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JP2006189013A - Internal EGR state estimation method for internal combustion engine - Google Patents

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JP2006189013A
JP2006189013A JP2005003068A JP2005003068A JP2006189013A JP 2006189013 A JP2006189013 A JP 2006189013A JP 2005003068 A JP2005003068 A JP 2005003068A JP 2005003068 A JP2005003068 A JP 2005003068A JP 2006189013 A JP2006189013 A JP 2006189013A
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valve
internal
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寛之 田中
Shunichi Hirao
俊一 平尾
Katsuhiko Miyamoto
勝彦 宮本
Masayuki Yamashita
正行 山下
Takashi Kawabe
敬 川辺
Takashi Inoue
隆 井上
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Abstract

【課題】 内部EGR量や内部EGR率を高い精度で推定することを目的とする。
【解決手段】 バルブタイミング可変機構が設けられた内燃機関の内部EGR状態推定方法であって、吸排気バルブのバルブオーバラップ量と内燃機関の回転数とに基づいて内部EGR状態の基本指標を求め、次にバルブオーバラップ量と機関回転数とに基づいて内部EGR量が最小となるバルブオーバラップ中心位相を最小EGR中心位相として求め、その後吸気バルブ及び排気バルブのバルブオーバラップの実中心位相と最小EGR中心位相との偏差に応じて基本指標を補正して内部EGR状態を推定する。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To estimate an internal EGR amount and an internal EGR rate with high accuracy.
A method for estimating an internal EGR state of an internal combustion engine provided with a variable valve timing mechanism, wherein a basic index of an internal EGR state is obtained based on a valve overlap amount of an intake / exhaust valve and a rotational speed of the internal combustion engine. Next, the valve overlap center phase at which the internal EGR amount is minimized is obtained as the minimum EGR center phase based on the valve overlap amount and the engine speed, and then the actual center phase of the valve overlap of the intake valve and the exhaust valve is determined. The internal index is estimated by correcting the basic index according to the deviation from the minimum EGR center phase.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、燃焼室で燃焼したガスのうち排気弁や吸気弁から再び燃焼室に流入する内部EGRガスの流量(EGR量)又は新気に対する割合(EGR率)を推定する、内部EGR状態推定方法に関する。   The present invention estimates the internal EGR state estimation for estimating the flow rate (EGR amount) of internal EGR gas flowing into the combustion chamber again from the exhaust valve or the intake valve among the gases burned in the combustion chamber, or the ratio (EGR rate) to fresh air. Regarding the method.

従来より、内燃機関(エンジン)の吸気弁(又は吸気バルブという)及び排気弁(又は排気バルブという)の開閉タイミングを変更可能なバルブタイミング可変機構(いわゆるVVT:Variable Valve Timing mechanism)が広く知られている。
そして、このようなバルブタイミング可変機構により、エンジンの運転状態に応じて吸気弁や排気弁の開閉タイミングを変更することで、例えばアイドル時には燃費向上に適したバルブ開閉タイミングに変更したり、高負荷時には出力特性を重視したバルブ開閉タイミングに変更したりすることが可能となる。
Conventionally, a variable valve timing mechanism (so-called VVT: Variable Valve Timing mechanism) that can change the opening / closing timing of an intake valve (or an intake valve) and an exhaust valve (or an exhaust valve) of an internal combustion engine (engine) is widely known. ing.
With such a variable valve timing mechanism, the valve opening / closing timing of the intake valve or exhaust valve is changed according to the operating state of the engine. It is sometimes possible to change the valve opening / closing timing with emphasis on output characteristics.

ところで、エンジンの燃焼ガス(排ガス)は排気弁を介して排気ポートに排出されるが、すべての排ガスが燃焼室から排出されるのではなく、一部は排気ポートから排気弁を介して逆流したり、また吸気ポートに一旦排出されてから新気とともに燃焼室に流入したりすることが考えられる。これは、排気弁の閉弁タイミングが上死点以降となっていたり、吸気弁の開弁タイミングが上死点前となっていたりする場合に生じるものであって、このように一旦燃焼したガスのうち再び筒内(燃焼室)に流入するガスを一般に内部EGRという。   By the way, the combustion gas (exhaust gas) of the engine is discharged to the exhaust port through the exhaust valve. However, not all exhaust gas is discharged from the combustion chamber, but a part of the exhaust gas flows backward from the exhaust port through the exhaust valve. Or once discharged to the intake port and then flows into the combustion chamber along with fresh air. This occurs when the exhaust valve closing timing is after top dead center, or when the intake valve opening timing is before top dead center. Of these, the gas flowing again into the cylinder (combustion chamber) is generally referred to as internal EGR.

このような内部EGR量を推定する手法として、従来より種々の提案がなされているが、内部EGR量は、吸気弁と排気弁とがともに開いている期間(以下、バルブオーバラップという)に応じて変化するため、バルブオーバラップが変更されるようなVVT機構を備えたエンジンでは、内部EGR量を推定するにはバルブオーバラップが重要なパラメータとなる。   Various methods for estimating the internal EGR amount have been proposed. The internal EGR amount depends on the period during which both the intake valve and the exhaust valve are open (hereinafter referred to as valve overlap). Therefore, in an engine having a VVT mechanism in which the valve overlap is changed, the valve overlap is an important parameter for estimating the internal EGR amount.

そして、このような内部EGR量の推定手法としては、例えばバルブオーバラップ無しでの内部EGR量の基本値を算出しておき、バルブオーバラップ時は、オーバラップ時間とその中心クランク角を考慮して算出した増量補正分を、前記基本値に加算して内部EGR量を算出するようにした技術が知られている(特許文献1参照)。
ここで、この増量補正に関しては、具体的には排気弁閉時期が排気上死点前のときは、オーバラップ時間に対応して基本補正値が設定され、この基本補正値が補正量として設定される。また、排気弁閉時期が排気上死点後にあるときは、該閉時期の該排気上死点からの遅角量と比例する値(減少補正値)を算出し、前記基本補正値から減少補正値を引いた値が補正量として設定される。
特開2001−221105号公報
As a method for estimating the internal EGR amount, for example, a basic value of the internal EGR amount without valve overlap is calculated, and when the valve overlaps, the overlap time and its center crank angle are taken into consideration. A technique is known in which the amount of increase correction calculated in this way is added to the basic value to calculate the internal EGR amount (see Patent Document 1).
Here, regarding this increase correction, specifically, when the exhaust valve closing timing is before exhaust top dead center, a basic correction value is set corresponding to the overlap time, and this basic correction value is set as the correction amount. Is done. When the exhaust valve closing timing is after the exhaust top dead center, a value (decrease correction value) proportional to the retard amount from the exhaust top dead center at the closing timing is calculated, and the decrease correction is calculated from the basic correction value. A value obtained by subtracting the value is set as the correction amount.
JP 2001-221105 A

しかしながら、この従来の技術では、排気弁の閉時期を基準として、この排気弁閉時期と上死点との関係にしか注目していないため、エンジンの運転状態の変化に的確に対応した推定を行うのが困難であった。すなわち、中心クランク角は吸気弁の開時期と排気弁の閉時期との中間のクランク角であるが、この技術では、吸気弁の開弁タイミングが考慮されておらず、したがって、オーバラップの中心クランク角が不正確なものとなる。   However, in this conventional technology, since only the relationship between the exhaust valve closing timing and top dead center is focused on the exhaust valve closing timing as a reference, an estimation that accurately corresponds to the change in the engine operating state is made. It was difficult to do. That is, the center crank angle is an intermediate crank angle between the opening timing of the intake valve and the closing timing of the exhaust valve. However, in this technique, the opening timing of the intake valve is not taken into consideration. Incorrect crank angle.

特に、吸気弁側にVVT機構をそなえたエンジンであれば、吸気弁の開弁タイミングは運転状態に応じて適宜変更されることになるので、上述のように排気弁の閉弁タイミングのみで補正値を設定しても、正確な中心クランク角を求めることはできない。
したがって、従来の技術ではVVT機構を備えたエンジンでは内部EGR量や内部EGR率を高い精度で推定することができないという課題があった。
In particular, in the case of an engine having a VVT mechanism on the intake valve side, the valve opening timing of the intake valve is appropriately changed according to the operating state. Therefore, the correction is made only by the valve closing timing of the exhaust valve as described above. Even if the value is set, the exact center crank angle cannot be obtained.
Therefore, the conventional technique has a problem that the engine equipped with the VVT mechanism cannot estimate the internal EGR amount and the internal EGR rate with high accuracy.

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、内部EGR量や内部EGR率を高い精度で推定できるようにした、内燃機関の内部EGR状態推定方法を提供することを目的とする。   The present invention has been devised in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an internal EGR state estimation method for an internal combustion engine that can estimate an internal EGR amount and an internal EGR rate with high accuracy.

このため、本発明の内燃機関の内部EGR状態推定方法は、吸気バルブと排気バルブとにそれぞれバルブの開閉タイミングを変更可能なバルブタイミング可変機構が設けられた内燃機関の内部EGR状態推定方法であって、上記吸気バルブ及び上記排気バルブのバルブオーバラップ状態と上記内燃機関の回転数とに基づいて上記内燃機関の内部EGR状態の基本指標を求める内部EGR基本指標導出工程と、上記バルブオーバラップ状態と上記回転数とに基づいて内部EGR量が最小となるバルブオーバラップ中心位相を最小EGR中心位相として求める最小中心位相導出工程と、上記吸気バルブ及び上記排気バルブのバルブオーバラップの実中心位相と上記最小EGR中心位相との偏差を求める位相偏差導出工程と、上記偏差に応じて上記基本指標を補正して内部EGR状態を推定する内部EGR状態推定工程とを有することを特徴としている(請求項1)。   Therefore, the internal EGR state estimation method for an internal combustion engine according to the present invention is an internal EGR state estimation method for an internal combustion engine in which a valve timing variable mechanism capable of changing the opening / closing timing of each of the intake valve and the exhaust valve is provided. An internal EGR basic index derivation step for obtaining a basic index of the internal EGR state of the internal combustion engine based on the valve overlap state of the intake valve and the exhaust valve and the rotational speed of the internal combustion engine, and the valve overlap state And a minimum center phase derivation step for obtaining a valve overlap center phase that minimizes the amount of internal EGR based on the rotational speed as a minimum EGR center phase, and an actual center phase of valve overlap of the intake valve and the exhaust valve, A phase deviation deriving step for obtaining a deviation from the minimum EGR center phase, and the above in accordance with the deviation It is characterized by having an internal EGR condition estimation step of estimating an internal EGR condition by correcting this indication (claim 1).

また、上記内部EGR状態推定工程では、上記偏差に対して2次式近似特性で上記基本指標が補正されることを特徴としている(請求項2)。
また、上記基本指標は、機関回転数と吸入空気量に基づいて求めた排気温度対応補正値に応じて補正されることを特徴としている(請求項3)。
また、上記基本指標は、機関回転数と吸入空気量に基づいて求めた排圧対応補正値に応じて補正されることを特徴としている(請求項4)。
In the internal EGR state estimation step, the basic index is corrected with a quadratic approximate characteristic with respect to the deviation (claim 2).
Further, the basic index is corrected according to an exhaust temperature corresponding correction value obtained based on the engine speed and the intake air amount (Claim 3).
Further, the basic index is corrected according to an exhaust pressure corresponding correction value obtained on the basis of the engine speed and the intake air amount (Claim 4).

また、上記基本指標は、吸気圧と排気圧とに基づいて求めた補正値に応じて補正される
ことを特徴としている(請求項5)。
The basic index is corrected in accordance with a correction value obtained based on the intake pressure and the exhaust pressure (claim 5).

本発明の内燃機関の内部EGR状態推定方法は、内部EGRの基本指標をバルブオーバラップ中心位相に応じて補正して内部EGR状態を推定するので、バルブタイミング可変機構を備えたエンジンの内部EGR状態を高い精度で求めることができる(請求項1)。
また、バルブオーバラップの実中心位相と最小EGR中心位相との偏差に対して2次式近似特性で上記基本指標が補正されるので、比較的容易に内部EGR状態を求めることができる。したがって、計算ロジックも簡素化することができる(請求項2)。
In the internal EGR state estimation method for an internal combustion engine according to the present invention, the internal EGR state is estimated by correcting the basic index of the internal EGR in accordance with the valve overlap center phase, so the internal EGR state of the engine equipped with the variable valve timing mechanism Can be obtained with high accuracy (claim 1).
Further, since the basic index is corrected by the quadratic approximate characteristic with respect to the deviation between the actual center phase of the valve overlap and the minimum EGR center phase, the internal EGR state can be obtained relatively easily. Therefore, the calculation logic can be simplified (claim 2).

また、基本指標を排気温度を考慮して補正するので、内部EGR状態を高い精度で求めることができる(請求項3)。
また、基本指標を排圧を考慮して補正するので、内部EGR状態を高い精度で求めることができる(請求項4)。
また、上記基本指標を吸気圧と排気圧とを考慮して補正するので、内部EGR状態を高い精度で求めることができる(請求項5)。
Further, since the basic index is corrected in consideration of the exhaust gas temperature, the internal EGR state can be obtained with high accuracy.
Moreover, since the basic index is corrected in consideration of the exhaust pressure, the internal EGR state can be obtained with high accuracy.
Further, since the basic index is corrected in consideration of the intake pressure and the exhaust pressure, the internal EGR state can be obtained with high accuracy.

以下、図面により、本発明の一実施形態にかかる内燃機関の内部EGR状態推定方法について説明すると、図1は本発明が適用される内部EGR状態推定装置を示す模式的なブロック図、図2はバルブオーバラップ中心位相に対する内部EGR量の変化を示す図、図3はバルブリフトの特性を示す図、図4は内部EGR状態推定方法について具体的に説明するためのフローチャートである。   Hereinafter, an internal EGR state estimation method for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing an internal EGR state estimation device to which the present invention is applied, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing a change in the internal EGR amount with respect to the valve overlap center phase, FIG. 3 is a diagram showing characteristics of the valve lift, and FIG. 4 is a flowchart for specifically explaining the internal EGR state estimation method.

まず最初に内部EGR状態推定装置について説明すると、本装置は内燃機関(エンジン)に付設されて当該エンジンの内部EGR率及び/又は内部EGR量を推定する装置であって、主に図1に示すように、ECU(コントローラ)100の内部に構成されている。なお、以下では、内部EGR率及び内部EGR量をまとめて内部EGR状態といい、内部EGRを単にEGRともいう。   First, an internal EGR state estimation device will be described. This device is an apparatus attached to an internal combustion engine (engine) for estimating the internal EGR rate and / or the internal EGR amount of the engine, and is mainly shown in FIG. As described above, the ECU (controller) 100 is configured. Hereinafter, the internal EGR rate and the internal EGR amount are collectively referred to as an internal EGR state, and the internal EGR is also simply referred to as EGR.

図1に示すように、ECU100には、内部EGR状態の基本指標を求める内部EGR基本指標導出部1と、上記基本指標に対して排気温度に応じた補正値k1を設定する排気温度対応補正値設定部2と、上記基本指標に対して排気圧力(以下、単に排圧という)に応じた補正値k2を設定する排圧対応補正値設定部3と、上記基本指標に対して吸気圧力に応じた補正値k3を設定する吸気圧対応補正値設定部4と、上記基本指標に対してバルブオーバラップ(VOL)の中心位相に対応した補正値k4を設定するVOL中心位相対応補正値設定部5が設けられている。   As shown in FIG. 1, the ECU 100 includes an internal EGR basic index deriving unit 1 that obtains a basic index of an internal EGR state, and an exhaust temperature corresponding correction value that sets a correction value k1 corresponding to the exhaust temperature for the basic index. A setting unit 2, an exhaust pressure corresponding correction value setting unit 3 for setting a correction value k2 corresponding to the exhaust pressure (hereinafter simply referred to as exhaust pressure) with respect to the basic index, and a response to the intake pressure with respect to the basic index The correction value setting unit 4 corresponding to the intake pressure for setting the correction value k3 and the correction value setting unit 5 for VOL center phase for setting the correction value k4 corresponding to the center phase of the valve overlap (VOL) with respect to the basic index. Is provided.

そして、この内部EGR状態推定装置では、下式(1)に示すように、内部EGR基本指標導出部1で設定された基本指標Q0に対して、上記の各補正値k1〜k4をそれぞれ乗じることで最終的な内部EGR量Q2を算出するようになっている。
Q2=k1・k2・k3・k4・Q0 ・・・(1)
また、このようにして内部EGR量Q2が算出されると、新気量Qaに基づき下式(2)により内部EGR率R2が算出されるようになっている。
R2=(Q2/Qa)・100 ・・・(2)
以下、詳細に説明すると、このECU100には、いずれも図示はしないがエンジン回転数Neを検出するエンジン回転数センサ、吸気量を検出するエアフローセンサ(AFS)、吸気流量を検出する吸気圧センサ等が接続されており、これらのセンサからの情報がECU100に入力されるようになっている。
In this internal EGR state estimation apparatus, as shown in the following equation (1), the basic index Q0 set by the internal EGR basic index deriving unit 1 is multiplied by the correction values k1 to k4, respectively. Thus, the final internal EGR amount Q2 is calculated.
Q2 = k1, k2, k3, k4, Q0 (1)
When the internal EGR amount Q2 is calculated in this way, the internal EGR rate R2 is calculated by the following equation (2) based on the fresh air amount Qa.
R2 = (Q2 / Qa) · 100 (2)
More specifically, the ECU 100 includes an engine speed sensor that detects the engine speed Ne, an air flow sensor (AFS) that detects the intake air amount, an intake pressure sensor that detects the intake air flow rate, and the like. Are connected, and information from these sensors is input to the ECU 100.

なお、AFSからの吸気流量情報は体積効率Evに変換されて負荷情報として用いられるようになっている。また、吸気圧は、本実施形態ではインテークマニホールドマニホールド(インマニ)内の圧力を用いており、このため、以下では吸気圧をインマニ圧、又は単にマニ圧という。
ところで、このエンジンには吸気バルブ(吸気弁)及び排気バルブ(排気弁)のバルブの開閉タイミングを変更可能なバルブタイミング可変機構(以下、VVT機構)が付設されている(図示省略)。このVVT機構は、吸気バルブの開閉タイミングを変更可能な吸気側VVT機構と、排気バルブの開閉タイミングを変更可能な排気側VVT機構とから構成されており、これらの吸気側及び排気側のVVT機構はそれぞれ独立して制御可能に構成されている。
The intake flow rate information from the AFS is converted into volumetric efficiency Ev and used as load information. Further, in this embodiment, the intake pressure uses the pressure in the intake manifold manifold (intake manifold). For this reason, the intake pressure is hereinafter referred to as intake manifold pressure or simply manifold pressure.
By the way, this engine is provided with a variable valve timing mechanism (hereinafter, VVT mechanism) that can change the opening and closing timings of the intake valve (intake valve) and the exhaust valve (exhaust valve) (not shown). This VVT mechanism is composed of an intake side VVT mechanism that can change the opening / closing timing of the intake valve, and an exhaust side VVT mechanism that can change the opening / closing timing of the exhaust valve, and these intake side and exhaust side VVT mechanisms. Are configured to be independently controllable.

また、本実施形態においては、各VVT機構は、バルブ開閉期間を変更することなく開弁タイミング及び閉弁タイミングを連続的に変更可能に構成されている。具体的には、クランク角に対してカム角の位相を遅角させたり進角させたりすることができるように構成されており、これにより、図3に示すように、バルブリフト特性線の形状を変更することなく吸気側と排気側とのバルブリフト特性の位相が変更されるようになっている。   In the present embodiment, each VVT mechanism is configured to be able to continuously change the valve opening timing and the valve closing timing without changing the valve opening / closing period. Specifically, the cam angle phase can be retarded or advanced with respect to the crank angle, so that the shape of the valve lift characteristic line can be obtained as shown in FIG. The phase of the valve lift characteristic between the intake side and the exhaust side is changed without changing the value.

したがって、VVT機構が作動することによりバルブオーバラップ(図3のVOL:IO〜EC参照)及び、バルブオーバラップVOL中心の上死点(TDC)に対する位相(以下、VOL中心位相という。図3のVOL中心参照)が変更されるようになっている。
なお、図3におけるEOは排気弁の開弁時期、ECは排気弁の閉弁時期、IOは吸気弁の開弁時期、ICは吸気弁の閉弁時期である。また、このようなVVT機構自体はすでに公知の技術であるので、VVT機構の構造についての詳しい説明は省略する。
Therefore, when the VVT mechanism operates, the valve overlap (refer to VOL: IO to EC in FIG. 3) and the phase with respect to the top dead center (TDC) of the valve overlap VOL center (hereinafter referred to as VOL center phase). VOL center reference) is changed.
In FIG. 3, EO is the opening timing of the exhaust valve, EC is the closing timing of the exhaust valve, IO is the opening timing of the intake valve, and IC is the closing timing of the intake valve. Further, since such a VVT mechanism itself is already a known technique, a detailed description of the structure of the VVT mechanism is omitted.

また、VVT機構の作動はECU100内のVVT機構制御部(図示省略)からの制御信号に基づいて実行されるようになっており、このような制御信号に基づいて、VVT機構のアクチュエータの作動が制御されることにより、吸気弁及び排気弁の作動特性が変更されるようになっている。
また、このVVT機構制御部には、吸気弁及び排気弁の開弁タイミング(IO,EO)又は閉弁タイミング(IC,EC)等の情報がフィードバックされるようになっており、VVT機構制御部では、これらの情報からバルブオーバラップやVOL中心位相を算出するようになっている。なお、これらバルブオーバラップやVOL中心位相をまとめてオーバラップ状態という。
The operation of the VVT mechanism is executed based on a control signal from a VVT mechanism control unit (not shown) in the ECU 100, and the operation of the actuator of the VVT mechanism is performed based on such a control signal. By being controlled, the operating characteristics of the intake valve and the exhaust valve are changed.
In addition, the VVT mechanism control unit feeds back information such as the opening timing (IO, EO) or closing timing (IC, EC) of the intake valve and the exhaust valve, and the VVT mechanism control unit. Then, the valve overlap and the VOL center phase are calculated from these pieces of information. The valve overlap and the VOL center phase are collectively referred to as an overlap state.

そして、本装置では、このようなVOL中心位相に応じて、内部EGR状態の推定値が補正されるようになっている。なお、この点についての詳細は後述する。
次に、内部EGR状態の推定方法について説明すると、まず、ECU100の内部EGR基本指標導出部1において、エンジン回転数NeとバルブオーバラップVOLとに基づき基本EGR量(基本指標)Q0が設定される。
In this apparatus, the estimated value of the internal EGR state is corrected according to such a VOL center phase. Details of this point will be described later.
Next, the internal EGR state estimation method will be described. First, in the internal EGR basic index derivation unit 1 of the ECU 100, a basic EGR amount (basic index) Q0 is set based on the engine speed Ne and the valve overlap VOL. .

この内部EGR基本指標導出部1には、エンジン回転数NeとバルブオーバラップVOLをパラメータとした2次元のマップが記憶されており、このマップから現在のエンジン運転状態における内部EGR量の推定値の基本となる基本EGR量Q0が設定されるようになっている。
ここで、内部EGR基本指標導出部1に記憶されたマップは、基本的にはバルブオーバラップが増大するほど内部EGR量が増大するような特性に設定されている。つまり、排気行程では排気ポートに排ガスが排出されるが、排気弁の閉弁が上死点以降であれば、続く吸気行程の初期に筒内(燃焼室内)の負圧で排ガスが排気ポートから還流され、また、吸気弁の開弁が上死点以前であれば、排気行程の後半に吸気弁の開弁と同時に吸気ポート側に排出された排ガスが続く吸気行程で再び筒内に還流されることになるからである。そして、このような還流量は、一般的にバルブオーバラップが増大するほど増大することになる。そこで、ここではバルブオーバラップが増大するほど内部EGR量が増大するような特性に設定しているのである。
The internal EGR basic index deriving unit 1 stores a two-dimensional map using the engine speed Ne and the valve overlap VOL as parameters, and from this map, an estimated value of the internal EGR amount in the current engine operating state is stored. A basic basic EGR amount Q0 is set.
Here, the map stored in the internal EGR basic index deriving unit 1 is basically set to such a characteristic that the internal EGR amount increases as the valve overlap increases. In other words, exhaust gas is discharged to the exhaust port during the exhaust stroke, but if the exhaust valve is closed after top dead center, the exhaust gas is discharged from the exhaust port at the initial stage of the subsequent intake stroke due to negative pressure in the cylinder (combustion chamber). If the intake valve is opened before the top dead center, the exhaust gas discharged to the intake port side in the latter half of the exhaust stroke is returned to the cylinder again in the intake stroke. Because it will be. Such a reflux amount generally increases as the valve overlap increases. Therefore, the characteristic is set such that the internal EGR amount increases as the valve overlap increases.

また、このマップでは、エンジン回転数Neが上昇するほど内部EGR量が低下するような特性に設定されている。これは、エンジン回転数Neが上昇するほど、排気ポートに滞留している排ガスに対して吸気負圧が作用する時間が短くなり、慣性による還流が得られにくくなるからである。
次に、排気温度対応補正値設定部2において、排気温度に応じた補正値(排気温度対応補正値)k1が設定される。なお、本実施形態においては、排気温度はエンジン回転数Neと体積効率(負荷)Evとをパラメータとして推定されるようになっており、推定された排気温度に応じて排気温度対応補正値k1が設定されるようになっている。
In this map, the characteristic is set such that the internal EGR amount decreases as the engine speed Ne increases. This is because as the engine speed Ne increases, the time during which the intake negative pressure acts on the exhaust gas staying in the exhaust port is shortened, and it becomes difficult to obtain the reflux due to inertia.
Next, in the exhaust gas temperature correction value setting unit 2, a correction value (exhaust gas temperature correction value) k1 corresponding to the exhaust gas temperature is set. In the present embodiment, the exhaust temperature is estimated using the engine speed Ne and the volumetric efficiency (load) Ev as parameters, and the exhaust temperature corresponding correction value k1 is set according to the estimated exhaust temperature. It is set up.

つまり、排気温度対応補正値設定部2には、エンジン回転数Neと体積効率(負荷)Evとをパラメータとする2次元マップが設けられており、このマップに排気温度及びこの排気温度対応補正値k1が記憶されている。そして、エンジン回転数Neと体積効率(負荷)Evとから補正値k1が設定されるようになっている。
ここで、一般に排気温度が高温となるほど排気の密度が低下するので、排気側から筒内に流入するEGR量が低下することになる。そこで、排気温度対応補正値設定部2では、基本的には排気温度が高くなるほど、補正値k1を小さくするような特性に2次元マップが設定されている。なお、排気経路上に温度センサを設け、排気温度を直接検出するようにしても良い。
That is, the exhaust gas temperature correction value setting unit 2 is provided with a two-dimensional map using the engine speed Ne and the volumetric efficiency (load) Ev as parameters. The exhaust gas temperature and the exhaust gas temperature correction value are included in this map. k1 is stored. The correction value k1 is set from the engine speed Ne and the volumetric efficiency (load) Ev.
Here, since the exhaust density generally decreases as the exhaust temperature becomes higher, the amount of EGR flowing into the cylinder from the exhaust side decreases. In view of this, in the exhaust gas temperature correction value setting unit 2, a two-dimensional map is basically set such that the correction value k1 decreases as the exhaust gas temperature increases. Note that a temperature sensor may be provided on the exhaust path to directly detect the exhaust temperature.

次に、排圧対応補正値設定部3において、排圧に応じた補正値(排圧対応補正値)k2が設定される。この排圧対応補正値設定部3では、上述の排気温度対応補正値設定部2と同様に、エンジン回転数Ne及び体積効率Evから排圧を求めるマップが設けられており、これらのパラメータから排圧及び排圧に対応した補正値k2が設定されるようになっている。   Next, in the exhaust pressure corresponding correction value setting unit 3, a correction value (exhaust pressure corresponding correction value) k2 corresponding to the exhaust pressure is set. The exhaust pressure corresponding correction value setting unit 3 is provided with a map for determining the exhaust pressure from the engine speed Ne and the volumetric efficiency Ev, similar to the exhaust temperature corresponding correction value setting unit 2 described above. A correction value k2 corresponding to the pressure and the exhaust pressure is set.

また、排圧対応補正値設定部3では、排圧が高くなるほど補正値k2が大きくなるような特性に設定されている。これは、排圧が高くなるほど、排気ポートから筒内に逆流する排ガス量は増加するからである。なお、排気経路上に圧力センサを設け、排気圧力を直接検出するようにしても良い。
次に、吸気圧対応補正値設定部4において、マニ圧(吸気圧力)に応じた補正値(吸気圧対応補正値)k3が設定される。
Further, the exhaust pressure corresponding correction value setting unit 3 is set to a characteristic in which the correction value k2 increases as the exhaust pressure increases. This is because the amount of exhaust gas flowing backward from the exhaust port into the cylinder increases as the exhaust pressure increases. Note that a pressure sensor may be provided on the exhaust path to directly detect the exhaust pressure.
Next, in the intake pressure corresponding correction value setting unit 4, a correction value (intake pressure corresponding correction value) k3 corresponding to the manifold pressure (intake pressure) is set.

ここで、図1に示すように、吸気圧対応補正値設定部4はマニ圧と排圧とからマニ圧補正値k3aを設定する第1補正部4aと、このマニ圧補正値k3aに対する補正値k3bを設定する第2補正部4bとを有している。また、この第1補正部4aにはマニ圧と排圧とに対応した補正値k3aを格納した2次元マップが記憶されており、このマップから、マニ圧及び排圧に基づいて補正値k3aが読み出されるようになっている。なお、排圧は上記排圧対応補正値設定部3で得られた値が適用されるようになっている。 Here, as shown in FIG. 1, the intake pressure corresponding correction value setting unit 4 includes a first correction unit 4a that sets a manifold pressure correction value k 3a from the manifold pressure and the exhaust pressure, and the manifold pressure correction value k 3a . And a second correction unit 4b for setting a correction value k3b . Also, this is the first correction portion 4a and two-dimensional map that stores a correction value k 3a corresponding to the Mani pressure and exhaust pressure are stored, the correction value k based from the map, Mani pressure and exhaust pressure 3a is read out. In addition, the value obtained in the said exhaust pressure corresponding | compatible correction value setting part 3 is applied for an exhaust pressure.

また、第2補正部4bはエンジン回転数とバルブオーバラップとに対応した補正値k3bを格納した2次元マップが記憶されており、第1補正部4aと同様に、このマップから、エンジン回転数Ne圧及びバルブオーバラップVOLに基づいて補正値k3bが読み出されるようになっている。
そして、吸気圧対応補正値設定部4では、これらの補正値k3a,k3bから下式に基づいて吸気圧対応補正値k3が設定されるようになっている。
k3=k3a・k3b+1
そして、このようにして各補正値k1,k2,k3が設定されると、内部EGR基本指標導出部1で設定された基本EGR量Q0に対して、これらの補正値を乗じた値が算出される。なお、この値をここではQ1(=Q0・k1・k2・k3)とする。
The second correction unit 4b stores a two-dimensional map that stores correction values k3b corresponding to the engine speed and valve overlap. Similar to the first correction unit 4a, the second correction unit 4b stores the correction value k3b. The correction value k 3b is read based on the Ne pressure and the valve overlap VOL.
The intake pressure corresponding correction value setting unit 4 sets an intake pressure corresponding correction value k3 from these correction values k 3a and k 3b based on the following equation.
k3 = k 3a・ k 3b +1
When the correction values k1, k2, and k3 are set in this way, a value obtained by multiplying the basic EGR amount Q0 set by the internal EGR basic index deriving unit 1 by these correction values is calculated. The Here, this value is Q1 (= Q0 · k1 · k2 · k3).

次に、本装置の要部であるVOL中心位相対応補正値設定部5について説明すると、上述したように、このVOL中心位相対応補正値設定部5は、バルブオーバラップVOLの中心位相に対応した補正値(VOL中心位相対応補正値)k4を設定するものであって、この補正値k4を上記のQ1に乗じることで最終的な内部EGRの推定量Q2が算出される。   Next, the VOL center phase correspondence correction value setting unit 5 that is a main part of the present apparatus will be described. As described above, the VOL center phase correspondence correction value setting unit 5 corresponds to the center phase of the valve overlap VOL. A correction value (VOL center phase correspondence correction value) k4 is set, and the final estimated value Q2 of the internal EGR is calculated by multiplying the correction value k4 by Q1.

ここで、このようなバルブオーバラップVOLの中心位相に対応した補正値k4を設定する必要性について説明する。
上述したように、内部EGR基本指標導出部1では、バルブオーバラップVOLをパラメータとして基本EGR量を求めているものの、VOL中心位相については何ら考慮されていない。なお、内部EGR基本指標導出部1で用いられるマップは、VOL中心位相=0°BTDCとした場合における基本EGR量を表している。
Here, the necessity of setting the correction value k4 corresponding to the center phase of such valve overlap VOL will be described.
As described above, the internal EGR basic index deriving unit 1 obtains the basic EGR amount using the valve overlap VOL as a parameter, but does not consider the VOL center phase at all. The map used in the internal EGR basic index deriving unit 1 represents the basic EGR amount when the VOL center phase = 0 ° BTDC.

一方、図2はエンジン回転数Ne及びバルブオーバラップVOLをいずれも一定値(例えばNe=1500rpm,VOL=40°)に保持しておき、VOL中心位相のみを変化させた場合の内部EGR量を実験的に求めた図である。なお、図2中において、横軸のAは内部EGR量が最小となるVOL中心位相、X1は基本EGRマップにおけるVOL中心位相(=0°BTDC)、X2は実際のVOL中心位相である。また、縦軸は内部EGR量が最小となるVOL中心位相(最小EGR中心位相)Aにおける内部EGR量に対する比を示している。   On the other hand, FIG. 2 shows the internal EGR amount when the engine speed Ne and the valve overlap VOL are both kept constant (for example, Ne = 1500 rpm, VOL = 40 °) and only the VOL center phase is changed. It is the figure calculated | required experimentally. In FIG. 2, A on the horizontal axis is the VOL center phase at which the internal EGR amount is minimum, X1 is the VOL center phase (= 0 ° BTDC) in the basic EGR map, and X2 is the actual VOL center phase. The vertical axis indicates the ratio of the VOL center phase (minimum EGR center phase) A to the internal EGR amount where the internal EGR amount is minimum.

この図2に示すように、バルブオーバラップが同一であっても、VOL中心位相によって内部EGR量は大きく異なることが分かる。また、図示するように、内部EGR量は、VOL中心位相に対して2次曲線的な特性となることも分かる。
なお、2次近似曲線は下式のような式で表すことができる。
Y=K(X―A)2+1(K,Aは定数)
そこで、図2に示すような2次近似曲線の特性(K,A)を予め記憶しておき、この2次近似曲線からバルブオーバラップに対応した補正値k4を求め、この補正値k4に基づいて内部EGR量を高い精度で推定するようにしているのである。
As shown in FIG. 2, it can be seen that even if the valve overlap is the same, the internal EGR amount varies greatly depending on the VOL center phase. Further, as shown, the internal EGR amount has a quadratic curve characteristic with respect to the VOL center phase.
The quadratic approximate curve can be expressed by the following equation.
Y = K (X−A) 2 +1 (K and A are constants)
Therefore, the characteristics (K, A) of the quadratic approximate curve as shown in FIG. 2 are stored in advance, a correction value k4 corresponding to the valve overlap is obtained from the quadratic approximate curve, and based on this correction value k4. Thus, the internal EGR amount is estimated with high accuracy.

このため、VOL中心位相対応補正値設定部5には、内部EGR量が最小となるVOL中心位相(以下、最小EGR中心位相)Aを求める最小中心位相設定部6と、バルブオーバラップの実中心位相と上記最小EGR中心位相との偏差を求める位相偏差算出部7と、この偏差に対して2次式近似特性で基本EGR量を補正するべく2次近似係数Kを設定する2次近似係数設定部8と、VOL中心位相0°における基本EGR量に対する比Y1を設定する基本EGR量比設定部9とが設けられている。   For this reason, the VOL center phase corresponding correction value setting unit 5 includes a minimum center phase setting unit 6 for obtaining a VOL center phase (hereinafter referred to as a minimum EGR center phase) A that minimizes the internal EGR amount, and an actual center of valve overlap. A phase deviation calculator 7 for obtaining a deviation between the phase and the minimum EGR center phase, and a secondary approximation coefficient setting for setting a secondary approximation coefficient K to correct the basic EGR amount with a quadratic approximation characteristic for this deviation. And a basic EGR amount ratio setting unit 9 for setting a ratio Y1 to the basic EGR amount at a VOL center phase of 0 °.

そして、これらの各部において、上記2次近似曲線の式の定数K,Aが同定されるとともに、Xに現在のバルブオーバラップを代入することで、最小EGR位相AでのEGR量に対する比Yが算出されるようになっている。
以下、各部について詳しく説明すると、最小中心位相設定部6は、現在のバルブオーバラップVOLにおいて、内部EGR量が最小となるVOL中心位相A(図2におけるA参照)を求めるものである。また、最小EGR中心位相AはバルブオーバラップVOLとエンジン回転数Neとの2次元マップとして予め記憶されており、エンジン回転数Ne及びバルブオーバラップVOLに応じてマップから読み出されるようになっている。
In each of these parts, the constants K and A of the above-mentioned quadratic approximate curve equation are identified, and by substituting the current valve overlap for X, the ratio Y to the EGR amount at the minimum EGR phase A is It is calculated.
Hereinafter, each part will be described in detail. The minimum center phase setting unit 6 determines a VOL center phase A (see A in FIG. 2) that minimizes the internal EGR amount in the current valve overlap VOL. The minimum EGR center phase A is stored in advance as a two-dimensional map of the valve overlap VOL and the engine speed Ne, and is read from the map according to the engine speed Ne and the valve overlap VOL. .

そして、最小中心位相設定部6で最小EGR中心位相Aが設定されると、次に、位相偏差算出部7において、バルブオーバラップの実中心位相X2と上記最小EGR中心位相Aとの偏差が算出される。なお、このバルブオーバラップの実中心位相X2は上述したVVT機構制御部(図示省略)により算出される。また、その後、算出された偏差が2乗されて、(X2−A)2が出力される。 When the minimum center phase setting unit 6 sets the minimum EGR center phase A, the phase deviation calculation unit 7 calculates the deviation between the valve overlap actual center phase X2 and the minimum EGR center phase A. Is done. The actual center phase X2 of the valve overlap is calculated by the above-described VVT mechanism control unit (not shown). Thereafter, the calculated deviation is squared and (X2-A) 2 is output.

一方、2次近似係数設定部8において、2次近似係数Kが設定される。ここで、2次近似係数KはバルブオーバラップVOLとエンジン回転数Neとの2次元マップとして予め記憶されており、エンジン回転数Ne及びバルブオーバラップVOLに応じてマップから読み出されるようになっている。
そして、このような2次近似係数Kを上述の偏差の2乗に掛けて、さらに1を加算することで、K(X2−A)2+1=Y2(実EGR量比)を得ることができる。
On the other hand, the secondary approximation coefficient setting unit 8 sets a secondary approximation coefficient K. Here, the secondary approximation coefficient K is stored in advance as a two-dimensional map of the valve overlap VOL and the engine speed Ne, and is read from the map according to the engine speed Ne and the valve overlap VOL. Yes.
Then, such a quadratic approximation coefficient K is multiplied by the square of the above-described deviation, and 1 is added to obtain K (X2-A) 2 + 1 = Y2 (actual EGR amount ratio). .

次に、基本EGR量比設定部9により、VOL中心位相0°における基本EGR量に対する比(基本EGR量比)Y1が設定される。ここで、基本EGR量比Y1は、図2に示すように、X1点(VOL位相中心=0°)におけるEGR量比であって、上述のKとAとが求まれば、上記2次近似式にX1(=0°)を代入することで求めることができる。
そこで、基本EGR量比設定部9では、エンジン回転数NeとバルブオーバラップVOLとに基づいて一旦KとAとを求めるとともに、実EGR量比Y2を算出したときと同様の手順で基本EGR量比Y1が算出されるようになっている。なお、X1は常に位相=0°の点であるので、エンジン回転数NeとバルブオーバラップVOLとをパラメータとして、基本EGR量比Y1を上記の定数K,Aと同様にマップ化しておいてもよい。そして、この実EGR量比Y2を基本EGR量比Y1で割った値(Y2/Y1)が補正値k4として算出される。
Next, the basic EGR amount ratio setting unit 9 sets a ratio (basic EGR amount ratio) Y1 to the basic EGR amount at the VOL center phase of 0 °. Here, as shown in FIG. 2, the basic EGR amount ratio Y1 is an EGR amount ratio at the point X1 (VOL phase center = 0 °). If the above-described K and A are obtained, the above-mentioned second order approximation is performed. It can be obtained by substituting X1 (= 0 °) into the equation.
Therefore, the basic EGR amount ratio setting unit 9 obtains K and A once based on the engine speed Ne and the valve overlap VOL, and the basic EGR amount in the same procedure as when the actual EGR amount ratio Y2 is calculated. The ratio Y1 is calculated. Since X1 is always a point where the phase is 0 °, the basic EGR amount ratio Y1 may be mapped in the same manner as the constants K and A using the engine speed Ne and the valve overlap VOL as parameters. Good. Then, a value (Y2 / Y1) obtained by dividing the actual EGR amount ratio Y2 by the basic EGR amount ratio Y1 is calculated as the correction value k4.

ここで、このようにして補正値k4を算出する理由について簡単に説明すると、図2からも分かるように、上述した実EGR量比Y2は最小EGR中心位相Aにおける内部EGR量(=1.0)に対する比であって、X1点における内部EGR量に対する比ではない。
一方、内部EGR基本指標導出部1のマップでは、X1点(VOL位相中心=0°)におけるEGR量として基本EGR量Q0が設定される。
Here, the reason why the correction value k4 is calculated in this way will be briefly described. As can be seen from FIG. 2, the actual EGR amount ratio Y2 described above is the internal EGR amount (= 1.0) in the minimum EGR center phase A. ) And not the ratio of the internal EGR amount at the point X1.
On the other hand, in the map of the internal EGR basic index deriving unit 1, the basic EGR amount Q0 is set as the EGR amount at the point X1 (VOL phase center = 0 °).

そこで、オーバラップ中心位相に対応した補正を行うには、X1点におけるEGR量に対する実EGR量の比を算出する必要がある。そして、この値を補正値k4として基本EGR量に乗じることで、バルブオーバラップの位相中心をも考慮した正確なEGR量を推定することができるようなる。
このため、VOL中心位相対応補正値設定部5では、Y2/Y1(=k4)を算出することで、X1点での基本EGR量に対するY2点での内部EGR量の比、即ち、X1点における基本EGR量を1としたときの現在の実EGR量の比を求めることができ、これを基本EGR量に乗じることにより、VVT機構によるバルブオーバラップの位相中心の変動を考慮した内部EGR量の推定が可能となるのである。
Therefore, in order to perform correction corresponding to the overlap center phase, it is necessary to calculate the ratio of the actual EGR amount to the EGR amount at the point X1. Then, by multiplying this value by the basic EGR amount as the correction value k4, it is possible to estimate an accurate EGR amount that also considers the phase center of the valve overlap.
For this reason, the VOL center phase correspondence correction value setting unit 5 calculates Y2 / Y1 (= k4), thereby the ratio of the internal EGR amount at the Y2 point to the basic EGR amount at the X1 point, that is, at the X1 point. The ratio of the current actual EGR amount when the basic EGR amount is set to 1 can be obtained, and by multiplying this by the basic EGR amount, the internal EGR amount considering the variation of the phase center of the valve overlap by the VVT mechanism can be obtained. Estimation is possible.

また、ECU100には、内部EGR率算出部10が設けられており、内部EGR率算出部10では、推定された内部EGR量Q2を新気量Qaで割って、その値を百分率で表すことにより内部EGR率が算出されるようになっている。
さらには、図示するように、ECU100にはエンジンの基本点火時期を設定する基本点火時期設定手段21及び基本点火時期に対する補正量を設定する点火時期補正量設定手段22が設けられている。
Further, the ECU 100 is provided with an internal EGR rate calculation unit 10, and the internal EGR rate calculation unit 10 divides the estimated internal EGR amount Q2 by the fresh air amount Qa and expresses the value as a percentage. An internal EGR rate is calculated.
Further, as shown in the figure, the ECU 100 is provided with basic ignition timing setting means 21 for setting the basic ignition timing of the engine and ignition timing correction amount setting means 22 for setting a correction amount for the basic ignition timing.

このうち、基本点火時期設定手段21ではエンジン回転数Neと体積効率(負荷)Evとに応じて基本点火時期が設定されるようになっている。また、点火時期補正量設定手段22では内部EGR率算出部10で算出された内部EGR率とエンジン回転数Neと体積効率(負荷)Evとに応じて点火時期補正量を算出するものであって、上記基本点火時期にこの点火時期補正量を加えたものが最終的な点火時期として出力されるようになっている。   Among these, the basic ignition timing setting means 21 sets the basic ignition timing according to the engine speed Ne and the volumetric efficiency (load) Ev. The ignition timing correction amount setting means 22 calculates the ignition timing correction amount according to the internal EGR rate calculated by the internal EGR rate calculation unit 10, the engine speed Ne, and the volumetric efficiency (load) Ev. A value obtained by adding the ignition timing correction amount to the basic ignition timing is output as the final ignition timing.

次に、本発明の内部EGR状態推定方法について図4のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップS10において、エンジン回転数Ne,負荷(体積効率)Ev,バルブオーバラップVOL,インマニ圧,VOL中心位相等が読み込まれる。
その後、ステップS20に進み、エンジン回転数Ne及び負荷Evに応じて内部EGR基本指標導出部1のマップから内部EGR量(基本EGR量;内部EGR基本指標)Q0が推定される。なお、このマップでは、VOL中心位相=0°のときの内部EGR量がマッピングされている(内部EGR基本指標導出工程)。
Next, the internal EGR state estimation method of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step S10, the engine speed Ne, load (volumetric efficiency) Ev, valve overlap VOL, intake manifold pressure, VOL center phase, and the like are read.
Thereafter, the process proceeds to step S20, and an internal EGR amount (basic EGR amount; internal EGR basic index) Q0 is estimated from the map of the internal EGR basic index deriving unit 1 according to the engine speed Ne and the load Ev. In this map, the amount of internal EGR when VOL center phase = 0 ° is mapped (internal EGR basic index derivation step).

また、ステップS30において、エンジン回転数Ne及び負荷Evに応じて排気温度対応補正値設定部2内のマップから排気温度対応補正値k1が読み出され(排気温度対応補正値導出工程)、続くステップS40において、エンジン回転数Ne及び負荷Evに応じて排圧対応補正値設定部3内のマップから排圧対応補正値k2が読み出される(排圧対応補正値導出工程)。   Further, in step S30, the exhaust gas temperature correction value k1 is read from the map in the exhaust gas temperature correction value setting unit 2 in accordance with the engine speed Ne and the load Ev (exhaust gas temperature correction value derivation step), and the subsequent steps. In S40, the exhaust pressure corresponding correction value k2 is read from the map in the exhaust pressure corresponding correction value setting unit 3 in accordance with the engine speed Ne and the load Ev (exhaust pressure corresponding correction value deriving step).

また、次のステップS50では、インマニ圧,排圧,エンジン回転数Ne及びバルブオーバラップVOLに基づいて吸気圧対応補正値k3が設定される。このステップS50では、詳細には、まず吸気圧対応補正値設定部4の第1補正部4aのマップからインマニ圧と排圧とに応じて補正値k3aが読み出され、また、第2補正部4bのマップからエンジン回転数Ne及びバルブオーバラップVOLに応じて補正値k3bが読み出される。そして、これらの補正値k3a,k3bの積に1を加算した値がk3として設定される。 In the next step S50, the intake pressure corresponding correction value k3 is set based on the intake manifold pressure, the exhaust pressure, the engine speed Ne, and the valve overlap VOL. In this step S50, in detail, first, the correction value k 3a is read from the map of the first correction unit 4a of the intake pressure corresponding correction value setting unit 4 according to the intake manifold pressure and the exhaust pressure, and the second correction is performed. The correction value k 3b is read from the map of the unit 4b according to the engine speed Ne and the valve overlap VOL. A value obtained by adding 1 to the product of these correction values k 3a and k 3b is set as k3.

次に、ステップS60に進み、基本EGR量Q1を各補正値k1〜k3を用いて補正することにより、VOL中心位相0°におけるEGR量(図2のX1点におけるEGR量)Q1が算出される。つまり、ここでは下式によりX1点におけるEGR量が推定される。
Q1=Q0・k1・k2・k3
また、ステップS70において、最小中心位相設定部6において、現在のバルブオーバラップVOL及びエンジン回転数Neのときに内部EGR量が最小となるようなバルブオーバラップVOLの中心位相(最小EGR中心位相)Aが設定される(最小中心位相導出工程)。
Next, in step S60, the basic EGR amount Q1 is corrected using the correction values k1 to k3, thereby calculating the EGR amount (EGR amount at the point X1 in FIG. 2) Q1 at the VOL center phase 0 °. . That is, here, the EGR amount at the point X1 is estimated by the following equation.
Q1 = Q0 ・ k1 ・ k2 ・ k3
In step S70, the minimum center phase setting unit 6 sets the valve overlap VOL center phase (minimum EGR center phase) so that the internal EGR amount is minimized at the current valve overlap VOL and the engine speed Ne. A is set (minimum center phase deriving step).

次に、ステップS80において、現在のVOL中心位相X2と最小EGR中心位相Aとの偏差(X2−A)が算出される(位相偏差導出工程)。
そして、ステップS90で上記偏差に基づいて最小EGR量を1としたときの現在EGR量の比Y2が下式により算出される。
Y2=K(X2−A)2−1
次に、ステップS100において、VOL中心位相X1(=0°)のときの比Y1が下式により算出される。
Y1=K(X1−A)2−1=KA2−1
そして、ステップS110において、Y1に対するY2の比Y2/Y1が算出され、この値がVOL中心位相対応補正値k4として出力される。つまり、VOL中心位相とEGR量との関係は図2に示すような2次式の特性で近似することができるので、この2次近似式により、VOL中心位相0°でのEGR量Y1に対する実VOL中心位相X2でのEGR量Y2の比を求め、この値が補正値k4として算出されるのである。換言すると、このVOL中心位相対応補正値k4はVOL中心位相X1(=0°)における内部EGR量を基準とした実EGR量の比である。
Next, in step S80, a deviation (X2-A) between the current VOL center phase X2 and the minimum EGR center phase A is calculated (phase deviation derivation step).
In step S90, based on the above deviation, the current EGR amount ratio Y2 when the minimum EGR amount is set to 1 is calculated by the following equation.
Y2 = K (X2-A) 2 −1
Next, in step S100, the ratio Y1 when the VOL center phase is X1 (= 0 °) is calculated by the following equation.
Y1 = K (X1-A) 2 −1 = KA 2 −1
In step S110, the ratio Y2 / Y1 of Y2 with respect to Y1 is calculated, and this value is output as the VOL center phase correspondence correction value k4. In other words, the relationship between the VOL center phase and the EGR amount can be approximated by the characteristics of the quadratic equation as shown in FIG. 2, so that this quadratic approximation equation can be used to calculate the actual EGR amount Y1 at the VOL center phase of 0 °. The ratio of the EGR amount Y2 at the VOL center phase X2 is obtained, and this value is calculated as the correction value k4. In other words, the correction value k4 corresponding to the VOL center phase is a ratio of the actual EGR amount based on the internal EGR amount in the VOL center phase X1 (= 0 °).

次に、ステップS120において、X1点におけるEGR量Q1がステップS110で得られた補正値k4で下式により補正され、内部EGR量Q2が算出される。
Q2=Q1・k4==Q0・k1・k2・k3・k4
そして、ステップS130において、推定された内部EGR量から内部EGR率が算出される。なお、上記ステップS90〜ステップS130が内部EGR状態推定工程として機能する。
Next, in step S120, the EGR amount Q1 at the point X1 is corrected by the following equation with the correction value k4 obtained in step S110, and the internal EGR amount Q2 is calculated.
Q2 = Q1 · k4 = = Q0 · k1 · k2 · k3 · k4
In step S130, the internal EGR rate is calculated from the estimated internal EGR amount. In addition, the said step S90-step S130 function as an internal EGR state estimation process.

以上、詳述したように、本発明の内燃機関の内部EGR状態推定方法によれば、バルブオーバラップの中心位相に対応した補正値k4を設定し、バルブオーバラップとエンジン回転数Neとに応じて設定される基本EGR量を上記補正値k4で補正することにより、内部EGR状態をバルブオーバラップの中心位相を考慮して推定することができ、これにより高い精度で内部EGR状態を推定することができる。   As described above in detail, according to the internal EGR state estimation method for an internal combustion engine of the present invention, the correction value k4 corresponding to the center phase of the valve overlap is set, and the correction value k4 is set according to the valve overlap and the engine speed Ne. By correcting the basic EGR amount set by the above correction value k4, the internal EGR state can be estimated in consideration of the center phase of the valve overlap, thereby estimating the internal EGR state with high accuracy. Can do.

また、バルブオーバラップの実中心位相X2と最小EGR中心位相Aとの偏差に対して2次式近似特性で基本EGR量を補正するので、比較的容易に内部EGR状態を求めることができ、ECU100内の計算ロジックも簡素化することができる。
また、基本EGR量を排気温度,吸気圧及び排気圧等を考慮して補正するので、内部EGR状態をさらに高い精度で求めることができる。
Further, since the basic EGR amount is corrected by the quadratic approximate characteristic with respect to the deviation between the actual center phase X2 of the valve overlap and the minimum EGR center phase A, the internal EGR state can be obtained relatively easily. The calculation logic inside can also be simplified.
Further, since the basic EGR amount is corrected in consideration of the exhaust temperature, the intake pressure, the exhaust pressure, etc., the internal EGR state can be obtained with higher accuracy.

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、2次近似係数設定部8と最小中心位相設定部6とを1つのマップにまとめても良い。つまり、2次近似係数Kも最小EGR中心位相Aもエンジン回転数NeとバルブオーバラップVOLとが求まると一義的に決まるので、これらの値をパラメータとして1つのマップに記憶するようにしてもよい。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, the secondary approximation coefficient setting unit 8 and the minimum center phase setting unit 6 may be combined into one map. That is, since the secondary approximation coefficient K and the minimum EGR center phase A are uniquely determined when the engine speed Ne and the valve overlap VOL are obtained, these values may be stored in one map as parameters. .

また、排気温度対応補正値設定部2と排圧対応補正値設定部3とでは、ともにエンジン回転数Neと体積効率(負荷)Evとをパラメータとして補正値k1,k2が設定されるので、排気温度対応補正値設定部2及び排圧対応補正値設定部3を1つのマップとして構成しても良い。
また、本実施形態では吸気側及び排気側の両方にVVT機構が設けられた場合について説明したが、VVT機構は吸気側及び排気側の少なくとも一方に設けられていれば良い。また、上述ではVVT機構として、バルブリフト量を変更せずにバルブリフト特性線の位相を変更可能なタイプのVVT機構を適用した場合について説明したが、少なくともバルブオーバラップを変更可能であれば、他のタイプのVVT機構を適用しても良い。
In addition, in the exhaust temperature corresponding correction value setting unit 2 and the exhaust pressure corresponding correction value setting unit 3, the correction values k1 and k2 are set using the engine speed Ne and the volumetric efficiency (load) Ev as parameters. The temperature corresponding correction value setting unit 2 and the exhaust pressure corresponding correction value setting unit 3 may be configured as one map.
In this embodiment, the case where the VVT mechanism is provided on both the intake side and the exhaust side has been described. However, the VVT mechanism may be provided on at least one of the intake side and the exhaust side. In the above description, a case where a VVT mechanism of a type that can change the phase of the valve lift characteristic line without changing the valve lift amount is applied as the VVT mechanism. However, if at least the valve overlap can be changed, Other types of VVT mechanisms may be applied.

本発明の一実施形態にかかる内燃機関の内部EGR状態推定方法を適用したEGR状態推定装置を示す模式的なブロック図である。It is a typical block diagram which shows the EGR state estimation apparatus to which the internal EGR state estimation method of the internal combustion engine concerning one Embodiment of this invention is applied. 本発明の一実施形態にかかる内燃機関の内部EGR状態推定方法について説明するための図であって、バルブオーバラップの中心位相とEGR量との関係を示す図である。It is a figure for demonstrating the internal EGR state estimation method of the internal combustion engine concerning one Embodiment of this invention, Comprising: It is a figure which shows the relationship between the center phase of valve overlap, and EGR amount. 本発明の一実施形態にかかる内燃機関の内部EGR状態推定方法について説明するための図であって、バルブリフトの特性を示す図である。It is a figure for demonstrating the internal EGR state estimation method of the internal combustion engine concerning one Embodiment of this invention, Comprising: It is a figure which shows the characteristic of a valve lift. 本発明の一実施形態にかかる内燃機関の内部EGR状態推定方法について具体的に説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for specifically explaining an internal EGR state estimation method for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 内部EGR基本指標導出部
2 排気温度対応補正値設定部
3 排圧対応補正値設定部
4 吸気圧対応補正値設定部
5 VOL中心位相対応補正値設定部
6 最小中心位相設定部
7 位相偏差算出部
8 2次近似係数設定部
9 基本EGR量比設定部
10 内部EGR率算出部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal EGR basic index derivation part 2 Exhaust temperature corresponding correction value setting part 3 Exhaust pressure corresponding correction value setting part 4 Intake pressure corresponding correction value setting part 5 VOL center phase corresponding correction value setting part 6 Minimum center phase setting part 7 Phase deviation calculation Unit 8 Secondary approximation coefficient setting unit 9 Basic EGR amount ratio setting unit 10 Internal EGR rate calculation unit

Claims (5)

吸気バルブと排気バルブとにそれぞれバルブの開閉タイミングを変更可能なバルブタイミング可変機構が設けられた内燃機関の内部EGR状態推定方法であって、
上記吸気バルブ及び上記排気バルブのバルブオーバラップ状態と上記内燃機関の回転数とに基づいて上記内燃機関の内部EGR状態の基本指標を求める内部EGR基本指標導出工程と、
上記バルブオーバラップ状態と上記回転数とに基づいて内部EGR率が最小となるバルブオーバラップ中心位相を最小EGR中心位相として求める最小中心位相導出工程と、
上記吸気バルブ及び上記排気バルブのバルブオーバラップの実中心位相と上記最小EGR中心位相との偏差を求める位相偏差導出工程と、
上記偏差に応じて上記基本指標を補正して内部EGR状態を推定する内部EGR状態推定工程とを有する
ことを特徴とする、内燃機関の内部EGR状態推定方法。
An internal EGR state estimation method for an internal combustion engine provided with a variable valve timing mechanism capable of changing the opening and closing timing of each of an intake valve and an exhaust valve,
An internal EGR basic index derivation step for obtaining a basic index of the internal EGR state of the internal combustion engine based on the valve overlap state of the intake valve and the exhaust valve and the rotational speed of the internal combustion engine;
A minimum center phase derivation step for obtaining a valve overlap center phase at which the internal EGR rate is minimized based on the valve overlap state and the rotational speed as a minimum EGR center phase;
A phase deviation derivation step for obtaining a deviation between the actual center phase of the valve overlap of the intake valve and the exhaust valve and the minimum EGR center phase;
An internal EGR state estimation method for an internal combustion engine, comprising: an internal EGR state estimation step of correcting the basic index according to the deviation and estimating an internal EGR state.
上記内部EGR状態推定工程では、上記偏差に対して2次式近似特性で上記基本指標が補正される
ことを特徴とする、請求項1記載の内燃機関の内部EGR状態推定方法。
2. The internal EGR state estimation method for an internal combustion engine according to claim 1, wherein in the internal EGR state estimation step, the basic index is corrected with a quadratic approximate characteristic with respect to the deviation.
上記基本指標は、機関回転数と吸入空気量に基づいて求めた排気温度対応補正値に応じて補正される
ことを特徴とする、請求項1記載の内燃機関の内部EGR状態推定方法。
2. The internal EGR state estimation method for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the basic index is corrected in accordance with an exhaust temperature correspondence correction value obtained based on an engine speed and an intake air amount.
上記基本指標は、機関回転数と吸入空気量に基づいて求めた排圧対応補正値に応じて補正される
ことを特徴とする、請求項1記載の内燃機関の内部EGR状態推定方法。
2. The internal EGR state estimation method for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the basic index is corrected in accordance with an exhaust pressure corresponding correction value obtained based on an engine speed and an intake air amount.
上記基本指標は、吸気圧と排気圧とに基づいて求めた補正値に応じて補正される
ことを特徴とする、請求項1記載の内燃機関の内部EGR状態推定方法。
2. The internal EGR state estimation method for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the basic index is corrected according to a correction value obtained based on an intake pressure and an exhaust pressure.
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