JPH0681921B2 - 内燃機関の空気量検出装置 - Google Patents

内燃機関の空気量検出装置

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JPH0681921B2
JPH0681921B2 JP17467586A JP17467586A JPH0681921B2 JP H0681921 B2 JPH0681921 B2 JP H0681921B2 JP 17467586 A JP17467586 A JP 17467586A JP 17467586 A JP17467586 A JP 17467586A JP H0681921 B2 JPH0681921 B2 JP H0681921B2
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air flow
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fuel injection
air
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敏夫 高畑
博雅 久保
初雄 永石
博通 三輪
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、内燃機関の空気量検出装置に関する。
(従来の技術) 燃料噴射式内燃機関にあっては、機関に吸入される空気
量を的確に検出することが重要であり、その検出装置と
しては空気量を熱線式等の流量センサにより直接的に検
出するものや、圧力センサにより測定される吸気管内圧
力と機関回転速度とから間接的に検出するものがある。
また、圧力センサのほかに絞り弁開度センサを設け、空
気量を絞り弁開度と吸気管内圧力とから検出するものが
ある(特公昭61−4981号公報参照)。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このように流量センサや圧力センサを用
いた検出装置では、吸気脈動による検出値の変動が大き
く、これをもとに制御される燃料噴射弁の噴射量が変動
するため、エンジンのトルク変動が大きくなってしま
う。
また、流量センサや圧力センサはそれほど応答性が良く
ないことから、過渡時の検出誤差が大きく、さらにはコ
ストが高いという問題がある。
この一方、これらの検出装置では、センサ位置での空気
流量を検出することになるため、過渡時には検出値とシ
リンダに流入する空気量とが一致せず、特に燃料噴射弁
を吸気マニホールドの集合部よりも上流側に設けた内燃
機関においては、燃料噴射部位を通過する空気量とシリ
ンダに流入する空気量とが一致せず、このため加速時や
減速時に空燃比がリッチ化したりリーン化したりしてし
まうという問題がある。
この発明は、このような問題点を解消し、過渡応答性の
よい空気量検出装置を提供することを目的としている。
(問題点を解決するための手段) この発明は、吸気マニホールドの集合部よりも上流側に
燃料噴射部位を設けた内燃機関において、第1図に示す
ように絞り弁開度を検出する手段1と、機関回転速度を
検出する手段2と、両検出値から定常での空気流量Q
を演算する定常空気流量演算手段3と、同じく両検出値
から空気流れの遅れ係数Kを演算する遅れ係数演算手段
4と、定常空気流量Qと遅れ係数Kとから次式Qc=Qc
o+K(Q−Qco)(ただしQcoはQcの前回演算値)に
よりシリンダに流入する空気流量Qcを演算する遅延補正
手段5と、吸気マニホールドのボリュームに応じて定め
た係数KNと遅延補正手段の演算値から次式△CM=KN(Qc
−Qco)により所定の加算量△CMを演算する加算量演算
手段6と、前記定常空気流量Qと加算量△CMとを加え
て燃料噴射部の通過空気流量Qaを演算する空気流量加算
手段7とを備えた。
(作用) したがって、絞り弁開度と機関回転速度とから、吸気脈
動に影響を受けることなく、空気流量Qが正確に検出
されると共に、この空気流量Qに絞り弁開度と機関回
転速度とに基づく遅れ係数Kにより補正を加えること
で、過渡時であっても応答性が悪化することなく、シリ
ンダへの空気流量Qcが正確に検出される。そして、定常
時空気流量Qに吸気マニホールドボリュームに応じた
所定の加算量△CMを加算することで、燃料噴射部位にお
ける通過空気流量Qaも正確に検出される。
(実施例) 第2図は本発明を絞り弁10の上流の吸気通路11に1個の
燃料噴射弁12を設置したシングルポイントインジェクシ
ョン方式のエンジンに適用した実施例の機械的構成を表
わしている。
14は絞り弁10の開度αを検出する絞り弁開度センサ、15
はエンジン回転速度Nを検出するクランク角センサで、
これらの検出信号はエンジン冷却水温を検出する水温セ
ンサ16、、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ(図
示しない)、空燃比を検出する空燃比センサ17等からの
信号と共に、コントロールユニット18に入力される。
また、19は絞り弁10をバイパスする通路、20はバイパス
通路19の開口面積Abを可変とするアイドル制御弁であ
る。
コントロールユニット18は、CPU,RAM,ROM,I/O装置等か
らなるマイクロコンピュータで構成され、第1図に示し
た各手段1〜7の全機能を有し、空気流量を検出すると
共に、燃料噴射弁12の燃料噴射制御を行う。また、コン
トロールユニット18は例えばアイドル時に所定のエンジ
ン回転速度を保つようにアイドル制御弁20を駆動制御す
る。
次にコントロールユニット18内にて実行される内容を第
3図〜第5図のフローチャートに基づいて説明する。な
お、前記フローチャートによる制御はシングルポイント
インジェクション方式と各吸気ポート毎に燃料噴射弁を
設けたマルチポイントインジェクション方式の何れにも
適用可能な例を示している。
第3図はシリンダに流入する空気流量Qcの計算ルーチン
を示すもので、まずステップ10では絞り弁開度センサ14
の信号αからテーブル検索により絞り弁開口面積Aαが
求められる。第6図にそのテーブル内容を表す特性線図
を示すが、開口面積Aαは絞り弁開度αに比例して変化
する。
ステップ11ではアイドル制御弁20に指令する駆動制御信
号(デューティ信号)ISCDからテーブル検索により絞り
弁10をバイパスする通路19の開口面積Abが求められる。
第7図にそのテーブル内容を表す特性線図を示す。アイ
ドル制御弁20はデューティ値が大きくなるほど開度が増
大し、これに応じて開口面積Abも大きくなる。
そして、ステップ12にて絞り弁開口面積Aαとバイパス
通路開口面積Abとの和から総流路面積Aが算出される。
次に、ステップ13では総流路面積Aに対する定常での空
気流量Qを求めるが、この場合空気流量Qは総流路
面積Aをクランク角センサ15からのエンジン回転速度N
で除算した値A/Nとエンジン回転速度Nに対して割付け
た3次元テーブルから求められる。第8図はそのテーブ
ル内容を表す特性線図で、等空気流量線は略々A/Nに応
じて増大する特性を持つ。これは、仮に回転数Nが一定
であるとすると、A/Nは絞り弁開度αに応じて変化し、
αが大きくなるほど空気流量が増加するためである。
ステップ14では、絞り弁10付近を通過した空気がシリン
ダに流入するまでの遅れを考慮した遅れ係数K(K<
1)が、総流路面積Aとエンジン回転速度Nとからテー
ブル検索により求められる。この検索は3次元テーブル
により行なわれ、第9図にそのテーブル内容を表す特性
線図を示す。なお、遅れ係数Kは総流路面積Aにほぼ応
じて変化する。
そして、ステップ15にてシリンダへの空気流量Qcが、空
気流量Qと遅れ係数Kとから、 Qc=Qco+K(Q−Qco) の式により算出される。Qcoは前回算出した空気流量Qc
で、定常状態ではQco=Qである。
第4図は燃料噴射弁12の部分の吸気通路11を通過する空
気流量Qaの計算ルーチンを示すもので、まずステップ20
では第3図の計算ルーチンで求めた空気流量Qcの差分値
△Qc(=Qc−Qco)と定数KNとから加算量△CMが求めら
れる。空気流量Qcの差分値△Qcつまり空気流量Qcの増減
量に応じて吸気マニホールド21内の圧力が変化するが、
その圧力を変化させる空気量を吸気マニホールド21のボ
リュームに相関の強い定数KNにて乗算することで加算量
△CMを算出する。
そして、ステップ21にて空気流量Qに加算量△CMが加
えられ、空気流量Qaが算出される。空気流量Qと空気
流量Qcの増減量をもとに燃料噴射部を通過する空気流量
Qaと逆算するのであり、空気流量Qaは空気流量Qに吸
気マニホールド21内の圧力の増減分に対応する加算量△
CMを加算したものに相当する。
ステップ22では空気流量QcをQcoとして次回の計算に備
える。なお定常状態ではもちろん△CM=0,Qa=Qc=Q
となる。
第5図は燃料噴射弁12の燃料噴射量Tiの計算ルーチンを
示すもので、第2図のようにシングルポイントインジェ
クション方式の場合は、ステップ30から31に行き、基本
燃料噴射量Tpが前記空気流量Qaに大気圧補正係数Kp、吸
気温補正係数Kt及び定数Kaを乗算して求められる。
また、例えば各吸気ポートにそれぞれ燃料噴射弁を設置
したマルチポイントインジェクション方式に適用する場
合は、ステップ30から32に行き、基本噴射量Tpが前記空
気流量Qcに大気圧補正係数Kp,吸気温補正係数Kt及び定
数Kaを乗算して求められる。
そして、ステップ33にて各基本噴射量Tpに従来から用い
られる各種補正係数COEF、空燃比センサ17からのフィー
ドバック補正係数LAを乗算し、さらに無効パルス幅(電
圧補正分)Tsを加えて燃料噴射量Tiが求められる。
なお、各ルーチンは所定時間毎にあるいはエンジン回転
に同期して実行される。
このように、絞り弁10の開度α(及び絞り弁10のバイパ
ス通路19の開度)とエンジン回転速度Nとをもとに空気
流量Qを演算するので、熱線式の流量センサや圧力セ
ンサを用いたときのように吸気脈動による影響を受ける
ことはなく、また、エンジンの運転条件が変化する過渡
時の良好の応答性を保つことができ、空気流量Qの正
確な検出値が得られる。
一方、空気流量Qは、定常状態以外は空気流れの遅れ
により、シリンダに流入する空気流量Qcと一致しない
が、空気流れの遅れは絞り弁開度αやエンジン回転速度
Nに対応することから、そのαとNとに基づく遅れ係数
Kにより、空気流量Qに補正を加えることで、過渡時
におけるシリンダへの空気流量Qcが的確に求められる。
したがって、マルチポイントインジェクション方式の場
合には空気流量Qcをもとに燃料噴射量を演算することに
より、的確な燃料噴射制御が可能となり、これにより加
速時や減速時に燃料噴射量Tiが過剰となったり、不足す
るようなことがなく、定常時と同様、適正空燃比を保つ
ことができる。
第10図に加速時の作動特性を示すと、絞り弁10の急開に
空気流量Qが対応するのに対してシリンダへの空気流
量Qcが徐々に増加することになり、このとき空気流量Q
に応じて吸気ポートに燃料を噴射すると空燃比が大き
くリッチ化する(従来例と同様となる)が、空気流量Qc
に応じて燃料を噴射することで、ほぼ一定の空燃比が得
られるのである。
これに対して、シングルポイントインジェクション方式
の場合には燃料噴射弁12の部分を通過する空気流量Qaを
もとに燃料噴射量を演算して、燃料噴射制御を行うが、
この空気流量Qaは前記空気流量Qに吸気マニホールド
21内の圧力の増減分に対応する加算量△CMを加算するこ
とで求められる。
ここで、空気流量Qa,Q,Qcの定常状態での流量をQa0,Q
0,Qc0として(Qa0=Q =Qc0)、絞り弁10の開作
動によりQ がQになると、第11図に示すようにシ
リンダに流入するQcはQc0から次第に増加してQに平
衡し、燃料噴射部のQaはQa0から瞬間的に増加した後、
次第に減少してQに平衡するが、このときQaとQ
の差に応じてQcが増加するのであり、このためQcの増加
分△Qcから算出した加算量△CMをQに上乗せすること
で、Qaが求まることとなる。このように検出した空気流
量Qaは真値流量とほぼ一致することを実験により確認し
ている。なお、この場合Qcに△Qcを所定倍したものを加
算することでQaを算出することもできるが、Qに△CM
を加算する上述のほうが、Qを基準とするため、誤差
の少ない値が得られる。
したがって、シングルポイントインジェクション方式の
場合も的確な燃料噴射制御が可能となり、定常時、加速
時、減速時等、常に空気流量Qaに応じて適正空燃比を保
つことができる。
第12図にその加速時の作動特性を示すと、絞り弁10の急
開に対して絞り弁10の上流の燃料噴射部を通過する空気
流量Qaは一時的に増加し、その後減少するが、このとき
例えば絞り弁10の開度αに応じた量の燃料を噴射すると
空燃比が大きくリーン化する(従来例)が、空気流量Qa
に応じて燃料を噴射することで、ほぼ一定空燃比の混合
気をシリンダに吸入させることができる。
なお、第10図,第12図において、空燃比はいくらかリー
ン側になるが、これは吸気管内の付着燃料が加速中に増
えることによる誤差である。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、絞り弁開度と機関回転速
度とから演算した定常での空気流量を運転状態に応じた
遅れ係数で補正することで、過渡時のシリンダへの空気
流量が正確に検出でき、また定常時の空気流量に所定の
加算量を加えることで、燃料噴射部位での通過空気流量
が正確に検出でき、したがってシングルポイントインジ
ェクション方式の内燃機関においても過渡時空燃比制御
を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成図、第2図は本発明の実施例を示
す機械的構成図、第3図〜第5図は各演算内容を示すフ
ローチャート、第6図〜第9図は演算に用いる各テーブ
ル内容を表す特性線図、第10図,第12図は加速時の作動
特性を示す説明図、第11図は加速時の各空気流量の関係
を示す説明図である。 1……絞り弁開度検出手段、2……機関回転速度検出手
段、3……定常空気流量検出手段、4……遅れ係数演算
手段、5……遅延補正手段、6……加算量演算手段、7
……空気流量加算手段。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸気マニホールドの集合部よりも上流側に
    燃料噴射部位を設けた内燃機関において、絞り弁開度を
    検出する手段と、機関回転速度を検出する手段と、両検
    出値から定常での空気流量Qを演算する定常空気流量
    演算手段と、同じく両検出値から空気流れの遅れ係数K
    を演算する遅れ係数演算手段と、定常空気流量Qと遅
    れ係数Kとから次式Qc=Qco+K(Q−Qco)(ただし
    QcoはQcの前回演算値)によりシリンダに流入する空気
    流量Qcを演算する遅延補正手段と、吸気マニホールドの
    ボリュームに応じて定めた係数KNと遅延補正手段の演算
    値から次式△CM=KN(Qc−Qco)により所定の加算量△C
    Mを演算する加算量演算手段と、前記定常空気流量Q
    と加算量△CMとを加えて燃料噴射部の通過空気流量Qaを
    演算する空気流量加算手段とを備えたことを特徴とする
    内燃機関の空気量検出装置。
JP17467586A 1986-07-02 1986-07-24 内燃機関の空気量検出装置 Expired - Lifetime JPH0681921B2 (ja)

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US07/069,038 US4951209A (en) 1986-07-02 1987-07-01 Induction volume sensing arrangement for internal combustion engine or the like
DE3721910A DE3721910C2 (de) 1986-07-02 1987-07-02 Verfahren zum indirekten Abschätzen der in eine Brennkraftmaschine eingeführten Luftmenge

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