(57)【要約】【課題】オープンループによる燃料噴射量制御システムにおける燃料噴射量の最適空燃比からのずれを目的装置実装のまま自動校正させる。【解決手段】エンジン回転数−燃料噴射量の基本マップ上の任意無負荷回転数Ｎ０を選び、噴射量をＮ０に対応するＱ０からＮ１に低下するまで増量および減量させてそれぞれにおける噴射量Ｑ１，Ｑ２を求め、これらの中間値ＱｃをＮ０における最適噴射量とみなしてＱｃとＱ０との差ΔＱを補正値とし基本マップの全部を補正するようにしたサブルーチンを燃料噴射制御用マイクロコンピュータに付加し、前記補正を自動的に行うこととした。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オープンループによりエンジンに供給する燃料の噴射量を制御するシステムにおいて、
（ａ）マイクロコンピュータにプリセットされているエンジン回転数−燃料噴射量の基本マップから無負荷時における任意のプリセット回転数を選び、且つ前記プリセット回転数よりも低い算出用回転数を設定すること、
（ｂ）前記プリセット回転数に対応するプリセット噴射量から開始してこれより噴射量を増加および減少させることにより回転数が前記算出用回転数に低下したときの増量側噴射量および減量側噴射量をそれぞれ求めること、
（ｃ）前記増量側噴射量と減量側噴射量との中央値を算出し、この中央値を最適噴射量とみなして前記プリセット噴射量との差を算出すること、
（ｄ）前記差を補正値として前記基本マップの全部を補正すること、
を包含するサブルーチンにより噴射量の校正を自動的且つ任意時期に行なう、
ことを特徴とする燃料噴射量の校正方法。
【請求項２】
請求項１に記載した燃料噴射量の自動校正方法において、
算出した前記補正値を前記マイクロコンピュータの不揮発性メモリに記憶させておき、エンジン始動毎に前記補正値により前記基本マップの全部を補正する、
ことを特徴とする燃料噴射量の自動校正方法。
【請求項３】
前記サブルーチンによる噴射量の校正は、前記マイクロコンピュータおよびエンジンを燃料系の各種機器、制御系の各種センサとともに目的装置に実装したときの試験運転時に行なうものである請求項１または２に記載した燃料噴射量の自動校正方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載した燃料噴射量の自動校正方法において、
前記サブルーチンによる噴射量の校正を目的装置に実装したときの試験運転時に行なうことに加えて、前記マイクロコンピュータまたはその部品、燃料系の各種機器、制御系の各種センサの少なくともいずれか一つを交換したときに行なうことにより補正値を変更し、この変更した補正値により前記基本マップの全部を補正する、
ことを特徴とする燃料噴射量の自動校正方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載した燃料噴射量の自動校正方法において、
回転数が電子式ガバナで制御されるエンジンについて、前記サブルーチンによる噴射量の校正を目的装置に実装したときの試験運転時に行なうことに加えて、エンジン始動後に毎回行なわせ、補正値が前記試験運転時または前回の補正値算出で算出した補正値と異なっているとき、この変化した補正値により前記基本マップの全部を補正する、
ことを特徴とする燃料噴射量の自動校正方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載した燃料噴射量の自動校正方法において、
回転数が電子式ガバナで制御されるエンジンについて、前記サブルーチンによる噴射量の校正を目的装置に実装したときの試験運転時に行なうことに加えて、エンジンが所定運転時間または所定運転回数に達したとき次のエンジン始動後に行なわせ、補正値が前記試験運転時または前回の補正値算出で算出した補正値と異なっているとき、この変化した補正値により前記基本マップの全部を補正する、
ことを特徴とする燃料噴射量の自動校正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子制御される燃料噴射弁によりエンジンに燃料を供給するシステムにおいて、燃料噴射量を自動的に校正する方法、殊に空冷エンジンのようにオープンループによる燃料噴射量制御が行なわれるエンジンに好適な自動校正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子制御される燃料噴射弁によりエンジンの燃料供給を行なうシステムにおける燃料噴射量の公差は、燃料タンクの燃料を加圧する燃料ポンプの圧力精度、加圧された燃料を所定圧力に調整して燃料噴射弁に送入させる圧力レギュレータの調圧精度、燃料噴射弁の流量精度、エンジン運転状態を検知する各種センサの検出精度が合算されたものである。
【０００３】
通常は、燃料噴射量の公差に関与するこれら各部品を部品毎にばらつきに応じて分類し、それぞれのばらつきが相殺されるように部品を選択し組合わせることにより、公差をなるべく小さくするようにしている。この場合、燃料噴射量をフィードバック制御により制御するものにおいては、各部品の選択・組合わせを精密に行なわなくても燃料噴射弁のダイナミックレンジを若干犠牲にするだけで燃料噴射量を目標値に制御することができる。
【０００４】
一方、汎用エンジンなどに用いられる空冷エンジンは最適空熱比が理論空熱比よりも高濃混合気であるため、酸素センサを用いたフィードバック制御を行なうには酸素センサの検出値を絶えず換算或いは補正する手段が必要となってシステム全体が著しく複雑なものとなる。  そこで、オープンループにより燃料噴射量を制御させるものとすると、燃料ポンプ、レギュレータ、燃料噴射弁、センサについてこれらの選択・組合わせを精密に行なうことに加えて、各部品に高精度のものが要求されることから部品単価が上昇し、汎用エンジンに適用できる価格を越えてしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述のように、フィードバック制御がきわめて困難または実際上不可能な空冷エンジンについてオープンループによる燃料噴射量制御を行なう場合、燃料噴射量の公差に関与する各部品が高精度であることが要求され、殊に汎用エンジンに対して価格面で適用することができない、という課題を解決するためになされたものであって、各部品の精度を高めることなくそれらのばらつきによる燃料噴射量の公差を自動的に校正し、最適空燃比の混合気がエンジンに供給される方法を提供することを主な目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明はオープンループによりエンジンに供給する燃料の噴射量を制御するシステムについて、（ａ）マイクロコンピュータにプリセットされているエンジン回転数−燃料噴射量の基本マップから無負荷時における任意のプリセット回転数を選び、且つプリセット回転数よりも低い算出用回転数を設定すること、（ｂ）プリセット回転数に対応するプリセット噴射量から開始してこれより噴射量を増加および減少させて回転数が算出用回転数に低下したときの増量側噴射量および減量側噴射量をそれぞれ求めること、（ｃ）増量側噴射量と減量側噴射量との中央値を算出し、この中央値を最適噴射量とみなしてプリセット噴射量との差を算出すること、（ｄ）算出した差を補正値として基本マップの全部を補正すること、を包含するサブルーチンにより噴射量の校正を自動的且つ任意時期に行なうものとした。
【０００７】
製造されたエンジンの性能試験で最適空燃比を調べる手法としてアイドルフィッシュフック試験法が知られている。  この試験は或る回転数、燃料噴射量を選定してこの燃料噴射量でエンジンを無負荷運転させ、その一方でこれよりも低い回転数を設定してこの回転数に低下するまで噴射量を増量させることと減量させることとを順次行ない、増量側噴射量と減量側噴射量との中央値を選定した回転数での最適噴射量とみなして選定した燃料噴射量との差を補正値とするものであり、この補正値を用いて全運転範囲に亘るエンジン回転数−燃料噴射量の基本マップを作る。
【０００８】
前述のエンジンマッピングは一般に種々の測定機器を具えた試験室で行なわれ、アイドルフィッシュフック試験における燃料噴射量の増加・減少や設定回数に低下したことの確認などは試験者の操作や目視など人的作業によっている。
【０００９】
そして、このようにして作られたエンジン回転数−燃料噴射量の基本マップを記憶させたマイクロコンピュータはエンジンとともに例えば自動車である目的装置に実装される。この場合、エンジンが汎用エンジンのように空冷エンジンであってオープンループによる燃料噴射量制御システムが採用されているものにおいては、燃料系の各種機器や制御系の各種センサの精度、即ち品質のばらつきに基因する噴射量の狂いを補正することができない。
【００１０】
本発明は前述の基本マップ作成に用いられるアイドルフィッシュフック試験の手法を基に構築したプログラムをサブルーチンとしてマイクロコンピュータに入力記憶させておき、特定条件下における最適噴射量の基本マップからのずれをサブルーチンの手順に従って自動的に算出させ、このずれを用いて基本マップの全部を補正するものであり、このことによりエンジンおよびマイクロコンピュータを実装した自動車その他の目的装置に装備されている燃料系の各種機器や制御系の各種センサに格別の高精度のものを使用しなくても、これらの品質のばらつきに基く噴射量の狂いを補正して最適空燃比を与える燃料を噴射することができるものである。
【００１１】
また、本発明は前述の校正方法において、算出した補正値をマイクロコンピュータの不揮発性メモリに記憶させ、エンジン始動毎にこの補正値により基本マップの全部を補正するものとした。このことにより、エンジン始動のたびに前述のサブルーチンに従う噴射量の校正を行なうことなく、直ちに最適空燃比を与える燃料を噴射することができる。
【００１２】
ここで、本発明による噴射量の校正をマイクロコンピュータおよびエンジンを燃料系の各種機器、制御系の各種センサとともに目的装置に実装したときの試験運転時に行なうものとすれば、最初の実運転から最適空燃比を与える燃料を噴射することができる。
【００１３】
しかし、マイクロコンピュータ自体またはその部品、燃料系の燃料ポンプ、圧力レギュレータ、燃料噴射弁、制御系の各種センサであるエンジン回転数センサ、エンジン温度センサ、絞り弁開度センサ、吸入空気量センサなどに経時的劣化や故障を生じたとき、コンピュータの不調、燃料系の各種機器の作動変化や作動不良、制御系の各種センサの異常信号により正常な噴射量制御ができなくなる。このような場合、コンピュータ全体またはその部品を交換したり、著しく劣化した部品や故障した部品を交換するが、本発明では、このような交換を行なったときにもその試験運転時に前述のサブルーチンによる補正値の算出を行なわせ、実装時の試験運転時または前回の補正値算出で得た補正値を部品交換後に算出した補正値に変更してこの変更した補正値により基本マップの全部を補正するものとした。
【００１４】
部品交換後に改めて補正値の算出を行なうことにより、交換した部品のばらつきはもとより、交換しなかった部品の劣化により生じる燃料噴射量の狂いも補正されることとなり、最適空燃比の燃料を噴射させることができる。  尚、このような補正値の変更・修正は回転数が機械式ガバナおよび電子式ガバナのいずれで制御されるエンジンにも適用することができるが、この補正は部品交換を行っなたときの専門家による試験運転時に行なわれるものであることから、機械式ガバナのものに適用するのが好適である。
【００１５】
一方、本発明は部品交換時に限らず、予め設定した任意の時期に前述のサブルーチンによる補正値の算出を行なわせるようにもしている。  即ち、エンジン始動後に毎回、或いはエンジンの所定運転時間または所定回数に達したときの次のエンジン始動後に補正値の算出を行なわせ、補正値が実装時の試験運転時または前回の補正値算出で得た補正値と異なっているとき、この変化した補正値により基本マップの全部を補正するものである。
【００１６】
このことにより、各部品の経時劣化による噴射量の狂いがこまめに補正され、また故障も補正値の変化幅が大きくなることによって発見することが容易に可能となる。尚、エンジン始動後に前述のサブルーチンによる補正値の算出をすることは、電子式ガバナの制御回路に運転者のアクセル操作にかかわらずエンジンを無負荷運転に固定する補助回路を付加することによって容易に実行可能であり、従ってこの手法は電子式ガバナで回転数が制御されるエンジンに通用されるものである。
【００１７】
尚また、マイクロコンピュータに入力記憶させてある前述のサブルーチンの起動は、マイクロコンピュータに信号を送る、専用の外部スイッチを用いる、マイクロコンピュータに時期を予め設定入力しておく、ことによって行なうものとする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。  図１は本発明が適用される燃料噴射装置の概略配置図であって、燃料タンク１の燃料は燃料ポンプ２で加圧されて供給管路３に送出され、その途中で分岐して燃料タンク１に接続した戻し管路４に設置した圧力レギュレータ５により所定圧力に調整されて燃料噴射弁６に導入される。  燃料噴射弁６は吸気管路７の吸気マニホルド枝管に設置され、これより噴射した燃料をエンジン８に供給する。
【００１９】
一方、燃料噴射弁６にエンジン８の運転状態に応じた流量の燃料を噴射させるように開閉駆動信号を送るマイクロコンピュータ１１が具えられており、運転状態を検知するため設置したエンジン８の回転数センサ１２、温度センサ１３、絞り弁９の開度センサ１４、吸入空気量センサ１５からの信号がマイクロコンピュータ１１に入力されるようになっている。  マイクロコンピュータ１１にはエンジン８を製造したときに行なう性能試験で作ったエンジン回転数−燃料噴射量の基本マップをプリセットさせてあり、各センサ１２，１３，１４，１５が検出した値に基いてそのときのエンジン回転数に対応する燃料噴射量を基本マップにより求め、これを最適噴射量と見なして燃料噴射弁６を開閉駆動する。
【００２０】
このとき噴射系を構成する機器である燃料ポンプ２、圧力レギュレータ５、燃料噴射弁６および制御系を構成する各種センサ１２，１３，１４，１５の品質のばらつき、或いはこれらの経時的劣化や故障などによる噴射量の狂いをオープンループにより噴射量制御を行なうシステムについて補正する手順を以下に説明する。
【００２１】
図２はエンジン回転数−燃料噴射量の関係を示す図、図３はマイクロコンピュータ１１にサブルーチンとして記憶させた噴射量校正のフローチャートである。そして、校正を行なうにあたって補正の対象とするエンジン回転数を前述の基本マップ上の無負荷時における回転数から任意のものを選ぶ。これをプリセット回転数Ｎ０とし、これよりも回転数αだけ低い回転数を設定してこれを算出用回転数Ｎ１とする。  また、Ｎ０に対応する燃料噴射量は基本マップ上で最適空燃比を得るものであり、これをプリセット噴射量Ｑ０とする。  図２の破線で示された点（Ｑ０，Ｎ０）をピークとする曲線ｆ（ａ）は燃料噴射量を増減させたときのエンジン回転数の変化を示している。  尚、αはエンジン８の特性に応じて決定しておくものとする。
【００２２】
図３を参照して、エンジン８を始動させてステップ２１で暖機完了を確認したとき、ステップ２２に進んでプリセット噴射量Ｑ０でエンジン８を運転し、続いてステップ２３で噴射量を少しずつ、例えば１％ずつ増量しながらステップ２４でエンジン回転数がＮ１に低下したか否かを判定させ、Ｎ１となったときにそのときの噴射量をステップ２５で増量側噴射量Ｑ１として記憶させる。  次にステップ２６で噴射量をプリセット噴射量Ｑ０に戻し、続いてステップ２７で噴射量を少しずつ、例えば１％ずつ減量しながらステップ２８でエンジン回転数がＮ１に低下したか否かを判定させ、Ｎ１となったときにそのときの噴射量をステップ２９で減量側噴射量Ｑ２として記憶させる。
【００２３】
以上により、算出用回転数Ｎ１を与える増量側噴射量Ｑ１と減量側噴射量Ｑ２とが求められたので、ステップ３０に進んで噴射量をプリセット噴射量Ｑ０に戻す。そして、ステップ３１でＱ１とＱ２との中央値Ｑｃを式（Ｑ１＋Ｑ２）／２により算出する。  即ち、Ｑｃは自動車などに実装したシステムにおけるすべてのばらつきを含んだ実際の最適噴射量とみなすことができるので、ステップ３２でＱｃとプリセット噴射量Ｑ０との差ΔＱを算出し、このΔＱを補正値としてステップ３３で基本マップの全部を補正する。
【００２４】
図２の実線で示された点（Ｑｃ，Ｎ０）をピークとする曲線ｆ（ｂ）はΔＱを用いてｆ（ａ）を補正して得られた特性曲線であり、基本マップの全部に対して噴射量をΔＱだけ補正することにより、エンジン８の全運転域に亘ってオープンループにかかわらず最適空燃比を与えることが可能となる。
【００２５】
補正値ΔＱはステップ３４でマイクロコンピュータ１１の不揮発性メモリに記憶保存され、次のエンジン運転から基本マップをΔＱで補正して得られたマップが使用される。  尚、前述の手順で得られたΔＱの値がゼロの時は基本マップ上の噴射量が最適噴射量であることはいうまでもない。  また、部品交換時や予め設定した任意時期に前述の補正値算出を行なった場合、補正値が前回算出した補正値と異なっているときは新しい補正値を用いて得られたマップを使用することも勿論である。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によるとエンジン回転数−燃料噴射量の基本マップに設定されている噴射量が、さまざまな原因で最適空燃比を与える噴射量からずれたときにこのずれを目的装置に実装したまま自動的に補正し、全運転域に亘って常に最適空燃比でエンジンを運転することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される燃料噴射装置の概略配置図。
【図２】エンジン回転数−燃料噴射量の関係を示す図。
【図３】本発明による噴射量校正の手順を説明するフローチャート。
【符号の説明】
１  燃料ポンプ、４  圧力レギュレータ、６  燃料噴射弁、８  エンジン、１１  マイクロコンピュータ、１２，１３，１４，１５  センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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