CN110645110B - 内燃机控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不依赖于有无搭载增压器和进排气VVT都能高精度地计算气缸进气量的内燃机控制装置。ECU(100)包括进气量控制部(50)和可动阀门控制部(70)，进气量控制部(50)包含排气歧管压力计算部(51)、机关进气量计算部(52)、体积效率校正系数计算部(53)、气缸进气量计算部(54)、废气流量计算部(55)及气缸进气量控制部(56)，体积效率校正系数计算部(53)基于进气歧管压力和排气歧管压力之间的压力比、发动机(1)的转速、以及进气阀和排气阀的某一个或两者的动作状态来计算体积效率校正系数。

Description

内燃机控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机控制装置，尤其涉及高精度地计算被吸入到发动机的气缸内的空气量的内燃机控制装置。
背景技术
当控制内燃机即发动机时，高精度地计算相当于由进气管吸入到气缸内的空气量的“气缸进气量”，并进行与气缸进气量相对应的燃料控制及点火控制这一点是重要的。
以往，作为计算气缸吸进量的方法，已知有S/D(Speed Density)方式。
S/D方式中，基于进气歧管内的压力和发动机的转速，对使被吸入到进气管的空气量和气缸进气量相关联的体积效率校正系数Kv进行计算。而且，S/D方式中，基于被吸入到进气管的空气量、体积效率校正系数Kv、气缸体积V及空气温度T，计算气缸进气量。
并且，近年来的发动机中，通常搭载有对进气阀和排气阀的开闭定时进行可变控制的可变阀定时(VVT：Variable Valve Timing)机构、即进排气VVT。
搭载了进排气VVT的发动机中，根据阀开闭定时的不同从排气通路流入气缸的废气量产生变化，实质上的压缩比产生变化。因此，即使是相同的进气歧管压力和转速的状态，由于阀开闭定时的不同，气缸进气量也将产生较大变化。
因此，当搭载了进排气VVT的发动机中采用S/D方式时，若不考虑阀开闭定时的体积效率校正系数Kv的影响，则会导致气缸进气量的计算精度变差。
为解决上述问题，提出了计算搭载了进排气VVT的发动机的气缸进气量的技术(例如，参照专利文献1)。
专利文献1中，通过进气管的节流阀上游部分所设置的气流传感器，来测定被吸入到进气管的空气流量、即“机关吸入空气流量”。该方式下，仅基于质量守恒定律来对进气系统进行模块化，根据机关吸入空气流量，通过考虑体积效率校正系数Kv从而计算气缸进气量。
专利文献1中，根据进气VVT相位角和排气VVT相位角的各动作状态，对多个存储了体积效率校正系数Kv的映射进行保持。例如，通过由6个代表点来表示进气VVT相位角的动作范围，并且，由6个代表点来表示排气VVT相位角的动作范围，从而对6×6＝36个体积效率校正系数Kv的映射进行保持。
并且，一直以来，已知一种涡轮增压器，该涡轮增压器以提高发动机的输出为目的，将由废气来使涡轮旋转的增压器搭载于发动机的进气通路。涡轮增压器中，通常在涡轮上游安装有排气旁通通路。
而且，涡轮增压器中，在排气旁通通路的中途所设置的废气门阀中，通过使流过排气通路内的废气的一部分分流至废气旁通通路，并调节进入废气涡轮的流入量，从而将增压压力控制在恰当的水平。
详细而言，在将废气门阀的开度控制在打开侧的情况下，由于进入废气涡轮的流入量减少，因此增压压力降低。另一方面，在将废气门阀的开度控制在关闭侧的情况下，由于进入废气涡轮的流入量增加，因此增压压力上升。即，通过将废气门阀的开度控制在打开侧或关闭侧，从而涡轮上游的排气通路内的压力、即排气压力降低或上升。
然而，专利文献1中并没有考虑排气压力对体积效率校正系数Kv的影响。进气歧管压力、发动机的转速、及供气阀和排气阀的开闭定时即使相同，在因废气门阀的开度而使排气压力产生较大变化的涡轮增压器搭载发动机中，若不考虑排气压力对体积效率校正系数Kv的影响，则会导致气缸进气量的计算精度降低。
为了解决上述问题，提出了下述技术：通过使用包含排气压力在内的体积效率校正系数Kv的校正用系数来计算体积效率校正系数Kv，从而高精度地计算气缸进气量(例如，参照专利文献2)。
专利文献2中，针对基于进气歧管压力及发动机的转速而计算出的体积效率校正系数Kv，计算考虑了排气压力的校正用参数。而且，专利文献2中，通过使用该校正用参数来校正体积效率校正系数Kv，从而高精度地计算搭载了增压器的发动机的气缸进气量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4335249号公报
专利文献2：日本专利第5379918号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，专利文献2的校正用参数是以搭载增压器和进排气VVT机型为前提的结构。因此，专利文献2在没有增压器的结构或没有进排气VVT的结构的情况下，不能计算出校正用参数。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种内燃机控制装置，该内燃机控制装置不依赖于有无搭载增压器和进排气VVT都能够高精度地计算气缸进气量。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述的问题，本发明所涉及的内燃机控制装置包括：机关进气量计算部，该机关进气量计算部计算被吸入到内燃机的进气管的空气量即机关进气量；进气歧管压力测定部，该进气歧管压力测定部测定内燃机的进气歧管压力；排气歧管压力计算部，该排气歧管压力计算部计算内燃机的排气歧管压力；转速测定部，该转速测定部测定内燃机的转速；可动阀门控制部，该可动阀门控制部对内燃机的进气阀和排气阀的某一个或两者的动作状态进行可变控制；体积效率校正系数计算部，该体积效率校正系数计算部计算将机关进气量与被吸入到内燃机的气缸的空气量即气缸进气量进行关联的体积效率校正系数；以及气缸进气量计算部，该气缸进气量计算部基于机关进气量和体积效率校正系数，计算从进气管被吸入到气缸内的空气量即气缸进气量，体积效率校正系数计算部基于进气歧管压力和排气歧管压力的压力比、转速、以及进气阀和排气阀的某一个或两者的动作状态，计算体积效率校正系数。
发明效果
根据本发明所涉及的内燃机控制装置，基于进气歧管压力和排气歧管压力的压力比、内燃机的转速、以及进气阀和排气阀的某一个或两者的动作状态，计算体积效率校正系数，因此不依赖于有无搭载增压器和进排气VVT都能够高精度地计算气缸进气量。
附图说明
图1是简要表示本发明的实施方式1所涉及的内燃机的控制装置的结构图。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机控制部的概要结构的框图。
图3是表示本发明的实施方式1所涉及的气缸进气量的计算处理的流程图。
图4是简要表示本发明的实施方式2所涉及的内燃机的控制装置的结构图。
图5是表示本发明的实施方式2所涉及的发动机控制部的概要结构的框图。
图6是表示本发明的实施方式2所涉及的废气流量的计算处理的流程图。
图7是表示本发明的实施方式2所涉及的涡轮上游压力的计算处理的流程图。
具体实施方式
下面，对本申请所公开的内燃机控制装置的实施方式参照附图进行详细说明。但是，下面所示的实施方式为一个示例，但本申请并不限于这些实施方式。
实施方式1.
图1是简要表示本发明的实施方式1所涉及的内燃机控制装置的结构图。
图1中，构成发动机1的进气系统的进气管2的上游设置有测定从进气管2吸入的空气的流量、即机关吸入空气流量Qar[g/s]的气流传感器3。并且，气流传感器3的附近设置有进气温度传感器4。另外，图1中，气流传感器3和进气温度传感器4构成为一体。
气流传感器3的下游设置有调整机关吸入空气流量Qar的电子控制式节流阀5。节流阀5设置有测定节流开度的节流阀位置传感器6。
节流阀5的下游设置有测定气室7内和进气歧管8内的压力Pim的压力传感器9。另外，之后将由压力传感器9测定的压力Pim简称为“进气歧管压力Pim”。
并且，可以使用基于由压力传感器9测定的进气歧管压力Pim来推定机关吸入空气流量Qar的、所谓的S/D方式，以代替由节流传感器3来测定机关吸入空气流量Qar。该情况下，可以将进气温度传感器4设置在进气歧管8的内部。
进气歧管8和发动机1的连接部附近设置有喷射燃料的喷射器10。发动机1的进气阀(未图示)和排气阀(未图示)分别设置有对阀定时进行可变控制的进气VVT11及排气VVT12。另外，可以仅设置进气VVT11和排气VVT12中的一个，也可以均不设置。
发动机1的气缸13的头部设置有点火线圈14。点火线圈14对气缸13内的火花塞(未图示)进行驱动。
排气歧管15设置有空燃比传感器16和催化剂(未图示)。并且，进气管2的入口附近设置有大气压力传感器17。
将由上述各种传感器3、4、6、9、16及17测定的信息作为表示发动机1的驾驶状态的信息，并输入至由微机等构成的ECU100。
ECU100基于由各种传感器3、4、6、9、16及17测定的信息来计算发动机1的目标转矩。ECU100基于目标吸入空气量、空燃比AF、及各控制目标值例如进气VVT11的开度、排气VVT12的开度、EGR率、点火时期等，对节流阀5的开度进行控制，从而使计算出的目标转矩得以达成。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的发动机控制部的概要结构的框图。
ECU100中输入有由测定发动机1的驾驶状态的上述各种传感器3、4、6、9、16及17测定的信息、及由曲柄角传感器18测定的信息。
并且，ECU100输出对控制发动机1的上述各种致动器5、10、11及12的指示值。
另外，可以由其它方式来推测大气压力，以代替由大气压力传感器17来测定大气压力。并且，大气压力传感器17可以内置于ECU100。
并且，ECU100具备进气量控制部50，该进气量控制部50控制从进气管2吸入到发动机1的气缸13内的空气量、即气缸进气量。ECU100还具备可动阀门控制部70，该可动阀门控制部70控制发动机1的进气阀和排气阀的某一个或两者的动作状态。
＜进气量控制部50＞
进气量控制部50包含进气歧管压力计算部51、机关进气量计算部52、体积效率校正系数计算部53、气缸进气量计算部54、废气流量计算部55及气缸进气量控制部56。
(进气歧管压力计算部51)
进气歧管压力计算部51基于由废气流量计算部55计算的废气流量Qex，计算进气歧管15内的压力Pex。
另外，之后，将进气歧管15内的压力Pex简称为“进气歧管压力Pex”。
(机关进气量计算部52)
机关进气量计算部52基于由节流传感器3测定的机关吸入空气流量Qar[g/s]，计算吸入到进气管2的空气量即机关进气量[g]。
(体积效率校正系数计算部53)
体积效率校正系数计算部53对使机关进气量与从进气管吸入到气缸13内的空气量相关联的体积效率校正系数Kv进行计算。
(气缸进气量计算部54)
气缸进气量计算部54对从进气管2吸入到气缸13内的空气量、即气缸进气量进行计算。
详细而言，气缸进气量计算部54根据由机关进气量计算部52计算出的机关进气量，考虑由体积效率校正系数计算部53计算出的体积效率校正系数Kv，来计算气缸进气量。
更详细而言，气缸进气量计算部54基于如下的理论性考察来计算气缸进气量。另外，在以后的说明中也一并参照图1来进行说明。
首先，在由从节流阀5的下游到发动机1的气缸13的入口为止的进气管2的容积Vs[cm3]所示的区域内，若对新鲜气体应用质量守恒定律，则下式(1)成立。
[数学式1]
Qar(n)T(n)-Qcr(n)T(n)＝{ρa(n)-ρa(n-1)}Vs (1)
但是，在上式中，n为表示发动机1的任意冲程的值，Qar(n)[g/s]为由节流阀3测定的机关吸入空气流量Qar在冲程n中的平均值，Qcr(n)[g/s]为气缸吸入空气流量Qcr在冲程n中的平均值，T(n)[s]为冲程n所要的时间、例如在4气缸发动机的情况下180degCA(曲柄角)所要的时间，ρa(n)[g/cm3]为进气管2内的新鲜气体密度在冲程n中的平均值。
并且，对于冲程n中的气缸进气量Qcr(n)T(n)[g]，若将从进气管2吸入到气缸13内的空气在冲程n中的体积效率校正系数设为Kv(n)，则使用相当于1气缸的气缸13的冲程容积Vc(cm3)，由下式(2)表示。
[数学式2]
Qcr(n)T(n)＝Kv(n)ρa(n)Vc (2)
将式(2)代入式(1)，消去冲程n中的新鲜气体密度ρa(n)，对冲程n中的气缸进气量Qcr(n)T(n)进行求解，则得到下式(3)。
[数学式3]
Figure BDA0002101542220000091
其中，上式中，Kf为滤波器常数，由下式(4)来进行定义。
[数学式4]
Figure BDA0002101542220000092
基于如上所述的理论性考察，气缸进气量计算部54计算气缸进气量Qcr(n)T(n)。
(废气流量计算部55)
废气流量计算部55基于由气缸进气量计算部54计算出的气缸进气量、与由空燃比传感器16测定的空燃比AF，计算废气流量Qex。
(气缸进气量控制部56)
气缸进气量控制部56基于例如发动机1的转速Ne、及由加速器开度传感器(未图示)测定的加速器开度等信息，计算发动机1的目标转矩。
气缸进气量控制部56基于计算出的目标转矩，调整节流阀5的开度，从而进行控制以使得机关进气量Qar(n)T(n)收敛于气缸进气量Qcr(n)T(n)。
＜气缸进气量的计算处理＞
接着，参照图3的流程图，对由本发明的实施方式1所涉及的进气量控制部50所进行的、气缸进气量的计算处理进行说明。
另外，每当发动机1的曲柄角成为预先决定的角度时，将图3的流程图的处理作为ECU100的中断处理来执行。
在步骤S301中，排气歧管压力计算部51基于在上次的中断产生时由废气流量计算部55计算出的废气流量Qex，计算排气歧管压力Pex。
详细而言，排气歧管压力计算部51首先使用压力比映射MAP1，如下式(5)那样，计算与废气流量Qex相对应的大气压压力比Pr。
[数学式5]
Pr＝MAP1(Qex) (5)
此处，大气压力压力比Pr是指排气歧管压力Pex和大气压力P1的压力比。
压力MAP1中预存有废气流量Qex、与大气压力压力比Pr＝Pex/P1之间的关系。该压力比映射MAP1可以基于发动机1所测量的实验数据而预先生成。
另外，压力比映射MAP1的特性依赖于排气歧管15的下游所设置的催化剂、排气消音器等排气阻抗。
排气歧管压力计算部51基于大气压力压力比Pr＝Pex/P1、及大气压力P1，计算排气歧管压力Pex。
具体而言，如下式(6)那样，通过将大气压力P1与大气压力压力比Pr＝Pex/P1相乘，从而计算排气歧管压力Pex。
[数学式6]
Pex＝Pr×P1 (6)
另外，在发动机1没有搭载涡轮增压器的情况下，排气歧管压力Pex与排气通路内的压力、即排气压力相同。
在步骤S302中，机关进气量计算部52基于由气流传感器3测定的当前冲程n中的机关吸入空气流量Qar(n)，对当前冲程n中的机关进气量Qar(n)T(n)进行计算，并存储于ECU100的内置存储器。
此处，在节流传感器3是质量流量计的情况下，例如每隔1.25ms对节流传感器3的测定值进行采样并积分。而且，基于从一个冲程前、即冲程n－1中的中断处理到此次的中断处理为止的期间的积分值，计算当前冲程n中的机关进气量Qar(n)T(n)。
并且，在节流传感器3是体积流量计的情况下，基于标准大气密度、由大气压力传感器17测定的大气压力P1、及由进气温度传感器4测定的进气温度To，将体积变换成质量，从而计算当前冲程n中的机关进气量Qar(n)T(n)。
在步骤S303中，体积效率校正系数计算部53基于由压力传感器9测定的进气歧管压力Pim、由排气歧管压力计算部51计算出的排气歧管压力Pex，计算体积效率校正系数用的压力比Rpkv(＝Pim/Pex)。
在步骤S304中，体积效率校正系数计算部53基于由曲柄角传感器18测定的发动机1的转速Ne、体积效率校正系数用的压力比Rppkv、及从可动阀门控制部70获取的进气阀和排气阀的最新的动作状态，对当前冲程n中的体积效率校正系数Kv(n)进行计算，并存储于ECU100的内置存储器。
详细而言，在成为发动机1的进气阀及排气阀的基准的动作状态下，预先对转速Ne及压力比Rpkv与体积效率校正系数Kv之间的关系进行实验性的测定，并作为MAP2存储于ECU100的内置存储器。
体积效率校正系数计算部53在中断处理的定时，使用当前冲程n中的转速Ne和压力比Rpkv，首先如下式(7)那样进行映射。
[数学式7]
Kv(n)′＝MAP2(Ne，Rpkv) (7)
接着，体积效率校正系数计算部53基于进气阀和排气阀的最新的动作状态和成为上述基准的动作状态之间的偏移，如下式(8)那样校正由上述映射而得到的值Kv(n)'，从而计算当前冲程n中的体积效率校正系数Kv(n)。
[数学式8]
Kv(n)＝補正(Kv(n)′) (8)
在步骤S305中，气缸进气量计算部54计算当前冲程n中的气缸进气量Qcr(n)T(n)。
详细而言，气缸进气量计算部54根据当前冲程n中的体积效率校正系数Kv(n)、进气管2的容积Vs、及相当于1气缸的气缸13的冲程容积Vc，按照上述式(4)来计算滤波系数Kf。
接着，气缸进气量计算部54根据计算出的滤波系数Kf、当前冲程n中的体积效率校正系数Kv(n)、当前冲程n中的机关进气量Qar(n)T(n)、前冲程n－1中的体积效率校正系数Kv(n-1)及气缸进气量Qcr(n-1)T(n-1)，按照上述式(3)，对当前冲程n中的气缸进气量Qcr(n)T(n)进行计算，并存储于ECU100的内置存储器。
另外，在上次的中断产生时，分别在步骤S304、S305中计算出前冲程n-1中的体积效率校正系数Kv(n-1)及气缸进气量Qcr(n-1)T(n-1)，并被存储于ECU100的内置存储器。
并且，在步骤S306中，废气流量计算部55基于在步骤S304计算出的气缸进气量Qcr(n)T(n)、与由空燃比传感器16测定的空燃比AF，对发动机1的废气流量Qex进行计算，并存储于ECU100的内置存储器。
如上述说明那样，本发明的实施方式1所涉及的进气量控制部50根据由节流传感器3测定的机关吸入空气流量Qar(n)，考虑体积效率校正系数Kv(n)来计算气缸进气量Qcr(n)T(n)。
基于发动机1的转速Ne、体积效率校正系数用的压力比Rpkv、进气阀和排气阀的最新的动作状态，来计算体积效率校正系数Kv(n)。
因此，即使在搭载进气VVT和排气VVT的某一个或两者的发动机的情况下，也能够根据机关吸入空气流量Qar(n)来高精度地计算气缸进气量Qcr(n)T(n)。
另外，上述的实施方式1中，体积效率校正系数计算部53存储成为进气阀和排气阀的基准的动作状态下的体积效率校正系数Kv'以作为映射，并基于成为该基准的动作状态与进气阀和排气阀的最新的动作状态之间的偏移，校正由映射而得的值Kv'，从而计算出体积效率校正系数Kv。
例如根据进气阀和排气阀的提升量和相位角的各动作状态，预先保持多个存储有转速Ne及压力比Rpkv与体积效率校正系数Kv之间的关系的映射，以代替上述方法。
并且，作为更简单的方法，仅针对进气阀和排气阀动作时和非动作时的两个状态，可以分别预先存储转速Ne及压力比Rpkv与体积效率校正系数Kv之间的关系以作为映射。
该情况下，在进气阀和排气阀动作时，使用动作时用的映射来计算体积效率校正系数Kv，在进气阀和排气阀非动作时，使用非动作时用的映射来计算体积效率校正系数Kv。
实施方式2.
接着，对本发明的实施方式2所涉及的内燃机的控制装置进行说明。图4是简要表示本发明的实施方式2所涉及的内燃机控制装置的结构图。
图4中，发动机1的曲柄角(未图示)安装有测定曲柄角的旋转角的曲柄角传感器18。
并且，发动机1的燃烧室的进气口(未图示)和排气口(未图示)分别与形成进气通路的进气管202、及形成排气通路的排气管219相连接。
进气管202的下游与实施方式1同样，设置有节流传感器3和进气温度传感器4。图4中，气流传感器3和进气温度传感器4构成为一体。并且，进气管202的入口附近设置有测定大气压力的大气压力传感器17。
排气管219的上游设置有废气净化催化剂220。废气净化催化剂220的上游设置有空燃比传感器16。
并且，由进气管202及排气管219构成的进排器系统设置有压缩机221和涡轮增压器222。众所周知，涡轮增压器222是具备涡轮223的增压器。
涡轮223设置在排气管219的上游。涡轮223通过在排气管219内流过的废气来进行旋转驱动。
压缩机221设置在进气管202的下游。压缩机221与涡轮223的旋转联动地进行旋转驱动，并压缩进气管202内的空气。
压缩机221的下游设置有空气旁通阀224。空气旁通阀224使压缩空气流分流至进气管202，以避免主要在油门释放时被压缩后的增压压力逆流而导致涡轮223损坏。
空气旁通阀224的下游设置有中间冷却器225。中间冷却器225的下游设置有对被输送至发动机1的空气量进行调整的节流阀5。
节流阀5与测定节流开度的节流阀位置传感器6相连接。并且，节流阀5的上游设置有测定中间冷却器225和节流阀5之间的空气压力的压力传感器226。
并且，节流阀5的下游设置有消除进气脉动的气室7。气室7设置有测定气室7内的空气压力的压力传感器9。
另外，气流传感器3和压力传感器9可以两者均被设置，也可以仅设置有压力传感器9。其中，在仅设置有压力传感器9的情况下，如图4所示那样，进气温度传感器4与气室7分开设置。
气室7的下游设置有喷射燃料的喷射器10。另外，喷射器10也可以设置为向气缸13内直接喷射燃料。并且，气缸13的顶部设置有点火线圈14。
并且，涡轮223的上游设置有废气门阀227。
废气门阀227使废气分流至排气旁通通路，以防止在高旋转且高负荷下增压压力增加而导致发动机1损坏。
图5是表示本发明的实施方式2所涉及的发动机控制部的概要结构的框图。
ECU200输入有由各种传感器3、4、6、9、16、17、18及226测定的信息。
并且，ECU200输出向各种致动器5、10、11、12及227的指示值。
并且，ECU200具备涡轮增压器控制部60，该涡轮增压器控制部60经由废气门阀227来控制涡轮增压器222。并且，ECU200具备废气流量计算部71，废气流量计算部71基于气缸吸入空气流量Qcr和发动机1的空燃比AF，计算从发动机1的气缸13排出的废气流量Qex。
＜涡轮增压器控制部60＞
涡轮增压器控制部60具备节流器上游压力计算部61、压缩机驱动力计算部62、涡轮前后压力计算部63、涡轮上游压力计算部64、及废气门阀控制部65。
(节流器上游压力计算部61)
节流器上游压力计算部61基于由曲柄角传感器18测定的发动机1的旋转速度Ne、由体积效率校正系数计算部53计算的体积效率校正系数Kv、及填充效率Ec，来计算节流器上游压力P2。另外，取而代之地可以根据节流器上游的压力传感器226来测定节流器上游压力P2。
(压缩机驱动力计算部62)
压缩机驱动力计算部62基于由节流器上游压力计算部计算出的节流器上游压力P2、由气流传感器3测定的机关吸入空气流量Qar，计算压缩机驱动力Pc。
(涡轮前后压力比计算部63)
涡轮前后压力比计算部63计算涡轮223的前后的压力比即涡轮前后压力比P3/P4。另外，压缩机驱动力Pc由涡轮前后压力比P3/P4来实现。
(涡轮上游压力计算部64)
涡轮上游压力计算部64基于由废气流量计算部7计算的废气流量Qex来计算涡轮下游压力P4，并基于涡轮下游压力P4和涡轮前后压力比P3/P4来计算涡轮上游压力P3。
(废气门阀控制部65)
废气门阀控制部65基于例如发动机1的转速、及由加速器开度传感器(未图示)测定的加速器开度等信息，计算考虑了发动机1的目标转矩的目标压缩机驱动力。
废气门阀控制部65基于计算出的目标压缩机驱动力和废气流量Qex，对废气门阀227的开度进行占空比控制以使压缩机驱动力Pc收敛于目标压缩机驱动力。
(废气流量计算部71)
废气流量计算部71基于由气缸进气量计算部54计算出的气缸进气量、与由空燃比传感器16测定的空燃比AF，来计算废气流量Qex。
＜废气流量Qex的计算处理＞
接着，参照图6的流程图，对由本发明的实施方式2所涉及的废气流量计算部71所进行的、废气流量Qex的计算处理进行说明。
另外，以固定周期来执行图6的流程图的处理，以作为ECU200的中断处理。
在步骤S601、602中，废气流量计算部71获取由节流传感器3测定的机关吸入空气流量Qar、及由空燃比传感器16测定的空燃比AF，并将它们存储于ECU200的内置存储器。
在步骤S603中，废气流量计算部71基于机关吸入空气流量Qar来计算废气流量Qex。
详细而言，废气流量计算部71基于机关吸入空气流量Qar来计算气缸吸入空气流量Qcr，并基于气缸吸入空气流量Qcr和空燃比AF，通过下式(9)来计算废气流量Qex。
[数学式9]
Figure BDA0002101542220000181
另外，上式中，可以使用机关吸入空气流量Qar来代替Qcr/△T。
并且，可以对空燃比AF使用燃料运算所使用的空燃比AF的目标值。
＜涡轮上游压力P3的计算处理＞
接着，参照图7的流程图，对由本发明的实施方式2所涉及的涡轮增压器控制部60所进行的、涡轮上游压力P3的计算处理进行说明。
另外，每当发动机1的曲柄角成为预定的角度时，将图7的流程图的处理作为ECU200的中断处理来执行。
在步骤701中，节流器上游压力计算部61基于由曲柄角传感器18测定的发动机1的旋转速度Ne、由体积效率校正系数计算部53计算的体积效率校正系数Kv、及填充效率Ec，计算节流器上游压力P2。另外，取而代之地可以根据节流器上游的压力传感器226来测定节流器上游压力P2。
在步骤S702中，压缩机驱动力计算部62基于由节流器上游压力计算部计算出的节流器上游压力P2、由气流传感器3测定的机关吸入空气流量Qar，计算压缩机驱动力Pc。
此处，对压缩机221及涡轮223内的流动，若考虑与空气状态相关的物理定律即质量守恒定律、多方变化、断热效率等，则涡轮223的输出Pt[W]及压缩机驱动力Pc[W]由下式(10)来计算。
[数学式10]
Figure BDA0002101542220000191
其中，上式中，Cp为低压比热[kJ/(KG·K)]、T为绝对温度[K]、Wt为每单位流量的涡轮223的输出[J]、Wc为压缩机工作[J]、κ为比热比、Q为质量流量[g/s]、R为气体常数[kJ/(KG·K)]、ηt为涡轮223的断热效率、ηt为压缩机221的断热效率。
另外，固定状态下，压缩机通过流量Qcmp＝机关吸入空气流量Qar成立，因此压缩机驱动力Pc也能够使用机关吸入空气流量Qar和节流上游压力P2且由下式(11)来计算。
[数学式11]
Figure BDA0002101542220000201
在步骤S703中，涡轮前后压力比计算部63计算涡轮223的前后的压力比即压力比P3/P4。
详细而言，涡轮前后压力比计算部63对预存有涡轮输出Pt和涡轮前后压力比P3/P4之间的关系的涡轮压力比映射MAP3进行保持。并且，在涡轮输出Pt和涡轮前后压力比P3/P4之间存在较强的相关性。
涡轮前后压力比计算部63使用涡轮压力比映射MAP3，如下式(12)那样，来计算与压缩机驱动力Pc相对应的涡轮前后压力比P3/P4。
[数学式12]
P3/P4＝MAP3(Pc) (12)
另外，根据涡轮增压器222的特性，存在涡轮前后压力比P3/P4和压缩机前后压力比P2/P1的相关比涡轮前后压力比P3/P4和压缩机驱动力Pc的相关要强的情况。
在那样的情况下，涡轮前后压力比计算部63可以使用预存有压缩机前后压力比P2/P1和涡轮前后压力比P3/P4的关系的涡轮压力比映射MAP3'，如下式(13)那样，来计算与压缩机前后压力比P2/P2相对应的涡轮前后压力比P3/P4。
[数学式13]
P3/P4＝MAP3′(P2/P1) (13)
另外，涡轮压力比映射MAP3和MAP3'在涡轮增压器222未被组装于发动机1的状态下，能够基于由涡轮增压器222单独测量出的实验数据来生成。
在步骤S704中，涡轮上游压力计算部64基于由废气流量计算部71计算出的废气流量Qex来计算涡轮下游压力P4，并基于涡轮下游压力P4和涡轮前后压力比P3/P4来计算涡轮上游压力P3。
详细而言，首先涡轮上游压力计算部64对预存有废气流量Qex、涡轮下游压力P4和大气压力P1之间的压力比即大气压力压力比P4/P1之间的关系的涡轮下游压力比映射MAP4进行保持，并如下式(14)那样计算与废气流量Qex相对应的大气压力压力比P4/P1。
[数学式14]
P4/P1＝MAP4(Qex) (14)
另外，涡轮下游压力比映射MAP4在涡轮增压器222未被组装于发动机1的状态下，能够基于由发动机1测量出的实验数据来生成。
并且，涡轮下游压力比映射MAP4的特性由于通过设置于涡轮增压器222的下游的催化剂、排气消音器等排气阻抗来确定，因此成为不依赖于涡轮增压器222的规格的发动机1的基础特性。因此，涡轮增压器222的规格即使被变更也能够沿用。
接着，涡轮上游压力计算部64基于大气压力压力比P4/P1和大气压力P1，如下式(15)那样计算涡轮下游压力P4。
[数学式15]
P4＝(P4/P1)×P1 (15)
接着，涡轮上游压力计算部64基于涡轮下游压力P4和涡轮前后压力比P3/P4，如下式(16)那样计算涡轮上游压力P3。
[数学式16]
P3＝(P3/P4)×P4 (16)
由此计算出的涡轮上游压力P3是涡轮223的上游侧的压力，与排气歧管压力Pex相等。即，在发动机1搭载有涡轮增压器222的情况下，涡轮增压器控制部60的涡轮上游压力计算部64作为计算排气歧管压力Pex的单元来发挥作用。
若计算出搭载有涡轮增压器222的情况下的排气歧管压力Pex，则如实施方式1所说明的那样，进气量控制部50能够使用进气歧管压力Pim和排气歧管压力Pex的比，来计算体积效率校正系数用的压力比Rpkv(＝Pim/Pex1)(参照图3的步骤S303)。
如上述说明的那样，在本发明的实施方式2所涉及的内燃机的控制装置中，能够计算在内燃机搭载有增压器的情况下的排气歧管压力Pex。由此，即使是内燃机搭载有增压器的情况，也能够高精度地计算从进气管被吸入到气缸内的空气量即气缸进气量。
标号说明
1 发动机(内燃机)、
2、202 进气管、
3 气流传感器、
4 进气温度传感器、
5 节流阀、
6 节流阀位置传感器、
7 气室、
8 进气歧管、
9 压力传感器(进气歧管压力测定部)、
10 喷射器、
11 进气VVT、
12 排气VVT、
13 气缸、
14 点火线圈、
15 排气歧管、
16 空燃比传感器、
17 大气压力传感器、
18 曲柄角传感器、
50 进气量控制部、
51 排气歧管压力计算部、
52 机关进气量计算部、
53 体积效率校正系数计算部、
54 气缸进气量计算部、
55、71 废气流量计算部、
56 气缸进气量控制部、
60 涡轮增压器控制部、
61 节流器上流压力计算部、
62 压缩机驱动力计算部、
63 涡轮前后压力比计算部、
64 涡轮上游压力计算部(排气歧管压力计算部)、
65 废气门阀控制部、
70 可动阀门控制部、
100、200 ECU、
219 排气管、
220 废气净化催化剂、
221 压缩机、
222 涡轮增压器(增压器)、
223 涡轮、
224 空气旁通阀、
225 中间冷却器、
226 压力传感器、
227 废气门阀。

Claims (4)

1.一种内燃机控制装置，其特征在于，包括：
机关进气量计算部，该机关进气量计算部计算被吸入到内燃机的进气管的空气量即机关进气量；
进气歧管压力测定部，该进气歧管压力测定部测定所述内燃机的进气歧管压力；
排气歧管压力计算部，该排气歧管压力计算部计算所述内燃机的排气歧管压力；
转速测定部，该转速测定部测定所述内燃机的转速；
可动阀门控制部，该可动阀门控制部对所述内燃机的进气阀和排气阀的某一个或两者的动作状态进行可变控制；
体积效率校正系数计算部，该体积效率校正系数计算部计算将所述机关进气量与被吸入到所述内燃机的气缸的空气量即气缸进气量进行关联的体积效率校正系数；以及
气缸进气量计算部，该气缸进气量计算部基于所述机关进气量和所述体积效率校正系数，计算从进气管被吸入到所述气缸内的空气量即气缸进气量，
所述体积效率校正系数计算部基于所述进气歧管压力和所述排气歧管压力的压力比、所述转速、以及所述进气阀和所述排气阀的某一个或两者的动作状态，计算所述体积效率校正系数，
所述排气歧管压力计算部对预存有排气歧管压力和大气压力的压力比即大气压力压力比、与废气流量之间的关系的映射进行保持，并基于该映射来计算所述排气歧管压力。
2.如权利要求1所述的内燃机控制装置，其特征在于，
所述体积效率校正系数计算部对存储了所述转速及所述压力比与所述体积效率校正系数之间的关系的映射进行保持，并基于该映射来计算所述体积效率校正系数。
3.如权利要求2所述的内燃机控制装置，其特征在于，
所述体积效率校正系数计算部根据所述进气阀和所述排气阀的某一个或两者的动作状态，对多个存储有所述转速及所述压力比与所述体积效率校正系数之间的关系的映射进行保持。
4.如权利要求2所述的内燃机控制装置，其特征在于，
所述体积效率校正系数计算部对存储了在成为所述进气阀和所述排气阀的某一个或两者的基准的动作状态下的、所述转速及所述压力比与所述体积效率校正系数之间的关系的映射进行保持，基于成为所述基准的动作状态与所述进气阀和所述排气阀的某一个或两者的最新动作状态之间的偏移，校正所述映射中所存储的体积效率校正系数。
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