JPS6344938B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の吸入空気量測定方法に係
り、特に吸入空気量測定用熱線式流速計からの出
力を基に得た吸入空気量の計測データがドリフト
や経年変化によつて狂いを生ずる場合でも計測デ
ータの較正を行うことにより、吸入空気量を正確
に求めることのできる内燃機関の吸入空気量測定
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

内燃機関特に自動車用内燃機関の燃料制御にお
いては、気化器方式が主流であるが、気化器方式
は気化器の各気筒への燃料分配性が良くないとか
吸気抵抗が大きいといつた欠点を有していた。そ
のため、この欠点を補う方式としてガソリン噴射
方式が登場してきた。このガソリン噴射方式は気
化器方式と異り何らかの計測データより適正燃料
量を計算し、噴射弁を制御して燃料を吸気マニホ
ールドに送り込む方式である。この補正燃料量の
計算法として大別すると、エンジン速度と吸入負
圧より適正燃料量を求める方法と、吸入空気流量
より適正燃料量を求める方法とがある。前者の方
法は、測定が極めて間接的であり、エンジン系の
経年変化や応答性の点で問題があるが、後者の方
法は吸入空気量の測定だけから適正燃料量を求め
るので極めて簡潔であるが、アイドリング、始
動、増速時の補正のための追加が必要である。後
者の計算法を使う燃料制御装置は、第１図に示す
如き構成となる。図において、燃料量を計算する
装置としてマイクロコンピユータ１が用いられて
いる。マイクロコンピユータ１の電源は自動車塔
載のバツテリ２でまかなう。計算に用いる吸入空
気流量は熱線式流速計検出部６によつて検出し、
流速信号処理回路１２で空気流量に比例した信号
に変換する。マイクロコンピユータ１で計算した
適正燃料流量は燃料輸送管８からの燃料をインジ
エクタ５で制御することで実現する。インジエク
タ制御信号発生回路１１はマイクロコンピユータ
１で計算した適正燃料流量に見合つたインジエク
タ制御信号を発生させる回路である。インジエク
タ５より燃料を噴射する場合にはエンジンの回転
に同期して行なわなければならないので、点火プ
ラグ４に高圧電気パルスを供給するイグニツシヨ
ンコイル３からの信号を回転信号処理回路１０に
よつて回転数に比例する信号に変換して取り込
む。酸素濃度センサ７からの電圧信号は酸素セン
サ７に接続される酸素濃度センサ信号処理回路９
によつて酸素濃度に比例した信号に変換してマイ
クロコンピユータ１へ送る。酸素濃度信号は排気
ガス中の酸素濃度より空燃比を知つて燃料流量を
調整するために用いる。後者に示す計算法によつ
てマイクロコンピユータ１が適正燃料量を計算す
る場合の処理プログラムのうちの主要部を示すと
第２図のようになる。すなわち、まず、ステツプ
Ａにおいて、吸入空気量を流速信号処理回路１２
により取り込み、ステツプＢにおいて回転数Ｎを
取り込み、ステツプＣにおいて、取り込んだ回転
数Ｎで吸入空気量を割つて１回転当りの吸入空気
量を計算する。次にステツプＤにおいて内燃機関
の気筒数や、サイクル数によつて決まる係数を取
り込んでステツプＥにおいて、ステツプＤで取り
込んだ係数とステツプＣにおいて計算した値を掛
け合せ、ステツプＦにおいてインジエクタ５の基
本開弁時間として出力させる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のようなシステムにおいては吸入空気量の
測定が燃料量の決定の主要データにあたるために
吸入空気流量測定部の精度、経年変化が直接燃料
量の精度、経年変化となつて現れていた。特に上
記のように吸入空気量の測定に熱線流速計を構成
する熱線式流速計検出部６と流速信号処理回路１
２を用いる場合には、吸入空気量の変化を極めて
速くとらえることができる一方、出力のドリフ
ト、経年変化が避けられなかつた。

この経年変化を補正する方法としては例えば特
開昭51−106826号公報に記載された方法があるが
これでは不十分であつた。

本発明の目的は、吸入空気量測定用熱線式流速
計からの出力を基に求めた吸入空気量の計測デー
タが、ドリフトや経年変化によつて狂いを生ずる
場合であつても、計測データの較正を行うことに
より、吸入空気流量を正確に求めることができる
内燃機関の吸入空気量測定方法を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の吸入空気量
測定方法は、内燃機関の回転数の変化幅が一定値
にある状態が一定時間継続している条件時に、測
定空燃比と理論空燃比との偏差を求め、該偏差が
一定許容範囲を越えているとき当該偏差がリーン
側かリツチ側かを判断し、この判断の結果がリー
ン側のときは吸入空気量測定用の熱線式流速計の
出力信号に対する吸入空気量の相関特性を吸入空
気量が増加する方向に一定の補正を行ない、逆に
リツチ側のときは吸入空気量が減少する方向に一
定の補正を行なうことにある。

〔作用〕

このように構成することにより、熱線式流速計
の出力信号と吸入空気量の相関特性が、一つの最
終的な制御目標量である空燃比に基づいて補正さ
れることになるとともに、その補正は内燃機関が
一定の安定した状態においてなされる。したがつ
て、経年変化等により上記の相関特性が変化して
も、それに追従させて正しい相関に補正されるこ
とになる。また、一定づつ補正することにより、
誤差などによる誤まつた補正の影響を小さくして
いるのである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第３図には、吸入空気流量の測定に用いられる
熱線式流速計の流速測定回路が示されている。こ
の流速測定回路は熱線２個と抵抗R₃₀、抵抗R₃₁
をブリツジに組み演算増幅器A₅４３とトランジ
スタ４１によつてブリツジへの供給電圧を調整す
る。熱線２個のうち１個例えば熱線４２ｂは温度
補正用に使用する。第３図の様な流速測定回路を
用いて流速を測定する場合の流速ｖと出力電圧ｅ
の関係は e²＝（c₁＋c₂√）K₄ …(1) と表わされる。ただし、ここに、C₁は熱線４２
ａの形状により定まる定数であり、C₂は空気の
物性値により定まる定数、またK₄は熱線４２ａ
への塵埃の堆積等による経年変化による補正係数
である。RichardsonとMcquiveyの仮説によると
熱線式流速計を構成する熱線式流速計検出部６と
流速信号処理回路１２の経年変化は(1)式において
係数K₄の変化に代表される。熱線４２ａへのゴ
ミ等の付着による劣化は係数K₄の減少となつて
現れる。本実施例によれば第１図においてマイク
ロコンピユータ１は第３図の出力電圧ｅを取り込
むが、これに(1)式より算出した ｖ＝｛１／C₂（e₂／K₄−C₁）｝² …(2) なる計算を行なつて吸入空気流量ｖを求める。係
数K₄はマイクロコンピユータ１の記憶装置中に
あらかじめ記憶されている。熱線４２ａの経年変
化によつて係数K₄が減少してゆくが経年変化後
の適正係数K₄を求める為には第４図において、
ある時点の吸入空圧流速ｖと出力電圧ｅを知る必
要がある。

第４図は、第３図図示回路において、熱線４２
ａに風が当り、この空気の流速によつて変化する
抵抗の変化が出力電圧ｅとなつて生じることによ
りこの流速ｖと出力電圧ｅとの関係として示した
もので、K₄は、前記(1)式の係数であり、総合特
性を示すものである。第４図のK₄の値の各々に
ついては、あらかじめ求められたものであり、第
３図図示回路を設計・製作した後に決まる値であ
り、必ずしも第４図図示K₄の値に適合するとは
限らずK₄の値が1.5であつたり2.3であつたりする
が、その特性は第４図図示のようになるものであ
る。

しかしながら、実際には、自動車の運転状態は
刻々変化し、また内燃機関各部に遅れがあるので
運転状態に即応した吸入空気流速ｖと出力電圧ｅ
を得ることが困難である。そこで、本実施例は、
時々刻々変化する運転状態の中から、空熱比を理
論空燃比へ制御する運転モードで、回転数Ｎの時
間微分が一定値内に一定時間あることを条件とし
て準静的な状態を検出し、これに合わせてマイク
ロコンピユータ１内の記憶装置に巡回的に記媒し
ておいた空燃比のデータを取り出し、この値が理
論空燃比の値よりも大きいか、小さいかによつて
係数K₄の狂いを検出し、係数K₄の補正を行う。
以上の処理内容をフローチヤートの形で示すと第
５図のようになる。すなわち、ステツプ100にお
いて、準静的な状態が一定時間継続しているかど
うかを判定するための経過時間記憶レジスタＴを
クリアし、ステツプ101において、用いる空燃比
データを取込む。次にステツプ102において、エ
ンジン回転数Ｎを取り込み、ステツプ103におい
て、エンジン回転数Ｎを微分する。次にステツプ
104において、ステツプ103において微分した値が
一定範囲内に入つていいかどうかを判定し、も
し、一定値よりも大きい場合には、ステツプ100
にもどり同じことをくりかえす。また、ステツプ
104において判定した結果一定値よりも小さいと
きは、ステツプ105において、経過時間記憶レジ
スタＴの更新を始め、ステツプ106において、準
静的状態が一定時間K₃経過して、経過時間記憶
レジスタＴの内容がK₃になつたか否かを判定し、
この判定が否定の場合はステツプ101に戻る。一
方、肯定のときはステツプ107において、ある一
定時間前に計測した空燃比の測定データを理論空
燃比データと比較してその差（偏差）を求め、ス
テツプ108において、ステツプ107において求めた
偏差が一定許容範囲ε以内か否かを判定し、一定
許容範囲ε以内の場合にはステツプ100に戻る。
ステツプ107において求めた偏差が一定許容範囲
εより大きい場合には、ステツプ109において偏
差が正か負かを判定する。この偏差が正のときは
空燃比がリーン側にあることを示し、逆に負のと
きはリツチ側にあることを示している。そこで、
ステツプ107の判断が正であればステツプ111にお
いて、係数K₄の値を単位量K₅だけ減らしてやる。
これにより、第４図から明らかなように、同一の
出力電圧ｅに対して吸入空気量が大きく評価され
るから、それに応じて燃料が増量され、空燃比が
適正化される。また、ステツプ110において、値
が負の場合は、逆に係数K₄の値を単位量K₅だけ
増して状態をリセツトする。これにより、正の場
合とは逆に出力電圧ｅに対して吸入空気量が小さ
く評価される。ステツプ110、111で補正された
K₄′、K₄″の値に基づいてステツプ112において、
Ａ／Ｆを算出し、その結果によつて燃料量の制御
を行なう。

このような係数K₄の補正は準静的状態が現れ
る毎に行われるが、準静的状態が現れるのは極め
て稀なので運転状態が継続するうちに徐々に行わ
れることになる。この様にプログラムを他の処理
プログラムに並行して走らすことによつて通常の
吸入空気量の計測による燃料量の高応答制御を実
行するなかで時間の経過と共に現れる熱線４２ａ
の経年変化を補正し最適な燃料制御が実現でき
る。

また、本実施例においては、熱線４２ａの経年
変化を補正して正確な吸入空気流量を得ることが
できるため、吸入空気流量とエンジン回転数とを
変数とする点火時期制御、排ガス再循環量の制御
（EGR制御）をも精密に行うことができ、エンジ
ンを最適な運転状態に制御することが可能とな
る。

前記実施例の補正は運転全領域にわたつて空燃
比を理論空燃比に保つ装置についてであつたがア
イドリング、始動、増速時に空燃比を変更して運
転性能を向上させる方式の装置もある。その場合
には内燃機関各部に運転状態を検出するセンサを
設け、第５図に示す処理内容に運転状態を検出す
るプログラムを付加し補正を選択的に行なわせる
必要がある。例えば回転数と吸入負圧の組合わせ
によつて運転状態を検出する装置では第５図に示
す処理プログラムを装置が空燃比を理論空燃比に
合わせる制御モードの時に動作させ、吸入空気流
量計の補正を行なう。

したがつて、本実施例によれば、精度が悪く経
年変化の大きい空気流量計の特性を絶えず補正す
ることができるので、良好な燃料制御を行なうこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、内燃機
関の回転数の変化幅が一定値にある状態が一定時
間継続している条件時に、測定空燃比と理論空燃
比との偏差を求め、該偏差が一定許容範囲を越え
ているとき当該偏差がリーン側かリツチ側かを判
断し、この判断の結果がリーン側のときは吸入空
気量測定用の熱線式流速計の出力信号に対する吸
入空気量の相関特性を吸入空気量が増加する方向
に一定の補正を行ない、逆にリツチ側のときは吸
入空気量が減少する方向に一定の補正を行なうよ
うにしていることから、熱線式流速計を含む吸入
空気量測定部の経年変化にかかわらず、吸入空気
量を正確に測定できるという効果がある。

この結果、測定された吸入空気流量に基づいて
なされる内燃機関の燃料制御、点火時期制御、
EGR制御の制御精度が向上されるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、燃料制御装置のセンサ、マイクロコ
ンピユータ、アクチユエータの配置を示す図、第
２図は、吸入空気量と回転数より適正燃料量を計
算するプログラムの基本部を示したフローチヤー
ト、第３図は、熱線流速計の構成を示す回路図、
第４図は、流速と出力電圧を示した図、第５図は
本発明の実施例を示す吸入空気流量計の較正を行
うプログラムを示したフローチヤートである。 ６……熱線式流速計検出部、１２……流速信号
処理回路、４２ａ，４２ｂ……熱線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の回転数の変化幅が一定値にある状
   態が一定時間継続している条件時に、測定空燃比
   と理論空燃比との偏差を求め、該偏差が一定許容
   範囲を越えているとき当該偏差がリーン側かリツ
   チ側かを判断し、この判断の結果がリーン側のと
   きは吸入空気量測定用の熱線式流速計の出力信号
   に対する吸入空気量の相関特性を吸入空気量が増
   加する方向に一定の補正を行ない、逆にリツチ側
   のときは吸入空気量が減少する方向に一定の補正
   を行なうことを含んでなる内燃機関の吸入空気量
   測定方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記一定の
   補正は、吸入空気流量測定用熱線式流速計の出力
   信号の電圧をｅ、熱線式流速計の経年変化に伴う
   補正係数をK₄、熱線式流速計の熱線の形状に基
   づく係数をc₁、空気の物性に基づく係数をc₂、吸
   入空気の流速をｖとしたときに、 ｖ＝｛１／c₂（e²／K₄−c₁）｝² なる関係を有する式の補正係数K₄を、リーン側
   のときは一定量減少し、リツチ側のときは一定量
   増大補正することにより行なうことを特徴とする
   内燃機関の吸入空気量測定方法。