JP2010025126A - エンジンの空気量検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気脈動に起因するエアフロメータの出力誤差を補正しつつ、いかなる運転状態にあっても、より精度の高い吸入空気量の検出を可能とするエンジンの空気量検出方法を提供する。
【解決手段】エンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＡ及びＶＶＴの位相値θＡから定常時に収束する吸気圧力ＰＭを求めるとともに同吸気圧力ＰＭを徐変処理した吸気圧力徐変値ＰＭＮを算出する。そして、吸気圧力ＰＭと吸気圧力徐変値ＰＭＮの差を吸気圧力変化値ＤＬＰＭとし、吸気圧力ＰＭと脈動補正カット実行圧力ＰＭＣＵＴとを比較するとともに吸気圧力変化値ＤＬＰＭと脈動補正カット実行圧力変化値ＤＬＰＭＣＵＴとを比較することで車両が加速状態にあるか否かを判断する。加速状態にあると判断された場合には、脈動補正係数Ｋを「１．０」とすることで実質的にはエアフロメータ出力ＧＡの補正を禁止する。
【選択図】図５

Description

本発明は、車載エンジンの吸気脈動等を補償しつつ、その燃焼室に吸入される空気量を検出するエンジンの空気量検出方法に関する。

エンジンの燃焼室に吸入される空気量を求めるために、スロットルバルブ上流部に例えば熱式等からなるエアフロメータを設置し、このエアフロメータの出力を基にして上記吸入される空気量を算出することがよく行われている。

一方、前記エアフロメータのうち、特にブリッジ回路を用いて流量測定が行われている熱式のものは、燃焼室へ向かって流れる空気の量だけでなく、吸気脈動により発生する、逆向きの空気の量も同様に燃焼室に吸入される空気量として感知する。このため、同熱式のエアフロメータは、吸気脈動が発生するとその影響を直接受け、出力が実際の吸入空気量に対して大きくなる傾向がある。

そして、スロットル開度が小さい低負荷状態では、吸気脈動が生じてもこれがエアフロメータに到達するのを防ぐ壁としてスロットルバルブが働くため、この熱式エアフロメータとしての出力誤差も比較的小さいが、スロットル開度が大きい高負荷状態では、同吸気脈動による出力誤差が無視できないものとなる。すなわち、この場合、吸気バルブの開閉に伴って発生する吸気脈動は、大きく開かれたスロットルバルブを介して容易にエアフロメータに到達するようになるため、同熱式エアフロメータとしての上述した特性に起因して、その出力誤差は大きくなる。

そこで従来は、熱式エアフロメータによるこういった誤差を伴った出力を補正するために、スロットル開度とエンジン回転数とをパラメータとした脈動補正係数を求め、エアフロメータの出力にこの補正係数を乗算することで、吸気脈動に起因するエアフロメータの出力誤差を低減するようにしている。

通常、上記熱式エアフロメータの出力は、これが上記燃焼室への吸入空気量の算出に用いられる際、例えば特許文献１に見られるように平均化されたり、あるいは特許文献２に見られるように平滑化されるなどの処理が施されることが多い。そして、このような場合でも、上記脈動補正係数に基づいて同エアフロメータの出力が予め補正されることで、それら平均化あるいは平滑化される値の精度も確実に向上されるようになる。

特開昭６２−１４２８３８号公報。 特開平５−３０６６４３号公報。

ただし、従来は上述のように、この脈動補正係数をスロットル開度とエンジン回転数とに基づいて求め、これをエアフロメータの出力に乗算しているために、例えば車両の加速中など、スロットルバルブが急速に開かれている最中であっても、該スロットル開度に応じてエアフロメータの出力補正が行われる。脈動補正係数はそもそも、エンジンの定常状態を想定してその際に生じる吸気脈動に起因するエアフロメータの出力誤差を低減するための値であることから、こうして加速中にエアフロメータの出力補正が行われる場合には、逆に誤差が増大し、上記算出される空気量も実際の値と異なるようになることがある。そして、このような実際と異なる空気量に基づいて空燃比制御等が行われる場合には、自ずとその制御性も悪化するようになる。

なお、近年は、機関バルブ（吸・排気バルブ）のバルブタイミングやバルブリフト量を可変とするバルブ特性可変機構の採用により、これら可変機構によるバルブ特性の変更時にもスロットルバルブ開閉時と同様の問題が発生している。

また、熱式エアフロメータに限らず、エンジンの吸気脈動に起因する双方向への空気の流れを同等に感知して、それら流量に応じた検出信号を出力するタイプのエアフロメータにあっては、その出力誤差を補正する上でのこうした実情も概ね共通したものとなっている。

本発明は、上記実情に鑑みてなされてものであり、その目的は、吸気脈動に起因するエアフロメータの出力誤差を補正しつつ、いかなる運転状態にあっても、より精度の高い吸入空気量の検出を可能とするエンジンの空気量検出方法を提供することにある。

上記目的を達成するための手段及びその作用効果について以下に記載する。
請求項１に記載の発明は、車載エンジンの吸入空気量操作機構上流に設けられた空気量センサを通じて当該エンジンの燃焼室に吸入される空気量を検出するに、同エンジンの吸気通路内の吸気脈動及び偏流の少なくとも一方に起因する前記空気量センサの検出誤差を補償するための補正係数を前記吸入空気量操作機構の操作量及びエンジン回転数に基づいて求め、前記空気量センサの出力をこの求めた補正係数により補正して前記燃焼室に吸入される空気量を検出するエンジンの空気量検出方法において、前記吸入空気量操作機構の操作に伴うエンジンの過渡状態中、前記補正係数をエンジン運転状態に応じた所定の値に保持することをその要旨とする。

前述した吸気脈動について、たとえスロットル開度が大きくても、吸入空気量が増加・減少あるいは、オーバーシュート・アンダーシュートしているような過渡状態中においては、吸入空気が増加または減少する方向への吸入空気の慣性力が大きく吸気脈動は発生しない、あるいは吸気脈動が小さいことが発明者等により確認されている。すなわち、吸気脈動は定常時（定常運転時）に発生するものであり、補正係数も通常は、定常時での吸気脈動に起因する空気量センサの出力誤差を低減するための値として求められている。

そして、上記検出方法では、空気量センサが、エンジンの吸気脈動に起因する双方向への空気の流れを同等に感知してそれら流量に応じた検出信号を出力する熱式のエアフロメータ等であっても、吸気脈動が発生しない、あるいは脈動が小さいエンジンの過渡状態中は、補正係数がエンジン運転状態に応じた所定の値に保持される。このため、エンジンの過渡状態中には、必要の無い補正を行うことによる空気量センサの出力誤差が抑えられ、また定常時には、吸入空気量操作機構の操作量及びエンジン回転数から求められる補正係数に基づく出力補正が適正に行われることとなり、いかなる運転状態にあっても、より精度の高い吸入空気量の検出が可能となる。なお、空気量センサの出力に補正係数を乗算してその補正を場合、前記所定値を「１．０」とすることで実質的に同センサの出力補正を禁止することもできる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載のエンジンの空気量検出方法において、前記吸入空気量操作機構が前記エンジンの吸気通路に設けられたスロットルバルブであり、前記エンジンの過渡状態開始を、少なくとも前記スロットルバルブの開度及びエンジン回転数に基づいて求めたエンジン負荷と同エンジン負荷を徐変処理したエンジン負荷の徐変値とに基づき判断することをその要旨とする。

同検出方法によれば、少なくともスロットルバルブの開度及びエンジン回転数に基づいて求めたエンジン負荷と同エンジン負荷を徐変処理したエンジン負荷の徐変値とに基づいてエンジンの過渡状態開始が判断されるため、エンジンが過渡状態となったか否かをより的確に判断することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載のエンジンの空気量検出方法において、前記吸入空気量操作機構が前記エンジンの吸気通路に設けられたスロットルバルブ及び機関バルブのバルブ特性を可変とするバルブ特性可変機構の少なくとも一方であり、前記エンジンの過渡状態開始を、前記スロットルバルブの開度及び前記バルブ特性可変機構によって可変とされるバルブ特性量の少なくとも一方とエンジン回転数とに基づいて求めたエンジン負荷、並びに同エンジン負荷を徐変処理したエンジン負荷の徐変値に基づき判断することをその要旨とする。

同検出方法によれば、スロットルバルブの開度及びバルブ特性可変機構によって可変とされるバルブ特性量の少なくとも一方とエンジン回転数に基づいて求めたエンジン負荷、並びに同エンジン負荷を徐変処理したエンジン負荷の徐変値とに基づいてエンジンの過渡状態開始が判断されるため、スロットルバルブ及びバルブ特性可変機構の少なくとも一方を備えるエンジンが過渡状態となったか否かをより的確に判断することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１記載のエンジンの空気量検出方法において、前記吸入空気量操作機構が前記エンジンの吸気通路に設けられたスロットルバルブであり、前記エンジンの過渡状態開始を、前記スロットルバルブの開度と同開度の変化量とに基づき判断することをその要旨とする。

同検出方法によれば、スロットルバルブの開度と同開度の変化量とに基づいてエンジンの過渡状態開始を判断するため、エンジンが過渡状態となったか否かをより簡易に判断することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１記載のエンジンの空気量検出方法において、前記吸入空気量操作機構が前記エンジンの吸気通路に設けられたスロットルバルブ及び機関バルブのバルブ特性を可変とするバルブ特性可変機構の少なくとも一方であり、前記エンジンの過渡状態開始を、前記スロットルバルブの開度と同開度の変化量、及び前記バルブ特性可変機構によって可変とされるバルブ特性量と同特性量の変化量の少なくとも一方に基づき判断することをその要旨とする。

同検出方法によれば、スロットルバルブの開度と同開度の変化量及びバルブ特性可変機構によって可変とされるバルブ特性量と同特性量の変化量の少なくとも一方に基づいてエンジンの過渡状態開始を判断するため、スロットルバルブ及びバルブ特性可変機構の少なくとも一方を備えるエンジンが過渡状態となったか否かをより簡易に判断することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項２または４に記載のエンジンの空気量検出方法において、前記エンジンの過渡状態終了を、前記スロットルバルブの開閉操作に伴って燃焼室に吸入される空気量の増加・減少が収まる時期、及びオーバーシュート・アンダーシュートが収まる時期の少なくとも一方の時期として判断することをその要旨とする。

同検出方法によれば、スロットルバルブの開閉操作に伴って燃焼室に吸入される空気量の増加・減少が収まる時期、及びオーバーシュート・アンダーシュートが収まる時期の少なくとも一方の時期、すなわち正に定常状態に移行しようとする時期がエンジンの過渡状態終了と判断されるため、補正係数を所定値に保持する期間が極めて適切なものとなる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のエンジンの空気量検出方法において、少なくとも前記スロットルバルブの開度及びエンジン回転数に基づいて求めたエンジン負荷と同エンジン負荷を徐変処理したエンジン負荷の徐変値に基づいて前記空気量が安定し始める時期を判断し、この判断される空気量が安定し始める時期から所定時間後の時期として前記空気量の増加・減少が収まる時期、及びオーバーシュート・アンダーシュートが収まる時期の少なくとも一方の時期を判断することをその要旨とする。

同検出方法によれば、上記空気量の増加・減少が収まる時期、及びオーバーシュート・アンダーシュートが収まる時期の少なくとも一方の時期を簡便に判断することができる。
請求項８に記載の発明は、請求項３または５に記載のエンジンの空気量検出方法において、前記エンジンの過渡状態終了を、前記スロットルバルブの開閉操作及び前記バルブ特性可変機構によって可変とされるバルブ特性変更操作の少なくとも一方に伴って燃焼室に吸入される空気量の増加・減少が収まる時期、及びオーバーシュート・アンダーシュートが収まる時期の少なくとも一方の時期として判断することをその要旨とする。

同検出方法によれば、スロットルバルブの開閉操作及びバルブ特性可変機構によって可変とされるバルブ特性変更操作の少なくとも一方に伴って燃焼室に吸入される空気量の増加・減少が収まる時期、及びオーバーシュート・アンダーシュートが収まる時期の少なくとも一方の時期、すなわち正に定常状態に移行しようとする時期がエンジンの過渡状態終了と判断されるため、補正係数を所定値に保持する期間が極めて適切なものとなる。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のエンジンの空気量検出方法において、前記スロットルバルブの開度及び前記バルブ特性可変機構によって可変とされるバルブ特性量の少なくとも一方とエンジン回転数とに基づいて求めたエンジン負荷、並びに同エンジン負荷を徐変処理したエンジン負荷の徐変値に基づいて前記空気量が安定し始める時期を判断し、この判断される空気量が安定し始める時期から所定時間後の時期として前記空気量の増加・減少が収まる時期、及びオーバーシュート・アンダーシュートが収まる時期の少なくとも一方の時期を判断することをその要旨とする。

同検出方法によれば、スロットルバルブ及びバルブ特性可変機構の少なくとも一方を備えるエンジンにおいて、上記空気量の増加・減少が収まる時期、及びオーバーシュート・アンダーシュートが収まる時期の少なくとも一方の時期を簡便に判断することができる。

請求項１０に記載の発明は、請求項７または９に記載のエンジンの空気量検出方法において、前記空気量の増加・減少が収まる時期、及びオーバーシュート・アンダーシュートが収まる時期の少なくとも一方の時期を判断するための前記所定時間を、前記エンジンの過渡度合いを示すパラメータとエンジン回転数との少なくとも一方に基づき可変とすることをその要旨とする。

上記空気量の増加・減少が収まる時期、及びオーバーシュート・アンダーシュートが収まる時期の少なくとも一方の時期は、過渡度合いまたはエンジン回転数により若干変化する。この点、同検出方法によれば、この変化に対応するように前記所定時間が可変とされるため、空気量の増加・減少が収まる時期、及びオーバーシュート・アンダーシュートが収まる時期の少なくとも一方の時期を更に確実に判断することができる。

なお、上記車両の過渡度合いを示すパラメータとしては、上記求められたエンジン負荷の変化量やスロットルバルブの開度変化量並びにバルブ特性変化量等がある。
請求項１１に記載の発明では、請求項２〜５のいずれかに記載のエンジンの空気量検出方法において、前記エンジンの過渡状態終了を、前記空気量センサの出力より求めた空気量またはセンサ出力値あるいはスロットル開度より求めた空気量が前記エンジンの加速／減速に伴って増加／減少し、減少／増加した後、最初に増加／減少に反転する変曲点に基づいて判断することをその要旨とする。

上記変曲点は通常、上記空気量の増加・減少が収まる時期、またはオーバーシュート・アンダーシュートが収まる時期、すなわち正に定常状態に移行しようとする時期に対応して現れる。このため、同検出方法によっても、前記補正係数を所定値に保持する期間を適切に定めることができる。

本発明によれば、吸気脈動に起因するエアフロメータの出力誤差を補正しつつ、いかなる運転状態にあっても、より精度の高い吸入空気量の検出が可能である。

本発明にかかる空気量検出方法の実施形態が適用されるガソリンエンジンシステムの概略構成図。 同エンジンシステムの電気的構成を示すブロック図。 第１の実施形態によるエアフロメータの出力補正処理を示すフローチャート。 第１の実施形態によるエアフロメータの出力補正処理を示すフローチャート。 第１の実施形態によるエアフロメータの出力補正態様を示すタイミングチャート。

（第１の実施形態）
図１は、上述した発明が適用された直列６気筒ガソリンエンジン（以下、「エンジン」と略す）４の概略構成を表す図である。

エンジン４のシリンダブロック６には燃焼室を含む第１気筒８、第２気筒９、第３気筒１０、第４気筒１１、第５気筒１２および第６気筒１３が形成されている。各気筒８〜１３にはインテークマニホールド１６、サージタンク１８を介して吸気通路２０が接続されている。この吸気通路２０の上流側にはエアクリーナ２２が設けられており、このエアクリーナ２２を介して吸気通路２０内に外気が導入される。

インテークマニホールド１６には、各気筒８〜１３に対応してインジェクタ２４，２５，２６，２７，２８，２９がそれぞれ設けられている。このインジェクタ２４〜２９は通電制御により開閉駆動されて燃料を噴射する電磁式の燃料噴射弁であって、燃料タンク（図示略）内の燃料が燃料ポンプ（図示略）から圧送されてくる。インジェクタ２４〜２９から吸気ポート（図示略）に向けて噴射された燃料はインテークマニホールド１６からの吸入空気と混合されて混合気となる。この混合気は、各気筒８〜１３毎に設けられた吸気バルブ（図示略）が開弁することによって開かれた吸気ポートから各気筒８〜１３の燃焼室内へ導入される。

吸気通路２０には吸入空気量を調節するスロットルバルブ３２がサージタンク１８の上流側に位置して設けられている。このスロットルバルブ３２は、スロットルモータ３４により駆動されることにより、その開度、即ちスロットル開度ＴＡが調節される。スロットルバルブ３２の近傍にはスロットルセンサ３６が設けられている。このスロットルセンサ３６はスロットル開度ＴＡを検出し、スロットル開度ＴＡに応じた信号を出力する。

また、自動車の運転室内にはアクセルペダル３８が設けられており、このアクセルペダル３８の踏込量、即ちアクセル開度ＡＣＣＰがアクセル開度センサ４０によって検出される。そして、電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」と略す）５０はこのアクセル開度ＡＣＣＰ等に基づいてスロットルモータ３４を制御することによりスロットル開度ＴＡを運転状態に応じた開度に調節する。

各気筒８〜１３にはエグゾーストマニホールド６０を介して排気通路６２が接続されている。この排気通路６２には触媒コンバータ６４およびマフラ６６がそれぞれ設けられている。排気通路６２を流れる排気はこれら触媒コンバータ６４およびマフラ６６を通過して外部に排出される。

吸気通路２０には空気量センサとして熱式エアフロメータ６８が設けられている。この熱式エアフロメータ６８は吸気通路２０を流れる吸入空気量を測定し、吸入空気量に応じたエアフロメータ出力ＧＡを出力する。

また、エンジン４のシリンダヘッド６ａには各気筒８〜１３に対応してそれぞれ点火プラグ７０，７１，７２，７３，７４，７５が設けられている。各点火プラグ７０〜７５は、イグニッションコイル７０ａ，７１ａ，７２ａ，７３ａ，７４ａ，７５ａが付属することにより、ディストリビュータを用いないダイレクトイグニッションシステムとして構成されている。各イグニッションコイル７０ａ〜７５ａは、点火時期にＥＣＵ５０内の点火駆動回路から供給される一次側電流の遮断に基づいて発生する高電圧を、直接点火プラグ７０〜７５に与えている。

エンジン４のシリンダブロック６には、クランク軸（図示略）に対する吸気カムシャフト（図示略）の相対位相を調整可能とする可変バルブタイミング機構（以下、「ＶＶＴ」と称する）７８が設けられている。このＶＶＴ７８は、エンジン４の運転状態に応じて吸気バルブが好適なバルブタイミングとなるように、ＥＣＵ５０によりオイルコントロールバルブ（以下、「ＯＣＶ」と称する）７８ａを介して駆動されている。

また、触媒コンバータ６４より上流における排気通路６２には、空燃比センサ８０が設けられている。この空燃比センサ８０は、排気の成分に現れる混合気の空燃比に応じた電圧信号Ｖｏｘを出力する。そして、ＥＣＵ５０内では、この空燃比信号Ｖｏｘや後述する補正後エアフロメータ出力ＧＡＨから算出した吸入空気量等に基づいて空燃比フィードバック制御がなされ、燃料噴射量の増減処理により、空燃比が目標空燃比に調整される。

なお、回転数センサ９０は、エンジン４のクランク軸の回転に基づいてエンジン４の回転数ＮＥに応じた頻度のパルス信号を出力する。ここでは、回転数センサ９０は、第１気筒８の上死点、すなわち、０°ＣＡ（ＣＡ：クランク角）から３０°毎にパルス信号を出力するように構成されている。

カム角センサ９２は、気筒判別とカム角検出のために吸気カムシャフトの回転に基づいて所定の回転毎に基準信号となるパルス信号を出力する。ＥＣＵ５０はこれら回転数センサ９０からの信号に基づいて回転数ＮＥの検出を行い、カム角センサ９２からの出力信号に基づいて気筒判別を行い、回転数センサ９０およびカム角センサ９２の両信号の関係からカム角の検出を行う。

また、シリンダブロック６にはエンジン冷却水温を検出するための水温センサ９４が設けられて、冷却水温ＴＨＷに応じた信号を出力する。
次に本実施形態における制御系統の電気的構成について図２のブロック図を参照して説明する。

ＥＣＵ５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）５０ａ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）５０ｂ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５０ｃ、およびバックアップＲＡＭ５０ｄ等を備え、これら各部５０ａ〜５０ｄと、入力回路５０ｅおよび出力回路５０ｆ等とを双方向バス５０ｇにより接続してなる論理演算回路として構成されている。ＲＯＭ５０ｂには後述するエアフロメータ出力補正処理を実現する各種制御プログラムや各種データが予め記憶されている。ＲＡＭ５０ｃには各種制御処理におけるＣＰＵ５０ａの演算結果等が一時的に記憶される。

また、入力回路５０ｅはバッファ、波形整形回路およびＡ／Ｄ変換器等を含んだ入力インターフェースとして構成されており、前記スロットルセンサ３６、アクセル開度センサ４０、エアフロメータ６８、空燃比センサ８０、回転数センサ９０、カム角センサ９２、水温センサ９４、各イグニッションコイル７０ａ〜７５ａの点火確認信号ＩＧｆのライン等がそれぞれ接続されている。各種センサ３６，４０，６８，８０，９０，９２，９４等の出力信号はデジタル信号に変換されて入力回路５０ｅから双方向バス５０ｇを介してＣＰＵ５０ａ等に読み込まれる。

一方、出力回路５０ｆは各種駆動回路等を有しており、前記インジェクタ２４〜２９、イグニッションコイル７０ａ〜７５ａ、スロットルモータ３４、ＶＶＴ用ＯＣＶ７８ａ等がそれぞれ接続されている。ＥＣＵ５０は各種センサ３６，４０，６８，８０，９０，９２，９４等からの出力信号に基づいて演算処理を行い、インジェクタ２４〜２９、イグニッションコイル７０ａ〜７５ａ、スロットルモータ３４、ＯＣＶ７８ａ等を駆動制御する。

本実施の形態では、ＥＣＵ５０は後述するエアフロメータ６８の補正後エアフロメータ出力ＧＡＨから算出される吸入空気量および回転数センサ９０により検出される回転数ＮＥ等に基づいて、インジェクタ２４〜２９による基本燃料噴射量や燃料噴射時期、イグニッションコイル７０ａ〜７５ａによる点火時期、あるいはＶＶＴ７８による吸気バルブの開閉弁タイミング即ち位相値（進角値）θＡを制御している。そして空燃比センサ８０により検出される空燃比に基づいて、インジェクタ２４〜２９による燃料噴射量の増減補正を実行して、混合気の空燃比を目標空燃比に精密に制御している。

ＥＣＵ５０により実行されるエアフロメータの出力補正処理を図３及び図４のフローチャートに示す。本エアフロメータ出力補正処理は、短時間周期（本実施形態では８ｍｓ）毎に繰り返し実行される処理であり、本処理終了後はエンジン４の運転を制御するための上述した各種制御を実行するメインルーチン（説明は割愛）に戻るようになっている。

エアフロメータの出力補正処理が開始されると、ＥＣＵ５０はまず、エンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＡ及びＶＶＴの位相値θＡから定常時に収束する吸気圧力ＰＭを求めるとともに、この定常時に収束する吸気圧力ＰＭを徐変処理した吸気圧力徐変値ＰＭＮを算出する。そして、これら吸気圧力ＰＭと吸気圧力徐変値ＰＭＮとの差を吸気圧力変化値ＤＬＰＭとし、次式［１］及び［２］の論理積（ＡＮＤ）条件を満たしているか判定する（図３ステップＳ１）。

ここで、吸気圧力変化値ＤＬＰＭは、急加速時には値が大きくなり、緩加速時には値が小さくなるため、加速度合いを表すパラメータとして用いることができる。

吸気圧力ＰＭ≧脈動補正カット実行圧力ＰＭＣＵＴ…［１］
吸気圧力変化値ＤＬＰＭ≧脈動補正カット実行圧力変化値ＤＬＰＭＣＵＴ…［２]

なお、本実施形態において、脈動補正カット実行圧力ＰＭＣＵＴは「８０ｋＰａ」であり、脈動補正カット実行圧力変化値ＤＬＰＭＣＵＴは「４０ｋＰａ」である。

これら式［１］及び式［２］が共に満たされている場合、ＥＣＵ５０はエンジンが加速状態にあると判断して、脈動補正カットフラグＸＣＵＴを「１」にし（図３ステップＳ２）、脈動補正係数Ｋを「１．０」として（図４ステップＳ３）、補正後エアフロメータ出力ＧＡＨを算出し（図４ステップＳ１３）、本処理を終了する。

一方、加速状態ではないと判断されると、現在の脈動補正カットフラグＸＣＵＴが「１」かどうかが判定される（図３ステップＳ４）。
このステップＳ４にて、脈動補正カットフラグＸＣＵＴが「１」ではないと判定されると、ＥＣＵ５０は、ＲＯＭ５０ｂ内に記憶されているマップに基づき、エンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＡとから脈動補正係数Ｋを求め（図４ステップＳ１２）、補正後エアフロメータ出力ＧＡＨを算出し（図４ステップＳ１３）、本処理を終了する。

一方、ステップＳ４にて、脈動補正カットフラグＸＣＵＴが「１」であると判定されると、ＥＣＵ５０は、吸気圧力徐変値ＰＭＮと吸気圧力変化値ＤＬＰＭとを用いて、次式［３］及び［４］の論理和（ＯＲ）条件を満たし、更に式［５］との論理積（ＡＮＤ）条件を満たしているか判定する（図３ステップＳ５）。

吸気圧力徐変値ＰＭＮ≧脈動補正復帰実行圧力ＰＭＲ…［３］
吸気圧力変化値ＤＬＰＭ＜脈動補正復帰実行圧力変化値ＤＬＰＭＲ…［４］
脈動補正カットフラグＸＣＵＴ＝１…［５］

なお、本実施形態において、脈動補正復帰実行圧力ＰＭＲは「８０ｋＰａ」であり、脈動補正復帰実行圧力変化値ＤＬＰＭＲは「１０ｋＰａ」である。

これらの条件が満たされていない場合、ＥＣＵ５０は、加速後の吸入空気量がまだ安定し始めていないと判断し、脈動補正係数Ｋを「１．０」として（図４ステップＳ３）、補正後エアフロメータ出力ＧＡＨを算出し（図４ステップＳ１３）、本処理を終了する。

一方、上記条件が満たされると、ＥＣＵ５０は、加速後の吸入空気量が安定し始めていると判断して、脈動補正復帰準備フラグＸＲを「１」とし（図３ステップＳ６）、脈動補正復帰カウンタＣＲをスタートする（図３ステップＳ７）。

次に、ＥＣＵ５０は、現在の脈動補正復帰カウンタＣＲの数値を読み込み、次式［６］の条件を満たしているか判定する（図４ステップＳ８）。

脈動補正復帰カウンタＣＲ≧脈動補正復帰実行ディレイ時間ＣＵＴＤＬＹ…［６］

ここで、脈動補正復帰実行ディレイ時間ＣＵＴＤＬＹとは、加速状態判定後に吸入空気量が安定し始めてから同空気量がオーバーシュートを終えるまでの時間である。なお、本実施形態において、この脈動補正復帰実行ディレイ時間ＣＵＴＤＬＹは「２０ｍｓ」である。

上記式［６］が満たされていない場合、ＥＣＵ５０は、吸入空気量のオーバーシュートがまだ終了しておらず、吸気脈動が発生していないと判断し、脈動補正係数Ｋを「１．０」とし（図４ステップＳ３）、補正後エアフロメータ出力ＧＡＨを算出し（図４ステップＳ１３）、本処理を終了する。

一方、上記式［６］が満たされると、ＥＣＵ５０は、吸入空気量のオーバーシュートが終了して、吸気脈動が発生し始める時期に達したと判断し、脈動補正カットフラグＸＣＵＴを「０」に設定する（図４ステップＳ９）。

そして、ＥＣＵ５０は次に、脈動補正復帰準備フラグＸＲを「０」にセットし（図４ステップＳ１０）、脈動補正復帰カウンタＣＲをクリアする（図４ステップＳ１１）。その後、ＲＯＭ５ｂ内に記憶されているマップに基づき、エンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＡとから脈動補正係数Ｋを求め（図４ステップＳ１２）、補正後エアフロメータ出力ＧＡＨを算出し（図４ステップＳ１３）、本処理を終了する。

本実施形態においてはこのように、吸気脈動が発生していない状態、すなわちエンジンが加速状態にあり、吸気量がオーバーシュートしている状態では、脈動補正係数Ｋを「１．０」とし、エアフロメータ出力ＧＡに、この脈動補正係数Ｋをかけて補正後エアフロメータ出力ＧＡＨを得る。すなわちこの場合、実質的には補正を禁止する。

一方、吸気脈動が発生している状態、すなわちエンジンが加速状態にはなく、吸気量のオーバーシュートも終了している状態では、エンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＡから脈動補正係数Ｋを算出し、エアフロメータ出力ＧＡにこの脈動補正係数Ｋを乗算して補正後エアフロメータ出力ＧＡを得る。従ってこの場合、補正後エアフロメータ出力ＧＡＨは、吸気脈動による誤差が抑制された出力となる。

そしてＥＣＵ５０は、これらの処理を経た補正後エアフロメータ出力ＧＡＨに基づいて、吸入空気量を算出し、例えば空燃比制御を行うための燃料噴射量等を求めることとなる。

図５に、本実施形態におけるこうしたエアフロメータの出力補正態様をタイミングチャートとして示す。
同５図に示されるように、時刻ｔＡまではスロットル開度ＴＡが比較的小さいため（図５（ｅ））、スロットルバルブ３２が壁となって、吸気脈動が生じてもこれがスロットルバルブ３２の上流側に設置されているエアフロメータ６８には到達しにくい状態が維持される。このため、エアフロメータの出力誤差も比較的小さく、エンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＡにより求められる脈動補正係数Ｋ（図５（ｆ））は「１．０」に近い値となる。そして、この脈動補正係数Ｋにより前記補正後エアフロメータ出力ＧＡＨが算出されて、吸気脈動による誤差が補正される。

また、時刻ｔＡでは、前記推定される吸気圧力ＰＭとこの吸気圧力ＰＭに基づき算出される吸気圧力徐変値ＰＭＮとの差である吸気圧力変化値ＤＬＰＭとが共に設定値を超えるため（図５（ａ））、エンジンは加速状態にあると判断される。そしてこの判断に基づき、前記脈動補正カットフラグＸＣＵＴ（図５（ｂ））が「１」に設定され、脈動補正係数Ｋが「１．０」とされる。従ってこれ以降、実質的に脈動補正係数Ｋによるエアフロメータ出力ＧＡ（図５（ｇ））の補正は行われない（補正禁止）。

次に、時刻ｔＢでは、吸気圧力徐変値ＰＭＮが設定値を超え（吸気圧力変化値ＤＬＰＭが設定値以下となった場合でもよい）（図５（ａ））、且つ脈動補正カットフラグＸＣＵＴが「１」であるため（図５（ｂ））、吸入空気量が安定し始めたと判断される。そこで、前記脈動補正復帰準備フラグＸＲが「１」に設定され、且つ前記脈動補正復帰カウンタＣＲの計数がスタートされる（図５（ｄ））。

そして時刻ｔＣでは、加速状態と判断された後に生じる吸入空気量のオーバーシュートが終息し、いわゆる定常状態になって吸気脈動が発生し始める。本実施形態においてこのタイミングは、前記脈動補正復帰カウンタＣＲの値が設定時間（「２０ｍｓ」）となっていることによって判断される。そして、この設定時間となっている場合には、脈動補正カットフラグＸＣＵＴが「０」に設定され（図５（ｂ））、脈動補正復帰準備フラグＸＲが「０」に設定され（図５（ｃ））、脈動補正復帰カウンタＣＲもクリアされる（図５（ｄ））。

こうして時刻ｔＣ以降では、脈動補正カットフラグＸＣＵＴが「０」となることに基づいて上記補正禁止が解除され、再び、エンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＡとにより求められる脈動補正係数Ｋにより補正後エアフロメータ出力ＧＡＨが算出される。すなわち、エアフロメータ出力ＧＡの前記吸気脈動に対する補正が再開される。

なお、時刻ｔＢ〜時刻ｔＣ間は、加速状態判定後に生じる吸入空気量のオーバーシュートが終了するまで、脈動補正カットフラグＸＣＵＴを「１」に保持するためのディレイ処理期間である。

ちなみに従来では、図５（ｆ）に破線で示す態様で脈動補正係数Ｋが求められ、吸気脈動が発生しない時刻ｔＡ〜時刻ｔＣ間においても、この脈動補正係数Ｋによってエアフロメータ出力ＧＡが補正される制御構造となっていた。そのため、エンジンの加速中には本来必要の無い補正が行われ、エアフロメータ出力の誤差が助長されるかたちとなっていた。

以上説明したように、本実施形態の空気量検出方法によれば、次のような効果が得られるようになる。
（１）エンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＡ及びＶＶＴの位相値θＡから吸気圧力ＰＭを推定するとともに、この推定する吸気圧力ＰＭを徐変処理した吸気圧力徐変値ＰＭＮを算出する。そして、吸気圧力ＰＭと吸気圧力徐変値ＰＭＮの差を吸気圧力変化値ＤＬＰＭとし、吸気圧力ＰＭと脈動補正カット実行圧力ＰＭＣＵＴとを比較するとともに吸気圧力変化値ＤＬＰＭと脈動補正カット実行圧力変化値ＤＬＰＭＣＵＴとを比較することでエンジンが加速状態にあるか否かを判断する。ここで、加速状態にあると判断された場合には、脈動補正係数Ｋを「１．０」とすることで実質的にはエアフロメータ出力ＧＡの補正を禁止するようにした。そのため、必要の無い補正を行うことによるエアフロメータ出力の誤差発生を抑えることができ、誤差の少ないエアフロメータ出力に基づいて吸入空気量を算出することができる。なお、たとえスロットル開度ＴＡが大きくても、吸入空気量が増加、オーバーシュートしているような加速中においては、吸入空気が増加する方向への吸入空気の慣性力が大きく吸気脈動は発生しない、あるいは吸気脈動が小さいことが発明者等によって確認されている。

（２）前記吸気圧力徐変値ＰＭＮと脈動補正復帰実行圧力ＰＭＲ、又は吸気圧力変化値ＤＬＰＭと脈動補正復帰実行圧力変化値ＤＬＰＭＲとを比較することで吸入空気のオーバーシュートが安定しはじめたことを判断し、所定時間が経過するまでは脈動補正係数Ｋを「１．０」に保持するようにした。そのため、吸気脈動が発生しておらず、エアフロメータ出力ＧＡを補正する必要がない期間を簡単且つ確実に判断することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、前記第１の実施形態において、図３及び図４に例示した処理のステップＳ１で利用するパラメータが異なるものである。

すなわち、第２の実施形態では、前記エアフロメータ６８の出力補正処理が開始されると、まず、スロットルセンサ３６からスロットル開度の絶対値|ＴＡ|を読み込むとともに、設定した単位時間当たりのスロットル開度変化値ＤＬＴＡを算出し、次式［７］及び［８］の論理積（ＡＮＤ）条件を満たしているか判断する。

ここで、スロットル開度変化値ＤＬＴＡは、急加速時には値が大きくなり、緩加速時には値が小さくなるため、加速度合いを表すパラメータとして用いることができる。

スロットル開度｜ＴＡ｜≧脈動補正カット実行スロットル開度ＴＡＣＵＴ…［７］
スロットル開度変化値ＤＬＴＡ≧
脈動補正カット実行スロットル開度変化値ＤＬＴＡＣＵＴ…［８]

なお、本実施形態において、脈動補正カット実行スロットル開度ＴＡＣＵＴは「３０°」であり、脈動補正カット実行スロットル開度変化値ＤＬＴＡＣＵＴは「３°/８ｍｓ」である。

式［７］及び［８］が共に満たされる場合、エンジンは加速状態にあると判断され、満たされない場合には加速状態ではないと判断される。
その後の処理は第１の実施形態と同様である。

以上説明したように、この第２の実施形態の空気量検出方法によれば、次のような効果が得られるようになる。
（１）スロットルセンサ３６からスロットル開度ＴＡを読み込むとともに、単位時間あたりのスロットル開度変化値ＤＬＴＡを算出する。そしてスロットル開度ＴＡの絶対値｜ＴＡ｜と脈動補正カット実行スロットル開度ＴＡＣＵＴとを比較するとともにスロットル開度変化値ＤＬＴＡと脈動補正カット実行スロットル開度変化値ＤＬＴＡＣＵＴとを比較することでエンジンが加速状態にあるか否かを判断する。ここで、加速状態にあると判断された場合には、脈動補正係数Ｋを「１．０」とすることで実質的にはエアフロメータ出力ＧＡの補正を禁止するようにした。そのため、前記第１の実施形態のように吸気圧力ＰＭを推定したり、吸気圧力ＰＭを徐変処理した吸気圧力徐変値ＰＭＮを算出することなく、必要の無い補正を行うことによるエアフロメータ出力の誤差発生を抑えることができ、誤差の少ないエアフロメータ出力に基づいて吸入空気量を算出することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよく、その場合でもそれら実施形態に準じた作用及び効果を得ることができる。

・前記各実施形態においては、空気が安定し始めてからオーバーシュートが終わるまでの時間を２０ｍｓと固定しているが、これを可変としてもよい。すなわち、オーバーシュートが終わるまでの時間は、加速度合いやエンジン回転数によって若干変わるため、加速度合いが大きくなるほど脈動補正復帰実行ディレイ時間が小さくなるように変化する値としてもよい。また、エンジン回転数に応じて変更したり、補正をしてもよい。

・前記各実施形態において、空気が安定し始めた時間とディレイ時間とでオーバーシュートの終了を判定しているが、エアフロメータの出力がエンジンの加速に伴って増加し、減少した後、最初に増加に反転する変曲点（図５（ｇ）の時刻ｔＣ）に基づいてオーバーシュートの終了を判定してもよい。この場合、前記各実施形態におけるステップＳ５やステップＳ８などの処理は省略することができる。

・前記各実施形態において、加速中であると判定された場合には、脈動補正係数Ｋを「１．０」としたが、エンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＡにより求められる脈動補正係数Ｋよりも大きく、「１．０」より小さい値としてもよい。このような場合でも前記各実施形態に準じた効果が得られる。

・前記各実施形態において、バルブ特性可変機構はバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構であったが、バルブリフト量を変更する可変バルブリフト機構やバルブタイミング及びバルブリフト量の両方を変更する機構でもよい。このような場合でも前記各実施形態に準じた効果が得られる。

・前記各実施形態において、エンジンが加速状態にないときの脈動補正係数Ｋはスロットル開度ＴＡとエンジン回転数ＮＥとに基づいて求められたが、バルブ特性可変機構によって可変とされるバルブ特性量、すなわちバルブタイミング及びリフト量の少なくとも一方とエンジン回転数とに基づいて同脈動補正係数Ｋを求めてもよい。このような場合でも前記各実施形態に準じた効果が得られる。

・前記各実施形態において、エンジンが加速状態にあるか否かを判断したり、吸入空気のオーバーシュートが安定し始めたか否かを判断するためのエンジン負荷である吸気圧力ＰＭをスロットル開度ＴＡとエンジン回転数ＮＥ及びＶＶＴの位相値θＡから推定したが、スロットル開度ＴＡとエンジン回転数ＮＥから吸気圧力を推定してもよい。また、バルブ特性可変機構によって可変とされるバルブ特性量、すなわちバルブタイミング及びリフト量の少なくとも一方とエンジン回転数とに基づいて吸気圧力を推定してもよい。このような場合でも前記各実施形態に準じた効果が得られる。

・前記各実施形態において用いられたスロットルバルブ３２は、スロットルモータ３４により駆動されるものであったが、これ以外にリンク式のスロットルバルブでもよい。
・前記各実施形態において用いられたエンジンは６気筒のエンジンであったが、これ以外に８気筒などの６気筒を超えるエンジンにも、あるいは４気筒などの６気筒未満のエンジンにも適用可能である。また、直列型でなくＶ型等にも適用できる。

・前記各実施形態においては、エンジンが加速状態にある場合を実施例としたが、エンジンが減速状態で吸入空気量が減少あるいはアンダーシュートしている場合も、加速状態と同様に脈動補正係数によるエアフロメータの出力補正を禁止する、あるいは脈動補正係数を所定値に保持することで、必要の無い補正をすることなくエアフロメータの誤差発生を抑えることができる。

・前記各実施形態においては吸気脈動に起因するエアフロメータの出力誤差について述べたが、吸気通路内の偏流によって誤差が生じるエアフロメータについても、同様に定常と過渡では偏流状態が異なるため、その補正量を変更することでエアフロメータ出力の精度向上を図ることができる。また、吸気脈動と偏流により生じる誤差の補正が併用される場合であっても同様である。

その他、上記各実施形態あるいはその変形例から把握することができる技術思想について、以下にその効果とともに記載する。
（１）車載エンジンの吸気通路のスロットルバルブ上流に設けられた空気量センサを通じて当該エンジンの燃焼室に吸入される空気量を検出するに、同エンジンの吸気脈動に起因する前記空気量センサの検出誤差を補償するための脈動補正係数を前記スロットルバルブの開度及びエンジン回転数に基づいて求め、前記空気量センサの出力をこの求めた脈動補正係数により補正して前記燃焼室に吸入される空気量を検出するエンジンの空気量検出方法において、前記スロットルバルブの開操作に伴うエンジンの過渡状態中、前記脈動補正係数による前記空気量センサの出力補正を緩和することを特徴とするエンジンの空気量検出方法。

上記検出方法によっても、エンジンの過渡状態には、必要の無い補正を行うことによる空気量センサの出力誤差が抑えられ、また定常時には、上記脈動補正係数に基づく出力補正が適正に行われることとなり、いかなる運転状態にあっても、より精度の高い吸入空気量の検出が可能となる。

４…エンジン、６…シリンダブロック、６ａ…シリンダヘッド、８…第１気筒、９…第２気筒、１０…第３気筒、１１…第４気筒、１２…第５気筒、１３…第６気筒、１６…インテークマニホールド、１８…サージタンク、２０…吸気通路、２２…エアクリーナ、２４，２５，２６，２７，２８，２９…インジェクタ、３２…スロットルバルブ、３４…スロットルモータ、３６…スロットルセンサ、３８…アクセルペダル、４０…アクセル開度センサ、５０…ＥＣＵ、５０ａ…ＣＰＵ、５０ｂ…ＲＯＭ、５０ｃ…ＲＡＭ、５０ｄ…バックアップＲＡＭ、５０ｅ…入力回路、５０ｆ…出力回路、５０ｇ…双方向バス、６０…エグゾーストマニホールド、６２…排気通路、６４…触媒コンバータ、６６…マフラ、６８…熱式エアフロメータ、７０，７１，７２，７３，７４，７５…点火プラグ、７０ａ，７１ａ，７２ａ，７３ａ，７４ａ，７５ａ…イグニッションコイル、７８…ＶＶＴ、７８ａ…ＯＣＶ、８０…空燃比センサ、９０…回転数センサ、９２…カム角センサ、９４…水温センサ。

Claims (11)

1. 車載エンジンの吸入空気量操作機構上流に設けられた空気量センサを通じて当該エンジンの燃焼室に吸入される空気量を検出するに、同エンジンの吸気通路内の吸気脈動及び偏流の少なくとも一方に起因する前記空気量センサの検出誤差を補償するための補正係数を前記吸入空気量操作機構の操作量及びエンジン回転数に基づいて求め、前記空気量センサの出力をこの求めた補正係数により補正して前記燃焼室に吸入される空気量を検出するエンジンの空気量検出方法において、
   前記吸入空気量操作機構の操作に伴うエンジンの過渡状態中、前記補正係数をエンジン運転状態に応じた所定の値に保持する
   ことを特徴とするエンジンの空気量検出方法。
2. 前記吸入空気量操作機構が前記エンジンの吸気通路に設けられたスロットルバルブであり、前記エンジンの過渡状態開始を、少なくとも前記スロットルバルブの開度及びエンジン回転数に基づいて求めたエンジン負荷と同エンジン負荷を徐変処理したエンジン負荷の徐変値とに基づき判断する
   請求項１記載のエンジンの空気量検出方法。
3. 前記吸入空気量操作機構が前記エンジンの吸気通路に設けられたスロットルバルブ及び機関バルブのバルブ特性を可変とするバルブ特性可変機構の少なくとも一方であり、前記エンジンの過渡状態開始を、前記スロットルバルブの開度及び前記バルブ特性可変機構によって可変とされるバルブ特性量の少なくとも一方とエンジン回転数とに基づいて求めたエンジン負荷、並びに同エンジン負荷を徐変処理したエンジン負荷の徐変値に基づき判断する
   請求項１記載のエンジンの空気量検出方法。
4. 前記吸入空気量操作機構が前記エンジンの吸気通路に設けられたスロットルバルブであり、前記エンジンの過渡状態開始を、前記スロットルバルブの開度と同開度の変化量とに基づき判断する
   請求項１記載のエンジンの空気量検出方法。
5. 前記吸入空気量操作機構が前記エンジンの吸気通路に設けられたスロットルバルブ及び機関バルブのバルブ特性を可変とするバルブ特性可変機構の少なくとも一方であり、前記エンジンの過渡状態開始を、前記スロットルバルブの開度と同開度の変化量、及び前記バルブ特性可変機構によって可変とされるバルブ特性量と同特性量の変化量の少なくとも一方に基づき判断する
   請求項１記載のエンジンの空気量検出方法。
6. 前記エンジンの過渡状態終了を、前記スロットルバルブの開閉操作に伴って燃焼室に吸入される空気量の増加・減少が収まる時期、及びオーバーシュート・アンダーシュートが収まる時期の少なくとも一方の時期として判断する
   請求項２または４に記載のエンジンの空気量検出方法。
7. 少なくとも前記スロットルバルブの開度及びエンジン回転数に基づいて求めたエンジン負荷と同エンジン負荷を徐変処理したエンジン負荷の徐変値に基づいて前記空気量が安定し始める時期を判断し、この判断される空気量が安定し始める時期から所定時間後の時期として前記空気量の増加・減少が収まる時期、及びオーバーシュート・アンダーシュートが収まる時期の少なくとも一方の時期を判断する
   請求項６記載のエンジンの空気量検出方法。
8. 前記エンジンの過渡状態終了を、前記スロットルバルブの開閉操作及び前記バルブ特性可変機構によって可変とされるバルブ特性変更操作の少なくとも一方に伴って燃焼室に吸入される空気量の増加・減少が収まる時期、及びオーバーシュート・アンダーシュートが収まる時期の少なくとも一方の時期として判断する
   請求項３または５に記載のエンジンの空気量検出方法。
9. 前記スロットルバルブの開度及び前記バルブ特性可変機構によって可変とされるバルブ特性量の少なくとも一方とエンジン回転数とに基づいて求めたエンジン負荷、並びに同エンジン負荷を徐変処理したエンジン負荷の徐変値に基づいて前記空気量が安定し始める時期を判断し、この判断される空気量が安定し始める時期から所定時間後の時期として前記空気量の増加・減少が収まる時期、及びオーバーシュート・アンダーシュートが収まる時期の少なくとも一方の時期を判断する
   請求項８記載のエンジンの空気量検出方法。
10. 前記空気量の増加・減少が収まる時期、及びオーバーシュート・アンダーシュートが収まる時期の少なくとも一方の時期を判断するための前記所定時間を、前記エンジンの過渡度合いを示すパラメータとエンジン回転数との少なくとも一方に基づき可変とする
    請求項７または９に記載のエンジンの空気量検出方法。
11. 前記エンジンの過渡状態終了を、前記空気量センサの出力より求めた空気量またはセンサ出力値あるいはスロットル開度より求めた空気量が前記エンジンの加速／減速に伴って増加／減少し、減少／増加した後、最初に増加／減少に反転する変曲点に基づいて判断する
    請求項２〜５のいずれか一項に記載のエンジンの空気量検出方法。

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