JP2003138975A - 内燃機関の吸入空気流量計測装置 - Google Patents

内燃機関の吸入空気流量計測装置

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air flow
intake
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Kenichi Machida
憲一 町田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】吸気バルブの作動特性を変化させて吸入空気流
量を制御する方式で、吸入空気流量を高精度に検出す
る。 【解決手段】各種センサの検出値を読み込み（Ｓ１）、
吸気バルブの作動特性からバルブの流量損失係数Ｃｄ、
平均有効開口面積Ａ、バルブの上流圧Ｐ０を順次算出し
（Ｓ２，３，４）、これら算出値に基づいてシリンダ吸
入空気量（Ｑａ／Ｎｅ）を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸気バルブのバル
ブ作動特性を可変する可変動弁機構を備えた内燃機関に
おいて、吸入空気流量を計測する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、吸排気バルブのバルブリフト
量を連続的に変える構成の可変動弁機構が知られている
（特開２００１−０１２２６２号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の可
変動弁機構により吸気バルブのバルブ作動特性を可変と
することで、吸入空気量を制御することが提案されてい
る。かかる吸入空気量制御においては、シリンダ直前の
吸気バルブによって吸入空気量を制御できるため、過渡
応答性に優れた制御を行えるが、該吸入空気量に対して
遅れなく燃料噴射量を制御するためには、シリンダ部の
吸入空気流量を高精度に計測る必要がある。
【０００４】本発明は、このような課題に着目してなさ
れたものであって、主として吸気バルブによる吸入空気
量制御において、吸入空気流量を高精度に計測すること
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、吸気バルブのバルブ作動特性を可変する可変
動弁機構を備えた内燃機関の吸入空気流量計測装置であ
って、前記吸気バルブのバルブ作動特性を検出し、該バ
ルブ作動特性に基づいて、該吸気バルブの流量損失係数
と有効開口面積を算出し、該算出された流量損失係数と
有効開口面積とを含むパラメータに基づいてシリンダ部
の吸入空気流量を算出することを特徴とする。
【０００６】請求項１に係る発明によると、検出された
吸気バルブのバルブ作動特性、例えばリフト量や作動角
に基づいて吸気バルブの流量損失係数と有効開口面積を
算出する。前記吸気バルブの流量損失係数と有効開口面
積とを含むパラメータに基づいて、吸気バルブを通過す
るシリンダ部の吸入空気流量を高精度に算出することが
できる。
【０００７】また、請求項２に係る発明は、前記流量損
失係数は、吸気バルブのバルブ作動特性に基づいて算出
した基本流量損失係数を機関回転速度に基づいて補正し
て算出することを特徴とする。請求項２に係る発明によ
ると、流量損失係数は、静的には吸気バルブのバルブ作
動特性によって算出できるが、機関回転速度による補正
を行うことにより、流量、圧力等による動的特性も加味
されて高精度に算出することができる。
【０００８】また、請求項３に係る発明は、前記吸気バ
ルブの流量損失係数と前記有効開口面積の他、該吸気バ
ルブの上流圧を用いてシリンダ部の吸入空気流量を算出
することを特徴とする。請求項３に係る発明によると、
乗用車等でブレーキの負圧源やパージガス、ブローバイ
ガスを吸気系に吸引するため吸気負圧を要する場合は、
スロットルバルブを備えて所定条件で吸気負圧を発生さ
せる必要がある。
【０００９】この場合、該吸気バルブ上流の吸気負圧に
より、吸気バルブの前後差圧に応じて吸入空気流量が変
化するので、該吸気バルブの上流圧を検出または推定
し、該上流圧を用いてシリンダ部の吸入空気流量を算出
することにより、吸入空気流量の算出精度を確保でき
る。また、請求項4に係る発明は、内燃機関が吸気バル
ブの上流にスロットル弁を備え、前記吸入空気流量の算
出に用いる吸気バルブの上流圧を、前記スロットル弁の
開度と機関回転速度とに基づいて算出することを特徴と
する。
【００１０】請求項４に係る発明によると、吸気バルブ
の上流圧を、前記スロットル弁の開度と機関回転速度と
に基づいて算出することにより、低コストで上流圧を求
めることができる。なお、スロットル弁の開度と機関回
転速度によって体積流量比（スロットルバルブ全開時に
対する比）を算出し、該体積流量比に対して吸気バルブ
の上流圧をマップ検索等で求めるようにすれば、１次元
マップを備えればよく、データ数を減少でき演算負荷も
軽減する。
【００１１】また、請求項５に係る発明は、前記シリン
ダ部の吸入空気流量の算出に用いる吸気バルブの上流圧
を、吸気圧センサによって直接検出することを特徴とす
る。請求項５に係る発明によると、吸気圧センサの検出
値を用いることにより、高精度な吸気バルブの上流圧を
用いることができる。
【００１２】また、請求項６に係る発明は、前記シリン
ダ部の吸入空気流量の算出に用いる吸気バルブの上流圧
を、大気圧センサで検出される大気圧を用いて推定する
ことを特徴とする。請求項６に係る発明によると、スロ
ットルバルブによる制御を行わない場合でも、吸気バル
ブの上流圧は大気圧によって変化するので、大気圧を用
いて吸気バルブの上流圧を推定することにより、吸入空
気流量の計測精度が向上する。
【００１３】また、スロットルバルブの制御時にスロッ
トルバルブ開度と機関回転速度で吸気バルブの上流圧を
推定する場合でも、基準の大気圧に対して推定されるの
で、この推定値を大気圧検出値で補正することにより、
吸入空気流量計測精度が向上する。また、請求項7に係
る発明は、内燃機関が吸気バルブの上流にスロットル弁
を備え、前記スロットル弁を略全開としつつ前記可変動
弁機構によって吸入空気流量の制御を行っているときに
は、前記シリンダ部の吸入空気流量の算出に用いる吸気
バルブの上流圧として、前記大気圧センサで検出される
大気圧をそのまま用いることを特徴とする。
【００１４】請求項７に係る発明によると、スロットル
弁を略全開としたときには、吸気バルブの上流圧は略大
気圧に等しいので、大気圧検出値をそのまま吸気バルブ
の上流圧として吸入空気流量計測に用いることにより、
計測精度が向上する。また、請求項８に係る発明は、前
記シリンダ部の吸入空気流量の算出に、吸気バルブ上流
の吸気温度を用いることを特徴とする。
【００１５】請求項８に係る発明によると、吸入空気流
量の計測において、他の要素に比較すれば吸気温度の変
化による影響代は小さいので、簡易的には吸気温度一定
として吸入空気流量を算出できるが、吸気バルブの上流
圧を用いて算出することにより、吸入空気流量を高精度
に計測できる。
【００１６】また、請求項９に係る発明は、流量損失係
数と有効開口面積との積を機関回転速度で除算した値に
比例するパラメータに対する機関回転当たりのシリンダ
吸入空気量の基本値のデータを割り付けたマップを備え
たことを特徴とする。請求項９に係る発明によると、必
要最小限のパラメータを用いて、燃料噴射量の算出に必
要な機関回転当たりのシリンダ吸入空気量をマップから
の検索で容易に求めることができる。
【００１７】また、請求項１０に係る発明は、前記可変
動弁機構は、クランク軸に同期して回転する駆動軸と、
該駆動軸の固定された駆動カムと、揺動することで吸気
バルブを開閉作動する揺動カムと、一端で前記駆動カム
側と連係し他端で前記揺動カム側と連係する伝達機構
と、該伝達機構の姿勢を変化させる制御カムを有する制
御軸と、該制御軸を回動するアクチュエータと、を含ん
で構成され、前記アクチュエータによって前記制御軸を
回動制御することによりバルブ作動特性を可変すること
を特徴とする。
【００１８】請求項1０に係る発明によると、アクチュ
エータによって制御軸の作動角を変化させることにより
バルブリフト量及びバルブ作動角を連続的に変化させる
可変動弁機構により、吸入空気量制御ひいてはトルク制
御が可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は、実施形態における車両用内
燃機関の構成図であり、内燃機関１０１の吸気管１０２
には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１
０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装
され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０
５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
【００２０】燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１
０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触
媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。前記排
気バルブ１０７は、排気側カム軸１１０に軸支されたカ
ム１１１によって一定のバルブリフト量及びバルブ作動
角を保って開閉駆動されるが、吸気バルブ１０５は、可
変バルブ機構ＶＥＬ１１２によってバルブリフト量及び
バルブ作動角が連続的に変えられるようになっている。
なお、バルブリフト量とバルブ作動角とは、一方の特性
が決まれば他方の特性も決まるように同時に変えられ
る。
【００２１】マイクロコンピュータを内蔵するコントロ
ールユニット１１４は、スロットルバルブ１０３ｂの開
度及び吸気バルブ１０５の開特性によってアクセル開度
に対応する目標吸入空気量が得られるように、アクセル
ペダルセンサＡＰＳ１１６で検出されるアクセルペダル
の開度等に応じて前記電子制御スロットル１０４及び可
変バルブ機構ＶＥＬ１１２を制御する。
【００２２】前記コントロールユニット１１４には、前
記アクセルペダルセンサＡＰＳ１１６の他、機関１０１
の吸入空気量Ｑを検出するエアフローメータ１１５、ク
ランク軸から回転信号を取り出すクランク角センサ１１
７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出する
スロットルセンサ１１８，機関１０１の冷却水温度Ｔｗ
を検出する水温センサ１１９等からの検出信号が入力さ
れる。
【００２３】また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の
吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設
けられ、該燃料噴射弁１３１は、前記コントロールユニ
ット１１４からの噴射パルス信号によって開弁駆動され
ると、所定圧力に調整された燃料を吸気バルブ１０５に
向けて噴射する。図２〜図４は、前記可変バルブ機構Ｖ
ＥＬ１１２の構造を詳細に示すものである。
【００２４】図２〜図４に示す可変バルブ機構ＶＥＬ
は、一対の吸気バルブ１０５，１０５と、シリンダヘッ
ド１１のカム軸受１４に回転自在に支持された中空状の
カム軸１３（駆動軸）と、該カム軸１３に軸支された回
転カムである２つの偏心カム１５，１５（駆動カム）
と、前記カム軸１３の上方位置に同じカム軸受１４に回
転自在に支持された制御軸１６と、該制御軸１６に制御
カム１７を介して揺動自在に支持された一対のロッカア
ーム１８，１８と、各吸気バルブ１０５，１０５の上端
部にバルブリフター１９，１９を介して配置された一対
のそれぞれ独立した揺動カム２０，２０とを備えてい
る。
【００２５】前記偏心カム１５，１５とロッカアーム１
８，１８とは、リンクアーム２５，２５によって連係さ
れ、ロッカアーム１８，１８と揺動カム２０，２０と
は、リンク部材２６，２６によって連係されている。上
記ロッカアーム１８，１８，リンクアーム２５，２５，
リンク部材２６，２６が伝達機構を構成する。
【００２６】前記偏心カム１５は、図５に示すように、
略リング状を呈し、小径なカム本体１５ａと、該カム本
体１５ａの外端面に一体に設けられたフランジ部１５ｂ
とからなり、内部軸方向にカム軸挿通孔１５ｃが貫通形
成されていると共に、カム本体１５ａの軸心Ｘがカム軸
１３の軸心Ｙから所定量だけ偏心している。また、前記
偏心カム１５は、カム軸１３に対し前記バルブリフター
１９に干渉しない両外側にカム軸挿通孔１５ｃを介して
圧入固定されていると共に、カム本体１５ａの外周面１
５ｄが同一のカムプロフィールに形成されている。
【００２７】前記ロッカアーム１８は、図４に示すよう
に、略クランク状に屈曲形成され、中央の基部１８ａが
制御カム１７に回転自存に支持されている。また、基部
１８ａの外端部に突設された一端部１８ｂには、リンク
アーム２５の先端部と連結するピン２１が圧入されるピ
ン孔１８ｄが貫通形成されている一方、基部１８ａの内
端部に突設された他端部１８ｃには、各リンク部材２６
の後述する一端部２６ａと連結するピン２８が圧入され
るピン孔１８ｅが形成されている。
【００２８】前記制御カム１７は、円筒状を呈し、制御
軸１６外周に固定されていると共に、図２に示すように
軸心Ｐ１位置が制御軸１６の軸心Ｐ２からαだけ偏心し
ている。前記揺動カム２０は、図２及び図６，図７に示
すように略横Ｕ字形状を呈し、略円環状の基端部２２に
カム軸１３が嵌挿されて回転自在に支持される支持孔２
２ａが貫通形成されていると共に、ロッカアーム１８の
他端部１８ｃ側に位置する端部２３にピン孔２３ａが貫
通形成されている。
【００２９】また、揺動カム２０の下面には、基端部２
２側の基円面２４ａと該基円面２４ａから端部２３端縁
側に円弧状に延びるカム面２４ｂとが形成されており、
該基円面２４ａとカム面２４ｂとが、揺動カム２０の揺
動位置に応じて各バルブリフター１９の上面所定位置に
当接するようになっている。即ち、図８に示すバルブリ
フト特性からみると、図２に示すように基円面２４ａの
所定角度範囲θ１がベースサークル区間になり、カム面
２４ｂの前記ベースサークル区間θ１から所定角度範囲
θ２が所謂ランプ区間となり、更に、カム面２４ｂのラ
ンプ区間θ２から所定角度範囲θ３がリフト区間になる
ように設定されている。
【００３０】また、前記リンクアーム２５は、円環状の
基部２５ａと、該基部２５ａの外周面所定位置に突設さ
れた突出端２５ｂとを備え、基部２５ａの中央位置に
は、前記偏心カム１５のカム本体１５ａの外周面に回転
自在に嵌合する嵌合穴２５ｃが形成されている一方、突
出端２５ｂには、前記ピン２１が回転自在に挿通するピ
ン孔２５ｄが貫通形成されている。
【００３１】更に、前記リンク部材２６は、所定長さの
直線状に形成され、円形状の両端部２６ａ，２６ｂには
前記ロッカアーム１８の他端部１８ｃと揺動カム２０の
端部２３の各ピン孔１８ｄ，２３ａに圧入した各ピン２
８，２９の端部が回転自在に挿通するピン挿通孔２６
ｃ，２６ｄが貫通形成されている。尚、各ピン２１，２
８，２９の一端部には、リンクアーム２５やリンク部材
２６の軸方向の移動を規制するスナップリング３０，３
１，３２が設けられている。
【００３２】上記構成において、制御軸１６の軸心Ｐ２
と制御カム１７の軸心Ｐ１との位置関係によって、図
６，７に示すように、バルブリフト量が変化することに
なり、前記制御軸１６を回転駆動させることで、制御カ
ム１７の軸心Ｐ１に対する制御軸１６の軸心Ｐ２の位置
を変化させる。前記制御軸１６は、図１０に示すような
構成により、ＤＣサーボモータ（アクチュエータ）１２
１によって所定回転角度範囲内で回転駆動されるように
なっており、前記制御軸１６の作動角を前記アクチュエ
ータ１２１で変化させることで、吸気バルブ１０５のバ
ルブリフト量及びバルブ作動角が連続的に変化する（図
９参照）。
【００３３】図１０において、ＤＣサーボモータ１２１
は、その回転軸が制御軸１６と平行になるように配置さ
れ、回転軸の先端には、かさ歯車１２２が軸支されてい
る。一方、前記制御軸１６の先端に一対のステー１２３
ａ，１２３ｂが固定され、一対のステー１２３ａ，１２
３ｂの先端部を連結する制御軸１６と平行な軸周りに、
ナット１２４が揺動可能に支持される。
【００３４】前記ナット１２４に噛み合わされるネジ棒
１２５の先端には、前記かさ歯車１２２に噛み合わされ
るかさ歯車１２６が軸支されており、ＤＣサーボモータ
１２１の回転によってネジ棒１２５が回転し、該ネジ棒
１２５に噛み合うナット１２４の位置が、ネジ棒１２５
の軸方向に変位することで、制御軸１６が回転されるよ
うになっている。
【００３５】ここで、ナット１２４の位置をかさ歯車１
２６に近づける方向が、バルブリフト量が小さくなる方
向で、逆に、ナット１２４の位置をかさ歯車１２６から
遠ざける方向が、バルブリフト量が大きくなる方向とな
っている。前記制御軸１６の先端には、図１０に示すよ
うに、制御軸１６の作動角を検出するポテンショメータ
式の作動角センサ１２７が設けられており、該作動角セ
ンサ１２７で検出される実際の作動角が目標作動角に一
致するように、前記コントロールユニット１１４が前記
ＤＣサーボモータ１２１をフィードバック制御する。こ
こで、既述したようにバルブリフト量とバルブ作動角と
は同時に変えられるので、作動角センサ１２７はバルブ
作動角を検出すると同時にバルブリフト量を検出するも
のである。
【００３６】かかる可変バルブ機構による吸気バルブ１
０５の制御を行って、吸入空気流量を制御しつつ、実際
のシリンダ部の吸入空気流量を計測し、該計測値に基づ
いて燃料噴射量を制御する。以下に、コントロールユニ
ット１１４による前記シリンダ部の吸入空気流量を計測
の様子を図１１のフローチャートに従って説明する。
【００３７】ステップ１では、各種センサからの検出値
を読み込む。ステップ２では、前記作動角センサ１２７
で検出されたＶＥＬ作動角ＶＥＬＣＯＭと、前記クラン
ク角センサ１１７によって検出された機関回転速度とに
基づいて、吸気バルブ１０５のバルブ流量損失係数Ｃｄ
を算出する。具体的には、ＶＥＬ作動角ＶＥＬＣＯＭ
（バルブ作動特性）に基づいて、図１２に示したような
マップからの検索により基本流量損失係数ＣＤ０を算出
すると共に、機関回転速度に基づいて、図１３に示した
マップからの検索等により動的補正係数ＤＨＯＳＣＤを
算出し、前記基本流量損失係数ＣＤ０に前記動的補正係
数ＤＨＯＳＣＤを乗じて流量損失係数Ｃｄを算出する。
【００３８】ステップ３では、前記ＶＥＬ作動角ＶＥＬ
ＣＯＭに基づいて、吸気バルブ１０５の平均有効開口面
積Ａを算出する。具体的には、吸気バルブ１０５が開い
てから閉じるまでの開口面積（バルブカーテン面積）を
積分した値を開クランク角θで除算した値を、平均有効
開口面積Ａとして算出し、この算出値データをＶＥＬ作
動角ＶＥＬＣＯＭで割り付けたマップ（図１４参照）を
用いて検索する。
【００３９】ステップ４では、吸気バルブ１０５の上流
圧Ｐ０を求める。これは、スロットルバルブ１０３ｂ下
流の吸気管１０２に絶対圧を検出する吸気圧センサを設
けた場合には、そのまま検出値を用いればよいが、スロ
ットルバルブ１０３ｂの開度と機関回転速度Ｎｅとに基
づいて推定することもできる。具体的には、スロットル
バルブ１０３ｂの開度と機関回転速度Ｎｅとにより吸入
空気の体積流量比ＱＨ０（スロットルバルブ全開時の体
積流量に対する比）を算出すれば、該体積流量比ＱＨ０
とバルブ上流圧とは良好な相関を有しているので、体積
流量比ＱＨ０をパラメータとする１次元マップ（図１５
参照）からの検索により、推定できる。また、該マップ
は基準（例えば標準状態）の大気圧に対して設定される
ので、大気圧センサ（外気圧センサ）を備えている場合
には、該大気圧センサで検出される大気圧によってマッ
プ検索値を補正するようにすれば、より高精度に吸気バ
ルブ１０５の上流圧Ｐ０を推定できる。特に、スロット
ルバルブ１０３ｂが略全開の場合は、吸気バルブ１０５
の上流圧Ｐ０は略大気圧に等しくなるので大気圧センサ
の検出値をそのまま吸気バルブ１０５の上流圧Ｐ０とし
て用いればよい。
【００４０】ステップ５では、以上のようにして求めた
各値に基づいてシリンダ部（吸気バルブ通過部）の吸入
空気流量を以下のように算出する。まず、吸気バルブ１
０５を通過する空気流量（すなわち、シリンダ吸入空気
量）Ｑｃ（ｋｇ／ｓｅｃ）は、圧縮性流体の一次元定常
流れの式より次式（１）、（２）のように表すことがで
きる。
【００４１】
【数１】 なお、Ｒ：気体定数（＝２８７）、γ：比熱比（＝１．
４）、Ｃｄ：バルブの流量損失係数、Ａ：バルブの有効
開口面積（ｍ2）、Ｐ０：バルブの上流圧（Ｐａ）、Ｐ
ｃ：シリンダ内圧（Ｐａ）、Ｔ０：バルブ上流温度
（Ｋ）である。
【００４２】低負荷状態ではチョーク状態となり、該チ
ョーク時の吸入空気流量Ｑｃは、上記（２）式に示すよ
うに、流量損失係数Ｃｄ、有効開口面積Ａ、上流圧Ｐ０
の積に比例するので、これらの算出値を用いて求めるこ
とができる。なお、バルブ上流温度Ｔ０は、簡易的には
標準状態付近の温度（１８〜２０°Ｃ程度）を固定値と
して用いるか、外気温度センサを備えて検出した値を用
いて修正することにより求まるが、吸気温度センサを備
えて検出した値を用いて補正すれば、より高精度に算出
することができる。
【００４３】一方、中・高負荷状態では非チョーク状態
となり、該非チョーク時は、（１）式に示すように、ピ
ストン位置に応じて逐次変化するシリンダ内圧によりシ
リンダ部の吸入空気流量はリアルタイムで変化するが、
積分して平均化することにより単位時間当たりの吸入空
気流量を算出することができる。（１）式、（２）式で
算出した吸入空気流量は、シミュレーションにより算出
された吸入空気流量と良好に対応しており、これら
（１）、（２）式を用いて吸入空気流量を算出できるこ
とが明らかにされた。
【００４４】但し、非チョーク時に（１）式を用いて、
逐次変化するシリンダ内圧を筒内圧センサによって検出
しつつ吸入空気流量を算出することは実質的に困難で、
かつ実用的でない。ここで、ピストン位置毎のシリンダ
内圧は、吸気バルブのバルブ特性によって大方決定され
ると考えられるので、バルブの流量損失係数Ｃｄ及び平
均有効開口面積Ａと、上流圧Ｐ０が決定すれば、基本的
な吸入空気流量は求められる。また、吸入空気流量の検
出は主として燃料噴射量の算出に用いられ、その場合に
必要なのは機関回転あたりのシリンダ吸入空気量であ
る。
【００４５】そこで、本実施形態では、前記バルブの流
量損失係数Ｃｄと平均有効開口面積Ａとの積を、機関回
転速度Ｎｅと排気量ＶＯＬ＃で除算した値Ｃｄ・ＶＡ／
（Ｎｅ・ＶＯＬ＃）をパラメータとして算出し、該パラ
メータ値に対してシミュレーションで算出した機関回転
当たりの基本シリンダ吸入空気量Ｑａ／Ｎｅ（Ｋｇ）の
データを割り付けたマップ１を作成する。
【００４６】図１６は、該マップの特性を示し、チョー
ク域ではパラメータＣｄ・ＶＡ／（Ｎｅ・ＶＯＬ＃）に
対し、基本シリンダ吸入空気量Ｑａ０／Ｎｅは直線的に
変化し、非チョーク域では２次曲線で変化する。また、
前記ステップ４で検出乃至推定されるバルブ上流圧Ｐ０
に対して前記基本シリンダ吸入空気量Ｑａ０／Ｎｅを補
正する上流圧補正係数Ｋｐを設定したマップ２（図１７
参照）を作成する。
【００４７】より高精度に吸入空気流量を計測する場合
には、外気温度センサ（または吸気マニホールド部での
吸気温度センサ）によって検出された外気温度Ｔａ（吸
気温度Ｔｍ）に基づいて、バルブ上流温度Ｔ０に対して
前記基本シリンダ吸入空気量Ｑａ０／Ｎｅを補正する上
流温度補正係数Ｋｔを設定したマップ３（図１８参照）
を作成する。
【００４８】そして、次式のように、前記算出したパラ
メータＣｄ・ＶＡ／（Ｎｅ・ＶＯＬ＃）によりマップ１
から検索した基本シリンダ吸入空気量Ｑａ０／Ｎｅを、
バルブ上流圧Ｐ０によりマップ２から検索した上流圧補
正係数Ｋｐと、外気温度Ｔａ（吸気温度Ｔｍ）によりマ
ップ３から検索した上流温度補正係数Ｋｔとを乗じて補
正し、質量シリンダ吸入空気量Ｑａ／Ｎｅを算出する。
【００４９】 Ｑａ／Ｎｅ＝（Ｑａ０／Ｎｅ）・Ｋｐ・Ｋｔ この質量シリンダ吸入空気量（Ｑａ／Ｎｅ）は、燃料噴
射量を算出する際の基本燃料噴射量に比例する値として
用いられる。以上のようにして、可変動弁機構により吸
気バルブの作動特性を変化させて吸入空気量を制御する
場合の、吸入空気量を高精度に検出することができ、ひ
いてはトルク制御性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関のシステム構成図。
【図２】可変バルブ機構を示す断面図（図３のＡ−Ａ断
面図）。
【図３】上記可変バルブ機構の側面図。
【図４】上記可変バルブ機構の平面図。
【図５】上記可変バルブ機構に使用される偏心カムを示
す斜視図。
【図６】上記可変バルブ機構の低リフト時の作用を示す
断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図７】上記可変バルブ機構の高リフト時の作用を示す
断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）。
【図８】上記可変バルブ機構における揺動カムの基端面
とカム面に対応したバルブリフト特性図。
【図９】上記可変バルブ機構のバルブタイミングとバル
ブリフトの特性図。
【図１０】上記可変バルブ機構における制御軸の回転駆
動機構を示す斜視図。
【図１１】吸入空気量計測ルーチンを示すフローチャー
ト。
【図１２】基本流量損失係数を求めるためのマップ。
【図１３】動的補正係数を求めるためのマップ。
【図１４】吸気バルブの平均有効開口面積を求めるため
のマップ。
【図１５】吸気バルブ上流圧を求めるためのマップ。
【図１６】基本シリンダ吸入空気量を求めるためのマッ
プ。
【図１７】上流圧補正係数を求めるためのマップ。
【図１８】上流温度補正係数を求めるためのマップ。
【符号の説明】
１３…カム軸 １５…偏心カム １６…制御軸 １７…制御カム １８…ロッカアーム ２０…揺動カム ２５…リンクアーム １０１…内燃機関 １０４…電子制御スロットル １０５…吸気バルブ １１２…可変バルブ機構 １１４…コントロールユニット １１５…エアフローメータ １１６…アクセルペダルセンサ １１７…クランク角センサ １１８…スロットルセンサ １２１…ＤＣサーボモータ（アクチュエータ） １２７…作動角センサ １３０…吸気ポート １３１…燃料噴射弁
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/20 ３２０ Ｆ０２Ｄ 41/20 ３２０ Ｆターム(参考） 3G018 AA05 AB02 AB03 AB04 AB08 AB10 AB16 AB17 BA01 BA02 BA11 BA17 BA19 BA32 CA01 CA02 CA05 CA07 CA11 CA13 DA01 DA03 DA04 DA08 DA11 DA34 DA45 EA02 EA11 EA16 FA01 FA06 FA08 FA09 GA14 GA18 GA40 3G084 AA03 BA03 BA04 BA05 BA23 DA04 DA13 DA27 FA01 FA02 FA10 FA33 3G092 AA01 AA11 AB02 BA01 BA03 BB02 DA01 DA03 DA05 DF01 DG01 DG08 FA06 HA01X HA01Z HA04Z HA05Z HA06Z HA07Z HA13Z HE01Z 3G301 HA01 HA19 JA20 KA21 LA07 LC03 LC10 MA11 MA12 PA01Z PA10Z PA11Z PE01Z PE08Z PE10Z

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】吸気バルブのバルブ作動特性を可変する可
    変動弁機構を備えた内燃機関の吸入空気流量計測装置で
    あって、 前記吸気バルブのバルブ作動特性を検出し、該バルブ作
    動特性に基づいて、該吸気バルブの流量損失係数と有効
    開口面積を算出し、該算出された流量損失係数と有効開
    口面積とを含むパラメータに基づいてシリンダ部の吸入
    空気流量を算出することを特徴とする内燃機関の吸入空
    気流量計測装置。
  2. 【請求項２】前記流量損失係数は、吸気バルブのバルブ
    作動特性に基づいて算出した基本流量損失係数を機関回
    転速度に基づいて補正して算出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流量計測装置。
  3. 【請求項３】前記吸気バルブの流量損失係数と前記有効
    開口面積の他、該吸気バルブの上流圧を用いてシリンダ
    部の吸入空気流量を算出することを特徴とする請求項１
    または請求項２に記載の内燃機関の吸入空気流量計測装
    置。
  4. 【請求項４】内燃機関が吸気バルブの上流にスロットル
    弁を備え、前記吸入空気流量の算出に用いる吸気バルブ
    の上流圧を、前記スロットル弁の開度と機関回転速度と
    に基づいて算出す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流量計測装置。
  5. 【請求項５】前記シリンダ部の吸入空気流量の算出に用
    いる吸気バルブの上流圧を、吸気圧センサによって直接
    検出することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の
    吸入空気流量計測装置。
  6. 【請求項６】前記シリンダ部の吸入空気流量の算出に用
    いる吸気バルブの上流圧を、大気圧センサで検出される
    大気圧を用いて推定することを特徴とする請求項３また
    は請求項４に記載の内燃機関の吸入空気流量計測装置。
  7. 【請求項７】内燃機関が吸気バルブの上流にスロットル
    弁を備え、前記スロットル弁を略全開としつつ前記可変
    動弁機構によって吸入空気流量の制御を行っているとき
    には、前記シリンダ部の吸入空気流量の算出に用いる吸
    気バルブの上流圧として、前記大気圧センサで検出され
    る大気圧をそのまま用いることを特徴とする請求項６に
    記載の内燃機関の吸入空気流量計測装置。
  8. 【請求項８】前記シリンダ部の吸入空気流量の算出に、
    吸気バルブ上流の吸気温度を用いることを特徴とする請
    求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の吸
    入空気流量計測装置。
  9. 【請求項９】流量損失係数と有効開口面積との積を機関
    回転速度で除算した値に比例するパラメータに対する機
    関回転当たりのシリンダ吸入空気量の基本値のデータを
    割り付けたマップを備えたことを特徴とする請求項１〜
    請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の吸入空気流
    量計測装置。
  10. 【請求項１０】前記可変動弁機構は、 クランク軸に同期して回転する駆動軸と、 該駆動軸の固定された駆動カムと、 揺動することで吸気バルブを開閉作動する揺動カムと、 一端で前記駆動カム側と連係し他端で前記揺動カム側と
    連係する伝達機構と、該伝達機構の姿勢を変化させる制
    御カムを有する制御軸と、 該制御軸を回動するアクチュエータと、を含んで構成さ
    れ、前記アクチュエータによって前記制御軸を回動制御
    することによりバルブ作動特性を可変することを特徴と
    する請求項１から請求項８のいずれか１つに記載の内燃
    機関の吸入空気流量計測装置。
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