JPH03210051A - 気筒流入空気量算出装置 - 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］ 本発明はエンジン制御に重要な気筒流入空気量算出方式
に関し、特に加速および減速時の空燃比制御に有効に用
い得る気筒流入空気量算出方式に関する。

［従来の技術］ 本来、燃料供給のための基本的な考え方は、気筒内に流
入する空気量に対し、目標空燃比となるように燃料を噴
射すれば良いのであるが、現状のエンジン制御技術では
、特に、過渡運転時において、気筒内に流入する空気量
を正確に検出することが困難である。この理由としては
、次のものが挙げられる。

（イ）空気量計測のためのエアフローセンサは、気筒内
に流入する空気量を計測しているのではなく、スロット
ル部付近を通過する空気量を計測しており、過渡運転時
には、この両者間に差異が生ずる。

（ロ）エアフローセンサ自体が計測遅れを持っている。

エアフローセンサには、フラップ板を用いたものや、熱
線式のセンサであるホットワイヤセンサ（Ｈ／Ｗセンサ
）等がある。ト（７ｗセンサは、フラップ式に比べて空
気量変化に対する応答性は優れているが、やはり、熱容
量があるため、若干の遅れがある。

（ハ）Ｈ／Ｗセンサによる計測空気量には、エンジンの
シリンダの駆動による脈動や計測ノイズが含まれており
、これらを除去するために遅れフィルタを施し、なまし
処理を行っているため、この処理による遅れが生ずる。

（ニ）燃料噴射を行うタイミングに関しても、例えば、
減速時において、計測した時点での空気量に基づいて燃
料噴射を行ってしまうと、インジェクタによる燃料噴射
が終了し、燃料と混合され、気筒に流入される時点にお
いての空気量は、計測した時点の空気量よりも増大して
いる。つまり、計測時点の空気量と、実際に制御を行お
うとする時点の空気量とでは差異が生ずる。

このように、エンジン制御装置における制御機構や計測
処理に問題があるため、加速および減速の過渡運転時に
おいては、気筒内に流入する空気量は、正確に検出され
ていないことになる。

このような問題に対して、従来では、例えば、上記（イ
）の問題に対して、 Ｑｅ　（ｎ　）＝　（Ｉ　　ＫＦ）　Ｑｅ　（ｎ　　１
　）＋　ＫｐＱａ（ｎ　）　　　　　”（ａｌ）なる式
で気筒流入空気量Ｑｅ（ｎ）を求め、これに基づいて燃
料噴射量を演算し、空燃比を制御するという手段が提案
されている。なお、上記式（ａｌ）で、Ｑ、（ｎ）はエ
アフローセンサで計測された空気量、ｎは時刻を示して
いる。

上記式（ａｌ）は、例えば、加速時に、吸気管内に空気
が充満するために生ずる計測空気量と気筒流入空気量と
の差異を一次遅れフィルタにより補正しようとするもの
である。ここで、上記式（ａｌ）中の係数ＫＦは、エン
ジン回転数や容積効率等により決定されるものであり、
実際に上記係数に６を決定するには不確定要素が含まれ
ている点、および、前述の（ロ）〜（ニ）の問題もから
み合って、過渡期においても、常に空燃比を精度よく制
御するだめの係数ＫＦの値は、求め難いものとなってい
る。また、燃料噴射量Ｔ、になまし処理を施した従来技
術による次のような式も、式（ａｌ）と同様の問題点を
有するものである。

Ｔｒｅ（ｎ）＝（Ｉ　　ＫＦ）Ｔｐｅ（ｎ　　１　）十
ＫＦＴＰ（ｎ）　　　　・・・・（ａ２）ここで、上記
式（ａ２）中のＴＰ６は、気筒流入燃料噴射量を示して
いる。

［発明が解決しようとする課題］ 一方、前述の（ロ）〜（ニ）の間圧に対して、例えば、
次に示すように、計測空気量に一次進みフィルタを施し
て、これらの遅れを補償しようとするものがある。

Ｑａｅ（ｎ　）＝　Ｑ、（ｎ　）＋　ｄ（Ｑ、（ｎ　）
−Ｑａ（ｎ　−１））　　　　−（ａ３）この式（ａ３
）のような進み要素を施すことで、前述の（ロ）〜（ニ
）の問題のような空気量計測の遅れ等を補償する場合、
空気量計測値に脈動や計測ノイズ等が含まれており、こ
のため、進み要素によるノイズの増幅等が発ケする。こ
のようなノイズを含んだ信号は、燃料噴射量を決定する
ための基本的信号として使用する場合、噴射バラツキ等
の問題を発生させるものである。なお、上記式（ａ３）
中の係数ｄは、サンプリング周Ｍ他により決定されるも
のである。

更に、非同期噴射量あるいは非同期噴射パルス幅は、例
えば、藤沢等により［電子制御カッリン噴射Ｊ（昭和６
２年７月山海堂発行）の第１１７頁に記載されているよ
うに、スロットル開度データを用いて、その開度変化量
からメモリマツプの値を使って非同期噴射量を求めてい
る。これは、スロットル開度の変化量をレベル分けして
おき、計測したスロットル開度の変化量がどの加速レベ
ルに入るかにより、非同期噴射量を決めるもので、現象
把握を基本とした方式ではなく、対症療法的なものであ
り、前記メモリマツプの値等をマツチングする工数（手
間）が過大となっていた。

また、上述の（イ）〜（ハ）の問題およびエアフローセ
ンサを取り除くことによるコスト低減を狙いとする方式
が、例えば、特開昭６３−３２１４４号公報に開示され
ている。これは、スロットル開度とエンジン回転数とが
ら定常空気量を求め、遅れ処理を施して気筒流入空気量
を検出しようとするものである。しかし、高精度な気筒
流入空気量を得るためには、スロットル上流側の圧力変
化を考慮したり、吸圧温度、バイパス管を通る空気量、
ＥＧＲｌすなわち、排ガス再循環実行時の空気量等を考
慮することが必要になるとともに、スロットル開度セン
サの取り付は精度が、空燃比制御性に大きく影響する（
０．１　’のスロットル開度センサの取り付は位置誤差
で空燃比に４％の誤差が出る）等の問題があった。。

上述の如く、従来から、気筒内に流入する空気量を正確
に検出しようとする試みは数多くなされて来たが、問題
は依然として、完全には解消されていない。なお、大気
条件の変化に伴ない、スロットル通過空気量と気筒流入
空気量の関係も変化するが、従来は、大気条件の変化に
関係なく同一の修正式を用いているという問題もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、従来の技術における上述の如き問題を解
消し、気筒内に流入する空気量を推定する新たな方式を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 本発明の上述の目的は、エンジン回転数を検出する手段
と、空気量を検出する手段とを有するエンジン電子制御
装置において、吸気管内圧力を算出する手段および気筒
流入空気量を算出する手段を設け、前記吸気管内圧力算
出手段において前記空気量検出手段で得られた空気量と
既に前記気筒流入空気量算出手段で求められている一計
測単位前時刻の気筒流入空気量とから吸気管内圧力を算
出し、前記気筒流入空気量算出手段において前記エンジ
ン回転数検出手段で得られたエンジン回転数と前記吸気
管内圧力算出手段で得られた吸気管内圧力とから現計測
単位時刻の気筒流入空気量を算出することを特徴とする
気筒流入空気量算出方式、または、スロットル開度を計
測する手段と、エンジン回転数を検出する手段と、空気
量を検出する手段とを有するエンジン電子制御装置にお
いて、スロットル開度の計測値から所定時刻先の値を予
測する手段を設けて、該予副手段によるスロットルの予
測開度と前記検出手段により検出したエンジン回転数と
から、所定の演算により、前記検出手段による空気量検
出値と前記所定時刻先の気筒流入空気量の値のずれを推
定し、該気筒流入空気量の値のずれに基づいて前記空気
量検出値を補正し、舵記所定時刻先の気筒流入空気量を
算出することを特徴とする気筒流入空気量算出方式によ
って達成される。

〔作用〕

本発明に係る気筒流入空気量算出方式においては、空気
量検出手段（エアフローメータ）によって計測した空気
量とエンジン回転数とがら、吸気管内の圧力値を算出し
、この吸気管内圧力に基づいてより正確な気筒流入空気
量を算出し、更に、この気筒流入空気量に基づいて燃料
噴射量を決定するので、空燃比を適正に制御することが
できる。

また、本発明に係る気筒流入空気量算出方式においては
、スロットル開度の変化分に相当する空気量である計測
遅れ空気量を求め、これにより、エアフローメータによ
って計測した空気量を調整し、この調整した空気量とエ
ンジン回転数とから吸気管内の圧力値を算出し、この吸
気管内圧力に基づいてより正確な気筒流入空気量を算出
し、更に、この気筒流入空気量に基づいて燃料噴射量を
決定するので、空燃比を適正に制御することができる。

更に、上述の二つの方式により求めた、より正確な気筒
流入空気量は、これを、従来の点火時期制御において点
火時期を算出するのに用いられていた計測空気量として
用いることにより、加速時におけるオーバーシュート現
象を排除することが可能であり、適正な点火時期の決定
にも用いることができる。

ｒ実施例〕 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は、本発明の第一の実施例を示すエンジン制御ユ
ニットにおける気筒流入空気量算出の構成および動作を
示すブロック図である。本実施例の全体の構成は、Ｈ／
Ｗセンサで計測した空気量と、エンジン回転数検出部で
得られたエンジン回転数を入力とし、気筒流入空気量を
算出するものである。ここで、Ｈ／Ｗセンサは、スロッ
トル付近の空気量を計測するものとする。

既に、前時刻で求められている気筒流入空気量とＨ／Ｗ
センサで計測した空気量とから、吸気管内圧力算出部１
１により、吸気管内圧力を求める。

次に、得られた吸気管内圧力とエンジン回転数検出部で
計測されたエンジン回転数とから、気筒流入空気量算出
部１２において、新たな（現時点の）気筒流入空気量を
算出する。

第２図は、第１図をより詳細に示したものである。予め
、吸気管内圧力Ｐとエンジン回転数Ｎに対応した気筒流
入空気量をマツプデータとして持つ気筒流入空気量算出
部Ｊ２と、Ｈ／Ｗセンサで計測した空気量Ｑａと気筒流
入空気量Ｑ□との差に基づいて、吸気管内圧力Ｐを逐次
更新することにより吸気管内圧力Ｐを求める吸気管内圧
力算出部１１とから構成されている。

上述の気筒流入空気量算出部Ｉ２のマツプデータは、エ
ンジンの単体テストにより、吸気管内圧力Ｐとエンジン
回転数Ｎを静的に変化させて求めておく。ここで、定常
状態においては、スロットル付近を流れる空気量と気筒
流入空気量とは等しいと考えれば、気筒流入空気量を直
接計測する必要はなく、スロットル付近の空気流量を計
測しているＨ／Ｗセンサの計測値で代替しても良いこと
になる。定常状態で求められた気筒流入空気量は、吸気
管内圧力Ｐとエンジン回転数Ｎを軸とする二次元のマツ
プデータとして、図示されていないエンジン制御ユニッ
ト内のＲＯＭ内に格納しておくものとする。ここで、二
次元マツプ上の四点補間あるいは二点補間および補間演
算により、上記二次元マツプの軸上のそれぞれ対応する
値により、気筒流入空気量が読み出されるが、これらの
補間演算は、従来から行われていると同様のもので良い
ので、詳細な説明は省略する。

第３図は、第２図に示した構成の動作を示すフローチャ
ートである。以下、これに基づいて、動作の詳細を説明
する。

エンジンが始動され、エンジンが回転しているときには
１時々刻々、前述のＨ／Ｗセンサにより計空気量を計測
しくステップ３０１）、また、エンジン回転数検出部に
よりエンジン回転数を計測する（ステップ３０２）。そ
して、前時刻で既に求められている気筒流入空気量Ｑａ
ｐと、現時刻で計測した空気量Ｑ、とから、次式により
吸気管内圧力Ｐを算出する（ステップ３０３）。

ｐ＝ｐ−、十に、（Ｑａ−Ｑａｐ−、）　　　・・・・
（１）ここで、Ｐ−、は前時刻に求められた吸気管内圧
力である。この、前時刻に求められた吸気管内圧力Ｐ□
は、前記制御ユニット内のＲＡＭ内に保持しておいたも
のである。また、前時刻で求めた気筒流入空気量Ｑ□−
１も上記ＲＡＭ内に保持し、現時刻において、（１）式
に示すように用いる。ステップ３０３で算出した現時刻
における吸気管内圧力Ｐと、ステップ３０２で計測した
エンジン回転数Ｎとから、前述の二次元マツプを用いて
、対応する気筒流入空気ｉｔ　Ｑ−Ｐを求める（ステッ
プ３０４）。ここで得られた、新たな（現時点の）気筒
流入空気量を用いて、燃料噴射量（燃料噴射パルス幅Ｔ
、）が、従来と同様の方法で求められる（ステップ３０
５）。

ここで、Ｋｏは係数、Ｔｄは無効噴射パルス幅である。

次の演算周期においては、ステップ３０１に戻る。キー
がオフされると、運転終了として、上記手順も終了とな
る。

第３図では、燃！４噴射量を算出するのに、気筒流入空
気量を用いているが、他のエンジン制御、例えば、点火
時期制御のための基本点火時期を算出するときの値とし
て、上で計測した空気量を用いて、Ｑａ／Ｎの代りにＱ
。Ｐ／Ｎを用いても良い。

このようにすることにより、信号Ｑ　ＩＩＰ　／　Ｎに
は、加速時に、オーバーシュートがない、安定した信号
が得られることから、点火時期が過渡期に過度にふらつ
くことがなくなり、安定したトルク出力が得られ、その
結果、振動等が抑制されるという効果がある。

上記実施例によれば、過渡運転時であっても、気筒流入
空気量はオーバーシュートがないように安定した信号が
得られ、空燃比を、所望の値に制御することが容易に精
度良く実現できる。なお、第１図に破線で示したＨ／Ｗ
センサの応答遅れ補償部（進みフィルタ）１３を設ける
ことにより、空気量計測の精度を向上させて、より安定
した信号を得ることが可能となる。

第４図は、本発明の第二の実施例を示すエンジン制御ユ
ニットにおける気筒流入空気量算出の構成および動作を
示すブロック図である。本実施例の全体の構成は、Ｈ／
Ｗセンサで計測した空気量と、エンジン回転数検出部で
得られたエンジン回転数、およびスロットル開度検出部
で検出したスロットル開度を入力とし、気筒流入空気量
を算出するものである。

空気量計測遅れ補償部Ｊ４では、スロットル開度検出値
に基づき、Ｈ／Ｗセンサによる空気量の計測遅れ相当の
空気量を算出する。次に、前記応答遅れ補償部（進みフ
ィルタ）１３を通した、Ｈ／Ｗセンサで計測した空気量
に、上記空気量計測遅れ補償部１４で算出した計測遅れ
相当の空気量を加算して、スロットル通過空気量を求め
る。以後は、第一の実施例に示したと同様に、前時刻で
求められている気筒流入空気量と上述のスロットル通過
空気量とから、吸気管内圧力算出部１１により吸気管内
圧力を求め、これと前記エンジン回転数とから気筒流入
空気量算出部１２において、新たな気筒流入空気量を算
出するというものである。

第５図は、第４図において、空気量計測遅れ補償部】４
で算出する計測遅れ相当の空気量を用いる条件を示すも
ので、過渡判定部１５において加速または減速であるこ
とをスロットル開度に基づいて検出し、過渡運転状態で
ある場合には、スイッチ１６を切り換えることにより、
空気量計測遅れ補償部１４で算出する計測遅れ相当の空
気量を、Ｈ／Ｗセンサで計測した空気量に加算する構成
となっている。なお、第５図の構成では、常に、計測遅
れ相当の空気量を計算しており、過渡運転状態である場
合にのみ、スイッチ１６を切り換えることにより、Ｈ／
Ｗセンサて計測した空気量に加算する構成となっている
が、過渡運転状態であると判定された場合のみ、計測遅
れ相当の空気量を計算し、Ｈ／Ｗセンサで計測した空気
量に加算する構成としても良いことは言うまでもない。

第６図は、第４図に示した第二の実施例の構成をより詳
細に示すものであり、第４図に示した空気量計測遅れ補
償部１４を、スロットル開度予測部＋４ａと、スロット
ル通過空気量マツプを用いる計測遅れ空気量算出部＋４
ｂとから構成しているものである。スロットル開度予測
部１４ａでは、スロットル開度の検出値に基づき、次の
ようにしてスロットル開度を予測する。

θｔｈ（ｋ）”θｔｈ（ｋ） △ｔ ・・・・（３） ここで、ｋは現時刻、ｋ−１は１時刻前の時刻、θｔｈ
（ｋ）は現時刻のスロットル開度、ΔＬは演算周期また
はサンプリング周期（ｍｓｅｃ）、Ｔ、ｈ、は未来のど
こまでを予測するがを示す予測幅定数、そして、θｔｈ
（ｋ）は現時刻で予測したＴｔｈ１／ΔＬ時刻先のスロ
ットル開度予測値を示している。

上述の予測幅定数Ｔｔ　ｈ　＋につぃては、後に詳述す
る。ここでは、 Ｔ、ｈ、　＝△ｔ　　　　　　　　　　・・・・（４）
として以下、説明を続ける。（３）式から明らかなよう
に、（４）式のようにおけば１．θ１ｈ（ｋ）は１時刻
先のスロットル開度予測値を示すことになる。

すなわち、 θｔｈ（ｋ）＝θｔｈ（ｋ） ＋（θｔｈ（ｋ）−〇１ｈ（ｋ−１））・・・・（５） 次に、計測遅れ空気量を算出部＋４ｂで用いるスロット
ル通過空気量マツプについて示す。このマツプデータは
、エンジンの単体テストにより、スロットル開度と吸気
管内圧力を静的に変化させて求めたものであり、スロッ
トル開度と吸気管内圧力を軸とする二次元のマツプデー
タとして、図示されていないエンジン制御ユニット内の
ＲＯＭ内に格納されている。

第６図に示した構成の動作を説明する。エンジン起動後
、時々刻々、スロットル開度を計測し、Ｈ／Ｗセンサに
より計空気量を計測し、また、エンジン回転数検出部に
よりエンジン回転数を計測する。スロットル開度予測部
１４ａでは、（５）式に示したように、１時刻先のスロ
ットル開度予測値へ θ１ｈ（ｋ）を求める。次に、ここで求めた１時刻先へ のスロットル開度予測値０ｉｈ（ｋ）と、前時刻で求め
られている吸気管内圧力Ｐ（ｋ）の値とがら、萌記デー
タマツプを用いて、これらの値に対応するスロットル通
過予測空気量Ｑ、ｔｌ）を算出する。

ここで、マツプデータから値を検索してくること△ を、便宜的に関数ｆと表わせば、Ｑ、ｔ（ｋ）は次のよ
うにして求めたことになる。

Ｑ、ｔ（ｋ）＝　ｆ　（θｔｈ（ｋ）、　Ｐ　（ｋ））
　”（６）また、スロットル開度検出値θｔｈ（ｋ、）
と、吸気管内圧力Ｐ（ｋ）の値とから、スロットル通過
空気量Ｑａｔ（ｋ）を算出することを、関数ｆを用いて
表わすと、 Ｑａｔ（ｋ）＝ｆ（θｔｈ（ｋ）、Ｐ（ｋ））　　・”
１７）となる。このようにして得られたスロットル通過
予測空気量Ｑａｔ（ｋ）とスロットル通過空気量Ｑ　ａ
ｔ（ｋ）を用いて、計測遅れ空気量ΔＱａｔ（ｋ）は、
次のようにして求められる。

△Ｑａｔ（ｋ　）＝　Ｑａｔ（ｋ　）−Ｑａｔ（ｋ）・
・−（８）最後に、上で得られたΔＱａｔ（ｋ）を、計
測空気量Ｑａ（ｋ）に加算し、新たに補正されたスロッ
トル通過空気量Ｑａｔ’（ｋ）を算出する。

以後、第２図および第３図について説明した手順と同様
にして、スロットル通過空気量Ｑａｔ’（ｋ）と、前時
刻で求められていた気筒流入空気量Ｑａ。

（ｋ）とを用いて、次のように吸気管内圧力を算出する
。

Ｐ（ｋ＋１）＝Ｐ（ｋ） ＋ＫＴ（Ｑａｔ’　（ｋ　）　　Ｑａｐ　（ｋ　））・
・・・（９） 第２図では、求める吸気管内圧力をＰとし、前時刻の吸
気管内圧力をＰ−、としたが、ここでは、それぞれ、Ｐ
　（ｋ　＋＋）、　ｐ　（ｋ　）と表わしている。次に
、上で算出した吸気管内圧力Ｐ（ｋ＋＋）とエンジン回
転数Ｎ（ｋ）とから、吸気管内圧力とエンジン回転数を
軸とする二次元マツプデータを用いて、該当する値の気
筒流入空気量Ｑａｐ（ｋ＋１）を算出する。

上記実施例によれば、Ｈ／Ｗセンサの応答遅れ補償また
はスロットル開度予測を行うようにしたことにより、空
気量計測の精度を向上させて、より安定した信号を得る
ことが可能となる。

第７図は、計測遅れ空気量の算出値が、どのような物理
的特性を示すかを説明するものであり、急加速時（スロ
ットルを全開から全開まで１００ｍ５ｅｃで開けた場合
二同図（ａ））の空気量の動き同（ｂ）を示している。

すなわち、Ｈ／Ｗセンサの計測空気量の値Ｑ＆の値が計
算の主体的信号となり、スロットル開度に基づいて得ら
れる計測遅れ空気量△Ｏａｔがそれを補正して、スロッ
トル通過空気量Ｑａｔ’　を求めていることになる。そ
して、上記Ｑａｔ″が吸気管内圧力計算のための入力と
なり、（９）式および気筒流入空気量算出部１２におい
て用いられる（Ｐ、Ｎ）マツプから気筒流入空気ｉＱ、
。

を算出している。

本実施例によれば、吸気管内圧力を、（９）式のように
、スロットル通過空気量Ｏａｔと気筒流入空気量Ｑａｐ
との差から求めているので、圧力の算出値は、加減速時
にオーバーシュート現象はなく、また、このようにして
求められた吸気管内圧力算出値に基づき、気筒流入空気
量算出部１２において（Ｐ、Ｎ）マツプから算出した気
筒流入空気量ＱａＦもオーバーシュート現象はなく、実
際の吸気管に空気が充満する現象をよく現わしている。

これにより、気筒流入空気量Ｑ＆Ｐの推定精度が良くな
るという特徴がある。なお、これは、前述の第一の実施
例に関しても同様である。

第８図は、本発明の第三の実施例を示すエンジン制御ユ
ニットにおける気筒流入空気量算出の構成および動作を
示すブロック図であり、第６図における計測遅れ空気量
空気量△Ｑａｔ算出方法を変更したものである。本実施
例に示すスロットル開度予測部＋４ａは、第６図に示し
たものとほぼ同様であるが、次の部分で異なる。すなわ
ち、スロットル開度予測部＋４ａによるスロットル開度
予測で得られたスロットル開度予測値０ｔｈ（ｋ）と、
スロットル開度検出値θｔｈ（ｋ）との差（これを、「
スロットル開度変化予測値」といい、Δθいで示す）を
求め、予め、メモリマツプとして、これと吸気管内圧力
とに対応する計測遅れ空気量ΔＱ０を格納しておき、上
述のスロットル開度変化予測値と吸気管内圧力算出部１
１で得られた吸気管内圧力値とに基づき、計測遅れ空気
量ΔＱａｔを上記メモリマツプから検索し、この計測遅
れ空気量ΔＱａｔに基づいて、Ｈ／Ｗセンサで計測した
空気量を調整するものである。

上述の計測遅れ空気量マツプデータは、予め、エンジン
の単体テストにより、吸気管内気力を静的に変化させて
スロットル開度の変化量をいくつかの段階に分けて行い
、そのときの空気量の差、すなわち、スロットル閉時と
スロットル開時の空気量の差を求めることによって得る
。

第６図および第８図において、スロットル開度予測部で
のスロットル開度予測を行う際に、どこまで先（未来）
を予測するかが問題となる。従来技術の項で示した問題
点（ロ）〜（ニ）に関連して、これらの問題をどこまで
補償するかにより、スロットル開度予測を行う際の予測
幅を決めることになる。第６図の説明では、（５）式か
ら、スロットル開度の予測を１時刻光に設定して行った
が、これは、Ｈ／Ｗセンセン測空気量Ｑ、が上述の問題
点（ロ）または（ハ）によって、真にスロットルを通過
する空気量の１時刻後の値を計測しているものと仮定し
て、その補償のために行ったものである。

この予測幅を決定する他の考え方として、上記問題点（
ニ）に対する補償がある。この問題点（ニ）は、燃料が
噴射開始されてから吸入行程で燃料が気筒に入るまでの
間に、空気量は変化してしまうという行程遅れに関する
ものである。この行程遅れは、はぼ、クランク角度で１
８０＠、すなわち、１行程分に相当するものと考えられ
る。そこで、上述のスロットル開度の予測幅を、クラン
ク角度で１８０″′に相当する時間とすることにより予
測幅を決める方法がある。式で示すと、（３）式の予測
幅定数Ｔ、ｈ、は、次のように、エンジン回転数Ｎで表
わすことができる。

０００ Ｔｔｈ、　＝　　　　（ｍｓｅｃ）　　　　　　　−（
１０）更に、上記予測幅を決める他の考え方として、前
述の問題点（ロ）または（ハ）に対する補償の方法とし
て、（ロ）のＨ／Ｗセンサ自体の遅れ特性または（ハ）
の遅れフィルタの時定数が既知であれば、この遅れ時間
分を予測幅として設定する方法がある。例えば、Ｈ／Ｗ
センセンれ特性が一次遅れで近似できるとし、その時定
数をＴＨｙとすれば、予測幅Ｔ　ｔ　ｈ　＋を、 Ｔｔ　ｈ　＋　”　ＴＨＶＩ　　　　　　　　　　・・
・・（１１）とすることができる。また、Ｈ／Ｗセンサ
計測後の遅れフィルタの時定数をＴＦＬとすると、次の
ように設定することもできる。

Ｔｔｈ＋　＝　ＴＦＬ　　　　　　　　　　・・・・（
１２）Ｔ、ｈ、＝Ｔ工＋ＴＦＬ　　　　　　　・・・・
（１３）ここで、（１２）式は遅れフィルタの補償のみ
を行うもの、（１３）式はＨ／Ｗセンサの遅れと遅れフ
ィルタの遅れとを合せて補償しようとするものである。

第９図は、第６図に示した構成に、先に第５図にも示し
た過渡判別部１５を追加した実施例を示すものである。

過渡判別部１５は、エンジン状態が定常状態か過渡状態
かを、スロットル開度を時系列的に検出することによっ
て判断するもので、過渡状態であると判断されたときに
は、スロットル開度予測値を求め、それに基づいて計測
遅れ空気量を算出する。これは、過渡時のみ計測遅れ空
気量を算出すると考えれば、定常状態時においては、第
２図に示した構成と同様であり、演算時間の節約等がで
きる６また、第５図、第９図でもわかるように、空気量
計測遅れ補償部１４を、他の吸気管内圧力算出部１１や
気筒流入空気量算出部１２と切り離して考えることによ
り、プログラムや演算テスト等がそれぞれ独立して開発
できるので、開発効率や移植性が高いという効果がある
。

第５図および第９図に示した実施例において、エンジン
状態が定常状態か過渡状態かを判断する過渡判別部１５
は、次式のように計測したスロットル開度が単調増加で
あれば加速と判断し、θ１ｈ（ｋ）＞θｔｈ（ｋ−１）
＞θｔｈ　（ｋ　−２）・・・・（Ｉ４） また、次式のように計測したスロットル開度が単調減少
であれば減速と判断する。

θｔｈ（ｋ）＜θｔｈ（ｋ−＋）＜θい（ｋ　−２）・
・・・（１５） ２点間のスロットル開度の変化だけでは、スロットル開
度計測にノイズが乗りやすく、その影響で加速、減速を
誤って判断する可能性がある。上記技術は、この誤りを
除くために、単調増加あるいは星調減少で加減速を判断
するものである。

次に、（１）式および（９）式における定数ＫＴの設定
の方法について示す。まず、１時刻先の吸気管内圧力を
算出する場合には、次のように設定する。

■ｍ ここで、Ｒは大気定数、Ｖｌ、ｌは吸気管内容積、ＴＩ
？＋は吸入空気温度を示している。なお、吸入空気温度
Ｔｍは、水温で代用しても良い。

また、前述の問題点（ロ）〜（ニ）に対して、例えば、
（ニ）の行程遅れの問題を補償して気筒流入空気量を求
めようとする場合、前述のスロットル開度予測を行わず
に、吸気管内圧力の演算で補償する方法を示す。このよ
うな場合に、１行程先の吸気管内圧力を求めることによ
り、前記問題を補償するには、（１）式および（９）式
における定数に７を次のように設定する。

つまり、（１６）式における演算周期Δｔを、クランク
角で１８０°（１行程）回転するのに要する時間によっ
て代替する。このようにして得られた圧力値Ｐで前述の
（Ｐ、Ｎ）マツプデータを検索すれば、１８０＠クラン
ク角（１行程先）の気筒流入空気量が得られることがわ
かる。

以上、前述の問題点（ロ）〜（ニ）を補償するために、
スロットル開度予測あるいは吸気管内圧力値の予測等を
示したが、これらを行わず、または、これらを併用して
、次のように算出結果である気筒流入空気量から、気筒
流入空気量の予測値を求めることも可能である。−例と
して、次のような式を用いて、予測気筒流入空気量を求
めることができる。

Ｑ、、（ｋ）＝Ｑａｐ（ｋ） △仁 ・・・・（Ｉ８） ここで、Ｔｏは予測幅定数であり、（３）式のＴｔｈの
詳細説明の項で述べたと同様に、問題点（ロ）〜（ニ）
に対応して、設定することができる。（１８）式のよう
に、気筒流入空気量から気筒流入空気量の予測値を求め
ることの効果としては、スロットル開度予測に比べて、
スロットル開度を急変させるような運転の場合にも、予
測が良好になることが挙げられる。

以上、いくつかの例により気筒流入空気量を算出する方
法を示したが、この気筒流入空気量は、燃料噴射量を求
めるために用いることはもちろんであるが、点火時期演
算にも用いることができるものである。これを記号で表
わせば、従来、（Ｑ。

／Ｎ）を点火時期算出の一要素としていたものを、（Ｑ
　ａＰ／　Ｎ　）として用いることである。このように
することにより、安定した、運転状況に合致した点火時
期が求められるものである。

第１０図は、本発明の第四の実施例を示すエンジン制御
ユニットにおける気筒流入空気量算出の構成および動作
を示すブロック図である。本実施例の全体の構成は、Ｈ
／Ｗセンサで計測した空気量を、スロットル開度検出部
で検出したスロットル開度およびエンジン回転数検出部
で得られたエンジン回転数により補正し、１行程先の気
筒流入空気量を推定するものである。ここで、計測空気
量とは、Ｈ／Ｗセンサ出力電圧にＲＣフィルタ、Ａ／Ｄ
変換、工学値変換をこの順に施した値である。

スロットル開度予測部１４ａでは、スロットル開度検出
値θｔｈ（ｋ）から、１行程先のスロットル開度予測値
θｔｈ（ｋ）を、先に示した（３）式により算出する。

（３）式中のＴｔｈｌは次のようにして定式化できる。

第１１図は、ある気筒に注目したときのクランク角と空
気量検出（算出）、燃料噴射、吸気行程のタイミングを
表わす図である。空気量検出時期と燃料噴射時期の時間
間隔Ｔ１は、空気量の検出周期を△し１とすると、平均
時間として次式％式％ （１９） また、燃料噴射から吸気行程までの時間間隔Ｔ、は、そ
の平均時間、つまり燃料噴射から吸気行程の中心クラン
ク位置までの時間として定式化する。すなわち、燃料噴
射時期を上死点のθ、クランク角度前、吸気行程を上死
点のθ、クランク角度前から　Ｏ＠クランク角度後まで
、エンジン回転数をＮ（ｒｐｍ）とすると、上記時間間
隔Ｔ、は、次式で定式化できる。

２Ｎ 上記（Ｉ９）式および（２０）式から、空気量検出から
吸気行程までの時間Ｔ、ｈ、は、次式で定式化できる。

Ｔｔｈ１＝＝　Ｔ、　十Ｔ。

２　　　　　　　　　　１２Ｎ 次に、空気量を推定するための処理であるスロットル通
過空気量推定処理、吸気管内推定処理。

気筒流入空気量推定処理について説明する。

まず、スロットル通過空気量Ｑｌｋｔは、スロットル予
測開度θ、と吸気管内圧力推定値Ｐをパラメータとする
二次元テーブル（第６図１４ｂのテーブルに相当）を検
索して求められる。また、気筒流入空気量Ｑａｐは、エ
ンジン回転数Ｎと吸気管内圧力推定値Ｐをパラメータと
する二次元テーブル（第６図１２のテーブルに相当）を
検索して求められる。次に、吸気管内圧力は、上述の処
理によって求められた各空気量推定値から、先に示した
（９）式を利用して、推定・更新される。なお、（９）
式中の係数ＫＴについては、（１６）式の説明を参照さ
れたい。上記、テーブル検索によるスロットル通過空気
量Ｑａｔ＋気筒流入空気量Ｑａ、の算出および（９）式
を利用した吸気管内圧力推定値Ｐの更新の繰り返しによ
り、空気量の時々刻々の応答が求められる。

次に、第１０図中の、遅れ処理１７について説明する。

この処理は、上述の各処理によって推定された１行程先
のスロットル通過空気量Ｑａｔから、計測空気量に脈動
平滑化処理１８を施した値である平滑化空気量を推定す
るためのものである。平滑化空気量は、スロットル弁近
傍の空気流量の計測値である計測空気量に、脈動平滑化
処理）８を施した値であるので、理論的には、スロット
ル通過空気量推定値に第１２図に示す遅れ処理を施せば
算出することができる。

第１２図において、ステップ５０１では、スロットル通
過空気量推定値Ｑａｔは１行程先の値なので、現時刻の
値Ｑ１とするために、１行程分の遅れ処理を施し、現時
刻のスロットル通過空気量推定値の、を算出する。

Ｑｌの算出は、次の離散式を用いて行う。

Ｔｔｈ ＋　１ ΔＬ 十　　　　　　　　　　Ｑａｔ（ｋ） ７　ｔ　ｈ　ｒ ＋　１ ΔＬ ここで、ｋ：時刻、１時刻はΔＬに相当する。

次に、ステップ５０２では、現時刻のスロットル通過空
気量推定値Ｑ１に、通常のエンジン制御システムで使用
されるＨ／Ｗ出力電圧を空気量に換算する工学値変換の
逆変換を施し、スロットル通過空気量に相当する電圧単
位の値Ｑ、を算出する次に、ステップ５０３では、スロ
ットル通過空気量に相当する電圧単位の値Ｑ、に、Ｈ／
Ｗセンサの応答遅れに等価な遅れ処理を施して、Ｈ／Ｗ
出力電圧の推定値Ｑ、を算出する。この処理は、次のよ
うにして決定する。

まず、ある管内にＨ／Ｗセンサを設置し、管内空気量を
ある一定の状態からステップ状に変化させたときのＨ／
Ｗセンサ出力電圧の応答を記録する。次に、第１３図（
ｂ）に示す如く、その応答が、応答開始から全変化量の
６３％まで終了するまでの時間を読み取る。この時間を
Ｔａとするとき、センサの応答遅れと等価な処理を次の
時定数Ｔａの一次遅れ処理で実現し、Ｈ／Ｗセンサ出力
電圧の推定値Ｑ、を算出、更新する。

Ｔａ △ｔ ＋　１ Δｔ □＋１ Δｔ ・・・・（２２） 次に、ステップ５０４では、Ｈ／Ｗセンサ出力電圧の推
定値Ｑ、に、通常のエンジン制御システムに使用されて
いる空気量センサの出力電圧に含まれるノイズ除去の処
理に等価な処理を施し、ノイズ除去処理が施されたＨ／
Ｗセンサ出力電圧の推定値Ｑ、を算出する。通常のエン
ジン制御システムでは、ノイズ除去には、第１４図に示
すハードフィルタが用いられる。抵抗値をＲ、コンデン
サ容量をＣとするとき、等価な処理は、時定数ＲＣの一
次遅れ処理で実現できる。すなわち、次の一次遅れ処理
によって、ノイズ除去処理が施されたＨ／Ｗセンサ出力
電圧の推定値Ｑ４の算出、更新を行う。

Ｃ ＋　１ Δｔ ＋　　　　　　　　Ｑ、（ｋ） Ｃ ＋１ △ｔ ・・・・（２２′） 次に、ステップ５０５では、ノイズ除去処理が施された
Ｈ／Ｗセンサ出力電圧の推定値Ｑ４に、電圧単位を質量
流量単位に変換する工学値変換を施し、第１０図に示し
た計測空気量に相当する値Ｑ。

を算出する。ステップ５０６では、計測空気量相当値Ｑ
、に、第１０図に示した計測空気量Ｑ、に施す脈動平滑
化処理と等価な処理を施して、平滑化空気量℃７の推定
値著′を算出する。

上述の脈動平滑化処理には、−次遅れフィルタが使用さ
れることが多い。なお、その時定数は、エンジン回転数
に依存して可変となっている。時定数をＴとするとき、
次の処理により、平滑化空気量の推定値著′を算出する
。

八ｔ Ｑａ’（ｋ）＝　　　　　　　Ｑａ’（ｋ−１）十１ Δｔ ・・・・（２２”） この脈動平滑化処理に、定クランク角度毎にサンプリン
グした五つの空気量の平均をとるという処理を用いるも
のもある。ここで、計測空気量相出値Ｑ、は、Ｍ数値し
かとり得ないので、定クランク角毎のその値を求めるこ
とはできない。従って、五つの値の平均をとるという同
じ処理で、平滑化空気量の推定値を算出することはでき
ない。

この平均化処理を式（２２”）のような離散式で近似す
ることも困難と思われる。この場合には、脈動平滑化に
平均化処理を用いるのをやめ、−次遅れフィルタを用い
るようにするヶつまり、式（２２”）を用いて、平滑化
空気量の推定を行う。

以上は、平滑化空気量の推定を理論的に行うものである
が、次に示す実験的な方法で遅れ処理方法を定め、平滑
化空気量の推定を行うことも可能である。

まず、スロットル通過空気量の推定値Ｑ□から平滑化空
気量Ｑ８を推定する離散式として、次式を仮定する。

Ｑ、’　（ｋ　）＋　ａ　、　Ｑａ’　（ｋ−１）＋、
、、。

＋ａｎＱａ’（ｋ−ｎ） −す、Ｑａｔ（ｋ）＋ｂ、Ｑａｔ（ｋ−１）十・・・・
”　ｂｎＱａｔ（ｋ−ｍ） ・・・・（２３） 但し、ここで、Ｑａ’（ｋ）：平滑化空気量推定値、ａ
　１（＋　＝　１１・・・ｎＬ　ｌ）、＋（Ｊ　＝　’
　＋”’ｍ）はエンジン回転数の関数である。なお、ａ
ｌおよびｂＪの値は、次のようにして決定する。

本発明の適用対象となるエンジンのコントロールユニッ
トに、第１０図のブロック１４ａ、１４ｂ、１１および
ｊ２の処理をプログラミングする。次に、上述のＱａｔ
を算出するプログラムを、従来からＲＯＭに格納されて
いる一；を求める制御プログラムと同時に動作させ、エ
ンジンを回転数一定で運転した状態で、第１５図（ａ）
に示す如く、スロットルをランダムに動かしたとき、上
記ＲＯＭ内で一定周期で計算される１行程先のスロット
ル通過空気量Ｑａｔｔと平滑化空気量Ｑ、の時系列デー
タＱａｔ（ｋ）と著（ｋ）を記憶する。

次に、第１５図（ｂ）に示す如く、スロットル通過空気
量算出値Ｑａｔ（ｋ）に、式（２３）で示される遅れ処
理を施して算出される、平滑化空気量の推定値著′（ｋ
）が、真の平滑化空気ＪｉＱ、（ｋ）に一致するような
パラメータａ０およびす、を決定する。すなわち、次の
評価指標Ｊを、最小にするパラメータを決定する。

Ｊ＝Σ　（Ｑ、’（ｋ） 】＝１ Ｑ、（ｋ））″ ・・・・（２４） ａ　１（ｊ＝　１＋”’ｎＬ　ｂ　ｊ（ｊ　＝　１．’
・ｍ）に対して、ベクトルΦを次の如く定義すると、 ・・・・（２５） ｎ 所定の導出過程を経て、ベクトルΦは、次式で算出され
ることになる。

Φ＝［Ａ’（ｋ’）・Ａ（ｋ））−’・Ａ′（ｋ）−６
（ｋ）・・・・（２６） なお、ここで、ＡおよびＱ（ｋ）は第１６図に示す如く
表わされるものである。

上記処理を繰り返し、様々なエンジン回転数に対するパ
ラメータａｉおよびす、を求め、それを回転数のテーブ
ルに記憶する。

エンジン回転数（以下、単に「回転数Ｊという）に応じ
て、上記テーブルを検索して得たパラメータを上述の式
（２３）に使用し、平滑化空気量の推定値逼τ′を算出
する。

第１０図に示した構成の空気量推定処理は、エンジンを
運転する環境（大気圧または大気温等）が定という条件
下で精度良く動作する。環境が大きく変わる場合は、空
気量推定精度が劣化することになるが、これに対しては
、次に述べる方法で対処できる。

すなわち、スロットル通過空気量推定処理と気筒流入空
気量推定処理に、それぞれ、前述の吸気管内圧力推定値
とエンジン回転数またはスロットル予測開度の二次元テ
ーブルから、直接に、気筒流入空気量またはスロットル
通過空気量を求める方法に代わり、第１７図に示す如く
、テーブル検索値（ｆ（Ｏｔｈ、Ｐ）またはｇ（Ｎ、Ｐ
））に、補正係数ｋ　ａｔ　ｌ　ｋ　！ＩＰを乗じて、
各空気量の推定・算出を行う。

上記補正係数ｋａｔｒｋａＦは、エンジン定常運転時の
平滑化空気量Ｑａに、各空気量推定値Ｑ□。

Ｑｏが一致するように定められる。すなわち、次式が満
足されるような値である。

Ｑａｔ＝　ｋａｔ−ｆ　（θｔｈ、Ｐ）＝Ｑａ　　・・
”（２７）Ｑａｐ＝　ｋａＰ’　ｇ　（Ｎ、Ｐ　）＝　
Ｑａ　　　・・”（２８）ここで、 θｔｈ、エンジン定常運転時の開度検出値Ｎ：エンジン
定常運転時の回転数検出値Ｐ：推定される吸気管内圧 上記式（２７）が満足される補正係数ｋａｔｔｋａＰは
、第１８図に示す如きアルゴリズムで与えられる。

まず、ステップ１１１では、所定時間周期でサンプリン
グされているスロットル開度（以下、単に「開度」とい
う）、＠転数の時系列データの偏差がともに所定値内に
あるか否かで、定常運転状態にあるか否かを判定する。

定常運転状態と判定された場合は、ステップ１１２に進
み、そうでなければ、補正係数を算出しないで処理を終
了する。

ステップ１１２では、吸気管内圧が所定値以上か否かを
判定する。ここで、所定値とは、大気圧が一定の下で、
吸気管内圧によらず、スロットル通過空気量が一定とな
る内圧範囲の上限値とする。

内圧が所定値以上であればステップ１１３に進み、そう
でなければステップ１１６に進む。

ステップ１１３以降では、最新の補正係数算出値１’ｃ
ａｔが前述の式（２７）を満足する値であるものとして
、補正係数ｋａＦの値の算出を行う。

ステップ１１３では、最新のスロットル開度検出値７６
２回転数検出値に、補正係数算出値ｋａｔおよび吸気管
内圧推定値Ｐ、平滑化空気ｉ−を記憶する。

次に、ステップ＋１４では、上述の記憶情報を利用して
、真の吸気管内圧Ｐ　（ｒｅａｌ）を計算する。ここで
、真の吸気管内圧Ｐ　（ｒｅａｌ）とは、的記式（２７
）および（２８）を満足するような内圧である。すなわ
ち、Ｐ　（ｒｅａｌ）に関して、次式が成立する。

ｋ、ｔ’ｆ（Ｔｔ）、、Ｐ（ｒｅａｌ））＝Ｑ６　　”
”（２９）ｋａｐ・ｇ　（Ｎ、　Ｐ　（ｒｅａｌ））−
Ｑ暦　　−・−・（３０）これから、真の内圧Ｐ　（ｒ
ｅａｌ）は、最新の補正係数算出値ｋａｔを、式（２９
）に利用して算出される。

環境条件が変化すると、空気量推定値は、その真値（計
測値）とずれを生ずる。これによって、内圧推定値も、
その真値（上記定義による）とずれを生ずる。環境条件
は急変しないため、常に、真の内圧Ｐ　（ｒｅａｌ）は
内圧推定値Ｐの近傍にあると考えて良い。従って、内圧
に関して、次の近似式が成立する。

ｆ　（Ｏｔｈ＋　Ｐ　（ｒｅａｌ））　＝　ｆ　（θｔ
ｈ、Ｐ　）式（２９）および（３１）を連立させ、Ｐ（
ｒｅａｌ）に関して解くと次式が得られる。

Ｐ＝Ｐ ここで、 Ｐ＝Ｐ め計算し、二次元テーブルに記憶しておき、その テーブル検索により求めるようにする。

次に、ステップ１１５では、式（３０）を変形して得ら
れる次式から、新たな補正係数ｋａｐ　（ｒｌｅｗ）を
算出し、その値を更新する。

以上で、ステップ＋１３以降の処理が終了する。

次に、ステップ１１６以降の処理について説明する。ス
テップ１１６以降の処理では、補正係数に＆Ｐの算出を
行う。ステップ１１６では、最新のスロットル開度検出
値Ｏｔｈと、最新の平滑化空気量Ｑ。

を記憶する。ステップ１１７では、前述の式（２９）の
変形式である次式から新たな補正係数ｋ　ａｔ　（ｎｅ
ｗ）を算出し、その値を更新する。

ここで、真の内圧Ｐ　（ｒｅａｌ）は、未知パラメータ
であるが、前述の如く、Ｐ　（ｒｅａｌ）は内圧推定値
Ｐ近傍にあり、しかも、内圧推定値Ｐに関係なくｆ（θ
ｔｈ、Ｐ）が一定となる領域に入っているので、ｆ（θ
ｔｈ、Ｐ　（ｒｅａｌ））は、開度から一意に定まる。

これを以って、ステップ１１６に続く処理が終了する。

以上述べた如く、空気量推定値と空気量計測値が一致す
るように、空気量推定処理のパラメータを修正すること
によって、環境変化に適応した空気量推定精度の確保が
可能となる。

以上で、第１８図に示す補正係数算出アルゴリズムの説
明を終了する。

次に、１行程先の気筒流入空気量を推定する、本発明の
第五の実施例を、第１９図に基づいて説明する。

第１９図では、第１０図の如く、計測空気量を開度と回
転数で補正し、１行程先の気筒流入空気量を算出するの
ではなく、開度と回転数による気筒流入空気量推定値と
平滑化空気量を選択し、１行程先の気筒流入空気量を算
出する。

スロットル開度子、４１１１部１４ａ、スロットル通過
空気量推定部１４　ｂ　、吸気管内算出部ＩＩ、気筒流
入空気量算出部１２．脈動平滑化処理部１８の各処理部
による処理については、前述の通りである。

信号選択処理＋２２は、定常・過渡判定処理１２＋の判
定結果に基づいて、気筒流入空気量推定値と平滑化空気
量のうちの一方の信号を選択し、１行程先の気筒流入空
気量として出力する。定常であれば平滑化空気量を、゛
過渡であれば気筒流入空気量推定値を出力する。定常・
過渡判定処理１２＋は、一定時間周期でサンプリング、
あるいは、計算される平滑化空気量、気筒流入空気量の
偏差が所定値以内にあれば定常、そうでなければ過渡状
態は判定する。

第１９図に示した構成においても、第１Ｏ図の構成と同
様に、環境変化によりエンジン定常運転時の気筒流入空
気量推定値と平滑化空気量にずれが生じてくる。この場
合、それらの信号の切り換え時に、空気量が不連続とな
り、空気量推定精度が劣化するという問題が生ずる。こ
の問題に対処するため、先に示した実施例と同様、各空
気量の推定処理に、第１７図に示したテーブルを用いる
。以上で、第１９図に示した実施例の説明を終了する。

次に、第２０図〜第２２図に従って、上述の第四および
第五の実施例に示した気筒流入空気量推定方式をディジ
タル式制御ユニットで実現する場合の制御系の制御プロ
グラムの動作を説明する。

第２０図は、Ｈ／Ｗセンサ等の空気量センサにより取り
込まれた空気量に、平滑化処理を施し脈動を除去した空
気量を算出する処理のフローチャートである。また、第
２１図および第２２図は、そわ、ぞれ、第１０図および
第１９図に示した構成に対応するもので、気筒流入空気
量を推定して、燃料の制御を行う制御プログラムのフロ
ーチャートである。

まず、第２１図の処理について説明する。この処理は、
２　ｍ５ｅｃ毎に実行されるようになっており、まず、
ステップ１４＋で、空気量センサの出力信号をＡ／Ｄ変
換してマイコン内に取り込む。次に、ステップ１４２で
、Ａ／Ｄ変換された値を工学値変換して、空気質量流量
の単位（ｇ／５ｅｃ）の値Ｑ、に換算する。最後に、ス
テップ１４３では、計測空気量Ｑ＆に、次式の一次遅れ
フィルタを施し、その脈動を除去した平滑化空気量Ｑ、
を算出し、ＲＡＭに記憶する。

Ｑ、（ｋ）−（＋−ｈ（Ｎ））Ｑａ（ｋ−＋）＋ｈ（Ｎ
）　Ｑａ（ｋ　）・・・・（３５） ここで、Ｏ＜ｈ（Ｎ）＜　１　、　ｈ（Ｎ）は回転数の
関数、ｋは時刻（１単位時刻は２　ｍ５ｅｃ）である。

以上で、処理が終了し、次回の割込み要求があるまで待
機する。

次に、第２１図に従って、燃料制御プログラムの動作に
ついて説明する。

１０ｍ５ｅｃ毎の割込み要求が入ったとき、まず、ステ
ップ１５＋で、スロットル角度センザ、クランク角セン
サからの信号を取り込み、スロットル開度および回転数
を算出し、それらをＲＡＭに記憶する。なお、スロット
ル開度に関しては、ｌ０ｍ５ｅｃ前に取り込んだ値を、
ＲＡＭの別の番地にも記憶しておくようにする。

次に、ステップ＋５２では、前述の式（３）に基づいて
、約１行程先のスロットル開度θ１．を算出する。式（
３）において、Δｔは］０ｍ５ｅｃ、　Ｏｔｌ、（ｋ）
はステップ１５１で取り込んだ開度、θｔｈ　（ｋ−＋
）は１０ｍ５ｅｃ前に取り込んだ開度、Ｔ、ｈ、はステ
ップ＋５１で取り込んだ回転数に基づいて式に１）によ
り計算した値である。

次に、ステップ１’５３では、予測開度θ１．と前の割
込み周期（１０ｍｓｅｃ前）で計算し記憶している吸気
管内圧力Ｐをパラメータとして、前述のテーブル（第６
図参照）を検索して、スロットル通過空気量Ｑａｔを求
める。同様に、ステップ＋５４では、ステップ＋５１で
取り込んだ回転数Ｎと前の割込み周期で計算し記憶して
いる吸気管内圧力Ｐをパラメータとして、前述のテーブ
ルを検索して、気筒流入空気量Ｑａｐを求める。

次に、ステップ１５５では、現時刻の吸気管内圧力Ｐ（
ｋ）、ステップ１５３で求めたスロットル通過空気量Ｑ
ａｔ（ｋ）、ステップ１５４で求めた気筒流入空気量Ｑ
ａｐ（ｋ）から、前記式（９）を用いて、吸気管内圧力
Ｐ（ｋ＋１）を算出する。なお、この際、式（９）にお
ける八ｔはｌｏｍｓｅｃとする。

ステップ１５６では、式（２２）、　（２２’　）、　
（２２”）または（２３）を利用して、ｌｏｍｓｅｃ毎
に計算されるスロットル通過空気量Ｑａｔ（ｋ）から、
平滑化空気量の推定値Ｑａ′を算出する。なお、現時刻
の平滑化空気量推定値を算出するのに、過去のスロット
ル通過空気量、平滑化空気量推定値等のデータが必要で
あれば、これらのデータを必要数だけ記憶するようにす
る。

ステップ＋５７では、ステップ＋５６で算出した平滑化
空気量の推定値Ｑａ′から、ステップ１５４で算出した
気筒流入空気量Ｑ＆２を差引き、平滑化空気量と１行程
先の気筒流入空気量の値のずれ△Ｑ。

を算出する。次に、ステップ１５８で、第２０図に示す
処理により逐次算出されている、平滑化空気量Ｑ、から
ステップ１５７で算出した空気量の値のずれ△Ｑ、を差
引き、燃料供給量の計算に利用する１行程先の気筒流入
空気量Ｑを算出する。

最後に、ステップ１５９では、ステップ１５８で求めた
気筒流入空気量Ｑから、燃料噴射量に相当する燃料噴射
パルス幅Ｔ１を、次式で計算する。

ここで、 ｋ：補正係数、 γ フィードバック補正 係数、Ｔ６：無効噴射時間を示している。

次に、第２２図に従って、第１９図に示した構成を有す
る第五の実施例により気筒流入空気量を推定し、燃料の
制御を行うプログラムの動作について説明する。

このプログラムも、タイマの割込み要求に対して、］０
０ｍ５ｅｃに実行されるようになっている。

ステップ１６＋からステップ＋６５までの処理は、ステ
ップ＋６１で最新の平滑化空気量を記憶する以外は、先
に述べたステップ１５］からステップ＋５５までの処理
と同一なので、説明は省略する。

ステップ１６６では、前回の割込み時に、ステップ１６
１で記憶した平滑化空気量Ｑ、（ｋ−１）、ステップ１
６４で算出した気筒流入空気量Ｑａｐ（ｋ−１）。

今回割込み時に、ステップ＋６４で算出した気筒流入空
気量Ｑａｒ（ｋ）、第２０図のプログラムで計算される
最新の平滑化空気量Ｑａ（ｋ）から、気筒流入空気量の
偏差１Ｑａｒ（ｋ）−Ｑａｐ（ｋ−１月と、平滑化空気
量の偏差ＩＱａ（ｋ）−Ｑ、（ｋ−１月を算出し、それ
らが所定値内にあるか否かで、エンジンが定常運転状態
にあるか否かを判定する。

次に、ステップ１６７では、ステップ１６６で、定常運
転状態と判定された場合は、１行程先の気筒流入空気量
Ｑａ、として、第２０図に示すプログラムで計算されて
いる最新の平滑化空気量を選択し、また、定常運転状態
にないと判定された場合には、ステップ１６４で算出し
た気筒流入空気量Ｑａｐを選択する。　最後に、ステッ
プ＋６８では、ステップ１６７で選択した気筒流入空気
量Ｑに基づいて燃料供給量に相当する燃料噴射パルス幅
Ｔ、を先の式（３６）に従って計算する。

以上で処理が終了し、次回の割込み要求があるまで待機
する。

なお、以上のプログラムは、環境変化に適応して空気量
推定精度を確保するプログラムは含まれていない。この
機能を実現するためには、第２１図のステップ１５３と
同１５４．第２２図のステップ１６３と同１６４で、そ
れぞれの空気量算出に、第１７図に示すテーブルを用い
、かつ、第１８図に示す補正係数を算出するフローチャ
ートのプログラムを新たに追加すれば良い。

以上、実施例により気筒流入空気量を算出する方法を示
したが、この気筒流入空気量は、燃料噴射量を求めるた
めに用いることはもちろんであるが、点火時期演算にも
用いることができることは前述の通りである。

なお、上述の各実施例はいずれも一例として示したもの
であり、本発明はこれらに限定されるべきものではない
。

［発明の効果］ 以上、詳細に説明した如く、本発明によれば、空気量計
測手段によって計測した空気量とエンジン回転数とから
、吸気管内の圧力値を算出し、この吸気管内圧力に基づ
いて、より正確な気筒流入空気量を算出することができ
、更に、この気筒流入空気量に基づいて燃料噴送量を決
定するので、空燃比を適正に制御することが可能になる
。

また、スロットルの開度変化分に相当する空気量である
計測遅れ空気量を求め、これにより、空気量計測手段に
よって計測した空気量を調整し、二の調整した空気量と
エンジン回転数とから吸気管内の圧力値を算出し、この
吸気管内圧力に基づいて、より正確な気筒流入空気量を
算出する場合についても、同様の効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例の構成を示すブロック図
、第２図はその詳細図、第３図は第２図の動作を示すフ
ローチャート、第４図は第二の実施例の構成を示すブロ
ック図、第５図は第４図において計測遅れ空気量を求め
る条件を示すブロック図、第６図は第４図の詳細図、第
７図は計測遅れ空気量の算出値の特性を示す図、第８図
は第三の実施例の構成を示すブロック図、第９図は第６
図の構成の変形例を示す図、第１０図は第四の実施例の
構成を示すブロック図、第１１図はエンジンの各種タイ
ミングを示す図、第１２図は第１０図の遅れ処理部の動
作を示す図、第１３図は空気量センサの応答特性を示す
図、第１４図は空気量センサ出力に施すハードフィルタ
の構成図、第１５図は第１０図の遅れ処理決定に必要な
時系列データの記録方法および遅れ処理決定方法の説明
図、第１６図はベクトルの説明図、第１７図は第１０図
のスロットル通過空気量推定部の構成図、第１８図は第
１７図の補正係数を算出するアルゴリズムのフローチャ
ート、第１９図は第五の実施例の構成を示すブロック図
、第２０図は空気量を取込む制御プログラムのフローチ
ャート、第２１図、第２２図は第四、第五の実施例を応
用した燃ｎ供給量計算の制御プログラムのフローチャー
トである。 １１：吸気管内圧力算出部、Ｉ２：気筒流入空気量算出
部、１３：応答遅れ補償部、１４：空気量計測遅れ補償
部、＋４ａ：スロットル開度予測部、１４ｂおよび１４
ｃ：計測遅れ空気量算出部、１５：過渡判別部、１７：
遅れ処理部、１８：脈動平滑化処理部。 第 ３ 図 第 図 ４ 第 図 其ｌ１ｔｉ領 第 ７ 図 一時間 − 第 １ 図 第 図 平滑化空気量の推定値Ｑ′ 第 図 （ａ） 時間 （ｂ） −−−− 丁ａ 第 １ 図 抵抗Ｒ へ 第 図 （ａｌ 第 １ 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジン回転数を検出する手段と、空気量を検出す
   る手段とを有するエンジン電子制御装置において、吸気
   管内圧力を算出する手段および気筒流入空気量を算出す
   る手段を設け、前記吸気管内圧力算出手段において前記
   空気量検出手段で得られた空気量と既に前記気筒流入空
   気量算出手段で求められている一計測単位前時刻の気筒
   流入空気量とから吸気管内圧力を算出し、前記気筒流入
   空気量算出手段において前記エンジン回転数検出手段で
   得られたエンジン回転数と前記吸気管内圧力算出手段で
   得られた吸気管内圧力とから現計測単位時刻の気筒流入
   空気量を算出することを特徴とする気筒流入空気量算出
   方式。 ２、スロットル開度を計測する手段と、エンジン回転数
   を検出する手段と、空気量を検出する手段とを有するエ
   ンジン電子制御装置において、吸気管内圧力を算出する
   手段、気筒流入空気量を算出する手段および空気量計測
   遅れを補償する手段を設け、前記スロットル開度計測手
   段で得られたスロットル開度検出値に基づき前記空気量
   計測遅れ補償手段で算出した計測遅れ空気量により前記
   空気量検出手段で得られた空気量を調整してこれをスロ
   ットル通過空気量とし、前記吸気管内圧力算出手段にお
   いて前記スロットル通過空気量と既に前記気筒流入空気
   量算出手段で求められている一計測単位前時刻の気筒流
   入空気量とから吸気管内圧力を算出し、前記気筒流入空
   気量算出手段において前記エンジン回転数検出手段で得
   られたエンジン回転数と前記吸気管内圧力算出手段で得
   られた吸気管内圧力とから現計測単位時刻の気筒流入空
   気量を算出することを特徴とする気筒流入空気量算出方
   式。 ３、前記吸気管内圧力算出手段は、前記空気量検出手段
   で得られた空気量と前記気筒流入空気量算出手段で求め
   られた気筒流入空気量との差から吸気管内圧力を算出す
   ることを特徴とし、また、前記気筒流入空気量算出手段
   は、予めメモリマップとして吸気管内圧力とエンジン回
   転数とに対応した気筒流入空気量を有し、前記エンジン
   回転数検出手段で得られたエンジン回転数と前記吸気管
   内圧力算出手段で算出された吸気管内圧力とに基づいて
   前記メモリマップから気筒流入空気量を検索し、適正な
   気筒流入空気量を算出することを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の気筒流入空気量算出方式。 ４、前記各手段に加えて、エンジン運転状態が通常状態
   か過渡状態かを判断する過渡判別手段を設けて、該過渡
   判別手段によりエンジン運転状態が過渡状態と判断され
   たときにのみ、前記空気量計測遅れ補償手段で検出した
   計測遅れ空気量による前記空気量検出手段で得られた空
   気量の調整を行うことを特徴とする請求項２記載の気筒
   流入空気量算出方式。５、前記空気量計測遅れ補償手段
   に、スロットル開度予測値を算出する手段を設けるとと
   もに、予めメモリマップとして吸気管内圧力とスロット
   ル開度とに対応したスロットル通過空気量を有し、前記
   スロットル開度計測手段で得られたスロットル開度検出
   値あるいは前記スロットル開度予測値算出手段で算出し
   たスロットル開度予測値と前記吸気管内圧力算出手段で
   算出された吸気管内圧力とに基づいて前記メモリマップ
   からスロットル通過空気量を検索し、前記スロットル開
   度予測値と吸気管内圧力値とに基づいて得られたスロッ
   トル通過予測空気量と、前記スロットル開度検出値と吸
   気管内圧力値とに基づいて得られたスロットル通過空気
   量とから計測遅れ空気量を算出することを特徴とする請
   求項２記載の気筒流入空気量算出方式。 ６、前記空気量計測遅れ補償手段に、スロットル開度予
   測値を算出するスロットル開度予測手段を設けるととも
   に、該スロットル開度予測手段によるスロットル開度予
   測値と前記スロットル開度計測手段によるスロットル開
   度検出値との差であるスロットル開度変化予測値を求め
   、更に、予めメモリマップとして吸気管内圧力とスロッ
   トル開度変化値とに対応した計測遅れ空気量を有し、前
   記スロットル開度変化予測値と前記吸気管内圧力算出手
   段で得られた吸気管内圧力値とに基づいて前記メモリマ
   ップから計測遅れ空気量を検索し、該計測遅れ空気量に
   より前記空気量検出手段で検出した空気量を調整するこ
   とを特徴とする請求項２記載の気筒流入空気量算出方式
   。 ７、前記スロットル開度予測手段は、現時刻から１行程
   先（クランク角で約１８０°先）のスロットル開度を予
   測することを特徴とする請求項５または６記載の気筒流
   入空気量算出方式。 ８、前記スロットル開度予測手段は、現時刻から１時刻
   先（１サンプリング周期先）のスロットル開度を予測す
   ることを特徴とする請求項５または６記載の気筒流入空
   気量算出方式。 ９、前記スロットル開度予測手段は、現時刻から前記空
   気量検出手段の特性における遅れ時間の分だけ先の時間
   のスロットル開度を予測することを特徴とする請求項５
   または６記載の気筒流入空気量算出方式。 １０、前記各手段に加えて、エンジン運転状態が通常状
   態か過渡状態かを判断する過渡判別手段を設けて、該過
   渡判別手段によりエンジン運転状態が過渡状態と判断さ
   れたときにのみ、前記スロットル開度予測手段によるス
   ロットル開度の予測を行い、この結果に基つき計測遅れ
   空気量を求め、該計測遅れ空気量による前記空気量検出
   手段で得られた空気量の調整を行うことを特徴とする請
   求項５〜９のいずれかに記載の気筒流入空気量算出方式
   。 １１、前記過渡判別手段は、計測したスロットル開度が
   単調増加であれば加速であると判断し、単調減少であれ
   ば減速であると判断することを特徴とする請求項５〜１
   ０のいずれかに記載の気筒流入空気量算出方式。 １２、前記吸気管内圧力算出手段における吸気管内圧力
   の算出を、次式によることを特徴とする請求項１〜１１
   のいずれかに記載の気筒流入空気量算出方式。 Ｐ＝Ｐ＿−＿１＋（ＲＴ＿ｍ／Ｖ＿ｍ）Δｔ（Ｑ＿ａ＿
   ｔ−Ｑ＿ａ＿ｐ）Ｒ：大気定数、Ｔ＿ｍ：空気温度、Ｖ
   ＿ｍ：吸気管内容積、Ｐ：現時刻の吸気管内圧力、Ｐ＿
   −＿１：前時刻の吸気管内圧力、Δｔ：サンプリング周
   期、Ｑ＿ａ＿ｔ：スロットル通過空気量またはエアフロ
   ーメータ計測空気量、Ｑ＿ａ＿ｐ：気筒流入空気量１３
   、スロットル開度を計測する手段と、エンジン回転数を
   検出する手段と、空気量を検出する手段とを有するエン
   ジン電子制御装置において、スロットル開度の計測値か
   ら所定時刻先の値を予測する手段を設けて、該予測手段
   によるスロットルの予測開度と前記検出手段により検出
   したエンジン回転数とから、所定の演算により、前記検
   出手段による空気量検出値と前記所定時刻先の気筒流入
   空気量の値のずれを推定し、該気筒流入空気量の値のず
   れに基づいて前記空気量検出値を補正し、前記所定時刻
   先の気筒流入空気量を算出することを特徴とする気筒流
   入空気量算出方式。 １４、前記検出手段による空気量検出値が、前記空気量
   検出手段の出力に、ノイズおよび脈動除去のための処理
   を施した値であることを特徴とする請求項１３記載の気
   筒流入空気量算出方式。 １５、前記所定時刻が、実行燃料噴射量の決定に利用す
   る空気量を検出する時期から吸気行程までの時間とする
   ことを特徴とする請求項１３記載の気筒流入空気量算出
   方式。 １６、前記空気量検出値と所定時刻先の気筒流入空気量
   の値のずれを推定する演算が、前記所定時刻先のスロッ
   トル通過空気量と気筒流入空気量とを推定し、該スロッ
   トル通過空気量推定値に所定の遅れ処理を施して得られ
   る値から、気筒流入空気量推定値を減算するものである
   ことを特徴とする請求項１３記載の気筒流入空気量算出
   方式。 １７、前記スロットル通過空気量推定値に所定の遅れ処
   理を施して得られる値が、種々の運転モードで検出空気
   量に一致するよう、前記遅れ処理の方法を決定すること
   を特徴とする請求項１６記載の気筒流入空気量算出方式
   。 １８、スロットル開度を計測する手段と、エンジン回転
   数を検出する手段と、空気量を検出する手段とを有する
   エンジン電子制御装置において、スロットル開度の計測
   値から所定時刻先の値を予測する手段を設けて、該予測
   手段によるスロットルの予測開度と前記検出手段により
   検出したエンジン回転数とから、所定の演算により、前
   記所定時刻先の気筒流入空気量の値を推定し、前記検出
   空気量と前記気筒流入空気量推定値が一定値に落ちつい
   ているか否かを判定し、該判定の結果により、前記検出
   空気量と前記気筒流入空気量の値が一定値に落ちついて
   いると判定された場合は、前記検出空気量と前記気筒流
   入空気量のうち検出空気量を選択して出力し、そうでな
   い場合は、前記気筒流入空気量推定値を選択して出力す
   ることを特徴とする気筒流入空気量算出方式。 １９、前記検出手段による空気量検出値が、前記空気量
   検出手段の出力に、ノイズおよび脈動除去のための処理
   を施した値であることを特徴とする請求項１８記載の気
   筒流入空気量算出方式。 ２０、前記所定時刻が、実行燃料噴射量の決定に利用す
   る空気量を検出する時期から吸気行程までの時間とする
   ことを特徴とする請求項１８記載の気筒流入空気量算出
   方式。 ２１、前記スロットル通過空気量推定値に所定の遅れ処
   理を施して得られる値が、種々の運転モードで検出空気
   量に一致するよう、前記遅れ処理の方法を決定すること
   を特徴とする請求項１８記載の気筒流入空気量算出方式
   。 ２２、前記判定処理は、所定時間内の検出空気量と推定
   気筒流入空気量の変化が所定値内にあるか否かで、判定
   するものであることを特徴とする請求項１８記載の気筒
   流入空気量算出方式。