JPS6053778B2 - エンジン制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジン制御方法に係り、特にエンジ ンの
運転状態に応じて制御量をマップ検索し、このマップ検
索データに基づきエンジン制御するに好適なエンジン制
御方法に関する。

一般に自動車等のエンジン制御ではエンジンの運転状
態に応じて制御特性が異なる。

即ち、エンジンの回転数Ｎ）負荷データ（例えば吸入負
圧等。）Ｌをパラメータとした制御量（例えば点火進角
。）ｆ（ＮＮＬ）は、アイドル状態とそれ以外の運転状
態では異なる。 高精度のエンジン制御を行う為には運
転状態に応じた制御特性ｆ（Ｎ）Ｌ）に基づき制御量を
決定することが必要となる。

一方、上記のエンジン制御にマイクロコンピュータ等
を使用する場合には、上記回転数Ｎ）負荷データＬに対
応した制御量データをＲＯＭ（りード・オンリー・メモ
リー）に格納しておくことが考えられ、例えば特開昭４
８−６８９３１号に記載のもののように、燃料に関する
データをテーブルとして上策アＯＭに記憶しておき、エ
ンジンの運転状″況に応じて前記テーブルから得たデー
タを基にエンジン燃料を制御するようにしたものがある
。

この場合にエンジンの異なる運転状態毎に上記制御量デ
ータ（マップデータ）をＲＯＭに格納するとなればＲＯ
Ｍの記憶容量を増大させなければならない。これはエン
ジン制御システムのコスト高を招来するだけでなく、制
御上、無駄が多い。

即ち、エンジンの運転状態が異なつても共通に使用でき
る制御量データが存在するからである。本発明の目的は
、ＲＯＭの記憶容量の低減し得るエンジン制御方法を提
供することにある。

上記目的を達成するため、本発明はエンジンの異なる運
転状態においても共通して使用できる制御量データ（以
下、マップデータと記す。）をマップ化し且つエンジン
の異なる運転状態に固有のデータを別にマップ化して記
憶手段に記憶させ、また、エンジンの回転数インターバ
ルデータとエンジンの負荷インターバルデータとを記憶
手段に格納し、実測のエンジン回転数及び実測負荷デー
タを基に前記記憶手段の各インターバルデータとの突き
合せを行つて回転インターバル値及び負荷インターバル
値を求め、該両インターバル値から上記第１のマップデ
ータと第２のマップデータとのいずれか一方を使用する
か選択し、上記各インターバル値を基に上記選択マップ
データのアドレスを演算し、これをもつて上記選択マッ
プデータを検索し、その検索データに基づいて制御デー
タとすることを特徴とするものである。以下、本発明を
添付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、スロットルチ
ャンバ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１
０を通り、大気中へ排出される。スロットルチャンバ４
には、燃料を噴射するためのインジェクタ１２が設けら
れており、このインジェクタ１２から噴出した燃料はス
ロットルチャンバ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。

インジェクタ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１
６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。スロットルチャンバ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２２には空
気流量検出器を構成する電気的発熱体２４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。インジェクタ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及びフィルタ３６を介して
燃圧レギュレータ３８へ供給される。

一方、燃圧レギュレータ３８からはインジェクタ１２へ
バイブ４０を介して加圧燃料が供給され、そのインジェ
クタ１２から燃料が噴射される吸気管６の圧力と上記イ
ンジェクタ１２への燃量圧の差が常に一定になるように
、燃圧レギュレータ３８から燃料タンク３０へリターン
バイブ４２を介して燃料が戻されるようになつている。
吸気弁２０から吸入された混合気はピストン５０により
圧縮され、点火プラグ５２によるスパークにより燃焼し
、この燃焼は運転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ョン信号を出すク
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はマイクロコンピュータなど
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ェク
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図について一説明すると、第２図
Ａは４気筒エンジンにおけるインジェクタからの燃料の
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
の吸入行程をハン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、５４
０度〜７２０度の第２気筒である。第２図Ｂに示す如く
、クランク角の１８０度毎に基準クランク角パルス発生
させ、このパルスに基づいてインジェクタ１２を開弁さ
せ、既に計測されたデータに基づき制御回路７０で処理
された演算結果に基づきインジェクタ１２の開弁時間が
決定される。

このインジェクタ１２の開弁時間であ−る燃料噴射時間
を第２図Ｃに示す。つぎに、制御回路７０を第３図に基
つき説明する。

第３図には、制御回路７０の具体的ブロックが示され、
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２４Ａ１エンジン冷却水を検出するセンサ５
６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、アナログディジタル変換器（ＡＤＣ
と記す）１０２に送られ、このＡＤＣｌＯ２でディジタ
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、これは例えは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ッ
チ１０４から送られてくる信号１０４Ａがある。この信
号は１ビットのディ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。

）やポジションパルス信号（以下ＣＰＰと記す。）があ
り、クランク角センサ１０６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９
０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。ＣＰＵｌＯ８はディジタル演算処
理を行うプロセツシングセントラルユニツトであり、Ｒ
ＯＭｌｌＯ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、ＲＡＭｌｌ２は読み出しおよ
び書込み可能な記憶素子である。

入出力インターフェイス回路１１４は入力信号をＡＤＣ
ｌＯ２およびセンサ１０４，１０６から信号を受け、Ｃ
ＰＵｌＯ８へ信号を送る。また、ＣＰＵｌＯ８からの信
号を信号１ＮＪやＩＧＮとしてインジェクタ１２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１１６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
ェクタ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ェイ
ス回路１１４に接続され、インジェクタ１２や点火コイ
ル５８へ流れ込む電流が制御される。次に第４図乃至第
７図に基づき本発明に係るエンジン制御方法の一実施例
について説明する。

本実施例においてはエンジンの運転状態をアイドル時と
アイドル時以外の２種類の運転状態について各々、異な
る制御特性に基づきエンジン制御を行うことを前提とす
る。ここにいう制御特性とはエンジンの回転数Ｎと、エ
ンジンの負荷データＬとの関数である制御量ｆ（ＮｌＬ
）を実験データより求め、最適制御を行う為の特性であ
る。

第４図はＲＯＭｌｌＯに格納されているアイドル時にお
けるマップデータの配列を示す説明図（第１のマップ）
である。同図において横軸αはエンジンの回転数インタ
ーバルデータＮの分割点を示し、縦軸βはエンジンの負
荷インターバルデ）一タＬの分割点を示している。そし
て黒丸で示した点がＲＯＭｌｌＯに格納されているデー
タポイントである。

即ち、回転数Ｎは例えば４００（Ｒ．ｐ．ｍ）≦Ｎ≦６
４００（Ｒ．ｐ．ｍ）の範囲内で１紛割し、各分割点α
＝０、１、・α、α＋１、 ・・・・１５に対応する
回転数インターバルデータをＮＯｌＮｌｌ１Ｏ−Ｎα、
Ｎα＋１、・・・・Ｎｌ，とすれば第５図に示したＲＯ
ＭｌｌＯのデータテーブルから明らかなように分割点α
の値は回転数インターバルデータが格納されているＲＯ
ＭｌｌＯの相対アドレスに相当することになる。

同様に負荷インターバルデータＬも１６分割され、各分
割点β＝０、１、 ・・・・β、β＋１、・・・・１
５に対応する負荷インターバルデータを！、Ｌ１、Ｌβ
、Ｌｆ３＋１・・ ・・・・Ｌｌ５とすれば分割点βの
値は負荷インターバルデータが格納されている相対アド
レスを示すことになる。

ここで回転数インターバル、負荷インターバルとはＲＯ
Ｍに記憶されている回転数データまたは負荷データのデ
ータポイントの間隔を意味する。そして回転数インター
バル及び負荷インターバルは共に等分割にする必要はな
く、このようにすることにより非等分割が可能となり、
制御精度を考慮して各分割点に対応したパラメータの値
を求めることができる。即ち、エンジン制御においては
エンジンの回転数及び負荷状態の全範囲にわたつて高精
度に制御を行う必要はなく、ある範囲においては粗雑な
制御で十分であるからパラメータの割付をあらくできる
。また第３図においてマップの任意の座標（α、β）は
回転数インターバルデータがＮαで且つ負荷インターバ
ルデータがＬβの場合に対応する制御量データＤ（α、
β）を示しており、このデータＤ（α、β）は例えば点
火進角制御においては．点火進角の値に相当する。

さて、既述の如く本実施例では回転数インターバル及び
負荷インターバルは共に１紛割されているが、ＲＯＭの
記憶容量、または制御精度との関係で定まる任意の分割
点数とすることが可能であ；る。

一方、第４図に示した第１のマップのうち点線で囲まれ
た領域Ａのマップデータはアイドル時固有のものであり
、領域Ａを包囲する領域Ｂのマップデータはアイドル時
以外の運転状態においてもｉ共用できるものである。

従つてアイドル時以外の運転時には前記第１のマップに
おける領域Ａに相当する別のマップが必要となる。

これを第２のマップとする。ところで前記第１のマップ
にプロットされたマップデータＤ（α、β）は第５図の
データテーブルに示すようにＤ（０、０）、Ｄ（０、１
）、・Ｄ（０、１５）と続き、次いでＤ（１、０）、Ｄ
（１、１）、・ ・・・、Ｄ（１、１５）、・ ・・
、Ｄ（１５ｓ０）、Ｄ（１５ｓ１）、 Ｄ（１５
、１５）という順序で縦割りにＲＯＭｌｌＯに格納され
ている。

他方、第２のマップは第１のマップにおける座ノ標（α
″、β″）、例えば座標（３、３）を原点（０、０）と
して表わし、第１のマップデータＤ（α、β）と同様に
Ｄ″（０、０）、Ｄ″（０、１）、 ・・、Ｄ″（０、
１０）；Ｄ″（１、０）、Ｄ″（１、１）、・ ・・・
・Ｄ″（１、１０） ・：Ｄ″（１０、０）、・
、Ｄ″（１０、１０）という順序で縦割りにＲＯＭ
ｌｌＯに格納されている。

そして回転数インターバルデータ、負荷インターバルデ
ータ、及びマップデータの各々の１つのデータに対して
本実施例では１バイトを割り当てているが、これに限定
されるものではない。

次に第６図のフローチャートに基づき本発明に係るエン
ジン制御方法について具体的に説明する。まずステップ
２００においてＣＰＵｌＯ８の実行は起動要求されてい
たＲＯＭｌｌＯに格納されているマップ検索プログラム
に移り、タスクが起動される。

次のステップ２０５では既に別のプログラムでクランク
角センサ１０６より取り込んであつた実際の回転数デー
タＮとＲＯＭｌｌＯに格納されている回転数インターバ
ルデータＮとの突き合せを行い、実際の回転数Ｎに該当
する分割点位置αを決定する。即ち、回転数ＮがＮα≦
ＮくＮａ＋１であることを突き止める。但し、Ｎ＜ＮＯ
ｌまたはＮ＞Ｎｌ５の場合には夫々、Ｎ＝ＮＯｌまたは
Ｎ＝Ｎｌ５としてＣＰＵｌＯ８では処理するものとする
。更にステップ２１０では実測回転数Ｎの分割点間の比
例配分値ＭＮを求める。

これは、別のプログラムの補間計算に用いる。ここでＭ
Ｎが整数になるように７を乗じておく。となる。

従つてここの２つの値がもとまる。それはとなるから、
上式（７）、（８）よりＲＯＭｌｌＯに格納されている
マップデータの絶対アドレスが算出できる。

さて検索すべきマップデータの絶対アドレスが求まると
、ステップ２５５に移行し、センサ出力による回転数デ
ータＮ及び負荷データに対応したデータＤ（Ｘ，．ｙ）
の算出を行う。

１例として第１のマップによるデータの算出について第
７図に基づき説明する。

即ち、ステップ２５５ではステップ２５０で求めた絶対
アドレスに基づきＲＯＭｌｌＯよりデータＤ（α、β）
、Ｄ（α、β＋１）、Ｄ（α＋１、β）、Ｄ（α＋１、
β＋１）を読み出し、補間計算を行う。

まず第１にＤ（α、β）とＤ（α、β＋１）との補間計
算によりデータＤ１を求め、次にＤ（α＋１、β）とＤ
（α＋１、β＋１）との補間計算によりデータＤ２を求
め、更にこれらのデータＤ１とＤ２より求めるデータＤ
（Ｘ，．ｙ）を算出する。既にステップ２２０で算出し
たようにセンサにより取り込まれたデータＬが、Ｌ≦Ｌ
＜Ｌである場合にはその比例配分値ＭＬはてあるから比
例配分率は となる。

同様にして となる。

また負荷データＬに対応してセンサより取り込まれた回
転数データＮがＮα≦Ｎ＜Ｎａ＋１であるから負荷デー
タの場合と同様に分割点間の比例配分率はであるから となり、データＤ（Ｘ，．ｙ）が算出される。

データＤ（Ｘ．．ｙ）が算出されると、次のステップ２
６０でＣＰＵｌＯ８内の出力レジスタにデータＤ（Ｘ．
．ｙ）が設定され、保持される。このデータＤ（Ｘ．．
ｙ）は例えば点火時期制御の場合には入出力インターフ
ェース回路１１４より信号ＩＧＮとして点火コイル５８
に送出されることとなる。以上に説明した如く本発明は
エンジン制御に使用するマップにおいて異なる運転状態
において共通に使用できるデータ領域については１つの
マップを共用するように構成したので、エンジン制御に
使用するＲＯＭの記憶容量が低減され、この結果制御部
の空間占有率を低減でき、更にコストダウンが図れる。

【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図はエンジンの各気筒におけるクランク回転角度と燃
料噴射タイミングとの関係を示すタイムチャート、第３
図は制御回路の具体的構成を示すブロック図、第４図は
ＲＯＭに格納されているマップデータの配列を示す説明
図、第５図はデータテーブル、第６図は本発明に係るマ
ップ検索方法の１実施例を示すフローチャート、第７図
は求めるデータＤ（Ｘ，．ｙ）を算出する為の説明図で
ある。 ７０・・・・・制御回路、１０８・・・・ＣＰＵｌｌｌ
Ｏ・・・ＲＯＭｌｌｌ４・・・・・・入出力インターフ
ェイス。 インターバル数・・・・・・・・α、比例配分値ＭＮ・
・・・・（２）である。 次にステップ２１５ではステップ２０５と同様にセンサ
から取り込んだ実測負荷データとＲＯＭｌｌＯに格納さ
れている負荷インターバルデータＬβとの突き合せを行
い、実測負荷データＬに該当する分割点位置βを決定す
る。 即ち、負荷データＬがＬβ≦Ｌ＜ＬＰ＋１であることを
突き止める。但し、Ｌ＜ＬＯまたはＬ＞Ｌｌ，の場合に
は夫々、Ｌ＝舅、またはＬ＝Ｌｌ５としてＣＰＵｌＯ８
では処理する。更にステップ２２０では補間計算のため
に実測負荷データＬの分割点間の比例配分値ＭＬを求め
る。 ステップ２１０と同様にとなり、それ故２つの値が定ま
る。 つまり負荷インターバルβと比例配分値ＭＬ・・・（４
）である。 次にステップ２２５ではアイドルスイッチ（図示せず）
が０Ｎであるか否かを判定する。 このアイドルスイッチはスロットル弁と連動して動作し
スロットル弁が全閉状態にある場合には０Ｎとなり、全
閉状態でない場合は０ＦＦとなる。さて、アイドルスイ
ッチが０Ｎ１即ちアイドル時である場合にはステップ２
３０で第１のマップによるマップデータの相対アドレス
の決定を行う。 第７図はマップ上で求めるデータＤ（Ｘｌｙ）が隣接す
るマップデータ間に位置する場合の関係を示す説明図で
ある。同図から明らかな如く、データＤ（Ｘ．．ｙ）を
算出する為にはＤ（α、β）、Ｄ（α、β＋１）、Ｄ（
α＋１、β）及びＤ（α＋１、β＋１）の４点のマップ
データの検索を必要とする。このステップではこれらの
４点のマップデータが格納されているＲＯＭｌｌＯの記
憶場所の相対アドレスを決定する。即ぢ一既述の如く第
１のマップは第４図に示す如く回転数インターバルデー
タ及び負荷インターバルデータは各々、所定の回転数範
囲及び負荷状態の範囲に対してｌ紛割されており、これ
らのインターバルデータ１つに対して１バイトが割り当
てられているから任意のマップデータＤ（α、β）の相
対アドレスＭＤｌは ＭＤｌ＝１６α＋β
・・・・（５）となる。 但しα＝０、１、・ ・・、１臥β＝０、１、
１６である。例えばマップデータＤ（２、５）の相対ア
ドレスは、ＭＤｌ＝１６×２＋５＝３７となる。一方、
ステップ２２５でエンジンがアイドル状態にないと判断
された場合にはステップ２３５に移行し、求めるデータ
Ｄ（Ｘ．．ｙ）が第１のマップにおける領域Ａに属する
か否かの判定を行う。 そして求めるデータＤ（Ｘ．．ｙ）が前記領域Ａに属さ
ない場合、即ち領域Ｂに属する場合にはステップ２３０
に移行し、既述の如く第１のマップによるマップデータ
の相対アドレスの決定を行う。他方、求めるデータＤ（
Ｘ，．ｙ）が領域Ａに属する場合にはステップ２４０に
移行し、ステップ２３０と同様に第２のマップによりマ
ップデータＤ″（α、β）、Ｄ″（α、β＋１）、Ｄ″
（α＋１、β）及びＤ″（α＋１、β＋１）が格納され
ている相対アドレスを決定する。 本実施例では第２のマップの原点（０、０）を第１のマ
ップの座標（３、３）に対応させているが、この座標を
一般的に（α゛ β″）とすれば第２のマップの任意の
座標は第１のマップを基準として（α一α″、β−β″
）と書ける。 また第２のマップは回転数インターバルデータ及び負荷
インターバルデータのデータポイントを夫々、１帽ずつ
取つているから前記マップデータの相対アドレスｒ！４
Ｄ２はとなる。 但しα及びβは共に１から１０までの整数値である。以
上のようにエンジンの運転状態に応じて第１のマップま
たは第２のマップにより検索すべきマップデータの相対
アドレスが算出される。 次にステップ２５０ではこれらの相対アドレスから絶対
アドレスを求める。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの運転状態に応じて制御量をマップ検索し
   、このマップ検索データに基づきエンジン制御するエン
   ジン制御方法において、共通部分のマップデータを有す
   る第１のマップデータと、前記共通部分のマップデータ
   を除いた第２のマップデータとを記憶手段に格納し、エ
   ンジンの回転数インターバルデータとエンジンの負荷イ
   ンターバルデータとを記憶手段に格納し、実測のエンジ
   ン回転数及び実測負荷データを基に前記記憶手段の各イ
   ンターバルデータとの突き合せを行つて回転インターバ
   ル値及び負荷インターバル値を求め、該両インターバル
   値から上記第１のマップデータと第２のマップデータと
   のいずれかを使用するか選択し、上記各インターバル値
   を基に上記選択マップデータのアドレスを演算し、これ
   をもつて上記選択マップデータを検索し、その検索デー
   タに基づいて制御データとすることを特徴とするエンジ
   ン制御方法。