JPH06278505A - 自動車用内燃機関の燃費計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料噴射弁の静的流量特性および動的流量特
性のばらつきによる測定精度の低下を防止し、燃費を高
精度に計測，表示する。 【構成】 噴射パルス信号のパルス幅Ｔｉから無効期間
を減じて有効噴射パルス幅Ｔｅを求め、かつこれを積算
して積算値∫Ｔｅを求める。この積算値∫Ｔｅと噴射弁
の基準流量ＫＦｌとを用いて、燃料噴射量Ｑｆを算出
し、かつ距離Ｌの積算値∫Ｌとから燃費ＦＣを求める。
空燃比が理論空燃比に制御されている条件下（Ｓ２１）
で、吸入空気量Ｑａと有効噴射パルス幅Ｔｅとの相関関
係を求め（Ｓ２４，Ｓ２６）、これに基づいて無効期間
Ｔｓを校正する（Ｓ２９）。燃料給油時には実際の給油
量Ｑｃａｌと推定した噴射量Ｑｆとを比較し、基準流量
ＫＦｌを校正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車用内燃機関の
燃料消費率（以下、単に燃費という）を計測，表示する
燃費計に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に自動車用内燃機関については、機
関回転数や冷却水温等の情報が運転席の計器盤上に表示
されるようになっているが、近時は、ある期間の平均的
な燃費あるいは常時変化する瞬間的な燃費を計測，表示
する燃費計が実用に供されている。

【０００３】この種の燃費計は、燃料噴射式内燃機関の
場合は、燃料噴射弁へ出力される噴射パルス信号の積算
によって燃料消費量を求め、かつ車速等から求めた走行
距離との関係で燃費を算出するようになっている。詳し
くは、上記噴射パルス信号は、電圧に対応する無効期間
を付加したものとなっているので、噴射パルス信号のパ
ルス幅から無効期間を減じて有効噴射パルス幅を求め、
これを積算するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の燃費計においては、噴射パルス信号の積算により燃
料消費量を算出することから、燃料噴射弁の僅かな特性
のばらつきによっても、比較的大きな誤差が生じてしま
う、という不具合があり、その精度が必ずしも十分では
ない。

【０００５】特に、燃料噴射弁の流量特性としては、静
的流量（例えば１分間噴射弁を全開にしたときの燃料流
量）と動的流量（所定幅の噴射パルスを１０００回与え
たときの燃料流量）とがあるが、それぞれの特性のばら
つきに対し、適切な校正を与えなければ、積算時の誤差
を少なくすることはできない。例えば、いわゆる満タン
法（毎回満タン状態まで燃料を補給することで実際の燃
料消費量を測定する方法）によって燃料消費量を求め、
これを噴射パルス信号の積算値と比較することで、上記
静的流量の特性を概ね修正することができるが、上記無
効期間のばらつきにより大きな影響を受ける動的流量の
特性の修正はなされないので、高負荷領域で長期間運転
を継続した場合や低負荷領域で長期間運転を継続した場
合などのように運転条件が大きく変わると、測定精度が
低下してしまう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る自動車用
内燃機関の燃費計は、図１に示すように、燃料噴射弁へ
出力される噴射パルス信号のパルス幅を検出する噴射パ
ルス検出手段１と、このパルス幅から電圧に対応する無
効期間を減じて燃料噴射量に相当する有効噴射パルス幅
を算出する有効噴射パルス算出手段２と、この有効噴射
パルス幅を積算するとともに、所定の定数を乗じて適宜
な期間内の総噴射量を算出する燃料量算出手段３と、車
速に基づき、上記期間内での走行距離を算出する距離算
出手段４と、上記総噴射量と走行距離とから燃料消費率
を算出する燃料消費率算出手段５と、この燃料消費率を
表示する表示手段６と、空燃比を理論空燃比に制御して
いる条件下で実行され、かつ吸入空気量と有効噴射パル
ス幅との複数点における相関関係から上記無効期間を補
正する第１の補正手段７と、実際の燃料給油量と算出し
た総噴射量とを比較し、上記燃料量算出手段３における
定数を補正する第２の補正手段８と、を備えたことを特
徴としている。

【０００７】

【作用】上記有効噴射パルス算出手段２における無効期
間は、基本的には電圧に対応して設定され、これを噴射
パルス信号のパルス幅から減じることで、実際の燃料噴
射量に相当する有効噴射パルス幅が求められる。この無
効期間は、燃料噴射弁の動的流量に影響する。

【０００８】燃料量算出手段３では、適宜な期間内で有
効噴射パルス幅を積算し、かつこれに所定の定数を乗じ
ることにより、総噴射量つまり消費した燃料量が求めら
れる。上記の定数は、燃料噴射弁の静的流量に影響を与
える。

【０００９】走行距離は、距離算出手段４により車速に
基づいて算出されるので、この走行距離と消費した燃料
量との関係から燃料消費率算出手段５により燃料消費率
が求められ、かつ表示手段６に表示される。

【００１０】一方、理論空燃比に制御している条件下で
は、吸入空気量と燃料噴射量とが比例関係にあるはずで
あるから、第１の補正手段７では、複数点において吸入
空気量と有効噴射パルス幅との相関関係を求め、正しい
比例関係となるように上記無効期間が補正される。

【００１１】また、第２の補正手段８では、実際の燃料
給油量と算出した総噴射量との比較に基づき、燃料量算
出手段３における定数が補正される。

【００１２】すなわち、燃料噴射弁の動的流量および静
的流量の双方の特性が修正され、それだけ誤差が減少す
る。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。

【００１４】図１は、この発明に係る燃費計の一実施例
を示す構成説明図であって、内燃機関１１の吸気通路１
２に絞弁１３が介装されているとともに、その上流側に
エアクリーナ１４が配設されており、かつ各吸気ポート
へ向けて、各気筒毎に燃料供給を行う電磁式燃料噴射弁
１５が装着されている。そして、上記吸気通路１２の例
えば絞弁１３上流側に、機関吸入空気量を検出する熱線
式エアフロメータ１６が介装されている。なお、上記電
磁式燃料噴射弁１５に供給される燃料は、図示せぬプレ
ッシャレギュレータにより絞弁１３下流の吸気管圧力と
の差圧が一定となるように調圧されている。

【００１５】また内燃機関１１のクランク軸１１ａの前
端部等に、該クランク軸１１ａの一定回転角毎にパルス
信号を発するクランク角センサ１７が配設されている。
すなわち、このクランク角センサ１７によって機関回転
数が検出される。さらに、内燃機関１１の排気通路１８
には、空燃比フィードバック制御のために、空燃比を検
出する空燃比センサ例えばＯ₂センサ１９が配設されて
いる。

【００１６】２０は、上記の各センサ類および燃料噴射
弁１５とともに燃料制御系を構成するエンジンコントロ
ールユニットである。このエンジンコントロールユニッ
ト２０は、所謂マイクロコンピュータシステムからな
り、所定のプログラムに従って、上記燃料噴射弁１５の
噴射量や噴射時期等を制御している。

【００１７】また２１は、内燃機関１１の燃費を計測，
表示する燃費計の計測表示ユニットを示している。この
計測表示ユニット２１は、そのケーシング前面に、算出
した燃費をデジタル表示する表示部２２を備えていると
ともに、定数修正を行うために満タン状態まで燃料を給
油した際に押圧操作する燃料補給スイッチ２３と、その
燃料給油量の数値を入力する例えばテンキー等のキース
イッチ２５と、表示モードを切り換えるモード切換スイ
ッチ２４とを有している。計測表示ユニット２１の回路
部はやはりマイクロコンピュータシステムを利用したも
ので、燃料噴射弁１５へ出力される噴射パルス信号と、
エアフロメータ１６の検出信号と、クランク角センサ１
７の検出信号とが入力されている。さらに、エンジンコ
ントロールユニット２０側から車速信号が入力されてい
る。なお、この車速は、一般には変速機の出力軸回転数
から検出されるが、機関回転数とギヤ比との関係などか
ら求めることもできる。

【００１８】次に、図３〜図５は上記計測表示ユニット
２１において実行される燃費計測プログラムの内容を示
すフローチャートであり、以下これを説明する。尚、こ
の各フローチャートに示すルーチンは、運転中繰り返し
実行される。

【００１９】図３は、燃費計測の全体の流れを示すもの
であり、先ずステップ１〜ステップ５（図中ではＳ１等
と略記する）で、噴射パルス信号のパルス幅Ｔｉ、バッ
テリ電圧ＶＢ、車速ＶＳＰ、吸入空気量Ｑａ、Ｏ₂セン
サ１９の出力電圧ＶＳをそれぞれ読み込む。次に、ステ
ップ６で、有効噴射パルス幅Ｔｅを、Ｔｅ＝Ｔｉ−（Ｔ
ｓ＋ΔＴｓ）として算出する。ここで、（Ｔｓ＋ΔＴ
ｓ）が無効期間に相当するものであり、特に、ΔＴｓを
所定のデータテーブルから電源電圧ＶＢに応じて決定す
るとともに、個体差に対する学習補正値としてＴｓを後
述する図４のルーチンで求め、両者の和を無効期間とし
ている。

【００２０】また、ステップ７では、車速ＶＳＰを積分
し、走行距離Ｌを求める。

【００２１】そして、１秒毎にステップ９からステップ
１０へ進み、各１秒間における有効噴射パルス幅Ｔｅの
積算値∫Ｔｅおよび走行距離Ｌの積算値∫Ｌを算出す
る。また、ステップ１１では、モード切換スイッチ２４
により平均燃費モードおよび瞬間燃費モードのいずれが
選択されているか判別し、平均燃費モードであればステ
ップ１２へ進んで上記の積算値∫Ｔｅを用いて１秒間の
総噴射量Ｑｆを算出する。具体的には、 Ｑｆ＝４×ＫＦｌ×∫Ｔｅ×Ｋｃｙｌ として算出する。ここで、ＫＦｌは、燃料噴射弁１５の
静的流量を示す単位時間当たりの基準流量であり、Ｋｃ
ｙｌは機関１１の気筒数を示す。さらに、ステップ１３
で、この総噴射量Ｑｆと走行距離積算値∫Ｌとから平均
燃費ＦＣａｖｅを算出する。このようにして算出された
平均燃費ＦＣａｖｅは、表示部２２に逐次表示される。

【００２２】また、ステップ１１で瞬間燃費モードが選
択されていれば、ステップ１１からステップ１５へ進
み、そのときの有効噴射パルス幅Ｔｅから噴射量ｑｆを
算出するとともに、該噴射量ｑｆと走行距離Ｌとにより
瞬間燃費ＦＣｒｅａｌを算出し、かつ表示する（ステッ
プ１６，１７）。噴射量ｑｆは、同様に、 ｑｆ＝４×ＫＦｌ×Ｔｅ×Ｋｃｙｌ として算出する。

【００２３】次に、図４のフローチャートは、無効期間
（Ｔｓ＋ΔＴｓ）の学習補正を行うサブルーチンを示し
ている。ステップ２１では、空燃比フィードバック制御
（いわゆるλコントロール）が実行されているか否か判
定し、空燃比フィードバック制御中つまり空燃比が理論
空燃比に制御されている状態でのみステップ２２以降の
処理を実行する。またステップ２２では、車速ＶＳＰが
略一定であるか判定し、定常状態である場合にのみステ
ップ２３以降へ進む。

【００２４】ステップ２３およびステップ２５では、前
述した有効噴射パルス幅Ｔｅが低負荷側第１基準値Ｔｅ
１以下であるか、および高負荷側第２基準値Ｔｅ２以上
であるかを判定する。第１基準値Ｔｅ１以下である場合
には、ステップ２４へ進み、そのときの吸入空気量Ｑａ
および有効噴射パルス幅ＴｅをそれぞれＱＬ，ＴｅＬと
して記憶する。第２基準値Ｔｅ２以上である場合には、
ステップ２６へ進み、そのときの吸入空気量Ｑａおよび
有効噴射パルス幅ＴｅをそれぞれＱＨ，ＴｅＨとして記
憶する。すなわち、図６に示すように、空燃比が理論空
燃比にある条件下では、吸入空気量Ｑａと有効噴射パル
ス幅Ｔｅとが比例関係となるが、両者の実際の相関関係
が低負荷側と高負荷側の２点で求められることになる。
そして、これらの値を用いて、ステップ２７で、補正量
Ｔｓｃａｌを次式のように算出する。

【００２５】Ｔｓｃａｌ＝（ＱＬ・ＴｅＨ−ＱＨ・Ｔｅ
Ｌ）／ＱＨ−ＱＬ また、ステップ２８では、この補正量Ｔｓｃａｌの絶対
値が過度に大きい場合、具体的には０．５以上である場
合に、何らかのエラーであるとして、排除している。

【００２６】そして、ステップ２９で、この補正量Ｔｓ
ｃａｌに適宜な重みづけをした加重平均として、無効期
間Ｔｓの値を修正する。

【００２７】すなわち、図６から明らかなように、ステ
ップ６で用いる無効期間（Ｔｓ＋ΔＴｓ）の値が不正確
であれば、吸入空気量Ｑａと有効噴射パルス幅Ｔｅとの
比例関係がくずれてしまうが、上記の処理により、その
比例関係が保たれるようにＴｓの値を学習補正すること
になり、無効期間（Ｔｓ＋ΔＴｓ）の精度ひいては有効
噴射パルス幅Ｔｅの精度が向上する。

【００２８】次に、図５のフローチャートは、燃料の給
油の際に実行される静的流量の校正のサブルーチンを示
している。先ず、ステップ３１で、燃料補給スイッチ２
３が操作されたか否かを判定し、かつステップ３２で車
速ＶＳＰから停車状態であるか否かを判定する。これら
の条件が成立する場合には、校正を行うものとし、ステ
ップ３３以降へ進む。ステップ３３では、校正の回数を
示すカウンタＮの値をインクリメントし、かつステップ
３４で、キースイッチ２５から人為的に入力された実際
の給油量Ｑｃａｌを読み込ん、これをＱＮｃａｌとする
（ステップ３５）。そして、ステップ３６で、上記の実
際の給油量ＱＮｃａｌとステップ１２で求めた燃料噴射
量Ｑｆとの比（＝ＱＮｃａｌ／Ｑｆ）として、補正係数
ＫＦｌｃａｌを算出する。ステップ３７〜ステップ４１
は、この補正係数ＫＦｌｃａｌを用いたステップ４２で
の基準流量ＫＦｌの補正演算における重み係数Ｋａｖｅ
の選択を行っており、先ず、初回つまりＮ＝１のときは
ステップ３７からステップ３８へ進んで重み係数Ｋａｖ
ｅを１とする。またＮ＝２以上のときは、ステップ３９
へ進んで、今回の給油量ＱＮｃａｌと前回の給油量ＱＮ
−１ｃａｌとを比較し、今回の方が多い場合には、ステ
ップ４０で重み係数Ｋａｖｅを２とする。逆に前回の方
が多い場合には、所謂満タン状態まで給油されていない
可能性があるので、ステップ４１へ進み、重み係数Ｋａ
ｖｅを４とする。そして、ステップ４２において、上記
補正係数ＫＦｌｃａｌと重み係数Ｋａｖｅとを用いて次
式により基準流量ＫＦｌを補正する。

【００２９】 ＫＦｌ＝ＫＦｌ×（ＫＦｌｃａｌ／Ｋａｖｅ） このように基準流量ＫＦｌを実際の給油量に基づいて補
正することにより、燃料噴射弁１５の静的流量の特性の
ばらつきが修正される。なお、この基準流量ＫＦｌの校
正は必ずしも給油の度に行う必要はなく、適当な頻度で
行えば十分である。

【００３０】従って、上記実施例によれば、燃料噴射弁
１５の動的流量を左右する無効期間（Ｔｓ＋ΔＴｓ）お
よび静的流量に関連する基準流量ＫＦｌの双方を実際の
燃料噴射弁１５の特性に沿うように補正することがで
き、その特性のばらつきに左右されずに燃費を高精度に
計測することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る自動車用内燃機関の燃費計においては、第１の補
正手段と第２の補正手段とによって、燃料噴射弁の静的
流量特性のばらつきと動的流量特性のばらつきとの双方
を正しく校正することができ、従って、個体差に影響さ
れずに燃費を精度よく計測できる。特に、実際の噴射量
に大きく影響する無効期間を補正できるため、運転条件
が大きく変わったような場合でも非常に高精度に燃費を
計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の構成を示すクレーム対応図。

【図２】この発明の一実施例の機械的構成を示す構成説
明図。

【図３】燃費計測プログラムを示すメインフローチャー
ト。

【図４】無効期間の補正のルーチンを示すフローチャー
ト。

【図５】基準流量の補正のルーチンを示すフローチャー
ト。

【図６】吸入空気量Ｑａと有効噴射パルス幅Ｔｅとの関
係を示す特性図。

【符号の説明】

１…噴射パルス検出手段 ２…有効噴射パルス算出手段 ３…燃料量算出手段 ４…距離算出手段 ５…燃料消費率算出手段 ６…表示手段 ７…第１の補正手段 ８…第２の補正手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料噴射弁へ出力される噴射パルス信号
   のパルス幅を検出する噴射パルス検出手段と、 このパルス幅から電圧に対応する無効期間を減じて燃料
   噴射量に相当する有効噴射パルス幅を算出する有効噴射
   パルス算出手段と、 この有効噴射パルス幅を積算するとともに、所定の定数
   を乗じて適宜な期間内の総噴射量を算出する燃料量算出
   手段と、 車速に基づき、上記期間内での走行距離を算出する距離
   算出手段と、 上記総噴射量と走行距離とから燃料消費率を算出する燃
   料消費率算出手段と、 この燃料消費率を表示する表示手段と、 空燃比を理論空燃比に制御している条件下で実行され、
   かつ吸入空気量と有効噴射パルス幅との複数点における
   相関関係から上記無効期間を補正する第１の補正手段
   と、 実際の燃料給油量と算出した総噴射量とを比較し、上記
   燃料量算出手段における定数を補正する第２の補正手段
   と、 を備えたことを特徴とする自動車用内燃機関の燃費計。