JPS58176423A - 内燃機関の燃料供給量制御装置 - 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】 ・・本発明は内燃機関の燃料供給量を吸気管゛肖絶対午
力を含り運転状態ノリ、メータに応じて制御する装置に
関する。

機関の回転速度及び吸気管内絶対圧力を検出し、これら
の検出値に応じて燃料噴射弁の基本Ｉ！ｌｊ射・平ルス
幅を求め、さらに他め運転状態パラメータ、゛例えば排
気ガス中の酸素成分濃度、浴却水温度、吸気温度、加速
度合等を表わす・母うメータ、に比じてこの基本噴射パ
ルス幅を補正し、その補正した噴射・９ルス幅に応じて
実際に供給される燃料量を調整するようにした燃料供給
量制御技術は良く知られている。吸気管内絶対圧力を測
定して燃料供給量を制御する場合、圧力測定値に応じて
そのまま燃料供給量の計算を行うと機関加速時に燃料量
の過少供給、機関減速時に燃料−の過多供給が行われて
しまう恐れがある。これは、吸気管内圧力が機関の過渡
的な運転に対して応答遅れを本質的ｒ有するためである
。例えば、スロットル弁を急激に開いた場合、吸気管内
絶対圧力は、空気が実際に燃焼室に入った後に上昇する
。このため、過渡時にはどうしても燃料供給量の応答遅
れが発生する。

従って本発明は、上述した問題点を解消するものであり
、本発明の目的は、吸気管内絶対圧力を検出して燃料供
給量を制御する場合に、過渡時にも運転状態に見合った
正しい燃料量を供給することができる燃料供給量制御装
置を提供することにある。

上述の目的を達成する本発明の特徴は、内燃機関の吸気
管内絶対圧力を検出し該検出した圧力を表わす電気信号
を発生する圧力検出手段と、該圧力検出手段からの電気
信号の過渡変化時に、該電気信号に対してオーバーシュ
ート成分を付加する手段と、吸気管内絶対圧力と機関に
供給すべき燃料量との望ましい関係をマッグとして記憶
する記憶手段と、オーバーシュート成分付加後の前記電
気信号から機関に供給すべき燃料量を前記記憶手段の前
記マッグを用いて算出する演算手段と、該演算手段ｒよ
って誘出された燃料量に応じて機関に実際に供給する燃
料量を調量する手段とを備え、前記記憶手段の前記マツ
プには大気用以上の吸気管内絶対圧力に対応する供給燃
料量の関係についても用意されていることにある。

以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図には本発明の一実施例として、電子制御燃料噴射
式内燃機関の一例が概略的に表わされている。同図にお
いて、１０は機関本体、１２は吸気通路、１４は燃焼室
、１６は排気通路をそれぞれ表わしている。図示しない
エアクリーナを介して吸入される吸入空気の流量は、図
示しないアクセルペダルに連動するスロットル弁１８に
よって制御される。スロットル弁１８を通過した吸入空
気はサージタンク２０及び吸気弁２２を介して燃焼室１
４に導かれる。

スロットル弁１８の下流の吸気通路１２、例えばサージ
タンク２００部分、には、吸気管内絶対圧力を検出して
その検…値に対応する電圧を発生する田カセンサ２４１
Ｃ連通する圧力取出しポート２４＆が開口している。こ
の圧力センサ２４の出力電圧は、線２６を介して制御回
路２８に送シ込まれる。

燃ｌ／；４噴射弁３０は、実際には各気筒毎に設けられ
ておシ、線３２を介して制御回路２８から送シ込まれる
電気的な駆動ｉＪ？ルスに応じて開閉制御せしめられ、
図示しない燃料供給系から送られる加田燃刺を吸気弁２
２近傍の吸気通路１２内に間欠的に噴射する。

燃焼室１４内で燃焼した後の排気ガスは排気弁３４及び
排気通路１６を介して、さらに触媒コンバータ３６を介
して大気中に排出される。

ディストリビュータ３８内に設けられたクランク角セン
サ４０．４２からは、図示しないクランク軸が３０°、
３６０°回転する毎にパルス信号がそれぞれ出力され、
クランク角３０’毎のパルス信号は線４４を、クランク
角３６０°毎のＡ？ルス信号は線４６をそれぞれ介して
制御回路２８に送り込まれる。

第２図は第１図の制御回路２８の構成例を表わすブロッ
ク図である。同図においては、圧力センサ２４、クラン
ク角センサ４０及び４２、さらｒ各気筒毎に設けられる
燃料噴射弁３０がそれぞれブロックで表わされている。

圧力センサ２４の出力電圧は、脈動成分を除去すると共
に過渡時にオーバシュート成分を付加する信号処理回路
５８に送シ込まれる。信号処理回路５８の出力電圧は、
アナログマルチゾレクサ機能を有するＡろ変換器６０に
送シ込まれ、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）６２からの
指示信号に応じて選択されて〜を変換され、２通信号と
なる。

クランク角センサ４０からのクランク角３０°毎の・臂
ルス信号は、入出力回路（１１０回路）６４を介してＭ
ＰＵ６２に送り込まれてクランク角３０’割込み処理ル
ーチンの割込み要求信号となると共に職回路６４内に設
けられたタイミングカウンタの歩道用クロックとなる。

クランク角センサ４２からのクランク角３６０°毎のパ
ルス信号は上記タイミングカウンタのリセット信号とし
て働く。このタイミングカウンタから得られる噴射開始
タイミング信号は、ＭｐＵ６２に送シ込まれ、噴射処理
割込みルーチンの割込み要求信号となる。

入出力回路（■ん回路）６６内には、ＭＰＵ　６２から
送如込まれる噴射パルス幅ＴＡＵに相当する持続時間を
有する１ビツトの噴射パルス信号を受け、これを駆動信
号に変換する駆動回路が設けられている。この駆動回路
からの駆動信号は燃料噴射弁３０に送シ込まれてこれを
付勢する。その結果、パルス幅ＴＡＵに応じた量の燃料
が噴射せしめられる。

Ａ１変換器６０、及びＩ／′Ｏ回路６４及び６６は、マ
イクロコンピュータの主構成要素であるＭＰＵ６２、ラ
ンダムアクセスノモリ（ＲＡＭ）６８　、及びリードオ
ンリメモリ（ＲＯＭ）　７０　Ｋパス７２を介して接続
されており、このパス７２を介してデータの転送が行わ
れる。

ＲＯＭ７０内には、後述するメイン処理ルーチンプログ
ラム、クランク角３０°毎の割込み処理ルーチンプログ
ラム及びその他のプ占グラム、さらにそれらの演算過程
で用いられるデータ、及び後述するマツプがあらかじめ
記憶されている。

第３ａ図、第３ｂ図、及び第３ｃ図は、第２図の信号処
理回路５８の構成例をそれぞれ表わしている。第３ａ図
の構成例では、信号処理回路は、圧力センサ２４の出力
中に含まれる脈動成分を除去する第１のローパスフィル
タ（ＬＰＦ）８０と、このＬＰＦ　８０の出力を一定時
間遅延させる第２のローノぐスフィルタ（ＬＰＦ）８２
と、ＬＰＦ８０と８２との出力の差を検出する差動増幅
器８４と、差動増幅器８４の出力とＬＰＦ８０の出力と
を加算する加算器８６とから成っている。ＬＰＦ８０の
出力ととれよシ一定時間遅れたＬＰＦ８２の出力との差
に比じた値がＬＰＦ　８０の出力に加算されるので、こ
の信号処理回路よシ得られる信号は、圧力センサ２４の
出力電圧より脈動成分を除去しｆｃｔ圧を過渡時にオー
バーシュートさせたものとなる。第４図は第３ａ図の回
路の各部の波形を示しておシ、ａは圧力センサ２４の出
力電圧、ｂはＬＰＦ８０の出力、Ｃｔｉ′ＬＰＦ８２の
出力、ｄは差動増幅器８４の出力、ｅは最終的に得られ
る出力である。

第３ｂ図の構成例では、第１のＬＰＦ　８８と第２のＬ
ＰＦ９０とを並列に接続し、第２のＬＰＦ９０の遅延時
間を第１のＬＰＦ８８の遅延時間よシ大きくとるように
構成している。これによって第３ａ図の実施例とほぼ同
様の作用効果が得られる。

第３ｃ図の構成例は、第３＆図の構成を簡略化したもの
でオシ、差動増幅器９２の入力抵抗及び帰還抵抗を適当
に選ぶことによって加算器を設けずに過渡時のオーバー
シュート成分付加動作を行うようにしたものである。

次に第５図及び第６図のフローチャートを用いて上述の
マイクロコンピュータの動作を説明する。

ＭＰＵ６２は、クランク角センサ４０から３０°クラン
ク角毎のノ４ルス信号が送シ込まれると、第５図の割込
み処理ルーチンを集貨して機関の回転速度ＮＥを表わす
データを形成する。即ち、まずステップ１００において
、ＭＰＵ６２内に設けられているフリーランカウンタの
値を読み取り、その値をＣｏｏとする。次いでステラ７
’ｌ　ＯＩにおいて、前回のクランク角３０°割込み処
理時に読み取った値ｃｓｏと今回の値Ｃ３０との差ΔＣ
をΔｃ＝−ｃｓｏ　　ｃｓ。

から算出し、次のステップ１０２において、その差ΔＣ
の逆数を算出して回転速度ＮＥｉ得る。即ち、ＮＥ＋−
五の演算を行う。ただし、Ａは定数である。このように
して得られたＮＥは、ＲＡＭ６８の所定位置に格納され
る。次のステップ１０３は、今回のカウンタの値Ｃｓｏ
　ｋ次の割込み処理時に前回の読取υ値として用いるよ
うに、Ｃ３ｏ′←Ｃ３０の演算処理を行う。以後必要に
Ｖドじた処理全実行した後この割込み処理ルーチンを終
了し、メイン処理ルーチンに復帰する。

ＭＰＵ６２は、さらに、性愛換器６０からの’／Ｄ変換
完了割込みによ拡圧カセンサ２４の出力電圧を信号処理
回１５８によって前述の如く処理した後の電圧信号に対
応する２進データヲＡ／Ｄ変換器６０から取触込み、吸
気管内絶対圧力データＰＭとしてＲＡＭ６８に格納する
。

一方、ＭＰＵ６２は、メイン処理ルーチンの途中で第６
図に示す処理を集貨し、燃料噴射ノ（ルス幅ＴＡＵ　ｅ
算出する。まず、ステップ１１０においてＲＡＭ　６８
より、吸気管内絶対圧力データＰＭ及び回転速度データ
ＮＥを牢り込む。次いでステップ１１１において、基本
噴射パルス幅ＴＰが回転速度ＮＥと吸気管内絶対圧力Ｐ
Ｍとがらマツｆを用い補間計算を使って算出される。Ｒ
ＯＭ７０内には、次表に示す如き回転速度ＮＥ及び吸気
管内絶対圧力ＰＭＫ対する基本噴射パルス幅Ｔ　Ｐ　（
ｍ　５ｅｅ）のマツプがあらかじめ格納されておシ、ス
テップ１１１では、入力データＮＥ及びＰＭからこのマ
ツプを用いてＴＰが求められる。

上記マツプで注目すべきことは、大気圧（７６０ｒＥＩ
ｎＨｇａｂ＋＋　）以上の吸気管内絶対圧力ＰＭについ
てもＴＰが用意されていることである。従来のこの種の
マツプでは、大気圧以上のＰＭに対するＴＰは全く用意
されていかった。しかしながら、本発明では、過渡時に
ＰＭのデータを意図的にオーバーシュートさせているた
め、第７図の斜線で示す如（ＰＭのデータが大気圧を越
えることがあシ、従ってこの斜線部分に相当するＴＰの
マツプ全用意しておく必要がある。換言すれば、このよ
うに、大気圧以上のＰＭに対するＴＰのマツプを有する
ことによってはじめてＰＭのデータをオーバーシュート
させる意味があるのである。

次いで、ステップ１１２において、最終的な燃料噴射・
臂ルス幅ＴＡＵが、基本噴射・ｆルス幅ＴＰ。

補正係数α、及び噴射弁３０の無効噴射時間ＴＶから次
式に従って算出される。

ＴＡＵ　４−ＴＰ・α十ＴＶ このようにして算出された噴射）４ルス幅ＴＡＵに関す
るデータは、次のステップ１１３においてＲＡＭ６゛８
の所定位置に格納される。

上述のように算出した噴射パルス幅ＴＡＵからこのＴＡ
Ｕに相当する持続時間を有する噴射パルス信号を作成す
るには、種々の方法がある。例えば、噴射開始タイミン
グ信号が生じた際に噴射ノＪ？ルス信号を”１″に反転
させると共にその時の前述のフリーランカウンタの値全
知ｆｉ、ＴＡＵ経過後のこのカウンタの値をコンベアレ
ジスタにセットしておく。フリーランカウンタの値がコ
ンベアレジスタのセット値に等しくなった時点で割込み
を発生させ、噴射パルス信号を“０″に反転させ、これ
によってＴＡＵに相当する持続時間の噴射ノ４ルス信号
が形成される。なお、噴射開始タイミング信号は、第５
図に関するクランク角３０°毎の割込み処理ルーチン中
でこの割込み処理ルーチンが所定回数実行される毎に形
成される。

上述したように、本夾施例では、吸気管内絶対圧力の検
出値を、その過渡時に信号処理回路５８によってオーバ
ーシュートさせることによシ、実際の検出値よシ大きな
変化があたかもあったような吸気管内絶対圧力データＰ
Ｍを形成すると共に、このＰＭから基本噴射・母ルス幅
ＴＰｉ求める際に用いるマツプに大気圧以上のＰＭＫ対
するＴＰの値全用意している。その結果、機関の運転状
態の過渡的な変化に対する吸気管内圧力の変化の応答遅
れが補償され、加速時、減速時にそれぞれ見合った正し
い燃料量が供給されることになる。このため、過渡運転
時の運転特性及び排気ガス浄化特性が大幅に良化する。

上述の第１の実施例では、過渡時の吸気管内絶対圧力の
検出値にオーバーシュート成分を付与するために、信号
処理回路内に特別の回路を設けている。しかしながら、
このオーバーシュート成分の付与ｉ１ｔ、マイクロコン
ピュータ内でソフトウェアｒよって行っても良い。以下
、ソフトウェアでオーバーシュート成分付与を行う場合
について、第２の実施例として説明する。

第２の実施例において、第２図に示す信号処理回Ｍ５８
Ｕ、一つのコーパスフィルタのみによって構成される。

即ち、信号処理回路５８では、圧力センサ２４の出力電
圧から脈動成分を除去することだけが行われる。ＭＰＵ
６２は、’１０変換器６０に対して所定周期（例えば５
０　ｍ５ｅｃ周期）で吸気管内圧力に関するチャネルの
〜を変換開始を指示し、そのチャネルの〜も変換完了割
込みによ如、第８図に示す処理ルーチンを実行する。

即ち、まずステップ１２０１Ｃおいて、〜を変換器６０
から吸気管内圧力に対応する２進データを取り込みこれ
全ＰＭｉｎとする。次のステップ１２１では、前回のＡ
／／Ｄ変換完変換完了時に取υ込んだ吸気管内圧力デー
タｐｍｌｎと今回の取り込み値ＰＭｉｎとの差ΔＰＭｔ
−算出する。即ち、ΔＰＭ４−ＰＭＩｎ−ＰＭｌｎの演
算を行う。次のステップ１２２では次回の割込みの演算
のために、ＰＭ１ｎ’（ｒＰＭ’ｉｎとしてＲＡＭ　６
８　Ｋ格納しておく。次いで、ステップ１２３において
、ＰＭ＋−ＰＭｌｎ十Ｋ・ΔＰＭの演算を行い、オーバ
ーシュート処理が施される。ただし、Ｋは“１″以上の
定数である。即ち、ステップ１２３では、入力した吸気
管内圧力データＰＭｉｎに、その変化量ΔＰＭをに倍し
たオーバーシュート成分を加算する演算を行っているの
である。このようにして得られたＰＭは、ステラｆ１２
４で吸気管内絶対圧力データとしてＲＡＭＧ３に格納さ
れる。本実施例のその他の構成及び動作さらに作用効果
は、前述の第１の実施例の場合と全く同様である。

第９図は、第２の実施例ｒおいて、ソフトウェアによジ
オ−バーシュート成分を付加されるｐＭを表わしている
。同図において、斜線部分がオーバーシュート成分を表
わしている。ただし、同図は、Ｋ＝１とした場合である
。

以上詳細に説明したように本発明によれは、吸気管内絶
対圧力の過渡運転時における比、答遅れにもかかわらず
、過渡時に要求される正しい燃料量の供給が行えるため
、過渡時の運転特性及び排気ガス浄化特性が大幅に向上
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略図、第２図は第１図の
制御回路のブロック図、第３ａ図、第３ｂ図、第３Ｃ図
は第２図の信号処理回路の構成例をそれぞれ表わす回路
図、第４図は第３ａ図の回路の信号波形図、第５図、第
６図はマイクロコンピュータの制御プログラムの一部の
フローチャート、第７図は本発明におけるＰＭデータの
処理特性図、第８図はマイクロコンピュータの制御プロ
グラムの一部のフローチャート、第９図は第８図に示す
プログラムによるＰＭデータの処理特性図である。 １２・・・吸気通路、１８・・・スロットル弁、２４・
・・圧力センサ、２８・・・制御回路、３０・・・燃料
噴射弁、４０．４２・・・クランク角センサ、５８・・
・信号処理回路、６０・・・Ａ４変換器、６２・・・Ｍ
ＰＵ　、　６４　。 ６６・・・し５回路、６８・・・ＲＡＭ、　　７０・・
・ＲＯＭ、８０゜８２．８８．９０・・・ＬＰＦ、　　
８４　、９２・・・差動増幅器、８６・・・加算器。 ％詐出願人 トヨタ自動車工業株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　　　朗 弁理士　西　舘　和　之 弁理士　山　口　昭　之 第１０ 第４図 第３０図 第３ｂ回 第３０回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内燃機関の吸気管内絶対圧力を検出し該検出した圧
   力を表わす電気信号を発生する圧力検出手段と、該圧力
   検出手段からの電気信号の過渡変化時に、該電気信号に
   対してオーバーシュート成分全付加する手段と、吸気管
   内絶対圧力と機関に供給すべき燃料量との望ましい関係
   をマツプとして記憶する記憶手段と、オーバーシュート
   成分付加後の前記電気信号から機関に供給すべき燃料量
   を前記記憶手段の前記マツプを用いて算出する演算手段
   と、該演算手段によって算出された燃料量に応じて機関
   に実際に供給する燃料量を調量する手段とを備え、前記
   記憶手段の前記マツプには大気圧以上の吸気管内絶対圧
   力に対応する供給燃料量の関係についても用意されてい
   ることを％徴とする内燃機関の燃料供給量制御装置。