JPS6361755A - エンジンの回転同期型制御方法 - 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〕 本発明はエンジン制御用の燃料噴射装置と点火装置に係
り、それらの主要機能を司どる計算機において、エンジ
ンの制御をあらゆる回転数に関して、再現性よ〈実施す
るに好適な計測と制御方式〔従来の技術〕 従来のエンジン制御装置の中のプログラムの個々の動作
は、システムと制御、２４巻、５号、第３０６頁から第
３１２頁に記載のように、時間間隔で起動される部分と
エンジンクランク回転角に応じて起動される部分との２
種類からなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

」１記従来技術は、エンジンの状態量の観測や制御が、
時間間隔と回転角との二つのタイミングで起動されてお
り、異種タイミングに伴なう不整合性の問題があった。

具体例として、エンジンの回転数の計測とその利用を挙
げると、回転数の計測はある時間間隔でクランク角パル
ス（例えば３６０パルス／回転）を計数し、その計数値
を１０　ｍ　ｓ毎に計算機に取込んでいる。この計数値
は、エンジンのクランク角とは同期がとれていない。平
均値を用いてマクロな制御をするときには、クランク角
と非同期のデータでも有効である。しかし、爆発により
発生する非線形なトルクの積分結果である回転数を微細
に制御する場合には、クランク角に非同期なデータは現
象との対応がとれていないことが欠点となる。

本発明の目的は、エンジン回転数制御に関係する全ての
変数のデータを回転同期により収集したり、出力する制
御方式を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、エンジン制御に関するタスク（機能単位の
プログラム）を、エンジンのクランク角に応じて起動す
ることにより、達成される。各タスクの処理時間は、そ
の処理内容がほとんど変らないので、いつもほぼ一定で
ある。

最新のデータを用いて、エンジンを高精度に制御するた
めには、エンジンの各気筒の」二死点から逆算して、燃
料噴射、燃料噴射量計算９回転数取込、吸入空気流量（
又は圧力）取込等のタイミングをあらかじめ設定してお
き、そのタイミングに応じて各処理を実行する。

〔作用〕

燃料噴射開始時点は、上記死点より一定角度前（に設定
されている。燃料噴射の終了時点は、燃料噴射量計算で
算出される。同計算は燃料噴射終了時点より前に終って
いる必要がある。計算機の処理速度が早い場合には燃料
噴射期間に、噴射量計算を終えることができる。処理速
度の遅い計算機を用いる場合には、噴射量計算を燃料噴
射開始時点よりも早く開始する。

回転数と吸入空気流量の取込は、両変量を燃料噴射量計
算に使うため、それ以前に行っておく必要がある。両変
量は、エンジンの回転運動の影響を受けるため、エンジ
ンの回転角に同期して取込む。回転数の計測は、爆発に
伴なう回転数の増減の過程状態が観測できるように、爆
発が継続中の回転数を測定する。具体的には、爆発の開
始から終了までを含む期間に応じるクランク角度差の移
動時間を計測し、クランク角度差を移動時間で割ること
により、回転数を算出する。

吸入空気流量は、シリンダの上死点と下死点との中間の
位置で、吸入空気流量が最大となるクランク角の位置に
応じる空気流量を計測する。空気流量センサに計測遅れ
のある場合には、その遅れに応じるだけタイミングをず
らして計測する。

回転数と吸入空気流量の計測は、基本的には、クランク
角に同期して取込むが、計測遅れのある場合には、その
時間だけ遅らして取込む。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図は、４気筒エンジンの行程と、その行程（詳しく
はクランク角）に同期して実施されるデータ取込、燃料
噴射時間（ｔ工）計算９点火時期計算のタイミングを示
している。

＃１の気筒に関して説明を行なう。燃料噴射時間（ｔｌ
）計算１は、上死点前のある一定クランク角のところで
、燃料噴射開始（インジェクタの開）とともに、起動し
、燃料噴射継続時間ｔ□１Ｊ−１を計算し、その時間が
経過すると燃料噴射を終了する。噴射された燃料は、次
の吸入行程で空気とともに気筒に吸入される。この過程
で吸入された空気量はエアフローメータ等で計測される
。吸入空気量（Ｑａｌｊ−１）２は、上死点と下死点の
中間位置に相当するクランク角（ビス１ヘンの下降速度
の最大のとき）から計測遅れ時間を加えた時点で計測す
る。

ｊ　Ｉ　１ｊ−１の期間噴射された燃料と、Ｑａ＋ｊ−
１の吸入空気量は、同期がとれており、爆発行程におい
てトルクを発生する。

必要トルクは、スロットル開度や運転状態から予測でき
る。すでに気筒内にある空気量と燃料量との燃焼が所要
トルクとなるようにするには、点火時期Ｔｇｔｊ−１を
点火時期計算３により決定し、調整する。

ｔ　Ｉ　１ａ−１，＋　Ｑａｔ　ｊ−＋および、Ｔイ１
゜−１により発生するトルクは、エンジン回転数を変化
させる。その結果、観測される上死点から下死点の間に
あるクランク角度差（扇状の角度）の通過時間の逆数が
、エンジン回転数（Ｎ□ｊ−１）４に比例するものにな
る。

以上が燃料噴射量の計算、吸入空気量の測定。

点火時期計算２回転数測定の時間経過的な説明である。

しかし、この範囲では、燃料噴射量が吸入空気量に見合
った比、つまり、所要の空燃比（ＡＺＦ比）になってい
ることは保証されないので、所要のトルクになるように
点火時期計算で補正する必要がある。

燃料経済性とエンジン振動防止の面からは、吸入空気量
に対して所要のＡ／Ｆ比になるように、燃料噴射量を決
定するのが望ましいが、吸入空気量の計測よりも以前に
燃料噴射量を決めなくてはならず、従来は、過去の吸入
空気量を、どの気筒かを留意することなく用いていた。

本発明では、気筒毎の燃料、空気量及び発生トルクの対
応に注意し、各気筒の特性を同定の」二、運転状態を把
握し、運転者の意思を推定して、適切な燃料噴射量を決
定する。予測推定からの偏差に関しては最終的に点火時
期計算で補正を加える。

同定計算は、次の燃料噴射（ｔＴ）計算５で、前回の１
１計算１の結果ｉ　Ｉ　ｒ　ｊ　−１＋吸入空気量（Ｑ
ａｉｊ−１）２１点火時期計算結果３のＩ　ｇ　＋−，
５−１＋工ンジン回転数計測値（Ｎ１ａ−ｔ）４を入力
として、対象の気筒（本例では＃１）の燃焼特性（Ａ／
Ｆ比や進角に応じる発生トルク）を把握する。続いて、
当該気筒の時系列的な特性変化をも加味した燃焼特性を
基に、当該気筒の吸入行程に最も近い他気筒の吸入空気
量（第１図では６のＱ　ａ　４　Ｊ　−ｘ　）によって
知れる運転者の最新の意思を加えて、燃料噴射時間ｔｒ
＋ａを算出し、燃料噴射の終了時点を設定する。その後
、当該気筒の吸入空気量の測定値（Ｑａｌａ）７が得ら
れて、それが予想空気量と偏位している場合には、点火
時期計算８において、その偏位に応じる点火時期Ｉ　ｇ
　１．　ｊを算出し、設定する。

計算の流れを図示する。第２図に示すクランク角の位置
に対応して、コンピュータにクランク角位置信号が入力
されると、各クランク角に応じた処理が、第３図のよう
に実施される。

第２図においてクランク角（Ｃｒａｎｋ　Ａ　ｎｇｌｅ
・・・ＣＡ、）の位置（吸入行程の上死点を基準）は次
の＝７− 意味をもつ。

Ａ’ＣＡ、：　　回転数算出のための計時開始点Ｂ’Ｃ
Ａ：　　燃料噴射開始点 Ｃ’ＣＡ：ｌ死点と下死点との中間点 Ｄ’ＣＡ：　　燃料噴射終了点 Ｅ’ＣＡ：　　回転数算出のための計時終了点Ｆ’ＣＡ
：　　点火信号出力 Ｇ’ＣＡ：　　排気ガス測定開始点 第３図により、プログラムの動作を説明する。

プログラムは、クランク角がある定められた位置にきた
ときと、プログラムの内部でスタートしたタイマの値が
ある値に到達したときのいずれかの場合に、それぞれに
定められたサブプログラムを作動させるようになってい
る。プログラムは、常にクランク角とタイマを監視する
構成になっている。

Ａ’　ＣＡでは、タイマＡをスター１〜する。タイマＡ
は、Ｅ’　ＣＡで止り、この間の経過時間より、に燃料
噴射を開始する。いつまで噴射するかを燃料噴射量（ｔ
ｌ）計算で求める。

タイマＢが１１に一致した時点で燃料噴射を終了する。

Ｃ’　ＣＡでは、タイマＣをスター１−シ、吸入空気量
Ｑａの流動遅れｔ。を、そのときのエンジン回転数Ｎよ
り算出し、タイマＣの値がｔｃになったときに、Ｑ８の
測定を行なう。また、このＱａを用いて、点火時期Ｆ’
　ＣＡの計算を行う。

Ｆ’　ＣＡでは、点火信号を出力する。

下死点を過ぎ、Ｇ’　ＣＡになると、排気ガスの測定の
ために、タイマＤをスター１−シ、エンジン回転数より
、排気ガスの流動遅れ１ｇを算出する。

タイマＤが１ｇに一致した時点で、排気ガスを測定し、
その結果を用いて、燃料噴射量補正計算（空燃比制御）
やＥ（、Ｒ（排気ガス環流）制御計算を行ない、出力す
る。

第２図、第３図の説明は、一つの気筒に関してであった
が、具体的には、他気筒についても同様のことを実施す
る。また、説明では、燃料噴射インジェクタが各気筒に
装着されていること（ＭＰＩ）を前提にしているが、マ
ニホールドに一個のインジェクタを装着する単一噴射装
置（ＳＰＩ）の場合でも、燃料噴射のタイミングと期間
を変更する程度で、本方式を適用することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、エンジンの回転に伴って起る現象をク
ランク角に応じて計測し、クランク角に同期して、燃料
噴射と点火時期の制御を実施するので、物理現象の把握
が正確に行なえることになり、エンジンの制御性能の向
上、振動の防止、制御系構築の容易化、制御パラメータ
のマツチングの容易化が図れ、ひいては経済性の向」二
を図ることができる。

また、エンジンの制御においては、各気筒の燃焼状態が
異なり、発生トルクがばらつくことがあるが、本願によ
れば、各気筒の差異の検出も容易となり、車の乗心地の
改善にも効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のタイムチャート、第２図は
、１つの気筒の」二死点を基準として、吸入行程以降の
クランク角の位置を示す図、第３図は、本発明になる制
御手順を示すフローチャートである。 ］及び５・・・・・・燃料噴射計算、 ２．６及び７・・・・・・吸入空気量計測、３及び８・
・・・・点火時期計算、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．　計算機のプログラムにもとづくエンジン制御装置
   において、エンジンの燃焼制御に関するデータの収集と
   該データにもとづく所望の計算結果の出力タイミングを
   、エンジン回転角に同期させることを特徴とするエンジ
   ンの回転同期型制御方式。
2. ２．　上記データは、エンジンへの吸入空気の流量また
   は圧力と、エンジン回転数の測定値であり、上記計算結
   果は、該測定値にもとづき計算した噴射燃料量であるこ
   とを特徴とする第１項のエンジンの回転同期型制御方式
   。