JPH0333453A - 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】 本発明は内燃機関の高負荷運転時における燃料噴射弁よ
りの基本燃料噴射量を制御して空燃比（Ａ／Ｆ）の制御
を行なう燃料噴射制御方法に関し、特に適正な空燃比の
フィードバック制御を行なうことができる燃料噴射制御
方法に関する。

エンジンに燃料を間欠的に供給する電磁式燃料噴射弁の
開弁時間を制御する電子制御燃料噴射装置において例え
ば従来公知のマスフロータイブの電子制御燃料噴射装置
では、その電磁式燃料噴射弁の開弁時間Ｔは、式Ｔ：ｔ
、ＸＫ１によって求めている。ここでｔ、は基本燃料噴
射パルス幅であり、このパルス幅はエンジン吸入空気量
Ｑ／エンジン回転速度Ｎで決まるものであり、Ｋ□は水
温等各種センサの出力に基づき決定される補正係数であ
り、空燃比Ａ／Ｆをｔ、で決まるＡ／Ｆがら意図的にず
らす目的で乗するものである。

なお、従来は基本燃料噴射パルス幅ｔ、の値として何ら
かの原因により、電磁式燃料噴射弁がら燃料が吹き放し
になることを防止するため、基本噴射パルス幅ｔ、の最
大固定値ｔｐｍａｘを設定している。

従来の電子制御燃料噴射装置においては、エンジンの高
負荷運転時に吸気脈動が直接エアフローメータに伝わる
ことにより、エアフローメータのメジャリングプレート
が誤作動により開きすぎ、実際の空気量に対応した燃料
量を超過した基本噴射時間幅ｔ、が演算されることによ
り、過多の燃料が電磁式噴射弁から供給されてオーバー
リッチ現象が発生するという不都合があり、この結果、
高負荷運転時の空燃比を制御できず出力変動等が生じた
。第６図は従来の装置でスロットル弁全回時におけるエ
ンジン回転速度に対するオーバーリッチ率の状態の１例
を示すものであるが、この図からも明らかな如〈従来装
置ではオーバーリッチ率が高くなるという欠点があった
。

本発明は従来技術における、かかる欠点を解消するため
のものであり、本発明の目的は、空燃比のフィードバッ
ク制御を行うエンジンに対し、基本燃料噴射時間幅の上
限規制値を空燃比のフィードバック制御中心値のずれ量
に応じて補正することにより、適正な空燃比のフィード
バック制御を行うことを可能にし、かつ、電磁式燃料噴
射弁の吹き放しとなることを防ぐことができる燃料噴射
制御方法を提供することである。

第７図は高負荷運転時のエンジン回転速度に対する従来
技術及び本発明の実施例による基本燃料噴射時間幅ｔ、
と空燃比Ａ／Ｆとの対比を示しており、以下に説明する
本発明装置を用いることにより、空燃比をその時々の運
転状態に応じた目標空燃比に制御することができる。

以下本発明を図に示す一実施例につき説明する。第１図
は本発明に係る噴射制御方法の位置実施例を実行するた
めの装置の構成を示すもので、エンジン１は自動車に積
載される公知の４サイクル火花点火式エンジンで、燃焼
用空気をエアクリーナ２、吸気管３、スロットル弁４を
経て吸入する。スロットル弁４の開度を検出するスロッ
トル弁開度センサ５を設ける。スロットル弁開度センサ
５の内にはアイドル時には電圧を出力し、それ以外は出
力しないアイドル検出器６がある。また燃料は図示しな
い燃料系から各気筒に対応して設けられた電磁式燃料噴
射弁７を介して供給される。燃焼後の排気ガスは排気マ
ニホールド８、排気管９、三元触媒コンバータ１０等を
経て大気に放出される。吸気管３にはエンジン１に吸入
される吸気量を検出し、吸気量に応じたアナログ電圧を
出力するポテンショメータ式吸気量センサ１１及びエン
ジン１に吸入される空気の温度を検出し、吸気温に応じ
たアナログ電圧（アナログ検出信号）を出力するサーミ
スタ式吸気温センサ１２が設置されている。また、エン
ジン１には冷却水温を検出し、冷却水温に応じたアナロ
グ電圧（アナログ検出信号）を出力するサーミスタ式水
温センサ１３が設置されており、さらに排気マニホール
ド８には排気ガス中の酸素濃度から空燃比を検出し、空
燃比が理論空燃比（λ＝１）より小さい（リッチ）時１
ボルト程度（高レベル）、理論空燃比（λ＝１）より大
きい（リーン）時０．１ボルト程度（低レベル）の電圧
を出力する空燃比センサ１４が設置されている。また大
気圧センサ１５は大気圧を検出し、大気圧に応じた電圧
を出力するものである。回転センサ１６は、エンジン１
のクランク軸の回転速度を検出し、回転速度に応じた周
波数のパルス信号を出力する。この回転センサ１６とし
ては例えば点火装置の点火コイルを用いればよく、点火
コイルの一次側端子からの点火パルス信号を回転速度信
号とすればよい。制御回路３０は、各センサ５．６．１
１〜１６の検出信号に基づいて燃料噴射量を演算する回
路で、電磁式燃料噴射弁７の開弁時間を制御することに
より燃料噴射量を調整する。

第２図により制御回路３０について説明する。

１００は燃料噴射量を演算するマイクロプロセッサ（Ｃ
ＰＵ）である。１０１は回転数カウンタで回転センサ１
６からの信号よりエンジン回転数をカウントする回転数
カウンタである。またこの回転数カウンタ１０１はエン
ジン回転に同期して割り込み制御部１０２に割り込み指
令信号を送る。割り込み制御部１０２はこの信号を受け
ると、コモンバス１５０を通じてマイクロプロセッサ１
００に割り込み信号を出力する。１０３はディジタル入
力ボートで、空燃比センサ１４の出力を所定比較レベル
と比較する比較器の出力信号や図示しないスタータの作
動をオンオフするスタータスイッチ１７からのスタータ
信号等のディジタル信号をマイクロプロセッサ１００に
伝達する。１０４はアナログマルチプレクサとＡ−Ｄ変
換器から成るアナログ人力ポートで、吸気量センサ１１
、吸気温センサ１２、冷却水温１３、大気圧センサ１５
からの各信号をＡ−Ｄ変換して順次マイクロプロセッサ
１００に読み込ませる機能を持つ。これら各ユニット１
０１．１０２．１０３．１０４の出力情報はコモンバス
１５０を通してマイクロプロセッサ１００に伝達される
。１０５は電源回路でありキースイッチ１８を通してバ
ッテリ１９に接続されている。１０６は読取り、書込み
を行い得るランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）である。

１０７はプログラムや各種の定数等を記憶しておく読み
出し専用メモリ（ＲＯＭ）である。１０８はレジスタを
含む燃料噴射時間制御用カウンタでダウンカウンタより
成り、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ　）　１００で演算
された電磁式燃料噴射弁７の開弁時間、つまり燃料噴射
量を表すディジタル信号を実際の電磁式燃料噴射弁７の
開弁時間を与えるパルス時間幅のパルス信号に変換する
。１０９は電磁式燃料噴射弁７を駆動する電力増幅部で
ある。

１１０はタイマで経過時間を測定しＣＰＵ１００に伝達
する。

回転数カウンタ１０１は回転数センサ１６の出力により
エンジン１回転に１回エンジン回転数を測定し、その測
定の終了時に割り込み制御部１０２に割り込み指令信号
を供給する。割り込み制御部１０２はその信号に応答し
て割り込み信号を発生し、ＣＰＵ１００に燃料噴射量の
演算を行なう割り込み処理ルーチンを実行させる。

第３図はＣＰＵ１００の概略フローチャートを示す。こ
のフローチャートに基づきＣＰＵ　１００の機能を説明
すると共に構成全体の作動をも説明する。

キイスイッチ１８並びにスタータスイッチ１７がＯＮし
てエンジン１が始動されると、第１ステツプ１０００の
スタートにてメインルーチンの演算処理が開始され、ス
テップ１００１にて初期化の処理が実行され、ステップ
１００２においてアナログ入力ポート１０４からの冷却
水温及び吸気温に応じたディジタル値を読み込む。ステ
ップ１００３ではその結果より燃料補正係数に１を演算
し、結果をＲＡＭ１０６に格納する。ステップ１００３
が終了するとステップ１００２に戻る。通常ＣＰＵ１０
０は第３図の１００２〜１００３のメインルーチンの処
理を制御プログラムに従ってくり返し実行する。割り込
み制御部１０２からの割り込み信号が入力されるとＣＰ
Ｕ１００はメインルーチンの処理中であっても直ちにそ
の処理を中断し、ステップ１０１０の割り込み処理ルー
チンに移る。ステップ１０１１では回転数カウンタ１０
１からのエンジン回転速度Ｎを表わす信号を取り込み、
次にステップ１０１２にてアナログ入力ポート１０４か
ら吸入空気量Ｑを表わす信号を取り込む。次にステップ
１０１３にてエンジン回転速度Ｎと吸入空気量Ｑとから
決まる基本的な燃料噴射量（つまり電磁式燃料噴射弁６
の基本噴射時間幅１．）を計算してＲＡＭに記憶する。

その計算式はｔ、＝Ｆｘ−Ｌ（Ｆ：定数）である。

次にステップ１０１４では本発明の特徴要素である基本
燃料噴射時間幅への最大値ｔｐｍｔｘを設定する。

第４図はこのｔｐｍａｘを設定する処理ステップ１０１
４の詳細なフローチャートである。まずステップ４００
でｔｐｍａｘの演算処理が開始されると、ステップ４０
１では回転数カウンタ１０１からエンジン回転速度Ｎを
表わす信号を取り込む。次にステップ４０２ではアナロ
グ入力ポート１０４から大気圧、吸気温、冷却水温を表
わす各信号を、また、ディジタル入力ポー）　１０３か
らアイドルを表わす信号及び空燃比を表わす信号を取り
込む。次にステップ４０３において、第５図に示す、目
標空燃比に対しあるいはその近傍に設定したｔｐｍａｘ
ｌ　ＴＡＢ！ＪＥよりｔｐｍａｘｌの値を選定する。こ
のｔｐｍａｘｌ　ＴＡＢＬＥはＲＯＭ　１０７に格納さ
れている。次にステップ４０４では第８．９，１０，１
１．１２図に示す大気圧、吸気温、水温、アイドル時（
スロットル弁全開）からの加速、空燃比のフィードバッ
ク制御中心値のずれ量に応じて設定された補正係数に２
．　Ｋ３．　Ｋ４．　Ｋ、、　Ｋ、をｔｐｍａｘｌに乗
じてｔｐｍａｘを得る。この補正係数に２．　Ｋ３．　
Ｋ４．　Ｋ５．に６はＲＯＭ１０７に格納されている。

次にステップ４０５に進み、このｔｐｍａｘをＲＡＭ１
０６に記憶してｔｐｍａｘの処理を終了する。補正係数
に２．　Ｋ３．　Ｋ４．　Ｋ５．　Ｋ６の設定は、第８
゜９．１０．１１．１２図の■■′に示す少なくとも１
つ以上の段階的な切換えを持つディジタル方式でも良く
、■に示すアナログ方式であっても良い。これにより、
高地、低温時、加速時等のエンジンが多くの燃料量を必
要とする時のｔｐｍａｘの値を変えることが可能となり
、いかなるエンジン状態においても空燃比を制御できる
ことが可能となる。次にステップ１０１５で前記ｔ、と
ｔｐｍａｘとの値をＲＡＭ１０６から読み出して比較し
、ｔ、がｔｐｍａｘより大きい場合は基本燃料噴射時間
幅ｔ、の演算が誤りであると判断してステップ１０１６
に進み、ｔ、がｔｐｍｌｌｊ（よりも小さいか、あるい
は等しい場合は基本燃料噴射パルス幅ｔ、の演算が正し
いと判断してステップ１０１７に進む。ステップ１０１
６に進んだときは比較したｔｐｍａｘの値をｔ、の値に
置き換え基本燃料噴射パルス幅ｔ。

として用いる。次にステップ１０１７では、メインルー
チンで求めた燃料噴射用の補正係数に１をＲＡＭ１０６
から読み出し空燃比を決定する噴射時間幅（噴射量）の
補正計算を行なう。噴射時間幅Ｔの計算式はＴ＝ｔ、Ｘ
Ｋ１である。次にステップ１０１８にて補正計算した燃
料噴射量のデータをカウンタ１０８にセットする。次に
ステップ１０１９に進みメインルーチンに復帰する。メ
インルーチンに復帰する際は、割込み処理のため中断し
たときのメインルーチンの処理ステップに戻る。マイク
ロプロセッサ１００の概略の機能は以上の通りである。

通常の運転時にはエアフローメータは正常に働くので、
ステップ１０１３における電磁弁の基本燃料噴射時間幅
ｔ、の演算は正しい。従ってこのｔ、を修正する必要は
なく、第３図のステップ１０１４で設定したｔｐｍａｘ
とステップ１０１５で比較されるが、ｔｐｍａｘはこの
ｔ、よりも大きく設定されているため修正されずに次の
ステップ１０１７に進むことができる。

高負荷運転時はエアフローメータの信号に基づいてマイ
クロプロセッサ１００がステップ１０１３において演算
した基本燃料噴射時間幅ｔ、は目標空燃比に対応したｔ
、ゆの値よりも大きくなり、オーバーリッチとなる。そ
こでエンジン回転数ごとに設定されたｔｐｍａｘｌを選
定し、これに大気圧、吸気温、冷却水温、アイドル時（
スロットル弁全閉）からの加速、空燃比のフィードバッ
ク制御中心値のずれ量に応じて設定された補正係数に２
．　Ｋ３．　Ｋ４．　Ｋ、、　Ｋ６を乗じて補正したｔ
ｐｍａＸをこのｔ、のかわりに基本燃料噴射時間幅ｔ、
とすることで空燃比を制御する。上記の操作により、エ
ンジンの運転領域の全域にわたり適正な燃料噴射量の制
御が可能となる。

第１２図の上側の図の中の実線は、通常時の空燃比の制
御中心値である理論空燃比（λ＝１）を示している。ま
た、破線は制御中心値が理論空燃比（λ＝１）からゆる
やかにずれる場合、そして−点鎖線は制御中心値が理論
空燃比（λ＝１）からステップ状にずれる場合を示して
いる。この制御中心値のずれ量は、空燃比センサ１４の
検出値に基いて求められるずれ量であり、具体例として
は、よく知られた方法で求められる検出値の積分量の中
心から求められる。

第１２図の下側の図は、補正量に６の変化を示しており
、上側の図の中の破線のようにずれ量が変化した場合に
は補正量も破線で示したように変化し、上側の図の中の
一点鎖線のようにずれ量が変化した場合には補正量も一
点鎖線で示すように変化する。

第１２図に示す様に、フィードバック制御を用いてエン
ジンの空燃比を制御するときは、空燃比のフィードバッ
ク制御中心値のずれ量に応じて設定された補正係数をｔ
ｐｍａｘｌに乗じて得られるｔｐｍａｘを用いることに
より、適正な空燃比のフィードバック制御を行うことが
できる。

本発明の電子制御噴射方法によれば次のすぐれた効果が
得られる。

（１）最大燃料噴射時間幅ｔｐｍａｘは、内燃機関を運
転するための制御変数の内の予め定められたものの各個
（例えばエンジン回転速度等）に応じて予め設定したｔ
、オ、□ＴＡＢＬＥにより選定されたｔｐｍａｘ□の値
に上記の予め定められた制御変数と異なる運転パラメー
タ［例えば、大気圧、吸気温、冷却水温、アイドル時（
スロットル弁全開）がらの加速、空燃比のフィードバッ
ク制御中心値のずれ量等】に応じて設定された補正係数
を乗じることにより決定される。これにより、高地、低
温時、加速時等の種々のエンジンの運転状態における空
燃比を目標空燃比に制御することができる。

特に、上記補正係数を空燃比のフィードバック制御中心
値のずれ量に従って設定することにより、経時変化等に
よりエンジンが要求する燃料量が変わっても空燃比を目
標空燃比に制御できる。

（２）上記の制御を行うと同時に電磁式燃料噴射弁の吹
き放しの事故を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図である。第
２図は第１図に示す制御回路のブロック図である。第３
図は第２図に示すマイクロプロセッサの概略のフローチ
ャートを示す図面である。第４図は第３図に示すフロー
チャート中のステップ１０１４の詳細なフローチャート
を示す図面である。第５図は第４図のフローチャートの
演算の説明に用いる基本燃料噴射時間幅ｔ、の最大値ｔ
ｐｍａｘｌを求めるためのｔｐｍａｘｌ　ＴＡＢＬＥ、
第６図は従来の装置でスロットル弁全開時におけるエン
ジン回転速度に対するオーバーリッチ率の変化を示す図
面である。第７図は、従来技術と本発明の実施例とにつ
いて、エンジン回転速度に対する基本燃料噴射時間幅ｔ
、と空燃比Ａ／Ｆとの変化の対比を示す図である。第８
図、第９図、第１０図及び第１１図は、それぞれ異なる
エンジンの運転パラメータの変化の状態とｔｐｍａｘ□
の補正量の変化との関係を示す図面である。第１２図は
、空燃比のフィードバック制御をするエンジンにおける
制御中心値のずれ量とｔｐｍａｘ□の補正量との時間的
変化の対比を示す図面である。 １・・・エンジン、４・・・スロットル弁、７・・・電
磁式燃料噴射弁、１１・・・吸気量センサ、１３・・・
水温センサ、１４・・・空燃比センサ、１５・・・大気
圧センサ、１６・・・回転センサ、３０・・・制御回路
、 １００・・・マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの回転速度および負荷を検出し、これら回転速
   度および負荷の検出値に応じてエンジンへの基本燃料噴
   射時間を計算し、更にエンジンの排気ガス中の酸素濃度
   から空燃比を検出し、該検出値に応じて前記基本燃料噴
   射時間の計算値をフィードバック補正し、この補正され
   た燃料噴射時間に応じてエンジンへ燃料を噴射供給する
   ようにした燃料噴射制御方法において、前記基本燃料噴
   射時間の計算値の許容範囲を制限する上限値を前記回転
   速度の検出値に応じて設定し、更にこの上限値を空燃比
   のフィードバック制御中心値のずれ量に応じて補正し、
   前記基本燃料噴射時間の計算値が前記補正された上限値
   の範囲外になると前記基本燃料噴射時間の計算値として
   前記補正された上限値を用いることを特徴とする燃料噴
   射制御方法。