JPH0686843B2 - 内燃機関の空気量検出装置 - Google Patents

内燃機関の空気量検出装置

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JPH0686843B2
JPH0686843B2 JP17794986A JP17794986A JPH0686843B2 JP H0686843 B2 JPH0686843 B2 JP H0686843B2 JP 17794986 A JP17794986 A JP 17794986A JP 17794986 A JP17794986 A JP 17794986A JP H0686843 B2 JPH0686843 B2 JP H0686843B2
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初雄 永石
寛 三分一
正明 内田
博通 三輪
敏夫 高畑
保夫 清宮
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、内燃機関の空気量検出装置に関する。
(従来の技術) 燃料噴射式内燃機関にあっては機関に吸入される空気量
を的確に検出することが重要であり、その検出装置とし
ては空気量を熱線式等の流量センサにより直接的に検出
するものや、圧力センサにより測定される吸気管内圧力
と機関回転速度とから間接的に検出するものがある。ま
た、圧力センサのほかに絞り弁開度センサ等を設け、空
気量を絞り弁開度と吸気管内圧力または機関回転速度と
に基づいて検出するものがある(特公昭61−4981号公報
等参照)。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このように流量センサや圧力センサを用
いた検出装置では、吸気脈動による検出値の変動が大き
く、これをもとに制御される燃料噴射弁の噴射量が変動
するため、エンジンのトルク変動が大きくなってしま
う。
また、絞り弁開度及び回転速度から直接的に空気量を求
めるものにあっては、それぞれの検出値をパラメータと
して空気量を与える3次元テーブル(またはマップ)を
記憶回路上に形成しておく必要があるが、空気量は回転
速度毎にその変化特性が異なるので、前記テーブルを構
成する空気量データの総数は膨大なものとなり、またこ
のために実際に内燃機関へと適用する際のマッチングに
多大な工数を費やさなければならない。むろん、データ
数を減らせば前記テーブルの記憶容量やマッチング工数
の問題をある程度解消することが可能であるが、その場
合空気量値の分解能が低下することになるので、結果的
に空燃比制御の精度が低下してしまう。
さらに、この種の空気量検出装置では機関の気筒容積な
いし排気量によって空気量テーブルの内容が異なってく
るため、機種毎に空気量テーブルを用意する必要があ
り、即ち機種毎にマッチングを行わなければならない。
本発明は、こうした従来の問題点を解消することを目的
としている。
(問題点を解決するための手段) このために本発明では、第1図に示したように、機関回
転速度Nを検出する手段101と、絞り弁開度αを検出す
る手段102と、前記絞り弁開度αに基づいて機関吸気通
路の流路面積Aを演算する流路面積演算手段103と、こ
の流路面積Aを機関の回転速度Nと気筒容積Vとで除算
する除算手段104と、前記除算値A/(N・V)と回転速
度Nとをパラメータとして単位気筒容積当たりの吸入空
気量に相当する空気量率QHを割り付けたテーブルを検索
して空気量率QHを演算する空気量率演算手段105と、こ
の空気量率QHと気筒容積Vとに基づいて体積空気流量Qc
を演算する体積空気量演算手段106とを設ける。
(作用) 上記構成にあっては、体積空気流量Qcを基本的には絞り
弁開度αと機関回転速度Nとから決定するので、内燃機
関の吸気脈動に影響されない正確な流量検出ができる。
また上記構成にあっては、αとNとから直接的に空気量
を求めるのではなく、αから決定した吸気通路の流路面
積Aを、回転速度Nと気筒容積Vとで除したものをパラ
メータとして設定している。このことから、第1には比
較的変域の小さいAについて予め空気量率QHに対するN
の寄与分が反映しているので、QHを付与する3次元テー
ブルを形成する場合にその設定データ量は従来よりも少
なくて済み、従ってマッチング等に要する手間が軽減す
る。第2には、前記テーブルから求められる空気量率QH
は単位気筒容積当たりの空気量を意味しており、このQH
に適用機種の気筒容積を乗ずることにより当該機種にお
ける体積空気流量Qcが得られるので、機種毎に固有の空
気量テーブルを用意する必要がなく、従って機種毎のマ
ッチング工数が大幅に減少する。
(実施例) 次に、本発明の実施例につき添付図面に基づいて説明す
る。なお、本発明は基本的には定常的な運転状態での空
気流量の検出を前提としているが、実施例としてはこの
定常空気量を補正して最終的に過渡的運転状態において
も適切な空気流量が得られるようにしたものを示すこと
にする。
第2図において、10は電磁燃料噴射弁、11は機関吸気ポ
ートである。前記燃料噴射弁10は多気筒内燃機関の各吸
気ポート11毎に設置され、即ち気筒毎の燃料噴射を行う
マルチポイントインジェクション方式となっている。
12は吸気通路13の途中に介装された絞り弁14の開度αを
検出する絞り弁開度センサ、15は機関回転速度Nを検出
するクランク角センサで、これらの検出信号は機関冷却
水温を検出する水温センサ16、吸気空気の温度を検出す
る吸気温センサ(図示せず)、空燃比を検出する空燃比
センサ17等からの信号と共にコントロールユニット18に
入力される。さらに、機関の気筒容積Vも入力される
が、これは機種に応じて定まる定数であるので、予めコ
ントロールユニット18に付与されている。
また、19は絞り弁14を迂回するように形成されたバイパ
ス通路、20はこのバイパス通路19の開度を可変とするア
イドル制御弁である。
コントロールユニット18は、CPU、RAM、ROM、I/O装置等
からなるマイクロコンピュータで構成され、第1図に示
した各手段103〜106の全機能を有し、機関の吸入空気量
を検出すると共に、燃料噴射弁12を介しての燃料噴射量
制御をも行う。また、コントロールユニット18は、例え
ばアイドル運転時に所定の機関回転速度を保つようにア
イドル制御弁20を駆動制御する。
次に、コントロールユニット18内にて実行される内容を
第3図以下に示した流れ図等に基づいて説明する。
第3図は機関シリンダに流入する体積空気量Qcylcの計
算ルーチンを示すもので、Qcylcは前に述べたQcのシリ
ンダへの流量の位置づけをもつ。まずステップ301では
絞り弁開度センサ12の信号αからテーブル検索により絞
り弁14付近での吸気通路11の流路面積Aαが求められ
る。第5図にそのテーブル内容を表す特性線図を示す
が、一般にAαは絞り弁開度αに応じて幾何学的に決ま
る。
ステップ302では、アイドル制御弁20に指令する駆動制
御信号(デューティ信号)ISCDからテーブル検索により
バイパス通路19の流路面積Abが求められる。第6図にそ
のテーブル内容を表す特性線図を示すが、アイドル制御
弁20はデューティ値が大きくなるほど開度が増大し、こ
れに応じて流路面積Abも大きくなる。
そして、ステップ303にて上記AαとAbとの和から総流
路面積Aが算出される。
次に、ステップ304では上記総流路面積Aに対する定常
での空気流量QHを求めるが、この場合QHはクランク角セ
ンサ15からの回転速度Nと、AをNと機関の気筒容積V
との積で除した値A/(N・V)とをパラメータとして予
め割り付けた3次元テーブルから求められる。第7図に
この3次元テーブルの内容例を示すが、この場合総流路
面積Aに回転速度Nが反映しているため、A(または
α)とNとから直接的に空気流量を求める場合に比較し
て、同一の分解能を確保するために記憶装置上に用意す
べきデータの量はより少なくなる。また、このテーブル
では検索上のパラメータとしてA/Nの値をさらに気筒容
積Vで除したものを用いる関係から、テーブルに記憶さ
れる空気量率QHは単位気筒容積当たりの空気量を意味し
ており、従って機種を問わず共通のテーブルとして使用
可能である。
ステップ305では、絞り弁10付近を通過した空気がシリ
ンダに流入するまでの遅れを考慮し遅れ係数K2(K2
1)が、と回転速度Nと気筒容積Vとの積であるN・V
と総流路面積Aとをパラメータとする3次元テーブルか
らの検索により求められる。第8図にそのテーブル内容
を現す特性線図を示す。なお、遅れ係数K2は総流路面積
Aにほぼ相関して変化する。
そして、ステップ306にて上記QHとK2とからシリンダへ
の単位気筒容積当たりの吸入空気量率Qcylが求められ
る。即ち、この場合Qcyl=Qcyl0+K2(QH−Qcyl0)であ
る。ただし、Qcyl0はQcylの前回算出値であり、定常状
態ではQcyl0=QHである。
上記演算により求められたQcylは上述の通り単位気筒容
積当たりの空気流量であり、最終的にはステップ2307に
て排気量Vを乗じることにより、その排気量の機種に対
応した体積空気流量Qcylが算出される。則ち、Qcylc=Q
cyl・Vである。
このようにして、体積空気流量Qcylcを求めたのち、第
4図に示したルーチンにより燃料噴射量Tiが決定され
る。このルーチンでは、まずステップ401において、Tp
=Ka・Qcylc・KTa・KPaの演算式に基づいて基本燃料噴
射量Tpが求められる。ただし、前記演算式においてKaは
定数、KTaは吸気温補正係数、KPaは大気圧補正係数であ
る。次に、ステップ402にてTi=Tp・COEF・LAMBDA+Ts
の演算式に基づいて燃料噴射量Tiが算出される。ただ
し、前記演算式においてCOEFは各種補正係数の総和、LA
MBDAは空燃比センサ17からの信号に基づいて定められた
空燃比フィードバック補正係数、Tsは電磁燃料噴射弁12
の無効パルス幅の補償分であり、何れも従来から用いら
れてきたものと同様のものである。
なお、上記の各ルーチンは機関回転に同期して周期的に
実行される。
このように、絞り弁開度α(及びバイパス通路19の開
度)とエンジン回転速度Nとをもとに空気流量Qcylcを
演算するので、熱線式の流量センサや圧力センサを用い
たときのように吸気脈動による影響を受けることなく、
内燃機関の正確な吸入空気量を検出することができる。
一方、絞り弁開度と機関回転速度Nから求めた空気量率
QHは、定常状態以外では空気流れの送れ等に原因してシ
リンダ流入部分での空気量率Qcylとは必ずしも一致しな
いが、空気流れの遅れは絞り弁開度αと回転速度Nとに
対応することから、この実施例のようにαとNとに基づ
く遅れ係数K2により、空気量率QH及びQcylに補正を加え
ることで、加速等の過渡等における体積空気流量Qcylc
が的確に求められる。
従って、このようにして検出した体積空気流量Qcylcに
基づいて燃料噴射量を演算することにより、加速時や減
速時にも燃料噴射弁12からの燃料噴射量Tiが過剰となっ
たり、あるいは不足したりすることがなく、吸入空気流
量に応じた燃料噴射制御が可能となり、これにより定常
時と同様に加速時や減速時にも適正空燃比を保つことが
できるので運転状態が頻繁に変化する自動車用機関にお
いてもその運転性能を著しく改善することができるので
ある。なお、体積空気流量Qcylc又はQcylの点火時期を
制御してもよく、このようにすれば加減速時において、
従来と比べ最適点火時期が得られる。
次に、単位気筒容積当たりの定常での空気量率QHを求め
るための演算処理に関する他の実施例を第9図に示す。
これは、A/(N・V)をそのまま使用するのではなく、
まずステップ901〜902にて、A/(N・V)に対してリニ
アライズした信号QH0をテーブル検索し、次にステップ9
03にて補正係数KFLATをテーブル検索して、これらを次
のステップ904にて乗じることによりQHを求めるように
したものである。
上記QH0並びにKFLATのそれぞれのテーブル内容は第10図
Aと第11図Aとに例示した通りであり、QH0にていては
機関の気筒容積にかかわらず全く同一のテーブルとな
る。仮に、機種毎にその気筒容積の大小に応じた吸気特
性上の相異がある場合でも、図示した通りKFLATについ
てのテーブルが若干異なってくるのみであるので、その
修正は比較的容量である。なお、空気量の演算パラメー
タとしてA/(N・V)ではなしにA/N値を使用した場合
のQH0とKFLATのテーブル内容をそれぞれ第10図Bと第11
図Bとに示すが、この場合図時の通り気筒容積の大小に
応じて大幅に異なる特性を付与しなければならないの
で、機種毎のマッチング作業が必要になる。
一方、QHのデータは制御精度上2バイト程度のデータ長
が必要であるが、第1の実施例ではこれを3次元テーブ
ル(第7図参照)で付与するのに対して、この実施例で
はQHに対する基本値としてのQH0を2次元テーブルで付
与し、さらにその補正係数KFLATは、これを3次元テー
ブルではあるが、1バイトデータとして付与すれば充分
であるので、この実施例による場合は全体として処理が
単純化し、演算速度がより向上する。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、空気流量を絞り弁開度と
機関回転速度とから求めるようにしたので、内燃機関の
吸気脈動に影響されない正確な空気流量が得られ、さら
に、絞り弁開度で代表される吸気通路の流路面積を機関
回転速度及び機関気筒容積で除したものと機関回転速度
とをパラメータとして気筒あたりの空気流量を割り付け
たテーブルから空気流量を求めるようにしたので、比較
的少ないデータ処理量で精度の高い空気流量値が得ら
れ、従って制御系の記憶容量を節約し、あるいは個々の
機関機種へのマッチング工数を低減できる。
また、本発明によれば互いに異なる機関機種毎に固有の
データを用意する必要が無くなり、従って空気量検出装
置の適用機種毎のマッチング作業を大幅に軽減すること
ができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成図である。第2図は本発明の一実
施例の機械的構成図、第3図と第4図はそれぞれ前記実
施例の演算処理の内容を示す流れ図、第5図〜第8図は
前記演算処理の過程で使用されるテーブルの内容を表す
特性線図である。第9図は本発明の他の実施例の演算処
理の内容を示す流れ図、第10図Aと第11図Aは前記演算
処理の過程で使用されるテーブルの内容を表す特性線図
である。第10図Bと第11図Bは、それぞれ空気量演算の
ためのパラメータとして気筒容積を採用しなかった場合
の第10図A、第11図Aに相当する特性線図である。 101……機関回転速度検出手段、102……絞り弁開度α検
出手段、103……流路面積演算手段、104……除算手段、
105……空気量率演算手段、106……体積空気量演算手
段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三輪 博通 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 高畑 敏夫 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 清宮 保夫 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭53−40131(JP,A) 特公 昭52−6414(JP,B2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機関回転速度を検出する手段と、絞り弁開
    度を検出する手段と、前記絞り弁開度に基づいて機関吸
    気通路の流路面積を演算する流路面積演算手段と、この
    流路面積を機関の回転速度と気筒容積とで除算する除算
    手段と、前記除算値と回転速度とをパラメータとして単
    位気筒容積当たりの吸入空気量に相当する空気量率を割
    り付けたテーブルを検索して空気量率を演算する空気量
    率演算手段と、この空気量率と気筒容積とに基づいて体
    積空気流量を演算する体積空気量演算手段とを有するこ
    とを特徴とする内燃機関の空気量検出装置。
JP17794986A 1986-07-03 1986-07-29 内燃機関の空気量検出装置 Expired - Lifetime JPH0686843B2 (ja)

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US07/068,942 US4873641A (en) 1986-07-03 1987-07-01 Induction volume sensing arrangement for an internal combustion engine or the like
DE3721911A DE3721911C2 (de) 1986-07-03 1987-07-02 Ansaugvolumenfühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine

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