JPS61155641A - 燃料噴射量制御装置 - 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】 （技術分野） 本発明は、燃料噴射量制御装置、特に、いわゆるＬ−Ｊ
ｅｔｒｏｎｉｃ方式を採用した燃料噴射量制御装置に関
する。

（従来技術） 従来の燃料噴射量制御装置、特に吸入空気の流量（以下
、吸気量）とエンジン回転数に基づいて燃料噴射量を決
定する。いわゆるＬ−Ｊａｔｒｏｎｉｃ方式を採用した
燃料噴射量制御装置としては例えば、ｒＥｃｃｓ、Ｌ系
エンジン５技術解説書」　（日量自動車（株）発行）に
記載されたものが知られている。

この従来の燃料噴射量制御装置は、各気筒毎に所定の噴
射時期に独立して燃料を噴射する、いｂゆるシーケンシ
ャル噴射を行うエンジンに適用したものである。すなわ
ち、エアフロメータで検出したデータを所定のサンプリ
ング周期毎（例えば、１０Ｉｌｓに）に読み込んで吸入
空気量Ｑａとして採用し、クランク角センサからの１°
信号をカウントしてエンジン回転数Ｎを求めている。こ
れら吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎに基づいて。

次式により所定周期毎（例えば、Ｌｏｓｓ毎）に噴射信
号の噴射パルス１ｉＴｉを演算し、所定噴射タイミング
（ピストンの上死点前７０＠で入力される１８０１１に
同期）で各気筒毎に噴射している。

Ｔｉ＝に−”−ＸＣＯＥＦ＋Ｔｓ 但し、Ｋ：定数、Ｃ０ＥＦ：各種補正係数。

Ｔｓ：無効駆動パルス幅 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の燃料噴射量制御装置に
あっては、エアフロメータで検出したデータを一定周期
毎に読み込んだ吸気量に基づいて燃料噴射量を演算して
いたため、空燃比が目標空燃比からずれるおそれがあり
、排気性能、運転性能および加速性能上好ましくなかっ
た。

すなわち、エアフロメータは気筒内に吸入される空気量
を直接測定しているのではなく、吸気管に吸入される空
気量を測定しており、エアフロメータで検出する吸入空
気量と実際に気筒内に吸入される空気量との間には誤差
がある。また、エアフロメータで検出する吸入空気量は
、エンジンの脈動を受けて、第７図に示すように、サイ
クル変動しており、このサイクル変動する吸入空気量を
、第７図に示すように、ｌ０１ｍ５毎にサンプリングし
て吸気量としている。したがって、第７図に示すように
、Ｑ工〜Ｑ、の時点でサンプリングする吸入空気量の値
と、Ｑ′１〜Ｑ′、の時点でサンプリングする吸入空気
量の値とは異なった値となる。

このように、エアフロメータで検出した吸入空気と実際
に気筒内に吸入される空気量との間には誤差が生じるこ
とがあり、この誤差は第８図に示すように、加速運転や
減速運転等の過渡運転時において、大きくなる。その結
果、空燃比が目標空燃比からずれることがあり、排気性
能、運転性能および加速性能上好ましくない。

（発明の目的） そこで、本発明は、吸入空気量のサイクル変動による測
定誤差を防止するとともに、吸入空気量に基づいて実際
に気筒内に吸入される空気量を過渡補正を施した上で演
算し、この補正後の吸入空気量に基づいて燃料噴射量を
演算して、空燃比を正確に目標空燃比に制御し、排気性
能、運転性能および加速性能を向上させることを目的と
している。

（問題点を解決するための手段） 本発明の燃料噴射量制御装置は、第１図にその全体構成
図を示すように、 ａ）吸入空気量を検出する吸気量センサと、ｂ）クラン
ク角を検出するクランク角センサと、Ｃ）所定のクラン
ク角毎に吸気量センサのデータを読み取るサンプリング
手段と、 ｄ）サンプリング手段によるサンプリング値の一次遅れ
値を演算する一次遅れ演算手段と、ｅ）該一次遅れ値に
、サンプリングタイミングから気筒内に吸入される時点
までの遅れによる過渡変化分を補正する過渡補正手段と
、 ｆ）該過渡補正手段の演算結果とエンジン回転数に基づ
いて燃料噴射量を演算する噴射量演算手段と、 を備え、実際に気筒内に吸入される空気量に基づいて燃
料噴射量を演算し、空燃比を目標空燃比に精度よく制御
するものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図から第６図は１本発明の一実施例を示す図である
１本実施例はエアフロメータで検出した吸入空気量とエ
ンジン回転数に基づいて燃料噴射量を演算する。いわゆ
るＬ−Ｊｅｔｒｏｎｉｃ方式を採用し、各気筒毎に所定
の噴射時期に独立して燃料を噴筒する、いわゆるシーケ
ンシャル噴射を行う４気筒エンジンに適用したものであ
る。

まず、構成を説明すると、第２図において、１は４気筒
エンジンであり、エンジン１の各気筒には吸入空気が吸
気管２を通して供給される。吸気管２には各気筒毎に燃
料を噴射する供給手段としての燃料噴射弁３が取り付け
られており、エンジン１へ供給される吸入空気量は吸気
管２の集合部に設けられたスロットル弁４により制御さ
れる。

スロットル弁４は車両のアクセルペダルと連動しており
、スロットル弁４の弁開度はスロットルセンサ５により
検出される。吸気管２を通過する吸入空気量Ｑａはホッ
トワイヤ式エアフロメータ６により検出され、エンジン
１のクランクシャフトの回転はクランク角センサ７によ
り検出される。

クランク角センサ７は、クランクシャフトに取り付けら
れ外周に突起の設けられたシグナルディスクプレート７
ａと、シグナルディスクプレート７ａの突起を検出する
磁気デツキ７ｂと、を有しており、クランク角７２０°
／ｎ毎（ｎは気筒数、本実施例では４気筒であるから１
８０″′毎）の基準パルス信号と、クランク角１°毎の
１°信号と、を出力する。この基準パルス信号は各気筒
のピストン上死点前７０“で出力される。なお、８はス
ロットル弁４をバイパスする吸入空気量を制御するエア
レギュレータであり、９はエアクリーナである。

前記スロットルセンサ５、エアフロメータ６およびクラ
ンク角センサ７からの各信号はコントロールユニット１
１に入力される。

コントロールユニット１１は、ＣＰ　ＵＩ２、ＲＯＭ１
３．　ＲＡＭ１４、Ｉ１０ボート１５およびマルチプレ
クサ機能を有するＡ／Ｄコンバータ１６を備えており、
サンプリング手段、一次遅れ手段、過渡補正手段、噴射
量演算手段としての機能を有している。ＣＰＵ１２はＲ
ＯＭ１３に書き込まれているプログラムに従ってＩ１０
ボート１５より必要とする外部データを取り込んだり、
また、ＲＡＭ１４との間でデータの授受を行ったりしな
がら演算処理し。

必要に応じて処理したデータをＩ１０ポート１５へ出力
する。ＲＯＭ１３はＣＰＵ１２を制御するプログラムを
格納しており、ＲＡＭ１４は、例えば、不揮発性メモリ
により構成されて演算に使用するデータをマツプ等の形
で記憶するとともに、その記憶内容をエンジン１停止後
も保持する。Ｉ１０ボート１５には前記スロットルセン
サ５、クランク角センサ７および図示しない各種センサ
からのディジタル信号が入力され、またＩ１０ボート１
４からは噴射信号Ｓｉが燃料噴射弁３に出力されるとと
もに点火信号Ｓｐが点火プラグエ０に出力される。Ａ／
Ｄコンバータ１５には前記エアフロメータ６および各種
センサからのアナログ信号が入力され、Ａ／Ｄコンバー
タ１６はアナログ信号をディジタル変換するとともに、
ＣＰＵ１２に割り込みをかけデータをＲＡＭ１４内に入
れる。

次に作用を説明する。

一般に、Ｌ−Ｊｓｔｒｏｎｉｃ方式においては、エアフ
ロメータで検出した吸入空気量とエンジン回転数に基づ
いて燃料噴射量を演算しているが、エアフロメータで検
出した吸入空気量と実際に気筒内に吸入される空気量と
の間に誤差があるため、空燃比を目標空燃比に精度よく
制御することができない。

そこで、本実施例においては、エアフロメータ６の検出
する吸入空気量Ｑａに基づいて実際にシリンダ内に吸入
される空気量を演算し、この空気量とエンジン回転数Ｎ
に基づいて燃料噴射量を演算している。この燃料噴射量
の演算はコントロールユニット１１により行われる。

まず、割込み要求（ＩｎｒｔａｒｒｕｐｔＲｅｑｕｓｓ
ｔ）の処理プログラムについて、第３図に示すフローチ
ャートに基づいて説明する。

この割込み要求は噴射信号Ｓｉや点火時期を制御する点
火信号Ｓｐ等のセットを行うとともに、後述する噴射量
演算用ジョブ（以下ＥＧＩ　　ＪＯＢ）の予約を行って
いる。なお、第３図中Ｐ１〜Ｐ、は各ステップを示して
おり、本フローは一定周期毎（例えば、０．５μｓ毎）
に実行される。

ステップＰ工て、基準パルス信号（１８０°信号）がＯ
Ｎか否か判別し、ＯＮのときには、ステップＰ２で、噴
射信号Ｓｉおよび点火信号Ｓｐをセットして、ＩＭ料噴
射の順番にある気筒の燃料噴射弁３に噴射信号Ｓｉを出
力するとともに所定の点火時期に点火信号Ｓｐを点火プ
ラグ１０に出力する。

次いで、ステップＰ、で、コントロールユニット１１に
内臓されたカウンタ値ＣｔをＯにリセットし。

ステップＰ、に進む、前記ステップＰ１でパルス信号が
ＯＦＦのときには、そのままステップＰ４に進む、すな
わち、基準パルス信号が入力される毎に、噴射気筒に燃
料を噴射する、いわゆるシーケンシャル噴射を行ってい
る。

ステップＰ、で、１１信号がＯＮか否か判別し、ＯＮの
ときには、ステップＰ、でカウンタのカウント値ａｔに
１を加えてステップＰ、に進み、ステップＰ、でカウン
ト値Ｃｔが所定の設定値ａか否か判別する６ステツプＰ
６で、Ｃｔ＝ａのときには、ステップＰ７でＥＧＩ　　
ＪＯＢを予約して次に進む、ｉ記ステップＰ４で１°信
号がＯＦＦのとき、およびステップＰ６でＣｔ＃ａのと
きにはそのまま次に進む、すなわち、基準パルス信号が
入力されてから、クランクシャフトが所定角度（ａ＠）
回転したとき、ＥＧＩ　　ＪＯＢを実行する。

次に、ＥＧＩ　　ＪＯＢを第４図に示すフローチャート
に基づいて説明する。なお、第４　図中Ｐ、　、　＃　
ｐ　、。はフローの各ステップを示している。

ステップＰ８□で、ＥＧＩ　　ＪＯＢが予約されている
か否か判別し、予約されているときには、ステップＰ。

で、エアフロメータ６がらアナログで入力される吸入空
気量Ｑａの信号をディジタル値に変換させ、ステップＰ
。てこのディジタル変換した吸入空気量Ｑａを読み込む
、すなわち、基準パルス信号が人力されてから所定角度
回転したときに、吸入空気ＪｉｔＱａをサンプリングし
ている。

したがって、第５図にｘ１〜Ｘ、で示すように、サイク
ル変動するエアフロメータ６の出力を所定クランク角毎
にサンプリングすることとなり、サイクル変動の影響を
受けることなく、常に一定条件の吸入空気量Ｑａ（本実
施例の場合、平均値に相当する吸入空気量）を検出する
ことができる。

次に、ステップＰ、４で、次式により吸入空気量Ｑａの
加重平均値Ｑａｎを演算する。

Ｑａ　ｎ＝（１−ｃｃ）Ｑａ　ｎ−１＋αＱａ−（１）
但し、Ｑａｎ−＋は前回実行時の加重平均値、αは０く
αく１を満す正数。

この加重平均値◇ａｎは、定常状態、例えば、アイドリ
ング時や定速走行時において、エアフロメータ６の検出
結果から実際にシリンダ内に吸入される空気量Ｑａｃｙ
ｌをシミュレートしたものである。すなわち、いま吸気
管２内の吸入空気の動きを、第６図に示すように、モデ
ル化して考えると、エアフロメータ６で検出される吸入
空気量Ｑａと実際にシリンダ内に吸入される空気量Ｑ　
ａ　ｃｙｌとは次式で示される関係にある。。

土し＝且工（Ｑａ−Ｑａｃｙｌ）　　−−（２）ｄｔ　
　　Ｖ 但し、Ｐ：吸気管内絶対圧力、Ｒ：ガス定数、■＝吸気
管容積、Ｔ：絶対温度、 また、空気量（Ｑａｃｙｌ）は排気量υと吸気管内圧力
Ｐとの積に比例（Ｑａｃｙｌ＝に−Ｐ・υ、但し、ｋ＝
定数）するから、（２）式は次式で示される。

　　　ＲＴ 二十−・ｋ・υ・Ｐ　＝”−Ｑ　ａ・・・・・・（３）
ｄｔ　　　Ｖ　　　　　　　　Ｖ すなわち、吸気管内圧力Ｐは吸入空気量Ｑａと時定数＝
Ｖ／ＲＴｋυの一次遅れの関係にある。

したがって、吸入空気量Ｑａの一次遅れを用いて吸気管
内絶対圧力Ｐ、すなわち、実際に気筒内に吸入される空
気量Ｑａｃｙｌをシミュレートすることができる。この
一次遅れとして吸入空気量Ｑａの加重平均値ζａｎを求
めている。その結果、加重平均値Ｑａｎはエアフロメー
タ６の検出結果に基づいて実際に気筒内に吸入される空
気量Ｑａｃｙｌをシミュレートした値となる。

次に、ステップＰ、８で、加重平均値ζａｎに次式に従
って過渡補正を行って、補正平均値ζ′ａを演算する。

Ｑ’ａ＝Ｑａｎ＋　　（Ｑａｎ−Ｑａｎ−＋）・・・・
・・（４） 但し、ｂ：吸入空気量Ｑａのサンプリング間隔のクラン
ク角度、 Ｃ：サンプリング時点からサンプリン グされた吸入空気が気筒内に吸入 されるまでのクランク角度。

この補正平均値Ｑ’　　ａは、過渡状態１例えば、加速
あるいは減速運転時において、エアフロメータ６で検出
された時点（サンプリング時点）から実際に気筒内に吸
入されるまでの間に、過渡変化により、エアフロメータ
６の検出結果に基づいてシミュレートした空気量Ｑａｃ
ｙｌが変化するのを補正した値である。

ステップＰｕｓで、この補正平均値Ｑａとエンジン回転
数Ｎに基づいて、次式により、サイクル毎の基本噴射量
に対応する基本噴射パルス幅′ｒｐを演算する。

但し、Ｋ＝定数、 上述したように、この補正平均値Ｑ’ａは、まず、所定
クランク角毎にサンプリングしてエアフロメータ６を通
過する吸入空気量の平均的な値を吸入空気量Ｑａとして
採用し、この吸入空気量Ｑａに基づいて実際に気筒内に
吸入される空気量Ｑａｃｙｌをシミュレートした値とし
て吸入空気量Ｑａの加重平均値Ｑａを演算し、さらに、
この加重平均値Ｑａにサンプリング時点から気筒内に吸
入される時点までの過渡補正を施した値である。

したがって、補正平均値Ｑ　’　ａは実際に気筒内に吸
入される空気量を正確に表わした値となっている。

その結果、基本噴射パルス幅ＴＰは実際に気筒内に吸入
される空気量を正確に表わした値に基づいて演算されて
いる。

ステップＰ８□で、各種補正係数Ｃ０ＥＦを算出し、ス
テップＰｚ、で、無効パルス幅Ｔｓを算出する。この各
種補正係数Ｃ０ＥＦは運転状態に対応して行う増量補正
に使用する補正係数で、冷却水温度に基づく水温増量補
正、始動及び始動後増量補正、アイドル後増量補正等の
補正係数である。

無効パルス幅Ｔｓは燃料噴射弁３の作動遅れを補正する
もので、電源電圧に比例して作動遅れが生じるので、バ
ッテリ電圧に基づいて算出される。

ステップＰ、で、燃料噴射パルス幅Ｔｉを次式により演
算し、ステップＰ、。でＥＧＩ　　ＪＯＢ予約を解除す
る。

Ｔｉ＝ＴｐＸＣＯＥＦ＋Ｔｓ　　　−（６）この燃料噴
射パルス幅Ｔｉの噴射信号Ｓｉが、第５図に示すうよに
、前記基準パルス信号が入力される毎に噴射時期にある
気筒の燃料噴射弁３に出力される。したがって、各気筒
に供給される燃料量は各気筒に実際に吸入される空気量
に基づいて決定されており、空燃比は目標空燃比に精度
よく制御される。その結果、排気性能、運転性能および
加速性能が向上される。

なお、上記実施例においては、吸入空気量の一次遅れと
して加重平均値を用いたが、これに限るものではない。

（発明の効果） 本発明によれば、エンジンの気筒に実際に吸入される空
気量に基づいて燃料噴射量を演算することができるので
、空燃比を目標に精度よく制御することができ、排気性
能、運転性能および加速性能を向上させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構成図である。 第２図から第６図は本発明の一実施例を示す図であり、
第２図はその全体概略図、第３図はその割込み要求の処
理プログラムを示すフローチャート、第４図はそのＥＧ
Ｉ　　ＪＯＢのフローチャート、第５図はその作用を示
すタイミングチャート、第６図はその用を説明するため
にモデル化した図である。 第７．８図は従来例を示す図であり、第７図はその作用
を示すタイミングチャート、第８図はその過渡運転時の
エアフロメータで検出する吸入空気量と気筒内に吸入さ
れる空気量とを比較して示す図である。 ６・・・・・・エアフロメータ（吸気量センサ）、７・
・・・・・クランク角センサ、 １１・・・・・・コントロールユニット（サンプリング
手段。 過渡補正手段、噴射量演算手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ）吸入空気量を検出する吸気量センサと、ｂ）クラン
   ク角を検出するクランク角センサと、ｃ）所定のクラン
   ク角毎に吸気量センサのデータを読み取るサンプリング
   手段と、 ｄ）サンプリング手段によるサンプリング値の一次遅れ
   値を演算する一次遅れ演算手段と、 ｅ）該一次遅れ値に、サンプリングタイミングから気筒
   内に吸入される時点までの遅れによる過渡変化分を補正
   する過渡補正手段と、 ｆ）該過渡補正手段の演算結果とエンジン回転数に基づ
   いて燃料噴射量を演算する噴射量演算手段と、 を備えたことを特徴とする燃料噴射量制御装置。