JP5851358B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、エアフローセンサを備えた内燃機関の制御装置に係り、特に、測定する空気に脈動が生じた場合においても正確な吸入空気量を得ることができる内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine provided with an air flow sensor, and more particularly to a control device for an internal combustion engine that can obtain an accurate intake air amount even when pulsation occurs in measured air.
近年、自動車等の車両の燃費や排気の規制が強化されつつあり、そのような規制は今後も益々強くなる傾向にある。吸入空気量は燃料噴射量演算に使用されるパラメータであり、今後より一層厳しくなる規制に対応するためには、高精度な吸入空気量検出が必須である。エアフローセンサの出力結果は燃費・排気性能を左右するため、エアフローセンサの吸入空気量検出精度を上げるための技術開発が盛んに行われている。 In recent years, regulations on fuel consumption and exhaust of vehicles such as automobiles are being strengthened, and such regulations tend to become stronger and stronger in the future. The intake air amount is a parameter used for calculating the fuel injection amount, and highly accurate intake air amount detection is indispensable in order to comply with regulations that will become stricter in the future. Since the output result of the air flow sensor affects fuel consumption and exhaust performance, technological development for increasing the intake air amount detection accuracy of the air flow sensor has been actively conducted.
吸入空気量を計測できるエアフローセンサとして現在多く使用されているものは熱線式エアフローセンサであり、このエアフローセンサの検出信号としては発熱抵抗体からの信号に基づいて空気量に応じて電圧値を変える電圧信号や、空気量に応じて出力パルスの周期を変える周波数信号が使われることが多い。 Currently, a hot-wire airflow sensor is widely used as an airflow sensor capable of measuring the amount of intake air. The detection signal of this airflow sensor changes the voltage value according to the amount of air based on the signal from the heating resistor. In many cases, a voltage signal or a frequency signal that changes the cycle of the output pulse according to the amount of air is used.
ところで、多気筒内燃機関においてはピストンの往復運動により吸気管に吸気脈動が発生するため、定常状態においても熱線式エアフローセンサの検出信号も機関回転数と吸気脈動に同期した変動が発生する。 By the way, in a multi-cylinder internal combustion engine, intake pulsation occurs in the intake pipe due to the reciprocating motion of the piston. Therefore, even in a steady state, the detection signal of the hot-wire airflow sensor fluctuates in synchronization with the engine speed and intake pulsation.
特に、スロットル弁の上流に配置される熱線式エアフローセンサは、スロットル弁が全開側に操作されると吸気脈動の影響を受けやすくなり、検出信号を平滑化しても真の空気量に対して誤差を生じることが知られている。この吸気脈動により生じる誤差のことを脈動誤差という。このため、特開2001−50090(特許文献1)にあるように吸気脈動に対して空気量の補正を行う方法が提案されている。 In particular, the hot-wire airflow sensor placed upstream of the throttle valve is susceptible to intake pulsation when the throttle valve is fully opened, and even if the detection signal is smoothed, there is an error relative to the true air amount. Is known to produce An error caused by the intake pulsation is called a pulsation error. For this reason, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-5090 (Patent Document 1), a method of correcting the air amount with respect to the intake pulsation has been proposed.
特許文献1に記載の吸入空気量を補正する方法は、吸気の脈動振幅比を算出する場合に、吸気管圧力、スロットル弁の操作量、あるいは機関回転数に基づいて補正量を演算する方法である。
The method of correcting the intake air amount described in
ここで、熱線式エアフローセンサは、測定対象である吸入空気流の中に配置された発熱抵抗体に流れる電流値は吸入空気量が多い時に増加し、逆に吸入空気量が少ない時に減少するようにブリッジ回路が構成されており、発熱抵抗体に流れる電流により空気量信号として電圧信号、或いは電圧−周波数変換により得られた周波数信号が取り出されるものである。 Here, in the hot-wire air flow sensor, the value of the current flowing through the heating resistor arranged in the intake air flow to be measured increases when the amount of intake air is large, and conversely decreases when the amount of intake air is small. A bridge circuit is formed, and a voltage signal or a frequency signal obtained by voltage-frequency conversion is taken out as an air amount signal by a current flowing through the heating resistor.
熱線式エアフローセンサは発熱抵抗体の熱収支を利用しているため、吸気脈動の影響を受けた場合に脈動の大きさや周波数によって検出精度へ影響を及ぼし、特に熱線式エアフローセンサの出力としては高周波数領域ほど応答遅れが生じる周波数応答特性を持っている。よって、出力特性が非線形特性を持つ場合には検出される出力平均値と真の空気量平均値が一致しなくなり誤差が生じるようになる。また、この誤差は大脈動、高周波数ほど大きくなる傾向にある。 Since the hot wire air flow sensor uses the heat balance of the heating resistor, the detection accuracy is affected by the magnitude and frequency of the pulsation when it is affected by the intake pulsation, and the output of the hot wire air flow sensor is particularly high. It has a frequency response characteristic in which response delay occurs in the frequency domain. Therefore, when the output characteristic has a non-linear characteristic, the detected output average value and the true air amount average value do not coincide with each other, and an error occurs. Also, this error tends to increase with larger pulsation and higher frequency.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、エアフローセンサの応答遅れにより脈動時に発生する誤差を補正して吸入空気量を精度良く演算できる内燃機関の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to correct an error generated during pulsation due to a response delay of an air flow sensor and accurately calculate an intake air amount. It is to provide a control device.
前記目的を達成すべく、本発明に係る内燃機関の制御装置は、エアフローセンサの出力値に基づいて吸入空気量を演算する吸入空気量演算手段を備える内燃機関の制御装置であって、吸入空気量の脈動振幅量および平均空気量から脈動振幅比を演算する脈動振幅比演算手段と、機関の回転数に起因する脈動周波数を演算する脈動周波数演算手段と、を備え、前記脈動振幅比演算手段と前記脈動周波数演算手段とを用いて脈動誤差を算出する脈動誤差算出手段を備え、前記脈動誤差算出手段で算出した脈動誤差補正量に基づいて前記吸入空気量を補正することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a control device for an internal combustion engine according to the present invention is a control device for an internal combustion engine comprising intake air amount calculation means for calculating an intake air amount based on an output value of an air flow sensor, the intake air being A pulsation amplitude ratio calculating means for calculating a pulsation amplitude ratio from the amount of pulsation amplitude and the average air amount; and a pulsation frequency calculating means for calculating a pulsation frequency resulting from the engine speed, the pulsation amplitude ratio calculating means And a pulsation error calculation means for calculating a pulsation error using the pulsation frequency calculation means, and the intake air amount is corrected based on the pulsation error correction amount calculated by the pulsation error calculation means.
すなわち、本発明の特徴は、機関回転数から脈動周波数を求めるとともに脈動周波数から熱線式エアフローセンサの周波数応答を補正する周波数応答補正量を求め、周波数応答補正量とエアフローセンサ出力値とから脈動振幅比を求め、脈動周波数と脈動振幅比とから構成される脈動誤差補正マップにより最終的な空気量を求めるようにエアフローセンサ出力値を補正する、ところにある。 That is, the feature of the present invention is that the pulsation frequency is obtained from the engine speed, the frequency response correction amount for correcting the frequency response of the hot-wire airflow sensor is obtained from the pulsation frequency, and the pulsation amplitude is obtained from the frequency response correction amount and the airflow sensor output value. The ratio is obtained, and the air flow sensor output value is corrected so as to obtain the final air amount based on the pulsation error correction map composed of the pulsation frequency and the pulsation amplitude ratio.
本発明によれば、広い回転領域に亘って吸気脈動の影響を考慮して空気量を求めることができるので、吸気脈動の大きさや周波数変化に関わらず吸入空気量を精度良く演算するため、脈動誤差を低減することができる。 According to the present invention, since the air amount can be obtained in consideration of the influence of the intake pulsation over a wide rotation region, the pulsation is accurately calculated regardless of the magnitude or frequency change of the intake pulsation. The error can be reduced.
以下、本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例が適用される内燃機関の全体構成を概略的に示したものである。 Hereinafter, an embodiment of a control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows the overall configuration of an internal combustion engine to which an embodiment of a control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is applied.
図1で示す内燃機関10は、例えば4つの気筒を備えた火花点火式の多気筒エンジンであって、シリンダヘッド29a及びシリンダブロック29bからなるシリンダ29と、このシリンダ29の各気筒内に摺動自在に嵌挿されたピストン27と、を備え、ピストン27は、コンロッド28を介してクランク軸(図示せず)に連結されている。また、ピストン27の上方には、所定形状の天井部を有する燃焼室26が画成され、各気筒の燃焼室26には、点火コイル20から高電圧化された点火信号が供給される点火プラグ19が臨設されている。
An internal combustion engine 10 shown in FIG. 1 is a spark ignition type multi-cylinder engine having four cylinders, for example, and includes a cylinder 29 including a cylinder head 29a and a cylinder block 29b, and slides in each cylinder of the cylinder 29. A piston 27 that is freely inserted, and the piston 27 is connected to a crankshaft (not shown) via a connecting rod 28. In addition, a combustion chamber 26 having a ceiling portion with a predetermined shape is defined above the piston 27, and an ignition plug to which a high voltage ignition signal is supplied from the
また、燃焼室26は、エアクリーナ11、スロットルバルブ13、コレクタ16、吸気マニホールド17、吸気ポート18等を備えた吸気通路15と連通しており、燃料の燃焼に必要な空気は、この吸気通路15を通り、当該吸気通路15の下流端である吸気ポート18の端部に配在された吸気カム軸22により開閉駆動される吸気バルブ30を介して、各気筒の燃焼室26に吸入されるようになっている。また、吸気通路15の吸気マニホールド17には、吸気ポート18へ向けて燃料を噴射するインジェクタ21が各気筒毎に臨設されている。
The combustion chamber 26 communicates with an intake passage 15 including an air cleaner 11, a throttle valve 13, a collector 16, an intake manifold 17, an intake port 18, and the like, and air necessary for fuel combustion is in the intake passage 15. And is sucked into the combustion chamber 26 of each cylinder via an intake valve 30 that is opened and closed by an intake camshaft 22 disposed at an end of an intake port 18 that is a downstream end of the intake passage 15. It has become. In addition, an
また、吸気通路15のエアクリーナ11の下流には、吸入空気量を検出するエアフローセンサ12が配設されている。吸気通路15を介して吸入された空気とインジェクタ21から噴射された燃料との混合気は、吸気バルブ30を介して燃焼室26へ吸入され、点火コイル20に接続された点火プラグ19による火花点火によって燃焼される。そして、燃焼室26での燃焼後の排気ガスは、排気カム軸23により開閉駆動される排気バルブ31を介して燃焼室26から排気され、排気ポートや排気マニホールド、排気管等(不図示)を備えた排気通路32を通って外部の大気中へ排出されるようになっている。
Further, an
さらに、排気通路32の下流側には、アルミナやセリアなどの担体に白金やパラジウムなどを塗布した排気ガス浄化用の三元触媒35が配設されており、この触媒35の上流側には、触媒前空燃比に対して線形の出力特性を有するリニア空燃比センサ33が配設され、触媒35の下流側には、触媒後空燃比がストイキ(理論空燃比)よりもリッチ側かリーン側かを識別するためのスイッチング信号を出力するO2センサ34が配設されている。
Further, on the downstream side of the exhaust passage 32, a three-way catalyst 35 for purifying exhaust gas in which platinum or palladium is applied to a carrier such as alumina or ceria is disposed, and on the upstream side of the catalyst 35, A linear air-
また、内燃機関10の各気筒に対して配備されたインジェクタ21は、燃料タンク36と接続されており、燃料タンク36の内部の燃料は、燃料ポンプ37や燃圧レギュレータ38等を備えた燃料供給機構により所定燃圧に調圧されてインジェクタ21に供給されるようになっている。所定燃圧の燃料が供給されたインジェクタ21は、ECU100から供給されるエンジン負荷等の運転状態に応じたデューティ(パルス幅:開弁時間に相当する)を有する燃料噴射パルス信号によって開弁駆動され、その開弁時間に応じた量の燃料を吸気ポート18に向けて噴射するようになっている。
The
なお、ECU100は、内燃機関10の種々の制御、例えばインジェクタ21による燃料噴射制御(空燃比制御)、点火プラグ19による点火時期制御等を行なうためのマイクロコンピュータを内蔵している。
The ECU 100 incorporates a microcomputer for performing various controls of the internal combustion engine 10, for example, fuel injection control (air-fuel ratio control) by the
図2はECU100の全体構成を示したものである。ECU100は、電源IC101とLSI102とから構成されており、LSI102のRESET端子は、電源IC101で制御されるRESET信号が送信可能なように、電源IC101に接続されている。
FIG. 2 shows the overall configuration of the
また、ECU100には内燃機関の制御に必要なセンサ類、例えば機関回転数を検出するためのクランク角センサ25、内燃機関10の冷却水温度を検出するための水温センサ40、スロットル弁開度を検出するスロットルセンサ14、排気ガス中の酸素濃度を検出するための空燃比センサ33、スタータスイッチ41、エアフローセンサ12等の信号が入力されている。
The
これらのセンサからの検出信号はECU100内のLSI(入力処理回路)102に入力され、アナログ入力としてA/D変換器により検出されるものと、High/Lowレベルで検出されるものとに分かれて処理される。
Detection signals from these sensors are input to an LSI (input processing circuit) 102 in the
CPU103ではCPU内に格納されているプログラムによって、所定のデジタル演算処理を実行して、この演算結果から内燃機関の制御に必要な各種アクチュエータの制御信号を出力し、LSI(入力処理回路)102の出力回路を介して各種アクチュエータを制御する機能を有している。
The
例えば、内燃機関10の各インジェクタ21には熱線式エアフローセンサ12の検出信号から計測される質量流量と、クランク角センサ25から計測される内燃機関10の回転数、および水温センサ40から検出される水温を含む各補正量、空燃比センサ33によって検出される空燃比状態に応じた補正量が付加されて燃料噴射量が演算されて、最終的にはインジェクタ21に駆動パルス幅として出力する。同様に内燃機関の燃焼に必要な点火コイル20への通電タイミングを制御する点火信号、スロットル弁開度を制御する電制スロットル13への信号などである。
For example, each
次に、熱線式エアフローセンサ12の概要について説明する。熱線式エアフローセンサ12は測定対象である空気流の中に配置された発熱抵抗体を主要な構成要素とし、発熱抵抗体に流れる電流値は吸入空気量が多い時に増加し、逆に吸入空気量が少ない時には減少するようにブリッジ回路が構成されており、発熱抵抗体に流れる電流により空気量を電圧信号として取り出すものである。尚、空気量に対応した電圧信号は電圧値として出力されるほか、電圧−周波数変換回路によって変換することにより周波数信号に変換されて出力されるものもある。
Next, the outline of the hot-
図3は従来の方法による熱線式エアフローセンサ12の出力信号に基づいて空気量を求める演算方法を示しており、この演算はECU100の内部処理で実行されるものである。例えばA/D変換器104の分解能を10ビット、CPU103が認識する1ビット当たりの電圧を5mV相当とすると、1.0VをA/D変換するとデジタル値は200となる。
FIG. 3 shows a calculation method for obtaining the air amount based on the output signal of the hot-
電圧情報Vaは空気量変換テーブル105に与えられ、空気量変換テーブル105は電圧情報Vaに対応して予め記憶された空気量を有しており、検索補間演算されて、検出空気量に変換される。以下、検出空気量はこの空気量変換テーブル105で変換された空気量を示すものとして説明する。 The voltage information Va is given to the air amount conversion table 105. The air amount conversion table 105 has an air amount stored in advance corresponding to the voltage information Va, and is subjected to a search interpolation calculation to be converted into a detected air amount. The Hereinafter, description will be made assuming that the detected air amount indicates the air amount converted by the air amount conversion table 105.
また、図示しないが電圧−周波数変換された周波数信号として入力される場合は、信号の周期をCPU103のポート入力で計測することによって、周期または周期から周波数に変換された値が入力となり、空気量変換テーブル105は周期または周波数に応じて予め記憶された値から検索補間演算されて検出空気量に変換される。空気量変換テーブル105で得られた空気量信号Qは、その後に高周波成分ノイズの除去を目的としたデジタルフィルタ処理106を実行されて検出空気量Qcを演算する。
In addition, although not shown in the figure, when the signal is input as a frequency signal subjected to voltage-frequency conversion, the period of the signal is measured at the port input of the
燃料噴射パルス幅演算107では検出空気量Qcを別途クランク角センサ25の信号から演算した内燃機関の回転数115で除算し、シリンダに吸入される空気量相当にすると共に、各補正演算をおこなったあと燃料を噴射する時間Toutが演算され、インジェクタ21にて燃料を内燃機関10に供給するように動作する。
In the fuel injection
図4は、一般的な熱線式エアフローセンサ12の吸入空気量と出力信号の関係を示したものであり、吸入空気量が少ないと出力する信号の電圧は低く、吸入空気量が多いと出力する信号の電圧は高くなる非線形関係にある特性曲線である。非線形性特性とするのは、発熱抵抗体からの検出信号を空気量に変換する際に空気量Qは、主としてキングの式と呼ばれる次の式が採用されているためである。
Ih・Rh=(α+β・√Q)・(Th−Ta)
FIG. 4 shows the relationship between the intake air amount and the output signal of a general hot-
Ih · Rh = (α + β · √Q) · (Th−Ta)
ここで、Ihは発熱抵抗体の電流値、Rhは発熱抵抗の抵抗値、Thは発熱抵抗の表面温度、Taは空気の温度、Qは空気量、α、βは発熱抵抗の仕様で決まる定数である。 Here, Ih is the current value of the heating resistor, Rh is the resistance value of the heating resistor, Th is the surface temperature of the heating resistor, Ta is the temperature of the air, Q is the amount of air, and α and β are constants determined by the specifications of the heating resistor. It is.
一般的には、(Th−Ta)が一定となるように発熱抵抗の電流値Ihを制御するので、空気量は抵抗器の電圧降下により電圧値Vに変換して検出するが、結果として電圧値Vは4次関数式になる。このため、空気量へ変換する場合に4次曲線の曲率すなわち出力と空気量との関係が非線形になる。 Generally, since the current value Ih of the heating resistor is controlled so that (Th−Ta) becomes constant, the amount of air is detected by converting it to the voltage value V by the voltage drop of the resistor. The value V is a quartic function expression. For this reason, when converting into air quantity, the curvature of a quartic curve, ie, the relationship between output and air quantity becomes nonlinear.
尚、特性曲線については内燃機関の要求空気量に合わせて熱線式エアフローセンサ12の出力を設定するため、周波数と空気量あるいは電圧と空気量との関係が逆の特性の場合や、或いは線形関係のケースもあるが、演算処理については変換テーブル105が変わるだけである。
As for the characteristic curve, since the output of the hot-wire
図5、図6および図7を用いて、熱線式エアフローセンサ12の周波数特性を説明する。熱線式エアフローセンサ12は発熱抵抗体の熱収支を利用しているため、実際の空気量の変化に対して遅れが生じる。この遅れのことを応答遅れという。図5は脈動周波数が低いときの実際の空気量の変化と熱線式エアフローセンサ12の出力値を示している。周波数が低いときは熱線式エアフローセンサ12の出力は実際の空気量の変化にほとんど遅れることなく追従できる。
The frequency characteristics of the hot-
一方、図6のように周波数が高くなると、熱線式エアフローセンサ12の出力は実際の空気量の変化を追従できなくなり、減衰してしまう。この現象は周波数が高くなるほど顕著となり、その様子を示したものが図7である。図7は熱線式エアフローセンサ12の周波数特性を示したもので、横軸が周波数、縦軸がゲイン(dB)である。ゲイン=0dBのときは減衰なし、ゲインがマイナスになるほど波形が減衰していくことを示している。
On the other hand, when the frequency is increased as shown in FIG. 6, the output of the hot-
以上より、熱線式エアフローセンサ12は高周波数ほど波形が減衰することが分かる。ここで、波形が減衰した際の空気量への影響について図8を用いて説明する。図8は電圧と空気量の関係を示している。実際の空気量の脈動振幅を(A)、そのときの空気量を電圧に変換したときの電圧の振幅を(B)としたとき、熱線式エアフローセンサ12の周波数特性により電圧の振幅(B)が減衰すると(C)となり、その電圧を空気量に変換したときの空気量の振幅は(D)となる。
From the above, it can be seen that the waveform of the hot-
実際の空気量の脈動は(A)であるため、そのときの平均空気量はQAであるが、熱線式エアフローセンサ12の周波数応答遅れにより減衰した波形を空気量に変換するとQDとなり、実際の空気量に対して(QA−QD)だけマイナス誤差となる。熱線式エアフローセンサ12の周波数特性上、周波数が高くなるほど波形の減衰が大きくなるため、マイナス誤差は大きくなる。
Since the actual air volume pulsation is (A), the average air volume at that time is Q A , but when the waveform attenuated by the frequency response delay of the hot-
また、熱線式エアフローセンサ12は高周波数のときだけではなく、脈動が大きいときほどマイナス誤差が大きくなる性質を持っている。図9と図10は脈動周波数は同じで、図9は脈動が小さい場合、図10は脈動が大きい場合の実際の空気量と熱線式エアフローセンサ12の出力値を示したものである。
Further, the hot-
図9に示すように脈動が小さい場合、熱線式エアフローセンサ12は実際の空気量変化に追従できているが、図10に示すように脈動が大きい場合、熱線式エアフローセンサ12は実際の空気量変化に追従できないため、波形が減衰してしまう。その結果、先ほど図8で説明したように、波形が減衰することでマイナス誤差が発生してしまう。
When the pulsation is small as shown in FIG. 9, the hot-
ところで、熱線式エアフローセンサ12は脈動の大きさと脈動周波数により、脈動誤差をある程度予測することができる。ここで、脈動の大きさを示す指標として、脈動振幅比を用いる。脈動振幅比とは、下記の式(1)に示すように、脈動時の最大流量と最小流量の差分である脈動振幅量を、そのときの平均空気量で除したものであり、平均空気量に対してどの程度振幅しているのかを示す指標である。
脈動振幅比=(脈動最大流量 − 脈動最小流量)/平均空気量×100 [%]・・・(1)
By the way, the hot-wire
Pulsation amplitude ratio = (Pulsation maximum flow rate-Pulsation minimum flow rate) / Average air volume x 100 [%] (1)
図11は、脈動誤差の傾向を周波数違いで示したものである。逆流検知が可能なエアフローセンサの場合、図11に示すように脈動誤差カーブはS字を描く特性を持っており、前述したように、周波数が高くなるほど全体的にマイナス誤差となる。ただし、脈動誤差自体は脈動振幅比と脈動周波数が分かればほぼ予測できるため、熱線式エアフローセンサ12の出力値を空気量変換テーブル105で空気量に変換した結果に対して、補正を加えることで脈動誤差の影響を取り除くことができる。
FIG. 11 shows the tendency of the pulsation error at different frequencies. In the case of an airflow sensor capable of detecting a backflow, the pulsation error curve has an S-shaped characteristic as shown in FIG. 11, and as described above, the higher the frequency, the more the negative error. However, since the pulsation error itself can be almost predicted if the pulsation amplitude ratio and the pulsation frequency are known, correction is made to the result of converting the output value of the hot-
図12を用いて、脈動誤差を算出して吸入空気量を補正する方法について説明する。図12は本発明の一実施例になる、熱線式エアフローセンサ12の出力信号を用いた空気量演算方法をECU100で実行する場合の内部処理の概要を示したものである。図12において、熱線式エアフローセンサ12の出力は、A/D変換器104、サンプリング手段108、空気量変換テーブル105を介して吸入空気量が演算され、これらにより吸入空気量演算手段50が構成される。
A method for correcting the intake air amount by calculating the pulsation error will be described with reference to FIG. FIG. 12 shows an outline of internal processing when the
ECU100で実行する内部処理は、図面上では制御機能或いは演算機能をブロックとして表現しており、この内部処理ブロックは、A/D変換器104からの出力Vaを入力として、第一の所定期間であるサンプリングタイミング(例えば2ms)でサンプリング手段108を用いてA/D変換値を参照する。このA/D変換値は図7で説明したように周波数特性により減衰した値であるため、周波数応答遅れ補正手段109を用いて減衰前の値に戻す必要がある。そのため、機関回転数115から脈動周波数演算手段110を用いて現在の脈動周波数を演算し、脈動周波数から波形の減衰量を予測し、周波数応答遅れ補正手段109にて波形を減衰前の値に復元する。
The internal processing executed by the
その後、空気量変換テーブル205を用いて空気量に変換する。空気量変換テーブル205と空気量変換テーブル105は同じものではあるが、空気量変換テーブル105はサンプリング手段108でA/D変換した電圧値を直接空気量に変換するが、空気量変換テーブル205は周波数応答遅れ補正手段109により応答遅れを補正した後の電圧値を空気量に変換する、という違いがあるため、区別した記述としている。空気量変換テーブル205で変換された空気量はサンプリング記憶手段106により第二期間(第一期間よりも長く、例えば20ms)の空気量を記憶、保存しておき、脈動振幅比演算手段112により、第二期間の最大空気量、最小空気量、平均空気量から脈動振幅比を演算する。
Thereafter, the air amount is converted into an air amount using the air amount conversion table 205. Although the air amount conversion table 205 and the air amount conversion table 105 are the same, the air amount conversion table 105 directly converts the voltage value A / D converted by the sampling means 108 into an air amount. Since there is a difference that the voltage value after the response delay is corrected by the frequency response delay correcting means 109 is converted into an air amount, the description is distinguished. The air amount converted by the air amount conversion table 205 is stored and stored in the second period (for example, 20 ms longer than the first period) by the
脈動周波数演算手段110より求まる脈動周波数と、脈動振幅比演算手段112より求まる脈動振幅比とから、脈動誤差が推測できるため、脈動誤差が小さくなるように脈動誤差算出手段113により脈動誤差を算出して補正する。脈動誤差算出手段113には、脈動誤差を算出して空気量補正手段114で補正するための脈動誤差補正マップがある。
Since the pulsation error can be estimated from the pulsation frequency obtained from the pulsation
図13に脈動誤差補正マップを示す。脈動補正マップは、脈動振幅比と脈動周波数を軸としており、図13では脈動振幅比を100%刻み、脈動周波数を20Hz刻みで記述した例を示しているが、もちろんこの間隔は任意に設定することができ、例えば脈動振幅比を50%刻みやそれより細かく設定してもよく、脈動周波数も10Hz刻みやそれより細かく設定してもよい。実際に検出される脈動振幅比、脈動周波数はこれらの間になることが多く、その場合は補間計算により求めることとなる。脈動振幅比と脈動周波数とから脈動誤差を補正するために必要な補正係数を脈動誤差補正マップから参照する。 FIG. 13 shows a pulsation error correction map. The pulsation correction map has the pulsation amplitude ratio and the pulsation frequency as axes, and FIG. 13 shows an example in which the pulsation amplitude ratio is described in 100% increments and the pulsation frequency is described in increments of 20 Hz. Of course, this interval is arbitrarily set. For example, the pulsation amplitude ratio may be set in increments of 50% or finer, and the pulsation frequency may be set in increments of 10 Hz or finer. The pulsation amplitude ratio and pulsation frequency that are actually detected are often between these values, and in this case, they are obtained by interpolation calculation. A correction coefficient necessary for correcting the pulsation error from the pulsation amplitude ratio and the pulsation frequency is referred to from the pulsation error correction map.
図13に示す脈動誤差補正マップは、例えば脈動振幅比が300%のとき、脈動周波数20Hzで「1」、40Hzで「1.02」、60Hzで「1.05」、80Hzで「1.07」、100Hzで「1.09」、120Hzで「1.12」と徐々に大きくなる。また、脈動周波数が60Hzのとき、脈動振幅比0%で「1」、100%で「0.99」、200%で「0.98」、300%で「1.05」、400%で「1.1」、500%で「1.07」、600%で「1.05」、700%で「1.02」、800%で「0.97」、900%で「0.95」となり、400%でピークとなるように設定されている。なお、図示していないが、空欄の個所にも前記と同じ傾向で、すなわち、脈動周波数が60Hzの補正係数を参照して、脈動周波数が20〜120Hzに上昇すると補正係数が大きくなるように設定されている。 For example, when the pulsation amplitude ratio is 300%, the pulsation error correction map shown in FIG. 13 is “1” at a pulsation frequency of 20 Hz, “1.02” at 40 Hz, “1.05” at 60 Hz, and “1.07 at 80 Hz. ”, Gradually increases to“ 1.09 ”at 100 Hz and“ 1.12 ”at 120 Hz. When the pulsation frequency is 60 Hz, the pulsation amplitude ratio is 0%, “1”, 100% “0.99”, 200% “0.98”, 300% “1.05”, 400% “ 1.1 ”, 500%“ 1.07 ”, 600%“ 1.05 ”, 700%“ 1.02 ”, 800%“ 0.97 ”, 900%“ 0.95 ” , The peak is set at 400%. Although not shown in the figure, the blanks have the same tendency as described above, that is, with reference to the correction coefficient with a pulsation frequency of 60 Hz, the correction coefficient is set to increase as the pulsation frequency increases to 20 to 120 Hz. Has been.
脈動振幅比毎の脈動補正係数の設定は、熱線式エアフローセンサ12の脈動特性により、脈動誤差が小さくなるように設定するとよい。脈動振幅比の定義上、脈度振幅比が200%以上になると逆流が発生することとなるが、熱線式エアフローセンサ12は前述した様に低脈動時は脈動誤差が小さいため、逆流が発生しない脈動振幅比200%以下では誤差が小さい。そのため、脈動補正マップにおいても、脈動振幅比が200%以下では補正係数を小さく設定される。なお、この脈動誤差補正マップでは、脈動振幅比が800%、900%のときにも、補正係数は小さく設定されているが、この領域では実験に基づいて補正係数が設定されている。
The pulsation correction coefficient for each pulsation amplitude ratio may be set so that the pulsation error is reduced due to the pulsation characteristics of the hot-
脈動誤差算出手段113の脈動誤差補正マップから脈動補正係数を参照した後、空気量補正手段114にて脈動誤差を補正した空気量を演算する。空気量補正手段114では、サンプリング手段108によりA/D変換した電圧値を空気量変換テーブル105で直接変換した空気量に対して、脈動誤差算出手段113で参照した脈動補正係数を掛けることで脈動誤差を補正した空気量を演算することができる。
After referring to the pulsation correction coefficient from the pulsation error correction map of the pulsation
以上の説明から理解できるように、本実施例によれば、脈動誤差は脈動振幅比および脈動周波数により推定することができるため、エアフローセンサの周波数特性による波形の減衰を考慮した脈動振幅比と、機関回転数から演算した脈動周波数とから脈動誤差補正量を算出することで脈動誤差の影響が小さな空気量を求めるようにした。また、熱線式エアフローセンサ12の出力信号を、脈動振幅比演算手段および脈動周波数演算手段からなる脈動補正マップを用いることで、機関の運転状態に関わらず、エアフローセンサ12の脈動誤差を補正し、内燃機関の狭い回転領域に限らず、広い回転領域に亘って精度の高い吸入空気量を求めることができる。
As can be understood from the above description, according to the present embodiment, since the pulsation error can be estimated from the pulsation amplitude ratio and the pulsation frequency, the pulsation amplitude ratio considering the waveform attenuation due to the frequency characteristics of the airflow sensor, and By calculating the pulsation error correction amount from the pulsation frequency calculated from the engine speed, an amount of air with a small influence of the pulsation error is obtained. Moreover, the pulsation error of the
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
また、実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。例えば、本実施例では熱線式エアフローセンサについて記述したが、シリコン素子を用いたエアフローセンサ等にも適用できることは言うまでもない。 In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of the embodiment. For example, although the hot wire type air flow sensor has been described in the present embodiment, it goes without saying that the present invention can also be applied to an air flow sensor using a silicon element.
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 Further, the control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.
10・・・内燃機関
11・・・エアクリーナ
12・・・(熱線式)エアフローセンサ
13・・・スロットルバルブ
14・・・スロットルセンサ
15・・・吸気通路
16・・・コレクタ
17・・・吸気マニホールド
18・・・吸気ポート
19・・・点火プラグ
20・・・点火コイル
21・・・インジェクタ
25・・・クランク角センサ
26・・・燃焼室
27・・・ピストン
28・・・コンロッド
29・・・シリンダ
29a・・シリンダヘッド
29b・・シリンダブロック
50・・・吸入空気量演算手段
100・・ECU(エンジンコントロールユニット)
102・・LSI
103・・CPU
104・・A/D変換器
105・・空気量変換テーブル
106・・サンプリング手段(第二期間)
107・・燃料噴射パルス幅演算
108・・サンプリング手段(第一期間)
109・・周波数応答遅れ補正手段
110・・脈動周波数演算手段
112・・脈動振幅比演算手段
113・・脈動誤差算出手段
114・・空気量補正手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine 11 ...
102 ・ ・ LSI
103 ... CPU
104 ·· A /
107 .. Fuel injection
109 ·· Frequency response delay correction means 110 ·· Pulsation frequency calculation means 112 ·· Pulsation amplitude ratio calculation means 113 ·· Pulsation error calculation means 114 ·· Air amount correction means
Claims (3)
吸入空気量の脈動振幅量および平均空気量から脈動振幅比を演算する脈動振幅比演算手段と、機関の回転数に起因する脈動周波数を演算する脈動周波数演算手段と、前記脈動振幅比演算手段と前記脈動周波数演算手段とからなり且つ逆流が発生しない脈動振幅比の範囲と逆流が発生する脈動振幅比の範囲とを含む脈動誤差補正マップを用いて脈動誤差補正量を算出する脈動誤差算出手段と、前記脈動誤差算出手段で算出した脈動誤差補正量に基づいて前記吸入空気量を補正する空気量補正手段とを備え、
前記空気量補正手段は、逆流発生の有無に関わらず前記吸入空気量を補正するようになっていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine comprising intake air amount calculation means for calculating an intake air amount based on an output value of an air flow sensor,
A pulsation amplitude ratio calculating means for calculating a pulsation amplitude ratio from the pulsation amplitude amount and average amount of intake air amount, the pulse frequency calculating means for calculating a pulsation frequency due to the rotational speed of the engine, before Symbol pulsation amplitude ratio calculating means And a pulsation error calculating means for calculating a pulsation error correction amount using a pulsation error correction map including a pulsation amplitude ratio range in which no backflow occurs and a pulsation amplitude ratio range in which a backflow occurs And an air amount correction unit that corrects the intake air amount based on the pulsation error correction amount calculated by the pulsation error calculation unit ,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the air amount correction means corrects the intake air amount regardless of whether or not backflow occurs .
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