JPH02181051A - 内燃機関の吸気圧力検出装置 - 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〉 本発明は内燃機関の吸気圧力検出装置に関し、詳しくは
吸気圧力の検出値が平滑化処理されるよう構成された検
出装置における検出応答性の改善技術に関する。

〈従来の技術〉 従来から、内燃機関の吸気圧力を検出する吸気圧力セン
サを吸気通路に設け、該吸気圧力センサによって検出さ
れた吸気圧力に基づいて機関への燃料供給量を可変制御
するよう構成された電子制御燃料供給装置が、一般にＤ
−ジェトロ方式と呼ばれて広く知られている（特開昭５
８−１５００４０号公報等参照）。

ところで、前記吸気圧力センサによって検出される吸気
圧力は、シリンダの吸・排気の影響を受けて発生ずる圧
力脈動を拾ってしまい、特に要求燃料量に対応する真の
吸気圧力が一定である定常運転時には、この脈動する吸
気圧力に応じて燃料供給量を可変制御すると吸入混合気
の空燃比が振れてしまうという問題がある。このため、
従来から、吸気圧力センサからの検出信号を平滑化回路
（フィルタ回路）を介して燃料供給制御ユニットに入力
させたり、また、入力した吸気圧力を加重平均演算して
平滑化してから燃料供給量の設定に用いるようにしてい
た。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記のようにして吸気圧力の検出値を平
滑化してしまうと、定常時には脈動が減衰されて圧力脈
動影響を回避した良好な燃料供給制御が行えるものの、
機関の過渡運転時には前記平滑化処理によって第６図に
示すように検出値の応答遅れが発生して、過渡運転時に
おける燃料制御性を悪化させる原因となっていた。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、平滑化
処理される吸気圧力の検出値を、過渡運転時における真
の吸気圧力変化に追従させ得る吸気圧力検出装置を提供
することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 そのため本発明では、第１図に示すように、機関の吸気
通路に設けられて吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段
と、この吸気圧力検出手段により検出される吸気圧力を
平滑化処理する吸気圧力平滑手段と、可変制御される機
関吸気系の開口面積を検出する開口面積検出手段と、機
関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、前記
検出された開口面積と機関回転速度とに基づいて機関負
荷パラメータを予測設定する機関負荷パラメータ予測設
定手段と、この機関負荷パラメータ予測設定手段で予測
設定された機関負荷パラメータと前記吸気圧力平滑手段
における平滑特性値とに基づいて前記吸気圧力平滑手段
で平滑化処理された吸気圧力を補正してこの補正結果を
吸気圧力の最終検出値として設定する吸気圧力補正設定
手段と、を含んで内燃機関の吸気圧力検出装置を構成す
るようにした。

〈作用〉 かかる構成によると、機関の吸気通路に設けられた吸気
圧力検出手段で検出された吸気圧力は、吸気圧力平滑手
段により平滑化処理される。

また、開口面積検出手段は、可変制御される機関吸気系
の開口面積を検出し、機関回転速度検出手段は、機関の
回転速度を検出する。そして、機関負荷パラメータ予測
設定手段は、前記開口面積と機関回転速度とに基づいて
吸入空気量や基本燃料供給量等の機関負荷パラメータを
予測設定し、吸気圧力補正設定手段は、前記開口面積と
機関回転速度とに基づいて予測設定された機関負荷パラ
メータと、前記吸気圧力検出値を平滑化処理したときの
平滑特性値とに基づいて平滑化処理後の吸気圧力を補正
し、この補正結果を吸気圧力最終検出値として設定する
。

前記吸気圧力平滑手段は、機関の定常・過渡運転とは無
関係に吸気圧力の検出値を平滑化処理するため、定常運
転時には燃料制御に対応する真の吸気圧力変化とは関係
のない圧力脈動を平滑化できるが、過渡運転時には応答
遅れが発生する。しかし、開口面積と機関回転速度とに
基づいて予測設定される機関負荷パラメータは、真の機
関負荷に精度良く対応するものではないが、吸気通路内
に発生ずる圧力脈動に影響されず、然も、平滑化処理さ
れるものではないので応答遅れもなく、真の機関負荷の
変化傾向を代表する値として扱うことができる。

このため、前記吸気圧力平滑手段により平滑化処理され
る前の検出値が不明であっても、前記予測設定された機
関負荷パラメータと、吸気圧力を平滑化処理したｋきの
平滑特性値とに基づいて、真の吸気圧力に対してどの程
度の応答遅れが発生しているかを判別することができ、
以て、過渡運転時において平滑化処理後の吸気圧力を真
の吸気圧力に略一致する値に補正できるものである。

〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。

一実施例のシステム構成を示す第２図において、内燃機
関Ｉには、エアクリーナ２．吸気ダクト３゜スロットル
チャンバ４及び吸気マニホールド５を介して空気が吸入
される。エアクリーナ２には吸気（大気）温度ＴＡ（”
Ｃ）を検出する吸気温センサ６が設けられている。スロ
ットルチャンバ４には、図示しないアクセルペダルと連
動するスロットル弁７が設けられていて、吸入空気流量
Ｑを制御する。前記スロットル弁７には、その開度ＴＶ
○を検出する開口面積検出手段としてのポテンショメー
タと共に、その全閉位置（アイドル位置）でＯＮとなる
アイドルスイッチ８Ａを含むスロットルセンサ８が付設
されている。

スロットル弁７下流の吸気マニホールド５には、吸気圧
力ＰＢを検出する吸気圧力検出手段としての吸気圧セン
サ９が設けられると共に、各気筒毎に電磁式の燃料噴射
弁１０が設けられている。前記燃料噴射弁１０は、後述
する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１１から例えば点火タイミングに同期して出力され
る駆動パルス信号によって開弁駆動し、図示しない燃料
ポンプから圧送されプレッシャレギュレータにより所定
圧力に制御された燃料を吸気マニホールド５内に噴射供
給する。即ち、前記燃料噴射弁１０による燃料供給量は
、燃料噴射弁１０の開弁駆動時間で制御されるようにな
っている。

更に、機関１の冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検
出する水温センサ１２が設けられると共に、排気通路１
３内で排気中酸素濃度を検出することによって吸入混合
気の空燃比を検出する酸素センサ１４が設けられている
。

コントロールユニット１１は、機関回転速度検出手段と
してのクランク角センサ１５から、機関回転に同期して
出力されるクランク単位角度信号を一部時間カウントし
て、又は、所定クランク角位置毎（例えば４気筒機関の
場合１８０°毎）に出力されるクランク基準角度信号の
周期を計測して機関回転速度Ｎを検出する。

コントロールユニット１１は、上記のようにして検出さ
れる各種検出信号に基づいて燃料噴射量Ｔｉ（駆動パル
ス信号のパルス巾）を演算すると共に、設定した燃料噴
射量Ｔｉに基づくパルス巾の駆動パルス信号を、燃料噴
射弁１０に所定タイミングで出力することにより、燃料
噴射弁１０の開弁時間を制御して燃料供給量を制御する
。

次にコントロールユニット１１により行われる燃料供給
制御のための各種演算処理（本発明にかかる吸気圧力検
出装置を含む）を第３図及び第４図のフローチャートに
従って説明する。

本実施例において、吸気圧力平滑手段２機関負荷パラメ
ータ予測設定手段、吸気圧力補正設定手段としての機能
は、前記第３図及び第４図のフローチャートに示すよう
にソフトウェア的に備えられている。

第３図のフローチャートに示すルーチンは、４ｍｓ程度
の微小時間毎に実行されるものであり、まず、ステップ
１（図中ではＳｌとしである。以下同様）では、吸気圧
センサ９から機関１の吸気圧力（吸入負圧）ＰＢに応じ
て出力される電圧信号をＡ／Ｄ変換して、吸気圧力ＰＢ
の瞬時値を得る。

次のステップ２では、以下の式に従ってステップ１で得
た吸気圧力ＰＢの加重平均値ＰＢＡｖ（平滑化処理値）
を演算する。

ＰＢＡｖ←Ｘ・ＰＢ＋’（１−Ｘ）ＰＢ、、。

ここで、ＰＢは今回ステップ１で得た吸気圧力であり、
また、ＰＢｏｔ、ｎは本ルーチン前回実行時における吸
気圧力ＰＢの最終検出値であり、Ｘ（〈１）は加重平均
演算における最新値に対する重み付は定数（平滑特性値
）である。

ステップ３では、スロットルセンサ（ＴＨ／Ｓ）８から
スロットル弁７の開度ＴＶＯに応じて出力される電圧信
号をＡ／Ｄ変換して、スロットル弁開度ＴＶＯの瞬時値
を得る。

そして、次のステップ４では、前記ステップ３で得たス
ロットル弁開度ＴＶＯに基づいて、スロットル弁７で制
御されるスロットルチャンバ４の開口面積Ａを演算又は
マツプからの検索によって求める。尚、開口面積Ａは、
スロットル弁７によって制御されるものの他、スロット
ル弁７をバイパスして設けられた補助空気通路が存在す
る場合には、この補助空気通路の可変制御される開口面
積についても合わせて求めるようにすることが望ましい
。

また、ステップ５では、開口面積Ａを機関回転速度Ｎで
割った値Ａ／Ｎに基づいてフローチャート中に示すよう
なマツプから基本体積効率ＱＨφを検索して求める。

次のステップ６では、上記ステップ５で求めた基本体積
効率ＱＨφを用いて機関負荷パラメータである吸入空気
量Ｑ　Ａ−ｓを予測設定する。

ステップ７では、以下の式に従って加重平均値ＰＢＡｖ
を補正して、その結果を吸気圧力ＰＢの最終検出値とす
る。

ここで、Ｑ　Ａ　−Ｎ　ｎ　ａ　ｗは今回ステップ６で
求められた吸入空気量であり、ＱＡ−ｓ。３．は本ルー
チンの前回実行時（４ｍｓ前）にステップ６で求められ
た吸入空気量であり、また、ＰＢＡＶは今回ステップ２
で加重平均演算された吸気圧力で、Ｗはこのステップ２
における加重平均演算で用いられた重み付は定数Ｘの逆
数１／Ｘ＝Ｗである。

ステップ６で開口面積Ａと機関回転速度Ｎとに基づいて
予測設定される機関負荷パラメータとしての吸入空気量
Ｑ　Ａ−Ｎは、吸気圧センサ９による検出結果とは無関
係に設定されるものであるから圧力脈動に影響されず、
然も、平滑化処理が施されて真の吸入空気量変化に対し
て応答性が悪化するものでもないので、その瞬時値は高
い精度を有するものではないものの、その変化割合は略
真の吸入空気量（機関負荷）変化に対応している。

従って、前記吸入空気量ＱＡ−Ｈの変化割合は、真の吸
気圧力ＰＢ変化に略一致するはずであり、前回値（４ｍ
ｓ前の値）であるＰＢＯＬＤが真の値に略一致していれ
ば、以下の演算式で演算される吸気圧力ＰＢも略真の値
に一致するはずである。

ここで、上記演算式における吸気圧力ＰＢとステップ２
における加重平均演算式における吸気圧力ＰＢ（ステッ
プ１におけるＡ／Ｄ変換値であり、圧力脈動を伴う値）
とが等しいと仮定して、前回値ＰＢ、Ｌ、を消去すると
、上記にも示した加重平均値ＰＢＡｖと予測吸入空気量
Ｑ□８とから構成される吸気圧力ＰＢの演算式が得られ
る。

上記演算式によれば、検出応答性が問題とならない定常
運転時には、ＱＡ−Ｎｎａｗ輪Ｑ＾−ＮｏＬｄとなるた
めに、最終検出値として加重平均値ＰＢＡｖがセットさ
れ、圧力脈動を減衰させた値が最終検出値として設定さ
れる一方、予測設定される吸入空気量ＱＡ−Ｎが増減変
化し応答性が問題となる過渡運転時には、ＱＡ−ｓの変
化割合が大きいときほど加重平均値ＰＢＡｖが大きな割
合で補正されて真の機関負荷変化に追従した然も脈動影
響のない吸気圧力ＰＢが最終検出として設定されるもの
である。

即ち、加重平均値ＰＢＡｖから加重平均前の吸気圧力Ｐ
Ｂ検出値が予測されることになり、更に、真の機関負荷
変化に略一致する吸入空気量ＱＡ−Ｈの変化割合に基づ
いて前記予測設定値を補正することになるため、加重平
均値ＰＢＡｖから真価に近い吸気圧力ＰＢ、即ち、真の
吸気圧力ＰＢ変化に追従した吸気圧力ＰＢを予測設定す
ることができるものである。

従って、上記演算式に従い開口面積Ａと機関回転速度Ｎ
とから予測した吸入空気量ＱＡ−Ｈの新旧値と、最新の
加重平均値ＰＢＡｖとに基づいて最終検出値ＰＢを演算
設定するように構成すると、第５図に示すように、過渡
運転時に加重平均値ＰＢＡｖが大きな応答遅れを示すの
に対して、上記演算式に従って求められる吸気圧力ＰＢ
は、機関１の過渡運転時における応答性が確保されると
共に、吸気圧センサ９が大きな圧力脈動を拾う機関１の
定常運転時には加重平均値ＰＢＡｖが最終検出値となっ
て最終検出値ＰＢが大きく脈動することがなく、定常運
転時における検出安定性も確保できる。

このようにして設定される吸気圧力ＰＢの最終検出値は
、第４図のフローチャートに示すルーチンに従って燃料
噴射量Ｔｉの設定に用いられる。

第４図のフローチャートに示すルーチンは、１０ｍ５程
度の微小時間毎に実行されるものであり、まず、ステッ
プ１１では下式に従って基本燃料噴射量’ｒｐが演算さ
れる。

Ｔｐ＝ＫＸＰＢＸＫＱｃｙｆｆｉＸＫＴＡここで、Ｋは
定数、ＰＢは第３図のフローチャートのステップ７にお
いて求められた吸気圧力ＰＢの最終検出値、ＫＱｃｙｌ
は吸気圧力ＰＢに基づいて設定される体積効率補正係数
、ＫＴＡは吸気温センサ６によって検出される吸気温度
ＴＡに基づいて設定される吸気温補正係数である。

次のステップ１２では、水温センサ１２によって検出さ
れる冷却水温度Ｔｗを主とする機関運転状態に応じて各
種補正係数Ｃ０ＥＦを設定する。

また、ステップ１３では、酸素センサ１４で検出される
機関排気中酸素濃度を介して検出される空燃比を目標空
燃比（理論空燃比）に近づけるように前記基本燃料噴射
量Ｔｐをフィードバック補正するための空燃比フィード
バック補正係数ＬＡＭＢＤΔを、比例・積分制御等によ
って設定する。但し、この空燃比フィードバック補正係
数ＬＡＭＢＤ＾は、所定のフィードバック運転領域のみ
で可変設定され、その他の運転領域では一定値にクラン
プされる。

そして、次のステップ１４では、下式に従って最終的な
燃料噴射量Ｔｉを演算する。

Ｔｉ＝ＴｐＸＬＡＭＢＤＡＸＣＯＥＦ＋Ｔｓここで、前
記Ｔｓは、バッテリ電圧による燃料噴射弁１０の有効噴
射時間の変化を補正するための補正分である。

ステップ１４で燃料噴射量Ｔｉを設定すると、次のステ
ップ１５ではこの最新の燃料噴射量Ｔｉを出力レジスタ
にセットする。すると、所定の燃料噴射タイミングにお
いてこの出力レジスタにセットされた最新の燃料噴射量
Ｔｉが読み出されて、この燃料噴射量Ｔ＋相当のパルス
中をもつ駆動パルス信号が燃料噴射弁１０に送られるこ
とによって、燃料噴射弁１０が所定時間だけ開弁駆動さ
れ燃料が間欠的に噴射供給される。

上記燃料噴射制御において、基本燃料噴射量Ｔｐを演算
するのに用いた吸気圧力ＰＢは、加重平均値ＰＢＡｖと
予測した吸入空気量Ｑａ−Ｎと加重平均演算における重
み付は定数Ｘの逆数Ｗとに基づいて設定され、過渡応答
性確保と定常時の脈動回避とが図られたものであるから
、過渡運転時における燃料制御の応答性が確保され過渡
運転性を向上させることができると共に、定常運転時に
は圧力脈動に伴って空燃比が振れることを抑止できるも
のである。また、上記のようにして設定された基本燃料
噴射量Ｔｐに基づいて点火時期制御を行えば、基本燃料
噴射量Ｔｐの設定制御性が上記のように高精度であるが
故に、点火時期制御も高精度化することができる。

尚、本実施例では、吸気圧センサ９からの検出信号を加
重平均演算して平滑化処理されるものについて述べたが
、吸気圧センサ９からの検出信号をフィルタ回路を通過
させて平滑化した後に、コントロールユニット１１に入
力されるよう構成したものであっても良い。この場合に
は、上記の加重平均値ＰＢＡｖと吸入空気量ＱＡ−Ｎと
加重平均演算における重み付は定数Ｘの逆数Ｗとに基づ
く吸気圧力ＰＢの最終検出値演算式において、加重平均
値ＰＢＡｖをフィルタ回路を介して入力した値とし、ま
た、前記Ｗをフィルタ回路の時定数に応じて設定するこ
とで、本実施例と同様な演算式を用いて最終検出値を設
定することができ、以て、過渡運転時の応答性確保と定
常運転時における脈動回避との両立を図ることができる
。

また、本実施例では、開口面積Ａと機関回転速度Ｎとか
ら予測設定される機関負荷パラメータとして吸入空気量
ＱＡ−Ｎを用いたが、基本燃料噴射量Ｔｐが開口面積Ａ
と機関回転速度Ｎから設定されるように構成しても良い
。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によると、吸気圧力検出値
が平滑化処理されるものにおいて、開口面積と機関回転
速度とから予測設定した機関負荷パラメータと、前記平
滑化処理における平滑特性値とに基づいて平滑化処理後
の吸気圧力を補正設定するよう構成したので、平滑化処
理によって得られる定常運転時における圧力脈動の影響
抑止効果を確保しつつ、過渡運転時における吸気圧力の
検出応答性を向上させることができ、例えば、吸気圧力
の検出値を用いて行われる燃料供給制御において空燃比
制御性を向上させ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図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すシステム概略図、第３図及び第４図
はそれぞれ同上実施例における制御内容を示すフローチ
ャート、第５図は本発明にかかる吸気圧力検出装置の効
果を説明するためのタイムチャート、第６図は従来装置
の問題点を説明するためのタイムチャートである。 １・・・機関　　７・・・スロットル弁　　８・・・ス
ロットルセンサ　　９・・・吸気圧センサ　　１１・・
・コントロールユニット　　１５・・・クランク角セン
サ特許出願人　日本電子機器株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄 ■ 第３図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の吸気通路に設けられて吸気圧力を検出する吸気圧
   力検出手段と、該吸気圧力検出手段により検出される吸
   気圧力を平滑化処理する吸気圧力平滑手段と、可変制御
   される機関吸気系の開口面積を検出する開口面積検出手
   段と、機関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段
   と、前記検出された開口面積と機関回転速度とに基づい
   て機関負荷パラメータを予測設定する機関負荷パラメー
   タ予測設定手段と、該機関負荷パラメータ予測設定手段
   で予測設定された機関負荷パラメータと前記吸気圧力平
   滑手段における平滑特性値とに基づいて前記吸気圧力平
   滑手段で平滑化処理された吸気圧力を補正して該補正結
   果を吸気圧力の最終検出値として設定する吸気圧力補正
   設定手段と、を含んで構成された内燃機関の吸気圧力検
   出装置。