(57)【要約】【課題】内燃機関の吸入空気量測定装置において、吸入空気量を正確に測定するとともに、エアフローセンサを保護することにある。【解決手段】吸入空気量測定部（２４）は、吸気通路（１４）の一部を形成する第１吸気分路（２６）と第２吸気分路（２７）とを備えている。第１吸気分路（２６）には、エアフローセンサ（２９）とこのエアフローセンサ（２９）の下流側で該第１吸気分路（２６）の吸入空気量を制御する第１制御弁（３０）を配置している。第２吸気分路（２７）には、該第２吸気分路（２７）の吸入空気量を制御する第２制御弁（３１）を配置している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアクリーナを設け、このエアクリーナの出口部には吸気通路が形成された吸気管を接続し、この吸気管内にスロットル弁を配置し、このスロットル弁の下流側の前記吸気管に吸気管圧力センサを設け、前記スロットル弁の上流側の前記吸気管には吸入空気量測定部を設けた内燃機関の吸入空気量測定装置において、前記吸入空気量測定部は前記吸気通路の一部を形成する第１吸気分路と第２吸気分路とを備え、前記第１吸気分路にはエアフローセンサとこのエアフローセンサの下流側で該第１吸気分路の吸入空気量を制御する第１制御弁を配置し、前記第２吸気分路には該第２吸気分路の吸入空気量を制御する第２制御弁を配置したことを特徴とする内燃機関の吸入空気量測定装置。
【請求項２】
前記第１制御弁は、前記第１吸気分路で前記エアフローセンサよりも下流側に位置し、前記エアフローセンサを通過した吸入空気量を制御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測定装置。
【請求項３】
前記第２制御弁は、前記第２吸気分路に位置し、前記第１制御弁が閉動作した時に開動作されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸入空気量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の吸入空気量測定装置に係り、特に内燃機関に供給される吸入空気量を測定する内燃機関の吸入空気量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載された内燃機関においては、高精度の電子燃料噴射を行うために、吸入空気量が少ない領域では、計測精度の高い吸入空気流量計測センサとしてのエアフローセンサを使用する一方、吸入空気量が所定以上の多い領域では、計測範囲の広い吸気管内圧力計測センサとしての吸気管圧力センサを使用しているものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−２５８１４８号公報
【０００４】
特許文献１に係る電子燃料噴射エンジンの燃料制御装置は、低吸気流量域においてのみ、スロットル弁の下流側の吸気通路の形状を、可変機構によって切り換えるものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図６に示すように、内燃機関の吸入空気量測定装置としては、内燃機関１０１のシリンダヘッド１０２にサージタンク１０３を備えた吸気マニホルド１０４を接続し、また、サージタンク１０３には一端がエアクリーナ１０５の出口部に接続して吸気通路１０６が形成された吸気管１０７の他端を接続し、この吸気管１０７内でサージタンク１０３側にスロットル弁１０８を配置し、このスロットル弁１０８の下流側の吸気管１０７には圧力導入管１０９を介して吸気管圧力センサ１１０を設け、また、スロットル弁１０８の上流側の吸気管１０７には吸入空気量測定部１１１を設けた構造のものがある。
吸入空気量測定部１１１においては、吸気通路１０６の径Ｅ１より小さな径Ｅ２の実吸気管通路１１２が測定管部１１３によって吸気通路１０６の一部として所定の長さＬで形成されている。この測定管部１１３には、エアフローセンサ１１４が設けられている。このエアフローセンサ１１４は、実吸気管通路１１２内に突出する流量計測部（センシング部）１１５と、測定管部１１３の外面に取り付けられる取付部１１６とからなる。
【０００６】
しかしながら、高精度の内燃機関の制御を、例えば、軽自動車等の小排気量の内燃機関に適用した場合、大排気量の内燃機関に較べて吸気管径が小さいため、つまり、小排気量の内燃機関の場合の吸気管径としての実吸気管通路１１２の径Ｆ１（図７（Ａ）参照）が、大排気量の内燃機関の場合の吸気管径としての実吸気管通路１１２の径Ｆ２（図７（Ｂ）参照）よりも小さく、実吸気管通路１１２内に占めるエアフローセンサ１１４の流量計測部１１５の投影面積が吸気管通路面積に対して大きくなり、よって、実吸気管通路面積が小さく、実吸気管通路１１２内に遮蔽物の無い他の制御方式、例えば、吸気管圧力センサ１１０のみの制御に対して、機関出力が低下するという不都合があった。
上記において、実吸気管通路１１２内に占めるエアフローセンサ１１４の流量計測部１１５の投影面積が吸気管通路面積に対して大きくなることにあって、物理的にエアフローセンサ１１４の大きさは、大排気量用の内燃機関と小排気量用の内燃機関とで共に同一であること、及び、小排気量の内燃機関では、流量測定に必要な吸気管内流速を得るのにエアフローセンサ１１４の流量計測部１１５の吸気管径を小さくする必要があるため、
実吸気管通路面積＝吸気管通路面積−エアフローセンサの流量計測部の投影面積
が、機関出力上、必要な実通路面積に対して小さくなってしまう。
また、実吸気管通路１１２中に占めるエアフローセンサ１１４の流量計測部１１５が大きいため、吸入空気中の粉塵や内燃機関１０１からのブローバイガス還元流、吸気逆流等による汚れがエアフローセンサ１１４の流量計測部１１５に付着しやすく、計測精度の低下やバックファイアによるエアフローセンサ１１４の破損という不都合もあった。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、吸入空気量を正確に測定するとともに、エアフローセンサを保護する内燃機関の吸入空気量測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、エアクリーナを設け、このエアクリーナの出口部には吸気通路が形成された吸気管を接続し、この吸気管内にスロットル弁を配置し、このスロットル弁の下流側の前記吸気管に吸気管圧力センサを設け、前記スロットル弁の上流側の前記吸気管には吸入空気量測定部を設けた内燃機関の吸入空気量測定装置において、前記吸入空気量測定部は前記吸気通路の一部を形成する第１吸気分路と第２吸気分路とを備え、前記第１吸気分路にはエアフローセンサとこのエアフローセンサの下流側で該第１吸気分路の吸入空気量を制御する第１制御弁を配置し、前記第２吸気分路には該第２吸気分路の吸入空気量を制御する第２制御弁を配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の内燃機関の吸入空気量測定装置は、吸入空気量を正確に測定するとともに、エアフローセンサを保護できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は吸入空気量測定装置のシステム構成図である。（実施例）
【図２】図２は吸入空気量が少ない領域での吸入空気量測定部における各制御弁の動作状態を説明する図である。（実施例）
【図３】図３は吸入空気量が所定以上の領域での吸入空気量測定部における各制御弁の動作状態を説明する図である。（実施例）
【図４】図４は各制御弁の動作制御のフローチャートである。（実施例）
【図５】図５は制御弁の切り替え定数を説明する図である。（実施例）
【図６】図６は従来の吸入空気量測定装置のシステム構成図である。（従来例）
【図７】図７（Ａ）は小排気量の内燃機関の場合で図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線による吸入空気量測定部の断面図である。図７（Ｂ）は大排気量の内燃機関の場合で図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線による吸入空気量測定部の断面図である。（従来例）
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この発明は、吸入空気量を正確に測定するとともに、エアフローセンサを保護する目的を、吸入空気量測定部において、第１吸気分路にはエアフローセンサとこのエアフローセンサの下流側で該第１吸気分路の吸入空気量を制御する第１制御弁を配置し、第２吸気分路には該第２吸気分路の吸入空気量を制御する第２制御弁を配置して実現するものである。
【実施例】
【００１２】
図１〜図５は、この発明の実施例を示すものである。
図１において、１は車両に搭載される内燃機関である。この内燃機関１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３とシリンダヘッドカバー４とが一体的になって構成されている。
シリンダヘッド３には、吸気側において、吸気ポート５が形成され、また、吸気カム軸６が設置され、さらに、この吸気カム軸６で駆動されて吸気ポート５を開閉する吸気弁７が設けられ、さらに、吸気ポート５に燃料を噴射する燃料噴射弁８が取り付けられている。
また、シリンダヘッド３には、排気側において、排気ポート９が形成され、また、排気カム軸１０が設置され、さらに、この排気カム軸１０で駆動されて排気ポート９を開閉する排気弁１１が設けられている。
【００１３】
内燃機関１は、吸気装置１２を備えている。この吸気装置１２においては、エアクリーナ１３と、このエアクリーナ１３から内燃機関１側に吸入空気を導く吸気通路１４を形成するように、一端がエアクリーナ１３の出口部に接続された吸気管１５と、この吸気管１５の他端が接続するサージタンク１６が一体でシリンダヘッド３に取り付けられる吸気マニホルド１７とが、順次に接続している。
また、シリンダヘッドカバー４には、ＰＣＶ弁１８を備えてサージタンク１６に連結したブローバイガス管１９が接続している。
【００１４】
吸気管１５内には、サージタンク１６側でスロットル弁２０が配置されている。
このスロットル弁２０の下流側の吸気管１５には、圧力導入管２１を介して吸気管圧力センサ（以下「圧力センサ」という）２２が設けられる。
また、スロットル弁２０の上流側の吸気管１５には、吸入空気量測定装置２３の吸入空気量測定部２４が設けられる。
この吸入空気量測定部２４は、測定管部２５内で、吸気通路１４の一部を形成する第１吸気分路２６と第２吸気分路２７とを備えている。この第１吸気分路２６と第２吸気分路２７とは、吸入空気の流れ方向に所定の長さで延びる通路分岐用部材２８によって並列に区画形成されている。また、第１吸気分路２６と第２吸気分路２７との各通路断面積は、共に、後述するエアフローセンサ２９の検出要件及び出力要件に見合った大きさに設定されている。この場合、第１吸気分路２６は、第１の高さＨ１で設定され、所定の通路断面積を有している。第２吸気分路２７は、前記第１の高さＨ１よりも大きな第２の高さＨ２に設定され、第１吸気分路２６の通路断面積よりも大きな通路断面積を有している。
第１吸気分路２６には、エアフローセンサ２９と、このエアフローセンサ２９の下流側で該第１吸気分路２６の吸入空気量を制御する第１制御弁３０を配置している。エアフローセンサ２９は、第１吸気分路２６内に突出する流量計測部（センシング部）２９Ａと、測定管部２５の外面に取り付けられる取付部２９Ｂとからなる。
第２吸気分路２７には、該第２吸気分路２７の吸入空気量を制御する第２制御弁３１を配置している。
第１制御弁３０と第２制御弁３１とは、例えば、互いに略９０°位相した配置であって、制御手段（ＥＣＭ：エンジンコントローラモジュール）３２に連絡して該制御手段３２からの制御信号によって連動して開閉動作される。
第１制御弁３０は、第１吸気分路２６でエアフローセンサ２９よりも下流側に位置し、制御手段３２からの制御信号によって動作されてエアフローセンサ２９を通過した吸入空気量を制御する。
第２制御弁３１は、第２吸気分路２７に位置し、第１制御弁３０が閉動作した時に、制御手段３２からの制御信号によって開動作される。
また、この制御手段３２には、燃料噴射弁８と、圧力センサ２２と、エアフローセンサ２９と、シリンダヘッドカバー４に取り付けられたイグニションコイル３３と、吸気管１５に取り付けられた吸気温センサ３４と、シリンダブロック２に取り付けられたノッキングセンサ３５とが連絡している。
【００１５】
次に、この実施例に係る第１制御弁３０及び第２制御弁３１の動作制御について、図４のフローチャートに基づいて説明する。
図４に示すように、制御手段３２のプログラムがスタートして制御開始が行われ（ステップＡ０１）、初期設定としてこの制御開始直後は、第１制御弁３０を開動作する一方、第２制御弁３１を閉動作し（ステップＡ０２）、内燃機関１を始動する（ステップＡ０３）。
そして、エアフローセンサ２９で吸入空気量（ＱＬ  ）を検出し、また、圧力センサ２２からの吸気管圧力を検出してこの吸気管圧力から改めて吸入空気量（ＱＤ  ）を算出し、機関回転数から制御弁の切り替え定数（Ａ）（図５参照）を算出する（ステップＡ０４）。図５において、各制御弁の切り替え定数（Ａ）は、機関回転数毎に決まった値が設定されている。
その後、吸入空気量（ＱＤ  ）と切り替え定数（Ａ）とを比較し、ＱＤ  ≧Ａか否かを判断する（ステップＡ０５）。
このステップＡ０５がＮＯで、吸入空気量が少ない領域の場合は、スロットル弁２０の開度が小さく、図２に示すように、第１制御弁３０を開動作のままにする一方、第２制御弁３１を閉動作のままとする（ステップＡ０６）。この場合、エアクリーナ１３からの吸入空気の全ては、第２制御弁３１が閉動作していることから、第１吸気分路２６に流れる（図２の破線の矢印で示す）。そして、エアフローセンサ２９で吸入空気量（ＱＬ  ）を検出し（ステップＡ０７）、燃料噴射演算用吸入空気量（Ｑ）を、Ｑ＝ＱＬ  で設定する（ステップＡ０８）。
一方、前記ステップＡ０５がＹＥＳで、吸入空気量が多い領域の場合は、スロットル弁２０の開度が大きく、図３に示すように、第１制御弁３０を閉動作にする一方、第２制御弁３１を開動作とする（ステップＡ０９）。この場合、エアクリーナ１３からの吸入空気の全ては、第１制御弁３０が閉動作していることから、第２吸気分路２７に流れる（図３の破線の矢印で示す）。そして、圧力センサ２２で吸気管圧力を検出し、この吸気管圧力から改めて吸入空気量（ＱＤ  ）を算出し（ステップＡ１０）、燃料噴射演算用吸入空気量（Ｑ）を、Ｑ＝ＱＤ  で設定する（ステップＡ１１）。
前記ステップＡ０８の処理後、又は、前記ステップＡ１１の処理後は、設定された燃料噴射演算用吸入空気量（Ｑ）に基づいた所要の燃料量で燃料噴射制御を実施する（ステップＡ１２）。
その後、内燃機関１が停止か否かを判断し（ステップＡ１３）、このステップＡ１３がＮＯの場合には、前記ステップＡ０４に戻し、引き続きこの制御を継続する一方、このステップＡ１３がＹＥＳの場合には、プログラムをエンドとし、この制御を停止する（ステップＡ１４）。
【００１６】
この結果、この実施例においては、吸入空気量測定部２４は、吸気通路１４の一部を形成する第１吸気分路２６と第２吸気分路２７とを備えている。第１吸気分路２６には、エアフローセンサ２９とこのエアフローセンサ２９の下流側で該第１吸気分路２６の吸入空気量を制御する第１制御弁３０を配置している。第２吸気分路２７には、該第２吸気分路２７の吸入空気量を制御する第２制御弁３１を配置している。
このような構造により、吸入空気量の測定時において、エアフローセンサ２９を用いた方が有利である運転状態時のみ（吸入空気量が少ない領域）、エアフローセンサ２９による吸入空気量の測定を行い、それ以外の運転状態では（吸入空気量が多い領域）、エアフローセンサ２９の下流側の第１制御弁３０が閉じられ、第１制御弁３０の下流側の吸気通路１４とエアフローセンサ２９とを遮蔽することで、吸入空気中の粉塵や内燃機関１からのブローバイガス還元流、吸気逆流、バックファイアからエアフローセンサ２９の劣化、破損を防止することができる。また、エアフローセンサ２９の精度が高い場合だけ、エアフローセンサ２９による吸入空気量の測定を用いるため、精度の高い燃料噴射量制御を実現できるので、排気ガス浄化性能の向上と燃料消費量の低減とが可能となる。
また、第１制御弁３０は、第１吸気分路２６でエアフローセンサ２９よりも下流側に位置し、エアフローセンサ２９を通過した吸入空気量を制御する。
これにより、エアフローセンサ２９による吸入空気量測定時に第１制御弁３０は開動作され、吸入空気を円滑に流し、エアフローセンサ２９の測定を妨げない。また、逆に、エアフローセンサ２９による吸入空気量測定の停止時には、第１制御弁３０は閉動作され、エアフローセンサ２９の下流側の吸気通路１４とエアフローセンサ２９を遮蔽することで、吸入空気中の粉塵や内燃機関１のブローバイガス還元流、吸気逆流、バックファイアからエアフローセンサ２９の劣化、破損を防止することができる。
更に、第２制御弁３１は、第２吸気分路２７に位置し、第１制御弁３０が閉動作した時に開動作される。
これにより、エアフローセンサ２９による吸入空気量測定の停止時に第２制御弁３１が開動作され、吸気通路１４が確保され、吸入空気量が圧力センサ２２で測定される。従って、内燃機関１の高負荷運転状態において、エアフローセンサ２９により機関出力が低下することがなくなる。
【００１７】
なお、この発明においては、第１吸気分路の第１制御弁と第２吸気分路の第２制御弁とを、夫々独立に開閉動作させることにより、より細かな燃料制御を可能にできる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
この発明に係る吸入空気量測定装置を、各種内燃機関に適用可能である。
【符号の説明】
【００１９】
１  内燃機関
８  燃料噴射弁
１３  エアクリーナ
１４  吸気通路
１５  吸気管
２０  スロットル弁
２２  圧力センサ（吸気管圧力センサ）
２３  吸入空気量測定装置
２４  吸入空気量測定部
２６  第１吸気分路
２７  第２吸気分路
２９  エアフローセンサ
３０  第１制御弁
３１  第２制御弁
３２  制御手段
【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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