JPS61178539A - エンジンの流量検出装置 - 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） 本発明は、差圧センサーを備えたエンジンの流量検出装
置に関するものである。

（従来技術） 従来、加圧空気を自然吸気に加えてエンジンに供給する
ことにより、吸気の充填効率を高めエンジンの出力を向
上させるようにした技術的思想が過給機付エンジンとし
て公知である。

このような過給機付エンジンにおいて、当該吸入空気量
に応じて最適な燃料噴射量を設定する電子制御燃料噴射
装置を採用する場合には、上記過給機によって供給され
る加圧空気の量（過給気量）が、上記燃料噴射量の設定
にとって重要な計測要素となる。そして、この過給気量
を検出するためには、一般的に考えると主吸気通路と過
給通路とを分岐して設け、その分岐点上流の吸気通路に
エアフロメータ等の空気量検出装置を設けて当該流量を
検出することが最も簡単な方法である。

しかし、この種の過給は、エンジンの全負荷範囲に亘っ
て常に行なわれるとは限らず、しかもエンジンの低負荷
時には排気ガス浄化装置にとって必要な二次空気を排気
系に供給する必要があり、そのため上記過給機を備えた
エンジンでは、過給機より吐出される過給気の一部をさ
らに別の分、峡部を介して二次エアとして排気系に供給
することが行なわれる。

したがって、エンジンの運転状態によっては、上記空気
量検出装置によって検出された空気量の全量がそのまま
エンジンの燃焼室に供給されるものではないことがある
。そのため単に上記空気量検出装置によって検出した全
空気量に応じて燃料噴射量を設定するようにした場合に
は、空燃比が過濃となる問題がある。

そこで、上記の燃料噴射量の設定に際しては上記吸入空
気量の検出に併せてさらに上記二次空気の供給量をも検
出し、この検出値を上記吸入空気量の全量から差し引い
た値によって演算する必要がある。従って、上記の排気
系への二次空気の供給流路には、一般に当該二次空気の
流量を検出するための流量検出装置が設けられている。

そして、従来この流量検出装置として、通常のエアフロ
メータのように可動ベーン形の流量センサーを採用する
ことが行なわれている（例えば特公昭５９−５７８１号
公報参照）。しかし、この可動ベーン形の流量検出装置
の場合には、−窓以上の流量の大きさが必要なこと、ま
たベーン自体の慣性が大きいために応答性が悪くなるこ
とや過給機の吐出脈動、ボンピング等の流体圧の変動に
よって相当に大きな誤動作を生じ易いなどの問題がある
。

そこで流量検出装置として、通常平衡ブリッジ形の差圧
センサーによって構成され、上記二次空気供給流路の絞
り部（オリフィス）を介したその上流側と下流側の差圧
値によって不平衡出力を発生させ、その出力値によって
二次空気流量を検出するものが考えられる。従って、こ
の差圧センサーにおいては、非入力時において常時正確
にブリッジの平衡が取れていることが必要であり、もし
実際の差圧値が零の非入力状態で不平衡となっていると
、検出誤差を生じることになる。

ところが、上記差圧センサーにおいても実際には熱、振
動その他の影響で不平衡状態となることが多く、どうし
ても成る程度の検出誤差を生じやすい欠点がある。従っ
て、正確な検出を行うためには何等かの方法で常時衡点
（０点）の補正を行う必要がある。

（発明の目的） 本発明は、上記の事情に基づいてなされたもので、上記
二次空気などの流体の流通しない運転状態において実質
的に上記差圧センサーの衡点補正を行うことにより、二
次空気などの流体の流通する運転状態においては常に正
確な流量の検出を行えるようにしたエンジンの流量検出
装置を提供することを目的とするものである。

（目的を達成するための手段） 本発明は、上記の目的を達成するために、エンジンの吸
気系または排気系に設けられて特定の運転状態時におい
て上記吸気系または排気系を流通する流体の流量を検出
する差圧センサーを備えたエンジンにおいて、上記特定
運転状態外における上記流体の非流通状態において上記
差圧センサーの衡点誤差による検出流量値を補正する補
正手段を設けてなるものである。

（作用） 上記の手段によると、実際に二次空気などの流体が流通
する特定運転状態で使用される差圧センサーが特定運転
状態外の上記流体の非流通状態においてその衡点誤差が
補正され特定運転状態における使用状態では正確な流量
の検出を行うようになる。従って、当該差圧センサーは
特定運転状態下では常時正確な流量検出動作を行うこと
ができるようになる。しかも、上記衡点誤差の補正は、
二次空気などの流体の流通しない特定運転状態外におい
て行なわれるから、全く外乱等の影響を受けることなく
自由かつ正確に行うことが可能となる。

（実施例） 第１図〜第５図は、本発明の第１の実施例を、また第６
図は本発明の第２の実施例のためのフローチャートを示
している。

第１図は、上記本発明の両実施例に係るエンジンの流量
検出装置のシステム全体の構成を示す概略図であり、先
ず符号ｌは過給機付きのエンジンを示している。このエ
ンジン１は、２つの吸気ボートすなわち、主吸気弁２２
を備えた主吸気ボート２および副吸気弁３３を備えた副
吸気ボート３と、さらに排気弁４４を備えた排気ボート
４とを有している。これらの各吸気ボート２．３と排気
ボート４のうち、主吸気ボート２には主吸気通路５が、
また副吸気ボート３には副吸気通路６がそれぞれ接続さ
れている。

そして主吸気通路５と副吸気通路６は、その吸気上流側
において相互に合流せしめられており、該合流部より吸
気上流側においてエアクリーナｌｌとエアフロメータ１
２とを備えている。また主吸気通路５の吸気下流側には
、主スロツトルバルブ８と燃料噴射用のインジェクター
１３が取付けられている。尚、主スロツトルバルブ８の
開度は、スロットル開度センサー１４によって検出され
、後述するコントロールユニット３０に入力される。

一方、副吸気通路６は、その中間部にサージタンクＩＯ
を形成するとともに、該サージタンク夏０の直近上流側
位置にインタークーラ１５を、さらに該インタークーラ
Ｉ５の直近上流側位置に上記エンジンの回転力により駆
動される機械式の過給機１６が取付けられている。

また、副吸気通路６の上記サージタンク１０の下流側位
置には、副スロツトルバルブ９が取付けられている。こ
の副スロツトルバルブ９は、過給不要時に副吸気通路６
をそのサージタンク１０の下流側において閉じることに
よって該サージタンク１０内のエア圧を過給機１６によ
って上昇させ、過給開始時における過給、応答性を良好
ならしめるように作用するものであり、前記主吸気通路
５に設けた主スロツトルバルブ８が過給開始開度以上に
開いた時、換言すると、過給要求が出されたときに開弁
するようにその作動特性が規定されている。尚、この場
合副スロツトルバルブ９が開弁されるとエンジンｌの全
吸気行程中連続して過給機１６による吸気過給が行なわ
れるものではなく、通常、副吸気弁３３の開弁タイミン
グを、主吸気弁２２がその吸気行程において全閉位置近
くまで閉弁した時点において該副吸気弁３３が開くよう
に設定し、主吸気通路５からの自然吸気作用の終期にお
いて副吸気通路６から過給吸気を導入するようになって
いる。

一方、排気通路７と上記サージタンク１０は、二次空気
供給通路１７を介して相互に連通せしめられている。

この二次空気供給通路１７の二次空気流通路の中間部に
は、該二次空気供給通路１７を開閉制御する圧力応動式
の通路開閉バルブ１８が設けられている。この通路開閉
バルブ１８の圧力室１８ａは、負圧導入通路１９を介し
て主吸気通路５の主スロツトルバルブ８下流に連通せし
められており、該通路開閉バルブ１８は、該負圧導入通
路１９に設けたソレノイドバルブ２０が開弁じて上記圧
力室１８ａ内に大気が導入されると上記二次空気供給通
路Ｉ７を閉塞し、該ソレノイドバルブ２０が閉弁して上
記圧力室１８ａ内に吸気負圧が導入されると上記二次空
気供給通路１７を開通させるように作用する。このソレ
ノイドバルブ２０は後述するコントロールユニット３０
からのバルブ制御信号によってＯＮ、ＯＦＦ制御される
。

さらに、二次空気供給通路１７の最上流側には、オリフ
ィス２１が設けられ、このオリフィス２１の上流側と下
流側の圧力差から、上記二次空気供給通路１７を通って
吸気側サージタンク１０から上記排気系に供給される二
次空気量（二次空気供給量）を検出する平衡ブリッジ形
の差圧センサー２５が設けられており、この差圧センサ
ー２５の検出値（差圧出力）は、燃料噴射量演算用の制
御ファクターとして上記コントロールユニット３０に入
力される。

さらに、上記サージタンクｌＯはリリーフエア通路２６
を介して前記エアフロメータ１２の下流側に連通せしめ
られている。このリリーフエア通路２６には、第１リリ
ーフバルフ２７と第２リリーフバルブ２８とが取付けら
れている。第１リリーフバルブ２７はサージタンク１０
の最高圧力（最高過給圧）設定用のバルブであって、該
サージタンクｌＯの内圧がスプリング２７ｂのバネ力に
より設定される最高過給圧に達すると開弁じて該内圧の
上昇を阻止するように作用する。尚、この第１リリーフ
バルブ２７の圧力室２７ａには上記負圧導入通路１９を
介して吸気負圧が導入される。

従って、吸気負圧の増大につれて（即ち、主スロツトル
バルブ８の開度が小さくなるに伴なって）該第１リリー
フバルブ２７の開弁圧が低下し、上記サージタンクｌＯ
の内圧が上記スプリング２７ｂによって設定される最高
過給圧よりも低圧側に設定されるようになる（エンジン
の要求過給量に基づく最高過給圧制御）。

一方、第２リリーフバルブ２８は、上記第１リリーフバ
ルブ２７と同様に圧力応動弁で構成されており、その圧
力室２８ａ内に吸気負圧が導入されたときに開弁じてサ
ージタンク１０内の加圧空気の一部をリリーフエア通路
２６側に逃がすように構成されている。この第２リリー
フバルブ２８の作動は、上記通路開閉バルブ１８と同様
にソレノイドバルブ２０によって行なわれ、該ソレノイ
ドバルブ２０が閉じて圧力室２８ａ内に吸気負圧が導入
された時（即ち、排気通路７側へ二次空気が導入される
時）、開弁して該サージタンクＩＯの内圧を低下させる
ように作用する。これは、排気通路７側へ二次空気が供
給される運転領域（特許請求の範囲中の特定運転状態に
該当する）は低負荷運転領域であり、従って過給作用は
行なわれておらず、しかも過給運転時に要求される加圧
空気量に比して二次空気として用いられる加圧空気量は
少なく（換言すれば、過給運転時よりもより一層、サー
ジタンク１０の内圧が高くなり易い）、これらのことか
ら、二次空気導入時には第１リリーフバルブ２７の外に
、この第２リリーフバルブ２８を開いてサージタンク１
０の内圧上昇を効率的に抑えるようにしたものである。

他方、コントロールユニット３０は、所定容量のマイク
ロコンピュータよりなり、ＣＰＵを中心として入出力イ
ンターフェンス（Ｉｌｏ）部並びに必要なメモリ部（Ｒ
ＡＭ／ＲＯＭ）を備えて構成されている。そして、当該
コントロールユニット３０には、上述の入力の他にエン
ジン回転数センサー２９からのエンジン回転数の検出値
Ｎ１またスタータスイッチ３１のキーオン信号（エンジ
ン始動信号）Ｓが各々入力されるようになっている。

次に、上記エンジンの流量検出装置の制御動作について
第２図を参照して詳細に説明する。

先ず制御動作が開始されると、最初にコントロールユニ
ット３０にエンジン回転数Ｎ１吸入空気量Ｑａｓスロツ
トル開度ＴＶＯ，差圧センサー２５よりの差圧出力Ｐｎ
、エンジン始動信号Ｓの各々を読み込む（ステップＳ１
）。そして、次に上記エンジンのスタータスイッチ３１
７！１（ＯＮになっているか否かを示す始動信号Ｓを基
準にしてエンジン始動後であるかそうでないかを判断す
る（ステップＳ２）。その結果、エンジンの始動後であ
る場合（ＹＥＳ）には、さらに当該エンジンへの吸気供
給状態が特定運転状態、すなわち二次空気供給領域（低
負荷時）に切り換えられているか否かを第３図に示すよ
うにスロットル開度ＴＶＯとエンジン回転数Ｎとを基に
して判断する（ステップＳ３）。そして、二次空気供給
領域にある場合（ＹＥＳ）には次のステップＳ６に移行
して差圧Ｐの値をＰｎ−ＰＯの減算値に設定する（後述
）。

一方、上記ステップＳ、において、エンジンが非始動状
態である場合（Ｎｏ）並びに上記ステップＳ、において
二次空気供給領域にない場合（Ｎｏ）には、先ずステッ
プＳ４に移行して上記の差圧センサー２５の差圧出力値
ＰｎＩＪ（Ｐｎ−、であるか否か、すなわち、ワンサイ
クル前のデータと等しいか否かを判断する。その結果、
（ＮＯ）の場合は特定運転状態としてそのまま上記ステ
ップＳ８に移り、他方（ＹＥＳ）の場合には特定運転状
態外としてステップＳ５に移る。ステップＳ５では、第
４図に示す実際の差圧Ｐとそれに対応する差圧センサ２
５自体の出力Ｐｎの特性から実際の差圧Ｐが０のときの
正しい差圧センサーの出力値ａを読み、現在の特定運転
状態外における実際の差圧センサーの出力値Ｐｎ＋から
上記出力値ａを減算（Ｐ　ｎ、　−ａ）して補正値ＰＯ
を決定する。

上記ステップＳｓの特定運転状態における差圧検出動作
では、上述のステップＳ、で決定された補正値Ｐｏを使
用して実際の差圧センサー２５の出力Ｐｎから補正値を
減算（Ｐｎ−Ｐａ）することによって実際の正しい差圧
値Ｐを算出する。そして、次に当該圧しい差圧値Ｐとそ
の時のエンジン回転数Ｎとによって特定される二次空気
ｆｆ１Ｑｂ、を第５図に示すデータマツプから読み出し
くステップＳ、）、そのマツプ値Ｑｂ、を上記吸入空気
量Ｑａから減算（Ｑａ−Ｑｂ、）することによって実際
にエンジンに供給される空気量Ｑを算出しくステップＳ
、）、この空気量Ｑａに基づいて最終的に正確な燃料噴
射量を演算する（ステップＳ、）。

このようにして、差圧センサ−２５自体が何等かの事情
で平衡がとれていないような場合であっても、その本来
の正しい時の平衡状態出力を基準にして現在の不平衡状
態との誤差量を検出し、実際の出力からこの誤差量を差
し引くことによって常に正しい出力値に補正することが
できる。しかも、上記補正値の決定は、二次空気の供給
を必要としない特定運転状態外において行なわれる。従
って、その補正に際しても何等外乱の影響を受けること
なく正確かつ自由に行なうことができる。その結果、こ
の実施例のような過給機付エンジンにおいて、吸入空気
量に応じて自動的に燃料の噴射量を設定する電子制御燃
料噴射装置を採用した場合に特に有効なものとなる。

また、以上のステップ８４〜Ｓ９の制御動作はさらに第
２の実施例として第６図に示すステップ８４〜Ｓ１゜の
ように変形することもできる。

この第２の実施例では、上記ステップＳ４の動作におい
て、現在の差圧センサーの出力値Ｐｎがすでにメモリさ
れている当該入力Ｐｎのワンサイクル前の値Ｐｎ＋に対
して等しい値となっている特定運転状態外の場合（ＹＥ
Ｓ）に、先ずその出力値Ｐｎをそのまま補正をするため
の基準値ＰＯとして設定する（ステップＳ５）。その上
で、次に上記基準値ＰＯを基にしてその差圧値に対応す
る二次空気流通量ＱＯを上記第５図のデータマツプより
読み出す（ステップＳ、）。この二次空気流通量ＱＯは
、特定運転状態外の本来二次空気が流通していない状態
でのものであり、差圧センサーの微意誤差による誤差量
を示している。

そして、次にステップＳ７に移り、ステップＳ７ではそ
の時の特定運転状態における差圧センサー２５の出力値
Ｐｎをそのまま制御用の出力値Ｐに設定する。そして、
その値Ｐに対応する二次空気量Ｑｂを上記データマツプ
から読み出す（ステップＳ、）。次に、流量補正ステッ
プＳ、に移り、ここでは上述の吸入空気量Ｑａから上記
ステップＳ、での通常の二次空気量Ｑｂとさらに上記ス
テップＳ６における誤差流量ＱＯを合わせて減算する。

すなわち、ここで差圧センサーの較点誤差に起因する誤
差流量の補正がなされ、この補正された正しい流量値に
基づいて燃料噴射量の演算がなされる（ステップＳ、。

）。このようにしても上述の第２図の制御動作による場
合と同様の目的が達成される。

なお、以上の実施例では被流量検出流体として排気系へ
供給される二次空気を例示したが、本発明が対象とする
流体はこのような二次空気に限定されるものではないこ
とが理解されるべきである。

（発明の効果） 本発明は、以上に説明したように、エンジンの吸気系ま
たは排気系に設けられて特定の運転状態時において上記
吸気系または排気系を流通する流体の流量を検出する差
圧センサーを備え、さらに上記特定運転状態外における
上記流体の非流通状態において上記差圧センサーの微意
誤差による検出流量値を補正する補正手段を設けたこと
を特徴とするものである。

従って、本発明によると、実際に二次空気等の流体が流
通する特定運転状態で使用される差圧センサーが特定運
転状態外の上記流体の非流通状態においてその微意誤差
が補正され特定運転状態における使用状態では正確な流
量の検出を行なうようになる。従って、当該差圧センサ
ーは特定運転状態下では常時正確な流量検出動作を行な
うことができるようになる。しかも、上記微意誤差の補
正は二次空気等の流体の流通しない特定運転状態外に行
なわれるから、全く外乱等の影響をうけることなく自由
かつ正確に行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係るエンジンの流量検出装
置のシステム全体の構成を示す概略図、第２図は本発明
の第１の実施例に係る上記流量検出装置の制御動作を示
すフローチャート、第３図は、二次空気の供給領域を示
すグラフ、第４図は、第２図の制御動作における実際の
差圧と差圧センサー出力との関係を示す特性図、第５図
は、上記第２図の制御動作におけるエンジン回転数と差
圧出力とによって特定される二次空気量の値を示すデー
タマツプ、第６図は、上記第１の実施例の一部を変更し
た本発明の第２の実施例の制御動作を示すフローチャー
トである。 ｌ　・・・・・エンジン ２　・・・・・主吸気ボート ３　・・・・・副吸気ボート ４　・・・・・排気ボート ５　・・・・・主吸気通路 ６　・・・・・副吸気通路 ７　・・・・・排気通路 １２・・・・・エアフロメータ １６・・・・・過給機 １７・・・・・二次空気供給通路 ２１・・・・・オリフィス ２５・・・・・差圧センサー ３０−−・・拳コントロールユニット 第１図 ／ぐ・＋−・エンジン ２壷・・・・主吸気ポート ３・・・・・副吸気ボート 弘・・・・・俳傑ポート ！・・・・・主吸気通路 ≦１−・・・副吸気通路 ７・・・・・排気通路 ／２・・・・エアフロメータ ／乙・・・・過給機 ／７・・・・二次空気供給通路 ２／・・・・オリフィス ２５・・・・差圧センサー ３０・・・・フントロールユニット コ 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの吸気系または排気系に設けられて特定の運転
   状態時において上記吸気系または排気系を流通する流体
   の流量を検出する差圧センサーを備え、さらに上記特定
   運転状態外における上記流体の非流通状態において上記
   差圧センサーの衡点誤差による検出流量値を補正する補
   正手段を設けたことを特徴とするエンジンの流量検出装
   置。