JPH01151754A - 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） この発明は、吸気圧センサの検出信号をデジタル信号に
変換して処理するとともに、常用域における分解能を高
めるようにした吸気管圧力計測装置に関する。

（従来の技術） 従来から吸気管内の圧力を吸気圧センサを用いて検出し
て、この検出信号を内燃機関の制御パラメータとして用
いることが行われている。

そして、内燃機関のピストンの運動に伴って吸気管内の
圧力が脈動するため、前記吸気圧センサの検出信号にも
脈動が生じ、このままでは、内燃ｉ関の制御が不安定に
なる。そこで、この吸気圧センサの出力信号の脈動によ
る影響を排除する技術が、種々提案されている。例えば
、特公昭６゜−６００２５号公報には、吸気圧センサの
出力を一定のサンプリング周期でサンプリングし、この
サンプリング値を平均化（一種のフィルタ処理である）
することにより、前記脈動を排除する技術が開示されて
いる。

そして、吸気圧センサの検出信号をサンプリングする場
合には、Ａ／Ｄコンバータによりサンプリング値をデジ
タル量に変換することが行われる。

また、特に、過給機付き内燃機関にあっては、過給機を
作動さゼている期間（以下、過給域という）は、吸気管
内の圧力が通常の内燃機関よりも高くなるため、前記脈
動も大きくなる。同様に、内燃機関の回転が高回転にな
る程、舶記脈動も大きくなる。このため、大きな脈動が
発生したときには、前記吸気圧センサの検出信号の脈動
の振幅も大きくなり、前記Ａ／Ｄコンバータのビット数
を越えることがある。

そこで、このような大きな脈動が発生しても吸気管圧力
を検出可能とする技術としては、例えば、Ａ／Ｄコンバ
ータのビット数を多くしたり、特開昭５５−９５８１６
号公報に示されるように、Ａ／Ｄコンバータの入力側に
、異なるゲインの２っの増幅器を配置し、吸気圧センサ
の出力振幅が大きいときには、ゲインの低い増幅器によ
り吸気圧センサ出力を増幅してＡ／Ｄコンバータへ入力
させる技術が在る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、過給機に異常が発生して異常に大きな過
給圧が発生した場合（以下、異常域という）には、燃料
供給停止等の対応措置を講じる必要がある。このため、
前記のように、ビット数の多いＡ／Ｄコンバータを使用
することにより前記異常域における吸気圧センサ出力を
デジタル値に変換しようとすると、Ａ／Ｄコンバータの
ビット数を非常に多くしなければならず、高価かつ大形
のものになるため、コストアップの原因や装置のコンパ
クト化を妨げる原因となる。

また、前記公報に示される技術により前記異常域におけ
る吸気圧センサ出力をＡ／Ｄコンバータのビット数にマ
ツチングさせるには、増幅器のゲインを極めて小さくす
る必要があり、２つの異なるゲインの増幅器のみでは異
常域以外の吸気圧センサ出力に対しては増幅量が少なく
なり、Ｓ／Ｎ比の低下を招くことになるし、これを回避
するために、異常成用の増幅器を増設すると、部品点数
の増加によりコストアップとなり、装置の大形化にも繋
がる。

さらに、吸気圧センサ自体も、前記異常域における吸気
管圧力を検出できるように、検出範囲の広いものが必要
となり、やはりコストアップに繋がることになる。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するために、本発明は、内燃機関の吸
気管に取付けられて、吸気管内の圧力に応じたアナログ
信号を出力する吸気圧センサと、該吸気圧センサの検出
信号の脈動のピークとボトムに周期して、該検出信号を
サンプリングしてデジタル量に変換するサンプリング手
段と、該サンプリング手段により得られたデジタル量に
フィルタ処理を施して、前記脈動を排除した吸気管圧力
値を求めるフィルタ手段と、前記サンプリング手段によ
り得られた前記脈動のボトム値が、所定の異常域の判定
値以上であるか否かの判別を行う判別手段と、該判別手
段により前記サンプリング値が判定値以上であると判定
されたときには、前記フィルタ手段で得られる吸気管圧
力値に代えて、吸気管圧力が前記異常域にある旨の判別
結果を発生する判定発生手段とを具備することを特徴と
する。

（作用） 本発明は、前記のように、吸気圧センサ出力のピークと
ボトムをサンプリングして、ボトム値が所定の異常域の
判定値以上である場合には、吸気管圧力が異常域にある
旨の判定を発生するようにしたことにより、異常域にお
ける吸気圧センサ出力の全振幅をデジタル化する必要が
無くなり、従来のものよりもセンシング範囲を狭くする
ことが可能となる。これにより、Ａ／Ｄコンバータは、
異常域における吸気圧センサ出力のピーク値よりも低い
入力の変換が可能なビット数のもので十分足りる（少な
くとも、吸気圧センサ出力のボトム値のサンプリングが
可能であれば足りる）ことになり、安価なΔ／Ｄコンバ
ータを使用することができ、異なるゲインの増幅器を複
数設ける必要が無くなり、コスト低減及び装置の小形化
が可能となる。しかも、吸気管圧力の測定を必要とする
通常の運転状態の範囲では、Ａ／Ｄコンバータの変換可
能レベル全体を使用できるため、分解能が轟くなり、吸
気管圧力の検出精度が向上する。

さらに、吸気圧センサ自体の検出範囲を狭くすることが
可能なため、安価なセンサを使用することができ、コス
ト低減に寄与することができる。

（実施例） 第１図は本発明の第１実施例の構成図であり、第２図は
第１図中の制御回路１０の構成を示すブロック図である
。

エンジン１の吸気管４には、スロットルバルブ２の前に
燃料噴射用のインジェクタ３が取付けられており、スロ
ットルバルブ２の後に吸気管４内の圧力に対応するアナ
ログ信号を出力する吸気圧センサ５が取付けられている
。この吸気圧センサ５の検出信号は、マイクロコンピュ
ータ等のＣＰＵ１４を用いて構成された制御回路１０に
入力されている。

制御回路１０には、前記吸気圧センサ５の出力信号の他
、エンジン１の回転に周期したパルス信号を発生するク
ランク角センサ６の出力信号（これは、ディストリビュ
ータの点火−次信号でも良い）、エンジン１の冷却水温
を検出する水温センサ７の出力信号等が入力されている
。また、制御回路１０からは、前記インジェクタ３の燃
料噴射量の制御信号が、駆動回路１７を介して出力され
る。

前記吸気圧センサ５と水温センサ７の出力信号は、第２
図に示すように、レベル修正回路１１により制御回路１
０内で処理可能なレベルに修正された後、Ａ／Ｄコンバ
ータ１２によりサンプリングされ、かつデジタル信号に
変換されてＣＰＵ１４に入力される。また、前記クラン
ク角センサ６の出力信号は、波形整形回路１３により所
定レベルの矩形波パルス信号に整形されて、ＣＰＵ１４
へ入力される。このクランク角センサ６の出力信号は、
ピストン８の上死点と下死点に周期して発生するため、
ピストン８の上下動に伴って発生する吸気管圧力の脈動
のピークとボトムに周期した信号になる。

ＣＰＬＪ１４は、ＲＡＭ１５に入力されたデータや演算
結果等を一時記憶させ、ＲＯＭ１６内のシスデムプログ
ラムに従って、入力されたエンジン１の運転状態パラメ
ータ（吸気管圧力、冷却水温、エンジン回転数等）に基
づいてエンジン１の運転状態を判断し、この運転状態に
対応して、適切な燃料噴射量を求め、駆動回路１７へ燃
料噴ｔＩ４！ｌの制御信号を特徴する 特許請求の範囲に言うフィルタ手段は、本実施例におい
ては、ＣＰＵ１４のソフトウェア処理により構成された
デジタルフィルタである。このデジタルフィルタには、
種々の特性のフィルタが使用できるが、本実施例では、
代表的なデジタルフィルタとして、単純平均値を求める
ものを使用している。これについては、後述するフロー
チャートの説明により具体的に述べる。

第３図は、前記ＣＰＵ１４において実行される処理のう
ちの吸気圧センサ５の検出信号の処理の内容を示すフロ
ーチャートである。

ステップ３１は、前記クランク角センサ６からパルス信
号が発生したか否かを判別する処理である。このステッ
プ３１の判定がＹＥＳのときには、次にステップ３２の
処理により、Ａ／Ｄコンバータによりサンプリングされ
、かつデジタル坦に変換された吸気圧センサ５の出力が
読込まれる。この読込まれた吸気圧センサ５の検出値Ｐ
ＭＳは、瞬時における吸気管圧力であり、前記クランク
角センサ６の出力が前述したように、吸気管圧力の脈動
に周期していることから、この検出値ＰＭＳは、脈動の
ピーク値かボトム値の何れかである。

ステップ３２では、この検出値ＰＭＳを検出圧力ＰＭＮ
としてメモリに一時記憶する。

次に、ステップ３３の処理では、前記検出圧力ＰＭＮが
脈動のボトム値か否かを判断する。これ番よ、前記クラ
ンク角センサ６の出力を用いて、クランク角とピストン
８の上死点と下死点の関係から判断する。

前記検出圧力ＰＭＮが脈動のボトム値であれば、ステッ
プ３４の処理により検出圧力ＰＭＮをボトム値ＰＭＬと
してメモリに一時記憶する。また、前記検出圧力ＰＭＮ
がボトム値で無い場合には、脈動のピーク値であるから
、ステップ３５の処理により検出圧力ＰＭＮをピーク値
ＰＭＨとしてメモリに一時記憶する。

次のステップ３６では、吸気圧センサ５の出力のフィル
タ処理を行う。すなわち、このフィルタ処理は、吸気圧
センサ出力のピーク値とボトム値の単純平均を求めるデ
ジタルフィルタであり、具体的には、以下の演算を実行
する。

ＰＭＡ＝　（ＰＭＬ＋ＰＭＨ）／２ ここで、前記ステップ３２で記憶された検出圧力ＰＭＮ
がボトム値ＰＭＬであれば、演算に用いるビークｌｌ［
ＰＭＨは、前回の処理で記憶されたピーク値を用いる。

また、前記ステップ３２で記憶された検出圧力ＰＭＮが
ピーク値ＰＭＨであれば、演算に用いるボトム値ＰＭＬ
は、前回の処理で記憶されたボトム値を用いる。脈動の
ピークとボトムは必ず交りに発生するため、このような
演算により脈動のピークとボトムの平均値が求められ、
脈動成分を排除することができる。従って、この演算に
より得られた値は、脈動成分を排除した吸気管圧力ρＭ
Ａとなり、エンジン制御にこの値ＰＭＡを使用すれば、
脈動の影響を受【プずに安定した精度の良い制御が行な
える。なお、前記デジタルフィルタは、前記のように単
純平均を求めるものに限定されるものではなく、例えば
加重平均を求めたり、多数のデータから相加平均を求め
たり、その他種々のデジタルフィルタでも構成すること
ができる。

次のステップ３７では、前記ボトム値ｔ”ＭＬが所定の
異常域の判定値ＰＴを越えているか否かを判断する。こ
の判定ｆｆ１ＰＴは、過給機の異常により過給圧が異常
に高くなった場合の吸気管圧力の脈動のボトム値に設定
しである。

従って、前記ボトム値ＰＭＬが前記判定値ＰＴを越えて
いる場合には、ステップ４０の処理により異常域におけ
る制御を行う。具体的には、例えば、燃料噴射を停止さ
せたり、運転者にエンジン回転数を下げるように報知す
る等の制御動作を行う。

前記ボトム値ＰＭＬが前記判定値ＰＴよりも低い場合に
は、ステップ３８の処理により、前記ビークＩＩ　Ｐ　
Ｍ　Ｈが所定の減速域の判定値ＰＫよりも低いか否かを
判断する。この減速域の判定値ＰＫは、急激な減速によ
りスロットルバルブ２が閏じられたときの吸気管圧力の
脈動のピーク値に設定されている。

従って、前記ピーク値Ｐ　Ｍ　Ｈが前記判定値ＰＫより
も低い場合には、ステップ３９の処理により、減速域に
おける制御が行われる。具体的には、燃料噴射の停止（
フューエルカット）等の制御、動作を行う。

４　　　　そして、前記ボトムｉｌＰＭＬとピーク値Ｐ
ＭＨが両者ともに、前記判定値ＰｆとＰＫの間の値であ
る場合には、通常の運転状態にあることになり、前記ス
テップ３６で求めた吸気管圧力ＰＭＡを用いて適切な燃
料噴射量を求めて、燃料噴射ωの制御を行う。

このような制御により、本実施例では、吸気管圧力の測
定範囲を狭くすることが可能となり、Ａ／Ｄコンバータ
１２のビット数を少なくすることができ、分解能を高め
ることができる。このことを以下に、より分り易く説明
する。

第４図は、吸気管圧力ＰＭと、本実施例におけるｉｌｌ
範囲Δ１と従来例における計測範囲Ａ２どの関係を示す
図である。

図中破線Ｐ２で示す波形は、通常運転状態における最大
吸気管圧力を示し、破線Ｐ３で示す波形は、通常運転状
態における最小吸気管圧力を示す。

また、実線Ｐ１で示す波形は、異常域Ｒ１における吸気
管圧力を示し、実線Ｐ４で示す波形は、減速域Ｒ３にお
ける吸気管圧力を示す。Ｒ２で示す範囲は、吸気管圧力
を測定してエンジン制御に利用する範囲（以下、常用域
という）である。なお、図中では、異常域Ｒ１と常用［
Ｒ２が近接しているが、実際は大きく離れている。但し
、異常域の判定値ＰＴは、図に示すように・常用域Ｒ２
内に存在する０これは、異常域においては、吸気管圧力
ＰＭの脈動の振幅が非常に大きくなるため・そノピーク
値ＰＭＨが極めて大きな値となり、かつボトム値ＰＭＬ
は常用域内に達するからである・また、図中のパルス信
号Ｓは、クランク角センサ６の出力信号である。

同図に示すように、従来の計測範囲Ａ２は、異常域Ｒ１
における吸気管圧力Ｐ１のピーク値ＰＭＨ１および減速
域Ｒ３における吸気管圧力Ｐ４のボトム値ＰＭＬまで計
測する必要があるため、計測範囲が広くなる。このため
、この範囲の吸気圧センサ出力を全てデジタル変換する
ためには、Ａ／Ｄコンバータのビット数が非常に多く必
要となるし、吸気圧センサも検出範囲の広いものが必要
となる。

これに対し、本実施例の場合には、吸気管圧力ＰＭが異
常域Ｒ１にあることを、吸気管圧力ＰＭのボトム値ＰＭ
Ｌから判断し、減速域Ｒ３にあることは、ピーク値ＰＭ
Ｈから判断するため、同図に示すように、通常運転状態
における最大吸気管圧力波形Ｐ２のピーク値と最小吸気
管圧力波形Ｐ３のボトム値までの範囲が計測できれば足
りることになる。これにより、Ａ／Ｄコンバータ１２で
デジタル変換する必要のある吸気圧センサ出力の範囲が
従来よりも狭くなり、Ａ／Ｄコンバータ１２のビット数
を、従来よりも少なくすることができる。

また、吸気圧センタ５自体も、異常域における吸気管圧
力のピーク値または減速域における吸気管圧力のボトム
値までを正確に検出する必要が無いため、検出範囲が従
来よりも狭いものを使用することができる。

ここで、仮に、Ａ／Ｄコンバータ１２のビット数が、従
来のものと本実施例のものとで同じであるとすると、第
５図に示すように、Ａ／Ｄコンバータ１２の最大入力信
号レベルを、従来のものと本実施例ののとで同一にしな
ければならない（すなわら、吸気圧センサの最大出力電
圧を同一にしなければならない）。この場合、従来のも
のは、計測範囲Ａ２が本実施例のものの４測範囲Ａ１よ
りも広いため、吸気管圧力ＰＭに対する吸気圧センサ出
力電圧の変化量が少なくなる。これはすなわち、Ａ／Ｄ
コンバータのビット数が同一であれば、従来のものの方
が分解能が低いことになる。

このことは、前記従来例として挙げた、ゲインの異なる
増幅器を用いるものにおいても言えることである。すな
わち、ゲインを下げることは、計測範囲は、そのままで
、吸気圧センサ出力を圧縮することに等しいから、第５
図中のセンサ出力電圧を増幅器の出力電圧に置換えて見
れば、同一の特性となるからである。

なお、前記実施例では、減速域についても判定値ＰＫを
設けて、計測範囲Ａ１の下限を高める例を示したが、本
発明は、このような構成に限定されることはなく、異常
域の判定値ＰＴのみを有するものでも、計測範囲の削減
効果は、十分に得られる。

また、本発明は、前記実施例に限定されることはなく、
エンジンの燃料噴射量の制御装置のみならず、吸気管圧
力の検出が必要とされる制御袋はであれば、どのような
ものにでも利用できることは言うまでもない。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明は、吸気圧センサ出
力のピークとボトムをサンプリングして、ボトム値が所
定の異常域の判定値以上である場合には、吸気管注力が
異常域にある旨の判定を９発生するようにしたことによ
り、異常域における吸気圧センサ出力の全振幅をデジタ
ル化する必要が無くなり、従来のものよりもセンシング
範囲を狭くすることが可能となる。これにより、Ａ／Ｄ
コンバータは、異常域における吸気圧センサ出力のピー
ク値よりも低い入力の変換が可能なビット数のもので十
分足りる（少なくとも、吸気圧センサ出力のボトム値の
サンプリングが可能であれば足りる）ことになり、安価
なＡ／Ｄコンバータを使用することができ、異なるゲイ
ンの増幅器を複数設ける必要が無くなり、コスト低減及
び装置の小形化が可能となる。しかも、吸気管圧力の測
定を必要とする通常の運転状態の範囲では、Ａ／Ｄコン
バータの変換可能レベル全体を使用できるため、分解能
が高くなり、吸気管圧力の検出精度が向上する。

さらに、吸気圧センサ自体の検出範囲を狭くすることが
可能なため、安価なセンサを使用することができ、コス
ト低減に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は第１図中
の制御回路の構成を示すブロック図、第３図は第２図中
のＣＰＵにおいて実行される処理のうちの吸気圧セ、ン
サ出力の処理の内容を示すフローチャート、第４図は吸
気管圧力と従来例における計測範囲および前記実施例に
おける計測範囲を比較して説明するための波形図、第５
図は従来例と前記実施例における吸気圧センサの出力電
圧と吸気管圧力との関係を示す特性図である。 １・・・・・・エンジン ４・・・・・・吸気管 ６・・・・・・クランク角センサ １０・・・制御回路 １２・・・Ａ／Ｄコンバータ Ｐ　Ｍ　Ｈ・・・ピーク値 ＰＭＬ・・・ボトム値 ＰＴ・・・・・・異常域の判定値 ＰＫ・・・・・・減速域の判定値

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の吸気管に取付けられて、吸気管内の圧力に応
   じたアナログ信号を出力する吸気圧センサと、 該吸気圧センサの検出信号の脈動のピークとボトムに周
   期して、該検出信号をサンプリングしてデジタル量に変
   換するサンプリング手段と、該サンプリング手段により
   得られたデジタル量にフィルタ処理を施して、前記脈動
   を排除した吸気管圧力値を求めるフィルタ手段と、 前記サンプリング手段により得られた前記脈動のボトム
   値が、所定の異常域の判定値以上であるか否かの判別を
   行う判別手段と、 該判別手段により前記サンプリング値が判定値以上であ
   ると判定されたときには、前記フィルタ手段で得られる
   吸気管圧力値に代えて、吸気管圧力が前記異常域にある
   旨の判別結果を発生する判定発生手段とを具備すること
   を特徴とする吸気管圧力計測装置。