(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧を検出する大気圧検出手段、内燃機関の回転速度と吸気圧とからこの内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段、この運転状態検出手段の検出結果に基づき排気ガスの再循環量を制御する排気ガス再循環量制御手段、排気ガス再循環の停止状態において前記運転状態検出手段の検出結果に基づき前記内燃機関の基本制御量を算出する第一基本制御量算出手段、排気ガス再循環の動作状態において前記運転状態検出手段の検出結果に基づき前記内燃機関の基本制御量を算出する第二基本制御量算出手段、前記第一基本制御量算出手段の算出結果または前記第二基本制御量算出手段の算出結果を前記内燃機関の状態を示す物理量により補正する制御量算出手段、排気ガス再循環の動作状態において前記運転状態検出手段の検出結果と前記大気圧検出手段の検出結果とから大気圧変化時における排気ガス再循環量の変化量を標準大気圧下での排気ガス再循環量に対する変化割合として算出する排気ガス再循環変化量算出手段、この排気ガス再循環変化量算出手段が算出した排気ガス再循環量の変化割合に基づき前記第二基本制御量算出手段が算出した基本制御量を補正する補正手段を備え、
排気ガス再循環変化量算出手段によって算出される排気ガス再循環量の変化割合が大気圧と吸気圧との関数として算出されることを特徴とする内燃機関の電子制御装置。
【請求項２】
前記排気ガス再循環量の変化割合は、大気圧と吸気圧とを軸にした制御マップにより算出されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用内燃機関の燃料供給量や点火時期などの制御量を、排気ガス再循環装置の作動状態において大気圧の変化により補正する内燃機関の電子制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
排気ガス再循環（以下単にＥＧＲと称す）装置を備えた車両用の内燃機関において、高地走行時など大気圧が変化した場合に大気圧の変化に左右されずに所定の空燃比で内燃機関を運転したり、大気圧の変化により制御内容を変える制御装置としては各種の提案がなされており、例えば、特公平６−８９６８２号公報に開示された技術もその一例である。この公報に開示された技術は、ＥＧＲの還流路を開閉制御し、還流路が開の状態で吸気圧と大気との差圧と、内燃機関の回転速度とから基本燃料供給量に対する第一の補正を行って差圧が大きいほど燃料を増加し、還流路の開閉とは無関係に大気圧が低くなれば燃料を増加させる第二の補正を行うようにしたもので、大気圧の変動に対して常に所期の空燃比で内燃機関を運転することを目的としたものである。
【０００３】
また、上記の開示例以外に、特許番号第２５６９５８６号公報には他の技術が開示されており、この技術は、ＥＧＲ動作停止状態における内燃機関の吸気圧と回転速度とから第一基本制御量を算出し、吸気圧と回転速度とから補正量を算出して第一基本制御量と補正量とからＥＧＲ動作時における第二基本制御量を算出し、これら第一と第二の基本制御量を内燃機関の他のパラメータによる補正値により補正すると共に、吸気圧と回転速度とから算出される補正量の算出に用いられる吸気圧が大気圧にて補正されるようにし、算出された制御量により燃料系や点火系の制御が行われるようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、燃料噴射量や点火時期、および、ＥＧＲバルブの開度を単に吸気管圧力と内燃機関の回転速度とにより制御した場合、ＥＧＲの作動状態において低地走行から高地走行に移行したときには大気圧が変化し、大気圧の変化に伴って背圧が変化するため、同一吸気管圧力と内燃機関回転速度とにおいてＥＧＲ装置のバルブ開度が同一であってもＥＧＲ導入量が変化し、燃料噴射量や点火時期の制御に矛盾が生じることになる。すなわち、大気圧の変化によりＥＧＲ導入量が変化した場合には制御空燃比が変化し、エミッションの悪化やドライバビリティの悪化を招くことになり、また、要求点火時期が変化してノッキングを発生させることになる。
【０００５】
上記した従来例においては、特公平６−８９６８２号公報に記載された技術は大気圧の変化に対する空燃比の制御であり、特許番号第２５６９５８６号に記載された技術は大気圧の変化に対して内燃機関の制御内容を変えるものであるが、いずれも吸気圧を大気圧により補正し、補正された吸気圧と内燃機関の回転速度とから算出される補正量により内燃機関の制御を行うのもので、排気ガスの再循環量の変化に対しては、必ずしも適正な内燃機関制御の補正がなされるとはいえないものである。
【０００６】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、大気圧の変化によるＥＧＲ量の変化に対してより安定した内燃機関の制御が可能な内燃機関の電子制御装置を得ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる内燃機関の電子制御装置は、大気圧を検出する大気圧検出手段と、内燃機関の回転速度と吸気圧とから内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出手段の検出結果に基づき排気ガスの再循環量を制御する排気ガス再循環量制御手段と、排気ガス再循環の停止状態において運転状態検出手段の検出結果に基づき内燃機関の基本制御量を算出する第一基本制御量算出手段と、排気ガス再循環の動作状態において運転状態検出手段の検出結果に基づき内燃機関の基本制御量を算出する第二基本制御量算出手段と、第一基本制御量算出手段の算出結果または第二基本制御量算出手段の算出結果を内燃機関の状態を示す物理量により補正する制御量算出手段と、排気ガス再循環の動作状態において運転状態検出手段の検出結果と大気圧検出手段の検出結果とから大気圧変化時における排気ガス再循環量の変化量を標準大気圧下での排気ガス再循環量に対する変化割合として算出する排気ガス再循環変化量算出手段と、この排気ガス再循環変化量算出手段が算出した排気ガス再循環量の変化割合に基づき第二基本制御量算出手段が算出した基本制御量を補正する補正手段とを備え、排気ガス再循環変化量算出手段によって算出される排気ガス再循環量の変化割合が大気圧と吸気圧との関数として算出されるようにしたものである。
【０００８】
また、排気ガス再循環量の変化割合が、大気圧と吸気圧とを軸にした制御マップにより算出されるようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１ないし図５は、この発明の実施の形態１による内燃機関の電子制御装置を説明するためのものであり、図１は制御手段の機能ブロック図、図２は内燃機関の電子制御装置の全体構成図、図３は制御手段による演算フローチャート、図４は内燃機関の回転速度と吸気圧とに基づく制御マップ、図５は大気圧と吸気圧とに基づく制御マップを示すものである。
【００１０】
図２において、１は内燃機関、２は内燃機関１の吸気通路３に設けられたエアクリーナ、４は吸気通路３に設けられた吸気温センサ、５は内燃機関１の吸気量を制御するスロットル弁、６はスロットル弁５の開度を検出するスロットル開度センサ、７は吸気管３の吸気圧の脈動を抑制するサージタンク、８はサージタンク７内に設けられ、吸気圧を測定する吸気圧センサである。９は内燃機関１の排気通路、１０は排気通路９に設けられ、排気ガス中の酸素濃度から内燃機関１に供給された混合気の空燃比を検出する空燃比センサ、１１は排気ガスを浄化するための三元触媒コンバータである。
【００１１】
また、１２は排気通路９とサージタンク７とを結ぶ排気ガス循環通路１３に設けられ、排気通路９とサージタンク７との間を開閉すると共に、その開度により排気ガスの再循環量を制御するステッピングモータ式のＥＧＲバルブを有するＥＧＲ装置、１４は内燃機関１のクランク軸の回転角と回転速度とを検出するクランク角センサ、１５は内燃機関１の冷却水温度を検出する水温センサである。１
６は制御手段であり、上記した各種センサ類の信号を入力ポート１７に入力し、後述するように演算された出力は出力ポート１８からＥＧＲ装置１２や点火コイル１９や燃料噴射弁２０などに与えられる。
【００１２】
図１は、制御手段１６の機能の構成を示すもので、２１は内燃機関１の運転状態を検出する運転状態検出手段であり、クランク角センサ１４からの入力による回転速度検出手段２２と吸気圧センサ８からの入力による吸気圧検出手段２３とからなっている。２４は排気ガス再循環量制御手段であり、運転状態検出手段２１からの運転状態を入力して排気ガスの再循環量を演算し、演算結果に基づきＥＧＲ装置１２を制御する。２５は大気圧検出手段であり、図示しない大気圧センサからの入力により大気圧を検出するか、もしくは、内燃機関１の停止状態における吸気圧センサ８の出力を記憶しておくか、スロットル弁５の開度と内燃機関１の回転速度とが基準値以上の場合の吸気圧センサ８の出力値に所定の補正値を加えた値などを用いることにより検出する。
【００１３】
２６は第一基本制御量算出手段であり、ＥＧＲ装置１２の停止状態において、運転状態検出手段２１の検出結果に基づいて内燃機関１に対する基本制御量を算出するものである。また、２７は排気ガス再循環変化量算出手段であり、ＥＧＲ装置１２の作動状態において、大気圧検出手段２５と運転状態検出手段２１との検出結果に基づき、大気圧変化時における排気ガス再循環量の変化量を標準大気圧下での排気ガス再循環量に対する変化割合として算出するものである。２８は第二基本制御量補正手段であり、排気ガス再循環変化量算出手段２７の算出結果による排気ガス再循環量の変化割合に基づいて後述する第二基本制御量算出手段に対する補正値を算出するものである。
【００１４】
２９は第二基本制御量算出手段であり、ＥＧＲ装置１２の作動状態において、運転状態検出手段２１の検出結果に基づき内燃機関１に対する基本制御量を算出すると共に、第二基本制御量補正手段２８が算出した補正値、すなわち、大気圧変化時における排気ガス再循環量の変化割合に基づく補正値により算出した基本制御量を補正するものである。３０は制御量算出手段であり、第１基本制御量算出手段２６、あるいは、第２基本制御量算出手段２９により算出された基本制御量を内燃機関１の他のパラメータ、即ち内燃機関の温度等の内燃機関の状態を示す物理量により補正して内燃機関１の制御量を最終的に決定するものである。
【００１５】
このように構成されたこの発明の実施の形態１による内燃機関の電子制御装置の動作を図３のフローチャートにより説明すると次の通りである。図において、まず、ステップ３００では内燃機関１の回転速度Ｎｅと、大気圧Ｐａと、吸気圧Ｐｂとが読みこまれ、続いてステップ３０１では、図示しない他の処理においてＥＧＲ装置１２を動作させるか否かが判定され、ＥＧＲ装置１２の制御実行時には内燃機関１の回転速度Ｎｅと、吸気圧ＰｂとによりＥＧＲ開度Ｅｏが設定される。このＥＧＲ開度Ｅｏは制御手段１６に記憶された図４に示す形式の制御マップ上の格子点が位置する箇所にその値が記憶されているものである。
【００１６】
ステップ３０１において、ＥＧＲ装置１２を動作させないと判定されたときにはステップ３０２に進み、第一基本制御量算出手段２６により燃料噴射量の補正量Ｐｗ１と点火時期Ｓａ１との基本制御量が演算される。これらは上記のＥＧＲ開度Ｅｏの場合と同様に、図４に示す形式の制御マップ上の内燃機関の回転速度と吸気圧との格子点が位置する箇所に記憶されているものである。続いてステップ３０６に進み、制御量算出手段３０により内燃機関１の温度等の内燃機関の状態を示す物理量による補正が行われ、最終的な補正噴射量Ｐｗと点火時期Ｓａとが演算される。
【００１７】
ステップ３０１において、ＥＧＲ装置１２を動作させると判定されたときにはステップ３０３に進み、ステップ３０３とステップ３０４とにおいてＥＧＲ変化量の演算と、これに伴うＥＧＲ制御実行時における補正噴射量Ｐｗ２と点火時期Ｓａ２の基本量とを演算する処理が行われる。この演算処理は次の通りである。ＥＧＲ制御実行時には吸気圧の中には新気の占める分圧と再循環された排気ガスの占める分圧とが存在するが、この新気と再循環された排気ガスとの分圧割合Ｍｐは、上記のＥＧＲ開度Ｅｏの場合と同様に第４図に示す形式のマップ上の格子点が位置する箇所にその値が記憶されており、次式に従い燃料噴射量の補正噴射量Ｐｗ１を補正し、補正噴射量Ｐｗ２を算出する。
Ｐｗ２＝Ｐｗ１×Ｍｐ                         ・・・・  （１）
【００１８】
また、点火時期Ｓａ２はＥＧＲ制御実行時にはＥＧＲ制御停止時と異なることがあるため、ＥＧＲ制御実行時には点火時期Ｓａ１とは別のマップとするか、または、点火時期補正量Ｓａｋを同様に第４図に示す形式の制御マップに持ち、次式に従い点火時期Ｓａ２を算出するかのいずれかが採択される。
Ｓａ２＝Ｓａ１×Ｓａｋ                       ・・・・  （２）
ただし、これらのマップは大気圧が標準大気圧（１０１３ｈＰａ）時に適合したものである。
【００１９】
このようにＥＧＲ開度とＥＧＲ分圧割合と補正噴射量と点火時期のすべてを図４に示す形式の制御マップに記憶させた場合、大気圧の低い高地では次のような現象がおこる。すなわち、内燃機関の回転速度と吸気圧とでＥＧＲ開度を設定した場合、高地では大気圧が低下するため背圧が低下することになり、そのために標準大気圧下と同じＥＧＲ開度に設定した場合にはＥＧＲ量は高地に行くほど減少する。その結果、ＥＧＲ分圧割合に誤差が発生するため、燃料噴射量と点火時期とに矛盾が発生することになる。
【００２０】
このために、ステップ３０５にて基本制御量を次ぎのように補正する。すなわち、大気圧によるＥＧＲ量の変化割合Ｅｄを図５に示す形式の制御マップ、すなわち、大気圧Ｐａと吸気圧Ｐｂとを軸にしたマップに記憶しておき、大気圧と吸気圧とから高地でのＥＧＲ量の変化割合Ｅｄを算出する。これに基づいて次式のように演算することにより、実際のＥＧＲ量に適合した補正噴射量Ｐｗ２ｓを演算することができる。
Ｐｗ２ｓ＝Ｐｗ１×｛１−（１−Ｍｐ）×Ｅｄ｝  ・・・・（３）
また、点火時期についても実際のＥＧＲ量により適正な点火時期が異なるため、ＥＧＲ量の変化割合Ｅｄに基づいてＥＧＲ制御実行時および停止時の点火時期より次式のように補間することにより適正な点火時期Ｓａ２ｓを演算することができる。
Ｓａ２ｓ＝Ｓａ１×（１−Ｅｄ）＋Ｓａ２×Ｅｄ  ・・・・（４）
【００２１】
このように求められた補正噴射量Ｐｗ２ｓと点火時期Ｓａ２ｓとはＥＧＲ装置１２が動作しない場合と同様に、ステップ３０６にて制御量算出手段３０により内燃機関１の他のパラメータによる補正が行われ、最終的な補正噴射量Ｐｗと点火時期Ｓａとが演算される。
【００２２】
ここで、ＥＧＲ量の変化割合Ｅｄを記憶するマップとして図５に示す大気圧と吸気圧とのマップにしたのは次ぎの理由からである。つまり、ＥＧＲ装置により導入されるＥＧＲ量は背圧Ｐｅと吸気圧Ｐｂとの圧力差、および、ＥＧＲ開度Ｅｏにより決定される。この発明の制御では内燃機関１の回転速度Ｎｅと吸気圧Ｐｂとが同一の場合、標準大気圧下においても高地においてもＥＧＲ開度Ｅｏは同一であり、吸気圧Ｐｂも同一であるが、大気圧Ｐａに大きく依存する背圧Ｐｅのみ異なることとなる。
【００２３】
このことから、ＥＧＲ装置１２を流れる流れを、等エントロピー流れと仮定すると、公知のエネルギー方程式より標準大気圧下と高地でのＥＧＲ量との比は背圧Ｐｅ（≒大気圧Ｐａ）と吸気圧Ｐｂとにより表すことができる。この関係よりＥＧＲ量の変化割合Ｅｄを表すマップを机上にて算出することができ、本マップを基に適合を行うことにより、大気圧変化時のＥＧＲ量変化に対する適合を容易に行うことができるものである。
【００２４】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、大気圧を検出する大気圧検出手段、内燃機関の回転速度と吸気圧とからこの内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段、この運転状態検出手段の検出結果に基づき排気ガスの再循環量を制御する排気ガス再循環量制御手段、排気ガス再循環の停止状態において前記運転状態検出手段の検出結果に基づき前記内燃機関の基本制御量を算出する第一基本制御量算出手段、排気ガス再循環の動作状態において前記運転状態検出手段の検出結果に基づき前記内燃機関の基本制御量を算出する第二基本制御量算出手段、前記第一基本制御量算出手段の算出結果または前記第二基本制御量算出手段の算出結果を前記内燃機関の状態を示す物理量により補正する制御量算出手段、排気ガス再循環の動作状態において前記運転状態検出手段の検出結果と前記大気圧検出手段の検出結果とから大気圧変化時における排気ガス再循環量の変化量を標準大気圧下での排気ガス再循環量に対する変化割合として算出する排気ガス再循環変化量算出手段、この排気ガス再循環変化量算出手段が算出した排気ガス再循環量の変化割合に基づき前記第二基本制御量算出手段が算出した基本制御量を補正する補正手段を備え、排気ガス再循環変化量算出手段によって算出される排気ガス再循環量の変化割合が大気圧と吸気圧との関数として算出されるようにしたので、排気ガス再循環制御実行時に大気圧が変化した場合において、内燃機関の各制御量を実際に要求される制御量に精度良く適合させることができ、優れた内燃機関の電子制御装置を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による内燃機関の電子制御装置における制御手段の機能ブロック図である。
【図２】  この発明の実施の形態１による内燃機関の電子制御装置の構成図である。
【図３】  この発明の実施の形態１による内燃機関の電子制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】  この発明の実施の形態１による内燃機関の電子制御装置の制御マップの説明図である。
【図５】  この発明の実施の形態１による内燃機関の電子制御装置の制御マップの説明図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関、３  吸気通路、４  吸気温センサ、５ スロットル弁、  ６  スロットル開度センサ、７ サージタンク、８  吸気圧センサ、  ９ 排気通路、１０  空燃比センサ、１２  排気ガス再循環装置、 １３  排気ガス循環通路、１４  クランク角センサ、１５ 水温センサ、  １６  制御手段、１７ 入力ポート、１８  出力ポート、  １９ 点火コイル、２０  燃料噴射弁、２１  運転状態検出手段、 ２２  回転速度検出手段、２３  吸気圧検出手段、 ２４  排気ガス再循環量制御手段、２５  大気圧検出手段、 ２６  第一基本制御量算出手段、２７  排気ガス再循環変化量算出手段、 ２８  第二基本制御量補正手段、２９  第二基本制御量算出手段、 ３０  制御量算出手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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