JP2005201053A - State quantity estimation device for internal combustion engine - Google Patents

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JP2005201053A JP2004004972A JP2004004972A JP2005201053A JP 2005201053 A JP2005201053 A JP 2005201053A JP 2004004972 A JP2004004972 A JP 2004004972A JP 2004004972 A JP2004004972 A JP 2004004972A JP 2005201053 A JP2005201053 A JP 2005201053A
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晴文 武藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately estimate a state quantity according of intake of an internal combustion engine such as intake manifold pressure in view of blowby gas passing through a PCV valve. <P>SOLUTION: A state quantity estimation device (or an intake pipe model M5 of the device) sequentially estimates intake pressure Pm(k) and an intake temperature Tm (k) of air in a throttle valve downstream intake passage (in an intake pipe), by applying the mass conservation law and the energy conservation law. In the estimation, a gas flow rate mpcv(k-1) which passes through the PCV valve corresponding to a blowby gas amount which passes through the PCV valve and then flows into the throttle valve downstream intake passage (that is, mass and energy of the blowby gas) is taken into consideration, as well as an air flow rate mt (k-1) which passes through the throttle valve corresponding to an air amount which passes through a throttle valve and flows into the throttle valve downstream intake passage, and a gas flow rate mc(k-1) which passes through an intake valve corresponding to a gas amount which passes through the intake valve and flows out of the throttle valve downstream intake passage. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、シリンダ内(筒内)からクランクケース内に漏出したブローバイガス(空気、排気ガス等により構成されるガス)をPCV(Positive Crankcase Ventilation)弁を介してスロットル弁よりも下流のスロットル弁下流吸気通路内に還元するブローバイガス還元装置を備えた内燃機関に適用され、前記スロットル弁下流吸気通路内のガス圧力、同スロットル弁下流吸気通路内のガス温度、筒内吸入空気量等の内燃機関の吸気に係わる状態量を推定する内燃機関の状態量推定装置に関する。   In the present invention, a blow-by gas (gas composed of air, exhaust gas, etc.) leaked from the cylinder (cylinder) into the crankcase is disposed downstream of the throttle valve via a PCV (Positive Crankcase Ventilation) valve. Applied to an internal combustion engine equipped with a blow-by gas reduction device for reducing into the downstream intake passage, such as gas pressure in the throttle valve downstream intake passage, gas temperature in the throttle valve downstream intake passage, cylinder intake air amount, etc. The present invention relates to a state quantity estimation device for an internal combustion engine that estimates a state quantity related to engine intake.

従来より、スロットル弁下流吸気管内におけるガス(吸気)について質量保存則、エネルギー保存則、状態方程式等の所定の物理法則を適用することで、同スロットル弁下流吸気通路内のガス圧力、及びガス温度(以下、本明細書において、単に、「吸気管圧力」、「吸気管温度」と云うこともある。)を計算により推定・取得する手法が知られている(例えば、下記特許文献1を参照)。
特開2003−184613号公報
Conventionally, by applying a predetermined physical law such as a law of conservation of mass, a law of conservation of energy, and an equation of state for the gas (intake) in the intake pipe downstream of the throttle valve, the gas pressure and gas temperature in the intake passage downstream of the throttle valve are applied. (Hereinafter, in the present specification, there is known a technique for estimating / acquiring by simply calculating “intake pipe pressure” or “intake pipe temperature”) (for example, see Patent Document 1 below) ).
JP 2003-184613 A

これによれば、一般に応答遅れの比較的大きい圧力センサ、及び温度センサにより吸気管圧力、及び吸気管温度が物理的に検出される場合と異なり、過渡運転状態においても同吸気管圧力、及び吸気管温度が精度良く取得され得る。この結果、これらの値(特に、吸気管圧力の値)に基づいて計算され得る一吸気行程あたりの筒内吸入空気量も精度良く取得され得るから、所定の空燃比を得るために必要な燃料噴射量も精度良く取得され得る。   According to this, unlike the case where the intake pipe pressure and the intake pipe temperature are physically detected by a pressure sensor having a relatively large response delay and a temperature sensor, the intake pipe pressure and the intake The tube temperature can be obtained with high accuracy. As a result, the in-cylinder intake air amount per intake stroke that can be calculated based on these values (especially the intake pipe pressure value) can also be obtained with high accuracy, so that the fuel necessary for obtaining a predetermined air-fuel ratio is obtained. The injection amount can also be obtained with high accuracy.

ところで、内燃機関においては、クランクケース内に貯留されているエンジンオイルの劣化(希釈化)、エンジン内部の錆の発生等を防止するため、上述したブローバイガス還元装置が備えられることがある。係るブローバイガス還元装置を備えた内燃機関においては、スロットル弁を通過した空気(新気)のみならずPCV弁を通過したブローバイガスもスロットル弁下流吸気通路内に流入し得る。   By the way, in an internal combustion engine, in order to prevent deterioration (dilution) of the engine oil stored in a crankcase, generation | occurrence | production of the rust inside an engine, etc., the blowby gas reduction apparatus mentioned above may be provided. In an internal combustion engine equipped with such a blow-by gas reduction device, not only air (fresh air) that has passed through the throttle valve but also blow-by gas that has passed through the PCV valve can flow into the throttle valve downstream intake passage.

しかしながら、上記文献に開示された装置(燃料噴射量制御装置)においては、吸気管圧力、吸気管温度(従って、筒内吸入空気量)を推定するにあたり、スロットル弁下流吸気通路に流入するガスとしてスロットル弁を通過した空気(新気)のみが考慮されている。従って、上記ブローバイガス還元装置を備えた内燃機関に上記開示された装置を適用すると、PCV弁を通過したブローバイガスが考慮され得ないから、吸気管圧力、及び吸気管温度(従って、筒内吸入空気量)の計算・推定において誤差が生じ、この結果、吸気圧力、及び吸気温度の計算精度が低下する(従って、内燃機関の吸気に係わる状態量の計算精度が低下する)という問題があった。   However, in the device (fuel injection amount control device) disclosed in the above document, when estimating the intake pipe pressure and the intake pipe temperature (accordingly, the in-cylinder intake air amount), as the gas flowing into the throttle valve downstream intake passage, Only air that has passed through the throttle valve (fresh air) is considered. Therefore, when the disclosed device is applied to an internal combustion engine equipped with the blow-by gas reducing device, the blow-by gas that has passed through the PCV valve cannot be taken into account, so that the intake pipe pressure and the intake pipe temperature (accordingly, in-cylinder intake) An error occurs in the calculation / estimation of the air volume), and as a result, the calculation accuracy of the intake pressure and the intake air temperature is lowered (therefore, the calculation accuracy of the state quantity related to the intake air of the internal combustion engine is reduced). .

本発明は、上記問題に対処するためになされたものであって、その目的は、PCV弁を使用したブローバイガス還元装置を備えた内燃機関に適用される状態量推定装置であって、PCV弁を通過するブローバイガスを考慮して吸気管圧力等の内燃機関の吸気に係わる状態量を精度良く推定できるものを提供することにある。   The present invention has been made to cope with the above-described problem, and an object of the present invention is a state quantity estimating device applied to an internal combustion engine having a blow-by gas reduction device using a PCV valve, It is an object of the present invention to provide an apparatus that can accurately estimate a state quantity related to intake air of an internal combustion engine such as intake pipe pressure in consideration of blow-by gas passing through the engine.

本発明の特徴は、PCV弁を使用したブローバイガス還元装置を備えた内燃機関に適用されるとともに、前記吸気管圧力を含む同内燃機関の吸気に係わる状態量を推定する状態量推定手段を備えた内燃機関の状態量推定装置が、前記PCV弁を通過するブローバイガスの流量であるPCV弁通過ガス流量を取得するPCV弁通過ガス流量取得手段を備え、前記状態量推定手段は、少なくとも前記取得されたPCV弁通過ガス流量を利用して前記吸気に係わる状態量を推定するように構成されたことにある。   A feature of the present invention is applied to an internal combustion engine having a blow-by gas reduction device using a PCV valve, and includes state quantity estimation means for estimating a state quantity related to intake of the internal combustion engine including the intake pipe pressure. The internal combustion engine state quantity estimation device includes a PCV valve passage gas flow rate acquisition means for acquiring a PCV valve passage gas flow rate that is a flow rate of blow-by gas passing through the PCV valve, and the state quantity estimation means includes at least the acquisition The state quantity related to the intake air is estimated using the flow rate of the gas passing through the PCV valve.

ここにおいて、前記内燃機関の吸気に係わる状態量は、例えば、吸気管圧力、吸気管温度、(一吸気行程あたりの)筒内吸入空気量(筒内吸入ガス量)であって、これらに限定されない。前記PCV弁通過ガス流量取得手段は、流量計等のセンサにより前記PCV弁通過ガス流量を物理的に直接計測する手段であっても、PCV弁を通過するガスの通過前後の差圧(即ち、クランクケース内のブローバイガス圧力と吸気管圧力との差圧)等に基づいて所定のテーブル(マップ)等を利用して同PCV弁通過ガス流量を推定する手段であってもよい。また、状態量推定手段は、例えば、スロットル弁下流吸気通路内の空気について質量保存則、エネルギー保存則等の物理法則を適用して吸気管圧力、吸気管温度(、及び、これらに基づいて筒内吸入空気(ガス)量)を推定するように構成される。   Here, the state quantities related to the intake air of the internal combustion engine are, for example, the intake pipe pressure, the intake pipe temperature, and the in-cylinder intake air amount (in-cylinder intake gas amount) (per intake stroke). Not. Even if the PCV valve passage gas flow rate acquisition means is a means for physically directly measuring the PCV valve passage gas flow rate by a sensor such as a flow meter, the differential pressure before and after the passage of the gas passing through the PCV valve (that is, The PCV valve passing gas flow rate may be estimated by using a predetermined table (map) based on the difference between the blow-by gas pressure in the crankcase and the intake pipe pressure). Further, the state quantity estimating means applies, for example, a physical law such as a law of conservation of mass and a law of conservation of energy to the air in the intake passage downstream of the throttle valve, and the intake pipe pressure, the intake pipe temperature (and the cylinder based on them) The internal intake air (gas) amount) is estimated.

これによれば、少なくとも前記PCV弁通過ガス流量取得手段により取得されたPCV弁通過ガス流量を利用して吸気管圧力を含む前記吸気に係わる状態量が推定されるから、PCV弁を使用したブローバイガス還元装置を備えた内燃機関に本発明に係る状態量推定装置を適用すれば、同吸気に係わる状態量が精度良く推定され得る。   According to this, since the state quantity related to the intake air including the intake pipe pressure is estimated using at least the PCV valve passage gas flow rate acquired by the PCV valve passage gas flow rate acquisition means, the blow-by using the PCV valve is estimated. If the state quantity estimation device according to the present invention is applied to an internal combustion engine equipped with a gas reduction device, the state quantity related to the intake air can be accurately estimated.

ブローバイガス還元装置に使用されるPCV弁は、一般に、弁体を一方向に付勢するための付勢手段(例えば、コイルスプリング)による付勢力と、前記クランクケース内のブローバイガス圧力と前記スロットル弁下流吸気通路内のガス圧力との差圧に基づいて同弁体が受ける前記一方向と反対方向の力(即ち、同差圧に弁体の有効受圧面積を乗じた値により表される力)との関係に応じて同弁体が移動し、同弁体の位置に基づいて開口面積が決定される構成(即ち、前記差圧のみにより開口面積が決定される構成)を有している。   In general, the PCV valve used in the blow-by gas reduction apparatus is configured such that an urging force by an urging means (for example, a coil spring) for urging a valve body in one direction, a blow-by gas pressure in the crankcase, and the throttle. Force in the direction opposite to the one direction received by the valve body based on the differential pressure with the gas pressure in the valve downstream intake passage (that is, a force represented by a value obtained by multiplying the differential pressure by the effective pressure receiving area of the valve body) ), And the opening area is determined based on the position of the valve body (that is, the opening area is determined only by the differential pressure). .

この場合、上記本発明に係る状態量推定装置は、前記クランクケース内のブローバイガス圧力を取得するクランクケース内ガス圧力取得手段を更に備え、前記PCV弁通過ガス流量取得手段は、前記取得されたクランクケース内のブローバイガス圧力と、前記推定された前記スロットル弁下流吸気通路内のガス圧力と、同クランクケース内のブローバイガス圧力と同スロットル弁下流吸気通路内のガス圧力との差圧に基づいて決定される前記PCV弁の開口面積と、を利用して前記PCV弁通過ガス流量を取得するように構成されることが好適である。   In this case, the state quantity estimation device according to the present invention further includes crankcase gas pressure acquisition means for acquiring blowby gas pressure in the crankcase, and the PCV valve passage gas flow rate acquisition means is acquired as described above. Based on the blow-by gas pressure in the crankcase, the estimated gas pressure in the throttle valve downstream intake passage, and the differential pressure between the blow-by gas pressure in the crankcase and the gas pressure in the throttle valve downstream intake passage It is preferable that the PCV valve passage gas flow rate is obtained using the PCV valve opening area determined in this manner.

具体的には、上記差圧とPCV弁の開口面積との関係を規定するテーブル(マップ)と、クランクケース内のブローバイガス圧力及び吸気管圧力と単位開口面積あたりにPCV弁を通過するブローバイガス流量との関係を規定するテーブル(マップ)と、を予め実験等により作製しておく。そして、前記PCV弁通過ガス流量取得手段は、前記取得されたクランクケース内のブローバイガス圧力と、前記推定された吸気管圧力と、上記2つのテーブルとに基づいて上記PCV弁通過ガス流量を推定するように構成される。或いは、上記2つのテーブル(マップ)に基づいて上記差圧と上記PCV弁通過ガス流量との関係を直接規定するテーブル(マップ)を更に作製しておき、このテーブルと上記取得される差圧とに基づいて同PCV弁通過ガス流量を推定するように構成される。これによれば、PCV弁通過ガス流量を取得するためのセンサを設けることなく、同PCV弁通過ガス流量を精度良く推定することができる。   Specifically, a table (map) that defines the relationship between the differential pressure and the opening area of the PCV valve, and the blow-by gas that passes through the PCV valve per unit opening area, and the blow-by gas pressure and intake pipe pressure in the crankcase. A table (map) that defines the relationship with the flow rate is prepared in advance by experiments or the like. The PCV valve passage gas flow rate acquisition means estimates the PCV valve passage gas flow rate based on the acquired blow-by gas pressure in the crankcase, the estimated intake pipe pressure, and the two tables. Configured to do. Alternatively, a table (map) that directly defines the relationship between the differential pressure and the PCV valve passage gas flow rate based on the two tables (map) is further prepared, and this table and the acquired differential pressure The PCV valve passage gas flow rate is estimated based on the above. According to this, the PCV valve passage gas flow rate can be accurately estimated without providing a sensor for obtaining the PCV valve passage gas flow rate.

上記何れかの本発明に係る状態量推定装置においては、前記スロットル弁を通過する空気の流量であるスロットル弁通過空気流量を取得するスロットル弁通過空気流量取得手段を更に備え、前記状態量推定手段は、少なくとも前記取得されたスロットル弁通過空気流量と、前記取得されたPCV弁通過ガス流量とに基づいて前記吸気管圧力を推定するように構成されることが望ましい。これにより、スロットル弁下流吸気通路に流入する総ガス流量が精度良く取得され得るから、この結果、吸気管圧力を含む前記吸気に係わる状態量を精度良く推定することができる。   In any of the above-described state quantity estimation devices according to the present invention, the state quantity estimation means further includes throttle valve passage air flow rate acquisition means for acquiring a throttle valve passage air flow rate that is a flow rate of air passing through the throttle valve. Is preferably configured to estimate the intake pipe pressure based on at least the acquired throttle valve passing air flow rate and the acquired PCV valve passing gas flow rate. As a result, the total gas flow rate flowing into the throttle valve downstream intake passage can be obtained with high accuracy, and as a result, the state quantity related to the intake air including the intake pipe pressure can be accurately estimated.

更に、前記状態量推定手段は、筒内吸入ガス量推定手段と、空気割合取得手段と、筒内吸入空気量推定手段とを備えるとよい。以下、個別に説明していく。先ず、前記筒内吸入ガス量推定手段は、少なくとも前記推定された吸気管圧力に基づいてシリンダ内に吸入されるガス量である筒内吸入ガス量を推定する手段である。スロットル弁下流吸気通路内に存在するガスは、スロットル弁から流入した空気(新気)とPCV弁から流入したブローバイガスとで構成されるガス(従って、空気、排気ガス等により構成されるガス)であり、係るガスがシリンダ内に吸入される。このシリンダに吸入されるガス量が前記筒内吸入ガス量推定手段により推定される。   Further, the state quantity estimation means may include in-cylinder intake gas amount estimation means, air ratio acquisition means, and in-cylinder intake air amount estimation means. Each will be described individually below. First, the in-cylinder intake gas amount estimating means is means for estimating an in-cylinder intake gas amount that is a gas amount sucked into the cylinder based on at least the estimated intake pipe pressure. The gas present in the throttle valve downstream intake passage is a gas composed of air (fresh air) flowing from the throttle valve and blow-by gas flowing from the PCV valve (thus, gas composed of air, exhaust gas, etc.). And such gas is sucked into the cylinder. The amount of gas sucked into the cylinder is estimated by the cylinder intake gas amount estimating means.

前記空気割合取得手段は、前記PCV弁通過ガス流量取得手段により取得されたPCV弁通過ガス流量のブローバイガス(即ち、スロットル弁下流吸気通路内に流入したブローバイガス)のうち空気の割合を取得する手段である。スロットル弁下流吸気通路内に流入するブローバイガスのうちの空気の割合は、機関の運転状態(例えば、機関の回転速度、機関の負荷(一吸気行程あたりの筒内吸入ガス量に応じた値)等)に応じて変化する。従って、前記空気割合取得手段は、例えば、所定のパラメータ(例えば、機関の回転速度、負荷等)と上記空気の割合との関係を規定するテーブル(マップ)を予め作製しておき、係るテーブルと同所定のパラメータとに基づいて同空気の割合を取得するように構成される。   The air ratio acquisition unit acquires a ratio of air in blow-by gas (that is, blow-by gas flowing into the throttle valve downstream intake passage) having the PCV valve passage gas flow rate acquired by the PCV valve passage gas flow rate acquisition unit. Means. The proportion of air in the blow-by gas that flows into the intake passage downstream of the throttle valve depends on the engine operating state (for example, the engine speed, the engine load (a value corresponding to the in-cylinder intake gas amount per intake stroke)). Etc.). Therefore, the air ratio acquisition means, for example, prepares a table (map) that defines the relationship between predetermined parameters (for example, engine speed, load, etc.) and the air ratio in advance. The ratio of the air is acquired based on the predetermined parameter.

前記筒内吸入空気量推定手段は、前記取得されたPCV弁通過ガス流量と前記取得された空気の割合とを利用して前記シリンダ内に吸入されるブローバイガスのうち空気を除いた残りのガス量を推定するとともに、前記推定された筒内吸入ガス量から前記推定された残りのガス量を減じることで前記シリンダ内に吸入される空気量である筒内吸入空気量を推定する手段である。   The in-cylinder intake air amount estimation means uses the acquired PCV valve passage gas flow rate and the acquired ratio of the air, and the remaining gas excluding air from the blow-by gas sucked into the cylinder And a means for estimating an in-cylinder intake air amount that is an amount of air sucked into the cylinder by subtracting the estimated remaining gas amount from the estimated in-cylinder intake gas amount. .

前記PCV弁通過ガス流量と前記空気の割合とが取得できれば、スロットル弁下流吸気通路内に流入したブローバイガスのうち空気を除いた残りのガス量(即ち、排気ガス等から構成されるガスの量)が推定され得、この結果、係る「スロットル弁下流吸気通路内に流入した残りのガス量」に基づいてシリンダ内に吸入されるブローバイガスのうち空気を除いた残りのガス量(即ち、排気ガス等から構成されるガスの量)を推定することができる。   If the PCV valve passing gas flow rate and the ratio of the air can be acquired, the remaining gas amount excluding air in the blow-by gas flowing into the throttle valve downstream intake passage (that is, the amount of gas composed of exhaust gas or the like) As a result, the remaining gas amount excluding the air (ie, exhaust gas) drawn into the cylinder based on the “remaining gas amount flowing into the throttle valve downstream intake passage”. The amount of gas composed of gas or the like) can be estimated.

一方、シリンダに吸入されるガスは、上述のごとく、スロットル弁から流入する空気(新気)とPCV弁から流入するブローバイガスとから構成されている。従って、上記のように「シリンダ内に吸入される残りのガス量」が推定できれば、前記筒内吸入ガス量推定手段により推定された筒内吸入ガス量から同「シリンダ内に吸入される残りのガス量」を減じることでシリンダ内に吸入される総空気量(即ち、筒内吸入空気量)を精度良く推定することができる。   On the other hand, the gas sucked into the cylinder is composed of air (fresh air) flowing from the throttle valve and blow-by gas flowing from the PCV valve as described above. Accordingly, if the “remaining amount of gas sucked into the cylinder” can be estimated as described above, the “remaining amount of gas sucked into the cylinder” can be estimated from the in-cylinder intake gas amount estimated by the in-cylinder intake gas amount estimation means. By reducing the “gas amount”, the total amount of air sucked into the cylinder (that is, the in-cylinder intake air amount) can be accurately estimated.

以上のことから、上記筒内吸入空気量推定手段によれば、シリンダ内において実質的に燃焼に寄与し得る空気量(新気量)が精度良く推定され得るから、所定の空燃比を得るために必要な燃料噴射量も精度良く推定することができ、この結果、エミッションの排出量を小さい値に維持することができる。   From the above, according to the in-cylinder intake air amount estimation means, the amount of air (new air amount) that can substantially contribute to combustion in the cylinder can be accurately estimated. The amount of fuel injection required for the engine can be estimated with high accuracy, and as a result, the emission amount of emissions can be maintained at a small value.

この場合、前記筒内吸入空気量推定手段は、前記PCV弁を通過したブローバイガスが前記スロットル弁下流吸気通路内に流入してから前記シリンダ内に吸入されるまでの時間をむだ時間として取得するむだ時間取得手段を備えるとともに、前記むだ時間前に取得されたPCV弁通過ガス流量と、前記むだ時間前に取得された空気の割合とを利用して前記残りのガス量を推定するように構成されることが好適である。   In this case, the in-cylinder intake air amount estimation means acquires the time from when the blowby gas that has passed through the PCV valve flows into the throttle valve downstream intake passage until it is sucked into the cylinder as a dead time. A dead time acquisition unit is provided, and the remaining gas amount is estimated using a PCV valve passing gas flow rate acquired before the dead time and a ratio of air acquired before the dead time. It is preferred that

上記むだ時間は、スロットル弁下流吸気通路内におけるガスの流速に応じた値であって、機関の運転状態(例えば、機関の回転速度、機関の負荷(一吸気行程あたりの筒内吸入ガス量に応じた値)等)に応じて変化する。従って、前記むだ時間取得手段は、例えば、スロットル弁下流吸気通路内におけるガスの流速に影響を与える所定のパラメータ(例えば、機関の回転速度、負荷等)と上記むだ時間との関係を規定するテーブル(マップ)を予め作製しておき、係るテーブルと同所定のパラメータとに基づいて同むだ時間を取得するように構成される。   The dead time is a value corresponding to the flow rate of the gas in the intake passage downstream of the throttle valve, and the engine operating state (for example, the rotational speed of the engine, the load of the engine (the in-cylinder intake gas amount per intake stroke)). The value varies according to the corresponding value). Therefore, the dead time acquisition means, for example, a table that defines the relationship between predetermined parameters (for example, engine speed, load, etc.) that affect the gas flow velocity in the throttle valve downstream intake passage and the dead time. A (map) is prepared in advance, and the dead time is acquired based on the table and the same predetermined parameter.

PCV弁を通過したブローバイガスがスロットル弁下流吸気通路内に流入してからシリンダ内に吸入されるまでには上記むだ時間を要する。従って、上記「シリンダ内に吸入される残りのガス量」は、むだ時間前に「スロットル弁下流吸気通路内に流入した残りのガス量」に基づいた値となる。また、むだ時間前に「スロットル弁下流吸気通路内に流入した残りのガス量」は、同むだ時間前に取得された前記PCV弁通過ガス流量と、同むだ時間前に取得された前記空気の割合とを利用して求められる。   The dead time is required until the blow-by gas that has passed through the PCV valve flows into the intake passage downstream of the throttle valve and is sucked into the cylinder. Accordingly, the “remaining gas amount sucked into the cylinder” is a value based on the “remaining gas amount flowing into the throttle valve downstream intake passage” before the dead time. Further, the “remaining gas amount flowing into the throttle valve downstream intake passage” before the dead time is equal to the flow rate of the gas passing through the PCV valve obtained before the dead time and the amount of the air obtained before the dead time. It is calculated using the ratio.

以上のことから、上記のように、前記むだ時間前に取得されたPCV弁通過ガス流量と、前記むだ時間前に取得された空気の割合とを利用して(現在の、今回の吸気行程における)「シリンダ内に吸入される残りのガス量」を推定するように構成すれば、(現在の、今回の吸気行程における)「シリンダ内に吸入される残りのガス量」がより一層精度良く推定され得、この結果、シリンダ内に吸入される実質的に燃焼に寄与し得る空気量(新気量)も更に一層精度良く推定され得るから、エミッションの排出量を更に一層小さい値に維持することができる。   From the above, as described above, the PCV valve passage gas flow rate acquired before the dead time and the ratio of the air obtained before the dead time are used (in the current intake stroke of this time). ) If configured to estimate the “remaining gas amount sucked into the cylinder”, the “remaining gas amount sucked into the cylinder” (currently in the current intake stroke) can be estimated more accurately. As a result, the amount of air that can be substantially contributed to combustion (fresh air amount) sucked into the cylinder can be estimated with higher accuracy, so that the emission amount can be maintained at a smaller value. Can do.

以下、本発明による内燃機関の状態量推定装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の実施形態に係る状態量推定装置を含んだ燃料噴射量制御装置を火花点火式多気筒(4気筒)内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。   Embodiments of an internal combustion engine state quantity estimating apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which a fuel injection amount control device including a state quantity estimation device according to an embodiment of the present invention is applied to a spark ignition type multi-cylinder (four-cylinder) internal combustion engine 10.

この内燃機関10は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部20と、シリンダブロック部20の上に固定されるシリンダヘッド部30と、シリンダブロック部20にガソリン混合気を供給するための吸気系統40と、シリンダブロック部20からの排ガスを外部に放出するための排気系統50とを含んでいる。   The internal combustion engine 10 includes a cylinder block unit 20 including a cylinder block, a cylinder block lower case, an oil pan, and the like, a cylinder head unit 30 fixed on the cylinder block unit 20, and a gasoline mixture in the cylinder block unit 20. An intake system 40 for supplying the exhaust gas, and an exhaust system 50 for releasing the exhaust gas from the cylinder block 20 to the outside.

シリンダブロック部20は、シリンダ21、ピストン22、コンロッド23、及びクランク軸24を含んでいる。ピストン22はシリンダ21内を往復動し、ピストン22の往復動がコンロッド23を介してクランク軸24に伝達され、これにより同クランク軸24が回転するようになっている。シリンダ21とピストン22のヘッドは、シリンダヘッド部30とともに燃焼室25を形成している。   The cylinder block unit 20 includes a cylinder 21, a piston 22, a connecting rod 23, and a crankshaft 24. The piston 22 reciprocates in the cylinder 21, and the reciprocating motion of the piston 22 is transmitted to the crankshaft 24 through the connecting rod 23, whereby the crankshaft 24 rotates. The heads of the cylinder 21 and the piston 22 form a combustion chamber 25 together with the cylinder head portion 30.

シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連通した吸気ポート31、吸気ポート31を開閉する吸気弁32、吸気弁32を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに同インテークカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイミング装置33、可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、燃焼室25に連通した排気ポート34、排気ポート34を開閉する排気弁35、排気弁35を駆動するエキゾーストカムシャフト36、点火プラグ37、点火プラグ37に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ38、及び燃料を吸気ポート31内に噴射するインジェクタ(燃料噴射手段)39を備えている。   The cylinder head portion 30 includes an intake port 31 communicating with the combustion chamber 25, an intake valve 32 that opens and closes the intake port 31, an intake camshaft that drives the intake valve 32, and continuously changes the phase angle of the intake camshaft. The variable intake timing device 33, the actuator 33 a of the variable intake timing device 33, the exhaust port 34 communicating with the combustion chamber 25, the exhaust valve 35 that opens and closes the exhaust port 34, the exhaust camshaft 36 that drives the exhaust valve 35, and the spark plug 37 And an igniter 38 including an ignition coil that generates a high voltage to be applied to the spark plug 37, and an injector (fuel injection means) 39 for injecting fuel into the intake port 31.

吸気系統40は、吸気ポート31に連通し同吸気ポート31とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管41、吸気管41の端部に設けられたエアフィルタ42、吸気管41内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁43、スロットル弁駆動手段を構成するスロットル弁アクチュエータ43a、ブローバイガス還元用通路44、及びブローバイガス還元用通路44の途中に配設されるとともに同還元用通路の開口断面積を調整可能なPCV弁45を備えている。ここで、スロットル弁43よりも下流であって吸気弁32よりも上流の吸気通路は「スロットル弁下流吸気通路」を構成している。   The intake system 40 is provided in an intake pipe 41 including an intake manifold that communicates with the intake port 31 and forms an intake passage together with the intake port 31, an air filter 42 provided at an end of the intake pipe 41, and the intake pipe 41. The throttle valve 43 having a variable opening cross-sectional area of the intake passage, the throttle valve actuator 43a constituting the throttle valve driving means, the blow-by gas reduction passage 44, and the blow-by gas reduction passage 44 are disposed in the middle of the throttle valve. A PCV valve 45 capable of adjusting the opening cross-sectional area of the working passage is provided. Here, the intake passage downstream of the throttle valve 43 and upstream of the intake valve 32 constitutes a “throttle valve downstream intake passage”.

DCモータからなるスロットル弁アクチュエータ43aは、後述する電子制御装置70が達成する電子制御スロットル弁ロジックにより目標スロットル弁開度TAtが与えられると、実際のスロットル弁開度TAが目標スロットル弁開度TAtとなるようにスロットル弁43を駆動するようになっている。   When the throttle valve actuator 43a formed of a DC motor is given a target throttle valve opening degree TAt by an electronic control throttle valve logic achieved by an electronic control unit 70 described later, the actual throttle valve opening degree TA becomes the target throttle valve opening degree TAt. The throttle valve 43 is driven so that

ブローバイガス還元用通路44は、クランクケース内とスロットル弁下流吸気通路(具体的には、サージタンク)とを連通する連通路である。PCV弁45は、その概略構成を表す図2に示すように、大略的に円筒内壁面を備えるハウジング45aと、ハウジング45a内を同ハウジング45aと同軸的に軸方向に移動可能な略円柱状の弁体45bと、コイルスプリング45cと、ハウジング45aに固定されるとともに弁体45bの初期位置を規定するためのストッパ45dとから構成されている。   The blow-by gas reduction passage 44 is a communication passage that connects the inside of the crankcase and the throttle valve downstream intake passage (specifically, a surge tank). As shown in FIG. 2 showing a schematic configuration of the PCV valve 45, a housing 45a having a substantially cylindrical inner wall surface, and a substantially cylindrical shape that can move axially in the housing 45a coaxially with the housing 45a. It comprises a valve body 45b, a coil spring 45c, and a stopper 45d that is fixed to the housing 45a and defines the initial position of the valve body 45b.

弁体45bの先端部45baは、先端に近づくにつれて細くなるテーパー状を呈しているとともに、弁体45bがストッパ45dとの当接により上記初期位置にあるとき(図2に示す位置)において、同先端部45baの一部(先端部分)がハウジング45aの弁座部45aaの円形貫通孔内に同軸的に挿入されている。かかる弁体45bの先端部45baとハウジング45aの弁座部45aaとにより形成される環状の開口断面積がPCV弁45の開口断面積Apcvを形成している。従って、PCV弁45の開口断面積Apcvは、弁体45bが上記初期位置から軸方向に、図2において右に移動するほど小さくなる。   The tip 45ba of the valve body 45b has a tapered shape that becomes narrower as it approaches the tip, and when the valve body 45b is in the initial position due to contact with the stopper 45d (position shown in FIG. 2), A part (tip portion) of the tip 45ba is coaxially inserted into the circular through hole of the valve seat 45aa of the housing 45a. An annular opening cross-sectional area formed by the tip 45ba of the valve body 45b and the valve seat 45aa of the housing 45a forms an opening cross-sectional area Appc of the PCV valve 45. Therefore, the opening cross-sectional area Appc of the PCV valve 45 becomes smaller as the valve body 45b moves in the axial direction from the initial position to the right in FIG.

コイルスプリング45cは、その一端が弁体45bのフランジ部45bbに、他端がハウジング45aの弁座部45aaに係止されていて、弁体45bを常時、図2において左方向に付勢している。コイルスプリング45cのばね定数をk、弁体45bが上記初期位置にあるときにおけるコイルスプリング45cの自然長からの縮み量をx0とし、弁体45bの軸方向位置xを図2のように採ると、コイルスプリング45cが弁体を図2において左方向に付勢する付勢力F2(図2を参照)は、「F2=k・(x+x0)」と表すことができる。   The coil spring 45c has one end locked to the flange 45bb of the valve body 45b and the other end locked to the valve seat 45aa of the housing 45a. The coil spring 45c always urges the valve body 45b to the left in FIG. Yes. When the spring constant of the coil spring 45c is k, the amount of contraction from the natural length of the coil spring 45c when the valve body 45b is in the initial position is x0, and the axial position x of the valve body 45b is taken as shown in FIG. The urging force F2 (see FIG. 2) that the coil spring 45c urges the valve body to the left in FIG. 2 can be expressed as “F2 = k · (x + x0)”.

一方、弁体45bは、クランクケース内のブローバイガスの圧力Pcrと、スロットル弁下流吸気通路内の圧力(即ち、吸気管圧力Pm)との差圧(Pcr−Pm)と、同弁体45bの有効受圧面積Avlvとに基づいて、図2において右方向の力「F1=Avlv・(Pcr−Pm)」(図2を参照)を受けるようになっている。換言すれば、弁体45bは、上記力F1と上記力F2との関係に応じて軸方向に移動し、上記差圧(Pcr−Pm)により弁体45bの位置(従って、PCV弁45の開口断面積Apcv)が決定されるようになっている。以上、ブローバイガス還元用通路44、及びPCV弁45はブローバイガス還元装置を構成している。   On the other hand, the valve body 45b has a pressure difference (Pcr−Pm) between the pressure Pcr of the blow-by gas in the crankcase and the pressure in the throttle valve downstream intake passage (ie, the intake pipe pressure Pm), and the valve body 45b. Based on the effective pressure receiving area Avlv, a rightward force “F1 = Avlv · (Pcr−Pm)” in FIG. 2 (see FIG. 2) is received. In other words, the valve body 45b moves in the axial direction in accordance with the relationship between the force F1 and the force F2, and the position of the valve body 45b (accordingly, the opening of the PCV valve 45) due to the differential pressure (Pcr−Pm). The sectional area Appc) is determined. As described above, the blow-by gas reduction passage 44 and the PCV valve 45 constitute a blow-by gas reduction device.

再び、図1を参照すると、排気系統50は、排気ポート34に連通したエキゾーストマニホールド51、エキゾーストマニホールド51に接続されたエキゾーストパイプ52、及び、エキゾーストパイプ52に介装された所謂酸素吸蔵・放出機能を備えた触媒コンバータ(三元触媒装置)53を備えている。ここで、排気ポート34、エキゾーストマニホールド51、及びエキゾーストパイプ52は、排気通路を構成している。   Referring again to FIG. 1, the exhaust system 50 includes an exhaust manifold 51 communicating with the exhaust port 34, an exhaust pipe 52 connected to the exhaust manifold 51, and a so-called oxygen storage / release function interposed in the exhaust pipe 52. Is provided with a catalytic converter (three-way catalyst device) 53. Here, the exhaust port 34, the exhaust manifold 51, and the exhaust pipe 52 constitute an exhaust passage.

一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ61、吸気温センサ62、大気圧センサ(スロットル弁上流圧力センサ)63、スロットルポジションセンサ64、カムポジションセンサ66、クランクポジションセンサ67、水温センサ68、空燃比センサ69、アクセル操作量検出手段(の一部)を構成するアクセル開度センサ81、ブローバイガス温度センサ82、及び、ブローバイガス圧力センサ83を備えている。   On the other hand, this system includes a hot-wire air flow meter 61, an intake air temperature sensor 62, an atmospheric pressure sensor (a throttle valve upstream pressure sensor) 63, a throttle position sensor 64, a cam position sensor 66, a crank position sensor 67, a water temperature sensor 68, an air-fuel ratio. A sensor 69, an accelerator opening sensor 81, a blowby gas temperature sensor 82, and a blowby gas pressure sensor 83 that constitute (a part of) an accelerator operation amount detection means are provided.

エアフローメータ61は、吸気管41内を流れる吸入空気の質量流量を計測し、同質量流量に応じた電圧Vgを出力するようになっている。吸気温センサ62は、エアフローメータ61内に備えられていて、吸入空気の温度(吸気温度)を検出し、吸気温度THAを表す信号を出力するようになっている。大気圧センサ63は、スロットル弁43の上流の圧力(即ち、大気圧)を検出し、スロットル弁上流圧力(大気圧)Paを表す信号を出力するようになっている。   The air flow meter 61 measures the mass flow rate of the intake air flowing through the intake pipe 41 and outputs a voltage Vg corresponding to the mass flow rate. The intake air temperature sensor 62 is provided in the air flow meter 61, detects the intake air temperature (intake air temperature), and outputs a signal representing the intake air temperature THA. The atmospheric pressure sensor 63 detects the pressure upstream of the throttle valve 43 (ie, atmospheric pressure) and outputs a signal representing the throttle valve upstream pressure (atmospheric pressure) Pa.

スロットルポジションセンサ64は、スロットル弁43の開度を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。カムポジションセンサ66は、インテークカムシャフトが90°回転する毎に(即ち、クランク軸24が180°回転する毎に)一つのパルスを有する信号(G2信号)を発生するようになっている。クランクポジションセンサ67は、クランク軸24が10°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸24が360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、エンジン回転速度NEを表す。   The throttle position sensor 64 detects the opening of the throttle valve 43 and outputs a signal representing the throttle valve opening TA. The cam position sensor 66 generates a signal (G2 signal) having one pulse every time the intake camshaft rotates 90 ° (that is, every time the crankshaft 24 rotates 180 °). The crank position sensor 67 outputs a signal having a narrow pulse every time the crankshaft 24 rotates 10 ° and a signal having a wide pulse every time the crankshaft 24 rotates 360 °. This signal represents the engine speed NE.

水温センサ68は、内燃機関10の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。空燃比センサ69は、触媒コンバータ53に流入する排ガス中の酸素濃度を検出することで空燃比を表す信号を出力するようになっている。アクセル開度センサ81は、運転者によって操作されるアクセルペダルAPの操作量を検出し、同アクセルペダルの操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。ブローバイガス温度センサ82は、クランクケース内のブローバイガスの温度を検出し、ブローバイガス温度Tcrを表す信号を出力するようになっている。ブローバイガス圧力センサ83は、クランクケース内のブローバイガスの圧力を検出し、ブローバイガス圧力Pcrを表す信号を出力するようになっている。   The water temperature sensor 68 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 10 and outputs a signal representing the cooling water temperature THW. The air-fuel ratio sensor 69 outputs a signal representing the air-fuel ratio by detecting the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the catalytic converter 53. The accelerator opening sensor 81 detects an operation amount of the accelerator pedal AP operated by the driver, and outputs a signal representing the operation amount Accp of the accelerator pedal. The blow-by gas temperature sensor 82 detects the temperature of the blow-by gas in the crankcase and outputs a signal representing the blow-by gas temperature Tcr. The blow-by gas pressure sensor 83 detects the pressure of blow-by gas in the crankcase and outputs a signal representing the blow-by gas pressure Pcr.

電気制御装置70は、互いにバスで接続されたCPU71、CPU71が実行するプログラム、テーブル(ルックアップテーブル、マップ)、定数等を予め記憶したROM72、CPU71が必要に応じてデータを一時的に格納するRAM73、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM74、及びADコンバータを含むインターフェース75等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース75は、前記センサ61〜69,81〜83と接続され、CPU71にセンサ61〜69,81〜83からの信号を供給するとともに、同CPU71の指示に応じて可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、イグナイタ38、インジェクタ39、及び、スロットル弁アクチュエータ43aに駆動信号を送出するようになっている。   The electric control device 70 is a CPU 71 connected to each other by a bus, a ROM 72 pre-stored with programs executed by the CPU 71, tables (lookup tables, maps), constants, and the like, and the CPU 71 temporarily stores data as necessary. The microcomputer includes a RAM 73, a backup RAM 74 that stores data while the power is on, and holds the stored data while the power is shut off, and an interface 75 including an AD converter. The interface 75 is connected to the sensors 61 to 69 and 81 to 83, supplies signals from the sensors 61 to 69 and 81 to 83 to the CPU 71, and the actuator 33 a of the variable intake timing device 33 according to instructions from the CPU 71. Drive signals are sent to the igniter 38, the injector 39, and the throttle valve actuator 43a.

次に、上記のように構成された状態量推定装置を含んだ燃料噴射量制御装置(以下、「本装置」と云うこともある。)による物理モデルを用いた燃料噴射量の決定方法について説明する。以下に述べる処理は、CPU71がプログラムを実行することにより行われる。   Next, a fuel injection amount determination method using a physical model by a fuel injection amount control device (hereinafter, also referred to as “this device”) including the state amount estimation device configured as described above will be described. To do. The processing described below is performed by the CPU 71 executing a program.

(燃料噴射量fiの決定方法の概要)
このような燃料噴射量制御装置は、吸気行程にある気筒、又は吸気行程の直前の状態にある気筒(即ち、燃料噴射気筒)の吸気弁32が、その吸気行程において開弁した状態から閉弁する状態に移行する時点(吸気弁閉弁時)より前の時点にて、同気筒に対して所定量の燃料を噴射する必要がある。そのため、本燃料噴射量制御装置は、吸気弁32が閉弁状態に移行する時点において同気筒内に吸入されているであろう吸入空気量を前もって予測し、同予測した吸入空気量に応じた燃料量の燃料を同吸気弁32の閉弁時より前の時点で同気筒に対して噴射する。本例においては、噴射終了時期を、燃料噴射気筒の吸気上死点前75°クランクアングル(以下、「BTDC75°CA」と表す。他のクランクアングルについても同様に表す。)と定めている。従って、本装置は、噴射に要する時間(インジェクタの開弁時間)、CPU71の計算時間を考慮して、BTDC75°CAの時点よりも前の時点にて、燃料噴射気筒の吸入空気量を予測する。
(Overview of how to determine the fuel injection amount fi)
Such a fuel injection amount control device closes the intake valve 32 of the cylinder in the intake stroke or the cylinder immediately before the intake stroke (that is, the fuel injection cylinder) from the state where the intake valve 32 is opened in the intake stroke. It is necessary to inject a predetermined amount of fuel into the cylinder at a time prior to the time of transition to the state to be performed (when the intake valve is closed). Therefore, the fuel injection amount control apparatus predicts in advance the intake air amount that will be sucked into the cylinder at the time when the intake valve 32 shifts to the closed state, and responds to the predicted intake air amount. A fuel amount of fuel is injected into the cylinder at a time before the intake valve 32 is closed. In this example, the injection end timing is defined as a 75 ° crank angle before the intake top dead center of the fuel injection cylinder (hereinafter referred to as “BTDC 75 ° CA”. The same applies to other crank angles). Therefore, the present apparatus predicts the intake air amount of the fuel injection cylinder at a time point before the time point of BTDC 75 ° CA in consideration of the time required for injection (the valve opening time of the injector) and the calculation time of the CPU 71. .

一方、吸気弁閉弁時のスロットル弁下流吸気通路内の圧力(即ち、吸気管圧力。スロットル弁下流吸気通路内における空気とブローバイガスとから構成されるガス圧力)は、吸入空気量(吸入ガス量)と密接な関係にある。また、吸気弁閉弁時の吸気管圧力は、吸気弁閉弁時のスロットル弁開度に依存する。そこで、本装置は、吸気弁閉弁時のスロットル弁開度を予測・推定し、そのスロットル弁開度に基づいて燃料噴射気筒の吸入空気量KLfwd(k)を事前に予測し、下記(1)式に示したように、予測した予測吸入空気量KLfwd(k)をエンジンの運転状態に応じて別途定められる目標空燃比AbyFrefで除することで燃料噴射量fi(k)を求める。ここで、添え字kは今回の演算値であることを示している(以下、他の変数等についても同様。)。以上が、燃料噴射量fiを求める方法の概要である。   On the other hand, when the intake valve is closed, the pressure in the intake passage downstream of the throttle valve (that is, the intake pipe pressure, the gas pressure composed of air and blow-by gas in the throttle valve downstream intake passage) is the intake air amount (intake gas). Quantity). Further, the intake pipe pressure when the intake valve is closed depends on the throttle valve opening when the intake valve is closed. Therefore, this device predicts / estimates the throttle valve opening when the intake valve is closed, and predicts the intake air amount KLfwd (k) of the fuel injection cylinder based on the throttle valve opening in advance. As shown in equation (4), the fuel injection amount fi (k) is obtained by dividing the predicted intake air amount KLfwd (k) predicted by the target air-fuel ratio AbyFref separately determined according to the operating state of the engine. Here, the subscript k indicates that this is the calculated value (the same applies to other variables below). The above is the outline of the method for obtaining the fuel injection amount fi.

fi(k) = KLfwd(k) / AbyFref ・・・(1) fi (k) = KLfwd (k) / AbyFref (1)

(具体的構成・作用)
以下、上記した燃料噴射量fiを求めるための本装置の具体的構成、及び作用について説明する。この状態量推定装置を含んだ燃料噴射量制御装置は、機能ブロック図である図3に示したように、現時点での実際のアクセルペダルの操作量Accpを検出するアクセル開度センサ81、電子制御スロットル弁ロジックA1、電子制御スロットル弁モデルM1、内燃機関の吸気系における空気(、及びブローバイガス)の挙動をモデル化した空気モデルを含む吸入空気モデルA2、目標空燃比設定手段A3、及び噴射量決定手段A4を含んでいる。以下、個別具体的に、各手段、及びモデル等について説明する。
(Specific structure / action)
Hereinafter, a specific configuration and operation of the apparatus for obtaining the fuel injection amount fi will be described. As shown in FIG. 3 which is a functional block diagram, the fuel injection amount control device including this state quantity estimation device includes an accelerator opening sensor 81 for detecting an actual accelerator pedal operation amount Accp, and electronic control. Throttle valve logic A1, electronically controlled throttle valve model M1, intake air model A2 including an air model that models the behavior of air (and blow-by gas) in the intake system of the internal combustion engine, target air-fuel ratio setting means A3, and injection amount The determination means A4 is included. Hereinafter, each means, model, etc. will be described individually and specifically.

(電子制御スロットル弁ロジックと電子制御スロットル弁モデル)
先ず、スロットル弁開度を制御するための電子制御スロットル弁ロジックA1と、将来における(現時点よりも先の時点における)スロットル弁開度TAestを予測する電子制御スロットル弁モデルM1について説明する。
(Electronic control throttle valve logic and electronic control throttle valve model)
First, an electronically controlled throttle valve logic A1 for controlling the throttle valve opening and an electronically controlled throttle valve model M1 for predicting a future throttle valve opening TAest (at a time earlier than the current time) will be described.

電子制御スロットル弁ロジックA1は、先ず、演算周期ΔTt(例えば、8msec)の経過毎にアクセル開度センサ81の出力値に基づいてアクセルペダル操作量Accpを読込み、読み込んだアクセル操作量Accpと図4のアクセル操作量Accpと目標スロットル弁開度TAaccとの関係を規定したテーブルとに基づいて今回の暫定目標スロットル弁開度TAaccを求め、この暫定目標スロットル弁開度TAaccを図5のタイムチャートに示したように、所定の遅延時間TDだけ遅延し、この遅延した暫定目標スロットル弁開度TAaccを目標スロットル弁開度TAtとして設定してスロットル弁アクチュエータ43aに出力する。なお、遅延時間TDは、本例においては一定の時間であるが、内燃機関が所定のクランク角度(例えば、クランク角270°CA)だけ回転するのに要する時間T270とする等、エンジン回転速度NEに応じた可変の時間とすることもできる。   The electronic control throttle valve logic A1 first reads the accelerator pedal operation amount Accp based on the output value of the accelerator opening sensor 81 every time the calculation cycle ΔTt (for example, 8 msec) elapses. 5 is obtained based on a table that defines the relationship between the accelerator operation amount Accp and the target throttle valve opening TAacc, and this temporary target throttle valve opening TAacc is shown in the time chart of FIG. As shown, the delay is delayed by a predetermined delay time TD, and the delayed provisional target throttle valve opening TAacc is set as the target throttle valve opening TAt and output to the throttle valve actuator 43a. The delay time TD is a fixed time in this example, but the engine speed NE is set to a time T270 required for the internal combustion engine to rotate by a predetermined crank angle (for example, a crank angle of 270 ° CA). It is also possible to set a variable time according to.

ところで、電子制御スロットル弁ロジックA1から目標スロットル弁開度TAtがスロットル弁アクチュエータ43aに出力された場合であっても、同スロットル弁アクチュエータ43aの遅れや、スロットル弁43の慣性などにより、実際のスロットル弁開度TAは、ある遅れをもって目標スロットル弁開度TAtに追従する。そこで、電子制御スロットル弁モデルM1においては、下記(2)式に基づいて遅延時間TD後におけるスロットル弁開度を予測・推定する(図5を参照)。   By the way, even when the target throttle valve opening degree TAt is output from the electronically controlled throttle valve logic A1 to the throttle valve actuator 43a, the actual throttle valve actuator 43a is not controlled by the delay of the throttle valve actuator 43a or the inertia of the throttle valve 43. The valve opening TA follows the target throttle valve opening TAt with a certain delay. Therefore, in the electronically controlled throttle valve model M1, the throttle valve opening after the delay time TD is predicted and estimated based on the following equation (2) (see FIG. 5).

TAest(k+1)=TAest(k)+ΔTt・f(TAt(k),TAest(k)) ・・・(2) TAest (k + 1) = TAest (k) + ΔTt · f (TAt (k), TAest (k)) (2)

上記(2)式において、TAest(k+1)は今回の演算タイミングにおいて新たに予測・推定される予測スロットル弁開度TAestであり、TAt(k)は今回の演算タイミングにて新たに得られた目標スロットル弁開度TAtであり、TAest(k)は今回の演算タイミングにおいて既に予測・推定されていた最新の予測スロットル弁開度TAest(即ち、前回の演算タイミングにおいて予測・推定されたスロットル弁開度TAest)である。また、関数f(TAt(k),TAest(k))は、図6に示したように、TAt(k)とTAest(k)との差ΔTA(=TAt(k)−TAest(k))が大きい程大きい値をとる関数(ΔTAに関して単調増加する関数f)である。   In Equation (2) above, TAest (k + 1) is the predicted throttle valve opening TAest that is newly predicted and estimated at the current calculation timing, and TAt (k) is newly obtained at the current calculation timing. The target throttle valve opening TAt, and TAest (k) is the latest predicted throttle valve opening TAest that has already been predicted and estimated at the current calculation timing (that is, the throttle valve predicted and estimated at the previous calculation timing). Opening angle TAest). Further, as shown in FIG. 6, the function f (TAt (k), TAest (k)) is the difference ΔTA (= TAt (k) −TAest (k)) between TAt (k) and TAest (k). Is a function (function f that monotonously increases with respect to ΔTA) that takes a larger value as A increases.

このように、電子制御スロットル弁モデルM1(CPU71)は、今回の演算タイミングにて遅延時間TD後の目標スロットル弁開度TAtを新たに決定するとともに、遅延時間TD後のスロットル弁開度TAestを新たに予測・推定し、現時点から遅延時間TD経過後までの目標スロットル弁開度TAtと予測スロットル弁開度TAestを、現時点からの時間経過に対応させた形でRAM73に記憶・格納する。   As described above, the electronically controlled throttle valve model M1 (CPU 71) newly determines the target throttle valve opening TAt after the delay time TD at the current calculation timing, and sets the throttle valve opening TAest after the delay time TD. A new prediction / estimation is performed, and the target throttle valve opening degree TAt and the predicted throttle valve opening degree TAest from the current time point to the end of the delay time TD are stored and stored in the RAM 73 in a form corresponding to the passage of time from the current time point.

(吸入空気モデルA2)
吸入空気モデルA2は、内燃機関の吸気系における空気(及び、ブローバイガス)の挙動をモデル化した空気モデルを構成するスロットルモデルM2、吸気弁モデルM3、PCV弁モデルM4、吸気管モデルM5、及び吸気弁モデルM6を備えていて、少なくとも電子制御スロットル弁モデルM1により予測・推定された予測スロットル弁開度TAestに基づいて同燃料噴射気筒の今回の吸気行程における吸気弁閉弁時の吸入空気量(予測吸入空気量)KLfwd(k)を予測・推定する。上記スロットルモデルM2、吸気弁モデルM3、PCV弁モデルM4、吸気管モデルM5、及び吸気弁モデルM6については、後に詳述する。
(Intake air model A2)
The intake air model A2 includes a throttle model M2, an intake valve model M3, a PCV valve model M4, an intake pipe model M5, and an air model that models the behavior of air (and blow-by gas) in the intake system of the internal combustion engine. An intake valve model M6 is provided, and the intake air amount when the intake valve is closed in the current intake stroke of the fuel injection cylinder based on at least the predicted throttle valve opening degree TAest predicted and estimated by the electronically controlled throttle valve model M1 (Predicted intake air volume) KLfwd (k) is predicted and estimated. The throttle model M2, the intake valve model M3, the PCV valve model M4, the intake pipe model M5, and the intake valve model M6 will be described in detail later.

なお、本例では、スロットルモデルM2、吸気弁モデルM3、PCV弁モデルM4、吸気管モデルM5、及び吸気弁モデルM6により吸気弁閉弁時の予測吸入空気量KLfwd(k)を予測・推定するが、吸入空気モデルA2は、燃料噴射気筒の今回の吸気行程における吸気弁閉弁時の予測スロットル弁開度TAest、同燃料噴射気筒の今回の吸気行程における吸気弁閉弁時の実エンジン回転速度NE、及びテーブル(スロットル弁開度TA、エンジン回転速度NE、及び吸入空気量との関係を規定したテーブル)を用いて、今回の吸気行程における吸気弁閉弁時の予測吸入空気量KLfwd(k)を求める(予測する)ように構成されていてもよい。   In this example, the estimated intake air amount KLfwd (k) when the intake valve is closed is predicted and estimated by the throttle model M2, the intake valve model M3, the PCV valve model M4, the intake pipe model M5, and the intake valve model M6. However, in the intake air model A2, the estimated throttle valve opening degree TAest when the intake valve is closed during the current intake stroke of the fuel injection cylinder, and the actual engine speed when the intake valve is closed during the current intake stroke of the fuel injection cylinder NE and table (a table that defines the relationship between throttle valve opening TA, engine speed NE, and intake air amount), and the estimated intake air amount KLfwd (k ) May be obtained (predicted).

(目標空燃比設定手段A3)
目標空燃比設定手段A3は、内燃機関の運転状態であるエンジン回転速度NE、及び目標スロットル弁開度TAt等に基づいて目標空燃比AbyFrefを決定する手段である。この目標空燃比AbyFrefは、例えば、内燃機関の暖機終了後においては、特殊な場合を除き理論空燃比に設定されてよい。
(Target air-fuel ratio setting means A3)
The target air-fuel ratio setting means A3 is a means for determining the target air-fuel ratio AbyFref based on the engine speed NE that is the operating state of the internal combustion engine, the target throttle valve opening degree TAt, and the like. For example, the target air-fuel ratio AbyFref may be set to the stoichiometric air-fuel ratio after the warm-up of the internal combustion engine, except in special cases.

(噴射量決定手段A4)
図3に示した噴射量決定手段A4は、吸入空気モデルA2により算出された特定気筒の今回の吸気行程における吸気弁閉弁時の予測吸入空気量KLfwd(k)、及び目標空燃比設定手段A3により決定された目標空燃比AbyFrefに基づいて、上記(1)式に従って、同特定気筒の今回の吸気行程に対する燃料噴射量fi(k)を決定する手段である。
(Injection amount determining means A4)
The injection amount determination means A4 shown in FIG. 3 includes the predicted intake air amount KLfwd (k) when the intake valve is closed in the current intake stroke of the specific cylinder calculated by the intake air model A2, and the target air-fuel ratio setting means A3. This is means for determining the fuel injection amount fi (k) for the current intake stroke of the specific cylinder based on the target air-fuel ratio AbyFref determined in accordance with the above equation (1).

次に、上述した吸入空気モデルA2について詳細に説明する。図3に示したように、吸入空気モデルA2はモデルM2〜M6を備えている。以下、吸入空気モデルA2が備える各モデルについて、個別に説明を加える。   Next, the intake air model A2 described above will be described in detail. As shown in FIG. 3, the intake air model A2 includes models M2 to M6. Hereinafter, each model provided in the intake air model A2 will be individually described.

(スロットルモデルM2)
スロットルモデルM2は、スロットル弁43を通過した空気流量(スロットル弁通過空気流量)mtを、エネルギー保存則、運動量保存則、質量保存則、及び状態方程式等の物理法則に基づいて得られた下記(3)式、及び下記(4)式に基づいて推定するモデルである。下記(3)式、及び下記(4)式において、Ct(θt)はスロットル弁開度θt(=TA)に応じて変化する流量係数、At(θt)はスロットル弁開度θt(=TA)に応じて変化するスロットル開口面積(吸気管41の開口面積)、νはスロットル弁43を通過する空気の流速、ρmは大気密度、Paはスロットル弁上流の空気圧力(即ち、大気圧)、Pmは吸気管圧力(スロットル弁下流吸気通路内ガス圧力)、Ta(=THA)はスロットル弁上流の空気温度(吸気温度、大気温度)、Rは気体定数、及びκは比熱比(以下、κを一定値として扱う。)である。
(Throttle model M2)
The throttle model M2 is obtained based on physical laws such as an energy conservation law, a momentum conservation law, a mass conservation law, and a state equation as follows. This model is estimated based on the equation (3) and the following equation (4). In the following equations (3) and (4), Ct (θt) is a flow coefficient that changes according to the throttle valve opening θt (= TA), and At (θt) is the throttle valve opening θt (= TA). Is the throttle opening area (opening area of the intake pipe 41) that changes in accordance with ν, ν is the flow velocity of the air passing through the throttle valve 43, ρm is the atmospheric density, Pa is the air pressure upstream of the throttle valve (ie, atmospheric pressure), Pm Is the intake pipe pressure (gas pressure in the intake passage downstream of the throttle valve), Ta (= THA) is the air temperature upstream of the throttle valve (intake air temperature, atmospheric temperature), R is the gas constant, and κ is the specific heat ratio (hereinafter κ It is treated as a constant value.)

mt=Ct(θt)・At(θt)・ν・ρm=Ct(θt)・At(θt)・{Pa/(R・Ta)1/2}・Φ(Pm/Pa) ・・・(3) mt = Ct (θt) ・ At (θt) ・ ν ・ ρm = Ct (θt) ・ At (θt) ・ {Pa / (R ・ Ta) 1/2 } ・ Φ (Pm / Pa) (3 )

上記(4)式において、値(1/(κ+1))は吸気管圧力Pmが流体力学における臨界圧力(critical
pressure)になっているときに対応している。上記(4)式にて示される値(Pm/Pa)と値Φ(Pm/Pa)との関係は図7に示すようになる。図7に示すように、吸気管圧力Pmが前記臨界圧力よりも大きいとき(即ち、値(Pm/Pa)>(1/(κ+1))のとき)、同吸気管圧力Pmの増加に応じて値Φ(Pm/Pa)(従って、スロットル弁通過空気流量mt)は減少する。他方、吸気管圧力Pmが前記臨界圧力以下のとき(即ち、値(Pm/Pa)≦(1/(κ+1))のとき)、値Φ(Pm/Pa)(従って、スロットル弁通過空気流量mt)は吸気管圧力Pmに係わらず一定値となる。
In the above equation (4), the value (1 / (κ + 1)) indicates that the intake pipe pressure Pm is the critical pressure in the fluid dynamics (critical
Corresponds to when pressure). FIG. 7 shows the relationship between the value (Pm / Pa) and the value Φ (Pm / Pa) expressed by the above equation (4). As shown in FIG. 7, when the intake pipe pressure Pm is larger than the critical pressure (that is, when the value (Pm / Pa)> (1 / (κ + 1)), the intake pipe pressure Pm increases. Accordingly, the value Φ (Pm / Pa) (thus, the throttle valve passage air flow rate mt) decreases. On the other hand, when the intake pipe pressure Pm is less than or equal to the critical pressure (that is, when the value (Pm / Pa) ≦ (1 / (κ + 1))), the value Φ (Pm / Pa) (accordingly, the throttle valve passing air) The flow rate mt) is a constant value regardless of the intake pipe pressure Pm.

次に、スロットルモデルM2におけるスロットル弁通過空気流量mtの求め方を述べると、上記(3)式においてCt(θt)・At(θt)・{Pa/(R・Ta)1/2}をk1とおき、mtsを吸気弁閉弁時のスロットル弁通過空気流量とするとき上記(3)式は下記(5)式に書き換えられる。 Next, how to obtain the throttle valve passage air flow rate mt in the throttle model M2 will be described. In the above equation (3), Ct (θt) · At (θt) · {Pa / (R · Ta) 1/2 } is expressed as k1. When mts is the air flow rate through the throttle valve when the intake valve is closed, the above equation (3) is rewritten as the following equation (5).

mts=k1・Φ(Pm/Pa) ・・・(5) mts = k1 ・ Φ (Pm / Pa) (5)

また、上記(5)式において、内燃機関10が定常状態にある場合(スロットル弁開度が一定のまま推移して吸気弁閉弁に至る場合)のスロットル弁通過空気流量をmtsTA、及びそのときの吸気管圧力をPmTAとすると、下記(6)式が得られるので、上記(5)式及び下記(6)式から係数k1を消去して下記(7)式を得ることができる。   In the above equation (5), when the internal combustion engine 10 is in a steady state (when the throttle valve opening remains constant and the intake valve closes), the throttle valve passing air flow rate is expressed as mtsTA, and then Assuming that the intake pipe pressure is PmTA, the following equation (6) is obtained. Therefore, the following equation (7) can be obtained by eliminating the coefficient k1 from the above equations (5) and (6).

mtsTA=k1・Φ(PmTA/Pa) ・・・(6) mtsTA = k1 ・ Φ (PmTA / Pa) (6)

mts={mtsTA/Φ(PmTA/Pa)}・Φ(Pm/Pa) ・・・(7) mts = {mtsTA / Φ (PmTA / Pa)} · Φ (Pm / Pa) (7)

従って、上記(7)式から理解できるように、定常状態でのスロットル弁通過空気流量mtsTA、及び定常状態での吸気管圧力PmTAが求められると吸気弁閉弁時のスロットル弁通過空気流量mtsを求めることができる。以下、先ず、定常状態での吸気管圧力PmTAの求め方について説明する。   Therefore, as can be understood from the above equation (7), when the throttle valve passage air flow rate mtsTA in the steady state and the intake pipe pressure PmTA in the steady state are obtained, the throttle valve passage air flow rate mts when the intake valve is closed is obtained. Can be sought. Hereinafter, first, a method for obtaining the intake pipe pressure PmTA in the steady state will be described.

上記(3)式、及び上記(4)式により求められるスロットル弁通過空気流量mtと吸気管圧力Pmとの関係は、吸気管圧力Pm以外のパラメータ(具体的には、スロットル弁開度TA、大気圧Pa、及び吸気温度Ta)が一定であるものとすると、図8(の破線)に示すようになる。また、後述する吸気弁モデルM3を表す下記(8)式により求められる吸気弁通過ガス流量mcと吸気管圧力Pmとの関係は、吸気管圧力Pm以外のパラメータ(具体的には、吸気温度Ta、吸気管内ガス温度Tm、エンジン回転速度NE、及び吸気弁の開閉タイミングVT)が一定であるものとすると、図8(の仮想線)に示すようになる。   The relationship between the throttle valve passage air flow rate mt and the intake pipe pressure Pm obtained by the above expression (3) and the above expression (4) is a parameter other than the intake pipe pressure Pm (specifically, the throttle valve opening TA, Assuming that the atmospheric pressure Pa and the intake air temperature Ta) are constant, the result is as shown in FIG. Further, the relationship between the intake valve passage gas flow rate mc and the intake pipe pressure Pm obtained by the following equation (8) representing the intake valve model M3 described later is a parameter other than the intake pipe pressure Pm (specifically, the intake air temperature Ta Assuming that the intake pipe gas temperature Tm, the engine rotation speed NE, and the intake valve opening / closing timing VT) are constant, the result is as shown in FIG.

更には、後述するPCV弁モデルM4を表す図10に示したPCV弁通過ガス流量mpcvと「クランクケース内ブローバイガス圧力Pcrと吸気管圧力Pmの差圧(Pcr-Pm)」との関係から容易に求められる、吸気管圧力Pm以外のパラメータ(ブローバイガス圧力Pcr)が一定であるものとしたときの「PCV弁通過ガス流量mpcvと吸気管圧力Pmとの関係」と、上記「スロットル弁通過空気流量mtと吸気管圧力Pmとの関係(図8の破線を参照)」と、から得られる「スロットル弁通過空気流量mtとPCV弁通過ガス流量mpcvの和と吸気管圧力Pmとの関係」は、吸気管圧力Pm以外のパラメータ(具体的には、スロットル弁開度TA、大気圧Pa、吸気温度Ta、及びブローバイガス圧力Pcr)が一定であるものとすると、図8(の実線)に示すようになる。   Further, it is easy from the relationship between the PCV valve passage gas flow rate mpcv shown in FIG. 10 representing the PCV valve model M4 to be described later and “the differential pressure between the crankcase blow-by gas pressure Pcr and the intake pipe pressure Pm (Pcr−Pm)”. The relationship between the PCV valve passage gas flow rate mpcv and the intake pipe pressure Pm when the parameters (blow-by gas pressure Pcr) other than the intake pipe pressure Pm required are constant, "Relationship between flow rate mt and intake pipe pressure Pm (see broken line in FIG. 8)" and "Relationship between sum of throttle valve passage air flow rate mt and PCV valve passage gas flow rate mpcv and intake pipe pressure Pm" Assuming that parameters other than the intake pipe pressure Pm (specifically, the throttle valve opening TA, the atmospheric pressure Pa, the intake air temperature Ta, and the blow-by gas pressure Pcr) are constant, a solid line is shown in FIG. It becomes like this.

ここで、スロットル弁下流吸気通路に流入するガスは、スロットル弁43を通過して流入してくる空気(新気)とPCV弁45を通過して流入してくるブローバイガスである。一方、スロットル弁下流吸気通路から流出するガスは、吸気弁32を通過して流出していくガスのみである。従って、機関が定常状態にある場合、スロットル弁通過空気流量mtとPCV弁通過ガス流量mpcvの和(mt+mpcv)は、吸気弁通過ガス流量mcと等しくなる。   Here, the gas flowing into the throttle valve downstream intake passage is air (fresh air) flowing in through the throttle valve 43 and blow-by gas flowing in through the PCV valve 45. On the other hand, the gas flowing out from the throttle valve downstream intake passage is only the gas flowing out through the intake valve 32. Therefore, when the engine is in a steady state, the sum (mt + mpcv) of the throttle valve passing air flow rate mt and the PCV valve passing gas flow rate mpcv becomes equal to the intake valve passing gas flow rate mc.

以上のことから、定常状態での吸気管圧力PmTAは、上記吸気管圧力Pm以外の総てのパラメータが与えられると、同与えられたパラメータに基づいて描かれる図8に示した実線と仮想線との交点Aに相当する吸気管圧力Pmとして求めることができる。換言すれば、上記吸気管圧力Pm以外の総てのパラメータ(具体的には、スロットル弁開度TA、吸気管内ガス温度Tm、ブローバイガス圧力Pcr、大気圧Pa、吸気温度Ta、エンジン回転速度NE、及び吸気弁の開閉タイミングVT)の組み合わせを順次変更していった各場合における定常状態での吸気管圧力PmTAを上記手法により順次求めていくことで、上記吸気管圧力Pm以外のパラメータ(の組み合わせ)と、定常状態での吸気管圧力PmTAとの関係を規定するテーブルを予め作製することができる。   From the above, when the intake pipe pressure PmTA in the steady state is given all the parameters other than the intake pipe pressure Pm, the solid line and the virtual line shown in FIG. 8 drawn based on the given parameter. And the intake pipe pressure Pm corresponding to the intersection A. In other words, all parameters other than the intake pipe pressure Pm (specifically, the throttle valve opening TA, the intake pipe gas temperature Tm, the blow-by gas pressure Pcr, the atmospheric pressure Pa, the intake air temperature Ta, the engine speed NE) , And the intake valve opening / closing timing VT) in each case where the intake valve pressure PmTA in the steady state is sequentially obtained by the above method, parameters other than the intake pipe pressure Pm ( The table that defines the relationship between the combination) and the intake pipe pressure PmTA in a steady state can be prepared in advance.

スロットルモデルM2は、係るテーブルMAPPMをROM72内に記憶していて、上記吸気管圧力Pm以外の総てのパラメータと、同テーブルMAPPMとに基づいて上記定常状態での吸気管圧力PmTAを求める。このとき、スロットル弁モデルM2は、燃料噴射開始時期直前(BTDC90°CA)から吸気弁閉弁時までの時間をエンジン回転速度NEから求め、この時間と略一致する遅延時間後の(即ち、吸気弁閉弁時での)予測スロットル弁開度TAestをRAM72から読み出し、それを予測スロットル弁開度TAest(k-1)とするとともに、同予測スロットル弁開度TAest(k-1)をパラメータ(スロットル弁開度TA)として与える。   The throttle model M2 stores the table MAPPM in the ROM 72, and obtains the intake pipe pressure PmTA in the steady state based on all parameters other than the intake pipe pressure Pm and the table MAPPM. At this time, the throttle valve model M2 obtains the time from immediately before the fuel injection start time (BTDC 90 ° CA) to the time when the intake valve is closed from the engine rotational speed NE, and after a delay time substantially equal to this time (that is, the intake air The predicted throttle valve opening TAest (when the valve is closed) is read from the RAM 72, and is used as the predicted throttle valve opening TAest (k-1), and the predicted throttle valve opening TAest (k-1) is set as a parameter ( It is given as throttle valve opening TA).

また、パラメータである吸気管内ガス温度Tmとしては、後述する吸気管モデルM5により既に推定されている最新の吸気管内ガス温度Tm(=Tm(k-1))が使用される。また、残りのパラメータ(ブローバイガス圧力Pcr、大気圧Pa、吸気温度Ta、エンジン回転速度NE、及び吸気弁の開閉タイミングVT)としては、総て現時点から演算周期ΔTt前での実際の値が用いられる。以上、上記(7)式の右辺における定常状態での吸気管圧力PmTAは、MAPPM(TAest(k-1),Tm(k-1),Pcr,Pa,Ta,NE,VT)として求められる。   As the intake pipe gas temperature Tm, which is a parameter, the latest intake pipe gas temperature Tm (= Tm (k−1)) that has already been estimated by an intake pipe model M5 described later is used. For the remaining parameters (blow-by gas pressure Pcr, atmospheric pressure Pa, intake air temperature Ta, engine speed NE, and intake valve opening / closing timing VT), all actual values before the calculation cycle ΔTt from the present time are used. It is done. As described above, the intake pipe pressure PmTA in the steady state on the right side of the equation (7) is obtained as MAPPM (TAest (k-1), Tm (k-1), Pcr, Pa, Ta, NE, VT).

次に、上記(7)式の右辺における定常状態でのスロットル弁通過空気流量mtsTAの求め方について説明する。先に述べたように、機関が定常状態にある場合、スロットル弁通過空気流量mtは、吸気弁通過ガス流量mcからPCV弁通過ガス流量mpcvを減じた値と等しくなる。そこで、スロットルモデルM2は、後述する吸気弁モデルM3を表す下記(8)式と、上記定常状態での吸気管圧力PmTAとを用いて現時点から演算周期ΔTtだけ前の時点の吸気弁通過ガス流量mcTAを求めるとともに、後述するPCV弁モデルM4で用いる後述する図10に示したテーブルと同定常状態での吸気管圧力PmTAとを用いて現時点から演算周期ΔTtだけ前の時点のPCV弁通過ガス流量mpcvTAを求め、吸気弁通過ガス流量mcTAからPCV弁通過ガス流量mpcvTAを減じた値を定常状態でのスロットル弁通過空気流量mtsTAとする。   Next, how to determine the throttle valve passing air flow rate mtsTA in the steady state on the right side of the equation (7) will be described. As described above, when the engine is in a steady state, the throttle valve passing gas flow rate mt is equal to the value obtained by subtracting the PCV valve passing gas flow rate mpcv from the intake valve passing gas flow rate mc. Therefore, the throttle model M2 uses the following equation (8) representing an intake valve model M3 to be described later, and the intake pipe pressure PmTA in the steady state, and the intake valve passage gas flow rate at the time before the calculation cycle ΔTt from the present time. The mcTA is obtained, and the PCV valve passing gas flow rate at the time before the calculation cycle ΔTt from the present time using the table shown in FIG. 10 described later used in the PCV valve model M4 described later and the intake pipe pressure PmTA in the same steady state. mpcvTA is obtained, and a value obtained by subtracting the PCV valve passage gas flow rate mpcvTA from the intake valve passage gas flow rate mcTA is defined as a throttle valve passage air flow rate mtsTA in a steady state.

なお、このとき、スロットル弁モデルM2は、吸気管圧力Pm以外の残りのパラメータ(吸気管内ガス温度Tm、吸気温度Ta、エンジン回転速度NE、吸気弁開閉タイミングVT、及びブローバイガス圧力Pcr)のうち、吸気管内ガス温度Tmとしては、上記最新の吸気管内ガス温度Tm(=Tm(k-1))を使用するとともに、残りのパラメータ(吸気温度Ta、エンジン回転速度NE、吸気弁開閉タイミングVT、及びブローバイガス圧力Pcr)としては、総て現時点から演算周期ΔTt前での実際の値を用いる。以上のようにして、上記(7)式の右辺における定常状態でのスロットル弁通過空気流量mtsTAが求められる。   At this time, the throttle valve model M2 includes the remaining parameters other than the intake pipe pressure Pm (intake pipe gas temperature Tm, intake air temperature Ta, engine speed NE, intake valve opening / closing timing VT, and blow-by gas pressure Pcr). As the intake pipe gas temperature Tm, the latest intake pipe gas temperature Tm (= Tm (k-1)) is used, and the remaining parameters (intake temperature Ta, engine speed NE, intake valve opening / closing timing VT, As the blow-by gas pressure Pcr), all actual values before the calculation cycle ΔTt from the present time are used. As described above, the throttle valve passing air flow rate mtsTA in the steady state on the right side of the equation (7) is obtained.

更に、スロットルモデルM2は、値Pm/Paと値Φ(Pm/Pa)との関係を規定するテーブルMAPΦを記憶していて、前記定常状態での吸気管圧力PmTAをスロットル弁上流圧力Paで除した値(PmTA/Pa)と、前記テーブルMAPΦとから、上記(7)式の右辺における値Φ(PmTA/Pa)(=MAPΦ(PmTA/Pa))を求める。同様にして、スロットルモデルM2は、後述する吸気管モデルM5が既に求めている前回の吸気管圧力Pm(k-1)をスロットル弁上流圧力Paで除した値(Pm(k-1)/Pa)と、前記テーブルMAPΦとから、上記(7)式の右辺における値Φ(Pm/Pa)(=MAPΦ(Pm(k-1)/Pa))を求める。以上により、上記(7)式の右辺の各因数が求められるので、これらを掛け合わせることにより、予測スロットル弁通過空気流量mts(=mt(k-1))が求められる。このようにして予測スロットル弁通過空気流量mts(=mt(k-1))を取得する手段がスロットル弁通過空気流量取得手段に相当する。   Further, the throttle model M2 stores a table MAPΦ that defines the relationship between the value Pm / Pa and the value Φ (Pm / Pa), and the intake pipe pressure PmTA in the steady state is divided by the throttle valve upstream pressure Pa. From the obtained value (PmTA / Pa) and the table MAPΦ, the value Φ (PmTA / Pa) (= MAPΦ (PmTA / Pa)) on the right side of the equation (7) is obtained. Similarly, the throttle model M2 is obtained by dividing the previous intake pipe pressure Pm (k-1), which has already been obtained by the intake pipe model M5 described later, by the throttle valve upstream pressure Pa (Pm (k-1) / Pa ) And the table MAPΦ, the value Φ (Pm / Pa) (= MAPΦ (Pm (k−1) / Pa)) on the right side of the equation (7) is obtained. As described above, the factors on the right side of the above equation (7) are obtained. By multiplying these factors, the predicted throttle valve passage air flow rate mts (= mt (k−1)) is obtained. The means for acquiring the predicted throttle valve passage air flow rate mts (= mt (k−1)) in this way corresponds to the throttle valve passage air flow rate acquisition means.

(吸気弁モデルM3)
吸気弁モデルM3は、吸気管圧力Pm、吸気管内ガス温度Tm、及び吸気温度THA等から吸気弁通過ガス流量mcを推定するモデルである。吸気弁閉弁時の気筒内圧力は吸気弁32の上流の圧力、即ち吸気弁閉弁時の吸気管圧力Pmとみなすことができるので、吸気弁通過ガス流量mcは吸気弁閉弁時の吸気管圧力Pmに比例する。そこで、吸気弁モデルM3は吸気弁通過ガス流量mcを、経験則に基づく下記(8)式にしたがって求める。
(Intake valve model M3)
The intake valve model M3 is a model for estimating the intake valve passage gas flow rate mc from the intake pipe pressure Pm, the intake pipe gas temperature Tm, the intake temperature THA, and the like. Since the cylinder pressure when the intake valve is closed can be regarded as the pressure upstream of the intake valve 32, that is, the intake pipe pressure Pm when the intake valve is closed, the intake valve passage gas flow rate mc is the intake air pressure when the intake valve is closed. Proportional to tube pressure Pm. Therefore, the intake valve model M3 calculates the intake valve passage gas flow rate mc according to the following equation (8) based on empirical rules.

mc=(THA/Tm)・(c・Pm−d) ・・・(8) mc = (THA / Tm) ・ (c ・ Pm−d) (8)

上記(8)式において、値cは比例係数、値dは筒内に残存していた既燃ガス量に対応する量である。吸気弁モデルM3は、エンジン回転速度NE、及び吸気弁の開閉タイミングVTと、比例係数c、及び既燃ガス量dとの関係をそれぞれ規定するテーブルMAPC、及びMAPDをROM72内に格納していて、現時点の実際のエンジン回転速度NEと、現時点の実際の吸気弁の開閉タイミングVTと、前記格納しているテーブルとから比例係数c(=MAPC(NE,VT))、及び既燃ガス量d(=MAPD(NE,VT))を求める。また、吸気弁モデルM3は、演算時点にて、後述する吸気管モデルM5により既に推定されている最新の吸気管圧力Pm(=Pm(k-1))と最新の吸気管内混合ガス温度Tm(=Tm(k-1))とを上記(8)式に適用し、吸気弁通過ガス流量mc(=mc(k-1))を推定する。このようにして吸気弁通過ガス流量mc(=mc(k-1))を取得する手段が吸気弁通過ガス流量取得手段に相当する。   In the above equation (8), the value c is a proportional coefficient, and the value d is an amount corresponding to the amount of burned gas remaining in the cylinder. The intake valve model M3 stores in the ROM 72 tables MAPC and MAPD that respectively define the relationship between the engine speed NE, the intake valve opening / closing timing VT, the proportionality coefficient c, and the burned gas amount d. The proportional coefficient c (= MAPC (NE, VT)) and the burnt gas amount d from the current actual engine speed NE, the actual actual intake valve opening / closing timing VT, and the stored table. (= MAPD (NE, VT)) is obtained. Further, the intake valve model M3 has the latest intake pipe pressure Pm (= Pm (k-1)) already estimated by an intake pipe model M5 described later and the latest intake pipe mixed gas temperature Tm ( = Tm (k-1)) is applied to the above equation (8) to estimate the intake valve passage gas flow rate mc (= mc (k-1)). The means for acquiring the intake valve passage gas flow rate mc (= mc (k-1)) in this way corresponds to the intake valve passage gas flow rate acquisition means.

(PCV弁モデルM4)
PCV弁モデルM4は、吸気管圧力Pm、及びクランクケース内のブローバイガス圧力PcrからPCV弁45を通過するブローバイガス流量であるPCV弁通過ガス流量mpcvを推定するモデルである。先に説明したように、PCV弁45の開口断面積Apcvはブローバイガス圧力Pcrと吸気管圧力Pmの差圧(Pcr−Pm)により決定され、図9に示したように、同差圧(Pcr−Pm)の増大に応じて減少する。図9において、ΔP0は、弁体45bが初期位置にあるときにおけるコイルスプリング45cの付勢力F2=k・x0と、差圧(Pcr−Pm)に基づく力F1=Avlv・(Pcr−Pm)とが等しくなるときの差圧(Pcr-Pm)であって、「ΔP0=(k・x0)/Avlv」で表される値である(図2を参照)。
(PCV valve model M4)
The PCV valve model M4 is a model for estimating a PCV valve passage gas flow rate mpcv which is a blowby gas flow rate passing through the PCV valve 45 from the intake pipe pressure Pm and the blowby gas pressure Pcr in the crankcase. As described above, the opening cross-sectional area Apcv of the PCV valve 45 is determined by the differential pressure (Pcr−Pm) between the blow-by gas pressure Pcr and the intake pipe pressure Pm, and as shown in FIG. Decreases with increasing -Pm). In FIG. 9, ΔP0 is an urging force F2 = k · x0 of the coil spring 45c when the valve body 45b is in the initial position, and a force F1 = Avlv · (Pcr−Pm) based on the differential pressure (Pcr−Pm). Is a differential pressure (Pcr−Pm) when equal to each other, and is a value represented by “ΔP0 = (k · x0) / Avlv” (see FIG. 2).

ここで、差圧(Pcr−Pm)と、図9に示した「差圧(Pcr−Pm)と開口断面積Apcvとの関係」から求められる開口断面積Apcvに、上記(4)式(図7を参照)において大気圧Paをブローバイガス圧力Pcrに置き換えることで得られる値Φ(Pm/Pcr)を乗じた値がPCV弁通過ガス流量mpcvに一致することが実験等を通じて判明した。即ち、下記(9)式が成立する。なお、下記(9)式において、値Φ(Pm/Pcr)はPCV弁45の単位開口断面積あたりに同PCV弁45を通過するブローバイガス流量に相当する。   Here, the differential pressure (Pcr−Pm) and the opening cross-sectional area Apcv obtained from the “relation between the differential pressure (Pcr−Pm) and the open cross-sectional area Apcv” shown in FIG. 7), the value obtained by substituting the value Φ (Pm / Pcr) obtained by replacing the atmospheric pressure Pa with the blow-by gas pressure Pcr in the PCV valve passage gas flow rate mpcv was found through experiments. That is, the following equation (9) is established. In the following equation (9), the value Φ (Pm / Pcr) corresponds to the flow rate of blow-by gas passing through the PCV valve 45 per unit opening cross-sectional area of the PCV valve 45.

mpcv=Apcv・Φ(Pm/Pcr) ・・・(9) mpcv = Apcv · Φ (Pm / Pcr) (9)

従って、上記(9)式、及び図9に示した「差圧(Pcr−Pm)と開口断面積Apcvとの関係」から理解できるように、PCV弁通過ガス流量mpcvは、吸気管圧力Pm、及びブローバイガス圧力Pcrが与えられると求めることができ、例えば、上記差圧(Pcr−Pm)とPCV弁通過ガス流量mpcvとの関係は図10に示すようになる。   Therefore, as can be understood from the above equation (9) and “relationship between the differential pressure (Pcr−Pm) and the opening cross-sectional area Apcv” shown in FIG. 9, the PCV valve passage gas flow rate mpcv is the intake pipe pressure Pm, And the blow-by gas pressure Pcr is given, for example, the relationship between the differential pressure (Pcr-Pm) and the PCV valve passage gas flow rate mpcv is as shown in FIG.

PCV弁モデルM4は、この図10に示した「上記差圧(Pcr−Pm)とPCV弁通過ガス流量mpcvとの関係」を規定するテーブルMAPMPCVをROM72内に記憶していて、演算時点にて、後述する吸気管モデルM5により既に推定されている最新の吸気管圧力Pm(=Pm(k-1))、及び現時点から演算周期ΔTt前の実際のブローバイガス圧力Pcrと、前記テーブルMAPMPCVとに基づいてPCV弁通過ガス流量mpcv(=mpcv(k-1))を推定する。このようにしてPCV弁通過ガス流量mpcv(=mpcv(k-1))を取得する手段がPCV弁通過ガス流量取得手段に相当する。   The PCV valve model M4 stores in the ROM 72 a table MAMPPCV that defines the “relation between the differential pressure (Pcr−Pm) and the PCV valve passage gas flow rate mpcv” shown in FIG. The latest intake pipe pressure Pm (= Pm (k-1)) already estimated by the intake pipe model M5 described later, the actual blowby gas pressure Pcr before the calculation period ΔTt from the present time, and the table MAMPPCV Based on this, the PCV valve passage gas flow rate mpcv (= mpcv (k-1)) is estimated. The means for acquiring the PCV valve passage gas flow rate mpcv (= mpcv (k-1)) in this way corresponds to the PCV valve passage gas flow rate acquisition means.

(吸気管モデルM5)
吸気管モデルM5は、質量保存則とエネルギー保存則とにそれぞれ基づいた下記(10)式及び下記(11)式、スロットル弁通過空気流量mt、スロットル弁通過空気温度(即ち、吸入空気温度THA)Ta、PCV弁通過ガス流量mpcv、クランクケース内のブローバイガス温度Tcr、及び吸気弁通過ガス流量mcから、吸気管圧力Pm、及び吸気管内ガス温度Tmを求めるモデルである。なお、下記(10)式、及び下記(11)式において、Vmはスロットル弁下流吸気通路の容積であって、PCV弁45と吸気管41(サージタンク)との間のブローバイガス還元用通路44の容積を含む。
(Intake pipe model M5)
The intake pipe model M5 has the following formula (10) and formula (11) based on the law of conservation of mass and the law of conservation of energy, the throttle valve passing air flow rate mt, the throttle valve passing air temperature (that is, the intake air temperature THA). This is a model for obtaining the intake pipe pressure Pm and the intake pipe gas temperature Tm from Ta, the PCV valve passage gas flow rate mpcv, the blow-by gas temperature Tcr in the crankcase, and the intake valve passage gas flow rate mc. In the following equations (10) and (11), Vm is the volume of the throttle valve downstream intake passage, and the blow-by gas reduction passage 44 between the PCV valve 45 and the intake pipe 41 (surge tank). Including the volume.

d(Pm/Tm)/dt=(R/Vm)・(mt+mpcv−mc) ・・・(10) d (Pm / Tm) / dt = (R / Vm) ・ (mt + mpcv−mc) (10)

dPm/dt=κ・(R/Vm)・(mt・Ta+mpcv・Tcr−mc・Tm) ・・・(11) dPm / dt = κ ・ (R / Vm) ・ (mt ・ Ta + mpcv ・ Tcr−mc ・ Tm) (11)

吸気管モデルM5は、上記(10)式、及び上記(11)式の右辺におけるスロットル弁通過空気流量mt(=mt(k-1))をスロットルモデルM2から取得し、吸気弁通過ガス流量mc(=mc(k-1))を吸気弁モデルM3から取得するとともに、PCV弁通過ガス流量mpcv(=mpcv(k-1))をPCV弁モデルM4から取得する。そして、(10)式及び(11)式に基づく計算を行って最新の吸気管圧力Pm(=Pm(k))、及び吸気管内ガス温度Tm(=Tm(k))を推定する。   The intake pipe model M5 acquires the throttle valve passage air flow rate mt (= mt (k-1)) on the right side of the above formula (10) and the above formula (11) from the throttle model M2, and the intake valve passage gas flow rate mc. (= Mc (k-1)) is acquired from the intake valve model M3, and the PCV valve passage gas flow rate mpcv (= mpcv (k-1)) is acquired from the PCV valve model M4. Then, the latest intake pipe pressure Pm (= Pm (k)) and intake pipe gas temperature Tm (= Tm (k)) are estimated by performing calculations based on the expressions (10) and (11).

ここで、上記吸気管モデルM5を記述した(10)式及び(11)式の導出過程について説明する。いま、スロットル弁下流吸気通路内の総ガス量をMとすると、総ガス量Mの時間的変化量は、スロットル弁下流吸気通路内に流入する空気量(新気量)に相当するスロットル弁通過空気流量mtと同スロットル弁下流吸気通路内に流入するブローバイガス量に相当するPCV弁通過ガス流量mpcvの和から、同スロットル弁下流吸気通路から流出するガス量に相当する吸気弁通過ガス流量mcを減じた量であるから、スロットル弁下流吸気通路内のガスについて適用される質量保存則に基づく下記(12)式が得られる。   Here, the derivation process of the equations (10) and (11) describing the intake pipe model M5 will be described. Assuming that the total gas amount in the throttle valve downstream intake passage is M, the temporal change amount of the total gas amount M passes through the throttle valve corresponding to the amount of air flowing into the throttle valve downstream intake passage (fresh air amount). From the sum of the air flow rate mt and the PCV valve passage gas flow rate mpcv corresponding to the blow-by gas amount flowing into the throttle valve downstream intake passage, the intake valve passage gas flow rate mc corresponding to the gas amount flowing out from the throttle valve downstream intake passage Therefore, the following equation (12) based on the law of conservation of mass applied to the gas in the throttle valve downstream intake passage is obtained.

dM/dt=mt+mpcv−mc ・・・(12) dM / dt = mt + mpcv-mc (12)

また、状態方程式は下記(13)式となるから、上記(12)式と下記(13)式とから総ガス量Mを消去することにより、スロットル弁下流吸気通路内のガスについて適用される質量保存則に基づく上記(10)式が得られる。   Also, since the equation of state is the following equation (13), the mass applied to the gas in the throttle valve downstream intake passage by eliminating the total gas amount M from the above equation (12) and the following equation (13): The above equation (10) based on the conservation law is obtained.

Pm・Vm=M・R・Tm ・・・(13) Pm ・ Vm = M ・ R ・ Tm (13)

次に、スロットル弁下流吸気通路に関するエネルギー保存則について検討すると、この場合、スロットル弁下流吸気通路の容積Vmは変化せず、また、エネルギーの殆どが温度上昇に寄与する(運動エネルギーは無視し得る)と考えられる。従って、スロットル弁下流吸気通路内のガスのエネルギーM・Cv・Tmの時間的変化量は、同スロットル弁下流吸気通路に流入する空気(新気)のエネルギーCp・mt・Taと同スロットル弁下流吸気通路に流入するブローバイガスのエネルギーCp・mpcv・Tcrの和から同スロットル弁下流吸気通路から流出するガスのエネルギーCp・mc・Tmを減じた量に等しいので、下記(14)式が得られる。ここにおいて、Cvは定容比熱、Cpは定圧比熱である。   Next, considering the energy conservation law regarding the throttle valve downstream intake passage, in this case, the volume Vm of the throttle valve downstream intake passage does not change, and most of the energy contributes to the temperature rise (the kinetic energy can be ignored). )it is conceivable that. Therefore, the amount of time change in the energy M, Cv, Tm of the gas in the intake passage downstream of the throttle valve is equal to the energy Cp, mt, Ta of the air (fresh air) flowing into the downstream intake passage of the throttle valve and the downstream of the throttle valve. Since the sum of the energy Cp, mpcv, and Tcr of the blow-by gas flowing into the intake passage is equal to the amount obtained by subtracting the energy Cp, mc, and Tm of the gas that flows out of the throttle valve downstream intake passage, the following equation (14) is obtained: . Here, Cv is a constant volume specific heat, and Cp is a constant pressure specific heat.

d(M・Cv・Tm)/dt=Cp・mt・Ta+Cp・mpcv・Tcr−Cp・mc・Tm ・・・(14) d (M ・ Cv ・ Tm) / dt = Cp ・ mt ・ Ta + Cp ・ mpcv ・ Tcr−Cp ・ mc ・ Tm (14)

この(14)式を、比熱比κ=Cp/Cvなる関係と、上記(13)式(Pm・Vm=M・R・Tm)とを用いて変形することにより、上記(11)式が得られる。   The above equation (11) is obtained by modifying the equation (14) using the relationship of specific heat ratio κ = Cp / Cv and the above equation (13) (Pm · Vm = M · R · Tm). It is done.

実際には、吸気管モデルM5は、上記(10)式及び上記(11)式の各々を時間について演算周期Δtをもって離散化した下記(15)及び下記(16)式に基づいて、吸気管圧力Pm(k)、及び吸気管内ガス温度Tm(k)を求める。なお、下記(15)式及び下記(16)式において、添え字k-1は前回の演算値であることを示している(以下、他の変数等についても同様。)。   Actually, the intake pipe model M5 is based on the following expression (15) and expression (16) obtained by discretizing each of the above expressions (10) and (11) with a calculation period Δt with respect to time. Pm (k) and intake pipe gas temperature Tm (k) are obtained. In the following formulas (15) and (16), the subscript k-1 indicates the previous calculated value (the same applies to other variables below).

(吸気弁モデルM6)
吸気弁モデルM6は、上記吸気弁モデルM3と同様のモデルを含んでいて、ここでは吸気管モデルM5が算出した最新の吸気管圧力Pm(=Pm(k))、及び吸気管内ガス温度Tm(=Tm(k))と、現時点のエンジン回転速度NEと、現時点の吸気弁の開閉タイミングVTと、前記マップMAPCと、前記マップMAPDと、上記経験則に基づく(8)式(mc=(THA/Tm)・(c・Pm−d))とを用いて最新の吸気弁通過ガス流量mc(=mc(k))を求める。このようにして吸気弁通過ガス流量mc(k)を推定する手段が筒内吸入ガス量推定手段に相当する。
(Intake valve model M6)
The intake valve model M6 includes the same model as the intake valve model M3. Here, the latest intake pipe pressure Pm (= Pm (k)) calculated by the intake pipe model M5 and the intake pipe gas temperature Tm ( = Tm (k)), the current engine speed NE, the current intake valve opening / closing timing VT, the map MAPC, the map MAPD, and the empirical formula (8) (mc = (THA / Tm) · (c · Pm−d)) to obtain the latest intake valve passage gas flow rate mc (= mc (k)). The means for estimating the intake valve passage gas flow rate mc (k) in this way corresponds to the cylinder intake gas amount estimation means.

また、吸気弁モデルM6は、吸気弁32を通過するガスのうち空気(新気)を除いた残りのガス(燃焼に寄与し得ないガス。以下、「残余ガス」と称呼する。)についての吸気弁通過残余ガス流量mcb(=mcb(k))も求める。以下、係る吸気弁通過残余ガス流量mcbの求め方について説明する。   In addition, the intake valve model M6 is a gas that passes through the intake valve 32 except for air (fresh air) (a gas that cannot contribute to combustion; hereinafter referred to as “residual gas”). The intake valve passage residual gas flow rate mcb (= mcb (k)) is also obtained. Hereinafter, a method of obtaining the intake valve passage residual gas flow rate mcb will be described.

PCV弁45を通過してスロットル弁下流吸気通路内に流入するブローバイガスは、先に説明したように、空気のみならず残余ガス(排ガス等)を含んでいる。ここで、スロットル弁下流吸気通路内に現時点で流入するブローバイガスのうち空気の割合Rair(=Rair(k))は、少なくともエンジン回転速度NE、及び吸気弁モデルM6により既に推定されている後述する最新の予測吸入空気量kLfwd(=KLfwd(k-1))に応じて変化すると考えられるから、現時点での実際のエンジン回転速度NE、及び上記予測吸入空気量KLfwd(k-1)を引数とする関数gにより、下記(17)式に基づいて求めることができる。下記(17)式に従って上記空気の割合Rair(k)を推定する手段が空気割合取得手段に相当する。   As described above, the blow-by gas that passes through the PCV valve 45 and flows into the throttle valve downstream intake passage contains not only air but also residual gas (exhaust gas and the like). Here, the air ratio Rair (= Rair (k)) of the blow-by gas flowing into the throttle valve downstream intake passage at the present time is estimated later by at least the engine speed NE and the intake valve model M6, which will be described later. Since it is considered to change according to the latest predicted intake air amount kLfwd (= KLfwd (k-1)), the actual engine speed NE at the present time and the predicted intake air amount KLfwd (k-1) are used as arguments. The function g can be obtained based on the following equation (17). The means for estimating the air ratio Rair (k) according to the following equation (17) corresponds to the air ratio acquisition means.

Rair(k)=g(NE,KLfwd(k-1)) ・・・(17) Rair (k) = g (NE, KLfwd (k-1)) (17)

従って、PCV弁45を通過してスロットル弁下流吸気通路内に流入する現時点での残余ガス流量(PCV弁通過残余ガス流量mpcvb(k))は、PCV弁モデルM4により既に推定されている最新のPCV弁通過ガス流量mpcv(k-1)に上記空気の割合Rair(k)を乗じることで下記(18)に従って表すことができる。   Therefore, the current residual gas flow rate (PCV valve passage residual gas flow rate mpcvb (k)) flowing through the PCV valve 45 and flowing into the throttle valve downstream intake passage is the latest estimated by the PCV valve model M4. By multiplying the PCV valve passage gas flow rate mpcv (k-1) by the air ratio Rair (k), it can be expressed according to the following (18).

mpcvb(k)=mpcv(k-1)・(1-Rair(k)) ・・・(18) mpcvb (k) = mpcv (k-1) ・ (1-Rair (k)) (18)

一方、PCV弁45を通過した残余ガス(ブローバイガス)がスロットル弁下流吸気通路に流入してから燃焼室25(シリンダ内)に流入する(吸気弁32を通過する)までには所定の時間(以下、「むだ時間τ」と称呼する。)を要する。このむだ時間τは、少なくともエンジン回転速度NE、及び上記予測吸入空気量KLfwd(=KLfwd(k-1))に応じて変化すると考えられるから、現時点での実際のエンジン回転速度NE、及び同予測吸入空気量KLfwd(k-1)をそれぞれ引数とする関数hにより下記(19)式に基づいて求めることができる。下記(19)式に従ってむだ時間τを取得する手段がむだ時間取得手段に相当する。   On the other hand, the remaining gas (blow-by gas) that has passed through the PCV valve 45 flows into the intake passage downstream of the throttle valve and flows into the combustion chamber 25 (inside the cylinder) (passes through the intake valve 32) for a predetermined time ( Hereinafter, it is referred to as “dead time τ”). Since this dead time τ is considered to change at least according to the engine speed NE and the predicted intake air amount KLfwd (= KLfwd (k-1)), the actual engine speed NE at the present time and the predicted time Based on the following equation (19), the function h having the intake air amount KLfwd (k-1) as an argument can be obtained. The means for obtaining the dead time τ according to the following equation (19) corresponds to the dead time obtaining means.

τ=h(NE,KLfwd(k-1)) ・・・(19) τ = h (NE, KLfwd (k-1)) (19)

従って、現時点で吸気弁32を通過する吸気弁通過ガス流量mc(k)(従って、吸気弁通過残余ガス流量mcb(k))は、むだ時間τ前におけるPCV弁通過ガス流量mpcv(k-N)(従って、PCV弁通過残余ガス流量mpcvb(k-N))と原則的に等しいと仮定することができ、係る仮定と上記(18)式とから、下記(20)式が成立する。下記(20)式において、値Nは、むだ時間τに相当する値(自然数)であって、例えば、Rair(k-N)は、上記(17)式により求められる空気の割合RairのN回前の演算値である。   Therefore, the intake valve passage gas flow rate mc (k) (and hence the intake valve passage residual gas flow rate mcb (k)) passing through the intake valve 32 at the present time is equal to the PCV valve passage gas flow rate mpcv (kN) ( Therefore, it can be assumed that in principle, it is equal to the PCV valve passage residual gas flow rate mpcvb (kN)), and the following equation (20) is established from such an assumption and the above equation (18). In the following equation (20), the value N is a value (natural number) corresponding to the dead time τ. For example, Rair (kN) is N times before the air ratio Rair obtained by the above equation (17). Calculated value.

mcb(k)=mpcvb(k-N)=mpcv(k-1-N)・(1-Rair(k-N)) ・・・(20) mcb (k) = mpcvb (k-N) = mpcv (k-1-N) ・ (1-Rair (k-N)) (20)

上記仮定(mcb(k)=mpcvb(k-N))に従えば、上記(20)式に従って、現時点で吸気弁32を通過する吸気弁通過残余ガス流量mcb(k)を求めることができる。しかしながら、実際には、PCV弁通過ガス流量mpcvの変動がそのまま、むだ時間τ後に吸気弁通過ガス流量mcの変動となって現れることはなく、PCV弁通過ガス流量mpcvを一次遅れ処理した値(一次遅れ処理後PCV弁通過ガス流量mpcvsm)の変動がむだ時間τ後に吸気弁通過ガス流量mcの変動となって現れると考えられる。   If the assumption (mcb (k) = mpcvb (k−N)) is followed, the intake valve passage residual gas flow rate mcb (k) passing through the intake valve 32 at the present time can be obtained according to the above equation (20). However, in practice, the fluctuation of the PCV valve passage gas flow rate mpcv remains as it is as the fluctuation of the intake valve passage gas flow rate mc after the dead time τ. It is considered that the fluctuation of the PCV valve passage gas flow rate mpcvsm) after the first-order delay processing appears as the fluctuation of the intake valve passage gas flow rate mc after the dead time τ.

一方、一次遅れ処理後PCV弁通過ガス流量mpcvsm(=mpcvsm(k))は、下記(21)式に従って求めることができる。下記(21)式において、αは一次遅れの時定数に対応する値(0<α<1)、mpcv(k-1)はPCV弁モデルM4により既に推定されている最新のPCV弁通過ガス流量、mpcvsm(k-1)は一次遅れ処理後PCV弁通過ガス流量mpcvsmの前回の演算値である。   On the other hand, the PCV valve passage gas flow rate mpcvsm (= mpcvsm (k)) after the first-order lag process can be obtained according to the following equation (21). In the following equation (21), α is a value corresponding to the time constant of the first order lag (0 <α <1), and mpcv (k−1) is the latest PCV valve passing gas flow rate already estimated by the PCV valve model M4. , Mpcvsm (k-1) is the previous calculated value of the PCV valve passage gas flow rate mpcvsm after the first-order delay processing.

mpcvsm(k)=mpcvsm(k-1)+α・(mpcv(k-1)−mpcvsm(k-1))
=α・mpcv(k-1)+(1-α)・mpcvsm(k-1) ・・・(21)
mpcvsm (k) = mpcvsm (k-1) + α. (mpcv (k-1) −mpcvsm (k-1))
= Α ・ mpcv (k-1) + (1-α) ・ mpcvsm (k-1) (21)

上記(21)式によれば、PCV弁モデルM4により最新のPCV弁通過ガス流量mpcv(k-1)が推定されると、一次遅れ処理後PCV弁通過ガス流量の今回演算値mpcvsm(k)が求められるから、PCV弁モデルM4によりPCV弁通過ガス流量のN回前の演算値mpcv(k-1-N)が推定されると、上記(21)式を用いて、一次遅れ処理後PCV弁通過ガス流量のN回前の演算値mpcvsm(k-N)が求められることになる。   According to the above equation (21), when the latest PCV valve passage gas flow rate mpcv (k-1) is estimated by the PCV valve model M4, the current calculated value mpcvsm (k) of the PCV valve passage gas flow rate after the first-order lag processing. Therefore, when the computation value mpcv (k-1-N) N times before the PCV valve passing gas flow rate is estimated by the PCV valve model M4, the PCV after the first-order lag processing is calculated using the above equation (21). The calculated value mpcvsm (kN) N times before the valve passing gas flow rate is obtained.

以上のことから、上記(20)式において、PCV弁通過ガス流量のN回前の演算値「mpcv(k-1-N)」を、上記(21)式により得られる一次遅れ処理後PCV弁通過ガス流量のN回前の演算値「mpcvsm(k-N)」に置き換えれば、下記(22)式が得られ、吸気弁モデルM6は、下記(22)式に従って、吸気弁通過残余ガス流量mcb(=mcb(k))を求める。   From the above, in the above equation (20), the calculated value “mpcv (k-1-N)” N times before the PCV valve passage gas flow rate is obtained as the PCV valve after the first-order delay processing obtained by the above equation (21) If the calculation value “mpcvsm (kN)” N times before the passing gas flow rate is replaced, the following equation (22) is obtained, and the intake valve model M6 has the intake valve passage residual gas flow rate mcb ( = Mcb (k)).

mcb(k)=mpcvsm(k-N)・(1-Rair(k-N)) ・・・(22) mcb (k) = mpcvsm (k-N) ・ (1-Rair (k-N)) (22)

そして、吸気弁モデルM6は、前記求めた吸気弁通過ガス流量mc(k)から上記求めた吸気弁通過残余ガス流量mcb(k)を減じることで最新の吸気弁通過空気流量mca(k)を求め、この吸気弁通過空気流量mca(k)に、エンジン回転速度NEから算出される吸気行程に要する時間(吸気弁32が開弁してから閉弁するまでの時間)Tintを乗じることにより予測吸入空気量KLfwd(k)を求める。このようにして吸気弁通過空気流量mca(k)(或いは、予測吸入空気量KLfwd(k))を推定する手段が筒内吸入空気量推定手段に相当する。吸気弁モデルM6は、このような演算を各気筒毎に所定時間の経過毎に行う。   Then, the intake valve model M6 subtracts the intake valve passage residual gas flow rate mcb (k) obtained from the obtained intake valve passage gas flow rate mc (k) to obtain the latest intake valve passage air flow rate mca (k). Calculated by multiplying the intake valve passage air flow rate mca (k) by the time required for the intake stroke calculated from the engine speed NE (the time from when the intake valve 32 opens until it closes) Tint Obtain the intake air amount KLfwd (k). The means for estimating the intake valve passage air flow rate mca (k) (or the predicted intake air amount KLfwd (k)) in this way corresponds to the cylinder intake air amount estimation means. The intake valve model M6 performs such calculation for each cylinder every elapse of a predetermined time.

このように、吸入空気モデルA2は、予測吸入空気量KLfwd(k)を所定時間の経過毎に更新するが、燃料噴射開始時期直前(BTDC90°CA)から吸気弁閉弁時までの時間と略一致する遅延時間後の予測スロットル弁開度TAest(k-1)に基づいて予測吸入空気量KLfwd(k)を計算すること、及び同燃料噴射開始時期直前の時点での予測吸入空気量KLfwd(k)に基づいて燃料噴射量fi(k)が計算されること(上記(1)式を参照。)から、同吸入空気モデルA2は、ある気筒の吸気行程に対する吸気弁閉弁時の予測スロットル弁開度TAest(k-1)に基づいて、筒内吸入空気量(予測吸入空気量KLfwd(k-1))を実質的に予測する。   As described above, the intake air model A2 updates the predicted intake air amount KLfwd (k) every elapse of a predetermined time, which is substantially equal to the time from immediately before the fuel injection start timing (BTDC 90 ° CA) to when the intake valve is closed. Calculate the predicted intake air amount KLfwd (k) based on the predicted throttle valve opening TAest (k-1) after the corresponding delay time, and the predicted intake air amount KLfwd ( Since the fuel injection amount fi (k) is calculated on the basis of k) (see the above equation (1)), the intake air model A2 is the predicted throttle when the intake valve is closed with respect to the intake stroke of a certain cylinder. Based on the valve opening degree TAest (k-1), the in-cylinder intake air amount (predicted intake air amount KLfwd (k-1)) is substantially predicted.

即ち、吸入空気モデルA2は、特定の気筒の今回の吸気行程に対する吸気弁閉弁時より前の所定時点(本例においては、同気筒の今回の吸気行程に対する燃料噴射開始(BTDC75°CA)前の所定のタイミング、具体的にはBTDC90°CA)にて同気筒の今回の吸気行程での吸気弁閉弁時の吸入空気量である予測吸入空気量KLfwd(k)を、電子制御スロットル弁モデルM1により予測された今回の吸気行程の吸気弁閉弁時近傍の時点の予測スロットル弁開度TAest(k-1)とモデルM2〜M6とに基づいて算出するのである。   That is, the intake air model A2 is a predetermined time before the intake valve closes for the current intake stroke of a specific cylinder (in this example, before the start of fuel injection (BTDC 75 ° CA) for the current intake stroke of the same cylinder). The electronically controlled throttle valve model is used to calculate the predicted intake air amount KLfwd (k), which is the intake air amount when the intake valve is closed in the current intake stroke of the same cylinder at the predetermined timing (specifically, BTDC 90 ° CA). The calculation is based on the predicted throttle valve opening TAest (k-1) at the time near the intake valve closing time of the current intake stroke predicted by M1 and the models M2 to M6.

以上、図3に示した各モデル、及び各手段により、機関10の吸気に係わる状態量である吸気管圧力Pm、吸気管内ガス温度Tm、予測吸入空気量KLfwd(k)が推定され、この予測吸入空気量kLfwd(k)に基づいて燃料噴射量fiが計算されていく。即ち、図3に示した各モデル、及び各手段(或いは、これらの一部)が状態量推定手段に相当する。   As described above, the intake pipe pressure Pm, the intake pipe gas temperature Tm, and the predicted intake air amount KLfwd (k), which are the state quantities related to the intake of the engine 10, are estimated by the models and means shown in FIG. The fuel injection amount fi is calculated based on the intake air amount kLfwd (k). That is, each model and each means (or part of them) shown in FIG. 3 correspond to state quantity estimating means.

次に、電気制御装置70の実際の作動について、図11〜図16に示したフローチャートを参照しながら説明する。   Next, the actual operation of the electric control device 70 will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS.

(目標スロットル弁開度、及び推定スロットル弁開度の計算)
CPU71は、図11にフローチャートにより示したルーチンを演算周期ΔTt(ここでは、8msec)の経過毎に実行することにより、上記電子制御スロットル弁ロジックA1、及び電子制御スロットル弁モデルM1の機能を達成する。具体的に述べると、CPU71は所定のタイミングにてステップ1100から処理を開始し、ステップ1105に進んで変数iに「0」を設定し、ステップ1110に進んで変数iが遅延回数ntdlyと等しいか否かを判定する。この遅延回数ntdlyは、遅延時間TDを演算周期ΔTtで除した値である。
(Calculation of target throttle valve opening and estimated throttle valve opening)
The CPU 71 achieves the functions of the electronic control throttle valve logic A1 and the electronic control throttle valve model M1 by executing the routine shown in the flowchart of FIG. 11 every elapse of the calculation cycle ΔTt (here, 8 msec). . Specifically, the CPU 71 starts processing from step 1100 at a predetermined timing, proceeds to step 1105, sets “0” to the variable i, proceeds to step 1110, and determines whether the variable i is equal to the delay count ntdly. Determine whether or not. This delay number ntdly is a value obtained by dividing the delay time TD by the calculation period ΔTt.

この時点で変数iは「0」であるから、CPU71はステップ1110にて「No」と判定し、ステップ1115に進んで暫定目標スロットル弁開度TAt(i)に暫定目標スロットル弁開度TAt(i+1)の値を格納するとともに、続くステップ1120にて予測スロットル弁開度TAest(i)に予測スロットル弁開度TAest(i+1)の値を格納する。以上の処理により、暫定目標スロットル弁開度TAt(0)に暫定目標スロットル弁開度TAt(1)の値が格納され、予測スロットル弁開度TAest(0)に予測スロットル弁開度TAest(1)の値が格納される。   Since the variable i is “0” at this time, the CPU 71 makes a “No” determination at step 1110 and proceeds to step 1115 to set the provisional target throttle valve opening degree TAt (i) to the provisional target throttle valve opening degree TAt (i). The value of i + 1) is stored, and in the following step 1120, the value of the predicted throttle valve opening TAest (i + 1) is stored in the predicted throttle valve opening TAest (i). Through the above processing, the value of the temporary target throttle valve opening TAt (1) is stored in the temporary target throttle valve opening TAt (0), and the predicted throttle valve opening TAest (1) is stored in the predicted throttle valve opening TAest (0). ) Is stored.

次いで、CPU71は、ステップ1125にて変数iの値を「1」だけ増大してステップ1110にもどる。そして変数iの値が今回の遅延回数ntdlyより小さければ、再びステップ1115〜1125を実行する。即ち、ステップ1115〜1125は、変数iの値が遅延回数ntdlyと等しくなるまで繰り返し実行される。これにより、暫定目標スロットル弁開度TAt(i+1)の値が暫定目標スロットル弁開度TAt(i)に順次シフトされ、予測スロットル弁開度TAest(i+1)の値が予測スロットル弁開度TAest(i)に順次シフトされて行く。   Next, the CPU 71 increases the value of the variable i by “1” in step 1125 and returns to step 1110. If the value of the variable i is smaller than the current delay count ntdly, steps 1115 to 1125 are executed again. That is, steps 1115 to 1125 are repeatedly executed until the value of the variable i becomes equal to the delay count ntdly. As a result, the value of the temporary target throttle valve opening TAt (i + 1) is sequentially shifted to the temporary target throttle valve opening TAt (i), and the value of the predicted throttle valve opening TAest (i + 1) is changed to the predicted throttle valve. It is sequentially shifted to the opening degree TAest (i).

前述のステップ1125が繰り返されることにより変数iの値が遅延回数ntdlyと等しくなると、CPU71はステップ1110にて「Yes」と判定してステップ1130に進み、同ステップ1130にて現時点の実際のアクセル操作量Accpと、図4に示したテーブルとに基づいて今回の暫定目標スロットル弁開度TAaccを求め、これを暫定目標スロットル弁開度TAt(ntdly)に格納する。   If the value of the variable i becomes equal to the delay count ntdly by repeating the above-described step 1125, the CPU 71 determines “Yes” in step 1110 and proceeds to step 1130. In step 1130, the actual accelerator operation at the present time is determined. Based on the amount Accp and the table shown in FIG. 4, the current temporary target throttle valve opening degree TAacc is obtained and stored in the temporary target throttle valve opening degree TAt (ntdly).

次に、CPU71はステップ1135に進み、同ステップ1135にて前回の予測(推定)スロットル弁開度TAest(ntdly)と、今回の暫定目標スロットル弁開度TAaccと、上記(2)式(の右辺)に基づくステップ1135内に記載した式とに応じて今回の予測スロットル弁開度TAest(ntdly)を算出する。そして、ステップ1140にて目標スロットル弁開度TAtに暫定目標スロットル弁開度TAt(0)の値を設定するとともに、予測スロットル弁開度TAestに最新の予測スロットル弁開度TAest(ntdly)を格納し、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 1135, where the previous predicted (estimated) throttle valve opening degree TAest (ntdly), the current temporary target throttle valve opening degree TAacc, and the right side of the above equation (2) ( ) Based on the formula described in step 1135 based on (1), the current predicted throttle valve opening TAest (ntdly) is calculated. In step 1140, the target throttle valve opening degree TAt is set to the provisional target throttle valve opening degree TAt (0), and the latest predicted throttle valve opening degree TAest (ntdly) is stored in the predicted throttle valve opening degree TAest. Then, the process proceeds to step 1195 to end the present routine tentatively.

以上のように、目標スロットル弁開度TAtに関するメモリにおいては、本ルーチンが実行される毎にメモリの内容が一つずつシフトされて行き、暫定目標スロットル弁開度TAt(0)に格納された値が、電子制御スロットル弁ロジックA1によってスロットル弁アクチュエータ43aに出力される目標スロットル弁開度TAtとして設定される。即ち、今回の本ルーチンの実行により暫定目標スロットル弁開度TAt(ntdly)に格納された値は、今後において本ルーチンが遅延回数ntdlyだけ繰り返されたときにTAt(0)に格納され、目標スロットル弁開度TAtとなる。また、予測スロットル弁開度TAestに関するメモリにおいては、同メモリ内のTAest(m)に現時点から所定時間(m*ΔTt)経過後の予測スロットル弁開度TAestが格納されて行く。この場合の値mは、1〜ntdlyの整数である。   As described above, in the memory related to the target throttle valve opening degree TAt, the contents of the memory are shifted one by one every time this routine is executed and stored in the temporary target throttle valve opening degree TAt (0). The value is set as the target throttle valve opening degree TAt output to the throttle valve actuator 43a by the electronic control throttle valve logic A1. That is, the value stored in the provisional target throttle valve opening TAt (ntdly) by this execution of this routine is stored in TAt (0) when this routine is repeated the number of delay times ntdly in the future, and the target throttle The valve opening TAt. In the memory related to the predicted throttle valve opening TAest, the predicted throttle valve opening TAest after a predetermined time (m * ΔTt) has elapsed from the current time is stored in TAest (m) in the memory. The value m in this case is an integer from 1 to ntdly.

(予測吸入空気量KLfwdの計算)
CPU71は、所定の演算周期ΔTt(8msec)の経過毎に図12に示した予測吸入空気量計算ルーチンを実行することで、吸入空気モデルA2(スロットルモデルM2、吸気弁モデルM3、PCV弁モデルM4、吸気管モデルM5、及び吸気弁モデルM6)の機能を達成するようになっている。具体的に説明すると、所定のタイミングになったとき、CPU71はステップ1200から処理を開始し、ステップ1205に進んで上記スロットルモデルM2(上記(7)式に基づくステップ1205内に示した式)によりスロットル弁通過空気流量mt(k-1)を求めるため、図13のフローチャートに示したステップ1300に進む。なお、スロットル弁通過空気流量mtの括弧内の変数がkではなくk-1となっているのは、このスロットル弁通過空気流量mt(k-1)が演算周期ΔTt前の各種値を用いて求められた値であることを意味していて、この変数k,k-1の意味は以下に述べる他の値についても同様である。
(Calculation of predicted intake air volume KLfwd)
The CPU 71 executes the predicted intake air amount calculation routine shown in FIG. 12 every elapse of a predetermined calculation cycle ΔTt (8 msec), so that the intake air model A2 (throttle model M2, intake valve model M3, PCV valve model M4). The functions of the intake pipe model M5 and the intake valve model M6) are achieved. More specifically, when the predetermined timing is reached, the CPU 71 starts processing from step 1200, proceeds to step 1205, and uses the throttle model M2 (the expression shown in step 1205 based on the above expression (7)). In order to obtain the throttle valve passage air flow rate mt (k-1), the process proceeds to step 1300 shown in the flowchart of FIG. Note that the variable in the parenthesis of the throttle valve passing air flow rate mt is not k, but k-1, because this throttle valve passing air flow rate mt (k-1) uses various values before the calculation cycle ΔTt. This means that the values are obtained, and the meanings of the variables k and k-1 are the same for the other values described below.

ステップ1300に進んだCPU71は、ステップ1305に進んで上記(8)式の係数c(=c(k-1))を、上記テーブルMAPCと、現時点より演算周期ΔTt前のエンジン回転速度NE、及び現時点より演算周期ΔTt前の吸気弁の開閉タイミングVTとから求める。また、同様に値d(=d(k-1))を、上記テーブルMAPDと、現時点より演算周期ΔTt前のエンジン回転速度NE、及び現時点より演算周期ΔTt前の吸気弁の開閉タイミングVTとから求める。   The CPU 71 which has proceeded to step 1300 proceeds to step 1305 to calculate the coefficient c (= c (k−1)) of the above equation (8), the table MAPC, the engine speed NE before the calculation cycle ΔTt from the present time, and It is obtained from the opening / closing timing VT of the intake valve before the calculation cycle ΔTt from the present time. Similarly, the value d (= d (k−1)) is calculated from the table MAPD, the engine speed NE before the calculation cycle ΔTt from the current time, and the opening / closing timing VT of the intake valve before the calculation cycle ΔTt from the current time. Ask.

次いで、CPU71はステップ1310に進んで燃料噴射開始時期直前(BTDC90°CA)から吸気弁閉弁時までの時間をエンジン回転速度NEから求め、この時間と略一致する遅延時間後の予測スロットル弁開度TAestをRAM73から読み出し、それを予測スロットル弁開度TAest(k-1)とし、その予測スロットル弁開度TAest(k-1)、前回の本ルーチン実行時における後述する図12のステップ1220にて求められた吸気管内ガス温度Tm(k-1)、現時点より演算周期ΔTt前の各センサによる検出値(クランクケース内のブローバイガス圧力Pcr、大気圧Pa、吸気温度Ta、エンジン回転速度NE、及び吸気弁の開閉タイミングVT)と、上記テーブルMAPPMと、から定常状態での吸気管圧力PmTAを求める。   Next, the CPU 71 proceeds to step 1310 to obtain from the engine rotational speed NE the time from immediately before the fuel injection start timing (BTDC 90 ° CA) to the intake valve closing time, and to open the predicted throttle valve after a delay time substantially equal to this time. The degree TAest is read from the RAM 73, and is set as the predicted throttle valve opening degree TAest (k-1). The predicted throttle valve opening degree TAest (k-1) is returned to step 1220 in FIG. Intake pipe gas temperature Tm (k-1) obtained by the above, detected values by each sensor before the calculation period ΔTt from the present time (blow-by gas pressure Pcr in the crankcase, atmospheric pressure Pa, intake air temperature Ta, engine speed NE, And the intake valve opening / closing timing VT) and the table MAPPM, the intake pipe pressure PmTA in a steady state is obtained.

次いで、CPU71はステップ1315に進んで、前記求めた吸気管圧力PmTA、現時点から演算周期ΔTt前の実際のブローバイガス圧力Pcrと、図10に示したテーブルと同様のステップ1315内に記載のテーブルと、からPCV弁通過ガス流量mpcvTAを求めるとともに、ステップ1320に進んで上記(8)式に基づくステッ1320内に記載の式により、吸気弁通過ガス流量mcTAを求める。なお、ステップ1320において用いるスロットル弁通過空気温度Taは吸気温センサ62が検出する吸入空気温度THAを用い、吸気管内ガス温度Tm(k-1)は、前回の本ルーチン実行時における後述する図12のステップ1220にて求められた値を用いる。   Next, the CPU 71 proceeds to step 1315 to calculate the intake pipe pressure PmTA, the actual blowby gas pressure Pcr before the calculation cycle ΔTt from the present time, and the table described in step 1315 similar to the table shown in FIG. , The PCV valve passage gas flow rate mpcvTA is obtained, and the routine proceeds to step 1320, where the intake valve passage gas flow rate mcTA is obtained by the equation described in the step 1320 based on the above equation (8). The throttle valve passage air temperature Ta used in step 1320 uses the intake air temperature THA detected by the intake temperature sensor 62, and the intake pipe gas temperature Tm (k-1) is shown in FIG. The value obtained in step 1220 is used.

次に、CPU71はステップ1325に進み、同ステップ1325内に記載の式に従って定常状態でのスロットル弁通過空気流量mtsTAを求める。次いで、CPU71はステップ1330に進み、同ステップ1330にて値Φ(PmTA/Pa)を上記テーブルMAPΦと上記ステップ1310にて求めた吸気管圧力PmTAをスロットル弁上流圧力(大気圧センサ63が検出する大気圧)Paで除した値(PmTA/Pa)とから求める。また、CPU71は続くステップ1335にて、前回の本ルーチン実行時における後述する図12のステップ1220にて求められた吸気管圧力Pm(k-1)をスロットル弁上流圧力Paで除した値(Pm(k-1)/Pa)と、上記テーブルMAPΦとから値Φ(Pm(k-1)/Pa)を求め、続くステップ1340にて上記ステップ1325、ステップ1330、及びステップ1335にてそれぞれ求めた値と、スロットルモデルM2を表すステップ1340内に示した式とに基づいてスロットル弁通過空気流量mt(k-1)を求めた後、ステップ1395を経由して図12のステップ1210に進む。   Next, the CPU 71 proceeds to step 1325 and obtains the throttle valve passing air flow rate mtsTA in the steady state according to the formula described in step 1325. Next, the CPU 71 proceeds to step 1330, where the value Φ (PmTA / Pa) is detected in step 1330, the table MAPΦ, and the intake pipe pressure PmTA obtained in step 1310 is detected by the throttle valve upstream pressure (atmospheric pressure sensor 63). Calculated from the value (PmTA / Pa) divided by (atmospheric pressure) Pa. Further, in the subsequent step 1335, the CPU 71 divides the intake pipe pressure Pm (k-1) obtained in step 1220 of FIG. 12 described later at the time of the previous execution of this routine by the throttle valve upstream pressure Pa (Pm (k-1) / Pa) and the above table MAPΦ, the value Φ (Pm (k-1) / Pa) is obtained. After obtaining the throttle valve passing air flow rate mt (k−1) based on the value and the expression shown in step 1340 representing the throttle model M2, the process proceeds to step 1210 in FIG.

CPU71は、ステップ1210にて上記吸気弁モデルM3を表す上記(8)式を用いて吸気弁通過ガス流量mc(k-1)を求める。このとき、係数c、及び値dとして、上記ステップ1305にて求めた値を使用する。また、吸気管圧力Pm(k-1)、及び吸気管内ガス温度Tm(k-1)は、前回の本ルーチン実行時における後述するステップ1220にて求められた値を用い、スロットル通過空気温度Taは吸気温センサ62が検出する吸入空気温度THAを用いる。   In step 1210, the CPU 71 obtains the intake valve passage gas flow rate mc (k-1) using the above equation (8) representing the intake valve model M3. At this time, the values obtained in step 1305 are used as the coefficient c and the value d. The intake pipe pressure Pm (k-1) and the intake pipe gas temperature Tm (k-1) are the values obtained in step 1220, which will be described later, when the routine is executed last time, and the throttle passage air temperature Ta. Uses the intake air temperature THA detected by the intake air temperature sensor 62.

次いで、CPU71はステップ1215に進み、図10に示した前記テーブルMAPMPCVと同様のステップ1215内に記載のテーブルを用いてPCV弁通過ガス流量mpcv(k-1)を求める。このとき、吸気管圧力Pm(k-1)は、前回の本ルーチン実行時における後述するステップ1220にて求められた値を用い、ブローバイガス圧力Pcrは、現時点から演算周期ΔTt前の実際の値(検出値)を用いる。   Next, the CPU 71 proceeds to step 1215 to obtain the PCV valve passage gas flow rate mpcv (k-1) using the table described in step 1215 similar to the table MAMPPCV shown in FIG. At this time, the intake pipe pressure Pm (k-1) is a value obtained in step 1220, which will be described later, at the previous execution of this routine, and the blowby gas pressure Pcr is an actual value before the calculation cycle ΔTt from the present time. (Detection value) is used.

次に、CPU71はステップ1220に進み、上記吸気管モデルM5を表す上記(15)式、及び(16)式と、上記ステップ1205、ステップ1210、及びステップ1215にてそれぞれ求めたスロットル弁通過空気流量mt(k-1)、吸気弁通過ガス流量mc(k-1)、及びPCV弁通過ガス流量mpcv(k-1)に基づいて、今回の吸気管圧力Pm(k)と、同吸気管圧力Pm(k)を今回の吸気管内ガス温度Tm(k)にて除した値{Pm/Tm}(k)とを求める。なお、Δtは吸気管モデルM5で使用される離散間隔を示し、計算時間をΔTt(=8msec)、前回(k-1)の燃料噴射開始時期から吸気弁閉弁時までの時間をt0、今回(k)の燃料噴射開始時期から吸気弁閉弁時までの時間をt1とするとき、Δt=ΔTt+(t1−t0)で表される時間である。 Next, the CPU 71 proceeds to step 1220, and the throttle valve passing air flow rates obtained in the above equations (15) and (16) representing the intake pipe model M5, and the above steps 1205, 1210, and 1215, respectively. Based on mt (k-1), intake valve passage gas flow rate mc (k-1), and PCV valve passage gas flow rate mpcv (k-1), this intake pipe pressure Pm (k) and the same intake pipe pressure A value {Pm / Tm} (k) obtained by dividing Pm (k) by the current intake pipe gas temperature Tm (k) is obtained. Δt represents a discrete interval used in the intake pipe model M5, a calculation time is ΔTt (= 8 msec), a time from the previous fuel injection start timing to the closing time of the intake valve is t 0 , This time is represented by Δt = ΔTt + (t 1 −t 0 ), where t 1 is the time from the fuel injection start timing of this time (k) to the closing time of the intake valve.

次いで、CPU71はステップ1225に進み、同ステップ1225に示した上記(8)式に相当する吸気弁モデルM6を表す式に基づいて今回の吸気弁通過ガス流量mc(k)を求める。具体的に述べると、CPU71はステップ1225に進んだとき、図14に示したステップ1400に進み、次のステップ1405にて係数c(k)をエンジン回転速度NEと吸気弁の開閉タイミングVTとMAPCとにより求め(c(k)=MAPC(NE,VT))、続くステップ1410にて値d(k)をエンジン回転速度NEと吸気弁の開閉タイミングVTとMAPDとにより求める(d(k)=MAPD(NE,VT))。このときのエンジン回転速度NE、及び吸気弁の開閉タイミングVTは、現時点での値を用いる。   Next, the CPU 71 proceeds to step 1225 and obtains the current intake valve passage gas flow rate mc (k) based on an expression representing the intake valve model M6 corresponding to the above expression (8) shown in step 1225. More specifically, when the CPU 71 proceeds to step 1225, the CPU 71 proceeds to step 1400 shown in FIG. 14. In the next step 1405, the coefficient c (k) is calculated from the engine speed NE, the intake valve opening / closing timing VT, and MAPC. (C (k) = MAPC (NE, VT)), and in subsequent step 1410, the value d (k) is obtained from the engine speed NE, intake valve opening / closing timing VT and MAPD (d (k) = MAPD (NE, VT)). At this time, the engine rotation speed NE and the intake valve opening / closing timing VT use the current values.

そして、CPU71は、ステップ1415に進んで、上記図12のステップ1220にて求められた今回の吸気管圧力Pm(k)、及び同ステップ1220にて求められた今回の吸気管内ガス温度Tm(k)、ステップ1405にて求められた係数c(K)、及びステップ1410にて求められた値d(k)を用いて、今回の吸気弁通過ガス流量mc(k)を算出し、ステップ1495を経由して図12のステップ1230に進む。   Then, the CPU 71 proceeds to step 1415, and the current intake pipe pressure Pm (k) obtained in step 1220 in FIG. 12 and the current intake pipe gas temperature Tm (k) obtained in step 1220. ), The current intake valve passage gas flow rate mc (k) is calculated using the coefficient c (K) obtained in step 1405 and the value d (k) obtained in step 1410, and step 1495 is executed. Then, the process proceeds to step 1230 in FIG.

CPU71はステップ1230に進むと、吸気弁通過残余ガス流量mcb(k)を算出するため図15に示したステップ1500に進み、続くステップ1505にて上記(21)式に相当するステップ1505内に記載の式に従って、一次遅れ処理後PCV弁通過ガス流量mpcvsm(k)を計算する。このとき、mpcv(k-1)は今回の本ルーチン実行時において図12のステップ1215にて求めた値を用いる。mpcvsm(k-1)は、前回の本ルーチン実行時において本ステップ1505にて求めた値である。   When the CPU 71 proceeds to step 1230, the CPU 71 proceeds to step 1500 shown in FIG. 15 in order to calculate the intake valve passage residual gas flow rate mcb (k), and in step 1505, it is described in step 1505 corresponding to the above equation (21). The PCV valve passage gas flow rate mpcvsm (k) after the first-order lag processing is calculated according to the following equation. At this time, mpcv (k-1) uses the value obtained in step 1215 of FIG. mpcvsm (k-1) is the value obtained in this step 1505 when the routine was executed last time.

次に、CPU71はステップ1510に進んで、上記(17)式に相当するステップ1510内に記載の式に従って前記空気の割合Rair(k)を計算し、続くステップ1515にて上記(19)式に相当するステップ1515内に記載の式に従って前記むだ時間τを計算するとともに、同計算したむだ時間τに相当する演算回数を表す値Nを計算する。このとき、エンジン回転速度NEは現時点での値を用い、予測吸入空気量KLfwd(k-1)は前回の本ルーチン実行時において後述する図12のステップ1245にて求めた値を用いる。   Next, the CPU 71 proceeds to step 1510 to calculate the air ratio Rair (k) according to the equation described in step 1510 corresponding to the above equation (17), and in the following step 1515, to the above equation (19). The dead time τ is calculated according to the equation described in the corresponding step 1515, and a value N representing the number of operations corresponding to the calculated dead time τ is calculated. At this time, the engine rotational speed NE is a value at the present time, and the predicted intake air amount KLfwd (k-1) is a value obtained in step 1245 of FIG.

次いで、CPU71はステップ1520に進んで、上記(22)式に相当するステップ1520内に記載の式に従って吸気弁通過残余ガス流量mcb(k)を計算する。このとき、一次遅れ処理後PCV弁通過ガス流量mpcvsm(k-N)、及び、空気の割合Rair(k-1)は、それぞれ、N回前の本ルーチン実行時においてステップ1505、及びステップ1510にて求めた値を用いる。そして、CPU71はステップ1595を経由して図12のステップ1235に進む。   Next, the CPU 71 proceeds to step 1520 to calculate the intake valve passage residual gas flow rate mcb (k) according to the equation described in step 1520 corresponding to the above equation (22). At this time, the PCV valve passage gas flow rate mpcvsm (kN) and the air ratio Rair (k-1) after the first-order lag processing are obtained in step 1505 and step 1510, respectively, when this routine is executed N times before. Value is used. Then, the CPU 71 proceeds to step 1235 in FIG.

CPU71はステップ1235にて、同ステップ1235内に記載の式に従って今回の吸気弁通過空気流量mca(k)を計算する。このとき、吸気弁通過ガス流量mc(k)は今回の本ルーチン実行時においてステップ1225にて求めた値を用い、吸気弁通過残余ガス流量mcb(k)は今回の本ルーチン実行時において図15のステップ1520にて使用した値を用いる。   In step 1235, the CPU 71 calculates the current intake valve passing air flow rate mca (k) according to the equation described in step 1235. At this time, the intake valve passage gas flow rate mc (k) is the value obtained in step 1225 during the current execution of this routine, and the intake valve passage residual gas flow rate mcb (k) is as shown in FIG. The value used in step 1520 is used.

次いで、CPU71はステップ1240に進んで、現時点でのエンジン回転速度NEと、インテークカムシャフトのカムプロフィールで決定されている吸気弁開弁角とから吸気弁開弁時間(吸気弁が開弁してから閉弁するまでの時間)Tintを計算し、続くステップ1245にて上記今回の吸気弁通過空気流量mca(k)に吸気弁開弁時間Tintを乗じて予測吸入空気量KLfwd(k)を算出し、ステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上により、予測吸入空気量KLfwd(k)が求められる。   Next, the CPU 71 proceeds to step 1240, where the intake valve opening time (the intake valve is opened) is determined from the current engine rotation speed NE and the intake valve opening angle determined by the cam profile of the intake camshaft. Tint is calculated from the time until the valve is closed), and in step 1245, the predicted intake air amount KLfwd (k) is calculated by multiplying the intake valve passing air flow rate mca (k) by the intake valve opening time Tint. Then, the process proceeds to step 1295 to end the present routine tentatively. Thus, the predicted intake air amount KLfwd (k) is obtained.

(噴射実行ルーチン)
次に、電気制御装置70が、実際に噴射を行うために実行するルーチンについて、同ルーチンをフローチャートにより示した図16を参照して説明すると、CPU71は各気筒のクランク角度がBTDC90°CAになる毎に、各気筒毎に同図16に示したルーチンを実行するようになっている。
(Injection execution routine)
Next, a routine executed by the electric control device 70 for actually performing injection will be described with reference to FIG. 16 showing the routine in a flowchart. The CPU 71 sets the crank angle of each cylinder to BTDC 90 ° CA. Every time, the routine shown in FIG. 16 is executed for each cylinder.

従って、特定の(任意の)気筒(吸気行程を迎える気筒)のクランク角度がBTDC90°CAになると、CPU71はステップ1600から処理を開始し、続くステップ1605にて、図12のステップ1245にて求められている最新の予測吸入空気量KLfwd(k)(即ち、特定の気筒の今回の吸気行程での吸気弁閉弁時(近傍の時点)の予測吸入吸気量)を目標空燃比AbyFrefで除することにより特定の気筒の燃料噴射量fi(k)を求める。   Therefore, when the crank angle of a specific (arbitrary) cylinder (cylinder that reaches the intake stroke) reaches BTDC 90 ° CA, the CPU 71 starts processing from step 1600, and in subsequent step 1605, obtains in step 1245 of FIG. The latest estimated intake air amount KLfwd (k) (that is, the predicted intake air amount when the intake valve closes (at a nearby time) in the current intake stroke of a specific cylinder) is divided by the target air-fuel ratio AbyFref Thus, the fuel injection amount fi (k) of a specific cylinder is obtained.

次に、CPU71はステップ1610に進んで、前記特定の気筒のインジェクタ39に対して前記燃料噴射量fi(k)の燃料の噴射を指示する。これにより、燃料噴射量fi(k)に応じた量の燃料が前記特定気筒のインジェクタ39から噴射される。そして、CPU71はステップ1695にて本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 1610 to instruct the injector 39 of the specific cylinder to inject fuel of the fuel injection amount fi (k). Thus, an amount of fuel corresponding to the fuel injection amount fi (k) is injected from the injector 39 of the specific cylinder. In step 1695, the CPU 71 once ends this routine.

以上、説明したように、本発明による内燃機関の状態量推定装置を含んだ燃料噴射量制御装置の上記実施形態によれば、スロットル弁下流吸気通路の空気について質量保存則、及びエネルギー保存則等を適用することでスロットル弁下流吸気通路内の吸気圧力Pm(k)、吸気温度Tm(k)が逐次求められる。このとき、質量保存則、及びエネルギー保存則を記述した上記(15)式、及び上記(16)式(ステップ1220)において、スロットル弁を通過してスロットル弁下流吸気通路に流入する空気量に相当するスロットル弁通過空気流量mt(=mt(k-1))、吸気弁を通過してスロットル弁下流吸気通路から流出するガス量に相当する吸気弁通過ガス流量mc(=mc(k-1))のみならず、PCV弁を通過してスロットル弁下流吸気通路に流入するブローバイガス量に相当するPCV弁通過ガス流量mpcv(=mpcv(k-1))(、及びブローバイガス温度Tcr)が考慮される。従って、PCV弁を通過するブローバイガスの質量、及びエネルギーを考慮することで、上記吸気管圧力Pm(k)、吸気管内ガス温度Tm(k)(従って、予測吸入空気量KLfwd(k))が精度良く推定された。   As described above, according to the above-described embodiment of the fuel injection amount control device including the state quantity estimating device for the internal combustion engine according to the present invention, the mass conservation law, the energy conservation law, etc. for the air in the throttle valve downstream intake passage , The intake pressure Pm (k) and the intake air temperature Tm (k) in the throttle valve downstream intake passage are sequentially obtained. At this time, in the above formula (15) and the above formula (16) (step 1220) describing the law of conservation of mass and the law of conservation of energy, this corresponds to the amount of air passing through the throttle valve and flowing into the throttle valve downstream intake passage. Throttle valve passage air flow rate mt (= mt (k-1)), intake valve passage gas flow rate mc (= mc (k-1) corresponding to the amount of gas passing through the intake valve and flowing out from the throttle valve downstream intake passage ), PCV valve passage gas flow rate mpcv (= mpcv (k-1)) (and blowby gas temperature Tcr) corresponding to the amount of blowby gas passing through the PCV valve and flowing into the throttle valve downstream intake passage Is done. Therefore, the intake pipe pressure Pm (k) and the intake pipe gas temperature Tm (k) (accordingly, the predicted intake air amount KLfwd (k)) can be obtained by considering the mass and energy of the blow-by gas passing through the PCV valve. It was estimated accurately.

本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態においては、図10に示した「差圧(Pcr−Pm)とPCV弁通過ガス流量mpcvとの関係」を規定するテーブルMAPMPCV(ステップ1215)を利用して、上記差圧(Pcr−Pm)と同テーブルMAPMPCVとから直接PCV弁通過ガス流量mpcvを推定するように構成されているが、図9に示した「差圧(Pcr−Pm)とPCV弁の開口断面積Apcvとの関係」を規定するテーブルと上記差圧(Pcr−Pm)とからPCV弁の開口断面積Apcvを求め、同求めた開口断面積Apcvに、上記(4)式(図7を参照)において大気圧Paをブローバイガス圧力Pcrに置き換えることで得られる値Φ(Pm/Pcr)を乗じることでPCV弁通過ガス流量mpcvを推定するように構成してもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the above-described differential pressure (step 1215) is defined using the table MAMPPCV (step 1215) that defines “the relationship between the differential pressure (Pcr−Pm) and the PCV valve passage gas flow rate mpcv” shown in FIG. Pcr−Pm) and the table MAMPPCV are configured to directly estimate the PCV valve passage gas flow rate mpcv. The “differential pressure (Pcr−Pm) and PCV valve opening cross-sectional area Appcv shown in FIG. The opening sectional area Appc of the PCV valve is obtained from the table that defines the relationship of “the relationship” and the differential pressure (Pcr−Pm), and the obtained opening sectional area Appc is large in the above equation (4) (see FIG. 7). The PCV valve passage gas flow rate mpcv may be estimated by multiplying by the value Φ (Pm / Pcr) obtained by replacing the atmospheric pressure Pa with the blow-by gas pressure Pcr.

また、上記実施形態においては、一次遅れ処理後PCV弁通過ガス流量mpcvsmのN回前の演算値mpcvsm(k-N)と、PCV弁を通過するブローバイガス中の空気の割合RairのN回前の演算値Rair(k-N)と、上記(22)式(mcb(k)=mpcvsm(k-N)・(1-Rair(k-N)))とに基づいて吸気弁通過残余ガス流量mcb(=mcb(k))が推定されているが、一次遅れ処理後PCV弁通過ガス流量mpcvsmのN回前の演算値mpcvsm(k-N)に代えて、(一次遅れ処理実行前の)PCV弁通過ガス流量mpcvのN回前の演算値mpcv(k-1-N)を使用して、上記(20)式(mcb(k)=mpcv(k-1-N)・(1-Rair(k-N)))により吸気弁通過残余ガス流量mcb(=mcb(k))を推定するように構成してもよい。   Further, in the above embodiment, the calculation value mpcvsm (kN) N times before the PCV valve passage gas flow rate mpcvsm after the first-order delay processing and the calculation of the ratio Rair of the air in the blow-by gas passing through the PCV valve N times before. Based on the value Rair (kN) and the above equation (22) (mcb (k) = mpcvsm (kN) · (1-Rair (kN))), the intake valve passage residual gas flow rate mcb (= mcb (k)) However, instead of the calculated value mpcvsm (kN) N times before the PCV valve passage gas flow rate mpcvsm after the first-order lag processing, N times before the PCV valve passage gas flow rate mpcv (before the execution of the first-order lag processing). Using the calculated value mpcv (k-1-N) of the above, the intake valve passage residual is obtained by the above equation (20) (mcb (k) = mpcv (k-1-N) · (1-Rair (kN))) The gas flow rate mcb (= mcb (k)) may be estimated.

また、上記実施形態においては、上記「吸気管圧力Pm以外の総てのパラメータ」(具体的には、スロットル弁開度TA、吸気管内ガス温度Tm、ブローバイガス圧力Pcr、大気圧Pa、吸気温度Ta、エンジン回転速度NE、及び吸気弁の開閉タイミングVT)と、定常状態での吸気管圧力PmTAとの関係を規定するテーブルMAPPMを予め作製しておき、上記「吸気管圧力Pm以外の総てのパラメータ」の各値と、同テーブルMAPPMとに基づいて定常状態での吸気管圧力PmTAを求めるように構成されているが(ステップ1310を参照)、上記テーブルMAPPMを予め作製することなく、定常状態での吸気管圧力PmTAを求めるタイミングが到来する毎に(即ち、図13のルーチンが実行される毎に)、上記「吸気管圧力Pm以外の総てのパラメータ」の各値に基づいて描かれる図8に示した実線「(mt+mpcv)を表す線」と仮想線「mcを表す線」との交点Aを求めることで定常状態での吸気管圧力Pmを求めるように構成してもよい。   In the above embodiment, the above-mentioned “all parameters other than the intake pipe pressure Pm” (specifically, the throttle valve opening TA, the intake pipe gas temperature Tm, the blow-by gas pressure Pcr, the atmospheric pressure Pa, the intake air temperature) Table MAPPM that prescribes the relationship between Ta, engine speed NE, and intake valve opening / closing timing VT) and intake pipe pressure PmTA in a steady state is prepared in advance. The intake pipe pressure PmTA in the steady state is obtained based on the respective values of the “parameters of” and the table MAPPM (see step 1310), but without creating the table MAPPM in advance, Each time the timing for obtaining the intake pipe pressure PmTA in the state arrives (that is, every time the routine of FIG. 13 is executed), the drawing is based on the values of the above-mentioned “all parameters other than the intake pipe pressure Pm”. Shown in Figure 8 Solid line may be configured to determine the intake pipe pressure Pm in the steady state by determining the intersection A between the virtual line "line representing the mc" and "(mt + mpcv) lines representing".

本発明による状態量推定装置を含んだ燃料噴射量制御装置を火花点火式多気筒内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a system in which a fuel injection amount control device including a state amount estimation device according to the present invention is applied to a spark ignition type multi-cylinder internal combustion engine. 図1に示したPCV弁の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the PCV valve shown in FIG. スロットル弁開度を制御するとともに予測吸入空気量、及び燃料噴射量を決定するための各種ロジック、及び各種モデルの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of various logics and various models for determining the estimated intake air amount and the fuel injection amount while controlling the throttle valve opening. 図1に示したCPUが参照するアクセルペダル操作量と暫定目標スロットル弁開度との関係を規定したテーブルを示したグラフである。3 is a graph showing a table defining a relationship between an accelerator pedal operation amount referred to by a CPU shown in FIG. 1 and a provisional target throttle valve opening. 暫定目標スロットル弁開度、目標スロットル弁開度、及び予測スロットル弁開度の変化を示したタイムチャートである。5 is a time chart showing changes in a provisional target throttle valve opening, a target throttle valve opening, and a predicted throttle valve opening. 予測スロットル弁開度を算出する際に用いる関数を示したグラフである。It is the graph which showed the function used when calculating a predicted throttle valve opening. 図1に示したCPUが参照する「吸気管圧力を大気圧で除した値」と、値Φとの関係を規定したテーブルを示したグラフである。3 is a graph showing a table that defines a relationship between a “value obtained by dividing intake pipe pressure by atmospheric pressure” and a value Φ referred to by the CPU shown in FIG. 1. 定常状態での吸気管圧力を求める手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of calculating | requiring the intake pipe pressure in a steady state. 「クランクケース内のブローバイガス圧力と吸気管圧力の差圧」と、PCV弁の開口断面積との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between "the differential pressure | voltage of the blow-by gas pressure in a crankcase, and an intake pipe pressure", and the opening cross-sectional area of a PCV valve. 図1に示したCPUが参照する「クランクケース内のブローバイガス圧力と吸気管圧力の差圧」と、PCV弁通過ガス流量との関係を規定したテーブルを示したグラフである。3 is a graph showing a table defining a relationship between a “differential pressure between a blow-by gas pressure in a crankcase and an intake pipe pressure” referred to by a CPU shown in FIG. 1 and a PCV valve passage gas flow rate. 図1に示したCPUが実行する目標スロットル弁開度、及び予測スロットル弁開度を演算するためのプログラムを示したフローチャートである。3 is a flowchart showing a program for calculating a target throttle valve opening and a predicted throttle valve opening executed by a CPU shown in FIG. 1. 図1に示したCPUが実行する予測吸入空気量を算出するためのプログラムを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the program for calculating the estimated intake air amount which CPU shown in FIG. 1 performs. 図1に示したCPUが実行する(予測)スロットル弁通過空気流量を算出するためのプログラムを示したフローチャートである。3 is a flowchart showing a program for calculating a (predicted) throttle valve passage air flow rate executed by a CPU shown in FIG. 1. 図1に示したCPUが実行する(予測)吸気弁通過ガス流量を算出するためのプログラムを示したフローチャートである。2 is a flowchart showing a program for calculating a (predicted) intake valve passage gas flow rate executed by a CPU shown in FIG. 1. 図1に示したCPUが実行する吸気弁通過残余ガス流量を算出するためのプログラムを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the program for calculating the intake valve passage residual gas flow volume which CPU shown in FIG. 1 performs. 図1に示したCPUが実行する燃料噴射実行(燃料噴射量計算)のためのプログラムを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the program for the fuel injection execution (fuel injection amount calculation) which CPU shown in FIG. 1 performs.

符号の説明Explanation of symbols

10…火花点火式多気筒内燃機関、20…シリンダブロック部(エンジン本体部)、25…燃焼室、31…吸気ポート、32…吸気弁、39…インジェクタ、41…吸気管、43…スロットル弁、43a…スロットル弁アクチュエータ、44…ブローバイガス還元用通路、45…PCV弁、70…電気制御装置、71…CPU、82…ブローバイガス温度センサ、83…ブローバイガス圧力センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Spark ignition type multi-cylinder internal combustion engine, 20 ... Cylinder block part (engine main-body part), 25 ... Combustion chamber, 31 ... Intake port, 32 ... Intake valve, 39 ... Injector, 41 ... Intake pipe, 43 ... Throttle valve, 43a ... throttle valve actuator, 44 ... passage for blow-by gas reduction, 45 ... PCV valve, 70 ... electric control device, 71 ... CPU, 82 ... blow-by gas temperature sensor, 83 ... blow-by gas pressure sensor

Claims (4)

クランクケース内のブローバイガスをPCV弁を介してスロットル弁よりも下流のスロットル弁下流吸気通路内に還元するブローバイガス還元装置を備えた内燃機関に適用されるとともに、前記スロットル弁下流吸気通路内のガス圧力を含む同内燃機関の吸気に係わる状態量を推定する状態量推定手段を備えた内燃機関の状態量推定装置であって、
前記PCV弁を通過する前記ブローバイガスの流量であるPCV弁通過ガス流量を取得するPCV弁通過ガス流量取得手段を備え、
前記状態量推定手段は、少なくとも前記取得されたPCV弁通過ガス流量を利用して前記吸気に係わる状態量を推定するように構成された内燃機関の状態量推定装置。
The present invention is applied to an internal combustion engine having a blow-by gas reduction device for reducing blow-by gas in a crankcase into a throttle valve downstream intake passage downstream of the throttle valve via a PCV valve, and in the throttle valve downstream intake passage. An internal combustion engine state quantity estimation device comprising state quantity estimation means for estimating a state quantity relating to intake air of the internal combustion engine including gas pressure,
PCV valve passage gas flow rate acquisition means for acquiring a PCV valve passage gas flow rate that is a flow rate of the blow-by gas passing through the PCV valve,
An internal combustion engine state quantity estimating device configured to estimate the state quantity related to the intake air using at least the acquired PCV valve passage gas flow rate.
請求項1に記載の内燃機関の状態量推定装置であって、
前記状態量推定装置が適用される前記ブローバイガス還元装置に使用されるPCV弁は、弁体を一方向に付勢するための付勢手段による付勢力と、前記クランクケース内のブローバイガス圧力と前記スロットル弁下流吸気通路内のガス圧力との差圧に基づいて同弁体が受ける前記一方向と反対方向の力との関係に応じて同弁体が移動し、同弁体の位置に基づいて開口面積が決定される構成を有していて、
前記クランクケース内のブローバイガス圧力を取得するクランクケース内ガス圧力取得手段を更に備え、
前記PCV弁通過ガス流量取得手段は、
前記取得されたクランクケース内のブローバイガス圧力と、前記推定された前記スロットル弁下流吸気通路内のガス圧力と、同クランクケース内のブローバイガス圧力と同スロットル弁下流吸気通路内のガス圧力との差圧に基づいて決定される前記PCV弁の開口面積と、を利用して前記PCV弁通過ガス流量を取得するように構成された内燃機関の状態量推定装置。
An internal combustion engine state quantity estimating apparatus according to claim 1,
The PCV valve used in the blow-by gas reduction device to which the state quantity estimation device is applied includes an urging force by an urging means for urging the valve body in one direction, and a blow-by gas pressure in the crankcase. The valve body moves in accordance with the relationship between the force in the opposite direction to the one direction received by the valve body based on the differential pressure with the gas pressure in the throttle valve downstream intake passage, and is based on the position of the valve body. The opening area is determined,
A crankcase gas pressure acquisition means for acquiring blowby gas pressure in the crankcase;
The PCV valve passage gas flow rate acquisition means includes:
The obtained blow-by gas pressure in the crankcase, the estimated gas pressure in the throttle valve downstream intake passage, and the blow-by gas pressure in the crank case and the gas pressure in the throttle valve downstream intake passage. An internal combustion engine state quantity estimating device configured to acquire the PCV valve passage gas flow rate using an opening area of the PCV valve determined based on a differential pressure.
請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の状態量推定装置であって、
前記スロットル弁を通過する空気の流量であるスロットル弁通過空気流量を取得するスロットル弁通過空気流量取得手段を更に備え、
前記状態量推定手段は、
少なくとも前記取得されたスロットル弁通過空気流量と、前記取得されたPCV弁通過ガス流量とに基づいて前記スロットル弁下流吸気通路内のガス圧力を推定するように構成されるとともに、更に、
少なくとも前記推定されたスロットル弁下流吸気通路内のガス圧力に基づいてシリンダ内に吸入されるガス量である筒内吸入ガス量を推定する筒内吸入ガス量推定手段と、
前記スロットル弁下流吸気通路内に流入した前記取得されたPCV弁通過ガス流量のブローバイガスのうち空気の割合を取得する空気割合取得手段と、
前記取得されたPCV弁通過ガス流量と前記取得された空気の割合とを利用して前記シリンダ内に吸入されるブローバイガスのうち空気を除いた残りのガス量を推定するとともに、前記推定された筒内吸入ガス量から前記推定された残りのガス量を減じることで前記シリンダ内に吸入される空気量である筒内吸入空気量を推定する筒内吸入空気量推定手段と、を備えた内燃機関の状態量推定装置。
An internal combustion engine state quantity estimating device according to claim 1 or 2,
A throttle valve passage air flow rate acquisition means for acquiring a throttle valve passage air flow rate that is a flow rate of air passing through the throttle valve;
The state quantity estimating means includes
It is configured to estimate a gas pressure in the throttle valve downstream intake passage based on at least the acquired throttle valve passing air flow rate and the acquired PCV valve passing gas flow rate, and further,
In-cylinder intake gas amount estimation means for estimating an in-cylinder intake gas amount that is an amount of gas sucked into the cylinder based on at least the estimated gas pressure in the throttle valve downstream intake passage;
An air ratio acquisition means for acquiring a ratio of air in the acquired blow-by gas of the acquired PCV valve passage gas flow rate flowing into the throttle valve downstream intake passage;
Using the acquired PCV valve passage gas flow rate and the acquired ratio of air, the remaining gas amount excluding air is estimated from the blow-by gas sucked into the cylinder, and the estimated An in-cylinder intake air amount estimating means for estimating an in-cylinder intake air amount that is an amount of air sucked into the cylinder by subtracting the estimated remaining gas amount from the in-cylinder intake gas amount. Engine state quantity estimation device.
請求項3に記載の内燃機関の状態量推定装置において、
前記筒内吸入空気量推定手段は、
前記PCV弁を通過したブローバイガスが前記スロットル弁下流吸気通路内に流入してから前記シリンダ内に吸入されるまでの時間をむだ時間として取得するむだ時間取得手段を備えるとともに、
前記むだ時間前に取得されたPCV弁通過ガス流量と、前記むだ時間前に取得された空気の割合とを利用して前記残りのガス量を推定するように構成された内燃機関の状態量推定装置。
In the internal combustion engine state quantity estimation device according to claim 3,
The cylinder intake air amount estimation means includes:
A dead time acquisition means for acquiring, as a dead time, a time from when the blowby gas that has passed through the PCV valve flows into the throttle valve downstream intake passage until it is sucked into the cylinder;
State quantity estimation of the internal combustion engine configured to estimate the remaining gas amount using the PCV valve passage gas flow rate acquired before the dead time and the ratio of air obtained before the dead time. apparatus.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007205298A (en) * 2006-02-03 2007-08-16 Honda Motor Co Ltd Failure determination device for airflow sensor
JP2008248815A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Toyota Motor Corp Valve for adjusting recirculation quantity of blow-by gas
JP2009203868A (en) * 2008-02-27 2009-09-10 Honda Motor Co Ltd Intake control device for internal combustion engine
JP2010096032A (en) * 2008-10-14 2010-04-30 Toyota Motor Corp Abnormality determination device for blow-by gas treatment system
CN103076179A (en) * 2012-12-28 2013-05-01 重庆长安汽车股份有限公司 Test device and method for testing engine PCV (pressure controlled ventilation) flow through simulating engine state

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007205298A (en) * 2006-02-03 2007-08-16 Honda Motor Co Ltd Failure determination device for airflow sensor
JP2008248815A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Toyota Motor Corp Valve for adjusting recirculation quantity of blow-by gas
JP2009203868A (en) * 2008-02-27 2009-09-10 Honda Motor Co Ltd Intake control device for internal combustion engine
JP2010096032A (en) * 2008-10-14 2010-04-30 Toyota Motor Corp Abnormality determination device for blow-by gas treatment system
CN103076179A (en) * 2012-12-28 2013-05-01 重庆长安汽车股份有限公司 Test device and method for testing engine PCV (pressure controlled ventilation) flow through simulating engine state

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