JPS5853184B2 - エンジンの燃料制御装置とその調整方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は自動車用エンジンの燃料制御装置とその調整
方法に関するものである。

近年、自動車の排気浄化の要求が高まってきているが、
それに応じて燃料制御装置も複雑化する傾向にある。

しかし、自動車は大量生産を宿命とする商品であるから
、燃料制御装置の生産に当っても、調整の困難な装置で
は大量生産が難しく、また定期点検時（車検時等）にも
容易に調整できる装置でなければ、長期間の性能維持は
困難になる。

したがって中古車の排気性能が悪化する可能性があり、
大気浄化の効果が薄れることになる。

従来の燃料制御装置においては、燃料制御パラメータは
固定されているか、あるいはある程度調整可能であって
も、その調整作業が非常に煩しいものであったため、エ
ンジンその他の部品のバラツキ、劣化、経時変化などの
ために制御性能が低下し、所定の排気浄化性能を維持で
きなくなるという欠点があった。

本発明は上記の欠点をなくシ、性能の維持が容易であり
、かつ量産に適した燃料制御装置とその調整方法を提供
することを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明においては、エンジン
の作動状態を検出するセンサと、電気的に書換え可能な
非揮発性メモリと、上記センサの信号を入力とし、上記
非揮発性メモリのデータに応じた関数関係の出力を送出
する関数発生手段と、該関数発生手段の出力に応じて燃
料を制御する制御手段と、該制御手段の動作結果を検出
、判定し、動作結果を適正にするように上記データを書
換える書換信号を出力する手段と、上記書換信号に応じ
て上記非揮発性メモリのデータを書換える書換手段とを
備え、動作結果を自己判定して制御系の関数関係を自己
修正するように構成している。

また本発明においては、−以上の運転状態における上記
制御手段の動作結果を検出、判定し、当該運転状態にお
ける動作結果を適正にすると共にその結果から推測して
他の運転状態における動作結果をも適＋Ｅにするように
上記データを書換える書換信号を出力する手段を設ける
ことにより、特定の運転状態から推測して他の運転状態
における制御系の関数関係をも自己修正するように構成
している。

更に本発明においては、エンジンの作動状態を検出する
センサと、電気的に書換え可能な非揮発性メモリと、上
記センサの信号を入力とし、上記非揮発性メモリのデー
タに応じた関数関係の出力を送出する関数発生手段と、
該関数発生手段の出力に応じて燃料を制御する制御手段
とを備えたエンジンの燃料制御装置に、上記制御手段の
動作結果を検出、判定し、動作結果を適正にするように
上記データを書換える書換信号を出力する手段と上記書
換信号に応じて上記非揮発性メモリのデータを書換える
書換手段とを備えた計測調整装置を接続し、上記燃料制
御装置を動作させ、その動作結果に応じて上記計測調整
装置に上記非揮発性メモリのデータを適正値に書換えさ
せることにより、自動的に適正値に調整するように構成
している。

以下、まず従来の燃料制御装置について説明し、続いて
本発明について詳細に説明する。

第１図は従来の燃料噴射制御装置の一例のブロック図で
ある。

第１図において、吸気圧センサ１は吸気圧に比例した電
圧を発生する。

次にフィードフォワードコントローラ２は、吸気圧セン
サ１の出力から適旧す燃料供給量を算出する回路である
。

一般に適正な燃料供給量は吸気圧に対して非直線的であ
り、例えば第２図に示すような特性が要求される。

したがってフィードフォワードコントローラ２としては
、第２図に示すごとき特性をもった関数発生器を用いる
ことができる。

なお吸気圧センサ自体に非直線性を持たせることもある
。

また吸気圧センサ以外に冷却水温センサや気温センサ等
が補正計算用に用いられることもあるが、本例において
は省略している。

次にパルス発生器３は、フィードフォワードコントロー
ラ２の出力に応じた幅のパルスをエンジン回転に同期し
て発生する。

エンジン回転を検出するためには、例えばクランク軸が
一回転するごとに１パルスを発生するようなりランク角
センサ４を用いる。

次に噴射弁５は、パルス発生器３の発生するパルスによ
って１駆動され、上記パルスのパルス幅に比Ｐルた量の
燃料を吸気マニホールド内に噴射する。

゛上記のごとき従来の燃料噴射制御装置においては、フ
ィードフォワードコントローラ２として用いる関数発生
器は、予め実験を行なって燃料供給特性を求め、その特
性に従って関数を設定しているので、エンジンやその他
の部品のバラツキを補ったり、劣化による特性の変化を
補正したりすることは極めて困難である。

次に、第３図も従来の燃料噴射制御装置の一例のブロッ
ク図である。

第３図の従来例は、前記した第１図の従来例に加えて、
排気管あるいは排気マニホールドに取付けられた排気セ
ンサを用いてフィードバック制御を行なわせるようにし
たものである。

排気センサとしては、例えば排気中の酸素濃度を検出す
る酸素センサを用いる。

酸素センサは排気中の余剰酸素濃度、すなわち燃焼の不
完全性を検出するものである。

酸素センサとしては、例えば第４図に示すごとき特性を
有するジルコニア酸素計などが用いられる。

この酸素センサを用いれば空気と燃料の割合（以下空燃
比と記す）が適正であるか否かの判定をすることが出来
る。

したがって、この酸素センサの出力信号によって燃料供
給量を補正してやれば、部品の劣化等の各種条件の変化
に対して補正を行なうことが出来る。

第３図の従来例においては、酸素センサ６の信号をフィ
ードバックコントローラ７（例えば乗算器）に与え、フ
ィードフォワードコントローラ２の出力を酸素センサ６
の信号によって補正するように構成している。

しかし、酸素センサはあくまでも燃焼後の排気の状態を
検出するものであり、燃料を供給してから、その結果を
検出するまでには、かなりの時間遅れを生ずる。

従って、負荷が急に変化した時などのような条件の急変
時には制御が追従出来ず、フィードバック制御のみでは
良好な制御を行なうことが出来ないので、応答の速いフ
ィードフォワードコントローラも必要である。

また第４図の特性からも解るように、酸素センサの動作
範囲は狭いので、フィードバックコントローラの制側］
範囲は、あまり大きくすることが出来ない。

従って、エンジン部品等のバラツキが大きかったり、経
時変化が大きい場合には、十分な制御を行なうことが出
来なくなることが考えられる。

本発明は上記のごとき従来例の欠点を補うことが出来る
ものである。

以下本発明について説明する。

第５図は本発明の第１の実施例図である。

第５図に示す実施例の特徴は、フィードフォワードコン
トローラとして、再書込み可能な非揮発性のメモリを内
蔵した可変関数発生器を有する燃料制御装置に、動作結
果を検出、判定し、それを適正にするように上記メモリ
のデータを書換える計測調整装置を接続し、燃料制御装
置を動作させ、その動作結果に応じて計測調整装置に上
記メモリのデータを書換えさせることにより、可変関数
発生器の関数形を自動的に調整できるように構成したこ
とである。

第５図にもいて、８はフィードフォワードコントローラ
となる可変関数発生器であり、９は可変関数発生器に内
蔵された関数発生用のメモリである。

このメモリ９は、再書込みが可能で、かつ非揮発性のも
のであり、例えばコアメモリ（磁気メモリ）や半導体メ
モリ等が用いられる。

このようなメモリは一般にディジタル素子であるから、
発生する関数形は、第６図に一例を示すように、階段状
となる。

また、１０はメモリ９を書換える際の書換信号入力端子
、１１は可変関数発生器８の出力を取り出す出力端子で
ある。

次に、破線で囲まれた部分１７は、メモリ９の書換信号
を発生する計測調整装置であり、この計測調整装置１７
は、工場やサービスステーション等に設置される。

この計測調整装置１７には、ディジタル計算機１２、書
込装置１３、入力装置１４、マニュアル操作器１５、修
正完了表示器１６および酸素センサ６等が含まれる。

その他第５図において、第１図と同符号は同一物を示す
。

以下第５図の実施例の動作について説明する。

まず工場やサービスステーションにおいて、被調整用の
自動車を計測調整装置１７に接続する。

接続１固所は、書換信号入力端子１０と書込装置１３、
および出力端子１１と入力装置１４であり、また酸素セ
ンサ６を当該自動車の排気管に取付ける。

次に当該自動車を吸気圧一定の運転状態にしておき、マ
ニュアル操作器１５から入力装置に動作命令を送る。

入力装置１４は、酸素センサ６から与えられる信号と、
出力端子１１から与えられる現時点における燃料供給量
に関する信号とをディジタル計算機１２へ与える。

ディジタル計算機１２は、酸素センサ６の状態に応じて
燃料供給量の増減を判断する。

すなわち空気過剰なら燃料供給量を増加させ、不足なら
減少させればよい。

また必要なら現時点の燃料供給量も参考にして新しい燃
料供給量を決定し、書込装置１３ヘメモリ書換信号を送
る。

書込装置１３は、その時点における吸気圧値に対応した
番地のメモリを新しい値に書換える。

ディジタル計算機１２は、酸素センサ６の信号が適正空
燃比を示す所定の範囲になるまで、上記のメモリ書換信
号を発生する。

そして酸素センサ６の信号が所定の範囲になると倍旧完
了出力を修正完了表示器１６へ送り、ある吸気圧におけ
るメモリの修正が完了したことを表示する。

なおディジタル計算機１２は、浜田の電子計算機でもよ
いし、またはプログラムで制御しない専用のハードウェ
アで構成してもよい。

次に、別の吸気圧を設定して上記と同様の操作を行ない
、それを繰返してメモリ９を全て書換えることにより、
新しい関数を完成させる。

なお、全ての条件で運転を行なって新しい関数を作成す
るのは、時間的にも技術的にも不経済であるから、第７
図に示すごとく、直接倍旧する点は代表的な点だけに留
めておき、その他の点は一次または多次曲線による内挿
あるいは外挿の手法によって計算で求めてやれば、作業
は非常に簡単になる。

上記のごとき計算は、ディジタル計算機１２で簡単に行
なうことが出来る。

なお第７図において、破線は修正前の関数形、実線は修
正後の関数形を示し、またＡ、Ｂ、Ｃの３点が直接修正
した点を示している。

上記のごとく第５図の実施例においては、自動車の生産
時または定期点検時等における調整が非常に容易になる
ので、排気浄化性能を維持しやすく、かつ量産にも適し
ている。

次に、第８図は本発明の第２の実施例図である。

第８図の実施例は、第３図の従来例の構成において、フ
ィードフォワードコントローラとして可変関数発生器８
を用いると共に、メモリ書換装置をも車載し、動作結果
を自己判定して制御系の関数関係を自己修正するように
Ｐｓｔしたものである。

なお第８図において、第３図および第５図と同符号は同
一物を示す。

第８図において、定常運転検出器１８は、被調整用の自
動車が定常運転状態（例えば一定吸気圧状態が一定時間
以上継続した場合）にあるとき、動作信号をメモリ書換
装置１９へ送る。

このメモリ書換装置１９は、車載用のディジタル計算機
と書込装置とから構成されている。

このメモリ書換装置１９は、フィードバックコントロー
ラ７の入力と出力、すなわちフィードバック制御による
補正前と補正後の燃料供給量を入力して、その差すなわ
ちフィードバックによる補モ量がどの程度あるかを検出
し、その補正量に応じてその時点の吸気圧値に対応した
番地のメモリを書換える。

この場合フィードバックコントローラ７の入力と出力と
を入力する代りに、酸素センサ６の信号を直接入力して
もよい。

次に、別の吸気圧を設定して上記と同様の操作を行ない
、それを繰返してメモリ９を全て書換えることにより、
新しい関数を完成させる。

上記のごとく第８図の実施例においては、特別な計測調
整装置のない場所でも容易に調整を行なうことが出来る
。

また第３図の従来例における応答の悪さや制御範囲の狭
さをも補うことが出来る。

次に、第９図は本発明の第３の実施例図である。

第９図の実施例は、第８図の実施例のメモリ書換装置に
補間機能をもたせることによって、自動車の走行中に自
動的に関数形を修正できるように構成したものである。

なお第９図において第８図と同符号は同一物を示す。

前記した第８図の実施例においては、メモリ書換装置を
車載しており、特別な計測調整装置のない場所でも調整
を行なうことが出来る。

しかし、調整を行なう場合には、種々の値の吸気圧にお
いて定常運転を行なうことが必要である。

一般に自動車の走行中には、特殊な点（アイドリングお
よびフルスロットル）以外では定常運転を行なうことが
少ないので、第８図の実施例で調整を行なうには、サー
ビスステーション等で行なうか、あるいは調整のための
特殊な運転を行なう必要がある。

第９図の実施例は上記の欠点を除いたものである。

上記のごとく、自動車の走行中には、一般に定常運転を
行なうことは稀である。

しかし、アイドＩＪ ７グ状態とフルスロットル状態は
、共に両極端の状態であり、一定の運転状態を継続する
ことがしばしば起る。

したがって上記画点においては直接メモリを修正し、他
の点は補間計算によって修正するように構成すれば、通
常の走行中において調整を行なうことが可能になる。

以下第９図の実施例について説明する。

第９図において、２０はアイドリング状態が一定時間継
続するとオンになるアイドリングスイッチ、２１はフル
スロットル状態が一定時間継続するとオンになるフルス
ロットルスイッチである。

また負荷センサとしては、吸気圧センサの代りにスロッ
トル開度センサ２３を用いている。

メモリ書換装置２２は、アイドリングスイッチ２０がオ
ンのときはアイドリング状態に対応する番地のメモリを
修正し、またフルスロットルスイッチ２１がオンυ）と
きにはフルスロットル状態に対応した番地のメモリを修
正する。

修正する方法は前記第８図の実施例と同様である。

次に、アイドリングとフルスロットル以外の点について
は、補間計算によって修正を行なう。

例えば第１０図において、破線で示した古い関数におけ
るアイドリング時の値￥１、任意の点の値Ｙ、フルスロ
ットル時の値Ｙｆ、修正されたアイドリンク時の値￥１
′、修王されたフルスロットル時の値Ｙ ｆ’、補間計
算すべき点（上記Ｙに対応する７■の値Ｙ；全スロット
ル開度θい補正計算すべき点のスロットル開度θとすれ
ば、求める修正値Ｙ′は、例えば次式によって求めるこ
とが出来る。

θ θ。

−θＹ′二ｙ＋（Ｙ’（−ｙ（）−＋（Ｙ’ｉ−Ｙ １
）−θ。

θ。このような計算を行なうと、点Ｙｉ
′と点Ｙ’ｆを通り、かつ破線で示す古い関数形に相似
の新しい曲線関数を得ることが出来る。

一般に部品のバラツキや劣化による関数の変化は、曲線
が全体として上下方向に移動する程度であり、関数形が
まったく変ること、すなわち凹関数が凸関数に変るよう
なことは無いので、上記のごとき簡単な補間計算によっ
て新らたな関数を作ることが出来る。

なお、第８図および第９図の実施例において、メモリ書
換装置の計算部は、ディジタル計算機でもよいし、ある
いは専用のハードウェアでもよい。

また将来自動車の各種制御用としてディジタル計算機を
車載することが予想されるので、そのディジタル計算機
を利用することも考えられる。

以上説明したごとく本発明によれば、燃料制御パラメー
タを適正な値に修正することが容易に出来る。

そのため燃料制御装置の製造時には燃料制御パラメータ
を粗く設定しておき、車載した状態で試運転して微調整
することが容易に出来、したがってエンジン、センサそ
の他の部品のバラツキに対する補正も出来るので製造が
容易になり、量産に適している。

また随時、容易に再修正を行なうことが出来るので排気
浄化性能の維持も容易になるなど多くの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃料噴射制御装置の一例図、第２図は吸
気圧と燃料供給量との関係を示す図、第３図はフィード
バック機能を備えた従来の燃料噴射制御装置の一例図、
第４図は酸素センサの一例の特性図、第５図は本発明の
第１の実施例図、第６図は可変関数発生器の特性の一例
図、第７図は関数修正方法の説明図、第８図は本発明の
第２の実施例図、第９図は本発明の第３の実施例図、第
１０図は補間方法の説明図である。 １・・・・・・吸気圧センサ、２・・・・・・フィード
フォワードコントローラ、３・・・・・・パルス発生器
、４・・・・・・クラン角センサ、５・・・・・・噴射
弁、６・・・・・・酸素センサ、７・・・・・・フィー
ドバックコントローラ、８・・・・・・可変関数発生器
、９・・・・・・関数発生用メモリ、１０・・・・・・
書換信号入力端子、１１・・・・・出力端子、１２・・
・・・・ディジタル計算機、１３・・・・・・書込装置
、１４・・・・・・入力装置、１５・・・・・・マニュ
アル操作器、１６・・・・・・修正完了表示器、１７・
・・・・・計測調整装置、１８・・・・・・定常運転検
出器、１９・・・・・・メモリ書換装置、２０・・・・
・・アイドリングスイッチ、２１・・・・・・フルスロ
ットルスイッチ、２２・・・・・・メモリ書換装置、２
３・・・・・・スロットル開度センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの作動状態を検出するセンサと、電気的に
   書換え可能な非揮発性メモリと、上記センサの信号を入
   力とし、上記非揮発性メモリのデータに応じた関数関係
   の出力を送出する関数発生手段と、該関数発生手段の出
   力に応じて燃料を制御する制御手段と、該制御手段の動
   作結果を検出判定し、動作結果を適正にするように上記
   データを書換える書換信号を出力する手段と、上記書換
   信号に応じて上記非揮発性メモリのデータを書換える書
   換手段とを備え、動作結果を自己判定して制御系の関数
   関係を自己修正することを特徴とするエンジンの燃料制
   御装置。 ２ エンジンの作動状態を検出するセンサと、電気的に
   書換え可能な非揮発性メモリと、上記センサの信号を入
   力とし、上記非揮発性メモリのデータに応じた関数関係
   の出力を送出する関数発生手段と、該関数発生手段の出
   力に応じて燃料を制御する制御手段と、−以上の運転状
   態における上記制御手段の動作結果を検出、判定し、当
   該運転状態における動作結果を適正にすると共にその結
   果から推測して他の運転状態における動作結果をも適正
   にするように上記データを書換える書換信号を出力する
   手段と、上記書換信号に応じて上記非揮発性メモリのデ
   ータを書換える書換手段とを備え、特定の運転状態から
   推測して他の運転状態における制御系の関数関係をも自
   己修正することを特徴とするエンジンの燃料制御装置。 ３ エンジンの作動状態を検出するセンサと、電気的に
   書換え可能な非揮発性メモリと、上記センサの信号を入
   力とし、上記非揮発性メモリのデータに応じた関数関係
   の出力を送出する関数発生手段と、該関数発生手段の出
   力に応じて燃料を制御する制御手段とを備えたエンジン
   の燃料制御装置に、上記制御手段の動作結果を検出、判
   定し、動作結果を適正にするように上記データを書換え
   る書換信号を出力する手段と上記書換信号に応じて上記
   非揮発性メモリのデータを書換える書換手段とを備えた
   計測調整装置を接続し、上記燃料制御装置を動作させ、
   その動作結果に応じて上記計測調整装置に上記非揮発性
   メモリのデータを適正値に書換えさせることを特徴とす
   るエンジンの燃料制御装置の調整方法。