JPS59168247A - 内燃機関の空燃比および点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は電子制御式内燃機関の空燃比および点火時期制
御装置に関する。

従来技術と問題点 従来、内燃機関に供給される空燃比け、島負荷時を除い
たｊ１ｎ常走行時には、加速、一定速、および減速状態
に関係々〈はぼ一定に制御されていた。

この結果、はぼ−？速度で走行し℃いる状態においては
、良・ｊ然費の空燃比で制御されていないという問題点
があった。

発明の目的 本発明の目的は、上述の従来形の問題点に鑑み、車両の
走行状態が一定車速に近い定常状態にあるか否かを判別
し、定常状態であれば空燃比ヲリーン化すると共に点火
時期を進角側に制御して、燃費の同上？計ることにある
。

（３） 発明の構成 上述の目的を達成するために本発明の構成は第１図に示
される。すなわち、空燃比制御手段は所定運転状態パラ
メータに応じて機関の空燃比を制御し、点火時期制御手
段は所定運転状態パラメータに応じて機関の点火時期を
制御する。車両走行状態判別手段は機関を塔載した車両
の走行状態が定常状態か否かを判別する。定常状態であ
れば。

空燃比制御手段および点火時期制御手段は停止する。タ
イマ一手段は所定時間を計測する。空燃比補正手段は所
定時間毎に車両の走行状態が定常状態にあるときに空燃
比を所定量だけり一ン側に補正する。また１点火時期補
正手段は所定時間毎に車両の走行状態が定常状態にある
ときに点火時期を所定量だけ進角側に補正する。

発明の実施例 第２図以降の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明に係る内燃機関の空燃比および点火時期
制御装置の一実施例を示す全体概要図で（４） ある。第２図において１機関本体１の吸気通路２にはエ
アフローメータ３が設けられている。エアフローメータ
３ｆ′ｉ吸入空気量を直接計測するものであって、ボテ
ンシウメータを内蔵して吸入空気量に比例したアナログ
電圧の電気信号を発生する。

また１機関本体１の吸気通路２に設けられたスロットル
弁４の軸には、スロットル弁４の開度を検出するための
スロットル弁開度センサ５が設けられており、このスロ
ットル弁開度センサ５もまたスロットル弁開度に比例し
たアナログ電圧の電気信号を発生する。

また１機関本体１のシリンダブロックには冷却水の温度
を検出するための水温センサ６が設けられている。水温
センサ６は冷却水の温度に応じたアナログ電圧の電気信
号を発生する。

ディストリピコ−タフにはその軸がたとえばクランク軸
に換算して７２０’　、３０’＠回転する毎に角度位置
信号を発生する２つの回転角センサ８゜９が設けられて
いる。回転角センサ８，９の角１ｆ位置信号は、燃料噴
射時期の基準タイミング信号。

点火時期の基準タイミング信号、燃料噴射量演算制御の
割込み要求信号９点火時期演算制御の割込み要求信号等
として作用する。

１１は車速センサであって、たとえばリードスイッチｌ
ｌａおよび永久磁石１１ｂによって構成されている。す
なわち、永久磁石１１ｂがスピードメータケーブルによ
って回転されると、リードスイッチｌｌａがオン、オフ
動作を行い、この結果、車速に比例した周波数のパルス
信号が発生することになる。

機関の排気通路１２には排気ガス中の酸素成分濃度に応
じた電気信号を発生する０２センサ１３が設けられてい
る。すなわち、０□センサ１３は空燃比が理論空燃比に
対してリーン側かリッチ側かに応じて異なる２値の出力
電圧を発生する。さらに、０２センサ１３の下流の排気
通路１２には排気ガス中の３つの有毒成分ＨＣ，ＣＯ，
Ｎ０ｘｔ同時に浄化する三元触媒コンバータ１４が設け
られ℃いる０ さらに、吸気通路２には、各気筒毎に燃料供給系から加
圧燃料を吸気ボートへ供給するための燃料噴射弁１５が
設けられている。

イグニッションコイル１６の１次側コイルに１次電流が
制御回路１０から供給されると、その高圧の２次電流は
ディストリピコ−タフを介して各気筒毎に設けられた点
火プラグ１７に供給される。

制御回路１０１ｄ、エアフローメータ３．スロットル升
開度センサ５．水温センサ６、回転角センサ８，９．車
速センサ１１等の各信号を処理し℃燃料噴射弁１５１点
火プラグ１７等の制御するためのものであって、たとえ
ばマイクロコンビ、−タとし℃構成される。

第３図は第２図の制御回路１０の詳細なブロック回路図
である。第２図において、エアフローメータ３．スロッ
トル弁開度センサ５．水温センサ６の各アナログ信号は
マルチプレクサ１０１１に介し”（Ａ／Ｄ変換器１０２
に供給されている。すなわち、Ａ／Ｄ変換器１０２はＣ
ＰＵ１０９によって選択制御されたマルチプレクサ１０
１を介し℃送込まれたエア７０−メータ３．スロットル
弁開（７） 度センサ５、水温センサ６のアナログ出力信号をクロッ
ク発生回路１１０のクロック信号ＣＬＫｔ−用いてＡ／
Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換終了後に割込み信号’Ｉ＆ＣＰＵ
１０９に送出する。この結果、割込みルーチンにおいて
、エアフローメータ３．スロットル弁開度センサ５．水
温センサ６の最新データｔｄＲＡＭ１１１の所定領域に
格納されることになる。

回転角センサ８，９の各ディジタル出力信号は割込み信
号および基準タイミング信号を発生するためのタイミン
グ発生回路１０３に供給されている。さらに１回転角セ
ンサ９のディジタル出力信号は回転速度形成回路１０４
を介して入力インターフェイス１０５の所定位置に供給
される。回転速度形成回路１０４は、クランク角３０°
毎に開閉制御されるゲート、およびこのゲートを通過す
るクロック発生回路１１０のクロック信号ＣＬＫのパル
ス数を計数するカウンタから構成され、従って１機関の
回転速度に反比例した２通信号が形成されることになる
。

（８） 車速センサ１１のディジタル出力信号は波形整形回路１
０６および車速形成回路１０７會介して入力インター７
エイス１０５の所定位置に供給される。波形整形回路１
０６は車速センサ１１の出力信号を矩形波信号に変換し
て車速形成回路１０７に供給する。車速形成回路１０７
は、たとえば、フリップフロ・シブ、ゲート、およびカ
ウンタにより構成されている。すなわち、波形整形回路
１０６の矩形波信号によってフリップフロツプが交互に
セット、９セツトされ、この結果、フリップフロヴプが
セットもしくはリセットされている間だけゲートが開に
される。カウンタは開となったゲートを介してクロック
発生回路１１０のクロック信号ＣＬＫのパルス数を計数
する請従って、カウンタの値は矩形波信号の周波数に反
比例したすなわち車速に反比例した値となる。

０２センサ１３の出力信号は空燃比信号形成回路１０８
に供給される。この空燃比信号形成回路１０８は、０２
センサ１３の出力電圧を基準電圧と比較する比較器、お
よびこの比較器の出力をラッチするラッチ回路を備えて
おり１機関の空燃比が理論空燃比に対し℃リーン側かリ
ッチ側かに応じて”１”、０″の２値の空燃比信号を発
生する。

ＲＯＭＩ　１２には、メインルーチン、燃料噴射量演算
制御ルーチン、点火時期演算制御ルーチン等のプログラ
ム、これらの処理に必要な種々の固定データ、定数等が
予め格納され℃いる。

ＣＰＵ１０９ｔ１後述のルーチンにおいて演算された燃
料噴射量データ（時間）を出力インターフェイス１１３
を介して駆動回路１１４に送出する。

駆動回路１１４は機関の所定動作周期内に上述の燃料噴
射時間だけ燃料噴射弁１５を付勢する。この結果、燃料
噴射時間に応じた量の燃料が機関本体１の燃焼室に送込
まれることになる。

また、ＣＰＵ１０９は後述のルーチンにおいて演算され
た点火時期を基準角度位置たとえば点火すべき気筒の圧
縮上死点の６０°クランク角だけ手前の位置（６０”Ｃ
Ａ−ＢＴＤＣ）により換算後に出力インター７エイス１
１２を介し℃点火制御回路１１５のレジスタにセットす
る。この結果、点火プラグ１７の１つがイグニッション
コイル１６、ディストリビュー夕７を介して制御される
ことになる。

第４図および第５図は第３図の制御回路１０の動作を説
明するためのフローチャートであって、共に、メインル
ーチンの一部である。なお、Ｎ１゜Ｎ、　ｕ　４　ｍ５
ｅｃ毎ｃ　別ルーチンで、カウントアツプされる。ここ
で、第４図に示すフローチャートは車両の走行状態が定
常状態か否かを判別するものであり、第５図に示すフロ
ーチャートは第４図のフローチャートにおける判別結果
Ｆを剛いて空燃比の制御および点火時期の制御を行うも
のである。

なお２図示しないイニシャルルーチンにおいて、値Ｎｌ
　、Ｎ、　ｔｘｏ、　Ｓ　ＰＤ、、およびＦｉクリアさ
れているものとする。

始めに第４ｍのフローチャートについ℃説明する。ステ
ップ４０２〜４０３では、カワンタ値Ｎ。

により時間計測を行っている。つまり、　Ｎ、＝１００
（１００Ｘ４ｍｓｅｃ＝４００１００Ｘ４毎にステップ
４０４〜４１１が実行されることになる。その他の場合
（１１） にはステップ４１２に進む。

ステップ４０４〜４０７では、スロットル弁開度変化率
が所定値たとえば１＠／　４００　ｍ　ｓｅｃ以下か否
かを判別し、ステップ４０８〜４１１では、車速の変化
率が所定値たとえば０．６　ｋｍ／　ｈ／　４　ＱＱ＠
ｓｅｃ以下か否かｔ判別する。これら２つの判別結果が
共に肯のときにのみステップ４１３に進み、他方。

１′：）でも否の場合にはステップ４２０ｖｃ進んで７
ラグＦを０とする。つ壕り、上述の２つの判定条件は車
両の走行状態が定常状態であることの必須要件である。

ステップ４１３〜４１７は車両の走行状態が定常状態と
判別された後にその判別結果を解除するものである。こ
れらのステップ４１３〜４１８はメインルーチンの実行
毎すなわち４ｇ５ｅｃ毎に実行されるが、ステップ４０
５，４０９のいずれかにおいてその判別結果が否のとき
には実行されない。

ステップ４１３〜４１５では機関の冷却水の温度が所定
範囲たとえば８０〜９５℃か否かを判別し、ステップ４
１６ではスロットル弁開度が所定（１２） 値たとえば２５６以下か否かを判別し、ステリブ４１７
では他の条件による燃料増量を行っていないかいるかを
判別し、ステップ４１８では車速か所定値たとえば４５
ｋｍ／ｈ以下か否かを判別する。

これらの各判足榮件の判別結果のうち少なくとも１つが
否であればステップ４２０に進む。つまり、走行状態の
定常状態判別が解除される。逆に、これら各判定条件の
判別結果のすべ℃が肯のと＠にのみステップ４１９に進
んでフラグＦを１とする。

第４図のフローチャートによって設定されたフラグＦの
値に応じて第５図のフローチャートにおい℃空燃比制御
および点火時期制御が行われる。

次に％第５図のフローチャートについ工説明する。ステ
ップ５０２〜５０３もまた時間計測を行うためのもので
あって、Ｎ、＝１２つまり１２×４＠５ｅｃ＝４８＠ｓ
ｅｃ計測する。従って、ステップ５０４〜５１２は４８
ｇ５ｅｃ毎に実行される。

ステリブ５０４ではフラグＦ＝１か否かを判別し℃、Ｆ
＝１のときにはステップ５０５に進み。

他方、Ｉｉ’＝Ｏのときにはステップ５１１，５１２に
進んで通常の空燃比制御および点火時期制御を行う〇 ステップ５０５では、空燃比がリーン制御時の目標空燃
比よりリーン側か否かを判別する。なお。

このリーン制御時の目標空燃比は通常時の目標空燃比を
ほぼ２０１１リーン側にしたものに設定されているもの
であって、予めプログラムによって設定されている。ス
テップ５０５におい℃判別結果が肯であればステップ５
０６にお論て空燃比をリーン制御時の目標空燃比とし、
他方、ステップ５０５において判別結果が否であれば、
空燃比をさらに０．１係だけり一ン側にする。従っ℃、
Ｆ＝１の条件のもとでは２０１０．ｌＸ４８ｍ！ｅｃ＝
９．６課程度でリーン制御時の目標空燃比に到達する。

次に、ステップ５０８〜５１０はステップ５０５〜５０
７にそれぞれ対応するものであって、点火時期の進角制
御を行う。すなわち、ステップ５０８にて１点火時期が
り−ン制御時の目標点火時期より進んでいるか否かを判
別する。この結果、肯であればステップ５０９において
点火時期をリーン制御時の目標点火時期とし、他方、否
であればステップ５１０１Ｃおいて点火時期をさらに０
．０５”ＣＡだけ進角させる。なお、この目標点火時期
も通常時の目標点火時期より吃はぼ９．５°ＣＡだけ進
角側に設定したものであって予めプログラムによって設
定され℃おり、従って、Ｆ＝１のもとではやはり９．６
３ｅｃ程度でリーン制御時の目標点火時期に到達する。

また、ステップ５１１での通常の空燃比制御とは、たと
えば吸入空気量（もしくは吸入空気圧）および機関の回
転速度により基本噴射ｔｖｉ−算出し、これｖｃＯ２セ
ンサによるフィードバック補正を行って噴射量を演算す
るものである。また、ステップ５１２での通常の点火時
期制御とは、たとえば吸入空気量（もしくは吸入空気圧
）および機関の回転速度により基本点火時期全算出し、
これに種々の補正を行って実際の小火時期を制御するも
のである。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、−足車速（１５） に近い定常状態になったときには空燃比をリーン化する
と共に点火時期全進角ｆヒさせているので、燃費の向上
が計れる０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための全体ブロック園
、第２図は本発明に係る内燃機関の空燃比および点火時
期制御装置の一実施例を示す全体概要図、第３図は第２
図の制御回路の詳絹なブロック回路図、第４図、第５肉
は第３図の制御回路１０の動作を説明するためのフロー
チセートである０ １：機関本体、３：エアフローメータ。 ５：スロ・ソトル弁開度センサ、６：水温セン？。 ７：デイストリビツータ、８，９：回転角センサ、１０
：制御回路、１１：車速センサ。 １２：燃料噴射９Ｐ、ｘ３：ｏ□センサ、１６：イグニ
ッションコイル、１７：点火プラグ。 （１６）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定運転状態パラメータに応じ１機関の空燃比を制
   御する空燃比制御手段と、所定運転状態パラメータに応
   じ”（前記機関の点火時期を制御する点火時期制御手段
   と、前記機関を塔載する車両の走行状態が定常状態か否
   かを判別し、その結果、前記空燃比制御手段および前記
   点火時期制御中段を停止する車両走行状態判別手段と、
   所定時間を計測するタイマ一手段と、前記所定時間毎に
   前記車両の走行状態が定常状態にあるときに前記空燃比
   を所定量だけり一ン側に補正する空燃比補正手段と、前
   記所定時間毎に前記車両の走行状態が定常状態にあると
   きに前記点火時期を所定量だけ進角側に補正する点火時
   期補正手段と、全具備する内燃機関の空燃比および点火
   時期制御装置０２、前記車両走行状態判別手段が、前記
   機関のスロットル弁開度の変化率が所定値以下か否かを
   判別するスロットル弁開度変化率判別手段と、前記車両
   の速度の変化率が所定値以下か否かを判別する車速変化
   率判別手段と、全具備し、前記スロットル弁開度の変化
   率が所定値以下であるとき且つ前記車両の速度が所定値
   以下であるときに前記車両の走行状態が定常状態である
   と判別するようにした特許請求の範囲第１項に記載の内
   燃機関の空燃比および点火時期制御装置。 ３、さらに前記車両走行状態判別手段が前記機関の水温
   が所定範囲か否かを判別する水温判別手段と１項記機関
   のスロットル弁開度が所定値以下か否かを判別するスロ
   ットル弁開度判別手段と。 リッチな空燃比制御中か否か判別するリッチ空燃比制御
   判別手段と、前記車両の速度が所定値以下か否かを判別
   する単連判別手段と、を具備し、該各判別手段の出力の
   少なくとも１つが否のときには前記車両の走行状態の定
   常状態判別を解除するようにした特許請求の範囲第２項
   に記載の内燃機関の空燃比および点火時期制御装置。 ４、前記補正された空燃比に上限全役けると共に、前記
   補正きれた点火時期の進角側に上限を設けた特許請求の
   範囲第１項に記載の内＠機関の空燃比および点火時期制
   御装置。