JPS62248842A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内燃機関の吸入空気量を吸気量ヤンサによ
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ＩＩＪ御装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

内燃機関の燃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乙とが行われている。

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、ス四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ＡＦＳ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
、。−１，およびＡＮ、、、　、フィルタ定数をＫとし
た場合に ＡＮ　　＝Ｋ　ｘＡＮ　　　＋Ｋ　ｘＡＮｌｎｌ　　　
　　　　１　　　　　　　　（ｎ−１１２（ｔｌの式に
よりＡＮ、。、を計算し、このＡＮ、。、を用いて燃料
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、また加速時には吸
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、燃料量が不足す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、加速時においても燃料量が不足することがない
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、吸気量が増
加したことを検出する吸気量増加検出手段を設け、吸気
量が増加した際に供給燃料量な増加するようにしたもの
である。

〔作　用〕

内燃機関を加速した際には吸気量が増加しこれに応じて
供給燃料量も増加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不足する。そこで、この
発明では、吸気量の増加を検出して供給燃料量を増加す
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Ｖ。の容積を持ち、カルマンｓ　流ｔ
　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
でスロットルバルブ１２から内燃機関１までの容積をｖ
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。（ｂｌは
ＡＦＳ　１３を通過する空気量Ｑ、、（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、ＳＧ　Ｔ　ｆ）　ｎ−２〜ｎ−１回目
の立上りの期間をｔ。−１、ｎ−１〜ｎ回目の立上りの
期間をｔ。とし、期間ｔ。−１およびｔ。にＡＦＳ１３
を通過する吸入空気量を夫々Ｑｓｌｎ−１１およびＱ、
、。１、期間ｔｎ−１およびｔ。に内燃機関１が吸入す
る空気量を夫々Ｑ、　Ｉｎ−１１およ、びＱｓｌｎｌと
する。さらに、期間ｔ。−８およびｔｎ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Ｐ　　およ
びＰ　とＴ　　およ墨（ｎ−１１・（ｎｌ　　　　　畠
Ｉｎ−１１びＴ、ｌｎ、とする。ここで、例えばＱａＩ
ｎ−１１は、”ｎ−１間のＡＦＳ１３の出力パルス数に
対応する。又、吸気温度の変化率は小さいのでＴ　　押
Ｔ　とし、内畠１ｎ−１１ｓｌｎｌ 燃機関１の充填効率を一定とすると、 Ｐａ　１ｎ−４１”　ｃ　＝　Ｑａ　Ｉｎ−１１・Ｒ−
Ｔ、、。、　　　・・・・・・（１）Ｐ−１，ｌ　”−
”Ｑ−１゜ｌ　’　Ｒ’　Ｔ−（。ｌ　　　　”’　”
’　”となる。ただし、Ｒは定数である。そして、期間
ｔｒｌにサージタンク１１および吸気管１５に溜まる空
気量をΔＱ、い、とすると、 Δ　ｑｌｌ、ｎ、＝ｑ・、、、−Ｑ、、ｎ、＝ｖ、−、
τＴ。

ｘ　（ｐ、、。１−Ｐｍ１゜−８，）　　・・・・・・
（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ｔ。に吸入する
空気量Ｑ、、。、を、ＡＦＳ　１３を一過する空気量ｑ
、、、、に基づいて（４）式により計算することができ
る。

こｎで、ｖｃ＝ｏ、５ｚ、　ｖ、＝２．ｓＩトｔルト、
Ｑａ（ｎｌ　＝”　８３×Ｑｓｉｎ−１１＋”　”　”
　Ｑａ　ｌｎ＋　　　　・・・・・・（５ｊとなる。第
５図にスロットルバルブ１２が開い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１２
の開度、（ｂ）はＡＦＳ１３をｍ過する吸入空気量Ｑ、
であり、オーバシュートする。

（ｃ）は（４）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。

（ｅｌはＱ、の変化量ΔＱ、を示し、（ｆ）は燃料供給
量ｆを示す。ここで、ｆｌはＱ、に基づくものであり、
ｆ２は・ΔＱ０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ＡＦＳｌＢ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１８０ｅとする。）を出力
する。２０はＡＮ検出手段で、ＡＦＳｌＢ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ＡＦＳｌＢ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２
０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　１３
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ＡＦＳｌＢの出力に接続さ
れた２分周濶、３２は２分周器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３７１こ入力される。又、３８は
割込人力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。ＡＦＳｌｇの出力は
２分局＠３１により分周され、ＣＰＵ４０によりｓｏ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【よゲート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
の立下りを割込人力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３４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３６８介してＣＰＵ４０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ＣＰＵ４
０の割込人力Ｐ５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、Ｃ
ＰＯ４０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４３はＣＰＵ４０にプリセットされ、ＣＰ
Ｕ４０の出力ポート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、ＣＰＵ４０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
が入力されろと、ステップ１００でＲＡＭ４２、入出力
ボート等をイニシャライズし、ステップ１０１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Ｔ８より３０／ＴＦ
Ｉの計算を行い、回転数Ｎ、を計算する。ステップ１０
４で後述する負荷データＡＮと回転数Ｎ、よりＡＮ・Ｎ
、／３０の計算を行い、ＡＦＳ　１３の出力周波数べを
計算する。ステップ１０５では出力周波数べより第７図
に示すようにへに対して設定されたｆ。

より基本駆動時間変換係数Ｋ。を計算する。ステップ１
０６ａでは変換係数−を水温データＷＴにより補正し、
駆動時間変換係数鴇として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Ｋ
ＰＡを水温データＷＴにより補正し、駆動時間変換係数
に１ＡとしてＲＡＭ４２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ＲＯＭ４１
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−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ＡＦＳ　１　ｇ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３
３の出力Ｔ、を検出し、カウンタ３３をクリヤする。こ
のＴ１はゲート３２の立上り間の周期である。ステップ
２０２でＲＡＭ４２内の分局フラグがセットされていれ
ば、ステップ２０３でｌを２分してＡＦＳ　１　ｇの出
力パルス周期Ｔ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八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
８とする。この積算パルスデータａはクランク角センサ
１７の立上り間に出力されるＡＦＳ　１　ｇのパルス数
を積算するものであり、ＡＦＳＩ３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レバ、
ステップ２０５で周期ｌを出力パルス周期−としてＲＡ
Ｍ４２に記憶し、ステップ２０６で積算パルスデータ八
に残りパルスデータ八を加算する。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２
０８で分局フラグがリセットされている場合はＴ、　＞
　２　ｍ５ｅｃ、セットされている場合はＴ、　＞　４
　ｙａｓｅｅ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２０９の処理の場合は、ＡＦＳｌｇの出力パルス
を２分周したタイミングで割込人力Ｐ３へ信号が入り、
ステップ２１０の処理が行われる場合にはＡＦＳ　１３
の出力パルス毎に割込入力Ｐ３に信号が入る。ステップ
２０９，２１１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の立上り
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３０３でその直前のＡＦＳ　１　ｇの出
力パルスの時刻ｔ０□とクランク角センサ１７の今回の
割込時刻ｔＯＱの時間差Δｔ＝ｔ０２−ｔＯｆを計算し
、これを周期−とし、周期−内にＡＦＳｌｇの出力パル
スが無い場合は、周期−を周期−とする。ステップ３０
５では１　ｓ　６　ｘ　Ｔ、　／’　ＴＡ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　１３の出力パルス周期と今回のＡ
ＦＳ　１　ｇ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九からパルスデー
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へが正であればス
テップ３１３ａへ、他の場合にはパルスデータΔＰの計
算値がＡＦＳＩ（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八をゼロにする。ステッ
プ３１３では、積算パルスデータＰ８にパルスデータΔ
Ｐを加算し、新しい積算パルスデータへとする。このデ
ータ八が、今回のクランク角センサ１７の立上り間にＡ
ＦＳ　１　ｇ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Ｐ８より、
Ｋ、ＡＮ＋　（Ｋ２）　Ｐ、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ａより大きければステップ３
１６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が実際の値よりも太き（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へをクリ
ヤする。ステップ３１８ａで負荷データＡＮと駆動時間
変換係数に３、ムダ時間Ｔ０より駆動時間データＴ、　
＝　ＡＮ　−Ｋ、　＋Ｔ。

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ＡＮ　　との差ΔＡＮを求
め、ステップ３１８ｃではΔＡＮがβ１より大きいか否
かを判定し、小さい場合にはステップ３１８ｇに進む。

又、ΔＡＮ＞β、の場合にはステップ３１８ｄでΔＡＮ
がβ２よ秒大きいか否かを判定し、小さい場合にはステ
ップ３１８ｆに進み、大きい場合にはステップ３１８ｅ
でΔＡＮをβ２にクリップし、ステップ３１８ｆに進む
。ステップ３１８ｆではＴ１とΔＡＮとＫＩＡにより駆
動時間データＴ、を求め、ステップ３１８ｇでＡＮ　ｏ
Ｌ、＝＝　Ａ　ＮとしてＲＡＭ４２に記憶する。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をトリガすることに
よりＴに応じてインジェクタ１４が４本同時に駆動され
、割込処理が完了する。

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
分局器３１の出力を示し、（ｂ）はクランク角センサ１
７の出力を示す。（ｅ）は残りパルスデータＰ０を示し
、分周Ｎ３１の立上りおよび立下り（ＡＦＳｌｇの出力
パルスの立上り）毎に１５６に設定され、クランク角セ
ンサ１７の立上り毎に例えばＰｏ、＝Ｐ０−１５６　Ｘ
Ｔ、／　ＴＡの計算結果に変更される（これはステップ
３０５〜３１２の処理に相当する。）。（ｄ）は積算パ
ルスデータＰＦＩの変化を示し、分周Ｎ３１の出力の立
上りまたは立下り毎に、残りパルスデータＰ。が積算さ
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の出力パ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ＡＦＳ　１　ｇ出力パルス数をカウントしても良い。

又、ＡＦＳｌｇの出力パルスをカウントしたが、出力パ
ルス数にＡＦＳｌｇ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、クランク角の検出に
クランク角センサ１７でなく、内燃機関１の点火信号を
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によれば、内燃機関の加速時に吸
気量増加検出手段により吸気量の増加を検出し、これに
応じて供給燃料量を増加するようにしており、吸気量の
演算遅れや制御系の遅れによる燃料量の不足を補正する
ことができ、また冷却水温によっても燃料量を増減する
ことができ、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図は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図はこの発明の一実施例による内燃機関
の燃料制御装置の動作を示すフ四−チヤード、第７図は
同内燃機関の燃料制御装置のＡＦＳ出力出力数波数する
基本駆動時間変換係数の関係を示す図、第１０ｒＩ！Ｊ
は第８，９図のフローのタイミングを示すタイミングチ
ャートである。 １・・・内燃機関、１２・・・スロットルバルブ、１３
・・・エアフ四−センサ（カルマンｓ流量計）、１４・
・・インジェクタ、１５・・・吸気管、１７−、クラン
ク角センサ、１８・・・水温センサ、２０・・・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
   が増加したことを検出する吸気量増加検出手段と、内燃
   機関の冷却水温を検出する水温検出手段を設け、加速時
   に供給燃料量を増加す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）前記供給燃料量の増加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。