JP2000170582A - 内燃機関の吸入空気量の計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機関の過渡状態における応答性を犠牲にせず
に吸気管圧力の検出値を用いて内燃機関の吸気量を正確
に検出する。 【解決手段】 １つの気筒のピストンの上死点から次の
上死点までの時間を計測し、計測した上死点間の時間を
所定の分割回数で除算して吸気管圧力の検出間隔を求
め、この検出間隔毎に所定のなまし回数で吸気管の検出
圧力をなまし、得られたなまし値に基づいて現在の吸入
空気量を算出する。なまし回数は分割回数に等しくする
ことができる。また、機関の１行程隔たった上死点にお
けるなまし値を比較することによって機関の過渡状態を
検出し、過渡状態の時にはなまし回数を少なくすること
によって過渡時の応答性を良くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の吸入空気
量の計測装置に関し、特に、吸気通路に吸気管圧力を計
測する圧力センサを備えた内燃機関において、検出され
た吸気管圧の検出値をなますことによって、過渡応答性
を犠牲にすることなく、安定した吸気管圧力を検出し、
以て吸入空気量を計測することができる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の各気筒はポンプと同じ作用を
しており、一般に、４サイクル機関では、吸気弁を開い
て吸気管内の吸入空気（以後吸気という）を燃料と共に
燃焼室内に吸い込む吸気行程、吸気弁と排気弁を閉じた
状態で混合気を圧縮する圧縮行程、点火させて混合器を
燃焼、膨張させる膨張行程、及び、排気弁を開いて燃焼
ガスを排出する排出行程の４行程を行う。このような４
サイクル機関において、シリンダに吸入される吸気量を
計測するために、所定の気筒の前の吸入ポート等に吸気
管圧力を検出する圧力センサを設け、この圧力センサの
検出値によって吸気量を測定するものがある。

【０００３】このような機関では、圧力センサの検出値
は、吸気行程で最低値となり、吸気弁が閉じている他の
行程では大気圧と同等となるので、圧力センサの検出値
に大きなうねり（リップル）が発生する。このため、正
確な吸気管圧力は圧力センサの検出値のみからでは計測
できない。そこで、従来の内燃機関では、吸気通路に容
量の大きなサージタンク等を設けて吸気管圧力のリップ
ルを緩和させたり、機関の回転角を検出することで任意
の行程の吸気管圧力を検出したり、或いは、吸気管圧力
の検出値に大きななまし処理を行うことによって、正確
な吸気管圧力を計測するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ようなサージタンクによって吸気管圧力のリップルを除
去する方法では、サージタンクそのものの製造コストが
かさむと共に、サージタンクを配置するための大きなス
ペースが必要となり、コスト、スペースの両面での課題
が大きかった。また、機関の回転角の同期を検出して吸
気管圧力のリップルを除去する場合にしても、４サイク
ル機関の場合、少なくとも７２０°ＣＡ分の回転角の検
出が必要であるため、回転角の検出装置のコスト、加工
コストが必要となるという問題点があった。更に、大き
ななましを行うことによって吸気管圧力のリップルを除
去する方法では、機関の定常状態の安定性は確保できて
も、機関の過渡状態における応答が遅れるため、なまし
の大きさに制限があり、いずれか一方を犠牲にするか、
或いは妥協点を探る作業が必要となり、必ずしも適切な
リップル除去が行われなかった。

【０００５】そこで、本発明は、吸気量を吸気管圧力を
検出して測定する内燃機関において、最小限度の機関の
回転角の検出で、機関の過渡状態における応答性を犠牲
にすることなく安定した吸気管圧力の検出を行い、ロー
コストで吸気量を正確に検出することができる内燃機関
の吸入空気量の計測装置を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の特徴は、以下に第１から第７の発明として示され
る。第１の発明の構成上の特徴は、吸気通路に吸気管圧
力を計測する圧力センサを備えた内燃機関の吸入空気量
の計測装置において、１つの気筒のピストンの上死点を
検出する上死点の検出手段と、前回の上死点の検出から
今回の上死点の検出までの間の時間を計測する上死点間
時間の計測手段と、上死点間時間を予め定められた分割
回数で除算して、吸気管圧力の検出間隔を算出する吸気
管圧力検出間隔の算出手段と、圧力センサによって検出
した吸気管圧力、なまし回数、及び前回のなまし値に基
づいて、算出された検出間隔毎に、今回のなまし値を算
出する吸気管圧力のなまし手段、及び、算出されたなま
し値に基づいて現在の吸入空気量を算出する吸入空気量
の算出手段とを備えることことにある。

【０００７】第２の発明の構成上の特徴は、第１の発明
において、なまし回数が分割回数に等しくなっているこ
とにある。第３の発明の構成上の特徴は、第１の発明に
おいて、更に、機関の回転数の検出手段と、機関の回転
数に応じたなまし回数の補正マップとを備え、吸気管圧
力のなまし手段が、機関の回転数に応じて補正マップか
らなまし回数を読み出し、読み出したなまし回数によっ
て今回のなまし値を計算することにある。

【０００８】第４の発明の構成上の特徴は、第１の発明
において、更に、機関の負荷の検出手段と、機関の負荷
に応じた前記なまし回数の補正マップとを備え、前記吸
気管圧力のなまし手段が、機関の負荷に応じて前記補正
マップからなまし回数を読み出し、読み出したなまし回
数によって今回のなまし値を計算することにある。第５
の発明の構成上の特徴は、第１の発明において、更に、
機関の回転数の検出手段と負荷の検出手段、及び、機関
の回転数と負荷に応じたなまし回数の補正マップとを備
え、吸気管圧力のなまし手段が、機関の回転数と負荷に
応じて補正マップからなまし回数を読み出し、読み出し
たなまし回数によって今回のなまし値を計算することに
ある。

【０００９】第６の発明の構成上の特徴は、更に、検出
間隔毎に検出された吸気管圧力を、検出順に少なくとも
気筒の１行程が終了するまで記憶する記憶手段と、この
記憶手段に記憶された吸気管圧力の検出値のうち、検出
間隔が１行程異なる２つの検出値の大きさを比較する検
出値の比較手段と、比較した検出値の差が所定値以上の
時に、機関の過渡状態と判定する過渡状態の判定手段
と、機関が過渡状態と判定された時に、吸気管圧力のな
まし手段において使用されるなまし回数を小さくする方
向に補正するなまし回数補正手段とを備えることを特徴
としている。

【００１０】第７の発明の構成上の特徴は、第６の発明
において、比較手段が記憶手段に記憶された吸気管圧力
の検出値の比較を上死点毎に行うことを特徴としてい
る。第１の発明では、上死点から次の上死点までの間の
時間が予め定められた分割回数で除算されて吸気管圧力
の検出間隔が算出され、検出間隔毎に検出された吸気管
圧力が所定のなまし回数で処理されてなまし値が算出さ
れ、このなまし値に基づいて現在の吸入空気量が算出さ
れる。

【００１１】第２の発明では、第１の発明のなまし回数
が分割回数に等しくされる。第３の発明では、第１の発
明において、吸気管圧力のなまし値を算出するのに使用
されるなまし値が機関の回転数に応じて補正される。第
４の発明では、第１の発明において、吸気管圧力のなま
し値を算出するのに使用されるなまし値が機関の負荷に
応じて補正される。

【００１２】第５の発明では、第１の発明において、吸
気管圧力のなまし値を算出するのに使用されるなまし値
が機関の回転数と負荷に応じて補正される。第６の発明
では、機関が過渡状態と判定された時に、吸気管圧力の
なまし手段において使用されるなまし回数が小さくなる
方向に補正される。第７の発明では、機関の過渡状態の
判定が同じ気筒の上死点毎に行われる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。図
１には本発明の一実施例の制御装置を備えた電子制御燃
料噴射式の多気筒内燃機関１が概略的に示されている。
図１において、内燃機関１の吸気通路２には図示しない
エアクリーナの下流側にスロットル弁３が設けられてい
る。スロットル弁３は一般に、アクセルペダル１４と連
動してエンジンの燃焼室に吸入される吸気の量を調節す
る。スロットル弁３が電子制御スロットルの場合には、
アクセルペダル１４にアクセル踏込量センサ１５が設け
られる。このスロットル弁３は機関のアイドル運転時に
閉弁し、機関負荷が大きい程その開度が大きくなるもの
である。スロットル弁３にはスロットル開度センサ４が
内蔵されており、スロットル弁３の開度に比例した電圧
が出力される。また、スロットル弁３には全閉を検出す
るアイドルスイッチ（図示せず）が設けられている。

【００１４】スロットル弁３の下流側の吸気通路２には
吸気管内の圧力を検出する圧力センサ７が設けられてい
る。内燃機関１への吸気量は、この圧力センサ７の検出
値から算出される。また、吸気通路２には圧力センサ７
の検出値を補正するための吸気温センサが設けられてい
るが、ここでは説明を省略する。また、圧力センサ７の
下流側の吸気ポートには、各気筒毎に燃料供給系から加
圧燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴射弁８が設
けられている。この実施例では燃料噴射弁８は通電され
ると開弁して、図示しない燃料供給系からの加圧燃料を
吸気ポートに供給する。スロットル開度センサ４の出
力、圧力センサ７の出力、及び、図示しない吸気温セン
サの出力は、マイクロコンピュータを内蔵したＥＣＵ
（エンジン・コントロール・ユニット）１０に入力され
る。

【００１５】燃料噴射弁８から噴射された燃料は吸気と
混合され、吸気弁２２の開弁時に燃焼室２３内に入り、
ピストン２４に圧縮された状態で点火プラグ２５によっ
て点火されて燃焼し、燃焼後の排気ガスは排気弁２６の
開弁時にピストン２４によって排気通路１２に排出され
る。点火プラグ２５は電流の断続装置であるイグナイタ
１６と昇圧装置である点火コイル１７によってスパーク
し、点火プラグ２５の点火時期はＥＣＵ１０からのイグ
ナイタ１６への信号によって決まる。

【００１６】一方、内燃機関１のシリンダブロックの冷
却水通路９には、冷却水の温度を検出するための水温セ
ンサ１１が設けられている。水温センサ１１は冷却水の
温度に応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。排気
通路１２には、排気ガス中の３つの有害成分ＨＣ，Ｃ
Ｏ，ＮＯｘを同時に浄化する三元触媒コンバータ（図示
せず）が設けられており、この触媒コンバータの上流側
の排気通路１２には、空燃比センサの一種であるＯ₂ セ
ンサ１３が設けられている。Ｏ₂ センサ１３は排気ガス
中の酸素成分濃度に応じて電気信号を発生する。これら
水温センサ１１及びＯ₂ センサ１３の出力はＥＣＵ１０
に入力される。

【００１７】更に、このＥＣＵ１０には、アクセルペダ
ル１４に取り付けられたアクセル踏込量センサ１５から
のアクセル踏込量を示すアクセル開度信号や、機関１の
クランクシャフトギヤ１８に取り付けられたクランク角
センサ１９からの上死点信号ＴＤＣや所定角度毎の信号
ＣＡが入力される。機関回転数ＮＥは、所定角度信号Ｃ
Ａの間隔（時間）を計測することにより得られる。クラ
ンクシャフトギヤ１８は図２(a) に示すように、クラン
クシャフト２０の端部に設けられている。クランクシャ
フトギヤ１８には信号歯２１が設けられており、上死点
の検出用に２枚の欠歯部２８を備えた３４歯となってい
る。クランク角センサ１９は電磁ピックアップから構成
することができ、１０°毎のクランク回転信号を出力す
る。クランク角センサ１９は欠歯部２８の箇所の信号を
検出することにより、正確な上死点を検出することがで
きる。なお、信号歯２１と欠歯部２８は、クランクシャ
フトギヤ１８に設けられる以外にも、図２(b) に示すよ
うにクランクシャフトプーリ２７に設けられることもあ
る。

【００１８】なお、上死点のみを検出するのであれば、
クランクシャフトギヤ１８のかわりに円板を設け、上死
点に対応する位置に切欠、あるいは突起を設けて、これ
を電磁ピックアップのようなセンサで検出すれば良い。
以上のような構成において、図示しないキースイッチが
オンされると、ＥＣＵ１０が通電されてプログラムが起
動し、各センサからの出力が取り込まれ、燃料噴射弁
８、或いはその他のアクチュエータの制御が開始され
る。ＥＣＵ１０には、各種センサからのアナログ信号を
ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が含まれ、各種
センサからの入力ディジタル信号や各アクチュエータを
駆動する信号が出入りする入出力インタフェース１０
１、演算処理を行うＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３やＲＡ
Ｍ１０４等のメモリや、クロック１０５等が設けられて
おり、これらはバス１０６で相互に接続されている。Ｅ
ＣＵ１０の構成については公知であるので、これ以上の
説明を省略する。

【００１９】ここで、以上のように構成された本発明の
内燃機関の吸入空気量の計測装置の動作を図３のタイム
チャートを用いて説明する。図３に示すように、４サイ
クル機関のある気筒に注目すると、その気筒では吸入、
圧縮、膨張、排気の４行程が７２０°ＣＡ（クランク
角）毎に繰り返されている。そして、図１で説明したピ
ストン２４は、吸入行程の最初と膨張行程の最初で上死
点（ＴＤＣ）に至るので、上死点間のクランク角は３６
０°ＣＡとなっている。

【００２０】前述のように、吸気ポートに設けられた圧
力センサ７による吸気管圧力の検出値ＰＭは、吸気弁２
２が開いている吸気行程で最低値となり、吸気弁２２が
閉じている他の行程では大気圧と同等となる。このた
め、図３に実線で示すように、圧力センサ７の検出値Ｐ
Ｍ（生のＰＭ）には大きなうねり（リップル）が発生し
ている。

【００２１】本発明では、まず、この１つの気筒のピス
トン２４の上死点から次の上死点までの３６０°ＣＡ時
間Ｔ３６０（単位はμｓ）を計測する。例えば、図３の
最初の上死点の時刻をＺＴＤＣ(0) 、次の上死点の時刻
をＺＴＤＣ(1) とすると、時刻ＺＴＤＣ(1) の時点で前
回の上死点時刻ＺＴＤＣ(0) と今回の上死点時刻ＺＴＤ
Ｃ(1) の差を算出することにより、時刻ＺＴＤＣ(0) と
時刻ＺＴＤＣ(1) の間の３６０°ＣＡ時間Ｔ３６０を計
測することができる。

【００２２】時刻ＺＴＤＣ(1) では計測した時間Ｔ３６
０を、ピストン２４が次に上死点に達するまでの３６０
°ＣＡ時間に等しいと見なし、計測した上死点間の時間
Ｔ３６０をあらかじめ定めた所定の分割回数Ｘで除算し
て吸気管圧力の検出間隔ｔを求める。図３にはこの分割
回数Ｘが４である場合の例が記載されており、ピストン
２４が上死点から次の上死点に至るまでの間の時間が点
線で示すように時間間隔ｔで４分割されている。但し、
次回の３６０°ＣＡ時間が前回の３６０°ＣＡ時間に等
しくない時には、上死点前の最後の検出時刻と次の上死
点との間の時間が時間間隔ｔに等しくならないことにな
る。

【００２３】本発明では、ピストン２４が上死点に達し
た時刻ＺＴＤＣ(i) 、及び、この検出間隔ｔ毎に所定の
なまし回数Ｋで吸気管の検出圧力ＰＭをなまし、得られ
たなまし値をＥＣＵ１０のＲＡＭ１０４に少なくとも１
行程の間記憶すると共に、得られたなまし値に基づいて
現在の吸入空気量Ｑを算出する。図３におけるＰＭ１〜
ＰＭ４やＰＭ11〜ＰＭ14は、３６０°ＣＡ時間における
なまし値の記憶値を示している。

【００２４】ここで、なまし値について説明する。例え
ば、時刻ＺＴＤＣ(1) において検出した吸気管圧力をＰ
Ｍ、なまし回数をＫ、前回の時刻ＺＴＤＣ(0) における
なまし値をＰＭＷi-1 とすると、今回のなまし値ＰＭi
は、式、ＰＭＷi ＝ＰＭＷi-1 ＋（ＰＭＷi-1 −ＰＭ）
÷Ｋ … によって算出することができる。式に
おけるなまし回数Ｋは分割回数Ｘに等しくすることがで
きる。式におけるなまし回数Ｋを分割回数Ｘに等しく
すれば、分割した回数の間になましが収束する。

【００２５】なお、ここで言うなましが収束するとは、
或る値Ａが別の値Ｂに変化した時に、なまし後の値Ｃが
別の値Ｂに等しくなるという意味である。例えば、なま
しが１／３であると、３回のなましによってなまし値Ｃ
が変化後の値Ｂに収束することになる。更に、本発明で
は、以上のような制御における機関のピストンの１行程
隔たった位置におけるなまし値、例えば、上死点におけ
るなまし値を７２０°ＣＡ前の上死点におけるなまし値
と比較することによって機関の加速状態と、減速状態の
過渡状態を検出することができる。そして、この機関の
過渡状態を検出した時には、過渡状態の時にはなまし回
数を少なくすることによって過渡時の機関の応答性を良
くすることができる。また、機関の運転状態が高回転
時、或いは、高負荷時においても、なまし回数を少なく
することによって機関の応答性を良くすることができ
る。

【００２６】ここで、以上のように動作する本発明の内
燃機関の吸入空気量の計測装置の制御例を図４〜図１２
に示すフローチャートを用いて説明する。図４は本発明
の内燃機関の吸入空気量の計測装置における第１の実施
例の制御手順の一例を示すフローチャートである。この
制御手順は、図１のクランク角センサ１９がピストン２
４の上死点ＴＤＣを検出する毎に実行される。なお、以
後の説明においては、ピストン２４が上死点ＴＤＣに達
した時刻をＴＤＣ時刻と記載する。

【００２７】ステップ４０１では、前回のＴＤＣ時刻Ｚ
ＴＤＣ(i-1) と今回のＴＤＣ時刻ＺＴＤＣ(i) とを読み
込み、前回のＴＤＣ時刻ＺＴＤＣ(i-1) から今回のＴＤ
Ｃ時刻ＺＴＤＣ(i) までの時間Ｔ３６０を算出する。そ
して、続くステップ４０２において、今回のＴＤＣ時刻
ＺＴＤＣ(i) を前回のＴＤＣ時刻ＺＴＤＣ(i-1) として
メモリに記憶しておく。次いで、ステップ４０３では、
ステップ４０１で算出したＴＤＣ間の時間Ｔ３６０を、
予め定められた所定の分割回数Ｘで除算し、吸気管圧力
の記憶間隔ｔを算出する。

【００２８】このようにして吸気管圧力の記憶間隔ｔが
算出されると、ステップ４０４において吸気管圧力を検
出する圧力センサ７の検出値ＰＭを読み込み、予め設定
されたなまし回数Ｋを使用して吸気管圧力のなまし値Ｐ
ＭＷを算出する。このなまし回数Ｋは前述のように分割
回数Ｘと同じ値とすることができる。そして、続くステ
ップ４０５では、ステップ４０４て算出したなまし値Ｐ
ＭＷを用いてＥＣＵ１０が吸入空気量Ｑを算出する。こ
の吸入空気量Ｑはこの後、機関１の空燃比制御に使用さ
れるが、ここではその説明を省略する。

【００２９】吸入空気量Ｑが算出された後は、ステップ
４０６において後述する分割回数カウンタＣＮＴ(i) の
値をクリアすると共に、時間カウンタＴＩＭＥの値もク
リアする。そして、次のステップ４０７で時間割込ルー
チンの動作フラグＺＩＮＴを１にして時間割込ルーチン
をスタートさせてこのルーチンを終了する。図５は図４
のステップ４０７で設定されたフラグＺＩＮＴによって
動作する時間割込処理の手順を示すフローチャートであ
る。この時間割込ルーチンは極短い所定間隔毎に実行さ
れる。

【００３０】ステップ５０１では時間割込ルーチンの動
作フラグＺＩＮＴが１か否かを判定し、ＺＩＮＴ＝０の
場合はこのルーチンを終了し、ＺＩＮＴ＝１の場合はス
テップ５０２に進む。ステップ５０２では時間カウンタ
ＴＩＭＥの値を１だけインクリメントしてステップ５０
３に進む。ステップ５０３はステップ５０２でインクリ
メントされた時間カウンタＴＩＭＥの値がステップ４０
３で算出された記憶間隔ｔになったか否かを判定するも
のである。時間カウンタＴＩＭＥの値が記憶間隔ｔにな
っていない場合はこのルーチンを終了し、時間カウンタ
ＴＩＭＥの値が記憶間隔ｔに達した時はステップ５０４
に進む。

【００３１】ステップ５０４は時間カウンタＴＩＭＥの
値が記憶間隔ｔに達した回数を計測するものであり、こ
のステップ５０４に来るたびに記憶回数カウンタＣＮＴ
(i)の値が１ずつインクリメントされる。また、ステッ
プ５０４に来るたびに時間カウンタＴＩＭＥの値がクリ
アされる。続くステップ５０５とステップ５０６は、図
４で説明したステップ４０４とステップ４０５と同じで
あり、ステップ５０５において吸気管圧力を検出する圧
力センサ７の検出値ＰＭを読み込み、予め設定されたな
まし回数Ｋを使用して吸気管圧力のなまし値ＰＭＷを算
出する。このなまし回数Ｋも分割回数Ｘである。そし
て、続くステップ５０６では、ステップ５０５で算出し
たなまし値ＰＭＷを用いてＥＣＵ１０吸入空気量Ｑを算
出する。この吸入空気量Ｑもこの後、機関１の空燃比制
御に使用されるが、ここではその説明を省略する。

【００３２】吸入空気量Ｑが算出された後は、ステップ
５０７において記憶回数カウンタＣＮＴ(i) の値が分割
回数Ｘで決まる最後の記憶回数Ｘ−１に達したか否かを
判定し、ＣＮＴ(i) ＜Ｘ−１の場合はこのままこのルー
チンを終了する。一方、ステップ５０７において記憶回
数カウンタＣＮＴ(i) の値が分割回数Ｘで決まる最後の
記憶回数Ｘ−１に達した場合はステップ５０８に進み、
時間割込ルーチンの動作フラグＺＩＮＴの値をクリアし
てこのルーチンを終了する。ステップ５０８の処理によ
り、最後の記憶回数Ｘ−１から次のＴＤＣ時刻までは、
この時間割込ルーチンはステップ５０１のみが実行され
ることになる。

【００３３】ところで、図３で説明した圧力センサ７に
よる吸気管圧力の検出値ＰＭは、機関１の回転数ＮＥが
増大したり、機関の負荷が増大した場合には、吸気行程
におけるリップルが変化するので、機関の追従性を向上
させるためになまし回数Ｋの値を小さくした方が良い。
そこで、本発明の第２の実施例では、第１の実施例のス
テップ４０４、或いはステップ５０５で使用するなまし
回数Ｋの値を図６(a) に示すように、機関回転数ＮＥの
値に応じて変化させている。即ち、第２の実施例では、
機関回転数ＮＥが増大するほど、なまし回数Ｋの値を小
さくするようにしている。

【００３４】また、本発明の第３の実施例では、第１の
実施例のステップ４０４、或いはステップ５０５で使用
するなまし回数Ｋの値を図６(b) に示すように、機関の
負荷に応じて変化させている。この機関の負荷は、例え
ば、スロットル弁３の開度によって検出することができ
る。従って、第３の実施例では、スロットル弁開度が全
開に近づくほど、なまし回数Ｋの値を小さくするように
している。

【００３５】更に、本発明の第４の実施例では、第１の
実施例のステップ４０４、或いはステップ５０５で使用
するなまし回数Ｋの値を図７に示すように、機関の回転
数ＮＥとスロットル弁開度の両方に応じて変化させてい
る。従って、第４の実施例では、機関回転数ＮＥが大き
くなるほど、或いは、スロットル弁開度が全開に近づく
ほど、なまし回数Ｋの値を小さくするようにしている。

【００３６】以上説明した実施例では、図３の各ＴＤＣ
時刻毎、即ち、３６０°ＣＡ毎に前回のＴＤＣ間時間Ｔ
３６０の算出値に基づいて次のＴＤＣまでの間の記憶間
隔を設定していたが、この処理は、７２０°ＣＡ毎に実
行することもできる。この場合の例を図８を用いて説明
する。図８は本発明の内燃機関の吸入空気量の計測装置
における第５の実施例の制御手順の一例を示すフローチ
ャートである。この制御手順は、図１のクランク角セン
サ１９がピストン２４の上死点ＴＤＣを検出する毎に実
行される。

【００３７】ステップ８０１では、前回のＴＤＣ時刻Ｔ
３６０をＴ３６０old としてメモリに記憶しておく。続
くステップ８０１は第１の実施例のステップ４０１と同
じであり、前回のＴＤＣ時刻ＺＴＤＣ(i-1) から今回の
ＴＤＣ時刻ＺＴＤＣ(i) までの時間Ｔ３６０を算出す
る。続くステップ８０３、８０４、及びステップ８１１
は、今回が７２０°ＣＡか否かを判定するものである。
初期設定において、吸気行程のＴＤＣ時刻の時はカウン
タｎの値が０にされている。従って、吸気行程のＴＤＣ
時刻の時はステップ８０４に進み、ステップ８０４にお
いてカウンタｎの値が１にされる。従って、３６０°Ｃ
Ａ後にステップ８０３に進んできた時にはカウンタｎの
値が１であるので、ステップ８１１に進むことになる。
ステップ８１１ではカウンタｎの値を０にしてこのルー
チンを終了する。よって、ステップ８０３からステップ
８０４に進むのは７２０°ＣＡ毎である。

【００３８】ステップ８０４でカウンタｎの値が１にさ
れた後はステップ８０５に進む。ステップ８０５は第１
の実施例のステップ４０２と同じであり、今回のＴＤＣ
時刻ＺＴＤＣ(i) を前回のＴＤＣ時刻ＺＴＤＣ(i-1) と
してメモリに記憶しておく。次いで、ステップ８０６で
は、ステップ８０１で記憶した前回のＴＤＣ間の時間Ｔ
３６０old と今回のＴＤＣ間の時間Ｔ３６０とを加える
ことによって１行程の所要時間Ｔ７２０を算出し、これ
を予め定められた所定の分割回数Ｘで除算し、吸気管圧
力の記憶間隔ｔを算出する。

【００３９】このようにして吸気管圧力の記憶間隔ｔが
算出されると、ステップ８０７において吸気管圧力を検
出する圧力センサ７の検出値ＰＭを読み込み、予め設定
されたなまし回数Ｋを使用して吸気管圧力のなまし値Ｐ
ＭＷを算出する。このなまし回数Ｋは前述のように分割
回数Ｘと同じ値とすることができる。そして、続くステ
ップ８０８では、ステップ８０７て算出したなまし値Ｐ
ＭＷを用いてＥＣＵ１０が吸入空気量Ｑを算出する。こ
の吸入空気量Ｑはこの後、機関１の空燃比制御に使用さ
れるが、ここではその説明を省略する。

【００４０】吸入空気量Ｑが算出された後は、ステップ
８０９において分割回数カウンタＣＮＴ(i) の値をクリ
アすると共に、時間カウンタＴＩＭＥの値もクリアす
る。そして、次のステップ８１０で時間割込ルーチンの
動作フラグＺＩＮＴを１にして時間割込ルーチンをスタ
ートさせてこのルーチンを終了する。図８のステップ８
１０で設定されたフラグＺＩＮＴによって動作する時間
割込ルーチンは、図５の処理と全く同じで良いのでここ
ではその説明を省略する。

【００４１】図９は本発明の内燃機関の吸入空気量の計
測装置における第６の実施例の制御手順の一例を示すフ
ローチャートである。この制御手順は、図１のクランク
角センサ１９がピストン２４の上死点ＴＤＣを検出する
毎に実行される。ステップ９０１では、前回のＴＤＣ時
刻Ｔ３６０をＴ３６０old としてメモリに記憶してお
く。続くステップ９０２は第１の実施例のステップ４０
１と同じであり、前回のＴＤＣ時刻ＺＴＤＣ(i-1) から
今回のＴＤＣ時刻ＺＴＤＣ(i) までの時間Ｔ３６０を算
出する。

【００４２】続くステップ９０３は第１の実施例のステ
ップ４０２と同じであり、今回のＴＤＣ時刻ＺＴＤＣ
(i) を前回のＴＤＣ時刻ＺＴＤＣ(i-1) としてメモリに
記憶しておく。次のステップ９０４はステップ４０３と
同じであり、ＴＤＣ間の時間Ｔ３６０を予め定められた
所定の分割回数Ｘで除算し、吸気管圧力の記憶間隔ｔを
算出する。

【００４３】このようにして吸気管圧力の記憶間隔ｔが
算出されると、ステップ９０５において、前回算出した
なまし値ＰＭＷ３６０をメモリの番地ＭＡ（３６０）か
ら読み出し、ＰＭＷ７２０としてメモリの番地ＭＡ（７
２０）に記憶すると共に、前回算出したなまし値ＰＭＷ
をメモリの番地ＭＡ（０）から読み出し、ＰＭＷ３６０
としてメモリの番地ＭＡ（３６０）に記憶する。この処
理により、３６０°ＣＡ前のなまし値ＰＭＷ３６０と、
７２０°ＣＡ前のなまし値ＰＭＷ７２０がメモリに保持
されることになる。

【００４４】このようにしてなまし値ＰＭＷ３６０とな
まし値ＰＭＷ７２０がメモリに保持された後は、ステッ
プ４０４と手順を行うステップ９０６において吸気管圧
力を検出する圧力センサ７の検出値ＰＭを読み込み、予
め設定されたなまし回数Ｋを使用して吸気管圧力のなま
し値ＰＭＷを算出する。このなまし回数Ｋは前述のよう
に分割回数Ｘと同じ値とすることができる。そして、続
くステップ９０７はステップ４０５と同じであり、ステ
ップ９０６て算出したなまし値ＰＭＷを用いてＥＣＵ１
０が吸入空気量Ｑを算出する。この吸入空気量Ｑはこの
後、機関１の空燃比制御に使用されるが、ここではその
説明を省略する。

【００４５】吸入空気量Ｑが算出された後は、ステップ
９０８において、今回算出したなまし値ＰＭＷをメモリ
の番地ＭＡ（０）に記憶し、続くステップ９０９におい
て分割回数カウンタＣＮＴ(i) の値をクリアすると共
に、時間カウンタＴＩＭＥの値もクリアする。そして、
次のステップ９１０では、後述する過渡状態の検出を行
い、この後にステップ９１１において、時間割込ルーチ
ンの動作フラグＺＩＮＴを１にして時間割込ルーチンを
スタートさせてこのルーチンを終了する。ステップ９１
１で設定されたフラグＺＩＮＴによって動作する時間割
込ルーチンは図５と全く同じで良いので、ここではその
説明を省略する。

【００４６】図１０は図９のステップ９１０における過
渡状態の検出の詳細な手順の一例を示すフローチャート
である。ステップ９１０１では、メモリの番地ＭＡ（７
２０）から７２０°ＣＡ前のなまし値ＰＭＷ７２０を読
み出し、次いで、メモリの番地ＭＡ（０）から今回のな
まし値ＰＭＷを読み出し、ＰＭＷからＰＭＷ７２０を減
算して差分ΔＰＭＷを算出する。この差分ΔＰＭＷは１
行程離れたピストン位置における吸気管圧力を比較した
ものであるので、機関が定常状態にある時にはほぼ同じ
か非常に近い値になるはずである。一方、機関が加速状
態にある時には、今回の吸気管圧力ＰＭＷが１行程前の
吸気管圧力ＰＭＷ７２０よりも大きいはずであるから、
ΔＰＭＷが所定値以上の値となり、逆に、機関が減速状
態にある時には、今回の吸気管圧力ＰＭＷが１行程前の
吸気管圧力ＰＭＷ７２０よりも小さいはずであるから、
ΔＰＭＷが所定値以下の値となる。

【００４７】そこで、ステップ９１０２では、差分ΔＰ
ＭＷが加速判定基準値Ｒacc 以上か否かを判定し、ΔＰ
ＭＷ≧Ｒacc の時は機関が加速状態にあると判定してス
テップ９１０４に進む。一方、ステップ９１０２でΔＰ
ＭＷ＜Ｒacc と判定した時はステップ９１０３に進み、
差分ΔＰＭＷが減速判定基準値−Ｒdec 以下か否かを判
定する。そして、ΔＰＭＷ≦−Ｒdec の時は機関が減速
状態にあると判定してステップ９１０４に進み、ΔＰＭ
Ｗ＞−Ｒdec の時は機関が加速状態にも減速状態にもな
いと判定してステップ９１０５に進む。機関が加速状
態、或いは減速状態と判定した時に進むステップ９１０
４では、ステップ９０６で使用されるなまし回数Ｋの値
をなまし基準値Ｋref から所定値Ｃだけ小さな値に設定
する。また、機関が加速状態にも減速状態にもないと判
定して進むステップ９１０５では、なまし回数Ｋをなま
し基準値Ｋref （例えば前述の分割回数Ｘ）に設定す
る。

【００４８】このように、機関が加速状態、或いは減速
状態と判定した時には、ステップ９１０４においてなま
し値の値を小さくするので、なまし値の過渡状態に対応
する応答性が向上する。図１０では機関の加速状態、或
いは減速状態を１段階の加速判定基準値Ｒacc、或いは
減速判定基準値−Ｒdec で判別し、加速状態、或いは減
速状態の時になまし値を一定値Ｃだけ小さくしていた
が、機関の加速状態、或いは減速状態は多段階で行い、
加速の程度、或いは、減速の程度に応じて、なまし値か
ら減算する値を可変するようにしても良い。

【００４９】図１１は、加速状態を２段階の加速判定基
準値Ｒacc1とＲacc2 (ただしＲacc1＜Racc2)で判定し、
減速状態も２段階の減速判定基準値−Ｒdec1と−Ｒdecc
2(ただし−Ｒdec1＞−Ｒdec2) で判定する例を示すもの
である。ステップ９２０１はステップ９１０１と同じで
あり、メモリの番地ＭＡ（７２０）から７２０°ＣＡ前
のなまし値ＰＭＷ７２０を読み出し、次いで、メモリの
番地ＭＡ（０）から今回のなまし値ＰＭＷを読み出し、
ＰＭＷからＰＭＷ７２０を減算して差分ΔＰＭＷを算出
する。

【００５０】この実施例では、ステップ９２０２とステ
ップ９２０３において機関の加速状態の程度を判定す
る。すなわち、まず、ステップ９２０２において差分Δ
ＰＭＷが第１の加速判定基準値Ｒacc1以上か否かを判定
し、ΔＰＭＷ≧Ｒacc1の時はステップ９２０３において
差分ΔＰＭＷが第１の加速判定基準値Ｒacc1より大きい
第２の加速判定基準値Ｒacc2以上か否かを判定する。そ
して、ΔＰＭＷ＜Ｒacc2の時は機関がそれほど大きな加
速を行っていないと判定してステップ９２０４に進み、
ΔＰＭＷ≧Ｒacc2の時は機関が大きな加速を行っている
と判定してステップ９２０５に進む。ステップ９２０４
では、ステップ９０６で使用されるなまし回数Ｋの値を
なまし基準値Ｋref から所定値Ｃ１だけ小さな値に設定
し、ステップ９２０４では、なまし回数Ｋの値をなまし
基準値Ｋref から所定値Ｃ２（＞Ｃ１）だけ小さな値に
設定する。

【００５１】一方、ステップ９２０２でΔＰＭＷ＜Ｒac
c1と判定した時はステップ９２０６に進み、ステップ９
２０６とステップ９２０７において機関の減速状態の程
度を判定する。すなわち、まず、ステップ９２０６にお
いて差分ΔＰＭＷが第１の減速判定基準値−Ｒdec1以下
か否かを判定し、ΔＰＭＷ≦−Ｒdec1の時はステップ９
２０７において差分ΔＰＭＷが第１の減速判定基準値−
Ｒdec1より小さい第２の減速判定基準値−Ｒdec2以下か
否かを判定する。そして、ΔＰＭＷ＞−Ｒdec2の時は機
関がそれほど大きな減速を行っていないと判定してステ
ップ９２０８に進み、ΔＰＭＷ≦−Ｒdec2の時は機関が
大きな減速を行っていると判定してステップ９２０９に
進む。ステップ９２０８では、ステップ９０６で使用さ
れるなまし回数Ｋの値をなまし基準値Ｋref から所定値
Ｄ１だけ小さな値に設定し、ステップ９２０９では、な
まし回数Ｋの値をなまし基準値Ｋref から所定値Ｄ２
（＞Ｄ１）だけ小さな値に設定する。所定値Ｄ１は所定
値Ｃ１と同じでも良く、また、所定値Ｄ２は所定値Ｃ２
と同じでも良い。

【００５２】また、ステップ９２０６でΔＰＭＷ＞−Ｒ
dec1と判定した時は、機関が加速状態にも減速状態にも
ないと判定してステップ９１０５に進む。ステップ９２
１０では、なまし回数Ｋをなまし基準値Ｋref に設定す
る。このように、機関の加速状態の大きさ、或いは減速
状態の大きさに応じてなまし値の値を小さくすれば、な
まし値の過渡状態に対応する応答性を一層向上させるこ
とができる。

【００５３】図１２は、本発明の吸入空気量の計測装置
の機関加速時の動作を示すものである。機関の加速時に
圧力センサ７によって吸気管圧力の測定値が実線で示す
ように検出された場合、なまし回数Ｋが定常状態のまま
であると、吸気管圧力のなまし値ＰＭＷが実際の吸気管
圧力に追従する速度が点線のように遅くなるが、本発明
のように、機関の加速状態を検出した時点で、なまし回
数Ｋの値を小さくすると、吸気管圧力のなまし値ＰＭＷ
は破線で示すように実際の吸気管圧力ＰＭの変化に応答
性良く追従するようになる。

【００５４】なお、図１の実施例では、圧力センサ７を
配置するのは機関１の特定の１つの気筒のみであり、他
の気筒の挙動はこの気筒と同じであるとしているが、正
確を期するのであれば、機関１の各気筒に圧力センサを
設ければ良い。また、以上説明した実施例では、多気筒
内燃機関に本発明を適用した場合について説明を行った
が、本発明は単気筒の内燃機関についても本発明を有効
に適用することができる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の内燃機関
の排気浄化用触媒装置によれば、内燃機関の気筒数や吸
気管の容積に関わらず、また、サージタンクのようなリ
ップル除去を目的とした吸気管の容積の増大を行うこと
なく、吸気管圧力の圧力センサによる検出値に現れるリ
ップル分を完全に除去することができるため、吸気量を
正確にローコストで計測することができるという効果が
ある。また、機関の過渡時を検出した時にはリップル除
去のためのなましが小さくされるため、過渡時の応答性
が良くなるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関の吸入空気量の計測装置の全
体構成を示す図である。

【図２】(a) ，(b) は図１のクランクポジションセンサ
の具体的な構成例を示す図である。

【図３】図１のＥＣＵの吸入空気量の計測の手順を示す
タイムチャートである。

【図４】本発明の第１の実施例を示すものであり、図３
のＴＤＣ毎にＥＣＵによって実行される割込処理の一例
を示すフローチャートである。

【図５】図４で設定されたフラグによって動作する時間
割込処理の手順を示すフローチャートである。

【図６】(a) は本発明の第２の実施例を示すもので、な
まし回数を機関回転数に応じて変更する際の変更マップ
の一例を示すもの、(b) は本発明の第３の実施例を示す
もので、なまし回数を機関の負荷に応じて変更する際の
変更マップの一例を示すものである。

【図７】本発明の第４の実施例を示すもので、なまし回
数を機関回転数と負荷に応じて変更する際の変更マップ
の一例を示すものである。

【図８】本発明の第５の実施例を示すもので、図３のＴ
ＤＣ毎にＥＣＵによって実行される割込処理の別の例を
示すフローチャートである。

【図９】本発明の第６の実施例を示すもので、図３のＴ
ＤＣ毎にＥＣＵによって実行される割込処理の更に別の
例を示すフローチャートである。

【図１０】図９の過渡状態の検出の詳細な手順の一例を
示すフローチャートである。

【図１１】図９の過渡状態の検出の詳細な手順の別の例
を示すフローチャートである。

【図１２】本発明の吸入空気量の計測装置の機関加速時
の動作を示すものである。

【符号の説明】

１…内燃機関 ２…吸気通路 ３…スロットル弁 ４…スロットル弁開度センサ ７…圧力センサ ８…燃料噴射弁 １０…ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット） １９…クランク角センサ ２２…吸気弁

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F030 CC14 CD15 CE02 CE32 CF20 3G084 BA04 CA04 CA06 DA04 EB06 EB25 FA01 FA02 FA07 FA10 FA11 FA18 FA20 FA29 FA33 FA38 3G301 HA01 JA13 KA11 NA01 NA08 NC02 NE23 PA01Z PA07Z PA10Z PA11Z PA17Z PD03Z PE01Z PE03Z PE08Z PF03Z

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気通路に吸気管圧力を計測する圧力セ
   ンサを備えた内燃機関の吸入空気量の計測装置であっ
   て、 １つの気筒のピストンの上死点を検出する上死点の検出
   手段と、 前回の上死点の検出から今回の上死点の検出までの間の
   時間を計測する上死点間時間の計測手段と、 前記上死点間時間を予め定められた分割回数で除算し
   て、吸気管圧力の検出間隔を算出する吸気管圧力検出間
   隔の算出手段と、 前記圧力センサによって検出した吸気管圧力、なまし回
   数、及び前回のなまし値に基いて、算出された検出間隔
   毎に、今回のなまし値を算出する吸気管圧力のなまし手
   段、及び、 算出されたなまし値に基づいて現在の吸入空気量を算出
   する吸入空気量の算出手段と、を備えることを特徴とす
   る内燃機関の吸入空気量の計測装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量
   の計測装置において、前記なまし回数が前記分割回数に
   等しくなっていることを特徴とする内燃機関の吸入空気
   量の計測装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量
   の計測装置において、更に、機関の回転数の検出手段
   と、機関の回転数に応じた前記なまし回数の補正マップ
   とを備え、前記吸気管圧力のなまし手段が、機関の回転
   数に応じて前記補正マップからなまし回数を読み出し、
   読み出したなまし回数によって今回のなまし値を計算す
   ることを特徴とする内燃機関の吸入空気量の計測装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量
   の計測装置において、更に、機関の負荷の検出手段と、
   機関の負荷に応じた前記なまし回数の補正マップとを備
   え、前記吸気管圧力のなまし手段が、機関の負荷に応じ
   て前記補正マップからなまし回数を読み出し、読み出し
   たなまし回数によって今回のなまし値を計算することを
   特徴とする内燃機関の吸入空気量の計測装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量
   の計測装置において、更に、機関の回転数の検出手段と
   負荷の検出手段、及び、機関の回転数と負荷に応じた前
   記なまし回数の補正マップとを備え、前記吸気管圧力の
   なまし手段が、機関の回転数と負荷に応じて前記補正マ
   ップからなまし回数を読み出し、読み出したなまし回数
   によって今回のなまし値を計算することを特徴とする内
   燃機関の吸入空気量の計測装置。
6. 【請求項６】 請求項１から５の何れか１項に記載の内
   燃機関の吸入空気量の計測装置において、更に、 前記検出間隔毎に検出された吸気管圧力を、検出順に少
   なくとも前記気筒の１行程が終了するまで記憶する記憶
   手段と、 この記憶手段に記憶された吸気管圧力の検出値のうち、
   検出間隔が１行程異なる２つの検出値の大きさを比較す
   る検出値の比較手段と、 比較した検出値の差が所定値以上の時に、機関の過渡状
   態と判定する過渡状態の判定手段と、 機関が過渡状態と判定された時に、前記吸気管圧力のな
   まし手段において使用される前記なまし回数を小さくす
   る方向に補正するなまし回数補正手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の吸入空気量の計測
   装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の内燃機関の吸入空気量
   の計測装置において、前記比較手段が前記記憶手段に記
   憶された吸気管圧力の検出値の比較を上死点毎に行うこ
   とを特徴とする内燃機関の吸入空気量の計測装置。