JPH059627B2 - - Google Patents

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JPH059627B2
JPH059627B2 JP58125154A JP12515483A JPH059627B2 JP H059627 B2 JPH059627 B2 JP H059627B2 JP 58125154 A JP58125154 A JP 58125154A JP 12515483 A JP12515483 A JP 12515483A JP H059627 B2 JPH059627 B2 JP H059627B2
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Masahiko Myaki
Tsuneyuki Egami
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Toyota Motor Corp
Soken Inc
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Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
NipponDenso Co Ltd
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/401—Controlling injection timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジンの燃料噴射制御や点火時期制
御の如く、予め設定した所望のエンジン回転角位
相にて外部に出力をなすエンジンの制御方法であ
つて、例えばエンジンの上死点信号等の既知の角
度位相を示す基準角度センサ信号と、所定のクラ
ンク角ごとに出力される回転角センサ信号と、時
間カウンタ装置を備えた例えばマイクロコンピユ
ータ等の制御回路とを用いるものに於いて、有限
個の回転角センサ信号の間を正しく補間し、エン
ジン特有の吸入、圧縮、爆発、排気の各行程に伴
う回転変動の下でも常に正確なエンジン回転角位
相で所望の出力をなすことのできるエンジンの制
御方法に関する。
まず現在考えられているこの種の制御方法とそ
の不具合をデイーゼルエンジン用の電磁弁スピル
（溢流）調量の燃料噴射量制御システムについて
説明する。ここに基準信号Ｇは180°エンジンクラ
ンク角（以降CAと記す）毎に、回転角信号Ｎは
θ0°CAごとに入力され、基準からθ°経過後にスピ
ル弁をON（噴射終了）にしたいとする。コンピ
ユータはまずθ／θ0＝ｋ余りθhを求め、更に回転
角信号Ｎの平均値によりｈ＝（１／）×（θh／
360）の演算を行ない、Ｎ信号ｋ個経過後更に時
間ｈだけ経過したときにスピル弁をONする。即
ち、有限個のＮ信号で角度カウントを、更にＮ信
号間隔より小さい角度についてはその時のエンジ
ン回転数に基づいて角度→時間の変換を行なう。
この場合、エンジン回転が全く平滑な無変動状
態なら何ら問題ないが、実際はエンジンは圧縮、
爆発等の行程に応じて回転変動があり、平均回転
数と角度→時間変換を行なう付近の回転数Nx
とに差があると時間ｈは誤差を含むことになる。
本発明はエンジン平均回転数と丁度出力を行
なう位相角付近での瞬時回転数Nxとの関係に基
づいて回転変化率を求め、前記時間ｈを補正する
ことにより、角度→時間の変換の際に生じる誤差
う小さくすることを目的とする。
本発明を適用できるエンジン制御システムの一
例として、電磁弁によるスピル調量を行なうデイ
ーゼルエンジンの噴射量制御システムがある。ま
ず以下第１図に従つて、上記電磁弁スピル調量式
の噴射量制御システムの概要を説明する。第１図
において、図示しないエンジンにより駆動される
駆動軸１はベーン式フイードポンプ２を回し、こ
のベーン式フイードポンプ２は吸入口３から燃料
を導入して加圧し、この燃料を燃料調圧弁４を通
じて所定の圧力に調圧した後ポンプハウジング５
内に成形した燃料室６へ供給する。駆動軸１はカ
ツプリング７を介して圧送プランジヤ８を駆動す
る。カツプリング７は圧送プランジヤ８を回転方
向には一体的に回転させるが、軸方向には圧送ふ
ら８の往復運動を自由に許す。圧送プランジヤ８
にはフエイスカム９が一体に設けられている。フ
エイスカム９はスプリング１０に押されてカムロ
ーラ１１に押圧されている。カムローラ１１とフ
エイスカム９は駆動軸１の回転を圧送プランジヤ
８の往復に変換する公知の構成であり、これらの
摺接によりフエイスカム９のカム山がカムローラ
１１を乗り上げることにらつてプランジヤ８は１
回転中に気筒数に応じた回数だけ往復動される。
圧送プランジヤ８はハウジング５に固定されたヘ
ツド１２に嵌合されてポンプ室１３を構成してい
る。圧送プランジヤ８には吸入溝１４……が形成
されており、圧送プランジヤ８の吸入行程中にこ
の吸入溝の１つが吸入ポート１５と連通すると、
燃料室６からポンプ室１３に燃料を導入する。圧
送プランジヤ８の圧縮行程中にポンプ室１３の燃
料が圧縮されると分配ポート１６から、圧送弁１
７を通じて燃料が各気筒の図示しない燃料噴射弁
へ送られ、エンジンの燃料室に噴射される。
ポンプ室１３には燃料調量機構２０が接続され
ている。この燃料調量機構２０は、電磁弁２１の
コイル２２に電流を通じるとニードル弁２３がリ
フトされ、高圧のポンプ室１３内の燃料が溢流路
２４，２５を通じて燃料室６へ還流されるように
構成してある。したがつて、圧送プランジヤ８の
圧縮行程中に電磁弁２１を作動させると燃料の噴
射が終了する。ここで電磁弁２１への通電開始時
期はマイクロコンピユータなどの電子制御装置２
６にらつて行なうようになつている。上記電子制
御装置２６はエンジンの各種センサ、例えばエン
ジン回転センサ３０、アクセルペダルセンサ４０
や図示せぬ温度センサなどによつて検出したエン
ジン運転状態の信号および回転角センサ５０から
の信号が入力され、後述する論理機構により燃料
調量電磁弁２１への通電を制御する。
なおエンジン回転センサ３０は例えばポンプ駆
動軸１と一体的に同位相で回転する例えば図示せ
ぬエンジンのカムシヤフトに設けられ、実施例の
４気筒エンジンの場合４ケの突起を有する円盤３
１と、公知の電磁ピツクアツプ等の近接検出器３
２とからなり、エンジン回転数センサとしての機
能と同時に常にエンジンの所定のクランク角位相
で出力を発する基準角度センサとしての機能をも
併せて持つている。
同軸回転角センサ５０は、第２図に第１図のａ
−ａ断面で示す如く、ポンプ駆動軸に一体的に取
付けられた複数の突起を有する円盤５１と、前記
３２と同様の近接センサ５２とから成り、噴射ポ
ンプ駆動軸の所定角度、即ちエンジンの所定クラ
ンク角回転ごとに１ケの信号を出力する。本実施
例の場合前記円盤５１の突起は32個としてあるた
め、エンジン１回転当り32/2個、即ち360/15＝
22.5°ごとに信号を発生する。
尚アクセルセンサ４０は例えば公知のポテンシ
ヨメータ等で構成され、運転者の要求するエンジ
ン負荷の情報をコンピユータ２６へ出力するもで
ある。
以上の構成に基づいて現在考えられている本発
明の前提となる制御方法を第３〜５図に従つて説
明する。第３図は本装置による噴射量調量の基本
概念を示すタイミング図であつて、は噴射ポン
プのプランジヤのリフト、はエンジン即ち噴射
ポンプの所定回転角位相で出力される基準角セン
サの出力信号、はスピル調量電磁弁への通電パ
ルス信号である。コンピユータ２６は回転数セン
サ３０、アクセルセンサ４０及び図示せぬ温度、
圧力センサ等からの負荷情報に基づいて、噴射す
べき燃料量ｑを決定し、噴射量ｑに対応するスピ
ル開始回転角、即ち基準角からθ°CA経過後にス
ピル電磁弁２１への通電を開始して噴射を終了さ
せる。なお電磁弁２１はプランジヤが吸入行程中
に次回の噴射に備えて再び閉弁しておくことが当
然必要であるが、該閉弁は吸入行程中に行わわれ
れば良く、開弁側と比べてそのタイミング精度の
要求は極めて小さいものであつてよい。
それに対してスピル電磁弁開弁のタイミング
θ°CAは直接に噴射量と係る重要なパラメータで
あつて、極めて精度良く制御される必要がある。
θ°CAの精度確保は、無限に細い分解能を有する
回転角センサ信号が入力できれば容易になし得る
が、現状の技術レベル等では有限個の回転角セン
サ信号及び制御マイクロコンピユータに内蔵され
た時間カウンタを併用して行なわざるを得ない。
この制御方法を第４，５図に従つて説明する。第
４図で，，は第３図にて述べた如く、プ
ランジヤリフト、基準角センサ信号、スピル
電磁弁通電パルス信号であり、更に′は回転角
センサ５０（第１図）の信号である。本実施例で
はエンジン360°CA当り32/2＝16個の信号を発生
すべく構成されているから該回転角センサ信号の
１周期θ0は360°CA／16＝22.5°CAに相当する。
本実施例では以上の各信号を用いて、まず要求
噴射量ｑに基づいて決定された角度θをθ0で除算
し商ｋ（整数）及び余りθhを求める。従つて
θ0xk°CAに相当する部分は正しく角度信号で決定
できるが、角度信号の最小分解能θ0より小さい余
りθhについてはもはや角度として扱い得ないた
め、その時々のエンジン回転数に基づいて角度
θhに相当する時間に変換する。以上により基準
角信号から回転角信号がｋ個経過した後、さら
に角度θhに相当する時間ｈが経過した時、スピ
ル電磁弁に開弁を指令する。
第５図は以上の制御を実行するためコンピユー
タ２６内の処理を示すフローチヤートである。こ
の制御は基準角センサ信号の入力ごと、即ち
180°CAごとに割込処理される。ステツプ１０１
にて割込を開始すると同時に、ステツプ１０２に
前回の180°CA割込から行つていた回転数計測を
完了し平均回転数i-1を求め、更にステツプ１
０３で今回の平均回転数ｉを求めるべく回転数
計測を開始する。即ちエンジン回転数は180°CA
間の平均回転数として求められるが、４気筒エン
ジンの場合、圧縮→爆発にともなうサイクル的な
回転変動の周期は180°CAであるから、正しく平
均の回転数を得ることができ好適である。次にス
テツプ１０４〜１０６ではそれぞれ平均回転数
i-1、アクセル開度α、及びエンジンの冷却水温
等の付加情報を取り込み、これらの情報からステ
ツプ１０７でエンジンが要求している噴射量ｑを
演算する。次いでステツプ１０８にて噴射量ｑに
対応する電磁弁開弁角度θを例えばメモリに格納
されたマツプから検索する。そして、前述した如
くステツプ１０９で回転角センサ信号間隔θ0にて
θを除算し商ｋ及び余りθhの求め、ステツプ１
１０にて余りθh°CAに相当する時間ｈをステツプ
１０４で取り込んだ平均回転数i-1に基づいて
ｈ＝（１／Ni-1）×（θh／360）として、演算する。
以上で180°CAごとの割込処理はぬけるが、該処
理で求めたｋ及びｈはコンピユータの出力制御部
にセツトされ、基準角センサ信号から回転角セン
サ信号ｋ個＋時間ｈ経過後、スピル電磁弁を開弁
する。
以上述べた電磁弁スピル調量システムの問題点
を以下の第６図に従つて説明する。今仮にエンジ
ン回転が全く平滑で、常に平均回転数を保つて
いれば何ら問題ない訳であるが、実際にはレシプ
ロエンジンは吸気の圧縮→爆発に伴い、回転変動
を生じている。該変動の様子を第６図イの実線で
示すが、特に燃料噴射が行われるのは圧縮上死点
直前のエンジン行程に相当しており、前述した余
りθh、に相当する位相で最も回転が落ち込むの
が一般的である。即ち、余りθhに相当する位相
に於る瞬時エンジン回転数Nxと平均回転数の
間には大きな偏差ｅが生じている。しかるに第５
図に示した知処理に従つて制御を実行すると、該
偏差ｅを全く無視した形となるため、時間ｈに相
当する回転角は、真の要求値θhより小さくなつ
てしまい、従つて第６図ウの信号の立上りで示さ
れるスピル開始が過早となり噴射量が要求値より
減少し問題である。なお、第６図アは前述のプラ
ンジヤリストの状態を示す。
本発明はこのような問題点に鑑みて為されたも
のであく。本発明では第７図イ，ウに概念の示す
如く、丁度スピル電磁弁がOFF→ONするタイミ
ングに相当する。即ちまさに余り角θhを時間ｈ
変換するタイミングに於る瞬時エンジン回転数
Nxと平均回転数との関係を明らかにし、該Nx
ととの関係に基づいて、余り角θh→時間ｈへ
の変換演算を補正することによつて、レシプロエ
ンジン特有のエンジン行程に伴う回転変動下に於
いても常に正確な回転角位相で所望の出力をなす
ことができるようにしている。
以下第８図、第９図に従つて本発明の実施例に
ついて説明する。ハードウエアの構成はすでに第
１図、第２図で説明したものと全く同一で良く、
本発明に関する部分はコンピユータ２６内で実行
される処理に特徴を持つ。第８図は回転角センサ
の入力ごと即ち22.5°CAごとに割込処理されるフ
ローチヤートである。ステツプ２０１にて
22.5°CA毎に割込が開始されると、ステツプ２０
２にて今回の22.5°CA間の瞬時回転数計測を開始
するとともに、２０３にて前回の22.5°CA間の瞬
時回転数計測を終了すく。次いでステツプ２０４
にて前回の割込から今回の割込の間に電磁弁通電
パルス信号がOFF→ONに変換したかを判定し、
OFFP→ONに変化していれば前回の22.5°CA間の
瞬時回転数をスピル時、即ち余り角θhに相当す
る位相に於る瞬時回転数Nxとしてメモリして割
込を終了する。
更にステツプ２０７以降はメイン処理又は180°
割込処理等のより時間的に余裕のあるスケジユー
リングで行なえば良い処理であり、２０７でエン
ジンの180°CA間の平均回転数を、２０８で２０
５にてメモリした瞬時回転数Nxを取り込んで、
次いでステツプ２０９にてNxとの比Nx／Ｎ＝
ｙ即ち回転低下率を求める。そしてステツプ２１
０にて該低下率ｙを例えば平均回転数に対する
マツプとして書き換えメモリする。一般に回転低
下率は第８図Ｘのように、平均回転数が高い時に
はエンジンの慣性モーメント増加によつて小さく
なるのが普通であり、エンジン回転数に対する
テーブルとしておけば十分であるが、更に必要な
らエンジン負荷をもパラメータとした２次元マツ
プとしても良い。
また回転低下率ｙは例えば公知の不揮発性
RAMの如く書き換え可能でかつ電源遮断後もそ
のメモリ内容を保持する記憶素子に格納しつつ、
遂時修正するのが最も好ましいが、単なる不揮発
でないRAMに格納しても良いし、あるいは単に
記憶にとどめて次回のθh→ｈ変換に反映してゆ
くようにしても相応の効果は発揮できる。また更
に予めエンジン及び噴射装置の特性から、スピル
実行時の回転低下率が既知であれば、特に２０１
〜２１０の処理を行ななくとも単に低下率ｙの特
性を読み出し専用メモリ（ROM）に予め記憶さ
せておくことによつても効果が得られる。
次に第９図に基づき、前述した回転低下率ｙを
用いてスピル弁開弁角度制御を正しく補正する処
理について説明する。第５図で述べた処理方法と
の相違点は、ステツプ３０１，３０２であり、ス
テツプ３０１では一連の入力情報に加えて今回の
スピル弁開弁時に予測される回転の低下率ｙを取
り込み、ステツプ３０２にて余り角θhを時間ｈ
に変換する際に前記回転低下率ｙに基づく補正を
加える点である。即ち、ｈ＝（１／i-1）×（θh／
360）×１／ｙとなる。以上の構成にによつてエン
ジン特有の回転変動下に於いても常に正確な噴射
制御が実現可能である。
なお本実施例に於いてコンピユータの演算速度
との関係で22.5°割込処理が高速側で困難となる
場合には、本発明で解決すべき回転変動が低速時
に顕著であつて高速域ではあまり問題とならない
ので、例えば＝2000rpm等の所定の回転数以上
では、22.5°割込処理を行なわないようにしてコ
ンピユータの負荷を軽減してもよい。
第１０図には本発明の他の実施例を示す。第１
０図に示すのは、回転角センサであり、上述の実
施例に於る第１図の回転角センサ５０と同様の位
置に設けられ、近接センサ５２及び突起付円盤５
３とから構成される。但し本実施例では円盤の安
定の突起のうち90°間隔の４個は他の突起に比べ
て大きくしてある。この結果コンピユータには第
１１図Ａの如き出力波形が入力され、２つのレベ
ルｂ，ｃのスレツシヨルドによつてそれぞれＢ，
Ｃの如き波形に整形される。ここに波形Ｂは円盤
90°ごと即ちポンプ180°CA毎に発生する基準角信
号、波形Ｃは22.5°CA毎に発生する回転角信号と
して使用することができ、以上の構成、処理によ
り上述の実施例の基準角センサ３０を廃止するこ
とができる。以下の処理に関しては、上述の実施
例と全く同様で、同等の効果を得ることができ
る。
更に、第１２図には本発明の他の実施例を示
す。本実施例では(1)の基準角信号入力から順次回
転角信号割込ごとに１，２……８とラベリングを
行ない、当該割込ごとに瞬時回転数N1、N2、N3
……N8をそれぞれ求めて、ラベル１〜８に従つ
て別々に平均回転に対する変動率y1……y8を演
算してそれぞれのラベルに基づいたアドレスにメ
モリする。そしてθ／θ0＝ｋ……θhを行なつた後
ｋ＋１のラベルに相当するyk+1を取り込んでθhを
時間変換する際の補正を行なう。
更に本発明は以上述べた如く、電磁弁スピル調
量のデイーゼルエンジン制御システムに好ましく
適用できるが、上述の実施例と同様に基準角信号
Ｇ、回転角信号Ｎを用いてガソリンエンジンの点
火時期を電子制御する場合に於いても全く同様に
適用することができる。
以上説明したように本発明は、所望のエンジン
回転角位相にて燃料噴射等の制御を行なうエンジ
ンの制御方法において、基準角度位置から回転角
信号と時間信号とをカウントすることにより所望
の回転角位相を求める場合、回転角信号よりも小
さい角度を時間に変換する際にエンジンの平均回
転数と所望の回転角位相付近での瞬時回転数との
関係に基づいて定まる回転数変化率による補正を
行なつているので、エンジンの圧縮、爆発等の行
程にともなう回転変動があつても角度→時間変換
の誤差を非常に小さくすることができ、精度の高
いエンジン制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を適用する装置の一例を示す断
面構成図、第２図は第１図の回転角センサを示す
るａ−ａ線断面図、第３図、第４図は本発明の前
提となる噴射量調量の基本概念を示すタイミング
図、第５図は第４図に示す制御を行なう場合のフ
ローチヤート、第６図は第４図に示す制御方法の
問題点を説明するためのタイミング図、第７図は
本発明になる制御方法の概念を示すタイミング
図、第８図、第９図は本発明の一実施例を示すフ
ローチヤート、第１０図は本発明の他の実施例に
おける回転角センサの構成図、第１１図はこの回
転角センサの信号波形図、第１２図は本発明の更
に他の実施例を示す信号波形図である。 １……駆動軸、８……圧送プランジヤ、１３…
…ポンプ室、２０……燃料調量機構、２１……電
磁弁、２６……電子制御装置、３０……回転セン
サ、４０……アクセルペダルセンサ、５０……回
転角センサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの所望の回転角度位相θで制御信号
    を出力するために、所定の基準角度位相で出力さ
    れる基準角度信号と、所定のクランク角θ0ごとに
    出力される回転角信号と、所定周期の時間信号と
    を用い、前記基準信号の発生時点から前記所望の
    回転角度位相θを越えず、かつθとの偏差がθ0を
    越えない至近角度までは、前記クランク角θ0を単
    位角とする回転角信号で計数し、残る角度偏差を
    その時の平均エンジン回転数に基づき時間変換
    し、この時間を前記時間信号によつて計数し前記
    制御信号を出力するようにしたエンジンの制御方
    法において、前記所望の回転角度位相付近におけ
    る瞬時エンジン回転数と、前記平均エンジン回転
    数との関係に基づいて回転変化率を求め、前記角
    度偏差を時間変換する際にこの回転変化率による
    補正を行なうことを特徴とするエンジンの制御方
    法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のエンジンの制御
    方法において、前記所定のクランク角θ0ごとに出
    力される回転角信号のうちの少なくとも１個の信
    号出力を、他の信号出力と異なつた波形の信号出
    力となし、この信号出力を前記基準角度信号とし
    て兼用するようにしたことを特徴とするエンジン
    の制御方法。
JP58125154A 1983-07-08 1983-07-08 エンジンの制御方法 Granted JPS6017252A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58125154A JPS6017252A (ja) 1983-07-08 1983-07-08 エンジンの制御方法
US06/628,370 US4642773A (en) 1983-07-08 1984-07-06 Method and apparatus for controlling an engine

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