JP2007107531A

JP2007107531A - Intake air quantity detector for internal combustion engine

Info

Publication number: JP2007107531A
Application number: JP2006327361A
Authority: JP
Inventors: Harufumi Muto; 晴文武藤; Daisuke Kobayashi; 大介小林; Satoru Furukawa; 悟古川
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2020-09-22
Also published as: JP4034810B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an intake air quantity detector for an internal combustion engine capable of precisely compensating delay in response of a thermal air flow sensor. <P>SOLUTION: This intake air quantity detector for the internal combustion engine 1 detects the quantity of intake air of the internal combustion engine 1 by using the thermal air flow sensor 13, and is provided with a response delay compensating means 18 for compensating the delay in response of the air flow sensor 13 by using a primary delay element related to the quantity of heat radiated in the air flow sensor 13. The response delay compensating means 18 divides the air flow sensor 13 into a plurality of portions, considers the primary delay element related to the quantity of radiated heat in each divided portion, and compensates the delay in the response of the air flow sensor 13 on the whole by integrating the primary delay element of each of the divided portions. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の吸入空気量検出装置に関する。 The present invention relates to an intake air amount detection device for an internal combustion engine.

内燃機関では、最適な出力を得るためや、排気ガスの浄化を効果的に行うことができるように、吸入している空気量（吸入空気量）を検出している。吸入空気量の検出には、吸気管負圧と吸入空気量との間の相関を利用してセンサによって検出した吸気管内負圧から間接的に検出する方法と、エアフローセンサによって吸気量を直接的に検出する方法とがある。本発明は、後者の方法を用いたエアフローセンサに関するものであり、特に熱式のエアフローセンサに関するものである。 In an internal combustion engine, an intake air amount (intake air amount) is detected so as to obtain an optimum output or to effectively purify exhaust gas. The intake air amount is detected by indirectly detecting the intake pipe negative pressure detected by the sensor using the correlation between the intake pipe negative pressure and the intake air amount, and by directly detecting the intake air amount by the air flow sensor. There is a method to detect. The present invention relates to an air flow sensor using the latter method, and more particularly to a thermal air flow sensor.

熱式エアフローセンサの出力には、センサの構造的な要因によって応答遅れが含まれる。内燃機関が定常状態で運転されていれば、応答遅れによる影響はほとんどない。しかし、内燃機関が過渡状態にある場合などは、この応答遅れを補償してやらなくてはならない。このような応答遅れを補償する装置としては、特開平8-62012号公報に記載のものなどが知られている。上記公報に記載の装置は、熱式エアフローセンサの出力に対して、流量に関する一次遅れ処理を行った後、これをリニアライズして吸入空気量とするものである。
特開平8-62012号公報 The output of the thermal airflow sensor includes a response delay due to structural factors of the sensor. If the internal combustion engine is operated in a steady state, there is almost no effect due to response delay. However, when the internal combustion engine is in a transient state, it is necessary to compensate for this response delay. As a device for compensating for such a response delay, a device described in JP-A-8-62012 is known. The apparatus described in the above publication performs a first-order lag process relating to the flow rate on the output of the thermal air flow sensor, and then linearizes this to obtain the intake air amount.
JP-A-8-62012

しかし、上記公報に記載の装置によっても、高い精度を得られない場合があり、より高い精度を得られるような更なる改善が望まれていた。本発明の目的は、熱式エアフローセンサの応答遅れを高精度に補償することができる内燃機関の吸入空気量検出装置を提供することにある。 However, even with the device described in the above publication, there are cases where high accuracy cannot be obtained, and further improvement has been desired so as to obtain higher accuracy. An object of the present invention is to provide an intake air amount detection device for an internal combustion engine that can compensate for a response delay of a thermal airflow sensor with high accuracy.

請求項１に記載の発明は、熱式エアフローセンサを用いて内燃機関の吸入空気量を検出する内燃機関の吸入空気量検出装置において、吸気通路主流から分流させたバイパス経路上にエアフローセンサの検出部が配されており、エアフローセンサ検出部における応答遅れを、エアフローセンサ検出部において放熱される放熱量に関する一次遅れ要素を用いて補償する応答遅れ補償手段を備えており、応答遅れ補償手段が、エアフローセンサ検出部を複数部位に分割し、各分割部位毎に放熱量に関する一次遅れ要素を考慮し、これらを統合することによってエアフローセンサ検出部全体の応答遅れを補償することを特徴としている。 According to the first aspect of the present invention, in the intake air amount detection device for an internal combustion engine that detects the intake air amount of the internal combustion engine using a thermal air flow sensor, the air flow sensor is detected on the bypass path that is branched from the main flow of the intake passage. Is provided with a response delay compensation means that compensates for a response delay in the airflow sensor detection section using a first order delay element related to the amount of heat radiated in the airflow sensor detection section. The airflow sensor detection unit is divided into a plurality of parts, and a primary delay element related to the heat release amount is considered for each divided part, and these are integrated to compensate for the response delay of the entire airflow sensor detection part.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、応答遅れ補償手段が、エアフローセンサによって検出された吸入空気量の流速又は流量に基づいて、各分割部位毎の一次遅れモデルの時定数をそれぞれ決定することを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the response delay compensation means is configured to provide a first-order lag model for each divided portion based on the flow rate or flow rate of the intake air amount detected by the air flow sensor. It is characterized by determining each time constant.

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、時定数が、エアフローセンサが配設される吸気通路に関する単位断面積あたりの流量に基づいて決定されることを特徴としている。 A third aspect of the invention is characterized in that, in the second aspect of the invention, the time constant is determined based on a flow rate per unit cross-sectional area related to an intake passage in which the airflow sensor is disposed.

本発明によれば、放熱量の次元で応答遅れ処理を行うことで、精度よくエアフローセンサ検出部の応答遅れを補償することができる。また、その処理をエアフローセンサ検出部の各部位毎に行ってから統合することで、さらに精度よくエアフローセンサ検出部の応答遅れを補償することができる。 According to the present invention, it is possible to compensate for the response delay of the airflow sensor detection unit with high accuracy by performing the response delay processing in the dimension of the heat radiation amount. Moreover, the response delay of the airflow sensor detection unit can be compensated more accurately by performing the processing for each part of the airflow sensor detection unit and then integrating them.

以下、本発明の吸入空気量検出装置の一実施形態について説明する。図１に、本実施形態の吸入空気量検出装置を有する内燃機関を示す。 Hereinafter, an embodiment of the intake air amount detection device of the present invention will be described. FIG. 1 shows an internal combustion engine having an intake air amount detection device of the present embodiment.

本実施形態の検出装置は、内燃機関であるエンジン１の吸入空気量を検出するものである。エンジン１は、多気筒エンジンである。図１には、そのうちの一つのシリンダ３のみが断面として示されている。エンジン１は、点火プラグ２によって各シリンダ３内の混合気に対して点火を行うことによって駆動力を発生する。エンジン１の燃焼に際して、外部から吸入した空気は吸気通路４を通り、インジェクタ５から噴射された燃料と混合され、混合気としてシリンダ３内に吸気される。シリンダ３の内部と吸気通路４との間は、吸気バルブ６によって開閉される。シリンダ３の内部で燃焼された混合気は、排気ガスとして排気通路７に排気される。シリンダ３の内部と排気通路７との間は、排気バルブ８によって開閉される。 The detection device of the present embodiment detects an intake air amount of the engine 1 that is an internal combustion engine. The engine 1 is a multi-cylinder engine. In FIG. 1, only one of the cylinders 3 is shown in cross section. The engine 1 generates driving force by igniting the air-fuel mixture in each cylinder 3 by means of a spark plug 2. During combustion of the engine 1, air taken from outside passes through the intake passage 4, is mixed with fuel injected from the injector 5, and is taken into the cylinder 3 as an air-fuel mixture. An intake valve 6 opens and closes the inside of the cylinder 3 and the intake passage 4. The air-fuel mixture combusted inside the cylinder 3 is exhausted to the exhaust passage 7 as exhaust gas. An exhaust valve 8 opens and closes the inside of the cylinder 3 and the exhaust passage 7.

吸気通路４上には、シリンダ３内に吸入される吸入空気量を調節するスロットルバルブ９が配設されている。このスロットルバルブ９には、その開度（スロットル開度TA）を検出するスロットルポジションセンサ１０が接続されている。また、吸気通路４上には、アイドル時（スロットルバルブ９の全閉時）にバイパス通路１１を介してシリンダ３に供給される吸入空気量を調節するエアバイパスバルブ１２も配されている。さらに、吸気通路４上には、吸入空気量を検出するためのエアフローセンサ１３が取り付けられている。 A throttle valve 9 that adjusts the amount of intake air taken into the cylinder 3 is disposed on the intake passage 4. The throttle valve 9 is connected to a throttle position sensor 10 that detects the opening (throttle opening TA). An air bypass valve 12 that adjusts the amount of intake air supplied to the cylinder 3 via the bypass passage 11 when idling (when the throttle valve 9 is fully closed) is also disposed on the intake passage 4. Further, an air flow sensor 13 for detecting the intake air amount is attached on the intake passage 4.

このエアフローセンサ１３は、いわゆるホットワイヤー式（熱式）のものである。本実施形態のエアフローセンサ１３は、吸入空気の一部をバイパス流として検出部に流して、質量流量を直接計測する、いわゆる分流（バイパス）測定タイプのものである。エアフローセンサの拡大図を図２(a)に、その検出部の拡大斜視図を図２(b)に示す。 The air flow sensor 13 is of a so-called hot wire type (thermal type). The air flow sensor 13 of the present embodiment is of a so-called diversion (bypass) measurement type in which part of the intake air is passed as a bypass flow to the detection unit and the mass flow rate is directly measured. An enlarged view of the airflow sensor is shown in FIG. 2 (a), and an enlarged perspective view of the detecting portion is shown in FIG. 2 (b).

図２(a)中に矢印で示されているのが、バイパス流の流れである。バイパス流は、エアフローセンサ１３の検出部１３ａ近傍を流れる。検出部１３ａは、図２(b)に示されるように、ボビン部１３ｂとリード線１３ｃとサポート部１３ｄとからなる。なお、本実施形態のエアフローセンサ１３は、サーミスタータイプの吸気温検出部１３ｅを有しており、吸入空気の温度を検出することもできる。エアフローセンサ１３は質量流量を直接計測するので吸気温度に対する密度補正は必要ないが、エンジン１の制御において吸気温度が必要になるため、ここで検出する。 The flow of the bypass flow is indicated by an arrow in FIG. The bypass flow flows in the vicinity of the detection unit 13 a of the air flow sensor 13. As shown in FIG. 2B, the detection unit 13a includes a bobbin portion 13b, a lead wire 13c, and a support portion 13d. Note that the air flow sensor 13 of the present embodiment includes a thermistor type intake air temperature detection unit 13e, and can also detect the temperature of intake air. Since the air flow sensor 13 directly measures the mass flow rate, density correction with respect to the intake air temperature is not necessary. However, since the intake air temperature is required in the control of the engine 1, it is detected here.

また、エンジン１のクランクシャフト近傍には、クランクシャフトの位置を検出するクランクポジションセンサ１４が取り付けられている。クランクポジションセンサ１４の出力からは、シリンダ３内のピストン１５の位置や、エンジン回転数NEを求めることもできる。また、エンジン１には、エンジン１のノッキングを検出するノックセンサ１６や冷却水温度を検出する水温センサ１７も取り付けられている。 A crank position sensor 14 for detecting the position of the crankshaft is attached in the vicinity of the crankshaft of the engine 1. From the output of the crank position sensor 14, the position of the piston 15 in the cylinder 3 and the engine speed NE can also be obtained. The engine 1 is also provided with a knock sensor 16 that detects knocking of the engine 1 and a water temperature sensor 17 that detects a cooling water temperature.

排気通路７上には、排気浄化触媒１９が配置されている。なお、排気浄化触媒は、排気通路上に上流下流方向に複数設けられる場合もある。また、多気筒エンジンなどの場合、各シリンダ毎の排気管が一つにまとめられる箇所よりも上流側に並列に複数設けられる場合もある。本実施形態においては、各シリンダ３毎の排気管が一つにまとめられ箇所よりも下流側に一つの排気浄化触媒１９が配設されている。 An exhaust purification catalyst 19 is disposed on the exhaust passage 7. Note that a plurality of exhaust purification catalysts may be provided in the upstream and downstream directions on the exhaust passage. In the case of a multi-cylinder engine or the like, a plurality of exhaust pipes for each cylinder may be provided in parallel upstream from a place where the exhaust pipes are combined into one. In the present embodiment, the exhaust pipes for each cylinder 3 are combined into one, and one exhaust purification catalyst 19 is disposed downstream of the location.

上述した点火プラグ２、インジェクタ５、スロットルポジションセンサ１０、エアバイパスバルブ１２、エアフローセンサ１３、クランクポジションセンサ１４、ノックセンサ１６、水温センサ１７やその他のセンサ類は、エンジン１を総合的に制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）１８と接続されており、ＥＣＵ１８からの信号に基づいて制御され、あるいは、検出結果をＥＣＵ１８に対して送出している。排気通路７上に配設された排気浄化触媒１９の温度を測定する触媒温度センサ２１、チャコールキャニスタ２３によって捕集された燃料タンク内での蒸発燃料を吸気通路４上にパージさせるパージコントロールバルブ２４もＥＣＵ１８に接続されている。 The above-described spark plug 2, injector 5, throttle position sensor 10, air bypass valve 12, air flow sensor 13, crank position sensor 14, knock sensor 16, water temperature sensor 17 and other sensors comprehensively control the engine 1. It is connected to an electronic control unit (ECU) 18 and is controlled based on a signal from the ECU 18 or sends a detection result to the ECU 18. A catalyst temperature sensor 21 for measuring the temperature of an exhaust purification catalyst 19 disposed on the exhaust passage 7 and a purge control valve 24 for purging the fuel vapor collected in the fuel tank collected by the charcoal canister 23 onto the intake passage 4. Is also connected to the ECU 18.

また、ＥＣＵ１８には、排気浄化触媒１９の上流側に取り付けられた上流側空燃比センサ２５及び排気浄化触媒１９の下流側に取り付けられた下流側空燃比センサ２６も接続されている。なお、これらの空燃比センサ２５，２６は、所定の温度（活性化温度）以上とならなければ正確な検出を行えないため、早期に活性化温度に昇温されるように、ＥＣＵ１８から供給される電力によって昇温される。 The ECU 18 is also connected to an upstream air-fuel ratio sensor 25 attached to the upstream side of the exhaust purification catalyst 19 and a downstream air-fuel ratio sensor 26 attached to the downstream side of the exhaust purification catalyst 19. Note that these air-fuel ratio sensors 25 and 26 cannot be accurately detected unless the temperature exceeds a predetermined temperature (activation temperature). Therefore, the air-fuel ratio sensors 25 and 26 are supplied from the ECU 18 so that the temperature is raised to the activation temperature early. The temperature is raised by the electric power.

ＥＣＵ１８は、演算を行うＣＰＵや演算結果などの各種情報量を記憶するＲＡＭ、バッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、各制御プログラムを格納したＲＯＭ等を内部に有している。ＥＣＵ１８は、エアフローセンサ１３の応答遅れを補償することも行っており、応答遅れ補償手段としても機能する。 The ECU 18 includes a CPU that performs calculations, a RAM that stores various amounts of information such as calculation results, a backup RAM in which the stored contents are held by a battery, a ROM that stores each control program, and the like. The ECU 18 also compensates for the response delay of the airflow sensor 13 and functions as response delay compensation means.

次に、上述した装置によって、エアフローセンサ１３の応答遅れを補償する制御について説明する。 Next, control for compensating for a response delay of the airflow sensor 13 using the above-described apparatus will be described.

まず、エアフローセンサ１３の応答遅れの概要について説明する。 First, the outline of the response delay of the airflow sensor 13 will be described.

上述したように、エンジン１の運転状態が定常状態であれば、吸入空気量の値もほぼ一定であるため、応答遅れが問題となるようなことはほとんどない。しかし、エンジン１の運転状態が過渡状態であるような場合は、真の吸入空気量に対してエアフローセンサ１３の出力が遅れる。このような過渡状態であっても正確な吸入空気量を得るため、スロットル開度TAとエンジン回転数NE（必要であればバルブタイミングVT）を用いて吸入空気量を推定している。 As described above, if the operating state of the engine 1 is in a steady state, the value of the intake air amount is almost constant, so that there is almost no problem with response delay. However, when the engine 1 is in a transient state, the output of the air flow sensor 13 is delayed with respect to the true intake air amount. In order to obtain an accurate intake air amount even in such a transient state, the intake air amount is estimated using the throttle opening TA and the engine speed NE (valve timing VT if necessary).

しかし、このような場合に、スロットル開度TAやエンジン回転数NEから推定した吸入空気量とエアフローセンサ１３によって検出した吸入空気量との間に応答速度のズレが生じていると、正確な制御を行えない。そこで、エアフローセンサ１３の応答遅れを補償する必要が生じる。エアフローセンサ１３の応答遅れを補償するには、スロットル開度TAやエンジン回転数NEから推定した応答遅れのない吸入空気量にエアフローセンサ１３の応答遅れ分を加味して、エアフローセンサ１３によって検出した応答遅れのある吸入空気量に合わせる。あるいは、これとは逆に、エアフローセンサ１３の応答遅れを補償するのに、エアフローセンサ１３によって検出した応答遅れのある吸入空気量からエアフローセンサ１３の応答遅れ分を取り去って、スロットル開度TAやエンジン回転数NEから推定した応答遅れのない吸入空気量に合わせることもある。 However, in such a case, if there is a difference in response speed between the intake air amount estimated from the throttle opening degree TA or the engine speed NE and the intake air amount detected by the air flow sensor 13, accurate control is performed. Cannot be performed. Therefore, it is necessary to compensate for the response delay of the air flow sensor 13. To compensate for the response delay of the airflow sensor 13, the airflow sensor 13 detects the airflow sensor 13 by adding the response delay of the airflow sensor 13 to the intake air amount estimated from the throttle opening TA and the engine speed NE. Match the intake air volume with a delayed response. Or, conversely, in order to compensate for the response delay of the airflow sensor 13, the response delay of the airflow sensor 13 is removed from the intake air amount detected by the airflow sensor 13, and the throttle opening degree TA or It may be adjusted to the intake air amount with no response delay estimated from the engine speed NE.

まず、スロットル開度TAやエンジン回転数NEから推定した応答遅れのない吸入空気量に対してエアフローセンサ１３の応答遅れ分の遅れ処理して、エアフローセンサ１３によって検出した応答遅れのある吸入空気量に合わせることによって、エアフローセンサ１３の応答遅れを補償する場合の概要を説明する。ここでは、エアフローセンサ１３の応答遅れを数学的なモデルとして扱い、一次遅れを考慮して応答遅れを補償する。ここに説明する場合を、便宜上、順モデルと言うこととする。 First, the intake air amount with a response delay detected by the air flow sensor 13 is processed by delaying the response delay of the air flow sensor 13 with respect to the intake air amount with no response delay estimated from the throttle opening TA and the engine speed NE. The outline in the case where the response delay of the airflow sensor 13 is compensated by adjusting to the above will be described. Here, the response delay of the airflow sensor 13 is treated as a mathematical model, and the response delay is compensated in consideration of the first-order delay. The case described here is referred to as a forward model for convenience.

なお、これに対して、エアフローセンサ１３によって検出した応答遅れのある吸入空気量に対してエアフローセンサ１３の応答遅れ分の進め処理して、スロットル開度TAやエンジン回転数NEから推定した応答遅れのない吸入空気量に合わせることによってエアフローセンサ１３の応答遅れを補償する場合を、逆モデルということとする。順モデル、逆モデルの何れを用いても、エアフローセンサ１３の応答遅れを補償することができる。 In response to this, the response delay estimated by the throttle opening TA and the engine speed NE is performed by advancing the response delay of the airflow sensor 13 with respect to the intake air amount detected by the airflow sensor 13. The case where the response delay of the air flow sensor 13 is compensated by adjusting to the amount of intake air having no air is referred to as an inverse model. The response delay of the airflow sensor 13 can be compensated by using either the forward model or the inverse model.

順モデルを利用する場合のスロットル開度TAと演算される各種吸入空気量との関係を図３に示す。まず、スロットル開度TAなどから、エアフローセンサ１３の出力相当の信号を作り出す行程について説明する。スロットル開度TAの変化に対して実際の吸入空気量は直ぐに反応するわけではなく、実際の吸入空気量の変化は、スロットル開度TAの変化に対して遅れた挙動を示す。この挙動は、一次遅れ系の挙動を示すことが一般に知られており、ここでは、この特性も利用している。まず、スロットル開度TAやエンジン回転数NE（吸排気バルブ６，８などの開閉タイミングを可変制御できるような場合など、必要であればバルブタイミングVT）に基づいて、応答遅れのない吸入空気量KLTAを求める。なお、このKLTAは大気圧補正後の値である。
エンジン１が定常運転時であれば、そのときの吸入空気量はスロットル開度TAとエンジン回転数NEで決まるので、KLTAは定常時の吸入空気量とも言える。スロットル開度TAとエンジン回転数NEをパラメータとして大気圧補正前の値をマップ化しておき、マップから得られたこの値を大気圧で補正することによってKLTAが得られる。大気圧はエアフィルタ近傍に設置された大気圧センサなどによって検出された値を用いる。 FIG. 3 shows the relationship between the throttle opening degree TA and the various intake air amounts calculated when the forward model is used. First, a process of generating a signal corresponding to the output of the air flow sensor 13 from the throttle opening degree TA or the like will be described. The actual intake air amount does not immediately react to the change in the throttle opening TA, and the actual change in the intake air amount shows a behavior delayed with respect to the change in the throttle opening TA. This behavior is generally known to show the behavior of a first-order lag system, and this characteristic is also used here. First, based on the throttle opening TA and engine speed NE (valve timing VT if necessary, such as when opening and closing timing of intake and exhaust valves 6 and 8 can be variably controlled) Ask for KLTA. The KLTA is a value after atmospheric pressure correction.
If the engine 1 is in steady operation, the intake air amount at that time is determined by the throttle opening TA and the engine speed NE, so KLTA can be said to be the intake air amount in the steady state. KLTA is obtained by mapping the value before atmospheric pressure correction using the throttle opening degree TA and the engine speed NE as parameters, and correcting this value obtained from the map with atmospheric pressure. As the atmospheric pressure, a value detected by an atmospheric pressure sensor or the like installed near the air filter is used.

上述したように、実際の吸入空気量はスロットル開度TAに対して一次遅れ系の挙動をとる。そこで、KLTAに一次遅れ処理（なまし処理）を施して、実際の吸入空気量を推定したKLCRTを算出する。さらに、このKLCRTに対して上述した順モデルを用いて、応答遅れを含むエアフローセンサ１３の出力を推定したKLCRT4を算出する。KLCRT4は、スロットル開度TAとエンジン回転数NEとから算出されたエアフローセンサ１３出力相当値である。 As described above, the actual intake air amount has a first-order lag behavior with respect to the throttle opening TA. Therefore, first-order lag processing (smoothing processing) is performed on KLTA to calculate KLCRT that estimates the actual intake air amount. Furthermore, KLCRT4 which estimated the output of the airflow sensor 13 containing a response delay is calculated using the forward model mentioned above with respect to this KLCRT. KLCRT4 is an air flow sensor 13 output equivalent value calculated from the throttle opening degree TA and the engine speed NE.

即ち、実際の吸入空気量（KLCRT相当）は、スロットル開度TAに対して一次遅れ系の挙動を示す。そして、この実際の吸入空気量（KLCRT相当）を検出したエアフローセンサ１３の出力（KLCRT4相当）は、その構造的要因などによって、この実際の吸入空気量よりもさらに遅れたものとなる。ここでは、推定された実際の吸入空気量（KLCRT）からエアフローセンサ１３の出力に相当する吸入空気量（KLCRT4）を推定する際に、上述した順モデルを用いている。順モデルについては追って詳述する。 That is, the actual intake air amount (equivalent to KLCRT) shows a first-order lag behavior with respect to the throttle opening TA. Then, the output (equivalent to KLCRT4) of the air flow sensor 13 that has detected the actual intake air amount (equivalent to KLCRT) is further delayed than the actual intake air amount due to structural factors thereof. Here, when the intake air amount (KLCRT4) corresponding to the output of the air flow sensor 13 is estimated from the estimated actual intake air amount (KLCRT), the above-described forward model is used. The forward model will be described in detail later.

一方、エアフローセンサ１３の出力からは、データ処理に適したようにスムージング化された吸入空気量KLSMが生成される。KLSMはエアフローセンサ１３の出力から生成されるので、当初からエアフローセンサ１３の応答遅れを含んでいる。KLCRT4とKLSMは何れも応答遅れを持ったものとして揃えられている。ここで、実際にエンジン１の制御には、以下に説明するKLFWD=KLSM+(KLVLV-KLCR4)という値が、シリンダ３内に吸入される吸入空気量として用いられる。 On the other hand, from the output of the air flow sensor 13, an intake air amount KLSM that is smoothed so as to be suitable for data processing is generated. Since KLSM is generated from the output of the airflow sensor 13, the response delay of the airflow sensor 13 is included from the beginning. Both KLCRT4 and KLSM are available with response delays. Here, in actual control of the engine 1, a value of KLFWD = KLSM + (KLVLV−KLCR4) described below is used as the intake air amount sucked into the cylinder 3.

即ち、応答遅れを含まないものとして生成された吸入空気量であるKLCRTを元に、現在からバルブ閉時までの時間Ｔを先読みした値KLVLVと、応答遅れを含むものとして生成された吸入空気量であるKLCRT4の現在の値との差(KLVLV-KLCR4)を求め、これを現在のKLSMに対して加算することで、シリンダ３内に吸入される吸入空気量KLFWDを得ている。このKLFWDという値は、応答遅れを含んでいない。 That is, based on the KLCRT which is the intake air amount generated not including the response delay, the value KLVLV pre-reading the time T from the present to the valve closing time, and the intake air amount generated as including the response delay The difference (KLVLV-KLCR4) from the current value of KLCRT4 is obtained and added to the current KLSM to obtain the intake air amount KLFWD sucked into the cylinder 3. This value KLFWD does not include response delay.

なお、KLCRT4とKLSMとが完全に一致するようであれば、KLVLVをそのまま予測値として用いればよいが、KLCRT4とKLSMとの間には平行的なズレが生じる場合がある。KLCRT4とKLSMとの間に生じる平行的なズレの原因としては、バイパス空気量誤差などが考えられる。そこで、KLSMに対して(KLVLV-KLCR4)を加算することによって、このようなズレを相殺している。 Note that if KLCRT4 and KLSM completely match, KLVLV may be used as a predicted value as it is, but there may be a parallel shift between KLCRT4 and KLSM. As a cause of the parallel shift that occurs between KLCRT4 and KLSM, a bypass air amount error or the like can be considered. Therefore, such a deviation is offset by adding (KLVLV-KLCR4) to KLSM.

上述したような制御を行うことによって、定常状態時のみならず、過渡状態時にも吸入空気量を高精度に求め、これに基づいてエンジン１の制御を最適な状態とすることができる。次に、上述した制御における順モデルの部分について詳しく説明する。本発明では、このような順モデルを用いることによって、上述した制御の精度を向上させている。 By performing the control as described above, the intake air amount can be obtained with high accuracy not only in the steady state but also in the transient state, and based on this, the control of the engine 1 can be brought into an optimal state. Next, the forward model portion in the above-described control will be described in detail. In the present invention, the accuracy of the above-described control is improved by using such a forward model.

上述した順モデルでは、応答遅れを含まないものとして生成されたKLCRTから、エアフローセンサ１３の応答遅れ特性を考慮して、エアフローセンサ１３によって生じる応答遅れを含むものとしてKLCRT4を生成している。そして、ここでは、KLCRTに対するKLCRT4の応答遅れを処理する際に、KLCRT4がKLCRTに対して、エアフローセンサ１３の放熱量に関する一次遅れ系の挙動を示すものと取り扱っている。そして、この一次遅れ系の時定数は、エアフローセンサ１３の流量又は流速に基づいて決定され、本実施形態では、具体的には流路の単位面積あたりの流量に基づいて決定される。 In the above-described forward model, the KLCRT 4 is generated from the KLCRT generated not including the response delay in consideration of the response delay characteristics of the air flow sensor 13 and including the response delay generated by the air flow sensor 13. And here, when processing the response delay of KLCRT4 with respect to KLCRT, KLCRT4 treats that KLCRT shows the behavior of the first-order lag system related to the heat dissipation amount of airflow sensor 13. The time constant of the first-order lag system is determined based on the flow rate or flow velocity of the air flow sensor 13, and in the present embodiment, is specifically determined based on the flow rate per unit area of the flow path.

本実施形態では、KLCRTに対するKLCRT4の応答遅れを処理する際に、流量や流速の次元で処理するのではなく、流量や流速から放熱量を算出し、この算出した放熱量の次元で応答遅れの処理を行った後に流量にリニアライズする。このため、より精度が向上する。そして、この放熱量の算出に際しては、エアフローセンサ１３を複数の部位に分割し、各分割部位毎に放熱量に関する一次挙動モデルを考慮して吸入空気量を算出し、最後にこれを統合することによってより精度を向上させている。 In this embodiment, when processing the response delay of KLCRT4 to KLCRT, the heat dissipation amount is calculated from the flow rate and flow velocity instead of being processed in the flow rate and flow velocity dimensions, and the response delay is calculated in the calculated heat dissipation dimension. After processing, linearize to flow rate. For this reason, the accuracy is further improved. In calculating the heat release amount, the air flow sensor 13 is divided into a plurality of parts, and the intake air amount is calculated in consideration of the primary behavior model related to the heat release amount for each divided part, and finally this is integrated. By improving the accuracy.

本実施形態においては、エアフローセンサ１３をボビン部１３ｂとサポート部１３ｄに分割して処理する。この算出上、リード線１３ｃはサポート部１３ｄに含めて考える。なお、本実施形態においては、エアフローセンサ１３をボビン部１３ｂとサポート部１３ｄに分割して処理するが、分割の方法はこれに限られず、二分割ではなく三分割とするなど種々の分割方法を採ることができる。この分割時には、材質や放熱経路などを考慮して分割するのが好ましい。 In the present embodiment, the air flow sensor 13 is processed by being divided into a bobbin portion 13b and a support portion 13d. In this calculation, the lead wire 13c is considered to be included in the support portion 13d. In the present embodiment, the air flow sensor 13 is divided into the bobbin portion 13b and the support portion 13d for processing. However, the division method is not limited to this, and various division methods such as division into two instead of two are possible. Can be taken. At the time of this division, it is preferable to divide in consideration of the material and the heat radiation path.

この順モデルの制御を示したブロック線図を図５に示す。図５に示されるチャートは、米国MathWorks社の開発ツールであるSimulink（登録商標）を用いて作成されたものである。チャートの見方と共に、上述した順モデルの制御を説明する。まず一次遅れ系の時定数τの算出について説明する。ここでは、時定数τを次式によって求めている。 A block diagram showing the control of this forward model is shown in FIG. The chart shown in FIG. 5 is created using Simulink (registered trademark), a development tool of MathWorks, USA. Along with how to read the chart, control of the above-described forward model will be described. First, calculation of the time constant τ of the first-order lag system will be described. Here, the time constant τ is obtained by the following equation.

τ=k・um…(I) τ = k ・ um… (I)

ここで、uは、エアフローセンサ１３の検出部における流路の単位断面積あたりの吸入空気の流量である。エアフローセンサ１３の検出部がバイパス流路にあるなら、バイパス路についての単位断面積あたりの吸入空気の流量となる。また、k,mは予め実験などを通じて決定される定数であり、ボビン部１３ｂとサポート部１３ｄとについてそれぞれ決定される。ボビン部１３ｂの定数をk1,m1とし、サポート部１３ｄの定数をk2,m2とする。また、ボビン部１３ｂの時定数をτ1とし、サポート部１３ｄの時定数をτ2とする。ボビン部１３ｂとサポート部１３ｄとでは、応答遅れの度合いが異なるので、これらを分離して時定数τをそれぞれ設定することによって精度を向上させている。 Here, u is the flow rate of the intake air per unit cross-sectional area of the flow path in the detection unit of the air flow sensor 13. If the detection part of the air flow sensor 13 is in the bypass channel, the flow rate of the intake air per unit cross-sectional area of the bypass channel is obtained. K and m are constants determined in advance through experiments or the like, and are determined for the bobbin portion 13b and the support portion 13d, respectively. The constants of the bobbin portion 13b are k1, m1, and the constants of the support portion 13d are k2, m2. The time constant of the bobbin portion 13b is τ1, and the time constant of the support portion 13d is τ2. Since the bobbin portion 13b and the support portion 13d have different degrees of response delay, the accuracy is improved by setting the time constant τ by separating them.

そして、各分割部位毎の時定数τは、エアフローセンサ１３によって検出された吸入空気量の流速や流量に基づいて決定される。時定数τは、一次遅れ系の遅れ度合いを示すものであり、ここでは、これを吸入空気量の流速や流量に基づいて設定することで精度を向上させている。特に、ここでは、流量でも流路の単位断面積あたりの流量を用いている。図５左方下側には、エアフローセンサ１３の出力電圧vgが入力される旨が示されている（図５中Ａ部）。吸入空気量を示す出力電圧vgは、vg-uマップによって、上述した単位断面積あたりの流量に変換される（図５中Ｂ部）。 The time constant τ for each divided part is determined based on the flow rate and flow rate of the intake air amount detected by the air flow sensor 13. The time constant τ indicates the degree of delay of the first-order lag system, and here, the accuracy is improved by setting this based on the flow rate and flow rate of the intake air amount. In particular, here, the flow rate per unit cross-sectional area of the flow path is also used as the flow rate. The lower left side of FIG. 5 indicates that the output voltage vg of the air flow sensor 13 is input (A part in FIG. 5). The output voltage vg indicating the intake air amount is converted into the flow rate per unit cross-sectional area described above by the vg-u map (B portion in FIG. 5).

単位断面積あたりの流量を用いるのは、エアフローセンサ１３によって密度によらない質量流量を得ることができるので、単位断面積あたりの流量を得やすいからである。質量流量をQとし、流路の断面積をSとすれば、単位断面積あたりの流量は次式によって得られる。 The reason why the flow rate per unit cross-sectional area is used is that the mass flow rate independent of the density can be obtained by the air flow sensor 13, and thus the flow rate per unit cross-sectional area is easily obtained. If the mass flow rate is Q and the cross-sectional area of the flow path is S, the flow rate per unit cross-sectional area is obtained by the following equation.

u=Q/S…(II) u = Q / S… (II)

そして、この単位断面積あたりの流量uを用いて、ボビン部１３ｂとサポート部１３ｄとでそれぞれ時定数τが算出される（図５中Ｃ部）。各Ｃ部では、u(2)*u(1)^u(3)という計算を行っているが、これは、左方よりの値をu(i)として示しており、iは上から順に番号振りされる。即ち、ボビン部１３ｂ側の図５中Ｃ部について説明すれば、u(1)は、vg-uマップから得た単位断面積あたりの流量uであり、u(2)は定数k1、u(3)は定数m1である。サポート部１３ｄに関しても同様である。結局、ここでは、(I)式を計算していることになり、ボビン部１３ｂ及びサポート部１３ｄそれぞれの時定数である、τ1=k1・um1やτ2=k2・um2を算出しているということである。 Then, using the flow rate u per unit cross-sectional area, time constants τ are respectively calculated in the bobbin portion 13b and the support portion 13d (C portion in FIG. 5). In each C section, the calculation u (2) * u (1) ^ u (3) is performed, but this shows the value from the left as u (i), and i is in order from the top. Numbered. That is, if the part C in FIG. 5 on the bobbin part 13b side is described, u (1) is a flow rate u per unit sectional area obtained from the vg-u map, and u (2) is a constant k1, u ( 3) is a constant m1. The same applies to the support unit 13d. Eventually, here, the equation (I) is calculated, and the time constants τ1 = k1 · um1 and τ2 = k2 · um2 are calculated for the bobbin portion 13b and the support portion 13d, respectively. It is.

一方、図５左方上側には、上述したKLCRTに相当する、スロットル開度TAやエンジン回転数NE（必要であればバルブタイミングVT）から算出された吸入空気量Gが入力される旨が示されている（図５中Ｄ部）。まず、このスロットル開度TAなどから応答遅れを含まないものとして推定された吸入空気量Gが、マップによって、ボビン部１３ｂ及びサポート部１３ｄそれぞれの完全放熱量Wに変換される。完全放熱量Wとは、応答遅れを含まない放熱量のことを指す。これに対して、応答放熱量wとは、完全放熱量Wに応答遅れの影響を加味することで得られる応答遅れを含む放熱量を指す。 On the other hand, the upper left side of FIG. 5 shows that the intake air amount G calculated from the throttle opening degree TA and the engine speed NE (valve timing VT if necessary) corresponding to the above-mentioned KLCRT is input. (D section in FIG. 5). First, the intake air amount G estimated from the throttle opening TA or the like as not including a response delay is converted into complete heat dissipation amounts W of the bobbin portion 13b and the support portion 13d by the map. The complete heat dissipation amount W refers to a heat dissipation amount that does not include a response delay. On the other hand, the response heat dissipation amount w indicates the heat dissipation amount including the response delay obtained by adding the influence of the response delay to the complete heat dissipation amount W.

ボビン部１３ｂの完全放熱量をW1、応答放熱量をw1とし、サポート部１３ｄの完全放熱量をW2、応答放熱量をw2とする。ここでは、吸入空気量Gとボビン部１３ｂの完全放熱量W1との関係を示すマップと、吸入空気量Gとサポート部１３ｄの完全放熱量W2との関係を示すマップが用いられる。エアフローセンサ１３の検出部を通る吸入空気による、ボビン部１３ｂでの放熱量とサポート部１３ｄでの放熱量は異なるので、これを上述した二つのマップを用いて分配する（図５中Ｅ部）。 The complete heat dissipation amount of the bobbin portion 13b is W1, the response heat dissipation amount is w1, the complete heat dissipation amount of the support portion 13d is W2, and the response heat dissipation amount is w2. Here, a map showing the relationship between the intake air amount G and the complete heat release amount W1 of the bobbin portion 13b and a map showing the relationship between the intake air amount G and the complete heat release amount W2 of the support portion 13d are used. Since the amount of heat released from the bobbin portion 13b and the amount of heat released from the support portion 13d due to the intake air passing through the detection unit of the air flow sensor 13 are different, they are distributed using the two maps described above (E portion in FIG. 5). .

そして、ボビン部１３ｂとサポート部１３ｄとのそれぞれで、放熱量に基づいて応答遅れの処理を行う。このように、応答遅れを流量や流速の次元で処理するのではなく、流量や流速から算出した放熱量の次元で応答遅れの処理を行うことによって、精度を向上させることができる。エアフローセンサ１３における応答遅れは、主として検出部の熱収支の現象に起因して生じるものであるので、放熱量の次元で処理した方が実際の現象に即しており、精度を向上させることができる。 Then, each of the bobbin portion 13b and the support portion 13d performs response delay processing based on the heat radiation amount. Thus, the accuracy of the response can be improved by processing the response delay in the dimension of the heat release calculated from the flow rate and the flow velocity, rather than processing the response delay in the flow rate and flow velocity dimensions. Since the response delay in the air flow sensor 13 is mainly caused by the heat balance phenomenon of the detection unit, the processing in the dimension of the heat dissipation amount is more in line with the actual phenomenon, and the accuracy can be improved. it can.

次に、マップより得た完全放熱量Wに関して一次応答遅れの影響を与え、応答遅れを含む応答放熱量wを得る。このとき、応答放熱量wは次式から得られる。 Next, the effect of the primary response delay is exerted on the complete heat dissipation amount W obtained from the map, and the response heat dissipation amount w including the response delay is obtained. At this time, the response heat radiation amount w is obtained from the following equation.

wi=Δt・(Wi-wi-1)/τ+wi-1…(III) wi = Δt ・ (Wi-wi-1) / τ + wi-1… (III)

なお、添え字iは今回値、添え字i-1は前回値を表す。Δtは算出の単位時間であり、前回値算出時と今回値算出時との間の時間である。 The subscript i represents the current value, and the subscript i-1 represents the previous value. Δt is a unit time for calculation, and is the time between the previous value calculation and the current value calculation.

図５中Ｆ部に示される1/zとは、前回値を適用するという意味である。ボビン部１３ｂ側についての図５中Ｃ部について説明すれば、図５中Ｇ部では、マップより得られた完全放熱量W1の今回値W1iと応答放熱量w1の前回値w1i-1とが各符号を付して演算されることが示されており、即ち、W1i-w1i-1が演算されている。次いで、図５中Ｈ部では、左方からの各値が各符号を付して演算されることが示されており、具体的には、(W1i-w1i-1)・Δt/τ1が演算されている。さらに、図中Ｉ部でも、左方からの各値が各符号を付して演算され、(W1i-w1i-1)・Δt/τ1+w1i-1が演算されている。即ち、図５中のＦ部〜Ｉ部では、上述した式(III)の演算を行っている。サポート部１３ｄに関しても同様である。 1 / z shown in the F part in FIG. 5 means that the previous value is applied. Referring to part C in FIG. 5 on the bobbin part 13b side, in part G in FIG. 5, the current value W1i of the complete heat dissipation amount W1 obtained from the map and the previous value w1i-1 of the response heat dissipation amount w1 are shown. It is shown that the calculation is performed with a sign, that is, W1i-w1i-1 is calculated. Next, in part H in FIG. 5, each value from the left is calculated with each sign, and specifically, (W1i-w1i-1) · Δt / τ1 is calculated. Has been. Further, also in the I part in the figure, each value from the left is calculated by adding each symbol, and (W1i−w1i−1) · Δt / τ1 + w1i−1 is calculated. That is, in the F part to I part in FIG. 5, the calculation of the above-described formula (III) is performed. The same applies to the support unit 13d.

ボビン部１３ｂ及びサポート部１３ｄのそれぞれに関して、式(III)の演算が行われ、一次遅れ処理が行われたことになる。そして、算出されたボビン部１３ｂ及びサポート部１３ｄのそれぞれの応答放熱量w1i,w2iを統合して、エアフローセンサ１３全体での応答放熱量w1を合成する。具体的には、図５中Ｊ部において、両者の和w1i+w2iを求め、図５中Ｋ部において、この和w1i+w2iと吸入空気量Glとの関係を示したマップから、応答遅れを含んでいる吸入空気量Glを得ている。これが、スロットル開度TAやエンジン回転数NEなどから応答遅れを含むものとして算出されたKLCRT4に相当する。 With respect to each of the bobbin portion 13b and the support portion 13d, the calculation of Expression (III) is performed, and the first-order lag processing is performed. Then, the calculated response heat dissipation amounts w1i and w2i of the bobbin portion 13b and the support portion 13d are integrated to synthesize the response heat dissipation amount w1 in the entire air flow sensor 13. Specifically, the sum w1i + w2i of the two is obtained in the portion J in FIG. 5, and the response delay is calculated from the map showing the relationship between the sum w1i + w2i and the intake air amount Gl in the portion K in FIG. The intake air amount Gl is obtained. This corresponds to KLCRT4 calculated as including a response delay from the throttle opening degree TA, the engine speed NE, and the like.

このように、本実施形態では、放熱量の次元で応答遅れ処理を行うことによって、エアフローセンサ１３の応答遅れ補償の精度を向上させている。さらに、このとき、エアフローセンサ１３からの放熱がその部位毎によって異なるので、エアフローセンサ１３を複数の部位に分割し、各分割部位毎に応答遅れを補償してて、最後にこれを統合することによって、補償の精度をさらに向上させている。 As described above, in this embodiment, the response delay compensation of the airflow sensor 13 is improved by performing the response delay process in the dimension of the heat radiation amount. Further, at this time, since the heat radiation from the airflow sensor 13 varies depending on the part, the airflow sensor 13 is divided into a plurality of parts, and the response delay is compensated for each divided part, and finally this is integrated. Thus, the accuracy of compensation is further improved.

また、ここでは、応答遅れを補償する際に、放熱量に関する一次遅れ挙動として補償しているが、この一次遅れ系の時定数τを流量又は流速（ここでは具体的には、単位断面積あたりの流量）に基づいて決定するので、より一層精度を向上させることができる。即ち、上述したKLCRT4の算出精度を向上させることができる。 In addition, here, when compensating the response delay, the first-order lag behavior related to the heat dissipation is compensated. However, the time constant τ of this first-order lag system is determined based on the flow rate or flow velocity (here, specifically, per unit cross-sectional area Therefore, the accuracy can be further improved. That is, the calculation accuracy of KLCRT4 described above can be improved.

上述した実施形態は、順モデルを用いて、スロットル開度TAなどから算出される吸入空気量（図３のKLCRTに相当）から、エアフローセンサ１３によって検出される吸入空気量（図３のKLSMに相当）に相当する吸入空気量（図３のKLCRT4に相当）を推定した。これとは、逆に、逆モデルを用いて、エアフローセンサ１３によって検出される吸入空気量（図３のKLSMに相当）から、スロットル開度TAなどから算出される吸入空気量（図３のKLCRTに相当）に相当する信号（図３には示されていない）を推定することも考えられる。 In the embodiment described above, the intake air amount (corresponding to KLCRT in FIG. 3) calculated from the throttle opening degree TA and the like using the forward model (corresponding to the KLSM in FIG. 3) detected by the air flow sensor 13 is used. Intake air amount (corresponding to KLCRT4 in FIG. 3) was estimated. On the contrary, using the inverse model, the intake air amount calculated from the throttle opening TA and the like (KLCRT in FIG. 3) from the intake air amount detected by the air flow sensor 13 (corresponding to KLSM in FIG. 3). It is also conceivable to estimate a signal corresponding to (not shown in FIG. 3).

次に、この逆モデルを用いた場合について説明する。この場合の図５相当図を図６に示す。図６中左方上側には、エアフローセンサ１３の出力から得られる吸入空気量G2が入力される旨が示されている（図６中Ｌ部）。この吸入空気量G2は、エアフローセンサ１３の出力から得たので、応答遅れを含んでいる。この吸入空気量G2から、マップを用いて上述した応答放熱量wiを得る（図６中Ｍ部）。順モデルにおける図５中Ｋ部と逆のことを行っていることになる。ただし、ここで得られる応答放熱量wiは、ボビン部１３ｂの応答放熱量w1iとサポート部１３ｄの応答放熱量w2iとが統合されたものが得られるだけである。そこで、この統合されている応答放熱量wiをボビン部１３ｂの応答放熱量w1iとサポート部１３ｄの応答放熱量w2iとに分配することが必要となる。 Next, a case where this inverse model is used will be described. FIG. 6 shows a diagram corresponding to FIG. 5 in this case. 6 shows that the intake air amount G2 obtained from the output of the air flow sensor 13 is input (L portion in FIG. 6). Since this intake air amount G2 is obtained from the output of the air flow sensor 13, it includes a response delay. From the intake air amount G2, the above-described response heat radiation amount wi is obtained using a map (M portion in FIG. 6). The reverse of the K part in FIG. 5 in the forward model is performed. However, the response heat radiation amount wi obtained here is only obtained by integrating the response heat radiation amount w1i of the bobbin portion 13b and the response heat radiation amount w2i of the support portion 13d. Therefore, it is necessary to distribute the integrated response heat dissipation amount wi to the response heat dissipation amount w1i of the bobbin portion 13b and the response heat dissipation amount w2i of the support portion 13d.

ここでは、図６左方下側から、スロットル開度TAから算出された吸入空気量G3（図３中のKLCRTに相当）が入力される旨が示されており（図６中Ｎ部）、これに基づいて、マップから配分割合が決定される（図６中Ｏ部）。ボビン部１３ｂへの配分割合をα、サポート部１３ｄへの配分割合をβ=(1-α)としてマップよりそれぞれ得ている。これにより、ボビン部１３ｂの応答放熱量w1iは、w1i=wi・αで得られる（図６中Ｐ部）。サポート部１３ｄの応答放熱量w2iについても同様に、w2i=wi・β=wi・(1-α)で得られる（図６中Ｐ部）。なお、この分配割合が定常時と過渡時とで異なる場合、ここで用いるマップも、それぞれ定常時用と過渡時用とを用意しておく。 Here, it is shown that the intake air amount G3 (corresponding to KLCRT in FIG. 3) calculated from the throttle opening degree TA is input from the lower left side of FIG. 6 (N portion in FIG. 6). Based on this, the distribution ratio is determined from the map (O portion in FIG. 6). The distribution ratio to the bobbin portion 13b is obtained from the map as α and the distribution ratio to the support portion 13d is β = (1-α). Thereby, the response heat radiation amount w1i of the bobbin portion 13b is obtained by w1i = wi · α (P portion in FIG. 6). Similarly, the response heat radiation amount w2i of the support portion 13d is obtained by w2i = wi · β = wi · (1-α) (P portion in FIG. 6). If this distribution ratio is different between the steady state and the transient state, the maps used here are prepared for the steady state and the transient state, respectively.

また、図６中Ｑ部においては、順モデルと同様に、エアフローセンサ１３の出力電圧に基づいて、ボビン部１３ｂ及びサポート部１３ｄそれぞれの時定数τ1,τ2が求められている。これについては順モデルと同様なので、ここでの詳しい説明は省略する。 Further, in the Q part in FIG. 6, the time constants τ1, τ2 of the bobbin part 13b and the support part 13d are obtained based on the output voltage of the airflow sensor 13, as in the forward model. Since this is the same as the forward model, a detailed description thereof is omitted here.

これ以降について、ボビン部１３ｂ側を例にして説明する。ボビン部１３ｂの応答放熱量w1iの変化量をΔw1とすると、Δw1は、ボビン部１３ｂの応答放熱量の今回値w1iと前回値w1i-1との差、次式(IV)として得られる。 The following will be described by taking the bobbin portion 13b side as an example. If the amount of change in the response heat dissipation amount w1i of the bobbin portion 13b is Δw1, Δw1 is obtained as the difference between the current value w1i and the previous value w1i-1 of the response heat dissipation amount of the bobbin portion 13b as the following equation (IV).

Δw1=w1i-w1i-1…(IV) Δw1 = w1i-w1i-1 ... (IV)

即ち、図６中Ｒ部では、次式(V)を計算している。 That is, in the R part in FIG. 6, the following equation (V) is calculated.

Δw1/Δt・τ1…(V) Δw1 / Δt ・ τ1… (V)

次いで、図６中Ｓ部では、次式(VI)を計算している。 Next, in the part S in FIG. 6, the following formula (VI) is calculated.

w1i-1+Δw1/Δt・τ1…(VI) w1i-1 + Δw1 / Δt ・ τ1… (VI)

ここで、順モデルにおいて説明した、式(III)を変形して完全放熱量Wiについて解くと、次式(VII)となる。 Here, when the formula (III) described in the forward model is modified and the complete heat dissipation amount Wi is solved, the following formula (VII) is obtained.

Wi=wi-1+(wi-wi-1)/Δt・τ…(VII) Wi = wi-1 + (wi-wi-1) / Δt ・ τ… (VII)

上述した式(VI)を式(IV),(V)を用いて書き直すと、w1i-1+(w1i-w1i-1)/Δt・τとなり、式(VII)の右辺と等しくなる。つまり、図６中Ｓ部では、ボビン部１３ｂ側の完全放熱量W1iを算出している。サポート部１３ｄ側に関しても同様に、完全放熱量W2iを算出している。 When the above formula (VI) is rewritten using the formulas (IV) and (V), it becomes w1i-1 + (w1i-w1i-1) / Δt · τ, which is equal to the right side of the formula (VII). That is, in the S part in FIG. 6, the complete heat radiation amount W1i on the bobbin part 13b side is calculated. Similarly, the complete heat radiation amount W2i is calculated for the support portion 13d side.

このようにして得られたボビン部１３ｂ側の完全放熱量W1iから、応答遅れを含まない吸入空気量G4をマップを用いて得る（図６中Ｔ部）。ここでは、順モデルにおける図５中Ｅ部と逆のことを行っているだけである。即ち、マップから得られる吸入空気量G4bは、全体の吸入空気量であり、全体の吸入空気量のうちのボビン部１３ｂの分担分というものではない。サポート部１３ｄについても同様であり、吸入空気量G4sが得られる。吸入空気量G4bはボビン部１３ｂ側の放熱量を考慮して補償した吸入空気量であり、吸入空気量G4sはサポート部１３ｄ側の放熱量を考慮して補償した吸入空気量であり、このように逆モデルでは二つの値が得られる。 From the complete heat radiation amount W1i on the bobbin portion 13b side obtained in this way, an intake air amount G4 not including a response delay is obtained using a map (T portion in FIG. 6). Here, only the reverse of the part E in FIG. 5 in the forward model is performed. That is, the intake air amount G4b obtained from the map is the entire intake air amount, and is not a share of the bobbin portion 13b in the entire intake air amount. The same applies to the support portion 13d, and an intake air amount G4s is obtained. The intake air amount G4b is an intake air amount compensated in consideration of the heat dissipation amount on the bobbin portion 13b side, and the intake air amount G4s is an intake air amount compensated in consideration of the heat dissipation amount on the support portion 13d side. In the inverse model, two values are obtained.

理想的には、この両者は一致するはずであるが、実際は必ずしも一致しない。そこで、最終的には、どちらか一方のみを採用するか、あるいは、両者を平均化するなどして、補償後の吸入空気量G4を得る。このように逆モデルを用いて得られる補償後の吸入空気量は、エアフローセンサ１３の出力から応答遅れの成分を除去したものであるとも言え、スロットル開度TAなどから得られる吸入空気量に対応するものである。 Ideally, they should match, but in practice they do not necessarily match. Therefore, finally, either one of them is adopted, or both are averaged to obtain the compensated intake air amount G4. Thus, it can be said that the compensated intake air amount obtained by using the inverse model is obtained by removing the response delay component from the output of the air flow sensor 13, and corresponds to the intake air amount obtained from the throttle opening TA and the like. To do.

なお、上述した実施形態では、各時定数τをそれぞれ算出しているが、時定数τは、k,mが予め決定される定数であるため、単位断面積あたりの流量uによって一義的に決定される。また、単位断面積あたりの流量uは、エアフローセンサ１３の出力電圧によって一義的に決定される。このため、エアフローセンサ１３の出力電圧が決まれば、各時定数τは一義的に決定される。このため、エアフローセンサ１３の出力電圧と時定数τとのマップとして装置に実装することができる。即ち、吸気流路の断面が異なるので検出装置が搭載される内燃機関毎に整合を取るための実験を行う必要が必要なく、エアフローセンサ１３の出力電圧と時定数τとのマップとして装置に実装することができる。 In the above-described embodiment, each time constant τ is calculated. However, since the time constant τ is a constant in which k and m are determined in advance, it is uniquely determined by the flow rate u per unit cross-sectional area. Is done. Further, the flow rate u per unit cross-sectional area is uniquely determined by the output voltage of the air flow sensor 13. For this reason, if the output voltage of the airflow sensor 13 is determined, each time constant τ is uniquely determined. For this reason, it can mount in an apparatus as a map of the output voltage of the airflow sensor 13, and time constant (tau). That is, since the cross section of the intake flow path is different, it is not necessary to perform an experiment for matching each internal combustion engine on which the detection device is mounted, and the device is mounted as a map of the output voltage of the air flow sensor 13 and the time constant τ. can do.

本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態においては、一次遅れの時定数を、単位断面積あたりの流量に基づいて決定したが、単位断面積あたりではない流量に基づいて決定されても良いし、流速に応じて決定されても良い。また、上述したが、エアフローセンサ１３の分割は、上述した実施形態の分割方法に限られない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, in the embodiment described above, the first-order lag time constant is determined based on the flow rate per unit cross-sectional area, but may be determined based on the flow rate not per unit cross-sectional area, or according to the flow rate. It may be determined. Moreover, although mentioned above, the division | segmentation of the airflow sensor 13 is not restricted to the division | segmentation method of embodiment mentioned above.

本発明の検出装置の一実施形態を有する内燃機関を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal combustion engine which has one Embodiment of the detection apparatus of this invention. (a)は本発明の検出装置の一実施形態におけるエアフローセンサを示す斜視図であり、(b)はその検出部の拡大斜視図である。(a) is a perspective view which shows the airflow sensor in one Embodiment of the detection apparatus of this invention, (b) is an expansion perspective view of the detection part. スロットル開度TAと吸入空気量の各種演算値との関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship between the throttle opening degree TA and various calculated values of the intake air amount. 図３のグラフの一部拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view of the graph of FIG. 3. 本発明の検出装置による制御を示すチャート（順モデル）である。It is a chart (forward model) which shows the control by the detection apparatus of this invention. 本発明の検出装置による制御を示すチャート（逆モデル）である。It is a chart (inverse model) which shows the control by the detection apparatus of this invention.

Explanation of symbols

１…エンジン（内燃機関）、４…吸気通路、７…排気通路、１３…エアフローセンサ、１８…ＥＣＵ（応答遅れ補償手段）。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine (internal combustion engine), 4 ... Intake passage, 7 ... Exhaust passage, 13 ... Air flow sensor, 18 ... ECU (response delay compensation means).

Claims

In the intake air amount detection device for an internal combustion engine that detects the intake air amount of the internal combustion engine using a thermal airflow sensor,
The detection unit of the air flow sensor is arranged on a bypass path that is branched from the main flow of the intake passage,
Response delay compensation means for compensating for a response delay in the airflow sensor detection unit using a first-order delay element related to the amount of heat dissipated in the airflow sensor detection unit,
The response delay compensation unit divides the airflow sensor detection unit into a plurality of parts, considers a primary delay element related to a heat release amount for each divided part, and integrates them to reduce the response delay of the entire airflow sensor detection part. An intake air amount detection device for an internal combustion engine characterized by compensating.

2. The response delay compensation means determines a time constant of a first-order lag model for each divided portion based on a flow rate or a flow rate of an intake air amount detected by the air flow sensor, respectively. An intake air amount detection device for an internal combustion engine.

3. The intake air amount detection device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the time constant is determined based on a flow rate per unit sectional area related to an intake passage in which the air flow sensor is disposed.