WO2013103018A1 - 内燃機関の吸入空気量計測装置 - Google Patents

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WO2013103018A1
WO2013103018A1 PCT/JP2012/050200 JP2012050200W WO2013103018A1 WO 2013103018 A1 WO2013103018 A1 WO 2013103018A1 JP 2012050200 W JP2012050200 W JP 2012050200W WO 2013103018 A1 WO2013103018 A1 WO 2013103018A1
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WO
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crank angle
interval
internal combustion
combustion engine
intake air
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PCT/JP2012/050200
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和弘 若尾
昌弘 毛利
佐野　健
山本　博史
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トヨタ自動車株式会社
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    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10373—Sensors for intake systems
    • F02M35/10386—Sensors for intake systems for flow rate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • G—PHYSICS
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/72—Devices for measuring pulsing fluid flows
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/06—Indicating or recording devices
    • G01F15/068—Indicating or recording devices with electrical means

Definitions

  • the present invention relates to an intake air amount measuring device for an internal combustion engine, and more particularly to an intake air amount measuring device for an internal combustion engine that measures an intake air amount based on an output signal of an air flow meter disposed in an intake passage of the internal combustion engine.
  • an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine mounted on a vehicle or the like
  • the amount of air sucked into a combustion chamber (cylinder) is measured, and various control amounts are determined based on the amount of intake air that is the measured value.
  • the fuel injection amount for example, fuel injection amount, etc.
  • the output is improved and the exhaust emission is reduced (for example, NOx is reduced).
  • an air flow meter disposed in the intake passage is used for measuring the intake air amount (see, for example, Patent Document 1).
  • the output signal of the air flow meter is taken into an ECU (electronic control unit) at a predetermined time interval (for example, 4 msec) (taken in time synchronization), and every predetermined period, An average value (average flow rate of intake air) of sampling values (hereinafter also referred to as AFM data) of an output signal (hereinafter also referred to as AFM signal) of the air flow meter is sequentially calculated. Then, control of the internal combustion engine (fuel injection amount control or the like) is performed using the average flow rate of the intake air thus calculated.
  • AFM data average flow rate of sampling values
  • AFM signal an output signal
  • the output value of the air flow meter also changes instantaneously due to the intake pulsation. Therefore, in the process of acquiring the AFM signal in time synchronization, the AFM signal is converted into the ECU. If the timing of taking in is improper, the average value (average flow rate calculation value) of the AFM data may fluctuate greatly or aliasing may occur.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides an intake air amount measuring device for an internal combustion engine that can accurately obtain the average flow rate of intake air by eliminating the influence of intake pulsation. With the goal.
  • the present invention relates to an intake air amount measuring device for an internal combustion engine that includes an air flow meter disposed in an intake passage of the internal combustion engine and measures an intake air amount into a combustion chamber of the internal combustion engine based on an output signal of the air flow meter.
  • the present invention is characterized in that the output signal of the air flow meter is sampled in synchronization with the crank angle of the internal combustion engine.
  • the output signal of the air flow meter is sampled at a predetermined crank angle interval in synchronization with the crank angle of the internal combustion engine.
  • the crank angle interval is set in accordance with the period of the intake pulsation.
  • the crank angle interval is a value obtained by dividing the crank angle 360 ° by an integer of 2 or more, and a value obtained by dividing the crank angle corresponding to one cycle of the internal combustion engine by the number of cylinders of the internal combustion engine. Exclude crank angle interval.
  • the present invention is characterized in that an average value of a plurality of AFM data obtained by sampling an output signal of an air flow meter in synchronization with a crank angle of an internal combustion engine is calculated to obtain an average flow rate of intake air.
  • the output signal (AFM signal) of the air flow meter is sampled in synchronization with the crank angle of the internal combustion engine, the AFM signal (AFM data) is acquired at regular intervals within one cycle of the intake pulsation. It is possible to eliminate the influence of the intake pulsation. Thereby, fluctuations in the average value of the AFM data can be suppressed, and the average flow rate of the intake air can be calculated with high accuracy.
  • crank angle interval for sampling the output signal of the air flow meter is switched (changed) in accordance with the engine speed (engine speed) of the internal combustion engine. More specifically, when the engine speed of the internal combustion engine is high, the crank angle interval can be set larger than when the engine speed is low. By adopting such a configuration, it is possible to avoid an increase in the processing load of the ECU even when the engine speed of the internal combustion engine increases.
  • the AFM when the crank angle interval is switched, if the crank angle interval before and after the switching has a multiple relationship, the AFM is used by using the sampling value acquired at the larger crank angle interval among the crank angle intervals before and after the switching. Calculate the average value of the data.
  • AFM data can be sampled at equal intervals (or sampled at the crank angle interval after switching) even within one cycle of the intake pulsation when the crank angle interval is switched.
  • fluctuations in the average value (average flow rate of intake air) of AFM data can be suppressed.
  • crank angle interval when the crank angle interval is switched, when the crank angle interval before and after the switching has a non-multiple relationship, a value obtained by linearly interpolating two sampling values acquired at the crank angle interval before the switching, and after the switching The average value is calculated using the sampling values obtained at the crank angle intervals.
  • the output signal of the air flow meter is sampled in synchronization with the crank angle of the internal combustion engine, so that the influence of intake pulsation can be eliminated. Thereby, the average flow rate of the intake air can be calculated with high accuracy.
  • FIG. 1 shows only the configuration of one cylinder of the engine.
  • An engine 1 shown in FIG. 1 is an in-cylinder direct injection four-cylinder diesel engine mounted on a vehicle, and a piston 1c that reciprocates in the vertical direction is provided in a cylinder block 1a constituting each cylinder. .
  • the piston 1c is connected to the crankshaft 15 via the connecting rod 16, and the reciprocating motion of the piston 1c is converted into rotation of the crankshaft 15 by the connecting rod 16.
  • the crankshaft 15 of the engine 1 is connected to a transmission (not shown), and can transmit power from the engine 1 to drive wheels (not shown) of the vehicle via the transmission.
  • a signal rotor 17 is attached to the crankshaft 15.
  • a crank position sensor (engine speed sensor) 25 for detecting a crank angle is disposed near the side of the signal rotor 17.
  • the crank position sensor 25 is, for example, an electromagnetic pickup, and generates a pulsed signal (voltage pulse) corresponding to the teeth 17a of the signal rotor 17 when the crankshaft 15 rotates.
  • the engine speed can be calculated from the output signal of the crank position sensor 25.
  • a water temperature sensor 21 for detecting the engine cooling water temperature is disposed in the cylinder block 1a of the engine 1.
  • a cylinder head 1b is provided at the upper end of the cylinder block 1a, and a combustion chamber 1d is formed between the cylinder head 1b and the piston 1c.
  • An oil pan 18 for storing engine oil is provided below the cylinder block 1a of the engine 1.
  • the engine oil stored in the oil pan 18 is pumped up by an oil pump through an oil strainer that removes foreign matters during operation of the engine 1 and further purified by an oil filter, and then the piston 1c, the crankshaft 15, and the connecting oil. It is supplied to the rod 16 and used for lubrication and cooling of each part.
  • the cylinder head 1b of the engine 1 is provided with an injector 2 for directly injecting fuel into the combustion chamber 1d of the engine 1.
  • a common rail (accumulation chamber) 3 is connected to the injector 2, and fuel in the common rail 3 is injected from the injector 2 into the combustion chamber 1 d while the injector 2 is open.
  • a rail pressure sensor 24 for detecting the pressure (rail pressure) of the high pressure fuel in the common rail 3 is disposed on the common rail 3.
  • a supply pump 4 that is a fuel pump is connected to the common rail 3.
  • the supply pump 4 is driven by the rotational force of the crankshaft 15 of the engine 1.
  • fuel is supplied from the fuel tank 40 to the common rail 3, and the injector 2 is opened at a predetermined timing, whereby the fuel is injected into the combustion chamber 1 d of each cylinder of the engine 1.
  • the injected fuel is combusted in the combustion chamber 1d and exhausted as exhaust gas.
  • the valve opening timing (injection period) of the injector 2 is controlled by an ECU (Electronic Control Unit) 200 described later.
  • An intake passage 11 and an exhaust passage 12 are connected to the combustion chamber 1 d of the engine 1.
  • An intake valve 13 is provided between the intake passage 11 and the combustion chamber 1d. By opening and closing the intake valve 13, the intake passage 11 and the combustion chamber 1d are communicated or blocked.
  • an exhaust valve 14 is provided between the exhaust passage 12 and the combustion chamber 1d. By opening and closing the exhaust valve 14, the exhaust passage 12 and the combustion chamber 1d are communicated or blocked. The opening / closing drive of the intake valve 13 and the exhaust valve 14 is performed by each rotation of the intake camshaft and the exhaust camshaft to which the rotation of the crankshaft 15 is transmitted.
  • an air cleaner 9, an air flow meter 22 that detects an intake air amount (new air amount), a compressor impeller 102 of a turbocharger 100 described later, and intake air that has been heated by supercharging in the turbocharger 100 are forcibly cooled.
  • An intercooler 7, an intake air temperature sensor 23, a throttle valve 6, and an intake manifold pressure sensor (supercharge pressure sensor) 28 for detecting the pressure (supercharge pressure) in the intake manifold 11a are disposed.
  • the air flow meter 22 has a high accuracy in the intake air amount even in a high pulsation region where the above-described reverse flow (a reverse flow caused by the return of combustion gas from the combustion chamber to the intake passage) occurs.
  • the air flow meter with high responsiveness that can be detected by using is used.
  • the throttle valve 6 is disposed in the intake passage 11 on the downstream side (downstream side of the intake air flow) of the intercooler 7 (compressor impeller 102 of the turbocharger 100).
  • the throttle valve 6 is an electronically controlled valve whose opening is adjusted by a throttle motor 60.
  • the opening of the throttle valve 6 (throttle opening) is detected by a throttle opening sensor 26.
  • the throttle valve 6 of this example can electronically control the throttle opening independently of the driver's accelerator pedal operation.
  • a NOx occlusion catalyst NSR catalyst: NOx Storage Reduction catalyst
  • a maniverter exhaust gas purification device 80 including a DPNR catalyst (Diesel Particle-NOx Reduction catalyst) 82 are disposed.
  • an A / F sensor air-fuel ratio sensor 29 is disposed in the exhaust passage 12 on the downstream side of the manipulator 80.
  • the engine 1 is equipped with a turbocharger (supercharger) 100 that supercharges intake air using exhaust pressure.
  • a turbocharger supercharger 100 that supercharges intake air using exhaust pressure.
  • the turbocharger 100 integrally connects the turbine wheel 101 disposed in the exhaust passage 12, the compressor impeller 102 disposed in the intake passage 11, and the turbine wheel 101 and the compressor impeller 102.
  • the turbine wheel 101 arranged in the exhaust passage 12 is rotated by the energy of the exhaust, and the compressor impeller 102 arranged in the intake passage 11 is rotated accordingly.
  • the intake air is supercharged by the rotation of the compressor impeller 102, and the supercharged air is forcibly sent into the combustion chamber of each cylinder of the engine 1.
  • the turbocharger 100 of this example is a variable nozzle type turbocharger (VNT), and a variable nozzle vane mechanism 120 is provided on the turbine wheel 101 side, and the opening degree of the variable nozzle vane mechanism 120 (hereinafter referred to as VN opening degree).
  • VNT opening degree the opening degree of the variable nozzle vane mechanism 120
  • the supercharging pressure of the engine 1 can be adjusted.
  • the engine 1 is equipped with an EGR device 5.
  • the EGR device 5 is a device that reduces the combustion temperature in the combustion chamber 1d and reduces the amount of NOx generated by introducing a part of the exhaust gas into the intake air.
  • the EGR device 5 includes an exhaust passage 12 upstream of the turbine wheel 101 of the turbocharger 100 (upstream of the exhaust gas flow) and a downstream of the intercooler 7 (compressor impeller 102 of the turbocharger 100).
  • An EGR passage 51 communicating with the intake passage 11 on the side (downstream of the intake air flow), an EGR catalyst (for example, an oxidation catalyst) 52 provided in the EGR passage 51, an EGR cooler 53, an EGR valve 54, and the like It is configured.
  • the EGR rate [EGR amount / (EGR amount + intake air amount (new air amount)) (%)] is changed by adjusting the opening degree of the EGR valve 54.
  • the EGR amount (exhaust gas recirculation amount) introduced from the exhaust passage 12 to the intake passage 11 can be adjusted.
  • the EGR device 5 may be provided with an EGR bypass passage that bypasses the EGR cooler 53 and an EGR bypass switching valve.
  • the ECU 200 includes a CPU (Central Processing Unit) 201, a ROM (Read Only Memory) 202, a RAM (Random Access Memory) 203, a backup RAM 204, and the like.
  • a CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the ROM 202 stores various control programs, maps that are referred to when the various control programs are executed, and the like.
  • the CPU 201 executes various arithmetic processes based on various control programs and maps stored in the ROM 202.
  • the RAM 203 is a memory that temporarily stores calculation results of the CPU 201, data input from each sensor, and the backup RAM 204 is a nonvolatile memory that stores data to be saved when the engine 1 is stopped, for example. Memory.
  • the CPU 201, the ROM 202, the RAM 203, and the backup RAM 204 are connected to each other via the bus 207 and to the input interface 205 and the output interface 206.
  • the input interface 205 includes a buffer for temporarily storing data and the like, a waveform shaping circuit, an A / D converter, and the like.
  • a buffer eg, 30CA buffer, 60CA buffer, 90CA buffer, 120CA
  • AFM data acquired at a sampling interval for example, 30CA interval, 60CA interval, 90CA interval, 120CA interval
  • the input interface 205 includes a water temperature sensor 21, an air flow meter 22, an intake air temperature sensor 23, a rail pressure sensor 24, a crank position sensor 25, a throttle opening sensor 26 that detects the opening of the throttle valve 6, and an accelerator pedal depression amount.
  • An accelerator opening sensor 27 for detecting (accelerator opening), an intake manifold pressure sensor (supercharging pressure sensor) 28, an A / F sensor 29, and the like are connected.
  • the output interface 206 is connected to the injector 2, the throttle motor 60 of the throttle valve 6, the EGR valve 54, and the like.
  • the ECU 200 controls the engine 1 including the opening control of the throttle valve 6 of the engine 1, fuel injection amount / injection timing control (injector 2 opening / closing control), EGR control, and the like based on the output signals of the various sensors described above. Perform various controls.
  • the ECU 200 executes the following “AFM data acquisition process” and “average flow rate calculation process”. Note that the average flow rate calculation values calculated by these “AFM data acquisition processing” and “average flow rate calculation processing” are used for control of the engine 1 (fuel injection amount control, EGR control, etc.).
  • the intake air amount measuring device of the present invention is realized by the air flow meter 22 and the ECU 200 described above.
  • the output value of the air flow meter 22 also changes instantaneously due to the intake pulsation.
  • the average value (average flow rate calculation value) of the AFM data may vary greatly. For example, when the sampling period (for example, 4 msec) coincides with the peak of the pulsation period of the intake pulsation, the average value of the AFM data becomes large, and when the sampling period coincides with the bottom of the pulsation period of the intake pulsation. The average value of AFM data becomes small.
  • the average value (average flow rate calculation value) of AFM data may fluctuate greatly depending on the timing at which the AFM signal is taken into ECU 200.
  • an error (aliasing) of the average value of AFM data may occur.
  • the timing at which the AFM signal is captured in time synchronization is increased, the variation in the average value of the AFM data can be reduced.
  • the processing load on the ECU increases, there is a limit to increasing the acquisition timing. Note that when the AFM signal is output in pulses (frequency), there is a limit to speeding up the acquisition timing.
  • processing is performed at the same angular cycle as the pulsation cycle of the intake pulsation.
  • processing is performed in which the output signal (AFM signal) of the air flow meter 22 is sampled at equal intervals to calculate the average flow rate of the intake air.
  • AFM data acquisition processing First, an example of AFM data acquisition processing will be described with reference to the flowchart of FIG. 3
  • the processing routine of FIG. 3 is repeatedly executed in the ECU 200 every predetermined time (for example, every 4 msec).
  • step ST101 the engine speed is calculated from the output signal of the crank position sensor 25.
  • step ST102 based on the engine speed calculated in step ST101, the crank angle interval (crank angle interval for sampling the output signal of the air flow meter 22: for example, 30CA, 60CA, 90CA, 120CA).
  • crank angle interval for sampling the output signal of the air flow meter 22: for example, 30CA, 60CA, 90CA, 120CA.
  • step ST103 based on the output signal of the crank position sensor 25, the output signal (AFM signal) of the air flow meter 22 at every crank angle interval (30CA, 60CA, 90CA or 120CA) set in step ST102. And the sampled AFM data is stored (temporarily stored) in a buffer in ECU 200.
  • crank angle interval setting process Next, processing for setting the crank angle interval for sampling the output signal of the air flow meter 22 will be described.
  • crank angle interval used in this example is a value obtained by dividing an angle 360 ° (crank angle) at which the crankshaft 15 of the engine 1 rotates once by an integer of 2 or more (this condition is referred to as [condition J1]). ).
  • crank angle interval when an integer of 2 or more is “12”, the crank angle interval is 30 ° (hereinafter also referred to as 30CA interval), and when the integer of 2 or more is “6”, the crank angle interval is 60 °. (Hereinafter also referred to as 60 CA interval).
  • the crank angle interval is 90 ° (hereinafter also referred to as 90CA interval), and when the integer greater than 2 is “3”, the crank angle interval is 120 °. (Hereinafter also referred to as 120 CA interval).
  • the intake pulsation described above occurs corresponding to the intake stroke of each cylinder of the engine 1. For example, if the engine has four cylinders, intake pulsation occurs four times (four cycles) during one cycle (720 °), so the cycle of intake pulsation in each cylinder is 180 ° crank angle (180 CA). . For this reason, in the 4-cylinder engine 1, when the crank angle interval for sampling the output signal of the air flow meter 22 is 180 CA, the sampling cycle and the intake pulsation cycle are the same. In some cases, only the peak value (AFM data) is sampled. Conversely, only the bottom of the pulsation cycle (AFM data) may be sampled. In such a situation, the average value of the AFM data cannot be accurately calculated. In order to avoid this, in this example, an angle (720 ° / number of cylinders) obtained by dividing one cycle (720CA) by the number of cylinders is excluded.
  • the crank angle interval for obtaining the AFM signal is switched according to the engine speed of the engine 1. Specifically, when the engine speed is high, the crank angle interval for acquiring the AFM signal is set to a larger value than when the engine speed is low.
  • the map (table) shown in FIG. 4 is set in advance based on the above conditions ([Condition J1], [Condition J2], etc.).
  • a crank angle interval (hereinafter also referred to as a sampling interval) for obtaining the output signal (AFM signal) of the air flow meter 22 is set.
  • the sampling interval is set to 30 CA.
  • the sampling interval is 60 CA, and when the engine speed is [3800 rpm or more (3800 rpm)], the sampling interval is 120 CA.
  • the map shown in FIG. 4 is stored in the ROM 202 of the ECU 200.
  • an overlap rotation region (1800 rpm to 2000 rpm) in which the engine rotation speed at 30 CA intervals and the engine rotation speed at 60 CA intervals overlap is provided.
  • the reason for this is that the switching interval (engine speed) switches the sampling interval from 30 CA to 60 CA when the engine speed is increasing, and the sampling interval is 60 CA to 30 CA when the engine speed is decreasing. This is to provide hysteresis to the switching value (engine speed) switched to the interval.
  • the sampling interval is switched from the 30 A interval to the 60 CA interval when the increasing engine speed reaches 2000 rpm.
  • the sampling interval is switched from 60 A interval to 30 CA when the decreasing engine rotation speed becomes 1800 rpm or less.
  • the sampling interval is switched from the 60 A interval to the 120 CA interval when the increasing engine speed reaches 4000 rpm.
  • the sampling interval is switched from the 120A interval to 60CA when the decreasing engine rotation speed becomes 3800 rpm or less.
  • the sampling interval of the AFM signal is set to 4 msec (time synchronization) for the low speed range where the engine speed is less than 500 rpm.
  • the reason for this is that if the sampling interval (30 CA) is set in a low rotation range of less than 500 rpm, the sampling time of the AFM signal becomes long, and the accuracy of calculating the average value of the AFM data is lowered.
  • the AFM signal is sampled in time synchronization (4 msec).
  • AFM data is always acquired at crank angle intervals when the engine 1 is in operation (including idling operation state). There is no problem because it can.
  • crank angle interval set in step ST102 of the processing routine of FIG. 3 is, for example, 30 CA intervals
  • AFM data is acquired every 30 CA intervals and a 30 CA buffer in the ECU 200 (see FIG. 8).
  • the crank angle interval for acquiring AFM data is switched from 30 CA to 60 CA intervals (see FIG. 8), and AFM data is acquired every 60 CA intervals to obtain the ECU 200.
  • the crank angle interval for acquiring AFM data is switched from 60 CA interval to 120 CA interval, and AFM data is acquired every 120 CA interval and stored in a 120 CA buffer in ECU 200.
  • the crank angle interval is switched from 120 CA intervals to 60 CA intervals, and AFM data is acquired at 60 CA intervals.
  • the data is stored in a 60CA buffer in the ECU 200.
  • the crank angle interval is switched from 60 CA interval to 30 CA interval, AFM data is acquired at 30 CA interval, and stored in the 30 CA buffer in ECU 200.
  • crank angle intervals for sampling the output signal (AFM signal) of the air flow meter 22 are 30 CA intervals, 60 CA intervals, and 120 CA intervals.
  • the AFM signal is The sampling crank angle intervals may be 30 CA intervals, 60 CA intervals, 90 CA intervals, and 120 CA intervals.
  • crank angle interval any other crank angle interval may be adopted as long as the above [Condition 1] and [Condition 2] are satisfied.
  • ⁇ Average flow rate calculation process> a process for calculating an average value (average flow rate of intake air) of AFM data acquired by the AFM data acquisition process will be described with reference to a flowchart of FIG.
  • the processing routine of FIG. 5 is repeatedly executed in the ECU 200 every predetermined time (for example, every 16 msec).
  • step ST201 the engine speed is calculated from the output signal of the crank position sensor 25.
  • step ST202 it is determined whether or not switching of the crank angle interval (CA interval) has occurred based on the engine speed calculated in step ST201.
  • the engine speed of the previous routine is a value larger than 3800 rpm
  • the engine speed of the current routine is also a value larger than 3800 rpm
  • the CA It is determined that the interval has not been switched, and the process proceeds to step ST203.
  • step ST203 the AFM data acquired in the AFM data acquisition process is averaged to calculate the average flow rate of the intake air.
  • the average flow rate calculation process will be described later.
  • step ST204 the average flow rate at the time of switching is calculated.
  • the process of step ST204 is a process executed when the crank angle interval is switched, and after this process ends (after the average flow rate calculation process of one cycle of intake pulsation at the time of CA interval switching), Proceeding to step ST203, the average flow rate calculation process is repeated. Note that the processing in step ST204 (processing for calculating the average flow rate at the time of switching) will also be described later.
  • the processing is performed at the same angular period as the pulsation period of the intake pulsation.
  • the crank angle (720 °) per cycle is divided by the number of cylinders (a period corresponding to one cycle of intake pulsation).
  • the average interval is 180 °
  • the number of acquired data is 180 (30 ° / 30 °) when the crank angle interval is 30 CA (see FIG. 4).
  • the number of acquired data when the crank angle interval is 60 CA intervals is 3 (180 ° / 60 °) (see FIG. 4)
  • the number of acquired data when the crank angle interval is 90 CA intervals is 2 (180 (See FIG. 4).
  • the crank angle interval is 120 CA intervals, the number of acquired data is one and the average value cannot be calculated. Therefore, for the 120 CA interval, the acquired interval is 360 °, which is a multiple of 180 °, and the number of acquired data is three. (See FIG. 4).
  • step ST203 the AFM data stored in the buffer by the above-described AFM data acquisition process is monitored, the sum of a plurality of AFM data is calculated, and the calculated sum of the AFM data is divided by the number of acquired data.
  • the average value of the AFM data that is, the average flow rate of the intake air is calculated.
  • step ST202 determines whether the crank angle interval is 30 CA, as shown in FIG. 8, it is monitored whether the AFM data acquired by the AFM data acquisition process is stored in six 30 CA buffers. The total sum of the six AFM data is calculated, and the total sum of the calculated AFM data is divided by “6” to calculate the average flow rate of the intake air. Such a calculation process is sequentially repeated when the determination result in step ST202 is negative (NO) (when there is no CA interval switching). If the determination result in step ST202 is affirmative (YES), the process proceeds to step ST203 after executing the process in step ST204 (calculation of the average flow rate at the time of switching).
  • the average flow rate of the intake air is calculated by the same processing. That is, when the crank angle interval is 60 CA, the average flow rate of the intake air is calculated by averaging three AMF data as shown in FIG. When the crank angle interval is 90 CA, the average flow rate of the intake air is calculated by averaging the two AMF data. When the crank angle interval is 120 CA, the average flow rate of the intake air is calculated by averaging the three AMF data.
  • crank angle interval for acquiring the AFM signal when the crank angle interval for acquiring the AFM signal is switched, sampling at unequal intervals occurs within one cycle of the intake pulsation at the time of switching, and the average value of the AFM data varies. This will be described below. The description will be made separately for the case where the crank angle interval (CA interval) before and after the switching has a multiple relationship and the case where the crank angle interval (CA interval) before and after the switching has a non-multiple relationship.
  • a process (average flow rate calculation process at the time of switching) for eliminating the fluctuation of the AFM data average value at the time of switching the CA period as described above will be described with reference to FIG.
  • FIG. 8 shows an example in which the crank angle interval is switched from 30 CA intervals to 60 CA intervals.
  • the AFM data [Da6] in the 30CA buffer and the AFM data [Db1] and [Db2] in the 60CA buffer are used.
  • the average value is calculated, the AFM data average value fluctuates as described above.
  • AFM data [Da5] that matches the 60CA interval is selected from the AFM data acquired at the 30CA interval, and the selected AFM data [Da5] is copied to the 60CA buffer to obtain the 60FM interval.
  • an average value is calculated using the AFM data [Db3] subjected to the processing and the AFM data [Db1] and [Db2] acquired at 60 CA intervals.
  • the process of calculating the AFM data average value using the AFM data [Da5] that coincides with the 60CA interval described above is “when the crank angle interval before and after switching is in a multiple relationship,” This is equivalent to “calculating the average value using sampling values acquired at a larger crank angle interval among the crank angle intervals”.
  • AFM data acquired at 60 CA interval and AFM data obtained at 90 CA are mixed within one cycle of intake pulsation.
  • the average value of the AFM data is calculated using the two AFM data acquired at the 60 CA interval. Also in this case, when the crank angle interval is switched, the average value of the AFM data may fluctuate for a moment, and the average value fluctuation may become noise.
  • FIG. 10 shows an example in which the crank angle interval is switched from the 60 CA interval to the 90 CA interval.
  • the crank angle interval and AFM data is acquired at 60 CA intervals by the above-described AFM data acquisition process
  • the AFM data acquired every 60 CA intervals is sequentially stored in the 60 CA buffer in the ECU 200.
  • an average value is calculated using the three AFM data.
  • AFM data (AFM data that is not actually acquired) at a crank angle of 90 CA before the CA interval switching (270 ° CA in the example of FIG. 10) is obtained before and after the crank angle by 60 CA.
  • AFM data (AFM data that is not actually acquired) at a crank angle of 90 CA before the CA interval switching (270 ° CA in the example of FIG. 10) is obtained before and after the crank angle by 60 CA.
  • Calculated by linear interpolation using two AFM data [Db2] and [Db3] acquired at intervals, and averaged using the calculated AFM data [Dc2] and AFM data [Dc1] acquired at 90CA intervals Calculate the value.
  • the average flow rate calculation process at the time of switching the CA interval is executed for one cycle of the intake pulsation at the time of switching.
  • crank angle interval When the crank angle interval is switched from 90 CA interval to 120 CA interval (90 CA interval ⁇ 120 CA interval), when the crank angle interval is switched from 120 CA interval to 90 CA interval (120 CA interval ⁇ 90 CA interval), and crank angle interval is 90 CA interval.
  • the variation of the AFM data average value can be suppressed by the same processing as described above.
  • the processing of [Average value calculation processing example 2] described above is the “value obtained by performing linear interpolation on the two sampling values acquired at the crank angle interval before switching and the crank angle interval after switching” in the present invention.
  • the average value is calculated using the sampling value acquired in step 1).
  • processing is performed at the same angular cycle as the pulsation cycle of the intake pulsation, and the output signal (AFM signal) of the air flow meter 22 is sampled at equal intervals within one cycle of the intake pulsation. Therefore, the influence of the intake pulsation can be eliminated, and the fluctuation of the average value (average flow rate calculation value) of the AFM data can be suppressed. Moreover, since the crank angle interval for acquiring AFM data is increased when the engine speed (crankshaft speed) is high compared to when the engine speed is low, the ECU 200 The processing load (calculation load) does not increase.
  • the crank angle interval for acquiring AFM data is increased, the calculation accuracy of the calculated average value of AFM data tends to deteriorate.
  • the period of intake pulsation is also shortened.
  • the output signal (AFM signal) of the air flow meter 22 is smoothed (the amplitude of the intake pulsation is reduced), the output signal of the air flow meter 22 is an average value compared to the case where the engine speed is in the low speed range. A value close to. Therefore, even if the crank angle interval for acquiring AFM data is increased, an error is less likely to occur.
  • the present invention is not limited to this, and the intake air amount measurement processing of any other internal combustion engine such as a gasoline engine is performed.
  • the present invention is also applicable.
  • the present invention can be used for an intake air amount measuring device of an internal combustion engine (engine), and more specifically, an internal combustion engine that measures an intake air amount based on an output signal of an air flow meter disposed in an intake passage of the internal combustion engine. It can be effectively used for an intake air amount measuring device.

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Abstract

　内燃機関の吸気通路に配置されたエアフロメータを備え、前記エアフロメータの出力信号に基づいて当該内燃機関の燃焼室への吸入空気量を計測する内燃機関の吸入空気量計測装置において、エアフロメータの出力信号（ＡＦＭ信号）を内燃機関のクランク角度に同期してサンプリングする。このような角度同期による処理により、吸気脈動の１周期内においてＡＦＭデータを等間隔で取得することが可能となり、吸気脈動による影響を排除することができる。これによって、ＡＦＭデータの平均値の変動を抑制することができ、吸入空気の平均流量を精度よく算出することができる。

Description

内燃機関の吸入空気量計測装置
　本発明は、内燃機関の吸入空気量計測装置に関し、さらに詳しくは、内燃機関の吸気通路に配置したエアフロメータの出力信号に基づいて吸入空気量を計測する内燃機関の吸入空気量計測装置に関する。
　車両等に搭載されるガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関においては、燃焼室内（筒内）に吸入される空気量を計測して、この計測値である吸入空気量に基づいて種々の制御量（例えば燃料噴射量等）を制御することにより、出力の向上や排気エミッションの低減（例えばＮＯｘの低減）などを図っている。このような内燃機関の制御（エンジン制御）において、吸入空気量の計測には、吸気通路に配置したエアフロメータが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
　エアフロメータを用いて吸入空気量を計測する場合、例えば、エアフロメータの出力信号をＥＣＵ（電子制御装置）に所定の時間間隔（例えば４ｍｓｅｃ）で取り込み（時間同期で取り込み）、所定期間ごとに、エアフロメータの出力信号（以下、ＡＦＭ信号ともいう）のサンプリング値（以下、ＡＦＭデータともいう）の平均値（吸入空気の平均流量）を逐次算出している。そして、そのようにして算出した吸入空気の平均流量を用いて内燃機関の制御（燃料噴射量制御等）を行っている。
特開２００４－２３９１０４号公報
　ところで、内燃機関の吸気通路内には、各気筒の吸気行程に対応して吸気脈動が発生する。また、最近では、エアフロメータとして、逆流が発生するような高脈動域においても吸入空気量を高精度で検出することが可能な応答性の高いエアフロメータが用いられている。
　このような応答性の高いエアフロメータを用いた場合、上記吸気脈動に起因してエアフロメータの出力値も瞬時に変動してしまうので、ＡＦＭ信号を時間同期で取り込む処理では、そのＡＦＭ信号をＥＣＵに取り込むタイミングが不適切である場合、ＡＦＭデータの平均値（平均流量算出値）が大きく変動したり、エイリアシングが発生する場合がある。
　なお、ＡＦＭ信号を時間同期で取り込むタイミングを高速にすれば、ＡＦＭデータの平均値の変動を低減できるが、ＥＣＵの処理負荷が増大するため、取り込みタイミングの高速化にも限界がある。
　本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、吸気脈動による影響を排除して、吸入空気の平均流量を精度よく得ることが可能な内燃機関の吸入空気量計測装置を提供することを目的とする。
　本発明は、内燃機関の吸気通路に配置されたエアフロメータを備え、前記エアフロメータの出力信号に基づいて当該内燃機関の燃焼室への吸入空気量を計測する内燃機関の吸入空気量計測装置において、前記エアフロメータの出力信号を、前記内燃機関のクランク角度に同期してサンプリングすることを技術的特徴している。
　より具体的には、前記エアフロメータの出力信号を、前記内燃機関のクランク角度に同期して所定のクランク角度間隔でサンプリングすることを特徴としている。この場合、吸気脈動の周期に合わせてクランク角度間隔を設定する。具体的には、クランク角度間隔を、クランク角度３６０°を２以上の整数で割った値とし、かつ、前記内燃機関の１サイクルに対応するクランク角度を当該内燃機関の気筒数で割った値を除くクランク角度間隔とする。
　また、本発明では、エアフロメータの出力信号を、内燃機関のクランク角度に同期してサンプリングした複数のＡＦＭデータの平均値を算出して、吸入空気の平均流量を得ることを特徴としている。
　本発明によれば、エアフロメータの出力信号（ＡＦＭ信号）を内燃機関のクランク角度に同期してサンプリングするので、上記した吸気脈動の１周期内においてＡＦＭ信号（ＡＦＭデータ）を等間隔で取得することが可能となり、吸気脈動による影響を排除することができる。これによって、ＡＦＭデータの平均値の変動を抑制することができ、吸入空気の平均流量を精度よく算出することができる。
　本発明の具体的な構成として、エアフロメータの出力信号をサンプリングするクランク角度間隔を、内燃機関の機関回転数（エンジン回転数）に応じて切り替える（変更する）という構成を挙げることができる。より具体的には、内燃機関の機関回転数が高い場合は、当該機関回転数が低い場合に比べて、前記クランク角度間隔を大きく設定するという構成を挙げることができる。このような構成を採用すれば、内燃機関の機関回転数が高くなっても、ＥＣＵの処理負荷の増大を回避することができる。
　本発明において、クランク角度間隔を切り替える場合、その切り替え前後のクランク角度間隔が倍数の関係にあるときには、切り替え前後におけるクランク角度間隔のうち、大きい側のクランク角度間隔で取得したサンプリング値を用いてＡＦＭデータの平均値を算出する。このような構成を採用すれば、クランク角度間隔の切り替え時における吸気脈動の１周期内においても、ＡＦＭデータを等間隔でサンプリング（もしくは切り替え後のクランク角度間隔でサンプリング）することが可能になるので、クランク角度間隔の切り替え時にＡＦＭデータの平均値（吸入空気の平均流量）の変動を抑制することができる。
　本発明において、クランク角度間隔を切り替える場合、その切り替え前後のクランク角度間隔が非倍数の関係にあるときには、切り替え前のクランク角度間隔で取得した２つのサンプリング値を線形補間した値と、前記切り替え後のクランク角度間隔で取得したサンプリング値とを用いて前記平均値を算出する。
　本発明によれば、エアフロメータの出力信号を、内燃機関のクランク角度に同期してサンプリングするので、吸気脈動による影響を排除することができる。これによって、吸入空気の平均流量を精度よく算出することができる。
本発明を適用するエンジン（内燃機関）の一例を示す概略構成図である。 ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。 ＥＣＵが実行するＡＦＭデータ取得処理の一例を示すフローチャートである。 ＡＦＭ信号をサンプリングするクランク角度間隔の設定に用いるマップの一例を示す図である。 ＥＣＵが実行する平均流量算出処理の一例を示すフローチャートである。 クランク角度間隔を切り替える際の問題点を説明する図である。 クランク角度間隔を切り替える際の問題点を説明する図である。 クランク角度間隔の切り替え時におけるＡＦＭデータの平均値算出処理の一例を模式的に示す図である。 クランク角度間隔を切り替える際の問題点を説明する図である。 クランク角度間隔の切り替え時におけるＡＦＭデータの平均値算出処理の他の例を模式的に示す図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　－エンジン－
　本発明を適用するエンジン（内燃機関）の概略構成について図１を参照して説明する。なお、図１にはエンジンの１気筒の構成のみを示している。
　図１に示すエンジン１は、車両に搭載される筒内直噴４気筒ディーゼルエンジンであって、その各気筒を構成するシリンダブロック１ａ内には上下方向に往復動するピストン１ｃが設けられている。ピストン１ｃはコネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１５に連結されており、ピストン１ｃの往復運動がコネクティングロッド１６によってクランクシャフト１５の回転へと変換される。エンジン１のクランクシャフト１５は、変速機（図示せず）に連結されており、エンジン１からの動力を変速機を介して車両の駆動輪（図示せず）に伝達することができる。
　クランクシャフト１５にはシグナルロータ１７が取り付けられている。シグナルロータ１７の側方近傍には、クランク角を検出するクランクポジションセンサ（エンジン回転数センサ）２５が配置されている。クランクポジションセンサ２５は、例えば電磁ピックアップであって、クランクシャフト１５が回転する際にシグナルロータ１７の歯１７ａに対応するパルス状の信号（電圧パルス）を発生する。このクランクポジションセンサ２５の出力信号からエンジン回転数を算出することができる。
　エンジン１のシリンダブロック１ａにはエンジン冷却水温を検出する水温センサ２１が配置されている。また、シリンダブロック１ａの上端にはシリンダヘッド１ｂが設けられており、このシリンダヘッド１ｂとピストン１ｃとの間に燃焼室１ｄが形成されている。
　エンジン１のシリンダブロック１ａの下側には、エンジンオイルを貯留するオイルパン１８が設けられている。このオイルパン１８に貯留されたエンジンオイルは、エンジン１の運転時に、異物を除去するオイルストレーナを介してオイルポンプによって汲み上げられ、さらにオイルフィルタで浄化された後に、ピストン１ｃ、クランクシャフト１５、コネクティングロッド１６などに供給され、各部の潤滑・冷却等に使用される。
　エンジン１のシリンダヘッド１ｂには、エンジン１の燃焼室１ｄ内に燃料を直接噴射するためのインジェクタ２が設けられている。インジェクタ２にはコモンレール（蓄圧室）３が接続されており、インジェクタ２が開弁状態となっている間、コモンレール３内の燃料がインジェクタ２から燃焼室１ｄ内に噴射される。
　コモンレール３には、このコモンレール３内の高圧燃料の圧力（レール圧）を検出するためのレール圧センサ２４が配置されている。コモンレール３には燃料ポンプであるサプライポンプ４が接続されている。
　サプライポンプ４は、エンジン１のクランクシャフト１５の回転力よって駆動される。このサプライポンプ４の駆動により燃料タンク４０から燃料をコモンレール３に供給し、インジェクタ２を所定のタイミングで開弁することによってエンジン１の各気筒の燃焼室１ｄ内に燃料が噴射される。この噴射された燃料は燃焼室１ｄ内で燃焼され排気ガスとなって排気される。なお、インジェクタ２の開弁タイミング（噴射期間）は、後述するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）２００によって制御される。
　エンジン１の燃焼室１ｄには吸気通路１１と排気通路１２とが接続されている。吸気通路１１と燃焼室１ｄとの間に吸気バルブ１３が設けられており、この吸気バルブ１３を開閉駆動することにより、吸気通路１１と燃焼室１ｄとが連通または遮断される。
　また、排気通路１２と燃焼室１ｄとの間に排気バルブ１４が設けられており、この排気バルブ１４を開閉駆動することにより、排気通路１２と燃焼室１ｄとが連通または遮断される。これら吸気バルブ１３及び排気バルブ１４の開閉駆動は、クランクシャフト１５の回転が伝達される吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの各回転によって行われる。
　吸気通路１１には、エアクリーナ９、吸入空気量（新規空気量）を検出するエアフロメータ２２、後述するターボチャージャ１００のコンプレッサインペラ１０２、ターボチャージャ１００での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ７、吸気温センサ２３、スロットルバルブ６、及び、インテークマニホールド１１ａ内の圧力（過給圧）を検出するインマニ圧センサ（過給圧センサ）２８などが配置されている。
　ここで、本実施形態においては、エアフロメータ２２として、上記した逆流（燃焼室内から吸気通路への燃焼ガスの吹き返しに起因する逆流）が発生するような高脈動域においても吸入空気量を高精度で検出することが可能な応答性の高いエアフロメータを用いている。
　スロットルバルブ６は、インタークーラ７（ターボチャージャ１００のコンプレッサインペラ１０２）の下流側（吸入空気流れの下流側）の吸気通路１１に配置されている。スロットルバルブ６は電子制御式のバルブであって、スロットルモータ６０によって開度が調整される。スロットルバルブ６の開度（スロットル開度）はスロットル開度センサ２６によって検出される。この例のスロットルバルブ６は、運転者のアクセルペダル操作とは独立してスロットル開度を電子的に制御することが可能である。
　排気通路１２には、ＮＯｘ吸蔵触媒（ＮＳＲ触媒：ＮＯｘ　Ｓｔｏｒａｇｅ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ触媒）８１、及び、ＤＰＮＲ触媒（Ｄｉｅｓｅｌ　Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ－ＮＯｘ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ触媒）８２を備えたマニバータ（排気浄化装置）８０が配設されている。また、排気通路１２には、マニバータ８０の下流側にＡ／Ｆセンサ（空燃比センサ）２９が配置されている。
　－ターボチャージャ－
　エンジン１には、排気圧を利用して吸入空気を過給するターボチャージャ（過給機）１００が装備されている。
　ターボチャージャ１００は、図１に示すように、排気通路１２に配置されたタービンホイール１０１、吸気通路１１に配置されたコンプレッサインペラ１０２、及び、これらタービンホイール１０１とコンプレッサインペラ１０２とを一体に連結する連結シャフト１０３などによって構成されており、排気通路１２に配置のタービンホイール１０１が排気のエネルギによって回転し、これに伴って吸気通路１１に配置のコンプレッサインペラ１０２が回転する。そして、コンプレッサインペラ１０２の回転により吸入空気が過給され、エンジン１の各気筒の燃焼室に過給空気が強制的に送り込まれる。
　この例のターボチャージャ１００は、可変ノズル式ターボチャージャ（ＶＮＴ）であって、タービンホイール１０１側に可変ノズルベーン機構１２０が設けられており、この可変ノズルベーン機構１２０の開度（以下、ＶＮ開度ともいう）を調整することによってエンジン１の過給圧を調整することができる。
　－ＥＧＲ装置－
　また、エンジン１にはＥＧＲ装置５が装備されている。ＥＧＲ装置５は、吸入空気に排気ガスの一部を導入することで、燃焼室１ｄ内の燃焼温度を低下させてＮＯｘの発生量を低減させる装置である。
　ＥＧＲ装置５は、図１に示すように、ターボチャージャ１００のタービンホイール１０１よりも上流側（排気ガス流れの上流）の排気通路１２と、インタークーラ７（ターボチャージャ１００のコンプレッサインペラ１０２）の下流側（吸入空気流れの下流側）の吸気通路１１とを連通するＥＧＲ通路５１、このＥＧＲ通路５１に設けられたＥＧＲ触媒（例えば、酸化触媒）５２、ＥＧＲクーラ５３、及び、ＥＧＲバルブ５４などによって構成されている。そして、このような構成のＥＧＲ装置５において、ＥＧＲバルブ５４の開度を調整することにより、ＥＧＲ率［ＥＧＲ量／（ＥＧＲ量＋吸入空気量（新規空気量））（％）］を変更することができ、排気通路１２から吸気通路１１に導入されるＥＧＲ量（排気還流量）を調整することができる。
　なお、ＥＧＲ装置５には、ＥＧＲクーラ５３をバイパスするＥＧＲバイパス通路及びＥＧＲバイパス切替バルブを設けておいてもよい。
　－ＥＣＵ－
　ＥＣＵ２００は、図２に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）２０１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）２０２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）２０３及びバックアップＲＡＭ２０４などを備えている。
　ＲＯＭ２０２は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭ２０４は、例えばエンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
　以上のＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３及びバックアップＲＡＭ２０４は、バス２０７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース２０５及び出力インターフェース２０６と接続されている。
　入力インターフェース２０５は、データ等を一時記憶するバッファ、波形成形回路、及び、Ａ／Ｄ変換器などを備えている。本実施形態では、バッファとして、後述するサンプリング間隔（例えば、３０ＣＡ間隔、６０ＣＡ間隔、９０ＣＡ間隔、１２０ＣＡ間隔）で取得したＡＦＭデータを一時記憶するバッファ（例えば、３０ＣＡバッファ、６０ＣＡバッファ、９０ＣＡバッファ、１２０ＣＡバッファ）を備えている。
　上記入力インターフェース２０５には、水温センサ２１、エアフロメータ２２、吸気温センサ２３、レール圧センサ２４、クランクポジションセンサ２５、スロットルバルブ６の開度を検出するスロットル開度センサ２６、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ２７、インマニ圧センサ（過給圧センサ）２８、及び、Ａ／Ｆセンサ２９などが接続されている。
　上記出力インターフェース２０６には、インジェクタ２、スロットルバルブ６のスロットルモータ６０、及び、ＥＧＲバルブ５４などが接続されている。
　ＥＣＵ２００は、上記した各種センサの出力信号に基づいて、エンジン１のスロットルバルブ６の開度制御、燃料噴射量・噴射時期制御（インジェクタ２の開閉制御）、及び、ＥＧＲ制御などを含むエンジン１の各種制御を実行する。
　さらに、ＥＣＵ２００は、下記の「ＡＦＭデータ取得処理」及び「平均流量算出処理」を実行する。なお、これら「ＡＦＭデータ取得処理」及び「平均流量算出処理」によって算出された平均流量算出値は、エンジン１の制御（燃料噴射量制御、ＥＧＲ制御等）に利用される。
　そして、上記したエアフロメータ２２及びＥＣＵ２００などによって本発明の吸入空気量計測装置が実現される。
　－ＡＦＭデータ取得処理・平均流量算出処理－
　次に、ＥＣＵ２００が実行するＡＦＭデータ取得処理及び平均流量算出処理について説明する。
　まず、吸入空気量計測において、上述したように、応答性の高いエアフロメータ２２を用いた場合、吸気脈動に起因してエアフロメータ２２の出力値も瞬時に変動してしまうため、ＡＦＭ信号を時間同期で取り込む処理では、そのＡＦＭ信号をＥＣＵ２００に取り込むタイミングが不適切である場合、ＡＦＭデータの平均値（平均流量算出値）が大きく変動する場合がある。例えば、サンプリング周期（例えば４ｍｓｅｃ）と吸気脈動の脈動周期のピークとが一致する場合にはＡＦＭデータの平均値が大きくなってしまい、サンプリング周期と吸気脈動の脈動周期のボトムとが一致する場合にはＡＦＭデータの平均値が小さくなってしまう。このように、ＡＦＭ信号をＥＣＵ２００に取り込むタイミングによってＡＦＭデータの平均値（平均流量算出値）が大きく変動する場合がある。また、ＡＦＭ信号を時間同期で取り込む処理では、ＡＦＭデータの平均値の誤差（エイリアシング）が生じる場合がある。
　そして、そのような平均流量算出値の変動や誤差が生じた場合、ＡＦＭ信号を利用した制御（燃料噴射量制御、ＥＧＲ制御等）を最適に実施することができず、燃料消費率（燃費）の悪化や排気エミッションの悪化が生じる場合がある。また、平均流量算出値に変動が生じた場合、ＡＦＭ信号を利用した制御（燃料噴射量制御、ＥＧＲ制御等）の変動（ハンチング等）が生じてドライバビリティが悪化する場合がある。
　なお、平均流量算出値の変動を抑制するために、平均流量算出値になまし処理を施すことが考えられるが、この場合、処理の応答性が悪化するため、ＡＦＭ信号を利用した制御（燃料噴射量制御、ＥＧＲ制御等）の制御性が悪くなる。
　また、ＡＦＭ信号を時間同期で取り込むタイミングを高速にすれば、ＡＦＭデータの平均値の変動を低減できるが、ＥＣＵの処理負荷が増大するため、取得タイミングの高速化にも限界がある。なお、ＡＦＭ信号がパルス（周波数）で出力される場合には、取得タイミングの高速化にも限界がある。
　そこで、本実施形態では、上記した吸気脈動による影響（ＡＦＭデータの平均値（平均流量算出値）の変動）を排除するために、吸気脈動の脈動周期と同じ角度周期で処理を行い、その吸気脈動の１周期内においてエアフロメータ２２の出力信号（ＡＦＭ信号）を等間隔でサンプリングして吸入空気の平均流量を算出するという処理を行う。その具体的な処理（ＡＦＭデータ取得処理及び平均流量算出処理）の一例について以下に説明する。
　＜ＡＦＭデータ取得処理＞
　まず、ＡＦＭデータ取得処理の一例について、図３のフローチャートを参照して説明する。図３の処理ルーチンはＥＣＵ２００において所定時間ごと（例えば４ｍｓｅｃごと）に繰り返して実行される。
　この図３の処理ルーチンが開始されると、まずは、ステップＳＴ１０１において、クランクポジションセンサ２５の出力信号からエンジン回転数を算出する。
　次に、ステップＳＴ１０２では、上記ステップＳＴ１０１で算出したエンジン回転数に基づいて、図４のマップを参照してクランク角度間隔（エアフロメータ２２の出力信号をサンプリングするクランク角度間隔：例えば３０ＣＡ、６０ＣＡ、９０ＣＡ、１２０ＣＡ）を設定する。クランク角度間隔の設定処理については後述する。
　そして、ステップＳＴ１０３では、クランクポジションセンサ２５の出力信号に基づいて、上記ステップＳＴ１０２で設定したクランク角度間隔（３０ＣＡ、６０ＣＡ、９０ＣＡ、または、１２０ＣＡ）ごとに、エアフロメータ２２の出力信号（ＡＦＭ信号）をサンプリングして、そのサンプリングしたＡＦＭデータをＥＣＵ２００内のバッファに記憶（一時記憶）する。
　（クランク角度間隔の設定処理）
　次に、エアフロメータ２２の出力信号をサンプリングするクランク角度間隔を設定する処理について説明する。
　まず、この例に用いるクランク角度間隔は、エンジン１のクランクシャフト１５が１回転する角度３６０°（クランク角度）を、２以上の整数で割った値とする（この条件を［条件Ｊ１］と呼ぶ）。
　例えば、２以上の整数が「１２」である場合はクランク角度間隔を３０°間隔（以下、３０ＣＡ間隔ともいう）とし、２以上の整数が「６」である場合はクランク角度間隔を６０°間隔（以下、６０ＣＡ間隔ともいう）とする。また、２以上の整数が「４」である場合はクランク角度間隔を９０°間隔（以下、９０ＣＡ間隔ともいう）とし、２以上の整数が「３」である場合はクランク角度間隔を１２０°間隔（以下、１２０ＣＡ間隔ともいう）とする。
　ただし、エンジン１の１サイクルあたりのクランク角度（７２０°）を気筒数で割った値（７２０°／気筒数）は除く（この条件を［条件Ｊ２］と呼ぶ）。例えば、エンジン１が４気筒である場合は１８０°は除く。このように、１サイクルあたりのクランク角度（７２０°）を気筒数で割った値を除く理由について説明する。
　まず、上記した吸気脈動は、エンジン１の各気筒の吸気行程に対応して発生する。例えば、エンジンが４気筒である場合、１サイクル（７２０°）の間に吸気脈動が４回（４周期）発生するので、その各気筒における吸気脈動の周期は１８０°クランク角度（１８０ＣＡ）となる。このため、４気筒のエンジン１において、エアフロメータ２２の出力信号をサンプリングするクランク角度間隔を１８０ＣＡとした場合、そのサンプリング周期と吸気脈動の周期とが同じとなるため、例えば、吸気脈動の脈動周期のピークの値（ＡＦＭデータ）ばかりをサンプリングしてしまう場合がある。また、逆に、脈動周期のボトム（ＡＦＭデータ）ばかりをサンプリングしてしまう場合があり、こうした状況になると、ＡＦＭデータの平均値を正確に算出できなくなる。これを回避するために、この例では、１サイクル（７２０ＣＡ）を気筒数で割った角度（７２０°／気筒数）は除くようにしている。
　また、この例において、上記ＡＦＭ信号を取得するクランク角度間隔は、エンジン１のエンジン回転数に応じて切り替えるようにする。具体的には、エンジン回転数が高い場合には、低い場合と比較して、ＡＦＭ信号を取得するクランク角度間隔を大きな値とする。
　そして、この例では、以上のような条件（［条件Ｊ１］及び［条件Ｊ２］等）に基づいて図４に示すマップ（テーブル）が予め設定されており、この図４のマップを参照して、クランクポジションセンサ２５の出力信号から算出されるエンジン回転数に基づいて、エアフロメータ２２の出力信号（ＡＦＭ信号）を取得するクランク角度間隔（以下、サンプリング間隔という場合もある）を設定する。具体的には、エンジン回転数が［５００ｒｐｍ～２０００ｒｐｍ］である場合は、サンプリング間隔を３０ＣＡ間隔とする。エンジン回転数が［１８００ｒｐｍ～４０００ｒｐｍ］である場合は、サンプリング間隔を６０ＣＡ間隔とし、エンジン回転数が［３８００ｒｐｍ以上（３８００ｒｐｍ～）］である場合は、サンプリング間隔を１２０ＣＡ間隔とする。なお、図４に示すマップはＥＣＵ２００のＲＯＭ２０２内に記憶されている。
　ここで、図４に示すマップでは、３０ＣＡ間隔のエンジン回転数と６０ＣＡ間隔のエンジン回転数とが重複するオーバーラップ回転域（１８００ｒｐｍ～２０００ｒｐｍ）を設けている。その理由は、エンジン回転数が上昇過程である場合にサンプリング間隔を３０ＣＡ間隔から６０ＣＡ間隔に切り替える切替値（エンジン回転数）と、エンジン回転数が下降過程である場合にサンプリング間隔を６０ＣＡ間隔から３０ＣＡ間隔に切り替える切替値（エンジン回転数）とにヒステリシスをもたせるためである。
　具体的には、エンジン回転数が上昇する過程において、その上昇中のエンジン回転数が２０００ｒｐｍに達したときにサンプリング間隔を３０Ａ間隔から６０ＣＡ間隔に切り替える。一方、エンジン回転数が下降する過程において、その下降中のエンジン回転数が１８００ｒｐｍ以下になったときにサンプリング間隔を６０Ａ間隔から３０ＣＡに切り替えるようにしている。
　また、６０ＣＡ⇔１２０ＣＡの切り替えの場合にも、エンジン回転数上昇時と下降時とでヒステリシスをもたせている。つまり、エンジン回転数が上昇する過程において、その上昇中のエンジン回転数が４０００ｒｐｍに達したときにサンプリング間隔を６０Ａ間隔から１２０ＣＡ間隔に切り替える。一方、エンジン回転数が下降する過程において、その下降中のエンジン回転数が３８００ｒｐｍ以下になったときにサンプリング間隔を１２０Ａ間隔から６０ＣＡに切り替えるようにしている。
　なお、図４に示すマップにおいて、エンジン回転数が５００ｒｐｍ未満である低回転域については、ＡＦＭ信号のサンプリング間隔を４ｍｓｅｃ（時間同期）としている。その理由は、５００ｒｐｍ未満の低回転域において、サンプリング間隔（３０ＣＡ）とすると、ＡＦＭ信号のサンプリング時間が長くなってしまい、ＡＦＭデータの平均値の算出精度が低下するので、これを回避するために、エンジン回転数が５００ｒｐｍ未満である場合は、時間同期（４ｍｓｅｃ）でＡＦＭ信号のサンプリングを行うようにしている。
　また、エンジン回転数が５００ｒｐｍ以上の回転域を、角度同期のサンプリング領域としておくことにより、エンジン１が運転している状態（アイドリング運転状態も含む）では、必ずクランク角度間隔でＡＦＭデータを取得することができるので問題はない。
　そして、この例では、上記図３の処理ルーチンのステップＳＴ１０２において設定されたクランク角度間隔が例えば３０ＣＡ間隔である場合、その３０ＣＡ間隔ごとにＡＦＭデータを取得してＥＣＵ２００内の３０ＣＡバッファ（図８参照）に記憶していく。この状態から、エンジン回転数が上昇して２０００ｒｐｍ以上になると、ＡＦＭデータを取得するクランク角度間隔を３０ＣＡから６０ＣＡ間隔に切り替えて（図８参照）、６０ＣＡ間隔ごとにＡＦＭデータを取得してＥＣＵ２００内の６０ＣＡバッファ（図８参照）に記憶していく。さらに、エンジン回転数が上昇して４０００ｒｐｍ以上になると、ＡＦＭデータを取得するクランク角度間隔を６０ＣＡ間隔から１２０ＣＡ間隔に切り替えて、１２０ＣＡ間隔ごとにＡＦＭデータを取得してＥＣＵ２００内の１２０ＣＡバッファに記憶していく。
　一方、１２０ＣＡ間隔ごとにＡＦＭデータを取得している状況から、エンジン回転数が下降して３８００ｒｐｍ以下になると、クランク角度間隔を１２０ＣＡ間隔から６０ＣＡ間隔に切り替えて、６０ＣＡ間隔でＡＦＭデータを取得してＥＣＵ２００内の６０ＣＡバッファに記憶していく。さらに、エンジン回転数が下降して１８００ｒｐｍ以下になると、クランク角度間隔を６０ＣＡ間隔から３０ＣＡ間隔に切り替えて、３０ＣＡ間隔でＡＦＭデータを取得してＥＣＵ２００内の３０ＣＡバッファに記憶していく。
　なお、図４に示すマップは一例であり、エアフロメータ２２の出力信号（ＡＦＭ信号）をサンプリングするクランク角度間隔を、３０ＣＡ間隔、６０ＣＡ間隔、１２０ＣＡ間隔としているが、他の例として、ＡＦＭ信号をサンプリングするクランク角度間隔を、３０ＣＡ間隔、６０ＣＡ間隔、９０ＣＡ間隔、１２０ＣＡ間隔としてもよい。さらに、クランク角度間隔については、上記した［条件１］及び［条件２］を満足するものであれば、他の任意のクランク角度間隔を採用してもよい。
　＜平均流量算出処理＞
　次に、上記ＡＦＭデータ取得処理で取得したＡＦＭデータの平均値（吸入空気の平均流量）を算出する処理について、図５のフローチャートを参照して説明する。図５の処理ルーチンは、ＥＣＵ２００において所定時間ごと（例えば１６ｍｓｅｃごと）に繰り返して実行される。
　この図５の処理ルーチンが開始されると、まずは、ステップＳＴ２０１において、クランクポジションセンサ２５の出力信号からエンジン回転数を算出する。
　ステップＳＴ２０２では、上記ステップＳＴ２０１で算出したエンジン回転数に基づいて、クランク角度間隔（ＣＡ間隔）の切り替えが発生したか否かを判定する。
　具体的には、例えば、エンジン回転数が上昇している状況のときに、前回ルーチンのエンジン回転数が２０００ｒｐｍよりも小さい値（５００ｒｐｍ以上）であり、今回ルーチンのエンジン回転数も２０００ｒｐｍ（５００ｒｐｍ以上）よりも小さい値である場合は、ＣＡ間隔の切り替えは発生していないと判定（ステップＳＴ２０２の判定結果が否定判定（ＮＯ））してステップＳＴ２０３に進む。一方、前回ルーチンのエンジン回転数が２０００ｒｐｍよりも小さい値（５００ｒｐｍ以上）であり、今回ルーチンのエンジン回転数が２０００ｒｐｍ以上である場合はＣＡ間隔の切り替え（３０ＣＡ⇒６０ＣＡ）が発生したと判定（ステップＳＴ２０２の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ））してステップＳＴ２０４に進む。
　また、例えば、エンジン回転数が下降している状況のときに、前回ルーチンのエンジン回転数が３８００ｒｐｍよりも大きい値であり、今回ルーチンのエンジン回転数も３８００ｒｐｍよりも大きい値である場合は、ＣＡ間隔の切り替えは発生していないと判定してステップＳＴ２０３に進む。一方、前回ルーチンのエンジン回転数が３８００ｒｐｍよりも大きい値であり、今回ルーチンのエンジン回転数が３８００ｒｐｍ以下である場合はＣＡ間隔の切り替え（１２０ＣＡ⇒６０ＣＡ）が発生したと判定してステップＳＴ２０４に進む。
　ステップＳＴ２０３では、上記ＡＦＭデータ取得処理で取得したＡＦＭデータを平均して吸入空気の平均流量を算出する。平均流量の算出処理については後述する。
　ステップＳＴ２０４では、切り替え時における平均流量を算出する。このステップＳＴ２０４の処理は、クランク角度間隔を切り替える際に実行する処理であって、この処理が終了した後（ＣＡ間隔切り替え時における吸気脈動の１周期の平均流量算出処理が終了した後）は、ステップＳＴ２０３に進んで平均流量算出処理を繰り返して実行する。なお、ステップＳＴ２０４の処理（切り替え時における平均流量の算出処理）についても後述する。
　（平均流量算出処理）
　次に、上記図５のステップＳＴ２０３において実行する「平均流量算出処理」について説明する。
　まず、本実施形態では、上記した如く吸気脈動の影響を排除するために吸気脈動の脈動周期と同じ角度周期で処理を行うので、ＡＦＭデータの平均値を算出する平均区間を、エンジン１の１サイクルあたりのクランク角度（７２０°）を気筒数で割った値（吸気脈動の１周期に相当する期間）とする。
　具体的には、エンジン１が４気筒である場合、平均区間は１８０°となり、クランク角度間隔を３０ＣＡ間隔とした場合の取得データ数は６個（１８０°／３０°）となる（図４参照）。また、クランク角度間隔を６０ＣＡ間隔とした場合の取得データ数は３個（１８０°／６０°）となり（図４参照）、クランク角度間隔を９０ＣＡ間隔とした場合の取得データ数は２個（１８０°／９０°）となる（図４参照）。なお、クランク角度間隔を１２０ＣＡ間隔とした場合、取得データ数は１個となり平均値を算出できないので、１２０ＣＡ間隔については、１８０°の倍数である３６０°を平均区間として取得データ数を３個とする（図４参照）。
　そして、上記ステップＳＴ２０３では、上記したＡＦＭデータ取得処理によりバッファに記憶したＡＦＭデータを監視しており、複数のＡＦＭデータの総和を算出し、その算出したＡＦＭデータの総和を取得データ数で割ることにより、ＡＦＭデータの平均値つまり吸入空気の平均流量を算出する。
　具体的には、例えば、クランク角度間隔が３０ＣＡである場合、図８に示すように、上記ＡＦＭデータ取得処理で取得したＡＦＭデータが６個の３０ＣＡバッファに記憶されたか否かを監視しており、６個のＡＦＭデータの総和を算出し、その算出したＡＦＭデータの総和を「６」で割ることにより、吸入空気の平均流量を算出する。このような算出処理は、ステップＳＴ２０２の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合（ＣＡ間隔の切り替えの発生がない場合）は順次繰り返して実行される。そして、ステップＳＴ２０２の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）となった場合は、ステップＳＴ２０４の処理（切り替え時における平均流量の算出処理）を実行した後に、ステップＳＴ２０３に進む。
　なお、クランク角度間隔が６０ＣＡ、９０ＣＡ、１２０ＣＡである場合についても、同様な処理にて、吸入空気の平均流量を算出する。つまり、クランク角度間隔が６０ＣＡである場合、図１０に示すように、３個のＡＭＦデータを平均して吸入空気の平均流量を算出する。また、クランク角度間隔が９０ＣＡである場合、２個のＡＭＦデータを平均して吸入空気の平均流量を算出する。また、クランク角度間隔が１２０ＣＡである場合、３個のＡＭＦデータを平均して吸入空気の平均流量を算出する。
　（切り替え時における平均流量算出処理）
　次に、上記図５のステップＳＴ２０４において実行する「切り替え時における平均流量算出処理」について説明する。
　まず、ＡＦＭ信号を取得するクランク角度間隔を切り替えた場合、その切り替えの際の吸気脈動の１周期内において不等間隔のサンプリングが生じてしまい、ＡＦＭデータの平均値が変動する。この点について以下に説明する。なお、切り替え前後のクランク角度間隔（ＣＡ間隔）が倍数の関係にある場合と、切り替え前後のクランク角度間隔（ＣＡ間隔）が非倍数の関係にある場合とに分けて説明する。
　（切り替え前後のＣＡ間隔が倍数の関係にある場合）
　クランク角度間隔を切り替えた際に、その切り替え前後のクランク角度間隔が倍数の関係にある場合（３０ＣＡ⇒６０ＣＡ）について図６を参照して説明する。
　この図６に示すように、クランク角度間隔を、３０ＣＡ間隔から６０ＣＡ間隔に切り替えた場合、吸気脈動の１周期内において、３０ＣＡ間隔で取得したＡＦＭデータと、６０ＣＡで所得したＡＦＭデータとが混在するので、図７に示すように、吸気脈動の１周期内で不等間隔のデータサンプリングが生じてしまう。これによって、クランク角度間隔が切り替わるときに、ＡＦＭデータの平均値が一瞬だけ変動（例えば図７に示すように、平均値が等間隔の場合と比べて上昇）してしまい、その平均値変動がノイズとなる場合がある。
　なお、クランク角度間隔が６０ＣＡ間隔から１２０ＣＡ間隔に切り替わる場合（６０ＣＡ間隔⇒１２０ＣＡ間隔）にも、上記と同様な理由により、ＡＦＭデータ平均値の変動が生じる。また、エンジン回転数が下降しているときに、クランク角度間隔が１２０ＣＡ間隔から６０ＣＡ間隔に切り替わる場合（１２０ＣＡ間隔⇒６０ＣＡ間隔）、及び、クランク角度間隔が６０ＣＡ間隔から３０ＣＡ間隔に切り替わる場合（６０Ａ間隔⇒３０ＣＡ間隔）などにおいても、上記と同様な理由により、ＡＦＭデータ平均値の変動が生じる。
　（平均値算出処理例１）
　以上のような、ＣＡ期間切り替え時におけるＡＦＭデータ平均値の変動を解消するための処理（切り替え時における平均流量算出処理）について図８を参照して説明する。なお、図８では、クランク角度間隔を３０ＣＡ間隔から６０ＣＡ間隔に切り替える場合の例を示している。
　まず、クランク角度間隔の切り替えがなくて、上記したＡＦＭデータ取得処理により３０ＣＡ間隔でＡＦＭデータを取得している場合、ＥＣＵ２００内の３０ＣＡバッファに、３０ＣＡ間隔ごと取得したＡＦＭデータが順次記憶されていく。そして、６個のＡＦＭデータを用いて平均値を算出する。
　次に、エンジン回転数が上昇して、クランク角度間隔が３０ＣＡ間隔から６０ＣＡ間隔に切り替わったときに、３０ＣＡバッファのＡＦＭデータ［Ｄａ６］、６０ＣＡバッファのＡＦＭデータ［Ｄｂ１］及び［Ｄｂ２］を用いて平均値を算出すると、上述の如く、ＡＦＭデータ平均値の変動が生じる。
　そこで、この例では、３０ＣＡ間隔で取得したＡＦＭデータの中から、６０ＣＡ間隔に一致するＡＦＭデータ［Ｄａ５］を選択し、その選択したＡＦＭデータ［Ｄａ５］を６０ＣＡバッファにコピーして６０ＣＡ間隔でのＡＦＭデータ［Ｄｂ３］とする。そして、その処理を行ったＡＦＭデータ［Ｄｂ３］と、６０ＣＡ間隔で取得したＡＦＭデータ［Ｄｂ１］及び［Ｄｂ２］とを用いて平均値を算出する。このような処理を行うことにより、３０ＣＡ間隔から６０ＣＡ間隔に切り替わったときに、そのＣＡ切り替え時における吸気脈動の１周期内でのサンプリング間隔を等間隔にすることができる。これによって、上記したＡＦＭデータ平均値の変動を解消することができる。このようなＣＡ間隔切り替え時の平均流量算出処理は、切り替え時における吸気脈動の１周期だけ実行する。
　ここで、上記した６０ＣＡ間隔に一致するＡＦＭデータ［Ｄａ５］を用いてＡＦＭデータ平均値を算出する処理が、本発明でいう「切り替え前後のクランク角度間隔が倍数の関係にあるときには、切り替え前後におけるクランク角度間隔のうち、大きい側のクランク角度間隔で取得したサンプリング値を用いて前記平均値を算出する」ことに相当する。
　なお、クランク角度間隔が６０ＣＡ間隔から１２０ＣＡ間隔に切り替わる場合（６０ＣＡ間隔⇒１２０ＣＡ間隔）、クランク角度間隔が１２０ＣＡ間隔から６０ＣＡ間隔に切り替わる場合（１２０ＣＡ間隔⇒６０ＣＡ間隔）、及び、クランク角度間隔が６０ＣＡ間隔から３０ＣＡ間隔に切り替わる場合（６０ＣＡ間隔⇒３０ＣＡ間隔）などにおいても、上記と同様な処理により、ＡＦＭデータ平均値の変動を解消することができる。
　（切り替え前後のＣＡ間隔が非倍数の関係にある場合）
　次に、クランク角度間隔を切り替えた際に、その切り替え前後のクランク角度間隔が非倍数の関係にある場合（６０ＣＡ⇒９０ＣＡ）について図９を参照して説明する。
　この図９に示すように、クランク角度間隔を、６０ＣＡ間隔から９０ＣＡ間隔に切り替えた場合、吸気脈動の１周期内において、６０ＣＡ間隔で取得したＡＦＭデータと９０ＣＡで所得したＡＦＭデータとが混在するので、９０ＣＡ間隔に切り替わったのにも関わらず、６０ＣＡ間隔で取得した２つのＡＦＭデータを用いてＡＦＭデータの平均値が算出されてしまう。この場合も、クランク角度間隔が切り替わるときに、ＡＦＭデータの平均値が一瞬だけ変動してしまい、その平均値変動がノイズとなる場合がある。
　なお、クランク角度間隔が９０ＣＡ間隔から１２０ＣＡ間隔に切り替わる場合（９０ＣＡ間隔⇒１２０ＣＡ間隔）にも、上記と同様な理由により、ＡＦＭデータ平均値の変動が生じる。また、エンジン回転数が下降しているときに、クランク角度間隔が１２０ＣＡ間隔から９０ＣＡ間隔に切り替わる場合（１２０ＣＡ間隔⇒９０ＣＡ間隔）、及び、クランク角度間隔が９０ＣＡ間隔から６０ＣＡ間隔に切り替わる場合（９０ＣＡ間隔⇒６０ＣＡ間隔）などにおいても、上記と同様な理由により、ＡＦＭデータ平均値の変動が生じる。
　（平均値算出処理例２）
　以上のような、ＣＡ期間切り替え時におけるＡＦＭデータ平均値の変動を解消するための処理（切り替え時における平均流量算出処理）について図１０を参照して説明する。なお、図１０では、クランク角度間隔を、６０ＣＡ間隔から９０ＣＡ間隔に切り替える場合の例を示している。
　まず、クランク角度間隔の切り替えがなくて、上記したＡＦＭデータ取得処理により６０ＣＡ間隔でＡＦＭデータを取得している場合、ＥＣＵ２００内の６０ＣＡバッファに、６０ＣＡ間隔ごと取得したＡＦＭデータが順次記憶されていく。そして、３個のＡＦＭデータを用いて平均値を算出する。
　次に、エンジン回転数が上昇して、クランク角度間隔が６０ＣＡ間隔から９０ＣＡ間隔に切り替わったときには、６０ＣＡバッファのＡＦＭデータ［Ｄｂ３］と、９０ＣＡバッファのＡＦＭデータ［Ｄｃ１］との２個のデータを用いて平均値を算出すると、上述の如く、ＡＦＭデータ平均値の変動が生じる。そこで、この例では、６０ＣＡバッファのＡＦＭデータ［Ｄｂ３］を用いるのではなく、線形補間を行ったＡＦＭデータを用いて平均値を算出する。
　具体的には、ＣＡ間隔切り替え時に対して９０ＣＡ間隔前のクランク角度（図１０の例ででは２７０°ＣＡ）でのＡＦＭデータ（実際には取得されないＡＦＭデータ）を、そのクランク角度の前後において６０ＣＡ間隔で取得した２つのＡＦＭデータ［Ｄｂ２］と［Ｄｂ３］とを用いて線形補間によって算出し、その算出したＡＦＭデータ［Ｄｃ２］と、９０ＣＡ間隔で取得したＡＦＭデータ［Ｄｃ１］とを用いて平均値を算出する。このような処理を行うことにより、６０ＣＡ間隔から９０ＣＡ間隔に切り替わったときに、９０ＣＡ間隔で取得したＡＦＭデータを用いて平均値を算出することが可能になるので、上記したＡＦＭデータ平均値の変動を抑制することができる。このようなＣＡ間隔切り替え時の平均流量算出処理は、切り替え時における吸気脈動の１周期だけ実行する。
　なお、クランク角度間隔が９０ＣＡ間隔から１２０ＣＡ間隔に切り替わる場合（９０ＣＡ間隔⇒１２０ＣＡ間隔）、クランク角度間隔が１２０ＣＡ間隔から９０ＣＡ間隔に切り替わる場合（１２０ＣＡ間隔⇒９０ＣＡ間隔）、及び、クランク角度間隔が９０ＣＡ間隔から６０ＣＡ間隔に切り替わる場合（９０ＣＡ間隔⇒６０ＣＡ間隔）などにおいても、上記と同様な処理により、ＡＦＭデータ平均値の変動を抑制することができる。
　ここで、以上の［平均値算出処理例２］の処理が、本発明でいう「切り替え前のクランク角度間隔で取得した２つのサンプリング値を線形補間をした値と、前記切り替え後のクランク角度間隔で取得したサンプリング値とを用いて前記平均値を算出する」処理に相当する。
　＜効果＞
　以上説明したように、本実施形態によれば、吸気脈動の脈動周期と同じ角度周期で処理を行い、その吸気脈動の１周期内においてエアフロメータ２２の出力信号（ＡＦＭ信号）を等間隔でサンプリングしているので、吸気脈動による影響を排除することができ、ＡＦＭデータの平均値（平均流量算出値）の変動を抑制することが可能になる。しかも、エンジン回転数（クランクシャフトの回転数）が高い場合は低い場合と比較して、ＡＦＭデータを取得するクランク角度間隔を大きくしているので、エンジン回転数が高回転となってもＥＣＵ２００の処理負荷（計算負荷）が増大することはない。
　ここで、ＡＦＭデータを取得するクランク角度間隔を大きくすると、ＡＦＭデータの算出平均値の算出精度が悪化する傾向となるが、エンジン回転数が高回転域である場合には吸気脈動の周期も早くなり、エアフロメータ２２の出力信号（ＡＦＭ信号）がなまされる（吸気脈動の振幅が小さくなる）ので、エンジン回転数が低回転域である場合に比べて、エアフロメータ２２の出力信号は平均値に近い値となる。したがって、ＡＦＭデータを取得するクランク角度間隔を大きくしても誤差は生じにくくなる。
　このように、本実施形態では、ＥＣＵ２００の計算負荷を増大させることなく、また、制御の応答性を犠牲にすることなく、ＡＦＭデータの平均値（平均流量算出値）の変動を抑制することができる。
　－他の実施形態－
　以上の実施形態では、４気筒ディーゼルエンジンの吸入空気量計測処理に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限られることなく、例えば６気筒ディーゼルエンジンなど他の任意の気筒数のディーゼルエンジンの吸入空気量計測処理にも適用可能である。
　また、以上の実施形態では、ディーゼルエンジンの吸入空気量計測処理の例について説明したが、本発明はこれに限られることなく、ガソリンエンジンなどの他の任意の内燃機関の吸入空気量計測処理にも本発明は適用可能である。
　本発明は、内燃機関（エンジン）の吸入空気量計測装置に利用可能であり、さらに詳しくは、内燃機関の吸気通路に配置したエアフロメータの出力信号に基づいて吸入空気量を計測する内燃機関の吸入空気量計測装置に有効に利用することができる。
　１　エンジン（内燃機関）
　１１　吸気通路
　２２　エアフロメータ
　２５　クランクポジションセンサ
　２００　ＥＣＵ

Claims (8)

  1. 　内燃機関の吸気通路に配置されたエアフロメータを備え、前記エアフロメータの出力信号に基づいて当該内燃機関の燃焼室への吸入空気量を計測する内燃機関の吸入空気量計測装置であって、
    　前記エアフロメータの出力信号を、前記内燃機関のクランク角度に同期してサンプリングすることを特徴とする内燃機関の吸入空気量計測装置。
  2. 　請求項１記載の内燃機関の吸入空気量計測装置において、
    　前記エアフロメータの出力信号を、前記内燃機関のクランク角度に同期して所定のクランク角度間隔でサンプリングすることを特徴とする内燃機関の吸入空気量計測装置。
  3. 　請求項２記載の内燃機関の吸入空気量計測装置において、
    　前記クランク角度間隔は、クランク角度３６０°を２以上の整数で割った値であり、かつ、前記内燃機関の１サイクルに対応するクランク角度を当該内燃機関の気筒数で割った値を除くクランク角度間隔であることを特徴とする内燃機関の吸入空気量計測装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか１つに記載の内燃機関の吸入空気量計測装置において、
    　前記エアフロメータの出力信号を、前記内燃機関のクランク角度に同期してサンプリングした複数のデータの平均値を算出して、吸入空気の平均流量を得ることを特徴とする内燃機関の吸入空気量計測装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか１つに記載の内燃機関の吸入空気量計測装置において、
    　前記エアフロメータの出力信号をサンプリングするクランク角度間隔を、前記内燃機関の機関回転数に応じて切り替えることを特徴とする内燃機関の吸入空気量計測装置。
  6. 　請求項５記載の内燃機関の吸入空気量計測装置において、
    　前記内燃機関の機関回転数が高い場合は、当該機関回転数が低い場合に比べて、前記クランク角度間隔を大きく設定することを特徴とする内燃機関の吸入空気量計測装置。
  7. 　請求項６記載の内燃機関の吸入空気量計測装置において、
    　前記クランク角度間隔を切り替える場合、その切り替え前後のクランク角度間隔が倍数の関係にあるときには、前記切り替え前後におけるクランク角度間隔のうち、大きい側のクランク角度間隔で取得したサンプリング値を用いて前記平均値を算出することを特徴とする内燃機関の吸入空気量計測装置。
  8. 　請求項６記載の内燃機関の吸入空気量計測装置において、
    　前記クランク角度間隔を切り替える場合、その切り替え前後のクランク角度間隔が非倍数の関係にあるときには、前記切り替え前のクランク角度間隔で取得した２つのサンプリング値を線形補間をした値と、前記切り替え後のクランク角度間隔で取得したサンプリング値とを用いて前記平均値を算出することを特徴とする内燃機関の吸入空気量計測装置。
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