JPH01190943A - エンジンの燃料制御装置 - 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〕 この発明は、エンジンの吸入空気量をカルマン渦を利用
して検出し、この検出出力によりエンジンの燃料供給量
を制御するエンジンの燃料制御装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来、この種の装置は、エンジンの吸気量に比例した周
波数の信号を出力する渦流量計を用いて工程間吸入空気
量を計測演算し、該計測演算値に補正係数を乗じると共
に電源としてのバッテリの電圧に基づいて演算したムダ
時間を加えてインジェクタを駆動する時間を演算し、該
演算結果に従ってインジェクタを駆動制御してエンジン
への燃料供給量を制御していた。

第５図はこの発明のエンジンの燃料制御装置に適用する
渦流量計を示すブロック図であり、従来の技術を説明す
るためにこの第５図を援用して述べる。

まず、第５図において、渦発生体２を有する流量計１を
介して超音波発信子４と超音波受信子５が対向して配置
されており、渦発生体２の下流側に発生するカルマン渦
列３の流れを横切って超音波が伝播するように超音波発
振回路６で超音波発信子４を励振させる。

カルマン渦列の流れを横切る超音波はカルマン渦列３に
より位相変調され、超音波受信子５で受波される。この
受信信号は波形整形回路８で波形整形した後、位相比較
器９に出力する。

一方、超音波発信子４を励振する超音波発振回路６の出
力は電圧制御位相偏移回路７に加える。

この電圧制御位相偏移回路７は超音波発振周波数信号の
高い周波数安定性をそのまま維持して、位相偏移角のみ
を制御するものである。この電圧制御位相偏移回路７で
超音波発振回路４の出力を位相偏移して位相比較器９に
加える。

位相比較器９、超音波発振回路６、電圧制御位相偏移回
路７およびループフィルタ１０により位相同期ループを
構成している。なお、１１はローパスフィルタである。

位相比較器９で波形整形回路８の出力と電圧制御位相偏
移回路７の出力との位相比較を行って、その比較結果を
ループフィルタ１０に加え、この比較結果の不要周波数
成分をループフィルタ１０で除去する。

このループフィルタ１０の出力電圧に応じて、電圧制御
位相偏移回路７は超音波発振回路６の出力信号の位相偏
移角を制御して、位相比較器９に出力するようにしてい
る。

位相比較器９の出力はループフィルタ１０に入力される
とともに、ローパスフィルタ１１を介して第１の周波数
可変フィルタ１２にも入力される。

この第１の周波数可変フィルタ１２はバイパスフィルタ
であり、ローパスフィルタ１１の出力信号のうち、周波
数の高い成分を通過して第２の周波数可変フィルタ１３
に送出する。

この第２の周波数可変フィルタ１３はローパスフィルタ
であり、周波数の低い成分を通過して波形整形回路１４
に出力するようにしている。

この第１．第２の周波数可変フィルタ１２．１３におい
て、バイパスフィルタとなる第１の可変周波数フィルタ
１２は第６図に示すように、その下限の通過周波数ｒＬ
以下の周波数のノイズ成分は除去され、また、ローパス
フィルタとなる第２の周波数可変フィルタ１３はその上
限の通過周波数ｆＵ以上の周波数のエンジンによるノイ
ズ成分が除去されることになる。したがって、この下限
の通過周波数ｆＬと上限の通過周波数ｆｕ　との間が第
１．第２の周波数可変フィルタ１２．１３の通過帯域と
なる。

このエンジンのノイズは、空気の流れの脈動によって生
ずる比較的周波数の低いノイズ、空気が空気弁を通過す
るときに発生するいわゆる風切音によって生ずる出力周
波数の低い、すなわち、流量の少ないときの比較的高周
波のノイズ、あるいは過給機などの作動時に発生する出
力周波数の高いノイズである。

これらのノイズは発生領域が変動し、また、空気流量も
エンジンの瞬時の挙動によって変動しているため、渦周
波数の帯域幅は相当広く、したがって第１．第２の周波
数可変フィルタ１２．１３を組み合わせている。

この第１．第２の周波数可変フィルタ１２．１３を通過
した渦周波数信号は波形整形増幅回路１４で波形整形お
よび増幅されて渦周波数信号が出力される。

これと同時に渦周波数信号は周波数−電圧（以下、ｒ−
■という）変換回路１５でその周波数に対応した電圧に
変換され、この電圧により第１゜第２の周波数可変フィ
ルタ１２．１３の通過帯域が制御されるようにしている
。

これにより、第１．第２の周波数可変フィルタの通過帯
域が変わり、第６図の斜線を施して示す通過帯域の巾が
変化することになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のエンジンの燃料制御装置は以上のように構成され
ているので、渦流量計が、過給機を有するエンジンの吸
入空気量を計測するとき、過給機の発する超音波ノイズ
によって過信号波が乱れるために燃料制御を精度良くで
きない等の問題点があった。

特に、スロットル弁が急激に閉じられると、吸入空気量
は減少するにもかかわらず、過給機の回転は慣性などに
より急に低下しないため、第１の周波数可変フィルタ１
２の入力端の信号に対して第２の周波数可変フィルタ１
３の出力端の信号はＳ／Ｎが極めて悪い波形となる。

この波形では、ノイズを信号と誤判断し、第２の周波数
可変フィルタ１３の通過後は極めて高い周波数が出力さ
れてしまう、このため、スロットル弁が閉じられる時の
減速域において、エンジンへの燃料供給量を過大に演算
して供給してしまい、減速時のオーバーリッチにより運
転性の悪化をもたらす等の問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、スロットル弁の閉時の減速中に発生するノイズを
誤計測することなく、エンジンの吸入空気量を正しく検
出してエンジンの燃料供給量を精度良く制御でき、エン
ジンにとって制御性の極めてすぐれたエンジンの燃料制
御装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るエンジンの燃料制御装置は、エンジンの
燃料制御装置において、減速の運転状態を検出する運転
状態検出手段と、減速時に渦流量計の周波数可変フィル
タの通過周波数帯域を所定の帯域に固定する通過帯域固
定手段とを設けたものである。

〔作　用〕

この発明におけるエンジンの燃料制御装置は、減速時に
渦信号に重畳する高周波数のノイズを通過帯域固定手段
により所定の通過帯域に固定して取除くことにより渦流
量計のＳ／Ｎ比を向上させ渦流量計の計測値に基づいて
算出した燃料量の精度を高める。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例による装置全体の構成を示し、
同図において、２０は例えば車両に搭載される周知のエ
ンジン、２１はエンジン２０の回転に応じたパルス（例
えばパルスの立上りから次の立上りまでクランク角で１
８０＠とする）を出力するクランク角センサ、２２はエ
ンジン１のインテークマニホールド、２３はエンジン１
のエキゾーストマニホールド、２４はインテークマニホ
ールド２２より上流側に設けられ吸入空気流を緩和する
サージタンク、２５はサージタンク２４より上流側の吸
気通路に設けられたスロットル弁、２６はスロットル弁
２５の開閉に連動し、その開度に応じたアナログ信号を
出力するスロットル開度センサ、２７はスロットル弁２
５よりさらに上流側の吸気通路に設置され、エンジン１
に吸入される空気量に応じた周波数の信号を出力する渦
流量計としてのエアフローセンサ（以下、ＡＦＳと称す
）、２８は吸気通路の入口に設置されたエアクリーナで
ある。

３０は、クランク角センサ２１．スロットル開度センサ
２６およびＡＦＳ２７の出力信号を入力とし、ＡＦＳ２
７を制御すると共にエンジン２０の各気筒毎に設けられ
た例えば４つのインジェクタ２９を制御する制御装置で
ある。

この制御装置３０は以下に述べる構成要素から構成され
る。３１は第２図ないし第４図に示したフローをプログ
ラムで格納しているＲＯＭ３１Ａとワークメモリ等とし
てのＲＡＭ３１ＢとＣＰＵ３１Ｃ等を内蔵したマイクロ
コンピュータ（以下、マイコンと称す）、３２はＡＦＳ
２７の出力端子とマイコン３１の入力端子２１間に接続
されたインタフェースで、ＡＦＳ２７の出力信号の周期
を計測する。３３はスロットル開度センサ２６とマイコ
ン３１の入力端子２８間に接続されたＡ／Ｄ変換器、３
４は波形整形回路で、クランク角センサ２１の出力が入
力され、その出力はマイコン３１の割込入力端子Ｐ、お
よびカウンタ３５に入力されるように構成されている。

３６はマイコン３１の割込入力端子Ｐ、に接続されたタ
イマ、３７は図示しないバッテリの電圧をＡ／Ｄ変換し
、マイコン３１の入力端子Ｐ、に出力するＡ／Ｄ変換器
である。３８はマイコン３１とドライバ３９との間に設
けられたタイマで、ドライバ３９の出力端子は各インジ
ェクタ２９にそれぞれ接続されている。

第５図は第１図中のＡＦＳ２７の詳細な構成を示し、同
図において〔従来の技術〕の欄で説明した部分は重複を
避けるためにその説明を省略する。

第５図において、符号１〜１５で示す部分以外に新たに
ゲート回路１６を付加したものであり、ｆ−Ｖ変換回路
１５の出力電圧は第１の周波数可変フィルタ１２とゲー
ト回路１６を介して第２の周波数可変フィルタ１３にも
加わるように構成さ信号が入力されるようになっている
。

第１図中のスロットル開度センサ２６により検出された
スロットル弁２５の弁開度に基づいて減速中であること
をマイコン３１により検出されると、ゲート回路１６は
マイコン３１から通過帯域固定制御信号を印加されて第
２の周波数可変フィルタ１３の通過帯域を所定通過帯域
に固定するようになっている。

次に動作について説明する。エンジン２０は燃焼用空気
をエアクリーナ２Ｂ、ＡＦＳ２７．スロットル弁２５．
サージタンク２４．インテークマニホールド２２を経て
吸入する。制御装置３０の出力によりインジェクタ２９
を開弁作動させて燃料をエンジン２０の各気筒に供給し
ている。燃焼後の排気ガスは排気マニホールド２３を経
て大気に放出される。

一方、ＡＦＳ２７の出力はインタフェース３２によりそ
の周期を測定されてマイコン３１に入力される。スロッ
トル弁２５の開度を検出したスロットル開度センサ２６
の出力はＡ／Ｄ変換器３３によりＡ／Ｄ変換されてマイ
コン３１に入力される。マイコン３１はこのスロットル
開度データに基づいてスロットル弁２５のスロットル開
度が前回と今回とで所定値以上変化したか否かを判定し
、この判定結果に応じて出力端子Ｐ、から制御信号を出
力してＡＦＳ２７の信号の通過帯域を制御する。クラン
ク角センサ２１の出力は波形整形回路３４を介してマイ
コン３１の割込入力端子Ｐ、およびカウンタ３５に入力
される。マイコン３１は、クランク角センサ２１の出力
の立上り毎に割込処理を行い、クランク角センサ２１の
出力の立上り間の周期をカウンタ３５の出力から検出す
る。タイマ３６は所定時間毎にマイコン３１の割込入力
端子Ｐ、に割込信号を発生する。Ａ／Ｄ変換器３７は、
図示しないバッテリ電圧Ｖ、をＡ／Ｄ変換し、マイコン
３１は所定時間毎にこのバッテリ電圧のデータを取込む
、タイマ３８はマイコン３１によりプリセットされ、マ
イコン３１の出力端子Ｐ８よりトリガされて演算された
パルス幅のパルスを出力し、この出力がドライバ３９を
介してインジェクタ２９を駆動する。

更に、マイコン３１の動作を第２図ないし第４図を参照
して説明する。

第２図はマイコン３１のメインプログラムを示すもので
ある。先ず、マイコン３１にリセット信号が入力される
と、ステップ２０１で、マイコン３１内のＲＡＭ３１Ｂ
、入出力ボート等をイニシャライズし、次にステップ２
０２でバッテリ電圧ｖ自をＡ／Ｄ変換してＲＡＭ３１Ｂ
にＶＢとして格納する０次にステップ２０３において、
バッテリ電圧データＶＢより予めＲＯＭ３１Ａに記憶設
定されたデータテーブルｆ、をマツピングし、ムダ時間
Ｔ。

を計算しＲＡＭ３１Ｂ内に格納する０次にステップ２０
４において、例えば図示しない冷却水温センサによりエ
ンジン１の冷却水温を検出し、この検出結果等に応じて
燃料量を補正するための補正係数Ｋｃを演算して、その
結果をＲＡＭ３１Ｂ内に格納する。ステップ２０４の処
理後はステップ２０２に戻り上記動作を繰返す。

第３図は、クランク角センサ２１の出力によりマイコン
３１の割込入力端子Ｐ、に割込信号が発生した場合の割
込処理を示す。ステップ３０１において、ＡＦＳ２７の
出力信号をインタフェース３２により周期測定したデー
タとカウンタ３５により計測されたエンジン２０の回転
周期の計測データに基づいてエンジンノρの１サイクル
当りの吸入空気量となる工程間吸入空気量の演算データ
（負荷データ）ＡＮを演算する０次にステップ３０２に
おいて、補正係数Ｋｃとムダ時間Ｔ、とをＲＡＭ３１Ｂ
から読出してインジェクタ駆動時間Ｔ、をＫ。

Ｘ　Ａ　Ｎ　＋　Ｔ　ｏの演算式に従って算出する。次
にステップ３０３にて上記演算結果Ｔ、をタイマ３８に
セットし、セット後にはステップ３０４でタイマ３８を
トリガしてドライバ３９を介してインジェクタ２９を駆
動する。

第４図はタイマ３６の出力によりマイコン３１の割込入
力端子Ｐ、に割込信号が発生した場合の割込処理を示す
、ステップ４０１にて、スロットル開度センサ２６から
のスロットル開度信号をＡ／Ｄ変換器３３によりＡ／Ｄ
変換し、入力端子Ｐｇからそのスロットル開度データを
読込む０次にステップ４０２にて、ＲＡＭ３１Ｂから前
回のスロットル開度データＶθ０を読出して今回のスロ
ットル開度データｖａｎとの差をとり、この差値Ｖθｏ
　　ｖｏｎを所定値αと比較する。上記差値Ｖθ０−ｖ
ｈが所定値α以上であれば急速減速時であると判定しス
テップ４０３にて通過帯域固定制御信号をＡＦＳ２７に
出力する・。

上記ステップ４０３の処理後または上記ステップ４０２
にて上記差値Ｖθｏ　　’ｌ／９ｎが所定値α未満と判
定した場合にはステップ４０４に進む、ステップ４０４
では前回のスロットル開度データＶθＯを今回のスロッ
トル開度データｖ＆ｎで更新してＲＡＭ３１Ｂ内に格納
し、この後、メインルーチンに戻る。

次に、通過帯域固定制御信号がマイコン３１から出力さ
れた場合のＡＦＳ２７の動作について第５図を参照して
説明する。第１．第２の周波数可変フィルタ１２．１３
の通過帯域内の制御を行うまでの動作についてはすでに
述べたとおりであり、ここではＡＦＳ２７の特徴とする
部分のみにつし）て説明する。

従来の問題発生領域は急速減速域のみであるため、スロ
ットル弁２５の開度をスロットル開度センサ２６により
検出し、周期的にサンプリングしたスロットル開度信号
を前回と今回で比較し、その差値が所定値以上か否か即
ち急速減速中であるか否かをマイコン３１により判定す
る。急速減速中でなければＡＦＳ２７の通過帯域の固定
を行わず、急速減速中であればマイコン３１はＡＦＳ２
７の通過帯域の固定を行うために通過帯域固定制御信号
を出力する。この通過帯域固定制御信号を入力したゲー
ト回路１６はｆ−Ｖ変換回路１５の出力電圧をクリップ
して第２の周波数可変フィルタ１３を第６図に示すよう
に低域りに固定する。これにより、強制的に高周波成分
が除去され、高周波のノイズの重畳した信号波が第１の
周波数可変フィルタ１２に入力されても、第２の周波数
可変フィルタ１３の出力端には、ノイズの除去された低
周波数のみの信号が取り出される。

なお、ゲート回路１６はスロットル弁開度に応動して側
路して第′２の周波数可変フィルタの通過帯域を制御す
るようにしてもよい。

第７図は第４図の割込処理の変形例を示し、第４図と異
なる点は、ステップ７０１にて今回のスロットル開度デ
ータＶｉとスロットル弁２５の小さい開度に相当する所
定値βと比較し、ｖＯｎ≦βならばスロットル弁２５が
所定開度以下迄閉じられているものと判断して前回のス
ロットル開度データＶθ０とステップ４０２にて比較し
、そうでなければ前回のスロットル開度データＶθＯを
今回のスロットル開度データｖａｎで更新するステップ
４０４にジャンプする。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、スロットル弁の弁開度
が前回と今回で所定開度以上の差があるときに第２の周
波数可変フィルタの通過帯域を所定通過帯域に固定して
燃料制御するようにしたので、スロットル弁の閉時に発
生するノイズを渦周波数として誤計測することがなく、
精度の高い燃料制御が可能となるものが得られる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す装置全体の構成図、
第２図ないし第４図は第１図中のマイコンの動作フロー
を示すフロー図、第５図は第１図中のＡＦＳの詳細なブ
ロック図、第６図は上記ＡＦＳにおける出力周波数と可
変フィルタ通過周波数との関係を示す説明図、第７図は
第４図のフローの変形例を示すフロー図である。 図中、１・・・流量計、２・・・渦発生体、３・・・カ
ルマン渦列、４・・・超音波発信子、５・・・超音波受
信子、６・・・超音波発振回路、７・・・電圧制御位相
偏移回路、８９１．波形整形回路、９・・・位相比較器
、１ｏ・・・ループフィルタ、１１・・・ローパスフィ
ルタ、１２・・・第１の周波数可変フィルタ、１３・・
・第２の周波数可変フィルタ、１４・・・波形整形回路
、１５・・・ｒ−■変換回路、１６・・・ゲート回路、
２０・・・エンジン、２１・・・クランク角センサ、２
５・・・スロットル弁、２６・・・スロットル開度セン
サ、２７・・・ＡＦＳ。 ２９・・・インジェクタ、３０・・・制御装置、３１・
・・マイコン、３２・・・インタフェース、３３・・・
Ａ／Ｄｉ換器、３４・・・波形整形回路、３５・・・カ
ウンタ、３６・・・タイマ、３７・・・Ａ／Ｄ変換器、
３日・・・タイマ、３９・・・ドライバ。 図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　エンジンが吸入する空気量に応動して発生する渦信号
   を検出する検出手段および上記渦信号に重畳するノイズ
   を除去するために上記検出手段の出力信号を出力の周波
   数に応じた可変周波数帯域で通過させる周波数可変フィ
   ルタ手段を有する渦流量計を備え、該渦流量計の出力に
   基づいて上記エンジンへの燃料供給量を制御するエンジ
   ンの燃料制御装置において、減速の運転状態を検出する
   運転状態検出手段と、該運転状態検出手段の検出出力を
   受けて上記周波数可変フィルタ手段の通過周波数帯域を
   所定の通過周波数帯域に固定する通過帯域固定手段とを
   備えたことを特徴とするエンジンの燃料制御装置。