JPH10505646A - 直接噴射式内燃機関の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 アクセルペダル（４）の踏み込み量（ＰＰ）とエンジンの回転数（Ｎ）の測定値を用いてエンジンの最適調整を行う、直接噴射式内燃機関を制御する方法において、エンジンの初期調整時に表が作成され、この表は個々の圧力（ＰＰ）／回転数（Ｎ）の組み合わせに対する吸気マニフォールド内の空気の実際圧力／温度比（Ｒ_PTO）を表し、通常の動作において吸入空気の圧力（Ｐ_col）と温度（Ｔ_col）を測定して、測定圧力／温度比（Ｒ_PTm）を形成し、吸気マニフォールド内に配設されたスロットルバルブ（９）の開度（αＰ）が、この比（Ｒ_PTm）が表から読まれた目標値になるように調整され、表を逆に読むことにより、アクセルペダルの仮想踏み込み量（ＰＰｖ）を回転数（Ｎ）と測定比（Ｒ_PTm）から求めることによりエンジンの最適調整のためのパラメータを少なくとも１つ供給する。

Description

【発明の詳細な説明】 直接噴射式内燃機関の制御方法 本発明は、特に２サイクルまたは４サイクル直接噴射式エンジンに適した、内 燃機関の制御方法に関する。 直接噴射スパーク点火式エンジンを制御する方法は例えばフランス特許出願公 開２，６５７，３９８号公報から公知である。この公知の方法によればアクセル ペダルの踏み込み量とエンジンの回転数が検出され、エンジンを最適に調整する ためのパラメータが得られる。これらパラメータには燃料噴射の持続時間および モータ式吸気バルブの開度が含まれる。この種の制御からは多くの利点が得られ るが、調整パラメータの選択およびシステムの構成要素の経時変化による特性の 偏差に非常に敏感である。例えば、空気取り入れアセンブリ（フィルタ、バルブ 、パイプ等）の透過性は時間が経つにつれ、または個々のエンジン毎に変化する 。その結果空気供給量に変化が生じ、燃焼が濃厚となり、ひいては空気汚染を増 加させることにもなりうる。この防止対策として、本願出願人は特許出願９４０ ８７００号において、排気ガスの濃度を測定するプローブを用いて燃焼濃度を調 整する方法と装置を提案した。しかしながら、プローブを使用することによるコ ストの増加に加えて、さらに過渡現象に基づく他の問題がある。アクセルペダル の素早い動作に応じてコンピュータは対応する指令を即座にアクチュエータに送 るのであるが、これら指令と、それによって制御される現象は、必ずしも反応時 間が同じではないのである。例えば、噴射装置とそれによって送出される燃料が 吸気バルブが開く前に作動する。このずれは、吸気マニフォールドの能力に基づ く空気供給量の遅れによってさらに大きくなる。その結果、最適濃度からの濃度 のずれが生じ、汚染物質の発生につながりうる。 よって本発明の課題は、直接噴射式エンジンの制御において、公知システムの 利点を損なうことなく、供給空気内の変化を考慮することにより上記公知システ ムの欠点を無くすことである。 これら本発明の課題および以下の詳細な説明から明らかとなる他の課題は、以 下の方法により解決される。すなわち、アクセルペダルの踏み込み量とエンジン の回転数を測定することによりエンジンの最適調整用パラメータを供給する形式 の、直接噴射式内燃機関制御方法において、エンジンの初期調整時に、個々の組 み合わせ（踏み込み量、回転数）毎の、安定動作時の吸気マニフォールド内の空 気の実際圧力／温度比を示す表を作成し；吸入空気の圧力と温度を通常動作時に 測定し；測定圧力／温度比を計算し；そして前記表と少なくとも測定値の１つを 用いてエンジンの最適調整 のためのパラメータを少なくとも１つ推定する、という方法により解決される。 本発明の方法の第１の実施形態によれば、回転数と踏み込み量に基づいて表か ら吸入空気の圧力／温度比の目標値が設定され、吸気マニフォールド内に配設さ れたスロットルバルブの開度を調整することにより、測定圧力／温度比がこの目 標値に達するようにされる。 本発明の方法の第２の実施形態によれば、表を逆に読み取ることにより、アク セルペダルの仮想踏み込み量が、測定回転数と測定圧力／温度比から求められ、 この仮想踏み込み量を用いてエンジンの最適調整のためのパラメータが少なくと も１つ供給される。 この第２の実施形態における重要な特徴によれば、アクセルペダルの仮想踏み 込み量の表からの読み取りは、表内の実際の回転数に隣接して記載された回転数 に対して、測定圧力／温度比に対応するペダル踏み込み量の値を求め、これらの 値を実際の回転数の関数として補間することによって行われる。さらに、いくつ かの仮想踏み込み量が測定圧力／温度比に対応する場合は、実際のペダル踏み込 み量に最も近い仮想踏み込み量のみが考慮される。同様に、表内の実際の回転数 に隣接して記載された回転数に対して、測定圧力／温度比の値を規定する、表内 の２つのペダル踏み込み量値間隔において記録された圧力／温度比の変分が所定 の閾値を下回る場合、仮想踏み込み量は、前記間隔を限定する２つの踏み込み量 値内に仮想踏み込み量があればそれを選択し、そうでなければ最も近い限定値が 選択される。 本発明のその他の特徴および効果は以下の詳細な説明と図面を参照することに より明らかとなる。 図１は本発明の制御方法を使用するのに適した装置を具備したエンジンの略図 である。 図２は図１の装置の一部を構成するコンピュータの機能構成を示す略図である 。 図３は本発明の方法における１つのステップを理解するのに有用な略図である 。 図１にエンジンの動作制御用コンピュータ１１を備えた直接噴射式内燃機関１ を示す。エンジンの吸気マニフォールド１０はモータ式吸気バルブ９を有し、エ ンジン内に導入する空気量を調整できるようになっている。エンジンとモータ式 バルブ９間に配設された空気温度センサ２と圧力センサ３それぞれからコンピュ ータ１１に対して、バルブ下流のマニフォールド１０内の吸入空気の温度と圧力 を示す信号Ｔ_colとＰ_colが供給される。コンピュータ１１にはさらに、アクセル ペダル４の踏み込み量を示す信号ＰＰと、回転数センサ５から供給されるエンジ ン回転数を表す信号Ｎと、冷却液の温度を示す、センサ６からの信号Ｔｅ が供給される。コンピュータ１１はこれらの信号に基づいて、ならびにプログラ ムされたストラテジーに依存して制御信号を発生する。特に、コンピュータは燃 料供給手段、例えば噴射装置７に対してエンジンへの燃料噴射量を示す信号を送 出する。この信号は例えば燃料噴射の時期φと持続時間Ｔｉを規定する。コンピ ュータはまた、バルブの開度αＰを規定する信号を介して吸気マニフォールド１ ０内に配設されたモータ式吸気バルブ９を、また、信号Ａllを介して点火装置８ を制御する。 コンピュータ１１の機能構成を示す図２を参照して、装置の動作を説明する。 典型的には、エンジンの初期調整の段階でバルブの開度αＰ、燃料噴射の持続時 間Ｔｉおよび時期φｉ、ならびに点火時期等のエンジン制御パラメータの最適値 が、アクセルペダルの踏み込み量ＰＰと回転数Ｎの関数として記録された表が作 成される。これらの最適値は安定動作、すなわちＰＰとＮの値が一定の場合にお いて、例えば最適なエンジントルク／汚染妥協点が得られるように制御パラメー タを調整することにより求められる。本発明によれば、これら最適値をエンジン に適用する際に吸気マニフォールド内の空気の実際温度Ｔ_colおよび圧力Ｐ_colが 測定され、圧力／温度比Ｒ_PTOの表が、アクセルペダルの踏み込み量ＰＰと回転 回転数Ｎの関数として作成される。コンピュータ１１には、吸気マニフ ォールド１０内の空気の実際温度および圧力を示す信号Ｔ_colとＰ_colが供給され 測定圧力／温度比Ｒ_PTmを計算するユニット１２が具備されている。コンピュー タ１１はまた、上記した圧力／温度比の表を有したユニット１３を有する。コン ピュータはさらに、バルブ９の開度αＰを求めるために使用されるユニット１４ 、１５を有する。これらのユニット１４、１５の動作は本発明の方法の第１の実 施態様に関連して説明する。また、コンピュータは最適燃料噴射と点火パラメー タを供給するユニット１６、１７を有し、これらのユニットの動作については本 発明の方法の第２の実施態様に関連して説明する。通常の動作においては、コン ピュータ１１には、それぞれペダル踏み込み量、エンジン回転数および吸気マニ フォールド内の空気の温度と圧力を示す信号ＰＰ，Ｎ，Ｔ_col，Ｐ_colが入力され る。 本発明の方法の第１の実施態様によれば、ペダルの踏み込み量ＰＰと回転数Ｎ がユニット１４に伝達され、該ユニットは初期調整時に作成された表からバルブ ９の開度の規定値を求める。これら同じ信号ＰＰとＮはまたユニット１３にも伝 達され、該ユニット１３は直接、比を記録した表から比Ｒ_PTOを読み取り、吸気 マニフォールド内の空気の、テスト中と同じ条件における実際圧力／温度比の値 に対応する目標値Ｒ_PTcをユニット１５に供給する。ユニット１５には同時 に、センサ２、３からの信号Ｔ_colとＰ_colに基づいてユニット１２により求めら れた、吸気マニフォールド内の空気の測定圧力／温度比の値Ｒ_PTmが供給される 。ユニット１５はＰ．Ｉ．Ｄ．型等の標準的制御装置のように動作し、バルブ開 度の修正値を発生し、該修正値はユニット１４で得られた規定開度値に加算され て吸気バルブ９の開度指令αＰが形成される。この結果、初期調整時の実験条件 において求められたバルブ開度の規定値を修正するにあたって、エンジン毎の吸 気アセンブリの透過性のばらつき、実験と実際の条件の差ならびにシステムの経 時変化による空気供給量の変化が考慮されるようになる。 その他のエンジン制御パラメータは本願発明の方法の第２実施態様に従って求 められるが、ユニット１６に関連して噴射持続時間Ｔｉの求め方についてのみ説 明する。実際にはその他のパラメータも全く類似の方法によって求められる。例 えばユニット１７により点火進角Ａllが制御され、または他の説明しないパラメ ータが制御される。例えば、適当なユニット（図示しない）により、排気負圧ま たは２サイクルエンジンにおける潤滑油の流れが制御される。これら他のユニッ トは図２に点線で示したように、ユニット１６、１７と並列に接続できる。 上記したように、コンピュータ１１にはペダルの踏み込み量、エンジン回転数 、および吸気マニフォール ド内の空気の温度と圧力をそれぞれ示す信号ＰＰ，Ｎ，Ｔ_col，Ｐ_colが供給され る。最後の２つの信号から、ユニット１２は測定圧力／温度比を求め、ユニット １３に伝達する。ユニット１３にはまたエンジン回転数Ｎが供給される。そして ユニット１３は比を格納した表から圧力／温度比を「逆に」読み取り、信号Ｒ_{PT m} とＮから、エンジンの初期調整時に測定回転数ＮにおいてＲ_PTmに等しい圧力／ 温度比を得ることを可能にした踏み込み量に対応する、アクセルペダルの仮想踏 み込み量ＰＰＶを求める。言うまでもなく、実際と実験の条件および上記の反応 時間の差を考慮すれば、このようにして求めた仮想踏み込み量ＰＰＶは必ずしも 実際の踏み込み量ＰＰに対応しない。よって、例えば急激な加速の際に、吸気マ ニフォールドの能力による吸気の遅れのため、測定踏み込み量ＰＰに対する仮想 踏み込み量ＰＰＶに遅れが生じる。上記のようにして求められた仮想踏み込み量 ＰＰＶは回転数Ｎとともにユニット１６へ供給され、噴射持続時間Ｔｉを規定す るのに用いられる。このユニットは、初期調整時に作成された噴射持続時間の制 御のための最適値の表を有し、ペダルの仮想踏み込み量ＰＰＶと回転数Ｎの関数 として指令値Ｔｉを求める。このため、エンジン制御パラメータが、空気供給量 の変化にできるだけ沿うように調整され、よって過渡期においてエンジンが最適 に作動され、ひいては大気汚染が減少で きる。 ユニット１３における表の「逆」読み込みの方法を、この方法を用いた例を示 す図３を参照して説明する。図３にはユニット１３の有する表の一部が示されて おり、回転数（列）は１０００〜２５００ｒｐｍ、アクセルペダルの最大踏み込 み量の１０％〜４０％（行）から成る。表内の圧力／温度比の値はケルビン当た りパスカルで表されている。図示の例は、回転数Ｎ＝１７００ｒｐｍに対して圧 力Ｐ_col＝９０，０００、および温度Ｔ_col＝３００°Ｋが測定された場合に対応 する。ユニット１２はよって圧力／温度比Ｔ_PTm＝３００を供給する。まず、表 の１７００ｒｐｍにおいて測定された実際回転数に隣接して記載された回転数、 すなわち回転数１５００ｒｐｍと２０００ｒｐｍに対応する行における回転数を 求める。次に、これら行のそれぞれにおいて、測定圧力／温度比Ｒ_PTm＝３００ に対応するペダル踏み込み量の値を、この比を挟んだ行の２つの値間で必要とあ れば補間を行うことにより求める。この例においては、１５００ｒｐｍに対して 、圧力／温度比Ｔ_PTm＝３００は、仮想踏み込み量３３．３３％に対応する。同 様に、２０００ｒｐｍに対して、仮想踏み込み量２７．５％が得られる。これら ２つの値間で実際回転数Ｎ＝１７００ｒｐｍの関数として補間を行うことにより 、この例の値に対応する仮想踏み込み量ＰＰＶに対する値３１％が 得られる。この方法は、圧力／温度比の変化が表内の問題となっている回転数に 対して単調である限り、有効であり、概してそれが当てはまる。しかしながら、 エンジンの種類によっては、および／または動作範囲によっては、この比が実際 の踏み込み量の関数として実質的に一定または非単調であることもあり、その場 合不確定となる。この場合、この不確定性を無くすために実際の踏み込み量値を 使用する。例えば、表の回転数に対して変化が単調でない場合、仮想踏み込み量 のいくつかの値がある圧力／温度比に対応することがある。その場合、ペダルの 実際踏み込み量に最も近い仮想踏み込み量が使用される。圧力／温度比が実質的 に表内の踏み込み量の２つの増分間で一定であるなら、測定比Ｒ_PTのわずかな変 化からＰＰＶの値が大きく変化することもあり、調整の安定度に好ましくない結 果をもたらす。よって、実際のペダル踏み込み量がこれら２つの増分間にあるか どうかが判断される。もしそうであるなら、仮想踏み込み量が実際の踏み込み量 と等しいと判断され、そうでなければ実際の踏み込み量に最も近い増分の値に等 しいと判断される。 上記２つの動作態様は互いに排他的ではない。２つを共にまたは別々に用いて 直接噴射式エンジンを制御できる。同様に、本発明は上記のパラメータの制御に 限定されるものではなく、制御するエンジンの種類と複雑性に応じて、他の多く のパラメータが同様に処理 できる。その一例としては煙霧を取り除くためのフィルタのガス抜き制御がある 。 本発明による方法は公知の、センサ６からの冷却液温度Ｔｅやピストンノック の存在を示す他の入力パラメータの関数として供給された指令（噴射持続時間、 噴射時期、点火制御等）の修正動作と共に適用できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アクセルペダル（４）の踏み込み量（ＰＰ）の測定値とエンジンの回転数 （Ｎ）の測定値を用いてエンジンの最適調整のためのパラメータ（Ｔｉ；φｉ； Ａll；α）を供給する形式の直接噴射式内燃機関（１）を制御する方法において 、 エンジンの初期調整時に表が作成され、この表は個々の踏み込み量（ＰＰ）／ 回転数（Ｎ）の組み合わせ毎の、安定動作時における吸気マニフォールド内の空 気の実際圧力／温度比（Ｒ_PTO）を示すものであり、 通常の動作時に、吸入空気の圧力（Ｐ_col）と温度（Ｔ_col）が測定され、測定 圧力／温度比（Ｒ_PTm）が計算され、 表と少なくとも１つの測定値からエンジンの最適調整のためのパラメータが少 なくとも１つ推定される、ことを特徴とする、直接噴射式内燃機関（１）を制御 する方法。 ２．回転数（Ｎ）と測定された踏み込み量（ＰＰ）から表を用いて吸入空気の 圧力／温度比の目標値（Ｒ_PTc）が求められ、 吸気マニフォールド内に配設されたスロットルバルブ（９）の開度（αＰ）が 、測定圧力／温度比（Ｒ_PTm）が目標値になるように調整される、請求項１記 載の方法。 ３．測定された回転数（Ｎ）と圧力／温度比（Ｒ_PTm）から表を逆に読み取る ことにより、アクセルペダルの仮想踏み込み量（ＰＰＶ）が求められ、 このペダルの仮想踏み込み量（ＰＰＶ）を用いてエンジンの最適調整のための パラメータが少なくとも１つ供給される、請求項１記載の方法。 ４．表からの仮想ペダル踏み込み量（ＰＰＶ）の読み取りが、実際回転数（Ｎ ）に隣接して記載された回転数に対して、測定圧力／温度比に対応するペダル踏 み込み量の値を求め、実際回転数の関数としてこれら値間で補間を行うことによ り行われる、請求項３記載の方法。 ５．測定圧力／温度比にいくつかの仮想踏み込み量（ＰＰＶ）が対応する場合 、実際の踏み込み量に最も近い仮想踏み込み量のみが考慮される、請求項４記載 の方法。 ６．表内の実際回転数（Ｎ）に隣接して記載された回転数に対して、測定比（ Ｒ_PTO）の値を規定する２つのペダル踏み込み量（ＰＰ）値の間隔における表内 に記録された圧力／温度比の変分が所定の閾値を下回る場合、仮想踏み込み量（ ＰＰＶ）は、実際踏み込み量が前記間隔を限定する２つの踏み込み量値間にあれ ばその実際踏み込み量を選び、そうでなければ最も近い限定値を選択することに より求められる、請求 項４記載の方法。