(57)【要約】  【課題】  バイパス方式の熱式エアフローメータにおいてバイパス流の遅れや放熱の遅れによるエアフローメータの応答遅れを補償できるようにする。  【解決手段】  熱式エアフローメータの主流通路を流れる主流流量ＱＡ1 と空気密度ρと流路断面積Ｓを用いて主流流速Ｕs を算出し、この主流流速Ｕs と主流通路の損失係数Ｃs とバイパス通路の損失件数Ｃb を用いてバイパス流遅れを考慮した主流流速Ｕsbを算出する。このバイパス流遅れを考慮した主流流速Ｕsbを空気流量に変換することで主流流量ＱＡ1 に対してバイパス流の遅れによるエアフローメータの応答遅れ分だけ遅れた空気流量ＱＡ11を求める。この後、この空気流量ＱＡ11に対して放熱の遅れによるエアフローメータの応答遅れ分だけ遅れを持つ空気流量ＱＡ2 を算出し、このバイパス流の遅れと放熱の遅れを考慮した空気流量ＱＡ2 を用いてエアフローメータの応答遅れを補償する。  【選択図】  図５
2006002581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路を流れる吸入空気を主流通路とバイパス通路とに分流させ、該バイパス通路に配置した検出部によって前記吸気通路を流れる空気流量を検出する熱式エアフローメータを備えた内燃機関の吸入空気量検出装置において、
前記主流通路の空気流量（以下「主流流量」という）の変化に対する前記バイパス通路の空気流量（以下「バイパス流量」という）の変化の遅れの情報（以下「バイパス流遅れ情報」という）を算出するバイパス流遅れ情報算出手段と、
前記バイパス流遅れ情報に基づいて前記エアフローメータの応答遅れを補償する応答遅れ補償手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の吸入空気量検出装置。
【請求項２】
前記バイパス流遅れ情報算出手段は、前記バイパス流遅れ情報として、前記主流流量の変化に対する前記バイパス流量の変化の遅れ分だけ前記主流流量に対して遅れを持つ空気流量を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入空気量検出装置。
【請求項３】
前記バイパス流遅れ情報算出手段は、前記主流流量に基づいて前記主流通路の空気流速（以下「主流流速」という）を算出する手段と、前記主流流速と前記主流通路の損失係数と前記バイパス通路の損失係数とに基づいて前記バイパス通路の空気流速（以下「バイパス流速」という）を算出する手段と、前記バイパス流速に基づいて前記バイパス流遅れ情報を算出する手段とを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。
【請求項４】
前記バイパス流遅れ情報算出手段は、前記主流通路の流路断面積と空気密度のうちの少なくとも一方に応じて前記主流流速を補正することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。
【請求項５】
前記バイパス流遅れ情報算出手段は、前記主流流速とその流速変化量のうちの少なくとも一方に応じて前記主流通路の損失係数を変化させ、及び／又は、前記バイパス流速とその流速変化量のうちの少なくとも一方に応じて前記バイパス通路の損失係数を変化させることを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。
【請求項６】
前記エアフローメータの検出部の放熱遅れの情報（以下「放熱遅れ情報」という）を算出する放熱遅れ情報算出手段を備え、
前記応答遅れ補償手段は、前記バイパス流遅れ情報と前記放熱遅れ情報とに基づいて前記エアフローメータの応答遅れを補償することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。
【請求項７】
前記応答遅れ補償手段は、過渡領域のうちの前記主流流量の低流量領域又は流量変化量が大きい領域でのみ、前記バイパス流遅れ情報と前記放熱遅れ情報とに基づいて前記エアフローメータの応答遅れを補償し、上記以外の領域では、前記放熱遅れ情報に基づいて前記エアフローメータの応答遅れを補償することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気通路を流れる吸入空気を主流通路とバイパス通路とに分流させ、該バイパス通路に配置した検出部によって吸気通路を流れる空気流量を検出する熱式エアフローメータを備えた内燃機関の吸入空気量検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、バイパス方式の熱式エアフローメータは、内燃機関の吸気通路に設けたバイパス通路に、熱線（ヒータ）と温度センサを配置し、熱線の温度と温度センサの検出温度（吸気温度）との温度差を一定に保つように熱線への供給電流を制御することで、その供給電流（熱線の放熱量）から空気流量を検出するようになっている。
【０００３】
しかし、熱式エアフローメータは、熱線が巻回されたボビン部や該ボビン部を支持するサポート部等によって熱線から吸入空気への放熱が遅れるため、この放熱の遅れによって熱式エアフローメータの出力信号（空気流量の検出値）に応答遅れが生じる。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１（特開２００２−９７９９４号公報）に記載されているように、内燃機関の吸入空気量を算出する際に、スロットル開度等に基づいて算出した空気流量に対して、熱式エアフローメータの放熱の遅れによる応答遅れを含んだ空気流量を算出し、この空気流量を用いて熱式エアフローメータの応答遅れを補償するようにしたものがある。
【特許文献１】特開２００２−９７９９４号公報（第４頁〜第６頁等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したバイパス方式の熱式エアフローメータでは、主流通路の空気流量変化に対してバイパス通路の空気流量変化に遅れが生じるため、このバイパス流の遅れによってエアフローメータに応答遅れが生じる。しかし、上記特許文献１の技術では、放熱の遅れによるエアフローメータの応答遅れしか考慮されておらず、バイパス流の遅れによるエアフローメータの応答遅れが全く考慮されていないため、バイパス流の遅れによるエアフローメータの応答遅れの影響が比較的大きくなる流量状態のとき（例えば過渡状態で低流量領域のとき）は、エアフローメータの応答遅れを精度良く補償することができず、吸入空気量の検出精度が低下するという欠点がある。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、バイパス方式の熱式エアフローメータにおいて、バイパス流の遅れによるエアフローメータの応答遅れを補償することができ、吸入空気量の検出精度を向上させることができる内燃機関の吸入空気量検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量検出装置は、内燃機関の吸気通路を流れる吸入空気を主流通路とバイパス通路とに分流させ、該バイパス通路に配置した検出部によって吸気通路を流れる空気流量を検出する熱式エアフローメータを備えたシステムにおいて、主流通路の空気流量（以下「主流流量」という）の変化に対するバイパス通路の空気流量（以下「バイパス流量」という）の変化の遅れの情報（以下「バイパス流遅れ情報」という）をバイパス流遅れ情報算出手段により算出し、このバイパス流遅れ情報に基づいてエアフローメータの応答遅れを応答遅れ補償手段により補償するようにしたものである。
【０００８】
このようにすれば、バイパス流の遅れによるエアフローメータの応答遅れの影響が比較的大きくなる流量状態のときでも、バイパス流遅れ情報を用いてバイパス流の遅れによるエアフローメータの応答遅れを補償することができ、吸入空気量の検出精度を向上させることができる。
【０００９】
この場合、請求項２のように、バイパス流遅れ情報として、主流流量の変化に対するバイパス流量の変化の遅れ分だけ主流流量に対して遅れを持つ空気流量を算出するようにすると良い。これにより、バイパス流の遅れによるエアフローメータの応答遅れ分だけ主流流量に対して遅れを持つ空気流量を算出することができる。そして、このエアフローメータの応答遅れ分だけ遅れを持つ空気流量と、エアフローメータの出力（検出空気流量）と、スロットル開度等に基づいて算出した空気流量とを用いれば、バイパス流の遅れによるエアフローメータの応答遅れを精度良く補償した吸入空気量を算出することができる。
【００１０】
ここで、バイパス流遅れ情報の具体的な算出方法は、例えば、請求項３のように、主流流量に基づいて主流通路の空気流速（以下「主流流速」という）を算出し、この主流流速と主流通路の損失係数とバイパス通路の損失係数とに基づいてバイパス通路の空気流速（以下「バイパス流速」という）を算出し、このバイパス流速に基づいてバイパス流遅れ情報を算出するようにすると良い。
【００１１】
バイパス流速は、主流流量変化に対するバイパス流量変化の遅れ分だけ現在の主流流速に対して遅れた主流流速に相当するため、バイパス流速を用いれば、バイパス流遅れ情報（主流流量変化に対するバイパス流量変化の遅れ分だけ現在の主流流量に対して遅れた空気流量）を精度良く算出することができる。
【００１２】
一般に、空気流速は、流路断面積や空気密度によって変化するため、請求項４のように、主流通路の流路断面積と空気密度のうちの少なくとも一方に応じて主流流速を補正するようにしても良い。これにより、主流流速の精度を高めることができる。
【００１３】
また、主流通路の損失係数やバイパス通路の損失係数は、流速や流速変化量によって変化するため、請求項５のように、主流流速とその流速変化量のうちの少なくとも一方に応じて主流通路の損失係数を変化させたり、バイパス流速とその流速変化量のうちの少なくとも一方に応じてバイパス通路の損失係数を変化させるようにしても良い。このようにすれば、精度の良い損失係数を用いてバイパス流速を算出できるため、バイパス流速の精度を高めることができる。
【００１４】
また、請求項６のように、エアフローメータの検出部の放熱遅れの情報（以下「放熱遅れ情報」という）を算出し、バイパス流遅れ情報と放熱遅れ情報とに基づいてエアフローメータの応答遅れを補償するようにしても良い。このようにすれば、バイパス流の遅れによるエアフローメータの応答遅れと、放熱の遅れによるエアフローメータの応答遅れの両方を補償することができ、吸入空気量の検出精度を更に向上させることができる。
【００１５】
この場合、常に、バイパス流遅れ情報と放熱遅れ情報の両方を用いてエアフローメータの応答遅れを補償するようにしても良いが、エアフローメータの応答遅れが問題となる過渡領域でも、定常領域に近い領域では、バイパス流の遅れによる応答遅れが少なくなり、放熱の遅れが応答遅れの主要な原因となる。
【００１６】
この点を考慮して、請求項７のように、過渡領域のうちの主流流量の低流量領域又は流量変化量が大きい領域でのみ、前記バイパス流遅れ情報と前記放熱遅れ情報とに基づいてエアフローメータの応答遅れを補償し、上記以外の領域では、前記放熱遅れ情報に基づいてエアフローメータの応答遅れを補償するようにすると良い。このようにすれば、エアフローメータの応答遅れが問題となる過渡領域でも、バイパス流の遅れによる応答遅れが少なくなる領域では、バイパス流遅れ情報の算出処理を停止して、制御回路の演算負荷を軽減しながら、放熱遅れ情報のみでエアフローメータの応答遅れの補償精度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施例を図１乃至図１２に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２（吸気通路）の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸気管１２内の空気流量を検出する熱式エアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、ＤＣモータ等によって開度調節されるスロットルバルブ１５と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ１６とが設けられている。
【００１８】
更に、スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１８が設けられている。また、サージタンク１７には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２０が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２１が取り付けられ、各点火プラグ２１の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００１９】
一方、エンジン１１の排気管２２には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等の触媒２３が設けられ、この触媒２３の上流側に、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられている。
【００２０】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２５や、エンジン１１のクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２６が取り付けられている。このクランク角センサ２６の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００２１】
これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２７に入力される。このＥＣＵ２７は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２０の燃料噴射量や点火プラグ２１の点火時期を制御する。
【００２２】
次に、図２に基づいて熱式エアフローメータ１４の構成について説明する。この熱式エアフローメータ１４は、吸気管１２内を流れる吸入空気を主流通路２８と略Ｕ字形状のバイパス通路２９とに分流させるバイパス方式の熱式エアフローメータであり、バイパス通路２９内に、白金線等の熱線３０と温度センサ３１が配置されている。熱線３０は、ボビン部３２に巻回され、このボビン部３２がサポート部３３に支持されている。この熱式エアフローメータ１４は、電流制御回路３４によって熱線３０の温度と温度センサ３１の検出温度（吸気温度）との温度差を一定に保つように熱線３０への供給電流を制御することで、その供給電流（熱線３０の放熱量）から空気流量を検出するようになっている。
【００２３】
次に、ＥＣＵ２７によるエンジン１１の吸入空気量の演算処理の概要を図３を用いて説明する。図３は、ＥＣＵ２７の吸入空気量の演算処理機能を示すブロック図である。
【００２４】
図３に示すように、電子スロットルモデル３６は、予測スロットル開度ＴＡ0 、エンジン回転速度ＮＥ、バルブタイミングＶＴ等を、ＴＡモデル３７（スロットルエアモデル）に出力する。ここで、予測スロットル開度ＴＡ0 は、現在から所定時間経過後におけるスロットル開度であり、現在のスロットル開度ＴＡ等に基づいて推定される。また、ＴＡモデル３７には、後述する吸気管モデル３８から出力される予測吸気管圧力Ｐ0 が入力される。
【００２５】
ＴＡモデル３７は、予測スロットル開度ＴＡ0 、エンジン回転速度ＮＥ、バルブタイミングＶＴ、予測吸気管圧力Ｐ0 等に基づいてスロットルバルブ１５を通過する空気流量ＱＡ0 を算出し、この空気流量ＱＡ0 を吸気管モデル３８に出力する。
【００２６】
吸気管モデル３８は、吸気弁モデル３９を備え、空気流量ＱＡ0 に基づいて現在から所定時間経過後の予測吸気管圧力Ｐ0 を算出する。この予測吸気管圧力Ｐ0 は、吸気バルブ３５の閉弁時における吸気管圧力を予測した圧力である。
【００２７】
一方、ＴＡモデル４０には、スロットル開度ＴＡ、エンジン回転速度ＮＥ、バルブタイミングＶＴ等が入力されると共に、後述する吸気管モデル４１から出力される現在の吸気管圧力Ｐ1 が入力される。
【００２８】
ＴＡモデル４０は、スロットル開度ＴＡ、エンジン回転速度ＮＥ、バルブタイミングＶＴ、現在の吸気管圧力Ｐ1 等に基づいてスロットルバルブ１５を通過する現在の空気流量ＱＡ1 を算出し、この空気流量ＱＡ1 を吸気管モデル４１に出力する。
吸気管モデル４１は、吸気弁モデル４２を備え、現在の空気流量ＱＡ1 に基づいて現在の吸気管圧力Ｐ1 を算出する。
【００２９】
また、ＴＡモデル４０から出力される現在の空気流量ＱＡ1 は、ＡＦＭモデル４３（エアフローメータモデル）に入力される。このＡＦＭモデル４３は、バイパスモデル４４と放熱モデル４５とを備え、後述するようにして、現在の空気流量ＱＡ1 に対してエアフローメータ１４の応答遅れ分だけ時間遅れを持つ空気流量ＱＡ2 を算出し、この空気流量ＱＡ2 を吸気管モデル４６に出力する。
【００３０】
吸気管モデル４６は、吸気弁モデル４７を備え、ＡＦＭモデル４３から入力される空気流量ＱＡ2 に基づいて時間遅れを有する吸気管圧力Ｐ2 を算出する。
【００３１】
一方、エアフローメータ１４の出力である空気流量ＱＡは、吸気管モデル４８に入力される。この吸気管モデル４８は、吸気弁モデル４９を備え、空気流量ＱＡに基づいて時間遅れを持つ吸気管圧力Ｐ3 を算出する。この吸気管モデル４８から出力される吸気管圧力Ｐ3 は、吸気管モデル４６から出力される吸気管圧力Ｐ2 と同様に時間遅れを含むものであり、吸気管圧力Ｐ2 と同応答なものである。
【００３２】
そして、吸気管モデル４８から出力される吸気管圧力Ｐ3 に、吸気管モデル３８から出力される吸気管圧力Ｐ0 を加算すると共に、吸気管モデル４６から出力される吸気管圧力Ｐ2 を減算することで予測圧力Ｐを求め、この予測圧力Ｐに基づいて吸気バルブ３５の閉弁時における吸入空気量Ｑをマップ又は数式等により算出する。これにより、エアフローメータ１４の応答遅れを補償した吸入空気量を算出する。これらの機能が特許請求の範囲でいう応答遅れ補償手段としての役割を果たす。
【００３３】
次に、ＡＦＭモデル４３のバイパスモデル４４と放熱モデル４５について説明する。
バイパス方式の熱式エアフローメータ１４では、主流流量（主流通路２８の空気流量）の変化に対してバイパス流量（バイパス通路２９の空気流量）の変化に遅れがあるため、このバイパス流の遅れによってエアフローメータ１４に応答遅れが生じる。また、熱線３０が巻回されたボビン部３２や該ボビン部３２を支持するサポート部３３等によって熱線３０から吸入空気への放熱が遅れるため、この放熱の遅れによってエアフローメータ１４に応答遅れが生じる。
【００３４】
そこで、本実施例のＡＦＭモデル４３は、図１２に示すように、バイパス流の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れを補償するために、バイパスモデル４４では、入力された空気流量ＱＡ1 に対して、バイパス流の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れ分だけ遅れを持つ空気流量ＱＡ11（バイパス流遅れ情報）を算出する。この機能が特許請求の範囲でいうバイパス流遅れ情報算出手段としての役割を果たす。
【００３５】
更に、放熱の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れを補償するために、放熱モデル４５では、バイパスモデル４４から出力された空気流量ＱＡ11に対して、放熱の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れ分だけ遅れを持つ空気流量ＱＡ2 （放熱遅れ情報）を算出する。この機能が特許請求の範囲でいう放熱遅れ情報算出手段としての役割を果たす。
【００３６】
以下、ＥＣＵ２７が、ＡＦＭモデル４３のバイパスモデル４４と放熱モデル４５の機能を実現する（つまり、バイパス流遅れ及び放熱遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れ分だけ遅れを有する空気流量ＱＡ2 を算出する）ために実行する図４及び図５に示す空気流量算出用の各プログラムの処理内容を説明する。
【００３７】
図４に示す空気流量算出メインプログラムは、エンジン運転中に所定周期で実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、ＴＡモデル４０から出力される現在の空気流量ＱＡ1 を主流流量ＱＡ1 として読み込む。
【００３８】
この後、ステップ１０２に進み、主流流量ＱＡ1 が過渡状態であるか否かを判定し、過渡状態であると判定されれば、ステップ１０３に進み、主流流量ＱＡ1 が低流量領域であるか又は主流流量ＱＡ1 の流量変化量が大きいか否かを判定する。
【００３９】
その結果、主流流量ＱＡ1 が過渡状態で低流量領域であると判定された場合、又は、主流流量ＱＡ1 の流量変化量が大きいと判定された場合には、バイパス流の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れの影響が比較的大きくなる流量状態であると判断して、ステップ１０４に進み、図５に示す“バイパス流遅れを考慮した空気流量算出プログラム”を実行することで、バイパス流の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れ分だけ主流流量ＱＡ1 に対して遅れを有する空気流量ＱＡ11を、次のようにして算出する。
【００４０】
まず、ステップ２０１で、主流流量ＱＡ1 と空気密度ρと流路断面積Ｓを用いて次式により主流流速Ｕs （主流通路２８の空気流速）を算出する。
Ｕs ＝ＱＡ1 ×１／ρ×１／Ｓ
流路断面積Ｓは、吸気管１２のうちのエアフローメータ１４の取付位置における流路断面積であり、次式による算出する。
【００４１】
Ｓ＝Ｓ1 −Ｓ2 ＋Ｓ3
ここで、Ｓ1 は吸気管１２の流路断面積（図６参照）であり、Ｓ2 はエアフローメータ１４のうちの吸気管１２内に配置された部分の投影面積（図７参照）であり、Ｓ3 はバイパス通路２９の通路断面積（図２参照）である。
【００４２】
また、空気密度ρは、図８に示す空気密度ρのマップ又は数式等を用いて、現在の吸気温と大気圧に応じた空気密度ρを求める。この空気密度ρのマップ又は数式は、吸気温が高くなるほど空気密度ρが小さくなり、大気圧が高くなるほど空気密度ρが大きくなるように設定されている。
【００４３】
このようにして主流流速Ｕs を算出した後、ステップ２０２、２０３の処理でバイパス流速Ｕb （バイパス通路２９の空気流速）を算出する。
ここで、主流通路２８とバイパス通路２９の流体運動方程式は、次のように表すことができる。
【００４４】
【数１】
2006002581.tif 000003
【００４５】
ΔＰは各通路２８，２９の入口と出口の圧力差であり、Ｌs は主流通路２８の長さであり、Ｌb はバイパス通路２９の長さである。また、Ｃs は主流通路２８の損失係数であり、Ｃb はバイパス通路２９の損失件数である。
上記（１）式と（２）式を、バイパス流速Ｕb について解くことにより、下記（３）式が導き出される。
【００４６】
【数２】
2006002581.tif 000004
【００４７】
Ｕs(i)は主流流速の今回値であり、Ｕs(i-1)は主流流速の前回値である。また、Ｕb(i)はバイパス流速の今回値であり、Ｕb(i-1)はバイパス流速の前回値である。
バイパス流速Ｕb を算出する際には、まず、ステップ２０２で、図９に示す主流通路２８の損失係数Ｃs のマップ又は数式等を用いて、前回の主流流速とその流速変化量（又は前回の主流流量とその流量変化量）に応じた主流通路２８の損失係数Ｃs を求める。また、図１０に示すバイパス通路２９の損失件数Ｃb のマップ又は数式等を用いて、前回のバイパス流速とその流速変化量（又は前回のバイパス流量とその流量変化量）に応じたバイパス通路２９の損失件数Ｃb を求める。各損失係数Ｃs ，Ｃb のマップは、それぞれ流速が速くなる（流量が多くなる）ほど損失係数Ｃs ，Ｃb が小さくなり、流速変化量が大きくなる（流量変化量が大きくなる）ほど損失係数Ｃs ，Ｃb が大きくなるように設定されている。
【００４８】
尚、予め、設計段階で空気流量が定常状態のときの主流通路２８の損失係数Ｃs とバイパス通路２９の損失件数Ｃb との関係を記憶しておき、エンジン運転中に前回の主流流速とその流速変化量とに応じた主流通路２８の損失係数Ｃs をマップ等により求めた後、主流通路２８の損失係数Ｃs とバイパス通路２９の損失件数Ｃb との関係を用いて主流通路２８の損失係数Ｃs からバイパス通路２９の損失件数Ｃb を求めるようにしても良い。更に、エンジン運転中に空気流量が定常状態になったときに主流通路２８の損失係数Ｃs とバイパス通路２９の損失件数Ｃb との関係を学習して補正するようにしても良い。
【００４９】
損失係数Ｃs ，Ｃb の算出後、ステップ２０３に進み、主流流速の今回値Ｕs(i)と前回値Ｕs(i-1)、バイパス流速の前回値Ｕb(i-1)、損失係数Ｃs ，Ｃb 等を用いて、上記（３）式により今回のバイパス流速Ｕb(i)を算出する。
【００５０】
次に、ステップ２０４に進み、主流流量変化に対するバイパス流量変化の遅れ分だけ現在の主流流速Ｕs に対して遅れをもたせたバイパス流遅れを考慮した主流流速Ｕsb(i) を求める。これは（１）（２）式が定常時にも成立するとして（時間微分している項を０として）求めた関係式（４）を用いる。
【００５１】
【数３】
2006002581.tif 000005
【００５２】
このようにしてバイパス流遅れを考慮した主流流速Ｕsbを算出した後、ステップ２０５に進み、バイパス流遅れを考慮した主流流速Ｕsbと空気密度ρと流路断面積Ｓとを用いて次式により空気流量ＱＡ11を算出する。
ＱＡ11＝Ｕsb×ρ×Ｓ
【００５３】
バイパス流遅れを考慮した主流流速Ｕsbは、主流流量変化に対するバイパス流量変化の遅れ分だけ現在の主流流速Ｕs に対して遅れた主流流速に相当するため、バイパス流遅れを考慮した主流流速Ｕsbを空気流量ＱＡ11に変換することにより、主流流量変化に対するバイパス流量変化の遅れ分だけ現在の主流流量ＱＡ1 に対して遅れを有する空気流量ＱＡ11、つまり、バイパス流の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れ分だけ主流流量ＱＡ1 に対して遅れを有する空気流量ＱＡ11を算出する。
【００５４】
このようにして、主流流量ＱＡ1 に対して、バイパス流の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れ分だけ遅れを持つ空気流量ＱＡ11を算出した後、図４のステップ１０５に進み、その空気流量ＱＡ11に対して、放熱の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れ分だけ遅れを有する空気流量ＱＡ2 を、次のようにして算出する。
【００５５】
図１１に示すように、まず、空気流量ＱＡ11に応じたボビン部完全放熱量Ｗb （応答遅れを含まないボビン部３２の放熱量）をマップ等を用いて算出すると共に、エアフローメータ１４の出力に応じた１次遅れ処理の時定数τb をマップ等を用いて算出し、この時定数τb を用いてボビン部完全放熱量Ｗb に対して１次遅れ処理を実施してボビン部応答放熱量ｗb （応答遅れを含むボビン部３２の放熱量）を求める。
【００５６】
また、空気流量ＱＡ11に応じたサポート部完全放熱量Ｗs （応答遅れを含まないサポート部３３の放熱量）をマップ等を用いて算出すると共に、エアフローメータの出力に応じた１次遅れ処理の時定数τs をマップ等を用いて算出し、この時定数τs を用いてサポート部完全放熱量Ｗs に対して１次遅れ処理を実施してサポート部応答放熱量ｗs （応答遅れを含むサポート部３３の放熱量）を求める。
【００５７】
この後、ボビン部応答放熱量ｗb にサポート部応答放熱量ｗs を加算して全体の応答放熱量ｗを求め、この応答放熱量ｗに応じた空気流量ＱＡ2 をマップ等を用いて算出することで、空気流量ＱＡ11に対して、放熱の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れ分だけ遅れを持つ空気流量ＱＡ2 を算出する。
【００５８】
一方、上記ステップ１０２で、主流流量ＱＡ1 が定常状態であると判定された場合、又は、上記ステップ１０３で、主流流量ＱＡ1 が過渡状態であっても、低流量領域と流量変化量が大きい領域のいずれにも該当しないと判定された場合には、バイパス流の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れが比較的小さくなる流量状態であると判断して、ステップ１０４の処理（バイパス流遅れを考慮した空気流量ＱＡ11を算出する処理）を実行することなく、ステップ１０５に進み、主流流量ＱＡ1 に対して、放熱の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れ分だけ遅れを持つ空気流量ＱＡ2 を算出する。
【００５９】
以上の処理により、バイパス流の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れの影響が比較的大きくなる流量状態のときには、主流流量ＱＡ1 に対して、バイパス流の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れ分だけ遅れを持つ空気流量ＱＡ11を算出し、更に、この空気流量ＱＡ11に対して、放熱の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れ分だけ遅れを持つ空気流量ＱＡ2 を算出する。これにより、バイパス流の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れの影響が比較的大きくなる流量状態のときには、バイパス流の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れと、放熱の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れの両方を補償する。
【００６０】
一方、バイパス流の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れの影響が比較的小さくなる流量状態のときには、主流流量ＱＡ1 に対して、放熱の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れ分だけ遅れを持つ空気流量ＱＡ2 を算出する。これにより、バイパス流の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れの影響が比較的小さくなる流量状態のときには、放熱の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れのみを補償する。
【００６１】
図１３に示すように、従来のＡＦＭモデルは、バイパスモデルを備えておらず、放熱モデルで、入力された空気流量ＱＡ1 に対して、放熱の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れ分だけ遅れを持つ空気流量ＱＡ2 を算出して出力する。このため、バイパス流の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れの影響が比較的大きくなる流量状態では、ＡＦＭモデルから出力される空気流量ＱＡ2 が、エアフローメータ１４の検出空気流量ＱＡを精度良く模擬した値とならない。このため、エアフローメータ１４の応答遅れを精度良く補償することができず、エンジン１１の吸入空気量の算出精度が低下するという問題が発生していた。
【００６２】
これに対して、図１２に示すように、本実施例のＡＦＭモデル４３では、まず、バイパスモデル４４で、入力された空気流量ＱＡ1 に対して、バイパス流の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れ分だけ遅れを持つ空気流量ＱＡ11を算出し、更に、放熱モデル４５で、その空気流量ＱＡ11に対して、放熱の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れ分だけ遅れを持つ空気流量ＱＡ2 を算出して出力する。このため、バイパス流の遅れによるエアフローメータ１４の応答遅れの影響が比較的大きくなる流量状態でも、ＡＦＭモデル４３から出力される空気流量ＱＡ2 を、エアフローメータ１４の検出空気流量ＱＡを精度良く模擬した値とすることができる。このため、エアフローメータ１４の応答遅れを精度良く補償することができ、エンジン１１の吸入空気量の検出精度を向上させることができる。
【００６３】
また、本実施例では、空気流速が流路断面積や空気密度によって変化することを考慮して、主流流速Ｕs を、現在の空気密度ρと、吸気管１２のうちのエアフローメータ１４の取付位置における流路断面積Ｓとに応じて補正するようにしたので、主流流速Ｕs を精度良く算出することができ、ひいては、エアフローメータ１４の応答遅れの補償精度を向上させることができる。尚、演算処理を簡略化するために、空気密度ρを固定値としても良いことは言うまでもない。
【００６４】
更に、本実施例では、主流通路２８の損失係数Ｃs やバイパス通路２９の損失係数Ｃb が、流速や流速変化量によって変化することを考慮して、バイパス流速Ｕb の算出に用いる損失係数Ｃs ，Ｃb を流速（又は流量）と流速変化量（又は流量変化量）に応じて変化させるようにしたので、バイパス流速Ｕb を精度良く算出することができ、ひいては、エアフローメータ１４の応答遅れの補償精度を向上させることができる。尚、損失係数Ｃs ，Ｃb を流速（又は流量）と流速変化量（又は流量変化量）のいずれか一方のみに応じて変化させるようにしたり、或は、演算処理を簡略化するために、損失係数Ｃs ，Ｃb を固定値としても良い。
【００６５】
また、エアフローメータ１４の応答遅れが問題となる過渡領域でも、定常領域に近い領域では、バイパス流の遅れによる応答遅れが少なくなり、放熱の遅れが応答遅れの主要な原因となることを考慮して、本実施例では、過渡領域のうちの主流流量の低流量領域又は流量変化量が大きい領域でのみ、バイパス流遅れと放熱遅れを両方とも考慮した空気流量ＱＡ2 を算出し、上記以外の領域では、放熱遅れのみを考慮した空気流量ＱＡ2 を算出するようにしたので、エアフローメータ１４の応答遅れが問題となる過渡領域でも、バイパス流の遅れによる応答遅れが少なくなる領域では、バイパス流遅れを考慮した空気流量ＱＡ11を算出する処理を停止してＥＣＵ２７の演算負荷を軽減しながら、放熱遅れのみでエアフローメータ１４の応答遅れの補償精度を確保することができる。
【００６６】
しかしながら、ＥＣＵ２７の演算能力に余裕があれば、常に、バイパス流の遅れと放熱の遅れを両方とも考慮した空気流量ＱＡ2 を算出するようにしても良いことは言うまでもない。
【００６７】
また、本発明は、バイパス流の遅れを考慮した空気流量の算出方法、放熱の遅れを考慮した空気流量の算出方法、吸入空気量の算出方法等を適宜変更しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施例１におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。
【図２】バイパス方式の熱式エアフローメータの構成を示す縦断面図である。
【図３】吸入空気量の演算処理機能を示すブロック図である。
【図４】空気流量算出メインプログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】バイパス流遅れを考慮した空気流量算出プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】吸気管の流路断面積Ｓ1 を説明する吸気管の縦断面図である。
【図７】エアフローメータのうちの吸気管内に配置された部分の投影面積Ｓ2 を説明する吸気管の縦断面図である。
【図８】空気密度ρのマップを概念的に示す図である。
【図９】主流通路の損失係数Ｃs のマップを概念的に示す図である。
【図１０】バイパス通路の損失件数Ｃb のマップを概念的に示す図である。
【図１１】放熱モデルの機能を説明するブロック図である。
【図１２】本実施例のＡＦＭモデルを説明する図である。
【図１３】従来のＡＦＭモデルを説明する図である。
【符号の説明】
【００６９】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管（吸気通路）、１４…エアフローメータ、１５…スロットルバルブ、２０…燃料噴射弁、２１…点火プラグ、２２…排気管、２７…ＥＣＵ（バイパス流遅れ情報算出手段，放熱遅れ情報算出手段，応答遅れ補償手段）、２８…主流通路、２９…バイパス通路、３０…熱線、３１…温度センサ、３２…ボビン部、３３…サポート部、４３…ＡＦＭモデル、４４…バイパスモデル、４５…放熱モデル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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