JPH07259630A - 吸気管圧力による吸入空気量算出装置 - Google Patents

吸気管圧力による吸入空気量算出装置

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JPH07259630A
JPH07259630A JP6051929A JP5192994A JPH07259630A JP H07259630 A JPH07259630 A JP H07259630A JP 6051929 A JP6051929 A JP 6051929A JP 5192994 A JP5192994 A JP 5192994A JP H07259630 A JPH07259630 A JP H07259630A
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JP
Japan
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intake air
intake
pipe pressure
purge
air amount
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JP6051929A
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English (en)
Inventor
Akira Hashizume
明 橋爪
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸気管圧力により正確に吸入空気量を算出す
ることができる吸気管圧力による吸入空気量算出装置を
提供する。 【構成】 内燃機関の回転数、吸気管圧力および吸入さ
れた単位空気量が機関の燃焼室内に流入する割合を推定
して得た燃焼室内充填効率を用いて、燃焼室内に流入す
る吸入空気量を算出する吸気管圧力による吸入空気量算
出装置100 において、充填効率の変動を補正するための
係数を推定して設定する補正係数設定手段104 を更に有
し、算出された吸入空気量にその設定された補正係数を
乗算することにより燃焼室内に流入する実吸入空気量を
算出することができるように構成される。また、吸気管
圧力から求めたパージ流量および実吸入空気量からパー
ジ率を設定するパージ率設定手段105 と、設定されたパ
ージ率に基づいてパージ流量制御弁を制御するパージ流
量制御手段106 とを更に備えるように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には内燃機関の
制御装置、中でも、吸気管圧力による吸入空気量算出装
置に関しており、具体的には、電子制御燃料噴射技術
(EFI)におけるD−Jetro方式に用いられる吸
気管圧力による吸入空気量算出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子制御燃料噴射技術(EFI)として
は、エアフローメータを用いて吸入空気流量を直接検出
し、基本燃料噴射量を吸入空気量/機関回転数の演算に
より求め、それを基にして機関の運転状態に応じて燃料
噴射量を制御するL−Jetro方式が広く用いられて
いるが、吸気マニホールド負圧を検出し、それに基づい
て燃料噴射量制御を実行するD−Jetro方式も用い
られる。
【0003】D−Jetro方式の場合は、基本燃料噴
射量は吸入空気圧−機関回転速度の2次元マップから決
定され、必要に応じて、吸入空気量が吸気管圧力を用い
て演算により求められる。すなわち、、吸入空気量QA
(l/sec)は、 QA=(NE/60)×(PM/760)×KTP ×(V/2) ×FEGR ここで、NEは機関回転数(rpm)、PMは吸気管圧力
(mmHg) 、Vは排気量(l) 、KTPはNE−PMマップ
(KTPマップ)から決定される吸気充填効率係数、F
EGRはEGR補正係数であり、EGRに基づく燃料噴
射時間TAUの減量係数である により算出される。
【0004】また、燃料タンク内等で発生する蒸発燃料
が大気へ放散されることを防止するために、蒸発燃料を
吸気系へ導入して燃焼処理すなわちパージ処理すること
が行われている。その場合、蒸発燃料のパージを行うと
空燃比にずれを生じることとなるので、その空燃比ずれ
を防止するために、一般に蒸発燃料のパージは空燃比の
フィードバック制御域において実行されるように制御さ
れている。
【0005】ところで、発生した蒸発燃料は可能な限り
早く燃焼処理してキャニスタに溜めないようにして、キ
ャニスタからのオーバーフローを防止する必要があり、
蒸発燃料のパージはその機会および時間を増やすように
するのみならず、その量についても吸入空気圧の高い時
に可能な限り大量に蒸発燃料を処理すること、すなわ
ち、大量パージ制御を実行することが望まれている。
【0006】この大量パージ制御においては、それによ
り空燃比制御が悪影響を受けないように、算出された吸
入空気量QAを用いて、吸入空気圧PMから求めたパー
ジ流量を除算することにより、 パージ率PGR(%)=パージ流量/QA を計算し、パージ流量制御弁すなわちパージバルブのデ
ューティ比を決定して、パージ処理による空燃比変動が
空燃比フィードバック制御の制御範囲内に確実に保たれ
るようにされる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この演
算による吸入空気量QAは、従来、排気温の上昇を抑え
るためのOT(Over Temperature Protection) 増量域の
判定や空燃比制御のためのO2 センサの活性判定等の比
較的精度を必要としない場合に用いられているのが実情
であり、大量パージ制御により空燃比の制御性を悪化さ
せないようにするために十分な高精度を有してはいな
い。
【0008】すなわち、上述した従来の吸入空気量QA
の演算式中の部分(PM/760)×KTP は、標準的な機関の燃
焼室内吸気充填効率(TP)すなわち体積効率を決定す
るものであるが、機関の機差、経時変化等を考慮するこ
となく、固定された値のKTPマップが用いられている
のが実情であり、その分吸入空気量QAの算出精度を低
下させることとなっている。例えば、経時変化によりバ
ルブクリアランス等が変化すると、体積効率が変化する
こととなり、その結果、吸気管負圧が同じでも吸入空気
量は相違することとなる。このように、従来の吸入空気
量QAの算出法では、空燃比制御の制御性を良好に保つ
程の高精度が得られず、パージ制御における空燃比荒れ
の一因となっている。
【0009】そこで、本発明は、内燃機関における吸気
管圧力により正確に吸入空気量を算出することができる
吸気管圧力による吸入空気量算出装置を提供することを
目的とする。より具体的には、本発明は、D−Jetr
o方式の燃料噴射制御システムを備えた内燃機関におい
て、パージ制御によっても空燃比荒れを生じさせること
がない程度に高精度の吸気管圧力による吸入空気量算出
装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】図1は本発明による吸気
管圧力による吸入空気量算出装置の概念的構成を示すブ
ロック図であり、本発明によれば、内燃機関の回転数1
01、吸気管圧力102および吸入された単位空気量が
機関の燃焼室内に流入する割合を推定して得た燃焼室内
充填効率103を用いて、燃焼室内に流入する吸入空気
量を算出する吸気管圧力による吸入空気量算出装置10
0において、充填効率の変動を補正するための係数を推
定して設定する補正係数設定手段104を更に有し、算
出された吸入空気量にその設定された補正係数を乗算す
ることにより燃焼室内に流入する実吸入空気量を算出す
ることができるように構成される。この場合、燃焼室内
充填効率は充填効率係数マップから推定して設定するこ
とができ、また、補正係数として空燃比学習制御におけ
る空燃比学習値を用いることができ、更に、運転条件を
吸気管圧力に基づく複数の領域に分けて設定することが
できる。
【0011】また、本発明による吸気管圧力による吸入
空気量算出装置100は、吸気管圧力から求めたパージ
流量および実吸入空気量からパージ率を設定するパージ
率設定手段105と、設定されたパージ率に基づいてパ
ージ流量制御弁を制御するパージ流量制御手段106と
を更に備えるように構成される。
【0012】
【作用】上記構成によれば、燃焼室内充填効率、例え
ば、充填効率係数KTPマップを用いて機関回転数およ
び吸気管圧力から吸入空気量を算出する場合に、実機に
おける機差や、例えばバルブクリアランス等の機関の燃
焼室内充填効率に影響を及ぼす因子の経時変化を考慮し
て補正係数を設定することができる。その補正係数を用
いて吸入空気量を算出することにより正しく実吸入空気
量を得ることができ、したがって、精度良く燃料噴射
量、パージ率を設定することができる。
【0013】補正係数としては空燃比学習制御における
空燃比学習値KGを用いることができ、簡便に設定する
ことが可能である。
【0014】
【実施例】図2は、本発明による吸気管圧力による吸入
空気量算出装置が適用される内燃機関の燃料噴射制御シ
ステムの一例の概略構成図である。図中、1は内燃機
関、10は燃料噴射、点火時期等を機関の運転状態に応
じて制御するための例えばマイクロコンピュータを用い
た制御装置であり、その他の構成要素としては主として
燃料噴射制御に関係するものが図示されている。
【0015】エアクリーナの下流側の吸気管2にはスロ
ットルバルブ15を介してサージタンクが設けられてお
り、スロットルバルブ15は図示されているアクセルペ
ダルにより操作され、そこには全閉状態でオンになるア
イドルスイッチ16が取り付けられ、また、サージタン
クに吸気圧を検出するための例えばダイヤフラム式の圧
力センサ3が取り付けられている。なお、図示してはい
ないが、スロットルバルブ15を迂回するようにアイド
リング回転数制御バルブを備えたバイバス通路が設けら
れている。
【0016】サージタンクは各気筒に分かれるインテー
クマニホールドおよび吸気ポートを介して内燃機関1の
燃焼室に連通しており、インテークマニホールド内に一
部が突出するように各気筒ごとの燃料噴射弁7が配設さ
れており、燃料タンク17からポンプPを介して供給さ
れる燃料が制御装置10により制御された量および時期
で各気筒に噴射される。
【0017】内燃機関1の燃焼室は排気ポートおよびエ
キゾーストマニホールドを介して排気管11に結合さ
れ、その下流に配設された触媒装置12に連通してい
る。触媒装置12の上流側および下流側には、空燃比制
御のための例えばダブルO2 センサシステムを構成する
ように、O2 センサ13および14が設けられている。
なお、ディストリビュータ4にはクランク角センサ5お
よび6、内燃機関1本体には冷却水温センサ8、そし
て、燃料タンク17の下部には燃料温度を検出するため
の燃料温センサ18がそれぞれ取り付けられており、他
のセンサとともに、それらの検出出力は制御装置10に
入力され、機関の運転状態に応じた各種制御が実行され
る。
【0018】蒸発燃料のパージ制御のために、燃料タン
ク17の上部にはベーパ通路19が設けられており、ベ
ーパ流量計20を介してキャニスタ21に連通されてい
る。燃料温センサ18とベーパ流量計20とにより測定
された結果は制御装置10に入力されて燃料の性状が検
出され、それに基づいて必要な既知の制御が行われる。
キャニスタ21に吸着された蒸発燃料はパージ通路22
を介してインテークマニホールドに吸入されるが、パー
ジ通路22の途中に設けられたパージバルブ23により
以下に述べる制御装置10の制御を受けてパージ流量が
制御される。
【0019】前述したように、吸入空気量QAを算出す
るための吸気充填効率係数KTPは機関の燃焼室内に吸
入空気量が流入する割合を示す係数であり、例えば、N
E−PMの二次元マップとして設定される。図3に例示
するように、標準的な吸気充填効率すなわち体積効率を
有する内燃機関について、所定領域に分けた機関回転数
NEの各境界値NE1 、NE2 、NE3 、・・・、NE
j および所定領域に分けた吸気管圧力PMの各境界値P
0 、PM1 、PM2 、・・・、PMi によるマトリク
スの交点の運転条件において、吸入された単位空気量が
燃焼室内に流入する割合をKTPjiとしてプロットした
ものである。そして、各運転領域内の機関運転条件にお
ける吸気充填効率係数KTPは、このKTPマップから
例えば補間により推定することができる。
【0020】しかしながら、前述したように、吸気充填
効率は、実機により様々に異なり、また、経時変化等に
よっても変化してくるので、そのような吸気充填効率係
数KTPの変動を例えば学習により補正し、常に正しい
吸入空気量QAが算出されるようにすることが必要とな
る。この学習により得られる補正係数すなわち学習係数
KGは、例えばインジェクタの目詰まり等を別要因と考
えれば、標準的な機関の吸気充填効率すなわち体積効率
についてKG=1.0となり、その変化比率、すなわ
ち、その標準的な機関の燃焼室に吸入される実吸入空気
量と実際の機関の実吸入空気量との比率は、純粋に体積
効率の変動が要因となり、理論的あるいは物理的に算出
可能なものであるということができる。
【0021】そこで、このような体積効率の変動は、実
際の空燃比変動に現れてくるものと考えられ、O2 セン
サを用いて検出した空燃比検出出力の積分値の偏差を0
とするような定数であるということができる。したがっ
て、これは、理論空燃比において、空燃比フィードバッ
ク補正量を1.0とする係数となり、いわゆる空燃比学
習制御における空燃比学習値が相当することとなる。
【0022】そこで、吸入空気量QA(l/sec)を、 QA=(NE/60)×(PM/760)×(KTP×KGi)×(V/2) ×FEGR ここで、NEは機関回転数(rpm)、PMは吸気管圧力
(mmHg) 、Vは排気量(l) 、KTPはNE−PMマップ
(KTPマップ)から決定される吸気充填効率係数、K
Gi は空燃比学習値であり、PMによって分けられた領
域に従ってKG0 〜KG7 の値を持ち、FEGRはEG
R補正係数であり、EGRに基づくTAU減量係数であ
る により算出することができる。なお、学習値KGi は、
全ての運転領域において決定することも可能であるが、
例えば、図4に示すように、吸気管圧力PMを複数、例
えば上記演算式におけるように8つ、の領域に分けて設
定し、このPM領域内の運転条件には同じ学習値を用い
るようにすれば、十分実用的である。
【0023】このようにして正しく算出された実吸入空
気量を用いて、吸気管圧力から算出された蒸発燃料のパ
ージ処理のためのパージ流量を除算することによってパ
ージ率を求め、そのパージ率を用いて、例えば図2にお
けるパージバルブ23を制御すれば、機関の空燃比制御
に悪影響を及ぼすことなく、最適かつ最大限のパージ制
御を実行することができる。
【0024】以上のように正確な吸入空気量QAの算出
が可能となることから、有効なパージ制御以外にも、例
えば、OT増量制御が有効に実施でき、燃費やドライバ
ビリティを向上し、触媒の耐久性をも向上させることが
でき、また、O2 センサの活性状態の判定も正確とな
り、O2 センサ自体の耐久性を高め、信頼性を向上させ
ることができる等、各種の利点が得られることとなる。
【0025】
【発明の効果】以上のように、本発明による吸気管圧力
による吸入空気量算出装置によれば、機関の燃焼室内充
填効率に影響を及ぼす因子の経時変化等を考慮した補正
係数を設定し、正しく吸入空気量を算出することがで
き、したがって、精度良く燃料噴射量やパージ率を推定
することができるので、機関の空燃比制御の制御性を向
上させ、ひいては、エミッションの向上をもたらすこと
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による吸気管圧力による吸入空気量算出
装置の概念的構成を示すブロック図である。
【図2】本発明による吸気管圧力による吸入空気量算出
装置が適用される内燃機関の燃料噴射制御システムの一
例の概略構成図である。
【図3】充填効率係数KTPマップの一例を示す表であ
る。
【図4】学習値KG設定の一例を示す表である。
【符号の説明】
1…内燃機関 2…吸気管 3…圧力センサ3 4…ディストリビュータ 5、6…クランク角センサ 7…燃料噴射弁 8…冷却水温センサ 10…制御装置 11…排気管 12…触媒装置 13、14…O2 センサ 15…スロットルバルブ 16…アイドルスイッチ 17…燃料タンク17 18…燃料温センサ 19…ベーパ通路19 20…ベーパ流量計 21…キャニスタ 22…パージ通路 23…パージバルブ 100…吸入空気量算出装置 104…補正係数設定手段 105…パージ率設定手段 106…パージ流量制御手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の回転数、吸気管圧力および吸
    入された単位空気量が該機関の燃焼室内に流入する割合
    を推定して得た燃焼室内充填効率を用いて、該燃焼室内
    に流入する吸入空気量を算出する吸気管圧力による吸入
    空気量算出装置において、 上記充填効率の変動を補正するための係数を推定して設
    定する補正係数設定手段を更に有し、上記算出された吸
    入空気量に該設定された補正係数を乗算することにより
    上記燃焼室内に流入する実吸入空気量を算出することを
    特徴とする吸気管圧力による吸入空気量算出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の吸気管圧力による吸入
    空気量算出装置であって、 吸気管圧力から求めたパージ流量および実吸入空気量か
    らパージ率を設定するパージ率設定手段と、 上記設定されたパージ率に基づいてパージ流量制御弁を
    制御するパージ流量制御手段とを更に備えた吸気管圧力
    による吸入空気量算出装置。
JP6051929A 1994-03-23 1994-03-23 吸気管圧力による吸入空気量算出装置 Pending JPH07259630A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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