JPH05256181A

JPH05256181A - 熱式吸入空気量検出装置

Info

Publication number: JPH05256181A
Application number: JP4052430A
Authority: JP
Inventors: Yoshihito Sugano; 善仁菅野; Kazufumi Katou; 千詞加藤; Susumu Shinohara; 進篠原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-03-11
Filing date: 1992-03-11
Publication date: 1993-10-05

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は熱式吸入空気量検出装置に関し、平
均流量が異なる運転状態にも拘らず正確な吸入空気量を
検出でき、マップの容量が小さくて済むことを目的とす
る。【構成】熱式流量検出器Ｍ２で検出した内燃機関Ｍ１
の吸入空気の検出値を流量補正手段Ｍ３て補正して燃料
噴射量の算出に用いる吸入空気量を得る。補正流量マッ
プＭ４は、真の吸入空気量と熱式流量検出器の検出値と
の差を補正流量とし、脈動幅と平均流量との比である脈
動率と機関回転数とをパラメータとして予め記憶してい
る。流量補正手段Ｍ３は機関運転中に上記検出値の脈動
率と機関回転数とを用いて上記補正流量マップから補正
流量を読出して検出値を加算補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱式流量検出器を用いて
吸入空気量を検出する熱式吸入空気量検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関の吸入空気量を検出
するものとして、吸気通路中に配設した熱線が一定温度
となるよう電流制御して、その供給電流量から吸入空気
量を検出する熱式流量検出器を用いた熱式吸入空気量検
出装置がある。

【０００３】このような熱式吸入空気量検出装置とし
て、従来より特公昭５９−１７３７１号公報に記載の如
く、検出空気量の脈動幅と機関回転数とに基づいて補正
値を求め、この補正値を検出空気量に加算して検出空気
量を補正するものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、排気ガス再循
環装置（ＥＧＲ）で排気ガスを吸気系に吸入している状
態、又は高地走行を行なっている状態等の同一スロット
ル開度であっても吸入空気量が減少するような場合は、
同一の吸入空気量を得るためにはスロットル開度が大と
なり、圧力波が検出器まで伝播しやすくなるために脈動
幅も大となる。従って、脈動幅が同一であっても平均流
量が異なる運転状態があり、このように平均流量が異な
る運転状態では要求される補正量も異なってしまい、従
来の如く脈動幅と回転数とに基づいた補正値では正確な
吸入空気量を求めることができないという問題があっ
た。

【０００５】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
脈動率と機関回転数に応じた補正流量で検出値を加算補
正することにより、平均流量が異なる運転状態にも拘ら
ず正確な吸入空気量を検出でき、マップの容量が小さく
て済む熱式吸入空気量検出装置を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理図を
示す。

【０００７】同図中、熱式流量検出器Ｍ２で検出した内
燃機関Ｍ１の吸入空気の検出値を流量補正手段Ｍ３で補
正して燃料噴射量の算出に用いる吸入空気量を得る。

【０００８】補正流量マップＭ４は、真の吸入空気量と
熱式流量検出器の検出値との差を補正流量とし、脈動幅
と平均流量との比である脈動率と機関回転数とをパラメ
ータとして予め記憶している。

【０００９】流量補正手段Ｍ３は機関運転中に上記検出
値の脈動率と機関回転数とを用いて上記補正流量マップ
から補正流量を読出して検出値を加算補正する。

【００１０】

【作用】本発明においては、脈動率と機関回転数を用い
て予めマップＭ４に記憶されている補正流量を求め検出
器Ｍ２の検出値を加算補正し、このような補正は平均流
量が変化しても、その影響を受けないためにマップを参
照するためのパラメータとして平均流量を加える必要が
なく、マップＭ４の容量が小さくて済み、かつ同一脈動
幅、同一回転数で平均流量が異なる運転状態であっても
正確な吸入空気量を検出する。

【００１１】

【実施例】図２は本発明を適用した内燃機関の一実施例
の構成図を示す。本実施例は内燃機関３２として４気筒
４サイクル火花点火式内燃機関（エンジン）に適用した
例で、後述するマイクロコンピュータ２１によって制御
される。

【００１２】図２において、エアクリーナ２２の下流側
にはスロットルバルブ２３を介してサージタンク２４が
設けられている。エアクリーナ２２の近傍には吸気温を
検出する吸気温センサ２５が取付けられ、またスロット
ルバルブ２３には、スロットルバルブ２３が全閉状態で
オンとなるアイドルスイッチ２６が取付けられている。
また、スロットルバルブ２３の上流側には吸気通路に配
設した熱線２７ａを一定温度に維持するに必要な電流値
から吸入空気の流量を検出する熱線式エアフローメータ
２７が設けられている。

【００１３】また、スロットルバルブ２３を迂回し、か
つ、スロットルバルブ２３の上流側と下流側とを連通す
るバイパス通路２８が設けられ、そのバイパス通路２８
の途中にソレノイドによって開弁度が制御されるアイド
ル・スピード・コントロール・バルブ（ＩＳＣＶ）２９
が取付けられている。このＩＳＣＶ２９に流れる電流を
デューティ比制御して開弁度を制御し、これによりバイ
パス通路２８に流れる空気量を調節することにより、ア
イドリング回転数が目標回転数に制御される。サージタ
ンク２４はインテークマニホルド３０及び吸気ポート３
１を介してエンジン３２の燃焼室３３に連通されてい
る。インテークマニホルド３０内に一部が突出するよう
各気筒毎に燃料噴射弁１０が配設されており、この燃料
噴射弁１０でインテークマニホルド３０を通る空気流中
に燃料１７が噴射される。

【００１４】燃焼室３３は排気ポート３４及びエキゾー
ストマニホルド３５を介して触媒装置３６に連通されて
いる。また、３７は点火プラグで、一部が燃焼室３３に
突出するように設けられている。また、３８はピストン
で、図中、上下方向に往復運動する。

【００１５】イグナイタ３９は高電圧を発生し、この高
電圧をディストリビュータ４０により各気筒の点火プラ
グ３７へ分配供給する。回転角センサ４１はディストリ
ビュータ４０のシャフトの回転を検出して例えば３０°
ＣＡ毎にエンジン回転信号をマイクロコンピュータ２１
へ出力する。

【００１６】また、４２は水温センサで、エンジンブロ
ック４３を貫通して一部がウォータジャケット内に突出
するように設けられており、エンジン冷却水の水温を検
出して水温センサ信号を出力する。更に、４４は酸素濃
度検出センサ（Ｏ₂センサ）で、その一部がエキゾース
トマニホルド３５を貫通突出するように配置され、触媒
装置３６に入る前の排気ガス中の酸素濃度を検出する。

【００１７】また、Ｏ₂センサ４４の上流側のエキゾー
ストマニホルド３５とスロットルバルブ２３の下流側の
インテークマニホルド３０とが、還流通路４５によって
連通されており、更にこの還流通路４５の途中にはＥＧ
Ｒクーラ４６とＥＧＲバルブ（以下、ＥＧＲＶと記す）
４７が夫々設けられている。

【００１８】ＥＧＲクーラ４６は還流通路４５を流れる
排気ガスの温度を下げるためのものである。また、ＥＧ
ＲＶ４７は後述するマイクロコンピュータ２１からの制
御信号に応じてステップモータのロータ４７ａが回転し
てバルブ４７ｂの開閉を行なう構造である。

【００１９】また、燃料タンク１６の下部には燃料温セ
ンサ４８が設けられており、これにより燃料１７の温度
が測定される。燃料タンク１６の上部にはベーパ通路４
９が設けられ、そのベーパ通路４９はベーパ流量計５０
を介してキャニスタ５１に連通されている。

【００２０】燃料タンク１６で発生したベーパはベーパ
流量計５０によりその流量が測定された後、キャニスタ
５１に流れ込む。このベーパ流量計５０はベーパの流量
に応動して回転部５２が取付けられ、その回転部５２に
はシグナルロータ（図示せず）が取付けられている。

【００２１】また、５３はベーパ流量センサで、ベーパ
流量計５０のハウジング部に設けられており、回転部５
２のシグナルロータがベーパ流量センサ５３を横切った
時に高電圧となり、離れると低電圧となる（すなわち、
回転部５２の１回転毎に１回高電圧となる）ベーパ流量
検出信号を発生してマイクロコンピュータ２１へ送出す
る。

【００２２】他方、キャニスタ５１に吸着されたベーパ
は、パージ通路５４を介してインテークマニホルド３０
に吸入される。パージ通路５４にはオリフィス（図示せ
ず）が設けられているため、インテークマニホルド３０
の負圧が燃料タンク１６に直接かかることはない。この
パージ通路５４の途中に設けられたパージコントロール
バルブ５５は、ソレノイドに流れる電流を調整すること
により開弁度が調整され、パージ通路５４を流れるパー
ジ流量を調節する。

【００２３】このような構成の本実施例の各部の動作を
制御するマイクロコンピュータ２１は図３に示す如きハ
ードウェア構成とされている。同図中、図２と同一構成
部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図３に
おいて、マイクロコンピュータ２１は中央処理装置（Ｍ
ＰＵ）６０，処理プログラムを格納したリード・オンリ
・メモリ（ＲＯＭ）６１，作業領域として使用されるラ
ンダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）６２，エンジン停
止後もデータを保持するバックアップＲＡＭ６３，ＭＰ
Ｕ６０へそのマスタークロックを供給するクロック発生
器６４を有し、これらを双方向のバスライン６５を介し
て互いに接続すると共に、入出力ポート６６，入力ポー
ト６７，出力ポート６８〜７２に夫々接続した構成とさ
れている。

【００２４】また、マイクロコンピュータ２１はバッフ
ァ７４を介して取り出した熱線式エアフローメータ２７
からの吸入空気量検出信号と、バッファ７５を介して取
り出した吸気温センサ２５からの吸気温検出信号と、バ
ッファ７６を介して取り出した水温センサ信号（ＴＨ
Ｗ）と、バッファ７７を介して取り出した燃料温センサ
４８からの燃料温検出信号とをマルチプレクサ７８で選
択出力し、これをＡ／Ｄ変換器７９でディジタル信号に
変換した後、入出力ポート６６を介してバスライン６５
へ送出する構成とされている。

【００２５】これにより、マルチプレクサ７８の各入力
検出信号はＭＰＵ６０の制御の下に順次マルチプレクサ
７８より選択出力された後、Ａ／Ｄ変換器７９でディジ
タル信号に変換された後、ＲＡＭ６２に記憶される。従
って、ＭＰＵ６０，マルチプレクサ７８，Ａ／Ｄ変換器
７９，入出力ポート６６は、燃料温センサ４８等からの
検出信号を所定時間毎にサンプリングするサンプリング
手段として作用する。また、マイクロコンピュータ２１
はＯ₂センサ４４からの酸素濃度検出信号をバッファ８
０を介してコンパレータ８１に入力し、ここで波形整形
して入力ポート６７に供給すると共に、波形整形回路８
２により回転角センサ４１及びベーパ流量センサ５３か
らの各検出信号を波形整形した信号と、バッファ（図示
せず）を経たアイドルスイッチ２６の出力信号とを夫々
入力ポート６７に供給する。

【００２６】更に、マイクロコンピュータ２１は駆動回
路８３〜８７を有しており、出力ポート６８からの信号
を駆動回路８３を介してイグナイタ３９へ供給し、出力
ポート６９からの信号をダウンカウンタを備えた駆動回
路８４を介して燃料噴射弁１０へ供給し、出力ポート７
０からの信号を駆動回路８５を介してＩＳＣＶ２９へ供
給し、そして出力ポート７１の出力信号を駆動回路８６
を介してパージコントロールバルブ５５へ供給する構成
とされている。更に、出力ポート７２の出力信号は駆動
回路８７を通してＥＧＲＶ４７に供給され、その開閉を
制御する。

【００２７】図４及び図５はエアフローメータ読取処理
及び吸入空気量算出処理のフローチャートを示す。

【００２８】図４に示すエアフローメータ読取処理は例
えば４ｍｓｅｃ毎の割込み処理である。ステップＳ１０
では熱線式エアフローメータ２７の出力信号電圧をＡ／
Ｄ変換器７９でディジタル化し、このディジタル値
（Ｖ）で図６に示すマップを参照して瞬時流量Ｇを算出
し、処理を終了する。

【００２９】図５に示す吸入空気量算出処理はメインル
ーチンの一部である。ステップＳ２０では所定時間内の
瞬時流量Ｇから平均流量ＧＡ₀を算出する。またステッ
プＳ２２で所定時間内の瞬時流量Ｇの最大値と最小値と
の差である脈動幅を平均流量ＧＡ₀で除算して脈動率を
算出する。

【００３０】次のステップＳ２４では脈動率と回転数Ｎ
Ｅから図７に示すマップを参照して補正流量（単位時間
当りの空気流量）を算出する。上記の図７は任意の回転
数における補正流量のマップを示している。

【００３１】ところで、図８（Ａ）に示す如く任意の回
転数における脈動幅に応じて要求される補正流量（ｇ／
ｓ）は大気圧が低い又はＥＧＲＶ４７を開弁したＥＧＲ
有り状態等の平均流量が小さい場合と大気圧が高い又は
ＥＧＲＶ４７を閉弁したＥＧＲ無し状態等の平均流量が
大きい場合とで異なっている。

【００３２】また、図８（Ｂ）に示す如く任意の回転数
における脈動幅に応じて要求される補正率（％）は平均
流量が小さい場合と平均流量が大きい場合とで異なって
いる。更に、図８（Ｃ）に示す如く任意の回転数におけ
る脈動率に応じて要求される補正率（％）は平均流量が
小さい場合と平均流量が大きい場合とで異なっている。

【００３３】これに対して図７に示す如く任意の回転数
における脈動率に応じて要求される補正流量（ｇ／ｓ）
は大気圧の違い等で平均流量が異なっていても同一とな
る。このため、回転数ＮＥと脈動率とに応じて図７のマ
ップにより算出した補正流量は同一脈動幅、同一回転数
で平均流量が変化しても同一の値となる。

【００３４】ステップＳ２４を実行した後、ステップＳ
２６に進み、平均流量ＧＡ₀に図７のマップから算出し
た補正流量（ｇ／ｓ）を加算して補正平均流量ＧＡを算
出する。次にステップＳ２７で補正平均流量ＧＡを機関
回転数ＮＥで除算することにより機関１回転当りの吸入
空気量ＧＮを算出する。この後ステップＳ２８に進み、
次式により吸入空気量のなまし値ＧＮＳＭを算出する。

【００３５】ＧＮＳＭ_i＝ＧＮＳＭ_i-1＋（ＧＮ−ＧＮＳＭ_i-1）・１／ｎ但し、ＧＮＳＭ_i、ＧＮＳＭ_i-1夫々は今回、前回のな
まし値、ｎはなまし係数である。

【００３６】次にステップＳ３０で吸入空気量のなまし
値ＧＮＳＭに機関毎に定められた燃料噴射量への換算係
数ＫＩＮＪ及び各種補正係数を乗算して基本噴射量ＴＰ
を算出し、更にステップＳ３２で基本噴射量ＴＰに各種
増量を加算して補正し燃料噴射量ＴＡＵを算出して処理
を終了する。

【００３７】ここで、平均流量が変化しないものとして
ＥＧＲ無しで適合したマップを用いて回転数と脈動幅か
ら求めた補正流量で、ＥＧＲ有りの状態等の同一脈動
幅、同一回転数で平均流量が低下する状態の補正を行な
った場合は図９の実線に示す如く吸入空気量ＧＮが大と
なるにつれ空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比から離れるのに対
し、回転数と脈動率で図７のマップを参照して求めた補
正流量（ｇ／ｓ）で補正を行なった場合は図９の破線に
示す如くどのような吸入空気量ＧＮに対しても空燃比Ａ
／Ｆを理論空燃比とすることができる。

【００３８】

【発明の効果】上述の如く、本発明の熱式吸入空気量検
出装置によれば、平均流量が異なる運転状態にも拘らず
正確な吸入空気量を検出でき、マップの容量が小さくて
済み、実用上きわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の一実施例の構成図である。

【図３】マイクロコンピュータのブロック図である。

【図４】エアフローメータ読取処理のフローチャートで
ある。

【図５】吸入空気量算出処理のフローチャートである。

【図６】瞬時流量のマップを示す図である。

【図７】補正流量のマップを示す図である。

【図８】要求補正流量又は要求補正率のマップを示す図
である。

【図９】空燃比特性を示す図である。

【符号の説明】

Ｍ１内燃機関Ｍ２熱式流量検出器Ｍ３流量補正手段Ｍ４流量補正マップ２７熱線式エアフローメータ４７ＥＧＲＶ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱式流量検出器で検出した内燃機関の吸
入空気の検出値を補正して燃料噴射量の算出に用いる吸
入空気量を得る熱式吸入空気量検出装置において、真の吸入空気量と熱式流量検出器の検出値との差を補正
流量とし、脈動幅と平均流量との比である脈動率と機関
回転数とをパラメータとして予め記憶した補正流量マッ
プと、機関運転中に上記検出値の脈動率と機関回転数とを用い
て上記補正流量マップから補正流量を読出して検出値を
加算補正する流量補正手段とを有することを特徴とする
熱式吸入空気量検出装置。