JP2007064119A

JP2007064119A - ２次空気を考慮した吸入空気量算出装置

Info

Publication number: JP2007064119A
Application number: JP2005252068A
Authority: JP
Inventors: Takahide Mizuno; 隆英水野; Kotaro Miyashita; 光太郎宮下; Hiroshi Yatani; 浩矢谷; Daisuke Shimizu; 大介清水; Naoto Sasaki; 直人佐々木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2025-08-31
Also published as: JP4489665B2

Abstract

【課題】２次空気の供給を的確に検出する。
【解決手段】エアフローメータによって検出された第１の吸入空気量と吸気管圧力に基づいて検出された第２の吸入空気量との偏差に基づいて２次空気が内燃機関に供給されているか否かを判定する、吸入空気量算出装置が提供される。エアフローメータによって検出された第１の吸入空気量の一次遅れ処理値と第２の吸入空気量との偏差(DGAIR)を算出し、偏差(DGAIR)とこの偏差の平均値との差分(DDGAIR)が所定値より大きいとき、２次空気が供給されていると判定する。エアフローメータから検出される第１の吸入空気量をそのまま用いるのではなく、その一次遅れ処理値を用いることにより、過渡的な負荷変動によるスロットル開度の変化による第１の吸入空気量の変化はなまされる。一次遅れ処理値と第２の吸入空気量との偏差(DGAIR)には負荷変動によるスロットルの開度変化の影響は現れない。
【選択図】図３

Description

この発明は、内燃機関（エンジン）の吸入空気量を算出する装置に関する。

特許文献１には、エアフローメータの検出値に基づいて算出される第１の吸入空気量と吸気管の下流に設けられている絶対圧センサの検出値に基づいて算出される第２の吸入空気量との偏差を算出し、この偏差とこの偏差の平均値との差分が所定値を超えると、エンジンに２次空気が供給されていると判定することが記載されている。この判定に従い、第１の吸入空気量を補正して空燃比制御その他のエンジン制御に用いる。
特開2004-100533号

上記の従来技術の手法は、車両のブレーキが踏まれたときにマスターバック（ブレーキブースター）から吸気管に供給される２次空気を検出するのに有効である。一方、たとえば車両のエアコンがスイッチオンされてエンジン負荷が増大するとき、この負荷に対応して、エアフローメータの下流に位置するスロットルの開度を大きくして吸入空気量を増やす。従来の手法では、このような負荷変動に吸入空気量の増大を２次空気の供給として誤って判定することがあることがわかった。

このような誤判定がなされると、空燃比制御のベースとなる吸入空気量に誤った補正がなされる。

この発明の装置は、エアフローメータによって検出された第１の吸入空気量と吸気管圧力に基づいて検出された第２の吸入空気量との偏差に基づいて２次空気が内燃機関に供給されているか否かを判定する判定手段を備える、吸入空気量算出装置である。この判定手段は、エアフローメータによって検出された第１の吸入空気量の一次遅れ処理値と第２の吸入空気量との偏差(DGAIR)を算出し、偏差(DGAIR)とこの偏差の平均値との差分(DDGAIR)が所定値より大きいとき、２次空気が供給されていると判定する。

この発明によると、エアフローメータから検出される第１の吸入空気量をそのまま用いるのではなく、その一次遅れ処理値を用いる。これにより、過渡的な負荷変動によるスロットル開度の変化による第１の吸入空気量の変化はなまされる（スムージングされる）。したがって、この一次遅れ処理値と第２の吸入空気量との偏差(DGAIR)には負荷変動によるスロットルの開度変化の影響は現れない。こうして、上記のような２次空気の誤検知が防止される。

この発明の一形態（請求項２）では、２次空気が供給されていることが判定手段によって判定されることに応じて、偏差(DGAIR)の平均値の更新を停止する。偏差(DGAIR)とこの偏差の平均値との差分(DDGAIR)に基づいて第１の吸入空気量を補正し、これによって空燃比制御その他の制御が行われる。後に詳しく説明するように偏差(DGAIR)の平均値をプロセスのサイクルごとに更新していくと、差分(DDGAIR)が小さくなって第１の吸入空気量に対する補正が不十分になることが認識された。このような現象を避けるために、偏差(DGAIR)の更新を停止する。

次に図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。図１は、車のエンジンの全体的な構成を示すブロック図である。エンジン10の吸気管12にはスロットル弁14が配置されている。スロットル弁14は、運転席フロアに設けられたアクセスペダル18の踏み込み量に応じて開閉して吸入空気量を調節する。スロットル弁14付近には開度センサ20が設けられ、スロットル弁の開度θTHに応じた信号を出力する。

スロットル弁14の下流のインテークマニホールドの直後の吸気ポート付近にインジェクタ（燃料噴射装置）24が配置されている。インジェクタ24は、燃料タンク26に燃料供給管28および燃料ポンプ30を介して接続され、ガソリンを吸気ポートに噴射する。

燃料タンク26は、チャージ通路32を介してキャニスタ34に接続されている。キャニスタ34は、パージ通路38を介して吸気管12のスロットル弁14の下流側に接続され、パージ制御バルブ40を介して吸気管12に蒸発燃料をパージする。

吸気管12には、スロットル弁14の上流側と下流側を連通するバイパス通路44が設けられている。バイパス通路44には制御バルブ46が設けられている。

運転席フロアに設けられたブレーキペダル50は、マスターバック（ブレーキブースタ、倍力装置）52に連結している。マスターバック52は、大気につながる大気導入管54、および吸気管12のスロットル弁下流に接続する負圧導入管56を備えている。ブレーキペダル50が踏み込まれていないときは、マスターバック52の２つの室の一方に負圧導入管56から負圧が導入される。ブレーキペダル50が踏み込まれると、大気導入管54を介して他方の室に大気が導入される。この２つの室の圧力差により、ブレーキペダルを踏む力がアシストされる。ブレーキペダル50を踏み込んだとき、解除されるときのいずれにおいても、導入された大気が負圧導入管を介して吸気管12に流入する。

吸気管12におけるスロットル弁14の下流側に、パージ通路38、バイパス通路44、負圧導入管56、EGR管64およびPCV（ブローバイガス還流）管70が接続されている。これらの通路を通じて吸気管12においてスロットル弁14の下流に流入する空気を２次空気と呼ぶ。

スロットル弁14の上流側にはエアフローメータ（たとえば熱線式）76が備えられ、吸入空気量Gairを示す信号を出力する。スロットル弁14の下流側には吸気管の中の圧力（PBA）を検出する絶対圧センサ78および温度（TA）を検出する温度センサ80が備えられている。その他に、水温センサ82、気筒判別センサ84、TDC信号を出すTDCセンサ86、所定のクランク角度ごとにCRK信号を出すクランク角センサ88が設けられている。また、排気管60には、広域空燃比センサ（LAFセンサ）90、および触媒装置62が設けられている。

車両のドライブシャフトの付近には車速センサ92が備えられている。また、車両周辺の大気圧PAを検出するセンサ94が車両に取り付けられている。

電子制御ユニット（ECU）98は、マイクロコンピュータであり、CPU98a、コンピュータプログラムおよび各種のデータを格納する読み取り専用メモリ（ROM）98b、CPU98aに作業領域を与えるランダムアクセスメモリ（RAM）98c、各種センサからの信号を受け取り処理する入力回路98d、およびエンジン各部に制御信号を送る出力回路98eを備える。

この実施例では、発明は、コンピュータプログラムによって実現され、図４および図５のフローチャートは、コンピュータプログラムによって実行されるプロセスの流れを示す。図２は、従来の手法によって吸入空気量を算出する際の各種パラメータの挙動を示し、問題点を示している。図３は、この発明の手法によって吸入空気量を算出する際の各種パラメータの挙動を示している。

まず図２および図３を参照してDGAIRAVEを求める手法を説明する。図３のプロセスは、所定のクランク角度ごとに繰り返し実行される。エアフローメータ76によって検出された第１の吸入空気量GAIRTHについて一次遅れ処理を実行してなました（スムージングした）値GAIRTHAVEを求める（S201）。一次遅れ処理は、次の式で表される。

GAIRTHAVE(n) = C × GAIRTH(n) + (1-C)GAIRTHAVE(n-1) (1)
ここで、nはサンプル値が今回値であることを示し、n-1はサンプル値が前回値であることを示す。Cは、１より小さい定数である。Cの値が小さいほど、GAIRTHAVEは、緩やかに変化する。図３を参照すると、第１の吸入空気量GAIRTHは、(E)の波形図において点線で示され、その一次遅れ処理によるなまし値GAIRTHAVEが実線で示されている。

次にステップS203に進み、吸気管内の絶対圧力PBAに基づいて算出された第２の吸入空気量GAIRPBとS201で求めた第１の吸入空気量のなまし値GAIRTHAVEとの差DGAIRを求める。GAIRPBは、吸気管圧力センサの出力の平均値と吸気温度TAを用い、気体の状態方程式に従って算出される。

図２を参照すると、(D)に示される第２の吸入空気量GAIRPBは、（A）のブレーキフラグで示されるポンピングブレーキ操作がされるとマスタバックから吸気管に導入される２次空気によって増大し、ポンピングブレーキ操作が終わると、もとの値にもどる。このとき、エアフローメータの出力から算出される第１の吸入空気量GAIRAVEおよびそのなまし値GAIRTHAVEに変化は生じない。

図２の(B)の波形は、車のエアコンなどのアクセサリが作動したことを示すフラグである。いま、エアコンがスイッチオンされると、エンジン負荷の急な増大に対応するため、ECUの指示によってスロットルが過渡的に大きく開く。これに従って、(E)に示す第１の吸入空気量GAIRTH（点線）が過渡的に大きくなり、その後負荷の増大に応じた値に落ち着く。このとき、第１の吸入空気量のなまし値GAIRTHAVE（実線）は、緩やかに変化し、GAIRTH曲線のような急な変化はしない。

次いでステップS205に進み、許可フラグが１にセットされているかどうか判断される。この許可フラグは、後に説明する図４のステップS110で１にセットされる。許可フラグが１になっていれば、エンジンの始動後所定の安定化時間が経過しているかどうか判断し（S207）、Yesであれば、図２の(C)のAFMモードが０であるかどうか判断する（S209）。AFMモードは、２次空気の導入に応じて第１の吸入空気量を補正するモードであり、０は、このモードに入っていないことを表す。

ステップS209の判断がYesであれば、吸気管の内圧PBの変化DPBが正、すなわち内圧が上昇しているかどうか判断する（S211）。内圧PBが上昇することはエンジンの負荷が増大していることを意味する。Yesであれば、ステップS203で求めたDGAIR（第２の吸入空気量と第１の吸入空気量との差）をなまし演算してDGAIRAVEを求める（S215）。図２の(F)の波形がDGAIRを示し、一点鎖線がDGAIRAVEを示す。ここでのなまし処理は、上述した一次遅れ処理と同様の演算式によるものであってよく、または移動平均処理であってもよい。

ステップS211の判断がNoのとき、すなわち吸気管の内圧PBの変化DPBが0または負のときは、ステップS213に進み、DGAIRをなまし処理してDGAIRAVEを求める。ステップS213におけるなまし係数Cは、ステップS215におけるなまし係数より大きい値を用いる。これにより、負荷変動終了から速やかにDGAIRAVEが変化し、早くAFMモードの判定準備に入ることができる。DPBがマイナス側に変化するときは、DGAIRAVEを速やかに変化させることにより、速やかにAFMモードの判定準備に入るので、たとえば、エアコンがオフにされた直後にブレーキが踏まれるような状態に対応することができる。

ステップS209においてAFMモードが１にセットされているときは、DGAIRAVEのなまし処理を行わないで、AFMモードが１にセットされたときのDGAIRAVEの値をホールドする。すなわち、図２では、AFMモードが１になった後も(F)に示すDGAIRAVEが緩やかに上昇するよう表されているが、この発明の実施例においては、AFMモードが１になった後は、AGAIRAVEの値を更新することなくホールドし、DGAIRとDGAIRAVEとの差分DDAIRが減少しないようにする。

図２の（F）に示すようにDGAIRAVEの更新を続けると、図２の(G)に示すように２次空気の供給が続いている間に差分DDAIRが減少してしまう。この実施例では、第１の吸入空気量は差分DDAIRに基づいて補正される。２次空気の流入が継続している状態で差分DDAIRが減少してしまうと、空燃比制御に使われる第１の吸入空気量が十分に補正されないことになり、空燃比制御に不都合を生じる。このため、AFMモードが１になった後は、AGAIRAVEの値を更新することなくホールドする。

ステップS219では、差分DGAIRとそのなまし値DGAIRAVEとの差分DDGAIRBを算出する。次いで、ステップS221において、DDGAIRBをリミット処理してDDAIRを求める。こうして第１の吸入空気量を補正するためのパラメータDDAIRが求められた。

次に図４を参照して図２の(C)に示されるAFMモードを設定する手順を説明する。図４のプロセスは、所定のクランク角度ごとに繰り返し実行される。ステップS100において、エンジン回転数NEと所定値（たとえば800rpm）とを比較し、NEの方が小さければステップ102に進み、エンジン負荷を示すパラメータである吸気管圧力PBAが所定値と比較される。PBAの方が小さければ、ステップS104に進み、吸気管圧力PBAに基づいて算出した第２の吸入空気量GAIRPBが所定値より小さいか否か判断される。小さいときは、ステップS106に進み、スロットル開度θTHが全閉に相当する開度（所定の低開度以下）であるかどうか判断される。

ステップS106の判断がYesであるときは、吸気管圧力PBAの今回値と前回値との差DPBAの絶対値が所定値以下かどうか判断される(S108)。すなわち、エンジンの負荷変動が小さいかどうか判断される。S100からS108の判断がすべてYesのときは、エンジンがアイドル状態にあることを意味する。このとき、ステップS100において、図２の(F)に示す差分波形DGAIRの平均値DGAIRAVEの算出を許可するフラグを１にセットする。この許可フラグは、図３のステップS205で参照される。こうして、平均値DGAIRAVEは、アイドル状態における第１の吸入空気量と第２の吸入空気量との偏差DGAIRの平均値である。

S108での判断がNoのとき、具他的には、なんらかの理由でアイドル回転数が一定しないときやスロットル弁14が全閉の開度にされた直後の減速（過渡時）にあるときは、S112に進み許可フラグを０にリセットする。

次いでS114に進み、差分DDGAIR（図３のステップS221で算出）がモード判定用の閾値（図２の（G）に示す直線）より大きいかどうか判断される。Yesのときは、AFMモードを１にセットし（S116）、NoのときはAFMモードを０にセットする（S118）。

S100からS106いずれかがNoで、エンジンが定常運転状態にないと判断されるときは、S120に進んで許可フラグを０にリセットし、S118でAFMモードを０にする。

再び図２を参照すると、従来の手法では、DGAIR = GAIRPB−GAIRTH の算出式で（F）のDGAIR（点線）を算出していた。GARITH（第１の吸入空気量）は、（E）において点線の波形で示される。前述したようにエアコンの投入によって、AAの部分にサージを発生している。このサージが（F）のDGAIR波形（点線）にBBで示す変化を発生させる。このBBの変化が（G）における従来手法により算出されるDDGAIR（点線）にCCの変化となって現れる。

このCCの変化は、図４のステップS114の条件を満足するので、ステップS116に進んでAFMモードが１にセットされる。これが図２の（C）の波形にDDの部分に点線で示される。AAのサージを発生させたのはエアコンの投入による過渡現象であり、２次空気が吸気管に導入された訳ではない。したがって、（C）のDD部分に点線で示すAFMモードは誤りである。

この発明によると、上述したように、従来のGAIRTHに代えてそのなまし値（一次遅れ処理の値）GAIRTHAVEを用いて、DGAIR = GAIRPB−DGAIRTHAVE の式により、DGAIRを算出する。GAIRTHAVEは、（E）に実線の波形で示すように、AAの部分にサージを生じない。したがって、（C）のDD部分に点線で示されるようなAFMモードの誤まった設定を生じない。

以上に、この発明を具体的な実施例について説明したが、この発明はこのような実施例に限定されるものではない。

この発明が適用されるエンジンの一例の全体的な構成図。各パラメータの挙動を示す波形図。この発明の一実施例の処理フローを示す図。この発明の一実施例におけるAFMモード設定のフローを示す図。

符号の説明

S201 第１の吸入空気量の一次遅れ処理値を算出するステップ
S203 偏差(DGAIR)を算出するステップ
S221 偏差(DGAIR)とこの偏差の平均値との差分(DDGAIR)を算出するステップ
S114 ２次空気が供給されていることを判定するステップ

Claims

エアフローメータによって検出された第１の吸入空気量と吸気管圧力に基づいて検出された第２の吸入空気量との偏差に基づいて２次空気が内燃機関に供給されているか否かを判定する判定手段を備える、吸入空気量算出装置において、前記判定手段は、
前記エアフローメータによって検出された第１の吸入空気量の一次遅れ処理値と前記第２の吸入空気量との偏差(DGAIR)を算出し、前記偏差(DGAIR)と該偏差の平均値との差分(DDGAIR)が所定値より大きいとき、２次空気が供給されていると判定することを特徴とする、吸入空気量算出装置。
請求項１に記載の吸入空気量算出装置であって、
２次空気が供給されていることが前記判定手段によって判定されることに応じて、前記偏差(DGAIR)の前記平均値の更新を停止するようにした、吸入空気量算出装置。