JPH01100377A - エンジン回転数制御装置 - Google Patents

エンジン回転数制御装置

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JPH01100377A
JPH01100377A JP25581287A JP25581287A JPH01100377A JP H01100377 A JPH01100377 A JP H01100377A JP 25581287 A JP25581287 A JP 25581287A JP 25581287 A JP25581287 A JP 25581287A JP H01100377 A JPH01100377 A JP H01100377A
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JP
Japan
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ignition timing
engine
engine speed
correction
idling
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Application number
JP25581287A
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English (en)
Inventor
Kazumasa Iida
和正 飯田
Katsunori Ueda
克則 上田
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Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ガソリンエンジン等のスパーリングエンジン
(内燃機関)における回転数制御装置に関し、特にアイ
ドル運転時におけるエンジン回転数制御に用いて好適の
エンジン回転数制御装置に関する。
[従来の技術] 従来より、例えばエンジンアイドル時の回転数制御は、
アイドル開度にあるスロットル弁をアクチュエータで開
閉駆動してスロットル開度を調整したり、スロットル弁
をバイパスするバイパス路に弁を設け、この弁(バイパ
ス弁)の開度を調整したりして行なっている。すなわち
、スロットル弁開度やバイパス弁開度を変えることによ
り、吸入空気量が変わるため、これに応じ空燃比や点火
時期を制御することにより、エンジン回転数が目標回転
数となるように制御することが行なわれているのである
今、かかるアイドル運転時の点火時期制御に着目すると
、エンジン回転数Neや吸入空気量Aに応じた基本点火
時期を、A/NeとNeとで決まる進角値(点火時期情
報)をもった2次元マツプから求め、更にエンジン回転
数Neもしくはエンジン回転数変化率ΔNeに応じて基
本点火時期を補正するためのアイドル時用点火時期補正
量を求める。そして、このようにして得られた基本点火
時期およびアイドル時用点火時期補正量に基づき点火手
段(点火プラグや点火コイル等)を作動させることによ
り、エンジンの点火時期を制御している。
ところで1.アイドル時用点火時期補正量を求めるに際
しては、従来、例えば、第20図(a)、   −(b
)に示すようなアイドル安定化補正マツプが用いられて
いる。第20図(a)に示す比例制御(P制御)用は、
エンジン回転数Neとアイドル時用点火時期補正量θx
opとの関係を記憶しており、その関係は、エンジン回
転数Neがrsc(アイドルスピードコントロール)目
標エンジン回転数Neoよりも高いと、遅角させ、エン
ジン回転数NeがISC目標エンジン回転数Ne、より
も低いと、進角させるようになっている。また、第20
図(b)に示す微分制御(D制御)用は、エンジン回転
数変化率ΔNeとアイドル時用点火時期補正量θよりD
との関係を記憶していて、その関係は、エンジン回転が
上がっている状態で、遅角させ、エンジン回転が下がっ
ている状態で、進角させるようになっている。なお、い
ずれもハンチング防止のため、不感帯が設けられている
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、このような従来のエンジン回転数制御装
置では、第20図(a)、(b)にそれぞれ示したP制
御用もしくはD制御用のマツプのいずれか一方を適宜選
択してアイドル時用点火時期補正量θIDPまたはθよ
りDを求めているが、例えば、エンジン回転数は高いが
急激に降下しているような時(無負荷、高回転数状態か
らスロットル弁を全開とした場合やエアコン等の負荷を
オンからオフとした場合など)には、P制御用のマツプ
を用いれば基本点火時期を遅角方向に補正することにな
る一方、D制御用のマツプを用いれば基本点火時期を進
角方向に補正することになるといった矛盾が発生するた
め、最適のアイドル時用点火時期補正量を設定すること
は極めて難しく、アイドル運転時のエンジン回転数をき
め細かく制御できないという問題点がある。
そこで、P制御用マツプとD制御用マツプとを組み合わ
せ、例えば、各マツプにより得られたアイドル時用点火
時期補正量θxopとθIDDとの和を用いたり、アイ
ドル時用点火時期補正量θよりPyθよりDのうち大き
い方を点火時期補正量として用いたりすることも考えら
れるが、いずれにしてもアイドル時用点火時期補正量の
最適化は困難である。
本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、例えばアイドル運転時において、エンジン回転数は高
いが急激に降下しているような場合であっても、最適の
アイドル時用点火時期補正量を決定して、速やかに目標
エンジン回転数に収束させることができるようにした、
エンジン回転数制御装置を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] このため、本発明のエンジン回転数制御装置は、点火手
段を有するエンジンの運転状態に応じて基本点火時期を
設定する基本点火時期設定手段と、上記エンジンのアイ
ドル運転時に上記基本点火時期を補正するためのアイド
ル時点火時期補正量を設定するアイドル時用点火時期補
正量設定手段とをそなえるとともに、上記エンジンの運
転状態に応じて求められた上記の基本点火時期およびア
イドル時用点火時期補正量に基づき上記点火手段を作動
させることによりエンジン回転数を制御する制御手段を
そなえ、上記アイドル時用点火時期補正量がエンジン回
転数とエンジン回転数変化率とを入力条件としてファジ
ー理論に基づき決定され。
且つ、上記アイドル時用点火時期補正量が上記のエンジ
ン回転数とエンジン回転数変化率とから決まる2次元マ
ツプ上に記憶されていることを特徴としている。
[作 用コ 上述の本発明のエンジン回転数制御装置では、エンジン
のアイドル運転時には、アイドル時用点火時期補正量設
定手段が、エンジン回転数およびエンジン回転数変化率
に応じて、2次元マツプ上からファジー理論に基づき決
定されたアイドル時用点火時期補正量を求め、このアイ
ドル時点火時期補正量に従って基本点火時期設定手段に
より設定された基本点火時期を補正した後、補正して得
られた点火時期に基づき、制御手段が点火手段を作動さ
せる。
[実施例コ 以下、図面に・より本発明の一実施例としてのエンジン
回転数制御装置について説明すると、第1図はその制御
ブロック図、第2図は本装置を有するエンジンシステム
を示す全体構成図、第3図は上記エンジンシステムの制
御ブロック図、第4図は上記エンジンシステムの燃料制
御ブロック図、第5図(a)はその点火ドライバの電気
回路図、第5図(b)はその点火時期用の概略制御ブロ
ック図、第6図はその体積効率の決定の仕方を説明する
ためのフローチャート、第7図はそのノック臨界ライン
とMBTラインとの関係を示すグラフ、第8図はファジ
ー理論により決定されたアイドル時用点火時期補正量の
2次元マツプの内容を3次元的に示す図、第9図はその
エンジン回転数変化率の決定の仕方を説明するためのグ
ラフ、第10図はその点火時期の設定可能範囲を説明す
るためのグラフ、第11図(a)、(b)はいずれもそ
の制御規則の作成の仕方を説明するためのグラフ、第1
2図はその2次元マツプの作成の仕方を説明するための
図、第13図(a)〜(c)はいずれもメンバーシップ
関数の決定の仕方を説明するためのグラフ、第14〜1
6図はそのエンジン高回転状態から減速する場合の効果
を説明するためのグラフ、第17〜19図はその負荷変
動があった場合の効果を説明するためのグラフである。
さて、本装置によって制御される車載用ガソリンエンジ
ンシステムは、第2図のようになるが、この第2図にお
いて、ガソリンエンジンE(以下、単にエンジンEとい
う)はその燃焼室1に通じる吸気通路2および排気通路
3を有しており、吸気通路2と燃焼室1とは吸気弁4に
よって連通制御されるとともに、排気通路3と燃焼室1
とは排気弁5によって連通制御されるようになっている
また、吸気道82には、上流側から順にエアクリーナ6
、スロットル弁7およびエンジンの動作に影響を与える
第1のエンジン調整要素を構成する電磁式燃料噴射弁(
インジェクタ)8が設けられており、排気通路3には、
その上流側から順に排ガス浄化用の触媒コンバータ(三
元触媒)9および図示しないマフラ(消音器)が設けら
れている。
なお、インジェクタ8は吸気マニホルド部分に気筒数だ
け設けられている。今、本実施例のエンジンEが直列4
気筒エンジンであるとすると、インジェクタ8は4個設
けられていることになる。
即ちいわゆるマルチポイント燃料噴射(MPI)方式の
エンジンであるということができる。
また、スロットル弁7はワイヤケーブルを介してアクセ
ルペダルに連結されており、これによりアクセルペダル
の踏込み量に応じて開度が変するようになっているが、
更にアイドルスピードコントロール用モータBscモー
タ)10によっても開閉駆動されるようになっており、
これによリアイドリング時にアクセルペダルを踏まなく
ても、スロットル弁7の開度を変えることができるよう
になっている。
さらに、各気筒には、その燃焼室1へ向けて点火プラグ
18(第2図においては本来は燃焼室1の近傍に点火プ
ラグ18を描くべきであるが1紙面の都合で、点火プラ
グ18は別の位置に描かれている)が設けられており、
各点火プラグ18はディストリビュータ50に接続され
ていて、このディストリビュータ50は点火コイル51
に接続されている。そして、点火コイル51付きのパワ
ートランジスタ52のオフ動作によって点火コイル51
に高い電圧が発生して、ディストリビュータ50につな
がっている4本の点火プラグ18のいずれかがスパーク
(点火)するようになっている。
なお、パワートランジスタ52のオン動作によって点火
コイル51は充電を開始する。そして、これらの点火プ
ラグ18.ディストリビュータ50゜点火コイル51.
パワートランジスタ52で、点火手段を構成する。
このような構成により、スロットル弁7の開度に応じエ
アクリーナ6を通じて吸入された空気が吸気マニホルド
部分でインジェクタ8からの燃料と適宜の空燃比となる
ように混合され、燃焼室1内で点火プラグ18を適宜の
タイミングで点火させることにより、燃焼せしめられて
、エンジントルクを発生させたのち、混合気は、排ガス
として排気通路3へ排出され、触媒コンバータ9で排ガ
ス中のCo、HC,NOxの3つの有害成分を浄化され
てから、マフラで消音されて大気側へ放出されるように
なっている。
さらに、このエンジンEを制御するために、種々のセン
サが設けられている。まず吸気通路2側には、そのエア
クリーナ配設部分に、吸入空気量をカルマン渦情報から
検出する体積流量計としてのエアフローセンサ11.吸
入空気温度を検出する吸気温センサ12および大気圧を
検出する大気圧センサ13が設けられており、そのスロ
ットル弁配設部分に、スロットル弁7の開度を検出する
ポテンショメータ式のスロットルセンサ14.アイドリ
ング状態を検出するアイドルスイッチ15およびISC
モータ10の位置を検出するモータポジションセンサ1
6が設けられている。
また、排気通路3側には、触媒コンバータ9の上流側で
燃焼室1に近い部分に、排ガス中の酸素濃度(0,1度
)を検出する酸素濃度センサ(02センサ)17が設け
られている。ここで、02センサ17は固体電解質の酸
素濃淡電池の原理を応用したもので、その出力電圧は理
論空燃比付近で急激に変化する特性を持ち、理論空燃比
よりもリーン側の電圧が低く、理論空燃比よりもリッチ
側の電圧が高い。
さらに、その他のセンサとして、エンジン冷却水温を検
出する水温センサ19が設けられるほかに、クランク角
度を検出するクランク角センサ21(このクランク角セ
ンサ21はエンジン回転数Nを検出するエンジン回転数
センサも兼ねているので、以下、必要に応じ、このクラ
ンク角センサ21をエンジン回転数センサと称すること
がある)および第1気筒(基準気筒)の上死点を検出す
るTDCセンサ22がそれぞれディストリビュータ50
に設けられている。
ところで、上記のセンサ11〜17,19,21゜22
からの検出信号は、電子制御ユニット(ECU)23へ
入力されるようになっている。
なお、ECU23へは、バッテリ24(第3図参照)の
電圧を検出するバッテリセンサ25からの電圧信号やイ
グニッションスイッチ(キースイッチ)26からの信号
も入力されている。
また、ECU23のハードウェア構成は第3図のように
なるが、このECU23はその主要部としてCPU27
をそなえており、このCPU27へは、吸気温センサ1
2.大気圧センサ13.スロットルセンサ14,02セ
ンサ17.水温センサ19およびバッテリセンサ25か
らの検出信号が入力インタフェイス28およびA/Dコ
ンバータ30を介して入力され、アイドルスイッチ15
およびイグニッションスイッチ26からの検出信号が入
力インタフェイス29を介して入力され、エアフローセ
ンサ11.クランク角センサ21およびTDCセンサ2
2からの検出信号が直接に入力ボートへ入力されるよう
になっている。
さらに、CPU27は、パスラインを介して、プログラ
ムデータや固定値データを記憶するROM31.更新し
て順次書き替えられるRAM32およびバッテリ24に
よってバッテリ24が接続されている間はその記憶内容
が保持されることによってバックアップされたバッテリ
バックアップRAM (BURAM)33との間でデー
タの授受を行なうようになっている。
なお、RAM32内データはイグニッションスイッチ2
6をオフすると消えてリセットされるようになっている
また、CPU27からは点火時期制御信号が点火ドライ
バ53を介してパワートランジスタ52へ出力され、更
には点火コイル51からデイストリビュータ5oを介し
て例えば4つの点火プラグ18を順次スパークさせてゆ
くようになっている。
点火ドライバ53は、第5図(a)に示すごとく、CP
U27からのクランク180°毎パルスに起因した信号
をそれぞれ受けるフリップフロップ531,532、フ
リップフロップ531の出力とクロックジェネレータ5
38からのクロックとを受けるANDゲート534、フ
リップフロップ532の出力とクロックジェネレータ5
38がらのクロックとを受けるANDゲート535、A
NDゲート534,535からの信号でそれぞれトリガ
されカウントダウンを開始する第1プリセットカウンタ
536.第2プリセツトカウンタ537、第1プリセツ
トカウンタ536がゼロになったときに出力される信号
でセットされ第2プリセツトカウンタ537がゼロにな
ったときに出力される信号でリセットされるフリップフ
ロップ533をそなえており、フリップフロップ533
の出力によって、パワートランジスタ52がオンオフさ
れるようになっている。
なお、第1プリセットカウンタ536.第2プリセツト
カウンタ537はそれぞれCPU27からのプリセット
値Ml、M2を入力されてこのプリセット値Ml、M2
に応じた値までカウントダウンされゼロになると、その
旨のパルス信号を出力するようになっている。
また、フリップフロップ533がリセットされると、パ
ワートランジスタ52はオフとなり、フリップフロップ
533がセットされると、パワートランジスタ52はオ
ンとなるため、第1プリセツトカウンタ536は点火時
期タイミングを決定し、第2プリセツトカウンタ537
は点火コイル充電タイミングを決定する。そして、一般
には、点火後充電が行なわれるので、まず第1プリセツ
トカウンタ536から出力パルスが出て、ついで第2プ
リセツトカウンタ537から出力パルスが出るように、
プリセット値M 1 、 M 2 (M 1 < M 
2 )が設定されている。
さらに、プリセット値Ml、M2を決定するために、E
CU23は、次の手段を有している。すなわち、概略的
には、第5図(b)に示すごとく、後述のEvpとエン
ジン回転数Neとで決まる2次元の点火時期データ(進
角データ)θ。を点火時期マツプMP3に記憶する点火
時期データ記憶手段54およびエンジン回転数Neで決
まる閉角度データθ′を閉角度マツプMP4に記憶する
閉角度データ記憶手段55を有しており、更にエアフロ
ーセンサ11.エンジン回転数センサ21からの信号を
受けて点火時期マツプMP3からEvpとエンジン回転
数Neとで決まる点火時期データを読み出しこの読み出
された点火時期データに対応する時間データをそのアド
レスSTIにプリセット値M1として設定する点火時期
決定手段56と、エンジン回転数センサ21からの信号
を受けて閉角度マツプMP4からエンジン回転数Neで
決まる閉角度データを読み出しこの読み出された閉角度
データ、に対応する時間データをそのアドレスST2に
プリセット値M2として設定する閉角度決定手段57と
を有している。
したがって、点火時期決定手段56からはプリセット値
M1情報をもったプリセット信号が第1プリセツトカウ
ンタ536へ出力されるとともに、閉角度決定手段57
からはプリセット値M2情報を持ったプリセット信号が
第2プリセツトカウンタ537へ出力される。
ところで、点火時期制御のためのブロック図を更に詳細
に示すと、第1図に示すようになる。すなわち、この点
火時期制御装置は、第1図に示すごとく、2次元の基本
点火時期データ(進角データ)θ。を記憶する点火時期
マツプMP3をもった点火時期設定手段(点火時期算出
手段)58のほかに、水温補正マツプMP5をもった水
温補正手段59.加速時補正マツプMP6をもった加速
時補正手段60.吸気温補正マツプMP7をもった吸気
温補正手段61.アイドル安定化補正マツプMP8をも
ったアイドル安定化補正手段62をそなえて構成されて
いる。
ここで、点火時期マツプMP3では、吸入空気量/エン
ジン回転数、即ち体積効率とエンジン回転数Neとがわ
かれば、マツプ値から基本点火時期θ。が決まるように
なっているが、この体積効率の値は、従来のものと異な
り、予め大気圧補正が施されている。
そして、このように体積効率に予め大気圧補正を施す(
このように大気圧補正を施すことによって、得られた体
積効率をEvpという)には、まず、第6図のステップ
a1で、吸入空気量A、エンジン回転数N e 、大気
圧Pを入力し、ステップa2で、AX (P/760)
をA′とおくことにより、吸入空気量Aを1気圧で正規
化し、ステップa3で、A ’ / N eをEvpと
おくことが行なわれる。
このようにして、点火時期マツプMP3の体積効率に予
め大気圧補正が施すことができたが、その後は、第6図
のステップa4で、このEvpとNeとに基づき基本点
火時期データ(進角データ)θ。
を設定し、これらの関係を点火時期マツプMP3に記憶
するのである。
水温補正マツプMP5は、冷却水温WTと進角量θ質と
の関係を記憶しており、その関係は水温が高いほど、進
角値θWTが小さくなるようになっている。
加速時補正マツプMP6は加速し始めてからの時間tと
遅角量θACとの関係を記憶しており、その関係は、加
速開始時は大きく遅角させ、その後徐々に遅角量θAC
を小さくしてゆくようになっている。
そして、この加速時補正マツプMP6をもった加速時補
正手段60では、加速判定するための情報としてスロッ
トル開度変化が用いられている。
つまり、スロットルセンサ14で検出されたスロットル
開度の値θを、スロットル開度変化演算手段71で時間
微分してスロットル開度変化の値(dθ/dt=Δθ)
を算出する。そして、加速判定手段72において、スロ
ットル開度変化の値ΔOを基準値α、(α1〉O)と比
較し、Δθが基準値α、よりも大きい(Δθ〉α、)時
に、エンジンが加速状態にあると判定する。
吸気温補正マツプMP7は、吸気温ATと遅角、進角量
θATとの関係を記憶しており、その関係は、吸気温A
Tが低いところと、高いところとで、遅角させ、吸気温
ATが中くらいのところでは0となっている。
そして、本実施例におけるアイドル安定化補正マツプM
P8は、本発明の特徴とする部分であって、例えば、第
8図に示すように、エンジン回転数Neおよびエンジン
回転数変化率ΔNeと、アイドル時用点火時期補正量θ
xoとの関係を記憶しており、その関係は、エンジン回
転数Neとエンジン回転数変化率ΔNeとを入力条件と
してファジー(Fuzzy)理論に基づき次のようにし
て決定される。
アイドル安定化補正マツプMP8の具体的な作成の仕方
について説明するに先立ち、まず、入出力パラメータの
選択および制御領域について説明する。アイドル安定化
補正マツプMP8への入力パラメータとしては、エンジ
ン回転数Neとl5C(アイドルスピードコントロール 回転数設定手段73によって設定されるISC目標エン
ジン回転数Ne,との偏差N−およびエンジン回転数変
化率ΔNeの2つの入力条件を用いる。
また、エンジン回転数Neの制御領域は0〜2000r
pm (なお、マツプMPB上では、750±64rp
mに簡略化)、エンジン回転数変化率ΔNeの制御領域
は− 20〜+ 2Orpm/ 1ストローク(通常レ
ーシングによる最大変化率)とする。
ここで、1ストローク当りのエンジン回転数変化率ΔN
eは、ばらつきが大きいため、次のような処理を施して
決定される。
ΔNe(n)=K・ΔNe(n−1)+(1−K)・Δ
Ne ’ (n)ただし、ΔNe(n)はn行程め(第
9図の時刻tz)のエンジン回転数変化率、ΔNe(n
−1)は前回のn−1行程め(第9図の時刻t1)のエ
ンジン回転数変化率、ΔNe ’ (n)はn行程めの
エンジン回転数変化の瞬時値で、第9図に示すように、
ΔNe’(n)=ΔNe’ (t2)= Ne(t2)
 − Ne(t,)で与えられる。また、上式において
Kはフィルタ定数〔本実施例ではその値を0.875(
応答遅れが240msec/ 750rpmのとき〕と
する〕であり、このフィルタ定数Kを適当に設定するこ
とで、上式によりΔNe(n−1)とΔNe ’ (n
)とが適当に重み付けされて1ストロ−り当りのエンジ
ン回転数変化率ΔNeが求められ、入力パラメータとし
て用いられる・アイドル安定化補正マツプMP8からの
出力パラメータは、アイドル時用点火時期補正量0より
で−あり、その補正領域は、基本点火時期データθ。
を基準として進角側0〜8deg、遅角側0〜6 de
gとしている。ここで、これらの補正領域は、第10図
に示すように、進角量が大きくなり過ぎると排ガス中の
HC(ハイドロカーボン)含有量が5000ppm以上
となり排ガス規制を満足できなくなることと、遅角が大
きくなり過ぎると出力が低下してエンジンネトツブを生
じることとを加味するとともに、フェイルセーフのため
に適当な余裕をもって設定されている。
さて、次に、第11図(a)、(b)に示すように、エ
ンジン回転数が降下する際のその収束過程をシミュレー
トし、ファジー理論に基づいて制御規則を作成する。こ
こで、第11図(a)、(b)はそれぞれ回転数偏差N
e”および回転数変化率ΔNeの経時的変化を示してい
る。第11図(a)、(b)において、時刻T工では、
回転数変化率ΔNeがネガティブ方向にかなり大きめ(
ネガティブビッグ、以下、NBという)であり、このよ
うな場合、通常、アイドル時用点火時期補正量θrDを
ポジティブ方向にかなり大きめ(ポジティブビッグ、以
下、PBという)に設定して回転数偏差Ne”をゼロに
収束させる。従って、制御規則として「ΔNe=NBな
らばθID= P B Jが得られる。同様に、時刻T
2では、回転数偏差Ne”がNBで且つ回転数変化率Δ
Neがゼロ(以下、zOという)であり、このような場
合にもアイドル時用点火時期補正量θよりをPBとする
ことから、rNe本=NBかっΔNe=ZOならばθI
D=PBJなる制御規則が得られる。以下、同様にして
、時刻T3.T4の状態から、それぞれ制御規則rNe
”=ZoかつΔNe=ps(ポジティブ方向に少し大き
め;ポジティブスモール)ならばθro=Ns(ネガテ
ィブ方向に少し大きめ;ネガティブスモール)J T 
’Ne”= PSかつΔNe=Z○ならばθID=PB
Jが得られるほか、経験的にrNe”=PsかつΔNe
=PSならばθより=NBJなる制御規則も得られる。
また、本実施例において、回転数偏差Ne”、回転数変
化率ΔNeおよびアイドル時用点火時期補正量θrDの
メンバーシップ関数は、それぞれ第13図(a)〜(c
)に示すように決定しておく。
つまり、回転数偏差Ne”については、第13図(a)
に示すように、NB、NS、ZO,PS、PBに対する
メンバーシップ関数を、それぞれ回転数偏差−64,−
32,O,+32.+64(rpm)を平均値とする正
規分布集合として設定し、同様に、回転数変化率ΔNe
については、第13図(b)に示すように、NB、NS
、ZO,PS、PBに対するメンバーシップ関数を、そ
れぞれ回転数変化率−20、−10,O,+10.+2
0(rpm/5troke)を平均値とする正規分布集
合として設定している。
また、出力パラメータであるアイドル時用点火時期補正
量θIDについては、第13図(Q)に示すよウニ、N
B、NS、ZO,PS、PH4,:、対するメンバーシ
ップ関数を、リタード量−6,−4,O,+3 、 +
 8 (deg)なる定数として設定している。
このように設定されたメンバーシップ関数に基づき、前
述した5つの制御規則のそれぞれについて、NeネーΔ
Ne平面上のマツプデータを導くと、第12図に示すよ
うになる。
そして、これらのマツプデータを合成した結果、第8図
に示すような2次元マツプ(アイドル安定化補正マツプ
MP8)が得られ、回転数偏差Ne”(単位はrpm)
 、回転数変化率ΔNe(単位はrpm/ 1ストロー
ク)に対するアイドル時用点火時期補正量θ10の具体
的な数値例(単位はdeg)を示せば次表のようになる
上述のように作成されたアイドル安定化補正マツプMP
8がアイドル安定化補正手段62に予め記憶設定され、
アイドル運転時にはエンジン運転状態(エンジン回転数
Ne、回転数変化率ΔNe)に応じ最適のアイドル時用
点火時期補正量θIDが決定される。
一方、点火時期設定手段58からの点火時期データθ。
と水温補正手段59からの水温補正データθWTは加算
手段63で加算され、加速時補正手段6oからの加速時
補正データθACと吸気温補正手段61からの吸気温デ
ータOATは加算手段64で加算され、この加算手段6
4からのデータ(DAC+θAT)は、運転状態補正手
段69によって、エンジン運転状態によって適宜の補正
を施されるようになっている。
さらに、運転状態補正手段69からのデータは、加算手
段65によって、加算手段63からのデータ(θ。+θ
wr)に加算されるようになっている。
この加算手段65からのデータは、加算手段66にて、
更にアイドル安定化補正手段62からのアイドル時用点
火時期補正量θxoと足し合わせられて、タイミング制
御部68へ送られるようになっている。
なお、アイドル安定化補正手段62と加算手段66との
間には、スイッチ67が介装されており、このスイッチ
67は、アイドルスイッチ15がエンフシアイドル時に
オンになると、閉じ、それ以外で開いている。
また、タイミング制御部68は、上記の基本点火時期デ
ータθ。に種々の補正データ(θWTy θActOA
T+ θID)を加味したデータから点火時期を決定す
るもので、第5図(b)の点火時期決定手段56の一部
を構成する。
ところで、第3図に示すごとく、CPU27からは燃料
噴射用制御信号がインジェクタドライバ34を介して出
力され、例えば4つのインジェクタ8をj@次開駆動せ
てゆくようになっている。
かかる燃料噴射制御(インジェクタ即動時間制御)のた
めの機能ブロック図を示すと、第4図のようになる。す
なわちソフトウェア的にこのECU23を見ると、この
ECU23は、まずインジェクタ8のための基本駆動時
間TBを決定する基本駆動時間決定手段35を有してお
り、この基本駆動時間決定手段35は、吸入空気量/エ
ンジン回転数(A/Ne)で決まる1次元の基本駆動時
間データ(Ta)i [=F (A/Ne)]  (こ
こで、iは正の整数)を基本駆動時間マツプMPIに記
憶している基本駆動時間記憶手段を有しており、更にこ
の基本駆動時間決定手段35は、エアフローセンサ11
.クランク角センサ(エンジン回転数センサ)21等か
ら信号を受けて基本駆動時間マツプMPIからA / 
N eで決まる基本駆動時間データを読み出しこの読み
出されたデータを現在のエンジン運転状態にあった基本
駆動時間T8として決定する手段を有している。なお、
基本駆動時間決定手段35としては、基本駆動時間マツ
プMPIを持たないで、A / N eに所要の係数a
を掛けて基本駆動時間TB [= a (A/ N e
 ) ]とするものでもよい。
また、エンジン回転数とエンジン負荷(上記A/ N 
e情報はエンジン負荷情報を有する)とに応じた補正係
数KAF1を設定して空燃比補正を行なう空燃比補正手
段36および02センサフイ一ドバツク時に補正係数K
AF2を設定して補正を行なうo2センサフィードバッ
ク補正手段37が設けられており、空燃比補正手段36
と0□センサフイ一ドバツク補正手段37とは相互に連
動して切り替わるスイッチング手段38.39によって
択一的に選択されるようになっている。
そして、この空燃比補正手段36は、吸入空気量/エン
ジン回転数(A/Ne)とエンジン回転数Nとで決まる
2次元の補正係数データ(KAF工)ij(ここで、l
+Jは正の整数。以下、同じ)を補正係数マツプMP2
に記憶している補正係数記憶手段を有しており、更にこ
の空燃比補正手段36は、エアフローセンサ11.クラ
ンク角センサ(エンジン回転数センサ)21等から信号
を受けて補正係数マツプMP2からA / N eとエ
ンジン回転数Neとで決まる補正係数データを読み出し
この読み出されたデータを現在のエンジン運転状態にあ
った補正係数KAF□として決定する手段を有している
さらに、エンジン冷却水温に応じて補正係数KWTを設
定する冷却水温補正手段40.吸気温に応じて補正係数
KATを設定する吸気温補正手段41、大気圧に応じて
補正係数KAPを設定する大気圧補正手段42.加速増
量用の補正係数KACを設定する加速増量補正手段43
.バッテリ電圧に応じて駆動時間を補正するためデッド
タイム(無効時間)Toを設定するデッドタイム補正手
段44が設けられており、最終的にはインジェクタ8の
駆動時間T工NJtjtTBXKwTXKATxKAP
×KACX (KAFzまたはKAF2) +TOとお
いて、この時間T工NJでインジェクタ8を駆動してい
る。
なお、CPU27からはエアフローセンサ11の故障時
にその旨の信号が出力されるが、この信号は第3図に示
すごとくアラームランプ70へ出力されるようになって
いる。
次に、エンジンアイドル運転時における上記の点火およ
びインジェクタ駆動のための制御要領を示す。この場合
の制御タイミングは、180°毎のクランクパルスの割
込みによって決定されるが、まず点火時期の制御に際し
ては、点火時期決定手段56(タイミング制御部68)
のアドレスST1のデータ(基本点火時期データに種々
の補正を施したデータ)をプリセット値M1として点火
ドライバ53の第1プリセツトカウンタ536にセット
し、閉角度決定手段57のアドレスST2のデータ(閉
角度データ)をプリセット値M2としての点火ドライバ
53の第2プリセツトカウンタ537にセットし、その
後クロックパルスのゲート(ANDゲート534,53
5)、を開放して各プリセットカウンタ536,537
にカウントダウン指令を出す。これにより、プリセット
値M1に対応する時間後にパワートランジスタ52がオ
フして所要の点火プラグ18がスパークし、その後第2
プリセツトカウンタ537がゼロになると、パワートラ
ンジスタ52がオンして点火コイル51を充電する。
一方、インジェクタ駆動に際しては、前回のクランクパ
ルスと今回のクランクパルスとの間に発生したカルマン
パルス間の周期データに基づいてクランク角180°あ
たりの吸入空気量データを求め、アドレスQCRに入力
する。
その後は、このQCHのデータに基づいて基本駆動時間
TBが設定される。その後は、インジェクタlli動時
間Txptytt TB X Kg7X KATX K
APXKACX (アドレスKAFのデータ)+Toが
ら演算により求め、このTINJを噴射タイマにセット
したのち、この噴射タイマをトリガすることが行なわれ
ている。そして、このようにトリガされると、時間T 
INJの間だけ燃料が噴射されるのである。
このようにして、アイドル開度にあるスロットjL47
をIscモータ10で開閉駆動してスロットル開度を調
整し、これに応じて変化する吸入空気量Aとエンジン回
転数Neとに応じ上記の空燃比制御や点火時期制御を実
行することができ、その結果、エンジン回転数Neを目
標エンジン回転数Neoに収束させることができるので
ある。
今、アイドル運転時の点火時期制御によるエンジン回転
数制御に着目すると、アイドル運転時には、アイドルス
イッチ15がオンとなってスイッチ67が閉じられ、ア
イドル安定化補正手段62と加算手段66とが接続され
、基本点火時期データθ。に種々の補正データ(θ警T
、θAC+ θAT)を加味して得られたデータに、更
にアイドル時用点火時期補正量θIDが加味されて、最
終的な点火時期が決定されることになる。
即ち、アイドル安定化補正手段62におけるアイドル安
定化補正マツプMP8により、アイドル回転数偏差Ne
”(つまりエンジン回転数NeとTSC目標エンジン回
転数Ne0との偏差)と回転数変化率ΔNeとがわかれ
ば、ファジー理論により決定されたアイドル時用点火時
期補正量θIDがマツプ値から決まり°、これが基本点
火時期データθ。に加算される。このアイドル時用点火
時期補正量θよりは、エンジン回転数偏差Ne”をゼロ
に収束させる(つまりエンジン回転数NeをISCSC
目標ニンジン数Negに制御する)のに最適なようにフ
ァジー理論にて決定されたものである。
従って、上述のようなアイドル時用点火時期補正量θI
Dを基本点火時期データθ。に加味して補正された最終
的な点火時期データに基づき点火時期を制御することで
、アイドル運転時のエンジン回転数Neがきめ細かく制
御され、特に、従来制御困難であったエンジンが高回転
数状態から急激に降下するような場合にも、最適なアイ
ドル時用点火時期補正量θxoを決定でき、過渡現象に
対し速やかにアイドル運転時のエンジン回転数Neを目
標エンジン回転数Ne、どなるように制御できる。
例えば、アイドル運転時に無負荷、 2000rpmの
状態からスロットル弁7を全閉とした場合のエンジン回
転数制御結果を第14〜16図に示す。第14図(a)
〜(c)および第15図(a)〜(c)はいずれ、も従
来の比例制御による結果を示すグラフで、第14図(a
)〜(c)は最大進角量を5(dec) +最大遅角量
を3 (deg)としたもので、第15図(a)〜(c
)は最大進角量を” (deg) を最大遅角量を0(
deg)としたものである。また、第16図(a)〜(
c)は本実施例のアイドル安定化補正マツプMP8を用
いた場合の制御結果を示すグラフである。
ここで、各図(a)は質量ベースの体積効率(A/N 
e )massの変化を示すグラフ、各回(b)はエン
ジン回転数Neの変化を示すグラフ、各回(c)は点火
時期の変化を示すグラフである。また、ここで、ISC
SC目標ニンジン数NeOを750rpm、基本点火時
期θ。を12°Bとしている。
第14〜16図の各図(b)から明らかなように、無負
荷、 2000rpmの状態からスロットル弁7を全開
とすると、エンジン回転数Neは急激に降下するが、従
来の比例制御に比べ、本実施例の装置によるマツプMP
8を用いた制御の方が、ISC目標エンジン回転数75
Orpmへの収束性に優れている。
また、アイドル運転時に大きな負荷変動1例えばエアコ
ンをオンからオフとした場合の制御結果を第17〜19
図に示す。第17図(a)〜(d)および第18図(a
)〜(d)はいずれも従来の比例制御による結果を示す
グラフで、それぞれ前述の第14.15図と同様の制限
を受けて行なわれる比例制御の結果を示している。また
、第19図(a)〜(d)は本実施例のアイドル安定化
補正マツプMP8を用いた場合の制御結果を示すグラフ
である。
ここで、各回(a)はスロットル弁開度、各図(b)は
質量ベースの体積効率(A / N e )massの
変化を示すグラフ、各回(C)はエンジン回転数Naの
変化を示すグラフ、各回(d)は点火時期の変化を示す
グラフである。また、ここでも、ISO目標エンジン回
転数Ne、を75Orpm、基本点火時期θ。を126
Bとしている。
第17〜19図の各図(c)から明らかなように、エア
コンをオンからオフとすると、エンジン回転数Neは急
激に降下するが、やはり、第14〜16図の各図(b)
に示した場合と同様に、従来の比例制御に比べ、本実施
例の装置によるマツプMP8を用いた制御の方が、IS
C目標エンジン回転数75Orpmへの収束性に優れて
いる。
なお、本実施例では、点火時期マツプMP3は、吸入空
気量/エンジン回転数、即ち体積効率とエンジン回転数
Neとがわかれば、マツプ値から基本点火時期θ。が決
まるようになっていて、この体積効率の値は、従来のも
のと異なり、予め大気圧補正が施されている。即ち、体
積ベースの体積効率E VVOLUMEについて、予め
大気圧補正のみを施したちのEvpを使ってマツプ化し
ているということができる。これにより、例えば大気圧
の低い高地においても、出力低下を招くことがない。す
    ′なわち、大気圧が下がると、従来例のところ
で説明したように、第7図に示すノック臨界ラインに工
は矢印β方向にシフトしていくゆくが、この場合のEv
pは大気圧補正を施されているので、E v’pは下が
らない。従って、このときエンジンの出力は低下しない
のである。
そして、この場合は、エンジンの全運転ゾーンについて
、大気圧補正を施されているのと等価であるので、基本
点火時期マツプMP3だけて、エンジンの運転ゾーンの
すべてをカバーすることができるのである。
また、エアーフローセンサ11という体積流量センサに
基づく点火時期制御を行なっているので、小さい吸気温
補正(補正しなくてもよい場合もある)を施すだけで、
吸気温上昇時のノッキングを十分に回避できるのである
なお、エンジンアイドル運転以外の運転時においては、
スイッチ67が開くので、基本点火時期θ。に、アイド
ル時用点火時期補正量θIDを除いた補正量を適宜加味
した、点火時期制御が行なわれる。また、エンジンアイ
ドル運転以外の運転時における燃料噴射制御は前述した
燃料噴射制御とほぼ同じ要領で行なわれる。
また、水袋装置は、スロットル弁をバイパスするバイパ
ス路に弁を設け、この弁の開度を調整することによりア
イドルスピードコントロールを行なうものにも、同様に
して適用できることはいうまでもない。
さらに、EvpとNeとを変数とするマツプを用いる代
わりに、Evpと基本点火時期情報θ。、との関係を規
定する1次元マツプと、Neと点火時期情報θ。2との
関係を規定する1次元マツプとを用意して、これらのマ
ツプの基本点火時期情報θ。1゜002から基本点火時
期情報θ。を求めてもよい。
また、本発明は、ディストリビュータを使用せず、すべ
て半導体スイッチング素子のスイッチング動作によって
、点火プラグへの分配を行なう低圧配電方式の点火装置
にも適用できることはいうまでもない。
なお、本発明はMPI方式のエンジンシステムのほか、
SPI方式(シングルポイント燃料噴射方式)のエンジ
ンシステムにももちろん適用できる。
[発明の効果] 以上詳述したように、本発明のエンジン回転数制御装置
によれば、点火手段を有するエンジンの運転状態に応じ
て基本点火時期を設定する基本点火時期設定手段と、上
記エンジンのアイドル運転時に上記基本点火時期を補正
するためのアイドル時点火時期補正量を設定するアイド
ル時用点火時期補正量設定手段とをそなえるとともに、
上記エンジンの運転状態に応じて求められた上記の基本
点火時期およびアイドル時用点火時期補正量に基づき上
記点火手段を作動させることによりエンジン回転数を制
御する制御手段をそなえ、上記アイドル時用点火時期補
正量がエンジン回転数とエンジン回転数変化率とを入力
条件としてファジー理論に基づき決定され、且つ、上記
アイドル時用点火時期補正量が上記のエンジン回転数と
エンジン回転数変化率とから決まる2次元マツプ上に記
憶されているという簡素な構成で、例えばアイドル運転
時において、エンジン回転数は高いが急激に降下してい
るような場合であっても、最適のアイドル時用点火時期
補正量を決定して、速やかに目標エンジン回転数に収束
させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1〜19図は本発明の一実施例としてのエンジンの点
火時期制御装置を示すもので、第1図はその制御ブロッ
ク図、第2図は本装置を有するエンジンシステムを示す
全体構成図、第3図は上記エンジンシステムの制御ブロ
ック図、第4図は上記エンジンシステムの燃料制御ブロ
ック図、第5図(a)はその点火ドライバの電気回路図
、第5図(b)はその点火時期用の概略制御ブロック図
、第6図はその体積効率の決定の仕方を説明するための
フローチャート、第7図はノック臨界ラインとMBTラ
インとの関係を示すグラフ、第8図はファジー理論によ
り決定されたアイドル時用点火時期補正量の2次元マツ
プの内容を3次元的に示す図、第9図はそのエンジン回
転数変化率の決定の仕方を説明するためのグラフ、第1
0図はその点火時期の設定可能範囲を説明するためのグ
ラフ、第11図(a)、(b)はいずれもその制御規則
の作成の仕方を説明するためのグラフ、第12図はその
2次元マツプの作成の仕方を説明するための図、第13
図(a)〜(c)はいずれもメンバーシップ関数の決定
の仕方を説明するためのグラフ、第14〜16図はその
エンジン高回転状態から減速する場合の効果を説明する
ためのグラフ、第17〜19図はその負荷変動があった
場合の効果を説明するためのグラフであり、第20図(
a)、(b)はいずれも従来のアイドル安定化補正マツ
プを示すグラフである。 1−燃焼室、2−吸気通路、3・・−排気通路、4−吸
気弁、5−排気弁、6−エアクリーナ、7−スロットル
弁、8−1!磁弁(インジェクタ)、9・−・−触媒コ
ンバータ、1O−ISCモータ、11 ・・−エアフロ
ーセンサ(体積流量計)、12−吸気温センサ、13−
大気圧センサ、14−スロットルセンサ、15−=アイ
ドルスイッチ、16・−モータポジシゴンセンサ、17
−酸素濃度センサとしての02センサ、18−点火手段
を構成する点火プラグ、19・−水温センサ、20−ス
タータスイッチ、21−クランク角センサ(エンジン回
転数センサ)、22−=TDCセンサ、23−電子制御
ユニット(ECU)、24−バッテリ、25・−バッテ
リセンサ、26−イゲニツシヨンスイツチ(キースイッ
チ)、27=CPU、28,29−人力インタフェイス
、30−A/Dコンバータ、31−ROM、32−RA
M、33−バッテリバックアップRAM (BURAM
) 、34−インジェクタドライバ、35・−・基本駆
動時間決定手段、36−空燃比補正手段、37・−・0
2センサフイ一ドバツク補正手段、38,39−・・・
・スイッチング手段、4〇−冷却水温補正手段、41・
−吸気温補正手段。 42−大気圧補正手段、43・・−加速増量補正手段、
44−・・デッドタイム補正手段、50・・−ディスト
リビュータ、51・−点火コイル、52 ・−・−点火
時期制御用パワートランジスタ、53−点火ドライバ、
54−点火時期データ記憶手段、55− 閉角度データ
記憶手段、56−点火時期決定手段、57−・−閉角度
決定手段、58−・−点火時期設定手段(点火時期算出
手段)、59・−水温補正手段、60−加速時補正手段
、61−吸気温補正手段、62−・−アイドル安定化補
正手段、63〜66−加算手段、6フースイツチ、68
−制御手段を構成するタイミング制御部、69−運転状
態補正手段、7〇−アラームランプ、71・・−スロッ
トル開度変化演算手段、72−加速判定手段、73 ・
= I S C目標エンジン回転数設定手段、531,
532,533−フリップフロップ、534,535−
ANDゲート、536−第1プリセツトカウンタ、53
7−第2プリセツトカウンタ、538−クロックジェネ
レータ、E =−エンジン、MPI・−基本駆動時間マ
ツプ、MP2−空燃比マツプ、MP3−基本点火時期マ
ツプ、MP4・−閉角度マツプ、MP5−水温補正マツ
プ、MP6−加速時補正マツプ、MP7・・・・吸気温
補正マツプ、M P 8−アイドル安定化補正マツプ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 点火手段を有するエンジンの運転状態に応じて基本点火
    時期を設定する基本点火時期設定手段と、上記エンジン
    のアイドル運転時に上記基本点火時期を補正するための
    アイドル時点火時期補正量を設定するアイドル時用点火
    時期補正量設定手段とをそなえるとともに、上記エンジ
    ンの運転状態に応じて求められた上記の基本点火時期お
    よびアイドル時用点火時期補正量に基づき上記点火手段
    を作動させることによりエンジン回転数を制御する制御
    手段をそなえ、上記アイドル時用点火時期補正量がエン
    ジン回転数とエンジン回転数変化率とを入力条件として
    ファジー理論に基づき決定され、且つ、上記アイドル時
    用点火時期補正量が上記のエンジン回転数とエンジン回
    転数変化率とから決まる2次元マップ上に記憶されてい
    ることを特徴とする、エンジン回転数制御装置。
JP25581287A 1987-10-11 1987-10-11 エンジン回転数制御装置 Pending JPH01100377A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61132774A (ja) * 1984-11-30 1986-06-20 Nippon Denso Co Ltd エンジンの点火時期制御装置
JPS63227958A (ja) * 1987-03-17 1988-09-22 Japan Electronic Control Syst Co Ltd 内燃機関の点火時期制御装置

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