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JP2022117558A - state estimator - Google Patents

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JP2022117558A
JP2022117558A JP2021014108A JP2021014108A JP2022117558A JP 2022117558 A JP2022117558 A JP 2022117558A JP 2021014108 A JP2021014108 A JP 2021014108A JP 2021014108 A JP2021014108 A JP 2021014108A JP 2022117558 A JP2022117558 A JP 2022117558A
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JP
Japan
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downstream
throttle
value
pressure
engine
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Pending
Application number
JP2021014108A
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Japanese (ja)
Inventor
和弘 山田
Kazuhiro Yamada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】スロットル通過空気量や筒内流入空気量、下流部体積に関連する関連値をより適切に推定する。【解決手段】記憶装置は、圧力センサにより検出される吸気管のスロットルバルブよりも下流側の圧力である第1下流部圧、スロットル通過空気量を用いて推定される吸気管のスロットルバルブよりも下流側の圧力である第2下流部圧、第1下流部圧と第2下流部圧との圧力誤差、を含む入力変数を入力とすると共にスロットル通過空気量に関連する第1関連値、筒内流入空気量に関連する第2関連値、下流部体積に関連する第3関連値のうちの少なくとも1つを出力とする写像を記憶する。実行装置は、入力変数を取得し、取得した入力変数を写像に適用して第1関連値、第2関連値、第3関連値のうちの少なくとも1つを推定する。【選択図】図15An object of the present invention is to more appropriately estimate related values relating to the amount of air passing through a throttle, the amount of air flowing into a cylinder, and the volume of a downstream portion. A storage device stores a first downstream pressure, which is a pressure downstream of an intake pipe throttle valve detected by a pressure sensor, and an intake pipe throttle valve estimated using a throttle passing air amount. An input variable including a second downstream pressure, which is the pressure on the downstream side, and a pressure difference between the first downstream pressure and the second downstream pressure, is input, and a first related value related to the amount of air passing through the throttle, cylinder A mapping is stored whose output is at least one of a second related value related to the inflow air amount and a third related value related to the downstream volume. The execution unit obtains input variables and applies the obtained input variables to the mapping to estimate at least one of a first association value, a second association value, and a third association value. [Selection drawing] Fig. 15

Description

本発明は、状態推定装置に関する。 The present invention relates to a state estimation device.

従来、この種の技術としては、エンジンの定常運転時では、定常運転時のバルブタイミングで適合した体積効率補正係数マップからシリンダ吸入空気量を算出しつつ、スロットル開度と有効開口面積との関係を学習しておき、過渡変化時からエキマニ内の温度が収束するまでの期間では、学習した関係を用いてスロットルバルブを通過したスロットル通過空気量を算出すると共に吸気系の応答遅れをモデル化した物理モデルを用いて筒内流入空気量を算出するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as this type of technology, during steady engine operation, the relationship between the throttle opening and the effective opening area is calculated from a volumetric efficiency correction coefficient map that is adapted to the valve timing during steady operation. In the period from the transient change until the exhaust manifold temperature converges, the learned relationship is used to calculate the amount of throttle air passing through the throttle valve and to model the response delay of the intake system. There has been proposed a method of calculating an in-cylinder air amount using a physical model (see Patent Document 1, for example).

特開2014-84817号公報JP 2014-84817 A

上述の技術では、筒内流入空気量の算出において、エンジンの吸気管のスロットルバルブよりも下流側の部分の製造ばらつきや経年変化などを十分に考慮していないため、筒内流入空気量の算出をより適切に行なう余地がある。このことを考慮して、スロットル通過空気量や筒内流入空気量、吸気管のスロットルバルブよりも下流側の部分の体積である下流部体積に関連する関連値をより適切に推定することが求められている。 In the above technology, when calculating the amount of air flowing into the cylinder, manufacturing variations and aging of the parts downstream of the throttle valve of the engine intake pipe are not fully considered. There is room to do better. Taking this into consideration, it is required to more appropriately estimate related values related to the amount of air passing through the throttle, the amount of air flowing into the cylinder, and the volume of the downstream portion of the intake pipe, which is the volume of the portion downstream of the throttle valve. It is

本発明の状態推定装置は、スロットル通過空気量や筒内流入空気量、下流部体積に関連する関連値をより適切に推定することを主目的とする。 A primary object of the state estimating device of the present invention is to more appropriately estimate related values related to the amount of air passing through the throttle, the amount of air flowing into the cylinder, and the volume of the downstream portion.

本発明の状態推定装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The state estimating device of the present invention employs the following means to achieve the above-mentioned main purpose.

本発明の状態推定装置は、
エンジンの吸気管に配置されたスロットルバルブを通過するスロットル通過空気量に関連する第1関連値、前記エンジンの燃焼室に流入する筒内流入空気量に関連する第2関連値、前記吸気管の前記スロットルバルブよりも下流側の部分の体積である下流部体積に関連する第3関連値、のうちの少なくとも1つを推定する状態推定装置であって、
記憶装置および実行装置を備え、
前記記憶装置は、圧力センサにより検出される前記吸気管の前記スロットルバルブよりも下流側の圧力である第1下流部圧、前記スロットル通過空気量を用いて推定される前記吸気管の前記スロットルバルブよりも下流側の圧力である第2下流部圧、前記第1下流部圧と前記第2下流部圧との圧力誤差、を含む入力変数を入力とすると共に前記第1関連値、前記第2関連値、前記第3関連値のうちの少なくとも1つを出力とする写像を記憶し、
前記実行装置は、前記入力変数を取得し、取得した前記入力変数を前記写像に適用して前記第1関連値、前記第2関連値、前記第3関連値のうちの少なくとも1つを推定する、
ことを要旨とする。
The state estimation device of the present invention is
A first related value related to a throttle passing air amount passing through a throttle valve arranged in an intake pipe of an engine, a second related value related to a cylinder inflow air amount flowing into a combustion chamber of the engine, and the intake pipe A state estimating device that estimates at least one of a third related value related to a downstream volume, which is the volume of a portion downstream of the throttle valve,
having a storage device and an execution device,
The storage device stores a first downstream pressure, which is a pressure downstream of the throttle valve in the intake pipe detected by a pressure sensor, and the throttle valve in the intake pipe estimated using the amount of air passing through the throttle. An input variable including a second downstream pressure, which is a pressure on the downstream side, and a pressure difference between the first downstream pressure and the second downstream pressure, and the first related value, the second storing a mapping whose output is at least one of the associated value and the third associated value;
The executing device obtains the input variables and applies the obtained input variables to the mapping to estimate at least one of the first, second and third association values. ,
This is the gist of it.

本発明の状態推定装置では、記憶装置および実行装置を備える。記憶装置は、圧力センサにより検出される吸気管のスロットルバルブよりも下流側の圧力である第1下流部圧、スロットル通過空気量を用いて推定される吸気管のスロットルバルブよりも下流側の圧力である第2下流部圧、第1下流部圧と第2下流部圧との圧力誤差、を含む入力変数を入力とすると共にスロットル通過空気量に関連する第1関連値、筒内流入空気量に関連する第2関連値、下流部体積に関連する第3関連値のうちの少なくとも1つを出力とする写像を記憶する。実行装置は、入力変数を取得し、取得した入力変数を写像に適用して第1関連値、第2関連値、第3関連値のうちの少なくとも1つを推定する。発明者らは、同一の第1関連値や第2関連値、第3関連値に対して、第1下流部圧と第2下流部圧と圧力誤差との関係が吸気管のスロットルバルブよりも下流側の部分の製造ばらつきや経年変化などにより異なることを見出した。したがって、第1下流部圧、第2下流部圧、圧力誤差を含む入力変数を写像に適用して第1関連値、第2関連値、第3関連値のうちの少なくとも1つを推定することにより、第1関連値、第2関連値、第3関連値のうちの少なくとも1つをより適切に推定することができる。ここで、写像は、機械学習により定められるものとしてもよいし、人による実験や解析などにより定められるものとしてもよい。 The state estimation device of the present invention comprises a storage device and an execution device. The storage device stores the first downstream pressure, which is the pressure downstream of the throttle valve in the intake pipe detected by the pressure sensor, and the pressure downstream of the throttle valve in the intake pipe estimated using the amount of air passing through the throttle. and the pressure difference between the first downstream pressure and the second downstream pressure, and the first related value related to the throttle passing air amount, the cylinder inflow air amount A mapping is stored whose output is at least one of a second relevant value associated with , and a third relevant value associated with the downstream volume. The execution unit obtains input variables and applies the obtained input variables to the mapping to estimate at least one of a first association value, a second association value, and a third association value. The inventors have found that the relationship between the first downstream pressure, the second downstream pressure, and the pressure error for the same first related value, second related value, and third related value is greater than that of the throttle valve of the intake pipe. It was found that it differs due to variations in manufacturing of downstream parts and changes over time. Therefore, applying the input variables including the first downstream pressure, the second downstream pressure, and the pressure error to the mapping to estimate at least one of the first, second, and third associated values. At least one of the first, second and third relevant values can be estimated more appropriately. Here, the mapping may be determined by machine learning, or may be determined by human experimentation, analysis, or the like.

本発明の状態推定装置において、前記入力変数は、前記第1下流部圧の単位時間当たりの変化量を更に含むものとしてもよい。また、前記入力変数は、前記エンジンの回転数、前記スロットルバルブの開度、前記エンジンの吸気バルブの開閉タイミングの進角量、前記エンジンの排気バルブの開閉タイミングの遅角量のうちの少なくとも1つを更に含むものとしてもよい。さらに、前記入力変数は、前記エンジンの排気管と前記吸気管とを連絡する連絡管に設けられた排気再循環バルブを有する排気再循環装置における前記排気再循環バルブの開度を更に含むものとしてもよい。加えて、前記入力変数は、前記吸気管の前記スロットルバルブよりも上流側に配置されたコンプレッサを有する過給機の過給圧を更に含むものとしてもよい。これらのようにすれば、第1関連値、第2関連値、第3関連値のうちの少なくとも1つを更に十分に適切に推定することができる。 In the state estimation device of the present invention, the input variable may further include the amount of change per unit time of the first downstream pressure. The input variable is at least one of the number of revolutions of the engine, the degree of opening of the throttle valve, an advance amount of opening/closing timing of an intake valve of the engine, and a retard amount of opening/closing timing of an exhaust valve of the engine. It may further include one. Further, the input variables further include the opening degree of the exhaust gas recirculation valve in an exhaust gas recirculation device having an exhaust gas recirculation valve provided in a connecting pipe connecting the exhaust pipe and the intake pipe of the engine. good too. Additionally, the input variables may further include the boost pressure of a supercharger having a compressor located upstream of the throttle valve in the intake manifold. By doing so, at least one of the first related value, the second related value, and the third related value can be more sufficiently and appropriately estimated.

本発明の状態推定装置において、前記第1関連値は、前記スロットル通過空気量の補正に用いられる第1補正値であるものとしてもよい。この場合、前記エンジンの運転状態が過渡状態であるときに、前記第1補正値を用いて前記スロットル通過空気量を補正するものとしてもよい。 In the state estimation device of the present invention, the first related value may be a first correction value used for correcting the throttle passing air amount. In this case, the throttle passage air amount may be corrected using the first correction value when the operating state of the engine is in a transient state.

本発明の状態推定装置において、前記第2関連値は、前記筒内流入空気量の補正に用いられる第2補正値であるものとしてもよい。この場合、前記エンジンの運転状態が過渡状態であるときに、前記第2補正値を用いて前記筒内流入空気量を補正するものとしてもよい。 In the state estimation device of the present invention, the second related value may be a second correction value used for correcting the in-cylinder air amount. In this case, the cylinder inflow air amount may be corrected using the second correction value when the operating state of the engine is in a transient state.

本発明の状態推定装置において、前記第3関連値は、前記吸気管の前記スロットルバルブよりも下流側の部分の体積の設定(補正)に用いられる第3補正値であるものとしてもよい。この場合、前記エンジンの運転状態が定常状態であるときに、前記第3補正値を用いて前記吸気管の前記スロットルバルブよりも下流側の部分の体積を補正するものとしてもよい。 In the state estimation device of the present invention, the third related value may be a third correction value used for setting (correcting) the volume of a portion of the intake pipe downstream of the throttle valve. In this case, when the operating state of the engine is in a steady state, the third correction value may be used to correct the volume of the portion of the intake pipe downstream of the throttle valve.

本発明の一実施例としての状態推定装置を備えるエンジン装置10の構成の概略を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an engine system 10 including a state estimation device as one embodiment of the present invention; FIG. エンジン装置10の電子制御ユニット70に入出力される信号の一例を示す説明図である。4 is an explanatory diagram showing an example of signals input to and output from an electronic control unit 70 of the engine device 10; FIG. エアモデルの一例を示す説明図である。It is an explanatory view showing an example of an air model. 流量係数推定用マップの一例を示す説明図である。It is an explanatory view showing an example of a flow coefficient estimation map. 開口断面積推定用マップの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the map for opening cross-sectional area estimation. 関数Φ(Pm/Pa)を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a function Φ(Pm/Pa); スロットルモデルM10についての説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a throttle model M10; FIG. 吸気管モデルM20についての説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an intake pipe model M20; 吸気バルブモデルM30についての説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an intake valve model M30; 筒内流入空気量mciおよび筒内充填空気量mcfについての説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an in-cylinder air amount mci and an in-cylinder charged air amount mcf; 補正処理S10の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of correction processing S10. 補正処理S20の一例を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows an example of amendment processing S20. 補正処理S30の一例を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows an example of amendment processing S30. 補正値設定処理の一例を示すフローチャートである。9 is a flowchart showing an example of correction value setting processing; 補正値写像の一例を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of correction value mapping; 変形例のエンジン装置10Bの構成の概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of a structure of the engine apparatus 10B of a modification. エンジン装置10Bの電子制御ユニット70に入出力される信号の一例を示す説明図である。4 is an explanatory diagram showing an example of signals input to and output from an electronic control unit 70 of an engine device 10B; FIG.

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, a mode for carrying out the present invention will be described using examples.

図1は、本発明の一実施例としての状態推定装置を備えるエンジン装置10の構成の概略を示す構成図であり、図2は、エンジン装置10の電子制御ユニット70に入出力される信号の一例を示す説明図である。実施例のエンジン装置10は、図1や図2に示すように、エンジン12と電子制御ユニット70とを備える。このエンジン装置10は、エンジン12からの動力を用いて走行する一般的な車両や、エンジン12に加えてモータを備える各種のハイブリッド車両などに搭載される。実施例の状態推定装置としては、電子制御ユニット70が該当する。 FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the configuration of an engine system 10 equipped with a state estimation device as one embodiment of the present invention, and FIG. It is an explanatory view showing an example. The engine device 10 of the embodiment includes an engine 12 and an electronic control unit 70, as shown in FIGS. The engine device 10 is mounted on a general vehicle that runs using the power from the engine 12, various hybrid vehicles that include a motor in addition to the engine 12, and the like. The electronic control unit 70 corresponds to the state estimation device of the embodiment.

エンジン12は、ガソリンや軽油などの燃料を用いて吸気、圧縮、膨張、排気の4行程により動力を出力する4気筒の内燃機関として構成されている。このエンジン12は、エアクリーナ22により清浄された空気を吸気管23に吸入してスロットルバルブ26、サージタンク27の順に通過させると共に吸気管23のサージタンク27よりも下流側で燃料噴射弁28から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。以下、吸気管23のスロットルバルブ26よりも上流側の部分を「スロットル上流部23u」といい、スロットルバルブ26よりも下流側の部分を「スロットル下流部23d」という。そして、この混合気を吸気バルブ29を介して燃焼室30に吸入し、点火プラグ31による電気火花により爆発燃焼させて、爆発燃焼によるエネルギにより押し下げられるピストン32の往復運動をクランクシャフト14の回転運動に変換する。燃焼室30から排気バルブ33を介して排気管35に排出される排気は、浄化装置37,38を介して外気に排出されると共に排気再循環装置(以下、「EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置」という)40を介して吸気管23のサージタンク27に供給(還流)される。 The engine 12 is configured as a four-cylinder internal combustion engine that uses fuel such as gasoline or light oil to output power through four strokes of intake, compression, expansion, and exhaust. The engine 12 sucks air cleaned by an air cleaner 22 into an intake pipe 23 and passes it through a throttle valve 26 and a surge tank 27 in that order. to mix air and fuel. Hereinafter, the portion of the intake pipe 23 on the upstream side of the throttle valve 26 will be referred to as "throttle upstream portion 23u", and the portion of the intake pipe 23 on the downstream side of the throttle valve 26 will be referred to as "throttle downstream portion 23d". Then, this air-fuel mixture is sucked into the combustion chamber 30 through the intake valve 29 and is explosively burned by an electric spark generated by the spark plug 31. The reciprocating motion of the piston 32 pushed down by the energy of the explosive combustion causes the rotary motion of the crankshaft 14. Convert to Exhaust gas discharged from the combustion chamber 30 to an exhaust pipe 35 through an exhaust valve 33 is discharged to the outside air through purifiers 37 and 38 and passes through an exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as an "EGR (Exhaust Gas Recirculation) device"). ) 40 to the surge tank 27 of the intake pipe 23 (circulated).

浄化装置37,38は、それぞれ、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)の有害成分を浄化する触媒(三元触媒)37a,38aを有する。EGR装置40は、EGR管42とEGRバルブ44とを備える。EGR管42は、排気管35の浄化装置37と浄化装置38との間と吸気管23のサージタンク27とを連絡する。EGRバルブ44は、EGR管42に設けられ、電子制御ユニット70により制御される。このEGR装置40では、EGRバルブ44の開度の調節により、排気管35の排気の還流量が調節されて吸気管23に還流する。エンジン12は、このようにして空気と排気と燃料との混合気を燃焼室30に吸引することができる。 Purifiers 37 and 38 respectively have catalysts (three-way catalysts) 37a and 38a that purify harmful components such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx). The EGR device 40 has an EGR pipe 42 and an EGR valve 44 . The EGR pipe 42 communicates between the purification device 37 and the purification device 38 of the exhaust pipe 35 and the surge tank 27 of the intake pipe 23 . The EGR valve 44 is provided on the EGR pipe 42 and controlled by the electronic control unit 70 . In this EGR device 40 , the amount of exhaust gas recirculated through the exhaust pipe 35 is adjusted by adjusting the opening of the EGR valve 44 , and the exhaust gas is recirculated to the intake pipe 23 . Engine 12 can draw a mixture of air, exhaust, and fuel into combustion chamber 30 in this manner.

また、エンジン12は、可変バルブタイミング装置34を更に備える。可変バルブタイミング装置34は、吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングをそれぞれ連続的に変更可能に構成されている。 The engine 12 also includes a variable valve timing device 34 . The variable valve timing device 34 is configured such that the opening/closing timings of the intake valve 29 and the exhaust valve 33 can be changed continuously.

電子制御ユニット70は、図2に示すように、CPU71やROM72、RAM73、フラッシュメモリ74、入出力ポートを有するマイクロコンピュータを備える。電子制御ユニット70には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。電子制御ユニット70に入力される信号としては、例えば、エンジン12のクランクシャフト14の回転位置を検出するクランクポジションセンサ14aからのクランク角θcrや、エンジン12の冷却水の温度を検出する水温センサ15からの冷却水温Tw、スロットルバルブ26のポジション(開度)を検出するスロットルポジションセンサ26aからのスロットル開度θtを挙げることができる。吸気バルブ29を開閉するインテークカムシャフトの回転位置や排気バルブ33を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ16からのカム角θci,θcoも挙げることができる。吸気管23のスロットルバルブ26よりも上流側に取り付けられたエアフローメータ23aからの吸入空気量Qaや、吸気管23のスロットルバルブ26よりも上流側に取り付けられた吸気温センサ23tからの吸気温Ta、吸気管23のスロットルバルブ26よりも上流側に取り付けられた吸気圧センサ23bからの吸気圧Paも挙げることができる。サージタンク27に取り付けられた圧力センサ27aからの吸気管23のスロットル下流部23dの気体の圧力である第1下流部圧Psや、サージタンク27に取り付けられた温度センサ27tからの吸気管23のスロットル下流部23dの空気の温度である下流部温Tsも挙げることができる。排気管35の浄化装置37よりも上流側に取り付けられたフロント空燃比センサ39aからのフロント空燃比AF1や、排気管35の浄化装置37と浄化装置38との間に取り付けられたリヤ空燃比センサ39bからのリヤ空燃比AF2も挙げることができる。EGRバルブ44の開度を検出する開度センサ45からのEGRバルブ44の開度θegrも挙げることができる。 The electronic control unit 70 includes a microcomputer having a CPU 71, a ROM 72, a RAM 73, a flash memory 74, and an input/output port, as shown in FIG. Signals from various sensors are input to the electronic control unit 70 through input ports. Signals input to the electronic control unit 70 include, for example, the crank angle θcr from the crank position sensor 14a that detects the rotational position of the crankshaft 14 of the engine 12, and the water temperature sensor 15 that detects the temperature of the cooling water of the engine 12. The cooling water temperature Tw from the throttle valve 26 and the throttle opening θt from the throttle position sensor 26a that detects the position (opening) of the throttle valve 26 can be mentioned. The cam angles θci and θco from the cam position sensor 16 that detects the rotational position of the intake camshaft that opens and closes the intake valve 29 and the rotational position of the exhaust camshaft that opens and closes the exhaust valve 33 can also be used. An intake air amount Qa from an air flow meter 23a installed upstream of the throttle valve 26 of the intake pipe 23, and an intake air temperature Ta from an intake temperature sensor 23t installed upstream of the throttle valve 26 of the intake pipe 23. , an intake pressure Pa from an intake pressure sensor 23b mounted on the upstream side of the throttle valve 26 in the intake pipe 23. A first downstream pressure Ps, which is the pressure of the gas in the throttle downstream portion 23d of the intake pipe 23, from the pressure sensor 27a attached to the surge tank 27, and a temperature sensor 27t attached to the surge tank 27, from which the temperature sensor 27t of the intake pipe 23 is detected. A downstream portion temperature Ts, which is the temperature of the air in the throttle downstream portion 23d, can also be mentioned. A front air-fuel ratio AF1 from a front air-fuel ratio sensor 39a installed upstream of the purification device 37 of the exhaust pipe 35, and a rear air-fuel ratio sensor installed between the purification device 37 and the purification device 38 of the exhaust pipe 35. Rear air/fuel ratio AF2 from 39b can also be mentioned. The opening degree θegr of the EGR valve 44 from the opening sensor 45 that detects the opening degree of the EGR valve 44 can also be mentioned.

電子制御ユニット70からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力される。電子制御ユニット70から出力される信号としては、例えば、エンジン12のスロットルバルブ26への制御信号や、燃料噴射弁28への制御信号、点火プラグ31への制御信号、可変バルブタイミング装置34への制御信号を挙げることができる。EGRバルブ44への制御信号も挙げることができる。 Various control signals are output from the electronic control unit 70 through the output port. The signals output from the electronic control unit 70 include, for example, a control signal to the throttle valve 26 of the engine 12, a control signal to the fuel injection valve 28, a control signal to the spark plug 31, and a control signal to the variable valve timing device 34. Control signals can be mentioned. A control signal to the EGR valve 44 may also be mentioned.

電子制御ユニット70は、クランクポジションセンサ14aからのクランクシャフト14のクランク角θcrに基づいて、エンジン12の回転数Neを演算する。また、電子制御ユニット70は、エアフローメータ23aからの吸入空気量Qaとエンジン12の回転数Neとに基づいて、負荷率(エンジン12の1サイクルあたりの行程容積に対する1サイクルで実際に吸入される空気の容積の割合)KLを演算する。さらに、電子制御ユニット70は、クランクポジションセンサ14aからのクランクシャフト14のクランク角θcrに対するカムポジションセンサ16からのインテークカムシャフトやエキゾーストカムシャフトのカム角θci,θcoの角度(θci-θcr),(θco-θcr)に基づいて、吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングVTi,VToを演算する。 The electronic control unit 70 calculates the rotational speed Ne of the engine 12 based on the crank angle θcr of the crankshaft 14 from the crank position sensor 14a. In addition, the electronic control unit 70 determines the load factor (actually inhaled in one cycle with respect to the stroke volume per cycle of the engine 12) based on the intake air amount Qa from the air flow meter 23a and the rotation speed Ne of the engine 12. Air volume ratio) KL is calculated. Further, the electronic control unit 70 detects the cam angles θci and θco of the intake camshaft and the exhaust camshaft from the cam position sensor 16 with respect to the crank angle θcr of the crankshaft 14 from the crank position sensor 14a (θci−θcr), ( The opening/closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33 are calculated based on .theta.co-.theta.cr).

こうして構成された実施例のエンジン装置10では、電子制御ユニット70のCPU71は、エンジン12の要求負荷率KL*に基づいて、エンジン12の運転制御(吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御、可変バルブタイミング制御)やEGR制御を行なう。吸入空気量制御では、スロットルバルブ26の開度を制御する。燃料噴射量制御では、燃料噴射弁28からの燃料噴射量を制御する。点火制御では、点火プラグ31の点火時期を制御する。可変バルブタイミング制御では、可変バルブタイミング装置34により吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングを制御する。EGR制御では、EGRバルブ44の開度を制御する。 In the engine apparatus 10 of the embodiment thus configured, the CPU 71 of the electronic control unit 70 controls the operation of the engine 12 (intake air amount control, fuel injection control, ignition control, variable valve timing control) and EGR control. In intake air amount control, the opening degree of the throttle valve 26 is controlled. In the fuel injection amount control, the fuel injection amount from the fuel injection valve 28 is controlled. In ignition control, the ignition timing of the spark plug 31 is controlled. In the variable valve timing control, the variable valve timing device 34 controls the opening/closing timings of the intake valve 29 and the exhaust valve 33 . The EGR control controls the opening of the EGR valve 44 .

また、実施例のエンジン装置10では、電子制御ユニット70のCPU71は、図3のエアモデルを用いて、スロットル通過空気量mtや第2下流部圧Pm、下流部温Tm、筒内流入空気量mci、下流部体積Vm、筒内充填空気量mcfを演算する(推定する)。そして、演算したスロットル通過空気量mtや第2下流部圧Pm、下流部温Tm、筒内流入空気量mci、下流部体積Vm、筒内充填空気量mcfのうちの少なくとも一部は、エンジン12の吸入空気量制御や燃料噴射制御などに用いられる。ここで、スロットル通過空気量mtは、単位時間当たりにスロットルバルブ26を通過する空気の流量である。第2下流部圧Pmは、現在のスロットル開度θtに応じた吸気管23のスロットル下流部23dの気体の圧力である。下流部温Tmは、スロットル下流部23dの空気の温度である。筒内流入空気量mciは、単位時間当たりに燃焼室30に流入する空気の流量(スロットル下流部23dから全気筒の燃焼室30に流入する空気の流量を平均化した値)である。下流部体積Vmは、スロットル下流部23dの体積である。筒内充填空気量mcfは、吸気バルブ29が閉弁したときに燃焼室30内に充填されている空気の量である。 Further, in the engine system 10 of the embodiment, the CPU 71 of the electronic control unit 70 uses the air model of FIG. , the downstream volume Vm, and the in-cylinder charged air amount mcf are calculated (estimated). At least some of the calculated throttle passing air amount mt, second downstream pressure Pm, downstream temperature Tm, cylinder inflow air amount mci, downstream volume Vm, and cylinder charged air amount mcf are used by the engine 12 It is used for intake air amount control and fuel injection control. Here, the throttle passing air amount mt is the flow rate of air passing through the throttle valve 26 per unit time. The second downstream pressure Pm is the gas pressure in the throttle downstream portion 23d of the intake pipe 23 corresponding to the current throttle opening θt. The downstream portion temperature Tm is the temperature of the air in the throttle downstream portion 23d. The cylinder inflow air amount mci is the flow rate of air flowing into the combustion chamber 30 per unit time (value obtained by averaging the flow rate of air flowing into the combustion chambers 30 of all cylinders from the downstream portion 23d of the throttle). The downstream portion volume Vm is the volume of the throttle downstream portion 23d. The in-cylinder charged air amount mcf is the amount of air charged in the combustion chamber 30 when the intake valve 29 is closed.

図3のエアモデルは、スロットルモデルM10と、吸気管モデルM20と、吸気バルブモデルM30と、補正処理S10と、補正処理S20と、補正処理S30とを有する。スロットルモデルM10には、スロットル開度θtや吸気温Ta、吸気圧Pa、第2下流部圧Pmが入力される。スロットル開度θtは、スロットルポジションセンサ26aにより検出された値が入力される。吸気温Taは、吸気温センサ23tにより検出された値が入力される。吸気圧Paは、吸気圧センサ23bにより検出された値が入力される。第2下流部圧Pmは、吸気管モデルM20により演算された値が入力される。スロットルモデルM10は、スロットル開度θtや吸気温Ta、吸気圧Pa、第2下流部圧PmをスロットルモデルM10のモデル式に代入してスロットル通過空気量mtを演算し、演算したスロットル通過空気量mtを補正処理S10に出力する。補正処理S10は、スロットルモデルM10により演算されたスロットル通過空気量mtに対して必要に応じて補正を施して吸気管モデルM20に出力する。 The air model of FIG. 3 has a throttle model M10, an intake pipe model M20, an intake valve model M30, correction processing S10, correction processing S20, and correction processing S30. The throttle opening θt, the intake air temperature Ta, the intake pressure Pa, and the second downstream pressure Pm are input to the throttle model M10. A value detected by the throttle position sensor 26a is input as the throttle opening θt. A value detected by the intake air temperature sensor 23t is input as the intake air temperature Ta. A value detected by the intake pressure sensor 23b is input as the intake pressure Pa. A value calculated by the intake pipe model M20 is input as the second downstream pressure Pm. The throttle model M10 substitutes the throttle opening θt, the intake air temperature Ta, the intake pressure Pa, and the second downstream pressure Pm into the model formula of the throttle model M10 to calculate the throttle passing air amount mt, and calculates the calculated throttle passing air amount. mt is output to the correction processing S10. In the correction process S10, the throttle passing air amount mt calculated by the throttle model M10 is corrected as necessary and output to the intake pipe model M20.

吸気管モデルM20には、吸気温Taやスロットル通過空気量mt、筒内流入空気量mci、下流部体積Vmが入力される。吸気温Taは、吸気温センサ23tにより検出された値が入力される。スロットル通過空気量mtは、スロットルモデルM10により演算されて補正処理S10により必要に応じて補正された値が入力される。筒内流入空気量mciは、吸気バルブモデルM30により演算されて補正処理S20により必要に応じて補正された値が入力される。下流部体積Vmは、下流部体積ベース値Vm0に基づいて補正処理S30により設定された値が入力される。下流部体積ベース値Vm0は、スロットル下流部23dの体積のベース値(例えば、エンジン装置10の製造完了時の値)として予め定められた値である。吸気管モデルM20は、吸気温Taやスロットル通過空気量mt、筒内流入空気量mci、下流部体積Vmを吸気管モデルM20のモデル式に代入して第2下流部圧Pmおよび下流部温Tmを演算し、演算した第2下流部圧PmをスロットルモデルM10および吸気バルブモデルM30に出力すると共に、演算した下流部温Tmを吸気バルブモデルM30に出力する。 The intake air temperature Ta, the amount of air passing through the throttle mt, the amount of air flowing into the cylinder mci, and the downstream volume Vm are input to the intake pipe model M20. A value detected by the intake air temperature sensor 23t is input as the intake air temperature Ta. The throttle passing air amount mt is input as a value calculated by the throttle model M10 and corrected as necessary by the correction processing S10. The cylinder inflow air amount mci is input with a value that is calculated by the intake valve model M30 and corrected as necessary by the correction processing S20. As for the downstream volume Vm, the value set by the correction process S30 based on the downstream volume base value Vm0 is input. The downstream portion volume base value Vm0 is a value predetermined as a base value of the volume of the throttle downstream portion 23d (for example, a value at the time of completion of manufacture of the engine device 10). The intake pipe model M20 substitutes the intake air temperature Ta, the amount of air passing through the throttle mt, the amount of air flowing into the cylinder mci, and the downstream volume Vm into the model formula of the intake pipe model M20 to obtain the second downstream pressure Pm and the downstream temperature Tm. is calculated, and the calculated second downstream pressure Pm is output to the throttle model M10 and the intake valve model M30, and the calculated downstream temperature Tm is output to the intake valve model M30.

吸気バルブモデルM30には、吸気温Taや回転数Ne、吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングVTi,VTo、第2下流部圧Pm、下流部温Tmが入力される。吸気温Taは、吸気温センサ23tにより検出された値が入力される。回転数Neは、クランクポジションセンサ14aからのクランクシャフト14のクランク角θcrに基づいて演算された値が入力される。吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングVTi,VToは、クランクポジションセンサ14aからのクランクシャフト14のクランク角θcrに対するカムポジションセンサ16からのインテークカムシャフトやエキゾーストカムシャフトのカム角θci,θcoの角度(θci-θcr),(θco-θcr)に基づいて演算された値が入力される。第2下流部圧Pmおよび下流部温Tmは、吸気管モデルM20により演算された値が入力される。吸気バルブモデルM30は、吸気温Taや回転数Ne、吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングVTi,VTo、第2下流部圧Pm、下流部温Tmを吸気バルブモデルM30のモデル式に代入して筒内流入空気量mciを演算し、演算した筒内流入空気量mciを補正処理S20に出力する。補正処理S20は、吸気バルブモデルM30により演算された筒内流入空気量mciに対して必要に応じて補正を施し、これを筒内充填空気量mcfに変換して出力すると共に吸気管モデルM20に出力する。 The intake valve model M30 receives the intake air temperature Ta, the rotation speed Ne, the opening/closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33, the second downstream pressure Pm, and the downstream temperature Tm. A value detected by the intake air temperature sensor 23t is input as the intake air temperature Ta. A value calculated based on the crank angle θcr of the crankshaft 14 from the crank position sensor 14a is input as the rotational speed Ne. The opening/closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33 are determined by the cam angles θci and θco of the intake camshaft and the exhaust camshaft from the cam position sensor 16 with respect to the crank angle θcr of the crankshaft 14 from the crank position sensor 14a. Values calculated based on (θci-θcr) and (θco-θcr) are input. The values calculated by the intake pipe model M20 are input as the second downstream pressure Pm and the downstream temperature Tm. The intake valve model M30 substitutes the intake air temperature Ta, the rotation speed Ne, the opening/closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33, the second downstream pressure Pm, and the downstream temperature Tm into the model formula of the intake valve model M30. to calculate the in-cylinder air amount mci, and output the calculated in-cylinder air amount mci to the correction process S20. The correction processing S20 corrects the in-cylinder air amount mci calculated by the intake valve model M30 as necessary, converts it to the cylinder charged air amount mcf, and outputs it to the intake pipe model M20. Output.

次に、スロットルモデルM10、吸気管モデルM20、吸気バルブモデルM30、補正処理S10,S20,S30の詳細について順に説明する。最初に、スロットルモデルM10の詳細について説明する。スロットルモデルM10は、式(1)に示すように、スロットル開度θtと吸気温Taと吸気圧Paと第2下流部圧Pmとを用いてスロットル通過空気量mtを演算する。 Next, details of the throttle model M10, the intake pipe model M20, the intake valve model M30, and the correction processes S10, S20, and S30 will be described in order. First, details of the throttle model M10 will be described. The throttle model M10 calculates the throttle passing air amount mt using the throttle opening θt, the intake air temperature Ta, the intake pressure Pa, and the second downstream pressure Pm, as shown in equation (1).

Figure 2022117558000002
Figure 2022117558000002

ここで、式(1)中、「μ(θt)」は、スロットルバルブ26における流量係数である。この流量係数μ(θt)は、実施例では、スロットル開度θtを流量係数推定用マップに適用して推定される。ここで、流量係数推定用マップは、スロットル開度θtと流量係数μ(θt)との関係として予め実験や解析により定められ、フラッシュメモリ74に記憶されている。図4は、流量係数推定用マップの一例を示す説明図である。流量係数μ(θt)は、図示するように、スロットル開度θtが大きいほど小さくなるように設定される。 Here, in equation (1), "μ(θt)" is the flow rate coefficient at the throttle valve 26 . In the embodiment, the flow coefficient μ(θt) is estimated by applying the throttle opening θt to the flow coefficient estimation map. Here, the flow coefficient estimating map is determined in advance by experiments and analyzes as the relationship between the throttle opening θt and the flow coefficient μ(θt), and is stored in the flash memory 74 . FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a flow coefficient estimation map. As shown in the figure, the flow rate coefficient μ(θt) is set to decrease as the throttle opening θt increases.

式(1)中、「A(θt)」は、スロットルバルブ26の開口断面積である。この開口断面積A(θt)は、実施例では、スロットル開度θtを開口断面積推定用マップに適用して推定される。ここで、開口断面積推定用マップは、スロットル開度θtと開口断面積A(θt)との関係として予め実験や解析により定められ、フラッシュメモリ74に記憶されている。図5は、開口断面積推定用マップの一例を示す説明図である。開口断面積A(θt)は、図示するように、スロットル開度θtが所定値θt1未満の領域では、スロットル開度θtが大きいほど所定値A1に向けて大きくなり、スロットル開度θtが所定値θt1以上の領域では、所定値A1で一定となるように設定される。なお、スロットル開度θtと、流量係数μ(θt)と開口断面積A(θt)との積としての値μ(θt)・A(θt)と、の予め定められた関係にスロットル開度θtが適用されて値μ(θt)・A(θt)が推定されるものとしてもよい。 In formula (1), “A(θt)” is the opening cross-sectional area of the throttle valve 26 . In the embodiment, the opening cross-sectional area A(θt) is estimated by applying the throttle opening θt to the opening cross-sectional area estimation map. Here, the map for estimating the opening cross-sectional area is determined in advance by experiments and analysis as the relationship between the throttle opening θt and the opening cross-sectional area A(θt), and is stored in the flash memory 74 . FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of an aperture cross-sectional area estimation map. As shown in the figure, when the throttle opening θt is less than the predetermined value θt1, the opening cross-sectional area A(θt) increases toward the predetermined value A1 as the throttle opening θt increases. In the region of θt1 or more, it is set to be constant at a predetermined value A1. Note that a predetermined relationship between the throttle opening θt and the value μ(θt)·A(θt) as the product of the flow coefficient μ(θt) and the opening cross-sectional area A(θt) depends on the throttle opening θt may be applied to estimate the value μ(θt)·A(θt).

式(1)中、「R」は、気体定数に関する定数である。この定数Rは、気体定数を1mol当たりの気体(空気)の質量で除した値に相当する。式(1)中、「Φ(Pm/Pa)」は、式(2)および式(3)により得られる関数である。式(2)および式(3)中、「κ」は、比熱比である。この比熱比は、一定値とした。この関数Φ(Pm/Pa)は、図6に示すように、マップとして表わすことができる。したがって、式(2)および式(3)に代えて、図6のマップに、第2下流部圧Pmと吸気圧Paとを適用して、関数Φ(Pm/Pa)の値を求めるものとしてもよい。 In formula (1), "R" is a constant related to the gas constant. This constant R corresponds to a value obtained by dividing the gas constant by the mass of gas (air) per 1 mol. In formula (1), "Φ(Pm/Pa)" is a function obtained by formulas (2) and (3). In equations (2) and (3), "κ" is the ratio of specific heats. This specific heat ratio was set to a constant value. This function Φ(Pm/Pa) can be represented as a map as shown in FIG. Therefore, instead of formulas (2) and (3), the second downstream pressure Pm and the intake pressure Pa are applied to the map of FIG. 6 to obtain the value of the function Φ(Pm/Pa). good too.

Figure 2022117558000003
Figure 2022117558000003

図7は、スロットルモデルM10についての説明図である。上述の式(1)~式(3)は、以下のようにして得られる。最初に、スロットル上流部23uの気体の圧力を吸気圧Pa、スロットル上流部23uの気体の温度を吸気温Ta、スロットル下流部23dの気体の圧力を第2下流部圧Pmとする。そして、図7のスロットルモデルM10に対して質量保存則とエネルギ保存則と運動量保存則とを適用し、更に、気体の状態方程式と比熱比の方程式とマイヤーの関係式とを利用する。これにより、式(1)~式(3)が得られる。 FIG. 7 is an explanatory diagram of the throttle model M10. The above formulas (1) to (3) are obtained as follows. First, let the gas pressure in the throttle upstream portion 23u be the intake pressure Pa, the gas temperature in the throttle upstream portion 23u be the intake air temperature Ta, and the gas pressure in the throttle downstream portion 23d be the second downstream portion pressure Pm. Then, the law of conservation of mass, the law of conservation of energy, and the law of conservation of momentum are applied to the throttle model M10 of FIG. 7, and the equation of state of gas, the equation of the ratio of specific heats, and the Meyer relational expression are used. Equations (1) to (3) are thus obtained.

次に、吸気管モデルM20の詳細について説明する。吸気管モデルM20は、式(4)および式(5)に示すように、吸気温Taとスロットル通過空気量mtと筒内流入空気量mciと下流部体積Vmと定数Rと比熱比κとを用いて第2下流部圧Pmおよび下流部温Tmを演算する。 Next, details of the intake pipe model M20 will be described. The intake pipe model M20, as shown in equations (4) and (5), calculates the intake air temperature Ta, the throttle passing air amount mt, the cylinder inflow air amount mci, the downstream volume Vm, the constant R, and the specific heat ratio κ. are used to calculate the second downstream pressure Pm and the downstream temperature Tm.

Figure 2022117558000004
Figure 2022117558000004

図8は、吸気管モデルM20についての説明図である。図8から分かるように、スロットル下流部23dの総気体量(総空気量)をMとすると、総気体量Mの時間変化量は、スロットル下流部23dに流入する気体の流量すなわちスロットル通過空気量mtと、スロットル下流部23dから流出する気体の流量すなわち筒内流入空気量mciと、の差に等しい。このため、質量保存則により、式(6)が得られる。そして、この式(6)とスロットル下流部23dにおける気体の状態方程式(Pm・Vm=M・R・Tm)とにより、式(4)が得られる。 FIG. 8 is an explanatory diagram of the intake pipe model M20. As can be seen from FIG. 8, when the total amount of gas (total air amount) in the downstream portion 23d of the throttle is M, the amount of change in the total amount of gas M over time is the flow rate of the gas flowing into the downstream portion 23d of the throttle, that is, the amount of air passing through the throttle. It is equal to the difference between mt and the flow rate of gas flowing out of the throttle downstream portion 23d, that is, the cylinder inflow air amount mci. Therefore, the formula (6) is obtained by the law of conservation of mass. Equation (4) is obtained from Equation (6) and the state equation (Pm·Vm=M·R·Tm) of the gas in the throttle downstream portion 23d.

Figure 2022117558000005
Figure 2022117558000005

また、スロットル下流部23dの気体のエネルギM・Cv・Tmの時間変化量は、スロットル下流部23dに流入する気体のエネルギと、スロットル下流部23dから流出する気体のエネルギと、の差に等しい。このため、スロットル下流部23dに流入する気体の温度を吸気温Ta、スロットル下流部23dから流出する気体の温度を下流部温Tmとすると、エネルギ保存則により、式(7)が得られる。ここで、式(7)中、「Cp」は空気の定圧比熱であり、「Cv」は空気の定容比熱である、そして、この式(7)と上述の気体の状態方程式とにより、式(5)が得られる。 Also, the amount of change over time of the energy M·Cv·Tm of the gas in the throttle downstream portion 23d is equal to the difference between the energy of the gas flowing into the throttle downstream portion 23d and the energy of the gas flowing out from the throttle downstream portion 23d. Therefore, if the temperature of the gas flowing into the throttle downstream portion 23d is taken as the intake air temperature Ta, and the temperature of the gas flowing out of the throttle downstream portion 23d is taken as the downstream portion temperature Tm, Equation (7) is obtained according to the law of conservation of energy. where, in equation (7), "Cp" is the specific heat at constant pressure of air, and "Cv" is the specific heat at constant volume of air. (5) is obtained.

Figure 2022117558000006
Figure 2022117558000006

次に、吸気バルブモデルM30の詳細について説明する。吸気バルブモデルM30は、式(8)に示すように、吸気温Taと第2下流部圧Pmと下流部温Tmとを用いて筒内流入空気量mciを演算する。ここで、式(8)中、「a」および「b」は、エンジン12の回転数Neと、吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングVTi,VToとに基づいて定められる。 Next, the details of the intake valve model M30 will be described. The intake valve model M30 calculates the cylinder inflow air amount mci using the intake air temperature Ta, the second downstream pressure Pm, and the downstream temperature Tm, as shown in equation (8). Here, "a" and "b" in equation (8) are determined based on the rotational speed Ne of the engine 12 and the opening/closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33, respectively.

Figure 2022117558000007
Figure 2022117558000007

図9は、吸気バルブモデルM30についての説明図である。一般に、筒内充填空気量mcfは、吸気バルブ29の閉弁時に確定し、そのときの燃焼室30内の圧力に比例する。また、吸気バルブ29の閉弁時の燃焼室30内の圧力は、吸気バルブ29よりも上流側の気体の圧力、具体的には、第2下流部圧Pmと等しいとみなすことができる。したがって、筒内充填空気量mcfは、第2下流部圧Pmに比例すると近似することができる。 FIG. 9 is an explanatory diagram of the intake valve model M30. In general, the in-cylinder charged air amount mcf is determined when the intake valve 29 is closed, and is proportional to the pressure in the combustion chamber 30 at that time. Further, the pressure in the combustion chamber 30 when the intake valve 29 is closed can be regarded as equal to the pressure of the gas on the upstream side of the intake valve 29, specifically, the second downstream pressure Pm. Therefore, it can be approximated that the in-cylinder charged air amount mcf is proportional to the second downstream pressure Pm.

ここで、所定時間(例えば、クランク角θcrの720°分)当たりにスロットル下流部23dから全気筒の燃焼室30に流入する空気の流量をその所定時間で除算したもの(平均化したもの)を筒内流入空気量mciとすると、上述のように、筒内充填空気量mcfが第2下流部圧Pmに比例することから、筒内流入空気量mciも第2下流部圧Pmに比例すると考えられる。このことから、理論および経験則に基づいて、上述の式(8)が得られる。式(8)中、「a」は、比例係数であり、「b」は、燃焼室30内に残存する既燃ガスを表す適合値である。この適合値は、排気バルブ33の閉弁時に燃焼室30内に残存する既燃ガス量を、クランクシャフト14が180°回転するのに要する時間ΔT180°で除して得られる。ここで、180°は、1サイクル(吸気、圧縮、膨張、排気の4行程)でクランクシャフト14が回転する角度720°をエンジン12の気筒数4で除した角度を意味する。また、エンジン12の実際の運転では、下流部温Tmが大きく変化する場合がある。このため、式(8)では、下流部温Tmの変化を考慮した補正として、理論および経験則に基づいて導いた「Ta/Tm」を「a・Pm-b」に乗じるものとした。 Here, the flow rate of air flowing into the combustion chambers 30 of all cylinders from the downstream portion 23d of the throttle per predetermined time (for example, 720° of the crank angle θcr) is divided by the predetermined time (averaged). Assuming that the in-cylinder air amount is mci, since the in-cylinder charged air amount mcf is proportional to the second downstream pressure Pm as described above, it can be considered that the in-cylinder air amount mci is also proportional to the second downstream pressure Pm. be done. From this, the above equation (8) is obtained based on theory and empirical rules. In equation (8), “a” is a proportional coefficient, and “b” is a fit value representing the burned gas remaining in the combustion chamber 30 . This adaptation value is obtained by dividing the amount of burned gas remaining in the combustion chamber 30 when the exhaust valve 33 is closed by the time ΔT180° required for the crankshaft 14 to rotate 180°. Here, 180° means an angle obtained by dividing the angle 720° at which the crankshaft 14 rotates in one cycle (four strokes of intake, compression, expansion, and exhaust) by the number of cylinders of the engine 12 (4). Further, in the actual operation of the engine 12, the downstream temperature Tm may change greatly. Therefore, in equation (8), "a·Pm−b" is multiplied by "Ta/Tm" derived based on theory and empirical rules as a correction that takes into account changes in the downstream temperature Tm.

図10は、筒内流入空気量mciおよび筒内充填空気量mcfについての説明図である。図10中、横軸は、クランクシャフト14のクランク角θcrであり、縦軸は、単位時間当たりにスロットル下流部23dから各気筒の燃焼室30に実際に流入する空気の流量である。実施例では、4気筒のエンジン12を用いるから、吸気バルブ29は、例えば、1番気筒、3番気筒、4番気筒、2番気筒の順に開弁する。そして、図示するように、各気筒に対応する吸気バルブ29の開弁量に応じて、スロットル下流部23dから各気筒の燃焼室30に空気が流入する。例えば、スロットル下流部23dから各気筒の燃焼室30に流入する空気の流量は、図10に破線で示した通りである。また、この変位を総合して、スロットル下流部23dから全気筒の燃焼室30に流入する空気の流量は、図10に実線で示した通りである。さらに、1番気筒の筒内充填空気量mcfは、図10にハッチングで示した通りである。 FIG. 10 is an explanatory diagram of the cylinder inflow air amount mci and the cylinder charged air amount mcf. In FIG. 10, the horizontal axis is the crank angle θcr of the crankshaft 14, and the vertical axis is the flow rate of air actually flowing into the combustion chamber 30 of each cylinder from the downstream portion 23d of the throttle per unit time. In this embodiment, since the four-cylinder engine 12 is used, the intake valves 29 are opened in order of, for example, the first cylinder, the third cylinder, the fourth cylinder, and the second cylinder. Then, as shown in the figure, air flows into the combustion chamber 30 of each cylinder from the throttle downstream portion 23d according to the valve opening amount of the intake valve 29 corresponding to each cylinder. For example, the flow rate of air flowing into the combustion chamber 30 of each cylinder from the throttle downstream portion 23d is as indicated by the dashed line in FIG. Integrating this displacement, the flow rate of air flowing into the combustion chambers 30 of all cylinders from the downstream portion 23d of the throttle is as indicated by the solid line in FIG. Further, the in-cylinder charged air amount mcf of the first cylinder is as indicated by hatching in FIG.

これに対して、スロットル下流部23dから全気筒の燃焼室30に流入する空気の流量を平均化したものが筒内流入空気量mciであり、図10に一点鎖線で示した通りである。そして、この筒内流入空気量mciに時間ΔT180°を乗じたものが筒内充填空気量mcfとなる。したがって、吸気バルブモデルM30により演算された筒内流入空気量mciに対して補正処理S20により必要に応じて補正を施した値に時間ΔT180°を乗算することにより、筒内充填空気量mcfを演算することができる。より詳細には、筒内充填空気量mcfが吸気バルブ29の閉弁時の圧力に比例することを考慮して、吸気バルブ29の閉弁時の筒内流入空気量mciに時間ΔT180°を乗算したものが筒内充填空気量mcfとされる。 On the other hand, the in-cylinder inflow air amount mci is obtained by averaging the flow rate of air flowing into the combustion chambers 30 of all cylinders from the downstream portion 23d of the throttle, and is indicated by the one-dot chain line in FIG. The in-cylinder charged air amount mcf is obtained by multiplying the in-cylinder air amount mci by the time ΔT180°. Therefore, by multiplying the value obtained by correcting the in-cylinder inflow air amount mci calculated by the intake valve model M30 as necessary in the correction process S20 by the time ΔT180°, the in-cylinder charged air amount mcf is calculated. can do. More specifically, considering that the cylinder charged air amount mcf is proportional to the pressure when the intake valve 29 is closed, the cylinder inflow air amount mci when the intake valve 29 is closed is multiplied by the time ΔT180°. The result is the in-cylinder charged air amount mcf.

次に、補正処理S10について説明する。図11は、補正処理S10の一例を示すフローチャートである。補正処理S10では、電子制御ユニット70のCPU71は、最初に、スロットル通過空気量mtや補正値mtad、定常状態フラグFsなどのデータを入力する(ステップS100)。ここで、スロットル通過空気量mtは、スロットルモデルM10により演算された値が入力される。補正値mtadは、スロットル通過空気量mtの補正(正の値のときには増加させる側の補正、負の値のときには減少させる側の補正)に用いられる値であり、後述の補正値設定処理により設定された値が入力される。定常状態フラグFsは、CPU71により実行される図示しない定常状態フラグ設定ルーチンにより設定された値が入力される。定常状態フラグ設定ルーチンでは、CPU71は、エンジン12の回転数Neや負荷率KL、吸入空気量Qa、第1下流部圧Ps、第2下流部圧Pmなどのうちの少なくとも一部に基づいてエンジン12の運転状態が定常状態であるか過渡状態であるかを判定し、エンジン12の運転状態が定常状態であると判定したときには、定常状態フラグFsに値1を設定し、エンジン12の運転状態が過渡状態であると判定したときには、定常状態フラグFsに値0を設定する。 Next, the correction processing S10 will be described. FIG. 11 is a flow chart showing an example of the correction processing S10. In the correction process S10, the CPU 71 of the electronic control unit 70 first inputs data such as the throttle passing air amount mt, the correction value mtad, and the steady state flag Fs (step S100). Here, a value calculated by the throttle model M10 is input as the throttle passing air amount mt. The correction value mtad is a value used for correction of the throttle passing air amount mt (correction for increasing when positive value, correction for decreasing when negative value), and is set by a correction value setting process to be described later. entered. A value set by a steady state flag setting routine (not shown) executed by the CPU 71 is input to the steady state flag Fs. In the steady state flag setting routine, the CPU 71 adjusts the engine speed based on at least a part of the rotation speed Ne of the engine 12, the load factor KL, the intake air amount Qa, the first downstream pressure Ps, the second downstream pressure Pm, and the like. 12 is determined to be in a steady state or a transient state, and when it is determined that the operating state of the engine 12 is in a steady state, the value 1 is set to the steady state flag Fs, and the operating state of the engine 12 is in a transient state, the value 0 is set to the steady state flag Fs.

こうしてデータを入力すると、入力した定常状態フラグFsの値を調べる(ステップS110)。定常状態フラグFsが値1のとき、即ち、エンジン12の運転状態が過渡状態であるときには、補正値mtadの値を調べる(ステップS120)。補正値mtadが値0であるときには、スロットル通過空気量mtを補正する必要がないから、補正処理S10を終了する。 When the data are input in this manner, the value of the input steady state flag Fs is checked (step S110). When the steady state flag Fs is 1, that is, when the operating state of the engine 12 is in a transient state, the value of the correction value mtad is checked (step S120). When the correction value mtad is 0, there is no need to correct the throttle passing air amount mt, so the correction process S10 is terminated.

ステップS120で補正値mtadが正の値であるときには、式(9)に示すように、スロットル通過空気量mtに補正値mtadと係数kmtとの積を加えた値を新たなスロットル通過空気量mtに設定することにより、スロットル通過空気量mtを補正して(ステップS140)、本ルーチンを終了する。ここで、係数kmtは、値0から値1に向かって徐々に増加して値1で保持される。補正値mtadが正の値であるとき(補正後のスロットル通過空気量mtが補正前のスロットル通過空気量mtよりも多くなるとき)としては、燃料噴射弁28から噴射されて吸気管23の内壁面に付着した燃料(デポジット)がディーラーなどでの吸気管23の清掃などにより除去され、実際のスロットル通過空気量がスロットルモデルM10により演算したスロットル通過空気量mtよりも多くなっているときを挙げることができる。実施例では、これを考慮して、ステップS140の処理により、スロットル通過空気量mtを補正するものとした。これにより、スロットル通過空気量mtをより適切な値とすることができる。また、係数kmtを値0から値1に向かって徐々に大きくすることにより、スロットル通過空気量mtに補正値mtadを反映させる程度を徐々に大きくすることになるから、スロットル通過空気量mtの急変を抑制することができる。なお、係数kmtは、値0から値kmt1(0<kmt1<1)に向かって徐々に増加して値kmt1で保持されるものとしてもよい。また、係数kmtは、一定値kmt2(0<kmt2≦1)であるものとしてもよい。 When the correction value mtad is a positive value in step S120, a value obtained by adding the product of the correction value mtad and the coefficient kmt to the throttle passing air amount mt is added to the new throttle passing air amount mt as shown in equation (9). , the throttle passing air amount mt is corrected (step S140), and this routine ends. Here, the coefficient kmt gradually increases from a value of 0 to a value of 1 and is held at a value of 1. When the correction value mtad is a positive value (when the throttle passing air amount mt after correction becomes larger than the throttle passing air amount mt before correction), fuel is injected from the fuel injection valve 28 into the intake pipe 23. The fuel (deposit) adhering to the wall surface is removed by cleaning the intake pipe 23 at a dealer or the like, and the actual amount of air passing through the throttle is greater than the amount of air passing through the throttle mt calculated by the throttle model M10. be able to. In the embodiment, taking this into consideration, the throttle passing air amount mt is corrected by the processing of step S140. As a result, the throttle passing air amount mt can be set to a more appropriate value. Further, by gradually increasing the coefficient kmt from the value 0 to the value 1, the extent to which the correction value mtad is reflected in the throttle passing air amount mt is gradually increased. can be suppressed. Note that the coefficient kmt may gradually increase from the value 0 to the value kmt1 (0<kmt1<1) and be held at the value kmt1. Also, the coefficient kmt may be a constant value kmt2 (0<kmt2≦1).

mt←mt+mtad・kmt (9) mt←mt+mtad・kmt (9)

ステップS120で補正値mtadが負の値であるときには、補正値mtadが前回のトリップから負の値で継続しているか否かを判定する(ステップS130)。補正値mtadが前回のトリップから負の値で継続していると判定したときには、上述の式(9)によりスロットル通過空気量mtを補正して(ステップS140)、本ルーチンを終了する。補正値mtadが前回のトリップから負の値で継続していない(前回のトリップで値0以上であった)と判定したときには、スロットル通過空気量mtを補正することなく、補正処理S10を終了する。補正値mtadが負の値であるときとしては、上述のデポジットの堆積量が徐々に増加しているときを挙げることができる。デポジットの堆積量は急増するのではなく徐々に増加するため、スロットル通過空気量mtの誤補正を抑制するために、実施例では、補正値mtadが前回のトリップから負の値で継続しているときに、補正値mtadを用いてスロットル通過空気量mtを補正するものとした。 When the correction value mtad is a negative value in step S120, it is determined whether or not the correction value mtad continues to be a negative value from the previous trip (step S130). When it is determined that the correction value mtad has continued to be a negative value since the previous trip, the throttle passing air amount mt is corrected according to the above equation (9) (step S140), and this routine ends. When it is determined that the correction value mtad has not continued to be a negative value since the previous trip (the value was 0 or more in the previous trip), the correction process S10 is terminated without correcting the throttle passing air amount mt. . The time when the correction value mtad is a negative value can include the time when the above-described deposit amount is gradually increasing. Since the amount of deposit accumulation does not increase rapidly but gradually increases, in order to suppress erroneous correction of the throttle passing air amount mt, in the embodiment, the correction value mtad continues to be a negative value from the previous trip. In some cases, the correction value mtad is used to correct the throttle passing air amount mt.

ステップS110で定常状態フラグFsが値0であるとき、即ち、エンジン12の運転状態が定常状態であるときには、スロットル通過空気量mtを補正することなく、補正処理S10を終了する。エンジン12を定常状態しているときにスロットル通過空気量mtを補正すると、エンジン12を定常状態しているにも拘わらずに、スロットル通過空気量mtが変化することになる。このため、実施例では、エンジン12を定常状態しているときには、スロットル通過空気量mtを補正しないものとした。 When the steady state flag Fs is 0 in step S110, that is, when the operating state of the engine 12 is in a steady state, the correction process S10 ends without correcting the throttle passing air amount mt. If the throttle passing air amount mt is corrected while the engine 12 is in a steady state, the throttle passing air amount mt changes even though the engine 12 is in a steady state. Therefore, in the embodiment, when the engine 12 is in the steady state, the throttle passing air amount mt is not corrected.

次に、補正処理S20について説明する。図12は、補正処理S20の一例を示すフローチャートである。補正処理S20では、電子制御ユニット70の71は、最初に、筒内流入空気量mciや補正値mciad、定常状態フラグFsなどのデータを入力する(ステップS200)。ここで、筒内流入空気量mciは、吸気バルブモデルM30により演算された値が入力される。補正値mciadは、筒内流入空気量mciの補正(正の値のときには増加させる側の補正、負の値のときには減少させる側の補正)に用いられる値であり、後述の補正値設定処理により設定された値が入力される。定常状態フラグFsは、補正処理S10のステップS100の処理と同様に入力される。 Next, the correction processing S20 will be described. FIG. 12 is a flow chart showing an example of the correction processing S20. In the correction process S20, 71 of the electronic control unit 70 first inputs data such as the cylinder inflow air amount mci, the correction value mciad, and the steady state flag Fs (step S200). Here, a value calculated by the intake valve model M30 is input as the cylinder inflow air amount mci. The correction value mciad is a value used for correcting the in-cylinder air amount mci (correction to increase when positive value, correction to decrease when negative value), and is determined by the correction value setting process described later. The set value is entered. The steady state flag Fs is input in the same manner as in the process of step S100 of the correction process S10.

こうしてデータを入力すると、入力した定常状態フラグFsの値を調べる(ステップS210)。定常状態フラグFsが値1のとき、即ち、エンジン12の運転状態が過渡状態であるときには、補正値mciadの値を調べる(ステップS220)。補正値mciadが値0であるときには、筒内流入空気量mciを補正する必要がないから、補正処理S20を終了する。 When the data are input in this way, the value of the input steady state flag Fs is checked (step S210). When the steady state flag Fs is 1, that is, when the operating state of the engine 12 is in a transient state, the value of the correction value mciad is checked (step S220). When the correction value mciad is 0, there is no need to correct the in-cylinder air amount mci, so the correction process S20 ends.

ステップS220で補正値mciadが正の値であるときには、式(10)に示すように、筒内流入空気量mciに補正値mciadと係数kmciとの積を加えた値を新たな筒内流入空気量mciに設定することにより、筒内流入空気量mciを補正して(ステップS240)、本ルーチンを終了する。ここで、係数kmciは、値0から値1に向かって徐々に増加して値1で保持される。補正値mciadが正の値であるとき(補正後の筒内流入空気量mciが補正前の筒内流入空気量mciよりも多くなるとき)としては、上述のデポジットがディーラーなどでの吸気管23の清掃などにより除去され、実際の筒内流入空気量が吸気バルブモデルM30により演算した筒内流入空気量mciよりも多くなっているときを挙げることができる。実施例では、これを考慮して、ステップS240の処理により、筒内流入空気量mciを補正するものとした。これにより、筒内流入空気量mciをより適切な値とすることができる。また、係数kmciを値0から値1に向かって徐々に大きくすることにより、筒内流入空気量mciに補正値mciadを反映させる程度を徐々に大きくすることになるから、筒内流入空気量mciの急変を抑制することができる。なお、係数kmciは、値0から値kmci1(0<kmci1<1)に向かって徐々に増加して値kmci1で保持されるものとしてもよい。また、係数kmciは、一定値kmci2(0<kmci2≦1)であるものとしてもよい。 When the correction value mciad is a positive value in step S220, the value obtained by adding the product of the correction value mciad and the coefficient kmci to the cylinder inflow air amount mci is added to the new cylinder inflow air amount mci as shown in equation (10). By setting the amount mci, the cylinder inflow air amount mci is corrected (step S240), and the routine ends. Here, the coefficient kmci gradually increases from a value of 0 to a value of 1 and is held at a value of 1. When the correction value mciad is a positive value (when the cylinder inflow air amount mci after correction is greater than the cylinder inflow air amount mci before correction), the above-mentioned deposits are stored in the intake pipe 23 at a dealer or the like. is removed by cleaning the intake valve model M30, etc., and the actual amount of air flowing into the cylinder is greater than the amount of air flowing into the cylinder mci calculated by the intake valve model M30. In the embodiment, in consideration of this, the cylinder inflow air amount mci is corrected by the processing of step S240. As a result, the cylinder inflow air amount mci can be set to a more appropriate value. Further, by gradually increasing the coefficient kmci from 0 to 1, the extent to which the correction value mciad is reflected in the cylinder inflow air amount mci is gradually increased. abrupt change in Note that the coefficient kmci may gradually increase from the value 0 to the value kmci1 (0<kmci1<1) and be held at the value kmci1. Also, the coefficient kmci may be a constant value kmci2 (0<kmci2≦1).

mci←mci+mciad・kmci (10) mci←mci+mciad・kmci (10)

ステップS220で補正値mciadが負の値であるときには、補正値mciadが前回のトリップから負の値で継続しているか否かを判定する(ステップS230)。補正値mciadが前回のトリップから負の値で継続していると判定したときには、上述の式(10)により筒内流入空気量mciを補正して(ステップS240)、本ルーチンを終了する。補正値mciadが前回のトリップから負の値で継続していない(前回のトリップで値0以上であった)と判定したときには、筒内流入空気量mciを補正することなく、補正処理S20を終了する。補正値mciadが負の値であるときとしては、上述のデポジットの堆積量が徐々に増加しているときを挙げることができる。デポジットの堆積量は急増するのではなく徐々に増加するため、筒内流入空気量mciの誤補正を抑制するために、実施例では、補正値mciadが前回のトリップから負の値で継続しているときに、補正値mciadを用いて筒内流入空気量mciを補正するものとした。 When the correction value mciad is a negative value in step S220, it is determined whether or not the correction value mciad continues to be a negative value from the previous trip (step S230). When it is determined that the correction value mciad continues to be a negative value from the previous trip, the cylinder inflow air amount mci is corrected according to the above equation (10) (step S240), and this routine ends. When it is determined that the correction value mciad has not continued to be a negative value since the previous trip (the value was 0 or more in the previous trip), the correction process S20 is terminated without correcting the cylinder inflow air amount mci. do. A case where the correction value mciad is a negative value can be a case where the amount of deposits is gradually increasing. Since the accumulated amount of deposits does not increase rapidly but gradually increases, in order to suppress erroneous correction of the in-cylinder air amount mci, in the embodiment, the correction value mciad continues to be a negative value from the previous trip. In this case, the correction value mciad is used to correct the in-cylinder air amount mci.

ステップS210で定常状態フラグFsが値0であるとき、即ち、エンジン12の運転状態が定常状態であるときには、スロットル通過空気量mtを補正することなく、補正処理S10を終了する。エンジン12を定常状態しているときに筒内流入空気量mciを補正すると、エンジン12を定常状態しているにも拘わらずに、筒内流入空気量mciが変化することになる。このため、実施例では、エンジン12を定常状態しているときには、筒内流入空気量mciを補正しないものとした。 When the steady state flag Fs is 0 in step S210, that is, when the operating state of the engine 12 is in the steady state, the correction process S10 is terminated without correcting the throttle passing air amount mt. If the in-cylinder air amount mci is corrected while the engine 12 is in a steady state, the in-cylinder air amount mci changes even though the engine 12 is in a steady state. Therefore, in the embodiment, when the engine 12 is in the steady state, the cylinder inflow air amount mci is not corrected.

次に、補正処理S30について説明する。図13は、補正処理S30の一例を示すフローチャートである。補正処理S30では、電子制御ユニット70のCPU71は、最初に、補正値Vmadや定常状態フラグFsなどのデータを入力する(ステップS300)。ここで、補正値Vmadは、下流部体積ベース値Vm0に対する補正に用いられる値であり、後述の補正値設定処理により設定された値が入力される。定常状態フラグFsは、補正処理S10のステップS100の処理と同様に入力される。 Next, the correction processing S30 will be described. FIG. 13 is a flow chart showing an example of the correction processing S30. In the correction process S30, the CPU 71 of the electronic control unit 70 first inputs data such as the correction value Vmad and the steady state flag Fs (step S300). Here, the correction value Vmad is a value used for correcting the downstream portion volume base value Vm0, and a value set by a correction value setting process described later is input. The steady state flag Fs is input in the same manner as in the process of step S100 of the correction process S10.

こうしてデータを入力すると、入力した定常状態フラグFsの値を調べる(ステップS310)。定常状態フラグFsが値1であるとき、即ち、エンジン12の運転状態が定常運転であるときには、式(11)に示すように、下流部体積ベース値Vm0から補正値Vmadと係数kvmとの積を減じた値を下流部体積Vmに設定して(ステップS320)、本ルーチンを終了する。ここで、係数kvmは、一定値kvm1(0<kvm1<1)である。係数kvmは、上述のデポジットの堆積量に依存すると想定される。実施例では、これを考慮して、ステップS320の処理により、下流部体積Vmを設定するものとした。これにより、下流部体積Vmをより適切に設定することができる。また、値1よりも小さい係数kvmを用いることにより、下流部体積Vmの下流部体積ベース値Vm0に対する急変を抑制することができる。なお、係数kvmは、値1であるものとしてもよい。また、係数kvmは、値0から値kvm1に向かって徐々に増加して値kvmで保持されるものとしてもよい。こうすれば、下流部体積Vmの下流部体積ベース値Vm0に対する急変をより抑制することができる。 When the data is input in this way, the value of the input steady state flag Fs is checked (step S310). When the steady state flag Fs is 1, that is, when the operating state of the engine 12 is steady operation, the product of the correction value Vmad and the coefficient kvm is obtained from the downstream volume base value Vm0 as shown in equation (11). is set as the downstream volume Vm (step S320), and the routine ends. Here, the coefficient kvm is a constant value kvm1 (0<kvm1<1). It is assumed that the coefficient kvm depends on the amount of deposits accumulated as described above. In the embodiment, considering this, the downstream volume Vm is set by the process of step S320. Thereby, the downstream volume Vm can be set more appropriately. Further, by using the coefficient kvm smaller than the value 1, it is possible to suppress the sudden change of the downstream portion volume Vm with respect to the downstream portion volume base value Vm0. Note that the coefficient kvm may be set to a value of one. Also, the coefficient kvm may gradually increase from the value 0 to the value kvm1 and be held at the value kvm. This makes it possible to further suppress the sudden change of the downstream volume Vm with respect to the downstream volume base value Vm0.

Vm←Vm0-Vmad・kvm (11) Vm←Vm0-Vmad・kvm (11)

ステップS310で定常状態フラグFsが値0であるとき、即ち、エンジン12の運転状態が過渡状態であるときには、下流部体積ベース値Vm0を下流部体積Vmに設定して(ステップS330)、本ルーチンを終了する。下流部体積Vmは、エンジン12の運転状態が過渡状態であるときの吸入空気量制御や燃料噴射制御などに影響を与え得ると想定される。このため、エンジン12の運転状態が過渡状態であるときには、下流部体積ベース値Vm0を下流部体積Vmに設定するものとした。 When the steady state flag Fs is 0 in step S310, that is, when the operating state of the engine 12 is in a transient state, the downstream volume base value Vm0 is set to the downstream volume Vm (step S330), and this routine exit. It is assumed that the downstream volume Vm can affect intake air amount control, fuel injection control, and the like when the operating state of the engine 12 is in a transient state. Therefore, when the operating state of the engine 12 is in a transient state, the downstream volume base value Vm0 is set to the downstream volume Vm.

次に、図11の第1補正処理で用いられる補正値mtadや図12の第2補正処理で用いられる補正値mciad、図13の第3補正処理で用いられる補正値Vmadの設定処理について図14の補正値設定処理を用いて説明する。この処理は、電子制御ユニット70のCPU71により繰り返し実行される。 Next, processing for setting the correction value mtad used in the first correction process in FIG. 11, the correction value mciad used in the second correction process in FIG. 12, and the correction value Vmad used in the third correction process in FIG. will be described using the correction value setting process of . This processing is repeatedly executed by the CPU 71 of the electronic control unit 70 .

図14の補正値設定処理では、電子制御ユニット70のCPU71は、最初に、エンジン12の回転数Neやスロットル開度θt、吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングVTi,VTo、EGRバルブ44の開度θegr、第1下流部圧Ps、第2下流部圧Pm、圧力誤差ΔP、下流部圧変化率dPsなどのデータを入力する(ステップS400)。 In the correction value setting process of FIG. Data such as the degree of opening θegr, the first downstream pressure Ps, the second downstream pressure Pm, the pressure error ΔP, and the downstream pressure change rate dPs are input (step S400).

ここで、回転数Neは、クランクポジションセンサ14aからのクランクシャフト14のクランク角θcrに基づいて演算された値が入力される。スロットル開度θtは、スロットルポジションセンサ26aにより検出された値が入力される。吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングVTi,VToは、クランクポジションセンサ14aからのクランクシャフト14のクランク角θcrに対するカムポジションセンサ16からのインテークカムシャフトやエキゾーストカムシャフトのカム角θci,θcoの角度(θci-θcr),(θco-θcr)に基づいて演算された値が入力される。EGRバルブ44の開度θegrは、開度センサ45により検出された値が入力される。第1下流部圧Psは、圧力センサ27aにより検出された値が入力される。第2下流部圧Pmは、エアモデル(図3参照)により得られた値が入力される。第1下流部圧Psは、スロットル下流部23dの気体の圧力の検出値であり、第2下流部圧Pmは、スロットル下流部23dの気体の圧力の推定値である。圧力誤差ΔPは、第1下流部圧Psから第2下流部圧Pmを減じた値が入力される。下流部圧変化率dPsは、第1下流部圧Psの単位時間当たりの変化量として演算された値が入力される。 Here, as the rotation speed Ne, a value calculated based on the crank angle θcr of the crankshaft 14 from the crank position sensor 14a is input. A value detected by the throttle position sensor 26a is input as the throttle opening θt. The opening/closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33 are determined by the cam angles θci and θco of the intake camshaft and the exhaust camshaft from the cam position sensor 16 with respect to the crank angle θcr of the crankshaft 14 from the crank position sensor 14a. Values calculated based on (θci-θcr) and (θco-θcr) are input. A value detected by the opening sensor 45 is input as the opening θegr of the EGR valve 44 . A value detected by the pressure sensor 27a is input as the first downstream pressure Ps. A value obtained from the air model (see FIG. 3) is input as the second downstream pressure Pm. The first downstream pressure Ps is a detected gas pressure in the throttle downstream portion 23d, and the second downstream pressure Pm is an estimated gas pressure in the throttle downstream portion 23d. A value obtained by subtracting the second downstream pressure Pm from the first downstream pressure Ps is input as the pressure error ΔP. A value calculated as the amount of change per unit time of the first downstream pressure Ps is input as the downstream pressure change rate dPs.

こうしてデータを入力すると、入力した回転数Neやスロットル開度θt、吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングVTi,VTo、EGRバルブ44の開度θegr、第1下流部圧Ps、第2下流部圧Pm、圧力誤差ΔP、下流部圧変化率dPsを補正値写像に適用して補正値mtad,mciad,Vmadを設定して(ステップS410)、補正値設定処理を終了する。 When the data are input in this way, the input rotation speed Ne, throttle opening θt, opening/closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33, opening θegr of the EGR valve 44, first downstream pressure Ps, second downstream The pressure Pm, the pressure error ΔP, and the downstream pressure change rate dPs are applied to the correction value mapping to set the correction values mtad, mciad, and Vmad (step S410), and the correction value setting process ends.

ここで、補正値写像は、回転数Neやスロットル開度θt、吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングVTi,VTo、EGRバルブ44の開度θegr、第1下流部圧Ps、第2下流部圧Pm、圧力誤差ΔP、下流部圧変化率dPsを入力とすると共に補正値mtad,mciad,Vmadを出力とする写像であり、フラッシュメモリ74に記憶されている。図15は、補正値写像の一例を示す説明図である。図15の例では、補正値写像は、中間層(隠れ層)1,2を有するニューラルネットワークにより構成されている。入力層は、ノードA[1]~A[9]を有し、中間層1は、ノードB[1]~B[3]を有し、中間層2は、ノードC[1]~C[3]を有し、出力層は、ノードD[1]~D[3]を有するものとした。入力層のノードA[1]~A[9]の変数x[1]~x[9]は、それぞれ、回転数Ne、スロットル開度θt、吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングVTi,VTo、EGRバルブ44の開度θegr、第1下流部圧Ps、第2下流部圧Pm、圧力誤差ΔP、下流部圧変化率dPsである。出力層のノードD[1]~D[3]の出力y[1]~y[3]は、それぞれ、補正値mtad,mciad,Vmadである。中間層1,2の活性化関数h1,h2としては、シグモイド関数やハイパボリックタンジェント関数などが用いられる。出力層の活性化関数fとしては、ReLU(ランプ関数)や恒等関数などが用いられる。中間層1のノードB[j1](j1=1~3)の出力z1[j1]は、入力層のノードA[i](i=1~9)の変数x[i]と、入力層のノードA[i]から中間層1のノードB[j1]への入力値を規定するための係数w[j1,i]と、中間層1の活性化関数h1とを用いて式(12)のように表わすことができる。中間層2のノードC[j2](j2=1~3)の出力z2[j2]は、中間層1のノードB[j1]の出力z1[j1]と、中間層1のノードB[j1]から中間層2のノードC[j2]への入力値を規定するための係数w[j2,j1]と、中間層2の活性化関数h2とを用いて式(13)のように表わすことができる。出力層のノードD[j3](j3=1~3)の出力y[j3]は、中間層2のノードC[j2]の出力z2[j2]と、中間層2のノードC[j2]から出力層のノードD[j3]への入力値を規定するための係数w[j3,j2]と、出力層の活性化関数fとを用いて式(14)のように表わすことができる。なお、中間層の数は、2に限定されるものではない。また、各中間層のノードの数は、3に限定されるものではない。 Here, the correction value mapping includes the rotational speed Ne, the throttle opening θt, the opening/closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33, the opening θegr of the EGR valve 44, the first downstream pressure Ps, the second downstream pressure It is a mapping that takes the pressure Pm, the pressure error ΔP, and the downstream pressure change rate dPs as inputs and outputs the correction values mtad, mciad, and Vmad, and is stored in the flash memory 74 . FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of correction value mapping. In the example of FIG. 15, the correction value mapping is constructed by a neural network having intermediate layers (hidden layers) 1 and 2. In FIG. The input layer has nodes A[1] to A[9], hidden layer 1 has nodes B[1] to B[3], hidden layer 2 has nodes C[1] to C[ 3], and the output layer has nodes D[1] to D[3]. The variables x[1] to x[9] of the nodes A[1] to A[9] in the input layer are the rotational speed Ne, the throttle opening θt, the opening/closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33, respectively. , the degree of opening θegr of the EGR valve 44, the first downstream pressure Ps, the second downstream pressure Pm, the pressure error ΔP, and the downstream pressure change rate dPs. Outputs y[1] to y[3] of nodes D[1] to D[3] in the output layer are correction values mtad, mciad and Vmad, respectively. As the activation functions h1 and h2 of the intermediate layers 1 and 2, a sigmoid function, a hyperbolic tangent function, or the like is used. A ReLU (ramp function), an identity function, or the like is used as the activation function f of the output layer. The output z1[j1] of the node B[j1] (j1=1 to 3) of the hidden layer 1 is the variable x[i] of the input layer node A[i] (i=1 to 9) and the input layer Using the coefficient w[j1, i] for defining the input value from the node A[i] to the node B[j1] of the hidden layer 1 and the activation function h1 of the hidden layer 1, can be expressed as Output z2[j2] of node C[j2] (j2=1 to 3) of hidden layer 2 is output z1[j1] of node B[j1] of hidden layer 1 and node B[j1] of hidden layer 1 (13) using the coefficient w[j2, j1] for defining the input value from to the node C[j2] of the intermediate layer 2 and the activation function h2 of the intermediate layer 2. can. The output y[j3] of the output layer node D[j3] (j3=1 to 3) is obtained from the output z2[j2] of the intermediate layer 2 node C[j2] and the intermediate layer 2 node C[j2] Using the coefficient w[j3, j2] for defining the input value to the node D[j3] of the output layer and the activation function f of the output layer, it can be expressed as Equation (14). Note that the number of intermediate layers is not limited to two. Also, the number of nodes in each intermediate layer is not limited to three.

Figure 2022117558000008
Figure 2022117558000008

補正値写像の生成は、例えば、エンジン装置10と同様の試験用のエンジン装置に各種センサを設けて以下のように行なわれる。この試験用のエンジン装置において、回転数Neやスロットル開度θt、吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングVTi,VTo、EGRバルブ44の開度θegr、第1下流部圧Ps、第2下流部圧Pm、圧力誤差ΔP、下流部圧変化率dPsを補正値写像に適用して補正値mtad,mciad,Vmadの訓練データを演算すると共に、各種センサや上述のエアモデルなどの各種モデルなどにより補正値mtad,mciad,Vmadの教師データを取得し、これらを関連付けてサンプルデータを生成する。そして、各サンプルデータを用いて誤差逆伝搬法などにより、補正値写像の中間層1,2や出力層の各ノードの入力値を規定するための係数(上述の係数w[j1,i]や係数w[j2,j1]、係数w[j3,j2])を更新して、補正値写像(学習済みモデル)を生成する。 The correction value mapping is generated, for example, by providing various sensors in a test engine device similar to the engine device 10 as follows. In this test engine device, the rotation speed Ne, the throttle opening θt, the opening and closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33, the opening θegr of the EGR valve 44, the first downstream pressure Ps, the second downstream pressure The pressure Pm, the pressure error ΔP, and the downstream pressure change rate dPs are applied to the correction value mapping to calculate the training data of the correction values mtad, mciad, and Vmad, and the correction values are obtained from various sensors and various models such as the air model described above. Teacher data of mtad, mciad, and Vmad are obtained and associated to generate sample data. Then, using each sample data, the coefficients (the above-mentioned coefficients w[j1, i] and Coefficient w[j2, j1], coefficient w[j3, j2]) are updated to generate a correction value map (learned model).

発明者らは、同一の補正値mtad,mciad,Vmadに対して、回転数Neとスロットル開度θtと吸気バルブ29の開閉タイミングVTiと排気バルブ33の開閉タイミングVToとEGRバルブ44の開度θegrと第1下流部圧Psと第2下流部圧Pmと圧力誤差ΔPと下流部圧変化率dPsとの関係が、スロットル下流部23dの製造ばらつきや経年変化(上述のデポジットの堆積量を含む)などにより異なることを見出した。したがって、回転数Neやスロットル開度θt、吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングVTi,VTo、EGRバルブ44の開度θegr、第1下流部圧Ps、第2下流部圧Pm、圧力誤差ΔP、下流部圧変化率dPsを補正値写像に適用して補正値mtad,mciad,Vmadを設定することにより、補正値mtad,mciad,Vmadを、スロットル下流部23dの製造ばらつきや経年変化などを踏まえたより適切な値とすることができる。そして、補正値mtadをスロットル通過空気量mtの補正に用いたり、補正値mciadを筒内流入空気量mciの補正に用いたり、補正値Vmadを下流部体積Vmの設定に用いたりすることにより、スロットル通過空気量mtや筒内流入空気量mci、下流部体積Vmをより適切に推定することができる。 For the same correction values mtad, mciad, and Vmad, the inventors found that the rotational speed Ne, the throttle opening θt, the opening/closing timing VTi of the intake valve 29, the opening/closing timing VTo of the exhaust valve 33, and the opening θegr of the EGR valve 44 , the first downstream pressure Ps, the second downstream pressure Pm, the pressure error ΔP, and the downstream pressure change rate dPs, depending on manufacturing variations and aging of the throttle downstream portion 23d (including the above-mentioned deposit accumulation amount) I found out that it is different. Therefore, the rotation speed Ne, the throttle opening θt, the opening/closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33, the opening θegr of the EGR valve 44, the first downstream pressure Ps, the second downstream pressure Pm, and the pressure error ΔP , the downstream pressure change rate dPs is applied to the correction value mapping to set the correction values mtad, mciad, and Vmad. A more appropriate value can be set. By using the correction value mtad for correcting the throttle passing air amount mt, using the correction value mciad for correcting the cylinder inflow air amount mci, and using the correction value Vmad for setting the downstream volume Vm, It is possible to more appropriately estimate the throttle passing air amount mt, the cylinder inflow air amount mci, and the downstream portion volume Vm.

以上説明した実施例の状態推定装置としての電子制御ユニット70では、第1下流部圧Psや第2下流部圧Pm、圧力誤差ΔPを含む入力変数をニューラルネットワークにより構成された補正値写像に適用して補正値mtad,mciad,Vmadを設定(推定)する。これにより、補正値mtad,mciad,Vmadをより適切に設定することができる。そして、補正値mtadをスロットル通過空気量mtの補正に用いたり、補正値mciadを筒内流入空気量mciの補正に用いたり、補正値Vmadを下流部体積Vmの設定に用いたりすることにより、スロットル通過空気量mtや筒内流入空気量mci、下流部体積Vmをより適切に推定することができる。 In the electronic control unit 70 as the state estimation device of the embodiment described above, the input variables including the first downstream pressure Ps, the second downstream pressure Pm, and the pressure error ΔP are applied to the correction value mapping configured by the neural network. Then, the correction values mtad, mciad, and Vmad are set (estimated). Thereby, the correction values mtad, mciad, and Vmad can be set more appropriately. By using the correction value mtad for correcting the throttle passing air amount mt, using the correction value mciad for correcting the cylinder inflow air amount mci, and using the correction value Vmad for setting the downstream volume Vm, It is possible to more appropriately estimate the throttle passing air amount mt, the cylinder inflow air amount mci, and the downstream portion volume Vm.

実施例のエンジン装置10では、補正値写像は、回転数Neやスロットル開度θt、吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングVTi,VTo、EGRバルブ44の開度θegr、第1下流部圧Ps、第2下流部圧Pm、圧力誤差ΔP、下流部圧変化率dPsを入力とすると共に補正値mtad,mciad,Vmadを出力とする写像であるものとした。しかし、補正値写像の入力は、第1下流部圧Psや第2下流部圧Pm、圧力誤差ΔPを含むものであればよく、回転数Neやスロットル開度θt、吸気バルブ29や排気バルブ33の開閉タイミングVTi,VTo、EGRバルブ44の開度θegr、下流部圧変化率dPsのうちの少なくとも一部を含まないものとしてもよい。また、補正値写像は、補正値mtad,mciad,Vmadのうちの一部を出力とするものとしてもよい。 In the engine device 10 of the embodiment, the correction value mapping includes the rotational speed Ne, the throttle opening θt, the opening/closing timings VTi and VTo of the intake valve 29 and the exhaust valve 33, the opening θegr of the EGR valve 44, the first downstream pressure Ps , second downstream pressure Pm, pressure error .DELTA.P, and downstream pressure change rate dPs as inputs, and correction values mtad, mciad, and Vmad as outputs. However, the input of the correction value mapping may include the first downstream pressure Ps, the second downstream pressure Pm, and the pressure error ΔP. At least a part of the opening/closing timings VTi and VTo of the EGR valve 44, the opening degree θegr of the EGR valve 44, and the downstream pressure change rate dPs may not be included. Further, the correction value mapping may output a part of the correction values mtad, mciad, and Vmad.

実施例のエンジン装置10では、補正値写像は、ニューラルネットワークにより構成されるものとした。しかし、補正値写像は、ニューラルネットワーク以外、例えば、ランダムフォレストや、サポートベクターマシン、LSTM(Long Short Term Memory)などにより構成されるものとしてもよい。また、補正値写像は、人による実験や解析などによりマップや演算式などとして構成されるものとしてもよい。 In the engine device 10 of the embodiment, the correction value mapping is configured by a neural network. However, the correction value mapping may be configured by, for example, a random forest, a support vector machine, an LSTM (Long Short Term Memory), etc., other than the neural network. Also, the correction value mapping may be configured as a map or an arithmetic expression based on human experiments or analysis.

実施例のエンジン装置10では、補正処理S10において、エンジン12の運転状態が過渡状態であり且つ補正値mtadが負の値であるときには、補正値mtadが前回のトリップから負の値で継続しているときに、補正値mtadを用いてスロットル通過空気量mtを補正するものとした。しかし、エンジン12の運転状態が過渡状態であり且つ補正値mtadが負の値であるときには、補正値mtadが前回のトリップから負の値で継続しているか否かに拘わらずに、補正値mtadを用いてスロットル通過空気量mtを補正するものとしてもよい。 In the engine device 10 of the embodiment, in the correction process S10, when the operating state of the engine 12 is in a transient state and the correction value mtad is a negative value, the correction value mtad continues to be a negative value from the previous trip. , the throttle passing air amount mt is corrected using the correction value mtad. However, when the operating state of the engine 12 is in a transient state and the correction value mtad is a negative value, the correction value mtad may be used to correct the throttle passing air amount mt.

実施例のエンジン装置10では、補正処理S10において、エンジン12の運転状態が定常状態であるときには、スロットル通過空気量mtを補正しないものとしたが、補正値mtadを用いてスロットル通過空気量mtを補正するものとしてもよい。 In the engine device 10 of the embodiment, in the correction process S10, when the operating state of the engine 12 is in a steady state, the throttle passing air amount mt is not corrected. It may be corrected.

実施例のエンジン装置10では、補正処理S20において、エンジン12の運転状態が過渡状態であり且つ補正値mciadが負の値であるときには、補正値mciadが前回のトリップから負の値で継続しているときに、補正値mciadを用いて筒内流入空気量mciを補正するものとした。しかし、エンジン12の運転状態が過渡状態であり且つ補正値mciadが負の値であるときには、補正値mciadが前回のトリップから負の値で継続しているか否かに拘わらずに、補正値mciadを用いて筒内流入空気量mciを補正するものとしてもよい。 In the engine device 10 of the embodiment, in the correction process S20, when the operating state of the engine 12 is in a transient state and the correction value mciad is a negative value, the correction value mciad continues to be a negative value from the previous trip. In this case, the correction value mciad is used to correct the in-cylinder air amount mci. However, when the operating state of the engine 12 is in a transient state and the correction value mciad is a negative value, regardless of whether the correction value mciad continues to be a negative value from the previous trip, the correction value mciad may be used to correct the in-cylinder air amount mci.

実施例のエンジン装置10では、補正処理S20において、エンジン12の運転状態が定常状態であるときには、筒内流入空気量mciを補正しないものとしたが、補正値mciadを用いて筒内流入空気量mciを補正するものとしてもよい。 In the engine device 10 of the embodiment, in the correction process S20, when the operating state of the engine 12 is in a steady state, the cylinder inflow air amount mci is not corrected. It is also possible to correct mci.

実施例のエンジン装置10では、補正処理S30において、エンジン12の運転状態が過渡状態であるときには、補正値Vmadを用いずに下流部体積ベース値Vm0を下流部体積Vmに設定するものとしたが、下流部体積ベース値Vm0および補正値Vmadを用いて下流部体積Vmを設定するものとしてもよい。 In the engine device 10 of the embodiment, in the correction process S30, when the operating state of the engine 12 is in a transient state, the downstream volume base value Vm0 is set to the downstream volume Vm without using the correction value Vmad. , the downstream volume Vm may be set using the downstream volume base value Vm0 and the correction value Vmad.

実施例のエンジン装置10では、エンジン12は、過給機を備えないものとした。しかし、エンジン12は、過給機を備えるものとしてもよい。図16は、変形例のエンジン装置10Bの構成の概略を示す構成図であり、図17は、エンジン装置10Bの電子制御ユニット70に入出力される信号の一例を示す説明図である。図16のエンジン装置10Bは、エンジン12に代えて、過給機50やインタークーラ25を有するエンジン12Bを備える点で、図1のエンジン装置10とは異なる。以下、エンジン装置10Bのうちエンジン装置10とは異なる点について説明する。 In the engine device 10 of the embodiment, the engine 12 does not have a supercharger. However, the engine 12 may be provided with a supercharger. FIG. 16 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of an engine device 10B of a modified example, and FIG. 17 is an explanatory diagram showing an example of signals input to and output from the electronic control unit 70 of the engine device 10B. The engine device 10B of FIG. 16 differs from the engine device 10 of FIG. 1 in that instead of the engine 12, an engine 12B having a supercharger 50 and an intercooler 25 is provided. The points of the engine device 10B that are different from the engine device 10 will be described below.

過給機50は、ターボチャージャとして構成されており、タービン51と、コンプレッサ52と、ウェイストゲートバルブ54と、ブローオフバルブ55とを備える。タービン51は、排気管35の浄化装置37よりも上流側に配置されている。コンプレッサ52は、吸気管23のスロットルバルブ26よりも上流側に配置されており、タービン51に回転軸53を介して連結されている。ウェイストゲートバルブ54は、排気管35のタービン51よりも上流側と下流側とを連絡するバイパス管36に設けられており、電子制御ユニット70により制御される。ブローオフバルブ55は、吸気管23のコンプレッサ52よりも上流側と下流側とを連絡するバイパス管24に設けられており、電子制御ユニット70により制御される。 The supercharger 50 is configured as a turbocharger and includes a turbine 51 , a compressor 52 , a wastegate valve 54 and a blow-off valve 55 . The turbine 51 is arranged upstream of the purification device 37 of the exhaust pipe 35 . The compressor 52 is arranged upstream of the throttle valve 26 of the intake pipe 23 and is connected to the turbine 51 via a rotating shaft 53 . The wastegate valve 54 is provided in the bypass pipe 36 that connects the upstream side and the downstream side of the exhaust pipe 35 with respect to the turbine 51 and is controlled by the electronic control unit 70 . The blow-off valve 55 is provided in the bypass pipe 24 that connects the upstream side and the downstream side of the compressor 52 of the intake pipe 23 and is controlled by the electronic control unit 70 .

この過給機50では、ウェイストゲートバルブ54の開度の調節により、バイパス管36を流通する排気量とタービン51を流通する排気量との配分比が調節され、タービン51の回転駆動力が調節され、コンプレッサ52による圧縮空気量が調節され、エンジン12の過給圧(吸気圧)が調節される。なお、エンジン12は、ウェイストゲートバルブ54が全開のときには、過給機50を備えない自然吸気タイプのエンジンと同様に動作可能になっている。 In the turbocharger 50, the opening of the wastegate valve 54 is adjusted to adjust the distribution ratio between the amount of exhaust gas flowing through the bypass pipe 36 and the amount of exhaust gas flowing through the turbine 51, thereby adjusting the rotational driving force of the turbine 51. , the amount of air compressed by the compressor 52 is adjusted, and the boost pressure (intake pressure) of the engine 12 is adjusted. When the wastegate valve 54 is fully open, the engine 12 can operate like a naturally aspirated engine without the supercharger 50 .

また、過給機50では、吸気管23のコンプレッサ52よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度高いときに、ブローオフバルブ55の開弁により、コンプレッサ52よりも下流側の余剰圧力を解放することができる。なお、ブローオフバルブ55は、電子制御ユニット70により制御されるバルブに代えて、吸気管23のコンプレッサ52よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりもある程度高くなると開弁する逆止弁が用いられるものとしてもよい。 Further, in the turbocharger 50, when the pressure downstream of the compressor 52 in the intake pipe 23 is higher than the pressure upstream to some extent, the excess pressure downstream of the compressor 52 is released by opening the blow-off valve 55. can be released. Instead of the valve controlled by the electronic control unit 70, the blow-off valve 55 is a check valve that opens when the pressure on the downstream side of the compressor 52 in the intake pipe 23 becomes higher than the pressure on the upstream side to some extent. It may be

インタークーラ25は、吸気管23のコンプレッサ52とスロットルバルブ26との間に配置されている。このインタークーラ25は、コンプレッサ52により圧縮された空気と図示しない冷却装置の冷却水との熱交換を行なう。 The intercooler 25 is arranged between the compressor 52 of the intake pipe 23 and the throttle valve 26 . The intercooler 25 exchanges heat between air compressed by the compressor 52 and cooling water of a cooling device (not shown).

図17に示すように、電子制御ユニット70に入力される信号としては、エンジン装置10と同様の信号に加えて、吸気管23のコンプレッサ52とインタークーラ25との間に取り付けられた過給圧センサ23cからの過給圧Pcを挙げることができる。電子制御ユニット70から出力される信号としては、エンジン装置10と同様の信号に加えて、ウェイストゲートバルブ54への制御信号や、ブローオフバルブ55への制御信号を挙げることができる。 As shown in FIG. 17, the signals input to the electronic control unit 70 include, in addition to the same signals as those of the engine device 10, the supercharging pressure applied between the compressor 52 of the intake pipe 23 and the intercooler 25. The supercharging pressure Pc from the sensor 23c can be mentioned. Signals output from the electronic control unit 70 include, in addition to signals similar to those of the engine device 10, a control signal to the wastegate valve 54 and a control signal to the blow-off valve 55.

こうして構成された変形例のエンジン装置10Bでは、電子制御ユニット70のCPU71は、エンジン12の要求負荷率KL*に基づいて、エンジン12の運転制御やEGR制御に加えて、過給制御を行なう。過給制御では、ウェイストゲートバルブ54の開度を制御する。 In the modified engine device 10B configured in this manner, the CPU 71 of the electronic control unit 70 performs supercharging control in addition to the operation control and EGR control of the engine 12 based on the required load factor KL* of the engine 12 . In supercharging control, the opening of the waste gate valve 54 is controlled.

また、変形例のエンジン装置10Bでは、電子制御ユニット70のCPU71は、図3のエアモデルにおいて、スロットルモデルM10の入力の吸気圧Paを過給圧Pcに置き換えると共にスロットルモデルM10や吸気管モデルM20、吸気バルブモデルM30の入力の吸気温Taを吸気管23のインタークーラ25とスロットルバルブ26との間の温度(以下、「スロットル前温度」という)Tcに置き換えて、スロットル通過空気量mtや第2下流部圧Pm、下流部温Tm、筒内流入空気量mci、下流部体積Vm、筒内充填空気量mcfを演算する(推定する)。過給圧Pcは、過給圧センサ23cにより検出された値が入力される。また、スロットル前温度Tcは、吸気温センサ23tにより検出された吸気温Taやエアフローメータ23aにより検出された吸入空気量Qa、吸気圧センサ23bにより検出された吸気圧Pa、過給圧Pc、圧力センサ27aにより検出された第1下流部圧Ps、温度センサ27tにより検出された下流部温Tsなどのうちの少なくとも一部に基づいて推定された値が入力される。 Further, in the engine device 10B of the modified example, the CPU 71 of the electronic control unit 70 replaces the input intake pressure Pa of the throttle model M10 with the supercharging pressure Pc in the air model of FIG. By replacing the intake air temperature Ta input to the intake valve model M30 with the temperature Tc between the intercooler 25 of the intake pipe 23 and the throttle valve 26 (hereinafter referred to as "pre-throttle temperature"), the throttle passing air amount mt and the second A downstream pressure Pm, a downstream temperature Tm, a cylinder inflow air amount mci, a downstream volume Vm, and a cylinder charged air amount mcf are calculated (estimated). A value detected by the boost pressure sensor 23c is input as the boost pressure Pc. In addition, the throttle front temperature Tc is the intake air temperature Ta detected by the intake air temperature sensor 23t, the intake air amount Qa detected by the air flow meter 23a, the intake pressure Pa detected by the intake pressure sensor 23b, the supercharging pressure Pc, and the pressure A value estimated based on at least part of the first downstream pressure Ps detected by the sensor 27a and the downstream temperature Ts detected by the temperature sensor 27t is input.

実施例や変形例のエンジン装置10,10Bでは、エンジン12は、4気筒として構成されるものとしたが、6気筒や8気筒などとして構成されるものとしてもよい。また、エンジン12は、EGR装置40を備えるものとしたが、EGR装置40を備えないものとしてもよい。 In the engine devices 10 and 10B of the embodiments and modifications, the engine 12 is configured as a 4-cylinder engine, but may be configured as a 6-cylinder engine, an 8-cylinder engine, or the like. Also, although the engine 12 is provided with the EGR device 40 , it may be provided without the EGR device 40 .

実施例では、エンジン装置10が備える電子制御ユニット70が、第1下流部圧Psや第2下流部圧Pm、圧力誤差ΔPなどのデータを補正値写像に適用して補正値mtad,mciad,Vmadを設定するものとした。しかし、エンジン装置10の外部に配置された外部処理装置(例えば、サーバなど)が、補正値mtad,mciad,Vmadを設定するものとしてもよい。この場合、電子制御ユニット70から外部処理装置に、第1下流部圧Psや第2下流部圧Pm、圧力誤差ΔPなどのデータを送信し、外部処理装置は、これらのデータを補正値写像に適用して補正値mtad,mciad,Vmadを設定して電子制御ユニット70に送信するものとしてもよい。こうすれば、電子制御ユニット70の処理負荷を低減することができる。 In the embodiment, the electronic control unit 70 included in the engine device 10 applies data such as the first downstream pressure Ps, the second downstream pressure Pm, and the pressure error ΔP to the correction value mapping to generate the correction values mtad, mciad, and Vmad. shall be set. However, an external processing device (for example, a server) arranged outside the engine device 10 may set the correction values mtad, mciad, and Vmad. In this case, data such as the first downstream pressure Ps, the second downstream pressure Pm, and the pressure error ΔP are transmitted from the electronic control unit 70 to the external processing device, and the external processing device converts these data into correction value mapping. The correction values mtad, mciad, and Vmad may be applied and transmitted to the electronic control unit 70 . By doing so, the processing load on the electronic control unit 70 can be reduced.

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 Note that the correspondence relationship between the main elements of the examples and the main elements of the invention described in the column of Means for Solving the Problems is the Since it is an example for specifically explaining the mode for solving the problem, it does not limit the elements of the invention described in the column of the means for solving the problem. That is, the interpretation of the invention described in the column of Means to Solve the Problem should be made based on the description in that column, and the Examples should be based on the description of the invention described in the column of Means to Solve the Problem. This is merely a specific example.

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments at all, and can be modified in various forms without departing from the scope of the present invention. Of course, it can be implemented.

本発明は、状態推定装置の製造産業などに利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to the manufacturing industry of state estimation devices.

10,10B エンジン装置、12,12B エンジン、14 クランクシャフト、14a クランクポジションセンサ、15 水温センサ、16 カムポジションセンサ、22 エアクリーナ、23 吸気管、23a エアフローメータ、23b 吸気圧センサ、23c 過給圧センサ、23d スロットル下流部、23t 吸気温センサ、23u スロットル上流部、24 バイパス管、25 インタークーラ、26 スロットルバルブ、26a スロットルポジションセンサ、27 サージタンク、27a 圧力センサ、27t 温度センサ、28 燃料噴射弁、29 吸気バルブ、30 燃焼室、31 点火プラグ、32 ピストン、33 排気バルブ、34 可変バルブタイミング装置、35 排気管、36 バイパス管、37,38 浄化装置、39a フロント空燃比センサ、39b リヤ空燃比センサ、40 EGR装置、42 EGR管、44 EGRバルブ、45 開度センサ、50 過給機、51 タービン、52 コンプレッサ、53 回転軸、54 ウェイストゲートバルブ、55 ブローオフバルブ、70 電子制御ユニット、71 CPU、72 ROM、73 RAM、74 フラッシュメモリ。 10, 10B engine device, 12, 12B engine, 14 crankshaft, 14a crank position sensor, 15 water temperature sensor, 16 cam position sensor, 22 air cleaner, 23 intake pipe, 23a air flow meter, 23b intake pressure sensor, 23c boost pressure sensor , 23d throttle downstream portion, 23t intake air temperature sensor, 23u throttle upstream portion, 24 bypass pipe, 25 intercooler, 26 throttle valve, 26a throttle position sensor, 27 surge tank, 27a pressure sensor, 27t temperature sensor, 28 fuel injection valve, 29 intake valve, 30 combustion chamber, 31 spark plug, 32 piston, 33 exhaust valve, 34 variable valve timing device, 35 exhaust pipe, 36 bypass pipe, 37, 38 purification device, 39a front air-fuel ratio sensor, 39b rear air-fuel ratio sensor , 40 EGR device, 42 EGR pipe, 44 EGR valve, 45 opening sensor, 50 supercharger, 51 turbine, 52 compressor, 53 rotating shaft, 54 waste gate valve, 55 blow-off valve, 70 electronic control unit, 71 CPU, 72 ROM, 73 RAM, 74 flash memory.

Claims (1)

エンジンの吸気管に配置されたスロットルバルブを通過するスロットル通過空気量に関連する第1関連値、前記エンジンの燃焼室に流入する筒内流入空気量に関連する第2関連値、前記吸気管の前記スロットルバルブよりも下流側の部分の体積である下流部体積に関連する第3関連値、のうちの少なくとも1つを推定する状態推定装置であって、
記憶装置および実行装置を備え、
前記記憶装置は、圧力センサにより検出される前記吸気管の前記スロットルバルブよりも下流側の圧力である第1下流部圧、前記スロットル通過空気量を用いて推定される前記吸気管の前記スロットルバルブよりも下流側の圧力である第2下流部圧、前記第1下流部圧と前記第2下流部圧との圧力誤差、を含む入力変数を入力とすると共に前記第1関連値、前記第2関連値、前記第3関連値のうちの少なくとも1つを出力とする写像を記憶し、
前記実行装置は、前記入力変数を取得し、取得した前記入力変数を前記写像に適用して前記第1関連値、前記第2関連値、前記第3関連値のうちの少なくとも1つを推定する、
状態推定装置。
A first related value related to a throttle passing air amount passing through a throttle valve arranged in an intake pipe of an engine, a second related value related to a cylinder inflow air amount flowing into a combustion chamber of the engine, and the intake pipe A state estimating device that estimates at least one of a third related value related to a downstream volume, which is the volume of a portion downstream of the throttle valve,
having a storage device and an execution device,
The storage device stores a first downstream pressure, which is a pressure downstream of the throttle valve in the intake pipe detected by a pressure sensor, and the throttle valve in the intake pipe estimated using the amount of air passing through the throttle. An input variable including a second downstream pressure, which is a pressure on the downstream side, and a pressure difference between the first downstream pressure and the second downstream pressure, and the first related value, the second storing a mapping whose output is at least one of the associated value and the third associated value;
The executing device obtains the input variables and applies the obtained input variables to the mapping to estimate at least one of the first, second and third association values. ,
State estimator.
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