JPS6052302B2 - 燃料噴射方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料噴射方法に関するものであり、殊に内燃
機関に吸入される空気量に応じて燃料噴射量をコントロ
ーラにて計算する電子制御式燃料噴射方法を提供せんと
するものである。

内燃機関に供給される混合気の濃度を所定の空燃比に
保持してこれを運転することは、例えばΞ元触媒を用い
て排気ガスの浄化を図る様な場合に極めて都合が良い。

そのためには、該機関が吸入する空気量を正確に測定し
てそれに応じた燃料噴射量をコントローラにて計算しそ
れを機関に供給することが肝要である。 特公昭５４−
９６６１号、同−９６６２号、同−３８４０９号等は、
上記吸気量を測定するための装置の一例であつて、第１
図に示す如く、機関１０の吸気管１１内に配設した絞弁
１２の上流に熱線１３を有した熱線式流量計１４を取付
け、そこから検出される信号（電圧）Ｖを増巾器１５を
介してコントロールユニット１６に伝達するとともに、
デイストリビユータ１７からの回転信号Ｒをもここにイ
ンプットして、この２つの信号から機関１回転当りの吸
気流量を演算する。

そして、その演算結果に基づいて所定の空燃比となる適
切な燃料流量を上記ユニットで演算し、その燃料流量と
なるパルス信号Ｐをノズル１８に印加してそれを噴射す
る様にしている。 上記の如き熱線１３を用いた熱線式
流量計１４にて吸気量を測定することは、装置が小型で
安価なこと、吸気管への取り付け自由度が大きいこと経
年変化が非常に小さく、且つこれをもコントロールユニ
ットにて簡単に補正し得ることなどの多くの利点を有し
ている。

所で、内燃機関、殊に自動車用同機関の如く極めて広
い回転レンジの中で頻繁に変化する負荷条件のもとで、
この熱線式流量計を用いた場合、必ずしも上記の様な利
点のみがあられれる訳ではない。

それは機関の高負荷側での吸気流量が正確に測定し得な
いと言う致命的な問題点を有していることである。即ち
、第２図に於て実線にて示す如く、理論的には負荷（ブ
ースト圧）と吸気流量とは比例（直線）関係を有するも
のであるが、前述の如ぎ熱線式流量計１４をもつて吸気
流量を測つた場合、負荷の小さい範囲（例えば−１００
ｍＨｇ程度まで）では上記理論通りに正確な流量測定が
成されるも、負荷が大となると、同図中点線にて示す如
く先きダレを起こして（あるいは１点鎖線にて示す様に
急上昇して）、上記理論通りの流量を検出し得なくなつ
て来てしまうのである。

尚、この第２図に於ける吸気流量は、前記流量計１４に
於ける出力信号ｖが機関の吸気脈動によつて第３図に示
す様なサインカーブ的な曲線をえがくことから、その１
サイクル間で数点の信号を取り出してこれを平均した値
である。

例えば４気筒機関では点火タイミングの関係上、上記カ
ーブは周期１８０火クランク角を持つことになるから、
この間を３６火ごとに均等に５分した点ごとに信号Ｖ１
〜Ｖ，を取り出してその夫々に於ける計測吸気流量ｑ１
〜Ｑ５をｑ＝ａ（Ｖ２−ｂ）２の公式より算出し、更に
この総和を５分： （ｑ１−Ｑ２＋Ｑ３＋４＋Ｑ５）÷
５して平均値ｄが算出される。上記測定吸気流量が不正
確となる理由は、前記絞弁１２の開度が大となる高負荷
側ては吸気脈動や吹き返えしの該絞弁による緩衝作用が
なくなつて熱線１３近辺の吸気流が乱され、それを検出
してしまうことによるもので、例え第１図中１９にて示
す如き整流室を備えていてもこれは容易に解消されるも
のではない。

この様に、吸入空気量が正確に測定し得なくな．ると、
第２図に於て２つの異つた負荷Ｌ．ｌ５Ｌとで向一の吸
気量を示してしまうことになり、前述の様に吸気量に応
じて燃料噴射量が決定されることからして前記設定空燃
比を保持し得なくなつてしまうのである。

本願の発明者等はこの点に着目して種々の研究実験をつ
みかさねた結果、熱線１３からアウトプットされる信号
Ｖにある特性があることを究明した。

それは、第４図に示す如く、各機関回転数に対し上記信
号Ｖの１サイクル内での最大値と最小値の差：第３図に
於ける振巾ｗは負荷の増大に伴つて規則的に大きくなる
特性を有していると言うことであり、前記第２図に於け
る２つの異つた負荷Ｌｌ，Ｉ−，とではこの振巾に歴然
とした差異が認められ、この振巾をもつて吸気流量が問
接的に測定し得ることである。

尚第４図のグラフは振巾ｗの中心をゼロとしてその信号
の振れ巾のみを示して）いる。換言すれば、前述の様に
上記振巾から測定し得る吸気流量と負荷との間には比例
関係があり、また空燃比を一定に保持せんとした場合に
は第５図に示す如く機関回転数Ｎと負荷（ブースト圧）
の．関係から燃料噴射量：即ち前記ノズル１８に印加す
べきパルスＰの巾（時間）Ｔが定まることから、この２
つの条件より第６図に示す様な振巾Ｗと機関回転数Ｎと
から上記パルスＰの巾Ｔが求められるマップデータを用
意しておくことにより、・この振巾と機関回転数を測定
すれば燃料噴射量を決定し得ることになる訳である。

本発明はこの点に着目して成されたものであつて、機関
の低・中負荷運転時にあつては熱線式流量計の信号の１
サイクル内から数点のデータをピックアップしてこれを
平均して求められる吸気流量を基に燃料噴射量を決定し
、同高負荷運転時に於ては上記信号の１サイクル内の振
巾の大きさと機関回転数とより間接的に燃料噴射量を決
定せんとするものである。

以下本発明方法を第７図に示すフローチャートをもつて
説明する。

第１図に於けるコントロールユニット１６内にはインタ
ーフェース２１、メモリ２２、マイクロプロセッサ２３
等があつて、メモリには前記第６図の如きデータマップ
と、ある設定燃料噴射量：例えば第２図に於けるブース
ト圧−１０−Ｈｇでの吸気流量９ｓに対応したパルス巾
Ｔｓと、ある設定振巾：例えば第４図に於けるブースト
圧−１００ｍｋｇでの振巾Ｗｓが記憶せしめてある。

そしてまず第１ステップＩとして、熱線式流量計１４か
らアウトプットされる第３図に示した如き信号の中から
、３６トおきに５点の出力電圧Ｖ，〜Ｖ５をピックアッ
プし、続いてマイクロプロセッサ２３にて各点に於ける
計測流量ｑ１〜Ｑ５を計算（ｑ＝（Ｖ２−ｂ）２し（第
２ステップ）、更に平均流量ｄを計算（ｈ＝１１５（ｑ
１＋Ｑ２＋Ｑ３＋Ｑ，＋Ｑ５）する（第３ステップ）。

第４ステップにてその時点での機関回転数Ｎをデイスト
リピユータ１７からの回転信号Ｒより読み取り、機関１
回転当りの測定パルス巾Ｔを計算（Ｔ＝ＫＸ″ｑ／Ｎ）
する（第５ステップ）。第６ステップに於て、上記パル
ス巾Ｔと前記設定パルス巾Ｔｓとを比較（Ｔ≧Ｔｓ）す
る。この結果がＮＯであつてパルス巾Ｔがパルス巾Ｔｓ
より小の場合には、前記第２図に於ける熱線式流量計出
力のダレない（あるいは急上昇しない）低・中負荷運転
の範囲である故、この測定パルス巾Ｔをそのままノズル
１８に印加する。一方、上記比較の結果がＹｅｓであつ
て測定パルス巾Ｔが設定パルス巾Ｔｓより大の場合には
、第２図に於ける熱線式流量計出力がダレている（ある
いは急上昇している）高負荷運転の範囲故、第７ステッ
プに向う。

ここでは前記５つの計測流量ｑ１〜Ｑ５の中から最大値
Ｑｍａｘと最小値Ｑｍｉｎ（第３図の例ではｑ１とＱ４
）とを選び出す。

そしてその差より計測振巾Ｗを計算（Ｗ＝Ｑｍａｘ−Ｑ
ｍｉｎ）する（第８ステップ）。

この振巾Ｗが前記設定振巾Ｗｓより大か小かを第９ステ
ップにて比較する。この結果がＮＯで計測振巾Ｗが設定
振巾Ｗｓより小のときは、前記平均値ｉより求めた測定
パルス巾Ｔをそのままアウトプットする。一方、この比
較の結果がＹｅｓでこの振巾ｗが設定振巾Ｗｓより大の
ときは、第１０ステップｘに進み、該計測振巾ｗと前記
機関回転数Ｎとより、メモリ２２に記憶せしめてある第
６図の如きデータマップよりパルス巾Ｔを算出する。

即ち、第６図に於て上記振巾がｗで機関回転数がＮ１で
あればパルス巾Ｔ″１と読み取れ、同Ｎ２であれば同丁
，の如く算出することができるのである。以上の様に、
本発明方法では、熱線式流量計１４が安定した出力特性
を有する低・中負荷時に於てはその出力信号の平均値ｉ
より算出された吸気流量をベースにパルス巾Ｔを決定す
るとともに、該パルス巾Ｔが設定パルス巾Ｔｓより大と
なつており且つ計測振巾（Ｗ）が設定振巾（Ｗｓ）より
大となつていて上記出力特性に信頼性が失なわれている
高負荷運転時と推定された場合には、吸気の脈動によつ
て前記信号Ｖが振動することを巧みに利用してこの振動
の振巾ｗが負荷の増大に伴つて規則正しく増加すると言
う特性を有機的に機関回転数と組み合せてデータマップ
よりパルス巾丁を決定する様にしたから、前述の如き低
負荷から高負荷までの全域にわたつて平均値ｉより直接
吸気流量を求める公知方法の様な問題点を有しない。

また上記全域にわたつて振巾Ｗからパルス巾を求めんと
した場合には低負荷域での該振巾が小さく検出が困難と
なつて測定が不正確となるおそれがあるも、この域では
平均値ベースに直接パルス巾を算出する様にしたので、
この問題もない。更に更に、設定パルス巾Ｔｓと設定振
巾（Ｗｓ）の２つの比較の結果が同時に満されるときの
みデータマップよりパルス巾丁を求める様にしたから、
何らかの理由で信号Ｖが一時的に乱されたとしても、直
ちに誤測定される様なことが防止されている。そしてま
た、吸気脈動を消す必要性がない故、機関１０の吸気系
を簡素化し得ると言う効果も生れる。尚、本明細書に於
ては、信号Ｖの１サイクル内を５分してその点での信号
Ｖ１〜Ｖ５の中から最大値と最小値とを選出する旨の説
明を成したが、前記信号Ｖを微分するなどしてこの最大
値と最小値を求めることも可能てあり、実施例に限定さ
れるものではない。

また、ここで言う熱線式流量計とは熱線１３にノ代つて
フィルムを用いたものも含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱線式流量計を用いた機関の構成図、第２図は
負荷と吸気流量との関係を示すグラフ、第３図はクラン
ク角に対する信号の変化を示すグJャ宴t、第４図は負荷
と振巾の関係を示すグラフ、第６図は吸気流量と振巾と
の関係を示すグラフ、第５図は負荷をパラメータとして
パルス巾と機関回転数との関係を示すグラフ、第７図は
本発明方法を説明するフローチャートである。 １０・・・・・・機関、１１・・・・・・吸気管、１２
・・・・・・絞弁、１３・・・・・・熱線、１４・・・
・・熱線式流量計、１６・・・・コントロールユニット
、１７・・・・デイストリビユータ、１８・・・・・・
ノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関の吸気系に配設された熱線式流量計からアウト
   プットされる信号をコントロールユニットに送つて吸気
   流量を測定しこれをベースに燃料噴射量を規制するパル
   ス巾を決定するに当り、あらかじめ、上記信号の脈動に
   基づく計測吸気流量の最大値と最小値の振巾と、機関回
   転数と、該パルス巾との関係を設定したマップデータを
   前記コントロールユニットのメモリに記憶せしめておき
   、上記信号の脈動の１周期内に於ける複数点での計測吸
   気流量の平均値をベースに算出した上記パルス巾があら
   かじめ設定された設定パルス巾より大であり、更に上記
   脈動の１周期内での計測吸気流量の最大値と最小値とよ
   り検出される計測振巾があらかじめ設定された設定振巾
   より大の場合には、該計測振巾とこの時点での機関回転
   数とから前記マップデータによりパルス巾を決定し、こ
   れ以外のときには前記平均値をベースにパルス巾を決定
   する様にしたことを特徴とする燃料噴射方法。