(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクから燃料ポンプを介して内燃機関に供給される燃料圧力を燃圧センサで検出し、検出した燃料圧力に応じて燃料噴射量を補正する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
ａ．前記内燃機関の所定クランク角度ごとに前記センサの出力をサンプリングするサンプリング手段、
ｂ．前記サンプリングした回数を前記ポンプの吐出回数で除算して得た商の１倍に相当する個数のサンプリング値をフィルタリングするフィルタリング手段、
および
ｃ．前記フィルタリングされた値に基づいて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、より詳しくは、脈動による変動をキャンセルして燃料圧力を精度良く検出し、よって燃料噴射量を適正に補正するようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃料噴射あるいは空燃比を制御する場合、供給する燃料の圧力（燃圧）を燃圧センサで検出し、検出値に応じて燃料噴射量を補正することは、特開平２−３３４３３号公報などから知られている。さらに、運転状態に応じて燃圧検出値を平滑化することも、特開平９−２５６８９７号公報から知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関の燃料供給系において、燃料タンクに貯蔵された燃料は、一般に、電動ポンプ（１次ポンプ）で汲み上げられて低圧レギュレータに送られ、そこで所定の低圧に調圧された後、機関出力で駆動される燃料ポンプ（２次ポンプ）で昇圧される。昇圧された燃料は高圧レギュレータで所定の高圧に調圧されて内燃機関に供給される。
【０００４】
上記した燃料ポンプの吐出圧を燃圧センサで検出するとき、燃料ポンプが機関出力で駆動されることに起因して生じる脈動の影響を受ける。そのため、アナログフィルタを使用してフィルタリングすることも行われる。
【０００５】
しかし、アナログフィルタを用いる場合、フィルタ時定数を大きくすると、特定の機関回転領域では脈動（ＡＣ成分）をキャンセルすることができるが、ポンプ吐出量あるいは燃料噴射量の変化に起因する燃圧変化（ＤＣ成分）に追従しきれない場合があった。他方、フィルタ時定数を小さくすると、始動時など機関回転数が低いとき、脈動をキャンセルできない場合も生じる。
【０００６】
上記した不都合は、脈動の周波数が機関回転数に応じて変化するのに対し、フィルタ時定数が固定であること、およびフィルタの遮断周波数が低いと時定数が大きくなって追従性が悪化することによって生じる。
【０００７】
特に、近時、ガソリン燃料を気筒燃焼室に直接噴射して超希薄燃焼（あるいは成層燃焼）で運転する、いわゆる直接噴射のガソリン内燃機関が提案されているが、そのような機関にあっては、燃料が１００ｋｇ／ｃｍ2 などの高圧で噴射されるため、上記した不都合が顕著となる。
【０００８】
従って、この発明の目的は上記した不都合を解消し、燃圧（燃料圧力）の脈動（ＡＣ成分）をキャンセルすると共に、燃圧変化（ＤＣ成分）にも良く追従して燃圧を精度良く検出し、よって検出値で燃料噴射量を適正に補正するようにした内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために請求項１項において、燃料タンクから燃料ポンプを介して内燃機関に供給される燃料圧力を燃圧センサで検出し、検出した燃料圧力に応じて燃料噴射量を補正する内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記内燃機関の所定クランク角度ごとに前記センサの出力をサンプリングするサンプリング手段、前記サンプリングした回数を前記ポンプの吐出回数で除算して得た商の１倍に相当する個数のサンプリング値をフィルタリングするフィルタリング手段、および前記フィルタリングされた値に基づいて前記燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段を備える如く構成した。
【００１０】
これによって、燃圧（燃料圧力）の脈動（ＡＣ成分）をキャンセルすると共に、燃圧変化（ＤＣ成分）にも良く追従して燃圧を精度良く検出し、よって検出値で燃料噴射量を適正に補正することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１はこの発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置を全体的に示す概略図である。
【００１３】
図において、符号１０はＯＨＣ直列４気筒の内燃機関（以下「エンジン」という）を示しており、吸気管先端に配置されたエアクリーナ（図示せず）から導入された吸気は、サージタンク（図示せず）を通り、スロットルバルブ（図示せず）でその流量を調節されつつインテーク（吸気）マニホルド１２を経て、２個の吸気バルブ（図示せず）を介して第１から第４シリンダ（気筒。１つのシリンダのみ示す）１４に流入する。
【００１４】
各シリンダにはピストン１６が移動自在に設けられると共に、その頂部に凹部が形成され、ピストン頂部とシリンダヘッド２０の内壁との間には、燃焼室２２が形成される。燃焼室２２に臨む位置の中央付近には、インジェクタ（燃料噴射弁）２４が設けられる。インジェクタ２４は燃料供給管２６を介して燃料供給系に接続される。
【００１５】
燃料供給系について説明すると、燃料タンク３０に貯蔵された燃料は電動ポンプ（１次ポンプ）３２で汲み上げられて低圧レギュレータ３４に送られ、そこで３ｋｇ／ｃｍ2 程度の低圧に調圧される。調圧された燃料は低圧供給路３６を通って燃料（高圧）ポンプ３８に送られる。
【００１６】
燃料ポンプ３８は斜板式のアキシャルポンプからなり、３個の気筒（図で２個を示す）３８ａを備え、プーリ３８ｂを介してエンジン１０のカムシャフト（図示せず）に連結され、エンジン出力で回転駆動される。燃料ポンプ３８はカムシャフト１回転（クランク角度７２０度）当たり１回転し、入力燃料を３回吐出しつつ１００ｋｇ／ｃｍ2 程度に昇圧する。
【００１７】
高圧燃料は高圧供給路４２を通ってデリバリパイプ４２に送られ、さらに前記した燃料供給管２６を介してインジェクタ２４に送られる。インジェクタ２４は、開弁するとき、燃焼室２２に、直接、噴射する。即ち、この実施の形態に係るエンジン１０は、ガソリン燃料を気筒燃焼室に直接噴射する、直接噴射機関である。
【００１８】
デリバリパイプは４２は一方で高圧レギュレータ４４に接続され、そこで高圧燃料は１００ｋｇ／ｃｍ2 程度に調圧される。
【００１９】
尚、図で符号４８は、リターン通路を示す。また、燃料タンク３０は蒸発燃料防止装置５０を介してエンジン吸気系に接続される。
【００２０】
各気筒の燃焼室２２には点火プラグ５２が配置されて点火コイルを含む点火装置（図示せず）から点火エネルギの供給を受け、所定の点火時期において噴射燃料と吸入空気の混合気を点火する。点火された混合気は燃焼して爆発し、ピストン１６を駆動する。
【００２１】
燃焼後の排気ガスは、２個の排気バルブ（図示せず）を介してエキゾースト（排気）マニホルド５４に排出され、排気管（図示せず）を進んで触媒装置（図示せず）で浄化されてエンジン外に排出される。
【００２２】
ピストン１６が連結されるクランクシャフト５６の付近にはクランク角センサ６２が配置される。クランク角センサ６２は、クランクシャフト５６に取り付けられたパルサ６２ａおよびそれに対向配置された磁気ピックアップ６２ｂからなる。
【００２３】
クランク角センサ６２は、第１シリンダの所定クランク角度ごとに、即ち、クランク角度７２０度ごとに気筒判別用のＣＹＬ信号を、各シリンダのＴＤＣごとに（クランク角度７２０度に４回）ＴＤＣ信号を出力すると共に、ＴＤＣ信号間隔を６個に細分したクランク角度３０度ごとに（クランク角度７２０度に４回）ＣＲＫ信号を出力する。
【００２４】
図１の説明に戻ると、スロットルバルブにはスロットルセンサ６４が接続されてスロットル開度ＴＨに応じた信号を出力すると共に、吸気管１２のスロットルバルブの配置位置付近には絶対圧（ＭＡＰ）センサ６６が設けられ、吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じた信号を出力する。
【００２５】
また、シリンダ１４の付近には水温センサ７０が設けられ、エンジン冷却水温ＴＷに応じた信号を出力すると共に、排気系にはＯ2 センサ（空燃比センサ）７２が設けられ、排気ガス中の酸素濃度に比例した信号を出力する。
【００２６】
また、上記した燃料供給系にはデリバリパイプ４２に燃圧センサ７４が設けられ、１００ｋｇ／ｃｍ2 に昇圧されてデリバリパイプに送られてきた燃料ポンプ吐出圧に比例した信号を出力する。
【００２７】
これらセンサ出力は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）８０に送られる。ＥＣＵ８０はＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを備え、センサ入力値に基づいて後述の如く、燃圧（燃料圧力）を検出して燃料噴射量を補正する。尚、ＥＣＵ８０は、８個のバッファからなるリングバッファ（図示せず）を備える。
【００２８】
尚、ＥＣＵ８０はカウンタ（図示せず）を備え、クランク角センサ６２が出力するＣＲＫ信号をカウントしてエンジン回転数ＮＥを検出する。
【００２９】
次いで、この発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の動作、より具体的には燃料圧力（燃圧）の検出動作について説明する。
【００３０】
図２はその動作を示すフロー・チャートである。尚、図示のプログラムは前記したＣＲＫ信号に同期してクランク角度３０度ごとに実行される。
【００３１】
以下説明すると、Ｓ１０において上記したようにＣＲＫ信号に同期してクランク角度３０度ごとに燃圧センサ７４の出力を入力してＡ／Ｄ変換する。このように、Ａ／Ｄ変換は、クランク角度７２０度当たり２４回行われる。
【００３２】
次いでＳ１２に進み、Ａ／Ｄ変換された値をリングバッファの８個のバッファＢＵＦｎからＢＵＦｎ−７に順次格納（更新）する。より詳しくは、今回Ａ／Ｄ変換された値をＢＵＦｎとし、ＢＵＦｎにそれまで格納されていた値をＢＵＦｎ−１、ＢＵＦｎ−２にそれまで格納されていた値をＢＵＦｎ−３と順次繰下げる（更新する）。上記の如く、ＣＲＫ信号が入力される度に、燃圧センサ出力のサンプリングが実行される。
【００３３】
次いで、サンプリング値のフィルタリングを行う。
【００３４】
図３はその処理を示すフロー・チャートである。図示のプログラムは前記したＴＤＣ信号に同期してクランク角度１８０度ごとに、即ち、４気筒のそれぞれのＴＤＣ位置で実行される。
【００３５】
先ず、Ｓ１００においてデジタルフィルタリングを行う。これは、図示の如く、バッファの今回値から７回前の８個のサンプリング値の移動平均を求めることで行う。
【００３６】
これについて説明すると、燃圧センサ７４は、エンジン回転に同期して回転する３気筒のアキシャル型燃料ポンプ３８の吐出圧を検出することから脈動し、図４に示す如く、センサ出力（原信号）はＡＣ信号のように変動し、図５に示す如く、サンプリング時点によって異なった値となる。
【００３７】
そこで、この発明においては、サンプリング値をフィルタリング（平滑）するようにした。
【００３８】
即ち、アキシャル型燃料ポンプ３８はクランク角度７２０度で１回転して３回吐出することから、サンプリング回数２４回／吐出回数３回＝８の移動平均値を算出することで、平滑化するようにした。フィルタリング値をＰＦ．ＡＣＴとする。尚、移動平均値はサンプリング回数／吐出回数の商の整数倍であれば良く、２倍以上の値であっても良い。
【００３９】
このように脈動周波数（周期：クランク角度２４０度）に比して十分に短い周期（クランク角度３０度）でサンプリングすることから、図４に「フィルタリング後」と示すように、脈動によるＡＣ成分をキャンセルすることができると共に、原信号の変動にも良く追従して燃圧を検出することができる。
【００４０】
尚、Ｓ１００の処理においてエンジン始動時にはサンプリング値がないことから、前記したＲＡＭにエンジン停止後にも記憶値を保持するバックアップ部を設けておき、エンジン停止前の最後の値（最新値）を使用する。
【００４１】
次いでＳ１０２に進み、算出したフィルタリング値ＰＦ．ＡＣＴに応じて燃料噴射量Ｔｉを補正する。尚、この発明の要旨は燃圧検出にあり、燃料噴射量補正にはないので、その詳細な説明は省略する。
【００４２】
この実施の形態は上記の如く、燃料タンク３０から燃料ポンプ３８を介して内燃機関（エンジン）１０に供給される燃料圧力を燃圧センサ７４で検出し、検出した燃料圧力に応じて燃料噴射量Ｔｉを補正する内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記内燃機関の所定クランク角度（３０度）ごとに前記センサの出力をサンプリングするサンプリング手段（ＥＣＵ８０，Ｓ１０，Ｓ１２）、前記サンプリングした回数（２４回）を前記ポンプの吐出回数（３回）で除算して得た商の整数倍（１倍）に相当する個数（８個）のサンプリング値ＢＵＦをフィルタリング、より詳しくは移動平均値を算出してフィルタリングするフィルタリング手段（ＥＣＵ８０，Ｓ１００）、および前記フィルタリングされた値ＰＦ．ＡＣＴに基づいて前記燃料噴射量Ｔｉを補正する燃料噴射量補正手段（ＥＣＵ８０，Ｓ１０２）を備える如く構成した。
【００４３】
これによって、燃圧（燃料圧力）の脈動（ＡＣ成分）をキャンセルすると共に、燃圧変化（ＤＣ成分）にも良く追従して燃圧を精度良く検出し、よって検出値で燃料噴射量を適正に補正することができる。
【００４４】
尚、上記において、予めフィルタリング係数と次数を複数個設定しておき、運転状態に応じて選択するようにしても良い。それによって、燃圧変動の大きい始動時においても精度良く燃圧を検出することができる。
【００４５】
さらに、この発明の実施の形態を直接噴射機関に関して説明したが、従来的ないわゆるポート噴射の内燃機関にも同様に妥当する。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１項にあっては、燃圧（燃料圧力）の脈動（ＡＣ成分）をキャンセルすると共に、燃圧変化（ＤＣ成分）にも良く追従して燃圧を精度良く検出し、よって検出値で燃料噴射量を適正に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る内燃機関の燃料噴射制御装置を全体的に示す概略図である。
【図２】図１の制御装置の動作である、燃圧センサ出力のサンプリングおよびバッファリングを示すフロー・チャートである。
【図３】図２フロー・チャートの動作を説明する、燃圧センサ出力のサンプリングを示す説明グラフである。
【図４】図３フロー・チャートの動作を説明する、燃圧センサ出力の脈動および燃圧変動による変化を示すタイム・チャートである。
【図５】図１の制御装置の動作である、サンプリング値のフィルタリングおよびフィルタ値による燃料噴射量補正を示すタイム・チャートである。
【符号の説明】
１０        内燃機関（エンジン）
２２        燃焼室
２４        インジェクタ（燃料噴射弁）
３０        燃料タンク
３８        燃料ポンプ
５６        クランク角センサ
６６        絶対圧（ＭＡＰ）センサ
７４        燃圧センサ
８０        電子制御ユニット（ＥＣＵ）
【図１】
0003844887.tif 000002
【図２】
0003844887.tif 000003
【図３】
0003844887.tif 000004
【図４】
0003844887.tif 000005
【図５】
0003844887.tif 000006