JP2007016660A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Naosumi Okuda
尚住 奥田
Eiji Itakura
英二 板倉
Mutsuo Shiraki
睦生 白木
Zenichi Naemura
善一 苗村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for an internal combustion engine capable of appropriately controlling the internal combustion engine in transient operation. <P>SOLUTION: This control device is provided with an air model M30 estimating cylinder air quantity KL and an injection fuel quantity determination means M40 determining injection fuel quantity τ based on cylinder air quantity KL. A throttle model M31 including the air model M30 estimates throttle pass-through air quantity mt with using a flow coefficient μ as an index indicating degree of turbulence of flow. This control device acquires throttle valve drive speed v and determines the flow coefficient based on the acquired throttle valve drive speed, and applies the determined flow coefficient to the throttle model. Consequently, the flow coefficient during opening of a throttle valve is changing (transient operation) can be estimated at high accuracy. As a result, fuel injection quantity can be appropriately determined and the internal combustion engine 10 can be appropriately controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の吸気通路に配設されたスロットル弁の周囲を通過する空気の流量を推定し、推定された空気の流量に基づいて内燃機関を制御する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for estimating a flow rate of air passing around a throttle valve disposed in an intake passage of an internal combustion engine and controlling the internal combustion engine based on the estimated flow rate of air.

従来の内燃機関の制御装置は、内燃機関の制御を行うために燃焼室内に導入された空気量(筒内空気量)を求める必要がある。筒内空気量は、スロットル弁の周囲を通過する空気の流量(スロットル通過空気流量)に基づいて求められる。そこで、従来の装置の1つは、スロットル弁の周囲を通過する空気の挙動を表す物理モデルを用いて、スロットル通過空気流量を求めている。この物理モデルは、スロットル通過空気流量を求める際に、スロットル弁の開度(スロットル弁開度)と、流れの乱れの程度等を表す指標としての流量係数と、を使用する(例えば、特許文献1を参照。)。   A conventional control device for an internal combustion engine needs to determine the amount of air (in-cylinder air amount) introduced into the combustion chamber in order to control the internal combustion engine. The in-cylinder air amount is obtained based on the flow rate of air passing around the throttle valve (throttle passage air flow rate). Accordingly, one of the conventional devices obtains the throttle passage air flow rate using a physical model representing the behavior of air passing around the throttle valve. This physical model uses a throttle valve opening (throttle valve opening) and a flow coefficient as an index indicating the degree of turbulence in the flow, for example, when obtaining the flow rate of air passing through the throttle (for example, Patent Documents). 1).

上記従来の装置は、スロットル弁開度が一定であるとき(定常運転時)における流量係数と、スロットル弁開度と、の関係を規定するテーブルを予め記憶していて、このテーブルとスロットル弁開度とに基づいて流量係数を決定し、決定された流量係数とスロットル弁開度とに基づいてスロットル通過空気流量を推定する。更に、この装置は、推定されたスロットル通過空気流量に基づいて筒内空気量を推定し、推定された筒内空気量に基づいて燃料噴射量等を決定し内燃機関を制御する。   The conventional apparatus previously stores a table that defines the relationship between the flow coefficient when the throttle valve opening is constant (during steady operation) and the throttle valve opening, and this table and the throttle valve opening. The flow rate coefficient is determined based on the degree, and the throttle passage air flow rate is estimated based on the determined flow coefficient and the throttle valve opening. Further, this apparatus estimates the in-cylinder air amount based on the estimated throttle passage air flow rate, determines the fuel injection amount based on the estimated in-cylinder air amount, and controls the internal combustion engine.

上記従来の装置によれば、上記定常運転時は、実際の流量係数が高い精度にて推定されるので、スロットル通過空気流量が高い精度にて推定される。その結果、適切に内燃機関を制御することができる。
特開2005−36672号公報
According to the above-described conventional apparatus, the actual flow coefficient is estimated with high accuracy during the steady operation, and therefore the throttle passage air flow rate is estimated with high accuracy. As a result, the internal combustion engine can be appropriately controlled.
JP 2005-36672 A

しかしながら、スロットル弁開度が変化しているとき(過渡運転時)は、上記定常運転時と比較してスロットル弁の周囲を通過する空気の流れが乱されやすいため、実際の流量係数が上記定常運転時における値より小さくなる。従って、過渡運転時においては実際の流量係数を高い精度にて推定することができないため、上記従来の装置により適切に内燃機関を制御できない恐れがあった。   However, when the throttle valve opening is changing (during transient operation), the flow of air passing around the throttle valve is more likely to be disturbed than during steady operation, so the actual flow coefficient is It becomes smaller than the value during operation. Therefore, since the actual flow coefficient cannot be estimated with high accuracy during transient operation, there is a possibility that the internal combustion engine cannot be appropriately controlled by the conventional device.

本発明は上述した課題に対処するためになされたものであって、その目的は、過渡運転時において内燃機関を適切に制御することが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to address the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can appropriately control the internal combustion engine during transient operation.

かかる目的を達成するため本発明に係る内燃機関の制御装置は、
外部から取り込んだ空気を気筒内に導入する吸気通路と、前記吸気通路に配設され同吸気通路内を通流する空気の量を変更するように開度を調整可能なスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動するスロットル弁駆動手段と、前記スロットル弁の開度を取得するスロットル弁開度取得手段と、を備える内燃機関に適用され、
前記スロットル弁の開度と、流量係数と、を用いて前記スロットル弁の周囲を通過する空気の挙動を表す物理モデルに基づいて前記スロットル弁の周囲を通過する空気の流量であるスロットル通過空気流量を推定するスロットル通過空気流量推定手段を備え、
前記推定されたスロットル通過空気流量に基づいて前記内燃機関を制御する。
In order to achieve this object, a control device for an internal combustion engine according to the present invention includes:
An intake passage that introduces air taken from outside into the cylinder, a throttle valve that is disposed in the intake passage and can be adjusted to change the amount of air that flows through the intake passage, and the throttle Applied to an internal combustion engine comprising: a throttle valve driving means for driving a valve; and a throttle valve opening obtaining means for obtaining the opening of the throttle valve;
Throttle passing air flow rate, which is the flow rate of air passing around the throttle valve based on a physical model representing the behavior of air passing around the throttle valve using the opening degree of the throttle valve and the flow coefficient A throttle passage air flow rate estimating means for estimating
The internal combustion engine is controlled based on the estimated throttle passage air flow rate.

更に、この制御装置は、前記スロットル弁駆動手段により前記スロットル弁が駆動される速度であるスロットル弁駆動速度を取得するスロットル弁駆動速度取得手段と、
前記取得されたスロットル弁駆動速度に基づいて流量係数を決定する流量係数決定手段と、を備える。
前記スロットル通過空気流量推定手段は、前記取得されたスロットル弁の開度と、前記決定された流量係数と、を前記物理モデルに適用して前記スロットル通過空気流量を推定するように構成される。
The control device further includes a throttle valve drive speed acquisition means for acquiring a throttle valve drive speed, which is a speed at which the throttle valve is driven by the throttle valve drive means,
Flow coefficient determination means for determining a flow coefficient based on the acquired throttle valve drive speed.
The throttle passage air flow rate estimation means is configured to estimate the throttle passage air flow rate by applying the acquired throttle valve opening and the determined flow rate coefficient to the physical model.

スロットル弁が駆動される速度であるスロットル弁駆動速度は、スロットル弁の周囲を通過する空気の流れの乱れの程度をよく表す。従って、上記構成のように、取得されたスロットル弁駆動速度に基づいて流量係数を決定することにより、スロットル弁開度が変化しているとき(過渡運転時)の実際の流量係数が高い精度にて推定される。これにより、スロットル通過空気流量を高い精度にて推定することができる。この結果、例えば、推定されたスロットル通過空気流量に基づいて噴射される燃料の量(噴射燃料量)等の内燃機関の制御量を決定すると、決定された制御量により内燃機関を適切に制御することができる。   The throttle valve driving speed, which is the speed at which the throttle valve is driven, well represents the degree of turbulence in the flow of air that passes around the throttle valve. Accordingly, by determining the flow coefficient based on the acquired throttle valve drive speed as in the above configuration, the actual flow coefficient when the throttle valve opening is changing (during transient operation) can be increased with high accuracy. Is estimated. Thereby, the throttle passage air flow rate can be estimated with high accuracy. As a result, for example, when the control amount of the internal combustion engine such as the amount of fuel to be injected (injected fuel amount) is determined based on the estimated throttle passage air flow rate, the internal combustion engine is appropriately controlled by the determined control amount. be able to.

この場合、前記流量係数決定手段は、前記取得されたスロットル弁駆動速度が大きくなるにつれて前記決定される流量係数が小さくなるように構成されることが好適である。   In this case, it is preferable that the flow coefficient determination means is configured such that the determined flow coefficient decreases as the acquired throttle valve drive speed increases.

スロットル弁駆動速度が大きくなるにつれてスロットル弁の周囲を通過する空気の流れが大きく乱されるので、実際の流量係数は小さくなる。従って、上記構成のように、スロットル弁駆動速度が大きくなるにつれて決定される流量係数が小さくなるように流量係数決定手段を構成することにより、スロットル弁駆動速度に応じた実際の流量係数を高い精度にて推定することができる。   As the throttle valve driving speed increases, the flow of air passing around the throttle valve is greatly disturbed, so the actual flow coefficient decreases. Therefore, by configuring the flow coefficient determining means so that the flow coefficient determined as the throttle valve driving speed increases as in the above configuration, the actual flow coefficient corresponding to the throttle valve driving speed can be increased with high accuracy. Can be estimated.

この場合、上記制御装置は、前記スロットル弁の下流における空気の圧力であるスロットル弁下流圧力を取得するスロットル弁下流圧力取得手段を備え、
前記流量係数決定手段は、更に、前記取得されたスロットル弁下流圧力に基づいて前記流量係数を決定することが好適である。
In this case, the control device includes throttle valve downstream pressure acquisition means for acquiring a throttle valve downstream pressure, which is a pressure of air downstream of the throttle valve,
The flow coefficient determination means preferably further determines the flow coefficient based on the acquired throttle valve downstream pressure.

スロットル弁が駆動されることにより空気の流れが乱される程度は、スロットル弁下流圧力に応じて変化する。従って、上記構成のように、スロットル弁駆動速度に加えてスロットル弁下流圧力を考慮に入れて流量係数を決定することにより、スロットル弁下流圧力が変化しても実際の流量係数を高い精度にて推定することができる。   The degree to which the air flow is disturbed by driving the throttle valve varies depending on the throttle valve downstream pressure. Therefore, by determining the flow coefficient taking into account the throttle valve downstream pressure in addition to the throttle valve drive speed as in the above configuration, the actual flow coefficient can be accurately determined even if the throttle valve downstream pressure changes. Can be estimated.

この場合、前記流量係数決定手段は、前記取得されたスロットル弁下流圧力が小さくなるにつれて前記決定される流量係数が小さくなるように構成されることが好適である。   In this case, it is preferable that the flow coefficient determination means is configured such that the determined flow coefficient decreases as the acquired throttle valve downstream pressure decreases.

スロットル弁下流圧力が小さくなると、同スロットル弁下流圧力と、スロットル弁の上流における空気の圧力(スロットル弁上流圧力)と、の差が大きくなるので、スロットル弁が駆動されることにより空気の流れが乱される程度は大きくなる。従って、上記構成のように、スロットル弁下流圧力が小さくなるにつれて決定される流量係数が小さくなるように流量係数決定手段を構成することにより、スロットル弁下流圧力に応じた実際の流量係数を高い精度にて推定することができる。   As the throttle valve downstream pressure decreases, the difference between the throttle valve downstream pressure and the air pressure upstream of the throttle valve (throttle valve upstream pressure) increases, so that the air flow is reduced by driving the throttle valve. The degree of disturbance is increased. Therefore, as in the above configuration, the actual flow coefficient according to the throttle valve downstream pressure is highly accurate by configuring the flow coefficient determination means so that the flow coefficient determined as the throttle valve downstream pressure decreases. Can be estimated.

この場合、上記制御装置は、エンジン回転速度を取得するエンジン回転速度取得手段を備え、
前記流量係数決定手段は、更に、前記取得されたエンジン回転速度に基づいて前記流量係数を決定することが好適である。
In this case, the control device includes engine rotation speed acquisition means for acquiring the engine rotation speed,
The flow coefficient determination means preferably further determines the flow coefficient based on the acquired engine speed.

スロットル弁が駆動されることにより空気の流れが乱される程度は、エンジン回転速度に応じて変化する。従って、上記構成のように、スロットル弁駆動速度に加えてエンジン回転速度を考慮に入れて流量係数を決定することにより、エンジン回転速度が変化しても実際の流量係数を高い精度にて推定することができる。   The degree to which the air flow is disturbed by driving the throttle valve varies depending on the engine speed. Accordingly, by determining the flow coefficient in consideration of the engine speed in addition to the throttle valve driving speed as in the above configuration, the actual flow coefficient is estimated with high accuracy even if the engine speed changes. be able to.

この場合、前記流量係数決定手段は、前記取得されたエンジン回転速度が大きくなるにつれて前記決定される流量係数が小さくなるように構成されることが好適である。   In this case, it is preferable that the flow coefficient determination means is configured such that the determined flow coefficient decreases as the acquired engine rotation speed increases.

エンジン回転速度が大きくなると、スロットル通過空気流量が多くなるので、スロットル弁が駆動されることにより空気の流れが乱される程度は大きくなる。従って、上記構成のように、エンジン回転速度が大きくなるにつれて決定される流量係数が小さくなるように流量係数決定手段を構成することにより、エンジン回転速度に応じた実際の流量係数を高い精度にて推定することができる。   As the engine speed increases, the flow rate of air passing through the throttle increases, and the degree to which the air flow is disturbed by driving the throttle valve increases. Therefore, by configuring the flow coefficient determination means so that the flow coefficient determined as the engine rotation speed increases as in the above configuration, the actual flow coefficient corresponding to the engine rotation speed can be obtained with high accuracy. Can be estimated.

以下、本発明による内燃機関の制御装置の各実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る前記制御装置を火花点火式多気筒(4気筒)内燃機関に適用したシステムの概略構成を示している。なお、図1は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。   Hereinafter, embodiments of a control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which the control device according to the first embodiment of the present invention is applied to a spark ignition type multi-cylinder (four-cylinder) internal combustion engine. FIG. 1 shows only a cross section of a specific cylinder, but the other cylinders have the same configuration.

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に燃料と空気とからなる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 portion 20 including a cylinder block, a cylinder block lower case, an oil pan, and the like, a cylinder head portion 30 fixed on the cylinder block portion 20, and fuel and air in the cylinder block portion 20. 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、ピストン22のヘッド及びシリンダヘッド部30は、燃焼室(気筒)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 cylinder 21, the head of the piston 22, and the cylinder head portion 30 form a combustion chamber (cylinder) 25.

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及び燃料噴射弁としてのインジェクタ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 Further, an igniter 38 including an ignition coil that generates a high voltage to be applied to the spark plug 37 and an injector 39 as a fuel injection valve are provided.

インジェクタ39は、後述する電気制御装置70が後述する燃料噴射弁制御手段の機能を達成することにより送出される指示信号に応じて、噴射燃料量τの燃料を吸気ポート31内に噴射するようになっている。   The injector 39 injects fuel of the injected fuel amount τ into the intake port 31 in response to an instruction signal sent out by an electric control device 70 described later achieving a function of fuel injection valve control means described later. It has become.

吸気系統40は、吸気ポート31に連通したインテークマニホールド41、インテークマニホールド41に連通したサージタンク42、サージタンク42に一端が接続され吸気ポート31とインテークマニホールド41とサージタンク42とともに吸気通路を形成する吸気ダクト43、吸気ダクト43の他端部から下流(サージタンク42)に向けて順に吸気ダクト43に配設されたエアフィルタ44、スロットル弁45及びスロットル弁駆動手段としてのスロットル弁アクチュエータ45aを備えている。なお、スロットル弁45から吸気弁32までの吸気通路は、スロットル弁下流部としての吸気管部を構成している。   The intake system 40 includes an intake manifold 41 that communicates with the intake port 31, a surge tank 42 that communicates with the intake manifold 41, and one end connected to the surge tank 42 to form an intake passage together with the intake port 31, the intake manifold 41, and the surge tank 42. An intake duct 43, an air filter 44 disposed in the intake duct 43 in order from the other end of the intake duct 43 toward the downstream (surge tank 42), a throttle valve 45, and a throttle valve actuator 45a as a throttle valve driving means are provided. ing. Note that the intake passage from the throttle valve 45 to the intake valve 32 constitutes an intake pipe portion as a throttle valve downstream portion.

スロットル弁45は吸気ダクト43に回転可能に支持され、スロットル弁アクチュエータ45aにより駆動されることにより開度が調整できるようになっている。これにより、スロットル弁45は、吸気ダクト43の通路断面積を可変とするようになっている。スロットル弁45の開度(スロットル弁開度)は、通路断面積を最小とする状態(スロットル弁全閉状態)におけるスロットル弁45の位置から回転した角度により定義される。   The throttle valve 45 is rotatably supported by the intake duct 43, and the opening degree can be adjusted by being driven by a throttle valve actuator 45a. As a result, the throttle valve 45 makes the passage cross-sectional area of the intake duct 43 variable. The opening degree of the throttle valve 45 (throttle valve opening degree) is defined by the angle rotated from the position of the throttle valve 45 in the state where the passage cross-sectional area is minimized (the throttle valve is fully closed).

DCモータからなるスロットル弁アクチュエータ45aは、後述する電気制御装置70が後述するスロットル弁制御手段の機能を達成することにより送出される駆動信号に応じて、実際のスロットル弁開度θtaが目標スロットル弁開度θttとなるようにスロットル弁46を駆動するようになっている。   The throttle valve actuator 45a formed of a DC motor has an actual throttle valve opening θta that is set to a target throttle valve in accordance with a drive signal sent out by an electric control device 70 described later achieving a function of throttle valve control means described later. The throttle valve 46 is driven so that the opening degree θtt is obtained.

排気系統50は、排気ポート34に連通し同排気ポート34とともに排気通路を形成するエキゾーストマニホールドを含む排気管51及び排気管51に配設された三元触媒装置52を備えている。   The exhaust system 50 includes an exhaust pipe 51 including an exhaust manifold that communicates with the exhaust port 34 and forms an exhaust passage together with the exhaust port 34, and a three-way catalyst device 52 disposed in the exhaust pipe 51.

一方、このシステムは、圧力センサ61、温度センサ62、スロットル弁開度取得手段としてのスロットルポジションセンサ63、カムポジションセンサ64、エンジン回転速度取得手段としてのクランクポジションセンサ65、運転状態量取得手段としてのアクセル開度センサ66及び電気制御装置70を備えている。   On the other hand, this system includes a pressure sensor 61, a temperature sensor 62, a throttle position sensor 63 as a throttle valve opening acquisition means, a cam position sensor 64, a crank position sensor 65 as an engine rotation speed acquisition means, and an operating state quantity acquisition means. The accelerator opening sensor 66 and the electric control device 70 are provided.

圧力センサ61は、エアフィルタ44とスロットル弁45との間の吸気ダクト43に配設されている。圧力センサ61は、スロットル弁45の上流における空気の圧力(スロットル弁上流圧力、即ち、吸気圧力)を検出し、吸気圧力Paを表す信号を出力するようになっている。温度センサ62は、エアフィルタ44とスロットル弁45との間の吸気ダクト43に配設されている。温度センサ62は、スロットル弁45の上流における空気の温度(スロットル弁上流温度、即ち、吸気温度)を検出し、吸気温度Taを表す信号を出力するようになっている。   The pressure sensor 61 is disposed in the intake duct 43 between the air filter 44 and the throttle valve 45. The pressure sensor 61 detects the pressure of the air upstream of the throttle valve 45 (the throttle valve upstream pressure, that is, the intake pressure), and outputs a signal representing the intake pressure Pa. The temperature sensor 62 is disposed in the intake duct 43 between the air filter 44 and the throttle valve 45. The temperature sensor 62 detects the temperature of the air upstream of the throttle valve 45 (the throttle valve upstream temperature, that is, the intake air temperature), and outputs a signal representing the intake air temperature Ta.

スロットルポジションセンサ63は、スロットル弁45の開度(スロットル弁開度)を検出し、同スロットル弁開度θta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64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65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。アクセル開度センサ66は、運転者によって操作されるアクセルペダル67の操作量を検出し、同アクセルペダルの操作量(アクセルペダル操作量)Accpを表す信号を出力するようになっている。   The throttle position sensor 63 detects the opening (throttle valve opening) of the throttle valve 45 and outputs a signal representing the throttle valve opening θta. The cam position sensor 64 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 65 outputs a signal having a narrow pulse every time the crankshaft 24 rotates 10 ° and a wide pulse every time the crankshaft 24 rotates 360 °. This signal represents the engine speed NE. The accelerator opening sensor 66 detects the operation amount of the accelerator pedal 67 operated by the driver, and outputs a signal representing the operation amount (accelerator pedal operation amount) Accp of the accelerator pedal.

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記憶するRAM73、電源が投入された状態でデータを記憶するとともに同記憶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61〜66と接続され、CPU71にセンサ61〜66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45aに駆動信号(指示信号)を送出するようになっている。   The electric control device 70 is connected to each other via a bus 71, a ROM 72 pre-stored with programs executed by the CPU 71, tables (look-up 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 turned on, and retains the stored data while the power is shut off, an interface 75 including an AD converter, and the like. The interface 75 is connected to the sensors 61 to 66, supplies signals from the sensors 61 to 66 to the CPU 71, and in response to instructions from the CPU 71, the actuator 33a, the igniter 38, the injector 39, and the throttle of the variable intake timing device 33. A drive signal (instruction signal) is sent to the valve actuator 45a.

次に、上記のように構成された内燃機関の制御装置がどのように内燃機関10を制御するかについて説明する。   Next, how the internal combustion engine control apparatus configured as described above controls the internal combustion engine 10 will be described.

この制御装置は、燃焼室25内に形成される混合気の空燃比を運転状態に応じて定められる目標空燃比と一致させるために燃焼室25内に導入されている空気量(筒内空気量)を推定し、推定された筒内空気量に基づいてインジェクタ39から噴射される燃料量(噴射燃料量)を決定する。   This control device controls the amount of air (in-cylinder air amount) introduced into the combustion chamber 25 so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 25 matches the target air-fuel ratio determined according to the operating state. ) And the amount of fuel injected from the injector 39 (injected fuel amount) is determined based on the estimated in-cylinder air amount.

この制御装置は、上記筒内空気量を推定するために、エネルギー保存則、運動量保存則及び質量保存則などの物理法則に基づいて構築された物理モデルを用いる。この物理モデルは、特開2001−41095号公報及び特開2003−184613号公報等に開示された周知のモデルである。この物理モデルは、吸気通路においてスロットル弁45の周囲を通過する空気の流量であるスロットル通過空気流量を推定するスロットルモデルを含む。このスロットルモデルにおいては、流れの乱れの程度等を表す指標として流量係数が用いられている。   In order to estimate the in-cylinder air amount, this control device uses a physical model constructed based on physical laws such as an energy conservation law, a momentum conservation law, and a mass conservation law. This physical model is a well-known model disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2001-41095 and 2003-184613. This physical model includes a throttle model that estimates a throttle passing air flow rate that is a flow rate of air passing around the throttle valve 45 in the intake passage. In this throttle model, a flow coefficient is used as an index representing the degree of turbulence of the flow.

図2は、スロットル弁開度の変化と、実際の流量係数の変化と、の関係を概念的に示したグラフである。図2(A)は、互いに異なる速度で駆動されるスロットル弁45の開度の変化を示したグラフである。図2(B)の直線Mt1は、図2(A)の直線O1に示したようにスロットル弁開度が変化した場合において、上記従来技術におけるスロットル弁開度と定常運転時の流量係数との関係に基づいて決定される流量係数(従来流量係数)の変化を示している。図2(B)の直線Mt2は、図2(A)の直線O2に示したようにスロットル弁開度が変化した場合における上記従来流量係数の変化を示している。   FIG. 2 is a graph conceptually showing the relationship between the change in the throttle valve opening and the actual change in the flow coefficient. FIG. 2A is a graph showing changes in the opening degree of the throttle valve 45 driven at different speeds. A straight line Mt1 in FIG. 2 (B) shows the difference between the throttle valve opening and the flow rate coefficient in steady operation in the above-described prior art when the throttle valve opening changes as shown by the straight line O1 in FIG. 2 (A). The change of the flow coefficient (conventional flow coefficient) determined based on the relationship is shown. A straight line Mt2 in FIG. 2 (B) shows the change in the conventional flow coefficient when the throttle valve opening changes as shown by the straight line O2 in FIG. 2 (A).

図2(B)の曲線M1は、図2(A)の直線O1に示したようにスロットル弁開度が変化した場合における実際の流量係数の変化を示している。図2(B)の曲線M2は、図2(A)の直線O2に示したようにスロットル弁開度が変化した場合における実際の流量係数の変化を示している。   A curve M1 in FIG. 2B shows a change in the actual flow coefficient when the throttle valve opening changes as shown by the straight line O1 in FIG. A curve M2 in FIG. 2 (B) shows a change in the actual flow coefficient when the throttle valve opening changes as indicated by the straight line O2 in FIG. 2 (A).

図2に示したように、実際の流量係数は、スロットル弁開度が変化(増加)している間は、上記従来流量係数より小さくなる。更に、スロットル弁45が駆動される速度であるスロットル弁駆動速度が大きいほど、スロットル弁45の周囲を通過する空気の流れが大きく乱されるので、実際の流量係数はより一層小さくなる。   As shown in FIG. 2, the actual flow coefficient is smaller than the conventional flow coefficient while the throttle valve opening is changing (increasing). Further, as the throttle valve driving speed, which is the speed at which the throttle valve 45 is driven, is increased, the flow of air passing around the throttle valve 45 is greatly disturbed, so that the actual flow coefficient is further reduced.

また、スロットル弁45の下流における空気の圧力(スロットル弁下流圧力、即ち、吸気管部内圧力)が小さくなるにつれて、スロットル弁下流圧力と、スロットル弁45の上流における空気の圧力(スロットル弁上流圧力、即ち、吸気圧力)と、の差が大きくなるので、スロットル弁45が駆動されることにより空気の流れが乱される程度は大きくなる。従って、図3に示したように、スロットル弁45を一定の速度で駆動した場合であっても、スロットル弁下流圧力Pmが小さくなるにつれて、実際の流量係数は上記従来流量係数より一層小さくなる。   Further, as the air pressure downstream of the throttle valve 45 (throttle valve downstream pressure, ie, the intake pipe pressure) decreases, the throttle valve downstream pressure and the air pressure upstream of the throttle valve 45 (throttle valve upstream pressure, That is, the difference between the intake pressure and the intake pressure becomes large, so that the degree to which the air flow is disturbed by driving the throttle valve 45 becomes large. Therefore, as shown in FIG. 3, even when the throttle valve 45 is driven at a constant speed, the actual flow coefficient becomes smaller than the conventional flow coefficient as the throttle valve downstream pressure Pm decreases.

そこで、この制御装置は、過渡運転時においては、スロットル弁駆動速度及びスロットル弁下流圧力を取得し、取得されたスロットル弁駆動速度及びスロットル弁下流圧力に基づいて流量係数を決定し、決定された流量係数を上記スロットルモデルに適用する。   Therefore, this control device acquires the throttle valve driving speed and the throttle valve downstream pressure during the transient operation, and determines the flow coefficient based on the acquired throttle valve driving speed and the throttle valve downstream pressure. The flow coefficient is applied to the throttle model.

従って、この制御装置によれば、スロットル弁開度が変化しているとき(過渡運転時)の実際の流量係数が高い精度にて推定されるので、筒内空気量を高い精度にて推定することができる。これにより、噴射燃料量を適切に決定することができるので、燃焼室25内に上記目標空燃比を有する混合気を形成することができ、内燃機関10を適切に制御することができる。   Therefore, according to this control device, since the actual flow coefficient is estimated with high accuracy when the throttle valve opening is changing (during transient operation), the in-cylinder air amount is estimated with high accuracy. be able to. Thereby, since the amount of injected fuel can be determined appropriately, an air-fuel mixture having the target air-fuel ratio can be formed in the combustion chamber 25, and the internal combustion engine 10 can be controlled appropriately.

より具体的に述べると、この制御装置は、機能ブロック図である図4に示したように、スロットル弁制御手段C10と、燃料噴射弁制御手段C20と、スロットル弁駆動速度取得手段M10と、流量係数決定手段M20と、空気モデルM30と、噴射燃料量決定手段M40と、を備えている。   More specifically, as shown in FIG. 4 which is a functional block diagram, this control device includes a throttle valve control means C10, a fuel injection valve control means C20, a throttle valve drive speed acquisition means M10, a flow rate. The coefficient determination means M20, the air model M30, and the injected fuel amount determination means M40 are provided.

スロットル弁制御手段C10は、アクセルペダル操作量Accpと目標スロットル弁開度θttとの関係であって、目標スロットル弁開度θttがアクセルペダル操作量Accpに関して単調に増加する関係を規定するテーブルをROM72に記憶させている。スロットル弁制御手段C10は、同テーブル及びアクセル開度センサ67により検出された実際のアクセルペダル操作量Accpに基づいて目標スロットル弁開度θttを決定し、決定された目標スロットル弁開度θttに応じた駆動信号をスロットル弁アクチュエータ45aに対して送出するようになっている。   The throttle valve control means C10 is a ROM 72 that defines the relationship between the accelerator pedal operation amount Accp and the target throttle valve opening θtt, and the relationship in which the target throttle valve opening θtt monotonously increases with respect to the accelerator pedal operation amount Accp. To remember. The throttle valve control means C10 determines the target throttle valve opening θtt based on the actual accelerator pedal operation amount Accp detected by the table and the accelerator opening sensor 67, and according to the determined target throttle valve opening θtt. The drive signal is sent to the throttle valve actuator 45a.

燃料噴射弁制御手段C20は、後述する噴射燃料量決定手段M40により決定される噴射燃料量τに応じた指示信号をインジェクタ(燃料噴射弁)39に対して送出するようになっている。   The fuel injection valve control means C20 sends an instruction signal to the injector (fuel injection valve) 39 in accordance with the injected fuel quantity τ determined by the injected fuel quantity determining means M40 described later.

スロットル弁駆動速度取得手段M10は、スロットルポジションセンサ63により検出されたスロットル弁開度θtaに基づいてスロットル弁45が駆動される速度であるスロットル弁駆動速度v(v=dθta/dt)を算出するようになっている。   The throttle valve drive speed acquisition means M10 calculates a throttle valve drive speed v (v = dθta / dt) that is a speed at which the throttle valve 45 is driven based on the throttle valve opening degree θta detected by the throttle position sensor 63. It is like that.

流量係数決定手段M20は、過渡運転時においては、上記スロットル弁開度θtaと、上記スロットル弁駆動速度取得手段M10により算出されたスロットル弁駆動速度vと、空気モデルM30により推定されたスロットル弁45の下流における空気の圧力(スロットル弁下流圧力、即ち、吸気管部内圧力)Pmと、に基づいて流量係数μを決定するようになっている。一方、定常運転時においては、流量係数決定手段M20は、上記スロットル弁開度θtaと、上記吸気管部内圧力Pmと、エンジン回転速度NEと、に基づいて流量係数μを決定するようになっている。   During transient operation, the flow coefficient determination means M20 is configured to detect the throttle valve opening θta, the throttle valve drive speed v calculated by the throttle valve drive speed acquisition means M10, and the throttle valve 45 estimated by the air model M30. The flow coefficient μ is determined on the basis of the air pressure (the downstream pressure of the throttle valve, that is, the pressure in the intake pipe) Pm. On the other hand, during steady operation, the flow coefficient determining means M20 determines the flow coefficient μ based on the throttle valve opening θta, the intake pipe pressure Pm, and the engine speed NE. Yes.

空気モデルM30は、上記物理法則に基づいて構築された物理モデルであって、スロットルモデルM31、吸気弁モデルM32、吸気管モデルM33及び吸気弁モデルM34を備えている。スロットルモデルM31は、スロットルポジションセンサ63により検出されたスロットル弁開度θtaと、上記流量係数決定手段M20により決定された流量係数μと、に基づいてスロットル通過空気流量mtを推定するようになっている。   The air model M30 is a physical model constructed based on the above physical laws, and includes a throttle model M31, an intake valve model M32, an intake pipe model M33, and an intake valve model M34. The throttle model M31 estimates the throttle passage air flow rate mt based on the throttle valve opening θta detected by the throttle position sensor 63 and the flow coefficient μ determined by the flow coefficient determination means M20. Yes.

吸気弁モデルM32、吸気管モデルM33及び吸気弁モデルM34は、上記スロットルモデルM31により推定されたスロットル通過空気流量mtに基づいて筒内空気量KLを推定するようになっている。   The intake valve model M32, the intake pipe model M33, and the intake valve model M34 estimate the in-cylinder air amount KL based on the throttle passage air flow rate mt estimated by the throttle model M31.

噴射燃料量決定手段M40は、上記空気モデルM30により推定された筒内空気量KLと、運転状態に応じて定められた目標空燃比(AbyF)と、に基づいて噴射燃料量τ(τ=k・KL/AbyF、kは定数。)を決定するようになっている。   The injected fuel amount determining means M40 is based on the in-cylinder air amount KL estimated by the air model M30 and the target air-fuel ratio (AbyF) determined according to the operating state, and the injected fuel amount τ (τ = k・ KL / AbyF, k is a constant.)

ここで、上記空気モデルM30について詳述する。
後述するように、上記空気モデルM30が備える上記モデルM31〜M34を表す上記物理法則に基づいて導き出された数式(以下、「一般化された数式」とも言う。)の一部は、吸気管部内の空気の圧力Pm及び温度Tmに関する時間微分項を含む。空気モデルM30は、マイクロコンピュータによる計算が可能となるように上記時間微分項を含む数式を離散化し、同離散化された数式と、今回の演算時点における物理量として推定された物理量と、に基づいて、同時点より所定の演算周期後の次回の演算時点における物理量を推定する。
Here, the air model M30 will be described in detail.
As will be described later, a part of a mathematical formula (hereinafter also referred to as “generalized mathematical formula”) derived based on the physical law representing the models M31 to M34 included in the air model M30 is part of the inside of the intake pipe portion. It includes a time differential term for the air pressure Pm and temperature Tm. The air model M30 discretizes the mathematical formula including the time differential term so that the calculation by the microcomputer is possible, and based on the discretized mathematical formula and the physical quantity estimated as the physical quantity at the time of the current computation. The physical quantity at the next calculation time after a predetermined calculation cycle from the simultaneous point is estimated.

そして、空気モデルM30は、このような推定を繰り返すことにより、演算周期の経過毎に次回の演算時点(現時点より演算周期後の時点)の物理量を推定する。即ち、空気モデルM30は、反復して物理量の推定を行うことにより、上記演算周期毎の物理量を順次推定するものである。なお、以下の説明において、(k-1)が付された各物理量を表す変数は、k-1回目の推定時(前回の演算時点)にて推定された今回の演算時点におけるそれぞれの物理量を表す変数である。また、(k)が付された各物理量を表す変数は、k回目の推定時(今回の演算時点)にて推定された次回の演算時点におけるそれぞれの物理量を表す変数である。   The air model M30 repeats such estimation, thereby estimating the physical quantity at the next calculation time point (time point after the calculation cycle from the current time) every time the calculation cycle elapses. That is, the air model M30 sequentially estimates the physical quantity for each calculation cycle by repeatedly estimating the physical quantity. In the following explanation, the variable representing each physical quantity with (k-1) is the physical quantity at the current computation time estimated at the k-1th estimation time (previous computation time). It is a variable that represents. In addition, the variable representing each physical quantity to which (k) is attached is a variable representing each physical quantity at the next computation time estimated at the k-th estimation time (current computation time).

以下、上記空気モデルM30を構成するスロットルモデルM31、吸気弁モデルM32、吸気管モデルM33及び吸気弁モデルM34について、個別具体的に説明する。なお、各モデルを表す式の導出は上述した公報に詳細に開示されていて周知であるため、本明細書においては詳細な説明を省略する。   Hereinafter, the throttle model M31, the intake valve model M32, the intake pipe model M33, and the intake valve model M34 constituting the air model M30 will be individually and specifically described. In addition, since the derivation | leading-out of the expression showing each model is disclosed in detail in the above-mentioned gazette and is well-known, detailed description is abbreviate | omitted in this specification.

(スロットルモデルM31)
スロットルモデルM31は、本モデルを表す一般化された数式であり、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(1)式及び下記(2)式に基づいて、スロットル弁45の周囲を通過する空気の流量(スロットル通過空気流量)mtを推定するモデルである。下記(1)式において、μは流量係数、At(θt)はスロットル弁開度θtに応じて変化するスロットル開口断面積(吸気通路内のスロットル弁45の周囲の開口断面積)、Paはスロットル弁45の上流における吸気通路内の空気の圧力であるスロットル弁上流圧力(即ち、吸気圧力)、Pmは吸気管部内の空気の圧力である吸気管部内圧力(即ち、スロットル弁45から吸気弁32までの吸気通路内の空気の圧力であるスロットル弁下流圧力)、Taはスロットル弁45の上流における吸気通路内の空気の温度であるスロットル弁上流温度(即ち、吸気温度)、Rは気体定数及びκは空気の比熱比ある。

Figure 2007016660
Figure 2007016660
(Throttle model M31)
The throttle model M31 is a generalized mathematical expression representing this model, and the following formulas (1) and (2) obtained based on physical laws such as energy conservation law, momentum conservation law, mass conservation law, and state equation. ) Is a model for estimating the flow rate of air passing through the periphery of the throttle valve 45 (throttle passage air flow rate) mt. In the following equation (1), μ is a flow coefficient, At (θt) is a throttle opening cross-sectional area that changes in accordance with the throttle valve opening θt (opening cross-sectional area around the throttle valve 45 in the intake passage), and Pa is a throttle. A throttle valve upstream pressure (ie, intake pressure) that is the pressure of air in the intake passage upstream of the valve 45, and Pm is an intake pipe pressure that is the pressure of air in the intake pipe (ie, from the throttle valve 45 to the intake valve 32). Throttle valve downstream pressure which is the pressure of the air in the intake passage until), Ta is the temperature of the throttle valve upstream which is the temperature of the air in the intake passage upstream of the throttle valve 45 (ie, the intake temperature), R is the gas constant and κ is the specific heat ratio of air.
Figure 2007016660
Figure 2007016660

ここで、上記(1)式の右辺のスロットル開口断面積At(θt)は、スロットル弁開度θtに応じて定まる値である。そこで、スロットルモデルM31は、スロットル弁開度θtと、スロットル開口断面積At(θt)と、の関係を規定するテーブルMAPATをROM72に記憶させていて、スロットルポジションセンサ63により検出されたスロットル弁開度θtaに基づいてスロットル開口断面積At(θta)(=MAPAT(θta))を求める。   Here, the throttle opening cross-sectional area At (θt) on the right side of the equation (1) is a value determined according to the throttle valve opening θt. Therefore, the throttle model M31 stores a table MAPAT that defines the relationship between the throttle valve opening degree θt and the throttle opening sectional area At (θt) in the ROM 72, and the throttle valve opening detected by the throttle position sensor 63 is stored. The throttle opening cross-sectional area At (θta) (= MAPAT (θta)) is obtained based on the degree θta.

更に、スロットルモデルM31は、値Pm/Paと値Φ(Pm/Pa)との関係を規定するテーブルMAPΦをROM72に記憶させていて、後述する吸気管モデルM33によりk-1回目の推定時に推定された吸気管部内圧力Pm(k-1)を圧力センサ61により検出された吸気圧力Paで除した値Pm(k-1)/Paと、前記テーブルMAPΦと、から値Φ(Pm(k-1)/Pa)(=MAPΦ(Pm(k-1)/Pa))を求める。   Further, the throttle model M31 stores a table MAPΦ for defining the relationship between the value Pm / Pa and the value Φ (Pm / Pa) in the ROM 72, and is estimated at the time of the k−1th estimation by the intake pipe model M33 described later. The value Φ (Pm (k−k−)) is obtained from the value Pm (k−1) / Pa obtained by dividing the pressure Pm (k−1) in the intake pipe section divided by the intake pressure Pa detected by the pressure sensor 61 and the table MAPΦ. 1) / Pa) (= MAPΦ (Pm (k-1) / Pa)).

スロットルモデルM31は、以上のように求めたスロットル開口断面積At(θta)及び値Φ(Pm(k-1)/Pa)と、上記流量係数決定手段M20により決定された流量係数μと、上記吸気圧力Pa及び温度センサ62により検出された吸気温度Taと、を上記(1)式に適用してスロットル通過空気流量mt(k-1)を求める。   The throttle model M31 includes the throttle opening sectional area At (θta) and the value Φ (Pm (k-1) / Pa) obtained as described above, the flow coefficient μ determined by the flow coefficient determination means M20, and the above The throttle passage air flow rate mt (k−1) is obtained by applying the intake pressure Pa and the intake air temperature Ta detected by the temperature sensor 62 to the above equation (1).

(吸気弁モデルM32)
吸気弁モデルM32は、上記吸気管部内圧力Pm及び上記吸気管部内の空気の温度である吸気管部内温度(即ち、スロットル弁45から吸気弁32までの吸気通路内の空気の温度であるスロットル弁下流温度)Tm等から吸気弁32の周囲を通過して気筒内(燃焼室25内)に流入する空気の流量である筒内流入空気流量mcを推定するモデルである。吸気行程(吸気弁32の閉弁時も含む)における気筒内の圧力は吸気弁32の上流の圧力、即ち、吸気管部内圧力Pmとみなすことができるので、筒内流入空気流量mcは吸気弁閉弁時の吸気管部内圧力Pmに比例すると考えることができる。そこで、吸気弁モデルM32は、筒内流入空気流量mcを、本モデルを表す一般化された数式であり、経験則に基づく下記(3)式にしたがって求める。
mc=(Ta/Tm)・(c・Pm−d) …(3)
(Intake valve model M32)
The intake valve model M32 is an intake pipe section temperature that is the temperature of the intake pipe section Pm and the temperature of air in the intake pipe section (that is, a throttle valve that is the temperature of air in the intake passage from the throttle valve 45 to the intake valve 32). This is a model for estimating the in-cylinder inflow air flow rate mc, which is the flow rate of the air that passes around the intake valve 32 and flows into the cylinder (inside the combustion chamber 25) from the downstream temperature Tm or the like. Since the pressure in the cylinder in the intake stroke (including when the intake valve 32 is closed) can be regarded as the pressure upstream of the intake valve 32, that is, the intake pipe pressure Pm, the in-cylinder inflow air flow rate mc is the intake valve flow rate. It can be considered that it is proportional to the pressure Pm in the intake pipe when the valve is closed. In view of this, the intake valve model M32 is a generalized mathematical expression representing this model, and the inflow air flow rate mc in the cylinder is obtained according to the following equation (3) based on an empirical rule.
mc = (Ta / Tm) ・ (c ・ Pm−d) (3)

上記(3)式において、値cは比例係数及び値dは気筒内に残存していた既燃ガス量を反映した値である。値cは、エンジン回転速度NE及び吸気弁32の開閉タイミングVTと値cとの関係を規定するテーブルMAPC、現時点のエンジン回転速度NE及び現時点の吸気弁32の開閉タイミングVTから求めることができる(c=MAPC(NE,VT))。吸気弁モデルM32は、上記テーブルMAPCをROM72に記憶させている。同様に、値dは、エンジン回転速度NE及び吸気弁32の開閉タイミングVTと値dとの関係を規定するテーブルMAPD、現時点のエンジン回転速度NE及び現時点の吸気弁32の開閉タイミングVTから求めることができる(d=MAPD(NE,VT))。吸気弁モデルM32は、上記テーブルMAPDをROM72に記憶させている。   In the above equation (3), the value c is a proportional coefficient and the value d is a value reflecting the amount of burnt gas remaining in the cylinder. The value c can be obtained from the table MAPC that defines the relationship between the engine speed NE and the opening / closing timing VT of the intake valve 32 and the value c, the current engine speed NE, and the current opening / closing timing VT of the intake valve 32 ( c = MAPC (NE, VT)). The intake valve model M32 stores the table MAPC in the ROM 72. Similarly, the value d is obtained from the table MAPD that defines the relationship between the engine speed NE and the opening / closing timing VT of the intake valve 32 and the value d, the current engine speed NE, and the current opening / closing timing VT of the intake valve 32. (D = MAPD (NE, VT)). The intake valve model M32 stores the table MAPD in the ROM 72.

吸気弁モデルM32は、後述する吸気管モデルM33によりk-1回目の推定時に推定された吸気管部内圧力Pm(k-1)及び吸気管部内温度Tm(k-1)と、現時点の吸気温度Taと、を上記(3)式に適用し、筒内流入空気流量mc(k-1)を推定する。   The intake valve model M32 includes an intake pipe internal pressure Pm (k-1) and an intake pipe internal temperature Tm (k-1) estimated at the time of the (k-1) th estimation by an intake pipe model M33 described later, and the current intake air temperature. Ta is applied to the above equation (3) to estimate the in-cylinder inflow air flow rate mc (k-1).

(吸気管モデルM33)
吸気管モデルM33は、本モデルを表す一般化された数式であり、吸気管部内の空気に関する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(4)式及び下記(5)式、吸気管部に流入する空気の流量(即ち、スロットル通過空気流量)mt、吸気温度Ta及び吸気管部から流出する空気の流量(即ち、筒内流入空気流量)mcから、吸気管部内圧力(スロットル弁下流圧力)Pm及び吸気管部内温度(スロットル弁下流温度)Tmを求めるモデルである。なお、下記(4)式及び下記(5)式において、Vmは吸気管部(スロットル弁45から吸気弁32までの吸気通路)の容積である。
d(Pm/Tm)/dt=(R/Vm)・(mt−mc) …(4)
dPm/dt=κ・(R/Vm)・(mt・Ta−mc・Tm) …(5)
(Intake pipe model M33)
The intake pipe model M33 is a generalized mathematical expression representing this model. The following expression (4), expression (5), and intake pipe based on the mass conservation law and the energy conservation law regarding the air in the intake pipe section, respectively. From the flow rate of air flowing into the section (that is, the flow rate of air passing through the throttle) mt, the intake air temperature Ta, and the flow rate of air flowing out of the intake pipe section (that is, the flow rate of air flowing into the cylinder) mc This is a model for obtaining pressure (Pm) and intake pipe internal temperature (throttle valve downstream temperature) Tm. In the following formulas (4) and (5), Vm is the volume of the intake pipe portion (the intake passage from the throttle valve 45 to the intake valve 32).
d (Pm / Tm) / dt = (R / Vm) ・ (mt−mc) (4)
dPm / dt = κ ・ (R / Vm) ・ (mt ・ Ta−mc ・ Tm) (5)

吸気管モデルM33は、上記(4)式及び上記(5)式をそれぞれ差分法により離散化して得られる下記(6)式及び下記(7)式と、スロットルモデルM31により取得されたスロットル通過空気流量mt(k-1)と、吸気弁モデルM32により取得された筒内流入空気流量mc(k-1)と、現時点の吸気温度Taと、本モデルによりk-1回目の推定時に推定された吸気管部内圧力Pm(k-1)及び吸気管部内温度Tm(k-1)と、に基づいて最新の吸気管部内圧力Pm(k)及び吸気管部内温度Tm(k)を推定する。ただし、吸気管部内圧力Pm及び吸気管部内温度Tmの推定が一度も行われていないとき(本モデルにより1回目の推定を行うとき(本例では、内燃機関の運転開始時))、吸気管モデルM33は、吸気管部内圧力Pm(0)及び吸気管部内温度Tm(0)として、吸気圧力Pa及び吸気温度Taをそれぞれ採用する。
(Pm/Tm)(k)=(Pm/Tm)(k-1)+Δt・(R/Vm)・(mt(k-1)−mc(k-1)) …(6)
Pm(k)=Pm(k-1)+Δt・κ・(R/Vm)・(mt(k-1)・Ta−mc(k-1)・Tm(k-1)) …(7)
The intake pipe model M33 includes the following expression (6) and expression (7) obtained by discretizing the above expressions (4) and (5) by the difference method, and the throttle passing air acquired by the throttle model M31. The flow rate mt (k-1), the in-cylinder inflow air flow rate mc (k-1) acquired by the intake valve model M32, the current intake air temperature Ta, and this model were estimated at the time of the k-1th estimation. The latest intake pipe internal pressure Pm (k) and intake pipe internal temperature Tm (k) are estimated based on the intake pipe internal pressure Pm (k-1) and the intake pipe internal temperature Tm (k-1). However, when the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm have never been estimated (when this model is used for the first estimation (in this example, when the internal combustion engine starts operating)), the intake pipe The model M33 employs the intake pressure Pa and the intake air temperature Ta as the intake pipe internal pressure Pm (0) and the intake pipe internal temperature Tm (0), respectively.
(Pm / Tm) (k) = (Pm / Tm) (k-1) + Δt ・ (R / Vm) ・ (mt (k-1) −mc (k-1)) (6)
Pm (k) = Pm (k-1) + Δt ・ κ ・ (R / Vm) ・ (mt (k-1) ・ Ta−mc (k-1) ・ Tm (k-1)) (7)

(吸気弁モデルM34)
吸気弁モデルM34は、上記吸気弁モデルM32と同様のモデルを含んでいる。吸気弁モデルM34においては、上記吸気管モデルM33によりk回目の推定時に推定された最新の吸気管部内圧力Pm(k)及び吸気管部内温度Tm(k)と、現時点の吸気温度Taと、を本モデルを表す一般化された数式であり上記経験則に基づく(3)式(mc=(Ta/Tm)・(c・Pm−d))に適用して最新の筒内流入空気流量mc(k)を求める。そして、吸気弁モデルM34は、求めた筒内流入空気流量mc(k)に現時点のエンジン回転速度NE及び現時点の吸気弁32の開閉タイミングVTから算出される吸気弁32が開弁してから閉弁するまでの時間(吸気弁開弁時間)Tintを乗じることにより吸気行程において吸気弁32が閉弁される時点にて気筒内に導入されている空気の量である筒内空気量KLを求める。
(Intake valve model M34)
The intake valve model M34 includes a model similar to the intake valve model M32. In the intake valve model M34, the latest intake pipe internal pressure Pm (k) and intake pipe internal temperature Tm (k) estimated at the time of the k-th estimation by the intake pipe model M33, and the current intake air temperature Ta are obtained. This is a generalized formula that represents this model, and is applied to the formula (3) (mc = (Ta / Tm) ・ (c ・ Pm−d)) based on the above empirical rule. k). The intake valve model M34 is closed after the intake valve 32 calculated based on the current in-cylinder inflow air flow rate mc (k) from the current engine speed NE and the current open / close timing VT of the intake valve 32 is opened. The in-cylinder air amount KL, which is the amount of air introduced into the cylinder at the time when the intake valve 32 is closed in the intake stroke, is obtained by multiplying the time to valve (intake valve opening time) Tint. .

次に、電気制御装置70の実際の作動について、図5〜図7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 FIGS.

(筒内空気量推定)
電気制御装置70のCPU71は、図5にフローチャートにより示した筒内空気量推定ルーチンを所定の演算周期Δt(本例では、8ms)の経過毎に実行することにより、次回の演算時点における筒内空気量KLを推定する。なお、筒内空気量推定ルーチンが実行されることは、筒内空気量推定手段の機能が達成されることに対応している。
(In-cylinder air volume estimation)
The CPU 71 of the electric control device 70 executes the in-cylinder air amount estimation routine shown in the flowchart in FIG. 5 every elapse of a predetermined calculation cycle Δt (8 ms in this example), thereby allowing the in-cylinder at the next calculation time point to be calculated. Estimate the air volume KL. Note that the execution of the in-cylinder air amount estimation routine corresponds to the achievement of the function of the in-cylinder air amount estimation means.

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500から処理を開始し、ステップ505に進んで上記スロットルモデルM31によりスロットル通過空気流量mt(k-1)を求めるため、図6のフローチャートに示したステップ600に進む。なお、図6のルーチンが実行されることは、スロットル通過空気流量推定手段の機能が達成されることに対応している。   More specifically, when the predetermined timing is reached, the CPU 71 starts processing from step 500 and proceeds to step 505 to obtain the throttle passage air flow rate mt (k-1) by the throttle model M31. The process proceeds to step 600 shown in the flowchart of FIG. Note that the execution of the routine of FIG. 6 corresponds to the achievement of the function of the throttle passing air flow rate estimating means.

次いで、CPU71は、ステップ605に進み、スロットルポジションセンサ63により検出されたスロットル弁開度θtaを読み込む。   Next, the CPU 71 proceeds to step 605 and reads the throttle valve opening degree θta detected by the throttle position sensor 63.

次に、CPU71は、ステップ610に進み、上記(1)式のスロットル開口断面積AtとしてのAt(k-1)を、上記テーブルMAPATと、上記ステップ605にて読み込まれた(今回の演算時点、即ち、現時点における)スロットル弁開度θtaと、から求める。   Next, the CPU 71 proceeds to step 610 and reads At (k−1) as the throttle opening cross-sectional area At of the equation (1) in the table MAPAT and the step 605 (the current calculation time point). That is, it is obtained from the throttle valve opening θta at the present time.

そして、CPU71は、ステップ615に進み、流量係数μ(k-1)を決定するため、図7のフローチャートに示したステップ700に進む。なお、図7のルーチンが実行されることは、流量係数決定手段M20の機能が達成されることに対応している。   Then, the CPU 71 proceeds to step 615 and proceeds to step 700 shown in the flowchart of FIG. 7 in order to determine the flow coefficient μ (k−1). Note that the execution of the routine of FIG. 7 corresponds to the achievement of the function of the flow coefficient determination means M20.

次いで、CPU71は、ステップ705に進み、今回の演算時点のスロットル弁開度θtaと、前回の図6のルーチンの実行時において後述するステップ630にて設定された(前回の演算時点の)スロットル弁開度θtapと、の差の絶対値が0より大きいか否かを判定する。即ち、スロットル弁開度θtaと、スロットル弁開度θtapと、が異なるか否かを判定する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 705, and the throttle valve opening θta at the time of the current calculation and the throttle valve set at step 630 (to be described later) at the time of the previous execution of the routine of FIG. It is determined whether or not the absolute value of the difference between the opening θtap is greater than zero. That is, it is determined whether or not the throttle valve opening degree θta and the throttle valve opening degree θtap are different.

いま、運転者がアクセルペダル67を踏み込み始めた場合について説明する。この場合、アクセル開度センサ66により検出されるアクセルペダル操作量Accpが増加する。従って、内燃機関10の負荷が増加するので、気筒内に導入される空気量を増加させるために、スロットル弁制御手段C10は、スロットル弁開度が増加するようにスロットル弁アクチュエータ45aに駆動信号を送出する。これにより、スロットル弁45は開度が増加するように駆動される。   Now, a case where the driver starts depressing the accelerator pedal 67 will be described. In this case, the accelerator pedal operation amount Accp detected by the accelerator opening sensor 66 increases. Therefore, since the load on the internal combustion engine 10 increases, in order to increase the amount of air introduced into the cylinder, the throttle valve control means C10 sends a drive signal to the throttle valve actuator 45a so that the throttle valve opening increases. Send it out. Thereby, the throttle valve 45 is driven so that the opening degree increases.

この場合、今回の演算時点におけるスロットル弁開度θtaは、前回の演算時点におけるスロットル弁開度θtapより大きくなる。従って、CPU71は、ステップ705にて「Yes」と判定し、ステップ710に進んで、過渡状態流量係数採用フラグXkの値が「0」であるか否かを判定する。   In this case, the throttle valve opening θta at the current calculation time is larger than the throttle valve opening θtap at the previous calculation time. Accordingly, the CPU 71 determines “Yes” in step 705, proceeds to step 710, and determines whether or not the value of the transient state flow coefficient adoption flag Xk is “0”.

ここで、過渡状態流量係数採用フラグXkは、前回の本ルーチンの実行時において過渡運転時における流量係数として算出される過渡状態流量係数μkを流量係数として採用したか否かを表すフラグであって、その値が「1」であれば過渡状態流量係数μkを流量係数として採用し、「0」であれば定常運転時における流量係数として算出される定常状態流量係数μtを流量係数として採用したことを示す。後述するように、過渡状態流量係数採用フラグXkの値は、スロットル弁開度が変化し始めたとき、「1」に設定され(ステップ730を参照。)、その後、過渡状態流量係数μkが、定常状態流量係数μtに十分近しい値となったとき、「0」に設定される(ステップ765乃至ステップ775を参照。)。   Here, the transient state flow coefficient adoption flag Xk is a flag indicating whether or not the transient state flow coefficient μk calculated as the flow coefficient at the time of transient operation was adopted as the flow coefficient during the previous execution of this routine. If the value is “1”, the transient flow coefficient μk is adopted as the flow coefficient, and if it is “0”, the steady state flow coefficient μt calculated as the flow coefficient during steady operation is adopted as the flow coefficient. Indicates. As will be described later, the value of the transient state flow coefficient adoption flag Xk is set to “1” when the throttle valve opening starts to change (see step 730), and then the transient state flow coefficient μk is When the value becomes sufficiently close to the steady state flow coefficient μt, it is set to “0” (see Steps 765 to 775).

現時点は、内燃機関10の運転状態が定常運転状態(スロットル弁開度が一定の状態)から過渡運転状態(スロットル弁開度が増加している状態)となった時点である。従って、前回の本ルーチンの実行時まではスロットル弁開度が略一定であったので、現時点においては、過渡状態流量係数採用フラグXkの値は「0」である。   The present time is a point in time when the operating state of the internal combustion engine 10 has changed from a steady operating state (a state where the throttle valve opening is constant) to a transient operating state (a state where the throttle valve opening is increasing). Therefore, since the throttle valve opening was substantially constant until the previous execution of this routine, the value of the transient state flow coefficient adoption flag Xk is “0” at the present time.

従って、CPU71はステップ710にて「Yes」と判定し、ステップ715に進んで、内燃機関10の運転状態が過渡運転状態となった時点におけるスロットル弁開度である過渡状態初期スロットル弁開度θta0を前回の演算時点におけるスロットル弁開度θtapに設定する。更に、CPU71は同ステップ715にて、内燃機関10の運転状態が過渡運転状態となった時点における吸気管部内圧力である過渡状態初期吸気管部内圧力Pm0を前々回の図5のルーチンの実行時において後述するステップ515にて求められた前回の演算時点における吸気管部内圧力Pm(k-2)に設定する。   Accordingly, the CPU 71 makes a “Yes” determination at step 710, proceeds to step 715, and enters the transient state initial throttle valve opening θta0, which is the throttle valve opening at the time when the operating state of the internal combustion engine 10 becomes the transient operation state. Is set to the throttle valve opening θtap at the time of the previous calculation. Furthermore, in step 715, the CPU 71 sets the transient initial intake pipe internal pressure Pm0, which is the intake pipe internal pressure at the time when the operating state of the internal combustion engine 10 becomes a transient operation state, at the time of execution of the routine of FIG. The intake pipe internal pressure Pm (k-2) at the time of the previous calculation obtained in step 515 described later is set.

加えて、CPU71は同ステップ715にて、スロットル弁駆動速度vを、今回の演算時点におけるスロットル弁開度θtaと前回の演算時点におけるスロットル弁開度θtapとの差を演算周期Δtにより除した値に設定するとともに、内燃機関10の運転状態が過渡運転状態となった時点から経過した時間である過渡状態経過時間tをΔtに設定する。なお、ステップ715の処理が実行されることは、スロットル弁駆動速度取得手段の機能が達成されることに対応している。   In addition, in step 715, the CPU 71 calculates the throttle valve driving speed v by dividing the difference between the throttle valve opening θta at the current calculation time and the throttle valve opening θtap at the previous calculation time by the calculation cycle Δt. And the transient state elapsed time t, which is the time that has elapsed since the operating state of the internal combustion engine 10 became the transient operation state, is set to Δt. Note that the execution of the process of step 715 corresponds to the achievement of the function of the throttle valve drive speed acquisition means.

そして、CPU71は、ステップ720に進み、過渡状態流量係数μkと、過渡状態初期スロットル弁開度θta0、過渡状態初期吸気管部内圧力Pm0、スロットル弁駆動速度v及び過渡状態経過時間tと、の関係を規定する過渡状態流量係数テーブルfk、上記ステップ715にて設定された過渡状態初期スロットル弁開度θta0、過渡状態初期吸気管部内圧力Pm0、スロットル弁駆動速度v及び過渡状態経過時間tに基づいて過渡状態流量係数μkを決定する。   Then, the CPU 71 proceeds to step 720, and the relationship among the transient state flow coefficient μk, the transient state initial throttle valve opening θta0, the transient state initial intake pipe pressure Pm0, the throttle valve drive speed v, and the transient state elapsed time t. Based on the transient state flow coefficient table fk that defines the transient state initial throttle valve opening θta0, transient state initial intake pipe pressure Pm0, throttle valve drive speed v, and transient state elapsed time t set in step 715 above. Determine the transient flow coefficient μk.

ここで、過渡状態流量係数テーブルfkは、実験による測定値に基づいて作成されていて、予めROM72に記憶されている。過渡状態流量係数テーブルfkにより取得される過渡状態流量係数μkは、スロットル弁開度が変化(増加又は減少)し始めてから短い期間のうちに急激に減少し、その後、時間の経過に伴って、徐々に増加することにより定常状態流量係数μtに近づいていくようになっている。   Here, the transient state flow coefficient table fk is created based on experimentally measured values, and is stored in the ROM 72 in advance. The transient state flow coefficient μk obtained from the transient state flow coefficient table fk decreases rapidly in a short period after the throttle valve opening starts to change (increase or decrease), and then with time, By gradually increasing, the steady state flow coefficient μt is approached.

従って、上記過渡状態流量係数テーブルfkに基づいて過渡状態流量係数μkを決定することにより、スロットル弁開度が変化しているとき(過渡運転時)の実際の流量係数を高い精度にて推定することができる。   Therefore, by determining the transient state flow coefficient μk based on the transient state flow coefficient table fk, the actual flow coefficient when the throttle valve opening is changing (during transient operation) is estimated with high accuracy. be able to.

更に、過渡状態流量係数テーブルfkにより取得される過渡状態流量係数μkは、スロットル弁駆動速度vが大きくなるにつれて小さくなるようになっている。加えて、この過渡状態流量係数μkは、過渡状態初期吸気管部内圧力Pm0が小さくなるにつれて小さくなるようになっている。   Further, the transient state flow coefficient μk obtained from the transient state flow coefficient table fk decreases as the throttle valve drive speed v increases. In addition, the transient state flow coefficient μk decreases as the transient state initial intake pipe pressure Pm0 decreases.

従って、スロットル弁駆動速度v及び過渡状態初期吸気管部内圧力Pm0の大きさに応じた空気の流れの乱れの程度を考慮に入れて過渡状態流量係数μkを決定することができるので、スロットル弁駆動速度v及び過渡状態初期吸気管部内圧力Pm0に応じた実際の流量係数を高い精度にて推定することができる。   Accordingly, the transient state flow coefficient μk can be determined in consideration of the degree of turbulence of the air flow in accordance with the throttle valve drive speed v and the transient state initial intake pipe pressure Pm0. It is possible to estimate the actual flow coefficient according to the speed v and the transient state initial intake pipe pressure Pm0 with high accuracy.

この結果、後述するように、決定された過渡状態流量係数μkに基づいてスロットル通過空気流量mt及び筒内空気量KLを推定すると、スロットル通過空気流量mt及び筒内空気量KLを高い精度にて推定することができる。   As a result, as will be described later, when the throttle passage air flow rate mt and the cylinder air amount KL are estimated based on the determined transient state flow coefficient μk, the throttle passage air flow rate mt and the cylinder air amount KL can be obtained with high accuracy. Can be estimated.

そして、CPU71は、ステップ725に進み、流量係数μ(k-1)を上記ステップ720にて決定された過渡状態流量係数μkに設定する。次いで、CPU71は、ステップ730に進み、過渡状態流量係数採用フラグXkの値を1に設定し、続くステップ735にて過渡状態経過時間tを同過渡状態経過時間tに演算周期Δtを加えた値に設定する。   Then, the CPU 71 proceeds to step 725 and sets the flow coefficient μ (k−1) to the transient state flow coefficient μk determined in step 720. Next, the CPU 71 proceeds to step 730, sets the value of the transient state flow coefficient adoption flag Xk to 1, and in step 735, the value obtained by adding the transient period elapsed time t to the transient state elapsed time t and the calculation period Δt. Set to.

次に、CPU71は、ステップ795を経由して図6のステップ620に進んで、上記テーブルMAPΦと、前回の図5のルーチンの実行時における後述するステップ515にて求められた今回の演算時点(現時点)における吸気管部内圧力Pm(k-1)を圧力センサ61により検出された吸気圧力Paで除した値Pm(k-1)/Paと、から値Φ(Pm(k-1)/Pa)を求める。   Next, the CPU 71 proceeds to step 620 in FIG. 6 via step 795, and the current calculation time point obtained in step 515 (to be described later) at the time of execution of the routine of FIG. The value Pm (k-1) / Pa obtained by dividing the pressure Pm (k-1) in the intake pipe at the present time by the intake pressure Pa detected by the pressure sensor 61, and the value Φ (Pm (k-1) / Pa )

そして、CPU71は、ステップ625に進み、上記ステップ610、上記ステップ615及び上記ステップ620にてそれぞれ求めた値と、上記スロットルモデルM31を表す(1)式に基づくステップ625内に示した式と、上記吸気圧力Pa及び温度センサ62により検出された吸気温度Taと、に基づいて今回の演算時点におけるスロットル通過空気流量mt(k-1)を求める。   Then, the CPU 71 proceeds to step 625, the values obtained in step 610, step 615 and step 620, respectively, and the equation shown in step 625 based on equation (1) representing the throttle model M31, Based on the intake pressure Pa and the intake air temperature Ta detected by the temperature sensor 62, a throttle passage air flow rate mt (k-1) at the time of the current calculation is obtained.

次いで、CPU71は、ステップ630に進み、過去のスロットル弁開度としてのスロットル弁開度θtapを今回の本ルーチンの実行時において上記ステップ605にて読み込まれたスロットル弁開度θtaに設定し、ステップ695を経由して図5のステップ510に進む。   Next, the CPU 71 proceeds to step 630 to set the throttle valve opening θtap as the past throttle valve opening to the throttle valve opening θta read in step 605 at the time of execution of this routine. The process proceeds to step 510 in FIG.

次に、CPU71は、ステップ510に進み上記吸気弁モデルM32を表す(3)式の係数cを、上記テーブルMAPCと、現時点のエンジン回転速度NE及び現時点の吸気弁32の開閉タイミングVTと、から求める。また、同様に値dを、上記テーブルMAPDと、現時点のエンジン回転速度NE及び現時点の吸気弁32の開閉タイミングVTと、から求める。   Next, the CPU 71 proceeds to step 510, and calculates the coefficient c of the equation (3) representing the intake valve model M32 from the table MAPC, the current engine speed NE, and the current open / close timing VT of the intake valve 32. Ask. Similarly, the value d is obtained from the table MAPD, the current engine speed NE, and the current open / close timing VT of the intake valve 32.

そして、CPU71は、同ステップ510にて上記吸気弁モデルM32を表す(3)式に基づくステップ510内に示した式と、前回の本ルーチンの実行時における後述するステップ515にて求められた今回の演算時点における吸気管部内圧力Pm(k-1)及び吸気管部内温度Tm(k-1)と、上記吸気温度Taと、に基づいて今回の演算時点における筒内流入空気流量mc(k-1)を求める。   Then, the CPU 71 obtains the equation shown in step 510 based on the equation (3) representing the intake valve model M32 in step 510 and the current time obtained in step 515, which will be described later at the time of the previous execution of this routine. Based on the intake pipe internal pressure Pm (k-1) and intake pipe internal temperature Tm (k-1) and the intake air temperature Ta, the in-cylinder inflow air flow rate mc (k- Find 1).

次に、CPU71はステップ515に進み、上記吸気管モデルM33を表す(4)式及び(5)式を離散化した(6)式及び(7)式(ステップ515内に示した式(差分方程式))と、上記ステップ505にて求めたスロットル通過空気流量mt(k-1)と、上記ステップ510にて求めた筒内流入空気流量mc(k-1)と、上記吸気温度Taと、に基づいて、次回の演算時点における吸気管部内圧力Pm(k)と、同吸気管部内圧力Pm(k)を次回の演算時点における吸気管部内温度Tm(k)にて除した値{Pm/Tm}(k)と、を求める。即ち、ステップ515においては、今回の演算時点における吸気管部内圧力Pm(k-1)及び吸気管部内温度Tm(k-1)等から、次回の演算時点における吸気管部内圧力Pm(k)及び吸気管部内温度Tm(k)が求められる。なお、ステップ515の処理が実行されることは、スロットル弁下流圧力取得手段の機能の一部が達成されることに対応している。   Next, the CPU 71 proceeds to step 515 and formulas (6) and (7) obtained by discretizing the formulas (4) and (5) representing the intake pipe model M33 (the formulas shown in step 515 (difference formulas). )), The throttle passage air flow rate mt (k-1) obtained in step 505, the in-cylinder inflow air flow rate mc (k-1) obtained in step 510, and the intake air temperature Ta. Based on the value obtained by dividing the intake pipe internal pressure Pm (k) at the next calculation time and the intake pipe internal pressure Pm (k) by the intake pipe internal temperature Tm (k) at the next calculation time {Pm / Tm } (K). That is, in step 515, the intake pipe internal pressure Pm (k) at the next calculation time and the intake pipe internal pressure Pm (k-1) and the intake pipe internal temperature Tm (k-1) at the current calculation time are calculated. An intake pipe temperature Tm (k) is obtained. Note that the execution of the processing of step 515 corresponds to the achievement of part of the function of the throttle valve downstream pressure acquisition means.

その後、CPU71は、ステップ520に進み上記吸気弁モデルM34を表す(3)式を用いて次回の演算時点における筒内流入空気流量mc(k)を求める。このとき、値c及び値dとして、上記ステップ510にて求めた値を使用する。また、吸気管部内圧力Pm(k)及び吸気管部内温度Tm(k)は、上記ステップ515にて求められた次回の演算時点における値(最新の値)を用いる。   Thereafter, the CPU 71 proceeds to step 520 to obtain the in-cylinder inflow air flow rate mc (k) at the next calculation time using the equation (3) representing the intake valve model M34. At this time, the values obtained in step 510 are used as the value c and the value d. For the intake pipe internal pressure Pm (k) and the intake pipe internal temperature Tm (k), the values (latest values) at the next calculation time obtained in step 515 are used.

そして、CPU71は、ステップ525に進んで現時点のエンジン回転速度NEと、現時点の吸気弁32の開閉タイミングVTと、により求められる吸気弁開弁時間(吸気弁32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530にて上記次回の演算時点における筒内流入空気流量mc(k)に吸気弁開弁時間Tintを乗じて筒内空気量KLを算出し、ステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Then, the CPU 71 proceeds to step 525 and closes the intake valve opening time (the intake valve 32 is opened after the intake valve 32 is opened) determined by the current engine speed NE and the current opening / closing timing VT of the intake valve 32. In step 530, the in-cylinder inflow air flow rate mc (k) at the next calculation time is multiplied by the intake valve opening time Tint to calculate the in-cylinder air amount KL. Proceed to to end the present routine.

このように、筒内空気量推定ルーチンが上記演算周期Δtの経過毎に実行されることにより、各演算時点における筒内空気量KLが順次推定される。   As described above, the in-cylinder air amount estimation routine is executed every time the calculation period Δt elapses, whereby the in-cylinder air amount KL at each calculation time point is sequentially estimated.

一方、CPU71は、図示しない噴射燃料量を決定するためのルーチンを所定のタイミングにて実行する。   On the other hand, the CPU 71 executes a routine for determining an injected fuel amount (not shown) at a predetermined timing.

噴射燃料量は、CPU71により同噴射燃料量を決定するために要する時間等を考慮して、噴射開始時期より前の時点にて決定されている必要がある。従って、この制御装置は、吸気行程が開始した直後の時点となる毎に噴射燃料量決定ルーチンを実行するようになっている。   The amount of injected fuel needs to be determined at a time before the injection start timing in consideration of the time required for the CPU 71 to determine the amount of injected fuel. Therefore, this control device executes an injection fuel amount determination routine every time immediately after the start of the intake stroke.

そして、CPU71は、噴射燃料量決定ルーチンの実行時において求められている最新の筒内空気量KLを、内燃機関10の運転状態に応じて定められる目標空燃比AbyFにより除した値に定数kを乗じることにより、噴射燃料量τを決定する。   Then, the CPU 71 divides the constant k by a value obtained by dividing the latest in-cylinder air amount KL obtained at the time of execution of the injection fuel amount determination routine by the target air-fuel ratio AbyF determined according to the operating state of the internal combustion engine 10. By multiplying, the amount of injected fuel τ is determined.

以降、アクセルペダル操作量Accpが増加している期間においては、今回の演算時点のスロットル弁開度θtaと、前回の演算時点のスロットル弁開度θtapと、の差の絶対値は0より大きい。従って、CPU71が図7のルーチンの処理を開始すると、同CPU71は、ステップ705に進んだとき、「Yes」と判定し、ステップ710に進んで、過渡状態流量係数採用フラグXkの値が「0」であるか否かを判定する。   Thereafter, during the period in which the accelerator pedal operation amount Accp is increasing, the absolute value of the difference between the throttle valve opening θta at the current calculation time and the throttle valve opening θtap at the previous calculation time is greater than zero. Therefore, when the CPU 71 starts the processing of the routine of FIG. 7, when the CPU 71 proceeds to step 705, it determines “Yes”, proceeds to step 710, and the value of the transient state flow coefficient adoption flag Xk is “0”. Is determined.

この時点においては、過渡状態流量係数採用フラグXkの値は、前回の本ルーチンの実行時における上記ステップ730にて「1」に設定されている。従って、CPU71は、ステップ710にて「No」と判定し、ステップ720に進んで、上述したように過渡状態流量係数μkを決定する。そして、CPU71は、上記ステップ725〜上記ステップ735の処理を実行して本ルーチンの処理を一旦終了する。   At this time, the value of the transient state flow coefficient adoption flag Xk is set to “1” in the above step 730 at the time of the previous execution of this routine. Accordingly, the CPU 71 makes a “No” determination at step 710, proceeds to step 720, and determines the transient state flow coefficient μk as described above. Then, the CPU 71 executes the processing of the above steps 725 to 735 and once ends the processing of this routine.

このように、この制御装置によれば、スロットル弁開度が変化しているとき(過渡運転時)の実際の流量係数が高い精度にて推定される。これにより、スロットル通過空気流量mtが高い精度にて推定されるので、筒内空気量KLを高い精度にて推定することができる。この結果、噴射燃料量τを適切に決定することができ、内燃機関10を適切に制御することができる。   Thus, according to this control apparatus, the actual flow coefficient when the throttle valve opening is changing (during transient operation) is estimated with high accuracy. Thereby, since the throttle passage air flow rate mt is estimated with high accuracy, the in-cylinder air amount KL can be estimated with high accuracy. As a result, the amount of injected fuel τ can be appropriately determined, and the internal combustion engine 10 can be appropriately controlled.

その後、運転者がアクセルペダル67の踏み込みを停止すると(即ち、アクセルペダル67の位置が維持されると)、アクセル開度センサ66により検出されるアクセルペダル操作量Accpが一定となるので、目標スロットル弁開度θttも一定となる。従って、スロットル弁45は開度が一定となるように制御される。かかる状態となると、前回の演算時点のスロットル弁開度θtapと、今回の演算時点のスロットル弁開度θtaと、は等しくなる。従って、CPU71が図7のルーチンの処理を開始すると、同CPU71は、ステップ705に進んだとき、「No」と判定し、ステップ750に進んで、過渡状態流量係数採用フラグXkの値が「1」であるか否かを判定する。   Thereafter, when the driver stops the depression of the accelerator pedal 67 (that is, when the position of the accelerator pedal 67 is maintained), the accelerator pedal operation amount Accp detected by the accelerator opening sensor 66 becomes constant. The valve opening degree θtt is also constant. Therefore, the throttle valve 45 is controlled so that the opening degree is constant. In such a state, the throttle valve opening degree θtap at the time of the previous calculation becomes equal to the throttle valve opening degree θta at the time of the current calculation. Therefore, when the CPU 71 starts the processing of the routine of FIG. 7, when the CPU 71 proceeds to step 705, it determines “No”, proceeds to step 750, and the value of the transient state flow coefficient adoption flag Xk is “1”. Is determined.

この時点においては、過渡状態流量係数採用フラグXkの値は、前回の本ルーチンの実行時における上記ステップ730にて「1」に設定されている。従って、CPU71は、ステップ750にて「Yes」と判定し、ステップ755に進んで、定常状態流量係数μtと、スロットル弁開度θta、吸気管部内圧力Pm及びエンジン回転速度NEと、の関係を規定する定常状態流量係数テーブルft、今回の図6のルーチンの実行時における上記ステップ605にて読み込まれたスロットル弁開度θta、前回の図5のルーチンの実行時における上記ステップ515にて求められた今回の演算時点における吸気管部内圧力Pm(k-1)及び現時点のエンジン回転速度NEに基づいて定常状態流量係数μtを決定する。   At this time, the value of the transient state flow coefficient adoption flag Xk is set to “1” in the above step 730 at the time of the previous execution of this routine. Accordingly, the CPU 71 makes a “Yes” determination at step 750 and proceeds to step 755 to determine the relationship among the steady state flow coefficient μt, the throttle valve opening θta, the intake pipe internal pressure Pm, and the engine speed NE. The steady-state flow coefficient table ft to be defined, the throttle valve opening θta read in step 605 at the time of execution of the routine of FIG. 6 this time, and obtained at step 515 at the time of execution of the routine of FIG. The steady-state flow coefficient μt is determined based on the intake pipe internal pressure Pm (k−1) at the time of the current calculation and the current engine speed NE.

ここで、定常状態流量係数テーブルftは、実験による測定値に基づいて作成されていて、予めROM72に記憶されている。定常状態流量係数テーブルftにより取得される定常状態流量係数μtは、スロットル弁開度θtaが大きくなるにつれて小さくなるようになっている。   Here, the steady state flow coefficient table ft is created based on experimentally measured values, and is stored in the ROM 72 in advance. The steady-state flow coefficient μt acquired from the steady-state flow coefficient table ft decreases as the throttle valve opening θta increases.

次に、CPU71は、ステップ760に進み、上記ステップ720と同様に過渡状態流量係数μkを決定する。そして、CPU71は、ステップ765に進み、上記ステップ755にて決定した定常状態流量係数μtと、上記ステップ760にて決定した過渡状態流量係数μkと、の差の絶対値が十分に小さい(0に近しい)所定の値αより大きいか否かを判定する。即ち、定常状態流量係数μtと、過渡状態流量係数μkと、が互いに十分に近しい値であるか否かを判定する。   Next, the CPU 71 proceeds to step 760 to determine the transient state flow coefficient μk as in step 720 described above. Then, the CPU 71 proceeds to step 765 and the absolute value of the difference between the steady state flow coefficient μt determined in step 755 and the transient state flow coefficient μk determined in step 760 is sufficiently small (to zero). It is determined whether or not it is greater than a predetermined value α. That is, it is determined whether or not the steady state flow coefficient μt and the transient state flow coefficient μk are sufficiently close to each other.

この時点は、スロットル弁45の駆動が終了した直後の時点である。従って、スロットル弁45が駆動されていた間の流れの乱れが残っているので、流れの乱れの程度は、定常運転状態と比較して大きい。従って、過渡状態流量係数μkが定常状態流量係数μtより小さいので、CPU71は、ステップ765にて「Yes」と判定し、上記ステップ725〜上記ステップ735の処理を実行して本ルーチンの処理を一旦終了する。   This time is a time immediately after the driving of the throttle valve 45 is finished. Accordingly, since the flow disturbance remains while the throttle valve 45 is being driven, the degree of the flow disturbance is larger than that in the steady operation state. Accordingly, since the transient state flow coefficient μk is smaller than the steady state flow coefficient μt, the CPU 71 determines “Yes” in step 765, executes the processing of step 725 to step 735, and temporarily executes the processing of this routine. finish.

その後、時間の経過に伴って、流れの乱れは定常運転時と略等しい程度になる。この時点において、CPU71が図7のルーチンの処理を開始すると、同CPU71は、ステップ765に進んだとき、「No」と判定し、ステップ770に進んで、流量係数μ(k-1)を上記ステップ755にて決定された定常状態流量係数μtに設定する。次いで、CPU71は、ステップ775に進み、過渡状態流量係数採用フラグXkの値を「0」に設定し、続くステップ735の処理を実行して本ルーチンの処理を一旦終了する。   Thereafter, with the passage of time, the turbulence of the flow becomes substantially equal to that during steady operation. At this time, when the CPU 71 starts the processing of the routine of FIG. 7, when the CPU 71 proceeds to step 765, it determines “No”, proceeds to step 770, and sets the flow coefficient μ (k−1) to the above. The steady state flow coefficient μt determined in step 755 is set. Next, the CPU 71 proceeds to step 775, sets the value of the transient state flow coefficient adoption flag Xk to “0”, executes the subsequent processing of step 735, and temporarily ends the processing of this routine.

更に、図7のルーチンの処理が実行される次のタイミングになり、CPU71が同ルーチンの処理を開始すると、同CPU71は、ステップ750に進んだとき、「No」と判定し、ステップ780に進んで、上記ステップ755と同様に定常状態流量係数μtを決定する。次いで、CPU71は、上記ステップ770、上記ステップ775及び上記ステップ735の処理を実行して本ルーチンの処理を一旦終了する。従って、定常運転時においては、定常状態流量係数μtが流量係数として採用される。   Furthermore, when the CPU 71 starts processing of the routine at the next timing when the processing of the routine of FIG. 7 is executed, the CPU 71 determines “No” when it proceeds to step 750, and proceeds to step 780. Thus, the steady state flow coefficient μt is determined in the same manner as in step 755 above. Next, the CPU 71 executes the processing of step 770, step 775, and step 735, and once ends the processing of this routine. Accordingly, during steady operation, the steady state flow coefficient μt is employed as the flow coefficient.

以上説明したように、本発明による内燃機関の制御装置の第1実施形態は、過渡運転時においては、スロットル弁駆動速度vを取得し、取得されたスロットル弁駆動速度vに基づいて流量係数μを決定する。これにより、過渡運転時の実際の流量係数を高い精度にて推定することができる。   As described above, the first embodiment of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention acquires the throttle valve driving speed v during transient operation, and based on the acquired throttle valve driving speed v, the flow coefficient μ To decide. Thereby, the actual flow coefficient at the time of transient operation can be estimated with high accuracy.

更に、この第1実施形態は、スロットル弁駆動速度vが大きくなるにつれて決定される流量係数μが小さくなるように構成される。これにより、スロットル弁駆動速度vに応じた実際の流量係数を高い精度にて推定することができる。   Further, the first embodiment is configured such that the flow coefficient μ determined as the throttle valve driving speed v increases. Thereby, the actual flow coefficient according to the throttle valve drive speed v can be estimated with high accuracy.

加えて、この第1実施形態は、スロットル弁駆動速度vに加えて吸気管部内圧力(スロットル弁下流圧力)Pm(実際には、過渡状態初期吸気管部内圧力Pm0)を考慮に入れて流量係数μを決定する。これにより、過渡運転時の吸気管部内圧力Pmがどのような値であっても、実際の流量係数を高い精度にて推定することができる。   In addition, in the first embodiment, in addition to the throttle valve drive speed v, the intake pipe pressure (throttle valve downstream pressure) Pm (actually, the transient initial pressure in the intake pipe Pm0) is taken into consideration. Determine μ. As a result, the actual flow coefficient can be estimated with high accuracy regardless of the value of the pressure Pm in the intake pipe during transient operation.

更に、この第1実施形態は、吸気管部内圧力Pm(実際には、過渡状態初期吸気管部内圧力Pm0)が小さくなるにつれて決定される流量係数μが小さくなるように構成される。これにより、吸気管部内圧力Pmに応じた実際の流量係数を高い精度にて推定することができる。   Further, the first embodiment is configured such that the flow coefficient μ determined as the intake pipe internal pressure Pm (actually the transient initial intake pipe internal pressure Pm0) decreases. Thereby, the actual flow coefficient according to the intake pipe internal pressure Pm can be estimated with high accuracy.

このように、この第1実施形態によれば、スロットル弁開度が変化しているとき(過渡運転時)の実際の流量係数が高い精度にて推定される。この結果、推定された流量係数に基づいてスロットル通過空気流量mtを高い精度にて推定することができる。従って、噴射燃料量τを適切に決定することができ、内燃機関10を適切に制御することができる。   Thus, according to the first embodiment, the actual flow coefficient when the throttle valve opening is changing (during transient operation) is estimated with high accuracy. As a result, the throttle passage air flow rate mt can be estimated with high accuracy based on the estimated flow rate coefficient. Therefore, the injected fuel amount τ can be appropriately determined, and the internal combustion engine 10 can be appropriately controlled.

なお、上記第1実施形態においては、スロットル弁下流圧力(吸気管部内圧力)Pmを空気モデルM30により推定していたが、吸気管部内の空気の圧力を検出する圧力センサにより吸気管部内圧力Pmを検出してもよい。   In the first embodiment, the throttle valve downstream pressure (intake pipe section pressure) Pm is estimated by the air model M30. However, the intake pipe section pressure Pm is detected by a pressure sensor that detects the air pressure in the intake pipe section. May be detected.

また、上記第1実施形態においては、過渡状態初期吸気管部内圧力Pm0と、過渡状態流量係数μkと、の関係を規定する過渡状態流量係数テーブルfk及び過渡状態初期吸気管部内圧力Pm0に基づいて過渡状態流量係数μkを推定していたが、吸気管部内圧力Pmと、過渡状態流量係数μkと、の関係を規定するテーブル及び各演算時点における吸気管部内圧力Pmに基づいて過渡状態流量係数μkを推定してもよい。   In the first embodiment, based on the transient state flow coefficient table fk defining the relationship between the transient state initial intake pipe part pressure Pm0 and the transient state flow coefficient μk, and the transient state initial intake pipe part pressure Pm0. The transient flow coefficient μk was estimated, but the transient flow rate coefficient μk based on the table defining the relationship between the intake pipe pressure Pm and the transient flow coefficient μk and the intake pipe pressure Pm at each calculation point May be estimated.

(第2実施形態)
次に、本発明による内燃機関の制御装置に係る第2実施形態について説明する。この第2実施形態は、過渡状態流量係数μkを過渡状態初期吸気管部内圧力Pm0に代えてエンジン回転速度NEに基づいて決定する点のみにおいて上記第1実施形態と相違している。従って、以下かかる相違点について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described. This second embodiment differs from the first embodiment only in that the transient state flow coefficient μk is determined based on the engine rotational speed NE instead of the transient state initial intake pipe pressure Pm0. Therefore, such differences will be described below.

ところで、エンジン回転速度NEが大きくなると、スロットル通過空気流量mtが多くなるので、スロットル弁45が駆動されることにより空気の流れが乱される程度は大きくなる。従って、図8に示したように、エンジン回転速度NEが大きくなるにつれて、実際の流量係数は、上記従来技術におけるスロットル弁開度と定常運転時の流量係数との関係に基づいて決定される流量係数(従来流量係数)より一層小さくなる。   By the way, when the engine rotational speed NE is increased, the throttle passage air flow rate mt is increased, so that the degree to which the air flow is disturbed by driving the throttle valve 45 is increased. Therefore, as shown in FIG. 8, as the engine rotational speed NE increases, the actual flow coefficient is determined based on the relationship between the throttle valve opening and the flow coefficient during steady operation in the prior art. The coefficient (conventional flow coefficient) becomes even smaller.

そこで、この第2実施形態に係る制御装置は、過渡運転時においては、スロットル弁駆動速度v及びエンジン回転速度NEを取得し、取得されたスロットル弁駆動速度v及びエンジン回転速度NEに基づいて流量係数μを決定し、決定された流量係数μを上記スロットルモデルM31に適用する。   Therefore, the control device according to the second embodiment acquires the throttle valve driving speed v and the engine rotational speed NE during transient operation, and the flow rate based on the acquired throttle valve driving speed v and engine rotational speed NE. The coefficient μ is determined, and the determined flow coefficient μ is applied to the throttle model M31.

従って、この制御装置によれば、スロットル弁開度が変化しているとき(過渡運転時)の実際の流量係数が高い精度にて推定されるので、スロットル通過空気流量mt及び筒内空気量KLを高い精度にて推定することができる。これにより、噴射燃料量τを適切に決定することができるので、燃焼室25内に内燃機関10の運転状態に応じて定められた目標空燃比を有する混合気を形成することができ、内燃機関10を適切に制御することができる。   Therefore, according to this control device, since the actual flow coefficient when the throttle valve opening is changing (during transient operation) is estimated with high accuracy, the throttle passage air flow rate mt and the cylinder air amount KL are estimated. Can be estimated with high accuracy. As a result, the amount of injected fuel τ can be appropriately determined, so that an air-fuel mixture having a target air-fuel ratio determined according to the operating state of the internal combustion engine 10 can be formed in the combustion chamber 25. 10 can be appropriately controlled.

より具体的に述べると、この制御装置は、上記第1実施形態がROM72に記憶していた過渡状態流量係数テーブルfkに代えて、過渡状態流量係数μkと、過渡状態初期スロットル弁開度θta0、エンジン回転速度NE、スロットル弁駆動速度v及び過渡状態経過時間tと、の関係を規定する過渡状態流量係数テーブルfknをROM72に記憶している。   More specifically, this control device replaces the transient state flow coefficient table fk stored in the ROM 72 in the first embodiment with a transient state flow coefficient μk, a transient state initial throttle valve opening θta0, A transient state flow coefficient table fkn that defines the relationship among the engine speed NE, the throttle valve drive speed v, and the transient state elapsed time t is stored in the ROM 72.

過渡状態流量係数テーブルfknは、実験による測定値に基づいて作成されている。過渡状態流量係数テーブルfknにより取得される過渡状態流量係数μkは、スロットル弁開度が変化(増加又は減少)し始めてから短い期間のうちに急激に減少し、その後、時間の経過に伴って、徐々に増加することにより定常状態流量係数μtに近づいていくようになっている。   The transient flow coefficient table fkn is created based on experimentally measured values. The transient state flow coefficient μk obtained from the transient state flow coefficient table fkn decreases rapidly in a short period after the throttle valve opening starts to change (increase or decrease), and then with time, By gradually increasing, the steady state flow coefficient μt is approached.

更に、この過渡状態流量係数μkは、スロットル弁駆動速度vが大きくなるにつれて小さくなるようになっている。加えて、この過渡状態流量係数μkは、エンジン回転速度NEが大きくなるにつれて小さくなるようになっている。   Further, the transient state flow coefficient μk decreases as the throttle valve drive speed v increases. In addition, the transient state flow coefficient μk decreases as the engine speed NE increases.

この制御装置は、図7のステップ720及びステップ760の処理を、上記過渡状態流量係数テーブルfknと、現時点のエンジン回転速度NEと、図7のルーチンにおける上記ステップ715にて設定された過渡状態初期スロットル弁開度θta0、スロットル弁駆動速度v及び過渡状態経過時間tと、に基づいて過渡状態流量係数μkを決定する処理に置換して同ルーチンを実行する。   This control device performs the processing of step 720 and step 760 of FIG. 7 in the transient state flow coefficient table fkn, the current engine speed NE, and the transient state initial stage set in step 715 of the routine of FIG. The routine is executed by substituting the process for determining the transient state flow coefficient μk based on the throttle valve opening θta0, the throttle valve drive speed v, and the transient state elapsed time t.

これにより、エンジン回転速度NEに応じた実際の流量係数を高い精度にて推定することができる。   Thereby, the actual flow coefficient according to the engine speed NE can be estimated with high accuracy.

以上説明したように、本発明による内燃機関の制御装置の第2実施形態は、スロットル弁駆動速度vに加えてエンジン回転速度NEを考慮に入れて流量係数μを決定する。これにより、エンジン回転速度NEに応じた実際の流量係数を高い精度にて推定することができる。この結果、推定された流量係数に基づいてスロットル通過空気流量mtを高い精度にて推定することができる。従って、筒内空気量KLを高い精度にて推定することができ、噴射燃料量τを適切に決定することができる。   As described above, the second embodiment of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention determines the flow coefficient μ in consideration of the engine rotational speed NE in addition to the throttle valve driving speed v. Thereby, the actual flow coefficient according to the engine speed NE can be estimated with high accuracy. As a result, the throttle passage air flow rate mt can be estimated with high accuracy based on the estimated flow rate coefficient. Therefore, the in-cylinder air amount KL can be estimated with high accuracy, and the injected fuel amount τ can be appropriately determined.

なお、本発明は上記各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、上記各実施形態においては、決定された流量係数μに基づいて求められる筒内空気量KLに従って噴射燃料量τを決定していたが、更に、吸気弁32及び排気弁34をそれぞれ開閉するタイミング、燃料噴射タイミング及び点火タイミング等を決定してもよい。   In addition, this invention is not limited to said each embodiment, A various modification can be employ | adopted within the scope of the present invention. For example, in each of the above embodiments, the injected fuel amount τ is determined in accordance with the in-cylinder air amount KL obtained based on the determined flow coefficient μ, and the intake valve 32 and the exhaust valve 34 are further opened and closed. Timing, fuel injection timing, ignition timing, and the like may be determined.

また、上記各実施形態においては、スロットルポジションセンサ63により検出された現時点のスロットル弁開度に基づいて現時点の噴射燃料量τを決定していたが、現時点より先の時点のスロットル弁開度を推定する手段により推定された同先の時点のスロットル弁開度に基づいて同先の時点の噴射燃料量τを決定してもよい。   In each of the above embodiments, the current injected fuel amount τ is determined based on the current throttle valve opening detected by the throttle position sensor 63. However, the throttle valve opening at a time earlier than the current time is determined. The injected fuel amount τ at the previous time point may be determined based on the throttle valve opening at the previous time point estimated by the estimating means.

加えて、上記各実施形態においては、スロットル弁下流圧力Pm及びエンジン回転速度NEの何れか一方に基づいて過渡状態流量係数μkを決定していたが、スロットル弁下流圧力Pm及びエンジン回転速度NEの両方に基づいて過渡状態流量係数μkを決定してもよい。   In addition, in each of the above embodiments, the transient state flow coefficient μk is determined based on either the throttle valve downstream pressure Pm or the engine rotational speed NE, but the throttle valve downstream pressure Pm and the engine rotational speed NE The transient flow coefficient μk may be determined based on both.

本発明の第1実施形態に係る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 control device according to a first embodiment of the present invention is applied to a spark ignition type multi-cylinder internal combustion engine. スロットル弁開度の変化と、流量係数の変化と、の関係を概念的に示したグラフである。It is the graph which showed notionally the relationship between the change of a throttle valve opening degree, and the change of a flow coefficient. スロットル弁下流圧力と、実際の流量係数の変化と、の関係を概念的に示したグラフである。It is the graph which showed notionally the relation between the throttle valve downstream pressure and the change of the actual flow coefficient. 噴射燃料量を決定するための手段及びモデルの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the means and model for determining the amount of injected fuel. 図1に示したCPUが実行する筒内空気量を推定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 estimating the in-cylinder air quantity which CPU shown in FIG. 1 performs. 図1に示したCPUが実行するスロットル通過空気流量を推定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 estimating the throttle passage air flow rate which CPU shown in FIG. 1 performs. 図1に示したCPUが実行する流量係数を決定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 determining the flow coefficient which CPU shown in FIG. 1 performs. エンジン回転速度と、実際の流量係数の変化と、の関係を概念的に示したグラフである。It is the graph which showed notionally the relationship between engine rotation speed and the change of an actual flow coefficient.

符号の説明Explanation of symbols

10…内燃機関、21…シリンダ、25…燃焼室、31…吸気ポート、32…吸気弁、34…排気ポート、35…排気弁、39…インジェクタ、41…インテークマニホールド、42…サージタンク、43…吸気ダクト、44…エアフィルタ、45…スロットル弁、45a…スロットル弁アクチュエータ、51…排気管、61…圧力センサ、62…温度センサ、63…スロットルポジションセンサ、65…クランクポジションセンサ、66…アクセル開度センサ、67…アクセルペダル、70…電気制御装置、71…CPU、72…ROM、73…RAM。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 21 ... Cylinder, 25 ... Combustion chamber, 31 ... Intake port, 32 ... Intake valve, 34 ... Exhaust port, 35 ... Exhaust valve, 39 ... Injector, 41 ... Intake manifold, 42 ... Surge tank, 43 ... Intake duct, 44 ... Air filter, 45 ... Throttle valve, 45a ... Throttle valve actuator, 51 ... Exhaust pipe, 61 ... Pressure sensor, 62 ... Temperature sensor, 63 ... Throttle position sensor, 65 ... Crank position sensor, 66 ... Open accelerator Degree sensor, 67 ... accelerator pedal, 70 ... electric control device, 71 ... CPU, 72 ... ROM, 73 ... RAM.

Claims (6)

外部から取り込んだ空気を気筒内に導入する吸気通路と、前記吸気通路に配設され同吸気通路内を通流する空気の量を変更するように開度を調整可能なスロットル弁と、前記スロットル弁を駆動するスロットル弁駆動手段と、前記スロットル弁の開度を取得するスロットル弁開度取得手段と、を備える内燃機関に適用され、
前記スロットル弁の開度と、流量係数と、を用いて前記スロットル弁の周囲を通過する空気の挙動を表す物理モデルに基づいて前記スロットル弁の周囲を通過する空気の流量であるスロットル通過空気流量を推定するスロットル通過空気流量推定手段を備え、
前記推定されたスロットル通過空気流量に基づいて前記内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記スロットル弁駆動手段により前記スロットル弁が駆動される速度であるスロットル弁駆動速度を取得するスロットル弁駆動速度取得手段と、
前記取得されたスロットル弁駆動速度に基づいて流量係数を決定する流量係数決定手段と、を備え、
前記スロットル通過空気流量推定手段は、前記取得されたスロットル弁の開度と、前記決定された流量係数と、を前記物理モデルに適用して前記スロットル通過空気流量を推定するように構成された内燃機関の制御装置。
An intake passage that introduces air taken from outside into the cylinder, a throttle valve that is disposed in the intake passage and can be adjusted to change the amount of air that flows through the intake passage, and the throttle Applied to an internal combustion engine comprising: a throttle valve driving means for driving a valve; and a throttle valve opening obtaining means for obtaining the opening of the throttle valve;
Throttle passing air flow rate, which is the flow rate of air passing around the throttle valve based on a physical model representing the behavior of air passing around the throttle valve using the opening degree of the throttle valve and the flow coefficient A throttle passage air flow rate estimating means for estimating
A control device for an internal combustion engine that controls the internal combustion engine based on the estimated throttle passage air flow rate,
Throttle valve drive speed acquisition means for acquiring a throttle valve drive speed that is a speed at which the throttle valve is driven by the throttle valve drive means;
Flow coefficient determination means for determining a flow coefficient based on the acquired throttle valve drive speed, and
The throttle passage air flow rate estimating means is configured to apply the acquired throttle valve opening degree and the determined flow rate coefficient to the physical model to estimate the throttle passage air flow rate. Engine control device.
請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、
前記流量係数決定手段は、前記取得されたスロットル弁駆動速度が大きくなるにつれて前記決定される流量係数が小さくなるように構成された内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the flow coefficient determination means is configured such that the determined flow coefficient decreases as the acquired throttle valve drive speed increases.
請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記スロットル弁の下流における空気の圧力であるスロットル弁下流圧力を取得するスロットル弁下流圧力取得手段を備え、
前記流量係数決定手段は、更に、前記取得されたスロットル弁下流圧力に基づいて前記流量係数を決定する内燃機関の制御装置。
A control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
A throttle valve downstream pressure acquisition means for acquiring a throttle valve downstream pressure which is a pressure of air downstream of the throttle valve;
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the flow coefficient determining means further determines the flow coefficient based on the acquired throttle valve downstream pressure.
請求項3に記載の内燃機関の制御装置において、
前記流量係数決定手段は、前記取得されたスロットル弁下流圧力が小さくなるにつれて前記決定される流量係数が小さくなるように構成された内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the flow coefficient determination means is configured such that the determined flow coefficient decreases as the acquired throttle valve downstream pressure decreases.
請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置であって、
エンジン回転速度を取得するエンジン回転速度取得手段を備え、
前記流量係数決定手段は、更に、前記取得されたエンジン回転速度に基づいて前記流量係数を決定する内燃機関の制御装置。
A control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
An engine rotation speed acquisition means for acquiring the engine rotation speed;
The internal combustion engine control device, wherein the flow coefficient determination means further determines the flow coefficient based on the acquired engine rotation speed.
請求項5に記載の内燃機関の制御装置において、
前記流量係数決定手段は、前記取得されたエンジン回転速度が大きくなるにつれて前記決定される流量係数が小さくなるように構成された内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 5,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the flow coefficient determination means is configured so that the determined flow coefficient decreases as the acquired engine rotation speed increases.
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JP2008215254A (en) * 2007-03-06 2008-09-18 Toyota Motor Corp Method for simplifying model in model base development
JP2010242693A (en) * 2009-04-09 2010-10-28 Toyota Motor Corp Control device of internal combustion engine

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