JPH08232749A

JPH08232749A - 内燃機関の吸入空気量推定装置

Info

Publication number: JPH08232749A
Application number: JP3885595A
Authority: JP
Inventors: Norio Suzuki; 典男鈴木; Isao Komoriya; 勲小森谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1995-02-27
Filing date: 1995-02-27
Publication date: 1996-09-10
Anticipated expiration: 2019-09-02
Also published as: JP3559338B2

Abstract

(57)【要約】【構成】吸入空気量の推定装置では、スロットル開度
センサ３６の故障をFail検出部１００で検出し、故障の
際には、代替値設定部１０１において、機関回転数Ｎｅ
及び吸気圧力Ｐｂをもとに現在のスロットル開度θTHを
推定し、その値を代替値θTH’として設定する。そし
て、切換え部１０２によって、スロットル開度θTHの値
を代替値θTH’に置き換える。【効果】スロットル開度センサの検出結果が得られな
い場合にも、正常時と同等な推定処理を実施することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関に吸入される
空気量を推定する内燃機関の吸入空気量推定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、内燃機関の吸気系に流体力学モデ
ルを適用し、モデル式によって正しい気筒吸入空気量を
推定する手法が提案されている。本出願人も、先に、特
開平６−７４０７６号において、スロットル弁をオリフ
ィスと見なし、スロットル弁の前後の差圧から絞り式流
量形の原理式を用いてスロットル通過空気量を求め、こ
の値をもとに気筒吸入空気量を算出する手法を提案し
た。

【０００３】また、このモデルから求められる気筒吸入
空気量と実際の気筒吸入空気量との誤差を如何に少なく
するかが極めて重要となる。この点を改善すべく、本出
願人は、流体力学モデルを前提としながらも複雑な演算
を必要とせずにモデル式の誤差を吸収し、かつ機関運転
の過渡状態や劣化、バラツキ、経年変化などを解消し、
気筒吸入空気量をより正確に推定する手法を提案してい
る（特願平５−２０８８３５号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、既に提案した
これらの気筒吸入空気量推定手法は、全て、スロットル
弁の開度を基準として推定する手法であり、仮にスロッ
トル弁の開度を検出するスロットルセンサ等が故障した
場合には、上記した推定手法を実施することは、全く不
可能となる。

【０００５】そこで、本発明の目的は、このようにスロ
ットル弁の開度を検出するセンサ等が故障した場合に
も、正常時とほぼ同等に気筒吸入空気量を推定し得る内
燃機関の吸入空気量推定装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１のかか
る内燃機関の吸入空気量推定装置は、内燃機関の回転数
を検出する回転数検出手段、スロットルの開度を検出す
る開度検出手段及びチャンバ内の圧力を検出する圧力検
出手段と、少なくとも回転数検出手段で検出された機関
回転数Ｎe と圧力検出手段で検出されたチャンバ内圧力
Ｐb とを基に、定常運転状態時に燃焼室へ吸入される吸
入空気量Ｇc ’を求める第１の手段と、少なくとも、開
度検出手段で検出されたスロットル開度θTHとチャンバ
内圧力Ｐb とを基に、スロットルの第１有効開口面積Ａ
を求める第２の手段と、スロットルの第１有効開口面積
Ａの１次遅れ値を求め、その値をスロットルの第２有効
開口面積ＡDELAY とする第３の手段と、第２の手段で求
めた第１有効開口面積Ａと第３の手段で求めた第２有効
開口面積ＡDELAY とを基に、吸入空気量Ｇc ’を補正す
ることで、実吸入空気量Ｇc を、Ｇc ＝Ｇc ’×（Ａ／
ＡDELAY ）として求める第４の手段とを備えた内燃機関
の吸入空気量推定装置において、機関回転数Ｎe とチャ
ンバ内圧力Ｐb との値に基づいて現在のスロットル開度
θTHを推定し、この値を代替値θTH’として設定する代
替値設定手段と、開度検出手段の故障を検出する故障検
出手段と、故障検出手段で故障が検出された際、開度検
出手段の検出結果に代り代替値設定手段で設定された代
替値θTH’を、第２及び第３の手段に与える切換え手段
とを備えて構成する。

【０００７】また、請求項２のかかる内燃機関の吸入空
気量推定装置は、代替値θTH’をもとに得られるスロッ
トルの第１有効開口面積Ａの１次遅れ値を、開度検出手
段の検出結果をもとに得られるべきスロットルの第１有
効開口面積Ａの１次遅れ値にほぼ一致させる補正手段を
さらに備えて構成する。

【０００８】なお、本発明における定常運転状態時と
は、充填空気量Ｇb の増減変化が実質的に無くほぼ一定
である期間をいい、過渡運転状態時とは、充填空気量Ｇ
b が変動している期間をいう。

【０００９】

【作用】請求項１における内燃機関の吸入空気量推定装
置では、スロットルセンサなどの開度検出手段が故障か
否かを故障検出手段で検出し、開度検出手段が故障であ
ると検出された場合、その他の検出手段で検出された機
関回転数Ｎe とチャンバ内圧力Ｐb とをもとに、代替値
設定手段において現在のスロットル開度θTHを推定し、
その値を代替値θTH’として設定する。そして、切換え
手段により、開度検出手段の検出結果に代えて、この設
定された代替値θTH’を第２及び第３の手段に与える。

【００１０】また、ここで検出されるチャンバ内圧力Ｐ
b は、吸気系においてスロットルに比べて下流側に位置
する圧力検出手段によって検出されるため、スロットル
の開度変化の影響が遅れて検出される。さらに、吸気系
を流通する空気は圧縮性流体であるため、スロットルの
開度変化に対する、チャンバ内圧力Ｐb の変化の応答遅
れが発生する。そこで、請求項２にかかる内燃機関の吸
入空気量推定装置では、代替値θTH’が、このような応
答遅れをもったチャンバ内圧力Ｐb の値から推定される
ため、これを補うべく、補正手段によって代替値θTH’
から得られるスロットルの第１有効開口面積Ａの１次遅
れ値を、正常時において開度検出手段の検出結果から得
られるべきスロットルの第１有効開口面積Ａの１次遅れ
値にほぼ一致させる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。

【００１２】図１において、符号１０は４気筒の内燃機
関を示しており、吸気路１２の先端に配置されたエアク
リーナ１４から導入された吸気は、スロットル弁１６で
その流量を調節されつつサージタンク１８とインテーク
マニホルド２０を経て第１〜第４気筒に流入される。各
気筒の吸気弁（図示せず）の付近には、インジェクタ２
２が設けれており、ここから燃料を噴射する。噴射され
た燃料と吸気とが一体となった混合気は、各気筒内で点
火プラグで点火され燃焼され、内燃機関のピストンを駆
動する。燃焼後の排気ガスは排気弁を介してエキゾース
トマニホルド２４に放出され、エキゾーストパイプ２６
を経て三元触媒コンバータ２８で浄化され機関外に排出
される。

【００１３】また、内燃機関のディストリビュータ（図
示せず）内には、ピストンのクランク角度位置を検出す
るクランク角センサ３４が設けられており、この他、ス
ロットル弁１６の開度θTHを検出するスロットル開度セ
ンサ３６、スロットル弁１６下流の吸気圧力（チャンバ
内圧力）Ｐb を絶対圧力で検出する吸気圧センサ３８も
設けられている。また、スロットル弁１６の上流側に
は、大気圧Ｐａを検出する大気圧センサ４０、吸入空気
の温度ＴＡを検出する吸気温センサ４２、吸入空気の湿
度を検出する湿度センサ４４が設けられている。さら
に、吸気路１２には、２次空気量の調整用として、スロ
ットル弁１６の前後の吸気路をバイパスするバイパス路
３２が設けられており、電磁弁９０を駆動することによ
り、このバイパス路３２の開閉を行う。また、排気系に
おいてエキゾーストマニホルド２４の下流側で三元触媒
コンバータ２８の上流側には、酸素濃度検出素子からな
る広域空燃比４６が設けられ、排気ガスの空燃比を検出
する。これらセンサ３４などの出力は、制御ユニット５
０に送られる。

【００１４】図２に制御ユニットの詳細を示す。広域空
燃比センサ４６の出力は検出回路５２に入力され空燃比
Ａ／Ｆが検出される。この検出回路５２の出力は、Ａ／
Ｄ変換回路５４を介し、ＣＰＵ５６、ＲＯＭ５８及びＲ
ＡＭ６０からなるマイクロ・コンピュータ内に取り込ま
れ、ＲＡＭ６０に格納される。同様に、スロットル開度
センサ３６などのアナログ出力は、レベル変換回路６
２、マルチプレクサ６４及び第２のＡ／Ｄ変換回路６６
を介して、マイクロ・コンピュータ内に入力される。ま
た、クランク角センサ３４の出力は、波形整形回路６８
で波形整形された後、カウンタ７０で出力値がカウント
され、カウント値はマイクロ・コンピュータ内に入力さ
れる。マイクロ・コンピュータにおいて、ＣＰＵ５６は
ＲＯＭ５８に格納された命令に従って、後述するような
制御値を演算し、駆動回路７２を介して各気筒のインジ
ェクタ２２を駆動する。

【００１５】ここで、本実施例において採用する、流体
力学モデルを用いた気筒吸入空気量の推定手法の基本原
理を概略的に説明する（参照：特願平６−１９７，２３
８号）。

【００１６】この手法は、内燃機関の吸気系における空
気の挙動を物理式によりモデル化し（図３）、スロット
ルを通過する空気量Ｇthとチャンバへ充填される空気量
Ｇbとに基づいて、気筒内に吸入される吸入空気量（実
吸入空気量）Ｇc を推定する手法である。なお、ここで
「チャンバ」とは、いわゆるサージタンク相当部位のみ
ならず、スロットルから吸気ポートに至る間において空
気が流通する全ての部位を含み、実際にチャンバとして
働く実効容積を意味するものとする。

【００１７】まず、図４に示すように、スロットル開度
θTHから予め設定した特性に従ってスロットルの投影面
積（吸気管の長手方向へのスロットルの投影面積）Ｓを
求める。他方、図５に示すように、スロットル開度θTH
と吸気圧力（チャンバ内圧力）Ｐｂについて設定した別
の特性に従って係数Ｃ（流量係数αと気体の膨張補正係
数εの積）を求め、両者を乗じてスロットルの有効開口
面積Ａを求める。なお、いわゆるスロットル全開領域で
は、スロットルが絞りとして機能しなくなるため、機関
回転数ごとにそれぞれスロットル全開領域を臨界値とし
て求めておき、検出されたスロットル開度がこの臨界値
を超えたときは、この臨界値をスロットル開度とする。

【００１８】次いで、気体の状態方程式に基づく数１式
から、チャンバ内の空気量Ｇb を求め、チャンバ内の圧
力変化ΔＰから数２式に従って、今回チャンバ内に充填
された空気量ΔＧb を求める。今回チャンバ内に充填さ
れた空気量は、当然ながら気筒燃焼室に吸入されないも
のとすれば、単位時間ΔＴ当たりの吸入空気量Ｇc は、
数３式のように表すことができる。

【００１９】

【数１】

【００２０】

【数２】

【００２１】

【数３】

【００２２】他方、前述したＲＯＭ５８には、図６に示
すように、定常運転状態時の燃料噴射量Ｔimapを、いわ
ゆるスピードデンシティ方式に基づいて機関回転数Ｎe
と吸気圧力Ｐb とから検索できるように予め設定してマ
ップ化して格納している。また、ここで検索された燃料
噴射量Ｔimapは機関回転数Ｎe と吸気圧力Ｐb に応じて
決定される目標空燃比Ａ／Ｆに応じて設定されることか
ら、図７に示すように、目標空燃比Ａ／Ｆの基本値KBS
も機関回転数Ｎe と吸気圧力Ｐb とから自在に検索でき
るように、予めマップ化して格納しておく。なお、燃料
噴射量Ｔimapは、前述した流体力学モデルで、定常運転
状態時を満足するように設定する。直接的にはインジェ
クタ２２の開弁時間を単位として設定する。

【００２３】ここで、定常運転状態時のある条件下（機
関回転数Ｎe1と吸気圧力Ｐb1によって規定される条件
下）において、マップ検索によって決定した燃料噴射量
Ｔimap１は数４式に示す通りとなる。

【００２４】

【数４】

【００２５】前述したモデル式を満足するようにこのマ
ップ値を作成しておくことで、流体力学モデルに基づい
て決定される、定常運転状態時の燃料噴射量Ｔimap１’
は、マップ検索によって決定した燃料噴射量Ｔimap１と
当然に一致する。

【００２６】一方、流体力学モデルに基づいて決定され
る、定常運転状態時の燃料噴射量Ｔimap１’及び過渡運
転状態時の燃料噴射量Ｔimap２’は、目標空燃比を理論
空燃比（１４．７：１）とすると、数５式及び数６式で
表される。

【００２７】

【数５】

【００２８】

【数６】

【００２９】この両式において、定常運転状態時のスロ
ットル通過空気量Ｇth1 と過渡運転状態時のスロットル
通過空気量Ｇth2 とを比較すると、スロットルの有効開
口面積Ａ１とＡのみが異なっている。従って、過渡運転
状態時のスロットル通過空気量Ｇth2 は、数７式で表す
ことができる。

【００３０】

【数７】

【００３１】数３式及び数７式に基づき、定常時のスロ
ットル弁の有効開口面積と過渡時のスロットル弁の有効
開口面積との比を用いることによって、定常時のスロッ
トル通過空気量Ｇth1 を基に、過渡運転状態時のスロッ
トル通過空気量Ｇth2 を表現することができる。

【００３２】さらに、現在のスロットル弁の有効開口面
積をＡとし、定常運転状態時のスロットル弁の有効開口
面積をＡ１とすると、定常運転状態時のスロットル弁の
有効開口面積Ａ１は、現在のスロットル弁の有効開口面
積Ａの一次遅れとして把握できる（図８）。即ち、Ａの
一次遅れを「ＡDELAY 」と呼ぶと、Ａ１とＡDELAY と
は、ほぼ同様の値となっていることが分る。従って、流
体力学モデルの考え方を用いてモデルを近似する際に
は、Ａ／（Ａの一次遅れ）を用いればよい。

【００３３】図９に示すように、過渡運転状態では、ス
ロットルが開かれた瞬間は、スロットル前後の差圧が大
きいため、スロットル通過空気量が一気に流れ、次第に
定常状態に落ちつくが、その過渡運転状態におけるスロ
ットル通過空気量Ｇthは、この比Ａ／ＡDELAY で表現で
き、定常運転状態では、図９の下側のグラフで示される
ように、この値が”１”となる。以下、この比を「RATI
O-A 」と呼ぶ。

【００３４】また、スロットルの有効開口面積は、スロ
ットル開度に大きく依存しており、スロットル開度の変
化にほぼ追随して変化する状態となる（図１０）。従っ
て、前述した有効開口面積の一次遅れ値を、スロットル
開度の１次遅れ値と等価的に取り扱うこととした。さら
に、チャンバ充填空気量ΔＧb が吸入空気量Ｇc へ反映
される遅れを解消すべく、このスロットル開度の１次遅
れに加え、値ΔＧb の１次遅れも考慮することとした。

【００３５】このようして、チャンバ充填空気量Ｇb を
スロットル通過空気量Ｇthから算出することで、スロッ
トル通過空気量Ｇthを基に吸入空気量Ｇc を求めること
ができる。これによって、構成が簡易になると共に、演
算量も削減できる。具体的には、単位時間ΔＴ当たりの
吸入空気量Ｇc は、数８式のように表すことができる。
また、数９式及び数１０式を伝達関数の形式で表すと、
数１１式が導かれる。この数１１式に示すように、吸入
空気量Ｇc はスロットル通過空気量Ｇthの１次遅れ値か
ら求めることができる。

【００３６】

【数８】

【００３７】

【数９】

【００３８】

【数１０】

【００３９】

【数１１】

【００４０】そこで、このような一連の演算処理を、図
１１にブロック図として示す。なお、吸入空気量Ｇc は
燃料噴射量と同様に取り扱うことできるため、以下に示
す各ブロック図等では、便宜上、吸入空気量を燃料噴射
量として取り扱うこととする。また、図中、「（１−
Ｂ）／（ｚ−Ｂ）」は離散系の伝達関数で１次遅れを意
味する。

【００４１】従って、定常運転状態時のある条件下（機
関回転数Ｎe と吸気圧力Ｐb によって規定される条件）
でマップ検索により決定される燃料噴射量をＴimapと記
すと、実際に出力すべき燃料噴射量Ｔout は次式より求
めることとした。Ｔout ＝Ｔimap×RATIO-A 以下、図１２のブロック図及び図１３のメイン・フロー
チャートを参照して、この吸入空気量推定装置の動作に
ついて説明する。なお、このフローチャートは各ＴＤＣ
位置で起動される。

【００４２】この吸入空気量の推定手法は、主としてス
ロットル開度センサ３６で検出されたスロットル開度θ
THをもとに行っており、このスロットル開度θTHが測定
不能となった場合には、以降の推定処理は実施できな
い。そこで、先ず、スロットル弁１６の開度θTHを検出
するスロットル開度センサ３６に故障が生じていないか
を判断する（Ｓ１０）。この判断は、例えば、スロット
ル開度センサ３６の出力電圧値が所定のＨｉｇｈレベル
よりも高い電圧値となった場合、又は、所定のＬｏｗレ
ベルよりも低い電圧値となった場合には、スロットル開
度センサ３６が故障であると判断する。このような場
合、送受信系統のいずれかで断線、短絡、或はセンサ自
体に故障が発生していると考えられるためである。な
お、スロットル開度センサ３６の故障検出は、ここで例
示した手法に限定するものではなく、公知のいかなる検
出手法を採用することもできる。

【００４３】スロットル開度センサ３６が正常であると
判断された場合には（Ｓ１０で「ＮＯ」）、各センサで
検出した機関回転数Ｎｅ、吸気圧力Ｐｂ、スロットル開
度θTH、気圧Ｐａ、機関冷却水温Ｔｗなどを読み込む
（Ｓ２０）。また、スロットル開度θTHは、アイドル運
転状態のスロットル全閉開度を学習し、その値を用い
る。

【００４４】次いで、機関がクランキング（始動）中か
否かを判定し（Ｓ３０）、クランキング中と判断された
場合には（Ｓ３０で「ＹＥＳ」）、水温Ｔｗから所定の
テーブル（図示省略）を検索してクランキング時の燃料
噴射量Ｔicr を算出し（Ｓ３１）、次いで始動モードの
式（説明省略）に基づいて燃料噴射量Ｔout を決定する
（Ｓ３２）。

【００４５】一方、Ｓ３０でクランキング中ではないと
判断された場合には（Ｓ３０で「ＮＯ」）、続いて、フ
ューエル・カットか否かが判断される（Ｓ４０）。フュ
ーエル・カットと判断された場合には（Ｓ４０で「ＹＥ
Ｓ」）、燃料噴射量Ｔout を零に設定する（Ｓ４１）。

【００４６】Ｓ４０で「ＮＯ」と判断された場合には、
機関回転数Ｎｅと吸気圧力ＰｂとをもとにしてＲＯＭ５
８に格納したマップ（図６）を検索し、定常運転状態時
の燃料噴射量Ｔimap（定常運転状態時の吸入空気量Ｇ
ｃ’）を求める（Ｓ５０）。検索した燃料噴射量Ｔimap
は、この後、必要に応じて気圧補正などを適宜加える
（図示せず）。

【００４７】次いで、Ｓ２０で読み込まれたスロットル
開度θTHと、１次遅れ伝達関数「（１−Ｂ）／（ｚ−
Ｂ）」とにより、スロットル開度の１次遅れ値θTH-Dを
演算する（Ｓ６０）。次いで、スロットル開度θTHと吸
気圧力Ｐｂをもとに、前述した手法によって現在のスロ
ットルの有効開口面積Ａを算出する（Ｓ７０）。次い
で、スロットル開度の１次遅れ値θTH-Dと吸気圧力Ｐｂ
とによりスロットルの有効開口面積の１次遅れ値ＡDELA
Y を算出する（Ｓ８０）。

【００４８】次いで、「RATIO-A 」を RATIO-A ＝（Ａ＋ＡBYPASS）／（Ａ＋ＡBYPASS）DELAY なる式から算出する（Ｓ９０）。なお、ＡBYPASSは、ス
ロットル弁を通過せずに、バイパス路３２などを経由し
て各気筒燃焼室に吸入される空気量（図１２に「リフト
量」として示す）を意味し、正確に吸入空気量を決定す
るためにはこの空気量も勘案する必要があるために、こ
の空気量を考慮して演算を行うものである。具体的に
は、この空気量に対応する値を所定の特性に従ってスロ
ットル開度ＡBYPASSに換算して求めておいて有効開口面
積Ａに加算すると共に、その和（Ａ＋ＡBYPASS）とその
１次遅れの近似値「（Ａ＋ＡBYPASS）DELAY 」の比を求
め、それをRATIO-A とする。

【００４９】このように、分子、分母の双方に加算する
結果、スロットル弁を通過しないで各気筒燃焼室に吸入
される空気量の計測に誤りがあっても、決定される燃料
噴射量への影響度が小さくなる。続いて、Ｓ５０で検索
して求めたＴimap（Ｇｃ’）にRATIO-A を乗じ、スロッ
トル通過空気量に相当する燃料噴射量Ｔout （Ｇｃ）を
算出する（Ｓ１００）。

【００５０】次に、Ｓ１０において、スロットル開度セ
ンサ３６が故障であると判断された場合について説明す
る。

【００５１】前述したように、スロットル開度θTHが測
定不能となった場合には、以降の推定処理が実施不能と
なるため、その代替値を与える必要がある。そこで、こ
の推定装置では、スロットル開度センサ３６の故障を検
出する Fail 検出部１００、スロットル開度θTHの代替
値θTH’を設定する代替値設定部１０１、検出されたス
ロットル開度θTHと代替値設定部１０１で設定された代
替値θTH’とを切換える切換え部１０２、スロットル開
度センサ３６が正常時の１次遅れ伝達関数を補正し、故
障時用の伝達関数を設定する１次遅れ補正係数設定部１
０３等を備えている。

【００５２】そこで、先ず、Ｓ１０において、スロット
ル開度センサ３６が故障であると判断された場合（Ｓ１
０で「ＹＥＳ」）、代替値設定部１０１においてスロッ
トル開度θTHの代替値θTH’を設定する（Ｓ１１）。こ
の代替値θTH’の設定は、クランク角センサ３４の検出
結果をもとに得られる機関回転数Ｎｅと吸気圧センサ３
８で検出された吸気圧力Ｐb とから検索し得るように予
めマップ化しておき（図１４）、このマップを検索する
ことにより行う。そして、検索された代替値θTH’を用
いて、以降の推定処理を実施する。

【００５３】また、ここで与えられる代替値θTH’は、
以下のような特性を有しているため、これを補う処理が
必要となる。すなわち、吸気系において、吸気圧センサ
３８がスロットル開度センサ３６に比べて下流側に位置
しており、また、吸気系を流る空気が圧縮性流体であり
スロットル開度の変化に対するチャンバ内圧力Ｐｂの変
化の応答が遅れる結果となる。従って、図１５に示すよ
うに、真のスロットル開度θTHが変化した場合にも、検
出される吸気圧力Ｐｂは遅れをもって検出され、この結
果、代替値θTH’も遅れをもった値となる。このような
代替値θTH’をもとに、前述したスロットル開度の１次
遅れ値θTH-Dを演算すると、図示のようにより遅れをも
った値として算出される。そこで、図に点線で示すよう
に、スロットル開度の１次遅れ値θTH-Dが、本来のスロ
ットル開度θTHの一次遅れ値に近づくように、１次遅れ
補正係数Ｂを補正する。なお、この補正にあたっては、
機関回転数Ｎｅに対応して、正常時の１次遅れ補正係数
Ｂに乗算すべき補正係数ＫＡＤＦが定まるのため、機関
回転数Ｎｅに対応した補正係数ＫＡＤＦを予め求めてお
き（図１７）、マップ化するなどしてＲＯＭ５８に格納
しておく。

【００５４】そこで、Ｓ１０において故障が検出された
場合、Ｓ６０では、図１６に示すフローチャートに従っ
て、スロットル開度の１次遅れ値θTH-Dを演算する。

【００５５】先ず、正常時に設定されている１次遅れ補
正係数Ｂを補正するための補正係数ＫＡＤＦを設定す
る。この設定処理にあたっては、ＲＯＭ５８に格納した
補正係数ＫＡＤＦを機関回転数Ｎｅに応じて読み出す
（Ｓ１００）。

【００５６】次いで、正常時に設定されている１次遅れ
補正係数Ｂに対して、Ｓ１００で設定した補正係数ＫＡ
ＤＦを乗算し、この値を故障時の１次遅れ補正係数Ｂと
して設定する（Ｓ１０１）、この値を用いて１次遅れ伝
達関数「（１−Ｂ）／（ｚ−Ｂ）」を設定する（Ｓ１０
２）。次いで、代替値θTH’と１次遅れ伝達関数「（１
−Ｂ）／（ｚ−Ｂ）」により、スロットル開度の１次遅
れ値θTH-Dを算出する（Ｓ１０３）。

【００５７】このようにして求めたスロットル開度の１
次遅れ値θTH-Dを用いて、図１３のメイン・フローチャ
ートに従って燃料噴射量Ｔout を算出する。

【００５８】上記した燃料噴射量Ｔout の各算出手法
は、簡易なアルゴリズムによって定常運転状態から過渡
運転状態までを表現することができ、定常運転状態時の
燃料噴射量をマップ検索によってある程度保証すること
ができると同時に、複雑な演算を必要とせずに燃料噴射
量を最適に決定することができる。しかも、スロットル
開度センサが故障した場合でも、正常時と同等な推定処
理を実施することが可能であり、スロットル開度センサ
が故障した際にドライバビリティが悪化する事態を回避
することができる。

【００５９】また、以上説明した実施例では、燃料噴射
量Ｔimapを予めマップ化する例を示したが、これに代え
て、定常運転状態時における吸入空気量Ｇc ’をマップ
化し、ＲＯＭ５８に格納しておいてもよい。

【００６０】さらに、例示した実施例では、推定された
吸入空気量に対応して燃料噴射量を決定することとした
が、この例に限定されるものではなく、この他にも、推
定された吸入空気量に対応し、例えば、点火時期、排気
還流量（ＥＧＲ量）など、他のエンジン制御パラメータ
を算出することもできる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１にかかる
内燃機関の吸入空気量推定装置では、開度検出手段が故
障か否かを故障検出手段で検出し、故障の際には代替値
設定手段によってスロットル開度θTHの代替値θTH’を
設定すると共に、切換え手段によってこの代替値θTH’
を第２及び第３の手段に与えるように構成した。従っ
て、この推定手法において主となる開度検出手段の検出
結果が得られない場合にも、正常時と同等な推定処理を
実施することが可能となる。

【００６２】また、請求項２にかかる内燃機関の吸入空
気量推定装置では、代替値θTH’をもとに得られるスロ
ットルの第１有効開口面積Ａの１次遅れ値を、本来得ら
れるべき１次遅れ値にほぼ一致させる補正手段を備えた
ので、開度検出手段の故障時においても正常時と同等な
吸入空気量の推定処理を実施することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例にかかる内燃機関及び各種センサの配
設位置等を示す概略構成図である。

【図２】内燃機関の吸入空気量推定装置における制御装
置の構成を示すブロック図である。

【図３】本実施例で採用した流体力学モデルを示す説明
図である。

【図４】図３の流体力学モデルを用いて、スロットル弁
の有効開口面積を流量係数などを用いて算出する手法を
示すブロック図である。

【図５】図４の算出で用いる係数のマップ特性を示す説
明図である。

【図６】定常運転状態時の燃料噴射量のマップ特性を示
す説明図である。

【図７】目標空燃比のマップを示す説明図である。

【図８】スロットルの有効開口面積についてのシミュレ
ーション結果を示すデータ図である。

【図９】本実施例における定常運転状態と過渡運転状態
とを示す説明図である。

【図１０】スロットル開度とスロットルの有効開口面積
との関係を示す説明図である。

【図１１】燃料噴射量（吸入空気量）の算出処理を示す
ブロック図である。

【図１２】燃料噴射量（吸入空気量）の算出処理を示す
ブロック図である。

【図１３】燃料噴射量（吸入空気量）の算出処理を示す
メイン・フローチャートである。

【図１４】スロットル開度θTHの代替値マップを示す説
明図である。

【図１５】真のスロットル開度θTHの変化に対応する、
各検出値或は演算値の応答遅れを示す説明図である。

【図１６】図１３のメイン・フローチャートのうち、θ
THの１次遅れ値θTH-Dの算出処置のみを示すフローチャ
ートである。

【図１７】１次遅れ補正係数Ｂに乗算すべき補正係数Ｋ
ＡＤＦと機関回転数Ｎｅとの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０…内燃機関、１２…吸気路、１６…スロットル弁、
２０…インテークマニホルド、３４…クランク角セン
サ、３６…スロットル開度センサ、３８…吸気圧セン
サ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の回転数を検出する回転数検出手
段と、スロットルの開度を検出する開度検出手段と、チャンバ内の圧力を検出する圧力検出手段と、少なくとも、前記回転数検出手段で検出された機関回転
数Ｎe と前記圧力検出手段で検出されたチャンバ内圧力
Ｐb とを基に、定常運転状態時に燃焼室へ吸入される吸
入空気量Ｇc ’を求める第１の手段と、少なくとも、前記開度検出手段で検出されたスロットル
開度θTHと前記チャンバ内圧力Ｐb とを基に、前記スロ
ットルの第１有効開口面積Ａを求める第２の手段と、前記スロットルの第１有効開口面積Ａの１次遅れ値を求
め、その値を前記スロットルの第２有効開口面積ＡDELA
Y とする第３の手段と、前記第２の手段で求めた第１有効開口面積Ａと前記第３
の手段で求めた第２有効開口面積ＡDELAY とを基に、前
記吸入空気量Ｇc ’を補正することで、実吸入空気量Ｇ
c を、Ｇc ＝Ｇc ’×（Ａ／ＡDELAY ）として求める第４の手段とを備えた内燃機関の吸入空気
量推定装置において、前記開度検出手段の故障を検出する故障検出手段と、前記機関回転数Ｎe と前記チャンバ内圧力Ｐb との値に
基づいて現在の前記スロットル開度θTHを推定し、その
結果を代替値θTH’として設定する代替値設定手段と、
前記故障検出手段で故障が検出された際、前記開度検出
手段の検出結果に代り、前記代替値設定手段で設定され
た代替値θTH’を、前記第２及び第３の手段に与える切
換え手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装
置。
【請求項２】前記代替値θTH’をもとに得られる前記ス
ロットルの第１有効開口面積Ａの１次遅れ値を、前記開
度検出手段の検出結果をもとに得られるべき前記スロッ
トルの第１有効開口面積Ａの１次遅れ値にほぼ一致させ
る補正手段をさらに備える請求項１記載の内燃機関の吸
入空気量推定装置。