JP3084038B2 - 内燃機関の脈動ノイズ除去フィルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スロットルバルブの開度に応じた吸気流量
の脈動波を計測し、この計測値から内燃機関の動作を適
切にコントロールするための基準値を得る内燃機関の脈
動ノイズ除去フィルタに関する。

（従来の技術） 一般に、インジェクタの燃料噴射量等は、電子制御ユ
ニット（ECU）によってコントロールされている。

そして、たとえば燃料噴射量の制御においては、スロ
ットルバルブの開度に応じた吸入空気流量をエアフロー
メータによって計測し、この計測値に適合させてインジ
ェクタの噴射動作を制御している。

このような燃料噴射量を制御する電子制御装置とし
て、たとえば実開昭59−105040号公報には、機関回転数
又は吸入空気流量等を検出し、これらの検出値から加重
平均法によって平均値を求め、この求めた加重平均値に
応じて噴射すべき燃料を適切に制御するものが開示され
ている。

つまり、加重平均法は、たとえば第６図に示すよう
に、エアフローメータによる吸入空気流量の計測値は脈
動ノイズが重畳された計測値Ａから平均値ＲAを求める
ものであり、この平均値ＲAに基づいて燃料噴射量が制
御されている。

そして、加重平均法による平均値に基づき、燃料噴射
制御を行うことにより、出力制御、運転性能、始動性、
燃費等の向上が図られる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した従来の加重平均法では、制御
応答の向上を図る上で十分ではない。

つまり、第６図に示したように、吸入空気流量を計測
するエアフローメータからの計測値Ａは、振幅P,Qを有
した脈動波である。

そして、加重平均法によって求められた平均値ＲA
は、特に、スロットル開度が急変した場合において、制
御応答の遅れを生じてしまう。

このような制御応答の遅れが発生すると、特に円滑な
加減速フィーリングを得ることができない。

本発明は、このような事情に対処して成されたもの
で、車両性能の向上を図ることができる内燃機関の脈動
ノイズ除去フィルタに関する。

（課題を解決するための手段） 本発明の内燃機関の脈動ノイズ除去フィルタは、上記
目的を達成するために、内燃機関を制御するために用い
られるセンサの計測値に重畳する脈動ノイズを除去する
フィルタにおいて、上記センサにより計測される脈動ノ
イズの振幅を予めパラメータとして格納するメモリと、
上記センサの計測値をデジタル値に変換する変換手段
と、上記変換手段による脈動ノイズを含んだデジタル変
換値を、上記メモリに格納されているパラメータで補正
処理してフィルタ出力するフィルタ演算手段とを具備す
ることを特徴としている。

（作用） 脈動ノイズが重畳するエアフローメータ等のセンサの
計測値は、A/D変換器によりデジタルデータに変換さ
れ、フィルタ演算回路がそのデジタルデータをメモリに
格納されている脈動ノイズの振幅に対応するパラメータ
P,Qで補正処理することにより、センサの計測値に沿っ
て追従する基準値を算出する。

（実施例） 以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づいて説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例の内燃機関の脈動ノイズ
除去フィルタに係る４サイクルエンジンの全体構成を示
すものである。

同図に示すように、エンジン本体１のシリンダ２内に
は、ピストン３が往復動可能に嵌合されている。ピスト
ン３にはコンロッド４が取付けられており、コンロッド
４はクランク軸５に固着されたクランク６の偏心位置に
取付けられている。

エンジン本体１の燃焼室７を形成するシリンダヘッド
８には、吸気バルブ９、点火プラグ10及び排気バルブ11
が設けられている。

シリンダヘッド８の上部には、吸気バルブ９に通じる
吸気ポート12及び排気バルブ11に通じる吸気ポート13が
設けられている。

吸気ポート12には排気管14が設けられており、この吸
気管14には、この上流側からエアフィルタ15、エアフロ
ーメータ16、スロットルバルブ17、スロットル開度セン
サ18及びインジェクタ19が設けられている。

一方、排気ポート13には排気管20が設けられており、
この排気管20にはマフラ21が取付けられている。

なお、図中22はクランク角センサを示している。ま
た、上述したエアフローメータ16、スロットル開度セン
サ18及びクランク角センサ22からの検出信号は、制御ユ
ニット23に取込まれるようになっている。更に、制御ユ
ニット23は、これらの検出信号に基づいて燃料噴射制御
及び点火時期制御を行う制御信号を上述した点火プラグ
10及びインジェクタ19に出力するようになっている。

ここで、制御ユニット23には、エアフローメータ16か
らの計測値をディジタルデータに変換するA/D変換器2
4、後述する脈動波の振幅P,Qをパラメータとして格納し
ているメモリ25、A/D変換器24によって変換されたディ
ジタルデータ及びメモリ25のパラメータに基づいて脈動
波に沿った基準値を求めるフィルタ演算回路26、フィル
タ演算回路26の出力に基づいてインジェクタ19の燃料噴
射量をコントロールするコントロール回路27が設けられ
ている。

第２図は、上記のフィルタ演算回路26の演算フローを
示すものである。

ただし、同図に示す演算フローの中で、Ｘは現在の計
測値、Yoldは前回のフィルタ出力、Ynewは今回のフィル
タ出力、P,Qは脈動波の振幅のパラメータをそれぞれ示
している。

まず、（ステップ201）において“Yold＞Ｘ＋P"の関
係が判断され、この関係が成立する場合は（ステップ20
2）において“Ynew＝Ｘ＋P"の演算が行われる。これに
対し、その関係が成立しない場合は（ステップ203）に
おいて“Yold＜Ｘ−Q"の関係が判断される。この関係が
成立する場合は（ステップ204）において“Ynew＝Ｘ−
Q"の演算が行われる。これに対し、その関係が成立しな
い場合は（ステップ205）において“Ynew＝Yold"の演算
が行われる。

第３図（ａ）は、第２図に示したフィルタ演算回路26
による演算フローの具体的な一例を示すもので、スロッ
トルバルブ17を急閉した場合についてである。ただし、
同図に示すものは、計測値Ｘを105〜45、振幅P,Qを５、
演算開始時のYoldを100としている。

同図に示すように、前回のフィルタ出力Yoldを100、
計測値Ｘを105としたとき、今回のフィルタ出力Ynewは1
00となる。

次ぎに、計測値Ｘを103としたときのYoldは、前回の
フィルタ出力Ynewの100となり、このときのフィルタ出
力Ynewは100となる。

同様にして、計測値X100〜45に対するフィルタ出力Yn
ewを求めると、 Ｘ＝100→Ynew＝100、Ｘ＝95→Ynew＝100、Ｘ＝90→Y
new＝95、Ｘ＝85→Ynew＝90、Ｘ＝80→Ynew＝85、Ｘ＝7
5→Ynew＝80、Ｘ＝70→Ynew＝75、Ｘ＝65→Ynew＝70、
Ｘ＝60→Ynew＝65、Ｘ＝55→Ynew＝60、Ｘ＝52→Ynew＝
57、Ｘ＝50→Ynew＝55、Ｘ＝48→Ynew＝53、Ｘ＝45→Yn
ew＝50 となる。

第３図（ｂ）は、第２図に示したフィルタ演算回路26
による演算フローの具体的な他の例を示すもので、スロ
ットルバルブ17を急開した場合についてである。ただ
し、同図に示すものは、計測値Ｘを45〜105、振幅P,Qを
５、演算開始時のYoldを50としている。

同図に示すように、前回のフィルタ出力Yoldを50、計
測値Ｘを45としたとき、今回のフィルタ出力Ynewは50と
なる。

次ぎに、計測値Ｘを48としたときのYoldは、前回のフ
ィルタ出力Ynewの50となり、このときのフィルタ出力Yn
ewは50となる。

同様にして、計測値X50〜105に対するフィルタ出力Yn
ewを求めると、 Ｘ＝50→Ynew＝50、Ｘ＝52→Ynew＝50、Ｘ＝55→Ynew
＝50、Ｘ＝60→Ynew＝55、Ｘ＝65→Ynew＝60、Ｘ＝70→
Ynew＝65、Ｘ＝75→Ynew＝70、Ｘ＝80→Ynew＝75、Ｘ＝
85→Ynew＝80、Ｘ＝90→Ynew＝85、Ｘ＝95→Ynew＝90、
Ｘ＝100→Ynew＝95、Ｘ＝103→Ynew＝98、Ｘ＝105→Yne
w＝100 となる。

第４図は、上記のフィルタ演算回路26の演算フローに
基づいて得られた出力値ＲBの一例を、従来の加重平均
法による出力値ＲAと対比させて示すものである。な
お、図中Ａはエアフローメータ16によって計測された脈
動波形を示している。

また、第５図は、空気流量とブーストとの挙動を示す
ものである。

これらの図に示すように、エアフローメータ16によっ
て得られた脈動波形Ａに対し、フィルタ演算回路26を介
して得られる出力値ＲBは、従来の加重平均法による出
力値ＲAと比べてもより追従的となっていることが解
る。

次に、上述した構成の制御ユニット23による４サイク
ルエンジンの制御動作について説明する。

まず、エンジンを始動すると、吸気バルブ９が開き、
そこからインジェクタ19による制御ユニット23からの燃
料噴射パルス信号に応じた所定の燃料とスロットルバル
ブ17の開度に応じた量の吸気との混合ガスがピストン３
の下降によるシリンダ２内の負圧によって吸込まれる。

下降し終えたピストン３は、クランク軸５の動作で上
昇し、混合ガスを1/8〜1/9の体積に圧縮する。ピストン
３が上死点に達した頃、点火プラグ10にから火花が飛び
混合ガスが燃焼し、膨張する力がピストン３を押し下げ
る。

爆発により下降したピストン３は再び上昇を開始する
が、このとき排気バルブ11が開くので、燃え終った廃ガ
スをシリンダ２外に押し出して４サイクルの最終工程を
終了する。

その後は、再度吸入工程からの繰り返しにより、エン
ジンの運転が継続される。

そして、たとえば第４図に示したように、スロットル
バルブ17の開度が100のとき、エアフローメータ16によ
って脈動波が計測されると、A/D変換器24がその計測値
をディジタルデータに変換する。次いで、フィルタ演算
回路26がそのディジタルデータとメモリ25に格納されて
いるP,Qのパラメータとに基づき、脈動波Ａに沿った基
準値を算出する。

この後、コントロール回路27は、フィルタ演算回路26
の算出結果に基づいて、インジェクタ19の燃料噴射時期
をコントロールする。

このように、本実施例では、フィルタ演算回路によ
り、空気流量の脈動波のディジタルデータとメモリ内の
P,Qのパラメータとに基づき、脈動波に沿った基準値を
算出するようにしたので、スロットルバルブの開度に見
合った燃料噴射量を適切にコントロールすることができ
る。

なお、本実施例では、本発明を、空気流量の脈動波に
沿った基準値を算出し、燃料噴射量をコントロールする
場合について説明したが、この例に限らずブーストやエ
ンジンの回転数の脈動波に沿った基準値を算出する場合
に適用してもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の内燃機関の脈動ノイズ
除去フィルタによれば、フィルタ演算回路により、セン
サ計測値のデジタルデータを脈動ノイズの振幅に対応す
るパラメータP,Qでフィルタ処理し、センサ計測値に沿
って追従する基準値を算出するようにしたので、このセ
ンサ計測値に基づく燃料噴射量の演算等、内燃機関の各
種制御を適切に行うことができ、特に過渡期における制
御を精度よく行うことができるようになるので、車両性
能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内燃機関の脈動ノイズ除去フィルタの
一実施例を示す４サイクルエンジンの全体構成図、第２
図は第１図のフィルタ演算回路の演算フローを示すフロ
ーチャート、第３図（ａ），（ｂ）は第２図のフィルタ
演算回路による演算フローの具体的な例を示す図、第４
図は第２図のフィルタ演算回路の演算フローに基づいて
得られた出力値ＲBの一例を、従来の加重平均法による
出力値ＲAと対比させて示す図、第５図は第２図のフィ
ルタ演算回路の演算フローに基づいた空気流量とブース
トとの挙動を示す図、第６図は従来の加重平均法による
得られた出力値を示す図である。 16……エアフローメータ、17……スロットルバルブ、18
……スロットル開度センサ、19……インジェクタ、23…
…制御ユニット、24……A/D変換器、25……メモリ、26
……フィルタ演算回路、27……コントロール回路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関を制御するために用いられるセン
   サの計測値に重畳する脈動ノイズを除去するフィルタに
   おいて、 上記センサにより計測される脈動ノイズの振幅を予めパ
   ラメータとして格納するメモリと、 上記センサの計測値をデジタル値に変換する変換手段
   と、 上記変換手段による脈動ノイズを含んだデジタル変換値
   を、上記メモリに格納されているパラメータで補正処理
   してフィルタ出力するフィルタ演算手段とを具備するこ
   とを特徴とする内燃機関の脈動ノイズ除去フィルタ。