JP5240094B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
内燃機関の運転を適切に行なうためには、燃焼時の空燃比を目標空燃比にできるだけ近づけることが好ましい。このために、吸気弁が閉止した時に気筒内に充填された空気量を推定し、この筒内充填空気量に応じて燃料噴射量を定める方法が知られている。筒内充填空気量を推定する方法としては、内燃機関の各種パラメータを検出するセンサの出力値を変数として筒内充填空気量を算出するマップを予め用意しておき、センサの出力値とマップとから筒内充填空気量を推定する方法が知られている。また、スロットル弁や吸気管等のモデルから導き出されるモデル計算式を予め用意しておき、内燃機関の各種パラメータの値とモデル計算式を用いた数値計算によって筒内充填空気量を推定する方法が知られている。 In order to appropriately operate the internal combustion engine, it is preferable to make the air-fuel ratio at the time of combustion as close as possible to the target air-fuel ratio. For this purpose, a method is known in which the amount of air charged in the cylinder when the intake valve is closed is estimated, and the fuel injection amount is determined according to the amount of air charged in the cylinder. As a method for estimating the in-cylinder charged air amount, a map for calculating the in-cylinder charged air amount is prepared in advance using the output value of the sensor for detecting various parameters of the internal combustion engine as a variable. From this, a method for estimating the amount of air charged in the cylinder is known. In addition, there is a method in which model calculation formulas derived from models such as a throttle valve and an intake pipe are prepared in advance, and a cylinder charge air amount is estimated by numerical calculation using various parameter values and model calculation formulas of the internal combustion engine. Are known.
このうち、数値計算を利用した方法としては、スロットル弁の開度及び吸気管内圧力に基づいてスロットル弁通過空気流量を算出するスロットルモデルと、スロットル通過空気流量及び筒内流入空気流量に基づいて吸気管内圧力及び吸気管内温度を算出する吸気管モデルと、吸気管内圧力及び吸気管内温度に基づいて筒内流入空気流量を算出する吸気弁モデルとからなるエアモデルが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方法では、エアモデルから算出された筒内流入空気流量に基づいて筒内充填空気量を算出することができる。 Among these methods, a numerical calculation method includes a throttle model that calculates the throttle valve passage air flow rate based on the throttle valve opening and the intake pipe pressure, and the intake air flow rate based on the throttle passage air flow rate and the cylinder inflow air flow rate. There has been proposed an air model composed of an intake pipe model for calculating the in-pipe pressure and the intake pipe temperature and an intake valve model for calculating the in-cylinder inflow air flow rate based on the intake pipe pressure and the intake pipe temperature (for example, Patent Document 1). reference). In this method, the cylinder charge air amount can be calculated based on the cylinder inflow air flow rate calculated from the air model.
多くの内燃機関では、機関減速運転時に燃焼室への燃料の供給を停止する燃料カット制御を行っている。燃料カット制御中に、吸気弁や排気弁を通常運転と同様に開弁させると、機関排気通路内に配置された排気浄化触媒に空気が流入する。排気浄化触媒に空気が流入すると、いわゆる排気浄化触媒の酸素被毒を招いてしまい、排気浄化触媒の浄化性能を低下させることになる。このため、多くの内燃機関では、通常の運転期間中には吸気弁の駆動を継続し、燃料カット制御中には、排気浄化触媒に酸素が流入することを防止するために、吸気弁を閉止状態で停止させている。 In many internal combustion engines, fuel cut control is performed to stop the supply of fuel to the combustion chamber during engine deceleration operation. If the intake valve or exhaust valve is opened during fuel cut control in the same way as in normal operation, air flows into the exhaust purification catalyst disposed in the engine exhaust passage. When air flows into the exhaust purification catalyst, oxygen poisoning of the so-called exhaust purification catalyst is caused, and the purification performance of the exhaust purification catalyst is lowered. For this reason, many internal combustion engines continue to drive the intake valve during normal operation, and close the intake valve to prevent oxygen from flowing into the exhaust purification catalyst during fuel cut control. It is stopped in the state.
燃料カット制御等において吸気弁を閉止状態で停止する内燃機関では、吸気弁を閉止状態で停止することにより吸気管から流出する実際の空気流量は零になる。吸気弁を閉止状態で停止している期間では、スロットル弁が微開の状態で維持されるために、吸気管内圧力が上昇する。吸気管内圧力は、ほぼ大気圧で定常になる。 In an internal combustion engine that stops the intake valve in a closed state in fuel cut control or the like, the actual air flow rate flowing out from the intake pipe becomes zero by stopping the intake valve in the closed state. During the period when the intake valve is stopped in the closed state, the throttle valve is maintained in a slightly open state, and therefore the intake pipe pressure rises. The intake pipe pressure is steady at almost atmospheric pressure.
筒内流入空気流量を推定するエアモデルでは、スロットル弁を通過した空気流量を推定する。スロットル弁を通過した空気流量に基づいて、スロットル弁の下流の吸気管内の圧力を推定する。この圧力は、時間で平均した圧力である。また、エアモデルでは、吸気弁のモデル計算式により、算出された吸気管内圧力を用いて気筒内に流入する筒内流入空気流量を算出する。 In the air model for estimating the in-cylinder inflow air flow rate, the air flow rate that has passed through the throttle valve is estimated. Based on the air flow rate that has passed through the throttle valve, the pressure in the intake pipe downstream of the throttle valve is estimated. This pressure is the pressure averaged over time. In the air model, the in-cylinder inflow air flow rate that flows into the cylinder is calculated using the calculated intake pipe pressure using the intake valve model calculation formula.
吸気弁を閉止状態で停止させる内燃機関において、吸気弁を閉止状態で停止させている状態から吸気弁を再駆動したときには、吸気弁が継続的に駆動しているときの吸気弁のモデル計算式を用いて筒内流入空気流量を算出することが可能である。しかしながら、吸気弁が継続的に駆動しているときのモデル計算式と同一のモデル計算式を用いて、筒内流入空気流量を算出すると誤差が大きくなっていた。すなわち、吸気弁を再駆動したときに、エアモデルにより算出される筒内充填空気量の誤差が大きくなっていた。 In an internal combustion engine in which the intake valve is stopped in a closed state, when the intake valve is redriven from a state in which the intake valve is stopped in a closed state, the intake valve model calculation formula when the intake valve is continuously driven Can be used to calculate the in-cylinder inflow air flow rate. However, when the in-cylinder inflow air flow rate is calculated using the same model calculation formula as that when the intake valve is continuously driven, an error becomes large. That is, when the intake valve is re-driven, an error in the in-cylinder charged air amount calculated by the air model is large.
気筒内に供給される燃料の量は、筒内充填空気量に応じて決定される。筒内流入空気流量の誤差が大きくなると筒内充填空気量の誤差も大きくなる。このため、気筒内に噴射される燃料の量の誤差も大きくなり、燃料が燃焼する時の空燃比の誤差が大きくなってしまうという問題があった。 The amount of fuel supplied into the cylinder is determined in accordance with the in-cylinder charged air amount. When the error in the cylinder inflow air flow rate increases, the error in the cylinder charge air amount also increases. For this reason, there is a problem that an error in the amount of fuel injected into the cylinder increases, and an error in the air-fuel ratio when the fuel burns increases.
本発明は、吸気弁が閉止状態で停止する内燃機関において、吸気弁が閉止状態で停止している状態から再駆動したときに気筒に流入する空気量を精度良く推定できる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention relates to an internal combustion engine control apparatus capable of accurately estimating the amount of air flowing into a cylinder when the intake valve is re-driven from a state where the intake valve is stopped in a closed state in an internal combustion engine where the intake valve is stopped in a closed state. The purpose is to provide.
本発明の第1の内燃機関の制御装置は、内燃機関の運転期間中に吸気弁を閉止状態で停止させることができ、スロットル弁の通過空気流量に基づいて吸気弁の上流側の空気圧力である吸気管内圧力を算出し、算出した吸気管内圧力に基づいて、気筒内に流入する筒内流入空気流量を算出する内燃機関の制御装置であって、筒内流入空気流量は、吸気管内圧力を変数とし、少なくとも一つの定数を含むモデル計算式から算出されている。吸気弁の駆動が継続しているときに筒内流入空気流量を算出するための駆動中の定数および、吸気弁が閉止状態で停止している状態から再駆動すべきときに筒内流入空気流量を算出するための再駆動時の定数を有している。内燃機関の制御装置は、吸気弁が閉止状態で停止している状態から再駆動すべきときには、再駆動時の定数を用いたモデル計算式により筒内流入空気流量を算出する。 The first control device for an internal combustion engine of the present invention can stop the intake valve in a closed state during the operation period of the internal combustion engine, and can control the air pressure upstream of the intake valve based on the flow rate of air passing through the throttle valve. A control device for an internal combustion engine that calculates a certain intake pipe pressure and calculates a cylinder inflow air flow rate that flows into the cylinder based on the calculated intake pipe pressure. It is calculated from a model calculation formula including at least one constant as a variable. A constant during driving for calculating the in-cylinder inflow air flow rate while the intake valve continues to be driven, and the in-cylinder inflow air flow rate when the intake valve should be restarted from a closed state It has a constant at the time of re-driving for calculating. When the intake valve is to be re-driven from a closed state, the control device for the internal combustion engine calculates the in-cylinder inflow air flow rate by a model calculation formula using a constant at the time of re-drive.
上記発明においては、筒内流入空気流量は、下記の式(1)のモデル計算式により算出されており、吸気弁の駆動が継続しているときには、駆動中の定数aおよび定数bを用いて筒内流入空気流量を算出し、吸気弁が閉止状態で停止している状態から再駆動すべきときには、再駆動時の定数aおよび定数bを用いて筒内流入空気流量を算出することができる。 In the above invention, the in-cylinder inflow air flow rate is calculated by the model calculation formula of the following formula (1), and when the drive of the intake valve is continued, the constant a and b during driving are used. When the in-cylinder inflow air flow rate is calculated and the intake valve is to be re-driven from the closed state, the in-cylinder inflow air flow rate can be calculated using the constant a and the constant b during the re-drive. .
但し、mcは筒内流入空気流量、Pmは吸気管内圧力、Taは大気温度、Tmは吸気管内温度である。
上記発明においては、内燃機関の運転状態に依存した複数個の再駆動時の定数を有し、内燃機関の運転状態に基づいて、再駆動時の定数を選定することが好ましい。この構成により、筒内流入空気流量の推定精度が向上する。
Where mc is the in-cylinder inflow air flow rate, Pm is the intake pipe internal pressure, Ta is the atmospheric temperature, and Tm is the intake pipe internal temperature.
In the above invention, it is preferable to have a plurality of re-driving constants depending on the operating state of the internal combustion engine, and to select the re-driving constant based on the operating state of the internal combustion engine. With this configuration, the estimation accuracy of the in-cylinder inflow air flow rate is improved.
本発明の第2の内燃機関の制御装置は、内燃機関の運転期間中に吸気弁を閉止状態で停止させることができ、スロットル弁の通過空気流量に基づいて吸気弁の上流側の空気圧力である吸気管内圧力を算出し、算出した吸気管内圧力に基づいて、気筒内に流入する筒内流入空気流量を算出する内燃機関の制御装置であって、吸気弁が閉止状態で停止している状態から再駆動すべきときには、算出された吸気管内圧力から予め定められた補正圧力を減算した圧力に基づいて筒内流入空気流量を算出する。 The control device for a second internal combustion engine of the present invention can stop the intake valve in a closed state during the operation period of the internal combustion engine, and can control the air pressure upstream of the intake valve based on the flow rate of air passing through the throttle valve. A control device for an internal combustion engine that calculates a certain intake pipe internal pressure and calculates a cylinder inflow air flow rate flowing into the cylinder based on the calculated intake pipe internal pressure, wherein the intake valve is stopped in a closed state When re-driving from the above, the in-cylinder inflow air flow rate is calculated based on a pressure obtained by subtracting a predetermined correction pressure from the calculated intake pipe pressure.
上記発明においては、内燃機関の運転状態に依存した複数個の予め定められた補正圧力を有し、内燃機関の運転状態に基づいて、予め定められた補正圧力を選定することが好ましい。この構成により、筒内流入空気流量の推定精度が向上する。 In the above invention, it is preferable to have a plurality of predetermined correction pressures depending on the operating state of the internal combustion engine, and to select the predetermined correction pressure based on the operating state of the internal combustion engine. With this configuration, the estimation accuracy of the in-cylinder inflow air flow rate is improved.
本発明によれば、吸気弁が閉止状態で停止している状態から再駆動したときに、気筒に流入する空気量を精度良く推定できる内燃機関の制御装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a control device for an internal combustion engine that can accurately estimate the amount of air flowing into a cylinder when the intake valve is re-driven from a closed state and stopped.
(実施の形態1)
図1から図14を参照して、実施の形態1における内燃機関の制御装置について説明する。本実施の形態においては、筒内噴射型火花点火式の内燃機関を例示するが、本発明はポート噴射型火花点火式等の他の火花点火式の内燃機関や、圧縮自着火式の内燃機関等にも適用することができる。
(Embodiment 1)
With reference to FIGS. 1 to 14, the control apparatus for an internal combustion engine in the first embodiment will be described. In this embodiment, a cylinder injection type spark ignition type internal combustion engine is illustrated, but the present invention is another spark ignition type internal combustion engine such as a port injection type spark ignition type, or a compression self-ignition type internal combustion engine. The present invention can also be applied.
図1は、本実施の形態における内燃機関の全体の概略図である。内燃機関は、機関本体1を備える。本実施の形態における機関本体1は、シリンダブロック2と、シリンダブロック2内で往復動するピストン3と、シリンダブロック2上に固定されたシリンダヘッド4とを備える。ピストン3とシリンダヘッド4との間には気筒(燃焼室)5が形成されている。シリンダヘッド4には、それぞれの気筒5ごとに吸気弁6と、吸気ポート7と、排気弁8と、排気ポート9とが配置されている。さらに、シリンダヘッド4の内壁面の中央部には点火プラグ10が配置されている。シリンダヘッド4の内壁面周辺部には、燃料Fを気筒5内に供給する燃料噴射弁11が配置されている。また、ピストン3の頂面には、燃料噴射弁11の噴射口の下方から点火プラグ10の下方まで延びるキャビティ12が形成されている。
FIG. 1 is an overall schematic diagram of an internal combustion engine in the present embodiment. The internal combustion engine includes an engine body 1. The engine main body 1 in the present embodiment includes a
吸気ポート7は、それぞれの気筒5毎に吸気枝管13を介してサージタンク14に連結される。サージタンク14は、上流側吸気管15を介してエアクリーナ16に連結される。上流側吸気管15内には、ステップモータ17によって駆動されるスロットル弁18が配置される。一方、排気ポート9は、排気管19に連結される。排気管19は排気浄化触媒20に連結される。
The
また、吸気弁6には、吸気弁6の位相角及び作用角を変更可能な可変動弁機構21が設けられている。可変動弁機構21により、吸気弁6の開弁時期または閉弁時期に相当するバルブタイミング、および吸気弁6が開いている期間に相当する作用角を自由に変更することができる。また、可変動弁機構21により、吸気弁6が閉止した状態で停止させることができる。すなわち、燃焼サイクルの吸気工程に相当する期間において、吸気弁6が閉止した状態を維持することができる。
The
本実施の形態における内燃機関の制御装置は、電子制御ユニット31を備える。電子制御ユニット(ECU)31は、ディジタルコンピュータからなり、双方向性バス32を介して相互に接続されたRAM(ランダムアクセスメモリ)33、ROM(リードオンリメモリ)34、CPU(マイクロプロセッサ)35、入力ポート36および出力ポート37を備える。
The control device for an internal combustion engine in the present embodiment includes an
また、内燃機関は、スロットル弁18の開度を検出するためのスロットル開度センサ43を備える。スロットル開度センサ43の出力信号は、対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。内燃機関は、内燃機関周囲の大気の圧力、または、エアクリーナ16を通じて上流側吸気管15に吸入された空気の圧力(吸気圧)を検出するための大気圧センサ45と、内燃機関周囲の大気の温度、または、エアクリーナ16を通じて上流側吸気管15に吸入された空気の温度(吸気温)を検出するための大気温センサ44とを備える。これらセンサ44,45は、それぞれ、大気圧および大気温度に比例した出力電圧を発生し、これら出力電圧は対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。上流側吸気管15内には、空気の流量を計測するためのエアフロメータ42が配置されている。エアフロメータ42の出力信号は、対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。
The internal combustion engine also includes a
アクセルペダル46には、アクセルペダル46の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ47が接続される。負荷センサ47の出力電圧は、対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。また、内燃機関は、クランク角センサ48を具備する。クランク角センサ48は、例えば、クランクシャフトが30度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート36に入力される。CPU35は、クランク角センサ48の出力パルスから機関回転数を算出する。
A load sensor 47 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the
一方、出力ポート37は対応する駆動回路39を介して点火プラグ10、燃料噴射弁11、スロットル弁用のステップモータ17に接続される。
On the other hand, the
ところで、燃料噴射弁11から気筒5内に噴射すべき燃料の量(以下、「燃料噴射量」という)は、気筒5内に充填された空気量に基づいて、気筒5内の混合気の空燃比が目標空燃比となるように決定される。したがって、気筒5内の混合気の空燃比を目標空燃比にするためには、気筒5内に充填された空気量(以下、「筒内充填空気量」という)を推定する必要がある。本実施の形態においては、それぞれの機器のモデルから導き出されるモデル計算式を利用した数値計算によって筒内充填空気量を算出する。
By the way, the amount of fuel to be injected into the
図2は、本実施の形態における筒内充填空気量を推定するエアモデルのブロック図である。図2に示すエアモデルは、多くの種類のエアモデルのうち単純なモデルである。なお、以下では、図2に示したエアモデルを例に取り上げて説明するが、本発明の制御装置は、種々の機器のモデル計算式を用いて筒内充填空気量を算出するエアモデルに適用することができる。 FIG. 2 is a block diagram of an air model for estimating the in-cylinder charged air amount in the present embodiment. The air model shown in FIG. 2 is a simple model among many types of air models. In the following description, the air model shown in FIG. 2 is taken as an example, but the control device of the present invention is applied to an air model that calculates the amount of air charged in the cylinder using model calculation formulas of various devices. Can do.
エアモデルM10は、スロットル弁をモデル化したスロットルモデルM11と、スロットル弁から吸気弁までの機関吸気通路をモデル化した吸気管モデルM12と、吸気弁をモデル化した吸気弁モデルM13とを備える。スロットルモデルM11には、スロットル開度センサ43によって検出されたスロットル弁18の開度(スロットル開度)θtと、大気圧センサ45によって検出された大気圧(または、スロットル弁18の上流側の吸気管に吸入される空気の圧力)Paと、大気温センサ44によって検出された大気温度(または、スロットル弁18の上流側の吸気管に吸入される空気の温度)Taと、吸気管モデルM12において算出されたスロットル弁18から吸気弁6までの機関吸気通路における圧力(以下、「吸気管内圧力」という)Pmとが入力され、これら入力された各パラメータの値をスロットルモデルM11のモデル計算式に代入することで、単位時間当たりにスロットル弁18を通過する空気の流量(以下、「スロットル弁通過空気流量」という)mtが算出される。
The air model M10 includes a throttle model M11 that models a throttle valve, an intake pipe model M12 that models an engine intake passage from the throttle valve to the intake valve, and an intake valve model M13 that models an intake valve. In the throttle model M11, the opening (throttle opening) θt of the
また、吸気管モデルM12には、上述したスロットルモデルM11において算出されたスロットル弁通過空気流量mtと、吸気弁モデルM13において算出された単位時間当たりに気筒5内に流入する空気の流量(以下、「筒内流入空気流量」という。)mcと、大気温度Taとが入力される。これらの入力された各パラメータの値を吸気管モデルM12のモデル計算式に代入することで、吸気管内圧力Pmと、スロットル弁18から吸気弁6までの機関吸気通路における空気の温度(以下、「吸気管内温度」という)Tmとが算出される。
Further, the intake pipe model M12 includes a throttle valve passage air flow rate mt calculated in the throttle model M11 described above and a flow rate of air flowing into the
また、吸気弁モデルM13には、上述した吸気管モデルM12において算出された吸気管内圧力Pmと、吸気管内温度Tmと、大気温度Taとが入力される。これら入力された各パラメータの値を吸気弁モデルM13のモデル計算式に代入することで、筒内流入空気流量mcが算出される。 The intake valve model M13 is supplied with the intake pipe pressure Pm, the intake pipe temperature Tm, and the atmospheric temperature Ta calculated in the intake pipe model M12. The in-cylinder inflow air flow rate mc is calculated by substituting these input parameter values into the model calculation formula of the intake valve model M13.
そして、この方法では、筒内流入空気流量mcを利用して、吸気弁6が閉止した時に気筒5内に充填されている空気の量である筒内充填空気量Mcが算出される。
In this method, the in-cylinder charged air amount Mc, which is the amount of air charged in the
エアモデルM10では、各モデルにおいて算出されるパラメータ値が別のモデルに入力されるパラメータ値として利用されるので、エアモデルM10全体では、実際に入力されるパラメータ値は、スロットル開度θt、大気圧Pa、および大気温度Taの3つのパラメータである。すなわち、3つのパラメータから筒内充填空気量Mcを算出することができる。 In the air model M10, parameter values calculated in each model are used as parameter values input to another model. Therefore, in the entire air model M10, the actually input parameter values are the throttle opening θt and the atmospheric pressure Pa. , And the atmospheric temperature Ta. That is, the in-cylinder charged air amount Mc can be calculated from the three parameters.
次に、各機器のモデルM11〜M13について詳細に説明する。スロットルモデルM11では、大気圧Paと大気温度Taと吸気管内圧力Pmとスロットル開度θtとを次の式(2)に入力し、この式を解くことによって、スロットル弁通過空気流量mtが算出される。 Next, the models M11 to M13 of each device will be described in detail. In the throttle model M11, the atmospheric pressure Pa, the atmospheric temperature Ta, the intake pipe pressure Pm, and the throttle opening θt are input to the following equation (2), and the throttle valve passing air flow rate mt is calculated by solving this equation. The
式(2)において、μtはスロットル弁における流量係数であり、スロットル開度θtの関数であって、図3に示したマップから定まる。また、Atはスロットル弁18の開口断面積であり、スロットル開度θtの関数であって、図4に示したマップから定まる。なお、これら流量係数μtおよび開口断面積Atをまとめたμt・Atをスロットル開度θtの関数として1つのマップから求めるようにしてもよい。また、Rは気体定数に関する定数であり、いわゆる気体定数R*を1モル当たりの空気の質量Maで除算した値である(R=R*/Ma)。
また、Φ(Pm/Pa)は、次の式(3)に示すように、Pm/Paを変数とする関数である。
In Expression (2), μt is a flow coefficient in the throttle valve, which is a function of the throttle opening θt, and is determined from the map shown in FIG. At is the opening cross-sectional area of the
Further, Φ (Pm / Pa) is a function having Pm / Pa as a variable, as shown in the following equation (3).
式(3)において、κは比熱比であり、本実施の形態においては一定値としている。 In Expression (3), κ is a specific heat ratio, and is a constant value in the present embodiment.
なお、関数Φ(Pm/Pa)とPm/Paとの間には、図5に示したような関係がある。そこで、式(3)の代わりに、Pm/Paを変数とする関数Φ(Pm/Pa)算出用のマップをROM34に予め記憶しておき、Pm/Paとこのマップとから関数Φ(Pm/Pa)の値を算出するようにしてもよい。
Note that there is a relationship as shown in FIG. 5 between the function Φ (Pm / Pa) and Pm / Pa. Therefore, instead of the equation (3), a map for calculating the function Φ (Pm / Pa) having Pm / Pa as a variable is stored in the
なお、これら式(2)および式(3)は、スロットル弁18上流の空気の圧力を大気圧Paとし、スロットル弁18上流の空気の温度を大気温度Taとし、スロットル弁18を通過した空気の圧力を吸気管内圧力Pmとして、スロットル弁18に関し、図6に示したようなモデルを基礎として、スロットル弁18上流の空気とスロットル弁18を通過した空気との間において質量保存則、エネルギ保存則、および、運動量保存則上成立する関係式、ならびに、気体の状態方程式、比熱比の定義式(κ=Cp/Cv)、および、マイヤーの関係式(Cp=Cv+R*)を利用して導き出される。ここで、Cpは定圧比熱であり、Cvは定量比熱であり、R*はいわゆる気体定数である。
These equations (2) and (3) indicate that the pressure of the air upstream of the
次に、吸気管モデルM12について説明する。吸気管モデルM12では、スロットル弁通過空気流量mtと筒内流入空気流量mcと大気温度Taとを次の式(4)および(5)に入力し、これらの式を解くことによって、吸気管内圧力Pmおよび吸気管内温度Tmが算出される。 Next, the intake pipe model M12 will be described. In the intake pipe model M12, the throttle valve passage air flow rate mt, the in-cylinder inflow air flow rate mc, and the atmospheric temperature Ta are input to the following equations (4) and (5), and by solving these equations, Pm and intake pipe temperature Tm are calculated.
式(4)および式(5)において、Vはスロットル弁18から吸気弁6までの上流側吸気管15、サージタンク14、吸気枝管13、および吸気ポート7(以下、これらをまとめて「吸気管部分」という)の容積の総和であり、通常は一定値である。
In the equations (4) and (5), V is the
なお、これらの式(4)および式(5)は、吸気管部分に関し、図7に示したようなモデルを基礎にして、吸気管部分23に流入する空気と吸気管部分23から流出して気筒内に流入する空気との間において質量保存則、および、エネルギ保存則上成立する関係式から導き出される。 It should be noted that these equations (4) and (5) are related to the intake pipe portion on the basis of the model shown in FIG. It is derived from the relational expression that holds in the law of conservation of mass and the law of conservation of energy with the air flowing into the cylinder.
詳細には、吸気管部分内の空気量の総和をMとすると、この空気量Mの時間的変化は、吸気管部分に流入する空気の流量(スロットル弁通過空気流量)mtと吸気管部分から流出して気筒内に流入する空気の流量(筒内流入空気流量)mcとの差に等しいことから、質量保存則上、次の式(6)が成立する。 Specifically, when the total amount of air in the intake pipe portion is M, the temporal change in the air amount M is caused by the flow rate of air flowing into the intake pipe portion (throttle valve passage air flow rate) mt and the intake pipe portion. Since it is equal to the difference between the flow rate of the air flowing out and flowing into the cylinder (cylinder inflow air flow rate) mc, the following equation (6) is established from the viewpoint of conservation of mass.
そして、この式(6)と、気体の状態方程式(Pm・V=M・R*・Tm)とから、上記の式(4)が導き出される。 From the equation (6) and the gas equation of state (Pm · V = M · R * · Tm), the above equation (4) is derived.
また、吸気管部分内の空気のエネルギ量M・Cv・Tmの時間的変化量は、吸気管部分に流入する空気のエネルギ量と吸気管部分から流出して気筒内に流入する空気のエネルギ量との差に等しいことから、吸気管部分に流入する空気の温度を大気温度Taとし、吸気管部分から流出して気筒内に流入する空気の温度を吸気管内温度Tmとすると、エネルギ保存則上、次式(7)が成立する。 Further, the amount of time change of the energy amount M · Cv · Tm of the air in the intake pipe portion is the energy amount of air flowing into the intake pipe portion and the energy amount of air flowing out of the intake pipe portion and into the cylinder. Therefore, if the temperature of the air flowing into the intake pipe portion is the atmospheric temperature Ta, and the temperature of the air flowing out of the intake pipe portion and flows into the cylinder is the intake pipe temperature Tm, The following equation (7) is established.
そして、この式(7)と、上述した気体の状態方程式とから、上記式(5)が導き出される。 Then, the equation (5) is derived from the equation (7) and the gas state equation described above.
次に、吸気弁モデルM13について説明する。吸気弁モデルM13では、吸気管内圧力Pmと吸気管内温度Tmと大気温度Taとを次の式(8)に入力し、この式を解くことによって、筒内流入空気流量mcが算出される。 Next, the intake valve model M13 will be described. In the intake valve model M13, the intake pipe pressure Pm, the intake pipe temperature Tm, and the atmospheric temperature Ta are input to the following equation (8), and by solving this equation, the cylinder inflow air flow rate mc is calculated.
吸気弁モデルM13のモデル計算式である式(8)において、定数aは比例係数であり、定数bは排気弁8の閉弁時に気筒5内に残存していたガスの量を表す値である。また、本実施の形態における定数aおよび定数bは、後述するように機関回転数NEを検出して適宜変更している。機関回転数NEを関数とした定数aおよび定数bが、電子制御ユニット31のROM34に記憶されている。
In equation (8), which is a model calculation formula for the intake valve model M13, the constant a is a proportionality coefficient, and the constant b is a value representing the amount of gas remaining in the
式(8)は、吸気弁6に関し、図8に示したようなモデルを基礎にして、筒内流入空気流量mcが吸気管内圧力Pmに比例するとみなして、理論および経験則から導き出される。さらに、内燃機関の運転状態が変化しているとき、すなわち、過渡運転時には、吸気管内温度Tmが大きく変化することがあるので、この吸気管内温度Tmの変化を補償するための補正係数として、理論および経験則から導かれたTa/Tmが乗じられている。式(8)の導出については後述する。
Equation (8) is derived from theory and empirical rules regarding the
なお、式(8)によって算出される筒内流入空気流量mcは、単位時間当たりに吸気管部分から流出する空気の流量の平均値であるので、筒内流入空気流量mcに、内燃機関の1サイクルにかかる時間を気筒数で割った時間を乗じることによって、各気筒5における筒内充填空気量Mcを算出することができる。
Note that the in-cylinder inflow air flow rate mc calculated by the equation (8) is an average value of the flow rate of air flowing out from the intake pipe portion per unit time. The in-cylinder charged air amount Mc in each
次に、図9を参照して、4つの気筒を備えた内燃機関を例に取り上げて、筒内流入空気流量および筒内充填空気量について説明する。横軸は、クランク角度(回転角度)であり、縦軸が単位時間当たりに吸気管部分から気筒5に流入する空気の量である。また、図9に示した例では、吸気行程が第1気筒、第3気筒、第4気筒、第2気筒の順で行われる。このように吸気行程が行われると、吸気管部分から各気筒5に流入する空気の流量は、図9において破線で示したように変化し、その結果、吸気管部分から流出する空気の流量は、図9において実線で示したように変化することになる。
Next, the in-cylinder inflow air flow rate and the in-cylinder charged air amount will be described with reference to FIG. 9, taking an internal combustion engine having four cylinders as an example. The horizontal axis is the crank angle (rotation angle), and the vertical axis is the amount of air flowing from the intake pipe portion into the
そして、吸気管部分から流出する空気の流量(図9の実線)の平均値が筒内流入空気流量mcであり、一点鎖線で示されている。したがって、各気筒5における筒内充填空気量Mcは、筒内流入空気流量mc(図9の一点鎖線)に、内燃機関の1サイクルにかかる時間(図9に示した例では、クランクシャフトが720°回転するのにかかる時間)を気筒数で割った時間、すなわち、図9に示した例では、クランクシャフトが180°回転するのにかかる時間を乗算することによって算出される。このように算出された各気筒5における筒内充填空気量Mcは、例えば、図9の斜線を付した部分に相当する。
The average value of the flow rate of air flowing out from the intake pipe portion (solid line in FIG. 9) is the in-cylinder inflow air flow rate mc, which is indicated by a one-dot chain line. Therefore, the in-cylinder charged air amount Mc in each
次に、上述したエアモデルM10を内燃機関に実装したときの筒内充填空気量Mcの算出方法について説明する。 Next, a method for calculating the in-cylinder charged air amount Mc when the air model M10 described above is mounted on an internal combustion engine will be described.
筒内充填空気量Mcは、エアモデルM10の各モデルの式(2)〜(5)および(8)から求められるが、これら5つの式は、内燃機関に実装されるときには、電子制御ユニット31で処理可能なように離散化される。すなわち、時刻をtとし、計算間隔(計算周期)をΔtとすると、これら5つの式は、次の式(9)〜(13)に示すように離散化される。
The in-cylinder charged air amount Mc is obtained from the equations (2) to (5) and (8) of each model of the air model M10. These five equations are calculated by the
このように離散化されて内燃機関に実装されたエアモデルM10によれば、スロットルモデルM11において算出される時刻tにおけるスロットル弁通過空気流量mt(t)と、吸気弁モデルM13において算出される時刻tにおける筒内流入空気流量mc(t)と、時刻tにおける吸気管内温度Tm(t)とを吸気管モデルM12の式(11)および(12)に入力し、これらの式(11)および式(12)を解くことによって、時刻(t+Δt)における吸気管内圧力Pm(t+Δt)および吸気管内温度Tm(t+Δt)が算出される。 According to the air model M10 discretized and mounted in the internal combustion engine in this way, the throttle valve passing air flow rate mt (t) at the time t calculated in the throttle model M11 and the time t calculated in the intake valve model M13. The in-cylinder inflow air flow rate mc (t) and the intake pipe temperature Tm (t) at time t are input to the expressions (11) and (12) of the intake pipe model M12, and these expressions (11) and ( By solving 12), the intake pipe pressure Pm (t + Δt) and the intake pipe temperature Tm (t + Δt) at time (t + Δt) are calculated.
そして、吸気管モデルM12において算出された吸気管内圧力Pm(t+Δt)と時刻tにおけるスロットル開度θt(t)とをスロットルモデルM11の式(9)および(10)に入力し、これら式を解くことによって、時刻(t+Δt)におけるスロットル弁通過空気流量mt(t+Δt)が算出される。 Then, the intake pipe pressure Pm (t + Δt) calculated in the intake pipe model M12 and the throttle opening θt (t) at time t are input to the equations (9) and (10) of the throttle model M11, and these equations are solved. Thus, the throttle valve passing air flow rate mt (t + Δt) at time (t + Δt) is calculated.
さらに、吸気管モデルM12において算出された吸気管内圧力Pm(t+Δt)および吸気管内温度Tm(t+Δt)を吸気弁モデルM13の式(13)に入力し、この式を解くことによって、時刻(t+Δt)における筒内流入空気流量mc(t+Δt)が算出される。 Further, the intake pipe pressure Pm (t + Δt) and the intake pipe temperature Tm (t + Δt) calculated in the intake pipe model M12 are input to the expression (13) of the intake valve model M13, and the time (t + Δt) is obtained by solving this expression. The in-cylinder inflow air flow rate mc (t + Δt) at is calculated.
こうした計算を繰り返すことによって、任意の時刻における筒内流入空気流量mcが算出される。そして、こうして算出された筒内流入空気流量mcに、上述したように、1サイクルにかかる時間を気筒数で割った時間をかけることによって、任意の時刻における各気筒の筒内充填空気量Mcが算出される。 By repeating such calculation, the in-cylinder inflow air flow rate mc at any time is calculated. Then, as described above, the in-cylinder inflow air amount Mc of each cylinder at an arbitrary time is obtained by multiplying the thus calculated in-cylinder inflow air flow rate mc by the time obtained by dividing the time required for one cycle by the number of cylinders as described above. Calculated.
なお、内燃機関の始動時、すなわち、時刻t=0においては、吸気管内圧力Pmは大気圧Paと等しい(Pm(0)=Pa)とされ、一方、吸気管内温度Tmは大気温度Taと等しい(Tm(0)=Ta)とされ、各モデルM11〜M13における計算が開始される。 At the time of starting the internal combustion engine, that is, at time t = 0, the intake pipe pressure Pm is equal to the atmospheric pressure Pa (Pm (0) = Pa), while the intake pipe temperature Tm is equal to the atmospheric temperature Ta. (Tm (0) = Ta) and calculation in each of the models M11 to M13 is started.
また、上述したエアモデルM10において使用される大気圧Paおよび大気温度Taとして、エアモデルM10の計算が開始されたときの大気圧および大気温度を常に用いてもよいし、時刻tにおける大気圧Pa(t)および大気温度Ta(t)を用いて計算を行なっても構わない。このように、それぞれの機器のモデル式を用いて推定値を算出することができる。 Further, as the atmospheric pressure Pa and the atmospheric temperature Ta used in the air model M10 described above, the atmospheric pressure and the atmospheric temperature when the calculation of the air model M10 is started may be always used, or the atmospheric pressure Pa (t at time t ) And the atmospheric temperature Ta (t). Thus, an estimated value can be calculated using the model formula of each device.
ところで、本実施の形態の内燃機関では、機関減速運転時に気筒5への燃料の供給を停止する燃料カット制御を実行している。このように燃料カット制御を実行する際に、気筒5内に空気を流通させると、すなわち吸気弁6を介して空気を気筒5内に流入させると共に排気弁8を介して空気を気筒5内から流出させると、排気浄化触媒20には多量の空気が流入する。
By the way, in the internal combustion engine of the present embodiment, fuel cut control is executed to stop the supply of fuel to the
排気浄化触媒20に空気、特に酸素が流入すると、酸素は排気浄化触媒20の表面上に吸着する。また、排気浄化触媒20に担持されている貴金属は高温になると互いに結合して大粒となり、この結合反応は排気浄化触媒20の表面上に吸着されている酸素によって促進される。このため、排気浄化触媒20に多量の空気が流入して、排気浄化触媒20の表面上に保持されている酸素の量が増大すると、貴金属の酸化能力等が低下する(酸素被毒)。
When air, particularly oxygen, flows into the
このため、本実施の形態の内燃機関では、燃料カット制御を実行する場合には、吸気弁6を閉止状態で停止させる吸気弁停止制御を実行することとしている。これにより、燃料カット制御中であっても排気浄化触媒20に酸素が流入することが抑制され、その結果、排気浄化触媒20の酸素被毒が抑制される。
For this reason, in the internal combustion engine of the present embodiment, when the fuel cut control is executed, the intake valve stop control for stopping the
図10に、本実施の形態における内燃機関において、燃料カット制御を行うときのタイムチャートを示す。時刻tsまでは、吸気弁が継続的に駆動する通常運転を実行している。本実施の形態における内燃機関は、時刻tsまでは、いずれかの気筒の吸気弁が開状態になっているために連続的に気筒に空気が流入している。時刻tsまでは、実際の吸気管内圧力は大気圧よりも低くなる。 FIG. 10 shows a time chart when the fuel cut control is performed in the internal combustion engine in the present embodiment. Until time ts, normal operation in which the intake valve is continuously driven is executed. In the internal combustion engine in the present embodiment, air is continuously flowing into the cylinders until the time ts because the intake valve of any of the cylinders is open. Until the time ts, the actual intake pipe pressure is lower than the atmospheric pressure.
時刻tsにおいて、燃料カット制御を開始している。燃料カット制御の期間中には、吸気弁を閉止状態で停止させる吸気弁停止制御を行っている。時刻tsにおいて、筒内流入空気流量が零になる。吸気弁停止制御の期間では、吸気管部分における空気の流れが停止する。スロットル弁19は、完全には閉止せずに微開状態が維持され、空気が流通する。このために、吸気管内圧力が徐々に上昇し、大気圧でほぼ一定の値になる。
At time ts, fuel cut control is started. During the fuel cut control period, intake valve stop control is performed to stop the intake valve in a closed state. At time ts, the in-cylinder inflow air flow rate becomes zero. During the intake valve stop control period, the air flow in the intake pipe portion stops. The
時刻teにおいて、燃料カット制御を終了すると共に吸気弁停止制御を終了している。時刻teにおいて吸気弁を再駆動している。吸気弁が再駆動することにより実際の吸気管内圧力は再び減少し、機関本体の運転状態に対応した圧力になる。 At time te, the fuel cut control is terminated and the intake valve stop control is terminated. The intake valve is driven again at time te. When the intake valve is driven again, the actual pressure in the intake pipe decreases again to a pressure corresponding to the operating state of the engine body.
図11に、吸気弁停止制御を行っているときのエアモデルのブロック図を示す。吸気弁停止制御が実行されているときには、吸気管部分から気筒内へは空気は流入しない。このため、本実施の形態では、吸気弁停止制御中には、吸気弁モデルM13による筒内流入空気流量の算出を停止すると共に、吸気管モデルM12に入力される筒内流入空気流量mcが零とされる。 FIG. 11 shows a block diagram of an air model when intake valve stop control is performed. When the intake valve stop control is being executed, air does not flow from the intake pipe portion into the cylinder. Therefore, in the present embodiment, during the intake valve stop control, the calculation of the in-cylinder inflow air flow rate by the intake valve model M13 is stopped and the in-cylinder inflow air flow rate mc input to the intake pipe model M12 is zero. It is said.
吸気管モデルM12では、上記の式(4)および(5)にmc=0を代入することにより、次の式(14)および式(15)が導出される。式(14)および式(15)により吸気管内圧力Pmおよび吸気管内温度Tmが算出される。吸気弁停止制御を実行している期間中であっても吸気管内圧力Pmを連続的に算出することができる。 In the intake pipe model M12, the following expressions (14) and (15) are derived by substituting mc = 0 into the above expressions (4) and (5). The intake pipe internal pressure Pm and the intake pipe internal temperature Tm are calculated from the equations (14) and (15). Even during the period when the intake valve stop control is being executed, the intake pipe pressure Pm can be continuously calculated.
吸気弁が再駆動した後においては、通常運転時のエアモデルを用いて筒内充填空気量の推定を行なうことができる。たとえば、図2に示すように、吸気管モデルM12により吸気管内圧力Pmおよび吸気管内温度Tmを算出し、吸気弁モデルM13により算出された筒内流入空気流量mcを用いて、筒内充填空気量Mcを算出することができる。 After the intake valve has been re-driven, the cylinder charge air amount can be estimated using an air model during normal operation. For example, as shown in FIG. 2, the intake pipe pressure Mm and the intake pipe temperature Tm are calculated by the intake pipe model M12, and the inflow cylinder air amount mc calculated by the intake valve model M13 is used. Mc can be calculated.
次に、本実施の形態における吸気弁モデルのモデル計算式の導出について例示する。 Next, the derivation of the model calculation formula of the intake valve model in the present embodiment will be exemplified.
図12に、本実施の形態における内燃機関の気筒の部分の概略図を示す。図12は、燃焼サイクルの吸気工程において、吸気弁が完全に閉止にした時の概略図である。すなわち、吸気弁6が閉じて気筒5が密閉空間になった瞬間を示している。吸気弁6が完全に閉止した時に、気筒5内の圧力Pc、気筒5内の温度Tc、気筒5内の容積Vcおよび気筒5内に存在する空気量Mtとの関係は、気体の状態方程式により次の式(16)に定めることができる。
FIG. 12 is a schematic view of a cylinder portion of the internal combustion engine in the present embodiment. FIG. 12 is a schematic view when the intake valve is completely closed in the intake process of the combustion cycle. That is, the moment when the
ここで、吸気弁6が完全に閉止した時の吸気管内圧力Pmは、気筒5内の圧力Pcと等しいとみなすことができる(Pc≒Pm)。そこで、式(16)に、Pc=Pmを代入して変形すると次の式(17)を得ることができる。
Here, the intake pipe pressure Pm when the
次に、吸気工程において気筒5内に流入する新規の空気量(筒内充填空気量)Mcと、吸気工程の開始時に気筒5内に残留していた空気量Meと、吸気工程において吸気弁6が完全に閉止した時に気筒5内に存在する空気量Mtとの関係は、次の式(18)になる。
Next, a new air amount (in-cylinder charged air amount) Mc flowing into the
上記の式(17)および式(18)により、吸気工程において気筒5内に流入する新規の空気量である筒内充填空気量Mcは、次の式(19)で表すことができる。
From the above equations (17) and (18), the in-cylinder charged air amount Mc, which is a new amount of air flowing into the
式(19)により、筒内充填空気量Mcは、吸気管内圧力Pmに比例するとみなすことができる。ここで、筒内充填空気量Mcは、吸気弁6の開弁期間中において気筒5内に流入する空気の流量(筒内流入空気流量)mcを、吸気弁6の開弁期間に亘って時間積分することによって求まる。すなわち、筒内充填空気量Mcと筒内流入空気流量mcとの間には、筒内流入空気流量mcの時間積分値が筒内充填空気量Mcであるという関係がある。上記の式(19)において、近似的に、Mc=mc・to(to:吸気弁の開弁時間)を代入して変形すると、筒内流入空気流量mcは、次の式(20)で表すことができる。
From the equation (19), the cylinder charge air amount Mc can be considered to be proportional to the intake pipe pressure Pm. Here, the in-cylinder charged air amount Mc is obtained by setting the flow rate mc of the air flowing into the
式(20)において、項[Vc/(to・R・Tc)]を定数aとし、項(Me/to)を定数bとして、更に、吸気管内温度Tmの変化を補償するための補正係数(Ta/Tm)を乗じることにより、前述の式(8)を導出することができる。 In the equation (20), the term [Vc / (to · R · Tc)] is a constant a, the term (Me / to) is a constant b, and a correction coefficient for compensating for the change in the intake pipe temperature Tm ( By multiplying (Ta / Tm), the above equation (8) can be derived.
ところで、上記の式(19)を参照して、筒内充填空気量Mcは、吸気弁が完全に閉止した時(気筒が密閉になった瞬間)の吸気管部分13の圧力に比例する。すなわち、吸気弁6が完全に閉じた時の吸気管内圧力が高い場合には、筒内充填空気量Mcが大きくなり、吸気弁6が完全に閉じた時の吸気管内圧力が小さい場合には、筒内充填空気量Mcが小さくなる。
By the way, referring to the above equation (19), the in-cylinder charged air amount Mc is proportional to the pressure in the
図13に、本実施の形態の内燃機関を第1の機関回転数で運転しているときの吸気管内圧力のグラフを示す。横軸が時刻であり、縦軸が吸気管内圧力である。図13に示す例においては、吸気弁が継続的に駆動し、内燃機関の運転状態が定常である場合を示している。 FIG. 13 shows a graph of the intake pipe internal pressure when the internal combustion engine of the present embodiment is operated at the first engine speed. The horizontal axis is time, and the vertical axis is the intake pipe pressure. In the example shown in FIG. 13, the intake valve is continuously driven, and the operation state of the internal combustion engine is steady.
吸気弁の駆動が継続している期間では、燃焼サイクルの吸気工程において、いずれかの気筒の吸気弁が開いて空気が気筒に流入することにより吸気管内圧力は減少する。吸気弁が閉止することにより減少した吸気管内圧力が回復する。このように、吸気弁の駆動に伴って吸気管内圧力の変動が生じるために、実際の吸気管内圧力は脈動している。実際の吸気管内圧力の上下動が発現している期間中に、時刻tcにおいて吸気弁が完全に閉止している。すなわち、時刻tcにおいて、吸気弁の閉止が完了している。 During the period in which the drive of the intake valve continues, the intake pipe pressure decreases as the intake valve of any cylinder opens and air flows into the cylinder in the intake process of the combustion cycle. The reduced intake pipe pressure is recovered by closing the intake valve. As described above, since the intake pipe pressure fluctuates as the intake valve is driven, the actual intake pipe pressure pulsates. The intake valve is completely closed at time tc during the period in which the actual intake pipe internal pressure rises and falls. That is, the closing of the intake valve is completed at time tc.
一方で、本実施の形態におけるエアモデルにて算出される吸気管内圧力Pmは、脈動する圧力の平均値となっている。図13に示す例においては、実際の吸気管内圧力が、吸気管モデルM12により算出される吸気管内圧力Pmよりも大きいときに、吸気弁が完全に閉止している。 On the other hand, the intake pipe pressure Pm calculated by the air model in the present embodiment is an average value of pulsating pressure. In the example shown in FIG. 13, when the actual intake pipe pressure is larger than the intake pipe pressure Pm calculated by the intake pipe model M12, the intake valve is completely closed.
前述の式(19)を参照して、筒内充填空気量は、吸気弁が完全に閉止した瞬間における吸気管内圧力に依存する。このため、図13に示す例では、吸気管モデルM12により算出された吸気管内圧力Pmを用いて筒内充填空気量Mcを算出すると、実際の筒内充填空気量よりも小さな値が算出される。このため、本実施の形態における吸気弁モデルM13では、筒内流入空気流量mcを算出する式(8)における定数a,bを適合している。たとえば、図13に示す例では、定数aは、大きな定数が用いられる。吸気弁モデルのモデル計算式である式(8)において、適合した定数a,bを用いることにより、吸気管内圧力の脈動に対して吸気弁が完全に閉止するタイミングを考慮することができ、筒内充填空気流量の推定精度が向上する。 Referring to the above equation (19), the in-cylinder charged air amount depends on the intake pipe pressure at the moment when the intake valve is completely closed. For this reason, in the example shown in FIG. 13, when the in-cylinder charged air amount Mc is calculated using the intake pipe pressure Pm calculated by the intake pipe model M12, a value smaller than the actual in-cylinder charged air amount is calculated. . For this reason, in the intake valve model M13 in the present embodiment, the constants a and b in the equation (8) for calculating the in-cylinder inflow air flow rate mc are adapted. For example, in the example shown in FIG. 13, a large constant is used as the constant a. In equation (8), which is a model calculation formula of the intake valve model, the timing at which the intake valve is completely closed with respect to the pulsation of the intake pipe pressure can be taken into account by using the matched constants a and b. The estimation accuracy of the inner filling air flow rate is improved.
ここで、脈動が生じている圧力範囲のうち、吸気弁が完全に閉止する時の吸気管内圧力については、内燃機関の運転状態に依存する。たとえば、吸気管内圧力が脈動する圧力範囲のうち吸気弁が完全に閉止する時は、内燃機関の機関回転数に依存する。 Here, in the pressure range where pulsation occurs, the intake pipe pressure when the intake valve is completely closed depends on the operating state of the internal combustion engine. For example, when the intake valve is completely closed in the pressure range in which the intake pipe pressure pulsates, it depends on the engine speed of the internal combustion engine.
図14に、本実施の形態の内燃機関を第2の機関回転数で運転しているときの吸気管内圧力のグラフを示す。図14に示す例においても、内燃機関の運転状態が定常である場合を示している。時刻tcにおいて吸気弁が完全に閉止している。図14に示す例においては、実際の吸気管内圧力が、吸気管モデルM12により算出される吸気管内圧力Pmよりも小さいときに吸気弁が完全に閉止している。吸気管モデルにより算出される吸気管内圧力Pmを用いて、筒内充填空気量を算出した場合には、実際の筒内充填空気量よりも大きくなってしまう。このため、図14に示す例では、たとえば吸気弁モデルのモデル計算式における定数aは、小さな定数を採用することが好ましい。 FIG. 14 shows a graph of the intake pipe internal pressure when the internal combustion engine of the present embodiment is operated at the second engine speed. The example shown in FIG. 14 also shows a case where the operating state of the internal combustion engine is steady. At time tc, the intake valve is completely closed. In the example shown in FIG. 14, the intake valve is completely closed when the actual intake pipe pressure is smaller than the intake pipe pressure Pm calculated by the intake pipe model M12. When the in-cylinder charged air amount is calculated using the intake pipe pressure Pm calculated by the intake pipe model, the actual in-cylinder charged air amount becomes larger. For this reason, in the example shown in FIG. 14, for example, it is preferable to adopt a small constant as the constant a in the model calculation formula of the intake valve model.
このように、図13に示す第1の機関回転数の例では、吸気管内圧力が脈動する圧力範囲のうち、比較的高い圧力のときに吸気弁が完全に閉止し、図14に示す第2の機関回転数の例では、比較的低い圧力のときに吸気弁が完全に閉止している。1つの内燃機関においても機関回転数が異なることにより、吸気弁が完全に閉止する時が異なる。このため、機関回転数に依存して、吸気弁モデルのモデル計算式における最適な定数a,bが互いに異なる。 Thus, in the example of the first engine speed shown in FIG. 13, the intake valve is completely closed at a relatively high pressure in the pressure range in which the pressure in the intake pipe pulsates, and the second shown in FIG. In this example of the engine speed, the intake valve is completely closed at a relatively low pressure. Even in one internal combustion engine, when the engine speed is different, the time when the intake valve is completely closed differs. For this reason, depending on the engine speed, the optimum constants a and b in the model calculation formula of the intake valve model are different from each other.
本実施の形態における内燃機関の制御装置は、機関回転数を関数にした複数個の定数a,bが電子制御ユニット31に記憶されている。吸気弁が継続的に駆動しているときに、機関回転数を検出する。検出した機関回転数に基づいて、複数個の定数a,bから機関回転数に対応した定数a,bを選定する。選定した定数a,bを用いた式(8)により、筒内流入空気流量を算出している。
In the control device for an internal combustion engine in the present embodiment, a plurality of constants a and b, which are functions of the engine speed, are stored in the
たとえば、図13に示すように、実際の吸気管内圧力が比較的高い時に吸気弁が完全に閉止する機関回転数においては、複数個の定数aのうち大きな定数aが選定される。図14に示すように、実際の吸気管内圧力が比較的低い時に吸気弁が完全に閉止する機関回転数においては、複数個の定数aのうち小さな定数aが選定される。 For example, as shown in FIG. 13, a large constant a is selected from a plurality of constants a for the engine speed at which the intake valve is completely closed when the actual intake pipe pressure is relatively high. As shown in FIG. 14, in the engine speed at which the intake valve is completely closed when the actual intake pipe pressure is relatively low, a small constant a is selected from a plurality of constants a.
本実施の形態におけるエアモデルでは、機関回転数を関数にして適合した定数aおよび定数bを選定することにより、吸気管内圧力の脈動の影響を修正した筒内流入空気流量を算出することができる。この結果、より精度良く筒内充填空気量を算出することができる。 In the air model in the present embodiment, the in-cylinder inflow air flow rate in which the influence of the pulsation of the intake pipe pressure is corrected can be calculated by selecting a constant a and a constant b that are adapted as a function of the engine speed. As a result, the in-cylinder charged air amount can be calculated with higher accuracy.
吸気弁モデルのモデル計算式における定数a,bは、実験により適合した値を求めることができる。例えば、内燃機関を一つの機関回転数で定常的に運転しているときには、エアフロメータの計測値が筒内に流入する空気流量に対応する。このために、内燃機関を一つの機関回転数で定常的に運転している状態で、エアフロメータの計測値と、エアモデルにより算出される筒内流入空気流量とが一致するように定数a,bを適合することができる。このように、定数a,bは、吸気弁を継続的に運転しているときの吸気管内圧力が吸気弁モデルのモデル計算式に入力されて計算されたときに、正確な筒内流入空気流量を算出するように適合されることが好ましい。 The constants a and b in the model calculation formula of the intake valve model can be determined by experiments. For example, when the internal combustion engine is steadily operating at one engine speed, the measured value of the air flow meter corresponds to the air flow rate flowing into the cylinder. For this reason, the constants a and b are set so that the measured value of the air flow meter and the in-cylinder inflow air flow rate calculated by the air model coincide with each other while the internal combustion engine is constantly operated at one engine speed. Can be adapted. Thus, the constants a and b are accurate when the intake pipe pressure when the intake valve is continuously operated is input to the model calculation formula of the intake valve model and calculated. Is preferably adapted to calculate.
このように、吸気弁モデルのモデル計算式の定数は、機関回転数等の運転状態に応じて選定することができる。運転状態としては、機関回転数の他に、可変動弁機構の駆動状態を例示することができる。可変動弁機構における吸気弁の開弁または閉弁の時(バルブタイミング)や作用角を関数にして、吸気弁モデルのモデル計算式の定数を選定することができる。その他の運転状態としては、例えば、気筒内に流入する空気に旋回流を生じさせて燃焼を促進するためのスワールコントロールバルブ(SCV : Swirl Control Valve)を備える内燃機関においては、スワールコントロールバルブの開閉状態を例示することができる。スワールコントロールバルブの開閉状態に応じて、吸気弁モデルのモデル計算式の定数を選定することができる。 Thus, the constant of the model calculation formula of the intake valve model can be selected according to the operating state such as the engine speed. As the operating state, in addition to the engine speed, the driving state of the variable valve mechanism can be exemplified. The constant of the model calculation formula of the intake valve model can be selected by using the valve opening time or valve closing time (valve timing) or the operating angle of the variable valve mechanism as a function. As other operating conditions, for example, in an internal combustion engine equipped with a swirl control valve (SCV) for promoting combustion by generating a swirling flow in the air flowing into the cylinder, the swirl control valve is opened and closed. The state can be exemplified. The constant of the model calculation formula of the intake valve model can be selected according to the open / close state of the swirl control valve.
または、内燃機関が、吸気管部分の長さを変化させることにより吸気流量を調整する可変吸気システム(ACIS : Acoustic Control Induction System)を備える場合には、可変吸気システムの状態を関数にして、吸気弁モデルのモデル計算式の定数を選定することができる。または、内燃機関が、筒内噴射による燃料供給とポート噴射による燃料供給とを同時に行なう場合には、筒内噴射の燃料噴射量とポート噴射の燃料噴射量との割合を関数にして、吸気弁モデルのモデル計算式の定数を選定することができる。 Or, if the internal combustion engine is equipped with a variable intake system (ACIS: Acoustic Control Induction System) that adjusts the intake flow rate by changing the length of the intake pipe section, The constant of the model calculation formula of the valve model can be selected. Alternatively, when the internal combustion engine performs fuel supply by in-cylinder injection and fuel supply by port injection at the same time, the ratio of the fuel injection amount of in-cylinder injection and the fuel injection amount of port injection is used as a function, and the intake valve A constant for the model calculation formula of the model can be selected.
ところで、図10を参照して、吸気弁の駆動が継続している通常運転を行なっているときには、実際の吸気管内圧力が脈動する一方で、吸気弁停止制御を開始して所定の時間の経過後には、実際の吸気管内圧力がほぼ定常状態になる。すなわち、吸気弁が閉止状態で停止して定常状態になったときの実際の吸気管内圧力は、ほとんど脈動しておらず、大気圧であり、ほぼ一定である。この時にも内燃機関は、所定の機関回転数で駆動している。 By the way, referring to FIG. 10, when the normal operation in which the intake valve continues to be driven is performed, the actual intake pipe pressure pulsates, while the intake valve stop control is started and a predetermined time elapses. After that, the actual pressure in the intake pipe becomes almost steady. That is, the actual intake pipe pressure when the intake valve stops in the closed state and becomes a steady state is hardly pulsating, is atmospheric pressure, and is substantially constant. Also at this time, the internal combustion engine is driven at a predetermined engine speed.
吸気弁モデルの式(8)において、吸気弁の駆動を継続しているときに採用される駆動中の定数a,bには、前述のとおり、機関回転数に依存した脈動の影響が考慮されている。時刻teにおいて吸気弁を再駆動すべき場合に、吸気弁の駆動を継続しているときの駆動中の定数a,bを用いて筒内流入空気流量を算出すると誤差が大きくなる。すなわち、実際の吸気管内圧力にほとんど脈動が発現していない場合に、吸気弁の駆動中の定数a,bを適用すると誤差が大きくなる。 In the intake valve model equation (8), the driving constants a and b employed when the drive of the intake valve is continued take into account the influence of pulsation depending on the engine speed as described above. ing. When the intake valve is to be redriven at time te, an error increases if the in-cylinder inflow air flow rate is calculated using the constants a and b during driving when the intake valve continues to be driven. In other words, when the pulsation hardly appears in the actual intake pipe pressure, applying the constants a and b during driving of the intake valve increases the error.
たとえば、スロットル弁が全開で内燃機関の運転状態が定常になった場合には、実際の吸気管内圧力が、ほぼ大気圧になり、吸気弁閉止制御中の吸気管内圧力とほぼ等しくなる。ところが、吸気弁の駆動中には吸気管内圧力に脈動が生じている。このために、実際の吸気管内圧力および機関回転数等の運転状態が互いに同じであっても、吸気弁の駆動中にスロットル弁が全開で気筒内に流入する空気流量と、吸気弁を再駆動した時に気筒内に流入する空気流量とは、互いに異なる。このように、吸気弁の駆動中に用いられる定数a,bを用いて、吸気弁を再駆動すべき時の筒内流入空気流量を算出すると誤差が大きくなる。 For example, when the throttle valve is fully opened and the operation state of the internal combustion engine becomes steady, the actual intake pipe internal pressure becomes substantially atmospheric pressure, and becomes substantially equal to the intake pipe internal pressure during intake valve closing control. However, pulsation occurs in the pressure in the intake pipe while the intake valve is driven. Therefore, even if the actual operating conditions such as the actual pressure in the intake pipe and the engine speed are the same, the air flow rate that flows into the cylinder when the intake valve is fully driven and the intake valve is re-driven The flow rate of air flowing into the cylinder at this time is different from each other. As described above, if the constants a and b used during driving of the intake valve are used to calculate the in-cylinder inflow air flow rate when the intake valve should be redriven, an error increases.
本実施の形態の内燃機関は、吸気弁の駆動が継続しているときに筒内流入空気流量を算出するための駆動中の定数a,bに加えて、吸気弁停止制御を行っている状態から吸気弁を再駆動すべきときに、筒内流入空気流量を算出するための再駆動時の定数a,bを有している。すなわち、吸気弁モデルのモデル計算式において、通常運転時に用いる定数a,bの他に、吸気弁を再駆動すべき時に用いる定数a,bが、たとえば電子制御ユニット31に記憶されている。吸気弁が閉止している状態から再駆動すべきときには、再駆動時の定数a,bを用いて、筒内流入空気流量を算出する。この制御により、吸気弁を再駆動したときに、筒内流入空気流量を精度良く推定することができる。筒内充填空気量を精度良く推定することができる。この結果、燃料が燃焼する時の空燃比を、目標空燃比に近づけることができる。再駆動時の定数a,bは、駆動中の定数a,bと同様の方法により、適合することができる。
In the internal combustion engine of the present embodiment, the intake valve stop control is performed in addition to the constants a and b during driving for calculating the in-cylinder inflow air flow rate when the driving of the intake valve is continued. When the intake valve is to be re-driven, the re-driving constants a and b for calculating the in-cylinder inflow air flow rate are provided. That is, in the model calculation formula of the intake valve model, in addition to the constants a and b used during normal operation, the constants a and b used when the intake valve should be redriven are stored in the
吸気弁が再駆動した後において、エアモデルの2回目以降の計算では、吸気弁モデルのモデル計算式の定数a,bは、吸気弁の駆動中の定数を採用することができる。本実施の形態のエアモデルは、差分式で筒内流入空気流量を算出している。すなわち微小時間前の計算結果を現在の計算に用いている。このために、吸気弁の再駆動直後の筒内流入空気流量の推定精度が向上することにより、それ以降に算出される筒内流入空気流量の推定精度も向上する。 After the intake valve is driven again, in the second and subsequent calculations of the air model, the constants a and b in the model calculation formula of the intake valve model can adopt constants during driving of the intake valve. In the air model of the present embodiment, the in-cylinder inflow air flow rate is calculated by a differential equation. That is, the calculation result before a minute time is used for the current calculation. For this reason, the estimation accuracy of the cylinder inflow air flow rate immediately after the reactivation of the intake valve is improved, so that the estimation accuracy of the cylinder inflow air flow rate calculated thereafter is also improved.
また、吸気弁の再駆動時の定数a,bは、吸気弁の駆動中の定数a,bと同様に、運転状態に依存した複数個の定数a,bを予め作成しておき、内燃機関の運転状態に基づいて再駆動時の定数a,bを選定することができる。運転状態に依存した複数個の定数a,bを電子制御ユニット31に記憶させておき、吸気弁を再駆動すべき時に運転状態を検出し、最適な定数a,bを選定することができる。この制御により、筒内充填空気量の推定精度を向上させることができる。
In addition, the constants a and b at the time of re-driving of the intake valve are prepared in advance as a plurality of constants a and b depending on the operating state in the same manner as the constants a and b during driving of the intake valve. The constants a and b at the time of re-driving can be selected based on the operating state. A plurality of constants a and b depending on the operating state can be stored in the
たとえば、内燃機関の制御装置は、吸気弁モデルのモデル計算式のための定数a,bとして、機関回転数NEを関数にした複数個の定数a,bを備えることができる。または、可変動弁機構における吸気弁の開弁または閉弁の時期や作用角を関数にした複数個の定数a,bを備えることができる。または、スワールコントロールバルブを備える内燃機関においては、スワールコントロールバルブの開閉状態に応じた複数個の定数a,bを備えることができる。または、可変吸気システムを備える内燃機関においては、可変吸気システムの状態を応じた複数個の定数a,bを備えることができる。または、筒内噴射による燃料供給とポート噴射による燃料供給とを同時に行なう内燃機関の場合には、筒内噴射の燃料噴射量とポート噴射の燃料噴射量との割合を関数にした複数個の定数a,bを備えることができる。 For example, the control device for an internal combustion engine can include a plurality of constants a and b that are functions of the engine speed NE as constants a and b for the model calculation formula of the intake valve model. Alternatively, it is possible to provide a plurality of constants a and b that are functions of the timing and operating angle of the opening or closing of the intake valve in the variable valve mechanism. Or in an internal combustion engine provided with a swirl control valve, a plurality of constants a and b corresponding to the open / closed state of the swirl control valve can be provided. Alternatively, an internal combustion engine including a variable intake system can include a plurality of constants a and b corresponding to the state of the variable intake system. Or, in the case of an internal combustion engine that simultaneously performs fuel supply by in-cylinder injection and fuel supply by port injection, a plurality of constants that are functions of the ratio between the fuel injection amount of in-cylinder injection and the fuel injection amount of port injection a and b can be provided.
本実施の形態においては、吸気弁を再駆動すべき時に、吸気弁モデルのモデル計算式における全ての定数を変更しているが、この形態に限られず、1つ以上の定数を変更することができる。たとえば、本実施の形態における吸気弁モデルのモデル計算式において、定数bは変更せずに定数aのみを変更しても構わない。 In this embodiment, when the intake valve is to be driven again, all constants in the model calculation formula of the intake valve model are changed. However, the present invention is not limited to this mode, and one or more constants may be changed. it can. For example, in the model calculation formula of the intake valve model in the present embodiment, only the constant a may be changed without changing the constant b.
本実施の形態においては、筒内充填空気量を算出するためのモデル計算式として、前述の式(8)を用いて筒内流入空気流量を算出し、算出した筒内流入空気流量から筒内充填空気量を算出しているが、この形態に限られず、吸気管内圧力を変数として、少なくとも1つの定数を含むモデル計算式により筒内流入空気流量を算出するエアモデルに、本発明を適用することができる。 In the present embodiment, as a model calculation formula for calculating the in-cylinder charged air amount, the in-cylinder inflow air flow rate is calculated using the above-described equation (8), and the in-cylinder inflow amount is calculated from the calculated in-cylinder inflow air flow rate. Although the amount of charged air is calculated, the present invention is not limited to this form, and the present invention is applied to an air model that calculates the inflow air flow rate in the cylinder by a model calculation formula including at least one constant with the intake pipe pressure as a variable. Can do.
(実施の形態2)
図15を参照して、実施の形態2における内燃機関の制御装置について説明する。本実施の形態における内燃機関の構成は、実施の形態1と同様である(図1参照)。気筒内に流入する空気量を推定するために、エアモデルM10を用いることも、実施の形態1と同様である(図2参照)。また、吸気弁を閉止状態で停止させる吸気弁停止制御を行なうことも実施の形態1と同様である(図10および図11参照)。
(Embodiment 2)
With reference to FIG. 15, a control apparatus for an internal combustion engine in the second embodiment will be described. The configuration of the internal combustion engine in the present embodiment is the same as that in the first embodiment (see FIG. 1). Use of the air model M10 to estimate the amount of air flowing into the cylinder is the same as in the first embodiment (see FIG. 2). Also, the intake valve stop control for stopping the intake valve in the closed state is the same as in the first embodiment (see FIGS. 10 and 11).
図15は、本実施の形態における内燃機関において、吸気弁停止制御を終了して通常運転を再開したときのタイムチャートの拡大図である。本実施の形態においては、4気筒の内燃機関を例に取り上げて説明する。本実施の形態における内燃機関は、第1気筒、第2気筒、第3気筒および第4気筒を含む。吸気工程は、第1気筒、第3気筒、第4気筒および第2気筒の順に行なわれる。 FIG. 15 is an enlarged view of the time chart when the intake valve stop control is terminated and normal operation is resumed in the internal combustion engine in the present embodiment. In the present embodiment, a four-cylinder internal combustion engine will be described as an example. The internal combustion engine in the present embodiment includes a first cylinder, a second cylinder, a third cylinder, and a fourth cylinder. The intake process is performed in the order of the first cylinder, the third cylinder, the fourth cylinder, and the second cylinder.
時刻teにおいて吸気弁停止制御を終了して吸気弁を再駆動する。吸気弁停止制御の期間中では、実際の吸気管内圧力は、ほぼ大気圧であり、ほぼ一定である。吸気弁が再駆動すると、実際の吸気管内圧力は、通常運転時の吸気管内圧力になるまで時間とともに減少する。時刻teにおいて、第1気筒の吸気弁の駆動が開始し、時刻txにおいて第1気筒の吸気弁の駆動が完了している。たとえば、時刻txにおける実際の吸気管内圧力は、吸気弁停止制御中の圧力からΔP減少している。時刻teから時刻txまでの実際の平均的な吸気管内圧力は、たとえば、吸気弁停止制御中の圧力からΔPの略半分を減算した圧力になる。 At time te, the intake valve stop control is terminated and the intake valve is driven again. During the intake valve stop control period, the actual intake pipe pressure is substantially atmospheric pressure and is substantially constant. When the intake valve is driven again, the actual intake pipe pressure decreases with time until the intake pipe pressure during normal operation is reached. At time te, driving of the intake valve of the first cylinder is started, and at time tx, driving of the intake valve of the first cylinder is completed. For example, the actual intake pipe pressure at time tx is decreased by ΔP from the pressure during the intake valve stop control. The actual average intake pipe pressure from time te to time tx is, for example, a pressure obtained by subtracting approximately half of ΔP from the pressure during intake valve stop control.
図2を参照して、エアモデルM10における吸気管内圧力Pmは、時間平均した吸気管内圧力を採用している。吸気弁を再駆動すべきときには、吸気管モデルM12により算出される吸気管内圧力Pmは、ほぼ大気圧になっている。吸気弁を再駆動すべきときのエアモデルM10の計算において、吸気弁停止制御の期間中に算出された吸気管内圧力Pmを入力すると、吸気弁が再駆動した直後の平均的な吸気管内圧力よりも大きな圧力が入力されることとなる。このために、推定される筒内充填空気量の誤差が大きくなる。たとえば、実際の平均的な吸気管内圧力よりも大きな圧力に基づいて計算されると、エアモデルにより算出される筒内充填空気量は、実際の筒内充填空気量よりも大きくなる。 Referring to FIG. 2, the intake pipe pressure Pm in the air model M10 employs time-averaged intake pipe pressure. When the intake valve is to be redriven, the intake pipe pressure Pm calculated by the intake pipe model M12 is almost atmospheric pressure. In the calculation of the air model M10 when the intake valve is to be redriven, when the intake pipe pressure Pm calculated during the intake valve stop control period is input, the average intake pipe pressure immediately after the intake valve is redriven is greater than the average intake pipe pressure. A large pressure is input. For this reason, the error of the estimated cylinder air charge amount increases. For example, when calculated based on a pressure larger than the actual average intake pipe pressure, the cylinder charge air amount calculated by the air model becomes larger than the actual cylinder fill air amount.
本実施の形態における内燃機関の制御装置は、吸気弁を再駆動すべきときには、吸気管モデルM12により算出された吸気管内圧力Pmから予め定められた補正圧力Pmdを減算した圧力に基づいて、筒内流入空気流量を算出している。補正圧力Pmdは、たとえば、吸気弁停止制御中の定常状態における吸気管内圧力と、吸気弁を再駆動した直後の1番目の気筒の開弁から閉弁までの期間における平均圧力との差圧を採用することができる。図15を参照して、補正圧力Pmdは、時刻teより前の吸気弁停止制御中における吸気管内圧力の平均値と、時刻teから時刻txまでの吸気管内圧力の平均値との差圧を採用することができる。または、補正圧力Pmdとして、近似的に圧力降下ΔPの1/2の値を採用することができる。 When the intake valve is to be redriven, the control apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment uses a cylinder based on a pressure obtained by subtracting a predetermined correction pressure Pmd from the intake pipe pressure Pm calculated by the intake pipe model M12. The inflow air flow rate is calculated. The correction pressure Pmd is, for example, the difference between the pressure in the intake pipe in a steady state during intake valve stop control and the average pressure in the period from opening to closing of the first cylinder immediately after re-driving the intake valve. Can be adopted. Referring to FIG. 15, correction pressure Pmd employs a differential pressure between the average value of the intake pipe pressure during intake valve stop control before time te and the average value of the intake pipe pressure from time te to time tx. can do. Alternatively, a value that is approximately ½ of the pressure drop ΔP can be adopted as the correction pressure Pmd.
または、補正圧力Pmdは、この形態に限られず、たとえば、吸気弁停止制御中の定常状態における吸気管内圧力と、吸気弁が再駆動した瞬間からエアモデルM10の1回の計算が行なわれる時間が経過するまでの期間における平均圧力との差圧を採用しても構わない。このような補正圧力Pmdは、高応答の流量計、圧力計またはモデル式による数値計算等により求めることができる。 Alternatively, the correction pressure Pmd is not limited to this form. For example, the pressure in the intake pipe in a steady state during the intake valve stop control and the time when one calculation of the air model M10 is performed from the moment when the intake valve is redriven are passed. You may employ | adopt the differential pressure | voltage with the average pressure in the period until it does. Such a correction pressure Pmd can be obtained by numerical calculation using a highly responsive flow meter, pressure gauge, or model equation.
本実施の形態においては、吸気弁を再駆動すべきときに用いる補正圧力Pmdを予め定めて、電子制御ユニット31に記憶させておく。吸気弁を再駆動すべきときには、筒内流入空気流量を算出するための1回目のエアモデルの計算において、吸気管モデルM12により算出された吸気管内圧力Pmから補正圧力Pmdを減算した圧力(Pm−Pmd)を、吸気弁モデルM13に入力する。すなわち、吸気弁が再駆動した直後の吸気管内圧力の圧力降下ΔPを考慮した吸気管内圧力に基づいて筒内流入空気流量を算出する。
In the present embodiment, the correction pressure Pmd used when the intake valve should be redriven is determined in advance and stored in the
本実施の形態における吸気弁モデルM13では、補正圧力Pmdを考慮したときに、モデル計算式としての式(8)は、次の式(21)に変形することができる。次の式(21)に基づいて、筒内流入空気流量を算出することができる。 In the intake valve model M13 in the present embodiment, when the correction pressure Pmd is taken into consideration, the equation (8) as a model calculation equation can be transformed into the following equation (21). The in-cylinder inflow air flow rate can be calculated based on the following equation (21).
また、式(21)を離散化した式は、次の式(22)に表すことができる。 Further, an expression obtained by discretizing the expression (21) can be expressed by the following expression (22).
このように、吸気弁停止制御を終了して吸気弁を再駆動すべきときに、予め定められた補正圧力を減算した吸気管内圧力に基づいて、筒内流入空気流量を算出することにより、筒内充填空気量を精度良く推定することができる。 In this way, when the intake valve stop control is terminated and the intake valve is to be re-driven, the cylinder inflow air flow rate is calculated based on the intake pipe internal pressure obtained by subtracting a predetermined correction pressure. The amount of air filled inside can be estimated with high accuracy.
ところで、補正圧力Pmdは、内燃機関の運転状態に依存する。内燃機関の制御装置は、運転状態に依存する複数個の補正圧力Pmdを備えることができる。内燃機関の運転状態に応じて、補正圧力Pmdを選定することができる。例えば、補正圧力Pmdは、吸気弁が完全に閉止した時の気筒の容積に依存する。このために、内燃機関が可変動弁機構を備える場合には、補正圧力Pmdを吸気弁が再駆動すべきときのバルブタイミングの関数にすることができる。バルブタイミングを関数にする複数個の補正圧力Pmdを電子制御ユニット31のROM34に記憶させておき、吸気弁を再駆動すべき時のバルブタイミングに応じて補正圧力Pmdを選定することができる。
Incidentally, the correction pressure Pmd depends on the operating state of the internal combustion engine. The control device for the internal combustion engine can include a plurality of correction pressures Pmd depending on the operating state. The correction pressure Pmd can be selected according to the operating state of the internal combustion engine. For example, the correction pressure Pmd depends on the cylinder volume when the intake valve is completely closed. For this reason, when the internal combustion engine includes a variable valve mechanism, the correction pressure Pmd can be made a function of the valve timing when the intake valve should be redriven. A plurality of correction pressures Pmd having the valve timing as a function can be stored in the
このように、内燃機関の運転状態に基づいて、予め定められた補正圧力を選定することにより、より正確に筒内流入空気流量を推定することができる。内燃機関の運転状態としては、可変動弁機構の運転状態のほかに、実施の形態1と同様に、スワールコントロールバルブの開閉状態等を例示することができる。 As described above, the in-cylinder inflow air flow rate can be estimated more accurately by selecting a predetermined correction pressure based on the operating state of the internal combustion engine. As the operating state of the internal combustion engine, in addition to the operating state of the variable valve mechanism, the open / closed state of the swirl control valve can be exemplified as in the first embodiment.
吸気弁を再駆動した後のエアモデルM10の2回目以降の計算では、例えば、通常運転時におけるエアモデルM10により筒内充填空気量を算出することができる。吸気弁モデルでは、前述の式(8)のモデル計算式を用いて筒内流入空気流量を算出することができる。 In the second and subsequent calculations of the air model M10 after the intake valve is driven again, for example, the in-cylinder charged air amount can be calculated by the air model M10 during normal operation. In the intake valve model, the in-cylinder inflow air flow rate can be calculated using the model calculation formula of the above-described formula (8).
本実施の形態における内燃機関の制御装置においても、微小時間前の計算結果を用いて現在のパラメータ値を推定するために、吸気弁を再駆動すべき時のエアモデルの1回目の推定精度が向上することにより、2回目以降の推定精度も向上する。 Also in the control apparatus for the internal combustion engine in the present embodiment, since the current parameter value is estimated using the calculation result before a minute time, the first estimation accuracy of the air model when the intake valve should be re-driven is improved. By doing so, the estimation accuracy after the second time is also improved.
その他の構成、作用および効果については、実施の形態1と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。 Other configurations, operations, and effects are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof will not be repeated here.
上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相当する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に含まれる変更が意図されている。 The above embodiments can be combined as appropriate. In the respective drawings described above, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals. In addition, said embodiment is an illustration and does not limit invention. Further, in the embodiment, changes included in the scope of claims are intended.
1 機関本体
5 気筒
6 吸気弁
7 吸気ポート
8 排気弁
11 燃料噴射弁
23 吸気管部分
18 スロットル弁
M10 エアモデル
M11 スロットルモデル
M12 吸気管モデル
M13 吸気弁モデル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine
Claims (5)
筒内流入空気流量は、吸気管内圧力を変数とし、少なくとも一つの定数を含むモデル計算式から算出されており、
吸気弁の駆動が継続しているときに筒内流入空気流量を算出するための駆動中の定数、および吸気弁が閉止状態で停止して吸気管内圧力がほぼ大気圧で一定である状態から再駆動すべきときに筒内流入空気流量を算出するための再駆動時の定数を有しており、
再駆動時の定数は、駆動中の定数と異なる定数が設定されており、
吸気弁の駆動が継続しているときには、駆動中の定数を用いたモデル計算式により筒内流入空気流量を算出し、
吸気弁が閉止状態で停止している状態から再駆動すべきときには、1回目の計算においては再駆動時の定数を用いたモデル計算式により筒内流入空気流量を算出し、吸気弁の再駆動後に駆動中の定数を用いたモデル計算式に切り替えて筒内流入空気流量を算出することを特徴とする、内燃機関の制御装置。 The intake valve can be stopped in a closed state during the operation period of the internal combustion engine, and the intake pipe internal pressure, which is the air pressure upstream of the intake valve, is calculated based on the flow rate of air passing through the throttle valve. A control device for an internal combustion engine that calculates a cylinder inflow air flow rate flowing into the cylinder based on
The in-cylinder inflow air flow rate is calculated from a model calculation formula including at least one constant with the intake pipe pressure as a variable.
A constant during driving for calculating the in-cylinder inflow air flow rate when the intake valve continues to drive , and a state in which the intake valve stops in the closed state and the intake pipe pressure is almost constant at atmospheric pressure. It has a constant at the time of re-driving to calculate the in-cylinder inflow air flow rate when it should be driven,
The constant at the time of re-driving is different from the constant during driving,
When the intake valve continues to be driven, calculate the in-cylinder inflow air flow rate by a model calculation formula using constants during driving,
When to be re-driven from the state in which the intake valve is stopped at the closed state, calculates the cylinder flow-in air flow rate by the model equation using constants at the time of re-driving in the first calculation, re driving the intake valve A control device for an internal combustion engine, wherein the control unit calculates an in- cylinder inflow air flow rate by switching to a model calculation formula using a constant during driving later .
吸気弁の駆動が継続しているときには、駆動中の定数aおよび定数bを用いて筒内流入空気流量を算出し、
吸気弁が閉止状態で停止している状態から再駆動すべきときには、再駆動時の定数aおよび定数bを用いて筒内流入空気流量を算出することを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
When the intake valve continues to be driven, the in-cylinder inflow air flow rate is calculated using the constants a and b being driven,
The in-cylinder inflow air flow rate is calculated using a constant a and a constant b at the time of re-driving when the intake valve is to be re-driven from a stopped state in a closed state. Control device for internal combustion engine.
吸気弁が閉止状態で停止している状態では、吸気管内圧力がほぼ大気圧で一定であり、
吸気弁が閉止状態で停止している状態から再駆動すべきときには、算出された吸気管内圧力から予め定められた補正圧力を減算した圧力に基づいて筒内流入空気流量を算出し、
予め定められた補正圧力は、吸気弁の再駆動後の吸気管内圧力の低下量に基づいて設定されていることを特徴とする、内燃機関の制御装置。 The intake valve can be stopped in a closed state during the operation period of the internal combustion engine, and the intake pipe pressure calculated as the air pressure upstream of the intake valve is calculated based on the flow rate of air passing through the throttle valve. A control device for an internal combustion engine that calculates a cylinder inflow air flow rate flowing into the cylinder based on
When the intake valve is closed and stopped, the pressure inside the intake pipe is almost constant at atmospheric pressure,
When the intake valve should be re-driven from a closed state, the in-cylinder inflow air flow rate is calculated based on a pressure obtained by subtracting a predetermined correction pressure from the calculated intake pipe pressure ,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the predetermined correction pressure is set based on a decrease amount of the pressure in the intake pipe after the intake valve is re-driven .
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