JPH06288291A - 内燃機関の吸入空気量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 過渡時あるいは定常状態時に関わらず全運転
領域にわたって吸入空気量を高精度で検出する。 【構成】 エアフロメータで検出された吸入空気量Ｑに
基づく空気量ｍcaに関しその高周波成分をカットする作
業を行なうとともに、吸気管圧力センサで検出された吸
気圧力Ｐｍに基づく空気量ｍcpに関しその低周波成分を
カットする作業を行なう（ステップＳ１６０）。その
後、それら周波数域のフィルタリングがなされた単位空
気量ｍca，ｍcpを加算して、最終的な空気量ｍc を求め
る（ステップＳ１７０）。この最終空気量ｍc はエアフ
ロメータの検出信号から求められた定常状態時の周波数
域と吸気管圧力センサの検出信号から求められた過渡時
の周波数域といった精度の高い両周波数域を併せ持つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の吸入空気
量を高精度で検出する装置に関し、特に、エアフロメー
タと吸気管圧力センサとを備え、両者の出力信号から内
燃機関の吸入空気量を検出する内燃機関の吸入空気量検
出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車載用エンジンでは、吸入空気
量に対して燃料供給量を調節することによって空燃比の
制御がなされる。従って、吸入空気量の測定（検出）が
エンジン制御の基本となっている。こうした吸入空気量
の検出装置として、エアフロメータが知られている。エ
アフロメータは、吸入空気の脈動による影響を除外する
ために、通常、吸気系のスロットルバルブより上流のエ
アクリーナに近い位置に設けられている。このために、
吸入空気量はその過渡時において、気筒内に充填される
流量以外に、気筒から設置位置までの吸気管部分の内圧
を上げるための流量が必要となり、エアフロメータの検
出信号にはオーバシュートの現象が生じた。

【０００３】このオーバシュートの部分を除去するため
に、エアフロメータの出力信号中の高周波成分をカット
するローパスフィルタを設けたものが提案されている
（実開昭５４−１１１５１９号公報）。ローパスフィル
タを設けることにより、過渡時における誤検出を除去し
て検出精度を高めることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の技術では、定常状態時における吸入空気量を高精度
で検出することはできるが、過渡時においては、その検
出結果を除去あるいはなましているに過ぎず、その吸入
空気量変化を高精度で検出することができないといった
問題があった。

【０００５】一方、他の吸入空気量の検出装置として、
吸気系の気筒近くに設けられた吸気管圧力センサを用い
ることが知られている。しかし、これは過渡時の吸入空
気量変化を高い精度で示すが、吸入空気量の定常状態に
おける絶対量を高精度で示すものではないことが初めて
分かった。

【０００６】この発明の内燃機関の吸入空気量検出装置
は、こうした問題点に鑑みてなされたもので、エアフロ
メータと吸気管圧力センサの精度の悪い部分を低減し、
精度の良い部分を用いて吸入空気量を求めることによ
り、過渡時あるいは定常状態時に関わらず全運転領域に
わたって吸入空気量を高精度で検出することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
べく、前記課題を解決するための手段として、以下に示
す構成をとった。

【０００８】即ち、本発明の内燃機関の吸入空気量検出
装置は、図１に例示するように、エアフロメータＡＭと
吸気管圧力センサＰＳとを備え、両者ＡＭ，ＰＳの出力
信号から内燃機関ＥＧの吸入空気量を検出する内燃機関
の吸入空気量検出装置であって、前記エアフロメータＡ
Ｍの出力信号に基づき前記内燃機関ＥＧの気筒内への空
気量を推定する第１筒内空気量推定手段Ｍ１と、前記吸
気管圧力センサＰＳの出力信号に基づき前記内燃機関Ｅ
Ｇの気筒内への空気量を推定する第２筒内空気量推定手
段Ｍ２と、前記第１筒内空気量推定手段Ｍ１で推定され
た空気量の変動の高周波成分と、前記第２筒内空気量推
定手段Ｍ２で推定された空気量の変動の低周波成分とを
それぞれ低減しつつ、両空気量を加算することにより前
記内燃機関ＥＧの吸入空気量を定める吸入空気量決定手
段Ｍ３とを備えたことを、その要旨としている。

【０００９】

【作用】以上のように構成された本発明の内燃機関の吸
入空気量検出装置は、エアフロメータＡＭの出力信号に
基づき内燃機関ＥＧの気筒内への空気量を、第１筒内空
気量推定手段Ｍ１により推定し、吸気管圧力センサＰＳ
の出力信号に基づき内燃機関ＥＧの気筒内への空気量
を、第２筒内空気量推定手段Ｍ２により推定する。そし
て、第１筒内空気量推定手段Ｍ１で推定された空気量の
変動の高周波成分と、前記第２筒内空気量推定手段Ｍ２
で推定された空気量の変動の低周波成分とを、吸入空気
量決定手段Ｍ３によりそれぞれ低減しつつ、同じく吸入
空気量決定手段Ｍ３により、両空気量を加算して内燃機
関ＥＧの吸入空気量を定める。

【００１０】第１筒内空気量推定手段Ｍ１で推定される
空気量は内燃機関ＥＧの気筒内に充填される空気量であ
るが、エアフロメータＡＭの出力信号から求められてい
ることから、過渡時にオーバシュートとなる。しかし、
吸入空気量決定手段Ｍ３により、その吸入空気量の変動
の高周波成分が低減されていることから、過渡時におけ
るそのオーバシュート分は削減される。

【００１１】一方、第２筒内空気量推定手段Ｍ２で推定
される空気量は内燃機関ＥＧの気筒内に充填される空気
量であるが、吸気管圧力センサＰＳの出力信号から求め
られていることから、次の特徴をもつ。吸気管圧力セン
サＰＳは、通常、吸気系の気筒近くに設けられることも
あり、過渡時の吸入空気量変化を高い精度で示すが、吸
入空気量の定常状態時における絶対量を高精度で示すも
のではない。このため、第２筒内空気量推定手段Ｍ２で
推定される空気量は絶対量を高い精度で示すものではな
い。従って、吸入空気量決定手段Ｍ３により、その空気
量の変動の低周波成分を低減していることから、定常状
態時の絶対量を示す周波数域は削減される。

【００１２】その後、吸入空気量決定手段Ｍ３により、
前述した両者の吸入空気量は加算されて、エアフロメー
タＡＭの出力信号から求められた定常状態時の周波数域
と吸気管圧力センサＰＳの出力信号から求められた過渡
時の周波数域といった精度の高い両周波数域を主に併せ
持つ、精度の低い周波数域が低減された吸入空気量が求
まる。

【００１３】

【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。図２は、本発明の一実施例である吸入空気量制
御装置を搭載した自動車用エンジンおよびその周辺装置
を表す概略構成図である。

【００１４】同図に示すように、エンジン１の吸気管２
には、吸入空気の取り入れ口から、エアクリーナ３、ス
ロットルバルブ５、吸入空気の脈動を抑えるサージタン
ク６およびエンジン１に燃料を噴射する燃料噴射弁７が
設けられている。吸気管２を介して吸入される吸入空気
は、燃料噴射弁７から噴射される燃料と混合されて、エ
ンジン１の燃焼室１１内に吸入される。この燃料混合気
は、燃焼室１１内で点火プラグ１２によって火花点火さ
れ、エンジン１を駆動させる。燃焼室１１内で燃焼した
ガス（排気）は、排気管１５を介して触媒コンバータ１
６に導かれ、浄化された後、大気側に排出される。

【００１５】スロットルバルブ５は、燃焼室１１内に吸
入される吸入空気量を制限してエンジン１の出力を調節
するためのもので、図示しないアクセルペダルとリンク
している。点火プラグ１２には、ディストリビュータ２
１を介してイグナイタ２２からの高電圧が印加され、こ
の印加タイミングによって点火時期が決定される。ディ
ストリビュータ２１は、イグナイタ２２で発生した高電
圧を各気筒の点火プラグ１２に分配するためのもので、
このディストリビュータ２１には、１回転に２４発のパ
ルス信号を出力する回転速度センサ２３が設けられてい
る。

【００１６】さらに、エンジン１には、その運転状態を
検出するためのセンサとして、回転速度センサ２３のほ
か、スロットルバルブ５の開度を検出すると共にスロッ
トルバルブ５の全閉状態を検出するアイドルスイッチ５
０（図３）を内蔵したスロットルポジションセンサ５
１、吸気管２に配設されて吸入空気（吸気）の温度を検
出する吸気温センサ５２、吸気管２のエアクリーナ３に
近い位置に配設されて吸気の量を検出するエアフロメー
タ５３、サージタンク６に連通して設けられて吸気管２
内圧力を検出する吸気管圧力センサ５４、シリンダブロ
ックに配設されて冷却水温を検出する水温センサ５５、
排気管１５における触媒コンバータ１６の上流側に配設
されて排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ５６
および車両の速度を検出する車速センサ５７等が備えら
れている。これら各センサの検出信号は電子制御ユニッ
ト（以下、ＥＣＵと呼ぶ）７０に入力される。

【００１７】ＥＣＵ７０は、図３に示すように、マイク
ロコンピュータを中心とする論理演算回路として構成さ
れ、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従って
エンジン１を制御するための各種演算処理を実行するＣ
ＰＵ７０ａと、ＣＰＵ７０ａで各種演算処理を実行する
のに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納さ
れたＲＯＭ７０ｂと、同じくＣＰＵ７０ａで各種演算処
理を実行するのに必要な各種データが一時的に読み書き
されるＲＡＭ７０ｃと、電源オフ時においてもデータを
保持可能なバックアップＲＡＭ７０ｄと、上記各センサ
からの検出信号を入力するＡ／Ｄコンバータ７０ｅおよ
び入力処理回路７０ｆと、ＣＰＵ７０ａでの演算結果に
応じて燃料噴射弁７およびイグナイタ２２等に駆動信号
を出力する出力処理回路７０ｇ等を備えている。また、
ＥＣＵ７０は、バッテリ７１に接続された電源回路７０
ｈを備え、出力処理回路７０ｇからの高電圧の印加も可
能となっている。

【００１８】こうして構成されたＥＣＵ７０によって、
エンジン１の運転状態に応じて燃料噴射弁７およびイグ
ナイタ２２が駆動制御され、燃料噴射制御や点火時期制
御、あるいは空燃比制御等が行なわれる。なお、ＥＣＵ
７０によれば、前記燃料噴射制御や空燃比制御に備え
て、エンジン１の吸入空気量、ここでは１シリンダ内に
１ストロークで充填される単位空気量を高精度で算出す
る吸入空気量算出処理も行なわれる。

【００１９】次に、ＥＣＵ７０により実行される吸入空
気量算出処理について説明する。この吸入空気量算出処
理は、ＲＯＭ７０ｂに予め格納されたプログラムをＥＣ
Ｕ７０のＣＰＵ７０ａにより実行することにより実現さ
れるが、ここでは、処理の内容を図４に示すように、複
数の電子回路の組み合わせで置換して説明する。

【００２０】図４に示すように、まず、エアフロメータ
５３で検出される吸入空気量Ｑと、回転速度センサ２３
で検出されるエンジン回転速度Ｎｅとを入力信号とし
て、第１筒内空気量推定部９０により、エンジン１の１
シリンダ内に１ストロークで充填される空気量（単位空
気量）ｍcaを算出する。次いで、その空気量ｍcaを入力
信号として、ローパスフィルタ９１により、空気量ｍca
の変動の高周波成分をカットする。なお、この高周波成
分がカットされた空気量をｍca′とする。

【００２１】一方、吸気管圧力センサ５４で検出される
吸気圧力ｐｍ、スロットルポジションセンサ５１で検出
されるスロットルバルブ５の開度（スロットル開度）Ｔ
ｈおよび回転速度Ｎｅを入力信号として、第２筒内空気
量推定部９２により、エンジン１のシリンダ内に１スト
ロークで吸入される空気量ｍcpを算出する。次いで、そ
の空気量ｍcpを入力信号として、ハイパスフィルタ９３
により、空気量ｍcpの変動の低周波成分をカットする。
なお、この低周波成分がカットされた空気量をｍcp′と
する。次いで、前記高周波成分のカットされた空気量ｍ
ca′と低周波成分のカットされた空気量ｍcp′とを加算
（並列結合）して、最終空気量ｍc を算出する。

【００２２】前記ローパスフィルタ９１およびハイパス
フィルタ９３の特性がどのように決定されるかを次に説
明する。いま、ローパスフィルタ９１に入力される空気
量ｍcaとハイパスフィルタ９３に入力される空気量ｍcp
とが等しいとするならば、両フィルタ９１，９３の出力
信号ｍca′，ｍcp′の加算結果である最終空気量ｍcは
前記空気量ｍca（＝ｍcp）と等しくなるはずである。従
って、ローパスフィルタ９１の伝達特性を伝達関数Ｓで
示し、ハイパスフィルタ９３の伝達特性を伝達関数Ｔで
示すと、両伝達関数Ｓ，Ｔの関係は次式（１）となる。 Ｓ＋Ｔ ＝ １ … （１）

【００２３】伝達関数Ｓを簡単な１次系で示すと（連続
時間系）、 Ｓc ＝ ａc ／（ｓ＋ａc） … （２） となる。但し、ｓはラプラス演算子、ａc は定数であ
る。次いで、式（１）の関係より、伝達関数Ｔは、 Ｔc ＝ ｓ ／（ｓ＋ａc） … （３） となる。

【００２４】式（２），（３）より、ローパスフィルタ
９１およびハイパスフィルタ９３の伝達特性が定まる
が、本実施例では、ローパスフィルタ９１およびハイパ
スフィルタ９３の機能をＥＣＵ７０の処理により実現す
ることから、伝達関数Ｓ，Ｔは離散時間系として定める
必要がある。離散時間系として定めた伝達関数Ｓ，Ｔを
次式（４），（５）に示した。 Ｓd ＝ （１−ａd）／（ｚ−ａd） … （４） Ｔd ＝ （ｚ−１）／（ｚ−ａd） … （５） 但し、ｚは時間進み演算子、ａd は定数である。

【００２５】即ち、ローパスフィルタ９１の伝達特性を
式（４）で示される伝達関数Ｓd で定め、ハイパスフィ
ルタ９３の伝達特性を式（５）で示される伝達関数Ｔd
で定めることにより、ローパスフィルタ９１に入力され
る空気量ｍcaとハイパスフィルタ９３に入力される空気
量ｍcpとが等しい場合には、最終空気量ｍc として前記
空気量ｍca（＝ｍcp）と等しい信号が出力されることに
なる。このことは、最終空気量ｍc が両空気量ｍca，ｍ
cpのフィルタリング後の空気量ｍca′，ｍcp′の加算結
果であるにもかかわらず、その最終空気量ｍc は実際の
吸入空気量を不当に拡大して表すものではないことを示
している。

【００２６】式（４）で示した伝達関数Ｓから、ローパ
スフィルタ９１の入力ｍcaに対する出力ｍca′の関係は
次のようになる。即ち、式（４）から、 ｍca′＝｛（１−ａd）／（ｚ−ａd）｝・ｍca となり、変形して、 ｚ・ｍca′＝（１−ａd）・ｍca＋ａd・ｍca′ となる。従って、ローパスフィルタ９１の作用を示す離
散時間系の状態方程式は次式（６）となる。

【００２７】

【数１】

【００２８】一方、式（５）で示した伝達関数Ｔから、
ハイパスフィルタ９３の入力ｍcpに対する出力ｍcp′の
関係は次のようになる。即ち、式（５）から、 ｍcp′＝｛（ｚ−１）／（ｚ−ａd）｝・ｍcp となり、変形して、 ｚ・ｍcp′＝（ｚ−１）・ｍcp＋ａd・ｍcp′ となる。従って、ハイパスフィルタ９３の作用を示す離
散時間系の状態方程式は次式（７）となる。

【００２９】

【数２】

【００３０】従って、ＥＣＵ７０の処理により図４に示
した吸入空気量算出処理を実行するには、ローパスフィ
ルタ９１の機能を式（６）で示した入出力の関係に置き
換えて実現し、ハイパスフィルタ９３の機能を式（７）
で示した入出力の関係に置き換えて実現すればよい。以
下、ＥＣＵ７０のＣＰＵ７０ａにより実行され、図４に
示した吸入空気量算出処理を実現する吸入空気量算出処
理ルーチンについて図５のフローチャートに沿って説明
する。なお、この制御処理ルーチンは所定時間、例え
ば、４［msec］毎に実行される。

【００３１】ＣＰＵ７０ａは、処理が開始されると、図
５に示すように、まず、この実行が最初であるか否かの
判別を行ない（ステップＳ１００）、最初であると判別
されると、次の初期化処理（ステップＳ１１０ないしＳ
１３０）を行なう。まず、エアフロメータ５３で検出さ
れＡ／Ｄコンバータ７０ｅでＡ／Ｄ変換された吸入空気
量Ｑと、回転速度センサ２３で検出され入力処理回路７
０ｆを介して入力された回転速度Ｎｅと、吸気管圧力セ
ンサ５４で検出されＡ／Ｄコンバータ７０ｅでＡ／Ｄ変
換された吸気圧力Ｐｍと、スロットルポジションセンサ
５１で検出されＡ／Ｄコンバータ７０ｅでＡ／Ｄ変換さ
れたスロットル開度Ｔｈとを、ＲＡＭ７０ｃからそれぞ
れ読み込む処理を実行する（ステップＳ１１０）。

【００３２】次いで、エンジン１の１シリンダ内に１ス
トロークで充填される空気量（単位空気量）を、吸入空
気量Ｑから推定するものと、吸気圧力Ｐｍから推定する
ものとの２種類求める処理を行なう（ステップＳ１２
０）。詳しくは、ステップＳ１１０で読み込んだ吸入空
気量Ｑおよび回転速度Ｎｅを用いて、吸入空気量Ｑから
推定する空気量ｍcaを次式（８）に従って求める。 ｍca（０） ＝ Ｑ・３０／（ｎ・Ｎｅ） …（８） ここで、ｍcaには最新の値であるとして世代番号（０）
を付している。ｎはエンジン１のシリンダ数を示す

【００３３】さらに、スロットル開度Ｔｈから推定する
空気量ｍcpを、ステップＳ１１０で読み込んだ回転速度
Ｎｅ、吸気圧力Ｐｍおよびスロットル開度Ｔｈに基づい
て求める。詳しくは、回転速度Ｎｅ，吸気圧力Ｐｍおよ
びスロットル開度Ｔｈと単位吸入空気量ｍcpとの相関を
示すマップがＲＯＭ７０ｂに予め格納されており、ここ
では、ステップＳ１１０で読み込んだＮｅ、Ｐｍおよび
Ｔｈをそのマップに照らし合わせて空気量ｍcpを求め
る。なお、求めた空気量ｍcpには最新の値であるとして
世代番号（０）を付す。

【００３４】ここで、空気量ｍcpを求めるパラメータと
してスロットル開度Ｔｈを含めたのは、吸気先読みを可
能とすることを目的としている。吸気先読みにより、計
測時点から吸気行程終了までの時間経過を補償すること
ができ、より精度の高い空気量ｍcpとすることができ
る。なお、スロットル開度Ｔｈは空気量ｍcpを求めるパ
ラメータとして必ずしも必要なものではなく、単に回転
速度Ｎｅ，吸気圧力Ｐｍから求める構成としてもよい。

【００３５】続いて、ステップＳ１２０で求めた空気量
ｍca（０），ｍcp（０）を、一つ前の世代（−１）とし
てそれぞれ記憶するとともに、空気量ｍca（０），ｍcp
（０）を１世代前のフィルタリング後の空気量ｍca′
（−１），ｍcp′（−１）と近似してそれぞれ記憶する
（ステップＳ１３０）。

【００３６】ステップＳ１１０ないしＳ１３０の初期化
処理の実行を終えると、続いて、ステップＳ１１０と同
様にして、吸入空気量Ｑ，回転速度Ｎｅ，吸気圧力Ｐｍ
およびスロットル開度Ｔｈを、ＲＡＭ７０ｃからそれぞ
れ読み込み（ステップＳ１４０）、次いで、ステップＳ
１２０と同様にして、空気量ｍca（０），ｍcp（０）を
求める（ステップＳ１５０）。

【００３７】その後、これまでのステップで求めた空気
量ｍca（−１），ｍca′（−１）を用いて、前述した式
（６）に従う次式（９）から、新たなｍca′（０）を求
めると共に、これまでのステップで求めた空気量ｍcp
（−１），ｍcp（０），ｍcp′（−１）を用いて、前述
した式（７）に従う次式（１０）から、新たなｍca′
（０）を求める（ステップＳ１６０）。

【００３８】

【数３】

【００３９】続いて、空気量ｍca′（０），ｍcp′
（０）を加算して、最終空気量ｍc を算出する（ステッ
プＳ１７０）。その後、ステップＳ１６０で求めた空気
量ｍca′（０），ｍcp′（０）とステップＳ１５０で求
めた空気量ｍca（０），ｍcp（０）とを、一つ前の世代
（−１）としてそれぞれ記憶する（ステップＳ１８
０）。ステップＳ１８０の実行後、「リターン」に抜け
て本ルーチンの処理を一旦終了する。なお、ステップＳ
１００でこの実行が最初でないと判別された場合には、
ステップＳ１１０ないしＳ１３０の初期化処理の実行を
飛ばしてステップＳ１４０以降の処理を実行する。

【００４０】こうして、エンジン１の１シリンダ内に１
ストロークで充填される空気量（最終空気量）ｍc が求
められる。なお、この吸入空気量算出処理ルーチンにお
けるステップＳ１２０またはＳ１５０は図４における第
１筒内空気量推定部９０および第２筒内空気量推定部９
２に対応し、ステップＳ１６０は図４におけるローパス
フィルタ９１およびハイパスフィルタ９３に相当する。

【００４１】次に、ＥＣＵ７０のＣＰＵ７０ａにより実
行される燃料噴射制御処理ルーチンについて、図６に基
づいて説明する。なお、この制御処理ルーチンは、所定
クランク角、例えば、３６０゜ＣＡ毎に実行される。

【００４２】ＣＰＵ７０ａは、処理が開始されると、ま
ず、回転速度センサ２３で検出され入力処理回路７０ｆ
を介して入力された回転速度Ｎｅを、ＲＡＭ７０ｃから
読み込む（ステップＳ２００）。次いで、その回転速度
Ｎｅと最終空気量（エンジン１の１シリンダ内に１スト
ロークで充填される単位空気量）ｍc とに基づいて、基
本燃料噴射量ＴＰを算出する処理を実行する（ステップ
Ｓ２１０）。詳しくは、回転速度Ｎｅおよび最終空気量
ｍc と基本燃料噴射量ＴＰとの相関を示すマップがＲＯ
Ｍ７０ｂに予め格納されており、ここでは、前述した吸
入空気量算出処理ルーチンで算出された最終空気量ｍc
とステップＳ１１０で読み込んだＮｅとをそのマップに
照らし合わせて基本燃料噴射量ＴＰを求める。

【００４３】続いて、基本燃料噴射量ＴＰに、次式（１
１）に従うように各種補正係数を乗算および加算を行な
うことにより実燃料噴射量ＴＡＵを算出する（ステップ
Ｓ２２０）。 ＴＡＵ←ＴＰ・ＦＡＦ・ＦＷＬ・α＋β …（１１）

【００４４】ここで、ＦＡＦは空燃比補正係数であり、
酸素濃度センサ５６の出力信号が理論空燃比に相当する
基準レベルとなるようにフィードバック制御する処理ル
ーチンにより算出される。ＦＷＬは暖機増量補正係数で
あり、冷却水温ＴＨＷが６０℃以下の間は１．０以上の
値をとる。α，βは、その他の補正係数であり、例え
ば、吸気温補正，過渡時補正等に関する補正係数が該当
する。

【００４５】その後、その実燃料噴射量ＴＡＵに相当す
る燃料噴射時間を燃料噴射弁７の開弁時間を決定する図
示しないカウンタにセットする（ステップＳ２３０）。
この結果、そのカウンタにセットされた開弁時間だけ、
燃料噴射弁７が開弁駆動される。その後、「リターン」
に抜けて処理を一旦終了する。

【００４６】以上詳述したように、本実施例では、ステ
ップＳ１６０の処理により、エアフロメータ５３で検出
された吸入空気量Ｑに基づく単位空気量ｍcaに関しその
高周波成分をカットする作業を行なうとともに、吸気管
圧力センサ５４で検出された吸気圧力Ｐｍに基づく単位
空気量ｍcpに関しその低周波成分をカットする作業を行
なう。その後、ステップＳ１７０の処理により、それら
周波数域のフィルタリングがなされた単位空気量ｍca，
ｍcpを加算して、最終的な単位空気量ｍc を求めてい
る。

【００４７】エアフロメータ５３で検出される吸入空気
量Ｑは、過渡時にオーバーシュートとなるが、高周波成
分がカットされていることから、その過渡時におけるオ
ーバシュート分は除去され、定常状態時の絶対量を示す
周波数域だけが残る。また、吸気管圧力センサ５４で検
出される吸気圧力Ｐｍは、その低周波成分がカットされ
ていることから、定常状態時の絶対量を示す周波数域は
除去され、過渡時の変化分を示す周波数域だけが残る。
このため、両者が加算されて求められる最終空気量ｍc
は、両者の検出精度が低い周波数域を除去して、精度の
高い周波数域を併せ持つことから、本実施例では、過渡
時あるいは定常状態時に関わらず全運転領域にわたって
高い精度で吸入空気量を検出することができる。従っ
て、エンジン１の空燃比制御精度を向上することがで
き、この結果、エミッションの低減およびドライバビリ
ティの向上を図ることができる。

【００４８】さらに、従来、エアフロメータまたは吸気
管圧力センサに単独で課せられていた補償精度を大幅に
緩和することでできることから、比較的低い精度のエア
フロメータ，吸気管圧力センサの使用が可能となり、全
体としてコストの低下を図ることができる。

【００４９】特に本実施例では、周波数域のフィルタリ
ングの対象である両空気量ｍca，ｍcpが等しい場合に、
最終空気量ｍc が空気量ｍca（＝ｍcp）と等しくなるよ
うに、それらフィルタリングに関する状態方程式が定め
られていることから、最終空気量ｍc がフィルタリング
後の空気量ｍca′，ｍcp′の加算結果であるにもかかわ
らず、その最終空気量ｍc は実際の吸入空気量を不当に
拡大して示すものではない。このため、より一層高い精
度で吸入空気量を検出することができる。

【００５０】なお、本実施例では、ステップＳ１２０に
て、エアフロメータ５３の検出信号である吸入空気量Ｑ
から前記（８）式に従って空気量ｍcaを求めていたが、
これに換えて、シリンダ内以外の吸気容積による動的効
果を補償して、次式（１２）に示す動的補償器の方程式
から求める構成としてもよい。

【００５１】

【数４】

【００５２】また、前記実施例では、ローパスフィルタ
９１およびハイパスフィルタ９３を用いて吸入空気量Ｑ
の高周波成分と吸気圧力Ｐｍの低周波成分とをかなりの
効率でカットしていたが、これに換えて、その一部だけ
しかカットされないような構成で済ませてもよい。さら
に、ＥＣＵ７０で実行される吸入空気量算出処理ルーチ
ンに換えて、このルーチンの説明に用いた図４に示すデ
ィスクリートな電子回路の組み合わせそのもので構成し
てもよい。

【００５３】以上、本発明の実施例を上述してきたが、
本発明は、こうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲において種
々なる態様にて実施することができるのは勿論のことで
ある。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の内燃機関の
吸入空気量検出装置では、エアフロメータと吸気管圧力
センサの精度の悪い部分を低減し、精度の良い部分を用
いて吸入空気量を求めているので、過渡時あるいは定常
状態時に関わらず全運転領域にわたって吸入空気量を高
精度で検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関の吸入空気量検出装置を例示
するブロック図である。

【図２】本発明の一実施例である吸入空気量制御装置を
搭載した自動車用エンジンおよびその周辺装置を表す概
略構成図である。

【図３】ＥＣＵを中心とした制御系の電気的な構成を示
すブロック図である。

【図４】吸入空気量制御装置の構成を模式化したブロッ
ク図である。

【図５】ＥＣＵのＣＰＵにより実行される吸入空気量算
出処理ルーチンを示すフローチャートである。

【図６】同じくＣＰＵにより実行される燃料噴射制御処
理ルーチンを示すフローチャートである。

【符号の説明】

ＥＧ…内燃機関 ＡＭ…エアフロメータ ＰＳ…吸気管圧力センサ Ｍ１…第１筒内空気量推定手段 Ｍ２…第２筒内空気量推定手段 Ｍ３…吸入空気量決定手段 １…エンジン ２…吸気管 ３…エアクリーナ ５…スロットルバルブ ６…サージタンク ７…燃料噴射弁 １１…燃焼室 １５…排気管 １６…触媒コンバータ ２１…ディストリビュータ ２２…イグナイタ ２３…回転速度センサ ５１…スロットルポジションセンサ ５３…エアフロメータ ５４…吸気管圧力センサ ５６…酸素濃度センサ ７０…ＥＣＵ ７０ａ…ＣＰＵ ７０ｂ…ＲＯＭ ７０ｃ…ＲＡＭ ９０…第１筒内空気量推定部 ９１…ローパスフィルタ ９２…第２筒内空気量推定部 ９３…ハイパスフィルタ Ｎｅ…回転速度 Ｐｍ…吸気圧力 Ｑ…吸入空気量 ＴＡＵ…実燃料噴射量 ＴＰ…基本燃料噴射量 Ｔｈ…スロットル開度 Ｓ，Ｔ…伝達関数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エアフロメータと吸気管圧力センサとを
   備え、両者の出力信号から内燃機関の吸入空気量を検出
   する内燃機関の吸入空気量検出装置であって、 前記エアフロメータの出力信号に基づき前記内燃機関の
   気筒内への空気量を推定する第１筒内空気量推定手段
   と、 前記吸気管圧力センサの出力信号に基づき前記内燃機関
   の気筒内への空気量を推定する第２筒内空気量推定手段
   と、 前記第１筒内空気量推定手段で推定された空気量の変動
   の高周波成分と、前記第２筒内空気量推定手段で推定さ
   れた空気量の変動の低周波成分とをそれぞれ低減しつ
   つ、両空気量を加算することにより前記内燃機関の吸入
   空気量を定める吸入空気量決定手段とを備えた内燃機関
   の吸入空気量検出装置。