JP4614104B2 - 内燃機関の吸入空気量検出装置 - Google Patents
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Description
説明する。
まず、図1に基づいてエンジン吸気系の概略構成を説明する。内燃機関である例えば直列4気筒のエンジン11は、第1気筒#1〜第4気筒#4の4つの気筒を有し、このエンジン11の吸気管12(主吸気通路)には、吸入空気量を検出するエアフローメータ23(吸入空気量センサ)が設けられている。このエアフローメータ23の下流側に、サージタンク13が設けられ、このサージタンク13には、エンジン11の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド14(分岐吸気通路)が設けられている。各気筒の吸気マニホールド14には、それぞれ後述する吸気絞り弁ユニット15が取り付けられ、第1気筒#1の吸気マニホールド14には、吸気絞り弁ユニット15の下流側の吸気圧力を検出する吸気圧力センサ24が設けられている。各気筒の吸気ポート近傍には、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁(図示せず)が取り付けられている。また、エンジン11のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ(図示せず)が取り付けられ、各点火プラグの火花放電によって筒内の混合気に着火される。
mPmc=α(#1)×mPm(#1)+α(#2)×mPm(#2)
+α(#3)×mPm(#3)+α(#4)×mPm(#4)
ここで、α(#i)は第i気筒#iの吸気行程期間にα(#i)=1となり、それ以外の期間にα(#i)=0となる(i=1〜4)。
#1の吸気行程期間:mPmc=mPm(#1)
#2の吸気行程期間:mPmc=mPm(#2)
#3の吸気行程期間:mPmc=mPm(#3)
#4の吸気行程期間:mPmc=mPm(#4)
mc={α(#1)×1+α(#2)×H(#2)+α(#3)×H(#3)
+α(#4)×H(#4)}/H(#n)×GRAND×Pme−GA0
#1の吸気行程期間:mc=1/H(#n)×GRAND×Pme−GA0
#2の吸気行程期間:mc=H(#2)/H(#n)×GRAND×Pme−GA0
#3の吸気行程期間:mc=H(#3)/H(#n)×GRAND×Pme−GA0
#4の吸気行程期間:mc=H(#4)/H(#n)×GRAND×Pme−GA0
mPm0 =mPmc
ここで、IVO(#1)は第1気筒#1の吸気バルブの開弁タイミングで、IVC(#1)は第1気筒#1の吸気バルブの閉弁タイミングである。
H(#2)={GA(#2)−GA0 }/{GA(#1)−GA0 }
H(#3)={GA(#3)−GA0 }/{GA(#1)−GA0 }
H(#4)={GA(#4)−GA0 }/{GA(#1)−GA0 }
mPm(#2)=mPm(#1)×H(#2)
mPm(#3)=mPm(#1)×H(#3)
mPm(#4)=mPm(#1)×H(#4)
mPmc=α(#1)×mPm(#1)+α(#2)×mPm(#2)
+α(#3)×mPm(#3)+α(#4)×mPm(#4)
ここで、α(#i)はクランク角CAが第i気筒#iの吸気行程期間{IVO(#i)≦CA≦IVC(#i)}にα(#i)=1となり、それ以外の期間{CA<IVO(#i),IVC(#i)<CA}にα(#i)=0となる。
#1の吸気行程期間:mPmc=mPm(#1)
#2の吸気行程期間:mPmc=mPm(#2)
#3の吸気行程期間:mPmc=mPm(#3)
#4の吸気行程期間:mPmc=mPm(#4)
これらのステップ108,109の処理が特許請求の範囲でいう気筒別吸気圧力推定手段としての役割を果たす。
mc=GA
この後、ステップ113に進み、図7に示す吸気絞り弁ユニット15の流路断面積Atのマップを参照して、現在の吸気絞り弁19の目標開度に応じた流路断面積Atを算出し、物理モデル(例えばオリフィスの式)を用いて流路断面積Atに基づいて吸気絞り弁19の通過空気量mtを算出する。
mce(k) =GRAND×Pme(k-1) −GA0
ここで、GRANDとGA0 は、図6に示す吸気圧力Pmと筒内吸入空気量GAとの関係を規定する一次式(吸気圧力Pmと筒内吸入空気量GAとの関係を規定するマップ)における傾きGRANDと切片GA0 である。
この後、ステップ115に進み、推定吸気管圧力Pme(k) を次式により算出する。
mc(k) ={α(#1)×1+α(#2)×H(#2)+α(#3)×H(#3)
+α(#4)×H(#4)}/H(#n)×GRAND×Pme(k) −GA0
#1の吸気行程期間:mc=1/H(#n)×GRAND×Pme−GA0
#2の吸気行程期間:mc=H(#2)/H(#n)×GRAND×Pme−GA0
#3の吸気行程期間:mc=H(#3)/H(#n)×GRAND×Pme−GA0
#4の吸気行程期間:mc=H(#4)/H(#n)×GRAND×Pme−GA0
これらのステップ113〜116の処理が特許請求の範囲でいう過渡時吸入空気量検出手段としての役割を果たす。
k=k+1
また、上記実施例では、本発明を吸気ポート噴射エンジンに適用したが、筒内噴射エンジンや吸気ポートと筒内の両方に燃料噴射弁を設けたデュアル噴射エンジンに本発明を適用しても良い。
Claims (4)
- 内燃機関の主吸気通路を各気筒に吸入空気を導入する分岐吸気通路に分岐し、各気筒の分岐吸気通路にそれぞれ吸入空気量を調整する吸気絞り弁を備えた内燃機関の吸入空気量検出装置において、
前記各気筒の分岐吸気通路のうちの特定気筒の分岐吸気通路に配置されて前記吸気絞り弁の下流側の吸気圧力を検出する吸気圧力センサと、
前記主吸気通路に配置されて吸入空気量を検出する吸入空気量センサと、
内燃機関の定常運転時に前記吸入空気量センサで各気筒の吸入空気量を検出する定常時吸入空気量検出手段と、
内燃機関の定常運転時に前記吸入空気量センサで検出した各気筒の吸入空気量に基づいて各気筒の吸気圧力ばらつきの情報を検出する吸気圧力ばらつき検出手段と、
内燃機関の過渡運転時に、前記吸気絞り弁の開度と直前の定常運転時に前記吸気圧力センサで検出した吸気圧力とに基づいて前記吸気絞り弁の下流側の吸気圧力を推定し、推定した吸気圧力と前記吸気圧力ばらつきの情報とに基づいて各気筒の吸入空気量を算出する過渡時吸入空気量検出手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の吸入空気量検出装置。 - 内燃機関の定常運転時に前記吸気圧力センサで検出した吸気圧力と前記吸気圧力ばらつきの情報とに基づいて各気筒の吸気圧力を推定する気筒別吸気圧力推定手段を備え、
前記過渡時吸入空気量検出手段は、内燃機関の過渡運転時に前記吸気絞り弁の下流側の吸気圧力を推定する際に、直前の定常運転時に前記気筒別吸気圧力推定手段で推定した吸気圧力を初期値として用い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。 - 前記吸気圧力ばらつき検出手段は、内燃機関の定常運転時に前記吸入空気量センサで検出した前記特定気筒の吸入空気量と他の気筒の吸入空気量とを比較して前記吸気圧力ばらつきの情報を算出し、
前記気筒別吸気圧力推定手段は、内燃機関の定常運転時に前記吸気圧力センサで検出した前記特定気筒の所定期間における吸気圧力の平均値を前記吸気圧力ばらつきの情報で補正して各気筒の所定期間における吸気圧力の平均値を算出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。 - アクセル操作量に基づいて前記吸気絞り弁の目標開度を算出し、前記吸気絞り弁の実開度を目標開度に一致させるように前記吸気絞り弁を制御する手段を備え、
前記過渡時吸入空気量検出手段は、内燃機関の過渡運転時に物理モデルを用いて前記吸気絞り弁の目標開度に基づいて前記吸気絞り弁の下流側の吸気圧力を予測し、予測した吸気圧力と前記吸気圧力ばらつきの情報とに基づいて各気筒の吸入空気量を算出することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。
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