JPS63253175A - 内燃機関の燃料噴射量および点火時期制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の燃料噴射量および点火時期制御方法
に係り、特に、ノッキングが発生したとき点火時期を遅
角しかつノッキングが発生しないとき点火時期を進角さ
せる補正遅角量に基づいて点火時期を補正すると共に機
関負荷と機関回転速度とに応じて燃料噴射量を制御する
ようにした内燃機関の燃料噴射量および点火時期制御方
法に関する。

〔従来の技術〕

従来より、エアフロメータによって検出された吸入空気
量Ｑと機関回転速度Ｎとに基づいて基本燃料噴射時間（
Ｑ／λ・Ｎ、ただしλは目標空燃比）を演算し、この基
本燃料噴射時間を吸気温や機関冷却水温等゛に応じて補
正して燃料噴射時間を求め、この燃料噴射時間に相当す
る時間燃料噴射弁を開弁して燃料噴射量を制御する内燃
機関が知られている。この内燃機関においては、機関１
回転当りの吸入空気量と機関回転速度とに基づいて基本
点火進角を演算し、またノッキングが発生したとき点火
時期を遅角しかつノッキングが発生しないとき点火時期
を進角する補正遅角量を求め、この基本点火進角と補正
遅角量とに基づいて点火時期を制御するようにしている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、基本燃料噴射時間および基本点火進角は
エアフロメーク出力から得られた吸入空気量の検出値に
基づいて演算されているため、製造誤差や経時変化、気
象条件等によってエアフロメータの出力特性が変動し、
エアフロメータ出力が実吸入空気量と対応しなくなった
場合には、空燃比がオーバリッチやオーバリーンになる
と共に点火時期が進角側または遅角側に制御され出力低
下やノッキングの発生を招く、という問題があった。す
なわち、第２図（１）に示すようにエアフロメータ出力
が実吸入空気量を示す中央値特性に対して大きく　（上
限値特性）または小さく　（下限値特性）変化すると、
上限値特性の場合には吸入空気量の検出値が実吸入空気
量よりも多くなるため実吸入空気量に対する燃″！４噴
射量が多くなり、第２図（２）に示すように空燃比リッ
チになる。一方、エアフロメータ出力が下限値特性を示
す場合には、エアフロメータによる検出値が実吸入空気
量よりも小さくなるため実吸入空気量に対する燃料噴射
量が少なくなり第２図（２）に示すように空燃比り−ン
になる。また、エアフロメータ出力が上限値特性を示す
場合には第２図（３）に示すように点火時期が遅れ側に
制御され、エアフロメータ出力が下限値特性を示す場合
には第２図（３）に示すように点火時期が進み側に制御
されることになる。このためエンジントルクが第２図（
４）に示すように変化し、エアフロメータ出力が上限値
特性を示す場合には空燃比がオーバリッチになると共に
点火時期が過遅角となり大幅な出力低下を招く。一方、
エアフロメータ出力が下限値特性を示す場合には空燃比
がオーバリーンになる共に点火時期が過進角になり過度
なノッキングが発生することになる。

本発明は上記問題点を解決すべく成されたもので、燃料
噴射量や点火時期を決定する機関負荷（吸入空気量、吸
気管圧力、機関１回転当りの吸入空気量等）の検出値が
実際の値を示さなくなった場合においても空燃比がオー
バリッチやオーバリーンにならないようにすると共に点
火時期が過進角や過遅角にならないようにした内ｖＡ機
関の燃料噴射量および点火時期制御方法を提供すること
を目的とする。

なお、本発明に関連する技術としては空燃比フィードバ
ック係数のイ直によってエアフロメータ出力を補正する
特開昭５８−３２９６８号公報に記載のものがある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、機関負荷。

の検出値と機関回転速度の検出値とに基づいて燃料噴射
量および点火時期を制御すると共に、ノッキングが発生
したとき点火時期を遅角しかつノッキングが発生しない
とき点火時期を進角する補正遅角量によって前記点火時
期を補正する内燃機関の燃料噴射量および点火時期制御
方法において、前記補正遅角量の大きさに応じて前記機
関負荷の検出値を補正したことを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、ノッキングが発生したとき点火時期を
遅角しかつノッキングが発生しないとき点火時期を進角
する補正遅角量の値に基づいて機関負荷の検出値が補正
される。すなわち、燃料噴射量を決定する機関負荷の検
出値が実際の値と異なった場合には、第２図で説明した
ように点火時期が進角側または遅角側に制御されること
になるため、検出値と実際の値とが異なることによって
生ずる点火時期の過進角値を上記補正遅角量で判定し、
この判定結果に基づいて機関負荷の検出を補正するもの
である。このように機関負荷の検出値を補正することに
よって補正された検出値が実際の機関負荷と等しくなり
、検出値の変動による基本燃料噴射時間および基本点火
進角の変動が防止され、これにより空燃比のオーバリッ
チ、オーバリーンおよび点火時期の過進角、過遅角が防
止される。

ここで、機関負荷の検出値が実際の値より大きくなる場
合には点火時期が遅角側に制御されてノッキングの発生
頻度が少なくなり、逆に検出値が実際の値より小さくな
る場合には点火時期が進角側に制御されてノッキングの
発生頻度が多くなり検出値のずれに応して補正遅角量が
変化するため、補正遅角量が第１の設定値以上のときに
は機関負荷の検出値が大きくなるように補正し、補正遅
角量が第１の設定値より小さい第２の設定値以下のとき
には機関負荷の検出値が小さくなるように補正し、補正
遅角量が第１の設定値と第２の設定値との間にある場合
には機関ｉ荷の検出値を変更しないようにするのが好ま
しい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、センサの特性変化
に起因した機関負荷の検出値の変動による空燃比オーバ
リッチやオーバリーンおよび点火時期の過進角や遇遅角
が防止されるため、機関負荷の検出値の変動によって機
関出力が低下したりノッキングが発生するのを防止する
ことができる、という効果が得られる。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第３図には、本発明が適用可能な点火時期制御装置およ
び燃料噴射量制御装置を備えた内燃機関（エンジン）の
−例が示されている。４サイクル６気筒ガソリンエンジ
ンｌＯのディストリビュータ１４には、ディストリビュ
ータシャフトに固定されたシグナルローフとディストリ
ビュータハウジングに固定されたピックアップとで各々
構成された気筒判別センサ１６および回転角センサ１８
が取付けられている。気筒判別センサ１６は、ディスト
リビュータシャフトが１＠転する毎、すなわちクランク
軸が２回転する毎（７２０’ＣＡ毎）に１つのパルスを
発生する。このパルスの発生位置は、例えば第１気筒の
上死点（ＴＤＣ）である。回転角センサ１８はディスト
リビュータシャフトが１回転する毎に例えば２４個のパ
ルス、従って３０６ＣＡ毎に１つのパルスを発生する。

気筒判別センサ１６および回転角センサ１８は、マイク
ロコンピュータ等で構成された制御回路２０に接続され
、各センサで発生された電気信号が制御回路２０に人力
されている。また、制御回路２０には、吸気通路２２の
スロットル弁２５上流側に取付けられかつ吸気温センサ
を備えたエアフローメータ２４からの吸入空気量信号が
入力されている。なお、図示を省略したが吸気温信号も
人力される。エンジン１０のシリンダブロックには、機
関振動を検出する磁歪素子等で構成されたノッキングセ
ンサ１２が取付けられており、このノッキングセンサ１
２から出力される電気信号が制御回路２０に入力されて
いる。また、シリンダブロックを貫通してウォータジャ
ケット内に突出するよう機関冷却水温センサ３０が取付
けられている。

一方、制御回路２０からは、イグナイタ２６に点火信号
が出力され、イグナイタ２６によって形成された高電圧
はディストリビュータ１４によって分配され、各気筒毎
に取付けられた点火プラグ２８に順に供給される。また
、制御回路２０は演算された燃料噴射時間に相当する時
間燃料噴射弁２９を開弁じて、燃料噴射量を制御するよ
うに接続されている。

マイクロコンピュータを含んで構成された制御回路２０
は、第４図に示すように、ランダムアクセスメモリ　（
ＲＡＭ）５Ｂ、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）６０、マ
イクロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）６２、第１の
入出カポ−トロ４、第２の入出カポ−トロ６、第１の出
力ポートロＢ。

第２の出力ポードア０およびこれらを接続するデータバ
スやコントロールバス等のバス７２を備えている。第１
の入出カポ−トロ４は、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）
変換器７４、マルチプレクサ７６およびバッファ７８Ａ
を介してエアフロメータ２４に接続されると共に、バッ
ファ７８−Ｂを介して機関冷却水温センサ３０に接続さ
れ、また図示しない吸気温センサ等に接続されている。

また、第１の人出カポ−トロ４は、Ａ／Ｄ変換器７４お
よびマルチプレクサ７６に制御（３号を供給するよう接
続されている。上記第２の入出力ボート６６には、波形
整形回路８０を介して気筒判別センサ１６および回転角
センサ１８が接続されると共に、入力回路８２を介して
ノッキングセンサ１２が接続されている。

上記入力回路８２は、第５図に示すように、一端がノッ
キングセンサ１２に接続されたノックゲート回路８２Ａ
とピークホールド回路８２Ｂとから成る直列回路と、こ
の直列回路に対して並列に接続された積分回路８２Ｂと
、直列回路および積分回路８２Ｅに接続されたマルチプ
レクサ８２Ｃと、マルチプレクサ８２Ｇに接続されたＡ
／Ｄ変換器８２Ｄとから構成されている。そしてノック
ゲート回路８２Ａ１マルチプレクサ８２ＣおよびＡ／Ｄ
変換器８２Ｄは、第２の入出カポ−トロ６からの制御信
号によって制御されるように接続されている。

上記第１の出力ポートロ８は駆動回路８６を介してイブ
ナイフ２６に接続され、第２の出力ポードア０はダウン
カウンタを備えた駆動回路８日を介して燃料噴射弁２９
に接続されている。なお、９０はクロック、９２はタイ
マである。上記Ｒ○Ｍ６０には、以下で説明する制御ル
ーチンのプログラムが予め記憶されている。

次に、上記制御ルーチンを説明しながら本発明の実施例
の作用を詳細に説明する。第６図は本実施例のメインル
ーチンを示すもので、ステップ１００においてエンジン
回転速度Ｎおよび吸入空気量の検出値Ｑ（第１図のルー
チンで補正される）を取込みステップ１０２においてエ
ンジン回転速度Ｎと吸入空気量の検出値Ｑとから基本燃
料噴射時間ＴＰ　（＝Ｑ／λ・Ｎ、ただしλは目標空燃
比）を演算し、そして次のステップ１０４において吸気
温やエンジン冷却水温等に応じて基本燃料噴射時間ＴＰ
を補正すると共に０□センサ（図示せず）から得られる
空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦを用いて基本燃料
噴射時間ＴＰを補正して燃料噴射時間ＴＡＵを演算する
。次のステップ１０６では、気筒判別信号および回転角
信号に基づいて現在のピストン位置が上死点（ＴＤＣ）
か否かを判断する。ＴＤＣのときはステップ１）４にお
いてマルチプレクサ８２Ｃを制御してノッキングセンサ
１２出力を積分回路８２Ｂおよびマルチプレクサ８２Ｃ
を介してＡ／Ｄ変換器８２Ｄに入力し、積分回路８２Ｂ
出力すなわちバックグラウンドレベルｂのＡ／Ｄ変換を
開始する。これによって、ノッキングによらない機関振
動のレベルすなわちバックグラウンドレベルｂのデジタ
ル値が求められ、Ａ／Ｄ変換終了時にこのデジタル値が
ＲＡＭの所定エリアに記憶される。一方、ステップ１０
６でＴＤＣでないと判断されたときは、ステップ１０８
において現在のピストン位置が例えば１５°ＣＡ　　Ａ
ＴＤＣか否かを判断し、ステップ１０８の判断が肯定の
ときはステップ１）０において第２の入出カポ−トロ６
からノックゲート回路８２Ａに制御信号を出力してノッ
クゲート回路８２Ａをオープンし、ノッキングセンサ１
２からノックゲート回路８２Ａ、ピークホールド回路８
２Ｂ、マルチプレクサ８２Ｃを介してノッキングセンサ
１２出力をＡ／Ｄ変換器８２Ｄに入力させる。次のステ
ップ１）２では現在時刻と予め定められている所定クラ
ンク角度範囲に対応する時間とからノックゲート回路８
２Ａをクローズする時刻ｔ　　（９０’　ＣＡ　　ＡＴ
ＤＣ４：対応する）を算出してコンベアレジスタにセッ
トする。

第７図はステップ１）２にセットされた時刻になったと
きに割り込まれる時刻一致割込みルーチンを示すもので
、現在時刻がコンベアレジスタにセットされた時刻と一
致するとステップ１）６において第２の入出カポ−トロ
６がらＡ／Ｄ変換器８２Ｄに制御信号を出力してピーク
ホールド回路８２Ｂ出力のＡ／Ｄ変換を開始してメイン
ルーチンにリターンする。

第８図は積分回路８２Ｂ出力のＡ／Ｄ変換が終了したと
きのＡ／Ｄ変（＾器８２ＤからのＡ／Ｄ変換終了信号に
よって割り込まれる割込みルーチンを示すもので、ステ
ップ１）８においてＡ／Ｄ変換値をピーク値ａとしてＲ
ＡＭの所定エリアに記憶し、ステップ１２０において第
２の人出カポ−トロ６からノックゲート回路８２Ａに制
御信号を出力してノックゲート回路８２Ａをクローズす
る。

第１図はデジタル変換されたエアフロメータ出力ＣＡＤ
を補正するルーチンを示すもので、ステップ１４０にお
いて吸入空気量の検出値Ｑとエンジン回転速度とで表わ
される負荷Ｑ／Ｎが所定値（例えば、０．　７１／ｒｅ
ｖ　）以上か否かを判断することによりノッキング制御
領域か否かを判断し、ノッキング制御領域でないときは
メインルーチンへリターンする。一方、ステップ１４０
でノッキング制御領域と判断されたときは、ピーク値ａ
とバックグラウンドレベルｂとを取込みステップ１４２
においてピーク値ａと判定レベルに−ｂとを比較する。

ピーク値ａが判定レベルに−ｂより大きいときはノッキ
ングが発生したと判断してステ・ンプ１４４において補
正遅角量θ６を所定値（例えば、０．１’ＣＡ）大きく
する。一方、ピーク値ａが判定レベルに−ｂ以下と判断
されたときには、ノッキングが発生しないと判断してス
テップ１４６において所定点火回数（例えば、１００点
火）経過したか否かを判断し、所定点火回数経過してい
ればステップ１４８において補正遅角量θＫを所定値（
例えば、０．１°ＣＡ）小さくする。次のステップ１５
０では補正遅角量θイが第１の設定値（例えば、３”Ｃ
Ａ）未満か否かを判断し、補正遅角量θ、が第１の設定
値以上のときにはステップ１５４でカウント値ＣＱＮを
ディクリメントした後ステップ１６０へ進む。一方、補
正遅角量θ、が第１の設定値未満と判断されたときには
、ステップ１５２において補正遅角量θ、が第１の設定
値より小さい第２の設定値（例えば、１°ＣＡ）を越え
ているか否かを判断する。

補正遅角量θえが第２の設定値以下と判断されたときは
ステップ１５６においてカラントイ直ＣＱＮをインクリ
メントした後ステップ１６０へ進む。

一方、補正遅角量θ、が第２の設定値を越えていると判
断されたとき、すなわち補正遅角量θＫが第１の設定値
と第２の設定値との間にあるときにはステップ１５８に
おいてデジタル変換されたエアフロメータ出力ＱＡＤを
吸入空気量の検出値Ｑとしてメインルーチンへリターン
する。ステップ１６０では以下の式に従って吸入空気量
の検出値Ｑをン寅算する。

第９図は点火時期演算ルーチンを示すもので、ステップ
１６２において吸入空気量の検出値Ｑとエンジン回転速
度Ｎとを取り込みステップ１６４において機関１回転当
りの吸入空気量（機関負荷）Ｑ／Ｎを演算すると共にこ
の機関１回転当りの吸入空気ＩＱ／Ｎとエンジン回転速
度Ｎとから基本点火進角θ＠ＡＧＥを演算し、ステップ
１６６において基本点火進角θＩＩＡｓＥから補正遅角
量θ、を減算することにより実行点火進角θ五を演算す
る。そして、実行点火進角より所定時間前にイブナイフ
をオンさせて実行点火進角θ、になったときにイブナイ
フをオフさせることにより点火時期が実行点火進角に制
御される。

ここで、上記（］）式のカウント値ＣＱＮはステップ１
５４およびステップ１５６で１づつインクリメントまた
はディクリメントされるため、ステップ１６０の演算が
行なわれるたびにデジタル変換された吸入空気ＩＱＡＤ
は±２％（１）５０）づつ補正されることになる。また
、補正遅角量θ、が第１の設定値以上のときにはカウン
ト値ＣＱＮがディクリメントされるため検出値Ｑは大き
くなるように補正され、これにより燃料噴射量が多くく
なりかつ点火時期が遅角側に補正されて最適値になるよ
うに補正される。一方、補正遅角量θにが第２の設定値
以下のときはカウント値ＣＱＮがインクリメントされる
ため検出値Ｑが小さくなるように補正され、これにより
燃料噴射量が少なくなるように補正されると共に点火時
期が進角側に補正されて最適な値にされる。

なお、上記ではエアフロメータによって検出された吸入
空気量と機関回転速度とに基づいて基本燃料噴射時間お
よび基本点火進角を演算する内燃機関について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく圧力センサ
によって検出された吸気管絶対圧力とエンジン回転速度
とで基本燃料噴射時間および基本点火進角を演算する内
燃機関にも適用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の検出値補正ルーチンを示す流
れ図、第２図＜１）〜（４ンはエアフロメータ出力、空
燃比、点火進角およびエンジントルクの変化を示す線図
、第３図は本発明が適用可能な燃料噴射量制御装置およ
び点火時期制御装置を備えた内燃機関の概略図、第４図
は第３図の制御回路の詳細を示すブロック図、第５図は
第４図の入力回路の詳細を示すブロック図、第６図は上
記実施例のメインルーチンを示す流れ図、第７図は上記
実施例の時刻一致割込みルーチンを示す流れ図、第８図
は上記実施例のＡ／Ｄ変換終了割込みルーチンを示す流
れ図、第９図は上記実施例の点火時期演算ルーチンを示
す流れ図である。 １２・・・ノッキングセンサ、 １６・・・気筒判別センサ、 １８・・・回転角センサ、 ２０・・・制御回路、 ２４・・・エアフロメータ。 第１図 第２図 ニレジン回転鑓Ａ　　−嘉 第３図 ２０：噛りｍｏｙ品 ２４：エア７０メータ□ 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関負荷の検出値と機関回転速度の検出値とに基
   づいて燃料噴射量および点火時期を制御すると共に、ノ
   ッキングが発生したとき点火時期を遅角しかつノッキン
   グが発生しないとき点火時期を進角する補正遅角量によ
   って前記点火時期を補正する内燃機関の燃料噴射量およ
   び点火時期制御方法において、前記補正遅角量の大きさ
   に応じて前記機関負荷の検出値を補正したことを特徴と
   する内燃機関の燃料噴射量および点火時期制御方法。
2. （２）前記補正遅角量が第１の設定値以上のとき前記機
   関負荷の検出値を大きくするように補正し、前記補正遅
   角量が前記第１の設定値より小さい第２の設定値以下の
   とき前記機関負荷の検出値を小さくするように補正した
   特許請求の範囲第（１）項記載の内燃機関の燃料噴射量
   および点火時期制御方法。