JP2004027861A

JP2004027861A - Establishing method for calculating expression used for calculating engine load of internal combustion engine

Info

Publication number: JP2004027861A
Application number: JP2002180829A
Authority: JP
Inventors: Toru Kaeriyama; 帰山　亨
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2004-01-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To establish an accurate calculating expression for calculating an engine load by minimal experiment. <P>SOLUTION: In a first stage, a load factor KL and an intake pressure PM at the time of a theoretical air/fuel ratio are measured for every operations wherein an engine rotation speed NE, a throttle opening TA, and a valve timing VVT are made different. In a second stage, an unknown coefficient of a quadratic function f (NE, PM, VVT) adopted as a model expression of the load factor KL is obtained from the above mentioned data by the least square method. In a thrid stage, the intake pressure is logarithmically transformed to a value Y based on the following expression Y=logäPM/(Pa-PM)} including standard atmospheric pressure Pa. In a forth stage, an unknown coefficient of a quadratic function g (NE, TA, VVT) adopted as a model expression of the value Y is obtained from the above mentioned data by the least square method. In a fifth stage, a calculating expression of the intake pressure PM is obtained by substituting the function g (NE, PM, VVT) into the above expression, and the calculating expression is substituted into the function f (NE, PM, VVT) to obtain the calculating expression of the load factor KL. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の機関負荷算出に用いられる計算式の設定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車用エンジン等の内燃機関においては、出力向上、燃費改善、及び排気エミッションの改善等を意図して、吸気バルブ等のバルブタイミングを可変とするバルブタイミング可変機構を採用した内燃機関が実用化されている。こうした内燃機関も通常のものと同じく、アクセルペダルの踏み込み操作に基づき吸気通路のスロットルバルブの開度（スロットル開度）が調整され、吸気行程中にスロットル開度に対応した量の空気が燃焼室に吸入される。そして、この吸入空気の量に対応した量の燃料が噴射供給され、当該燃料と空気とからなる混合気に対し点火プラグによる点火を行って混合気を燃焼させたときの燃焼エネルギで機関運転が行われることとなる。
【０００３】
従って、良好な機関運転を得る上では、上記吸入空気量に適した量の燃料噴射が正確に行われるよう、燃料噴射量を制御することが重要である。こうした燃料噴射量制御は、吸入空気量（吸気圧）に関係するパラメータ及び機関回転速度等から機関運転状態を表すパラメータとして機関負荷を求め、この機関負荷等に基づき算出された燃料噴射量が得られるよう燃料噴射弁を駆動することによって実現される。なお、上記吸入空気量（吸気圧）に関係するパラメータとしては、例えばスロットル開度を用いることができる。これは、スロットル開度の変化に対して吸入空気量（吸気圧）が変化するという関係が存在しているためである。
【０００４】
ところで、バルブタイミング可変機構を備えた内燃機関にあっては、吸気バルブのバルブタイミングにより混合気の燃焼後に燃焼室内に残留する排気の量（内部ＥＧＲ量）が変化し、当該内部ＥＧＲ量に応じて吸入空気量（吸気圧）も変化する。従って、スロットル開度の変化に対する吸入空気量（吸気圧）の変化については、吸気バルブのバルブタイミング（内部ＥＧＲ量）に応じて変化することとなる。このため、吸気バルブのバルブタイミングにかかわらず最適な燃料噴射量が得られるようにするため、上記機関負荷を求める際にはスロットル開度及び機関回転速度に加えて当該バルブタイミングも加味されることとなる。
【０００５】
このように、スロットル開度、機関回転速度、及び吸気バルブのバルブタイミングから機関負荷を求めることは、それらパラメータに対する適切な機関負荷（最適な燃料噴射量）の関係を規定したマップを参照することによって行われる。このように機関負荷を求めるのにマップを用いるのは、吸気バルブのバルブタイミング変化に対する吸入空気量（吸気圧）変化の関係を数式として表すことができず、上記三つのパラメータから数式を用いて機関負荷を算出することが難しいためである。
【０００６】
なお、上記機関負荷を求めるためのマップとしては、例えば吸気圧及び機関回転速度に対する上記機関負荷の関係を規定したものがバルブタイミング毎に複数用意される。そして、バルブタイミングに応じて各マップのうちのいずれかが選択され、この選択されたマップを参照してスロットル開度及び機関回転速度に基づき上記機関負荷が算出される。
【０００７】
また、上記のような機関負荷の求め方とは別の方法として、特開平１１−２６４３３０公報に示されるように、まず吸気バルブのバルブタイミングを加味せずに機関負荷を求め、この機関負荷に対して同バルブタイミング（内部ＥＧＲ量）による機関負荷への影響分を反映させるということも行われている。この場合、スロットル開度及び機関回転速度に対する上記影響分の関係を規定したマップがバルブタイミング毎に複数用意される。そして、バルブタイミングに応じて各マップのうちのいずれかが選択され、この選択されたマップを参照してスロットル開度及び機関回転速度に基づき上記影響分が算出される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したいずれの方法を用いても、スロットル開度、機関回転速度、及びバルブタイミングに対する適切な機関負荷（最適な燃料噴射量）が得られるようにはなる。しかしながら、上記機関負荷、或いは上記影響を求めるための複数のマップを設定するには、膨大な量（例えば約６００回）の実験が必要になり、これが内燃機関の開発期間短縮を妨げる原因となっている。
【０００９】
なお、上記機関負荷は、機関運転状態を表すパラメータとして燃料噴射量の算出に用いられるだけでなく、内燃機関の点火時期制御に用いられる点火時期指令値や、吸気バルブのバルブタイミング制御に用いられる目標バルブタイミング等の算出にも用いられることとなる。従って、上記のようにスロットル開度、機関回転速度、及びバルブタイミングに対する適切な機関負荷を求めることは、燃料噴射量制御を行う上で重要となるだけでなく、それ以外のエンジン運転制御を行う上でも重要となる。
【００１０】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、機関負荷を算出するための精度の良い計算式を、極力少ない実験で設定することのできる内燃機関の機関負荷算出に用いられる計算式の設定方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、機関回転速度（ＮＥ）、スロットル回度（ＴＡ）、及びバルブタイミング（ＶＶＴ）を異ならせた複数の運転条件毎に当該条件での機関運転を実行し、その機関運転中に空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射量を調整したときの機関負荷（ＫＬ）及び吸気圧（ＰＭ）を測定する第１段階と、内燃機関の機関負荷（ＫＬ）を機関回転速度（ＮＥ）、吸気圧（ＰＭ）、及びバルブタイミング（ＶＶＴ）から求めるためのモデル式として、それら三つのパラメータを変数とする二次又は三次関数ｆ（ＮＥ，ＰＭ，ＶＶＴ）を採用し、この関数ｆ（ＮＥ，ＰＭ，ＶＶＴ）の未知係数を前記第１段階における運転条件データ、及び測定データを用いて最小二乗法により求める第２段階と、前記第１段階で測定された吸気圧（ＰＭ）を、標準大気圧Ｐａが含まれる次式「Ｙ＝ｌｏｇ　｛ＰＭ／（Ｐａ−ＰＭ）」｝」に基づき値Ｙに対数変換する第３段階と、前記値Ｙを機関回転速度（ＮＥ）、スロットル開度（ＴＡ）、及びバルブタイミング（ＶＶＴ）から求めるためのモデル式として、それら三つのパラメータを変数とする二次又は三次関数ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ）を採用し、この関数ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ）の未知係数を前記第３段階における変換後データ、及び前記第１段階における運転条件データを用いて最小二乗法により求める第４段階と、前記式「Ｙ＝ｌｏｇ　｛ＰＭ／（Ｐａ−ＰＭ）」に前記関数ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ）を代入して吸気圧（ＰＭ）の計算式「ＰＭ＝Ｐａ・ｅｘｐ　（ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ））／｛１＋ｅｘｐ　（ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ））｝」を求め、この式を前記関数ｆ（ＮＥ，ＰＭ，ＶＶＴ）に代入して得られる式「ＫＬ＝ｆ（ＮＥ，Ｐａ・ｅｘｐ　（ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ））／｛１＋ｅｘｐ　（ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ））｝，ＶＶＴ）」を、前記機関負荷（ＫＬ）の計算式として設定する第５段階とを有することを要旨とした。
【００１２】
バルブタイミング（ＶＶＴ）等に対する吸気圧（ＰＭ）の関係は、上記計算式「ＰＭ＝Ｐａ・ｅｘｐ　（ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ））／｛１＋ｅｘｐ　（ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ））｝」によって精度良く表すことができる。従って、機関負荷（ＫＬ）については次式「ＫＬ＝ｆ（ＮＥ，Ｐａ・ｅｘｐ　（ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ））／｛１＋ｅｘｐ　（ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ））｝，ＶＶＴ）」によって精度良く求めることができる。また、機関負荷を求めるためのモデル式である関数ｆ（ＮＥ，ＰＭ，ＶＶＴ）、及び吸気圧を求めるためのモデル式である関数ｇ（ＮＥ，ＰＭ，ＶＶＴ）は二次又は三次関数であるため、モデル式としての同関数の未知係数が過度に多くなることはない。従って、それら未知係数を最小二乗法によって求めるのに必要なデータを得るための第１段階での機関運転の実験回数を少なくとどめることができ、マップによって機関負荷を求める場合のようにマップ設定のために膨大な量の実験を行う必要はなくなる。
【００１３】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記関数ｆ（ＮＥ，ＰＭ，ＶＶＴ）、及び前記関数ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ）は二次関数であることを要旨とした。
【００１４】
モデル式である関数ｆ（ＮＥ，ＰＭ，ＶＶＴ）、及び前記関数ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ）を二次関数とすることで、モデル式としての未知係数が１０個となり、それら未知係数を最小二乗法によって求めるのに必要なデータを得るための機関運転実験を最低１３回という少ない回数にとどめることができる。
【００１５】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の発明において、前記第１段階における前記複数の運転条件は、機関回転速度（ＮＥ）、スロットル開度（ＴＡ）、及びバルブタイミング（ＶＶＴ）について、それらパラメータの単体での変化による機関負荷（ＫＬ）への影響と、それら各パラメータの相互作用による機関負荷（ＫＬ）への影響とを反映するよう設定されることを要旨とした。
【００１６】
複数の運転条件を上記のように設定して各運転条件での機関運転実験を行い、その実験で得られたデータを用いて関数ｆ（ＮＥ，ＰＭ，ＶＶＴ）、及び前記関数ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ）の未知係数を求めることで、実験回数が少なくても機関負荷及び吸気圧の計算式を精度のよいものとすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
図１に示されるエンジン１においては、アクセルペダル２の踏み込み操作に基づき、吸気通路３に設けられたスロットルバルブ４の開度（スロットル開度）が調整され、吸気行程中にスロットル開度に対応した量の空気が燃焼室５に吸入される。この吸入空気量に対応した量の燃料が燃料噴射弁６から吸気通路３内に噴射供給され、同燃料と空気とからなる混合気を燃焼室５内で燃焼させたときの燃焼エネルギによってピストン７が往復移動する。そして、ピストン７の往復移動は、コネクティングロッド８によってエンジン１の出力軸であるクランクシャフト９の回転へと変換される。なお、燃焼室５内で燃焼した後の混合気は排気として排気通路１０に送り出される。
【００１８】
また、エンジン１において、吸気通路３と燃焼室５との間は吸気バルブ１１の開閉動作によって連通・遮断され、排気通路１０と燃焼室５との間は排気バルブ１２の開閉動作によって連通・遮断される。そして、吸気バルブ１１及び排気バルブ１２は、クランクシャフト９の回転が伝達される吸気カムシャフト１３及び排気カムシャフト１４の回転に伴い開閉動作するようになる。上記吸気カムシャフト１３には、クランクシャフト９の回転に対する吸気カムシャフト１３の相対回転位相を変更することで、吸気バルブ１１のバルブタイミング（開閉タイミング）を変更するバルブタイミング可変機構１５が設けられている。
【００１９】
上記エンジン１の運転制御を行う電子制御装置１６は、燃料噴射弁６を駆動して燃料噴射量を制御するとともに、バルブタイミング可変機構１５を駆動して吸気バルブ１１のバルブタイミングを制御する。この電子制御装置１６には、以下に示される各種センサからの検出信号が入力される。
【００２０】
・クランクシャフト９の回転に対応する信号を出力するクランクポジションセンサ１７。
・吸気通路３におけるスロットルバルブ４よりも下流側の圧力（吸気圧）を検出するバキュームセンサ１８。
【００２１】
・スロットル開度を検出するスロットルポジションセンサ１９。
・吸気カムシャフト１３の回転位置を検出するためのカムポジションセンサ２０。
【００２２】
・アクセルペダル２の踏込量（アクセル踏込量）を検出するためのアクセルポジションセンサ２１。
電子制御装置１６は、エンジン１の最大機関負荷に対する現在の負荷割合を示す値である負荷率ＫＬを機関負荷として求め、この負荷率ＫＬ等に基づきエンジン１の各種運転制御を実行する。こうした運転制御の一つとして、エンジン１の良好な運転を得るために同エンジン１の吸入空気量に対応した量の燃料噴射を行わせる燃料噴射量制御があげられる。この燃料噴射量制御は、上記負荷率ＫＬ等に基づき燃料噴射量を算出し、この算出された燃料噴射量が得られるよう燃料噴射弁６を駆動することによって実現される。
【００２３】
上記負荷率ＫＬを求める際には、以下の式（１）が用いられる。
【００２４】
【数１】
ＫＬ＝ｆ（ＮＥ．ＰＭ，ＶＶＴ）…（１）
この式（１）における関数ｆ（ＮＥ，ＰＭ，ＶＶＴ，）は、エンジン回転速度ＮＥ、吸気圧ＰＭ、及び吸気バルブ１１のバルブタイミングＶＶＴを変数とする二次関数である。この二次関数ｆ（ＮＥ，ＰＭ，ＶＶＴ，）は、以下の式（２）によって表される。
【００２５】
【数２】

また、上記エンジン回転速度ＮＥは、クランクポジションセンサ１７からの検出信号に基づき求められ、バルブタイミングＶＶＴはクランクポジションセンサ１７及びカムポジションセンサ２０からの検出信号に基づき求められる。また、吸気圧ＰＭは、エンジン回転速度ＮＥ、スロットル開度ＴＡ、及びバルブタイミングＶＶＴに基づき、以下の式（３）によって求められる。
【００２６】
【数３】
ＰＭ＝Ｐａ・ｅｘｐ　（ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ））／｛１＋ｅｘｐ　（ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ））｝…（３）
式（３）において、関数ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ）は、エンジン回転速度ＮＥ、スロットル開度ＴＡ、及びバルブタイミングＶＶＴを変数とする二次関数である。この二次関数ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ）は、以下の式（４）によって表される。
【００２７】
【数４】

そして、上記式（４）を上記式（１）に代入することによって、以下の式（５）で示される負荷率ＫＬの計算式が得られるようになる。
【００２８】
【数５】
ＫＬ＝ｆ（ＮＥ，Ｐａ・ｅｘｐ　（ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ））／｛１＋ｅｘｐ　（ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ））｝，ＶＶＴ）…（５）
電子制御装置１６は、この式（５）を用いて負荷率ＫＬを算出する。
【００２９】
次に、上記式（５）で表される負荷率ＫＬの計算式の設定手順について、第１段階〜第５段階までの各段階毎に説明する。
［第１段階］
第１段階では、図２に示される実験計画にてエンジン１の運転実験が行われる。同図から分かるように、この運転実験においては、エンジン回転速度ＮＥ、スロットル開度ＴＡ、及びバルブタイミングＶＶＴを異ならせた複数の運転条件（実験１〜１３）のもとでそれぞれエンジン運転が実行される。
【００３０】
なお、実験１〜７は、エンジン回転速度ＮＥ、スロットル開度ＴＡ、及びバルブタイミングＶＶＴといった各パラメータの単体での変化による負荷率ＫＬへの影響を反映するよう設定されたものである。また、実験８〜１３は、それら各パラメータの相互作用による負荷率ＫＬへの影響を反映するよう設定されたものである。
【００３１】
そして、実験１〜１３に示される各運転条件でのエンジン運転毎に、エンジン１の空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射量を調整し、理論空燃比が得られたときの吸気圧ＰＭ及び負荷率ＫＬを測定する。この測定値である吸気圧ＰＭ及び負荷率ＫＬは、バキュームセンサ１８など各種センサからの検出信号等に基づき求められるものである。
【００３２】
［第２段階］
第２段階では、負荷率ＫＬをエンジン回転速度ＮＥ、吸気圧ＰＭ、及びバルブタイミングＶＶＴから求めるためのモデル式として、上述した二次関数ｆ（ＮＥ，ＰＭ，ＶＶＴ）を採用し、この関数ｆ（ＮＥ，ＰＭ，ＶＶＴ）の合計１０個の未知係数ａ〜ｊを求める。即ち、実験１〜１３で得られる運転条件データ（エンジン回転速度ＮＥ、バルブタイミングＶＶＴ）、及び測定データ（吸気圧ＰＭ、負荷率ＫＬ）を用いた最小二乗法によって、以下の式（６）のＳが最小となるように関数ｆ（ＮＥ，ＰＭ，ＶＶＴ）の未知係数ａ〜ｊが求められる。
【００３３】
【数６】

このようにして係数ａ〜ｊを求めることにより、負荷率ＫＬを上記二次関数ｆ（ＮＥ，ＰＭ，ＶＶＴ）で表すことが可能となる。
【００３４】
［第３段階］
第３段階では、第１段階で測定された実験１〜１３での吸気圧ＰＭ（実測値）を、それぞれ以下の式（７）によって値Ｙへと対数変換する。
【００３５】
【数７】
Ｙ＝ｌｏｇ　｛ＰＭ／（Ｐａ−ＰＭ）｝…（７）
［第４段階］
第４段階では、値Ｙをエンジン回転速度ＮＥ、スロットル開度ＴＡ、及びバルブタイミングＶＶＴから求めるためのモデル式として、上述した二次関数ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ）を採用し、この関数ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ）の合計１０個の未知係数ｋ〜ｔを求める。即ち、実験１〜１３で得られる運転条件データと測定データ、及び第３段階で得られる変換後データを用いた最小二乗法によって、以下の式（８）のＳが最小となるように関数ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ）の未知係数ｋ〜ｔが求められる。
【００３６】
【数８】

なお、上記運転条件データはエンジン回転速度ＮＥ、スロットル開度ＴＡ、バルブタイミングＶＶＴであって、測定データは吸気圧ＰＭである。また、変換後データは値Ｙである。
【００３７】
［第５段階］
第５段階では、式（８）に関数ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ）を代入して吸気圧ＰＭの計算式である上記式（３）を求め、更に当該式（３）を上記式（１）に代入して上記式（５）を求める。そして、この式（５）を負荷率ＫＬの計算式として設定する。
【００３８】
次に、上記式（３）が吸気圧ＰＭの計算式として適切なものであることを、その式（３）から得られる吸気圧ＰＭと、実際に測定される吸気圧ＰＭとの比較をもとに図３を参照して説明する。
【００３９】
この図３において、実線Ｌ１は、エンジン回転速度ＮＥを例えば４０００ｒｐｍに固定するとともに、バルブタイミングＶＶＴを０°ＢＴＤＣに固定した状態で、スロットル開度ＴＡを変化させたときの式（３）で求められる吸気圧ＰＭの推移を示すものである。また、エンジン回転速度ＮＥ及びバルブタイミングＶＶＴを上記のように固定した状態で、スロットル開度ＴＡを変化させたときにバキュームセンサ１８によって吸気圧ＰＭを測定すると、その測定値は図中に実線Ｌ１の近傍の点で示されるような値となる。
【００４０】
図３において、実線Ｌ２は、エンジン回転速度ＮＥを例えば２０００ｒｐｍに固定するとともに、バルブタイミングＶＶＴを０°ＢＴＤＣに固定した状態で、スロットル開度ＴＡを変化させたときの式（３）で求められる吸気圧ＰＭの推移を示すものである。また、エンジン回転速度ＮＥ及びバルブタイミングＶＶＴを上記のように固定した状態で、スロットル開度ＴＡを変化させたときにバキュームセンサ１８によって吸気圧ＰＭを測定すると、その測定値は図中に実線Ｌ２の近傍の点で示されるような値となる。
【００４１】
このように式（３）から求められる吸気圧ＰＭは、実線Ｌ１と実線Ｌ２とのいずれの場合においても、バキュームセンサ１８によって測定される吸気圧ＰＭの測定値に近似することから、上記式（３）が吸気圧ＰＭの計算式として適切なものであることは明らかである。
【００４２】
次に、上記式（５）が負荷率ＫＬの計算式として適切なものであることを、その式（５）から得られる負荷率ＫＬと、実際に測定される負荷率ＫＬとの比較をもとに図４に基づき説明する。
【００４３】
エンジン回転速度ＮＥ及びバルブタイミングＶＶＴを固定した状態で、スロットル開度ＴＡの調整によって吸気圧ＰＭを変化させると、それに応じて負荷率ＫＬが変化することとなる。こうした負荷率ＫＬの変化の一例を図４に示す。
【００４４】
同図において、実線は、エンジン回転速度ＮＥ及びバルブタイミングＶＶＴを固定した状態で、吸気圧ＰＭ（スロットル開度ＴＡ）を変化させたときに上記式（５）により求められる負荷率ＫＬの推移を示している。なお、ここでの吸気圧ＰＭは、上記式（３）によってスロットル開度ＴＡ等に基づき求められるものである。また、上記のようにエンジン回転速度ＮＥ及びバルブタイミングＶＶＴを固定した状態で、スロットル開度ＴＡを変化させたときにおける吸気圧ＰＭ及び負荷率ＫＬの測定値を上記図中にプロットすると、そのプロット点が図中に点で示されるように実線の近傍に位置することとなる。
【００４５】
このように式（５）から求められる負荷率ＫＬは、実線で示されるように吸気圧ＰＭ及び負荷率ＫＬの測定値に近似することから、上記式（５）が負荷率ＫＬの計算式として適切なものであることは明らかである。
【００４６】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）バルブタイミングＶＶＴ等に対する吸気圧ＰＭの関係は上記式（３）、即ち「ＰＭ＝Ｐａ・ｅｘｐ　（ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ））／｛１＋ｅｘｐ　（ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ））｝」によって精度良く表すことができる。従って、負荷率ＫＬについては上記式（５）、即ち「ＫＬ＝ｆ（ＮＥ，Ｐａ・ｅｘｐ　（ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ））／｛１＋ｅｘｐ　（ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ））｝，ＶＶＴ）」によって精度良く求めることができる。また、負荷率ＫＬを求めるためのモデル式である関数ｆ（ＮＥ，ＰＭ，ＶＶＴ）、及び吸気圧ＰＭを求めるためのモデル式である関数ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ）は二次関数である。そのため、モデル式としての同関数ｆ（ＮＥ，ＰＭ，ＶＶＴ），ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ）の未知係数（ａ〜ｊ、ｋ〜ｔ）はそれぞれ１０個となり、それら未知係数が過度に多くなることはない。従って、上記未知係数を最小二乗法によって求めるのに必要なデータを得るためのエンジン１の運転実験を１３回という少ない回数にとどめることができる。
【００４７】
従って、エンジン１の運転中に電子制御装置１６を通じて上記式（５）に基づき負荷率ＫＬを算出し、これを燃料噴射量制御等のエンジン１の運転制御に用いるようにすれば、従来のように負荷率ＫＬを求めるためのマップを設定するために膨大な量の実験を行う必要はなくなる。また、上記（５）から直接的に負荷率ＫＬを求めるのではなく、その式（５）を用いて負荷率ＫＬを求めるためのマップを設定し、エンジン運転中には同マップを参照して負荷率ＫＬを求めるようにしてもよい。この場合も、上記マップ設定のために膨大な量の実験を行う必要はなく、しかも負荷率ＫＬを求めるために電子制御装置１６に対し高い計算能力が要求されることもなくなる。
【００４８】
（２）上記未知係数を最小二乗法によって求めるのに必要なデータを得るための実験１〜１３について、実験１〜７はエンジン回転速度ＮＥ、スロットル開度ＴＡ、及びバルブタイミングＶＶＴといった各パラメータの単体での変化による負荷率ＫＬへの影響を反映するよう設定されている。また、実験８〜１３は、それら各パラメータの相互作用による負荷率ＫＬへの影響を反映するよう設定されている。そして、これら実験１〜１３によって得られるデータをもとに最小二乗法で上記未知係数を求めることにより、実験回数が少なくても負荷率ＫＬの計算式（式（５））、及び吸気圧ＰＭの計算式（式３）を精度の良いものとすることができる。
【００４９】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・負荷率ＫＬを求めるためのモデル式としての関数ｆ（ＮＥ，ＰＭ，ＶＶＴ）、及び吸気圧ＰＭを求めるためのモデル式としての関数ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ）を二次関数とする代わりに三次関数としてもよい。この場合、上記第１段階で行われるエンジン１の運転実験の計画として、図５に示される実験計画が採用される。この実験計画では、上記三次関数ｆ（ＮＥ，ＰＭ，ＶＶＴ），ｇ（ＮＥ，ＴＡ，ＶＶＴ）の未知係数を最小二乗法によって求めるのに必要なデータを得るために実験１〜２１の合計２１回の実験が計画されている。なお、実験１〜１３までは、エンジン回転速度ＮＥ、スロットル開度ＴＡ、及びバルブタイミングＶＶＴといった各パラメータの単体での変化による負荷率ＫＬへの影響を反映するよう設定されたものである。また、実験１３〜２１は、それら各パラメータの相互作用による負荷率ＫＬへの影響を反映するよう設定されたものである。
【００５０】
・式（５）によって求められる負荷率ＫＬを燃料噴射量制御に用いる場合について例示したが、この負荷率ＫＬを点火時期制御など他のエンジン運転制御に用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるエンジン全体を示す略図
【図２】負荷率の計算式を設定するのに必要なデータを得るための実験計画を示す図。
【図３】式（３）により求められる吸気圧と、バキュームセンサでの測定によって得られる吸気圧の測定値とを比較するためのグラフ。
【図４】スロットル開度等に基づき式（５）によって求められる負荷率と、そのスロットル開度等での負荷率の測定値とを比較するためのグラフ。
【図５】負荷率の計算式を設定するのに必要なデータを得るための実験計画の他の例を示す図。
【符号の説明】
１…エンジン、２…アクセルペダル、３…吸気通路、４…スロットルバルブ、５…燃焼室、６…燃料噴射弁、７…ピストン、８…コネクティングロッド、９…クランクシャフト、１０…排気通路、１１…吸気バルブ、１２…排気バルブ、１３…吸気カムシャフト、１４…排気カムシャフト、１５…バルブタイミング可変機構、１６…電子制御装置、１７…クランクポジションセンサ、１８…バキュームセンサ、１９…スロットルポジションセンサ、２０…カムポジションセンサ、２１…アクセルポジションセンサ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for setting a calculation formula used for calculating an engine load of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, in internal combustion engines such as automobile engines, an internal combustion engine employing a variable valve timing mechanism that varies a valve timing of an intake valve or the like with the intention of improving output, improving fuel efficiency, and improving exhaust emissions has become practical. Has been In such an internal combustion engine, the opening of the throttle valve in the intake passage (throttle opening) is adjusted based on the operation of depressing the accelerator pedal, and an amount of air corresponding to the throttle opening is supplied to the combustion chamber during the intake stroke. Is inhaled. Then, an amount of fuel corresponding to the amount of the intake air is injected and supplied, and the engine operation is performed using combustion energy obtained by igniting the air-fuel mixture comprising the fuel and the air with an ignition plug and burning the air-fuel mixture. Will be performed.
[0003]
Therefore, in order to obtain a good engine operation, it is important to control the amount of fuel injection so that the amount of fuel injection appropriate for the amount of intake air is accurately performed. In such fuel injection amount control, an engine load is obtained as a parameter representing an engine operation state from a parameter related to an intake air amount (intake pressure) and an engine speed, and a fuel injection amount calculated based on the engine load and the like is obtained. This is realized by driving the fuel injection valve so that As a parameter related to the intake air amount (intake pressure), for example, a throttle opening can be used. This is because there is a relationship that the amount of intake air (intake pressure) changes with a change in the throttle opening.
[0004]
By the way, in an internal combustion engine equipped with a variable valve timing mechanism, the amount of exhaust (internal EGR amount) remaining in the combustion chamber after the combustion of the air-fuel mixture changes depending on the valve timing of the intake valve. Therefore, the intake air amount (intake pressure) also changes. Therefore, the change in the intake air amount (intake pressure) with respect to the change in the throttle opening changes according to the valve timing (internal EGR amount) of the intake valve. For this reason, in order to obtain the optimum fuel injection amount regardless of the valve timing of the intake valve, the above-mentioned valve timing is taken into account in addition to the throttle opening and the engine speed when calculating the engine load. It becomes.
[0005]
As described above, to obtain the engine load from the throttle opening, the engine rotation speed, and the valve timing of the intake valve, refer to a map that defines the relationship between the parameters and an appropriate engine load (optimal fuel injection amount). Done by The use of the map to determine the engine load in this manner cannot express the relationship between the intake air amount (intake pressure) change and the valve timing change of the intake valve as an equation, and uses an equation from the above three parameters. This is because it is difficult to calculate the engine load.
[0006]
As the map for obtaining the engine load, for example, a plurality of maps defining the relationship of the engine load with respect to the intake pressure and the engine rotation speed are prepared for each valve timing. Then, one of the maps is selected according to the valve timing, and the engine load is calculated based on the throttle opening and the engine speed with reference to the selected map.
[0007]
As another method for obtaining the engine load as described above, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-264330, first, the engine load is obtained without considering the valve timing of the intake valve, and this engine load is calculated. On the other hand, the influence of the valve timing (internal EGR amount) on the engine load is also reflected. In this case, a plurality of maps defining the relationship between the above-mentioned influences on the throttle opening and the engine speed are prepared for each valve timing. Then, one of the maps is selected according to the valve timing, and the influence is calculated based on the throttle opening and the engine speed with reference to the selected map.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
With any of the above methods, an appropriate engine load (optimum fuel injection amount) for the throttle opening, the engine speed, and the valve timing can be obtained. However, setting a plurality of maps for obtaining the engine load or the effect requires an enormous amount of experiments (for example, about 600 times), which is a factor that hinders a reduction in the development period of the internal combustion engine. ing.
[0009]
The engine load is used not only for calculating the fuel injection amount as a parameter indicating the engine operating state, but also for an ignition timing command value used for controlling the ignition timing of the internal combustion engine and for controlling the valve timing of the intake valve. It is also used for calculating the target valve timing and the like. Therefore, finding an appropriate engine load for the throttle opening, the engine rotation speed, and the valve timing as described above is not only important in performing the fuel injection amount control, but also performing other engine operation control. It is also important above.
[0010]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to calculate an engine load of an internal combustion engine that can set an accurate calculation formula for calculating an engine load with as few experiments as possible. It is to provide a method of setting a calculation formula used in the calculation.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, the means for achieving the above object and the effects thereof will be described.
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the engine under each of a plurality of operating conditions in which the engine speed (NE), the throttle rotation (TA), and the valve timing (VVT) are different. A first stage of executing an operation and measuring an engine load (KL) and an intake pressure (PM) when the fuel injection amount is adjusted so that the air-fuel ratio becomes a stoichiometric air-fuel ratio during the engine operation; As a model equation for obtaining the engine load (KL) from the engine speed (NE), the intake pressure (PM), and the valve timing (VVT), a quadratic or cubic function f (NE, PM, VVT), a second step of obtaining an unknown coefficient of the function f (NE, PM, VVT) by the least square method using the operating condition data and the measurement data in the first step, and A third step of logarithmically converting the intake pressure (PM) measured in the step into a value Y based on the following expression “Y = log {PM / (Pa−PM)}} including the standard atmospheric pressure Pa; As a model formula for obtaining the value Y from the engine speed (NE), the throttle opening (TA), and the valve timing (VVT), a quadratic or cubic function g (NE, TA, VVT), and a fourth step of obtaining an unknown coefficient of the function g (NE, TA, VVT) by the least square method using the converted data in the third step and the operating condition data in the first step. Substituting the function g (NE, TA, VVT) into the equation "Y = log @ PM / (Pa-PM)" and calculating the intake pressure (PM) "PM = Pa.exp (g (NE, TA, VVT)) / $ 1 exp (g (NE, TA, VVT))} ”, and substituting this equation into the function f (NE, PM, VVT) yields the equation“ KL = f (NE, Pa · exp (g (NE , TA, VVT)) / {1 + exp (g (NE, TA, VVT))}, VVT) "as a formula for calculating the engine load (KL).
[0012]
The relationship of the intake pressure (PM) with respect to the valve timing (VVT) and the like is calculated by the above-mentioned equation “PM = Pa · exp (g (NE, TA, VVT)) / {1 + exp (g (NE, TA, VVT))}”. Can be expressed with high accuracy. Therefore, the engine load (KL) is calculated by the following equation: “KL = f (NE, Pa · exp (g (NE, TA, VVT)) / {1 + exp (g (NE, TA, VVT))}, VVT)”. It can be obtained with high accuracy. Further, a function f (NE, PM, VVT) which is a model equation for obtaining the engine load, and a function g (NE, PM, VVT) which is a model equation for obtaining the intake pressure are quadratic or cubic functions. Therefore, the number of unknown coefficients of the same function as a model expression does not become excessively large. Therefore, the number of experiments of the engine operation in the first stage for obtaining the data necessary for obtaining these unknown coefficients by the least square method can be reduced, and the map setting as in the case of obtaining the engine load by the map can be suppressed. This eliminates the need for an enormous amount of experimentation.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the function f (NE, PM, VVT) and the function g (NE, TA, VVT) are quadratic functions.
[0014]
By making the function f (NE, PM, VVT) and the function g (NE, TA, VVT), which are model formulas, quadratic, the number of unknown coefficients as the model formula becomes 10, and these unknown coefficients are minimized. The number of engine operation experiments for obtaining the data necessary for obtaining by the square method can be reduced to a small number of at least 13 times.
[0015]
In the invention described in claim 3, in the invention described in

claim

1 or 2, the plurality of operating conditions in the first stage include an engine speed (NE), a throttle opening (TA), and a valve timing (VVT). The gist is that the parameters are set so as to reflect the influence on the engine load (KL) due to the change of these parameters alone and the influence on the engine load (KL) due to the interaction of these parameters.
[0016]
A plurality of operating conditions are set as described above, an engine operation experiment is performed under each operating condition, and a function f (NE, PM, VVT) and the function g (NE, By calculating the unknown coefficients of (TA, VVT), the equations for calculating the engine load and the intake pressure can be made accurate even if the number of experiments is small.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
In the engine 1 shown in FIG. 1, the opening degree (throttle opening degree) of a throttle valve 4 provided in the intake passage 3 is adjusted based on the depression operation of an accelerator pedal 2, and corresponds to the throttle opening degree during an intake stroke. The reduced amount of air is sucked into the combustion chamber 5. An amount of fuel corresponding to the intake air amount is injected and supplied from the fuel injection valve 6 into the intake passage 3, and the piston 7 is driven by combustion energy generated when a mixture of the fuel and air is burned in the combustion chamber 5. Reciprocates. Then, the reciprocating movement of the piston 7 is converted by the connecting rod 8 into rotation of a crankshaft 9 which is an output shaft of the engine 1. The air-fuel mixture burned in the combustion chamber 5 is sent to the exhaust passage 10 as exhaust gas.
[0018]
Further, in the engine 1, communication between the intake passage 3 and the combustion chamber 5 is communicated / blocked by opening / closing an intake valve 11, and communication between the exhaust passage 10 and the combustion chamber 5 is communicated / blocked by opening / closing an exhaust valve 12. Is done. Then, the intake valve 11 and the exhaust valve 12 open and close with the rotation of the intake camshaft 13 and the exhaust camshaft 14 to which the rotation of the crankshaft 9 is transmitted. The intake camshaft 13 is provided with a variable valve timing mechanism 15 for changing the valve timing (opening / closing timing) of the intake valve 11 by changing the relative rotation phase of the intake camshaft 13 with respect to the rotation of the crankshaft 9. I have.
[0019]
The electronic control unit 16 that controls the operation of the engine 1 drives the fuel injection valve 6 to control the fuel injection amount and drives the variable valve timing mechanism 15 to control the valve timing of the intake valve 11. The electronic control unit 16 receives detection signals from various sensors described below.
[0020]
A crank position sensor 17 that outputs a signal corresponding to the rotation of the crankshaft 9;
A vacuum sensor 18 for detecting a pressure (intake pressure) downstream of the throttle valve 4 in the intake passage 3.
[0021]
A throttle position sensor 19 for detecting a throttle opening;
A cam position sensor 20 for detecting the rotational position of the intake camshaft 13;
[0022]
An accelerator position sensor 21 for detecting a depression amount of the accelerator pedal 2 (acceleration depression amount);
The electronic control unit 16 obtains, as an engine load, a load factor KL that is a value indicating the current load ratio of the engine 1 to the maximum engine load, and executes various operation controls of the engine 1 based on the load factor KL and the like. As one of such operation controls, there is a fuel injection amount control for injecting an amount of fuel corresponding to an intake air amount of the engine 1 in order to obtain a good operation of the engine 1. This fuel injection amount control is realized by calculating the fuel injection amount based on the load factor KL and the like, and driving the fuel injection valve 6 to obtain the calculated fuel injection amount.
[0023]
When obtaining the load factor KL, the following equation (1) is used.
[0024]
(Equation 1)
KL = f (NE.PM, VVT) (1)
The function f (NE, PM, VVT,) in the equation (1) is a quadratic function using the engine rotation speed NE, the intake pressure PM, and the valve timing VVT of the intake valve 11 as variables. This quadratic function f (NE, PM, VVT,) is represented by the following equation (2).
[0025]
(Equation 2)

Further, the engine speed NE is obtained based on a detection signal from the crank position sensor 17, and the valve timing VVT is obtained based on detection signals from the crank position sensor 17 and the cam position sensor 20. Further, the intake pressure PM is obtained by the following equation (3) based on the engine speed NE, the throttle opening TA, and the valve timing VVT.
[0026]
[Equation 3]
PM = Pa · exp (g (NE, TA, VVT)) / {1 + exp (g (NE, TA, VVT))} (3)
In the equation (3), the function g (NE, TA, VVT) is a quadratic function having the engine speed NE, the throttle opening TA, and the valve timing VVT as variables. This quadratic function g (NE, TA, VVT) is represented by the following equation (4).
[0027]
(Equation 4)

Then, by substituting the above equation (4) into the above equation (1), a calculation equation of the load factor KL expressed by the following equation (5) can be obtained.
[0028]
(Equation 5)
KL = f (NE, Pa · exp (g (NE, TA, VVT)) / {1 + exp (g (NE, TA, VVT))}, VVT) (5)
The electronic control unit 16 calculates the load factor KL using the equation (5).
[0029]
Next, a procedure of setting the calculation formula of the load factor KL expressed by the above equation (5) will be described for each of the first to fifth steps.
[First stage]
In the first stage, an operation experiment of the engine 1 is performed according to the experiment plan shown in FIG. As can be seen from the figure, in this operation experiment, the engine operation was executed under a plurality of operation conditions (Experiments 1 to 13) in which the engine speed NE, the throttle opening TA, and the valve timing VVT were different. Is done.
[0030]
Experiments 1 to 7 are set so as to reflect the influence on the load factor KL due to a single change of each parameter such as the engine speed NE, the throttle opening TA, and the valve timing VVT. Experiments 8 to 13 are set so as to reflect the influence on the load factor KL due to the interaction of these parameters.
[0031]
Then, the fuel injection amount is adjusted so that the air-fuel ratio of the engine 1 becomes the stoichiometric air-fuel ratio for each engine operation under each of the operating conditions shown in Experiments 1 to 13, and the intake pressure when the stoichiometric air-fuel ratio is obtained. Measure PM and load factor KL. The measured intake pressure PM and load factor KL are obtained based on detection signals from various sensors such as the vacuum sensor 18.
[0032]
[Second stage]
In the second stage, the above-described quadratic function f (NE, PM, VVT) is adopted as a model equation for obtaining the load factor KL from the engine speed NE, the intake pressure PM, and the valve timing VVT. A total of ten unknown coefficients a to j of (NE, PM, VVT) are obtained. That is, the following equation (6) is obtained by the least squares method using the operating condition data (engine rotation speed NE, valve timing VVT) and measurement data (intake pressure PM, load factor KL) obtained in Experiments 1 to 13. The unknown coefficients a to j of the function f (NE, PM, VVT) are determined so that S is minimized.
[0033]
(Equation 6)

By obtaining the coefficients a to j in this manner, the load factor KL can be represented by the quadratic function f (NE, PM, VVT).
[0034]
[Third stage]
In the third stage, the intake pressures PM (actually measured values) in Experiments 1 to 13 measured in the first stage are logarithmically converted into values Y by the following equation (7).
[0035]
(Equation 7)
Y = log {PM / (Pa−PM)} (7)
[Fourth stage]
In the fourth stage, the above-described quadratic function g (NE, TA, VVT) is adopted as a model equation for obtaining the value Y from the engine speed NE, the throttle opening TA, and the valve timing VVT. A total of ten unknown coefficients k to t of (NE, TA, VVT) are obtained. That is, by the least squares method using the operating condition data and measurement data obtained in Experiments 1 to 13 and the converted data obtained in the third step, the function g is set so that S in the following equation (8) is minimized. Unknown coefficients k to t of (NE, TA, VVT) are obtained.
[0036]
(Equation 8)

The operating condition data is the engine speed NE, the throttle opening TA, and the valve timing VVT, and the measurement data is the intake pressure PM. The converted data is a value Y.
[0037]
[Fifth stage]
In the fifth stage, the function g (NE, TA, VVT) is substituted into the expression (8) to obtain the above expression (3), which is a calculation expression of the intake pressure PM, and the expression (3) is further converted into the above expression (1). )) To obtain the above equation (5). Then, this equation (5) is set as a calculation equation of the load factor KL.
[0038]
Next, the fact that the above equation (3) is appropriate as a calculation equation of the intake pressure PM is compared with the comparison between the intake pressure PM obtained from the equation (3) and the actually measured intake pressure PM. This will be described with reference to FIG.
[0039]
In FIG. 3, a solid line L1 is obtained by the equation (3) when the throttle opening TA is changed in a state where the engine speed NE is fixed to, for example, 4000 rpm and the valve timing VVT is fixed to 0 ° BTDC. 5 shows the change of the intake pressure PM. When the intake pressure PM is measured by the vacuum sensor 18 when the throttle opening TA is changed in a state where the engine rotational speed NE and the valve timing VVT are fixed as described above, the measured value is indicated by a solid line L1 in FIG. Is a value as indicated by a point near.
[0040]
In FIG. 3, a solid line L2 is obtained by the equation (3) when the throttle opening TA is changed in a state where the engine speed NE is fixed to, for example, 2000 rpm and the valve timing VVT is fixed to 0 ° BTDC. This shows the transition of the intake pressure PM. When the intake pressure PM is measured by the vacuum sensor 18 when the throttle opening TA is changed in a state where the engine rotational speed NE and the valve timing VVT are fixed as described above, the measured value is indicated by a solid line L2 in FIG. Is a value as indicated by a point near.
[0041]
In this way, the intake pressure PM obtained from the equation (3) is close to the measured value of the intake pressure PM measured by the vacuum sensor 18 in both cases of the solid line L1 and the solid line L2. It is clear that 3) is a suitable formula for calculating the intake pressure PM.
[0042]
Next, the fact that the above equation (5) is appropriate as a calculation equation of the load factor KL is also confirmed by comparing the load factor KL obtained from the equation (5) with the actually measured load factor KL. This will be described with reference to FIG.
[0043]
When the intake pressure PM is changed by adjusting the throttle opening TA while the engine speed NE and the valve timing VVT are fixed, the load factor KL changes accordingly. FIG. 4 shows an example of such a change in the load factor KL.
[0044]
In the figure, the solid line shows the transition of the load factor KL obtained by the above equation (5) when the intake pressure PM (throttle opening TA) is changed with the engine speed NE and the valve timing VVT fixed. Is shown. Here, the intake pressure PM is obtained based on the throttle opening degree TA and the like by the above equation (3). Also, when the measured values of the intake pressure PM and the load factor KL when the throttle opening TA is changed in the state where the engine speed NE and the valve timing VVT are fixed as described above are plotted in the figure, the plot is obtained. The point is located near the solid line as indicated by the point in the figure.
[0045]
Since the load factor KL obtained from the equation (5) approximates the measured values of the intake pressure PM and the load factor KL as shown by the solid line, the above equation (5) is used as a calculation equation of the load factor KL. Obviously it is appropriate.
[0046]
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) The relationship of the intake pressure PM to the valve timing VVT and the like is expressed by the above equation (3), that is, “PM = Pa · exp (g (NE, TA, VVT)) / ｛1 + exp (g (NE, TA, VVT)) ｝ ”Can be accurately expressed. Therefore, regarding the load factor KL, the above equation (5), ie, “KL = f (NE, Pa · exp (g (NE, TA, VVT))) / {1 + exp (g (NE, TA, VVT))}, VVT ) "Can be obtained with high accuracy. In addition, a function f (NE, PM, VVT) which is a model formula for obtaining the load factor KL and a function g (NE, TA, VVT) which is a model formula for obtaining the intake pressure PM are quadratic functions. . Therefore, the number of unknown coefficients (a to j, k to t) of the same functions f (NE, PM, VVT) and g (NE, TA, VVT) as model expressions is 10, and the unknown coefficients are excessively large. It will not be. Therefore, it is possible to keep the number of times of the operation test of the engine 1 for obtaining the data necessary for obtaining the unknown coefficient by the least squares method as small as 13 times.
[0047]
Therefore, if the load factor KL is calculated based on the above equation (5) through the electronic control unit 16 during the operation of the engine 1 and is used for operation control of the engine 1 such as fuel injection amount control, as in the conventional case. It is not necessary to perform an enormous amount of experiments to set a map for obtaining the load factor KL. Also, instead of directly obtaining the load factor KL from the above (5), a map for obtaining the load factor KL is set using the equation (5), and the map is referred to during engine operation. The load factor KL may be obtained. Also in this case, it is not necessary to perform an enormous amount of experiments for setting the map, and the electronic control unit 16 does not need to have a high calculation capability to obtain the load factor KL.
[0048]
(2) Regarding Experiments 1 to 13 for obtaining data necessary for obtaining the above-mentioned unknown coefficient by the least squares method, Experiments 1 to 7 were conducted for each parameter such as the engine speed NE, the throttle opening TA, and the valve timing VVT. The setting is made so as to reflect the influence on the load factor KL due to a single change. Experiments 8 to 13 are set to reflect the influence on the load factor KL due to the interaction of these parameters. Then, the above-mentioned unknown coefficient is obtained by the least-squares method based on the data obtained in Experiments 1 to 13, so that even if the number of experiments is small, the calculation formula of load factor KL (Equation (5)) and the intake pressure PM (Equation 3) can be made accurate.
[0049]
The above embodiment can be modified, for example, as follows.
-Instead of using the function f (NE, PM, VVT) as a model formula for obtaining the load factor KL and the function g (NE, TA, VVT) as a model formula for obtaining the intake pressure PM as quadratic functions May be a cubic function. In this case, an experiment plan shown in FIG. 5 is adopted as a plan of the operation experiment of the engine 1 performed in the first stage. In this experimental plan, a total of 21 of experiments 1 to 21 was obtained in order to obtain data necessary for obtaining the unknown coefficients of the cubic functions f (NE, PM, VVT) and g (NE, TA, VVT) by the least square method. Experiments are planned. The experiments 1 to 13 are set so as to reflect the influence on the load factor KL due to a single change of each parameter such as the engine speed NE, the throttle opening TA, and the valve timing VVT. Experiments 13 to 21 were set so as to reflect the influence on the load factor KL due to the interaction of these parameters.
[0050]
Although the case where the load factor KL obtained by the equation (5) is used for the fuel injection amount control has been described as an example, the load factor KL may be used for other engine operation control such as ignition timing control.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an entire engine to which the present invention is applied. FIG. 2 is a diagram showing an experimental plan for obtaining data necessary for setting a calculation formula of a load factor.
FIG. 3 is a graph for comparing an intake pressure obtained by Expression (3) with a measured value of the intake pressure obtained by measurement with a vacuum sensor.
FIG. 4 is a graph for comparing a load factor obtained by Expression (5) based on a throttle opening and the like with a measured value of the load factor at the throttle opening and the like.
FIG. 5 is a diagram showing another example of an experiment plan for obtaining data necessary for setting a calculation formula of a load factor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... accelerator pedal, 3 ... intake passage, 4 ... throttle valve, 5 ... combustion chamber, 6 ... fuel injection valve, 7 ... piston, 8 ... connecting rod, 9 ... crankshaft, 10 ... exhaust passage, 11 ... intake valve, 12 ... exhaust valve, 13 ... intake camshaft, 14 ... exhaust camshaft, 15 ... variable valve timing mechanism, 16 ... electronic control device, 17 ... crank position sensor, 18 ... vacuum sensor, 19 ... throttle position sensor , 20: cam position sensor, 21: accelerator position sensor.

Claims

The engine is operated under a plurality of operating conditions in which the engine speed (NE), the throttle speed (TA), and the valve timing (VVT) are different, and the air-fuel ratio becomes stoichiometric during the engine operation. A first step of measuring an engine load (KL) and an intake pressure (PM) when the fuel injection amount is adjusted to obtain a fuel ratio;
A quadratic or cubic function f with these three parameters as variables as a model formula for obtaining the engine load (KL) of the internal combustion engine from the engine speed (NE), the intake pressure (PM), and the valve timing (VVT) (NE, PM, VVT), a second step of obtaining an unknown coefficient of the function f (NE, PM, VVT) by the least square method using the operating condition data and the measurement data in the first step,
A third step of logarithmically converting the intake pressure (PM) measured in the first step into a value Y based on the following expression “Y = log {PM / (Pa−PM)”} including the standard atmospheric pressure Pa When,
As a model equation for obtaining the value Y from the engine speed (NE), the throttle opening (TA), and the valve timing (VVT), a quadratic or cubic function g (NE, TA) having these three parameters as variables , VVT) and an unknown coefficient of the function g (NE, TA, VVT) is obtained by the least squares method using the converted data in the third step and the operating condition data in the first step. When,
By substituting the function g (NE, TA, VVT) into the above-mentioned equation "Y = log @ PM / (Pa-PM)", the equation "PM = Pa-exp (g (NE, TA) , VVT)) / {1 + exp (g (NE, TA, VVT))}, and substituting this equation into the function f (NE, PM, VVT) yields the equation "KL = f (NE, Pa, Exp (g (NE, TA, VVT)) / {1 + exp (g (NE, TA, VVT))}, VVT) "as a formula for calculating the engine load (KL);
A method for setting a calculation formula used for calculating an engine load of an internal combustion engine having the above.

2. The method according to claim 1, wherein the function f (NE, PM, VVT) and the function g (NE, TA, VVT) are quadratic functions.

The plurality of operating conditions in the first stage include an engine speed (NE), a throttle opening (TA), and a valve timing (VVT), which affect the engine load (KL) due to a single change of these parameters. 3. The method according to claim 1, wherein the parameter is set so as to reflect an influence on an engine load (KL) due to an interaction between the parameters.