JP3114352B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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JP3114352B2 JP04129110A JP12911092A JP3114352B2 JP 3114352 B2 JP3114352 B2 JP 3114352B2 JP 04129110 A JP04129110 A JP 04129110A JP 12911092 A JP12911092 A JP 12911092A JP 3114352 B2 JP3114352 B2 JP 3114352B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の空燃比制
御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、内燃機関の空燃比制御装置は吸入
空気量に応じた最適燃料量を供給するものであり、この
種の装置において吸入空気量を検出するために熱線式空
気流量センサが用いられている。ところが、熱線式空気
流量センサを用いると、吸気が脈動した時、センサ出力
にリーン誤差が発生するという問題が起こっている。つ
まり、特に低回転側でスロットル開度がほぼ全開の領域
では、エンジンでの吸気脈動の発生に伴いこの脈動が吸
気上流側の熱線式空気流量センサに伝播してセンサ出力
にズレが生じる。そこで、特公昭59−17371号公
報のように、センサ出力の脈動の大きさを検出してその
大きさに応じてセンサ出力を補正する方法が行われてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】以上は、一般的なエン
ジンにおける補正法を示したものであるが、近年、吸気
管長を運転状態に応じて変化させるような吸気制御装置
の付いたエンジンが多く見られる。このようなエンジン
に前述の脈動補正方法を適用した場合、次のような不具
合を生じる。即ち、図8に示すように、吸気管長を変化
させないときには熱線式空気流量センサの設置地点での
脈動波形は揃ったものとなる。しかし、吸気管長を変化
させた場合には図9に示すように、脈動の反射波等の影
響で、熱線式空気流量センサの設置地点での脈動波形は
不揃いな波形となる。このような波形となった時にも吸
気管長制御装置の作動状態とは無関係に同一の脈動補正
値を用いることとなり、正しく吸入空気量を算出するこ
とができなかった。
【0004】そこで、この発明の目的は、熱線式空気流
量センサによる吸入空気量を正確に補正して空燃比制御
に反映させることができる内燃機関の空燃比制御装置を
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、吸気管長可
変制御装置及び可変バルブタイミング装置のうち少なく
ともいずれか一方の装置を有する内燃機関に設けられる
ものであって、内燃機関の機関回転数を検出する回転角
センサと、内燃機関の吸気通路に設けられ、吸入空気量
を検出するための熱線式空気流量センサと、前記両装置
のうち少なくともいずれか一方の装置の作動状態に起因
する前記熱線式空気流量センサ出力の脈動の大きさに応
じた補正値を機関回転数毎に記憶した記憶手段と、前記
回転角センサが検出した機関回転数と前記両装置のうち
少なくともいずれか一方の装置の作動状態に基づいて、
前記熱線式空気流量センサ出力の脈動の大きさに対する
補正値を前記記憶手段のデータを用いて求め、この補正
値を用いて前記熱線式空気流量センサによる吸入空気量
を補正する補正手段と、前記補正手段により求めた吸入
空気量に応じて燃料供給量を調整して混合気の空燃比を
制御する空燃比制御手段とを備え、前記記憶手段に記憶
された補正値は、前記両装置のうち少なくともいずれか
一方の装置の非作動時よりも作動時の方が小さくなって
いることをその要旨とするものである。
【0006】
【作用】記憶手段には、吸気管長可変制御装置及び可変
バルブタイミング装置のうち少なくともいずれか一方の
装置の作動状態に起因する熱線式空気流量センサ出力の
脈動の大きさに応じた補正値が機関回転数毎に記憶され
ている。又、補正手段は、記憶手段のデータを用いて
関回転数及び前記両装置のうち少なくともいずれか一方
の装置の作動状態に基づいてセンサ出力の脈動の大きさ
に対する補正値を求め、この補正値を用いて熱線式空気
流量センサによる吸入空気量を補正する。さらに、空燃
比制御手段は、補正手段により求めた吸入空気量に応じ
て燃料供給量を調整して混合気の空燃比を制御する。つ
まり、吸気管長可変制御装置及び可変バルブタイミング
装置のうち少なくともいずれか一方の装置の作動状態が
変化した場合においても、正しく吸入空気量が算出され
て、空燃比制御に反映される。
【0007】
【実施例】
(第1実施例)以下、この発明を具体化した一実施例を
図面に従って説明する。
【0008】図1には、車両に搭載されたガソリン式多
気筒内燃機関を示す。内燃機関本体1には吸気管2が接
続されるとともに排気管11が接続されている。吸気管
2にはエアクリーナ3を通して空気が吸入され、さら
に、同空気は吸気管2内を通って吸気弁4から内燃機関
本体1の燃焼室5へ供給される。燃焼室5はシリンダヘ
ッド6、シリンダブロック7及びピストン8により区画
形成され、点火プラグ9による着火により燃焼した燃焼
室5の混合気は排気弁10から排気管11へ排出され
る。
【0009】吸気管2には上流から順に、吸入空気量を
検出する熱線式空気流量センサ12、吸気温センサ1
3、アクセルペダルに連動するスロットルバルブ14、
サージタンク15が設けられている。吸気ポート近傍の
吸気管2には電磁式燃料噴射弁16が取り付けられ、電
磁式燃料噴射弁16は電気パルスにより作動して燃料を
吸気系へ噴射する。気筒判別センサ17および回転角セ
ンサ18は、配電器19の軸20の回転からクランク角
を検出し、それぞれのパルスを発生する。点火装置21
は、点火コイルを含み、点火二次電流を配電器19を介
して点火プラグ9へ送る。
【0010】水温センサ22は、シリンダブロック7に
取り付けられ、冷却水温度を検出する。スロットルスイ
ッチ23はスロットルバルブ14がアイドリング開度で
あることを検出する。バイパス通路24は、一端におい
てスロットルバルブ14より上流に、他端においてサー
ジタンク15に接続され、スロットルバルブ14を迂回
するように設けられている。このバイパス通路24に
は、アイドリング時の機関回転数を制御するISC(ア
イドル・スピード・コントロール)弁25が設けられて
いる。
【0011】さらに、吸気系には吸気管長可変制御装置
26が設けられている。つまり、サージタンク15には
吸気通路を二つに分割するプレート27が配設され、一
方の吸気通路にはバイフライタイプの開閉弁28が設け
られている。この開閉弁28にはモータ29が連結さ
れ、モータ29により開閉弁28が開閉される。そし
て、電子制御ユニット(以下、ECUという)30は、
回転角センサ18による機関回転数が所定回転数以上の
高負荷域ではモータ29を制御して開閉弁28をそれま
での開いた状態から閉じて、プレート27により区画さ
れた一方の吸気通路を遮断する。
【0012】さらに、ECU30は、熱線式空気流量セ
ンサ12、吸気温センサ13、気筒判別センサ17、及
び水温センサ22から検出信号を入力し、燃料噴射弁1
6、点火装置21、ISC弁25へ駆動信号を出力す
る。ここで、熱線式空気流量センサ12の出力信号(ア
ナログ信号)は1ms毎にA/D変換してセンサ出力V
sとして取り込まれる。
【0013】又、ECU30にはバックアップメモリ3
1が設けられ、同メモリ31はキースイッチがオフされ
ても電源供給により記憶内容が保持される。このバック
アップメモリ31には図2に示すような機関回転数毎の
マップが記憶されている。このマップは、横軸に熱線式
空気流量センサ12の出力の脈動率PL をとり、縦軸に
補正値CPLをとっている。そして、マップには、吸気管
長可変制御装置26がオフ状態(開閉弁28;開)のと
きの特性線L1と、吸気管長可変制御装置26がオン状
態(開閉弁28;閉)のときの特性線L2とを有する。
このマップは機関回転数毎に用意されており、図2に示
すマップは1000rpmの時のものである。ここで、
熱線式空気流量センサ12の出力の脈動率PL とは、図
3に示すように1吸気脈動内(4気筒では、180°C
A毎)での熱線式空気流量センサ12の最大出力値(最
大空気量Gmax )と最小出力値(最小空気量Gmin )か
ら決定されるものである。
【0014】本実施例では、吸気管2にて吸気通路を
CU30にて補正手段,空燃比制御手段を、バックア
ップメモリ31にて記憶手段を、それぞれ構成してい
る。
【0015】次に、このように構成した内燃機関の空燃
比制御装置の作用を説明する。図4には、ECU30が
実行する処理(フローチャート)を示す。この処理は、
1吸気脈動毎(4気筒では、180°CA毎)に起動さ
れる。
【0016】ECU30は、ステップ101,102で
1吸気脈動毎(4気筒では、180°CA間)の熱線式
空気流量センサ12の出力値VS から、その期間内での
最大空気量Gmax と最小空気量Gmin を算出する(図3
参照)。そして、ECU30は、ステップ103で最大
空気量Gmax と最小空気量Gmin からマップ等を用いて
脈動率PL を算出する。さらに、ECU30は、ステッ
プ104で機関回転数Neを読み込む。
【0017】そして、ECU30は、ステップ105で
吸気管長可変制御装置26がオンか否か判定し、オフで
あれば、ステップ106で機関回転数Neに応じたPL
−CPLマップ(図2)を用いて、特性線L1による脈動
率PL に対応する補正値CPLを読み出す。一方、ステッ
プ105において吸気管長可変制御装置26がオンであ
れば、ステップ107で機関回転数Neに応じたPL −
CPLマップ(図2)を用いて、特性線L2による脈動率
PL に対応する補正値CPLを読み出す。
【0018】ECU30はステップ106又は107の
処理後に、ステップ108に移行して、図3に示すよう
に平均空気量Gavを算出する。そして、ECU30はス
テップ109で平均空気量Gavに対し補正値CPLを乗算
して、吸入空気量Gを算出する。
【0019】ECU30はこのようにして求めた吸入空
気量Gに応じて燃料噴射弁16の開弁時間(燃料供給
量)を算出し、さらに、この燃料噴射弁16の開弁時間
(燃料供給量)に対し冷却水温等による補正を行う。そ
して、ECU30は燃料噴射弁16の開弁時間を制御し
て混合気の空燃比を制御する。
【0020】このように本実施例では、バックアップメ
モリ31に吸気管長可変制御装置26の作動状態に起因
する熱線式空気流量センサ出力の脈動の大きさに応じた
補正値CPLを機関回転数毎に記憶し、ECU30(補
手段、空燃比制御手段)は、センサ出力の脈動の大きさ
を脈動率PLとして検出する。そして、ECU30はバ
ックアップメモリ31のマップデータを用いて、機関回
転数及び吸気管長可変制御装置26の作動状態における
脈動率PLに対する補正値CPLを求め、この補正値CPL
を用いて熱線式空気流量センサ12による吸入空気量を
補正する。そして、ECU30はこの吸入空気量に応じ
て燃料噴射弁16による燃料供給量を調整して混合気の
空燃比を制御する。よって、吸気管長可変制御装置26
の作動状態が変化した場合においても、正しく吸入空気
量が算出されて、空燃比制御に反映させることができる
こととなる。 (第2実施例) 次に、第2実施例を第1実施例との相違点を中心に説明
する。
【0021】図5に示すように、曲線である脈動補正値
の特性線L1,L2に対し特性線を直線近似する(CPL
1 =a1 ・PL +b1 ,CPL2 =a2 ・PL +b2 )。
そして、この直線の傾きa1 ,a2 の補正項を傾き補正
係数CKPa(=a2 /a1)とするとともに、切片b1
,b2 の補正項を切片補正係数CPLb(=b1 −b2
)とする。そして、図6に示すように、機関回転数毎
にCKPa,CPLbがテーブル化され、バックアップ
メモリ31に記憶されている。
【0022】このように、一律な脈動波形を有する吸気
管長可変制御装置26のオフ時の補正値CPL1 を、前記
テーブル値のCKPa,CPLbで補正して吸気管長可
変制御装置26のオン時の補正値CPL2 を求めるように
している。
【0023】以下に、具体的な作用を図7を用いて説明
する。ECU30は、ステップ201,202で1吸気
脈動毎(180°CA間)の熱線式空気流量センサ12
の出力値VS から、その期間内での最大空気量Gmaxと
最小空気量Gmin を算出する。そして、ECU30は、
ステップ203で最大空気量Gmax と最小空気量Gmin
から脈動率PL を算出する。さらに、ECU30は、ス
テップ204で機関回転数Neを読み込む。
【0024】ECU30は、ステップ205で吸気管長
可変制御装置26がオンか否か判定し、オフであれば、
ステップ206,207で切片補正係数CPLb=0と
するとともに傾き補正係数CKPa=1とする。又、E
CU30は、ステップ205において吸気管長可変制御
装置26がオンであれば、ステップ208,209で図
6のテーブルから機関回転数に対応する切片補正係数C
PLb及び傾き補正係数CKPaを求める。
【0025】次に、ECU30は、ステップ210で、
その時の機関回転数に応じた吸気管長可変制御装置26
のオフ時のベース脈動補正値CPL1 を求める。つまり、
1000rpmならば、図5のL1に対応する(a1 ・
PL +b1 )にてベース脈動補正値CPL1 を算出する。
そして、ECU30はステップ211でベース脈動補正
値CPL1 から切片補正係数CPLbを減じ、さらに、そ
の値に傾き補正係数CKPaを乗ずることにより、最終
の脈動補正値CPLを算出する。
【0026】その後、ECU30はステップ212で、
図3に示すように平均空気量Gavを算出する。そして、
ECU30はステップ213で平均空気量Gavに対し補
正値CPLを乗算して、吸入空気量Gを算出する。
【0027】以上の場合は、吸気管長可変制御装置等の
吸気制御装置が1つだけの場合について述べたが、吸気
制御装置を複数もつシステムにあっては、ステップ20
5〜209の処理において吸気制御装置の数だけ図6の
ようなテーブルを設定すればよい。その結果、マップを
多数用意する必要はなくメモリ容量に関して有利に脈動
補正値の補償ができる。
【0028】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、吸気制御装置は吸気管長可変制御
装置の他にも、慣性過給装置や共鳴過給装置や可変バル
ブタイミング装置やターボ/スーパーチャージャー装置
等であってもよい。
【0029】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
熱線式空気流量センサによる吸入空気量を正確に補正し
て空燃比制御に反映させることができる優れた効果を発
揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の空燃比制御装置の全体構成を示す図
である。
【図2】補正値CPLの決定のためのマップを示す図であ
る。
【図3】熱線式空気流量センサ出力の変動を示す図であ
る。
【図4】作用を説明するためのフローチャートである。
【図5】第2実施例を説明するための図である。
【図6】第2実施例を説明するための図である。
【図7】第2実施例の作用を説明するためのフローチャ
ートである。
【図8】熱線式空気流量センサ出力の変動を示す図であ
る。
【図9】熱線式空気流量センサ出力の変動を示す図であ
る。
【符号の説明】
2 吸気通路としての吸気管 12 熱線式空気流量センサ18 回転角センサ 26 吸気制御装置としての吸気管長可変制御装置 30正手段、空燃比制御手段としてのECU 31 記憶手段としてのバックアップメモリ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−80037(JP,A) 特開 昭53−139938(JP,A) 特開 昭62−157245(JP,A) 特開 平1−273856(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/18 F02D 41/34

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸気管長可変制御装置及び可変バルブタ
    イミング装置のうち少なくともいずれか一方の装置を
    する内燃機関に設けられるものであって、内燃機関の機関回転数を検出する回転角センサと、 内燃機関の吸気通路に設けられ、吸入空気量を検出する
    ための熱線式空気流量センサと、前記両装置のうち少なくともいずれか一方の装置の作動
    状態に起因する前記 熱線式空気流量センサ出力の脈動の
    大きさに応じた補正値を機関回転数毎に記憶した記憶手
    段と、前記回転角センサが検出した機関回転数と 前記両装置の
    うち少なくともいずれか一方の装置の作動状態に基づい
    て、前記熱線式空気流量センサ出力の脈動の大きさに対
    する補正値を前記記憶手段のデータを用いて求め、この
    補正値を用いて前記熱線式空気流量センサによる吸入空
    気量を補正する補正手段と、 前記補正手段により求めた吸入空気量に応じて燃料供給
    量を調整して混合気の空燃比を制御する空燃比制御手段
    を備え、 前記記憶手段に記憶された補正値は、前記両装置のうち
    少なくともいずれか一方の装置の非作動時よりも作動時
    の方が小さくなっている ことを特徴とする内燃機関の空
    燃比制御装置。
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