JPH04262031A - 内燃機関の燃料制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃料制御装置

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JPH04262031A
JPH04262031A JP3005641A JP564191A JPH04262031A JP H04262031 A JPH04262031 A JP H04262031A JP 3005641 A JP3005641 A JP 3005641A JP 564191 A JP564191 A JP 564191A JP H04262031 A JPH04262031 A JP H04262031A
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engine
intake air
air flow
amount
sensor
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Toshihisa Takahashi
高橋　敏久
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    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

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】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、空気流量センサを備
えた内燃機関において、空気流量センサの故障を検出し
、空気流量センサの故障時は推定した吸入空気量に基づ
き機関へ燃料を供給するとともに機関運転者に故障を知
らせる燃料制御装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、急速に自動車に装着されるように
なった電子制御燃料噴射装置はエンジンの燃焼室へ供給
される混合気を作る装置であり、エンジンの回転数や吸
気量を電気信号に変換し、これをマイクロコンピュータ
で処理して最適空燃比を表わす信号を発生させ、この信
号により電磁的に駆動される燃料噴射弁の開弁時間を制
御して空燃比を調整し、エンジンの作動状態を最良に保
つものである。 【０００３】この種の電子制御燃料噴射装置では、一般
に、吸気通路に空気流量センサが装備されており、例え
ば空気流量センサで測定した単位時間当りの吸入空気流
量Ｑと単位時間当りの吸気回数Ｎから１吸気当りの吸入
空気量Ｑ／Ｎを算出し、目標空燃比と吸入空気量Ｑ／Ｎ
より求めた燃料量を燃料噴射弁から機関へ供給している
。 【０００４】ところで、従来、空気流量センサ内部品の
破損、配線の接触不良あるいは誤動作等の故障検出は、
単位時間当りの測定空気流量と所定値を比較し、空気流
量測定値が下限側所定値より低い場合、又は空気流量測
定値が上限側所定値より高い場合、空気流量センサの故
障と判定していた。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】従来の空気流量センサ
の故障検出は以上のように行なわれており、空気流量セ
ンサの出力が極端に異常を示した場合にしか故障判定を
行なうことができなかった。このため、空気流量センサ
の内部部品の劣化やコネクタ部分のルーズコンタクト等
により空気流量センサの出力誤差が大きくなる程度の故
障の場合は故障と判定されず、排ガス中の有害成分の増
加、ノッキング、排ガス温度上昇に伴なう機関排気系の
溶損等の課題があった。 【０００６】この発明は上記のような課題を解決するた
めに成されたものであり、空気流量センサの故障検出感
度を上昇させるとともに、該センサの故障を素早く精度
良く検出することができ、かつ機関の性能を低下させる
ことなく運転を続行することができる内燃機関の燃料制
御装置を得ることを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】この発明に係る内燃機関
の燃料制御装置は、機関の回転数と吸気管圧力又はスロ
ットル開度とから機関の吸入空気量を推定する手段と、
この推定吸入空気量と空気流量センサによる吸入空気量
を比較して空気流量センサの故障を検出する手段と、空
気流量センサの正常時はその出力に基づいて、空気流量
センサの故障検出時には推定吸入空気量に基づいて機関
へ燃料噴射量を制御する手段を設けたものである。 【０００８】 【作用】この発明においては、機関の回転数と吸気管圧
力又はスロットル開度とから機関の吸入空気量が推定さ
れ、この推定吸入空気量と空気流量センサによる吸入空
気量とが比較されて空気流量センサの故障が検出される
。又、空気流量センサの故障検出時には推定吸入空気量
に基づいて燃料噴射量が制御される。 【０００９】 【実施例】以下、この発明の実施例を図面とともに説明
する。図１はこの実施例の全体構成を示し、１は自動車
に積載される４サイクル火花点火式エンジンであり、燃
焼用空気をエアクリーナ２、吸気管３、スロットルバル
ブ４を経て吸入する。又、制御回路２０の出力により電
磁式燃料噴射弁５１〜５６を開弁作動させ、燃料を各気
筒に供給する。燃焼後の排気ガスは、排気マニホールド
６、排気管７などを経て大気に放出される。吸気管３に
は、エンジン１に吸入される吸気量を検出し、この吸気
量に応じた周波数のパルス信号を出力する空気流量セン
サ８が設置されている。又、吸気管３には、吸気の温度
を検出し、吸気温に応じたアナログ電圧を出力するサー
ミスタ式吸気温センサ９が設けられている。エンジン１
には、冷却水温を検出し、冷却水温に応じたアナログ電
圧（アナログ検出信号）を出力するサーミスタ式水温セ
ンサ１０が設置されており、クランク角センサ１１はエ
ンジン１のクランク軸の回転速度を検出し、回転速度に
応じた周波数のパルス信号を出力する。又、吸気管３に
は、吸気管内圧力を検出する圧力センサ１２が設置され
ている。制御回路２０は空気流量センサ８、吸気温セン
サ９、水温センサ１０、クランク角センサ１１及び圧力
センサ１２の検出信号に基づいて燃料噴射量を演算する
回路であり、燃料噴射弁５１〜５６の開弁時間を制御す
ることにより、燃料噴射量を調整する。又、故障表示ラ
ンプ１４は空気流量センサ８が故障した際に点灯し、機
関運転者に故障を知らせる。 【００１０】図２は制御回路２０の構成を示し、２００
は燃料噴射量を演算するマイクロプロセッサ（以下、Ｃ
ＰＵという）、２０１は回転数カウンタで、クランク角
センサ１１からの信号より所定クランク角間の周期をカ
ウントし、またエンジン回転に同期して割込制御部２０
２に割込指令を送る。割込制御部２０２はこの信号を受
けると、コモンバス２１２を通じてＣＰＵ２００に割込
信号を出力する。デジタル入力ポート２０３は、図示し
ないスタータの作動をオンオフするスタータスイッチ１
３からのスタータ信号などのデジタル信号をＣＰＵ２０
０に伝達する。アナログ入力ポート２０４はアナログマ
ルチプレクサとＡ／Ｄ変換器からなり、吸気温センサ９
、水温センサ１０、圧力センサ１２の出力をＡ／Ｄ変換
して順次ＣＰＵ２００に読み込ませる。回転数カウンタ
２０１、割込制御部２０２、デジタル入力ポート２０３
、アナログ入力ポート２０４の出力はコモンバス２１２
を通してＣＰＵ２００に伝達される。２０５は電源回路
であり、キースイッチ１５を介してバッテリ１６に接続
される。２０６はＲＡＭ、２０７はプログラムや各種の
定数などを記憶しておくＲＯＭである。２０８はレジス
タを含む燃料噴射時間制御用カウンタで、ダウンカウン
タより成り、ＣＰＵ２００で演算された燃料噴射弁５１
〜５６の開弁時間即ち燃料噴射量を表わすデジタル信号
を燃料噴射弁５１〜５６の実際の開弁時間を与えるパル
ス時間幅のパルス信号に変換する。２０９は燃料噴射弁
５１〜５６を駆動する電力増幅部、２１４はタイマであ
り、経過時間を測定し、ＣＰＵ２００に伝達する。回転
数カウンタ２０１はクランク角センサ１１の出力により
エンジン１の所定クランク角ごとに周期時間を測定し、
その測定の終了時に割込制御部２０２に割込指令信号を
供給する。割込制御部２０２はその信号に応答して割込
信号を発生し、ＣＰＵ２００に燃料噴射量の演算を行な
う割込処理ルーチンを実行させる。 【００１１】２１１は周波数カウンタで、空気流量セン
サ８からの信号により所定期間の入力パルス数をカウン
トする。又、周波数カウンタ２１１は、その入力パルス
に同期して割込制御部２１０に割込指令信号を送る。割
込制御部２１０はこの信号を受けると、コモンバス２１
２を介してＣＰＵ２００に割込信号を出力する。２１３
は故障表示ランプ１４を点灯する電力増幅部である。 【００１２】図３（ａ）　はＣＰＵ２００の概略フロー
チャートを示し、キースイッチ１５及びスタータスイッ
チ１３がオンしてエンジン１が始動されると、ステップ
Ｓ０でメインルーチンの演算処理が開始され、ステップ
Ｓ１で初期化の処理が実行され、ステップＳ２でアナロ
グ入力ポート２０４からの吸気温、冷却水温に応じたデ
ジタル値を読み込む。ステップＳ３では読み込んだ値に
応じて燃料補正量Ｋを演算し、結果をＲＡＭ２０６に格
納し、ステップＳ２に戻る。通常はＣＰＵ２００はステ
ップＳ２，Ｓ３の処理を制御プログラムに従って繰り返
し実行する。 【００１３】ここで、割込制御部２０２からの割込信号
が入力されると、ＣＰＵ２００はメインルーチンの処理
中であっても直ちにその処理を中断し、図３（ｂ）　に
示されるステップＳ４０の割込処理ルーチンに移る。ス
テップＳ４１では周波数カウンタ２１１でカウントした
空気流量センサ８の出力周波数を読み込み、周波数カウ
ンタ２１１をクリアする。ステップＳ４２では周波数カ
ウンタ値の他にパルス周期、パルス入力時刻、前回計算
時のパルス端数、現在時刻等から所定クランク角間の吸
入空気量を算出する。この算出方法を図３（ｃ）　、図
４に従い説明する。 【００１４】図４に示すように空気流量センサ８の出力
パルスが入力されると周波数カウンタ２１１が１インク
リメントされ、同時に割込制御部２１０から割込信号が
発生し、ＣＰＵ２００は図３（ｃ）　に示す割込処理を
実行する。ステップＳ６１では空気流量パルス８の出力
パルスの前回の入力時刻と現在の時刻とからパルス周期
Ｔを算出し、ステップＳ６２では次回のパルス周期の算
出のためにパルス入力時刻をＲＡＭ２０６へ格納する。 ステップＳ４２では、まずステップＳ６１，Ｓ６２で算
出したパルス周期Ｔ２　とパルス入力時刻とから今回の
パルス端数を次式で算出する。 パルス入力からの経過時間ｔ２　＝現在時刻−パルス入
力時刻 今回のパルス端数＝ｔ２　／Ｔ２　 次に、所定クランク角間の入力パルス数Ｎを次式で算出
する。 Ｎ＝周波数カウンタ値ｎ−前回のパルス端数＋今回のパ
ルス端数 以上のようにして算出した入力パルス数Ｎから所定クラ
ンク角間の吸入空気量ＱＳ　を１パルス当りの空気量定
数ＫＰ　（ｌ／パルス）を用いて次式で算出する。 ＱＳ　＝入力パルス数Ｎ＊空気量定数ＫＰ　【００１５
】ステップＳ４３では回転数カウンタ２０１で読み取ら
れた所定クランク角間の周期を読み取り、ステップＳ４
４では周期時間から次式で回転数を算出する。 回転数＝定数／周期この算出した回転数をＲＡＭ２０６
に格納する。ステップＳ４５ではアナログ入力ポート２
０４から吸気管内圧力に応じたデジタル情報を読み込み
、ステップＳ４６では上記のようにして得られた回転数
と吸気管内圧力に応じて図５に示すマップデータから推
定吸入空気量ＱＩ　を算出する。このマップデータは各
回転数と各吸気管圧力に対応する吸入空気量情報（例え
ば実測値）が予め設定されており、ＲＯＭ２０７に記憶
されている。ステップＳ４７ではステップＳ４２で算出
した空気流量センサ８の出力に基づく吸入空気量ＱＳ　
と推定吸入空気量ＱＩ　との偏差ΔＱを次式で算出する
。 ΔＱ＝ＱＳ　−ＱＩ　 【００１６】ステップＳ４８ではΔＱと判定値を比較し
、判定下限値＜ΔＱ＜判定上限値が成立していれば空気
流量センサ８が正常であると判定されてステップＳ４９
へ進み、ΔＱ≦判定下限値、又は判定上限値≦ΔＱの場
合は空気流量センサ８の素子劣化あるいは断線等の原因
で空気流量センサ８の出力の誤差が大きくなったと判定
され、ステップＳ５１へ進む。ステップＳ４９では空気
流量センサ８の故障表示ランプ１４を消灯し、ステップ
Ｓ５０では空気流量センサ８の出力に基づく吸入空気量
ＱＳ　に応じた基本噴射量ＴＢ　を次式で算出する。 基本噴射量ＴＢ　＝吸入空気量ＱＳ　＊定数一方、ステ
ップＳ５１では故障表示ランプ１４を点灯し、機関運転
者に故障を告知し、ステップＳ５２では推定吸入空気量
ＱＩ　に応じた基本噴射量ＴＢ　を次式で算出する。 基本噴射量ＴＢ　＝推定吸入空気量ＱＩ　＊定数【００
１７】ステップＳ５３ではメインルーチンで求めた燃料
噴射用の補正量をＲＡＭ２０６から読み出し、空燃比を
決定する噴射量（噴射時間）の補正演算を行なう。ステ
ップＳ５４では算出した噴射時間をカウンタ２０８にセ
ットし、図６に示すように排気行程中のシリンダの燃料
噴射弁５１〜５６を開弁し、機関へ燃料を供給する。ス
テップＳ５５では、メインルーチンに復帰する。 【００１８】なお、上記実施例では図３（ｂ）　のステ
ップＳ４６で回転数と吸気管圧力に応じて図５に示すマ
ップから推定吸入空気量ＱＩ　を算出したが、マップで
なく演算式により推定吸入空気量を算出しても同様の効
果が得られる。又、空気流量センサ８の故障をランプに
より機関運転者に告知したが、音声などで告知してもよ
く、このような告知により速やかに修理、点検を行なう
ことができる。 【００１９】図７はこの発明の第２の実施例による構成
を示し、この実施例では吸気管内圧力を検出する圧力セ
ンサ１２の代りに、スロットル弁４の開度を検出するス
ロットル開度センサ１７を設けている。図８は制御回路
２０の詳細な構成を示し、スロットル開度センサ１７の
出力はアナログ入力ポート２０４に入力される。 【００２０】次に、第２の実施例におけるＣＰＵ２００
の動作を説明するが、メインルーチンは図３（ａ）　と
同じであり、図３（ｂ）　に示す割込処理ルーチンに相
当するのが図９である。ステップＳ５６ではアナログ入
力ポート２０４からスロットル開度に応じたデジタル情
報を読み込み、ステップＳ５７ではステップＳ４４，Ｓ
５６で得られた回転数とスロットル開度に応じて図１０
に示すマップデータから推定吸入空気量ＱＩ　を算出す
る。このマップデータは各回転数、各スロットル開度に
対応する吸入空気量情報（例えば実測値）が予め設定さ
れており、ＲＯＭ２０７に記憶されている。他の動作は
第１の実施例と同様であり、ステップＳ４２の吸入空気
量算出動作も図３（ｃ）　、図４と同様であり、また燃
料噴射タイミングも図６と同様である。なお、第２の実
施例においても図１０のマップデータの代りに演算式を
用いてもよく、またランプ表示の代りに音声表示にして
もよい。 【００２１】 【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、機関の
回転数と吸気管圧力又はスロットル開度とから推定され
た吸入空気量と空気流量センサによる吸入空気量を比較
することにより空気流量センサの故障を検出しており、
故障検出を迅速に精度良く行なうことができるとともに
、故障検出時には推定吸入空気量に基づいて燃料噴射量
を制御しており、空燃比の誤差を小さくでき、有害排気
ガスの排出や機関の破損などを防ぐことができる。なお
、機関運転者に空気流量センサの故障を告知することに
より、修理、点検を速やかに行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明装置の第１の実施例による構成図であ
る。
【図２】この発明の第１の実施例による制御回路の構成
図である。
【図３】この発明装置の第１の実施例の動作を示すフロ
ーチャートである。
【図４】この発明による吸入空気量算出動作を示すタイ
ムチャートである。
【図５】この発明の第１の実施例による推定吸入空気量
を求めるためのマップデータである。
【図６】この発明による燃料噴射タイミングを示すタイ
ムチャートである。
【図７】この発明装置の第２の実施例による構成図であ
る。
【図８】この発明の第２の実施例による制御回路の構成
図である。
【図９】この発明装置の第２の実施例の動作を示すフロ
ーチャートである。
【図１０】この発明の第２の実施例による推定吸入空気
量を求めるためのマップデータである。
【符号の説明】
１　　エンジン ３　　吸気管 ４　　スロットルバルブ ８　　空気流量センサ １１　　クランク角センサ １２　　圧力センサ １７　　スロットル開度センサ ５１〜５６　　燃料噴射弁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　機関の吸入空気量を検出する空気流量
    センサと、機関クランク軸の回転角を検出するクランク
    角センサと、機関の吸気管内圧力を検出する圧力センサ
    と、クランク角センサの出力から得られる機関回転速度
    と吸気管圧力とから機関の吸入空気量を推定する吸入空
    気量推定手段と、吸入空気量推定手段により得られた推
    定吸入空気量と空気流量センサから得られた吸入空気量
    を比較し、その結果により空気流量センサの故障を検出
    する空気流量センサ故障検出手段と、空気流量センサの
    正常時はその出力に基づいて、空気流量センサの故障検
    出時は推定吸入空気量に基づいて機関への燃料噴射量を
    制御する燃料制御手段を備えたことを特徴とする内燃機
    関の燃料制御装置。
  2. 【請求項２】　　機関の吸入空気量を検出する空気流量
    センサと、機関クランク軸の回転角を検出するクランク
    角センサと、機関のスロットルバルブ開度を検出するス
    ロットル開度センサと、クランク角センサの出力から得
    られる機関回転速度とスロットル開度とから機関の吸入
    空気量を推定する吸入空気量推定手段と、吸入空気量推
    定手段から得られた推定吸入空気量と空気流量センサか
    ら得られた吸入空気量を比較し、その結果により空気流
    量センサの故障を検出する空気流量センサ故障検出手段
    と、空気流量センサの正常時はその出力に基づいて、空
    気流量センサの故障検出時は推定吸入空気量に基づいて
    機関への燃料噴射量を制御する燃料制御手段を備えたこ
    とを特徴とする内燃機関の燃料制御装置。
JP3005641A 1991-01-22 1991-01-22 内燃機関の燃料制御装置 Pending JPH04262031A (ja)

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