JPH01208544A - 内燃機関の電子制御燃料噴射装置 - 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、内燃機関の電子制御燃料噴射装置に関し、特
に検出吸入空気流量の脈動を平滑化処理する技術に関す
る。

（従来の技術〉 従来、電子制御燃料噴射装置を備えた内燃機関にあって
は、燃料噴射量を次のように設定している（実開昭６１
−１８３４４０号公報等参照）。

即ち、エアフローメータにより検出された吸入空気流量
Ｑと機関回転速度Ｎとから基本燃料噴射量’ｒｐ　（−
ＫＸＱ／ＮＳ　Ｋは定数）を演算し、このＴｐを、主と
して冷却水温度に応じた各種補正係数Ｃ０ＥＦと排気系
に設けた酸素センサ等によって検出される空燃比に基づ
いて設定される空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＢ
ＤＡとバ・ンテリ電圧による補正分子ｓとで補正演算し
て最終的な燃料噴射量Ｔｉを決定する。

そして、例えばシングルポイントインジェクション（以
下ＳＰＩという）システムでは、機関の％回転毎に電磁
式燃料噴射弁に対して前記燃料噴射量Ｔｉに対応するパ
ルス巾をもつ噴射信号（開弁駆動信号）を出力し、機関
に燃料をオン、・オフ的に噴射供給する。

ところで、機関の高負荷運転時においては、吸気脈動が
発生するため、吸入空気流量の検出値をそのまま使用し
て燃料噴射量を設定すると、燃料噴射量の振れに伴うな
トルク変動によってサージングを発生するため、従来で
は、吸入空気流量の最新の検出値と過去のデータとを加
重平均し、これによって平滑化された値を用いて燃料噴
射量を設定することにより、前記サージングの発生を抑
止するようにしている。

また、前記加重平均による平滑化処理において、定常時
における吸気脈動を効果的に抑止できるように過去の吸
入空気流量データに対してより大きな重み付けをした加
重平均を行うと、加減速運転状態（過渡運転状態）にお
゛いて吸入空気流量の変化に対する追従性が悪化するた
め、吸気系に介装されたスロットル弁の開度変化に基づ
き機関の過渡運転状態が検出されたときには、前記加重
平均演算における重み付けを定常運転状態に比べより最
新の検出値に重み付けがなされるようにしている（特願
昭６１−３０５３４９号等参照）。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、実際にはスロットル弁の開度が変°化し
ても吸入空気流量が変化しない運転領域（以下単にＱフ
ラット運転領域という）があり、スロットル弁開度に基
づいて機関の減速運転状態が検出されても、減速初期に
は第６図に示すように前記Ｑフラット運転領域であって
吸入空気流量が変化していない場合があるが、従来では
、スロットル弁開度変化によって過渡運転状態が検出さ
れると、無条件に最新の検出値に対してより重み付けが
なされるようにしていたため、かかる減速初期のＱフラ
ット運転領域における吸気脈動を良好に平滑化処理する
ことができず、燃料噴射量（基本燃料噴射量Ｔｐ）の振
れが発生する惧れがあった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、スロッ
トル弁開度の変化に基づいて機関の減速運転状態が検出
されているときであっても、Ｑフラット運転領域である
ときには、吸気脈動が良好に抑止されるようにして、減
速初期の噴射量の振れを回避し運転性を向上させること
を目的とする。　　゛〈課題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、機関回転速
度を検出する機関回転速度検出手段と、機関の吸入空気
流量を検出する吸入空気流量検出手段と、検出された機
関回転速度と吸入空気流量を含む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、該燃
料噴射量設定手段により設定された量の燃料を機関に噴
射供給する燃料噴射手段と、を備・えた内燃機関の電子
制御燃料噴射装置において、 機関の吸気系に介装されたスロットル弁の開度を検出し
、該スロットル弁の開度の変化に基づいて機関の加減速
運転状態を判別する加減速運転状態判別手段と、 前記吸入空気流量検出手段で検出された吸入空気流量の
最新の検出値と過去の吸入空気流量の値とを加重平均演
算し、この加重平均値を吸入空気流量信号として燃料噴
射量設定手段に出力する加重平均演算手段と、 前記加減速運転状態判別手段により機関の加減速運転状
態が判別されたときに前記加重平均演算手段による加重
平均における最新の検出値の重み付けを通常よりも増大
させる重み付け可変手段と、前記スロットル弁の開度が
変化しても吸入空気流量が変化しない運転領域である吸
気量フラット運転領域を判別する吸気量フラット運転領
域判別手段と、 前記加減速運転状態判別手段により機関の減速運転状態
が判別され、かつ、前記吸気量フラット運転領域判別手
段により吸気量フラット運転領域であることが判別され
ているときに前記重み付け可変手段による最新の検出値
に対する重み付けの増大を禁止する重み付け可変禁止手
段と、を設けるようにした。

（作用〉 かかる構成において、燃料噴射量設定手段は、機関回転
速度検出手段及び吸入空気流量検出手段で検出された機
関回転速度及び吸入空気流量を含む機関運転状態に基づ
いて燃料噴射量を設定する。

そして、燃料噴射手段は、燃料噴射量設定手段で設定さ
れた量の燃料を機関に噴射供給する。

一方、加重平均演算手段は、前記吸入空気流量検出手段
で検出された吸入空気流量の最新の検出値と過去の吸入
空気流量の値とを加重平均して検出値を平滑化し、この
加重平均値を吸入空気流量信号として燃料噴射量設定手
段に出力する。ここで、加減速運転状態判別手段により
スロットル弁開度変化に基づき機関の加減速運転状態が
検出されたときには、重み付け可変手段により前記加重
平均演算手段による加重平均における最新の検出値の重
み付けを通常よりも増大させ、過渡運転状態における追
従性を確保する。

但し、前記加減速運転状態判別手段により機関の減速運
転状態が判別されているときであっても、吸気量フラッ
ト運転領域判別手段により吸気量フラット運転領域であ
ることが判別されているときには、前記重み付け可変手
段による最新の検出値に対する重み付けの増大が重み付
け可変禁止手段により禁止されるため、かかる吸気量フ
ラ・ント運転領域においては定常運転状態に対応した通
常の重み付けがなされて吸気脈動を良好に抑止する。

〈実施例〉 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

一実施例の構成を示す第２図において、機関１の吸気マ
ニホルド２には、ブランチ部より上流部分にアクセルペ
ダルと連動して吸入空気流量を制御するスロットル弁３
とその上流側に吸入空気流量Ｑを検出する吸入空気流量
検出手段としてのエアフローメータ４及び燃料噴射手段
としての燃料噴射弁５が設けられ、燃料噴射弁５はマイ
クロコンピュータを内蔵したコントロールユニット６か
らの噴射パルス信号によって開弁駆動し、図示しない燃
料ポンプから圧送され所定圧力に調整された燃料を吸気
マニホルド２内に噴射供給する。

更に、機関１の冷却ジャケット内の冷却氷温庫を検出す
る水温センサ７が設けられると共に、排気通路８内の排
気中酸素濃度を検出する酸素センサ９が設けられている
。また、図示しないディストリビュータには、機関回転
速度検出手段を兼ねるクランク角センサ１０が内蔵され
ており、該クランク角センサ１０から機関回転に同期し
て出力される単位クランク角信号を一定時間カウントし
て、または、基準クランク角度信号の周期を計測して機
関回転速度Ｎが検出される。

また、前記スロットル弁３の軸にはスロットル弁開度Ｔ
ＶＯを検出するスロットルセンサ１１が設けられると共
に、スロットル弁３の全閉位置（アイドル位置）でＯＮ
となるアイドルスイッチ１２が設けられ、更に、トラン
スミッションのニュートラル状態でＯＮとなるニュート
ラルスイッチ１３が設けられている。尚、上記スロット
ルセンサ１１はコントロールユニット６と共に加減速運
転状態判別手段を構成する一方、本実施例では後述する
ように、Ｑフラット運転領域をスロットル弁開度ＴｖＯ
と機関回転速度Ｎとに基づいて判別するため、前記スロ
ットルセンサ１１はクランク角センサ１０と　　　　　
□共に吸気量フラット運転領域判別手段を構成する。

次に、第３図及び第４図のフローチャートに示すルーチ
ンに従って吸入空気流量検出値の平滑化処理を含む基本
燃料噴射量の設定制御の内容を説明する。尚、本実施例
において、燃料噴射量設定手段、加重平均演算手段１重
み付け可変手段９重み付け可変禁止手段としての機能は
上記フローチャートに示されるように、ソフトウェア的
に構成されている。

第３図のフローチャートに示す基本燃料噴射量設定ルー
チンは、クランク角センサ１０からの信号に基づいて機
関１のＡ回転毎に実行されるものである。

ステップ（図中では「Ｓ」としてあり、以下同様とする
）ｌでは、機関１が％回転する間においてエアフローメ
ータ４で検出された吸入空気流量ＱＡの積算値Ｑ　ｓｕ
Ｍをそのサンプル数Ｉで除算することにより、機関１が
％回転する間における吸入空気流量ＱＡの単純平均値Ｑ
　ｓ　ｒ　ｍ□　（←Ｑ、。

／Ｉ）を算出する。

前記積算値Ｑｓｕｍ及びサンプル数Ｉは、第４図のフロ
ーチャートに示す積算値設定ルーチンで設定される。尚
、このルーチンは、１ｍｓ毎に実行される。

ここで、ステップ３１では、エアフローメータ４の出力
電圧ＵｓをＡＤ変換し、次のステップ３２では予め前記
出力電圧Ｕｓに対応させてマツプに記憶させである吸入
空気流量ＱＡのデータの中からステップ３１でＡＤ変換
して得た出力電圧Ｕｓに対応する吸入空気流量ＱＡのデ
ータを検索して求める。

そして、ステップ３３では、ステップ３２で検索して得
た吸入空気流量ＱＡをこれまでの積算値Ｑｓｕｘに加算
し、次のステップ３４ではステップ３３でエアフローメ
ータ４の検出値ＱＡを積算演算する毎にカウンタＩの値
を１アツプさせて積算値Ｑ　３ｕｘのサンプル数■をカ
ウントする。

このようにして得られた積算値Ｑｓｕ１４とサンプル数
１とが前記ステップｌで用いられて機関１が％回転する
間における吸入空気流量ＱＡ（エアフローメータ４の検
出値）の単純平均値Ｑｓ＋ＭｐＬが算出されるのである
。

次のステップ２では、第４図のフローチャートに示した
ルーチンで新たに積算値Ｑ３□とサンプル数■とを設定
させるために、積算値Ｑｓｕｍ及びサンプル数■をゼロ
リセットさせる。

ステップ３では、後述する加重平均処理における重み付
けを設定するために、現在エアフローメータ４によって
検出されている吸入空気流量ＱＡを機関回転速度Ｎで除
算（ＱＡ／Ｎ）して機関負荷を表す値を求める。尚、こ
こで、ステップ１で算出した機関ｌが各回転する間にお
ける吸入空気流量ＱＡの単純平均値Ｑｓ＋□、を機関回
転速度Ｎで除算しても良く、また、基本燃料噴射量Ｔｐ
の演算式（ＴＰ＝ＫＸＱ／Ｎ：には定数）に現在の機関
回転速度Ｎと吸入空気流量ＱＡ若しくは単純平均値Ｑｓ
＋□、を代入して、この基本燃料噴射量Ｔｐを重み付け
の設定に用いるようにしても良い。

ステップ４では、現在の機関運転状態がアイドル運転状
態であるか否かを判定する。具体的には、、アイドルス
イッチ１２がＯＮでかつニュートラルスイッチ１３がＯ
Ｎであるときに機関がアイドル運転状態であると判定す
る。

ステップ４で機関がアイドル運転状態でないと判定され
たときには、ステップ５へ進んでスロットルセンサ１１
で検出されるスロットル弁開度ＴＶＯの変化率ΔＴＶＯ
に基づいて機関ｌが減速運転状態であるか否かを判定す
る０機関１が減速運転状態であ、るか否かは、前記変化
率ΔＴＶＯが例えば−１，６’　／３０＋ａｓ以下であ
るときに減速運転状態であると判定するようにしである
。

ここで、機関１が減速運転状態であると判定されたとき
には、ステップ６へ進んで現在の運転状態がＱフラン）
Ｗ域（スロットル弁開度ＴＶＯが変化しても吸入空気流
量ＱＡが変化しない運転領域）に含まれているか否かを
、第５図に示すように現在のスロットル弁開度ＴＶＯと
機関回転速度Ｎとに基づ・いて判定し、Ｑフラット領域
に含まれないときに、はステップ１１へ進み、一方、Ｑ
フラット領域に含まれると判定されるとステップ５で機
関１が減速運転状態でないと判定されたときと同様にス
テップ７へ進む。

ステップ７では、ステップ５と同様にしてスロットル弁
開度変化率ΔＴＶＯに基づいて機関１が加速運転状態で
あるか否かを判定する。ここでは、例えば前記変化率Ａ
ＴＶＯが１．６°／１００＋ｍｓ以上テあるときに加速
運転状態であると判定されるようにする。尚、ステップ
６からステップ７へ進んだときには、勿論機関１が加速
運転状態でないと判定されることになる。

そして、ステップ７で機関１が加速運転状態であると判
定されるとステップ８へ進んで、前記吸入空気流量ＱＡ
の単純平均値Ｑ３□、を加重平均演算するときの加重平
均演算式における重付け定数Ｘｌｌ！Ｖ　　（この重付
け定数Ｘ□９が大であるときにより過去の値に重みがお
かれる）を、ステップ３で演算したＱＡ／Ｎに基づいて
検索して求める。

即ち、第３図のフローチャート中のグラフに示すように
、予めＱＡ／Ｎに応じてマツプに記憶させである重付け
定数ＸＩＩＥｖのデータの中から現在のＱＡ／Ｎ　（ス
テップ３での算出値）に対応する重付け定数Ｘ□９を検
索して求めるものであり、ＱＡ／Ｎが大きい機関ｌの高
負荷運転時はどＸ　＊ｔＶが大きく設定されて、過去の
加重平均値ＱＡｖ□９に対する重付ぽが大きくなるよう
にしである。

一方、ステップ７で機関１が加速運転状態でないと判定
されるとステップ９へ進んで、ステップ８と同様に重付
け定数Ｘ□９をＱＡ／Ｈに基づいて検索して求める。但
し、機関１が加速運転状態でないときにステップ９で検
索される重付け定数Ｘ□９は、加速運転状態におけるも
のに比べＱＡ／Ｎに対してより大きく設定してあり、こ
れにより、定常運転状態における吸気脈動を効果的に抑
止すると共に、加速運転状態における吸入空気流量に対
する応答性（追従性）を確保できるようにしである。

そして、ステップ８若しくはステップ９で重付け定数Ｘ
ｌｌ！Ｖが設定されると、次のステップ１０では今回ス
テップ１で演算した吸入空気流量ＱＡの単純平均値Ｑｓ
ＩＭＰＬと前回ステップ１０で演算された加重平均値Ｑ
Ａｖ□９とを用いて以下の式に従つて加重平均演算を行
う。

一方、ステップ４で機関１がアイドル運転状態であると
判定されたときと、ステップ６でＱフラット領域でない
（減速運転状態でかつＱフラット領域でない）と判定さ
れたときにはステップ１１へ進み、重付け定数Ｘ□Ｖを
ゼロにセットすると共に、今回ステップ１で演算した単
純平均値Ｑ３Ｉ、４ＰＬを今回の加重平均値ＱＡｖ□９
として設定し、ステップ１０の加重平均演算は行わない
。

ここで、ステップ５で機関ｌが減速運転状態であると判
別されても、次のステップ６でＱフラット領域に含まれ
ると判別されたときには、次のステップ７からステップ
９へ進むことになるので、定常運転状態における吸気脈
動を効果的に抑止すべく設定された（より過去の加重平
均値ＱＡｖ□９に重み付けすべく比較的小さく設定され
た）重付け定数Ｘ□９のマツプから検索される（ステッ
プ９）ことになり、かかる減速初期のＱフラット領域に
おける吸気脈動を良好に平滑化できるものである。

換言するなら、たとえ機関１が減速運転状態であると判
別されて本来吸入空気流量の追従性を確保すべき運転状
態であっても、それがＱフラット領域であったときには
、追従性を確保するために行われる最新の検出値（今回
の単純平均値Ｑ　ｓ　＋□Ｌ）に対する重み付けの増大
（重付け定数Ｘ□、の減少若しくはステップ１１に進ん
だときの加重平均処理回避）を禁止し、吸気脈動を良好
に平滑化して基本燃料噴射量Ｔｐの振れが発生しないよ
うにしたもの・である、尚、減速運転状態であって、然
も、Ｑフラット運転領域でないときには、ステップ１１
へ進むことにより加重平均演算が行われず、吸入空気流
量の変化に対する追従性が確保される。

□前述のようにして加重平均値Ｑａｖ□９の演算・設定
が終了すると、次のステップ１２では機関１が急加速運
転状態であるか否かをやはりスロットル弁開度変化率Δ
ＴＶＯに基づいて判定する。ここでは、例えばスロット
ル弁開度変化率ΔＴＶＯが１．６°／３０ｍ５以上であ
るときに機関１が急加速運転状態であると判定し、急加
速判定がなされたときにはステップ１３へ進む。

ステップ１３では、ステップ１２での急加速判定が初回
であるか否かを判定し、初回であると判定されたときに
ステップ１４へ進んでフラグを１に設定するが、初回で
ないときにはステップ１４をジャンプしてステップ１５
へ進む。

ステップ１５では、機関１の急加速運転状態におけるエ
アフローメータ４の検出遅れを補正するための補正量Δ
Ｑを以下の式に従って演算する。

ΔＱ←（ＱＡｖ＊ｔｖ−前ＱＡｖ＊ｉｖ）ＫＭＡＮＩ即
ち、今回演算若しくは設定された加重平均値ＱＡｖ□９
から前回の加重平均値ＱＡｖ□９を減算した値に係数に
、４ＡＮ１を乗算して補正量ΔＱが求められる。尚、前
記係数に□１は、吸気マニホルド２のコレクタ容積とエ
アフローメータ４の応答性に応じて決定されるものであ
り、例えば２．６程度の値とする。

次のステップ１６では、ステップ１５で演算した補正量
ΔＱがゼロを越える値であるか否かを判定し、補正量Δ
Ｑ＞Ｏであるときには、ステップ１７へ進んでフラグの
判定を行い、補正量ΔＱ＞Ｏでかつフラグが１であると
きにのみステップ１８へ進んで吸入空気流ｆｆ１Ｑの増
量補正を行う。一方、ステップ１６で補正量ΔＱ≦０で
あると判定されると、ステップ１９でフラグをゼロに設
定した後ステップ２０へ進む。

ステップ１８では、今回ステップＩＯで演算された加重
平均値Ｑ　ａｖ□９に補正量ΔＱを加算して増量補正す
ることにより最終的な吸入空気流量Ｑ（最終Ｑ）を設定
するが、ステップ２０では今回ステップ１０で演算され
た加重平均値ＱＡＶＩＩＥＶを最終Ｑとして設定して増
量補正は行わない。

即ち、本実施例では、エアフローメータ４と燃料噴射弁
５とが吸気マニホルド２のブランチ部より上流部分に設
けられているため、急加速時には燃料噴射弁５より下流
側の吸気通路容積分に充填される空気の最適混合比化を
行う必要があるが、エアフローメータ４の燃料噴射量の
設定に供し切れない吸入空気流量Ｑの検出遅れがあるた
め、ステップ１５で演算される補正量ΔＱを用いて増量
補正することが必要であるが、急加速後で吸入空気流量
Ｑが安定したときにも補正量ΔＱによる増量補正を行う
と吸気脈動を助長する結果となるため、本実施例ではこ
れを解決するために、−旦加重平均値ＱＡＶＲＥｖが減
少傾向を示したらその後新たに急加速されるまで増量補
正が行われないようにしたものである。

機関１が象、加速されてステップ１３で初回判定される
とフラグが１に設定され、加重平均値ＱＡｖ□９が減少
傾向を示すまで（ステップ１６で補正量ΔＱ≦０である
と判定されるまで）は、ステップ１８における増量補正
が行われるが、加重平均値ＱＡｖ、ｌＥｖが減少傾向を
示すようになるとステップ１９でフラグがゼロに設定さ
れるため、スロットル弁開度変化率ΔＴＶＯに基づいて
機関１の急加速状態が判定されている状態であっても、
ステップ２０で最終Ｑが設定されることにより増量補正
が行われず、再度急加速運転状態の初回判定がなされて
フラグが１に設定されるまではこの増量補正の禁止状態
が継続される。

尚、ステップ１８若しくはステップ２０で最終Ｑが設定
されると、次のステップ２１において前記最終Ｑを用い
て基本燃料噴射量Ｔｐ（←に×最終Ｑ／Ｎ；には定数）
が演算される。そして、本実施例では省略するが、別ル
ーチンにおいてバッテリ電圧に基づく補正分子ｓ、酸素
センサ９によって検出される空燃比に基づく空燃比フィ
ードバック補正係数ＬＡＭＢＤＡ及び水温センサ７によ
って検出される冷却水温度等に基づく各種補正係数Ｃ０
ＥＦ等によって前記基本燃料噴射量Ｔｐが補正演算され
て最終的な燃料噴射量Ｔｉが設定され、この燃料噴射量
Ｔｉに相当する噴射パルス信号が機関回転に同期して燃
料噴射弁５に出力されて、機関１に燃料がオン・オフ的
に噴射供給される。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によると、機関の減速運転状
態で、かつ、Ｑフラット運転領域であることが判別され
ているときには、たとえ加減速運転状態であっても、吸
入空気流量変化に対する追従性確保のために行われる最
新の検出値に対する重み付けの増大を禁止するようにし
たので、減速運転初期のＱフラッＢｉＭ域における吸気
脈動が良好に平滑化され、燃料噴射量の振れを防止する
ことができるため、減速運転時の運転性を向上させるこ
とができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すシステム図、第３図及び第４図は同
上実施例の制御内容を示すフローチャート、第５図はＱ
フラット領域を示すグラフ、第６図は従来の問題点を説
明するためのタイムチャートである。 １・・・機関　　２・・・吸気マニホルド　　３・・・
スロットル弁　　４・・・エアフローメータ　　５・・
・燃料噴射弁　　６・・・コントロールユニット　　１
０・・・クランク角センサ　　１■・・・スロットルセ
ンサ特許出願人　日本電子機器株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄 第１図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、機関
   の吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、検
   出された機関回転速度と吸入空気流量を含む機関運転状
   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、該燃料噴射量設定手段により設定された量の燃料を
   機関に噴射供給する燃料噴射手段と、を備えた内燃機関
   の電子制御燃料噴射装置において、 機関の吸気系に介装されたスロットル弁の開度を検出し
   、該スロットル弁の開度の変化に基づいて機関の加減速
   運転状態を判別する加減速運転状態判別手段と、 前記吸入空気流量検出手段で検出された吸入空気流量の
   最新の検出値と過去の吸入空気流量の値とを加重平均演
   算し、該加重平均値を吸入空気流量信号として燃料噴射
   量設定手段に出力する加重平均演算手段と、 前記加減速運転状態判別手段により機関の加減速運転状
   態が判別されたときに前記加重平均演算手段による加重
   平均における最新の検出値の重み付けを通常よりも増大
   させる重み付け可変手段と、前記スロットル弁の開度が
   変化しても吸入空気流量が変化しない運転領域である吸
   気量フラット運転領域を判別する吸気量フラット運転領
   域判別手段と、 前記加減速運転状態判別手段により機関の減速運転状態
   が判別され、かつ、前記吸気量フラット運転領域判別手
   段により吸気量フラット運転領域であることが判別され
   ているときに前記重み付け可変手段による最新の検出値
   に対する重み付けの増大を禁止する重み付け可変禁止手
   段と、 を設けたことを特徴とする内燃機関の電子制御燃料噴射
   装置。