JPH04112942A - エンジン制御装置 - 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］ この発明はエンジン制御装置に係り、特にエンジン回転
数の分布状態を算出して空燃比をフィードバック制御し
、エンジンの運転状態を安定させ得るエンジン制御装置
に関する。

［従来の技術］ エンジンにおいては、運転時におけるエンジン回転数（
回転速度）及びエンジン負荷の影響が極めて大きく、こ
の両変動要素を組み合わせた各種の運転状況において、
低燃費、排ガス有害成分の低減等が長講されている。エ
ンジンの各運転状態において空燃比を適正に維持させる
ために、４サイクルエンジンでは、運転中に空燃比をフ
ィードバック制御する空燃比制御装置が設けられている
。

この空燃比制御装置は、排ガス中の酸素量（０２）を０
２センサ等の排気センサによって検出し、この排気セン
サからの検出信号により空燃比をフィードバック制御し
、運転性の向上や燃費の改善、排ガスの有害成分の低減
等を図っている。

また、２サイクルエンジン、例えば、船外機においては
、制御手段としてのマイクロコンピュータを使用して点
火時期制御や燃料噴射制御等を行っている。しかし、２
サイクルエンジンにおいては、排気系に吹き抜けがある
ために、排ガス中の０２濃度によって空燃比を特定する
ことができない問題がある。また、２サイクルエンジン
においては、０２センサの使用寿命が汚損によって４サ
イクルエンジンに使用した場合よりも短いために、０２
センサを使用した空燃比制御は困難である。

従って、燃料噴射システムを採用しても、空燃比のフィ
ードバック制御を適正に行うことができなかった。

エンジンの燃料噴射制御装置としては、例えば、特開平
２−３３４３９号公報に開示されている。

この公報に記載された２サイクル直噴エンジンの燃料噴
射制御装置は、排気系に吹き抜は空気を含む排気の実空
燃比を検出するリーンセンサを取り付け、各運転条件に
おいて予め設定された排気側目標とリーンセンサによる
排気側実空燃比とを比較判断し、この比較に基づいてエ
ンジンの燃料噴射量を補正しつつ空燃比のフィードバッ
ク制御をしている。

［発明が解決しようとする問題点コ ところで、従来における空燃比のフィードバック制御は
、２サイクルエンジンにおいて、例エバ、船外機のよう
に、排ガス規制がなく、また、２サイクルであるために
３元触媒を使用していない場合に、別に排ガス対応のた
めではなく、エンジン回転数の回転安定度（スムーズさ
）を向上させることに使用することができる。

また、２サイクルエンジンにおいては、第１０図に示す
ような回転安定度特性を有している。

即ち、第１０図においては、横軸に空燃比を示し、左方
向によるほど空燃比が薄く、右方向によるほど空燃比が
濃くなっている。また、縦軸にはエンジン回転数の回転
安定度を示していて、上の方はど大きい安定度を示し、
エンジン回転数の不安定度は空燃比に関係していること
が明らかである。

第１０図から明かな如く、空燃比が薄い箇所では、良好
な安定度が得られず、また、低給気比（低負荷域）にお
いてはエンジン回転数が不安定になり、エンジン回転数
が不安定のままエンジンを運転したのでは、エンジンの
運転状態か不安定になるという不都合があった。

［発明の目的］ そこでこの発明の目的は、上述の不都合を除去すべく、
所定条件でエンジン回転数を採取してエンジン回転数の
分布の標準誤差を小にすべく空燃比をフィードバック制
御することにより、エンジンの運転状態を安定させると
ともに、センサ等の部品を別途に設けることなく、空燃
比のフィードバック制御を適正に果し得るエンジン制御
装置を実現するにある。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するためにこの発明は、エンジンの空燃
比をフィードバック制御して前記エンジンの運転状態を
制御するエンジン制御装置において、所定条件でエンジ
ン回転数を採取して該エンジン回転数の変化の分布状態
を算出し、この分布の標準偏差を小にすべく空燃比をフ
ィードバック制御する制御手段を設けたことを特徴とす
る。

［作用コ この発明の構成によれば、制御手段は、所定条件でエン
ジン回転数を採取してエンジン回転数）変化の分布状態
を算出し、このエンジン回転数の分布の標準偏差を小に
すべく空燃比をフィードバック制御する。これにより、
エンジンの運転状Ｂを安定させることができる。

また、エンジン回転数の変化の分布状態を制御手段によ
って算出するので、エンジン回転数０分布状態を他のセ
ンサ等を用いることなく簡単に算出することができる。

［実施例］ 以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的
に説明する。

第１〜７図は、この発明の実施例を示すものである。第
１図において、２はマイクロコンピュータを主体とし、
Ａ／Ｄコンバータ等を含む各種出力回路と、メモリ及び
その他の周辺回路を含むエンジン（図示せず）の制御手
段（エンジンコントロールユニット）である。４はスロ
ットル開度センサ、６はエンジン回転数センサ、８は燃
料噴射弁、１０は燃料噴射装置、１２は吸気温度センサ
、１４は大気圧センサ、工６は冷却水温度センサである
。

スロットル開度センサ４は、スロットル開度αを検出す
るものである。

エンジン回転数センサ６は、エンジンの回転速度を示す
時間当たりエンジン回転数Ｎを検出するものである。

吸気温度センサ１２は、吸気温度ＴＡを検出するもので
ある。

大気圧センサ１４は、大気圧ｐを検出するものである。

冷却水温度センサ１６は、エンジンの冷却水温度Ｔｗを
検出するものである。

これ等各センサは、制御手段２に連絡している。

また、制御手段２には、その他該エンジンの制御及び監
視用の各種センサが接続されている。

制御手段２においては、予め設定され記録している演算
式に従って、スロットル開度αとエンジン回転数Ｎから
基本の燃料噴射量ＴＰを算出するとともに、吸気温度Ｔ
Ａ、　　大気圧ｐ１　　冷却水温度ＴＷ等の各因子によ
って基本の燃料噴射量を補正して内蔵している燃料噴射
装置１０の駆動回路（図示せず）に適合した所定の燃料
噴射値ＴＰを示す信号を出力し、燃料噴射弁８を作動制
御してエンジンを駆動させている。

また、制御手段２においては、上記処理と平行して、後
述するようにエンジン回転数Ｎからエンジン回転数の変
化であるばらつきの分布状態として標準偏差σｉを算出
し、また、該標準偏差σｉを最小になるように算出した
燃料噴射量ＴＰの補正処理を行っている。

第２図においては、エンジン回転数をイグニッション信
号の時間間隔によって求める説明をする。

第２図においては、横軸に秒を単位とする時間ｔを、縦
軸にイグニッション信号を示している。

また、　Δｔｊ１　Δｔｊ＋１．　　Ａｔ　ｊ＋２、　
Ａｔ　ｊ＋３、・・・・・・はそれぞれイグニッション
信号の出力時間間隔（秒）を示している。

従って、毎回のエンジン回転数Ｎｊは、イグニッション
信号がクランク軸の１回転に１回出力するとすると、 Ｎｊ＝６０／Δｔｊ（ｒｐｍ） によって算出されるが、イグニッション信号の時間間隔
はばらついているので、適切なイグニッションの点火回
数における平均エンジン回転数Ｎｊと計算毎の標準偏差
σｉを下式によって算出する。

１（１＝１ となる。

そして、平滑化をするために、 また、第３図（ａ）、第４図（ａ）においては、横軸に
は時間即ちエンジン回転数を、縦軸には各回転毎に前述
した式で算出したエンジン回転数Ｎｊを示していて、第
３図（ａ）はエンジン回転数の変動が大なる時のデータ
、第４図（ａ）はエンジン回転数の変動が小なる時のデ
ータを示している。

また、第３．４図において、第３図（ｂ）と第４図（ｂ
）で前述した各データのばらつきの大きさを示すもので
あって、それぞれ縦軸にはエンジン回転数を、横軸には
各回転数における発生頻度を示している。これら図から
明らかなように、エンジン回転数の変動が大なる状態か
ら算出した標準偏差値がなだらかで、エンジン回転数の
変動が小なる状態から算出した標準偏差がビーキー（山
がきつい形状）である。

なお、第３図（ｂ）、第４図（ｂ）においてＭは、エン
ジン回転数の平均値である。

また、第５図には、エンジンの各運転モードに対応して
最適状態の燃料噴射量を得る状況の説明図を示している
。

即ち１　スロットル開度αとエンジン回転数Ｎ及びその
他のエンジンの運転状況によって運転モードの種類、始
動、暖機、加速、減速、高速、及びこの実施例に適用す
る詳細を後述するフィードバックモードを検知し、各運
転モードに基づいて予めそれぞれの車両やエンジンの機
能に対応して記録されている演算式によって、スロ・ッ
トル開度αとエンジン回転数Ｎから基本の燃料噴射量を
算出し、吸気温度ＴＡ１　大気圧ｐ１　　冷却水温度Ｔ
ｗ等によって基本の燃料噴射量を下式のように補正算出
する。

即ち、 ＴＰ（始動） ＝ａ　　Ｃａ、　Ｎ１　ＴＡ）　　９％　　ＴＷ”’”
・）ＴＰ（暖機） ＝ｂ（α、　Ｎ１　ＴＡＮ　　ｐｓ　　Ｔｗ・・・・・
・）ＴＰ（加速） ＝ｃ　　Ｃａ、　ＮＮ　　ＴＡＮ　　ｐｌ　Ｔｗ−・−
−−・）ＴＰ（減速） ＝ｄ（α、　Ｎ％　　ＴＡｌ　ｐｌ　Ｔｗ・・・・・・
）ＴＰ（高速） 二〇　（α、　ＮＮ　　ＴＡｌ　ｐｌ　Ｔｗ・・−・・
・）ＴＰ（フィードバック） ＝ｆ（α、Ｎ％　　ＴＡＮ　　ｐＮ　　ＴＷ・・・・・
・）エンジンの各種運転モードにおいて、エンジン回転
数の安定度は特に低速域における要求か太きく、また、
前述した各種計算過程において、エンジン回転数の平均
値が変化していると前述した標準偏差ｉの計算精度が悪
化するので、上述したフィードバックモードを下記演算
式によって算出設定する。

即ち、　Ｊ＝Ｊ　　（α、　Ｎ１　ＴＡｌ　ｐｌ　Ｔｗ
・・・・・・）によって得られる値が、所定の値を満足
すると、フィードバックモード領域にあると判定し、上
述した演算式 ％式％） によって算出される燃料噴射量が燃料噴射弁８から噴射
され、エンジンが駆動される。

次に、フィードバックモードに於ける演算処理を、第６
図のフローチャートに基づいて説明する。

エンジンの運転中においては、エンジンの各センサによ
って得られる各部のデータによって上述した演算の結果
得られる燃料噴射量か算出され制御を行っている。

また、　Ｊ＝Ｊ（α、　ＮＮ　　ＴＡＮ　　ｐｌ　Ｔｗ
・・・・・・）によって得られる値が、所定の値を満足
すると、フィードバックモードと判定し、上述した演算
式％式％） によって算出される燃料噴射量が燃料噴射弁８から噴射
されエンジンが駆動される。

第６図において、フィードバックモードがスタート（ス
テップ１００）すると、制御手段２に設けられたカウン
タ（図示せず）にはｉ＝１がセ、ツトされ（ステップ１
０２）、所定条件としてスロットル開度が一定で所定エ
ンジン負荷状態である時に、エンジン回転数Ｎｊが採取
（サンプリング）されてエンジン回転数の標準偏差σｉ
が前述した演算式に基づいて算出される（ステップ１０
４）。

燃料噴射量（フィードバック）に予めエンジンの機能、
性能によって設定されている所定の数値νが加え込まれ
、得られた修正燃料噴射量ＴＰ（フィードバック）を出
力する（ステップ１０６）。

次に、ステップ１０８において前述したカウンタ（図示
せず）に１を加え込み、新しい修正燃料噴射量ＴＰ（フ
ィードバック）に基づくエンジン回転数Ｎｊをサンプリ
ングし、また、新しい修正燃料噴射量ＴＰ（フィードバ
ック）に基づくエンジン回転数の標準偏差σｉを前述し
た演算式に基づいて算出する（ステップ１１０）。

次いで、ステップ１０４で得られた標準偏差σｉ（σｌ
）とステップ１１０で得られた標準偏差σｉとを比較し
、ステップ１０４で得られた標準偏差σｉよりもステッ
プ１１０で得られた標準偏差σｉが小さいと、ステップ
１０Ｂの前に戻って再度所定の数値νが加え込まれステ
ップ１０８に進む。

ステップ１０４で得られた標準偏差σｉがステップ１１
０で得られた標準偏差σｉよりも小さいと、ステップ１
１４に進む（ステップ１１２）。

ステップ１１４においては、ステップ１０６で得られた
燃料噴射量ＴＰ（フィードバック）からエンジンの機能
、性能によって設定されている所定の数値ξが減算され
、得られた修正燃料噴射量ＴＰ（フィードバック）を出
力する。

但し、ξ≠νであって、第７図によって後述するように
ν、ξはそれぞれ該フローの進行によって変化する。

次に、ステップ１１６において、前述したカウンタ（図
示せず）に再び１を加え込み、ステ５ツブ１１４におい
て出力した新しい修正燃料噴射量ＴＰ（フィードバック
）に基づくエンジン回転数Ｎｊをサンプリングし、また
、新しい修正燃料噴射量ＴＰ（フィードバック）に基づ
くエンジン回転数の標準偏差σｊを前述した演算式に基
づいて算出する（ステップ１１８）。

ステップ１１０て得られた標準偏差σｉとステップ１１
８で得られた標準偏差σｉとを比較し、ステップ１１０
で得られた標準偏差σｉよりもステップ１１８て得られ
た標準偏差σｉが小さいと、ステップ１１４の前に戻っ
て再度所定の数値ξが減算されステップ１１６ら進む。

ステップ１１０て得られた標準偏差σｉがステップ１１
８で得られた標準偏差σｉよりも小さいと、ステップ１
２２に進む（ステップ１２０）。

ステップ１２２においては、エンジンの機能、性能によ
って決定される判定式、 Ｊ＝Ｊ　（α、Ｎ１ＴＡ）　　ｐｓ　　Ｔｗ・・・・・
・）に該状況に於けるスロットル開度α、エンジン回転
数Ｎ１吸気温度ＴＡ、　　大気圧ｐ１　　冷却水温度Ｔ
ｗ等を用いて演算し、演算結果が予め定めた範囲内にあ
るとフィードバックモード領域であると判定して、ステ
ップ１０２の前に戻り、演算結果が予め定めた範囲外に
あるとフィードバックモード領域外であると判定して、
ステップ１２４に進んで該フローは完了し、前述した各
運転モード判定条件に従って、それぞれの運転モードに
対応する燃料噴射量ＴＰを算出し、運転を継続する。

上述した第６図のフローチャートを実行した場合の結果
を第７図に示す。

第７図においては、横軸に燃料噴射量、縦軸には標準偏
差σを示しているエンジン特性の一例であって、右にゆ
くほと燃料噴射量は犬であって、上にゆくほど標準偏差
σが大になるように示している。

エンジンにとっては標準偏差σが極小になる燃料噴射量
が最適の燃料噴射量である。

この第７図では横軸に燃料噴射量ＴＰをとっているが、
空燃比で示しても同様に説明できる。

第７図において、位置１は、フィードバックモードに入
って最初に標準偏差σを演算算出した値の位置を示して
いる。即ち、第６図に示したフローチャートに於けるス
テップ１０４の演算結果である。

次に、ステップ１０６に於いて算出された燃料噴射量に
よって駆動されたエンジン回転数の標準偏差σのステッ
プ１１０における演算結果の位置が２である。

ステップ１１２における判定の結果、位置１の標準偏差
σよりも位置２の標準偏差σが大きいのでステップ１１
４に於ける演算が行われ、ステップ１１４に於ける演算
結果、算出された燃料噴射量によって駆動されたエンジ
ン回転数の標準偏差σの、ステップ１１８によって演算
算出された位置が位置３である。

さらに、ステップ１２０に於ける判定の結果、位置２の
標準偏差σよりも位置３の標準偏差σが小さいので再び
ステップ１１４に於ける演算が行われて標準偏差σは位
置４に移動する。

上述の演算処理が繰り返されて標準偏差σの位置は位置
４から、５．６、・・・・・・と移動し、標準偏差σの
極小位置１０において燃料噴射量が維持され、エンジン
は最適条件において運転が継続される。

第７図に示す如（、加算値νと減算値ξは、それぞれ、
標準偏差σの極小値を経由して演算を反転する必要があ
ると判定したときは、前回使用した値よりも予め設定し
た値づつ減少させている。

上述した如く、この実施例に基づく演算処理に使用する
電子回路は、エンジンがマイクロコンピュータを使用し
た電子制御を行っているエンジンである場合は、マイク
ロコンピュータの機能の一部を使用して実現でき、また
センサ類や、各センサに対応して使用する入力回路等も
、それぞれ、従来の制御や表示に使用するものをそのま
ま使用テキるので、特に処理のためにセンサを追加装備
す゛６必要はない。燃料噴射の為の出力機能回路も同様
である。従って、極めて安価に設計実現を図ることがで
きる。

また、この実施例においては、燃料噴射装置１０を用い
たエンジンのみでなく、例えば、点火時期制御等のため
にマイクロコンピュータを備えたー３１　：／ジンであ
れば、気化器を用いたエンジンテアっても応用が可能で
ある。

即ち、気化器を設けた構造においては、第８図に示す如
く、若干濃い側に適合させた気化器２０に対して、２次
空気を吸気通路等に導けば吸気通路が負圧であるので、
ソレノイドバルブコントロ・−ルされたエアバルブを開
閉することによってエンジン２２の空燃比を適正にする
ことができ、このエアバルブの開閉量を第６図で説明し
た制御において燃料噴射量を２次空気量に置き換えるこ
とによって制御が可能になる。一方、第９図に示す如く
、薄目に適合された気化器に対しても、同様にそのエン
ジン特性に適合させる２次燃料を与えるようにすれば良
い。

また、この実施例においては、上述のエンジン制御装置
を２サイクルエンジン及び４サイクルエンジンの双方に
適用させることが可能である。

［発明の効果］ 以上詳細な説明から明らかなようにこの発明によれば、
所定条件でエンジン回転数を採取して該エンジン回転数
の変化の分布状態を算出し、この分布の標準偏差を小に
すべく空燃比をフィードバック制御する制御手段を設け
たことにより、空燃比を制御させるためにエンジン回転
数の標準偏差を容易に算出し、この標準偏差によってエ
ンジンの運転状態を安定させ得る。

また、エンジン回転数の変化の分布状態を算出し、この
分布の標準偏差を小さくするように空燃比を制御したの
で、別途にセンサ等の部品を設けることなく、空燃比の
フィードバック制御を果せしめ、実用的で、廉価とし得
る。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図はこの発明の実施例を示し、第１図はエンジ
ン制御装置のシステム構成を示すブロック図、第２図は
補正係数を検出するための条件の一例を示す説明図、第
３図はエンジン回転数が大きく変動した場合の分布図、
第４図はエンジン回転数が小さく変動した場合の分布図
、第５図はエンジンの運転モードの説明図、第６図はフ
ィードハ・ツク制御を説明するフローチャート、第７図
は標準偏差と燃料噴射量（Ｆ／Ａ）との線図である。 第８．９図は気化器を使用した場合の空燃比の制御を説
明するブロック図である。 竿１０図は空燃比と回転安定度との関係図である。 図において、２は制御手段、４はスロットル開度センサ
、６はエンジン回転数センサ、８は燃料噴射弁、１０は
燃料噴射装置、１２は吸気温度セ、／す、１４は大気圧
センサ、１６は冷却水温度センサである。 図面の浄書 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンジンの空燃比をフィードバック制御して前記エ
   ンジンの運転状態を制御するエンジン制御装置において
   、所定条件でエンジン回転数を採取して該エンジン回転
   数の変化の分布状態を算出し、この分布の標準偏差を小
   にすべく空燃比をフィードバック制御する制御手段を設
   けたことを特徴とするエンジン制御装置。