JPH06146991A

JPH06146991A - 車両の高地判定装置

Info

Publication number: JPH06146991A
Application number: JP30401792A
Authority: JP
Inventors: Toshinari Nagai; 俊成永井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-11-13
Filing date: 1992-11-13
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は過給機を備えた内燃機関のスロット
ル開度から基準吸入空気量を計算し、実際の吸入空気量
と比較することで高地判定を行なう装置に関し、過給に
よる誤判定を防止することを目的とする。【構成】ステップ１０２は過給オフと判定したとき
は、ステップ１０３以降の大気圧補正値ＫＰＡ算出処理
を実行し、過給オンと判定したときは上記大気圧補正値
ＫＰＡ算出処理を実行しない。過給オンのときに大気圧
補正値ＫＰＡの算出を禁止するのは、過給オン時には吸
入空気量が大気の空気密度との関連性がなくなり、基準
吸入空気量の算出が原理的に不可能となるからである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両の高地判定装置に係
り、特に過給機を備えた内燃機関のスロットル開度から
基準吸入空気量を計算し、実際の吸入空気量と比較する
ことで高地判定を行なう装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両が高地を走行するときは、高地ほど
大気圧が低下し、空気密度が少なくなるため、同じスロ
ットル開度でも車両の内燃機関の吸入空気量が少なくな
り内燃機関の出力が低下してしまう。そこで、従来より
車両が走行している高度を判断するために、機関回転数
とスロットル開度でマップを参照して基準吸入空気量を
算出し、この基準吸入空気量と、エアフローメータから
求めた実際の吸入空気量とを比較して高地判定するよう
にした車両の高地判定装置が知られている（特開平３−
１８５２５０号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、過給機を備
えた内燃機関が搭載された車両に、上記の従来の高地判
定装置を適用すると、過給時には吸気密度が意図的に変
えられたものとなり、大気の空気密度との関連が全くな
くなるため、基準吸入空気量が原理的に算出不可能とな
る。従って、従来の高地判定装置は過給時には誤った高
地判定結果しか得られない。

【０００４】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
過給動作の有無に応じて高地判定をするか否か決定する
ことにより、上記の課題を解決した車両の高地判定装置
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は図１の原理構成図に示すように、内燃機関
１０の吸気通路１１に設けられたスロットルバルブ１２
のスロットル開度と機関回転数とから算出手段１３によ
り基準吸入空気量を算出し、エアフローメータ１４の出
力信号に基づいて得た実際の吸入空気量と上記基準吸入
空気量とを判定手段１５により比較して高地判定を行な
う装置において、過給機１６が作動中か否か判定する作
動検出手段１７と、過給機１６が作動中と検出されたと
きに判定手段１５による判定を禁止する禁止手段１８と
を有する。

【０００６】

【作用】本発明では、エアフローメータ１４の出力信号
により得た実際の吸入空気量と大気の空気密度との関連
性がなくなる過給機１６の作動時には禁止手段１８によ
り判定手段１５の高地判定を禁止するようにしたため、
常に実際の吸入空気量と大気の空気密度とが関連性のあ
る状態で判定手段１５の高地判定結果を得ることができ
る。

【０００７】

【実施例】図２は本発明の一実施例のシステム構成図を
示す。本実施例は過給機としてターボチャージャを有す
る多気筒火花点火式内燃機関（エンジン）に適用した例
で、後述のマイクロコンピュータ２０により各部が制御
される。

【０００８】エアクリーナ２１は吸入空気中のほこり、
塵埃等を除去する。エアフローメータ２２は前記エアフ
ローメータ１４に相当し、エアクリーナ２１を通過した
吸入空気量を測定する。このエアフローメータ２２は吸
気管２３，サージタンク２４，スロットルバルブ２４，
各気筒のインテークマニホルド２５（前記吸気管２３と
共に前記吸気通路１１を構成）及び吸気弁２７を介して
エンジン本体２８（前記内燃機関１０に相当）の燃焼室
２９に連通されている。

【０００９】スロットルバルブ２４はアクセルペダル
（図示せず）に連動して開度が制御されることにより吸
入空気量を制御する。インテークマニホルド２６には先
端部がインテークマニホルド２６内に突出するように燃
料噴射弁３０が設けられている。

【００１０】エンジン本体２８はシリンダブロック３１
とシリンダヘッド３２とからなり、シリンダブロック３
１内にはピストン３３が収容されており、またシリンダ
ヘッド３２には燃焼室２９に一部が突出するように各気
筒毎に点火プラグ３４が設けられている。

【００１１】また、イグナイタ３５はマイクロコンピュ
ータ２０からの点火指示信号に基づき点火コイルに高電
圧を発生させ、この高電圧をディストリビュータ３６を
介して点火プラグ３４へ供給する。また、エンジン本体
２８の燃焼室２９は排気弁３７，エキゾーストマニホル
ド３８を介して排気管３９に連通されている。

【００１２】前記したスロットルバルブ２４の上流側の
吸気管２３内にはコンプレッサ４０が設けられており、
かつ、排気管３９にはタービン４１が、コンプレッサ４
０と同軸上に取り付けられている。また、タービン４１
の上流側と下流側とを連通し、タービン４１を迂回する
バイパス通路４２のエキゾーストマニホルド３８側の吸
入口には、ウェイストゲートバルブ４３が設けられてい
る。ウェイストゲートバルブ４３は上記吸入口を閉塞又
は開口するようリンク機構４４を介してアクチュエータ
４５により制御される構成とされている。アクチュエー
タ４５は、吸気管２３と連通する通路４６を介して導入
される空気圧によって連通する通路４６を介して導入さ
れる空気圧によって動作制御される。

【００１３】ここで、エキゾーストマニホルド３８を流
れる排気ガスをタービン４１に流入しタービン４１を回
転させると、それに応じてコンプレッサ４０も回転し、
エアフローメータ２２を通過した吸入空気がコンプレッ
サ４０により圧縮され、その密度の高い空気がサージタ
ンク２５及びインテークマニホルド２６を介して燃焼室
２９に送り込まれて出力を増大させる。

【００１４】このとき、過給圧が設定値以下の場合はア
クチュエータ４５は作動せず、ウェイストゲートバルブ
４３は閉じているため、排気ガスは全量タービン４１へ
流入する。しかし、エンジン高回転によって過給圧が上
昇し、設定値以上になると通路４６を介して入力される
所定値以上の空気圧によってアクチュエータ４５が作動
し、リンク機構４４を介してウェイストゲートバルブ４
３を図中、左方向へ移動させ、エキゾーストマニホルド
３８の吸入口を開放する。

【００１５】これにより、タービン４１に流入する排気
ガスの一部がバイパス通路４２を介してバイパスされる
ため、タービン４１の回転数が低下せしめられる。この
ようにして、過給圧が一定になるよう制御される。

【００１６】本実施例では、また各種のセンサ群が設け
られている。すなわち、エアクリーナ２１から取り出さ
れてエアフローメータ２２へ吸入される空気の温度を計
測する吸気温センサ４７，エンジンブロック３０を貫通
して一部がウォータジャケット内に突出するよう設けら
れ、エンジン冷却水温を検出する水温センサ４８，スロ
ットルバルブ２４のスロットル開度を検出するスロット
ルポジションセンサ４９，サージタンク２５に取り付け
られ、吸気管圧力を検出することによって前記コンプレ
ッサ４０及びタービン４１よりなるターボチャージャが
作動中か否かを検出する過給圧センサ５０，ディストリ
ビュータ３６のシャフトの回転に同期した回転数信号及
びクランク位置検出信号を夫々出力する回転角センサ
（図３に５１で示す）と気筒判別センサ（図３に５２で
示す）、更に排気管３９に一部が突出されて設けられ、
触媒装置５３に入力される前の排気ガス中の酸素濃度を
検出する酸素濃度検出センサ（Ｏ₂センサ）５４などが
設けられている。

【００１７】上記のコンプレッサ４０及びタービン４１
よりなるターボチャージャは前記過給機１６を構成して
おり、また過給圧センサ５０は前記作動検出手段１７を
構成している。マイクロコンピュータ２０は前記した算
出手段１３，判定手段１５及び禁止手段１８をソフトウ
ェア処理により実現する制御装置で、図３に示す如き公
知のハードウェア構成を有している。同図中、図２と同
一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図３
において、マイクロコンピュータ２０は中央処理装置
（ＣＰＵ）６０，処理プログラムを格納したリード・オ
ンリ・メモリ（ＲＯＭ）６１，作業領域として使用され
るランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）６２，エンジ
ン停止後もデータを保持するバックアップＲＡＭ６３，
マルチプレクサ付き入力インタフェース回路６４，Ａ／
Ｄコンバータ６６及び入出力インタフェース回路６５な
どから構成されており、それらはバス６７を介して接続
されている。

【００１８】入力インタフェース回路６４はエアフロー
メータ２２，吸気温センサ４７，水温センサ４８，スロ
ットルポジションセンサ４９，過給圧センサ５０及びＯ
₂センサ５４からの各出力信号が並列に入力され、これ
らに所定の信号処理を別々に施した後、順次切換えるこ
とにより時系列的に合成して、直列信号として単一のＡ
／Ｄコンバータ６６に入力してアナログ・ディジタル変
換させ、バス６７へ順次送出させる。

【００１９】入出力インタフェース回路６５はスロット
ルポジションセンサ４９，回転角センサ５１，気筒判別
センサ５２からの各出力信号が並列に入力され、これら
の信号に対して別々に所定の信号処理を行なった後、バ
ス６７を介してＣＰＵ６０へ入力する一方、バス６７か
ら入力された各信号を適宜信号処理した後燃料噴射弁３
０，イグナイタ３５へ選択的に送出してそれらを制御す
る。

【００２０】次に算出手段１３，判定手段１５及び禁止
手段１８を実現する大気圧補正値算出ルーチンについて
説明する。図４は本発明の要部をなす大気圧補正値ＫＰ
Ａ算出ルーチンの一実施例のフローチャートを示す。こ
の大気圧補正値ＫＰＡ算出ルーチンが所定周期で起動さ
れると、ＣＰＵ６０はまずスロットルポジションセンサ
４９の出力信号により検出したスロットル開度ＴＡが所
定値βより大であるか否か判定する（ステップ１０
１）。これは１回転当りの吸入空気量ＧＮが飽和する高
スロットル開度域でのみ大気圧補正値ＫＰＡを算出する
ことで、大気圧補正値ＫＰＡの信頼性を向上するためで
ある。

【００２１】続いて、前記過給圧センサ５０の出力信号
に基づいて、過給がオフであるか否か判定する（ステッ
プ１０２）。過給圧センサ５０の出力信号が所定値以下
のときはコンプレッサ４０及びタービン４１による過給
がオフであると判定し、実際の吸入空気量と後述の方法
で算出される基準吸入空気量とが密接な関連性があるも
のと判断して以下の大気圧補正値ＫＰＡの算出処理を実
行する。

【００２２】これに対して、過給圧センサ５０の出力信
号が所定値より大であるときは、過給がオン（過給機作
動中）であると判定し、後述の大気圧補正値ＫＰＡの算
出処理の実行を禁止する。過給機作動中は前述したよう
に吸入空気量が大気の空気密度との関連性がなくなり、
基準吸入空気量の算出が原理的に不可能となるからであ
る。

【００２３】ステップ１０２で過給オフと判定されたと
きは回転角センサ５１の出力信号により検出された機関
回転数ＮＥと、スロットルポジションセンサ４９の出力
信号により検出されたスロットル開度ＴＡとにより、予
めＲＯＭ６１に格納されている図５に示す如きマップを
参照して標準状態での吸入空気量（基準吸入空気量）Ｇ
ＮＴＡＢを算出する（ステップ１０３）。

【００２４】続いて、ステップ１０４へ進みエアフロー
メータ２２の出力信号に基づき実際の１回転当りの吸入
空気量（単位ｇ／ｒｅｖ）ＧＮＡＦＭの算出と、補正基
準吸入空気量ＧＮＴＡ’の算出とが行なわれる。

【００２５】ここで、上記の１回転当りの吸入空気量Ｇ
ＮＡＦＭは、エアフローメータ２２の出力信号ＶＧ（単
位Ｖ）から図６に示す如きマップを参照して空気量ＧＡ
（単位ｇ／ｓｅｃ）を求め、このＧＡと機関回転数ＮＥ
（単位ｒｐｍ）とに基づき次式のようになまし処理して
算出される。

【００２６】｛（ｎ−１）×ＧＮＡＦＭ_OLD’＋ＧＮＡＦＭ’｝／ｎ＝ＧＮＡＦＭ (1) ただし、ＧＮＡＦＭ’＝ＧＡ×６０／ＮＥ (2) またｎは３２又は６４などの整数、ＧＮＡＦＭ_OLD’は
前回のこのルーチン起動時のＧＮＡＦＭ’の値である。

【００２７】また、補正基準吸入空気量ＧＮＴＡ’は次
式により算出される。

【００２８】ＧＮＴＡ’＝ＧＮＴＡＢ×ＫＰＡ (3) ただし、上式中ＫＰＡは気圧／標準大気圧（７６０ｍｍ
Ｈｇ）を意味する大気圧補正値である。

【００２９】続いて、上記の１回転当りの吸入空気量Ｇ
ＮＡＦＭと補正基準吸入空気量ＧＮＴＡ’とを大小比較
し（ステップ１０５）、その比較結果に応じて大気圧補
正値ＫＰＡを更新する。すなわちＧＮＡＦＭ＞ＧＮＴ
Ａ’のときは降坂走行時に相当し、大気圧補正値ＫＰＡ
が小さい値であるのでＫＰＡに所定値αを加算して（ス
テップ１０６）このルーチンを終了する。他方、ＧＮＡ
ＦＭ≦ＧＮＴＡ’のときは登坂走行時等に相当し、大気
圧補正値ＫＰＡが反映される補正基準吸入空気量ＧＮＴ
Ａ’が大きい値となっているので、大気圧補正値ＫＰＡ
から所定値αを減算し（ステップ１０７）、このルーチ
ンを終了する。

【００３０】このように、本実施例によれば、補正基準
吸入空気量ＧＮＴＡ’と実際の１回転当りの吸入空気量
ＧＮＡＦＭとが等しくなるように、大気圧補正値ＫＰＡ
が更新される。

【００３１】このようにして得られた大気圧補正値ＫＰ
Ａは車両の高地判定値であり、例えば図７に示すフロー
チャートにより始動時の燃料噴射時間ＴＡＵＳＴ及びＧ
Ｎ最大ガード値ＧＮＭＡＸに反映される。同図に示すル
ーチンが起動されると、まず始動時であるか否かスター
タ信号により判定される（ステップ２０１）。始動時の
ときは水温センサ４８の出力信号に基づき検出された機
関冷却水温ＴＨＷに応じてマップを参照して始動時燃料
噴射時間のベースマップ値ＴＡＵＳＴＢを算出し、更に
このＴＡＵＳＴＢと機関回転数ＮＥとバッテリ電圧ＶＢ
とにより公知の所定の計算式で始動時燃料噴射時間ＴＳ
ＵＳＴを算出する（ステップ２０２）。

【００３２】続いて、前記した如くステップ１０６又は
１０７で更新された大気圧補正値ＫＰＡが読み込まれ
（ステップ２０３）、この大気圧補正値ＫＰＡと前記始
動時燃料噴射時間ＴＡＵＳＴとの乗算により始動時燃料
噴射時間ＴＡＵＳＴの補正値が得られる（ステップ２０
４）。すなわち、始動時はクランキング回転数が低く、
エアフローメータ２２の出力信号も安定していないので
燃料噴射時間は空気量及びエンジン回転数により算出せ
ずに始動時燃料噴射時間ＴＡＵＳＴを上記の如くマップ
に基づいてオープンループで計算しているが、高地では
空気密度が低く、平地と同じ始動時燃料噴射時間ＴＡＵ
ＳＴでは機関燃焼室２９への吸入混合気の空燃比がリッ
チとなり、始動性の悪化等をもたらすので、ステップ２
０４で大気圧補正値ＫＰＡをＴＡＵＳＴに反映させる。
これにより、高地でも空燃比が目標空燃比近傍となる始
動時燃料噴射時間ＴＡＵＳＴが得られる。

【００３３】一方、ステップ２０１で始動時でないと判
定されたときは、ステップ２０５に進み、前記（１）式
及び（２）式と同様にしてエアフローメータ２２の出力
信号ＶＧに基づき１回転当りの吸入空気量ＧＮＡＦＭが
計算される。続いて、前記した大気圧補正値ＫＰＡを読
み込み（ステップ２０６）、ＧＮ最大ガード値ＧＮＭＡ
Ｘに反映させる（ステップ２０７）。

【００３４】すなわち、ステップ２０７では最大ガード
のベースマップ値ＧＮＭＡＸＢを、機関回転数ＮＥでマ
ップを参照することにより算出し、更にそのベースマッ
プ値ＧＮＭＡＸＢに上記の大気圧補正値ＫＰＡを乗算す
る。ここで、エアフローメータ２２の検出吸入空気量は
エアクリーナ２１からの吸入空気量だけでなく、吸気工
程中のピストン運動によって生じる負圧波により吸気弁
２７より逆流してくる空気量もあり、エアフローメータ
２２の検出吸入空気量が実際の吸入空気量よりも大なる
値を示すことがある。

【００３５】しかし、機関回転数ＮＥに対応する吸入空
気量ＧＮの上限値は予めわかっているため、上記のベー
スマップ値ＧＮＭＡＸＢを機関回転数ＮＥに応じて算出
することにより、エアフローメータ２２の検出吸入空気
量の誤検出を補償しているわけであるが、高地では空気
密度が低く平地と同じ値では同じ吸入空気体積量でも吸
入空気重量が小さく、後述のステップ２１１で算出され
る燃料噴射時間ＴＡＵが必要とする値よりも大になり、
空燃比がリッチとなってしまう。そこで、ステップ２０
７で前記最大ガード値のベースマップ値ＧＮＭＡＸＢに
大気圧補正値ＫＰＡを反映させた最大ガード値ＧＮＭＡ
Ｘを計算するのである。

【００３６】続いて、ステップ２０８では上記の最大ガ
ード値ＧＮＭＡＸとステップ２０５で算出した実際の１
回転当りの吸入空気量ＧＮＡＦＭとを大小比較し、ＧＮ
ＡＦＭがＧＮＭＡＸより小さいときはそのＧＮＡＦＭを
ＧＮに代入し（ステップ２０９）、他方ＧＮＡＦＭがＧ
ＮＭＡＸ以上のときはＧＮＡＦＭの値が大き過ぎるので
最大ガード値ＧＮＭＡＸをＧＮに代入する（ステップ２
１０）。

【００３７】このようにして、１回転当りの吸入空気量
ＧＮＡＦＭは最大ガード値ＧＮＭＡＸでガード処理され
てＧＮとされた後、ステップ２１１で燃料の噴射時間Ｔ
ＡＵの計算に用いられる。すなわち、上記の１回転当り
の吸入空気量ＧＮから基本燃料噴射時間ＴＰを算出し、
この基本燃料噴射時間ＴＰをＯ₂センサ５４により検出
した排気ガス中の酸素濃度や各種増量値で補正して燃料
噴射時間ＴＡＵを算出する。

【００３８】始動時は前記ステップ２０４で算出された
始動時燃料噴射時間ＴＡＵＳＴが、また始動後は上記ス
テップ２１１で算出された燃料噴射時間ＴＡＵが図３に
示したマイクロコンピュータ２０の入出力インタフェー
ス回路６５内のダウンカウンタにセットされ（ステップ
２１２）、燃料噴射弁３０にこのセットされたＴＡＵＳ
Ｔ又はＴＡＵの時間、燃料噴射を開始させた後、このル
ーチンを終了する。

【００３９】このようにして、始動時は大気圧補正値Ｋ
ＰＡで補正された燃料噴射時間ＴＡＵＳＴの燃料噴射に
より空燃比が目標空燃比付近にオープンループ制御さ
れ、また始動後は大気圧補正値ＫＰＡで補正された燃料
噴射時間ＴＡＵの燃料噴射により空燃比が目標空燃比に
フィードバック制御される。

【００４０】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、例えば過給機としてスーパーチャージャ
を用いた内燃機関にも適用することができる。この場合
にはスーパーチャージャは所定の運転領域でのみスーパ
ーチャージャクラッチ信号によりオンとされるので、こ
の運転領域を示すスロットル開度と機関回転数とのマッ
プを参照して、過給のオン、オフの別を検出してもよ
い。

【００４１】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、常に実際
の吸入空気量と大気の空気密度とが関連性のある状態で
判定手段の高地判定結果を得ることができるため、過給
機を備えた内燃機関においても正確な高地判定ができる
等の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】図２中の一実施例のシステム構成図である。

【図３】図２中のマイクロコンピュータのハードウェア
構成図である。

【図４】本発明の要部の大気圧補正値算出ルーチンの一
実施例を示すフローチャートである。

【図５】図４中のＧＮＴＡＢ算出用マップを示す図であ
る。

【図６】図４中のＧＮＡＦＭ算出に用いるＧＡ算出用マ
ップを示す図である。

【図７】燃料噴射時間の概略計算ルーチンを示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１０内燃機関１１吸気通路１２，２４スロットルバルブ１３算出手段１４，２２エアフローメータ１５判定手段１６過給機１７作動検出手段１８禁止手段２０マイクロコンピュータ３０燃料噴射弁４０コンプレッサ４１タービン４３ウェイストゲートバルブ４９スロットルポジションセンサ５０過給圧センサ５１回転角センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】過給機付き内燃機関の吸気通路に設けら
れたスロットルバルブのスロットル開度と機関回転数と
から算出手段により基準吸入空気量を算出し、エアフロ
ーメータの出力信号に基づいて得た実際の吸入空気量と
上記基準吸入空気量とを判定手段により比較して高地判
定を行なう装置において、前記過給機が作動中か否か検出する作動検出手段と、該作動検出手段により該過給機が作動中と検出されたと
きに、前記判定手段による判定を禁止する禁止手段とを
有することを特徴とする車両の高地判定装置。