【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の新気量算出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スロットル弁下流の吸気管内の圧力である吸気管圧力を算出し、この吸気管圧力に基づいて吸入空気量を算出するようにした内燃機関が公知である（特許文献１参照）。この内燃機関では、スロットル弁下流の吸気管内に存在する空気についてエネルギ保存則及び質量保存則を適用することにより吸気管圧力を算出するようにしている。
【０００３】
一方、従来より、スロットル弁下流の吸気管と排気管とを排気ガス再循環通路を介し互いに接続して筒内に排気ガス再循環ガスを供給するようにした内燃機関が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−４１０９５号公報
【特許文献２】
特開２００２−１４７２７９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１では排気ガス再循環ガスが供給される内燃機関については何ら言及されていない。
【０００６】
ところで、排気ガス再循環ガスが供給されているときには筒内に新気と排気ガス再循環ガスとが吸入されるということを考えると、筒内に吸入されるガスの総量を算出し、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入される排気ガス再循環ガスの量を算出し、前者から後者を減算すれば、筒内に吸入される新気の量である筒内吸入新気量を算出できるかに見える。
【０００７】
しかしながら、このように吸気管内に流入する排気ガス再循環ガスの量と、吸気管から流出して筒内に吸入される排気ガス再循環ガスの量とを単純に等しいものと考えることはできない。詳しくは後述するが、簡単に説明すると、筒内に吸入される排気ガス再循環ガスには、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入された後に筒内に直接的に吸入される排気ガス再循環ガスと、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入された後吸気管内全体に拡散した後に筒内に間接的に吸入される排気ガス再循環ガスとがあるからである。
【０００８】
即ち、筒内吸入新気量を正確に求めるためには、筒内に直接的に吸入される排気ガス再循環ガスの量と、筒内に間接的に吸入される排気ガス再循環ガスの量とを別個に評価する必要があるということになる。
【０００９】
そこで本発明の目的は、筒内に直接的に吸入される排気ガス再循環ガスの量と、筒内に間接的に吸入される排気ガス再循環ガスの量とを別個に評価することにより、筒内吸入新気量をより正確に求めることができる内燃機関の新気量算出装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために１番目の発明によれば、スロットル弁下流の吸気管と排気管とを排気ガス再循環通路を介し互いに接続して筒内に排気ガス再循環ガスを供給するようにした内燃機関において、筒内に吸入される新気及び排気ガス再循環ガスの総量である筒内吸入ガス量を算出する手段と、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入された後に筒内に直接的に吸入される排気ガス再循環ガスの量である筒内直接吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入されて拡散した後に筒内に間接的に吸入される排気ガス再循環ガスの量である筒内間接吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、筒内に吸入される新気の量である筒内吸入新気量を、これら筒内吸入ガス量と筒内直接吸入排気ガス再循環ガス量と筒内間接吸入排気ガス再循環ガス量とに基づいて算出する手段と、を具備している。
【００１１】
また、２番目の発明によれば１番目の発明において、前記筒内間接吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段が、新気と筒内に間接的に吸入される排気ガス再循環ガスとの混合ガスの量である筒内吸入混合ガス量を算出する手段と、該筒内吸入混合ガス量に対する筒内間接吸入排気ガス再循環ガス量の割合である混合ガス中排気ガス再循環率を算出する手段と、これら筒内吸入混合ガス量と混合ガス中排気ガス再循環率とに基づいて筒内間接吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、を具備している。
【００１２】
また、３番目の発明によれば２番目の発明において、前記混合ガス中排気ガス再循環率を算出する手段が、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入される排気ガス再循環ガスのうち筒内に間接的に吸入されることになる排気ガス再循環ガスの量である間接排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、該間接排気ガス再循環ガス量に基づいて混合ガス中排気ガス再循環率を算出する手段と、を具備している。
【００１３】
また、４番目の発明によれば３番目の発明において、前記排気ガス再循環通路内を流通する排気ガス再循環ガスの量を制御する排気ガス再循環制御弁が排気ガス再循環通路内に配置されており、前記間接排気ガス再循環ガス量を算出する手段が、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入される排気ガス再循環ガスの量である吸気管吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、吸気管吸入排気ガス再循環ガス量に対する間接排気ガス再循環ガス量の割合である間接分割合を、スロットル弁下流の吸気管内の圧力と排気ガス再循環制御弁の開度とに基づいて算出する手段と、これら吸気管吸入排気ガス再循環ガス量と間接分割合とに基づいて間接排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、を具備している。
【００１４】
また、５番目の発明によれば１番目の発明において、前記筒内直接吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段が、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入される排気ガス再循環ガスのうち筒内に直接的に吸入される排気ガス再循環ガスの量である直接排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、該直接排気ガス再循環ガス量に基づいて筒内直接吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、を具備している。
【００１５】
また、６番目の発明によれば１番目の発明において、前記内燃機関が複数の気筒を備えており、これら気筒がそれぞれ対応する吸気枝管を介して共通のサージタンクに接続されており、前記排気ガス再循環通路が排気ガス再循環枝管に分岐されてこれら排気ガス再循環枝管がそれぞれ対応する気筒の吸気枝管に接続されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。しかしながら、本発明を圧縮着火式内燃機関に適用することもできる。
【００１７】
図１を参照すると、１は例えば四つの気筒を備えた機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は排気弁、９は排気ポート、１０は点火栓、１１は燃料噴射弁をそれぞれ示す。吸気ポート７は対応する吸気枝管１２を介してサージタンク１３に連結され、サージタンク１３は吸気ダクト１４を介してエアクリーナ１５に連結される。吸気ダクト１４内にはステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置される。なお、本明細書では、スロットル弁１７下流の吸気ダクト、サージタンク１３、吸気枝管１２、及び吸気ポート７を吸気管と称する場合がある。
【００１８】
一方、排気ポート１１は排気マニホルド１８及び排気管１９を介して触媒コンバータ２０に連結され、この触媒コンバータ２０は図示しないマフラを介して大気に連通される。
【００１９】
排気マニホルド１８と各吸気枝管１２とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）供給管２１を介して互いに連結され、ＥＧＲ供給管２１内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２２が配置される。図１に示される内燃機関では図２に示されるように、ＥＧＲ制御弁２２下流のＥＧＲ供給管２１がＥＧＲ枝管２３に分岐され、各ＥＧＲ枝管２３がそれぞれ対応する吸気枝管１２に接続されている。また、各ＥＧＲ枝管２３の出口端部には各気筒に供給されるＥＧＲガスの量にばらつきが生ずるのを抑制するために、絞り２４が設けられている。なお、ＥＧＲ制御弁２２はステップモータを備えており、このステップモータのステップ数ＳＴＰが大きくなるとＥＧＲ制御弁２２の開度が大きくなる。即ち、ステップ数ＳＴＰはＥＧＲ制御弁２２の開度を表している。
【００２０】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備する。スロットル弁１７にはスロットル開度θｔを検出するためのスロットル開度センサ４０が取り付けられる。更に、アクセルペダル４１にはアクセルペダル４１の踏み込み量を検出するための負荷センサ４２が接続される。アクセルペダル４１の踏み込み量は要求負荷を表している。更に、吸気ダクト１４内には大気温度Ｔａ（Ｋ）を検出するための大気温センサ４４と、大気圧Ｐａ（ｋＰａ）を検出するための大気圧センサ４５とがそれぞれ取り付けられる。これらセンサ４０，４２，４４，４５の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４３が接続される。ＣＰＵ３４ではクランク角センサ４３の出力パルスに基づいて機関回転数ＮＥが算出される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して点火栓１０、燃料噴射弁１１、ステップモータ１６、及びＥＧＲ制御弁２２にそれぞれ接続され、これらは電子制御ユニット３０からの出力信号に基づいて制御される。
【００２１】
図１に示される内燃機関では、燃料噴射量ＱＦは例えば次式に基づいて算出される。
【００２２】
ＱＦ＝ｋＡＦ・ＫＬ
ここで、ｋＡＦは空燃比設定係数を、ＫＬは機関負荷率（％）をそれぞれ示している。
【００２３】
空燃比設定係数ｋＡＦは目標空燃比を表す係数であり、目標空燃比が大きくなると即ちリーンになると小さくなり、目標空燃比が小さくなると即ちリッチになると大きくなる。この空燃比設定係数ｋＡＦは機関運転状態例えば要求負荷及び機関回転数の関数として予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００２４】
一方、機関負荷率ＫＬは各気筒の筒内に充填された新気の量を表すものであり、例えば次式により定義される。
【００２５】
【数１】
【００２６】
ここで、Ｍｃ＿ａｉｒは吸気弁６が開弁し次いで閉弁したときに各気筒の筒内に充填されている新気の量である筒内充填新気量（ｇ）を、ＤＳＰは機関の排気量（リットル）を、ＮＣＹＬは気筒数を、ρａｓｔｄは標準状態（１気圧、２５℃）における空気の密度（約１．２ｇ／リットル）を、それぞれ示している。また、ｋｋは各定数をひとまとめにして表したものを表しており、筒内充填新気量Ｍｃ＿ａｉｒは次式のように表されることになる。
【００２７】
Ｍｃ＿ａｉｒ＝ＫＬ／ｋｋ
更に、筒内に吸入される新気の流量を筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒ（ｇ／ｓｅｃ）とすると、筒内充填新気量Ｍｃ＿ａｉｒは次式のようにも表される。
【００２８】
Ｍｃ＿ａｉｒ＝ｍｃ＿ａｉｒ・ｔｉｖ
ここで、ｔｉｖは各気筒において吸気行程１回に要する時間（ｓｅｃ）を表している。
【００２９】
従って、実際の空燃比を目標空燃比に正確に一致させるためには、機関負荷率ＫＬ又は筒内充填新気量Ｍｃ＿ａｉｒ又は筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒを正確に求ればよいことになる。以下では、筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒを求める場合を例にとって説明することにする。
【００３０】
さて、冒頭で述べたように、筒内に吸入されるＥＧＲガスには、ＥＧＲ供給管２１から吸気管内に吸入された後に筒内に直接的に吸入されるＥＧＲガスと、ＥＧＲ供給管２１から吸気管内に吸入されて拡散した後に筒内に間接的に吸入されるＥＧＲガスとがある。このことについて詳しく説明する。
【００３１】
ＥＧＲガスは概略的に言うと、ＥＧＲ供給管２１のＥＧＲ枝管２３からそれぞれ対応する吸気枝管１２内に流入し、吸気枝管１２内及び吸気ポート７内に一時的に滞留した後に、続く吸気行程において筒内に吸入される。
【００３２】
ところが、例えば吸気弁６と排気弁８とが同時に開弁しているオーバラップ期間が比較的大きい場合には、吸気弁６が開弁すると同時に、吸気枝管１２内及び吸気ポート７内に滞留しているＥＧＲガスが吸気管上流に向けて吹き戻され、サージタンク１３内及び吸気ダクト１４内まで拡散する恐れがある。或いは、比較的多量のＥＧＲガスが供給される場合には、吸気枝管１２内及び吸気ポート７内がこの多量のＥＧＲガスにより満たされ、ＥＧＲガスが吸気枝管１２から溢れてサージタンク１３内及び吸気ダクト１４内にまで拡散する恐れがある。このようにサージタンク１３及び吸気ダクト１４内まで即ち吸気管内全体に拡散したＥＧＲガスは次いで、新気との混合ガスの形で筒内に吸入される。
【００３３】
従って、筒内に吸入されるＥＧＲガスには、吸気ポート７から筒内に直接的に吸入されるＥＧＲガス、即ち筒内直接吸入ＥＧＲガスと、吸気管内全体に拡散した後に筒内に間接的に吸入されるＥＧＲガス、即ち筒内間接吸入ＥＧＲガスとがあると考えることができる。
【００３４】
吸気管内全体に拡散したＥＧＲガスは次いでいずれかの筒内に吸入され、しかしながらどの気筒に吸入されるかはわからない。即ち、例えば１番気筒＃１のＥＧＲ枝管２３から対応する吸気枝管１２内に流入したＥＧＲガスの一部が吸気管内全体に拡散したときには、このＥＧＲガスが最終的に１番気筒＃１内に吸入されるとは限らない。また、ＥＧＲ枝管２３から対応する吸気枝管１２内に流入したＥＧＲガスのうち一部が筒内に直接的に吸入され、残りが筒内に間接的に吸入されると考えると、この筒内に間接的に吸入されるＥＧＲガスは筒内に直接的に吸入されるＥＧＲガスよりも時間的に遅れて筒内に吸入されることになる。
【００３５】
従って、各ＥＧＲ枝管２３から対応する吸気枝管１２内に流入したＥＧＲガスの量をそのまま、対応する気筒の筒内に吸入されたＥＧＲガスの量と考えることはできない。即ち、筒内直接吸入ＥＧＲガスと筒内間接吸入ＥＧＲガスとを別個に評価する必要があるということになる。
【００３６】
上述したように筒内間接吸入ＥＧＲガスは新気と共に混合ガスの形で筒内に吸入される。従って、この混合ガスを筒内吸入混合ガスと称すると、筒内に吸入されるガスは筒内直接吸入ＥＧＲガスと筒内吸入混合ガスとにより構成されると考えることができる。
【００３７】
そうすると、図３に示されるように、筒内に吸入される新気及びＥＧＲガスの総流量を筒内吸入ガス流量ｍｃ（ｇ／ｓｅｃ）とし、筒内に吸入される筒内直接吸入ＥＧＲガスの流量を筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ（ｇ／ｓｅｃ）とし、筒内に吸入される筒内吸入混合ガスの流量を筒内吸入混合ガス流量ｍｃｍ（ｇ／ｓｅｃ）とすると、次式が成立する。
【００３８】
ｍｃ＝ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ＋ｍｃｍ
更に、筒内吸入混合ガス中の新気成分の流量を混合ガス中新気流量ｍｃｍ＿ａｉｒ（ｇ／ｓｅｃ）とし、ＥＧＲガス成分の流量を混合ガス中ＥＧＲガス流量ｍｃｍ＿ｅｇｒ（ｇ／ｓｅｃ）とすると、次式が成立する。
【００３９】
ｍｃｍ＝ｍｃｍ＿ａｉｒ＋ｍｃｍ＿ｅｇｒ
ここで、混合ガス中新気流量ｍｃｍ＿ａｉｒは上述した筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒに一致し、混合ガス中ＥＧＲガス流量ｍｃｍ＿ｅｇｒは筒内に吸入される筒内間接吸入ＥＧＲガスの流量である筒内間接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ（ｇ／ｓｅｃ）に一致する。
【００４０】
本発明による実施例では、まず筒内吸入ガス流量ｍｃと筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉとが算出され、次いで次式（１）に基づいて筒内吸入混合ガス流量ｍｃｍが算出される。
【００４１】
ｍｃｍ＝ｍｃ−ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ …（１）
その上で、筒内吸入混合ガスの量に対する筒内間接吸入ＥＧＲガスの量の割合である混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒ（＝ｍｃｍ＿ｅｇｒ／ｍｃｍ）が算出され、次いで次式に基づいて混合ガス中新気流量ｍｃｍ＿ａｉｒ即ち筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒが算出される。
【００４２】
ｍｃ＿ａｉｒ＝（１−ｒｅｇｒ）・ｍｃｍ
即ち、混合ガス中ＥＧＲガス流量ｍｃｍ＿ｅｇｒないし筒内間接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃｅｇｒ＿ｉｎｄｉを直接求めることができるのであれば、これを求めて筒内吸入混合ガス流量ｍｃｍから減算すれば混合ガス中新気流量ｍｃｍ＿ａｉｒを簡単に算出することができる（ｍｃｍ＿ａｉｒ＝ｍｃｍ−ｍｃｍ＿ｅｇｒ）。ところが、混合ガス中ＥＧＲガス流量ｍｃｍ＿ｅｇｒないし筒内間接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉを直接求めることは困難であり、そこで本発明による実施例では混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒを用いて混合ガス中新気流量ｍｃｍ＿ａｉｒを算出するようにしている。この混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒについては後に詳しく説明する。
【００４３】
従って、筒内吸入ガス流量ｍｃ、筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ、及び混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒを算出すれば筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒを算出できることになる。次に、これらｍｃ、ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ、及びｒｅｇｒの算出方法について順次説明する。
【００４４】
まず、本発明による実施例では、次式に基づいて筒内吸入ガス流量ｍｃが算出される。
【００４５】
【数２】
【００４６】
ここで、Ｐｍは吸気管内の圧力である吸気管圧力（ｋＰａ）を、Ｔｍは吸気管内の温度である吸気管温度（Ｋ）を、ｋｉｖａ，ｋｉｖｂはパラメータを、それぞれ表している。パラメータｋｉｖａ，ｋｉｖｂはそれぞれ、機関回転数ＮＥの関数として予め実験により求められており、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００４７】
即ち、理論及び経験則によれば、筒内吸入ガス流量ｍｃは吸気弁６が閉弁したときの筒内圧力に比例し、この筒内圧力は吸気弁６上流のガス圧力、即ち吸気管圧力Ｐｍにほぼ一致する。従って、筒内吸入ガス流量ｍｃは吸気管圧力Ｐｍの一次関数式の形で表すことができるのである。
【００４８】
そうすると、吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍがわかれば筒内吸入ガス流量ｍｃがわかるということになる。これら吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍは例えばセンサにより検出することもできるが、本発明による実施例では吸気管についての質量保存則及びエネルギ保存則に着目した計算により吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍを算出するようにしている。
【００４９】
即ち、図５に示されるように、スロットル弁１７を通過して吸気管ＩＭ内に流入する新気の流量をスロットル弁通過新気流量ｍｔ（ｇ／ｓｅｃ）とし、ＥＧＲ枝管２３の絞り２４を通過して吸気管ＩＭ内に流入する新気及びＥＧＲガスの流量を吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒ（ｇ／ｓｅｃ）とすると、吸気弁６を通過して吸気管ＩＭから流出し筒内に吸入される新気及びＥＧＲガスの流量は筒内吸入ガス流量ｍｃであるから、吸気管ＩＭについての質量保存則は次式（２）で表される。
【００５０】
【数３】
【００５１】
ここで、Ｍｍは吸気管ＩＭ内に存在する新気及びＥＧＲガスの質量（ｇ）を、ｔは時間を、それぞれ表している。
【００５２】
この場合、本発明による実施例では、絞り２４を通過して吸気管ＩＭ内に流入するのがＥＧＲガスのみでなく、新気及びＥＧＲガスであると考えている。このことについて簡単に説明する。ＥＧＲ制御弁２２が一旦閉弁されると吸気管ＩＭ内の新気が絞り２４を介してＥＧＲ枝管２３内に流入し、絞り２４からＥＧＲ制御弁２２までのＥＧＲ枝管２３内ないしＥＧＲ供給管２１内は新気で満たされることになる。このため、次いでＥＧＲ制御弁２２が開弁されると、ＥＧＲ枝管２３内ないしＥＧＲ供給管２１内の新気が順次、絞り２４を通過して吸気管ＩＭ内に流入し、従ってＥＧＲ制御弁２２が開弁されてからしばらくの間は絞り２４を通過して新気が吸気管ＩＭ内に流入することになる。
【００５３】
従って、絞り２４を通過して吸気管ＩＭ内に吸入される新気の流量を吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒ（ｇ／ｓｅｃ）とし、絞り２４を通過して吸気管ＩＭ内に吸入されるＥＧＲガスの流量を吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ（ｇ／ｓｅｃ）とすると、次式が成立する。
【００５４】
ｍｅｇｒ＝ｍｅｇｒ＿ａｉｒ＋ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ
なお、後述するように、吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒはＥＧＲ制御弁２２が開弁されてからの時間が経過するにつれて次第に減少し、最終的にはゼロになる。
【００５５】
そうすると、スロットル弁１７を通過して吸気管ＩＭ内に新気がスロットル弁通過新気流量ｍｔだけ流入し、絞り２４を通過して吸気管ＩＭ内に新気が吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒだけ流入し、絞り２４を通過して吸気管ＩＭ内にＥＧＲガスが吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒだけ流入し、吸気弁６を通過して吸気管ＩＭから混合ガスが筒内吸入混合ガス流量ｍｃｍだけ流出し、吸気弁６を通過して吸気管ＩＭから筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉだけ流出するから、吸気管ＩＭについてのエネルギ保存則は次式（３）で表される。
【００５６】
【数４】
【００５７】
ここで、Ｖｍは吸気管ＩＭの容積（ｍ３）を、Ｒは気体定数を、Ｔｅは排気マニホルド１８内の排気ガスの温度である排気管温度（Ｋ）を、それぞれ表している。更に、Ｃｖは新気の定容比熱を、Ｃｐは新気の定圧比熱をそれぞれ表している。厳密に言えば、新気のみの場合か、ＥＧＲガスのみの場合か、又は新気とＥＧＲガスの混合ガスの場合かによって、これら定容比熱及び定圧比熱は互いに異なる値とすべきである。しかしながら、これら定容比熱Ｃｖ及び定圧比熱Ｃｐを新気のものとして取り扱っても実用上は差し支えないことが確認されている。
【００５８】
ところで、本発明による実施例では上述したように、吸気管ＩＭ内から筒内に直接的に吸入される筒内直接吸入ＥＧＲガスと、吸気管ＩＭ内から筒内に間接的に吸入される筒内間接吸入ＥＧＲガスとに着目している。そうすると、絞り２４を通過して吸気管ＩＭ内に吸入されるＥＧＲガスは、絞り２４を通過して筒内に直接的に吸入されるＥＧＲガスと、吸気管ＩＭ内全体に拡散した後に筒内に間接的に吸入されることになるＥＧＲガスとにより構成されると考えることができる。
【００５９】
そこで、絞り２４を通過して筒内に直接的に吸入されることになるＥＧＲガスの流量を直接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｄｉ（ｇ／ｓｅｃ）とし、絞り２４を通過して筒内に間接的に吸入されることになるＥＧＲガスの流量を間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ（ｇ／ｓｅｃ）とすると、次式が成立する。
【００６０】
ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＝ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｄｉ＋ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ
この直接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｄｉは筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉに一致すると考えることができる。なお、本発明による実施例では、流量が間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉで表されるＥＧＲガスは吸気管ＩＭ内に流入すると直ちに吸気管ＩＭ内全体に拡散するものとしている。
【００６１】
その上で、状態方程式（Ｐｍ・Ｖｍ＝Ｍｍ・Ｒ・Ｔｍ）、マイヤーの関係式（Ｃｐ＝Ｃｖ＋Ｒ）、及び比熱比κ（＝Ｃｐ／Ｃｖ）を用いると、上述の式（２）（３）はそれぞれ次式（４）（５）のように書き換えられる。
【００６２】
【数５】
【００６３】
従って、これら式（４）（５）を逐次解いていけば、吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍを算出することができる。実際の計算では式（４）（５）は計算時間間隔Δｔ及び計算回数を表すパラメータｋを用いて次式（６）（７）のように表される。
【００６４】
【数６】
【００６５】
これら式（６）（７）からわかるように、吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍを用いて筒内吸入ガス流量ｍｃが算出され、算出された筒内吸入ガス流量ｍｃを用いて次回の吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍが算出される。
【００６６】
ここで、比熱比κ、気体定数Ｒ、及び吸気管容積Ｖｍは一定値であり、筒内吸入混合ガス流量ｍｃｍは上述の式（１）を用いて算出され、大気温度Ｔａは大気温センサ４４により検出される。一方、排気管温度Ｔｅはセンサなどにより検出することもできるが、排気管温度Ｔｅは機関回転数ＮＥ及び吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒに依存し、即ち図６（Ａ）に示されるように機関回転数ＮＥが高くなるにつれて高くなり、吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒ多くなるにつれて高くなる。そこで本発明による実施例では、排気管温度Ｔｅを機関回転数ＮＥ及び吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒの関数として予め実験により求めて図６（Ｂ）に示されるマップの形でＲＯＭ３２内に記憶しておき、このマップを用いて排気管温度Ｔｅを算出するようにしている。
【００６７】
従って、式（４）（５）ないし式（６）（７）を解くためには、スロットル弁通過新気流量ｍｔ、吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒ、吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒ、及び間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉを算出する必要がある。
【００６８】
スロットル弁通過新気流量ｍｔは例えばエアフローメータにより検出することもできるが、本発明による実施例では次のような計算により求められる。即ち、図７に示されるように、スロットル弁１７上流の圧力及び温度を大気圧Ｐａ及び大気温度Ｔａとし、スロットル弁１７下流の圧力及び温度を吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍと考えると、スロットル弁通過新気流量ｍｔはスロットル弁１７を通過する新気の線速度ｖｔ（ｍ／ｓｅｃ）を用いて次式（８）のように表される。
【００６９】
ｍｔ＝μｔ・Ａｔ・ｖｔ・ρｍ …（８）
ここで、μｔはスロットル弁１７における流量係数を、Ａｔはスロットル弁１７の開口面積（ｍ２）を、ρｍはスロットル弁１７下流即ち吸気管ＩＭ内における新気の密度（ｋｇ／ｍ３）を、それぞれ表している。流量係数μｔ及び開口面積Ａｔはそれぞれスロットル開度θｔの関数として実験により予め求められており、図８（Ａ）（Ｂ）に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００７０】
また、スロットル弁１７の前後における新気についてのエネルギ保存則は次式（９）で表される。
【００７１】
ｖ２／２＋Ｃｐ・Ｔｍ＝Ｃｐ・Ｔａ …（９）
更に、スロットル弁１７の無限遠上流では吸気管断面積が無限大でありかつ新気流速がゼロであることを考えると、スロットル弁１７前後における新気についての運動量保存則は次式（１０）で表される。
【００７２】
ρｍ・ｖ２＝Ｐａ−Ｐｍ …（１０）
従って、スロットル弁１７上流における状態方程式（Ｐａ＝ρａ・Ｒ・Ｔａ、ここでρａはスロットル弁１７上流即ち大気における新気の密度（ｋｇ／ｍ３））、及びスロットル弁１７下流における状態方程式（Ｐｍ＝ρｍ・Ｒ・Ｔｍ）と、上述の式（８）（９）（１０）とから、スロットル弁通過新気流量ｍｔは次式により表される。
【００７３】
【数７】
【００７４】
次に、吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒについて説明する。図５に示されるように、ＥＧＲ制御弁２２を通過するＥＧＲガスの流量を制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖ（ｇ／ｓｅｃ）とすると、吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒはこの制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖに一致すると考えることができる。従って、制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖを算出すればよいということになる。
【００７５】
本願発明者らによれば、機関定常運転時でかつＥＧＲガスが供給されているときの筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｎと、吸気管圧力Ｐｍとの関係を、勾配が互いに異なりかつ接続点において連続している二つの一次関数式で表せることが確認されている。即ち、図９（Ａ）に示されるように、二つの勾配をｋａ＿ｏｎ１，ｋａ＿ｏｎ２とし、接続点ＣＰｏｎにおける吸気管圧力及び筒内吸入新気流量をそれぞれｋｂ，ｋｃｏｎとすると、この場合の筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｎは次式（１１）のように表される。
【００７６】
ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｎ＝ｋａ＿ｏｎ１・（Ｐｍ−ｋｂ）＋ｋｃ＿ｏｎ …Ｐｍ≦ｋｂ
＝ｋａ＿ｏｎ２・（Ｐｍ−ｋｂ）＋ｋｃ＿ｏｎ …Ｐｍ＞ｋｂ …（１１）
ここで、ｋａ＿ｏｎ１，ｋａ＿ｏｎ２はそれぞれ、機関回転数ＮＥ及びＥＧＲ制御弁２２の開度を表すステップ数ＳＴＰの関数であり、ｋｂは機関回転数ＮＥの関数であり、ｋｃ＿ｏｎは機関回転数ＮＥ及びステップ数ＳＴＰの関数である。
【００７７】
同様に、機関定常運転時でかつＥＧＲガスが供給されていないときの筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｆｆと、吸気管圧力Ｐｍとの関係も、勾配が互いに異なりかつ接続点において連続している二つの一次関数式で表せることが確認されている。即ち、図９（Ａ）に示されるように、二つの勾配をｋａ＿ｏｆｆ１，ｋａ＿ｏｆｆ２とし、接続点ＣＰｏｆｆにおける吸気管圧力及び筒内吸入新気流量をそれぞれｋｂ，ｋｃｏｆｆとすると、この場合の筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｆｆは次式（１２）のように表される。
【００７８】
ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｆｆ＝ｋａ＿ｏｆｆ１・（Ｐｍ−ｋｂ）＋ｋｃ＿ｏｆｆ…Ｐｍ≦ｋｂ
＝ｋａ＿ｏｆｆ２・（Ｐｍ−ｋｂ）＋ｋｃ＿ｏｆｆ…Ｐｍ＞ｋｂ …（１２）
ここで、ｋａ＿ｏｆｆ１，ｋａ＿ｏｆｆ２，ｋｃ＿ｏｆｆはそれぞれ、機関回転数ＮＥの関数である。なお、式（１１）におけるｋｂと式（１２）におけるｋｂとを互いに異ならせてもよい。
【００７９】
ＥＧＲガスが供給されていないときには、筒内に新気のみが充填されるということを考えると、ＥＧＲガスが供給されていないときの筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｆｆはこのとき筒内に吸入されるガスの総量、即ち筒内吸入ガス流量ｍｃを表していると考えることができる。
【００８０】
ここで、ＥＧＲガスが供給されているときと供給されていないときとで筒内吸入ガス流量ｍｃが変わらないと考えると、ＥＧＲガスが供給されていないときの筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｆｆは、ＥＧＲガスが供給されていないときの筒内吸入ガス流量ｍｃだけでなく、ＥＧＲガスが供給されているときの筒内吸入ガス流量ｍｃをも表しているということになる。
【００８１】
従って、ＥＧＲガスが供給されていないときの筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｆｆから、ＥＧＲガスが供給されているときの筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｎを差し引いた結果Δｍｃ＿ａｉｒ（＝ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｆｆ−ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｎ）は、定常運転時において筒内に吸入されるＥＧＲガスの量である筒内吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ（ｇ／ｓｅｃ）を表しているということになる。
【００８２】
その上で、定常運転時には、制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖは筒内吸入ＥＧＲガス量ｍｃ＿ｅｇｒに一致する。従って、上述した差Δｍｃ＿ａｉｒは定常運転時における制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖをも表しているということになる。
【００８３】
更に、この差Δｍｃ＿ａｉｒは過渡運転時における制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖをも表している。即ち、制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖはＥＧＲ制御弁２２前後の圧力差、即ち排気管圧力Ｐｅと吸気管圧力Ｐｍとの差に大きく依存し、過渡運転時におけるＥＧＲ制御弁２２上流の排気圧Ｐｅ及び排気温Ｔｅが定常運転時におけるＰｅ及びＴｅとそれほど変わらないと考えれば、定常運転時であろうと過渡運転時であろうと、吸気管圧力Ｐｍが決まれば制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖが決まるのである。
【００８４】
このように、差Δｍｃ＿ａｉｒは定常運転時であろうと過渡運転時であろうと、制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖを表しており、従って吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒを表している。
【００８５】
ここで、（ｋａ＿ｏｆｆ１−ｋａ＿ｏｎ１）をｋｄ１とし、（ｋａ＿ｏｆｆ２−ｋａ＿ｏｎ２）をｋｄ２とし、（ｋｃ＿ｏｆｆ−ｋｃ＿ｏｎ）をｋｅとすれば、差Δｍｃ＿ａｉｒ即ち吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒは次式（１３）で表される。
【００８６】
ｍｅｇｒ＝ｋｄ１・（Ｐｍ−ｋｂ）＋ｋｅ …Ｐｍ≦ｋｂ
＝ｋｄ２・（Ｐｍ−ｋｂ）＋ｋｅ …Ｐｍ＞ｋｂ …（１３）
この場合の吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒが図９（Ｂ）に示されている。本発明による実施例では、勾配ｋｄ１，ｋｄ２及び接続点ＣＰにおける吸気管吸入ガス流量ｋｅは機関回転数ＮＥ及びＥＧＲ制御弁開度ＳＴＰの関数として、接続点ＣＰにおける吸気管圧力ｋｂは機関回転数ＮＥの関数として、それぞれ予め実験により求められて図１０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されており、式（１３）を用いて吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒが算出される。
【００８７】
なお、式（１３）からわかるように、差Δｍｃ＿ａｉｒないし制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖないし吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒも、勾配が互いに異なりかつ接続点において連続している二つの一次関数式で表されるということになる。
【００８８】
次に、吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒについて説明する。上述したように、吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒは吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒのうちの新気成分であり、残り（＝ｍｅｇｒ−ｍｅｇｒ＿ａｉｒ）はＥＧＲガス成分即ち吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒである。従って、吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒを算出すれば、既に述べたように算出される吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒを用いて吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒが算出されることになる。
【００８９】
図１１において破線で示されるように、時期ＸにおいてＥＧＲ制御弁２２が開弁し、制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖないし吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒがゼロから例えばｍｅｇｒ１まで増大したとすると、吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒは実線で示されるように、時期Ｘから時間Ｔｄだけ経過するまではほぼゼロに維持され、時間Ｔｄだけ経過するとｍｅｇｒ１まで徐々に増大する。従って、吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒは、吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒを時定数τｅｇｒでもって一次遅れ処理した結果ｍｅｇｒｓｍを、ムダ時間Ｔｄだけ遅延させたものと考えることができる。
【００９０】
この一次遅れ処理値ｍｅｇｒｓｍは次式で表される。
【００９１】
【数８】
【００９２】
従って、ムダ時間Ｔｄを計算時間間隔Δｔで割り算した結果をムダ時間相当計算回数Ｉｄｘ（＝Ｔｄ／Δｔ）とすると、現時点での吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ（ｋ）は次式で表される。
【００９３】
ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ（ｋ）＝ｍｅｇｒｓｍ（ｋ−Ｉｄｘ）
即ち、ムダ時間相当計算回数Ｉｄｘだけ前に計算された一次遅れ処理値ｍｅｇｒｓｍ（ｋ−Ｉｄｘ）が現時点での吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒとされる。なお、時定数τｅｇｒ及びムダ時間Ｔｄはそれぞれ機関回転数ＮＥの関数として予め実験により求められており、図１２（Ａ）（Ｂ）に示されるマップの形でＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００９４】
次に、間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉについて説明する。この間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉは上述したように、吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒのうちの間接吸入分である。
【００９５】
本発明による実施例では、吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒのうち間接分割合ｋｉｎｄｉだけ、吸気管内全体に拡散して筒内に間接的に吸入されることになると考え、次式に基づいて間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉを算出するようにしている。
【００９６】
ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ＝ｋｉｎｄｉ・ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ
この間接分割合ｋｉｎｄｉは図１３（Ａ）に示されるように、吸気管圧力Ｐｍが低くなるにつれて大きくなり、吸気管圧力Ｐｍが更に小さくなるとほぼ一定に維持される。また、間接分割合ｋｉｎｄｉはＥＧＲ制御弁開度ＳＴＰが大きくなるにつれて大きくなる。間接分割合ｋｉｎｄｉは吸気管圧力Ｐｍ及びＥＧＲ制御弁開度ＳＴＰの関数として予め実験により求められており、図１３（Ｂ）に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００９７】
このように、スロットル弁通過新気流量ｍｔ、吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒ、吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒ、及び間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉが算出されるので、上述した式（４）（５）ないし式（６）（７）を解くことができ、斯くして吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍを算出することができる。
【００９８】
上述した吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒのうちの残りは直接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｄｉであり、このｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｄｉは上述したように、筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉに一致する。従って、筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉは次式により算出できることになる。
【００９９】
ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ＝（１−ｋｉｎｄｉ）・ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ
次に、混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒについて説明する。この混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒは上述したように、筒内吸入混合ガス流量ｍｃｍに対する筒内間接吸入ＥＧＲガス流量の割合である（＝ｍｃｍ＿ｅｇｒ／ｍｃｍ）。
【０１００】
吸気管ＩＭ内に存在する新気及びＥＧＲガスの総質量Ｍｍに対する、吸気管ＩＭ内に存在するＥＧＲガスの質量Ｍｅｇｒ（ｇ）の比を吸気管内ＥＧＲ率ｒｅｇｒｍ（＝Ｍｅｇｒ／Ｍｍ）と称すると、上述した混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒはこの吸気管内ＥＧＲ率ｒｅｇｒｍに一致すると考えることができる。そこで本発明による実施例では、吸気管内ＥＧＲ率ｒｅｇｒｍ即ちＭｅｇｒ／Ｍｍを混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒとしている。
【０１０１】
吸気管ＩＭ内に存在するＥＧＲガスについての質量保存則は次式で表される。
【０１０２】
【数９】
【０１０３】
一方、吸気管ＩＭ内に存在するガスについての質量保存則は次式で表される。
【０１０４】
【数１０】
【０１０５】
従って、混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒ（ｋ）は次式により表される。
【０１０６】
【数１１】
【０１０７】
このようにして筒内吸入ガス流量ｍｃ、筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ、及び混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒが算出され、斯くして筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒが算出される。
【０１０８】
図１４及び１５は本発明による実施例の機関負荷率ＫＬ算出ルーチンを示している。このルーチンは上述した計算時間間隔Δｔ毎の割り込みによって実行される。
【０１０９】
図１４及び１５を参照すると、まずステップ１００では、パラメータｋが１だけインクリメントされる。続くステップ１０１及び１０２はスロットル弁通過新気流量ｍｔ（ｋ−１）を算出するための部分である。ステップ１０１では、図８（Ａ）（Ｂ）のマップからスロットル弁１７の流量係数μｔ及び開口面積Ａｔが算出される。続くステップ１０２では次式に基づいてスロットル弁通過新気流量ｍｔ（ｋ−１）が算出される。
【０１１０】
【数１２】
【０１１１】
続くステップ１０３及び１０４は吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒ（ｋ−１）を算出するための部分である。ステップ１０３では、接続点ＣＰ（図９（Ｂ）参照）における吸気管圧力ｋｂ及び吸気管吸入ガス流量ｋｅが図１０（Ｄ）（Ｃ）のマップからそれぞれ算出され、算出されたｋｂと吸気管圧力Ｐｍ（ｋ−１）とに応じて勾配ｋｄ１又はｋｄ２が図１０（Ａ）又は（Ｂ）のマップから算出される。続くステップ１０４では、次式に基づいて吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒ（ｋ−１）が算出される。
【０１１２】
ｍｅｇｒ（ｋ−１）＝ｋｄ１・（Ｐｍ（ｋ−１）−ｋｂ）＋ｋｅ …Ｐｍ（ｋ−１）≦ｋｂ
＝ｋｄ２・（Ｐｍ（ｋ−１）−ｋｂ）＋ｋｅ …Ｐｍ（ｋ−１）＞ｋｂ
続くステップ１０５から１１０までは吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ及び吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒを算出するための部分である。ステップ１０５では、図１２（Ａ）のマップから時定数τｅｇｒが算出される。続くステップ１０６では、次式に基づいて吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒの一次遅れ処理値ｍｅｇｒｓｍ（ｋ−１）が算出される。
【０１１３】
【数１３】
【０１１４】
続くステップ１０７では、図１２（Ｂ）のマップからムダ時間Ｔｄが算出される。続くステップ１０８では、ムダ時間相当計算回数Ｉｄｘが算出される。続くステップ１０９では、次式に基づいて吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒが算出される。
【０１１５】
ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ（ｋ−１）＝ｍｅｇｒｓｍ（（ｋ−１）−Ｉｄｘ）
続くステップ１１０では、次式に基づいて吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒが算出される。
【０１１６】
ｍｅｇｒ＿ａｉｒ（ｋ−１）＝ｍｅｇｒ（ｋ−１）−ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ（ｋ−１）
続くステップ１１１及び１１２は筒内吸入ガス流量ｍｃを算出するための部分である。ステップ１１１では、図４（Ａ）（Ｂ）のマップからパラメータｋｉｖａ，ｋｉｖｂが算出される。続くステップ１１２では、次式に基づいて筒内吸入ガス流量ｍｃが算出される。
【０１１７】
【数１４】
【０１１８】
続くステップ１１３からステップ１１５は間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ及び筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉを算出するための部分である。ステップ１１３では、吸気管圧力Ｐｍ（ｋ−１）と図１３（Ｂ）のマップから間接分割合ｋｉｎｄｉが算出される。続くステップ１１４では、次式に基づいて間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ（ｋ−１）が算出される。
【０１１９】
ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ（ｋ−１）＝ｋｉｎｄｉ・ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ（ｋ−１）
続くステップ１１５では、次式に基づいて筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ（ｋ−１）が算出される。
【０１２０】
ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ（ｋ−１）＝（１−ｋｉｎｄｉ）・ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ（ｋ−１）
続くステップ１１６では、次式に基づいて筒内吸入混合ガス流量ｍｃｍが算出される。
【０１２１】
ｍｃｍ（ｋ−１）＝ｍｃ（ｋ−１）−ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ（ｋ−１）
続くステップ１１７では、次式に基づいて筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒが算出される。
【０１２２】
ｍｃ＿ａｉｒ＝（１−ｒｅｇｒ（ｋ−１））・ｍｃｍ（ｋ−１）
続くステップ１１８では吸気行程１回に要する時間ｔｉｖが算出され、続くステップ１１９では筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒにｔｉｖを乗算することにより筒内充填新気量Ｍｃ＿ａｉｒが算出される（Ｍｃ＿ａｉｒ＝ｍｃ＿ａｉｒ・ｔｉｖ）。続くステップ１２０では筒内充填新気量Ｍｃ＿ａｉｒに上述した定数ｋｋを乗算することにより機関負荷率ＫＬが算出される（ＫＬ＝ｋｋ・Ｍｃ＿ａｉｒ）。図示しない燃料噴射量算出ルーチンでは、上述した空燃比設定係数ｋＡＦが算出され、機関負荷率ＫＬに空燃比設定係数ｋＡＦを乗算することにより燃料噴射量ＱＦが算出される（ＱＦ＝ｋＡＦ・ＫＬ）。
【０１２３】
続くステップ１２１から１２３は各種パラメータを更新する部分である。ステップ１２１では（Ｐｍ／Ｔｍ）（ｋ）が上述の式（６）に基づいて更新され続くステップ１２２では、Ｐｍ（ｋ）が上述の式（７）に基づいて更新され、続くステップ１２３ではｒｅｇｒ（ｋ）が上述の式（１０）に基づいて更新される。
【０１２４】
上述の実施例では混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒを、筒内吸入混合ガス流量ｍｃｍに対する混合ガス中ＥＧＲガス流量ｍｃｍ＿ｅｇｒの割合（＝ｍｃｍ＿ｅｇｒ／ｍｃｍ）の形で表している。しかしながら、混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒを、例えば混合ガス中新気流量ｍｃｍ＿ａｉｒに対する混合ガス中ＥＧＲガス流量ｍｃｍ＿ｅｇｒの割合（＝ｍｃｍ＿ｅｇｒ／ｍｃｍ＿ａｉｒ）の形で表すこともできる。
【０１２５】
また、上述の実施例では間接分割合ｋｉｎｄｉを、吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒに対する間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉの割合（＝ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ／ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ）の形で表している。しかしながら、間接分割合ｋｉｎｄｉを、例えば直接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｄｉに対する間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ（＝ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ／ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｄｉ）の割合の形で表すこともできる。
【０１２６】
【発明の効果】
筒内吸入新気量をより正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】ＥＧＲ枝管の詳細図である。
【図３】筒内直接吸入ＥＧＲガス流量及び筒内間接吸入ＥＧＲガス流量を説明するための図である。
【図４】パラメータｋｉｖａ，ｋｉｖｂを示す線図である。
【図５】各パラメータを説明するための図である。
【図６】排気管温度Ｔｅを示す線図である。
【図７】スロットル弁通過新気流量ｍｔを説明するための図である。
【図８】スロットル弁の流量係数μｔ及び開口面積Ａｔを示す線図である。
【図９】吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒを説明するための図である。
【図１０】勾配ｋｄ１，ｋｄ２並びに接続点における吸気管圧力ｋｂ及び吸気管吸入ガス流量ｋｃを示す線図である。
【図１１】吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒを説明するための図である。
【図１２】時定数τｅｇｒ及びムダ時間Ｔｄを示す線図である。
【図１３】間接分割合ｋｉｎｄｉを示す線図である。
【図１４】機関負荷率ＫＬの算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】機関負荷率ＫＬの算出ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…機関本体
１２…吸気枝管
１７…スロットル弁
２２…ＥＧＲ制御弁
２３…ＥＧＲ枝管[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fresh air amount calculation device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An internal combustion engine that calculates an intake pipe pressure that is a pressure in an intake pipe downstream of a throttle valve and calculates an intake air amount based on the intake pipe pressure is known (see Patent Document 1). In this internal combustion engine, the intake pipe pressure is calculated by applying the energy conservation law and the mass conservation law to air existing in the intake pipe downstream of the throttle valve.
[0003]
On the other hand, there has been conventionally known an internal combustion engine in which an intake pipe and an exhaust pipe downstream of a throttle valve are connected to each other via an exhaust gas recirculation passage to supply exhaust gas recirculation gas into a cylinder.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-41095 A
[Patent Document 2]
JP 2002-147279 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, Patent Document 1 does not mention any internal combustion engine to which exhaust gas recirculation gas is supplied.
[0006]
By the way, considering that fresh air and exhaust gas recirculation gas are sucked into the cylinder when the exhaust gas recirculation gas is supplied, the total amount of gas sucked into the cylinder is calculated, and By calculating the amount of exhaust gas recirculated gas sucked into the intake pipe from the recirculation passage and subtracting the latter from the former, the in-cylinder fresh air amount, which is the amount of fresh air sucked into the cylinder, can be calculated. Looks like crab.
[0007]
However, the amount of the exhaust gas recirculated gas flowing into the intake pipe and the amount of the exhaust gas recirculated gas flowing out of the intake pipe and drawn into the cylinder cannot be simply considered to be equal. As will be described in detail later, the exhaust gas recirculation gas sucked into the cylinder will be briefly described below. The exhaust gas recirculation gas sucked into the intake pipe from the exhaust gas recirculation passage and then directly sucked into the cylinder is used. This is because there are circulating gas and exhaust gas recirculation gas that is drawn into the intake pipe from the exhaust gas recirculation passage and diffused throughout the intake pipe, and then indirectly drawn into the cylinder.
[0008]
That is, in order to accurately obtain the in-cylinder intake fresh air amount, the amount of exhaust gas recirculation gas directly sucked into the cylinder and the amount of exhaust gas recirculation gas indirectly sucked into the cylinder Need to be evaluated separately.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to separately evaluate the amount of exhaust gas recirculation gas directly sucked into the cylinder and the amount of exhaust gas recirculation gas indirectly sucked into the cylinder, An object of the present invention is to provide a device for calculating a fresh air amount of an internal combustion engine, which can more accurately obtain a fresh air amount in a cylinder.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, an intake pipe and an exhaust pipe downstream of a throttle valve are connected to each other via an exhaust gas recirculation passage to supply exhaust gas recirculation gas into a cylinder. Means for calculating an in-cylinder intake gas amount, which is the total amount of fresh air and exhaust gas recirculated gas sucked into the cylinder, and Means for calculating an in-cylinder direct intake exhaust gas recirculation gas amount which is an amount of exhaust gas recirculation gas directly sucked, and indirectly in the cylinder after being sucked into the intake pipe from the exhaust gas recirculation passage and diffused; Means for calculating the amount of in-cylinder indirect intake exhaust gas recirculation gas, which is the amount of exhaust gas recirculated gas to be drawn in, and the in-cylinder intake fresh air amount, which is the amount of fresh air drawn into the cylinder, These in-cylinder intake gas volume and in-cylinder direct intake exhaust gas recirculation Means for calculating, based on the gas amount and the in-cylinder indirect intake exhaust gas recirculation gas amount, which comprises a.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the means for calculating the in-cylinder indirect intake exhaust gas recirculation gas amount comprises fresh air and exhaust gas recirculation gas indirectly sucked into the cylinder. Means for calculating an in-cylinder intake mixed gas amount, which is an amount of the mixed gas, and an exhaust gas recirculation rate in the mixed gas, which is a ratio of the in-cylinder indirect intake exhaust gas recirculation gas amount to the in-cylinder intake mixed gas amount. Means for calculating, and means for calculating the in-cylinder indirect intake exhaust gas recirculation gas amount based on the in-cylinder intake mixed gas amount and the exhaust gas recirculation rate in the mixed gas.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the means for calculating the exhaust gas recirculation rate in the mixed gas is a cylinder of the exhaust gas recirculated gas sucked into the intake pipe from the exhaust gas recirculation passage. Means for calculating an indirect exhaust gas recirculation gas amount, which is an amount of exhaust gas recirculation gas to be indirectly sucked into the exhaust gas, and an exhaust gas recirculation gas amount based on the indirect exhaust gas recirculation gas amount. Means for calculating a circulation rate.
[0013]
According to a fourth aspect, in the third aspect, an exhaust gas recirculation control valve for controlling an amount of the exhaust gas recirculation gas flowing in the exhaust gas recirculation passage is disposed in the exhaust gas recirculation passage. The means for calculating the indirect exhaust gas recirculation gas amount calculates an intake pipe intake exhaust gas recirculation gas amount which is an amount of the exhaust gas recirculation gas sucked into the intake pipe from the exhaust gas recirculation passage. And an indirect ratio, which is a ratio of the indirect exhaust gas recirculation gas amount to the intake pipe intake exhaust gas recirculation gas amount, to the pressure in the intake pipe downstream of the throttle valve and the opening of the exhaust gas recirculation control valve. Means for calculating the indirect exhaust gas recirculation gas amount based on the intake pipe intake exhaust gas recirculation gas amount and the indirect portion ratio.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect, the means for calculating the in-cylinder direct intake exhaust gas recirculation gas amount includes an exhaust gas recirculation gas suctioned into the intake pipe from the exhaust gas recirculation passage. A means for calculating a direct exhaust gas recirculation gas amount which is an amount of the exhaust gas recirculation gas directly sucked into the cylinder; and a direct intake exhaust gas recirculation gas in the cylinder based on the direct exhaust gas recirculation gas amount. Means for calculating the amount of circulating gas.
[0015]
According to a sixth aspect, in the first aspect, the internal combustion engine includes a plurality of cylinders, and each of the cylinders is connected to a common surge tank via a corresponding intake branch pipe. The exhaust gas recirculation passage is branched into exhaust gas recirculation branches, and these exhaust gas recirculation branches are connected to the intake branches of the corresponding cylinders.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a spark ignition type internal combustion engine. However, the present invention can also be applied to a compression ignition type internal combustion engine.
[0017]
Referring to FIG. 1, reference numeral 1 denotes an engine body having, for example, four cylinders, 2 denotes a cylinder block, 3 denotes a cylinder head, 4 denotes a piston, 5 denotes a combustion chamber, 6 denotes an intake valve, 7 denotes an intake port, and 8 denotes exhaust. A valve, 9 is an exhaust port, 10 is a spark plug, and 11 is a fuel injection valve. The intake port 7 is connected to a surge tank 13 via a corresponding intake branch pipe 12, and the surge tank 13 is connected to an air cleaner 15 via an intake duct 14. A throttle valve 17 driven by a step motor 16 is arranged in the intake duct 14. In this specification, the intake duct downstream of the throttle valve 17, the surge tank 13, the intake branch pipe 12, and the intake port 7 may be referred to as an intake pipe.
[0018]
On the other hand, the exhaust port 11 is connected to a catalytic converter 20 via an exhaust manifold 18 and an exhaust pipe 19, and the catalytic converter 20 is connected to the atmosphere via a muffler (not shown).
[0019]
The exhaust manifold 18 and each intake branch pipe 12 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter, referred to as EGR) supply pipe 21, and an electrically controlled EGR control valve 22 is disposed in the EGR supply pipe 21. . In the internal combustion engine shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2, an EGR supply pipe 21 downstream of the EGR control valve 22 is branched into EGR branches 23, and each EGR branch 23 is connected to the corresponding intake branch 12 respectively. Have been. In addition, a throttle 24 is provided at the outlet end of each EGR branch pipe 23 in order to suppress a variation in the amount of EGR gas supplied to each cylinder. Note that the EGR control valve 22 includes a step motor, and as the number of steps STP of the step motor increases, the opening of the EGR control valve 22 increases. That is, the step number STP indicates the opening degree of the EGR control valve 22.
[0020]
The electronic control unit 30 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 31 such as a ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33, a CPU (Microprocessor) 34, an input port 35 and an output port 36. Is provided. A throttle opening sensor 40 for detecting the throttle opening θt is attached to the throttle valve 17. Further, a load sensor 42 for detecting the depression amount of the accelerator pedal 41 is connected to the accelerator pedal 41. The depression amount of the accelerator pedal 41 indicates the required load. Further, an atmospheric temperature sensor 44 for detecting the atmospheric temperature Ta (K) and an atmospheric pressure sensor 45 for detecting the atmospheric pressure Pa (kPa) are mounted in the intake duct 14, respectively. Output signals of these sensors 40, 42, 44, and 45 are input to the input port 35 via the corresponding AD converters 37. Further, the input port 35 is connected to a crank angle sensor 43 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, by 30 °. The CPU 34 calculates the engine speed NE based on the output pulse of the crank angle sensor 43. On the other hand, the output port 36 is connected to the ignition plug 10, the fuel injection valve 11, the step motor 16, and the EGR control valve 22 via the corresponding drive circuit 38, respectively, based on an output signal from the electronic control unit 30. Controlled.
[0021]
In the internal combustion engine shown in FIG. 1, the fuel injection amount QF is calculated based on, for example, the following equation.
[0022]
QF = kAF · KL
Here, kAF indicates an air-fuel ratio setting coefficient, and KL indicates an engine load factor (%).
[0023]
The air-fuel ratio setting coefficient kAF is a coefficient representing the target air-fuel ratio, and decreases when the target air-fuel ratio increases, that is, when it becomes lean, and increases when the target air-fuel ratio decreases, that is, when it becomes rich. The air-fuel ratio setting coefficient kAF is stored in the ROM 32 in advance as a function of the engine operating state, for example, the required load and the engine speed.
[0024]
On the other hand, the engine load factor KL represents the amount of fresh air charged into each cylinder, and is defined by the following equation, for example.
[0025]
(Equation 1)
[0026]
Here, Mc_air is the in-cylinder charged fresh air amount (g), which is the amount of fresh air charged into the cylinder of each cylinder when the intake valve 6 is opened and then closed, and DSP is the exhaust gas of the engine. The amount (liter), NCYL indicates the number of cylinders, and ρastd indicates the air density (about 1.2 g / liter) in a standard state (1 atm, 25 ° C.). In addition, kk represents each constant collectively, and the in-cylinder charged fresh air amount Mc_air is represented by the following equation.
[0027]
Mc_air = KL / kk
Further, assuming that the flow rate of the fresh air sucked into the cylinder is the in-cylinder fresh air flow rate mc_air (g / sec), the in-cylinder charged fresh air amount Mc_air is also expressed by the following equation.
[0028]
Mc_air = mc_air · tiv
Here, tiv represents the time (sec) required for one intake stroke in each cylinder.
[0029]
Therefore, in order to make the actual air-fuel ratio exactly coincide with the target air-fuel ratio, the engine load factor KL, the in-cylinder charged fresh air amount Mc_air, or the in-cylinder intake fresh air flow rate mc_air may be accurately obtained. Hereinafter, a case in which the in-cylinder intake fresh air flow rate mc_air is obtained will be described as an example.
[0030]
Now, as described at the beginning, the EGR gas sucked into the cylinder includes the EGR gas directly sucked into the cylinder after being sucked from the EGR supply pipe 21 into the intake pipe, and the EGR gas from the EGR supply pipe 21. There is EGR gas which is inhaled into the cylinder after being drawn into the intake pipe and diffused. This will be described in detail.
[0031]
Generally, the EGR gas flows from the EGR branch pipes 23 of the EGR supply pipe 21 into the corresponding intake branch pipes 12, and temporarily stays in the intake branch pipes 12 and the intake ports 7, and then continues. It is sucked into the cylinder during the intake stroke.
[0032]
However, for example, in a case where the overlap period in which the intake valve 6 and the exhaust valve 8 are simultaneously opened is relatively long, the intake valve 6 is opened, and at the same time, stays in the intake branch pipe 12 and the intake port 7. The exhausted EGR gas may be blown back toward the upstream of the intake pipe and diffused into the surge tank 13 and the intake duct 14. Alternatively, when a relatively large amount of EGR gas is supplied, the inside of the intake branch pipe 12 and the inside of the intake port 7 are filled with the large amount of EGR gas, and the EGR gas overflows from the intake branch pipe 12 and the inside of the surge tank 13. In addition, there is a risk of diffusion into the intake duct 14. The EGR gas thus diffused into the surge tank 13 and the intake duct 14, that is, the entirety of the intake pipe is then sucked into the cylinder in the form of a mixed gas with fresh air.
[0033]
Therefore, the EGR gas sucked into the cylinder includes EGR gas directly sucked into the cylinder from the intake port 7, that is, EGR gas directly sucked into the cylinder, and indirectly diffused into the cylinder after diffusing into the entire intake pipe. It can be considered that there is EGR gas sucked into the cylinder, that is, in-cylinder indirectly sucked EGR gas.
[0034]
The EGR gas diffused throughout the intake pipe is then sucked into one of the cylinders, however, it is not known which cylinder is to be sucked. That is, for example, when a part of the EGR gas flowing into the corresponding intake branch pipe 12 from the EGR branch pipe 23 of the first cylinder # 1 diffuses into the entire intake pipe, this EGR gas finally becomes the first cylinder # 1. Not necessarily inhaled. Also, considering that a part of the EGR gas flowing into the corresponding intake branch pipe 12 from the EGR branch pipe 23 is directly sucked into the cylinder and the rest is indirectly sucked into the cylinder, The EGR gas indirectly sucked into the cylinder is sucked into the cylinder with a time delay compared to the EGR gas directly sucked into the cylinder.
[0035]
Therefore, the amount of EGR gas flowing from each EGR branch pipe 23 into the corresponding intake branch pipe 12 cannot be considered as it is as the amount of EGR gas sucked into the corresponding cylinder. That is, it is necessary to separately evaluate the in-cylinder direct intake EGR gas and the in-cylinder indirect intake EGR gas.
[0036]
As described above, the in-cylinder indirectly suctioned EGR gas is sucked into the cylinder in the form of a mixed gas together with fresh air. Therefore, if this mixed gas is referred to as an in-cylinder intake mixed gas, it can be considered that the gas sucked into the cylinder is composed of the in-cylinder direct intake EGR gas and the in-cylinder intake mixed gas.
[0037]
Then, as shown in FIG. 3, the total flow rate of fresh air and EGR gas sucked into the cylinder is set to the in-cylinder intake gas flow rate mc (g / sec), and the in-cylinder direct intake EGR gas sucked into the cylinder Is defined as the in-cylinder direct intake EGR gas flow rate mc_egr_di (g / sec) and the in-cylinder intake mixed gas flow rate sucked into the cylinder as the in-cylinder intake mixed gas flow rate mcm (g / sec). To establish.
[0038]
mc = mc_egr_di + mcm
Further, if the flow rate of the fresh air component in the in-cylinder intake mixed gas is defined as mcm_air (g / sec), and the flow rate of the EGR gas component is defined as the EGR gas flow rate mcm_egr (g / sec) in the mixed gas, The following equation holds.
[0039]
mcm = mcm_air + mcm_egr
Here, the mixed gas fresh air flow rate mcm_air matches the above-described in-cylinder intake fresh air flow rate mc_air, and the mixed gas EGR gas flow rate mcm_egr is the in-cylinder in-cylinder indirectly suctioned EGR gas flow rate sucked into the cylinder. It corresponds to the indirect intake EGR gas flow rate mc_egr_indi (g / sec).
[0040]
In the embodiment according to the present invention, the in-cylinder intake gas flow rate mc and the in-cylinder direct intake EGR gas flow rate mc_egr_di are calculated first, and then the in-cylinder intake mixed gas flow rate mcm is calculated based on the following equation (1).
[0041]
mcm = mc-mc_egr_di (1)
Then, the EGR rate in the mixed gas regr (= mcm_egr / mcm), which is the ratio of the amount of the in-cylinder indirectly-inhaled EGR gas to the amount of the in-cylinder-inhaled mixed gas, is calculated. The air flow rate mcm_air, that is, the in-cylinder intake fresh air flow rate mc_air is calculated.
[0042]
mc_air = (1-regr) · mcm
That is, if the EGR gas flow rate mcm_egr in the mixed gas or the in-cylinder indirect intake EGR gas flow rate mcegr_indi can be directly obtained, this is obtained and subtracted from the in-cylinder intake mixed gas flow rate mcm. Can be easily calculated (mcm_air = mcm−mcm_egr). However, it is difficult to directly obtain the mixed gas EGR gas flow rate mcm_egr or the in-cylinder indirect inhalation EGR gas flow rate mc_egr_indi. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the mixed gas fresh air flow rate mcm_air using the mixed gas EGR rate regr. Is calculated. The EGR rate regr in the mixed gas will be described later in detail.
[0043]
Therefore, if the in-cylinder intake gas flow rate mc, the in-cylinder direct intake EGR gas flow rate mc_egr_di, and the mixed gas EGR rate regr are calculated, the in-cylinder intake fresh air flow rate mc_air can be calculated. Next, a method of calculating these mc, mc_egr_di, and regr will be sequentially described.
[0044]
First, in the embodiment according to the present invention, the in-cylinder intake gas flow rate mc is calculated based on the following equation.
[0045]
(Equation 2)
[0046]
Here, Pm represents an intake pipe pressure (kPa) which is a pressure in the intake pipe, Tm represents an intake pipe temperature (K) which is a temperature in the intake pipe, and kiva and kivb represent parameters. The parameters kiva and kivb are respectively obtained by experiments in advance as a function of the engine speed NE, and are stored in the ROM 32 in advance in the form of maps shown in FIGS.
[0047]
That is, according to theory and empirical rules, the in-cylinder intake gas flow rate mc is proportional to the in-cylinder pressure when the intake valve 6 is closed, and this in-cylinder pressure is the gas pressure upstream of the intake valve 6, that is, the intake pipe pressure. It almost coincides with Pm. Therefore, the in-cylinder intake gas flow rate mc can be expressed in the form of a linear function of the intake pipe pressure Pm.
[0048]
Then, if the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm are known, the in-cylinder intake gas flow rate mc can be known. The intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm can be detected by, for example, a sensor. However, in the embodiment according to the present invention, the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature are calculated by paying attention to the mass conservation law and the energy conservation law for the intake pipe. The temperature Tm is calculated.
[0049]
That is, as shown in FIG. 5, the flow rate of fresh air passing through the throttle valve 17 and flowing into the intake pipe IM is defined as a throttle valve passing fresh air flow rate mt (g / sec). Assuming that the flow rates of fresh air and EGR gas flowing into the intake pipe IM after passing through the intake pipe are the intake pipe intake gas flow rate megr (g / sec), the gas flows out of the intake pipe IM through the intake valve 6 and is sucked into the cylinder. Since the flow rates of the fresh air and the EGR gas are the in-cylinder intake gas flow rates mc, the mass conservation law for the intake pipe IM is expressed by the following equation (2).
[0050]
[Equation 3]
[0051]
Here, Mm represents the mass (g) of fresh air and EGR gas existing in the intake pipe IM, and t represents time.
[0052]
In this case, in the embodiment according to the present invention, it is considered that not only the EGR gas but also fresh air and the EGR gas flow into the intake pipe IM after passing through the throttle 24. This will be described briefly. Once the EGR control valve 22 is closed, fresh air in the intake pipe IM flows into the EGR branch pipe 23 through the throttle 24, and the EGR branch pipe 23 from the throttle 24 to the EGR control valve 22 or the EGR supply. The inside of the pipe 21 will be filled with fresh air. Therefore, when the EGR control valve 22 is opened next time, fresh air in the EGR branch pipe 23 or the EGR supply pipe 21 sequentially flows through the throttle 24 and flows into the intake pipe IM. For a while after the valve 22 is opened, fresh air flows through the throttle 24 and flows into the intake pipe IM.
[0053]
Therefore, the flow rate of fresh air that is drawn into the intake pipe IM after passing through the throttle 24 is defined as intake pipe suction fresh air flow rate megr_air (g / sec), and EGR that is drawn into the intake pipe IM after passing through the throttle 24. Assuming that the gas flow rate is the intake pipe intake EGR gas flow rate megr_egr (g / sec), the following equation is established.
[0054]
megr = megr_air + megr_egr
As will be described later, the intake pipe intake fresh air flow rate megr_air gradually decreases as time elapses after the EGR control valve 22 is opened, and finally becomes zero.
[0055]
Then, fresh air flows into the intake pipe IM through the throttle valve 17 by the amount of fresh air passing through the throttle valve mt, passes through the throttle 24, and enters fresh air into the intake pipe IM only by the intake pipe intake fresh air flow megr_air. The EGR gas flows into the intake pipe IM through the throttle 24 and flows into the intake pipe IM by an intake pipe intake EGR gas flow rate megr_egr, and the mixed gas passes through the intake valve 6 and flows from the intake pipe IM into the cylinder intake mixed gas flow rate mcm. It flows out, passes through the intake valve 6, and flows out of the intake pipe IM by the in-cylinder direct intake EGR gas flow rate mc_egr_di. Therefore, the energy conservation law for the intake pipe IM is expressed by the following equation (3).
[0056]
(Equation 4)
[0057]
Here, Vm is the volume (m 3 ), R represents a gas constant, and Te represents an exhaust pipe temperature (K) which is a temperature of exhaust gas in the exhaust manifold 18, respectively. Further, Cv represents the constant heat of fresh air and Cp represents the constant heat of fresh air. Strictly speaking, the constant volume specific heat and the constant pressure specific heat should be different from each other depending on whether only fresh air, only EGR gas, or a mixed gas of fresh air and EGR gas. However, it has been confirmed that treating the constant volume specific heat Cv and the constant pressure specific heat Cp as fresh air does not hinder practical use.
[0058]
In the embodiment according to the present invention, as described above, the in-cylinder direct intake EGR gas directly inhaled from the intake pipe IM into the cylinder, and the in-cylinder directly inhaled from the intake pipe IM into the cylinder. Attention is paid to the internal indirect suction EGR gas. Then, the EGR gas passed through the throttle 24 and drawn into the intake pipe IM is the same as the EGR gas passed through the throttle 24 and drawn directly into the pipe, and diffuses into the entirety of the suction pipe IM and then into the pipe. And EGR gas to be indirectly sucked into the air.
[0059]
Therefore, the flow rate of the EGR gas that is directly sucked into the cylinder through the throttle 24 is directly referred to as EGR gas flow rate megr_egr_di (g / sec), and is indirectly sucked into the cylinder through the throttle 24. Assuming that the flow rate of the EGR gas to be performed is the indirect EGR gas flow rate megr_egr_indi (g / sec), the following equation is established.
[0060]
megr_egr = megr_egr_di + megr_egr_indi
It can be considered that this direct EGR gas flow rate megr_egr_di matches the in-cylinder direct intake EGR gas flow rate mc_egr_di. Note that, in the embodiment according to the present invention, the EGR gas whose flow rate is represented by the indirect EGR gas flow rate megr_egr_indi is immediately diffused throughout the intake pipe IM when flowing into the intake pipe IM.
[0061]
Then, using the equation of state (Pm · Vm = Mm · R · Tm), the Meyer's relational equation (Cp = Cv + R), and the specific heat ratio κ (= Cp / Cv), the above equations (2) and (3) are obtained. ) Can be rewritten as the following equations (4) and (5).
[0062]
(Equation 5)
[0063]
Therefore, if these equations (4) and (5) are sequentially solved, the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm can be calculated. In an actual calculation, the equations (4) and (5) are expressed as the following equations (6) and (7) using the calculation time interval Δt and the parameter k representing the number of calculations.
[0064]
(Equation 6)
[0065]
As can be seen from the equations (6) and (7), the in-cylinder intake gas flow rate mc is calculated using the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm, and the next intake rate is calculated using the calculated in-cylinder intake gas flow rate mc. The pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm are calculated.
[0066]
Here, the specific heat ratio κ, the gas constant R, and the intake pipe volume Vm are constant values, the in-cylinder intake mixed gas flow rate mcm is calculated using the above equation (1), and the atmospheric temperature Ta is the atmospheric temperature sensor 44. Is detected by On the other hand, the exhaust pipe temperature Te can be detected by a sensor or the like, but the exhaust pipe temperature Te depends on the engine speed NE and the intake pipe intake gas flow rate megr, that is, as shown in FIG. It increases as the number NE increases, and increases as the intake pipe intake gas flow rate megr increases. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the exhaust pipe temperature Te is obtained by an experiment in advance as a function of the engine speed NE and the intake pipe intake gas flow rate megr and stored in the ROM 32 in the form of a map shown in FIG. The exhaust pipe temperature Te is calculated using this map.
[0067]
Therefore, in order to solve the equations (4), (5) to (6), (7), the throttle valve passing fresh air flow rate mt, the intake pipe intake gas flow rate megr, the intake pipe intake fresh air flow rate megr_air, and the indirect EGR gas It is necessary to calculate the flow rate megr_egr_indi.
[0068]
Although the fresh air flow rate mt passing through the throttle valve can be detected by, for example, an air flow meter, in the embodiment according to the present invention, it is obtained by the following calculation. That is, as shown in FIG. 7, when the pressure and temperature upstream of the throttle valve 17 are set to the atmospheric pressure Pa and the atmospheric temperature Ta, and the pressure and temperature downstream of the throttle valve 17 are set to the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm, The flow rate mt of fresh air passing through the throttle valve is expressed by the following equation (8) using the linear velocity vt (m / sec) of fresh air passing through the throttle valve 17.
[0069]
mt = μt · At · vt · ρm (8)
Here, μt is a flow coefficient at the throttle valve 17, and At is an opening area of the throttle valve 17 (m 2 ), Ρm is the density of fresh air downstream of the throttle valve 17, that is, in the intake pipe IM (kg / m 3 ) Respectively. The flow coefficient μt and the opening area At are respectively obtained in advance as a function of the throttle opening θt by an experiment, and are stored in the ROM 32 in advance in the form of maps shown in FIGS.
[0070]
The energy conservation law for fresh air before and after the throttle valve 17 is expressed by the following equation (9).
[0071]
v 2 / 2 + Cp · Tm = Cp · Ta (9)
Further, considering that the intake pipe cross-sectional area is infinite and the fresh air flow velocity is zero upstream of the throttle valve 17 at infinity, the momentum conservation law for fresh air before and after the throttle valve 17 is given by the following equation (10). Is represented by
[0072]
ρm · v 2 = Pa-Pm (10)
Therefore, the equation of state at the upstream of the throttle valve 17 (Pa = ρa · R · Ta, where ρa is the density of fresh air upstream of the throttle valve 17, that is, in the atmosphere (kg / m 3 )), The state equation downstream of the throttle valve 17 (Pm = ρm · R · Tm), and the above equations (8), (9), and (10), the throttle valve fresh air flow rate mt is expressed by the following equation. You.
[0073]
(Equation 7)
[0074]
Next, the intake pipe intake gas flow rate megr will be described. As shown in FIG. 5, assuming that the flow rate of the EGR gas passing through the EGR control valve 22 is the control valve passing EGR gas flow rate megrv (g / sec), the intake pipe intake gas flow rate megr is the control valve passing EGR gas flow rate megrv. Can be considered to match. Therefore, it suffices to calculate the control valve passage EGR gas flow rate megrv.
[0075]
According to the present inventors, the relationship between the in-cylinder intake fresh air flow rate mc_air_on and the intake pipe pressure Pm at the time of steady engine operation and when the EGR gas is being supplied, is such that the gradients are different from each other and are continuous at the connection point. It has been confirmed that it can be expressed by the two linear function expressions. That is, as shown in FIG. 9A, assuming that two gradients are ka_on1 and ka_on2, and the intake pipe pressure and the in-cylinder intake fresh air flow rate at the connection point CCon are respectively kb and kcon, the in-cylinder intake in this case is assumed. The fresh air flow rate mc_air_on is represented by the following equation (11).
[0076]
mc_air_on = ka_on1 · (Pm−kb) + kc_on... Pm ≦ kb
= Ka_on2 · (Pm-kb) + kc_on ... Pm> kb ... (11)
Here, ka_on1 and ka_on2 are functions of the engine speed NE and the number of steps STP representing the opening degree of the EGR control valve 22, respectively, kb is a function of the engine speed NE, and kc_on is the engine speed NE and the step. It is a function of the number STP.
[0077]
Similarly, the relationship between the in-cylinder intake fresh air flow rate mc_air_off and the intake pipe pressure Pm at the time of steady engine operation and when the EGR gas is not supplied is also two gradients different from each other and continuous at the connection point. It has been confirmed that it can be expressed by a linear function expression. That is, as shown in FIG. 9A, assuming that two gradients are ka_off1 and ka_off2, and the intake pipe pressure and the in-cylinder intake fresh air flow rate at the connection point CPoff are kb and kcoff, respectively, the in-cylinder intake in this case is assumed. The fresh air flow rate mc_air_off is represented by the following equation (12).
[0078]
mc_air_off = ka_off1 · (Pm−kb) + kc_off... Pm ≦ kb
= Ka_off2 · (Pm-kb) + kc_off ... Pm> kb ... (12)
Here, ka_off1, ka_off2, and kc_off are functions of the engine speed NE. Note that kb in Expression (11) and kb in Expression (12) may be different from each other.
[0079]
Considering that only fresh air is charged into the cylinder when the EGR gas is not supplied, the in-cylinder intake fresh air flow rate mc_air_off when the EGR gas is not supplied is sucked into the cylinder at this time. It can be considered that it represents the total amount of gas, that is, the in-cylinder intake gas flow rate mc.
[0080]
Here, considering that the in-cylinder intake gas flow rate mc does not change between when the EGR gas is supplied and when it is not supplied, the in-cylinder intake fresh air flow rate mc_air_off when the EGR gas is not supplied is: This means that not only the in-cylinder intake gas flow rate mc when the EGR gas is not supplied, but also the in-cylinder intake gas flow rate mc when the EGR gas is supplied.
[0081]
Accordingly, the result Δmc_air (= mc_air_off-mc_air_on) obtained by subtracting the in-cylinder intake fresh air flow rate mc_air_on when the EGR gas is supplied from the in-cylinder intake fresh air flow rate mc_air_off when the EGR gas is not supplied is steady. This means that the in-cylinder intake EGR gas flow rate mc_egr (g / sec), which is the amount of EGR gas sucked into the cylinder during operation.
[0082]
In addition, at the time of steady operation, the control valve passing EGR gas flow rate megrv matches the in-cylinder intake EGR gas amount mc_egr. Therefore, the above-mentioned difference Δmc_air also indicates the control valve passage EGR gas flow rate megrv during the steady operation.
[0083]
Further, the difference Δmc_air also represents the control valve passing EGR gas flow rate megrv during the transient operation. That is, the control valve passing EGR gas flow rate megrv greatly depends on the pressure difference before and after the EGR control valve 22, that is, the difference between the exhaust pipe pressure Pe and the intake pipe pressure Pm, and the exhaust pressure Pe upstream of the EGR control valve 22 during the transient operation. In addition, considering that the exhaust gas temperature Te is not so different from Pe and Te during the steady operation, whether the steady-state operation or the transient operation is performed, if the intake pipe pressure Pm is determined, the control valve passing EGR gas flow rate megrv is determined. is there.
[0084]
As described above, the difference Δmc_air represents the EGR gas flow rate megrv passing through the control valve regardless of whether the engine is in a steady operation or a transient operation, and thus represents the intake pipe intake gas flow rate megr.
[0085]
Here, if (ka_off1-ka_on1) is kd1, (ka_off2-ka_on2) is kd2, and (kc_off-kc_on) is ke, the difference Δmc_air, that is, the intake pipe intake gas flow rate megr is expressed by the following equation (13). You.
[0086]
megr = kd1 · (Pm−kb) + ke... Pm ≦ kb
= Kd2 ・ (Pm-kb) + ke ... Pm> kb ... (13)
FIG. 9B shows the intake pipe intake gas flow rate megr in this case. In the embodiment according to the present invention, the gradient kd1, kd2 and the intake pipe intake gas flow rate ke at the connection point CP are functions of the engine speed NE and the EGR control valve opening STP, and the intake pipe pressure kb at the connection point CP is the engine speed. As functions of NE, they are respectively obtained by experiments in advance and stored in the ROM 32 in advance in the form of maps shown in FIGS. 10A, 10B, 10C, and 10D. An intake gas flow rate megr is calculated.
[0087]
As can be seen from equation (13), the difference Δmc_air, the control valve passing EGR gas flow rate megrv, and the intake pipe intake gas flow rate megr are also expressed by two linear function expressions having different gradients and being continuous at the connection point. It means that.
[0088]
Next, the intake pipe intake new air flow rate megr_air will be described. As described above, the intake pipe intake fresh air flow rate megr_air is a fresh air component of the intake pipe intake gas flow rate megr, and the remainder (= megr−megr_air) is the EGR gas component, that is, the intake pipe intake EGR gas flow rate megr_egr. Therefore, if the intake pipe intake EGR gas flow rate megr_egr is calculated, the intake pipe intake new air flow rate megr_air is calculated using the intake pipe intake gas flow rate megr calculated as described above.
[0089]
As shown by the broken line in FIG. 11, when the EGR control valve 22 is opened at the timing X and the control valve passing EGR gas flow rate megrv or the intake pipe intake gas flow rate megr increases from zero to, for example, megr1, the intake pipe intake As shown by the solid line, the EGR gas flow rate megr_egr is maintained at substantially zero from time X until time Td has elapsed, and gradually increases to megr1 after time Td. Therefore, it can be considered that the intake pipe intake EGR gas flow rate megr_egr is obtained by delaying the megrsm as a result of the first-order lag processing of the intake pipe intake gas flow rate megr with the time constant τegr by the waste time Td.
[0090]
The first order delay processing value megrsm is represented by the following equation.
[0091]
(Equation 8)
[0092]
Therefore, assuming that the result of dividing the waste time Td by the calculation time interval Δt is a waste time equivalent calculation number Idx (= Td / Δt), the intake pipe intake EGR gas flow rate megr_egr (k) at the present time is expressed by the following equation. .
[0093]
megr_egr (k) = megrsm (k-Idx)
That is, the first-order lag processing value megrsm (k-Idx) calculated by the number of times of waste time equivalent calculation Idx is set as the current intake pipe intake EGR gas flow rate megr_egr. It should be noted that the time constant τegr and the waste time Td have been previously obtained by experiments as functions of the engine speed NE, respectively, and are stored in the ROM 32 in the form of maps shown in FIGS.
[0094]
Next, the indirect EGR gas flow rate megr_egr_indi will be described. As described above, the indirect EGR gas flow rate megr_egr_indi is the indirectly-inhaled portion of the intake pipe intake EGR gas flow rate megr_egr.
[0095]
In the embodiment according to the present invention, it is considered that the indirect EGR gas flow rate megr_egr is indirectly diffused into the entire intake pipe and indirectly sucked into the cylinder by the indirect proportion Kindi of the megr_egr. The gas flow rate megr_egr_indi is calculated.
[0096]
megr_egr_indi = kindi-megr_egr
As shown in FIG. 13A, the indirect component ratio kindi increases as the intake pipe pressure Pm decreases, and is maintained substantially constant as the intake pipe pressure Pm further decreases. Further, the indirect component ratio kindi increases as the EGR control valve opening STP increases. The indirect component ratio kindi is previously obtained by an experiment as a function of the intake pipe pressure Pm and the EGR control valve opening STP, and is stored in the ROM 32 in advance in the form of a map shown in FIG.
[0097]
As described above, the throttle valve passing fresh air flow rate mt, the intake pipe suction gas flow rate megr, the intake pipe suction fresh air flow rate megr_air, and the indirect EGR gas flow rate megr_egr_indi are calculated. (6) (7) can be solved, and thus the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm can be calculated.
[0098]
The remainder of the intake pipe intake EGR gas flow rate megr_egr described above is the direct EGR gas flow rate megr_egr_di, and as described above, this megr_egr_di matches the in-cylinder direct intake EGR gas flow rate mc_egr_di. Therefore, the in-cylinder direct intake EGR gas flow rate mc_egr_di can be calculated by the following equation.
[0099]
mc_egr_di = (1-kindi) · megr_egr
Next, the EGR rate regr in the mixed gas will be described. As described above, the EGR rate regr in the mixed gas is the ratio of the in-cylinder indirectly inhaled EGR gas flow rate to the in-cylinder inhaled mixed gas flow rate mcm (= mcm_egr / mcm).
[0100]
The ratio of the mass Megr (g) of the EGR gas present in the intake pipe IM to the total mass Mm of the fresh air and the EGR gas present in the intake pipe IM is referred to as an intake pipe EGR rate regrm (= Megr / Mm). It can be considered that the EGR rate regr in the mixed gas described above coincides with the EGR rate regrm in the intake pipe. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the EGR rate regrm in the intake pipe, that is, Megr / Mm is set as the EGR rate regr in the mixed gas.
[0101]
The mass conservation law for the EGR gas present in the intake pipe IM is expressed by the following equation.
[0102]
(Equation 9)
[0103]
On the other hand, the law of conservation of mass for the gas present in the intake pipe IM is expressed by the following equation.
[0104]
(Equation 10)
[0105]
Therefore, the EGR rate regr (k) in the mixed gas is represented by the following equation.
[0106]
[Equation 11]
[0107]
Thus, the in-cylinder intake gas flow rate mc, the in-cylinder direct intake EGR gas flow rate mc_egr_di, and the mixed gas EGR rate regr are calculated, and thus the in-cylinder intake fresh air flow rate mc_air is calculated.
[0108]
14 and 15 show an engine load factor KL calculation routine of the embodiment according to the present invention. This routine is executed by interruption at the above-described calculation time interval Δt.
[0109]
Referring to FIGS. 14 and 15, first, at step 100, the parameter k is incremented by one. The following steps 101 and 102 are for calculating the throttle valve passing fresh air flow rate mt (k-1). In step 101, the flow coefficient μt and the opening area At of the throttle valve 17 are calculated from the maps of FIGS. In the following step 102, a throttle valve passing fresh air flow rate mt (k-1) is calculated based on the following equation.
[0110]
(Equation 12)
[0111]
The following steps 103 and 104 are for calculating the intake pipe intake gas flow rate megr (k-1). In step 103, the intake pipe pressure kb and the intake pipe intake gas flow rate ke at the connection point CP (see FIG. 9B) are calculated from the maps of FIGS. 10D and 10C, respectively. The gradient kd1 or kd2 is calculated from the map of FIG. 10A or 10B according to the pressure Pm (k-1). In the following step 104, the intake pipe intake gas flow rate megr (k-1) is calculated based on the following equation.
[0112]
megr (k-1) = kd1. (Pm (k-1) -kb) + ke ... Pm (k-1) ≤kb
= Kd2 · (Pm (k-1) -kb) + ke ... Pm (k-1)> kb
The subsequent steps 105 to 110 are for calculating the intake pipe intake EGR gas flow rate megr_egr and the intake pipe intake new air flow rate megr_air. In step 105, the time constant τegr is calculated from the map of FIG. In the following step 106, a first-order lag processing value megrsm (k-1) of the intake pipe intake gas flow rate megr is calculated based on the following equation.
[0113]
(Equation 13)
[0114]
In the following step 107, the waste time Td is calculated from the map of FIG. In the following step 108, the number of times of calculation Idx corresponding to the waste time is calculated. In the following step 109, the intake pipe intake EGR gas flow rate megr_egr is calculated based on the following equation.
[0115]
megr_egr (k-1) = megrsm ((k-1) -Idx)
In the following step 110, the intake pipe intake fresh air flow rate megr_air is calculated based on the following equation.
[0116]
megr_air (k-1) = megr (k-1) -megr_egr (k-1)
Subsequent steps 111 and 112 are for calculating the in-cylinder intake gas flow rate mc. In step 111, the parameters kiva and kivb are calculated from the maps shown in FIGS. In the following step 112, the in-cylinder intake gas flow rate mc is calculated based on the following equation.
[0117]
[Equation 14]
[0118]
Subsequent steps 113 to 115 are portions for calculating the indirect EGR gas flow rate megr_egr_indi and the in-cylinder direct intake EGR gas flow rate mc_egr_di. In step 113, the indirect component ratio kindi is calculated from the intake pipe pressure Pm (k-1) and the map shown in FIG. In the following step 114, the indirect EGR gas flow rate megr_egr_indi (k-1) is calculated based on the following equation.
[0119]
megr_egr_indi (k−1) = kindi · megr_egr (k−1)
In the following step 115, the in-cylinder direct intake EGR gas flow rate mc_egr_di (k-1) is calculated based on the following equation.
[0120]
mc_egr_di (k-1) = (1-kindi). megr_egr (k-1)
In the following step 116, the in-cylinder intake mixed gas flow rate mcm is calculated based on the following equation.
[0121]
mcm (k-1) = mc (k-1) -mc_egr_di (k-1)
In the following step 117, the in-cylinder intake fresh air flow rate mc_air is calculated based on the following equation.
[0122]
mc_air = (1-regr (k-1)). mcm (k-1)
In the following step 118, the time tiv required for one intake stroke is calculated, and in the following step 119, the in-cylinder charged fresh air amount Mc_air is calculated by multiplying the in-cylinder intake fresh air flow rate mc_air by tiv (Mc_air = mc_air ·). tiv). In the following step 120, the engine load factor KL is calculated by multiplying the in-cylinder charged fresh air amount Mc_air by the constant kk described above (KL = kk · Mc_air). In a fuel injection amount calculation routine (not shown), the above-described air-fuel ratio setting coefficient kAF is calculated, and the fuel injection amount QF is calculated by multiplying the engine load factor KL by the air-fuel ratio setting coefficient kAF (QF = kAF · KL). .
[0123]
Subsequent steps 121 to 123 are for updating various parameters. In step 121, (Pm / Tm) (k) is updated based on the above equation (6). In the following step 122, Pm (k) is updated based on the above equation (7). (K) is updated based on the above equation (10).
[0124]
In the above-described embodiment, the EGR rate regr in the mixed gas is represented in the form of a ratio of the flow rate of EGR gas mcm_egr in the mixed gas to the flow rate mcm of the in-cylinder intake mixed gas (= mcm_egr / mcm). However, the EGR rate regr in the mixed gas can also be expressed in the form of, for example, the ratio of the flow rate of EGR gas mcm_egr in the mixed gas to the fresh air flow rate mcm_air in the mixed gas (= mcm_egr / mcm_air).
[0125]
In the above-described embodiment, the indirect component ratio kindi is expressed in the form of a ratio of the indirect EGR gas flow rate megr_egr_indi to the intake pipe intake EGR gas flow rate megr_egr (= megr_egr_indi / megr_egr). However, the indirect component ratio kindi can be expressed, for example, in the form of a ratio of the indirect EGR gas flow rate megr_egr_indi (= megr_egr_indi / megr_egr_di) to the direct EGR gas flow rate megr_egr_di.
[0126]
【The invention's effect】
The in-cylinder intake fresh air amount can be obtained more accurately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine.
FIG. 2 is a detailed view of an EGR branch pipe.
FIG. 3 is a diagram for explaining an in-cylinder direct intake EGR gas flow rate and an in-cylinder indirect intake EGR gas flow rate.
FIG. 4 is a diagram showing parameters kiva and kivb.
FIG. 5 is a diagram for explaining each parameter.
FIG. 6 is a diagram showing an exhaust pipe temperature Te.
FIG. 7 is a view for explaining a throttle valve passing fresh air flow rate mt.
FIG. 8 is a diagram showing a flow coefficient μt and an opening area At of a throttle valve.
FIG. 9 is a diagram for explaining an intake pipe intake gas flow rate megr.
FIG. 10 is a diagram showing gradients kd1, kd2, an intake pipe pressure kb and an intake pipe intake gas flow rate kc at a connection point.
FIG. 11 is a diagram for explaining an intake pipe intake EGR gas flow rate megr_egr.
FIG. 12 is a diagram showing a time constant τegr and a waste time Td.
FIG. 13 is a diagram showing an indirect component ratio kindi.
FIG. 14 is a flowchart illustrating a routine for calculating an engine load factor KL.
FIG. 15 is a flowchart illustrating a routine for calculating an engine load factor KL.
[Explanation of symbols]
1. Engine body
12 ... Intake branch pipe
17 ... Throttle valve
22 ... EGR control valve
23 ... EGR branch pipe
