JPH03122539A - エンジンの壁流計測装置 - 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） この発明はエンノンの壁流計測！！置、特に過渡時に吸
気系に蓄積される燃料壁流量を求めるものに関する。

（従来の技術） ガソリンエンジンにおける吸気管内の壁流燃料は、車両
における加減速の運転性や排出ガス浄化性能に大きな影
響を与えることが知られている。

しかしながら、燃料系部品システムの過渡に対する素質
を評価する方法がなく、過渡時の空燃比。

トルクまたは図示平均有効圧力Ｐｉなどを測定し評価す
ることで代用しているのが現状である（［内燃機関ＪＶ
ｏｌ、１２５　　Ｎｏ、３１７　　第６７頁〜第７８頁
；１９８　Ｇ年４月発行）。

（発明が解決しようとする課題） しかし、これらの方法は、あくまでエンノンシステムの
評価であり、燃料系部品の素質を直接に評価することは
できず、これらが及ぼす過渡時の燃料の挙動も分からな
い。このため、燃料系部品設計の良否の判断ができず、
開発工数が大きくかかることになっている。

この発明はこのような従来の課題に着目してなされたも
ので、過渡前後の燃料噴射量、吸入空気量および排気空
燃比の３つのデータより、過渡時の定常燃料噴射量に対
する付着量の比を求めることで、燃料系部品システムの
素質を評価するようにした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） この発明は、第１図に示すように、吸入負圧Ｂｏｏｓｔ
に応じた出力をするセンサ３１と、排気中の空燃比ＭＲ
に応じた出力をするセンサ３２と、クランク角信号を出
力するセンサ３３と、このクランク角信号を受けて１サ
イクル毎のデータが得られるようにサンプリングのタイ
ミングを設定する手段３４と、このタイミング信号に同
期して前記吸入負圧Ｂｏｏｓｔおよび空燃比ＭＲの各セ
ンサ出力をサンプリングする手段３５．３６と、このサ
ンプリングされた吸入負圧Ｂ　ｏｏｓｔおよゾ空燃比Ｍ
Ｒの各データを所定のサイクル数分記憶しておく手段３
７．３８と、同じくタイミング信号に同期して１サイク
ル当たりの燃料噴射パルス幅Ｔを演算する手段３９と、
この演ｎ、された燃料噴射パルス幅Ｔの一データを所定
のサイクル数分記憶しておく手段４０と、負荷信号より
過渡時であるかどうかをＩＩ＋定する手段４１と、これ
が判定された場合に過渡の前後にわたる所定サイクル数
分の、前記吸入負圧Ｂｏｏｓｔ、を空燃比ＭＲおよび燃
料噴射パルス幅Ｔの各データを用いて、過渡時の定常燃
料噴射量に対する付着量の比Ｇ　［（を計算する手段４
２と、この演ｎされた比ＧＨｆ！：表示する装置４３を
備える。

（作用） 過渡時の定常燃料噴射量に対する付着量の比が求められ
ることから、過渡時の燃料壁流の挙動が直接的かつ定量
的に把握される。

（実施例） 第２図は一実施例のブロック図である。

同図において、吸入負圧センサからのセンサ出力（紋り
弁下流の吸入負圧Ｂｏｏｓｔ）と、空燃比センサからの
センサ出力（排気空燃比ＭＲ）は、各アンプ１１．１２
を介してＡ／Ｄ変換器１３に入力される。Ａ／Ｄ変換器
１３ではコントロールユニット２１からのタイミング信
号に同期して各センサ出力をＡ／Ｄｖ換し、これら吸入
負圧Ｂ　ｏｏｓＬと空燃比ＭＲのデータをコントロール
ユニツ）　２１１：出力する。ここに、Ａ／Ｄ変換器１
３はｆｆｔ１図のサンプリング手ｐ、１ｊ３５．３６と
して機能している。

噴射弁に出力される噴射パルス信号（Ｉ　Ｎ　Ｊ信号）
は波形整形回路１４を介して、パルス幅演算回路１５に
入力される。パルス幅演算回路１５では、コントロール
ユニット２１からのタイミング信号に同期して、１サイ
クル当たりの燃料噴射パルス［Ｔを演にし、そのデータ
をフントロールユニット２１に出力する。このパルス幅
演算回路１５は第１図の燃料噴射パルス幅演ヰ手段３９
として機能する３ クランク角センサからの単位角度信号と基準位置信号は
波形整形回路１６を介してコントロールユニット２１に
入力される。なお、図ではエンジン種類の相違する場合
にも対処するため、クランク角センサ選択回路１７を設
けており、コントロールユニット２１からのセレクト信
号を受けると、エンノン種類に対応したクランク角セン
サからの信号を選択する。

１８はエンジンデータの入力装置で、バッテリ電圧にて
定まる無効パルス幅Ｔｓの値、吸気弁閉角。

空燃比測定角、気筒数およびクランク角センサのタイプ
などのエンジンデータがフントロールユニット２１に出
力される。

コントロールユニット２１はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭお
よびＩ１０ボートからなるマイクロフンピユータにより
構成される。

このうちＣＰ　ＵはＲＯＭに書き込まれでいるプログラ
ムにしたがってＩ１０ボートより必要とする外部データ
を取り込んだり、またＲＡＭとの問でデータの授受を行
ったりしながら必要な処理値を演算処理し、処理したデ
ータをＩ１０ボートへ出力する。

たとえば、クランク角信号に基づいて、Ａ／Ｄ変換器１
３の行うサンプリングのタイミングおよび１サイクル当
たりの燃料噴射パルス幅の演算のタイミングを計算する
とともに、１サイクル当たりに行なわれる噴射回数をカ
ウントする。これは、第１図のタイミング設定手段３４
の機能である。

また、負荷信号としての吸入負圧Ｂ　ｏｏｓｔより過渡
時であるかどうかを判定し、これが判定された場合に、
過渡の前後にわたる所定サイクル数分の、吸入負圧Ｂｏ
ｏｓｔ、空燃比ＭＲおよび燃料噴射パルス幅Ｔの各デー
タを用いて、過渡時の定常燃料噴射量に対する付着量の
比ＧＨを計算する。これは、第１図の過渡時判定手段４
１．比計算手段４２の機能である。

ＲＯＭはＣＰＵにおける演算プログラムを格納しており
、ＲＡＭは演算に使用するデータを記憶する。たとえば
、ＲＡＭには、サンプリングされた吸入負圧Ｂｏｏｓｔ
、空燃比ＭＲおよび燃料噴射パルス幅Ｔの各データが所
定のサイクル数分格納される。これは、第１図の記憶手
段３７，３８．４０の機能である。

Ｉ１０ボートには各種信号が入力されるとともに、Ｉ１
０ボートからはタイミング信号がＡ／Ｄ変換器１３およ
びパルス幅演算回路１５に対して、また比ＧＨの計算結
果が、プリンターやデイスプレィからなる出力表示Ｈ置
２５に対してそれぞれ出力される。

第３図はエンジンの３サイクル区間の途中で加速が行な
われた場合のサンプリングのタイミングを示すための波
形図である。

まず、吸入負圧Ｂｏｏｓｔについては、吸気弁閉のタイ
ミングに同期してＡ／Ｄ変換させる。図ではサイクル毎
の各タイミングを区別するため、ＢＢ２．Ｂ３と番号を
付しである。

空燃比ＭＲについては、吸気行程終わりから所定の時間
（あるいは所定のクランク角）だけ遅れたタイミングで
Ａ／Ｄ変換しなければならない。これは、Ｂ１の位置で
シリングに流入した混合気が燃焼し排気されて空燃比セ
ンサに達するまでには所定の時間だけ遅れるからである
。したがって、空燃比ＭＲのデータにも各タイミングを
区別するため番号を付けるとすれば、所定の時間だけ遅
れた位置がＭＲ＋となり、これがＢ１に対応する。なお
、所定の時間はＡ／Ｄ変換器１３に付属されているデイ
レイ回路により設定する。

燃料噴射パルス幅Ｔについては、前回の吸気弁閉のタイ
ミングより今回の吸気弁閉のタイミングまでの間の燃料
噴射パルス幅Ｔｉの合計から、立ち上がりパルス数×無
効パルス幅Ｔｓを減算した値とする。Ｔｓはインジエク
タの応答遅れ時間に対応しており、このＴｓの開では燃
料は噴かれていないからである。たとえば、Ｂ１からＢ
２までの１サイクル区間の燃料噴射パルス幅Ｔ２を、次
式■により計算する。

Ｔ　２＝　Ｔ　ｉ２１＋　Ｔ　ｉ２２−　Ｔ　ｓＸ　２
−■ただし、■式においてＴ　ｉ２１．Ｔ　ｉ２２は２
つのパルスの各パルス幅である。このようにして計算さ
れたＴ２はＢ２に対応する。

なお、Ｂ２から８３までの１サイクル区間のように、噴
射パルスのハイレベルにある区間が吸気弁閉のタイミン
グと重なることがある。この場合には、そのタイミング
でパルス幅を２つに分割し、Ｔｓは立ち上がりパルス側
のほうからのみ減算する。図示の例では、ＴｓとＴ４が
次式により計算される。

Ｔ　３＝　Ｔ　ｉ３１＋　Ｔ　１３２−　ＴｓＸ　２−
■Ｔ４＝Ｔｉ４１・・・■ ！＠５１は４サイクルエンノンの場合で、基準位置信号
ＲＥＦ（クランク角で１８０°ごと）と７２０°信号は
上死点位置よりも所定クランク角だけ進角側にオフセッ
トされて立ち上がっている。しだがって、吸入負圧Ｂ　
ｏｏｓ目こついては、吸気行程に立ち上がるＲＥＦ信号
が入力し、その後所定時間Ｓ　１［ｎｓｌ経過した位置
が吸気弁閉のタイミングになる。

ここに、Ｓｌは次式〇で与えられる。

５ｌ＝ＳＸ（ＲＥＦオフセット角［ｄｅｇｌ＋吸気弁閉
角［ｄｅｇ］）／　１８０・・・■ただし、Ｓ　［ｍｓ
］は隣接するＲＥＦ信号間にががる時間であり、直前の
Ｓを使用する。

空燃比ＭＲのサンプリングタイミングについては、爆発
行程に立ち上がるＲＥＦ信号の入力後、所定時間Ｓ　２
［ｍ５ｌＡｌ過した位置とする。

ここに、Ｓ２は次式〇で与えられる。

５２＝ＳＸ（ＲＥＦオフセット角［ｄｅｇ］＋空燃比測
定角［ｄｅ８１）／　１８０　・・・■なお、ＲＥＦオ
フセット角、吸気弁閉角、空燃比測定角はそれぞれ任意
に設定することができる。

第４図は＃ＩＪ３図によりサンプリングされたデータを
、横軸をサイクル数にして書き直した図である。なお、
シリング空気量Ａ　０ＩＪＴの変化を追加しており、図
示のように、加速前の定常サイクルでの各データをＢＯ
，ＡＯＯ，ＭＲＯ，ＴＯ，加速途中のあるサイクルでの
各データをＢ、ＡＯ，ＭＲ。

Ｔ、定常に落ち着いたサイクルでの各データをＢＥ、Ａ
ＯＥ、ＭＲＥ、ＴＥとする。

ここで、定常燃料噴射量に対する付着量の比を付着倍率
Ｇ　Ｈとして定義すると、加速途中のあるサイクルにお
けるＧ　Ｉ（は、次式■により計算される。

ｌ！ｌｌｌ：ｌ Ｇ　ト■　＝　Σ　（Ｔ　　　−Ｋ−ＡＯ／ＭＲ）ｎ＝ ／（ＴＥ−に−Ｔｏ　　・　Ｋ）・・・■ただし、総和
Σは加速の開始サイクルより定常に落ち着いたサイクル
までの区間（たとえば１５０サイクル）で行う。Ｋは定
数である。

なお、付着量とは吸気管内（シリング内も含む）を壁流
として流れる燃料量のことである。

ここで、加速途中は吸入負圧Ｂｏｏｓｔがシリング空気
ｊｌ　Ａ　０ＬＩＴに比例するとみなすことができるの
で、加速途中のサイクルにおけるシリング空気量ＡＯは
次式〇で表される。

ＡＯ＝ＡＯＯ＋１（Ｂ−ＢＯ）／（ＢＥ−ＢＯ）ＩＸ（
ＡＯＥ−ＡＯＯ）・・・■ ただし、吸気温度の変化があると、ＢｏｏＳｔがＡＯυ
■に比例するとはみなせなくなるので、過渡補正がとぎ
れているような領域では、Ｔのほうがまだ正確な値に近
いので、■式の（Ｂ　−Ｂ　Ｏ）／（ＢＥ−ＢＯ）に代
え、（Ｔ−ＴＯ）／（ＴＥ−ＴＯ）を用いたほうがよい
。

さて、この■式を０式に代入すると、 ５０ Ｃ，Ｈ＝Σ（Ｔ−に−（ＡＯＯ＋（（Ｂ−ＢＯ）／ｎ＝ （ＢＥ−ＢＯ）ｌ（ＡＯＥ−ＡＯＯ））／ＭＲ）／（Ｔ
Ｅ−に−ＴＯ・Ｋ）・・・■ ここで、ＡＯＯ＝ＭＲＯ・ＴＯ・Ｋ・・・■ＡＯＥ＝Ｍ
ＲＥ−ＴＥ−Ｋ・・・［相］であるから、これらを０式
に代入すると、５０ ＧＨ＝ΣＫ（Ｔ−（ＭＲＯ−ＴＯ ｎ・ ＋１（Ｂ−ＢＯ）／（ＢＥ−Ｂｏ）ｌ（ＭＲＥ・　ＴＥ
−ＭＲＯ、ＴＯ））／ＭＲ）／Ｋ（ＴＥ−ＴＯ） ５０ ＝Σ（Ｔ−（ＭＲＯ・ＴＯ＋（（Ｂ−ＢＯ）−１ ／（ＢＥ−ＢＯ）ｌ（ＭＲＥ−ＴＥ−ＭＲＯ・　ＴＯ）
）／ＭＲ）／（ＴＥ−ＴＯ）・・・■この０式が最終的
な式である。

つまり、 吸入負圧Ｂｏｏｓｔにライて、Ｂ、ＢＯ，ＢＥ空燃比Ｍ
Ｒについて、ＭＲＯ，ＭＲＥ 燃料噴射パルス幅Ｔについて、Ｔ、ＴＯ，ＴＥが分かれ
ば、０式により加速途中の１５０サイクル目での付着倍
率ＧＨが求まる。また１１サイクル目の付着倍率ＧＨｎ
も積分の途中データとして求まる。

なお、定常データについては、所定サイクル数分の単純
平均を用いる。たとえば、Ｂ　Ｏ、Ｍ　ＲＯおよびＴＯ
については、加速直前までの１６サイクル分の単純平均
を、ＢＥ、ＭＲＥおよびＴＥについては加速後１５１サ
イクルから１６６サイクル目までの１６サイクルの単純
平均を用いる。したがって、０式の計算は、加速後（１
５０＋１６）サイクルを経過した後に予め取り込んでお
いたデータを用いて行うことになる。

加速の判定は、吸入負圧ＢｏｏｓｔのＡ／Ｄ変換値の変
化（前サイクルの値−命サイクルの値）が所定値以上と
なったかどうがで行い、所定値以上となった時点でのサ
イクルを加速開始とする。

ここで、この例の作用を説明すると、０式によれば、定
常燃料噴射量に対する付１ｆｉの比（付着倍率ＧＨ）が
求められることから、壁流の挙動が直接的かつ定量的に
把握される。ここに、この比ＧＨは燃料系部品に固有の
ものであり、以下の効果を得る。

（１）燃料系部品システムの過渡に対する素質評価を行
うことができ、これらの仕様や形状が及ぼす燃料の挙動
がわかる。

（２）部品設計時から壁流量の予測、過渡性能の予測お
よび徘〃ス浄化性能の予測ができるので、開発工数を低
減することができる。

（３）エンジンの種類を問わず、燃料系部品システムの
横並びの比較評価ができる。

（発明の効果） この発明は、過渡時の定常燃料噴射量に対する付着量の
比を求めるようにしたため、過渡時の壁流の挙動が直接
的かつ定量的に把握されることとなり、燃料系部品シス
テムの過渡に対する素質評価を行うことができるととも
に、これらの開発工数を低減することがで浮る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のクレーム対応図、ｔｔｔＪ２図は一
実施例のブロック図、第３図と第４図はこの実施例のタ
イミングチャート、第５図は他の実施例のタイミングチ
ャートである。 １１．１２・・・アンプ、１３・・・Ａ／Ｄ変換器、１
５・・・パルス幅演算回路、１７・・・クランク角セン
サ選択回路、１８・・・エンジンデータ入力装置。２１
甲コントロールユニツ）、２５・・・出力表示ｆ＆　Ｍ
、３１・・・吸入負圧センサ、３２・・・空燃比センサ
、３３・・・クランク角センサ、３４・・・タイミング
設定手段、３５．３６・・・サンプリング手段、３７．
３８・・・記憶手段、３９・・・燃料噴射パルス幅演算
手段、４０・・・記憶手段、４１・・・過渡時判定手段
、４２・・・比計算手段、４３・・・出力表示Ｓ置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸入負圧に応じた出力をするセンサと、排気中の空燃比
   に応じた出力をするセンサと、クランク角信号を出力す
   るセンサと、このクランク角信号を受けて１サイクル毎
   のデータが得られるようにサンプリングのタイミングを
   設定する手段と、このタイミング信号に同期して、前記
   吸入負圧および空燃比の各センサ出力をサンプリングす
   る手段と、このサンプリングされた吸入負圧および空燃
   比の各データを所定のサイクル数分記憶しておく手段と
   、同じくタイミング信号に同期して１サイクル当たりの
   燃料噴射パルス幅を演算する手段と、この演算された燃
   料噴射パルス幅のデータを所定のサイクル数分記憶して
   おく手段と、負荷信号より過渡時であるかどうかを判定
   する手段と、これが判定された場合に過渡の前後にわた
   る所定サイクル数分の、前記吸入負圧、空燃比および燃
   料噴射パルス幅の各データを用いて、過渡時の定常燃料
   噴射量に対する付着量の比を計算する手段と、この演算
   された比を表示する装置とを備えることを特徴とするエ
   ンジンの壁流計測装置。