JP2567016B2 - 内燃機関の吸気管圧力の測定方法 - Google Patents

内燃機関の吸気管圧力の測定方法

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JP2567016B2 JP63043420A JP4342088A JP2567016B2 JP 2567016 B2 JP2567016 B2 JP 2567016B2 JP 63043420 A JP63043420 A JP 63043420A JP 4342088 A JP4342088 A JP 4342088A JP 2567016 B2 JP2567016 B2 JP 2567016B2
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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、内燃機関の吸気管圧力の測定方法に関し、
たとえば内燃機関の燃料噴射制御のために吸気管圧力を
測定するための方法に関する。
従来の技術 従来から、内燃機関の吸気管圧力とその内燃機関の単
位時間当りの回転数とに基づいて、燃料噴射量を制御す
る電子制御燃料噴射方法が用いられている。吸気管に圧
力検出器を設け、この実際に測定された吸気管圧力に基
づいて燃料噴射量を制御すると、たとえば急加速時など
のような過渡時の応答性が低下するので、従来から第1
式に基づいて、吸気管圧力先読み値PMNiを演算し、この
値PMNiに基づいて燃料噴射量を決定する方法が提案され
ている(特願昭61-277020号参照)。なお、添え字i
は、サンプリング回を示す。
PMNi=PMADi+K1・(PMADi−PMADi-1)+K2・(DLPMi−
DLPMi-1) …(1) PMADi :今回の吸気管圧力アナログ/デジタル変換値 PMADi-1:1サンプル周期前の吸気管圧力アナログ/デジ
タル値 K1 :回転数により変化する先読み係数 DLPMi :今回の吸気管圧力差分 DLPMi-1:1サンプル周期前の吸気管圧力差分 K2 :回転数により変化する補正係数 このようにして実際に吸入空気が内燃機関のシリンダ
に入り、吸気下死点に至るまでの時間分、吸気管圧力を
先読みしている。これによつてたとえば第9図(1)の
ライン1に示すように圧力検出器によつて吸気管圧力
を検出したとき、吸気管圧力先読み値PMNiはラインl2に
示されるように求められ、したがつて加速時の応答性が
良好となる。なおラインl3は、前述の第1式において係
数K2を零として補正を行つたときの吸気管圧力先読み値
の特性を示している。
発明が解決すべき課題 このような第9図(1)のラインl2で示される吸気管
圧力先読み値PMNiは、内燃機関の単位時間当りの回転数
が大きく、したがつてサンプル周期が充分に小さい場合
は、好ましい値が得られるけれども、内燃機関回転数が
低く、したがつてサンプル周期が大きい場合には、第9
図(2)のラインl2aで示されるように、アンダーシユ
ート部分Aを生じてしまい、適切な燃料噴射量を得るこ
とができない。吸気管圧力のサンプル周期は、たとえば
クランク角180度毎に、クランク角に同期して行われ
る。
本発明の目的は、内燃機関の吸気管圧力を、応答性を
向上し、しかも正確に推測して測定することができるよ
うにした内燃機関の吸気管圧力の測定方法を提供するこ
とである。
課題を解決するための手段 本発明は、吸気管圧力をクランク角に同期して複数回
繰り返して検出し、 検出された吸気管圧力に基づいて吸気管圧力の1階微
分値を演算して求め、 1階微分値に、予め定める第1係数を掛算して第1補
正項を演算して求め、 1階微分値に基づいて2階微分値を演算して求め、 この2階微分値は予め定めた範囲内に定め、 2階微分値に、予め定める第2係数を掛算して第2補
正項を演算して求め、 検出された吸気管圧力に、第1補正項と第2補正項と
を加算して、実際に内燃機関に吸入される空気の吸気管
圧力を推測することを特徴とする内燃機関の吸気管圧力
の測定方法である。
また本発明は、前記範囲は、単位時間当りの回転数が
増大するにつれて広くなるように制限値が定められるこ
とを特徴とする。
さらにまた本発明は、前記範囲は、時間経過に伴つて
狭くなるように制限値が定められることを特徴とする。
また本発明は、前記範囲は、クランク角に同期して狭
くなるように制限値が定められることを特徴とする。
作用 本発明に従えば、実際に検出した吸気管圧力の1階微
分値に基づいて第1補正項を求め、その1段微分値から
2階微分値を求め、この2階微分値によつて第2補正項
を求め、第1補正項と第2補正項とを、実際に検出され
た吸気管圧力に加算して、実際に内燃機関に吸入される
空気の吸気管圧力を推測し、この2階微分値は予め定め
た範囲内に定めるようにしたので、もしも範囲を定めな
いとしたときに生じる過補正を防止し、推測吸気管圧力
がアンダーシユートを生じることを防ぐことができる。
こうして吸気管圧力の応答性を向上するとともに、正確
な吸気管圧力を推測することが可能になる。
実施例 第1図は、本発明の一実施例の全体の系統図である。
内燃機関13には複数のシリンダE1〜Emが形成され、これ
らのシリンダE1〜Emには吸気管15から燃焼用空気が供給
される。吸気管15には、スロツトル弁16が介在される。
スロツトル弁16を介する燃焼用空気は、サージタンク14
から各シリンダE1〜Em毎に個別に設けられた吸気管路A1
〜Amに導かれる。各吸気管路A1〜Amには、それぞれ燃料
噴射弁B1〜Bmが設けられ、各シリンダE1〜Emにおける1
回毎の爆発行程において、後述する処理装置31によつて
定められた燃料量を噴射する。各シリンダE1〜Emには、
それぞれ吸気弁C1〜Cmと排気弁D1〜Dmとが設けられる。
内燃機関13は、たとえば点火プラグG1〜Gmを有する4サ
イクル火花点火内燃機関である。
サージタンク14には、吸気圧を検出するための圧力検
出器19が設けられる。内燃機関13には、クランク角を検
出するためのクランク角検出器28が設けられ、またスロ
ツトル弁16の開度を検出するために弁開度検出器30が設
けられる。排気管20の途中には、酸素濃度検出器21が設
けられ、排ガスは三元触媒22で浄化されて、外部に排出
される。
マイクロコンピユータなどによつて実現される処理装
置31は、入力インタフエイス32と、入力されるアナログ
信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換
器33と、処理回路34と、出力インタフエイス35と、メモ
リ36とを含む。メモリ36は、リードオンリメモリおよび
ランダムアクセスメモリを含む。本発明の実施例では、
検出器19,21,28,30などからの出力に応答して、燃料噴
射弁B1〜Bmから噴射される1回の爆発行程毎の燃料噴射
量を制御する。
圧力検出器19によつて検出される吸気管圧力は、加速
時において第2図に(1)で示される。圧力検出器19の
出力は、処理装置31によつてクランク角に同期して、た
とえばクランク角180度毎にアナログ/デジタル変換回
路33によつてデジタル値に変換されて取り込まれてサン
プリングされる。
この検出された吸気管圧力の1階微分値ΔPM1は第2
式で示される。
ΔPMi=(PMADi−PMADi-1) …(2) ここでPMADiは今回のサンプリング値における吸気管圧
力のデジタル値であり、PMADi-1は1サンプリング周期
前の吸気管圧力のデジタル値である。この1階微分値Δ
PMiは第2図(2)に示されるとおりである。
処理装置31に含まれる処理回路34によつて演算される
2階微分値ΔΔPMiは、第3式で示されるとおりであ
る。
ΔΔPMi=(ΔPMi−ΔPMi-1) …(3) ここでΔPMiは今回のサンプリング値における吸気管圧
力によつて求めた吸気管圧力差分、すなわち1階微分値
であり、ΔPMi-1は1サンプリング周期前に求めた吸気
管圧力の差分、すなわち1階微分値である。こうして得
られる2階微分値ΔΔPMiは、第2図(3)に示される
とおりである。
処理回路34は、第2式および第3式の演算結果に基づ
き、次の第4式で示される演算を行つて吸気管圧力の推
測値PMNiを演算して求める。
PMNi=PMADi+K1・ΔPMi+K2・ΔΔPMi …(4) ここでK1は予め定めた第1係数であり、K1・ΔPMiは第
1補正項である。またK2は第2係数であり、K2・ΔΔPM
iは第2補正項である。
次に第3図を参照して処理回路34の動作を説明する。
ステツプn1において、吸気管圧力推定値PMNiを計算すべ
きタイミングになつたことが判断されると、ステツプn2
に移り、圧力検出器19からの出力に基づいて吸気管圧力
のデジタル値PMADiを算出する。そこでステツプn3で
は、1階微分値ΔPMiを前述の第2式のように求める。
次にステツプn4において、第1係数K1を、前述のステ
ツプn3において求めた1階微分値ΔPMiに掛算して第1
補正項を演算して求める。
次にステツプn5では、前述の第3式に基づいて2階微
分値ΔΔPMiを求める。
ステツプn6では、2階微分値ΔΔPMiが予め定めた範
囲内にあるか、すなわち|ΔΔPMi|が上限値LVL以下で
あるかが判断され、その2階微分値の絶対値|ΔΔPMi|
が上限値LVLを超えているときには、ステツプn7に移
り、|ΔΔPMi|を前記予め定めた上限値LVLとし、これ
によつて2階微分値ΔΔPMiを所定範囲内に抑える。
ステツプn8では、2階微分値ΔΔPMiに予め定める第
2係数K2を掛算して、第2補正項を演算して求める。こ
うして第4式に基づき吸気管圧力推定値PMNを第4式の
ように得ることができる。
第4図は、上限値LVLのメモリ36にストアされている
マツプを示す。上限値LVLは、内燃機関13の単位時間当
りの回転数が増大するにつれて増大するように定められ
る。すなわち、2階微分値ΔΔPMiの範囲は回転数の増
大につれて広くなる。この第4図の実施例では、回転数
がごく小さいときには、上限値LVLは、値LVL1に定めら
れ、回転数が増大してゆくにつれてその上限値LVLは増
大する。回転数が予め定めた値NE1に達したとき以降
は、値LVL2に一定に定められる。したがつて処理回路34
では、第5図のステツプr1において、上限値を変化すべ
き一定時間間隔毎のタイミングであることが判断される
と、ステツプr2に移り、第4図に従つて上限値LVLが内
燃機関の単位時間当りの回転数に応じて変化される。
第6図に示されるように、内燃機関13の加速時では、
圧力検出器19によつて検出される吸気管圧力がラインl4
で示されるように変化するとき、本発明に従えば、ライ
ンl5で示されるように応答性が向上された吸気管圧力推
定値が得られ、このラインl5で示される吸気管圧力推定
値はアンダーシユートを生じない。一方、前述の第9図
に関連して述べた従来技術では、ラインl2a,l3の特性と
なる。したがつて本発明に従うラインl5の特性によれ
ば、応答性が向上されるとともに、内燃機関13に実際に
吸入される空気に正確な値が推測されることがわかる。
第7図は、本発明の他の実施例の上限値LVLの時間経
過に伴つて変化する特性を示すグラフである。この実施
例では、上限値LVLは、加速の過度時における時間経過
に伴つて変化する。過渡時の当初では、上限値LVL3に定
められ、時刻t1以降においては、その上限値LVLは値LVL
3から時間経過に伴つて減少するように定められる。し
たがつて過渡時の時間経過に伴つて、2階微分値ΔΔPM
iの範囲が狭くなる。このことによつても、また吸気管
圧力の推測値を適切な値に定めて過補正を防止すること
ができる。
第8図は、本発明の他の実施例の上限値LVLをクラン
ク角に応じて変化させる状態を示すグラフである。この
実施例では、上限値LVLはクランク角検出器28によつて
検出されるクランク角に応じて、減少するように定めら
れる。したがつて過渡時において、予め定めたクランク
角、たとえば180度毎に上限値LVLを減少させ、これによ
つて吸気管圧力の推測値を正確な値に設定することが可
能になる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、検出された吸気管圧力
の2階微分値を、予め定めた上限値以下に抑制すること
によつて、吸気管圧力の推測値の過補正を防止し、実際
に内燃機関に吸入される空気の吸気管圧力の応答性を向
上し、しかも正確に推測することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の全体の系統図、第2図は加
速時における吸気管圧力とそれに関連する値の波形図、
第3図および第5図は処理回路34の動作を説明するため
のフローチヤート、第4図は本発明の一実施例の2階微
分値の上限値LVLを内燃機関の単位時間当りの回転数に
応じて変化する状態を示すグラフ、第6図は本発明に従
つて得られる吸気管圧力の推測値の時間経過を示すグラ
フ、第7図は本発明の他の実施例の上限値LVLの時間経
過に伴つて変化する特性を示すグラフ、第8図は本発明
のさらに他の実施例の上限値LVLをクランク角に応じて
変化させる状態を示すグラフ、第9図は先行技術の吸気
管圧力の変化を示すグラフである。 13……内燃機関、14……サージタンク、15……吸気管、
16……スロツトル弁、19……圧力検出器、28……クラン
ク角検出器、30……弁開度検出器、31……処理装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 櫛 直人 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−131841(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸気管圧力をクランク角に同期して複数回
    繰り返して検出し、 検出された吸気管圧力に基づいて吸気管圧力の1階微分
    値を演算して求め、 1階微分値に、予め定める第1係数を掛算して第1補正
    項を演算して求め、 1階微分値に基づいて2階微分値を演算して求め、 この2階微分値は予め定めた範囲内に定め、 2階微分値に、予め定める第2係数を掛算して第2補正
    項を演算して求め、 検出された吸気管圧力に、第1補正項と第2補正項とを
    加算して、実際に内燃機関に吸入される空気の吸気管圧
    力を推測することを特徴とする内燃機関の吸気管圧力の
    測定方法。
  2. 【請求項2】前記範囲は、単位時間当りの回転数が増大
    するにつれて広くなるように制限値が定められることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の内燃機関の吸気
    管圧力の測定方法。
  3. 【請求項3】前記範囲は、時間経過に伴つて狭くなるよ
    うに制限値が定められることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の内燃機関の吸気管圧力の測定方法。
  4. 【請求項4】前記範囲は、クランク角に同期して狭くな
    るように制限値が定められることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の内燃機関の吸気管圧力の測定方法。
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