JPS6143536B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は内燃機関の燃焼制御に係り、特に内燃
機関の空燃比または点火時期を運転状態に応じて
最適に制御できる燃焼制御装置に関する。

〔発明の背景〕

最初に考えられた内燃機関の燃焼制御方式は運
転状態の検出値から制御値が一方的に決定される
オープンループ方式であつた。この方式は制御回
路も簡単なアナログ回路であつたので制御精度は
極めて低かつた。次に排気ガスの浄化のため制御
精度の高いフイードバツク制御方式が開発され
た。この方式は排気ガス中の酸素濃度を検出する
酸素濃度検出器を備え、その出力に基づいて空燃
比の変動を補正する方式で、エンジンの定常運転
では高い制御精度が得られた。しかし、この方式
は排気ガスの状態に基づき吸気側に供給される燃
料供給量を補正する方式のため、燃料供給量の補
正が行われてからその結果が検出されるまでの遅
れ要素の影響が大きく、過度運転状態の制御精度
を向上させることが困難であつた。

制御制度を向上させる方式として上記フイード
バツク方式と共にプログラム制御方式も開発され
た。この方式は例えば特開昭50−90826号公報に
開示されている方式で内燃機関の点火時期や燃料
供給量、排気ガス還流量を小型電子計算器を用い
て木目細かく制御する方式である。例えばエンジ
ンの状態に応じた制御値がパターンとして上記電
子計算器の記憶装置にプログラムと共に予め記憶
されており、エンジンの状態に応じて上記パター
ンから高精度の制御値が読みだれされる。この方
式の問題点は制御プログラムや上記制御パターン
が予め記憶装置に固定されており、エンジンの経
時変化や燃料の質の変化等がプログラムされてい
ないことにより制御制度の低下である。即ち、プ
ログラム制御方式ではエンジンが最適に制御され
るよう予め作られたプログラムを記憶回路に記憶
し、このプログラムに従つて常にエンジンを制御
するため、機械的な摩耗によるエンジンの劣化や
燃料の質の変化には対応できない。

上記問題を解決する方式としていわゆる学習制
御方式が特開昭51−106826号公報に開示されてい
る。この方式は燃料供給量の制御が常に最適に行
われるように非揮発性メモリに補正データを記憶
し、制御結果を自己判定し、常に最適な制御が行
われるように、上記データを自己修正するもので
ある。しかし、非揮発性メモリに補正データを記
憶することは次のような問題がある。

補正データを非揮発性メモリに書き込むには特
別な電圧が必要である。このため自動車のバツテ
リ電源では電源電圧が低く書き込みが不可能であ
る。それにくわえ特に自動車のバツテリの負荷は
大きく変動し、バツテリ電圧はその負荷に応じて
大きく変動する。このため大きく低下することが
頻繁に起こる。バツテリ電圧が低下しても正確に
書き込み読み出しが行なえるにはメモリの動作電
圧が低く、低い電圧で書き込みや読み出しが行な
えるものでなければならない。

エンジン制御装置においては上記バツテリ電圧
の低下の他に点火ノイズや、例えば車が無線送信
装置を備えている場合は無線ノイズの混入などの
ノイズが大きな問題となる。電源電圧の上記変動
のみならずこのノイズによつても変動することに
なる。上記ノイズが電源電圧と逆極性の状態では
電源電圧がノイズ電圧だけ低下したのと同じこと
になる。動作電圧が高い場合にはノイズによる変
動が大きな問題となり、結果的には電源電圧に混
入するノイズの影響を除去することが困難とな
る。非揮発性メモリは補正データを書き込む場合
等の動作電圧が非常に高く仮りに電圧昇圧回路等
でバツテリ電圧を昇圧して供給したとしてもノイ
ズの影響が極めて大きく、信頼性に問題がある。
さらにまたエンジン制御の場合補正データの書き
替え回数が非常に多いと思われる。例えば精度の
高い制御をしようとすると10年間で10万回以上の
書き替えの必要が生じうる。非常に多い書き替え
回数のためノイズの影響の大きいメモリを使用す
ることはエンジンの制御精度を低下させるのみな
らず、誤動作による事故にもつながる。

さらに非揮発性メモリは書き替え回数が多くな
ると信頼性が低下する問題がある。この点からも
エンジン制御用の補正データを非揮発性メモリに
記憶することは大きな問題を生じる。

以上の問題点を解決するには動作電圧の低いメ
モリである揮発性メモリに修正値を保持すること
がエンジン制御においては絶対に必要となる。こ
こで揮発性メモリはその性質上供給電圧が遮断さ
れるとメモリ機能を失う。このためエンジンの停
止後も電圧を供給し続けることが必要である。

以上のように揮発性メモリを使用し、エンジン
の停止後も電圧を供給し続けた場合にはメモリは
ほぼ正しく動作し、高精度の制御を期待できる。
しかし上記の通りエンジン制御においてはバツテ
リ電圧が負荷変動により大きく変化する。さらに
多くのノイズが電源に混入する。このため揮発性
メモリの保持機能を維持できないことが起こりう
る。半導体の揮発性メモリはノイズにより極めて
短時間の供給電圧の異常低下でも保持機能を失
う。このことからメモリの記憶内容が仮に失なわ
れた場合でもある程度の制御が可能となることが
必要である。またエンジン制御においてはバツテ
リの寿命のためにバツテリを交換することが必要
であつたり、さらにまたスタータモータを長く回
し続けたためにバツテリの充電電荷が放出し、供
給電圧が異常に低下したりする。このためメモリ
の記憶内容が失なわれることが生じ、その対策が
必要である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は低い電圧でも十分に動作しうる
ように揮発性メモリに電圧を供給しつづけること
で修正値をエンジン停止後も保持し、仮に上記供
給電圧が遮断または異常に低下してもある程度そ
れに対応できるエンジン制御装置を提供すること
にある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は上述した学習制御方式におい
て、上述のプログラム制御方式を用いることによ
り制御精度を向上させると共に、上記エンジンの
経時変化あるいは燃料性状の変化に見合つた修正
道を書き換え可能な揮発性メモリに記憶し、エン
ジンの停止後も上記書き換え可能な揮発性メモリ
に記憶された上記修正値が消去されないように上
記書き換え可能な揮発性メモリに常に電圧を供給
し続けるようにし、さらに上記プログラムと上記
修正値のうち上記修正値のみを上記書き換え可能
な揮発性メモリに記憶し、残りの上記プログラム
を書き換え不可能な書き換え不可能な不揮発性メ
モリに記憶したことである。

上記修正値を揮発性メモリに記憶したことによ
り、メモリへの修正値の書き込み等の動作電圧が
低く、上述の通りバツテリ電圧の変動の影響やノ
イズの影響が非常に少なくなる。さらに修正値の
書き換え回数が多くても高い信頼性がえられる。

一方バツテリの取り外しやノイズまたはバツテ
リの異常放電により供給電圧が低下し、揮発性メ
モリの保持機能が失なわれた場合でも本発明では
制御プログラムを書き換え不可能な不揮発性メモ
リに記憶しているのでプログラムが失なわれるこ
とがない。このためエンジン制御はある程度の制
度が可能となり、このプログラムが正常であれば
再び学習して上記修正値を求めることが可能であ
る。従つて上記問題は解決できる。

書き換え不可能な不揮発性メモリは書き換えが
不可能な反面ノイズ等によつて記憶内容が変化す
ることがない。従つて制御のベースとなるプログ
ラムを上記ノイズに強い書き換え不可能な不揮発
性メモリに記憶し、修正値を電圧が供給しつづけ
される揮発性メモリに保持することでエンジンの
ノイズの問題を解決できることとなつた。

〔発明の実施例〕

本発明の理解を助けるために、予めプログラム
できない不確定要因の例を第１図と第２図の特性
図を用いて説明する。

加速時のノツクの発生状態は第１図に示すごと
く、燃料のオクタン価が一定であつても、エンジ
ンやエンジンが搭載される車の種類等によつて微
妙に変化する。このため、最適点火時期は上記要
因を定慮して決定することが必要である。しかし
これらの要因は不確定であり、これらの不確定要
因まで予めプログラムして記憶装置に記憶してお
くことは不可能である。

一方同一のエンジンであつても、燃料性状が異
なると第２図に示すごとく、ノツクを発生する点
火時期が異なる。従つてプログラム制御方式では
上記要因を考慮した制御は不可能である。このた
めプログラム中の１部例えば修正値を必要に応じ
て自己修正していくことが必要である。

第３図は本発明の一実施例を示すもので、エン
ジン６に吸入される空気は空気流量計２で計量さ
れ、絞り弁３を通り、吸気マニホールド４内で燃
料噴射弁５からの燃料と混合され混合気を形成
し、エンジンの各燃焼室内に吸入される。燃焼後
は排気マニホールド７を経て、触媒コンバータ８
で未浄化ガスが浄化され、大気に放出される。こ
こで窒素酸化物（NOx）の浄化のため排気ガス
の１部を吸気マニホールド内に還流させる排気還
流弁９が設けられている。排気還流弁９はマイク
ロコンピユータ１で作られる制御信号に基づいて
駆動される。

大気圧センサ１０や吸気温度センサ１１、負圧
センサ１３、冷却水温センサ１４、エンジンの回
転速度センサ１５等は空燃比や排気還流率の制御
値の補正に用いられる。ノツクセンサ１９はエン
ジン６の各気筒もしくは代表的な気筒に装着さ
れ、エンジンの発生するノツク信号を検知する。
エンジン６の経時変化による圧縮圧力の変化ある
いはエンジン各部の摩耗による劣化により最適点
火時期が移行する。この移行はノツクセンサの出
力に基づき検出され、これに伴う修正データが記
憶装置１８に記憶される。

ノツクセンサ１９は燃焼圧力を電気的、機械的
なものに置換して取り出す方法、エンジン気筒内
のノツク音で検出する方法などが考えられ、一般
にエンジンの最適燃焼はノツク（燃焼異常）が起
こる寸前を言い、空燃比、貯火時期および排気還
流率がノツク発生の大きな要因となる。同一空燃
比では点火時期を進めるほどノツクは起きやすく
なる。上記ノツク信号は増幅器２０で増幅され、
バンドパスフイルタ２１でノツク信号を取り出
し、ゲート２２でノイズを除去し、マイクロコン
ピユータ１に出力信号を入力せしめ、エンジン６
がノツクを起こすぎりぎりの点火時期に設定すべ
く、マイクロコンピユータ１の演算部１ｂで記憶
装置１８内の点火時期パターンに基づき点火時期
を演算し、出力部１ｃを経て点火時期１６を制御
して、最適点火時期を定める。ここでノツクセン
サ１９の出力に基づいて得られた最適点火時期は
マイクロコロン１の入、出力部を経て、記憶装置
１８の点火時期パターンを修正、書き換えて新た
に得られた点火時期特性を記憶する。点火時期同
様、空燃比、排気還流率についても同様にノツク
判別器から得られた出力信号により、マイクロコ
ンピユータ１で修正、書き換えて新しい特性を記
憶し、この結果をもとにエンジンの燃焼は実行さ
れる。本実施例ではエンジンの燃焼状態を検出す
るセンサとしてノツクセンサを使用し、マイクロ
コンピユータはこのセンサの出力から、最適な空
燃比や点火時期および排気還流率を得るための演
算を常に行い、その結果により記憶内容の一部も
しくは全体を修正すべく再記憶する。このため、
フイードバツク制御にみられる制御系の遅れによ
る諸制御値の設定値からのずれ等は吸収できる。
また第５図に示すごとくある決まつた加速パター
ン、運転条件等についても、燃費、排気レベルの
低減を指向した空燃比、点火時期および排気還流
率のパターンをあらかじめ記憶しておけば、制御
系のおくれを吸収して応答性の高い燃焼制御が期
待できる。

第４図は実施例の一例で、マイクロコンピユー
タ１は記憶装置１８を持つ。空気流量計２で計量
された空気は絞り弁３を通過し、エンジン６に吸
入される。燃料は空気流量計２または吸入負圧セ
ンサ１３または絞り弁開度センサ１２および回転
センサ１５の出力信号によつて決定され、吸気温
度センサ１１、冷却水温度センサ１４、排気温度
センサ１７の出力により補正され、噴射弁５から
噴出される。また排気還流ガスは各センサで検出
した運転条件に見合つて、マイクロコンピユータ
１により排気還流弁９の開弁量を決定し、吸気マ
ニホルド４に還流される。またエンジンの経時変
化、エンジンの周囲条件変化などの条件を収集し
たマイクロコンピユータ１の演算部と記憶装置部
により、当該運転状態に応じ最適な点火時期を選
定するわけだが、前述の燃料流量、排気還流率の
値をも考慮して点火時期を決定し、点火装置１６
に出力信号を送る。エンジンのノツク度で点火時
期をフイードバツク制御するわけだが、ノツクの
判別の際に点火時期のみを微小範囲で変化させ空
燃比、排気還流率は変化させない方式と、点火時
期、排気還流率を変化させず、空燃比を微小範囲
で変化させる方式、および個々の制御値を各各微
小変化させて、最適燃料を得る方式が考えられ
る。エンジンの燃焼に際し、ノツク発生を検知す
ることによるフイードバツク制御ではノツク発生
要因とは点火時期の影響が最も大きいので、点火
時期をある微小範囲で振動させる方式が良い。

ここで前記のように制御三成分を各々変動させ
る方式は、制御対象が多いことによる制御系の安
定度の低下が生じあまり得策ではなく、以下の方
式が良い。すなわち、燃料経済性、排気レベルの
低減のための最適な空燃比（例えば／F15）の設
定をあらかじめマイクロコンピユータ１内の記憶
回路１８内に運転パターンに沿つて記憶せしめ、
種々の燃焼変動に対して補正すればよい。すなわ
ちエンジンが吸入した混合気の空燃比を排気管内
の余剰酸素濃度、排気管内の残留イオン濃度もし
くは燃焼室内の火炎のイオン濃度で検出し、これ
らの信号をマイクロコンピユータ１に入力せしめ
て演算し、燃料噴射量をコントロールして空燃比
を選定する。このようにすれば混合気の空燃比
（Ａ／Ｆ）は15付近に一定保持され、点火時期、
排気還流率を最適値にするための時間遅れは短縮
する。

ここでマイクロコンピユータ１内の記憶装置１
８内の記憶内容の修正、書き替え手段について説
明する。記憶装置は書き換え不可能な不揮発性メ
モリと書き換え可能な揮発性メモリから成り、こ
の揮発性メモリにはエンジンの燃焼を最適に修正
する修正値が記憶されていて、エンジンの始動後
においてこの記憶内容はマイクロコンピユータ１
により自己修正される。これにより最新の燃焼制
御を行なうに必要な修正値が得られ、常にそのエ
ンジンの状態、例えば劣化度や燃料性状（本明細
書では代表して劣化と記す。）に見合つた燃焼制
御が実現できる。

上記書き換え不可能な不揮発性メモリにはエン
ジンの劣化の修正に関係しない内容を記憶せし
め、エンジンの劣化に直接関係あるデータのみを
すなわちエンジンの劣化の修正に関する修正値の
みを揮発性メモリに記憶する。

上記書き換え可能な揮発性メモリの記憶内容の
消却を防止するため上記メモリに補助電源を設け
たりあるいはエンジンの停止後も上記メモリのみ
を電源に接続しつづけ、電圧の供給をつづける。

以上の構成ではエンジンのプログラム制御にお
いてエンジンの劣化の修正値以外の制御のための
プログラムは書き換え不可能な不揮発性メモリに
固定されることとなり、仮に修正値が失なわれて
もプログラムは正常であり、再び学習して修正値
を求めることができる。

〔発明の効果〕

本発明によればエンジン制御のための記憶内容
のうち、すなわち、燃料供給量の制御や点火時期
等の制御のうち、エンジンの劣化または燃料性状
を修正する修正値は揮発性メモリに記憶し、プロ
グラムは書き換え不可能な不揮発性メモリに固定
しているので仮に修正値が失なわれてもプログラ
ムが正常であるため再び学習して修正値を求める
ことができる。さらに修正値を動作電圧の低い揮
発性メモリに記憶しているのでバツテリ電圧の変
動やノイズの影響を受けにくい。さらに書き込み
スピードが早くエンジン制御の如く運転状態が短
時間に色々と変化する場合にでも十分に修正値の
学習が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はガソリンのオクタン価、車種に対する
ノツク域の違いを示したもの、第２図はガソリン
の性状をパラメタとした点火時期と車トルクの関
係を示したものである。第３図は本発明による燃
焼制御装置のブロツクダイヤグラム、第４図は具
体的実施例、第５図は本発明の経過時間に対する
空燃比変化を示す特性図である。 １…マイクロコン、６…エンジン、９…排気還
流弁、１６…点火装置、１９…ノツクセンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの運転状態を検出するセンサと、上
   記セサの出力とエンジンの経時変化あるいは燃料
   性状の変化に見合つた修正値とから記憶装置に記
   憶されたプログラムに沿つて制御値を演算する演
   算部と、上記演算部の演算値に基づきエンジンを
   制御する制御手段とを有すると共に、上記エンジ
   ンの経時変化あるいは燃料性状の変化に見合つた
   修正道を上記演算部はエンジンの制御結果に基づ
   き自己修正するものにおいて、上記記憶装置とし
   て書き換え不可能な不揮発性メモリと書き換え可
   能な揮発性メモリとを有し、上記プログラムと上
   記エンジンの経時変化あるいは燃料性状の変化に
   見合つた修正値のうち上記修正値のみを上記書き
   換え可能な揮発性メモリに記憶し、のこりを上記
   書き換え不可能な不揮発性メモリに記憶し、エン
   ジンの停止後も上記書き換え可能な揮発性メモリ
   に記憶された上記修正値が消去されないように上
   記書き換え可能な揮発性メモリに常に電圧を供給
   し続けるようにしたことを特徴とするエンジン制
   御装置。 ２ エンジンの運転状態を検出するセンサと、エ
   ンジンの経時変化あるいは燃料性状の変化に見合
   つた修正値とプログラムを保持する記憶装置と、
   上記センサの出力と上記記憶装置に保持された修
   正値とを用い上記プログラムに従つて燃料供給量
   と点火時期を演算する演算部と、上記演算部の演
   算結果に基づいてエンジンへの燃料供給量と点火
   時期を制御する制御手段とを有すると共に、上記
   修正値を上記演算部はエンジンの制御結果に基づ
   き自己修正するものにおいて、上記記憶装置とし
   た書き換え不可能な不揮発性メモリと書き換え可
   能な揮発性メモリとを有し、上記プログラムと上
   記エンジンの経時変化あるいは燃料性状の変化に
   見合つた修正道のうち上記修正値を上記書き換え
   可能な揮発性メモリに記憶し、のこりを上記書き
   換え不可能な不揮発性メモリに記憶し、エンジン
   の停止後も上記書き換え可能な揮発性メモリに記
   憶された上記修正値が消去されないように上記書
   き換え可能な揮発性メモリに常に電圧を供給し続
   けるようにし、さらにエンジンの制御結果を検知
   するセンサとしてノツクセンサを設け、燃料供給
   量制御において空燃比を一定に制御しこの空燃比
   一定制御のもとで点火時期の修正値を上記ノツク
   センサ出力に基づき自己修正するようにしたこと
   を特徴とするエンジン制御装置。