JP2000274302A

JP2000274302A - 内燃機関の吸気量検出装置

Info

Publication number: JP2000274302A
Application number: JP11075248A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Kamiyama; 章彦上山; Akito Oonishi; 明渡大西
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2000-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】バルブタイミング制御機構を備える内燃機関に
あっても、制御量によらない高い精度並びに信頼性をも
って吸気量を検出することのできる内燃機関の吸気量検
出装置を提供する。【解決手段】エンジン１は、その吸気通路８に熱線式エ
アフロメータ７３を、またそのカムシャフト１０先端に
バルブタイミング制御機構２５を備えて構成される。電
子制御装置８０は、エアフロメータ７３の出力する測定
信号中、吸入空気の逆流に起因するものの占める割合
を、吸気バルブ８のバルブタイミングと、そのときのス
ロットル開度及びエンジン回転数から推定（算出）し、
測定信号の過大評価分として、最終的に検出される吸気
量から排除することとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の運転
中、吸気通路を通過する吸入空気の流量、すなわち吸気
量を検出する内燃機関の吸気量検出装置に関し、特にバ
ルブタイミング制御機構を搭載する内燃機関に採用され
て好適な吸気量検出装置の具現に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関（エンジン）が搭載さ
れる自動車等の車両には、吸気通路等を介してエンジン
に導入される吸入空気の流量、いわゆる吸気量を検出す
るための吸気量検出装置が設けられている。

【０００３】そして従来、この種の装置としては、例え
ば特許第２７８９００５号公報に記載の装置が知られて
いる。同公報にも記載されているように、こうした装置
にあっては一般に、通電により発熱する金属線（熱線）
を検出素子として内部に備えた熱線式エアフロメータが
エンジンの吸気通路に設けられ、同センサ内を通過する
吸入空気が検出素子から奪っていく熱量に応じた大きさ
の測定信号を出力する。そしてその測定信号を、そのと
きのスロットルバルブの開度やエンジン回転数に応じて
補正することにより、吸気量を演算する。

【０００４】ちなみに、こうして求められた吸気量は、
燃料噴射制御等、機関運転に関わる各種制御にとって不
可欠なパラメータとしてその制御量等の演算に用いられ
ることとなる。

【０００５】一方、エンジンの運転状態に応じてその出
力軸に対するカムシャフトの相対回転位相（バルブタイ
ミング）を可変制御するバルブタイミング制御機構が知
られている。このバルブタイミング制御機構は、例えば
吸気バルブの作動タイミングをスロットルバルブの開度
やエンジン回転数等に応じて適宜進角或いは遅角させる
ものである。このように少なくとも一方のバルブの作動
タイミングを制御することにより、吸・排気バルブの開
閉タイミングが変更され、またさらにこの変更によりバ
ルブオーバラップ期間（量）が変更される。この作用に
より、エンジンの広い負荷範囲で、燃費やトルク性能が
好適に維持されるようになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうしたバ
ルブタイミング制御機構を備えるエンジンにあっては、
燃焼室に導入されるべく吸気通路を通過する吸入空気の
流れは、その都度可変設定されるバルブタイミング、す
なわち制御進角値によって少なからず影響を受けること
となる。例えば、吸・排気バルブのバルブオーバラップ
量が大きくなると、燃焼室内から吸気通路への燃焼ガス
の吹き返し量が増加する。そしてこの場合には、吸気通
路を通過する吸入空気の脈動が大きくなり、エアフロメ
ータの近傍で吸入空気の逆流が生じることにもなる。

【０００７】ところが、上記熱線式エアフロメータのよ
うに、吸入空気の流量をその方向によらない絶対値とし
て測定するタイプの流量センサでは、このように吸入空
気の流れに逆流が生じた場合、その流れの向きが反対で
あるにも関わらず、同等量の吸気の流入があったかのよ
うに測定信号を出力するようになる。この結果、バルブ
タイミング制御機構の制御進角値に応じて吸入空気の脈
動の態様が変動すると、吸気量を検出する装置として十
分な精度や信頼性が得られなくなってしまう。

【０００８】この発明は、こうした実情に鑑みてなされ
たものであり、バルブタイミング制御機構を備える内燃
機関にあっても、その制御量によらない高い精度並びに
信頼性をもって吸気量を検出することのできる内燃機関
の吸気量検出装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、内燃機関の出力軸に対する
カムシャフトのカムの相対回転位相を変更せしめて吸気
バルブ及び排気バルブの少なくとも一方の作動タイミン
グを可変制御するバルブタイミング制御機構を備えた内
燃機関に設けられて、その吸気通路を介して供給される
吸入空気の流量検出を行う内燃機関の吸気量検出装置で
あって、前記吸気通路を通過する吸入空気の流量をその
方向によらない絶対値として測定するエアフロメータ
と、前記測定される吸入空気の流量を前記バルブタイミ
ング制御機構の制御進角値に基づいて補正をする補正手
段とを備えることを要旨とする。

【００１０】同構成によれば、バルブタイミング（制御
進角値）の変更に起因して、吸気脈動の度合い、すなわ
ち吸気変動量が変わることにより、吸入空気の逆流等が
発生して実質的な吸気量に対応しない測定信号をエアフ
ロメータが出力する場合であれ、そのような測定信号値
の過大評価分を的確に排除することができるようにな
る。このため、上記補正される吸気量の精度並びに信頼
性も高く維持されるようになる。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の内
燃機関の吸気量検出装置において、前記補正手段は、前
記バルブタイミング制御機構の制御進角値を求めるとと
もに、この求めた制御進角値に基づいて前記吸気通路を
通過する吸入空気の流量変動量を演算し、該演算した吸
入空気の流量変動量に応じて前記測定される吸入空気の
流量を補正するものであることを要旨とする。

【００１２】バルブタイミング（制御進角値）及び吸気
変動量の間には高い相関性がある。同構成によれば、制
御進角値に基づいて流量変動量を演算することにより、
エアフロメータの測定信号値の過大評価分の定量的な見
積りを高い精度でおこなえるようになり、吸気量の補正
にかかる信頼性も一層向上する。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１記載の内
燃機関の吸気量検出装置において、前記補正手段は、前
記バルブタイミング制御機構の制御進角値を求めるとと
もに、この求めた制御進角値と内燃機関の機関負荷に関
するパラメータとに基づいて前記吸気通路を通過する吸
入空気の流量変動量を演算し、該演算した吸入空気の流
量変動量に応じて前記測定される吸入空気の流量を補正
することを要旨とする。

【００１４】バルブタイミング（制御進角値）の変更に
起因して発生する吸気脈動は、エアフロメータに過大な
測定信号の出力を生じせしめる現象であり、その吸気脈
動の度合いは、機関負荷の大きさに応じて変化する。こ
の点、同構成によれば、バルブタイミングの変更に起因
して発生する吸気脈動の度合い、すなわち吸気変動量の
変化を、バルブタイミング及び機関負荷を併せ参照する
ことにより、吸気量に関する測定信号値の過大評価分を
より正確に把握してこれを排除することができるように
なる。

【００１５】請求項４記載の発明は、請求項３記載の内
燃機関の吸気量検出装置において、前記補正手段が参照
する前記機関負荷に関わるパラメータは、機関回転数
と、前記吸気通路の通路断面を調節するスロットルバル
ブの開度とを含むことを要旨とする。

【００１６】同構成によれば、バルブタイミング（制御
進角値）の変更に起因して発生する吸気脈動の度合い、
すなわち変動量の把握が一層正確に行われるようにな
る。請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに
記載の内燃機関の吸気量検出装置において、前記エアフ
ロメータは、前記吸気通路を通過する吸入空気が検出素
子から奪う熱量を、前記吸入空気の流量に関する測定信
号として出力する熱式エアフロメータであることを要旨
とする。

【００１７】熱式エアフロメータは、吸気通路を通過す
る吸入空気の流量をその方向によらない絶対値として測
定するにあたり、その測定範囲や測定値の再現性に優れ
る。同構成によれば、熱式エアフロメータの適用によ
り、吸気変動量に追従対応して出力される測定信号の変
化態様に高い再現性を期待することができ、もって検出
される吸気量の偏差、すなわちばらつきも小さくなる。
よって補正による検出精度の向上が、広い適用範囲で且
つ効果的に行われるようになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に
かかる吸気量検出装置が設けられた自動車のガソリンエ
ンジン（内燃機関）の概略構成を示している。

【００１９】エンジン１は、複数のシリンダ２を備えて
構成されており、各シリンダ２にそれぞれ設けられたピ
ストン３は、出力軸としてのクランクシャフト１ａにつ
ながり、各シリンダ２の中で上下動可能となっている。
各シリンダ２においてピストン３の上側は燃焼室４を構
成する。各燃焼室４のそれぞれに対応して設けられた点
火プラグ５は燃焼室４に導入された混合気を点火する。
各燃焼室４に対応して設けられた吸気ポート６ａ及び排
気ポート７ａのそれぞれは吸気通路６及び排気通路７の
一部を構成する。各燃焼室４に対応して設けられた吸気
バルブ８及び排気バルブ９のそれぞれは各ポート６ａ、
７ａをそれぞれ開く。これらのバルブ８、９のそれぞれ
は異なるカムシャフト１０、１１の回転に基づいて作動
する。各カムシャフト１０、１１の先端にそれぞれ設け
られたタイミングプーリ１２、１３はタイミングベルト
１４を介してクランクシャフト１ａにつながる。

【００２０】エンジン１の運転時には、クランクシャフ
ト１ａの回転力がタイミングベルト１４及び各タイミン
グプーリ１２、１３を介して各カムシャフト１０、１１
に伝達される。各カムシャフト１０、１１が回転するこ
とにより、各バルブ８、９が作動する。各バルブ８、９
はクランクシャフト１ａの回転に同期して、すなわち各
ピストン３の上下動に応じた吸気行程、圧縮行程、爆発
・膨張行程及び排気行程に同期して、所定のタイミング
で作動可能となっている。

【００２１】吸気通路６の入口に設けられたエアクリー
ナ１５は同通路６に取り込まれる外気を清浄化する。各
吸気ポート６ａの近傍にそれぞれ設けられたインジェク
タ１６は吸気ポート６ａへ向かって燃料を噴射する。エ
ンジン１の運転時には、外気がエアクリーナ１５を介し
て吸気通路６に取り込まれる。そして、吸気バルブ８が
吸気ポート６ａを開く吸入行程において、その対応する
気筒のインジェクタ１６が燃料を噴射することにより、
その噴射された燃料と外気との混合気が燃焼室４に吸入
される。燃焼室４に吸入された混合気は、点火プラグ５
によって点火されることにより、爆発・燃焼する。その
結果、ピストン３が作動してクランクシャフト１ａが回
転し、エンジン１に出力が得られる。燃焼後の排気ガス
は、排気バルブ９が排気ポート７ａを開く排気行程にお
いて燃焼室４から導出され、排気通路７を通って外部へ
排出される。

【００２２】吸気通路６に設けられたスロットルバルブ
１７は図示しないアクセルペダルの操作に対応して開閉
駆動される。このスロットルバルブ１７の開度が調節さ
れることにより、吸入空気が通過する吸気通路６の有効
通路面積が調節される。スロットルバルブ１７の下流側
に設けられたサージタンク１８は吸入空気の脈動を平滑
化する。エアクリーナ１５の近傍に設けられた吸気温セ
ンサ７１は吸気温度ｔｈａを測定し、その測定値に応じ
た測定信号を出力する。スロットルバルブ１７の近傍に
設けられたスロットルセンサ７２は、同スロットルバル
ブ１７の開度（スロットル開度）ｔａを測定し、その測
定値に応じた測定信号を出力する。また、スロットルバ
ルブの上流に設けられた熱線式エアフロメータ７３は、
通電により発熱する金属線（熱線）を検出素子として内
部に備えており、同エアフロメータ７３内を通過する吸
入空気が検出素子から奪っていく熱量に応じた大きさの
電圧を、吸気通路６内を通過する吸入空気の流量（ＡＦ
Ｍ通過吸気量）ｇａａｆｍに対応する測定信号として出
力する。

【００２３】一方、排気通路７の途中に設けられた触媒
コンバータ１９は内蔵された三元触媒２０により排気ガ
スを浄化する。排気通路７に設けられた酸素センサ７４
は排気ガス中の酸素濃度Ｏｘを測定し、その測定値に応
じた測定信号を出力する。また、エンジン１に設けられ
た水温センサ７５は、エンジン１を冷却するための冷却
水の温度（冷却水温度）ｔｈｗを測定し、その測定値に
応じた測定信号を出力する。

【００２４】ディストリビュータ２１は、イグナイタ２
２から出力される高電圧を、各点火プラグ５を点火作動
させるための点火信号として各点火プラグ５へ分配す
る。各点火プラグ５の作動タイミングは、イグナイタ２
２が高電圧を出力するタイミングによって決定される。

【００２５】ディストリビュータ２１に内蔵されたロー
タ（図示しない）は、クランクシャフト１ａに同期して
回転するカムシャフト１１により回転させられる。ディ
ストリビュータ２１に設けられた回転速度センサ７６
は、エンジン１の回転速度（エンジン回転数）ｎｅをロ
ータの回転に基づいて測定し、その測定値をパルス信号
として出力する。ディストリビュータ２１に設けられた
気筒判別センサ７７はクランク角度（°ＣＡ）の基準位
置ｇｐをロータの回転に応じて所定の割合で測定し、そ
の測定値を同じくパルス信号として出力する。この実施
形態において、エンジン１の一連の４行程に対してクラ
ンクシャフト１ａは２回転する。クランクシャフト１ａ
が２回転する間に、回転速度センサ７６は３０°ＣＡ毎
に１パルスの信号を出力する。気筒判別センサ７７は３
６０°ＣＡ毎に１パルスの信号を出力する。

【００２６】また、本実施形態の装置において、カムシ
ャフト１０の先端には、タイミングプーリ１２と一体
に、周知のバルブタイミング制御機構２５が設けられて
いる。バルブタイミング制御機構２５の作動にあたって
は、オイルパン２８に備蓄されているエンジン１の潤滑
油を、オイルポンプ２９で汲み上げて機構２５内に供給
するとともに、その油圧をオイルコントロールバルブ５
５によって調節する。オイルコントロールバルブ５５
は、電子制御装置８０からの指令信号に基づいて開閉制
御される。バルブタイミング制御機構２５は、その外郭
がタイミングプーリ１２と一体に形成されている一方、
その内部にはカムシャフト１０と一体に形成された内部
回転体（図示略）を備えており、機構内に供給される油
圧の作用で、外部回転体としての外郭と内部回転体とが
相対回動することにより、カムシャフト１０とタイミン
グプーリ１２とが相対回動するように構成されている。
こうしたカムシャフト１０及びタイミングプーリ１２間
の相対回動により、結果として吸気バルブ８のバルブタ
イミングが変更される。

【００２７】一方、こうして変更される吸気バルブ８の
バルブタイミングは、カムセンサ７８を通じて検出され
る。すなわち、カムシャフト１０に設けられたカムセン
サ７８は、カムシャフト１０の回転にかかる実際のカム
角度（回転位相）ｇ２を測定し、その測定値に応じた信
号を出力する。ちなみにこのカムセンサ７８は、カムシ
ャフト１０上に等角度間隔をもって配置された複数の突
起と、各突起に対向可能に配置されたピックアップコイ
ルを横切ることにより、ピックアップが起電力を発生す
る。カムセンサ７８はその起電力を上記カム角度ｇ２を
示すパルス信号として出力する。

【００２８】同図１に示したシステムにおいて、このカ
ムセンサ７８をはじめ、上記吸気温センサ７１、スロッ
トルセンサ７２、エアフロメータ７３、酸素センサ７
４、水温センサ７５、回転速度センサ７６、及び気筒判
別センサ７７の各センサ出力は、電子制御装置８０に入
力される。

【００２９】電子制御装置８０は、これら各センサの出
力に基づきエンジン１に吸入される吸気量、エンジン回
転数、スロットル開度等各種運転状態を認識（検出）す
る。そして、これら各種運転状態に基づいて上記インジ
ェクタ１６やイグナイタ２２を駆動してエンジン１の燃
料噴射量や点火時期を統括制御するとともに、吸気バル
ブ８のバルブタイミングの可変制御も行う。

【００３０】図２には、こうした電子制御装置８０の電
気的な構成を示す。同図に示されるように、同電子制御
装置８０は、中央処理装置（ＣＰＵ）８１、読み出し専
用メモリ（ＲＯＭ）８２、ランダムアクセスメモリ（Ｒ
ＡＭ）８３及びバックアップＲＡＭ８４等を具え、これ
ら各部８１〜８４と、Ａ／Ｄ変換器を含む外部入力回路
８５と、外部出力回路８６等とがバス８７によって接続
されてなる論理演算回路として構成されている。そし
て、外部入力回路２５には、スロットルセンサ７２、エ
アフロメータ７３、回転速度センサ７６、気筒判別セン
サ７７、及びカムセンサ７８等の各種センサ７１〜７８
が接続され、また外部出力回路には、インジェクタ１
６、イグナイタ２２、及びオイルコントロールバルブ５
５が接続されている。

【００３１】次に、本実施形態の吸気量検出装置による
吸気量の検出動作について、バルブタイミング制御機構
２５の作動状態やエンジン１の各種運転状態との対応の
もとに説明する。

【００３２】吸気通路６を介してエンジン１の各気筒に
供給される吸入空気の流量、すなわち吸気量ｇａは、上
記燃料噴射量や点火時期の制御等、エンジン１の運転に
必要な各種制御を行うために不可欠なパラメータの一つ
である。この吸気量ｇａの検出にあたり、電子制御装置
８０は、上記エアフロメータ７３の出力する測定信号に
基づいて、吸気通路６内を通過する吸入空気の流量（Ａ
ＦＭ通過吸気量）ｇａａｆｍを先ず検出する。

【００３３】ここで、上述したように、エアフロメータ
７３は、吸入空気が検出素子から奪っていく熱量に応じ
た大きさの測定信号を出力するといった特性を有する。
この特性上、ＡＦＭ通過吸気量は、吸気通路６内におい
てエアフロメータ７３が設けられた部位を通過する吸入
空気の流量の方向によらない絶対値に相当するものであ
る。言い換えれば、吸入空気が吸気通路６の上流側へ逆
流したとしても、エアフロメータ７３は順方向（燃焼室
４への方向）に流れる吸入空気の流量に対応するものと
同様の測定信号を出力する。吸入空気の逆流は、吸入空
気の流れに生じる脈動に起因して発生するものである
が、その大きさや頻度は脈動の幅や周波数に応じて変動
する。

【００３４】一方、本実施形態のエンジン１では、バル
ブタイミング制御機構２５により吸気バルブ８のバルブ
タイミング（制御進角値）が適宜変更されることは上述
した通りである。吸気バルブ８のバルブタイミングが変
更されると、吸気バルブ８及び排気バルブ９の開弁する
期間が重複する、いわゆるバルブオーバラップの期間
（バルブオーバラップ量）が変更されることとなる。こ
のバルブオーバラップ量が大きくなるほど燃焼ガスの吸
気通路６への吹き返し量が増し、吸入空気の逆流が生じ
易くなる。そして更に、この燃焼ガスの吹き返し量は、
スロットル開度ｔａ等に代表されるエンジン負荷や、エ
ンジン回転数ｎｅによっても変動する。例えば、吸気バ
ルブ８のバルブタイミングが所定値で一定していても、
スロットル開度ｔａが大きくなるほど吹き返し量は増大
し、またエンジン回転数ｎｅが大きくなるほど吹き返し
量は小さくなる傾向にある。この吹き返し量が大きくな
るほど吸入空気の流れの脈動幅も大きくなり、エアフロ
メータ７３の出力する測定信号中に吸入空気の逆流に起
因するものの占める割合が大きくなる。すなわち、最終
的に算出される吸入空気の流量が過大評価されるように
なる。

【００３５】そこで、電子制御装置８０は、エアフロメ
ータ７３の出力する測定信号中、吸入空気の逆流に起因
するものの占める割合を、吸気バルブ８のバルブタイミ
ングと、そのときのスロットル開度ｔａ及びエンジン回
転数ｎｅとから推定（算出）し、測定信号の過大評価分
として、最終的に算出される吸気量から排除することと
する。

【００３６】ちなみに、任意のバルブタイミング（制御
進角値）において、エンジン負荷（例えばスロットル開
度ｔａ）及びエンジン回転数ｎｅから規定されるそのよ
うな測定信号の過大評価の度合いは、バルブタイミング
制御機構やそれが搭載されるエンジンの特性によって多
少異なるものの、実験等によって容易に設定できること
が発明者により確認されている。

【００３７】次に、本実施形態の吸気量検出装置による
その具体的な吸気量の検出手順について、図３に示すフ
ローチャートを参照して説明する。同図３に示されるル
ーチンは、電子制御装置８０を通じてエンジン１の始動
と同時にその実行が開始されるとともに、所定時間毎に
周期的に実行される。

【００３８】同ルーチンに処理が移行すると、電子制御
装置８０は先ず、ステップＳ１０１において、エアフロ
メータ７３の出力する測定信号を読み込み、この測定信
号に基づいて、吸気通路６内を通過する吸入空気の流量
に相当するＡＦＭ通過吸気量ｇａａｆｍを検出する。

【００３９】続くステップＳ１０２においては、エンジ
ン回転数ｎｅ、及びスロットル開度ｔａを認識するとと
もに、バルブタイミング（制御進角値）ｖｔの読み込み
を行う。

【００４０】エンジン回転数ｎｅ及びスロットル開度ｔ
ａは、上述したように、それぞれ回転速度センサ７６及
びスロットルセンサ７２から出力される測定信号に基づ
いて求められる。

【００４１】一方、バルブタイミングｖｔは、回転速度
センサ７６及びカムセンサ７８から出力される測定信号
に基づき、図示しない別途のルーチンを通じて以下のよ
うにして求められている。

【００４２】すなわち、回転速度センサ７６及びカムセ
ンサ７８のパルス信号の出力タイミングは、それぞれク
ランク角度とカム角度（ｇ２）とに対応するものである
ため、両出力タイミングの偏差に基づいて、両角度の位
相差、すなわち実際のバルブタイミングｖｔを求める。

【００４３】ちなみに、電子制御装置８０は、エンジン
１のその都度の運転状態に応じて適宜目標となるバルブ
タイミングを決定し、実際のバルブタイミングｖｔがこ
の目標バルブタイミングと一致するようにフィードバッ
ク制御を常時実行している。このため、電子制御装置８
０の制御指令に基づいてバルブタイミング制御機構２５
が駆動され、バルブタイミングｖｔは常時変更されてい
る。

【００４４】続くステップＳ１０３においては、先のス
テップＳ１０２で求めたエンジン回転数ｎｅ、スロット
ル開度ｔａ、及びバルブタイミングｖｔに基づき、予め
用意される３次元マップを参照して、脈動補正係数ｋｆ
ｌｃを算出する。

【００４５】ここで、脈動補正係数ｋｆｌｃとは、エア
フロメータ７３が出力する測定信号のうち、吸気通路８
内での吸入空気の逆流に起因する過大評価分を排除した
信号の割合に相当するものであり、最終的な吸気量ｇａ
の演算にあたりＡＦＭ通過吸気量ｇａａｆｍに乗算され
る係数である。また、この脈動補正係数ｋｆｌｃは、
「１」以下の正の値として、バルブオーバラップによっ
て発生する吸入空気の脈動の推定幅が大きくなるほど小
さくなる（「０」に近づく）ように、逆に、脈動の推定
幅が小さくなるほど大きくなる（「１」に近づく）よう
に設定しておく。

【００４６】例えば、上記予め設定される３次元マップ
上において、バルブタイミングｖｔが進角側、すなわち
バルブオーバラップ量を増大させるタイミングになるほ
ど、脈動補正係数は小さく（補正度合いが大きく）設定
されている。

【００４７】図４に、こうした３次元マップの一部とし
て、任意のバルブタイミングｖｔにおけるエンジン回転
数ｎｅ及びスロットル開度ｔａと、脈動補正係数ｋｆｌ
ｃとの関係を示す。

【００４８】同図に示すように、バルブタイミングｖｔ
を一定とする条件下では、エンジン回転数ｎｅが高くな
るほど脈動補正係数ｋｆｌｃは大きく（補正度合いは小
さく）なる傾向にある。これは、エンジン回転ｎｅが低
いほど吸入空気の流れも遅く、逆流が生じ易い状態とな
るためである。一方、スロットル開度ｔａが大きくなる
ほど脈動補正係数ｋｆｌｃは小さく（補正度合いは大き
く）なる傾向にある。これは、スロットル開度ｔａが小
さくなると、吸気通路８内が閉塞状態に近づいて吸入空
気の逆流も抑制されるようになるためである。このよう
なエンジン回転数ｎｅとスロットル開度ｔａとの関係に
基づいて規定される脈動補正係数ｋｆｌｃの相対的な増
減傾向は、任意のバルブタイミングｖｔにおいてほぼ同
様である。なお、バルブタイミング（制御進角値）ｖｔ
が進角するほど脈動補正係数ｋｆｌｃは大きく、またバ
ルブタイミングｖｔが遅角するほど脈動補正係数ｋｆｌ
ｃは小さくなる傾向に設定されていることは上述した通
りである。バルブオーバラップ量が大きくなるほど吸入
空気の逆流が生じやすくなり、吸入空気の流量変動量も
増してＡＦＭ通過吸気量ｇａａｆｍの過大評価分が増大
する傾向にあるためである。すなわち、脈動補正係数ｋ
ｆｌｃが基本的には図４の増減傾向を示すように設定さ
れた２次元マップを適宜のバルブタイミングｖｔ毎に複
数用意する態様によって、全体としては３次元マップを
構成することとなる。

【００４９】続くステップＳ１０４においては、このよ
うにして求めた脈動補正係数ｋｆｌｃをＡＦＭ通過吸気
量ｇａａｆｍに乗算し、この結果を最終的な吸気量ｇａ
として認識する。この吸気量ｇａの最新値は、燃料噴射
量や点火時期の制御等、エンジン１の運転に必要な各種
制御を行うために不可欠なパラメータの一つとして用い
られることは前述の通りである。ちなみに、上述したよ
うに、エンジン回転数ｎｅが低回転領域にある場合に
は、通常空気通路内を通過する吸入空気が吹き返しによ
る影響を受け易く大きな脈動も生じやすい。このため、
上記脈動補正係数ｋｆｌｃを適用することによる吸気量
の検出精度の向上は、燃料噴射量の制御等を通じ、低回
転領域での運転状態を安定させることにも役立つ。結果
として、エンジン１のアイドル回転数を低く設定するこ
とも可能となる。

【００５０】同ステップＳ１０４を経た後、電子制御装
置８０は本ルーチンでの処理を一旦終了する。このよう
な態様で吸入空気量の検出を行う本実施形態の吸気量検
出装置によれば、以下のような効果が奏せられるように
なる。

【００５１】（１）バルブタイミングの変更に起因して
吸入空気の流れに生じる脈動や逆流の発生やその変動が
エアフロメータ７３の測定信号に及ぼす影響を、的確に
推定（算出）し、その影響を最終的な吸気量検出値から
排除することができるようになる。

【００５２】（２）上記脈動の態様に影響の大きいエン
ジン回転数ｎｅやスロットル開度ｔａ、すなわちエンジ
ン負荷に関わるパラメータを併せて考量するようにした
ことにより、吸気量検出の精度及び信頼性を一層向上さ
せることができるようになる。

【００５３】（３）本来より吸気流量の測定範囲が広く
感度も良い熱線式エアフロメータの測定信号の特性を活
用すること、言い換えると、吸気通路を通過する吸入空
気の流量をその方向によらない絶対値として測定すると
いった意味では再現性の高い測定信号を安定して出力す
る特性を活用することにより、吸気量検出の精度が一層
向上するようになる。

【００５４】（４）エンジンのアイドル回転数を低く設
定することができるようになる。なお、本実施形態で
は、バルブタイミングｖｔに加え、エンジン回転数ｎｅ
及びスロットル開度ｔａに基づいて脈動補正係数ｋｆｌ
ｃを算出することとしたが、バルブタイミングｖｔの
み、或いはバルブタイミングｖｔ及びエンジン回転数ｎ
ｅ、或いはバルブタイミングｖｔ及びスロットル開度ｔ
ａに基づいて脈動補正係数ｋｆｌｃを算出することとし
ても、本実施形態に準ずる効果を奏することはできる。
さらに、スロットル開度ｔａにかえて、例えば燃料噴射
量やエンジン負荷率（現在の吸気量の最大吸気量に対す
る比率）等エンジン負荷を代表する他のパラメータを適
用することもできる。

【００５５】また、実際のバルブタイミングｖｔにかえ
て、バルブタイミングのフィードバック制御等において
目標値とする目標バルブタイミングを適用してもよい。
また、脈動補正係数ｋｆｌｃの算出にあたっては、（３
次元）マップに基づく演算の態様にかえ、バルブタイミ
ングｖｔやエンジン回転数ｎｅ等を独立変数とし、脈動
補正係数ｋｆｌｃを従属変数とした関数を予め設定して
おき、この関数に従って脈動補正係数ｋｆｌｃを演算す
るようにしてもよい。

【００５６】また、本実施形態では、エアフロメータと
して、検出素子から奪われる熱量に応じた測定信号を出
力する熱線式エアフロメータを採用することとした。こ
れにかえ、例えば吸入空気の流れに発生するカルマン渦
の周波数等に応じた測定信号を出力するカルマン渦エア
フロメータなども同様に採用することができる。要は、
吸入空気の流量を絶対値として測定するタイプのエアフ
ロメータであればよい。

【００５７】また、本実施形態で採用したバルブタイミ
ング制御機構２５は、（吸気）カムシャフト１０に設け
られて吸気バルブ８のバルブタイミングを制御するもの
であったが、同様の機構を排気カムシャフト側に、或い
は吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの両方に設け
る仕様に対しても本発明を適用することはできる。

【００５８】また、本実施形態において、バルブタイミ
ング制御機構２５の内部構造についての詳細な説明は割
愛したが、その外部回転体及び内部回転体の作動態様に
よって分類されるベーン式やヘリカルスプライン式とい
ったものが現在広く知られている。それら何れのタイプ
の機構を採用しても、上記実施形態で説明した効果は同
等に奏せられる。さらにこの他、吸気カム及び排気カム
の何れか一方又は両方の外形を、適宜形状の異なるカム
に切り替えるといった態様で実質的にはバルブタイミン
グ或いはバルブオーバラップ量を変更させる機構を採用
する場合にも、本発明を適用することはできる。

【００５９】

【発明の効果】請求項１に記載した発明によれば、バル
ブタイミング（制御進角値）の変更に起因して、吸気脈
動の度合い、すなわち吸気変動量が変わることにより、
吸入空気の逆流等が発生して実質的な吸気量に対応しな
い測定信号をエアフロメータが出力する場合であれ、そ
のような測定信号値の過大評価分を的確に排除し、高い
精度及び信頼性をもって吸気量を検出できるようにな
る。。

【００６０】請求項２に記載した発明によれば、エアフ
ロメータの測定信号値の過大評価分の定量的な見積りを
高い精度でおこなえるようになり、吸気量の補正にかか
る信頼性も一層向上する。

【００６１】請求項３に記載した発明によれば、バルブ
タイミングの変更に起因して発生する吸気脈動の度合
い、すなわち吸気変動量の変化を、バルブタイミング及
び機関負荷を併せ参照することにより、吸気量に関する
測定信号値の過大評価分をより正確に把握してこれを排
除することができるようになる。

【００６２】請求項４に記載した発明によれば、バルブ
タイミング（制御進角値）の変更に起因して発生する吸
気脈動の度合い、すなわち変動量の把握が一層正確に行
われるようになる。

【００６３】請求項５に記載した発明によれば、検出さ
れる吸気量の偏差、すなわちばらつきが小さくなり、も
って補正による検出精度の向上が広い適用範囲で且つ効
果的に行われるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸気量検出装置の一実施形態の概要を
示す略図。

【図２】同実施形態の電子制御装置構成を模式的に示す
ブロック図。

【図３】同実施形態の吸気量検出手順を示すフローチャ
ート。

【図４】同実施形態の脈動補正係数算出のための３次元
マップの一部を示すグラフ。

【符号の説明】

１…エンジン（内燃機関）、１ａ…クランクシャフト、
２…シリンダ、３…ピストン、４…燃焼室、５…点火プ
ラグ、６…吸気通路、７…排気通路、８…吸気バルブ、
９…排気バルブ、１０、１１…カムシャフト、１２、１
３…タイミングプーリ、１４…タイミングベルト、１５
…エアクリーナ、１６…インジェクタ、１７…スロット
ルバルブ、１８…サージタンク、１９…触媒コンバー
タ、２０…三元触媒、２１…ディストリビュータ、２２
…イグナイタ、２５…バルブタイミング制御機構、２６
…シリンダヘッド、２７…ベアリングキャップ、２８…
オイルパン、２９…オイルポンプ、５５…オイルコント
ロールバルブ、７１…吸気温センサ、７２…スロットル
センサ、７３…エアフロメータ、７４…酸素センサ、７
５…水温センサ、７６…回転速度センサ、７７…気筒判
別センサ、７８…カムセンサ、８０…電子制御装置、８
１…ＣＰＵ、８２…ＲＯＭ、８３…ＲＡＭ、８４…バッ
クアップＲＡＭ、８５…外部入力回路、８６…外部出力
回路、８７…バス。

フロントページの続きＦターム(参考） 3G084 AA00 BA04 DA04 EA08 EB08 FA00 FA08 FA10 FA33 3G092 AA05 AA11 AA13 BA09 BB01 DA01 DA02 DA09 DA12 DC03 DF06 DG05 EB09 EC01 FA06 FA44 HA02Z HA04Z HA06Z HA11Z HA13X HA13Z HD05Z HE01Z HE03Z HE05Z HE08Z 3G301 HA01 HA19 JA13 NB05 PA04Z PA11Z PE01Z PE04Z PE05Z PE10Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の出力軸に対するカムシャフトの
カムの相対回転位相を変更せしめて吸気バルブ及び排気
バルブの少なくとも一方の作動タイミングを可変制御す
るバルブタイミング制御機構を備えた内燃機関に設けら
れて、その吸気通路を介して供給される吸入空気の流量
検出を行う内燃機関の吸気量検出装置であって、前記吸気通路を通過する吸入空気の流量をその方向によ
らない絶対値として測定するエアフロメータと、前記測定される吸入空気の流量を前記バルブタイミング
制御機構の制御進角値に基づいて補正をする補正手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の吸気量検出装置。
【請求項２】前記補正手段は、前記バルブタイミング制
御機構の制御進角値を求めるとともに、この求めた制御
進角値に基づいて前記吸気通路を通過する吸入空気の流
量変動量を演算し、該演算した吸入空気の流量変動量に
応じて前記測定される吸入空気の流量を補正するもので
ある請求項１記載の内燃機関の吸気量検出装置。
【請求項３】前記補正手段は、前記バルブタイミング制
御機構の制御進角値を求めるとともに、この求めた制御
進角値と内燃機関の機関負荷に関するパラメータとに基
づいて前記吸気通路を通過する吸入空気の流量変動量を
演算し、該演算した吸入空気の流量変動量に応じて前記
測定される吸入空気の流量を補正するものである請求項
１記載の内燃機関の吸気量検出装置。
【請求項４】前記補正手段が参照する前記機関負荷に関
わるパラメータは、機関回転数と、前記吸気通路の通路
断面を調節するスロットルバルブの開度とを含む請求項
３記載の内燃機関の吸気量検出装置。
【請求項５】前記エアフロメータは、前記吸気通路を通
過する吸入空気が検出素子から奪う熱量を、前記吸入空
気の流量に関する測定信号として出力する熱式エアフロ
メータである請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関
の吸気量検出装置。