    るための制御装置において、 燃焼ガスが化学量論的な燃焼より濃厚状態側にあるとき
    の第１出力状態と、燃焼ガスが化学量論的な燃焼より過
    薄状態にあるときの第２出力状態とからなる出力信号を
    有した排ガス酸素センサーと、 前記出力信号から導出されるフィードバック信号の振幅
    に関連したパルス巾で、１あるいはそれ以上の燃料噴射
    器へ電気的な付勢信号を発する付勢装置と、 前記出力信号が前記第１出力状態にあるときに、前記付
    勢信号のパルス巾を減少させる方向に、前記振幅が増加
    する前記フィードバック信号を発するために、前記出力
    信号を積分し、前記出力信号が前記第２出力状態にある
    ときに、前記付勢信号のパルス巾を増加させる方向に、
    前記振幅が増加する前記フィードバック信号を発生する
    フィードバック装置と、 前記パルス巾が最小値より小さく、前記出力信号が前記
    第１出力状態にあるときに、前記付勢信号のパルス巾を
    減少させる前記方向への前記フィードバック信号の前記
    振幅の更なる増加を禁止する禁止装置、とを備えた内燃
    エンジンに噴射される燃料の制御装置。
  3. 【請求項３】 エンジンの燃料装置と空気／燃料吸引装
    置との間に連結された燃料蒸気回収装置を有した、内燃
    エンジンの中へ導入される燃料を制御するための制御装
    置において、 エンジン排ガス部に連結された排ガス酸素センサーに応
    答した信号を積分することによって、第１フィードバッ
    ク信号を発する第１フィードバック制御装置と、 化学量論的な燃焼に関連した参考値と前記第１フィード
    バック信号との間に差を発生させ、その差を積分するこ
    とによって、回収される燃料蒸気の導入量に関連する第
    ２フィードバック信号を発する第２フィードバック制御
    装置と、 エンジンに導入される空気流と、前記第１フィードバッ
    ク信号および前記第２フィードバック信号との両方に関
    連したパルス巾で、１あるいはそれ以上の燃料噴射器に
    付勢信号を発する付勢装置と、 前記パルス巾が所定のパルス巾より小さいときに、前記
    フィードバック制御装置によって前記信号の積分を禁止
    する禁止装置、とを備えた内燃エンジンに噴射される燃
    料の制御装置。
JP5214550A 1992-08-31 1993-08-30 内燃エンジンに噴射される燃料の制御装置 Pending JPH06159121A (ja)

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