JP2007120392A - Air fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents

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Shinichi Soejima
慎一 副島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air fuel ratio control device for an internal combustion engine capable of accurately controlling air fuel ratio by a simple method. <P>SOLUTION: In-cylinder air quantity Mcyl is calculated based on cylinder pressure and in-cylinder air temperature T at timing of intake valve close. Heat release rate per crank angle dQ/dθ is calculated based on cylinder pressure per crank angle. Heat release quantity Q is calculated by integrating the heat release rate dQ/dθ over combustion period. Quantity of fuel supplied into the cylinder q_inj is calculated by dividing the heat release quantity by low calorific value of fuel q_fuel. In-cylinder air fuel ratio in the cylinder AFcyl is calculated by dividing the in-cylinder air quantity Mcyl by fuel quantity q_inj. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関する。   The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine.

内燃機関においては、排気エミッションの低減を図る等の目的を達成するため、空燃比を高精度に制御する必要がある。特開平5−71403号公報には、筒内圧とシリンダ容積変化量との積を所定クランク角範囲に渡って積分し、図示平均有効圧力相当値を算出し、その図示平均有効圧力相当値に応じて燃料噴射量を補正することにより、各気筒の空燃比を等しい値とする方法が開示されている。しかしながら、筒内圧には、空気量、燃料量、温度など、様々な要素が関係している。このため、筒内圧のみに基づいて燃料噴射量を補正したのでは、必ずしも正確な空燃比を実現することはできない。   In an internal combustion engine, it is necessary to control the air-fuel ratio with high accuracy in order to achieve an object such as reduction of exhaust emission. In Japanese Patent Laid-Open No. 5-71403, the product of the in-cylinder pressure and the cylinder volume change amount is integrated over a predetermined crank angle range to calculate the indicated mean effective pressure equivalent value, and according to the indicated mean effective pressure equivalent value. A method is disclosed in which the air-fuel ratio of each cylinder is made equal by correcting the fuel injection amount. However, various factors such as the air amount, the fuel amount, and the temperature are related to the in-cylinder pressure. For this reason, if the fuel injection amount is corrected based only on the in-cylinder pressure, an accurate air-fuel ratio cannot always be realized.

また、特開平4−358735号公報には、燃焼行程ごとの筒内圧のピーク値PmaxとそのPmax発生時のクランク角度θPmaxを計測し、予め準備しておいたマップに基づいて理想空燃比となるθPmaxに対する目標のPmaxを導出し、実際のPmaxとの差がなくなるように燃料噴射量を補正する方法が開示されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 4-358735 discloses a cylinder pressure peak value Pmax for each combustion stroke and a crank angle θPmax at the time when the Pmax is generated, and an ideal air-fuel ratio is obtained based on a map prepared in advance. A method of deriving a target Pmax with respect to θPmax and correcting the fuel injection amount so as to eliminate the difference from the actual Pmax is disclosed.

また、特開平5−44544号公報には、上死点前60°CAでの筒内圧Pinおよび上死点後60°CAでの筒内圧Pexをそれぞれ計測し、それらの比Pin/Pexと空燃比との関係を定めた予め準備されたマップに基づいて、筒内空燃比を推定し、燃料噴射量を補正する方法が開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-44544 discloses in-cylinder pressure Pin at 60 ° CA before top dead center and in-cylinder pressure Pex at 60 ° CA after top dead center, respectively, and their ratio Pin / Pex and empty A method of estimating the in-cylinder air-fuel ratio and correcting the fuel injection amount based on a map prepared in advance that defines the relationship with the fuel ratio is disclosed.

特開平5−71403号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-71403 特開平1−253543号公報JP-A-1-253543 特許第2830011号公報Japanese Patent No. 2830011 特許第2830012号公報Japanese Patent No. 2830012 特開平4−358745号公報JP-A-4-358745 特開平5−44544号公報JP-A-5-44544 特開平1−114718号公報JP-A-1-114718

しかしながら、上記特開平4−358735号公報や特開平5−44544号公報に開示された方法を実際に採用する場合、上記マップの作成に際して、あらゆる運転条件の下で適正な関係を定めるのは実際上は困難である。また、実験的に適合させるとしても、膨大な量の計測作業を必要とし、多大な手間が掛かる。   However, when the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-358735 and Japanese Patent Laid-Open No. 5-44544 is actually adopted, it is actually the case that an appropriate relationship is determined under all operating conditions when creating the map. The top is difficult. Moreover, even if it adapts experimentally, a huge amount of measurement work is required, and a great deal of labor is required.

また、PmaxあるいはPin/Pexの計測値と、マップに定められた理想空燃比での値とのずれが分かったとしても、そのずれに対して燃料噴射量をどれだけ補正すればよいかは分からず、さらに別の情報を必要とする。   Even if the deviation between the measured value of Pmax or Pin / Pex and the value at the ideal air-fuel ratio determined in the map is known, it is not known how much the fuel injection amount should be corrected for the deviation. However, further information is required.

この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、空燃比を、簡単な方法で、かつ高精度に制御することのできる内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that can control the air-fuel ratio with a simple method and with high accuracy.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の空燃比制御装置であって、
気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
筒内温度を検出または推定する筒内温度取得手段と、
吸気弁閉弁時点の筒内圧および筒内温度の値に基づき、気体の状態方程式に則って筒内空気量を算出する空気量算出手段と、
燃焼期間中の筒内圧の履歴に基づいて、筒内に供給された燃料量を算出する燃料量算出手段と、
前記筒内空気量と前記燃料量とに基づいて、筒内で燃焼した混合気の空燃比を算出する空燃比算出手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine,
In-cylinder pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure of the cylinder;
In-cylinder temperature acquisition means for detecting or estimating the in-cylinder temperature;
An air amount calculating means for calculating the in-cylinder air amount in accordance with the gas state equation based on the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature at the time of closing the intake valve;
Fuel amount calculation means for calculating the amount of fuel supplied into the cylinder based on the history of in-cylinder pressure during the combustion period;
Air-fuel ratio calculating means for calculating the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the cylinder based on the in-cylinder air amount and the fuel amount;
It is characterized by providing.

また、第2の発明は、第1の発明において、
前記燃料量算出手段は、
筒内圧値に基づいて、筒内での熱発生率を算出する熱発生率算出手段と、
前記熱発生率を燃焼期間中に渡って積分することにより、筒内での熱発生量を算出する熱発生量算出手段と、
を含むことを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The fuel amount calculating means includes
Based on the in-cylinder pressure value, heat generation rate calculating means for calculating the heat generation rate in the cylinder,
A heat generation amount calculating means for calculating a heat generation amount in a cylinder by integrating the heat generation rate over a combustion period;
It is characterized by including.

また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記空燃比算出手段により算出された空燃比に基づいて、燃料噴射量および/または筒内吸入空気量を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
Control means for controlling the fuel injection amount and / or the in-cylinder intake air amount based on the air-fuel ratio calculated by the air-fuel ratio calculating means is further provided.

また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、
前記空気量算出手段は、前記気体の状態方程式中の気体定数の値を筒内の残留ガス量に応じて補正する気体定数補正手段を含むことを特徴とする。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
The air amount calculation means includes gas constant correction means for correcting the value of the gas constant in the gas state equation in accordance with the amount of residual gas in the cylinder.

また、第5の発明は、上記の目的を達成するため、複数の気筒を有し、各気筒の吸入空気量を個別に調整可能な内燃機関の空燃比を制御する装置であって、
各気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
各気筒の筒内圧値に基づいて、各気筒の筒内での熱発生率を算出する熱発生率算出手段と、
吸気弁閉弁時以降の筒内圧および熱発生率を気筒間で比較することにより、筒内空気量および/または筒内燃料量の気筒間ばらつきを検出する気筒間ばらつき検出手段と、
前記気筒間ばらつきがなくなるように、筒内空気量および/または筒内燃料量を補正するばらつき補正手段と、
を備えることを特徴とする。
A fifth invention is an apparatus for controlling an air-fuel ratio of an internal combustion engine having a plurality of cylinders and capable of individually adjusting the intake air amount of each cylinder in order to achieve the above object.
In-cylinder pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure of each cylinder;
A heat generation rate calculating means for calculating a heat generation rate in each cylinder based on the in-cylinder pressure value of each cylinder;
Inter-cylinder variation detection means for detecting the variation in the cylinder air amount and / or the amount of fuel in the cylinder by comparing the in-cylinder pressure and the heat generation rate between the cylinders after the intake valve is closed,
Variation correcting means for correcting the in-cylinder air amount and / or the in-cylinder fuel amount so as to eliminate the variation among the cylinders;
It is characterized by providing.

また、第6の発明は、第5の発明において、
前記気筒間ばらつき検出手段は、
熱発生率の立ち上がり前における一の気筒の筒内圧が他の気筒に比べて低い場合に、当該一の気筒の筒内空気量が当該他の気筒より少ないと判定する第1の空気量ばらつき判定手段と、
熱発生率の立ち上がり前における一の気筒の筒内圧が他の気筒に比べて高い場合に、当該一の気筒の筒内空気量が当該他の気筒より多いと判定する第2の空気量ばらつき判定手段と、
を含むことを特徴とする。
The sixth invention is the fifth invention, wherein
The inter-cylinder variation detecting means includes
First air amount variation determination that determines that the in-cylinder air amount of one cylinder is less than that of the other cylinder when the in-cylinder pressure of the one cylinder before the rise of the heat generation rate is lower than that of the other cylinders Means,
Second air amount variation determination for determining that the in-cylinder air amount of one cylinder is greater than that of the other cylinder when the in-cylinder pressure of the one cylinder before the rise of the heat generation rate is higher than that of the other cylinders Means,
It is characterized by including.

また、第7の発明は、第5または第6の発明において、
前記気筒間ばらつき検出手段は、
熱発生率の立ち上がり前における筒内圧に気筒間で有意な差がなく、かつ、一の気筒の熱発生率が他の気筒に比べて低い場合に、当該一の気筒の筒内燃料量が前記他の気筒より少ないと判定する第1の燃料量ばらつき判定手段と、
熱発生率の立ち上がり前における筒内圧に気筒間で有意な差がなく、かつ、一の気筒の熱発生率が他の気筒に比べて高い場合に、当該一の気筒の筒内燃料量が前記他の気筒より多いと判定する第2の燃料量ばらつき判定手段と、
を含むことを特徴とする。
The seventh invention is the fifth or sixth invention, wherein
The inter-cylinder variation detecting means includes
When the in-cylinder pressure before the rise of the heat generation rate is not significantly different between the cylinders and the heat generation rate of one cylinder is lower than that of the other cylinders, the in-cylinder fuel amount of the one cylinder is First fuel amount variation determination means for determining that there are fewer than other cylinders;
When the in-cylinder pressure before the rise of the heat generation rate is not significantly different among the cylinders and the heat generation rate of one cylinder is higher than that of the other cylinders, the in-cylinder fuel amount of the one cylinder is Second fuel amount variation determining means for determining that there are more than the other cylinders;
It is characterized by including.

第1の発明によれば、筒内圧検出手段により検出される筒内圧に基づいて、筒内空気量および筒内燃料量を別々に算出することができる。サイクル中の筒内圧には、筒内空気量や筒内燃料量の値が忠実に反映されている。よって、筒内圧の実測値を基礎として筒内空気量および筒内燃料量を算出することにより、今サイクルにおいて筒内に実際に供給された空気量および燃料量をそれぞれ正確に求めることができる。そして、この発明によれば、それらの正確な筒内空気量および筒内燃料量に基づいて空燃比を算出することにより、実際に筒内で燃焼した混合気の空燃比を高い精度で求めることができる。   According to the first aspect, the in-cylinder air amount and the in-cylinder fuel amount can be calculated separately based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means. The in-cylinder pressure during the cycle accurately reflects the values of the in-cylinder air amount and the in-cylinder fuel amount. Therefore, by calculating the in-cylinder air amount and the in-cylinder fuel amount on the basis of the actually measured values of the in-cylinder pressure, the air amount and the fuel amount actually supplied into the cylinder in the current cycle can be obtained accurately. According to the present invention, the air-fuel ratio of the air-fuel ratio actually burned in the cylinder can be obtained with high accuracy by calculating the air-fuel ratio based on the accurate in-cylinder air amount and in-cylinder fuel amount. Can do.

第2の発明によれば、筒内圧値に基づいてその時点での筒内の熱発生率を算出することができる。そして、この熱発生率を燃焼期間中に渡って積分することにより、筒内での熱発生量を正確に算出することができる。筒内での熱発生量が分かれば、燃料の物性値を用いて、筒内の燃料量に換算することができる。よって、この発明によれば、筒内燃料量をより正確に求めることができる。   According to the second invention, the heat generation rate in the cylinder at that time can be calculated based on the in-cylinder pressure value. Then, by integrating this heat generation rate over the combustion period, the amount of heat generation in the cylinder can be accurately calculated. If the amount of heat generated in the cylinder is known, it can be converted into the amount of fuel in the cylinder using the physical property value of the fuel. Therefore, according to the present invention, the in-cylinder fuel amount can be obtained more accurately.

第3の発明によれば、空燃比算出手段により算出された空燃比に基づいて、燃料噴射量や筒内吸入空気量を制御することができる。空燃比算出手段により算出された空燃比は、前述したとおり、実際に筒内で燃焼した混合気の空燃比に高い精度で一致している。このため、この発明によれば、空燃比算出手段の算出値を基礎として以降の燃料噴射量や筒内吸入空気量を制御することにより、筒内の空燃比を正確に制御することができる。   According to the third aspect, the fuel injection amount and the cylinder intake air amount can be controlled based on the air-fuel ratio calculated by the air-fuel ratio calculating means. As described above, the air-fuel ratio calculated by the air-fuel ratio calculating means matches the air-fuel ratio of the air-fuel mixture actually burned in the cylinder with high accuracy. Therefore, according to the present invention, the in-cylinder air-fuel ratio can be accurately controlled by controlling the subsequent fuel injection amount and in-cylinder intake air amount based on the calculated value of the air-fuel ratio calculating means.

第4の発明によれば、筒内空気量の算出に用いる気体の状態方程式中の気体定数の値を筒内の残留ガス量に応じて補正することができる。このため、残留ガスが多い状況下でも、それに影響を受けることなく、筒内空気量を正確に算出することができる。   According to the fourth aspect of the invention, the value of the gas constant in the gas equation of state used for calculating the in-cylinder air amount can be corrected according to the residual gas amount in the cylinder. For this reason, it is possible to accurately calculate the in-cylinder air amount without being affected by it even under a situation where there is a large amount of residual gas.

第5の発明によれば、各気筒の筒内圧を実測することができるとともに、各気筒の筒内圧値に基づいて、各気筒の筒内での熱発生率を算出することができる。そして、吸気弁閉弁時以降の筒内圧および熱発生率を気筒間で比較するという簡易な処理により、筒内空気量や筒内燃料量の気筒間ばらつきを精度良く検出することができる。よって、筒内空気量や筒内燃料量の気筒間ばらつきがなくなるように、以降の筒内空気量や筒内燃料量を精度良く補正することができる。このため、この発明によれば、気筒間の空燃比のずれをなるべく少なくし、均一にすることができる。   According to the fifth aspect, the in-cylinder pressure of each cylinder can be actually measured, and the heat generation rate in the cylinder of each cylinder can be calculated based on the in-cylinder pressure value of each cylinder. Then, by a simple process of comparing the in-cylinder pressure and the heat generation rate after the intake valve is closed between the cylinders, it is possible to accurately detect the in-cylinder variation in the in-cylinder air amount and the in-cylinder fuel amount. Therefore, the subsequent in-cylinder air amount and in-cylinder fuel amount can be accurately corrected so that the in-cylinder air amount and in-cylinder fuel amount do not vary between cylinders. For this reason, according to the present invention, the deviation of the air-fuel ratio between the cylinders can be minimized and made uniform.

第6の発明によれば、筒内空気量の気筒間ばらつきを、簡易な処理によって精度良く検出することができる。   According to the sixth aspect of the present invention, the variation in the cylinder air amount among the cylinders can be accurately detected by a simple process.

第7の発明によれば、筒内燃料量の気筒間ばらつきを、簡易な処理によって精度良く検出することができる。   According to the seventh aspect, the in-cylinder fuel amount variation between cylinders can be accurately detected by a simple process.

実施の形態1.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すように、本実施形態のシステムは、内燃機関10を備えている。内燃機関10は、複数の気筒を有する機関であり、図1はそのうちの一つの気筒のみを示した図である。内燃機関10には、クランク角を検出するクランク角センサ12が組み込まれている。クランク角センサ12は、クランク軸が所定回転角だけ回転する毎に、Hi出力とLo出力を反転させるセンサである。クランク角センサ12の出力によれば、クランク角(クランク軸の回転位置)や、機関回転数NEなどを検知することができる。
Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of the present embodiment includes an internal combustion engine 10. The internal combustion engine 10 is an engine having a plurality of cylinders, and FIG. 1 shows only one of the cylinders. The internal combustion engine 10 incorporates a crank angle sensor 12 that detects a crank angle. The crank angle sensor 12 is a sensor that reverses the Hi output and the Lo output each time the crankshaft rotates by a predetermined rotation angle. According to the output of the crank angle sensor 12, the crank angle (rotational position of the crankshaft), the engine speed NE, and the like can be detected.

更に、内燃機関10には、冷却水温THWを検出する水温センサ16と、筒内温度センサ17と、筒内圧センサ18とが組み込まれている。筒内温度センサ17によれば、筒内(燃焼室内)の気体の温度を検出することができる。筒内圧センサ18によれば、筒内(燃焼室内)に生ずる圧力を検出することができる。   Further, the internal combustion engine 10 incorporates a water temperature sensor 16 that detects the coolant temperature THW, an in-cylinder temperature sensor 17, and an in-cylinder pressure sensor 18. The in-cylinder temperature sensor 17 can detect the temperature of gas in the cylinder (combustion chamber). The in-cylinder pressure sensor 18 can detect the pressure generated in the cylinder (combustion chamber).

内燃機関10の吸気通路19の途中には、サージタンク20が設けられている。また、吸気通路19には、その内部を流通する吸入空気量GAを検出するエアフロメータ22が配置されている。エアフロメータ22の下流には、スロットル弁24が配置されている。スロットル弁24は、図示しないスロットルモータに駆動されて開閉する電子制御スロットル弁である。スロットル弁24の近傍には、スロットル開度TAを検出するスロットル開度センサ26が組み付けられている。   A surge tank 20 is provided in the intake passage 19 of the internal combustion engine 10. In addition, an air flow meter 22 for detecting an intake air amount GA flowing through the inside of the intake passage 19 is disposed. A throttle valve 24 is disposed downstream of the air flow meter 22. The throttle valve 24 is an electronically controlled throttle valve that is driven by a throttle motor (not shown) to open and close. In the vicinity of the throttle valve 24, a throttle opening sensor 26 for detecting the throttle opening TA is assembled.

また、内燃機関10には、ガソリン等の燃料を筒内に直接に噴射するための燃料噴射弁28と、燃焼室内の混合気に点火するための点火プラグ30が設置されている。更に、内燃機関10の排気通路32には、その内部を流れる排気ガスの空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサ33が設置されている。また、排気通路32には、排気ガスを浄化するための触媒34が組み込まれている。   Further, the internal combustion engine 10 is provided with a fuel injection valve 28 for directly injecting fuel such as gasoline into the cylinder, and an ignition plug 30 for igniting an air-fuel mixture in the combustion chamber. Further, an air-fuel ratio sensor 33 that outputs a signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 32 of the internal combustion engine 10 is installed. A catalyst 34 for purifying exhaust gas is incorporated in the exhaust passage 32.

内燃機関10は、吸気弁38の開弁特性を変化させる可変動弁機構36を備えている。可変動弁機構36によれば、吸気弁38の開弁位相をずらしたり、作用角およびリフト量を変化させたりすることができる。可変動弁機構36の近傍には、可変動弁機構36の作動量を検出するセンサ40が設けられている。   The internal combustion engine 10 includes a variable valve mechanism 36 that changes the valve opening characteristics of the intake valve 38. According to the variable valve mechanism 36, the valve opening phase of the intake valve 38 can be shifted, and the operating angle and the lift amount can be changed. A sensor 40 that detects the operation amount of the variable valve mechanism 36 is provided in the vicinity of the variable valve mechanism 36.

本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50には、上述した各種のセンサからセンサ信号が供給されている。ECU50は、それらのセンサ信号に基づいて、スロットル弁24や、燃料噴射弁28、点火プラグ30、可変動弁機構36などの各種アクチュエータを制御することができる。   The system of this embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. Sensor signals are supplied to the ECU 50 from the various sensors described above. The ECU 50 can control various actuators such as the throttle valve 24, the fuel injection valve 28, the spark plug 30, and the variable valve mechanism 36 based on these sensor signals.

[実施の形態1の特徴]
次に、本実施形態における上記システムの動作について説明する。
本実施形態では、サイクルごとに、筒内で燃焼した混合気の空燃比を、筒内圧センサ18により検出される筒内圧Pに基づいて求めることとした。そして、その求められた空燃比の値に応じて、次サイクルの燃料噴射量を補正することとした。以下、筒内圧Pに基づいて求められる空燃比を「筒内空燃比」と称し、符号AFcylで表す。
[Features of Embodiment 1]
Next, the operation of the system in this embodiment will be described.
In the present embodiment, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the cylinder is determined based on the in-cylinder pressure P detected by the in-cylinder pressure sensor 18 for each cycle. Then, the fuel injection amount of the next cycle is corrected in accordance with the obtained air-fuel ratio value. Hereinafter, the air-fuel ratio obtained based on the in-cylinder pressure P is referred to as “in-cylinder air-fuel ratio” and is represented by the symbol AFcyl.

以下、筒内空燃比AFcylを算出する方法について説明する。図2は、圧縮行程および爆発行程における筒内圧P、熱発生率dQ/dθ、および熱発生量Qの関係を示すグラフである。なお、θ[°CA]は、クランク角を表す。   Hereinafter, a method for calculating the in-cylinder air-fuel ratio AFcyl will be described. FIG. 2 is a graph showing the relationship among the in-cylinder pressure P, the heat generation rate dQ / dθ, and the heat generation amount Q in the compression stroke and the explosion stroke. Note that θ [° CA] represents a crank angle.

図2の上段に示すように、吸気弁38が閉じた後は、筒内の気体が圧縮されることにより、筒内圧Pが上昇し始める。その後、筒内の混合気に点火されると、燃焼による熱が筒内に発生する。図2の中段に示されるように、熱発生率dQ/dθの立ち上がり点が、燃焼の開始点に相当する。燃焼が継続している間は、図2中の下段に示されるように、累積の熱発生量Qは、増大を続ける。燃焼が終了すると、燃焼熱の発生がなくなり、熱発生率dQ/dθはゼロになる。この燃焼終了点において、熱発生量Qは最大値をとる。   As shown in the upper part of FIG. 2, after the intake valve 38 is closed, the in-cylinder pressure P starts to increase due to the compression of the gas in the cylinder. Thereafter, when the air-fuel mixture in the cylinder is ignited, heat from combustion is generated in the cylinder. As shown in the middle part of FIG. 2, the rising point of the heat generation rate dQ / dθ corresponds to the start point of combustion. While the combustion continues, as shown in the lower part of FIG. 2, the cumulative heat generation amount Q continues to increase. When combustion ends, combustion heat is no longer generated and the heat generation rate dQ / dθ becomes zero. At this combustion end point, the heat generation amount Q takes a maximum value.

本実施形態では、筒内圧センサ18により、図2の上段に示されるような筒内圧Pの履歴を計測することができる。筒内圧Pと、熱発生率dQ/dθとの間には、熱力学的に、図2中の(1)式の関係が成立する。この(1)式中、Vは筒内容積を表し、κは筒内ガスの比熱比を表す。   In the present embodiment, the cylinder pressure sensor 18 can measure the history of the cylinder pressure P as shown in the upper part of FIG. Between the in-cylinder pressure P and the heat generation rate dQ / dθ, the relationship of equation (1) in FIG. 2 is established thermodynamically. In the equation (1), V represents the in-cylinder volume, and κ represents the specific heat ratio of the in-cylinder gas.

上記(1)式中のVおよびdV/dθは、クランク角θに応じてそれぞれ幾何学的に決定される値である。また、比熱比κは、一定の値をとると近似することができる。よって、クランク角θごとの筒内圧Pが分かれば、上記(1)式に基づいてクランク角θごとの熱発生率dQ/dθを算出することができる。そして、この熱発生率dQ/dθを積分すれば、この筒内での燃焼による熱発生量Qを算出することができる。   V and dV / dθ in the above equation (1) are geometrically determined values according to the crank angle θ. The specific heat ratio κ can be approximated by taking a constant value. Therefore, if the in-cylinder pressure P for each crank angle θ is known, the heat release rate dQ / dθ for each crank angle θ can be calculated based on the above equation (1). Then, if the heat generation rate dQ / dθ is integrated, the heat generation amount Q due to combustion in the cylinder can be calculated.

このようにして算出された熱発生量Qは、燃料噴射弁28から筒内へ噴射された燃料の燃焼によって生じたものである。ここで、単位量の燃料が燃焼したときの低位発熱量q_fuelは、燃料の物性値であり、既知の値である。なお、低位発熱量q_fuelとは、真発熱量とも呼ばれ、燃料中に含まれている水分や燃焼によって生じた水分を蒸発させるのに必要な潜熱を総発熱量から差し引いたものである。   The heat generation amount Q calculated in this way is generated by the combustion of the fuel injected from the fuel injection valve 28 into the cylinder. Here, the lower heating value q_fuel when the unit amount of fuel burns is a physical property value of the fuel and is a known value. The lower calorific value q_fuel is also called a true calorific value, and is obtained by subtracting from the total calorific value the latent heat necessary to evaporate the moisture contained in the fuel and the moisture generated by combustion.

燃料噴射弁28から筒内に供給された燃料の量をq_injとすると、この燃料量q_injと低位発熱量q_fuelとを乗じた値が、上記熱発生量Qに相当することとなる。すなわち、次式が成立する。
Q=q_inj×q_fuel ・・・(2)
従って、低位発熱量q_fuelで、上記熱発生量Qを除することにより、このサイクルにおいて燃料噴射弁28から実際に噴射された燃料の量q_injを算出することができる。
When the amount of fuel supplied from the fuel injection valve 28 into the cylinder is q_inj, a value obtained by multiplying the fuel amount q_inj and the lower heating value q_fuel corresponds to the heat generation amount Q. That is, the following equation is established.
Q = q_inj x q_fuel (2)
Therefore, by dividing the heat generation amount Q by the lower heating value q_fuel, the amount q_inj of the fuel actually injected from the fuel injection valve 28 in this cycle can be calculated.

また、本実施形態では、気体の状態方程式PV=MRTを用いて、筒内の空気の質量Mcylを求めることができる。この式中、Mは気体の質量、Rは気体定数、Tは気体の温度をそれぞれ表す。本実施形態では、吸気弁38が閉弁した時点における気体の状態方程式の成立から、筒内空気量Mcylを算出することができる。そして、算出された筒内空気量Mcylを上記熱発生量Qで除することにより、筒内空燃比AFcylを得ることができる。   In the present embodiment, the mass Mcyl of the air in the cylinder can be obtained using the gas state equation PV = MRT. In this formula, M represents a gas mass, R represents a gas constant, and T represents a gas temperature. In the present embodiment, the in-cylinder air amount Mcyl can be calculated from the establishment of the gas state equation when the intake valve 38 is closed. Then, the in-cylinder air-fuel ratio AFcyl can be obtained by dividing the calculated in-cylinder air amount Mcyl by the heat generation amount Q.

[実施の形態1における具体的処理]
図3は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、内燃機関10の一つの気筒を対象とし、クランク角に同期してその気筒のサイクルごとに実行されるものとする。そして、他の気筒に対しても、本ルーチンと同様のルーチンが別個に実行されるものとする。
[Specific Processing in Embodiment 1]
FIG. 3 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in the present embodiment in order to realize the above function. This routine is intended for one cylinder of the internal combustion engine 10 and is executed for each cycle of the cylinder in synchronization with the crank angle. Then, the same routine as this routine is separately executed for the other cylinders.

図3に示すルーチンによれば、まず、吸気弁38が閉弁した時点の筒内圧Pが、筒内圧センサ18の出力に基づいて取得される(ステップ100)。吸気弁38の閉弁時点は、可変動弁機構36の状態によって異なる。ECU50は、センサ40によって検出される可変動弁機構36の作動量に基づいて、吸気弁38の閉弁時点を把握することができる。   According to the routine shown in FIG. 3, first, the in-cylinder pressure P when the intake valve 38 is closed is acquired based on the output of the in-cylinder pressure sensor 18 (step 100). The closing time of the intake valve 38 varies depending on the state of the variable valve mechanism 36. The ECU 50 can grasp the valve closing time of the intake valve 38 based on the operation amount of the variable valve mechanism 36 detected by the sensor 40.

更に、ECU50は、吸気弁38が閉弁した時点における、筒内に吸入された空気の温度Tを取得する(ステップ102)。この筒内温度Tは、筒内温度センサ17の出力に基づいて取得することができる。   Further, the ECU 50 acquires the temperature T of the air sucked into the cylinder when the intake valve 38 is closed (step 102). This in-cylinder temperature T can be acquired based on the output of the in-cylinder temperature sensor 17.

次に、吸気弁38の閉弁時点で筒内に成立する気体の状態方程式に基づいて、筒内空気量Mcylを算出する(ステップ104)。具体的には、Mcyl=PV/RTなる式に基づいて算出処理を行う。この算出処理において、この式中のPには上記ステップ100で取得された筒内圧Pが代入され、Vには上記ステップ102で取得した筒内温度Tが代入される。また、吸気弁38の閉弁時点の筒内容積Vは、吸気弁38の閉弁時点のクランク角θに応じて幾何学的に決定される。この吸気弁38の閉弁時点の筒内容積Vの値が上記式中のVに代入される。また、上記式中のRには、予め記憶された新気(空気)相当の気体定数Rの値が代入される。   Next, the in-cylinder air amount Mcyl is calculated based on the gas state equation established in the cylinder when the intake valve 38 is closed (step 104). Specifically, the calculation process is performed based on the formula Mcyl = PV / RT. In this calculation process, the in-cylinder pressure P acquired in step 100 is substituted for P in this equation, and the in-cylinder temperature T acquired in step 102 is substituted for V. Further, the in-cylinder volume V when the intake valve 38 is closed is geometrically determined according to the crank angle θ when the intake valve 38 is closed. The value of the cylinder volume V when the intake valve 38 is closed is substituted for V in the above equation. In addition, a value of a gas constant R corresponding to fresh air (air) stored in advance is substituted for R in the above formula.

吸気弁38の閉弁時以降、ECU50は、筒内圧センサ18によって検出される筒内圧Pを、所定クランク角間隔で取り込む。この際、筒内圧Pを取得する間隔は数°CA以下程度が好ましく、本実施形態では1°CAごとに筒内圧Pを取得するものとする。この筒内圧Pを前記(1)式に代入することにより、吸気弁38の閉弁時以降1°CAごとの熱発生率dQ/dθが算出される(ステップ106)。この算出処理において、VおよびdV/dθにはクランク角θに応じて幾何学的に決まる値が代入され、比熱比κには予め記憶された一定の値が代入される。   After the intake valve 38 is closed, the ECU 50 takes in the cylinder pressure P detected by the cylinder pressure sensor 18 at predetermined crank angle intervals. At this time, the interval at which the in-cylinder pressure P is acquired is preferably about several degrees CA or less. In the present embodiment, the in-cylinder pressure P is acquired every 1 ° CA. By substituting the in-cylinder pressure P into the equation (1), the heat release rate dQ / dθ is calculated every 1 ° CA after the intake valve 38 is closed (step 106). In this calculation process, a value geometrically determined according to the crank angle θ is substituted for V and dV / dθ, and a predetermined value stored in advance is substituted for the specific heat ratio κ.

次に、上記ステップ106で算出された1°CAごとの熱発生率dQ/dθを積分(積算)することにより、熱発生量Qが算出される(ステップ108)。なお、この積算処理は、dQ/dθの値がほぼゼロとなるクランク角度まで行えばよい。   Next, the heat generation amount Q is calculated by integrating (integrating) the heat generation rate dQ / dθ for each 1 ° CA calculated in step 106 (step 108). This integration process may be performed up to a crank angle at which the value of dQ / dθ is substantially zero.

次いで、上記ステップ108で算出された熱発生量Qと、予め記憶された燃料の低位発熱量q_fuelとに基づき、次式によって燃料量q_injが算出される(ステップ110)。
q_inj=Q/q_fuel ・・・(3)
Next, the fuel amount q_inj is calculated by the following equation based on the heat generation amount Q calculated in step 108 and the lower heating value q_fuel of the fuel stored in advance (step 110).
q_inj = Q / q_fuel (3)

上記ステップ110で算出されたq_injは、今サイクルで筒内に供給された燃料の量、すなわち燃料噴射弁28から噴射された燃料の量を表している。上記ステップ104で求められた筒内空気量Mcylを、燃料量q_injで除することにより、このサイクルの筒内空燃比AFcylが算出される(ステップ112)。すなわち、筒内空燃比AFcylは、次式で表される。
AFcyl=Mcyl/q_inj ・・・(4)
The q_inj calculated in step 110 represents the amount of fuel supplied into the cylinder in the current cycle, that is, the amount of fuel injected from the fuel injection valve 28. The in-cylinder air-fuel ratio AFcyl of this cycle is calculated by dividing the in-cylinder air amount Mcyl obtained in step 104 by the fuel amount q_inj (step 112). That is, the in-cylinder air-fuel ratio AFcyl is expressed by the following equation.
AFcyl = Mcyl / q_inj (4)

次に、算出された筒内空燃比AFcylの値に基づいて、この気筒の次サイクルの燃料噴射量の目標値が補正される(ステップ114)。この補正は、具体的には、例えば次のように行うことができる。理論空燃比を目標とした制御を行っている場合には、筒内空燃比AFcylの値が理論空燃比よりもリッチであるかリーンであるかを判断し、理論空燃比となる燃料量からのずれを算出して、そのずれ幅に応じて、次サイクルの燃料噴射量を補正する。   Next, based on the calculated in-cylinder air-fuel ratio AFcyl, the target value of the fuel injection amount for the next cycle of this cylinder is corrected (step 114). Specifically, this correction can be performed as follows, for example. When performing control targeting the stoichiometric air-fuel ratio, it is determined whether the in-cylinder air-fuel ratio AFcyl is richer or leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The deviation is calculated, and the fuel injection amount of the next cycle is corrected according to the deviation width.

また、上記ステップ114においては、各サイクルで算出される筒内空燃比AFcylの目標空燃比からのずれの傾向を学習し、その学習結果に応じて、筒内空燃比AFcylと目標空燃比とのずれがなくなるように、次サイクルの燃料噴射量を補正してもよい。   In step 114, the tendency of deviation from the target air-fuel ratio of the in-cylinder air-fuel ratio AFcyl calculated in each cycle is learned, and the in-cylinder air-fuel ratio AFcyl and the target air-fuel ratio are determined according to the learning result. The fuel injection amount of the next cycle may be corrected so as to eliminate the deviation.

以上説明したとおり、本実施形態では、筒内空気量Mcylと、筒内燃料量q_injとの双方をそれぞれ求め、それらに基づいて筒内空燃比AFcylを算出する。このような算出処理によれば、筒内で実際に燃焼した混合気の空燃比、すなわち筒内空燃比AFcylを精度良く推定することができる。そして、この正確に求められた筒内空燃比AFcylに基づいて次サイクルの燃料噴射量を補正することにより、目標とする空燃比を正確に実現することができる。   As described above, in this embodiment, both the in-cylinder air amount Mcyl and the in-cylinder fuel amount q_inj are obtained, and the in-cylinder air-fuel ratio AFcyl is calculated based on them. According to such a calculation process, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture actually burned in the cylinder, that is, the in-cylinder air-fuel ratio AFcyl can be accurately estimated. Then, by correcting the fuel injection amount in the next cycle based on the accurately obtained in-cylinder air-fuel ratio AFcyl, the target air-fuel ratio can be realized accurately.

ところで、上述した実施の形態1では、燃料を筒内に直接噴射する内燃機関10を制御する装置について説明したが、本発明が対象とする内燃機関はこれに限定されるものではない。本発明は、燃料を吸気ポートに噴射する内燃機関や、燃料を筒内と吸気ポートとの両方に噴射する内燃機関を制御する装置にも適用することができる。   By the way, in Embodiment 1 mentioned above, although the apparatus which controls the internal combustion engine 10 which injects a fuel directly in a cylinder was demonstrated, the internal combustion engine which this invention makes object is not limited to this. The present invention can also be applied to an internal combustion engine that injects fuel into an intake port and an apparatus that controls an internal combustion engine that injects fuel into both a cylinder and an intake port.

また、上述した実施の形態1では、ステップ102において、吸気弁閉弁時の筒内空気の温度Tを筒内温度センサ17によって実測することとしているが、この筒内温度Tを取得する方法はこれに限定されるものではない。圧縮行程や爆発行程においては実際の筒内温度Tはサイクルごとに大きく変化する。これに対し、吸気弁閉弁時の筒内温度Tはサイクルごとの変化が少なく、安定しており、運転条件と高い相関を有している。このため、筒内温度Tと運転条件との関係を予め調べ、その関係をマップあるいは数式の形でECU50に記憶しておき、そのマップあるいは数式に基づいて筒内温度Tを取得するようにしてもよい。その場合、筒内温度Tとの相関を有する運転条件としては、例えば、機関回転数NE、吸入空気量GA、冷却水温THW、前サイクルの空燃比AF、点火時期SA、吸気弁38のバルブタイミングが挙げられる。   Further, in the first embodiment described above, in step 102, the temperature T of the in-cylinder air when the intake valve is closed is actually measured by the in-cylinder temperature sensor 17, but a method for obtaining this in-cylinder temperature T is as follows. It is not limited to this. In the compression stroke and the explosion stroke, the actual in-cylinder temperature T varies greatly with each cycle. In contrast, the in-cylinder temperature T when the intake valve is closed is stable with little change in each cycle, and has a high correlation with the operating conditions. For this reason, the relationship between the in-cylinder temperature T and the operating condition is examined in advance, the relationship is stored in the ECU 50 in the form of a map or formula, and the in-cylinder temperature T is obtained based on the map or formula. Also good. In this case, operating conditions having a correlation with the in-cylinder temperature T include, for example, the engine speed NE, the intake air amount GA, the cooling water temperature THW, the air-fuel ratio AF of the previous cycle, the ignition timing SA, and the valve timing of the intake valve 38. Is mentioned.

また、上記ステップ110においては、燃焼効率ηを考慮して燃料量q_injを算出するようにしても良い。筒内に供給された燃料のすべてが完全燃焼した場合、燃焼効率ηは1となる。内燃機関10の運転条件によっては、筒内に供給された燃料のすべてが完全燃焼するとは限らず、その場合にはηが1より小さくなる。燃焼効率ηは、内燃機関10の運転条件、すなわち機関回転数NE、吸入空気量GA、冷却水温THW、前サイクルの空燃比AF、点火時期SA、吸気弁38のバルブタイミング等と相関を有する。よって、これらの運転条件と燃焼効率ηとの関係を予め調べ、その関係をマップあるいは数式の形でECU50に記憶しておけば、そのマップあるいは数式に基づいて燃焼効率ηを取得することができる。燃焼効率ηを考慮した場合には、上記(2)、(3)式に代えて、次式が成立する。
Q=η×q_inj×q_fuel ・・・(5)
q_inj=(1/η)×Q/q_fuel ・・・(6)
In step 110, the fuel amount q_inj may be calculated in consideration of the combustion efficiency η. When all of the fuel supplied into the cylinder is completely burned, the combustion efficiency η is 1. Depending on the operating conditions of the internal combustion engine 10, not all of the fuel supplied into the cylinder is burned completely, and in that case η is smaller than 1. The combustion efficiency η correlates with the operating conditions of the internal combustion engine 10, that is, the engine speed NE, the intake air amount GA, the cooling water temperature THW, the air-fuel ratio AF of the previous cycle, the ignition timing SA, the valve timing of the intake valve 38, and the like. Therefore, if the relationship between these operating conditions and the combustion efficiency η is examined in advance and the relationship is stored in the ECU 50 in the form of a map or formula, the combustion efficiency η can be acquired based on the map or formula. . In consideration of the combustion efficiency η, the following equation is established instead of the above equations (2) and (3).
Q = η × q_inj × q_fuel (5)
q_inj = (1 / η) × Q / q_fuel (6)

よって、上記ステップ110において、燃焼効率ηを考慮して燃料量q_injを算出する場合には、運転条件に基づいて取得した燃焼効率ηを用いて、上記(6)式に基づく算出処理を行えばよい。この場合には、燃料量q_injを更に高い精度で求めることができる。   Therefore, when the fuel amount q_inj is calculated in consideration of the combustion efficiency η in step 110, the calculation process based on the above equation (6) is performed using the combustion efficiency η acquired based on the operating conditions. Good. In this case, the fuel amount q_inj can be obtained with higher accuracy.

なお、上述した実施の形態1においては、筒内圧センサ18が前記第1の発明における「筒内圧検出手段」に、筒内温度センサ17が前記第1の発明における「筒内温度取得手段」に、それぞれ相当している。また、ECU50が、上記ステップ104の処理を実行することにより前記第1の発明における「空気量算出手段」が、上記ステップ106〜110の処理を実行することにより前記第1の発明における「燃料量算出手段」が、上記ステップ112の処理を実行することにより前記第1の発明における「空燃比算出手段」が、それぞれ実現されている。   In the first embodiment described above, the in-cylinder pressure sensor 18 is the “in-cylinder pressure detection means” in the first invention, and the in-cylinder temperature sensor 17 is the “in-cylinder temperature acquisition means” in the first invention. , Respectively. Further, when the ECU 50 executes the processing of step 104, the “air amount calculation means” in the first invention executes the processing of steps 106 to 110, thereby “fuel amount” in the first invention. The “calculating means” executes the processing of step 112 described above, thereby realizing the “air-fuel ratio calculating means” in the first invention.

また、上述した実施の形態1においては、ECU50が、上記ステップ106の処理を実行することにより前記第2の発明における「熱発生率算出手段」が、上記ステップ108の処理を実行することにより前記第2の発明における「熱発生量算出手段」が、上記ステップ114の処理を実行することにより前記第3の発明における「制御手段」が、それぞれ実現されている。   In the first embodiment described above, the ECU 50 executes the process of step 106, so that the “heat generation rate calculating means” in the second aspect of the invention executes the process of step 108. The “heat generation amount calculation means” in the second invention realizes the “control means” in the third invention by executing the processing of step 114.

ところで、上述した実施の形態1では、ステップ104の算出処理において、気体定数Rとして予め記憶された一定の値を用いているが、残留ガスの多い運転条件下では、気体定数Rの値を補正することとしても良い。EGR(Exhaust Gas Recirculation)を行っているときなど、残留ガスの多いときには、吸気弁38の閉弁時点における筒内ガスの組成に応じて、気体定数Rの値が変化する。可変動弁機構36を作動させてバルブオーバーラップ期間を生じさせることによって内部EGRを行う場合には、残留ガスの量はバルブオーバーラップ期間の長さに依存する。よって、センサ40で検出される吸気弁38のバルブタイミングから算出されるバルブオーバーラップ期間の長さに基づいて、気体定数Rの値を補正するようにしてもよい。気体定数Rを補正する場合には、残留ガス量が多いときであっても、その影響を受けることなく筒内空気量Mcylを更に正確に算出することができる。この場合、ECU50が、上記の処理を実行することにより前記第4の発明における「気体定数補正手段」が実現される。   By the way, in Embodiment 1 described above, a constant value stored in advance as the gas constant R is used in the calculation process of step 104. However, the value of the gas constant R is corrected under operating conditions with a large amount of residual gas. It is also good to do. When there is a lot of residual gas, such as when performing EGR (Exhaust Gas Recirculation), the value of the gas constant R changes according to the composition of the in-cylinder gas when the intake valve 38 is closed. When internal EGR is performed by operating the variable valve mechanism 36 to generate a valve overlap period, the amount of residual gas depends on the length of the valve overlap period. Therefore, the value of the gas constant R may be corrected based on the length of the valve overlap period calculated from the valve timing of the intake valve 38 detected by the sensor 40. In the case of correcting the gas constant R, the cylinder air amount Mcyl can be calculated more accurately without being affected even when the residual gas amount is large. In this case, the “gas constant correcting means” according to the fourth aspect of the present invention is realized by the ECU 50 executing the above processing.

実施の形態2.
[実施の形態2の特徴]
次に、図4〜図8を参照して、本発明の実施の形態2について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略または簡略する。
Embodiment 2. FIG.
[Features of Embodiment 2]
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 to FIG. 8. The description will focus on the differences from the first embodiment described above, and the same matters will be described. Omitted or simplified.

本実施形態における内燃機関10は、各気筒の吸入空気量を個別に調整可能になっているものとする。各気筒の吸入空気量を個別に調整可能とする構成としては、スロットル弁を気筒ごとに個別に設ける構成や、あるいは、吸気弁38の作用角およびリフト量を気筒ごとに独立して変更可能な可変動弁機構を設ける構成を採用すればよい。これ以外の点については、本実施形態で用いるハードウェアは、図1に示すのと同様である。本実施形態のシステムは、上記のハードウェア構成を用いて、ECU50に、後述する図8に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。   It is assumed that the internal combustion engine 10 in the present embodiment can individually adjust the intake air amount of each cylinder. As a configuration in which the intake air amount of each cylinder can be individually adjusted, a configuration in which a throttle valve is individually provided for each cylinder, or a working angle and a lift amount of the intake valve 38 can be independently changed for each cylinder. What is necessary is just to employ | adopt the structure which provides a variable valve mechanism. For other points, the hardware used in this embodiment is the same as that shown in FIG. The system of the present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute a routine shown in FIG. 8 to be described later using the above hardware configuration.

本実施形態では、筒内吸入空気量や燃料噴射量の気筒間ばらつきを検知し、その気筒間ばらつきがなくなるように空気量や燃料噴射量を補正する。図4〜図7は、本実施形態における空気量あるいは燃料噴射量の気筒間ばらつきを判定する方法を説明するための図である。   In the present embodiment, variation between cylinders in the cylinder intake air amount and fuel injection amount is detected, and the air amount and fuel injection amount are corrected so as to eliminate the variation between cylinders. 4 to 7 are diagrams for explaining a method of determining variation between cylinders in the air amount or the fuel injection amount in the present embodiment.

図4〜図7の説明において、筒内空気量あるいは筒内燃料量がばらついている気筒を「ばらつき気筒」と称し、その他の気筒を「標準気筒」と称する。また、ガソリンを燃料とする場合の理論空燃比は14.5程度であるが、図4〜図7の説明においては、理解を容易にするため、理論空燃比が10であるものとする。   4 to 7, the cylinder in which the in-cylinder air amount or the in-cylinder fuel amount varies is referred to as “variable cylinder”, and the other cylinders are referred to as “standard cylinders”. Further, the theoretical air-fuel ratio when gasoline is used as fuel is about 14.5. However, in the description of FIGS. 4 to 7, it is assumed that the theoretical air-fuel ratio is 10 for easy understanding.

一つの気筒だけの空気量あるいは燃料量がばらついている状態は、次の4つの類型に分類することができる。すなわち、一つの気筒だけ空気量が少ない場合、一つの気筒だけ空気量が多い場合、一つの気筒だけ燃料量が少ない場合、および、一つの気筒だけ燃料量が多い場合である。図4〜図7は、これら4つの類型をそれぞれ示している。   The state in which the air amount or fuel amount of only one cylinder varies can be classified into the following four types. That is, the case where the amount of air is small for one cylinder, the amount of air for one cylinder is large, the amount of fuel for one cylinder is small, and the amount of fuel for one cylinder is large. 4 to 7 show these four types, respectively.

図4は、一つの気筒だけが他の気筒と比べて空気量が少なくなっている場合を示している。具体的には、標準気筒では、空気量が100、燃料量が10の理論空燃比が実現されているのに対し、ばらつき気筒では、燃料量は同じく10であるものの、空気量が90になっているものとする。   FIG. 4 shows a case where only one cylinder has a smaller air amount than the other cylinders. Specifically, in the standard cylinder, a theoretical air-fuel ratio with an air amount of 100 and a fuel amount of 10 is realized, whereas in a variation cylinder, the fuel amount is also 10, but the air amount becomes 90. It shall be.

図4中のグラフに示すように、この場合には、筒内の空気量の違いにより、圧縮行程において、つまり熱発生率が立ち上がる前において、ばらつき気筒の筒内圧が標準気筒の筒内圧よりも低くなる。この特徴を捉えることにより、図4に示す類型のばらつきを検知することができる。すなわち、熱発生率が立ち上がる前において、他の気筒に比して筒内圧が低い気筒があった場合には、その気筒の空気量が他と比べて少なくなっていると判定することができる。そして、次サイクル以降、そのばらつき気筒の空気量を今よりも多くするように補正することにより、全気筒の空気量を均一にすることができる。   As shown in the graph of FIG. 4, in this case, due to the difference in the amount of air in the cylinder, the in-cylinder pressure of the variation cylinder is higher than the in-cylinder pressure of the standard cylinder in the compression stroke, that is, before the heat generation rate rises. Lower. By capturing this feature, the type variation shown in FIG. 4 can be detected. That is, before the heat generation rate rises, if there is a cylinder whose in-cylinder pressure is lower than that of the other cylinders, it can be determined that the air amount of that cylinder is smaller than the other cylinders. Then, after the next cycle, the air amount of all the cylinders can be made uniform by performing correction so that the air amount of the variation cylinder is larger than the current amount.

なお、図4に示す状況において、ばらつき気筒では、空気量が足りないので、標準気筒よりも少ない量の燃料しか燃焼させることができない。このため、ばらつき気筒では、標準気筒よりも熱発生率が低くなる。   In the situation shown in FIG. 4, since the variation cylinder has an insufficient amount of air, only a smaller amount of fuel than the standard cylinder can be burned. For this reason, the variation rate cylinder has a lower heat generation rate than the standard cylinder.

図5は、一つの気筒だけが他の気筒と比べて空気量が多くなっている場合を示している。具体的には、標準気筒では、空気量が100、燃料量が10の理論空燃比が実現されているのに対し、ばらつき気筒では、燃料量は同じく10であるものの、空気量が110になっているものとする。   FIG. 5 shows a case where only one cylinder has a larger air amount than the other cylinders. Specifically, in the standard cylinder, a theoretical air-fuel ratio with an air amount of 100 and a fuel amount of 10 is realized, whereas in a variation cylinder, the fuel amount is 10 but the air amount becomes 110. It shall be.

図5中のグラフに示すように、この場合には、筒内の空気量の違いにより、圧縮行程において、つまり熱発生率が立ち上がる前において、ばらつき気筒の筒内圧が標準気筒の筒内圧よりも高くなる。この特徴を捉えることにより、図5に示す類型のばらつきを検知することができる。すなわち、熱発生率が立ち上がる前において、他の気筒に比して筒内圧が高い気筒があった場合には、その気筒の空気量が他と比べて多くなっていると判定することができる。そして、次サイクル以降、そのばらつき気筒の空気量を今よりも少なくするように補正することにより、全気筒の空気量を均一にすることができる。   As shown in the graph of FIG. 5, in this case, due to the difference in the amount of air in the cylinder, the in-cylinder pressure of the variation cylinder is higher than the in-cylinder pressure of the standard cylinder in the compression stroke, that is, before the heat generation rate rises. Get higher. By capturing this feature, the type variation shown in FIG. 5 can be detected. That is, before the heat generation rate rises, if there is a cylinder having a higher in-cylinder pressure than other cylinders, it can be determined that the air amount in that cylinder is greater than the other. Then, after the next cycle, the air amount of all the cylinders can be made uniform by correcting the air amount of the variation cylinders to be smaller than the present amount.

図6は、一つの気筒だけが他の気筒と比べて燃料量が少なくなっている場合を示している。具体的には、標準気筒では、空気量が100、燃料量が10の理論空燃比が実現されているのに対し、ばらつき気筒では、空気量は同じく100であるものの、燃料量が9になっているものとする。   FIG. 6 shows a case where the fuel amount of only one cylinder is smaller than that of the other cylinders. Specifically, in the standard cylinder, a theoretical air-fuel ratio with an air amount of 100 and a fuel amount of 10 is realized, whereas in a variation cylinder, the air amount is also 100, but the fuel amount becomes 9. It shall be.

図6中のグラフに示すように、この場合には、筒内の空気量は各気筒で同じであるので、熱発生率が立ち上がる前の筒内圧については、ばらつき気筒と標準気筒とで差がない。これに対し、燃料量の違いのため、ばらつき気筒の熱発生率は、標準気筒の熱発生率よりも低くなる。この熱発生率の違いにより、熱発生率が立ち上がった後は、ばらつき気筒の筒内圧は、標準気筒の筒内圧よりも低くなる。このような特徴を捉えることにより、図6に示す類型のばらつきを検知することができる。すなわち、熱発生率が立ち上がる前においては各気筒の筒内圧にばらつきがなく、かつ、熱発生率が立ち上がった後、熱発生率や筒内圧が他の気筒と比べて低い気筒があった場合には、その気筒の燃料量が他と比べて少なくなっていると判定することができる。そして、次サイクル以降、そのばらつき気筒の燃料量を今よりも多くするように補正することにより、全気筒の燃料量を均一にすることができる。   As shown in the graph of FIG. 6, in this case, the amount of air in the cylinder is the same in each cylinder. Therefore, the in-cylinder pressure before the heat generation rate rises differs between the variation cylinder and the standard cylinder. Absent. On the other hand, due to the difference in the fuel amount, the heat generation rate of the variation cylinder is lower than the heat generation rate of the standard cylinder. Due to this difference in heat generation rate, after the heat generation rate rises, the in-cylinder pressure of the variation cylinder becomes lower than the in-cylinder pressure of the standard cylinder. By capturing such characteristics, it is possible to detect variations in the types shown in FIG. That is, there is no variation in the in-cylinder pressure of each cylinder before the heat generation rate rises, and there is a cylinder whose heat generation rate and in-cylinder pressure are lower than other cylinders after the heat generation rate rises. Can be determined that the amount of fuel in the cylinder is smaller than the others. Then, after the next cycle, the fuel amount of all the cylinders can be made uniform by performing correction so that the fuel amount of the variation cylinder is larger than the current amount.

図7は、一つの気筒だけが他の気筒と比べて燃料量が多くなっている場合を示している。具体的には、標準気筒では、空気量が100、燃料量が10の理論空燃比が実現されているのに対し、ばらつき気筒では、空気量は同じく100であるものの、燃料量が11になっているものとする。   FIG. 7 shows a case where the fuel amount of only one cylinder is larger than that of the other cylinders. Specifically, in the standard cylinder, a theoretical air-fuel ratio with an air amount of 100 and a fuel amount of 10 is realized, whereas in a variation cylinder, the air amount is also 100, but the fuel amount becomes 11. It shall be.

図7中のグラフに示すように、この場合には、筒内の空気量は各気筒で同じであるので、熱発生率が立ち上がる前の筒内圧については、ばらつき気筒と標準気筒とで差がない。これに対し、燃料量の違いのため、ばらつき気筒の熱発生率は、標準気筒の熱発生率よりも高くなる。この熱発生率の違いにより、熱発生率が立ち上がった後は、ばらつき気筒の筒内圧は、標準気筒の筒内圧よりも高くなる。このような特徴を捉えることにより、図7に示す類型のばらつきを検知することができる。すなわち、熱発生率が立ち上がる前においては各気筒の筒内圧にばらつきがなく、かつ、熱発生率が立ち上がった後、熱発生率や筒内圧が他の気筒と比べて高い気筒があった場合には、その気筒の燃料量が他と比べて多くなっていると判定することができる。そして、次サイクル以降、そのばらつき気筒の燃料量を今よりも少なくするように補正することにより、全気筒の燃料量を均一にすることができる。   As shown in the graph of FIG. 7, in this case, the amount of air in the cylinder is the same in each cylinder. Therefore, the in-cylinder pressure before the heat generation rate rises differs between the variation cylinder and the standard cylinder. Absent. On the other hand, due to the difference in the fuel amount, the heat generation rate of the variation cylinder becomes higher than the heat generation rate of the standard cylinder. Due to this difference in heat generation rate, after the heat generation rate rises, the in-cylinder pressure of the variation cylinder becomes higher than the in-cylinder pressure of the standard cylinder. By capturing such a feature, it is possible to detect the type variation shown in FIG. That is, there is no variation in the in-cylinder pressure of each cylinder before the heat generation rate rises, and there is a cylinder whose heat generation rate and in-cylinder pressure are higher than those of other cylinders after the heat generation rate rises. Can be determined that the amount of fuel in the cylinder is larger than the others. Then, after the next cycle, the fuel amount of all the cylinders can be made uniform by performing correction so that the fuel amount of the variation cylinder is made smaller than the current amount.

[実施の形態2における具体的処理]
図8は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、クランク角に同期して、内燃機関10全体としてのサイクルごとに繰り返し実行されるものとする。
[Specific Processing in Second Embodiment]
FIG. 8 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in the present embodiment in order to realize the above function. Note that this routine is repeatedly executed for each cycle of the internal combustion engine 10 as a whole in synchronization with the crank angle.

図8に示すルーチンによれば、まず、各気筒の吸気弁38の閉弁時点以降の筒内圧Pが筒内圧センサ17の出力に基づいて計測される(ステップ120)。具体的には、各気筒ごとに、その気筒の吸気弁38が閉弁するタイミング以降、所定のクランク角間隔で、その気筒の筒内圧センサ17の出力が取り込まれる。ここでは、上記「所定のクランク角間隔」は、1°CAごととする。   According to the routine shown in FIG. 8, first, the in-cylinder pressure P after the closing time of the intake valve 38 of each cylinder is measured based on the output of the in-cylinder pressure sensor 17 (step 120). Specifically, for each cylinder, the output of the in-cylinder pressure sensor 17 of the cylinder is taken at a predetermined crank angle interval after the timing at which the intake valve 38 of the cylinder is closed. Here, the “predetermined crank angle interval” is assumed to be 1 ° CA.

次いで、各気筒の熱発生率が算出される(ステップ122)。具体的には、各気筒ごとに、上記ステップ120で取得された1°CAごとの筒内圧Pの値を前記(1)式に代入することにより、1°CAごとの熱発生率が算出される。   Next, the heat generation rate of each cylinder is calculated (step 122). Specifically, the heat release rate for each 1 ° CA is calculated for each cylinder by substituting the value of the in-cylinder pressure P for each 1 ° CA acquired in step 120 in the above equation (1). The

上記ステップ120および122の処理により、図4〜図7中のグラフに示すような、クランク角に対する筒内圧および熱発生率の履歴を、各気筒ごとに取得することができる。   Through the processing in steps 120 and 122, a history of the in-cylinder pressure and the heat generation rate with respect to the crank angle as shown in the graphs of FIGS. 4 to 7 can be acquired for each cylinder.

図8に示すルーチンでは、次に、熱発生率が立ち上がる前の筒内圧について、気筒間でばらつきがあるかどうかが判別される(ステップ124)。ここでの具体的な判別方法としては、例えば、熱発生率が立ち上がる前の1点または複数点のクランク角において、筒内圧が最も低い気筒の筒内圧値と、それ以外の気筒の筒内圧の平均値とを比較し、それらの差が所定の判定値より大きいか否かで判別することができる。   In the routine shown in FIG. 8, it is next determined whether or not there is a variation among cylinders in the cylinder pressure before the heat generation rate rises (step 124). As a specific determination method here, for example, the in-cylinder pressure value of the cylinder having the lowest in-cylinder pressure and the in-cylinder pressure of the other cylinders at one or a plurality of crank angles before the heat generation rate rises. It is possible to determine whether the difference is larger than a predetermined determination value by comparing with the average value.

上記ステップ124の判別の結果、一つの気筒が他の気筒と比べて、熱発生率が立ち上がる前の筒内圧が有意に低いと判別された場合は、図4に示すような場合に相当する。よって、この場合には、その気筒が他の気筒と比べて空気量が少ないと判定される(ステップ126)。この場合は、この空気量のばらつきを解消するべく、次サイクル以降、その気筒の空気量が増量補正される(ステップ128)。空気量の増量補正は、当該気筒専用のスロットル弁の開度を大きくするか、あるいは、当該気筒の吸気弁38の作用角およびリフト量を大きくすることによって行うことができる。増量補正の幅は、当該気筒の筒内圧のずれ幅に応じて変化させてもよく、あるいは一定の幅としてもよい。   As a result of the determination in step 124, when it is determined that the in-cylinder pressure before one heat generation rate rises is significantly lower in one cylinder than in the other cylinders, this corresponds to the case shown in FIG. Therefore, in this case, it is determined that the cylinder has less air than the other cylinders (step 126). In this case, in order to eliminate the variation in the air amount, the air amount of the cylinder is corrected to be increased after the next cycle (step 128). The increase correction of the air amount can be performed by increasing the opening of the throttle valve dedicated to the cylinder or by increasing the operating angle and the lift amount of the intake valve 38 of the cylinder. The width of the increase correction may be changed according to the deviation width of the in-cylinder pressure of the cylinder, or may be a constant width.

逆に、上記ステップ124の判別の結果、一つの気筒が他の気筒と比べて、熱発生率が立ち上がる前の筒内圧が有意に高いと判別された場合は、図5に示すような場合に相当する。よって、この場合には、その気筒が他の気筒と比べて空気量が多いと判定される(ステップ130)。この場合は、この空気量のばらつきを解消するべく、次サイクル以降、その気筒の空気量が減量補正される(ステップ132)。具体的には、次サイクル以降、当該気筒専用のスロットル弁の開度、あるいは、当該気筒の吸気弁38の作用角およびリフト量が小さく補正される。   Conversely, if it is determined in step 124 that the in-cylinder pressure before one heat generation rate rises is significantly higher in one cylinder than in the other cylinders, the case shown in FIG. Equivalent to. Therefore, in this case, it is determined that the cylinder has a larger amount of air than the other cylinders (step 130). In this case, in order to eliminate the variation in the air amount, the air amount of the cylinder is corrected to decrease after the next cycle (step 132). Specifically, after the next cycle, the opening of the throttle valve dedicated to the cylinder or the operating angle and lift amount of the intake valve 38 of the cylinder are corrected to be small.

一方、上記ステップ124の判別の結果、熱発生率が立ち上がる前の筒内圧について気筒間に有意なばらつきはないと判別された場合には、次に、熱発生率について、気筒間でばらつきがあるかどうかが判別される(ステップ134)。ここでの具体的な判別方法としては、例えば、熱発生率が最も低い気筒の熱発生率ピーク値と、それ以外の気筒の熱発生率ピークの平均値とを比較し、それらの差が所定の判定値より大きいか否かで判別することができる。   On the other hand, if it is determined as a result of the determination in step 124 that there is no significant variation among the cylinders regarding the in-cylinder pressure before the heat generation rate rises, then the heat generation rate varies among the cylinders. Is determined (step 134). As a specific determination method here, for example, the peak value of the heat generation rate of the cylinder having the lowest heat generation rate is compared with the average value of the peak of the heat generation rate of the other cylinders, and the difference between them is predetermined. It can be determined by whether or not it is larger than the determination value.

上記ステップ134の判別の結果、一つの気筒が他の気筒と比べて、熱発生率が有意に低いと判別された場合は、図6に示すような場合に相当する。よって、この場合には、その気筒が他の気筒と比べて燃料量が少ないと判定される(ステップ136)。この場合は、この燃料量のばらつきを解消するべく、次サイクル以降、その気筒の燃料量が増量補正される(ステップ138)。この増量補正の幅は、当該気筒の熱発生率のずれ幅に応じて変化させてもよく、あるいは一定の幅としてもよい。   If it is determined in step 134 that one cylinder has a significantly lower heat generation rate than the other cylinders, this corresponds to the case shown in FIG. Therefore, in this case, it is determined that the amount of fuel in the cylinder is smaller than that in the other cylinders (step 136). In this case, in order to eliminate this variation in the fuel amount, the fuel amount of the cylinder is corrected to increase after the next cycle (step 138). The width of this increase correction may be changed according to the deviation of the heat generation rate of the cylinder, or may be a constant width.

一方、上記ステップ134の判別の結果、熱発生率について気筒間に有意なばらつきはないと判別された場合には、各気筒の燃料量にばらつきはないと判断することができる。この場合には、各気筒の燃料量の補正を行う必要はなく、また、各気筒の空気量にばらつきがないことも確認されているので、各気筒の空気量も補正の必要はない。すなわち、この場合には、空気量も燃料量も気筒間ばらつきがないと判断できる。そこで、この場合には、そのまま今回の処理サイクルを終了する。   On the other hand, if it is determined in step 134 that there is no significant variation among the cylinders in the heat generation rate, it can be determined that there is no variation in the fuel amount of each cylinder. In this case, it is not necessary to correct the fuel amount of each cylinder, and since it has been confirmed that there is no variation in the air amount of each cylinder, it is not necessary to correct the air amount of each cylinder. That is, in this case, it can be determined that neither the air amount nor the fuel amount has variations between cylinders. Therefore, in this case, the current processing cycle is terminated as it is.

以上述べたように、本実施形態では、空気量や燃料量の気筒間のばらつきを、簡単な処理方法で、かつ精度良く検知することができる。そして、検知された気筒間ばらつきに基づいて空気量や燃料量を気筒別に補正することにより、空燃比や燃焼圧の気筒間ばらつきをなるべく小さくし、全気筒を均一にすることができる。このため、空燃比や燃焼圧が気筒間でばらつくことによる弊害、例えばトルク変動、燃費悪化、排気エミッション増大などの弊害が生じるのを有効に防止することができる。   As described above, in the present embodiment, the variation in the air amount and the fuel amount between the cylinders can be detected with a simple processing method and with high accuracy. Then, by correcting the air amount and the fuel amount for each cylinder based on the detected inter-cylinder variation, the air-fuel ratio and the combustion pressure variation among the cylinders can be reduced as much as possible, and all the cylinders can be made uniform. For this reason, it is possible to effectively prevent adverse effects caused by variations in the air-fuel ratio and the combustion pressure between cylinders, such as adverse effects such as torque fluctuation, fuel consumption deterioration, and exhaust emission increase.

なお、上述した実施の形態2においては、筒内圧センサ18が前記第5の発明における「筒内圧検出手段」に相当している。また、ECU50が、上記ステップ120および122の処理を実行することにより前記第5の発明における「熱発生率算出手段」が、上記ステップ124,126,130,134,136および140の処理を実行することにより前記第5の発明における「気筒間ばらつき検出手段」が、上記ステップ128,132,138および142の処理を実行することにより前記第5の発明における「ばらつき補正手段」が、それぞれ実現されている。   In the second embodiment described above, the in-cylinder pressure sensor 18 corresponds to the “in-cylinder pressure detecting means” in the fifth aspect of the present invention. Further, the ECU 50 executes the processing of steps 120 and 122 so that the “heat generation rate calculating means” in the fifth aspect of the invention executes the processing of steps 124, 126, 130, 134, 136 and 140. As a result, the “inter-cylinder variation detecting means” in the fifth invention realizes the “variation correcting means” in the fifth invention by executing the processing of steps 128, 132, 138 and 142, respectively. Yes.

また、上述した実施の形態2においては、ECU50が、上記ステップ126の処理を実行することにより前記第6の発明における「第1の空気量ばらつき判定手段」が、上記ステップ130の処理を実行することにより前記第6の発明における「第2の空気量ばらつき判定手段」が、上記ステップ136の処理を実行することにより前記第7の発明における「第1の燃料量ばらつき判定手段」が、上記ステップ140の処理を実行することにより前記第7の発明における「第2の燃料量ばらつき判定手段」が、それぞれ実現されている。   In the second embodiment described above, the ECU 50 executes the process of step 126, so that the “first air amount variation determining means” in the sixth aspect of the invention executes the process of step 130. As a result, the “second air amount variation determining means” in the sixth aspect of the present invention executes the processing of step 136 so that the “first fuel amount variation determining means” of the seventh aspect of the present invention is the above step. By executing the process 140, the “second fuel amount variation determining means” in the seventh aspect of the invention is realized.

本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. 圧縮行程および爆発行程における筒内圧P、熱発生率dQ/dθ、および熱発生量Qの関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship among in-cylinder pressure P, heat generation rate dQ / dθ, and heat generation amount Q in a compression stroke and an explosion stroke. 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態2において、空気量の気筒間ばらつきを判定する方法を説明するための図である。In Embodiment 2 of this invention, it is a figure for demonstrating the method to determine the dispersion | variation in the air quantity between cylinders. 本発明の実施の形態2において、空気量の気筒間ばらつきを判定する方法を説明するための図である。In Embodiment 2 of this invention, it is a figure for demonstrating the method to determine the dispersion | variation in the air quantity between cylinders. 本発明の実施の形態2において、燃料量の気筒間ばらつきを判定する方法を説明するための図である。In Embodiment 2 of this invention, it is a figure for demonstrating the method to determine the dispersion | variation in the amount of fuel between cylinders. 本発明の実施の形態2において、燃料量の気筒間ばらつきを判定する方法を説明するための図である。In Embodiment 2 of this invention, it is a figure for demonstrating the method to determine the dispersion | variation in the amount of fuel between cylinders. 本発明の実施の形態2において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 内燃機関
12 クランク角センサ
17 筒内温度センサ
18 筒内圧センサ
28 燃料噴射弁
30 点火プラグ
33 空燃比センサ
34 触媒
36 可変動弁機構
40 センサ
50 ECU(Electronic Control Unit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Crank angle sensor 17 In-cylinder temperature sensor 18 In-cylinder pressure sensor 28 Fuel injection valve 30 Spark plug 33 Air-fuel ratio sensor 34 Catalyst 36 Variable valve mechanism 40 Sensor 50 ECU (Electronic Control Unit)

Claims (7)

気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
筒内温度を検出または推定する筒内温度取得手段と、
吸気弁閉弁時点の筒内圧および筒内温度の値に基づき、気体の状態方程式に則って筒内空気量を算出する空気量算出手段と、
燃焼期間中の筒内圧の履歴に基づいて、筒内に供給された燃料量を算出する燃料量算出手段と、
前記筒内空気量と前記燃料量とに基づいて、筒内で燃焼した混合気の空燃比を算出する空燃比算出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
In-cylinder pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure of the cylinder;
In-cylinder temperature acquisition means for detecting or estimating the in-cylinder temperature;
An air amount calculating means for calculating the in-cylinder air amount in accordance with the gas state equation based on the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature at the time of closing the intake valve;
Fuel amount calculation means for calculating the amount of fuel supplied into the cylinder based on the history of in-cylinder pressure during the combustion period;
Air-fuel ratio calculating means for calculating the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the cylinder based on the cylinder air amount and the fuel amount;
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記燃料量算出手段は、
筒内圧値に基づいて、筒内での熱発生率を算出する熱発生率算出手段と、
前記熱発生率を燃焼期間中に渡って積分することにより、筒内での熱発生量を算出する熱発生量算出手段と、
を含むことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の空燃比制御装置。
The fuel amount calculating means includes
Based on the in-cylinder pressure value, heat generation rate calculating means for calculating the heat generation rate in the cylinder,
A heat generation amount calculating means for calculating a heat generation amount in a cylinder by integrating the heat generation rate over a combustion period;
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, comprising:
前記空燃比算出手段により算出された空燃比に基づいて、燃料噴射量および/または筒内吸入空気量を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の空燃比制御装置。   3. The internal combustion engine air conditioner according to claim 1, further comprising control means for controlling the fuel injection amount and / or the cylinder intake air amount based on the air-fuel ratio calculated by the air-fuel ratio calculating means. Fuel ratio control device. 前記空気量算出手段は、前記気体の状態方程式中の気体定数の値を筒内の残留ガス量に応じて補正する気体定数補正手段を含むことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の内燃機関の空燃比制御装置。   The said air quantity calculation means contains the gas constant correction | amendment means which correct | amends the value of the gas constant in the said state equation of gas according to the amount of residual gas in a cylinder, The any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. 2. An air-fuel ratio control device for an internal combustion engine according to the item. 複数の気筒を有し、各気筒の吸入空気量を個別に調整可能な内燃機関の空燃比を制御する装置であって、
各気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
各気筒の筒内圧値に基づいて、各気筒の筒内での熱発生率を算出する熱発生率算出手段と、
吸気弁閉弁時以降の筒内圧および熱発生率を気筒間で比較することにより、筒内空気量および/または筒内燃料量の気筒間ばらつきを検出する気筒間ばらつき検出手段と、
前記気筒間ばらつきがなくなるように、筒内空気量および/または筒内燃料量を補正するばらつき補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
An apparatus for controlling an air-fuel ratio of an internal combustion engine having a plurality of cylinders and capable of individually adjusting the intake air amount of each cylinder,
In-cylinder pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure of each cylinder;
A heat generation rate calculating means for calculating a heat generation rate in each cylinder based on the in-cylinder pressure value of each cylinder;
Inter-cylinder variation detection means for detecting the variation in the cylinder air amount and / or the amount of fuel in the cylinder by comparing the in-cylinder pressure and the heat generation rate between the cylinders after the intake valve is closed,
Variation correcting means for correcting the in-cylinder air amount and / or the in-cylinder fuel amount so as to eliminate the variation among the cylinders;
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記気筒間ばらつき検出手段は、
熱発生率の立ち上がり前における一の気筒の筒内圧が他の気筒に比べて低い場合に、当該一の気筒の筒内空気量が当該他の気筒より少ないと判定する第1の空気量ばらつき判定手段と、
熱発生率の立ち上がり前における一の気筒の筒内圧が他の気筒に比べて高い場合に、当該一の気筒の筒内空気量が当該他の気筒より多いと判定する第2の空気量ばらつき判定手段と、
を含むことを特徴とする請求項5記載の内燃機関の空燃比制御装置。
The inter-cylinder variation detecting means includes
First air amount variation determination that determines that the in-cylinder air amount of one cylinder is less than that of the other cylinder when the in-cylinder pressure of the one cylinder before the rise of the heat generation rate is lower than the other cylinders Means,
Second air amount variation determination for determining that the in-cylinder air amount of one cylinder is greater than that of the other cylinder when the in-cylinder pressure of the one cylinder before the rise of the heat generation rate is higher than that of the other cylinders Means,
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 5, comprising:
前記気筒間ばらつき検出手段は、
熱発生率の立ち上がり前における筒内圧に気筒間で有意な差がなく、かつ、一の気筒の熱発生率が他の気筒に比べて低い場合に、当該一の気筒の筒内燃料量が前記他の気筒より少ないと判定する第1の燃料量ばらつき判定手段と、
熱発生率の立ち上がり前における筒内圧に気筒間で有意な差がなく、かつ、一の気筒の熱発生率が他の気筒に比べて高い場合に、当該一の気筒の筒内燃料量が前記他の気筒より多いと判定する第2の燃料量ばらつき判定手段と、
を含むことを特徴とする請求項5または6記載の内燃機関の空燃比制御装置。
The inter-cylinder variation detecting means includes
When the in-cylinder pressure before the rise of the heat generation rate is not significantly different between the cylinders and the heat generation rate of one cylinder is lower than that of the other cylinders, the in-cylinder fuel amount of the one cylinder is First fuel amount variation determination means for determining that there are fewer than other cylinders;
When the in-cylinder pressure before the rise of the heat generation rate is not significantly different among the cylinders and the heat generation rate of one cylinder is higher than that of the other cylinders, the in-cylinder fuel amount of the one cylinder is Second fuel amount variation determining means for determining that there are more than other cylinders;
The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to claim 5 or 6, characterized by comprising:
JP2005313006A 2005-10-27 2005-10-27 Air fuel ratio control device for internal combustion engine Pending JP2007120392A (en)

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