JPH09177592A - 内燃機関における大気圧推定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スロットル弁開度の検出誤差が大きい場合で
あっても検出誤差に影響されずに、高精度に大気圧を推
定できる内燃機関の大気圧推定装置を提供することを目
的とする。 【解決手段】 スロットル開度が所定値以下であり（Ｓ
１）、かつ、内燃機関が定常状態、すなわち、定速走行
状態のとき（加減速状態でないとき）に（Ｓ２）、強制
的にＥＧＲを開始した状態で（Ｓ３）、所定期間内の空
燃比フィードバック制御におけるフィードバック補正量
αの平均値α１を算出する（Ｓ４）。そして、強制的に
ＥＧＲを停止した状態で（Ｓ５）、所定期間内の空燃比
フィードバック制御におけるフィードバック補正量αの
平均値α２を算出する（Ｓ６）。その後、ＥＧＲのＯＮ
／ＯＦＦにより変化したフィードバック補正量αの平均
値の偏差（α２−α１）に基づき、マップ等の参照又は
演算により大気圧Ｐa を推定する（Ｓ７）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、機関への
吸入空気流量に基づいて基本燃料供給量を設定する燃料
供給装置を備える内燃機関に関し、特に、燃料供給量等
の補正に必要な大気圧を推定する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、内燃機関の電子制御燃料供給
装置として、機関への吸入空気流量に基づいて基本燃料
供給量を設定するものがある（Ｌジェトロ方式と称され
る）。すなわち、吸入空気流量を基本として吸気温度等
による補正により、吸気充填効率に対応した燃料供給量
を設定して、該燃料供給量に応じた噴射パルス信号を電
磁式燃料噴射弁に出力して燃料供給量を制御している。

【０００３】ところで、吸気充填効率を考慮した燃料供
給量の補正を行うに際し、車両が走行している高度によ
って変化する大気圧を検出する必要がある。大気圧を検
出する方法としては、大気圧センサによって大気圧を直
接検出する方法があるが、大気圧の検出のために新たに
大気圧センサを設けることはコストアップになる。そこ
で、既存のセンサを用いて大気圧を推定する方法とし
て、エアフローメータにより質量流量として検出される
機関への吸入空気流量と、スロットル弁の開度と機関回
転速度とから求められる体積流量としての吸入空気流量
と、吸気温度から大気圧を演算によって推定する方法が
開発されている（図５のフローチャート参照。なお、詳
細は後述する）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スロッ
トル弁の開度検出に一般に用いられているポテンショメ
ータ式のスロットルセンサでは、スロットル弁開度に対
するセンサ出力のばらつき許容範囲が図６に示すように
規定される場合に、図７に示すように出力の小さい低開
度側ほど前記出力ばらつきによる開度検出誤差が大きく
なり、低開度側では高精度に開度を検出することが困難
であった。

【０００５】このため、スロットル弁開度と機関回転速
度とから求められる体積流量としての吸入空気流量も、
前記スロットル弁開度の検出誤差に影響されて特に低開
度側で大きな誤差を有することになり、前記体積流量と
しての吸入空気流量を用いた大気圧推定精度を低下させ
るおそれがあった。そこで、本発明は以上のような従来
の問題点に鑑み、スロットル弁開度の検出誤差が大きい
場合であっても検出誤差に影響されずに、高精度に大気
圧を推定できる内燃機関の大気圧推定装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明は、図１に示すように、機関の排気の一部を再び
機関に吸引させる排気還流を行う排気還流手段Ａと、機
関に供給される混合気の空燃比を目標空燃比に近づける
ように基本燃料供給量を補正する空燃比フィードバック
制御手段Ｂと、を備える内燃機関において、大気圧を推
定する条件が成立しているか否かを判定する推定条件判
定手段Ｃと、前記排気還流手段の作動制御を行う排気還
流制御手段Ｄと、前記推定条件判定手段により大気圧推
定条件が成立していると判定されたときに、前記排気還
流制御手段により排気還流を制御し、排気還流実行時及
び非実行時における所定期間内の前記空燃比フィードバ
ック制御の補正量の偏差を算出する偏差算出手段Ｅと、
該偏差に基づいて大気圧を推定する大気圧推定手段Ｆ
と、を含んで構成した。

【０００７】このようにすれば、推定条件判定手段によ
り大気圧推定条件が成立していると判定されたときに、
排気還流制御手段によって排気還流をＯＮ／ＯＦＦし、
排気還流のＯＮ／ＯＦＦ時の空燃比フィードバック制御
の補正量の偏差に基づいて、大気圧推定手段により大気
圧が高精度に推定される。請求項２記載の発明は、前記
推定条件判定手段は、機関の吸入負圧に対する大気圧の
変動による影響の大小を検出する影響検出手段と、機関
が略一定の定常状態で運転されていることを検出する定
常状態検出手段と、を含んで構成され、影響検出手段に
より影響が小さいと検出され、かつ、定常状態検出手段
により機関の定常状態が検出されたときに、大気圧を推
定する条件が成立していると判定するようにした。

【０００８】このようにすれば、大気圧の変動及び機関
運転状態の変動に伴う吸入負圧の変動が少ない状態を判
定できるので、排気還流のＯＮ／ＯＦＦによる空燃比フ
ィードバック制御の補正量の変化が高精度に算出され
る。請求項３記載の発明は、吸気通路に介装されたスロ
ットル弁のスロットル開度を検出する開度検出手段を備
え、前記影響検出手段は、開度検出手段により検出され
たスロットル開度が所定値以下のときに、大気圧の変動
による影響が小さいと検出するようにした。

【０００９】このようにすれば、既存のスロットルセン
サで、吸入負圧に対する大気圧の変動による影響の大小
が検出される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。本発明に係る大気圧推定装置の一実
施形態のシステム構成を示す図２において、内燃機関１
には、図示しないエアクリーナ、吸気ダクト２及び吸気
マニホールド３を介して空気が吸入される。そして、吸
気ダクト２には、図示しないアクセルペダルに連動して
開閉するスロットル弁４が介装されており、このスロッ
トル弁４によって内燃機関１への吸入空気流量が制御さ
れるようになっている。

【００１１】また、吸気マニホールド３には、各気筒別
に電磁式の燃料噴射弁５が設けられている。この燃料噴
射弁５は、図示しないプレッシャレギュレータにより所
定圧力に調整された燃料を、マイクロコンピュータを内
蔵したコントロールユニット６からの噴射パルス信号に
応じて間欠的に機関に噴射供給する。さらに、内燃機関
１には、環境保護及び燃費向上の観点から、排気の一部
を吸気系に導入して再循環させ、これを燃焼混合気に混
入することにより燃焼温度を低下し、ＮＯｘの発生量を
低減すると共に、サイクル効率の向上により熱効率の改
善を図る排気還流装置が設けられている。この排気還流
装置の構成としては、内燃機関１の排気マニホールド７
と吸気マニホールド３とを連通するＥＧＲ通路８が設け
られ、このＥＧＲ通路８は、ＥＧＲコントロールバルブ
９によって開閉されるようになっている。このＥＧＲコ
ントロールバルブ９は、コイルスプリングによる閉弁方
向の付勢力に抗して機関の吸入負圧を作用させること
で、開弁されるダイヤフラム式のバルブであり、その圧
力室とスロットル弁４の下流側の吸気ダクト２とを連通
させる負圧導入通路１０が設けられ、該負圧導入通路１
０を介して前記圧力室に内燃機関１の吸入負圧を導くこ
とで開弁される。

【００１２】前記負圧導入通路１０には、コントロール
ユニット６からの駆動パルス信号のデューティによって
その開度が制御されるＥＧＲコントロールソレノイド１
１が介装され、このＥＧＲコントロールソレノイド１１
の開度制御を介して前記ＥＧＲコントロールバルブ９の
開度、すなわち、排気還流（以下、ＥＧＲという）量を
制御できるようになっている。

【００１３】また、１２は排気圧力とマニホールド負圧
によりダイヤフラムが作動し、前記ＥＧＲコントロール
バルブ９を制御する負圧を決定するダイヤフラム式のＢ
ＰＴバルブである。なお、ＥＧＲ通路８、ＥＧＲコント
ロールバルブ９、負圧導入通路１０、ＥＧＲコントロー
ルソレノイド１１及びＢＰＴバルブ１２から排気還流手
段が構成されている。

【００１４】ところで、コントロールユニット６には、
燃料噴射制御及びＥＧＲ制御を行うために、各種センサ
からの信号が入力されている。この各種センサとして
は、スロットル弁４の上流側の吸気ダクト２に介装され
吸入空気流量Ｑを検出する熱線式のエアフローメータ２
０（定常状態検出手段）、クランクシャフトから回転信
号を取り出して機関回転速度Ｎe を検出する回転速度セ
ンサ２１（定常状態検出手段）、スロットル弁４に付設
されてスロットル弁４のスロットル開度ＴＶＯを検出す
るスロットルセンサ２２（影響検出手段及び定常状態検
出手段）、吸気ダクト２に設けられ機関への吸気温度Ｔ
を検出する吸気温度センサ２３、内燃機関１のウォータ
ジャケット部に設けられ機関温度を代表する冷却水温度
Ｔw を検出する水温センサ２４、及び、排気マニホール
ド７に介装され排気中の酸素濃度を検出することによっ
て吸入混合気の空燃比を検出する空燃比センサ（以下、
Ｏ₂センサと称する）２５などが設けられている。

【００１５】そして、燃料噴射制御として、コントロー
ルユニット６は、検出された吸入空気流量Ｑ及び機関回
転速度Ｎe に基づいて基本燃料供給量Ｔp を算出し、さ
らに、冷却水温度Ｔw 、スロットル開度ＴＶＯ及び推定
された大気圧Ｐa 等により吸気充填効率を考慮した補正
を行うと共に、Ｏ₂ センサ２５の出力に基づき吸入混合
気の空燃比を理想空燃比に近づけるような空燃比フィー
ドバック制御を行い、最終的な有効燃料供給量Ｔe を算
出し、この有効燃料供給量Ｔe に相当する噴射パルス信
号を燃料噴射弁５に供給する。なお、コントロールユニ
ット６及びＯ₂センサ２５から空燃比フィードバック制
御手段が構成されている。

【００１６】また、ＥＧＲ制御として、コントロールユ
ニット６は、検出された吸入空気流量Ｑ及び機関回転速
度Ｎe に基づいてマップ等を参照することでＥＧＲ量を
求め、このＥＧＲ量に相当する駆動パルス信号のデュー
ティをＥＧＲコントロールソレノイド１１に供給する。
なお、コントロールユニット６は、推定条件判定手段、
排気還流制御手段、偏差算出手段及び大気圧推定手段と
しての機能を有している。

【００１７】ここで、従来の大気圧推定処理の問題点を
明確にすると共に、本発明の必要性を明確にすべく、従
来の大気圧推定処理を図５のフローチャートを参照しつ
つ以下説明する。ステップ１０（図では、Ｓ１０と略記
する。以下同様）では、スロットルセンサ２２からスロ
ットル開度ＴＶＯを読み込む。

【００１８】ステップ１１では、回転速度センサ２１か
ら機関回転速度Ｎe を読み込む。ステップ１２では、予
めスロットル開度ＴＶＯと機関回転速度Ｎe とをパラメ
ータとして機関への体積流量（吸入空気流量）Ｖを記憶
したマップ等を参照し、ステップ１０及び１１で読み込
んだスロットル開度ＴＶＯ及び機関回転速度Ｎeに基づ
いて、体積流量Ｖを検索する。

【００１９】ステップ１３では、エアフローメータ２０
から機関への質量流量（吸入空気流量）Ｑを読み込む。
ステップ１４では、吸気温度センサ２３から吸気温度Ｔ
を読み込む。ステップ１５では、検索した体積流量Ｖ、
読み込んだ質量流量Ｑ及び吸気温度Ｔに基づき、次式に
より大気圧Ｐa を推定する。

【００２０】Ｐa ＝func（Ｑ・Ｔ／Ｖ） 但し、func（ｘ）は、ｘをパラメータとして大気圧Ｐa
を求める関数又はマップ等を示している。このような大
気圧推定処理を行えば、高価な大気圧センサを新たに設
けなくとも大気圧の推定が行えるが、上述したようにス
ロットル弁４が低開度のときには、スロットルセンサ２
２の開度検出誤差が大きいため、体積流量Ｖの精度が低
下し、その結果、大気圧Ｐa の推定精度が低下してしま
うという問題点がある。

【００２１】そこで、本発明は、図５に示した大気圧推
定処理とは別に、図３に示すフローチャートの大気圧推
定処理を行うことで、スロットル弁４の全開度に渡って
高精度に大気圧の推定が行えるようにした。以下、本発
明に係る大気圧推定処理内容を詳述する。この大気圧推
定処理は、ＥＧＲ量が大気圧の影響で変化することに着
目してなされたもので、特に、大気圧の影響が少ない吸
気状態で、強制的にＥＧＲをＯＮ／ＯＦＦしたときの空
燃比フィードバック制御のフィードバック補正量αの偏
差に基づいて、高精度に大気圧の推定が行えるものであ
る。

【００２２】ステップ１では、スロットルセンサ２２か
ら読み込んだスロットル開度ＴＶＯが所定値θ以下であ
るか否かを判断し、所定値θ以下（ＴＶＯ≦θ）であれ
ばステップ２へと進み、所定値θより大きければステッ
プ１の処理を繰り返す。すなわち、スロットル開度ＴＶ
Ｏが所定値θ以下であれば、スロットル弁４の下流側の
吸入負圧が所定値以上になっているので大気圧の影響が
少ないと考えられるため、かかる状態のときのみ本発明
に係る大気圧推定処理を行うことで、大気圧推定精度を
向上することができる。なお、この判断方法は、例え
ば、吸入負圧を直接検出する吸気圧センサの出力から判
断する他、大気圧の影響が少ない状態であることを判断
できれば如何なる方法でもよい。このステップ１の処理
が影響検出手段に相当する。

【００２３】ステップ２では、内燃機関１が定常状態、
すなわち、定速走行状態（加減速状態でないとき）であ
るか否かを判断し、定常状態であればステップ３へと進
み、定常状態でなければステップ１へと戻る。この判断
は、例えば、エフローメータ２０から読み込んだ吸入空
気流量Ｑに基づいて判断する他、スロットルセンサ２２
の出力から算出したスロットル弁４の角速度ω（開度変
化速度）、又は、回転速度センサ２１から読み込んだ機
関回転速度Ｎe 等の機関運転の変化状態が検出できるも
のに基づいて判断することができる。このステップ２の
処理が定常状態検出手段に相当し、ステップ１及びステ
ップ２の処理から推定条件判定手段が構成されている。

【００２４】ステップ３では、コントロールユニット６
からＥＧＲコントロールソレノイド１１に、駆動パルス
信号のデューティを供給し、強制的にＥＧＲを開始す
る。ステップ４では、ＥＧＲが行われている状態で、所
定期間（例えば、時間、累積回転数）内の空燃比フィー
ドバック制御におけるフィードバック補正量αの平均値
α１を算出する。

【００２５】ステップ５では、コントロールユニット６
からＥＧＲコントロールソレノイド１１への駆動パルス
信号のデューティの供給を中止し、強制的にＥＧＲを停
止する。ステップ６では、ＥＧＲが行われていない状態
で、所定期間（例えば、時間、累積回転数）内の空燃比
フィードバック制御におけるフィードバック補正量αの
平均値α２を算出する。

【００２６】ステップ７では、ＥＧＲのＯＮ／ＯＦＦに
より変化したフィードバック補正量αの平均値の偏差
（α２−α１）に基づき、マップ等の参照又は演算によ
り大気圧Ｐa を推定する。なお、ステップ３〜ステップ
７（前半）の処理が偏差算出手段に相当し、また、ステ
ップ７（後半）の処理が大気圧推定手段に相当する。

【００２７】以上説明した大気圧推定処理によれば、従
来では高精度に大気圧推定が行えなかったスロットル弁
の低開度側で、スロットル弁開度の検出誤差に影響され
ずに、大気圧推定が高精度に行えるようになる。また、
既存のセンサによって大気圧推定が行えるので、新規部
品の追加によるコストアップを伴うことがない。従っ
て、従来の大気圧推定処理とは別に、本発明に係る大気
圧推定処理を併用することで、スロットル弁４の全開度
に渡って高精度に大気圧推定を行うことができるように
なる。

【００２８】次に、図３のフローチャートの一部を変更
した大気圧推定処理を、図４のフローチャートに示す。
これは、ＥＧＲコントロールソレノイド１１等から構成
される排気還流装置の代わりに、或いは、排気還流装置
に加えて、排気弁のバルブタイミングを変化させること
で、機関から排出された排気を再びシリンダ内に戻す内
部ＥＧＲを備える内燃機関に適用したものである。図３
のフローチャートに示す大気圧推定処理と相違するステ
ップについて、以下簡単に説明する。

【００２９】ステップ３’では、排気弁のバルブタイミ
ングを変えることで、強制的に内部ＥＧＲを開始する。
ステップ４では、ＥＧＲが行われている状態で、所定期
間内の空燃比フィードバック制御におけるフィードバッ
ク補正量αの平均値α１を算出する。ステップ５’で
は、排気弁のバルブタイミングを変えることで、強制的
に内部ＥＧＲを停止する。

【００３０】このような大気圧推定処理の効果は、図３
のフローチャートのものと同一であるので、ここではそ
の説明を省略する。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、推定条件判定手段により大気圧推定条件が
成立していると判定されたときに、排気還流制御手段に
よって排気還流をＯＮ／ＯＦＦし、排気還流のＯＮ／Ｏ
ＦＦ時の空燃比フィードバック制御の補正量の偏差に基
づいて、大気圧推定手段により大気圧が推定されるの
で、従来では高精度に大気圧推定が行えなかったスロッ
トル弁の低開度側で、スロットル弁開度の検出誤差に影
響されずに、大気圧を高精度に推定できるようになる。
すなわち、本発明の大気圧推定を行えば、スロットル弁
の全開度に渡って高精度に大気圧の推定が行えるように
なる。

【００３２】また、既存のセンサによって大気圧推定が
行われるので、新規部品の追加によるコストアップを伴
うことがない。請求項２記載の発明によれば、大気圧の
変動及び機関運転状態の変動に伴う吸入負圧の変動が少
ない状態のときのみ、大気圧の推定が行われるようにな
るので、排気還流のＯＮ／ＯＦＦによる空燃比フィード
バック制御の補正量の変化が高精度に算出され、もっ
て、大気圧推定精度をさらに向上することができる。

【００３３】請求項３記載の発明によれば、既存のスロ
ットルセンサで、吸入負圧に対する大気圧の変動による
影響の大小が検出されるので、新規部品の追加によるコ
ストアップを伴うことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の請求項１のクレーム対応図

【図２】 本発明に係る大気圧推定装置の一実施形態を
示すシステム構成図

【図３】 同上の大気圧推定処理を示すフローチャート

【図４】 同上の他の大気圧推定処理を示すフローチャ
ート

【図５】 従来の大気圧推定処理を示すフローチャート

【図６】 スロットルセンサの出力ばらつきを示す線図

【図７】 出力ばらつきによる開度検出のばらつきを示
す線図

【符号の説明】

１ 内燃機関 ６ コントロールユニット ８ ＥＧＲ通路 ９ ＥＧＲコントロールバルブ １０ 負圧導入通路 １１ ＥＧＲコントロールソレノイド １２ ＢＰＴバルブ ２０ エアフローメータ ２１ 回転速度センサ ２２ スロットルセンサ ２５ Ｏ₂ センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の排気の一部を再び機関に吸引させる
   排気還流を行う排気還流手段と、機関に供給される混合
   気の空燃比を目標空燃比に近づけるように基本燃料供給
   量を補正する空燃比フィードバック制御手段と、を備え
   る内燃機関において、 大気圧を推定する条件が成立しているか否かを判定する
   推定条件判定手段と、前記排気還流手段の作動制御を行
   う排気還流制御手段と、前記推定条件判定手段により大
   気圧推定条件が成立していると判定されたときに、前記
   排気還流制御手段により排気還流を制御し、排気還流実
   行時及び非実行時における所定期間内の前記空燃比フィ
   ードバック制御の補正量の偏差を算出する偏差算出手段
   と、該偏差に基づいて大気圧を推定する大気圧推定手段
   と、を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関にお
   ける大気圧推定装置。
2. 【請求項２】前記推定条件判定手段は、機関の吸入負圧
   に対する大気圧の変動による影響の大小を検出する影響
   検出手段と、機関が略一定の定常状態で運転されている
   ことを検出する定常状態検出手段と、を含んで構成さ
   れ、影響検出手段により影響が小さいと検出され、か
   つ、定常状態検出手段により機関の定常状態が検出され
   たときに、大気圧を推定する条件が成立していると判定
   することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関におけ
   る大気圧推定装置。
3. 【請求項３】吸気通路に介装されたスロットル弁のスロ
   ットル開度を検出する開度検出手段を備え、 前記影響検出手段は、開度検出手段により検出されたス
   ロットル開度が所定値以下のときに、大気圧の変動によ
   る影響が小さいと検出することを特徴とする請求項２に
   記載の内燃機関における大気圧推定装置。