JPS623302B2

JPS623302B2 -

Info

Publication number: JPS623302B2
Application number: JP4439779A
Authority: JP
Inventors: Matsuo Amano; Shinichi Sakamoto; Takao Sasayama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-04-13
Filing date: 1979-04-13
Publication date: 1987-01-24
Also published as: JPS55137322A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は燃料噴射制御方法に係り、特に、自動
車特有のクランク角回転に対応する脈動に影響す
ることなく、加減速の変動情報を得てこれに基づ
いて燃料噴射量を制御する燃料噴射制御方法に関
する。

燃料噴射量は流入空気量に対応させることが、
エンジン回転制御上、燃料消費、排気ガス対策上
等必要とされている。そして、この種の空気流量
計としては特開昭50―77732号公報にあるような
熱式空気流量計が知られている。

従来、燃料噴射量は空気流量の平均流量により
決定されているが、このような方法ではエンジン
制御上精度が低く、そのため応答性、燃料消費、
排気ガス対策上問題がある。特に、加減速時の燃
料噴射が大まかになり、精度のよい制御、即ち応
答性が悪く、燃料噴射量が多い場合には燃費、排
気ガス対策上不都合が生ずる。

本発明の目的は、エンジンにおける空気流量等
の脈動その他の変動情報を取込み、この脈動より
区別した加減速時の変動情報に対応して加減速に
必要とされる真の燃料噴射量を制御することがで
きる燃料噴射制御方法の提供にある。

本発明は、クランク角の回転に応じた脈動その
他の変動情報を所定クランク角毎に検出するステ
ツプと、これらの変動情報を記憶するとともに前
に取込んで記憶しているその変動情報の最小値又
は最大値と比較し、エンジンの回転数が加速或い
は減速を判断するステツプと、加速或いは減速の
判断に基づき、燃料の噴射量を決定するステツプ
とを含んでなることを特徴とする。

以下、本発明を図面に示した実施例に基づき詳
細に説明する。

第１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、スロツトルチヤンバ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
へ排出される。

スロツトルチヤンバ４には、燃料を噴射するた
めのインジエクタ１２が設けられており、このイ
ンジエクタ１２から噴出した燃料はスロツトルチ
ヤンバ４の空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
通つて、吸気弁２０の開弁により、シリンダ８の
燃焼室へ供給される。

インジエクタ１２の出口近傍には絞り弁１４，
１６が設けられている。絞り弁１４は、アクセル
ペタルと機械的に連動するように構成され、運転
者により駆動される。一方、絞り弁１６はダイヤ
フラム１８により駆動されるように配置され、空
気流量が小の領域で全閉状態となり、空気流量が
増大するにつれてダイヤフラム１８への負圧が増
大することにより絞り弁１６は開き始め、吸入抵
抗の増大を抑止する。

スロツトルチヤンバ４の絞り弁１４，１６の上
流には空気通路２２が設けられ、この空気通路２
２には空気流量検出器を構成する電気的発熱体２
４が配設され、空気流速と発熱体２４の伝熱量と
の関係から定まる空気流速に応じて変化する周期
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
クフアイア時に生じる高温ガスから保護されると
共に、吸入空気中のごみなどによつて汚染される
ことからも保護される。この空気通路２２の出口
はベンチユリの最狭部近傍に開口され、その入口
はベンチユリの上流側に開口されている。

インジエクタ１２に供給される燃料は、燃料タ
ンク３０から、フユーエルポンプ３２、フユーエ
ルダンパ３４及びフイルタ３６を介して燃圧レギ
ユレータ３８へ供給される。一方、燃圧レギユレ
ータ３８からはインジエクタ１２へパイプ４０を
介して加圧燃料が供給され、そのインジエクタ１
２から燃料が噴射される吸気管６の圧力と上記イ
ンジエクタ１２への燃量圧の差が常に一定になる
ように、燃圧レギユレータ３８から燃料タンク３
０へリターンパイプ４２を介して燃料が戻される
ようになつてる。

吸気弁２０から吸入された混合気はピストン５
０により圧縮され、点火プラグ５２よるスパーク
により燃焼し、この燃焼は運動エネルギに変換さ
れる。シリンダ８は冷却水５４により冷却され、
この冷却水の温度は水温センサ５６により計測さ
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５２には点火コイル５８より点火
タイミングに合わせて高電圧が供給される。

また、図示しないクランク軸にはエンジンの回
転に応じて基準クランク角毎におよび一定角度
（例えば0.5度）毎に基準角信号およびポジシヨン
信号を出すクランク角センサが設けられている。

このクランク角センサの出力６０、水温センサ
５６の出力５６Ａ及び発熱体２４からの電気信号
２４Ａはマイクロコンピユータなどからなる制御
回路７０に入力され、制御回路７０で演算処理さ
れ、この制御回路７０の出力によつてインジエク
タ１２及び点火コイル５８が駆動される。

以上説明したエンジンの作動を第２図について
説明すると、第２図Ａは４気筒エンジンにおける
インジエクタからの燃料の噴射タイミングを示し
たものである。横軸はエンジンのクランク軸の回
転角度であり、各気筒の吸入行程をハツチングで
示している。図から明らかなようにクランク角の
180度毎に吸入行程が存在し、０度〜180度の間は
第１気筒、180度〜360度の間は第３気筒、360度
〜540度の間は第４気筒、540度〜720度の間は第
２気筒である。第２図Ａにおいて、A₁ないしA₄
は燃料噴射時間を示し、又、P₁ないしP₄は点火時
期を示している。

第２図Ｂはクランク角回転角θに対する瞬時空
気流量ｑ_aを示している。瞬時空気流量ｑ_aはクラ
ンク角の変化に対応して変化し、その変化は一定
の脈動周期をもつている。この周期はクランク角
θに対応している。

つぎに、制御回路７０を第３図に基づき説明す
る。第３図には、制御回路７０の具体的ブロツク
が示され、図において、入力信号としては大別す
ると３種類に分類できる。即ち、第１に吸入空気
量を検出する前記発熱体２４の出力２４Ａ、エン
ジン冷却水を検出するセンサ５６の出力５６Ａな
どから送られてくるアナログ入力がある。これら
アナログ入力はマルチプレクサ（以下MPXと記
す）１００に入力され、時々分割的に各センサの
出力がセレクトされ、アナログデイジタル変換器
（ADCと記す）１０２に送られ、このADC１０２
でデイジタル値に変換される。第２にオン、オフ
信号として入力される情報であつて、これは例え
ば絞り弁の全閉状態等を表わす信号θTHで、絞
り弁と連動して動作するスイツチ１０４から送ら
れてくる信号１０４Ａがある。この信号は１ビツ
トのデイジタル信号として取り扱うことができ
る。

さらに第３に考えられる入力信号はパルス列と
して入力される信号で、例えば基準クランク角信
号（以下CRPと記す。）やポジシヨンパルス信号
（以下CPPと記す）があり、クランク角センサ１
０６よりこれらの信号が送られてくる。CRPは
４気筒の場合、クランク角180度毎に出力され、
６気筒の場合120度毎、８気筒の場合90度毎に出
力される。CPPは例えばクランク角の0.5度毎に
出力される。

CPU108はデイジタル演算処理を行うプロセツ
シングセントラルユニツトであり、ROM１１０
は制御プログラムおよび固定データを格納するた
めの記憶素子であり、RAM１１２は読み出しお
よび書込み可能な記憶素子である。入出力インタ
ーフエイス回路１１４は入力信号をADC１０２
およびセンサ１０４，１０６から信号を受け、
CPU１０８へ信号を送る。また、CPU１０８か
らの信号を信号INJやIGNとしてインジエクタ１
２や点火コイル５８へ送る。なお、上記制御回路
７０を構成する各回路および素子へ電源端子１１
６より電圧が印加されているが、図面上その記載
は省略する。さらに、インジエクタ１２および点
火コイル５８にはそれぞれに弁を駆動するための
電磁コイルおよび電磁エネルギを蓄積するための
１次コイルが設けられ、これらコイルの一端は電
源端子１１６に接続され、他端は入出力インター
フエイス回路１１４に接続され、インジエクタ１
２や点火コイル５８へ流れ込む電流が制御され
る。

以上説明したインジエクタ１２によつて噴射さ
れる燃料の噴射量は、発熱体２４によつて検出さ
れた流入空気量に基づき制御回路１４によつて制
御されるようになつている。特に、前述したよう
に瞬時空気流量ｑ_aはクランク角θによつて変動
している訳であるが、この変動に影響されること
なく、エンジン回転の加減速時の空気流量の変動
に対応して必要とされる燃料噴射量が制御され
る。

以下、制御回路１１４における燃料噴射制御方
法を第４図ないし第７図に基づき説明する。

第４図はRAM１１２への定角度流量取込タイ
ミングを示している。この取込タイミングはクラ
ンク角の所定角度毎にt₁，t₂……ｔ_nに前記発熱体
２４から瞬時空気量ｑ_a1，ｑ_a2……ｑ_anを取込む
ものである。この取込まれた瞬時空気流量ｑ_a1，
ｑ_a2……ｑ_anはRAM１１２へ格納される。

第５図はRAM１１２におけるレジスタの格納
内容を示している。図において、瞬時空気流量ｑ
_a1，ｑ_a2……ｑ_anは所定のｍ個のレジスタに順次
格納、即ち記憶される。この格納の過程におい
て、同時に格納されている空気量情報と比較し、
最小値ｑ_MIN，最大値ｑ_MAXを判断し、格納されて
いる最小値ｑ_MIN，最大値ｑ_MAXを更新する。これ
は別のレジスタに格納され、第５図中ｑ_MIN，ｑ_M
_ＡＸはこれを示している。

第６図は燃料噴射制御方法の流量割込処理の各
ステツプを示している。このプログラムはROM
１１０に設定されている。

割込処理の開始ステツプ２０２からステツプ２
０４において新たな空気流量ｑ_NEWが所定のクラ
ンク角毎に取込まれる。

次にステツプ２０６で新たに取込んだ空気流量
ｑ_NEWが格納空気流量データ中の最大流量ｑ_MAXよ
り大か否か、即ち、ｑ_NEW＞ｑ_MAXを判断する。仮
に、空気流量ｑ_NEWがｑ_MAXより小さい場合即ち、
ｑ_NEW＞ｑ_MAXとすると、次のステツプ２０８で次
の判断がなされる。

ステツプ２０８では空気流量ｑ_NEWが格納空気
流量データ中の最小流量ｑ_MINより小か否か、即
ちｑ_NEW＜ｑ_MINを判断する。仮にこれがｑ_NEW＞
ｑ_MINであるとすると、ステツプ２１０，２１２
で次のような処理がなされる。

このような判断がなされた場合、空気流量ｑ_a
は加減速時以外の定常状態の空気流量であるとさ
れることから、ステツプ２１０では加速フラグリ
セツトがなされ、またステツプ２１２では減速フ
ラグリセツトがなされる。

以上の判断がなされた後に、ステツプ２１４で
取込んだ空気流量ｑ_NEWはRAM１１２の所定のレ
ジスタに格納される。

ステツプ２１６では格納空気流量データ中の最
大空気流量ｑ_MAX及び最小空気流量ｑ_MINを判断
し、これをRAM１１２に格納し、タスクが終了
する。

以上が加減速時以外の定常状態における空気流
量取込みの場合である。第７図にはクランク角の
回転角θに対する瞬時空気流量ｑ_aが示されてい
るが、以上は加速点Ｋより前の場合ということが
できる。第７図中、ｑ_MAX，ｑ_MINのポイントは、
RAM１１２に格納される最小値ｑ_MIN，最大値ｑ
_MAXを示している。ｑ_MINはRAM１１２における
更新された最小空気流量である。

次に、加速時において、取込まれた空気流量ｑ
_NEWが格納空気流量データ中の最大空気流量ｑ_MAX
より大、即ちｑ_NEW＞ｑ_MAXとステツプ２０９で判
断された場合、即ち第７図におけるＫ点に達した
とき、次のステツプ２２０で次の判断がなされ
る。

ステツプ２２０では（ｑ_NEW―ｑ_MAX）の演算が
なされ、この値が加速定数ｑ_Kより大であるか否
かが判断される。このように変動値を加速定数ｑ
_Kと比較するのは、加速時にあるか否かを一定値
以上の空気流量の変動をもつて判断するためであ
る。この判断の結果、演算値が加速定数ｑ_Kより
小さいときは前記したと同様にステツプ２１０に
移行し、加速処理はなされない。しかし、この判
断の結果、演算値が加速定数ｑ_Kと等しいか或い
は大であるときは、即ちｑ_NEW―ｑ_MAXｑ_Kの場
合には、次のステツプ２２２で加速フラグセツト
がなされる。このフラグセツトの後、ステツプ２
２４で加速噴射開始のタスク起動が開始され、次
のステツプ２１４に移行する。

次に、空気流量ｑ_NEWの取込みの結果、ステツ
プ２０８でｑ_NEWが最小空気流量ｑ_MINと等しいか
或いは小さいと判断された場合には、次のステツ
プ２２６で減速時か否かを判断する。即ち、第７
図に示すＧ点における判断である。

ステツプ２２６では、（ｑ_NEW―ｑ_MIN）の演算
がなされ、この演算値が減速定数ｑ_Gより大か否
かが判断される。演算値がｑ_Gより小さいとき
は、減速時にないと判断されるから、ステツプ２
１２で減速フラグセツトに移行する。しかし、こ
の２２６において、演算値が減速定数ｑ_Gより大
であると判断された場合には、ステツプ２２８で
減速フラグセツトがなされる。

このフラグセツトの後、ステツプ２３０で減速
燃料カツトのタスク起動が開始されることにな
り、ステツプ２１４に移行する。

なお、加減速時以外の状態、即ち、定常状態に
おいては、ステツプ２１０で加速フラグリセツト
がされ、ステツプ２１２で減速フラグリセツトが
なされるが、第７図においてＫ点を超えてピーク
点における瞬時空気流量ｑ_aの脈動状態において
も同様に定常状態にあり、減速フラグリセツト及
び加速フラグリセツトとなる。

以上説明したように本実施例では、更新される
空気流量の最大値ｑ_MAX，最小値ｑ_MINと取込んだ
新しい空気流量ｑ_NEWとを比較判断するととも
に、所定の加速定数ｑ_K，減速定数ｑ_Gを設定して
これと比較判断しているため、常に相対的な判断
の上に変動量の大きさを考慮して加減速の判断が
なされることになり、極めて正確な判断が得られ
ている。従つて、この結果で燃料の噴射量が制御
されるため、応答性の向上したしかも精度の高い
噴射量が得られる。これは応答性，燃料噴射量の
調整，排気ガス対策上極めて有利となる。

なお、以上説明した実施例では、空気流量の変
動を取込んで加減速時の燃料の噴射量を制御して
いるが、加減速の判断は空気流量の変動のみなら
ずクランク角に応じて脈動或いは変動する自動車
特有の情報であればいずれのものでもよく同様の
効果が得られるものである。ただ、空気流量は燃
料噴射量に直接関係している点で極めて有利であ
る。

以上説明したように本発明によれば、脈動する
情報を基にして判断した加減速情報に対応して必
要とされる燃料の噴射量が制御されるので、加減
速時にエンジンの回転制御が極めて高精度とな
り、走行性が向上すると同時に、燃費，排気ガス
対策上極めて有利となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はエンジン系統全体の制御装置を示す説
明図、第２図はエンジンの工程と燃料噴射タイミ
ングを示す説明図、第３図はエンジンの制御回路
のブロツク図、第４図は定角度流量取込みタイミ
ングを示す説明図、第５図はRAMの記憶内容を
示す説明図、第６図は本発明の燃料噴射制御方法
の実施例を示すフローチヤート、第７図はクラン
ク回転角に対応する加減速時の瞬時空気流量を示
す説明図である。７０……制御回路、１０８……CPU、１１０
……ROM、１１２……RAM、１１４……入出力
インターフエイス回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１クランク角の回転に応じた脈動、その他の変
動情報を所定クランク角毎に検出するステツプ
と、これらの変動情報を記憶するとともに前に取
込んで記憶しているその変動情報の最小値又は最
大値と比較し、エンジンの回転数が加速或いは減
速かを判断するステツプと、加速或いは減速の判
断に基づき燃料の噴射量を制御するステツプとを
含んでなることを特徴とする燃料噴射制御方法。