JP2007211624A - 内燃機関の駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のシリンダ室を有する内燃機関の駆動状況にかかわらず、前記内燃機関に吸入される吸入空気の空気量の検出精度を向上させる。
【解決手段】エンジン１４の回転数Ｎｅ毎に生じる実際に第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに空気が吸入される際のクランクシャフト２２のクランク角度Ｔ１と、エアフローメータ６４によって空気量が検出される際のクランク角度Ｔ２との差に基づき、クランク角度補正量Ｔｄを算出して制御部６８に予め設定し、前記エアフローメータ６４によって吸入空気量を検出する際に、現時点の回転数Ｎｅに対応したクランク角度補正量Ｔｄを加え、実際に第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに空気が吸入されるタイミングに対する前記吸入空気量の検出タイミングを補正する。
【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関に吸入される吸入空気を検出し、前記吸入空気の空気量に基づいて内燃機関を駆動制御することが可能な内燃機関の駆動制御方法に関する。

従来から、車両等に用いられる内燃機関には、燃焼室となるシリンダに対してエアを吸入するための吸気管が接続され、前記吸気管が接続されるシリンダの吸気ポートには、前記シリンダと吸気管との間の連通状態を切り換え可能な吸気弁が設けられている。そして、前記吸気弁が開弁することにより、前記吸気管を介してシリンダの内部にエアが吸入される。

この吸気管には、前記吸気管の内部に流通するエアの流量（空気量）を調整するためのスロットルバルブが設けられ、前記スロットルバルブを開閉動作させることにより、シリンダの内部に吸入されるエアの空気量を調整している。吸気管におけるスロットルバルブの上流側には、前記吸気管内を流通するエアの空気量を測定検出する手段として空気流量センサが設けられている。また、吸気管におけるスロットルボディの下流側には、サージタンクが設けられ、前記サージタンクには、吸気管内の圧力を検出するセンサが設けられている。

そして、前記空気流量センサによって検出された検出信号が制御回路へと出力され、前記検出信号からシリンダ内に吸入されるエアの空気量（質量又は体積）が演算される。その後、前記空気量に対して内燃機関の運転状態に応じた最適な燃料噴射量が演算され、前記制御回路で算出された結果に基づいて制御信号が燃料噴射装置へと出力されて前記燃料噴射装置の制御が行われる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１９０５９１号公報

ところで、特許文献１に係る従来技術においては、例えば、車両を急加速させる際、前記スロットルバルブを急速に開状態とした場合に、実際にシリンダの内部に吸入されるエアに加えて、負圧状態にある吸気管のサージタンク内を充填するためのエアが前記吸気管の内部に導入される。これにより、空気流量センサによって検出される空気量は、実際に内燃機関のシリンダに吸入されるエアと、吸気管内に充填されるエアの一部とが合算されたものとなる。

そのため、前記空気流量センサとは別個にスロットルバルブの下流側に設けられた圧力センサによって前記吸気管の内部のエアの圧力値を検出し、前記吸気管の内部に充填された空気量を推定している。そして、この推定された空気量を前記空気流量センサによって検出された全空気量から減算することにより、実際にシリンダへと吸入されるエアの空気量を推定してエンジン制御を行う必要がある。

しかしながら、上述した吸気装置では、シリンダに吸入されるエアの空気量は、吸気管においてスロットルボディの上流側に設けられた空気流量センサによって検出された空気量及び圧力センサによって検出された圧力値に基づいて推定されたものであるため、実際にシリンダに吸入される空気量を正確に把握することができず、前記空気量に基づいて行われる燃料の噴射量を高精度に制御することが困難である。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、内燃機関に吸入される空気量の検出精度を向上させ、高精度なエンジン制御を行うことが可能な内燃機関の駆動制御方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、内燃機関を構成する本体部に接続され複数に分岐した分岐管と集合管とを有する吸気マニホールドを備え、前記集合管に接続された絞り弁を開閉させることにより、前記吸気マニホールドの主吸気通路を通じて吸入空気を前記内燃機関に吸入させ、前記内燃機関を駆動制御する方法であって、
前記主吸気通路とは別個に設けられると共に、並列に配設された複数の分岐管に接続されて前記主吸気通路と連通する副吸気通路と、前記副吸気通路に設けられ、前記内燃機関に吸入される吸入空気の空気量を検出する空気量検出部とを有し、
前記内燃機関が吸気行程を開始する時点のクランクシャフトのクランク角度と、前記内燃機関の回転数によって変動し、該吸気行程に連動して前記副吸気通路内を空気が流通し始める時点のクランク角度との差から算出された補正値を、前記内燃機関が吸気行程を開始した際のクランク角度に加え、該クランク角度と補正値との合計値が、現時点のクランク角度に対して大きい若しくは同等である場合に、前記空気量検出部により前記副吸気通路を流通する吸入空気の空気量の検出を開始する工程と、
前記内燃機関のクランク角度が、前記吸気行程が完了した際のクランク角度に前記補正値を加えた値より大きいか同等である場合に、前記空気量検出部による空気量の検出を停止する工程と、
前記空気量検出部によって検出された空気量を積算し、実際に前記内燃機関に吸入される実吸入空気量を推定する工程と、
前記推定された実吸入空気量に基づき、前記内燃機関における燃料噴射量を制御する工程と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、内燃機関に吸入される吸入空気の空気量を副吸気通路に設けられた空気量検出部によって検出する際、実際に内燃機関の吸気行程で空気が吸入される際のクランク角度に対し、前記内燃機関の回転数によって変動する吸入空気の流通時間のずれに応じたクランク角度の補正値を加え、前記吸気行程に対して前記補正値の分だけ遅らせて空気量検出部による空気量の検出を始め、且つ、該吸気行程が終了してから前記補正値の分だけ遅らせて前記空気量の検出を終了させている。すなわち、内燃機関の吸気行程に対して空気量の検出を補正値の分だけ遅らせて行っている。

従って、内燃機関の回転数によって変動する吸入空気の検出タイミングを、補正値によって補正して実際に吸入空気が吸入される吸入タイミングに対応させることにより、前記回転数による検出タイミングのずれが抑制され安定した空気量を得ることができ、実際に内燃機関に吸入される実吸入空気量を高精度に推定することが可能となる。そのため、空気量に基づいて噴射される燃料噴射量を精度よく制御することができ、前記内燃機関に吸入される吸入空気の空気量と、前記吸入空気に対して噴射される燃料の量との比である空燃比の最適化を図ることができる。その結果、燃料の噴射量と吸入空気の空気量とからリアルタイムでの高精度なエンジン制御を行うことができる。

また、内燃機関が吸気行程を開始した際のクランク角度に補正値を加えた合計値と、現時点におけるクランク角度との比較が行われる前に、前記現時点の回転数に基づいた補正値を、予め設定された制御部から検索して選択する工程を有するとよい。すなわち、内燃機関の回転数に対応した補正値を予め制御部に設定しておくことにより、空気量検出部によって空気量の検出を行う時点の回転数に応じて前記補正値を即座に検索して選択することができるため、前記補正値により空気量の補正を確実且つ高精度に行うことが可能となる。

さらに、補正値が制御部から検索及び選択される前に、空気検出部によって空気量の検出される吸入空気が、内燃機関の吸気行程において所望の気筒に吸入される吸入空気であるか否かを判断する工程を有するとよい。これにより、所望の気筒以外となる気筒に接続され、副吸気通路が接続されていない他の主吸気通路に吸入空気が流通している場合に、前記副吸気通路内の空気量を空気量検出部によって誤って検出してしまうことが防止される。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、吸気マニホールドの副吸気通路に設けられた空気量検出部によって空気量を検出する際、内燃機関の吸気行程において実際に空気が吸入される際のクランク角度に対し、前記内燃機関の回転数によって変動する吸入空気の流通時間のずれに対応したクランク角度を補正値として加え、前記空気量検出部による空気量の検出を、前記内燃機関の吸気行程に対して前記補正値の分だけ遅らせて行っている。これにより、内燃機関の回転数にかかわらず空気量検出部による検出タイミングを、実際に空気が吸入される吸入タイミングに対応させて行うことができるため、安定した空気量が得られ、前記空気量に基づいて実際に内燃機関に吸入される実吸入空気量を高精度に推定することができる。

そのため、空気量に基づいて噴射される燃料噴射量を精度よく制御することが可能となり、燃料の噴射量と吸入空気の空気量とからリアルタイムでの高精度なエンジン制御を行うことができる。

本発明に係る内燃機関の駆動制御方法について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の駆動制御方法が適用される吸気装置を示す。

この吸気装置１０は、車両等に搭載される、例えば、４つの第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄ（図２参照）を有する多気筒のエンジン（内燃機関）１４に設けられている。このエンジン１４が搭載される車両としては、例えば、自動車や自動二輪車等が挙げられる。

エンジン１４は、図１及び図２に示されるように、エンジン本体（本体部）１６の内部に形成される複数の第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄ（図２参照）にそれぞれ第１〜第４ピストン１８ａ〜１８ｄ（図２参照）が軸線方向に沿って変位自在に設けられている。従って、前記第１〜第４ピストン１８ａ〜１８ｄがストローク変位し、第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄの容積を変化させることによりエンジン１４における吸気、圧縮、燃焼、排気行程が行われる。

そして、第１〜第４ピストン１８ａ〜１８ｄからコネクティングロッド２０及びクランクシャフト２２を介してエンジン１４の駆動力として出力される。なお、第１〜第４ピストン１８ａ〜１８ｄと第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄとからそれぞれ第１気筒Ｃ１、第２気筒Ｃ２、第３気筒Ｃ３及び第４気筒Ｃ４が構成される（図２参照）。

また、エンジン１４における複数の第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄには、それぞれ吸気ポート２４及び排気ポート２６が開口するように形成され、前記吸気ポート２４にはそれぞれ吸気バルブ２８が設けられ、一方、排気ポート２６にはそれぞれ排気バルブ３０が設けられている。そして、前記吸気ポート２４と排気ポート２６との間となる第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄの上方には、前記第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄ毎に点火プラグ３２が設けられている。

エンジン本体１６における第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄの吸気ポート２４には、インテークマニホールド（吸気マニホールド）３４の下流側に形成された複数本の第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄ（図２参照）がそれぞれ接続されている。この第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄは、第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄの数に対応した本数（４本）に枝状に分岐している。

また、インテークマニホールド３４の上流側には、複数の第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄが纏められて集合した集合管３８が形成されている。換言すると、インテークマニホールド３４は、上流側に形成される単一の集合管３８から下流側に向かって複数の第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄに分岐するように形成されている。この集合管３８には、所定容量を有するタンク部４０が形成されている。

そして、前記集合管３８の上流側には、アクセルペダル（図示せず）の操作に連動して開閉するスロットルバルブ（絞り弁）４２を含むスロットルボディ４４が設けられている。このスロットルボディ４４の上流側には、吸気管４６を介してエアクリーナ４８（図１参照）が設けられ、前記エアクリーナ４８を通じてインテークマニホールド３４に外部から吸入空気が取り込まれる。その際、前記エアクリーナ４８によって前記吸入空気に含有される塵埃等が好適に除去される。

エンジン１４の吸気行程において、スロットルバルブ４２が開状態となることにより、第１〜第４ピストン１８ａ〜１８ｄのストローク変位に伴う吸入負圧によって吸入空気が、スロットルボディ４４及びインテークマニホールド３４を通じて吸気ポート２４から第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄへと吸入される。

インテークマニホールド３４の内部には、吸入空気が流通する吸気通路（主吸気通路）５０が形成され、前記吸気通路５０は、集合管３８の内部に形成される集合通路５２と、第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄの内部にそれぞれ形成される分岐通路５４ａ〜５４ｄとから構成されている。吸気ポート２４に接続される第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄには、それぞれ燃料噴射弁として機能するインジェクタ５６（図１参照）が前記吸気ポート２４と対向するように配設されている。そして、制御部６８からの電気信号によってインジェクタ５６からインテークマニホールド３４の分岐通路５４ａ〜５４ｄに対して燃料が噴射される。

一方、インテークマニホールド３４には、タンク部４０と第４分岐管３６ｄとの間をバイパスするバイパス配管（副吸気通路）５８が接続されている。すなわち、インテークマニホールド３４において略並列に配置された第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄのうち、その端部となる位置に形成された第４分岐管３６ｄのみにバイパス配管５８が接続されている。

バイパス配管５８の第１接続端部６０は、該バイパス配管５８の上流側となる一端部に形成され、インテークマニホールド３４を構成するタンク部４０に接続されることにより、前記タンク部４０の内部と前記バイパス配管５８の内部とが連通した状態となる。

また、前記第１接続端部６０は、前記タンク部４０に接続される場合に限定されるものではなく、前記第１接続端部６０が、前記インテークマニホールド３４の上流側となるスロットルボディ４４側（例えば、集合管３８）に直接接続されていればよい。

さらに、バイパス配管５８の下流側となる第２接続端部６２は、第４分岐管３６ｄに接続される場合に限定されるものではなく、前記第２接続端部６２を前記第４分岐管３６ｄの代わりに第１分岐管３６ａに接続するようにしてもよい。これにより、バイパス配管５８をタンク部４０と第１分岐管３６ａとの間に接続し、前記タンク部４０の内部と第１分岐管３６ａの分岐通路５４ａとを連通させるようにしてもよい。

このバイパス配管５８には、前記バイパス配管５８の内部を流通する吸入空気の空気量を検出するためのエアフローメータ６４が配設されている。このエアフローメータ６４は、空気量検出部として機能すると共に、バイパス配管５８の内部を流通する吸入空気の流れが安定した層流状態となる位置に設けられている。

エアフローメータ６４は、例えば、シリコン基板にプラチナ薄膜が蒸着された検出部６６を有し、前記検出部６６の周囲に吸入空気が流通することにより、予め一定温度に保持されている前記検出部６６の温度が変化し、前記検出部６６の温度を一定温に保持させるために前記検出部６６に供給される電流量が変化する。この電流の変化量を検出することによりバイパス配管５８の内部を流通する吸入空気の空気量を検出する熱線式が採用されている。

なお、空気量検出部として機能するエアフローメータ６４は、上述した熱線式に限定されるものではなく、前記バイパス配管５８の内部に流路抵抗となる抵抗部材を設け、前記抵抗部材の下流側に発生する渦を検出することにより吸入空気の体積流量を検出するカルマン渦式や、前記バイパス配管５８を流通する吸入空気によって押されるフラップの回動角度を検出することにより吸入空気の体積流量を検出するフラップ式等を採用してもよいのは勿論のことである。

本発明の実施の形態に係る内燃機関の駆動制御方法が適用される吸気装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ここでは、第４気筒Ｃ４に空気が吸入される場合について説明する。

先ず、図２に示されるように、エンジン１４が始動している状態において、運転者がアクセルペダル（図示せず）を操作してスロットルバルブ４２を開弁させる。これにより、吸気バルブ２８が吸気ポート２４より離間し、且つ、第４ピストン１８ｄが下方へ変位する吸気行程において、前記第４ピストン１８ｄによるストローク変位に伴って第４シリンダ室１２ｄからの吸入負圧によってエアクリーナ４８を通じて吸入空気がインテークマニホールド３４の内部に導入される（図１参照）。その際、インテークマニホールド３４の吸気通路５０へと導入された吸入空気の一部が、タンク部４０から第１接続端部６０を通じて前記バイパス配管５８の内部へと導入される。

そして、吸入空気の一部が、バイパス配管５８を第２接続端部６２側に向かって流通し、エアフローメータ６４によってバイパス配管５８を流通する吸入空気の空気量が検出されると共に、前記吸入空気の一部が、バイパス配管５８を介してインテークマニホールド３４の吸気通路５０へと再び合流し、前記吸気通路５０を流通している吸入空気と共に第４シリンダ室１２ｄの内部へと吸入される。

この場合、エンジン１４を構成するクランクシャフト２２の回転角度（以下、クランク角度という）を検出する回転角度センサ７０によって、現在のクランクシャフト２２のクランク角度が前記回転角度センサ７０から制御部６８へと出力され、この制御部６８への検出信号に基づいて前記制御部６８の計測タイミング演算部７２（図５参照）においてエンジン１４の第１〜第４気筒Ｃ１〜Ｃ４のうち該第４気筒Ｃ４が吸気行程にあることが特定される。すなわち、前記回転角度センサ７０とエアフローメータ６４とを併用し、前記回転角度センサ７０及びエアフローメータ６４からの検出信号を制御部６８に対して出力することにより、前記制御部６８において前記エアフローメータ６４によって検出された吸入空気が、前記第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄのいずれに吸入されるかを確認することが可能となる。

また、図３Ａに示されるように、エンジン１４の回転数Ｎｅが低回転時（例えば、１０００ｒｐｍ）には、前記エンジン１４の吸気行程において実際に第４シリンダ室１２ｄに対して空気が吸入される際のクランク角度Ｔ１と、バイパス配管５８を流通する吸入空気の空気量がエアフローメータ６４によって検出される際のクランク角度Ｔ２とが略一致（Ｔ１≒Ｔ２）していることが諒解されるが、図３Ｂに示されるように、エンジン１４の回転数Ｎｅが高回転時（例えば、４０００ｒｐｍ）には、エアフローメータ６４によって空気量が検出される際のクランク角度Ｔ２は、前記第４シリンダ室１２ｄに対して実際に空気が吸入される際のクランク角度Ｔ１に対して若干のずれ（Ｔｄ）が生じていることが諒解される。

詳細には、エンジン１４の吸気行程において、第４シリンダ室１２ｄで第４ピストン１８ｄが下方へと変位することにより、吸入負圧が生じてインテークマニホールド３４の吸気通路５０を通じて前記第４シリンダ室１２ｄに向かって空気が流通することとなるが、バイパス配管５８は前記第４シリンダ室１２ｄより所定距離だけ離間して設けられているため、前記空気が流通し始めるまでに若干の遅れが生じる。この際、エンジン１４の回転数Ｎｅが低い場合には、前記バイパス配管５８内における空気が流れ始めるまでのタイムラグが小さく、前記エンジン１４の回転数Ｎｅが上昇するのに伴って前記タイムラグが徐々に大きくなる。

次に、上述したエンジン１４の回転数Ｎｅによって実際の吸入タイミングに対して遅れが生じる吸入空気量の計測タイミングをクランクシャフト２２のクランク角度の差に基づいて補正することにより、実際に第４シリンダ室１２ｄに吸入される実吸入空気量Ｑの推定を行う内燃機関の駆動制御方法について図５及び図６を参照しながら説明する。

最初に、エンジン１４における各回転数Ｎｅ毎の吸気行程において、実際に第４シリンダ室１２ｄに対して空気が吸入される際のクランク角度Ｔ１と、バイパス配管５８を流通する吸入空気の空気量がエアフローメータ６４によって検出される際のクランク角度Ｔ２とを回転角度センサ７０によりそれぞれ検出し、各クランク角度Ｔ１、Ｔ２の差に基づいて制御部６８のクランク角度演算部７４でクランク角度補正量（補正値）Ｔｄが算出される。そして、クランク角度補正量Ｔｄは、図４に示されるように、エンジン１４の回転数Ｎｅに対して一直線上に増大する比例特性を示し、前記クランク角度演算部７４に対して予め設定される。

なお、上述したクランク角度は、例えば、３０°毎に１２分割され、エンジン１４が１サイクルする場合（４サイクルエンジン）にはクランクシャフト２２が２回転するため、前記クランク角度が２４分割されて設定される。

先ず、図６のステップＳ１において、回転角度センサ７０によりクランクシャフト２２のクランク角度Ｔａｇが検出され、前記クランク角度Ｔａｇに基づいて制御部６８で第４気筒Ｃ４が吸気行程にあるか否かが判断される。そして、第４気筒Ｃ４が吸気行程である場合には、ステップＳ２において現在のエンジン１４の回転数Ｎｅに対応したクランク角度補正量Ｔｄが検索されて選択される。また、第４気筒Ｃ４以外となる第１〜第３気筒Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３のいずれかの気筒が吸気行程である場合には、再びステップＳ１において前記第４気筒Ｃ４が吸気行程に至るまで前記吸気行程か否かの判断が繰り返し行われる。

次に、選択されたクランク角度補正量Ｔｄが制御部６８の計測タイミング演算部７２に対して出力されると共に、現在のクランク角度Ｔａｇが回転角度センサ７０によって検出されて前記計測タイミング演算部７２に出力される。そして、ステップＳ３において、前記クランク角度Ｔａｇが、第４気筒Ｃ４の吸気行程が開始された際のクランク角度Ｔｏｐに対してクランク角度補正量Ｔｄを加えた値より大きい若しくは同等（Ｔａｇ≧Ｔｏｐ＋Ｔｄ）であるか否かが判断される。このクランク角度Ｔａｇが、クランク角度Ｔｏｐとクランク角度補正量Ｔｄとを加えた値より大きい若しくは同等である場合には、ステップＳ４へ進み、前記クランク角度Ｔａｇが、前記クランク角度Ｔｏｐとクランク角度補正量Ｔｄとを加えた値未満（Ｔａｇ＜Ｔｏｐ＋Ｔｄ）である場合には、再びステップＳ３においてクランク角度Ｔａｇが、前記クランク角度Ｔｏｐとクランク角度補正量Ｔｄとを加えた値より大きく若しくは同等（Ｔａｇ≧Ｔｏｐ＋Ｔｄ）となるまで判断が繰り返し行われる。

そして、現在のクランク角度Ｔａｇが、クランク角度Ｔｏｐとクランク角度補正量Ｔｄとを加えた値より大きい若しくは同等（Ｔａｇ≧Ｔｏｐ＋Ｔｄ）である場合に、ステップＳ４において、バイパス配管５８を通じて流通する吸入空気の空気量をエアフローメータ６４によって検出し始め、該エアフローメータ６４で検出された空気量を検出信号として制御部６８の吸入空気量演算部７６へと出力して計測処理を行う。詳細には、吸入空気量演算部７６において検出された空気量を積算していく。

すなわち、第４気筒Ｃ４の吸気行程が開始されてからクランク角度補正量Ｔｄだけ経過した後に、エアフローメータ６４による吸入空気量の検出を開始する。これにより、第４シリンダ室１２ｄに空気が吸入され始めてからバイパス配管５８内の空気が流れ始めるまでのタイムラグの影響を受けることなく、前記クランク角度補正量Ｔｄを加えることによりバイパス配管５８内を流通する吸入空気の空気量を、該吸入空気が流れ始めてから確実に検出することが可能となる。

次に、ステップＳ５において、現在のクランク角度Ｔａｇが回転角度センサ７０によって検出され、制御部６８において第４気筒Ｃ４の吸気行程が完了した際のクランク角度Ｔｃｌにクランク角度補正量Ｔｄを加えた値より大きい若しくは同等（Ｔａｇ≧Ｔｃｌ＋Ｔｄ）であるか否かが判断される。そして、前記クランク角度Ｔａｇが、クランク角度Ｔｃｌとクランク角度補正量Ｔｄとを加えた値より大きい若しくは同等（Ｔａｇ≧Ｔｃｌ＋Ｔｄ）である場合には、ステップＳ６において、第４気筒Ｃ４の吸気行程が開始されてＴｄだけ経過した後から完了するまでに検出された空気量の積算値である吸入空気量Ｑｓが算出される。

すなわち、第４気筒Ｃ４の吸気行程が完了してからクランク角度補正量Ｔｄだけ経過した後に、エアフローメータ６４による吸入空気量の検出を終了させる。換言すれば、第４気筒Ｃ４の吸気行程が完了してからクランク角度補正量Ｔｄだけ経過するまでエアフローメータ６４による吸入空気量の検出が継続されている。

また、クランク角度Ｔａｇが、クランク角度Ｔｃｌとクランク角度補正量Ｔｄとを加えた値未満（Ｔａｇ＜Ｔｃｌ＋Ｔｄ）である場合には、再びステップＳ５においてクランク角度Ｔａｇが、前記クランク角度Ｔｃｌとクランク角度補正量Ｔｄとを加えた値より大きく若しくは同等となるまで判断が繰り返し行われる。

最後に、図５に示されるように、制御部６８において吸入空気量Ｑｓに基づいて実吸入空気量Ｑが推定され、燃料噴射量演算部７８で最適な燃料噴射量が算出されることにより、前記燃料噴射量に対応した制御信号がインジェクタ５６へと出力される。これにより、前記インテークマニホールド３４の吸気通路５０内を流通する前記吸入空気に対して、吸気ポート２４の近傍においてインジェクタ５６から燃料が噴射され、前記燃料と吸入空気とが混合された混合気が第４シリンダ室１２ｄの内部へと吸入される。

なお、上述した本実施の形態では、インテークマニホールド３４の第４分岐管３６ｄに対してバイパス配管５８が接続され、エンジン１４における吸気行程のクランク角度Ｔｏｐ、Ｔｃｌに対してクランク角度補正量Ｔｄを加えることにより、前記バイパス配管５８を流通する吸入空気量Ｑｓを検出し、実際に第４シリンダ室１２ｄに吸入される実吸入空気量Ｑを推定する吸入空気量測定方法について説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、第１〜第３シリンダ室１２ａ〜１２ｃと連通するインテークマニホールド３４の第１〜第３分岐管３６ａ〜３６ｃのいずれか１つに対してバイパス配管５８を接続し、前記バイパス配管５８を流通する吸入空気量Ｑｓを算出することにより、前記吸入空気量Ｑｓに基づいて第１〜第３シリンダ室１２ａ〜１２ｃのいずれか１つに吸入される実吸入空気量Ｑを推定するようにしてもよい。

また、バイパス配管５８は、第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄのうちのいずれか１本のみに接続される場合に限定されるものではなく、前記バイパス配管５８を途中から分岐させて前記第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄに対して複数接続するようにしてもよいし、前記第１〜第４分岐管３６ａ〜３６ｄのうちのいずれか２本の間を接続するようにしてもよい。このような場合にも、上述した吸入空気量測定方法を適用することが可能である。

以上のように、本実施の形態では、回転角度センサ７０によってエンジン１４の吸気行程時におけるクランク角度と、エアフローメータ６４によって空気量を検出する際のクランク角度とをエンジン１４の回転数Ｎｅに応じて計測し、前記クランク角度の差分Ｔ２−Ｔ１からクランク角度補正量Ｔｄを算出して制御部６８に対して予め設定しておく。

そして、エンジン１４の吸気行程において第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄのいずれかに空気が吸入され始めた際のクランク角度Ｔｏｐからクランク角度補正量Ｔｄだけ遅れたタイミングでエアフローメータ６４によってバイパス配管５８内を流通する空気の流量を検出し始めると共に、前記第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄへの空気の吸入が終了した際のクランク角度Ｔｃｌから前記クランク角度補正量Ｔｄだけ遅れたタイミングで前記検出を停止する。このエアフローメータ６４によって検出された空気量を、その検出開始から終了まで積算することにより吸入空気量Ｑｓを算出することができる。

これにより、エンジン１４の回転数Ｎｅによって実際に第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに吸入される空気の流れに対してバイパス配管５８を流通する空気が、遅れて流れ始める場合にも、前記第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに対して実際に吸入される実吸入空気量Ｑを吸入空気量Ｑｓに基づいて高精度に推定することが可能となる。換言すれば、エンジン１４の回転数Ｎｅにかかわらず安定した吸入空気量Ｑｓが得られる。

そのため、エンジン１４の回転数Ｎｅに関わらず、吸入空気量Ｑｓに基づいて噴射される燃料噴射量を高精度に制御することが可能となり、前記第１〜第４シリンダ室１２ａ〜１２ｄに吸入されるそれぞれの吸入空気の空気量と、前記吸入空気に対して噴射される燃料の量との比である空燃比の最適化を図ることが可能となる。そのため、前記燃料の噴射量と吸入空気の空気量とからリアルタイムでの高精度なエンジン制御を行うことができる。

本発明の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を示す概略構成説明図である。 図１における吸気装置の近傍を示す概略平面図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、エンジンの回転数毎におけるエアフローメータにより検出された吸入空気量及び実際に吸入される実吸入空気量とクランク角度との関係を示す特性曲線図である。 エンジンの回転数とクランク角度補正量との関係を示す特性曲線図である。 図１及び図２の吸気装置において、吸入空気量演算部及びクランク角度演算部を備える制御部、エアフローメータ、エンジンを含む概略構成ブロック図である。 エンジンの吸気行程が行われる際のクランク角度と、エアフローメータによって吸入空気量が検出される際のクランク角度とを比較し、前記クランク角度から算出されるクランク角度補正量に基づいて吸入空気量の検出を行い、実際にシリンダ室に吸入される実吸入空気量を推定する場合のフローチャートである。

符号の説明

１０…吸気装置 １２ａ〜１２ｄ…第１〜第４シリンダ室
１４…エンジン １６…エンジン本体
２４…吸気ポート ２６…排気ポート
３２…点火プラグ ３４…インテークマニホールド
３６ａ〜３６ｄ…第１〜第４分岐管 ３８…集合管
４０…タンク部 ４２…スロットルバルブ
４４…スロットルボディ ４６…吸気管
５０…吸気通路 ５２…集合通路
５４ａ〜５４ｄ…分岐通路 ５８…バイパス配管
６０…第１接続端部 ６２…第２接続端部
６４…エアフローメータ ６８…制御部
７０…回転角度センサ ７２…計測タイミング演算部
７４…クランク角度演算部 ７６…吸入空気量演算部
７８…燃料噴射量演算部

Claims (3)

1. 内燃機関を構成する本体部に接続され複数に分岐した分岐管と集合管とを有する吸気マニホールドを備え、前記集合管に接続された絞り弁を開閉させることにより、前記吸気マニホールドの主吸気通路を通じて吸入空気を前記内燃機関に吸入させ、前記内燃機関を駆動制御する方法であって、
   前記主吸気通路とは別個に設けられると共に、並列に配設された複数の分岐管に接続されて前記主吸気通路と連通する副吸気通路と、前記副吸気通路に設けられ、前記内燃機関に吸入される吸入空気の空気量を検出する空気量検出部とを有し、
   前記内燃機関が吸気行程を開始する時点のクランクシャフトのクランク角度と、前記内燃機関の回転数によって変動し、該吸気行程に連動して前記副吸気通路内を空気が流通し始める時点のクランク角度との差から算出された補正値を、前記内燃機関が吸気行程を開始した際のクランク角度に加え、該クランク角度と補正値との合計値が、現時点のクランク角度に対して大きい若しくは同等である場合に、前記空気量検出部により前記副吸気通路を流通する吸入空気の空気量の検出を開始する工程と、
   前記内燃機関のクランク角度が、前記吸気行程が完了した際のクランク角度に前記補正値を加えた値より大きいか同等である場合に、前記空気量検出部による空気量の検出を停止する工程と、
   前記空気量検出部によって検出された空気量を積算し、実際に前記内燃機関に吸入される実吸入空気量を推定する工程と、
   前記推定された実吸入空気量に基づき、前記内燃機関における燃料噴射量を制御する工程と、
   を有することを特徴とする内燃機関の駆動制御方法。
2. 請求項１記載の駆動制御方法において、
   前記内燃機関が吸気行程を開始した際のクランク角度に前記補正値を加えた合計値と、現時点におけるクランク角度との比較が行われる前に、前記現時点の回転数に基づいた補正値を、予め設定された制御部から検索して選択する工程を有することを特徴とする内燃機関の駆動制御方法。
3. 請求項２記載の駆動制御方法において、
   前記補正値が前記制御部から検索及び選択される前に、前記空気検出部によって空気量の検出される吸入空気が、前記内燃機関の吸気行程において所望の気筒に吸入される吸入空気であるか否かを判断する工程を有することを特徴とする内燃機関の駆動制御方法。

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