JPS5845582B2 - 内燃機関用燃料噴射量演算方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関への燃料噴射量の演算方法に関し、特
には燃料噴射量の演算をマイクロコンピュータにて行う
ための内燃機関用燃料噴射量演算方法に関する。

従来内燃機関への燃料噴射量を、内燃機関の運転状態に
応じて燃料噴射用の電磁弁の燃料噴射時間にて規定する
ものが知られており、内燃機関の回転数および吸気量等
の主パラメータに関連してまず基本燃料噴射量を演算し
、内燃機関の温度および電磁弁に印加される電源電圧等
の補助パラメータに関連して基本燃料噴射量を補正して
最終的な燃料噴射量を決定している。

この演算方式を数式化すると、τ＝に一舒・Ｆ（Ｃ１、
Ｃ２、・・・・・・・・・、Ｃｎ）となり、比例定数に
、吸気量Ｑ９回転数Ｎの主パラメータに関しては明確な
演算式が決定されてはいるが、それ以外の補助パラメー
タＣ１、Ｃ２、・・・・・−・・・−Ｃｎに関しては明
確な関数特性Ｆ（Ｃ□ 、Ｃ２，・・・・・・・・・、
Ｃｎ）かほとんど把握されていない。

したがって、各種の内燃機関に応じてその関数特性Ｆ（
Ｃ１、Ｃ２、・・・・・・。

Ｃｎ）を決定する必要があり、上式の各項を演算する回
路を個別に設けているのみならず、補助パラメータが増
加する毎に補正用の回路を付加する必要が生じて燃料噴
射装置が大型となり、各回路および回路相互間の調整が
極めて煩雑となっている。

また近年自動車は各種の電子制御機器を塔載することが
多くなっており、各種制御を例えば１つのマイクロコン
ピュータにて行う場合各種制御に必要な時間が出来る限
り短いことが要求されている。

本発明はこれらの問題に鑑みてなされたもので内燃機関
への燃料噴射量を決定するためのパラメータをマイクロ
コンピュータに入力し、マイクロコンピュータ内で、内
燃機関の一定回転毎に主パラメータに応じて基本燃料噴
射量を演算し、他方、この主パラメータに比べて変化の
緩やかな補助パラメータについては主パラメータによる
演算頻度より結果として低い演算頻度となるような所定
時間毎にこの補助パラメータに応じて補正値を演算し、
この補正値をマイクロコンピュータの記憶装置内に記憶
し、基本燃料噴射量と記憶装置内に記憶されている補正
値とンこよって最終的な燃料噴射量を決定することによ
り、各パラメータに対する噴射量の特性を容易に設定で
き、最終的な燃料噴射量を決定するにあたって従来の如
く毎回全パラメータに応じて演算する方法に比べて演算
速度を十分早くできる内燃機関用燃料噴射量演算方法を
提供することを目的とする。

以下本発明を図面に示す一実施例について説明する。

まず本発明の演算方式を用いる燃料噴射システムの全体
構成を示す第１図において、１は内燃機関の点火コイル
、２は点火コイル１からのパルスを計数する点火パルス
カウンタ、３は点火パルスカウンタ２の出力信号によっ
て機関回転数を計数する回転数カウンタで、回転数カウ
ンタ３は機関回転数に比例した２進コードのデジタル信
号を出力するようにしである。

４は内燃機関のスロットル弁の全開および全閉を検出す
るスロットルセンサ、５は内燃機関のスタータの駆動状
態を検出するスタータセンサで、スロットルセンサ４お
よびスタータセンサ５はそれぞれスロットル弁開度およ
びスタータ１駆動状態を示す“１ ｔｔレベルまたは“
０″レベルの信号を出力するようにしである。

６は内燃機関の吸入空気量を検出する吸気量センサ、７
は吸入空気温度を検出する吸気温センサ、８は内燃機関
の温度を代表する冷却水温度を検出する機関部センサ、
９は電源電圧を検出するバッテリセンサで、各センサ６
．７，８，９は検出パラメータに応じたアナログ電圧を
生ずるようにしである。

１０はテ゛ジタル入カバツファ、１１はアナログ入力バ
ッファ、１２は各種演算を制御する時間基準信号Ｓ０．
Ｓ２ 、Ｓ３を発生するタイマーで、回転数カウンタ３
からのデジタル信号デジタル人力バッファ１０からのデ
ジタル信号、アナログ入力バッファ１１からのアナログ
信号はマイクロコンピュータ１３のデジタルチャンネル
アナログチャンネルに入力され、マイクロコンピュータ
１３内で燃料噴射量が演算される。

１４はマイクロコンピュータ１３からの２進コ一ドデジ
タル信号をパルス時間幅に変換するパラレル−シリアル
変換器で、この変換器１４からのパルス信号はパワーア
ンプ１５を介して電磁弁１６に印加されるようにしてあ
り、電磁弁１６はこのパルス信号印加中間弁じて内燃機
関へ力［ＪＥされた燃料の噴射を行う。

マイクロコンピュータ１３は予めプログラムされた順序
で演算を行うもので、アナログチャンネルを介して入力
されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ−Ｄ変
換器１３１と、このＡ−Ｄ変換器１３１からのデジタル
信号およびデジタルチャンネルを介して入力されるデジ
クル信号を選択通過させるマルチプレクサ１３２と、マ
ルチプレクサ１３２を通過したデジタル信号の入力デー
タに応じて種々の演算を行う中央処理装置１３３と、中
央処理装置１３３の演算順序およびその演算結果を記憶
する記憶装置１３４と、中央処理装置１３３の演算結果
を２進コードのデジタル信号として出力する出力レジス
タ１３５とを有する。

そしてＡ−Ｄ変換器１３１、マルチプレクサ１３２出力
レジスタ１３５の作動は中央処理装置１３３によって制
御されることは公知のことである。

中央処理装置１３３の演算順序は前述の通り予めプログ
ラムされて記憶装置１３４のリードオンリーメモＩＪ−
（ＲＯＭ）に記憶されており、その演算式は次式としで
ある。

ｏ＝に一フ・Ｆｌ・Ｆ２（Ｔ）十Ｆ３（ｖ）・・・・・
・（１）上式（１）において、玲ま比例定数、Ｑは内燃
機関の吸気量、Ｎは内燃機関の回転数、Ｆ、は内燃機関
のスロットル弁開度に関連する乗算係数、Ｆ２（Ｔ）は
吸気温度および機関温度に関連する乗算係数、Ｆ３（ｖ
）は電源電圧に関連する宝玉補正値であり、吸気量０１
回転数Ｎ１係数Ｆ１を決定するスロットル弁開度を内燃
機関の主パラメータとして選定してあり、係数Ｆ２（Ｔ
）を決定する吸気温度および機関温度、補正値Ｆ３（Ｖ
）を決定する電源電圧を補助パラメータとして選定しで
ある。

更に上式（１）中の係数Ｆ１．Ｆ２（Ｔ）は更に次式に
もとづいて演算するようにしである。

Ｆ１＝ ｆ Ｉ ｄｌ、 ｆ ｐ ｓ ｗ−−（２）Ｆ
２ｆｆ）＝ ｆ Ｔ ＨＡ 、 ｆ Ｔ Ｈｗ−（３）
なお上記（２）において ｆＩｄｌ、ｆｐＳＷはそれぞ
れスロットル弁の全閉時、全開時の補正係数であり、上
式（３）においてｆＴＨＡ、ｆＴＨＷはそれぞれ吸気温
度、機関温度の補正係数である。

ここで前記補正係数 ｆＩｄｌ、ｆｐｓｗ・ｆ Ｔ Ｈ
Ａ −ｆ Ｔ Ｈｗ −Ｆ３（Ｖ）の具体的演算式の−
９１１は次式でプログラムされる。

次に上記構成において本発明になる演算方式を第２図お
よび第３図に示すフローチャートを援用して説明する。

第２図は内燃機関の補助パラメータに応じた補正値Ｆ２
（ｒ）およびＦ３（Ｖ）の演算ルーチンを示す。

タイマー１２から一定周期（例えば８ｍ５）毎に信号Ｓ
２がマイクロコンピュータ１３の中央処理装置１３３に
入力され、補正値Ｆ２（Ｔ）およびＦ３（ｖ）の演算を
行う。

すなわち信号Ｓ２の入力と同時に、判別ステップ２０１
において前回の補正値Ｆ３（ｖ）の演算から一定時間Ｔ
１（例えば１００ｍ５）を経過したｈ）否かが判別され
、一定時間Ｔ１が経過しておれば、演算ステップ２０２
に移る。

この演算ステップ２０２においてバッテリセンサ９から
の電源電圧検出値に応じた補正値Ｆ３（Ｖ）が演算され
、演算終了後指令ステップ２０３においてその演算値Ｆ
３（Ｖ）の記憶指令がなされ、記憶装置１３４のランダ
ムアクセスメモＩＪ−（ＲＡＭ）に前回の演算値Ｆ３（
Ｖ）と交換記憶される。

なお判別ステップ２０１で一定時間Ｔ１が経過していな
いと判別されれば、ステップ２．０２，２０３に移るこ
となく直接次の判別ステップ２０４に移り、この場合記
憶装置１３４には前回の演算値Ｆ３（ｖ）が記憶された
ままである。

判別ステップ２０４においては前回の補正値Ｆ２（Ｔ）
の演算から一定時間Ｔ２ （３０Ｓ）経過したか否かが
判別され、一定時間Ｔ２が経過しておれば演算ステップ
２０５において補正値Ｆ２（Ｔ）が演算される。

この演算Ｆ２（Ｔ）は吸気温センサ７および機関源セン
サ８からの吸気温度検出値および機関温度検出値に応じ
た補正係数ｆＴＨＡ。

ＴＨＷの乗算であり、この演算終了後指令ステップ２０
６に移って、演算値Ｆ２（′ｒ）は記憶装置１３４に前
回の演算値Ｆ２（′ｒｌと交換記憶される。

なお判別ステップ２０４で一定時間Ｔ２が経過していな
いと判別されれば、ステップ２０５，２０６には移るこ
とがなく、この場合記憶装置１３４には前回の演算値Ｆ
２（Ｔ）が記憶されたままである。

以上の各ステップで補正値Ｆ２（Ｔ）およびＦ３（Ｖ）
の一回の演算記憶が終了する。

上述の演算ルーチンはタイマー１２からの信号Ｓ ２の
入力毎に繰り返され、補正値Ｆ３（′ｖ）およびＦ２（
Ｔ）の演算はそれぞれ一定周期Ｔ１およびＦ２毎に中央
処理装置１３３において行われ、演算値Ｆ３（Ｖ）およ
びＦ２（Ｔ）は常に記憶装置１３４内に記憶されている
ことになる。

したがって一定周期Ｔ１およびＦ２が信号Ｓ２の周期よ
り大きく設定されておれば、演算ステップ２０２，２０
５を行わない場合があり、中央処理装置１３３における
演算処理の負担が軽減される。

なお補正値Ｆ２（′ｎおよびＦ３（Ｖ）の演算を比較的
長い時間間隔で行うのは、補助パラメータたる吸気温度
２機関塩度。

電源重臣はいずれも瞬時に変化するパラメータではない
からである。

第３図は内燃機関の主パラメータに応じた基本燃料噴射
量、および最終的な燃料噴射量τＣの演算ルーチンを示
す。

点火コイル１の点火パルスは点火パルスカウンタ２によ
って計数され、点火パルスカウンタ２は内燃機関の一定
回転（例えば■回転）毎に信号Ｓ４を発生する。

回転数カウンタ３は信号Ｓ４に同期してタイマー１２か
らの一定周期（例えばｌＯＯμＳ）の信号Ｓ３を計数し
、機関回転数検出値はマイクロコンピュータ１３のマル
チプレクサ１３２を介して中央処理装置１３３に入力さ
れる。

この中央処理装置１３３は機関回転に同期した信号Ｓ４
が入力されると第３図の演算ルーチンを開始する。

まず判別ステップ３０１において、スタータセンサ５か
らのスタータ駆動状態を示す信号によってスタータが１
駆動中か否かが判別される。

スタータが駆動中すなわち機関始動時であれば演算ステ
ップ３０２に移り、基本燃料噴射量τは予め設定された
一定の値とされる。

判別ステップ３０１においてスタータが非駆動中である
と判別されると演算ステップ３０３に移って基本燃料噴
射量τが演算される。

この演算は吸気量センサ６および回転数カウンタ３から
の吸気量検出値Ｑおよび回転数検出値Ｎに応じて行われ
、その演算式は前述の通りτ−に一層である。

この演算終了後判別ステツブ３０４および３０５におい
て、スロットルセンサ４からの信号によってスロットル
弁が全閉か否かおよび全開か否かが判別される。

ここでスロットル弁が全開と判別されると判別ステップ
３０５から演算ステップ３０６に移り、内燃機関の出力
増強のための補正係数ｆｐｓｗが演算される。

またスロットル弁が全閉と判別されると判別ステップ３
０４から判別ステップ３０７に移り、例えば機関回転数
を参照して燃料カットを行うか否かが判別される。

もし判別ステップ３０７で燃料カット時でないと判別さ
れると、演算ステップ３０８においで機関アイドリング
維持のための補正係数ｆＩｄｌが演算される。

しかして基本燃料噴射量τと補正係数ｆｐｓｗおよびｆ
Ｉｄｌとが演算された後、演算ステップ３０９で各演算
値の乗算に−”ｆｐｓｗ・ｆＩｄｌ−に−ｑ−Ｆｌが行
わ且る。

演算ステップ３０９には指令ステップ３１０が続き、こ
のステップ３１０で記憶装置１３４から補正値Ｆ２（Ｔ
）およびＦ３（Ｖｌが読出される。

なおこの補正値Ｆ２（Ｔ）およびＦ３（ｖ）は、第２図
に示した演算ルーチンにもとずいて機関回転とは非同期
で比較的長い時間間隔で演算記憶されているものである
ことは言うまでもない。

演算ステップ３０９の演算値と指令ステップ３１０で読
出された補正値とによって、演算ステップ３１１におい
て最終的な燃料噴射量τＣが前記（１）式に基いて演算
される。

なお前記判別ステップ３０７において燃料カット時と判
別されれば、演算ステップ３１１の演算値τＣは出力さ
れない。

、上述の演算ルーチンは機関回転に同期した信号Ｓ４の
入力毎に繰り返され、基本燃料噴射量を決定する主パラ
メータたる吸気量Ｑおよび回転数Ｎは常に演算時の検出
値が用いられる。

その理由は吸気量および回転数、更にはスロットル弁開
度は瞬時に変化するパラメータであるからである。

そして例えば信号Ｓ４を機関の１回転毎に発生せしめ、
一定時間Ｔ、およびＦ２をそれぞれＬｏｏｍｓおよび３
０ｓに設定すれば、機関回転数の全域において主パラメ
ータに応じた基本燃料噴射量τの演算頻度が補助パラメ
ータに応じた補正値の演算頻度よりも高くなることは明
らかである。

しかして中央処理装置１３３にて演算された燃料噴射量
τＣは出力レジスタ１３５を介してマイクロコンピュー
タ１３から出力され、タイマー１２からの一定周期（例
えば１０μｓ）の信号Ｓ１によってパラレル−シリアル
変換器１４におイテハルス信号に変換される。

このパルスＢ１は演算された燃料噴射量τＣに比例した
時間幅を有するもので、この時間幅の間パワーアンプ１
５によって電磁弁１６は開弁せしめられ、図示しない加
圧燃料が内燃機関に噴射供給される。

なお、上記実施例において、基本燃料噴射量τの補正を
機関温度Ｔとスタータ駆動およびスロットル弁全開の時
間ｔの関数となる次相４）の補正値Ｆ４（Ｔ−１）に関
連させて、燃料噴射量の演算を一層正確に行うこともで
きる。

Ｆ４（Ｔ−１）＝ｆｄＩｄｌ（Ｔ−１）・５ＴＡ（Ｔ−
１）・・・・・・（４） 上式（４）中のｆｄＩｄｌ（Ｔ−ｔ）はスロットルセン
サおよび機関源センサからの信号の時定数演算の値であ
り、ｆｓＴＡ（Ｔ−ｔ）はスタータセンサおよび機関源
センサからの信号の時定数演算である。

この補正値Ｆ４ （Ｔ−ｔ）の演算は第２図、図示の演
算ルーチン内に組込めば、一定周期の信号Ｓ２の計数に
よって時定数計算が容易であり、この場合最終的な燃料
噴射量τｃ４を次式（５）とするのが好ましい。

、Ｑ τｃ−に−に−Ｆ、・Ｆ２（１）−Ｆ４（Ｔ−ｔ ）＋
Ｆ３（Ｖ）・・・・・・（５） 更に上記実施例は第２図図示の演算ルーチンをタイマー
１２からの信号Ｓ２に同期して行うものを示したが、信
号Ｓ２を用いることなく第３図図示の演算ルーチンが複
数回完了する毎に行うようにしても良い。

以上述べたように本発明においては、内燃機関への燃料
噴射量を決定するためのパラメータとして主パラメータ
及びこの主パラメータに比べて変化の緩やかな補助パラ
メータを検出してマイクロコンピュータに入力し、マイ
クロコンピュータ内で、内燃機関の一定回転毎に主パラ
メータに応じて基本燃料噴射量を演算し、他方、この演
算頻度より結果として低い演算頻度となるような所定時
間毎に上記した補助パラメータに応じて補正値を演算し
、この補正値をマイクロコンピュータの記憶装置内に記
憶し、基本燃料噴射量と記憶されている補正値とによっ
て最終的な燃料噴射量を決定することを特徴としている
。

これによって、本発明では各パラメータに対する噴射量
の特性を容易に設定可能となり、しかも最終的な燃料噴
射量を決定するにあたって、補助パラメータについては
その変化速度に見合った低い演算頻度で補正値を演算し
ており、従来の如く毎回全パラメータに応じて演算する
方法に比べて演算速度を十分早くできるようになるのみ
ならず、補助パラメータによる補正値の演算時間の短縮
によってマイクロコンピュータ内で他の制御に要する演
算時間に余裕をもたせることができるという優れた効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる燃料噴射量演算方法を用いたシス
テムの一実施例を示すブロック構成図、第２図は第１図
図示のマイクロコンピュータ内におりる補正値の演算ル
ーチンを示すフローチャート、第３図は第１図図示のマ
イクロコンピュータ内における基本燃料噴射量および最
終燃料噴射量の演算ルーチンを示すフローチャートであ
る。 ２・・・・・・機関回転検出用の点火パルスカウンタ、
３・・・・・・回転数カウンタ、４〜９・・・・・・各
種パラメータを検出するセンサ、１３・・・・・・マイ
クロコンピュータ、１３４・・・・・・記憶装置、１６
・・・・・・燃料噴射用の電磁弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関への燃料噴射量を決定するため予め選定さ
   れた内燃機関の主パラメータおよびこの主パラメータに
   比べて変化の緩やかな補助パラメータを検出してマイク
   ロコンピュータに入力し、このコンピュータ内で、内燃
   機関の一定回転毎に主パラメータに応じて基本燃料噴射
   量を演算し、この基本燃料噴射量の演算頻度より低い演
   算頻度となる所定時間毎に主パラメータ以外の補助パラ
   メータに応じて補正値を演算し、この補正値をマイクロ
   コンピュータの記憶装置内に記憶し、前記基本燃料噴射
   量と記憶装置内に記憶されている前記補正値とによって
   最終的な燃料噴射量を決定することを特徴とする内燃機
   関用燃料噴射量演算方法。