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JP2009281283A - Engine intake air flow rate detection device - Google Patents

Engine intake air flow rate detection device Download PDF

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JP2009281283A
JP2009281283A JP2008134243A JP2008134243A JP2009281283A JP 2009281283 A JP2009281283 A JP 2009281283A JP 2008134243 A JP2008134243 A JP 2008134243A JP 2008134243 A JP2008134243 A JP 2008134243A JP 2009281283 A JP2009281283 A JP 2009281283A
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JP
Japan
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air flow
fresh air
flow rate
engine
detected
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JP2008134243A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Akao
圭一 赤尾
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Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Original Assignee
Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine intake air flow rate detection device enabling accurate fresh air flow rate detection by quickly correcting detection error of an air flow sensor. <P>SOLUTION: A fresh air flow rate detection part 40 detects fresh air flow rate of an engine 1 as detected fresh air flow rate Gs based on detection signal of the air flow sensor 16, and a fresh air flow rate estimation part 42 estimates fresh air flow rate of the engine 1 as estimated fresh air flow rate G1m based on fuel supply quantity Qf and excess air ratio λs of exhaust gas detected by a λ sensor 32. A correction coefficient operation part 44 determines a correction coefficient R by comparing the detected fresh air flow rate Gs and estimated fresh air flow rate BG1m, and a fresh air flow rate correction part 46 determined true fresh air flow rate Ga of the engine 1 by correcting the detected fresh air flow rate Gs by the correction coefficient R. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明はエンジンに吸入される新気の流量を検出するための装置に関し、特に吸気通路に設けられたエアフローセンサの検出信号に基づき新気流量を検出する吸気流量検出装置に関する。   The present invention relates to a device for detecting a flow rate of fresh air sucked into an engine, and more particularly to an intake air flow rate detection device that detects a fresh air flow rate based on a detection signal of an air flow sensor provided in an intake passage.

従来より、エンジンの運転制御を適正に行う上で、エンジンに吸入される新気の流量を的確に検出することが求められている。
例えば、エンジンのEGR制御においては、エンジンの各燃焼室における燃焼状態を悪化させることなくNOx(窒素酸化物)の発生を抑制可能な空気過剰率として目標空気過剰率を設定し、実際の空気過剰率が目標空気過剰率に等しくなるように、吸気側への排気還流量を制御する際に、エアフローセンサを用いて検出された新気流量が用いられる。具体的には、エンジンの実際の空気過剰率は、エアフローセンサを用いて検出された新気流量、エンジンへの燃料供給量及び還流される排気中の空気量によって求められる。また、還流される排気中の空気量は、エンジンの各気筒への理論給気量とエアフローセンサを用いて検出された新気流量との偏差と、それまでに求められている実施の空気過剰率とに基づいて求められる。従って、エアフローセンサを用いて検出される新気流量の検出精度が低いと、実際の空気過剰率を正確に求めることができず、エンジンの空気過剰率を目標空気過剰率に一致させることができなくなる。この結果、エンジンのNOx排出量の増大などにより排気特性が悪化するという問題が生じる。
2. Description of the Related Art Conventionally, it is required to accurately detect the flow rate of fresh air sucked into an engine in order to properly control the operation of the engine.
For example, in engine EGR control, a target excess air ratio is set as an excess air ratio that can suppress the generation of NOx (nitrogen oxide) without deteriorating the combustion state in each combustion chamber of the engine, and actual excess air When the exhaust gas recirculation amount to the intake side is controlled so that the rate becomes equal to the target excess air rate, the fresh air flow rate detected using the air flow sensor is used. Specifically, the actual excess air ratio of the engine is obtained from the fresh air flow rate detected using the air flow sensor, the amount of fuel supplied to the engine, and the amount of air in the recirculated exhaust gas. In addition, the amount of air in the exhaust gas that is recirculated is the difference between the theoretical air supply amount to each cylinder of the engine and the fresh air flow rate detected using the air flow sensor, and the excess air amount that has been determined so far. It is calculated based on the rate. Therefore, if the detection accuracy of the fresh air flow rate detected using the air flow sensor is low, the actual excess air rate cannot be obtained accurately, and the excess air rate of the engine can be matched with the target excess air rate. Disappear. As a result, there arises a problem that exhaust characteristics deteriorate due to an increase in NOx emission amount of the engine.

そこで、エアフローセンサを用いた新気流量の検出精度を向上させるようにした制御装置が、特許文献1によって提案されている。特許文献1の制御装置では、エアフローセンサを用いて検出した新気流量が、目標EGR率に対応して設定された目標新気流量となるように、排気還流量の制御が行われる。このとき、目標EGR率に対応して目標酸素濃度が設定され、排気通路に設けられた空燃比センサによって検出された実際の酸素濃度と目標酸素濃度との大小関係に応じて、エアフローセンサを用いて検出した新気流量を補正することにより、新気流量の検出精度を向上させるようにしている。即ち、実際の酸素濃度の方が目標酸素濃度より高い場合には、エアフローセンサを用いて検出した新気流量から所定値を減じて新気流量を補正する一方、実際の酸素濃度の方が目標酸素濃度より低い場合には、エアフローセンサを用いて検出した実際の新気流量に所定値を加えて新気流量を補正している。
特開2002−70654号公報
Therefore, Patent Document 1 proposes a control device that improves the detection accuracy of a fresh air flow rate using an air flow sensor. In the control device of Patent Document 1, the exhaust gas recirculation amount is controlled so that the fresh air flow rate detected using the air flow sensor becomes the target fresh air flow rate set in accordance with the target EGR rate. At this time, the target oxygen concentration is set corresponding to the target EGR rate, and an air flow sensor is used according to the magnitude relationship between the actual oxygen concentration detected by the air-fuel ratio sensor provided in the exhaust passage and the target oxygen concentration. By correcting the detected fresh air flow rate, the detection accuracy of the fresh air flow rate is improved. That is, if the actual oxygen concentration is higher than the target oxygen concentration, the new air flow rate is corrected by subtracting a predetermined value from the fresh air flow rate detected using the air flow sensor, while the actual oxygen concentration is higher than the target oxygen concentration. When it is lower than the oxygen concentration, the fresh air flow rate is corrected by adding a predetermined value to the actual fresh air flow rate detected using the air flow sensor.
JP 2002-70654 A

上記特許文献1の制御装置のように、エアフローセンサを用いて検出した新気流量に対して一定の値を加算もしくは減算して新気流量の補正を行うようにした場合、正確な新気流量に向けて所定値ずつ徐々に補正が行われるので、正確な新気流量が得られるようになるまでに時間がかかり、正確な新気流量が得られるまでの間は新気流量を用いた制御の精度が低下してエンジンの運転性能や排気性能が低下するという問題がある。   When the fresh air flow rate is corrected by adding or subtracting a constant value to the fresh air flow rate detected using the air flow sensor as in the control device of Patent Document 1, the correct fresh air flow rate is obtained. Because it is corrected gradually by a predetermined value toward the time, it takes time until an accurate fresh air flow rate can be obtained, and control using the fresh air flow rate until an accurate fresh air flow rate is obtained There is a problem in that the accuracy of the engine is lowered and the operating performance and exhaust performance of the engine are lowered.

また、このような補正が行われている間にエンジンの運転環境が大きく変化した場合には、補正が適正に行われず、正確な新気流量を得ることができなくなる可能性がある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、検出誤差を迅速に修正して精度の高い新気流量の検出を可能とするエンジン吸気流量検出装置を提供することにある。
Further, if the engine operating environment changes greatly while such correction is performed, the correction may not be performed properly, and an accurate fresh air flow rate may not be obtained.
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an engine intake flow rate detection device capable of detecting a new air flow rate with high accuracy by quickly correcting a detection error. There is to do.

上記目的を達成するため、本発明のエンジン吸気流量検出装置は、エンジンの吸気通路に設けられ、上記エンジンに吸入される新気流量に対応した検出信号を出力するエアフローセンサと、上記エアフローセンサの検出信号に基づき、上記エンジンに吸入される新気流量を検出新気流量として検出する新気流量検出手段と、上記エンジンの排気通路に設けられ、上記エンジンの排気の空気過剰率を検出するλセンサと、上記λセンサによって検出された排気の空気過剰率と上記エンジンの燃料供給量とに基づき、上記エンジンに吸入される新気流量を推定新気流量として推定する新気流量推定手段と、上記新気流量検出手段によって検出された検出新気流量と、上記新気流量推定手段によって推定された推定新気流量とを比較することにより補正係数を求める補正係数演算手段と、上記新気流量検出手段によって検出された検出新気流量を、上記補正係数演算手段によって求められた補正係数により補正して上記エンジンの真の新気流量を求める新気流量補正手段とを備えることを特徴とする(請求項1)。   In order to achieve the above object, an engine intake flow rate detection device of the present invention is provided in an intake passage of an engine, and outputs an detection signal corresponding to a fresh air flow rate sucked into the engine, and the air flow sensor Based on the detection signal, a fresh air flow rate detecting means for detecting a fresh air flow rate sucked into the engine as a detected fresh air flow rate, and a λ that is provided in the exhaust passage of the engine and detects an excess air ratio of the exhaust gas of the engine A fresh air flow rate estimating means for estimating a fresh air flow rate sucked into the engine as an estimated fresh air flow rate based on a sensor, an excess air ratio of exhaust gas detected by the λ sensor and a fuel supply amount of the engine; Compensation is performed by comparing the detected fresh air flow detected by the fresh air flow detection means with the estimated fresh air flow estimated by the fresh air flow estimation means. A correction coefficient calculating means for obtaining a positive coefficient and a detected fresh air flow detected by the fresh air flow detecting means are corrected by a correction coefficient obtained by the correction coefficient calculating means to obtain a true fresh air flow of the engine. And a fresh air flow rate correction means to be obtained (claim 1).

このように構成されたエンジン吸気流量検出装置によれば、新気流量検出手段がエアフローセンサの検出信号に基づき、エンジンに吸入される新気流量を検出新気流量として検出する一方で、新気流量推定手段がλセンサによって検出された排気の空気過剰率とエンジンの燃料供給量とに基づき、エンジンに吸入される新気流量を推定新気流量として推定する。補正係数演算手段は、検出新気流量と推定新気流量とを比較することにより補正係数を求め、新気流量補正手段は補正係数演算手段が求めた補正係数を用いて検出新気流量を補正することにより、エンジンの真の新気流量を求める。   According to the engine intake flow rate detecting apparatus configured as described above, the fresh air flow rate detection means detects the fresh air flow rate sucked into the engine as the detected fresh air flow rate based on the detection signal of the air flow sensor, while The flow rate estimating means estimates the fresh air flow rate sucked into the engine as the estimated fresh air flow rate based on the excess air ratio of the exhaust detected by the λ sensor and the fuel supply amount of the engine. The correction coefficient calculating means obtains a correction coefficient by comparing the detected fresh air flow with the estimated fresh air flow, and the fresh air flow correcting means corrects the detected fresh air flow using the correction coefficient obtained by the correction coefficient calculating means. To find the true fresh air flow of the engine.

推定新気流量は実際の排気の空気過剰率に基づいて推定された新気流量であり、比較的精度の高い新気流量と見なすことができる。従って、補正係数は検出新気量を正確な値に補正するための適正な値を有したものとなり、検出新気流量と推定新気流量との間に相違が生じた場合、この相違が直ちに補正係数に反映され、検出新気流量と推定新気流量との間の相違に対応して検出新気流量が直ちに正確な値に向けて補正される。   The estimated fresh air flow rate is a fresh air flow rate estimated based on the actual excess air ratio of the exhaust gas, and can be regarded as a relatively high accuracy fresh air flow rate. Therefore, the correction coefficient has an appropriate value for correcting the detected fresh air amount to an accurate value, and if there is a difference between the detected fresh air flow rate and the estimated fresh air flow rate, this difference is immediately Reflected in the correction coefficient, the detected fresh air flow is immediately corrected to an accurate value corresponding to the difference between the detected fresh air flow and the estimated fresh air flow.

また、上記エンジン吸気流量検出装置において、上記新気流量検出手段は、上記エアフローセンサの検出信号に基づき、上記検出新気流量を繰り返し検出し、上記補正係数演算手段は、上記新気流量推定手段によって推定された上記推定新気流量に対し、上記エンジンに吸入された新気が排気として排出されるまでの応答遅れに対応した所定回数前に上記新気流量検出手段によって検出された上記検出新気流量を用いて比較を行うことにより上記補正係数を求めることを特徴とする(請求項2)。   Further, in the engine intake flow rate detecting device, the fresh air flow rate detecting means repeatedly detects the detected fresh air flow rate based on a detection signal of the air flow sensor, and the correction coefficient calculating means is the fresh air flow rate estimating means. The detected fresh air flow detected by the fresh air flow detection means a predetermined number of times corresponding to a response delay until the fresh air sucked into the engine is discharged as exhaust. The correction coefficient is obtained by making a comparison using the air flow rate (claim 2).

このように構成されたエンジン吸気流量検出装置によれば、補正係数演算手段が補正係数を求める際に推定新気流量と比較する検出新気流量は、そのときの最新の検出新気流量より所定回数だけ前に新気流量検出手段によって検出された検出新気流量が用いられる。推定新気流量は排気の空気過剰率に基づいて求められるものであり、このときの排気は最新の検出新気流量が検出されたタイミングよりも前にエンジンに吸入された新気に対応している。上記所定回数は、エンジンに吸入された新気が排気として排出されてλセンサに達するまでの応答遅れに対応しているので、推定新気流量を求める際の空気過剰率の検出対象となった排気の生成元の新気についての検出新気流量を比較に用いることができる。   According to the engine intake flow rate detection device configured as described above, the detected fresh air flow rate to be compared with the estimated fresh air flow rate when the correction coefficient calculation means obtains the correction coefficient is predetermined from the latest detected fresh air flow rate at that time. The detected fresh air flow rate detected by the fresh air flow rate detection means a number of times before is used. The estimated fresh air flow rate is obtained based on the excess air ratio of the exhaust, and the exhaust at this time corresponds to the fresh air sucked into the engine before the timing when the latest detected fresh air flow rate is detected. Yes. The predetermined number of times corresponds to a response delay until the fresh air sucked into the engine is discharged as exhaust and reaches the λ sensor, and is therefore a detection target of the excess air ratio when obtaining the estimated fresh air flow rate. The detected fresh air flow rate for the fresh air from which the exhaust is generated can be used for comparison.

より具体的には、上記エンジン吸気流量検出装置において、上記補正係数演算手段は、上記応答遅れに対応した上記所定回数を、上記エンジンの回転数に応じて変更することを特徴とする(請求項3)。
エンジンに吸入された新気が排気としてλセンサに達するまでの応答遅れは、エンジンの回転数が上昇するほど短くなるが、エンジン吸気流量検出装置をこのように構成することにより、エンジン回転数の広い範囲にわたり、推定新気流量を求める際の空気過剰率の検出対象となった排気の生成元の新気についての検出新気流量を当該推定新気流量との比較に用いることができる。
More specifically, in the engine intake air flow rate detection device, the correction coefficient calculation means changes the predetermined number corresponding to the response delay in accordance with the engine speed. 3).
The response delay until the fresh air sucked into the engine reaches the λ sensor as exhaust becomes shorter as the engine speed increases. By configuring the engine intake flow rate detection device in this way, the engine speed can be reduced. The detected fresh air flow rate of the fresh air from which the exhaust gas that has been the target of detection of the excess air ratio when obtaining the estimated fresh air flow rate over a wide range can be used for comparison with the estimated fresh air flow rate.

また、上記エンジン吸気流量検出装置において、上記新気流量検出手段は、上記エアフローセンサの検出信号を入力値として、所定の適応パラメータ係数及び上記入力値によって表される多項式により近似される変換曲線を用い、上記エアフローセンサの検出信号を変換することにより上記検出新気流量を検出する信号変換部と、上記新気流量補正手段による上記検出新気流量の補正の度合いが予め定められた度合いより大きい場合に、上記新気流量推定手段によって推定された上記推定新気流量を用いて逐次最小2乗法による演算を行うことにより、上記適応パラメータを同定して上記変換曲線を修正する変換曲線修正部とを備えることを特徴とする(請求項4)。   Further, in the engine intake air flow detection device, the fresh air flow detection means uses a detection signal of the air flow sensor as an input value, and converts a conversion curve approximated by a predetermined adaptive parameter coefficient and a polynomial represented by the input value. And a degree of correction of the detected fresh air flow rate by the signal converting unit for detecting the detected fresh air flow rate by converting the detection signal of the air flow sensor and the fresh air flow rate correcting means is greater than a predetermined degree. A conversion curve correction unit that identifies the adaptive parameter and corrects the conversion curve by performing an operation by the successive least squares method using the estimated fresh air flow estimated by the fresh air flow estimation means. (Claim 4).

このように構成されたエンジン吸気流量検出装置によれば、新気流量検出手段では、信号変換部が変換曲線を用いてエアフローセンサの検出信号に対応する検出新気流量を求める。この変換曲線は、エアフローセンサの検出信号を入力値として、所定の適応パラメータ係数及び上記入力値によって表される多項式により近似され、新気流量補正手段による検出新気流量の補正の度合いが予め定められた度合いより大きい場合には、変換曲線修正部が推定新気流量を用いて逐次最小2乗法による演算を行うことにより、上記適応パラメータを同定して上記変換曲線を修正する。   According to the engine intake flow rate detecting device configured as described above, in the fresh air flow rate detection means, the signal conversion unit obtains a detected fresh air flow rate corresponding to the detection signal of the air flow sensor using the conversion curve. The conversion curve is approximated by a predetermined adaptive parameter coefficient and a polynomial represented by the input value using the detection signal of the air flow sensor as an input value, and the degree of correction of the detected fresh air flow by the fresh air flow correcting means is determined in advance. If the degree is greater than the specified degree, the conversion curve correction unit sequentially performs an operation by the least square method using the estimated fresh air flow, thereby identifying the adaptive parameter and correcting the conversion curve.

従って、検出新気流量を大きく補正する必要が生じた場合には、エアフローセンサの検出信号を検出新気流量に変換するための変換曲線自体が修正されるので、補正係数による補正に要する新気流量補正手段などの演算負荷が軽減される。
また、同じエアフローセンサを異なる吸気通路やエンジンなどに適用した場合にも同様にして変換曲線が修正されるので、異なる吸気通路やエンジン毎に個別に変換曲線を求める必要がなくなる。
Therefore, when it becomes necessary to largely correct the detected fresh air flow rate, the conversion curve itself for converting the detection signal of the air flow sensor into the detected fresh air flow rate is corrected. Calculation load such as flow rate correction means is reduced.
Also, when the same airflow sensor is applied to different intake passages or engines, the conversion curve is corrected in the same manner, so that it is not necessary to obtain the conversion curves individually for different intake passages or engines.

本発明のエンジン吸気流量検出装置によれば、エアフローセンサの検出信号に基づく検出新気流量と、排気の空気過剰率に基づく推定新気流量とを比較することにより求められた補正係数で検出新気流量を補正するにより、エンジンの真の新気流量を求めるようにしたので、経年変化やエアフローセンサの組み付け誤差などによりエアフローセンサに検出誤差が生じても、検出新気流量と推定新気流量との間の相違に対応して検出新気流量が直ちに正確な値に向けて補正される。   According to the engine intake flow rate detection device of the present invention, the detected new air flow rate based on the detection signal of the air flow sensor and the estimated new air flow rate based on the exhaust excess air ratio are detected with a correction coefficient obtained by comparison. By correcting the air flow rate, the true fresh air flow rate of the engine is obtained. Therefore, even if a detection error occurs in the air flow sensor due to secular change or air flow sensor assembly error, the detected fresh air flow rate and the estimated fresh air flow rate Corresponding to the difference between the detected fresh air flow rate, the detected fresh air flow rate is immediately corrected to an accurate value.

従って、前述した特許文献1の制御装置のような遅れを生じることなく、迅速且つ精度良く新気流量を検出することが可能となる。この結果、新気流量の検出精度低下に伴うエンジンの運転性能や排気性能の低下を防止することができる。
また、請求項2のエンジン吸気流量検出装置によれば、エンジンに吸入された新気が排気として排出されてλセンサに達するまでの応答遅れに対応し、推定新気流量を求める際の空気過剰率の検出対象となった排気の生成元の新気についての検出新気流量が当該推定新気流量と比較されて補正係数が求められるので、より一層正確に検出新気流量を補正することができる。
Therefore, it is possible to detect the fresh air flow rate quickly and accurately without causing a delay as in the control device of Patent Document 1 described above. As a result, it is possible to prevent a decrease in engine operation performance and exhaust performance due to a decrease in the detection accuracy of the fresh air flow rate.
According to the engine intake flow rate detection device of claim 2, the excess air when the estimated fresh air flow rate is obtained in response to the response delay until the fresh air drawn into the engine is exhausted and reaches the λ sensor. Since the detected fresh air flow rate for the fresh air from which the exhaust gas was detected is compared with the estimated fresh air flow rate, a correction coefficient is obtained, so that the detected fresh air flow rate can be corrected more accurately. it can.

更に、請求項3のエンジン吸気流量検出装置によれば、エンジンに吸入された新気が排気として排出されるまでの応答遅れが、エンジンの回転数の上昇と共に短くなるのに対応し、繰り返し検出される検出新気流量の中から推定新気流量と比較する検出新気流量が選択されるので、エンジン回転数の広い範囲にわたり、補正係数による高精度な検出新気流量の補正が可能となる。   Further, according to the engine intake flow rate detection device of claim 3, the response delay until the fresh air sucked into the engine is discharged as exhaust gas is repeatedly detected in response to the increase in the engine speed. Since the detected fresh air flow to be compared with the estimated fresh air flow is selected from the detected fresh air flow, it is possible to correct the detected fresh air flow with high accuracy using a correction coefficient over a wide range of engine speeds. .

また、請求項4のエンジン吸気流量検出装置によれば、検出新気流量を大きく補正する必要が生じた場合には、エアフローセンサの検出信号を検出新気流量に変換するための変換曲線自体が修正されるので、補正係数による補正に要する新気流量補正手段などの演算負荷を軽減することができる。
また、同じエアフローセンサを異なる吸気通路やエンジンなどに適用した場合にも同様にして変換曲線が修正されるので、異なる吸気通路やエンジン毎に個別に変換曲線を求める必要がなくなる。
According to the engine intake flow rate detection device of claim 4, when it is necessary to largely correct the detected fresh air flow rate, the conversion curve itself for converting the detection signal of the air flow sensor into the detected fresh air flow rate is provided. Since the correction is made, it is possible to reduce a calculation load such as a fresh air flow correction means required for correction by the correction coefficient.
Also, when the same airflow sensor is applied to different intake passages or engines, the conversion curve is corrected in the same manner, so that it is not necessary to obtain the conversion curves individually for different intake passages or engines.

以下、図面に基づき本発明の一実施形態に係るエンジン吸気流量検出装置について詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るエンジン吸気流量検出装置が適用されたエンジンシステムの全体構成図であり、図1に基づき上記エンジンシステムの構成を説明する。
エンジン1は4気筒のディーゼルエンジンであって、各気筒共通の高圧蓄圧室(以下コモンレールという)2を備える。図示しない燃料噴射ポンプから供給されてコモンレール2に蓄えられた高圧の燃料は、各気筒に設けられたインジェクタ4に供給され、各インジェクタ4からそれぞれの気筒内に噴射される。
Hereinafter, an engine intake flow rate detection device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an engine system to which an engine intake flow rate detection device according to an embodiment of the present invention is applied. The configuration of the engine system will be described based on FIG.
The engine 1 is a four-cylinder diesel engine, and includes a high-pressure accumulator chamber (hereinafter referred to as a common rail) 2 common to each cylinder. High-pressure fuel supplied from a fuel injection pump (not shown) and stored in the common rail 2 is supplied to the injectors 4 provided in the respective cylinders, and injected from the injectors 4 into the respective cylinders.

吸気管(吸気通路)6にはターボチャージャ8が装備されており、図示しないエアクリーナから吸入された吸気は、吸気管6からターボチャージャ8のコンプレッサ8aへと流入する。コンプレッサ8aで過給された吸気は、インタークーラ10及び吸気制御弁12を介して吸気マニホールド14に導入され、図示しない吸気ポートを介してエンジン1の各気筒に供給される。   The intake pipe (intake passage) 6 is equipped with a turbocharger 8, and intake air drawn from an air cleaner (not shown) flows from the intake pipe 6 into the compressor 8 a of the turbocharger 8. The intake air supercharged by the compressor 8a is introduced into the intake manifold 14 via the intercooler 10 and the intake control valve 12, and is supplied to each cylinder of the engine 1 via an intake port (not shown).

吸気管6のコンプレッサ8aより上流側には、大気からエンジン1に吸入される空気、即ち新気の流量を検出するためのエアフローセンサ16が設けられている。このエアフローセンサ16は、エンジン1に吸入される新気流量に対応して変化する電圧を検出信号として出力する。また、吸気制御弁12と吸気マニホールド14との間には、エンジン1の吸気に関し、吸気圧力を検出する吸気圧センサ18と吸気温度を検出する吸気温センサ20とが設けられている。   An air flow sensor 16 for detecting the flow rate of air sucked into the engine 1 from the atmosphere, that is, fresh air, is provided upstream of the compressor 8a of the intake pipe 6. The air flow sensor 16 outputs, as a detection signal, a voltage that changes in accordance with the flow rate of fresh air drawn into the engine 1. Between the intake control valve 12 and the intake manifold 14, an intake pressure sensor 18 that detects the intake pressure and an intake temperature sensor 20 that detects the intake air temperature are provided for intake air of the engine 1.

一方、エンジン1の各気筒から排気が排出される排気ポート(図示せず)は、排気マニホールド22を介して排気管(排気通路)24に接続されている。なお、排気マニホールド22と吸気マニホールド14との間には、EGRクーラ25及びEGR弁26を介して排気マニホールド22と吸気マニホールド14とを連通するEGR通路28が設けられており、EGR弁26の開度を変更することにより排気マニホールド22から吸気マニホールド14への排気還流量を調整可能となっている。   On the other hand, an exhaust port (not shown) through which exhaust is discharged from each cylinder of the engine 1 is connected to an exhaust pipe (exhaust passage) 24 via an exhaust manifold 22. An EGR passage 28 is provided between the exhaust manifold 22 and the intake manifold 14 through the EGR cooler 25 and the EGR valve 26 so that the exhaust manifold 22 and the intake manifold 14 communicate with each other. The exhaust gas recirculation amount from the exhaust manifold 22 to the intake manifold 14 can be adjusted by changing the degree.

排気管24は、ターボチャージャ8のタービン8bを経た後、排気後処理装置30に接続されている。また、タービン8bの回転軸はコンプレッサ8aの回転軸と機械的に連結されており、タービン8bが排気管20内を流動する排気を受けて回転することによりコンプレッサ8aを駆動するようになっている。
排気後処理装置30はエンジン1の排気中に含まれるパティキュレートやNOxなどの有害成分を無害化するものであり、パティキュレートフィルタや触媒装置(いずれも図示せず)などによって構成される。
The exhaust pipe 24 is connected to the exhaust aftertreatment device 30 after passing through the turbine 8 b of the turbocharger 8. Further, the rotating shaft of the turbine 8b is mechanically connected to the rotating shaft of the compressor 8a, and the turbine 8b receives the exhaust flowing in the exhaust pipe 20 and rotates to drive the compressor 8a. .
The exhaust aftertreatment device 30 renders harmful components such as particulates and NOx contained in the exhaust of the engine 1 harmless, and includes a particulate filter, a catalyst device (none of which are shown), and the like.

排気後処理装置30の上流側の排気管24には、排気管24内を流動する排気の空気過剰率を検出するλセンサ32が設けられている。このλセンサ32は、排気の空気過剰率の変化に対応して連続的に変化する検出信号を出力する。
ECU34は、エンジン1の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、CPU、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
The exhaust pipe 24 upstream of the exhaust aftertreatment device 30 is provided with a λ sensor 32 that detects an excess air ratio of the exhaust flowing in the exhaust pipe 24. The λ sensor 32 outputs a detection signal that continuously changes in response to a change in the excess air ratio of the exhaust gas.
The ECU 34 is a control device for performing comprehensive control including operation control of the engine 1, and includes a CPU, a memory, a timer counter, and the like. The ECU 34 calculates various control amounts and based on the control amounts. Controls various devices.

ECU34の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、上述したエアフローセンサ16、吸気圧センサ18、吸気温センサ20、λセンサ32のほか、エンジン回転数を検出する回転数センサ36、及びアクセルペダル(図示せず)の踏込量を検出するアクセル開度センサ38などの各種センサ類が接続されており、出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒のインジェクタ4、吸気制御弁12及びEGR弁26などの各種デバイス類が接続されている。   On the input side of the ECU 34, in order to collect information necessary for various controls, in addition to the air flow sensor 16, the intake pressure sensor 18, the intake air temperature sensor 20, and the λ sensor 32 described above, a rotation speed sensor 36 that detects the engine speed. And various sensors such as an accelerator opening sensor 38 for detecting the depression amount of an accelerator pedal (not shown) are connected, and the injector 4 of each cylinder is controlled on the output side based on the calculated control amount. Various devices such as the intake control valve 12 and the EGR valve 26 are connected.

エンジン1の各気筒への燃料供給量の演算、及び演算した燃料供給量に基づくインジェクタ4からの燃料供給制御もECU34によって行われる。エンジン1の運転に必要な燃料供給量は、回転数センサ36によって検出されたエンジン回転数とアクセル開度センサ38によって検出されたアクセルペダルの踏込量とに基づき、予め記憶しているマップから読み出して決定される。各気筒に供給される燃料の量は、インジェクタ4の開弁時間によって調整され、決定された燃料供給量に対応した駆動時間で各インジェクタ4が開弁駆動され、各気筒に燃料噴射が行われることにより、エンジン1の運転に必要な燃料量が供給される。   The ECU 34 also performs calculation of the fuel supply amount to each cylinder of the engine 1 and control of fuel supply from the injector 4 based on the calculated fuel supply amount. The fuel supply amount necessary for the operation of the engine 1 is read out from a map stored in advance based on the engine speed detected by the speed sensor 36 and the accelerator pedal depression amount detected by the accelerator opening sensor 38. Determined. The amount of fuel supplied to each cylinder is adjusted by the valve opening time of the injector 4, and each injector 4 is driven to open in a driving time corresponding to the determined fuel supply amount, and fuel injection is performed to each cylinder. As a result, the amount of fuel necessary for the operation of the engine 1 is supplied.

またECU34はEGR制御を実行し、EGR通路28に設けられたEGR弁26の開度を調整して排気マニホールド22から吸気マニホールド14に還流される排気の量を制御することにより、エンジン1の空気過剰率を目標空気過剰率に制御する。この目標空気過剰率は、エンジン1の各燃焼室における燃焼状態を悪化させることなくNOxの発生を抑制可能な空気過剰率として予めエンジン1の回転数やエンジン1への燃料供給量に基づきEGR制御マップとして記憶されているものである。   Further, the ECU 34 executes EGR control, adjusts the opening degree of the EGR valve 26 provided in the EGR passage 28 and controls the amount of exhaust gas recirculated from the exhaust manifold 22 to the intake manifold 14, whereby the air of the engine 1 is controlled. The excess rate is controlled to the target excess air rate. This target excess air ratio is an EGR control based on the number of revolutions of the engine 1 and the amount of fuel supplied to the engine 1 in advance as an excess air ratio that can suppress the generation of NOx without deteriorating the combustion state in each combustion chamber of the engine 1. It is stored as a map.

ECU34は、エアフローセンサ16の検出信号に基づき検出したエンジン1が吸入する新気流量のほか、インジェクタ4から燃焼室内に噴射された燃料供給量、及びEGR通路28を介して還流された排気中に含まれる空気量に基づき、実際の空気過剰率を繰り返し演算する。このとき、EGR通路28を介して還流された排気に含まれる空気量は、エンジン1の燃焼室に供給されうる気体の量である理論給気量から、エアフローセンサ16の検出信号に基づき検出したエンジン1の吸入新気流量を減じることによって求められる排気還流量と、前回演算された実際の空気過剰率とに基づき求められる。また、このような演算で使用される理論給気量は、エンジン1の回転数や負荷などの運転状態に応じて定まるエンジン1の充填効率、吸気圧センサ18によって検出された吸気圧力、及び吸気温センサ20によって検出された吸気温度に基づいて求められる。   In addition to the fresh air flow rate that the engine 1 inhales detected based on the detection signal of the airflow sensor 16, the ECU 34 supplies the fuel supply amount injected from the injector 4 into the combustion chamber and the exhaust gas recirculated through the EGR passage 28. Based on the amount of air contained, the actual excess air ratio is repeatedly calculated. At this time, the amount of air contained in the exhaust gas recirculated through the EGR passage 28 is detected based on the detection signal of the air flow sensor 16 from the theoretical air supply amount that is the amount of gas that can be supplied to the combustion chamber of the engine 1. It is obtained based on the exhaust gas recirculation amount obtained by reducing the intake fresh air flow rate of the engine 1 and the actual excess air ratio calculated last time. Further, the theoretical air supply amount used in such calculation is the charging efficiency of the engine 1 determined according to the operating state such as the rotation speed and load of the engine 1, the intake pressure detected by the intake pressure sensor 18, and the intake air pressure. It is obtained based on the intake air temperature detected by the air temperature sensor 20.

ECU34は、このようにして求められた実際の空気過剰率が目標空気過剰率と等しくなるようにEGR弁26の開度を制御することにより、EGR通路28を介した排気還流量を調整する。このようにしてエンジン1の空気過剰率が目標空気過剰率に制御されることにより、エンジン1からのNOx排出量が良好に抑制される。
ここでECU34は、エアフローセンサ16の検出信号に基づき、エンジン1の新気流量を精度良く検出するため、新気流量検出制御を実行する。以下では、この新気流量検出制御について詳細に説明する。
The ECU 34 adjusts the exhaust gas recirculation amount through the EGR passage 28 by controlling the opening degree of the EGR valve 26 so that the actual excess air ratio thus obtained becomes equal to the target excess air ratio. By controlling the excess air ratio of the engine 1 to the target excess air ratio in this way, the NOx emission amount from the engine 1 is suppressed satisfactorily.
Here, the ECU 34 executes fresh air flow rate detection control in order to detect the fresh air flow rate of the engine 1 with high accuracy based on the detection signal of the air flow sensor 16. Hereinafter, the fresh air flow rate detection control will be described in detail.

図2は、新気流量検出制御におけるECU34の処理を示す制御ブロック図であり、ECU34は、エンジン1の運転中に図2の制御ブロック図に従い、所定の制御周期で繰り返し新気流量検出制御を実行する。
エアフローセンサ16は、エンジン1に吸入される新気流量に対応して電圧が変化する検出信号を出力するが、図2に示されるように、新気流量検出制御ではエアフローセンサ16の検出信号の電圧Vsが新気流量検出部40に入力される。新気流量検出部40は、エアフローセンサ16の検出信号電圧Vsを新気流量に変換し、エアフローセンサ16によって検出された検出新気流量Gsとして出力する機能を有している。具体的には、新気流量検出部40は、予め設定されている変換曲線を用い、エアフローセンサ16の検出信号電圧Vsを制御周期毎に繰り返し検出新気流量Gsに変換する信号変換部40aと、機能については後述する変換曲線修正部40bとを備えている。
FIG. 2 is a control block diagram showing the processing of the ECU 34 in the fresh air flow rate detection control. The ECU 34 repeatedly performs the fresh air flow rate detection control at a predetermined control period according to the control block diagram of FIG. Execute.
The air flow sensor 16 outputs a detection signal whose voltage changes corresponding to the fresh air flow rate sucked into the engine 1, but as shown in FIG. 2, in the new air flow rate detection control, the detection signal of the air flow sensor 16 is detected. The voltage Vs is input to the fresh air flow rate detection unit 40. The fresh air flow rate detection unit 40 has a function of converting the detection signal voltage Vs of the air flow sensor 16 into a fresh air flow rate and outputting it as a detected fresh air flow rate Gs detected by the air flow sensor 16. Specifically, the fresh air flow rate detection unit 40 uses a conversion curve that is set in advance, and a signal conversion unit 40a that repeatedly converts the detection signal voltage Vs of the air flow sensor 16 into a detected fresh air flow rate Gs every control cycle. The function includes a conversion curve correction unit 40b described later.

信号変換部40aが用いる変換曲線は、図3に実線で示されるように検出信号電圧Vsと検出新気流量Gsとの関係を示す特性曲線であって、エアフローセンサ16に対応して予め設定されている。
一方、λセンサ32が検出した排気の空気過剰率λsと、ECU34が演算したエンジン1への燃料供給量Qfとが、制御周期毎に繰り返し新気流量推定部42に入力される。新気流量推定部42は、これら空気過剰率λs及び燃料供給量Qfと、予め記憶している理論空燃比Lthとを用い、下記式(1)によりエンジン1に吸入された新気流量を、推定新気流量Glmとして制御周期毎に繰り返し演算し推定する。
The conversion curve used by the signal conversion unit 40a is a characteristic curve indicating the relationship between the detection signal voltage Vs and the detected fresh air flow rate Gs as indicated by the solid line in FIG. ing.
On the other hand, the excess air ratio λs of the exhaust detected by the λ sensor 32 and the fuel supply amount Qf to the engine 1 calculated by the ECU 34 are repeatedly input to the fresh air flow rate estimation unit 42 every control cycle. The fresh air flow rate estimation unit 42 uses the excess air ratio λs and the fuel supply amount Qf and the theoretical air-fuel ratio Lth stored in advance, and calculates the fresh air flow rate sucked into the engine 1 by the following equation (1). The estimated fresh air flow rate Glm is repeatedly calculated and estimated every control cycle.

Glm(c)=λs(c)・Qf(c−a)・Lth ・・・ (1)
なお、上記式(1)中の添字(c)は、繰り返し演算或いは入力される値のうちの最新のものを示し、Qf(c−a)は最新の燃料供給量Qf(c)から所定回数aだけ前に求められた燃料供給量を示している。添字の定義は、以下で示される各式においても同様である。但し、図2においては、これら添字の付記を省略している。
Glm (c) = λs (c) · Qf (c−a) · Lth (1)
In addition, the subscript (c) in the above formula (1) indicates the latest value among the repetitive calculations or inputted values, and Qf ( ca ) is a predetermined number of times from the latest fuel supply amount Qf (c). The fuel supply amount obtained before a is shown. The definition of the subscript is the same in each expression shown below. However, in FIG. 2, the addition of these subscripts is omitted.

このように、式(1)において最新の燃料供給量Qf(c)から所定回数aだけ前に求められた燃料供給量Qf(c−a)を用いるのは、エンジン1に燃料が供給された後、燃料が燃焼して排気となってλセンサ32に到達するまでの間に時間遅れが存在することに対応するためである。即ち、式(1)で用いられる空気過剰率λs(c)の検出対象となった排気の生成元となる燃料の燃料供給量Qf(c−a)が式(1)で用いられるように、所定回数aが予め設定されている。このようにして燃料供給からλセンサ32への排気の到達までの時間遅れを考慮することにより、精度良く排気の空気過剰率λsに対応した推定新気流量Glmを演算し推定することができる。 As described above, the fuel supply amount Qf (c−a) obtained a predetermined number of times a before the latest fuel supply amount Qf (c) in the formula (1) is used when the fuel is supplied to the engine 1. This is to cope with the fact that there is a time delay between the time when the fuel is combusted and the exhaust gas reaches the λ sensor 32. That is, the fuel supply amount Qf (c−a) of the fuel that is the generation source of the exhaust gas that is the detection target of the excess air ratio λs (c) used in the equation (1) is used in the equation (1). The predetermined number of times a is set in advance. In this way, by considering the time delay from the fuel supply to the arrival of the exhaust to the λ sensor 32, the estimated fresh air flow rate Glm corresponding to the exhaust excess air ratio λs can be calculated and estimated with high accuracy.

上記時間遅れは、エンジン1の回転数の上昇に伴って減少するため、本実施形態では回転数センサ36が検出したエンジン1の回転数Neに応じ、回転数Neの上昇に伴って減少する方向に所定回数aを変更するようにしている。これにより、エンジン回転数の広い範囲にわたって精度良く推定新気流量Glmを演算し推定することができる。
新気流量検出部40で求められた検出新気流量Gs、及び新気流量推定部42で求められた推定新気流量Glmは、補正係数演算部44に入力される。補正係数演算部44は、繰り返し入力される検出新気流量Gsを複数個記憶することができるようになっており、所定回数bだけ前に求められて入力された検出新気流量Gs(c−b)と、最新の推定新気流量Glm(c)とを比較し、下記式(2)により補正係数Rを求める。
Since the time delay decreases as the engine speed increases, in the present embodiment, the time delay decreases according to the increase in the engine speed Ne according to the engine speed Ne detected by the engine speed sensor 36. The predetermined number of times a is changed. Thus, the estimated fresh air flow rate Glm can be calculated and estimated with high accuracy over a wide range of engine speeds.
The detected fresh air flow rate Gs obtained by the fresh air flow rate detection unit 40 and the estimated fresh air flow rate Glm obtained by the fresh air flow rate estimation unit 42 are input to the correction coefficient calculation unit 44. The correction coefficient calculation unit 44 can store a plurality of detected fresh air flows Gs that are repeatedly input, and the detected fresh air flow Gs (c−) that is obtained and input a predetermined number of times before. b) is compared with the latest estimated fresh air flow rate Glm (c), and the correction coefficient R is obtained by the following equation (2).

R=Glm(c)/Gs(c−b) ・・・ (2)
推定新気流量Glmは実際の排気の空気過剰率λsに基づいて推定された新気流量であり、比較的精度の高い新気流量と見なすことができる。従って、上述のようにして検出新気流量Gs(c−b)と推定新気流量Glm(c)とを比較して補正係数Rを求めることにより、検出新気流量Gs(c−b)を正確な値に補正するための適正な補正係数Rを求めることができる。
R = Glm (c) / Gs (c−b) (2)
The estimated fresh air flow rate Glm is a fresh air flow rate estimated based on the actual excess air ratio λs of the exhaust gas, and can be regarded as a relatively accurate fresh air flow rate. Therefore, by obtaining the correction factor R by comparing the detected as described above fresh air flow rate Gs and (c-b) and the estimated fresh air flow rate Glm (c), detecting the fresh air flow rate Gs of the (c-b) An appropriate correction coefficient R for correcting to an accurate value can be obtained.

なお、このように最新の検出新気流量Gs(c)から所定回数bだけ前に求められた検出新気流量Gs(c−b)を用いるのは、エンジン1に新気が吸入された後、燃料の燃焼に用いられて排気となってλセンサ32に到達するまでの間に時間遅れが存在することに対応するためである。即ち、式(2)で用いられる推定新気流量Glm(c)の検出対象となった排気の生成元となる新気の検出新気流量Gs(c−b)が式(2)で用いられるように、所定回数bが予め設定されている。このようにして新気の吸入からλセンサ32への排気の到達までの時間遅れを考慮することにより、精度良く補正係数Rを求めることができる。 The reason why the detected fresh air flow rate Gs (c−b) obtained a predetermined number of times before the latest detected fresh air flow rate Gs (c ) is used after the fresh air is inhaled into the engine 1 is used. This is because it corresponds to the time delay that is used for the combustion of fuel to reach the λ sensor 32 as exhaust gas. That is, the detected fresh air flow rate Gs (c−b) of the fresh air that is the generation source of the exhaust gas that is the detection target of the estimated fresh air flow rate Glm (c) used in the equation (2) is used in the equation (2). As described above, the predetermined number b is set in advance. In this way, the correction coefficient R can be obtained with high accuracy by considering the time delay from the intake of fresh air to the arrival of the exhaust gas at the λ sensor 32.

上記時間遅れは、エンジン1の回転数の上昇に伴って減少するため、本実施形態では回転数センサ36が検出したエンジン1の回転数Neに応じ、回転数Neの上昇に伴って減少する方向に所定回数bを変更するようにしている。これにより、エンジン回転数の広い範囲にわたって精度良く補正係数Rを求めることができる。
こうして補正係数演算部44で求められた補正係数Rは、新気流量検出部40で求められた検出新気流量Gsと共に、新気流量補正部46に入力される。新気流量補正部46では、下記式(3)を用いて最新の検出新気流量Gs(c)を補正係数Rで補正することにより、エンジン1の真の新気流量Ga(c)を求める。
Since the time delay decreases as the engine speed increases, in the present embodiment, the time delay decreases according to the increase in the engine speed Ne according to the engine speed Ne detected by the engine speed sensor 36. The predetermined number of times b is changed. As a result, the correction coefficient R can be obtained with high accuracy over a wide range of the engine speed.
The correction coefficient R obtained in this way by the correction coefficient calculation unit 44 is input to the fresh air flow correction unit 46 together with the detected fresh air flow rate Gs obtained by the fresh air flow rate detection unit 40. The fresh air flow correction unit 46 obtains the true fresh air flow rate Ga (c) of the engine 1 by correcting the latest detected fresh air flow rate Gs (c) with the correction coefficient R using the following equation (3). .

Ga(c)=R・Gs(c) ・・・ (3)
新気流量補正部46で求められた真の新気流量Gaは、ECU34が実行する前述のEGR制御をはじめとしたエンジン1の各種制御に用いられる。
このように、最新の検出新気流量Gs(c)を補正係数Rで補正して真の新気流量Gaを求めることにより、経年変化やエアフローセンサ16の組み付け誤差などによりエアフローセンサ16に検出誤差が生じても、検出新気流量Gsと推定新気流量Glmとの間の相違に対応して、エアフローセンサ16を用いて検出された最新の検出新気流量が直ちに正確な値に向けて補正される。従って、EGR制御をはじめとした新気流量を用いる制御の精度を向上させることができる。この結果、例えばEGR制御においてはエンジン1の空気過剰率を適正に制御することができ、エンジン1の排気性能を良好に維持することが可能となる。
Ga (c) = R · Gs (c) (3)
The true fresh air flow rate Ga obtained by the fresh air flow rate correcting unit 46 is used for various controls of the engine 1 including the aforementioned EGR control executed by the ECU 34.
In this way, the latest detected fresh air flow rate Gs (c) is corrected by the correction coefficient R to obtain the true fresh air flow rate Ga, so that the air flow sensor 16 has a detection error due to secular change or an assembly error of the air flow sensor 16. In response to the difference between the detected fresh air flow rate Gs and the estimated fresh air flow rate Glm, the latest detected fresh air flow rate detected using the air flow sensor 16 is immediately corrected to an accurate value. Is done. Therefore, it is possible to improve the accuracy of the control using the fresh air flow rate including the EGR control. As a result, for example, in EGR control, the excess air ratio of the engine 1 can be appropriately controlled, and the exhaust performance of the engine 1 can be maintained well.

補正係数演算部44で求められた補正係数Rは、新気流量補正部46だけではなく、変換曲線修正部40bにも入力される。変換曲線修正部40bは、補正係数Rから1を減じた値の絶対値|R−1|が所定の基準値αより大きい場合、即ち新気流量補正部46で行われる検出新気流量Gsの補正の度合いが所定の度合いより大きい場合に、信号変換部40aで用いている変換曲線の修正を行う。   The correction coefficient R obtained by the correction coefficient calculation unit 44 is input not only to the fresh air flow correction unit 46 but also to the conversion curve correction unit 40b. When the absolute value | R−1 | of the value obtained by subtracting 1 from the correction coefficient R is larger than the predetermined reference value α, the conversion curve correcting unit 40 b, that is, the detected fresh air flow rate Gs performed by the fresh air flow rate correcting unit 46. When the degree of correction is greater than a predetermined degree, the conversion curve used in the signal conversion unit 40a is corrected.

信号変換部40aが用いる変換曲線は、図3に実線で示されるようにエアフローセンサ16の検出信号電圧Vsと検出新気流量Gsとの関係を示す特性曲線であって、エアフローセンサ16に対応して予め設定されている。この変換曲線は、検出信号電圧Vsを入力値としてn個の所定の適応パラメータ(k,k,k,・・・,k)を用いた、下記のn次多項式(4)によって近似され、これらの適応パラメータは新気流量検出部40に記憶されている。 The conversion curve used by the signal conversion unit 40a is a characteristic curve indicating the relationship between the detection signal voltage Vs of the air flow sensor 16 and the detected fresh air flow rate Gs as shown by the solid line in FIG. Is preset. This conversion curve is expressed by the following n-order polynomial (4) using n predetermined adaptive parameters (k 0 , k 1 , k 2 ,..., K n ) using the detection signal voltage Vs as an input value. These adaptive parameters are approximated and stored in the fresh air flow rate detector 40.

Gs=k+k・Vs+k・Vs+・・・+k・Vs ・・・ (4)
ここで、適応パラメータベクトルK及び入力値ベクトルPをそれぞれ下記式(5)及び(6)のように定めると、上記n次多項式(4)は下記式(7)のように表される。
K=[k,k,k,・・・,k] ・・・ (5)
P=[1,Vs,Vs,・・・,Vs] ・・・ (6)
Gs=K・P ・・・ (7)
なお、上記式(7)中のPは入力値ベクトルPの転置行列である。
Gs = k 0 + k 1 · Vs + k 2 · Vs 2 + ··· + k n · Vs n ··· (4)
Here, when the adaptive parameter vector K and the input value vector P are respectively defined as the following equations (5) and (6), the n-order polynomial (4) is expressed as the following equation (7).
K = [k 0 , k 1 , k 2 ,..., K n ] (5)
P = [1, Vs, Vs 2 ,..., Vs n ] (6)
Gs = K · P T (7)
Note that P T in the above equation (7) is a transposed matrix of the input value vector P.

変換曲線修正部40bは、絶対値|R−1|が所定の基準値αより大きい場合、最新の推定新気流量Glm(c)と、その時点で用いている変換曲線から得られる新気流量とを用いて、下記式(8)による逐次最小2乗法の演算を行うことにより、n次多項式(4)に対応した式(7)に用いられる適応パラメータベクトルKを更新し、n次多項式(4)の適応パラメータを同定する。 When the absolute value | R-1 | is greater than the predetermined reference value α, the conversion curve correcting unit 40b determines the latest estimated fresh air flow rate Glm (c) and the fresh air flow rate obtained from the conversion curve used at that time. And the adaptive parameter vector K used in the equation (7) corresponding to the nth order polynomial (4) is updated by performing the operation of the successive least squares method according to the following equation (8) using the Identify the adaptation parameters of 4).

(c)=K(c−1)+δ・(Glm(c)−K(c−1)・P(c) )・P(c) ・・・ (8)
なお、式(8)においてδは適応ゲインであり、K(c)は最新、即ち更新後の適応パラメータベクトルを表し、K(c−1)は1つ前、即ち更新前の適応パラメータベクトルを表している。また、K(c−1)・P(c) は更新前の変換曲線から得られる新気流量に相当する。
K (c) = K (c -1) + δ · (Glm (c) -K (c-1) · P (c) T) · P (c) ··· (8)
In Equation (8), δ is an adaptive gain, K (c) represents the latest, that is, the updated adaptive parameter vector, and K (c−1) represents the previous, that is, the updated adaptive parameter vector. Represents. K (c-1) · P (c) T corresponds to the fresh air flow rate obtained from the conversion curve before update.

変換曲線修正部40bは、こうして更新された適応パラメータベクトルKにより、信号変換部40aで用いる変換曲線を修正する。この結果、変換曲線は、例えば図3中に破線で示すように修正される。なお、図3に示される修正では修正前に比して修正後の方が同じ検出信号電圧Vsに対して多めの新気流量が得られるようになっているが、これは一例であって、式(8)の演算結果によっては修正後の方が同じ検出信号電圧Vsに対して少なめの新気流量が得られるように修正がなされる場合もあり得る。   The conversion curve correction unit 40b corrects the conversion curve used in the signal conversion unit 40a based on the adaptive parameter vector K thus updated. As a result, the conversion curve is corrected, for example, as indicated by a broken line in FIG. In the modification shown in FIG. 3, a larger fresh air flow rate is obtained for the same detection signal voltage Vs after the modification than before the modification, but this is an example, Depending on the calculation result of Expression (8), the correction may be made so that a smaller fresh air flow rate is obtained for the same detection signal voltage Vs after the correction.

このように、検出新気流量Gsを大きく補正する必要が生じた場合には、エアフローセンサ16の検出信号電圧Vsを検出新気流量Gsに変換するための変換曲線自体が修正されるので、補正係数Rによる補正に要する補正係数演算部44や新気流量補正部46などの演算負荷を軽減することができる。
また、エアフローセンサ16を異なる仕様の吸気管6やエンジンなどに適用した場合にも、上述のようにして信号変換部40aで用いる変換曲線が適正に修正されるので、異なる仕様の吸気管6やエンジン毎に個別に変換曲線を求める必要がなくなる。この結果、エンジンシステムの開発及び製造コストを低減することが可能となる。
As described above, when it is necessary to largely correct the detected fresh air flow rate Gs, the conversion curve itself for converting the detection signal voltage Vs of the air flow sensor 16 into the detected fresh air flow rate Gs is corrected. Calculation loads such as the correction coefficient calculation unit 44 and the fresh air flow rate correction unit 46 required for correction by the coefficient R can be reduced.
In addition, when the airflow sensor 16 is applied to an intake pipe 6 or an engine having different specifications, the conversion curve used in the signal conversion unit 40a is appropriately corrected as described above. There is no need to obtain a conversion curve for each engine individually. As a result, engine system development and manufacturing costs can be reduced.

以上で、本発明の一実施形態に係るエンジン吸気流量検出装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では新気流量補正部46における検出新気流量の補正の度合いが大きい場合に、変換曲線修正部40bが信号変換部40aで用いる変換曲線を修正するようにしたが、変換曲線の修正を省略するようにしてもよい。この場合、上述したような変換曲線の修正による効果を得ることはできなくなるが、エアフローセンサ16を用いて検出された最新の検出新気流量Gsが補正係数Rによって直ちに正確な値に補正され、EGR制御をはじめとした新気流量を用いる制御の精度を向上させることができるという効果については、上記実施形態と同様に得ることができる。
This is the end of the description of the engine intake flow rate detection device according to one embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the above embodiment, when the degree of correction of the detected fresh air flow rate in the fresh air flow rate correction unit 46 is large, the conversion curve correction unit 40b corrects the conversion curve used in the signal conversion unit 40a. The correction may be omitted. In this case, the effect of correcting the conversion curve as described above cannot be obtained, but the latest detected fresh air flow rate Gs detected using the airflow sensor 16 is immediately corrected to an accurate value by the correction coefficient R, The effect that the accuracy of the control using the fresh air flow including EGR control can be improved can be obtained in the same manner as in the above embodiment.

また、上記実施形態では、補正係数演算部44で求められた補正係数Rに基づき、検出新気流量Gsの補正の度合いが大きいか否かを判定して、変換曲線を修正するようにしたが、検出新気流量Gsに対する補正の度合いが大きいか否かの判定方法は、これに限定されるものではない。例えば、補正して得られた真の新気流量Gaと補正前の検出新気流量Gsとの偏差に基づいて検出新気流量Gsに対する補正の度合いが大きいか否かを判定してもよい。   In the above embodiment, the conversion curve is corrected by determining whether the degree of correction of the detected fresh air flow rate Gs is large based on the correction coefficient R obtained by the correction coefficient calculation unit 44. The method of determining whether or not the degree of correction with respect to the detected fresh air flow rate Gs is large is not limited to this. For example, it may be determined whether or not the degree of correction for the detected fresh air flow rate Gs is large based on the deviation between the true fresh air flow rate Ga obtained by correction and the detected fresh air flow rate Gs before correction.

また、上記実施形態では、検出新気流量Gs及び推定新気流量Glmをいずれも新気流量検出制御の制御周期毎に繰り返し求めるようにしたが、これらの演算周期は必ずしも新気流量検出制御の制御周期に一致させる必要はなく、それぞれ独立した制御周期で演算するようにしてもよい。この場合も、前述した各演算式において添字(c)が付記されているものは、上記実施形態と同様にその時点で最新の値を示すものであって、所定回数前の各値も、それぞれその所定回数分だけ前に求められた値を示すものとなる。   In the above embodiment, both the detected fresh air flow rate Gs and the estimated fresh air flow rate Glm are repeatedly obtained for each control period of the fresh air flow rate detection control. However, these calculation cycles are not necessarily limited to the fresh air flow rate detection control. It is not necessary to match the control period, and the calculation may be performed with independent control periods. Also in this case, what is added with the subscript (c) in each arithmetic expression described above indicates the latest value at that time as in the above embodiment, and each value before the predetermined number of times is also The value obtained previously by the predetermined number of times is indicated.

また、上記実施形態では、エンジン1を4気筒のディーゼルエンジンとしたが、エンジン1の気筒数及び形式はこれに限定されるものではなく、様々な気筒数或いは形式のエンジンに本発明を適用することができる。   In the above embodiment, the engine 1 is a four-cylinder diesel engine. However, the number of cylinders and the type of the engine 1 are not limited thereto, and the present invention is applied to engines having various cylinders or types. be able to.

本発明の一実施形態に係るエンジン吸気流量検出装置が適用されたエンジンシステムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an engine system to which an engine intake flow rate detection device according to an embodiment of the present invention is applied. 新気流量検出制御におけるECUの処理を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the process of ECU in a fresh air flow rate detection control. 新気流量検出制御で用いられる変換曲線の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the conversion curve used by fresh air flow rate detection control.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
6 吸気管(吸気通路)
16 エアフローセンサ
24 排気管(排気通路)
32 λセンサ
34 ECU
40 新気流量検出部(新気流量検出手段)
40a 信号変換部
40b 変換曲線修正部
42 新気流量推定部(新気流量推定手段)
44 補正係数演算部(補正係数演算手段)
46 新気流量補正部(新気流量補正手段)
1 Engine 6 Intake pipe (intake passage)
16 Air flow sensor 24 Exhaust pipe (exhaust passage)
32 λ sensor 34 ECU
40 Fresh air flow rate detector (fresh air flow rate detection means)
40a Signal conversion unit 40b Conversion curve correction unit 42 Fresh air flow estimation unit (fresh air flow estimation means)
44 Correction coefficient calculation unit (correction coefficient calculation means)
46 New air flow correction unit (new air flow correction means)

Claims (4)

エンジンの吸気通路に設けられ、上記エンジンに吸入される新気流量に対応した検出信号を出力するエアフローセンサと、
上記エアフローセンサの検出信号に基づき、上記エンジンに吸入される新気流量を検出新気流量として検出する新気流量検出手段と、
上記エンジンの排気通路に設けられ、上記エンジンの排気の空気過剰率を検出するλセンサと、
上記λセンサによって検出された排気の空気過剰率と上記エンジンの燃料供給量とに基づき、上記エンジンに吸入される新気流量を推定新気流量として推定する新気流量推定手段と、
上記新気流量検出手段によって検出された検出新気流量と、上記新気流量推定手段によって推定された推定新気流量とを比較することにより補正係数を求める補正係数演算手段と、
上記新気流量検出手段によって検出された検出新気流量を、上記補正係数演算手段によって求められた補正係数により補正して上記エンジンの真の新気流量を求める新気流量補正手段と
を備えることを特徴とするエンジン吸気流量検出装置。
An air flow sensor provided in an intake passage of the engine and outputting a detection signal corresponding to a flow rate of fresh air sucked into the engine;
A fresh air flow rate detecting means for detecting a fresh air flow rate sucked into the engine as a detected fresh air flow rate based on a detection signal of the air flow sensor;
A λ sensor provided in an exhaust passage of the engine for detecting an excess air ratio of the exhaust of the engine;
A fresh air flow estimation means for estimating a fresh air flow rate sucked into the engine as an estimated fresh air flow rate based on an excess air ratio of the exhaust detected by the λ sensor and a fuel supply amount of the engine;
A correction coefficient calculation means for obtaining a correction coefficient by comparing the detected fresh air flow detected by the fresh air flow detection means and the estimated fresh air flow estimated by the fresh air flow estimation means;
A fresh air flow correcting means for correcting the detected fresh air flow detected by the fresh air flow detecting means with a correction coefficient obtained by the correction coefficient calculating means to obtain a true fresh air flow of the engine. Engine intake flow rate detection device characterized by.
上記新気流量検出手段は、上記エアフローセンサの検出信号に基づき、上記検出新気流量を繰り返し検出し、
上記補正係数演算手段は、上記新気流量推定手段によって推定された上記推定新気流量に対し、上記エンジンに吸入された新気が排気として排出されて上記λセンサに達するまでの応答遅れに対応した所定回数前に上記新気流量検出手段によって検出された上記検出新気流量を用いて比較を行うことにより上記補正係数を求めることを特徴とする請求項1に記載のエンジン吸気流量検出装置。
The fresh air flow rate detecting means repeatedly detects the detected fresh air flow rate based on the detection signal of the air flow sensor,
The correction coefficient calculating means responds to a response delay until fresh air sucked into the engine is exhausted and reaches the λ sensor with respect to the estimated fresh air flow estimated by the fresh air flow estimating means. 2. The engine intake flow rate detection device according to claim 1, wherein the correction coefficient is obtained by performing comparison using the detected fresh air flow rate detected by the fresh air flow rate detection means a predetermined number of times before.
上記補正係数演算手段は、上記応答遅れに対応した上記所定回数を、上記エンジンの回転数に応じて変更することを特徴とする請求項2に記載のエンジン吸気流量検出装置。   3. The engine intake flow rate detection device according to claim 2, wherein the correction coefficient calculation means changes the predetermined number of times corresponding to the response delay according to the engine speed. 上記新気流量検出手段は、
上記エアフローセンサの検出信号を入力値として、所定の適応パラメータ係数及び上記入力値によって表される多項式により近似される変換曲線を用い、上記エアフローセンサの検出信号を変換することにより上記検出新気流量を検出する信号変換部と、
上記新気流量補正手段による上記検出新気流量の補正の度合いが予め定められた度合いより大きい場合に、上記新気流量推定手段によって推定された上記推定新気流量を用いて逐次最小2乗法による演算を行うことにより、上記適応パラメータを同定して上記変換曲線を修正する変換曲線修正部と
を備えることを特徴とする請求項1に記載のエンジン吸気流量検出装置。
The fresh air flow rate detecting means is
Using the detection signal of the air flow sensor as an input value and using a conversion curve approximated by a polynomial expressed by a predetermined adaptive parameter coefficient and the input value, the detected fresh air flow rate is converted by converting the detection signal of the air flow sensor. A signal converter for detecting
When the degree of correction of the detected fresh air flow rate by the fresh air flow rate correcting unit is greater than a predetermined level, the estimated fresh air flow rate estimated by the fresh air flow rate estimating unit is used to sequentially perform the least square method. The engine intake flow rate detection device according to claim 1, further comprising: a conversion curve correction unit that identifies the adaptive parameter and corrects the conversion curve by performing an operation.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118392281A (en) * 2024-06-26 2024-07-26 潍柴动力股份有限公司 Method for determining correction coefficient of intake air flow sensor and related equipment

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