(57)【要約】      （修正有）【課題】熱式空気流量検出装置を用いて脈動発生時に正確な空気流量を得ることができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】発熱抵抗体の信号を空気流量に変換するための複数の空気流量変換テーブルＴ１、Ｔ２を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶されている複数の変換テーブルＴ１、Ｔ２の中から参照する変換テーブルを選択する選択手段と、選択手段により選択された変換テーブルを参照して発熱抵抗体の信号を空気流量に変換する変換手段とを有し、選択手段は、通路内に発生する空気流の脈動の状態を直接又は間接的に示す状態値に応じて変換テーブルの選択を行う。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱抵抗体からの信号に基づいて吸気通路を流れる空気流の空気流量を測定する熱式空気流量測定装置を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記発熱抵抗体の信号を空気流量に変換するための複数の変換テーブルを記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶されている複数の変換テーブルの中から前記変換に使用する変換テーブルを選択する選択手段と、
該選択手段により選択された変換テーブルを使用して前記発熱抵抗体の信号を空気流量に変換する変換手段と、
を有し、
前記選択手段は、前記通路内に発生する前記空気流の脈動の状態を直接又は間接的に示す状態値に応じて前記変換テーブルの選択を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記発熱抵抗体の信号に基づいて前記脈動の振幅の大きさを計測する脈動計測手段を備え、
前記選択手段は、前記脈動計測手段により計測した前記脈動の振幅の大きさに応じて前記変換テーブルの選択を行うことを特徴とする請求項１の記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記脈動計測手段は、前記発熱抵抗体の信号をフィルタリングした値と、前記発熱抵抗体の信号の最新値との差から前記空気流の脈動の大きさを求めることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記脈動計測手段は、前記発熱抵抗体の信号の最大値と最小値との差から前記脈動の振幅の大きさを求めることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記選択手段は、
前記発熱抵抗体の信号の最大値と最小値から求めた平均値を空気流量に変換して平均空気流量変換値を算出し、かつ前記信号の最大値を空気流量に変換した最大空気流量変換値と前記信号の最小値を空気流量に変換した最小空気流量変換値から平均値である平均空気流量算出値を算出し、
前記平均空気流量変換値と前記平均空気流量算出値との差分に応じて前記変換テーブルを選択することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記記憶手段には、変換テーブルとして、脈動テーブルと定常テーブルが予め記憶されており、
前記選択手段は、前記差分が予め設定された判定値よりも大きいときは前記脈動テーブルを選択し、前記差分が前記判定値以下のときは前記定常テーブルを選択することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記選択手段は、前記発熱抵抗体からの信号を空気流量に変換して平均空気流量と最小空気流量を算出し、該算出した平均空気流量と最小空気流量に応じて前記変換テーブルの選択を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記記憶手段には、変換テーブルとして、脈動テーブルと定常テーブルが予め記憶されており、
前記選択手段は、前記平均空気流量が予め設定された第１判定値よりも多く、かつ前記最小空気流量が予め設定された第２判定値よりも少ないときは、前記脈動テーブルを選択し、前記平均空気流量が前記第１判定値以下、もしくは、前記最小空気流量が前記第２判定値以上の少なくとも一方であるときは、前記定常テーブルを選択することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
スロットルバルブを有する内燃機関に吸入される空気流量を測定する場合に、
前記選択手段は、前記スロットルバルブのスロットル開度に応じて前記変換テーブルの選択を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記記憶手段には、変換テーブルとして、脈動テーブルと定常テーブルが予め記憶されており、
前記選択手段は、前記スロットル開度が予め設定されたスロットル開度判定値よりも大きいときは前記脈動テーブルを選択し、前記スロットル開度が前記スロットル開度判定値以下のときは前記定常テーブルを選択することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
可変動弁機構を有する内燃機関に吸入される空気流量を測定する場合に、
前記選択手段は、前記可変動弁機構の作動角とリフト量の少なくとも一方に応じて前記変換テーブルの選択を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
前記記憶手段には、変換テーブルとして、脈動テーブルと定常テーブルが予め記憶されており、
前記選択手段は、前記作動角が予め設定された上限判定値よりも大きいとき、あるいは下限判定値よりも小さいときは前記脈動テーブルを選択し、前記作動角が前記上限判定値以下でかつ前記下限判定値以上のときは前記定常テーブルを選択することを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
前記選択手段は、前記通路の吸気管圧力に応じて前記変換テーブルの選択を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
前記記憶手段には、変換テーブルとして、脈動テーブルと定常テーブルが予め記憶されており、
前記選択手段は、前記吸気管圧力が予め設定された負圧判定値よりも大きいときは前記脈動テーブルを選択し、前記吸気管負圧が前記負圧判定値以下のときは前記定常テーブルを選択することを特徴とする請求項１３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１５】
前記定常テーブルは、順流の空気流量と逆流の空気流量のうち、前記順流の空気流量のみを変換するように設定されていることを特徴とする請求項６、８、１０、１２、１４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１６】
前記選択手段は、前記変換に使用する変換テーブルとして複数の変換テーブルを選択し、
前記変換手段は、前記発熱抵抗体からの信号を用いて複数のテーブルを参照し、補間計算により前記空気流量を求めることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱式空気流量測定装置を備えた内燃機関の制御装置に関し、例えば発熱抵抗体からの信号に基づいて吸気通路を流れる空気流の空気流量を検出する熱式空気流量測定装置を備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車などの内燃機関の制御装置では、内燃機関の吸入空気流量を検出するために、内燃機関の吸気管に空気流量測定装置を配置し、その空気流量測定装置によって測定された空気流量を用いて燃料噴射量を制御することが行われている。そして、近年では、内燃機関の排気性能の向上が重要な課題となっており、各センサの出力をディジタル値に変換し、ディジタル演算装置によって燃料噴射量の制御を行うことが一般的になっている。
【０００３】
内燃機関では、ピストンの上下運動により発生する空気圧力振動と、吸気管の固有振動数による振動の共鳴により、脈動と呼ばれる気柱現象が発生する。吸気管内に設置されたスロットルバルブの開度を大きくすると、脈動の振幅は大きくなる。
【０００４】
通常はエアクリーナからシリンダ内に空気が流れ込むが、内燃機関の吸気弁からエアクリーナの方に流れることがあり、この現象は逆流と呼ばれている。逆流は、逆流検知機能を備えていない空気流量測定装置で測定すると、流れの方向に関係なく、順流として流量を測定し、空気流量に誤差が発生してしまう。
【０００５】
この問題を解決するために、逆流検知機能を持つ空気流量測定装置も存在する。一般的に逆流検知機能を持つ空気流量測定装置は、熱式のものが多く、順流側の出力が高く、逆流側の出力が低くなる特性を持つものが一般的である。
【０００６】
熱式空気流量測定装置は、自分自身の熱容量に起因する応答遅れや、空気流量と熱式空気流量検出装置の出力の間に非線形の対応関係による影響により、脈動時において、実際にシリンダに吸入される空気の平均流量と、ディジタル演算装置で演算される空気流量の平均値の間に誤差が生じることが知られている。
【０００７】
更に、吸気管の中を流れる空気流が逆流する際の流体の挙動は、壁面付近の流れと、主流との間で、位相のずれが発生することが知られている。逆流検知可能な熱式空気流量検出装置のエレメント部は平面なものが多く、主流と壁面付近の流れに類似の挙動が発生し誤差が発生する。
【０００８】
前記影響の中で、非線形の対応関係による誤差低減の方法として、特許文献１には、空気流量測定装置の出力信号から空気流量に変換する空気流量変換テーブルに対し、逆流を含む最低空気流量ｑ０以下の領域を補正する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２９５２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、空気流が順流でかつ空気流量が最低空気流量ｑ０よりも多い場合であっても、通路内に脈動が発生しているときは、熱式空気流量測定装置に空気流量の計測誤差が生じるおそれがあり、正確な空気流量を得ることができなかった。
【００１１】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱式空気流量検出装置を用いて脈動発生時に正確な空気流量を得ることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する本発明の内燃機関の制御装置は、発熱抵抗体の信号に基づいて通路内を流れる空気流の空気流量を検出する熱式空気流量測定装置を備えた内燃機関の制御装置であって、発熱抵抗体の信号を空気流量に変換するための複数の空気流量変換テーブルを記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶されている複数の変換テーブルの中から参照する変換テーブルを選択する選択手段と、選択手段により選択された変換テーブルを参照して発熱抵抗体の信号を空気流量に変換する変換手段とを有し、選択手段は、通路内に発生する空気流の脈動の状態を直接又は間接的に示す状態値に応じて変換テーブルの選択を行う。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、通路内に発生する空気流の脈動の状態値に応じて変換テーブルが選択され、その変換テーブルを参照して発熱抵抗体の信号が空気流量に変換されるので、脈動発生時に熱式空気流量測定装置で生じる空気流量の計測誤差を補正することができる。したがって、例えば空気流が順流であり空気流量が最小空気流量よりも多い場合に、脈動が発生したときでも、空気流量の計測誤差を補正することができ、精度の高い空気流量の測定を行うことができる。したがって、高負荷領域の空燃比の高精度化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態における内燃機関の制御装置を示す概略構成図。
【図２】エンジンコントロールユニットの入力および出力を説明するブロック図。
【図３】実施例１における空気流量変換方法を説明するフローチャート。
【図４】吸気脈動率と計測誤差との関係を示す図。
【図５】小規模の脈動現象が発生している場合の吸気管内の吸気の挙動を示す図。
【図６】中規模の脈動現象が発生している場合の吸気管内の吸気の挙動を示す図。
【図７】大規模の脈動現象が発生している場合の吸気管内の吸気の挙動を示す図。
【図８】本実施の形態における空気流量変換テーブルの設定を説明する図。
【図９】実施例２における空気流量変換方法を説明するフローチャート。
【図１０】実施例３における空気流量変換方法を説明するフローチャート。
【図１１】スロットル開度と脈動振幅率との関係を示す図。
【図１２】実施例４における空気流量変換方法を説明するフローチャート。
【図１３】吸気弁閉弁タイミングと脈動振幅率との関係を示す図。
【図１４】実施例５における空気流量変換方法を説明するフローチャート。
【図１５】吸気管圧力と脈動振幅率との関係を示す図。
【図１６】実施例６における空気流量変換方法を説明するフローチャート。
【図１７】実施例７における目標最低空気流量と複数テーブル分配率との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の内燃機関の制御装置を示す図、図２は、エンジンコントロールユニットの入力および出力を説明する図である。
【００１６】
内燃機関６５は、いわゆるＭＰＩ（多気筒燃料噴射）方式の直列４気筒内燃機関であり、内燃機関６５に吸入される空気は、エアクリーナ６０を通過し、吸気ダクト６１、コレクタ６２、吸気管６３からなる吸気通路６４を経て、各気筒６７の燃焼室６７ａ内に流入される。
【００１７】
吸気通路６４の下流部分に連通する吸気ポートには、吸気通路６４と燃焼室６７ａとの間を開閉するための吸気弁９２が配設されている。流入空気量は、エアクリーナ６０の下流に配置されたエアフローセンサ（熱式空気流量測定装置）２によって検出される。
【００１８】
エアフローセンサ２は、図示していない発熱抵抗体を有しており、その発熱抵抗体から吸入空気量に相当する信号が出力されるとともに、サーミスターを用いた吸気温度センサ２ａで計測される吸気温度信号が出力される。このホットワイヤ式のエアフローセンサ２は、応答性が高く、吸気通路６４で発生した脈動に対し精度良く反応し、出力信号には脈動波形が出力される。
【００１９】
電制スロットルバルブ４０は、吸気通路６４の通路途中に設けられており、閉じ方向に動かすことにより、吸気通路６４の開口面積を絞ることができ、吸気通路６４内で脈動が発生しにくくする効果を有する（例えば、図１１を参照）。電制スロットルバルブ４０は、エンジンコントロールユニット７１からの信号に基づいてスロットル駆動モータ４２により駆動される。
【００２０】
電制スロットルバルブ４０には、開度を検出するスロットル開度センサ１が取り付けられており、このセンサ信号はコントロールユニット７１に入力され、スロットルバルブ４０のスロットル開度ＴＶＯのフィードバック制御や、全閉位置の検出及び加速の検出等を行う。尚、フィードバックの目標開度は、アクセル開度センサ１４で求まるドライバーのアクセル踏み込み量とアイドル回転数制御すなわちＩＳＣ制御分とから求まるものである。
【００２１】
内燃機関６５は、可変動弁機構としてバルブタイミング可変機構９１を備えている。バルブタイミング可変機構９１は、エンジンコントロールユニット７１から駆動信号に基づいて駆動され、バルブタイミングである開閉時期を調整可能な構成を有しており、目標カム角度に向けて、フィードバック制御を行う。バルブタイミング可変機構９１により、吸気弁９２のバルブタイミングが変化すると、燃焼室６７ａから吸気管６３への吹き返しが発生する場合がある。
【００２２】
吹き返しは、吸気弁９２の閉弁タイミングが早い場合と遅い場合に発生する（例えば、図１３を参照）。閉弁タイミングが早い場合は、排気工程が終了する前に吸気弁９２が開き、燃焼室６７ａ内から吸気通路６４に吹き返しが発生しすることによる。そして、閉弁タイミングが遅い場合は、吸気弁９２の遅閉じにより、圧縮工程中の燃焼室６７ａ内の空気が吸気通路６４に吹き返されることによるものである。その結果、吹き返しは周期的に発生するために、吸気閉弁タイミングに応じて脈動量が変化する（例えば図１３を参照）。
【００２３】
内燃機関６５のクランクケースに取り付けられたクランク角センサ７からは、所定のクランク角毎にパルスが出力されて、エンジンコントロールユニット７１に入力される。アクセル開度センサ１４では、アクセルペダル１５の踏み込み量を検出し、それによって運転者の要求トルクを検出する。燃料は、燃料タンク２１から燃料ポンプ２０で吸引、加圧され、プレッシャレギュレータ２２により一定圧力に調圧され、インジェクタ２３から吸気管６３内に噴射される。
【００２４】
シリンダブロック６６には、冷却水温を検出するための水温センサ３が取り付けられており、このセンサ信号は、コントロールユニット７１に入力され、内燃機関６５の暖機状態を検出し、燃料噴射量の増量や点火時期の補正及びラジエータファン７５のＯＮ／ＯＦＦやアイドル時の目標回転数の設定を行う。また、アイドル時の目標回転数や、負荷補正量の算出するために、エアコンクラッチの状態をモニターするエアコンスイッチ１８、駆動系の状態をモニターするトランスミッションに内蔵されたニュートラルスイッチ１７が取り付けられている。
【００２５】
空燃比センサ８は、内燃機関６５の排気ポート８０に連通して接続された排気管８１に装着されており、排気ガスの酸素濃度に応じた信号を出力する。空燃比センサ８からの信号は、制御装置であるコントロールユニット７１に入力され、運転状況に応じて求められる目標空燃比になるように、燃料噴射パルス幅の調整等がなされる。
【００２６】
エンジンコントロールユニット７１は、図２に示すように、ＣＰＵ７８と、電源ＩＣ７９とから構成されている。ここで、エンジンコントロールユニット７１に入力する信号等について、同図を用いて整理すると、エアフローセンサ２と内蔵吸気温度センサ２ａ、クランク角センサ７、スロットル開度センサ１、空燃比センサ８、水温センサ３からの信号などが入力される。
【００２７】
エンジンコントロールユニット７１は、一定周期毎にエアフローセンサ２の電圧を読み込む。本実施の形態では、１０ｍｓで読み込んでいるため、脈動発生時にはエリアシングを考慮する必要がある。また、空気流量の脈動周波数とエンジン回転数に比例している。エンジンコントロールユニット７１からの出力信号は、インジェクタ２３、フューエルポンプ２０、点火プラグ３３の点火スイッチなどがあるパワートランジスタ３０に出力される。
【００２８】
エンジンコントロールユニット７１は、エアフローセンサ２からの信号を空気流量に変換するための複数の変換テーブルを記憶する記憶手段を有している。そして、空気流量測定プログラムの実行により、記憶手段に記憶されている複数の変換テーブルの中から変換に使用する変換テーブルを選択する選択手段と、選択手段により選択された変換テーブルを使用してエアフローセンサ２の信号を空気流量に変換する変換手段が実現される。
【００２９】
上述の内燃機関６５では、ピストンの上下運動の周期で発生する空気圧力の振動と、吸気通路６４の固有振動数による振動の共鳴により、脈動が発生する。また、吸気弁９２の開閉タイミングが遅い高膨張比サイクルのエンジンでは逆流が発生するため、より大きな脈動が発生する。また、吸気弁９２の開くタイミングが早い場合や、オーバーラップが大きい場合にも、排気の圧力などにより逆流が発生するため、より大きな脈動が発生する。
【００３０】
次に、実施例１における空気流量変換方法について図３から図８を用いて以下に説明する。
図３は、実施例１における空気流量変換方法を説明するフローチャートである。
【００３１】
まず、ステップＳ１０１で初期化処理を行い、エンジンコントロールユニット７１のメモリに記憶されている情報をクリアする。そして、ステップＳ１０２、Ｓ１０３で、エアフローセンサ２からの信号の最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎを検出してホールドし、ステップＳ１０４で最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎからその平均値Ｖａｖｅを算出する。そして、ステップＳ１０５で平均値Ｖａｖｅを空気流量に変換して平均空気流量変換値ＱＶａｖｅを算出する。
【００３２】
また、ステップＳ１０６において、ステップＳ１０２でホールドした最大値Ｖｍａｘを空気流量に変換して最大空気流量変換値Ｑｍａｘを算出し、ステップＳ１０７において、ステップＳ１０３でホールドした最小値Ｖｍｉｎを空気流量に変換して最小空気流量変換値Ｑｍｉｎを算出する。そして、ステップＳ１０８で最大空気流量変換値Ｑｍａｘと最小空気流量変換値Ｑｍｉｎからその平均値である平均空気流量算出値Ｑａｖｅを算出する。
【００３３】
ステップＳ１０９では、ステップＳ１０５で算出した平均空気流量変換値ＱＶａｖｅとステップＳ１０８で算出した平均空気流量算出値Ｑａｖｅとの差分の絶対値が予め設定されている判定値αａよりも大きいか否かを判断する。
【００３４】
そして、差分の絶対値が判定値αａよりも大きい（ステップＳ１０９でＹＥＳ）ときは、ステップＳ１１１で脈動テーブルＴ２を参照して、エアフローセンサ２からの信号を空気流量に変換する処理を行う。
【００３５】
一方、差分の絶対値が判定値αａ以下（ステップＳ１０９でＮＯ）ときは、ステップＳ１１０で定常テーブルＴ１を参照して、エアフローセンサ２からの信号を空気流量に変換する処理を行う。
【００３６】
図４は、吸気の脈動率に応じて計測誤差がどのように変わるのか、吸気脈動率と計測誤差との関係を模式的に表現している図である。横軸の吸気脈動率は、吸気流量の（最大値−最小値）／平均値×１００で表され、吸気脈動率が２００％を超える領域では、吸気通路６４内に逆流が発生している。この図の例では、吸気脈動率が上昇するのに従い、計測誤差（ｍＶ）が大きくなっている。
【００３７】
図５は、小規模の脈動現象が発生している場合の吸気通路内の吸気の挙動を表している図である。空気流量は、順流領域において平均流量を中心に上下に変動している。この変動は、内燃機関６５の吸気弁９２の開閉による断続的な吸気の脈動が原因である。また、この小規模の脈動は、スロットルバルブ４０のスロットル開度ＴＶＯが小さい開度の時に発生する。エアフローセンサ２の脈動誤差は、この程度の脈動では発生しない。
【００３８】
図６は、中規模の脈動現象が発生している場合の吸気通路内の吸気の挙動を表している図である。脈動波形の最小流量のタイミングでは、通常、内燃機関６５の最小吸入空気量ｑ０である無負荷アイドルより低い流量域に達することもある。このような中規模の脈動は、スロットルバルブ４０のスロットル開度が、中程度の開度領域で発生する。エアフローセンサ２の脈動誤差としては、比較的小さい誤差が発生する場合がある。
【００３９】
図７は、大規模な脈動現象が発生している場合の吸気通路内の吸気の挙動を表している図である。脈動波形の最小空気流量は、逆流領域まで達している。このような大規模な脈動は、スロットルバルブ４０のスロットル開度ＴＶＯが大きい領域で発生する。
【００４０】
エアフローセンサ２の脈動誤差としては、大きな誤差が発生する。なお、脈動誤差とは、自分自身の熱容量に起因する応答遅れや、空気流量とエアフローセンサ２の出力との間に非線形の対応関係による影響から、脈動時に実際にシリンダに吸入される空気の平均流量と、ディジタル演算装置で演算される空気流量の平均値との間に誤差が生じる現象である。
【００４１】
図８は、空気流量変換テーブルの設定を説明する図である。定常テーブルＴ１は、エアフローセンサ２の定常特性をプロットしたものであり、一般的な空気流量変換テーブルはこの値を設定する。定常テーブルＴ１は、図８に実線で示されるように、エアフローセンサ２の信号電圧が空気流量０ｋｇ／ｈに相当する基準電圧Ｖｂ以上である場合に空気流量への変換を行うものであり、基準電圧Ｖｂよりも小さな電圧の場合には空気流量への変換は行わない。すなわち、順流の領域のみを空気流量に変換し、逆流の領域については空気流量に変換しないように設定されている。
【００４２】
図８に破線で示すテーブルＴ０は、特許文献１に示される補正用テーブルであり、無負荷アイドル回転数を維持できる最低空気流量ｑ０以下まで脈動特定補正をかけたものである。内燃機関６５の吸入空気量は、通常の運転条件では、無負荷アイドル回転数を維持できる空気量以下まで下がることはないことから、補正上限値を最低空気流量ｑ０としている。
【００４３】
しかしながら、空気流が順流でかつ空気流量が最低空気流量ｑ０よりも多い場合であっても、吸気通路６４内に大きな脈動が発生しているときは、空気流量の計測誤差が生じて正確な空気流量を得ることができない場合がある。
【００４４】
そこで、本実施例１における脈動テーブルＴ２は、図８に点線で示すように、逆流領域から最低空気流量ｑ０以上の順流領域までに亘って、脈動特性の補正をかける設定としている。これにより、通常の運転条件でも使用される空気流量において、脈動を考慮した設定とすることができ、かかる脈動テーブルＴ２を使用することにより、脈動時におけるエアフローセンサ２の計測誤差を低減できる。
【００４５】
したがって、脈動が比較的小さい低中負荷運転領域では定常テーブルＴ１を使用し、脈動が比較的大きい高負荷運転領域では脈動テーブルＴ２を使用するという切り換えを行うことにより、脈動性能に特化したテーブル設定が可能となり、エアフローセンサ２を用いた空気流量の測定精度を向上させることができる。
【００４６】
変換テーブルは、設定可能なプロット数の上限値が予め設定されており（例えば１６個）、所定の電圧範囲に亘って所定間隔で配置されるように設定される。定常テーブルＴ１は、基準電圧Ｖｂ以上の所定の電圧範囲に亘って設定され、空気流量が０ｋｇ／ｈ以上の順流の領域のみを変換するように設定されているので、図中に二点鎖線で示されるように、基準電圧Ｖｂよりも低い逆流領域まで設定した場合と比較して、変換テーブルの設定領域を狭くすることができ、各プロットの設定間隔を狭めることができる。したがって、よりきめ細かい変換を行うことができ、空気流量の測定精度をより向上させることができる。なお、定常テーブルＴ１の構成は、上述の例に限定されるものではなく、従来のように基準電圧Ｖｂよりも低い、逆流領域まで設定してもよい。
【００４７】
上述の内燃機関６５の制御装置によれば、吸気通路６４内に発生する空気流の脈動の振幅の大きさに応じて定常テーブルＴ１と脈動テーブルＴ２の一方が選択され、その選択されたテーブルを参照して、エアフローセンサ２の信号が空気流量に変換されるので、脈動発生時にエアフローセンサ２で生じる空気流量の計測誤差を補正した正確な空気流量を得ることができる。
【００４８】
したがって、例えば空気流が順流であり空気流量が最低空気流量よりも多い場合に、脈動が発生したときでも、エアフローセンサ２による空気流量の計測誤差を補正することができ、精度の高い空気流量の測定を行うことができ、例えば高負荷領域の空燃比の高精度化が可能となる。
【００４９】
＜実施例２＞
本実施例では、脈動の状態を直接又は間接的に示す状態値として、平均空気流量Ｑａｖｅと最小空気流量Ｑｍｉｎを用い、これらの空気流量に応じて変換テーブルの選択を行う場合について説明する。
【００５０】
図９は、第２実施例における空気流量変換方法を説明するフローチャートである。
まず、ステップＳ１５１で初期化処理を行い、ステップＳ１５２でエアフローセンサ２からの信号を空気流量Ｑに変換する。そして、ステップＳ１５３で平均空気量Ｑａｖｅを算出し、ステップＳ１５４で平均空気流量Ｑａｖｅが予め設定された判定値αｂ（第１判定値）よりも大きいか否か（条件１）を判断する。
【００５１】
また、ステップＳ１５５では、ステップＳ１５２で求めた空気流量Ｑに基づいて最小空気流量Ｑｍｉｎを算出し、ステップＳ１５６で最小空気流量Ｑｍｉｎが予め設定された判定値αｃ（第２判定値）よりも小さいか否か（条件２）を判断する。
【００５２】
そして、ステップＳ１５７で、条件１および条件２の両方が成立しているか否かが判断される。ここで、条件１および条件２の両方が成立している場合（ステップＳ１５７でＹＥＳ）、すなわち、平均空気流量Ｑａｖｅが判定値αｂよりも大きくかつ最小空気量Ｑｍｉｎよりも小さい場合は、空気流量の測定に誤差を生じさせる大きな脈動が発生していると判断して、ステップＳ１５８で脈動テーブルＴ２を参照し、エアフローセンサ２からの信号を空気流量に変換する処理を行う。
【００５３】
そして、条件１と条件２の少なくとも一方が不成立の場合（ステップＳ１５７でＮＯ）は、空気流量の測定に誤差を生じさせるような大きな脈動は発生していないと判断して、ステップＳ１５９で定常テーブルＴ１を参照し、エアフローセンサ２からの信号を空気流量に変換する処理を行う。
したがって、脈動発生時にエアフローセンサ２で生じる空気流量の計測誤差を補正した正確な空気流量を得ることができる。
【００５４】
＜実施例３＞
本実施例では、脈動の状態を直接又は間接的に示す状態値として、スロットルバルブ４０のスロットル開度ＴＶＯを用い、スロットル開度ＴＶＯに応じて変換テーブルの選択を行う場合について説明する。図１０は、実施例３における空気流量変換方法を説明するフローチャート、図１１は、スロットル開度と脈動の関係を示す図である。
【００５５】
脈動は、図１１に示すように、スロットル開度ＴＶＯが大きくなり、スロットルバルブ４０が開くと、大きくなる傾向がある。したがって、スロットル開度ＴＶＯに応じて脈動の状態を認識することができる。
【００５６】
まず、ステップＳ２０１で初期化処理を行い、ステップＳ２０２でスロットルバルブ４０のスロットル開度ＴＶＯを検出する。そして、ステップＳ２０３でスロットル開度ＴＶＯが予め設定された判定値αｄ（スロットル開度判定値）よりも大きいか否かを判断する。
【００５７】
そして、スロットル開度ＴＶＯが判定値αｄよりも大きいと判断された場合（ステップＳ２０３でＹＥＳ）には、空気流量の測定に誤差を生じさせる大きな脈動が発生していると判断して、ステップＳ２０５で脈動テーブルＴ２を参照し、エアフローセンサ２からの信号を空気流量に変換する処理を行う。
【００５８】
そして、スロットル開度ＴＶＯが判定値αｄ以下であると判断された場合（ステップＳ２０３でＮＯ）には、空気流量の測定に誤差を生じさせるような大きな脈動は発生していないと判断して、ステップＳ２０４で定常テーブルＴ１を参照し、エアフローセンサ２からの信号を空気流量に変換する処理を行う。なお、判定値αｄは、エンジン回転数に応じて設定されるようにしても良い。
したがって、脈動発生時にエアフローセンサ２で生じる空気流量の計測誤差を補正した正確な空気流量を得ることができる。
【００５９】
＜実施例４＞
本実施例では、脈動の状態を直接又は間接的に示す状態値として、バルブタイミング可変機構９１の制御量である目標カム角度を用い、この目標カム角度に応じて変換テーブルの選択を行う場合について説明する。
【００６０】
図１２は、本実施例における空気流量変換方法を説明するフローチャート、図１３は、バルブタイミング可変機構による吸気弁閉弁タイミングと脈動振幅率との関係を示す図である。
【００６１】
バルブタイミング可変機構９１によるバルブタイミングの変化によって、燃焼室６７ａから吸気通路６４への吹き返しが発生する場合がある。吹き返しが発生するのは、吸気弁閉弁タイミングが早い場合と遅い場合があり、早い場合には、吸気弁９２のオーバーラップが大きく、排気が終了する前に吸気弁９２が開くために吹き返しが発生する。
【００６２】
そして、遅い場合には、吸気弁遅閉じにより圧縮工程中にシリンダ内の空気が吸気通路６４側に吹き返されることによるものである。したがって、例えば、図１３に示すように、吸気弁閉弁タイミングが早い場合と遅い場合に脈動が大きくなる（脈動振幅率が上昇する）。
【００６３】
まず、ステップＳ２５１で初期化処理を行い、ステップＳ２５２で、バルブタイミング可変機構９１の制御量である目標カム角度ＴＧＣＡＭを算出する。目標カム角度ＴＧＣＡＭは、内燃機関６５の運転条件に応じて算出される。
【００６４】
そして、ステップＳ２５３で目標カム角度ＴＧＣＡＭが予め設定された上限判定値αｅよりも大きいか、又は、下限判定値αｆよりも小さいかを判断する。そして、目標カム角度ＴＧＣＡＭが上限判定値αｅよりも大きい、あるいは、下限判定値αｆよりも小さい場合には（ステップＳ２５３でＹＥＳ）、空気流量の測定に誤差を生じさせる大きな脈動が発生していると判断して、ステップＳ２５５で脈動テーブルＴ２を参照し、エアフローセンサ２からの信号を空気流量に変換する処理を行う。
【００６５】
一方、目標カム角度ＴＧＣＡＭが下限判定値αｆ以上でかつ上限判定値αｅ以下である場合には（ステップＳ２５３でＮＯ）には、空気流量の測定に誤差を生じさせるような大きな脈動は発生していないと判断して、ステップＳ２５４で定常テーブルＴ１を参照し、エアフローセンサ２からの信号を空気流量に変換する処理を行う。上限判定値αｅおよび下限判定値αｆは、図１３において、脈動振幅率が急激に大きくなる直前の値が設定される。
したがって、脈動発生時にエアフローセンサ２で生じる空気流量の計測誤差を補正した正確な空気流量を得ることができる。
【００６６】
なお、上述の実施例４では、可変動弁機構の例として、作動角を変更可能なバルブタイミング可変機構９１の場合を例に説明したが、バルブリフト量を変更可能なバルブリフト量可変機構の場合にも適用できる。バルブリフト量可変機構の場合、バルブリフト量が大きくなると脈動も大きくなるので、バルブリフト量を予め設定された判定値と比較して、バルブリフト量が判定値よりも大きい場合には、空気流量の測定に誤差を生じさせる大きな脈動が発生していると判断して、脈動テーブルＴ２を参照することとしてもよい。
【００６７】
＜実施例５＞
本実施例では、脈動の状態を直接又は間接的に示す状態値として、吸気管圧力を用い、吸気管圧力に応じて変換テーブルの選択を行う場合について説明する。図１４は、実施例５における空気流量変換方法を説明するフローチャート、図１５は、吸気管圧力と脈動の関係を示す図である。
【００６８】
脈動振幅率は、図１５に示すように、吸気通路６４内の吸気管圧力が高まると大きくなる傾向がある。したがって、吸気管圧力に応じて脈動の状態を認識することができる。
【００６９】
まず、ステップＳ３０１で初期化処理を行い、ステップＳ３０２で吸気管６３内の吸気管圧力ＰＭＡＮＩを検出する。そして、ステップＳ３０３で吸気管圧力ＰＭＡＮＩが予め設定された判定値αｇ（負圧判定値）よりも大きいか否かを判断する。
【００７０】
そして、吸気管圧力ＰＭＡＮＩが判定値αｇよりも大きいと判断された場合（ステップＳ３０３でＹＥＳ）には、空気流量の測定に誤差を生じさせる大きな脈動が発生していると判断して、ステップＳ３０５で脈動テーブルＴ２を参照する。
【００７１】
一方、吸気管圧力ＰＭＡＮＩが判定値αｇ以下であると判断された場合（ステップＳ３３０３でＮＯ）には、空気流量の測定に誤差を生じさせるような大きな脈動は発生していないと判断して、ステップＳ３０４で定常テーブルＴ１を参照する。
したがって、脈動発生時にエアフローセンサ２で生じる空気流量の計測誤差を補正した正確な空気流量を得ることができる。
【００７２】
＜実施例６＞
本実施例は、変換に使用する変換テーブルとして二つの変換テーブルを選択し、エアフローセンサ２からの信号を用いてこれら二つの変換テーブルを参照し、補間計算により空気流量を求める処理を行うことを特徴としている。
【００７３】
図１６は、実施例６における空気流量変換方法を説明するフローチャートである。図１６に示すフローチャートは、ステップＳ４０１からステップＳ４０８までは、実施例１のステップＳ１０１からステップＳ１０８までと同一であるのでその詳細な説明を省略し、実施例１と異なるステップＳ４０９以降について説明する。
【００７４】
ステップＳ４０９では、ステップＳ４０５で算出した平均空気流量変換値ＱＶａｖｅとステップＳ４０８で算出した平均空気流量算出値Ｑａｖｅとの差分の絶対値が予め設定されている判定値αａよりも大きいか否かを判断する。
【００７５】
そして、差分の絶対値が判定値αａよりも大きい（ステップＳ４０９でＹＥＳ）ときは、ステップＳ４１３で脈動テーブルＴ２を参照して、エアフローセンサ２からの信号を空気流量に変換する処理が行われる。
【００７６】
一方、差分の絶対値が判定値αａ以下（ステップＳ４０９でＮＯ）ときは、ステップＳ４１０に移行して、差分の絶対値が０よりも大きいか否かが判断される。そして、差分の絶対値が０以下の場合（ステップＳ４１０でＮＯ）、ステップＳ４１１に移行して、定常テーブルＴ１を参照し、エアフローセンサ２からの信号を空気流量に変換する処理が行われる。
【００７７】
また、差分の絶対値が０よりも大きい場合（ステップＳ４１０でＹＥＳ）は、ステップＳ４１２に移行し、補間係数Ｒを算出する処理が行われる。補間係数Ｒは、以下の式（１）によって求められる。
Ｒ＝（ＱＶａｖｅ−Ｑａｖｅ）／αａ      ……（１）
【００７８】
そして、ステップＳ４１３に移行し、補間計算が行われる。補間計算は、以下の式（２）を用いて行われる。
空気流量＝脈動テーブル参照値×Ｒ＋定常テーブル参照値×（１−Ｒ）……（２）
【００７９】
上記式（２）に示すように、空気流量は、エアフローセンサ２からの信号を用いて脈動テーブルＴ２と定常テーブルＴ１を参照し、脈動テーブルＴ２を参照して得た参照値に補間係数Ｒを乗算したものと、定常テーブルＴ１を参照して得た参照値に（１−補間係数Ｒ）を乗算したものとを加算することによって算出される。上記した空気流量変換方法によれば、脈動の状態に応じて変換テーブルを切り替えたときに、空気流量の値が急激に変化するのを防ぐことができる。
【００８０】
＜実施例７＞
本実施例において特徴的なことは、実施例６の補間計算の代わりに、脈動時における最小空気流量に応じて二つの変換テーブルの分配率を連続的に変化させる構成としたことである。
【００８１】
図１７は、最小空気流量と複数テーブル分配率との関係を示す図であり、脈動時における最小空気流量に応じて、定常テーブルＴ１と脈動テーブルＴ２の二つの変換テーブルの分配率を連続的に変化させた例を示す。
【００８２】
最小空気流量は、例えば図１６のステップＳ４０７で求めた最小空気流量変換値Ｑｍｉｎが用いられる。分配率は、図１７に示すように、最小空気流量が少なくなるに応じて脈動テーブルの割合が多くなり、最小空気流量が０以下では、脈動テーブルＴ２の割合が１００％になるように設定されている。
【００８３】
本実施例では、図１６のステップＳ４１２、Ｓ４１３における補間計算の代わりに、定常テーブルＴ１と脈動テーブルＴ２の二つの変換テーブルの分配率に基づいて、空気流量を変換する処理が行われる。この方法によれば、脈動の状態に応じて変換テーブルを切り替えたときに、空気流量の値が急激に変化するのを防ぐことができる。
【００８４】
なお、本発明の構成は、上述の各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々の組み合わせが可能である。例えば、これまでに説明した各実施例１〜７は、変換テーブルが脈動用と定常用の２種類になっているが、これを３つ以上に増やすことにより、更に細かい制御が可能となる。また、本発明は、４サイクルエンジンに適用するものであり、ガソリンエンジンだけでは無く、ディーゼルエンジンにも適用可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１  スロットルセンサ 
２  熱式空気流量検出装置    
３  水温センサ       
７  クランク角センサ
８  空燃比センサ
１３  カム角センサ   
１４  アクセルセンサ
２０  燃料ポンプ     
２１  燃料タンク     
２２  プレッシャレギュレータ       
２３  インジェクタ   
３０  イグナイター   
３１  点火コイル     
３３  点火プラグ     
４０  スロットルバルブ      
４２  スロットルアクチュエータ     
６０  エアクリーナ   
６１  吸気ダクト     
６２  コレクタ       
６３  吸気管
６５  内燃機関       
７１  エンジンコントロールユニット（制御装置）
８１  排気管
９１  バルブタイミング可変機構（可変動弁機構）   
９２  吸気弁
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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