JPS63134840A - 内燃機関の空気量検出装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） この発明は、内燃８！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１ｆｌｌ＄ｌ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等を
設け、空気量を絞り弁開度と吸気管内圧力または機関回
転速度とに基づいて検出するものがある（特公昭６１−
４９８１号公報等参照）。

（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、絞り弁開度及び回転速度から直接的に空気量を求
めるものにあっては、それぞれの検出値をパラメータと
して空気量を与える３次元テーブル（またはマツプ）を
記憶回路上に形成してお（必要があるが、空気量は回転
速度毎にその変化特性が異なるので、前記テーブルを構
成する空気量データの総数は膨大なものとなり、またこ
のために実際に内燃機関へと適用する際のマツチングに
多大な工数を費やさなければならない。むろん、データ
数を減らせば前記テーブルの記ｍ容量やマツチング工数
の問題をある程度解消することが可能であるが、その場
合空気量値の分解能が低下することになるので、結果的
に空燃比制御の精度が低下してしまう。

さらに、この種の空気量検出装置では機関の気筒容積な
いし排気量によって空気量テーブルの内容が異なってく
るため、機種毎に空気量テーブルを用意する必要があり
、即ち機種毎にマツチングを行わなければならない。

本発明は、こうした従来の問題点を解消することを目的
としている。

（問題点を解決するための手段） このために本発明では、ｆｆ１１図に示したように、機
関回転速度Ｎを検出する手段１０１と、絞り弁開度αを
検出する手段１０２と、前記絞り弁開度αに基づいて機
関吸気通路の流路面積Ａを演算する流路面積演算手段１
０３と、この流路面積Ａを回転速度Ｎと気筒容積■とで
除算する除算手段１０４と、この除算結果Ａ／（Ｎ・■
）と回転速度Ｎとに基づいて単位気筒容禎当たりの吸入
空気量に相当する空気量率Ｑ１１を演算する空気量率演
算手段１０５と、この空気量率Ｑｌｌと気筒容積Ｖとに
基づいて体積空気流ｆｆ１Ｑｅを演算する体積空気量演
算手段１０６とを設ける。

（作用） 上記構成にあっては、体積空気流量Ｑｃを基本的には絞
り弁開度αと８！閃回転速度Ｎとから決定するので、内
燃機関の吸気脈動に影響されない正確な流量検出ができ
る。

また上記構成にあっては、αとＮとから直接的に空気量
を求めるのではなく、ａから決定した吸気通路の流路面
積へを、回転速度Ｎと気筒容積■とで除したものをパラ
メータとして設定している。

このことから、第１には比較的変域の小さいＡについて
予め空気量率ＱＩ＋に対するＮの寄与分が反映している
ので、Ｑｌｌを付与する３次元テーブルを形成する場合
にその設定データ量は従来上りも少なくて済み、従って
マツチング等に要する手間が軽減する。第２には、前記
テーブルから求められる空気ｉ率Ｑ１１は単位気筒容積
当たりの空気量を意味しており、このＱＨに適用機種の
気筒容積を乗することにより当該機種における体積空気
流、ｔ　Ｑ　ｃが得られるので、機種毎に固有の空気量
テーブルを用意する必要がなく、従って８！種毎のマツ
チング工数が大幅に減少する。

（実施例） 次に、本発明の実施例につき添付図面に基づいて説明す
る。なお、本発明は基本的には定常的な運転状態での空
気流量の検出を前提としているが、実施例゛としてはこ
の定常空気量を補正して最終的に過渡的運転状態におい
ても適切な空気量が得られるようにしたものを示すこと
にする。

ｆｆ１２図において、１０は電磁燃料噴射弁、１１は機
関吸気ボートである。前記燃料噴射弁１０は多気筒内燃
機関の各吸気ボート１１毎に設置され、即ち気筒毎の燃
料噴射を行うマルチポイントインノエクション方式とな
っている。

１２は吸気通路１３の途中に介装された絞り弁１４の開
度αを検出する絞り弁開度センサ、１５は機関回転速度
Ｎを検出するクランク角センサで、これらの検出信号は
機関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（図示せず）、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。さらに、機関の気筒容積Ｖ
も入力されるが、これは機種に応じて定まる定数である
ので、予めコントロールユニット１８に付与されている
。

また、１９は絞り弁１４を迂回するように形成されたバ
イパス通路、２０はこのバイパス通路１９の開度を可変
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、ＣＩ）Ｕ、ＲＡＭ。

ＲＯＭ、Ｉ１０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１０３〜１０６の全機
能を有し、機関の吸入空気量を検出すると共に、燃料噴
射弁１２を介しての燃料噴射量制御をも行う。また、フ
ントロールユニット１８は、例えばアイドル述献時に所
定の機関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、フントロールユニット１８内にて実行される内容
をＰｔ５３図以下に示した流れ図等に基づいて説明する
。

第３図は機関シリングに流入する体積空気ｆｆ１Ｑｃｙ
ｌｃの計算ルーチンを示すもので、Ｑｃｙｌｃは前に述
べたＱｅのシリングへの流量の位置づけをもつ。

まずステップ３０１では絞り弁開度センサ１２の信号ａ
からテーブル検索により絞り弁１４付近での吸気通路１
１の流路面積Ａａが求められる。！￥１５図にそのテー
ブル内容を表す特性線図を示すが、一般にＡαは絞り弁
開度αに応じで幾何学的に決まる。

ステップ３０２では、アイドル制御弁２０に指令する駆
動制御信号（デユーティ信号）ＩＳＣＤ＃−らテーブル
検索によりバイパス通路１９の流路面積Ａｂが求められ
る。Ｐｔ５６図にそのテーブル内容を表す特性線図を示
すが、アイドル制御弁２０はデユーティ値が大きくなる
ほど開度が増大し、これに応じて流路面積Ａｂも大きく
なる。

そして、ステップ３０３にて上記ＡαとＡｂとの和から
総流路面積Ａが算出される。

次に、ステップ３０４では上記総流路面積Ａに対する定
常での空気量率Ｑｌｌを求めるが、この場合Ｑｌ（はク
ランク角センサ１５がらの回転速度Ｎと、Ａｔ−Ｎと機
関の気筒容積■との積で除した値Ａ／（Ｎ−Ｖ）とをパ
ラメータとして予め割り付けた３次元テーブルから求め
られる。第７図にこの３次元テーブルの内容例を示すが
、この場合総流路面積Ａに回転速度Ｎが反映しているた
め、Ａ（またはａ）とＮとから直接的に空気流量を求め
る場合に比較して、同一の分解能を確保するために記憶
装置上に用意すべきデータの量はより少なくなる。また
、このテーブルではその検索上のパラメータとしてＡ／
Ｎの値をさらに気筒容８２Ｖで除したものを用いる関係
から、テーブルに記憶される空気量率ＱＨは単位気前容
積当たりの空気量を意味しており、従って機種を問わず
共通のテーブルとして使用可能である。

ステップ３０５では、絞り弁１０付近を通過した空気が
シリングに流入するまでの遅れを考慮した遅れ係数に２
（Ｋ２＜　１　＞が、回転速度Ｎと気前容積■との積で
あるＮ・■と総流路面積Ａとをパラメータとする３次元
テーブルからの検索により求められる。第８図にそのテ
ーブル内容を現す特性線図を示す。なお、遅れ係数に２
は総流路面積Ａにほぼ相関して変化する。

そして、ステップ３０６にて上記Ｑ）Ｉとに２とからシ
リングへの単位気ｆｊＲ容積当たりの吸入空気量率Ｑｃ
ｙｌが求められる。即ち、この場合Ｑｃｙｌ＝Ｑｃｙｌ
ｏ＋　Ｋ　２（Ｑ　ＩＩ　　Ｑ　ｃｙｌｏ）である。た
だしＱｃｙｌｏはＱｃｙｌの何回算出値であり、定常状
態ではＱｃｙｌａ＝Ｑ１１である。

上記演算により求められたＱｃｙｌは上述の通り単位気
Ｉ２容積当たりの空気ｔＩ！、量であり、最終的にはス
テップ３０７にて排気量■を釆しることにより、その排
気量の機種に対応した体積空気流量Ｑｃｙｌが算出され
る。則ち、Ｑ　ｅｙｌｃ＝　Ｑ　ｃｙｌ　・Ｖである。

このようにして、体積空気流量Ｑｅｙｌｃを求めたのち
、１４図に示したルーチンにより燃料噴射量Ｔｉが決定
される。このルーチンでは、まずステップ４０１におい
て、１’ｐ＝Ｋａ−Ｑｃｙｌｃ−ＫＴａ・ＫＰａの演算
式に基づいて基本燃料噴射量Ｔｐが求められる。ただし
、前記演算式においてＫａは定数、ＫＴａは吸気温補正
係数、ＫＰａは大気圧補正係数である０次に、ステップ
４０２にてＴｉ＝Ｔｐ・ＣＯＥＦ−ＬＡＭＢＤＡ＋Ｔｓ
の演算式に基づいて燃料噴射ｊｉ　Ｔ　ｉが算出される
。ただし、前記演算式においてＣ０ＥＦは接手補正係数
の総和、ＬＡＭＢＤＡは空燃比センサ１７からの信号に
基づいて定められた空燃比フィードバック補正係数、Ｔ
ｓは１１ｍ燃料噴射弁１２の無効パルス幅の補償分であ
り、何れも従来から用いられてきたものと同様のもので
ある。

なお、上記の各ルーチンは機関回転に同期して周期的に
実行される。

このように、絞り弁開度ａ（及びバイパス通路１９の開
度）とエンジン回転速度Ｎとをもとに空気流量Ｑ　ｃｙ
ｌｃ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
なく、内燃機関の正確な吸入空気量を検出することがで
きる。

一方、絞り弁開度と機関回転速度Ｎから求めた空気量率
ＱＨは、定常状態以外では空気流れの遅れ等に原因して
シリング流入部分での空気量率Ｑｃｙｌとは必ずしも一
致しないが、空気流れの遅れは絞り弁開度αと回転速度
Ｎとに対応することから、この実施例のようにａとＮと
に基づく遅れ係数Ｋｔにより、空気量率Ｑｌｌ及びＱｃ
ｙｌに補正を加えることで、加速等の過渡時における体
積空気流量Ｑｃｙｌｅが的確に求められる。

従って、このようにして検出した体積空気流量Ｑｃｙｌ
ｃに基づいて燃料噴射量を演算することにより、加速時
や減速時にも燃料噴射弁１２からの燃料噴射量Ｔｉが過
剰となったり、あるいは不足したりすることがなく、吸
入空気量に応じた燃料噴射制御が可能となり、これによ
り定常時と同様に加速時や減速時にも適性空燃比を保つ
ことができるので運転状態が頻繁に変化する自動車用機
関においてもその運転性能を者しく改善することができ
るのである。なお、体積空気流量Ｑｃｙｌｃ又はＱｅｙ
ｌの点火時期を制御してもよく、このようにすれば加減
速時において、従来と比べ最適点火時期が得られる。

次に、単位気筒容積当たりの定常での空気量率Ｑ１１を
求めるための演算処理に関する他の実施例をｆｊＳ９図
に示す、これは、Ａ／（Ｎ・■）をそのまま使用するの
ではなく、まずステップ９０１〜９０２＋こて、Ａ／（
Ｎ−Ｖ）に対してリニアライズした信号Ｑ１１゜をテー
ブル検索し、次にステップ９０３にて補正係数ＫＦＬＡ
Ｔをテーブル検索して、これらを次のステップ９０４に
て乗じることによりＱＨを求めるようにしたものである
。

上記Ｑ１１゜並びにＫＦＬＡＴのそれぞれのテーブル内
容は！＃１０図Ａと第１１図Ａとに例示した通９であり
、Ｑｌｌｏについでは機関の気前容積にかかわらず全く
同一のテーブルとなる。［に、機種毎にその気筒容積の
大小に応じた吸気特性上の相異がある場合でも、図示し
た通りＫＦＬＡＴについてのテーブルが若モ異なってく
るのみであるので、その修正は比較的容易である。なお
、空気量の演算パラメータとしてＡ／（Ｎ−Ｖ）ではな
しにＡ／Ｎ値を使用した場合のＱ）１．とＫＦＬＡＴの
テーブル内容をそれぞれ第１０図Ｂとｆｆ５１１図Ｂと
に示すが、この場合図示の通り気筒容積の大小に応じて
大幅に異なる特性を付与しなければならないので、機種
毎のマツチング作業が必要になる。

一方、Ｑｌｌのデータは制御精度上２バイト程度のデー
タ艮が必要であるが、第１の実施例ではこれを３次元テ
ーブル（第７図参照）で付与するのに対して、この実施
例ではＱ旧こ対する基本値としてのＱＨ，を２次元テー
ブルで付与し、さらにその補正係数ＫＦＬＡＴは、これ
を３次元テーブルではあるが、１バイトデータとして付
与すれば充分であるので、この実施例による場合は全体
として処理が単純化し、演算速度がより向上する。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、空気流量を絞り弁開度と
機関回転速度とから求めるようにしたので、内燃機関の
吸気脈動に影響されない正確な空気流量が得られる。ま
た、絞り弁開度で代表される吸気通路の流路面積を機関
回転速度並びに機関気筒容積で除したものを基本的なパ
ラメータとして空気流量を演算するようにしたので、比
較的少ないデータ処Ｊ！ｉ量で精度の高い空気流量値が
得られ、従って制御ｌｌ系の記憶容量を節約し、あるい
は個々の機関機種へのマツチング工数を低減できる。

また、本発明によれば互いに異なる機関機種毎に固有の
データを用意する必要が烈くな９、従って空気量検出装
置の適用機種毎のマツチング作業を大幅に軽減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図である。第２図は本発明の一実
施例の機械的構成図、第３図と第４図はそれぞれ前記実
施例の演算処理の内容を示す流れ図、第５図〜第８図は
前記演算処理の過程で使用されるテーブルの内容を表す
特性線図である。第９図は本発明の他の実施例の演算処
理の内容を示す流れ図、第１０図Ａと第１１図Ｂは前記
演算処理の過程で使用されるテーブルの内容を表す特性
線図である。第１０図Ｂと第１１図Ｂは、それぞれ空’
Ａ　Ｎ演算のためのパラメータとして気ａ容積を採用し
なかった場合のＰｔ５ｉｏ図Ａ、第１１図Ａに相当する
特性線図である。 １０１・・・機関回転速度検出手段、１０２・・・絞り
弁開度α検出手段、１０３・・・流路面積演算手段、１
０４・・・除算手段、１０５・・・空気量率演算手段、
１代理人　　弁理士　　　後藤政ざ（外１名）第５図 第６図 ｌ５ＣＤ　　（Ｘ） 第７図 第８図 に２テーフ′ル 第１０図Ａ　　　　　第１０図Ｂ ＭＮ・Ｖ）　　　　　　　ガ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関回転速度を検出する手段と、絞り弁開度を検出する
   手段と、前記絞り弁開度に基づいて機関吸気通路の流路
   面積を演算する流路面積演算手段と、この流路面積を機
   関の回転速度と気筒容積とで除算する除算手段と、この
   除算結果と回転速度とに基づいて単位気筒容積当たりの
   吸入空気量に相当する空気量率を演算する空気量率演算
   手段と、この空気量率と気筒容積とに基づいて体積空気
   流量を演算する体積空気量演算手段とを有することを特
   徴とする内燃機関の空気量検出装置。