专利名称：内燃机的空气量运算装置及燃料控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车等车辆中使用的内燃机的空气量运算装置及燃料控 制装置，特别是涉及运算流入到内燃机的汽缸中的空气量的空气量运算装 置及利用汽缸流入空气量控制燃料喷射量的燃料控制装置。
背景技术：
作为根据节气门通过空气量计算吸气管压力、汽缸流入空气量的发动 机控制装置，由节气门开度传感器的输出计算节气门通过空气量，比较其 时间变化量和吸入空气量传感器输出的吸入空气量的时间变化量，根据比 较结果修正在汽缸流入空气量计算、吸气管压力计算中输入的节气门通过 空气量，进行控制延迟补偿(专利文献l)。
该发动机控制装置，当判定内部状态为变量的过滤器系统中吸气管压 力过渡时，输入的值是相对于用吸入空气量传感器只检测输入的吸入空气 量、加上由节气门开度计算的吸入空气量的时间变化量的值。
专利文献1:特开平9一 158762号公报
现有的发动机控制装置中的汽缸流入空气量的计算，是在用传感器只 相对于过滤器的输入进行检测的吸入空气量中加上由节气门开度计算的 吸入空气量的时间变化量，在输入给过滤器的上次的过滤器输出值中，由 节气门开度计算的吸入空气量没有贡献，从而，在下次的输出中产生变极 点，结果是有可能无法获得要求的空燃比。
发明内容
本发明即是鉴于所述要解决的问题而产生的，其目的在于，提供没有 响应延迟且在流量变化上没有变极点地计算过渡时的汽缸流入空气量，以 使能够维持要求的空燃比的内燃机的空气量运算装置及燃料控制装置。
为了实现所述目的，本发明的内燃机的空气量运算装置包括检测通 过内燃机的吸气节气门部的空气量的空气量检测机构；根据节气门开度获 得通过吸气节气门部的空气量的计算值的空气量运算机构；用通过所述吸 气节气门部的空气量的本次值和上次的过滤值的差量进行过滤，除去填充 在吸气歧管内的空气量获得向内燃机的汽缸流入的空气量的机构；以所述 空气量检测机构检测出的空气量为基准的第一过滤器；以利用空气量运算 机构获得的空气量的计算值为基准的第二过滤器；在内燃机稳定时选定所 述第一过滤器的输入值和上次的输出值，在内燃机过渡时选定所述第二过 滤器的输入值和上次的输出值的选定机构；和输入由所述选定机构选定的 选定值的第三过滤器，将所述第三过滤器的输出作为向所述汽缸流入的空
另外，为了实现所述目的，本发明的内燃机的空气量运算装置包括 测量通过内燃机的吸气节气门部的空气量的空气量检测机构；根据节气门 开度计算通过所述吸气节气门的空气量的节气门通过空气量运算机构；判 定内燃机的过渡时和稳定时的运转状态判定机构；和汽缸流入空气量运算 机构，其在由运转状态判定机构判定为稳定时，利用由所述空气量检测机 构测量出的空气量运算向汽缸流入的空气量，在由所述运转状态判定机构 判定为过渡时，利用由节气门通过空气量运算机构计算出的空气量运算向 汽缸流入的空气量。
另外，为了实现所述目的，本发明的内燃机的燃料控制装置利用由上 述发明的内燃机的空气量运算装置运算出的汽缸流入空气量控制燃料喷 射量。
发明效果
根据本发明的内燃机的空气量运算装置，按照由空气量检测机构测量 出的吸入空气量和根据节气门幵度计算出的空气量，各个过滤器通过内部 状态变量平行计算吸气管压力推定值，从而，各个输出特性在由过滤器产 生的效果上相似。因而，在过渡/稳定切换之际输出也能够没有变极点、顺 畅地相连，也不会产生空燃比变动。
图1是表示适用了本发明的空气量运算装置的内燃机(发动机)的一 实施方式的构成图。
图2是表示发动机控制装置的内部构成的一例的块图。 图3是作为本发明的空气量运算装置发挥功能的发动机控制装置的控
制块的一实施方式的块图。
图4是表示本发明的内燃机的空气量运算装置的一实施方式的基本部 分的控制块的块图。
图5是表示基本部分中的节气门开度、H/W传感器输出、吸气管压力 推定值、排气空燃比的变动特性的一例的时间图。
图6是表示本发明的内燃机的空气量运算装置中采用的节气门通过空 气量运算部的一实施方式的块图。
图7是表示本发明的内燃机的空气量运算装置中采用的节气门通过空 气量运算部的其他实施方式的块图。
图8是表示本发明的内燃机的空气量运算装置(汽缸流入空气量运算 装置)的一实施方式的具体构成的块图。
图9是表示本实施方式的节气门开度、H/W传感器输出、吸气管压力 推定值、排气空燃比的变动特性的一例的时间图。
图IO是表示本实施方式的节气门开度、H/W传感器输出、吸气管压 力推定值、压力梯度修正系数的变动特性的一例的时间图。
图11是表示适用本发明的空气量运算装置的发动机的控制流程的流 程图。
图12是表示利用图6所示的节气门通过空气量运算部求出a—N空气 流量的处理流程的一例的流程图。
图13是表示利用图7所示的节气门通过空气量运算部求出a—N空气 流量的处理流程的一例的流程图。
图14是表示本发明的内燃机的空气量运算装置的处理流程的一例的 流程图。
图中，101 —发动机转速计算机构，102—吸入空气量计算机构，103 一基本燃料计算机构，104—基本燃料修正系数计算机构，105 —基本点火 时期计算机构，106 —加减速判定机构，107—ISC控制机构，108 —空燃 比反馈控制系数计算机构，109—目标空燃比设定机构，IIO—基本燃料修 正机构，lll一点火时期修正机构，200 —发动机，201 —热式吸入空气量 传感器(H/W传感器)，202—节气门节流阀，203 —怠速控制阀(ISC阀)， 204 —吸气管，205 —吸气温度传感器，206—燃料喷射阀，207—曲柄角度 传感器，208 —点火线圈，209 —水温传感器，210—氧浓度传感器，211 — 催化剂，212 —点火开关，213 —汽缸(燃烧室)，214 —点火栓，215 —节 气门开度传感器，216 —排气管，300—发动机控制装置，301 — CPU， 302 一1/0部，309—输出驱动器，402 —硬过滤器，403 —软过滤器，404—转 换机构，405 —吸气管压力推定机构，406—汽缸流入空气量运算机构，601 一节气门通过空气量图检索机构，701—节气门开口面积图检索机构，702 _运算器，703 —空气流量/Ne比图检索机构，704—运算器，801—第一汽 缸流入空气量运算机构，802 —第二汽缸流入空气量运算机构，803 —第三 汽缸流入空气量运算机构，804 —吸气温度修正系数运算机构，805 —推定 压误差修正系数运算机构，806 —压力梯度修正系数运算机构，807—输入 切换判定机构，811 —第一空气流量差运算器，812—第二空气流量差运算 器。
具体实施例方式
参照附图，对本发明的内燃机的空气量运算装置的实施方式进行说明。
图1是适用了本发明的空气量运算装置的内燃机(发动机)的一实施 方式。
发动机200在吸气系统中具有热式吸入空气量传感器(H/W传感器) 201 、节气门节流阀202、测量节气门节流阀202的开度(节气门开度TVO) 的节气门开度传感器215、控制旁通节气门节流阀202而与吸气管204连 接的流路的流路面积并控制发动机200怠速时的转速的怠速控制阀(ISC 阀)203、测定吸气管204内的吸入空气温度(吸气温度THV)的吸气温 度传感器205和喷射供给发动机200要求的燃料的燃料喷射阀206。燃料 喷射阀206在每个缸上设置。
H/W传感器201为空气量检测机构，测量通过吸气节气门部(节气门
节流阀202)的空气量。节气门节流阀202由驾驶者操作，调节节气门开 度，计量(限制)吸入的空气量。
发动机200设有对供给到汽缸(燃烧室)213内的空气和燃料的混合 气点火的点火栓214和根据发动机控制装置300输出的点火信号供给点火 能量的点火线圈(点火组件)208。点火线圈208、点火栓214在每个缸上 设置。
另外，发动机200设有检测曲柄角度的曲柄角度传感器207和检测冷 却水温的水温传感器209。
排气管216中连接催化剂211。在废气流量上看在比催化剂211靠上 游侧，安装有测定废气中的氧浓度的氧浓度传感器210。
发动机200的运转、停止利用作为主开关的点火开关212进行。发动 机200的包括空燃比控制在内的燃料控制、点火时期控制、怠速控制等利 用发动机控制装置300进行。
本实施方式中，发动机200的怠速转速利用怠速控制阀203控制，不 过，在用马达等控制节气门节流阀202的情况中，利用节气门节流阀202 能够控制怠速转速，不需要怠速控制阀203。
发动机控制装置300如图2所示，为利用微机进行的电子控制式，具 有CPU301。在CPU301中设有将发动机200所设置的各传感器的电信号 转换成用于数据运算处理的信号、及将用于数据运算的控制信号转换成实 际的驱动器的驱动信号的I/O部302。I/O部302分别利用H/W传感器201、 水温传感器209、曲柄角度传感器207、节气门开度传感器215、氧浓度传 感器210、点火开关212、吸气温度传感器205输入电信号。CPU301经由 输出驱动器309向各缸的燃料喷射阀206、点火线圈208、 ISC阀203输 出输出信号。
接下来，参照图3对作为本发明的空气量运算装置发挥功能的发动机 控制装置300的控制块的一实施方式进行说明。
发动机控制装置300通过执行计算机程序，从而将发动机转速计算机 构101、吸入空气量计算机构102、基本燃料计算机构103、基本燃料修正 系数计算机构104、基本点火时期计算机构105、加减速判定机构106、 ISC 控制机构107、空燃比反馈控制系数计算机构108、目标空燃比设定机构
109、基本燃料修正机构110、点火时期修正机构111分别在软件上具体化。 发动机转速计算机构101通过计数发动机200的设定为规定曲柄角度 位置的曲柄角度传感器207的电信号、主要是脉冲信号变化的每单位时间 的输入数并进行运算处理，从而计算发动机200每单位时间的转速(发动 机转速Ne)。
吸入空气量计算机构102根据H/W传感器输出、吸气温度传感器输 出、节气门传感器输出，运算a—N空气量、吸气管压力推定值，利用它 们运算流入到发动机200的汽缸213中的汽缸流入空气量。
基本燃料计算机构103根据由发动机转速计算机构101运算的发动机 转速和由吸入空气量计算机构102运算的汽缸流入空气量，计算各区域中 发动机要求的基本燃料量和发动机负载。
基本燃料修正系数计算机构104根据由发动机转速计算机构101运算 的发动机转速和由基本燃料计算机构103运算的发动机负载，计算由基本 燃料计算机构102计算的基本燃料的发动机200各运转区域中的修正系 数。
基本点火时期计算机构105对应于所述发动机转速和所述发动机负 载，利用图检索等确定发动机200的最佳点火时期(基本点火时期)。
加减速判定机构106对节气门开度传感器215输出的电信号进行处 理，判断发动机200是处于加速还是减速状态(过渡判定)，随着过渡判 定而计算加减速燃料修正量、加减速点火时期修正量。
ISC控制机构107为了保持发动机200的怠速转速为规定值而设定怠 速时的目标转速，运算通向ISC阀203的目标流量及ISC点火时期修正量。
ISC控制机构107输出基于通向ISC阀203的目标流量的ISC脉冲信 号。由此，驱动ISC阀203，以达到怠速时的目标流量。
空燃比反馈控制系数计算机构108由氧浓度传感器210的输出计算空 燃比反馈控制系数，以使供给到发动机200的燃料和空气的混合气经由 PID控制保持为后述的目标空燃比。
还有，氧浓度传感器210在本实施方式中表示输出相对于排气空燃比 成比例的信号的装置，不过，输出废气相对于理论空燃比为浓侧/稀侧的2 种信号也没关系。
目标空燃比设定机构109根据所述发动机转速及所述发动机负载、利 用图检索等确定发动机各区域的最佳目标空燃比。由目标空燃比设定机构 109确定的目标空燃比在利用空燃比反馈控制系数计算机构108进行的空 燃比反馈控制系数计算中使用。
基本燃料修正机构110对于由基本燃料计算机构103运算的基本燃料 量实施修正，该修正利用由基本燃料修正系数计算机构104得到的基本燃 料修正系数、由加减速判定机构106获得的加减速燃料修正量、由空燃比 反馈控制系数计算机构108获得的空燃比反馈控制系数进行。基本燃料修 正机构IIO还进行与水温传感器输出对应的燃料修正。
基本燃料修正机构IIO将根据修正后的燃料量产生的燃料喷射指令信 号向各缸的燃料喷射阀206输出。从而，燃料喷射阀206向各缸喷射供给 要求的燃料量的燃料。
点火时期修正机构111对于由基本点火时期计算机构105运算的基本 点火时期实施修正，该修正利用由加减速判定机构106获得的加减速点火 时期修正量、由ISC控制机构107获得的ISC点火时期修正量进行。点火 时期修正机构111还进行与水温传感器输出对应的点火时期修正。
点火时期修正机构lll将修正后的点火时期指令信号向各缸的点火线 圈208输出。从而，各缸的点火栓214以要求的点火时期进行火花放电， 对流入到汽缸213内的混合气进行点火。
参照图4对本发明的空气量运算装置的一实施方式的基本部分的控制 块进行说明。空气量运算装置具有吸气管压力推定机构405和汽缸流入空 气量运算机构406。
H/W传感器201输出的输出电压经由硬过滤器402实施过滤，再经由 软过滤器403实施软过滤。
实施了过滤的空气流量的输出电压值经由转换机构404利用表检索转 换成与电压对应的空气流量(H/W传感器测量空气流量)QAOO。 H/W传 感器测量空气流量QAOO向吸气管压力推定机构405输入。
吸气管压力推定机构405在进入吸气管204的空气量(H/W传感器测 量空气流量QAOO)和从吸气管204出来的空气量(汽缸流入空气量QAR) 的差量上乘以理论系数，将所得作为吸气管内的压力变化量dPMMHG/dt求出。该压力变化量dPMMHG/dt的运算利用下式(1)进行( [数l]
纖气^j _...........—— — (1)
力A7W " ^
其中，
QAR:汽缸流入空气量
QA00: H/W传感器测量空气流量
R:气体常数
KIMV:吸气歧管容积(吸气管内容积)
THA:吸气温度
该运算为利用微机进行的运算，从而，相对于连续值，利用下式(2) 以计算周期AT对式(1)执行Z变换，运算吸气管压力推定值PMMHG。 [数2]
尸層恥(w) =" - J r. ,0 - ,) + PMM /G(" -1)
訂, ---------------.........- (2)
其中，
QAR:汽缸流入空气量
QA00: H/W传感器测量空气流量
R:气体常数
KIMV:吸气歧管容积(吸气管内容积)
THA:吸气温度
汽缸流入空气量QAR由汽缸流入空气量运算机构406运算。汽缸流 入空气量运算机构406利用下式(3)求出汽缸流入空气量QAR。 [数3]
尸層恥-縱-，
其中，RMMHG:吸气管压力推定值
KSV:汽缸容积
Ne:发动机转速 THA:吸气温度
R:气体常数 W填充效率
发动机转速Ne为发动机转速计算机构101的输出值，吸气温度THA 为由吸气温度传感器205得到的吸气温度测量值。
图5表示基本部分中的节气门开度、H/W传感器输出、吸气管压力推 定值、排气空燃比的变动特性的一例。从时刻T1开始节气门开度增大， 成为加速状态。与之相对，H/W传感器201的输出(H/W传感器测量空 气流量QAOO)如图a在经过包括传感器响应延迟、过滤及控制延迟等的 延时Td后的时点T2上升，比由图b所示的实际情况延迟。
根据图a所示的H/W传感器输出(H/W传感器测量空气流量QA00) 计算的吸气管压力推定值(PMMHG)如图c那样，相对于实际的吸气管 压力d具有延迟。因而，空燃比由于吸气管压力推定值(PMMHG)的上 升延迟而在区域e稀化。
另外，当用H/W传感器输出计算燃料量时，还测量填充在吸气管204 中的空气量，从而，如区域f所示，在过渡后期空燃比浓化。
式(4)表示利用由节气门节流阀202的节气门开度确定的节气门开 口面积AA计算节气门通过空气流量QATVO的计算式。节气门通过空气 流量QATVO能够用下式(4)求出，不过由于含有指数等，因而一般不 利用微机进行运算。 [数4]
<formula>formula see original document page 13</formula>(4)
其中，
AA:节气门开口面积
R:气体常数 THA:吸气温度 PATM:大气压 k:比热比
PMMHG:吸气管压力推定值
从而，本实施方式中，节气门通过空气量QATVO不依赖于式(4)， 而是经由采用了如图6所示的以发动机转速Ne和节气门开度TVO为变量 的数据图表(a—N图表)的节气门通过空气量图检索机构601，利用图检 索求出。
也就是说，节气门通过空气量QATVQ是使用节气门通过空气量图检 索机构601作为节气门通过空气量运算机构，根据由发动机转速计算机构 101计算的发动机转速Ne和由节气门开度传感器215测量的节气门开度 TVO利用图检索求出。
图7表示求出节气门通过空气量QATV0的节气门通过空气量运算机 构的其他实施方式。该实施方式中，经由节气门开口面积图检索机构701， 根据节气门开度TVO利用表检索求出节气门开口面积AA。经由运算器 702将它用发动机转速Ne去除，由此进行正规化，算出AA/Ne比。
接着，利用空气流量/Ne比图检索机构703从AA/Ne比表检索空气流 量/Ne比。之后，对于空气流量/Ne比，经由运算器702将空气流量/Ne比 乘以发动机转速Ne算出节气门通过空气量QATVO。
图8表示本发明的内燃机的空气量运算装置(汽缸流入空气量运算装 置)的一实施方式的具体构成。
本实施方式的汽缸流入空气量运算机构包括第一汽缸流入空气量运 算机构(第一过滤器)801、第二汽缸流入空气量运算机构(第二过滤器) 802、第三汽缸流入空气量运算机构(第三过滤器)803、第一空气流量差 运算器811、第二空气流量差运算器812、输入切换判定机构807、吸气温 度修正系数运算机构804、推定压误差修正系数运算机构805和压力梯度 修正系数运算机构806。
第一汽缸流入空气量运算机构801采用H/W传感器201的输出(H/W 传感器测量空气流量QAOO)经由下式(5)、 (6)计算汽缸流入空气量
QARB'
PMMHG=pmmh g + KTM (QA00—QARB) /KIMV …(5) QARB-KST HKST KS V PMMHG ' Ne …(6)
PMMHG:基于H/W传感器输出的吸气管压力推定值
pmmhg:由H/W传感器计量空气流量推定或计算的吸气管压力
KTM:压力梯度常数
QA00: H/W传感器测量空气流量
KIMV:吸气歧管容积(吸气管内容积)
KST:吸气温度修正系数
HKST:推定压误差修正系数
KSV:汽缸容积
Ne:发动机转速
第二汽缸流入空气量运算机构802采用节气门通过空气流量QATVO 经由下式(7)、 (8)计算汽缸流入空气量QARTVO。汽缸流入空气量 QARTVO被称为a—N空气量。 PMMTVO-
pmmtvo+KTM (QAT VO-Q ART VO) /K I MV …(7) QARTVO-KST.HKST.KSV■PMMTVO.Ne …(8)
PMMTVO:基于a—N空气量的吸气管压力推定值
pmmtvo:由a —N空气流量推定或计算的吸气管压力
KTM:压力梯度常数
QA00: H/W传感器测量空气流量
KIMV:吸气歧管容积(吸气管内容积)
KST:吸气温度修正系数
HKST:推定压误差修正系数
KSV:汽缸容积
Ne:发动机转速
第一空气流量差运算器811由H/W传感器201的输出(H/W传感器 测量空气流量QA00)减去利用第三汽缸流入空气量运算机构803算出的 汽缸流入空气量QAR (上次的输出值)，算出空气流量差AQ。
第二空气流量差运算器812由节气门通过空气流量QATVO减去利用 第二汽缸流入空气量运算机构802算出的汽缸流入空气量QARTVO (上 次的输出值)，算出空气流量差AQ。
第三汽缸流入空气量运算机构803按照条件切换第一汽缸流入空气量 运算机构801和第二汽缸流入空气量运算机构802的输出、也就是利用由 输入切换判定机构807选定的空气流量差(由第一空气流量差运算器811 得到的空气流量差A Q和由第二汽缸流入空气量运算机构802得到的空气 流量差AQ的选定)，按照下式(9)、 (10)计算汽缸流入空气量QAR。 汽缸流入空气量QAR被用作燃料控制的基本燃料量运算的吸入空气量。
<formula>formula see original document page 16</formula>(9)
<formula>formula see original document page 16</formula> (10)
其中，
PMINT:吸气管压力推定值
pmint:稳定时由H/W传感器计量空气流量推定或计算的吸气管压力、 过渡时由a —N空气流量推定或计算的吸气管压力 KTM:压力梯度常数 KIMV:吸气歧管容积(吸气管内容积) KTMHOS:压力梯度修正系数 KST:吸气温度修正系数 HKST:推定压误差修正系数 KSV:汽缸容积 Ne:发动机转速
吸气温度修正系数运算机构804根据吸气温度THA利用表检索求出 吸气温度修正系数KST。
推定压误差修正系数运算机构(推定压误差修正机构)805对修正各 运转区域(发动机转速Ne)的吸气管压力和运算的吸气管推定压(吸气 管压力推定值)的误差的推定压误差修正系数HKST进行图检索。
根据吸气温度修正系数KST、推定压误差修正系数HKST产生的吸气 温度修正量、推定压误差修正，经由各第一~第三汽缸流入空气量机构801、 802、 803的内部运算进行。
压力梯度修正系数运算机构806按吸气管压力推定值PMMHG表检 索压力梯度修正系数KTMHOS。根据压力梯度修正系数KTMHOS产生的 压力梯度修正经由第三汽缸流入空气量机构803的内部运算进行。
输入切换判定机构807根据判断值切换空气流量差A Q向第三汽缸流 入空气量机构803的输入，将经由第三汽缸流入空气量机构803求出吸气 管压力推定值PMINT的变量(空气流量差AQ)切换选定成由第一空气 流量差运算器811获得的(QA00—QAR)和由第二空气流量差运算器812 获得的(QATVO—QARTVO)的任意一方。
具体地说，当(QATVO — QARTVO)的绝对值为规定阈值以上、且 (QATVO—QARTVO)的绝对值的加权平均值大于(QA00—QAR)的绝 对值的加权平均值时，判断为过渡时，作为空气流量差AQ向第三汽缸流 入空气量机构803输入a—N空气量基数的(QATVO—QARTVO)，而没 有成为以上那种情况时，判断为稳定时，作为空气流量差AQ向第三汽缸 流入空气量机构803输入H/W传感器输出基数的(QA00—QAR)。
(QATVO—QARTVO)的阈值既可以是固定值，也可以可变设定为 与根据H/W传感器输出产生的吸气管压力推定值PMMHG对应的值。
从而，在加速时等急剧过渡时的吸气管压力推定值的运算不是按H/W 传感器输出基数、而是按a—N空气量基数进行。
由此，过渡上升时的吸气管压力推定值不会相对于实际吸气管压力产 生延迟，与之对应地能够没有响应延迟且在流量变化上没有变极点地计算 过渡时的汽缸流入空气量，过渡时空燃比不会产生变动。
并且，稳定时不受由于节气门开度传感器215的安装误差引起的a— N空气量误差影响，运算出H/W传感器输出基数的汽缸流入空气量。
图9表示本实施方式的节气门开度、H/W传感器输出、吸气管压力推 定值、排气空燃比的变动特性的一例。从时刻T1开始节气门开度TVO增 大，成为加速状态。H/W传感器201的输出Shw如图a上升延迟，不过
图g所示的汽缸流入空气量由于在过渡初期采用a—N空气流量，从而， 没有上升延迟。图h是根据a—N空气流量获得的吸气管压力推定值 PMMTVO，图c是根据H/W传感器输出获得的吸气管压力推定值 PMMHG。
本实施方式中，吸气管压力推定值PMINT为图i，表示在图h和图c 中间描绘的特性。作为其结果，在基本部分的控制中产生的稀区e消失， 即使过渡空燃比也是平的。
图IO表示本实施方式的节气门开度、H/W传感器输出、吸气管压力 推定值、压力梯度修正系数KTMHOS的变动特性的一例。在没有压力梯 度修正系数KTMHOS的情况下，有时如区域j所示在吸气管压力接近大 气一侧吸气管推定压产生过冲k，不过如本实施方式，通过检索对与吸气 管压力(吸气管推定压)对应的压力梯度修正的修正系数KTMHOS、进 行修正，由此过冲k消失。
图11表示适用了本发明的空气量运算装置的发动机的控制流程。 首先，在步骤1101，处理曲柄角度传感器207的电信号，计算发动机 转速。接着，在步骤1102，读入H/W传感器201、吸气温度传感器205、 节气门开度传感器215的输出。
接着，在步骤1103，计算a—N空气量(QATVO)。 接着，在步骤1104，计算吸气管压力的推定值，在步骤1105，计算 汽缸流入空气量。
接着，在步骤1106，计算基本燃料量及发动机负载。接着，在步骤 1107，图检索基本燃料修正系数。在步骤1108，用节气门传感器输出进行 加减速判定，在步骤1109，计算加减速时燃料修正量。
接着，在步骤1110，读入氧浓度传感器210的输出。接着，在步骤 1111，设定目标空燃比，在步骤1112，计算能够实现所述目标空燃比的空 燃比反馈控制系数。
接着，在步骤1113，利用所述基本燃料修正系数及空燃比反馈控制系 数等进行基本燃料量的修正。
接着，在步骤1114，图检索基本点火时期。接着，在步骤1115，计 算加减速点火时期修正量，在步骤1116，修正基本点火时期。
接着，在步骤1117，设定ISC的目标转速，在步骤1118，计算ISC 目标流量，控制ISC阀。
图12表示利用图6所示的节气门通过空气量运算部求出a—N空气流 量的处理流程的一例。
首先，在步骤1201，读入发动机转速Ne，在步骤1202，读入节气门 开度。
接着，在步骤1203，按照所述的发动机转速Ne和节气门开度图检索 a—N空气流量。
图13表示利用图7所示的节气门通过空气量运算部求出a—N空气流 量的处理流程的一例。
首先，在步骤1301，读入节气门开度，在步骤1302，利用所述节气 门开度表检索开口面积AA。
接着，在步骤1303，读入发动机转速Ne，在步骤1304，将开口面积 AA用发动机转速Ne去除，计算AA/Ne比。
接着，在步骤1305，从AA/Ne比表检索空气流量/Ne比，在步骤1306， 将空气流量/Ne比和Ne相乘，从而计算a—N空气流量QATVO。
图14表示求出汽缸空气流量的处理流程的一例。
首先，在步骤1401，利用吸气温度THA表检索吸气温度修正系数 KST。
接着，在步骤1402，读入H/W传感器201的吸气空气量QAOO，在 步骤1403，用QAOO基数计算吸气管压力推定值PMMHG。
接着,在步骤1404，利用发动机转速Ne和吸气管压力推定值PMMHG 图检索推定压误差修正系数HKST。
接着，在步骤1405，读入节气门通过空气量(a—N空气流量)QATVO， 在步骤1406，计算a—N空气量基数的吸气管压力推定值PMMTVO。
接着，在步骤1407，计算PMMTVO基数的汽缸流入空气量QARTVO。
接着，在步骤1408，计算a—N空气流量QATVO和QATVO基数的汽缸 流入空气量QARTVO的差量的绝对值DQATVO。这相当于第二空气流量差 运算器812算出的空气流量差A Q的绝对值。
接着，在步骤1409，计算差量的绝对值QAOO和已有计算值的汽缸流
入空气量(作为本控制的最终输出的汽缸流入空气量)QAR的差量的绝对 值DQARINT。这相当于第一空气流量差运算器811算出的空气流量差AQ
的绝对值。
接着，在步骤1410，计算差量的绝对值DQATVO的过滤值DQATVOF， 在步骤1411，计算另一个差量的绝对值DQARINT的过滤值DQARINTF。
接着，在步骤1412，利用QAOO基数的吸气管压力推定值PMMHG表检 索吸入空气量变化量阈值。
接着，在步骤1413、步骤1414，判断差量的绝对值DQATVO是否在所 述吸入空气量变化量阈值以上、且DQATV的过滤值DQATVOF是否在 DQARINT的所述过滤值DQARINF以上。
若判断为真，则在步骤1415，将(QATVO — QARTVO)输入压力推 定运算的空气量变化量(空气流量差)的项中。与之相对，当所述判断为 假时，将(QAOO—QAR)输入压力推定运算的空气量变化量(空气流量 差)的项中。
其后，在步骤1417，计算吸气管压力推定值PMINT，在步骤1418，计 算用于基本燃料量运算的最终的汽缸流入空气量QAR。
从而，稳定时运算H/W传感器输出基数的汽缸流入空气量，过渡时运 算ci一N空气量基数的汽缸流入空气量。并且，各个汽缸流入空气量的输 出特性在由过滤器产生的效果上相似，在过渡/稳定切换之际输出也能够没 有变极点、顺畅地相连，不会产生空燃比变动。
权利要求
1.一种内燃机的空气量运算装置，其特征在于，包括检测通过内燃机的吸气节气门部的空气量的空气量检测机构；根据节气门开度获得通过吸气节气门部的空气量的计算值的空气量运算机构；用通过所述吸气节气门部的空气量的本次值和上次的过滤值的差量进行过滤，除去填充在吸气歧管内的空气量获得向内燃机的汽缸流入的空气量的机构；以所述空气量检测机构检测出的空气量为基准的第一过滤器；以利用空气量运算机构获得的空气量的计算值为基准的第二过滤器；在内燃机稳定时选定所述第一过滤器的输入值和上次的输出值、在内燃机过渡时选定所述第二过滤器的输入值和上次的输出值的选定机构；和输入由所述选定机构选定的选定值的第三过滤器，将所述第三过滤器的输出作为向所述汽缸流入的空气量。
2. 根据权利要求l所述的内燃机的空气量运算装置，其特征在于， 所述各过滤器作为内部状态变量具有所计算出的吸气管压力推定值，根据该压力推定值将汽缸流入空气量作为所述各过滤器的输出。
3. 根据权利要求l所述的内燃机的空气量运算装置，其特征在于， 所述内燃机的稳定、过渡判定是通过比较用所述空气量检测机构测量出的通过节气门的空气量的本次值和上次的过滤值的差量值、通过所述节 气门的空气量计算值的本次值和上次的过滤值的差量值而进行的。
4. 一种内燃机的空气量运算装置，其特征在于，包括-测量通过内燃机的吸气节气门部的空气量的空气量检测机构； 根据节气门开度计算通过所述吸气节气门的空气量的节气门通过空气量运算机构；判定内燃机的过渡时和稳定时的运转状态判定机构；和 汽缸流入空气量运算机构，其在由运转状态判定机构判定为稳定时，利用由所述空气量检测机构测量出的空气量运算向汽缸流入的空气量，在 由所述运转状态判定机构判定为过渡时，利用由节气门通过空气量运算机 构计算出的空气量运算向汽缸流入的空气量。
5. 根据权利要求4所述的内燃机的空气量运算装置，其特征在于， 所述汽缸流入空气量运算机构，根据进入吸气管的空气量和从吸气管出来的空气量的空气流量差运算吸气管压力推定值，根据所述吸气管压力 推定值运算向汽缸流入的空气量，在稳定时作为所述空气流量差采用由所 述空气量检测机构测量出的空气量和由该汽缸流入空气量运算机构运算 出的汽缸流入空气量的差量，在过渡时作为所述空气流量差采用由所述节 气门通过空气量运算机构计算出的空气量和根据该空气量运算出的汽缸 流入空气量的差量。
6. 根据权利要求5所述的内燃机的空气量运算装置，其特征在于， 具有推定压误差修正机构，该推定压误差修正机构修正运转区域即发动机转速为Ne的吸气管压力和所运算的所述吸气管压力推定值的误差。
7. 根据权利要求1~6中任意一项所述的内燃机的空气量运算装置， 其特征在于，所述空气量检测机构为热式空气流量计。
8. 根据权利要求l所述的内燃机的空气量运算装置，其特征在于， 所述空气量运算机构从由发动机转速和节气门开度确定的图中检索节气门通过空气量。
9. 根据权利要求l所述的内燃机的空气量运算装置，其特征在于， 所述空气量运算机构根据节气门的开口面积、节气门前后差压和吸气温度理论运算节气门通过空气量。
10. 根据权利要求l所述的内燃机的空气量运算装置，其特征在于， 所述空气量运算机构按发动机转速将节气门的开口面积正规化，根据其正规化值求出每单位发动机转速的空气流量，计算节气门通过空气量。
11. 根据权利要求l所述的内燃机的空气量运算装置，其特征在于， 所述运转状态判定机构，在由所述节气门通过空气量运算机构计算出的空气量和根据该空气量运算出的汽缸流入空气量的差量的绝对值为规 定的阈值以上，且由所述节气门通过空气量运算机构计算出的空气量和根 据该空气量运算出的汽缸流入空气量的差量的绝对值大于由所述空气量检测机构测量出的空气量和由该汽缸流入空气量运算机构运算出的汽缸 流入空气量的差量的绝对值时，判定为过渡时，并非上述情况时，判定为 稳定时。
12. —种内燃机的燃料控制装置，利用由权利要求l所述的内燃机的空气量运算装置运算出的汽缸流入空气量控制燃料喷射量。
全文摘要
一种内燃机的空气量运算装置，包括检测通过内燃机的吸气节气门部的空气量的空气量检测机构；根据节气门开度获得通过吸气节气门部的空气量的计算值的空气量运算机构；用通过所述吸气节气门部的空气量的本次值和上次的过滤值的差量进行过滤，除去填充在吸气歧管内的空气量获得向内燃机的汽缸流入的空气量的机构；以所述空气量检测机构检测出的空气量为基准的第一过滤器；以利用空气量运算机构获得的空气量的计算值为基准的第二过滤器；在内燃机稳定时选定第一过滤器的输入值和上次的输出值，在内燃机过渡时选定第二过滤器的输入值和上次的输出值的选定机构；输入由选定机构选定的选定值的第三过滤器，将第三过滤器的输出作为向汽缸流入的空气量。
文档编号F02D41/18GK101187341SQ20071018864
公开日2008年5月28日 申请日期2007年11月21日 优先权日2006年11月22日
发明者佐藤正博, 堀内贞人, 小田部健一, 武藤诚, 水岛贤治, 浅野诚二, 西田茂 申请人:株式会社日立制作所