JPH0379543B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の電子制御装置に係り、特に
アイドリング時に点火時期制御に協調するように
燃料流量制御を行つて回転速度を一定制御するよ
うにした装置に関する。

内燃機関の点火時期制御は機関の吸入空気量と
回転速度とに応じて予め設定されている点火時期
を点火の度に読出し、この読出し値に応じた点火
時期に制御を行うものが知られている。また燃料
流量制御としては機関の吸入空気量Ｑと回転速度
Ｎとから基本噴射量Tp＝ＫＱ／Ｎ（Ｋ：定数）を求 めこれに各種の補正（水温増量、始動後増量等）
を施して設定している。

しかしながら、かかる従来の制御方式は特にア
イドリング時の回転速度制御を目的にしたもので
はなく、後述するような不具合がある。すなわち
点火時期制御の場合は単に予め定められた点に制
御するものであり回転速度制御を行うものではな
い。また燃料制御においても吸入空気量Ｑと回転
速度Ｎ、それに水温センサ等の値からフイードフ
オワード的に定められており部品のばらつきや経
時変化等により過濃または希薄に設定される可能
性がある。

そこで、従来より吸気管のスロツトル弁上流部
と下流部とをバイパス管で接続し、このバイパス
管の途中に流量制御弁を設けてアイドリング時に
流量制御弁を制御してバイパス管を流れる空気流
量を制御し、アイドリング回転速度を一定に保つ
ようにしたものがある。又、３元触媒システムで
はO₂センサを用いて混合比を理論混合比に制御
することが行われている。

しかしながら、これらの装置ではバイパス管や
流量制御弁等を特別に設ける必要があるとか、
O₂センサが必要である等、構成を複雑化し装置
価格を高騰させるという問題がある。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みなされ
たもので、点火時期を制御することによりアイド
リング回転速度を所定値に保ち、一方点火時期に
基づいて燃料流量を補正制御することにより混合
気濃度を制御して良好な燃焼性能が得られるよう
にした内燃機関の電子制御装置を提供するもので
ある。

以下図示実施例に基づいて本発明の一実施例を
説明する。

第１図は本発明の一実施例を示したもので、演
算装置１はCPU２、入出力インターフエース３、
ROM４およびRAM５等を備えたマイクロコン
ピユータで構成されている。この演算装置１の入
出力インターフエース３には、クランク角センサ
６、吸入空気量センサ７、スロツトルセンサ８、
水温センサ９、車速センサ１０およびスタータス
イツチ１１が接続されていて各種情報が入力さ
れ、また点火装置１２に点火信号、インジエクタ
１８に燃料噴射パルスが夫々出力される。

これらの入出力信号について詳述すると、クラ
ンク角センサ６はクランク軸が例えば10回転する
毎に単位角パルスS₁を出力し、またクランク軸が
基準角度（６気筒の場合120°、一般には720°／気
筒数）回転する毎に基準角パルスS₂を出力する。
また、吸入空気量センサ７は機関の吸入空気量に
対応した吸入空気量信号S₃を出力し、スロツトル
センサ８はスロツトル弁開度に応じたスロツトル
信号S₄を出力し、水温センサ９は機関冷却水温度
に対応した水温信号S₅を出力し、車速センサ１０
は車両速度に対応した車速信号S₆を出力し、スタ
ータスイツチ１１はスタータモータ作動時（クラ
ンキング時）にスタート信号S₇を出力する。

一方、点火装置１２は入出力インターフエース
３から点火信号S₈が与えられるとトランジスタ１
５がターンオフして点火コイル１４が電源１３か
ら給電されて高電圧を発生しこの高電圧をデイス
トリビユータ１６で選択された点火時期にある点
火プラグ１７に与え点火を行うようになつてい
る。

また燃料噴射装置がインジエクタ１８とドロツ
ピングレジスタ１９及び電源１３とで構成され、
コントロールユニツト（演算装置１）から出力さ
れる燃料噴射パルス信号S₉がインジエクタ駆動用
のトランジスタ２０に入力されると、電源１３か
らドロツピング抵抗１９を介して所定のインジエ
クタ１８に電力が供給されて駆動され、所定の気
筒にパルス信号S₉に応じた燃料が供給される。

次に演算装置１内の点火時期の演算と燃料供給
量を決める燃料パルス幅の演算について説明す
る。

第２図は第１図の実施例の動作を説明するため
のフローチヤートである。この動作は最初に前記
スタート信号S₇に基づいてクランキングか否かの
判定を行う（P₁）ことにより開始する。クラン
キングであるときはクランキング時の点火時期を
計算し（P₂）、点火時期を演算装置１のRAM５
に記憶し、クランキングのための点火時期制御を
行う。

クランキングでない時はスロツトル信号S₄に基
づいてスロツトル弁が全閉か否かの判定を行い
（P₃）、スロツトル全閉であればアイドリング時
の点火時期を計算し（P₄）、次いで回転速度一定
制御のための補正（P₅）および補正係数の信号
処理（P₅′）を行つて得た点火時期をRAM５の所
定番地に記憶するP₈。ステツプP₅、P₅′は第４図
により後述する。

一方、スロツトル弁が全閉か否かの判定（P₃）
を行つてもスロツトル弁が全閉でない時は機関回
転数Ｎと吸入空気量Ｑとにより非アイドリング時
の点火時期計算を行つて（P₇）、点火時期を
RAM５の所定番地に記憶する（P₈）。

第３図Ａ，Ｂはアイドリング時および非アイド
リング時の点火時期に関しROM４（第１図）に
記憶されている内容の一例を示したものである。
アイドリング時の点火時期は同図Ａに示すように
回転速度に対する進角値（BTDC）として定め
られており、第２図のステツプP₄において回転
速度を基準にした検索が行われる。また非アイド
リング時の点火時期は同図Ｂに示すように回転速
度、吸入空気量に応じた進角値（BTDC）とし
て定められており、第２図のステツプP₇におい
て、回転速度Ｎおよび吸入空気量Ｑを基準にした
検索が行われる。ここで、回転速度Ｎは一定時間
例えば12.5ミリ秒内に入力する単位角パルスS₁の
数を計数することによつて求められ、また吸入空
気量Ｑは吸入空気量信号S₃によつて求められる。

第４図は第２図におけるステツプP₅および
P₅′すなわちアイドリング時の回転数一定制御に
関する動作をより詳細に示したフローチヤートで
あり、ここに示された一連の動作は機関が１回転
する毎に繰返し行われる。

このアイドリング時の回転数一定制御は、前記
第２図のステツプP₃で検出されたスロツトル弁
全閉の条件に加え、車速が低速（例えば８Km／時
以下）であつて読込まれた実回転速度Ｎが設定値
Nc（例えば800RPM）以下のときに限つて行われ
る。そこで、車速８Km／時以下か（P₁₂）の判定
後に実回転速度Ｎ読込み（P₁₃）を行いこのＮが
N_cより小さいか否か（P₁₄）の判定を行う。

この３つの判定のうち１つでもNOであれば真
のアイドリング時とみるべきではないので、補正
係数Ａを一定値A′に設定し（P₁₅）、第２図のス
テツプP₄で求めた値にA′を乗算または加算して
点火時期を計算する（P₂₆）。

一方、真のアイドリング時であると判定された
ときは実回転速度Ｎと目標回転速度N_sとの偏差
ΔN＝N_s−Ｎを計算し（P₁₆）、ステツプP₁₇〜P₁₉
における補正分の計算を行う。ここではPID制御
（比例、積分、微分）を行う場合を例示している。
比例分ΔNpは前記偏差ΔNに比例定数Kpを乗じ
た値つまりΔNp＝Kp・ΔNとして求められる。
（P₁₇）。また積分分ΔN_Iは積分値ΔNo＝ΔNo＋
ΔNつまり前回までの偏差の積算値に今回の偏差
の値を加算した値を今回の積算値とし、その積算
値ΔNoに積算定数K_Iを乗じた値、すなわちΔN_I
＝K_I・ΔNoである（P₁₈）。さらに微分分ΔNoは、
前回の偏差ΔN−₁と今回の偏差ΔNとの差を
ΔN′（ΔNの変化速度に対応した値）とし、それ
に微分係数K_Dを乗じた値すなわちΔN_D＝K_D・
ΔN′である（P₁₉）。

これら比例分、積分分、微分分を加算して補正
係数Ａ＝ΔNp＋ΔN_I＋ΔN_Dを計算する（P₂₀）。
尚、上記の計算ではΔN＝N_s−Ｎとして計算して
いるので、比例分ΔNpは、ΔNが正のときは正の
値となつて点火時期を進め、実回転速度Ｎを上昇
させる方向となる。また積分分ΔN_Iと微分分N_D
も正の値の場合は点火時期を進め、負の場合は遅
らせる方向となる。尚アイドリング時における回
転速度と点火時期との関係は、第５図に示すよう
になり、BTDC40°付近（MBT）までは、点火時
期を進めれば回転速度が上昇する。

次にP₂₀で求めた補正係数Ａの平均化処理を行
なう。この例ではA₀＝αA＋（１−α）Ａ−₁ （ここでA₀：新しい平均値、Ａ−₁：前回の平均
値、０＜α＜１である。）を演算し（P₂₁）、この
A₀をＡ−₁の所定格納番地にストアする（P₂₂）。
これは次の演算に使用するためのものである。
又、このような加重平均の平均化ではなく単純な
平均化 A₀＝１／ｎ _o 〓ⁱ⁼¹ ・Ai であつてもよい。

このようにして平均化処理されたA₀が燃料供
給量の補正係数として用いられる。これについて
は後述する。

次に、前記第２図のP₄で求めた点火時期の値
に上記補正係数Ａを乗算（又は加算）して点火時
期を定め（P₂₃）、この点火時期の値が予め定めた
上限値と下限値の範囲内か否かを判定する
（P₂₄）。

P₂₄でNOの場合は、点火時期を上限値又は下
限値に制限する（P₂₅）。

P₂₄でYESの場合は、P₂₃で求めた点火時期の値
をそのまま出力する。

上記のようにして設定された点火時期が、第２
図のP₈でRAM５の所定番地に記憶される。

ここで上記P₂₄、P₂₅において制限を設けたのは
次の理由による。

すなわち、第５図の特性から判るように、点火
時期がBTDC0°〜40°（MBT）の範囲では、点火
時期を進めるにつれて回転速度が増加する。しか
しBTDC40°よりさらに進角させると回転速度は
逆に低下する傾向がある。従つて点火時期によつ
て回転速度を制御する場合には点火時期の値を
BTDC0°〜40°（機関の種類によつて多少異なる）
付近の範囲に制限する必要がある。この制限がス
テツプP₂₄、P₂₅によつて行われ、上限値は例えば
BTDC40°、下限値は例えばBTDC0°に設定され
る。ここで、第４図のステツプP₁₆〜P₂₅の部分
が、アイドリング時に目標回転速度と実回転速度
との偏差をなくすように点火時期を制御する手段
に相当する。

又、第５図から明らかなように点火時期制御に
よつて制御し得る回転速度の範囲は、100RPM程
度しか変化できない。BTDC0°以下すなわち遅角
させれば更に低回転にすることはできるが燃焼特
性が悪化するので実用的ではない。

したがつて通常のアイドリング時の回転速度制
御では例えば目標回転速度を650RPMとして650
±50RPM程度を行うのであり点火時期制御によ
る回転速度制御を行うことができる。これに対し
暖機時のように回転速度を通常のアイドリング時
より大幅に設定する場合には他の方法を適用し暖
機完了後に点火時期制御による回転速度制御を行
うことになる。暖機完了は水温センサ９（第１
図）の温度信号S₅により検出できる。

第６図は第２図のフローチヤートにより演算し
た点火時期に対応する点火信号S₈を出力する回路
を示したもので、この回路はレジスタ２１、比較
器２２およびカウンタ２３により構成され、第１
図では入出力インターフエース３内に含まれてい
る。

この回路において、カウンタ２３は各気筒の圧
縮行程上死点前の所定角度（例えばBTDC70°）
で出力される基準角パルスS₂によつてリセツトさ
れ、それ以後に入力する単位角パルスS₁を計数
し、比較器２２に与える。またレジスタ２１は基
準角パルスS₂が入力した時点でRAM５（第１
図）に記憶しておいた点火時期の値を読込みその
値を保持して比較器２２に出力する。比較器２２
はレジスタ２１の値とカウンタ２３の値とを比較
し両者が一致したとき点火信号S₈を出力する。

第７図は燃料供給パルスS₉のパルス幅演算につ
いて示したフローチヤートである。演算はまず基
本噴射量Tpを求めることから始まり、これは前
記Tp＝ＫＱ／Ｎにより行う（P₃₁）。次にクランキン グか否かの判定を行い（P₃₂）、クランキング時に
はクランキング時の噴射量を計算し（P₃₃）、クラ
ンキングでない場合はスロツトルバルブが全閉で
なければ各種補正演算を行い（P₃₈）、スロツトル
バルブが全閉であれば燃料カツトか否かつまりア
イドリング状態か否かを判定し（P₃₅）、YESで
あるときに燃料カツト時のパルス幅をセツトする
（P₃₆）。NOのときにはアイドリング状態である
から前述の点火装置で説明した補正係数の信号処
理結果A₀の値に応じて噴射量の補正計算を行い
（P₃₇）、更に各種補正を行う（P₃₈）。ステツプP₃₇
については第１０図により後述する。

クランキング時の噴射量計算（P₃₃）および各
種補正の計算（P₃₈）の各結果ならびに燃料カツ
ト時のパルス幅セツト（P₃₆）の値はそれぞれ
RAM５の所定番地に記憶される（P₃₉）。

第８図は第７図のフローチヤートにより演算し
た燃料噴射量に対応せるパルスを出力する回路を
示したもので、この回路はレジスタ２４、比較器
２５、カウンタ２６およびクロツクパルス発生器
２７により構成され、第１図では入出力インター
フエース３内に含まれている。

この回路において、カウンタ２６は各気筒の所
定角度（例えば70°BTDC）で出力される基準角
パルス信号S₂によりリセツトされそれ以後に入力
されるクロツクパルス発生器２７のクロツクパル
スの数を計数する。一方レジスタ２４にはRAM
５（第１図）の所定番地に書込まれた（第７図、
P₃₉）燃料噴射量に関する値がセツトされる。そ
して比較器２５はレジスタ２４とカウンタ２６の
値を比較し両者が一致するまでトランジスタ２０
（第１図）をターンオンさせる信号S₉（第１図）を
出力し、両者が一致したときにトランジスタ２０
をオフにする。

これにより第７図のステツプP₃₉において
RAM５に記憶した値に応じたパルス幅の信号を
得ることができ、燃料供給量を定めることができ
る。

第９図は混合気の濃度に対する機関回転数の変
化特性を示したものであり、混合気の濃度によつ
ても機関回転数が変化する。

混合気の設定目標は燃費を考えてベストトルク
点であるＹ点よりも濃度の薄いＸ点に選ぶのが一
般的である。混合気が薄ければ回転速度が低下す
るから点火時期は進み側で制御する。すなわち点
火時期補正係数Ａの信号処理後の値A₀（BTDC）
は、混合気が設定目標値レベルにあるときの点火
時期補正係数Ａの信号処理後の値A₁に対しA₀＞
A₁なる関係にある。これとは逆に混合気が濃い
場合はA₀＜A₁となる。そこで、A₀の値がA₁にな
るように混合気の濃度を補正することにより設定
目標（Ｘ）の混合気が得られる。

第１０図は第７図のステツプP₃₇の内容をより
詳細に示したもので、ここではA₀に不感帯を設
けた場合の例を示している。

この補正計算はまずA₀を読み込み（P₄₁）こと
により始まる。次にA₀がA₁＋A₂（A₂：不感帯の
大きさ）より大きいか否かを判定し（P₄₂）、大き
いときは混合気が薄目にセツトされていることに
なるから混合気の補正係数TPCをΔTPCだけイ
ンクリメントして基本噴射量Tp＝Tp×TPCの補
正演算（P₄₆）に移る。一方A₀がA₁＋A₂より小
さければA₀が（A₁−A₂）より大きいか否かを判
定する（P₄₄）。A₀が（A₁−A₂）より大きければ
不感帯内であるからそのまま基本噴射量Tpの補
正演算（P₄₆）を行い、A₀が（A₁−A₂）より小
さければ混合気が濃い目に設定されていることに
なるからTPCをΔTPCだけデクリメント（P₄₅）
した上で基本噴射量Tpの補正演算（P₄₆）を行
う。尚、この第１０図に示したルーチンが、点火
時期の制御量に応じて混合気濃度を設定目標値に
維持するように燃料供給量を増減補正する手段に
相当する。

本発明は上述のように、機関のアイドリング時
にまず点火時期を制御して実回転速度が目標回転
速度に一致するように制御すると共に、この点火
時期の値から混合気が設定目標値になるように混
合気を補正制御するようにしたため、従来装置の
ような複雑な構成を採らずにアイドリング回転数
を一定制御することができると同時に、回転のハ
ンチングやストールの発生を効果的に防止でき、
機関を安定して運転させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク線
図、第２図は同実施例における点火時期演算過程
を示すフローチヤート、第３図Ａ，Ｂはアイドリ
ング時の点火時期特性図、第４図は第２図のフロ
ーチヤートの一部をなす点火時期補正演算の過程
を示すフローチヤート、第５図は機関回転速度と
点火時期との関係を示す特性図、第６図は前記実
施例における点火信号出力回路の一例を示す回路
図、第７図は前記実施例における燃料補正演算の
過程を示すフローチヤート、第８図は前記実施例
における燃料噴射信号出力回路の一例を示す回路
図、第９図は機関における混合気と機関回転速度
との関係を示す特性図、第１０図は第７図のフロ
ーチヤートの一部をより詳細に示したフローチヤ
ートである。 １……演算装置、６……クランク角センサ、７
……吸入空気量センサ、８……スロツトルセン
サ、９……水温センサ、１０……車速センサ、１
１……スタータスイツチ、１２……点火装置、１
４……点火コイル、１６……デイストリビユー
タ、１８……インジエクタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関の運転状態応じて点火時期、燃料供
   給量を制御する装置において、機関の回転速度を
   検出する手段と、アイドリング状態を検出する手
   段と、アイドリング時に実回転速度と目標回転速
   度との偏差をなくすように点火時期を制御する手
   段と、混合気濃度の濃化に従つて回転速度が上昇
   し、かつ、同一の混合気濃度では点火時期の進角
   化に従つて回転速度が上昇する濃度範囲の中から
   設定された混合気濃度の設定目標値に対して前記
   目標回転速度に維持される基準点火時期を予め求
   めておき、混合気濃度を前記設定目標値に維持さ
   せるように前記点火時期制御手段によつて制御さ
   れた最終的な点火時期が前記基準点火時期に対し
   て進角側にあるときには、混合気濃度を濃化する
   ように燃料供給量を増量補正し、遅角側にあると
   きには、混合気濃度を稀薄化して燃料供給量を減
   量補正する手段と、を備えたことを特徴とする内
   燃機関の電子制御装置。