JPS5929731A - 内燃機関の燃料噴射制御方法 - 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】 本発明はエンジン制御方法、さらに具体的にはマイクロ
コンピュータ全使用した自動車のエンジン制御方法に係
り、１時にホットワイヤ音用いて吸入空気用のｄｌ：早
全行う場合の脈動音生じる領域における燃料制御方法に
関する。

最近で目、エンジンの制御機能を向上させる目的でマイ
クロコンピュータを使用したエンジンの総合的制御が行
われつつある。

一方、自動車の車種および用途に応じてエンジンに必要
な制御機能は様々であり、それゆえマイクロコンピュー
タを使用したエンジン制御システムではエンジン制御装
置を操作するソフトウェアとして車種および用途に応じ
て汎用性ある、すなわち各種の制御機能の修正、変更お
よび追加が可能であるものがコスト面あるいは制御性の
向−にといった観点から要請される。

従来之内燃機関が吸入する空気Ｍ１、は、吸気マニフオ
ルド圧から間１妾的に、あるいり、直接空気流計ｆ：検
出して吸気行程中のトータル量を求める方法がとられて
いた。前者は間接的方法であるため精度が悪く、機関の
機差・や劣化の影響を受け、甘た応答性が悪いという欠
点を有しており、後者は精度が高く（読み値±１％）、
ダイナミック・レンジが広い（１：５０）流用センサを
必要とし、コスト高となる欠点を有していた。流量セン
サとして、いわゆる熱線流量七ンザ全用いると低コスト
化が可能であり、またその出力特性の非線型性は相対誤
差を均一化して広いダイナミ・ツク・レンジを許容する
特長があり望ましい。

ところがエンジン吸入空気量は、一定ではなく、紀１図
に示す如く小さな脈動を崩しておシ、ＭＥｆ？ｒセンリ
゛からの出力信号は吸入空気流に対し非線型関係余有し
、応答する出力信号から吸入行程の空気Ｋｉを空気流用
の積算の形で求める必要があシ、この積算をするには複
雑な演碧処理が必要である。

すなわち、ポットワイヤ出力電圧Ｖは、質慧流蒐をＱＡ
と−すると、 Ｖ　＝　７ＣＩ　−１−’Ｃ！　Ｊ’Ｑ−Ａ−”””・
・’　（１）と求まり、（１）式はさらに１ ｖ’　＝　Ｃ，−１−Ｃ，ｒｑ７・−・・・・−・（２
）となる。いま、回転数Ｎ＝０．５’ｌ劇流？４．（ｌ
Ａ＝０のときのホットワイヤ出力電圧ｖｅｖ＝Ｖｏ　と
すると、（２１式は、 ＶｏＦ＝Ｃ＋　　　　　　・・・・・・・・・・・・・
・・（３）どなる。したがって１．＋２３式、（３）式
よシ、ｖ’　＝　ｖ（７＋Ｃ１五７・・・・・・・・・
（旬と、瞬時瞬時の買％流ＢｑＡが（５）式によって求
められる。したがって、１吸気工程間の平均空気邦ＱＡ
は、次のようになる。

・・・・・・・・・・・・　（６） また、１吸気工程当たシの燃料噴射量ＱＦは、。

Ｎを回転数、１（を定数とすると、 ｌぐＱＡ ＱＦ＝□　　　・・・・・・・・・・・・　（７）した
がって、ＱＡ’ｔ’求めることにより１回転当りの燃料
噴射Ｍ、Ｑ＾が回転数によって決定される訳である。そ
こで、この平均空気量Ｑ、ｈｋマイクロコンピュータで
取り込むには、前述の如く、吸入空気酸は脈動しでおり
、その脈動の太き嘔はエンジンにかかる負荷によって異
なっている。この脈動に対処するため、特開昭５５−４
３２９２号では、クランク軸が完全に一回転する期間に
わたって３と気級信号を積分することによって、−吸気
行程に必要な空気流用、ヲ求めている。これによれば、
４シリンダーで４サイクルエンジンの場合、第２図に示
すように、燃料Ｍ：ＱＦ、の噴射時点では空気ｊｉ、　
Ｑ　ｈが未確定であるので、直前の吸気行程の空気用Ｑ
、金もとに燃料１ｆｉ：Ｑｒ−ｆｆｉ決めることになる
。

したがって、現在の測足空気流聚の結果は、−吸気行程
（１８０度）遅れて、燃料搦に反映する。

このため、加速時には、加速に必要な燃料を正規噴射の
ほかに噴射する必−要がある。しかし、加速条件の判定
は一吸気行程の吸入空気側の変化を見て行うので、−吸
気行程の遅れが生じ、加速時に一吸気行程の間隔のあく
、いわゆる息付き現象が発生する。また、急減速時には
、未燃焼の炭化水素（ＪＩＣ）が増大や、−酸化炭素（
ＣＯ）が多くなるといった欠点がある。

本発明の目的は、加速のための噴射を行なうことなく、
加速時の息付き現象を解消し、また、減速時における未
燃焼の炭化水素や一酸化炭素の増大を防止することので
きる空気流…センサの燃料１す°（射制御方法を提供す
ることにある。

本発明は、空気流１曜信号の取込みを空気流尾゛の脈動
の変化に応じて３つのモードに分け、取込んだ空気流１
信号から空気流量金言１算して燃料噴射時間を演算し、
その時点で噴射を開始することにより、加速のための噴
射を行なうことなく、加速時の息付き現象を解消し、ま
た、減速時における未燃焼の炭化水素や一酸化炭素の増
大全防止しようというものである。

以下、本発明の実施例について説明する。

第３図にはエンジン系統全体の制御装置が示されている
。図において、吸入空気はエアクリーナ２、スロットル
チャンバ４、吸気管６を通り、シリンダ８へ供給される
。シリンダ８で燃焼したガスは、シリンダ８から排気管
１０を通り、大気中−＼排出される。

スロットルチャンバ４には、燃料を噴射するためのイン
ジェクタ１２が設けられてあシ、このインジェクタ１２
から噴出した燃料はスロットルチヤンバ４の箪気通路内
で霧化され、吸入空気と混合して混合気を形成し、この
混合気は吸気管６を通って、吸気弁２００開弁により、
シリンダ８の燃焼室１９へ供給される。

インジェクタ１２の出１コ近傍には絞り弁１４が設けら
れている。絞り弁１４はアクセルペダルと機械的に連通
するように構成され、運転者によυ駆動される。スロッ
トルチャンバ４の絞り弁１４の上流にｅ」、空気通路２
２が設けられ、この空気通路２２には熱線式空気ｂ１シ
、嘔Ｆｊｆ２４が配設され、空気流速と発熱体の発熱溝
との関係か５定する空気６１ｒ、速に応じて変化する電
気信号が取り出される。

発熱体２４は空気通路２２内に設けられているので、シ
リンダ８のバツクファイア時に生じる高温ガスから保ｒ
ｉ＠逼れると共に、吸入空気中のごみなどによって汚染
さノＬることがらも保護される。この空気通路の出口は
ベンチュリの最狭部近傍に開口され、その入口口、ベン
チュリの上流側に開口されている。

−（ンジエクタ１２にｆｌｕ給される燃料は、燃料タン
ク３０から、フユーエルボング３２金介して力１１圧燃
料がインジェクタ１２に供給される。吸気弁２０から吸
入された混合気はピストン５０により圧縮され、点火プ
ラグ（図示せず）によるスパークにより燃焼し、この燃
焼が運動エネルギに変換される。シリンダ８は冷却水の
温度は水温センサ５６に言１測され、この計測値はエン
ジン温度として利用される。点火プラグの点火タイミン
グは制御回路４０からの点火制御４２によｆ）　ｆｌｔ
ｌＪ御される。

また、図示しないクランクｉａ＋にはエンジン回転に応
じて一定角度毎（例えば１度）に信号金山すクランク角
センサが設けられ、クランク角度を検出する。

このクランク角センサの出力、水温センサ５６の出ツバ
発熱体２４からの電気信号及び排気管に配設されている
Ｏ、センサ４４の出力信号はマイクロコンピュータなど
からなる制御回路４０に入力され、制御回路４０で演算
処理され、この制御回路４０の出力によって、インジェ
クタ１２及び点火タイミングなどが制御される。

以上のＩＭ成に基づき制御されるエンジン系統において
、スロットルチャンバ４には絞シ弁１４’ｉ７跨いで吸
気管６に連通−するバイパス路２６が設けられ、このバ
イパス路２Ｇには開閉制御されるバイパスバルブ６２が
設けられている。このバイパスバルブ６２の駆動部には
、前記制御回路４ｏのｆｌｌＪ　ｉ’＋ｌｌＩｍ力が供
給され、開閉制御されるようになっている。

このバイパスバルブ６２は絞シ弁１６を迂回して設けら
れたバイパス路２６に臨チせられ、パルス電流によって
開閉制御がなされる。このバイパスバルブ６２は弁のリ
フト丼によりバイパス路２６の断面積を変更するもので
、このリフト量は制御回路４０の出力によって駆動系が
駆動され制御される。即ち、制御回路４ｏにおいては駆
動系の制御のため開閉周期信号が発生する。駆動系はこ
の開閉周期信号によつ°Ｃバイパスバルブ６２のリフト
Ｍを調節するための制御信号全バイパスバルブ６２の駆
動部に付与するものである。

制圧弁８４は、負圧源（図示せず）からの一定員圧が加
えられ、制御弁８６を制御する。制圧弁８４は制御回路
４０からの繰返しパルスのデユーティ比率に応じ、負圧
源の一定負圧全大気へ開放する比率全制御し、制御弁８
６への負圧の印加状態を制御する。従って、制御弁８６
へ加えられる負圧は制御回路４０からのデユーティ比率
で定まる。この制圧弁８４の制御負圧８５によシ排気管
１０から吸気管６へのＥＧＲ量が制御される。

第４図は第３図の制御回路４０の全体構成図でアル。マ
イクロプロセシングユニットΔ４ＰＵ１０２とリード−
オンリ・メモリ１０４（以下几Ｏ・八４と記す）とラン
ダム・アクセス・メモリ１０６（以下几ＡＭと記す）と
入出力回路１０８とから構成されている。上記Δ１ｆ）
Ｕ２Ｏ５は几ＯＭ　１０４内に記憶された各種のプログ
ラムにより、入出力回路１０８からの入力データを演算
し、その演詩−結果を再び入出力回路１０８に戻す。こ
れらの演算に必要な中間的な記憶はＲＡＭ１０６を使用
する。　Ｍ、１）Ｕｌ　　０　２．　　ＲＯ八（１０４
，Ｉ＋、ＡＭ１０６　、入出力回路１０８の各種データ
の授受はデータ・バスとコントロール・バス及ヒアドレ
スＱノくスからなるパスライン１１０によって行なりｔ
Ｌる。

入出力回路１０８には、アナログ量ヲデイジタル弼に変
換するＡ／１）変換器１２２とタイミング４ｎ号回路１
２６と１ビツト情報を・入力するディジタル入力回路１
２３の入力手段を持つ。

Ａ／Ｄ変換器１２２には、エアフロセンサ２４、水？！
　セン−”Ｊ−５６及びＯ，センサ４４が入力される。

角度センタ１４６からはクランク角例えば１度毎の信号
が出され、タイミング信号回路１２６へ加えられ、ここ
で波形整形される。

ディジタル入力回路１２３には、アイドルスイッチ１４
８　（！：フルスロットルスイッチ１５０及びスタータ
スイッチ１５２とが人力される。

次に、ＭＰＵの演發、結果に基づくノクルス出力回路及
び制御対象について説明する。燃料噴射制御回路１３４
　ｔＪ：演詣結果のディジクル値を）くバス出力に変換
する回路でちる。従って燃料噴射量に相当したパルス幅
を有するパルスが回路１３４で作られ、駆動回路１３６
を介して燃料噴射弁１２へ印加される。

点火時期制御回路１３８はＭ　Ｐ　Ｕからナツトされる
点火タイミングに基づいてパルス全発生し、駆動回路１
４０を介して、点火装置１４２へこのパルスを加える。

Ｅ　Ｇ　Ｉｔ制御弁８Ｇを制御する制圧弁８４はＦＯＲ
制御回路１４２が発生するデユーティパルスにより駆動
回路１４４を介して制御される。また、バイパスバルジ
６２の開弁率の制御はＥ　Ｇ　Ｒ制御回路１４°２と駆
動回路１４４と同様な回路で実現される。（図示せず） また、１ピツトの出力信号はディジタル出力回路１２４
により、駆動回路１２５を介して、燃料ポンプ３２を制
御する。

以上説ＯＪＪ　した制御回路４０によシ内燃機関の燃料
噴射１制御９点火制御及びＥ　Ｇ　Ｒ，制御などを実現
する。

第５図には空気流°ｎ；：センザセンの’ｔｌ（気量力
信号から引算した空気滝川ｑＡ′ｆ：クランク角度の関
係を示す。ここで、４シリンダ、４ザイクルエンジにお
ける一吸気行程（１８０度）の空気量に見合う燃料月は
空気流用、’ｑＡＩと時間ΔＴ＋の積を１８０度間にわ
たって積分したものである。そして、計′ｊ′４．され
た噴躬量全第２図に示すように１８０度毎に噴射する。

第６図、第７図、第８図には、本発明の実施例が示され
ている。

本発明の実施例においては、脈動の程度を３つのモード
に分りで、第１モードにおけるリーンブリング間隔を９
０　、第２モードにおけるーリーンブリング間隔を４５
　、第３モードにおけるサンプリング間＃ｈｋ３０　　
としている。この脈動の大小は、値との空気流用ｑの値
によってモードを分ける。

第６図ｔよ、エンジンにかかる負荷が軽く、脈動が少な
い状態の空気流用センサの信号処理と噴射状態を示す。

この状態では、空気流量センサの取込はクランク角度９
０　に股足する。例えば、燃料唄射時間ｔ、ｌｄ空気流
州、ｑ、と時間ΔＴＩの積で、’８はｑ８とΔＴ、の積
で計初、される。

第７図は、エンジンにかかる負荷が中程度の場合の空気
流量センサの信号処理と噴射状態を示す。

ノ 脈動が大きくなるので、空気流量センサの取込クランク
角度は４５　に設定する。燃料噴射時間ｔ１は空気流電
ｑＩと時間ΔＩｌｌ、−，の積で計算し、クランク角度
４５　間隔で噴射する。

第８図は、脈動が最も大きい場合の状態で、クランク角
度３０　間隔の空気流用センサの取込と燃料噴射制御回
路す。

本実施例では、クランク角度９０　毎に空気流駄の変化
を見て、それ以降の９０°間の流量センナの取込と噴射
状態を決めている。つ−１シ、第６図では、ｑｌ　とｑ
、の差から、第７図では、ｑＩとｑ３の差から、第８図
では、ｑ、とｑ、の差から、それぞれ、クランク角度９
０　から１８０　の取込モードを決めることになる。こ
の取込モードの変化した状態を第９図に示す。第９図で
は、に変化した状態を示す。

第１０図に、本実施例になるクランク角度割込のフロー
を示す。ステップ２００と流馴信号取込のためのＡ　／
　Ｄ変換器１２２の起動を行い。ステップ２０２でＡ／
Ｄ変換器の変換終了を確認後、？Ｉｒ、　：Ｆｉｉ信月
借上とその借上から流ｎ＜ｑ＋を計算する。

ステップ２０４では、流弾ｑＩと直前の取込タランタ角
１相と現在のクランク角度の時間ΔＴ１−１の積により
燃料噴射時間１．の剖よ？全行い、ステップ２０６でそ
の１．のｌ！ＦＪ！′Ｊｔ開始する。次に、ステップ２
０８では、現在の割込のクランク角度は３０　．４５　
．６０　　かを判定する。上記クランク角度であればス
テップ２１２に進む。上記クランク角度以外であれば、
即、次の取込モード決定のクランク角度０　　’、　９
０　　及び１８０　のいづれかなので、ステップ２１０
に進み、流嘉、変化Δｑからクランク角度取込モードの
決定をする。ステップ２１２で、次のクランク角度１す
ｕ込の設定を行い、ステップ２１４で割込のＩＭ帰処理
を行う。

したがって、本実＃Ｉ例によれば、エンジンにかかる負
荷の変動、即、脈動の大きさに応じて、突気流量センサ
の取込モード全３つに分けているので、流〃誤差の少い
取込ができる。

本実施例では、取込モードをクランク角度３０　　。

するものでｔまなく、どのモードでも、クランク角度０
’　、９０°、１８０ｆｆｉ設足できる間隔であればよ
い。

また、エンジンにかかる負荷が軽いときは、噴射間隔を
大きくシ、負荷が重いときには、噴射間隔金小さくして
いるので、噴射弁の噴射時間隔の変化を小さくできるの
で、高精度の噴射弁は必要としない。

本実施例では加速状態を説明したが、減速の状態も同様
に実現できることは容易に推察できる。

ま念、本実施例によれば、空気流量の変化に応じたヅン
プリ／グと燃料噴射を行っているので、特別な力１１速
噴躬を行うことなく、運転者の要求に応じた噴射できる
ばかりでなく、安定し几窒燃比特性を得ることができる
。また、減速状態にも対応した噴射をしているので、未
燃焼の炭化水素や一酸化炭素の増大を防止することがで
きる。

以上脱１ｙ」シたように、本発明によれば、加速−のた
めの１１（射全行なうことなく、加速時の息伺き現象を
解消し、寸た、減速時における未燃焼の炭化水素や一酸
化炭素の増大を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、空気雌爪センサの借上波形から計週４した空
気流用波形図、第２図は従来の足常状態での噴射状態を
示す図、第３図はエンジン制御システムの全体図、第４
図は制御回路の全体図、第５図は空気流凰セ／゛す゛の
取込状態、第６図、第７図。 第８図は本発明の空気流ボセンザの取込と噴射状態金子
す図、第９図（よ取込モードが変化する過渡状態を示す
図、第１０図は本発明を実施するクランク角度割込のフ
ロー状態を示す図である。 ２４・・・空気流Ｒセンサ、４０・・・制御回路、１２
・・・尊５図 第４ｎ 答７０ ７ラン７周Ａ（ 竿９回 茅　／θ　図 ７ラン７ＡＩＬ省・１込 富°１込ｖｉｌ洋

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、回転角センサと吸気管に設けられた窒気流聞センザ
   全有する燃料噴射装置において、吸入空気用の取込信号
   の脈動の大きさに応じて複数のモードに分割し、該複数
   モードのそれぞれのモードによって吸入空気用の取込信
   月タイミングを定め、現在のサンプリング値と直前のサ
   ンプリング値からの時間と空気流用値から燃料噴射時間
   全演算し、燃料噴射を開始するようにしたことをｌ特徴
   とする内燃機関の燃料噴射制御方法。