JP3954761B2 - エンジンの電子制御燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの電子制御燃料噴射装置に関し、詳しくは、エンジン回転速度に基づいて燃料噴射量を演算する構成の電子制御燃料噴射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、エンジンの回転速度及び吸入空気流量に基づいて燃料噴射量を演算し、該燃料噴射量に対応するパルス幅の駆動信号を電磁式の燃料噴射弁に出力して、エンジンへの燃料噴射量を制御する構成の電子制御燃料噴射装置が知られている(特開平10−009023号公報等参照)。
【0003】
ここで、エンジンの吸入空気流量はエアフローメータによって検出され、エンジンの回転速度は、クランク角センサから出力される角度検出信号の周期を計測することで検出していた。前記角度検出信号としては、一般的に、各気筒の行程位相差毎(4気筒であれば180°CA毎)に出力されて、各気筒毎の燃料噴射・点火時期制御の基準タイミングとなる基準角度信号を用いていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の基準角度信号に基づきエンジン回転速度を検出する構成では、4気筒であれば180°CA毎にエンジン回転速度が更新されることになるため、回転速度が急変する場合に応答遅れによって実際の回転速度と検出値との間にずれが生じ、以って、燃料噴射量に誤差が生じて燃焼混合気の空燃比が目標からずれてしまうという問題があった。
【0005】
ここで、例えば10°CA毎に出力される単位角度信号の周期を計測してエンジン回転速度を検出させる構成とすれば、前記応答遅れを小さくして実際の回転速度と検出値との間のずれを縮小させることができるが、単位角度信号の周期を計測する場合、回転変動が小さい高回転域では、シリンダ吸気量に影響しない回転変動を拾ってしまい、基準角度信号の周期を計測させる場合よりも空燃比制御精度が悪化してしまうという問題があった。
【0006】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、エンジン回転速度の急変に対する検出応答性を確保しつつ、過剰応答で検出することを回避できるエンジンの電子制御燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項1記載の発明は、エンジン回転速度に基づいて燃料噴射量を演算する構成のエンジンの電子制御燃料噴射装置において、異なる検出応答性でエンジン回転速度をそれぞれ検出し、前記異なる検出応答性で検出されたエンジン回転速度相互の偏差を演算し、前記偏差の絶対値が所定値以上であるときに、検出応答性が高い方のエンジン回転速度を、燃料噴射量を演算するためのエンジン回転速度として選択し、前記偏差の絶対値が前記所定値未満であるときに、検出応答性が低い方のエンジン回転速度を、燃料噴射量を演算するためのエンジン回転速度として選択することを特徴とする。
【0008】
かかる構成によると、比較的高い検出応答性で検出されたエンジン回転速度と、比較的低い検出応答性で検出されたエンジン回転速度とを比較し、両者にずれが生じた場合には、比較的低い検出応答性で検出されたエンジン回転速度が、検出応答遅れによって実回転に対してずれたものと判断し、高い検出応答性での検出に切り換えるようにする。
【0009】
請求項2記載の発明では、前記検出応答性の違いが、検出周期の違いであることを特徴とする。かかる構成によると、検出周期を長くすることでエンジン回転速度の検出応答性が低下し、検出周期を短くすることでエンジン回転速度の検出応答性が高くなるので、検出応答性が得られる検出周期を選択する。
【0010】
請求項3記載の発明では、所定クランク角度毎に出力される角度検出信号の周期を計測することでエンジン回転速度を検出する構成であって、周期を計測するクランク角度を変化させることでエンジン回転速度の検出周期を変化させることを特徴とする。かかる構成によると、例えば気筒間の行程位相差毎の基準角度信号の周期を計測する場合と、単位角度信号の周期を計測する場合とでは、基準角度信号の周期を計測する場合の方が、検出周期が長くなって検出応答性としては低下することになる。
【0011】
請求項4記載の発明では、前記周期を計測するクランク角度が、気筒間の行程位相差に相当する角度と、気筒間の行程位相差に相当する角度よりも小さい角度とに切り換えられることを特徴とする。かかる構成によると、前記周期を計測するクランク角度が、気筒間の行程位相差に相当する角度と、気筒間の行程位相差に相当する角度よりも小さく検出応答性の高い角度とに切り換えられる。
【0012】
請求項5記載の発明では、前記エンジン回転速度の検出結果を平滑化処理するときの平滑化度合いを変化させることで、前記エンジン回転速度の検出応答性を異ならせることを特徴とする。かかる構成によると、エンジン回転速度の検出値を平滑化処理(例えば加重平均演算)してから燃料噴射量の演算に用いるときに、前記平滑化処理における平滑化度合い(加重重み)が運転条件に応じて変更され、平滑化度合いを変化させることでエンジン回転速度の検出応答性を変化させる。
【0013】
請求項6記載の発明では、前記燃料噴射量の演算に用いるエンジン回転速度の検出応答性を徐々に変化させることを特徴とする。かかる構成によると、検出応答性を切り換えるときに、ステップ的に変化させるのではなく、検出応答性を切り換え後の検出応答性に向けて徐々に変化させる。例えば、検出周期を短くして検出応答性を高くするときには、検出周期を切り換え前の周期から徐々に短くする。
【0014】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によると、検出応答性が比較的低いために実回転速度の変化に追従できていない状態を判断して、高応答への切り換えを的確に行わせることができるという効果がある。
【0015】
請求項2記載の発明によると、エンジン回転速度の検出周期を変化させることで、エンジン回転速度の検出応答性を運転条件毎に適正化できるという効果がある。請求項3,4記載の発明によると、周期を計測するクランク角度を変化させることで、エンジン回転速度の検出応答性を運転条件毎に適正化できるという効果がある。
【0016】
請求項5記載の発明によると、エンジン回転速度の平滑化度合いを変化させることで、エンジン回転速度の検出応答性を運転条件毎に適正化できるという効果がある。
【0017】
請求項6記載の発明によると、エンジン回転速度の検出応答性の切り換えに伴ってエンジン回転速度の検出結果が急変し、以って、空燃比が急変することを回避できるという効果がある。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。図1は、実施の形態におけるエンジンを示す図であり、この図に示すエンジン1は、後述するように、筒内噴射式の火花点火ガソリンエンジンである。但し、エンジンを、筒内噴射式のガソリンエンジンに限定するものではなく、ポート噴射を行わせるエンジンであっても良い。
【0019】
エンジン1には、エアクリーナ2を通過した空気が、スロットル弁3で計量され、吸気弁4を介してシリンダ内に吸引される。電磁式の燃料噴射弁5は燃焼室内に直接燃料(ガソリン)を噴射する構成であり、該燃料噴射弁5から噴射された燃料によってシリンダ内に混合気が形成される。
【0020】
前記混合気は、点火栓6による火花点火によって着火燃焼し、燃焼排気は、排気弁7を介してシリンダ内から排出され、触媒8で浄化された後に大気中に放出される。
【0021】
マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット10は、前記燃料噴射弁5による燃料噴射及び点火栓6による点火(図示しない点火コイルの一次側への通電)を制御するものであり、前記コントロールユニット10には各種のセンサからの信号が入力される。
【0022】
前記各種センサとして、エンジン1の吸入空気流量Qを検出するエアフローメータ11、クランク角10°毎の単位角度信号POS及びクランク角180°毎の基準角度信号REFを出力するクランク角センサ12、排気中の酸素濃度に感応して燃焼混合気の空燃比を検出する酸素センサ15、前記スロットル弁3の開度TVOを検出するスロットルセンサ16、冷却水温度Twを検出する水温センサ17等が設けられている。
【0023】
尚、前記基準角度信号REFの出力周期であるクランク角180°は、4気筒であるエンジン1における気筒間の行程位相差に相当する角度である。上記のコントロールユニット10、燃料噴射弁5及び各種センサによって電子制御燃料噴射装置が構成されるものであり、本実施形態における燃料噴射制御の様子を、図2〜図4のフローチャートに従って説明する。
【0024】
図2のフローチャートは、クランク角センサ12から単位角度信号POSが出力される毎に実行されるようになっており、ステップS11では、本ルーチンの前回実行時から今回までの経過時間として、単位角度信号POSの発生周期を求め、次のステップS12では、前記単位角度信号POSの発生周期から、エンジン回転速度Ne10を算出する。
【0025】
従って、図2のフローチャートによってクランク角10°毎に(検出周期をクランク角10°として)エンジン回転速度Ne10が検出される。一方、図3のフローチャートは、クランク角センサ12から基準角度信号REFが出力される毎に実行されるようになっており、ステップS21では、本ルーチンの前回実行時から今回までの経過時間として、基準角度信号REFの発生周期を求め、次のステップS22では、前記基準角度信号REFの発生周期から、エンジン回転速度Ne180を算出する。
【0026】
従って、図3のフローチャートによってクランク角180°毎に(検出周期をクランク角180°として)エンジン回転速度Ne180が検出される。図4のフローチャートは、所定時間(例えば4msec)毎に実行されるようになっており、まず、ステップS31では、エアフローメータ11で検出されたエンジン1の吸入空気流量Qを読み込む。
【0027】
尚、エアフローメータ11を加重平均演算などにより平滑化する場合には、平滑化処理後の吸入空気流量Qを読み込むようにする。ステップS32では、前記図2,3のフローチャートでそれぞれに検出されたエンジン回転速度Ne10及びエンジン回転速度Ne180の最新値を読み込む。
【0028】
ステップS33Aでは、エンジン回転速度Ne 10 とエンジン回転速度Ne 180 との偏差の絶対値が、所定値以上であるか否かを判別する。
【0029】
エンジン回転速度Ne 10 とエンジン回転速度Ne 180 との偏差の絶対値が、所定値以上である場合には、実際のエンジン回転速度の急変に対してエンジン回転速度Ne 180 に検出遅れが生じて、応答遅れが小さく実際の回転速度に近いエンジン回転速度Ne 10 との間に偏差が生じたものと推定する。そして、ステップS34へ進み、燃料噴射量の演算に用いるエンジン回転速度Neとして、検出周期が短く検出応答性が高いエンジン回転速度Ne 10 を選択する。
【0030】
一方、エンジン回転速度Ne 10 とエンジン回転速度Ne 180 との偏差の絶対値が、所定値よりも小さい場合には、エンジン回転速度Ne 180 に大きな検出遅れが生じていないと判断する。そして、ステップS35へ進み、燃料噴射量の演算に用いるエンジン回転速度Neとして、検出周期が長く検出応答性が比較的低いエンジン回転速度Ne 180 を選択する。
【0031】
ステップS36では、前記エンジン回転速度Neと吸入空気流量Qとに基づいて、基本燃料噴射量Tpを演算する。
Tp=Q/Ne×K(Kは定数)
【0032】
ステップS37では、前記基本燃料噴射量Tpを、酸素センサ15で検出される排気空燃比や水温センサ17で検出される冷却水温度Twなどに基づいて補正し、最終的な燃料噴射量Tiを演算する。
【0033】
ステップS38では、前記燃料噴射量Tiをレジスタに更新記憶させる。そして、所定の噴射タイミングになったときに、前記レジスタから前記燃料噴射量Tiを読出して、前記燃料噴射量Tiに対応するパルス幅の駆動信号を燃料噴射弁5に出力する。
【0034】
上記のように、エンジン回転速度Ne10とエンジン回転速度Ne180との間で切り換えを行う場合に、検出周期をクランク角10°とクランク角180°との間でステップ的に変化させるのではなく、検出周期を徐々に変化させることで、燃料噴射量の演算に用いる回転速度が急変することを回避すると良い。
【0035】
例えば、エンジン回転速度Ne10からエンジン回転速度Ne180に切り換える場合、周期の計測角度を10°→70°→120°→180°と所定時間毎に段階的に増やすようにする。
【0036】
また、所定時間内における単位角度信号POSの発生数を計数することで、エンジン回転速度を検出する構成とし、前記所定時間を変化させることで、検出応答性を変化させる構成としても良い。
【0037】
ところで、上記では、回転速度の検出周期を切り換えることで、検出応答性を変化させる構成としたが、比較的高い検出応答性で検出させたエンジン回転速度を加重平均処理(平滑化処理)して燃料噴射量の演算に用いる構成とし、前記加重平均処理における加重重み(平滑化度合い)を変化させることで、燃料噴射量の演算に用いる回転速度の検出応答性を変化させる構成とすることもできる。
【0038】
図5のフローチャートは、前記加重平均処理を行う実施形態を示すものであり、図3のフローチャートに対してステップS33B及びステップS35Aの部分のみが異なる。
【0039】
図5のフローチャートにおいて、ステップS33Bでは、エンジン回転速度Ne10とエンジン回転速度Ne10の加重平均値との偏差の絶対値が所定値以上であるか否かを判別する。エンジン回転速度Ne10の加重平均値は、エンジン回転速度Ne10よりもなまし処理される分だけ検出応答性が低い検出値となる。
【0040】
ここで、前記偏差の絶対値が所定値以上である場合には、加重平均値の検出応答性が低いために実際の回転速度との間にずれが生じているものと推定されるので、ステップS34へ進んで、エンジン回転速度Ne10を燃料噴射量の演算に用いる選択を行う。
【0041】
尚、上記ステップS34において、エンジン回転速度Ne10に代えて、短い時間枠で単位角度信号POSの発生数を計数した結果から演算されるエンジン回転速度を用いる構成としても良い。
【0042】
一方、前記偏差の絶対値が所定値より小さい場合には、加重平均値で必要充分な検出応答性が得られると判断し、ステップS35Aへ進んで、エンジン回転速度Ne10の加重平均値を燃料噴射量の演算に用いる選択を行う。
【0043】
前記ステップS34におけるエンジン回転速度Ne10の選択は、加重平均処理の加重重み(過去の検出値に対する重み付け)を最も軽くしたことと同等であるから、上記実施形態は、エンジン回転速度Ne10と加重平均値との偏差の絶対値が所定値以上であるか否かに基づいて加重平均処理の加重重みを変化させる構成となり、加重重み(平滑化度合い)を変化させることで、エンジン回転速度の検出応答性を変化させることになる。
【0044】
尚、加重平均(平滑化処理)の加重重み(平滑化度合い)を変化させる構成においても、切り換え時に加重重み(平滑化度合い)を徐々に変化させるようにすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態におけるエンジンのシステム構成を示す図。
【図2】実施形態における単位角度信号POSに基づくエンジン回転速度の検出を示すフローチャート。
【図3】実施形態における基準角度信号REFに基づくエンジン回転速度の検出を示すフローチャート。
【図4】燃料噴射量演算の第1実施形態を示すフローチャート。
【図5】燃料噴射量演算の第2実施形態を示すフローチャート。
【符号の説明】
1…エンジン
3…スロットル弁
5…燃料噴射弁
6…点火栓
10…コントロールユニット
11…エアフローメータ
12…クランク角センサ
Claims (6)
- エンジン回転速度に基づいて燃料噴射量を演算する構成のエンジンの電子制御燃料噴射装置において、
異なる検出応答性でエンジン回転速度をそれぞれ検出し、前記異なる検出応答性で検出されたエンジン回転速度相互の偏差を演算し、前記偏差の絶対値が所定値以上であるときに、検出応答性が高い方のエンジン回転速度を、燃料噴射量を演算するためのエンジン回転速度として選択し、前記偏差の絶対値が前記所定値未満であるときに、検出応答性が低い方のエンジン回転速度を、燃料噴射量を演算するためのエンジン回転速度として選択することを特徴とするエンジンの電子制御燃料噴射装置。 - 前記検出応答性の違いが、検出周期の違いであることを特徴とする請求項1記載のエンジンの電子制御燃料噴射装置。
- 所定クランク角度毎に出力される角度検出信号の周期を計測することでエンジン回転速度を検出する構成であって、周期を計測するクランク角度を変化させることでエンジン回転速度の検出周期を変化させることを特徴とする請求項2記載のエンジンの電子制御燃料噴射装置。
- 前記周期を計測するクランク角度が、気筒間の行程位相差に相当する角度と、気筒間の行程位相差に相当する角度よりも小さい角度とに切り換えられることを特徴とする請求項3記載の電子制御燃料噴射装置。
- 前記エンジン回転速度の検出結果を平滑化処理するときの平滑化度合いを変化させることで、前記エンジン回転速度の検出応答性を異ならせることを特徴とする請求項1記載のエンジンの電子制御燃料噴射装置。
- 前記燃料噴射量の演算に用いるエンジン回転速度の検出応答性を徐々に変化させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のエンジンの電子制御燃料噴射装置。
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