JPH0456142B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の高負荷運転時における燃料
噴射弁よりの基本燃料噴射量を制御して空燃比
（Ａ／Ｆ）の制御を行なう燃料噴射制御方法に関
し、特に適正な空燃比のフイードバツク制御を行
なうことができる燃料噴射制御方法に関する。

エンジンに燃料を間欠的に供給する電磁式燃料
噴射弁の開弁時間を制御する電子制御燃料噴射装
置において例えば従来公知のマスフロータイプの
電子制御燃料噴射装置では、その電磁式燃料噴射
弁の開弁時間Ｔは、式Ｔ＝t_p×K₁によつて求めて
いる。ここでt_pは基本燃料噴射パルス幅であり、
このパルス幅はエンジン吸入空気量Ｑ／エンジン
回転速度Ｎで決まるものであり、K₁は水温等各
種センサの出力に基づき決定される補正係数であ
り、空燃比Ａ／Ｆをt_pで決まるＡ／Ｆから意図的
にずらす目的で乗ずるものである。

なお、従来は基本燃料噴射パルス幅t_pの値とし
て何らかの原因により、電磁式燃料噴射弁から燃
料が吹き放しになることを防止するため、基本噴
射パルス幅t_pの最大固定値t_pnaxを設定している。

従来の電子制御燃料噴射装置においては、エン
ジンの高負荷運転時に吸気脈動が直接エアフロー
メータに伝わることにより、エアフローメータの
メジヤリングプレートが誤作動により開きすぎ、
実際の空気量に対応した燃料量を超過した基本噴
射時間幅t_pが演算されることにより、過多の燃料
が電磁式噴射弁から供給されてオーバーリツチ現
象が発生するという不都合があり、この結果、高
負荷運転時の空燃比を制御できず出力変動等が生
じた。第６図は従来の装置でスロツトル弁全開時
におけるエンジン回転速度に対するオーバーリツ
チ率の状態の１例を示すものであるが、この図か
らも明らかな如く従来装置ではオーバーリツチ率
が高くなるという欠点があつた。

本明は従来技術における、かかる欠点を解消す
るためのものであり、本発明の目的は、空燃比の
フイードバツク制御を行うエンジンに対し、基本
燃料噴射時間幅の上限規制値を空燃比のフイード
バツク制御中心値のずれ量に応じて補正すること
により、適正な空燃比のフイードバツク制御を行
うことを可能にし、かつ、電磁式燃料噴射弁の吹
き放しとなることを防ぐことができる燃料噴射制
御方法を提供することである。

第７図は高負荷運転時のエンジン回転速度に対
する従来技術及び本発明の実施例による基本燃料
噴射時間幅t_pと空燃比Ａ／Ｆとの対比を示してお
り、以下に説明する本発明装置を用いることによ
り、空燃比をその時々の運転状態に応じた目標空
燃比に制御することができる。

以下本発明を図に示す一実施例につき説明す
る。第１図は本発明に係る噴射制御方法の位置実
施例を実行するための装置の構成を示すもので、
エンジン１は自動車に積載される公知の４サイク
ル火花点火式エンジンで、燃焼用空気をエアクリ
ーナ２、吸気管３、スロツトル弁４を経て吸入す
る。スロツトル弁４の開度を検出するスロツトル
弁開度センサ５を設ける。スロツトル弁開度セン
サ５の内にはアイドル時には電圧を出力し、それ
以外は出力しないアイドル検出器６がある。また
燃料は図示しない燃料系から各気筒に対応して設
けられた電磁式燃料噴射弁７を介して供給され
る。燃焼後の排気ガスは排気マニホールド８、排
気管９、三元触媒コンバータ１０等を経て大気に
放出される。吸気管３にはエンジン１に吸入され
る吸気量を検出し、吸気量に応じたアナログ電圧
を出力するポテンシヨメータ式吸気量センサ１１
及びエンジン１に吸入される空気の温度を検出
し、吸気温に応じたアナログ電圧（アナログ検出
信号）を出力するサーミスタ式吸気温センサ１２
が設置されている。また、エンジン１には冷却水
温を検出し、冷却水温に応じたアナログ電圧（ア
ナログ検出信号）を出力するサーミスタ式水温セ
ンサ１３が設置されており、さらに排気マニホー
ルド８には排気ガス中の酸素濃度から空燃比を検
出し、空燃比が理論空燃比（λ＝１）より小さい
（リツチ）時１ボルト程度（高レベル）、理論空燃
比（λ＝１）より大きい（リーン）時0.1ボルト
程度（低レベル）の電圧を出力する空燃比センサ
１４が設置されている。また大気圧センサ１５は
大気圧を検出し、大気圧に応じた電圧を出力する
ものである。回転センンサ１６は、エンジン１の
クランク軸の回転速度を検出し、回転速度に応じ
た周波数のパルス信号を出力する。この回転セン
サ１６としては例えば点火装置の点火コイルを用
いればよく、点火コイルの一次側端子からの点火
パルス信号を回転速度信号とすればよい。制御回
路３０は、各センサ５，６，１１〜１６の検出信
号に基づいて燃料噴射量を演算する回路で、電磁
式燃料噴射弁７の開弁時間を制御することにより
燃料噴射量を調整する。

第２図により制御回路３０について説明する。
１００は燃料噴射量を演算するマイクロプロセツ
サ（CPU）である。１０１は回転数カウンタで
回転センサ１６からの信号よりエンジン回転数を
カウントする回転数カウンタである。またこの回
転数カウンタ１０１はエンジン回転に同期して割
り込み制御部１０２に割り込み指令信号を送る。
割り込み制御部１０２はこの信号を受けると、コ
モンバス１５０を通じてマイクロプロセツサ１０
０に割り込み信号を出力する。１０３はデイジタ
ル入力ポートで、空燃比センサ１４の出力を所定
比較レベルと比較する比較器の出力信号や図示し
ないスタータの作動をオンオフするスタータスイ
ツチ１７からのスタータ信号等のデイジタル信号
をマイクロプロセツサ１００に伝達する。１０４
はアナログマルチプレクサとＡ−Ｄ変換器から成
るアナログ入力ポートで、吸気量センサ１１、吸
気温センサ１２、冷却水温１３、大気圧センサ１
５からの各信号をＡ−Ｄ変換して順次マイクロプ
ロセツサ１００に読み込ませる機能を持つ。これ
ら各ユニツト１０１，１０２，１０３，１０４の
出力情報はコモンバス１５０を通してマイクロプ
ロセツサ１００に伝達される。１０５は電源回路
でありキースイツチ１８を通してバツテリ１９に
接続されている。１０６は読取り、書込みを行い
得るランダムアクセスメモリ（RAM）である。
１０７はプログラムや各種の定数等を記憶してお
く読み出し専用メモリ（ROM）である。１０８
はレジスタを含む燃料噴射時間制御用カウンタで
ダウンカウンタより成り、マイクロプロセツサ
（CPU）１００で演算された電磁式燃料噴射弁７
の開弁時間、つま燃料噴射量を表すデイジタル信
号を実際の電磁式燃料噴射弁７の開閉時間を与え
るパルス時間幅のパルス信号に変換する。１０９
は電磁式燃料噴射弁７を駆動する電力増幅部であ
る。１１０はタイマで経過時間を測定しCPU１
００に伝達する。

回転数カウンタ１０１は回転数センサ１６の出
力によりエンジン１回転に１回エンジン回転数を
測定し、その測定の終了時に割り込み制御部１０
２に割り込み指令信号を供給する。割り込み制御
部１０２はその信号に応答して割り込み信号を発
生し、CPU１００に燃料噴射量の演算を行なう
割り込み処理ルーチンを実行させる。

第３図はCPU１００の概略フローチヤートを
示す。このフローチヤートに基づきCPU１００
の機能を説明すると共に構成全体の作動をも説明
する。キイスイツチ１８並びにスタータスイツチ
１７がONしてエンジン１が始動されると、第１
ステツプ1000のスタートにてメインルーチンの演
算処理が開始され、ステツプ1001にて初期化の処
理が実行され、ステツプ1002においてアナログ入
力ポート１０４からの冷却水温及び吸気温に応じ
たデイジタル値を読み込む。ステツプ1003ではそ
の結果より燃料補正係数K₁を演算し、結果を
RAM１０６に格納する。ステツプ1003が終了す
るとステツプ1002に戻る。通常CPU１００は第
３図の1002〜1003のメインルーチンの処理を制御
プログラムに従つてくり返し実行する。割り込み
制御部１０２からの割り込み信号が入力されると
CPU１００はメインルーチンの処理中であつて
も直ちにその処理を中断し、ステツプ1010の割り
込み処理ルーチンに移る。ステツプ1011では回転
数カウンタ１０１からのエンジン回転速度Ｎを表
わす信号を取り込み、次にステツプ1012にてアナ
ログ入力ポート１０４から吸入空気量Ｑを表わす
信号を取り込む。次にステツプ1013にてエンジン
回転速度Ｎと吸入空気量Ｑとから決まる基本的な
燃料噴射量（つまり電磁式燃料噴射弁６の基本噴
射時間幅t_p）を計算してRAMに記憶する。その
計算式はt_p＝Ｆ×Ｑ／Ｎ（Ｆ：定数）である。

次にステツプ1014では本発明の特徴要素である
基本燃料噴射時間幅t_pのの最大値t_pnaxを設定す
る。第４図はこのt_pnaxを設定する処理ステツプ
1014の詳細なフローチヤートである。まずステツ
プ400でt_pnaxの演算処理が開始されると、ステツ
プ401では回転数カウンタ101からエンジン回転速
度Ｎを表わす信号を取り込む。次にステツプ402
ではアナログ入力ポート１０４から大気圧、吸気
温、冷却水温を表わす各信号を、また、デイジタ
ル入力ポート１０３からアイドルを表わす信号及
び空燃比を表わす信号を取り込む。次にステツプ
403において、第５図に示す、目標空燃比に対し
あるいはその近傍に設定したt_pnax1TABLEより
t_pnax1の値を選定する。このt_pnax1TABLEは
ROM１０７に格納されている。次にステツプ
404では第８，９，１０，１１，１２図に示す大
気圧、吸気温、水温、アイドル時（スロツトル弁
全閉）からの加速、空燃比のフイードバツク制御
中心値のずれ量に応じて設定された補正係数K₂，
K₃，K₄，K₅，K₆をt_pnax1に乗じてt_pnaxを得る。
この補正係数K₂，K₃，K₄，K₅，K₆はROM１０
７に格納されている。次にステツプ４０５に進
み、このt_pnaxをRAM１０６に記憶してt_pnaxの処
理を終了する。補正係数K₂，K₃，K₄，K₅，K₆の
設定は、第８，９，１０，１１，１２図の，
′に示す少なくとも１つ以上の段階的な切換え
を持つデイジタル方式でも良く、に示すアナロ
グ方式であつても良い。これにより、高地、低温
時、加速時等のエンジンが多くの燃料量を必要と
する時のt_pnaxの値を変えることが可能となり、
いかなるエンジン状態おいても空燃比を制御でき
ることが可能となる。次にステツプ1015で前記t_p
とt_pnaxとの値をRAM１０６から読み出して比較
し、t_pがt_pnaxより大きい場合は基本燃料噴射時間
幅t_pの演算が誤りであると判断してステツプ1016
に進み、t_pがt_pnaxよりも小さいか、あるいは等し
い場合は基本燃料噴射パルス幅t_pの演算が正しい
と判断してステツプ1017に進む。ステツプ1016に
進んだときは比較したt_pnax値をt_pの値に置き換え
基本燃料噴射パルス幅t_pとして用いる。次にステ
ツプ1017では、メインルーチンで求めた燃料噴射
用の補正係数K₁をRAM１０６から読み出し空燃
比を決定する噴射時間幅（噴射量）の補正計算を
行なう。噴射時間幅Ｔの計算式はＴ＝t_p×K₁であ
る。次にステツプ1018にて補正計算した燃料噴射
量のデータをカウンタ１０８にセツトする。次に
ステツプ1019に進みメインルーチンに復帰する。
メインルーチンに復帰する際は、割込み処理のた
め中断したときのメインルーチンの処理ステツプ
に戻る。マイクロプロセツサ１００の概略の機能
は以上の通りである。

通常の運転時にはエアフローメータは正常に働
くので、ステツプ1013における電磁弁の基本燃料
噴射時間幅t_pの演算は正しい。従つてこのt_pを修
正する必要はなく、第３図のステツプ1014で設定
したt_pnaxとステツプ1015で比較されるが、t_pnax
はこのt_pよりも大きく設定されているため修正さ
れずに次のステツプ1017に進むことができる。

高負荷運転時はエアフローメータの信号に基づ
いてマイクロプロセツサ１００がステツプ1013に
おいて演算した基本燃料噴射時間幅t_pは目標空燃
比に対応したt_pnaxの値よりも大きくなり、オー
バーリツチとなる。そこでエンジン回転数ごとに
設定されたt_pnax1を選定し、これに大気圧、吸気
温、冷却水温、アイドル時（スロツトル弁全閉）
からの加速、空燃比のフイードバツク制御中心値
のずれ量に応じて設定された補正係数K₂，K₃，
K₄，K₅，K₆を乗じて補正したt_pnaxをこのt_pのか
わりに基本燃料噴射時間幅t_pとすることで空燃比
を制御する。上記の操作により、エンジンの運転
領域の全域にわたり適正な燃料噴射量の制御が可
能となる。

第１２図の上側の図の中の実線は、通常時の空
燃比のフイードバツク制御中心値である理論空燃
比（λ＝１）を示している。また、破線はフイー
ドバツク制御中心値が理論空燃比（λ＝１）から
ゆるやかにずれる場合、そして一点鎖線は制御中
心値が理論空燃比（λ＝１）からステツプ状にず
れる場合を示している。このフイードバツク制御
中心値のずれ量は、空燃比センサ１４の検出値に
基いて求められるずれ量であり、具体例として
は、よく知られた方法で求められる検出値の積分
量の中心から求められる。

第１２図の下側の図は、補正量K₆の変化を示
しており、上側の図の中の破線のようにずれ量が
変化した場合には補正量も破線で示したように変
化し、上側の図の中の一点鎖線のようにずれ量が
変化した場合には補正量も一点鎖線で示すように
変化する。

第１２図に示す様に、フイードバツク制御を用
いてエンジンの空燃比を制御するときは、空燃比
のフイードバツク制御中心値のずれ量に応じて設
定された補正係数をt_pnax1に乗じて得られるt_pnax
を用いることにより、適正な空燃比のフイードバ
ツク制御を行うことができる。

本発明の電子制御噴射方法によれば次のすぐれ
た効果が得られる。

(1) 基本燃料噴射時間幅の計算値の上限値をエン
ジン回転速度の検出値に基いて設定し、かつ、
上記上限値を空燃比のフイードバツク制御中心
値の理論空燃比よりのずれ量に従つて補正する
ことにより、経時変化等によりエンジンが要求
する燃料量が変わつても空燃比を目標空燃比に
制御できる。

(2) 上記の制御を行うと同時に電磁式燃料噴射弁
の吹き放しの事故を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図で
ある。第２図は第１図に示す制御回路のブロツク
図である。第３図は第２図に示すマイクロプロセ
ツサの概略のフローチヤートを示す図面である。
第４図は第３図に示すフローチヤート中のステツ
プ1014の詳細なフローチヤートを示す図面であ
る。第５図は第４図のフローチヤートの演算の説
明に用いる基本燃料噴射時間幅t_pの最大値t_pnax1
を求めるためのt_pnax1TABLE、第６図は従来の
装置でスロツトル弁全開時におけるエンジン回転
速度に対するオーバーリツチ率の変化を示す図面
である。第７図は、従来技術と本発明の実施例と
について、エンジン回転速度に対する基本燃料噴
射時間幅t_pと空燃比Ａ／Ｆとの変化の対比を示す
図である。第８図、第９図、第１０図及び第１１
図は、それぞれ異なるエンジンの運転パラメータ
の変化の状態とt_pnax1の補正量の変化との関係を
示す図面である。第１２図は、空燃比のフイード
バツク制御をするエンジンにおける制御中心値の
ずれ量とt_pnax1の補正量との時間的変化の対比を
示す図面である。 １…エンジン、４…スロツトル弁、７…電磁式
燃料噴射弁、１１…吸気量センサ、１３…水温セ
ンサ、１４…空燃比センサ、１５…大気圧セン
サ、１６…回転センサ、３０…制御回路、１００
…マイクロプロセツサ（CPU）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの回転速度および負荷を検出し、該
   回転速度および負荷の検出値に基いて前記エンジ
   ンの基本燃料噴射時間を計算し、更に前記エンジ
   ンの排気ガス中の酸素濃度から空燃比を検出し、
   該空燃比検出値に基いて前記基本燃料噴射時間の
   計算値を補正し、それにより空燃比のフイードバ
   ツク制御を行うために、前記補正された基本燃料
   噴射時間の計算値を用いて前記エンジンへ燃料を
   噴射供給するようにした燃料噴射制御方法におい
   て、前記空燃比のフイードバツク制御の中心値を
   前記空燃比検出値に基いて算出し、前記基本燃料
   噴射時間の計算値の許容範囲を制限する上限値を
   前記回転速度の検出値に基いて設定し、更に前記
   上限値を前記空燃比のフイードバツク制御の中心
   値の理論空燃比よりのずれ量に従つて補正し、前
   記基本燃料噴射時間の計算値が前記補正された上
   限値の範囲外になるときは、前記基本燃料噴射時
   間の計算値として前記補正された上限値を用いる
   ことを特徴とする燃料噴射制御方法。