JPS62157245A - 内燃機関の燃料制量信号を定める装置 - 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燃料制量信号を定める装置、更に詳
細には回転数センサー、負荷センサー（例えば、空気流
の方向を検知できない、熱線式空気流硬センサー）とを
有し、回転数や吸気空気量等の動作特性量に従って内燃
機関の燃料制量信号を定める装置に関する。

［従来の技術］ 噴射期間が例えばコンデンサーの充電工程並びに放電工
程によって定められるような燃料噴射装置が知られてい
る。その場合充電はクランク軸の所定角度間隔の間に一
定の信号を用いて行なわれる。一方放電は吸気管におけ
る空気流量のような動作特性量に従ってその放電特性並
びにその放電時間が決定される。従って放電時間が噴射
期間に相当する。

［発明が解決しようとする問題点］ このようなやり方で燃料噴射時間を決定する場含窒気流
量センサーに空気流の方向を検知できない熱線式空気流
量センサーを用いている場合、空気量に比例した出力信
号が得られずこれをコンデンサの放電信号に補正するの
は困難であるので問題であることが判明した。

従って本発明の課題は空気ｆｉ、量センサーからの出力
信号における非線形を最適にしかも安価に処理すること
ができる内燃機関の燃料制量信号を定める装置を提供す
ることである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、このような問題点を解決するために吸気管に
流れる空気流に脈動が発生した場合、燃料制量信号を補
正する構成を採用した。

［作　用］ 本発明によれば負荷信号、即ち空気量信号は好ましくは
所定の時間に検出され一時的にメモリに記憶され、続い
て必要に応じて補正され、更にその値が一定の時間間隔
と掛算される。このようにして得られた掛は算値の和か
制量信号に関する値を示す。好ましくは信号値はデジタ
ル的に処理され、負荷信号はデジタル信号化されたあと
に補正される。それは例えば８ｖｉを用いた空気流量セ
ンサーの場合空気流量と空気量センサーの出力信号との
間には線形性が存在しないからである。

本発明によれば個々の内燃機関の動作特性量（例えば回
転数、空気量、温度等）が最適に考慮処理されて燃料制
量信号が形成される。このようにして継続的に内燃ｍ関
の必要に応じて最適に制量された燃料制量信号が得られ
る。

更に本発明によれば空気流φセンサーのデジタル信号が
関数発生器に供給されて線形化され、その出力が空気量
信号として処理されるという利点が得られる。内燃機関
がある動作領域になりかつ負荷状態になると吸気管にお
ける空気量が脈動し、それによって空気量センサーの出
力信号に誤差が発生するので、このような脈動に基づく
誤差を補償することができる他の補正用関数発生器を用
いることが好ましい。

［実施例］ 次に添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。第１図には内燃機関の燃料噴射装置の概略ブロック
図が示されている。１０は回転数センサーを、１１は空
気流量センサーをそれぞれ示す。両センサーの出力は時
限素子１４の入力１２．１３に接続され、その時限素子
の出力１５には期間がＥＩの補正されていない噴射信号
が発生する。すなわち回転数や負荷等の動作特性量に応
じて噴射信号が形成される。その後に補正回路１６が接
続され、それによってλセンサ−１７並びに温度センサ
ー１８の出力信号に応じて回転数並びに負荷から求めら
れた噴射信号が補正される。更に補正回路１６のあとに
は必要に応じて駆動回路を介し電磁噴射弁１９の電磁巻
線が接続される。

第１図に図示したブロック図は従来技術に属する装置と
同時に本発明の装置にも適用される。

第２図には空気流量センサー１１の出力信号が時間に関
して図示されている。時間軸には同時にそれぞれのクラ
ンク軸の位置に関する角度が表示されている（即ち１８
０°ＫＷはクランク軸が半回転し、３６０°ＫＷはクラ
ンク軸が一回転するのを示す。）。同図からクランク軸
が一回転する間に吸気管における空気流量が変動するこ
とが理解され、その変動は内燃機関に入る空気流入口が
必ずしも同一の断面を持たないことから生じる。

４シリンダーで４サイクルエンジンの場合、それぞれひ
とつの弁が開放され開放された吸入弁は重複するけれど
も全体の吸入面積並びに空気の流れの方向は変動し、そ
れによって第２図に図示したように吸気管における空気
流量は変動する。このカーブより空気流量に応じて噴射
時間を決定する場合、個々の瞬間値を用いて決めるので
はなくむしろ少なくともクランク軸の回転角度が３６０
゜回転するごとに定めなければならないことが理解され
る。このようにする為に空気量信号はクランク軸が完全
に一回転する期間にわたって積分される。というのはそ
うすることによって全体の空気流量ないしは全体の吸入
空気量が求められるからである。

第３図には第１図装置の詳細なブロック回路図が示され
ている。空気流量センサー１１は８ｖｊ２０を有し、そ
の熱線は３つの他の抵抗２１゜２２．２３とブリッジ回
路に接続されており、このブリッジ回路と直列に一端が
アースに接続された測定用抵抗２５が接続されている。

このＡｌｌｌｌ定植抵抗２５圧は吸気管における空気流
量に相当し、その電圧は電圧変換器２６を経て空気流量
センサー１１の出力端子に出力される。第１図の時限、
に子１４の入力１３のあとには電圧値をデジタル数に変
換する電圧デジタル数変換器３０が接続され、そのあと
には特性関数発生器３１が接続される。この電圧デジタ
ル数変換器３０は所定時間における空気流量センサーか
らの信号値を記憶可能でありメモリーとしても機能する
。更にそのあとに加算器３２が接続される。この加算器
は積分器としての機能を果たし時間間隔ＴＡとそれぞれ
の空気量ｍ（ｉ）の積を加算する機能をもつ。この加算
器３２の出力信号は他の特性関数発生器３３において補
正され更にデジタル値を時間に変換するデジタル値時間
変換器３４に供給される。回転数に関係して発生したデ
ジタル値時間変換器３４の出力信号は駆動回路を経て噴
射弁に供給される。

加算器３２はクランク軸の所定の角度領域の間でだけ上
に述べた積を加算するので、加１′ｉ、器３２の制御人
力３７の前段には加算制御回路３６が接続され、その加
算制御回路３６は回転数センサー１２と接続される。

電圧デジタル値変換器３０はいわゆる計数法に従って作
動する。即ち入力電圧は一定のカウント周波数によって
計数され、この計数工程はそれぞ、れ所定の時間ないし
角度間隔の後に改めて行なわれる。

電圧デジタル値変換器３０は所定のカウント周波数をも
った第１の発振器４０の信号を受け、その発振器４０は
所定の時間間隔の間スイッチ４１を経て入力電圧Ｕ）４
を計数する機能を行なう。

スッチ４１の閉じる間隔の制御は可変周波数のパルス信
号を発生することができる第２の発振器４２によって行
なわれる。第３図にはその周波数の変化が回転数に従っ
て行なわれることが示されており第３図では発振器４２
と回転数サンサーｌＯとを接続するスイッチ４３が閉じ
た状態で図示されている。

次にＦＳ４図〜第７図を参照して第３図の回路の動作を
説明する。第４図には電圧デジタル値変換器３０の信号
特性が発振器４０．４２並びにス・イッチ４１と共に図
示されている。即ち第４図（ａ）は発振器４２の出力信
号を示し、その周期期間ＴＡは測定すべき空気流量セン
サーの出力信号をより精度良く得る為にほぼミリセカン
ドのオーダーに選ばれている。

第４図（ｂ）は電圧デジタル＆ｉ変換器３０の動作特性
を示している。変動した曲線は空気ｆｉ量センサー１１
の出力信号を示す。電圧デジタル値変換器３０に設けら
れたカウンターはそれぞれ発振器４２のパルスによって
作動され入力電圧のそれぞれの瞬間値に相当する値まで
計数を行なう。この計数は発振器４０からの一定周波数
で行なわれるので、計数期間並びに計数値は計数工程の
終了時の入力信号のそれぞれのレベルに比例する。第４
図（ｂ）の時間は非常にのばされて表示されている。実
際には連続して現れる２つの計数値の間にそれほど大き
なレベルの変動はなく、電圧デジタル値変換器の出力信
号は時間的にみればそれほど入力信号と違っているわけ
ではなく、ただそれぞれの値がデジタル値となってアナ
ログ電圧値としては発生しない違いがあるだけである。

一定のカウント周波数に基づく入力電圧と計数値との間
の比例関係が第４図（Ｃ）に図示されている。

同時に計数時間ＴＰ／ｗｉｎ及びＴＰ／ｌｌ１ａｘに相
当する入力電圧の限界値、即ちＵＨ／ｌｌ１ｉｎ及びＵ
Ｈ／ｍａｒがそれぞれ図示されている。

電圧デジタル値変換器３０のカウンターはそれぞれ発振
器４２の出力パルスの開始時にリセットされるので、計
数結果はそれぞれ更にその信号を処理するに充分な時間
を与えられている。

第５図には吸気管の空気量と空気量センサー１１の出力
信号との関係が図示されている。その関係は線形でない
ので、平均値誤差を避ける為に信号を線形化する必要が
ある。それは空気流の変動が対称に移されず、出力信号
の平均値が空気流量の平均値でないことによって起こる
０個々の限界値に対しては一定の関連性があるけれども
、非線形の為に入力信号が正確に正弦波形の場合は出力
０壮は正弦波形とならない。

空気流量と空気量信号との間に比例関係が有る為に、第
３図では３１で示された線形化回路、すなわち特性関数
発生器が用いられる。その関数発生型はそれぞれの入力
信号に対応して読み出される非線形な値を持つメモリー
によって実現される。」二に述べた線形化は精度が少し
悪くなることを我慢すればメモリー３３の対応した値を
読み出すことによっても行なうことができる。

第６図を参照すると第３図の加算器３２の機能並びに動
作が理解される。

内燃機関の燃料噴射装置の噴射時間は商ｒｎ　／　ｎに
比例しなければならにことが知られている（ｉは空気流
φ、ｎは回転数を示す）。回転数の逆値は周期期間に相
当するので、噴射期間はクランク軸の一回転する時間（
ＴＫＷ）の空気流量の特性曲線の下側にある面積に比例
する。数学的な表現をすれば ＴｋＷ。

ｔ”Ｆ＝５ｍＬ（ｔ）ｄｔ、Ｔｘｗ＝ｌ／ｎのような関
係式となる。積分値を近似する為にはよく知られている
ように有限の面積エレメントを加算することによって行
なわれる。この為に上に述べた積分期間（クランク軸の
回転周期期間）を多数の期間ＴＡの時間間隔に分割し、
それぞれの時間間隔ＴＡの各時点において空気流量ホＬ
　（ｉ）の関連する値を求め、それを の方式に従って加算する。

積分並びに加算の工程を図的に説明するのに第６図（ａ
）並びに第６図（ｂ）を参照する。第６図（ａ）に図示
したカーブは値及び傾斜が連続しており、その下側の面
積は積分値に対応する。一方ｆｊＳＢ図（ｂ）のカーブ
の場合には時間軸に期間ＴＡの一定の時間間隔が表示さ
れており、その開始時にそれぞれ対応した空気流量の値
が求められる。時間間隔ＴＡの期間を充分小さく選べば
、積分を行なった場合に得られる値との誤差は無視でき
る程小さくなる。

第３図の装置の場合、第６図（ｂ）に図示したように所
定の時間において空気流量の値が検出された時間間隔と
その瞬間的な空気量の積を加算する方法が利用される。

その為に加算制御回路３６はそれぞれの加算工程を制御
しなければならない。そのことは回転数センサーｌＯに
よって検出されるクランク軸の角度位置に応じて加算器
３２を作動させることを意味する。クランク軸が一回転
を終了したときの加算値は他の回路例えば他の特性関数
発生器３３にデジタル値として印加され、続いて時間に
変換されて最終的に噴射信号が形成される。

その場合デジタル値時間変換器３４において行なわれる
デジタル値パルス幅変換操作は回転数センサーｌＯのト
リガー信号に関係して行なうことができる。

内燃機関のクランク軸の回転数が大きい場合にもなお充
分な精度を有する加算結果を得る為に、空気量センサー
出力信号のサンプリングを行なう時間間隔ＴＡはほぼ１
ミリセカンドに選ばれる。

第３図に図示した加算器３２は好ましくはその構造が知
られており市販されている小型コンピューターを用いて
実現することができる。

回転数と負荷の動作特性量がある組み合わせ方で発生し
た場合、吸気管における空気流は顕著に脈動し、ある時
間には空気流は吸入方向と逆方向に変動することが発生
し得る。熱線あるいは発熱フィルムを用いた空気流量セ
ンサーの場合通常空気の流れが反転するのを認識するこ
とができず、従って空気流量センサー１１の出力信号は
そのような特殊な駆動状態の場合には正しくなくなる。

第７図においてこのことが図示されている。実際の空気
流のカーブが点線で図示されており、その場合負の値は
流れの方向が逆転することを意味している。この流速方
向が逆転することは空気流量センサーが熱線を用いてい
る場合には検出することができないので、この角度の間
においては正方向の空気流が内燃機関に知らされる。

第３図の特性関数発生器３３を用いればそのような駆動
特性量になった場合対応した記憶値を関数発生器３３か
ら読み出すことによって上に述べたｌ！ｌｌ定誤差全誤
差することができる。更にこの関故発生憲３３は噴射信
号を温度に応じて補正するのにも用いられる。

［効　果］ このようにして上に説明した装置を用いれば内燃機関の
燃料制量信号を正確に求めることができ、その場合プロ
グラム可能な特性曲線関数発生型を用いることによって
吸気管に流れる空気流に１派動が発生した場合等の信号
処理のときに生じるエラー並びに内燃機関の種類に関連
したエラーがそれぞれ正しく補正することが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置において噴射信号を発生する装置の
概略ブロック図、第２図はクランク軸の角度に関連して
描かれた空気流量センサーの出力信号を示した特性図、
第３図は第１図の燃料噴射装置の更に詳細なブロック回
路図、第４図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ空気量４８号を
形成する方法を説明した信号波形図、第５図は空気流量
センサーの出力信号と空気流量との関係を示した特性図
、第６図（ａ）並びに（ｂ）は第３図の加算器の動作を
説明した説明グラフ図、第７図は空気流量センサーの出
力信号に発生する脈動誤差を説明した特性グラフ図であ
る。 １０・・・回転数センサー １１・・・空気流量センサー １４・・・時限素子　　　１６・・・補正回路１７・・
・入センサー　　１８・・・温度センサー１９・・・噴
射弁　　　　２０・・・熱線２５・・・測定用抵抗 ３０・・・電圧デジタル値変換器 ３２・・・加算器　　　　３３・・・特性関数発生器３
４・・・デジタル値時間変換器 ３６・・・加算制御回路　４０・・・発振器４１・・・
スイッチ　　　４２・・・発振器出願人　　　ローベル
ト・ボッシュ・ −一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）回転数センサーと、吸気管に設けられ吸気管に流れ
   る空気流の方向を検知できない空気流量センサーとを有
   し、動作特性量に従って内燃機関の燃料噴射量を制御す
   る燃料制量信号を定める装置において、吸気管に流れる
   空気流に脈動が発生した場合、燃料制量信号を補正する
   ようにしたことを特徴とする内燃機関の燃料制量信号を
   定める装置。 ２）回転数センサーと、吸気管に設けられ熱線式空気流
   量センサーとを有し、動作特性量に従って内燃機関の燃
   料噴射量を制御する燃料制量信号を定める装置において
   、熱線式空気流量センサーの出力信号をデジタル的に処
   理し、吸気管に流れる空気流に脈動が発生した場合、少
   なくとも回転数と吸気空気量の動作特性量に従って形成
   される燃料制量信号を補正するようにしたことを特徴と
   する内燃機関の燃料制量信号を定める装置。