JP2712153B2 - Load detection device for internal combustion engine - Google Patents

Load detection device for internal combustion engine

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JP2712153B2
JP2712153B2 JP61154418A JP15441886A JP2712153B2 JP 2712153 B2 JP2712153 B2 JP 2712153B2 JP 61154418 A JP61154418 A JP 61154418A JP 15441886 A JP15441886 A JP 15441886A JP 2712153 B2 JP2712153 B2 JP 2712153B2
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fuel
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fuel ratio
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正明 内田
博通 三輪
初雄 永石
寛 三分一
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/045Detection of accelerating or decelerating state

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

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
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
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。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for detecting a load on an engine such as an automobile. (Prior Art) Recently, there has been a tendency that higher fuel economy and operability are required for engines. From such a viewpoint, a microcomputer or the like is applied to more precisely control the fuel supply amount. . In such control, detecting the operating state of the engine more accurately may lead to an improvement in control accuracy.
The engine load is also one of important data indicating the operating state. A conventional air-fuel ratio control device using such an engine load is disclosed in, for example, JP-A-59-51147. In this device, an air-fuel ratio is detected by an oxygen sensor provided in an exhaust pipe, and a fuel injection amount is operated based on the detection result and an operation state to feedback-control the air-fuel ratio to a target value. In this case, the amount of air sucked into the cylinder per one stroke (the amount of intake air) is used as a representative of the engine load. That is, in order for the intake air amount to represent the engine load, it is necessary to assume that fuel having a correlation with the torque generated by the engine is supplied in an amount corresponding to the intake air amount. (Problems to be Solved by the Invention) However, in such a conventional load detection device, it is premised that fuel correlated with generated torque is always accurately supplied by an amount corresponding to the intake air amount. Standing,
Since the intake air amount is detected as the engine load as described above, the air-fuel ratio changes, and accordingly, even if the amount of fuel changes with respect to the intake air amount, the air-fuel ratio changes. No correction for the amount of fuel is taken into account. Therefore, in such a case, since the generated torque varies depending on the air-fuel ratio even with the same intake air amount, the intake air amount does not always represent an accurate load. For example, when the engine is operated leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the amount of fuel involved in combustion is small even with the same intake air amount, so that the generated torque is small. Therefore, the actual value is smaller than the load based on the intake air amount at the stoichiometric air-fuel ratio. As a result, an accurate engine load cannot be detected, which may adversely affect control using the detected result of the load, for example, control accuracy such as air-fuel ratio control and ignition timing control. Thus, using the intake air amount for engine load detection,
If load detection is performed on the assumption that the amount of fuel accompanying the amount of intake air does not always change, a slight problem occurs in terms of control accuracy. That is, in order to aim for more accurate detection of the engine load, it is desirable to take into account the difference in the amount of fuel with respect to the amount of intake air. For these reasons, it is desired to realize a device that can accurately detect the value of the engine load. However, at present, a device that detects a load suitable for air-fuel ratio control or the like has not been realized. (Object of the Invention) Accordingly, an object of the present invention is to provide a load detection device capable of always detecting an accurate engine load even if the air-fuel ratio changes. (Means for Solving the Problems) The load detection device for an internal combustion engine according to the present invention, as shown in FIG. Amount detection means a;
Operating state detecting means b for detecting an operating state of the engine;
Air-fuel ratio detection means c for detecting the current air-fuel ratio of the engine
A current fuel-air ratio determining means d for obtaining a current fuel-air ratio from a ratio between the current air-fuel ratio and the stoichiometric air-fuel ratio; and a current fuel-air ratio determined by the current fuel-air ratio determining means d. Load detecting means e for obtaining an engine load correlated with the generated torque from the intake air amount detected by the intake air amount detecting means a.
And (Operation) In the present invention, while the intake air amount of the engine is detected by the intake air amount detection means, the current fuel-air ratio is determined from the ratio between the stoichiometric air-fuel ratio and the current air-fuel ratio by the current fuel-air ratio determination means. Then, the detected value of the intake air amount is corrected to a value corresponding to the load using the current fuel-air ratio. Therefore, it is possible to accurately detect the value of the engine load despite the change of the current value of the air-fuel ratio. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. 2 to 9 show an embodiment of the present invention, in which the present invention is applied to an SPi (Single Point Injection) system engine. First, the configuration will be described. In Figure 2, 1 is the engine, the intake air through a throttle chamber 3 from the air cleaner 2, to ON / OFF by the heater control signal S H PT
After being heated by C heater 4, intake manifold 5
And the fuel is supplied to each cylinder from the
Injection is performed by a single injector 7 provided on the upstream side of the throttle valve 6 based on Ti . An ignition plug 10 is mounted on each cylinder, and a high-voltage pulse PULSE from an ignition coil 12 is supplied to the ignition plug 10 via a distributor 11. These spark plugs 10, distributor 11 and ignition coil 12 constitute the ignition means 13 for igniting air-fuel mixture, ignition means 13 to generate a high voltage pulse PULSE discharge based on the ignition signal S IGN. The air-fuel mixture in the cylinder ignites and explodes due to the discharge of the high-voltage pulse PULSE, becomes exhaust gas, and emits harmful substances (CO, HC, NO
X ) is purified by the three-way catalyst and discharged from the muffler 16. Here, the flow of the intake air is controlled by the throttle valve 6 in the throttle chamber 3 that is linked to the accelerator pedal, and the throttle valve 6 is almost closed when idling. The flow of air when idling is
The street, ISC valve based on the opening signal S ISC (Idle Spee
d Control Valve (idle control valve) 21 ensures necessary air as needed. A swirl control valve 22 is provided near the intake port of each cylinder.
Is connected to a servo diaphragm 24 via a rod 23. A predetermined control negative pressure is guided from the solenoid valve 25 to the servo diaphragm 24, and the solenoid valve 25 converts the negative pressure supplied from the intake manifold 5 to the atmosphere based on the swirl control signal S SCV having the duty value D SCV. The control negative pressure introduced into the servo diaphragm 24 is continuously changed by leaking (leaking). The servo diaphragm 24 responds to the control negative pressure, and the swirl control valve
Adjust the opening of 22. The swirl control valve 22, the rod 23, the servo diaphragm 24, and the solenoid valve 25 constitute a swirl operating means 26 as a whole. The opening α of the throttle valve 6 is detected by a throttle sensor 30, and the coolant temperature T W is detected by a coolant temperature sensor 31. The crank angle Ca of the engine is detected by a crank angle sensor 32 built in the distributor 11, and the number of pulses representing the crank angle Ca can be counted to find the engine speed N. An oxygen sensor 33 is attached to the exhaust pipe 14, and the oxygen sensor 33 is connected to an air-fuel ratio detection circuit 34. Air-fuel ratio detecting circuit 34 supplies the pump current I P to the oxygen sensor 33, the oxygen concentration in the exhaust gas from the value of the pump current I P can be detected over a wide range from rich to lean. The oxygen sensor 33 and the air-fuel ratio detection circuit 34 constitute air-fuel ratio detection means 35 for detecting the current air-fuel ratio of the engine.
The air-fuel ratio detection information by the air-fuel ratio detection means 35 is input to the controller 50. The operating position of the transmission is detected by the position sensor 36, and the speed SVSP of the vehicle is detected by the vehicle sensor 37. Also,
The operation of the air conditioner is detected by the air conditioner switch 38,
The operation of the power steering is detected by a power steering detection switch 39. Sensors other than the oxygen sensor 33, that is, the throttle sensor 30, the water temperature sensor 31, the crank angle sensor 32, the position sensor 36, the vehicle speed sensor 37, the air conditioner switch 38, and the power steering detection switch 39 (hereinafter simply referred to as each sensor) detect the operating state. These signals are input to the control unit 50 in the same manner as the detection information of the air-fuel ratio detection circuit 34. And control unit 50
Performs combustion control (ignition timing control, fuel injection control, etc.) of the engine based on the input from each sensor and the air-fuel ratio detection circuit. The control unit 50 includes a CPU 51, a ROM 52, a RAM 5
3 and the I / O port 54, which function as intake air amount detection means, target air-fuel ratio setting means, current fuel-air ratio determination means, and load detection means in the present invention by the operation described later. CPU51 follows the program written in ROM52
While taking in external data required from the I / O port 54, and exchanging data with the RAM 53, calculate the processing values required for engine combustion control, and process the processed data as necessary. Output to I / O port 54. While signals from the sensors 30, 31, 32, 36, 37, 38, and 39 are input to the I / O port 54, the I / O port 54 outputs an injection signal S Ti to the injector 7 and an ignition signal. Ignition signal S to means 13
IGN, opening signal S ISC to ISC valve 21, the heater control signal S H to the swirl control signals S SCV and PTC heater 4 to the electromagnetic valve 25 is output, respectively. The ROM 52 stores a calculation program for the CPU 51, and the RAM 53 stores data used for calculation in the form of a map or the like. Note that a part of the RAM 53 is composed of a nonvolatile memory, and retains its stored contents even after the engine 1 is stopped. Next, the operation will be described. First, the air flow rate calculation system will be described. In the present embodiment, a conventional air flow meter or the like is not provided for detecting the air flow rate, and the air amount Q Ainj (hereinafter, the air amount passing through the injector unit) passing through the injector unit 7 using the throttle opening α and the engine speed N as parameters. (Hereinafter simply referred to as α-N system). The injector-part passing air amount Q Ainj is calculated by the α-N system for the following reason. That is, according to the conventional sensor described above, (a) the fluctuation of the sensor output due to the intake pulsation is large, which causes the fluctuation of the fuel injection amount and the torque fluctuation. (B) In terms of sensor responsiveness, detection errors increase during transients. (C) The cost of the above sensor is relatively high. For this reason, the present embodiment employs an α-N system which is low in cost and excellent in responsiveness and detection accuracy. In particular, in the case of the SPi type engine, by employing such an α-N system, the control accuracy of the air-fuel ratio is remarkably improved. The following shows the amount of air passing through the injector section by this system.
The calculation of Q Ainj will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a program for calculating the cylinder air amount Q Acyl . First, stored in a memory as old value Q Acyl 'the last Q Acyl at P 0. Where Q
Acyl is the amount of intake air passing through the cylinder portion and is equivalent to the amount of intake air Q a (engine load T P ) in a conventional device (eg, an EGi type engine), and is shown in FIG. Air quantity Q in injector section by program
This is the basic data for calculating Ainj . Then, the necessary data in P 1, i.e. the throttle opening alpha, ISC valve 2
The duty (hereinafter referred to as ISC duty) D ISC of the opening signal S ISC to 1 and the engine speed N are read. Flow area in the portion where the throttle valve 6 is mounted on the basis of the P in the second throttle opening alpha (hereinafter, referred to as the throttle valve passage area) is calculated A.alpha. This is determined by, for example, looking up the corresponding value of Aα from the table map shown in FIG. In P 3 in the same manner ISC duty D
Calculating a fifth view of the bypass passage area from a table map A B Based on ISC, it determines the total flow area A according to the following equation by P 4. A = Aα + A B ...... then calculated steady air amount Q H in P 5. This calculation is
First, A / N is obtained by dividing the total flow area A by the engine speed N, and the corresponding steady air amount Q is obtained from a table map as shown in FIG. Look up the value of H. Then, taking into account the volume of the intake manifold 5 from the table map shown in FIG. 7 and A and N as a parameter to look up the delay coefficient K2 by at P 6, calculates the cylinder air quantity Q Acyl according to the following equation by P 7 And terminate the routine. Q Acyl = Q Acyl '× ( 1-K2) + Q H × K2 ...... However, Q Acyl': cylinder air quantity Q Acyl found by the value thus stored in P 1 is SPi method as in this embodiment Instead, the present invention can be applied to an EGi type engine that injects fuel near the intake port, for example. However, since the present embodiment is of the SPi type, it is necessary to find the injector unit air amount Q Ainj , and this calculation is performed by the program shown in FIG. In the program first determines the intake pipe air amount variation ΔCM according to the following equation at P 11. This ΔCM means the amount of air for changing the pressure of the air in the throttle chamber 3 during transition with respect to the cylinder air amount Q Acyl . In ΔCM = K M + (Q Acyl -Q Acyl ') / N ...... equation, K M is a constant determined depending on the volume of the intake manifold 5, the optimum value is selected depending on the type of the engine 1 Is done. Then calculated injector unit air quantity Q Ainj according to the following equation at P 12. Q Ainj = Q Acyl + ΔCM ...... The Q Ainj obtained in this way has extremely high responsiveness because the throttle valve opening α is one of the information parameters, and is calculated using a table map based on experimental data. Therefore, it is accurately correlated with the actual value and has high detection accuracy (high resolution). Furthermore, the cost can be reduced because only the software needs to be handled by the microcomputer using the existing sensor information. In particular, it is very convenient to apply to a type in which fuel is injected upstream of the throttle chamber 3 as in the SPi system. Next, the operation of the present paper will be described. FIG. 9 is a flowchart showing a program for engine load detection. First, a parameter indicative of the engine load P 21 (Q Acyl ×
TFBYA) is within a predetermined range. Here, Q Acyl is calculated by the program in FIG. 3 and indicates the amount of air taken in per stroke. TFBYA is a fuel-air ratio corresponding to the reciprocal of the excess air ratio λ. The fuel-air ratio TFBYA is expressed by the following equation from the stoichiometric air-fuel ratio and the current air-fuel ratio. Fuel-to-air ratio TFBYA = 1 / Excess air ratio λ = Theoretical air-fuel ratio (14.7 for gasoline) / Current air-fuel ratio …… This fuel-air ratio TFBYA calculated using the current air-fuel ratio
(Current fuel-air ratio) is a constant value 1 when the current air-fuel ratio matches the stoichiometric air-fuel ratio, and otherwise, it is a value dependent only on the current air-fuel ratio. Therefore, the parameter (Q Acyl × TFBYA) obtained by multiplying the cylinder air amount Q Acyl by the current fuel-air ratio TFBYA represents an accurate engine load that is not affected by the change in the air-fuel ratio. When obtaining the fuel-air ratio TFBYA in accordance with the formula, the current air-fuel ratio may be the previous value detected by the air-fuel ratio detecting means 35 or a value newly detected this time. In this embodiment, based on the parameter (Q Acyl × TFBYA), for example, the parameter falls within a predetermined range (L ≦ Q Acyl × TFB
If not YA <H) is determined not to be setting condition of a lean air-fuel ratio, to select a stoichiometric (current fuel-air ratio TFBYA = 1) at P 22. Here, L and H are predetermined constants, and the setting thereof may be variable depending on the operating state or the like. Further, when the parameter is within a predetermined range, it performs other lean determination at P 23. The other lean determination is to determine whether it is appropriate to select an air-fuel ratio in a lean region based on an operating state such as an engine cooling water temperature, a vehicle speed, an engine speed, and the like. when not under determines that the selection of the lean region is not appropriate, the process proceeds to P 22. On the other hand, when satisfies a predetermined condition for selecting the lean target air-fuel ratio at P 24. As described above, in the present embodiment, the current fuel-air ratio is obtained from the ratio between the stoichiometric air-fuel ratio and the current air-fuel ratio, and this is multiplied by the cylinder air amount to detect the engine load. Even so, an accurate load can always be detected, and a precise lean determination can be made. Further, in this embodiment, no special sensor or member is required, and a conventional component can be used as it is, so that it is not necessary to modify the heart surface of the apparatus. That is, since the device can be provided only by the software, it is possible to prevent the device from becoming complicated and increasing the cost. As a result, it matches systems such as air-fuel ratio control or ignition timing control,
It is possible to provide a load detection device that meets recent high-level requirements. In the present embodiment, the aspect in which the present invention is applied to the air-fuel ratio control device is shown. However, the application field of the present invention is not limited to such air-fuel ratio control, but may be based on operating conditions such as engine load. It is, of course, possible to apply the present invention to so-called ignition timing control in which the ignition timing is controlled by the ignition timing control. That is, the present invention can be applied to all devices that detect the load of the engine, and the load detection accuracy of the present invention is extremely high. Therefore, it is possible to increase the control accuracy of these devices. it can. (Effect) According to the present invention, the engine load is detected by appropriately correcting the detected value of the intake air amount based on the current fuel-air ratio obtained from the ratio between the stoichiometric air-fuel ratio and the current air-fuel ratio. Therefore, it is possible to detect an accurate engine load regardless of a change in the air-fuel ratio.

【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
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。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a basic conceptual diagram of the present invention. 2 to 9 are views showing an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 4 is a flowchart showing a program for calculating the cylinder air amount Q Acyl . FIG. 4 is a flowchart showing the throttle valve flow area A.
table maps the alpha, Fig. 5 table maps the bypass passage area A B, Fig. 6 is constant for a parameter and A / N and the engine speed N obtained by dividing the Soryuro area A by the engine speed N table maps the air amount Q H, Fig. 7 is a table map of the delay coefficient K2, FIG. 8 is a flowchart showing a calculation program of the injector portion air amount Q Ainj,
FIG. 9 is a flowchart showing the load detection program. 1 ... engine, 30 ... throttle sensor, 31 ... water temperature sensor, 32 ... crank angle sensor, 33 ... oxygen sensor, 34 ... air-fuel ratio detection circuit, 35 ... air-fuel ratio detection means, 36 ... position Sensor, 37… Vehicle speed sensor, 38 …… Air conditioner switch, 39 …… Power steering detection switch, 50 …… Control unit.

───────────────────────────────────────────────────── 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)   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Hiroshi Sanichi               2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi Nissan Motor               Inside the corporation                (56) References JP-A-59-120748 (JP, A)                 Japanese Patent Publication No. 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。
(57) [Claims] a) intake air amount detecting means for detecting an intake air amount of the engine; b) operating state detecting means for detecting an operating state of the engine; c) air-fuel ratio detecting means for detecting a current air-fuel ratio of the engine; d. E) current fuel / air ratio determining means for obtaining a current fuel / air ratio from the ratio between the current air / fuel ratio and the stoichiometric air / fuel ratio; and e) current fuel / air ratio determined by the current fuel / air ratio determining means and A load detecting device for an internal combustion engine, comprising: load detecting means for obtaining an engine load correlated with the generated torque from the intake air amount detected by the intake air amount detecting means.
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