JPH04287848A - 電子制御燃料噴射システム - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】電子制御燃料噴射システムを用い
た内燃機関における吸入空気量の計測方法の改良に関す
る。とくに熱線式空気流量センサを使用するシステムを
対象とする。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関、とくにガソリンを主燃料とす
る内燃機関においては良好な燃焼状態を保つため空気量
と供給燃料との比、いわゆる空燃比を１４・７前後の重
量比に保持するよう制御することが必要である。このた
め、吸入空気量を正しく計測し、必要な燃料の量を正し
く噴射することが要求されるが、これらの作動機器であ
る空気流量計や燃料噴射弁の特性は種々の要因によって
多少変化する。

【０００３】すなわち製造時の寸法誤差，構成素子の特
性のばらつきなどに起因する。これらの誤差にもとづく
空燃比の変動を補正するため、従来から空燃比センサに
よりフィードバック制御が行われている。例えば特許公
告Ｎｏ．６３−５８２５５　号空燃比制御方法などが知
られている。

【０００４】従来の技術では、排気ガスをもとにフィー
ドバック制御を行い作動機器の累積誤差の影響を吸収し
ているが、空燃比センサの作動範囲には限度があり、こ
の限度を越えてはフィードバック制御が出来ない。この
ため各作動機器の誤差範囲を各々小さくしなければなら
なかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明では電子制御燃
料噴射システムのうち吸入空気量の計測に熱線式空気流
量センサ（以下熱線センサと称す）を使用するシステム
を対象としている。この熱線センサは空気の流れの中に
設置された熱線から奪われる熱量を電気的に補償させる
よう制御されたときの電圧により、吸入空気量を検出す
る原理であるが、センサの検出部である熱線は、吸入空
気の抵抗とならないように小さくしなければならず、次
のような問題がある。

【０００６】熱線センサの出力は空気量の４乗に比例す
るので、内燃機関の空気吸入管の中の突起や、内燃機関
の回転に伴う吹き返しなどにより生じる局部的な空気流
の乱れの影響を受け、センサ出力もそのまま乱れる。

【０００７】そして、絞り弁が全開近くになると出力変
動値の振幅は、センサ出力値の１０％以上にも達するこ
とがあるが、前に述べたフィードバック制御は一般的に
絞り弁の全開となるような領域では、制御が中止されて
いるのでセンサ出力の変動の影響を吸収することが出来
ない。このセンサ出力値の変動は燃料噴射量の変動、す
なわち空燃比の変動となって現れることになり、内燃機
関の回転変動や出力変動をもたらすことになり好ましく
ない。

【０００８】また内燃機関の空気吸入管は合成樹脂など
でつくられることが多く、成形時のバリなどの小突起が
残り、さらに運転中の振動などによる変形の影響を受け
るなど使用中の特性の変化などが生じる。

【０００９】このような熱線センサを用いる場合は、出
力変動の影響を最小限にすることが必要である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では、熱線センサ
の出力値に、内燃機関の回転数と絞り弁の開度とによっ
て定まる値の定数を加算した合計出力値により、燃料噴
射量を算出する方式を提案する。

【００１１】

【作用】内燃機関の吸入空気量は運転条件、すなわち回
転数、吸入負圧および出力トルクにより定まることが一
般に知られている。そして内燃機関の制御は各回転数、
吸入負圧において予め定められた空燃比、点火時期とな
るよう設定されるので、出力トルクは自ずから決定され
ることになる。このため回転数が定まれば吸入空気量は
吸入負圧すなわち絞り弁開度に比例すると考えてよい。

【００１２】本発明では、上に述べた回転数，絞り弁開
度とから求めた値と熱線センサ出力値との合計値をもと
に吸入空気量を算出する。

【００１３】両者の値を適当値に案分するように設定す
ることにより、熱線センサの出力変動の影響を抑え、燃
料噴射量の変動を低減させることが可能となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図によって説明する
。図２および図３において空気はエアクリーナ１の入り
口部２から入り、空気流量計３に導かれる。この空気流
量計には熱線式空気流量センサが使用される。

【００１５】この空気は、接続されたダクト４，空気流
量を制御する絞り弁を有するスロットルボディ５を通り
、コレクタ６に入る。ここで、空気は内燃機関７と直結
する各吸気管８に分配され、シリンダ内に吸入される。 一方、燃料は燃料タンク９から燃料ポンプ１０で吸引，
加圧され燃料ダンパ１１，燃料フィルタ１２，インジェ
クタ１３，燃圧レギュレータ１４が配管されている燃料
系に供給される。

【００１６】燃料は、前記レギュレータ１４により一定
圧力に調圧され、吸気管８に設けられたインジェクタ１
３から前記吸気管８内に噴射される。

【００１７】また前記熱線式空気流量センサ３からは、
吸入空気量を検出する信号が出力され、この出力は、コ
ントロールユニット１５に入力されるようになっている
。前記スロットルボディ５には絞り弁の開度を検出する
スロットルセンサ１８がとりつけられており、このセン
サからの信号も、コントロールユニット１５に入力され
るようになっている。

【００１８】内燃機関７の本体には、冷却水温を検出す
るための水温センサ２０が取り付けられており、このセ
ンサからの信号も、同様にコントロールユニット１５に
入力されるようになっている。ディスト１６には、クラ
ンク角センサが内蔵されており、噴射時期や点火時期の
基準信号および回転数を検出する信号が出力され、前記
コントロールユニット１５に入力されるようになってい
る。

【００１９】空燃比センサ１９は、内燃機関７から排出
される排気ガスの濃度に応じた信号を出力し、この信号
も同様にコントロールユニット１５に入力されるように
なっている。前記コントロールユニット１５は、図３に
示すように、ＭＰＵ，ＲＯＭ，Ａ／Ｄ変換器，入力回路
を含む演算装置で構成され、前記熱線式空気流量センサ
３の出力信号やディスト１６の出力信号等により所定の
演算処理を行い、この演算結果である出力信号により前
記インジェクタ１３を作動させ、必要な量の燃料が各吸
気管８に噴射されるようになっている。

【００２０】また図１において制御の流れを説明する。 ステップ１００１においてディスト１６に内蔵されたク
ランク角センサの出力により回転数を読みとり、ステッ
プ１００２においてスロットルセンサ１８の出力により
、絞り弁の開度を読みとる。

【００２１】

【表１】

【００２２】ステップ１００３においてこれらの回転数
Ｎおよび絞り弁開度ＴＶから表１の該当領域（回転数，
絞り弁開度）での設定値ＱＡ２を読みとる。つぎにステ
ップ１００４において熱線式空気流量センサ（以下熱線
センサと称す）の出力Ｑａ１を読みとり、ステップ１０
０５においてＡ／Ｄ変換器によりデジタル変換した値を
ＱＡ１とする。

【００２３】つぎにステップ１００６において上述のＱ
Ａ１とＱＡ２と加算してＱＡとし、ステップ１００７に
より燃料噴射パルス幅ＴＰを算出する。算出は次式によ
る。

【００２４】

【数１】

【００２５】ここでＫ１：熱線センサ３，インジェクタ
１３などの特性によって定められる定数。つぎに空燃比
センサ１９の信号によりフィードバック制御を行った結
果の制御値ＡＬＰＨＡを用いてステップ１００８でＴＰ
値を補正する。補正後の燃料噴射パルス幅Ｔ１の算出は
次式による。

【００２６】

【数２】

【００２７】ここでＫ２：水温や内燃機関の負荷状態に
応じて空燃比を補正する定数。

【００２８】Ｋ３：インジェクタ１３の動作特性、主と
して動作遅れを補償する補正係数。

【００２９】ＡＬＰＨＡ：０を中心値とし、空燃比セン
サ１９の信号によりフィードバック制御を行った結果の
制御値で、空燃比が制御目標値（通常１４・７に設定さ
れる）より大きい場合（混合気が薄い場合）は正の値と
し、逆の場合すなわち混合気が濃い場合は、負の値をと
るものとする。

【００３０】これらの制御による効果の例を図４および
図５によって説明する。熱線センサ３の出力Ｑａ１は、
回転数一定の場合であっても常に変動していることは既
に述べたとおりである。中心値に対しΔＱＡの変動は数
１から明らかな如くＴＰ値の変動をもたらし、最終的な
補正後の燃料噴射パルス幅Ｔ１にも影響するので好まし
くない。Ａ／Ｄ変換後の値ＱＡ１にＱＡ２を加算した結
果を図５に示すが、合計値に対する変動値ΔＱＡの影響
が低減されることがわかる。

【００３１】さらに、燃料噴射パルス幅ＴＰの算出の基
本となるＱＡ値に対するＱＡ１とＱＡ２との構成比を変
えることにより変動値ΔＱＡの影響が変化することは言
うまでもない。

【００３２】本発明の応用実施例を図６から図１０にお
いて説明する。内燃機関の運転条件を一定にしたときの
熱線センサ３の出力と、フィードバック制御を行った結
果の制御値ＡＬＰＨＡをもとに、ＱＡ１とＱＡ２との構
成比を変える制御である。これにより熱線センサ３の出
力が基準値からずれている場合や、内燃機関が高地など
で運転される場合の補正を行おうとする例である。

【００３３】図６において、ステップ２００１で暖機状
態かを判定する。一定に冷却水温摂氏８０度、排気ガス
温度摂氏３５０度程度に達した状態を判定の基準とする
。つぎにステップ２００２およびステップ２００３によ
り、内燃機関の運転状態が安定した状態にあるかを判定
する。通常無負荷で絞り弁が全閉状態のいわゆるアイド
ル回転時を判定の基準とする。ステップ２００４の判定
値ＡＬＰＪＧは次の式により算出する。

【００３４】

【数３】

【００３５】図６のステップ２００４において、判定値
ＡＬＰＪＧが表２の範囲１内にあるときは、つぎのステ
ップ２００５およびステップ２００６において、熱線セ
ンサ３の出力ＱＡ１の最大，最小値を記録する。この最
大，最小値はコントロールユニット１５に電源が供給さ
れている間、より大きな値またはより小さな値が生じた
とき常に更新される。電源供給が絶たれた時は初期値設
定され、その後の運転状態により順次更新される。

【００３６】次にステップ２００７により、記録された
最大，最小値が予め設定された基準値の範囲内であれば
、熱線センサ３の出力は正常と判定しＦＬＡＧ１，ＦＬ
ＡＧ２　をともに消去する。

【００３７】図７においてステップ２００９からステッ
プ２０１８により、ＦＬＡＧ１またはＦＬＡＧ２を立て
たり、または消去を行う。ステップ２０１２およびステ
ップ２０１７において、ＦＬＡＧが消去される状態は熱
線センサ３の出力は正常であり、他の機器例えばインジ
ェクタなどの誤差があることを表す。

【００３８】

【表２】

【００３９】図８においては、上述の数３によるＡＬＰ
ＪＧが表２の範囲３を超える場合にステップ２０１９に
より機器異常表示を行わせる。

【００４０】図９においてＦＬＡＧ１，ＦＬＡＧ２がと
もに立っていない時は、ステップ３００１からステップ
３０１１に至る制御の流れは図１に示すステップ１００
１からステップ１００９に至る流れと同一である。

【００４１】ＦＬＡＧ１またはＦＬＡＧ２が立っている
ときは、図１０に示されるステップ３０１２からステッ
プ３０２２に示す如く制御される。ＦＬＡＧ１が立って
いるときはステップ３０１２からステップ３０１５まで
、表３の補正値Ａ，Ｂにより補正を行い、またＦＬＡＧ
２が立っているときは、表４の補正値Ｅ，Ｆにより補正
を行う。ステップ３０２０からステップ３０２２に至る
制御の流れは図１のステップ１００７からステップ１０
０９に至る流れと同一である。

【００４２】

【表３】

【００４３】

【表４】

【００４４】ＦＬＡＧ１が立っているときは、熱線セン
サ３の出力が正規値から、ずれ量が一定範囲内で小さい
場合を対象としており、加算値ＱＡに占めるＱＡ１の割
合をＱＡ２の割合よりも小さくするよう定数Ａ，Ｂを設
定する。

【００４５】ＦＬＡＧ２が立っているときは、熱線セン
サ３の出力のずれが大きく、過去にＦＬＡＧ１が立った
か、あるいはＦＬＡＧ１，ＦＬＡＧ２がともに消去され
た経緯回数などを記録し、この記録とＦＬＡＧ２とから
内燃機関が高地条件で運転されているかが判定される。 高地条件で運転されていると判定されるときは、加算値
ＱＡに占めるＱＡ１の割合をＱＡ２の割合よりも大きく
するよう定数Ｅ，Ｆを設定する。

【００４６】

【発明の効果】熱線センサ３の出力ＱＡ１が変動しても
、定数ＱＡ２を加算することにより、燃料噴射パルス幅
ＴＰ値の変動を低減させることが可能となるので、内燃
機関の運転状態の変動が低減されることになる。

【００４７】また変動値が低減されるので、その低減割
合に相当する分だけ熱線センサの特性の誤差許容範囲を
拡大することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す制御の流れ図である。

【図２】本発明の一実施例を示すシステム構成図である
。

【図３】本発明の一実施例を示すシステム構成で図２の
機器とコンピュータとの関係を示す図である。

【図４】熱線センサ出力の例を示す図である。

【図５】本発明の一実施例による吸入空気量算出のため
の基準入力を示す図である。

【図６】本発明の実施例の応用例を示す制御の流れ図で
ある。

【図７】図６に続く制御の流れ図である。

【図８】図６に続く制御の流れ図である。

【図９】図６から図８の結果により制御される制御の流
れ図である。

【図１０】図９に続く制御の流れ図である。

【符号の説明】

３…熱線式空気流量センサ、１６…クランク角センサ、
１８…スロットルセンサ、１９…空燃比センサ、２０…
水温センサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱線式空気流量センサを設置し吸入空気量
   を計測し、排気管部に設けられた空燃比センサの出力に
   より空燃比フィードバック制御を行う電子制御燃料噴射
   システムを使用した内燃機関において、熱線式空気流量
   センサの出力値に、内燃機関の回転数と絞り弁の開度と
   によってマトリックス状に設定された定数表から該当す
   る条件（回転数，絞り弁開度）の定数を加算した合計出
   力値を算出し、その合計値から算出した吸入空気量を基
   準として燃料噴射量を算出することを特徴とする電子制
   御燃料噴射システム。
2. 【請求項２】請求項１において、基準点として定められ
   た回転数、絞り弁開度における熱線式空気流量センサの
   出力値が予め定められた値に対して差を生じた時、その
   差の値に応じて定まる定数値Ａ，Ｂのうち定数Ａを熱線
   式空気流量センサの出力値に乗じ、その乗算値Ｃと、内
   燃機関の回転数と絞り弁の開度とによってマトリックス
   状に設定された定数表から該当する条件（回転数，絞り
   弁開度）の定数に前記の定数Ｂを乗じ、その乗算値Ｄと
   から、乗算値Ｃと乗算値Ｄとを加算した合計出力値を算
   出し、その合計値から算出した吸入空気量を基準として
   燃料噴射量を算出することを特徴とする電子制御燃料噴
   射システム。
3. 【請求項３】請求項１において、基準点として定められ
   た回転数、絞り弁開度における空燃比フィードバック制
   御値が予め定められた値に対して差を生じた時、その差
   の値に応じて定まる定数値Ｅ，Ｆのうち定数Ｅを熱線式
   空気流量センサの出力値に乗じ、その乗算値Ｇと、内燃
   機関の回転数と絞り弁の開度とによってマトリックス状
   に設定された定数表から該当する条件（回転数，絞り弁
   開度）の定数に前記の定数Ｆを乗じ、その乗算値Ｈとか
   ら、乗算値Ｇと乗算値Ｈとを加算した合計出力値を算出
   し、その合計値から算出した吸入空気量を基準として燃
   料噴射量を算出することを特徴とする電子制御燃料噴射
   システム。