JP2007154841A - Intake air amount detection device of internal combustion engine - Google Patents

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JP2007154841A JP2005354541A JP2005354541A JP2007154841A JP 2007154841 A JP2007154841 A JP 2007154841A JP 2005354541 A JP2005354541 A JP 2005354541A JP 2005354541 A JP2005354541 A JP 2005354541A JP 2007154841 A JP2007154841 A JP 2007154841A
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Yusuke Suzuki
裕介 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately detect an intake air amount with less calculation load in an intake air amount detection device of an internal combustion engine. <P>SOLUTION: The output of an air flowmeter is sampled at two points at the frequency of half an intake frequency T, i.e., at the frequency of T/2. For example, the output of the air flowmeter is sampled at points A and B. The interval between the points A and B is T/2. The averaged value of the sample value V<SB>A</SB>at the point A and the sample value V<SB>B</SB>at the point B, i.e., (V<SB>A</SB>+ V<SB>B</SB>)/2 is calculated. The averaged value (V<SB>A</SB>+ V<SB>B</SB>)/2 is equal to the averaged output V<SB>ave</SB>of the air flowmeter indicating the accurate intake air amount. Consequently, the accurate intake air amount can be detected by calculating (V<SB>A</SB>+ V<SB>B</SB>)/2. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の吸入空気量検出装置に係り、特に、内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の吸入空気量検出装置に関する。   The present invention relates to an intake air amount detection device for an internal combustion engine, and more particularly to an intake air amount detection device for an internal combustion engine suitable as a device for controlling the internal combustion engine.

ガソリンエンジン等の内燃機関においては、空燃比を制御するために、吸入空気量を測定する必要がある。そのためのセンサとして、熱線式、ベーン式、またはカルマン渦式といったエアフロメータが吸気通路に設けられている。あるいは、スロットル弁の下流に吸気圧センサを設け、吸気圧と回転数との関係から吸入空気量を測定している場合もある。   In an internal combustion engine such as a gasoline engine, it is necessary to measure the intake air amount in order to control the air-fuel ratio. As a sensor for this purpose, an air flow meter such as a hot wire type, a vane type, or a Karman vortex type is provided in the intake passage. Alternatively, an intake pressure sensor may be provided downstream of the throttle valve, and the intake air amount may be measured from the relationship between the intake pressure and the rotational speed.

内燃機関は、行程変化に応じて吸気弁を開閉動作させている。例えば、吸気行程あるいは吸気行程の直前で燃焼室内に吸気するために吸気弁を開き、吸気通路から燃焼室内に空気を吸入させている。そして圧縮行程の初期で吸気弁を閉じて吸気通路側に燃焼室内の気体が漏れ出さないようにしている。   An internal combustion engine opens and closes an intake valve in accordance with a stroke change. For example, an intake valve is opened to intake air into the combustion chamber immediately before the intake stroke or the intake stroke, and air is sucked into the combustion chamber from the intake passage. The intake valve is closed at the initial stage of the compression stroke so that the gas in the combustion chamber does not leak to the intake passage side.

このような吸気弁の開閉動作により、吸気通路を流れる空気には、脈動が生じる。したがって、吸入空気量検出用のセンサの出力値も、吸気脈動に応じて変動する。このため、上記センサの検出タイミングが、脈動のうちで大流量となる位相に一致していると、吸入空気量の検出値は実際よりも大きくなる。逆に、上記センサによる検出タイミングが、脈動のうちで小流量となる位相に一致していると、吸入空気量の検出値は実際よりも小さくなる。   By such opening / closing operation of the intake valve, pulsation occurs in the air flowing through the intake passage. Therefore, the output value of the sensor for detecting the intake air amount also varies according to the intake pulsation. For this reason, if the detection timing of the sensor coincides with the phase of a large flow rate in the pulsation, the detected value of the intake air amount becomes larger than the actual value. On the contrary, if the detection timing by the sensor coincides with the phase of a small flow rate in the pulsation, the detected value of the intake air amount becomes smaller than the actual value.

このような吸入空気量検出値の誤差を抑制するため、特開平７−２１７４７４号公報には、内燃機関の所定回転角度毎に熱線式エアフロメータの出力をサンプリングし、それらの値を７２０°／Ｎ（ここでＮは気筒数）毎に積算して空気量を求めるようにした装置が開示されている。   In order to suppress such an error in the intake air amount detection value, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-217474 discloses the output of a hot-wire air flow meter at every predetermined rotation angle of the internal combustion engine, and sets these values to 720 ° / An apparatus is disclosed in which the amount of air is calculated for each N (where N is the number of cylinders).

特公平２−３１３２７号公報Japanese Patent Publication No. 2-331327

しかしながら、上述した吸入空気量検出装置では、上記公報中の図４に示されるように、エアフロメータの出力を微小クランク角度毎にサンプリングしてアナログ−デジタル変換することによって瞬時空気流量を逐次求め、更にその瞬時空気流量値を７２０°／Ｎ毎に積算する必要がある。このため、内燃機関の制御を行う演算処理装置に大きな負荷をかけることになり、演算処理装置の大型化や高性能化によるコストアップを招く。また、演算負荷を少なくするべく、エアフロメータのサンプリング周期を長くしたのでは、前述した脈動による影響が大きくなり、吸入空気量の検出値が不正確なものとなる。   However, in the above-described intake air amount detection device, as shown in FIG. 4 of the above publication, the instantaneous air flow rate is sequentially obtained by sampling the output of the air flow meter at every minute crank angle and performing analog-digital conversion, Furthermore, it is necessary to integrate the instantaneous air flow value every 720 ° / N. For this reason, a heavy load is applied to the arithmetic processing device that controls the internal combustion engine, which causes an increase in cost due to an increase in the size and performance of the arithmetic processing device. Further, if the sampling period of the air flow meter is lengthened in order to reduce the calculation load, the influence of the pulsation described above becomes large, and the detected value of the intake air amount becomes inaccurate.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、吸入空気量を、少ない演算負荷で、かつ精度良く検出することのできる内燃機関の吸入空気量検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an intake air amount detection device for an internal combustion engine that can accurately detect the intake air amount with a small calculation load. Objective.

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の吸入空気量検出装置であって、
内燃機関の吸気通路に配置された吸入空気量検出用のセンサと、
前記吸気通路内に生ずる吸気周期をＴとし、ｎを所定の正の偶数としたとき、Ｔ／ｎの周期で前記センサの出力をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段によりサンプリングされたｎ個のサンプル値の平均値に基づいて、吸入空気量を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention is an intake air amount detection device for an internal combustion engine,
A sensor for detecting the amount of intake air disposed in the intake passage of the internal combustion engine;
Sampling means for sampling the output of the sensor at a period of T / n, where T is an intake period generated in the intake passage and n is a predetermined positive even number;
Calculation means for calculating an intake air amount based on an average value of n sample values sampled by the sampling means;
It is characterized by providing.

また、第２の発明は、内燃機関の吸入空気量検出装置であって、
内燃機関の吸気通路に配置された吸入空気量検出用のセンサと、
前記内燃機関の気筒数をＮとし、ｎを所定の正の偶数としたとき、クランク軸が７２０°／（Ｎｎ）回転する間隔で前記センサの出力をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段によりサンプリングされたｎ個のサンプル値の平均値に基づいて、吸入空気量を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする。 The second invention is an intake air amount detection device for an internal combustion engine,
A sensor for detecting the amount of intake air disposed in the intake passage of the internal combustion engine;
Sampling means for sampling the output of the sensor at intervals of 720 ° / (Nn) rotation of the crankshaft, where N is the number of cylinders of the internal combustion engine and n is a predetermined positive even number;
Calculation means for calculating an intake air amount based on an average value of n sample values sampled by the sampling means;
It is characterized by providing.

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記ｎが２であることを特徴とする。 The third invention is the first or second invention, wherein
The n is 2.

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、
前記センサは、前記吸気通路内の逆流を検出可能なものであることを特徴とする。 According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
The sensor is capable of detecting a back flow in the intake passage.

第１の発明によれば、内燃機関の吸気通路に配置された吸入空気量検出用のセンサの出力を、吸気周期Ｔを偶数ｎで除した周期、すなわちＴ／ｎの周期でサンプリングすることができる。そのような周期でサンプリングされたｎ個のサンプル値の平均値は、吸気脈動の影響で変動するセンサ出力を平均したものにほぼ等しい。よって、第１の発明によれば、上記ｎ個のサンプル値の平均値に基づいて吸入空気量を算出することにより、吸気脈動の影響を受けずに正確な吸入空気量を検出することができる。また、第１の発明によれば、少ない回数のサンプリングで正確な吸入空気量を検出することができるので、演算処理装置への演算負荷を小さくすることができる。また、サンプリング周期さえ維持されていれば、サンプリングのタイミングが脈動の位相に対してずれたとしても、その影響を受けることなく正確な検出が可能である。このため、常に誤差の少ない検出を行うことができる。   According to the first invention, the output of the sensor for detecting the intake air amount arranged in the intake passage of the internal combustion engine can be sampled at a period obtained by dividing the intake period T by an even number n, that is, a period of T / n. it can. The average value of the n sample values sampled at such a period is substantially equal to an average of sensor outputs that vary due to the influence of the intake pulsation. Therefore, according to the first aspect, by calculating the intake air amount based on the average value of the n sample values, it is possible to detect the accurate intake air amount without being affected by the intake pulsation. . In addition, according to the first invention, an accurate intake air amount can be detected with a small number of samplings, so that the calculation load on the arithmetic processing unit can be reduced. Further, as long as the sampling period is maintained, even if the sampling timing is shifted from the pulsation phase, accurate detection is possible without being influenced by the sampling timing. For this reason, detection with few errors can always be performed.

第２の発明によれば、内燃機関の吸気通路に配置された吸入空気量検出用のセンサの出力を、クランク軸が７２０°／（Ｎｎ）回転する間隔でサンプリングすることができる。ここで、Ｎは気筒数であり、ｎは所定の正の偶数である。そのような周期でサンプリングされたｎ個のサンプル値の平均値は、吸気脈動の影響で変動するセンサ出力を平均したものにほぼ等しい。よって、第２の発明によれば、上記ｎ個のサンプル値の平均値に基づいて吸入空気量を算出することにより、吸気脈動の影響を受けずに正確な吸入空気量を検出することができる。また、第２の発明によれば、少ない回数のサンプリングで正確な吸入空気量を検出することができるので、演算処理装置への演算負荷を小さくすることができる。また、サンプリング周期さえ維持されていれば、サンプリングのタイミングが脈動の位相に対してずれたとしても、その影響を受けることなく正確な検出が可能である。このため、常に誤差の少ない検出を行うことができる。   According to the second aspect of the invention, the output of the sensor for detecting the intake air amount arranged in the intake passage of the internal combustion engine can be sampled at intervals at which the crankshaft rotates 720 ° / (Nn). Here, N is the number of cylinders, and n is a predetermined positive even number. The average value of the n sample values sampled at such a period is substantially equal to an average of sensor outputs that vary due to the influence of the intake pulsation. Therefore, according to the second aspect, by calculating the intake air amount based on the average value of the n sample values, the accurate intake air amount can be detected without being affected by the intake pulsation. . In addition, according to the second aspect of the invention, an accurate intake air amount can be detected with a small number of samplings, so that the calculation load on the arithmetic processing unit can be reduced. Further, as long as the sampling period is maintained, even if the sampling timing is shifted from the pulsation phase, accurate detection is possible without being influenced by the sampling timing. For this reason, detection with few errors can always be performed.

第３の発明によれば、１回の吸入空気量検出に必要なサンプリング回数を２回とすることができる。よって、演算処理装置への演算負荷を極めて小さくすることができる。   According to the third aspect, the number of samplings required for one intake air amount detection can be set to two. Therefore, the calculation load on the arithmetic processing device can be extremely reduced.

第４の発明によれば、吸気通路内の空気に逆流が生じ得るような運転条件下においても、吸入空気量を正確に検出することができる。   According to the fourth aspect of the invention, the intake air amount can be accurately detected even under operating conditions in which backflow can occur in the air in the intake passage.

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、４サイクルの内燃機関６を備えている。内燃機関６は、複数の気筒を有する多気筒式の機関であり、図１は、そのうちの一気筒の断面を示している。内燃機関６の各気筒には、それぞれ、ピストン８と、燃焼室１０と、吸気弁１２と、排気弁１４と、点火プラグ１６と、筒内に連通する吸気ポート１８および排気ポート２０とが設けられている。吸気弁１２は、燃焼室１０と吸気ポート１８とを導通状態または遮断状態とするように開閉する。排気弁１４は、燃焼室１０と排気ポート２０とを導通状態または遮断状態とするように開閉する。 Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of this embodiment includes a four-cycle internal combustion engine 6. The internal combustion engine 6 is a multi-cylinder engine having a plurality of cylinders, and FIG. 1 shows a cross section of one of the cylinders. Each cylinder of the internal combustion engine 6 is provided with a piston 8, a combustion chamber 10, an intake valve 12, an exhaust valve 14, a spark plug 16, and an intake port 18 and an exhaust port 20 that communicate with the inside of the cylinder. It has been. The intake valve 12 opens and closes so that the combustion chamber 10 and the intake port 18 are in a conduction state or a cutoff state. The exhaust valve 14 opens and closes so that the combustion chamber 10 and the exhaust port 20 are in a conductive state or a shut-off state.

また、内燃機関６の各気筒に対しては、それぞれ、吸気ポート１８内に燃料を噴射する燃料噴射弁２２が設けられている。なお、本発明における内燃機関は、図示のようなポート噴射式のものに限らず、筒内直接噴射式のものでもよい。   Each cylinder of the internal combustion engine 6 is provided with a fuel injection valve 22 for injecting fuel into the intake port 18. The internal combustion engine in the present invention is not limited to the port injection type as shown in the figure, but may be a direct injection type.

各吸気ポート１８の上流側は、一つに集合して、吸気通路３０に連通している。吸気通路３０の上流端にはエアクリーナ３２が設けられ、空気はエアクリーナ３２を介して吸気通路３０内に取り込まれる。エアクリーナ３２の下流には、エアフロメータ３３が配置されている。本実施形態のエアフロメータ３３は、吸気通路３０を通過する空気の質量流量に応じた出力を発する公知の熱線式のエアフロメータである。   The upstream side of each intake port 18 gathers together and communicates with the intake passage 30. An air cleaner 32 is provided at the upstream end of the intake passage 30, and air is taken into the intake passage 30 via the air cleaner 32. An air flow meter 33 is disposed downstream of the air cleaner 32. The air flow meter 33 of the present embodiment is a known hot-wire air flow meter that generates an output corresponding to the mass flow rate of air passing through the intake passage 30.

吸気通路３０が各気筒の吸気ポート１８に分岐する分岐部には、サージタンク３４が設けられている。吸気通路３０のサージタンク３４の上流にはスロットルバルブ３６が配置されている。スロットルバルブ３６には、その開度を検出するためのスロットルポジションセンサ３７が付設されている。   A surge tank 34 is provided at a branch portion where the intake passage 30 branches to the intake port 18 of each cylinder. A throttle valve 36 is disposed upstream of the surge tank 34 in the intake passage 30. The throttle valve 36 is provided with a throttle position sensor 37 for detecting the opening degree.

排気ポート２０には、燃焼室１０内での燃焼により生成された燃焼ガスを排出ガスとして排出するための排気通路４０が接続されている。排気通路４０には、排出ガスを浄化するための触媒４２が設けられている。   Connected to the exhaust port 20 is an exhaust passage 40 for discharging the combustion gas generated by the combustion in the combustion chamber 10 as an exhaust gas. A catalyst 42 for purifying exhaust gas is provided in the exhaust passage 40.

内燃機関６のクランク軸４５の近傍には、クランク角センサ４６が設置されている。クランク角センサ４６は、クランク軸４５が所定回転角だけ回転する毎に、Hi出力とLo出力を反転させるセンサである。クランク角センサ４６の出力によれば、クランク軸４５の回転位置や回転速度、更には、機関回転数NEなどを検知することができる。   A crank angle sensor 46 is installed in the vicinity of the crankshaft 45 of the internal combustion engine 6. The crank angle sensor 46 is a sensor that reverses the Hi output and the Lo output each time the crankshaft 45 rotates by a predetermined rotation angle. According to the output of the crank angle sensor 46, it is possible to detect the rotational position and rotational speed of the crankshaft 45, and further the engine rotational speed NE and the like.

内燃機関６の吸気弁１２は、可変動弁機構５０により駆動される。可変動弁機構５０は、クランク軸４５の回転と同期して吸気弁１２を開閉させると共に、バルブタイミング等の開弁特性を変更することができる。   The intake valve 12 of the internal combustion engine 6 is driven by a variable valve mechanism 50. The variable valve mechanism 50 can open and close the intake valve 12 in synchronization with the rotation of the crankshaft 45 and can change valve opening characteristics such as valve timing.

本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)６０を備えている。ECU６０には、上述したエアフロメータ３３、クランク角センサ４６等の各種センサと、上述した燃料噴射弁２２、可変動弁機構５０等の各種アクチュエータが接続されている。ECU６０は、それらの各センサの出力に基づいて、各アクチュエータを適当に駆動することにより、内燃機関６の運転状態を制御することができる。   The system of this embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 60. The ECU 60 is connected to various sensors such as the air flow meter 33 and the crank angle sensor 46 described above and various actuators such as the fuel injection valve 22 and the variable valve mechanism 50 described above. The ECU 60 can control the operating state of the internal combustion engine 6 by appropriately driving each actuator based on the output of each sensor.

上述したような内燃機関システムでは、触媒４２に良好な排気浄化作用を発揮させる上で、空燃比を精度良く制御する必要がある。空燃比を精度良く制御するには、吸入空気量を正確に測定して、その空気量に応じた量の燃料を燃料噴射弁２２からの噴射する必要がある。吸入空気量は、エアフロメータ３３の出力に基づいて検出される。   In the internal combustion engine system as described above, it is necessary to accurately control the air-fuel ratio in order for the catalyst 42 to exhibit a good exhaust gas purification action. In order to accurately control the air-fuel ratio, it is necessary to accurately measure the amount of intake air and inject an amount of fuel corresponding to the amount of air from the fuel injection valve 22. The intake air amount is detected based on the output of the air flow meter 33.

ところで、内燃機関６では、各気筒が間欠的に吸気を行う。このため、吸気通路３０内の流量や圧力は、時間的に一定ではなく、周期的に変動する。すなわち、吸気通路３０内には、脈動が生ずる。本明細書では、吸気脈動の周期を「吸気周期」と称し、符号Ｔで表すこととする。   By the way, in the internal combustion engine 6, each cylinder intermittently intakes air. For this reason, the flow rate and pressure in the intake passage 30 are not constant in time but periodically fluctuate. That is, pulsation occurs in the intake passage 30. In this specification, the period of the intake pulsation is referred to as an “intake period” and is represented by the symbol T.

図２は、横軸に時間をとり、縦軸にエアフロメータ３３の出力をとったグラフである。図２に示すように、吸気脈動を反映して、エアフロメータ３３の出力も、吸気周期Ｔで周期的に変動する。そして、このように変動するエアフロメータ３３の出力においては、時間的に平均した値Ｖａｖｅが正確な吸入空気量を表すものと考えられる。 FIG. 2 is a graph in which time is taken on the horizontal axis and the output of the air flow meter 33 is taken on the vertical axis. As shown in FIG. 2, the output of the air flow meter 33 also periodically varies in the intake cycle T, reflecting the intake pulsation. And in the output of the air flow meter 33 which fluctuates in this way, it is considered that the time averaged value V ave represents an accurate intake air amount.

［実施の形態１における具体的処理］
上述したような吸気脈動の影響を受けずに正確な吸入空気量を検出するため、本実施形態では、吸気周期Ｔの２分の１、つまりＴ／２の周期でエアフロメータ３３の出力を２点サンプリングし、その２点のサンプル値の平均をとることとした。図３は、この方法を説明するための図であり、図２に示す波形を時間軸方向に拡大した図である。 [Specific Processing in Embodiment 1]
In this embodiment, in order to detect an accurate intake air amount without being affected by the intake pulsation as described above, the output of the air flow meter 33 is set to 2 in the intake period T, that is, a period of T / 2. The points were sampled and the average of the sample values at the two points was taken. FIG. 3 is a diagram for explaining this method, and is an enlarged view of the waveform shown in FIG. 2 in the time axis direction.

図２および図３では、吸気脈動によるエアフロメータ３３の出力波形をサインカーブで近似して表している。実際のエアフロメータ３３の出力波形は、必ずしも正確なサインカーブとはならないが、サインカーブで近似することは可能である。   2 and 3, the output waveform of the air flow meter 33 due to the intake pulsation is approximated by a sine curve. The actual output waveform of the air flow meter 33 is not necessarily an accurate sine curve, but can be approximated by a sine curve.

本実施形態では、例えば、図３中の点Ａおよび点Ｂにおいて、エアフロメータ３３の出力をサンプリングする。点Ａと点Ｂとの間隔は、Ｔ／２である。そして、点Ａにおけるサンプル値ＶＡと、点Ｂにおけるサンプル値ＶＢとの平均値、すなわち（ＶＡ＋ＶＢ）／２を算出する。この平均値（ＶＡ＋ＶＢ）／２は、正確な吸入空気量を表すエアフロメータ３３の平均出力Ｖａｖｅにほぼ等しい。よって、（ＶＡ＋ＶＢ）／２を算出することで、正確な吸入空気量を検出することができる。 In the present embodiment, for example, the output of the air flow meter 33 is sampled at points A and B in FIG. The distance between point A and point B is T / 2. Then, an average value of the sample value V A at the point A and the sample value V B at the point B, that is, (V A + V B ) / 2 is calculated. This average value (V A + V B ) / 2 is substantially equal to the average output V ave of the air flow meter 33 representing the accurate intake air amount. Therefore, by calculating (V A + V B ) / 2, an accurate intake air amount can be detected.

また、上記の方法によれば、２点のサンプリングの間隔がＴ／２であれば、そのタイミングによらずに、正確な吸入空気量を検出することができる。例えば、図３中の点Ａおよび点Ｂに対しタイミングの異なる点Ｃおよび点Ｄにおいてエアフロメータ３３の出力がサンプリングされたとする。点Ｃと点Ｄとの間隔は、Ｔ／２である。この場合であっても、点Ｃにおけるサンプル値と、点Ｄにおけるサンプル値との平均値（ＶＣ＋ＶＤ）／２は、サインカーブの対称性により、平均出力Ｖａｖｅに等しい。 Further, according to the above method, if the sampling interval between two points is T / 2, an accurate intake air amount can be detected regardless of the timing. For example, it is assumed that the output of the air flow meter 33 is sampled at points C and D having different timings with respect to the points A and B in FIG. The distance between point C and point D is T / 2. Even in this case, the average value (V C + V D ) / 2 of the sample value at the point C and the sample value at the point D is equal to the average output V ave due to the symmetry of the sine curve.

このように、本実施形態によれば、サンプリングの間隔がＴ／２であれば、脈動の位相とのタイミングとは関係なく、正確な吸入空気量を検出することができる。   Thus, according to the present embodiment, if the sampling interval is T / 2, an accurate intake air amount can be detected regardless of the timing of the pulsation phase.

内燃機関６では、一般に、各気筒が等間隔で爆発するように構成される。このため、クランク軸４５が１サイクル分（７２０°）回転する間に、各気筒の吸気行程が順次行われる。吸気脈動は、各気筒が吸気を行う毎に発生する。よって、内燃機関６の気筒数を「Ｎ」とした場合、吸気周期Ｔは、内燃機関６の１サイクルのＮ分の１の長さとなり、クランク角で言えば７２０°／Ｎとなる。   The internal combustion engine 6 is generally configured so that each cylinder explodes at equal intervals. For this reason, the intake stroke of each cylinder is sequentially performed while the crankshaft 45 rotates by one cycle (720 °). Intake pulsation occurs every time each cylinder performs intake. Therefore, when the number of cylinders of the internal combustion engine 6 is “N”, the intake cycle T is 1 / N of one cycle of the internal combustion engine 6 and is 720 ° / N in terms of crank angle.

例えば４気筒機関の場合、吸気周期Ｔは、クランク角で１８０°に相当する。この場合、Ｔ／２の間隔でエアフロメータ３３の出力をサンプリングするには、クランク軸４５が９０°回転する毎にサンプリングを行えばよい。このようなサンプリングを可能とすべく、ECU６０には、クランク角センサ４６の出力に基づいて、クランク角間隔が９０°となる周期でエアフロメータ３３の出力をサンプリングする検出回路が内蔵されている。   For example, in the case of a four-cylinder engine, the intake cycle T corresponds to a crank angle of 180 °. In this case, in order to sample the output of the air flow meter 33 at intervals of T / 2, the sampling may be performed every time the crankshaft 45 rotates 90 °. In order to enable such sampling, the ECU 60 has a built-in detection circuit that samples the output of the air flow meter 33 at a cycle of 90 ° between the crank angles based on the output of the crank angle sensor 46.

以上説明したように、本実施形態によれば、極めて少ないサンプリング数で、エアフロメータ３３の平均出力Ｖａｖｅとほぼ等しい値を算出することができる。このため、吸気脈動の影響を受けずに正確な吸入空気量を検出することができるとともに、ECU６０に対する演算負荷が少なくて済む。また、吸気脈動の位相に対してサンプリングのタイミングがずれたとしても、そのことに影響されることなく、正確な吸入空気量を検出することができる。このため、検出誤差が生じにくく、内燃機関６の運転状態や経年変化等にかかわらず、常に正確な検出を行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, a value substantially equal to the average output V ave of the air flow meter 33 can be calculated with an extremely small number of samplings. Therefore, an accurate intake air amount can be detected without being affected by the intake pulsation, and the calculation load on the ECU 60 can be reduced. Even if the sampling timing deviates with respect to the phase of the intake pulsation, the correct intake air amount can be detected without being affected by this. For this reason, detection errors are unlikely to occur, and accurate detection can always be performed regardless of the operating state of the internal combustion engine 6 or changes over time.

また、本実施形態によれば、吸気周期Ｔ毎の脈動の波形に基づいて、吸入空気量を算出することができる。吸気周期Ｔ毎の脈動の波形には、その波形に対応する気筒の吸入空気量が反映されている。よって、吸入空気量を吸気周期Ｔ毎に算出することにより、各気筒が吸気行程を行う順序で、気筒毎の吸入空気量を検出することができる。気筒毎に検出した吸入空気量に基づいて気筒毎の燃料噴射量を制御することとすれば、空燃比の気筒間バラツキを抑制することができ、空燃比をより正確に制御することができる。   Further, according to the present embodiment, the intake air amount can be calculated based on the pulsation waveform for each intake cycle T. The pulsation waveform for each intake cycle T reflects the intake air amount of the cylinder corresponding to the waveform. Therefore, by calculating the intake air amount for each intake cycle T, the intake air amount for each cylinder can be detected in the order in which each cylinder performs the intake stroke. If the fuel injection amount for each cylinder is controlled based on the intake air amount detected for each cylinder, variations in the air-fuel ratio among the cylinders can be suppressed, and the air-fuel ratio can be controlled more accurately.

少ないサンプリング数で正確な吸入空気量を求める方法としては、吸気弁１２が閉弁してからエアフロメータ３３の出力値がちょうど平均値Ｖａｖｅになるまでの遅れ時間を調査しておき、そのタイミングでサンプリングを行う方法も考えられる。しかしながら、上記遅れ時間は、機関回転数NEや、負荷率KL、吸気弁１２のバルブタイミングなどの運転条件に応じて異なる。それゆえ、この方法をとる場合には、様々な運転条件の下で上記遅れ時間を計測しておく必要があるので、開発段階で多大な実験作業を要する。
これに対し、本実施形態の方法によれば、開発段階で煩雑な実験・計測作業を必要とすることがなく、低コストかつ短期間で開発することができる。 As a method of obtaining an accurate intake air amount with a small number of samplings, the delay time from when the intake valve 12 is closed until the output value of the air flow meter 33 is just equal to the average value V ave is investigated, and the timing is determined. A sampling method can also be considered. However, the delay time varies depending on operating conditions such as the engine speed NE, the load factor KL, and the valve timing of the intake valve 12. Therefore, when this method is adopted, it is necessary to measure the delay time under various operating conditions, so that a large amount of experimental work is required at the development stage.
On the other hand, according to the method of the present embodiment, it is possible to develop at a low cost and in a short period of time without requiring a complicated experiment / measurement work at the development stage.

ところで、内燃機関６の運転条件によっては、吸気通路３０内の空気が脈動する中で、空気が逆流する瞬間が生じる場合がある。この逆流は、例えば、吸気弁１２と排気弁１４とのバルブオーバーラップが大きい場合に、排気が吸気通路３０へ吹き返すことによって生じ得る。   By the way, depending on the operating conditions of the internal combustion engine 6, there may be a moment in which the air flows backward while the air in the intake passage 30 pulsates. This reverse flow may be caused by exhaust gas blowing back into the intake passage 30 when the valve overlap between the intake valve 12 and the exhaust valve 14 is large, for example.

上記の事情を鑑みた場合には、エアフロメータ３３は、逆流を検出可能なものであるのが好ましい。すなわち、エアフロメータ３３は、吸気通路３０内の空気が逆流した場合には、その逆流に応じた信号を出力可能なものであるのが好ましい。エアフロメータ３３が逆流を検出可能なものである場合には、逆流が生じた瞬間においても、エアフロメータ３３は有意な値を出力することができる。このため、吸気通路３０内に逆流が生じ得るような運転条件下においても、上述した本実施形態の方法を吸入空気量を算出することにより、正確な吸入空気量を検出することができる。なお、逆流を検出可能とするエアフロメータ３３の構成は特に限定されないが、例えば特許３４７５８５３号に記載されているような構成を採用することができる。   In view of the above circumstances, the air flow meter 33 is preferably capable of detecting a backflow. In other words, when the air in the intake passage 30 flows backward, the air flow meter 33 is preferably capable of outputting a signal corresponding to the backward flow. In the case where the air flow meter 33 can detect backflow, the airflow meter 33 can output a significant value even at the moment when the backflow occurs. For this reason, even under operating conditions in which a backflow can occur in the intake passage 30, the intake air amount can be accurately detected by calculating the intake air amount using the method of the present embodiment described above. The configuration of the air flow meter 33 that can detect the backflow is not particularly limited, but for example, a configuration described in Japanese Patent No. 3475853 can be adopted.

なお、エアフロメータ３３が順方向の流れのみを有意に検出する方式のものである場合には、吸気通路３０内に逆流が発生することのない運転条件の範囲を予め設定しておき、内燃機関６の運転状態がその範囲内にあるときに、本実施形態の方法で吸入空気量を検出するようにすればよい。   When the air flow meter 33 is of a type that significantly detects only the forward flow, a range of operating conditions in which no backflow occurs in the intake passage 30 is set in advance, and the internal combustion engine The intake air amount may be detected by the method of the present embodiment when the operation state 6 is within the range.

ところで、上述した実施の形態１では、吸気周期Ｔの２分の１、つまりＴ／２の周期でエアフロメータ３３の出力を２点サンプリングし、その２点のサンプル値の平均をとることとしている。これに対し、本発明では、吸気周期Ｔの４分の１、つまりＴ／４の周期でエアフロメータ３３の出力を４点サンプリングし、その４点のサンプル値の平均をとることとしてもよい。図４は、その方法を説明するための図であり、図２に示す波形を時間軸方向に拡大した図である。   By the way, in the first embodiment described above, the output of the air flow meter 33 is sampled at two points in a half of the intake cycle T, that is, a cycle of T / 2, and the average of the sample values at the two points is taken. . On the other hand, in the present invention, the output of the air flow meter 33 may be sampled at four points in a quarter of the intake period T, that is, a period of T / 4, and the average of the sample values at the four points may be taken. FIG. 4 is a diagram for explaining the method, and is an enlarged view of the waveform shown in FIG. 2 in the time axis direction.

例えば図４中の点Ｅ，Ｆ，Ｇ，およびＨにおいて、エアフロメータ３３の出力をサンプリングする。点Ｅ，Ｆ，Ｇ，およびＨの間隔は、それぞれＴ／４である。そして、点Ｅ，Ｆ，Ｇ，およびＨの各点におけるサンプル値ＶＥ，ＶＦ，ＶＧ，およびＶＨの平均値、すなわち（ＶＥ＋ＶＦ＋ＶＧ＋ＶＨ）／４を算出する。この平均値（ＶＥ＋ＶＦ＋ＶＧ＋ＶＨ）／４は、正確な吸入空気量を表すエアフロメータ３３の平均出力Ｖａｖｅに等しい。よって、この場合にも、正確な吸入空気量を検出することができる。 For example, the output of the air flow meter 33 is sampled at points E, F, G, and H in FIG. The intervals between points E, F, G, and H are each T / 4. Then, an average value of the sample values V E , V F , V G , and V H at the points E, F, G, and H, that is, (V E + V F + V G + V H ) / 4 is calculated. This average value (V E + V F + V G + V H ) / 4 is equal to the average output V ave of the air flow meter 33 representing the accurate intake air amount. Therefore, also in this case, an accurate intake air amount can be detected.

同様にして、ｎ＝６，８，１０・・・のように、４より大きい偶数ｎに対しても、吸気周期Ｔのｎ分の１、つまりＴ／ｎの周期でエアフロメータ３３の出力をｎ点サンプリングし、その連続するｎ点のサンプル値の平均をとることとすれば、正確な吸入空気量を検出することができる。このようにしてサンプリング点を増やしていくと、ECU６０での演算負荷はやや多くなるが、エアフロメータ３３の出力波形とサインカーブとの近似精度が低い場合であっても吸入空気量を正確に検出することができるという利点がある。   Similarly, the output of the air flow meter 33 is output at 1 / n of the intake cycle T, that is, at a cycle of T / n, even for an even number n greater than 4, such as n = 6, 8, 10,. If sampling is performed at n points and an average of the sample values at the consecutive n points is taken, an accurate intake air amount can be detected. When the sampling points are increased in this way, the calculation load on the ECU 60 is slightly increased, but the intake air amount is accurately detected even when the approximation accuracy between the output waveform of the air flow meter 33 and the sine curve is low. There is an advantage that you can.

なお、気筒数Ｎの内燃機関６においてＴ／ｎの周期でエアフロメータ３３の出力をサンプリングする場合には、クランク角度で言えば、クランク軸４５が７２０°／（Ｎｎ）回転する毎にサンプリングを行えばよい。   When the output of the air flow meter 33 is sampled at a cycle of T / n in the internal combustion engine 6 with N cylinders, in terms of crank angle, sampling is performed every time the crankshaft 45 rotates 720 ° / (Nn). Just do it.

また、上述した実施の形態１では、エアフロメータ３３は熱線式のエアフロメータであるものとして説明したが、エアフロメータ３３は、これに限定されるものではない。すなわち、エアフロメータ３３は、ベーン式、カルマン渦式などの他の方式のものでもよい。   In the first embodiment described above, the air flow meter 33 is described as a hot-wire air flow meter, but the air flow meter 33 is not limited to this. That is, the air flow meter 33 may be of another type such as a vane type or a Karman vortex type.

また、上述した実施の形態１においては、エアフロメータ３３が前記第１の発明における「吸入空気量検出用のセンサ」に相当している。また、ECU６０が、クランク軸４５が７２０°／（Ｎｎ）回転する毎にエアフロメータ３３の出力をサンプリングすることにより、前記第１の発明における「サンプリング手段」が実現されている。ここで、ｎは正の偶数である。また、ECU６０が、エアフロメータ３３のｎ個のサンプル値の平均を算出し、その平均値に応じた吸入空気量を算出することにより、前記第１の発明における「算出手段」が実現されている。   Further, in the first embodiment described above, the air flow meter 33 corresponds to the “sensor for detecting the amount of intake air” in the first invention. The ECU 60 samples the output of the air flow meter 33 every time the crankshaft 45 rotates 720 ° / (Nn), thereby realizing the “sampling means” in the first invention. Here, n is a positive even number. Further, the ECU 60 calculates the average of the n sample values of the air flow meter 33, and calculates the intake air amount corresponding to the average value, whereby the “calculation means” in the first invention is realized. .

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. 横軸に時間をとり、縦軸にエアフロメータの出力をとったグラフである。It is the graph which took time on the horizontal axis and took the output of the air flow meter on the vertical axis. 図２に示す波形を時間軸方向に拡大した図である。It is the figure which expanded the waveform shown in FIG. 2 in the time-axis direction. 図２に示す波形を時間軸方向に拡大した図である。It is the figure which expanded the waveform shown in FIG. 2 in the time-axis direction.

符号の説明Explanation of symbols

６ 内燃機関
１０ 燃焼室
１２ 吸気弁
１４ 排気弁
１６ 点火プラグ
１８ 吸気ポート
２０ 排気ポート
２２ 燃料噴射弁
３０ 吸気通路
３３ エアフロメータ
３６ スロットルバルブ
４０ 排気通路
４２ 触媒
４６ クランク角センサ
６０ ＥＣＵ 6 Internal combustion engine 10 Combustion chamber 12 Intake valve 14 Exhaust valve 16 Spark plug 18 Intake port 20 Exhaust port 22 Fuel injection valve 30 Intake passage 33 Air flow meter 36 Throttle valve 40 Exhaust passage 42 Catalyst 46 Crank angle sensor 60 ECU

Claims (4)

内燃機関の吸気通路に配置された吸入空気量検出用のセンサと、
前記吸気通路内に生ずる吸気周期をＴとし、ｎを所定の正の偶数としたとき、Ｔ／ｎの周期で前記センサの出力をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段によりサンプリングされたｎ個のサンプル値の平均値に基づいて、吸入空気量を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸入空気量検出装置。 A sensor for detecting the amount of intake air disposed in the intake passage of the internal combustion engine;
Sampling means for sampling the output of the sensor at a period of T / n, where T is an intake period generated in the intake passage and n is a predetermined positive even number;
Calculation means for calculating an intake air amount based on an average value of n sample values sampled by the sampling means;
An intake air amount detection device for an internal combustion engine, comprising: 内燃機関の吸気通路に配置された吸入空気量検出用のセンサと、
前記内燃機関の気筒数をＮとし、ｎを所定の正の偶数としたとき、クランク軸が７２０°／（Ｎｎ）回転する間隔で前記センサの出力をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段によりサンプリングされたｎ個のサンプル値の平均値に基づいて、吸入空気量を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸入空気量検出装置。 A sensor for detecting the amount of intake air disposed in the intake passage of the internal combustion engine;
Sampling means for sampling the output of the sensor at intervals of 720 ° / (Nn) rotation of the crankshaft, where N is the number of cylinders of the internal combustion engine and n is a predetermined positive even number;
Calculation means for calculating an intake air amount based on an average value of n sample values sampled by the sampling means;
An intake air amount detection device for an internal combustion engine, comprising: 前記ｎが２であることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。   3. The intake air amount detection device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein n is 2. 前記センサは、前記吸気通路内の逆流を検出可能なものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。   The intake air amount detection device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the sensor is capable of detecting a back flow in the intake passage.
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