JP2003314347A - Device for detecting cylinder filling air amount of internal combustion engine - Google Patents

Device for detecting cylinder filling air amount of internal combustion engine

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JP2003314347A
JP2003314347A JP2002116267A JP2002116267A JP2003314347A JP 2003314347 A JP2003314347 A JP 2003314347A JP 2002116267 A JP2002116267 A JP 2002116267A JP 2002116267 A JP2002116267 A JP 2002116267A JP 2003314347 A JP2003314347 A JP 2003314347A
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JP
Japan
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intake
air
cylinder
amount
air flow
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Application number
JP2002116267A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Ikeda
広 池田
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the calculation accuracy of the amount of cylinder filling air at a transit period. <P>SOLUTION: A response delay compensation element is provided on an input side of an intake system model where a behavior of intake air flowing in an intake passage from a throttle valve to an intake port of an engine is modeled, to compensate a response delay of on output gMAF of an air flow meter by a phase shift compensation. An output g of the element is input to the intake model. The transfer function of the phase shift compensation is g=(1+T 1×s)/(1+T2×s)×gMAF, where T1 and T2 are constants at phase shift compensation; T1 is set based on the engine speed and the output change amount of the air flow meter; and T2 is set as a fixed value. Accordingly, by setting constant T1 based on the engine speed and the output change amount of the air flow meter, the calculation accuracy of the amount of cylinder filling air at a transit period is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、吸入空気流量を検
出して筒内充填空気量(シリンダ吸入空気量)を演算す
る内燃機関の筒内充填空気量検出装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an in-cylinder charged air amount detecting device for an internal combustion engine, which detects an intake air flow rate to calculate an in-cylinder charged air amount (cylinder intake air amount).

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、エンジンの筒内充填空気量を測
定する方法は、吸入空気流量をエアフロメータ(吸入空
気流量検出手段)で検出して、その検出値から筒内充填
空気量を演算する方式(以下「マスフロー方式」とい
う)と、吸気圧力を吸気圧力センサで検出して、吸気圧
力とエンジン回転速度とから筒内充填空気量を演算する
方式(以下「スピードデンシティ方式」という)とに大
別される。マスフロー方式は、定常時に吸入空気流量=
筒内充填空気量となるため、定常時の筒内充填空気量の
測定精度が良いという利点があるが、過渡時にはエアフ
ロメータの応答遅れ(例えば熱式のエアフロメータの場
合は、エアフロメータのセンサ部自身のヒートマスによ
る応答遅れ)が存在するため、過渡時の応答性が悪いと
いう欠点がある。
2. Description of the Related Art Generally, a method for measuring the cylinder air filling amount of an engine is to detect the intake air flow rate by an air flow meter (intake air flow rate detecting means) and calculate the cylinder air filling amount from the detected value. Method (hereinafter referred to as "mass flow method") and method to detect the intake pressure with an intake pressure sensor and calculate the cylinder air filling amount from the intake pressure and engine speed (hereinafter referred to as "speed density method") Broadly divided. In the mass flow system, the intake air flow rate =
Since the amount of air charged in the cylinder is the advantage, the accuracy of measurement of the amount of air charged in the cylinder during normal operation is good, but the response delay of the air flow meter during transients (for example, in the case of a thermal air flow meter, the sensor of the air flow meter is used). Since there is a response delay due to the heat mass of the part itself, there is a drawback that the response during transient is poor.

【0003】これに対し、スピードデンシティ方式は、
マスフロー方式と比較して過渡時の応答性が良いという
特長がある。これは、吸気圧力センサが高応答であるた
めである。
On the other hand, the speed density method is
Compared with the mass flow method, it has the advantage of better response during transients. This is because the intake pressure sensor has a high response.

【0004】そこで、近年、マスフロー方式とスピード
デンシティ方式の両方式の長所を併せ持つ2センサ併用
方式が開発されている。この2センサ併用方式は、エア
フロメータと吸気圧力センサの両方を設置して、定常時
には、エアフロメータで検出した吸入空気流量から筒内
充填空気量を演算し、過渡時には、吸気圧力センサで検
出した吸気圧力とエンジン回転速度とから筒内充填空気
量を演算するようにしている。
Therefore, in recent years, a two-sensor combined system having the advantages of both the mass flow system and the speed density system has been developed. In this two-sensor combined system, both an air flow meter and an intake pressure sensor are installed, and in a steady state, the cylinder filling air amount is calculated from the intake air flow rate detected by the air flow meter, and during transition, it is detected by the intake pressure sensor. The in-cylinder filling air amount is calculated from the intake pressure and the engine rotation speed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記2センサ併用方式
では、過渡時に吸気圧力センサで検出した吸気圧力を用
いて筒内充填空気量を演算するため、従来のマスフロー
方式で筒内充填空気量を演算する場合と比較して、過渡
時の応答性を改善できるものの、過渡時の筒内充填空気
量の演算精度の点ではまだ改善の余地がある。近年のエ
ンジンは、益々厳しくなる排出ガス浄化規制のために非
常に高精度な空燃比制御(燃料噴射制御)が要求される
ようになってきており、そのためには、過渡時の筒内充
填空気量の演算精度を更に高める必要がある。
In the above two-sensor combined system, the cylinder filling air amount is calculated by the conventional mass flow system because the cylinder filling air amount is calculated using the intake pressure detected by the intake pressure sensor at the time of transition. Although it is possible to improve the responsiveness during the transition as compared with the case where the calculation is performed, there is still room for improvement in terms of the calculation accuracy of the cylinder charging air amount during the transition. In recent years, extremely high precision air-fuel ratio control (fuel injection control) is required due to increasingly stringent exhaust gas purification regulations. It is necessary to further improve the calculation accuracy of the quantity.

【0006】また、2センサ併用方式では、エアフロメ
ータの他に、吸気圧力センサを設ける必要があるため、
マスフロー方式と比較して、システム構成が複雑化して
コスト高になるという欠点もある。
Further, in the two-sensor combined system, it is necessary to provide an intake pressure sensor in addition to the air flow meter.
Compared with the mass flow method, there is also a drawback that the system configuration becomes complicated and the cost becomes high.

【0007】本発明はこれらの事情を考慮してなされた
ものであり、第1の目的は、過渡時の筒内充填空気量の
演算精度を向上できるようにすることであり、更に、第
2の目的は、マスフロー方式と同様の簡単なシステム構
成で過渡時の筒内充填空気量を精度良く演算することが
できて、過渡時の筒内充填空気量の演算精度向上の要求
を満たしつつ、センサ削減・低コスト化の要求も満たす
ことができるようにすることである。
The present invention has been made in consideration of these circumstances. A first object of the present invention is to improve the calculation accuracy of the cylinder air charge amount at the time of transition, and the second object. The purpose of is to be able to accurately calculate the cylinder filling air amount at the time of transition with a simple system configuration similar to the mass flow method, while satisfying the request for improving the calculation accuracy of the cylinder filling air amount at the time of transition, It is to be able to meet the demand for sensor reduction and cost reduction.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、本発明の請求項1の内燃機関の筒内充填空気
量検出装置は、内燃機関の吸気通路を流れる吸入空気の
流量を検出する吸入空気流量検出手段の応答遅れを応答
遅れ補償手段により補償し、スロットルバルブを通過し
た吸入空気が筒内に流入するまでの吸入空気の挙動を模
擬した吸気系モデルを用い、前記応答遅れ補償手段の出
力を該吸気系モデルに入力して該吸気系モデルの出力で
ある筒内充填空気量(シリンダ吸入空気量)を演算手段
により演算するようにしたものである。更に、吸入空気
流量検出手段の応答遅れを位相進み補償で補償すると共
に、その位相進み補償の時定数を機関回転速度と吸入空
気流量検出手段の出力変化量に基づいて設定するように
したものである。
In order to achieve the above first object, a cylinder air filling amount detecting device for an internal combustion engine according to a first aspect of the present invention is a flow rate of intake air flowing through an intake passage of the internal combustion engine. The response delay of the intake air flow rate detecting means for detecting the above is compensated by the response delay compensating means, and an intake system model simulating the behavior of the intake air until the intake air passing through the throttle valve flows into the cylinder is used. The output of the delay compensation means is input to the intake system model, and the cylinder charging air amount (cylinder intake air amount) that is the output of the intake system model is calculated by the calculating means. Further, the response delay of the intake air flow rate detection means is compensated by phase advance compensation, and the time constant of the phase advance compensation is set based on the engine rotation speed and the output change amount of the intake air flow rate detection means. is there.

【0009】このように、吸入空気流量検出手段の応答
遅れを位相進み補償で補償すれば、過渡時における吸入
空気流量検出手段の応答遅れの問題を改善することがで
きる。しかも、吸入空気流量検出手段の応答遅れを補償
するための位相進み補償の時定数を機関回転速度と吸入
空気流量検出手段の出力変化量に基づいて設定するよう
にしているため、例えば、この位相進み補償の時定数を
固定値とした場合(図10参照)と比較して、吸入空気
流量検出手段の応答遅れに対する位相進み補償の補償精
度を向上することができる。これにより、過渡時でも吸
入空気流量検出手段の出力から筒内充填空気量を精度良
く演算することができる。
In this way, by compensating the response delay of the intake air flow rate detecting means by the phase lead compensation, the problem of the response delay of the intake air flow rate detecting means at the transient time can be improved. Moreover, since the phase lead compensation time constant for compensating the response delay of the intake air flow rate detection means is set based on the engine speed and the output change amount of the intake air flow rate detection means, for example, this phase Compared with the case where the lead compensation time constant is set to a fixed value (see FIG. 10), the compensation accuracy of the phase lead compensation with respect to the response delay of the intake air flow rate detection means can be improved. This makes it possible to accurately calculate the in-cylinder filling air amount from the output of the intake air flow rate detecting means even during a transition.

【0010】また、上記第2の目的を達成するために、
本発明の請求項2の内燃機関の筒内充填空気量検出装置
は、吸入空気流量検出手段の応答遅れを応答遅れ補償手
段により補償し、この応答遅れ補償手段の出力を吸気系
モデルに入力して該吸気系モデルの出力である筒内充填
空気量を演算する際に、該吸気系モデルの応答性が吸入
空気流量によって変化することをことを考慮して、モデ
ル時定数設定手段により吸気系モデルのモデル時定数
を、吸入空気流量と相関関係のあるパラメータである機
関回転速度とスロットル開度に基づいて設定するように
したものである。このようにすれば、吸気系モデルのモ
デル時定数を吸入空気流量に応じた適正値に設定するこ
とができ、過渡時でも吸入空気流量検出手段の出力から
筒内充填空気量を精度良く演算することができると共
に、吸気圧力センサが不要となり、過渡時の筒内充填空
気量の演算精度向上と、センサ削減・低コスト化の要求
を同時に満たすことができる。
In order to achieve the above second object,
According to a second aspect of the present invention, there is provided an in-cylinder charging air amount detecting device for an internal combustion engine, wherein a response delay of an intake air flow rate detecting means is compensated by a response delay compensating means, and an output of the response delay compensating means is input to an intake system model. In calculating the cylinder air filling amount which is the output of the intake system model, the model time constant setting means is used to take into account that the response of the intake system model changes depending on the intake air flow rate. The model time constant of the model is set based on the engine speed and the throttle opening, which are parameters that are correlated with the intake air flow rate. With this configuration, the model time constant of the intake system model can be set to an appropriate value according to the intake air flow rate, and the cylinder filling air amount can be accurately calculated from the output of the intake air flow rate detecting means even during a transition. At the same time, the intake pressure sensor is not required, and it is possible to simultaneously satisfy the demands for improving the calculation accuracy of the in-cylinder filling air amount at the time of transition and reducing the sensor and cost.

【0011】この場合、吸気系モデルの応答性は、体積
効率によっても変化するため、請求項3のように、体積
効率を変化させるパラメータである機関回転速度とスロ
ットル開度に基づいて体積効率を演算し、この体積効率
と機関回転速度に基づいて吸気系モデルのモデル時定数
を設定するようにしても良い。このようにすれば、体積
効率も考慮した精度の良いモデル時定数を設定すること
ができ、過渡時の筒内充填空気量の演算精度を更に向上
することができる。
In this case, since the response of the intake system model also changes depending on the volumetric efficiency, the volumetric efficiency is determined based on the engine speed and the throttle opening which are parameters for changing the volumetric efficiency. The calculation may be performed and the model time constant of the intake system model may be set based on the volume efficiency and the engine speed. By doing so, it is possible to set a highly accurate model time constant in consideration of the volumetric efficiency, and it is possible to further improve the calculation accuracy of the in-cylinder charged air amount during a transition.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】[実施形態(1)]以下、本発明
の実施形態(1)を図1乃至図10に基づいて説明す
る。まず、図1に基づいてエンジン制御システム全体の
概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン11の吸
気管12(吸気通路)の最上流部には、エアクリーナ1
3が設けられ、このエアクリーナ13の下流側には、吸
入空気量を検出する熱式のエアフロメータ14(吸入空
気流量検出手段)が設けられている。このエアフロメー
タ14は、吸入空気の流れの中に配置される熱線(図示
せず)と吸気温度検出素子(図示せず)が内蔵され、吸
入空気で冷やされる熱線の温度と吸気温度との温度差を
一定に保つように熱線への供給電流が制御される。これ
により、吸入空気流量に応じて変化する熱線の放熱量に
応じて熱線への供給電流が変化し、この供給電流に応じ
た電圧信号が吸入空気流量信号として出力される。この
エアフロメータ14の下流側には、スロットルバルブ1
5とスロットル開度を検出するスロットル開度センサ1
6とが設けられている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION [Embodiment (1)] An embodiment (1) of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 10. First, the schematic configuration of the entire engine control system will be described with reference to FIG. An air cleaner 1 is installed in the most upstream part of an intake pipe 12 (intake passage) of an engine 11 which is an internal combustion engine.
3, a thermal type air flow meter 14 (intake air flow rate detecting means) for detecting the amount of intake air is provided on the downstream side of the air cleaner 13. This air flow meter 14 has a built-in heat ray (not shown) arranged in the flow of intake air and an intake air temperature detection element (not shown), and the temperature of the heat ray cooled by the intake air and the temperature of the intake air are cooled. The current supplied to the heating wire is controlled so as to keep the difference constant. As a result, the supply current to the heat wire changes according to the amount of heat radiation of the heat wire that changes according to the intake air flow rate, and the voltage signal corresponding to this supply current is output as the intake air flow rate signal. A throttle valve 1 is provided downstream of the air flow meter 14.
5 and throttle opening sensor 1 for detecting throttle opening
And 6 are provided.

【0013】更に、スロットルバルブ15の下流側に
は、サージタンク17が設けられ、このサージタンク1
7に、吸気圧力Pを検出する吸気圧力センサ18が設け
られている。また、サージタンク17には、エンジン1
1の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド19が設
けられ、各気筒の吸気マニホールド19の吸気ポート近
傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁20が取り付
けられている。エンジン11の吸気バルブ25と排気バ
ルブ26は、それぞれ可変バルブタイミング機構28,
29によって駆動され、エンジン運転状態に応じて吸気
/排気バルブタイミングが調整される。尚、可変バルブ
タイミング機構28,29は、油圧駆動式、電磁駆動式
のいずれの方式であっても良い。
Further, a surge tank 17 is provided on the downstream side of the throttle valve 15.
7, an intake pressure sensor 18 for detecting the intake pressure P is provided. The surge tank 17 has an engine 1
An intake manifold 19 that introduces air into each cylinder of No. 1 is provided, and a fuel injection valve 20 that injects fuel is attached near the intake port of the intake manifold 19 of each cylinder. The intake valve 25 and the exhaust valve 26 of the engine 11 have a variable valve timing mechanism 28,
29, and the intake / exhaust valve timing is adjusted according to the engine operating state. The variable valve timing mechanisms 28 and 29 may be of a hydraulic drive type or an electromagnetic drive type.

【0014】一方、エンジン11の排気管21の途中に
は、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒22が設置さ
れている。この触媒22の上流側には、排出ガスの空燃
比(又は酸素濃度)を検出する空燃比センサ(又は酸素
センサ)23が設けられている。また、エンジン11の
シリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温セ
ンサ24や、エンジン回転速度Ne を検出するクランク
角センサ25が取り付けられている。
On the other hand, in the middle of the exhaust pipe 21 of the engine 11, a catalyst 22 such as a three-way catalyst for purifying exhaust gas is installed. An air-fuel ratio sensor (or oxygen sensor) 23 that detects the air-fuel ratio (or oxygen concentration) of the exhaust gas is provided on the upstream side of the catalyst 22. Further, a cooling water temperature sensor 24 for detecting the cooling water temperature and a crank angle sensor 25 for detecting the engine rotation speed Ne are attached to the cylinder block of the engine 11.

【0015】これら各種のセンサ出力は、エンジン制御
回路(以下「ECU」と表記する)30に入力される。
このECU30は、マイクロコンピュータを主体として
構成され、内蔵されたROM(記憶媒体)に記憶された
図4乃至図8の燃料噴射制御用の各ルーチンを実行する
ことで、吸気系モデルを用いて筒内充填空気量g(シ
リンダ吸入空気量)を演算する演算手段として機能する
と共に、この筒内充填空気量gに応じて燃料噴射量
を設定する。
The outputs of these various sensors are input to an engine control circuit (hereinafter referred to as "ECU") 30.
The ECU 30 is mainly composed of a microcomputer, and executes the routines for fuel injection control of FIGS. 4 to 8 stored in a built-in ROM (storage medium), thereby using a cylinder using an intake system model. It functions as a calculation means for calculating the internal charging air amount g C (cylinder intake air amount), and sets the fuel injection amount according to the cylinder charging air amount g C.

【0016】この筒内充填空気量gの演算に用いる
吸気系モデルは、スロットルバルブ15からエンジン1
1の吸気口までの吸気通路(以下「スロットル下流吸気
通路」という)を流れる吸入空気の挙動をモデル化した
ものであり、質量保存の法則と気体の状態方程式から次
のようにして導き出される。
The intake system model used to calculate the cylinder air charge amount g C is the throttle valve 15 to the engine 1
It is a model of the behavior of intake air flowing through an intake passage (hereinafter, referred to as “throttle downstream intake passage”) to the first intake port, and is derived from the law of conservation of mass and the equation of state of gas as follows.

【0017】スロットル下流吸気通路の吸入空気の流れ
に質量保存の法則を適用すると、次の(1)式で表され
る関係が得られる。 d/dt・GIM=g−g ……(1) ここで、GIMはスロットル下流吸気通路内の空気質
量、d/dt・GIMはスロットル下流吸気通路内の空
気質量の変化量、gはスロットル通過空気量(スロット
ルバルブ15を通過する空気量)、gは筒内充填空
気量である。
When the law of conservation of mass is applied to the flow of intake air in the intake passage downstream of the throttle, the relationship expressed by the following equation (1) is obtained. d / dt · G IM = g−g C (1) Here, G IM is the air mass in the throttle downstream intake passage, d / dt · G IM is the amount of change in the air mass in the throttle downstream intake passage, g is the amount of air passing through the throttle (the amount of air that passes through the throttle valve 15), and g C is the amount of air filling the cylinder.

【0018】また、スロットル下流吸気通路に気体の状
態方程式を適用すると、次の(2)式に表す関係が得ら
れる。 g=η・Ne /2・V・ρIM ……(2) η:体積効率 Ne :エンジン回転速度 V:シリンダ容積 ρIM:スロットル下流吸気通路内の空気密度
Further, when the gas state equation is applied to the throttle downstream intake passage, the relation expressed by the following equation (2) is obtained. g C = η · Ne / 2 · V C · ρ IM (2) η: Volume efficiency Ne: Engine speed V C : Cylinder volume ρ IM : Air density in the intake passage downstream of the throttle

【0019】ここで、体積効率ηは、吸入空気流量によ
って変化するため、吸入空気流量と相関関係のあるパラ
メータであるエンジン回転速度Ne と吸気圧力Pとに基
づいてマップ等により設定される。 η=f(Ne ,P)
Here, since the volumetric efficiency η changes depending on the intake air flow rate, it is set by a map or the like based on the engine rotation speed Ne and the intake pressure P which are parameters having a correlation with the intake air flow rate. η = f (Ne, P)

【0020】また、スロットル下流吸気通路内の空気密
度ρIMは、スロットル下流吸気通路内の空気質量G
IMをスロットル下流吸気通路の内容積VIMで割り算
して求められる。 ρIM=GIM/VIM ……(3)
Further, the air density ρ IM in the throttle downstream intake passage is equal to the air mass G in the throttle downstream intake passage.
Obtained by dividing the IM in the internal volume V IM throttle downstream intake passage. ρ IM = G IM / V IM ...... (3)

【0021】また、吸気系モデルのモデル時定数τIM
は次の(4)式で表される。 τIM=2・VIM/(V・η・Ne ) ……(4) 上記(1)〜(4)式から次の(5)、(6)式が導き
出される。 g=GIM/τIM ……(5) d/dt・GIM=g−GIM/τIM ……(6)
The model time constant τ IM of the intake system model
Is expressed by the following equation (4). τ IM = 2 · V IM / (V C · η · Ne) ...... (4) above (1) to (4) from the following (5), (6) is derived. g C = G IM / τ IM ...... (5) d / dt · G IM = g−G IM / τ IM ...... (6)

【0022】上記(6)式をラプラス変換すると、次の
(7)式で表される吸気系モデルの伝達関数が求められ
る。 g=1/(1+τIM・s)・g ……(7)
When the above equation (6) is Laplace transformed, the transfer function of the intake system model represented by the following equation (7) is obtained. g C = 1 / (1 + τ IM · s) · g (7)

【0023】この吸気系モデルの入力となるスロットル
通過空気量gは、エアフロメータ14の出力gMAF
を利用することになるが、このエアフロメータ14の出
力g MAF には応答遅れがあるため、エアフロメータ
14の出力gMAF をそのまま吸気系モデルの入力と
して用いると、過渡時に吸気系モデルの出力(筒内充填
空気量g)の演算誤差が大きくなり、十分な演算精
度を確保することができない。
Throttle that is the input of this intake system model
The amount of passing air g is the output g of the air flow meter 14.MAF
The air flow meter 14
Force g MAFThere is a response delay in the air flow meter
14 output gMAFAs it is with the input of the intake system model
Output of the intake system model during transient (cylinder filling
Air volume gC) Calculation error becomes large,
I cannot secure the degree.

【0024】そこで、本実施形態では、図2に示すよう
に、吸気系モデルの入力側に、エアフロメータ14の出
力gMAF の応答遅れを位相進み補償で補償する応答
遅れ補償要素(応答遅れ補償手段)を設け、この応答遅
れ補償要素の出力gを吸気系モデルに入力する。応答遅
れ補償要素(位相進み補償要素)の伝達関数は次の
(8)式で表される。 g=(1+T・s)/(1+T・s)・gMAF …… (8)
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, on the input side of the intake system model, a response delay compensating element (response delay compensation) for compensating the response delay of the output g MAF of the air flow meter 14 by phase lead compensation. Means), and the output g of the response delay compensation element is input to the intake system model. The transfer function of the response delay compensation element (phase lead compensation element) is expressed by the following equation (8). g = (1 + T 1 · s) / (1 + T 2 · s) · g MAF …… (8)

【0025】ここで、T、Tは、位相進み補償
の時定数であり、分子の項の時定数Tは、エアフロ
メータ14の出力gMAF の変化量とエンジン回転速
度Ne に基づいて設定され、分母の項の時定数T
固定値に設定される。尚、分母の項の時定数Tを、
エアフロメータ14の出力gMAF 、エンジン回転速
度Ne 、吸気圧力P、スロットル開度のうちの少なくと
も1つに基づいてマップ等により設定するようにしても
良い。
Here, T 1 and T 2 are time constants for phase lead compensation, and the time constant T 1 of the numerator term is based on the change amount of the output g MAF of the air flow meter 14 and the engine rotation speed Ne. The time constant T 2 of the denominator term is set to a fixed value. The time constant T 2 of the denominator term is
The map may be set based on at least one of the output g MAF of the air flow meter 14, the engine rotation speed Ne, the intake pressure P, and the throttle opening.

【0026】また、前記(7)式で表される吸気系モデ
ルのモデル時定数τIMは、体積効率ηとエンジン回転
速度Ne を変数とする前記(4)式で算出され、体積効
率ηはエンジン回転速度Ne と吸気圧力Pをパラメータ
とする二次元マップにより算出される。
The model time constant τ IM of the intake system model represented by the above equation (7) is calculated by the above equation (4) with the volume efficiency η and the engine rotation speed Ne as variables, and the volume efficiency η is It is calculated by a two-dimensional map having the engine speed Ne and the intake pressure P as parameters.

【0027】以上説明した図2の筒内充填空気量演算モ
デルを用いて筒内充填空気量gを演算すると、エアフ
ロメータ14の出力gMAF が急激に変化したとき
に、応答遅れ補償要素の出力gが振動して吸気系モデル
の出力(筒内充填空気量g )が振動する可能性があ
る。
The in-cylinder charged air amount calculation mode of FIG. 2 described above is used.
Cylinder filling air amount g using DellCWhen you calculate
Output g of the meter 14MAFWhen changes rapidly
In addition, the output g of the response delay compensation element vibrates and the intake system model
Output (cylinder filling air amount gC ) May vibrate
It

【0028】そこで、本実施形態では、図3に示すよう
に、応答遅れ補償要素(位相進み補償要素)の伝達関数
の分母の項(1+T・s)と分子の項(1+T
・s)を分離し、分子の項(1+T・s)を吸気系
モデルの伝達関数の分子の項に組み込む。これにより、
エアフロメータ14の出力gMAF を補償する補償要
素は次の(9)式で表される。 g=1/(1+T・s)・gMAF ……(9)
[0028] Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 3, a response delay compensation element (phase lead compensation element) the denominator term (1 + T 2 · s) with the molecules of the term of the transfer function (1 + T 1
-S) is separated, and the numerator term (1 + T 1 · s) is incorporated into the numerator term of the transfer function of the inspiration system model. This allows
A compensating element for compensating the output g MAF of the air flow meter 14 is expressed by the following equation (9). g = 1 / (1 + T 2 · s) · g MAF (9)

【0029】この補償要素は、単純な一次遅れ要素(ロ
ーパスフィルタ)であるため、エアフロメータ14の出
力gMAF が急激に変化したときでも、補償要素の出
力gが振動(発散)せず、安定性が確保される。
Since this compensating element is a simple first-order lag element (low-pass filter), the output g of the compensating element does not vibrate (diverge) and is stable even when the output g MAF of the air flow meter 14 suddenly changes. Sex is secured.

【0030】また、吸気系モデルの伝達関数は、応答遅
れ補償要素の分子の項(1+T・s)が組み込まれる
ことで、次の(10)式のように表される。 g=(1+T・s)/(1+τIM・s)・g ……(1 0)
The transfer function of the intake system model is expressed by the following equation (10) by incorporating the numerator term (1 + T 1 s) of the response delay compensation element. g C = (1 + T 1 · s) / (1 + τ IM · s) · g (10)

【0031】この(10)式で表される吸気系モデルの
伝達関数は、分母の項の時定数τ が分子の項の時定
数Tと比べて格段に大きいため、過渡時でも吸気系
モデルの出力(筒内充填空気量g)が振動せず、安
定性が確保される。
The transfer function of the intake system model expressed by the equation (10) has a time constant τ I M in the denominator term that is significantly larger than the time constant T 1 in the numerator term. The output of the system model (cylinder filling air amount g C ) does not vibrate, and stability is secured.

【0032】本実施形態では、図3の筒内充填空気量演
算モデルを用いて、上記(9)、(10)式により筒内
充填空気量gを演算する。但し、上記(9)、(1
0)式は連続式であるため、これをECU30でデジタ
ル演算処理できるようにするために、上記(9)、(1
0)の連続式を双一次変換により離散化して用いる。こ
れにより、補償要素を表現する(9)式は次の[数1]
式で表現される離散式に変換され、この離散式を用いて
補償要素(ローパスフィルタ)の出力gが演算される。
In this embodiment, the cylinder filling air amount g C is calculated by the above equations (9) and (10) using the cylinder filling air amount calculation model of FIG. However, the above (9), (1
Since the equation (0) is a continuous equation, the equations (9), (1
The continuous equation (0) is discretized by a bilinear transformation and used. As a result, the equation (9) expressing the compensation element is given by the following [Equation 1].
It is converted into a discrete expression expressed by an equation, and the output g of the compensation element (low-pass filter) is calculated using this discrete expression.

【0033】[0033]

【数1】 [Equation 1]

【0034】ここで、g(i) は今回のgの値、g
(i−1) は前回のgの値、Δtはサンプリング時間
である。また、吸気系モデルを表現する(10)式は、
次の[数2]式で表現される離散式に変換され、この離
散式を用いて吸気系モデルの出力である筒内充填空気量
が演算される。
Where g (i) is the value of g this time, g
(I-1) is the previous value of g, and Δt is the sampling time. Further, the equation (10) expressing the intake system model is
It is converted into a discrete expression represented by the following [Equation 2], and the cylinder charging air amount g C which is the output of the intake system model is calculated using this discrete expression.

【0035】[0035]

【数2】 [Equation 2]

【0036】ここで、gC(i)は今回のgの値、
C(i−1)は前回のgの値である。ECU30
は、図4乃至図8の燃料噴射制御用の各ルーチンを実行
することで、上記[数1]、[数2]の離散式を用いて
筒内充填空気量gを演算し、燃料噴射量を制御す
る。以下、各ルーチンの処理内容を説明する。
Where g C (i) is the current value of g C ,
g C (i-1) is the value of the last g C. ECU30
4 executes the routines for fuel injection control shown in FIG. 4 to FIG. 8 to calculate the cylinder filling air amount g C by using the discrete equations of [Equation 1] and [Equation 2], and inject the fuel. Control the amount. The processing contents of each routine will be described below.

【0037】[メインルーチン]図4のメインルーチン
は、イグニッションスイッチのオン後に所定周期で実行
される。本ルーチンが起動されると、まずステップ10
0で、後述する図5の筒内充填空気量演算ルーチンを実
行し、エアフロメータ14の出力gMAF に基づいて
筒内充填空気量gを演算する。この後、ステップ2
00で、燃料噴射量設定ルーチン(図示せず)を実行
し、筒内充填空気量gとエンジン回転速度Ne に応
じてマップ等により基本噴射量を算出し、この基本噴射
量に空燃比フィードバック補正係数、水温補正係数等の
各種の補正係数を乗算して最終的な燃料噴射量を求め
る。
[Main Routine] The main routine of FIG. 4 is executed at a predetermined cycle after the ignition switch is turned on. When this routine is started, first, step 10
At 0, the in-cylinder filling air amount calculation routine of FIG. 5 described later is executed, and the in-cylinder filling air amount g C is calculated based on the output g MAF of the air flow meter 14. After this, step 2
At 00, a fuel injection amount setting routine (not shown) is executed, a basic injection amount is calculated by a map or the like according to the cylinder charging air amount g C and the engine rotation speed Ne, and an air-fuel ratio feedback is given to this basic injection amount. A final fuel injection amount is obtained by multiplying various correction coefficients such as a correction coefficient and a water temperature correction coefficient.

【0038】[筒内充填空気量演算ルーチン]図5の筒
内充填空気量演算ルーチンは、図4のメインルーチンの
ステップ100で実行されるサブルーチンである。本ル
ーチンが起動されると、まずステップ101で、エアフ
ロメータ14の出力変化量ΔgMAF を次式により算
出する。 ΔgMAF =gMAF (i) −gMAF (i-2)
[Cylinder Filled Air Amount Calculation Routine] The cylinder filled air amount calculation routine of FIG. 5 is a subroutine executed in step 100 of the main routine of FIG. When this routine is started, first in step 101, the output change amount Δg MAF of the air flow meter 14 is calculated by the following equation. Δg MAF = g MAF (i) −g MAF (i-2)

【0039】ここで、gMAF (i) は、今回の演算時
に読み込んだエアフロメータ14の出力であり、g
MAF (i-2) は、前々回の演算時に読み込んだエアフ
ロメータ14の出力である。従って、このステップ10
1で算出するエアフロメータ14の出力変化量Δg
MAF は、前々回の演算時から今回の演算時までの出
力変化量(演算周期の2周期分の出力変化量)である
が、前回の演算時から今回の演算時までの出力変化量
(演算周期の1周期分の出力変化量)を求めるようにし
ても良く、或は、演算周期の3周期分以上の出力変化量
を求めるようにしても良い。
Here, g MAF (i) is the output of the air flow meter 14 read at the time of this calculation, and g MAF (i)
MAF (i-2) is the output of the air flow meter 14 read in the calculation two times before. Therefore, this step 10
Output change amount Δg of the air flow meter 14 calculated by 1
MAF is the amount of change in output from the time before the previous calculation to the time of this time (the amount of change in the output for two calculation cycles), but the amount of change in the output from the time of the previous calculation to the time of this calculation (the calculation cycle The output change amount for one cycle) may be calculated, or the output change amount for three or more calculation cycles may be calculated.

【0040】この後、ステップ102に進み、エアフロ
メータ14の出力変化量ΔgMAF とエンジン回転速度
Ne に基づいて位相進み補償の時定数Tを設定す
る。 T=F(ΔgMAF ,Ne )
After this, the routine proceeds to step 102, where the air flow is
Output change amount of meter 14 ΔgMAF And engine speed
Time constant T for phase lead compensation based on Ne1Set
It T1= F (ΔgMAF, Ne)

【0041】この際、予め、エアフロメータ14の出力
変化量ΔgMAF とエンジン回転速度Ne をパラメー
タとする時定数Tの二次元マップや、エンジン回転
速度Ne 毎のテーブルを、実験やシミュレーション等に
よって作成して、ECU30のROMに記憶しておき、
この二次元マップやエンジン回転速度Ne 毎(又は出力
変化量ΔgMAF 毎)のテーブルを用いて、現在のエ
アフロメータ14の出力変化量ΔgMAF とエンジン
回転速度Ne に応じた時定数Tを設定する。
At this time, a two-dimensional map of the time constant T 1 with the output change amount Δg MAF of the air flow meter 14 and the engine rotation speed Ne as parameters and a table for each engine rotation speed Ne are prepared in advance by experiments or simulations. Created and stored in the ROM of the ECU 30,
Using this two-dimensional map and the table for each engine rotation speed Ne (or each output change amount Δg MAF ), the time constant T 1 corresponding to the current output change amount Δg MAF of the air flow meter 14 and the engine rotation speed Ne is set. To do.

【0042】或は、現在のエンジン回転速度Ne に応じ
た判定値をテーブル又は数式等により設定し、現在のエ
アフロメータ14の出力変化量ΔgMAF が現在のエ
ンジン回転速度Ne に応じた判定値以上であるか否か
で、位相進み補償の時定数T を切り換えるようにして
も良い。後述する図9のタイムチャートは、エアフロメ
ータ14の出力変化量ΔgMAF が現在のエンジン回
転速度Ne に応じた判定値以上であるか否かで、位相進
み補償の時定数Tを切り換える場合の例を示してい
る。
Alternatively, depending on the current engine rotation speed Ne
Set the determined judgment value using a table or formula, and
Output change amount Δg of the afro meter 14MAFIs the current
Whether or not it is equal to or higher than the judgment value according to the engine rotation speed Ne
Then, the time constant T of the phase lead compensation1 To switch
Is also good. The time chart of FIG.
Output change amount Δg of the data 14MAFIs the current engine times
The phase advance depends on whether or not it is equal to or greater than the judgment value according to the rolling speed Ne.
Compensation time constant T1Shows an example of switching
It

【0043】以上のようにして、エアフロメータ14の
出力変化量ΔgMAF に応じて位相進み補償の時定数
を設定した後、ステップ103に進み、後述する
図6のスロットル通過空気量のサイクル間平均処理ルー
チンを実行して、エアフロメータ14の出力gMAF
から1サイクル間のスロットル通過空気量の平均値g
MAFAV を演算する。この後、ステップ104に進
み、次の[数3]式を用いて補償要素(ローパスフィル
タ)の出力g(i) を演算する。
As described above, the air flow meter 14
Output change amount ΔgMAFDepending on the phase lead compensation time constant
T1After setting, the process proceeds to step 103, which will be described later.
The average processing routine for the cycle of the amount of air passing through the throttle in FIG.
Execute chin and output g of the air flow meter 14MAF
Average value of the amount of air passing through the throttle for one cycle from
MAFAVIs calculated. After this, proceed to step 104.
However, the compensation element (low-pass fill
Output)(I)Is calculated.

【0044】[0044]

【数3】 [Equation 3]

【0045】この後、ステップ105に進み、後述する
図7のモデル時定数演算ルーチンを実行して、吸気系モ
デルのモデル時定数τIMを演算する。この後、ステッ
プ106に進み、次の[数4]式を用いて、吸気系モデ
ルの出力である筒内充填空気量gCA(i) を演算す
る。
After that, the routine proceeds to step 105, where the model time constant calculation routine of FIG. 7 described later is executed to calculate the model time constant τ IM of the intake system model. After that, the routine proceeds to step 106, and the cylinder charging air amount g CA (i) which is the output of the intake system model is calculated using the following [Formula 4].

【0046】[0046]

【数4】 [Equation 4]

【0047】この[数4]式で算出される筒内充填空気
量gCA(i) の単位はkg/sec(単位時間当た
りの筒内充填空気量)であるため、次のステップ107
で、筒内充填空気量gCA(i) の単位を次式により
kg/rev(エンジン1回転当たりの筒内充填空気
量)に変換する。 gCA(i) =gCA(i) /(Ne /60) [kg/r ev]
Since the unit of the cylinder filling air amount g CA (i) calculated by the equation [4] is kg / sec (cylinder filling air amount per unit time), the following step 107
Then, the unit of the cylinder filling air amount g CA (i ) is converted into kg / rev (cylinder filling air amount per engine revolution ) by the following equation. g CA (i) = g CA (i) / (Ne / 60) [kg / rev]

【0048】[スロットル通過空気量のサイクル間平均
処理ルーチン]図6のスロットル通過空気量のサイクル
間平均処理ルーチンは、図5の筒内充填空気量演算ルー
チンのステップ103で実行されるサブルーチンであ
る。本ルーチンが起動されると、まずステップ134に
おいて、エアフロメータ14の出力gMAF の1サイ
クル間の時間t180 を取り込む。1サイクル間の時間t
180 は、4気筒エンジンであれば、180℃A回転する
のに要する時間である。
[Throttle Passing Air Amount In-Cycle Averaging Processing Routine] The throttle passing air amount in-cycle averaging processing routine is a subroutine executed in step 103 of the cylinder charging air amount calculating routine in FIG. . When this routine is started, first, at step 134, the time t180 for one cycle of the output g MAF of the air flow meter 14 is fetched. Time t between one cycle
180 is the time required to rotate 180 ° C. A for a 4-cylinder engine.

【0049】この後、ステップ135に進み、1サイク
ル間のサンプリング数N180 を次式により算出する。 N180 =t180 /Δt ここで、Δtはサンプリング時間である。
After that, the routine proceeds to step 135, where the sampling number N180 for one cycle is calculated by the following equation. N180 = t180 / Δt where Δt is the sampling time.

【0050】この後、ステップ136に進み、次式によ
り1サイクル間のスロットル通過空気量の平均値g
MAFAV を次式により演算する。
After that, the routine proceeds to step 136, where the average value g of the throttle passing air amount for one cycle is calculated by the following equation.
MAFAV is calculated by the following equation.

【0051】[0051]

【数5】 [Equation 5]

【0052】[モデル時定数演算ルーチン]図7のモデ
ル時定数演算ルーチンは、図5の筒内充填空気量演算ル
ーチンのステップ105で実行されるサブルーチンであ
る。本ルーチンが起動されると、まずステップ137
で、現在の吸気圧力P、大気圧Pa 、吸気温度T、エン
ジン回転速度Ne 、バルブタイミング、冷却水温THW
等を用いて体積効率ηを演算する。この後、ステップ1
38に進み、モデル時定数τIMを次式により演算す
る。
[Model Time Constant Calculation Routine] The model time constant calculation routine is a subroutine executed in step 105 of the cylinder charging air amount calculation routine of FIG. When this routine is started, first, step 137
Then, the current intake pressure P, atmospheric pressure Pa, intake temperature T, engine speed Ne, valve timing, cooling water temperature THW
The volumetric efficiency η is calculated using After this, step 1
Proceeding to 38, the model time constant τ IM is calculated by the following equation.

【0053】 τIM=2・VIM/(V・η・Ne /60) ここで、VIMはスロットル下流吸気通路の内容積(固
定値)、Vはシリンダ容積(固定値)、Ne はエン
ジン回転速度(rpm)である。
[0053] τ IM = 2 · V IM / (V C · η · Ne / 60) where, V IM the contents of the throttle downstream intake passage product (fixed value), V C is the cylinder volume (fixed value), Ne Is the engine speed (rpm).

【0054】以上説明した本実施形態(1)の効果を図
9及び図10を用いて説明する。図9は、本実施形態
(1)の筒内充填空気量の演算方法、つまりエアフロメ
ータ14の出力変化量ΔgMAF とエンジン回転速度
Ne に応じて位相進み補償の時定数Tを設定して演
算した筒内充填空気量の挙動の一例を示すタイムチャー
トである。
The effect of the embodiment (1) described above will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 shows a method of calculating the cylinder air charge amount according to the present embodiment (1), that is, the time constant T 1 for phase lead compensation is set according to the output change amount Δg MAF of the air flow meter 14 and the engine speed Ne. It is a time chart which shows an example of the behavior of the cylinder filling air amount which was calculated.

【0055】一方、図10は、比較例として、位相進み
補償の時定数Tを固定値に設定して演算した筒内充
填空気量の挙動を示すタイムチャートである。この比較
例でも、エアフロメータ14の応答遅れを位相進み補償
で補償するため、エアフロメータ14の応答遅れの問題
を改善してエアフロメータ14の出力から過渡時の筒内
充填空気量をある程度の精度で演算することができる
が、この比較例では、位相進み補償の時定数Tを固
定値としているため、エアフロメータ14の出力が急変
する過渡時に、エンジン回転速度Ne 等によっては、位
相進み補償の時定数Tが適正範囲からずれる場合が
ある。このため、エンジン回転速度Ne 等によっては、
図10に斜線で示すように、エアフロメータ14の出力
が急変する過渡時に、筒内充填空気量の演算値と目標値
(スピードデンシティ方式で演算した筒内充填空気量)
との間に多少のずれが発生する。近年のエンジンは、益
々厳しくなる排出ガス浄化規制のために非常に高精度な
空燃比制御(燃料噴射制御)が要求されるようになって
きており、そのためには、過渡時の筒内充填空気量の演
算精度を向上させる必要がある。
On the other hand, FIG. 10 is a time chart showing, as a comparative example, the behavior of the in-cylinder filling air amount calculated by setting the time constant T 1 for phase lead compensation to a fixed value. Also in this comparative example, since the response delay of the air flow meter 14 is compensated by the phase advance compensation, the problem of the response delay of the air flow meter 14 is improved, and the cylinder filling air amount at the time of the transition from the output of the air flow meter 14 is corrected to some accuracy. However, in this comparative example, since the time constant T 1 for phase lead compensation is a fixed value, the phase lead compensation may be performed depending on the engine rotation speed Ne or the like during a transition in which the output of the air flow meter 14 suddenly changes. The time constant T 1 of 1 may deviate from the proper range. Therefore, depending on the engine speed Ne, etc.,
As indicated by the diagonal lines in FIG. 10, during the transition in which the output of the air flow meter 14 suddenly changes, the calculated value and the target value of the in-cylinder filling air amount (the in-cylinder filling air amount calculated by the speed density method)
There will be a slight difference between and. In recent years, extremely high precision air-fuel ratio control (fuel injection control) is required due to increasingly stringent exhaust gas purification regulations. It is necessary to improve the calculation accuracy of the quantity.

【0056】これに対して、本実施形態(1)では、エ
ンジン回転速度Ne とエアフロメータ14の出力変化量
ΔgMAF に応じて位相進み補償の時定数Tを設
定するようにしたので、エンジン回転速度Ne やエアフ
ロメータ14の出力変化量ΔgMAF が変化すれば、
それに追従して、位相進み補償の時定数Tを変化さ
せて時定数Tを適正範囲内に維持することができ
る。その結果、図9に示すように、エアフロメータ14
の出力が急変する過渡時でも、筒内充填空気量の演算値
と目標値(スピードデンシティ方式で演算した筒内充填
空気量)との間のずれを少なくすることができて、過渡
時の筒内充填空気量の演算精度を向上させることがで
き、空燃比制御(燃料噴射制御)の向上、排気エミッシ
ョン低減の要求を満たすことができる。
On the other hand, in the present embodiment (1), the time constant T 1 for phase lead compensation is set according to the engine rotation speed Ne and the output change amount Δg MAF of the air flow meter 14. If the rotation speed Ne or the output change amount Δg MAF of the air flow meter 14 changes,
Following this, the time constant T 1 for phase lead compensation can be changed to maintain the time constant T 1 within an appropriate range. As a result, as shown in FIG.
Even during a transient change in the output of, the difference between the calculated value of the cylinder filling air amount and the target value (cylinder filling air amount calculated by the speed density method) can be reduced, and the cylinder during the transition can be reduced. It is possible to improve the calculation accuracy of the amount of air charged in the interior, to meet the demands for improvement of air-fuel ratio control (fuel injection control) and reduction of exhaust emission.

【0057】[実施形態(2)]上記実施形態(1)で
は、エンジン回転速度Ne とエアフロメータ14の出力
変化量ΔgMAF に応じて位相進み補償の時定数T
を設定することで、過渡時の筒内充填空気量の演算
精度を向上させるようにしたが、図11及び図12に示
す本発明の実施形態(2)では、図1のシステム構成か
ら吸気圧力センサ18を省略し、図7のステップ137
で、吸気系モデルのモデル時定数τIMの演算に用いる
体積効率ηを演算する際に、吸気圧力Pの代わりにスロ
ットル開度とエンジン回転速度Ne をパラメータとする
体積効率ηの二次元マップを用いて、現在のスロットル
開度とエンジン回転速度Ne に応じた体積効率ηを二次
元マップにより演算する。そして、この体積効率ηを用
いてモデル時定数τIMを次式により演算する(ステッ
プ138)。
[Embodiment (2)] In the above embodiment (1), the time constant T for phase lead compensation is determined according to the engine speed Ne and the output variation Δg MAF of the air flow meter 14.
1 is set to improve the calculation accuracy of the in-cylinder filling air amount at the time of the transition, but in the embodiment (2) of the present invention shown in FIGS. 11 and 12, the system configuration of FIG. The pressure sensor 18 is omitted, and step 137 in FIG.
Then, when calculating the volume efficiency η used to calculate the model time constant τ IM of the intake system model, instead of the intake pressure P, a two-dimensional map of the volume efficiency η with the throttle opening and the engine rotation speed Ne as parameters is obtained. The volumetric efficiency η corresponding to the current throttle opening and the engine speed Ne is calculated using a two-dimensional map. Then, using this volume efficiency η, a model time constant τ IM is calculated by the following equation (step 138).

【0058】 τIM=2・VIM/(V・η・Ne /60) ここで、VIMはスロットル下流吸気通路の内容積(固
定値)、Vはシリンダ容積(固定値)である。
[0058] τ IM = 2 · V IM / (V C · η · Ne / 60) where, V IM the internal volume (fixed value) of the throttle downstream intake passage, the V C is cylinder volume (fixed value) .

【0059】以上説明した本実施形態(2)では、吸気
系モデルのモデル時定数τIMに用いる体積効率ηを演
算する際に、吸気圧力Pの代わりにスロットル開度とエ
ンジン回転速度Ne を用いて体積効率ηを演算するよう
にしたので、吸気系モデルのモデル時定数τIMを吸入
空気流量に応じた適正値に設定することができ、過渡時
でもエアフロメータ14の出力から筒内充填空気量を精
度良く演算することができる。しかも、吸気圧力センサ
18が不要となるため、マスフロー方式と同様の簡単な
システム構成で過渡時の筒内充填空気量を精度良く演算
することができて、過渡時の筒内充填空気量の演算精度
向上の要求を満たしつつ、センサ削減・低コスト化の要
求も満たすことができる。
In the embodiment (2) described above, the throttle opening and the engine speed Ne are used instead of the intake pressure P when calculating the volume efficiency η used for the model time constant τ IM of the intake system model. Since the volumetric efficiency η is calculated by the above, the model time constant τ IM of the intake system model can be set to an appropriate value according to the intake air flow rate, and the cylinder filling air can be changed from the output of the air flow meter 14 even during a transition. The amount can be calculated accurately. Moreover, since the intake pressure sensor 18 is not required, the cylinder air filling amount during the transition can be accurately calculated with a simple system configuration similar to the mass flow method, and the cylinder air filling amount during the transition can be calculated. It is possible to meet the demands for sensor reduction and cost reduction while satisfying the demands for accuracy improvement.

【0060】尚、本実施形態(2)では、前記実施形態
(1)と同じく、エンジン回転速度Ne とエアフロメー
タ14の出力変化量ΔgMAF に応じて位相進み補償
の時定数Tを設定して、過渡時の筒内充填空気量の
演算精度を更に向上させるようにしたが、本実施形態
(2)において、位相進み補償の時定数Tを固定値
としても良く、この場合でも、前記第2の目的を達成す
ることができる。
In the second embodiment (2), the time constant T 1 for phase lead compensation is set in accordance with the engine speed Ne and the output change amount Δg MAF of the air flow meter 14 as in the first embodiment (1). Thus, the accuracy of calculating the cylinder air charge amount during the transition is further improved. However, in the present embodiment (2), the phase lead compensation time constant T 1 may be a fixed value. The second purpose can be achieved.

【0061】その他、本発明の適用範囲は、吸気/排気
可変バルブタイミング機構付きのエンジンに限定され
ず、吸気側(又は排気側)のみを可変バルブタイミング
としたエンジンや、可変バルブタイミング機構を全く搭
載しないエンジンにも適用でき、また、吸気ポート噴射
エンジンに限定されず、筒内噴射エンジンにも適用でき
る。また、エアフロメータ(吸入空気流量検出手段)も
熱式エアフロメータに限定されず、例えば、ベーン式や
カルマン渦式のエアフロメータを用いても良いことは言
うまでもない。
In addition, the scope of application of the present invention is not limited to an engine with an intake / exhaust variable valve timing mechanism, and an engine having variable valve timing only on the intake side (or exhaust side) or a variable valve timing mechanism is completely excluded. The present invention can be applied to an engine not mounted, and is not limited to the intake port injection engine, and can be applied to a cylinder injection engine. Further, the air flow meter (intake air flow rate detecting means) is not limited to the thermal air flow meter, and it goes without saying that a vane type or Karman vortex type air flow meter may be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施形態(1)を示すエンジン制御シ
ステム全体の概略構成図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an entire engine control system showing an embodiment (1) of the present invention.

【図2】実施形態(1)の筒内充填空気量演算モデル
(その1)を示すブロック線図
FIG. 2 is a block diagram showing an in-cylinder charged air amount calculation model (Part 1) of the embodiment (1).

【図3】実施形態(1)の筒内充填空気量演算モデル
(その2)を示すブロック線図
FIG. 3 is a block diagram showing an in-cylinder filled air amount calculation model (Part 2) of the embodiment (1).

【図4】メインルーチンの処理の流れを示すフローチャ
ート
FIG. 4 is a flowchart showing a processing flow of a main routine.

【図5】筒内充填空気量演算ルーチンの処理の流れを示
すフローチャート
FIG. 5 is a flowchart showing a processing flow of an in-cylinder filled air amount calculation routine.

【図6】スロットル通過空気量のサイクル間平均処理ル
ーチンの処理の流れを示すフローチャート
FIG. 6 is a flowchart showing a processing flow of an inter-cycle average processing routine of the amount of air passing through the throttle.

【図7】モデル時定数演算ルーチンの処理の流れを示す
フローチャート
FIG. 7 is a flowchart showing a processing flow of a model time constant calculation routine.

【図8】実施形態(1)の過渡時の筒内充填空気量の演
算値、目標値、エアフロメータ出力、エアフロメータ出
力変化量の関係を示すタイムチャート
FIG. 8 is a time chart showing the relationship among the calculated value of the in-cylinder filling air amount, the target value, the air flow meter output, and the air flow meter output change amount of the embodiment (1).

【図9】比較例の過渡時の筒内充填空気量の演算値、目
標値、エアフロメータ出力の関係を示すタイムチャート
FIG. 9 is a time chart showing the relationship among the calculated value, the target value, and the air flow meter output of the in-cylinder filling air amount during the transition of the comparative example.

【図10】実施形態(2)の筒内充填空気量演算モデル
(その1)を示すブロック線図
FIG. 10 is a block diagram showing an in-cylinder filled air amount calculation model (Part 1) of the embodiment (2).

【図11】実施形態(2)の筒内充填空気量演算モデル
(その2)を示すブロック線図
FIG. 11 is a block diagram showing a cylinder charging air amount calculation model (Part 2) according to the embodiment (2).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…エンジン(内燃機関)、12…吸気管(吸気通
路)、14…熱式エアフローメータ(吸入空気流量検出
手段)、15…スロットルバルブ、17…サージタンク
(吸気通路)、18…吸気圧力センサ、19…吸気マニ
ホールド(吸気通路)、20…燃料噴射弁、21…排気
管、28,29…可変バルブタイミング機構、30…E
CU(演算手段,応答遅れ補償手段)。
11 ... Engine (internal combustion engine), 12 ... Intake pipe (intake passage), 14 ... Thermal air flow meter (intake air flow rate detecting means), 15 ... Throttle valve, 17 ... Surge tank (intake passage), 18 ... Intake pressure sensor , 19 ... Intake manifold (intake passage), 20 ... Fuel injection valve, 21 ... Exhaust pipe, 28, 29 ... Variable valve timing mechanism, 30 ... E
CU (computing means, response delay compensating means).

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の吸気通路を流れる吸入空気の
流量を検出する吸入空気流量検出手段と、 前記吸入空気流量検出手段の応答遅れを補償する応答遅
れ補償手段と、 スロットルバルブを通過した吸入空気が筒内に流入する
までの吸入空気の挙動を模擬した吸気系モデルを用い、
前記応答遅れ補償手段の出力を該吸気系モデルに入力し
て該吸気系モデルの出力である筒内充填空気量を演算す
る演算手段とを備え、 前記応答遅れ補償手段は、前記吸入空気流量検出手段の
応答遅れを位相進み補償で補償すると共に、その位相進
み補償の時定数を機関回転速度と前記吸入空気流量検出
手段の出力変化量に基づいて設定することを特徴とする
内燃機関の筒内充填空気量検出装置。
1. An intake air flow rate detecting means for detecting a flow rate of intake air flowing through an intake passage of an internal combustion engine, a response delay compensating means for compensating a response delay of the intake air flow rate detecting means, and an intake air passing through a throttle valve. Using an intake system model that simulates the behavior of intake air until the air flows into the cylinder,
The response delay compensating means inputs the output of the response delay compensating means to the intake system model to calculate the cylinder air filling amount which is the output of the intake system model, and the response delay compensating means detects the intake air flow rate. In the cylinder of the internal combustion engine, the response delay of the means is compensated by phase lead compensation, and the time constant of the phase lead compensation is set based on the engine speed and the output change amount of the intake air flow rate detection means. Filled air amount detector.
【請求項2】 内燃機関の吸気通路を流れる吸入空気の
流量を検出する吸入空気流量検出手段と、 前記吸入空気流量検出手段の応答遅れを補償する応答遅
れ補償手段と、 スロットルバルブを通過した吸入空気が筒内に流入する
までの吸入空気の挙動を模擬した吸気系モデルを用い、
前記応答遅れ補償手段の出力を該吸気系モデルに入力し
て該吸気系モデルの出力である筒内充填空気量を演算す
る演算手段と、 前記吸気系モデルのモデル時定数を機関回転速度とスロ
ットル開度に基づいて設定するモデル時定数設定手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の筒内充填空気
量検出装置。
2. An intake air flow rate detecting means for detecting a flow rate of intake air flowing through an intake passage of an internal combustion engine, a response delay compensating means for compensating a response delay of the intake air flow rate detecting means, and an intake air passing through a throttle valve. Using an intake system model that simulates the behavior of intake air until the air flows into the cylinder,
A calculating means for inputting the output of the response delay compensating means to the intake system model to calculate a cylinder charging air amount which is an output of the intake system model; and a model time constant of the intake system model for engine speed and throttle. An in-cylinder charged air amount detection device for an internal combustion engine, comprising: a model time constant setting means for setting based on an opening degree.
【請求項3】 前記モデル時定数設定手段は、機関回転
速度とスロットル開度に基づいて体積効率を演算し、こ
の体積効率と機関回転速度に基づいて前記吸気系モデル
のモデル時定数を設定することを特徴とする請求項2に
記載の内燃機関の筒内充填空気量検出装置。
3. The model time constant setting means calculates the volume efficiency based on the engine speed and the throttle opening, and sets the model time constant of the intake system model based on the volume efficiency and the engine speed. The cylinder air filling amount detecting device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein.
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