JPH11166447A - 内燃機関の吸気量検出装置 - Google Patents
内燃機関の吸気量検出装置Info
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- JPH11166447A JPH11166447A JP33271197A JP33271197A JPH11166447A JP H11166447 A JPH11166447 A JP H11166447A JP 33271197 A JP33271197 A JP 33271197A JP 33271197 A JP33271197 A JP 33271197A JP H11166447 A JPH11166447 A JP H11166447A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 内燃機関の各気筒内に新規に流入される吸気
量を圧縮行程毎に正確かつ応答性良く計測すること。 【解決手段】 筒内圧センサ２３による圧縮始めの筒内
圧、クランク角センサ２４及びＥＣＵ３０による圧縮始
めのシリンダ容積、吸気温センサ２１、排気温センサ２
２及びＥＣＵ３０による圧縮始めの筒内温度、筒内圧セ
ンサ２３、クランク角センサ２４及びＥＣＵ３０による
筒内残留ガス率及びガス定数を用いて吸気量演算手段を
達成するＥＣＵ３０で内燃機関１の気筒に新規に流入さ
れる吸気量が算出される。このようにして、内燃機関１
の各気筒毎に流入される吸気量が直接計測され、各気筒
毎の吸気量を正確かつ応答性良く求めることができる。
更に、この吸気量に基づき所望の空燃比となる燃料噴射
量を求めることができる。
量を圧縮行程毎に正確かつ応答性良く計測すること。 【解決手段】 筒内圧センサ２３による圧縮始めの筒内
圧、クランク角センサ２４及びＥＣＵ３０による圧縮始
めのシリンダ容積、吸気温センサ２１、排気温センサ２
２及びＥＣＵ３０による圧縮始めの筒内温度、筒内圧セ
ンサ２３、クランク角センサ２４及びＥＣＵ３０による
筒内残留ガス率及びガス定数を用いて吸気量演算手段を
達成するＥＣＵ３０で内燃機関１の気筒に新規に流入さ
れる吸気量が算出される。このようにして、内燃機関１
の各気筒毎に流入される吸気量が直接計測され、各気筒
毎の吸気量を正確かつ応答性良く求めることができる。
更に、この吸気量に基づき所望の空燃比となる燃料噴射
量を求めることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の各気筒
に流入される吸気量（吸入空気量）を検出する内燃機関
の吸気量検出装置に関し、例えば、検出された吸気量に
対応する燃料量を供給することで運転状態に応じた空燃
比の最適制御に利用することができる。
に流入される吸気量（吸入空気量）を検出する内燃機関
の吸気量検出装置に関し、例えば、検出された吸気量に
対応する燃料量を供給することで運転状態に応じた空燃
比の最適制御に利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関の吸気管内に流入される
吸気量をエアフローメータや吸気圧センサを用いて計測
し、その計測結果に対応する燃料量を燃料噴射弁から噴
射し、この混合気の燃焼後の排気ガスを排気管内の酸素
（Ｏ2 ）濃度センサで検出し、フィードバック補正する
ことにより最終的に所望の空燃比となるように制御する
システムが知られている。
吸気量をエアフローメータや吸気圧センサを用いて計測
し、その計測結果に対応する燃料量を燃料噴射弁から噴
射し、この混合気の燃焼後の排気ガスを排気管内の酸素
（Ｏ2 ）濃度センサで検出し、フィードバック補正する
ことにより最終的に所望の空燃比となるように制御する
システムが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述のシス
テムにおけるエアフローメータでは吸気量の平均値しか
測定できなく、また、吸気圧センサから換算される吸気
量では吸入された新気と残留ガスとの区別ができない。
このため、実際に制御に必要な内燃機関の各気筒（シリ
ンダ）に新規に流入される吸気量を得るには、エアフロ
ーメータや吸気圧センサから求められた吸気量に対して
そのときの機関回転数とスロットル開度とから予測され
る補正を行う必要があった。したがって、内燃機関の各
気筒に新規に流入される吸気量を圧縮行程毎に計測する
だけの精度及び応答性を確保することは無理であった。
テムにおけるエアフローメータでは吸気量の平均値しか
測定できなく、また、吸気圧センサから換算される吸気
量では吸入された新気と残留ガスとの区別ができない。
このため、実際に制御に必要な内燃機関の各気筒（シリ
ンダ）に新規に流入される吸気量を得るには、エアフロ
ーメータや吸気圧センサから求められた吸気量に対して
そのときの機関回転数とスロットル開度とから予測され
る補正を行う必要があった。したがって、内燃機関の各
気筒に新規に流入される吸気量を圧縮行程毎に計測する
だけの精度及び応答性を確保することは無理であった。
【０００４】そこで、この発明はかかる不具合を解決す
るためになされたもので、内燃機関の各気筒に新規に流
入される吸気量を圧縮行程毎に正確かつ応答性良く計測
することができる内燃機関の吸気量検出装置の提供を課
題とするものである。
るためになされたもので、内燃機関の各気筒に新規に流
入される吸気量を圧縮行程毎に正確かつ応答性良く計測
することができる内燃機関の吸気量検出装置の提供を課
題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の内燃機関の吸
気量検出装置によれば、筒内圧検出手段による筒内圧、
シリンダ容積検出手段によるシリンダ容積、筒内温度検
出手段による筒内温度、筒内残留ガス率検出手段による
筒内残留ガス率を用いて吸気量演算手段で内燃機関の各
気筒に新規に流入される吸気量が算出される。これによ
り、内燃機関の各気筒毎に流入される吸気量が直接計測
され、各気筒毎の吸気量を正確かつ応答性良く求めるこ
とができる。
気量検出装置によれば、筒内圧検出手段による筒内圧、
シリンダ容積検出手段によるシリンダ容積、筒内温度検
出手段による筒内温度、筒内残留ガス率検出手段による
筒内残留ガス率を用いて吸気量演算手段で内燃機関の各
気筒に新規に流入される吸気量が算出される。これによ
り、内燃機関の各気筒毎に流入される吸気量が直接計測
され、各気筒毎の吸気量を正確かつ応答性良く求めるこ
とができる。
【０００６】請求項２の内燃機関の吸気量検出装置で
は、内燃機関の各気筒の圧縮行程時における気体の状態
変化は、理想気体のポリトロープ変化と見做すことがで
き、この際のポリトロープ指数と筒内残留ガス率とは負
の相関関係であるため、内燃機関の各気筒の圧縮行程時
の任意の２点における筒内圧及びシリンダ容積から算出
されるポリトロープ指数に基づき筒内残留ガス率を求め
ることができる。
は、内燃機関の各気筒の圧縮行程時における気体の状態
変化は、理想気体のポリトロープ変化と見做すことがで
き、この際のポリトロープ指数と筒内残留ガス率とは負
の相関関係であるため、内燃機関の各気筒の圧縮行程時
の任意の２点における筒内圧及びシリンダ容積から算出
されるポリトロープ指数に基づき筒内残留ガス率を求め
ることができる。
【０００７】請求項３の内燃機関の吸気量検出装置で
は、吸気量Ｇを求める式、Ｇ＝｛（Ｐ1 ・Ｖ1 ）／（Ｒ
・Ｔ1 ）｝（１−ｅ）に内燃機関の各気筒の圧縮始めの
筒内圧Ｐ1 と圧縮始めのシリンダ容積Ｖ1 と圧縮始めの
筒内温度Ｔ1 と筒内残留ガス率ｅとを代入すれば、Ｒは
ガス定数であるため吸気量Ｇを正確かつ応答性良く算出
することができる。
は、吸気量Ｇを求める式、Ｇ＝｛（Ｐ1 ・Ｖ1 ）／（Ｒ
・Ｔ1 ）｝（１−ｅ）に内燃機関の各気筒の圧縮始めの
筒内圧Ｐ1 と圧縮始めのシリンダ容積Ｖ1 と圧縮始めの
筒内温度Ｔ1 と筒内残留ガス率ｅとを代入すれば、Ｒは
ガス定数であるため吸気量Ｇを正確かつ応答性良く算出
することができる。
【０００８】請求項４の内燃機関の吸気量検出装置で
は、圧縮始めの筒内温度Ｔ1 を求める式、Ｔ1 ＝（１−
ｅ）Ｔin＋ｅ・Ｔexに吸気温Ｔinと排気温Ｔexと筒内残
留ガス率ｅとを代入すれば、圧縮始めの筒内温度Ｔ1 を
正確かつ応答性良く求めることができる。
は、圧縮始めの筒内温度Ｔ1 を求める式、Ｔ1 ＝（１−
ｅ）Ｔin＋ｅ・Ｔexに吸気温Ｔinと排気温Ｔexと筒内残
留ガス率ｅとを代入すれば、圧縮始めの筒内温度Ｔ1 を
正確かつ応答性良く求めることができる。
【０００９】請求項５の内燃機関の吸気量検出装置で
は、更に、燃料噴射量演算手段にて吸気量演算手段で算
出された吸気量に応じて所望の空燃比となる燃料噴射量
が算出されることで、この際の燃料噴射量を正確かつ応
答性良く決定することができる。
は、更に、燃料噴射量演算手段にて吸気量演算手段で算
出された吸気量に応じて所望の空燃比となる燃料噴射量
が算出されることで、この際の燃料噴射量を正確かつ応
答性良く決定することができる。
【００１０】請求項６の内燃機関の吸気量検出装置で
は、内燃機関の各気筒における吸気量のばらつきが学習
されており、その学習値に基づき吸気量の演算後に最初
に噴射タイミングとなる気筒の燃料噴射量に対して別の
気筒で算出された吸気量を反映することができる。この
ため、吸気量の演算から燃料噴射量の決定までが最短時
間となり過渡応答性を向上することができる。
は、内燃機関の各気筒における吸気量のばらつきが学習
されており、その学習値に基づき吸気量の演算後に最初
に噴射タイミングとなる気筒の燃料噴射量に対して別の
気筒で算出された吸気量を反映することができる。この
ため、吸気量の演算から燃料噴射量の決定までが最短時
間となり過渡応答性を向上することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。
例に基づいて説明する。
【００１２】図１は本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関の吸気量検出装置が適用された内燃機関に
おける１気筒の要部構成を示す断面図である。
かる内燃機関の吸気量検出装置が適用された内燃機関に
おける１気筒の要部構成を示す断面図である。
【００１３】図１において、内燃機関１には吸気管２と
排気管３とが接続されている。吸気管２の上流側のスロ
ットル弁（図示略）を介して吸入された空気は、吸気管
２に配設されている燃料噴射弁４から噴射される燃料と
混合される。この混合気は吸気弁５の開弁時期に内燃機
関１のシリンダヘッド１ａとピストン６とで形成される
燃焼室７内に供給される。また、シリンダヘッド１ａの
頭頂部には燃焼室７内に向けて点火プラグ８が配設され
ている。この点火プラグ８からの火花により燃焼室７内
の混合気が燃焼される。この燃焼室７内の燃焼ガスは排
気弁９の開弁時期に排気管３側に排気ガスとして排出さ
れる。
排気管３とが接続されている。吸気管２の上流側のスロ
ットル弁（図示略）を介して吸入された空気は、吸気管
２に配設されている燃料噴射弁４から噴射される燃料と
混合される。この混合気は吸気弁５の開弁時期に内燃機
関１のシリンダヘッド１ａとピストン６とで形成される
燃焼室７内に供給される。また、シリンダヘッド１ａの
頭頂部には燃焼室７内に向けて点火プラグ８が配設され
ている。この点火プラグ８からの火花により燃焼室７内
の混合気が燃焼される。この燃焼室７内の燃焼ガスは排
気弁９の開弁時期に排気管３側に排気ガスとして排出さ
れる。
【００１４】また、吸気管２内には吸気温Ｔinを検出す
る吸気温センサ２１が配設され、排気管３内には排気温
Ｔexを検出する排気温センサ２２が配設されている。そ
して、内燃機関１の燃焼室７に対向してその筒内圧を検
出する筒内圧センサ２３が配設されている。更に、内燃
機関１のクランクシャフト１１にはその回転に伴うクラ
ンク角(Crank Angle）を検出するクランク角センサ２４
が配設されている。
る吸気温センサ２１が配設され、排気管３内には排気温
Ｔexを検出する排気温センサ２２が配設されている。そ
して、内燃機関１の燃焼室７に対向してその筒内圧を検
出する筒内圧センサ２３が配設されている。更に、内燃
機関１のクランクシャフト１１にはその回転に伴うクラ
ンク角(Crank Angle）を検出するクランク角センサ２４
が配設されている。
【００１５】そして、吸気温センサ２１からの吸気温Ｔ
in、排気温センサ２２からの排気温Ｔex、筒内圧センサ
２３からの筒内圧、クランク角センサ２４からのクラン
ク角がＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニ
ット）３０に入力されている。このＥＣＵ３０は、周知
の中央処理装置としてのＣＰＵ、制御プログラムを格納
したＲＯＭ、各種データを格納するＲＡＭ、Ｂ／Ｕ（バ
ックアップ）ＲＡＭ、入出力回路及びそれらを接続する
バスライン等からなる論理演算回路として構成されてい
る。
in、排気温センサ２２からの排気温Ｔex、筒内圧センサ
２３からの筒内圧、クランク角センサ２４からのクラン
ク角がＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニ
ット）３０に入力されている。このＥＣＵ３０は、周知
の中央処理装置としてのＣＰＵ、制御プログラムを格納
したＲＯＭ、各種データを格納するＲＡＭ、Ｂ／Ｕ（バ
ックアップ）ＲＡＭ、入出力回路及びそれらを接続する
バスライン等からなる論理演算回路として構成されてい
る。
【００１６】次に、図１、図２及び図３を参照して吸気
量検出の原理について説明する。なお、図２は図１の内
燃機関における１気筒のクランク角〔°ＣＡ〕に対する
筒内圧〔ＭＰａ：メガパスカル〕の遷移状態を示す特性
図である。また、図３はポリトロープ指数ｎをパラメー
タとして筒内残留ガス率ｅを求める負の相関関係を示す
テーブルである。
量検出の原理について説明する。なお、図２は図１の内
燃機関における１気筒のクランク角〔°ＣＡ〕に対する
筒内圧〔ＭＰａ：メガパスカル〕の遷移状態を示す特性
図である。また、図３はポリトロープ指数ｎをパラメー
タとして筒内残留ガス率ｅを求める負の相関関係を示す
テーブルである。
【００１７】ＥＣＵ３０によって、以下に述べるよう
に、各種センサ信号等に基づき吸気量が求められる。ま
ず、燃焼室７に対向する筒内圧センサ２３からの出力信
号に基づき圧縮始めの筒内圧Ｐ1 が求められる。次に、
クランク角センサ２４の出力（クランク角Ｃ1 ）に基づ
くピストン６位置が設計値と照合されることでシリンダ
容積Ｖ1 が求められる。ここで、図２に示すクランク角
Ｃ0 〜Ｃ1 の期間は吸気行程、クランク角Ｃ1 〜Ｃ3 の
期間は圧縮行程、クランク角Ｃ3 以降は燃焼（膨張）行
程である。このうち、圧縮行程における筒内圧の変化は
ポリトロープ変化と仮定でき、圧縮行程時の任意の２点
において、次式（１）の関係が成立する。なお、クラン
ク角Ｃ2 （クランク角センサ２４の出力）における筒内
圧Ｐ2 は筒内圧センサ２３にて検出され、クランク角Ｃ
2 におけるシリンダ容積Ｖ2 はピストン６位置が設計値
と照合されることで求められる。また、ｎはポリトロー
プ指数である。
に、各種センサ信号等に基づき吸気量が求められる。ま
ず、燃焼室７に対向する筒内圧センサ２３からの出力信
号に基づき圧縮始めの筒内圧Ｐ1 が求められる。次に、
クランク角センサ２４の出力（クランク角Ｃ1 ）に基づ
くピストン６位置が設計値と照合されることでシリンダ
容積Ｖ1 が求められる。ここで、図２に示すクランク角
Ｃ0 〜Ｃ1 の期間は吸気行程、クランク角Ｃ1 〜Ｃ3 の
期間は圧縮行程、クランク角Ｃ3 以降は燃焼（膨張）行
程である。このうち、圧縮行程における筒内圧の変化は
ポリトロープ変化と仮定でき、圧縮行程時の任意の２点
において、次式（１）の関係が成立する。なお、クラン
ク角Ｃ2 （クランク角センサ２４の出力）における筒内
圧Ｐ2 は筒内圧センサ２３にて検出され、クランク角Ｃ
2 におけるシリンダ容積Ｖ2 はピストン６位置が設計値
と照合されることで求められる。また、ｎはポリトロー
プ指数である。
【００１８】
【数１】 Ｐ1 ・Ｖ1 n ＝Ｐ2 ・Ｖ2 n ・・・（１） したがって、筒内圧Ｐ1 におけるシリンダ容積Ｖ1 及び
筒内圧Ｐ2 におけるシリンダ容積Ｖ2 を上式（１）に代
入することによってポリトロープ指数ｎが求められる。
そして、このポリトロープ指数ｎから図３のテーブルに
基づき筒内残留ガス率ｅが求められる。
筒内圧Ｐ2 におけるシリンダ容積Ｖ2 を上式（１）に代
入することによってポリトロープ指数ｎが求められる。
そして、このポリトロープ指数ｎから図３のテーブルに
基づき筒内残留ガス率ｅが求められる。
【００１９】更に、圧縮始めの筒内温度Ｔ1 が、吸気温
センサ２１で検出された吸気温Ｔinと排気温センサ２２
で検出された排気温Ｔexと筒内残留ガス率ｅとから次式
（２）にて算出される。
センサ２１で検出された吸気温Ｔinと排気温センサ２２
で検出された排気温Ｔexと筒内残留ガス率ｅとから次式
（２）にて算出される。
【００２０】
【数２】 Ｔ1 ＝（１−ｅ）Ｔin＋ｅ・Ｔex ・・・（２） 上述のように求められた圧縮始めの筒内圧Ｐ1 、圧縮始
めのシリンダ容積Ｖ1、筒内残留ガス率ｅ、圧縮始めの
筒内温度Ｔ1 及びガス定数Ｒから次式（３）にて内燃機
関１の気筒の吸気行程時に新規に流入される吸気量Ｇが
算出される。なお、ガス定数Ｒは８．３１４〔Ｊ（ジュ
ール）・Ｋ-1（ケルビン温度）・mol -1（モル）〕であ
る。
めのシリンダ容積Ｖ1、筒内残留ガス率ｅ、圧縮始めの
筒内温度Ｔ1 及びガス定数Ｒから次式（３）にて内燃機
関１の気筒の吸気行程時に新規に流入される吸気量Ｇが
算出される。なお、ガス定数Ｒは８．３１４〔Ｊ（ジュ
ール）・Ｋ-1（ケルビン温度）・mol -1（モル）〕であ
る。
【００２１】
【数３】 Ｇ＝｛（Ｐ1 ・Ｖ1 ）／（Ｒ・Ｔ1 ）｝（１−ｅ） ・・・（３） そして、この吸気量Ｇに応じて所望の空燃比となるよう
に内燃機関１の気筒に供給すべき燃料噴射量が算出され
る。
に内燃機関１の気筒に供給すべき燃料噴射量が算出され
る。
【００２２】図４は本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関の吸気量検出装置が適用された４気筒内燃
機関の概略構成を示す断面図である。なお、図中、図１
と同様の構成または相当部分からなるものについては同
一符号及び同一記号を付し、その詳細な説明を省略す
る。
かる内燃機関の吸気量検出装置が適用された４気筒内燃
機関の概略構成を示す断面図である。なお、図中、図１
と同様の構成または相当部分からなるものについては同
一符号及び同一記号を付し、その詳細な説明を省略す
る。
【００２３】外気（空気）はエアクリーナ１２にて浄化
され、スロットル弁１３を介してサージタンク１４内に
流入される。このサージタンク１４内の空気は内燃機関
１の各気筒の吸気行程時に、各吸気管２及び各吸気弁５
を通って各燃焼室７内に流入される。そして、ＥＣＵ３
０によって、クランク角センサ２４からの出力信号、各
気筒に配設された筒内圧センサ２３（２３-1，２３-2，
２３-3，２３-4）からの圧縮行程における出力信号、吸
気温センサ２１からの出力信号、排気温センサ２２から
の出力信号に基づき、上述したように、燃焼室７内に新
規に流入された吸気量が求められる。
され、スロットル弁１３を介してサージタンク１４内に
流入される。このサージタンク１４内の空気は内燃機関
１の各気筒の吸気行程時に、各吸気管２及び各吸気弁５
を通って各燃焼室７内に流入される。そして、ＥＣＵ３
０によって、クランク角センサ２４からの出力信号、各
気筒に配設された筒内圧センサ２３（２３-1，２３-2，
２３-3，２３-4）からの圧縮行程における出力信号、吸
気温センサ２１からの出力信号、排気温センサ２２から
の出力信号に基づき、上述したように、燃焼室７内に新
規に流入された吸気量が求められる。
【００２４】そして、ＥＣＵ３０では求められた吸気量
に応じて所望の空燃比となるように燃料噴射弁４（４-
1，４-2，４-3，４-4）から噴射される燃料噴射量が決
定される。なお、このＥＣＵ３０には、各気筒の吸気量
の平均値を格納するＥＥＰＲＯＭ(Electrical Erasable
Programmable ＲＯＭ）等からなる不揮発性メモリ３５
が内蔵されている。更に、吸気量に応じた燃料噴射量が
適正であるかが排気管３内に配設された酸素濃度センサ
２５によって判定される。
に応じて所望の空燃比となるように燃料噴射弁４（４-
1，４-2，４-3，４-4）から噴射される燃料噴射量が決
定される。なお、このＥＣＵ３０には、各気筒の吸気量
の平均値を格納するＥＥＰＲＯＭ(Electrical Erasable
Programmable ＲＯＭ）等からなる不揮発性メモリ３５
が内蔵されている。更に、吸気量に応じた燃料噴射量が
適正であるかが排気管３内に配設された酸素濃度センサ
２５によって判定される。
【００２５】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関の吸気量検出装置で使用されているＥＣＵ
３０による図４の４気筒内燃機関１における各気筒の吸
気量演算及び燃料噴射量への反映を示す図５のタイムチ
ャートを参照して説明する。なお、図５の横軸はクラン
ク角〔°ＣＡ〕を示し、４気筒内燃機関１は４サイクル
であって、吸気−圧縮−燃焼（膨張）−排気の各行程が
７２０〔°ＣＡ〕毎に繰返される。
かる内燃機関の吸気量検出装置で使用されているＥＣＵ
３０による図４の４気筒内燃機関１における各気筒の吸
気量演算及び燃料噴射量への反映を示す図５のタイムチ
ャートを参照して説明する。なお、図５の横軸はクラン
ク角〔°ＣＡ〕を示し、４気筒内燃機関１は４サイクル
であって、吸気−圧縮−燃焼（膨張）−排気の各行程が
７２０〔°ＣＡ〕毎に繰返される。
【００２６】図５において、＃１気筒の吸気量はその圧
縮行程時に演算され、この演算結果から次回の＃１気筒
における燃料噴射量が決定され、＃１気筒の排気行程時
で＃１気筒の燃料噴射弁４-1がＯＮとなる噴射タイミン
グにて噴射される。他の気筒（＃３気筒、＃４気筒、＃
２気筒）においても同様に、その気筒における圧縮行程
時に演算され、それぞれ次回の燃料噴射量が決定され
る。
縮行程時に演算され、この演算結果から次回の＃１気筒
における燃料噴射量が決定され、＃１気筒の排気行程時
で＃１気筒の燃料噴射弁４-1がＯＮとなる噴射タイミン
グにて噴射される。他の気筒（＃３気筒、＃４気筒、＃
２気筒）においても同様に、その気筒における圧縮行程
時に演算され、それぞれ次回の燃料噴射量が決定され
る。
【００２７】このような制御による内燃機関１の各気筒
毎の吸気量のばらつきは、以下のように求められる。次
式（４）により、内燃機関１の各気筒毎の運転状態近傍
における吸気量の平均値が求められる。ここで、Ｇ#na
は＃ｎ気筒における吸気量の平均値、Ｇ#nは＃ｎ気筒に
おける吸気量の演算値である。
毎の吸気量のばらつきは、以下のように求められる。次
式（４）により、内燃機関１の各気筒毎の運転状態近傍
における吸気量の平均値が求められる。ここで、Ｇ#na
は＃ｎ気筒における吸気量の平均値、Ｇ#nは＃ｎ気筒に
おける吸気量の演算値である。
【００２８】
【数４】 Ｇ#na ＝０．９×Ｇ#na-1 ＋０．１×Ｇ#n ・・・（４） このようにして求められた各気筒毎の吸気量の平均値Ｇ
#na はＥＣＵ３０内の不揮発性メモリ３５に各気筒毎に
格納される。
#na はＥＣＵ３０内の不揮発性メモリ３５に各気筒毎に
格納される。
【００２９】次に、上述の各気筒毎の吸気量の平均値Ｇ
#na を用いた制御について、図６の４気筒内燃機関１に
おける各気筒の吸気量演算及び燃料噴射量への反映の変
形例を示すタイムチャートを参照して説明する。なお、
図５と同様に、図６の横軸はクランク角〔°ＣＡ〕を示
し、４気筒内燃機関１は４サイクルであって、吸気−圧
縮−燃焼（膨張）−排気の各行程が７２０〔°ＣＡ〕毎
に繰返される。
#na を用いた制御について、図６の４気筒内燃機関１に
おける各気筒の吸気量演算及び燃料噴射量への反映の変
形例を示すタイムチャートを参照して説明する。なお、
図５と同様に、図６の横軸はクランク角〔°ＣＡ〕を示
し、４気筒内燃機関１は４サイクルであって、吸気−圧
縮−燃焼（膨張）−排気の各行程が７２０〔°ＣＡ〕毎
に繰返される。
【００３０】図６において、まず、＃１気筒の圧縮行程
で、＃１気筒の吸気量の演算値Ｇ#1及び平均値Ｇ#1a が
求められる。そして、この＃１気筒の吸気量の演算値Ｇ
#1に基づき、演算終了後において燃料噴射弁の噴射タイ
ミングで最も近い時期にある＃２気筒の燃料噴射弁４-2
の燃料噴射量が決定される。つまり、＃１気筒の吸気量
が次式（５）にて＃２気筒の吸気量に換算される。
で、＃１気筒の吸気量の演算値Ｇ#1及び平均値Ｇ#1a が
求められる。そして、この＃１気筒の吸気量の演算値Ｇ
#1に基づき、演算終了後において燃料噴射弁の噴射タイ
ミングで最も近い時期にある＃２気筒の燃料噴射弁４-2
の燃料噴射量が決定される。つまり、＃１気筒の吸気量
が次式（５）にて＃２気筒の吸気量に換算される。
【００３１】
【数５】 Ｇ#N′＝Ｇ#n・（Ｇ#Na ／Ｇ#na ） ・・・（５） ここで、Ｇ#N′は噴射気筒（＃Ｎ気筒）の換算吸気量、
Ｇ#nは＃ｎ気筒の吸気量の演算値、Ｇ#Na は噴射気筒
（＃Ｎ気筒）の吸気量の平均値、Ｇ#na は＃ｎ気筒の吸
気量の平均値である。
Ｇ#nは＃ｎ気筒の吸気量の演算値、Ｇ#Na は噴射気筒
（＃Ｎ気筒）の吸気量の平均値、Ｇ#na は＃ｎ気筒の吸
気量の平均値である。
【００３２】以下、同様に圧縮行程における気筒で算出
された吸気量が、上式（５）にて噴射タイミングとなる
気筒の吸気量に換算され、その燃料噴射量が決定され
る。このようにして、吸気量の演算終了後にあって、燃
料噴射弁の噴射タイミングが最も近い気筒の燃料噴射量
に対して、例え、その気筒が吸気量の演算に用いた気筒
と異なっていても、その演算結果を直ちに反映させるこ
とができる。
された吸気量が、上式（５）にて噴射タイミングとなる
気筒の吸気量に換算され、その燃料噴射量が決定され
る。このようにして、吸気量の演算終了後にあって、燃
料噴射弁の噴射タイミングが最も近い気筒の燃料噴射量
に対して、例え、その気筒が吸気量の演算に用いた気筒
と異なっていても、その演算結果を直ちに反映させるこ
とができる。
【００３３】このように、本実施例の内燃機関の吸気量
検出装置は、内燃機関１の各気筒の筒内圧を検出する筒
内圧センサ２３からなる筒内圧検出手段と、内燃機関１
の各気筒の圧縮行程に関与するシリンダ容積を検出する
クランク角センサ２４及びＥＣＵ３０にて達成されるシ
リンダ容積検出手段と、内燃機関１の各気筒の筒内温度
を検出する吸気温センサ２１、排気温センサ２２及びＥ
ＣＵ３０にて達成される筒内温度検出手段と、内燃機関
１の各気筒における燃焼ガスのうち次回の圧縮行程まで
残留するガス量と次回に新規に流入される吸気量との割
合としての筒内残留ガス率を検出する筒内圧センサ２
３、クランク角センサ２４及びＥＣＵ３０にて達成され
る筒内残留ガス率検出手段と、前記各検出手段からの検
出値を用いて内燃機関１の各気筒に新規に流入される吸
気量Ｇを算出するＥＣＵ３０にて達成される吸気量演算
手段とを具備するものである。
検出装置は、内燃機関１の各気筒の筒内圧を検出する筒
内圧センサ２３からなる筒内圧検出手段と、内燃機関１
の各気筒の圧縮行程に関与するシリンダ容積を検出する
クランク角センサ２４及びＥＣＵ３０にて達成されるシ
リンダ容積検出手段と、内燃機関１の各気筒の筒内温度
を検出する吸気温センサ２１、排気温センサ２２及びＥ
ＣＵ３０にて達成される筒内温度検出手段と、内燃機関
１の各気筒における燃焼ガスのうち次回の圧縮行程まで
残留するガス量と次回に新規に流入される吸気量との割
合としての筒内残留ガス率を検出する筒内圧センサ２
３、クランク角センサ２４及びＥＣＵ３０にて達成され
る筒内残留ガス率検出手段と、前記各検出手段からの検
出値を用いて内燃機関１の各気筒に新規に流入される吸
気量Ｇを算出するＥＣＵ３０にて達成される吸気量演算
手段とを具備するものである。
【００３４】つまり、筒内圧センサ２３による筒内圧、
クランク角センサ２４及びＥＣＵ３０によるシリンダ容
積、吸気温センサ２１、排気温センサ２２及びＥＣＵ３
０による筒内温度、筒内圧センサ２３、クランク角セン
サ２４及びＥＣＵ３０による筒内残留ガス率を用いて吸
気量演算手段を達成するＥＣＵ３０で内燃機関１の各気
筒に新規に流入される吸気量Ｇが算出される。これによ
り、内燃機関１の各気筒毎に流入される吸気量が直接計
測され、各気筒毎の吸気量を正確かつ応答性良く求める
ことができる。
クランク角センサ２４及びＥＣＵ３０によるシリンダ容
積、吸気温センサ２１、排気温センサ２２及びＥＣＵ３
０による筒内温度、筒内圧センサ２３、クランク角セン
サ２４及びＥＣＵ３０による筒内残留ガス率を用いて吸
気量演算手段を達成するＥＣＵ３０で内燃機関１の各気
筒に新規に流入される吸気量Ｇが算出される。これによ
り、内燃機関１の各気筒毎に流入される吸気量が直接計
測され、各気筒毎の吸気量を正確かつ応答性良く求める
ことができる。
【００３５】また、本実施例の内燃機関の吸気量検出装
置は、筒内残留ガス率ｅを内燃機関１の各気筒の圧縮行
程時のクランク角Ｃ1 ，Ｃ2 の２点における筒内圧Ｐ1
，Ｐ2 及びシリンダ容積Ｖ1 ，Ｖ2 により上式（１）
にて算出されるポリトロープ変化の際のポリトロープ指
数ｎと負の相関関係であることに基づき図３に示すテー
ブルから検出するものである。即ち、内燃機関１の各気
筒の圧縮行程時における気体の状態変化は、理想気体の
ポリトロープ変化と見做すことができる。ポリトロープ
変化の際のポリトロープ指数ｎと筒内残留ガス率ｅとは
負の相関関係を呈することが分かっている。このため、
内燃機関１の各気筒の圧縮行程時の任意の２点における
筒内圧及びシリンダ容積から算出されるポリトロープ指
数に基づき筒内残留ガス率を求めることができる。
置は、筒内残留ガス率ｅを内燃機関１の各気筒の圧縮行
程時のクランク角Ｃ1 ，Ｃ2 の２点における筒内圧Ｐ1
，Ｐ2 及びシリンダ容積Ｖ1 ，Ｖ2 により上式（１）
にて算出されるポリトロープ変化の際のポリトロープ指
数ｎと負の相関関係であることに基づき図３に示すテー
ブルから検出するものである。即ち、内燃機関１の各気
筒の圧縮行程時における気体の状態変化は、理想気体の
ポリトロープ変化と見做すことができる。ポリトロープ
変化の際のポリトロープ指数ｎと筒内残留ガス率ｅとは
負の相関関係を呈することが分かっている。このため、
内燃機関１の各気筒の圧縮行程時の任意の２点における
筒内圧及びシリンダ容積から算出されるポリトロープ指
数に基づき筒内残留ガス率を求めることができる。
【００３６】そして、本実施例の内燃機関の吸気量検出
装置は、ＥＣＵ３０にて達成される吸気量演算手段によ
る吸気量Ｇを圧縮始めの筒内圧Ｐ1 と圧縮始めのシリン
ダ容積Ｖ1 と圧縮始めの筒内温度Ｔ1 と筒内残留ガス率
ｅとガス定数Ｒとから、上式（３）にて算出するもので
ある。このため、内燃機関１の各気筒の圧縮始めの筒内
圧Ｐ1 と圧縮始めのシリンダ容積Ｖ1 と圧縮始めの筒内
温度Ｔ1 と筒内残留ガス率ｅとが分かれば吸気量Ｇを正
確かつ応答性良く算出することができる。
装置は、ＥＣＵ３０にて達成される吸気量演算手段によ
る吸気量Ｇを圧縮始めの筒内圧Ｐ1 と圧縮始めのシリン
ダ容積Ｖ1 と圧縮始めの筒内温度Ｔ1 と筒内残留ガス率
ｅとガス定数Ｒとから、上式（３）にて算出するもので
ある。このため、内燃機関１の各気筒の圧縮始めの筒内
圧Ｐ1 と圧縮始めのシリンダ容積Ｖ1 と圧縮始めの筒内
温度Ｔ1 と筒内残留ガス率ｅとが分かれば吸気量Ｇを正
確かつ応答性良く算出することができる。
【００３７】更に、本実施例の内燃機関の吸気量検出装
置は、圧縮始めの筒内温度Ｔ1 を吸気温Ｔinと排気温Ｔ
exと筒内残留ガス率ｅとから、上式（２）にて算出する
ものである。即ち、吸気温Ｔinと排気温Ｔexと筒内残留
ガス率ｅとが分かれば圧縮始めの筒内温度Ｔ1 を正確か
つ応答性良く求めることができる。
置は、圧縮始めの筒内温度Ｔ1 を吸気温Ｔinと排気温Ｔ
exと筒内残留ガス率ｅとから、上式（２）にて算出する
ものである。即ち、吸気温Ｔinと排気温Ｔexと筒内残留
ガス率ｅとが分かれば圧縮始めの筒内温度Ｔ1 を正確か
つ応答性良く求めることができる。
【００３８】更にまた、本実施例の内燃機関の吸気量検
出装置は、更に、ＥＣＵ３０にて達成される吸気量演算
手段で算出された吸気量Ｇに応じて所望（例えば、理論
空燃比近傍）の空燃比となる燃料噴射量を算出するＥＣ
Ｕ３０にて達成される燃料噴射量演算手段を具備するも
のである。このようなシステムでは、求められた吸気量
に応じて所望の空燃比となるような燃料噴射量を正確か
つ応答性良く決定することができる。
出装置は、更に、ＥＣＵ３０にて達成される吸気量演算
手段で算出された吸気量Ｇに応じて所望（例えば、理論
空燃比近傍）の空燃比となる燃料噴射量を算出するＥＣ
Ｕ３０にて達成される燃料噴射量演算手段を具備するも
のである。このようなシステムでは、求められた吸気量
に応じて所望の空燃比となるような燃料噴射量を正確か
つ応答性良く決定することができる。
【００３９】加えて、本実施例の内燃機関の吸気量検出
装置は、内燃機関１の各気筒における吸気量Ｇのばらつ
きを学習し、その学習値に基づき燃料噴射量を算出する
ものである。これにより、吸気量の演算後に最初に噴射
タイミングとなる気筒の燃料噴射量に対して別の気筒で
算出された吸気量を反映することができる。このため、
吸気量の演算から燃料噴射量の決定までが最短時間とな
り過渡応答性を向上することができる。
装置は、内燃機関１の各気筒における吸気量Ｇのばらつ
きを学習し、その学習値に基づき燃料噴射量を算出する
ものである。これにより、吸気量の演算後に最初に噴射
タイミングとなる気筒の燃料噴射量に対して別の気筒で
算出された吸気量を反映することができる。このため、
吸気量の演算から燃料噴射量の決定までが最短時間とな
り過渡応答性を向上することができる。
【００４０】ところで、筒内圧、シリンダ容積、筒内温
度、筒内残留ガス率を検出する各検出手段は、上記実施
例中のセンサ等に限定されるものではなく、本発明を実
施する場合には、他のパラメータからそれぞれ算出する
ようにしてもよい。
度、筒内残留ガス率を検出する各検出手段は、上記実施
例中のセンサ等に限定されるものではなく、本発明を実
施する場合には、他のパラメータからそれぞれ算出する
ようにしてもよい。
【００４１】また、上記実施例で明らかなように、内燃
機関１の気筒数、各気筒における燃料噴射弁の噴射タイ
ミングや取付位置（例えば、燃焼室への取付）等の影響
を受けることがないため、本発明を実施する場合には、
これに限定されるものではなく、種々の変形が可能であ
り、演算された吸気量を最短時間で燃料噴射量に反映さ
せることができる。
機関１の気筒数、各気筒における燃料噴射弁の噴射タイ
ミングや取付位置（例えば、燃焼室への取付）等の影響
を受けることがないため、本発明を実施する場合には、
これに限定されるものではなく、種々の変形が可能であ
り、演算された吸気量を最短時間で燃料噴射量に反映さ
せることができる。
【図１】 図１は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関の吸気量検出装置が適用された内燃機関にお
ける１気筒の要部構成を示す断面図である。
る内燃機関の吸気量検出装置が適用された内燃機関にお
ける１気筒の要部構成を示す断面図である。
【図２】 図２は図１の内燃機関における１気筒のクラ
ンク角に対する筒内圧の遷移状態を示す特性図である。
ンク角に対する筒内圧の遷移状態を示す特性図である。
【図３】 図３は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関の吸気量検出装置でポリトロープ指数をパラ
メータとして筒内残留ガス率を求めるテーブルである。
る内燃機関の吸気量検出装置でポリトロープ指数をパラ
メータとして筒内残留ガス率を求めるテーブルである。
【図４】 図４は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関の吸気量検出装置が適用された４気筒内燃機
関の概略構成を示す断面図である。
る内燃機関の吸気量検出装置が適用された４気筒内燃機
関の概略構成を示す断面図である。
【図５】 図５は図４の４気筒内燃機関における各気筒
の吸気量演算及び燃料噴射量決定への反映を示すタイム
チャートである。
の吸気量演算及び燃料噴射量決定への反映を示すタイム
チャートである。
【図６】 図６は図４の４気筒内燃機関における各気筒
の吸気量演算及び燃料噴射量への反映の変形例を示すタ
イムチャートである。
の吸気量演算及び燃料噴射量への反映の変形例を示すタ
イムチャートである。
１ 内燃機関 ４ 燃料噴射弁 ６ ピストン ７ 燃焼室 ２１ 吸気温センサ ２２ 排気温センサ ２３ 筒内圧センサ ２４ クランク角センサ ３０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中瀬 善博 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 河内 秀臣 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 小久保 直樹 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内
Claims (6)
- 【請求項１】 内燃機関の各気筒の筒内圧を検出する筒
内圧検出手段と、 前記内燃機関の各気筒の圧縮行程に関与するシリンダ容
積を検出するシリンダ容積検出手段と、 前記内燃機関の各気筒の筒内温度を検出する筒内温度検
出手段と、 前記内燃機関の各気筒における燃焼ガスのうち次回の圧
縮行程まで残留するガス量と次回に新規に流入される吸
気量との割合としての筒内残留ガス率を検出する筒内残
留ガス率検出手段と、 前記各検出手段からの検出値を用いて新規に流入される
前記吸気量を算出する吸気量演算手段とを具備すること
を特徴とする内燃機関の吸気量検出装置。 - 【請求項２】 前記筒内残留ガス率は、前記内燃機関の
各気筒の圧縮行程時の任意の２点における筒内圧及びシ
リンダ容積により算出されるポリトロープ変化(polytro
pic change）の際のポリトロープ指数(polytropic expo
nent）と負の相関関係であることに基づき検出すること
を特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気量検出装
置。 - 【請求項３】 前記吸気量演算手段による前記吸気量Ｇ
は、圧縮始めの筒内圧Ｐ1 と圧縮始めのシリンダ容積Ｖ
1 と圧縮始めの筒内温度Ｔ1 と筒内残留ガス率ｅとガス
定数Ｒとから、 Ｇ＝｛（Ｐ1 ・Ｖ1 ）／（Ｒ・Ｔ1 ）｝（１−ｅ） にて算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機
関の吸気量検出装置。 - 【請求項４】 前記圧縮始めの筒内温度Ｔ1 は、吸気温
Ｔinと排気温Ｔexと筒内残留ガス率ｅとから、 Ｔ1 ＝（１−ｅ）Ｔin＋ｅ・Ｔex にて算出することを特徴とする請求項３に記載の内燃機
関の吸気量検出装置。 - 【請求項５】 更に、前記吸気量演算手段で算出された
前記吸気量に応じて所望の空燃比となる燃料噴射量を算
出する燃料噴射量演算手段を具備することを特徴とする
請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の内燃機関の
吸気量検出装置。 - 【請求項６】 前記燃料噴射量演算手段は、前記内燃機
関の各気筒における前記吸気量のばらつきを学習し、そ
の学習値に基づき前記燃料噴射量を算出することを特徴
とする請求項５に記載の内燃機関の吸気量検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33271197A JP4030166B2 (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | 内燃機関の吸気量検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33271197A JP4030166B2 (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | 内燃機関の吸気量検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11166447A true JPH11166447A (ja) | 1999-06-22 |
| JP4030166B2 JP4030166B2 (ja) | 2008-01-09 |
Family
ID=18258018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33271197A Expired - Fee Related JP4030166B2 (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | 内燃機関の吸気量検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4030166B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002130040A (ja) * | 2000-09-14 | 2002-05-09 | Robert Bosch Gmbh | 内燃機関駆動方法、コンピュータプログラムならびに制御および調整装置 |
| JP2005291141A (ja) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Denso Corp | 可変バルブ装置の基準位置学習装置 |
| JP2007120392A (ja) * | 2005-10-27 | 2007-05-17 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| WO2010062459A1 (en) * | 2008-11-26 | 2010-06-03 | Caterpillar Inc. | Engine control system having fuel-based timing |
-
1997
- 1997-12-03 JP JP33271197A patent/JP4030166B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002130040A (ja) * | 2000-09-14 | 2002-05-09 | Robert Bosch Gmbh | 内燃機関駆動方法、コンピュータプログラムならびに制御および調整装置 |
| JP2005291141A (ja) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Denso Corp | 可変バルブ装置の基準位置学習装置 |
| JP2007120392A (ja) * | 2005-10-27 | 2007-05-17 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の空燃比制御装置 |
| WO2010062459A1 (en) * | 2008-11-26 | 2010-06-03 | Caterpillar Inc. | Engine control system having fuel-based timing |
| US8150603B2 (en) | 2008-11-26 | 2012-04-03 | Caterpillar Inc. | Engine control system having fuel-based timing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4030166B2 (ja) | 2008-01-09 |
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