JPS62161017A

JPS62161017A - 内燃機関の空気流量測定装置

Info

Publication number: JPS62161017A
Application number: JP61239407A
Authority: JP
Inventors: ダニエル　エフ．カバシン
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1985-10-11
Filing date: 1986-10-09
Publication date: 1987-07-17
Also published as: AU563443B2; AU6208386A; EP0219967A1; US4664090A

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】本発明は内燃機関の空気流量測定装置に関する。

内燃機関に流入する空気の流量を測定する装置は種々提
案されている。あるカテゴリの装置では、空気流量検知
要素、たとえば、空気流内に設置してあって空気流量を
検出する常温風速計を必要とする。別のカテゴリの装置
では、マニホルド絶対圧力や機関速度、絞り弁角度のよ
うな種々の機関動作パラメータの測定値から機関空気流
量を決定する。

後者のカテゴリには公知の速度・密度式および絞り角度
・圧力式の空気流量測定方法が含まれる。速度・密度式
の方法は、内燃機関の吸気マニホルド内の圧力および機
関速度に基づいて空気流量を測定する。絞り角度・圧力
式の空気流量測定方法は、可変オリフィスを構成する絞
りボデー内の絞り弁の角度および内燃機関の吸気マニホ
ルド内のマニホルド絶対圧力対大気圧力の比に基づいて
いる。

米国特許第４，４４６，５２３号に記載されているよう
な、絞り角度・圧力式の方法に基づいた空気流量測定は
、一般的に自動車で使用されているように吸気マニホル
ドヘ再循環させられた排ガスの影響を受けない空気流量
の測定値を得ることができるという利点がある。

しかしながら、マニホルド絶対圧力対大気圧力の比が約
０．９の値を超えたとき、この形態の測定値の精度は落
ちる。マニホルド絶対圧力値は絞り弁がかなり広く開い
ているときに全機関速度範囲の狭い範囲で変化し、一般
にマニホルド絶対圧力センサはこのかなり開いた絞り動
作での圧力低下を識別する適切な動的範囲すなわち分解
能を持たない。さらに、アイドル空気制御装置が絞り弁
まわりのバイパスした空気を可変制御することによって
内燃機関のアイドル速度を制御するのに使用される場合
、絞り角・圧力式方法を使用しての空気流量測定値はバ
イパスしたアイドル空気を考慮しなければならず、シス
テム・ソフトウェアが大きくなり、構成の複雑さが増す
ことになる。

一方、速度・密度式方法、たとえば、米国特許第４，１
５５，３３２号に記載されているような方法を使用して
の空気流量測定値はアイドル速度制御中に絞り弁まわり
をバイパスされるアイドル空気による影響を受けないし
、その精度もマニホルド絶対圧力対大気圧力の比が高く
てもそれの影響を受けない。しかしながら、この方法は
吸気マニホルドに再循環させられる排ガスの影響は受け
る。

本発明によれば、吸気マニホルドと、絞り弁を設けた吸
気通路を包含する絞りボデーを有する内燃機関であり、
絞り弁が吸気通路に対する角度を変えて大気から吸い込
んだ空気の流量を調節するようになつ工いる内燃機関へ
の空気流量を測定する装置は、絞り弁の角度を測定する
手段と、吸気マニホルド内のマニホルド絶対圧力Ｐを測
定する手段と、機関速度を測定する手段と、大気圧力Ｂ
を測定する手段と、絞り弁の角度がそのアイドル位置の
状態を表わす較正定数に２よりも小さいときに作動する
か、あるいは、吸気マニホルド内のマニホルド絶対圧力
Ｐが大気圧力Ｂにほぼ等しい状態を表わす所定の定数に
１よりも圧力比ｐ　／　Ｂが大きいときに作ｍして機関
速度およびマニホルド絶対圧力Ｐの値から内燃機関に流
入する空気の流量を決定する第１の空気流量測定手段と
、絞り弁の角度が較正定数に２より大きく、圧力比Ｐ　
／　Ｂが所定定数Ｋ１よりも小さいときに作動して絞り
弁角度およびマニホルド絶対圧力Ｐの値から内燃機関に
流入する空気の流量を決定する第２の空気流量測定手段
とを包含し、第１、第２の空気流量測定手段が内燃機関
の全作動範囲にわたって空気流量を正確に測定するよう
になっている。

本発明は上記機関動作範囲において、空気流量測定にと
って最も良い方法を選択的に使用することによって速度
密度式方法と絞り負圧力式方法のそれぞれの利点を利用
する、内燃機関に流入する空気流量を測定する改良方法
を提供する。これによれば、排ガス再循環が可能なとき
には絞り角・圧力式方法により生気流量を簡単かつより
精密に測定し、絞り弁がほとんど開いておらず、排ガス
が吸気マニホルドに再循環させられていないアイドル条
件下では速度・密度式方法によって空気流量を測定する
。

以下、本発明を好ましい実施例について添付図面を参照
しながら説明する。

第１図を参照して、内燃機関１０はエアクリーナ１１、
絞りボデー１２、吸気マニホルド１３を包含する吸気装
置と、排気マニホルド１４および排気管１５を包含する
排気装置とを有する。第２図でわかるように、絞りボデ
ー１２は主壁気流のための吸気通路１６を構成しており
、その中に運転者制御の絞り弁１７が設けである。絞り
ボデー１２は絞り弁１７をバイパスするアイドル空気用
バイパス通路１８も有する。バイパス通路１８はアイド
ル空気制御弁１９を包含し、このアイドル空気制御弁は
ソレノイド２０によって位置決めされて絞り弁１７まわ
りをバイパスするアイドル空気の盆を制御し、内燃機関
１ｏのアイドル速度を制御する。燃料噴射装置が代表的
に噴射器２１で示してあり、これは吸気通路１６に制御
量の液体燃料を噴射するように設置しである。燃料の噴
射量は吸気通路１６およびバイパス通路１８を通って内
燃機関１０に流入する全測定空気流量ならびに内燃機関
に供給される燃焼混合物の所望空気・燃料比に基づく。

第１図を再び参照して、空気流量測定装置はディジタル
争コンピュータ装置を包含し、これは中央処理ユニット
（ＣＰＵ）２２と、固定記憶装置（ＲＯＭ）２３と、ラ
ンダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２４と、入出力装置（
１１０）２５とを有する。これらの装置は普通のもので
あり、全体的に母線２６で示す母線その他の配線と普通
の要領で接続している。入出力装置２５の入力は、機関
速度と共に変化する周波数を有するパルス信号を発生す
る機関駆動式ディストリビュータ２７によって与えられ
る機関速度（ＲＰＭ）信号と、図示しないが絞りボデー
１２内に設けられたマニホルド絶から与えられるマニホ
ルド絶対圧力ＣＰ）信号と、絞り位置センサ（ＴＰＳ）
信号と、大気圧力を監視している圧力センサからの大気
圧力（Ｂ）信号とを包含する。したがって、入出力装置
２５は絞り弁１７の角度、マニホルド絶対圧力Ｐ、機関
速度信号および大気圧力Ｂを測定する手段として作用す
る。ソレノイド２０にはデユーティサイクル変調アイド
ル空気駆動信号が与えられて、検知した機関速度に従っ
てアイドル空気制御弁１９を位置決めし、絞り弁１７ま
わりをバイパスする空気を制御し、絞り弁１７が閉じて
いるかぎり所定のアイドル速度を維持する。調時噴射器
駆動信号が所望の空気・燃料比を与えるように計算され
た持続時間を有する噴射器２１に与えられる。

第２図でわかるように、内燃機関１０は排ガス再循環（
ＥＧＲ）装置を包含し、これは再循環弁２Ｂを包含し、
この再循環弁は普通の背Ｒ４’：の１１のでムリ　跡り
血１７清二７ノばｌ位置からオフアイドル位置に動（と
きに絞り弁１７が横切る、絞りボデー１２に設けた開口
２９を通して得る真空信号入力を持つ。ＥＧＲ弁２８は
排気マニホルド１４に空気的に接続してあり、真空信号
が開口２９を通して与えられると同時に絞り弁１７がオ
フアイドル位置にあって開口２９をマニホルド真空にさ
らしているときに、絞りボデー１２にある開口３０を経
て吸気マニホルド１３に排ガスを再循環させる。絞り弁
１７が閉じるかあるいは広く開いた位置に近づくと、開
口２９を通しての真空信号が零になって排ガス再循環を
停止させ、マニホルド絶対圧力Ｐを大気圧力Ｂにほぼ等
しい値にする。

内燃機関１０に流入する燃料を正確に計量すべ（、本発
明は先に述べた２つの空気計−量概念を使用する。先に
指摘したように、速度・密度概念では、絞り弁１７の下
流における吸気マニホルド１３内のマニホルド絶対圧力
Ｐおよび機関速度に基づいて内燃機関１ｏに流入する空
気流量を測定する。また、先に説明したように、この空
気流量測定方法は再循環弁２８によって再循環させられ
る排ガスの影響を受ける。これはマニホルド絶対圧力Ｐ
が、一部再循環させられる排ガスに依存しているからで
ある。しかしながら、速度・密度式方法で測定された空
気流量は吸気通路１６もバイパス通路１８も通る空気を
測定するので、内燃機関１０のフィトリング中にバイパ
ス通路１８およびアイドル空気制御弁１９を通って絞り
弁１７まわりをバイパスするアイドル空気の影響は受け
ない。

このことかられかるように、内燃機関１０に流入する空
気流量を測定する速度−密度式方法は、排ガスが吸気マ
ニホルド１３に再循環させられていない期間には最も有
利である。

この期間は絞り弁１７が閉ざされているときと絞り弁１
７がかなり広く開いているときに存在する。

また、先に説明したように、全気流量を測定する絞り角
・圧力式方法は吸気通路１６内に可変オリフィスを構成
する絞り弁１７の角度と、絞り弁１７の下流における吸
気マニホルド１３内のマニホルド絶対圧力Ｐと大気圧力
Ｂとの圧力比Ｐ　／　Ｂを使用する。この空気流量測定
方法は吸気マニホルド１３に再循環させられる排ガスの
影響は受けないが、内燃機関１０のアイドル速度制御中
に絞り弁１７まわりをバイパスするアイドル空気の影響
は受ける。これはアイドル空気制御弁１９によって定め
られる可変オリフィスが不明だからである。さらに、絞
り角・圧力式空気流量測定方法を使用した場合、絞り弁
１７がかなり広く開いているときに細度が落ちる。これ
は、たとえば、マニホルド絶対圧力センサの限られた動
的範囲によるなどで所定値を超える臨界ｐ　／　ｓ圧力
比によって示される。このことかられかるように、この
空気流量測定力法は絞り弁１７のオフアイドル期間中（
アイドル四侑朱制御＃ＩＱ　　六−字仝πし５　ド、Ａ
　六）閣　（六）１．で既知のオリフィス面積を与える
ように位置している可能性がある〕および絞り弁の位置
が臨界ｐ　／　Ｂ圧力比を与える位置より大きいときに
最も有利であって最も正確な全気流量測定値を与える。

この絞り角・圧力式全気流量測定方法は米国特許矛４，
４４６，５２３号により詳しく説明されている。

内燃機関１０へ流入する空気の流量を測定する上記２種
類の方法を選択的に利用することによって、全機関作動
範囲にわたって内燃機関に流入する空気の流量を精密に
測定することができ、内燃機関１０に供給される燃焼混
合物の空気・燃料比の優れた制御を行なうことができる
。

牙３図を参照すれば、ここには、本発明の原理に従って
内燃機関１０へ流入する空気の流量を測定するための牙
１図のディジタル・コンピュータ装置の、動作を説明す
るフローチャートが示しである。中央処理ユニット２２
の実行するコンピュータ・プログラム・ループのこのフ
ローチャートは所定の間隔、たとえば、１２．５ミリ秒
で周期的に反復され、内燃機関１０へ流入する空気の流
量を連続的に測定する。

コンピュータ・プログラムはルーチンから始まって出発
点３３で空気流量を決定し、ステップ３４に移る。ここ
で、入出力装置２５への種々の入力が読み取られ、ラン
ダムアクセスメモリ２４内の固定記憶装置で示す記憶場
所に格納される。その後、コンピュータ・プログラムは
決定点３５に進み、ここにおいて、マニホルド絶対圧力
Ｐと大気圧力Ｂの値の圧力比ｐ　／　ｎが所定の定数に
、（たとえば、０．８５）と比較される。

この圧力比が所定定数に１を超えた場合には、コンピュ
ータ・プログラムはステップ３６に進み、機関速度およ
びマニホルド絶対圧力の測定値から速度・密度式方法に
よって空気流量が決定される。しかしながら、決定点３
５のところで決定した圧力比ｐ　／　Ｂか所定定数Ｋ１
よりも小さいときには、コンピュータ・プログラムは決
定点３７に進み、ここにおいて、絞り弁１７の角度が較
正定数に２と比較される。較正定数に２は、アイドル位
置で開口２９を大気圧力にさらす絞り弁１７の角度を表
わしており、このとき、アイドル空気制御弁１９の位置
を種々に調節することによってアイドル速度が制御され
る。

絞り弁の角度が較正定数に２より小さい場合には、コン
ピュータ・プログラムはステップ３６に進み、ここで、
空気流量が速度・密度式方法によって決定される。しか
しながら、決定点３Ｔで絞り弁角度が較正定数に２より
も大きく、開口２９をマニホルド絶対圧力にさらし、排
ガス再循環が可能であると決定された場合には、コンピ
ュータ・プログラムはステップ３８に進み、ここで、ソ
レノイド２０に与えられてアイドル速度を制御するアイ
ドル空気駆動信号が零にセットされ、アイドル空気制御
弁１９が閉じるのを許して絞り弁１７をまわるアイドル
空気の流れを排除する。その後、コンピュータ・プログ
ラムはステップ３９に進み、内燃機関１０に流入する空
気の流量が絞り角・圧力式方法に基づいて決定される。

従って、ステップ３６は第１の仝気流量測定手段として
作用し、ステップ３９は第２の空気流量測定手段として
作用する。ステップ３９またはステップ３６から、コン
ピュータ・プログラムはステップ４０に進み、ここにお
いて、噴射器２１に与えられた調時噴射器駆動信号の噴
射パル□スの持続時間が内燃機関１０へ流入する決定済
みの空気流量に基づいて決定され、所望の空気・燃料比
を得る。ステップ４０から、コンピュータープログラム
は矛３図のルーチンを終える。

ここで、絞り弁１７が閉じているときにアイドル速度を
制御したり、適切な時間間隔で噴射器２１に噴射パルス
を与えるルーチンを含む付加的な公知のルーチンが２・
１図のディジタル・コンピュータ装置によって実行され
る。

上述の空気流量測定装置は、２種類の空気流量測定方法
を組み合わせ、これらの方法をそれが最も適切となる機
関作動範囲において選択的に利用することによって全作
動範囲にわたって内燃機関１０に流入する空気の流量を
精密に測定することができる。これは内燃機関１０へ供
給する燃料をより一層精密に計量し、内燃機関の全作動
範囲にわたって所望の空気・燃料比を実質的に得ること
を可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の空気流量測定装置を使用する内燃機
関の概略ブロックダイアグラムである。第２図は、第１図の内燃機関の空気・燃料供給配置の一
部の断面図である。牙３図は、本発明の原理による空気流量測定装置の動作
を説明するコンピュータ・フローチャートである。〔主要部分の符号の説明〕１０・・・内燃機関　　　１１・・・エアクリーナ、１
２・・・絞りボデー、　１３・・・吸気マニホルド、１
４・・・排気マニホルド、１５・・・排気管、　　　　１６・・・吸気通路、１７
・・・絞り弁、　　　　１８・・・バイパス通路、１９
・・・アイドル空気制御弁、２０・・・ソレノイド、　　２１・・・噴射器、２２・
・・中央処理ユニット、２３・・・固定記憶装置、２４・・・ランダムアクセスメモリ、

Claims

【特許請求の範囲】

１．　吸気マニホルドと、絞り弁（１７）を設けた吸気
通路（１６）を包含する絞りボデー（１２）を有する内
燃機関（１０）であり、絞り弁が吸気通路に対する角度
を変えて大気から吸い込んだ空気の流量を調節するよう
になっている内燃機関への空気流量を測定する装置であ
って、絞り弁の角度を測定する手段（２５）と、吸気マニホルド内のマニホルド絶対圧力Ｐを測定する手
段（２５）と、機関速度を測定する手段（２５、２７）
と、大気圧力Ｂを測定する手段（２５）と、絞り弁の角
度がそのアイドル位置の状態を表わす較正定数Ｋ＿２よ
りも小さいときに作動するか、あるいは、吸気マニホル
ド内のマニホルド絶対圧力Ｐが大気圧力Ｂにほぼ等しい
状態を表わす所定の定数Ｋ＿１よりも圧力比Ｐ／Ｂが大
きいときに作動して機関速度（ＲＰＭ）およびマニホル
ド絶対圧力Ｐの値から内燃機関に流入する空気の流量を
決定する第１の空気流量測定手段（３６）と、絞り弁の
角度が較正定数Ｋ＿２より大きく、圧力比Ｐ／Ｂが所定
定数Ｋ＿１よりも小さいときに作動して絞り弁角度およ
びマニホルド絶対圧力Ｐの値から内燃機関に流入する空
気の流量を決定する第２の空気流量測定手段（３９）と
を包含し、第１、第２の空気流量測定手段が内燃機関の
全作動範囲にわたって空気流量を正確に測定するように
なっていることを特徴とする測定装置。
２．　特許請求の範囲第１項記載の装置において、絞り
弁（１７）の角度が較正定数Ｋ＿２よりも大きいか、マ
ニホルド絶対圧力Ｐの値が大気圧力よりも小さいときに
吸気マニホルド（１３）に排ガスを再循環させる排ガス
再循環弁（２８）と、絞り弁の角度が較正定数Ｋ＿２と
同じであるときに絞り弁のまわりの空気を種々にバイパ
スさせることによつて内燃機関（１０）のアイドル速度
を制御するアイドル速度制御手段（１８、１９、２０）
とを包含し、排ガス再循環弁が吸気マニホルドヘ排ガス
を再循環させているときに第２空気流量測定手段（３９
）が作動し、第２空気流量測定手段が吸気マニホルドに
再循環させられる排ガスによる影響を受けず、排ガス再
循環弁が吸気マニホルドヘ排ガスを再循環させていない
ときに第１の空気流量測定手段（３６）が作動し、この
第１空気流量測定手段がアイドル速度制御手段によつて
絞り弁のまわりでバイパスされた空気の影響を受けない
測定装置。