JPS62203952A - 内燃機関の電子制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関の電子制御装置に関し、特にアイドル
回転数と空燃比とをフィードバンク制御する電子制御装
置に関する。

（従来技術） 一般に、自動車用のエンジンの回転数は、冷却水水温及
びエアコンなどの負荷に応じて大きく変動するが、特に
アイドル時には安定したアイドル状態を確保するために
所定のアイドル回転数となるように制御し且つエミッシ
ョンの悪化を防ぎ燃料経済性を図るために所定の空燃比
となるように制御するようになっている。

そこで、例えば特開昭５６−７２２４０号公報にも記載
されているように、自動車用エンジンにおいては一般に
回転数検出手段からの出力を受は目標回転数と実回転数
との偏差に基いて混合気量を制御することによりアイド
ル回転数をフィードバック制御するアイドル回転数制御
手段を設ける一方、空燃比検出手段からの出力を受は目
標空燃比と実空燃比との偏差に基いて燃料供給量を制御
することにより空燃比をフィードバック制御する空燃比
制御手段を設けている。

上記混合気量の制御はスロットル弁をバイパスするバイ
パス通路のアイドルスピードコントロールパルプ（Ｉ　
Ｓ　Ｏ）を制御することにより行なわれる。そして、従
来のエンジンにおいては、上記アイドル回転数制御と空
燃比制御とは夫々独立に制御するようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように、従来のエンジンでは、アイドル回転数制
御と空燃比制御とを夫々に独立に行なっているが、空燃
比はエンジン回転数に直接影否を及ぼすものであること
から、本来アイドル回転数制御と空燃比制御とは相互に
密接不可分の関係にある。

例えば、エンジン回転数Ｎは一般に空気供給量と燃料供
給量とで決′まるごとから、燃焼室へ供給する混合気ｆ
ｉＱと空燃比λとをパラメータとしてエンジン回転数Ｎ
及び回転数変化量ΔＮとは夫々次のように関数ｆ　　（
Ｑ、λ）で表わすことが出来る。

Ｎ＝［（Ｑ、　　λ） 従来のエンジンのように、バイパス空気量の制御と空燃
比制御とを夫々独立に行なう場合、回転数制御における
制御量ΔＱと空燃比制御における制御量Δλとがたまた
ま同位相（Δλ≧０、ΔＱ≧０）になると、回転数変化
分ΔＮは（１）式の夫々の制御量による回転数変化分の
和となり、大きな回転数変化となってハンチングするこ
とから、アイドル回転数を高精度に制御することが出来
ないという問題がある。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明に係る内燃機関の電子制御装置は、第１図の機能
ブロック図に示すように、エンジン回転数を検出する回
転数検出手段と、燃焼室に供給する混合気の空燃比を検
出する空燃比検出手段と、アイドル時回転数検出手段か
らの出力を受けて目標回転数と実回転数との偏差に基い
て上記混合気量を制御することによりアイドル回転数を
制御するアイドル回転数制御手段と、空燃比検出手段か
らの出力を受けて目標空燃比と実空燃比との偏差に基い
て燃料供給量を制御することにより空燃比を制御する空
燃比制御手段とを備えた内燃機関の電子制御装置におい
て、上記アイドル回転数制御手段と空燃比制御手段のう
ち少なくともいずれか一方の制御量を他方の制御量の変
化方向に応じて補正する補正手段を設けたものである。

（作用） 本発明に係る内燃機関の電子制御装置においては、アイ
ドル回転数制御手段がアイドル時回転数検出手段からの
出力を受けて目標回転数と実回転数との偏差に基いて上
記混合気量を制御することによりアイドル回転数を制御
し、空燃比制御手段が空燃比検出手段からの出力を受け
て目標空燃比と実空燃比との偏差に基いて燃料供給量を
制御することにより空燃比を制御する。

そして、補正手段によって、アイドル回転数制御手段と
空燃比制御手段のうち少な（とも一方の制御量が他方の
制御量の変化方向に応じて補正される。

即ち、アイドル回転数制御手段の制御量（即ち、混合気
量）が空燃比制御手段の制御量（即ち、燃料供給ヱ）の
変化方向に応じて補正され、或いは空燃比制御手段の制
御量がアイドル回転数制御手段の制′４８Ｎの変化方向
に応じて補正されることになる。

（発明の効果） 本発明に係る内燃機関の電子制御装置においては、上記
のようにアイドル回転数制御手段と空燃比制御手段のう
ち少なくとも一方の制御量を他方の制御量の変化方向に
応じて補正する補正手段を設けたので、両制御系の相互
作用によって生じるハンチングを防ぎ、アイドル回転数
や空燃比を高精度に制御することが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第２図は、自動車用の立型エンジンＥの要部とアイドル
回転数制御及び空燃比制御のための各機器の全体構成を
示すもので、エアクリーナｌから吸気ボート２に延びる
吸気通路３の上流部にはエアフロメータ４とスロットル
弁５とが介設され、スロットル弁５をバイパスするバイ
パス通路６にはＩＳＣバルブ７　（アイドルスピードコ
ントロールハルプ）が介装され、吸気ボート２に燃料を
噴射するインジェクタ８が吸気管３ａの下流端部に設け
られ、シリンダブロック９にはウォータジャケット内の
冷却水温を検出する水温センサ１０が設けられ、また燃
焼室１）へ供給する混合気の空燃比を検出するため排気
管１２の上流部には排気ガス中のＯｚ？７４度を検出す
る０□センサ１３が設けられ、またスロットル弁５に連
係するアイドル５Ｗ１４が設けられ、カム軸１５にはク
ランク角センサ１６が設けられている。

コントロールユニット１７へは、エアフロメータ４から
の吸入空気量信号、アイドルＳＷＩ　４からのアイドル
ＳＷ信号、水温センサ１０からの冷却水温信号、０２セ
ンサ１３からの空燃比信号、クランク角センサ１６から
のクランク角信号、図示外の吸気温センサからの吸気温
信号、エンジンＥで馬区動されるエアコンのコンプレッ
サなどの機械的負荷を表わす負荷信号などが夫々入力さ
れる。

上記ＩＳＣバルブ７は、ソレノイド式のアクチュエータ
で弁を開閉制御することによりバイパス通路６を流れる
空気量を調節するものである。

上記コントロールユニット１７は、上記各種検出データ
に基いてアイドル時における目標回転数を演算し、アイ
ドル時のエンジン回転数が目標回転数となるように、Ｉ
ＳＣバルブ７を介してバイパス空気量を制御する一方、
アイドル時に０□センサ１３で検出される空燃比が予め
設定された目標空燃比となるようにインジェクタ８から
噴射する燃料供給量を制御するようになっている。

更に、上記コントロールユニット１７は、アイドル時に
、目標空燃比と実空燃比との偏差に応して上記バイパス
空気量を補正し、且つ目標回転数と実回転数との偏差に
応じて上記燃料供給量を補正するようになっている。

但し、これらの制御の内容については、フローチャート
に基いて後述する。

上記コントロールユニット１７は、上記各種信号を必要
に応じてＡ／Ｄ変換する複数のＡ／Ｄ変換器と、マイク
ロコンピュータと、インジェクタ８の為の駆動回路及び
ＩＳＣパルプ７のソレノイドの為の駆動回路などを備え
ており、上記マイクロコンピュータはＣＰＵ　（中央演
算装置）とＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）とＲＡＭ
　（ランダム・アクセス・メモリ）とを備えており、上
記ＲＯＭには、アイドル回転数制御の制御プログラム、
空燃比制御の制御プログラム、アイドル回転数制御と空
燃比制御との相互作用に基（補正制御の制御プログラム
、これらの制御に必要な演算式やメモリマツプ及び諸定
数などが予め入力され格納されている。

先ス、上記コントロールユニット１７によってアイドル
時に実行される制御の概要について、第３図のブロック
図に基いて説明する。

冷却水’ＩＱ　Ｔ、と機械的負荷りとに基いて目標アイ
ドル回転数Ｎ０及びバイパス基本空気量Ｑ　Ｉ＋が演算
される。

そして、クランク角信号から演算される実回転数Ｎと目
標回転数Ｎ０との回転数偏差ΔＮ（但し、ΔＮ＝Ｎ　　
Ｎｏ）に基いて回転数によるバイパス空気補正量Ｑｒｇ
Ｎが演算される。

一方、上記実回転数Ｎとエアフロメータ４で検出される
吸入空気量とに基いて燃料噴射の基本パルス幅Ｔ、が演
算されるとともに、予め設定された目標空燃比λ。と０
□センサ１３の検出信号から得られる実空燃比λとの空
燃比偏差Δλ　（但し、Δλ＝λ。−λ）に基いて空燃
比によるパルス幅補正量ＣＦ！ｌＦが演算される。

ここで、アイドル回転数制御と空燃比制御との相互作用
を相互に反映させるため、上記空燃比偏差Δλに基いて
空燃比によるバイパス空気補正量ＱＦ８Ｆが演算され、
上記バイパス基本空気ｉｔ　Ｑ　Ｂと回転数によるバイ
パス空気補正量Ｑ　Ｆ　ＲＮと空燃比によるバイパス空
気補正ｌ　Ｑ　Ｆ　Ｂ　ｖとからバイパス空気ＩＱが演
算され、このバイパス空気量Ｑを供給するのに必要なア
クチュエータ駆動量りが演算され、ＩＳＯバルブ７が制
御される。

そして、更に回転数偏差ΔＮに基いて回転数にるパルス
幅補正１ｉＣｒｓＮが演算され、上記基本パルス幅ＴＰ
と空燃比によるパルス幅補正ｌｃＦｇｒと回転数による
パルス幅補正１ｃｒｌｌｓとその他のパルス幅補正量の
和ΣＣ１などを用いてインジェクタ駆動パルス幅Ｔ、が
図示の式で演算され（但し、Ｃｒは密度補正係数、Ｔｖ
は無効パルス幅である。）、上記駆動パルス幅ＴＩの駆
動パルスでインジェクタ８が駆動される。

次に、上記アイドル回転数制御と空燃比制御と両者相互
の補正制御のルーチンについて第４図〜第７図のフロー
チャート及び第８図〜第１４図に基いて説明する。

第４図のフローチャートは、バンクグランドルーチンを
示すもので、エンジンＥの始動時から制御が開始される
と、ステップＳＬ（以下、単に８１と記載し、他のステ
ップについても同様に扱う。

）においては初期化され、次に８２においては吸入空気
量信号が読込まれ、次に８３においては冷却水温信号が
読込まれ、次に８４においては吸気温信号が読込まれ、
次に８５においては空燃比信号が読込まれ、次に８６に
おいてはアイドルスイッチ信号が読込まれ、Ｓ７におい
ては負荷信号が読込まれ、Ｓ７から８２へ移行する。

上記Ｓ２から８７までのルーチンは例えば４ＫＨ２のク
ロック信号に基いて微小時間毎に繰返される。

第５図は上記バンクグランドルーチンに対してクランク
角信号の入力毎に割込み処理にて実行されるエンジン回
転数演算のルーチンを示すものである。

即ち、クランク角信号の入力に応じて割込み処理が開始
されると、３１０においてクランク角信号に基いてクラ
ンク軸の回転周期が演算され、次にＳｌｌにおいては上
記回転周期からエンジン回転数が演算され、次に３１２
においてバンクグランドルーチンへ復帰する。

第６図のフローチャートは、空燃比偏差Δλに基く補正
制御を加味したアイドル回転数制御のルーチンを示すも
ので、このルーチンは前記バンクグランドルーチンに対
して所定周波数のクロック信号に基く割込み処理にて実
行される。

割込み処理が開始されると、Ｓ２０においてＲＯＭに格
納されているメモリマツプを用いて冷却水温Ｔ０と機械
的負荷りとに基いて目標アイドル回転数Ｎ０が演算され
る。そして、上記メモリマツプの内容は第８図に定性的
に例示しである。

次に、Ｓ２１においてはＲＯＭに格納されているメモリ
マツプを用いて冷却水温Ｔ。と負荷りとに基いてバイパ
ス基本空気ｉ！　Ｑ　Ｂが演算される。

そして、上記メモリマツプの内容は第９図に定性的に例
示しである。

次に、Ｓ２２においては回転数によるバイパス空気補正
量Ｑｒｓｓが前回の空気補正ｆｆ１ｃｔｒいに今回の回
転数偏差に基く補正量Ｆ３（ΔＮ）を加えた値として演
算される。そして、上記Ｆ、（ΔＮ）は第１０図に例示
したようにΔＮに対する積分ゲインを求めろ関数であり
、回転数偏差ΔＮの絶対値がΔＮの許容値以上且つ制御
限界の範囲内でΔＮに応じてＦ３（ΔＮ）が設定される
が、ΔＮ＞０のときには空気量減少側へまたΔＮ＜Ｏの
ときには空気量増加側へ設定される。

次に、Ｓ２３においては空燃比によるバイパス空気補正
ｆｆＬ　Ｑ　ｒ　ＨＦが前回の空気補正ｉｔ　Ｑ　ｐ　
Ｉ　Ｆに今回の空燃比偏差に基く補正１Ｆ４（Δλ）を
加えた値として演算される。そして、上記ＦＡ（Δλ）
は第１）図に例示したようにΔλに対する積分ゲインを
求める関数であり、空燃比偏差Δλの絶対値がΔλの許
容値以上且つ制御限界の範囲内でΔλに応じてＦ４（Δ
λ）が設定されるが、Δλ〉０のときには空気量増加側
へまたΔλく０のときには空気量減少側へ設定される。

但し、本実施例のエンジンＥはアイドル時バイパス空気
量の増加に応じて空燃比λが増加する特性を有している
ものとするが、上記と逆の特性の場合には、第１）図と
は逆の関数となる。

次に３２４においてはバイパス空気ｉＱが上記ＱＩｌと
ＱＦｌｌＨとＱ□、とを加算して演算される。

次に３２５においてはＩＳＯバルブ７のアクチュエータ
駆動ｉＤがＲＯＭのメモリマツプを用いて上記バイパス
空気に基いて演算されてＲＡＭに一時記憶され、クラン
ク角信号に基いて決定される所定のタイミイグでＩＳＣ
バルブ７のアクチュエータが駆動される。そして、上記
メモリマツプの内容は第１２図に例示しである。上記Ｓ
２５から３２６へ移行し、３２６においてバンクグラン
ドルーチンへ復帰する。

第７図のフローチャートは、回転数偏差ΔＮに基く補正
制御を加味した空燃比制御のルーチンを示すもので、こ
のルーチンは前記バックグランドルーチンに対して所定
周波数のクロック信号に基（割込み処理にて実行される
。

割込み処理が開始されると、Ｓ３０においてはＲＯＭに
格納されている演算式やメモリマ・ノブを用いてエンジ
ンの回転数Ｎと吸入空気量とに基いて基本パルス幅Ｔ、
が演算される。

次に、Ｓ３１においては空燃比によるパルス幅補正’ｆ
ｆ１ｃｒａＦが前回のパルス幅補正量ＣＦｓｔに今回の
空燃比偏差に基く補正ＮＦ、＜Δλ）を加えた値として
演算される。そして、上記Ｆ、（Δλ）は第１３図に例
示したようにΔノに対する比例積分ゲインを求める関数
であり、Δλ〉０のときつまり混合気がリンチのときに
はパルス幅減少側へまたΔλく０のときにはパルス幅増
加側へ設定される。

次に、Ｓ３２においては回転数によるパルス幅補正Ｗｋ
Ｃｒ＋＋Ｈが前回のパルス幅補正１ｃｍ８に今回の回転
数偏差に基く補正量Ｆ、（ΔＮ）を加えた値として演算
される。そして、上記Ｆ７（ΔＮ）は第１４図に例示し
たようにΔＮに対する積分ゲインを求める関数であり、
ΔＮｅｏのときにはパルス幅減少側へまたΔＮ＞Ｏのと
きにはパルス幅増加側へ設定される。

次に、Ｓ３３においては吸気温に基いて密度補正係数ｃ
ｒが演算され、また冷却水温などに基いてその他のパル
ス幅補正量の和ΣＣ８が演算され、また無効パルス幅Ｔ
Ｖが演算される。

次に、Ｓ３４においてはインジェクタ駆動パルス幅Ｔ、
が図示の演算式により演算されてＲＡＭに一時記憶され
、クランク角信号に基いて決定される所定のタイミイグ
で上記駆動パルス幅Ｔ、の駆動パルスがインジェクタ８
へ出力され、インジェクタ８から燃料が噴射される。

上記Ｓ３４からＳ３５へ移行し、Ｓ３５においてバンク
グランドルーチンへ復帰する。

以上説明したように、アイドル回転数制御におけるバイ
パス空気ｉＱを空燃比偏差Δλに応じて補正するととも
に、空燃比制御における駆動パルス幅Ｔ＋を回転数偏差
ΔＮに応じて補正することにより、両制御系を全体とし
て合理的な制御系に統一し、両制御系の相互作用による
ハンチング等を防ぎ、アイドル回転数と空燃比とを高精
度に制御することが可能となる。

次にＣＦＩＮ＝Ｏつまり空燃比制御は従来通りアイドル
回転数制御とは独立に行ない、バイパス空気ｉＱを空燃
比偏差Δλに基いて補正する場合の一例を第１５図に図
示した。

エンジン回転数Ｎと空燃比λとが図示のように目標値か
ら変動するときの制御を示し、図中Ｃｒ５＝ＣｐＢ＋＋
　＋ＣＦＩＩＦ　＝ＣＦＢＦ　　（’−’ＣＦ３Ｎ−０
）、ＱＦｌ＝　ＱＦＩＮ　＋　ＱＦＩＦである。

アイドル回転数制御も従来通り空燃比制御とは独立に行
なうときにはバイパス空気の補正９１　Ｑ　Ｆ　１）は
図中のＱＦＩＮの線図のようになるのに対し、本発明の
ようにアイドル回転数制御に空燃比偏差Δλに基く補正
制御を加味するときにはバイパス空気量の補正ｉｔ　Ｑ
　Ｆ　ｌは図中のＱＦｌｌの線図のようになる。

尚、上記第１５図の場合とは反対にアイドル回転数制御
は独立に行ない、駆動パルス幅を回転数偏差に基いて補
正することも有り得る。

【図面の簡単な説明】

図面のうち第１図は本発明の機能ブロック図を示し、第
２図〜第１５図は本発明の実施例を示すもので、第２図
はエンジンの電子制御装置の全体構成図、第３図は電子
制御装置で行なう制御の概略を示すブロック線図、第４
図はバックグランドルーチンのフローチャート、第５図
はエンジン回転数演算のフローチャート、第６図は空燃
比偏差に基く補正制御を含むアイドル回転数制御のフロ
−チャート、第７図は回転数偏差に基く補正制御を含む
空燃比制御のフローチャート、第８図は目標アイドル回
転数とそのパラメータとの関係を示す線図、第９図はバ
イパス基本空気量とそのパラメータとの関係を示す線図
、第１０図は空気補正量Ｆ、（ΔＮ）の線図、第１）図
は空気補正ＮＦ。 （Δλ）の線図、第１２図はアクチュエータ駆動量の線
図、第１３図はパルス幅補正量Ｆ６（Δλ）の線図、第
１４図はパルス幅補正ｆｆ１Ｆ７（ΔＮ）の線図、第１
５図は空燃比偏差に基く補正制御を加味してアイドル回
転数制御を行なうときのエンジン回転数と空燃比と諸補
正量を示す動作タイムチャートである。 ４・・エアフロメータ、　７・・ＩＳＣバルブ、８・・
インジェクタ、　　ｌＯ・・水温センサ、１３・・０２
センサ、　１６・・クランク角センサ、　　１７・・コ
ントロールユニット。 特　許　出　願　人　　　マツダ株式会社第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 冷却水温Ｔｅ 第１０図 空 第９図 第１）図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、燃
   焼室に供給する混合気の空燃比を検出する空燃比検出手
   段と、アイドル時回転数検出手段からの出力を受けて目
   標回転数と実回転数との偏差に基いて上記混合気量を制
   御することによりアイドル回転数を制御するアイドル回
   転数制御手段と、空燃比検出手段からの出力を受けて目
   標空燃比と実空燃比との偏差に基いて燃料供給量を制御
   することにより空燃比を制御する空燃比制御手段とを備
   えた内燃機関の電子制御装置において、 上記アイドル回転数制御手段と空燃比制御手段のうち少
   なくともいずれか一方の制御量を他方の制御量の変化方
   向に応じて補正する補正手段を設けたことを特徴とする
   内燃機関の電子制御装置。