JPH01318938A - 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、内燃機関の各種制御バラス〜りとして用い
られる吸気管圧力を計測するための装置に関するもので
ある。

〈従来の技術〉 一般に内燃機関の吸気管圧力は、例えばインジェクタの
制御、点火時期制御あるいは排気速流などの種々のＩＩ
Ｊ　ｍパラメータとして用いられている。

ところが、吸気管圧力は内燃機関におりるピストンの吸
排気動作に応じて脈動するため、吸気圧センサによって
検出した吸気管圧力の検出値をそのまま内燃機関の制御
パラメータとして用いても制御が不安定になる。

そこで、前記吸気圧センサからの出力信号に対する吸気
管圧力の脈動の影響を排除するために、これまでも種々
の技術が提案されている。

例えば、特開昭６０−６１６３８号公報には、吸気管圧
力の脈動周期の１７２周期でサンプリング信号を発生さ
せ、この信号に同期して吸気管圧力を検出し、こうして
検出された複数個の検出値を平均化して吸気管圧力の計
測値とする技術が開示されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 前記公報で開示されている計測手段によって吸気管圧力
を計測した場合、吸気管圧力の検出値と計測値との関係
は例えば第５図で示すような結果となる。すなわち、第
５図のｇＡｉｔＡで示されている定常時から領域Ｂで示
されている過渡時に移行したとぎ、この領域Ｂで示され
ている過渡状態では複数個の検出値を平均化することで
得られる計測値と、現実の検出値との間に大きな開きが
生じる。そして、この計測値が現実の検出値に近づくま
でに時間的な遅れが発生する。この結果、過渡時におい
ては吸気管圧力の計測値に応答遅れが生じ、内燃機関の
安定した制御が困難となる。

なお、第５図で示されている吸気管圧力の計測値は、吸
気管圧力の脈動の１７２周期で検出した四個の検出値を
相加方式で平均化した場合を示している。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、上記の課題を解決するために次のように構成
している。

すなわち、内燃機関の吸気管圧力を検出する吸気圧セン
サと、吸気管圧力の脈動（以下「吸気脈動」ともいう）
周期を検出する周期センサと、前記吸気圧センサ及び周
期センサからそれぞれ出力される検出信号に基づいて吸
気管圧力を所定の脈動周期毎にサンプリングするサンプ
リング手段と、このサンプリング手段によって得られる
吸気管圧力の検出値と過去の検出値とを相加平均処理し
て平均値を演算する第一デジタルフィルタと、この平均
値と前回の平均値どの変化値を演紳する変化値演算手段
と、この変化値が予め設定された基準値より小さいとき
に前記第一デジタルフィルタによって得られた平均値と
過去のデータとを平均化する第二デジタルフィルタと、
この第二デジタルフィルタで得られた平均値を計８ＩＶ
１とする第一計測値演算手段と、前記変化値が基準値以
上のときに前記第一デジタルフィルタによって得られた
平均値をそのまま計測値とする第一計測値演算手段とを
備えている。

く作　用〉 上記の構成によれば、所定の脈動周期毎にサンプリング
される吸気管圧力の検出値を第一デジタルフィルタによ
って平均化する。そして、定常時はこの第一デジタルフ
ィルタによって平均化された平均値をさらに第二デジタ
ルフィルタによって平均化して吸気管圧力の計測値とす
る。また、過渡時は第一デジタルフィルタによって得ら
れた平均値をそのまま吸気管圧力の計測値とする。

これにより、定常時での吸気管圧力は吸気脈動が除去さ
れた状態で計測され、かつ過渡時には計測値の応答遅れ
が防止される。

しかも、吸気管圧力の検出値は前記第一デジタルフィル
タによって相加平均の処理が行われ、この相加平均によ
って得られた平均値と前回のデータである平均値との差
によって定常か過渡かの判別を行っているため、吸気脈
動が大きい場合での定常と過渡との判定ミスが防止され
る。また、このように相加平均の処理によれば、少ない
データで定常か過渡かの判定が可能となり、この判定ま
での時間が短縮される。

く実茄例〉 次に本発明の実施例を第１図〜第４図によって説明する
。

まず、車両用内燃機関（エンジン）の吸気管圧力計測装
置を概略的に表した第３図、この第３図に示されている
制御ユニット３０のブロック図を表した第４図において
、内燃機関のシリンダ１０内に通じる吸気管１２は、ス
ロットルバルブ１４及びこのスロットルバルブ１４の上
流側において燃料噴射用のインジェクタ１６を備えてい
る。また、吸気管１２にはスロットルバルブ１４の下流
側における吸気管圧力を検出し、これに対応する電気信
号（アナログ信号）を出力する吸気「センサ１８が取付
けられている。

一方、前記シリンダ１０の一部には、吸気管バカの脈動
（吸気脈動）の周期を検出するための周期センサとして
用いたクランク角センサ２０が取付けられている。周知
のように吸気管圧力には内燃機関の回転円ＷＡ（ピスト
ンの吸排気周期）に対応した脈動が生じるのであるから
、クランク角の変化を一定角毎に検出すれば、吸気脈動
の周期を検出することができるのである。

らなみに四気筒四サイクルの内燃機関においてクランク
角の変化を９０’毎に検出すれば、吸気脈動は１７２周
期毎に検出され、本実施例ではこの検出方式を採用して
いる。

なお、このクランク角センサ２０の出力信号は、ディス
トリビュータの点火−次信号に代えることも可能である
。

前記制御ユニット３０は第４図で示すようにマイクロコ
ンピュータなどのＣＰＵ３２を用いて構成されてれいる
。そして、前記吸気圧センサ１８からの出力信号は、第
４図で示すレベル修正回路３４によってこの制御ユニッ
ト３ｏ内での処理が可能なレベルに修正されたのち、Ａ
／Ｄコンバータ３６によってサンプリングされ、かつデ
ィジタル信号に変換されてＣＰＬＪ３２に入力される。

−方、前記クランク角センサ２０からの出力信号は波形
整形回路３８によって所定レベルの矩形波パルス信号に
整形されたのち、前記ＣＰＬＪ３２に入力される。

前記ＣＰＵ３２はここに入力されるデータや演筒結果な
どをＲＡＭ４０に一時記憶させ、かつＲＯＭ４２内のシ
ステムプログラムにしたがって内燃機関の運転状態を判
断する。そして、このｃＰＬＪ３２はその判断によって
得られた運転状態に対応して適正な燃料噴射量を求め、
第４図で示すインジェクタ１６の駆動回路４４に対して
燃料噴射量の制御信号を出力する。

なお、内燃機関の運転状態は前記吸気圧センサ１８及び
クランク角センサ２０からのそれぞれの出力信号の他に
、シリンダ１ｏの冷却水の温度を検出する水温センサか
らの出力信号もデータの一つとして用いられるのが四通
である。しかし、このデータは吸気管圧力の計測装置と
しては直接的な関連がないため、水温センサからの出力
信号に基づ＜ＣＰＵ３２の制御については省略する。

さて、前記ＣＩ）　Ｕ　３２に、よるソフトウェア処理
の内容を第１図のフローチャートで示している。

このフローチャートで示す処理は、第４図で示す前記Ａ
／Ｄコンバータ３６のサンプリング周期に同期し、かつ
このＡ／Ｄコンバータ３６のサンプリング時にスタート
する一種の割込み処理である。

そこで、第１図の７０−ヂヤートにしたがってその処理
を説明する。まず、前記Ａ／Ｄコンバータ３６により、
吸気脈動の１７２周期毎に吸気圧セン＋ｊ１８から出力
される信号のサンプリングが行なわれると、これをディ
ジタル化した吸気管圧力の検出値が前記ＣＰＬＪ３２に
読込まれ、第１図で示すステップ６１の処理により、吸
気管圧力の検出ｆｔ１Ｐ　Ａ　Ｄとして一時記憶される
。

このステップ６１の処理を記憶している前記ＲＯＭ４２
の領域と、このステップ６１を実行する前記ＣＰＬＪ３
２とが主体となってサンプリング手段が構成されている
。

次にステップ６２の処理により、前記ステップ６１で読
込まれた検出値ＰＡＤを比較的小さなフィルタ定数にて
平均化し、平均値ＰＡＶを演幹する。すなわち、本実施
例ではこのステップ６２において現在の検出値ＰＡＤと
前回の検出値ＰＡＤ１とをデータとして２相加平均を行
なっている。

このステップ６２の処理を記憶している前記ＲＯＭ４２
の領域と、このステップ６２を実行する前記ＣＰＵ３２
とが主体となって第一デジタルフィルタが構成されてい
る。

引続いてステップ６３の処理により、前記ステップ６２
で求められた平均値ＰＡＶと曲回のフィルタ処理によっ
て求められた平均値ＰＡＶ１との変化値ＤＬＰを ＤＬＰ＝ＰＡＶ−ＰＡＶｌ の演算によって算出する。このステップ６３の処理を記
憶【ノている前記ＲＯＭ４２の領域と、このステップ６
３を実行する前記ＣＰＵ３２とが主体となって変化値演
算手段が構成されている。

前記変化値ＤＬＰを演算したのち、ステップ６４の処理
により、この変化値ＤＬＰと予め設定された基準値ＰＴ
Ｒとを比較し、変化（ａＤＬＰが基準値ＰｒＲ以上であ
るか否かの判断、つまりＤＬＰ≧ＰＴＲ？ の判断を行なう。

さて、吸気管圧力の変動をクランク角麿との関係で表し
た第２図において、内燃機関の運転状態が領域Ａあるい
は領ｂＸＣで示す定常時にある場合には、ステップ６４
の処理において変化値ＤＬＰは基準１ｉｆｍＰＴＲより
小さいと判断される。これに対し、内燃機関の運転状態
が第２図において領域Ｂで示す過渡時にある場合には、
ステップ６４の処理において変化値ＤＬＰは基準値ＰＴ
Ｒ以上であると判断される。

内燃機関の運転状態が定常時にある場合には、前記ステ
ップ６４の判断によってステップ６５に進み、このステ
ップ６４において前記ステップ６２で求められた平均値
ＰＡＶをさらに平均化して計ｉ１１植Ｐを演算処理する
　−Ｊ’なわち、本実施例においては前記ステップ６２
で求められた今回の平均値ＰＡｖと前回の処理によって
求められた計測値Ｐ１とをデータとした加重平均を行な
っている。

このステップ６５の処理を記憶している前記ＲＯＭ４２
の領域と、このステップ６５を実行する前記ＣＰＵ３２
とが主体となって第二デジタルフィルタと、この第二デ
ジタルフィルタで得られた平均値を計測値Ｐとする第一
計測値演算手段とが構成されている。

内燃機関の運転状態が第２図の領域Ｂで示す過渡時にあ
る場合には、前記ステップ６４の判断によってステップ
６６に進み、このステップ６６において前記ステップ６
２で求められた平均１ｍ　Ｐ　Ａ■をそのまま計Ｓ値Ｐ
とする処理が行なわれる。

なお、このステップ６６の処理を記憶している前記ＲＯ
Ｍ４２の領域と、このステップ６６を実行Ｊる前記ＣＰ
Ｕ３２とが主体となって第一計測値演算手段が構成され
ている。

前記ステップ６５あるいはステップ６６によって計測１
ｉＩＩＰを求めることにより、第２図から明らかなよう
に領１４Ａ、Ｃで丞す定常時の吸気管ＩＥ力は、その吸
気脈動が除去された状態で計測される。

また、領域Ｂで示す過渡時には吸気管圧力の検出値に対
する計測値の応答性が高められる。

さて、前記ステップ６５あるいはステップ６６によって
計測値Ｐを求めるための演算処理が終了したのちは、定
常時及び過渡時いずれの場合においても前記ＣＰＵ３２
による次回の処理に備えてステップ６７．６８の処理が
行なわれる。

つまり、ステップ６７においては前記ステップ６１で読
込まれた今回の検出（６Ｐ　Ａ　ＤをＰＡＤｌに置き換
え、かつステップ６５あるいはステップ６６で求められ
た今回の計測値ＰをＰｌにそれぞれ置き換えておく。ま
た、ステップ６８においてはステップ６２で求められた
今回の平均（ｌｆＩ　Ｐ　Ａ　ＶをＰＡＶＩに置き換え
ておく。これらの処理によって吸気管圧力の計測のため
の処理を終了する。

以上のようにステップ６２におけるフィルタ処理として
２相加平均を用いることで、吸気脈動の大きな変動を少
ないデータで低減することが可能となる。なお、このス
テップ６２のフィルタ処理に加重平均方式を採用すると
、その処理に必要なデータ数が増加し、前記ステップ６
４による定常か過渡かの判定処理を行なうまでの時間的
な遅れが生じ易い。したがって、本実施例のように第一
デジタルフィルタとしては相加平均方式を採用し、第二
デジタルフィルタとしては加重平均方式を採用するのが
効果的である。

ただし、第二デジタルフィルタの平均化手段としては加
重平均方式に代えて２相加平均方式あるいは４相加平均
方式を採用することも可能である。

また、この第二デジタルフィルタの平均化手段として本
実施例のように加重平均方式を採用した場合において、
そのデータ数（フィルタ定数）を増やすことはもちろん
可能である。

〈発明の効果〉 本発明は、所定の脈動周期毎にサンプリングされる吸気
管圧力の検出値を第一デジタルフィルタによって平均化
し、定常時はこの第一デジタルフィルタによって平均化
された平均値をさらに第二デジタルフィルタによって平
均化して吸気管圧力の計測値とし、過渡時は第一デジタ
ルフィルタによって得られた平均値をそのまま吸気管圧
力の計測値とすることで、定常時での吸気管圧力は吸気
脈動が除去された状態で計測され、かつ過渡時には計測
値の応答性が高められる。これにより、内燃機関の運転
状態の変化に伴って吸気管圧力が大ぎく変動しても、常
に安定した内燃機関制御を行うことができる。

しかも、本発明では吸気管仕力の検出値を前記第一デジ
タルフィルタによって相加平均処理したのち、この相加
平均によって得られた平均値と前回の平均値との差によ
って定常か過渡かの判別を行っているので、吸気脈動が
大きい場合でも定常と過渡との判定ミスが防止され、定
常時の吸気脈動が効果的に除去されるとともに、少ない
データで定常か過渡かの判定が可能となり、この判定ま
での時間的な遅れも１０１！されるといった利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の実施例を示し、第１図はＣＰ
Ｕによって実行される吸気管圧力の計測処理内容を示す
フローチャート、第２図は吸気管圧力の検出値と計測値
との関係を表した特性グラフ、第３図は内燃機関の吸気
管圧力計測装置を概略的に表した構成図、第４図は第３
図に示されているＩＩ　６１１ユニツトの構成を表した
ブロック図である。第５図は従来技術において吸気管圧
力の検出値と計測値との関係を表した特性グラフである
。 １８・・・吸気圧センサ ２０・・・周期センサ（クランク角センサ）ＰＡＤ・・
・検　出　値 ＰＡＶ・・・平　均　値 ＤＬＰ・・・変　　化　　値 ＰＴＲ・・・基　　準　　値 Ｐ・・・計　　測　　値

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の吸気管圧力を検出する吸気圧センサと、 吸気管圧力の脈動周期を検出する周期センサと、前記吸
   気圧センサ及び周期センサからそれぞれ出力される検出
   信号に基づいて吸気管圧力を所定の脈動周期毎にサンプ
   リングするサンプリング手段と、 このサンプリング手段によつて得られる吸気管圧力の検
   出値と過去の検出値とを相加平均処理して平均値を演算
   する第一デジタルフィルタと、この平均値と前回の平均
   値との変化値を演算する変化値演算手段と、 この変化値が予め設定された基準値より小さいときに前
   記第一デジタルフィルタによつて得られた平均値と過去
   のデータとを平均化する第二デジタルフィルタと、 この第二デジタルフィルタで得られた平均値を計測値と
   する第一計測値演算手段と、 前記変化値が基準値以上のときに前記第一デジタルフィ
   ルタによつて得られた平均値をそのまま計測値とする第
   二計測値演算手段とを備えた吸気管圧力計測装置。