JP2002097994A - 内燃機関の吸入空気量検出装置 - Google Patents
内燃機関の吸入空気量検出装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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-
- G—PHYSICS
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- G01F1/6842—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow with means for influencing the fluid flow
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱式エアフロセンサの応答遅れを高精度に補
償することができる内燃機関の吸入空気量検出装置を提
供する。 【解決手段】 本発明の内燃機関の吸入空気量検出装置
は、熱式エアフローセンサ１３を用いて内燃機関１の吸
入空気量を検出するもので、エアフローセンサ１３の応
答遅れを、エアフローセンサ１３において放熱される放
熱量に関する一次遅れ要素を用いて補償する応答遅れ補
償手段１８を備え、応答遅れ補償手段１８が、エアフロ
ーセンサ１３を複数部位に分割し、各分割部位毎に放熱
量に関する一次遅れ要素を考慮し、これらを統合するこ
とによってエアフローセンサ１３全体の応答遅れを補償
することを特徴としている。
償することができる内燃機関の吸入空気量検出装置を提
供する。 【解決手段】 本発明の内燃機関の吸入空気量検出装置
は、熱式エアフローセンサ１３を用いて内燃機関１の吸
入空気量を検出するもので、エアフローセンサ１３の応
答遅れを、エアフローセンサ１３において放熱される放
熱量に関する一次遅れ要素を用いて補償する応答遅れ補
償手段１８を備え、応答遅れ補償手段１８が、エアフロ
ーセンサ１３を複数部位に分割し、各分割部位毎に放熱
量に関する一次遅れ要素を考慮し、これらを統合するこ
とによってエアフローセンサ１３全体の応答遅れを補償
することを特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸入空
気量検出装置に関する。
気量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関では、最適な出力を得るため
や、排気ガスの浄化を効果的に行うことができるよう
に、吸入している空気量（吸入空気量）を検出してい
る。吸入空気量の検出には、吸気管負圧と吸入空気量と
の間の相関を利用してセンサによって検出した吸気管内
負圧から間接的に検出する方法と、エアフローセンサに
よって吸気量を直接的に検出する方法とがある。本発明
は、後者の方法を用いたエアフロセンサに関するもので
あり、特に熱式のエアフローセンサに関するものであ
る。
や、排気ガスの浄化を効果的に行うことができるよう
に、吸入している空気量（吸入空気量）を検出してい
る。吸入空気量の検出には、吸気管負圧と吸入空気量と
の間の相関を利用してセンサによって検出した吸気管内
負圧から間接的に検出する方法と、エアフローセンサに
よって吸気量を直接的に検出する方法とがある。本発明
は、後者の方法を用いたエアフロセンサに関するもので
あり、特に熱式のエアフローセンサに関するものであ
る。
【０００３】熱式エアフローセンサの出力には、センサ
の構造的な要因によって応答遅れが含まれる。内燃機関
が定常状態で運転されていれば、応答遅れによる影響は
ほとんどない。しかし、内燃機関が過渡状態にある場合
などは、この応答遅れを補償してやらなくてはならな
い。このような応答遅れを補償する装置としては、特開
平8-62012号公報に記載のものなどが知られている。上
記公報に記載の装置は、熱式エアフローセンサの出力に
対して、流量に関する一次遅れ処理を行った後、これを
リニアライズして吸入空気量とするものである。
の構造的な要因によって応答遅れが含まれる。内燃機関
が定常状態で運転されていれば、応答遅れによる影響は
ほとんどない。しかし、内燃機関が過渡状態にある場合
などは、この応答遅れを補償してやらなくてはならな
い。このような応答遅れを補償する装置としては、特開
平8-62012号公報に記載のものなどが知られている。上
記公報に記載の装置は、熱式エアフローセンサの出力に
対して、流量に関する一次遅れ処理を行った後、これを
リニアライズして吸入空気量とするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に記
載の装置によっても、高い精度を得られない場合があ
り、より高い精度を得られるような更なる改善が望まれ
ていた。本発明の目的は、熱式エアフロセンサの応答遅
れを高精度に補償することができる内燃機関の吸入空気
量検出装置を提供することにある。
載の装置によっても、高い精度を得られない場合があ
り、より高い精度を得られるような更なる改善が望まれ
ていた。本発明の目的は、熱式エアフロセンサの応答遅
れを高精度に補償することができる内燃機関の吸入空気
量検出装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、熱式エアフローセンサを用いて内燃機関の吸入空気
量を検出する内燃機関の吸入空気量検出装置において、
エアフローセンサの応答遅れを、エアフローセンサにお
いて放熱される放熱量に関する一次遅れ要素を用いて補
償する応答遅れ補償手段を備えていることを特徴として
いる。
は、熱式エアフローセンサを用いて内燃機関の吸入空気
量を検出する内燃機関の吸入空気量検出装置において、
エアフローセンサの応答遅れを、エアフローセンサにお
いて放熱される放熱量に関する一次遅れ要素を用いて補
償する応答遅れ補償手段を備えていることを特徴として
いる。
【０００６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、応答遅れ補償手段が、エアフローセン
サを複数部位に分割し、各分割部位毎に放熱量に関する
一次遅れ要素を考慮し、これらを統合することによって
エアフローセンサ全体の応答遅れを補償することを特徴
としている。
の発明において、応答遅れ補償手段が、エアフローセン
サを複数部位に分割し、各分割部位毎に放熱量に関する
一次遅れ要素を考慮し、これらを統合することによって
エアフローセンサ全体の応答遅れを補償することを特徴
としている。
【０００７】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、応答遅れ補償手段が、エアフローセン
サによって検出された吸入空気量の流速又は流量に基づ
いて、各分割部位毎の一次遅れモデルの時定数をそれぞ
れ決定することを特徴としている。
の発明において、応答遅れ補償手段が、エアフローセン
サによって検出された吸入空気量の流速又は流量に基づ
いて、各分割部位毎の一次遅れモデルの時定数をそれぞ
れ決定することを特徴としている。
【０００８】請求項４に記載の発明は、上述した請求項
３に記載の発明において、時定数が、エアフローセンサ
が配設される吸気通路に関する単位断面積あたりの流量
に基づいて決定されることを特徴としている。
３に記載の発明において、時定数が、エアフローセンサ
が配設される吸気通路に関する単位断面積あたりの流量
に基づいて決定されることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の吸入空気量検出装
置の一実施形態について説明する。図１に、本実施形態
の吸入空気量検出装置を有する内燃機関を示す。
置の一実施形態について説明する。図１に、本実施形態
の吸入空気量検出装置を有する内燃機関を示す。
【００１０】本実施形態の検出装置は、内燃機関である
エンジン１の吸入空気量を検出するものである。エンジ
ン１は、多気筒エンジンである。図１には、そのうちの
一つのシリンダ３のみが断面として示されている。エン
ジン１は、点火プラグ２によって各シリンダ３内の混合
気に対して点火を行うことによって駆動力を発生する。
エンジン１の燃焼に際して、外部から吸入した空気は吸
気通路４を通り、インジェクタ５から噴射された燃料と
混合され、混合気としてシリンダ３内に吸気される。シ
リンダ３の内部と吸気通路４との間は、吸気バルブ６に
よって開閉される。シリンダ３の内部で燃焼された混合
気は、排気ガスとして排気通路７に排気される。シリン
ダ３の内部と排気通路７との間は、排気バルブ８によっ
て開閉される。
エンジン１の吸入空気量を検出するものである。エンジ
ン１は、多気筒エンジンである。図１には、そのうちの
一つのシリンダ３のみが断面として示されている。エン
ジン１は、点火プラグ２によって各シリンダ３内の混合
気に対して点火を行うことによって駆動力を発生する。
エンジン１の燃焼に際して、外部から吸入した空気は吸
気通路４を通り、インジェクタ５から噴射された燃料と
混合され、混合気としてシリンダ３内に吸気される。シ
リンダ３の内部と吸気通路４との間は、吸気バルブ６に
よって開閉される。シリンダ３の内部で燃焼された混合
気は、排気ガスとして排気通路７に排気される。シリン
ダ３の内部と排気通路７との間は、排気バルブ８によっ
て開閉される。
【００１１】吸気通路４上には、シリンダ３内に吸入さ
れる吸入空気量を調節するスロットルバルブ９が配設さ
れている。このスロットルバルブ９には、その開度（ス
ロットル開度TA）を検出するスロットルポジションセン
サ１０が接続されている。また、吸気通路４上には、ア
イドル時（スロットルバルブ９の全閉時）にバイパス通
路１１を介してシリンダ３に供給される吸入空気量を調
節するエアバイパスバルブ１２も配されている。さら
に、吸気通路４上には、吸入空気量を検出するためのエ
アフローセンサ１３が取り付けられている。
れる吸入空気量を調節するスロットルバルブ９が配設さ
れている。このスロットルバルブ９には、その開度（ス
ロットル開度TA）を検出するスロットルポジションセン
サ１０が接続されている。また、吸気通路４上には、ア
イドル時（スロットルバルブ９の全閉時）にバイパス通
路１１を介してシリンダ３に供給される吸入空気量を調
節するエアバイパスバルブ１２も配されている。さら
に、吸気通路４上には、吸入空気量を検出するためのエ
アフローセンサ１３が取り付けられている。
【００１２】このエアフローセンサ１３は、いわゆるホ
ットワイヤー式（熱式）のものである。本実施形態のエ
アフローセンサ１３は、吸入空気の一部をバイパス流と
して検出部に流して、質量流量を直接計測する、いわゆ
る分流（バイパス）測定タイプのものである。エアフロ
ーセンサの拡大図を図２(a)に、その検出部の拡大斜視
図を図２(b)に示す。なお、本発明は、分流測定タイプ
のエアフローセンサだけでなく、吸気通路のほぼ中央に
ホットワイヤーを配置する主流測定タイプのエアフロー
センサにも適用できる。
ットワイヤー式（熱式）のものである。本実施形態のエ
アフローセンサ１３は、吸入空気の一部をバイパス流と
して検出部に流して、質量流量を直接計測する、いわゆ
る分流（バイパス）測定タイプのものである。エアフロ
ーセンサの拡大図を図２(a)に、その検出部の拡大斜視
図を図２(b)に示す。なお、本発明は、分流測定タイプ
のエアフローセンサだけでなく、吸気通路のほぼ中央に
ホットワイヤーを配置する主流測定タイプのエアフロー
センサにも適用できる。
【００１３】図２(a)中に矢印で示されているのが、バ
イパス流の流れである。バイパス流は、エアフローセン
サ１３の検出部１３ａ近傍を流れる。検出部１３ａは、
図２(b)に示されるように、ボビン部１３ｂとリード線
１３ｃとサポート部１３ｄとからなる。なお、本実施形
態のエアフローセンサ１３は、サーミスタータイプの吸
気温検出部１３ｅを有しており、吸入空気の温度を検出
することもできる。エアフローセンサ１３は質量流量を
直接計測するので吸気温度に対する密度補正は必要ない
が、エンジン１の制御において吸気温度が必要になるた
め、ここで検出する。
イパス流の流れである。バイパス流は、エアフローセン
サ１３の検出部１３ａ近傍を流れる。検出部１３ａは、
図２(b)に示されるように、ボビン部１３ｂとリード線
１３ｃとサポート部１３ｄとからなる。なお、本実施形
態のエアフローセンサ１３は、サーミスタータイプの吸
気温検出部１３ｅを有しており、吸入空気の温度を検出
することもできる。エアフローセンサ１３は質量流量を
直接計測するので吸気温度に対する密度補正は必要ない
が、エンジン１の制御において吸気温度が必要になるた
め、ここで検出する。
【００１４】また、エンジン１のクランクシャフト近傍
には、クランクシャフトの位置を検出するクランクポジ
ションセンサ１４が取り付けられている。クランクポジ
ションセンサ１４の出力からは、シリンダ３内のピスト
ン１５の位置や、エンジン回転数NEを求めることもでき
る。また、エンジン１には、エンジン１のノッキングを
検出するノックセンサ１６や冷却水温度を検出する水温
センサ１７も取り付けられている。
には、クランクシャフトの位置を検出するクランクポジ
ションセンサ１４が取り付けられている。クランクポジ
ションセンサ１４の出力からは、シリンダ３内のピスト
ン１５の位置や、エンジン回転数NEを求めることもでき
る。また、エンジン１には、エンジン１のノッキングを
検出するノックセンサ１６や冷却水温度を検出する水温
センサ１７も取り付けられている。
【００１５】排気通路７上には、排気浄化触媒１９が配
置されている。なお、排気浄化触媒は、排気通路上に上
流下流方向に複数設けられる場合もある。また、多気筒
エンジンなどの場合、各シリンダ毎の排気管が一つにま
とめられる箇所よりも上流側に並列に複数設けられる場
合もある。本実施形態においては、各シリンダ３毎の排
気管が一つにまとめられらた箇所よりも下流側に一つの
排気浄化触媒１９が配設されている。
置されている。なお、排気浄化触媒は、排気通路上に上
流下流方向に複数設けられる場合もある。また、多気筒
エンジンなどの場合、各シリンダ毎の排気管が一つにま
とめられる箇所よりも上流側に並列に複数設けられる場
合もある。本実施形態においては、各シリンダ３毎の排
気管が一つにまとめられらた箇所よりも下流側に一つの
排気浄化触媒１９が配設されている。
【００１６】上述した点火プラグ２、インジェクタ５、
スロットルポジションセンサ１０、エアバイパスバルブ
１２、エアフローセンサ１３、クランクポジションセン
サ１４、ノックセンサ１６、水温センサ１７やその他の
センサ類は、エンジン１を総合的に制御する電子制御ユ
ニット（ＥＣＵ）１８と接続されており、ＥＣＵ１８か
らの信号に基づいて制御され、あるいは、検出結果をＥ
ＣＵ１８に対して送出している。排気通路７上に配設さ
れた排気浄化触媒１９の温度を測定する触媒温度センサ
２１、チャコールキャニスタ２３によって捕集された燃
料タンク内での蒸発燃料を吸気通路４上にパージさせる
パージコントロールバルブ２４もＥＣＵ１８に接続され
ている。
スロットルポジションセンサ１０、エアバイパスバルブ
１２、エアフローセンサ１３、クランクポジションセン
サ１４、ノックセンサ１６、水温センサ１７やその他の
センサ類は、エンジン１を総合的に制御する電子制御ユ
ニット（ＥＣＵ）１８と接続されており、ＥＣＵ１８か
らの信号に基づいて制御され、あるいは、検出結果をＥ
ＣＵ１８に対して送出している。排気通路７上に配設さ
れた排気浄化触媒１９の温度を測定する触媒温度センサ
２１、チャコールキャニスタ２３によって捕集された燃
料タンク内での蒸発燃料を吸気通路４上にパージさせる
パージコントロールバルブ２４もＥＣＵ１８に接続され
ている。
【００１７】また、ＥＣＵ１８には、排気浄化触媒１９
の上流側に取り付けられた上流側空燃比センサ２５及び
排気浄化触媒１９の下流側に取り付けられた下流側空燃
比センサ２６も接続されている。なお、これらの空燃比
センサ２５，２６は、所定の温度（活性化温度）以上と
ならなければ正確な検出を行えないため、早期に活性化
温度に昇温されるように、ＥＣＵ１８から供給される電
力によって昇温される。
の上流側に取り付けられた上流側空燃比センサ２５及び
排気浄化触媒１９の下流側に取り付けられた下流側空燃
比センサ２６も接続されている。なお、これらの空燃比
センサ２５，２６は、所定の温度（活性化温度）以上と
ならなければ正確な検出を行えないため、早期に活性化
温度に昇温されるように、ＥＣＵ１８から供給される電
力によって昇温される。
【００１８】ＥＣＵ１８は、演算を行うＣＰＵや演算結
果などの各種情報量を記憶するＲＡＭ、バッテリによっ
てその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、各制
御プログラムを格納したＲＯＭ等を内部に有している。
ＥＣＵ１８は、エアフローセンサ１３の応答遅れを補償
することも行っており、応答遅れ補償手段としても機能
する。
果などの各種情報量を記憶するＲＡＭ、バッテリによっ
てその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、各制
御プログラムを格納したＲＯＭ等を内部に有している。
ＥＣＵ１８は、エアフローセンサ１３の応答遅れを補償
することも行っており、応答遅れ補償手段としても機能
する。
【００１９】次に、上述した装置によって、エアフロー
センサ１３の応答遅れを補償する制御について説明す
る。
センサ１３の応答遅れを補償する制御について説明す
る。
【００２０】まず、エアフローセンサ１３の応答遅れの
概要について説明する。
概要について説明する。
【００２１】上述したように、エンジン１の運転状態が
定常状態であれば、吸入空気量の値もほぼ一定であるた
め、応答遅れが問題となるようなことはほとんどない。
しかし、エンジン１の運転状態が過渡状態であるような
場合は、真の吸入空気量に対してエアフローセンサ１３
の出力が遅れる。このような過渡状態であっても正確な
吸入空気量を得るため、スロットル開度TAとエンジン回
転数NE（必要であればバルブタイミングVT）を用いて吸
入空気量を推定している。
定常状態であれば、吸入空気量の値もほぼ一定であるた
め、応答遅れが問題となるようなことはほとんどない。
しかし、エンジン１の運転状態が過渡状態であるような
場合は、真の吸入空気量に対してエアフローセンサ１３
の出力が遅れる。このような過渡状態であっても正確な
吸入空気量を得るため、スロットル開度TAとエンジン回
転数NE（必要であればバルブタイミングVT）を用いて吸
入空気量を推定している。
【００２２】しかし、このような場合に、スロットル開
度TAやエンジン回転数NEから推定した吸入空気量とエア
フローセンサ１３によって検出した吸入空気量との間に
応答速度のズレが生じていると、正確な制御を行えな
い。そこで、エアフローセンサ１３の応答遅れを補償す
る必要が生じる。エアフローセンサ１３の応答遅れを補
償するには、スロットル開度TAやエンジン回転数NEから
推定した応答遅れのない吸入空気量にエアフローセンサ
１３の応答遅れ分を加味して、エアフローセンサ１３に
よって検出した応答遅れのある吸入空気量に合わせる。
あるいは、これとは逆に、エアフローセンサ１３の応答
遅れを補償するのに、エアフローセンサ１３によって検
出した応答遅れのある吸入空気量からエアフローセンサ
１３の応答遅れ分を取り去って、スロットル開度TAやエ
ンジン回転数NEから推定した応答遅れのない吸入空気量
に合わせることもある。
度TAやエンジン回転数NEから推定した吸入空気量とエア
フローセンサ１３によって検出した吸入空気量との間に
応答速度のズレが生じていると、正確な制御を行えな
い。そこで、エアフローセンサ１３の応答遅れを補償す
る必要が生じる。エアフローセンサ１３の応答遅れを補
償するには、スロットル開度TAやエンジン回転数NEから
推定した応答遅れのない吸入空気量にエアフローセンサ
１３の応答遅れ分を加味して、エアフローセンサ１３に
よって検出した応答遅れのある吸入空気量に合わせる。
あるいは、これとは逆に、エアフローセンサ１３の応答
遅れを補償するのに、エアフローセンサ１３によって検
出した応答遅れのある吸入空気量からエアフローセンサ
１３の応答遅れ分を取り去って、スロットル開度TAやエ
ンジン回転数NEから推定した応答遅れのない吸入空気量
に合わせることもある。
【００２３】まず、スロットル開度TAやエンジン回転数
NEから推定した応答遅れのない吸入空気量に対してエア
フローセンサ１３の応答遅れ分の遅れ処理して、エアフ
ローセンサ１３によって検出した応答遅れのある吸入空
気量に合わせることによって、エアフローセンサ１３の
応答遅れを補償する場合の概要を説明する。ここでは、
エアフローセンサ１３の応答遅れを数学的なモデルとし
て扱い、一次遅れを考慮して応答遅れを補償する。ここ
に説明する場合を、便宜上、順モデルと言うこととす
る。
NEから推定した応答遅れのない吸入空気量に対してエア
フローセンサ１３の応答遅れ分の遅れ処理して、エアフ
ローセンサ１３によって検出した応答遅れのある吸入空
気量に合わせることによって、エアフローセンサ１３の
応答遅れを補償する場合の概要を説明する。ここでは、
エアフローセンサ１３の応答遅れを数学的なモデルとし
て扱い、一次遅れを考慮して応答遅れを補償する。ここ
に説明する場合を、便宜上、順モデルと言うこととす
る。
【００２４】なお、これに対して、エアフローセンサ１
３によって検出した応答遅れのある吸入空気量に対して
エアフローセンサ１３の応答遅れ分の進め処理して、ス
ロットル開度TAやエンジン回転数NEから推定した応答遅
れのない吸入空気量に合わせることによってエアフロー
センサ１３の応答遅れを補償する場合を、逆モデルとい
うこととする。順モデル、逆モデルの何れを用いても、
エアフローセンサ１３の応答遅れを補償することができ
る。
３によって検出した応答遅れのある吸入空気量に対して
エアフローセンサ１３の応答遅れ分の進め処理して、ス
ロットル開度TAやエンジン回転数NEから推定した応答遅
れのない吸入空気量に合わせることによってエアフロー
センサ１３の応答遅れを補償する場合を、逆モデルとい
うこととする。順モデル、逆モデルの何れを用いても、
エアフローセンサ１３の応答遅れを補償することができ
る。
【００２５】順モデルを利用する場合のスロットル開度
TAと演算される各種吸入空気量との関係を図３に示す。
まず、スロットル開度TAなどから、エアフローセンサ１
３の出力相当の信号を作り出す行程について説明する。
スロットル開度TAの変化に対して実際の吸入空気量は直
ぐに反応するわけではなく、実際の吸入空気量の変化
は、スロットル開度TAの変化に対して遅れた挙動を示
す。この挙動は、一次遅れ系の挙動を示すことが一般に
知られており、ここでは、この特性も利用している。ま
ず、スロットル開度TAやエンジン回転数NE（吸排気バル
ブ６，８などの開閉タイミングを可変制御できるような
場合など、必要であればバルブタイミングVT）に基づい
て、応答遅れのない吸入空気量KLTAを求める。なお、こ
のKLTAは大気圧補正後の値である。
TAと演算される各種吸入空気量との関係を図３に示す。
まず、スロットル開度TAなどから、エアフローセンサ１
３の出力相当の信号を作り出す行程について説明する。
スロットル開度TAの変化に対して実際の吸入空気量は直
ぐに反応するわけではなく、実際の吸入空気量の変化
は、スロットル開度TAの変化に対して遅れた挙動を示
す。この挙動は、一次遅れ系の挙動を示すことが一般に
知られており、ここでは、この特性も利用している。ま
ず、スロットル開度TAやエンジン回転数NE（吸排気バル
ブ６，８などの開閉タイミングを可変制御できるような
場合など、必要であればバルブタイミングVT）に基づい
て、応答遅れのない吸入空気量KLTAを求める。なお、こ
のKLTAは大気圧補正後の値である。
【００２６】エンジン１が定常運転時であれば、そのと
きの吸入空気量はスロットル開度TAとエンジン回転数NE
で決まるので、KLTAは定常時の吸入空気量とも言える。
スロットル開度TAとエンジン回転数NEをパラメータとし
て大気圧補正前の値をマップ化しておき、マップから得
られたこの値を大気圧で補正することによってKLTAが得
られる。大気圧はエアフィルタ近傍に設置された大気圧
センサなどによって検出された値を用いる。
きの吸入空気量はスロットル開度TAとエンジン回転数NE
で決まるので、KLTAは定常時の吸入空気量とも言える。
スロットル開度TAとエンジン回転数NEをパラメータとし
て大気圧補正前の値をマップ化しておき、マップから得
られたこの値を大気圧で補正することによってKLTAが得
られる。大気圧はエアフィルタ近傍に設置された大気圧
センサなどによって検出された値を用いる。
【００２７】上述したように、実際の吸入空気量はスロ
ットル開度TAに対して一次遅れ系の挙動をとる。そこ
で、KLTAに一次遅れ処理（なまし処理）を施して、実際
の吸入空気量を推定したKLCRTを算出する。さらに、こ
のKLCRTに対して上述した順モデルを用いて、応答遅れ
を含むエアフローセンサ１３の出力を推定したKLCRT4を
算出する。KLCRT4は、スロットル開度TAとエンジン回転
数NEとから算出されたエアフローセンサ１３出力相当値
である。
ットル開度TAに対して一次遅れ系の挙動をとる。そこ
で、KLTAに一次遅れ処理（なまし処理）を施して、実際
の吸入空気量を推定したKLCRTを算出する。さらに、こ
のKLCRTに対して上述した順モデルを用いて、応答遅れ
を含むエアフローセンサ１３の出力を推定したKLCRT4を
算出する。KLCRT4は、スロットル開度TAとエンジン回転
数NEとから算出されたエアフローセンサ１３出力相当値
である。
【００２８】即ち、実際の吸入空気量（KLCRT相当）
は、スロットル開度TAに対して一次遅れ系の挙動を示
す。そして、この実際の吸入空気量（KLCRT相当）を検
出したエアフローセンサ１３の出力（KLCRT4相当）は、
その構造的要因などによって、この実際の吸入空気量よ
りもさらに遅れたものとなる。ここでは、推定された実
際の吸入空気量（KLCRT）からエアフローセンサ１３の
出力に相当する吸入空気量（KLCRT4）を推定する際に、
上述した順モデルを用いている。順モデルについては追
って詳述する。
は、スロットル開度TAに対して一次遅れ系の挙動を示
す。そして、この実際の吸入空気量（KLCRT相当）を検
出したエアフローセンサ１３の出力（KLCRT4相当）は、
その構造的要因などによって、この実際の吸入空気量よ
りもさらに遅れたものとなる。ここでは、推定された実
際の吸入空気量（KLCRT）からエアフローセンサ１３の
出力に相当する吸入空気量（KLCRT4）を推定する際に、
上述した順モデルを用いている。順モデルについては追
って詳述する。
【００２９】一方、エアフローセンサ１３の出力から
は、データ処理に適したようにスムージング化された吸
入空気量KLSMが生成される。KLSMはエアフローセンサ１
３の出力から生成されるので、当初からエアフローセン
サ１３の応答遅れを含んでいる。KLCRT4とKLSMは何れも
応答遅れを持ったものとして揃えられている。ここで、
実際にエンジン１の制御には、以下に説明するKLFWD=KL
SM+(KLVLV-KLCRT)という値が、シリンダ３内に吸入され
る吸入空気量として用いられる。
は、データ処理に適したようにスムージング化された吸
入空気量KLSMが生成される。KLSMはエアフローセンサ１
３の出力から生成されるので、当初からエアフローセン
サ１３の応答遅れを含んでいる。KLCRT4とKLSMは何れも
応答遅れを持ったものとして揃えられている。ここで、
実際にエンジン１の制御には、以下に説明するKLFWD=KL
SM+(KLVLV-KLCRT)という値が、シリンダ３内に吸入され
る吸入空気量として用いられる。
【００３０】即ち、応答遅れを含まないものとして生成
された吸入空気量であるKLCRTを元に、現在からバルブ
閉時までの時間Ｔを先読みした値KLVLVと、応答遅れを
含むものとして生成された吸入空気量であるKLCRT4の現
在の値との差(KLVLV-KLCRT)を求め、これを現在のKLSM
に対して加算することで、シリンダ３内に吸入される吸
入空気量KLFWDを得ている。このKLFWDという値は、応答
遅れを含んでいない。
された吸入空気量であるKLCRTを元に、現在からバルブ
閉時までの時間Ｔを先読みした値KLVLVと、応答遅れを
含むものとして生成された吸入空気量であるKLCRT4の現
在の値との差(KLVLV-KLCRT)を求め、これを現在のKLSM
に対して加算することで、シリンダ３内に吸入される吸
入空気量KLFWDを得ている。このKLFWDという値は、応答
遅れを含んでいない。
【００３１】なお、KLCRT4とKLSMとが完全に一致するよ
うであれば、KLVLVをそのまま予測値として用いればよ
いが、KLCRT4とKLSMとの間には平行的なズレが生じる場
合がある。KLCRT4とKLSMとの間に生じる平行的なズレの
原因としては、バイパス空気量誤差などが考えられる。
そこで、KLSMに対して(KLVLV-KLCRT)を加算することに
よって、このようなズレを相殺している。
うであれば、KLVLVをそのまま予測値として用いればよ
いが、KLCRT4とKLSMとの間には平行的なズレが生じる場
合がある。KLCRT4とKLSMとの間に生じる平行的なズレの
原因としては、バイパス空気量誤差などが考えられる。
そこで、KLSMに対して(KLVLV-KLCRT)を加算することに
よって、このようなズレを相殺している。
【００３２】上述したような制御を行うことによって、
定常状態時のみならず、過渡状態時にも吸入空気量を高
精度に求め、これに基づいてエンジン１の制御を最適な
状態とすることができる。次に、上述した制御における
順モデルの部分について詳しく説明する。本発明では、
このような順モデルを用いることによって、上述した制
御の精度を向上させている。
定常状態時のみならず、過渡状態時にも吸入空気量を高
精度に求め、これに基づいてエンジン１の制御を最適な
状態とすることができる。次に、上述した制御における
順モデルの部分について詳しく説明する。本発明では、
このような順モデルを用いることによって、上述した制
御の精度を向上させている。
【００３３】上述した順モデルでは、応答遅れを含まな
いものとして生成されたKLCRTから、エアフローセンサ
１３の応答遅れ特性を考慮して、エアフローセンサ１３
によって生じる応答遅れを含むものとしてKLCRT4を生成
している。そして、ここでは、KLCRTに対するKLCRT4の
応答遅れを処理する際に、KLCRT4がKLCRTに対して、エ
アフローセンサ１３の放熱量に関する一次遅れ系の挙動
を示すものと取り扱っている。そして、この一次遅れ系
の時定数は、エアフローセンサ１３の流量又は流速に基
づいて決定され、本実施形態では、具体的には流路の単
位面積あたりの流量に基づいて決定される。
いものとして生成されたKLCRTから、エアフローセンサ
１３の応答遅れ特性を考慮して、エアフローセンサ１３
によって生じる応答遅れを含むものとしてKLCRT4を生成
している。そして、ここでは、KLCRTに対するKLCRT4の
応答遅れを処理する際に、KLCRT4がKLCRTに対して、エ
アフローセンサ１３の放熱量に関する一次遅れ系の挙動
を示すものと取り扱っている。そして、この一次遅れ系
の時定数は、エアフローセンサ１３の流量又は流速に基
づいて決定され、本実施形態では、具体的には流路の単
位面積あたりの流量に基づいて決定される。
【００３４】本実施形態では、KLCRTに対するKLCRT4の
応答遅れを処理する際に、流量や流速の次元で処理する
のではなく、流量や流速から放熱量を算出し、この算出
した放熱量の次元で応答遅れの処理を行った後に流量に
リニアライズする。このため、より精度が向上する。そ
して、この放熱量の算出に際しては、エアフローセンサ
１３を複数の部位に分割し、各分割部位毎に放熱量に関
する一次挙動モデルを考慮して吸入空気量を算出し、最
後にこれを統合することによってより精度を向上させて
いる。
応答遅れを処理する際に、流量や流速の次元で処理する
のではなく、流量や流速から放熱量を算出し、この算出
した放熱量の次元で応答遅れの処理を行った後に流量に
リニアライズする。このため、より精度が向上する。そ
して、この放熱量の算出に際しては、エアフローセンサ
１３を複数の部位に分割し、各分割部位毎に放熱量に関
する一次挙動モデルを考慮して吸入空気量を算出し、最
後にこれを統合することによってより精度を向上させて
いる。
【００３５】本実施形態においては、エアフローセンサ
１３をボビン部１３ｂとサポート部１３ｄに分割して処
理する。この算出上、リード線１３ｃはサポート部１３
ｄに含めて考える。なお、本実施形態においては、エア
フローセンサ１３をボビン部１３ｂとサポート部１３ｄ
に分割して処理するするが、分割の方法はこれに限られ
ず、二分割ではなく三分割とするなど種々の分割方法を
採ることができる。この分割時には、材質や放熱経路な
どを考慮して分割するのが好ましい。
１３をボビン部１３ｂとサポート部１３ｄに分割して処
理する。この算出上、リード線１３ｃはサポート部１３
ｄに含めて考える。なお、本実施形態においては、エア
フローセンサ１３をボビン部１３ｂとサポート部１３ｄ
に分割して処理するするが、分割の方法はこれに限られ
ず、二分割ではなく三分割とするなど種々の分割方法を
採ることができる。この分割時には、材質や放熱経路な
どを考慮して分割するのが好ましい。
【００３６】この順モデルの制御を示したブロック線図
を図５に示す。図５に示されるチャートは、米国MathWo
rks社の開発ツールであるSimulink（登録商標）を用い
て作成されたものである。チャートの見方と共に、上述
した順モデルの制御を説明する。まず一次遅れ系の時定
数τの算出について説明する。ここでは、時定数τを次
式によって求めている。 τ=k・um…(I)
を図５に示す。図５に示されるチャートは、米国MathWo
rks社の開発ツールであるSimulink（登録商標）を用い
て作成されたものである。チャートの見方と共に、上述
した順モデルの制御を説明する。まず一次遅れ系の時定
数τの算出について説明する。ここでは、時定数τを次
式によって求めている。 τ=k・um…(I)
【００３７】ここで、uは、エアフローセンサ１３の検
出部における流路の単位断面積あたりの吸入空気の流量
である。エアフローセンサ１３の検出部がバイパス流路
にあるなら、バイパス路についての単位断面積あたりの
吸入空気の流量となる。また、k,mは予め実験などを通
じて決定される定数であり、ボビン部１３ｂとサポート
部１３ｄとについてそれぞれ決定される。ボビン部１３
ｂの定数をk1,m1とし、サポート部１３ｄの定数をk2,m2
とする。また、ボビン部１３ｂの時定数をτ1とし、サ
ポート部１３ｄの時定数をτ2とする。ボビン部１３ｂ
とサポート部１３ｄとでは、応答遅れの度合いが異なる
ので、これらを分離して時定数τをそれぞれ設定するこ
とによって精度を向上させている。
出部における流路の単位断面積あたりの吸入空気の流量
である。エアフローセンサ１３の検出部がバイパス流路
にあるなら、バイパス路についての単位断面積あたりの
吸入空気の流量となる。また、k,mは予め実験などを通
じて決定される定数であり、ボビン部１３ｂとサポート
部１３ｄとについてそれぞれ決定される。ボビン部１３
ｂの定数をk1,m1とし、サポート部１３ｄの定数をk2,m2
とする。また、ボビン部１３ｂの時定数をτ1とし、サ
ポート部１３ｄの時定数をτ2とする。ボビン部１３ｂ
とサポート部１３ｄとでは、応答遅れの度合いが異なる
ので、これらを分離して時定数τをそれぞれ設定するこ
とによって精度を向上させている。
【００３８】そして、各分割部位毎の時定数τは、エア
フローセンサ１３によって検出された吸入空気量の流速
や流量に基づいて決定される。時定数τは、一次遅れ系
の遅れ度合いを示すものであり、ここでは、これを吸入
空気量の流速や流量に基づいて設定することで精度を向
上させている。特に、ここでは、流量でも流路の単位断
面積あたりの流量を用いている。図５左方下側には、エ
アフローセンサ１３の出力電圧vgが入力される旨が示さ
れている（図５中Ａ部）。吸入空気量を示す出力電圧vg
は、vg-uマップによって、上述した単位断面積あたりの
流量に変換される（図５中Ｂ部）。
フローセンサ１３によって検出された吸入空気量の流速
や流量に基づいて決定される。時定数τは、一次遅れ系
の遅れ度合いを示すものであり、ここでは、これを吸入
空気量の流速や流量に基づいて設定することで精度を向
上させている。特に、ここでは、流量でも流路の単位断
面積あたりの流量を用いている。図５左方下側には、エ
アフローセンサ１３の出力電圧vgが入力される旨が示さ
れている（図５中Ａ部）。吸入空気量を示す出力電圧vg
は、vg-uマップによって、上述した単位断面積あたりの
流量に変換される（図５中Ｂ部）。
【００３９】単位断面積あたりの流量を用いるのは、エ
アフローセンサ１３によって密度によらない質量流量を
得ることができるので、単位断面積あたりの流量を得や
すいからである。質量流量をQとし、流路の断面積をSと
すれば、単位断面積あたりの流量は次式によって得られ
る。 u=Q/S…(II)
アフローセンサ１３によって密度によらない質量流量を
得ることができるので、単位断面積あたりの流量を得や
すいからである。質量流量をQとし、流路の断面積をSと
すれば、単位断面積あたりの流量は次式によって得られ
る。 u=Q/S…(II)
【００４０】そして、この単位断面積あたりの流量uを
用いて、ボビン部１３ｂとサポート部１３ｄとでそれぞ
れ時定数τが算出される（図５中Ｃ部）。各Ｃ部では、
u(2)*u(1)^u(3)という計算を行っているが、これは、左
方よりの値をu(i)として示しており、iは上から順に番
号振りされる。即ち、ボビン部１３ｂ側の図５中Ｃ部に
ついて説明すれば、u(1)は、vg-uマップから得た単位断
面積あたりの流量uであり、u(2)は定数k1、u(3)は定数m
1である。サポート部１３ｄに関しても同様である。結
局、ここでは、(I)式を計算していることになり、ボビ
ン部１３ｂ及びサポート部１３ｄそれぞれの時定数であ
る、τ1=k1・um1やτ2=k2・um2を算出しているということ
である。
用いて、ボビン部１３ｂとサポート部１３ｄとでそれぞ
れ時定数τが算出される（図５中Ｃ部）。各Ｃ部では、
u(2)*u(1)^u(3)という計算を行っているが、これは、左
方よりの値をu(i)として示しており、iは上から順に番
号振りされる。即ち、ボビン部１３ｂ側の図５中Ｃ部に
ついて説明すれば、u(1)は、vg-uマップから得た単位断
面積あたりの流量uであり、u(2)は定数k1、u(3)は定数m
1である。サポート部１３ｄに関しても同様である。結
局、ここでは、(I)式を計算していることになり、ボビ
ン部１３ｂ及びサポート部１３ｄそれぞれの時定数であ
る、τ1=k1・um1やτ2=k2・um2を算出しているということ
である。
【００４１】一方、図５左方上側には、上述したKLCRT
に相当する、スロットル開度TAやエンジン回転数NE（必
要であればバルブタイミングVT）から算出された吸入空
気量Gが入力される旨が示されている（図５中Ｄ部）。
まず、このスロットル開度TAなどから応答遅れを含まな
いものとして推定された吸入空気量Gが、マップによっ
て、ボビン部１３ｂ及びサポート部１３ｄそれぞれの完
全放熱量Wに変換される。完全放熱量Wとは、応答遅れを
含まない放熱量のことを指す。これに対して、応答放熱
量wとは、完全放熱量Wに応答遅れの影響を加味すること
で得られる応答遅れを含む放熱量を指す。
に相当する、スロットル開度TAやエンジン回転数NE（必
要であればバルブタイミングVT）から算出された吸入空
気量Gが入力される旨が示されている（図５中Ｄ部）。
まず、このスロットル開度TAなどから応答遅れを含まな
いものとして推定された吸入空気量Gが、マップによっ
て、ボビン部１３ｂ及びサポート部１３ｄそれぞれの完
全放熱量Wに変換される。完全放熱量Wとは、応答遅れを
含まない放熱量のことを指す。これに対して、応答放熱
量wとは、完全放熱量Wに応答遅れの影響を加味すること
で得られる応答遅れを含む放熱量を指す。
【００４２】ボビン部１３ｂの完全放熱量をW1、応答放
熱量をw1とし、サポート部１３ｄの完全放熱量をW2、応
答放熱量をw2とする。ここでは、吸入空気量Gとボビン
部１３ｂの完全放熱量W1との関係を示すマップと、吸入
空気量Gとサポート部１３ｄの完全放熱量W2との関係を
示すマップが用いられる。エアフローセンサ１３の検出
部を通る吸入空気による、ボビン部１３ｂでの放熱量と
サポート部１３ｄでの放熱量は異なるので、これを上述
した二つのマップを用いて分配する（図５中Ｅ部）。
熱量をw1とし、サポート部１３ｄの完全放熱量をW2、応
答放熱量をw2とする。ここでは、吸入空気量Gとボビン
部１３ｂの完全放熱量W1との関係を示すマップと、吸入
空気量Gとサポート部１３ｄの完全放熱量W2との関係を
示すマップが用いられる。エアフローセンサ１３の検出
部を通る吸入空気による、ボビン部１３ｂでの放熱量と
サポート部１３ｄでの放熱量は異なるので、これを上述
した二つのマップを用いて分配する（図５中Ｅ部）。
【００４３】そして、ボビン部１３ｂとサポート部１３
ｄとのそれぞれで、放熱量に基づいて応答遅れの処理を
行う。このように、応答遅れを流量や流速の次元で処理
するのではなく、流量や流速から算出した放熱量の次元
で応答遅れの処理を行うことによって、精度を向上させ
ることができる。エアフローセンサ１３における応答遅
れは、主として検出部の熱収支の現象に起因して生じる
ものであるので、放熱量の次元で処理した方が実際の現
象に即しており、精度を向上させることができる。
ｄとのそれぞれで、放熱量に基づいて応答遅れの処理を
行う。このように、応答遅れを流量や流速の次元で処理
するのではなく、流量や流速から算出した放熱量の次元
で応答遅れの処理を行うことによって、精度を向上させ
ることができる。エアフローセンサ１３における応答遅
れは、主として検出部の熱収支の現象に起因して生じる
ものであるので、放熱量の次元で処理した方が実際の現
象に即しており、精度を向上させることができる。
【００４４】次に、マップより得た完全放熱量Wに関し
て一次応答遅れの影響を与え、応答遅れを含む応答放熱
量wを得る。このとき、応答放熱量wは次式から得られ
る。 wi=Δt・(Wi-wi-1)/τ+wi-1…(III) なお、添え字iは今回値、添え字i-1は前回値を表す。Δ
tは算出の単位時間であり、前回値算出時と今回値算出
時との間の時間である。
て一次応答遅れの影響を与え、応答遅れを含む応答放熱
量wを得る。このとき、応答放熱量wは次式から得られ
る。 wi=Δt・(Wi-wi-1)/τ+wi-1…(III) なお、添え字iは今回値、添え字i-1は前回値を表す。Δ
tは算出の単位時間であり、前回値算出時と今回値算出
時との間の時間である。
【００４５】図５中Ｆ部に示される1/zとは、前回値を
適用するという意味である。ボビン部１３ｂ側について
の図５中Ｃ部について説明すれば、図５中Ｇ部では、マ
ップより得られた完全放熱量W1の今回値W1iと応答放熱
量w1の前回値w1i-1とが各符号を付して演算されること
が示されており、即ち、W1i-w1i-1が演算されている。
次いで、図５中Ｈ部では、左方からの各値が各符号を付
して演算されることが示されており、具体的には、(W1i
-w1i-1)・Δt/τ1が演算されている。さらに、図中Ｉ部
でも、左方からの各値が各符号を付して演算され、(W1i
-w1i-1)・Δt/τ1+w1i-1が演算されている。即ち、図５
中のＦ部〜Ｉ部では、上述した式(III)の演算を行って
いる。サポート部１３ｄに関しても同様である。
適用するという意味である。ボビン部１３ｂ側について
の図５中Ｃ部について説明すれば、図５中Ｇ部では、マ
ップより得られた完全放熱量W1の今回値W1iと応答放熱
量w1の前回値w1i-1とが各符号を付して演算されること
が示されており、即ち、W1i-w1i-1が演算されている。
次いで、図５中Ｈ部では、左方からの各値が各符号を付
して演算されることが示されており、具体的には、(W1i
-w1i-1)・Δt/τ1が演算されている。さらに、図中Ｉ部
でも、左方からの各値が各符号を付して演算され、(W1i
-w1i-1)・Δt/τ1+w1i-1が演算されている。即ち、図５
中のＦ部〜Ｉ部では、上述した式(III)の演算を行って
いる。サポート部１３ｄに関しても同様である。
【００４６】ボビン部１３ｂ及びサポート部１３ｄのそ
れぞれに関して、式(III)の演算が行われ、一次遅れ処
理が行われたことになる。そして、算出されたボビン部
１３ｂ及びサポート部１３ｄのそれぞれの応答放熱量w
1i,w2iを統合して、エアフローセンサ１３全体での応答
放熱量w1を合成する。具体的には、図５中Ｊ部におい
て、両者の和w1i+w2iを求め、図５中Ｋ部において、こ
の和w1i+w2iと吸入空気量Glとの関係を示したマップか
ら、応答遅れを含んでいる吸入空気量Glを得ている。こ
れが、スロットル開度TAやエンジン回転数NEなどから応
答遅れを含むものとして算出されたKLCRT4に相当する。
れぞれに関して、式(III)の演算が行われ、一次遅れ処
理が行われたことになる。そして、算出されたボビン部
１３ｂ及びサポート部１３ｄのそれぞれの応答放熱量w
1i,w2iを統合して、エアフローセンサ１３全体での応答
放熱量w1を合成する。具体的には、図５中Ｊ部におい
て、両者の和w1i+w2iを求め、図５中Ｋ部において、こ
の和w1i+w2iと吸入空気量Glとの関係を示したマップか
ら、応答遅れを含んでいる吸入空気量Glを得ている。こ
れが、スロットル開度TAやエンジン回転数NEなどから応
答遅れを含むものとして算出されたKLCRT4に相当する。
【００４７】このように、本実施形態では、放熱量の次
元で応答遅れ処理を行うことによって、エアフローセン
サ１３の応答遅れ補償の精度を向上させている。さら
に、このとき、エアフローセンサ１３からの放熱がその
部位毎によって異なるので、エアフローセンサ１３を複
数の部位に分割し、各分割部位毎に応答遅れを補償して
て、最後にこれを統合することによって、補償の精度を
さらに向上させている。
元で応答遅れ処理を行うことによって、エアフローセン
サ１３の応答遅れ補償の精度を向上させている。さら
に、このとき、エアフローセンサ１３からの放熱がその
部位毎によって異なるので、エアフローセンサ１３を複
数の部位に分割し、各分割部位毎に応答遅れを補償して
て、最後にこれを統合することによって、補償の精度を
さらに向上させている。
【００４８】また、ここでは、応答遅れを補償する際
に、放熱量に関する一次遅れ挙動として補償している
が、この一次遅れ系の時定数τを流量又は流速（ここで
は具体的には、単位断面積あたりの流量）に基づいて決
定するので、より一層精度を向上させることができる。
即ち、上述したKLCRT4の算出精度を向上させることがで
きる。
に、放熱量に関する一次遅れ挙動として補償している
が、この一次遅れ系の時定数τを流量又は流速（ここで
は具体的には、単位断面積あたりの流量）に基づいて決
定するので、より一層精度を向上させることができる。
即ち、上述したKLCRT4の算出精度を向上させることがで
きる。
【００４９】上述した実施形態は、順モデルを用いて、
スロットル開度TAなどから算出される吸入空気量（図３
のKLCRTに相当）から、エアフローセンサ１３によって
検出される吸入空気量（図３のKLSMに相当）に相当する
吸入空気量（図３のKLCRT4に相当）を推定した。これと
は、逆に、逆モデルを用いて、エアフローセンサ１３に
よって検出される吸入空気量（図３のKLSMに相当）か
ら、スロットル開度TAなどから算出される吸入空気量
（図３のKLCRTに相当）に相当する信号（図３には示さ
れていない）を推定することも考えられる。
スロットル開度TAなどから算出される吸入空気量（図３
のKLCRTに相当）から、エアフローセンサ１３によって
検出される吸入空気量（図３のKLSMに相当）に相当する
吸入空気量（図３のKLCRT4に相当）を推定した。これと
は、逆に、逆モデルを用いて、エアフローセンサ１３に
よって検出される吸入空気量（図３のKLSMに相当）か
ら、スロットル開度TAなどから算出される吸入空気量
（図３のKLCRTに相当）に相当する信号（図３には示さ
れていない）を推定することも考えられる。
【００５０】次に、この逆モデルを用いた場合について
説明する。この場合の図５相当図を図６に示す。図６中
左方上側には、エアフローセンサ１３の出力から得られ
る吸入空気量G2が入力される旨が示されている（図６中
Ｌ部）。この吸入空気量G2は、エアフローセンサ１３の
出力から得たので、応答遅れを含んでいる。この吸入空
気量G2から、マップを用いて上述した応答放熱量wiを得
る（図６中Ｍ部）。順モデルにおける図５中Ｋ部と逆の
ことを行っていることになる。ただし、ここで得られる
応答放熱量wiは、ボビン部１３ｂの応答放熱量w1iとサ
ポート部１３ｄの応答放熱量w2iとが統合されたものが
得られるだけである。そこで、この統合されている応答
放熱量wiをボビン部１３ｂの応答放熱量w1iとサポート
部１３ｄの応答放熱量w2iとに分配することが必要とな
る。
説明する。この場合の図５相当図を図６に示す。図６中
左方上側には、エアフローセンサ１３の出力から得られ
る吸入空気量G2が入力される旨が示されている（図６中
Ｌ部）。この吸入空気量G2は、エアフローセンサ１３の
出力から得たので、応答遅れを含んでいる。この吸入空
気量G2から、マップを用いて上述した応答放熱量wiを得
る（図６中Ｍ部）。順モデルにおける図５中Ｋ部と逆の
ことを行っていることになる。ただし、ここで得られる
応答放熱量wiは、ボビン部１３ｂの応答放熱量w1iとサ
ポート部１３ｄの応答放熱量w2iとが統合されたものが
得られるだけである。そこで、この統合されている応答
放熱量wiをボビン部１３ｂの応答放熱量w1iとサポート
部１３ｄの応答放熱量w2iとに分配することが必要とな
る。
【００５１】ここでは、図６左方下側から、スロットル
開度TAから算出された吸入空気量G3（図３中のKLCRTに
相当）が入力される旨が示されており（図６中Ｎ部）、
これに基づいて、マップから配分割合が決定される（図
６中Ｏ部）。ボビン部１３ｂへの配分割合をα、サポー
ト部１３ｄへの配分割合をβ=(1-α)としてマップより
それぞれ得ている。これにより、ボビン部１３ｂの応答
放熱量w1iは、w1i=wi・αで得られる（図６中Ｐ部）。サ
ポート部１３ｄの応答放熱量w2iについても同様に、w2i
=wi・β=wi・(1-α)で得られる（図６中Ｐ部）。なお、こ
の分配割合が定常時と過渡時とで異なる場合、ここで用
いるマップも、それぞれ定常時用と過渡時用とを用意し
ておく。
開度TAから算出された吸入空気量G3（図３中のKLCRTに
相当）が入力される旨が示されており（図６中Ｎ部）、
これに基づいて、マップから配分割合が決定される（図
６中Ｏ部）。ボビン部１３ｂへの配分割合をα、サポー
ト部１３ｄへの配分割合をβ=(1-α)としてマップより
それぞれ得ている。これにより、ボビン部１３ｂの応答
放熱量w1iは、w1i=wi・αで得られる（図６中Ｐ部）。サ
ポート部１３ｄの応答放熱量w2iについても同様に、w2i
=wi・β=wi・(1-α)で得られる（図６中Ｐ部）。なお、こ
の分配割合が定常時と過渡時とで異なる場合、ここで用
いるマップも、それぞれ定常時用と過渡時用とを用意し
ておく。
【００５２】また、図６中Ｑ部においては、順モデルと
同様に、エアフローセンサ１３の出力電圧に基づいて、
ボビン部１３ｂ及びサポート部１３ｄそれぞれの時定数
τ1,τ2が求められている。これについては順モデルと
同様なので、ここでの詳しい説明は省略する。
同様に、エアフローセンサ１３の出力電圧に基づいて、
ボビン部１３ｂ及びサポート部１３ｄそれぞれの時定数
τ1,τ2が求められている。これについては順モデルと
同様なので、ここでの詳しい説明は省略する。
【００５３】これ以降について、ボビン部１３ｂ側を例
にして説明する。ボビン部１３ｂの応答放熱量w1iの変
化量をΔw1とすると、Δw1は、ボビン部１３ｂの応答放
熱量の今回値w1iと前回値w1i-1との差、次式(IV)として
得られる。 Δw1=w1i-w1i-1…(IV) 即ち、図６中Ｒ部では、次式(V)を計算している。 Δw1/Δt・τ1…(V) 次いで、図６中Ｓ部では、次式(VI)を計算している。 w1i-1+Δw1/Δt・τ1…(VI)
にして説明する。ボビン部１３ｂの応答放熱量w1iの変
化量をΔw1とすると、Δw1は、ボビン部１３ｂの応答放
熱量の今回値w1iと前回値w1i-1との差、次式(IV)として
得られる。 Δw1=w1i-w1i-1…(IV) 即ち、図６中Ｒ部では、次式(V)を計算している。 Δw1/Δt・τ1…(V) 次いで、図６中Ｓ部では、次式(VI)を計算している。 w1i-1+Δw1/Δt・τ1…(VI)
【００５４】ここで、順モデルにおいて説明した、式(I
II)を変形して完全放熱量Wiについて解くと、次式(VII)
となる。 Wi=wi-1+(wi-wi-1)/Δt・τ…(VII) 上述した式(VI)を式(IV),(V)を用いて書き直すと、w
1i-1+(w1i-w1i-1)/Δt・τとなり、式(VII)の右辺と等し
くなる。つまり、図６中Ｓ部では、ボビン部１３ｂ側の
完全放熱量W1iを算出している。サポート部１３ｄ側に
関しても同様に、完全放熱量W2iを算出している。
II)を変形して完全放熱量Wiについて解くと、次式(VII)
となる。 Wi=wi-1+(wi-wi-1)/Δt・τ…(VII) 上述した式(VI)を式(IV),(V)を用いて書き直すと、w
1i-1+(w1i-w1i-1)/Δt・τとなり、式(VII)の右辺と等し
くなる。つまり、図６中Ｓ部では、ボビン部１３ｂ側の
完全放熱量W1iを算出している。サポート部１３ｄ側に
関しても同様に、完全放熱量W2iを算出している。
【００５５】このようにして得られたボビン部１３ｂ側
の完全放熱量W1iから、応答遅れを含まない吸入空気量G
4をマップを用いて得る（図６中Ｔ部）。ここでは、順
モデルにおける図５中Ｅ部と逆のことを行っているだけ
である。即ち、マップから得られる吸入空気量G4bは、
全体の吸入空気量であり、全体の吸入空気量のうちのボ
ビン部１３ｂの分担分というものではない。サポート部
１３ｄについても同様であり、吸入空気量G4sが得られ
る。吸入空気量G4bはボビン部１３ｂ側の放熱量を考慮
して補償した吸入空気量であり、吸入空気量G4sはサポ
ート部１３ｄ側の放熱量を考慮して補償した吸入空気量
であり、このように逆モデルでは二つの値が得られる。
の完全放熱量W1iから、応答遅れを含まない吸入空気量G
4をマップを用いて得る（図６中Ｔ部）。ここでは、順
モデルにおける図５中Ｅ部と逆のことを行っているだけ
である。即ち、マップから得られる吸入空気量G4bは、
全体の吸入空気量であり、全体の吸入空気量のうちのボ
ビン部１３ｂの分担分というものではない。サポート部
１３ｄについても同様であり、吸入空気量G4sが得られ
る。吸入空気量G4bはボビン部１３ｂ側の放熱量を考慮
して補償した吸入空気量であり、吸入空気量G4sはサポ
ート部１３ｄ側の放熱量を考慮して補償した吸入空気量
であり、このように逆モデルでは二つの値が得られる。
【００５６】理想的には、この両者は一致するはずであ
るが、実際は必ずしも一致しない。そこで、最終的に
は、どちらか一方のみを採用するか、あるいは、両者を
平均化するなどして、補償後の吸入空気量G4を得る。こ
のように逆モデルを用いて得られる補償後の吸入空気量
は、エアフローセンサ１３の出力から応答遅れの成分を
除去したものであるとも言え、スロットル開度TAなどか
ら得られる吸入空気量に対応するものである。
るが、実際は必ずしも一致しない。そこで、最終的に
は、どちらか一方のみを採用するか、あるいは、両者を
平均化するなどして、補償後の吸入空気量G4を得る。こ
のように逆モデルを用いて得られる補償後の吸入空気量
は、エアフローセンサ１３の出力から応答遅れの成分を
除去したものであるとも言え、スロットル開度TAなどか
ら得られる吸入空気量に対応するものである。
【００５７】なお、上述した実施形態では、各時定数τ
をそれぞれ算出しているが、時定数τは、k,mが予め決
定される定数であるため、単位断面積あたりの流量uに
よって一義的に決定される。また、単位断面積あたりの
流量uは、エアフローセンサ１３の出力電圧によって一
義的に決定される。このため、エアフローセンサ１３の
出力電圧が決まれば、各時定数τは一義的に決定され
る。このため、エアフローセンサ１３の出力電圧と時定
数τとのマップとして装置に実装することができる。即
ち、吸気流路の断面が異なるので検出装置が搭載される
内燃機関毎に整合を取るための実験を行う必要が必要な
く、エアフローセンサ１３の出力電圧と時定数τとのマ
ップとして装置に実装することができる。
をそれぞれ算出しているが、時定数τは、k,mが予め決
定される定数であるため、単位断面積あたりの流量uに
よって一義的に決定される。また、単位断面積あたりの
流量uは、エアフローセンサ１３の出力電圧によって一
義的に決定される。このため、エアフローセンサ１３の
出力電圧が決まれば、各時定数τは一義的に決定され
る。このため、エアフローセンサ１３の出力電圧と時定
数τとのマップとして装置に実装することができる。即
ち、吸気流路の断面が異なるので検出装置が搭載される
内燃機関毎に整合を取るための実験を行う必要が必要な
く、エアフローセンサ１３の出力電圧と時定数τとのマ
ップとして装置に実装することができる。
【００５８】本発明は、上述した各実施形態に限定され
るものではない。例えば、上述した実施形態において
は、一次遅れの時定数を、単位断面積あたりの流量に基
づいて決定したが、単位断面積あたりではない流量に基
づいて決定されても良いし、流速に応じて決定されても
良い。また、上述したが、エアフローセンサ１３の分割
は、上述した実施形態の分割方法に限られない。
るものではない。例えば、上述した実施形態において
は、一次遅れの時定数を、単位断面積あたりの流量に基
づいて決定したが、単位断面積あたりではない流量に基
づいて決定されても良いし、流速に応じて決定されても
良い。また、上述したが、エアフローセンサ１３の分割
は、上述した実施形態の分割方法に限られない。
【００５９】
【発明の効果】本発明によれば、放熱量の次元で応答遅
れ処理を行い、その処理をエアフローセンサの各部位毎
に行なってから統合するので、精度よくエアフローセン
サの応答遅れを補償することができる。
れ処理を行い、その処理をエアフローセンサの各部位毎
に行なってから統合するので、精度よくエアフローセン
サの応答遅れを補償することができる。
【図１】本発明の検出装置の一実施形態を有する内燃機
関を示す断面図である。
関を示す断面図である。
【図２】(a)は本発明の検出装置の一実施形態における
エアフローセンサを示す斜視図であり、(b)はその検出
部の拡大斜視図である。
エアフローセンサを示す斜視図であり、(b)はその検出
部の拡大斜視図である。
【図３】スロットル開度TAと吸入空気量の各種演算値と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図４】図３のグラフの一部拡大図である。
【図５】本発明の検出装置による制御を示すチャート
（順モデル）である。
（順モデル）である。
【図６】本発明の検出装置による制御を示すチャート
（逆モデル）である。
（逆モデル）である。
１…エンジン（内燃機関）、４…吸気通路、７…排気通
路、１３…エアフローセンサ、１８…ＥＣＵ（応答遅れ
補償手段）。
路、１３…エアフローセンサ、１８…ＥＣＵ（応答遅れ
補償手段）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 大介 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 古川 悟 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3G084 BA04 DA04 EA08 FA00 FA01 FA02 FA08 FA10 FA20 FA38
Claims (4)
- 【請求項１】 熱式エアフローセンサを用いて内燃機関
の吸入空気量を検出する内燃機関の吸入空気量検出装置
において、 前記エアフローセンサの応答遅れを、前記エアフローセ
ンサにおいて放熱される放熱量に関する一次遅れ要素を
用いて補償する応答遅れ補償手段を備えていることをこ
とを特徴とする内燃機関の吸入空気量検出装置。 - 【請求項２】 前記応答遅れ補償手段が、前記エアフロ
ーセンサを複数部位に分割し、各分割部位毎に放熱量に
関する一次遅れ要素を考慮し、これらを統合することに
よって前記エアフローセンサ全体の応答遅れを補償する
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
量検出装置。 - 【請求項３】 前記応答遅れ補償手段が、前記エアフロ
ーセンサによって検出された吸入空気量の流速又は流量
に基づいて、各分割部位毎の一次遅れモデルの時定数を
それぞれ決定す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検出装置。 - 【請求項４】 前記時定数が、前記エアフローセンサが
配設される吸気通路に関する単位断面積あたりの流量に
基づいて決定されることを特徴とする請求項３に記載の
内燃機関の吸入空気量検出装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000288786A JP4327344B2 (ja) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | 内燃機関の吸入空気量検出装置 |
| US09/925,322 US6644104B2 (en) | 2000-09-22 | 2001-08-10 | Intake air-flow rate detecting apparatus and detecting method of internal combustion engine |
| EP01120174.6A EP1209449B1 (en) | 2000-09-22 | 2001-08-22 | Time delay compensation for thermal mass flow sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000288786A JP4327344B2 (ja) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | 内燃機関の吸入空気量検出装置 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005106314A Division JP2005248965A (ja) | 2005-04-01 | 2005-04-01 | 内燃機関の吸入空気量検出装置 |
| JP2006327361A Division JP4034810B2 (ja) | 2006-12-04 | 2006-12-04 | 内燃機関の吸入空気量検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002097994A true JP2002097994A (ja) | 2002-04-05 |
| JP4327344B2 JP4327344B2 (ja) | 2009-09-09 |
Family
ID=18772311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000288786A Expired - Lifetime JP4327344B2 (ja) | 2000-09-22 | 2000-09-22 | 内燃機関の吸入空気量検出装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6644104B2 (ja) |
| EP (1) | EP1209449B1 (ja) |
| JP (1) | JP4327344B2 (ja) |
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| JP2003314347A (ja) * | 2002-04-18 | 2003-11-06 | Denso Corp | 内燃機関の筒内充填空気量検出装置 |
| US7069139B2 (en) | 2004-09-24 | 2006-06-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
| WO2006075539A1 (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 内燃機関の空気量推定装置 |
| US7099767B2 (en) | 2004-10-27 | 2006-08-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
| US7159453B2 (en) | 2004-09-24 | 2007-01-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device of internal combustion engine |
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|---|---|---|---|---|
| US6687635B2 (en) * | 2002-06-13 | 2004-02-03 | Mks Instruments, Inc. | Apparatus and method for compensated sensor output |
| JP4072860B2 (ja) * | 2004-06-15 | 2008-04-09 | 株式会社デンソー | 内燃機関の吸入空気量検出装置 |
| JP4371103B2 (ja) * | 2005-12-01 | 2009-11-25 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の吸入空気量算出装置 |
| JP2008088937A (ja) * | 2006-10-04 | 2008-04-17 | Mitsubishi Electric Corp | 検出装置及びエンジン制御装置 |
| US8234038B2 (en) * | 2007-11-27 | 2012-07-31 | GM Global Technology Operations LLC | Intake air temperature diagnostic system |
| US7797993B2 (en) | 2008-03-19 | 2010-09-21 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Intake air temperature sensor diagnostic system and method |
| US11035521B2 (en) * | 2014-04-25 | 2021-06-15 | Legend Brands, Inc. | Method and system for control of pressure washer functions |
| CN106499533A (zh) * | 2016-10-22 | 2017-03-15 | 钟贵洪 | 一种空气流量计传感器 |
Family Cites Families (8)
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|---|---|---|---|---|
| JPH0613859B2 (ja) * | 1983-03-24 | 1994-02-23 | 日本電装株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JP2623732B2 (ja) | 1988-07-30 | 1997-06-25 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の吸入空気量予測装置 |
| JPH0820292B2 (ja) * | 1989-04-14 | 1996-03-04 | 株式会社日立製作所 | 内燃機関用吸入空気流量計測装置 |
| JPH0760107B2 (ja) * | 1989-07-11 | 1995-06-28 | 三菱電機株式会社 | 熱式流量センサの信号処理方法 |
| DE4120388C2 (de) * | 1991-06-19 | 2001-05-03 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Temperaturerfassung |
| JPH05248908A (ja) | 1992-03-09 | 1993-09-28 | Toyota Motor Corp | 熱式吸入空気量検出装置 |
| US5544639A (en) * | 1993-08-31 | 1996-08-13 | Nippondenso Co., Ltd. | Temperature predicting system for internal combustion engine and temperature control system including same |
| JP3168876B2 (ja) | 1994-06-13 | 2001-05-21 | 株式会社日立製作所 | 空気流量計測装置及び空気流量計測方法 |
-
2000
- 2000-09-22 JP JP2000288786A patent/JP4327344B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-08-10 US US09/925,322 patent/US6644104B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-08-22 EP EP01120174.6A patent/EP1209449B1/en not_active Expired - Lifetime
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| US7069139B2 (en) | 2004-09-24 | 2006-06-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
| US7159453B2 (en) | 2004-09-24 | 2007-01-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device of internal combustion engine |
| US7099767B2 (en) | 2004-10-27 | 2006-08-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
| WO2006075539A1 (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 内燃機関の空気量推定装置 |
| KR100825694B1 (ko) * | 2005-01-11 | 2008-04-29 | 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 | 내연기관의 공기량 추정장치 |
| US7457701B2 (en) | 2005-01-11 | 2008-11-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Air quantity estimation apparatus for internal combustion engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1209449A2 (en) | 2002-05-29 |
| US20020035868A1 (en) | 2002-03-28 |
| US6644104B2 (en) | 2003-11-11 |
| JP4327344B2 (ja) | 2009-09-09 |
| EP1209449A3 (en) | 2003-08-20 |
| EP1209449B1 (en) | 2020-03-04 |
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