JP3788290B2 - 内燃機関制御用大気圧検出方法及び装置 - Google Patents
内燃機関制御用大気圧検出方法及び装置 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関を制御する際に用いる制御条件の一つとして大気圧を検出する大気圧検出方法、及び該方法を実施するために用いる大気圧検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関を制御する際に、大気圧を制御条件として用いることが必要な場合がある。例えば、機関に燃料を供給するインジェクタからの燃料噴射量を制御する際には、吸気管を通してシリンダ内に吸入される吸入空気量の外に、大気圧、吸気温度及び機関の冷却水温度(機関の温度)などを制御条件として検出して、これらの制御条件に対して空燃比を適正な範囲に保つために必要な燃料噴射量を決定している。そのため、インジェクタにより燃料を供給する内燃機関においては、スロットル開度を検出するスロットルセンサ、スロットルバルブよりも下流側の吸気管内圧力を検出する吸気圧センサ、吸気温度センサ、冷却水温度センサ等を設けるとともに、大気圧センサを設けて、これらのセンサの出力から燃料噴射量を演算するようにしている。
【0003】
上記のように、インジェクタからの燃料噴射量を制御する場合には、種々のセンサを機関に取り付けることが必要になるが、これらのセンサのうち、特に大気圧センサ及びスロットルセンサは高価であるため、コストの低減を図るためには、これらのセンサを省略することが望ましい。
【0004】
そこで、インジェクタからの燃料噴射量を制御する方法として、スロットルバルブの開度を検出することなく、内燃機関のスロットルバルブよりも下流側で検出した吸気管内圧力と、機関の回転速度とから機関の吸入空気量を推定して、この吸入空気量と他の制御条件とから所定の空燃比を得るために必要な燃料噴射量を決定するスピードデンシティ方式が広く採用されている。この方式によれば、高価なスロットル開度センサを省略することができるため、コストの低減を図ることができる。
【0005】
一方大気圧センサを用いずに大気圧を検出する方法としては、特開昭59−188530号や特許第2505529号あるいは特許第2505530号に示された方法がが提案されている。
【0006】
特開昭59−188530号に示された方法では、スロットルバルブの下流側の吸気管内圧力を絶対圧として検出し、スロットルバルブ開度が所定の大きさ以上で、機関の回転速度が所定値以下のときに、スロットルバルブ開度と機関の回転速度とに応じて決定した補正値を吸気管内圧力に加算することにより大気圧を求めている。
【0007】
また特許第2505529号及び特許第2505530号に示された方法では、スロットルバルブ開度が、内燃機関の回転速度に応じて予め定めたスロットル開度値よりも大きいときに、吸気管内圧力を検出する吸気圧センサの出力に補正値を加算することにより大気圧を求めるようにしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の大気圧検出方法によれば高価な大気圧センサを省略することができるが、従来の大気圧検出方法では、スロットルバルブの開度を検出することが必須であるため、機関にスロットルセンサを設けることが必要になる。そのため、従来の大気圧検出方法は、スロットルセンサを用いずに機関の回転速度と吸気管内圧力とから吸入空気量を推定して燃料噴射量を決定するスピードデンシティ方式により燃料噴射を制御する内燃機関には適用できないという問題があった。
【0009】
本発明の目的は、大気圧センサ及びスロットルセンサを用いずに大気圧を検出する内燃機関制御用大気圧検出方法及び該方法を実施するために用いる大気圧検出装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、単気筒内燃機関または各気筒毎に吸気管及びスロットルバルブを有する多気筒内燃機関に燃料を供給するインジェクタからの燃料噴射量を制御する際の制御条件として用いる大気圧を検出する方法である。
【0011】
本発明においては、内燃機関のスロットルバルブよりも下流側の吸気管内圧力を所定のサンプル間隔でサンプリングして絶対圧として検出する吸気管内圧力検出手段を設けておき、内燃機関が1燃焼サイクルを行う間にサンプリングされた吸気管内圧力の最大値と最小値との差の絶対値を吸気管内圧力変化量として求めて、該吸気管内圧力変化量が設定値以下のときに吸気管内圧力の最大値を大気圧の検出値とする。
【0012】
単気筒内燃機関や機関の各気筒毎に吸気管及びスロットルバルブが設けられている多気筒内燃機関においては、行程変化に伴って吸気管内の圧力が変動する。単気筒内燃機関や機関の各気筒毎に吸気管及びスロットルバルブが設けられている多気筒内燃機関の吸気管内圧力は、吸気行程が開始されると低下し、吸気行程が終了まで低下を続ける。吸気行程が終了すると、スロットルバルブよりも上流側の大気圧と吸気管内の負圧との差圧により吸気管内に空気が流入するため、吸気管内圧力が大気圧に向けて上昇していく。機関が1燃焼サイクルを行う間の吸気管内圧力の変化を見ると、吸気管内圧力は、吸気行程が終了するタイミング付近で最小値を示し、次の吸気行程が開始されるまでの間の適当なタイミングで最大値を示す。
【0013】
スロットルバルブがほとんど開いていない状態では、吸気管内圧力の変化量(低下量)が大きく、吸気行程が終了した後吸気管内圧力が大気圧に達する前に次の吸気行程が開始されるため、吸気管内圧力の最大値は大気圧よりも低い値を示すが、スロットルバルブがある程度以上開いている状態(機関に軽負荷以上の負荷がかかっている状態)では、吸気管内圧力の変化量が小さくなり、吸気行程が終了した後次の吸気行程が開始されるまでの間に吸気管内圧力が大気圧に到達するため、吸気管内圧力の最大値は大気圧にほぼ等しくなる。従って、吸気管内圧力の最大値と最小値との差の絶対値を吸気管内圧力変化量として求めて、該吸気管内圧力変化量が設定値以下のときに吸気管内圧力の最大値を大気圧の検出値とするようにすれば、高価な大気圧センサ及びスロットルセンサを用いることなく、大気圧を検出することができる。
【0014】
上記の検出方法を実施する大気圧検出装置は、内燃機関の一つの気筒に対して設けられた吸気管内のスロットルバルブよりも下流側で吸気管内圧力を検出するように設けられた吸気圧センサの出力を所定のサンプル間隔でサンプリングして吸気管内圧力を絶対圧として検出する吸気管内圧力検出手段と、内燃機関が1燃焼サイクルを行う間に検出された吸気管内圧力の最大値と最小値とを検出する最大・最小値検出手段と、最大・最小値検出手段により検出された最大値と最小値との差の絶対値を吸気管内圧力変化量として求める吸気管内圧力変化量検出手段と、吸気管内圧力変化量検出手段が吸気管内圧力変化量を求める毎に求められた吸気管内圧力変化量を予め定めた設定値と比較して吸気管内圧力変化量が設定値以下であるときに大気圧検出条件が満たされていると判定する大気圧検出条件判定手段と、内燃機関がn燃焼サイクル(nは1以上の整数)を行う間に、すべての燃焼サイクルで大気圧検出条件判定手段により大気圧検出条件が満たされているとの判定がされたときに最大・最小値検出過程で検出されている吸気管内圧力の最大値を大気圧の検出値として決定する大気圧検出値決定手段とを備えた構成とするのが好ましい。
【0015】
機関の回転速度がそれ程高くなく、吸気管内を通して流れる空気の流量が余り多くない状態では、上記の方法により大気圧をほとんど誤差を伴うことなく検出することができる。
【0016】
ところが、機関の回転速度が高くなり、吸気管内を通して流れる空気の量が多くなると、吸気通路の圧力損失が増大するため、吸気管内圧力の最大値が大気圧に到達しない状態が生じる。このような状態では、吸気管内圧力の最大値そのものを大気圧の検出値とすると検出誤差が大きくなる。従って上記の検出方法を実施するに当たっては、機関の回転速度が設定値以下の運転領域で大気圧の検出を行ってその検出値を記憶させておき、記憶させた大気圧の検出値を制御条件の一つとして低速領域から高速領域までの機関の制御(例えば燃料噴射量の制御)を行うようにするのが好ましい。
【0017】
内燃機関の回転速度の如何に関わりなく常に大気圧を精度よく検出することが必要とされる場合には、吸気管内圧力変化量が設定値以下のときに検出した吸気管内圧力の最大値を大気圧の基礎検出値として、該基礎検出値を回転速度に応じて決定した補正量だけ補正した値を大気圧の検出値とするのが好ましい。
【0018】
この場合、基礎検出値の補正は、基礎検出値に機関の回転速度に応じて決定した補正値を加算することにより行ってもよく、基礎検出値に機関の回転速度に応じて決定した補正係数を乗じることにより行ってもよい。
【0019】
上記のように、吸気管内圧力変化量が設定値以下であるときの吸気管内圧力の最大値を大気圧の基礎検出値として、該基礎検出値を補正することにより大気圧の検出値を求める方法をとる場合、該方法を実施する大気圧検出装置は、内燃機関の一つの気筒に対して設けられた吸気管内のスロットルバルブよりも下流側で吸気管内圧力を検出するように設けられた吸気圧センサの出力を所定のサンプル間隔でサンプリングして吸気管内圧力を絶対圧として検出する吸気管内圧力検出手段と、内燃機関が1燃焼サイクルを行う間に検出された吸気管内圧力の最大値と最小値とを検出する最大・最小値検出手段と、最大・最小値検出手段により検出された最大値と最小値との差の絶対値を吸気管内圧力変化量として求める吸気管内圧力変化量検出手段と、吸気管内圧力変化量検出手段が吸気管内圧力変化量を求める毎に求められた吸気管内圧力変化量を予め定めた設定値と比較して吸気管内圧力変化量が設定値以下であるときに大気圧検出条件が満たされていると判定する大気圧検出条件判定手段と、内燃機関がn燃焼サイクル(nは1以上の整数)を行う間に、すべての燃焼サイクルで大気圧検出条件判定手段により大気圧検出条件が満たされているとの判定がされたときに最大・最小値検出過程で検出されている吸気管内圧力の最大値を大気圧の基礎検出値として決定する大気圧基礎検出値決定手段と、内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、内燃機関の回転速度と大気圧を求めるために基礎検出値に加算する必要がある補正値との関係を与える回転速度・補正値マップを記憶したマップ記憶手段と、回転速度検出手段により検出された内燃機関の回転速度に応じて回転速度・補正値マップから補正値を演算する補正値演算手段と、基礎検出値に補正値を加算して大気圧の検出値を求める大気圧検出値演算手段とを備えた構成とするのが好ましい。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【0021】
図1は、本発明を適用する内燃機関制御装置の一例として、内燃機関に燃料を供給するインジェクタからの燃料噴射量を制御する装置のハードウェアの構成を示したものである。本発明の検出方法は、4サイクル単気筒内燃機関または各気筒毎に吸気管を有する4サイクル多気筒内燃機関に適用することができるが、本実施形態では内燃機関が単気筒4サイクル内燃機関であるとしている。
【0022】
図1において1はCPU101、A/D変換器102、RAM103、ROM104、タイマ105などを備えたマイクロコンピュータ、2は図示しない内燃機関の吸気管に取り付けられたインジェクタである。インジェクタ2は、駆動パルスが与えられたときに、その弁を開いて、図示しない燃料ポンプから与えられている燃料を吸気管内に噴射する。燃料ポンプからインジェクタに与えられる燃料の圧力は一定に保たれているため、インジェクタからの燃料噴射量は駆動パルスのパルス幅(インジェクタの弁が開いている時間)により決まる。
【0023】
3は内燃機関のクランク軸に取り付けられた回転体(例えばフライホイール)に設けられたリラクタ(磁束変化を生じさせるための突起または凹部)を検出して極性が異なるパルス信号を発生するパルサである。パルサ3は例えば、リラクタに対向する磁極部を先端に有する鉄心と、該鉄心に巻回された信号コイルと、該鉄心に磁気結合された永久磁石とを備えていて、リラクタの回転方向の前端側のエッジ及び後端側のエッジをそれぞれ検出したときに極性が異なるパルス信号を発生する。パルサ3が発生する第1及び第2のパルス信号はそれぞれ波形整形回路4及び5により波形整形されてCPUに入力されている。
【0024】
また6は機関の吸気管のスロットルバルブよりも下流側で吸気管内圧力を検出するように設けられた吸気圧センサからなる吸気圧センサ、7は機関の冷却水温度を機関の温度として検出する水温センサ、8は吸気管内の空気の温度を吸気温度として検出する吸気温センサである。吸気圧センサ6,水温センサ7及び吸気温センサ8の出力信号は、入力インターフェース回路9とマイクロコンピュータ内のA/D変換器102とを通してCPU101に入力されている。
【0025】
マイクロコンピュータのCPU101はROM104に記憶された所定のプログラムを実行することにより、本発明の大気圧検出装置を構成するための各手段や、吸気圧センサにより検出された吸気管内圧力及び機関の回転速度に応じて吸入空気量を求める吸入空気量演算手段や、吸入空気量、大気圧、機関の冷却水温度、吸気温度などの制御条件に対して燃料噴射量を演算する噴射量演算手段、燃料噴射タイミングを検出する噴射タイミング検出手段などの機能実現手段を実現し、燃料噴射タイミングが検出されたときにその出力ポートから燃料の噴射時間に相当する信号幅を有する噴射指令信号を出力する。この噴射指令信号は、出力インターフェース回路10を通してインジェクタ駆動回路11に与えられる。インジェクタ駆動回路11は噴射指令信号の信号幅に等しいパルス幅を有する駆動パルスをインジェクタ2に与える。インジェクタ2はインジェクタ駆動回路から駆動パルスが与えられている間その弁を開いて吸気管内に燃料を噴射する。
【0026】
図2乃至図5は、機関の種々の負荷に対して回転速度Nを一定とするようにスロットルバルブの開度を調整した場合の吸気管内圧力の時間的な変化を、機関の行程変化と、パルサ3の出力信号波形とともに示したものである。図2乃至図5の(A)は機関の行程変化を示し、これらの図において「吸」、「圧」、「膨」及び「排」はそれぞれ吸気行程、圧縮行程、膨脹行程及び排気行程を示している。またTDCは機関のクランク軸の回転角度位置がピストンの上死点に相応する位置(上死点位置)に一致するタイミングを示している。
【0027】
図2乃至図5の(B)は、パルサ3が出力する第1及び第2のパルス信号Vp1及びVp2を示したもので、第1のパルス信号Vp1は機関のクランク軸の回転角度位置が上死点位置よりも十分に進角した位置に設定された基準位置に一致するタイミングt1 で発生し、第2のパルス信号Vp2はクランク軸の回転角度位置が上死点付近に設定された機関の始動時及び低速時の点火位置に一致するタイミングt2 で発生する。
【0028】
図2乃至図5の(C)は、機関の種々の負荷に対して機関の回転速度Nを3000[rpm]に保つようにスロットルバルブの開度αを調整した場合の吸気管内圧力Pbの変化を示したもので、図2(C)は、機関の負荷が無負荷に近い状態で、スロットルバルブの開度αがα1 のとき(スロットルバルブがほぼ全閉状態にあるとき)の吸気管内圧力Pbの変化を示し、図3(C)は、機関の負荷を増加させて、スロットルバルブの開度αをα2 (>α1 )とした場合の吸気管内圧力Pbの変化を示している。また図4(C)は、更に負荷を重くしてスロットルバルブ開度αをα3 としたときの吸気管内圧力Pbの変化を示し、図5(C)は、機関の負荷を更に重くしてスロットルバルブの開度αをα4 (>α3 )としたとき(スロットルバルブをほぼ全開状態にしたとき)の吸気管内圧力Pbの変化を示している。図2(C)乃至図4(C)において、Pbmax及びPbminはそれぞれ機関が1燃焼サイクルを行う間に生じる吸気管内圧力の最大値及び最小値を示し、Pair は大気圧を示している。またΔPbは、機関が1燃焼サイクルを行う間に生じる吸気管内圧力変化量を示している。この吸気管内圧力変化量は、最大値Pbmaxと最小値Pbminの差の絶対値で与えられる。
【0029】
単気筒内燃機関や各気筒毎に吸気管を有する多気筒内燃機関の吸気管内圧力は、特にスロットルバルブがほとんど開いていない状態にあるとき(機関が無負荷に近い状態にあるとき)に、行程変化に対して大きな変動を示す。スロットルバルブがほとんど開いていない状態では、図2(C)に示すように、吸気管内圧力は内燃機関の燃焼サイクルが吸気行程に入ると急激に低下し、吸気行程が終了するまで低下を続ける。吸気行程が終了するとスロットルバルブの上流の大気圧と吸気管内の高い負圧(気圧が極低い状態)との差圧によりスロットルバルブの周辺部の僅かな隙間を通して吸気管内に空気が流入するため、吸気管内圧力は緩やかに上昇する。スロットルバルブがほとんど開いていない状態では、吸気管内圧力が大気圧Pair に達する前に次の吸気行程が開始され、吸気管内圧力は再び急激に低下する。このような状態では、吸気管内圧力が大気圧に達することはないため、吸気管内圧力の最大値Pbmaxを大気圧の検出値とすることはできない。
【0030】
これに対し、機関にある程度の負荷がかかってスロットルバルブ開度αがα2 になると、図3に示すように、吸気行程終了後の吸気管内への吸気の充填速度が速くなるため、次の吸気行程が開始される前に吸気管内圧力が大気圧Pair に達するようになり、吸気管内圧力変化量ΔPbは無負荷に近い図2の状態での値ΔPb1よりも小さい値ΔPb2を示す。
【0031】
機関の負荷が更に重くなってスロットルバルブが更に開かれ、その開度がα3 になると、図4に示すように、吸気管内圧力変化量が更に少なくなり、負荷が更に重くなってスロットルバルブ開度がα4 (ほぼ全開状態)になると、図5(C)に示すように吸気管内圧力の低下はほとんど見られなくなる。
【0032】
上記の結果から、スロットルバルブがある程度開かれていて、吸気管内圧力変化量ΔPbがある値以下になる状態では、吸気管内圧力の最大値が大気圧に達するため、吸気管内圧力の最大値Pbmaxを大気圧の検出値とすることができることが分かる。
【0033】
本発明の検出方法は、上記のような吸気管内圧力の特性に着目して、スロットルセンサ及び大気圧センサを用いることなく、大気圧を検出するもので、吸気管内圧力変化量があらかじめ定めた設定値以下の値を示す領域を大気圧検出可能領域とし、この大気圧検出可能領域が検出されているときに吸気管内圧力の最大値を大気圧の検出値とする。
【0034】
即ち本発明においては、内燃機関のスロットルバルブよりも下流側の吸気管内圧力を所定のサンプル間隔でサンプリングして絶対圧として検出する吸気管内圧力検出手段を設けておき、内燃機関が1燃焼サイクルを行う間にサンプリングされた吸気管内圧力の最大値と最小値との差の絶対値を吸気管内圧力変化量として求めて、該吸気管内圧力変化量が設定値以下のときに吸気管内圧力の最大値を大気圧の検出値とする。
【0035】
大気圧検出可能領域を検出するために用いる吸気管内圧力変化量の設定値は、実験結果に基づいて、吸気管内圧力の最大値Pbmaxが始めて大気圧に達するときの値よりも僅かに小さい値、例えば図3のΔPb2に設定する。
【0036】
本発明の大気圧検出方法は、マイクロコンピュータを用いて実施するが、本発明を実施するに当たっては、内燃機関が1燃焼サイクルを行う間に検出された吸気管内圧力の最大値と最小値とを検出する最大・最小値検出過程と、最大・最小値検出過程で検出された最大値と最小値との差の絶対値を吸気管内圧力変化量として求める吸気管内圧力変化量検出過程と、吸気管内圧力変化量検出過程で吸気管内圧力変化量が求められる毎に求められた吸気管内圧力変化量を予め定めた設定値と比較して吸気管内圧力変化量が設定値以下であるときに大気圧検出条件が満たされていると判定する大気圧検出条件判定過程とを前記内燃機関のn燃焼サイクル(nは1以上の整数)に亘って行って、n燃焼サイクルに亘って行われたn回の大気圧検出条件判定過程のすべてで大気圧検出条件が満たされていると判定されたときに最大・最小値検出過程で検出されている吸気管内圧力の最大値を大気圧の検出値とするようにするのが好ましい。
【0037】
この場合、n回の大気圧検出条件判定過程のすべてで大気圧検出条件が満たされていると判定されたときに、n燃焼サイクルのうちの最後の燃焼サイクルで検出された吸気管内圧力の最大値を大気圧の検出値としてもよく、n燃焼サイクルのそれぞれで検出された吸気管内圧力のn個の最大値の平均値を大気圧の検出値としてもよい。
【0038】
上記の検出方法を実施する大気圧検出装置は、内燃機関の一つの気筒に対して設けられた吸気管内のスロットルバルブよりも下流側で吸気管内圧力を検出するように設けられた吸気圧センサの出力を所定のサンプル間隔でサンプリングして吸気管内圧力を絶対圧として検出する吸気管内圧力検出手段と、内燃機関が1燃焼サイクルを行う間に検出された吸気管内圧力の最大値と最小値とを検出する最大・最小値検出手段と、最大・最小値検出手段により検出された最大値と最小値との差の絶対値を吸気管内圧力変化量として求める吸気管内圧力変化量検出手段と、吸気管内圧力変化量検出手段が吸気管内圧力変化量を求める毎に求められた吸気管内圧力変化量を予め定めた設定値と比較して吸気管内圧力変化量が設定値以下であるときに大気圧検出条件が満たされていると判定する大気圧検出条件判定手段と、内燃機関がn燃焼サイクル(nは1以上の整数)を行う間に、すべての燃焼サイクルで大気圧検出条件判定手段により大気圧検出条件が満たされているとの判定がされたときに最大・最小値検出過程で検出されている吸気管内圧力の最大値を大気圧の検出値として記憶装置に記憶させる大気圧検出値決定手段とを備えた構成とすることができる。
【0039】
上記の各手段は、ROM104に記憶されたプログラムをCPU101に実行させることにより実現することができる。
【0040】
なお各気筒毎に吸気管が設けられている多気筒内燃機関に本発明の検出方法を適用する場合には、吸気管内の圧力の検出をすべての吸気管について行ってそれぞれの吸気管内圧力に基づいて検出した大気圧の検出値を平均してもよいが、一般には、内燃機関の一つの気筒に対して設けられた吸気管内のスロットルバルブよりも下流側で吸気管内圧力を検出するように設けた一つの吸気圧センサの出力を所定のサンプル間隔でサンプリングすることにより吸気管内圧力を検出して、その検出値に基づいて大気圧の検出を行えば十分である。
【0041】
本発明を実施するに当たっては、マイクロコンピュータ内のタイマに吸気管内圧力のサンプル間隔の計測を行わせて、該タイマがサンプル間隔を計測する毎に吸気圧センサの出力を読み込む過程を、CPUが実行するプログラムに設けておき、この過程と図1に示した吸気圧センサ6とにより、内燃機関の一つの気筒に対して設けられた吸気管内のスロットルバルブよりも下流側で吸気管内圧力を検出する吸気圧センサの出力を所定のサンプル間隔でサンプリングして吸気管内圧力を絶対圧として検出する吸気管内圧力検出手段を構成しておく。
【0042】
そして、吸気管内圧力をサンプリングする毎に、割り込みルーチンを実行させることにより、前記最大・最小値検出手段と、吸気管内圧力変化量検出手段と、大気圧検出条件判定手段と、大気圧検出値決定手段とを構成して、前記最大・最小値検出過程と、吸気管内圧力変換量検出過程と、大気圧検出条件判定過程と、大気圧検出条件が満たされているときに吸気管内圧力の最大値を大気圧の検出値として決定する過程とを行う。
【0043】
本発明に係わる大気圧検出装置を構成し、本発明に係わる大気圧検出方法を実施するために、吸気管内圧力がサンプリングされる毎にCPUにより実行される割り込みルーチンのアルゴリズムの一例を図6乃至図8に示した。
【0044】
図6乃至図8に示したフローチャートにおいて、PbADは新たにサンプリングした吸気管内圧力を示し、PbmaxS及びPbminSはそれぞれ同じ燃焼サイクルで今までに検出されて記憶装置(RAM)に記憶されている吸気管内圧力の最大値及び最小値である。
【0045】
このアルゴリズムに従う場合には、サンプルタイミングが検出された時に先ず図6のステップ1で吸気管内圧力PbADを読み込み、次いでステップ2において新たに読み込んだ吸気管内圧力PbADを今までに検出されている吸気管内圧力の最大値PbmaxSと比較する。その結果PbAD>PbmaxSであるときには、ステップ3で今回検出された吸気管内圧力PbADを吸気管内圧力の最大値PbmaxSとして、吸気管内圧力の最大値を更新した後、図7のステップ6に移行する。最初は吸気管内圧力の最大値が求められていないため、ステップ2に続いてステップ3が実行される。ステップ2でPbAD≦PbmaxSと判定されたときには、ステップ4に進んでPbADを今まで検出された吸気管内圧力の最小値Pbminと比較する。その結果、PbAD<PbminSであると判定されたときには、今回検出された吸気管内圧力PbADを最小値PbminSとして図7のステップ6に移行する。ステップ4においてPbAD≧PbminSと判定されたときには、図7のステップ6に移行する。最初にステップ4が実行される際には未だ吸気管内圧力の最小値が検出されていないため、ステップ4から図7のステップ6に移行する。
【0046】
図7のステップ6では、今回のサンプルタイミングが燃焼サイクルの基準タイミングであるか否かを判定する。ここで燃焼サイクルの基準タイミングは、1燃焼サイクルが終了したか否かを判定する際の基準とするタイミングである。この基準タイミングは例えば、クランク軸の回転角度位置が排気行程終了時の上死点位置に一致するタイミングか、またはクランク軸の回転角度位置が排気行程終了時の上死点位置に一致するタイミング付近のタイミングに設定する。
【0047】
排気行程終了時にパルス信号を発生するカム軸センサが機関に取りつけられている場合には、該カム軸センサの出力パルスを検出することにより上記基準タイミングを検出することができる。
【0048】
また本実施形態のように、パルサ3がクランク軸の上死点位置(ピストンの上死点に相応する回転角度位置)に近い位置で第2のパルス信号を発生するように構成されている場合には、吸気管内圧力が最小値を示した後にパルサ3が最初に第2のパルス信号Vp2を発生するタイミングを燃焼サイクルの基準タイミングとすることもできる。
【0049】
図7のステップ6を実行した結果、今回のサンプルタイミングが基準タイミングに一致していると判定されたときには、ステップ7に進んで既に求められている吸気管内圧力の最大値PbmaxSをPbmaxとして、吸気管内圧力の最大値を確定し、更にステップ8において既に求められている吸気管内圧力の最小値PbminSをPbminとして吸気管内圧力の最小値を確定する。次いでステップ9でPbmaxSを記憶していたRAMの内容及びPbminSを記憶していたRAMの内容をクリアし、ステップ10で吸気管内圧力変化量ΔPb=Pbmax−Pbminを演算して演算結果をRAMに記憶させる。
【0050】
次いで図8のステップ11に移行してΔPbとその設定値ΔPb2とを比較し、ΔPb<ΔPb2であるときにステップ12に進んで燃焼サイクルが行われた回数を計数する燃焼サイクルカウンタをカウントアップする。次いでステップ13に進んで燃焼サイクルカウンタの計数値CTを設定値n(nは1以上の整数)と比較し、CT<nである判定されたときに今回のサンプルタイミングにおける割り込みルーチンを終了する。なお設定値nは3乃至4(n=3〜4)に設定するのが好ましい。
【0051】
またステップ13においてCT≧nであると判定されたときにはステップ14に進んで、n回行われた燃焼サイクルのうちの最後の燃焼サイクルで検出された吸気管内圧力の最大値Pbmaxを大気圧の検出値Paとして記憶させる。図8のステップ11においてΔPb≧ΔPb2であると判定されたときには、ステップ15に進んで燃焼サイクルカウンタをリセットし、その計数値CTを0にする。
【0052】
図7のステップ6において今回のサンプルタイミングが基準タイミングでないと判定されたときには、何もしないで図8のENDに移行して今回のサンプルタイミングにおける割り込みルーチンを終了する。
【0053】
本実施形態では、図6のステップ2乃至5と図7のステップ6乃至9とにより最大・最小値検出手段が実現され、吸気管内圧力がサンプリングされる毎にこれらのステップが実行されることにより、1燃焼サイクルの期間に検出された吸気管内圧力の最大値Pmax Sと最小値Pmin Sとが検出される。
【0054】
また図7のステップ10により最大・最小値検出手段により検出された最大値と最小値との差の絶対値を吸気管内圧力変化量ΔPbとして求める吸気管内圧力変化量検出手段が実現される。
【0055】
更に、図8のステップ11により、吸気管内圧力変化量検出手段が吸気管内圧力変化量ΔPbを求める毎に求められた吸気管内圧力変化量を予め定めた設定値ΔPb2と比較して吸気管内圧力変化量が設定値以下であるときに大気圧検出条件が満たされていると判定する大気圧検出条件判定手段が実現される。
【0056】
また図8のステップ12乃至14により、内燃機関がn燃焼サイクル(nは1以上の整数)を行う間に、すべての燃焼サイクルで大気圧検出条件判定手段により大気圧検出条件が満たされているとの判定がされたときに最大・最小値検出過程で検出されている吸気管内圧力の最大値を大気圧の検出値として決定して記憶装置に記憶させる大気圧検出値決定手段が実現される。
【0057】
上記の説明では、機関の回転速度を3000[rpm](一定)とした。このように、機関の回転速度がそれ程高くなく、吸気管内を通して流れる空気の流量が余り多くない状態では、上記の方法により大気圧をほとんど誤差を伴うことなく検出することができる。
【0058】
ところが、機関の回転速度が高くなり、吸気管内を通して流れる空気の量が多くなると、吸気通路の圧力損失が増大するため、吸気管内圧力の最大値が大気圧に到達しない状態が生じる。このような状態では、吸気管内圧力の最大値そのものを大気圧の検出値とすると検出誤差が大きくなる。従って上記の検出方法を実施するに当たっては、機関の回転速度が設定値以下の運転領域で大気圧の検出を行ってその検出値を記憶させておき、記憶させた大気圧の検出値を制御条件の一つとして低速領域から高速領域までの機関の制御(例えば燃料噴射量の制御)を行うようにするのが好ましい。
【0059】
内燃機関の回転速度の如何に関わりなく常に大気圧を精度よく検出することが必要とされる場合には、吸気管内圧力変化量が設定値以下のときに検出した吸気管内圧力の最大値を大気圧の基礎検出値として、該基礎検出値を回転速度に応じて決定した補正量だけ補正した値を大気圧の検出値とするのが好ましい。
【0060】
この場合、基礎検出値の補正は、基礎検出値に機関の回転速度に応じて決定した補正値を加算することにより行ってもよく、基礎検出値に機関の回転速度に応じて決定した補正係数を乗じることにより行ってもよい。
【0061】
上記のように、吸気管内圧力の最大値を補正して大気圧の検出値を求める場合には、内燃機関の一つの気筒に対して設けられた吸気管内のスロットルバルブよりも下流側で吸気管内圧力を検出するように設けられた吸気圧センサの出力を所定のサンプル間隔でサンプリングして吸気管内圧力を絶対圧として検出する吸気管内圧力検出手段を設けておいて、内燃機関が1燃焼サイクルを行う間に検出された吸気管内圧力の最大値と最小値とを検出する最大・最小値検出過程と、最大・最小値検出過程で検出された最大値と最小値との差の絶対値を吸気管内圧力変化量として求める吸気管内圧力変化量検出過程と、吸気管内圧力変化量検出過程で吸気管内圧力変化量が求められる毎に求められた吸気管内圧力変化量を予め定めた設定値と比較して吸気管内圧力変化量が設定値以下であるときに大気圧検出条件が満たされていると判定する大気圧検出条件判定過程とを内燃機関のn燃焼サイクル(nは1以上の整数)に亘って行い、n燃焼サイクルに亘って行われたn回の大気圧検出条件判定過程のすべてで大気圧検出条件が満たされていると判定されたときに最大・最小値検出過程で検出されている吸気管内圧力の最大値を大気圧の基礎検出値として、該基礎検出値に内燃機関の回転速度に応じて決定した補正値を加算した値を大気圧の検出値とする。
【0062】
この場合も、n回の大気圧検出条件判定過程のすべてで大気圧検出条件が満たされていると判定されたときに、n燃焼サイクルのうちの最後の燃焼サイクルで検出された吸気管内圧力の最大値を基礎検出値としてもよく、n燃焼サイクルのそれぞれで検出された吸気管内圧力のn個の最大値の平均値を基礎検出値としてもよい。
【0063】
上記の検出方法を実施する大気圧検出装置は、内燃機関の一つの気筒に対して設けられた吸気管内のスロットルバルブよりも下流側で吸気管内圧力を検出するように設けられた吸気圧センサの出力を所定のサンプル間隔でサンプリングして吸気管内圧力を絶対圧として検出する吸気管内圧力検出手段と、内燃機関が1燃焼サイクルを行う間に検出された吸気管内圧力の最大値と最小値とを検出する最大・最小値検出手段と、最大・最小値検出手段により検出された最大値と最小値との差の絶対値を吸気管内圧力変化量として求める吸気管内圧力変化量検出手段と、吸気管内圧力変化量検出手段が吸気管内圧力変化量を求める毎に求められた吸気管内圧力変化量を予め定めた設定値と比較して吸気管内圧力変化量が設定値以下であるときに大気圧検出条件が満たされていると判定する大気圧検出条件判定手段と、内燃機関がn燃焼サイクル(nは1以上の整数)を行う間に、すべての燃焼サイクルで大気圧検出条件判定手段により大気圧検出条件が満たされているとの判定がされたときに最大・最小値検出過程で検出されている吸気管内圧力の最大値を大気圧の基礎検出値として決定する大気圧基礎検出値決定手段と、内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、内燃機関の回転速度と大気圧を求めるために基礎検出値に加算する必要がある補正値との関係を与える回転速度・補正値マップを記憶したマップ記憶手段と、前記回転速度検出手段により検出された内燃機関の回転速度に応じて回転速度・補正値マップから補正値を演算する補正値演算手段と、基礎検出値に補正値を加算して大気圧の検出値を求める大気圧検出値演算手段とを備えた構成とすることができる。
【0064】
内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段は、例えば、パルサ3の出力パルスの発生間隔(時間間隔)を検出するタイマと、該タイマにより検出されたパルスの発生間隔を回転速度に換算する演算を行う過程とにより構成することができる。
【0065】
上記のように、大気圧検出条件が満たされたときに吸気管内圧力の最大値Pbmaxを大気圧の基礎検出値として、この基礎検出値Pbmaxに補正を加えることにより大気圧の検出値を求めるようにする場合には、内燃機関の回転速度と、大気圧を求めるために基礎検出値に加算する必要がある補正値との関係を与える回転速度・補正値マップをマイクロコンピュータのROMに記憶させておくとともに、前記図6乃至図8に示した割り込みルーチンの各過程のうち、図8に示したステップ14を、例えば図9に示したステップ14A及び14Bのように変更すればよい。
【0066】
即ち、この場合には、ステップ13において、燃焼サイクルカウンタの計数値CTが設定値nに達したと判定されたときに、図9のステップ14Aで現在の機関の回転速度の検出値NDATAと回転速度・補正値マップとを用いて、現在の回転速度に対する補正値Cpaを演算し、次いでステップ14Bで基礎検出値Pbmaxに補正値Cpaを加算する演算を行って、大気圧の検出値Paを演算する。
【0067】
この場合、図9のステップ14Aにより補正値演算手段が構成され、ステップ14Bにより、大気圧検出値演算手段が構成される。
【0068】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、機関が1燃焼サイクルを行う間に生じる吸気管内圧力の最大値と最小値との差の絶対値を吸気管内圧力変化量として検出して、この変化量が設定値以下で、吸気行程が開始されるまでの間に吸気管内圧力が大気圧に達する状態にあるときに、検出された吸気管内圧力の最大値を大気圧の検出値とするようにしたので、スロットルセンサ及び大気圧センサを用いることなく、大気圧を検出して内燃機関の制御に用いる制御条件の一つとすることができる利点がある。
【0069】
また本発明において、吸気管内圧力変化量が設定値以下のときに検出されている吸気管内圧力の最大値を大気圧の基礎検出値として、該基礎検出値を回転速度により決まる補正量だけ補正することにより大気圧の検出値を求めるようにした場合には、機関の回転速度が高い状態でも大気圧の検出値を正確に得ることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する内燃機関制御装置のハードウェアの構成例を示した構成図である。
【図2】スロットルバルブが全閉に近い状態での内燃機関の吸気管内圧力の時間的な変化を、機関の行程変化及びパルサの出力信号波形とともに示したタイミングチャートである。
【図3】スロットルバルブの開度を図2の状態よりも大きくしたときの内燃機関の吸気管内圧力の時間的な変化を、機関の行程変化及びパルサの出力信号波形とともに示したタイミングチャートである。
【図4】スロットルバルブの開度を図3の状態よりも大きくしたときの内燃機関の吸気管内圧力の時間的な変化を、機関の行程変化及びパルサの出力信号波形とともに示したタイミングチャートである。
【図5】スロットルバルブの開度を図4の状態よりも大きくしてスロットルバルブをほぼ全開状態としたときの内燃機関の吸気管内圧力の時間的な変化を、機関の行程変化及びパルサの出力信号波形とともに示したタイミングチャートである。
【図6】本発明の実施形態において、吸気管内圧力をサンプリングする毎にCPUが実行する割り込みルーチンのプログラムの一部の構成を示したフローチャートである。
【図7】同プログラムの他の部分の構成を示したフローチャートである。
【図8】同プログラムの更に他の部分の構成を示したフローチャートである。
【図9】本発明の実施形態において、吸気管内圧力の最大値を大気圧の基礎検出値として、該基礎検出値に補正値を加算することにより大気圧の検出値を求める場合に実行される割り込みルーチンのプログラムの図8に相当する部分の構成の一例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
1…マイクロコンピュータ、2…インジェクタ、3…パルサ、6…吸気圧センサ、7…水温センサ、8…吸気温度センサ。
Claims (11)
- 内燃機関に燃料を供給するインジェクタからの燃料噴射量を制御する際の制御条件として大気圧を検出する方法であって、
前記内燃機関のスロットルバルブよりも下流側の吸気管内圧力を所定のサンプル間隔でサンプリングして絶対圧として検出する吸気管内圧力検出手段を設けておき、前記内燃機関が1燃焼サイクルを行う間にサンプリングされた吸気管内圧力の最大値と最小値との差の絶対値を吸気管内圧力変化量として求めて、該吸気管内圧力変化量が設定値以下のときに前記吸気管内圧力の最大値を大気圧の検出値とすることを特徴とする内燃機関制御用大気圧検出方法。 - 内燃機関に燃料を供給するインジェクタからの燃料噴射量を制御する際の制御条件として大気圧を検出する方法であって、
前記内燃機関のスロットルバルブよりも下流側の吸気管内圧力を所定のサンプル間隔でサンプリングして絶対圧として検出する吸気管内圧力検出手段を設けておき、前記内燃機関が1燃焼サイクルを行う間にサンプリングされた吸気管内圧力の最大値と最小値との差の絶対値を吸気管内圧力変化量として求めて、該吸気管内圧力変化量が設定値以下のときに前記吸気管内圧力の最大値を大気圧の基礎検出値とし、前記基礎検出値を前記内燃機関の回転速度に応じて決定した補正量だけ補正した値を大気圧の検出値とすることを特徴とする内燃機関制御用大気圧検出方法。 - 単気筒内燃機関または各気筒毎に吸気管とスロットルバルブが設けられている多気筒内燃機関に燃料を供給するインジェクタからの燃料噴射量を制御する際の制御条件として大気圧を検出する方法であって、
前記内燃機関の一つの気筒に対して設けられた吸気管内のスロットルバルブよりも下流側で吸気管内圧力を検出するように設けられた吸気圧センサの出力を所定のサンプル間隔でサンプリングして吸気管内圧力を絶対圧として検出する吸気管内圧力検出手段を設けておき、
前記内燃機関が1燃焼サイクルを行う間に検出された前記吸気管内圧力の最大値と最小値とを検出する最大・最小値検出過程と、前記最大・最小値検出過程で検出された最大値と最小値との差の絶対値を吸気管内圧力変化量として求める吸気管内圧力変化量検出過程と、前記吸気管内圧力変化量検出過程で吸気管内圧力変化量が求められる毎に求められた吸気管内圧力変化量を予め定めた設定値と比較して前記吸気管内圧力変化量が前記設定値以下であるときに大気圧検出条件が満たされていると判定する大気圧検出条件判定過程とを前記内燃機関のn燃焼サイクル(nは1以上の整数)に亘って行い、
前記n燃焼サイクルに亘って行われたn回の大気圧検出条件判定過程のすべてで大気圧検出条件が満たされていると判定されたときに前記最大・最小値検出過程で検出されている吸気管内圧力の最大値を大気圧の検出値とすること、
を特徴とする内燃機関制御用大気圧検出方法。 - 前記n回の大気圧検出条件判定過程のすべてで大気圧検出条件が満たされていると判定されたときには、前記n燃焼サイクルのうちの最後の燃焼サイクルで検出された最大値を前記大気圧の検出値とする請求項3に記載の内燃機関制御用大気圧検出方法。
- 前記n回の大気圧検出条件判定過程のすべてで大気圧検出条件が満たされていると判定されたときには、前記n燃焼サイクルでそれぞれ検出された吸気管内圧力のn個の最大値の平均値を前記大気圧の検出値とする請求項3または4に記載の内燃機関制御用大気圧検出方法。
- 前記内燃機関の回転速度が設定値以下になっている状態で前記大気圧検出条件が満たされているときにのみ前記吸気管内圧力の最大値を大気圧の検出値とする過程を行う請求項3乃至5のいずれか一つに記載の内燃機関制御用大気圧検出方法。
- 単気筒内燃機関または各気筒毎に吸気管とスロットルバルブが設けられている多気筒内燃機関に燃料を供給するインジェクタからの燃料噴射量を制御する際の制御条件として大気圧を検出する方法であって、
前記内燃機関の一つの気筒に対して設けられた吸気管内のスロットルバルブよりも下流側で吸気管内圧力を検出するように設けられた吸気圧センサの出力を所定のサンプル間隔でサンプリングして吸気管内圧力を絶対圧として検出する吸気管内圧力検出手段を設けておき、
前記内燃機関が1燃焼サイクルを行う間に検出された前記吸気管内圧力の最大値と最小値とを検出する最大・最小値検出過程と、前記最大・最小値検出過程で検出された最大値と最小値との差の絶対値を吸気管内圧力変化量として求める吸気管内圧力変化量検出過程と、前記吸気管内圧力変化量検出過程で吸気管内圧力変化量が求められる毎に求められた吸気管内圧力変化量を予め定めた設定値と比較して前記吸気管内圧力変化量が前記設定値以下であるときに大気圧検出条件が満たされていると判定する大気圧検出条件判定過程とを前記内燃機関のn燃焼サイクル(nは1以上の整数)に亘って行い、
前記n燃焼サイクルに亘って行われたn回の大気圧検出条件判定過程のすべてで大気圧検出条件が満たされていると判定されたときに前記最大・最小値検出過程で検出されている吸気管内圧力の最大値を大気圧の基礎検出値として、該基礎検出値を内燃機関の回転速度に応じて決定した補正量だけ補正した値を大気圧の検出値とすること、
を特徴とする内燃機関制御用大気圧検出方法。 - 前記n回の大気圧検出条件判定過程のすべてで大気圧検出条件が満たされていると判定されたときには、前記n燃焼サイクルのうちの最後の燃焼サイクルで検出された吸気管内圧力の最大値を前記基礎検出値とする請求項7に記載の内燃機関制御用大気圧検出方法。
- 前記n回の大気圧検出条件判定過程のすべてで大気圧検出条件が満たされていると判定されたときには、前記n燃焼サイクルのそれぞれで検出された吸気管内圧力のn個の最大値の平均値を前記基礎検出値とする請求項6に記載の内燃機関制御用大気圧検出方法。
- 単気筒内燃機関または各気筒毎に吸気管とスロットルバルブが設けられている多気筒内燃機関に燃料を供給するインジェクタからの燃料噴射量を制御する際の制御条件として大気圧を検出する大気圧検出装置であって、
前記内燃機関の一つの気筒に対して設けられた吸気管内のスロットルバルブよりも下流側で吸気管内圧力を検出するように設けられた吸気圧センサの出力を所定のサンプル間隔でサンプリングして吸気管内圧力を絶対圧として検出する吸気管内圧力検出手段と、
前記内燃機関が1燃焼サイクルを行う間に検出された前記吸気管内圧力の最大値と最小値とを検出する最大・最小値検出手段と、
前記最大・最小値検出手段により検出された最大値と最小値との差の絶対値を吸気管内圧力変化量として求める吸気管内圧力変化量検出手段と、
前記吸気管内圧力変化量検出手段が吸気管内圧力変化量を求める毎に求められた吸気管内圧力変化量を予め定めた設定値と比較して前記吸気管内圧力変化量が前記設定値以下であるときに大気圧検出条件が満たされていると判定する大気圧検出条件判定手段と、
前記内燃機関がn燃焼サイクル(nは1以上の整数)を行う間に、すべての燃焼サイクルで前記大気圧検出条件判定手段により大気圧検出条件が満たされているとの判定がされたときに前記最大・最小値検出過程で検出されている吸気管内圧力の最大値を大気圧の検出値として決定して記憶装置に記憶させる大気圧検出値決定手段と、
を具備したことを特徴とする内燃機関制御用大気圧検出装置。 - 単気筒内燃機関または各気筒毎に吸気管とスロットルバルブが設けられている多気筒内燃機関に燃料を供給するインジェクタからの燃料噴射量を制御する際の制御条件として大気圧を検出する大気圧検出装置であって、
前記内燃機関の一つの気筒に対して設けられた吸気管内のスロットルバルブよりも下流側で吸気管内圧力を検出するように設けられた吸気圧センサの出力を所定のサンプル間隔でサンプリングして吸気管内圧力を絶対圧として検出する吸気管内圧力検出手段と、
前記内燃機関が1燃焼サイクルを行う間に検出された前記吸気管内圧力の最大値と最小値とを検出する最大・最小値検出手段と、
前記最大・最小値検出手段により検出された最大値と最小値との差の絶対値を吸気管内圧力変化量として求める吸気管内圧力変化量検出手段と、
前記吸気管内圧力変化量検出手段が吸気管内圧力変化量を求める毎に求められた吸気管内圧力変化量を予め定めた設定値と比較して前記吸気管内圧力変化量が前記設定値以下であるときに大気圧検出条件が満たされていると判定する大気圧検出条件判定手段と、
前記内燃機関がn燃焼サイクル(nは1以上の整数)を行う間に、すべての燃焼サイクルで前記大気圧検出条件判定手段により大気圧検出条件が満たされているとの判定がされたときに前記最大・最小値検出過程で検出されている吸気管内圧力の最大値を大気圧の基礎検出値として決定して記憶装置に記憶させる大気圧基礎検出値決定手段と、
前記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記内燃機関の回転速度と大気圧を求めるために前記基礎検出値に加算する必要がある補正値との関係を与える回転速度・補正値マップを記憶したマップ記憶手段と、
前記回転速度検出手段により検出された内燃機関の回転速度に応じて前記回転速度・補正値マップから補正値を演算する補正値演算手段と、
前記基礎検出値に前記補正値を加算して大気圧の検出値を求める大気圧検出値演算手段と、
を具備したことを特徴とする内燃機関制御用大気圧検出装置。
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