JP2712153B2 - 内燃機関の負荷検出装置 - Google Patents
内燃機関の負荷検出装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、自動車等エンジンの負荷を検出する装置に
関する。 （従来の技術） 近時、エンジンに、より高い燃料経済性、運転性が要
求される傾向にあり、かかる観点からマイクロコンピュ
ータ等を応用して燃料供給量をより精密に制御すること
が行われる。 このような制御ではエンジンの運転状態をより正確に
検出することが制御精度の向上につながることがある。
エンジン負荷も運転状態を示すものとして重要なデータ
の１つである。 このようなエンジン負荷を用いた従来の空燃比制御装
置としては、例えば、特開昭59−51147号公報に記載の
ものがある。この装置では、排気管に設けた酸素センサ
により空燃比を検出し、その検出結果および運転状態に
基づき燃料噴射量を操作して空燃比を目標値となるよう
にフィードバック制御している。この場合、エンジン負
荷を代表するものとして１行程当りシリンダに吸い込ま
れる空気量（吸入空気量）を用いている。すなわち、吸
入空気量がエンジン負荷を表すためには、機関の発生ト
ルクと相関を有する燃料がその吸入空気量に応じた量だ
け供給されているという前提が必要である。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の負荷検出装置にあっ
ては、発生トルクと相関する燃料がその吸入空気量に応
じた量だけ常に正確に供給されるという前提に立って、
上記のように吸入空気量をエンジン負荷として検出する
という構成になっていたため、空燃比が変化し、これに
伴って吸入空気量に対する燃料の量が変わったような場
合でも、空燃比の変化による燃料の量の補正は考慮され
ない。したがって、このような場合には同一吸入空気量
でも空燃比により発生トルクが異なるので、吸入空気量
が正確な負荷を表わすとは限らなかった。 例えば、理論空燃比よりもリーン側で運転している場
合、同一の吸入空気量でも燃焼に関与する燃料の量が少
ないので、発生トルクが小さくなる。したがって、理論
空燃比のときの吸入空気量を基準とした負荷よりも実際
の値は小さいものとなる。その結論、正確なエンジン負
荷が検出できないことになり、この負荷の検出結果を使
用する制御、例えば空燃比制御および点火時期制御等の
制御精度に悪影響を及ぼすことがある。 このように、エンジン負荷検出に吸入空気量を用い、
この吸入空気量に伴う燃料の量が常に変わらないという
前提で負荷検出を行うと、制御の精度の点で若干の不具
合が生じる。すなわち、より正確なエンジン負荷の検出
を目指そうとすれば、吸入空気量に対する燃料の量の差
異を考慮に容れることが望ましい。 このような理由から、エンジン負荷の値を正確に検出
できる装置の実現が望まれるが、現状では空燃比制御等
に好適な負荷を検出する装置は実現されていない。 （発明の目的） そこで本発明は、空燃比が変化しても常に正確なエン
ジン負荷を検出できる負荷検出装置を提供することを目
的としている。 （問題点を解決するための手段） 本発明による内燃機関の負荷検出装置は、上記目的達
成のため、その基本概念図を第１図に示すように、エン
ジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段ａと、
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段ｂと、
エンジンの現在の空燃比を検出する空燃比検出手段ｃ
と、前記現在の空燃比と理論空燃比との比から現在の燃
空比を求める現在の燃空比判定手段ｄと、前記現在の燃
空比判定手段ｄにより求めた現在の燃空比と前記吸入空
気量検出手段ａにより検出された吸入空気量とから発生
トルクに相関するエンジン負荷を求める負荷検出手段ｅ
と、を備えている。 （作用） 本発明では、吸入空気量検出手段によってエンジンの
吸入空気量が検出される一方、現在の燃空比判定手段に
よって理論空燃比と現在の空燃比との比から現在の燃空
比が求められ、前記吸入空気量の検出値がこの現在の燃
空比を用いて負荷に対応する値に補正される。したがっ
て、現在の空燃比の値が変化するのにも拘らずエンジン
負荷の値が精度よく検出可能になる。 （実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。 第２〜９図は本発明の一実施例を示す図であり、本発
明をSPi（Single Point Injection）方式のエンジンに
適用した例である。 まず、構成を説明する。第２図において、１はエンジ
ンであり、吸入空気はエアクリーナ２からスロットルチ
ャンバ３を経て、ヒータ制御信号SHによりON/OFFするPT
Cヒータ４で加熱された後、インテークマニホールド５
の各ブランチより各気筒に供給され、燃料は噴射信号S
Tiに基づきスロットル弁６の上流側に設けられた単一の
インジェクタ７により噴射される。 各気筒には点火プラグ10が装着されており、点火プラ
グ10にはディストリビュータ11を介して点火コイル12か
らの高圧パルスPULSEが供給される。これらの点火プラ
グ10、ディストリビュータ11および点火コイル12は混合
気に点火する点火手段13を構成しており、点火手段13は
点火信号SIGNに基づいて高圧パルスPULSEを発生し放電
させる。そして、気筒内の混合気は高圧パルスPULSEの
放電によって着火、爆発し、排気となって排気管14を通
して触媒コンバータ15で排気中の有害物質（CO、HC、NO
X）を三元触媒により清浄化されてマフラ16から排出さ
れる。 ここで、吸入空気の流れはアクセルペダルに連動する
スロットルチャンバ３内のスロットル弁６により制御さ
れ、アイドリング時にはスロットル弁６はほとんど閉じ
ている。アイドリング時の空気の流れはバイパス通路20
を通り、開度信号SISCに基づいてISCバルブ（Idle Spee
d Control Valve:アイドル制御弁）21により適宜必要な
空気が確保される。 また、各気筒の吸気ポート近傍にはスワールコントロ
ール弁22が配設されており、スワールコントロール弁22
はロッド23を介してサーボダイヤフラム24に連結され
る。サーボダイヤフラム24には電磁弁25から所定の制御
負圧が導かれており、電磁弁25はデューティ値DSCVを有
するスワール制御信号SSCVに基づいてインテークマニホ
ールド５から供給される負圧を大気に漏らす（リークす
る）ことによってサーボダイヤフラム24に導入する制御
負圧を連続的に変える。サーボダイヤフラム24は制御負
圧に応動し、ロッド23を介してスワールコントロール弁
22の開度を調節する。 上記スワールコントロール弁22、ロッド23、サーボダ
イヤフラム24および電磁弁25は全体としてスワール操作
手段26を構成する。 スロットル弁６の開度αはスロットルセンサ30により
検出され、冷却水の温度TWは水温センサ31により検出さ
れる。また、エンジンのクランク角Caはディストリビュ
ータ11に内蔵されたクランク角センサ32により検出さ
れ、クランク角Caを表すパルスを計数することによりエ
ンジン回転数Ｎを知ることができる。 排気管14には酸素センサ33が取り付けられており、酸
素センサ33は空燃比検出回路34に接続される。空燃比検
出回路34は酸素センサ33にポンプ電流IPを供給し、この
ポンプ電流IPの値から排気中の酸素濃度をリッチからリ
ーンまで広範囲に亘って検出することができる。これら
酸素センサ33および空燃比検出回路34はエンジンの現在
の空燃比を検出する空燃比検出手段35を構成しており、
この空燃比検出手段35による空燃比検出情報はコントロ
ーラ50に入力される。 変速機の操作位置は位置センサ36により検出され、車
両の速度SVSPは車両センサ37により検出される。また、
エアコンの作動はエアコンスイッチ38により検出され、
パワステの作動はパワステの検出スイッチ39により検出
される。 酸素センサ33以外のセンサ類、すなわちスロットルセ
ンサ30、水温センサ31、クランク角センサ32、位置セン
サ36、車速センサ37、エアコンスイッチ38およびパワス
テ検出スイッチ39（以下、単に各センサという）は運転
状態検出手段を構成しており、これらからの信号は、空
燃比検出回路34の検出情報と同様に、コントロールユニ
ット50に入力される。そして、コントロールユニット50
は、各センサおよび空燃比検出回路34からの入力に基づ
いて、エンジンの燃焼制御（点火時期制御、燃料噴射制
御等）を行う。 このコントロールユニット50は、CPU51、ROM52、RAM5
3およびI/Oポート54により構成され、後述するその作動
によって本発明における吸入空気量検出手段、目標空燃
比設定手段、現在の燃空比判定手段および負荷検出手段
として機能する。 CPU51はROM52に書き込まれているプログラムに従って
I/Oポート54より必要とする外部データを取り込んだ
り、またRAM53との間でデータの授受を行ったりしなが
らエンジンの燃焼制御に必要な処理値を演算し、必要に
応じて処理したデータをI/Oポート54へ出力する。I/Oポ
ート54には上記各センサ30、31、32、36、37、38、39か
らの信号が入力される一方、I/Oポート54からは、イン
ジェクタ７への噴射信号STi、点火手段13への点火信号S
IGN、ISCバルブ21への開度信号SISC、電磁弁25へのスワ
ール制御信号SSCVおよびPTCヒータ４へのヒータ制御信
号SHが、それぞれ出力される。ROM52はCPU51における演
算プログラムを格納しており、RAM53は演算に使用する
データをマップ等の形で記憶している。なお、RAM53の
一部は不揮発性メモリからなり、エンジン１停止後もそ
の記憶内容を保持する。 次に作用を説明するが、最初に空気流量の算出システ
ムについて説明する。 本実施例では空気流量の検出に際して従来のエアフロ
ーメータ等を設けておらず、スロットル開度αおよびエ
ンジン回転数Ｎをパラメータとしてインジェクタ部７を
通過する空気量QAinj（以下、インジェクタ部通過空気
量という）を算出するという方式（以下、単にα−Ｎシ
ステムという）を採っている。 このようなα−Ｎシステムによってインジェクタ部通
過空気量QAinjを算出しているのは、次のような理由に
よる。 すなわち、上記従来のセンサによると、 （イ）吸気脈動によるセンサ出力の変動が大きく、これ
は燃料の噴射量の変動を引き起こし、トルク変動を生じ
させる。 （ロ）センサの応答性の面で過渡時に検出誤差が大きく
なる。 （ハ）上記センサはコストが比較的高い。 という面があるためで、本実施例ではかかる観点から低
コストで応答性、検出精度に優れたα−Ｎシステムを採
用している。また、特にSPi方式のエンジンにあって
は、かかるα−Ｎシステム採用することで、空燃比の制
御精度が格段と高められる。 以下に、本システムによるインジェクタ部通過空気量
QAinjの算出を説明する。 第３図はシリンダ空気量QAcylの算出プログラムを示
すフローチャートである。まず、P0で前回のQAcylをオ
ールド値QAcyl′としてメモリに格納する。ここで、Q
Acylはシリンダ部を通過する吸入空気量であり、従来の
装置（例えば、EGi方式の機関）での吸入空気量Qa（エ
ンジン負荷TP）に相当するもので、後述する第８図に示
すプログラムによってインジェクタ部における空気量Q
Ainjを演算するときの基礎データとなる。次いで、P1で
必要なデータ、すなわちスロットル開度α、ISCバルブ2
1への開度信号SISCのデューティ（以下、ISCデューティ
という）DISC、エンジン回転数Ｎを読み込む。 P2ではスロットル開度αに基づいてスロットル弁６が
装着されている部分における流路面積（以下、スロット
ル弁流路面積という）Ａαを算出する。これは、例えば
第４図に示すテーブルマップから該当するＡαの値をル
ックアップして求める。P3では同様にISCデューティD
ISCに基づき第５図のテーブルマップからバイパス路面
積ABを算出し、P4で次式に従って総流路面積Ａを求め
る。 Ａ＝Ａα＋AB …… 次いで、P5で定常空気量QHを算出する。この算出は、
まず総流路面積Ａをエンジン回転数Ｎで除してA/Nを求
め、このA/Nとエンジン回転数Ｎをパラメータとする第
６図に示すようなテーブルマップから該当する定常空気
量QHの値をルックアップして行う。 次いで、P6でＡとＮとをパラメータとして第７図に示
すテーブルマップからインテークマニホールド５の容積
を考慮して遅れ係数K2をルックアップし、P7で次式に
従ってシリンダ空気量QAcylを算出してルーチンを終了
する。 QAcyl＝QAcyl′×（１−K2）＋QH×K2 …… 但し、QAcyl′:P1で格納した値 このようにして求めたシリンダ空気量QAcylは本実施
例のようなSPi方式でなく、例えば吸気ポート近傍に燃
料を噴射するEGi方式の機関にはそのまま適用すること
ができる。しかし、本実施例はSPi方式であるから、イ
ンジェクタ部空気量QAinjを求める必要があり、この算
出を第８図に示すプログラムで行っている。同プログラ
ムでは、まず、P11で次式に従って吸気管内空気量変
化量ΔCMを求める。このΔCMはシリンダ空気量QAcylに
対して過渡時にスロットルチャンバ３内の空気を圧力変
化させるための空気量を意味している。 ΔCM＝KM＋（QAcyl−QAcyl′）/N ……式において、KMはインテークマニホールド５の容積
に応じて決定される定数であり、エンジン１の機種等に
応じて最適値が選定される。次いで、P12で次式に従
ってインジェクタ部空気量QAinjを算出する。 QAinj＝QAcyl＋ΔCM …… このようにして求めたQAinjはスロットル弁開度αを
情報パラメータの一つとしていることから応答性が極め
て高く、また実験データに基づくテーブルマップによっ
て算出しているので、実際の値と正確に相関し検出精度
が高い（分解能が高い）。さらに、既設のセンサ情報を
利用し、マイクロコンピュータによるソフトの対応のみ
でよいから低コストなものとなる。特に、SPi方式のよ
うにスロットルチャンバ３の上流側で燃料を噴射するタ
イプに適用して極めて好都合である。 次に、本論の作用を説明する。 第９図はエンジン負荷検出のプログラムを示すフロー
チャートである。 まず、P21でエンジン負荷を示すパラメータ（QAcyl×
TFBYA）が所定の範囲内にあるか否かを判別する。ここ
に、QAcylは前述の第３図におけるプログラムにより算
出したもので、１行程当たりで吸い込まれる空気量を示
す。また、TFBYAは空気過剰率λの逆数に相当する燃空
比であり、この燃空比TFBYAは、理論空燃比と現在の空
燃比とから、第式のように表される。 燃空比TFBYA＝1/空気過剰率λ ＝理論空燃比（ガソリンは14.7）／現在
の空燃比 …… 現在の空燃比を用いて求められるこの燃空比TFBYA
（現在の燃空比）は、現在の空燃比が理論空燃比と一致
する場合には一定の値１となり、それ以外の場合には現
在の空燃比のみに依存した値となる。したがって、シリ
ンダ空気量QAcylに現在の燃空比TFBYAを乗じたパラメー
タ（QAcyl×TFBYA）は、空燃比変化の影響を受けない正
確なエンジン負荷を表すものとなる。なお、第式に従
って燃空比TFBYAを求めるに際して、現在の空燃比は空
燃比検出手段35によって検出した前回の値でも今回新た
に検出したものでもよい。 本実施例では、パラメータ（QAcyl×TFBYA）に基づい
て、例えばパラメータが所定の範囲内（Ｌ≦QAcyl×TFB
YA＜Ｈ）でないときはリーン空燃比の設定条件でないと
判断し、P22でストイキ（現在の燃空比TFBYA＝１）を選
択する。ここに、ＬおよびＨは所定の定数であり、運転
状態等によりその設定を可変としてもよい。また、パラ
メータが所定の範囲内にあるときは、P23でその他のリ
ーン判定を行う。その他のリーン判定とは、例えば機関
の冷却水温や車速、エンジン回転数等の運転状態に基づ
いてリーン領域の空燃比を選択することが適切か否か判
定すものであり、運転状態が所定条件下にないときはそ
のリーン領域の選択は適切でないと判断し、P22に進
む。一方、所定条件を満たしているときはP24で目標燃
空比にリーンを選択する。 このように、本実施例では理論空燃比と現在の空燃比
との比から現在の燃空比求め、これをシリンダ空気量に
乗じてエンジン負荷を検出するようにしているので、空
燃比が変化しても常に正確な負荷を検出することがで
き、したがって精密なリーン判定を行うことができる。 さらに、本実施例は特別なセンサや部材が不必要であ
り、従来からの部品がそのまま流用できるので、装置の
ハート面に手を加える必要がない。すなわち、ソフトの
対応のみで装置の提供を可能にするから、装置の複雑化
やコストアップを避けることができる。その結果、空燃
比制御あるいは点火時期制御等のシステムにマッチし、
近時の高レベルな要求に沿う負荷検出装置を提供するこ
とができる。 なお、本実施例では本発明を空燃比制御装置に適用し
た態様を示したが、本発明の適用分野はこのような空燃
比制御だけには限定されず、例えばエンジン負荷等の運
転状態に基づいて点火時期を制御する、いわゆる点火時
期制御に適用することも勿論可能である。すなわち、エ
ンジンの負荷を検出する装置であれば全ての装置に適用
が可能であり、本発明の負荷検出装置を用いれば負荷の
検出精度が極めて高いから、これらの装置の制御精度を
高めることができる。 （効果） 本発明によれば、理論空燃比と現在の空燃比との比か
ら求めた現在の燃空比により、吸入空気量の検出値を適
切に補正してエンジン負荷を検出するようにしているの
で、空燃比の変化によらない正確なエンジン負荷を検出
することができる。
関する。 （従来の技術） 近時、エンジンに、より高い燃料経済性、運転性が要
求される傾向にあり、かかる観点からマイクロコンピュ
ータ等を応用して燃料供給量をより精密に制御すること
が行われる。 このような制御ではエンジンの運転状態をより正確に
検出することが制御精度の向上につながることがある。
エンジン負荷も運転状態を示すものとして重要なデータ
の１つである。 このようなエンジン負荷を用いた従来の空燃比制御装
置としては、例えば、特開昭59−51147号公報に記載の
ものがある。この装置では、排気管に設けた酸素センサ
により空燃比を検出し、その検出結果および運転状態に
基づき燃料噴射量を操作して空燃比を目標値となるよう
にフィードバック制御している。この場合、エンジン負
荷を代表するものとして１行程当りシリンダに吸い込ま
れる空気量（吸入空気量）を用いている。すなわち、吸
入空気量がエンジン負荷を表すためには、機関の発生ト
ルクと相関を有する燃料がその吸入空気量に応じた量だ
け供給されているという前提が必要である。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の負荷検出装置にあっ
ては、発生トルクと相関する燃料がその吸入空気量に応
じた量だけ常に正確に供給されるという前提に立って、
上記のように吸入空気量をエンジン負荷として検出する
という構成になっていたため、空燃比が変化し、これに
伴って吸入空気量に対する燃料の量が変わったような場
合でも、空燃比の変化による燃料の量の補正は考慮され
ない。したがって、このような場合には同一吸入空気量
でも空燃比により発生トルクが異なるので、吸入空気量
が正確な負荷を表わすとは限らなかった。 例えば、理論空燃比よりもリーン側で運転している場
合、同一の吸入空気量でも燃焼に関与する燃料の量が少
ないので、発生トルクが小さくなる。したがって、理論
空燃比のときの吸入空気量を基準とした負荷よりも実際
の値は小さいものとなる。その結論、正確なエンジン負
荷が検出できないことになり、この負荷の検出結果を使
用する制御、例えば空燃比制御および点火時期制御等の
制御精度に悪影響を及ぼすことがある。 このように、エンジン負荷検出に吸入空気量を用い、
この吸入空気量に伴う燃料の量が常に変わらないという
前提で負荷検出を行うと、制御の精度の点で若干の不具
合が生じる。すなわち、より正確なエンジン負荷の検出
を目指そうとすれば、吸入空気量に対する燃料の量の差
異を考慮に容れることが望ましい。 このような理由から、エンジン負荷の値を正確に検出
できる装置の実現が望まれるが、現状では空燃比制御等
に好適な負荷を検出する装置は実現されていない。 （発明の目的） そこで本発明は、空燃比が変化しても常に正確なエン
ジン負荷を検出できる負荷検出装置を提供することを目
的としている。 （問題点を解決するための手段） 本発明による内燃機関の負荷検出装置は、上記目的達
成のため、その基本概念図を第１図に示すように、エン
ジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段ａと、
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段ｂと、
エンジンの現在の空燃比を検出する空燃比検出手段ｃ
と、前記現在の空燃比と理論空燃比との比から現在の燃
空比を求める現在の燃空比判定手段ｄと、前記現在の燃
空比判定手段ｄにより求めた現在の燃空比と前記吸入空
気量検出手段ａにより検出された吸入空気量とから発生
トルクに相関するエンジン負荷を求める負荷検出手段ｅ
と、を備えている。 （作用） 本発明では、吸入空気量検出手段によってエンジンの
吸入空気量が検出される一方、現在の燃空比判定手段に
よって理論空燃比と現在の空燃比との比から現在の燃空
比が求められ、前記吸入空気量の検出値がこの現在の燃
空比を用いて負荷に対応する値に補正される。したがっ
て、現在の空燃比の値が変化するのにも拘らずエンジン
負荷の値が精度よく検出可能になる。 （実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。 第２〜９図は本発明の一実施例を示す図であり、本発
明をSPi（Single Point Injection）方式のエンジンに
適用した例である。 まず、構成を説明する。第２図において、１はエンジ
ンであり、吸入空気はエアクリーナ２からスロットルチ
ャンバ３を経て、ヒータ制御信号SHによりON/OFFするPT
Cヒータ４で加熱された後、インテークマニホールド５
の各ブランチより各気筒に供給され、燃料は噴射信号S
Tiに基づきスロットル弁６の上流側に設けられた単一の
インジェクタ７により噴射される。 各気筒には点火プラグ10が装着されており、点火プラ
グ10にはディストリビュータ11を介して点火コイル12か
らの高圧パルスPULSEが供給される。これらの点火プラ
グ10、ディストリビュータ11および点火コイル12は混合
気に点火する点火手段13を構成しており、点火手段13は
点火信号SIGNに基づいて高圧パルスPULSEを発生し放電
させる。そして、気筒内の混合気は高圧パルスPULSEの
放電によって着火、爆発し、排気となって排気管14を通
して触媒コンバータ15で排気中の有害物質（CO、HC、NO
X）を三元触媒により清浄化されてマフラ16から排出さ
れる。 ここで、吸入空気の流れはアクセルペダルに連動する
スロットルチャンバ３内のスロットル弁６により制御さ
れ、アイドリング時にはスロットル弁６はほとんど閉じ
ている。アイドリング時の空気の流れはバイパス通路20
を通り、開度信号SISCに基づいてISCバルブ（Idle Spee
d Control Valve:アイドル制御弁）21により適宜必要な
空気が確保される。 また、各気筒の吸気ポート近傍にはスワールコントロ
ール弁22が配設されており、スワールコントロール弁22
はロッド23を介してサーボダイヤフラム24に連結され
る。サーボダイヤフラム24には電磁弁25から所定の制御
負圧が導かれており、電磁弁25はデューティ値DSCVを有
するスワール制御信号SSCVに基づいてインテークマニホ
ールド５から供給される負圧を大気に漏らす（リークす
る）ことによってサーボダイヤフラム24に導入する制御
負圧を連続的に変える。サーボダイヤフラム24は制御負
圧に応動し、ロッド23を介してスワールコントロール弁
22の開度を調節する。 上記スワールコントロール弁22、ロッド23、サーボダ
イヤフラム24および電磁弁25は全体としてスワール操作
手段26を構成する。 スロットル弁６の開度αはスロットルセンサ30により
検出され、冷却水の温度TWは水温センサ31により検出さ
れる。また、エンジンのクランク角Caはディストリビュ
ータ11に内蔵されたクランク角センサ32により検出さ
れ、クランク角Caを表すパルスを計数することによりエ
ンジン回転数Ｎを知ることができる。 排気管14には酸素センサ33が取り付けられており、酸
素センサ33は空燃比検出回路34に接続される。空燃比検
出回路34は酸素センサ33にポンプ電流IPを供給し、この
ポンプ電流IPの値から排気中の酸素濃度をリッチからリ
ーンまで広範囲に亘って検出することができる。これら
酸素センサ33および空燃比検出回路34はエンジンの現在
の空燃比を検出する空燃比検出手段35を構成しており、
この空燃比検出手段35による空燃比検出情報はコントロ
ーラ50に入力される。 変速機の操作位置は位置センサ36により検出され、車
両の速度SVSPは車両センサ37により検出される。また、
エアコンの作動はエアコンスイッチ38により検出され、
パワステの作動はパワステの検出スイッチ39により検出
される。 酸素センサ33以外のセンサ類、すなわちスロットルセ
ンサ30、水温センサ31、クランク角センサ32、位置セン
サ36、車速センサ37、エアコンスイッチ38およびパワス
テ検出スイッチ39（以下、単に各センサという）は運転
状態検出手段を構成しており、これらからの信号は、空
燃比検出回路34の検出情報と同様に、コントロールユニ
ット50に入力される。そして、コントロールユニット50
は、各センサおよび空燃比検出回路34からの入力に基づ
いて、エンジンの燃焼制御（点火時期制御、燃料噴射制
御等）を行う。 このコントロールユニット50は、CPU51、ROM52、RAM5
3およびI/Oポート54により構成され、後述するその作動
によって本発明における吸入空気量検出手段、目標空燃
比設定手段、現在の燃空比判定手段および負荷検出手段
として機能する。 CPU51はROM52に書き込まれているプログラムに従って
I/Oポート54より必要とする外部データを取り込んだ
り、またRAM53との間でデータの授受を行ったりしなが
らエンジンの燃焼制御に必要な処理値を演算し、必要に
応じて処理したデータをI/Oポート54へ出力する。I/Oポ
ート54には上記各センサ30、31、32、36、37、38、39か
らの信号が入力される一方、I/Oポート54からは、イン
ジェクタ７への噴射信号STi、点火手段13への点火信号S
IGN、ISCバルブ21への開度信号SISC、電磁弁25へのスワ
ール制御信号SSCVおよびPTCヒータ４へのヒータ制御信
号SHが、それぞれ出力される。ROM52はCPU51における演
算プログラムを格納しており、RAM53は演算に使用する
データをマップ等の形で記憶している。なお、RAM53の
一部は不揮発性メモリからなり、エンジン１停止後もそ
の記憶内容を保持する。 次に作用を説明するが、最初に空気流量の算出システ
ムについて説明する。 本実施例では空気流量の検出に際して従来のエアフロ
ーメータ等を設けておらず、スロットル開度αおよびエ
ンジン回転数Ｎをパラメータとしてインジェクタ部７を
通過する空気量QAinj（以下、インジェクタ部通過空気
量という）を算出するという方式（以下、単にα−Ｎシ
ステムという）を採っている。 このようなα−Ｎシステムによってインジェクタ部通
過空気量QAinjを算出しているのは、次のような理由に
よる。 すなわち、上記従来のセンサによると、 （イ）吸気脈動によるセンサ出力の変動が大きく、これ
は燃料の噴射量の変動を引き起こし、トルク変動を生じ
させる。 （ロ）センサの応答性の面で過渡時に検出誤差が大きく
なる。 （ハ）上記センサはコストが比較的高い。 という面があるためで、本実施例ではかかる観点から低
コストで応答性、検出精度に優れたα−Ｎシステムを採
用している。また、特にSPi方式のエンジンにあって
は、かかるα−Ｎシステム採用することで、空燃比の制
御精度が格段と高められる。 以下に、本システムによるインジェクタ部通過空気量
QAinjの算出を説明する。 第３図はシリンダ空気量QAcylの算出プログラムを示
すフローチャートである。まず、P0で前回のQAcylをオ
ールド値QAcyl′としてメモリに格納する。ここで、Q
Acylはシリンダ部を通過する吸入空気量であり、従来の
装置（例えば、EGi方式の機関）での吸入空気量Qa（エ
ンジン負荷TP）に相当するもので、後述する第８図に示
すプログラムによってインジェクタ部における空気量Q
Ainjを演算するときの基礎データとなる。次いで、P1で
必要なデータ、すなわちスロットル開度α、ISCバルブ2
1への開度信号SISCのデューティ（以下、ISCデューティ
という）DISC、エンジン回転数Ｎを読み込む。 P2ではスロットル開度αに基づいてスロットル弁６が
装着されている部分における流路面積（以下、スロット
ル弁流路面積という）Ａαを算出する。これは、例えば
第４図に示すテーブルマップから該当するＡαの値をル
ックアップして求める。P3では同様にISCデューティD
ISCに基づき第５図のテーブルマップからバイパス路面
積ABを算出し、P4で次式に従って総流路面積Ａを求め
る。 Ａ＝Ａα＋AB …… 次いで、P5で定常空気量QHを算出する。この算出は、
まず総流路面積Ａをエンジン回転数Ｎで除してA/Nを求
め、このA/Nとエンジン回転数Ｎをパラメータとする第
６図に示すようなテーブルマップから該当する定常空気
量QHの値をルックアップして行う。 次いで、P6でＡとＮとをパラメータとして第７図に示
すテーブルマップからインテークマニホールド５の容積
を考慮して遅れ係数K2をルックアップし、P7で次式に
従ってシリンダ空気量QAcylを算出してルーチンを終了
する。 QAcyl＝QAcyl′×（１−K2）＋QH×K2 …… 但し、QAcyl′:P1で格納した値 このようにして求めたシリンダ空気量QAcylは本実施
例のようなSPi方式でなく、例えば吸気ポート近傍に燃
料を噴射するEGi方式の機関にはそのまま適用すること
ができる。しかし、本実施例はSPi方式であるから、イ
ンジェクタ部空気量QAinjを求める必要があり、この算
出を第８図に示すプログラムで行っている。同プログラ
ムでは、まず、P11で次式に従って吸気管内空気量変
化量ΔCMを求める。このΔCMはシリンダ空気量QAcylに
対して過渡時にスロットルチャンバ３内の空気を圧力変
化させるための空気量を意味している。 ΔCM＝KM＋（QAcyl−QAcyl′）/N ……式において、KMはインテークマニホールド５の容積
に応じて決定される定数であり、エンジン１の機種等に
応じて最適値が選定される。次いで、P12で次式に従
ってインジェクタ部空気量QAinjを算出する。 QAinj＝QAcyl＋ΔCM …… このようにして求めたQAinjはスロットル弁開度αを
情報パラメータの一つとしていることから応答性が極め
て高く、また実験データに基づくテーブルマップによっ
て算出しているので、実際の値と正確に相関し検出精度
が高い（分解能が高い）。さらに、既設のセンサ情報を
利用し、マイクロコンピュータによるソフトの対応のみ
でよいから低コストなものとなる。特に、SPi方式のよ
うにスロットルチャンバ３の上流側で燃料を噴射するタ
イプに適用して極めて好都合である。 次に、本論の作用を説明する。 第９図はエンジン負荷検出のプログラムを示すフロー
チャートである。 まず、P21でエンジン負荷を示すパラメータ（QAcyl×
TFBYA）が所定の範囲内にあるか否かを判別する。ここ
に、QAcylは前述の第３図におけるプログラムにより算
出したもので、１行程当たりで吸い込まれる空気量を示
す。また、TFBYAは空気過剰率λの逆数に相当する燃空
比であり、この燃空比TFBYAは、理論空燃比と現在の空
燃比とから、第式のように表される。 燃空比TFBYA＝1/空気過剰率λ ＝理論空燃比（ガソリンは14.7）／現在
の空燃比 …… 現在の空燃比を用いて求められるこの燃空比TFBYA
（現在の燃空比）は、現在の空燃比が理論空燃比と一致
する場合には一定の値１となり、それ以外の場合には現
在の空燃比のみに依存した値となる。したがって、シリ
ンダ空気量QAcylに現在の燃空比TFBYAを乗じたパラメー
タ（QAcyl×TFBYA）は、空燃比変化の影響を受けない正
確なエンジン負荷を表すものとなる。なお、第式に従
って燃空比TFBYAを求めるに際して、現在の空燃比は空
燃比検出手段35によって検出した前回の値でも今回新た
に検出したものでもよい。 本実施例では、パラメータ（QAcyl×TFBYA）に基づい
て、例えばパラメータが所定の範囲内（Ｌ≦QAcyl×TFB
YA＜Ｈ）でないときはリーン空燃比の設定条件でないと
判断し、P22でストイキ（現在の燃空比TFBYA＝１）を選
択する。ここに、ＬおよびＨは所定の定数であり、運転
状態等によりその設定を可変としてもよい。また、パラ
メータが所定の範囲内にあるときは、P23でその他のリ
ーン判定を行う。その他のリーン判定とは、例えば機関
の冷却水温や車速、エンジン回転数等の運転状態に基づ
いてリーン領域の空燃比を選択することが適切か否か判
定すものであり、運転状態が所定条件下にないときはそ
のリーン領域の選択は適切でないと判断し、P22に進
む。一方、所定条件を満たしているときはP24で目標燃
空比にリーンを選択する。 このように、本実施例では理論空燃比と現在の空燃比
との比から現在の燃空比求め、これをシリンダ空気量に
乗じてエンジン負荷を検出するようにしているので、空
燃比が変化しても常に正確な負荷を検出することがで
き、したがって精密なリーン判定を行うことができる。 さらに、本実施例は特別なセンサや部材が不必要であ
り、従来からの部品がそのまま流用できるので、装置の
ハート面に手を加える必要がない。すなわち、ソフトの
対応のみで装置の提供を可能にするから、装置の複雑化
やコストアップを避けることができる。その結果、空燃
比制御あるいは点火時期制御等のシステムにマッチし、
近時の高レベルな要求に沿う負荷検出装置を提供するこ
とができる。 なお、本実施例では本発明を空燃比制御装置に適用し
た態様を示したが、本発明の適用分野はこのような空燃
比制御だけには限定されず、例えばエンジン負荷等の運
転状態に基づいて点火時期を制御する、いわゆる点火時
期制御に適用することも勿論可能である。すなわち、エ
ンジンの負荷を検出する装置であれば全ての装置に適用
が可能であり、本発明の負荷検出装置を用いれば負荷の
検出精度が極めて高いから、これらの装置の制御精度を
高めることができる。 （効果） 本発明によれば、理論空燃比と現在の空燃比との比か
ら求めた現在の燃空比により、吸入空気量の検出値を適
切に補正してエンジン負荷を検出するようにしているの
で、空燃比の変化によらない正確なエンジン負荷を検出
することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の基本概念図。第２〜９図は本発明の一
実施例を示す図であり、第２図はその全体構成図、第３
図はそのシリンダ空気量QAcylの算出プログラムを示す
フローチャート、第４図はそのスロットル弁流路面積Ａ
αのテーブルマップ、第５図はそのバイパス路面積ABの
テーブルマップ、第６図は総流路面積Ａをエンジン回転
数Ｎで除したA/Nとエンジン回転数Ｎとをパラメータと
する定常空気量QHのテーブルマップ、第７図はその遅れ
係数K2のテーブルマップ、第８図はそのインジェクタ部
空気量QAinjの算出プログラムを示すフローチャート、
第９図はその負荷検出のプログラムを示すフローチャー
トである。 １……エンジン、 30……スロットルセンサ、 31……水温センサ、 32……クランク角センサ、 33……酸素センサ、 34……空燃比検出回路、 35……空燃比検出手段、 36……位置センサ、 37……車速センサ、 38……エアコンスイッチ、 39……パワステ検出スイッチ、 50……コントロールユニット。
実施例を示す図であり、第２図はその全体構成図、第３
図はそのシリンダ空気量QAcylの算出プログラムを示す
フローチャート、第４図はそのスロットル弁流路面積Ａ
αのテーブルマップ、第５図はそのバイパス路面積ABの
テーブルマップ、第６図は総流路面積Ａをエンジン回転
数Ｎで除したA/Nとエンジン回転数Ｎとをパラメータと
する定常空気量QHのテーブルマップ、第７図はその遅れ
係数K2のテーブルマップ、第８図はそのインジェクタ部
空気量QAinjの算出プログラムを示すフローチャート、
第９図はその負荷検出のプログラムを示すフローチャー
トである。 １……エンジン、 30……スロットルセンサ、 31……水温センサ、 32……クランク角センサ、 33……酸素センサ、 34……空燃比検出回路、 35……空燃比検出手段、 36……位置センサ、 37……車速センサ、 38……エアコンスイッチ、 39……パワステ検出スイッチ、 50……コントロールユニット。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 三分一 寛
横浜市神奈川区宝町２番地 日産自動車
株式会社内
(56)参考文献 特開 昭59−120748（ＪＰ，Ａ)
特公 昭58−33386（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．ａ）エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検
出手段と、 ｂ）エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
と、 ｃ）エンジンの現在の空燃比を検出する空燃比検出手段
と、 ｄ）前記現在の空燃比と理論空燃比との比から現在の燃
空比を求める現在の燃空比判定手段と、 ｅ）前記現在の燃空比判定手段により求めた現在の燃空
比と前記吸入空気量検出手段により検出された吸入空気
量とから発生トルクに相関するエンジン負荷を求める負
荷検出手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の負
荷検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61154418A JP2712153B2 (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | 内燃機関の負荷検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61154418A JP2712153B2 (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | 内燃機関の負荷検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS639659A JPS639659A (ja) | 1988-01-16 |
| JP2712153B2 true JP2712153B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=15583726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61154418A Expired - Fee Related JP2712153B2 (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | 内燃機関の負荷検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2712153B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0494439A (ja) * | 1990-08-09 | 1992-03-26 | Japan Electron Control Syst Co Ltd | 内燃機関の出力表示装置 |
| JP3677119B2 (ja) * | 1995-06-30 | 2005-07-27 | ユーサンガスケット株式会社 | ガスケット材の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5833386A (ja) * | 1981-08-21 | 1983-02-26 | Sony Corp | カラ−ロツク回路 |
| JPS59120748A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-12 | Nissan Motor Co Ltd | エンジンの発生トルク推定装置 |
-
1986
- 1986-06-30 JP JP61154418A patent/JP2712153B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS639659A (ja) | 1988-01-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |