JP2749181B2 - 内燃機関の運転制御方法及びその電子制御装置 - Google Patents

内燃機関の運転制御方法及びその電子制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば自動車等に搭載された内燃機関の運
転状態を電子的に制御する内燃機関の運転制御方法、及
び、この方法を実行するための電子制御装置に関する。
〔従来の技術〕
自動車等に車載された内燃機関の運転状態を制御する
方法としては、例えば回転数や吸入空気量等の内燃機関
の運転状態を表わす各種データを検出し、マイクロコン
ピユータ等の電子制御装置を用いて内燃機関に供給する
燃料量及び点火時点等を演算により決定し、この決定さ
れた供給燃料量及び点火時期に従つて燃料噴射弁及び点
火装置を制御することが広く行われている。ところが、
この様な内燃機関の運転制御方法においては、供給すべ
き燃料量を算出する際に用いられる吸入空気量のデータ
は、少なくともその一つ前のサイクルにおけるデータを
使用するため、例えば急加速時等においては、気筒内に
実際に吸入された空気量が上記供給燃料量の演算に用い
た吸入空気量とは異なり、内燃機関によつて発生される
トルクが変動して振動を発生し、運転者に不快感を与え
てしまう。これは、一般的に、気筒内のA/Fがリーンで
ある場合の発生トルクは比較的小さく、A/Fがリツチで
ある場合には大きくなことによる。
一方、従来、この様な過渡時における供給燃料量をよ
り最適に制御するため、燃料噴射弁の開弁タイミングの
直前までに取り込んだデータに基づいてその直後でのデ
ータを予測算出して供給燃料量を求める燃料噴射制御装
置が、例えば特開昭62-261625号公報等によつて提案さ
れている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記の従来技術による燃料噴射制御装
置では、開弁タイミング直前までのデータから直後での
データを予測するが、実際にはこの予測は難しく、実際
に吸入される空気量とは異なつてしまい、必ずしも最適
なA/F制御は困難であつた。また、特にアイドル運転時
等、回転数が細かく上下に振動する運転状態では、吸入
空気量の予測は非常に困難であり、かかる場合には、む
しろ内燃機関のトルクの増減を助長し、振動を増大させ
てしまうという問題点を有していた。
そこで、本発明では、上記の従来技術における問題点
に鑑み、内燃機関の各気筒内におけるA/Fが最適値から
変動してもトルク変動を生ぜず、もつて、振動の発生を
抑制して滑らかなトルクを発生することの可能な内燃機
関の運転制御方法及びその電子制御装置を提供すること
をその目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記の本発明の目的は、内燃機関の回転数及び吸入空
気量を検出し、検出したこれらの回転数及び吸入空気量
のうち少なくとも燃料噴射弁の開弁タイミング前に取り
込んだ前記内燃機関の回転数及び吸入空気量に基づいて
各気筒に供給すべき要求供給燃料量を決定し、前記決定
された要求供給燃料量に従って上記燃料噴射弁を制御す
る内燃機関の運転制御方法において、前記燃料噴射弁の
開弁タイミング前に取り込んだ吸入空気量と前記要求供
給燃料量とより目標空燃比を算出し、前記燃料噴射弁の
開弁タイミング後に前記各気筒毎の吸入行程における実
際の吸入空気量を検出し、前記実際の吸入空気量と前記
要求供給燃料量から実空燃比を算出し、前記目標空燃比
と前記実空燃比の偏差に基づくトルク変動をなくするよ
うに点火時期を補正することを特徴とする内燃機関の運
転制御方法によって達成される。
また、内燃機関の回転数及び吸入空気量を検出する検
出手段と、前記検出手段からの検出信号を入力して少な
くとも供給燃料制御出力及び点火時期制御出力を出力す
る制御回路手段と、前記制御回路手段からの上記供給燃
料制御出力に従って燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記
制御回路手段からの点火時期制御出力に従って点火用高
電圧を発生する点火装置とを備えた内燃機関の電子制御
装置において、前記制御回路手段は、前記燃料噴射弁の
開弁タイミング前に取り込んだ前記内燃機関の回転数及
び吸入空気量に基づいて各気筒に供給すべき要求供給燃
料量を決定する手段と、上記燃料噴射弁の開弁タイミン
グ後の前記各気筒毎の吸気行程における実際の吸入空気
量を検出する手段と、前記燃料噴射弁の開弁タイミング
前に取り込んだ吸入空気量と前記要求供給燃料量より目
標空燃比を算出する手段と、前記燃料噴射弁の開弁タイ
ミング後の前記各気筒毎の吸入行程における実際の吸入
空気量を検出する手段と、前記実際の吸入空気量と前記
要求供給燃料量から実空燃比を算出する手段と、前記目
標空燃比と前記実空燃比の偏差に基づくトルク変動をな
くするように点火時期を補正する手段とを有することを
特徴とする内燃機関の電子制御装置によっても達成され
る。
〔作用〕
上記の本発明になる内燃機関の運転制御方法及びその
電子制御装置によれば、要求供給燃料量の決定に使用す
る燃料噴射弁の開弁タイミング前の吸入空気量のみなら
ず、開弁タイミング後の吸気行程における実際の吸入空
気量をも検出する。これにより、内燃機関の各気筒へ充
填された混合気のA/Fの最適値からの変動分を知ること
が可能となる。ここで、一般的に、内燃機関の各気筒に
おける点火時期と発生するトルクとの間には所定の関
係、すなわち、点火時期を進ませると発生するトルクは
増大し、反対に、点火時期を遅らせると発生トルクは減
少する傾向を示す。そこで、本発明ではこの点に着目し
て、各気筒における実際のA/Fの最適値からの変動分に
よる発生トルクの変動を、この点火時期を適宜制御する
ことによつて抑制し、もつて、滑らかなトルク発生を実
現して振動の発生を防止しようとするものである。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について、添付の図面を参照し
ながら詳述する。
まず、第２図には、本発明になる内燃機関の運転制御
方法を実現するための電子制御装置を備えた内燃機関が
示されている。図において、内燃機関１は、自動車に搭
載された多気筒（例えば６気筒）内燃機関であり、その
シリンダ２には吸気管３及び排気管４が接続されてい
る。そして、この吸気管３の上流にはスロツトル弁５が
設けられ、アクセルペダルの踏角に応じてその開度が、
即ち、吸入空気量が制御される様になつている。このス
ロツトル弁５にはスロツトル開度センサ６が機械的に連
結され、もつて、上記スロツトル弁５の開度に応じた電
気的信号θが出力される様になつている。
また、上記スロツトル弁５の上流には、さらに、エア
クリーナ７と一体に構成されたエアフローセンサ８が取
り付けられており、上記スロツトル弁５の開閉によつて
制御される吸入空気量を測定する様に構成されている。
この吸入空気量を測定するエアフローセンサ８として
は、例えばカルマン渦式，機械ダンパ式、あるいはホツ
トワイヤ式等のセンサーが知られているが、いずれの方
式のものを用いても同様である。また、排気管４の一部
には、上記シリンダ２から排出される排気ガスの濃淡
（すなわち、リツチ状態あるいはリーン状態）を二値的
に検出するための、いわゆる酸素センサ９が取り付けら
れている。
また、内燃機関１のピストン10は、その上下運動が回
転運動に変換され、もつて、フライホイール11を回転さ
せる。このフライホイール11の外周には、図には示され
ていないスタータモータのピニオンと噛合するためのギ
ヤ111が形成されており、このフライホイール10のギヤ1
11の外側には、さらに、内燃機関１の回転角を検出する
ためのポジシヨンセンサ12が設けられている。このポジ
シヨンセンサ12は、例えば電磁ピツクアツプ等により構
成され、上記フライホイール10のギヤ111がその付近を
通過する毎に一つのポジシヨンパルス信号Ｐを発生す
る。また、上記内燃機関１のクランク機構13には、特定
のクランク位置を示す基準位置パルス信号Ｋを発生する
基準位温センサ14が設けられている。このセンサ14も、
例えば電磁ピツクアツプ等により構成されている。さら
に、上記内燃機関１のシリング壁面には、冷却水の水温
TWを検出するための、いわゆる水温センサ15が取り付け
られ、その温度信号Ｔを発生する。
以上に述べた各種センサ、即ちスロツトル開度センサ
6,エアフローセンサ8,酸素センサ9,ポジシヨンセンサ1
2,基準位置センサ14及び水温センサ15からの各種出力
θ,Q,O2,P,Qは制御回路部100へ、内燃機関の運転状態を
表わすデータとして入力されている。一方、この制御回
路部100は、図に示す様に、例えばマイクロコンピユー
タによつて構成されており、上記各種センサの出力を入
力し、後に詳述する制御出力信号を発生する入出力集積
回路（I/O LSi）101、演算処理を行う中央処理装置（CP
U）102、各種実行プログラムやデータを格納する読み出
し専用記憶装置（ROM）103、そして、演算に必要な各種
データ等を一時的に記憶する書き込み可能な記憶装置
（RAM）104とを備えている。また、上記I/O LSi101に
は、アナログ信号をデイジタル信号に変換するA/D変換
器105が内蔵されており、上記I/O LSi101と上記CPU102,
ROM103,RAM104の間は、いわゆるデータバス106〜108に
よつて電気的に接続されている。
一方、上記I/O LSi101からの制御出力としては、例え
ば内燃機関に供給する燃料の量を制御する供給燃料制御
信号Pinj及び点火時期を制御するための点火時期制御信
号Pignが出力される。より具体的には、供給燃料制御信
号Pinjは、上記内燃機関１の各気筒に対し、その吸気管
３の管壁に取り付けられた燃料噴射弁（インジエクタ）
16の開弁を制御するものであり、例えばトランジスタを
用いたドライバー回路17を介して駆動パルスが上記イン
ジエクタ16の電磁コイルに供給される。また、点火時期
制御信号Pignは、いわゆる点火コイルの一次電流を導通
・遮断して点火用高電圧を発生する点火装置18に入力さ
れている。この点火用高電圧は上記内燃機関１のシリン
ダ２の内部に設けられた点火プラグ19の電気的に接続さ
れ、もつて、スパークを発生することによつてシリンダ
２内に充填された混合気を着火爆発させるものである。
また、図において、符号20は、上記ドライバー回路17,
点火装置18,制御回路部100、その他各種センサ等に必要
な電力を供給するために車載バツテリを示している。
以上に述べた装置では、内燃機関１に吸入される吸入
空気はスロツトル弁５によつて制御され、その吸入空気
量Ｑはエアフローセンサ８によつて検出される。一方、
内燃機関１の回転数は、フライホイール11のギヤ111を
利用して１度毎に発生される信号Ｐから、その単位時間
当りの角度変化を導き出して求められる。また、内燃機
関１の状態を示す冷却水温は、水温センサ15により検出
され、スロツトル弁５の開度はスロツトル開度センサ６
により検出されている。そして、これら各種のセンサに
より検出された内燃機関の運転状態を表わすデータを基
に、上記制御回路100が燃料噴射量及び点火時期を決定
する。即ち、その出力信号である供給燃料制御信号Pinj
及び点火時期制御信号Pignによつてドライバ回路17及び
点火装置18を駆動し、もつて、インジエクタ16を開弁
し、点火プラグを着火させる。
次に、本発明になる制御装置において使用される内燃
機関の各気筒を吸気行程を表わす信号、いわゆる吸気気
筒基準信号を発生する回路の詳細について、添付の第３
図を参照しながら説明する。この気吸気筒基準信号の発
生回路は、図にも示す様に、内燃機関１の回転を検出す
るポジシヨンセンサ12の出力であるポジシヨンパルス信
号Ｐ及び基準位置センサ14の出力である基準位置パルス
信号Ｋを入力するカウンタ201、２つのコンペアレジス
タ202,203、オア（OR）回路204そして、第１気筒判別回
路205によつて構成されている。
以上にその構成を説明した吸気気筒基準信号の発生回
路の動作について、各部の波形を示す第４図（ａ）〜
（ｆ）を参照しながら説明する。まず、第４図（ａ）に
示す様に、ポジシヨンセンサ12の出力であるポジシヨン
パルス信号Ｐは１度毎にオン・オフ（ハイ・ロー）を繰
り返す。一方、基準位置センサ14の出力である基準位置
パルス信号Ｋは、第４図（ｂ）に示す様に、内燃機関１
の各気筒（この例では６気筒）毎に、すなわち120度毎
にパルスを発生する。これらは、各気筒の圧縮上死点
（TDC）前70度で発生する様に調整されており、また、
第１気筒に対応するパルス信号（図中の左端）は、その
幅を他の気筒に対応するパルス信号の幅よりも広く設定
されている。すなわち、この基準位置パルス信号Ｋのパ
ルス幅を常時チエツクすることにより、内燃機関の第１
気筒判別することが可能となる。そして、上記第１気筒
判別回路205は、この基準位置パルス信号Ｋを常時チエ
ツクし、第４図（ｃ）に示す様に、上記基準位置パルス
信号Ｋの第１気筒信号（幅広信号）の立下りでオンとな
り、次のパルスでオフとなる様に構成され、もつて、そ
の出力端子に第１気筒判別信号D1stを発生する。
一方、カウンタ201は、上記基準位置パルス信号Ｋの
立ち上りでリセツトされると共に、ポジシヨンパルス信
号Ｐをカウントアツプする様に構成されている。このカ
ウンタ201のカウント値が第４図（ｄ）に示されてい
る。このカウンタ201の出力である上記のカウント値
（第４図（ｄ））は、それぞれ、２個のコンペアレジス
タ202,203に出力される。これらコンペアレジスタの
内、コンペアレジスタA202は各気筒の上死点を判別する
ためのものであり、上記基準位置パルス信号Ｋが上死点
前70度の位置に設定されていることから、例えば数値
「70」が設定されている。即ち、ポジシヨンパルス信号
Ｐは回転角１度毎に出力されることから、上記信号Ｋか
ら70番目のパルス信号Ｐが上死点を表わすこととなる。
他方、コンペアレジスタB203は、各気筒の下死点を判
別するためのものであり、また、上記基準位置パルス信
号Ｋ（第４図（ｂ））は下死点前10度に調整されている
ことから、ここでは数値「10」が設定されている。
そして、これらコンペアレジスタA202及びコンペアレ
ジスタB203は、それぞれ、上記カウンタ201のカウンタ
値が設定値（70又は10）に一致した時に出力を発生し、
オア回路204を介して、第４図（ｅ）に示す様に、各気
筒の上死点及び下死点に対応しながら割込み信号Intを
発生する。
一方、対応する気筒の識別についてであるが、これ
は、上記の割込み信号Int毎に、上記制御回路部100がそ
の対応するRAMの内容をカウントアツプし、これら各割
込み信号Intに対して０から11までの数を割り振る。す
なわち、第４図（ｆ）に示す様に、上記第１気筒判別回
路205の出力信号である第１気筒判別信号D1stがオン状
態である時の上記割込み信号Intを「０」とし、その
後、これを割込み信号Int毎にカウントアツプする。
以上の様にして発生された割込み信号Intは、第４図
（ｇ）にも示す様に、その割り振られた番号に対応して
上記内燃機関１の各気筒の吸入行程を表わすこととな
る。この割込み信号Intの番号と各気筒の吸入行程との
関係を以下の第１表に示す。
すなわち、上記制御回路部100は上記の表をROM内に既
め記憶させておくことにより容易に各気筒の吸入行程を
識別することが可能となる。
次に、第５図には、本発明の特徴ともなる、内燃機関
１の各気筒の吸入行程における内燃機関の回転数Ｎ及び
吸入空気量Ｑの平均値を求めるための構成が示されてい
る。この構成は、例えば上記制御回路部100のCPU等によ
つて行われる機能によつて示した機能構成図であり、図
において、カウンタA1001はクロツクA1002が発生する１
μsecのクロツクパルスCLAを入力してカウントアツプす
る。一方、上記第３図及び第４図（ｅ）に示した割込み
信号Intの発生タイミング毎に、上記カウンタＡのカウ
ント値がインプツトキヤプチヤレジスタ1003に移され、
さらに、このデータはRAM104内に記憶される。この時、
図にも示す様に、上記インプツトキヤプチヤレジスタ10
03からRAM103内に移されるデータは、上記割込み信号I
ntの番号（０〜11）に対応したエリアREFTM0〜REFTM11
へ移される。例えば、Int0の発生時にはREFTM0へ、ま
た、Int11の発生時にはREFTM11へ格納される。
一方、CPU102は、上記のデータREFTM0〜REFTM11を使
用し、以下の様にして各気筒の吸入行程に対応した平均
回転数AVRPMを求める。例えば、第４気筒の吸入行程に
対応した平均回転数AVRPM4は、上記の第４図（ｇ）から
も明らかな様に、以下の式によつて求められる。
AVRPM4（rpm） ＝（60×103×103）/2×（REFTM3−REFTM0） 以下同様にして、AVRPM1〜AVRPM6が求められることと
なり、RAM104内の対応する場所AVRPM0〜AVRPM11へステ
アされることとなる。
一方、各気筒に対応した平均吸入空気量については、
まず、カウンタB1005から発生される2msec程度のクロツ
クパルスCLBをカウンタB1005がカウントアツプし、その
カウントアツプ毎にA/D変換器105によつてエアフローメ
ータ８からのアナログ信号をデイジタル信号にA/D変換
を行う。また、このカウンタB1005は上記の割込み信号I
ntによつてリセツトされる。この変換されたデイジタル
信号は、上記の割込み信号Intの番号（０〜11）に対応
させてRAM104内の対応するエリアAFMAD0〜AFMAD11に随
時加算される。また、上記割込み信号Int間のA/D変換動
作の回数については、上記カウンタB1005のカウント値
と一致しており、この値は上記割込み信号Intの番号
（０〜11）に対応してRAM104内のエリアADCNT0〜ADCNT1
1にストアされることとなる。
以上に述べたデータAFMAD及びADCNを利用して平均吸
入空気量AFMQを求める場合、例えば第４気筒における平
均吸入空気量AFMQA4は、第４図（ｇ）を参照し、以下の
式で求められる。
AFMQA4＝（AFMAD0＋AFMAD1＋AFMAD2）／（ADCNT0＋ADCN
T1＋ADCNT2） 次に、以上に説明した電子制御装置の動作について、
第１図に示す機能概念図及び第６図の各部の波形図を用
いながら以下に詳細に説明する。なお、この機能概念図
は、上記第２図に示す電子制御装置の構成を基に、上記
制御回路部100の機能に従つてブロツク化したものであ
る。
まず、通常の燃料噴射量の演算は、加減速時の応答性
を高めるため、回転角度１度毎のポジシヨンパルス信号
Ｐを用い、これを所定期間サンプリングして回転数Ｎを
求める（回転数検出ブロツクａ）。次に、吸入空気量Qa
は、エアフローメータ８からの出力信号Ｑを、所定期間
サンプリングして求める（吸入空気量検出ブロツク
ｂ）。そして、これら検出された回転数及び吸入空気量
に基づき、さらには酸素センサ９の出力O2信号をフイー
ドバツクしながら、所定時間毎に燃料噴射パルス幅Tpを
算出しておく（燃料噴射量算出ブロツクｃ）ことは従来
と同様である。その後、この算出された燃料噴射パルス
幅Tpに従い、燃料噴射タイミングになると燃料噴射弁16
を駆動するためのパルス信号Pinjを発生し（燃料供給制
御ｄ）、もつて内燃機関１に上記で算出された量の燃料
を供給する。
一方、通常の点火時期の算出では、上記燃料噴射量算
出ブロツクｃで求めた燃料噴射パルス幅Tp、上記回転数
検出ブロツクａで求めた回転数Ｎによつて、第７図に示
す基本点火時期マツプから基本点火時期θignを求め、
さらには、冷却水の水温TW等の内燃機関の状態を表わす
ために検出された（状態検出ブロツクｅ）検出信号等に
よつて補正して点火装置を駆動するパルス信号Pignを発
生する（点火時期制御ブロツクｆ）ことは従来と同様で
ある。
そして、本発明によれば、上記の動作機能に加え、以
下に説明する機能が付加されている。
すなわち、上記の第３図及び第４図にも示した様に、
まず、ポジシヨンパルス信号Ｐ及び基準位置パルス信号
Ｋを用いて内燃機関の各気筒の吸気行程に対応して出力
される割込み信号Int0〜12を発生し（割込み信号発生ブ
ロツクｇ）、この割込み信号Intを用い、各気筒の吸気
行程において実際に気筒内に吸入された吸入空気量、及
びその間の実際の回転数を求める（実吸入空気量検出ブ
ロツクh,実回転数検出ブロツクｉ）。この実吸入空気量
の検出及び実回転数の検出は、上記の第５図によつても
示した様に、各気筒の吸気行程における平均吸入空気量
AFMQA及び平均回転数AVRPMとして求められることとな
る。その後、これらのデータを基に、各気筒で実際に要
求される実要求燃料噴射量を算出する（実要求燃料噴射
量演算ブロツク）。次いで、この算出された実要求燃料
噴射量を既に算出されて噴射された燃料噴射量を表わす
燃料噴射パルス幅Tpと比較することによつて気筒内にお
ける空燃比A/FのずれΔA/Fを求め、このΔA/Fに基づい
て既に決定された基本点火時期θignを補正することと
なる（ΔA/F演算補正ブロツクｋ）。
以上の動作を第６図に基づいて説明する。この波形図
には、６気筒内燃機関の例えば第１気筒の動作が示され
ており、同図（ａ）には基準位置パルス信号Ｋが、同図
（ｂ）には割込み信号Intが、そして同図（ｃ）には第
１気筒の行程（排気・吸気・圧縮・爆発）が示されてい
る。そして、第６図（ｄ）には、通常の燃料噴射量を算
出するインジエクタ駆動パルス発生割込み信号が示され
ており、この割込み信号の発生時には、それより以前の
タイミングで取り込んだ吸入空気量Qa（同図（ｅ））
及び内燃機関の回転数Ne（同図（ｆ））を基にして噴射
燃料量を算出して燃料噴射パルス幅Tpを決定することと
なる。
ここで、第６図（ｅ）及び（ｆ）に示す様に、実際の
内燃機関の動作において、これらQaやNeは、特に加減速
時あるいはアイドル運転時等においては変動しており、
そのため、上記のタイミングにおけるQaやNeの値は、
その後の吸気行程におけるQaやNeの値と異なつてしま
う。そこで、本発明では、上記第１図のブロツクｈ及び
ｉによつて第１気筒の吸気行程において実際に吸入され
る実吸入空気量（即ち、第１気筒の吸気行程における平
均吸入空気量AFMQA）及び実回転数（即ち、平均回転数A
VRPM）を求め、これらを基に第１気筒内の実際のA/F（A
/F2）を算出し、既に噴射燃料量を算出する際に用いた
目標空燃比A/F（A/F1）と比較し、もつて、その差異ΔA
/Fを求める。そして、この求められたΔA/Fの差異、即
ちΔA/Fによつて点火時期をより適切に制御し、もつ
て、各気筒において発生するトルクを均一化し、滑らか
な運転を得ようとしている（第６図（ｇ））。
第８図には、上記第７図に示した基本点火時期マツプ
に対する補正量を求めるための、いわゆる点火時期補正
マツプが示されている。この点火時期補正マツプは、図
にも示す様に、回転数Neと燃料噴射パルス幅Tpとでつ複
数の領域に分割されており、例えばP1N1〜P4N4（16個）
の領域に分けられている。
ここで、一般的に、気筒内に充填される燃料の空燃比
A/Fと発生トルクとの関係、及び、発生トルクと点火時
期との関係は、添付の第９図及び第10図に示す様にな
る。例えば、今、第１気筒の吸気行程において実際に吸
入された吸入空気量が変化し、その実空燃比A/F2が目標
空燃比A/F1よりも濃い（Rich）状態となつた場合、発生
するトルクはTq1からTq2に、すなわちΔTq＝Tq2−Tq1だ
け増大することとなる。そこで、本発明では、この様な
実際の空燃比A/Fのずれによるトルクの変動を相殺補正
して滑らかな出力トルクを得るため、第10図にも示す様
に、空燃比A/FがA/F1であれば発生させるであろうトル
ク量Tq1を減少すべく、その点火時期を遅角させる。す
なわち、燃料噴射量を決定する際に定めた点火時期（こ
こでは、ADVで表わされる）ADV1をΔTqだけ減少させる
に足る分だけ遅角させる。すなわち、ADV1をADV2へ補正
する。
第11図（ａ）及び（ｂ）には、上記に説明した点火時
期補正を行うための点火時期補正マツプ（第８図）の各
領域（P1N1〜P4N4）の内容が示されている。これらの図
からも明らかな様に、まず、求められた目標空燃比A/F1
と実空燃比A/F2との差（ΔA/F＝A/F2−A/F1）よりトル
クの変動分ΔTqを求める。この図の例では、実空燃比A/
F2はΔA/Fだけ濃くなつていることから、本来発生すべ
きトルクTq1よりもΔTqだけ増大したトルクが発生す
る。そこで、第11図（ｂ）の関係を利用し、発生するト
ルクをこのΔTq分だけ減少させて打ち消すために必要と
なる点火時期補正量ΔADVを求める。これらの関係はあ
らかじめROM等に記憶し、いわゆるマツプ検索によつて
容易に求めることができる。
上記の実施例では、その点火時期を決めるに際し、ま
ず基本点火時期ADVを求め、これを後に求めた点火時期
補正量ΔADVによつて補正するものとして説明してい
る。しかしながら、本発明によれば、上記の基本点火時
期ADVを求めることなく、上記の実空燃比A/F2を求め、
この実空燃比A/F2に基づいて点火時期を決定する様にし
ても同様の効果を得ることが出来る。
以上の様な制御は、例えばスロツトル弁５の開度変化
量が所定値以下、つまり運転者が一定のトルクを期待し
ている時、あるいは、燃料噴射パルス幅が所定値以下、
つまり内燃機関の発生トルクが一定であるべき状態の時
のみ作動する様に構成されている。
一方、加減速時等、スロツトル弁５の開度変化量が所
定値以上の場合には、ノツキングが発生し易くなり、そ
のため、ノツキング防止のための制御を行う必要があ
る。すなわち、一般的に、空燃比A/Fが14.7〜13.5の領
域で発生し易い。本発明の制御では、例えば加速時にお
いて発生トルクを増大するため目標空燃比A/Fを13.0相
当に制御しようとするが、実際には、上述の理由等によ
り実際の空燃比A/Fは上記のノツクゾーンに入つてしま
う。この様な場合には、第12図に示す様に、実際のA/F
と目標A/Fとの間のずれによつて点火時期を補正するこ
とにより、ノツキングの発生を未然に防止し、滑らかな
出力を得ることが可能になる。また、この図において、
縦軸は基本点火時期を補正する点火時期補正量KNKADVで
ある。
次に、第13図乃至第15図には、上記の動作をマイクロ
コンピユータで実行するためのフローチヤートが示され
ている。
まず、第13図のフローチヤートの作業内容は、噴射パ
ルス幅が何気筒に相当するものかを識別してRAMに前記
噴射パルス幅を保持するものである。ここで、前記第６
図の波形図を参照しながら説明すると、インジエクタ駆
動パルス発生割込みは、第６図（ｄ）にも示す様に、第
１気筒に対応したものであることから、ステツプ400の
判定では「Yes」となり、ステツプ406へ移行し、上記RA
MのINJ1に実際にインジエクタで燃料を噴射した燃料噴
射幅をセツトして終了する。次に、第２気筒に対応した
ものでは、ステツプ401の判定でステツプ407移行し、以
下同様にして、各気筒に対する実際の燃料噴射幅がRAM
のINJ1〜INJ6にセツトされることとなる。
第14図に示すフローチヤートは、各気筒の吸入行程の
開始点及び終了点で発生される割込み信号Ｉnt0〜11に
より起動され、各気筒のA/Fのずれを算出して点火時期
を補正するものである。まず、ステツプ200において、
上記割込み信号Intの番号（０〜11）から第何番目の気
筒の吸入行程が終了したかを判定する。この判定には、
既述の第１表からも明らかな様に、Intの番号によつて
簡単に判別することが出来る。例えば第１気筒の場合、
このIntの番号が「９」であるか否かをチエツクすれば
良いこととなる。このステツプ200の判定の結果「No」
の場合には、フローはステツプ206へ進み、この数ｎ
（ｎは１から始まる自然数）を１だけインクリメント
し、ステツプ207において所定の数と比較される。上記
の６気筒内燃機関の場合、６より大きければ終了となる
ことから、ここでは「７」が設定されている。
次に、上記ステツプ200において「Yes」と判定された
場合（即ち、第１気筒の吸気行程の終了に相当）、フロ
ーはステツプ201へ進み、対応する気筒の吸気行程にお
ける平均回転数AVRPMを求めると共に、次のステツプ202
では平均吸入空気量AFMQAを求める。また、図に示され
る添字ｎは１から始まり６で終る、気筒番号に対応した
自然数である。さらに、ステツプ203では、上記AVRPM及
び上記AFMQAを基にして、目標空燃比A/F1（＝14.7）を
得るために必要となる目標燃料噴射量TRGTPを算出す
る。ステツプ204では、既に噴射してしまつた燃料噴射
量INJn（第12図においてRAMのINJ1〜５にセツトされて
いる）に対する比から、以下の式により気筒内の実際の
空燃比A/F2を求める。
その後、ステツプ205において、以下の式によつて気
筒内の実際の空燃比のずれ、即ちΔA/Fを求める。
ΔA/F＝A/F2−A/F1 最後に、ステツプ208において、求めたΔA/Fを基にし
て点火時期補正量を検索して終了することとなる。
この点火時期補正量を検索するルーチン208の詳細
が、第155図のフローチヤートに示されている。この点
火時期補正量検索ルーチン208では、まず、ステツプ208
1において内燃機関の回転数Neを読み込み、ステツプ208
2では、通常に算出された燃料噴射パルス幅Tpを読み込
み、ステツプ2083において、これらNe及びTpを基にして
基本点火時期を検索する。この検索は上記第７図に示す
マツプを用いて行われる。
その後、ステツプ2084において、スロツトル弁５（第
２図参照）の回転角度θの変化量であるΔTHVが所定の
値ACLBL以上か否かを判別する。すなわち、ΔTHV＞ACLB
Lが満足されない場合（「No」）、このことは定常運転
状態であると判断され、トルク一定制御に進む。すなわ
ち、ステツプ2085においては、上記ステツプ2081で求め
た回転数Ne及び上記ステツプ2082で求めた燃料噴射パル
ス幅Tpを用い、第８図に示したマツプから、現在内燃機
関が運転されている領域（PiNi）を検索する。その後、
ステツプ2086に移り、検索された領域PiNiの記憶された
関係（第11図（ａ））よりトルクの増減分ΔTqを算出す
る。次いて、ステツプ2087において、この求めたΔTqを
用いて点火時期補正量ΔADV（第11図（ｂ））を検索
し、ステツプ2088においてこの点火時期補正量ΔADVを
基本点火時期に加減算して点火時期を決定する。
他方、上記のステツプ2084において「Yes」、すなわ
ちΔTHV＞ACLBLが満足される加減速時の場合、フローは
ステツプ2089へ移る。このステツプ2089では、第12図に
示したテーブルにより点火時期補正量KNKADVを算出し、
上記のステツプ2088へ進み、点火時期を修正し終了する
こととなる。
最後に、第16図（ａ）〜（ｃ）は、本発明になる運転
制御方法を採用してトルク制御を行つた場合、実際に得
られた効果を示すものであり、エンジン回転数（第16図
（ａ））及び内燃機関のロール方向加速度（即ち、振
動）（第16図（ｃ））共に従来技術になるものに比較し
て大幅にその変動が低減されることが明らかである。
〔発明の効果〕
以上の説明からも明らかな様に、本発明になる内燃機
関の運転制御方法及びその電子制御装置によれば、内燃
機関の各気筒内におけるA/Fが最適値（目標A/F）から実
際には変動したとしても、その点火時期を適宜調整する
ことによつてトルク変動を最小に抑制し、発生トルクの
変動の少ない滑らかな出力の可能な内燃機関を得ること
が可能になるという極めて優れた技術的効果を発揮す
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例になる電子制御装置の動作を説
明する機能ブロツク図、第２図は上記制御装置の全体構
成を示す構成図、第３図は上記制御装置の割込み信号発
生部を示す回路図、第４図（ａ）〜（ｇ）は上記割込み
信号発生部の動作を示す各部波形図、第５図は上記制御
装置の検出動作を説明するための機能ブロツク図、第６
図は上記検出動作を説明するための各部波形図、第７図
は上記制御装置で用いる基本点火時期マツプを示すグラ
フ、第８図は上記制御装置で用いる複数領域に分割され
た点火時期補正マツプを示す図、第９図及び第10図は本
発明の基本となる空燃比，トルクそして点火時期の関係
を示すグラフ、第11図（ａ）及び（ｂ）は上記点火時期
補正マツプの内容を示すグラフ、第12図は本発明で使用
するノツク用点火時期補正量を検索するマツプ内容を示
すグラフ、第13図乃至第15図は上記制御装置において実
行されるルーチンを示すフローチヤート、そして、第16
図（ａ）〜（ｃ）は本発明を実際に採用して得られた効
果を示す実測グラフである。 １……内燃機関、２……気筒、５……スロツトル弁、８
……エアフローセンサ、16……燃料噴射弁、18……点火
装置、100……制御回路部。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−162064（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−10451（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−20652（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−156952（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−162065（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関の回転数及び吸入空気量を検出
    し、検出したこれらの回転数及び吸入空気量のうち少な
    くとも燃料噴射弁の開弁タイミング前に取り込んだ前記
    内燃機関の回転数及び吸入空気量に基づいて各気筒に供
    給すべき要求供給燃料量を決定し、前記決定された要求
    供給燃料量に従って上記燃料噴射弁を制御する内燃機関
    の運転制御方法において、 前記燃料噴射弁の開弁タイミング前に取り込んだ吸入空
    気量と前記要求供給燃料量とより目標空燃比を算出し、
    前記燃料噴射弁の開弁タイミング後に前記各気筒毎の吸
    入行程における実際の吸入空気量を検出し、前記実際の
    吸入空気量と前記要求供給燃料量から実空燃比を算出
    し、前記目標空燃比と前記実空燃比の偏差に基づくトル
    ク変動をなくするように点火時期を補正することを特徴
    とする内燃機関の運転制御方法。
  2. 【請求項２】内燃機関の回転数及び吸入空気量を検出す
    る検出手段と、前記検出手段からの検出信号を入力して
    少なくとも供給燃料制御出力及び点火時期制御出力を出
    力する制御回路手段と、前記制御回路手段からの上記供
    給燃料制御出力に従って燃料を噴射する燃料噴射弁と、
    前記制御回路手段からの点火時期制御出力に従って点火
    用高電圧を発生する点火装置とを備えた内燃機関の電子
    制御装置において、前記制御回路手段は、前記燃料噴射
    弁の開弁タイミング前に取り込んだ前記内燃機関の回転
    数及び吸入空気量に基づいて各気筒に供給すべき要求供
    給燃料量を決定する手段と、上記燃料噴射弁の開弁タイ
    ミング後の前記各気筒毎の吸気行程における実際の吸入
    空気量を検出する手段と、前記燃料噴射弁の開弁タイミ
    ング前に取り込んだ吸入空気量と前記要求供給燃料量よ
    り目標空燃比を算出する手段と、前記燃料噴射弁の開弁
    タイミング後の前記各気筒毎の吸入行程における実際の
    吸入空気量を検出する手段と、前記実際の吸入空気量と
    前記要求供給燃料量から実空燃比を算出する手段と、前
    記目標空燃比と前記実空燃比の偏差に基づくトルク変動
    をなくするように点火時期を補正する手段とを有するこ
    とを特徴とする内燃機関の電子制御装置。
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