JPH03185247A - エンジンの燃料制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エンジンの燃料制御装置に関し、特に加速時
に燃料を加速増量する為の加速判定の判定技術を改良し
たものに関する。

〔従来技術〕

従来、エンジンの吸入空気量をエアフローメータで検出
し、この検出した吸入空気量に基いて燃料噴射量を決定
し、全部の気筒に或いは気筒毎に所定のタイミングで燃
料を噴射供給するようにしたエンジンの燃料制御装置が
実用化されている。

この種の燃料制御装置では、例えば、特公昭６０−１．
７９３９号公報に記載のように、エンジンの加速時に上
記所定のタイミングに同期させずに非同期にて燃料を噴
射供給する加速増量を実行するようになっている。

上記加速増量の為、加速状態を判定する必要があるが、
従来ではエアフローメータで検出された吸入空気量Ｑ、
の時間変化率（ｄＱ、　／ｄｔ）が加速判定しきい値α
。以上になったときに加速状態であると判定するように
制御していた。

一方、エアフローメータとしてホントワイヤ式のちの或
いはフィルム式のものを用いた場合、これらエアフロー
メータの出力にエアフローメータ特有の脈動現象が現れ
ることから、エアフローメータ出力を所定のなまし処理
により平滑化したなまし値を求めるなまし処理演算手段
を設け、実際の吸入空気量と吸入空気量のなまし値との
偏差を用いて加速判定を行う技術も知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

第６図に示すように、例えばホントワイヤ式エアフロー
メータで検出される吸入空気量Ｑヮは、加速時オーバー
シュートを伴って脈動し、吸入空気量の時間変化率にも
脈動の影響が顕著に現れる。

従って、加速判定しきい値α。を低く設定しておくと、
上記脈動に起因する誤判定が生じることから従来では実
際の加速判定しきい値α。ばかなり大きな値に設定され
ていた。その結果、スロットル弁の開度増加開始よりか
なり遅れて加速状態が検出され加速増量されるので、加
速応答性が低下すること、加速ショックが発生すること
、などの問題がある。

加えて、低吸入空気量状態からの加速時には吸入空気量
の脈動幅が大きくなることから、加速判定しきい値α。

を大きく設定することが望ましく、また高吸入空気量状
態からの加速時には吸入空気量の脈動幅が小さく誤判定
の惧れがないので、加速判定しきい値α。を小さく設定
することが望ましい。

しかし、従来では、吸入空気量の大小に拘らず加速判定
しきい値を一律に設定していたので、加速判定しきい値
α。が過大のときには、誤判定は解消できるが上記のよ
うに加速判定の応答性が低下し、また加速判定しきい値
α。が過小のときには、エアフローメータ出力の脈動に
起因する誤判定が多くなる。

本発明の目的は、低吸入空気量状態にも高吸入空気量状
態にも誤判定なしに且つ迅速に加速状態を判定し、加速
増量を応答性よく実行して加速ショックを低減し得るよ
うなエンジンの燃料制御装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るエンジンの燃料制御装置は、吸気通路を流
れる吸入空気量を検出するエアフローメータと、上記エ
アフローメータから実際の吸入空気量を表す出力を受け
で所定のなまし処理により吸入空気量のなまし値を求め
るなまし処理手段とを備えたエンジンの燃料制御装置に
おいて、上記エアフローメータとなまし処理手段との出
力を受けて、吸入空気量のなまし値に関連する空気量に
対する、実際の吸入空気量と吸入空気量のなまし値との
偏差の比率を演算する演算手段と、上記演算手段で演算
された上記比率が所定の加速判定しきい値以上のときに
燃料供給量を増量する燃料増量手段とを設けたものであ
る。

ここで、上記演算手段について捕捉説明する。

エアフローメータで検出される実際の吸入空気量をＱ、
とし、吸入空気量のなまし値をＱ、とすると、吸入空気
量のなまし値Ｑ１に関連する空気量Ｑ□とは、なまし値
Ｑ、そのものでもよくまたなまし値Ｑ、からアイドル状
態のときの吸入空気量を減算した空気量でもよい。上記
Ｑ、　、Ｑ、、Ｑ　ｓｏを用いて表すと、演算手段で演
算する比率Ｒは、 Ｒ＝　（Ｑ、−Ｑ、）／Ｑ、、　　となる。

【０作用〕 本発明に係るエンジンの燃料制御装置においては、エア
フローメータは吸気通路を流れる実際の吸入空気量Ｑ、
を検出し、なまし処理手段はエアフローメータの出力を
受けて所定のなまし処理により吸入空気量のなまし値Ｑ
、を求める。

演算手段は、エアフローメータとなまし処理手段との出
力を受けて、吸入空気流量のなまし値Ｑ、に関連する空
気量Ｑｓ、に対する、実際の吸入空気＠Ｑ、と吸入空気
量のなまし値Ｑ３との偏差（Ｑ、−Ｑ、）の比率Ｒを演
算する。

燃料増量制御手段は、演算手段で演算された上記比率Ｒ
が所定の加速判定しきい値以上のときに燃料供給量を増
量する。

ここで、加速状態のときには偏差（Ｑ、−Ｑ。

）が大きくなるが、なまし値Ｑ、は吸入空気量Ｑ、に比
較して小さいので比率Ｒ＝　（Ｑ、−Ｑ、）／Ｑ□が大
きくなる。これに対して、加速完了後にはエアフローメ
ータ出力の脈動により偏差（ＱＱ、）が発生しても、な
まし値Ｑ、が大きくなるので比率Ｒ＝　（Ｑ、−Ｑよ）
／Ｑ□は小さな値となる。従って、加速判定しきい値を
適切に設定すれば、加速状態を確実に検出することが出
来、加速完了後におけるエアフローメータ出力の脈動を
加速状態であると誤判定することがない。

加えて、低中吸入空気量状態における加速状態のときに
はなまし値Ｑ５が小さいため、比率Ｒが急激に増加する
ので迅速に（応答性よく）加速状態を検出し得るので、
加速開始から燃料増量までの時間を短縮できる。これに
より、加速応答性を向上させ、加速ショックを低減する
ことが出来る。

〔発明の効果〕

本発明に係るエンジンの燃料制御装置によれば、上記〔
作用〕の項で説明したように、エアフローメータ出力の
脈動を加速状態であると誤判定することなく、加速状態
を確実に検出できること、低中吸入空気量状態における
加速状態検出の応答性を高めて迅速な加速増量により加
速応答性を高め、加速ショックを確実に低減することが
出来る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

本実施例は、自動車用の立型４気筒エンジンに本発明を
適用した場合のものである。

第１図において、エンジンＥのシリンダブロック１、シ
リンダヘッド２、クランク軸３、コンロンド４、ピスト
ン５、吸気ポート６、吸気弁７、吸気通路８、排気ポー
ト９、排気弁１０、排気通路１１及び動弁機構１２など
は既存周知のものと同様のものなのでそれらの構造につ
いての詳しい説明は省略する。

上記吸気通路８には、上流側から順にエアクリーナ１４
、ホントワイヤ式エアフローメータ１５、スロットル弁
１６及びインジェクタ１７などが設けられている。

ディストリビュータ２０はイグニションユニソ）２１に
電気的に接続され、ディストリビュータ２０の回転軸２
０ａは図示外の機構を介してクランク軸３に連動連結さ
れ、その回転軸２０ａはクランク軸３が２回転する毎に
１回転するようになっていて、ディストリビュータ２０
にはその回転軸２０ａに固着されたディスクを介して回
転軸２０ａの回転速度を検出するクランク角センサ２２
が設けられるとともにその回転軸２０ａに固着されたデ
ィスクを介して基準気筒（例えば、第１気筒）の圧縮Ｔ
ＤＣのタイミングを検出する基準クランク角センサ２３
が設けられている。

上記エンジンＥを制御する為のコントロールユニット２
５が設けられており、エアフローメータ１５、スロット
ル弁１６の開度を検出するスロットル開度センサ１８、
アイドルスイッチ１９、クランク角センサ２２、基準ク
ランク角センサ２３及びその他図示外の種々のセンサ類
とスイッチ類からの信号がコントロールユニット２５へ
入力され、コントロールユニット２５からはイグニショ
ンユニット２１、インジェクタ１７などへ制御信号が出
力されるようになっている。

上記コントロールユニット２５は、第２図に示すように
入出力インターフェイス２６とこれにデータバスなどの
バス２７を介して接続されたＣＰＵ２８（中央演算装置
〉とＲＯＭ２９（リード・オン・メモリ）とＲＡＭ３０
（ランダム・アクセス・メモリ）とを有するマイクロコ
ンピュータと、エアフローメータ１５からの吸入空気量
信号をＡＤ変換するＡ／Ｄ変換器１５ａ、スロットル弁
開度センサ１８からのスロットル開度信号をＡＤ変換す
るＡ／Ｄ変換器１８ａと、インジェクタ１７の為の駆動
回路１７ａ、イグニションユニット２１の為の駆動回路
２１８などを備えたものである。

上記ＲＯＭ２９には、点火時期制御の制御プログラム及
びこれに付随する基本点火進角のマツプ、インジェクタ
１７からの燃料噴射量を演算しインジェクタ１７を駆動
する燃料噴射制御の制御プログラム及びこれに付随する
基本燃料噴射量のマツプ、後述の加速判定・加速増量制
御の制御プログラム、及びその他アイドル回転数制御な
どの種々の制御プログラムが予め入力格納されている。

上記点火時期制御及び燃料噴射制御は既存周知のものと
同様なので詳しい説明を省略するが、燃料噴射制御の概
要について説明する。

クランク角センサ２２からのクランク角信号に基いてエ
ンジン回転数Ｎ。を求め、またエアフローメータ１５か
らの検出信号とエンジン回転数Ｎ、とに基いて気筒当た
りの吸気充填量を求め、上記エンジン回転数Ｎ、と吸気
充填量とに対応する基本燃料噴射１ＦＢＡｓＥをマツプ
より読出し、最終燃料噴射量ＴＦをＴＦ＝ＦＢＡＳＥ＋
ＣＦＢにて決定する。

但し、上記フィードバック補正量ＣＦＢは、排気通路に
設けた図示外の空燃比センサ（０２センサ）からの出力
に基いて周知のフィードハック補正量演算サブルーチン
により決定される。

一方、基準クランク角センサ２３からの基準クランク角
信号とエンジン回転数Ｎ。とに基いて４つのインジェク
タ１７を夫々駆動する所定のタイミングを決定し、その
各タイミング毎に対応するインジェクタ１７へ上記燃料
噴射量ＴＦに相当するパルス幅の駆動パルスを出力し、
燃料噴射を実行する。

以下、上記加速判定・加速増量制御について第３図〜第
５図に基いて説明するが、第３図の割込み処理ルーチン
及び第４図の割込み処理ルーチンは夫々メインルーチン
（これは、例えば点火時期制御及び／又は燃料噴射制御
に相当する）に対して５　ｍ５ｅｃ毎の割込み処理にて
実行されるものであり、第３図及び第４図中の符号５ｔ
（ｉ＝１．２．３、・・・）は各ステップを示すもので
ある。

第３図は、加速判定に用いる為の吸入空気量増加比率Ｒ
を求めるルーチンであり、図中の符号の内容は次の通り
である。

Ｇａ　　　・・実吸入空気ｉ（ＲＡＭ３０のメモリに更
新しつつ格納される）、 Ｇｄ　（ｉ）　　・・吸入空気ＩＧａのなまし値であっ
て、Ｇｄ　（ｉ　−１）は前回の値またＧｄ　（ｉ）は
今回の値（ＲＡＭ３０のメモリに更新し つつ格納される）、 Ｋ　　　・・Ｏ＜Ｋ　＜１．０の所定の定数、Ｆ　　　
・・ＲＡＭ３０のメモリに格納されるフラグ（初期設定
にてＦ＝０）、 Ｇｉ　　　・・ＲＡＭ３０のメモリに格納されるアイド
ル状態における吸入空気量、 Ｏ３・・アイドル状態における吸入空気量Ｇｉから減算
する為の所定の小さなオフ セット値、 Ｒ（ｉ）　　・・ＲＡＭ３０のメモリに格納される吸入
空気量増加比率であって、Ｒ（ｉ　−１）は前回の値ま
たＲ（ｉ）は今回の値。

次に、第３図のルーチンについて説明する。

５　ｍ５ｅｃ毎の割込みタイミングになると制御が開始
され、エアフローメータ１５の出力である実吸入空気１
１Ｇａが読込まれ（ＳＬ）、次にフラグＦ＝Ｏか否か判
定される（Ｓ２）。このフラグＦはメインルーチン開始
時の初期設定にてＦ＝Ｏと設定されるもので、最初だけ
Ｆ＝０であるので３２から３３へ移行するが、その後は
、Ｓ２から３４へ移行する。

Ｓ３では、吸入空気量のなまし値Ｇｄ（ｉ）に今回読込
んだ吸入空気量Ｇａが与えられてＳ５へ移行し、Ｓ５に
おいてフラグＦ＝１にセットされる。

一方、２回目以降はＦ＝Ｏでなくなるので、Ｓ２から８
４へ移行し、Ｓ４では実吸入空気ＩＧａに対して平滑化
処理に相当するなまし処理が施され、吸入空気量のなま
し値Ｇｄ（ｉ）が図示の演算式にて演算される。ここで
、ＫはＯ＜Ｋ　＜１．０の所定の定数なので、なまし値
Ｇｄ（ｉ−１）とＧａとがＫと（１−Ｋ）とで重み付け
されて平滑化されることになる。

次に、３４〜Ｓ５へ移行し、次にアイドルスイッチ１９
がＯＮ（アイドル状態）か否か判定され（Ｓ６）、アイ
ドル状態のときにはアイドル状態における吸入空気量Ｇ
ｉとしてなまし値Ｇｄ（ｉ）が与えられ（Ｓ７）、その
後Ｓ８へ移行し、またアイドル状態でないときには、Ｓ
６から直接Ｓ８へ移行する。

Ｓ８では、エアフローメータ１５が故障しているか否か
の判定がなされる。但し、エアフローメータ１５の故障
判定の割込み処理ルーチンが別途設けられており、例え
ば実吸入空気１１Ｇａが所定のレンジ内に入っていない
とき、実吸入空気量Ｇａが所定時間に互って変動しない
ときには故障であると判定されてＲＡＭ３０のメモリに
故障フラグが立てられるので、その故障フラグに基いて
Ｓ８の判定がなされる。エアフローメータ１５が故障し
ていないときにはエンジンＥの始動直後に作動開始する
タイマに基いて始動後頭定時間経過したか否か判定され
（Ｓ９）、所定時間経過してエアフローメータ１５の作
動が安定したときにはアイドルスイッチ１９がＯＦＦか
否か判定され（ＳｌＯ）、アイドルスイッチ１９がＯＦ
Ｆでアイドル状態でないときには、３１１において吸入
空気量増加比率Ｒ（ｉ）が次式で演算される。

Ｒ（ｉ）−（Ｇａ−Ｇｄ（ｉ）　）　／　ＣＧｄ（ｉ−
１）　−（Ｇｉ−Ｏ５）　）加速開始時には（Ｇａ　−
Ｇｄ（ｉ）　）が非常に大きくなるが、上式は〔前回の
吸入空気量のなまし値Ｇｄ（ｉ−１）　　（Ｇｉ−Ｏｓ
）　）に対する（　Ｇａ　−Ｇｄ（ｉ）　）の比率を求
めることから、吸入空気量増加比率Ｒ（ｉ）は前回の状
態に対する今回の吸入空気量の増加の比率を表し、加速
の程度を正しく反映する優れたパラメータとなる。

但し、上式の分母としては、上記のもの以外に［Ｇｄ（
ｉ−１）−Ｇｉ）、（Ｇｄ（ｉ−１））、（Ｇｄ（ｉ）
　−（Ｇｉ−Ｏｓ）　）、（Ｇｄ（ｉ）　　Ｇｉ）、（
Ｇｄ（＋）　）の何れか１つを用いても良い。

上記Ｓｌｌから３１３へ移行するが、エアフローメータ
１５が故障のとき（Ｓ８：Ｙｅｓ）又は始動後頭定時間
経過していないとき（Ｓ９：ＮＯ）又はアイドル状態の
とき（ＳＩＯ：Ｙｅｓ）にはＳ１２において吸入空気量
増加比率Ｒ（ｉ）がＲ（ｉ）＝Ｏに設定されＳ１３へ移
行する。５１３では前回の吸入空気量のなまし値Ｇｄ　
（ｉ　−１）に今回の吸入空気量のなまし値Ｇｄ（ｉ）
が与えられ、吸入空気量のなまし値Ｇｄ（ｉ４）の更新
が実行され、その後メインルーチンへ復帰する。

上述の第３図のルーチンを５　ｍ５ｅｃ毎の割込み処理
にて実行していくと、例えば加速前、加速時及び加速後
に亙って実吸入空気ｉ１　Ｇａ　、吸入空気量のなまし
値Ｇｄ（ｉ−１）及びＧｄ　（ｉ）、吸入空気量増加比
率Ｒ（ｉ）は第５図のようになり、加速時における比率
Ｒ（ｉ）の値は非常に大きくなるのに対し、加速後エア
フローメータ１５の出力に脈動が発生しても比率Ｒ（ｉ
）の演算式の分母の値が大きくなっているので比率Ｒ（
ｉ）がそれ程大きくはならないことが判る。このように
、吸入空気量増加比率Ｒ（ｉ）は加速の程度を正確に反
映することになる。

次に、第４図のルーチンについて説明する。

このルーチンは加速判定及び加速増量実行の為のもので
あるが、第３図のルーチンの後に実行される。

５　ｍ５ｅｃ毎の割込みタイミングになると制御が開始
され、吸入空気量増加比率Ｒ（ｉ）が所定の加速判定し
きい値Ｃ８以上か否か判定され（Ｓ２０）、Ｒ（ｉ）　
＜　Ｃｏのときには加速状態でないのでメインのルーチ
ンへ復帰する。Ｒ（ｉ）≧Ｃ０のときには加速開始か加
速中なのかを判定する為前回の比率Ｒ（ｉ−１）＜Ｃｏ
か否か判定され（Ｓ２１）、Ｒ（ｉ−１）　＜Ｃｏの場
合にはタイマＴＭをスタートさせてから（Ｓ２２）　、
Ｓ２４へ移行し、Ｓ２４において加速増量としての非同
期噴射を実行させる制御信号を駆動回路１７ａへ出力し
て非同期噴射を実行し、メインルーチンへ復帰する。一
方、前回も加速状態であったときにはＳ２１から３２３
へ移行し、Ｓ２３において前回の非同期噴射から１０ｍ
５ｅｃ経過したか否かタイマＴ旧こ基いて判定され、未
経過のときにはメインルーチンへ復帰しまた前回の非同
期噴射から１０ｍ５ｅｃ経過したときにはＳ２４へ移行
して非同期噴射の制御信号を駆動回路１７ａへ出力して
非同期噴射を実行し、その後メインルーチンへ復帰する
。このようにして比率Ｒ（ｉ）≧Ｃ０になったとき最初
の非同期噴射が直ちに全気筒同時に実行され、その後加
速中には１０ｍ５ｅｃ毎に全気筒同時に加速増量として
の非同期噴射が実行される（第５図参照）。

尚、上記非同期噴射のときのインジェクタ駆動パルス幅
は一定値とし、非同期噴射以外の通常噴射のパルス幅と
は論理和をとるものとする。

以上説明したエンジンの燃料制御の作用について説明す
る。

加速判定のパラメータとして用いる吸入空気量増加比率
Ｒは、既述の如く前回の吸入空気量状態に対する偏差（
Ｇａ　−Ｇｄ（ｉ）　）の比率として求めるので、加速
の度合いを正しく反映するものとなっている。

即ち、加速状態のときには偏差（Ｇａ　−Ｇｄ（ｉ）〕
が大きくなるが、前回の吸入空気量のなまし値Ｇｄ（ｉ
−１））は比較的小さく、特に低負荷時（低吸入空気量
状態）に加速開始する場合にはＧｄ（ｉ−１）は非常に
小さな値となっているので、比率Ｒは大きな値となる。

これに対して、加速完了後にはエアフローメータ１５の
出力（つまり、実吸入空気ｆｉｔＧａ）の脈動によりか
なり大きな偏差（Ｇａ　−Ｇｄ（ｉ）〕が発生しても吸
入空気量のなまし値Ｇｄ（ｉｌ）が大きくなるので比率
Ｒは比較的小さな値となる。従って、加速判定しきい値
Ｃｏを適切な値に設定すれば、加速状態を確実に検出す
ることが出来、加速完了後におけるエアフローメータ１
５の出力の脈動を加速状態であると誤判定することがな
い（第５図参照）。

特に、低中吸入空気量状態からの加速時には吸入空気量
のなまし値Ｇｄ（ｉ−１）が小さいため比率Ｒが急激に
増加することから迅速に（応答性よく）加速状態を検出
し得るので、加速開始から非同期噴射開始までの時間を
短縮できる。それ故、加速応答性を向上させ、加速ショ
ックを低減することが出来る。

尚、上記実施例は、ホットワイヤ式エアフローメータ１
５を用いた場合について説明したがエアフローメータと
してはフィルム式のもの、メジャリングプレート式のも
のでもよい。インジェクタ１７は所定のタイミングで気
筒毎に通常噴射するものとしたが４気筒同時に通常噴射
するものでよい。エンジンＥとしては立型エンジンに限
らずＶ型エンジンでもよく、ロータリピストンエンジン
でもよい。また、第３図・第４図の割込み処理ルーチン
は夫々−例を示すものにすぎず、当業者ならば本発明の
趣旨を逸脱しない範囲でこれらルーチンに種々の変形を
加えて実施し得ることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はエンジン
及び制御系の全体構成図、第２図はコントロールユニッ
トなどのブロック図、第３図は吸入空気量増加比率演算
のルーチンのフｏ−チャート、第４図は加速判定と非同
期噴射のルーチンのフローチャート、第５図はスロット
ル開度・吸入空気量などのタイムチャート、第６図は従
来技術に係る吸入空気量とその時間変化率のタイムチャ
ートである。 Ｅ・・エンジン、　　８・・吸気通路、　　１５・・エ
アフローメータ、　　１７・・インジェクタ、２５・・
コントロールユニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸気通路を流れる吸入空気量を検出するエアフロ
   ーメータと、上記エアフローメータから実際の吸入空気
   量を表す出力を受けて所定のなまし処理により吸入空気
   量のなまし値を求めるなまし処理手段とを備えたエンジ
   ンの燃料制御装置において、 上記エアフローメータとなまし処理手段との出力を受け
   て、吸入空気量のなまし値に関連する空気量に対する、
   実際の吸入空気量と吸入空気量のなまし値との偏差の比
   率を演算する演算手段と、上記演算手段で演算された上
   記比率が所定の加速判定しきい値以上のときに燃料供給
   量を増量する燃料増量手段とを設けたことを特徴とする
   エンジンの燃料制御装置。