JPS6243532A - 内燃機関の吸気管圧力計測装置 - 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〕 本発明は内燃機関の吸気管圧力を計測する装置に関する
。

内燃機関の状態に応じた最適な燃料噴射量を決定する方
式の一つに、内燃機関の吸気管圧力を計測し、これを一
つのパラメータとして燃料の基本噴射量を求める方式が
知られている。

このような方式が制御部にマイクロコンピュータを使用
するエンジン制御装置で実施される場合、吸気管圧力を
検出する圧力センサのアナログ出力をＡ／Ｄ変換器によ
りディジタル出力に変換してマイクロコンピュータに入
力することが必要であり、且つ、吸気管圧力はスロット
ル開度が一定であっても内燃機関のボンピング作用によ
り絶えず脈動しているので、その脈動の影響を受けない
ようにすることも必要である。

〔従来の技術〕

吸気管圧力の脈動による影響を除去してディジタルな吸
気管圧力検出値を得る従来の方式としては、 ■吸気管と圧力センサとをつなぐパイプの径を細くして
細かい脈動が圧力センサまで伝わらないようにし、圧力
センサの出力をＡ／Ｄ変換器によりディジタル値に変換
したものを最終的な検出値とする方式 ■第７図に示すように、吸気管ｌ内の圧力を直接検出す
る圧力センサ２とＡ／Ｄ変換器３との間に、脈動成分を
カントするフィルタ４を設ケ、Ａ／Ｄ変換器３の出力を
最終的な検出値とする方式％式％ 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、一般に吸気管圧力の脈動周波数はエンジ
ン回転数に比例して大きくなるから、例えば低回転域に
おける脈動成分をも充分に除去し得るように方式■でパ
イプ径を充分に細くし、方式■でフィルタ４の時定数を
大きくすると、スロットル開度の急変時における吸気管
圧力の変化を応答性良く検出できず、反対に急変時にお
ける応答性を改善しようと方式■でパイプ径を太くし、
方式■でフィルタ４の時定数を小さくすると、低回転域
において脈動の影響を除去することが困難となる。また
、−ａ的に従来の方式■、■では正確に吸気管圧力の平
均値を求めることは困難であり、多少の脈動成分は残存
する。

更に、従来の各方式では、Ａ／Ｄ変換器の出力を最終的
な計測値とし、この計測値を用いてルックアップテーブ
ルを参照する等の処理を行なっている為、高い制御精度
を得るためには分解能の良いＡ／Ｄ変換器を使用する必
要があった。

本発明はこのような従来の問題点を解決したもので、そ
の目的は、内燃機関の低回転域から高回転域までの広い
範囲にわたりシリングのボンピング作用による脈動成分
の影響を受けずに吸気管内の平均的な圧力を計測するこ
とができ、然も低い分解能のＡ／Ｄ変換器でも高精度な
処理が可能な装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、例えば第１図に
示すように、吸気管ｌＯの圧力を検出する圧力センサ１
１と、この圧力センサ１１のアナログ出力をＮビットの
ディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器１２と、このＡ／
Ｄ変換器１２の出力をクランク角の所定角度毎にサンプ
リングし、直前の２′″個（Ｍ−正の整数）のサンプリ
ング値を加算することにより（Ｎ＋Ｍ）ビットで表現さ
れた計測値を得る平均化・ビット数変換手段１３とを設
ける。

本発明の好ましい実施例においては、例えば４気筒４サ
イクル内燃機関の場合、平均化・ビット数変換手段１３
はクランク角の４５度毎にＡ／Ｄ変換器１２の出力をサ
ンプリングし、直前の４個のサンプリング値を加算する
ことにより計測値を算出する。

〔作用〕

吸気管１０内の圧力は圧力センサ１１でアナログ量とし
て検出され、Ａ／Ｄ変換器１２でＮビットのディジタル
値に変換された後、平均化・ビット数変換手段１３に加
えられ、ここでクランク角信号に基づく内燃機関の所定
の回転位置における２Ｍ個のＡ／Ｄ変換値が蓄積され、
それらが加算されて（Ｎ　＋　Ｍ）ビットの計測値が出
力される。

〔実施例〕

第２図は本発明の実施例の要部ブロック図であり、本発
明を内燃機関の燃料噴射２点火時期、アイドル回転数制
御を行なうエンジン制御装置に適用した場合を示す。

同図において、２０は吸気管で、そこに圧力センサ２１
が装着されている。圧力センサ２１としては、容量形セ
ンサ、半導体ピエゾ抵抗形センサ等の各種の方式のもの
を採用することができる０本実施例では、圧力センサ２
１の検出端を吸気管２０に直接挿入するか、或いは太い
パイプでつなぐかして脈動成分をも検出する構成として
いる。圧力センサ２１の出力は、制御器２２の入力イン
クフェイス２３を介して８ビツト分解能のＡ／Ｄ変換器
２４に入力され、ここで８ビツトのディジタル値に変換
されてマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）２６に入力される
。

なお、Ａ／Ｄ変換器２４に入力する前にノイズ程度を除
去するフィルタを通す構成としても良い。

入力インクフェイス２３には他にクランク角センサ２５
の出力及び燃料噴射１点火時期、アイドル回転数制御に
必要な各種センサからの出力が入力され、Ａ／Ｄ変換す
る必要があるものはＡ／Ｄ変換器２４を介して、またそ
の必要のないものは直接にＭＰＵ２６に入力される。

ＭＰＩＪ２６は、所定周期でＡ／Ｄ変換器２４の出力お
よび入力インタフェイス２３の出力を読取り、各種の演
算等を行なって燃料噴射制御信号ａ８点火時！ＩＩＩ　
ＩＪ御倍信号、アイドル回転数制御信号Ｃを出力インタ
フェイス２７を介して外部回路へ出力する。

ＭＰＵ２６に所定の処理を行なわせる為に必要なプログ
ラムおよびルックアップテーブル等はメモリ２８に格納
されている。

第３図および第４図は４気筒の４サイクル内燃機関にお
けるＭＰＵ２６の処理の一例を示すフローチャートであ
り、第３図は例えば２　ｍ５ｅｃ毎に行なう吸気管圧力
処理、第４図はクランク角センサ２５の出力に基づきク
ランク角の４５度毎に行なう吸気管圧力処理をそれぞれ
示す、なお、５ｔ−３６゜３１０〜３２０は各ステップ
を示す。

一般に、吸気管圧力の脈動周波数ｒは、内燃機関のシリ
ンダ数をＫ、エンジン回転数をＬ　（ｒｐｍ）とすると
、 ｆ−ＫＸＬ／１２０ となり、エンジン回転数により変動するが、脈動はエン
ジンの吸気工程と同期したものとなる。即ち、４気筒エ
ンジンの場合、吸気管圧力の変化は例えば第５図に示す
ように、クランク角の１８０変に１回の周期で現れる。

そこで、例えばクランク角の４５度毎に吸気管圧力のデ
ィジタル値を蓄積し、例えば直前の４個の蓄積値の和を
求めれば、脈動成分の影響が除かれた計測値を得ること
ができ、且つ８ビツトのディジタル値を４個加算するの
で最大値が２５５　Ｘ　４−１０２０となる１０ビツト
の計測値を得ることができ、後述するように制御精度を
高めることができる。

次に第２図〜第５図を参照して本実施例の動作を説明す
る。

ＭＰＵ２６は内部タイマにより’ｌ　ｍ５ｅｃ毎に割込
みがかけられ、第３図に示′す処理を実行する。この処
理では、先ず第２図のＡ／Ｄ変換器２４から圧力センサ
２１の８ビツトのディジタル値を読取ることから開始さ
れ、この読み取ったＡ／Ｄ変換値を今回のＡ／Ｄ変換値
ＰＭＡＤとする（Ｓｌ）。

ＭＰＵ２６は、またクランク角センサ２５の出力を監視
し、クランク角の４５変毎に第４図に示すような処理を
行なっている。即ち、クランク角が４５度経過する毎に
、内部のカウンタＣＲＮにの値を＋１カウントアンプし
、カウンタＣＲＮＫの値が３を越えるとカウンタＣＲＮ
にの値を０に初期化する処理を経た後（ＳＩＯ〜５１２
）、カウンタＣ１？ＮＫの値がＯであれば即ちクランク
角が０度であれば今回のＡ／Ｄ変ｆｉ（ｉＰＭＡＤをク
ランク角度Ｏ度のサンプリング値ＰＭＩに設定し、カウ
ンタＣＲＮＫの値が１．２．３であれば即ちクランク角
が４５度、９０度、１３５度であれば今回のＡ／Ｄ変換
値ＰＭＡＤをクランク角度４５度、　９０度、１３５度
のサンプリング値ＰＭ２　、　ＰＨ１、ＰＨ１にそれぞ
れ設定する処理を行なっている（８１３〜５２０）。

なお、クランク角度が１８０度になるとカウンタＣＲＮ
Ｋの値は０に戻されるので、そのときのＡ／Ｄ変換値Ｐ
ＭＡＤはクランク角度Ｏ度のサンプリング値ＰＭ１に再
び設定される。

従って、吸気管圧力が第５図に示したように変化してい
る場合、クランク角度が０度から１３５度まで経過する
と、第５図のＡ−Ｄ点に示す時点のサンプリング値ＰＭ
Ｉ〜ＰＭ４が求まることになり、ＭＰｔＪ２６は第３図
のステップＳ２に示すように、それらを加算することに
より、平均値ＰＭＴＰを算出する。ここで、ＰＭＩ〜Ｐ
？１４は８ビ７トであるが、平均値Ｐ？ｌＴＰは桁上が
りビットを含めて１０ビツトで表現される。また、第５
図のＥ点まで達すると、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ点における４個
のサンプリング値から１０ビツトの平均値が求められる
。

次にＭＰｔＪ２６は、クランク角センサから求めたエン
ジン回転数ＮＥをレジスタ八に設定しくＳ３）、今回算
出された平均値ＰＭＴＰをレジスタＢに設定しくＳ４）
、両者をパラメータとしてメモリ２８に予検設定された
ルックアップテーブルを参照し且つ補間計算を行なって
基本噴射１１ＴＡＵを求める（Ｓ５）。

第６図はルックアップテーブルの一例を示す図であり、
横軸に平均値ＰＭＴＰを８ビツトの分解能でとり、縦軸
にエンジン回転数ＮＥを同じく８ビツトの分解能でとり
、各交点に対応する基本噴射量ＴＡＵの値を予め記憶さ
せたものである。このルックアップテーブルの構成は、
Ａ／Ｄ変換器２４としてＩＣ１ビットの分解能のものを
使用した従来装置と同じである。

例えば、平均値ＰＭＴＰがｒ５１７　ｊ、エンジン回転
数ＮＥがｒ１２９　Ｊとして得られた場合、ＭＰＵ２６
は、平均値ＰＭＴＰのｒ５１６　Ｊとエンジン回転数Ｎ
Ｅのｒ１２９　Ｊの交点の基本噴射量の値Ｚ１と、平均
値ＰＭＴＰのｒ５２０　Ｊとエンジン回転数ＮＥのｒ１
２９　Ｊの交点の基本噴射１ｚ、を読み取り、次式の補
間計算により求められた計測値に対応する基本噴射量を
求める。

ＴＡＵ　−Ｚ、　　＋　（Ｚ、　−Ｚ、　）　／４なお
、ここで前記４個のサンプリング値ＰＭＩ　−ＰＮ２を
加算した値を４で割り、８ビツトの平均値を求める構成
にすると、その平均値の取り得る範囲はＯ〜２５５まで
となり、第６図のルックアンプテーブルにおける横軸の
目盛は、同図で括弧書きするように、−・−、（１２Ｂ
）、　−・、（１３２）、　−となり、補間計算を行な
えず、制御精度が劣ることになる。

上記のルックアップテーブルにおける吸気管圧力の分解
能は、Ａ／Ｄ変換器２４の分解能と同じに設定したが、
ルックアンプテーブルの吸気管圧力の分解能を例えば１
０ビツトにし、補間計算を行なわずに基本噴射量を求め
るようにしても良いことは勿論のことである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、圧力センサの出力をＮ
ビットのディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器の出力と
クランク角信号とを入力とする平均化・ビット数変換手
段により、クランク角の所定角度毎にサンプリングされ
た直前の複数個のＡ／Ｄ変換値を２Ｍ個加算した値を最
終的な吸気管圧力計測値としており、この計測値は吸気
管の平均圧力に応じた値となるので、低回転域でも高回
転域でも同しクランク角度内で正確に吸気管圧力の平均
値を求めることができる。これは、従来方式■において
フィルタ４の時定数を低回転域で大きくし高回転域で小
さくした状態と等価になり、内燃機関の低回転域から高
回転域までの広い範囲にわたり、シリンダのボンピング
作用による脈動成分の影響を受けずに吸気管圧力の平均
値を応答性良く計測することが可能となる。

また、吸気管圧力の平均値を求めるに際し、直前の２８
個（Ｍ−正の整数）のサンプリング値を加算した値を２
Ｎで割ると、分解能は８ビツトのままであり、制御精度
が劣ることになるが、本発明では加算した値を２′で割
ることなく、桁上がりしたビットを含めて（Ｎ＋Ｍ）ビ
ットの計測値を求め、この（Ｎ　＋　Ｍ）ビットの計測
値を、（Ｎ＋Ｍ）ビットの分解能を持つＡ／Ｄ変換器の
出力を使用した場合と同様に取り扱っているので、制御
精度を高めることが可能となる。

４、Ｕ！Ｊ面の筒車な説明 第１図は本発明の構成説明回、 第２図は本発明の実施例の要部ブロック図、第３図およ
び第４図は４気筒の内燃機関におけるＭＰＵ２６の処理
の一例を示すフローチャート、第５図は吸気管圧力の変
化の一例を示す線図、第６図はルックアンプテーブルの
一例を示す図および、 第７図は従来例の構成図である。

図において、ｔｏ、　２０は吸気管、１１．２１は圧力
センサ、１２．２４はＡ／Ｄ変換器、１３は平均化・ビ
ット数変換手段、２２は制御器、２３は入力インクフェ
イス、２５はクランク角センサ、２６はＭＰＵ、２７は
出力インタフェイス、２８はメモリである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の吸気管圧力を計測する装置において、吸気管
   圧力を検出する圧力センサと、 該圧力センサの出力をＮビットのディジタル値に変換す
   るＡ／Ｄ変換器と、 該Ａ／Ｄ変換器の出力をクランク角の所定角度毎にサン
   プリングし、直前の２＾Ｍ個（Ｍ＝正の整数）のサンプ
   リング値を加算することにより（Ｎ＋Ｍ）ビットで表現
   された計測値を得る平均化・ビット数変換手段とを具備
   したことを特徴とする内燃機関の吸気管圧力計測装置。