JP2529972B2

JP2529972B2 - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2529972B2
Application number: JP62193099A
Authority: JP
Inventors: 宏能瀬; 茂樹今津; 武吉村; 泰河野
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-07-30
Filing date: 1987-07-30
Publication date: 1996-09-04
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: JPS6435052A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、アイドル運転時等にエンジンの不安定度
（いわゆるラフネス）を適度に規制して運転の安定性を
保つためのエンジンの制御装置に関するものである。

（従来技術）従来、例えば特開昭56−146025号公報に示されるよう
に、アイドル運転時や定速運転時に、エンジンの運転の
安定性を保つため、エンジンの回転変動を調べることに
よってラフネスを検出し、このラフネスが設定値となる
ように燃料噴射量や点火時期等のエンジン制御パラメー
タを調整するようにした制御装置は知られている。

なお、上記公報に示された装置では、回転変動が設定
値を越えたときに、設定値との差に応じて燃料噴射量等
をフィードバック的に補正制御しているが、所定の運転
状態となったときに燃料噴射量等とラフネスとの関係を
調べてラフネスが設定値となるような制御量（例えば燃
料噴射量の補正量）の値を求め、その後運転状態が一定
であれば制御量を上記値に設定した状態で制御を行なう
ようにしたものもある。また、この種の制御において
は、通常、ラフネスが許容される程度（乗員に不快感を
与えない程度）の範囲内でエンジン制御パラメータを燃
費等に有利な状態に保ち、例えば燃料噴射量を制御する
場合はラフネスの許容範囲内でできるだけ空燃比をリー
ン側に保つようにするため、ラフネスの許容範囲の上限
に近い値に設定値を定めるようにしている。

ところで、このような制御においては、なんらかの外
乱で制御量が変化することによりラフネスが変化して設
定値からずれる場合があり、この場合に、制御量の変化
に対するラフネスの変化率が小さければ上記のずれも小
さいので支障はないが、制御量の変化に対するラフネス
の変化率が大きければ、ラフネスが設定値から大きくず
れて許容範囲を越えてしまい、運転の安定性が損われる
おそれがある。また、このような事態を避けるため、予
め上記設定値をラフネスの許容限界よりもかなり低く設
定しておくことが考えられるが、このようにすると、ラ
フネスの許容範囲内でできるだけ燃費等に有利な状態に
制御したいという要求を充分に満足できない。

（発明の目的）本発明は上記の事情に鑑み、エンジンの運転の安定性
および燃費等についての要求を満足するようにエンジン
の制御パラメータを適度に調整することができ、しか
も、外乱発生時等にも運転の安定性を確保することがで
きるエンジンの制御装置を提供するものである。

（発明の構成）本発明は、第１図の構成説明図に示すように、エンジ
ンの運転状態を検出する運転状態検出手段１と、上記運
転状態検出手段１の出力に応じてエンジン制御パラメー
タの制御量を設定する制御量設定手段２と、エンジンの
不安定度を検出する不安定度検出手段３と、上記不安定
度検出手段３の出力に応じ、エンジンの不安定度が設定
値となるように上記制御量設定手段２の設定制御量を調
整する調整手段４と、上記不安定度検出手段３の検出値
の制御量の変化に対する変化率を検出する変化率検出手
段５と、上記変化率検出手段５により検出された変化率
が所定値以上のとき上記不安定度の設定値を変更する補
正手段６とを備えたものである。

この構成によると、上記調整手段４においては、予め
上記不安定度の許容範囲を考慮した適度の値に上記設定
値が定められて、上記制御量の変化に対する不安定度の
変化率が小さいときは不安定度が上記設定値となるよう
に制御量が調整される一方、上記制御量の変化に対する
不安定度の変化率が大きいときは、上記補正手段６によ
って上記設定値が変更されることにより、制御量が多少
変化しても不安定度が許容限界を越えることが避けられ
る。

（実施例）第２図は本発明の一実施例を示し、この図において、
11はエンジン本体であって、その各気筒のピストン12上
方に燃焼室13を有するとともに、吸気弁14、排気弁15、
点火プラグ16等を装備している。このエンジン本体11に
は、吸気通路17および排気通路18が接続されている。

上記吸気通路17には、エアクリーナ21と、吸気量を検
出するエアフローメータ22と、アクセル操作に応じて吸
気量を調節するスロットル弁23と、エンジンに燃料を供
給する燃料噴射弁24とが配設されている。さらに必要に
応じ、上記スロットル弁23をバイパスするバイパス通路
25と、このバイパス通路25の空気流通量を調節するバイ
パス制御弁26が設けられる。

また、27はスロットル弁23の開度を検出するスロット
ル開度センサ、28はスロットル弁23下流の吸気圧力を検
出する吸気圧センサ、29はクランク角の検出に基づいて
クランク角検出信号およびエンジン回転数検出信号を出
力するクランク角センサである。これらのセンサ27〜29
および上記エアフローメータ22は、第１図中の運転状態
検出手段１に相当する。これらのセンサ27〜29およびエ
アフローメータ22からの信号は、マイクロコンピュータ
等を用いたコントロールユニット（ECU）30に入力され
ている。このコントロールユニット30により、エンジン
の運転状態およびエンジンの不安定度に応じたエンジン
制御パラメータの制御量の設定、調節とそれに基づく制
御とが行なわれ、例えば燃料噴射弁24からの燃料噴射量
の制御が行なわれる。

このコントロールユニット30に、第１図に示した制御
量設定手段２、不安定度検出手段３、調整手段４、変化
率検出手段５、補正手段６が含まれる。つまりこのコン
トロールユニット30は、後述のフローチャートに従った
制御により、上記エアフローメータ22および各センサ27
〜29によって検出される運転状態に応じて燃料噴射量を
設定し、かつ、アイドル運転時の燃料噴射量の設定にあ
たっては、クランク角信号から調べられる回転速度の変
動によってエンジンのラフネス（不安定度）を検出し、
上記回転変動が設定値となるように設定制御量を調節す
る。さらに、回転変動の制御量の変化に対する変化率を
検出し、この変化率が所定値以上のとき上記設定値を変
更するようにしている。上記回転変動の変化率とは、制
御量を変化させたときの回転変動の大きさの増減の度合
を意味するものであり、例えば燃料噴射毎に回転変動を
調べた場合の前回の値と今回の値との差によって変化率
が調べられる。

なお、ラフネスを調整するためのエンジン制御パラメ
ータの制御は、上記のような燃料噴射量の制御に限ら
ず、点火プラグ16の点火時期の制御によってもよく、ま
た、バイパス通路26のバイパス制御弁25によるバイパス
空気量の制御を行なうようにしてもよい。

第３図はエンジンのラフネスを示す回転変動（エンジ
ン回転速度の変動）と空燃比（A/F）との関係を表わし
ている。この図のように、上記回転変動は空燃比によっ
て変化し、かつ、ある空燃比で回転変動が最小となっ
て、これより空燃比がリーン側に変化してもリッチ側に
変化しても回転変動が増大する。そして、この回転変動
の大きさや空燃比変化に対する変化率は、エンジン毎の
性能のばらつきや経年変化その他の条件によって線31〜
〜33で示すように種々異なる。つまり、上記のような条
件によっては、空燃比変化に対して線31のように回転変
動の値が緩かに変化する場合（変化率小）と、線32のよ
うに急激に変化する場合（変化率大）とがある。また、
回転変動の許容範囲を考慮して回転変動の設定値Ａを定
めた場合に、通常は上記線31,32のように回転変動が設
定値Ａ以下となる部分が存在するが、とくに運転の安定
性に不利な条件にあるときは、線33のように回転変動が
設定値Ａを常に上回るような特性となる場合が生じる可
能性もある。そこで、次に述べる制御の具体例では、上
記各場合に応じて回転変動の設定、変更を行なうように
している。

第４図は上記コントロールユニット30による制御の具
体例をフローチャートで示す。このフローチャートの制
御は、イグニッションスイッチONでスタートし、まずス
テップS₁で、後述するアイドル運転時のエンジン不安定
度調整のための燃料噴射量の補正量Cidが設定済みかど
うかを識別するフラグＦを０とイニシャライズしてか
ら、ステップS₂以降の処理を繰返す。

ステップS₂では吸気量Vs、エンジン回転数Ne、吸気圧
Piおよびスロットル開度TVOを読込み、続いてステップS
₃で、吸気量Vsとエンジン回転数Neとに応じて基本噴射
パルス幅T₀を演算する。次にステップS₃で、エンジン回
転数およびスロットル開度等によって現在の運転状態が
アイドル域にあるか否かを調べ、アイドル域にない場合
は、上記基本噴射パルス幅T₀に運転域等に応じた各種補
正量Czを加えることにより最終的な燃料噴射量に相当す
る最終燃料噴射パルス幅Teを求め（ステップS₅）、それ
に応じた噴射パルスを燃料噴射弁24に出力して燃料噴射
（INJ）を行なわせてから（ステップS₆）、ステップS₂
に戻る。

エンジン始動後に始めてアイドル域となったときは上
記ステップS₄の判定がYESとなるとともに、それに続く
ステップS₇でのフラグＦが０が否かの判定がYESとなっ
て、後記ステップS₁₁以降の、アイドル時の補正量Cidを
設定する処理に移る。また、この補正量設定処理が行な
われた後は、フラグＦが１とされることにより、ステッ
プS₇での判定がNOとなり、この場合は制御量設定手段２
の機能を果す処理として、既に設定されて記憶されてい
る補正量Cidをメモリから読みだし（ステップS₈）、こ
れを上記基本噴射パルス幅T₀に加えることによって最終
噴射パルス幅を求め（ステップS₉）、それに応じた燃料
噴射を行なわせ（ステップS₁₀）、それからステップS₂
に戻る。

ステップS₇でのYESの判定に続く補正量設定のための
処理では、まずステップS₁₁で、補正量Cidに一定の初期
値Cid₀を与える。この初期値Cid₀は空燃比が多少リッチ
側となるように予め定められている。続いてステップS
₁₂で噴射処理を行なう。このステップS₁₂および後記ス
テップS₁₉、ステップS₂₇、ステップS₂₉、ステップS₃₇に
おける各噴射処理は、それぞれの処理の時点で与えられ
ている補正量Cidを基本噴射パルス幅に加えて最終噴射
パルス幅を求め、それに応じて燃料噴射を行なうもので
ある。

ステップS₁₂に続いてステップS₁₃でクランク角を読込
み、ステップS₁₄で上記クランク角の角速度変化を調べ
て回転変動B₁を演算する。このステップS₁₄と後記ステ
ップS₂₂、ステップS₃₁、ステップS₃₉は不安定度検出手
段３としての処理となる。ステップS₁₄に続いてステッ
プS₁₅で上記回転変動B₁を設定値Ａと比較する。そし
て、ステップS₁₆で、回転変動の前回の値に対して今回
の値が設定値Ａを横切って変化したか否かを調べる。そ
して、その判定がNOの場合は、ステップS₁₇で上記回転
変動B₁が設定値Ａ以上か否かを調べる。

アイドル域となった当初において空燃比がリッチ側で
回転変動が設定値Ａ以上であるとき（第３図中の点311,
321,331のいずれかにあるとき）には、ステップS₁₆の判
定がNO、ステップS₁₇の判定がYESとなる。このときは、
ステップS₁₈で補正量Cidを一定値ΔＣだけ小さくしてか
らステップS₁₉で噴射処理を行ない、さらに後述のステ
ップS₂₀を経てクランク角の読込み（ステップS₂₁）およ
び回転変動B₂の演算（ステップS₂₂）を行ない、この回
転変動が前回の回転変動B₁以下か否かを調べ、その判定
がYESであれば、ステップS₁₃に戻ってそれ以降の処理を
繰返す。これにより、空燃比を次第にリーン側に変化さ
せて、回転変動を第３図中の矢印a₁、b₁、c₁のように変
化させる。なお、このように回転変動を変化させても第
３図中の線33のような特性では回転変動が設定値Ａを下
回らない。この場合は回転変動をできるだけ小さく抑え
ることが要求されるので、回転変動が最小値を過ぎて上
記ステップS₂₃での判定がNOに切替わったとき（第３図
中の点332）に、補正量Cidを一定値ΔＣだけ増加させて
から（ステップS₂₄）、ステップS₂₀でこのルーチンを２
回以上通過後にB₁とB₂の大小が変ったことを判定し、後
述のステップS₃₄,S₃₅に移る。

第３図中の線31もしくは線32のような特性で矢印a₁,b
₁のように回転変動が変化していくと、設定値Ａを横切
ったとき（第３図中の点312もしくは点322）に上記ステ
ップS₁₆の判定がYESとなって、ステップS₂₅に移り、か
つ、このステップS₂₅で回転変動が大から小に変化した
ことを判定する。このときは、回転変動の許容範囲内で
空燃比をできるだけリーン側とするため、ステップS₂₅
でのYESの判定につづいてステップS₂₆,S₂₇で補正量Cid
を一定量ΔＣ小さくして噴射処理を行なう。そして、回
転変動が設定値Ａより小さい間はステップS₁₃〜S₁₇およ
びステップS₂₆,S₂₇の処理を繰返すことにより、回転変
動を第３図中の矢印a₂,b₂のように変化させる。

このような処理で回転変動が設定値Ａを小から大に横
切ったときは、ステップS₁₇でのNOの判定に続くステッ
プS₂₅での判定がNOとなる。このときはまず前記変化率
検出手段５の機能を果す処理として、補正量Cidを一定
値ΔＣだけ小さくして噴射処理を行ない（ステップS₂₈,
S₂₉）、このときにクランク角を読込んで回転変動B₃を
演算し（ステップS₃₀,S₃₁）、この回転変動B₃と前回の
回転変動B₁との差によって回転変動の変化率ΔＢを求め
る（ステップS₃₂）。続いてステップS₃₃で、上記変化率
ΔＢが所定値よりも大きいか否かを調べる。そして、こ
の判定がNOの場合（第３図中の線31の特性に相当する場
合）は、ステップS₃₄に移ってそのときの補正量idの値
（第３図中の点313での値）をその後の制御のための記
憶値としてメモリにセットし、さらにステップS₃₅で上
記フラグＦを１とし、こうして前記調整手段４としての
処理を行なう。

また、ステップS₃₃の判定がYESの場合（第３図中の線
32の特性に相当する場合）は、前記補正手段６の機能を
果す処理として、補正量Cidを一定値ΔＣ大きくして噴
射処理を行なわせ（ステップS₃₆,S₃₇）、このときのク
ランク角を読込んで回転変動B₄を演算し（ステップS₃₈,
S₃₉）、この回転変動B₄を前回と比較して今回の方が大
きいか否かを調べる（ステップS₄₀,S₄₁）。そして、ス
テップS₄₁での判定がNOである間はステップS₃₆〜S₄₁の
処理を繰返すことにより、第３図中の矢印b₃方向に回転
変動を変化させ、ステップS₄₁での判定がYESに変った時
点（回転変動最小値付近である第３図中の点323）で、
ステップS₃₄,S₃₅の処理に移ることにより、そのときの
補正量Cidをメモリにセットする。

以上のようなフローチャートによるアイドル運転時の
制御においては、エンジンのラフネス（回転変動）が第
３図の線31のように空燃比変化に対して比較的緩かに変
化し、かつ設定値Ａ以下となる部分が存在する場合、回
転変動がほぼ上記設定値Ａとなる空燃比のうちでリーン
側の空燃比（点313での空燃比）が得られる値に燃料噴
射量の補正量Cidがセットされ、その後の制御において
上記補正量Cidと運転状態に応じた基本噴射パルス幅T₀
とで燃料噴射量が設定される。これにより、ラフネスの
許容範囲内で空燃比ができるだけリーン側となるように
設定される。そしてこの場合は、外乱によって空燃比が
多少変化しても、それに対するラフネスの変化は比較的
小さいため、エンジンの運転安定性は保たれる。

一方、エンジンのラフネスが第３図の線32のように空
燃比変化に対して急激に変化する場合、上記の本来の設
定値Ａによらずに、ラフネスが最小となる点323に設定
値が変更され、この点323での空燃比が得られる値に上
記補正量Cidがセットされることにより、外乱による空
燃比の変化によって回転変動が比較的大きく変化して
も、許容範囲内に保たれてエンジンの運転安定性は確保
されることとなる。

なお、上記実施例では、エンジンのラフネスの変化率
が所定値以上の場合に、ラフネスが最小となるように制
御量を調整しているが、ラフネスの設定値を低く変更し
てその設定値となるように制御量を調整してもよい。ま
た、上記実施例では、エンジン始動後にアイドル域とな
ったときに上記補正量Cidが求められてセットされ、エ
ンジンが停止されるまで、上記補正量Cidを用いてアイ
ドル運転時の制御が行なわれるようになっているが、一
定期間毎に、あるいは外部負荷の変動がある毎に、上記
補正量Cidを求めてセットする処理を行なうようにして
もよい。

また、エンジンの制御パラメータとして上記燃料噴射
量の代りに点火時期等を制御する場合も、そのリタード
量等を上記実施例と同様に設定、調整すればよい。

（発明の効果）以上のように本発明は、エンジンのアイドル運転時等
に、エンジンの不安定度が設定値となるようにエンジン
制御パラメータの制御量を調整するとともに、エンジン
の不安定度の制御量変化に対する変化率が大きい場合
は、上記設定値を変更するようにしているため、エンジ
ンの不安定度を適度のレベルに保ち、かつ、外乱によっ
て制御量が多少変化しても、エンジンの運転安定性を確
保することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成説明図、第２図は本発明の一実施
例を示す装置概略図、第３図は、空燃比と回転変動との
関係を示す図、第４図は制御のフローチャートである。１……運転状態検出手段、２……制御量設定手段、３…
…不安定度検出手段、４……調整手段、５……変化率検
出手段、６……補正手段、11……エンジン本体、22……
エアフローメータ、24……燃料噴射量、27……スロット
ル開度検出手段、28……吸気圧検出手段、29……クラン
ク角検出手段、30……コントロールユニット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河野泰広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (56)参考文献特開昭61−55338（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−61943（ＪＰ，Ａ) 特公昭52−26574（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの運転状態を検出する運転状態検
出手段と、上記運転状態検出手段の出力に応じてエンジ
ン制御パラメータの制御量を設定する制御量設定手段
と、エンジンの不安定度を検出する不安定度検出手段
と、上記不安定度検出手段の出力に応じ、エンジンの不
安定度が設定値となるように上記制御量設定手段の設定
制御量を調整する調整手段と、上記不安定度検出手段の
検出側の制御量の変化に対する変化率を検出する変化率
検出手段と、上記変化率検出手段により検出された変化
率が所定値以上のとき上記不安定度の設定値を変更する
補正手段とを備えたことを特徴とするエンジンの制御装
置。