【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数気筒からなる内燃機関における各気筒毎の吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量算出装置に関し、この得られた各気筒毎の吸入空気量によって内燃機関の運転状態を最適制御することができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の吸入空気量算出装置に関連する先行技術文献としては、特開平２−２５９２５６号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、内燃機関の各気筒毎の吸入空気量（吸入空気流量）を計測し、気筒間の吸入空気量の変動に応じて補正し燃料噴射時間を決定すると共に、図示仕事の変動状態から燃料噴射ノズル等の燃料噴射量にかかわる部位のばらつきを検出することにより燃料噴射時間を増減し燃料噴射量制御を行う技術が示されている。
【特許文献】特開平２−２５９２５６号公報（第１頁〜第２頁）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のものでは、内燃機関の各気筒毎の吸入空気量を求めるため、燃焼室内の圧力を検出する燃焼圧センサを各気筒毎に配設する必要があり、構成が複雑化すると共に、コストアップの要因となっていた。また、吸気温（吸入空気の温度）を各気筒の手前の吸気通路（吸気管）の集合部にて検出し圧力を補正するとしているが、各気筒毎の筒内温度を検出していないため結果として、各気筒毎の吸入空気量を正確に補正することは難しいという不具合があった。
【０００４】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、燃焼圧センサ等の新たなセンサ類を配設することなく、各気筒毎の吸入空気量を正確に算出可能な内燃機関の吸入空気量算出装置の提供を課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関の吸入空気量算出装置によれば、筒内温度算出手段で各気筒毎の筒内温度が推定算出され、この各気筒毎の筒内温度が用いられることで内燃機関の気筒数より少ない吸入空気量センサを用い全体吸入空気量算出手段で算出される全体の吸入空気量から各気筒毎の吸入空気量が気筒別吸入空気量算出手段により算出される。このように、気筒別の正確な吸入空気量が得られることで、内燃機関の各気筒毎の燃焼状態が最適化され、燃費やエミッションが改善される。また、気筒別の正確な吸入空気量が得られることで、特定の気筒が所望の運転状態に制御される。
【０００６】
請求項２の内燃機関の吸入空気量算出装置における筒内温度算出手段では、各気筒毎の筒内温度の推定算出に際して、各気筒毎の空気過剰率の変化と各気筒毎の点火時期の変化とが考慮されることで、気筒別の筒内温度が極めて正確に推定算出されるという効果が得られる。
【０００７】
請求項３の内燃機関の吸入空気量算出装置における筒内温度算出手段では、各気筒毎の筒内温度の推定算出に際して、各気筒毎の空気過剰率の変化に伴って得られる筒内温度への影響係数と、各気筒毎の点火時期の変化に伴って得られる筒内温度への影響係数とを用いることで、マップ・テーブル数の低減が可能となり、少ないマップ・テーブル数においても、気筒別の筒内温度が極めて正確に推定算出されるという効果が得られる。
【０００８】
請求項４の内燃機関の吸入空気量算出装置における気筒別吸入空気量算出手段では、各気筒毎の吸入空気量が各気筒毎の筒内温度による各気筒毎の充填効率に基づき算出されることで、気筒別の吸入空気量が極めて正確に算出されるという効果が得られる。
【０００９】
請求項５の内燃機関の吸入空気量算出装置における気筒別吸入空気量算出手段では、各気筒毎の吸入空気量に応じて設定された各気筒毎の空気過剰率により気筒別の燃料噴射量が正確に設定可能であるため、内燃機関の各気筒毎の燃焼状態が最適化され、燃費やエミッションが改善される。
【００１０】
請求項６の内燃機関の吸入空気量算出装置における気筒別吸入空気量算出手段では、各気筒毎の吸入空気量に応じて設定された各気筒毎の点火時期、即ち、気筒別の点火時期が正確に設定可能であるため、内燃機関の各気筒毎の燃焼状態が最適化され、燃費やエミッションが改善される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の吸入空気量算出装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【００１３】
図１において、内燃機関１０は直列４気筒（＃１気筒〜＃４気筒）４サイクルの火花点火式として構成されている。内燃機関１０の上流側には、図示しないエアクリーナから吸入され吸気通路１１を通過する吸入空気量ＧＡ〔ｇ／ｓｅｃ〕を検出する吸入空気量センサとしてのエアフローメータ１２が配設されている。この吸入された空気は、スロットルバルブ１３、吸気マニホルド１４を通過し、吸気マニホルド１４内で＃１気筒〜＃４気筒に対応する各インジェクタ（燃料噴射弁）１５ａ〜１５ｄから噴射された燃料と混合され、所定の空燃比（Ａ／Ｆ）の混合気として各気筒（＃１気筒〜＃４気筒）に分配供給される。
【００１４】
また、内燃機関１０の＃１気筒〜＃４気筒に配設された各点火プラグ１６ａ〜１６ｄには図示しない点火回路から高電圧が逐次供給され、＃１気筒〜＃４気筒の混合気が所定タイミングで点火燃焼される。更に、内燃機関１０には図示しないクランクシャフト回転に伴うクランク角〔°ＣＡ（Ｃｒａｎｋ Ａｎｇｌｅ）〕から機関回転速度ＮＥ〔ｒｐｍ〕を検出するクランク角センサ１７が配設され、内燃機関１０のシリンダブロックには冷却水温ＴＨＷ〔℃〕を検出する水温センサ１８が配設されている。
【００１５】
そして、燃焼後の排気ガスは内燃機関１０の排気マニホルド２１に接続された排気通路２２から図示しない触媒コンバータを通過したのち大気中に排出される。この排気通路２２には排気ガス中の空燃比を検出するＡ／Ｆセンサ２３が配設されている。
【００１６】
ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）３０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ３１、制御プログラムや制御マップ等を格納したＲＯＭ３２、各種データ等を格納するＲＡＭ３３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ３４、入出力回路３５及びそれらを接続するバスライン３６等からなる論理演算回路として構成されている。
【００１７】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の吸入空気量算出装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１における各気筒毎の吸入空気量算出の処理手順を示す図２のフローチャートに基づいて説明する。なお、この各気筒毎の吸入空気量算出ルーチンは、図示しないイグニッションスイッチの「ＯＮ（オン）」ののち、各気筒（＃１気筒〜＃４気筒）の燃焼サイクル毎の燃料噴射量算出タイミング直前にＣＰＵ３１にて繰返し実行される。
【００１８】
図２において、まず、ステップＳ１０１で、＃１気筒〜＃４気筒のうちの＃Ｘ気筒筒内温度が初期化済みであるかが判定される。ステップＳ１０１の判定条件が成立せず、即ち、＃Ｘ気筒筒内温度が初期化済みでないときにはステップＳ１０２に移行し、図示しないマップにより、機関回転速度ＮＥ、負荷としての吸入空気量ＧＡ、更に、補正のための冷却水温ＴＨＷをパラメータとして＃Ｘ気筒筒内温度の初期値が算出される。一方、ステップＳ１０１の判定条件が成立、即ち、＃Ｘ気筒筒内温度が初期化済みであるときにはステップＳ１０２がスキップされる。
【００１９】
次にステップＳ１０３に移行して、＃Ｘ気筒筒内温度に基づき＃Ｘ気筒の充填効率が算出される。ここで、一般的に、充填効率ηｃ は、大気状態（Ｐ：圧力，Ｔ：温度）のもとでシリンダに吸入した新気の質量Ｇｓ と、標準状態（Ｐ０ ：標準圧力，Ｔ０ ：標準温度）のもとで総行程容積を占める新気の質量Ｇｈ０ との比であり、次式（１）にて表わされる。
【００２０】
【数１】
ηｃ ＝（Ｇｓ ／Ｇｈ０ ）×１００〔％〕 ・・・（１）
【００２１】
次にステップＳ１０４に移行して、エアフローメータ１２により検出されるセンサ検出吸入空気量（＝吸入空気量ＧＡ）と＃Ｘ気筒充填効率と全気筒の最新充填効率の和とから次式（２）にて、＃Ｘ気筒吸入空気量が算出される。
【００２２】
【数２】
＃Ｘ気筒吸入空気量＝（センサ検出吸入空気量）・（＃Ｘ気筒充填効率）／（全気筒の最新充填効率の和） ・・・（２）
【００２３】
次にステップＳ１０５に移行して、ステップＳ１０４で算出された＃Ｘ気筒吸入空気量により＃Ｘ気筒の空気過剰率目標値が算出される。次にステップＳ１０６に移行して、ステップＳ１０４で算出された＃Ｘ気筒吸入空気量により＃Ｘ気筒の点火時期目標値が算出される。次にステップＳ１０７に移行して、後述のように、＃Ｘ気筒筒内温度が算出されたのち、ステップＳ１０１に戻り、同様の処理が繰返し実行される。
【００２４】
次に、図２のステップＳ１０７における＃Ｘ気筒筒内温度算出の処理手順を示す図３のフローチャートに基づき、図４、図５及び図６を参照して説明する。ここで、図４は図３で機関回転速度ＮＥ、負荷としての吸入空気量ＧＡをパラメータとして基本筒内温度〔℃〕を算出するマップであり、図５は図３で空気過剰率λをパラメータとして筒内温度影響係数を算出するテーブルであり、図６は図３でＭＢＴからの点火遅角量〔°ＣＡ〕をパラメータとして筒内温度影響係数を算出するテーブルである。
【００２５】
図３において、ステップＳ２０１では、図４に示すマップにより、機関回転速度ＮＥ、負荷としての吸入空気量ＧＡをパラメータとして空気過剰率λ＝１．０、かつＭＢＴ時における基本筒内温度が得られ、更に、この基本筒内温度が冷却水温ＴＨＷにて補正され、最終的な基本筒内温度が算出される。次にステップＳ２０２に移行して、図５に示すテーブルにより、空気過剰率λをパラメータとして筒内温度影響係数が得られ、更に、この筒内温度影響係数が冷却水温ＴＨＷにて補正され、最終的な＃Ｘ気筒の筒内温度影響係数が算出される。次にステップＳ２０３に移行して、図６に示すテーブルにより、＃Ｘ気筒点火時期としてＭＢＴからの点火遅角量をパラメータとして筒内温度影響係数が得られ、更に、この筒内温度影響係数が冷却水温ＴＨＷにて補正され、最終的な＃Ｘ気筒の筒内温度影響係数が算出される。
【００２６】
次にステップＳ２０４に移行して、ステップＳ２０１で算出された基本筒内温度にステップＳ２０２で算出された空気過剰率による筒内温度影響係数及びステップＳ２０３で算出された点火時期による筒内温度影響係数が乗算され、現＃Ｘ気筒筒内温度が算出される。次にステップＳ２０５に移行して、ステップＳ２０４で算出された現＃Ｘ気筒筒内温度に対して例えば、移動平均を用いたなまし（平滑化）処理が行われ、＃Ｘ気筒筒内温度が算出され、本ルーチンを終了する。
【００２７】
このように、本実施例の内燃機関の吸入空気量算出装置は、複数気筒（＃１気筒〜＃４気筒）からなる内燃機関１０の気筒数４より少ない１つの吸入空気量センサであるエアフローメータ１２を用い、内燃機関１０に供給される全体の吸入空気量であるセンサ検出吸入空気量ＧＡを算出するＥＣＵ３０にて達成される全体吸入空気量算出手段と、各気筒（＃１気筒〜＃４気筒）毎の筒内温度である＃Ｘ気筒筒内温度を推定算出するＥＣＵ３０にて達成される筒内温度算出手段と、センサ検出吸入空気量ＧＡと＃Ｘ気筒筒内温度とに基づき各気筒（＃１気筒〜＃４気筒）毎の吸入空気量である＃Ｘ気筒吸入空気量を算出する気筒別吸入空気量算出手段とを具備するものである。
【００２８】
つまり、＃Ｘ気筒筒内温度を推定算出し、この＃Ｘ気筒筒内温度を用いることでセンサ検出吸入空気量ＧＡから＃Ｘ気筒吸入空気量が算出される。これにより、正確に算出された＃Ｘ気筒吸入空気量、即ち、気筒別の吸入空気量を用いることができるため、内燃機関１０の各気筒毎の燃焼状態を最適化して、燃費やエミッションを改善することができる。また、気筒別の吸入空気量を用いることにより特定の気筒を所望の運転状態に制御することができる。
【００２９】
また、本実施例の内燃機関の吸入空気量算出装置のＥＣＵ３０にて達成される筒内温度算出手段は、各気筒（＃１気筒〜＃４気筒）毎の筒内温度である＃Ｘ気筒筒内温度を、各気筒（＃１気筒〜＃４気筒）毎の空気過剰率λである＃Ｘ気筒空気過剰率の変化と、各気筒（＃１気筒〜＃４気筒）毎の点火時期である＃Ｘ気筒点火時期の変化とに基づき推定算出するものである。このように、＃Ｘ気筒筒内温度の推定算出に際して、＃Ｘ気筒空気過剰率の変化と＃Ｘ気筒点火時期の変化とが考慮されることで、＃Ｘ気筒筒内温度、即ち、気筒別の筒内温度を極めて正確に推定算出することができる。
【００３０】
そして、本実施例の内燃機関の吸入空気量算出装置のＥＣＵ３０にて達成される筒内温度算出手段は、各気筒（＃１気筒〜＃４気筒）毎の筒内温度である＃Ｘ気筒筒内温度を、空気過剰率λが１．０、かつ点火時期がＭＢＴであるときの基本筒内温度と、各気筒（＃１気筒〜＃４気筒）毎の空気過剰率λである＃Ｘ気筒空気過剰率の変化に伴って算出される筒内温度影響係数と、各気筒（＃１気筒〜＃４気筒）毎の点火時期である＃Ｘ気筒点火時期のＭＢＴからの点火遅角量の変化に伴って算出される筒内温度影響係数とに基づき推定算出するものである。このように、＃Ｘ気筒筒内温度の推定算出に際して、＃Ｘ気筒空気過剰率の変化に伴って算出される筒内温度影響係数と、＃Ｘ気筒点火時期のＭＢＴからの点火遅角量の変化に伴って算出される筒内温度影響係数とを用いることで、マップ・テーブル数の低減が可能となり、少ないマップ・テーブル数においても、＃Ｘ気筒筒内温度、即ち、気筒別の筒内温度を極めて正確に推定算出することができる。
【００３１】
更に、本実施例の内燃機関の吸入空気量算出装置のＥＣＵ３０にて達成される気筒別吸入空気量算出手段は、各気筒（＃１気筒〜＃４気筒）毎の筒内温度である＃Ｘ気筒筒内温度から各気筒（＃１気筒〜＃４気筒）毎の充填効率である＃Ｘ気筒充填効率を算出し、この＃Ｘ気筒充填効率に基づき各気筒（＃１気筒〜＃４気筒）毎の吸入空気量である＃Ｘ気筒吸入空気量を算出するものである。このように、＃Ｘ気筒吸入空気量が、＃Ｘ気筒筒内温度による＃Ｘ気筒充填効率に基づき算出されることで、＃Ｘ気筒吸入空気量、即ち、気筒別の吸入空気量を極めて正確に算出することができる。
【００３２】
更にまた、本実施例の内燃機関の吸入空気量算出装置のＥＣＵ３０にて達成される気筒別吸入空気量算出手段は、各気筒（＃１気筒〜＃４気筒）毎の吸入空気量である＃Ｘ気筒吸入空気量に応じて各気筒（＃１気筒〜＃４気筒）毎に空気過剰率λとして＃Ｘ気筒空気過剰率を設定するものである。このように、＃Ｘ気筒吸入空気量に応じて設定された＃Ｘ気筒空気過剰率によれば、気筒別の燃料噴射量を正確に設定することができるため、内燃機関１０の各気筒毎の燃焼状態を最適化して、燃費やエミッションを改善することができる。
【００３３】
加えて、本実施例の内燃機関の吸入空気量算出装置のＥＣＵ３０にて達成される気筒別吸入空気量算出手段は、各気筒（＃１気筒〜＃４気筒）毎の吸入空気量である＃Ｘ気筒吸入空気量に応じて各気筒（＃１気筒〜＃４気筒）毎に点火時期として＃Ｘ気筒点火時期を設定するものである。このように、＃Ｘ気筒吸入空気量に応じて設定された＃Ｘ気筒点火時期によれば、気筒別の点火時期を正確に設定することができるため、内燃機関１０の各気筒毎の燃焼状態を最適化して、燃費やエミッションを改善することができる。
【００３４】
なお、本実施例の内燃機関の吸入空気量算出装置における各手段を手順に読変えることにより、内燃機関の吸入空気量算出方法の実施例とすることができる。
【００３５】
ところで、上記実施例では、各気筒毎の吸入空気量算出ルーチンにおいて、負荷としてエアフローメータで検出される吸入空気量を用いているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、吸気圧センサにて検出される吸気圧を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の吸入空気量算出装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の吸入空気量算出装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおける各気筒毎の吸入空気量算出の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は図２における各気筒毎の筒内温度算出の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は図３で機関回転速度、吸気圧をパラメータとして基本筒内温度を算出するマップである。
【図５】図５は図３で空気過剰率をパラメータとして筒内温度影響係数を算出するテーブルである。
【図６】図６は図３でＭＢＴからの点火遅角量をパラメータとして筒内温度影響係数を算出するテーブルである。
【符号の説明】
１０ 内燃機関
１２ エアフローメータ（吸入空気量センサ）
３０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an intake air amount calculation device for an internal combustion engine that calculates an intake air amount for each cylinder in an internal combustion engine having a plurality of cylinders, and optimizes an operation state of the internal combustion engine based on the obtained intake air amount for each cylinder. Can be controlled.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a prior art document related to an intake air amount calculation device for an internal combustion engine, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-259256 is known. In this apparatus, an intake air amount (intake air flow rate) for each cylinder of an internal combustion engine is measured, corrected in accordance with a variation in intake air amount between cylinders, and a fuel injection time is determined. There is disclosed a technique for controlling a fuel injection amount by detecting a variation in a portion related to a fuel injection amount such as a fuel injection nozzle to increase or decrease a fuel injection time.
[Patent Document] JP-A-2-259256 (pages 1 to 2)
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above, in order to obtain the intake air amount for each cylinder of the internal combustion engine, it is necessary to provide a combustion pressure sensor for detecting the pressure in the combustion chamber for each cylinder, which complicates the configuration and This was a factor of cost increase. In addition, the intake temperature (the temperature of the intake air) is detected at the gathering portion of the intake passage (intake pipe) in front of each cylinder to correct the pressure, but the in-cylinder temperature of each cylinder is not detected. As a result, there is a problem that it is difficult to accurately correct the intake air amount for each cylinder.
[0004]
Therefore, the present invention has been made in order to solve such a problem, and it is possible to accurately calculate an intake air amount for each cylinder without providing new sensors such as a combustion pressure sensor. It is an object to provide an air amount calculation device.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the intake air amount calculating device for an internal combustion engine of the first aspect, the in-cylinder temperature of each cylinder is estimated and calculated by the in-cylinder temperature calculating means, and the in-cylinder temperature of each cylinder is used. The intake air amount for each cylinder is calculated by the cylinder-by-cylinder intake air amount calculation means from the total intake air amount calculated by the total intake air amount calculation means using an intake air amount sensor smaller than the number of cylinders. As described above, by obtaining an accurate intake air amount for each cylinder, the combustion state of each cylinder of the internal combustion engine is optimized, and the fuel efficiency and emission are improved. Also, by obtaining an accurate intake air amount for each cylinder, a specific cylinder is controlled to a desired operating state.
[0006]
In the in-cylinder temperature calculating means in the intake air amount calculating device for an internal combustion engine according to claim 2, when estimating and calculating the in-cylinder temperature for each cylinder, a change in an excess air ratio for each cylinder and a change in ignition timing for each cylinder. Is taken into consideration, an effect is obtained that the in-cylinder temperature for each cylinder is estimated and calculated very accurately.
[0007]
In the in-cylinder temperature calculating means of the intake air amount calculating apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, when estimating and calculating the in-cylinder temperature for each cylinder, the in-cylinder temperature obtained with the change in the excess air ratio for each cylinder is calculated. And the effect coefficient on the in-cylinder temperature obtained with the change of the ignition timing for each cylinder, the number of map tables can be reduced. The effect is obtained that another in-cylinder temperature is estimated and calculated very accurately.
[0008]
In the cylinder-by-cylinder intake air amount calculation means in the intake air amount calculation apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, the intake air amount for each cylinder is calculated based on the charging efficiency for each cylinder based on the in-cylinder temperature for each cylinder. Thus, the effect that the intake air amount for each cylinder is calculated very accurately can be obtained.
[0009]
The cylinder-by-cylinder intake air amount calculation means in the intake air amount calculation apparatus for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the fuel injection amount for each cylinder is determined based on the excess air ratio for each cylinder set according to the intake air amount for each cylinder. Since the setting can be made accurately, the combustion state of each cylinder of the internal combustion engine is optimized, and the fuel consumption and emission are improved.
[0010]
The cylinder-by-cylinder intake air amount calculation means in the intake air amount calculation device for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the ignition timing for each cylinder set in accordance with the intake air amount for each cylinder, that is, the ignition timing for each cylinder, Since the setting can be made accurately, the combustion state of each cylinder of the internal combustion engine is optimized, and the fuel consumption and emission are improved.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
[0012]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an internal combustion engine to which an intake air amount calculation device for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention is applied, and peripheral devices thereof.
[0013]
In FIG. 1, the internal combustion engine 10 is configured as a 4-cycle in-line four-cylinder (# 1 cylinder to # 4 cylinder) spark ignition type. An air flow meter 12 as an intake air amount sensor that detects an intake air amount GA [g / sec] that is sucked from an air cleaner (not shown) and passes through the intake passage 11 is disposed upstream of the internal combustion engine 10. The sucked air passes through the throttle valve 13 and the intake manifold 14, and mixes with fuel injected from each of the injectors (fuel injection valves) 15a to 15d corresponding to the # 1 to # 4 cylinders in the intake manifold 14. Then, the mixture is distributed and supplied to each of the cylinders (# 1 cylinder to # 4 cylinder) as an air-fuel mixture having a predetermined air-fuel ratio (A / F).
[0014]
A high voltage is sequentially supplied from a not-shown ignition circuit to each of the ignition plugs 16a to 16d arranged in the # 1 to # 4 cylinders of the internal combustion engine 10 so that the mixture of the # 1 to # 4 cylinders is predetermined. It is ignited and burned at the timing. Further, the internal combustion engine 10 is provided with a crank angle sensor 17 for detecting an engine rotation speed NE [rpm] from a crank angle [° CA (Crank Angle)] accompanying rotation of a crankshaft (not shown). Is provided with a water temperature sensor 18 for detecting a cooling water temperature THW [° C.].
[0015]
The exhaust gas after combustion passes through a catalytic converter (not shown) from an exhaust passage 22 connected to an exhaust manifold 21 of the internal combustion engine 10 and is then discharged into the atmosphere. The exhaust passage 22 is provided with an A / F sensor 23 for detecting an air-fuel ratio in the exhaust gas.
[0016]
An ECU (Electronic Control Unit) 30 includes a CPU 31 as a central processing unit for executing various known arithmetic processing, a ROM 32 for storing a control program and a control map, a RAM 33 for storing various data and the like, a B / U It is configured as a logical operation circuit including a (backup) RAM 34, an input / output circuit 35, and a bus line 36 connecting them.
[0017]
Next, a flowchart of FIG. 2 showing a processing procedure of calculating the intake air amount for each cylinder by the CPU 31 in the ECU 30 used in the intake air amount calculation device for the internal combustion engine according to one embodiment of the present invention. It will be described based on. The intake air amount calculation routine for each cylinder is performed immediately after the ignition switch (not shown) is turned “ON” and immediately before the fuel injection amount calculation timing for each combustion cycle of each cylinder (# 1 cylinder to # 4 cylinder). Is repeatedly executed by the CPU 31.
[0018]
In FIG. 2, first, in step S101, it is determined whether the in-cylinder temperature of the #X cylinder among the # 1 cylinder to the # 4 cylinder has been initialized. If the determination condition in step S101 is not satisfied, that is, if the in-cylinder temperature of the #X cylinder has not been initialized, the process proceeds to step S102, and based on a map (not shown), the engine rotational speed NE, the intake air amount GA as a load, and An initial value of the in-cylinder #X temperature is calculated using the coolant temperature THW for correction as a parameter. On the other hand, when the determination condition of step S101 is satisfied, that is, when the in-cylinder #X temperature has been initialized, step S102 is skipped.
[0019]
Next, the process proceeds to step S103, where the charging efficiency of the #X cylinder is calculated based on the in-cylinder temperature of the #X cylinder. Here, in general, the charging efficiency η c is represented by the mass Gs of fresh air sucked into the cylinder under the atmospheric state (P: pressure, T: temperature) and the standard state (P 0 : standard pressure, T 0). : Standard temperature) and the mass of fresh air occupying the total stroke volume Gh 0 and is expressed by the following equation (1).
[0020]
(Equation 1)
η c = (Gs / Gh 0 ) × 100 [%] (1)
[0021]
Next, the process proceeds to step S104, and the following equation (2) is obtained from the sensor detected intake air amount (= intake air amount GA) detected by the air flow meter 12, the sum of the #X cylinder charging efficiency, and the latest charging efficiency of all cylinders. , The #X cylinder intake air amount is calculated.
[0022]
(Equation 2)
#X cylinder intake air amount = (sensor detected intake air amount) · (#X cylinder charging efficiency) / (sum of latest charging efficiency of all cylinders) (2)
[0023]
Next, the process proceeds to step S105, where the target value of the excess air ratio of the #X cylinder is calculated based on the #X cylinder intake air amount calculated in step S104. Next, the process proceeds to step S106, where the target ignition timing value of the #X cylinder is calculated based on the #X cylinder intake air amount calculated in step S104. Next, the process proceeds to step S107, and after the in-cylinder temperature of the #X cylinder is calculated, as described later, the process returns to step S101, and the same processing is repeatedly executed.
[0024]
Next, a description will be given with reference to FIGS. 4, 5 and 6 based on the flowchart of FIG. 3 showing the processing procedure of #X cylinder in-cylinder temperature calculation in step S107 of FIG. Here, FIG. 4 is a map for calculating the basic in-cylinder temperature [° C.] using the engine speed NE and the intake air amount GA as a load as parameters in FIG. 3, and FIG. FIG. 6 is a table for calculating the in-cylinder temperature influence coefficient using the ignition retard amount [° CA] from the MBT as a parameter in FIG.
[0025]
In FIG. 3, in step S201, an excess air ratio λ = 1.0 and the basic in-cylinder temperature at the time of MBT are obtained using the map shown in FIG. 4 by using the engine speed NE and the intake air amount GA as a load as parameters. Further, the basic in-cylinder temperature is corrected by the cooling water temperature THW, and the final basic in-cylinder temperature is calculated. Next, the process proceeds to step S202, where the in-cylinder temperature influence coefficient is obtained using the excess air ratio λ as a parameter from the table shown in FIG. 5, and the in-cylinder temperature influence coefficient is corrected by the cooling water temperature THW. Of the typical #X cylinder is calculated. Next, proceeding to step S203, the in-cylinder temperature effect coefficient is obtained from the table shown in FIG. 6 by using the ignition retard amount from the MBT as a parameter as the #X cylinder ignition timing. Corrected by the cooling water temperature THW, the final in-cylinder temperature influence coefficient of the #X cylinder is calculated.
[0026]
Next, proceeding to step S204, the in-cylinder temperature influence coefficient by the excess air ratio calculated in step S202 and the in-cylinder temperature influence coefficient by ignition timing calculated in step S203 are added to the basic in-cylinder temperature calculated in step S201. Is multiplied to calculate the current #X cylinder in-cylinder temperature. Next, the process proceeds to step S205, in which, for example, a smoothing process using a moving average is performed on the current #X cylinder temperature calculated in step S204, and the #X cylinder temperature is reduced. This is calculated, and this routine ends.
[0027]
As described above, the intake air amount calculation device for an internal combustion engine according to the present embodiment is an air flow meter that is one intake air amount sensor having a number of cylinders smaller than 4 in the internal combustion engine 10 including a plurality of cylinders (# 1 to # 4 cylinders). 12, a total intake air amount calculation means achieved by an ECU 30 that calculates a sensor detected intake air amount GA that is the total intake air amount supplied to the internal combustion engine 10, and each cylinder (# 1 cylinder to # 4) The in-cylinder temperature calculating means achieved by the ECU 30 for estimating and calculating the #X cylinder in-cylinder temperature, which is the in-cylinder temperature for each cylinder, and each cylinder based on the sensor detected intake air amount GA and the #X cylinder in-cylinder temperature. A cylinder-by-cylinder intake air amount calculating means for calculating an #X cylinder intake air amount which is an intake air amount for each of the (# 1 cylinder to # 4 cylinder).
[0028]
That is, the #X cylinder internal temperature is estimated and calculated, and the #X cylinder intake air amount is calculated from the sensor detected intake air amount GA by using the #X cylinder internal temperature. As a result, the accurately calculated #X cylinder intake air amount, that is, the intake air amount for each cylinder can be used, so that the combustion state of each cylinder of the internal combustion engine 10 is optimized to improve fuel efficiency and emission. can do. In addition, a specific cylinder can be controlled to a desired operating state by using the intake air amount for each cylinder.
[0029]
The in-cylinder temperature calculating means achieved by the ECU 30 of the intake air amount calculating device for an internal combustion engine of the present embodiment is a #X cylinder which is an in-cylinder temperature for each cylinder (# 1 cylinder to # 4 cylinder). The internal temperature is the change of the #X cylinder excess air ratio which is the excess air ratio λ for each cylinder (# 1 cylinder to # 4 cylinder), and the ignition timing for each cylinder (# 1 cylinder to # 4 cylinder). The estimated calculation is performed based on the change in the #X cylinder ignition timing. As described above, when the #X cylinder in-cylinder temperature is estimated and calculated, the change in the #X cylinder air excess ratio and the change in the #X cylinder ignition timing are taken into account, so that the #X cylinder in-cylinder temperature, that is, Can be estimated and calculated very accurately.
[0030]
The in-cylinder temperature calculating means achieved by the ECU 30 of the intake air amount calculating device for an internal combustion engine of the present embodiment is a #X cylinder which is the in-cylinder temperature of each cylinder (# 1 cylinder to # 4 cylinder). The internal temperature is the basic cylinder temperature when the excess air ratio λ is 1.0 and the ignition timing is MBT, and the #X cylinder which is the excess air ratio λ for each cylinder (# 1 cylinder to # 4 cylinder). In-cylinder temperature effect coefficient calculated according to the change in the excess air ratio, and change in ignition retard amount from MBT of #X cylinder ignition timing, which is the ignition timing of each cylinder (# 1 cylinder to # 4 cylinder) Is estimated and calculated based on the in-cylinder temperature influence coefficient calculated in accordance with the above. As described above, in estimating and calculating the #X cylinder in-cylinder temperature, the in-cylinder temperature influence coefficient calculated according to the change in the #X cylinder excess air ratio and the ignition retard amount of the #X cylinder ignition timing from the MBT. By using the in-cylinder temperature influence coefficient calculated with the change, the number of map tables can be reduced. Even with a small number of map tables, the #X cylinder in-cylinder temperature, that is, the in-cylinder The temperature can be estimated and calculated very accurately.
[0031]
Further, the cylinder-by-cylinder intake air amount calculation means achieved by the ECU 30 of the intake air amount calculation device for an internal combustion engine according to the present embodiment includes an in-cylinder temperature for each cylinder (# 1 to # 4 cylinders). The #X cylinder charging efficiency, which is the charging efficiency for each cylinder (# 1 cylinder to # 4 cylinder), is calculated from the cylinder internal temperature, and each cylinder (# 1 cylinder to # 4 cylinder) is calculated based on the #X cylinder charging efficiency. This is for calculating the #X cylinder intake air amount, which is the intake air amount for each cylinder. In this manner, the #X cylinder intake air amount is calculated based on the #X cylinder charging efficiency based on the #X cylinder in-cylinder temperature, so that the #X cylinder intake air amount, that is, the intake air amount for each cylinder is extremely accurate. Can be calculated.
[0032]
Furthermore, the cylinder-by-cylinder intake air amount calculation means achieved by the ECU 30 of the intake air amount calculation device for an internal combustion engine of the present embodiment is an intake air amount for each cylinder (# 1 to # 4 cylinders). The #X cylinder excess air ratio is set as the excess air ratio λ for each cylinder (# 1 cylinder to # 4 cylinder) according to the X cylinder intake air amount. As described above, according to the #X cylinder excess air ratio set in accordance with the #X cylinder intake air amount, the fuel injection amount for each cylinder can be accurately set. The combustion state can be optimized to improve fuel efficiency and emissions.
[0033]
In addition, the cylinder-by-cylinder intake air amount calculation means achieved by the ECU 30 of the intake air amount calculation device for an internal combustion engine of the present embodiment is an intake air amount for each cylinder (# 1 cylinder to # 4 cylinder). The #X cylinder ignition timing is set as the ignition timing for each cylinder (# 1 cylinder to # 4 cylinder) according to the X cylinder intake air amount. As described above, according to the #X cylinder ignition timing set in accordance with the #X cylinder intake air amount, the ignition timing for each cylinder can be accurately set, and therefore, the combustion state of each cylinder of the internal combustion engine 10 Can be optimized to improve fuel economy and emissions.
[0034]
It should be noted that the method of calculating the intake air amount of the internal combustion engine can be implemented by replacing each means in the internal combustion engine intake air amount calculation device of the present embodiment with a procedure.
[0035]
In the above embodiment, the intake air amount detected by the air flow meter is used as the load in the intake air amount calculation routine for each cylinder. However, the present invention is not limited to this. Instead, an intake pressure detected by an intake pressure sensor may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an internal combustion engine to which an intake air amount calculation device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is applied and peripheral devices thereof.
FIG. 2 shows a processing procedure for calculating an intake air amount for each cylinder by a CPU in an ECU used in an intake air amount calculation device for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention. It is a flowchart.
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure for calculating an in-cylinder temperature for each cylinder in FIG. 2;
FIG. 4 is a map for calculating a basic in-cylinder temperature using the engine speed and the intake pressure in FIG. 3 as parameters.
FIG. 5 is a table for calculating an in-cylinder temperature influence coefficient using the excess air ratio as a parameter in FIG. 3;
FIG. 6 is a table for calculating an in-cylinder temperature influence coefficient using the ignition retard amount from MBT in FIG. 3 as a parameter;
[Explanation of symbols]
10 Internal combustion engine 12 Air flow meter (intake air amount sensor)
30 ECU (electronic control unit)
