JPH0692764B2 - 内燃機関の電子制御式燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、内燃機関の電子制御式燃料噴射装置に関し、
詳しくは機関の吸入空気流量に基づいて燃料噴射量が設
定される内燃機関における吸入空気流量の検出精度を向
上させる技術に関する。

＜従来の技術＞ 内燃機関の電子制御式燃料噴射装置の従来例として例え
ば以下のようなものがある。

即ち、感温抵抗器を備えた熱線式流量計等から吸入空気
流量に対応して出力される信号（電圧）に基づいてコン
トロールユニット等に予め設定記憶される吸入空気流量
を検索して求め、この吸入空気流量Ｑと、クランク角セ
ンサや点火コイルによる点火信号等から換算される機関
回転速度Ｎと、から基本燃料噴射量Tp（＝Ｋ×Q/N:Kは
定数）を演算する。

そして、冷却水温度等の機関運転状態に応じた各種補正
係数COEFと空燃比フィードバック補正係数αとバッテリ
電圧による補正係数Tsとを演算した後、燃料噴射量Ti
（＝Tp×COEF×α＋Ts）を演算する。

更に、加速運転時には、スロットル弁の開度変化率や前
記基本燃料噴射量Tpの変化率等から加速時の燃料増量補
正係数を演算し、該加速時燃料増量補正係数を前記各種
補正係数COEFに加算することにより、燃料の加速時増量
を図り加速応答性を向上させるようにしている。

そして、例えばシングルポイントインジェクションシス
テム（SPI方式）では、機関の1/2回転毎に点火信号に同
期して燃料噴射弁に対して前記燃料噴射パルスTiに対応
するパルス巾の噴射パルス信号を出力し機関に燃料を供
給する。

＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで、かかる内燃機関の電子制御式燃料噴射装置に
おいては、上記のように機関の吸入空気流量に基づいて
燃料噴射量を設定しているため、機関の吸気通路内に設
置される感温抵抗器によって機関の吸入空気流量を検出
する熱線式流量計の検出精度が汚れ等によって低下する
と機関に最適量の燃料を噴射供給することができなくな
り、機関の出力低下等によって運転性を悪化させる惧れ
があった。

即ち、熱線流量計は、機関の吸気通路内に設置される感
温抵抗器が例えば吸入空気流量の増大時には冷却されそ
の抵抗値が減少して出力電圧（検出信号）が変化し、こ
の出力電圧値に対応してコントロールユニット等に予め
設定・記憶される吸入空気流量を検索することにより機
関の吸入空気流量を検出するものである。

従って、感温抵抗器に粉塵や還流排気中のオイル成分等
が付着すると、この付着物が感温抵抗器の温度低下を抑
止する働き（付着物の量が多いほど温度低下抑止作用が
大となる）をするため、第４図に示すように特に吸入空
気流量が所定値Qsiよりも大きな領域で吸入空気流量に
対する温度（抵抗）変化特性が大きく変化して、実際の
吸入空気流量よりも少ない量を検出値として出力してし
まう。

このため、感温抵抗器の汚れが発生すると、検出された
吸入空気流量に基づいて設定される燃料噴射量が実際の
要求量よりも少なく設定されて機関へ噴射供給され、空
燃比がオーバーリーン化するものである。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、感温
抵抗器の汚れ等による吸入空気流量検出手段の検出精度
低下を自己診断して補正できるようにし、内燃機関の電
子制御式燃料噴射装置において最適量の燃料噴射が長期
に亘って安定して行えるようにすることを目的とする。

＜問題点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
通路に介装される感温抵抗器を含んで吸入空気流量に対
応した検出信号を出力する吸入空気流量検出手段と、吸
入空気流量以外の機関運転状態を検出する機関運転状態
検出手段と、予め吸入空気流量検出手段の検出信号に対
応する吸入空気流量を記憶した吸入空気流量記憶手段
と、吸入空気流量検出手段の検出信号に基づいて前記吸
入空気流量記憶手段から吸入空気流量を検索する吸入空
気流量検索手段と、これによって検索された吸入空気流
量と検出されたその他の機関運転状態に基づいて燃料噴
射量を設定する燃料噴射量設定手段と、これによって設
定された燃料噴射量に対応する駆動パルスを機関に燃料
を噴射供給する燃料噴射弁に出力する駆動パルス出力手
段と、を備えた内燃機関の電子制御式燃料噴射装置にお
いて、前記その他の機関運転状態に基づいて吸入空気流
量を演算して求める吸入空気流量演算手段と、吸入空気
流量がそれぞれ異なる少なくとも２つの機関運転状態に
設定される診断ポイントにおいて前記検索された吸入空
気流量と前記演算された吸入空気流量との偏差を演算す
る偏差演算手段と、吸入空気流量が所定値より小なる診
断ポイントにおいて前記偏差演算手段により演算された
偏差が所定値以下であることを条件として、吸入空気流
量が所定値より大なる診断ポイントにおいて前記偏差演
算手段により演算された偏差に基づき前記吸入空気流量
記憶手段に記憶された吸入空気流量を補正する吸入空気
流量補正手段と、を設けるようにした。

＜作用＞ かかる構成によると、例えば感温抵抗器の汚れによって
吸入空気流量の検出誤差が大きくなる運転状態即ち第４
図に示すように吸入空気流量が所定値Qsiより大きな運
転状態と、検出誤差の発生が小さい運転状態即ち第４図
に示すように吸入空気流量が所定値Qsiより小さな運転
状態と、の少なくとも２つの運転状態を診断ポイントと
すれば、感温抵抗器の汚れによる吸入空気流量の検出誤
差が精度良く補正される。

即ち、第５図に示すように、機関回転速度N₁,機関軸出
力T₁（スロットル弁開度が全開）である吸入空気流量の
小なる第１の診断ポイントにおいて、吸入空気流量以
外の機関運転状態に基づいて演算される吸入空気流量Q₁
と検出（検索）された吸入空気流量Q_S1との偏差が大き
いときには、気圧変化や感温抵抗器の劣化等の感温抵抗
器の汚れ以外の要素によって偏差が発生しているもので
あると類推されるため、このときは検出信号に対応する
吸入空気流量の記憶値の補正は行わない。

一方、前記診断ポイントにおいてQ₁とQ_S1とが略同等
であるときには、気圧等の影響を受けていない状態であ
るため診断可能であるとし、機関回転速度N₂,機関軸出
力T₂（スロットル弁開度が全開）である吸入空気流量の
大なる第２の診断ポイントにおける検出誤差（機関運
転状態に基づいて演算される吸入空気流量Q₂と検出され
た吸入空気流量Q_S2との偏差ΔＱ）を演算して、例えばQ
₂＞Q_S2であるときには、感温抵抗器の汚れによって第４
図に示すように特性が変化しているものとして、吸入空
気流量検出手段の出力信号に対応して記憶されている吸
入空気流量Qsを前記偏差ΔＱに基づいて補正する。

＜実施例＞ 以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明に係る内燃機関の電子制御式燃料噴射装
置の一実施例を示している。

この図において、スロットル弁開度センサ１の出力であ
る機関の吸気通路に介装されるスットル弁の開度信号
α，機関の吸気通路に介装される感温抵抗器の抵抗変化
に基づき吸入空気流量に対応して出力される熱線流量計
２の出力電圧Vs,回転速度センサ３によって検出される
機関の回転速度信号N,水温センサ４によって検出される
冷却水温度信号Twが、入出力装置，記憶装置，中央演算
装置によって構成され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５に供給され、該コントロール
ユニット５はこれらの信号に基づいて後述するように設
定される燃料噴射パルスを燃料噴射弁７の駆動回路６に
出力すると共に、熱線流量計２の出力電圧Vsに対応して
記憶装置内に記憶設定される吸入空気流量の補正を行
う。

ここで、コントロールユニット５による燃料噴射制御に
ついて説明する。

コントロールユニット５は、吸入空気流量検出手段とし
ての熱線流量計２の出力電圧Vsに基づき記憶装置に記憶
されている吸入空気流量Qsを検索して求め、この吸入空
気流量Qsと機関回転速度Ｎとにより燃料の基本噴射量に
相当するパルス巾をもつ基本噴射パルスTp（＝Ｋ×Q/
N）を演算し、これを冷却水温度Tw等の機関運転状態に
より補正して得たパルス巾の燃料噴射パルスTiを駆動回
路６に出力して燃料噴射弁７を開駆動させることによ
り、点火信号に同期した燃料噴射を行って機関に燃料を
供給する。

このように、コントロールユニット５は吸入空気流量記
憶手段，吸入空気流量検索手段，燃料噴射量設定手段及
び駆動パルス出力手段を兼ねるものであり、本実施例に
おける機関運転状態検出手段とは、スロットル弁開度セ
ンサ1,回転速度センサ2,水温センサ４が相当する。

次に、コントロールユニット５の記憶装置に熱線式流量
計２の出力電圧Vsに対応して設定・記憶される吸入空気
流量Qsの本発明に係る補正について第３図のフローチャ
ートに基づき詳細に説明する。

S1では、回転速度センサ３によって検出される機関回転
速度N,スロットル弁開度センサ１によって検出されるス
ロットル弁開度α，熱線式流量計２によって出力される
吸入空気流量に対応した出力電圧Vsを読み込む。

S2では、フラグの判定を行って、フラグ＝１のとき即ち
後述する診断可能判定が以前になされているときには、
S9へ進んで吸入空気流量の検出値と演算値との偏差を演
算する運転状態（診断ポイントであり、後に詳細に説
明する）であるかを判定する。一方、S2でフラグ＝０で
あると判定されたときには、診断可能判定がなされてい
ないことを意味するため、S3へ進む。

S3では、現在の運転状態が感温抵抗器の汚れによって影
響を受け難い運転状態（第４図参照）に設定される診断
ポイント（回転速度N₁,スロットル弁開度α＝全開：
但し、吸入空気流量Ｑが所定値Qsiより小である運転状
態）であるか否かを判定する。ここで、YESと判定され
るとS4へ進み、NOの判定がなされた場合にはS8でフラグ
を０としてリターンさせる。

吸入空気流量演算手段としてのS4では、診断ポイント
における吸入空気流量Q₁を、回転速度N₁とスロットル弁
開度αとによって演算して求める。尚、上記吸入空気流
量Q₁は予め実験によって求めた値を記憶させておいても
良い。

S5では、S1において読み込んだ熱線流量計２の出力電圧
Vsに基づいて吸入空気流量のマップ値Q_S1を検索して求
める（診断ポイントの運転状態におけるマップ値Q_S1
を何個か求めて平均しても良い）。

S6では、S4において演算して求めた吸入空気流量Q₁とS5
において検索して求めた吸入空気流量の検出値Q_S1とを
比較して（偏差を演算するものであり偏差演算手段に相
当する）、Q₁≒Q_S1であるとき（両者間の偏差ΔＱが所
定値以下であるとき）には、吸入空気流量のマップ値Qs
の診断が可能であるとし、S7においてフラグを１にして
リターンさせる。即ち、フラグ＝１はQ₁≒Q_S1である条
件が整っていることを意味する。

S6において、Q₁≒Q_S1でなくQ₁とQ_S1との間に所定以上の
偏差ΔＱがあると判定されたときには、このときの運転
状態が感温抵抗器の汚れによって影響を受け難い状態で
あるため、気圧変化や感温抵抗器の劣化等の感温抵抗器
の汚れ以外の要素によって前記偏差ΔＱが発生している
もと推定し、S8へ進んでフラグを０としてリターンさせ
る。

S2において、フラグ＝１と判定されたときには、以前に
おいて上記のような診断可能判定がなされている（補正
の条件が整っている）ものであるため、後述するように
感温抵抗器の汚れによって影響を受ける診断ポイント
における偏差ΔＱ（＝Q₂−Q_S2）を求めて吸入空気流量
のマップ値Qsの補正を行う。

即ち、S9では、現在の運転状態が感温抵抗器の汚れによ
って影響を受ける機関運転状態に設定される診断ポイン
ト（回転速度N₂,スロットル弁開度α＝全開：但し、
吸入空気流量Ｑが所定値Qsiより大である運転状態）で
あるか否かを判定する。

S9において、現在の運転状態が診断ポイントの運転状
態であると判定されたときには、吸入空気流量演算手段
としてのS10でS4と同様にして吸入空気流量Q₂を演算す
る（若しくは記憶値を呼び出す）と共に、S11でS5と同
様に熱線式流量計２の出力電圧Vsに基づいて吸入空気流
量のマップ値Q_S2を検索する（診断ポイントの運転状
態は吸入空気流量の変化が激しい領域であるため加重平
均してマップ値Q_S2を求めるようにしても良い）。そし
て、偏差演算手段としてのS12では、前記Q₂とQ_S2との偏
差ΔＱを演算する。

一方、S9において現在の運転状態が診断ポイントの運
転状態と一致しないと判定されたときには、S16へ進ん
で経過時間の判定を行う。これは、S6において診断可能
判定がなされてから長時間経過してから診断ポイント
で偏差ΔＱを求めて吸入空気流量のマップ値Qsを補正す
ると、補正がなされるまでの間に感温抵抗器の汚れ以外
の気圧変化等によって吸入空気流量の検出値と演算値と
に偏差が生じることがあるためであり、S16において経
過時間が所定時間をオーバーしていると判定されたとき
には、S15においてフラグを０としてS6及びS7における
診断可能判定をキャンセルして補正条件を再び判定させ
るようにし、所定時間未満の場合にはフラグ＝１のまま
リターンさせる。

S13では、S12で演算した偏差ΔＱがΔＱ＞０であるか否
かを判定する。ここで、ΔＱ＞０であるということは機
関運転状態（N,α）に基づいて演算した吸入空気流量Q₂
よりも熱線式流量計２によって検出した吸入空気流量Q
_S2が小さいということであり、熱線式流量計２の感温抵
抗器の汚れによって第４図に示すような特性変化（検出
誤差）が発生しているものと判定される。

従って、S13におけるΔＱ＞０であると判定されたとき
には、S14へ進んで熱線式流量計２の出力電圧Vsに対応
してコントロールユニット５の記憶装置に設定・記憶さ
れる吸入空気流量のマップ値Qsを前記偏差ΔＱに基づい
て補正する。即ち、S2,S6,S7,S13,S14が吸入空気流量補
正手段に相当する。

一方、S13においてΔＱ≦０であると判定されたときに
は、熱線式流量計２の感温抵抗器の汚れが発生していな
いか、その他の原因によって偏差ΔＱが発生しているも
のと類推されるので、吸入空気流量のマップ値Qsの補正
は行わずにS16へ進んで前述したような経過時間の判定
を行う。

S14で吸入空気流量のマップ値Qsを補正するか、S16にお
いて経過時間が所定時間以上であると判定されたときに
は、S15においてフラグを０として再び診断可能判定
（補正条件判定）を行わせる。

ここで、吸入空気流量補正手段としてのS14における偏
差ΔＱに基づく吸入空気流量のマップ値Qs補正を詳細に
説明する。

熱線式流量計２においては、第４図に示すように感温抵
抗器の汚れによって検出誤差が発生し易い領域と発生し
難い領域があるため、予め実験等によってこの２つの領
域の境界となる吸入空気流量Qsiを求めておき、この吸
入空気流量Qsiから略同一の勾配K_Qで診断ポイントに
おけるマイナス側の誤差（演算によって求められる吸入
空気流量より検出された吸入空気流量が小）がΔＱにな
るまで増大するものとして、この勾配K_Qを次式によって
求める。

K_Q＝ΔQ/（Q₂−Qsi） そして、コントロールユニット５に記憶される吸入空気
流量Qsのうちの吸入空気流量Qsiを越えるものについて
この勾配K_Qに基づいて補正を行う。

即ち、Qsi＜Qsnなる吸入空気流量のマップ値Qsn（熱線
式流量計２の出力電圧Vsnに対応）は、次式によって補
正がなされる。

Qsn←Qsn＋K_Q（Qsn−Qsi） ここでK_Q（Qsn−Qsi）は、補正前のマップ値Qsと演算に
よって求められる吸入空気流量Qnとの偏差ΔQnに相当
し、この偏差ΔQnを補正前のマップ値Qsに加算すること
により、マップ値Qsを実際の吸入空気流量に近づけるよ
うにする。

このように、熱線式流量計２の感温抵抗器の汚れによっ
て影響を受けず検出誤差（偏差ΔＱ）が発生し難い診断
ポイントにおいて、熱線式流量計２の出力電圧V_S1に
よって検索される吸入空気流量Q_S1と診断ポイントに
おける機関運転状態から演算によって求められる吸入空
気流量Q₁とが略同等であるときに（略同等であることを
条件として）、熱線式流量計２の感温抵抗器の汚れによ
って影響を受けて検出誤差が発生し易い診断ポイント
において気圧変化等に無関係な感温抵抗器の汚れによる
偏差ΔＱ（＝Q₂−Q_S2）を求め、この偏差ΔＱに基づい
てコントロールユニット５の記憶装置に熱線式流量計２
の出力電圧Vsに対応して記憶される吸入空気流量Qsを補
正する。そして、熱線式流量計２の感温抵抗器が汚れて
も熱線式流量計２によって検出される吸入空気流量Qsを
実際の吸入空気流量に近づけるようにするものである。

従って、熱線式流量計２の感温抵抗器が粉塵や還流排気
中のオイル成分等によって汚れても正確な吸入空気流量
の検出がなされ、この検出された吸入空気流量に基づい
て設定される燃料噴射量が適正量となって、例えば空燃
比のフィードバック制御が行われない高回転高負荷運転
領域においても空燃比がオーバーリーン化することが避
けられ機関の最大出力を得ることができる。

＜発明の効果＞ 以上説明したように本発明によると、熱線式流量計等の
感温抵抗器を備えて機関の吸入空気流量を検出する吸入
空気流量検出手段の検出結果に基づいて機関の燃料噴射
量を設定する内燃機関において、前記感温抵抗器が汚れ
て吸入空気流量に対する温度変化特性が変化したとき
に、気圧変化や感温抵抗器の劣化等の影響ではなく汚れ
による検出誤差のみを求めることができ、吸入空気流量
検出手段の検出信号に対応して設定記憶される吸入空気
流量をこの検出誤差に基づいて正確に補正することがで
きる。

従って、感温抵抗器による吸入空気流量の検出が精度良
く保たれ、検出された吸入空気流量に基づいて設定され
る燃料噴射量が適正量となり、この適正量の燃料を長期
に亘って安定して機関に供給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図は本発明の構成図、第２図は本発明の一実施例の
全体構成を示すブロック図、第３図は同上実施例におけ
るマップ値の補正制御を示すフローチャート、第４図は
熱線式流量計の感温抵抗器の汚れによる検出誤差と吸入
空気流量との関係を示すグラフ、第５図は機関回転速
度，機関軸出力及び吸入空気流量の関係を示すグラフで
ある。 １……スロットル弁開度センサ、２……熱線式流量計、
３……回転速度センサ、４……水温センサ、５……コン
トロールユニット、６……駆動回路、７……燃料噴射弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の吸気通路に介装される感温抵抗器を
   含み吸入空気流量に対応した検出信号を出力する吸入空
   気流量検出手段と、吸入空気流量以外の機関運転状態を
   検出する機関運転状態検出手段と、予め前記検出信号に
   対応する吸入空気流量を記憶した吸入空気流量記憶手段
   と、前記検出信号に基づいて前記吸入空気流量記憶手段
   から吸入空気流量を検索する吸入空気流量検索手段と、
   検索された吸入空気流量とその他の機関運転状態に基づ
   いて燃料噴射量を設定する燃料噴射量設定手段と、設定
   された燃料噴射量に対応する駆動パルスを燃料噴射弁に
   出力する駆動パルス出力手段と、を備えた内燃機関の電
   子制御式燃料噴射装置において、前記その他の機関運転
   状態に基づいて吸入空気流量を演算する吸入空気流量演
   算手段と、吸入空気流量がそれぞれ異なる少なくとも２
   つの機関運転状態に設定される診断ポイントにおいて前
   記検索吸入空気流量と前記演算吸入空気流量との偏差を
   演算する偏差演算手段と、吸入空気流量が所定値より小
   なる診断ポイントにおいて前記演算した偏差が所定値以
   下である条件下で吸入空気流量が所定値より大なる診断
   ポイントにおいて前記演算された偏差に基づき前記吸入
   空気流量記憶手段に記憶された吸入空気流量を補正する
   吸入空気流量補正手段と、を設けたことを特徴とする内
   燃機関の電子制御式燃料噴射装置。