(57)【要約】  【課題】エアフロメータの検出誤差を時系列で補正することにより、吸入空気量の測定精度を向上させる。  【解決手段】内燃機関が吸入空気量を測定する薄膜式のエアフロメータを備えてなり、エアフロメータが出力する出力信号に基づいて吸入空気量を測定するものであって、エアフロメータの出力信号に基づいて吸入空気量の脈動率を算出し、脈動率が増加することで生じる吸入空気量の測定誤差の、脈動が生じていない吸入空気の吸入空気量をエアフロメータが出力する無脈動出力信号に基づいて測定した基準吸入空気量に対する割合である誤差率を設定し、算出された脈動率と設定された誤差率とに基づいて測定した吸入空気量を補正する。【選択図】図２
2011252785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関が吸入空気量を測定する薄膜式のエアフロメータを備えてなり、エアフロメータが出力する出力信号に基づいて吸入空気量を測定するものであって、
エアフロメータの出力信号に基づいて吸入空気量の脈動率を算出し、
脈動率が増加することで生じる吸入空気量の測定誤差の、脈動が生じていない吸入空気の吸入空気量をエアフロメータが出力する無脈動出力信号に基づいて測定した基準吸入空気量に対する割合である誤差率を設定し、
算出された脈動率と設定された誤差率とに基づいて測定した吸入空気量を補正する内燃機関の吸入空気量補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜式のエアフロメータを備える内燃機関における吸入空気量補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車に搭載される内燃機関では、吸入空気量を測定するのにエアフロメータを用いている。近年において多用されるエアフロメータとして、熱式のものが知られている。熱式のエアフロメータは、吸気通路内を流れる吸入空気が当たる位置に、発熱抵抗体と温度補償抵抗体とを組み合わせたブリッジ回路を配置し、吸入空気によって発熱抵抗体の温度が奪われることでその抵抗値が変化し、ブリッジ回路に電流が流れることで吸入空気量の測定を行うものである。
【０００３】
このようなエアフロメータにあっては、内燃機関の燃焼室に向かって流れる吸入空気以外に、機関の外部、言い換えればエアクリーナの方向に向かって流れる吸入空気により生じる吸気脈動により、出力が実際の吸入空気量より大きくなる傾向にある。このような不具合を解消するために、例えば特許文献１のものでは、スロットル弁の開度、機関回転数、スワールコントロール弁の開度、及びカム角に基づいて、エアフロメータの検出誤差を補償するための係数を設定し、エアフロメータの出力に係数を乗じて同出力を補正するように構成している。
【０００４】
ところで、最近の内燃機関では、排気ガスの一部を吸入空気に混入させる排気ガス再循環制御（以下、ＥＧＲ制御と称する）を実施しているが、上記の構成において、ＥＧＲ制御を実施するあるいは加速を行う場合は、脈動の状態が、定常運転状態やＥＧＲ制御を実施していない場合とは変化する。このため、上述のように、スルットル弁の開度や機関回転数などにより設定した係数でエアフロメータの出力を補正しても、補正に過不足を生じ、吸入空気量の測定精度が低下するものとなった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４‐１９４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は以上の点に着目し、エアフロメータの測定誤差を時系列で補正することにより吸入空気量の測定精度を向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明の内燃機関の吸入空気量補正方法は、内燃機関が吸入空気量を測定するための薄膜式のエアフロメータを備えてなり、エアフロメータが出力する出力信号に基づいて吸入空気量を測定するものであって、エアフロメータの出力信号に基づいて吸入空気量の脈動率を算出し、脈動率が増加することで生じる吸入空気量の測定誤差の、脈動が生じていない吸入空気の吸入空気量をエアフロメータが出力する無脈動出力信号に基づいて測定した基準吸入空気量に対する割合である誤差率を設定し、算出された脈動率と設定された誤差率とに基づいて測定した吸入空気量を補正することを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、薄膜式のエアフロメータを用いることで、逆流空気量も検知することが可能で、逆流空気等を含めて内燃機関の運転中に発生する吸入空気量の脈動に応じて生じる測定誤差に、それらの要因を含めて誤差率を設定することが可能になる。しかも、脈動率の変動によるエアフロメータの測定誤差を、脈流率と誤差率とによる時系列を加味した補正量で補正することが可能であるため、例えばＥＧＲ制御を実行している場合や過渡時であっても、吸入空気量の測定精度を向上させることが可能になる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、以上説明したような構成であり、吸入空気量が脈動した場合の測定誤差の誤差率を加味することにより、吸入空気の脈動率の変化に追従して、吸入空気量を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態における一気筒の断面を示してエンジンの全体構成を概略的に示す構成図。
【図２】同実施形態における制御手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１に１気筒の構成を概略的に示した多気筒例えば２気筒のエンジン１００は、例えば自動車に搭載されるものである。このエンジン１００は、吸気系１、及び排気系２を備えている。吸気系１には、図示しないアクセルペダルに応じて開閉するスロットル弁３が設けてあり、そのスロットル弁３の上流には吸入空気量を測定するためのエアフロメータ２２が、またその下流には、サージタンク４を一体に有する吸気マニホルド５が取り付けてある。エアフロメータ２２は、吸気系１において逆流する空気をも測定できる薄膜式のものである。
【００１３】
シリンダ６上部に形成される燃焼室７の天井部には、点火プラグ８が取り付けてある。吸気マニホルド５の吸気ポート側端部９には、燃料噴射弁１０が取り付けてある。この燃料噴射弁１０は、後述する電子制御装置１１により制御される。さらに、サージタンク４と、Ｏ2センサ１２、三元触媒１３及び排気マニホルド１４を備える排気系２との間には、排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置と称する）１５が接続される。
【００１４】
ＥＧＲ装置１５は、サージタンク４に連通するように一方の端部が接続され、かつ他方の端部が三元触媒１３の下流において排気マニホルド１４に接続される排気ガス還流管路（以下、ＥＧＲ管路と称する）１６と、そのＥＧＲ管路１６に設けられてＥＧＲ管路１６を通過する排気ガスの流量を制御する排気ガス還流制御弁（以下、ＥＧＲ弁と称する）１７とを備えて構成される。還流される排気ガス（以下、ＥＧＲガスと称する）の流量は、ＥＧＲ弁１７の開度に依存するもので、ＥＧＲ弁１７の開度の制御は、電子制御装置１１により行われる。
【００１５】
電子制御装置１１は、マイクロコンピュータ１８と、メモリ１９と、入力インターフェース２０と、出力インターフェース２１とを備えて構成されている。マイクロコンピュータ１８は、メモリ１９に格納された、以下に説明する種々のプログラムを実行して、エンジン１００の運転を制御するものである。マイクロコンピュータ１８には、エンジン１００の運転制御に必要な情報が入力インターフェース２０を介して入力されるとともに、マイクロコンピュータ１８は、燃料制御弁１０、ＥＧＲ弁１７、点火プラグ８などに対して制御信号を、出力インターフェース２１を介して出力する。
【００１６】
具体的には、入力インターフェース２０には、吸気マニホルド５に流入する空気流量を測定するためのエアフロメータ２２から出力される空気流量信号ａ、エンジン回転数を検出するための回転数センサ２３から出力される回転数信号ｂ、車速を検出するための車速センサ２４から出力される車速信号ｃ、スロットルバルブ３の開閉状態を検出するためのアイドルスイッチ２５から出力されるＬＬ信号ｅ、エンジン１００の冷却水温度を検出するための水温センサ２６から出力される水温信号ｆ、Ｏ2センサ１２から出力される電圧信号ｈなどが入力される。一方、出力インターフェース２１からは、点火プラグ８に対して点火信号ｍ、燃料制御弁１０に対して燃料噴射信号ｎ、ＥＧＲ弁１７に対して開閉信号ｏなどが出力される。
【００１７】
このような構成において、電子制御装置１１は、エアフロメータ２２から出力される空気流量信号ａと回転数センサ２３から出力される回転数信号ｂとを主な情報として、運転状態に応じて設定される係数を用いて燃料噴射量を演算し、燃料噴射量に対応する燃料噴射時間つまり燃料噴射弁１０に対する通電時間を決定し、その決定された通電時間により燃料噴射弁１０を制御して、燃料を吸気系１に噴射させる。このような燃料噴射制御自体は、この分野で知られているものを適用するものであってよい。
【００１８】
また、エンジン１００の運転状態に応じて、ＥＧＲ弁１７の開度を制御してＥＧＲ制御を実施するＥＧＲ制御プログラムが電子制御装置１１に格納してある。このＥＧＲ制御プログラムは、この分野で広く知られているものであってよい。
【００１９】
さらに、電子制御装置１１には、吸入空気量補正制御プログラムが格納してある。この吸入空気量補正制御プログラムは、所定時間毎に実行されるもので、エアフロメータ２２の出力信号である空気流量信号ａに基づいて吸入空気量の脈動率Ｇを算出し、脈動率Ｇが増加することで生じる吸入空気量の測定誤差の、脈動が生じていない吸入空気の吸入空気量をエアフロメータ２２が出力する無脈動出力信号に基づいて測定した基準吸入空気量に対する割合である誤差率を設定し、算出された脈動率と設定された誤差率とに基づいて測定した吸入空気量を補正するようにプログラムしてある。この吸入空気量補正プログラムを、図２を交えて説明する。
【００２０】
まず、ステップＳ１において、エアフロメータ２２から出力される空気流量信号ａに基づいて、吸入空気量を測定する。吸入空気量は、この吸入空気量補正プログラムを実行する時点におけるエアフロメータ２２が出力する空気流量信号ａをＡ／Ｄ変換し、得られたデジタル信号でマップを参照することによってその時点の吸入空気量を測定する。
【００２１】
次に、ステップＳ２において、クランク１周期における空気流量信号ａの振幅の最大値Ｇｍａｘ及び最小値Ｇｍｉｎを測定する。測定した最大値Ｇｍａｘ及び最小値Ｇｍｉｎは、次に説明する空気流量信号ａの振幅の平均値Ｇａｖｅ及び吸入空気量の脈動率Ｇを演算するために、一次的に記憶する。
【００２２】
ステップＳ３において、今回、ステップＳ２において測定した最大値Ｇｍａｘ及び最小値Ｇｍｉｎを含めて、この時点までに記憶してある複数の所定個の最大値Ｇｍａｘ及び最小値Ｇｍｉｎに基づいて、空気流量信号ａの振幅の平均値Ｇａｖｅを演算する。振幅の平均値Ｇａｖｅは、最新の最大値Ｇｍａｘ及び最小値Ｇｍｉｎを含んで計算する移動平均値である。
【００２３】
ステップＳ４において、ステップＳ２において得られた空気流量信号ａの振幅の最大値Ｇｍａｘ及び最小値Ｇｍｉｎと平均値ｇａｖｅとに基づいて、次式により吸入空気量の脈動率Ｇを演算する。したがって、脈動率Ｇは、クランク１周期（クランク軸１回転）毎に算出する値となる。
Ｇ＝１００×（Ｇｍａｘ−Ｇｍｉｎ）／Ｇａｖｅ・・・・（１）
【００２４】
ステップＳ５において、式（１）により得られた脈動率Ｇに基づいて、吸入空気量の測定誤差の誤差率を設定する。誤差率は、エンジン１００を車両に搭載するまでに作製される、代表的な脈動率Ｇに対応する値が設定してあるマップを検索することにより、またマップに対応する脈動率Ｇがない場合は補間計算を行うことによりそれぞれ設定する。マップは、異なるエンジン回転数毎に脈動率を実測し、実測した脈動率とエンジン回転数とを変数として吸入空気量の測定誤差を実測して得る誤差率の代表値を、脈動率に対応して設定するものである。
【００２５】
測定誤差は、吸入空気に脈動が生じた場合に、必ず生じるもので、脈動についても、エンジン１００の運転中にあっては、吸入空気が間欠流であるために、常に生じるものである。したがって、エアフロメータ２２が出力する空気流量信号ａは、エンジン１００運転中において、誤差を含んだものとなる。
【００２６】
誤差率は、脈動が生じていない吸入空気量を計測する場合に、エアフロメータ２２が出力する空気流量信号すなわち無脈動出力信号に基づいて基準吸入空気量を測定し、その測定した基準吸入空気量に対する吸入空気量の測定誤差の割合を演算することにより得るものである。基準吸入空気量は、エアフロメータ２２をエンジン１００に取り付ける前、つまりエアフロメータ２２単体により吸入空気に相当する空気の流量を計測するものである。
【００２７】
ステップＳ６では、ステップＳ３において演算した脈動率と、ステップＳ４において演算した誤差率とに基づいて補正量を演算し、演算した補正量によりステップＳ１において測定した吸入空気量を補正する。補正量は、脈動率から求めた誤差率に基づいて、例えばそのばらつきの平均値により設定する。
【００２８】
このような構成において、エンジン１００の運転中は、所定時間毎にステップＳ１〜ステップＳ６を実行して、エアフロメータ２２から出力される空気流量信号ａに基づいて測定した吸入空気量を、脈動率と誤差率とに基づいて補正する。そして、補正は、クランク１周期における脈動率とその脈動率に基づく誤差率とにより実施するので、エンジン１００の運転中、時間と共に変化する脈動に応じた吸入空気量は、脈動による測定誤差を反映するものとなる。したがって、吸入空気量の補正精度を向上させることができる。
【００２９】
すなわち、吸入空気量を補正するにあたっては、脈動率Ｇをクランク１周期毎に演算し、得られた脈動率Ｇからエンジン１００の運転状態毎の誤差率を設定するので、吸入空気量の補正量を時系列で設定することができる。しかも、誤差率は、基準吸入空気量に対する測定誤差の割合であるので、エンジン毎のばらつきなどにより生じる誤差を抑制することができるため、補正した吸入空気量に含まれる誤差を低減することができる。
【００３０】
加えて、誤差率は、エアフロメータ２２単体の性能に起因するものであり、その誤差率をエンジン１００の運転状態に起因する脈動率に対応させて設定しているので、例えばインテークマニホルドなどの吸気系の構造に依存することがない。したがって、修理などで吸気系の一部を変更しても、再度適合を行って誤差率を設定するためのマップを変更することが不要になる。
【００３１】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００３２】
また、その他、各部の具体的構成についても上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の活用例として、ＥＧＲ装置や可変バルブタイミング機構などを備える、気筒数が少なく脈動が発生しやすいガソリンエンジンに適用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１１…電子制御装置
１８…マイクロコンピュータ
１９…メモリ
２０…入力インターフェース
２１…出力インターフェース
２２…エアフロメータ
【図１】
2011252785.tif 000003
【図２】
2011252785.tif 000004