JP3622538B2

JP3622538B2 - Engine intake air amount detection device

Info

Publication number: JP3622538B2
Application number: JP34119598A
Authority: JP
Inventors: 崇彦平澤; 初雄永石; 幹雄松本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 1998-12-01
Publication date: 2005-02-23
Anticipated expiration: 2018-12-01
Also published as: JP2000161113A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの吸入空気量検出装置に関し、詳しくは、吸気絞り弁の開度が変化したり、吸気弁の開閉タイミングが大きく変化する過渡時において、シリンダ吸入空気量を精度良く検出するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、エアフローメータの検出結果を加重平均すると共に、前記加重平均における重み係数を変化させて、エンジンの吸入空気量を検出する構成が知られている（特開平２−２２７５２８号公報，特開平２−２８６８５０号公報等参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のエアフローメータを用いた吸入空気量の検出では、吸気絞り弁の開度が変化したり、吸気弁の開閉タイミングが大きく変化して、吸気圧力が変化する過渡時において、実際にシリンダ内に吸引される空気量とエアフローメータによる吸入空気量の検出結果との間に誤差が生じ、これによって、空燃比制御精度が低下し、以て、運転性や排気性能を悪化させることがあった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、吸気絞り弁の開度が変化したり、吸気弁の開閉タイミングが大きく変化する過渡時であっても、シリンダ吸入空気量を精度良く検出できる吸入空気量検出装置を提供し、以て、過渡時における空燃比制御の精度を向上させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に係る発明は、エンジンの吸入空気流量を検出するエアフローメータと、エンジンの吸気圧力を検出する吸気圧センサと、前記エアフローメータで検出された吸入空気流量を前記吸気圧センサで検出される吸気圧力の変化量に基づいて補正した結果を吸気行程中に積算して、シリンダ吸入空気量を各気筒別に求めるシリンダ吸入空気量検出手段と、を備えて構成される。
【０００６】
かかる構成によると、吸気絞り弁の開度が変化したり、吸気弁の開閉タイミングが大きく変化し、これによって、吸気圧力が変化すると、該圧力変化に応じてエアフローメータによる検出結果が補正される。
【０００７】
例えば吸気圧力が上昇変化を示すときには、エアフローメータで検出される空気量が全てシリンダに吸引されるのではなく、エアフローメータで検出される空気量の一部がシリンダ内に吸引されずに吸気系に充填されて圧力上昇を招いていることになるので、エアフローメータによる検出結果から前記充填分を減算した量をシリンダ吸入空気量とする。逆に、吸気圧力が減少変化を示すときには、それまでに吸気系に充填されていた空気の一部がシリンダ内に吸引されて圧力降下を招いていることになるので、エアフローメータによる検出結果に前記吸気系からの吸い出し分を付加した量をシリンダ吸入空気量とする。
そして、圧力変化に基づいて補正が加えられた吸入空気量を、各気筒の吸気行程毎に積算することで、各気筒別のシリンダ吸入空気量が求められることになる。
【００１０】
請求項２記載の発明では、吸気温度を検出する吸気温センサを備え、前記シリンダ吸入空気量検出手段が、前記吸気圧センサで検出される吸気圧力の変化量と前記吸気温センサで検出される吸気温度とに基づいて、前記エアフローメータで検出された吸入空気流量を補正してシリンダ吸入空気量を求めるよう構成した。
【００１１】
かかる構成によると、吸気圧力の変化分に見合う空気量（質量）は、吸気温度によって異なることになるので、吸気マニホールド内の吸気温度を検出し、圧力変化量に基づく吸入空気量の補正に吸気温度による修正を加える。
【００１２】
請求項３記載の発明では、前記シリンダ吸入空気量検出手段が、前記エアフローメータで検出された吸入空気流量をＱａ、前記吸気圧力の変化量をΔＰｍ、吸気弁上流の容積部の体積をＶｍ、気体定数をＲ、吸気温度をＴｍとしたときに、シリンダ吸入空気変化量ΔＱｃを、
ΔＱｃ＝Ｑａ−ΔＰｍ・（Ｖｍ／Ｒ／Ｔｍ）
として求め、該シリンダ吸入空気変化量ΔＱｃを積算してシリンダ吸入空気量Ｑｃ検出する構成とした。
【００１３】
かかる構成によると、圧力変化ΔＰｍに見合う空気量（質量）は、圧力変化を生じた容積部の体積Ｖｍ、温度Ｔｍ、気体定数Ｒによって異なるので、これらのパラメータに基づいて、容積部に充填される空気量又は容積部から吸い出される空気量を求めるようにした。
【００１４】
尚、吸気絞り弁を備えるエンジンでは、前記容積部は、吸気弁から吸気絞り弁までの部分であり、また、吸気絞り弁を備えずに例えば吸気弁の閉時期を可変に制御することでシリンダ吸入空気量を制御するエンジンでは、前記容積部は、吸気弁からエアクリーナ直前までの部分となる。即ち、前記容積部を、吸気弁から上流側の絞り部までの部分とすれば良い。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、吸気絞り弁の開度が変化したり、吸気弁の開閉タイミングが大きく変化し、これによって吸気圧力が変化しても、該圧力変化を生じさせた空気量に応じてエアフローメータの検出結果を補正するので、過渡時であってもシリンダ吸入空気量を各気筒別に高精度に検出することが可能となり、以て、過渡時の空燃比制御精度が向上するという効果がある。
【００１６】
請求項２記載の発明によると、前記圧力変化に見合う質量としての空気量をそのときの吸気温度から精度良く求めることができ、以て、エアフローメータで検出される質量流量を高精度に補正することができるという効果がある。
【００１７】
請求項３記載の発明によると、吸気温度の他に、圧力変化が生じる容積部の体積や気体定数に基づいて、前記圧力変化に見合う質量としての空気量をより高精度に求めることができ、以て、エアフローメータで検出される質量流量をより高精度に補正することができるという効果がある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態の全体構成を示す図１において、４気筒ガソリンエンジン１には、弁駆動装置２により開閉が電子制御される吸気弁３及び排気弁４が各気筒に装着されている。
【００１９】
各気筒の吸気弁３上流側の吸気ポート５には、燃料噴射弁６が装着され、燃焼室７には点火栓８が装着されている。また、前記点火栓８毎に点火コイル９が設けられている。
【００２０】
エンジン１の本体には、各気筒の基準クランク角で基準信号を出力すると共に、単位クランク角毎に単位角信号を出力するクランク角センサ１０、吸入空気流量を質量流量として検出するホットワイヤー式等のエアフローメータ１１、冷却水温度を検出する水温センサ１２、吸気マニホールド１３のコレクタ部に設けられて吸気圧力を検出する吸気圧センサ１４、吸気マニホールド１３内の吸気温度を検出する吸気温センサ１５が装着される。この他、図示しない車両のアクセルペダルの開度ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ１６や車速センサ１７等が配設されている。
【００２１】
前記各種センサ類の検出信号はコントロールユニット１８に出力され、コントロールユニット１８は、これらの検出信号に基づいて前記燃料噴射弁６に噴射パルス信号を出力して噴射量・噴射時期の制御を行い、前記点火コイル９に点火信号を出力して点火時期の制御を行い、更に、前記弁駆動装置２に弁駆動信号を出力して吸気弁３及び排気弁４の開閉を制御する。
【００２２】
前記弁駆動装置２の構成を図２に示す。
図２において電磁駆動弁を構成する弁駆動装置２は、シリンダヘッド上に設けられる非磁性材料製のハウジング２１と、吸気弁３（又は排気弁４、以下吸気弁３で代表する）のステム３１に一体に設けられてハウジング２１内に移動自由に収納されるアーマチュア２２と、該アーマチュア２２を吸引して吸気弁３を閉弁作動させる電磁力を発揮可能なようにアーマチュア２２の上面に対向する位置でハウジング２１内に固定配置される閉弁用電磁石２３と、該アーマチュア２２を吸引して吸気弁３を開弁作動させる電磁力を発揮可能なようにアーマチュア２２の下面に対向する位置でハウジング２１内に固定配置される開弁用電磁石２４と、吸気弁３の閉弁方向に向けてアーマチュア２２を付勢する閉弁側戻しバネ２５と、吸気弁３の開弁方向に向けてアーマチュア２２を付勢する開弁側戻しバネ２６と、を備えて構成される。そして、閉弁用電磁石２３と開弁用電磁石２４とを共に消磁したときに、吸気弁３は全開位置と閉弁位置との間の略中央位置にあるように、閉弁側戻しバネ２５と開弁側戻しバネ２６とのバネ力が設定され、閉弁用電磁石２３のみを励磁したときに吸気弁３は閉弁し、開弁用電磁石２４のみを励磁したときに吸気弁３は開弁するように駆動される。
【００２３】
前記弁駆動装置２による吸気弁３及び排気弁４の開閉時期は、エンジン１の運転条件に基づいて設定された目標開閉時期となるように制御されるが、特に、吸気弁３の吸気下死点前の閉時期ＩＶＣを、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転速度Ｎｅ、或いはこれらに基づいて設定された目標のシリンダ吸入空気量（要求トルク）などに基づいて広範囲に可変制御してシリンダ吸入空気量を各気筒毎に制御するようになっており、これにより、所謂早閉じミラーサイクルが構成される。
【００２４】
以下に、前記吸気弁３の閉時期ＩＶＣの制御の詳細を、図５のフローチャートに従って説明する。
ステップ２１では、基本目標空気量ＴＴＡを計算する。具体的には、図６のマップを参照し、アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転速度Ｎｅとから、要求トルク相当の基本目標空気量ＴＴＡを設定する。
【００２５】
ステップ２２では、アイドル空気量ＩＳＣを計算する。
具体的には、アイドル空気量ＩＳＣは、次式のように、アイドル制御分ＩＳＣＱと負圧制御分ＢＣＶとのうち大きい方とする。
【００２６】
ＩＳＣ＝ＭＡＸ（ＩＳＣＱ，ＢＣＶ）
アイドル制御分ＩＳＣＱは、次式のごとく、補機負荷（エアコン、パワステ、電気負荷など）の状態に基づいて定められる補機負荷補正分ＩＳＣＬＤと、アイドル運転時に実アイドル回転数を目標アイドル回転数と比較して設定されるアイドル回転数フィードバック補正分である積分分ＩＳＣＩ及び比例分ＩＳＣＰを加算して、算出する。
【００２７】
ＩＳＣＱ＝ＩＳＣＬＤ＋ＩＳＣＩ＋ＩＳＣＰ
負圧制御分ＢＣＶは、吸気弁の早閉じ制御によりシリンダ内の負圧が過大となってオイル上がりを生じるのを防止すべく、エンジン回転速度Ｎｅに応じて設定する。
【００２８】
ステップ２３では、次式のごとく、基本目標空気量ＴＴＡに、アイドル空気量ＩＳＣを加算して、目標空気量ＴＴＰを算出する。
ＴＴＰ＝ＴＴＡ＋ＩＳＣ
ステップ２４では、吸気弁閉時期ＩＶＣφを計算する。具体的には、図７のテーブルを参照し、目標空気量ＴＴＰから、吸気弁閉時期ＩＶＣ（排気上死点後のクランク角度）を設定する。尚、エンジン回転速度Ｎｅによって吸入空気の慣性により充填効率が変化することから、目標空気量ＴＴＰと、エンジン回転速度Ｎｅとから、吸気弁閉時期ＩＶＣを設定するようにしてもよい。
【００２９】
ステップ２５では、吸気弁３の閉指令から実際に閉じるまでの動作遅れ時間（例えば３ｍｓ）をクランク角に変換することにより、遅れ角ＩＶＤＬＹを求める。
【００３０】
ステップ２６では、次式のごとく、吸気弁閉時期ＩＶＣφから遅れ角ＩＶＤＬＹを減算して、吸気弁閉時期（指令値）ＩＶＣを求める。
ＩＶＣ＝ＩＶＣφ−ＩＶＤＬＹ
以上により吸気弁閉時期（指令値）ＩＶＣが決定され、該吸気弁閉時期（指令値）ＩＶＣにおいて吸気弁３を閉指令が出力される。
【００３１】
尚、吸気弁の開時期は、図８に示すように、排気上死点付近の略一定タイミングとする。
また、図８に示すように、燃料噴射量Ｔｉ，燃料噴射時期Ｉ／Ｔ，吸気弁閉時期ＩＶＣは例えば１０ｍｓ毎に計算され、所定のクランク角位置（例えば排気上死点前１１０°ＣＡ）の基準クランク角信号ＲＥＦに同期して、燃料噴射時期Ｉ／Ｔを、このときに最新に算出されている燃料噴射時期Ｉ／Ｔによって確定する。そして、確定された燃料噴射時期Ｉ／Ｔになると、燃料噴射量Ｔｉを、このときに最新に算出されている燃料噴射量Ｔｉによって確定し、同時に、吸気弁閉時期ＩＶＣを、このときに最新に算出されている吸気弁閉時期ＩＶＣによって確定するようにしてある。
【００３２】
尚、上記図１に示すエンジン１では、吸気絞り弁を備えずに、吸気弁３の閉時期を制御することでシリンダ吸入空気量を制御する構成としたが、吸気絞り弁を備え、該吸気絞り弁の開度によってシリンダ吸入空気量が調整される構成のエンジンであっても良い。また、吸気絞り弁を備えるエンジンの場合には、吸気弁３及び排気弁４の開閉時期は固定であっても良いし、また、前記弁駆動装置２やカム駆動式動弁系において開閉時期を変更できる可変バルブタイミング機構などによって吸気弁３及び排気弁４の開閉時期が変更される構成であっても良い。
【００３３】
ここで、図３の制御ブロック図に従って、コントロールユニット１８による吸入空気量の検出制御及び燃料噴射制御の様子を説明する。
吸入空気量算出部５１では、エアフローメータ１１からの検出信号を入力し、該検出信号に基づいて単位時間ｔ毎の吸入空気量（質量）Ｑａ（ｔ）を算出する。
【００３４】
一方、インマニ圧力算出部５２では、吸気圧センサ１４からの検出信号を入力し、該検出信号に基づいて吸気圧力Ｐｍを単位時間ｔ毎に算出する。
インマニ圧力記憶部５３では、前記インマニ圧力算出部４２における前回の算出結果を記憶保持する。
【００３５】
インマニ圧力変化量演算部５４では、前記インマニ圧力算出部５２で最新に算出された吸気圧力Ｐｍ（ｔ）と、前記インマニ圧力記憶部５３に記憶されている前回の算出結果Ｐｍ（ｔ−１）との差として、単位時間ｔ当たりの吸気圧力変化量ΔＰｍ（ｔ）（ΔＰｍ（ｔ）＝Ｐｍ（ｔ） −Ｐｍ（ｔ−１））を演算する。
【００３６】
単位時間シリンダ空気量演算部５５では、前記吸入空気量算出部５１で算出された吸入空気量Ｑａ（ｔ）と、前記インマニ圧力変化量演算部５４で算出された吸気圧力変化量ΔＰｍ（ｔ）と、吸気温センサ１５で検出される吸気温度Ｔｍ（ｔ）とに基づき、下式に従って、単位時間ｔ当たりのシリンダ吸入空気変化量ΔＱｃ（ｔ）を演算する。
【００３７】
ΔＱｃ（ｔ）＝Ｑａ（ｔ） −ΔＰｍ（ｔ）・Ｋ（ｔ）・・・（１）
Ｋ（ｔ）＝Ｖｍ／Ｒ／Ｔｍ（ｔ）・・・・・・・・・・（２）
但し、前記Ｖｍは容積部の体積、Ｒは気体定数であり、予め固定値としてそれぞれ記憶されている。
【００３８】
尚、本実施形態のように吸気絞り弁を備えないエンジンの場合には、前記体積Ｖｍを、吸気弁３からエアクリーナ（図示省略）直前まで容積部の体積とし、吸気絞り弁を備える場合には、吸気弁３から吸気絞り弁まで容積部の体積とすれば良い。即ち、前記容積部とは、吸気弁から上流側の絞り部までの吸気系を示すことになる。
【００３９】
上式において、ΔＰｍ（ｔ）・Ｋ（ｔ）は、吸気圧力変化に対応する空気量であり、例えば圧力Ｐｍの上昇変化時であれば、エアフローメータ１１で検出される空気量に含まれるものの、吸気マニホールド１３等の容積部に充填されてシリンダ内に吸引されない空気量に相当し、逆に、圧力Ｐｍの下降変化時であれば、エアフローメータ１１で検出される空気量に含まれずに、吸気マニホールド１３等の容積部から吸い出されてシリンダ内に吸引される空気量に相当する。
【００４０】
従って、Ｑａ（ｔ） −ΔＰｍ（ｔ）・Ｋ（ｔ）とすれば、圧力上昇時には、エアフローメータ１１の検出結果から吸気マニホールド１３等の容積部に充填される空気量を減算することになり、圧力下降時には、エアフローメータ１１の検出結果に対して吸気マニホールド１３等の容積部から吸い出されてシリンダ内に吸引される空気量を加算することになり、いずれの場合にも、エアフローメータ１１の検出結果と実際のシリンダ吸入空気量との間の誤差を解消する補正が施されることになる。
【００４１】
前記吸気マニホールド１３等の容積部における吸気圧力変化は、吸気弁３の閉時期が大きく変化したときや、吸気絞り弁を備えるエンジンでは、前記吸気絞り弁の開度が変化する過渡運転時に発生するが、上記構成により、吸気弁３の閉時期が大きく変化したり、吸気絞り弁の開度が変化しても、シリンダ吸入空気量を精度良く検出して、空燃比制御精度を確保できることになる。
【００４２】
シリンダ空気量演算部５６では、前記シリンダ吸入空気変化量ΔＱｃ（ｔ）を、各気筒の吸気行程中（吸気弁３の開期間中）において積算して、各気筒別のシリンダ吸入空気量Ｑｃを演算する。
【００４３】
そして、燃料噴射量演算部５７では、前記各気筒別のシリンダ吸入空気量Ｑｃに基づいて各気筒別に燃料噴射量を演算し、燃料噴射制御部５８では、前記各気筒別の燃料噴射量に応じた噴射パルス信号を噴射タイミングの気筒の燃料噴射弁６に出力する。
【００４４】
図４のフローチャートは、上記図３の制御ブロック図に示したシリンダ空気量の検出制御の様子を示すものである。
Ｓ１では、エアフローメータ１１からの検出信号に基づいて単位時間ｔ毎の吸入空気量（質量）Ｑａ（ｔ）を求める。
【００４５】
Ｓ２では、吸気圧センサ１４からの検出信号に基づいて、吸気圧力Ｐｍを求める。
Ｓ３では、前記吸気圧センサ１４で検出された最新の圧力Ｐｍ（ｔ）と単位時間前に検出された圧力Ｐｍ（ｔ−１）との差として、圧力Ｐｍの変化量ΔＰｍ（ｔ）を演算する。
【００４６】
Ｓ４では、吸気温センサ１５からの検出信号に基づいて、吸気マニホールド１３内の吸気温度Ｔｍ（ｔ）を求める。
Ｓ５では、前記吸入空気量Ｑａ（ｔ），圧力変化量ΔＰｍ（ｔ）及び吸気温度Ｔｍ（ｔ）に基づき、前記（１）式及び（２）式に示すようにして、単位時間当たりのシリンダ吸入空気変化量ΔＱｃ（ｔ）を求めると共に、該シリンダ吸入空気変化量ΔＱｃ（ｔ）を吸気行程毎に積算して、各気筒別のシリンダ吸入空気量Ｑｃを求める。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るシステム構成図。
【図２】同上実施の形態における弁駆動装置の構成を示す断面図。
【図３】同上実施の形態における制御ブロック図。
【図４】同上実施の形態における空気量の検出制御を示すフローチャート。
【図５】吸気弁３の閉時期による吸入空気量制御の様子を示すフローチャート。
【図６】前記吸入空気量制御における基本目標空気量ＴＴＡ設定用マップを示す図。
【図７】前記吸入空気量制御における吸気弁閉時期ＩＶＣ設定用テーブルを示す図。
【図８】気筒毎の噴射時期，吸気弁閉時期の制御タイミングを示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１エンジン
２弁駆動装置
３吸気弁
４排気弁
６燃料噴射弁
７燃焼室
１０クランク角センサ
１１エアフローメータ
１２水温センサ
１３吸気マニホールド
１４吸気圧センサ
１５吸気温センサ
１６アクセル開度センサ
１７車速センサ
１８コントロールユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an intake air amount detection device for an engine, and more particularly, to accurately detect a cylinder intake air amount in a transient time when the opening of an intake throttle valve changes or when the opening / closing timing of the intake valve changes greatly. Regarding technology.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a configuration is known in which the detection result of an air flow meter is weighted and the weight coefficient in the weighted average is changed to detect the intake air amount of the engine (Japanese Patent Laid-Open Nos. Hei 2-227528 and Hei Hei Hei). No. 2-286850 etc.).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the detection of the intake air amount using a conventional air flow meter, the cylinder is actually used in a transient state in which the intake pressure changes because the opening degree of the intake throttle valve changes or the opening / closing timing of the intake valve changes greatly. An error occurs between the amount of air sucked into the air flow and the detection result of the amount of intake air by the air flow meter, which may reduce the air-fuel ratio control accuracy, thereby deteriorating operability and exhaust performance. It was.
[0004]
The present invention has been made in view of the above problems, and can accurately detect the cylinder intake air amount even during a transient time when the opening of the intake throttle valve changes or when the opening / closing timing of the intake valve changes greatly. An object of the present invention is to provide an intake air amount detection device, and to improve the accuracy of air-fuel ratio control during a transition.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the invention according to claim 1, an air flow meter for detecting an intake air flow rate of the engine, an intake pressure sensor for detecting an intake pressure of the engine, the intake air flow rate detected by the airflow meter in the intake pressure sensor Cylinder intake air amount detection means for obtaining the cylinder intake air amount for each cylinder by integrating the results corrected based on the detected change amount of the intake pressure during the intake stroke .
[0006]
According to such a configuration, when the opening of the intake throttle valve changes or the opening / closing timing of the intake valve changes greatly, and thereby the intake pressure changes, the detection result by the air flow meter is corrected according to the pressure change. .
[0007]
For example, when the intake pressure shows a rising change, not all the air amount detected by the air flow meter is sucked into the cylinder, but a part of the air amount detected by the air flow meter is not sucked into the cylinder Therefore, an amount of the cylinder intake air is determined by subtracting the charged amount from the detection result by the air flow meter. Conversely, when the intake pressure shows a decreasing change, a part of the air that has been filled in the intake system until then is sucked into the cylinder, causing a pressure drop. The amount of intake air from the intake system is defined as the cylinder intake air amount.
Then, the cylinder intake air amount for each cylinder is obtained by integrating the intake air amount corrected based on the pressure change for each intake stroke of each cylinder.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, an intake air temperature sensor for detecting the intake air temperature is provided, and the cylinder intake air amount detection means is detected by the intake air pressure change detected by the intake pressure sensor and the intake air temperature sensor. Based on the intake air temperature, the intake air flow rate detected by the air flow meter is corrected to obtain the cylinder intake air amount.
[0011]
According to such a configuration, the amount of air (mass) commensurate with the change in intake pressure varies depending on the intake air temperature. Therefore, the intake air temperature in the intake manifold is detected and the intake air amount is corrected based on the change in pressure. Add temperature correction.
[0012]
In the third aspect of the invention, the cylinder intake air amount detection means Qa represents the intake air flow rate detected by the air flow meter, ΔPm represents the amount of change in the intake pressure, Vm represents the volume of the volume portion upstream of the intake valve, When the gas constant is R and the intake air temperature is Tm, the cylinder intake air change amount ΔQc is
ΔQc = Qa−ΔPm · (Vm / R / Tm)
The cylinder intake air change amount ΔQc is integrated to detect the cylinder intake air amount Qc.
[0013]
According to such a configuration, the amount of air (mass) commensurate with the pressure change ΔPm differs depending on the volume Vm, temperature Tm, and gas constant R of the volume part in which the pressure change has occurred, so that the volume part is filled based on these parameters. The amount of air to be discharged or the amount of air to be sucked out from the volume portion was obtained.
[0014]
In an engine equipped with an intake throttle valve, the volume portion is a portion from the intake valve to the intake throttle valve, and without the intake throttle valve, for example, the cylinder is controlled by variably controlling the closing timing of the intake valve. In the engine for controlling the intake air amount, the volume portion is a portion from the intake valve to immediately before the air cleaner. That is, the volume portion may be a portion from the intake valve to the upstream throttle portion.
[0015]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, even if the opening degree of the intake throttle valve changes or the opening / closing timing of the intake valve changes greatly, and thereby the intake pressure changes, the amount of air causing the pressure change is reduced. Accordingly, the detection result of the air flow meter is corrected accordingly, so that it is possible to detect the cylinder intake air amount for each cylinder with high accuracy even during a transition, thereby improving the air-fuel ratio control accuracy during the transition. effective.
[0016]
According to the second aspect of the invention, the amount of air as the mass commensurate with the pressure change can be accurately obtained from the intake air temperature at that time, and thus the mass flow detected by the air flow meter is corrected with high accuracy. There is an effect that can be.
[0017]
According to the invention of claim 3 , in addition to the intake air temperature, the amount of air as a mass commensurate with the pressure change can be obtained with higher accuracy based on the volume of the volume where the pressure change occurs and the gas constant. Accordingly, there is an effect that the mass flow rate detected by the air flow meter can be corrected with higher accuracy.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In FIG. 1 showing the overall configuration of the embodiment, an intake valve 3 and an exhaust valve 4 whose opening and closing are electronically controlled by a valve drive device 2 are mounted on each cylinder in a four-cylinder gasoline engine 1.
[0019]
A fuel injection valve 6 is attached to the intake port 5 upstream of the intake valve 3 of each cylinder, and an ignition plug 8 is attached to the combustion chamber 7. An ignition coil 9 is provided for each ignition plug 8.
[0020]
The main body of the engine 1 outputs a reference signal at the reference crank angle of each cylinder, outputs a unit angle signal for each unit crank angle, a hot wire type that detects an intake air flow rate as a mass flow rate, etc. An air flow meter 11, a water temperature sensor 12 for detecting the cooling water temperature, an intake pressure sensor 14 for detecting the intake pressure provided at the collector of the intake manifold 13, and an intake air temperature sensor 15 for detecting the intake air temperature in the intake manifold 13. Installed. In addition, an accelerator opening sensor 16 and a vehicle speed sensor 17 for detecting an accelerator pedal opening APO of a vehicle (not shown) are provided.
[0021]
The detection signals of the various sensors are output to the control unit 18, and the control unit 18 outputs an injection pulse signal to the fuel injection valve 6 based on these detection signals to control the injection amount and the injection timing. An ignition signal is output to the ignition coil 9 to control the ignition timing, and further, a valve drive signal is output to the valve drive device 2 to control opening and closing of the intake valve 3 and the exhaust valve 4.
[0022]
The configuration of the valve drive device 2 is shown in FIG.
In FIG. 2, a valve driving device 2 constituting an electromagnetically driven valve includes a housing 21 made of a non-magnetic material provided on a cylinder head, and a stem 31 of an intake valve 3 (or an exhaust valve 4, hereinafter referred to as an intake valve 3). The armature 22 is provided integrally with the armature 22 so as to be freely moved in the housing 21, and faces the upper surface of the armature 22 so as to exert an electromagnetic force for sucking the armature 22 and closing the intake valve 3. The valve-closing electromagnet 23 fixedly disposed in the housing 21 at the position, and the housing at a position facing the lower surface of the armature 22 so as to exert an electromagnetic force for attracting the armature 22 and opening the intake valve 3 A valve-opening electromagnet 24 fixedly disposed in the valve 21; a valve-closing return spring 25 that urges the armature 22 toward the valve-closing direction of the intake valve 3; and a method of opening the intake valve 3. And a valve-opening return spring 26 that biases the armature 22 in the direction. Then, when both the valve closing electromagnet 23 and the valve opening electromagnet 24 are demagnetized, the valve closing side return spring 25 and the valve closing side return spring 25 are arranged so that the intake valve 3 is at a substantially central position between the fully opened position and the valve closing position. When the spring force with the valve-opening return spring 26 is set and only the valve closing electromagnet 23 is excited, the intake valve 3 is closed, and when only the valve opening electromagnet 24 is excited, the intake valve 3 is opened. To be driven.
[0023]
The opening / closing timings of the intake valve 3 and the exhaust valve 4 by the valve driving device 2 are controlled so as to be the target opening / closing timing set based on the operating conditions of the engine 1. The closing timing IVC before the point is variably controlled over a wide range based on the accelerator opening APO and the engine speed Ne, or a target cylinder intake air amount (required torque) set based on these, and the cylinder intake air amount Is controlled for each cylinder, thereby forming a so-called early closing mirror cycle.
[0024]
The details of the control of the closing timing IVC of the intake valve 3 will be described below with reference to the flowchart of FIG.
In step 21, a basic target air amount TTA is calculated. Specifically, the basic target air amount TTA corresponding to the required torque is set from the accelerator opening APO and the engine speed Ne with reference to the map of FIG.
[0025]
In step 22, the idle air amount ISC is calculated.
Specifically, the idle air amount ISC is the larger of the idle control amount ISCQ and the negative pressure control amount BCV as shown in the following equation.
[0026]
ISC = MAX (ISCQ, BCV)
The idle control amount ISCQ is determined by the auxiliary load correction amount ISCLD determined based on the state of the auxiliary load (air conditioner, power steering, electric load, etc.), and the actual idle speed is set as the target idle speed during idle operation. The integral part ISCI and the proportional part ISCP, which are the idle speed feedback correction parts set in comparison with the above, are added and calculated.
[0027]
ISCQ = ISCLD + ISCI + ISCP
The negative pressure control BCV is set according to the engine rotational speed Ne in order to prevent the negative pressure in the cylinder from becoming excessive due to the early closing control of the intake valve and causing the oil to rise.
[0028]
In step 23, as shown in the following equation, the target air amount TTP is calculated by adding the idle air amount ISC to the basic target air amount TTA.
TTP = TTA + ISC
In step 24, the intake valve closing timing IVCφ is calculated. Specifically, referring to the table of FIG. 7, the intake valve closing timing IVC (crank angle after exhaust top dead center) is set from the target air amount TTP. Since the charging efficiency varies depending on the inertia of the intake air depending on the engine speed Ne, the intake valve closing timing IVC may be set from the target air amount TTP and the engine speed Ne.
[0029]
In step 25, the delay angle IVDLY is obtained by converting the operation delay time (for example, 3 ms) from the close command of the intake valve 3 to the actual close to the crank angle.
[0030]
In step 26, the intake valve closing timing (command value) IVC is obtained by subtracting the delay angle IVDLY from the intake valve closing timing IVCφ as shown in the following equation.
IVC = IVCφ−IVDLY
Thus, the intake valve closing timing (command value) IVC is determined, and the intake valve 3 closing command is output at the intake valve closing timing (command value) IVC.
[0031]
Incidentally, the opening timing of the intake valve is set to a substantially constant timing near the exhaust top dead center as shown in FIG.
Further, as shown in FIG. 8, the fuel injection amount Ti, the fuel injection timing I / T, and the intake valve closing timing IVC are calculated, for example, every 10 ms, and a predetermined crank angle position (for example, 110 ° CA before exhaust top dead center). The fuel injection timing I / T is determined by the latest fuel injection timing I / T calculated at this time in synchronization with the reference crank angle signal REF. When the determined fuel injection timing I / T is reached, the fuel injection amount Ti is determined by the latest fuel injection amount Ti calculated at this time, and at the same time, the intake valve closing timing IVC is updated at this time. Is determined by the intake valve closing timing IVC.
[0032]
The engine 1 shown in FIG. 1 has a configuration in which the cylinder intake air amount is controlled by controlling the closing timing of the intake valve 3 without providing the intake throttle valve. The engine may be configured such that the cylinder intake air amount is adjusted by the opening degree of the throttle valve. In the case of an engine equipped with an intake throttle valve, the opening / closing timings of the intake valve 3 and the exhaust valve 4 may be fixed, and the opening / closing timings of the valve driving device 2 and the cam-driven valve operating system may be fixed. A configuration in which the opening / closing timing of the intake valve 3 and the exhaust valve 4 is changed by a variable valve timing mechanism that can be changed may be used.
[0033]
Here, the state of intake air amount detection control and fuel injection control by the control unit 18 will be described with reference to the control block diagram of FIG.
The intake air amount calculation unit 51 receives a detection signal from the air flow meter 11 and calculates an intake air amount (mass) Qa (t) per unit time t based on the detection signal.
[0034]
On the other hand, the intake manifold pressure calculation unit 52 receives a detection signal from the intake pressure sensor 14 and calculates the intake pressure Pm for each unit time t based on the detection signal.
The intake manifold pressure storage unit 53 stores and holds the previous calculation result in the intake manifold pressure calculation unit 42.
[0035]
In the intake manifold pressure change amount calculation unit 54, the intake pressure Pm (t) calculated most recently by the intake manifold pressure calculation unit 52 and the previous calculation result Pm (t−1) stored in the intake manifold pressure storage unit 53. Is calculated as an intake pressure change amount ΔPm (t) (ΔPm (t) = Pm (t) −Pm (t−1)) per unit time t.
[0036]
In the unit time cylinder air amount calculation unit 55, the intake air amount Qa (t) calculated by the intake air amount calculation unit 51 and the intake pressure change amount ΔPm (t) calculated by the intake manifold pressure change amount calculation unit 54. Based on the intake air temperature Tm (t) detected by the intake air temperature sensor 15, the cylinder intake air change amount ΔQc (t) per unit time t is calculated according to the following equation.
[0037]
ΔQc (t) = Qa (t) −ΔPm (t) · K (t) (1)
K (t) = Vm / R / Tm (t) (2)
However, Vm is the volume of the volume portion, and R is a gas constant, which is stored in advance as a fixed value.
[0038]
In the case of an engine that does not include an intake throttle valve as in this embodiment, the volume Vm is the volume of the volume from the intake valve 3 to just before the air cleaner (not shown), and when the intake throttle valve is provided. The volume from the intake valve 3 to the intake throttle valve may be a volume. That is, the volume portion indicates the intake system from the intake valve to the upstream throttle portion.
[0039]
In the above equation, ΔPm (t) · K (t) is an air amount corresponding to a change in intake pressure. For example, if the pressure Pm is rising, it is included in the air amount detected by the air flow meter 11. This corresponds to the amount of air that is filled in the volume of the intake manifold 13 or the like and is not sucked into the cylinder, and conversely, if the pressure Pm is decreasing, it is not included in the amount of air detected by the air flow meter 11, This corresponds to the amount of air that is sucked from the volume of the intake manifold 13 and the like and sucked into the cylinder.
[0040]
Therefore, if Qa (t) −ΔPm (t) · K (t), when the pressure rises, the amount of air filled in the volume portion such as the intake manifold 13 is subtracted from the detection result of the air flow meter 11. When the pressure drops, the amount of air sucked from the volume of the intake manifold 13 and the like and sucked into the cylinder is added to the detection result of the air flow meter 11, and in any case, the air flow meter 11 Thus, a correction for eliminating an error between the detection result and the actual cylinder intake air amount is performed.
[0041]
The intake pressure change in the volume portion of the intake manifold 13 or the like occurs when the closing timing of the intake valve 3 changes greatly, or in an engine having an intake throttle valve, during a transient operation in which the opening degree of the intake throttle valve changes. However, even if the closing timing of the intake valve 3 changes greatly or the opening degree of the intake throttle valve changes, the above configuration makes it possible to accurately detect the cylinder intake air amount and ensure the air-fuel ratio control accuracy. .
[0042]
In the cylinder air amount calculation unit 56, the cylinder intake air change amount ΔQc (t) is integrated during the intake stroke of each cylinder (during the open period of the intake valve 3), and the cylinder intake air amount Qc for each cylinder is calculated. Calculate.
[0043]
The fuel injection amount calculation unit 57 calculates the fuel injection amount for each cylinder based on the cylinder intake air amount Qc for each cylinder, and the fuel injection control unit 58 responds to the fuel injection amount for each cylinder. The injection pulse signal is output to the fuel injection valve 6 of the cylinder at the injection timing.
[0044]
The flowchart of FIG. 4 shows the state of the cylinder air amount detection control shown in the control block diagram of FIG.
In S1, the intake air amount (mass) Qa (t) per unit time t is obtained based on the detection signal from the air flow meter 11.
[0045]
In S2, the intake pressure Pm is obtained based on the detection signal from the intake pressure sensor 14.
In S3, a change amount ΔPm (t) of the pressure Pm is calculated as a difference between the latest pressure Pm (t) detected by the intake pressure sensor 14 and the pressure Pm (t−1) detected before unit time. To do.
[0046]
In S4, the intake air temperature Tm (t) in the intake manifold 13 is obtained based on the detection signal from the intake air temperature sensor 15.
In S5, based on the intake air amount Qa (t), the pressure change amount ΔPm (t), and the intake air temperature Tm (t), the cylinders per unit time are expressed as shown in the equations (1) and (2). The intake air change amount ΔQc (t) is obtained, and the cylinder intake air change amount ΔQc (t) is integrated for each intake stroke to obtain the cylinder intake air amount Qc for each cylinder.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a valve driving device according to the embodiment.
FIG. 3 is a control block diagram according to the embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing air amount detection control in the embodiment;
FIG. 5 is a flowchart showing a state of intake air amount control by closing timing of the intake valve 3;
FIG. 6 is a diagram showing a basic target air amount TTA setting map in the intake air amount control.
FIG. 7 is a view showing an intake valve closing timing IVC setting table in the intake air amount control.
FIG. 8 is a timing chart showing control timing of injection timing and intake valve closing timing for each cylinder.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Valve drive device 3 Intake valve 4 Exhaust valve 6 Fuel injection valve 7 Combustion chamber 10 Crank angle sensor 11 Air flow meter 12 Water temperature sensor 13 Intake manifold 14 Intake pressure sensor 15 Intake temperature sensor 16 Accelerator opening sensor 17 Vehicle speed sensor 18 Control unit

Claims

エンジンの吸入空気流量を検出するエアフローメータと、
エンジンの吸気圧力を検出する吸気圧センサと、
前記エアフローメータで検出された吸入空気流量を前記吸気圧センサで検出される吸気圧力の変化量に基づいて補正した結果を吸気行程中に積算して、シリンダ吸入空気量を各気筒別に求めるシリンダ吸入空気量検出手段と、
を含んで構成されることを特徴とするエンジンの吸入空気量検出装置。An air flow meter for detecting the intake air flow rate of the engine;
An intake pressure sensor for detecting the intake pressure of the engine;
Cylinder intake for obtaining the cylinder intake air amount for each cylinder by integrating the intake air flow rate detected by the air flow meter based on the change amount of the intake pressure detected by the intake pressure sensor during the intake stroke. Air volume detection means;
An intake air amount detection device for an engine, comprising:

吸気温度を検出する吸気温センサを備え、前記シリンダ吸入空気量検出手段が、前記吸気圧センサで検出される吸気圧力の変化量と前記吸気温センサで検出される吸気温度とに基づいて、前記エアフローメータで検出された吸入空気流量を補正してシリンダ吸入空気量を求めるよう構成したことを特徴とする請求項１記載のエンジンの吸入空気量検出装置。An intake air temperature sensor for detecting an intake air temperature, wherein the cylinder intake air amount detection means is based on an intake air pressure change detected by the intake air pressure sensor and an intake air temperature detected by the intake air temperature sensor. 2. The intake air amount detection device for an engine according to claim 1 , wherein the intake air amount detected by the air flow meter is corrected to obtain a cylinder intake air amount.

前記シリンダ吸入空気量検出手段が、前記エアフローメータで検出された吸入空気流量をＱａ、前記吸気圧力の変化量をΔＰｍ、吸気弁上流の容積部の体積をＶｍ、気体定数をＲ、吸気温度をＴｍとしたときに、シリンダ吸入空気変化量ΔＱｃを、
ΔＱｃ＝Ｑａ−ΔＰｍ・（Ｖｍ／Ｒ／Ｔｍ）
として求め、該シリンダ吸入空気変化量ΔＱｃを積算してシリンダ吸入空気量Ｑｃ検出することを特徴とする請求項２記載のエンジンの吸入空気量検出装置。The cylinder intake air amount detecting means is configured such that the intake air flow rate detected by the air flow meter is Qa, the intake pressure change amount is ΔPm, the volume of the volume portion upstream of the intake valve is Vm, the gas constant is R, and the intake air temperature is When Tm, the cylinder intake air change amount ΔQc is
ΔQc = Qa−ΔPm · (Vm / R / Tm)
The engine intake air amount detection device according to claim 2 , wherein the cylinder intake air amount Qc is detected by integrating the cylinder intake air change amount ΔQc.