JPS6332322A - 内燃機関の空気量検出装置 - Google Patents

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】 （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を設け、空
気量を絞り弁開度と吸気管内圧力とから検出するものが
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、流量センサや圧力センサはそれほど応答性が良く
ないことがら、過渡時の検出誤差が大きく、さらにコス
トが高いという問題がある。

この一方、これらの検出装置では、センサ位置での空気
流量を検出することになるため、過渡時には検出値とシ
リングに流入する空気量とが一致せず、また、燃料噴射
弁の位置によっては燃料噴射部を通過する空気量と一致
せず、このため加速時や減速時に空燃比がリッチ化した
り、リーン化するという問題がある。

この発明は、このような問題点を解決し、過渡応答性の
よい空気量検出装置を提供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） この発明は、第１図に示すように絞り弁開度を検出する
手段１と、機関回転速度を検出する手段２と、両検出値
から定常での空気流量を演算する定常空気流量演算子段
３と、同じく両検出値から空気流れの遅れ係数を演算す
る遅れ係数演算手段４と、定常空気流量と遅れ係数とか
らシリンダに流入する空気流量を演算する遅延補正手段
５と、遅延補正手段５の演算値から所定の加算量を演算
する加算量演算手段６と、遅延補正手段５と加算量演算
手段６の両演算値から燃料噴射部の通過空気流量を演算
する空気流量加算手段７とからなる。

（作用） したがって、絞り弁ＩＦ１度αと機関回転速度Ｎとから
、吸気脈動による影響を受けることなく、空気流量Ｑ１
１が正確に検出されると共に、この空気流量Ｑｌ＋に絞
り弁開度ａと機関回転速度Ｎとに基づく遅れ係数Ｋによ
り補正を加えることで、過渡時であっても応答性が悪化
することなく、シリンダへの空気流量Ｑｃｙｌが正確に
検出される。そして、この空気流量Ｑｃｙｌに所定の加
ｘｉΔＣＭ（空気流ＩＱｃｙｌと吸気マニホールドのボ
リュームに対応する）を加算することで、燃料噴射部の
通過空気流量も的確に検出される。

（実施例） 第２図は本発明を絞り弁１０の上流の吸気通路１１に１
個の燃料噴射弁１２を設置したシングルポイントインノ
エクシａン方式のエンノンに適用した実施例の機械的構
成を表わしている。

１４は絞り弁１０の開度ａを検出する絞り弁開度センサ
、１５はエンジン回転速度Ｎを検出するクランク角セン
サで、これらの検出信号はエンノン冷却水温を検出する
水温センサ１６１、吸入空気の温度を検出する吸気温セ
ンサ（図示しない）、空燃比を検出する空燃比センサ１
７等からの信号と共に、フントロールユニット１８に入
力される。

また、１９は絞り弁１０をバイパスする通路、２０はバ
イバ入通路１９の開口面積Ａｂ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、Ｉ１０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１〜７の全機能を有し
、空気流量を検出すると共に、燃料噴射弁１２の燃料噴
射制御を行う。また、コントロールユニット１８は例え
ばアイドル時に所定のエンジン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〜第５図の７０−チャートに基づいて説明する。

第３図はシリングに流入する空気流量Ｑｃｙｌの計算ル
ーチンを示すもので、まずステップ１０では絞り弁開度
センサ１４の信号αからテーブル検索により絞り弁開口
面積Ａα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、開口面積Ａαは絞り弁開度ａに比
例して変化する。

ステップ１１ではアイドル制御弁２０に指令する駆動制
御信号（デユーティ信号）ＩＳＣＤからテーブル検索に
より絞り弁１０をバイパスする通路１９の開口面８ｔＡ
ｂが求められる。第７図にそのテーブル内容を表す特性
線図を示す。アイドル制御弁２０はデユーティ値が大き
くなるほど開度が増大し、これに応じて開口面積Ａｂも
大きくなる。

そして、ステップ１２にて絞り弁開口面積Ａａとバイパ
ス通路開口面積Ａｂとの和から総流路面積Ａが算出され
る。

次−二、ステップ１３では総流路面積Ａに対する定常で
の空気流量Ｑｌｌを求めるが、この場合空気流量ＱＨは
総流路面積Ａをクランク角センサ１５からのエンノン回
転速度Ｎで除算した値Ａ／Ｎとエンノン回転速度Ｎに対
して割付けた３次元テーブルから求められる。第８図は
そのテーブル内容を表す特性＃Ｉ関で、等空気流量線は
略々Ａ／Ｎに応じて増大する特性を持つ。これは、仮に
回転数Ｎが一定であるとすると、Ａ／Ｎは絞り弁開度α
に応じて変化し、ａが大きくなるほど空気流量が増加す
るためである。

ステップ１４では、絞り弁１０付近を通過した空気がシ
リングに流入するまでの遅れを考慮した遅れ係数に２（
Ｋ２＜１）が、総流路面積Ａとエンジン回転速度Ｎとか
らテーブル検索により求められる。この検索は３次元テ
ーブルにより行なわれ、第９図にそのテーブル内容を表
す特性線図を示す。

なお、遅れ係数に２は総流路面積Ａにほぼ応じて変化す
る。

そして、ステップ１５にてシリングへの空気流量Ｑｃｙ
ｌが、空気流量Ｑｌｌと遅れ係数に２とから、Ｑｃｙｌ
＝Ｑｃｙｌｏ＋に２（Ｑｔｌ　　Ｑｃｙｌａ）の式によ
り算出される。Ｑｃｙｌｏは前回算出した空気流量Ｑｃ
ｙｌで、定常状態ではＱ　ｃｙｌｏ＝　Ｑ　Ｈである。

第４図は燃料噴射弁１２の部分の吸気通路１１を通過す
る空気流量Ｑ　ａｉｎｊの計算ルーチンを示すもので、
まずステップ２０では第３図の計算ルーチンで求めた空
気流量Ｑｃｙｌの差分値ΔＱｃｙｌ（＝Ｑ　ｃｙｌ　−
Ｑ　ｃｙｌｏ）と定数Ｋ　Ｍ　Ａ　Ｎ　ｉとがら加算量
ΔＣＭが求められる。空気流量Ｑｃｙｌの差分値ΔＱｃ
ｙ１つまり空気流量Ｑｃｙｌの増減量に応じて吸気マニ
ホールド２１内の圧力が変化するが、その圧力を変化さ
せる空気量を吸気マニホール１′２１のボリュームに応
じて決まる定数ＫＭＡＮｉにて乗算することで加算量Δ
ＣＭを算出する。

そして、ステップ２１にて空気流量Ｑｃｙｌに加算量Δ
ＣＭが加えられ、空気流量Ｑａｉｎｊが算出される。空
気流量Ｑｃｙｌの増減量をもとに燃料噴射部を通過する
空気流量Ｑａｉｎｊを逆算するのであり、空気流量Ｑａ
ｉｎｊは空気流量Ｑｃｙｌに対し吸気マニホールド２１
内の圧力の増減分に対応する空気量ΔＣＭを加算したも
のに相当する。

ステップ２２では空気流’ＡＱｃｙｌをＱ　ｃｙｌ。と
して次回の計算に備える。なお定常状態ではもちろんΔ
ＣＭ　＝　０　、Ｑ　ａｉ＋＋、ｉ＝　Ｑ　ｃｙｌとな
る。

第５図は燃料噴射弁１２の燃料噴射量Ｔｉの計算ルーチ
ンを示すもので、ｔｔＳ２図のようにシングルポイント
インノエクション方式の場合は、ステップ３０から３１
に行き、基本燃料噴射量Ｔｐが前記空気流量Ｑａｉｎｊ
に大気圧補正係数Ｋｐｄ、吸気温補正係数ＫＴａ及び定
数Ｋａを乗算して求められる。

また、例えば各吸気ボートにそれぞれ燃料噴射弁を設置
したマルチボイントインジェクシ１ン方式に適用する場
合は、ステップ３０から３２に行き、基本噴射量Ｔｐが
前記空気流量Ｑｃｙｌに大気圧補正係数Ｋｐｄ、吸気温
補正係数ＫＴａ及び定数Ｋａを乗算して求められる。

そして、ステップ３３にて各基本噴射量Ｔｐに従来から
用いられる各種補正係数Ｃ０ＦＦ、空燃分）１゛ｓを加
えて燃料噴射量Ｔｉが求められる。

なお、各ルーチンは所定時間毎にあるいはエンジン回転
に同期して実行される。

このように、絞り弁１０の開度α（及び絞り弁１０のバ
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ＱＨ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
受けることはなく、また、エンノンの運転条件が変化す
る過渡時の良好の応答性を保つことができ、空気流量Ｑ
ｌｌの正確な検出値が得られる。

一方、空気流量ＱＨは、定常状態以外は空気流れの遅れ
により、シリングに流入する空気流量Ｑｃｙｌと一致し
ないが、空気流れの遅れは絞り弁開度αやエンジン回転
速度Ｎに対応することがら、そのαやＮとに基づく遅れ
係数に２により、空気流量Ｑ　１１に補正を加えること
で、過渡時におけるシリングへの空気流量Ｑｃｙｌが的
確４こ求められる。

したがって、マルチボイントインノエクション方式の場
合には空気流ｆｉＱｃｙｌをもとに燃料噴射量を演算す
ることにより、的確な燃料噴射制御が可能となり、これ
により加速時や減速時に燃料噴射量Ｔｉが過剰となった
り、不足するようなことがなく、定常時と同様、適正空
燃比を保つことができる。

第１０図に加速時の作動特性を示すと、絞り弁１０の急
ＩＩＨに空気流量ＱＨが対応するのに対してシリングへ
の空気流量はＱｃｙｌに近く徐々に増加することになり
、このとき空気流量Ｑ１１に応じて吸気ボートに燃料を
噴射すると空燃比が大きくリッチ化する（従来例と同様
となる）が、空気流量Ｑｃｙ１に応じて燃料を噴射する
ことで、はぼ一定の空燃比が得られるのである。

これに対して、シングルポイントベンジェクシ１ン方式
の場合には燃料噴射弁１２の部分を通過する空気流量Ｑ
ａｉｎｊをもとに燃料噴射量を演算して、燃料噴射制御
を行うが、この空気流量Ｑａｉｎｊは前記空気流ｆｉＱ
ｃｙｌｌこ吸気マニホールド２１内の圧力の増減分に対
応する加ｉ量ΔＣＭを加算することで求められる。この
ように検出した空気流量Ｑａｉｎｊは真値流量とほぼ一
致することを実験により確認している。

したがって、シングルポイントベンジェクシ３ン方式の
場合も的確な燃料噴射制御が可能となり、定常時、加速
時、減速時等、常に空気流量Ｑ　ａｉ＊ｊに応じて適正
空燃比を保つことができる。

第１１図にその加速１時の作動特性を示すと、絞り弁１
０の急開に対して紋り弁１０の上流の燃料噴射部を通過
する空気流量Ｑａｉｎｊは一時的に増加し、その後減少
するが、このとき例えば絞り弁１０の開度αに応じた量
の燃料を噴射すると空燃比が大きくリーン化する（従来
例）が、空気流量Ｑａｉ１１１に応じて燃料を噴射する
ことで、はぼ、一定空燃比の混合気をシリングに吸入さ
せることができる。

なお、第１０図、第１１図において、空燃比はいくらか
リーン側になるが、これは吸気管内の付着燃料が加速中
に増えることによる誤差である。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、絞り弁開度と機関回転速
度とから演算した定常での空気流量を運転状態に応じた
遅れ係数で補正することで、過渡時のシリングへの空気
流量が正確に検出でき、またシリングへの空気流量に所
定の加Ｗｆｆｉを加える第６図 第７図 ｌ５ＣＤ　（Ｘ） 第８図 第９図 Ａ　（Ｃｍ２） 第１０図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絞り弁開度を検出する手段と、機関回転速度を検出する
   手段と、両検出値から定常での空気流量を演算する定常
   空気流量演算手段と、同じく両検出値から空気流れの遅
   れ係数を演算する遅れ係数演算手段と、定常空気流量と
   遅れ係数とからシリンダに流入する空気流量を演算する
   遅延補正手段と、遅延補正手段の演算値から所定の加算
   量を演算する加算量演算手段と、遅延補正手段と加算量
   演算手段の両演算値から燃料噴射部の通過空気流量を演
   算する空気流量加算手段とからなる内燃機関の空気量検
   出装置。