JPH025745A - エンジンの吸入空気量算出装置および吸入空気量算出方法 - 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］ 本発明は吸入空気量センサで計測された吸入空気量から
エンジンが実際に吸い込む真の吸入空気量に合う実吸入
空気量を算出するエンジンの吸入空気ば算出装置および
吸入空気Ｍｒ５出方法に関する。

［従来の技術］ 従来、吸入空気量計測には高い精度が要求ざれるためし
ジェトロニックの自動車用エンジンでは、自動車用エン
ジンの吸入管におけるスロットルバルブ上流に応答性の
高いホットフィルム式エアフローメータあるいはホット
ワイヤ式エア７口ーメ一夕などの吸入空気量センサを設
けている。

この種の吸入空気Ｈｉセンサは応答性が良いため、エン
ジンの吸気脈動の影響により定常運転域においてらその
出力は、第７図に一点鎖線で示すように脈動している。

このため、従来では吸入空気量センサの出力Ｑｓを一義
的に平均処理して吸入空気量Ｑｓ’を求めている。

また、燃料噴射制御においては、上記吸入空気ｆｉｔＱ
ｓ’とエンジン回転数Ｎとから基本燃料噴９ＡＩ１１Ｔ
ｐを下式から求める。

Ｔｐ　＝に一Ｑｓ’／Ｎ　　　（Ｋ　：定数）そして、
この基本燃料噴射ｆｆｉＴｐを水温補正、加速補正、フ
ィードバック補正などの各種補正係数により補正して、
実際の燃料噴射量Ｔｉを求め、これにより燃料噴射制御
を行い、空燃比のリッチ化あるいはリーン化を抑制する
ようにしている。

また、点火時期制御に際しては、上記吸入空気量Ｑｓ’
に基づいて求めた基本燃料噴射ｆｆｌＴｐをエンジン負
荷としてとらえ、この基本燃料噴射ＩＴｐと、エンジン
回転数Ｎとをパラメータとして点火時期マツプの領域を
特定し、この領域に格納されている点火時期を上述のよ
うな各種補正係数で補正して実際の点火時期を決定する
ものが知られている。

ところで、過渡時などにおいて、上記スロットルバルブ
が急開されると、その直後の上記吸入空気量センサで計
測される吸入空気ｆｆｉＱｓは、気筒に供給される吸入
空気けと、スロットルバルブ下流側のエアチャンバ、イ
ンテークマニ小ルド内の圧力変動分に要ずる吸入空気量
とが加重された流量、すなわち、スロットルバルブを通
過した空気流量が計測されてしまうため、実際に気筒に
吸入ざれる空気量はそれよりもある遅れを有している。

また、ＭＰＩ（マルチポイントインジェクション〉では
、インジェクタがインテークマニホルド下流にあり、燃
料噴射時期は吸気行程前に設定されているものが一般的
であるため、吸入空気量センサの出力を一義的に平均処
理して求めた吸入空気量Ｑｓ’に基づいて燃料噴射量を
設定した場合、スロットルバルブ急開直後の空燃比は瞬
間的にリーン化し、次いで、上記吸入空気量センサで計
測された過大な吸入空気５ｊ　（いわゆる、オーバーシ
ュー１〜）に基づいた燃料噴射量が設定されるので、空
燃比が急激にリッチ化してしまう。その結果、排気ガス
中のＨＣ．Ｃｏが増加し、排気エミッションの悪化をＨ
ｌ　＜とともに、空燃比のオーバリーン、オーバリッチ
によって一時的にエンジンの出力の低下をぎたし、運転
フィーリングか悪化Ｊ゛る。

一方、スロットルバルブが開状態から閉状態に変化する
減速時などでも、同様に空燃比のリッチ化やリーン化が
生じ、失火による排気エミッションの悪化を招く問題が
ある。

また、上記吸入空気量センサの出力を一義的に平均処理
しで算出した吸入空気量Ｑｓ’に基づいて求めた基本燃
料噴射ｆｆｉＴｐを制御パラメータとして点火時期制御
に用いた場合には、過渡時の点火時期が適正に制御でき
なくなりエンジン出力低下、排気エミッションの悪化を
もたらすことになる。

例えば、特開昭５８−３２３９号公報、特開昭５９−２
０００３２号公報では、基本燃料噴射量Ｔｏに曲回算出
した燃料噴射量の影響を与えて今回の加重平均値（基本
燃料噴射量Ｔｐに代るもの）を求めることにより吸入空
気量センサのオーバシュート分を修正するようにしてい
る。

しかし、この先行技術では基本燃料噴射ａＴｐなどの演
算周期Δｔが所定クランク角ごと、すなわち、エンジン
回転数Ｎに依存してごットされているので、低回転域で
は演算周期が長くなり、吸入空気Ｑセンサで検出した吸
入空気ＩＱｓに対する燃料噴射ｆｆ１Ｔｉの誤差が大き
くなる。

また、１ＳｉＩ算周期、ｄｔが長いと吸入空気＆Ｉ　Ｑ
　ｓの検出による過渡時のトリガ信号検出に際してもシ
グナルノイズを人力しやすくなり過渡応答に誤りが生じ
易い。

その結果、エンジン低回転時における運転性能、あるい
は、排気エミッションの悪化を拾く不都合がある。

一方、上記演算周期Δｔを低回転域にマツチングさせれ
ば高回転域の燃料噴射時間間隔が過度に短縮されてしま
い、噴射弁ｙＡ開の制御不能により、燃料噴射量精度の
低下を招き、過渡応答時の割込み噴射＜ｋどが不可能に
なり運転性能、排気エミッションの悪化を招く不都合が
生じる。

その対策として、例えば、特開昭６１−２０１８５７号
公報には、演算周期Δｔを時間依存（時間同期）させる
ことにより、低回転域で生じる不都合を解消する技術が
開示されている。

すなわち、この先行技術では、燃焼室に吸入される実吸
入空気ｆｆ１Ｑは吸入空気量センサで計測する吸入空気
ｍＱＳに対し方決ｄれ系ぐあると仮定し、加重平均を用
いて上記実吸入空気ＩＱを算出することで時間同期を可
能としたもので、今回の実吸入空気量（吸入空気量加重
平均値）をＱ　（ｔｎ）とした場合、この実吸入空気ｆ
ｉｔ　Ｑ　（ｔｎ）を下式から求めている。

Ｑ（ｔｎ）＝（１−α　）　Ｑ（ｔｎ−１）−ｚｒＱｓ
　　　　　　・　＜１）に）　（ｔｎ−ｉ）　：前回の
実吸入空気量α：加重係数 また、上記加重係数αは、 ｚｔ τ ＋１ ７℃　　　　　　　　　　　　　　　　・−（２）ｚｔ
：演算周期 τ：時定数 で求められ、この時定数τは、 ａｘｖｔｌｘＮＸＲＸＴ ａ：定数 ｖＣ：チャンバ内容積 ■１１：エンジンの総Ｕｔ気指 Ｎ：エンジン回転数 Ｒ：ガス定数 Ｔ：絶対温度 で求められる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記先行技術では、＋２）　、　＋３）式から
明らかなように、（１）式に示された加重係数αは今回
のエンジン回転数Ｎに伴う時定数τのみしか考慮されて
いないため、第８図に示すように、スロットル急開直後
のエンジン回転数が上昇しない期間（１０〜口）では図
の実線で示す真の吸入空気量（モデルによって求めた燃
焼室へ吸入される実際の吸入空気量）に沿って、すなわ
ち、スロットル開度変化に沿って上記実吸入空気量Ｑは
変化するが、その後のエンジン回転数の上昇に対しては
、このエンジン回転数上昇に伴う吸入空気量の増加に対
し図の二点鎖線で示すように一次遅れが生じてしまい真
の吸入空気量との間にハツチングで示す量的誤差が生じ
る。

その結果、例えばレーシング時（無負荷状態でのエンジ
ン回転数急上昇）、あるいは、１速からの発進時など、
エンジン回転数が急激に上昇する場合には一時的に空燃
比のオーバリーンとなる。

また、高回転から変速すべくクラッチを切ってスロット
ルバルブを戻すと、エンジン回転数が急激に低下するた
め瞬間的に空燃比のオーバリッチが発生し排気エミッシ
ョンの悪化、エンジンストールなどを沼くおそれがある
。

さらに、低回転域における時定数では、吸気バルブと排
気バルブとのオーバラップ時の吸気の吹き返し、スロッ
トルバルブ開度などの影響を受けて変動するが、上記先
行技術に示された時定数τには上記吹き返しなどの影響
が考慮されておらず、この時定数τに基づいて算出され
た低回転域の実吸入空気ＩＱには誤差が生じやすい。

また、加重係数αを時定数τの関数として計算により求
めているため、その分、演算に時間がかかり、とくに高
回転域では１サイクルあたりの周期が短くなり、実吸入
空気ＩＱや燃料噴射ＩＴｉなどの演算時間が足りなくな
り適正なａ、ＩＩ　＠が困難になる問題がある。容量の
大きいコンピュータを用いれば演算時間を短縮できるが
製品のコストアップを招く不具合がある。

［発明の目的］ 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、容量の大き
なマイクロコンピュータなどを用いることなく低コスト
で、定常回転域はもちろん低回転域、高回転域など全て
の運転領域でのスロットル開度変化、エンジン回転数変
化に伴うモデルによって求めた真の吸入空気量に対応し
た理論式による実吸入空気量を短時間で且つ正確に算出
することができ、しかも、過渡時における空燃比のリッ
チ化、リーン化が抑制できるばかりでなく、最適点火時
ＩＩを設定することができて、運転性能、および、出力
性能の向上、排気エミッションの改善を図ることのでき
るエンジンの吸入空気量算出方法およびその吸入空気量
算出方法を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段および作用］（１）本発明
によるエンジンの吸入空気量算出装置は、クランク角セ
ンサの出力信号からエンジン回転数を算出するエンジン
回転数算出手段と、吸入空気ｈ１センサの出力信号から
スロットル通過空気量を算出するスロットル通過空気量
算出手段と、上記エンジン回転数算出手段で算出したエ
ンジン回転数とスロットルポジションセンサで検出した
スロットル開度とをパラメータとして加重係数マツプに
記憶されている加重係数を検索する加重係数検索手段と
、この加重係数検索子゛段で検索した前回の加重係数と
今回の加重係数との比に前回算出した実吸入空気量を乗
算し、その値に、上記スロットル通過空気量算出手段で
算出した今回のスロットル通過空気量に上記加重係数検
索手段で検索した今回の加重係数を除算した値を加算し
て今回の実吸入空気量を算出する実吸入空気量算出手段
とが設けられているものである。

（２）本発明によるエンジンの吸入空気量算出方法は、
クランク角センサの出力信号からエンジン回転数を算出
し、また吸入空気はセンサの出力信号からスロットル通
過空気縫を算出し、さらに上記エンジン回転数とスロッ
トルポジションセンサで検出したスロットル開度とをパ
ラメータとして加重係数マツプに記憶されている加重係
数を検索し、その復、前回検索した上記加重係数と今回
検索した上記加重係数との比に前回算出した実吸入空気
９を乗算し、その値に、今回算出した上記スロットル通
過空気量に今回検索した上記加重係数を除算した値を加
算して今回の実吸入空気量を算出り゛るもので、望まし
くは以下の式によって実吸入空気量を算出づる。

ここで、（【０）は今回の時刻、（ｔｎ−１）は前回の
時刻、Ｑは実吸入空気量、Ｑｓはスロワ１〜ル通過空気
量、αは加重係数である。

し発明の実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

図面は本発明の一実施例を示し、第１図はエンジン制御
系の概略図、第２図は制御装置の機能ブロック図、第３
図は燃料噴射量の算出手順を示ずフローチャート、第４
図はクランクプレートの正面図、第５図は点火時刻の算
出手順を示す７０−チｐ−ト、第６図は吸気状態を示１
概念図、第７図は吸入空気量を示す特性図、第８図はス
ロットル間１良変化に伴うエンジン回転数および吸入空
気量の変化特性図である。

（構　成） 図中の符号１はエンジン本体で、図においては水平対向
４気筒型エンジンを示づ。また、このエンジン本体１の
シリンダヘッド２に形成された吸気ボート２ａ、排気ボ
ート２ｂにインテークマニホルド３、エキゾーストマニ
ホルド４が各々連設されており、さらに、上記シリンダ
ヘッド２には、その発火部を燃焼室１ａに露呈する点火
プラグ５が装置されている。

また、上記インテークマニホルド３の上流側にエアチャ
ンバ６を介してスロットルチャンバ７が連通され、この
スロットルチャンバ７の上流側が吸入管８を介してエア
クリーナ゛９に連通されている。

なお、スロットルバルブ７ａの下流側から吸気バルブま
での間のスロットルチャンバ７、エアチャンバ６、イン
テークマニホルド３、および、吸気バルブ上流側の吸気
ボート２ａでチャンバＡが構成されている。

さらに、上記吸入管８の上記エアクリーナ９の直下流に
吸入空気量センサ（図においては、ホットワイヤ式エア
フローメータ）１０が介装され、また、上記スロットル
チャンバ７に設けられたスロットルバルブ７ａにスロッ
トルポジションセンサ１１が連設されている。

また、上記インテークマニホルド３の各気筒の燃焼室１
ａに連通ずる各吸入ボート２ａの直上流側に、インジェ
クタ１２が配設されている。さらに、このインテークマ
ニホルド３に形成された冷部水通路（図示せず）に６月
１水温センサ１３が臨まされている。

また、上記エンジン本体１のクランクシャフト１ｂにク
ランクロータ１４が固設されてＪ３つ、このクランクロ
ータ１４の外周に［ｉピックアップなどで構成されたク
ランク角センサ１５が対設されている。

第４図に示すように、上記クランクロータ１４の外周に
は各気筒（＃１．＃２と＃３．＃４）の基準クランク角
を示す突起１４ａと、角速度を算出する際の基準点とな
る突起１４ｂとが各々対称な位置に配設されている。

例えば、図においては、上記突起１４ｂのセット角θ１
がＢＴＤＣＩＯ’で、また、基準クランク角を示す突起
１４ａの開き角θ２が上記突起１４ｂから１１０°で、
さらに、この突起１４ａと他の突起１４ｂとの間の開き
角θ３が７０°に設定されている。

上記クランク角ヒンサ１５では、上記クランクロータ１
４の各突起１４ａ、１４ｂがクランク角センサ１５のヘ
ッドを通過づる際の磁束変化により生じる交流電圧を取
り出して各気筒ごとの基準クランク角を検出するための
基準クランク角（Ｇ）信号、および、エンジン回転数と
角速度を検出するための回転角（Ｎｅ　）信号を出力す
る。

さらに、上記エキゾーストマニホルド４に連通する排気
管１６に０２センサ１７が臨まされている。なお、符号
１８は触媒コンバータである。

（制御手段の回路構成） 一方、符号１９は制御手段で、この制御手段１９のＣＰ
ｔＪ　（中央演算処理装置）２０．ＲＯＭ２１、ＲＡＭ
２２、および、Ｉ１０インターフェース２３がパスライ
ン２４を介して互いに接続されており、このＩ１０イン
ターフェース２３の入力ボートに上記各センサ１０．１
１．１３，１５．１７で構成された運転状態パラメータ
検出手段２５が接続され、また、このＩ１０インターフ
ェース２３の出力ボートに、駆動回路２６を介して上記
インジェクタ１２が接続されているとともに、上記点火
プラグ５がディストリビュータ２７１点火コイル２８を
介して接続されている。

上記ＲＯＭ２１には制御プログラム、加重係数マツプＭ
Ｐα、点火時期マツプＭ　Ｐ　ＩＱなどの固定データが
記憶されており、また、上記ＲＡＭ２２にはデータ処理
した後の上記運転状態パラメータ検出手段２５の各セン
サの出力信号が格納されている。また、上記ＣＰＵ２０
では上記ＲＯＭ２１に記憶されている制御プログラムに
従い、上記ＲＡＭ２２に記憶されている各種データに基
づき燃料噴射用および点火時期を演算する。

（ｆｆ、ＩＩ　ｌ２ＩＩｆ＝　１７７）　ｉ　ｉ　ｍ　
成）第２図に示すように上記制御手段１９は、クランク
パルス判別手段２９、角速度算出手段３０、エンジン回
転数算出手段３１、加重係数検索手段３２、加重係数マ
ツプＭＰα、スロットル通過空気伍算出手段３３、空燃
比補正係数算出手段３４、空燃比フィードバック補正係
数設定手段３５、実吸入空気ａ算出手段３６、基本燃料
噴射ｍ算出手段３７、燃料噴射量算出手段３８、インジ
ェクタ駆動手段３９、点火時期検索手段４０、点火時期
マツプＭ　Ｐ　ＩＧ、点火時刻算出手段４１、タイマ手
段４２、点火駆動手段４３で構成されている。

クランクパルス判別手段２９では、クランク角センサ１
５の出力信号が、クランクプレート１４の突起１４ａを
検出したＧ信号か突起１４ｂを検出したＮｅ信号かを判
別する。

すなわち、まず、上記クランク角センサ１５から最初に
入力される信号を基準として次に入力される信号までの
時間（■１）を計測し、次いで、この信号を基準として
その次に入力される信号までの時間（■２）を計測する
。

そして、上記両時間を比較しＴ２　＜ＴＩ場合、次に入
力される信号はクランクロータ１４の突起１４ａを検出
するＧ信号〈基準クランク角を検出する信号）であるこ
とが予測できる。

一方、Ｔ２　＞ＴＩ場合、次に入力される信号はクラン
クロータ１４の突起１４ｂを検出するＮｅ信号（回転角
を計測する際の基準信号）であることが予測できる。そ
して、上記Ｇ信号が検出された場合、上記タイマ手段４
２ヘトリガ信号を出力づる。

角速度算出手段３０では、上記クランクパルス判別手段
２９で判別したＮｅ信号を検出したときから、次のＧ信
号を検出するまでの時刻Ｔθを求め、予めＲＯＭ２１に
記憶されている上記クランクロータの突起１４ｂ、１４
ａ間の角度θ２のデータからクランクシャフト１ｂの角
速度ωを求める。

エンジン回転数算出手段３１では、上記角速度算出手段
３　Ｑ　−（”　算出した角速度ωからエンジン回転数
Ｎを算出する。

スロットル通過空気聞粋出手段３３では、吸入空気ｍセ
ンサ１０の出力波形からスロットルバルブ７ａ、および
、図示しないｌ５ＣＶ（アイドルスピードコントロール
バルブ）のバイパス通路を通過する吸入空気ｍＱｓを算
出する。

空燃比補正係数算出手段３４では、冷却水温センサ１３
、スロットルポジションセンサ１１の出力信号から水温
補正、加速補正に係る空燃比補正係数Ｃ０ＦＦを算出す
る。

空燃比フィードバック補正係数設定手段３５では、０２
ｔンサ１７の出力波形からフィードバック補正に係る空
燃比フィードバック補正係数ＫＦＢを設定する。

一方、加重係数算出手段３２では、上記エンジン回転数
算出手段３１で算出したエンジン回転数Ｎとスロットル
ポジションセンサ１１で検出されたスロワ１−ル開度θ
ＴＨとをパラメータとして、ＲＯＭ２１に格納されてい
る加重係数マツプＭＰαから加重係数αを検索する。こ
の加重係数マツプＭＰαのエンジン回転数Ｎとスロット
ル開度θＴＨとで特定される領域には予め実験などから
求めた加重係数αが格納されている。

ところで、上記加重係数αは計算によっても求めること
ができるが、マツプ化することにより演算時間の短縮化
を図ることができる。また、加重係数αをエンジン回転
数Ｎとスロットル間度θ珪とをパラメータとして検索し
ているので、例えば、低回転域での吸気の吹返し、およ
び、スロットルバルブ開度変化による体積効率の変動を
予め考慮しておくことができる。

なお、上記加重係数αを計算で求める場合は以下の式に
よって行う。

上記加重係数αは一次遅れ時定数τを時間に依存する演
算周期Δｔで微分したもの（α＝τ／Δｔ）である、こ
の−次遅れ時定数τは、Ｎ：エンジン回転数（ｒｐｓ） ｖＣ：スロットルバルブ下流から吸気 バルブ直前までのチＶンバＡ内 容積〈ＴｒＬ３） ηＶ：人ロ人件条件ロットル下流の条 件、すなわち、チｐンバＡ内圧 力（にｇ／ＴＩｔ）、チャンバＡ内温 度（Ｋ）に対する体積効率 Ｖｌ　：　ｍ排気量（ｙｒｔ３） で求められる。このうち、ＶＣとＶＨは機関ごとに一定
値であり、また、ηＶは負倚による変動が微少と考えら
れ通常ηｖ　＝ｃｏｎｓｔ　　（一定）として取扱うこ
とができる。

したがって、上記時定数τは、 ＸＶＣ ＝　Ｋ　Ｖ　＝　ｃｏｎｓｔ ηＶｘＶＩｌ とすれば、エンジン回転数Ｎの関数としてτ−Ｋｖ　／
Ｎ　　　　　　　　　　　　・・・（５）で表わされ、
時定数τがエンジン回転数Ｎに反比例する値となる。

また、４ｔは時間に依存する演算周期であり、エンジン
回転数に影響されることなくプログラムおＪ：びＣＰＵ
２０の演算能力で決まり常に一定である。

また、実吸入空気量算出手段３６では、上記加重係数検
索手段３２で検索した加重係数αと上記スロットル通過
空気量算出手段３３で算出したスロットルを通過する吸
入空気ｆｆ１Ｑｓから、現時刻におりる燃焼室１ａに吸
い込まれる実際の吸入空気量、すなわち、実吸入空気量
Ｑ（に（１／５ｅｃ）を算出する。

すなわち、第６図に示すように、スロットルバルブ７ａ
、および、図示しないｌ５ＣＶ　（アイドルスピードコ
ントロールバルブ）のエアバイパス通路を通過する吸入
空気ＲＱ　ｓ　　（Ｋ（＋／　５ｅｃＨよ、吸入空気量
センサ１０で計測されるが、この吸入空気量センサ１０
での計測時刻と上記スロットルバルブ７ａなどを通過す
る吸入空気の時刻とが一致すると仮定した場合、演算周
期、１ｔあたりの上記チャンバＡに流入する吸入空気量
ｆｉＷａｔ（にｇ）は、Ｗａｔ＝Ｑｓ　Ｘ、！１　ｔ　
　　　　　　　　　＝−（（ｉ）であり、一方、上記チ
ャンバＡに流入した吸入空気が各気筒の燃焼室１ａへ時
間周期あたりに吸い込まれる実吸入空気重量Ｗａｅ（に
Ｑ）は、Ｗａｅ＝　Ｑ　ｘ　ｌＵｔ　　　　　　　　　
　　・＝　（７）である。

一方、上記実吸入空気ｍＱは、上記チャンバＡ内の単位
時間あたりの体積流ｔａＶａｅ（ＴｒＬ３／５ｅｃ）と
、このチャンバＡ内の空気比重εによって求めることが
できる。

Ｑ　＝　Ｖ　ａｅＸε　　　　　　　　　　　　　　・
・・（８）また、この体積流栖ｙａｅは、 で求めることができる。

よって、上記（８）式は、 となる。

また、上記チャンバＡ内の空気比重εはこのチャンバＡ
内の空気重量ＷＣ（Ｋ（＋＞と、この′ｆ−１７ンバＡ
内容積ＶＣ（ｍ３）との比で表されるため、上記（１１
）式は、 Ｎ／２：４サイクルエンジンの １ｓｅｃあたりの吸気行程数 で求めることができる。

また、空気比重εは状態方程式により、ＲＣＸＴＣ ＲＣ：空気のガス定数（ｋｌＪＩＩｌ／ｋｇ’に）ＴＣ
：チャンバＡ内の空気温度（°に ＰＣ：チャンバΔ内圧力（にｇ／ゴ） に変形することができる。

ところで、上記スロットル通過空気ｆｆ１Ｑｓと上記実
吸入空気ｇＩＱとを上記チ１？ンバＡ内の人出力関係で
とらえた場合、ある時間（ｔｎ）におけるチャンバＡ内
の空気量１ｉＮｋＷｃ　　（ｔｎ）は、その前回（ｔｎ
−１）におけるチャンバＡ内空気ｆｆ１Ｗｃ　（ｔｎ−
１）に、今回新たに流入されるスロットル通過吸入空気
量ｆｆ１Ｗａｔ（ｔｎ）を加算し、そこから、燃焼室１
ａに吸込まれていった実吸入空気重量Ｗａｅを減算する
ことにより求めることができる。

上記燃焼室１ａに吸い込まれていく実吸入空気量ｆｉｔ
Ｗａｅの時刻は前回（ｔｎ−１）と今回（ｔｎ）の場合
が考えられるが、前回の実吸入空気ｍ　ｆｆｉ　ｗ　ａ
ｅ（ｔｎ−１）を想定してチャンバ内の入出力関係を差
分方程式％式％ また、今回の実吸入空気量ｆｆ１Ｗａｅ（ｔｎ）を想定
してヂ１ｒンバＡ内の入出力関係を差分方程式で表わせ
ば、 ＷＣ（ｔｎ）　＝ＷＣ（ｔｎ−１）　十Ｗａｔ（ｔｎ）
−Ｗａｅ（ｔｎ）＝ＷＣ（ｔｎ−１）　＋ＱＳ（ｔｎ）
　Ｘ　Ｊ　ｔ−Ｑ　（ｔｎ）ｘΔｊ　　　−（１３°）
となる。

ところで、時定数τは、前記（４）式のとおりであり、
上記（１１）式に（４）式を代入し、実吸入空気量Ｑに
ついて解くと、 ＷＣ＝ＱＸτ となり、今回の時刻におけるチャンバ内空気重量Ｗ　Ｃ
（ｔｎ）は、 ＷＣ（ｔｎ）　−Ｑ　（ｔｎ）ｘ　ｚ：　（ｔｎ）　　
　　　　−（１４）で、前回の時刻におけるチャンバ内
空気重ｆｆ１Ｗｃ（ｔｎ−１）は、 ＷＣ（ｔｎ−１）　＝　Ｑ　（ｔｎ−１）ｘ　ｒ　（ｔ
ｎ−１）　　　−（１５）となる。

この（１４）式、（１５）式を上記（１３）式に代入し
、今回の時刻における実吸入空気ｆａＱ（ｔｎ）につい
て解けば、 Δｔ　　　　　　　　　　　Δｔ ここで、α＝τ／Δｔであり、 したがって上式は、 ・・・（１６） となる。

また、上記（１４）式、（１５）式を上記（１３’１式
に代入し、今回の時刻における実吸入空気量Ｑ　（ｔｎ
）について解けば、 τ（ｔｎ−１） α（ｔｎ）　　　　　　　α（ｔｎ） との和はα（ｔｎ−１）／α（ｔｎ）となり、一方、前
記（５）式に示したように上記時定数τ（α＝τ／Δｔ
）とエンジン回転数Ｎは反比例の関係にあるため、加速
時の上記係数の和は、 ・・・（１６°） となる。

上記（１６）式、（１６°）式のα（ｔｎ−１）、およ
び、α（（０）は上記加重係数検索手段３２で検索した
前回、および今回の加重係数であり、実吸入空気量ｉＱ
（ｔｎ）はこの前回と今回の加重係数による加重平均に
て求められる。

なお、上記実吸入空気量演算手段３６では、従来の加１
■平均から実吸入空気ＩＱ（ｔｎ）を求める式に近い（
１６）式を採用している。

ところで、を記（１６）式の係数 α（ｔｎ） となり、また、減速時の係数の和は、 α（ｔｎ） となり、エンジン回転数の変動に従って加重係数比（補
正値）が変動するため、実吸入空気ｆｉｌＱ（ｔｎ）の
エンジン回転数変動による追従性がよくなり、過渡時に
おいても実吸入空気ｍ　Ｑ　（ｔｎ）を正確に算出する
ことができる。

なお、上記（１６’）式の係数の和は、α（ｔｎ−１）
＋　１ α（ｔｎ）＋１ となり、１を除けば、 α（ｔｎ−１） α（ｔｎ） となり、上述と同様、エンジン回転数の変動に追従して
加重係数比が変動する。

実験によれば、第７図、第８図に示すように、実吸入空
気量算出手段３６で算出した実吸入空気ｆｆ１Ｑは、モ
デルにより求めた燃焼室１ａに吸入される真の吸入空気
量と低回転域を含む全運転領域においてほぼ等しい値を
示した。

また、エンジン回転数の変動に応じて補正値が変動する
ので、レーシング中に空燃比がリーン化することはなく
、また、ハンチングにより回転数が変動し、真の吸入空
気量がハンチングを起しているような場合でも、エンジ
ン回転数に伴う補正により空燃比が変動することはなく
、適正な燃料噴射制御を行うことができ、また、点火時
期制御においては、最適点火時期を設定することができ
る。

そして、上記実吸入空気量算出手段３６で算出した実吸
入空気ｆｆｉ　Ｑ　（ｔｎ）、および、上記加重係数検
索手段３２で算出した加用係数α（ｔｎ）が記憶手段（
ＲＡＭ）２２の所定アドレスに順次格納される。

また、基本燃料噴射量算出手段３７では、上記実吸入空
気量算出手段３６で算出した実吸入空気量Ｑ　（ｔｎ）
と、そのときの上記エンジン回転数算出手段３１で算出
したエンジン回転数Ｎ　（ｔｎ）から基本燃料噴射１１
ｉＴｐを算出する。すなわら、基本燃料噴射砧Ｔｐは、 Ｔｐ　＝ＫｘＱ（ｔｎ）／Ｎ（ｔｎ）　　　　（Ｋ　：
定数）で求められる。

燃焼噴射量算出手段３８では、上記基本燃料噴射量算出
手段３７で算出した基本燃料噴射ｆｉ）　Ｔ　ｌ）を上
記空燃比補正係数算出手段３４で算出した空燃比補正係
数Ｃ０ＦＦと、空燃比フィードバック補正係数設定手段
３５で設定した空燃比フィードバック補正係数ＫＦＢで
補正して実際の燃料噴射ｓ′ｉＴを算出する。すなわち
、この燃料噴射間Ｔｉは、Ｔｉ　＝Ｔｐ　ｘｃＯＥＦｘ
ＫＦＢ で求めることができる。

そして、この燃焼噴射量算出手段３８で算出した燃料噴
射量Ｔｉがインジェクタ駆動手段３つを介してインジェ
クタ１２へ出力される。

点火時期検索手段４０では、上記基本燃料噴射ｆｆｔ、
Ｅｒ出手段３７出御段した基本燃料噴射ｆｆ１Ｔｐと上
記エンジン回転数算出手段３１で算出したエンジン回転
数Ｎをパラメータとして、点火時期マツプＭ　Ｐ　ＩＧ
の運転領域を特定し、この特定した運転領域に記憶され
ている点火時期（点火角度）θｓｐｋを検索する。

点火時刻口出手段４１では、上記角速度算出手段３０で
算出した角速度ωと上記点火時期検索手段４０で検索し
た点火時期θｓｐｋとに基づき点火時刻Ｔ　ｓｐｋを、 Ｔｓｐｋ＝θｓｐｋ　／ω で求める。

この点火時刻Ｔ　ｓｐｋは、上記クランクパルス判別手
段２９から出力されるＧ信号（クランクプレート１４の
基準クランク角、例えばＢＴＤＣ８０”を示す突起１４
ａを検出した信号）を基準に設定される。

タイマ手段４２では、上記クランクパルス判別手段２９
から出力されたＧ信号をトリガ信号として上記点火時刻
算出手段４１で算出した点火時刻Ｔ　ｓｐｋの計時を開
始し、点火時刻Ｔｓｐｋに達した場合、点火駆動手段４
３を介して点火コイル２８へ点火信号ｓｐｋを出力する
。

上記点火時刻Ｔ　ｓｐｋは、上記実吸入空気ｆｆｉ！出
手段３６で算出した実吸入空気ｆｆ１Ｑ（ｔｎ）に基づ
いて設定された基本燃料噴射ｆｆ１Ｔｐを負荷パラメー
タとして取り入れているので、過渡時に対する追従性が
よく、定常運転はもちろん過渡時においても最適点火時
期を設定づ”ることができる。

（動　作） 次に、実施例の動作について第３図、第５図のフローチ
ャートに従って説明する。

（燃料噴射量制御） 第３図に示すように、まず、ステップ５ＩＯＩ、　３１
０２、８１０３において現時刻のエンジン回転数Ｎ　（
ｔｎ）、スロットル通過空気ｆｆ１Ｑｓ（ｔｎ）　、ス
ロットル聞度θＴｌ＋をクランク角センサ１５の出力信
号、吸入空気量センサ１０．および、スロットルポジシ
ョンセンサ１１の出力信号から算出する。

次いで、ステップ５１０４では、上記ステップ５１０１
で算出したエンジン回転数Ｎ　（ｔｎ）と、上記ステッ
プ５１０３で算出したスロットル開度θＴｌ１（ｔｎ）
をパラメータとして加重係数マツプＭＰαから加重係数
α（ｔｏ）を検索する。

その後、ステップ５１０５で実吸入空気ｆｆｉ　Ｑ　（
ｔｎ３を＋Ｗｆ記（１６）式から求める。なお、ここに
おいて前述の（１６″）式から実吸入空気ｆｉｔ　Ｑ　
（ｔｎ）を求めるようにしてもよい。

なお、プログラムが初回のときには、前回の加重係数α
（ｔｎ−１）と、前回の実吸入空気量Ｑ　（ｔｎ−１）
のデータがないので、上記ステップ５１０４からステッ
プ３１０６ヘジヤンブし、上記ステップ３１０２．３１
０４で算出したスロットル通過空気ｆｉＱｓ（ｔｎ）　
、加重係数α（［ｎ）を前回の吸入空気ｉｎ　Ｑ　（ｔ
ｎ−１）、前回の加重係数ａ　（ｔｎ−１）として記憶
手段（ＲＡＭ）２２に格納してルーチンから外れる。

一方、プログラムが２回目以降の場合、上記ステップ５
１０５からステップ８１０６へ進み上述同様、今回のデ
ータＱ　（ｔｎ）、ａ　（ｔｎ）を前回のデータＱ（ｔ
ｎ−１）、ａ　（ｔｎ−１）として上記記憶手段（ＲＡ
Ｍ＞２２に格納する。

そして、ステップ５１０７で、上記ステップ５１０１で
求めたエンジン回転数Ｎ　（ｔｎ）と上記ステップ５１
０５で求めた実吸入空気Ｉ　Ｑ　（ｔｎ）から基本燃料
噴ｏ１ｆｆｉＴｐを求める（　Ｔ　ｐ　＝　Ｋ　Ｘ　Ｑ
　（ｔｎ）／　Ｎ　（ｔｎ））。

ところで、エンジン始動後、上記ステップ３１０５で求
めた、実吸入空気ｆｆ１Ｑ（ｔｎ）が真の実吸入空気量
として収束するためには、所定回数、上記（１６）式の
演算を繰り返す必要があり（時間にすれば微小時間）、
この間は、平行して上述のスロットル通過空気、ＭＱＳ
の単純平均値を求め、この単純平均値をＱ　（ｔｎ）に
代用して上記基本燃料噴射ｆｆ１Ｔｐを求める。

また、エンジン始動後、上記ステップ５１０５における
上記（１６）式の演算が所定回数繰り返された後は、上
記ステップ５１０５で求めた、実吸入空気ｆｆ１Ｑ（［
ｎ）を用いて基本燃料噴０４ｆｄＴｐを算出する。

エンジン始動後、上記ステップ５１０５で求めた実吸入
空気♀Ｑ　（ｔｎ）を用いて基本燃料噴射量Ｔｐを求め
るＪ：うになるまでの間は微小時間であり、エンジン始
１ＩＪＪ侵直らに車を発進することは一般的にないので
、その間、スロットル通過空気Ｑ％　Ｑ　Ｓの単純平均
を代用しても問題ない。

その後、ステップ３１０８では、スロットルポジション
センサ１１．冷ｕ１水温センサ１３の出力信号から算出
した空燃比補正係数ＣＯＥ　Ｆと、０２　ｔ？ンサ１７
の出力信号から算出した空燃比フィードバック補正係数
ＫＦＢにて、上記ステップ３１０７ｒ９フ出した基本燃
料噴射ｆｆ１Ｔｐを補正して実際の燃料噴射１ｉ１−Ｔ
ｉヲｔｉ出Ｌ／　（Ｔｉ　＝Ｔｐ　ｘｃＯＦＦｘＫＦＢ
）　、この燃料噴［ｎＴｉに基づいてインジェクタ１２
を駆動りる。

（点火時期制御） 第５図に示すように、まず、ステップ３１１１．３１１
２で現時刻の角速度ω、および、この角速痘ωにＪ、！
づくエンジン回転ｈ　Ｎ　（ｔｎ）をクランク角センサ
１５の出力信号（Ｇ信号、Ｎｅ信号）から算出する。

次いで、ステップ５１１３で基本燃料噴射ｆｆ１Ｔｐを
読込み、ステップ５１１４で、上記ステップ３１１２．
５１１３で設定したエンジン回転数Ｎ　（ｔｎ）、基本
燃料噴射ｆｆ１Ｔｐをパラメータとして特定した点火時
期マツプＭ　Ｐ　ＩＧの領域に記憶されている点火時期
０５ｐｋを検索する。

その後、ステップ５１１５で、上記ステップ５１１１で
免出した角速度ωと、上記ステップ５１１４で検索した
点火時期θｓｐｋに基づき、上記クランク角センサ１５
の基準クランク角を検出するＧ信号が出力されたときを
基準とする点火時刻Ｔｓｐｋを算出する（Ｔｓｐｋ＝θ
ｓｐｋ　／ω）。

そして、ステップ８１１６で、上記点火時刻Ｔ　ｓｐｋ
がタイマ手段４２にセットされ、上記Ｇ信号をトリガ信
号として計時が開始され、セットされた点火時刻Ｔｓｐ
ｋに達すると点火駆動手段４３を介して点火コイル２８
へ点火信号ｓｐｋを出力し、点火コイル２８の一次巻線
が遮断され、ディストリビュータ２７により所定の気筒
の点火プラグ５を点火する。

この場合においても、上記実吸入空気ｍ　Ｑ　（ｔｎ）
から求めた基本燃料噴射ｆｄＴｔ＋を負荷パラメータと
して取り入れて、点火時期θｓｐｋを求めているので、
最適な点火時期を設定することができる。

なお、この実施例では、時間制御式の点火時期制御につ
いて説明したが、角度制御式の点火時期制御にも本発明
を採用できることはいうまでもない。

さらに、本発明はＭＰＩに限らず５ＰＩ（シングルポイ
ントインジェクタ）に採用づることｂできる。

［発明の効果１ 以上説明したように本発明によれば、エンジン回転数と
スロットル開度とをパラメータとして加重係数マツプに
記憶されている加重係数を検索し、その後前回算出した
上記加重係数と今回算出した上記加重係数との比に前回
算出した実吸入空気量を乗痒し、その値に、今回算出し
た上記スロットル通過空気量に今回検索した上記加重係
数を除算した値を加算して今回の実吸入空気量を算出す
るようにしたので、言過の大きなマイクロコンピュータ
などを用いることなく低コストで、定常回転域はもらろ
ん低回転域、高回転域など全ての運転領域でのスロット
ル開度変化、エンジン回転数変化に伴う真の吸入空気量
に対応した実吸入空気量を短時間で且つ正確に算出する
ことができ、しかも、過渡時における空燃比のリッチ化
、リーン化が抑＆１１できるばかりでなく、最適点火時
期を設定することができて、運転性能、および、出力性
能の向上、排気エミッションの改善が図れるなど優れた
効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図はエンジン制御
系の概略図、第２図はＩｔ、ＩＩ御装置の機能ブロック
図、第３図は燃料噴射量の算出手順を示すフローチャー
ト、第４図はクランクプレートの正面図、第５図は点火
時刻の算出手順を示すフローチャート、第６図は吸気状
態を示す概念図、第７図は吸入空気量を示す特性図、第
８図はスロットル開度変化に伴うエンジン回転数および
吸入空気量の変化特性図である。 １０・・・吸入空気量センサ、１５・・・クランク角セ
ンサ、３１・・・エンジン回転数算出手段、３２・・・
加重係数検索手段、３３・・・スロットル通過空気量算
出手段、３６・・・実吸入空気量算出手段、Ｎ・・・エ
ンジン回転数、Ｑ　（ｔｎ）・・・今回算出の実吸入空
気量、Ｑ　（ｔｎ−１）・・・前回算出の実吸入空気♀
、Ｑｓ・・・スロットル通過空気Ｒ）、Ｑ　５（ｔｎ）
・・・今回算出のスロットル通過空気量、α・・・加重
係数、α（ｔｎ）・・・今回算出の加重係数、α（ｔｎ
−１）・・・前回算出の加重係数。 第３図 第４図 ＴＤＣ 第５図 第６図 　ｂ５ 一−−−−−− ｗｏｅ＊ｏｘａｔ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）クランク角センサの出力信号からエンジン回転数
   を算出するエンジン回転数算出手段と、吸入空気量セン
   サの出力信号からスロットル通過空気量を算出するスロ
   ットル通過空気量算出手段と、 上記エンジン回転数算出手段で算出したエンジン回転数
   とスロットルポジションセンサで検出したスロットル開
   度とをパラメータとして加重係数マップに記憶されてい
   る加重係数を検索する加重係数検索手段と、 この加重係数検索手段で検索した前回の加重係数と今回
   の加重係数との比に前回算出した実吸入空気量を乗算し
   、その値に、上記スロットル通過空気量算出手段で算出
   した今回のスロットル通過空気量に上記加重係数検索手
   段で検索した今回の加重係数を除算した値を加算して今
   回の実吸入空気量を算出する実吸入空気量算出手段とが
   設けられていることを特徴とするエンジンの吸入空気量
   算出装置。
2. （２）クランク角センサの出力信号からエンジン回転数
   を算出し、 また吸入空気量センサの出力信号からスロットル通過空
   気量を算出し、 さらに上記エンジン回転数とスロットルポジションセン
   サで検出したスロットル開度とをパラメータとして加重
   係数マップに記憶されている加重係数を検索し、 その後、前回検索した上記加重係数と今回検索した上記
   加重係数との比に前回算出した実吸入空気量を乗算し、
   その値に、今回算出した上記スロットル通過空気量に今
   回検索した上記加重係数を除算した値を加算して今回の
   実吸入空気量を算出することを特徴とするエンジンの吸
   入空気量算出方法。
3. （３）実吸入空気量は Ｑ（ｔｎ）＝｛α（ｔｎ−１）−１／α（ｔｎ）Ｑ（ｔ
   ｎ−１）｝＋｛１／α（ｔｎ）Ｑｓ（ｔｎ）｝ここで、
   （ｔｎ）は今回の時刻、（ｔｎ−１）は前回の時刻、Ｑ
   は実吸入空気量、Ｑｓはスロットル通過空気量、αは加
   重係数から算出することを特徴とする前記請求項２記載
   のエンジンの吸入空気量算出方法。