JPH0134288B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の燃料供給量を定める装置、
更に詳細には回転数センサー、負荷センサー（例
えば、空気流の方向を検知できない、熱線式空気
流量センサー）とを有し、回転数や吸気空気量等
の動作特性量に従つて内燃機関の燃料供給量を定
める装置に関する。

〔従来の技術〕

噴射期間が例えばコンデンサーの充電工程並び
に放電工程によつて定められるような燃料噴射装
置が知られている。その場合充電はクランク軸の
所定角度間隔の間に一定の信号を用いて行なわれ
る。一方放電は吸気管における空気流量のような
動作特性量に従つてその放電特性並びにその放電
時間が決定される。従つて放電時間が噴射期間に
相当する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようなやり方で燃料噴射時間を決定する場
合空気流量センサーに空気流の方向を検知できな
い熱線式空気流量センサーを用いている場合、空
気量に比例した出力信号が得られずこれをコンデ
ンサの放電信号に補正するのは困難であるので問
題であることが判明した。

従つて本発明の課題は空気流量センサーからの
出力信号における非線形を最適にしかも安価に処
理することができる内燃機関の燃料制量信号を定
める装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、このような問題点を解決するために
吸気管に流れる空気流に脈動が発生した場合、燃
料制量信号を補正する構成を採用した。

〔作用〕

本発明によれば負荷信号、即ち空気量信号は好
ましくは所定の時間に検出され一時的にメモリに
記憶され、続いて必要に応じて補正され、更にそ
の値が一定の時間間隔と掛算される。このように
して得られた掛け算値の和が制量信号に関する値
を示す。好ましくは信号値はデジタル的に処理さ
れ、負荷信号はデジタル信号化されたあとに補正
される。それは例えば熱線を用いた空気流量セン
サーの場合空気流量と空気量センサーの出力信号
との間には線形性が存在しないからである。

本発明によれば個々の内燃機関の動作特性量
（例えば回転数、空気量、温度等）が最適に考慮
処理されて燃料制量信号が形成される。このよう
にして継続的に内燃機関の必要に応じて最適に制
量された燃料制量信号が得られる。

更に本発明によれば空気流量センサーのデジタ
ル信号が関数発生器に供給されて線形化され、そ
の出力が空気量信号として処理されるという利点
が得られる。内燃機関がある動作領域になりかつ
負荷状態になると吸気管における空気量が脈動
し、それによつて空気量センサーの出力信号に誤
差が発生するので、このような脈動に基づく誤差
を補償することができる他の補正用関数発生器を
用いることが好ましい。

〔実施例〕

次に添付図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。第１図には内燃機関の燃料噴射装置
の概略ブロツク図が示されている。１０は回転数
センサーを、１１は空気流量センサーをそれぞれ
示す。両センサーの出力は時限素子１４の入力１
２，１３に接続され、その時限素子の出力１５に
は期間tl^*の補正されてない噴射信号が発生する。
すなわち回転数や負荷等の動作特性量に応じて噴
射信号が形成される。その後に補正回路１６が接
続され、それによつてλセンサー１７並びに温度
センサー１８の出力信号に応じて回転数並びに負
荷から求められた噴射信号が補正される。更に補
正回路１６のあとには必要に応じて駆動回路を介
し電磁噴射弁１９の電磁巻線が接続される。

第１図に図示したブロツク図は従来技術に属す
る装置と同時に本発明の装置にも適用される。

第２図には空気流量センサー１１の出力信号が
時間に関して図示されている。時間軸には同時に
それぞれのクランク軸の位置に関する角度が表示
されている（即ち180゜KWはクランク軸が半回転
し、360゜KWはクランク軸が一回転するのを示
す。）。同図からクランク軸が一回転する間に吸気
管における空気流量が変動することが理解され、
その変動は内燃機関に入る空気流入口が必ずしも
同一の断面を持たないことから生じる。４シリン
ダーで４サイクルエンジンの場合、それぞれひと
つの弁が開放され開放された吸入弁は重複するけ
れども全体の吸入面積並びに空気の流れの方向は
変動し、それによつて第２図に図示したように吸
気管における空気流量は変動する。このカーブよ
り空気流量に応じて噴射時間を決定する場合、
個々の瞬間値を用いて決めるのではなくむしろ少
なくともクランク軸の回転角度が360゜回転するご
とに定めなければならないことが理解される。こ
のようにする為に空気量信号はクランク軸が完全
に一回転する期間にわたつて積分される。という
のはそうすることによつて全体の空気流量ないし
は全体の吸入空気量が求められるからである。

第３図には第１図装置の詳細なブロツク回路図
が示されている。空気流量センサー１１は熱線２
０を有し、その熱線は３つの他の抵抗２１，２
２，２３とブリツジ回路に接続されており、この
ブリツジ回路と直列に一端がアースに接続された
測定用抵抗２５が接続されている。この測定用抵
抗２５の電圧は吸気管における空気流量に相当
し、その電圧は電圧変換器２６を経て空気流量セ
ンサー１１の出力端子に出力される。第１図の時
限素子１４の入力１３のあとには電圧値をデジタ
ル数に変換する電圧デジタル数変換器３０が接続
され、そのあとには特性関数発生器３１が接続さ
れる。この電圧デジタル数変換器３０は所定時間
における空気流量センサーからの信号値を記憶可
能でありメモリーとしても機能する。更にそのあ
とに加算器３２が接続される。この加算器は積分
器としての機能を果たし時間間隔TAとそれぞれ
の空気量ｍ（ｉ）の積を加算する機能をもつ。こ
の加算器３２の出力信号は他の特性関数発生器３
３において補正され更にデジタル値を時間に変換
するデジタル値時間変換器３４に供給される。回
転数に関係して発生したデジタル値時間変換器３
４の出力信号は駆動回路を経て噴射弁に供給され
る。

加算器３２はクランク軸の所定の角度領域の間
でだけ上に述べた積を加算するので、加算器３２
の制御入力３７の前段には加算制御回路３６が接
続され、その加算制御回路３６は回転数センサー
１２と接続される。

電圧デジタル値変換器３０はいわゆる計数法に
従つて作動する。即ち入力電圧は一定のカウント
周波数によつて計数され、この計数工程はそれぞ
れ所定の時間ないし角度間隔の後に改めて行なわ
れる。

電圧デジタル値変換器３０は所定のカウント周
波数をもつた第１の発振器４０の信号を受け、そ
の発振器４０は所定の時間間隔の間スイツチ４１
を経て入力電圧U_Hを計数する機能を行なう。ス
ツチ４１の閉じる間隔の制御は可変周波数のパル
ス信号を発生することができる第２の発振器４２
によつて行なわれる。第３図にはその周波数の変
化が回転数に従つて行なわれることが示されてお
り第３図では発振器４２と回転数センサー１０と
を接続するスイツチ４３が閉じた状態で図示され
ている。

次に第４図〜第７図を参照して第３図の回路の
動作を説明する。第４図には電圧デジタル値変換
器３０の信号特性が発振器４０，４２並びにスイ
ツチ４１と共に図示されている。即ち第４図ａは
発振器４２の出力信号を示し、その周期期間TA
は測定すべき空気流量センサーの出力信号をより
精度良く得る為にほぼミリセカンドのオーダーに
選ばれている。

第４図ｂは電圧デジタル値変換器３０の動作特
性を示している。変動した曲線は空気流量センサ
ー１１の出力信号を示す。電圧デジタル値変換器
３０に設けられたカウンターはそれぞれ発振器４
２のパルスによつて作動され入力電圧のそれぞれ
の瞬間値に相当する値まで計数を行なう。この計
数は発振器４０からの一定周波数で行なわれるの
で、計数期間並びに計数値は計数工程の終了時の
入力信号のそれぞれのレベルに比例する。第４図
ｂの時間は非常にのばされて表示されている。実
際には連続して現れる２つの計数値の間にはそれ
ほど大きなレベルの変動はなく、電圧デジタル値
変換器の出力信号は時間的にみればそれほど入力
信号と違つているわけではなく、ただそれぞれの
値がデジタル値となつてアナログ電圧値としては
発生しない違いがあるだけである。一定のカウン
ト周波数に基づく入力電圧と計数値との間の比例
関係が第４図ｃに図示されている。同時に計数期
間TP／min及びTP／maxに相当する入力電圧の
限界値、即ちUH／min及びUH／maxがそれぞ
れ図示されている。

電圧デジタル値変換器３０のカウンターはそれ
ぞれ発振器４２の出力パルスの開始時にリセツト
されるので、計数結果はそれぞれ更にその信号を
処理するに充分な時間を与えられている。

第５図には吸気管の空気量と空気量センサー１
１の出力信号との関係が図示されている。その関
係は線形でないので、平均値誤差を避ける為に信
号を線形化する必要がある。それは空気流の変動
が対称に移されず、出力信号の平均値が空気流量
の平均値でないことによつて起こる。個々の限界
値に対しては一定の関連性があるけれども、非線
形の為に入力信号が正確に正弦波形の場合は出力
信号は正弦波形とならない。

空気流量と空気量信号との間に比例関係を得る
ために、第３図では３１で示された線形化回路、
すなわち特性関数発生器が用いられる。その関数
発生器はそれぞれ入力信号に対応して読み出され
る非線形な値を持つメモリーによつて実現され
る。このメモリーには第５図に図示した空気流量
センサー１１の持つ非線形特性を線形にする値が
格納されており、電圧デジタル値変換器３０によ
りデジタル値に変換された空気流量信号が入力さ
れると、その空気流量信号に比例した値の信号を
出力することが出来る。それにより、特性関数発
生器３１から吸気管に流れる空気流量に比例した
デジタル信号を得ることが可能になる。

第６図を参照すると第３図の加算器３２の機能
並びに動作が理解される。

内燃機関の燃料噴射装置の噴射時間は商m〓／ｎ
に比例しなければならにことが知られている（m〓
は空気流量、ｎは回転数を示す）。回転数の逆値
は周期期間に相当するので、噴射期間はクランク
軸の一回転する時間（T_KW）の空気流量の特性曲
線の下側にある面積に比例する。数学的な表現を
すれば のような関係式となる。積分値を近似する為には
よく知られているように有限の面積エレメントを
加算することによつて行なわれる。この為に上に
述べた積分期間（クランク軸の回転周期期間）を
多数の期間TAの時間間隔に分割し、それぞれの
時間間隔TAの各時点において空気流量m〓_L（ｉ）
の関連する値を求め、それを の方式に従つて加算する。

積分並びに加算の工程を図的に説明するのに第
６図ａ並びに第６図ｂを参照する。第６図ａに図
示したカーブは値及び傾斜が連続しており、その
下側の面積は積分値に対応する。一方第６図ｂの
カーブの場合には時間軸に期間TAの一定の時間
間隔が表示されており、その開始時にそれぞれ対
応した空気流量の値が求められる。時間間隔TA
の期間を充分小さく選べば、積分を行なつた場合
に得られる値との誤差は無視できる程小さくな
る。

第３図の装置の場合、第６図ｂに図示したよう
に所定の時間において空気流量の値が検出され時
間間隔とその瞬間的な空気量の積を加算する方法
が利用される。その為に加算制御回路３６はそれ
ぞれの加算工程を制御しなければならない。その
ことは回転数センサー１０によつて検出されるク
ランク軸の角度位置に応じて加算器３２を作動さ
せることを意味する。クランク軸が一回転を終了
したときの加算値は他の回路例えば他の特性関数
発生器３３にデジタル値として印加され、続いて
時間に変換されて最終的に噴射信号が形成され
る。

その場合デジタル値時間変換器３４において行
なわれるデジタル値パルス幅変換操作は回転数セ
ンサー１０のトリガー信号に関係して行なうこと
ができる。

内燃機関のクランク軸の回転数が大きい場合に
もなお充分な精度を有する加算結果を得る為に、
空気量センサー出力信号のサンプリングを行なう
時間間隔TAはほぼ１ミリセカンドに選ばれる。

第３図に図示した加算器３２は好ましくはその
構造が知られており市販されている小型コンピユ
ーターを用いて実現することができる。

回転数と負荷の動作特性量がある組み合わせ方
で発生した場合、吸気管における空気流は顕著に
脈動し、ある時間には空気流は吸入方向と逆方向
に変動することが発生し得る。熱線あるいは発熱
フイルムを用いた空気流量センサーの場合通常空
気の流れが反転するのを認識することができず、
従つて空気流量センサー１１の出力信号はそのよ
うな特殊な駆動状態の場合には正しくなくなる。
第７図においてこのことが図示されている。実際
の空気流のカーブが点線で図示されており、その
場合負の値は流れの方向が逆転することを意味し
ている。この流速方向が逆転することは空気流量
センサーが熱線を用いている場合には検出するこ
とができないので、この角度の間においては正方
向の空気流が内燃機関に知らされる。

第３図の特性関数発生器３３を用いればそのよ
うな駆動特性量になつた場合対応した記憶値を関
数発生器３３から読み出すことによつて上に述べ
た測定誤差を補正することができる。更に詳しく
説明すると、上述したように空気流が脈動して空
気流が吸入方向と逆方向に変動する空気流の逆転
は、所定の機関回転数と負荷状態になつた場合、
例えば回転数が1500〜2000rpm、負荷が全負荷に
近い高負荷領域になつた場合に発生する。そのよ
うな回転数と負荷の組み合せにおいて発生する空
気流の逆転を補正する補正値を実験的に予め求め
ておき、この補正値を関数発生器３３に格納して
おく。関数発生器３３には、第３図に図示したよ
うに回転数センサー１０からの回転数信号（ｎ）、
空気流量センサー１１からの負荷（空気流量値
（Q〓）に比例）信号が入力され、上述したように
空気流に逆転が発生するような回転数と負荷にな
つた場合、関数発生器３３に予め記憶された補正
値を読み出し、加算器３２から得られる空気流量
の値をこの補正値に基づき補正し、空気流の逆転
による測定誤差を補正する。

又、この関数発生器３３にはλセンサー１７か
らのλ信号並びに温度センサー１８からの温度信
号も入力され、燃料供給量信号をλ値、あるいは
温度に応じて補正するのにも用いられる。

〔効果〕

このようにして上に説明した装置を用いれば内
燃機関の燃料制量信号を正確に求めることがで
き、その場合プログラム可能な特性曲線関数発生
器を用いることによつて吸気管に流れる空気流に
逆転が発生した場合等の信号処理のときに生じる
エラー並びに内燃機関の種類に関連したエラーが
それぞれ正しく補正することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置において噴射信号を発生す
る装置の概略ブロツク図、第２図はクランク軸の
角度に関連して描かれた空気流量センサーの出力
信号を示した特性図、第３図は第１図の燃料噴射
装置の更に詳細なブロツク回路図、第４図ａ〜ｃ
はそれぞれ空気量信号を形成する方法を説明した
信号波形図、第５図は空気流量センサーの出力信
号と空気流量との関係を示した特性図、第６図ａ
並びにｂは第３図の加算器の動作を説明した説明
グラフ図、第７図は空気流量センサーの出力信号
に発生する脈動誤差を説明した特性グラフ図であ
る。 １０……回転数センサー、１１……空気流量セ
ンサー、１４……時限素子、１６……補正回路、
１７……λセンサー、１８……温度センサー、１
９……噴射弁、２０……熱線、２５……測定用抵
抗、３０……電圧デジタル値変換器、３２……加
算器、３３……特性関数発生器、３４……デジタ
ル値時間変換器、３６……加算制御回路、４０…
…発振器、４１……スイツチ、４２……発振器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転数センサーと、吸気管に設けられ吸気管
   に流れる空気流の方向を検知できない熱線式空気
   流量センサーとを有し、動作特性量に従つて内燃
   機関の燃料供給量を定める装置において、 所定の機関回転数と負荷状態のときに吸気管内
   に発生する空気流の逆転に対応して空気流量の値
   の補正値を与える補正手段３３を設け、 空気流に逆転が発生する機関回転数並びに負荷
   状態になつたとき前記空気流量センサーにより測
   定される空気流量の値を前記補正手段から得られ
   る補正値により補正し、その補正された空気流量
   の値に従つて燃料供給量を定めるようにしたこと
   を特徴とする内燃機関の燃料供給量を定める装
   置。