JPH0159421B2 - - Google Patents

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JPH0159421B2
JPH0159421B2 JP55122295A JP12229580A JPH0159421B2 JP H0159421 B2 JPH0159421 B2 JP H0159421B2 JP 55122295 A JP55122295 A JP 55122295A JP 12229580 A JP12229580 A JP 12229580A JP H0159421 B2 JPH0159421 B2 JP H0159421B2
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fuel
combustion chamber
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Toyota Motor Corp
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    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
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    • F02D41/1406Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method with use of a optimisation method, e.g. iteration
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気信号により吸気系の燃料噴射弁
を操作して燃料供給量を制御する電子制御式燃料
噴射方法に関する。
このような従来の電子制御式燃料噴射方法で
は、機関低温時のように空燃比センサが活性温度
となつていない場合には、空燃比センサからの帰
還信号を切つて開ループ制御とし、機関冷却水温
に関連して燃料噴射量を定めるものが知られてい
る。また、機関低温時にも帰還制御を行ないたい
という要請に応えて、帰還信号としてクランク軸
速度の変動に相当する信号を発生するものも提案
されている(特開昭55−60638号公報の「機関の
空気−燃料比制御器に使用される制御信号発生方
式」)。
しかしながら、低温時に開ループ制御に切り換
える燃料噴射方法では、空燃比を一定に制御でき
ないことはもとより、大気圧、湿度等の周囲環境
の変動、および個々の機関の特性上のバラツキに
より、機関の運転状態が悪化するという問題があ
つた。また、クランク軸速度の変動信号を用いて
帰還制御するものでは、低温時にクランク軸の加
減速度の変動を低減するに過ぎず、低温時におけ
る機関の運転を安定に保つことは必ずしもできな
い。
本発明の目的は、機関低温時の機関の運転性
を、周囲環境および個々の機関のばらつき等に関
係なく、良好に維持することができる電子制御式
燃料噴射方法を提供することである。
この目的を達成するために本発明の電子制御式
燃料噴射方法によれば、機関低温時の燃料噴射量
を、機関の検出トルクと予め定められている最適
トルクとの差に関係して増減させる。こうして機
関低温時では、機関の出力トルクに関して帰還制
御あるいは学習制御が行なわれるので、周囲環境
および個々の機関のばらつきに関係なく、機関の
良好な運転性が達成される。
次に図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
実施例の主要部を説明する前に、電子制御燃料
噴射方法の全体を概略的に説明すると、第1図に
おいて、エアクリーナ1から吸入された吸入空気
は、運転室の加速ペダル10に連動する絞り弁2
により流量を制御され、その後サージタンク3、
吸気管4、および吸気弁5を介して機関本体6の
燃焼室7へ供給される。燃焼室7で燃焼された混
合気は排気ガスとして排気弁8、および排気分岐
管9を介して放出される。燃料噴射弁28は各燃
焼室に対応して吸気分岐管4に設けられる。電子
制御部15は、演算部としてのマイクロプロセツ
サ、ROM(リードオンリメモリ)、RAM(ランダ
ムアクセスメモリ)、およびフイルタ等の素子を
含み、絞り弁2の全閉状態を検出するスロツトル
スイツチ16、機関本体6のウオータジヤケツト
17に取付けられる水温センサ18、サージタン
ク3に設けられた負圧センサ19、ピストン20
に連接棒21を介して結合しているクランク軸2
2の回転を検出するクランク角センサ23、排気
管9に設けられて酸素濃度センサとしての周知の
空燃比センサ24、および燃焼室7の圧力を検出
する圧力センサ25等からの入力信号を受け、吸
気ポート近傍に設けられている燃料噴射弁28
へ、燃料噴射量に関係したパルス信号を送る。燃
料噴射弁28へは燃料通路29を介して燃料タン
ク30から燃料ポンプ31により燃料が圧送され
る。電子制御部15のマイクロプロセツサは、ク
ランク角センサ23からの入力信号に同期して、
吸気管圧力センサ19等からの入力信号に基づい
て燃料噴射量を演算する。
第2図は電子制御部15の詳細なブロツク図で
ある。水温センサ18、負圧センサ19、および
圧力センサ25の出力は、A/D(アナログ/デ
ジタル)変換器34へ送られ、デジタル信号へ変
換される。速度信号形成回路35は、クランク角
センサ23からのパルスにより開閉されるゲート
と、クロツクパルス発生器36からこのゲートを
介して送られるクロツクパルスを計数するカウン
タとを含み、機関回転速度Nに反比例した値がカ
ウンタの出力として形成される。スロツトルスイ
ツチ16の出力はラツチ回路37に一時的に蓄え
られ、空燃比センサ24の出力は、成形器38に
おいて成形されてからラツチ回路37に送られ
る。マイクロプロセツサ40は、バス41を介し
てROM42、RAM43、及びその他のブロツ
ク34、35、37と接続されており、所定のプ
ログラムに従つて燃料噴射量を演算する。こうし
て演算された燃料噴射時間に対応した値は、燃料
噴射制御回路44に蓄えられ、所定の時刻からク
ロツクパルスに応じて1ずつ減算され、この値が
零になるまで燃料噴射回路44の出力端にパルス
が形成される。このパルスは駆動回路45を介し
て燃料噴射弁28へ送られる。
第3図は、機関高温時、すなわち暖機終了後の
燃料噴射時間を計算するプログラムのフローチヤ
ートである。RAM43内に記憶されている吸気
管負圧1pおよび機関回転速度Nに関するデータ
が、ステツプ50、51で読み込まれ、これらのデー
タから基本噴射時間τbがステツプ52で求められ
る。τbに関するデータは、P,Vをパラメータ
とするマツプとして作成され、ROM内に予め記
憶されている。τbの算出においては周知の補間
計算が用いられる。ステツプ53で空燃比センサ2
4からの帰還信号に基づく補正係数α、その他の
補正係数β、およびτbからτb・α・βが算出さ
れ、実効噴射時間τe=τb・α・βとされる。ス
テツプ54で、実効噴射時間τbと燃料噴射弁28
の無効噴射時間τrとから最終噴射時間τ=τb+τr
が計算され、ステツプ55でτが燃料噴射制御回路
44へ送られる。
機関低温時の燃料噴射時間の計算方法を、第4
図のフローチヤートを参照して説明する。機関低
温時では、空燃比帰還信号は用いられない。また
第5図は、機関の1サイクルにおける燃焼室7の
圧力変化を示す。第5図において横軸はクランク
角度Cであり、圧縮工程の上死点をC=0として
あり、縦軸は燃焼室の圧力Pを示す。
ステツプ60で、燃焼室圧Pのサンプリングを行
う。第5図から分かるように、吸気行程中および
排気工程中の燃焼室圧Pはほぼ一定であり、また
記憶量上の制限のために、このサンプリングは、
吸気行程および排気行程中はそれぞれ1点(クラ
ンク角度C1,C2)のみ行なわれ、圧縮行程上
死点を基準に±180゜の範囲ではクランク角度3゜ご
とに行われる。ステツプ62以降は、サンプリング
間隔に余裕がある期間、すなわち機関の排気行程
あるいは吸気行程中に行なわれる。ステツプ62
で、1サイクルにおける燃焼室圧Pの積分Pi=
φP・dV/dC・dCが計算される。なおdVはクラ
ンク角度Cの微小変化dCに対する燃焼室7の容
積Vの微小変化であり、PはCの関数である。機
関全体の損失を燃焼室圧に置換した摩擦平均有効
圧Pfは機関回転速度Nの関数であり、Nの一次
元マツプとしてROM42に予め記憶されてお
り、Pfの算出には補間計算が用いられる。ステ
ツプ63でポンピング平均有効圧Ppを計算する。
ポンピング平均有効圧Ppは、クランク角度C1,
C2における燃焼室圧P1,P2と、定数k1と
からPp=k1・(P1−P2)の式に基づいて計算さ
れる。ステツプ64で出力トルクTを計算する。出
力トルクTは、定数k2を用いて、T=k2・(Pi−
Pf−Pp)の式に基づいて計算される。ステツプ
65でi+1を新たなiとする。iは機関が何番目
のサイクルにあるかを指示する。出力トルクT
は、サイクルごとに多少の変動があるので、5サ
イクルの平均を計算する。ステツプ66でi=5か
否かを判別し、正であればステツプ67へ進み、否
であればステツプ60へ戻る。ステツプ67ではi=
0とする。第6図は、指示(インデイケータ)平
均有効圧Pi−Ppとクランク軸トルクTcとの関係
を示すグラフである。○および△は、サンプリン
グ間隔がクランク軸でそれぞれ1゜および3゜の場合
の測定値を示しており、測定値は5サイクルの平
均値である。サンプリング間隔が3゜および1゜の場
合にほとんど差がないことが分かり、実施例にお
ける3゜のサンプリング間隔に支障がないことが分
かる。ステツプ68でT<Toが判別され、正なら
ばステツプ69へ、否ならばステツプ70へ進む。
Toは最適トルクである。ここでのToは機関の回
転数に基づいて定めたものである。ただし、最適
トルクは、機関の運転状態に関与する他の条件
(例えば大気圧、湿度、アクセル開度)を考慮し
て定めてよい。ステツプ69では、前回の燃料噴射
時間τcにaを加えて、今回の燃料噴射時間τcとさ
れる。ただしaは正の所定値である。この結果、
燃料噴射量が増大し、機関の発生トルクが増大す
る。ステツプ70では、τc−aが今回の燃料噴射時
間τcとされ、この結果燃料噴射量が減少し、機関
の発生トルクが減少する。
なお、本実施例においては、エンジン出力トル
クと最適トルクとの差がゼロとなるように制御す
る場合、機関が加速状態にあるときなど、最適ト
ルクを、機関がその良好な運転性を保つため実際
に要求するトルクより大きく設定しておけば、エ
ンジン出力トルクを速く要求トルクに一致させる
ことができる。このため、制御系全体のシステム
応答遅れを防止することができる。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、
機関の検出トルクと予め定められている最適トル
クとの差に関係して機関低温時の燃料噴射量が増
減され、機関の出力トルクを最適トルクに近付け
るよう制御することができる。この結果、周囲環
境および機関のばらつきに関係なく良好な機関運
転を達成することができる。また、機関の出力ト
ルクにより帰還制御するので、機関のクランク軸
加減速度の変動等が小さいといつた場合でも、機
関を好適に制御でき、機関低温時におけるエンジ
ンストールといつた問題は解消される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が適用される電子制御式燃料噴
射装置の全体の概略図、第2図は第1図の電子制
御部の詳細なブロツク図、第3図は暖機終了後の
燃料噴射時間の計算プログラムのフローチヤー
ト、第4図は本発明の実施例における燃料噴射時
間の計算プログラムのフローチヤート、第5図は
機関1サイクルにおける燃焼室圧の変化を示すグ
ラフ、第6図は指示平均有効圧とクランク軸トル
クとの関係を調べた実験のグラフである。 6……機関本体、15……電子制御部、18…
…水温センサ、25……圧力センサ、28……燃
料噴射弁。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 機関の吸気系に設けられた燃料噴射弁を電気
    信号により操作して、該機関への燃料供給量を制
    御する電子制御式燃料噴射方法において、 機関低温時には、前記機関の出力トルクを検出
    し、該検出トルクと、機関の運転状態に関与する
    大気圧、湿度などの条件を考慮して予め定められ
    た最適トルクとの差に関係して前記機関への燃料
    供給量を増減することを特徴とする電子制御式燃
    料噴射方法。
JP55122295A 1980-09-05 1980-09-05 Method of injecting fuel under electronic control Granted JPS5746033A (en)

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