JPS6088841A

JPS6088841A - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPS6088841A
Application number: JP19583183A
Authority: JP
Inventors: Hiroatsu Yamada; 博淳山田; Katsuhiko Kigami; 樹神　勝彦
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1983-10-19
Filing date: 1983-10-19
Publication date: 1985-05-18

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】この発明は、エンジンの運転状況の不安定状態を検出し
、その不安定状態に対応した噴射燃料量を制御する内燃
機関の空燃比制御装置に関する。

内燃機関、すなわちエンジンの運転状況が不安定な状態
の検出は、通常そのエンジンの回転状態を、特に回転変
動状態を検出することによって行われる。例えば、特開
昭５１−１０４１０６号公報に示されるように、３つの
時間的に連続するクランク軸回転の周期Ｔの差分△（６
丁）、すなわち回転周期の加速度変化率をエンジンの不
安定状態の評価値としているものである。

しかしながら、エンジンの定常運転中の稀薄燃焼による
失火を想定した場合、この失火によって３つの連続する
回転周期が一定の加速度のもとに変化するようになる状
態が生ずることは、充吻に予測し得ることである。した
がって、このような状況のもとでは、上記のような評価
値を用いたのでは、上記エンジンの失火を不安定状態と
して検出することができない。また、複数の気筒による
気筒間差の影響を受けるものであり、エンジンの運転状
況の不安定状態を確実に検出させることができず、これ
を効果的に空燃比制御に反映させることができないもの
である。

この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、失火
等のような状態が発生してエンジンが不安定状態になっ
たにも関わらず、回転周期が一定加速度的に変化するよ
うな状態の場合でも、確実にエンジンの不安定状態を検
出して、燃料噴射量制御が実行されるようにする内燃機
関の空燃比制御装置を提供しようとするものである。

すなわち、この発明に係る空燃比制御装置は、エンジン
の一定回転角毎に回転速度を検出し、最新のデータから
気筒数の整数倍の数の記憶されたデータに基づいて回転
変動率を算出して、この回転変動率に対応する補正量に
よって燃料の基本噴射量を補正するようにしたものであ
る。

以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図はその概略的な構成を示すもので、エンジン１１
は自動車等に搭載される周知の火花点火式のもので、こ
のエンジン１１で使用される燃焼用の空気は、エアーク
リーナ１２、吸気管１３、スロットルバルブ１４を介し
て吸入される。このエンジン１１はコンピュータによっ
て構成される制御回路１５によって制御されるもので、
エンジン１１の各気筒に対応して設けられる電磁式の燃
料噴射弁１６ａ、１６ｂ１・・・に対して、燃料噴射量
に対応する制御信号を供給するようにしてなる。そして
、このエンジン１１における燃焼後の排気ガスは、排気
マニホールド１７、排気管１８等を介して大気中に放出
される。

上記吸気管１３には、エンジン１１に対する吸気ｍを検
出し、この吸気量に対応するアナログ状の電圧信号を発
生するポテンショメータ式の吸気量センサ１９が設置さ
れているもので、さらに上記吸気の温度を検出し、その
検出温度に対応したアナログ状電圧信号を発生するサー
ミスタ式の温度センサ２０を備える。また、エンジン１
１には、その冷却水温を検出してアナログ状の検出信号
を発生するサーミスタ式の水温センサ２１を設置し、さ
らにエンジン１１のクランク軸に対しては、その回転速
度を検出しその回転速度に対応したパルス信号を発生す
る回転速度（数）センサ２２を設置する。この回転速度
センサ２２は、エンジン１１の各気筒が特定される設定
クランク角度の時にパルス信号を発生するものである。

また、スロットルバルブ１４に対しては、このスロット
ルバルブ１４の開度を検出するスロットルセンサ２３が
設置されているものである。

そして、これらセンサ１９〜２３からの検出信号は、制
御回路１５に供給しこの制御回路１５ではエンジン１１
の運転状態に応じた燃料噴射量を演算し、これら検出信
号に基づき演算された燃料噴射量データによって、上記
燃料噴射弁１６ａ　、　？６ｂ　、・・・が制御される
ものである。

第２図は上記制御回路１５の具体的構成を説明するもの
で、燃料噴射量を演算するマイクロプロセッサ（ＭＰＵ
）１００を備える。また、上記回転速度センサ２２から
の回転速度に対応したパルス状の信号は、回転数カウン
タ１０１に供給し、この検出パルス数を計数して回転数
データを作成するものであり、またエンジン１１の回転
に同期して割り込み制御部１０２に対して割り込み指令
信号を送る。

この割り込み制御部１０２は、上記割り込み指令信号を
受けると、コモンバス１１５を介してＭ　Ｐ　Ｕ　１０
０に対して割り込み信号を出力供給する。また、エンジ
ン１１のスタート操作を実行するスタータスイッチ２４
からのディジタル状信号、スロットルセンサ２３からの
ディジタル状にされたスロットル開度信号は、ディジタ
ル入力ボート１０３に供給するもので、この入力信号は
コモンバス１１５を介してＭ　Ｐ　Ｕ　１００に供給す
る。さらに、吸気量センサ１９、吸気温度センサ２０お
よび冷却水温センサ２１からのそれぞれアナログ状の検
出信号は、アナログ入力ボート１０４に供給するもので
、これら入力信号はそれぞれＡ／Ｄ変換してディジタル
データとし、順次アナログマルチプレクサ機能によって
ＭＰＵ１００に取り込ませるようにするものである。

この制御回路１５にあっては、プログラム動作中に一時
的に使用される一時記憶ユニットとなるＲＡ　Ｍ　１０
７を備え、さらにプログラムや各種の定数等を記憶する
読み出し専用の記憶ユニットとなるＲＯＭ１０８　’ｌ
ｒ備エル。

ここで、この制御回路１５に対する電源部は、２個の電
源回路１０５および１０６によって構成される。

そして、電源回路１０５に対しては、バッテリ電源２５
を直接的に接続して常時電源電圧が存在する状態のもの
として構成し、電源回路１０６にはキースイッチ２６を
介してバッテリ電源２５を接続して、キースイッチ２６
が投入されているときにのみ電源電圧が発生されるよう
にする。この場合、電源回路１０５は上記ＲＡ　Ｍ　１
０７に対して電源を与えるもので、このＲＡ　Ｍ　１０
７にはキースイッチ２６の操作に関係なく常時電源が与
えられているもので、このＲＡ　Ｍ　１０７は不揮発性
メモリとして作用するように設定されている。そして他
方の電源回路１０６は、上記ＲＡ　Ｍ　１０７以外の回
路や機器に対して電源を供給するために使用される。

上記Ｍ　Ｐ　Ｕ　１００で演算された燃料噴射量データ
はコモンバス１１５を介してカウンタ１０９に供給され
る。このカウンタ１０９は、レジスタを含んで構成され
、燃利噴射時間制師用カウンタを構成するもので、ダウ
ンカウンタで構成され、Ｍ　Ｐ　Ｕ　１００で演算され
た電磁式の燃料噴射弁１６ａ　、　１６ｂ　、　川に対
する開弁時間、すなわち燃料噴射量を表わすディジタル
データが設定され、実際の噴射弁の開弁時間を与えるパ
ルス時間幅（デユーティ比）のパルス信号に変換する。

そして、このカウンタ１゜９で得られたデユーティ比の
設定されたパルス信号は、電力増幅部１１０に供給し増
幅して、燃料噴射弁１６ａ　１１６ｂ　、・・・に開弁
駆動信号として分配供給する。タイマー１１１は、経過
時間を測定してＭＰ　Ｕ　１００に供給するものである
。

すなわち、このように構成される制御回路１５にあって
、回転数カウンタ１０１は回転速度センサ２２の検出信
号によって、例えばエンジン１１の各気筒の圧縮上死点
毎にエンジン１１の回転数を測定し、その測定の終了時
毎に、あるいはエンジン１１の１回転毎に割り込み制御
部１０２に対して割り込み指令信号を供給する。この割
り込み制御部１０２は、その削り込み指令によって割り
込み信号を発生し、Ｍ　Ｐ　Ｕ　１００に対して燃料噴
射量の演算を行なわせる割り込み処理ルーチンを実行さ
せるものである。

第３図は、空燃比制御を行なわせるＭ　ｐ　ｕ　ｉｏ。

の制御状態の概略を示す流れ図であって、まずキースイ
ッチ２６およびスタートスイッチ２４が投入されて、エ
ンジン１１が始動される状態となると、第１のステップ
１２０から起動指令が発せられる。そして、メインルー
チンの演算処理が開始されるもので、この演算処理の開
始に際してステップ１２１で初期化が実行される。この
初期化の後にステップ１２２において、吸気温度センサ
２０によって検出された吸気の温度データ、冷却水温セ
ンサ２１からの冷却水温データおよびスロットルセンサ
２３によって検出されたスロットル開度データがＭ　ｐ
　ｕ　ｉ。

Ｏに取り込まれる。そして、ステップ１２３においてス
テップ１２２で取り込んだエンジン１１の吸気温度、冷
却水温度およびスロットル開度のデータに基づき、冷間
時および過渡時の燃料の増減量の制御を行なうための第
１の補正ＩＫ１が演算され、ＲＡ　Ｍ　１０７に対して
格納されるようになる。

このようなメインルーチンは、ステップ１２２からステ
ップ１２３が繰り返し実行されるもので、その間に割り
込み制御部１０２からＭ　Ｐ　Ｕ　１００に対して割り
込み信号が供給されると、１３０で示す割り込み処理ル
ーチンが実行される。すなわち、まずステップ１３１で
回転数カウンタ１０１から、エンジン１１の回転数Ｎを
表わす信号を取り込み、次にステップ１３２で吸気量セ
ンサ１９からの吸気量Ｑを表わす信号を取り込む。そし
て次のステップ１３３でこれら回転数Ｎおよび吸気量Ｑ
のデータをＲＡＭ１０７内の所定のエリアに格納する。

ここで、ＲＡＭ１０７はｎ個の回転数データＮを格納す
るエリアを備えるものである。このＲＡ　Ｍ　１０７に
格納されるｎ個の回転数Ｎのデータは、後述する回転数
変動を計算するために用いるものであり、ＲＡＭ１０７
内には常時最新の連続するｎ個の回転数Ｎのデータ、す
なわち新しい順からＮｎ　、　Ｎｎ−１、・・・、Ｎ３
　、Ｎ２　、Ｎｌの回転数データが格納設定されるもの
である。

次に、ステップ１３４で上記ｎ個の回転数データをもと
にして回転数変動を計算し、エンジン１１の回転数変動
状態に応じて燃料の増減量制御を行なうための第２の補
正ＪｉＫ２の演算処理を実行する。

そして、この第２の補正量に２はＲＡ　Ｍ　１０７に対
して格納される。

第４図は、上記ステップ１３４の第２の補正量に２を演
算する詳細な演算処理ルーチンを示すものである。この
演算処理ルーチンにあっては、まず回転数変動率をめる
ために、ステップ２００で上記ｎ個の回転数データＮｎ
〜Ｎ１の平均値ＮＯを計算し、つづくステップ２０１で
標準偏差σｎを計算する。そして、ステップ２０２で回
転変動率「σｎ／ＮＯＪが計算されるものである。

ここで、上記ステップ２００および２０１の計算で使用
される回転数のデータ数ｎは、エンジン１１の気筒間差
による回転変動、あるいは回転信号検出部の誤差を吸収
するために、エンジン１１の気筒数の整数倍とするもの
である。

次に、ステップ２０３で上記計算された回転変動率σｎ
　／Ｎｏを設定値と比較し、上記変動率σｎ／ＮＯが設
定値より小さい場合すなわちエンジン１１の安定状態と
判定したときは、ステップ２０４に進み、第２の補正量
に２をΔに１減少させる。また逆に回転変動率σｎ　／
Ｎｏが設定値より大きいと判定したときは、エンジン１
１が不安定状態にあるものであり、この場合はステップ
２０５で第２の補正量に２をΔに２だけ増加させる。そ
して、ステップ２０６でこの第２の補正量に２がＭ、Ｏ
Ｊより大きいか否かを判定し、Ｋ２が１．０以下の場合
は第２の補正量に２をそのままの値として、第３図で示
すステップ１３５に進む。また、ステップ２０６で補正
量に２が１．０より大きいと判定した場合は、ステップ
２０７で第２の補正ＩＫ２をｒｌ、ＯＪとしてステップ
１３５に進む。

すなわち、第２の補正量に２は１．０以下の数値となる
ものであり、第２の補正ＩＫ２が１．０の時の空燃比に
対する補正量はｒＯＪとなるもので、第２の補正ＩＫ２
が１．０未満でその値が小さい程空燃比を稀薄側に補正
するようになる。

このように第４図で示したステップ１３４で第２の補正
量に２を計算し、ＲＡ　Ｍ　１０７に格納した後に、ス
テップ１３５で現在が燃料の噴射時期であるか否かを判
定する。そして、現在が燃料の噴射時期でない場合には
、ステップ１３９にジャンプしてメインルーチンに戻る
。また、噴射時期である場合には、ステップ１３６でエ
ンジン１１の回転数Ｎと吸入空気量Ｑ、）′ら決まる基
本的な燃料噴射量（電磁式の燃料噴射弁１６ａ　、　１
６ｂ　、・・・の噴射時間幅ｔ）を計算する。この場合
の計算式は、次の通りである。

ｔ＝Ｆｘ　（Ｑ／Ｎ）　（Ｆ　：定数）次に、ステップ
１３７ではメインルーチンでめた燃料噴射用の第１の補
正ＩＫＩおよび割り込み処理ルーチンでめた燃料噴射用
の第２の補正量に２をＲＡ　Ｍ　１０７から読み出し、
空燃比を決定する噴射量（噴射時間幅）の補正計算を実
行する。

この噴射時間幅Ｔの計算式は、次の通りである。

Ｔ＝ｔｘＫ１　ｘＫ２そして、次のステップ１３８で上記補正計算した燃料噴
射量データをカウンタ１０９にセットし、次ぎのステッ
プ１３９に進んでメインルーチンに復帰する。このメイ
ンルーチンに復帰する際には、割り込み処理で中断した
ときの処理ステップに戻るものである。

上記実施例の説明では、回転数Ｎのデータを単にｎ個記
憶設定し、このデータに基づいて回転変動率を計算する
ように説明した。しかし、第４図でステップ２００〜２
０２で示した回転変動率の計算に使用する回転数データ
を、Ｎ口、Ｎｎ−１５ｘｎ−２１、・・・・・・（ｉ　
：エンジンの気筒数）とするようにしてもよい。このよ
うにすることによって、回転数変動率の計算に使用する
ための回転数データは、同一気筒の燃焼行程中で検出し
た回転数データとなるものであり、回転数検出に及ぼす
エンジン１１の気筒間差あるいは回転数検出部の機械的
誤差による影響は確実に除去できるようになって、より
精度の良好な回転数変動率の検出計算が可能となるもの
である。

以上のようにこの発明によれば、例えば失火等によって
エンジンの運転状態が不安定な状態となったような場合
であって、エンジンの回転数が一定加速度的に変化する
ような状態となっても、確実にこのエンジンの不安定状
態を検出できるものであり、このようなエンジン不安定
状態における燃料噴射量制御が高精度に実行できるよう
になって、常に安定した内燃機関の空燃比制御が実行さ
れるようになるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る空燃比制御装置を説
明する概略的な構成図、第２図は上記実施例における制
御回路を説明する構成図、第３図は上記制御回路におけ
る燃料噴射量制御のためのメインルーチンを説明する流
れ図、第４図は上記メインルーチンにおける基本燃料噴
射量に対する第２の補正量を計算する状態を説明する流
れ図である。１１・・・エンジン、１３・・・吸気管、１４・・・ス
ロットルバルブ、１５・・・制御回路、１６ａ　、１６
ｂ　、・・・燃料噴射弁、１９・・・吸気量センサ、２
０・・・吸気温度センサ、２１・・・冷却水温センサ、
２２・・・回転速度センサ、２３・・・スロットル開度
センサ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第３Ｎ第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内燃機関の温度データ、スロットル状態等の運転
データに対応して第１の補正量を算出する手段と、上記
機関の一定回転角毎に回転数を検出する手段と、上記機
関の気筒数の整数倍に対応する数の最新の上記検出回転
数データを記憶する手段と、この手段で記憶された気筒
数の整数倍の回転数データに基づいて回転数変動率を算
出する手段と、この回転数変動率に基づいて第２の補正
量を算出する手段とを具備し、上記第１および第２の補
正量に基づいて基本噴射量を補正し、燃料噴射量制御を
実行させるようにしたことを特徴とする内燃機関の空燃
比制御装置。
（２）上記回転数変動率を算出するために用いられる回
転数データは、１つの気筒が全行程を終了するのに要す
る時間内に得られるものとする特許請求の範囲第１項記
載の空燃比制御装置。