JPS62248844A - 内燃機関の燃料制御装置 - 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】 〔産業上の利用分舒〕 この発明は、内燃機関の吸入空気量を吸気量センサによ
り検出し、この検出出力により内燃機関の燃料供給量を
制御する内燃機関の燃料制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

内燃機関の燐料制御を行う場合にスロットルバルブの上
流に吸気量センサ（以下ＡＦＳと略する。）を配置し、
この情報とエンジン回転数により１吸気当りの吸入空気
量を求め、供給燃料量を制御することが行われている。

ところで、空気の吸入通路におけるスロットルバルブの
上流にＡＦＳを配置して内燃機関の吸入空気量を検出し
ようとする場合、スＵットルが急激に開いた時は、スロ
ットルバルブとエンジンとの間の吸入通路に充填する空
気量をも計量するので、実際に内燃機関に吸入される空
気量以上に計。

量してしまい、そのまま燃料量を制御するとオーバリッ
チになるという不具合を生じた。このため、従来ではＡ
ＦＳの出力即ち所定のクランク角におけ・る検出吸気量
をＡＮ、ｔ、、所定のクランク角のｎ−１回およびｎ回
目に内燃機関が吸入する空気量を夫々ＡＮ　　　および
ＡＮ、。１、フィルタ定数をＫとした場合に ＡＮ　　＝Ｋ　ＸＡＮ　　　＋Ｋ　ＸＡＮｌｎｌ　　　
　　　　Ｉ　　　　　　　　Ｉｎ−１１２１ｔｌの式に
゛よりＡＮ　　を計算し、このＡＮ、ｎ、を用いて（ｎ
ｌ 燃料制御を行うものがあり、これは所定のクランク角毎
の吸入空気量を平滑化し、適正な燃料制御を行うもので
あった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、上記の従来装置では、吸気量の補正演算を行
うので１吸気以上の演算遅れを生じ、また減速時には吸
気管内の空気の存在により吸気量検出手段の検出出力に
も遅れを生じ、燃料量が過剰となるという問題点があっ
た。

この発明は上記の問題点を解決するために成されたもの
であり、減速時においても燃料量が過剰になることがな
い内燃機関の燃料制御装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る内燃機関の燃料制御装置は、吸気量が減
少したことを検出する吸気量減少検出手段を設け、吸気
量が減少した際に供給燃料量を減少きせるようにしたも
のである。

〔作　用〕

内燃機関を減速した際には吸気量が減少しこれに応じて
供給燃料量も減少させる必要があるが、吸気量の演算や
制御系の遅れのために燃料量が過剰になる。そこで、こ
の発明では、吸気量の減少を検出して供給燃料量を減少
させる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。

第３図は内燃機関の吸気系のモデルを示し、１は内燃機
関で、１行程当りぬの容積を持ち、カルマン渦流量計で
あるＡＦＳ　１３、スロットルバルブ１２、サージタン
ク１１および吸気管１５を介して空気を吸入し、燃料は
インジェクタ１４によって供給される。又、ここでス四
ットルバルブ１２から内燃機関１までの容積す■８とす
る。１６は排気管である。

第４図は内燃機関１における所定のクランク角に対する
吸入空気量の関係を示し、（ａ）は内燃機関１の所定の
クランク角（以下、ＳＧＴと称す。）を示す。（ｂ）は
ＡＦＳ　１３を通過する空気量Ｑ、１（ｃ）は内燃機関
１が吸入する空気量ζ、（ｄ）はＡＦＳ１３の出力パル
スｆを示す。又、ＳＧＴのｎ　−２〜ｎ−１回目の立上
りの期間をｔ。−、、ｎ−１〜ｎ回目の立上りの期間を
１ｎとし、期間ｔ。−１およびｔにＡ　Ｆ’　Ｓ１３を
通過する吸入空気量を夫々Ｑ１．。−１，およびＱａｌ
ｎｌ、期間ｔ、ｌ−１および１ｎに内燃機関１が吸入す
る空気量゛を夫々Ｑｓｉｎ−１１およびＱｌ、、、、と
する。さらに、期間ｔｎ−１およびｔの時のサージタン
ク１１内の平均圧力と平均吸気温度を夫々Ｐａ１ｎ−１
１およびｐ、、ｎ、とＴ、、、−１，およびＴ１１１．
、、とする。ここで、例えばＱｌ、。−〇は、”ｎ−’
１間のＡＦＳ　１　Ｂの出力パルス数に対応するゝ。又
、吸気温度の変化率は小さいのでＴ、、。−Ｋｌ　”　
’ｒ、、、、とし、内燃機関１の充填効率を一定とする
と、 Ｐ６．。−８，・■。＝Ｑｓ（ｎ−１１・Ｒ−Ｔ、、。

、　・・・・・・（１）Ｐａｌｎｌ　”　ｖｃ”ＱｓＴ
ｎｌ　”　Ｒ”　Ｔａ１ｎｌ　　　”’　”’　（”と
なる。ただし、Ｒは定数である。そして、期間ｔにサー
ジタンク１１および吸気管１５こと溜まる空気量をΔＱ
、、。、とすると、 ｘ　（Ｐａｔ。ｌ−ＰＭｌ。−１，）　　・・・・・・
（３）となり、（１）〜（３）式より が得られる。従って、内燃機関１が期間１ｎに吸入す゛
る空気量Ｑ、ｌｎ、を、ＡＦＳ１３を通過する空気量Ｑ
、　、ｒｌ、に基づいて（４）式によ外計算する乙とが
できる。

こｚで、Ｖ、＝０．５１　ＳＶ、＝２．ＳＩ　トｔ）５
　ト、Ｑ、、、、、＝０．８３ＸＱ、、ｎ−１，＋０．
１７ＸＱ、、ｎ、　　　　−・・・・・（５）となる。

第５図にス四ットルバルブ１２が閉じた場合の様子を示
す。この第５図において、（ａ）はスロットルバルブ１
２の開度、伽）はＡＦＳ　１　ｇを通過する吸入空気量
Ｑ、であり、オーバシュートする。

（０）は（４１式で補正した内燃機関１が吸入する空気
量Ｑ、であり、（ｄ）はサージタンク１１の圧力Ｐであ
る。

（６）はＱ、の変化量ΔＱ、を示し、（ｆ）は燃料供給
量ｆを示す。ここで、ｆ、はＱ、に基づくものであり、
ｆ２はΔＱ、に基づいて補正したものである。

第１図はこの発明による内燃機関の燃料制御装置の構成
を示し、１０はＡＦＳ　１３の上流側に配設されるエア
クリーナで、ＡＦＳｌＢは内燃機関１に吸入される空気
量に応じて第４図（ｄ）に示すようなパルスを出力し、
クランク角センサ１７は内燃機関１の回転に応じて第４
図（ａ）に示すようなパルス（例えばパルスの立上りか
ら次の立上りまでクランク角で１８０°とする。）を出
力する。２０はＡＮ検出手段で、ＡＦＳＩＩの出力とク
ランク角センサ１７の出力とにより、内燃機関１の所定
クランク角度間に入るＡＦＳ　１３の出力パルス数を計
算する。２１はＡＮ演算手段であり、これはＡＮ検出手
段２０の出力より（５）式と同様の計算を行い、内燃機
関１が吸入すると考えられる空気量に対応するＡＦＳ　
１　ｇの出力相当のパルス数を計算する。又、制御手段
２２は、ＡＮ演算手段２１の出力、内燃機関１の冷却水
温を検出する水温センサ１８（例えばサーミスタ）の出
力より、内燃機関１が吸入する空気量に対応してインジ
ェクタ１４の駆動時間を制御し、これによって内燃機関
１に供給する燃料量を制御する。

第２図はこの実施例のより具体的構成を示し、３０はＡ
ＦＳ　１３、水温センサ１８およびクランク角センサ１
７の出力信号を入力とし、内燃機関１各気筒毎に設けら
れた４つのインジェクタ１４を制御する制御装置であり
、この制御装置３０は第１図のＡＮ検出手段２０〜制御
手段２２に相当し、ＲＯＭ４１．ＲＡＭ４２を有するマ
イクロコンピュータ（以下、ＣＰＵと略する。）４０に
より実現される。又、３１はＡＦＳ　１３の出力に接続
された２分周響、３２は２分局＠３１の出力を一方の入
力とし他方の入力端子をＣＰＵ４０の入力Ｐ１に接続し
た排他的論理和ゲートで、その出力端子はカウンタ３３
およびＣＰＵ４０の入力Ｐ３に接続される。３４は水温
センサ１８とＡ／Ｄコンバータ３５との間に接続された
インタフェース、３６は波形整形回路でクランク角セン
サ１７の出力が入力され、その出力はＣＰＵ４０の割込
人力Ｐ４およびカウンタ３７に入力される。又、３８は
割込入力Ｐ５に接続されたタイマ、３９は図示しないバ
ッテリの電圧をＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵ４０に出力するＡ
／Ｄコンバータ、４３はＣＰＵ４０とドライバ４４との
間に設けられたタイマで、ドライバ４４の出力は各イン
ジェクタ１４に接続される。

次に、上記構成の動作を説明する。ＡＦＳ１４の出力は
２分周冊３１により分周され、ＣＰＵ４０により制御さ
れる排他的論理和ゲート３２を介してカウンタ３３に入
力される。カウンタ３３はゲート３２の出力の立下りエ
ツジ間の周期を測定する。ＣＰＵ４０はゲート３２の立
下りを割込入力Ｐ３に入力され、ＡＦＳｌＢの出力パル
ス周期またはこれを２分周した毎に割込処理を行い、カ
ウンタ３３の周期を測定する。水温センサ１８の出力は
インタフェース３４ａにより電圧に変換され、Ａ／Ｄコ
ンバータ３５により所定時間毎にディジタル値に変換さ
れてＣＰＵ４０に取込まれる。クランク角センサ１７の
出力は波形整形回路３６を介してＣＰＯ４０の割込人力
Ｐ４およびカウンタ３７に入力される。ＣＰＵ４０はク
ランク角セン＝８− サ１７の立上り毎に割込処理を行い、クランク角センサ
１７の立上り間の周期をカウンタ３７の出力から検出す
る。タイマ３８は所定時間毎にＣＰＵ４０の割込入力Ｐ
５へ割込信号を発生する。Ａ／Ｄコンバータ３９は図示
しないバッテリ電圧をＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵ４０は所定
時間毎にこのバッテリ電圧のデータを取込む。タイマ４
３はＣＰＵ４０にプリセットされ、ＣＰＵ４０の出カポ
−）−Ｐ２よりトリガされて所定のパルス幅を出力し、
この出力がドライバ４４を介してインジェクタ１４を駆
動する。

次に、ＣＰＯ４０の動作を第６図、第８〜９図のフ四−
チヤードによって説明する。まず、第６図はＣＰＵ４０
のメインプログラムを示し、ＣＰＵ４０にリセット信号
が入力されると、ステップ１０ＧでＲＡＭ４２、入出力
ポート等をイニシャライズし、ステップｌｐｌで水温セ
ンサ１８の出力をＡ／Ｄ変換し、ＲＡＭ４２にＷＴとし
て記憶する。ステップ１０２でバッテリ電圧をＡ／Ｄ変
換してＲＡＭ４２へＶＢとして記憶する。ステップ１０
３ではクランク角センサ１７の周期Ｔ６より３０／″ｒ
Ｆ＋の計算を行い、回転数Ｎ、を計算する。ステップ１
０４で後述する負荷データＡＮと回転数Ｎ６よりＡＮ・
Ｎ、／３０の計算を行い、ＡＦＳｌＢの出力周波数にを
計算する。ステップ１０５では出力周波数へより第７図
に示すようにへに対して設定されたｆよより基本駆動時
間変換係数Ｋを計算する。ステップ１０６ａでは変換係
数Ｋを水温データＷＴにより補正し、駆動時間変換係数
ＫＩとしてＲＡＭ４２に記憶する。ステップ１０６ｂで
は加速増量時の基本駆動時間変換係数ＫｐＡを水温デー
タＷＴにより補正し、駆動時間変換係数ＫＩＡとしてＲ
ＡＭ４２に記憶する。即ち、水温が低いときは燃料がよ
り多く吸気管１５内に付着し、その分だけより多くの燃
料量を必要とし、水温が高いときは付着燃料量が少なく
、供給燃料量も少なくて良い。ステップ１０７ではバッ
テリ電圧データＶＢより予めＲＡＭ４１に記憶されたデ
ータテーブルｆ３をマツピングし、ムダ時間Ｔ。を計算
しＲＡＭ４２に記憶する。ステップ１０７の処理後は再
びステップ１０１の処理を繰り返す。

第８図は割込入力Ｐ３即ちＡＦＳｌＢの出力信号に対す
る割込処理を示す。ステップ２０１ではカウンタ３３の
出力Ｔ、を検出し、カウンタ３３をクリヤする。このＴ
、はゲート３２の立上り間の周期である。ステップ２０
２でＲＡＭ４２内の分周フラグがセットされていれば、
ステップ２０３でＴ１を２分してＡＦＳ　１３の出力パ
ルス周期−としてＲＡＭ４２に記憶する。次にステップ
２０４で積算パルスデータＰ８に残りパルスデータＰ。

を２倍したものを加算し、新しい積算パルスデータＰと
する。この積算パルスデータへはクランク角センサ１７
の立上り間に出力されるＡＦＳ　１３のパルス数を積算
するものであり、ＡＦＳｌＢの１パルスに対し処理の都
合上１５６倍して扱っている。

ステップ２０２で分局フラグがリセットされていれば、
ステップ２０５で周期Ｔ１を出力パルス周期−としてＲ
ＡＭ４２に記憶し、ステップ２０６で積算パルスデータ
ａに残りパルスデータＰ。を加算する。ステップ２０７
では、残りパルスデータＰに１５６を設定する。ステッ
プ２０８で分局フラグがリセットされている場合はＴ１
〉２園ｌｅｅ、セットされている場合はＴ１〉４腫ｌｅ
ｅであればステップ２１０へ、それ以外の場合はステッ
プ２０９へ進む。ステップ２０９では分局フラグをセッ
トし、ステップ２１０では分局フラグをクリヤしてステ
ップ２１１でＰｌを反転させる。従って、ステップ２０
９の処理の場合は、ＡＦＳｌＢの出力パルスを２分周し
たタイミングで割込入力Ｐ３へ信号が入り、ステップ２
１０の処理が行われる場合にはＡＦＳｌＢの出力パルス
毎に割込入力Ｐ３に信号が入る。ステップ２０９，２１
１処理後、割込処理を完了する。

第９図はクランク角センサ１７の出力によりＣＰＵ４０
の割込入力Ｐ４に割込信号が発生した場合の割込処理を
示す。ステップ３０１でクランク角センサ１７の立上し
間の周期をカウンタ３７より読み込み、周期−としてＲ
ＡＭ４２に記憶し、カウンタ３７をクリヤする。ステッ
プ３０２で周期−内にＡＦＳ　１３の出力パルスがある
場合は、ステップ３０ｇでその直前のＡＦＳｌＢの出力
パルスの時刻ｔ０１とクランク角センサ１７の今回の割
込時刻”ＯＱの時間差Δｔ＝’０２−１Ｏ１を計算し、
これを周期−とし、周期−内にＡＦＳｌＢの出力パルス
が無い場合は、周期Ｔ。を周期−とする。ステップ３０
５では１５６　Ｘ　Ｔ、　／−の計算より時間差Δｔを
ＡＦＳ　１３の出力パルスデータΔＰに変換する。

即ち、前回のＡＦＳ　１　Ｂの出力パルス周期と今回の
ＡＦＳｌＢの出力パルス周期が同一と仮定してパルスデ
ータΔＰを計算する。ステップ３０６ではパルスデータ
ΔＰが１５６より小さければステップ３０８へ、大きけ
ればステップ３０７でΔＰを１５６にクリッ□プする。

ステップ３０８では残りパルスデータＰ。からパルスデ
ータΔＰを減算し、新しい残りパルスデータΔＰとする
。ステップ３０９では残りパルスデータ八が正であれば
ステップ３１３ａへ、他の場合にはパルスデータΔＰの
計算値がＡＦＳ　１　ｇの出力パルスよりも大きすぎる
のでステップ３１０でパルスデータΔＰをＰ。と同じに
し、ステップ３１２で残りパルスデータをゼロにする。

ステップ３１３では、積算パルスデータＰ８にパルスデ
ータΔＰを加算し、新しい積算パルスデータＰ８とする
。このデータａが、今回のクランク角センサ１７の立上
り間にＡＦＳ　１３が出力したと考えられるパルス数に
相当する。ステップ３１４では（５）式に相当する計算
を行う。即ち、クランク角センサ１７の前回の立上りま
でに計算された負荷データＡＮと積算パルスデータへよ
り、Ｋ、ＡＮ＋　（Ｋ２）　ＦＲの計算を行い、結果を
今回の新しい負荷データＡＮとする。ステップ３１５で
はこの負荷データＡＮが所定値αより大きければステッ
プ３１６でαにクリップし、内燃機関１の全開時におい
ても負荷データＡＮが実際の値よりも大きくなりすぎな
いようにする。ステップ３１７で積算パルスデータ八を
クリヤする。ステップ３１８で負荷データＡＮと駆動時
間変換係数に１、ムダ時間Ｔ０より駆動時間データ　Ｔ
、　＝　Ａ　Ｎ　−Ｋ、　十−の計算を行う。又、ステ
ップ３１８ｂでは新しい負荷データＡＮと前回の負荷デ
ータＡＮＯＬＯとの差ΔＡＮを求め、ステップ３１８ｃ
ではΔＡＮが−β１より小さいか否かを判定し、大きい
場合：こＣよステップ３１８ｇに進む。又、ΔＡＮ＜−
β１の場合にＣよステップ３１８ｄでΔＡＮが−β２よ
り小さいか否かを判定し、大きい場合にはステップ３１
８ｆｉこ進み、小さい場合にはステップ３１８０に進ん
で、ΔＡＮを−β２にクリップし、ステップ３１８ｆｌ
と進む。

ステップ３１８ｆではＴ、とΔＡＮとに、Ａｔこより駆
動時間データＴ、を求め、ステップ３１８ｇでＡＮ０Ｌ
０＝ＡＮとしてデータ更新し、ＲＡＭ４２１と記憶する
。次に、ステップ３１９で駆動時間データＴ、をタイマ
４３に設定し、ステップ３２０でタイマ４３がトリガす
ることにより、Ｔ１に応じてインジェクタ１４が４水量
時に駆動され、割込処理力（完了する。

第１０図は、第６図および第８〜９図の処理の分局フラ
グクリヤ時のタイミングを示したものであり、（ａ）は
分周Ｉ＃３１の出力を示し、（ｂ）ｌよりランク角セン
サ１７の出力を示す。（Ｃ）！よ残りノ（パルスデータ
Ｐ。を示し、分周器３１の立上りおよび立下り（ＡＦＳ
ｌｇの出力パルスの立上す）毎ζこ１５６に設定され、
クランク角センサ１７の立上り毎りと例えばＰ。、＝Ｐ
ｏ−１５６ＸＴ、／ＴＡの計算結果（こ変更される（こ
れはステップ３０５〜３１２の処理こと相当する。）。

（ｄ）は積算ノ（パルスデータＰＦｌの変イヒを示し、
分局＠３１の出力の立上りまたＣよ立下り毎に、残りパ
ルスデータＰ。カイ積算される様子を示している。

尚、上記実施例では、クランク角センサ１７の立上り間
のＡＦＳｌｇの出力）（ルスをカウントしたが、これは
立下り間でも良く、又クランク角センサ１７の数周期間
のＡＦＳ１３出力）（ルス数をカウントしても良い。又
、ＡＦＳｌｇの出カッマルスをカウントしたが、出力）
（ルス数（ζＡＦＳ１Ｂの出力周波数に対応した定数を
乗じたものを計数しても良い。さらに、クランク角の検
出ζこクランク角センサ１７でなく、内燃機関１の点火
イ言号を用いても同様の効果を有する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明（こよれ（ｉ′、内燃機関の減速
時に吸気量減少検出手段ζこより吸気量の減少を検出し
、これに応じて供給燃料量を減少させるようにしており
、吸気量の演算遅れや制御系の遅れによる燃料量の過剰
を補正することができ、また冷却水温によっても燃料量
を増減すること力（でき、適正な空燃比制御を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による燃料制御装置の構成図、第２図
は同内燃機関の燃料制御装置の具体例としての一実施例
を示す構成図、第３図Ｃよこの発明に□　係わる内燃機
関の吸気系のモデルを示す構成図、第４図はそのクラン
ク角に対する吸入空気量の関係を示す図、第５図は同内
燃機関の過渡時の吸入空気量の変化を示す波形図、第６
図、第８図および第９図は乙の発明の一実施例【こよろ
内燃機関の燃料制御装置の動作を示すフローチャート、
第７図は同内燃機関の燃料制御装置のＡＦＳ出力周波数
に対する基本駆動時間変換係数の関係を示す図、第１０
図は第８，９図の］Ｕ−のタイミングを示すタイミング
チャートである。 １・・・内ｆｆ１１１関、１２・・・スロットルｔ＜　
）Ｌｒブ、１３°゛エアフローセンサカルマンａ流量計
）　、１４・・・インジェクタ、１５・・・吸９ＦＣ’
ｔｌ、１７−、・クランク角センサ、１８・・・水温セ
ンサ、２ｏ・・・ＡＮ検出手段、２１・・・ＡＮ演算手
段、２２・・・制御手段。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の１吸気当りの吸入空気量を検出するＡ
   Ｎ検出手段の出力に基づいて内燃機関への供給燃料量を
   制御する内燃機関の燃料制御装置において、吸入空気量
   が減少したことを検出する吸気量減少検出手段と、内燃
   機関の冷却水温を検出する水温検出手段を設け、減速時
   に供給燃料量を減少させるとともに冷却水温によっても
   供給燃料量を増減するようにしたことを特徴とする内燃
   機関の燃料制御装置。
2. （２）前記供給燃料量の減少分に制限を設けたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の燃料制
   御装置。