WO1999054614A1 - Intake air volume detection device for internal combustion engine - Google Patents

Intake air volume detection device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
WO1999054614A1
WO1999054614A1 PCT/JP1999/002158 JP9902158W WO9954614A1 WO 1999054614 A1 WO1999054614 A1 WO 1999054614A1 JP 9902158 W JP9902158 W JP 9902158W WO 9954614 A1 WO9954614 A1 WO 9954614A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
intake air
valve
intake
engine
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP1999/002158
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Naohide Fuwa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to US09/673,868 priority Critical patent/US6463912B1/en
Priority to EP99917117A priority patent/EP1074722A1/en
Publication of WO1999054614A1 publication Critical patent/WO1999054614A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/34403—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using helically teethed sleeve or gear moving axially between crankshaft and camshaft
    • F01L1/34406—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using helically teethed sleeve or gear moving axially between crankshaft and camshaft the helically teethed sleeve being located in the camshaft driving pulley
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0223—Variable control of the intake valves only
    • F02D13/0234—Variable control of the intake valves only changing the valve timing only
    • F02D13/0238—Variable control of the intake valves only changing the valve timing only by shifting the phase, i.e. the opening periods of the valves are constant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/182—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow for the control of a fuel injection device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L1/053—Camshafts overhead type
    • F01L2001/0537—Double overhead camshafts [DOHC]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0215—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261—Controlling the valve overlap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1413—Controller structures or design
    • F02D2041/1432—Controller structures or design the system including a filter, e.g. a low pass or high pass filter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0402—Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0411—Volumetric efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a device for detecting the amount of intake air in an internal combustion engine having a variable intake air control mechanism that changes the operating state of an intake air control valve that controls the flow of intake air into a combustion chamber.
  • Mass flow method In an internal combustion engine, it is necessary to detect the amount of air sucked into the engine to determine the fuel injection amount.
  • Mass flow method, speed density method, etc. are known as the detection method. I have.
  • the mass flow method directly measures the amount of air passing through the intake passage using an air flow meter.
  • the amount of air measured by the airflow meter does not accurately represent the intake air amount of the engine when the engine is in a transient state.
  • valve characteristics include valve timing, valve opening period (force application period), and valve lift amount (cam lift amount).
  • valve timing valve opening period
  • valve lift amount cam lift amount
  • the relative rotational phase (camshaft phase) of the camshaft with respect to the crankshaft is made variable in two steps (ON / OFF control) or continuously.
  • the valve opening period is constant, but the center time of the opening period is changed. The center time of the valve opening period is fixed by using multiple cams with different profiles and switching between them.
  • a cam that adopts a three-dimensional cam (three-dimensional cam) whose profile changes in the camshaft axis direction while changing the valve opening period and valve lift in a stepwise manner.
  • the center time of the valve opening period is constant, but the valve opening period and the valve lift amount are continuously changed.
  • the volume efficiency during operation of the mechanism (the ratio between the value obtained by converting the volume of intake fresh air by the temperature and pressure at the inlet and the total stroke volume, and (Indicating the suction capacity), it is not possible to accurately calculate the engine intake air volume by the averaging process using a constant averaging rate. This is a factor that hinders improvement in air-fuel ratio control accuracy.
  • a control valve provided in the intake passage switches the area or length of the intake passage to increase the intake inertia effect, and a swirl control valve swirls the air-fuel mixture into the intake port around the intake valve.
  • An internal combustion engine has also been put into practical use that generates air-fuel mixture and sends the mixture directly to the combustion chamber to improve the combustibility. In this way, the flow of intake air (flow rate) is controlled by the control valve valve control valve. And the flow direction), there is a problem similar to that of an internal combustion engine equipped with a variable valve mechanism because the volume efficiency changes according to the operating state.
  • the intake / exhaust valves related to the variable valve mechanism, the control valve that switches the area or length of the intake passage, the swirl control valve, etc. are the intake air control valves that control the flow of intake air into the combustion chamber. Can be grasped. Disclosure of the invention
  • an object of the present invention is to provide an accurate engine intake based on the amount of passing air measured by an air flow meter in an internal combustion engine having an intake air control valve for controlling the flow of intake air into a combustion chamber.
  • An object of the present invention is to provide an intake air amount detection device capable of detecting an air amount, thereby achieving a further improvement in air-fuel ratio control accuracy and contributing to prevention of air pollution.
  • an intake passage, a throttle valve provided in the intake passage for controlling an amount of intake air, and a flow of intake air into a combustion chamber are controlled.
  • a variable intake air control mechanism that changes the operating state of an intake air control valve that operates, and a device that detects the amount of intake air in an internal combustion engine that measures the flow rate of air passing through the intake passage.
  • Means for measuring the amount of passing air means for detecting the operating state of the intake air control valve for detecting the operating state of the intake air control valve, and the operating state of the intake air control valve detected by the means for detecting the operating state of the intake air control valve
  • Smoothing rate calculating means for calculating the smoothing rate such that the degree of smoothing is increased by reducing the smoothing rate when the volume efficiency is reduced in accordance with Calculation Based on Do or by index is calculated Te cowpea to means, cowpea the passing air quantity measuring means
  • an intake air amount calculating means for calculating an intake air amount of the engine by measuring a flow rate measured by the engine.
  • the smoothing rate calculating means calculates a volume efficiency according to an engine load and an engine rotation speed in addition to an operating state of the intake air control valve, and The averaging rate is calculated based on the efficiency.
  • variable intake air control mechanism is a variable valve mechanism that changes an open state of an intake valve or an exhaust valve as the intake air control valve.
  • variable valve mechanism changes the relative rotational phase of the intake-side force shaft relative to the crankshaft continuously within a predetermined angle range. It makes the intake valve timing variable.
  • variable valve mechanism is a cam switching type mechanism that switches between a plurality of cams having different valve opening characteristics.
  • the internal combustion engine according to the present invention configured as described above, the measured value of the flow rate of the air passing through the intake passage of the engine is used to smooth the engine by using the smoothing rate according to the operating state of the intake air control valve Since the air amount is calculated, it is possible to detect the intake air amount more accurately.
  • FIG. 1 is an overall schematic diagram of an electronically controlled internal combustion engine including an intake air amount detection device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partial sectional view of the VVT mechanism when the VT mechanism is driven.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the ⁇ CV when the foil control valve (0 CV) is controlled so as to achieve the most retarded state of the intake valve timing.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the VVT mechanism when the VVT mechanism is driven so as to achieve the most advanced state of the intake valve timing.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view of ⁇ CV when the coil control valve (O C V) is controlled so as to achieve the most advanced state of the intake valve setting.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a duer configuration of the engine ECU according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a valve timing diagram showing the opening and closing timings of the intake valve and the exhaust valve in terms of the crank angle.
  • Fig. 8 is a characteristic diagram illustrating the relationship between the valve timing displacement (advance value from the reference position) VTD and the volumetric efficiency ⁇ ? ⁇ .
  • Fig. 9 is a diagram showing the behavior (temporal change) of the air flow rate passing through the air flow meter and the actual engine intake air rate in the accelerated state.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure of an intake air amount detection routine according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing a map for calculating the smoothing rate “1 / n” according to the valve timing displacement VTD.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure of an intake air amount detection routine according to the second embodiment of the present invention.
  • Figures 13A and 13B are maps that determine the volumetric efficiency v according to the engine speed NE and the valve timing displacement VTD, and show maps for low load and high load, respectively. .
  • FIG. 1 is an overall schematic diagram of an electronically controlled internal combustion engine including an intake air amount detection device according to an embodiment of the present invention.
  • the internal combustion engine 1 is an in-line multi-cylinder four-stroke reciprocating gasoline engine, which is mounted on a vehicle.
  • Institution 1 has a cylinder block 2 and a cylinder head 3.
  • a plurality of cylinders 4 extending in the vertical direction are arranged in the cylinder block 2 in parallel in the thickness direction of the paper, and a piston 5 is housed in each cylinder 4 so as to be able to reciprocate.
  • Each piston 5 is connected to a common crankshaft 7 via a connecting groove 6.
  • the reciprocating motion of each piston 5 is converted into a rotational motion of crank shaft 7 via connecting groove 6.
  • each piston 5 is a combustion chamber 8.
  • the cylinder head 3 is provided with an intake port 9 and an exhaust port 10 for communicating both outer surfaces thereof with the respective combustion chambers 8.
  • an intake valve 11 and an exhaust valve 12 are supported on the cylinder head 3 so as to be able to reciprocate substantially vertically.
  • an intake camshaft 13 and an exhaust side force shaft 14 are rotatably provided above the valves 11 and 12, respectively.
  • the cam shafts 13 and 14 are provided with cams 15 and 16 for driving the intake valve 11 and the exhaust valve 12 respectively.
  • the timing pulleys 17 and 18 provided at the ends of the camshafts 13 and 14 respectively correspond to the timing pulleys 19 and the timing pulleys provided at the ends of the crankshaft 7. Ningbelt 20.
  • the timing pulley 1 When 9 rotates the rotation is transmitted to timing pulleys 17 and 18 via timing belt 20.
  • the rotation of the timing pulley 19 is transmitted to the timing pulleys 17 and 18 with its rotation speed reduced to 1/2.
  • the intake side force shaft 13 rotates with the rotation of the timing pulley 17
  • the operation of the cam 15 causes the intake valve 11 to reciprocate, and the intake port 9 is opened and closed.
  • the exhaust side camshaft 14 rotates with the rotation of the timing pulley 18, the exhaust valve 12 reciprocates by the action of the cam 16, and the exhaust port 10 opens and closes. Is done.
  • the camshafts 13 and 14 are rotationally driven by the crankshaft 7, and the intake valve 11 and the exhaust valve 12 are rotated at a constant crank angle of a period of 720 °. Can be opened and closed.
  • the intake port 9 is connected to an intake passage 30 including an air cleaner 31, a throttle valve 32, a surge tank 33, an intake manifold 34, and the like.
  • the air outside the engine 1 passes through the sections 31, 32, 33, and 34 of the intake passage 30 toward the combustion chamber 8 in order.
  • the throttle valve 32 is rotatably provided in the intake passage 30 by a shaft 32a.
  • the shaft 32a is connected to an accelerator pedal (not shown) in the driver's seat via a wire or the like, and can be rotated integrally with the throttle valve 32 in response to the driver's depression of the accelerator pedal. .
  • the amount of air flowing through the intake passage 30 is determined according to the inclination angle of the throttle valve 32.
  • the surge tank 33 is for smoothing the pulsation (pressure vibration) of the intake air. Further, an idle rotation speed control valve (ISCV) 36 for adjusting the air flow at the time of idle is provided in the idle adjust passage 35 that bypasses the throttle valve 32.
  • ISCV idle rotation speed control valve
  • Fuel is injected into each intake port 3 4 toward each intake port 9.
  • Injector 40 is installed. The fuel is stored in a fuel tank 41, pumped up by a fuel pump 42, and supplied to an injector 40 via a fuel pipe 43. Then, a mixture of fuel injected from the injector 40 and air flowing through the intake passage 30 is introduced into the combustion chamber 8 through the intake valve 11 in the intake stroke, and screwed in the compression stroke. Compressed by ton 5.
  • an ignition plug 50 is attached to the cylinder head 3.
  • the igniter 51 receiving the ignition signal controls the energization and cutoff of the primary current of the ignition coil 52, and the secondary current is supplied to the ignition plug 5 via the ignition distributor 53.
  • the ignition distributor 53 distributes a secondary current to the ignition plug 50 of each cylinder in synchronization with the rotation of the crankshaft 7, and is driven by a cam shaft. Then, the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber 8 is combusted by ignition by the spark plug 50 (expansion stroke).
  • the piston 5 reciprocates by the high-temperature and high-pressure combustion gas generated at this time, and the crankshaft 7 rotates, so that the driving force of the engine 1 is obtained.
  • the burned air-fuel mixture is guided to the exhaust port 10 via the exhaust valve 12 as exhaust gas in the exhaust stroke.
  • the exhaust port 10 is connected to an exhaust passage 60 provided with an exhaust manifold 61, a catalyst converter 62, and the like.
  • the catalytic converter 62 contains N 0 X generated by the oxidation of HC (hydrocarbon) and CO (—carbon oxide), which are incomplete combustion components, and the reaction between nitrogen in the air and remaining oxygen. A three-way catalyst that simultaneously promotes the reduction of (nitrogen oxides) is contained.
  • the exhaust gas thus purified in the catalytic converter 62 is discharged into the atmosphere.
  • VVT mechanism 70 generally known as a variable valve actuation mechanism is provided between the pulley 17.
  • VVT mechanism 70 uses the camshaft 13 and the timing pulley 17 as external teeth, and connects them via ring gears having helical splines on the inner and outer circumferences.
  • the relative rotation described above is realized by moving the ring gear in the axial direction.
  • the movement of the ring gear is performed by controlling a hydraulic pressure supplied from a hydraulic pressure source, and an air control valve ( ⁇ CV) 110 is provided for controlling the hydraulic pressure.
  • the intake camshaft 13 is rotatably supported in the journal 71 between the cylinder head 3 and the bearing cap 72.
  • a timing pulley 17 is mounted on the outer periphery of the camshaft 13 near the front of the journal 71 (to the left in FIGS. 2 and 4) so as to be relatively rotatable.
  • a large number of external teeth 73 are formed on the outer periphery of the timing tree 17, and a timing belt 20 is mounted on the outer teeth 73. As described above, the rotation of the crank shaft 7 is transmitted to the timing tree 17 via the timing belt 20.
  • An inner cap 75 is attached to a front end of the cam shaft 13 by a hollow bolt 76 and a pin 77 so as to be integrally rotatable.
  • a cover 79 having a lid 78 is attached to the timing pulley 17 so as to be integrally rotatable by a bolt 80 and a pin 81. The cover 79 covers the front end of the cam shaft 13 and the entire inner cap 75.
  • Timing pulley 17 and camshaft 13 are covered with cover 79 It is connected by a ring gear 82 interposed between the inner cap 75 and the inner cap 75.
  • the ring gear 82 has a substantially annular shape, and is accommodated in the space S surrounded by the timing pulley 17, the cover 79, and the inner cap 75 so as to be able to reciprocate in the front-rear direction.
  • a number of teeth 82a and 82b are provided on the inner and outer circumferences of the ring gear 82.
  • a number of teeth 75a, 79b are provided on the outer periphery of the inner cap 75 and the inner periphery of the cover 79.
  • Both 75a and 79b are helical teeth whose tooth traces intersect the camshaft 13 axis. Then, the teeth 75a and 82a are connected to each other, and the teeth 79b and 82b are connected to each other. By these combinations, the rotation of the timing pulley 17 is transmitted to the cam shaft 13 via the cover 79, the ring gear 82, and the inner cap 75. Further, since each tooth 82a, 82b, 75a, 79b is a helical tooth, when the ring gear 82 moves in the front-rear direction, the inner cap 75 and the cover 7 9 is subjected to a torsional force, and as a result, the force shaft 13 rotates relative to the timing pulley 17.
  • the front side of the ring gear 82 forms a first hydraulic chamber 83, and the rear side forms a second hydraulic chamber 85.
  • an existing oil pump 86 is used in the engine 1 to supply the hydraulic pressure to the hydraulic chambers 83 and 85 with lubricating oil. Oil pump
  • Reference numeral 86 is drivingly connected to the crank shaft 7, and operates in accordance with the operation of the engine 1 to suck and discharge lubricating oil from the oil pan 87. Foreign matter, metal powder and the like in the discharged lubricating oil are removed by the oil filter 88. Then, the oil pressure of the lubricating oil that has passed through the oil filter 88 is supplied to each of the hydraulic chambers 83, 85.
  • the oil pump 86 is connected to the first hydraulic chamber 83 by a first supply path described later. That is, A head oil passage 90 extending in the vertical direction is formed in the cylinder head 3 and the bearing cap 72. An oil hole 91 is formed in the bearing cap 72 in parallel with the head oil passage 90. In the journal 71 of the camshaft 13, a journal groove 92 is formed over the entire circumference at a location corresponding to the oil hole 91.
  • the camshaft 13 is provided with a shaft oil passage 93 extending along the axis thereof.
  • the shaft oil passage 93 is divided into front and rear by a ball 95 arranged in the middle.
  • the camshaft 13 is provided with an oil hole 96 communicating the journal groove 92 and the shaft oil passage 93.
  • the front side of the shaft oil passage 93 is communicated with the first hydraulic chamber 83 through a center hole 76a of the hollow bolt 76.
  • the first supply passage is formed by the above-described head oil passage 90, oil hole 91, journal groove 92, oil hole 96, shaft oil passage 93, and center hole 76a. Is configured.
  • the oil pump 86 is connected to the second hydraulic chamber 85 by a second supply path described later. That is, an oil hole 98 is formed in the bearing cap 72 in parallel with the oil hole 91. In a portion of the journal 71 of the camshaft 13 corresponding to the oil hole 98, a journal groove 99 is formed all around. In the shaft 13, a shaft oil passage 100 is formed in parallel with the shaft oil passage 93. The rear end of the shaft oil passage 100 is connected to the journal groove 99, and the front end is connected via an oil hole 101 provided between the camshaft 13 and the inner cap 75. And is connected to the second hydraulic chamber 85.
  • the second supply passage is constituted by the above-described head oil passage 90, oil hole 98, journal groove 99, shaft oil passage 100, and oil hole 101. .
  • an electromagnetic linear solenoid is used to adjust the magnitude of the hydraulic pressure supplied to each of the hydraulic chambers 83, 85.
  • An oil control valve (0 CV) 110 consisting of an id valve is provided. 'As shown in Fig. 2 and Fig. 3, the case 1 0 1 of 0 CV 1 10 has the first port 11 3 and the second port 11 1
  • the first port 113 is connected to the oil hole 91, and the second port 114 is connected to the oil hole 98.
  • the third and fourth ports 1 15, 1 16 are connected to an oil pan 87 via oil holes 1 18 formed in the bearing cap 72. No.
  • the port 11 of 5 is connected to an oil pump 86 via a head oil passage 90, an oil finleter 88 and the like.
  • a spool 119 having four cylindrical valve bodies 119a is reciprocally accommodated inside the casing 111.
  • the fifth port 111 is communicated with the first port 113.
  • the second port 114 communicates with the fourth port 116. Due to these communication, the oil pressure supplied to the head oil passage 90 is reduced from 0 CV 110 to the oil hole 91, the journal groove 92, the oil hole 96, the shaft oil passage 93, and the center. It is supplied to the first hydraulic chamber 83 through the hole 76a. When this hydraulic pressure is applied to the ring gear 82 from the front side, the ring gear 82 piles on the lubricating oil in the second hydraulic chamber 85 and rotates while moving backward. Due to this rotation, a torsional force is applied to the inner cap 75 and the cover 79.
  • the relative rotation angle of the camshaft 13 with respect to the timing pulley 17 is changed, and the valve timing of the intake valve 11 advances. Be horned. That is, the valve opening start timing of the intake valve 11 is advanced.
  • the rearward movement of the ring gear 82 is restricted when it comes into contact with the timing pulley 1 ⁇ .
  • the opening start timing of the intake valve 11 becomes the earliest.
  • the VVT mechanism 70 is configured as described above. By driving the VVT mechanism 70, the valve timing of the intake valve 11 can be arbitrarily changed within a predetermined range.
  • Engine 1 is equipped with the following sensors. Cylinder block 2 detects the temperature of the cooling water of engine 1. A water temperature sensor 1 4 4 is installed. A hot wire (heat wire) type air flow meter 140 for measuring the amount of passing air (mass flow rate G a ) is attached to the intake passage 30. An intake air temperature sensor 144 for detecting the temperature of the intake air is mounted near the air cleaner 31 in the intake passage 30. In the intake passage 30, near the throttle valve 32, a throttle opening sensor 14 2 for detecting the rotation angle of the shaft 32 a (throttle opening TA) is provided. Is provided. When the throttle valve 32 is fully closed, the idle switch 152 is turned on, and the throttle fully closed signal output from the idle switch 152 is activated.
  • the surge tank 33 is provided with an intake pressure sensor 141 for detecting the internal pressure (intake pressure PM).
  • intake pressure PM intake pressure
  • a sensor 2 45 for detecting whether the air-fuel ratio is rich or lean with respect to the stoichiometric air-fuel ratio based on the concentration of oxygen remaining in the exhaust gas is mounted. I have.
  • the distributor 53 has two built-in rotors that rotate in synchronization with the rotation of the crank shaft 7.
  • One of the rotors is used to detect the reference position of the crank shaft 7.
  • clan click angle class link reference position sensor 1 5 0 that generates a reference position detection pulse for each converted to 7 2 0 0 CA to (CA) is provided based on the rotation of the rotor, also click rank Shi
  • a rotation speed sensor 151 which generates a rotation speed detection pulse every 30 ° CA based on the rotation of the other rotor, is provided.
  • the vehicle is provided with a vehicle speed sensor 153 for generating an output pulse representing the actual vehicle speed.
  • the engine 1 is provided with a crank angle sensor 154 including a rotor on the crank shaft 7 and an electromagnetic pickup.
  • the mouth is made of a magnetic material, and a plurality of teeth are formed on the outer circumference at equal angles. ing.
  • the electromagnetic pick-up generates a pulse-like crank angle signal each time the rotor rotates and the teeth pass in front of the electromagnetic pick-up as the crank shaft 7 rotates. Then, after the reference position signal is generated by the crank reference position sensor 150, the number of pulses of the crank angle signal from the crank angle sensor 154 is measured to thereby rotate the crank shaft 7. It is possible to detect the angle (the crank angle).
  • the engine 1 is provided with a cam angle sensor 155.
  • the sensor 155 comprises a rotor on the intake camshaft 13 and an electromagnetic pickup.
  • the rotor is made of a magnetic material, and a plurality of teeth are formed on its outer periphery at equal angles.
  • the electromagnetic pickup is a camshaft
  • the rotor With the rotation of 13, the rotor generates a pulsed cam angle signal each time the rotor rotates and the teeth pass in front of the electromagnetic pickup.
  • the intake valve 11 Actual valve timing can be detected.
  • the engine electronic control unit (engine ECU) 170 shown in Fig. 1 is a micro computer system that executes fuel injection control, ignition timing control, idle speed control, valve timing control, etc.
  • the hardware configuration is shown in the block diagram of Figure 6.
  • the central processing unit (CPU) 171 converts the signals from the various sensors and switches into an A / D conversion circuit ( ADC) 17 5 or input through the input interface circuit 1 76, execute arithmetic processing based on the input signal, and drive control circuits 1 77 a to l 77 d based on the calculation result
  • the control signals for various functions are output via the.
  • the access memory (RAM) 174 is used as a temporary data storage location in the operation and control processing.
  • the backup RAMI 79 is supplied with power by being directly connected to a battery (not shown), and data to be retained even when the ignition switch is off (for example, various types of data). Used to store the learning value.
  • the components in these ECUs are connected by a system node 172 composed of an address node, a data bus, and a control bus.
  • the fuel injection control calculates a fuel injection amount that achieves a predetermined target air-fuel ratio, that is, an injection time by the injector 40, based on an intake air mass per one revolution of the engine, and calculates a predetermined crank time.
  • the injector 40 is controlled via the drive control circuit 177a in order to inject fuel when the angle is reached.
  • the intake air mass per engine revolution is basically the intake air mass flow rate measured by a hot wire airflow meter 140 and the engine speed obtained from the rotational speed sensor 15 1. It is calculated from the speed.
  • basic correction based on signals from the throttle opening sensor 144, the intake air temperature sensor 144, the water temperature sensor 144, etc.
  • the air-fuel ratio feedback correction based on the signal from the two sensors 145, the air-fuel ratio learning correction to make the median of the feedback correction value the stoichiometric air-fuel ratio, and the like are added.
  • the ignition timing control is based on the engine speed obtained from the rotation speed sensor 15 1 and the signals from other sensors, comprehensively determines the state of the engine, determines the optimal ignition timing, and determines the optimal ignition timing. ⁇ Sends an ignition signal to the igniter 51 via 7b.
  • the idle speed control is performed by the throttle fully closed signal from the idle switch 152 and the vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 1553.
  • the engine speed is compared with the target engine speed determined by the engine coolant temperature from the water temperature sensor 144, and the actual engine speed is determined.
  • the amount of control so that the air flow is controlled by controlling the ISCV 36 via the drive control circuit 177c, the optimum idle speed is maintained. is there.
  • the target valve timing (valve opening / closing timing) of the intake valve 11 is set in accordance with the operation state, and the continuously variable valve timing mechanism 70 is controlled.
  • the camshaft 13 is moved so that the rotation phase of the intake camshaft 13 maintains a desired phase difference with respect to the rotation phase of the crankshaft 7, that is, the camshaft 13 is moved to the timing pulley 17.
  • Oil control valve 110 based on the signals from the crank angle sensor 154 and the cam angle sensor 155 so that the oil control valve 110 rotates relative to the oil control valve by a specific angle. Control.
  • FIG. 7 is a valve timing diagram showing the opening and closing timings of the intake valve 11 and the exhaust valve 12 using crank angles.
  • the exhaust valve 12 is opened at a fixed valve opening timing EVO (50 ° before exhaust bottom dead center in this embodiment), and the fixed valve closing timing EVC ( In this embodiment, the valve is closed at 3 ° after exhaust top dead center.
  • the intake valve 11 has a fixed valve-opening period, but its valve-opening time IV0 and valve-closing time IVC are variable, and the opening and closing timings at the most retarded side (IVor and IVC in the figure) r) can be set as the reference position, and both can be set at timings displaced by an arbitrary amount in the advance direction.
  • the maximum value of the valve timing displacement VTD is 60 ° in the present embodiment.
  • the valve timing displacement VTD from this reference position is used as the control amount.
  • the reference position the reference valve opening timing IVO r is 3 ° after the exhaust top dead center, and the reference valve closing timing IVC r is 65 ° ”after the intake bottom dead center.
  • IV 0 is 27 ° before exhaust top dead center and IVC is 35 ° after intake bottom dead center.
  • valve timing displacement The VTD will be equal to the amount of valve overlap, however, in Figure 7, the IV ⁇ r and the EVC are drawn so as not to match for generality and to facilitate understanding. ing.
  • the transient state When calculating the engine intake air amount required for fuel injection control and the like based on the measured value of the passing air amount by the airflow meter 140, as described above, the transient state must be taken into account. It is necessary to perform processing. In the internal combustion engine including the VVT mechanism 70 as in the present embodiment, the volume efficiency changes during the operation of the mechanism, and therefore, depending on the smoothing process using a constant smoothing rate, the engine suction may be performed. The air volume cannot be calculated accurately.
  • FIG. 8 is a characteristic diagram illustrating the relationship between the valve timing displacement amount (advance angle amount from the reference position) VTD and the volumetric efficiency v under a certain operating condition.
  • VTD valve timing displacement amount
  • VTD volumetric efficiency
  • FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure of an intake air amount detection routine executed by the CPU 171 in a predetermined time period in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 shows a map referred to in this routine for calculating a smoothing rate “1 / n” according to the valve timing displacement VTD.
  • step 206 the smoothing rate “1 / n” is determined by interpolation calculation based on the map in FIG. 11 according to the valve timing displacement VTD. In this map, the setting is made so that the degree of smoothing increases when the volumetric efficiency decreases in response to valve timing, that is, the smoothing rate "1 / n" decreases. Has been done.
  • the engine intake air amount G e mass per unit time
  • the volumetric efficiency v is Even if the operating is the same, it will differ depending on the operating conditions. Therefore, in the second embodiment, when determining the smoothing rate, the throttle opening TA (as a value representative of the engine load) and the engine rotational speed are added to the valve timing displacement VTD.
  • the volumetric efficiency v is calculated according to the NE, and the smoothing rate is calculated based on the volumetric efficiency.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure of an intake air amount detection routine according to the second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 13A and 13B are maps referred to in this routine. More specifically, the volumetric efficiency ⁇ ; ⁇ is calculated according to the engine speed NE and the valve timing displacement VTD. The required maps are defined for a specific low load and a specific high load, respectively.
  • step 3 0 2 and 3 0 4 as in step 2 0 2 and 2 0 4 described above, the current passing air amount G a and Barubutai Mi ring displacement VTD is detected.
  • step 310 the current throttle opening TA is detected as the engine load based on the output of the throttle opening sensor 142.
  • the intake pressure PM detected by the intake pressure sensor 141 may be employed.
  • step 308 the engine speed NE is detected based on the output of the speed sensor 151.
  • step 310 the volumetric efficiency according to the engine speed NE, the valve timing displacement VTD, and the throttle opening TA is calculated by interpolation calculation based on the maps in Fig. 13A and Fig. 13B.
  • step 3 1 2 the smoothing rate “1 / n”
  • the present invention is of course not limited to these embodiments, and various embodiments can be devised.
  • the above embodiment is an example in which the present invention is applied to an internal combustion engine provided with a variable valve mechanism that continuously varies the camshaft phase using a ring gear with a helical spline. It is also applicable to internal combustion engines equipped with a control (ONZOFF control) type variable valve mechanism. Further, the present invention can be applied to an internal combustion engine having a variable valve mechanism that continuously varies a camshaft phase using a vane as a driving member.
  • cam switching type variable valve mechanism that switches between multiple cams with different valve opening characteristics due to differences in cam profiles, or a variable valve mechanism that uses a three-dimensional cam (solid cam).
  • the present invention is also applicable to an internal combustion engine that has been used.
  • a hot wire airflow meter is used as a means for measuring the amount of air passing through the intake passage.
  • a Karman vortex airflow meter or vane is used.
  • a formula air flow meter may be used.
  • the above embodiment is an example in which an intake valve whose opening characteristic is changed by a variable valve mechanism is adopted as an intake air control valve for controlling the flow of intake air into the combustion chamber.
  • the present invention is also applicable to an internal combustion engine provided with a control valve, a dial control valve, that switches the area or length of the intake passage. These valves are installed near the intake port, and depending on the rotation position, the flow rate and flow This is because, in the same manner as the variable valve mechanism, the volume efficiency changes according to the operation state.
  • an air flow meter is provided for an internal combustion engine having a variable intake air control mechanism for changing an operating state of an intake air control valve for controlling a flow of intake air into a combustion chamber.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Description

明 細 書 内燃機関の吸入空気量検出装置 技術分野
本発明は、 吸入空気の燃焼室内への流れを制御する吸入空気制御 バルブの動作状態を変化させう る可変吸入空気制御機構を備えた内 燃機関において吸入空気量を検出する装置に関する。 背景技術
内燃機関では、 燃料噴射量を決定するために機関に吸入される空 気量を検出することが必要となるが、 その検出方式と して、 マスフ ロー方式、 ス ピー ドデンシティ方式等が知られている。 マスフ ロー 方式は、 ェアフロ一メータにより、 吸気通路を通過する空気量を直 接計測する ものである。 しかし、 エアフローメ ータによって計測さ れる空気量は、 機関が過渡的な状態にあるときには、 機関吸入空気 量を正確に表していない。
すなわち、 スロ ッ トルバルブを閉から開に駆動する加速状態では 、 燃焼室を充塡する空気量に加えてスロ ッ トルバルブから燃焼室ま での吸気通路を充塡する空気量も計測される一方、 スロ ッ トルバル ブを開から閉に駆動する減速状態では、 燃焼室に入る、 スロ ッ トル バルブから燃焼室までの吸気通路に充塡された燃料が計測されない 。 そこで、 過渡時におけるェアフロ一メ ータの計測値を実際の機関 吸入空気量に修正するため、 エアフローメ ータ計測値を鈍化する処 理、 即ちいわゆる 「なま し」 が行われている （例えば、 特開昭 63 - 3 6038号公報参照） 。 その際使用されるなま し率と しては、 一般に、 機関の型式に応じた一定値が採用されている。 ところで、 近年においては、 運転状態に応じて最適なバルブ特性 を達成するために動弁系の可変機構が種々開発され実用化されつつ ある。 バルブ特性と しては、 バルブタイ ミ ング、 バルブ開期間 （力 ム作用期間） 、 バルブリ フ ト量 （カムリ フ ト量） 等がある。 そして 、 可変動弁系と しては、 クラ ンク シ ャ フ トに対するカムシャ フ トの 相対回転位相 （カムシ ャ フ ト位相） を 2段階 （O N / O F F制御） 的に又は連続的に可変にしてバルブ開期間は一定でありながらもそ の開期間の中心時期を変化させるものや、 異なるプロフィ ールを有 する複数のカムを設けそれらを切り替えて使用することによりバル ブ開期間の中心時期は一定でありながらもバルブ開期間及びバルブ リ フ ト量を段階的に変化させるもの、 さ らにはカムシ ャ フ ト軸方向 にてプロフィ ールが変化する三次元カム （立体カム） を採用 しカム シ ャ フ トを軸方向に移動させることによりバルブ開期間の中心時期 は一定でありながらもバルブ開期間及びバルブリ フ ト量を連続的に 変化させるもの、 等が考案されている。
このよ うな可変動弁機構を備えた内燃機関では、 当該機構の動作 時に体積効率 （吸入新気の体積を入口の温度及び圧力で換算した値 と総行程容積との比であって、 機関の吸い込み能力を表す） が変化 するため、 一定のなま し率を用いたなま し処理によっては、 機関吸 入空気量を正確に算出することができない。 このことは、 空燃比制 御精度の向上を妨げる要因となる。
また、 吸気通路内に設けられる制御バルブにより吸気通路の面積 又は長さを切り替えて吸気慣性効果を高める内燃機関や、 スワール コン トロールバルブにより吸気バルブ周辺の吸入ポー ト内に混合気 のスワール （渦巻き） を発生させてそのまま燃焼室に混合気を送り 込み燃焼性を高める内燃機関も実用化されている。 このよ う に制御 バルブゃスヮ—ルコ ン ト 口一ルバルブにより吸入空気の流れ （流量 と流れ方向） を変化させる内燃機関においても、 その動作状態に応 じて体積効率が変化するため、 可変動弁機構を備えた内燃機関と同 様の問題がある。
なお、 可変動弁機構に係る吸排気バルブ、 吸気通路の面積又は長 さを切り替える制御バルブ、 スワールコ ン ト ロールバルブ等は、 吸 入空気の燃焼室内への流れを制御する吸入空気制御バルブと して把 握することができる。 発明の開示
かかる実情に鑑み、 本発明の目的は、 吸入空気の燃焼室内への流 れを制御する吸入空気制御バルブを備えた内燃機関においてエアフ ローメ ータによって計測される通過空気量に基づき正確な機関吸入 空気量を検出することが可能な吸入空気量検出装置を提供すること により、 空燃比制御精度の更なる向上を達成し、 ひいては大気汚染 防止に寄与することにある。
上記目的を達成するために、 本発明によれば、 吸気通路と、 該吸 気通路内に設けられ吸入空気量を制御するスロ ッ トルバルブと、 さ らに吸入空気の燃焼室内への流れを制御する吸入空気制御バルブの 動作状態を変化させう る可変吸入空気制御機構と、 を備えた内燃機 関において吸入空気量を検出する装置であって、 前記吸気通路を通 過する空気の流量を計測する通過空気量計測手段と、 前記吸入空気 制御バルブの動作状態を検出する吸入空気制御バルブ動作状態検出 手段と、 前記吸入空気制御バルブ動作状態検出手段によつて検出さ れる吸入空気制御バルブの動作状態に応じて体積効率が低下する場 合になま し率を小さ く してなま しの度合いが大き く なるようになま し率を算出するなま し率算出手段と、 前記なま し率算出手段によつ て算出されるなま し率に基づいて、 前記通過空気量計測手段によつ て計測される流量をなますことにより、 機関の吸入空気量を算出す る吸入空気量算出手段と、 を具備する、 内燃機関の吸入空気量検出 装置が提供される。
また、 本発明によれば、 好ま しく は、 前記なま し率算出手段は、 前記吸入空気制御バルブの動作状態に加え、 機関負荷及び機関回転 速度にも応じて体積効率を算出し、 該体積効率に基づいてなま し率 を算出する ものである。
また、 本発明によれば、 好ま しく は、 前記可変吸入空気制御機構 は、 吸気バルブ又は排気バルブを前記吸入空気制御バルブと してそ の開弁状態を変化させる可変動弁機構である。
また、 本発明によれば、 好ま しく は、 前記可変動弁機構は、 クラ ンク シャ フ トに対する吸気側力ムシ ャ フ トの相対回転位相を所定角 度範囲内で連続的に変更することにより吸気バルブタイ ミ ングを可 変とする ものである。
また、 本発明によれば、 好ま しく は、 前記可変動弁機構は、 開弁 特性の異なる複数のカムを切り替えるカム切り替え型の機構である 上述の如く構成された、 本発明に係る、 内燃機関の吸入空気量検 出装置においては、 機関の吸気通路を通過する空気の流量の計測値 力 吸入空気制御バルブの動作状態に応じたなま し率を用いてなま されることにより、 機関吸入空気量が算出されるため、 より正確な 吸入空気量の検出が可能となる。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明の一実施形態に係る吸入空気量検出装置を備えた 電子制御式内燃機関の全体概要図である。
図 2 は、 吸気バルブタイ ミ ングの最遅角状態を達成するように V V T機構を駆動したときの V V T機構の部分断面図である。
図 3 は、 吸気バルブタイ ミ ングの最遅角状態を達成するようにォ イルコ ン トロールバルブ （ 0 C V ) を制御したときの◦ C Vの部分 断面図である。
図 4 は、 吸気バルブタイ ミ ングの最進角状態を達成するように V V T機構を駆動したときの V V T機構の部分断面図である。
図 5 は、 吸気バルブ夕ィ ミ ングの最進角状態を達成するようにォ イルコ ン トロールバルブ （O C V ) を制御したときの〇 C Vの部分 断面図である。
図 6 は、 本発明の一実施形態に係るエンジ ン E C Uの ドゥエ ァ構成を示すブロ ッ ク図である。
図 7 は、 吸気バルブ及び排気バルブの開閉時期をクラ ンク角によ り表したバルブタイ ミ ング図である。
図 8 は、 バルブタイ ミ ング変位量 （基準位置からの進角値） V T Dと体積効率 τ? ν との関係を例示する特性図である。
図 9 は、 加速状態におけるエアフ ローメータ通過空気量及び実際 の機関吸入空気量の挙動 （時間的変化） を示す図である。
図 1 0 は、 本発明の第 1 実施形態に係る吸入空気量検出ルーチン の処理手順を示すフローチヤ一 トである。
図 1 1 は、 バルブタイ ミ ング変位量 V T Dに応じてなま し率 " 1 / n " を算出するためのマップを示す図である。
図 1 2 は、 本発明の第 2実施形態に係る吸入空気量検出ルーチ ン の処理手順を示すフ ローチヤ一トである。
図 1 3 A及び図 1 3 Bは、 機関回転速度 N Eとバルブタイ ミ ング 変位量 V T Dとに応じて体積効率 v を定めるマップであって、 そ れぞれ、 低負荷用、 高負荷用を示す。 発明を実施するための最良の形態
以下、 添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する 図 1 は、 本発明の一実施形態に係る吸入空気量検出装置を備えた 電子制御式内燃機関の全体概要図である。 内燃機関 1 は、 直列多気 筒 4 ス ト ロ一クサィ クルレシプロガソ リ ン機関であり、 車両に搭載 される。 機関 1 は、 シ リ ンダブロ ッ ク 2及びシリ ンダへッ ド 3 を備 えている。 シリ ンダブロ ッ ク 2 には、 上下方向へ延びる複数のシ リ ンダ 4が紙面の厚み方向へ並設され、 各シ リ ンダ 4 内には、 ピス ト ン 5が往復動可能に収容されている。 各ピス ト ン 5 は、 コネクティ ングロ ッ ド 6 を介し共通のクラ ンク シャ フ ト 7 に連結されている。 各ピス ト ン 5 の往復運動は、 コネクティ ングロ ッ ド 6 を介してクラ ンク シャ フ ト 7 の回転運動に変換される。
シ リ ンダブロ ッ ク 2 とシ リ ンダへッ ド 3 との間において、 各ピス ト ン 5 の上側は燃焼室 8 となっている。 シリ ンダヘッ ド 3 には、 そ の両外側面と各燃焼室 8 とを連通させる吸気ポ一ト 9及び排気ポ一 ト 1 0がそれぞれ設けられている。 これらのポー ト 9及び 1 0 を開 閉するために、 シリ ンダへッ ド 3 には吸気バルブ 1 1 及び排気バル ブ 1 2がそれぞれ略上下方向への往復動可能に支持されている。 ま た、 シ リ ンダへッ ド 3 において、 各バルブ 1 1， 1 2の上方には、 吸気側カムシャフ ト 1 3及び排気側力ムシャフ ト 1 4がそれぞれ回 転可能に設けられている。 カムシャ フ ト 1 3及び 1 4 には、 吸気バ ルブ 1 1 及び排気バルブ 1 2 を駆動するためのカム 1 5及び 1 6が 取り付けられている。 カムシ ャ フ ト 1 3及び 1 4の端部にそれぞれ 設けられたタイ ミ ングプーリ 1 7及び 1 8 は、 クラ ンク シ ャ フ ト 7 の端部に設けられたタイ ミ ングプー リ 1 9 とタイ ミ ングベル ト 2 0 により連結されている。
すなわち、 クラ ンク シ ャ フ ト 7の回転に伴いタイ ミ ングプーリ 1 9が回転すると、 その回転がタイ ミ ングベル ト 2 0 を介してタイ ミ ングプーリ 1 7及び 1 8 に伝達される。 その際、 タイ ミ ングプ一 リ 1 9の回転は、 その回転速度が 1 / 2 に減速されてタイ ミ ングプ一 リ 1 7及び 1 8 に伝達される。 タイ ミ ングプーリ 1 7の回転にとも ない吸気側力ムシ ャ フ ト 1 3が回転すると、 カム 1 5 の作用により 吸気バルブ 1 1 が往復動し、 吸気ポー ト 9が開閉される。 また、 タ イ ミ ングプー リ 1 8 の回転に伴い排気側カムシ ャ フ ト 1 4 が回転す ると、 カム 1 6の作用により排気バルブ 1 2が往復動し、 排気ポ一 ト 1 0が開閉される。 こ う して、 クラ ンク シ ャ フ ト 7 によってカム シ ャ フ ト 1 3及び 1 4が回転駆動せしめられ、 吸気バルブ 1 1 及び 排気バルブ 1 2が 7 2 0 ° 周期の一定ク ラ ンク角において開閉せし められる。
吸気ポー ト 9 には、 エアク リ ーナ 3 1 、 スロ ッ トルバルブ 3 2、 サージタ ンク 3 3、 吸気マニホル ド 3 4等を備えた吸気通路 3 0が 接続されている。 機関 1 外部の空気 （外気） は、 燃焼室 8へ向けて 吸気通路 3 0 の各部 3 1， 3 2， 3 3， 及び 3 4 を順に通過する。 スロ ッ トルバルブ 3 2 は、 軸 3 2 aにより吸気通路 3 0 に回動可能 に設けられている。 軸 3 2 aは、 ワイヤ等を介して運転席のァクセ ルペダル （図示しない） に連結されており、 運転者によるアクセル ペダルの踏み込み操作に連動してスロ ッ トルバルブ 3 2 と一体で回 動せしめられる。 この際のスロ ッ トルバルブ 3 2の傾斜角度に応じ て、 吸気通路 3 0 を流れる空気の量 （吸入空気量） が決定される。 サージタンク 3 3 は、 吸入空気の脈動 （圧力振動） を平滑化するた めのものである。 又、 スロ ッ トルバルブ 3 2 をバイパスするアイ ド ルアジ ャス ト通路 3 5 には、 アイ ドル時の空気流量を調節するため のアイ ドル回転速度制御弁 （ I S C V ) 3 6 が設けられている。 吸気マニホル ド 3 4 には、 各吸気ポー ト 9へ向けて燃料を噴射す るイ ンジヱクタ 4 0が取付けられている。 燃料は、 燃料タ ンク 4 1 に貯蔵されており、 そこから燃料ポンプ 4 2 により く み上げられ、' 燃料配管 4 3を経てイ ンジヱクタ 4 0 に供給される。 そして、 イ ン ジェクタ 4 0から噴射される燃料と吸気通路 3 0 内を流れる空気と からなる混合気は、 吸気行程において吸気バルブ 1 1 を介して燃焼 室 8へ導入され、 圧縮行程にてビス ト ン 5 により圧縮される。
この混合気に着火するために、 シリ ンダへッ ド 3 には点火ブラグ 5 0が取付けられている。 点火時には、 点火信号を受けたィグナイ タ 5 1 力 点火コイル 5 2の 1 次電流の通電及び遮断を制御し、 そ の 2次電流が、 点火ディ ス ト リ ビュータ 5 3 を介して点火ブラグ 5 0 に供給される。 点火ディ ス ト リ ビュータ 5 3 は、 クラ ンク シ ャ フ ト 7の回転に同期して 2次電流を各気筒の点火ブラグ 5 0 に分配す るものであり、 カムシャ フ トによって駆動せしめられる。 そして、 燃焼室 8へ導入された混合気は、 点火プラグ 5 0 による点火によつ て燃焼せしめられる （膨張行程） 。 この際に生じた高温高圧の燃焼 ガスにより ピス ト ン 5が往復動し、 クラ ンク シ ャ フ ト 7が回転され 、 機関 1 の駆動力が得られる。
燃焼した混合気は、 排気行程において排気ガスと して排気バルブ 1 2 を介して排気ポー ト 1 0 に導かれる。 排気ポー ト 1 0 には、 排 気マニホル ド 6 1 、 触媒コ ンバータ 6 2等を備えた排気通路 6 0 が 接続されている。 触媒コ ンバータ 6 2 には、 不完全燃焼成分である H C (炭化水素） 及び C O (—酸化炭素） の酸化と、 空気中の窒素 と燃え残りの酸素とが反応して生成される N 0 X (窒素酸化物） の 還元とを同時に促進する三元触媒が収容されている。 こ う して触媒 コ ンバータ 6 2 において浄化された排気ガスが大気中に排出される 特に、 この機関 1 においては、 吸気側カムシ ャ フ ト 1 3 とタイ ミ ングプーリ 1 7 との間に、 可変動弁機構と して一般的に公知の連続 可変バルブタイ ミ ング機構 （V V T機構） 7 0が設けられている。 これは、 カムシ ャ フ ト 1 3 とタイ ミ ングプー リ 1 7 とを相対回転せ しめるものである。 すなわち、 連続可変バルブタイ ミ ング機構 7 0 は、 カムシ ャ フ ト 1 3 とタイ ミ ングプーリ 1 7 とを外歯と し、 内外 周にヘリ カルスプライ ンを持つリ ングギヤを介して両者を連結し、 このリ ングギヤを軸線方向に移動させることによって、 前述の相対 回転を実現する。 このリ ングギヤの移動は、 油圧源から供給される 油圧力を制御することによってなされ、 その油圧力制御のためにォ ィノレコ ン ト ロールバルブ （〇 C V ) 1 1 0 が設けられている。
次に、 V V T機構 7 0及び〇 C V 1 1 0 の詳細を、 図 2〜図 5 に 基づいて説明する。 吸気側カムシ ャ フ ト 1 3 は、 そのジャーナル 7 1 において、 シ リ ンダへッ ド 3 とべァリ ングキャ ップ 7 2 との間で 回転可能に支持されている。 カムシ ャ フ ト 1 3 の外周においてジ ャ ーナル 7 1 の前方 （図 2及び図 4の左方） 近傍には、 タイ ミ ングプ ーリ 1 7が相対回動可能に装着されている。 タイ ミ ングプ一リ 1 7 の外周には多数の外歯 7 3が形成され、 ここにタイ ミ ングベル ト 2 0が掛装されている。 上述したよ うにクラ ンク シャ フ ト 7 の回転は 、 このタイ ミ ングベル ト 2 0 を介してタイ ミ ングプ一リ 1 7 に伝達 される。
カムシ ャフ ト 1 3の前端には、 イ ンナキャ ップ 7 5が中空ボル ト 7 6及びピン 7 7 により一体回転可能に取付けられている。 タイ ミ ングプーリ 1 7 には、 蓋 7 8 を有するカバー 7 9がボル ト 8 0及び ピン 8 1 により一体回転可能に取付けられている。 このカバ一 7 9 によ り カムシャ フ ト 1 3 の前端部及びィ ンナキャ ッ プ 7 5 の全体が 覆われている。
タイ ミ ングプーリ 1 7及びカムシャフ ト 1 3 は、 カバー 7 9 とィ ンナキャ ップ 7 5 との間に介在されたリ ングギヤ 8 2 によって連結 されている。 リ ングギヤ 8 2 は略円環状をなし、 タイ ミ ングプーリ 1 7、 カバー 7 9及びイ ンナキャ ップ 7 5 によって囲まれた空間 S 内に前後方向への往復動可能に収容されている。 リ ングギヤ 8 2の 内外周には多数の歯 8 2 a， 8 2 bが設けられている。 これに対応 して、 イ ンナキャ ップ 7 5の外周及びカバ一 7 9の内周には多数の 歯 7 5 a， 7 9 bが設けられている。 これらの歯 8 2 a , 8 2 b ,
7 5 a , 7 9 bは、 いずれもその歯すじがカムシ ャ フ ト 1 3 の軸線 に対し交差したヘリ カル歯となっている。 そして、 歯 7 5 a , 8 2 aが互いに嚙合し、 歯 7 9 b， 8 2 bが互いに嚙合している。 これ らの嚙合により、 タイ ミ ングプーリ 1 7 の回転は、 カバ一 7 9、 リ ングギヤ 8 2、 イ ンナキャ ップ 7 5 を介してカムシャフ ト 1 3 に伝 達される。 又、 各歯 8 2 a， 8 2 b , 7 5 a , 7 9 bがヘリ カル歯 であることから、 リ ングギヤ 8 2が前後方向へ移動すると、 イ ンナ キャ ップ 7 5及びカバ一 7 9 に捩じり力が付与され、 その結果、 力 ムシャ フ ト 1 3がタイ ミ ングプー リ 1 7 に対し相対回動する。
空間 Sにおいて、 リ ングギヤ 8 2 の前側は第 1 の油圧室 8 3 をな し、 後側は第 2の油圧室 8 5 をなしている。 各油圧室 8 3 , 8 5 に 潤滑油による油圧を供給するために、 図 3及び図 5 に示すように、 機関 1 に既設のオイルポンプ 8 6が利用されている。 オイルポンプ
8 6 はクラ ンク シャ フ ト 7 に駆動連結されており、 機関 1 の運転に 伴い作動してオイルパン 8 7から潤滑油を吸引及び吐出する。 吐出 された潤滑油中の異物、 金属粉等はオイルフィ ルタ 8 8 によって除 去される。 そして、 オイルフ ィ ルタ 8 8 を通過した潤滑油の油圧が 各油圧室 8 3， 8 5 に供給される。
図 2及び図 4 に示すように、 オイルポンプ 8 6 は、 後述する第 1 の供給路により第 1 の油圧室 8 3 に連通されている。 すなわち、 シ リ ンダへッ ド 3及びベアリ ングキャ ップ 7 2 には、 上下方向へ延び るへッ ド油路 9 0が形成されている。 ベアリ ングキャ ップ 7 2 には 、 へッ ド油路 9 0 と平行に油孔 9 1 が形成されている。 カムシャフ ト 1 3 のジ ャーナル 7 1 において油孔 9 1 と対応する箇所には、 ジ ヤーナル溝 9 2が全周にわたって形成されている。
カムシ ャ フ ト 1 3 には、 その軸線に沿って延びるシ ャ フ ト油路 9 3が形成されている。 シャフ ト油路 9 3 は、 その途中に配置された ボール 9 5 により前後に区画されている。 カムシ ャ フ ト 1 3 には、 ジャーナル溝 9 2及びシ ャ フ ト油路 9 3 を連通させる油孔 9 6が貫 設されている。 シャフ ト油路 9 3の前側は、 中空ボル ト 7 6の中心 孔 7 6 aを通じて第 1 の油圧室 8 3 に連通されている。 そして、 前 述したへッ ド油路 9 0、 油孔 9 1 、 ジャ一ナル溝 9 2、 油孔 9 6、 シ ャ フ ト油路 9 3及び中心孔 7 6 aにより第 1 の供給路が構成され ている。
オイルポンプ 8 6 は、 後述する第 2の供給路により第 2の油圧室 8 5 に連通されている。 すなわち、 ベアリ ングキャ ップ 7 2 には、 油孔 9 1 と平行に油孔 9 8が形成されている。 カムシ ャ フ ト 1 3 の ジ ャーナル 7 1 において油孔 9 8 と対応する箇所には、 ジャーナル 溝 9 9が全周にわたって形成されている。 カムシ ャ フ ト 1 3 には、 シ ャ フ ト油路 9 3 と平行にシ ャ フ ト油路 1 0 0が形成されている。 シャ フ ト油路 1 0 0 の後端はジヤーナル溝 9 9 に接続され、 前端は 、 カムシ ャ フ ト 1 3 とイ ンナキャ ップ 7 5 との間に設けられた油孔 1 0 1 を介して第 2 の油圧室 8 5 に接続されている。 そして、 前述 したへッ ド油路 9 0、 油孔 9 8 、 ジ ャ一ナル溝 9 9 、 シャ フ ト油路 1 0 0、 油孔 1 0 1 により第 2 の供給路が構成されている。
第 1 の供給路及び第 2の供給路の途中には、 各油圧室 8 3 , 8 5 に供給される油圧の大きさを調整するために、 電磁式リニアソ レノ イ ドバルブからなるオイノレコ ン ト ロールバルブ （ 0 C V ) 1 1 0が 設けられている。 ' 図 2及び図 3 に示すように、 0 C V 1 1 0 のケーシ ング 1 1 1 に は、 その内外を連通させる第 1 のポー ト 1 1 3、 第 2 のポー ト 1 1
4、 第 3 のポー ト 1 1 5、 第 4 のポー ト 1 1 6及び第 5 のポー ト 1
1 7がそれぞれ設けられている。 第 1 のポー ト 1 1 3 は油孔 9 1 に 接続され、 第 2のポー ト 1 1 4 は油孔 9 8 に接続されている。 第 3 及び第 4 のポー ト 1 1 5， 1 1 6 は、 ベア リ ングキャ ップ 7 2 に形 成された油孔 1 1 8 を介してオイルパン 8 7 に接続されている。 第
5 のポー ト 1 1 7 は、 へッ ド油路 9 0、 オイルフ ィ ノレタ 8 8等を介 してオイルポンプ 8 6 に接続されている。
ケ一シ ング 1 1 1 の内部には、 円筒状の 4つの弁体 1 1 9 aを備 えたスプール 1 1 9が往復動可能に収容されている。 スプール 1 1
9 は、 その前後 （図 3 の左右） 両側に設けられたスプリ ング 1 2 0 及び電磁ソ レノ ィ ド 1 2 1 の作動によ り軸方向へ移動される。
例えば図 5 に示すように、 スプール 1 1 9が前方 （図の左方） へ 移動されると、 第 5 のポー ト 1 1 Ίが第 1 のポー 卜 1 1 3 に連通さ れるとと もに、 第 2 のポー ト 1 1 4が第 4 のポー ト 1 1 6 に連通さ れる。 これらの連通により、 ヘッ ド油路 9 0 に供給された油圧が、 0 C V 1 1 0から油孔 9 1 、 ジ ャーナル溝 9 2、 油孔 9 6 、 シ ャ フ ト油路 9 3及び中心孔 7 6 aを通じて第 1 の油圧室 8 3 に供給され る。 この油圧がリ ングギヤ 8 2 に前側から加えられると、 同リ ング ギヤ 8 2が第 2の油圧室 8 5 内の潤滑油に杭して後方へ移動しなが ら回動する。 この回動を伴う移動により、 イ ンナキャ ップ 7 5及び カバー 7 9 に捩じり力が付与される。
その結果、 タイ ミ ングプーリ 1 7 に対するカムシ ャ フ ト 1 3 の相 対回転の角度が変えられ、 吸気バルブ 1 1 のバルブタイ ミ ングが進 角される。 すなわち、 吸気バルブ 1 1 の開弁開始時期が早められる 。 リ ングギヤ 8 2 の後方への移動は、 これがタイ ミ ングプーリ 1 † に接触したところで規制される。 リ ングギヤ 8 2がタイ ミ ングプ一 リ 1 7 に接触して停止したとき、 吸気バルブ 1 1 の開弁開始時期が 最も早く なる。
一方、 図 3 に示すように、 O C V 1 1 0 のスプール 1 1 9が後方 (図の右方） へ移動されると、 第 5 のポー ト 1 1 7が第 2のポー ト 1 1 4 に連通されるとと もに、 第 1 のポー ト 1 1 3が第 3 のポー ト 1 1 5 に連通される。 すると、 へッ ド油路 9 0 に供給された油圧が 、 〇〇 1 1 0 カ、ら油孔 9 8 、 ジャーナル溝 9 9 、 シャ フ ト油路 1 0 0及び油孔 1 0 1 を通じて第 2 の油圧室 8 5 に供給される。 この 油圧がリ ングギヤ 8 2 に後側から加えられるこ とにより、 同リ ング ギヤ 8 2が第 1 の油圧室 8 3 内の潤滑油に杭して前方へ移動しなが ら回動する。 この回動を伴う移動により、 イ ンナキャ ップ 7 5及び カバー 7 9 に捩じり力が付与される。
その結果、 タイ ミ ングプーリ 1 7 に対するカムシ ャ フ ト 1 3 の相 対回転の角度が変えられ、 吸気バルブ 1 1 のバルブタイ ミ ングが遅 角される。 すなわち、 吸気バルブ 1 1 の開弁開始時期が遅らされる リ ングギヤ 8 2 の前方への移動は、 これがカバー 7 9 に接触する ことで規制される。 リ ングギヤ 8 2がカバ一 Ί 9 に接触して停止し たとき、 吸気バルブ 1 1 の開弁開始時期が最も遅く なり、 バルブタ ィ ミ ングが最遅角状態となる。
上記のように V V T機構 7 0が構成されており、 V V T機構 7 0 を駆動させることにより、 吸気バルブ 1 1 のバルブタイ ミ ングが、 所定の範囲内で任意に変更可能である。
図 1 に示すように、 機関 1 には以下の各種センサが取付けられて いる。 シリ ンダブロ ッ ク 2 には、 機関 1 の冷却水の温度を検出する ための水温センサ 1 4 4が取付けられている。 吸気通路 3 0 には、 通過空気量 （質量流量 G a ) を計測するためのホッ トワイヤ （熱線 ) 式エアフ ローメ ータ 1 4 0が取り付けられている。 吸気通路 3 0 においてエアク リ ーナ 3 1 の近傍には、 吸入空気の温度を検出する ための吸気温センサ 1 4 3が取付けられている。 吸気通路 3 0 にお いて、 スロ ッ トルバルブ 3 2 の近傍には、 その軸 3 2 aの回動角度 (スロ ッ トル開度 T A ) を検出するためのスロ ッ トル開度センサ 1 4 2が設けられている。 また、 スロ ッ トルバルブ 3 2が全閉状態の ときには、 アイ ドルスィ ッチ 1 5 2がオンとなり、 その出力である スロ ッ トル全閉信号がアクティ ブとなる。 サージタンク 3 3 には、 その内部の圧力 （吸気圧 P M ) を検出するための吸気圧センサ 1 4 1 が取付けられている。 排気通路 6 0 の途中には、 排気ガス中の残 存酸素濃度に基づいて空燃比が理論空燃比に対してリ ッチかリ ー ン かを検出する 0 2 センサ 1 4 5が取付けられている。
ディ ス ト リ ビュータ 5 3 には、 クラ ンク シャフ ト 7 の回転に同期 して回転する 2個のロータが内蔵されており、 クラ ンク シ ャ フ ト 7 の基準位置を検出するために一方のロータの回転に基づいてクラ ン ク角 （ C A ) に換算して 7 2 0 0 C Aごとに基準位置検出用パルス を発生させるクラ ンク基準位置センサ 1 5 0が設けられ、 また、 ク ラ ンク シ ャ フ ト 7 の回転速度 （機関回転速度 N E ) を検出するため に他方のロータの回転に基づいて 3 0 ° C Aごとに回転速度検出用 パルスを発生させる回転速度センサ 1 5 1 が設けられている。 なお 、 車両には、 実際の車速を表す出力パルスを発生させる車速セ ンサ 1 5 3が取り付けられている。
さ らに、 機関 1 には、 クラ ンク シ ャ フ ト 7上のロータと電磁ピッ クアップとからなるクラ ンク角センサ 1 5 4が設けられている。 口 一夕は磁性体からなり、 その外周に複数の歯が等角度毎に形成され ている。 電磁ピッ クアップは、 クラ ンク シ ャ フ ト 7 の回転に伴い、 ロータが回転して歯がその電磁ピッ クアップの前方を通過する毎に 、 パルス状のクラ ンク角度信号を発生する。 そして、 クラ ンク基準 位置センサ 1 5 0 による基準位置信号の発生後に、 ク ラ ンク角セン サ 1 5 4からのクラ ンク角度信号のパルス数を計測することでクラ ンク シ ャ フ ト 7 の回転角度 （ク ラ ンク角） を検出することが可能で ある。
同様に、 機関 1 には、 カム角センサ 1 5 5が設けられている。 同 センサ 1 5 5 は、 吸気側カムシ ャ フ ト 1 3上のロータと電磁ピッ ク アップとからなる。 ロータは磁性体からなり、 その外周に複数の歯 が等角度毎に形成されている。 電磁ピッ クアップは、 カムシ ャフ ト
1 3の回転に伴い、 ロータが回転して歯がその電磁ピッ クアップの 前方を通過する毎に、 パルス状のカム角度信号を発生する。 この力 ム角度信号と前記ク ラ ンク角度信号とに基づいてカムシ ャ フ ト 1 3 の回転位相とクラ ンク シ ャ フ ト 7の回転位相との位相差を算出する ことにより、 吸気バルブ 1 1 の実バルブタイ ミ ングを検出すること ができる。
図 1 に示す機関電子制御装置 （エンジ ン E C U ) 1 7 0 は、 燃料 噴射制御、 点火時期制御、 アイ ドル回転速度制御、 バルブタイ ミ ン グ制御等を実行するマイ クロコ ン ピュータシステムであり、 そのハ 一ドウヱァ構成は、 図 6 のブロ ッ ク図に示される。 リ ー ドオンリ メ モリ （R O M ) 1 7 3 に格納されたプログラム及び各種のマップに 従って、 中央処理装置 （ C P U ) 1 7 1 は、 各種センサ及びスイ ツ チからの信号を A / D変換回路 （A D C ) 1 7 5又は入力イ ンタフ エース回路 1 7 6 を介して入力し、 その入力信号に基づいて演算処 理を実行し、 その演算結果に基づき駆動制御回路 1 7 7 a〜 l 7 7 dを介して各種ァクチユエ一夕用制御信号を出力する。 ラ ンダムァ クセスメモリ （R A M ) 1 7 4 は、 その演算 · 制御処理過程におけ る一時的なデータ記憶場所と して使用される。 また、 バッ クアップ R A M I 7 9 は、 バッテリ （図示せず） に直接接続されることによ り電力の供給を受け、 ィ グニショ ンスィ ツチがオフの状態において も保持されるべきデータ （例えば、 各種の学習値） を格納するため に使用される。 また、 これらの E C U内の各構成要素は、 ア ドレス ノくス、 データバス、 及びコ ン ト ロールバスからなるシステムノくス 1 7 2 によつて接続されている。
燃料噴射制御は、 基本的には、 機関 1 回転当たりの吸入空気質量 に基づいて、 所定の目標空燃比を達成する燃料噴射量すなわちィ ン ジェクタ 4 0 による噴射時間を演算し、 所定のクラ ンク角に達した 時点で燃料を噴射すべく 、 駆動制御回路 1 7 7 aを介してイ ンジ クタ 4 0 を制御するものである。 なお、 機関 1 回転当たりの吸入空 気質量は、 基本的には、 ホッ トワイヤ式エアフローメ ータ 1 4 0 に より計測される吸入空気質量流量と回転速度センサ 1 5 1 から得ら れる機関回転速度とから算出される。 そして、 かかる燃料噴射量演 算の際には、 スロ ッ トル開度センサ 1 4 2、 吸気温センサ 1 4 3、 水温センサ 1 4 4等の各センサからの信号に基づく基本的な補正、 〇 2 センサ 1 4 5 からの信号に基づく空燃比フィ一ドバッ ク補正、 そのフ ィ 一 ドバッ ク補正値の中央値が理論空燃比となるようにする 空燃比学習補正等が加えられる。
また、 点火時期制御は、 回転速度センサ 1 5 1 から得られる機関 回転速度及びその他のセンサからの信号により、 機関の状態を総合 的に判定し、 最適な点火時期を決定し、 駆動制御回路 1 Ί 7 bを介 してィグナイタ 5 1 に点火信号を送るものである。
また、 アイ ドル回転速度制御は、 アイ ドルスィ ッ チ 1 5 2からの スロ ッ トル全閉信号及び車速センサ 1 5 3からの車速信号によって アイ ドル状態を検出するとと もに、 水温センサ 1 4 4からの機関冷 却水温度等によつて決められる目標回転速度と実際の機関回転速度 とを比較し、 その差に応じて目標回転速度となるように制御量を決 定し、 駆動制御回路 1 7 7 cを介して I S C V 3 6 を制御して空気 量を調節するこ とによ り、 最適なアイ ドル回転速度を維持するもの である。
また、 バルブタイ ミ ング制御は、 運転状態に応じて吸気バルブ 1 1 の目標バルブタイ ミ ング （弁開閉時期） を設定して連続可変バル ブタイ ミ ング機構 7 0 を制御するものであり、 具体的には、 吸気側 カムシャ フ ト 1 3 の回転位相がク ラ ンク シ ャ フ ト 7 の回転位相に対 して所望の位相差を保つように、 すなわちカムシ ャ フ ト 1 3 をタイ ミ ングプーリ 1 7 に対し特定の角度だけ相対回転せしめるように、 前記したクラ ンク角センサ 1 5 4及びカム角センサ 1 5 5からの信 号に基づいてオイルコ ン トロールバルブ 1 1 0 をフィ 一 ドノくッ ク制 御する。
図 7 は、 吸気バルブ 1 1 及び排気バルブ 1 2の開閉時期をクラ ン ク角により表したバルブタイ ミ ング図である。 この図に示されるよ うに、 排気バルブ 1 2 は、 固定の開弁時期 E V O (本実施形態では 、 排気下死点前 5 0 ° ) にて開弁せしめられるとともに、 固定の閉 弁時期 E V C (本実施形態では、 排気上死点後 3 ° ) にて閉弁せし められる。 一方、 吸気バルブ 1 1 については、 その開弁期間は一定 であるが、 その開弁時期 I V 0及び閉弁時期 I V Cは可変であり、 最も遅角側の開閉時期 （同図の I V O r及び I V C r ) を基準位置 と して、 ともに進角方向へ任意の量だけ変位したタイ ミ ングに設定 することができる。 ただし、 バルブタイ ミ ング変位量 V T Dの最大 値は、 本実施形態では 6 0 ° である。 そして、 この基準位置からの バルブタイ ミ ング変位量 V T Dが制御量とされる。 ここで、 本実施 形態においては、 基準位置と しては、 基準開弁時期 I V O rが排気 上死点後 3 ° であり、 基準閉弁時期 I V C rが吸気下死点後 6 5 °" である。 したがって、 この場合、 バルブタイ ミ ング変位量 V T Dが 例えば 3 0 ° C A (クラ ンク角） のときには、 I V 0は排気上死点 前 2 7 ° となり、 I V Cは吸気下死点後 3 5 ° となる。 なお、 本実 施形態では、 吸気バルブ 1 1 の基準開弁時期 I V 0 r と排気バルブ 2 6の閉弁時期 E V Cとは、 ともに排気上死点後 3 ° と同一である ため、 バルブタイ ミ ング変位量 V T Dは、 バルブオーバラ ップ量と 一致することとなる。 ただし、 図 7では、 一般性を考慮し、 かつ、 理解を容易にするため、 I V〇 r と E V Cとは一致しないように描 かれている。
さて、 燃料噴射制御等で必要になる機関吸入空気量をエアフロー メ ータ 1 4 0 による通過空気量計測値に基づいて算出する際には、 前述のように、 過渡状態を考慮してなま し処理を行う必要がある。 そして、 本実施形態のように、 V V T機構 7 0 を備える内燃機関で は、 当該機構の動作時に体積効率が変化するため、 一定のなま し率 を用いたなま し処理によっては、 機関吸入空気量を正確に算出する ことができない。
図 8 は、 ある運転条件の下でのバルブタイ ミ ング変位量 （基準位 置からの進角量） V T Dと体積効率 v との関係を例示する特性図 である。 この図に示されるように、 V T Dが大き く なると、 すなわ ちバルブタイ ミ ングが進角せしめられると、 体積効率 が低下す る。 従って、 加速状態におけるエアフローメ ータ通過空気量及び実 際の機関吸入空気量の挙動 （時間的変化） は、 図 9 に示されるよう になる。 すなわち、 バルブタイ ミ ング変位量 V T Dに応じて機関吸 入空気量の挙動が変化し、 V T Dが大き く なるほど、 機関吸入空気 量の変化が緩やかとなる。 そこで、 本発明に係る第 1 実施形態にお いては、 バルブ夕ィ ミ ング変位量 V T Dに応じて吸入空気量算出の 際のなま し率が変化せしめられる。 · 図 1 0 は、 本発明の第 1 実施形態において C P U 1 7 1 によって 所定の時間周期で実行される吸入空気量検出ルーチンの処理手順を 示すフローチャー トである。 また、 図 1 1 は、 本ルーチンにおいて 参照されるマツプであつて、 バルブタィ ミ ング変位量 V T Dに応じ てなま し率 " 1 / n " を算出するためのものである。 まず、 ステツ プ 2 0 2では、 ホッ トワイヤ式ェアフロ一メ ータ 1 4 0の出力に基 づき現在の通過空気量 G a (質量流量） が検出される。 次いで、 ス テツプ 2 0 4では、 クラ ンク角センサ 1 5 4及びカム角センサ 1 5
5の各出力に基づき吸気バルブ 1 1 の実バルブタイ ミ ングすなわち バルブタイ ミ ング変位量 V T Dが検出される。
次いで、 ステップ 2 0 6では、 バルブタイ ミ ング変位量 V T Dに 応じてなま し率 " 1 / n " が、 図 1 1 のマツプに基づく補間計算に よって求められる。 このマップにおいては、 バルブタイ ミ ングに応 じて体積効率 が低下する場合に、 なま しの度合いが大き く なる ように、 すなわち、 なま し率 " 1 / n " が小さ く なるように設定さ れている。 最後のステップ 2 0 8では、 機関吸入空気量 G e (単位 時間当たりの質量） が、
G e — G e + ( G a - G e ) / Π
= { ( η - 1 ) G e + G a ) n
なるなま し演算により更新される。 上記演算式は、 前回までの演算 により求められている吸入空気量 G e (なま し値） に " n— 1 " の 重みを付け、 かつ、 今回計測された通過空気量 G a に 1 の重みを付 けて平均をとり、 その結果をあらためて現在の吸入空気量 G e とす るものである。
ところで、 より詳細には、 体積効率 v は、 たとえバルブタイ ミ ングが同一であっても、 運転条件により異なってく る。 そこで、 第 2実施形態においては、 なま し率を決定する際に、 バルブタイ ミ ン グ変位量 V T Dに加え、 スロ ッ トル開度 T A (機関負荷を代表する 値と して） 及び機関回転速度 N Eにも応じて体積効率 v が算出さ れ、 その体積効率に基づいてなま し率が算出される。
図 1 2 は、 本発明の第 2実施形態に係る吸入空気量検出ルーチン の処理手順を示すフ ローチャー トである。 また、 図 1 3 A及び図 1 3 Bは、 本ルーチンにおいて参照されるマップであって、 より詳細 には、 機関回転速度 N Eとバルブタイ ミ ング変位量 V T Dとに応じ て体積効率 τ; ν を求めるマップを、 それぞれ、 ある特定の低負荷の 場合、 ある特定の高負荷の場合について定めたものである。 まず、 ステップ 3 0 2及び 3 0 4では、 前述のステップ 2 0 2及び 2 0 4 と同様に、 現在の通過空気量 G a 及びバルブタイ ミ ング変位量 V T Dが検出される。
次いで、 ステップ 3 0 6では、 スロ ッ トル開度センサ 1 4 2の出 力に基づき現在のスロ ッ トル開度 T Aが、 機関負荷と して検出され る。 なお、 機関負荷と しては、 吸気圧センサ 1 4 1 によって検出さ れる吸気圧 P Mを採用 してもよい。 次いで、 ステップ 3 0 8では、 回転速度センサ 1 5 1 の出力に基づき機関回転速度 N Eが検出され る。 次いで、 ステップ 3 1 0では、 機関回転速度 N E、 バルブタイ ミ ング変位量 V T D及びスロ ッ トル開度 T Aに応じた体積効率 が、 図 1 3 A及び図 1 3 Bのマップに基づく補間計算により算出さ
4しる 0
次いで、 ステップ 3 1 2では、 なま し率 " 1 / n " 力く、
1 / n <- ( C , 77 ) / ( C 2 + C , X 77 v ) こ こで、 ： 吸気形状により決まる定数
C 2 ： 排気量により決まる定数 なる演算式により算出される。 なお、 この演算式は、 吸気管内にお ける気体の状態方程式から理論的に求まるものである。 最後に、 ス テツプ 3 1 4では、 前述のステップ 2 0 8 と同様に、 機関吸入空気 量 G e が、 上記なま し率 " 1 / n " に基づく なま し演算により更新 される。
以上、 本発明の実施形態について述べてきたが、 もちろん本発明 はこれに限定される ものではなく、 様々な実施形態を案出すること が可能である。 例えば、 上記の実施形態は、 ヘリ カルスプライ ン付 き リ ングギヤを用いてカムシ ャ フ ト位相を連続的に可変にする可変 動弁機構を備えた内燃機関に適用 した例であるが、 もちろん 2段階 制御 （O N Z O F F制御） 式の可変動弁機構を備えた内燃機関にも 適用可能である。 また、 ベ一ンを駆動部材と してカムシ ャ フ ト位相 を連続的に可変にする可変動弁機構を備えた内燃機関にも適用可能 である。 さ らには、 カムプロフ ィ ールの違いにより開弁特性が異な つている複数のカムを切り替えるカム切り替え型の可変動弁機構又 は三次元カム （立体カム） を使用する可変動弁機構を備えた内燃機 関に対しても、 本発明は適用可能である。
また、 上記の実施形態は、 吸気通路における通過空気量を計測す る手段と してホッ 卜 ワイヤ式エアフローメ ータを用いた例であるが 、 カルマン渦式ェアフロ一メ ータやべ一ン式ェアフロ一メ ータを用 いてもよい。
また、 上記の実施形態は、 吸入空気の燃焼室内への流れを制御す る吸入空気制御バルブと して、 可変動弁機構によって開弁特性が変 化せしめられる吸気バルブを採り上げた例であつたが、 吸気通路の 面積又は長さを切り替える制御バルブゃスヮ一ルコ ン ト口ールバル ブを備えた内燃機関にも、 本発明は適用可能である。 これらのバル ブは、 吸気ポー ト近傍に設けられ、 その回動位置により、 流量や流 れ方向を変化させる ものであり、 可変動弁機構と同様にその動作状 態に応じて体積効率が変化するからである。 ' 以上説明したように、 本発明によれば、 吸入空気の燃焼室内への 流れを制御する吸入空気制御バルブの動作状態を変化させう る可変 吸入空気制御機構を備えた内燃機関において、 エアフローメータに よって計測される通過空気量に基づき機関吸入空気量を正確に検出 することが可能となり、 ひいては空燃比制御精度の向上及び大気汚 染の防止が図られる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 吸気通路と、 該吸気通路内に設けられ吸入空気量を制御する スロ ッ トルバルブと、 さ らに吸入空気の燃焼室内への流れを制御す る吸入空気制御バルブの動作状態を変化させう る可変吸入空気制御 機構と、 を備えた内燃機関において吸人空気量を検出する装置であ つて、
前記吸気通路を通過する空気の流量を計測する通過空気量計測手 段と、
前記吸入空気制御バルブの動作状態を検出する吸入空気制御バル ブ動作状態検出手段と、
前記吸入空気制御バルブ動作状態検出手段によつて検出される吸 入空気制御バルブの動作状態に応じて体積効率が低下する場合にな ま し率を小さ く してなま しの度合いが大き く なるよう になま し率を 算出するなま し率算出手段と、
前記なま し率算出手段によって算出されるなま し率に基づいて、 前記通過空気量計測手段によつて計測される流量をなますことによ り、 機関の吸入空気量を算出する吸入空気量算出手段と、
を具備する、 内燃機関の吸入空気量検出装置。
2. 前記なま し率算出手段は、 前記吸入空気制御バルブの動作状 態に加え、 機関負荷及び機関回転速度にも応じて体積効率を算出し 、 該体積効率に基づいてなま し率を算出するものである、 請求項 1 に記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。
3. 前記可変吸入空気制御機構は、 吸気バルブ又は排気バルブを 前記吸入空気制御バルブと してその開弁状態を変化させる可変動弁 機構である、 請求項 1 に記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。
4. 前記可変動弁機構は、 クラ ンク シャフ トに対する吸気側カム シ ャ フ 卜の相対回転位相を所定角度範囲内で連続的に変更するこ と により吸気バルブタイ ミ ングを可変とするものである、 請求項 3 に 記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。
5. 前記可変動弁機構は、 開弁特性の異なる複数のカムを切り替 えるカム切り替え型の機構である、 請求項 3 に記載の内燃機関の吸 入空気量検出装置。
PCT/JP1999/002158 1998-04-22 1999-04-22 Intake air volume detection device for internal combustion engine Ceased WO1999054614A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/673,868 US6463912B1 (en) 1998-04-22 1999-04-22 Intake air volume detection device for internal combustion engine
EP99917117A EP1074722A1 (en) 1998-04-22 1999-04-22 Intake air volume detection device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11191998 1998-04-22
JP10/111919 1998-04-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1999054614A1 true WO1999054614A1 (en) 1999-10-28

Family

ID=14573413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP1999/002158 Ceased WO1999054614A1 (en) 1998-04-22 1999-04-22 Intake air volume detection device for internal combustion engine

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6463912B1 (ja)
EP (1) EP1074722A1 (ja)
WO (1) WO1999054614A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008038772A (ja) * 2006-08-07 2008-02-21 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の吸入空気量推定装置及び方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3767392B2 (ja) * 2001-02-05 2006-04-19 日産自動車株式会社 エンジンのカム軸回転位相検出装置及びシリンダ吸入空気量算出装置
JP3980360B2 (ja) * 2002-01-22 2007-09-26 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
US6701903B1 (en) * 2002-08-22 2004-03-09 Visteon Global Technologies, Inc. Method of determining valve events to optimize engine operating parameters
DE10242233B3 (de) * 2002-09-12 2004-01-22 Daimlerchrysler Ag Verfahren zur Bestimmung einer Luftaufwandsänderung für einen Verbrennungsmotor
JP4165750B2 (ja) * 2003-08-04 2008-10-15 ヤマハ発動機株式会社 エンジンのバルブタイミング制御装置の取付構造
JP4500595B2 (ja) * 2004-06-15 2010-07-14 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
WO2008044390A1 (en) * 2006-10-12 2008-04-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Device for controlling air/fuel ratio of multi-cylinder internal combustion engine
US9163570B2 (en) 2013-08-16 2015-10-20 GM Global Technology Operations LLC Method and system for determining diesel engine airflow in an engine using a late intake valve closure strategy
EP3578768B1 (en) * 2018-06-04 2023-01-11 Volvo Car Corporation A method and system for camshaft positioning calibration

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6336038A (ja) 1986-07-31 1988-02-16 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料供給量制御装置
JPH04143432A (ja) * 1990-10-03 1992-05-18 Nissan Motor Co Ltd エンジンの空燃比制御装置
JPH0610747A (ja) * 1992-06-25 1994-01-18 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の出力制御装置
JPH09287487A (ja) * 1996-04-25 1997-11-04 Nissan Motor Co Ltd 筒内直噴型内燃機関

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6056113A (ja) * 1983-09-07 1985-04-01 Hitachi Ltd 内燃機関の制御装置
JPH01151716A (ja) * 1987-12-04 1989-06-14 Nippon Denso Co Ltd 内燃機関の吸気制御装置
JP3260357B2 (ja) 1990-01-24 2002-02-25 株式会社日立製作所 情報処理装置
FR2687143B1 (fr) 1992-02-12 1995-06-23 Hoechst France Procede d'obtention de l'acide orthohydroxymandelique et de ses sels.
JP2922099B2 (ja) * 1993-09-29 1999-07-19 三菱電機株式会社 排気ガス再循環装置の自己診断装置
GB2287071A (en) 1994-02-24 1995-09-06 Draftex Ind Ltd Attachment of protective bellows
JP3354304B2 (ja) 1994-07-29 2002-12-09 本田技研工業株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
JPH0842370A (ja) 1994-07-29 1996-02-13 Toyota Motor Corp トルクコンバータ付内燃機関の制御装置
JP3716945B2 (ja) * 1996-02-05 2005-11-16 本田技研工業株式会社 内燃機関の吸入空気量制御装置
JPH11264330A (ja) * 1998-01-16 1999-09-28 Denso Corp 内燃機関制御装置
JPH11260357A (ja) 1998-03-13 1999-09-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 鉛蓄電池用極板の製造法およびその極板を用いた鉛蓄電池
US6227182B1 (en) * 1998-06-09 2001-05-08 Nissan Motor Co., Ltd. Exhaust gas recirculation control system for internal combustion engine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6336038A (ja) 1986-07-31 1988-02-16 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料供給量制御装置
JPH04143432A (ja) * 1990-10-03 1992-05-18 Nissan Motor Co Ltd エンジンの空燃比制御装置
JPH0610747A (ja) * 1992-06-25 1994-01-18 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の出力制御装置
JPH09287487A (ja) * 1996-04-25 1997-11-04 Nissan Motor Co Ltd 筒内直噴型内燃機関

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008038772A (ja) * 2006-08-07 2008-02-21 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の吸入空気量推定装置及び方法

Also Published As

Publication number Publication date
US6463912B1 (en) 2002-10-15
EP1074722A1 (en) 2001-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3232925B2 (ja) 内燃機関の吸入空気量演算装置
US9945305B2 (en) Supercharging control device of internal combustion engine
EP1724457B1 (en) Variable compression ratio internal combustion engine
US7520261B2 (en) Apparatus for and method of controlling intake operation of an internal combustion engine
US6681729B2 (en) Method and device for controlling a gas fill of cylinders of an internal combustion engine
JP4525517B2 (ja) 内燃機関
JP2005307847A (ja) 内燃機関の空気量算出装置
JP4367439B2 (ja) 火花点火式内燃機関
JP3767426B2 (ja) エンジンのシリンダ吸入空気量算出装置
US6792901B2 (en) Control system of internal combustion engine
US20070240679A1 (en) Control Apparatus and Control Method for Engine
CN103189623A (zh) 发动机
WO1999054614A1 (en) Intake air volume detection device for internal combustion engine
JPH0968078A (ja) 内燃機関の燃料噴射量制御装置
JP5664860B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2005194965A (ja) エンジンの燃料噴射制御装置
JP2010024970A (ja) 駆動力制御装置
JP5303349B2 (ja) 内燃機関のｅｇｒ制御装置
JP3424479B2 (ja) 内燃機関のバルブタイミング制御装置
JP3075126B2 (ja) 内燃機関のバルブタイミング制御装置
JPH08170550A (ja) 内燃機関のバルブタイミング制御装置
JP5157672B2 (ja) 多気筒エンジンの空燃比制御方法
JP2000179381A (ja) 可変バルブタイミング機構付き内燃機関の制御装置
JP2009127485A (ja) 内燃機関
JPWO1999054614A1 (ja) 内燃機関の吸入空気量検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1999917117

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09673868

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1999917117

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 1999917117

Country of ref document: EP