WO2006006348A1

WO2006006348A1 - 吸入空気量推定装置、方法およびプログラム

Info

Publication number: WO2006006348A1
Application number: PCT/JP2005/011289
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Tagami; Yuji Yasui; Mitsunobu Saito; Kosuke Higashitani
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2007-01-07
Also published as: US20080046143A1; EP1783348A1; CN1981126A; TW200610884A; CA2572738A1; JP4364735B2; JP2006022708A; CN1981126B; EP1783348A4

Abstract

　本発明は、可変バルブ機構を有する内燃機関の吸入空気量を求めるために使用される吸入空気量推定装置を提供する。当該吸入空気量推定装置は、前記内燃機関の機関回転数、バルブリフト量、およびバルブ位相角に基づいて、所定のマップから吸入空気量基準値を求める基準値取得手段と、前記内燃機関の吸気管に設けられたエアフローメータの出力に応じた計測値を求める計測値取得手段と、前記吸入空気量基準値に補正係数を乗じた値と前記計測値との偏差が最小になる前記補正係数を求める演算手段と、求められた前記補正係数に前記吸入吸気量基準値を乗じて吸入空気量推定値を算出する推定値算出手段と、を備える。　　

Description

吸入空気量推定装置、方法およびプログラム

技術分野

[0001] 本発明は、エアフローメータの出力をフィルタリングする装置に関し、特に、ェアフロ一メータの出力値に含まれる脈動成分を除去する装置に関する。

背景技術

[0002] 内燃機関の吸気管内にはスロットル弁が設けられており、スロットル弁の開度を調節することにより吸入空気量を制御している。スロットル弁は通気抵抗であるので、開度が小さいときは吸気管内が負圧になり空気吸入効率の低下が発生する。よって近年では、スロットル弁を使用しなソンスロットル型レシプロエンジンが開発されて！、る

[0003] ノンスロットル型エンジンは、可変バルブリフト機構および可変バルブ位相機構を用いて、バルブリフト量およびバルブ開閉タイミングを調節することによって吸入空気量を制御する。可変バルブリフト機構は、特開平 7— 54625号公報に開示されるように油圧により所定の高さのカムへと変更することによってバルブリフト量を変更する。また、可変バルブ位相機構は、特開平 11— 223113号公報に開示されるように、カム軸の端部に油圧によって位相を遅角化または進角化させることができるようにべーンを設けてバルブ位相角を可変とする。

[0004] ところで、ノンスロットル型エンジンでは、図 7(a)に示すように空燃比 (AZF値）が分散し目標空燃比へと収束しないということがあった。そして、ノンスロットル型エンジンのエアフローメータ出力を計測すると、図 4に示すように実測値が大きく変動していた。これは、レシプロエンジンが吸入行程において、吸気バルブの開閉により断続的に空気を吸入するので、吸気管内における空気の流れに脈動を生じさせるためである

[0005] 図 5(a)乃至 (!)は、スロットル型エンジンのスロットル弁開度 thを増加させたときの吸入空気量の平均値に対する分散の変化を示している。図 5(a)はスロットル弁開度を 1 0(deg)にしたときの吸入空気量の分散を示し、図 5(b)以降はスロットル弁開度を、それぞれ 10(deg)ずつ増加させたときの吸入空気量の分散を示して、る。図 5(a)力 (!)の吸入空気量の分散を比較すると、スロットル弁開度が大き!、ほど吸入空気量は分散していることが分かる。このように、通気抵抗となるスロットル弁による影響が小さくなると、吸入空気量に対する吸入空気量に対する脈動による影響が大きくなる。よって、ノンスロットル型エンジンでは、通気抵抗となるスロットル弁を使用しないため、脈動による影響が大きくなり、吸気管に配設されたエアフローメータ力の測定値も大きく変動する値となる。燃料噴射装置は、吸入空気量に基づいて空燃比を目標空燃比へと制御するが、変動の大きい測定値に基づいて燃料噴射量を求めると、空燃比も大きく変動するので目標空燃比へと収束しな、。

[0006] 従来の技術において、スロットル弁型エンジンのスロットル全開状態における脈動成分の平滑化、および過渡状態における応答性向上には様々な工夫がなされている。例えば、脈動成分を平滑ィ匕するベぐエアフローメータの測定値の移動平均値を求め、移動平均値を測定値として使用する手法がある。また、特開平 5— 306643号公報では、エンジンの状態に応じてフィルタの次数を切り替える制御が開示されている。さらに、特開 2004— 156456号公報には、エンジン回転数と、吸気管圧力を用いて算出した吸入空気量推定値と、機関吸気管に設置したエアフローメータ計測値とを用いて、逐次型最小二乗法により吸入空気量を算出する方法が開示されている

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] し力しながら、測定値の移動平均を求め振幅を平滑化する手法では、図 6に示すように過渡応答にぉヽて遅れを生ずる。遅れを生じた値に基づ！ヽて燃料噴射量を求めると空燃比がリーンまたはリッチとなり、ェミッションを増加させ、ドライバピリティを劣化させる。

[0008] 特開平 5— 306643号公報の手法では、フィルタの次数をエンジンの条件に応じて設定する必要があり、データ設定に非常に大きな工数を要する。また、低流速時から高流速時までの広範囲にわたって脈動成分が発生するシステムにおいて、出力値が定常状態であるか過渡状態であるのかを判別してフィルタの次数を設定することは困難である。

[0009] また、スロットル弁の無いノンスロットル型エンジンの場合、吸入空気管内圧力は大気圧と同じであるから機関吸入空気量との相関関係がなぐ特開 2004— 156456号公報の手法は使用できな、。

[0010] 上記の状況の下に、応答性を悪ィ匕させることなぐエアフローメータの測定値から吸気管内の脈動成分を除去した吸入空気量を推定する吸入空気量推定装置および方法に対するニーズがある。

課題を解決するための手段

[0011] 本発明の一実施形態による吸入空気量推定装置は、可変バルブ機構を有する内燃機関の吸入空気量を求めるために使用される。当該吸入空気量推定装置は、前記内燃機関の機関回転数、バルブリフト量、およびバルブ位相角に基づいて、所定のマップ力吸入空気量基準値を求める基準値取得手段と、前記内燃機関の吸気管に設けられたエアフローメータの出力に応じた計測値を求める計測値取得手段と、前記吸入空気量基準値に補正係数を乗じた値と前記計測値との偏差が最小になる前記補正係数を求める演算手段と、求められた前記補正係数に前記吸入吸気量基準値を乗じて吸入空気量推定値を算出する推定値算出手段と、を備える。

[0012] 本実施形態によると、エアフローメータから取得した変動の大きい流量値を変動のな、流量基準値へとあてはめるような補正係数を求め、該補正係数を流量基準値に乗じて空気流量の推定値を求める。よって、応答性を悪化させることなぐ脈動成分を除去した空気流量推定値を求めることができる。

[0013] この発明の他の形態による吸入空気量推定装置において、前記演算手段は、最小二乗法を用いて前記偏差が最小になる前記補正係数を求める。

[0014] 本実施形態によると、最小二乗法を用いて前記偏差を最小とする補正係数を求めるので、実測値である流量値に基づいて、空気流量推定値を求めるためにより適した補正係数を求めることができる。

[0015] 本発明の他の実施形態によるプログラムは、可変バルブ機構を有する内燃機関の吸入空気量を求めるために、電子制御ユニットに以下の機能を実現させるように使用される。当該機能は、前記内燃機関の機関回転数、ノレブリフト量、およびバルブ位相角に基づいて、所定のマップ力吸入空気量基準値を求める機能と、前記内燃機関の吸気管に設けられたエアフローメータの出力に応じた計測値を求める機能と、を含む。当該機能は、前記吸入空気量基準値に補正係数を乗じた値と前記計測値との偏差が最小になる前記補正係数を求める機能と、求められた前記補正係数に前記吸入吸気量基準値を乗じて吸入空気量推定値を算出する機能と、をさらに含む。

[0016] 本実施形態によると、エアフローメータから取得した変動の大きい流量値を変動のな、流量基準値へとあてはめるような補正係数を求め、該補正係数を流量基準値に乗じて空気流量の推定値を求める。よって、応答性を悪化させることなぐ脈動成分を除去した空気流量推定値を求めることができる。

[0017] 本発明の他の実施形態による吸入空気量推定方法は、可変バルブ機構を有する内燃機関の吸入空気量を求めるために使用される。当該方法は、前記内燃機関の機関回転数、ノレブリフト量、およびバルブ位相角に基づいて、所定のマップから吸入空気量基準値を求めるステップと、前記内燃機関の吸気管に設けられたェアフロ一メータの出力に応じた計測値を求めるステップと、を含む。当該方法は、前記吸入空気量基準値に補正係数を乗じた値と前記計測値との偏差が最小になる前記補正係数を求めるステップと、求められた前記補正係数に前記吸入吸気量基準値を乗じて吸入空気量推定値を算出するステップと、をさらに含む。

[0018] 本実施形態によると、エアフローメータから取得した変動の大きい流量値を変動のな、流量基準値へとあてはめるような補正係数を求め、該補正係数を流量基準値に乗じて空気流量の推定値を求める。よって、応答性を悪化させることなぐ脈動成分を除去した空気流量推定値を求めることができる。

[0019] この発明の他の形態による吸入空気量推定方法において、最小二乗法を用いて前記偏差が最小になる前記補正係数を求める。

[0020] 本実施形態によると、最小二乗法を用いて前記偏差を最小とする補正係数を求めるので、実測値である流量値に基づいて、空気流量推定値を求めるためにより適した補正係数を求めることができる。

図面の簡単な説明

[0021] [図 1]この発明の一実施形態に従う、エンジンおよびその制御装置の概略図である。 [図 2]この発明の一実施形態に従う、吸入空気量推定装置の構成図である。

[図 3]この発明の一実施形態に従う、吸入空気量推定プロセスによる演算のフローチヤートである。

[図 4]従来技術における、エアフローメータの出力値、およびその移動平均値を示す図である。

[図 5]従来技術における、吸入空気量推定装置を使用しないときの吸入空気量の平均値に対する分散を示す図である。

[図 6]この発明の一実施形態に従う、過渡状態における出力の追従性を示す図である。

[図 7]この発明の一実施形態に従う、吸入空気量推定装置を採用したときと、採用しな！、ときの AZF測定結果を表す図である。

[図 8]この発明の一実施形態に従う、吸入空気量推定装置を使用したときの AZF比の出現頻度を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0022] 図 1を参照しつつ、本発明である、基準値およびエアフローメータの測定値に基づいて吸入空気量を推定する吸入空気量推定装置の一実施形態を説明する。図 1は、この発明の実施形態に従う、可変バルブ機構 (可変バルブリフト機構、可変バルブ位相機構)を有するガソリンエンジンおよびその制御装置の全体的な構成図である。本実施形態で使用されるエンジンは、吸気管内にスロットル弁を配設しないノンスロットル弁型エンジンである。スロットル弁としての吸気量の調節は、可変バルブ機構によるバルブリフト量およびバルブ位相角を変化させることによって行われる。また、図 1 において、本発明で使用されない内燃機関の周辺装置は省略してある。

[0023] 電子制御ユニット（以下、「ECU」 ) t 、う） 100は、車両の各部から送られてくるデータを受け入れる入力インタフェース 100b、車両の各部の制御を行うための演算を実行する CPU100a、読み取り専用メモリ (ROM)およびランダムアクセスメモリ（RAM)を有するメモリ 100d、および車両の各部に制御信号を送る出力インタフェース 100cを備えている。メモリ 100dの ROMには、車両の各部の制御を行うためのプログラムおよび各種のデータが格納されている。この発明に従う制御のためのプログラムは、該 RO Mに格納される。 ROMは、 EPROMのような書き換え可能な ROMでもよい。 RAM には、 CPUlOOaによる演算のための作業領域が設けられる。車両の各部から送られてくるデータおよび車両の各部に送り出す制御信号は、 RAMに一時的に格納される。

[0024] 本実施形態において、上記の ROMには後述の図 3に示すフローチャートを実行するためのプログラム、吸入空気量推定演算式、所定の条件から吸入空気量基準値 G AIRMAPを求めるための吸入空気量基準マップ、およびエンジン 101を運転制御するために必要なその他のプログラムが記憶されて!、る。

[0025] ROMに記憶されて!、る上述の吸入空気量基準マップは、バルブリフト量 LIFT、ノルブ位相角 CAIN、およびエンジン回転数 NEの関数である吸入空気量基準を含む。吸入空気量基準値 GAIRMAPは、これら所定のパラメータ力求められる定常状態および過渡状態における基準値を表し、上述のパラメータの変化に伴う吸入空気量の変化形状を表すものである。これは、後述するエアフローメータ 102からの測定値との関係で最小二乗法を用いることにより、エアフローメータ 102の測定値をマップから取得した変化形状にあてはめ、脈動成分を含む吸入空気量の測定値を補正するために使用される。

[0026] ECU100に向けて送られた信号は入力インタフェース 100bに渡され、アナ口グーデジタル変換される。 CPUlOOaは、変換されたデジタル信号を、メモリ 100dに格納されているプログラムに従って処理し、車両の各部に送るための制御信号を作り出す。出力インタフェース 100cは、これらの制御信号を車両の各部へと送る。

[0027] エンジン 101は、可変バルブ機構を備えるエンジンであるため、 ECU100は、可変バルブリフト機構 106および可変バルブ位相機構 107を制御するためのプログラムも実行している。そして、 ECU100は、このプログラムを実行することにより求められたバルブリフト量 LIFTおよびバルブ位相角 CAINを可変バルブリフト機構 106および可変バルブ位相機構 107へと送出する。また、求められたバルブリフト量 LIFTおよびバルブ位相角 CAINは RAMに記憶され、吸入空気量基準値 GAIRMAPの検索の際に使用される。

[0028] 可変ノレブリフト機構 106は、ノレブリフト量を可変にすることができる装置であって、ノレブシャフトを押し下げるカムを切り替えてバルブリフト量を変化させている。すなわち、 ECU100から送られたバルブリフト量 LIFTにしたがって油圧制御により所定のバルブリフト量になるカム高さを有するカムへと切り替えられる。本実施形態では、力ムの切り替えによりバルブリフト量を変化させている力ロッカーアームの支点をァクチユエータにより可変にしてリフト量を可変にする機構など他の可変ノレブリフト機構を採用することちできる。

[0029] 可変バルブ位相機構 107は、吸気カムの端にベーン式のァクチユエータが組み込まれ、油圧制御により進角側または遅角側へとバルブ位相角を変化させられるようになっている。そして、 ECU100から送られたバルブ位相角 CAINにしたがって、油圧制御によりカム位相角が変化させられる。

[0030] 本実施形態のノンスロットル型エンジンでは上述のように、可変バルブリフト機構 10 6および可変バルブ位相機構 107を使用し、シリンダ内に流入する吸入空気量を制御してノンスロットルエンジンを実現して、る。

[0031] エンジン 101には、エンジン 101のクランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ 105が設けられている。クランク角センサ 105は、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ TDC)に関し所定クランク角度で (ここではクランク角 180度ごとに) TDC信号パルスを出力する TDCセンサ、および TDC信号パルスより短い一定クランク角周期（たとえば、 30度）で 1パルスを発生する CRKセンサからなる。そして、 TDC信号パルス、および CRK信号パルスは ECU100に供給される。これらの信号パルスは、燃料噴射時期、点火時期等のエンジンを運転するための各種タイミング制御に使用される。特に本実施形態において、これらの信号は、所定時間に出力された TDC信号パルス数をカウントすることでエンジン回転数 NEの算出に使用される。また、これらの信号は、エアフローメータ 102から測定値をサンプリングするタイミングの取得にも使用される。

[0032] エンジン 101には、吸気管 103および排気管 104が取り付けられており、吸気管 103 にはエアフローメータ 102が取り付けられて!/、る。

[0033] エアフローメータ 102は、吸入空気量を計測するために使用される空気流量計であつて、測定した流速を ECU100へと出力する。本実施形態におけるエアフローメータ 102は、空気の流れの中に棒状の抵抗体を置き、その後方に発生する流速に比例した渦の数を光センサや超音波でカウントするカルマン渦方式のエアフローメータを採用している。ここではカルマン渦方式を採用した力ベーン型エアフローメータまたは熱線方式のエアフローメータを採用することもできる。

[0034] エアフローメータ 102から取得した空気流速に対して、 ECU100は、上述の TDC信号パルスよりエンジンの 1ストロークの時間を求め、さらに所定の係数を乗ずることによつて、 1ストロークあたりの吸入空気量 (g/str)を求めることができるように構成されて!ヽる。

[0035] また、図に示していないものもある力エンジン 101には、運転するために必要な他の機器 (たとえば、水温センサなどのセンサ類や、燃料噴射装置、点火プラグ、三元触媒等の各種装置)が取り付けられている。

[0036] 本実施形態において吸入空気量推定値は、下に示す式（3)から（5)にしたがって ECU100によって算出される。これらの式は、式（5)を用いて、吸入空気量基準値 G AIRMAP(i)および測定値 GAIRTH(i)から e(i)を最小とする Θ (0を逐次算出することによつて吸入空気量推定値 GAIRHATを求める構成となって、る。偏差 e(i)を最小とする Θを求めるに際し、本実施形態では最小二乗法を用いている。以下に最小二乗法を用いた上式の導出方法を示す。

[0037] 吸入空気量基準値 GAIRMAPに基づく吸入空気量の推定値を吸入空気量推定値 GAIRHAT(i)として、以下のようにモデル化する。

[数 1]

GAIRHA T(i) - θ{ϊ) X GAIRMAP(i) ( ι ) θ{ϊ): モデルパラメータ

[0038] 測定値 (センサ出力値) GAIRTH(i)と推定値である GAIRHAT(i)の偏差を e(i)として次のように定義する。

[数 2] e{i) = GAIRTH{i)― θ{ί) x GAIRMAP(i) ( 2 )

[0039] このとき、時間 iにおける空気流量推定値 GAIRHAT(i)は、次式の（3)から（5)で算出することができる。 [数 3]

GAIRHAT{i) = θ(ί) x GAIRMAP(i) ( 3 ) >(0 :モデルパラメータ

画 e(z) = GAIRTH (ί)― θ{ι一 1) χ GAIRMAP{i) ( 4 ) [数 5]

P(i - l)² x GAIRMAP² (i)

で、 P(i) = P(i - l)

1 + GAIRMAP¹ (0 x P{i - 1)

となる。

[0040] 図 2に本実施形態による、吸入空気量推定装置 200のブロック図を示す。吸入空気量推定装置 200は、モジュール 201、モジュール 202、およびモジュール 203を含む。モジュール 201は、吸入空気量基準値をマップとして記憶しており、時間 iにおけるェンジン回転数 NE(i)、バルブリフト量 LIFT(i)、およびバルブ位相角 CAIN(i)に基づ、て、対応する吸入空気量基準値 GAIRMAP(i)を出力する。乗算器 204は、モジュール 20 1から出力された吸入空気量基準値 GAIRMAP(i)と、モジュール 203から出力された Θ (i-1)を乗じ、その結果を差分算出器 205へ出力する。乗算器 204からの出力が入力されると、差分算出器 205は、入力された値と測定値 GAIRTHとの差分を算出して、差分値 e(i)を乗算器 206へと出力する。

[0041] モジュール 202は、式（5)において、偏差 e(i)に乗じられる部分を算出し出力する。

乗算器 206は、モジュール 202から出力された値を受け取り、この値に差分値 e(i)を乗算して、その結果を加算器 207へと出力する。加算器 207は、乗算器 206からの出力値にモジュール 203からの出力値 0 G-1)を加算し、その結果を乗算器 208およびモジユール 203へと出力する。

[0042] モジュール 203は、遅延モジュールであって、モデルパラメータ Θ (0を受け取り、これを一時的に記憶するとともに、前回時に記憶したモデルパラメータ Θ G-1)を乗算器 204および加算器 207へと出力する機能を有する。

[0043] 乗算器 207から出力された Θ (0は、乗算器 208にお、て、吸入空気量基準値 GAIR MAP(i)が乗じられ、吸入空気量推定値 GAIRHAT(i)が出力される。

[0044] このような構成にすることで、偏差 e(i)を最小とする Θ (0を求めることができる。

[0045] 図 3は、本実施形態における吸入空気量推定装置を使用して目標空燃比となるような燃料噴射量を求めるためのプロセスである。図 3に示す吸入空気量推定のプロセスは、メインプログラム力所定のタイミングまたは所定の条件下で呼び出されるように構成されている。また、本実施形態において、以下のプロセスの演算周期は 10〜 30(msec)の時間同期とした。ただし、エンジン回転数同期としてもよい。

[0046] メインプログラムから、吸入空気量推定プロセスが呼び出されると、 ECU100は、 TD C信号パルスの入力タイミングに基づ、て演算を行、エンジン回転数 NEを算出する (S301)。次に、 ECU100は、バルブリフト量 LIFTおよびバルブ位相角 CAINをメモリ 10 0dから取得する（S302)。ここで、本実施形態におけるエンジン 101は、可変バルブ機構を備えるエンジンである。そして、可変ノレブリフト機構および可変バルブ位相機構を制御するために必要なバルブリフト量 LIFTおよびバルブ位相角 CAINは、 ECU1 00が可変バルブ機構を制御するための従来技術であるプログラムを実行することによって予め算出されており、メモリ 100d内に格納されている。本実施形態では、このようにメモリ 100dに予め格納されたバルブリフト量 LIFTおよびバルブ位相角 CAINを使用している。

[0047] 次に ECU100は、エンジン回転数 NE、ノレブリフト量 LIFT、およびバルブ位相角 C AINに基づいて、メモリ 100d内の吸入空気量基準マップを参照し、対応する吸入空気量基準値 GAIRMAPを取得する（S303)。

[0048] 次に、 ECU100は、エアフローメータ 102からの測定値 GAIRTHを取得する。測定値 GAIRTHは、直接エアフローメータ 102から得られたサンプリング値を使用することもできるが、本実施形態では、 6CRK分の出力のサンプリング値を移動平均した値を測定値として使用している。そして、 ECU100は、この移動平均値に所定の係数を乗じて、 1ストロークあたりの測定値である吸入空気量 GAIRTH(g/str)を得る（S304)。

[0049] 測定値 GAIRTHを取得すると、 ECU100は、前回時の Θをメモリから読み出し、式（ 4)にしたがって偏差 eを算出する。また、 ECU100は、前回時の Pをメモリから読み出し、式（5)にしたがって Θを算出する。そして、この Θを式（3)に適用して吸入空気量推定値 GAIRHATを算出する（S305)。また、上述のようにして計算された Θ、 Pなどの各値は、次回時の計算に必要となるため、メモリ 100dに記憶される。また、本実施形態では、同定ゲインである Pを逐次算出することとしているが、固定値とすることもできる。

[0050] 本実施形態では、偏差 eを最小にする Θを求めるために最小二乗法を用いた式を使用したが、最急降下法を用いてもよい。

[0051] 吸入空気量推定値 GAIRHATを算出すると、 ECU100は、吸入空気量推定値 GAIR HATに基づいて燃料噴射量を算出する（S306)。燃料噴射量の算出は、目標空燃比になるように燃料量を計算する従来の技術を用いて行われる。

[0052] このようにすることで、過渡状態である力否かの判定が困難であるエアフローメータ力もの測定値をマップ値で補正することができ、脈動成分である変動を除去した吸入空気量値を得ることができる。そして、このように変動を除去した吸入空気量推定値に基づいて、燃料噴射量を制御することができるようになるので、ノンスロットル型ェンジンであっても安定した空燃比を実現することができる。

[0053] さらに、本実施形態における吸入空気量推定装置は、フィルタ次数の設定を必要とせず、また過渡状態である力否かの判定も要しな、。

[0054] 図 6は、エアフローメータ 102の実測値 (破線）、エアフローメータ出力の移動平均（点線)、および本実施形態によって算出された推定値 (実線)を示している。この中でも実測値は、最も振幅が大きく脈動による空気流量の変動が大きいことが分かる。また、この脈動成分を取り除くべく移動平均を算出した場合であっても、大きな変動は除去しきれず、また移動平均から生ずる過渡期の遅れが発生して!/ヽることが分かる。これに対し、本実施形態の吸入空気量推定装置による吸入空気量推定値は、過渡期における遅れが発生しておらず、また脈動力生ずる大きな空気流量の変動が収束していることが分かる。よって、吸入空気量推定装置を用いることで、過渡期における高、応答性を実現することができる。

[0055] 図 7(a)は、吸入空気量推定装置を採用しないときの実空燃比（以下 AZF比）の測定結果を示し、図 7(b)は、吸入空気量推定装置を採用したときの AZFの測定結果を示している。運転条件は、ともにエンジン回転数 1000(rpm)、バルブ位相角 50(deg)、バルブリフト量 1.5(mm)である。そして、図 7(a)(b)において、中央の実線 KCMDは目標空燃比であり、 KACTは計測した AZF値である。図 7(a)において、吸入空気量推定装置を採用しないときは、空気流量の測定値にばらつきを生じるために、これに基づ V、て燃料噴射量を制御したとしても AZF値が安定せず大きく振幅して、る。これに対して、吸入空気量推定装置を採用すると、図 7(b)に示すように、吸入空気量推定値は変動値を除去した値となるため、これに基づいて噴射された燃料噴射量は図 7(a )のように変動せず、空燃比 KACTが目標値に収束していることが分かる。

図 8は、 AZF値の出現頻度を示している。本実施形態の吸入空気量推定装置 (適応フィルタ）を採用しないときにおいて、 ± 1%以内に納まる KACTは、 34. 2%にとどまる。一方、本実施形態における吸入空気量推定装置を採用したときは、 ± 1%以内に納まる KACTは 100%となり、良好な結果が得られた。よって、本吸入空気量推定装置を用いることで、ノンスロットル型エンジンのような脈動が大きな環境においても、安定した吸入空気量値を得ることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 可変バルブ機構を有する内燃機関の吸入空気量を推定する吸入空気量推定装置であって、

前記内燃機関の機関回転数、バルブリフト量、およびバルブ位相角に基づいて、所定のマップから吸入空気量基準値を求める基準値取得手段と、

前記内燃機関の吸気管に設けられたエアフローメータの出力に応じた計測値を求める計測値取得手段と、

前記吸入空気量基準値に補正係数を乗じた値と前記計測値との偏差が最小になる前記補正係数を求める演算手段と、

求められた前記補正係数に前記吸入吸気量基準値を乗じて吸入空気量推定値を算出する推定値算出手段と、

を備える吸入空気量推定装置。

[2] 前記演算手段は、最小二乗法を用いて前記偏差が最小となる前記補正係数を求める、請求項 1記載の吸入空気量推定装置。

[3] 可変バルブ機構を有する内燃機関の吸入空気量を求めるように電子制御装置に、前記内燃機関の機関回転数、バルブリフト量、およびバルブ位相角に基づいて、所定のマップから吸入空気量基準値を求める機能と、

前記内燃機関の吸気管に設けられたエアフローメータの出力に応じた計測値を求める機能と、

前記吸入空気量基準値に補正係数を乗じた値と前記計測値との偏差が最小になる前記補正係数を求める機能と、

求められた前記補正係数に前記吸入吸気量基準値を乗じて吸入空気量推定値を算出する機能と、

を実現させるためのプログラム。

[4] 可変バルブ機構を有する内燃機関の吸入空気量を推定する方法であって、

前記内燃機関の機関回転数、バルブリフト量、およびバルブ位相角に基づいて、所定のマップから吸入空気量基準値を求めるステップと、

前記内燃機関の吸気管に設けられたエアフローメータの出力に応じた計測値を求めるステップと、

前記吸入空気量基準値に補正係数を乗じた値と前記計測値との偏差が最小になる前記補正係数を求めるステップと、

求められた前記補正係数に前記吸入吸気量基準値を乗じて吸入空気量推定値を算出するステップと、

を備える方法。

最小二乗法を用いて前記偏差が最小となる前記補正係数を求める、請求項 4記載の可変バルブ機構を有する内燃機関の吸入空気量を推定する方法。