(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機のコンプレッサ上流側で機関の吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、
機関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、
前記検出された吸入空気流量と機関回転速度とに基づいて機関への基本燃料供給量を設定する基本燃料供給量設定手段と、
前記設定された基本燃料供給量に基づいて機関への燃料供給を制御する燃料供給制御手段と、を含んで構成された過給機付内燃機関の燃料供給制御装置において、
過給機による過給圧を検出する過給圧検出手段と、
該過給圧検出手段で検出された過給圧検出値に１次遅れ処理を施して、最大基本燃料供給量を設定する最大基本燃料供給量設定手段と、
前記基本燃料供給量設定手段で設定された基本燃料供給量を、前記最大基本燃料供給量設定手段により設定された最大基本燃料供給量を超えないように制限して補正する補正手段と、
を設けたことを特徴とする過給機付内燃機関の燃料供給制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は過給機付内燃機関の燃料供給制御装置に関し、詳しくは、過給機付内燃機関における吸入空気流量検出に係る位相ずれを起因とする燃料制御性の悪化を防止し得る装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関への燃料供給量を電子制御する制御装置においては、機関の吸入空気流量を検出するエアフローメータを設け、このエアフローメータで検出された吸入空気流量Ｑと機関回転速度Ｎとに基づいて基本燃料供給量Ｔｐを可変設定し、この基本燃料供給量Ｔｐに基づいて機関への燃料供給量を制御するよう構成したものが一般的である（特開昭５８−１５００４０号公報，特開昭５９−４９３３４号公報等参照）。
【０００３】
また、過給機を設け、内燃機関に供給する吸入空気を過給することにより、該内燃機関が発生する出力や燃費の向上を図ることが一般的に行われている。
ここで、エアフローメータにより検出された吸入空気流量Ｑに基づいて燃料供給量を設定制御する燃料供給制御装置を備えたものにあっては、体積効率には変化が無いとして燃料供給量を制御しているが、過給機による過給を行わせるよう構成された内燃機関においては、過渡時等には過給機のコンプレッサとスロットル弁との間の過給室内の圧力が急変することがあり、かかる圧力の急変により、過給による充填効率が急激に変化することがあるため、過給機による過給圧を検出して、該検出された過給圧に基づいて前記充填効率の変化を検出するようにしている（特開平４−１９１４４５号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エアフローメータで検出された吸入空気流量Ｑに基づいて設定される基本燃料供給量Ｔｐにより燃料供給量を制御しているので、エアフローメータで検出された吸入空気流量と実際にシリンダに流入する空気流量との間には過給による位相ずれに係る差異が生じており、それを補正する必要がある。
【０００５】
また、過給機による過給圧を検出するセンサも所定位置に固定されるため、該センサの位置と実際にシリンダに流入する空気の圧力との間にも応答遅れに係る差異が生じており、該差異は過給圧、また定常・過渡により変化し、この要求圧に関係のない値に伴って吸入空気流量を補正すると、空燃比の振れを招き、制御性が劣ってしまう惧れがあった。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、過給機付内燃機関において、過渡時等においても、吸入空気流量検出に係る位相ずれを補正して、検出される過給圧と実際にシリンダに流入する空気の圧力との間の差異を少なくして、燃料制御性の悪化を防止することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、過給機のコンプレッサ上流側で機関の吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、
機関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、
前記検出された吸入空気流量と機関回転速度とに基づいて機関への基本燃料供給量を設定する基本燃料供給量設定手段と、
前記設定された基本燃料供給量に基づいて機関への燃料供給を制御する燃料供給制御手段と、を含んで構成された過給機付内燃機関の燃料供給制御装置において、
過給機による過給圧を検出する過給圧検出手段と、
該過給圧検出手段で検出された過給圧検出値に１次遅れ処理を施して、最大基本燃料供給量を設定する最大基本燃料供給量設定手段と、
前記基本燃料供給量設定手段で設定された基本燃料供給量を、前記最大基本燃料供給量設定手段により設定された最大基本燃料供給量を超えないように制限して補正する補正手段と、
を設ける構成とした。
【０００８】
【作用】
係る構成によれば、過給圧検出値に１次遅れ処理が施して最大基本燃料供給量が設定され、基本燃料供給量が該最大基本燃料供給量を超えないように制限して補正される。
即ち、過給圧検出手段により検出される過給圧と実際の過給圧との間には過給による位相ずれに係る差異が生じているため、過給圧検出値に１次遅れ処理を施して設定した最大基本燃料供給量によって、前記差異を最小のものにするべく補正を行う。特に検出される過給圧と実際の過給圧との間の過給による位相ずれに係る差異は、過渡時等において大きいため、過渡時等において１次遅れ処理により真の空気量をより精度良く検出することが可能となり、機関への燃料供給がより高精度に制御される。
【０００９】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明する。
一実施例を示す図１において、過給機として排気ターボチャージャ１を備えた内燃機関２は、排気通路３を介して排出された排気のエネルギによって排気ターボチャージャ１の排気タービン４を回転駆動させることにより、吸気通路５に設けられ前記排気タービン４と軸結されたコンプレッサ６を回転駆動して、吸入空気を過給するようになっている。
【００１０】
コントロールユニット15には、コンプレッサ６上流側の吸気通路５に介装された吸入空気流量検出手段としての熱線式エアフローメータ11によって直接に検出された吸入空気流量信号Ｑ、コンプレッサ６下流側の吸気通路５に介装されたスロットル弁12に付設されたスロットルセンサ13によって検出されたスロットル弁開度信号ＴＶＯ、クランク角センサ等の機関回転速度検出手段としての回転速度センサ14によって検出された機関回転速度信号Ｎｅ、機関２のウォータジャケット16に配設された水温センサ17によって検出された冷却水温度信号Ｔｗ等が入力されるようになっている。
【００１１】
また、前記コンプレッサ６の下流側でスロットル弁12の上流側に過給圧Ｐを検出する過給圧検出手段としての過給圧センサ21が設けられており、この過給圧センサ21による過給圧検出信号ＰＢもコントロールユニット15に入力されるようにしてある。
そして、コントロールユニット15は、前記熱線式エアフローメータ11によって検出される吸入空気流量Ｑ及び回転速度センサ14で検出される機関回転速度Ｎｅに基づいて基本燃料噴射量（基本燃料供給量）Ｔｐ（←Ｋ×Ｑ／Ｎｅ；Ｋは定数）を演算設定すると共に、この基本燃料噴射量Ｔｐを水温センサ17によって検出される冷却水温度Ｔｗ等に基づいて補正することで最終的な燃料噴射量Ｔｉを設定する。そして、前記燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス巾の駆動パルス信号を電磁式の燃料噴射弁18に機関回転に同期した所定タイミングで出力して、前記パルス巾に相当する時間だけ燃料噴射弁18を間欠的に開駆動して、機関２に燃料を噴射供給させる。
【００１２】
尚、本実施例において、基本燃料供給量設定手段，燃料供給制御手段，補正量設定手段，補正手段としての機能は、前記コントロールユニット15がソフトウェア的に備えており、特に、基本燃料供給量制限手段，補正量設定手段，補正手段としての機能は、図２及び図３のフローチャートに示されている。
図２及び図３のフローチャートに示すプログラムにおいて、まず、ステップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、スロットルセンサ13によって検出されるスロットル弁12の開度ＴＶＯ変化に基づいて、機関２の過渡運転を判別する。
【００１３】
ここで、スロットル弁12の開度ＴＶＯが閉方向に変化している減速運転時には、ステップ２へ進み、減速判定フラグFlugdec に１をセットする。
そして、次にステップ８へ進み、スロットルセンサ13で検出されたスロットル弁開度ＴＶＯを、スロットル弁12が介装されるスロットルチャンバ部の開口面積Ａに換算する。即ち、開口面積Ａはスロットル弁12によって可変制御される機関吸気系の開口面積に相当する。
【００１４】
次のステップ９では、前記開口面積Ａを機関回転速度Ｎｅで除算した値に基づいて、シリンダ体積効率ＱＨφをマップから検索して求める。
ステップ10では、過給圧センサ21により検出される過給圧検出信号ＰＢを読込む。
ステップ11では、ステップ10で読込んだ過給圧検出信号ＰＢの加重平均ＰＢＡＶを以下の演算式に従って演算する。
【００１５】
ＰＢＡＶ＝〔（２X −１）×ＰＢ＋ＰＢＡＶ-1〕／２X 
但し、ＰＢＡＶ-1は前回の演算により求められた加重平均ＰＢＡＶであり、
２X は前回値に対する重み付けを示す定数である。そして、加重平均ＰＢＡＶを求めることは過給圧検出信号ＰＢに１次遅れ処理を施していることとなる。
ステップ12では、前記演算された過給圧検出信号ＰＢの加重平均ＰＢＡＶに基づいて、後述する最大基本燃料噴射量ＴｐＭＡＸを補正するための補正係数ＫＰＢを、マップを参照して求める。
【００１６】
即ち、過給圧検出センサにより検出される検出値と実際の過給圧との間には、排気ターボチャージャ１の過給による位相ずれに係る差異が生じているため、過給圧検出信号ＰＢに１次遅れ処理を施して、該差異を最小のものにしている。
そして、ステップ13では、前記シリンダ体積効率ＱＨφ、補正係数ＫＰＢ、及び、シリンダ体積効率100 ％に相当する基本燃料噴射量ＴｐＭＸφに基づき、以下の式に従って最大基本燃料噴射量ＴｐＭＡＸ（規制量）を設定する。
【００１７】
ＴｐＭＡＸ←ＱＨφ×ＫＰＢ×ＴｐＭＸφ
即ち、開口面積Ａと機関回転速度Ｎｅとからシリンダ体積効率ＱＨφを求め、シリンダ体積効率100 ％に相当する基本燃料噴射量ＴｐＭＸφにこの実際の体積効率ＱＨφを乗算することで、開口面積Ａと機関回転速度Ｎｅとから予測される吸入空気流量に見合った最大基本燃料噴射量Ｔｐを設定すると共に、過給圧の変化による体積効率の変化に対応すべく補正係数ＫＰＢを乗算して補正設定するものである。
【００１８】
ステップ14では、熱線式エアフローメータ11で検出された吸入空気流量Ｑと機関回転速度Ｎｅとに基づいて設定される基本燃料噴射量Ｔｐ（←Ｋ×Ｑ／Ｎｅ；Ｋは定数）と、ステップ11で設定された最大基本燃料噴射量ＴｐＭＡＸとを比較し、熱線式エアフローメータ11による検出結果に基づく基本燃料噴射量ＴｐがＴｐＭＡＸを上回るときには、ステップ15へ進み基本燃料噴射量ＴｐにＴｐＭＡＸをセットして、最大基本燃料噴射量ＴｐＭＡＸを上回る基本燃料噴射量Ｔｐが最終設定されることを防止する。
【００１９】
即ち、本実施例における排気ターボチャージャ１のように過給機を備える機関２では、過給された空気が減速時にスロットル弁12によって急激に遮断されて、空気がコンプレッサの上流側に逆流することがあり、熱線式エアフローメータ11ではこの逆流した空気量も、順方向の流れと同様にして検出してしまうため、真のスロットル弁12通過空気量よりも多い量を検出してしまう。そのため、減速運転時には、基本燃料噴射量Ｔｐが真の吸入空気流量に対応する量よりも大きな量に設定されて、空燃比がオーバーリッチ化してしまうことがある。
【００２０】
しかしながら、上記のように、熱線式エアフローメータ11による検出値とは無関係に開口面積Ａと回転速度Ｎとから求められるシリンダ体積効率ＱＨφを基本とし、過給圧ＰＢで補正して設定される最大基本燃料噴射量ＴｐＭＡＸに基づき、基本燃料噴射量Ｔｐを規制すれば、最大基本燃料噴射量Ｔｐが前述のような逆流分を含まないで設定されるから、逆流分を含まない量に基本燃料噴射量Ｔｐを規制することができ、減速運転時の空燃比がオーバーリッチ化することを回避できる。
【００２１】
さらに、本実施例においては、過給圧検出信号ＰＢに１次遅れ処理を施し、該検出信号ＰＢの加重平均ＰＢＡＶに基づいて、最大基本燃料噴射量ＴｐＭＡＸを補正するための補正係数ＫＰＢを求めており、過給が行われると共に過給圧センサ21により過給圧を検出する位置がシリンダ位置と異なることによる位相ずれに係る差異が生じても、該差異を小さくすることが可能となり、もって前記補正係数ＫＰＢによる、過給圧の変化による体積効率の変化に対応するための補正を的確に行うことが可能となり、特に過渡における吸入空気流量の補正の精度が向上し、制御性が向上することとなる。
【００２２】
上記のように、減速運転時には、熱線式エアフローメータ11に基づく基本燃料噴射量Ｔｐが、前記最大基本燃料噴射量ＴｐＭＡＸに規制されるが、かかる減速運転から定常運転に移行した直後においても、同様な規制が継続して行われるようにしてある。
即ち、ステップ１でスロットル弁開度ＴＶＯが略一定で、機関２が定常運転されていると判別されたときには、ステップ３へ進み減速運転時に１がセットされる減速判定フラグFlugdec の判別を行う。
【００２３】
ここで、前記減速判定フラグFlugdec に１がセットされていると判別されたときには、減速運転直後の定常運転時であり、このときには、定常運転移行後も前述のようなＴｐＭＡＸによる規制を継続させる所定時間ＴＭＤＥＣを、機関回転速度Ｎｅ又は過給圧ＰＢＡＶに基づいて設定する。
なお、機関回転速度Ｎｅ又は過給圧ＰＢＡＶのレベルに応じて基本燃料噴射量Ｔｐの規制を継続させる時間を可変設定して、逆流の発生が予測される時間内ではＴｐＭＡＸによる規制が継続されるようにしており、特に高負荷状態からの減速時ほど逆流が継続して発生する時間が長くなるので、減速判別初回における機関回転速度Ｎ又は過給圧ＰＢＡＶが高いほど、前記所定時間ＴＭＤＥＣは長く設定されるようにしてある。
【００２４】
ステップ４で所定時間ＴＭＤＥＣを設定した後は、ステップ５で前記減速判定フラグFlugdec をゼロリセットした後、ステップ８へ進むことにより、減速判別時と同様なＴｐＭＡＸの設定と、このＴｐＭＡＸによる基本燃料噴射量Ｔｐの規制とを行わせる。
一方、ステップ３で前記減速判定フラグFlugdec にゼロがセットされていると判別されたときには、ステップ６へ進んで、前記ＴＭＤＥＣがゼロであるか否かを判別する。
【００２５】
そして、前記ＴＭＤＥＣがゼロでないときには、ステップ７へ進んでＴＭＤＥＣを１ダウンさせてから、ステップ８以降へ進んで、基本燃料噴射量ＴｐのＴｐＭＡＸに基づく規制が行われ、ステップ６でＴＭＤＥＣがゼロであると判別されると、ステップ18へジャンプして進み、基本燃料噴射量ＴｐのＴｐＭＡＸによる規制を行わない。
【００２６】
即ち、定常運転から減速運転に移行した初回に時間ＴＭＤＥＣが設定され、その後この時間ＴＭＤＥＣを本プログラム実行毎に１ダウンさせていって、ゼロにまでカウントダウンされるまでは基本燃料噴射量ＴｐのＴｐＭＡＸによる規制を継続して行わせ、ゼロになるとその後は規制をキャンセルするものであり、減速直後の定常運転時における吸気の逆流検出による空燃比のオーバーリッチ化を防止できるようにしてある。
【００２７】
一方、ステップ１で、機関２が加速運転状態であると判別されたときには、ステップ16へ進み、前記減速判定フラグFlugdec をゼロリセットすると共に、ステップ17で前記ＴＭＤＥＣをゼロリセットし、基本燃料噴射量Ｔｐの規制を行うことなくステップ16へ進む。
従って、減速運転から一旦定常運転に移行し、前記ＴＭＤＥＣに所定時間がセットされて、ＴＭＤＥＣがゼロにまでカウントダウンされる前に加速運転に移行した場合には、直ちに、基本燃料噴射量Ｔｐの規制がキャンセルされることになり、加速による基本燃料噴射量Ｔｐの増大変化が、ＴｐＭＡＸで妨げられることを回避する。
【００２８】
ステップ18では、減速運転時及び減速から定常に移行してから所定時間内においてＴｐＭＡＸによる規制される基本燃料噴射量Ｔｐの平均化処理を行って、最終的な基本燃料噴射量Ｔｐを設定する。
前記平均化処理後の基本燃料噴射量Ｔｐは、水温センサ17によって検出される冷却水温度Ｔｗ等に基づいて補正されて最終的な燃料噴射量Ｔｉが決定され、この燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス巾の駆動パルス信号が、燃料噴射弁18に出力されて燃料の噴射供給が行われる。
【００２９】
尚、本実施例では、過給機として排気ターボチャージャ１を備える機関について述べたが、過給機としては直接機関駆動される過給機であっても良い。
また、本実施例においては、熱線式エアフローメータ11を用いたが、これは、減速時に発生する逆流を正常検出値と同様に検出するエアフローメータを備えたシステムにおいて、本実施例に示したようなＴｐＭＡＸによる規制が有効であるためであり、特に熱線式エアフローメータを限定するものではない。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によると、過給機付内燃機関において、過給圧検出手段により検出される過給圧と実際の過給圧との間には過給による位相ずれに係る差異が生じているため、過給圧検出値に１次遅れ処理を施して、該差異を最小のものにするべく補正を行っているので、吸入空気流量検出手段により検出される吸入空気流量検出値に基づき設定された基本燃料供給量を、過給による位相ずれを考慮した基本燃料供給量とすることが可能となり、機関への燃料供給がより高精度に制御されて、例えば空燃比のオーバーリッチ化等を回避できるようになるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すシステム概略図
【図２】同上実施例における制御の様子を示すフローチャート
【図３】同上実施例における制御の様子を示すフローチャート
【符号の説明】
１    排気ターボチャージャ
２    内燃機関
５    吸気通路
11    エアフローメータ
14    回転速度センサ
15    コントロールユニット
18    燃料噴射弁
【図１】
0003651012.tif 000002
【図２】
0003651012.tif 000003
【図３】
0003651012.tif 000004