(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路にスロットルバルブを設けた内燃機関の運転時における吸気圧脈動の変動幅を算出し、その変動幅を負荷状態の相関値として検出し、前記変動幅を所定の低負荷しきい値及び所定の高負荷しきい値と比較することにより、前記内燃機関の負荷状態が低負荷であるか、中負荷であるか、高負荷であるかを判定し、前記負荷状態が前記高負荷と判定されるときの吸気圧の値に対して、予め標準大気圧の下で高負荷のときに求められた前記内燃機関の回転速度に対するブースト圧の値を前記回転速度の違いに応じて加算し、その加算結果を大気圧として推定することを特徴とする内燃機関の大気圧推定方法。
【請求項２】
吸気通路にスロットルバルブを設けた内燃機関の大気圧推定装置であって、
前記スロットルバルブより下流の吸気通路における吸気圧を検出するための吸気圧検出手段と、
前記内燃機関の回転速度を検出するための回転速度検出手段と、
前記検出される吸気圧に基づいて前記内燃機関の運転時における吸気圧脈動の変動幅を算出するための変動幅算出手段と、
前記算出される変動幅を負荷状態の相関値として検出し、前記変動幅を所定の低負荷しきい値及び所定の高負荷しきい値と比較することにより、前記内燃機関の負荷状態が低負荷であるか、中負荷であるか、高負荷であるかを判定するための負荷検出手段と、
予め標準大気圧の下で高負荷のときに前記回転速度の違いに応じて求められたブースト圧の値を記憶したブースト圧記憶手段と、
前記負荷状態が前記高負荷と判定されるときに、前記記憶されたブースト圧であって前記検出される回転速度の違いに応じて決まる値を、前記検出される吸気圧の値に対して加算し、その加算結果を大気圧として推定するための大気圧推定手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の大気圧推定装置。
【請求項３】
吸気通路にスロットルバルブを設けた内燃機関の運転に関わる制御量を制御するために所要の操作量に基づいて制御対象を操作するようにした制御装置において、
前記内燃機関の回転速度を検出するための回転速度検出手段と、
前記スロットルバルブより下流の吸気通路における吸気圧を検出するための吸気圧検出手段と、
前記検出される吸気圧に基づいて前記内燃機関の運転時における吸気圧脈動の変動幅を算出するための変動幅算出手段と、
前記算出される変動幅を負荷状態の相関値として検出し、前記変動幅を所定の低負荷しきい値及び所定の高負荷しきい値と比較することにより、前記内燃機関の負荷状態が低負荷であるか、中負荷であるか、高負荷であるかを判定するための負荷検出手段と、
予め標準大気圧の下で高負荷のときに前記回転速度の違いに応じて求められたブースト圧の値を記憶したブースト圧記憶手段と、
前記負荷状態が前記高負荷と判定されるときに、前記記憶されたブースト圧であって前記検出される回転速度の違いに応じて決まる値を、前記検出される吸気圧の値に対して加算し、その加算結果を大気圧として推定するための大気推定手段と、
前記検出される吸気圧の値と前記検出される回転速度の値とに基づいて所要の制御量を得るための操作量を算出する操作量算出手段と、
前記算出される操作量を、前記推定される大気圧の値に基づいて補正するための操作量補正手段と、
前記補正された操作量に基づいて前記制御対象を操作することにより前記制御量を制御するための制御手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関制御に必要な大気圧を推定する内燃機関の大気圧推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関制御において、運転パラメータの一つとして使用される機関負荷の検出は、一般に、吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度をスロットルセンサにより検出することにより行われてきた。
【０００３】
一方、内燃機関制御においては、大気圧も重要な運転パラメータの一つである。例えば、プレッシャレギュレータの背圧が大気圧である燃料系の制御では、内燃機関の吸気圧が同じでも、高地になるほど大気圧が低下することから、空燃比を同じに保つためには、平地での標準大気圧の場合に比べてより多くの燃料が必要になる。そのため、常に大気圧を監視して、内燃機関に供給される燃料量を大気圧の変化に応じて適宜補正する必要がある。この他、点火装置の制御においても同様である。
そのために、従来の内燃機関制御では、専用の大気圧センサを設けて大気圧を検出するようにしたものがある。或いは、部品点数の削減を図るために大気圧センサを使わず、吸気圧センサ、スロットルセンサ及び回転速度センサによる各種検出値から大気圧を推定する方法が、例えば、特公平７−３５７４９号公報の「内燃機関制御用の大気圧予測方法」において開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来の機関負荷検出では、スロットルセンサが必要となり、その分だけ内燃機関制御に必要な部品点数が増えることになった。ここで、例えば、二輪車やゴルフカート等で使用される簡易な内燃機関においては、部品点数の削減を図るためにスロットルセンサ等の専用の負荷検出手段を省略することが要望されている。
【０００５】
一方、前記従来公報の大気圧検出方法では、スロットル開度と機関回転速度をパラメータとする関数データ（２次元マップ）を参照することが必要となる。従って、ここでもスロットルセンサが必要となり、その分だけ内燃機関制御に必要な部品点数が増えることになった。又、２次元マップから必要なデータを参照するようにしていることから、コンピュータによるソフト処理が複雑化する傾向があった。
【０００６】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、内燃機関制御に必要な大気圧を、専用の大気圧センサ等を使用することなく、簡易なソフト処理により推定することを可能にした内燃機関の大気圧推定方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明の内燃機関の大気圧推定方法は、吸気通路にスロットルバルブを設けた内燃機関の運転時における吸気圧脈動の変動幅を算出し、その変動幅を負荷状態の相関値として検出し、その変動幅を所定の低負荷しきい値及び所定の高負荷しきい値と比較することにより、内燃機関の負荷状態が低負荷であるか、中負荷であるか、高負荷であるかを判定し、負荷状態が高負荷と判定されるときの吸気圧の値に対して、予め標準大気圧の下で高負荷のときに求められた内燃機関の回転速度に対するブースト圧の値を回転速度の違いに応じて加算し、その加算結果を大気圧として推定することを趣旨とする。
【００１０】
運転時に内燃機関が高負荷となるときには、吸気通路のスロットルバルブが全開状態にあることから、スロットルバルブより下流の吸気通路における吸気圧は標準大気圧よりもブースト圧の分だけ低くなる。そして、このときの吸気圧は、標高による大気圧の変化に応じて変わることが判っている。又、このときのブースト圧の分は、標高変化に拘わらずほぼ一定となることが判っている。
従って、上記発明の構成によれば、吸気圧脈動の変動幅を算出し、その変動幅を負荷状態の相関値として検出し、その変動幅を所定の低負荷しきい値及び所定の高負荷しきい値と比較することにより、内燃機関の負荷状態が低負荷であるか、中負荷であるか、高負荷であるかを判定することから、吸気通路における吸気圧を検出するだけで内燃機関の負荷状態が検出され、その負荷状態が高負荷と判定されるときが、スロットルバルブが全開状態となるときである。そして、スロットルバルブが全開状態となるときの吸気圧の値に対して、予め求められた内燃機関の回転速度に対するブースト圧の値がその回転速度の違いに応じて加算され、その加算結果を大気圧として推定することから、吸気通路の吸気圧と内燃機関の回転速度を検出するだけで大気圧の値が簡易に推定されることになる。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、吸気通路にスロットルバルブを設けた内燃機関の大気圧推定装置であって、スロットルバルブより下流の吸気通路における吸気圧を検出するための吸気圧検出手段と、内燃機関の回転速度を検出するための回転速度検出手段と、検出される吸気圧に基づいて内燃機関の運転時における吸気圧脈動の変動幅を算出するための変動幅算出手段と、算出される変動幅を負荷状態の相関値として検出し、変動幅を所定の低負荷しきい値及び所定の高負荷しきい値と比較することにより、内燃機関の負荷状態が低負荷であるか、中負荷であるか、高負荷であるかを判定するための負荷検出手段と、予め標準大気圧の下で高負荷のときに回転速度の違いに応じて求められたブースト圧の値を記憶したブースト圧記憶手段と、負荷状態が高負荷と判定されるときに、記憶されたブースト圧であって検出される回転速度の違いに応じて決まる値を、検出される吸気圧の値に対して加算し、その加算結果を大気圧として推定するための大気圧推定手段とを備えたことを趣旨とする。
【００１４】
従って、上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明と同様に、負荷状態が高負荷と判定されるときが、スロットルバルブが全開状態となるときである。そして、スロットルバルブが全開状態となるときの吸気圧の値に対して、予め求められてブースト圧記憶手段に記憶されたブースト圧の値が内燃機関の回転速度の違いに応じて加算され、その加算結果を大気圧として推定するこのことから、吸気通路における吸気圧と内燃機関の回転速度を検出するだけで大気圧の値が簡易に推定されることになる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、吸気通路にスロットルバルブを設けた内燃機関の運転に関わる制御量を制御するために所要の操作量に基づいて制御対象を操作するようにした制御装置において、内燃機関の回転速度を検出するための回転速度検出手段と、スロットルバルブより下流の吸気通路における吸気圧を検出するための吸気圧検出手段と、検出される吸気圧に基づいて内燃機関の運転時における吸気圧脈動の変動幅を算出するための変動幅算出手段と、算出される変動幅を負荷状態の相関値として検出し、変動幅を所定の低負荷しきい値及び所定の高負荷しきい値と比較することにより、内燃機関の負荷状態が低負荷であるか、中負荷であるか、高負荷であるかを判定するための負荷検出手段と、予め標準大気圧の下で高負荷のときに回転速度の違いに応じて求められたブースト圧の値を記憶したブースト圧記憶手段と、負荷状態が高負荷と判定されるときに、記憶されたブースト圧であって検出される回転速度の違いに応じて決まる値を、検出される吸気圧の値に対して加算し、その加算結果を大気圧として推定するための大気推定手段と、検出される吸気圧の値と検出される回転速度の値とに基づいて所要の制御量を得るための操作量を算出する操作量算出手段と、算出される操作量を、推定される大気圧の値に基づいて補正するための操作量補正手段と、補正された操作量に基づいて制御対象を操作することにより制御量を制御するための制御手段とを備えたことを趣旨とする。
【００１６】
上記発明の構成によれば、請求項２に記載の発明と同様に推定された大気圧に基づいて制御対象に係る操作量が補正されることから、内燃機関の運転に関わる制御対象による制御量が、大気圧の変化に応じて適正に制御されるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１に、この実施の形態のエンジンシステムの概略構成を示す。このエンジンシステムは、車両（例えば「二輪自動車」）に搭載されたものであり、燃料を貯留するための燃料タンク１を備える。燃料タンク１に内蔵された燃料ポンプ２は、同タンク１に貯留された燃料を吐出する。内燃機関であるレシプロタイプの単気筒エンジン３には、燃料噴射弁（インジェクタ）４が設けられる。燃料ポンプ２から吐出された燃料は、燃料通路５を通じてインジェクタ４に供給される。供給された燃料は、インジェクタ４が作動することにより、吸気通路６へ噴射される。吸気通路６には、エアクリーナ７を通じて外部から空気が取り込まれる。吸気通路６に取り込まれた空気と、インジェクタ４から噴射された燃料は、可燃混合気を形成して燃焼室８に吸入される。
【００１９】
吸気通路６には、所定のアクセル装置（図示略）により操作されるスロットルバルブ９が設けられる。スロットルバルブ９が開閉されることにより、吸気通路６から燃焼室８に吸入される空気量（吸気量）が調節される。吸気通路６には、スロットルバルブ９を迂回してバイパス通路１０が設けられる。バイパス通路１０には、アイドル・スピード・コントロール・バルブ（ＩＳＣバルブ）１１が設けられる。ＩＳＣバルブ１１は、アイドル運転時、即ち、スロットルバルブ９の全閉時に、エンジン３のアイドル回転速度を調節するために作動させるものである。
【００２０】
燃焼室８に設けられた点火プラグ１２は、イグニッションコイル１３から出力される点火信号を受けて火花放電する。両部品１２，１３は、燃焼室８に供給される可燃混合気に点火するための点火装置を構成する。燃焼室８に吸入された可燃混合気は、点火プラグ１２のスパーク動作により爆発・燃焼する。燃焼後の排気ガスは、燃焼室８から排気通路１４を通じて外部へ排出される。排気通路１４には、排気ガスを浄化するための三元触媒１５が設けられる。燃焼室８における可燃混合気の燃焼に伴い、ピストン１６が運動してクランクシャフト１７が回転することにより、車両を走行させる駆動力がエンジン３で得られる。
【００２１】
車両には、エンジン３を始動させるためのイグニションスイッチ１８が設けられる。車両には、エンジン３の各種制御を司る電子制御装置（ＥＣＵ）２０が設けられる。車両用電源としてのバッテリ１９は、イグニションスイッチ１８を介してＥＣＵ２０に接続される。イグニションスイッチ１８がオンされることにより、バッテリ１９からＥＣＵ２０に電力が供給される。
【００２２】
エンジン３に設けられる各種センサ２１，２２，２３，２４は、エンジン３の運転状態に関する各種運転パラメータを検出するためのものであり、それぞれＥＣＵ２０に接続される。即ち、吸気通路６に設けられた吸気圧検出手段である吸気圧センサ２１は、スロットルバルブ９より下流の吸気通路６における吸気圧ｐｍを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン３に設けられた水温センサ２２は、エンジン３の内部を流れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン３に設けられた回転速度検出手段である回転速度センサ２３は、クランクシャフト１７の回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。排気通路１４に設けられた酸素センサ２４は、排気通路１４へ排出された排気ガス中の酸素濃度（出力電圧）Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。この酸素センサ２４は、エンジン３の燃焼室８に供給される可燃混合気の空燃比Ａ／Ｆを得るために使用される。
【００２３】
この実施の形態で、ＥＣＵ２０は、前述した各種センサ２１〜２４から出力される各種信号を入力する。ＥＣＵ２０は、これらの入力信号に基づき、吸気圧検出制御、負荷検出制御、大気圧推定制御、燃料噴射制御及び点火時期制御等を実行し、燃料ポンプ２、インジェクタ４、ＩＳＣバルブ１１及びイグニションコイル１３等をそれぞれ制御する。
【００２４】
ここで、吸気圧検出制御とは、吸気圧センサ２１で検出される吸気圧ｐｍに基づいて吸気脈動の影響を排除した吸気圧の検出値を得るための制御である。負荷検出制御とは、吸気圧脈動の変動幅に基づいてエンジン３の負荷状態を検出するものである。大気圧推定制御とは、上記負荷検出結果に基づいて標高の違いに応じた大気圧値を推定するものである。燃料噴射制御とは、エンジン３の運転状態に応じてインジェクタ４による燃料噴射量及びその噴射タイミングを制御することである。点火時期制御とは、エンジン３の運転状態に応じてイグニションコイル１３を制御することにより、点火プラグ１２による点火時期を制御することである。
【００２５】
周知のように、ＥＣＵ２０は中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭ、外部入力回路及び外部出力回路等を備える。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭと、外部入力回路及び外部出力回路等とをデータバスにより接続してなる論理演算回路を構成する。ＲＯＭは、エンジン３の各種制御に関する所定の制御プログラムを予め記憶したものである。ＲＡＭは、ＣＰＵの演算結果を一時記憶するものである。バックアップＲＡＭは、予め記憶したデータを保存するものである。ＣＰＵは、入力回路を介して入力される各種センサ２１〜２４の検出信号に基づき、所定の制御プログラムに従って前述した各種制御等を実行する。この実施の形態で、ＥＣＵ２０は、本発明の変動幅算出手段、負荷検出手段、大気圧推定手段、操作量算出手段、操作量補正手段及び制御手段を構成する。又、ＥＣＵ２０のバックアップＲＡＭは、本発明のブースト圧記憶手段を構成する。
【００２６】
次に、ＥＣＵ２０が実行する各種制御のうち、吸気圧検出制御のための処理内容について説明する。図２に吸気圧検出制御のプログラムをフローチャートに示す。ＥＣＵ２０は、図２に示すルーチンを所定期間毎に周期的に実行する。この実施の形態では、「１ｍｓ」の周期でこのルーチンを実行する。
【００２７】
先ず、ステップ１００で、ＥＣＵ２０は、吸気圧センサ２１で検出される吸気圧ｐｍについて今回のＡＤ値ｐｍａｄを読み込む。
【００２８】
次に、ステップ１０１で、ＥＣＵ２０は、今回のＡＤ値ｐｍａｄが前回のＡＤ値ｐｍａｄｏより大きいか否かを判断する。この判断結果が肯定の場合、吸気圧ｐｍが上昇しているものとして、ステップ１０２で、ＥＣＵ２０は、今回の圧力上昇フラグＸＰＭＵＰを「１」に設定する。
【００２９】
次に、ステップ１０３で、ＥＣＵ２０は、前回の圧力上昇フラグＸＰＭＵＰＯが「０」であるか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、前回に引き続いて吸気圧ｐｍが上昇中であることから、ＥＣＵ２０は処理をステップ１０７へ移行する。上記判断結果が肯定である場合、吸気圧ｐｍが下降から上昇に転じたものとして、処理をステップ１０４へ移行する。
【００３０】
ステップ１０４では、ＥＣＵ２０は、前回のＡＤ値ｐｍａｄｏがＡＤ値ｐｍａｄの上限値ｐｍｈｉ以下であるか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、吸気脈動に伴い吸気圧ｐｍが下降しているものとして、ＥＣＵ２０は処理をステップ１０７へ移行する。上記判断結果が肯定である場合、ステップ１０５で、ＥＣＵ２０は、前回のＡＤ値ｐｍａｄｏをＡＤ値ｐｍａｄの下限値ｐｍｌｏとして設定する。
【００３１】
そして、ステップ１０６で、ＥＣＵ２０は、下限値ｐｍｌｏを最終的に求めるべき吸気圧ＰＭとして設定する。
【００３２】
一方、ステップ１０１の判断結果が否定である場合、吸気圧ｐｍが下降しているものとして、ステップ１１１で、ＥＣＵ２０は、今回の圧力上昇フラグＸＰＭＵＰを「０」に設定する。
【００３３】
次に、ステップ１１２で、ＥＣＵ２０は、前回の圧力上昇フラグＸＰＭＵＰＯが「０」であるか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、前回に引き続いて吸気圧ｐｍが下降中であるものとして、ＥＣＵ２０は処理をステップ１０７へ移行する。上記判断結果が肯定である場合、吸気圧ｐｍが上昇から下降に転じたものとして、ステップ１１３で、ＥＣＵ２０は、前回のＡＤ値ｐｍａｄｏをＡＤ値ｐｍａｄの上限値ｐｍｈｉとして設定する。
【００３４】
そして、ステップ１０３，１０４，１０６，１１２，１１３から移行してステップ１０７で、ＥＣＵ２０は、今回のＡＤ値ｐｍａｄを前回のＡＤ値ｐｍａｄｏとする。
【００３５】
次に、ステップ１０８で、ＥＣＵ２０は、今回の圧力上昇フラグＸＰＭＵＰが「１」であるか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、ステップ１０９で、ＥＣＵ２０は、前回の圧力上昇フラグＸＰＭＵＰＯを「１」に設定し、その後の処理を一旦終了する。上記判断結果が否定である場合、ステップ１１０で、ＥＣＵ２０は、前回の圧力上昇フラグＸＰＭＵＰＯを「０」に設定し、その後の処理を一旦終了する。
【００３６】
即ち、上記ルーチンでは、エンジン３の運転時に吸気圧ｐｍの脈動の下限値ｐｍｌｏを検出し、その下限値ｐｍｌｏを吸気圧ｐｍの検出値としての最終的な吸気圧ＰＭとするようにしている。そのために、図３に示すように、脈動を伴う吸気圧ｐｍにつき、連続的にサンプリングされる前回のＡＤ値ｐｍａｄｏと今回のＡＤ値ｐｍａｄとを比較して、吸気圧ｐｍの下降又は上昇を判断すると共に、上昇から下降への転換又は下降から上昇への転換を判断する。そして、上昇から下降への転換時における前回のＡＤ値ｐｍａｄｏを上限値ｐｍｈｉとして設定し、下降から上昇への転換時における前回のＡＤ値ｐｍａｄｏを下限値ｐｍｌｏとして設定し、その下限値ｐｍｌｏを最終的な吸気圧ＰＭの値として設定するようにしている。
【００３７】
この実施の形態のエンジンシステムでは、上記のように検出される上限値ｐｍｈｉ、下限値ｐｍｌｏ及び吸気圧ＰＭを使用して負荷検出制御及び大気圧推定制御が行われる。そこで、次に、これら負荷検出制御及び大気圧推定制御の処理内容について説明する。
【００３８】
図４には、負荷検出制御のプログラムをフローチャートに示す。ＥＣＵ２０は、このルーチンを所定期間毎に周期的に実行する。
【００３９】
ステップ２００で、ＥＣＵ２０は、吸気圧脈動の変動幅ΔＰＭを算出する。ＥＣＵ３０は、今回求められた上限値ｐｍｈｉと下限値ｐｍｌｏとの差を変動幅ΔＰＭの値として算出する。
【００４０】
次に、ステップ２１０で、ＥＣＵ２０は、算出された変動幅ΔＰＭの値が所定の低負荷しきい値ＫＩＬ以上であるか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、アイドル状態に相当する低負荷状態であるものとして、ＥＣＵ２０は、ステップ２２０で、低負荷フラグＸＩＬＳＬを「１」に設定し、その後の処理を一旦終了する。つまり、ＥＣＵ２０は、低負荷判定を行うのである。
【００４１】
一方、ステップ２１０の判断結果が否定である場合、アイドル状態に相当する低負荷状態ではないものとして、ＥＣＵ２０は、ステップ２３０で、低負荷フラグＸＩＬＳＬを「０」に設定する。
【００４２】
次いで、ステップ２４０で、ＥＣＵ２０は、算出された変動幅ΔＰＭの値が所定の高負荷しきい値ＫＵＦより小さいか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、高負荷状態であるものとして、ＥＣＵ２０は、ステップ２５０で、高負荷フラグＸＵＳＬを「１」に設定し、その後の処理を一旦終了する。つまり、ＥＣＵ２０は、高負荷判定を行うのである。
【００４３】
一方、ステップ２４０の判断結果が否定である場合、低負荷状態でも高負荷状態でもない中負荷状態であるものとして、ＥＣＵ２０は、ステップ２６０で、高負荷フラグＸＩＬＳＬを「０」に設定し、その後の処理を一旦終了する。つまり、ＥＣＵ２０は、中負荷判定を行うのである。
【００４４】
即ち、ＥＣＵ２０は、エンジン３の運転時において、スロットルバルブ９より下流の吸気通路６における吸気圧脈動の変動幅ΔＰＭの値を算出し、その変動幅ΔＰＭの値を負荷状態の相関値として検出する。そして、図５及び図６に示すように、その変動幅ΔＰＭの値を、低負荷しきい値ＫＩＬ及び高負荷しきい値ＫＵＦと比較することにより、エンジン１の負荷状態が、低負荷であるか、高負荷であるか、或いは、中負荷であるかを判定するのである。この実施の形態では、吸気圧センサ２１及びＥＣＵ２０により、エンジン３の負荷検出装置が構成される。
【００４５】
上記負荷検出制御が実施できる理由は以下の通りである。エンジン３の運転時には、吸気通路６の吸気に脈動が発生して吸気圧ｐｍも脈動を伴って変化することになる。ここで、運転時のエンジン３がアイドル時のように低負荷となるときには、吸気通路６のスロットルバルブ９が閉状態にあることから、吸気負圧が相対的に大きくなり、図７に示すように、吸気圧脈動の変動幅ΔＰＭは相対的に大きくなる。この傾向は、平地での大気圧の値（標準大気圧）の場合と、高地での大気圧の値（低大気圧）の場合とで同じである。
これに対して、運転時のエンジン３がＷＯＴ時のように高負荷となるときには、スロットルバルブ９が全開状態にあることから、吸気負圧が相対的に小さくなり、図８に示すように、吸気圧脈動の変動幅ΔＰＭは相対的に小さくなる。この傾向は、低負荷の場合と同様、標準大気圧の場合と低大気圧の場合とで同じである。
【００４６】
この実施の形態では、上記負荷の検出結果を使用して大気圧推定制御が行われる。図９には、大気圧推定制御のプログラムをフローチャートに示す。ＥＣＵ２０は、このルーチンを所定期間毎に周期的に実行する。
【００４７】
先ず、ステップ３００で、ＥＣＵ２０は、前述した高負荷フラグＸＵＳＬが「１」であるか否かを判断する。ここで、このフラグＸＵＳＬが「０」である場合、エンジン３が高負荷でないことから、ＥＣＵ２０は、処理をそのまま一旦終了する。これに対して、このフラグＸＵＳＬが「１」である場合、エンジン３が高負荷であることから、ＥＣＵ２０は、処理をステップ３１０へ移行する。
【００４８】
ステップ３１０で、ＥＣＵ２０は、前述したように求められた吸気圧ＰＭの値を読み込むと共に、回転速度センサ２３の検出結果から、エンジン回転速度ＮＥの値を読み込む。
【００４９】
次いで、ステップ３２０で、ＥＣＵ２０は、読み込まれたエンジン回転速度ＮＥの値に基づき、所定のブースト圧ＰＭＢの値を算出する。ＥＣＵ２０は、このブースト圧ＰＭＢの算出を、バックアップＲＡＭに記憶された所定の関数データ（１次元データマップ）を参照することにより行う。このデータマップは、予め標準大気圧の下で高負荷のときにエンジン回転速度ＮＥの違いに応じて検出されたブースト圧ＰＭＢの値をまとめたものであり、その概念を図１０のグラフに示す。
【００５０】
そして、ステップ３３０で、ＥＣＵ２０は、上記読み込まれた吸気圧ＰＭの値に、上記算出されたブースト圧ＰＭＢの値を加えることにより、大気圧ＰＡの推定値を算出する。
【００５１】
ここで、大気圧推定について、図１１を参照して説明する。運転時にエンジン３が高負荷となるときには、吸気通路６のスロットルバルブ９が全開状態にあることから、標準大気圧下において、スロットルバルブ９より下流の吸気通路６における吸気圧ＰＭは、図１１に実曲線で示すように、標準大気圧よりもブースト圧ＰＭＢの分だけ低くなる。しかも、その吸気圧ＰＭは、エンジン回転速度ＮＥの増加に伴い曲線的に低くなる。そして、このときの吸気圧ＰＭは、標高等による大気圧の変化に応じて変わることが判っている。即ち、図１１に２点鎖線で示すように、大気圧が標準大気圧よりも低いときには、それに応じて吸気圧ＰＭも相対的に低下することになる。又、このときのブースト圧ＰＭＢの低下分は、標準大気圧下と低大気圧下とで違いはなく、大気圧の変化に拘わらずほぼ一定となることが判っている。従って、実際の吸気圧ＰＭの検出値に対して、予め標準大気圧下で高負荷のときにエンジン回転速度ＮＥの違いに応じて求められたブースト圧ＰＭＢの値を加えることにより、そのときの大気圧ＰＡの推定値を得ることができるのである。この実施の形態では、吸気圧センサ２１、回転速度センサ２３及びＥＣＵ２０により、エンジン３の大気圧推定装置が構成される。
【００５２】
この実施の形態のエンジンシステムでは、上記のように求められた吸気圧ＰＭ及び大気圧ＰＡを使用して燃料噴射制御が行われる。そこで、この燃料噴射制御の処理内容について以下に説明する。図１２には燃料噴射制御のプログラムをフローチャートに示す。ＥＣＵ２０は、このルーチンを所定期間毎に周期的に実行する。
【００５３】
先ず、ステップ４００で、ＥＣＵ２０は回転速度センサ２３の検出値に基づきエンジン回転速度ＮＥの値を読み込む。
【００５４】
ステップ４１０で、ＥＣＵ２０は、最終的な吸気圧ＰＭの値を読み込む。即ち、脈動を伴う吸気圧ｐｍの下限値ｐｍｌｏを吸気圧ＰＭの値として読み込む。このステップ４１０の読み込み処理は、前述した図２のルーチンを割り込み処理することにより行われる。
【００５５】
ステップ４２０で、ＥＣＵ２０は、読み込まれたエンジン回転速度ＮＥの値と吸気圧ＰＭの値とに基づいて基本燃料噴射量ＴＡＵＢＳＥを算出する。ＥＣＵ２０は、この基本燃料噴射量ＴＡＵＢＳＥの算出を、予め定められた関数データ（噴射量マップ）を参照することにより行う。この関数データでは、エンジン３の燃焼室８に吸入される吸気量が、吸気圧ＰＭの値とエンジン回転速度ＮＥの値から決定され、その吸気量に応じた基本燃料噴射量ＴＡＵＢＳＥが決定されるようになっている。
【００５６】
ステップ４３０で、ＥＣＵ２０は、水温センサ２２の検出値に基づき冷却水温ＴＨＷの値を読み込む。そして、ステップ４４０で、ＥＣＵ２０は、読み込まれた冷却水温ＴＨＷの値に基づき、エンジン３の暖機状態に応じて基本燃料噴射量ＴＡＵＢＳＥを補正するための暖機補正係数ＫＴＨＷを算出する。
【００５７】
ステップ４５０で、ＥＣＵ２０は、上記のように推定された大気圧ＰＡの値を読み込む。そして、ステップ４６０で、ＥＣＵ２０は、読み込まれた大気圧ＰＡの値に基づき、大気圧ＰＡの違いに応じて基本燃料噴射量ＴＡＵＢＳＥを補正するための大気圧補正係数ＫＰＡの値を算出する。ＥＣＵ２０は、平地における大気圧（標準大気圧）の値に対する上記読み込まれた大気圧ＰＡの値の割合を大気圧補正係数ＫＰＡとして算出する。
【００５８】
又、ステップ４６５で、ＥＣＵ２０は、上記読み込まれたエンジン回転速度ＮＥの値に応じた回転補正値ＫＰＡＮＥを算出する。ＥＣＵ２０は、この回転補正値ＫＰＡＮＥの算出を、予め定められた関数データ（補正値マップ）を参照することにより行う。
【００５９】
ステップ４７０で、ＥＣＵ２０は、燃焼室８に供給される空気と燃料との可燃混合気の空燃比Ａ／Ｆを補正するための空燃比補正係数ＦＡＦの値を読み込む。この空燃比補正係数ＦＡＦは、酸素センサ２４の検出値から読み込まれる酸素濃度Ｏｘの値に基づいて別途のルーチンで算出されるものである。
【００６０】
ステップ４８０で、ＥＣＵ２０は、上記のように算出された基本燃料噴射量ＴＡＵＢＳＥを、暖機補正係数ＫＴＨＷ、空燃比補正係数ＦＡＦ、大気圧補正係数ＫＰＡ及び回転補正値ＫＰＡＮＥに基づいて補正することにより最終燃料噴射量ＴＡＵの値を算出する。即ち、ＥＣＵ２０は、次の計算式に従って最終燃料噴射量ＴＡＵを算出する。
ＴＡＵ＝ＴＡＵＢＳＥ＊ＫＴＨＷ＊ＦＡＦ＊ＫＰＡ＋ＫＰＡＮＥ
【００６１】
その後、ステップ４９０で、ＥＣＵ２０は、算出された最終燃料噴射量ＴＡＵの値に基づいてインジェクタ４を制御することにより、インジェクタ４から噴射される燃料量を制御するのである。
【００６２】
上記のように推定された大気圧ＰＡ等に応じて補正された最終燃料噴射量ＴＡＵに基づいて燃料噴射制御が行われる。この実施の形態では、インジェクタ４、ＥＣＵ２０、吸気圧センサ２１及び回転速度センサ２３により、エンジン３の制御装置としての燃料噴射制御装置が構成される。
【００６３】
この実施の形態のエンジンシステムでは、上記のように求められた吸気圧ＰＭ及び大気圧ＰＡを使用して点火時期制御が行われる。そこで、この点火時期制御の処理内容について説明する。図１３には点火時期制御のプログラムをフローチャートに示す。ＥＣＵ２０は、このルーチンを所定期間毎に周期的に実行する。
【００６４】
先ず、ステップ５００で、ＥＣＵ２０は回転速度センサ２３の検出値に基づきエンジン回転速度ＮＥの値を読み込む。
【００６５】
ステップ５１０で、ＥＣＵ２０は、最終的な吸気圧ＰＭの値を読み込む。即ち、脈動を伴う吸気圧ｐｍの下限値ｐｍｌｏを吸気圧ＰＭの値として読み込む。このステップ３１０の読み込み処理は、前述した図２のルーチンを割り込み処理することにより行われる。
【００６６】
ステップ５２０で、ＥＣＵ２０は、読み込まれたエンジン回転速度ＮＥの値と吸気圧ＰＭの値とに基づいて基本点火時期ＩＴＢＳＥを算出する。ＥＣＵ２０は、この基本点火時期ＩＴＢＳＥの算出を、予め定められた関数データ（点火時期マップ）を参照することにより行う。この関数データでは、エンジン３の燃焼室８に吸入される吸気量が、吸気圧ＰＭの値とエンジン回転速度ＮＥの値から決定され、その吸気量に応じた基本点火時期ＩＴＢＳＥが決定されるようになっている。
【００６７】
ステップ５３０で、ＥＣＵ２０は、水温センサ２２の検出値に基づき冷却水温ＴＨＷの値を読み込む。そして、ステップ５４０で、ＥＣＵ２０は、読み込まれた冷却水温ＴＨＷの値に基づき、エンジン３の暖機状態に応じて基本点火時期ＩＴＢＳＥを補正するための暖機補正係数Ｋ１を算出する。
【００６８】
ステップ５５０で、ＥＣＵ２０は、上記のように推定された大気圧ＰＡの値を読み込む。そして、ステップ５６０で、ＥＣＵ２０は、読み込まれた大気圧ＰＡの値に基づき、大気圧ＰＡの違いに応じて基本点火時期ＩＴＢＳＥを補正するための大気圧補正係数ＫＰＡの値を算出する。ＥＣＵ２０は、この大気圧補正係数ＫＩＰＡの算出を、所定の関数データ（データマップ）を参照することにより行う。
【００６９】
ステップ５７０で、ＥＣＵ２０は、上記のように算出された基本点火時期ＩＴＢＳＥを、暖機補正係数Ｋ１及び大気圧補正係数ＫＩＰＡ等に基づき補正することにより、最終点火時期ＩＴの値を算出する。
【００７０】
その後、ステップ５８０で、ＥＣＵ２０は、算出された最終点火時期ＩＴの値に基づいてイグニションコイル１３を制御することにより、点火プラグ１２による点火時期を制御する。
【００７１】
上記のように推定された大気圧ＰＡ等に応じて補正された最終点火時期ＩＴに基づいて点火時期制御が行われる。この実施の形態では、点火装置としての点火プラグ１２及びイグニションコイル１３、並びに、ＥＣＵ２０、吸気圧センサ２１及び回転速度センサ２３により、エンジン３の制御装置としての点火時期制御装置が構成される。
【００７２】
以上説明したように本実施の形態のエンジンシステムにおいて、エンジン３の運転時には吸気通路６で吸気の脈動が発生し、吸気圧センサ２１で検出される吸気圧ｐｍも脈動を伴って変化する。このため、脈動を伴った吸気圧ｐｍを、エンジン３の各種制御を実行するための運転パラメータの一つとしてそのまま使用したのでは、各種制御が不安定となる。
【００７３】
ここで、脈動を伴う吸気圧ｐｍの検出値において、その下限値ｐｍｌｏが実際に燃焼室８に吸入される吸気量を最も良く反映した吸気圧となることが判っている。そこで、このエンジンシステムが実行する吸気圧検出方法では、吸気圧脈動、即ち、脈動を伴う吸気圧ｐｍについてその下限値ｐｍｌｏを検出し、その下限値ｐｍｌｏを最終的な吸気圧ＰＭの検出値としている。このことから、脈動を伴う吸気圧ｐｍにも拘わらず、最終的な吸気圧ＰＭとして吸気量に相関した適正な値と挙動が得られる。これによって、安定性と応答性に優れ、実際の吸気量との相関性の高い吸気圧ＰＭを検出することができる。
【００７４】
図１４には、エンジン負荷に対する吸気圧の算出特性をグラフに示す。このグラフから明らかなように、従来のなまし吸気圧は、エンジン負荷の増加に対して曲線的に増加するのに対し、本実施の形態の吸気圧ＰＭでは、直線的に増加することが判る。即ち、本実施の形態の吸気圧ＰＭの方がエンジン負荷に対してリニアリティがあることが判る。このことは、アクセル装置によるスロットルバルブ９の動きに対して吸気圧ＰＭがリニアに反応することを意味し、過渡時に検出される吸気圧ＰＭの応答性が向上していることを示している。これによって、吸気圧ＰＭから換算される吸気量が、従来のなまし吸気圧により換算される吸気量に対して、より正確なものになることが判る。
【００７５】
この実施の形態のエンジンシステムを使用した負荷検出方法によれば、吸気通路６における吸気圧脈動の変動幅ΔＰＭを算出し、その変動幅ΔＰＭの値をエンジン負荷状態の相関値として検出するようにしている。従って、吸気通路６の吸気圧ＰＭを吸気圧センサ２１により検出するだけで、エンジン負荷状態が検出されるようになる。このため、スロットルセンサ等の専用の負荷検出手段を何ら使用することなくエンジン３の負荷状態を適正に検出することができ、スロットルセンサ等の分だけエンジン制御に必要な部品点数を減らすことができる。
【００７６】
この実施の形態のエンジンシステムを使用した大気圧推定方法によれば、上記のように吸気圧ｐｍを検出するだけでエンジン負荷状態を検出することができ、その負荷状態が高負荷を示すときに、スロットルバルブ９が全開状態、即ち、ＷＯＴであることが判る。そして、ＷＯＴ時の吸気圧ＰＭの値に対して、予めエンジン回転速度ＮＥの違いに応じて求められたブースト圧ＰＭＢの値が加算され、その加算結果が大気圧ＰＡとして推定される。従って、スロットルセンサ等の専用の負荷検出手段を何ら設けることなく、吸気圧ＰＭとエンジン回転速度ＮＥを検出するだけで大気圧ＰＡの値が簡易に推定される。このため、エンジン制御に必要な大気圧ＰＡを、専用の大気圧センサ等を何ら使用することなく、１次元データマップを参照することによる簡易なソフト処理によるだけで適正に推定することができるようになる。
【００７７】
この実施の形態のエンジンシステムによれば、エンジン３の運転時にエンジン回転速度ＮＥが回転速度センサ２３により検出される。同じく、運転時に吸気圧ｐｍが吸気圧センサ２１により検出され、その検出値から吸気圧脈動の下限値ｐｍｌｏがＥＣＵ２０により算出される。又、吸気圧ｐｍの検出値として取り込まれる下限値ｐｍｌｏを吸気圧ＰＭとして、その吸気圧ＰＭとエンジン回転速度ＮＥの検出値に基づいて、基本燃料噴射量ＴＡＵＢＳＥ及び基本点火時期ＴＩＢＳＥの値がＥＣＵ２０によりそれぞれ算出される。そして、それら基本燃料噴射量ＴＡＵＢＳＥ及び基本点火時期ＴＩＢＳＥの値が、大気圧ＰＡの推定値から求められる大気圧補正係数ＫＰＡ等に基づき補正されることにより、制御量である最終燃料噴射量ＴＡＵ及び最終点火時期ＩＴがそれぞれＥＣＵ２０により算出される。そして、それら最終燃料噴射量ＴＡＵ及び最終点火時期ＩＴに基づいてインジェクタ４及びイグニションコイル１３等がＥＣＵ２０によりそれぞれ制御されることにより、燃料噴射制御及び点火時期制御が実行される。
【００７８】
従って、この実施の形態では、操作量としての最終燃料噴射量ＴＡＵが大気圧ＰＡに基づいて補正されることから、標高等による大気圧ＰＡの変化に応じてインジェクタ４からの実際の噴射量が適正に制御されるようになる。この結果、標高等による大気圧ＰＡの変化に拘わらず、燃料を過不足なくエンジン３に供給することができ、空燃比制御の精度を確保することができる。
同様に操作量としての最終点火時期ＴＩが大気圧ＰＡに基づいて補正されることから、標高等による大気圧ＰＡの変化に応じて点火プラグ１２及びイグニションコイル１３による実際の点火時期が適正に制御されるようになる。この結果、標高等による大気圧ＰＡの変化に拘わらず、過度な遅角や進角を起こすことなく点火時期を適正に調整することができ、エンジン３の出力トルクの低下を防止することができる。
【００７９】
又、この実施の形態では、脈動を伴う吸気圧ｐｍの下限値ｐｍｌｏが最終的な吸気圧ＰＭの検出値として取り込まれることから、吸気圧ｐｍが脈動を伴うにも拘わらず、操作量としての最終燃料噴射量ＴＡＵ及び最終点火時期ＩＴが不安定な値となることがなく、制御対象であるインジェクタ４及びイグニションコイル１３等が吸気圧ｐｍの挙動に応じて適正に制御されるようになる。この結果、安定性と応答性に優れた燃料噴射制御及び点火時期制御を実行することができる。併せて、実際の吸気量との相関性の高い正確な燃料噴射制御及び点火時期制御を実行することができる。
【００８０】
尚、この発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。
【００８１】
（１）前記実施の形態では、本発明の大気圧推定方法、大気圧推定装置及び内燃機関の制御装置等を単気筒のエンジン３を含むエンジンシステムに具体化したが、２気筒や３気筒、或いはそれ以上の気筒数のエンジンを含むエンジンシステムに具体化することもできる。
但し、気筒数が多ければ吸気脈動の振幅も小さくなることから、本発明の効果は１〜３の気筒数のエンジンで特に大きいと言える。
【００８２】
（２）前記実施の形態では、本発明を燃料噴射制御及び点火時期制御に具体化したが、それらの制御に限られるものではなく、大気圧を運転パラメータの一つとして使用する排気還流制御等のその他の制御に使用してもよい。
【００８３】
【発明の効果】
【００８４】
請求項１に記載の発明の構成によれば、スロットルセンサ等の専用の負荷検出手段を設けることなく機関負荷状態を適正に検出することができ、スロットルセンサ等の分だけエンジン制御に必要な部品点数を減らすことができる。加えて、内燃機関制御に必要な大気圧を、専用の大気圧センサ等を使用することなく、簡易なソフト処理により適正に推定することができる。
【００８５】
【００８６】
請求項２に記載の発明の構成によれば、スロットルセンサ等の専用の負荷検出手段を設けることなく機関負荷状態を適正に検出することができ、スロットルセンサ等の分だけエンジン制御に必要な部品点数を減らすことができる。加えて、内燃機関制御に必要な大気圧を、専用の大気圧センサ等を使用することなく、簡易なソフト処理により適正に推定することができる。
【００８７】
請求項３に記載の発明の構成によれば、標高等による大気圧の変化に拘わらず、内燃機関の運転に関わる制御対象を過不足のない操作量に基づいて操作することにより所定の制御量を適正に制御することができ、内燃機関の制御精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  エンジンシステムを示す概略構成図である。
【図２】  吸気圧検出制御のプログラムを示すフローチャートである。
【図３】  脈動を伴う吸気圧とそのＡＤ値等を示す説明図である。
【図４】  負荷検出制御のプログラムを示すフローチャートである。
【図５】  吸気圧脈動の変動幅とエンジン負荷との関係を示すグラフである。
【図６】  吸気圧脈動の変動幅に基づく負荷判定を示すタイムチャートである。
【図７】  アイドル時の吸気圧脈動と大気圧との関係を示すタイムチャートである。
【図８】  ＷＯＴ時の吸気圧脈動と大気圧との関係を示すタイムチャートである。
【図９】  大気圧推定制御のプログラムを示すフローチャートである。
【図１０】  エンジン回転速度とブースト圧との関係を示す１次元データマップである。
【図１１】  エンジン回転速度と大気圧及び吸気圧の関係を示すグラフである。
【図１２】  燃料噴射制御のプログラムを示すフローチャートである。
【図１３】  点火時期制御のプログラムを示すフローチャートである。
【図１４】  エンジン負荷に対する吸気圧の算出特性を示すグラフである。
【符号の説明】
３    エンジン
４    インジェクタ（燃料噴射弁、制御対象）
６    吸気通路
１２  点火プラグ（点火装置、制御対象）
１３  イグニションコイル（点火装置、制御対象）
２０  ＥＣＵ（変動幅算出手段、負荷検出手段、ブースト圧記憶手段、大気圧推      定手段、操作量算出手段、操作量補正手段及び制御手段）
２１  吸気圧センサ（吸気圧検出手段）
２３  回転速度センサ（回転速度検出手段）
【図１】
0003912981.tif 000002
【図２】
0003912981.tif 000003
【図３】
0003912981.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003912981.tif 000006
【図６】
0003912981.tif 000007
【図７】
0003912981.tif 000008
【図８】
0003912981.tif 000009
【図９】
0003912981.tif 000010
【図１０】
0003912981.tif 000011
【図１１】
0003912981.tif 000012
【図１２】
0003912981.tif 000013
【図１３】
0003912981.tif 000014
【図１４】
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