JP2004132274A

JP2004132274A - Intake air quantity detector of internal combustion engine

Info

Publication number: JP2004132274A
Application number: JP2002297929A
Authority: JP
Inventors: Keiji Hoshino; 星野　恵司
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2004-04-30
Anticipated expiration: 2022-10-10
Also published as: DE10347137A1; JP4325168B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately detect an actual intake air quantity with a thermal air flow meter even in an operating range where an intake air pulsation greatly appears in an internal combustion engine. <P>SOLUTION: A period of the intake air pulsation and a sampling period almost agree when exceeding the operating range of the great intake pulsation in the internal combustion engine, that is, the range of a predetermined engine rotational speed and a predetermined throttle opening. At that time, the sampling period with the air flow meter 22 is shortly set from 4 ms of regular level to 2 ms to prevent an incorrect intake air quantity from detecting only near the maximum value or near the minimum value deviated from a median of the intake air pulsation (step S105). In such a way, when the great operating range in the intake pulsation in the internal combustion engine is attained, the sampling period is set shorter than usual. As a result, the intake air quantity whose sampling value is averaged can be made accurate. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気通路に導入された吸入空気の一部をバイパス通路に分流させ、このバイパス通路における流量を熱式流量計で検出することで、吸気通路における吸入空気量を検出する内燃機関の吸入空気量検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の吸入空気量を検出するための先行技術文献としては、特開２００２−１３４３９号公報にて開示されたものが知られている。
【０００３】
このものでは、課題として、吸気通路を流れる空気には脈動が発生し、この脈動が発生した状態において、空気を検出するためのサンプリング周期が吸気脈動の周期に一致した場合、吸入空気を精度良く検出できないことが挙げられている。より具体的には、サンプリングタイミングが、吸気脈動の最も大きな位相に一致した場合に、吸入空気量として、脈動を検出してしまう可能性があるとしている。
【０００４】
そこで、特開２００２−１３４３９号公報に開示された技術では、吸気脈動の周期が吸気バルブの開閉タイミングに依存することに着目し、吸気バルブの開閉タイミングに基づいて吸入空気の検出タイミングを設定している。これにより、脈動が発生しても平均流量を示す位置に検出タイミングが設定されるので、精度良く吸入空気量を検出できるとしている。
【特許文献】特開２００２−１３４３９号公報（第２頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関の機関回転速度が高い領域において、脈動周期が短いため精度良く平均流量を検出しようとすると、吸気バルブの開閉タイミングに基づいて精度良く脈動における平均流量を示す位置を設定する必要がある。しかしながら、吸気バルブの開閉によって発生した脈動は、吸気通路を介して検出されるため、脈動周期が非常に短い状態で平均流量を示す位置に検出タイミングを設定することは困難であり、依然として脈動によって精度良く吸入空気を検出できない可能性がある。しかも、吸気バルブの開閉タイミングに応じて検出タイミングを設定するので、予め検出タイミングを設定する場合には吸気バルブの開閉タイミングに応じて検出タイミングを設定するための適合が必要となるという不具合があった。
【０００６】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、簡単な構成で、脈動が発生しても精度良く吸入空気を検出可能な内燃機関の吸入空気量検出装置の提供を課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関の吸入空気量検出装置によれば、サンプリング期間設定手段により脈動周期検出手段で検出された吸入空気量の脈動周期に基づいて、吸入空気量検出手段により検出される内燃機関に吸気通路を介して供給される吸入空気量のサンプリング周期が所定のサンプリング周期とは異なるサンプリング周期に設定される。これにより、吸入空気量の脈動周期とサンプリング周期とが一致しないようにされることで、吸入空気量誤差及びうねり発生が回避され、吸入空気量検出精度が向上される。
【０００８】
請求項２の内燃機関の吸入空気量検出装置におけるサンプリング周期設定手段では、脈動周期検出手段により検出された吸入空気量の脈動周期が所定周期よりも短いときには、その吸入空気量の脈動周期に基づいてサンプリング周期が所定のサンプリング周期とは異なるサンプリング周期に設定されることで、吸入空気量誤差及びうねり発生が回避され、吸入空気量検出精度が向上される。
【０００９】
請求項３の内燃機関の吸入空気量検出装置におけるサンプリング周期設定手段では、内燃機関の吸入空気量の脈動が大きな運転領域であるときには、脈動周期検出手段により検出された吸入空気量の脈動周期に基づいてサンプリング周期が所定のサンプリング周期とは異なるサンプリング周期に設定されることで、吸入空気量誤差及びうねり発生が回避され、吸入空気量検出精度が向上される。
【００１０】
請求項４の内燃機関の吸入空気量検出装置における内燃機関の吸入空気量の脈動が大きな運転領域とは、吸気通路に設けられ、その開口断面積を調整するスロットルバルブの開度が所定開度以上、即ち、全開近傍となるときであり、このとき吸入空気量の脈動周期とサンプリング周期とが一致することのないよう、サンプリング周期が所定のサンプリング周期とは異なるサンプリング周期に設定されることで、吸入空気量誤差及びうねり発生が回避され、吸入空気量検出精度が向上される。
【００１１】
請求項５の内燃機関の吸入空気量検出装置におけるサンプリング周期設定手段では、所定のサンプリング周期の整数倍と脈動周期検出手段により検出された吸入空気量の脈動周期との差が所定値以下となったときには、このとき吸入空気量の脈動周期とサンプリング周期とが一致することのないよう、サンプリング周期が所定のサンプリング周期とは異なるサンプリング周期に設定されることで、吸入空気量誤差及びうねり発生が回避され、吸入空気量検出精度が向上される。
【００１２】
請求項６の内燃機関の吸入空気量検出装置におけるサンプリング周期設定手段では、脈動周期検出手段により検出された吸入空気量の脈動周期が吸入空気量を検出するサンプリング周期の整数倍となるようにサンプリング周期が所定のサンプリング周期とは異なるサンプリング周期に設定されることで、吸入空気量検出精度が向上される。
【００１３】
請求項７の内燃機関の吸入空気量検出装置における脈動周期検出手段では、内燃機関の機関回転速度に基づいて正確な吸入空気量の脈動周期が検出されるため、サンプリング周期の設定が適切なものとなり、吸入空気量検出精度が向上される。
【００１４】
請求項８の内燃機関の吸入空気量検出装置では、内燃機関が直噴エンジンまたはディーゼルエンジンまたは吸入空気量を制御する可変リフトバルブ機構を備えたエンジンであり、吸気通路が殆ど全開近傍にあるため、ガソリンポートエンジンに比べて吸入空気量の脈動の影響が吸入空気量検出値に大きく現われる。このため、吸入空気量検出のサンプリング周期が吸入空気量の脈動の大きな運転領域で短く設定されることで吸入空気量検出精度が向上される。
【００１５】
請求項９の内燃機関の吸入空気量検出装置における吸入空気量検出手段では、吸気通路における順流方向／逆流方向の吸入空気量が所定のサンプリング周期毎に検出されることで、実際に内燃機関に吸気通路を介して供給される吸入空気量が正確に検出される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の吸入空気量検出装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【００１８】
図１において、内燃機関１は例えば、４気筒４サイクルの火花点火式直噴エンジンとして構成され、その吸入空気は上流側からエアクリーナ２、吸気通路３、スロットルバルブ４、サージタンク５、インテークマニホルド６を通過し、各気筒に導入される。この吸入空気は、内燃機関１に配設されたインジェクタ（燃料噴射弁）７から各気筒内に直接、噴射された燃料と混合され、所定空燃比の混合気とされる。また、内燃機関１の各気筒に設けられた点火プラグ８に直接、接続されたイグナイタ９には、後述のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）３０からの点火信号が入力され、各気筒の混合気が点火プラグ８の火花点火によって所定タイミングにて燃焼される。
【００１９】
そして、燃焼後の排気ガスはエキゾーストマニホルド１１及び排気通路１２を通過し、排気通路１２に設けられ、白金やロジウム等の触媒成分とセリウムやランタン等の添加物を担持した三元触媒１３にて有害成分であるＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ　等が浄化され大気中に排出される。この三元触媒１３が設けられた排気通路１２の上流側には空燃比（Ａ／Ｆ）センサ１４が設けられ、この空燃比センサ１４にて内燃機関１から排出される排気ガスの空燃比λに応じたリニアな電圧信号ＶＯＸ１が検出される。
【００２０】
エアクリーナ２の下流側には吸気温センサ２１が設けられ、この吸気温センサ２１にてエアクリーナ２を通過する吸気温ＴＨＡ〔℃〕が検出される。また、エアクリーナ２の下流側の吸気通路３には熱式エアフローメータ２２が設けられ、このエアフローメータ２２にてエアクリーナ２を通過する吸入空気量（瞬時吸入空気量）ＧＡ〔ｇ／ｓｅｃ〕が後述するように検出される。そして、スロットルバルブ４にはスロットル開度センサ２３が設けられ、このスロットル開度センサ２３にてスロットル開度ＴＡ〔°〕が検出されると共に、スロットルバルブ４がほぼ全閉であることが図示しないアイドルスイッチからのオン／オフ信号によって検出される。
【００２１】
また、内燃機関１のシリンダブロックには水温センサ２４が設けられ、この水温センサ２４にて内燃機関１の冷却水温ＴＨＷ〔℃〕が検出される。加えて、内燃機関１のクランクシャフト（図示略）にはクランク角センサ２５が設けられ、このクランク角センサ２５にて内燃機関１の機関回転速度ＮＥ〔ｒｐｍ〕が検出される。
【００２２】
内燃機関１の運転状態を制御するＥＣＵ３０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ３１、制御プログラムや制御マップを格納したＲＯＭ３２、各種データを格納するＲＡＭ３３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ３４、入出力回路３５及びそれらを接続するバスライン３６等からなる論理演算回路として構成されている。
【００２３】
ＥＣＵ３０に入出力回路３５を介して入力される空燃比センサ１４からの電圧信号ＶＯＸ１によって、排気ガスに基づく混合気の空燃比判定が行われる。また、ＥＣＵ３０には、入出力回路３５を介してエアフローメータ２２からの吸入空気量ＧＡ、スロットル開度センサ２３からのスロットル開度ＴＡ、水温センサ２４からの冷却水温ＴＨＷ、クランク角センサ２５からの機関回転速度ＮＥ等の各種センサ信号が入力され、それらに基づいてインジェクタ７に対する燃料噴射量ＴＡＵ、イグナイタ９に対する点火時期Ｉｇ等が算出され、入出力回路３５を介してインジェクタ７、イグナイタ９等にそれぞれ制御信号が出力される。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の吸入空気量検出装置で用いられている順流方向の吸入空気量に加え、逆流方向の吸入空気量をも検出可能なエアフローメータ２２内のバイパス流路（図示略）途中に配置されているセンサ構造及び温度分布について、図２を参照して説明する。
【００２５】
図２（ａ）にセンサ構造を示すように、Ｓｉ（シリコン）基板２２Ａのダイヤフラム部２２１にセンサ部２２２が形成され、その下流側にヒータ部２２３が形成されている。このような構造により、順流方向の吸入空気量に対しては、センサ部２２２がヒータ部２２３からの熱の移動の影響を受け難く、逆流方向の吸入空気量に対しては、センサ部２２２がヒータ部２２３からの熱の移動の影響を受け易くなる。このため、吸気温センサ２１にて検出される吸気温ＴＨＡ〔℃〕に対し一定の温度差に加熱したとき、図２（ｂ）に温度分布を示すように、順流（実線にて示す）のときには、センサ部２２２から下流側のヒータ部２２３に向かって温度が上昇し、逆流（破線にて示す）のときには、ヒータ部２２３から上流側のセンサ部２２２に向かって温度がほぼ一定またはやや上昇することとなる。これにより、吸気温センサ２１にて検出される吸気温ＴＨＡ〔℃〕に対し一定の温度差にヒータ部２２３にて加熱したときの熱の移動をセンサ部２２２にて計測することで、順流方向の吸入空気量に加え、逆流方向の吸入空気量をも検出可能となる。即ち、本実施例のエアフローメータ２２のセンサ構造によれば、順流または逆流による温度分布が異なることから順流方向の吸入空気量または逆流方向の吸入空気量に対してセンサ部２２２で検出される温度が一義的に決まることとなり、流量及び流れ方向を同時に計測することができるのである。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の吸入空気量検出装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１のサンプリング周期設定の処理手順を示す図３のフローチャートに基づいて説明する。なお、このサンプリング周期設定ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ３１にて繰返し実行される。
【００２７】
図３において、まず、ステップＳ１０１で、エアフローメータ２２出力に対するサンプリング周期が４〔ｍｓ：ミリ秒〕に設定される。次にステップＳ１０２に移行して、スロットル開度ＴＡ≧判定値１の関係が成立するかが判定される。ステップＳ１０２の判定条件が成立、即ち、このときのスロットル開度ＴＡが予め設定された判定値１以上（≒ＷＯＴ：Ｗｉｄｅ　Ｏｐｅｎ　Ｔｈｒｏｔｔｌｅ；スロットルバルブ４全開状態）と大きいときにはステップＳ１０３に移行し、クランク角センサ２５からのクランク角信号に基づき１吸気行程期間（時間）Ｔｓｔｒ　が算出される。この１吸気行程期間Ｔｓｔｒ　とは、内燃機関１が４気筒４サイクルであるときには、１８０〔°ＣＡ〕（＝７２０〔°ＣＡ〕／４）を経過するときの時間であり、吸入空気量の脈動周期に一致する。
【００２８】
次にステップＳ１０４に移行して、｜４〔ｍｓ〕＊Ｎａ　−Ｔｓｔｒ　｜＜判定値２の関係が成立するかが判定される。ここで、機関回転速度ＮＥが３６００〔ｒｐｍ〕近傍のときには整数Ｎａ　＝２、機関回転速度ＮＥが７２００〔ｒｐｍ〕近傍のときには整数Ｎａ　＝１が選択される。ステップＳ１０４の判定条件が成立、即ち、（４〔ｍｓ〕＊Ｎａ　−Ｔｓｔｒ　）の絶対値が予め設定された判定値２未満と小さいときにはステップＳ１０５に移行し、エアフローメータ２２出力に対するサンプリング周期が２〔ｍｓ〕に設定され、本ルーチンを終了する。
【００２９】
一方、ステップＳ１０２の判定条件が成立せず、即ち、このときのスロットル開度ＴＡが予め設定された判定値１未満と小さいとき、またはステップＳ１０４の判定条件が成立せず、即ち、（４〔ｍｓ〕＊Ｎａ　−Ｔｓｔｒ　）の絶対値が予め設定された判定値２以上と大きいときには、エアフローメータ２２出力に対するサンプリング周期が４〔ｍｓ〕のまま、本ルーチンを終了する。
【００３０】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の吸入空気量検出装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１の吸入空気量演算の処理手順を示す図４のフローチャートに基づいて説明する。なお、この吸入空気量演算ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ３１にて繰返し実行される。
【００３１】
図４において、まず、ステップＳ２０１で、クランク角センサ２５からのクランク角信号に基づき１吸気行程期間Ｔｓｔｒ　が算出される。次にステップＳ２０２に移行して、機関回転速度ＮＥ＜判定値３の関係が成立するかが判定される。ステップＳ２０２の判定条件が成立、即ち、このときのクランク角センサ２５からのクランク角信号に基づく機関回転速度ＮＥが予め設定された判定値３未満と低いときにはステップＳ２０３に移行し、整数Ｎｂ　が「１」に設定される。
【００３２】
一方、ステップＳ２０２の判定条件が成立せず、即ち、このときの機関回転速度ＮＥが予め設定された判定値３以上と高いときにはステップＳ２０４に移行して、判定値３≦機関回転速度ＮＥ≦判定値４の関係が成立するかが判定される。ステップＳ２０４の判定条件が成立、即ち、このときの機関回転速度ＮＥが予め設定された判定値３以上と高く、かつ機関回転速度ＮＥが予め設定された判定値４以下と低いときにはステップＳ２０５に移行し、整数Ｎｂ　が「２」に設定される。
【００３３】
一方、ステップＳ２０４の判定条件が成立せず、即ち、このときの機関回転速度ＮＥが予め設定された判定値４を越え高いときにはステップＳ２０６に移行し、整数Ｎｂ　が「３」に設定される。ステップＳ２０３、またはステップＳ２０５、またはステップＳ２０６で整数Ｎｂ　が設定されたのちステップＳ２０７に移行し、ステップＳ２０１で算出された１吸気行程期間Ｔｓｔｒ　にステップＳ２０３、またはステップＳ２０５、またはステップＳ２０６で設定された整数Ｎｂ　が乗算され、この値が上述のサンプリング周期設定ルーチンで設定されたサンプリング周期４〔ｍｓ〕またはサンプリング周期２〔ｍｓ〕で除算され、サンプリング回数が算出される。
【００３４】
次にステップＳ２０８に移行して、サンプリング周期毎のエアフローメータ２２出力による吸入空気量（瞬時吸入空気量）ＧＡがステップＳ２０７で算出されたサンプリング回数だけ積算され、積算吸入空気量ΣＧＡが算出される。次にステップＳ２０９に移行して、ステップＳ２０８で算出された積算吸入空気量ΣＧＡがステップＳ２０７で算出されたサンプリング回数で除算され平均化されることで、吸気脈動による影響の少ない吸入空気量が算出される。
【００３５】
上述のルーチンによれば、サンプリング周期によるサンプリング回数が、エアフローメータ２２出力を平均処理して吸入空気量を算出するときの１吸気行程期間Ｔｓｔｒ　の整数Ｎｂ　倍の期間（時間）分に基づき設定される。つまり、エアフローメータ２２出力の平均処理のためのサンプリング回数は、低い機関回転速度領域では１吸気行程期間で充分な回数が得られるが、高い機関回転速度領域では１吸気行程期間が短いためサンプリング回数が少なくなり、平均処理期間と吸入空気量の脈動周期とがズレるため吸入空気量誤差の発生が懸念されるが、平均処理のためのサンプリング回数を１吸気行程期間の整数倍の期間分に設定することで吸入空気量検出精度を向上することができる。
【００３６】
図５は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の吸入空気量検出装置による作用効果を説明するための、機関回転速度〔ｒｐｍ〕に対する吸入空気量誤差〔％〕を示す特性図である。
【００３７】
図５において、サンプリング周期が１〔ｍｓ〕、２〔ｍｓ〕、４〔ｍｓ〕のときを代表させ示すように、サンプリング周期が４〔ｍｓ〕のときには３６００〔ｒｐｍ〕及び７２００〔ｒｐｍ〕において脈動周期に同期してしまうため、吸入空気量誤差〔％〕が急に増加することが分かる。そこで、吸入空気量誤差が大きくなる３６００〔ｒｐｍ〕、７２００〔ｒｐｍ〕付近ではサンプリング周期を２〔ｍｓ〕に設定することで吸入空気量誤差を低減することができる。
【００３８】
このように、本実施例の内燃機関の吸入空気量検出装置は、内燃機関１に吸気通路３を介して供給される吸入空気量を所定のサンプリング周期である通常の４〔ｍｓ〕で検出する熱式エアフローメータ２２及びＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される吸入空気量検出手段と、その吸入空気量の脈動周期と一致する１吸気行程期間Ｔｓｔｒ　を検出するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される脈動周期検出手段と、前記脈動周期検出手段により検出された１吸気行程期間Ｔｓｔｒ　に基づいて吸入空気量を検出するためのサンプリング周期を所定のサンプリング周期である通常の４〔ｍｓ〕とは異なるサンプリング周期である２〔ｍｓ〕に設定するＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成されるサンプリング周期設定手段とを具備するものである。
【００３９】
また、本実施例の内燃機関の吸入空気量検出装置のＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成されるサンプリング周期設定手段は、ＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される脈動周期検出手段により検出された吸入空気量の脈動周期と一致する１吸気行程期間Ｔｓｔｒ　が所定周期よりも短いときに、ＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される脈動周期検出手段により検出された吸入空気量の脈動周期に基づいてサンプリング周期を所定のサンプリング周期である通常の４〔ｍｓ〕とは異なるサンプリング周期である２〔ｍｓ〕に設定するものである。
【００４０】
そして、本実施例の内燃機関の吸入空気量検出装置のＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成されるサンプリング周期設定手段は、内燃機関１の吸入空気量の脈動が大きな運転領域であるときに、ＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される脈動周期検出手段により検出された吸入空気量の脈動周期に基づいてサンプリング周期を所定のサンプリング周期である通常の４〔ｍｓ〕とは異なるサンプリング周期である２〔ｍｓ〕に設定するものである。
【００４１】
更に、本実施例の内燃機関の吸入空気量検出装置における内燃機関１の吸入空気量の脈動が大きな運転領域とは、吸気通路３に設けられ、その開口断面積を調整するスロットルバルブ４のスロットル開度ＴＡが所定開度としての判定値１以上の全開近傍（≒ＷＯＴ）であるとするものである。
【００４２】
更にまた、本実施例の内燃機関の吸入空気量検出装置のＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成されるサンプリング周期設定手段は、所定のサンプリング周期である通常の４〔ｍｓ〕の整数Ｎａ　倍と、ＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される脈動周期検出手段により検出された吸入空気量の脈動周期と一致する１吸気行程期間Ｔｓｔｒ　との差が所定値である判定値２以下となったときに、サンプリング周期を所定のサンプリング周期である通常の４〔ｍｓ〕とは異なるサンプリング周期である２〔ｍｓ〕に設定するものである。
【００４３】
加えて、本実施例の内燃機関の吸入空気量検出装置のＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成されるサンプリング周期設定手段は、ＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される脈動周期検出手段により検出された吸入空気量の脈動周期と一致する１吸気行程期間Ｔｓｔｒ　が吸入空気量を検出するサンプリング周期の整数倍となるようにサンプリング周期を所定のサンプリング周期とは異なるサンプリング周期に設定するものである。
【００４４】
また、本実施例の内燃機関の吸入空気量検出装置のＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される脈動周期検出手段は、内燃機関１の機関回転速度ＮＥに基づいて吸入空気量の脈動周期と一致する１吸気行程期間Ｔｓｔｒ　を検出するものである。
【００４５】
そして、本実施例の内燃機関の吸入空気量検出装置は、エアフローメータ２２及びＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１にて達成される吸入空気量検出手段が、吸気通路３における順流方向／逆流方向の吸入空気量を所定のサンプリング周期毎に検出するものである。
【００４６】
つまり、内燃機関１の吸入空気量の脈動が大きな運転領域であるスロットルバルブ４のスロットル開度が全開近傍（≒ＷＯＴ）、かつ所定のサンプリング周期である通常の４〔ｍｓ〕の整数Ｎａ　（＝１，２）倍と、吸入空気量の脈動周期と一致する１吸気行程期間Ｔｓｔｒ　との差の絶対値が判定値２未満と小さくなるときには、吸入空気量の脈動周期とサンプリング周期とがほぼ一致することから、このときのサンプリング周期による検出値では吸入空気量誤差及びうねり発生が現われ、誤った吸入空気量が検出されることとなるため、エアフローメータ２２によるサンプリング周期が通常の４〔ｍｓ〕から２〔ｍｓ〕に短く設定される。このように、内燃機関１の吸入空気量の脈動が大きな運転領域となったときには、この吸入空気量の脈動周期とサンプリング周期とが一致しても吸入空気量が誤検出されないようサンプリング周期が通常より短く設定されることで、吸入空気量誤差及びうねり発生が回避でき、結果として、サンプリング値が平均化された吸入空気量検出精度を向上することができる。
【００４７】
更に、本実施例の内燃機関の吸入空気量検出装置は、内燃機関１を直噴エンジンとするものである。つまり、直噴エンジンやその他、ディーゼルエンジン、吸入空気量を制御する可変リフトバルブ機構を備えたエンジンでは、吸気通路３が殆ど全開近傍（≒ＷＯＴ）にあるため、ガソリンポートエンジンに比べて、吸入空気量の脈動の影響がエアフローメータ２２の吸入空気量検出値に大きく現われる。このため、エアフローメータ２２出力のサンプリング周期を吸気脈動の大きな運転領域で短く設定することにより吸入空気量検出精度を向上することができる。
【００４８】
ところで、上記実施例では、吸気脈動の大きい運転領域を、スロットル開度ＴＡが判定値１以上の全開近傍（≒ＷＯＴ）、かつ所定機関回転速度ＮＥが３６００〔ｒｐｍ〕領域近傍としているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、エアフローメータ２２出力である吸入空気量（瞬時吸入空気量）ＧＡのサンプリング周期毎の吸気脈動の実際の変化量を算出し、この変化量が所定値以上となる領域を吸気脈動の大きい運転領域として、エアフローメータ２２出力のサンプリング周期を短く設定するようにしてもよい。このような内燃機関の吸入空気量検出装置は、吸気脈動の大きい運転領域を、エアフローメータ２２出力である吸入空気量（瞬時吸入空気量）ＧＡの変化量が所定値以上となる領域とするものであり、上述の実施例と同様の作用・効果が期待できる。
【００４９】
なお、上記実施例では、順流方向／逆流方向で吸入空気量検出可能なエアフローメータ２２への適用について述べたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、逆流方向検出ができないエアフローメータであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の吸入空気量検出装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の吸入空気量検出装置で用いられているエアフローメータのセンサ構造及び温度分布を示す説明図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の吸入空気量検出装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおけるサンプリング周期設定の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の吸入空気量検出装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける吸入空気量演算の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の吸入空気量検出装置における機関回転速度に対する吸入空気量誤差を示す特性図である。
【符号の説明】
１　内燃機関
３　吸気通路
４　スロットルバルブ
２２　エアフローメータ
２３　スロットル開度センサ
２５　クランク角センサ
３０　ＥＣＵ（電子制御ユニット）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine that detects a quantity of intake air in an intake passage by diverting a part of intake air introduced into an intake passage to a bypass passage and detecting a flow rate in the bypass passage with a thermal flow meter. The present invention relates to an intake air amount detection device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a prior art document for detecting an intake air amount of an internal combustion engine, one disclosed in JP-A-2002-13439 is known.
[0003]
In this device, as a problem, pulsation occurs in the air flowing through the intake passage, and in a state where the pulsation occurs, if the sampling cycle for detecting the air matches the cycle of the intake pulsation, the intake air is accurately detected. It is mentioned that it cannot be detected. More specifically, when the sampling timing coincides with the largest phase of the intake pulsation, the pulsation may be detected as the intake air amount.
[0004]
Therefore, in the technology disclosed in JP-A-2002-13439, attention is paid to the fact that the period of the intake pulsation depends on the opening / closing timing of the intake valve, and the detection timing of the intake air is set based on the opening / closing timing of the intake valve. ing. As a result, even when pulsation occurs, the detection timing is set at a position indicating the average flow rate, so that the intake air amount can be detected with high accuracy.
[Patent Document] JP-A-2002-13439 (page 2)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the region where the engine rotation speed of the internal combustion engine is high, the pulsation cycle is short, so that when trying to detect the average flow rate accurately, it is necessary to set the position indicating the average flow rate in the pulsation precisely based on the opening and closing timing of the intake valve. is there. However, since the pulsation generated by opening and closing the intake valve is detected through the intake passage, it is difficult to set the detection timing at a position indicating the average flow rate in a state in which the pulsation cycle is very short, and the pulsation still remains. There is a possibility that the intake air cannot be detected accurately. Moreover, since the detection timing is set according to the opening / closing timing of the intake valve, if the detection timing is set in advance, there is a problem that it is necessary to set the detection timing according to the opening / closing timing of the intake valve. Was.
[0006]
Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and has as its object to provide an intake air amount detection device for an internal combustion engine that has a simple configuration and can accurately detect intake air even when pulsation occurs. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the intake air amount detection device for an internal combustion engine of claim 1, the internal combustion engine detected by the intake air amount detection means based on the pulsation cycle of the intake air amount detected by the pulsation cycle detection means by the sampling period setting means. Is set to a sampling cycle different from a predetermined sampling cycle. Thus, the pulsation cycle of the intake air amount and the sampling period do not coincide with each other, so that an error in the intake air amount and the occurrence of undulation are avoided, and the detection accuracy of the intake air amount is improved.
[0008]
The sampling period setting means in the intake air amount detection device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the pulsation period of the intake air amount detected by the pulsation period detection means is shorter than a predetermined period. By setting the sampling cycle to a sampling cycle different from the predetermined sampling cycle, an intake air amount error and swelling are avoided, and the detection accuracy of the intake air amount is improved.
[0009]
The pulsation cycle of the intake air amount detected by the pulsation cycle detection means may be set to a time period when the pulsation of the intake air quantity of the internal combustion engine is in a large operating range. By setting the sampling cycle to a sampling cycle different from the predetermined sampling cycle on the basis of this, an intake air amount error and swelling are avoided, and the intake air amount detection accuracy is improved.
[0010]
The operating region in which the pulsation of the intake air amount of the internal combustion engine is large in the intake air amount detection device for an internal combustion engine according to claim 4 is provided in the intake passage, and the opening degree of the throttle valve for adjusting the opening cross-sectional area is set to a predetermined opening degree. In other words, the sampling period is set to a sampling period different from the predetermined sampling period so that the pulsation period of the intake air amount does not coincide with the sampling period. In addition, the occurrence of the intake air amount error and the undulation are avoided, and the detection accuracy of the intake air amount is improved.
[0011]
In the sampling period setting means in the intake air amount detecting device for an internal combustion engine according to claim 5, the difference between the integral multiple of the predetermined sampling period and the pulsation period of the intake air amount detected by the pulsation period detecting means is equal to or less than a predetermined value. In this case, the sampling cycle is set to a sampling cycle different from the predetermined sampling cycle so that the pulsation cycle of the intake air quantity does not coincide with the sampling cycle at this time. This is avoided, and the detection accuracy of the intake air amount is improved.
[0012]
The sampling period setting means in the intake air amount detecting device for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the sampling period is set so that the pulsating period of the intake air amount detected by the pulsating period detecting unit is an integral multiple of the sampling period for detecting the intake air amount. By setting the cycle to a sampling cycle different from the predetermined sampling cycle, the detection accuracy of the intake air amount is improved.
[0013]
In the pulsation cycle detection means in the intake air amount detection device for an internal combustion engine according to claim 7, since the pulsation cycle of the intake air amount is accurately detected based on the engine rotation speed of the internal combustion engine, the setting of the sampling cycle is appropriate. Thus, the detection accuracy of the intake air amount is improved.
[0014]
In the intake air amount detection device for an internal combustion engine according to claim 8, the internal combustion engine is a direct injection engine or a diesel engine or an engine having a variable lift valve mechanism for controlling the intake air amount, and the intake passage is almost fully opened. In addition, the influence of the pulsation of the intake air amount appears more in the intake air amount detection value than in the gasoline port engine. For this reason, the sampling period of the intake air amount detection is set shorter in the operation region where the pulsation of the intake air amount is large, thereby improving the accuracy of detecting the intake air amount.
[0015]
In the intake air amount detection means in the intake air amount detection device for an internal combustion engine according to the ninth aspect, the intake air amount in the forward flow direction / reverse flow direction in the intake passage is detected at every predetermined sampling period, so that the internal combustion engine is actually detected. The amount of intake air supplied through the intake passage is accurately detected.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
[0017]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an internal combustion engine to which an intake air amount detection device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is applied, and peripheral devices thereof.
[0018]
In FIG. 1, an internal combustion engine 1 is configured as, for example, a four-cylinder, four-cycle, spark-ignition, direct-injection engine, and its intake air is supplied from an upstream side to an air cleaner 2, an intake passage 3, a throttle valve 4, a surge tank 5, an intake manifold 6, and the like. And is introduced into each cylinder. This intake air is directly mixed with fuel injected from an injector (fuel injection valve) 7 disposed in the internal combustion engine 1 into each cylinder to form a mixture having a predetermined air-fuel ratio. Further, an igniter 9 connected directly to an ignition plug 8 provided in each cylinder of the internal combustion engine 1 receives an ignition signal from an electronic control unit (ECU) 30 to be described later, and inputs an ignition signal to each cylinder. The mixture is burned at a predetermined timing by spark ignition of the spark plug 8.
[0019]
Then, the exhaust gas after combustion passes through the exhaust manifold 11 and the exhaust passage 12, and is provided in the exhaust passage 12, where the three-way catalyst 13 supports a catalyst component such as platinum or rhodium and an additive such as cerium or lanthanum. Harmful components such as CO, HC and NOx are purified and discharged into the atmosphere. An air-fuel ratio (A / F) sensor 14 is provided upstream of the exhaust passage 12 in which the three-way catalyst 13 is provided, and the air-fuel ratio λ of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 is detected by the air-fuel ratio sensor 14. Is detected as a linear voltage signal VOX1.
[0020]
An intake air temperature sensor 21 is provided downstream of the air cleaner 2, and the intake air temperature sensor 21 detects an intake air temperature THA [° C.] passing through the air cleaner 2. In addition, a thermal air flow meter 22 is provided in the intake passage 3 on the downstream side of the air cleaner 2, and the amount of intake air (instantaneous intake air amount) GA [g / sec] passing through the air cleaner 2 by the air flow meter 22 will be described later. To be detected. The throttle valve 4 is provided with a throttle opening sensor 23. The throttle opening sensor 23 detects the throttle opening TA [°], and it is not shown that the throttle valve 4 is almost fully closed. It is detected by an on / off signal from the idle switch.
[0021]
Further, a water temperature sensor 24 is provided in a cylinder block of the internal combustion engine 1, and the water temperature sensor 24 detects a cooling water temperature THW [° C.] of the internal combustion engine 1. In addition, a crank angle sensor 25 is provided on a crankshaft (not shown) of the internal combustion engine 1, and the crank angle sensor 25 detects an engine rotation speed NE [rpm] of the internal combustion engine 1.
[0022]
The ECU 30 that controls the operating state of the internal combustion engine 1 includes a CPU 31 as a central processing unit that executes various known arithmetic processing, a ROM 32 that stores a control program and a control map, a RAM 33 that stores various data, and a B / U (backup). It is configured as a logical operation circuit including a RAM 34, an input / output circuit 35, and a bus line 36 connecting them.
[0023]
The air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on the exhaust gas is determined based on the voltage signal VOX1 from the air-fuel ratio sensor 14 input to the ECU 30 via the input / output circuit 35. The ECU 30 also receives, via an input / output circuit 35, an intake air amount GA from the air flow meter 22, a throttle opening TA from the throttle opening sensor 23, a cooling water temperature THW from the water temperature sensor 24, and a cooling water temperature THW from the crank angle sensor 25. Various sensor signals such as the engine rotational speed NE are input, and the fuel injection amount TAU for the injector 7 and the ignition timing Ig for the igniter 9 are calculated based on them, and are sent to the injector 7, the igniter 9 and the like via the input / output circuit 35. Each outputs a control signal.
[0024]
Next, an air flow meter capable of detecting not only the amount of intake air in the forward flow direction but also the amount of intake air in the reverse flow direction used in the intake air amount detection device for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention. A sensor structure and a temperature distribution arranged in the middle of a bypass flow path (not shown) in the interior 22 will be described with reference to FIG.
[0025]
As shown in FIG. 2A, a sensor section 222 is formed on a diaphragm section 221 of a Si (silicon) substrate 22A, and a heater section 223 is formed on a downstream side thereof. With such a structure, the sensor unit 222 is hardly affected by the movement of heat from the heater unit 223 with respect to the intake air amount in the forward flow direction, and the sensor unit 222 is not affected by the movement of heat from the heater unit 223. It is easily affected by the movement of heat from the heater section 223. For this reason, when heating is performed at a constant temperature difference with respect to the intake air temperature THA [° C.] detected by the intake air temperature sensor 21, as shown in FIG. In some cases, the temperature rises from the sensor unit 222 toward the downstream heater unit 223, and in the case of a backflow (indicated by a broken line), the temperature is almost constant or slightly increases from the heater unit 223 toward the upstream sensor unit 222. Will be done. Thus, the sensor unit 222 measures the heat transfer when the heater unit 223 heats the intake air temperature THA [° C.] detected by the intake air temperature sensor 21 to a certain temperature difference, so that the forward flow direction is measured. In addition to the intake air amount, the intake air amount in the reverse flow direction can be detected. That is, according to the sensor structure of the air flow meter 22 of the present embodiment, since the temperature distribution due to the forward flow or the backward flow is different, the temperature detected by the sensor unit 222 with respect to the intake air amount in the forward flow direction or the intake air amount in the backward flow direction. Is uniquely determined, and the flow rate and the flow direction can be measured simultaneously.
[0026]
Next, a description will be given based on a flowchart of FIG. 3 showing a processing procedure for setting a sampling cycle of the CPU 31 in the ECU 30 used in the intake air amount detection device for the internal combustion engine according to one embodiment of the present invention. . This sampling cycle setting routine is repeatedly executed by the CPU 31 at predetermined time intervals.
[0027]
In FIG. 3, first, in step S101, the sampling cycle for the output of the air flow meter 22 is set to 4 [ms: millisecond]. Next, the process proceeds to step S102, and it is determined whether the relationship of throttle opening degree TA ≧ determination value 1 is satisfied. If the determination condition of step S102 is satisfied, that is, if the throttle opening TA at this time is greater than or equal to a predetermined determination value 1 (≒ WOT: Wide Open Throttle; throttle valve 4 fully opened), the process proceeds to step S103, and the crank is shifted to step S103. One intake stroke period (time) Tstr is calculated based on the crank angle signal from the angle sensor 25. This one intake stroke period Tstr is a time when 180 [° CA] (= 720 [° CA] / 4) elapses when the internal combustion engine 1 has four cylinders and four cycles, and the pulsation of the intake air amount. Match the period.
[0028]
Next, the process proceeds to step S104, and it is determined whether the relationship of | 4 [ms] * Na-Tstr | <determination value 2 is satisfied. Here, when the engine speed NE is around 3600 [rpm], the integer Na = 2 is selected, and when the engine speed NE is around 7200 [rpm], the integer Na = 1 is selected. When the determination condition of step S104 is satisfied, that is, when the absolute value of (4 [ms] * Na-Tstr) is smaller than the predetermined determination value 2, the process proceeds to step S105, and the sampling period for the output of the airflow meter 22 is 2 [Ms], and this routine ends.
[0029]
On the other hand, when the determination condition of step S102 is not satisfied, that is, when the throttle opening TA at this time is smaller than a predetermined determination value 1, or when the determination condition of step S104 is not satisfied, that is, (4 [ When the absolute value of [ms] * Na-Tstr) is greater than or equal to the preset determination value 2 or more, the present routine is terminated while the sampling cycle for the output of the air flow meter 22 is kept at 4 [ms].
[0030]
Next, an explanation will be given based on a flow chart of FIG. 4 showing a processing procedure of an intake air amount calculation of the CPU 31 in the ECU 30 used in the intake air amount detection device for the internal combustion engine according to one embodiment of the present invention. I do. The intake air amount calculation routine is repeatedly executed by the CPU 31 at predetermined time intervals.
[0031]
In FIG. 4, first, in step S201, one intake stroke period Tstr is calculated based on the crank angle signal from the crank angle sensor 25. Next, the process proceeds to step S202, and it is determined whether the relationship of engine speed NE <determination value 3 holds. When the determination condition of step S202 is satisfied, that is, when the engine speed NE based on the crank angle signal from the crank angle sensor 25 at this time is lower than the predetermined determination value 3, the process proceeds to step S203, and the integer Nb is set to “ 1 ".
[0032]
On the other hand, if the determination condition of step S202 is not satisfied, that is, if the engine speed NE at this time is higher than the predetermined determination value 3, the process proceeds to step S204, and the determination value 3 ≦ engine speed NE ≦ determination. It is determined whether the relationship of value 4 is established. When the determination condition of step S204 is satisfied, that is, when the engine speed NE at this time is as high as a predetermined determination value 3 or more and when the engine speed NE is as low as a predetermined determination value 4 or less, the process proceeds to step S205. Then, the integer Nb is set to “2”.
[0033]
On the other hand, if the determination condition of step S204 is not satisfied, that is, if the engine speed NE at this time is higher than the predetermined determination value 4, the process proceeds to step S206, and the integer Nb is set to “3”. After the integer Nb is set in step S203, step S205, or step S206, the process proceeds to step S207, and the one intake stroke period Tstr calculated in step S201 is set in step S203, step S205, or step S206. The integer Nb is multiplied, and this value is divided by the sampling period 4 [ms] or the sampling period 2 [ms] set in the above-described sampling period setting routine to calculate the number of times of sampling.
[0034]
Next, the process proceeds to step S208, where the intake air amount (instantaneous intake air amount) GA based on the output of the air flow meter 22 for each sampling cycle is integrated by the number of samplings calculated in step S207, and the integrated intake air amount ΣGA is calculated. . Next, the process proceeds to step S209, in which the integrated intake air amount ΣGA calculated in step S208 is divided by the number of samplings calculated in step S207 and averaged, so that the intake air amount less affected by the intake pulsation is calculated. Is done.
[0035]
According to the above-described routine, the number of samplings in the sampling cycle is set based on a period (time) of an integral Nb times one intake stroke period Tstr when calculating the intake air amount by averaging the output of the air flow meter 22. You. In other words, the number of samplings for averaging the output of the air flow meter 22 is sufficient in one intake stroke period in the low engine speed region, but is small in the high engine speed region because one intake stroke period is short. The average processing period and the pulsation cycle of the intake air amount are shifted from each other, which may cause an error in the intake air amount. However, the number of samplings for the averaging process is set to an integral multiple of one intake stroke period. By doing so, the accuracy of detecting the amount of intake air can be improved.
[0036]
FIG. 5 is a characteristic diagram showing an intake air amount error [%] with respect to the engine rotation speed [rpm] for explaining the operation and effect of the internal combustion engine intake air amount detection device according to one embodiment of the present invention. It is.
[0037]
In FIG. 5, when the sampling period is 1 [ms], 2 [ms], and 4 [ms] as a representative example, when the sampling period is 4 [ms], the pulsation occurs at 3600 [rpm] and 7200 [rpm]. It can be seen that because of the synchronization with the cycle, the intake air amount error [%] increases rapidly. Therefore, the intake air amount error can be reduced by setting the sampling cycle to 2 [ms] around 3600 [rpm] and 7200 [rpm] where the intake air amount error becomes large.
[0038]
As described above, the intake air amount detection device for the internal combustion engine of the present embodiment detects the intake air amount supplied to the internal combustion engine 1 via the intake passage 3 at a normal sampling period of 4 [ms]. Intake air amount detection means achieved by the thermal air flow meter 22 and the CPU 31 in the ECU 30, and pulsation achieved by the CPU 31 in the ECU 30 for detecting one intake stroke period Tstr corresponding to the pulsation cycle of the intake air amount. A cycle detecting means and a sampling cycle for detecting the intake air amount based on one intake stroke period Tstr detected by the pulsation cycle detecting means is different from a predetermined sampling cycle, ie, a normal sampling cycle of 4 [ms]. And sampling period setting means achieved by the CPU 31 in the ECU 30 to set 2 [ms].
[0039]
The sampling period setting means achieved by the CPU 31 in the ECU 30 of the intake air amount detecting device for the internal combustion engine of the present embodiment is the sampling air amount detected by the pulsating cycle detecting means achieved by the CPU 31 in the ECU 30. When the one intake stroke period Tstr that is equal to the pulsation cycle is shorter than the predetermined cycle, the sampling cycle is determined based on the pulsation cycle of the intake air amount detected by the pulsation cycle detection means achieved by the CPU 31 in the ECU 30. Is set to 2 [ms], which is a sampling cycle different from the normal sampling cycle of 4 [ms].
[0040]
The sampling cycle setting means achieved by the CPU 31 in the ECU 30 of the internal combustion engine intake air amount detection device of the present embodiment is configured to control the internal combustion engine 1 when the pulsation of the intake air amount is large in the operating region. On the basis of the pulsation cycle of the intake air amount detected by the pulsation cycle detection means achieved by the CPU 31, the sampling cycle is 2 [ms] different from the normal sampling cycle of 4 [ms]. Is set to
[0041]
Further, the operation region where the pulsation of the intake air amount of the internal combustion engine 1 is large in the intake air amount detection device of the internal combustion engine of the present embodiment is defined by the throttle valve 4 provided in the intake passage 3 and adjusting the opening cross-sectional area thereof. It is assumed that the opening degree TA is close to full open (≒ WOT) where the predetermined opening degree is equal to or greater than the determination value 1.
[0042]
Furthermore, the sampling cycle setting means achieved by the CPU 31 in the ECU 30 of the intake air amount detection device for the internal combustion engine of the present embodiment is a predetermined sampling cycle, which is an integer Na times a normal 4 [ms], and the ECU 30 When the difference between the pulsation cycle of the intake air amount detected by the pulsation cycle detection means achieved by the CPU 31 and the one intake stroke period Tstr is equal to or less than the predetermined value of the determination value 2, the sampling cycle Is set to a sampling period of 2 [ms] different from the normal sampling period of 4 [ms].
[0043]
In addition, the sampling period setting means achieved by the CPU 31 in the ECU 30 of the intake air amount detecting device for the internal combustion engine of the present embodiment is the intake air detected by the pulsating cycle detecting means achieved by the CPU 31 in the ECU 30. The sampling cycle is set to a sampling cycle different from a predetermined sampling cycle so that one intake stroke period Tstr that coincides with the amount pulsation cycle is an integral multiple of the sampling cycle for detecting the intake air amount.
[0044]
In addition, the pulsation cycle detection means achieved by the CPU 31 in the ECU 30 of the intake air amount detection device for the internal combustion engine of the present embodiment matches the pulsation cycle of the intake air amount based on the engine speed NE of the internal combustion engine 1. This is for detecting one intake stroke period Tstr.
[0045]
In the intake air amount detection device for an internal combustion engine according to the present embodiment, the intake air amount detection means achieved by the air flow meter 22 and the CPU 31 in the ECU 30 detects the intake air amount in the forward flow direction / backflow direction in the intake passage 3. It is detected at every predetermined sampling period.
[0046]
In other words, the throttle opening of the throttle valve 4, which is an operation region where the pulsation of the intake air amount of the internal combustion engine 1 is large, is near full open (≒ WOT), and the normal sampling integer Na (= 4 ms) Na (= 4 ms) When the absolute value of the difference between the (1, 2) times and the one intake stroke period Tstr that coincides with the pulsation cycle of the intake air amount becomes smaller than the determination value 2, the pulsation period of the intake air amount and the sampling period substantially match. Therefore, an error in the intake air amount and swelling appear in the detection value based on the sampling period at this time, and an erroneous intake air amount is detected. Therefore, the sampling period of the air flow meter 22 is set to a normal 4 [ms]. To 2 [ms]. As described above, when the pulsation of the intake air amount of the internal combustion engine 1 is in the large operating region, the sampling period is usually set so that the intake air amount is not erroneously detected even if the pulsation period of the intake air amount matches the sampling period. By setting the length shorter, it is possible to avoid an intake air amount error and undulation, and as a result, it is possible to improve the intake air amount detection accuracy in which the sampling values are averaged.
[0047]
Further, the intake air amount detection device for an internal combustion engine according to the present embodiment uses the internal combustion engine 1 as a direct injection engine. That is, in a direct injection engine, a diesel engine, and an engine having a variable lift valve mechanism for controlling the amount of intake air, the intake passage 3 is almost fully open (≒ WOT). The influence of the pulsation of the air amount greatly appears on the detected intake air amount value of the air flow meter 22. For this reason, by setting the sampling period of the output of the air flow meter 22 to be short in the operation region where the intake pulsation is large, the detection accuracy of the intake air amount can be improved.
[0048]
By the way, in the above-described embodiment, the operation region where the intake pulsation is large is near the fully open state (≒ WOT) where the throttle opening TA is equal to or greater than the determination value 1 and near the region where the predetermined engine speed NE is 3600 [rpm]. In practicing the invention, the present invention is not limited to this. The actual change amount of the intake pulsation for each sampling cycle of the intake air amount (instantaneous intake air amount) GA which is the output of the air flow meter 22 is calculated. A region where the amount of change is equal to or greater than a predetermined value may be set as an operation region where the intake pulsation is large, and the sampling cycle of the output of the air flow meter 22 may be set short. In such an intake air amount detection device for an internal combustion engine, the operation region where the intake pulsation is large is set as the region where the amount of change in the intake air amount (instantaneous intake air amount) GA, which is the output of the air flow meter 22, is equal to or greater than a predetermined value. Therefore, the same operation and effect as in the above embodiment can be expected.
[0049]
In the above embodiment, the application to the air flow meter 22 capable of detecting the intake air amount in the forward flow direction / backflow direction has been described. However, the present invention is not limited to this, and is not limited thereto. An air flow meter that cannot detect the air flow may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an internal combustion engine to which an intake air amount detection device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is applied, and peripheral devices thereof.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a sensor structure and a temperature distribution of an air flow meter used in an intake air amount detection device for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure for setting a sampling cycle in a CPU in an ECU used in the intake air amount detection device for the internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of an intake air amount calculation in a CPU in an ECU used in the intake air amount detection device for the internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing an intake air amount error with respect to an engine rotation speed in an intake air amount detection device for an internal combustion engine according to one example of an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Internal combustion engine
3 Intake passage
4 Throttle valve
22 Air flow meter
23 Throttle opening sensor
25 Crank angle sensor
30 ECU (electronic control unit)

Claims

内燃機関に吸気通路を介して供給される吸入空気量を所定のサンプリング周期で検出する吸入空気量検出手段と、
前記吸入空気量の脈動周期を検出する脈動周期検出手段と、
前記脈動周期検出手段により検出された吸入空気量の脈動周期に基づいて前記吸入空気量を検出するためのサンプリング周期を前記所定のサンプリング周期とは異なるサンプリング周期に設定するサンプリング周期設定手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の吸入空気量検出装置。Intake air amount detection means for detecting the amount of intake air supplied to the internal combustion engine via the intake passage at a predetermined sampling cycle;
Pulsation cycle detection means for detecting a pulsation cycle of the intake air amount,
Sampling cycle setting means for setting a sampling cycle for detecting the amount of intake air based on a pulsation cycle of the amount of intake air detected by the pulsation cycle detecting means to a sampling cycle different from the predetermined sampling cycle. A device for detecting the amount of intake air of an internal combustion engine.

前記サンプリング周期設定手段は、前記脈動周期検出手段により検出された吸入空気量の脈動周期が所定周期よりも短いときに、前記脈動周期検出手段により検出された吸入空気量の脈動周期に基づいてサンプリング周期を設定す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。The sampling cycle setting means, when the pulsation cycle of the intake air amount detected by the pulsation cycle detection means is shorter than a predetermined cycle, performs sampling based on the pulsation cycle of the intake air quantity detected by the pulsation cycle detection means. 2. The intake air amount detection device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a period is set.

前記サンプリング周期設定手段は、前記内燃機関の前記吸入空気量の脈動が大きな運転領域であるときに、前記脈動周期検出手段により検出された吸入空気量の脈動周期に基づいてサンプリング周期を設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。The sampling cycle setting means sets a sampling cycle based on the pulsation cycle of the intake air amount detected by the pulsation cycle detection means when the pulsation of the intake air amount of the internal combustion engine is in a large operating range. The intake air amount detection device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein:

前記内燃機関の前記吸入空気量の脈動が大きな運転領域とは、前記吸気通路に設けられ、その開口断面積を調整するスロットルバルブの開度が所定開度以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。The operating range in which the pulsation of the intake air amount of the internal combustion engine is large is provided in the intake passage, and an opening of a throttle valve for adjusting an opening cross-sectional area thereof is equal to or more than a predetermined opening. An intake air amount detection device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3.

前記サンプリング周期設定手段は、前記サンプリング周期の整数倍と、前記脈動周期検出手段により検出された吸入空気量の脈動周期との差が所定値以下となったときに、サンプリング周期を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。The sampling cycle setting means sets a sampling cycle when a difference between an integral multiple of the sampling cycle and a pulsation cycle of the intake air amount detected by the pulsation cycle detection means is equal to or less than a predetermined value. The intake air amount detection device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:

前記サンプリング周期設定手段は、前記脈動周期検出手段により検出された吸入空気量の脈動周期が前記吸入空気量を検出するサンプリング周期の整数倍となるようにサンプリング周期を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。The sampling cycle setting means sets a sampling cycle such that a pulsation cycle of the intake air amount detected by the pulsation cycle detection means is an integral multiple of a sampling cycle for detecting the intake air amount. An intake air amount detection device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5.

前記脈動周期検出手段は、前記内燃機関の機関回転速度に基づいて前記吸入空気量の脈動周期を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。7. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the pulsation cycle detection unit detects a pulsation cycle of the intake air amount based on an engine rotation speed of the internal combustion engine. 8. Intake air amount detection device.

前記内燃機関は、直噴エンジン、ディーゼルエンジンまたは吸入空気量を制御する可変リフトバルブ機構を備えたエンジンであることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the internal combustion engine is a direct injection engine, a diesel engine, or an engine provided with a variable lift valve mechanism for controlling an intake air amount. Intake air amount detection device.

前記吸入空気量検出手段は、前記吸気通路における順流方向／逆流方向の吸入空気量を所定のサンプリング周期毎に検出することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１つに記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。9. The air intake system according to claim 1, wherein the intake air amount detector detects an intake air amount in a forward flow direction / backflow direction in the intake passage at predetermined sampling intervals. An intake air amount detection device for an internal combustion engine.