JPH01167627A - 吸気管内圧力の計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、内燃エンジンの吸気管内圧力の計測装置に関
するものである。

〈従来の技術〉 内燃エンジンの吸気管内圧力は、周知のように、種々の
エンジン作動制御パラメータ、例えばエンジンの燃料供
給制御、点火時期制御、排気還流制御等の制御パラメー
タとして用いられる。

内燃エンジンの吸気管内圧力を計測する計測方法の先行
技術としては、例えば、特開昭６０−６１６３８号公報
がある。

この公１１■特許公報の吸気管内圧力の晶１測方法ｔ；
Ｌ、内燃エンジンの吸気管内圧力の変動周期（脈動周期
）の２分の１の周期でサンプリング信号を発生させ、該
サンプリング信号に同期して吸気管内圧力の値を抽出し
、その抽出された複数の吸気管内圧力値を平均して吸気
管内圧力の計測値を得る方法である。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記公開特許公報の計測方法では、内燃エンジンのクラ
ンクシャフトの回転数に拘ることなく、−変動周期毎に
２個の吸気管内圧力値を平均して計測値とすることから
、特に低回転時には変動周期の１周期当りの時間が高回
転時よりも長いため、脈動波形が歪んだりすると、正確
な計測値が得られないという問題が残った。

そこで、本発明の目的は、上記した従来の技術における
問題点に鑑み、内燃エンジンのクランクシャフトの回転
数が低回転であっても、吸気管内圧力を正確に計測する
ことのできる吸気管内圧力の計測装置を提供することに
ある。

〈問題点を解決するための手段〉 上記した従来の技術における問題点を解決することを技
術的課題とする本発明は、内燃エンジンの吸気管内圧力
（以下、吸気管圧力ともいう。）に対応する信号を出力
する吸気圧センサと、内燃エンジンのクランクシャフト
の回転同期信号を発生する回転向ｒｒＪ信号検出手段と
、吸気管圧力の脈動周期のうちの最短周期よりも短い所
定時間毎のサンプリングタイミング信号を発生するタイ
マ手段と、前記サンプリングタイミング信号に同期して
吸気圧センサの圧力検出値をサンプリングしかつ前記ク
ランクシャフトの回転に同期する吸気管圧力の脈動周期
の整数倍の周期分において前記サンプリングした複数の
吸気管圧力値の全サンプリングデータの平均を演算して
吸気管圧力の計測値を得る演算手段とを含むことを構成
の要旨とするものである。

〈作用〉 上記した手段によれば、内燃エンジンの回転数が低回転
になるほど、脈動周期の１周期（この１周期は、例えば
、４サイクル４気筒エンジンの場合はクランク角１８０
°の回転に相当し、また、４サイクル３気筒エンジンの
場合はクランク角２４０°の回転が相当する。）当りの
時間が長くなることにより、その１周期当りの吸気管圧
力のサンプリングデータ数が高回転時に比し増大するこ
とになるため、多くのデータ数の平均化により、脈動波
形の歪みによる影響を実質的に除去し、実際の吸気管圧
りを代表しうる正確な計測値が得られる。

〈実施例〉 以下、本発明の詳細な説明する。

〔第１実施例〕 本発明の第１実施例を第１〜６図にしたがって説明する
。

４サイクル４気筒内燃エンジンの燃料噴射システムの説
明図を示した第１図において、内燃エンジン１のシリン
ダ２には、吸気バルブ３の開弁によって、エアクリーナ
からの燃焼用空気が吸気管４、各気筒毎に分岐された吸
気マニホルド５を通じて供給される。吸気管４には、ス
ロットルバルブ６が設けられると共に、その上流側にイ
ンジェクタ７が設けられる。

シリンダ２内にて燃焼した排ガスは、排気バルブ８の開
弁によって、排気マニホルド９を通じて排出される。

吸気管４には、その吸気管圧力、詳しくは吸気管内の吸
気圧力に対応する信号を出力する吸気圧センサ１０が設
けられる。

内燃エンジン１のクランクシャフト（図示省略）の周辺
部には、クランク角センサ１１が設けられる。　クラン
ク角センサ１１は、クランクシャフトの所定位ｎ１例え
ば上死点において回転同期信号に相当するクランク角信
号（ＴＤＣ信号ともいう。）を出力する。

なお、内燃エンジン１には、水温センサ１２が設けられ
る。

前記インジェクタ７、吸気圧センサ１０、クランク角セ
ンサ１１、水温センサ１２は、電子コントロールユニッ
トＥＣＵに電気的に接続される。

電子コントロールユニットＥＣＵをブロック図で示した
第２図において、クランク角センサ１１からのＴＤＣ信
号は、波形整形回路１５で波形整形された後、パルス状
のＴＤＣ信号として中央演算処理装置ＣＰＵに加えられ
る。

吸気圧センサ１０、水湿センサ１２、及び図示しない他
のエンジンパラメータセンサからの各入力信号は、レベ
ル修正回路１６で所定電圧レベルに修正された後、順次
アナログディジタルコンバータ（Ａ／Ｄコンバータとも
いう。）１７に加えられる。Ａ／Ｄコンバータ１７は順
次入力する各センサからのアナログ信号を対応するディ
ジタル信号に変換して中央演算処理袋ａｃｐｕに供給す
る。

中央演算処理装置ｃｐｕには、リードオンリメモリＲＯ
Ｍ、及びランダムアクセスメモリＲＡＭが接続されてお
り、リードオンリメモリＲＯＭには中央演算処理装置Ｃ
ＰＵにより実行される制御プログラム、インジェクタ７
の基本噴射時間マツプ等が記憶されており、ランダムア
クセスメモリＲＡＭには中央演算処理袋＠ｃｐｕにより
算出された演算結果が一時記憶される。

中央演算処理装置ＣＰＵは、内部タイマーにより吸気管
圧力の脈動周期のうちの最短周期よりも短い所定時間、
例えば２ｍＳ毎のサンプリングタイミング信号を発生し
、そのサンプリングタイミング信号に同期して吸気圧セ
ンサ１０が吸気管圧力の圧力検出値ＰＭＡＤをサンプリ
ングしかつ前記ＴＤＣ信号に同期して前記サンプリング
した複数の吸気管圧力値ＰＭＡＤの全サンプリングデー
タの平均を演算し、吸気管圧力の計測値ＰＭを得る。こ
の計測値ＰＭに基づいて、リードオンリメモリＲＯＭに
記￥１されている制御プログラムに従って前記各種エン
ジンパラメータ信号に応じたインジェクタ７の燃料噴射
時間が読み出される。なお、中央演算処理装置ＣＰＵの
動作については後程詳述する。

そして、この演算結果に基づいて、駆動回路１８がイン
ジェクタ７を開弁制御する。

次に、内燃エンジンの回転数と吸気管圧力のサンプリン
グ数との関係を、第３図及び第４図を参照して説明する
。

内燃エンジンの低回転時のタイミングチャートを示した
第３図には、ＴＤＣ信号と吸気管圧力の脈動変化とサン
プリングタイミング信号との関係が例示されている。す
なわち、低回転時において、ＴＤＣ信号の１周期間に相
当する吸気管圧力の１脈動周期間にサンプリングされる
データ数は、ＰＭＡＤ１〜７の７個である。

また、内燃エンジンの高回転時のタイミングチャートを
示した第４図には、第３図と同様に、ＴＤＣ信号と吸気
管圧力の脈動変化とサンプリングタイミング信号との関
係が例示されている。すなわち、高回転時において、Ｔ
ＤＣ信号の１周期間に相当する吸気管圧力の１脈動周期
間にサンプリングされるデータ数は、その周期が低回転
時よりも短い時間となるため、ＰＭＡＤ１〜３の３個で
ある。

次に、中央演算処理装置ＣＰＵの動作をそのフローチャ
ートを示した第５図を参照して説明すると、ステップ１
０１において、サンプリングタイミング信号が入力され
たか否かが判断される。サンプリングタイミング信号が
入力された場合は、ステップ１０２において、吸気管圧
力の圧力検出値ＰＭＡＤが逐次積算されてサンプリング
積算値ＰＭＸが演算されると共に、ステップ１０３にお
いて、その積算データ数ＣＡＤがカウントされる。

そして、ステップ１０４において、回転同期信号、すな
わちＴＤＣ信号が入力されたか否かが判断される。なお
、前記ステップ１０１において、サンプリングタイミン
グ信号が入力されなかった場合も、ステップ１０４に進
む。ステップ１０４において、回転同期信号が入力され
た場合はステップ１０５に進み、吸気管圧力のサンプリ
ング積算値ＰＭＸが積算データ数ＣＡＤで割った計測値
ＰＭが演算される。そして、ステップ１０６で前記サン
プリング積算値ＰＭＸに０が代入されると共に、ステッ
プ１０７で積算データ数ＣＡＤにＯが代入され、このサ
ブルーチンは終了し、主ルーチンへ復帰する。このサブ
ルーチンは、極めて短時間で繰返し実行され、少なくと
もサンプリングタイミングの１周期以下の時間内で繰返
される。

なお、ステップ１０４において、回転同期信号が入力さ
れなかった場合には、ステップ１０５〜１０７の処理を
経ないで、この勺ブルーチンは終了する。

また、上記した処理手順によって実行される演算は、第
６図に示すタイミングチャートで表わされる。

仮に、上記実施例において、サンプリングタイミング信
号を２ｍＳ毎、すなわちＡ／Ｄ変換を２ｍｓ毎に行なう
とすると、第１表に示す積算データ数が得られる。

従って、脈動周期の最短周期（内燃エンジンの最高回転
数を考慮した最短周期）よりも短いサンプリングタイミ
ング信号を用いることにより、低回転数になるほど、デ
ータ数ＣＡＤが増加し、低回転数での計測値ＰＭが正確
にでることになる。

このため、仮に低回転域で脈動波形に歪みが生じた場合
でも、計算誤差に対する影響度を少なくすることができ
る。なお、サンプリングタイミング信号は２ｍＳに限定
されるものではないが、短いほど、データ数ＣＡＤが多
くなるため、精度の良い計測が行なえる。

なお、上記第１実施例によれば、内燃エンジン１のクラ
ンクシャフトの１８０″毎にＴＤＣ信号を発生するクラ
ンク角センサ１１が１個あればよいため、電子燃料噴射
制御及び点火制御等において噴射タイミング及び点火タ
イミングの基準信号を発生する一般的なりランク角セン
サを流用することができ、また、サンプリングタイミン
グ信号は、中央演算処理袋ｍｃｐｕの内部タイマから容
易に取りだすことができることから、前記クランク角セ
ンサ１１の他に９０°毎にＴＤＣ信号を発生する別設の
センサや、その別設のセンサからの信号に基づいて特別
のタイミング信号を作ること等を必要としないため、セ
ンサの設置に要する特殊構造、電子コントロールユニッ
トＥＣＵのソフト及びハードの複雑化等のデメリットを
生じることなく、安価なコストによって実現することが
できる。

（第２実施例〕 次に、本発明の第２実施例を第７〜１０図にしたがって
説明する。なお、本実施例は、上記第１実施例における
一部を変更したものであるから、同一部位には同一符号
を記すことによりその説明を省略し、異なる構成につい
てのみ説明する。

本例は、内燃エンジン１の所定値以上の高回転時には、
吸気管圧力の脈動周期の２周期分で、サンプリングデー
タの平均化を行うようにしたものである。すなわち、内
燃エンジン１の高回転時のタイミングチャートを示した
第７図において、ＴＤＣ信号の１周期間に相当する吸気
管圧力の１脈動周期間にサンプリングされるデータ数Ｃ
ＡＤは、その周期が低回転時よりも短い時間となるため
、ＰＭＡＤＩ〜３の３個であるが、吸気管圧力の２脈動
周期間では、そのデータ数ＣＡＤがＰＭＡＤ１〜７の７
個とれ、計測値ＰＭを正確にとりだすことが可能となる
。

次に、中央演算処理装置ＣＰＵの動作をそのフローチャ
ートを示した第８図を参照して説明すると、ステップ２
０１において、サンプリングタイミング信号が入力され
たか否かが判断される。サンプリングタイミング信号が
入力された場合はステップ２０２及びステップ２０３に
進み、吸気管圧力の圧力検出値ＰＭＡＤが逐次積算され
、サンプリング積算ＩＰＭＸ１　、ＰＭＸ２が演算され
ると共に、ステップ２０４及びステップ２０５において
、その積算データ数ＣＡＤ１．ＣＡＤ２がカウントされ
る。

そして、ステップ２０６において、回転同期信号、すな
わちＴＤＣ信号が入力されたが否かが判断される。なお
、前記ステップ２０１において、サンプリングタイミン
グ信号が入力されなかった場合もステップ２０６に進む
。

ステップ２０６において、回転同期信号が入力された場
合はステップ２０７に進み、内燃エンジン１の回転数が
所定の判定値以上であるか否かが判断される。判定値以
下であった場合には、ステップ２０８に進み、吸気管圧
力のサンプリング積算値ＰＭＸ１が最終サンプリング積
算値ＰＭＸに代入されると共に、ステップ２０９で積算
データ数ＣＡＤ１が最終積算データ数ＣＡＤに代入され
る。そして、ステップ２１０でサンプリング積算値ＰＭ
Ｘ１にＯが代入されると共に、ステップ２１１で積算デ
ータ数ＣＡＤ１に０が代入される。

さらに、ステップ２１２でサンプリング積算（１１ＰＭ
Ｘ２にＯが代入されると共に、ステップ２１３で積算デ
ータ数ＣＡＤ２に０が代入された後、ステップ２１４に
進む。

ステップ２１４では、吸気管圧力の最終サンプリング積
算値ＰＭＸが最終サンプリング個数ＣＡＤで割った計測
値ＰＭが演算され、このサブルーチンは終了する。

なお、以上のサブルーチンが繰返し実行されるが、ステ
ップ２０７でエンジン回転数が低回転であると、ステッ
プ２１０〜２１３で平均化処理に使用されるパラメータ
がＴＤＣ信号の１周期毎に初期化され、吸気管圧力はク
ランクシャフトの半回転毎に平均化される。

また、前記ステップ２０７において、内燃エンジン１の
回転数が所定の判定値以上であった場合には、ステップ
２１５に進み、レジスタのセレクトがなされる。なお、
２つのレジスタは、自動車のイブニラシコンスイッチの
オンによりセレクト１に初期化されて、このサブルーチ
ンのスタートに入るものとする。

そして、ステップ２１５において、セレクト１であった
場合には、ステップ２１６で吸気管圧力のサンプリング
ｆｆｌｉ（ＦＩＰＭＸＩが最終サンプリング積算値ＰＭ
Ｘに代入されると共に、ステップ２１７で積算データ数
ＣＡＤ１が最終積粋データ数ＣＡＤに代入される。そし
て、ステップ２１８でサンプリング積算値ＰＭＸ１に０
が代入されると共に、ステップ２１９で積算データ数Ｃ
ＡＤ１に０が代入される。さらに、ステップ２２０でセ
レクト２に変換された後、前記ステップ２１４へと進む
。ステップ２１４にて、前記と同様に、計測ｉｆｌＰＭ
が演暮され、このサブルーチンは終了する。

また、ステップ２１５において、セレクト２であった場
合には、ステップ２２１で吸気管圧力のサンプリング積
算値ＰＭＸ２が最終サンプリング積算値ＰＭＸに代入さ
れると共に、ステップ２２２で積算データ数ＣＡＤ２が
最終積算データ数ＣＡＤに代入される。そして、ステッ
プ２２３でサンプリング積算値ＰＭＸ２にＯが代入され
ると共に、ステップ２２４で積算データ数ＣＡＤ２に０
が代入される。さらに、ステップ２２５でセレクト１に
変換された後、前記ステップ２１４へと進む。ステップ
２１４にて、前記と同様に、計測値ＰＭが演算され、こ
のサブルーチンは終了する。

上記した処理手順に従うと、ステップ２１６〜２２０と
、ステップ２２１〜２２５は交互に実行され、各平均化
処理に用いるパラメータはＴＤＣ信号の２周期毎に初期
化される。従って、ステップ２０７でエンジン回転数が
高回転になると、ＴＤＣ信号の２周期分のデータが平均
化されて、計測値ＰＭが演算される。

なお、ステップ２０６において、回転同期信号が入力さ
れなかった場合も、このサブルーチンは終了する。

上記した処理手順によって実行される演算は、第９図に
示すタイミングチャートで表わされる。

第９図において、内燃エンジン１の低回転時には。

吸気管圧力の１脈動周期毎にサンプリングデータの平均
化がなされるが、所定回転数（判定値）以上となると、
吸気管圧力の２脈動周期毎にサンプリングデータの平均
化がなされると共に、その計測値は２つのレジスタを用
いているため、１周期毎に更新される。従って、本例に
よれば、高回転時にも多くのサンプリングデータ数をと
ることができ、計測値ＰＭを正確にとりだすことができ
る。

また、仮に低回転時においても吸気管圧力の２脈動周期
毎にサンプリングデータの平均化を行なうものとすると
、特に内燃エンジン１の過渡時における吸気管圧力の増
大に追従できず、その計Ｉｌｌ値ＰＭは、第９図に点線
で示すものとなることが予測されるため、この過渡時に
は１脈動周期毎にサンプリングデータの平均化を行なう
ことが望ましいといえる。

なお、上記各実施例では、クランク角センサによるＴＤ
Ｃ信号を回転同期信号としたが、ディストリビュータの
点火−大信号を回転同期信号に用いることもできる。な
お、この点火−大信号を用いた場合における内燃エンジ
ンの低回転時のタイミングチャートは、第１０図に表わ
される。この場合も、第１の実施例の場合とサンプリン
グタイミング信号と吸気管圧力の脈動周期が同一であれ
ば、吸気管圧力の１脈動周期間にサンプリングされるデ
ータ数は、ＰＭＡＤ１〜７の７個となる。

このような点火−大信号を回転同期信号とした場合には
、クランク角センサがないシステムにおいても、脈動除
去が行なえる。また、点火−大信号を用いた場合には、
特に、過渡時もしくは定常時に進角が変化して、回転同
期信号が不安定となることが予測されるが、本例ではサ
ンプリングタイミング信号に基づいてサンプリングを行
なうため、その平均値計算結果に及ぼす影響は少ないと
いえる。すなわち、１周期のデータ数が仮に８個が７個
となっても、平均値計算結果にはほとんど影響はないと
いえる。

また、内燃エンジン１の運転状況によっては、次のよう
にして吸気管圧力の計測値ＰＭの精度を向上することが
望ましい。

（１）上記第２実施例でも述べたように、高回転時には
低回転時よりも多い脈動周期分のサンプリングデータを
用いること。例えば、所定回転以下での低回転時を１周
期分とし、所定回転以上の高回転時を２周期分とする。

（２）高回転になる程、平均化に用いる脈動周期を段階
的に多くすること。例えば、低回転時を１周期分とし、
中途回転時を２周期分とし、高速回転時を３周期分とす
る。

（３）高負荷時には、低回転時よりも多い脈動周期分か
ら平均化すること。

（４）高負荷になる程、平均化に用いる＋ｍａ周期を段
階的に多くすること。

（５）定常時よらも過渡時の平均化に要する脈動周期数
を少なくすること。

〈発明の効果〉 すなわら、本発明によれば、内燃エンジンの回転数が低
回転になるほど、脈動周期の１周期当りの時間が長くな
ることにより、その１周期当りの吸気管圧力のサンプリ
ングデータ数が高回転時に比し増大することになるため
、多くのデータ数の平均化により、脈動波形の歪みによ
る彩管を実質的に除去し、実際の吸気管圧力を代表しつ
る正確な計測値が得られ、内燃エンジンのクランクシャ
フトの回転数が低回転であっても、吸気管圧力を正確に
計測することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は本発明の第１実施例を示すもので、第１図
は燃料噴射装置のシステムの説明図、第２図は電子コン
トロールユニットのブロック図、第３図は内燃エンジン
の低回転時のタイミングチャート、第４図は同高回転時
のタイミングチャート、第５図は中央演算処理装置の動
作を示すフローチャート、第６図はそのタイミングチャ
ートである。 第７〜９図は本発明の第２実施例を示すもので、第７図
は内燃エンジンの高回転時のタイミングチャート、第８
図は中央演算処理装置の動作を示すフローチャート、第
９図そのタイミングチャートである。第１０図は回転同
期信号としてディストリビュータの点火−大信号を用い
た場合における内燃エンジンの低回転時のタイミングチ
ャートである。 １・・・内燃エンジン １０・・・吸気圧センサ １１・・・クランク角センサ ＥＣＵ・・・電子コントロールユニット出　願　人　　
愛三工業株式会社 代　理　人　　弁理士　岡田英彦（外２名）第８図 第４図 第５図 ＄６図 第　７　図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃エンジンの吸気管内圧力に対応する信号を出力する
   吸気圧センサと、内燃エンジンのクランクシャフトの回
   転同期信号を発生する回転同期信号検出手段と、吸気管
   内圧力の脈動周期のうちの最短周期よりも短い所定時間
   毎のサンプリングタイミング信号を発生するタイマ手段
   と、前記サンプリングタイミング信号に周期して吸気圧
   センサの圧力検出値をサンプリングしかつ前記クランク
   シャフトの回転に同期する吸気管内圧力の脈動周期の整
   数倍の周期分において前記サンプリングした複数の吸気
   管内圧力値の全サンプリングデータの平均を演算して吸
   気管内圧力の計測値を得る演算手段とを含む吸気管内圧
   力の計測装置。