(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の開閉時期に可変制御でき、開時期及び閉時期のそれぞれについて目標時期が設定される吸気弁を備えた可変動弁エンジンにおいて、
吸気弁の開閉時期を検出する吸気弁開閉時期検出手段と、
エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、
吸気弁の閉時期の変化に対して最大の体積吸入空気量に、吸気弁の閉時期及びエンジン回転速度に基づいて設定される係数を乗じて体積吸入空気量を算出する体積吸入空気量算出手段と、
吸気温度を検出する吸気温度検出手段と、
吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、
前記体積吸入空気量を吸気温度と吸気圧力とで補正して質量吸入空気量を算出する質量吸入空気量算出手段と、
を含んで構成したことを特徴とする可変動弁エンジンの吸入空気量検出装置。
【請求項２】
前記吸気弁開閉時期検出手段は、気筒毎に吸気弁の開閉時期を検出し、該気筒毎の吸気弁の開閉時期に基づいて気筒毎に質量吸入空気量を算出することを特徴とする請求項１に記載の可変動弁エンジンの吸入空気量検出装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の吸入空気量検出装置によって検出された吸入空気量に基づいてエンジンに供給される燃料噴射量を設定し、該設定された燃料噴射量をエンジンに供給することを特徴とする可変動弁エンジンの燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁駆動式など開閉時期を任意に可変制御できる吸気弁を備えた可変動弁エンジンのトルクを調整する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般のエンジンでは、スロットル弁の開度によって吸入空気量を制御するが、近年、電磁駆動式の吸・排気弁を備え、主として吸気弁の開閉時期の制御によって吸入空気量を制御するようにしたものが提案されている（特開平８−２０００２５号公報参照) 。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の吸気弁の開閉時期で吸入空気量を制御するものでは、通常のエアフロメータによって吸入空気量を検出すると、少なくとも所定の運転条件では吸気脈動の影響や過渡時の応答遅れなどにより良好な吸入空気量の検出が行えず、ひいては良好な燃料噴射量、空燃比の制御が行えないことがあった。
【０００４】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、吸入空気量の検出を高精度に行え、また、これにより、燃料噴射量制御を高精度に行えるようにした可変動弁エンジンの吸入空気量検出装置及び燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、図１に示すように、
任意の開閉時期に可変制御でき、開時期及び閉時期のそれぞれについて目標時期が設定される吸気弁を備えた可変動弁エンジンにおいて、
吸気弁の開閉時期を検出する吸気弁開閉時期検出手段と、
エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段と、
吸気弁の閉時期の変化に対して最大の体積吸入空気量に、吸気弁の閉時期及びエンジン回転速度に基づいて設定される係数を乗じて体積吸入空気量を算出する体積吸入空気量算出手段と、
吸気温度を検出する吸気温度検出手段と、
吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、
前記体積吸入空気量を吸気温度と吸気圧力とで補正して質量吸入空気量を算出する質量吸入空気量算出手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
【０００６】
請求項１に係る発明によると、
吸気弁開閉時期検出手段が吸気弁の閉時期を検出し、エンジン回転速度検出手段によってエンジン回転速度を検出する。
【０００７】
ここで、エンジン回転速度一定の条件では吸気弁の閉時期が所定の時期であるときに体積吸入空気量が最大となり、それより閉時期が早い場合、遅い場合は体積吸入空気量が最大値より減少する。一方、エンジン回転速度が高くなるほど、吸気弁からの吸気の遅れが大きくなるため、前記吸入空気量が最大となる吸気弁の閉時期は遅れ側にシフトする。
そこで、体積吸入空気量算出手段が、前記最大となる体積吸入空気量（すなわち、吸気弁の閉時期の変化に対して最大の体積吸入空気量）に、吸気弁の閉時期及びエンジン回転速度に基づいて設定される係数を乗じて体積吸入空気量を算出する。これにより、体積吸入空気量を高精度に算出することができる。
【０００８】
また、質量吸入空気量は、吸気温度，吸気圧力によって変化するので、質量吸入空気量算出手段により、前記体積吸入空気量を、吸気温度検出手段によって検出した吸気温度と吸気圧力検出手段によって検出した吸気圧力とに基づいて補正して質量吸入空気量を算出する。
【０００９】
これにより、吸気脈動の影響や過渡時の応答遅れの影響を無くした良好な吸入空気量の検出が行える。
また、請求項２に係る発明は、
前記吸気弁開閉時期検出手段は、気筒毎に吸気弁の開閉時期を検出し、該気筒毎の吸気弁の開閉時期に基づいて気筒毎に質量吸入空気量を算出することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明によると、
吸気弁の開閉時期を気筒毎に検出し、気筒毎に求めた体積吸入空気量を吸気温度と吸気圧力とで補正して気筒毎の質量吸入空気量を算出する。これにより、気筒毎に開閉時期のバラツキがあっても高精度に吸入空気量を検出することができる。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の吸入空気量検出装置によって検出された吸入空気量に基づいてエンジンに供給される燃料噴射量を設定し、該設定された燃料噴射量をエンジンに供給することを特徴とする。
【００１５】
請求項３に係る発明によると、
上記の吸入空気量検出装置によって高精度に検出された質量吸入空気量に基づいて、エンジンに供給される燃料噴射量を高精度に制御することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
図２は本発明の一実施形態を示す可変動弁エンジンのシステム図である。
【００１７】
エンジン１の各気筒のピストン２により画成される燃焼室３には、点火栓４を囲むように、電磁駆動式の吸気弁５及び排気弁６を備えている。７は吸気通路、８は排気通路である。
【００１８】
吸気弁５及び排気弁６の電磁駆動装置の基本構造を図３に示す。弁体２０の弁軸２１にプレート状の可動子２２が取付けられており、この可動子２２はスプリング２３，２４により中立位置に付勢されている。そして、この可動子２２の下側に開弁用電磁コイル２５が配置され、上側に閉弁用電磁コイル２６が配置されている。
【００１９】
従って、開弁させる際は、上側の閉弁用電磁コイル２６への通電を停止した後、下側の開弁用電磁コイル２５に通電して、可動子２２を下側へ吸着することにより、弁体２０をリフトさせて開弁させる。逆に、閉弁させる際は、下側の開弁用電磁コイル２５への通電を停止した後、上側の閉弁用電磁コイル２６に通電して、可動子２２を上側へ吸着することにより、弁体２０をシート部に着座させて閉弁させる。
【００２０】
また、吸気弁５の弁軸２１の上端に検出ロッド３１を係合させてハウジングの上端にリフトセンサ３２が配置される。該リフトセンサ３２は、検出ロッド３１の移動量を、弁体２０のリフト量として検出する。リフトセンサとしてはこの他、赤外線，超音波等による無接点方式の距離測定センサ等も使用できる。また、本発明で要求されるのは、吸・排気弁のリフト量自体の検出は不要であり、開閉時期を検出すればよいから、圧電ピックアップのように開閉時に可動子２２の着座振動音を検出するものを使用することもできる。
【００２１】
図２に戻って、吸気通路７には、各気筒毎の吸気ポート部分に、電磁式の燃料噴射弁９が設けられている。
ここにおいて、吸気弁５、排気弁６、燃料噴射弁９及び点火栓４の作動は、コントロールユニット１０により制御され、このコントロールユニット１０には、エンジン回転に同期してクランク角信号を出力しこれによりエンジン回転速度を検出可能なクランク角センサ１１、アクセル開度（アクセルペダルの踏込み量）を検出するアクセルペダルセンサ１２、吸気温度を検出する吸気温度センサ（吸気温度検出手段) １３、吸気圧力を検出する吸気圧力センサ（吸気圧力検出手段) １４の他、前記吸気弁５，排気弁６の開閉時期を検出するリフトセンサ（吸気弁開閉時期検出手段) ３２等から、信号が入力されている。
【００２２】
そして、アクセル開度，エンジン回転速度等のエンジンの運転条件に基づいて目標トルクを発生するように吸気弁５と排気弁６の目標開閉時期が設定され、該目標開閉時期が得られるように吸気弁５，排気弁６の開閉時期が制御される。
【００２３】
一方、前記各種センサ類により検出された値に基づいて、質量吸入空気量が検出され、該質量吸入空気量に基づいて前記燃料噴射弁９からの燃料噴射量が制御される。
【００２４】
以下に、前記質量吸入空気量及び燃料噴射量を検出するルーチンを、図４のフローチャートに従って詳細に説明する。
ステップ１では、アクセルペダルセンサ１２によって検出されたアクセル開度及びクランク角センサ１１によって検出されたエンジン回転速度を読み込む。
【００２５】
ステップ２では、前記アクセル開度，エンジン回転速度に応じた各運転状態毎の目標トルクを発生する吸気弁５と排気弁５の目標開閉時期をマップ（図５参照) から検索する。
【００２６】
ステップ３では、吸気弁５と排気弁５の開閉を前記目標開閉時期に応じて制御する。
ステップ４では、前記リフトセンサ３２によって検出される吸気弁５の実際の開閉時期を読み込む。
【００２７】
ステップ５では、前記吸気弁５の開閉時期とエンジン回転速度とに基づいてシリンダに吸入される体積吸入空気量Ｑｖを算出する。
具体的には、エンジン回転速度一定の条件では図６に示すように、吸気弁の閉時期が所定の時期であるときに吸入空気量が最大となり、それより閉時期が早い場合、遅い場合は吸入空気量が最大値より減少する。一方、エンジン回転速度が高くなるほど、吸気弁からの吸気の遅れが大きくなるため、前記吸入空気量が最大となる吸気弁の閉時期は遅れ側にシフトする。即ち、吸気弁５を下死点より前に閉じる早閉じ制御の場合には、図７に示すように、吸気弁の閉時期を遅らせるほど、目標トルクしたがって吸入空気量は増大するが、エンジン回転速度が高くなるほど、同一の吸入空気量を得るのに吸気弁閉時期を遅らせる必要がある。
【００２８】
そこで、体積吸入空気量Ｑｖを次式により算出する。このステップ５の機能が、体積吸入空気量算出手段を構成する。
Ｑｉｖ＝ＱｉＭＡＸ×ＩＶＣｔ
ここで、Ｑｉｖは、＃ｉ気筒の体積吸入空気量、ＱｉＭＡＸは、＃ｉ気筒の最大体積吸入空気量、ＩＶＣｔは、吸気弁の閉時期とエンジン回転速度（例えば４００ｒｐｍ毎) とに基づいて設定される係数を乗じることにより、体積吸入空気量Ｑｉｖを高精度に算出することができる。
【００２９】
ステップ６では、吸気温度センサ１３により検出された吸気温度Ｔ及び吸気圧力センサ１４により検出された吸気圧力Ｐを読み込む。
ステップ７では、前記体積吸入空気量Ｑｉｖを前記吸気温度Ｔ及び吸気圧力Ｐによって補正して質量吸入空気量Ｑｉｍを算出する。このステップ７の機能が、質量吸入空気量算出手段を構成する。
【００３０】
Ｑｉｍ＝Ｒ・Ｔ／Ｐ・Ｑｉｖ（但し、Ｒはガス定数)
ステップ８では、前記気筒ｉの質量吸入空気量Ｑｉｍに比例的に基本燃料噴射量ＴＰｉ＝ｋ・Ｑｉｍを算出し、該基本燃料噴射量ＴＰｉをエンジン冷却水温度や燃料噴射弁９を駆動するバッテリの電圧などで補正して、最終的な燃料噴射量ＴＩｉを算出する。
【００３１】
このようにすれば、最大体積吸入空気量、吸気弁の閉時期及びエンジン回転速度により高精度に算出した体積吸入空気量を、吸気温度と吸気圧力とで補正して質量吸入空気量を算出することにより、吸気脈動の影響や過渡時の応答遅れの影響を無くした良好な吸入空気量の検出が行える。
【００３２】
なお、前記の実施の形態では、気筒毎に吸入空気量を検出して気筒毎に燃料噴射量を設定する構成としたため、気筒毎に高精度な燃料噴射量制御を行えるが、気筒毎の吸入空気量Ｑｉｍの平均値ＱｍＡＶ［例えば４気筒エンジンの場合、ＱｍＡＶ＝１／４（Ｑ１ｍ＋Ｑ２ｍ＋Ｑ３ｍ＋Ｑ４ｍ) ］を算出し、該平均値ＱｍＡＶに対応して各気筒共通の燃料噴射量ＴＩを設定してもよく、気筒毎の吸入空気量のバラツキによるトルク変動を抑制することができる。
【００３３】
また、吸気弁の閉時期とエンジン回転速度とをパラメータとした体積吸入空気量の３次元マップを作成し、該マップからの検索により体積吸入空気量を算出する構成としてもよい。
【００３４】
さらに、目標トルクを微調整するため、吸気弁の開閉時期を調整したり、スロットル弁を備えたものでは、スロットル弁開度を調整する構成を備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す機能ブロック図。
【図２】本発明の一実施形態を示す可変動弁エンジンのシステム図。
【図３】吸排気弁の電磁駆動装置の基本構造図
【図４】燃料噴射量設定ルーチンのフローチャート
【図５】吸・排気弁の目標開閉時期を示す図。
【図６】吸気弁の閉時期と吸入空気量との関係を示す線図。
【図７】吸気弁の閉時期を及びエンジン回転速度をパラメータとした目標トルク特性を示す図。
【符号の説明】
１  エンジン
２  ピストン
３  燃焼室
４  点火栓
５  電磁駆動式の吸気弁
７  吸気通路
８  排気通路
９  燃料噴射弁
１０  コントロールユニット
１１  クランク角センサ
１２  アクセルペダルセンサ
１３  吸気温度センサ
１４  吸気圧力センサ
３１  検出ロッド
３２  リフトセンサ
【図１】
0003807173.tif 000002
【図２】
0003807173.tif 000003
【図３】
0003807173.tif 000004
【図４】
0003807173.tif 000005
【図５】
0003807173.tif 000006
【図６】
0003807173.tif 000007
【図７】
0003807173.tif 000008