JPH05171985A

JPH05171985A - 内燃エンジンの燃料制御装置

Info

Publication number: JPH05171985A
Application number: JP34256191A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Miyamoto; 勝彦宮本; Kazumasa Iida; 和正飯田; Mitsuru Kishimoto; 満岸本; Tetsuo Chiyamoto; 哲男茶本; Kunio Tojo; 邦夫東条
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1991-12-25
Filing date: 1991-12-25
Publication date: 1993-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】バイパスバルブの切り替え時にも吸気量が正
しく演算できる。【構成】スロットルバルブ１３により吸気量が制御さ
れる内燃エンジン１の吸気路１６に介装され、吸気量を
検出するエアフローセンサ１８と、エアフローセンサと
並列に配設され吸気の一部をバイパスさせるバイパス路
１７と、バイパス路の開口面積を変化させるバイパスバ
ルブ２３と、エアフローセンサが検出した吸気量に基づ
いて燃料噴射量を演算するコントローラ３０とが配設さ
れている。スロットルバルブ１３の弁開度を検出するス
ロットル弁開度センサ３３が配設される。コントローラ
３０は、バイパスバルブ２３が該開口面積を変化させる
とき、該弁開度に基づいて吸気量を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃エンジンの燃料
制御装置、例えば、バイパスバルブ付きカルマン渦式エ
アフローセンサが検出した吸気量に基づいて燃料噴射量
を演算する燃料制御装置に好適な、内燃エンジンの燃料
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃エンジンでは、その吸気路
に、吸気量を検出する、例えば、カルマン渦式エアフロ
ーセンサ（吸気量検出手段）が配設され、このエアフロ
ーセンサが検出した吸入空気量を１パラメータにしてコ
ントローラ（燃料噴射量演算手段）が燃料噴射量を演算
する。そして、コントローラは、この演算された燃料噴
射量に基づいて各インジェクタを作動させ、所要量の燃
料をインテークマニホールド内の吸入空気に噴射し、燃
料混合気を形成する。

【０００３】ところで、上述したカルマン渦式エアフロ
ーセンサでは、渦発生体がここを通過する空気に交互２
列の所謂カルマン渦を流速に対応させて規則的に発生さ
せ、超音波渦検出器が空気流内の渦を検出する。そし
て、コントローラが単位時間当たりに検出された渦数を
数えることにより、流速が検出される。しかしながら、
このエアフローセンサにおいて、渦発生体が、超音波渦
検出器が検出できるきれいな渦を発生させることができ
る空気流速は、一定範囲に限られている。具体的には、
その範囲の下限値以下の流速では渦は発生せず、また、
上限値以上の流速では渦が不安定になり流速の検出がで
きなくなる。

【０００４】このため、上述したカルマン渦式エアフロ
ーセンサの検出可能範囲、すなわち、所謂ダイナミック
レンジを拡大するために、センサと並列に吸気の一部を
バイパスさせるバイパス路とバイパス路の開口面積を変
化させるバイパスバルブ（開口面積変化手段）とを配設
し、低出力時にはバイパスバルブを閉弁させてエアフロ
ーセンサを通過する空気流速を増加させて渦の発生を可
能にし、また、高出力にはバイパスバルブを開弁させて
エアフローセンサを通過する空気流速を減少させ、渦の
安定化を図っている。

【０００５】そして、コントローラは、吸入空気量を演
算するとき、バイパスバルブの開弁時と閉弁時とに夫々
対応して設定された２つのパルス定数を使い分けて、そ
の演算を行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
内燃エンジンの燃料制御装置において、コントローラ
は、吸入空気量を演算するとき、自らが出力するバイパ
スバルブの切り替え指令信号に基づいて上述したパルス
定数の切り換えを行っている。このため、バイパスバル
ブがバイパス路の開口面積を変化させるとき、つまり、
バイパスバルブが閉弁から開弁に、または、開弁から閉
弁に切り替わる過渡状態時（以下、切り替え時という）
には、吸入空気量の演算が適正に行なわれず、燃料噴射
量が正しく演算されないという問題がある。

【０００７】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、バイパスバルブの切り替え時にも吸気
量が適正に演算され、これにより燃料噴射量が正しく演
算されて、エンジンの燃料噴射を最適に行うことができ
る、内燃エンジンの燃料制御装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明によれば、スロットルバルブにより吸気量
が制御される内燃エンジンの吸気路に介装され、該吸気
量を検出する吸気量検出手段と、該吸気路に前記吸気量
検出手段と並列に配設され、吸気の一部をバイパスさせ
るバイパス路と、前記バイパス路の開口面積を変化させ
る開口面積変化手段と、前記吸気量検出手段が検出した
吸気量に基づいて燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算
手段とを備えた内燃エンジンの燃料制御装置において、
該スロットルバルブの弁開度を検出する弁開度検出手段
を備え、前記燃料噴射量演算手段は、前記開口面積変化
手段が前記バイパス路の開口面積を変化させるとき、前
記弁開度検出手段が検出した弁開度に基づいて該吸気量
を演算することを特徴とする。

【０００９】

【作用】上述の内燃エンジンの燃料制御装置によれば、
燃料噴射量演算手段は、開口面積変化手段がバイパス路
の開口面積を変化させるとき、吸気量検出手段が検出し
た吸気量に基づいて燃料噴射量を演算するのではなく、
スロットル弁開度検出手段が検出したスロットル弁開度
に基づいて吸気量を演算し、この吸気量に基づいて燃料
噴射量を演算する。このため、開口面積変化手段の切り
替え時にも、吸気量が適正に演算され、もって、燃料噴
射量を正しく演算することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は、本発明の内燃エンジンの燃料制
御装置の具体的構成を示す。図１において符号１は、内
燃エンジンを示す。エンジン１の吸気ポート７にはイン
テークマニホールド１０が接続され、インテークマニホ
ールド１０の上流側には、吸入空気の脈動を抑制するサ
ージタンク１１が接続されている。インテークマニホー
ルド１０のエンジン１側には、インジェクタ８が気密に
取り付けられている。インジェクタ８にはフュエルチュ
ーブ９が接続され、図示しないフュエルポンプにより加
圧された燃料が圧送されている。また、インジェクタ８
は、燃料噴射量演算手段を構成するコントローラ３０に
接続され制御されて、燃料を噴射する。具体的には、イ
ンジェクタ８は電磁コイルとニードルバルブとを内蔵し
ており、コントローラ３０から入力されるパルス電流に
より電磁コイルが作動し、パルス電流の通電時間だけニ
ードルバルブが開弁して燃料を噴射する。

【００１１】サージタンク１１の上流側には、スロット
ルボディ１２が接続されている。スロットルボディ１２
の中にはスロットルバルブ１３が配設され、このスロッ
トルバルブ１３は、図示しないアクセルペダルの踏み込
み量に連動してその弁開度を変化させる。これにより吸
入空気量が増減し、エンジン出力が変化する。また、ス
ロットルボディ１２には、スロットルバルブ１３のスロ
ットル弁開度θを検出するスロットル弁開度センサ（弁
開度検出手段）３３が配設され、スロットル弁開度セン
サ３３はコントローラ３０に接続されて、弁開度θを入
力する。スロットルボディ１２の上流側には吸気ダクト
１４が取り付けられ、吸気ダクト１４の上流側には、エ
アフローセンサアセンブリ１５が配設されている。

【００１２】エアフローセンサアセンブリ１５には、２
つの空気路、つまり主吸気路（吸気路）１６とバイパス
路１７とが並列に配設されている。主吸気路１６には、
吸気量検出手段を構成するカルマン渦式エアフローセン
サ１８が配設されている。このカルマン渦式のエアフロ
ーセンサ１８は、渦を発生させる渦発生体１９と、渦列
を安定させる渦安定板２０と、超音波を利用して渦を検
出する超音波渦検出器２１とから構成されている。具体
的には、渦発生体１９がここを通過する空気に、交互２
列の所謂カルマン渦を流速に対応させて規則的に発生さ
せる。また、超音波渦検出器２１は超音波送受信器を備
え、これにより超音波を発生させると共に超音波反射波
を受信して、その位相差から渦を検出する。この超音波
渦検出器２１はコントローラ３０に接続され、検出した
渦信号をコントローラ３０に入力する。そして、コント
ローラ３０が単位時間当たりに検出された渦数を数える
ことにより、流速、すなわち、吸入空気量を検出するこ
とができる。

【００１３】一方、バイパス路１７には、バキュームモ
ータ２４に駆動されてバイパス路１７を開閉させ、バイ
パス路１７の開口面積を変化させるバイパスバルブ（開
口面積変化手段）２３が配設されている。バキュームモ
ータ２４は、空気路２５によりサージンク１１に接続さ
れ、この空気路２５にはバキュームモータ２４側から、
ソレノイドバルブ２６とバキュームタンク２７とがこの
順に介装されている。ソレノイドバルブ２６は、コント
ローラ３０に電気的に接続されて制御され、空気路２５
を開閉させる電磁開閉弁である。バキュームタンク２７
は、エンジン１の吸気により発生する負圧を蓄圧し、ソ
レノイドバルブ２６の開弁時にバキュームモータ２４に
負圧を供給する。そして、負圧を供給されたバキューム
モータ２４は、負圧と大気圧との差圧を利用して駆動力
を発生させ、バイパスバルブ２３を作動させる。エアフ
ローセンサアセンブリ１５の上流側にはフィルタ２８が
配設され、吸入空気の浄化が行われる。

【００１４】符号３１はクランク角センサ３１を示す。
このクランク角センサ３１は、エンジン１の回転数Ｎｅ
を検出するためのもので、コントローラ３０に接続され
てエンジン回転数Ｎｅを入力する。クランク角センサ３
１としては、例えば、カムシャフトに連動するディスト
リビュータに設置されるもの等が適用できる。また、コ
ントローラ３０には、吸入空気温度を検出する吸気温セ
ンサ３２等が接続されている。

【００１５】コントローラ３０は、エアフローセンサ１
８、クランク角センサ３１，吸気温センサ３２、スロッ
トル弁開度センサ３３等から入力される信号に基づいて
燃料噴射量を演算し、インジェクタ８を作動させて所要
量の燃料を噴射させると共に、ソレノイドバルブ２６を
制御しバイパスバルブ２３を開閉させる。次に、コント
ローラ３０により実行される体積効率（吸気量）演算ル
ーチンの手順を、図２ないしは図４を参照して説明す
る。

【００１６】コントローラ３０は、クランク角センサ３
１から入力される信号に基づいてエンジン回転数Ｎｅを
検出し、エアフローセンサ１８から入力される信号に基
づいてカルマン周波数Ｃ_Kを検出し、さらに、スロット
ル弁開度センサ３３から入力される信号に基づいてスロ
ットルバルブ１３の弁開度θを検出する（ステップＳ１
０）。

【００１７】次に、フラグがセットされているか否かが
判定される（ステップＳ１２）。このフラグとは、ステ
ップＳ２２によりバイパスバルブ２３が切り替えられた
ときステップＳ２４によりセットされるものであり、フ
ラグがセットされているときには、バイパスバルブ２３
が開弁から閉弁に、または、閉弁から開弁に切り替わる
過渡状態時、つまり、切り替え時にある。

【００１８】ステップＳ１２の判定結果が否定の場合に
は、ステップＳ１０で検出されたカルマン周波数Ｃ
_Kと、開弁時または閉弁時におけるパルス定数Ｐ_Cとを
用い、次式（１）により吸入空気量Ａが演算される（ス
テップＳ１４）。すなわち、この場合には、バイパスバ
ルブ２３が過渡状態になく、開弁状態または閉弁状態に
あるので、エアフローセンサ１８が検出したカルマン周
波数Ｃ_Kに基づいて、吸入空気量Ａが演算される。

【００１９】Ａ＝Ｐ_C・Ｃ_K ・・・（１）次に、ステップＳ１０で検出されたエンジン回転数Ｎｅ
と、ステップＳ１４で演算された吸入空気量Ａと、エン
ジン１のシリンダ２ａの行程容積Ａ_Cとに基づいて、次
式（２）により吸気量、つまり、体積効率η_VAが演算さ
れる（ステップＳ１６）。

【００２０】 η_VA＝Ａ／（Ｎｅ・Ａ_C）・・・（２）この体積効率η_VAは、ここでは言及しない燃料噴射量演
算ルーチンに送られ、η_VAに基づいて燃料噴射量が演算
される。そして、コントローラ３０は、この燃料噴射量
に基づいて各インジェクタ８を作動させ、燃料噴射させ
る。次に、図３を参照し、ステップＳ１０により検出さ
れたエンジン回転数Ｎe とステップＳ１６で演算された
体積効率η_VAとに基づいて、バイパスバルブ２３の開閉
状態が決定される（ステップＳ１８）。ここで、図３
は、エンジン回転数Ｎｅを横軸に、また、体積効率η_VA
を縦軸に夫々採り、Ｎｅ、η_VAとにより決定されるバイ
パスバルブ２３の開閉状態が示されている。すなわち、
Ｎｅの概ね一次関数として減少するように設定されたη
_VAの線上、およびこの線の下側の領域がバイパスバルブ
２３の閉弁域であり、この線の上側の領域がバイパスバ
ルブ２３の開弁域である。

【００２１】そして、バイパスバルブ２３の切り替えが
必要か否かが判定される（ステップＳ２０）。ステップ
Ｓ２０の判定結果が否定の場合には、バイパスバルブ２
３の切り替えが不要なので、当該ルーチンはそのまま終
了し、プログラムはリターンされる。また、ステップＳ
２０の判定結果が肯定の場合には、バイパスバルブ２３
が切り替えられる（ステップＳ２２）。つまり、コント
ローラ３０は、ソレノイドバルブ２６を作動させてバキ
ュームモータ２４を作動させ、ステップＳ１８により決
定された開閉状態に対応して、バイパスバルブ２３を開
弁または閉弁させる。そして、バイパスバルブ２３の切
り替えを行ったことを示すフラグをセットすると共に、
タイマをセットしスタートさせる（ステップＳ２４）。
このタイマは、バイパスバルブ２３が切り替えられた後
の経過時間を計時するためものである。これにより、当
該ルーチンは終了し、プログラムはリターンされる。

【００２２】一方、ステップＳ１２の判定結果が肯定の
場合には、図４のマップを参照し、ステップＳ１０で検
出したエンジン回転数Ｎe とスロットル弁開度θとに基
づいて、体積効率（吸気量）η_VEが演算される（ステッ
プＳ２６）。図４は、エンジン回転数Ｎe とスロットル
弁開度θとを夫々横軸と縦軸とに採り、このＮe とθと
の関係が体積効率η_VEを変数にして示されている。つま
り、Ｎe とθとからη _VEを求めることができるのであ
る。図４において、η_VEが一定のとき、θは、概ねＮe
の一次関数として増加するように設定され、また、Ｎe
が一定のときには、θが増加する程η_VEが増加するよう
に設定さている。

【００２３】次に、ステップＳ２４でスタートしたタイ
マが、所定設定時間Ｔ_Oをカウントアップし終えたか否
かが判定される（ステップＳ３０）。ここで、所定設定
時間Ｔ_Oとは、ステップＳ２２によりバイパスバルブ２
３が切り替えられた後、バイパスバルブ２３の切り替え
が完了するまでに要する時間である。ステップＳ２８の
判定結果が肯定の場合には、バイパスバルブ２３の切り
替えが完了したので、フラグがリセットされる（ステッ
プＳ３０）。このフラグリセットにより、次回ルーチン
で、上述したステップＳ１４、１６の実行が可能にな
り、ステップＳ１０で検出したカルマン周波数Ｃ_Kに基
づいて、実体積効率η_VAが演算される。ステップＳ２８
の判定結果が否定の場合には、バイパスバルブ２３の切
り替えが未だ完了しておらず過渡状態にあるので、ステ
ップＳ３０によるフラグリセットは行われず、そのまま
当該ルーチンは終了して、プログラムはリターンされ
る。つまり、この場合には、ステップＳ２８の判定結果
が肯定になるまで、ステップＳ１０、１２、２６、２８
が繰り返されることになる。

【００２４】なお、本発明の内燃エンジンの燃料噴射装
置の具体的構成は、上述した一実施例に限定されるもの
ではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した
実施例では、図４を参照し、エンジン回転数Ｎｅとスロ
ットル弁開度θとに基づいて体積効率η_VEが演算された
が、これに限定されるものではなく、図４を、例えば、
スロットル弁開度θと吸入空気量Ａとの関係を示すマッ
プとしてもよく、つまり、吸入空気量Ａにより吸気量を
構成してもよく、ここで演算された吸入空気量Ａからバ
イパスバルブ２３の過渡状態における体積効率η_VEを演
算し、この体積効率η_VEに基づいて燃料噴射量を演算さ
せるようにしてもよい。

【００２５】また、バイパスバルブ２３は、閉弁時にバ
イパス路１７を全閉するものでも、バイパス路１７の一
部を閉塞するものでもよい。さらに、上述した実施例で
は、カルマン渦式エアフローセンサ１８により吸気量検
出手段を構成していたが、これに限定されるものではな
く、例えば、タービン式、可動ベーン式、圧力式等の他
方式のエアフローセンサにより吸気量検出手段を構成し
てもよいことは勿論である。

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の内
燃エンジンの燃料制御装置によれば、燃料噴射量演算手
段は、開口面積変化手段がバイパス路の開口面積を変化
させるとき、スロットル弁開度検出手段が検出したスロ
ットル弁開度に基づいて吸気量を演算し、この吸気量か
ら燃料噴射量を演算するので、開口面積変化手段の切り
替え時にも、エンジンの燃料噴射が実吸気量に対応して
最適になされる、という効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃エンジンの燃料制御装置の具体的
構成を示す図である。

【図２】図１中のコントローラ３０により実行される体
積効率演算ルーチンの手順を示すフローチャートであ
る。

【図３】図１中のコントローラ３０が有する、エンジン
回転数Ｎｅと体積効率η_vAとバイパスバルブ２３の開弁
域および閉弁域との関係を示すマップである。

【図４】図１中のコントローラ３０が有する、エンジン
回転数Ｎｅとスロットル弁開度θと体積効率η_vEとの関
係を示すマップである。

【符号の説明】１エンジン（内燃エンジン）７吸気ポート１２スロットルボディ１３スロットルバルブ１５エアフローセンサアセンブリ１６主吸気路（吸気路）１７バイパス路１８カルマン渦式エアフローセンサ（吸気量検出手
段）２３バイパスバルブ（開口面積変化手段）２４バキュームモータ２６ソレノイドバルブ２７バキュームタンク３０コントローラ（燃料噴射量演算手段）３１クランク角センサ３２吸気温センサ３３スロットル弁開度センサ（弁開度検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者茶本哲男東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (72)発明者東条邦夫東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スロットルバルブにより吸気量が制御さ
れる内燃エンジンの吸気路に介装され、該吸気量を検出
する吸気量検出手段と、該吸気路に前記吸気量検出手段
と並列に配設され、吸気の一部をバイパスさせるバイパ
ス路と、前記バイパス路の開口面積を変化させる開口面
積変化手段と、前記吸気量検出手段が検出した吸気量に
基づいて燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段とを
備えた内燃エンジンの燃料制御装置において、該スロッ
トルバルブの弁開度を検出する弁開度検出手段を備え、
前記燃料噴射量演算手段は、前記開口面積変化手段が前
記バイパス路の開口面積を変化させるとき、前記弁開度
検出手段が検出した弁開度に基づいて該吸気量を演算す
ることを特徴とする内燃エンジンの燃料制御装置。