JP2917417B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はエンジンの制御装置に関する。

（従来の技術） エンジンの各気筒への燃料供給量及び点火時期を電子
制御しているエンジンにおいては、エンジンのクランク
角を検出し、その検出信号に応答して、その時の運転状
態に応じてエンジンの燃料噴射量及び点火時期を１つの
割り込み処理として行なっていた。つまり、１つの割り
込み処理で、燃料噴射量及び点火時期を演算し、直後に
燃料噴射データ及び点火時期データとして出力してい
た。

（発明が解決しようとする課題） このように、燃料噴射量と点火時期とを同時に決定
し、それらデータを直後に使用するため、燃料噴射量と
点火時期との不整合が生じていた。これは、インジェク
タから噴射された燃料は吸気行程及び圧縮行程を経た18
0℃Ａ後に点火されるためである。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的
はほぼ同時に決定された燃料噴射量と点火時期データの
うち点火時期データを２行程遅れて使用することによ
り、燃料噴射量と点火時期データとの不整合を防止し、
適正なエンジン運転制御を行うことができるエンジンの
制御装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） エンジンのクランク角を検出するクランク角センサ
と、このクランク角センサにより検出されるクランク角
位置に基づき、各気筒毎の燃焼サイクルにおける特定行
程に応答して周期的にエンジンの点火時期を算出し、該
点火時期を出力する点火時期算出手段と、上記点火時期
算出手段による点火時期の算出に同期して燃料噴射量を
算出し、該燃料噴射量を出力する燃料噴射量算出手段
と、燃料を噴射する燃料噴射手段と、各気筒に設けられ
た点火栓に点火信号を出力する点火手段と、上記点火時
期算出手段により出力された点火時期及び上記燃料噴射
量算出手段により出力された燃料噴射量に基づいて上記
燃料噴射手段及び点火手段に作動指令を出力する制御手
段とを具備し、上記制御手段は、上記燃料噴射量算出手
段により算出された上記燃料噴射量により燃料を噴射し
た気筒に対して、該燃料噴射量を算出した周期に上記点
火時期算出手段により算出された上記点火時期に基づい
て、該燃料噴射量に基づく噴射指令を行ってから上記エ
ンジンの燃焼サイクルにおける２行程後に上記点火手段
に点火指令を行うことを特徴とするエンジンの制御装置
である。

（作用） 燃料噴射量算出手段により算出された燃料噴射量によ
り燃料を噴射した気筒に対して、該燃料噴射量を算出し
た周期に点火時期算出手段により算出された上記点火時
期に基づいて、該燃料噴射量に基づく噴射指令を行って
から上記エンジンの燃焼サイクルにおける２行程後に点
火手段に点火指令を行うようにしている。

（実施例） 以下、図面参照をして本発明の一実施例に係わるエン
ジンの制御装置について説明する。第１図において、図
示しない自動車に搭載されているエンジン14の吸気通路
11には、その上流端にエアクリーナ13が装着され、該エ
アクリーナ13の内部には、吸気通路11を通過する空気量
を検出するエアフローセンサ８が配設されている。さら
に、このエアクリーナ13には、エアクリーナ13を通過す
る空気の温度を検出する吸気温度センサ９が設けられて
いる。また、吸気通路11には、エアクリーナ13より下流
側に、人為的操作部材としてのアクセルペダル（図示せ
ず）と連結されたスロットル弁12が設けられ、エンジン
出力調整要素としての該スロットル弁12には、その開度
を全域に亙り検出するスロットル開度センサ６及びその
開度がアイドル位置（全閉位置）にあるか否かをオンオ
フ的に検出するアイドルスイッチ10がそれぞれ設けられ
ている。さらに、スロットル弁介装位置下流側の吸気通
路11には、燃料供給装置としての電磁式燃料噴射弁（以
下、インジェクタという）２が設けられている。このイ
ンジェクタ２には吸気管内圧力との差圧が一定となるよ
うに制御された供給圧を有する燃料が導かれており、エ
ンジン14への燃料供給量はインジェクタ２の開弁時間に
基づいて設定されるようになっている。一方、エンジン
14の排気通路15には三元触媒16介装位置の上流側排気通
路には、該通路中の酸素濃度に応じて出力がリニア的に
変化するリニア空燃比センサ７が設けられている。（な
お、このリニア空燃比センサ７は、希薄燃焼中に空燃比
のフィードバック制御を行わない場合には、理論混合比
近傍で出力がステップ状に変化する酸素（O₂）センサで
代用できる。） さらに、エンジン14には、その冷却水温度を検出する
水温センサ５及びそのクランク角度を検出するクランク
角センサ３（このクランク角センサ３から発生される離
散的なクランクパルス信号の時間間隔を後述する制御装
置１のタイマで計測することによりエンジン回転数情報
が検出されうるようになっており、即ちこのクランク角
センサ３はエンジン回転数を検出する回転数センサとし
ても機能している。）が設けられており、これら水温セ
ンサ５及びクランク角センサ３の検出結果は、他のセン
サ（エアフローセンサ8,吸気温度センサ9,スロットル開
度センサ6,アイドルスイッチ10及びリニア空燃比センサ
７）の検出結果と同様にマイクロコンピュータを中心と
して構成される制御装置１に入力されるようになってい
る。また、制御装置１には、当該エンジン14が搭載され
る自動車の速度を検出する図示しない車速センサの検出
結果も入力される。

さらに、この制御装置１にはパワートランジスタQ1が
接続されており、このトランジスタQ1のエミッタは接地
され、そのコレクタはイグニションコイル21の一次側コ
イル211に接続されている。さらに、イグニションコイ
ル21の二次側コイル212には点火プラグ23が接続されて
いる。なお、上記一次側コイル211と二次側コイル212の
それぞれの一端側にはバッテリ24の陽極が接続されてい
る。この制御装置１は各センサからの入力情報に基づい
て点火時期を演算し、その点火時期に上記パワートラン
ジスタQ1をオンさせ、イグニションコイル21の一次側電
流を遮断することにより、イグニションコイル21の二次
側に接続された点火プラグ23に火花放電を発生させてい
る。

そして、制御装置１は、各センサからの入力情報に基
づいてエンジン14への燃料供給量を演算し、該演算結果
に基づく出力信号をインジェクタ２に送出する。この
際、制御装置１の記憶部であるROMには、吸入空気量Ａ
と基本噴射量Tbとの関数関係（Tb＝Ｋ×A;Kは比例定
数）及び各種運転状態情報と補正係数との関数関係が予
め入力されており、制御装置１では、各種センサからの
入力情報に基づいて基本噴射量Tb及び各種補正係数を求
め、これらを総合して最終的な燃料噴射量データTinj
（インジェクタ２の開弁時間データ）を得、この燃料噴
射量データTinjをインジェクタ２に付与するようになっ
ている。

次に、上記のように構成された本発明の一実施例の動
作について説明する。クランク角センサ３から出力され
るクランク角信号が入力される毎に、制御装置１におい
て第２図に示す点火割込ルーチンが開始される。まず、
点火すべき気筒を識別する処理が行われる（ステップS
1）。この気筒識別とは点火を行うべき気筒番号を上記
クランク角信号に同期して順次更新していく処理をい
う。次ぎに、制御装置１内のメモリ11m（第３図）に記
憶されている今回、前回、前々回の点火時期データIg
（Ｎ）、Ig（Ｎ−１）、Ig（Ｎ−２）の内、前々回の点
火時期データIg（Ｎ−２）が点火時期データとして出力
される（ステップS2）。そして、メモリ11mに記憶され
ている点火時期データがシフトされる。つまり、点火時
期データIg（Ｎ）をIg（Ｎ−１）とし、点火時期データ
Ig（Ｎ−１）をIg（Ｎ−２）とするようにしている。次
ぎに、今回の点火時期データIg（Ｎ）が後述するインジ
ェクタ割込ルーチンで演算されたエンジン回転数Neとエ
ンジン１回転当たりの吸入空気量Ａに基づいて演算され
る（ステップS4）。

このようにして、点火時期データはクランク角信号入
力される毎にメモリ11mに記憶される２行程前の点火時
期データを出力している。

次に、インジェクタ駆動割込ルーチンについて第４図
のフローチャートを参照して説明する。まず、隣り合う
クランクパルスの間の時間間隔をクロックにより計測
し、その計測結果に基づいてエンジン回転数情報Neを演
算し、隣り合うクランクパルス間即ち前回の噴射が行わ
れた時点から今回の噴射が行われる時点までの間にエン
ジン14に吸入された空気量Ａ（エンジン負荷）をエアフ
ローセンサ８の出力に基づいて演算する（ステップS11,
S12）。そして、上記ステップS2で算出された吸入空気
量Ａ及びエンジン回転数Neに基づいてインジェクタ２の
基本駆動時間Tbが算出される。そして、この基本駆動時
間Tbに対してエンジンの冷却水温等による各種補正がな
され、インジェクタ２の開弁時間データTinjを作成し、
このデータinjを図示しないインジェクタ駆動用タイマ
にセットし、タイマをトリガする。（これにより、イン
ジェクタ２をデータTinjによって設定された時間だけ開
弁され、エンジンに燃料を供給している。） 上記したようにこの第１実施例によれば、燃料噴射量
とほぼ同時期に演算された点火時期データを２行程遅れ
て出力することにより、筒内ガスと点火時期との整合を
とることができる。

次に、本発明の第２実施例について説明する。この第
２実施例においては、リーンバーンエンジンにおいてリ
ーンバーン（Ｌ）モードとストイキオ（Ｓ）モードとの
切り換えを行なった場合に、燃料噴射量と点火時期との
不整合が生じるために、リーンバーンモードとストイキ
オモードの切り換えが行われた場合には、点火時期デー
タを２行程遅れて使用するようにしている。ところで、
リーンバーンモードは空燃比を大きくして（例えば、20
程度）、燃料消費率を向上させているモードであり、ス
トイキオモードとは空燃比を理論空燃比（14.7）として
加速性能を良くしたものである。このリーンバーンモー
ドとストイキオモードとの切り換えは図示しないメイン
ルーチンで行われているもので、エンジンの運転状態
（吸入空気量とエンジン回転数）に基づいて制御装置１
で行われる。つまり、制御装置１は加速が要求されてい
ないエンジンの運転状態では、リーンバーンモードと
し、加速が要求されているエンジンの運転状態ではスト
イキオモードとされる。

次ぎに、第５図を参照して第２実施例の点火割込ルー
チンについて説明する。まず、クランク角センサ３から
出力されるクランク角信号が入力される毎に、制御装置
１において第５図に示す点火割込ルーチンが開始され
る。まず、点火すべき気筒を識別する処理が行われる
（ステップS21）。この気筒識別とは点火を行うべき気
筒番号を上記クランク角信号に同期して順次更新してい
く処理をいう。次ぎに、制御装置１内のメモリ11m（第
６図）に記憶されているIg（Ｎ）とIg（Ｎ−１）がIg
（Ｎ−１）、Ig（Ｎ−２）にシフトされて記憶される
（ステップS22）。そして、今回の点火時期データIg
（Ｎ）が上記した第１実施例で説明したインジェクタ割
込ルーチンで演算されたエンジン回転数Neとエンジン１
回転当たりの吸入空気量Ａに基づいて演算される（ステ
ップS23）。そして、ストイキオモードとリーンバーン
モードとの切り換えが行われたか判定される（ステップ
S25）。そして、このステップ25でストイキオモードと
リーンバーンモードとの切り換えが行われたと判定され
た場合には、制御装置１に設けられたカウンタに２が設
定される。ここで、ストイキオモードとリーンバーンモ
ードとの切り換えが行われたと判定されない場合には、
ステップS25の処理はスキップされる。

そして、カウンタの内容が「０」であるか判定され、
上記ステップS25で「２」に設定された直後であるの
で、「NO」と判定されてステップS27以降の処理が行わ
れる。つまり、カウンタの計数値がデクリメントされ
（カウンタ＝１）、メモリ11mに記憶されている２行程
前の点火時期データIg（Ｎ−２）が出力されて、点火時
期制御が行われる（ステップS28）。

そして、次ぎのクランク角信号に応答して再度この点
火割込ルーチンが展開されるが、次ぎの割込みルーチン
のステップS27でカウンタがデクリメントされる（カウ
ンタ＝０）共に点火時期データIg（Ｎ−２）が出力され
る。

そして、さらに次ぎのクランク角信号が応答して点火
割込ルーチンが展開されるが、この点火割込ルーチンの
ステップS26の判定ではカウンタ＝０であるため、メモ
リ11mに記憶されている点火時期データIg（Ｎ）が出力
され、点火時期が制御される。

つまり、ストイキオモードとリーンバーンモードとの
切り換えが行われた場合には２行程だけ、点火時期デー
タを２行程前のものを使用することにより、燃料噴射量
と点火時期との不整合をなくすようにしている。

次に、本発明の第３実施例について第７図を参照して
説明する。この第３実施例においては、図示しないメイ
ンルーチンでリーンフィードバックモード（Ｌ−FB）か
それ以外のモード（ストイキオモードを含む）の切り換
え制御を行っている。なお、リーンフィードバック（Ｌ
−FB）モードとは混合気の空燃比が例えば20となるよう
にリニア空燃比センサ７の出力をフィードバックさせて
制御するモードを意味する。さらに、そのメインルーチ
ンでは第４図のインジェクタ駆動割込ルーチンで演算さ
れたエンジン回転数Neと空気量Ａ（エンジン負荷）に基
づいて点火時期データを演算して、制御装置１のメモリ
のアドレスADVDATに記憶させている。

以下、点火割込ルーチンについて第７図を参照して説
明する。まず、クランク角センサ３から出力されるクラ
ンク角信号が入力される毎に、制御装置１において第７
図に示す点火割込ルーチンが開始される。まず、点火す
べき気筒を識別する処理が行われる（ステップS31）。
この気筒識別とは点火を行うべき気筒番号を上記クラン
ク角信号に同期して順次更新していく処理をいう。そし
て、Ｌ−FBモードであるか判定される（ステップS3
2）。そして、このステップS32において、Ｌ−FBモード
であると判定された場合にはアドレスADVDATに記憶され
ている点火時期データをアドレスMEMに退避させる（ス
テップS34）。つまり、このアドレスMEMにはＬ−FBモー
ドでの点火時期データ退避されている。そして、カウン
タ＝２とされ（ステップS35）、アドレスADVDATに記憶
されている図示しないメインルーチンで演算された点火
時期データが制御装置１内のタイマにセットされ、点火
時期データで指定された時刻に点火される。このよう
に、Ｌ−FBモードが維持されている状態では、ステップ
S31,S32,S34〜S36の処理により点火時期制御が行われて
おり、カウンタは「２」に保たれている。

ところで、Ｌ−FBモードからＬ−FBモード以外に切換
わると、ステップS32で「NO」と判定され、カウンタの
計数値が「０」であるか判定される。ここで、Ｌ−FBモ
ードからＬ−FBモード以外に切換わった直後ではカウン
タの計数値は「２」であるため、「NO」と判定され、カ
ウンタの計数値がデクリメントされて「１」とされ（ス
テップS37）、アドレスMEMに退避されていたＬ−FBモー
ドの点火時期データをアドレスADVDATに書き込んでい
る。そして、アドレスADVDATに記憶されている点火時期
データが制御装置１内のタイマにセットされ、点火時期
データで指定された時刻に点火される。

そして、次ぎの点火割込ルーチンが実行された場合に
は、ステップS31,S32を経て、ステップS33の判定に至
る。ここで、カウンタには「１」がセットされているた
め、「NO」と判定され上記したようにステップS37,S38,
S36の処理によりアドレスADVDATに記憶されている点火
時期データが制御装置１内のタイマにセットされ、点火
時期データで指定された時刻に点火される。ここで、上
記ステップS37ではカウンタの計数値は「０」となって
いる。

さらに、次ぎの点火割込ルーチンが実行されると、ス
テップS31,S32を経て、ステップS33の判定に至る。ここ
で、カウンタには「０」がセットされているため、「YE
S」と判定され、ステップS36に至る。このステップS36
において、上述したように、アドレスADVDATに記憶され
ている点火時期データが制御装置１内のタイマにセット
され、点火時期データで指定された時刻に点火される。

このようにして、Ｌ−FBモードからそれ以外のモード
に切換わった場合には、その直後から２工程はＬ−FBモ
ードの点火時期データを用いて点火時期を決定してい
る。これにより、燃料噴射量と点火時期の不整合をなく
している。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、ほぼ同時に決定
された燃料噴射量と点火時期データのうち点火時期デー
タを２行程遅れて使用することにより、燃料噴射量と点
火時期データとの不整合を防止し、切り換えショックを
なくして適正なエンジン運転制御を行うことができるエ
ンジンの制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係わるエンジンの制御装
置を示す構成図、第２図及び第４図は第１実施例の動作
を説明するためのフローチャート、第３図はメモリの記
憶内容を示す図、第４図はインジェクタ割り込みルーチ
ンを示すフローチャート、第５図は本発明の第２実施例
の動作を示すフローチャート、第６図はメモリの記憶内
容を示す図、第７図は本発明の第３実施例の動作を説明
するためのフローチャートである。 １……制御装置、２……インジェクタ、３……クランク
角センサ、14……エンジン。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンのクランク角を検出するクランク
   角センサと、 このクランク角センサにより検出されるクランク角位置
   に基づき、各気筒毎の燃焼サイクルにおける特定行程に
   応答して周期的にエンジンの点火時期を算出し、該点火
   時期を出力する点火時期算出手段と、 上記点火時期算出手段による点火時期の算出に同期して
   燃料噴射量を算出し、該燃料噴射量を出力する燃料噴射
   量算出手段と、 燃料を噴射する燃料噴射手段と、 各気筒に設けられた点火栓に点火信号を出力する点火手
   段と、 上記点火時期算出手段により出力された点火時期及び上
   記燃料噴射量算出手段により出力された燃料噴射量に基
   づいて上記燃料噴射手段及び点火手段に作動指令を出力
   する制御手段とを具備し、 上記制御手段は、上記燃料噴射量算出手段により算出さ
   れた上記燃料噴射量により燃料を噴射した気筒に対し
   て、該燃料噴射量を算出した周期に上記点火時期算出手
   段により算出された上記点火時期に基づいて、該燃料噴
   射量に基づく噴射指令を行ってから上記エンジンの燃焼
   サイクルにおける２行程後に上記点火手段に点火指令を
   行うことを特徴とするエンジンの制御装置。