JP3551706B2 - エンジンの吸気制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンの吸気制御装置に関し、特に、吸気系開口面積から吸入空気量を高精度に推定できるようにした技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンのおける吸入空気量の推定を、スロットル弁の開度に基づいて行なうものがあり、また、スロットル弁をバイパスする通路に設けられる補助空気弁（アイドル制御弁） の開度も考慮して吸入空気量の推定を行なうようにしたものもある（特開平３−９５２号公報等参照） 。
【０００３】
一方、近年ではエンジンの運転条件の変化に応じて、可能な限り良好な燃焼状態が得られるように、吸気の流動状態を可変に制御する手段を備えることも一般化している。例えば、吸・排気弁の開閉時期を可変に制御してバルブオーバーラップ等を変えて出力， 燃費， 排気エミッションの改善を図った可変バルブタイミング制御手段（以下ＶＴＣという） や、低速・低負荷時に燃焼室内のスワールを強化して燃料との混合性を改善して燃費， 排気エミッションの改善を図ったスワール制御弁などの手段を備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記ＶＴＣやスワール制御弁等の吸気の流動状態を可変に制御する手段を備えたエンジンにおいて、スロットル弁の開度やこれに補助空気弁の開度も考慮して吸入空気量を推定する方法を適用する場合、ＶＴＣやスワール制御弁の作動状態に応じて吸気の流動状態が変化することを考慮していないため、吸入空気量の精度を高精度に検出することができなかった。
【０００５】
例えば、ＶＴＣによるバルブオーバラップ量（以下Ｏ／Ｌ量という） を大きくするとシリンダ内の残留排気量が増大して新気割合が減少するため、スロットル弁の開度やこれに補助空気弁の開度を加えた開度が同一であっても、新気割合ηｎの低下により実際の吸入空気量Ｑａが減少する（図８参照） 。また、スワール制御弁の開度を減少した場合もスワール制御弁の流通抵抗の増大によって同様に吸入空気量が減少することがあるため、前記スロットル弁等の開度で吸入空気量を精度よく推定することができない。
【０００６】
また、電子制御スロットル弁や補助空気弁を備えたエンジンでは、これらの弁開度を制御して目標吸入空気量を得る制御を行なっているが、前記ＶＴＣやスワール制御弁等を備えた場合、前記同様の理由で目標吸入空気量に応じたスロットル弁の開度がＶＴＣやスワール制御弁の作動状態に応じて異なることとなるが、従来これに対処できていなかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため請求項１に係る発明は図１に示すように、
吸気系の開口面積を制御又は調整して吸入空気量を制御又は調整する空気量計量弁と、
該空気量計量弁を開閉駆動する手段と、吸気の流動状態を可変とするように制御される流動状態制御手段を備えたエンジンの吸気制御装置において、
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
エンジンの運転状態に基づいて、目標吸入空気量を演算する目標吸入空気量演算手段と、
前記目標吸入空気量に基づいて、前記流動状態制御手段の基準制御状態に応じた吸気系の基準開口面積を演算する基準開口面積演算手段と、
前記流動状態制御手段の制御状態に応じた吸気系開口面積に対する流動状態補正係数を演算する流動状態補正係数演算手段と、
前記基準開口面積を前記流動状態補正係数により補正して吸気系の目標開口面積を演算する目標開口面積演算手段と、
実際の吸気系の開口面積を検出する開口面積検出手段と、
前記吸気系の目標開口面積に基づいて、前記空気量計量弁の開度を制御する空気量計量弁制御手段と、
からなることを特徴とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は図１に示すように、
吸気系の開口面積を制御又は調整して吸入空気量を制御又は調整する空気量計量弁と、該空気量計量弁を開閉駆動する手段と、吸気の流動状態を可変とするように制御される流動状態制御手段を備えたエンジンの吸気制御装置において、
エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
エンジンの運転状態に基づいて、目標吸入空気量を演算する目標吸入空気量演算手段と、
前記目標吸入空気量に基づいて、前記流動状態制御手段の基準制御状態に応じた吸気系の基準開口面積を演算する基準開口面積演算手段と、
前記流動状態制御手段の制御状態に応じた吸気系開口面積に対する流動状態補正係数を演算する流動状態補正係数演算手段と、
前記基準開口面積を前記流動状態補正係数により補正して吸気系の目標開口面積を演算する目標開口面積演算手段と、
実際の吸気系の開口面積を検出する開口面積検出手段と、
前記吸気系の目標開口面積に基づいて、前記空気量計量弁の開度を制御する空気量計量弁制御手段と、
吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、
からなることを特徴とする。
【０００９】
このようにすれば、まず、流動状態制御手段の基準の制御状態に応じて目標吸入空気量が得られる吸気系の基準開口面積が演算され、該基準開口面積に対して、流動状態制御手段の制御状態が変化したときに、該変化に応じた流動状態補正係数が演算される。
そして、該流動状態補正係数を用いて基準開口面積を補正することにより、目標開口面積に補正され、該目標開口面積に応じて空気量計量弁の開度を制御することにより、流動状態制御手段の制御状態が変化しても、当初設定した目標吸入空気量を得ることができる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、
前記流動状態制御手段は、吸・排気弁の開閉時期を可変に制御する可変バルブタイミング制御手段を含んでいることを特徴とする。
可変バルブタイミング制御手段で吸・排気弁の開閉時期を可変に制御すると、吸・排気弁のバルブオーバーラップ量が変化し、これにより、シリンダ内の残留排気量が変化して新気割合が変化し、吸気の流動状態が変化する。
【００１２】
したがって、該吸気の流動状態の変化による新気割合の変化に対して吸気系の開口面積を補正することにより、目標吸入空気量を維持することができる。
また、請求項３に係る発明は、
前記流動状態制御手段は、燃焼室内に生じるスワール力を制御するスワール制御弁を含んでいることを特徴とする。
【００１３】
スワール制御弁の開度を変化すると前後圧力が変化して吸気の流動状態が変化する。例えば、開度を減少すると流動抵抗が増大するので、吸気系のスロットル弁等の開口面積を増大補正するなどして、目標吸入空気量を維持することができる。
また、請求項４に係る発明は、
前記空気量計量弁は、吸気系に主通路に介装される電子制御式のスロットル弁であることを特徴とする。
【００１４】
例えば、目標トルクを決定し、該目標トルクに対応する目標吸入空気量を得るように開度制御される電子制御式のスロットル弁を備える場合には、該スロットル弁を、空気量の全量を制御する空気量計量弁としての機能を有する。
また、請求項５に係る発明は、
前記空気量計量弁は、吸気系の主通路をバイパスする通路に介装される補助空気弁であり、主通路に介装されたスロットル弁の開度に対して補助空気弁の開度を調整して目標吸入空気量が得られるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
スロットル弁をアクセル操作に連動する方式のものでも、一般にアイドル回転速度制御用に、バイパス通路に補助空気制御弁を備えており、該補助空気弁をスロットル弁からの新気量の不足分を調整する空気量計量弁として機能させることができる。
また、請求項６に係る発明は、
アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段を含んで構成され、
前記目標吸入空気量演算手段は、前記検出されたアクセル開度と、前記運転状態制御手段によって検出されたエンジン回転速度とに基づいて目標吸入空気量を演算することを特徴とする。
【００１６】
アクセル開度とエンジン回転速度とに基づいて、例えば、目標トルクに対応した目標吸入空気量を算出することにより、高いエンジン運転性能を得ることができる。
また、請求項７に係る発明は、
実際の吸気系の開口面積を検出する開口面積検出手段と、
前記検出された吸気系の開口面積に基づいて吸気脈動を表す第１の変数を演算する第１変数演算手段と、
前記第１の変数を用いて定常時のエアフローメータで検出された吸入空気量の平滑化のための加重平均演算の重み付けを算出することを特徴とする。
検出された実際の吸気系の開口面積に基づいて、吸気脈動を表す変数を求めることができ、該変数を用いて例えば定常時のエアフロメータで検出された吸入空気量の平滑化のための加重平均演算の重み付けを算出できる。
また、請求項８に係る発明は、
前記検出された吸気系の開口面積を前記流動状態補正係数で除算した吸入空気量を表す第２の変数を演算する第２変数演算手段と、
前記第２の変数を用いて過渡状態時に吸入空気量を推定することを特徴とする。
検出された実際の吸気系の開口面積を前記流動状態補正係数で除算することにより、流動状態制御手段の基準制御状態に応じた開口面積を求めることができる。そして、該開口面積は流動状態制御手段の実際の制御状態に影響されないため、実際の吸入空気量を表す変数として求められる。なお、定常運転時は該開口面積は、基準開口面積演算手段によって演算される基準開口面積と一致するが、過渡状態では電子制御スロットル弁や補助空気弁の動作遅れにより一致しない。即ち、実際の開口面積を流動状態補正係数で除算して得た変数により、過渡状態でも高精度に吸入空気量を推定することができる。この点エアフロメータで検出される吸入空気量は定常時には高精度であるが、過渡時には遅れにより精度が低い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図２は、本発明の一実施形態のシステム構成を示す。
アクセル開度センサ１は、ドライバーによって操作されるアクセルペダルの開度を検出する。
【００１８】
運転状態検出手段の１つであるクランク角センサ２は、単位クランク角毎のポジション信号及び気筒行程位相差毎の基準信号を発生し、前記ポジション信号の単位時間当りの発生数を計測することにより、あるいは前記基準信号発生周期を計測することにより、エンジン回転速度を検出できる。
同じく運転状態検出手段の１つであるエアフローメータ３は、エンジン４への吸入空気量 （単位時間当りの吸入空気量） を検出する。
【００１９】
同じく運転状態検出手段の１つである水温センサ５は、エンジンの冷却水温度を検出する。
エンジン４には、燃料噴射信号によって駆動し、燃料を直接燃焼室内に噴射供給する燃料噴射弁６、燃焼室に装着されて点火を行う点火栓７が設けられる。該燃焼室内への直接噴射方式により、層状燃焼によるリーン化が可能となり、空燃比を広範囲に可変制御することができる。また、エンジン４の吸気通路８には、スロットル弁９が介装され、該スロットル弁９の開度をＤＣモータ等により電子制御するスロットル弁制御装置１０が備えられている。なお、スロットル弁９は、空気量の全量を制御する空気量計量弁を構成する。また、前記スロットル弁９の開度を検出するスロットルセンサ２１が設けられる。
【００２０】
前記各種センサ類からの検出信号は、コントロールユニット１１へ入力され、該コントロールユニット１１は、前記センサ類からの信号に基づいて検出される運転状態に応じて前記スロットル弁制御装置１０を介してスロットル弁９の開度を制御し、前記燃料噴射弁６を駆動して燃料噴射量 （燃料供給量） を制御し、点火時期を設定して該点火時期で前記点火栓７を点火させる制御を行う。
【００２１】
また、エンジン４の吸気弁１２を開閉するカム１３の回転角位相を可変に制御して吸気弁１２の開閉時期を可変に制御するＶＴＣ１４が備えられると共に、吸気通路８の吸気ポート部分に燃焼室内のスワール力を制御するように開閉制御されるスワール制御弁１５が備えられている。
そして、前記コントロールユニット１１により、後述するようにして、アクセル開度θａとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて目標吸入空気量を演算し、該目標吸入空気量が得られるように前記スロットル弁制御装置１０に駆動信号を出力してスロットル弁９の開度を制御すると共に、運転条件に応じた吸気弁の開閉時期が得られるようにＶＴＣ１４を制御し、かつ、スワール制御弁１５の開閉を制御する。
【００２２】
前記排気通路１６には、排気中の特定成分例えば酸素の濃度を検出して混合気の空燃比を検出する空燃比センサ１７が設けられる。
図３は、本実施形態における吸気量制御（スロットル弁開度制御） ルーチンのフローチャートを示す。
ステップ１では、前記各センサによって検出されたアクセル操作量θａ，エンジン回転速度Ｎｅを入力する。
【００２３】
ステップ２では、前記各検出値θａ， Ｎｅに基づいて目標吸入空気量Ｑａを演算する。
ステップ３では、前記目標吸入空気量Ｑａに応じたスロットル弁９の基準開口面積Ａｔｈ０ を演算する。ここで、前記目標吸入空気量Ｑａに対応するスロットル弁９の基準開口面積Ａｔｈ０ は、前記ＶＴＣ１４が吸・排気弁のバルブオーバーラップ量（以下Ｏ／Ｌ量という） を基準値（例えば０） とした場合で、かつ、スワール制御弁１５が開かれているときを基準とした場合の開口面積として求められる。具体的には、目標吸入空気量Ｑａに対するスロットル弁９の基準開口面積Ａｔｈ０ の関係を予め実験で求め、該データから作成したマップからの検索により求めてもよい。
【００２４】
ステップ４では、実際のＶＴＣ１４によるＯ／Ｌ量と、スワール制御弁１５の開度ＡＳＣＶ を読み込む。これらの値は、ＶＴＣやスワール制御弁の制御ルーチンからの制御値を読み込めばよい。
ステップ５では、前記Ｏ／Ｌ量とスワール弁の開閉状態とに基づいて、ＶＴＣ１４による前記基準開口面積Ａｔｈ０ に対する補正係数ＫＡＴＶＣと、スワール制御弁１５による基準開口面積Ａｔｈ０ に対する補正係数ＫＡＳＣＶとを演算する。該補正係数の演算については後に詳述する。
【００２５】
ステップ６では、基準開口面積Ａｔｈ０ にＶＴＣによる補正係数ＫＡＴＶＣとスワール制御弁による補正係数ＫＡＳＣＶとを乗じて、スロットル弁９の目標開口面積ＡＴＨを算出する。
ステップ７では、前記スロットル弁の目標開口面積Ａｔｈに応じてスロットル弁制御装置１０によりスロットル弁９の開度を制御する。
【００２６】
ステップ８では、前記スロットルセンサ２１により検出されたスロットル弁９の開度ＴＶＯを読み込む。
ステップ９では、前記検出されたスロットル弁９の開度ＴＶＯ（又は換算した開口面積Ａｔｈｒ）に基づいて、吸気脈動を表す変数ＱＨ１を算出する。該変数ＱＨ１は、例えば定常時にエアフロメータ３で検出される吸入空気量の吸気脈動による変動を加重平均して平滑化する際に用いられる重み付けの設定に使用される。
【００２７】
ステップ１０では、前記スロットル弁９の検出開度ＴＶＯを開口面積Ａｔｈｒ に換算し、該開口面積Ａｔｈｒ を前記ＶＴＣによる補正係数ＫＡＴＶＣとスワール制御弁による補正係数ＫＡＳＣＶとで除算することにより、ＶＴＣ及びスワール制御弁の基準の制御状態に応じた開口面積つまり実際の吸入空気量を表す変数ＱＨ２を算出する。この変数ＱＨ２は、例えばエアフロメータでは精度の得られない過渡時実際の吸入空気量が必要となる燃料噴射量や蒸発燃料の吸気系へのパージ量の算出に使用される。
【００２８】
次に、スロットル弁をアクセル操作に機械的に連動させる非電子制御式のものに適用した第２の実施形態について説明する。
図４は、該実施形態のシステム構成を示す。基本的な構成は前記第１の実施形態と同様であり、異なる部分を説明すると、スロットル弁９’がアクセル操作に連動し、該スロットル弁９’の開度を制御するスロットルセンサ２１が設けられ、その検出信号がコントロールユニット１１に入力される。また、スロットル弁９’をバイパスして吸気通路８に接続される補助空気通路２２と、該補助空気通路２２内に介装された補助空気弁２３とを備える。該補助空気弁２３は、コントロールユニット１１からの駆動信号を入力する補助空気弁制御装置２４を介して駆動される。 そして、アイドル運転時に該補助空気弁２３を駆動して補助空気通路２２を流れる空気量を制御することにより、エンジン回転速度を目標回転速度にフィードバック制御する通常のアイドル回転速度制御を行なうと共に、本実施の形態では、スロットル弁開度（アクセル開度） ＴＶＯとエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて目標吸入空気量Ｑａを設定し、スロットル弁９’を流れる主吸入空気量の目標吸入空気量に対する不足分を、補助空気量で調整することにより、吸入空気量を目標値に制御できるようになっている。
【００２９】
図５は、本実施形態における吸気量制御（補助空気弁開度制御） のメインルーチンのフローチャートを示す。
ステップ１１では、スロットル弁開度ＴＶＯとエンジン回転速度Ｎｅを入力する。
ステップ１２では、前記各検出値ＴＶＯ， Ｎｅに基づいて目標吸入空気量Ｑａを演算する。
【００３０】
ステップ１３では、前記目標吸入空気量Ｑａに基づいて、吸気系における基準開口面積Ａａ０ を演算する。
ステップ１４， ステップ１５では第１の実施の形態と同様、実際のＶＴＣ１４によるＯ／Ｌ量と、スワール制御弁１５の開度ＡＳＣＶ を読み込み、これらＯ／Ｌ量とスワール弁の開閉状態とに基づいて、ＶＴＣ１４による前記基準開口面積Ａｔｈ０ に対する補正係数ＫＡＴＶＣと、スワール制御弁１５による基準開口面積Ａａ０に対する補正係数ＫＡＳＣＶとを演算する。
【００３１】
ステップ１６では、基準開口面積Ａａ０にＶＴＣによる補正係数ＫＡＴＶＣとスワール制御弁による補正係数ＫＡＳＣＶとを乗じて、吸気系の目標開口面積Ａａを算出する。
ステップ１７では、前記吸気系の目標開口面積Ａａ から前記スロットル弁９’の開口面積Ａｔｈを差し引いて補助空気弁２３の目標開口面積Ａｂｐａ を算出する。
【００３２】
ステップ１８では、補助空気弁２３の目標開口面積Ａｂｐａ に応じて補助空気弁制御装置２４により補助空気弁２３の開度を制御する。
ステップ１９では、実際の吸気系の開口面積Ａａｒを検出する。これは、前記スロットルセンサ２１で検出されたスロットル弁９’の開口面積Ａｔｈｒ に現在の補助空気弁２３の開口面積Ａｂｐｒ を加算して算出する。
【００３３】
ステップ２０では、ステップ１９で算出された実際の吸気系の開口面積Ａａｒに基づいて吸気脈動を表す変数ＱＨ１を算出する。
ステップ２１では、前記実際の吸気系の開口面積を前記ＶＴＣによる補正係数ＫＡＴＶＣとスワール制御弁による補正係数ＫＡＳＣＶとで除算することにより、前記同様実際の吸入空気量を表す変数ＱＨ２を算出する。
【００３４】
前記変数ＱＨ１を、定常時にエアフロメータ３で検出される吸入空気量の吸気脈動による変動を加重平均して平滑化する際に用いられる重み付けの設定に使用し、変数ＱＨ２を、過渡時実際の吸入空気量が必要となる燃料噴射量や蒸発燃料の吸気系へのパージ量の算出に使用することは、前記実施形態と同様である。
次に、前記各実施の形態において使用した前記基準開口面積Ａｔｈ０ に対するＶＴＣ１４による補正係数ＫＡＴＶＣと、スワール制御弁１５による補正係数ＫＡＳＣＶの演算について説明する。
【００３５】
図６は、エンジン各部のガス状態量を示す。
いまＶＴＣによる吸・排気弁のＯ／Ｌ量が基準Ｏ／Ｌ量（例えば０） であるときの吸気系の基準開口面積Ａａ０（補助空気弁を備えない電子制御スロットル弁の場合は、スロットル弁の開口面積Ａｔｈ０）に対して、Ｏ／Ｌ量が変化しても吸入空気量Ｑａ一定にするために必要な吸気系の開口面積Ａａ１（又はＡｔｈ１）は、
Ｑａ＝Ａａ０・ρａ０・Ｖａ０＝Ａａ１・ρａ１・Ｖａ１
ここで、ρａ０， Ｖａ０は基準Ｏ／Ｌ量（例えば０） 時のスロットル弁通過空気の密度及び流速， ρａ１， Ｖａ１は変化したＯ／Ｌ量時のスロットル弁通過空気の密度及び流速である。
【００３６】
したがって、前記基準開口面積Ａａ０に対するＯ／Ｌ量変化時の補正係数ＫＡＶＴＣは、次式で表される。
【００３７】
【数１】

【００３８】
ここで、Ｐａ０はスロットル弁上流の圧力（≒大気圧） ， Ｐｍ０， Ｐｍ１はスロットル弁下流の基準Ｏ／Ｌ量時における吸気圧力及び実際のＯ／Ｌ量時の吸気圧力， κａは空気の比熱比（≒１．４）、であり、吸気圧力Ｐｍ は状態方程式から次式のように求められる。
【００３９】
【数２】

【００４０】
したがって、圧力比Ｐｍ０／Ｐａ０及びＰｍ１／Ｐａ０は、それぞれ、
Ｐｍ０／Ｐａ０＝Ｔｐ／（Ｔｐ１００ ・η０） ・・・▲２▼
Ｐｍ１／Ｐａ０＝Ｔｐ／（Ｔｐ１００ ・η１） ・・・▲３▼
ここで、Ｔｐはエアフロメータで検出された吸入空気量Ｑに基づいて算出されるシリンダ吸入空気量（＝ｋ・Ｑ／Ｎｅ；ｋは定数） 、Ｔｐ１００ は充填効率１００ ％としたときのシリンダ吸入空気量であり、したがってＴｐ／Ｔｐ１００ は実際の充填効率ηを表す。また、η０ は前記基準開口面積Ａａ０で目標吸入空気量Ｑａが得られるときの充填効率， η１ はＯ／Ｌ量変化時に対応する開口面積Ａａ１で目標吸入空気量Ｑａが得られるときの充填効率を示し、具体的には各Ｏ／Ｌ量毎にエンジン回転速度Ｎｅと目標吸入空気量Ｑａとに基づいて設定したマップからの検索等で求めることができる。この場合、ＶＴＣがＯ／Ｌ量を基準値と単一の変化時Ｏ／Ｌ量との２段階に切り換える場合は、ηｎのマップは２つあればよく、また、リニアに可変制御する場合でも基準値と最大値との２つのマップを用意し、或いはそれに中間値を加えた３つ程度のマップを用意して、補間演算により求めることができる。
【００４１】
このようにして、求められたスロットル弁前後の圧力比Ｐｍ０／Ｐａ０及びＰｍ１／Ｐａ０を前記▲１▼式に代入してＯ／Ｌ量変化時の補正係数ＫＡＶＴＣを算出することができる。
次に、スワール制御弁１５について説明する。該スワール制御弁が開閉しても吸入空気量Ｑａ一定とするために必要な導入空気用の開口面積Ａａは、スワール制御弁開時を基準としたときの基準開口面積をＡａ１， スワール制御弁閉時の開口面積をＡａ２とすると、
Ｑａ＝Ａａ１・ρａ１・Ｖａ１＝Ａａ２・ρａ２・Ｖａ２
ここで、ρａ１， Ｖａ１はスワール制御弁開時のスワール制御弁通過空気の密度及び流速， ρａ２， Ｖａ２はスワール制御弁閉時のスワール制御弁通過空気の密度及び流速である。
【００４２】
したがって、前記スワール制御弁開時の基準開口面積Ａａ１に対するスワール制御弁閉時の補正係数ＫＡＳＣＶは、ＶＴＣによる補正係数ＫＡＶＴＣを求めるのと同様にして算出でき、次式で表される。
【００４３】
【数３】

【００４４】
ここで、Ｐａ０はスロットル弁上流の圧力（≒大気圧） ， Ｐｍ１， Ｐｍ２はスワール制御弁開時及び閉時のスワール制御弁下流の吸気圧力である。
圧力比Ｐｍ１／Ｐａ０は、スワール制御弁開時のスワール制御弁下流の圧力は前記スロットル弁下流の圧力と等しくＰｍ１であるため、▲３▼で求めた値をそのまま用いればよい。
【００４５】
一方、スワール制御弁閉時のスワール制御弁の前後圧力比は、スワール制御弁上流の吸気ポート圧力Ｐｐがスワール制御弁開時の吸気圧力Ｐｍ１と等しいので、圧力比＝Ｐｍ２／Ｐｍ１となり、この値は、スワール制御弁を通過する空気量を目標吸入空気量Ｑａとする次式より求められる。
【００４６】
【数４】

【００４７】
具体的には、目標吸入空気量Ｑａに対する圧力比Ｐｍ２／Ｐｍ１のマップを設定し、検索等で求めればよい。
そして、前記▲４▼式の中の圧力比Ｐｍ２／Ｐａ０は、
Ｐｍ２／Ｐａ０＝（Ｐｍ１／Ｐａ０） ・（Ｐｍ２／Ｐｍ１）
である。したがって、前記▲３▼式から求めた圧力比Ｐｍ１／Ｐａ０と、前記▲５▼式から求めた圧力比Ｐｍ２／Ｐｍ１から、圧力比Ｐｍ２／Ｐａ０を算出でき、該圧力比Ｐｍ２／Ｐａ０を前記▲４▼式に代入することにより、スワール制御弁による補正係数ＫＡＳＣＶを算出できる。
【００４８】
以下、図７のフローチャートに従って、ＶＴＣ補正係数ＫＡＶＴＣとスワール制御弁 の補正係数ＫＡＳＣＶとを演算する過程を説明する。
ステップ３１では、エンジン回転速度Ｎｅと目標吸入空気量Ｑａとに基づいてＶＴＣの基準Ｏ／Ｌ量時の新気割合（シリンダ吸入新気量のシリンダ排気量に対する割合） ηｎ０をマップからの検索等により演算する。
【００４９】
ステップ３２では、前記新気割合ηｎ０を用いて、ＶＴＣによる基準Ｏ／Ｌ量におけるスロットル弁前後の圧力比Ｐｍ０／Ｐａ０を演算する。
ステップ３３では、前記圧力比Ｐｍ０／Ｐａ０を用いて、基準Ｏ／Ｌ量における差圧補正項Ｋｐａ０ （▲１▼式の分子の値） を、マップからの検索等により算出する。
ステップ３４では、ＶＴＣによるＯ／Ｌ量変化時の新気割合ηｎ１をマップからの検索等により演算する。
【００５０】
ステップ３５では、前記新気割合ηｎ１を用いて、ＶＴＣによるスロットル弁前後の圧力比Ｐｍ１／Ｐａ０を演算する。
ステップ３６では、前記圧力比Ｐｍ１／Ｐａ０を用いて、Ｏ／Ｌ量変化時における差圧補正項Ｋｐａ１ （▲１▼式の分母の値） を、マップからの検索等により算出する。
ステップ３７では、前記２つの差圧補正項Ｋｐａ０，Ｋｐａ１ を用いて、ＶＴＣ補正係数ＫＡＶＴＣ（＝Ｋｐａ０ ／Ｋｐａ１）を算出する。
【００５１】
ステップ３８では、目標吸入空気量Ｑａに基づいてマップからの検索等によりスワール制御弁開度に応じた圧力比Ｐｍ２／Ｐｍ１を算出する。なお、一般的なスワール制御弁が全開又は全閉の２段階に切り換えられる場合、全開時はＰｍ２＝Ｐｍ１であり、圧力比Ｐｍ２／Ｐｍ１＝１となり、スワール制御弁補正係数ＫＡＳＣＶ＝１となりスワール制御弁による補正は行なわれず、全閉時に対する圧力比Ｐｍ２／Ｐｍ１のマップを１枚持てばよいが、スワール制御弁の開度をリニアに変化させる場合は、ＶＴＣの場合と同様２枚乃至３枚程度の開度に応じたマップを用いて補間演算等により求めればよい。
【００５２】
ステップ３９では、前記圧力比Ｐｍ１／Ｐａ０とＰｍ２／Ｐｍ１とを用いて、圧力比Ｐｍ２／Ｐａ０を算出する。
ステップ４０では、前記圧力比Ｐｍ２／Ｐａ０を用いて、差圧補正項Ｋｐａ２ （前記▲４▼式の分母の値） をマップからの検索等により算出する。
ステップ４１では、前記ステップ３６で求めた差圧補正項Ｋｐａ１ と前記ステップ３０で求めた差圧補正項Ｋｐａ２ とに基づいて、スワール制御弁補正係数ＫＡＳＣＶ（＝Ｋｐａ１ ／Ｋｐａ２ ） を算出する。
【００５３】
以上示したように、ＶＴＣやスワール制御弁等の流動状態制御手段の制御状態に応じて算出した補正係数を用いて、吸気系の開口面積を補正することにより、該流動状態制御手段の制御状態に影響されることなく、目標吸入空気量を精度良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成・機能を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施形態のシステム構成を示す図。
【図３】同上実施形態のスロットル弁制御ルーチンを示すフローチャート。
【図４】本発明の別の実施形態のシステム構成を示す図。
【図５】同上実施形態の補助空気弁制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】同上の各実施形態における空気の各部の状態変化を示す図。
【図７】同上の各実施形態に使用されるＶＴＣ及びスワール制御弁換算係数を算出するルーチンのフローチャート。
【図８】新気割合ηｎの相違による吸入空気量Ｑ， ブースト圧の変化を示す図。
【符号の説明】
１ アクセル開度センサ
２ クランク角センサ
３ エアフロメータ
４ エンジン
６ 燃料噴射弁
８ 吸気通路
９，９’スロットル弁
１０ スロットル弁制御装置
１１ コントロールユニット
２１ スロットルセンサ
２２ 補助空気通路
２３ 補助空気弁
２４ 補助空気弁制御装置

Claims (8)

1. 吸気系の開口面積を制御又は調整して吸入空気量を制御又は調整する空気量計量弁と、
   該空気量計量弁を開閉駆動する手段と、吸気の流動状態を可変とするように制御される流動状態制御手段を備えたエンジンの吸気制御装置において、
   エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   エンジンの運転状態に基づいて、目標吸入空気量を演算する目標吸入空気量演算手段と、
   前記目標吸入空気量に基づいて、前記流動状態制御手段の基準制御状態に応じた吸気系の基準開口面積を演算する基準開口面積演算手段と、
   前記流動状態制御手段の制御状態に応じた吸気系開口面積に対する流動状態補正係数を演算する流動状態補正係数演算手段と、
   前記基準開口面積を前記流動状態補正係数により補正して吸気系の目標開口面積を演算する目標開口面積演算手段と、
   実際の吸気系の開口面積を検出する開口面積検出手段と、
   前記吸気系の目標開口面積に基づいて、前記空気量計量弁の開度を制御する空気量計量弁制御手段と、
   からなることを特徴とするエンジンの吸気制御装置。
2. 前記流動状態制御手段は、吸・排気弁の開閉時期を可変に制御する可変バルブタイミング制御手段を含んでいる請求項１に記載のエンジンの吸気制御装置。
3. 前記流動状態制御手段は、燃焼室内に生じるスワール力を制御するスワール制御弁を含んでいる請求項１又は請求項２に記載のエンジンの吸気制御装置。
4. 前記空気量計量弁は、吸気系に主通路に介装される電子制御式のスロットル弁であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のエンジンの吸気制御装置。
5. 前記空気量計量弁は、吸気系の主通路をバイパスする通路に介装される補助空気弁であり、主通路に介装されたスロットル弁の開度に対して補助空気弁の開度を調整して目標吸入空気量が得られるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のエンジンの吸気制御装置。
6. アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段を含んで構成され、前記目標吸入空気量演算手段は、前記検出されたアクセル開度と、前記運転状態制御手段によって検出されたエンジン回転速度とに基づいて目標吸入空気量を演算することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のエンジンの吸気制御装置。
7. 実際の吸気系の開口面積を検出する開口面積検出手段と、
   前記検出された吸気系の開口面積に基づいて吸気脈動を表す第１の変数を演算する第１変数演算手段と、
   前記第１の変数を用いて定常時のエアフローメータで検出された吸入空気量の平滑化のための加重平均演算の重み付けを算出することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のエンジンの吸気制御装置。
8. 前記検出された吸気系の開口面積を前記流動状態補正係数で除算した吸入空気量を表す第２の変数を演算する第２変数演算手段と、
   前記第２の変数を用いて過渡状態時に吸入空気量を推定することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のエンジンの吸気制御装置。

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