JP2007187064A - Internal combustion engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関(エンジン)への吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段を備えた内燃機関制御装置において、気筒の吸気弁が閉じきった吸気弁閉成完了時点の筒内圧力および筒内に吸引された吸入空気量を、燃料噴射を開始する噴射開始時期よりも前に推定するようにした内燃機関制御装置に関するものである。 The present invention provides an internal combustion engine control device including an intake air amount control means for controlling an intake air amount to an internal combustion engine (engine). The present invention relates to an internal combustion engine control apparatus that estimates an intake air amount sucked into a cylinder before an injection start timing for starting fuel injection.
従来から、内燃機関制御装置においては、圧力センサやエアフローセンサなどの各種センサを設置し、各種センサの検出値に基づいて筒内への吸入空気量を算出する技術が知られている。しかしながら、この場合、センサ類の具備により多大なコストがかかるうえ、特に、気筒ごとにスロットルを設置した多連スロットルシステムにおいては、センサ類を気筒ごとに設置する必要があり、さらなるコストアップにつながる。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an internal combustion engine control apparatus, a technique is known in which various sensors such as a pressure sensor and an air flow sensor are installed, and an intake air amount into a cylinder is calculated based on detection values of the various sensors. However, in this case, the provision of sensors increases the cost, and particularly in a multiple throttle system in which a throttle is installed for each cylinder, it is necessary to install the sensors for each cylinder, which further increases the cost. .
そこで、圧力センサやエアフローセンサなどを用いずに、筒内への吸入空気量を推定演算して燃料噴射量を制御する内燃機関制御装置が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の従来装置においては、スロットル弁、吸気弁、排気弁をオリフィスと見なして、オリフィスの流路面積と、オリフィスの上流側および下流側の各圧力とを用い、流体力学の式に基づいて、オリフィス部を通過する空気量(オリフィス通過流量)を推定演算している。
In view of this, an internal combustion engine controller that controls the fuel injection amount by estimating the intake air amount into the cylinder without using a pressure sensor or an air flow sensor has been proposed (for example, see Patent Document 1).
In the conventional device described in
また、特許文献1に記載の従来装置においては、推定したスロットル部通過流量と吸気弁通過流量とから、新たなスロットル下流圧力を推定演算するとともに、吸気弁通過流量と排気弁通過流量とから新たな筒内圧力を推定演算し、次回の各通過流量の推定演算に用いている。
以下、上記推定演算をクランク角にしたがって逐次実行し、スロットル下流圧力および筒内圧力を推定して、筒内への吸気流入出量を積算することにより、吸入空気量を推定する。これにより、圧力センサやエアフローセンサなどを用いずに、筒内への吸入空気量を推定して燃料量制御を行うようになっている。
In addition, in the conventional device described in
Hereinafter, the estimation calculation is sequentially performed according to the crank angle, the throttle downstream pressure and the cylinder pressure are estimated, and the intake air flow amount into the cylinder is integrated to estimate the intake air amount. Thus, the fuel amount control is performed by estimating the intake air amount into the cylinder without using a pressure sensor or an air flow sensor.
ところで、一般的に、内燃機関の制御対象気筒に対して燃料噴射を開始する噴射開始時期は、気筒内への燃料吸引時間と燃料の霧化に要する時間とを考慮して、制御対象気筒の吸気弁が閉じきる吸気弁閉成完了時点よりも2行程程度前までに設定されている。
このことは、制御対象気筒への噴射開始時期よりも2行程程度先の筒内への吸入空気量を推定する必要があることを示している。
By the way, in general, the injection start timing for starting the fuel injection to the control target cylinder of the internal combustion engine takes into account the fuel suction time into the cylinder and the time required for the atomization of the fuel in the control target cylinder. It is set about two strokes before the intake valve closing completion time when the intake valve is fully closed.
This indicates that it is necessary to estimate the amount of intake air into the cylinder approximately two strokes ahead of the injection start timing for the cylinder to be controlled.
しかしながら、上記特許文献1においては、内燃機関のクランク角(回転基準位置)に基づいて、スロットル(吸入空気量制御手段)の下流側の圧力(以下、「スロットル下流圧力」という)、筒内圧力、および筒内への吸気流入出量をリアルタイムで推定している。
したがって、特許文献1によれば、燃料噴射制御に用いる吸入空気量として、たとえば、制御対象気筒が吸気行程を完了する2行程前に吸気行程を完了した「他気筒の吸入空気量」を用いる必要がある。
However, in
Therefore, according to
ここで、図35および図36を参照しながら、特許文献1に参照されるような従来装置による燃料噴射制御について説明する。
図35は4気筒の4サイクルエンジンにおける各気筒(第1気筒、第3気筒、第4気筒、第2気筒)の行程表を示す説明図であり、横軸は時間、縦軸は気筒番号を示している。
また、図36は図35の燃料噴射制御による過渡運転時での吸入空気量の特性を示す説明図であり、横軸は時間、縦軸は吸入空気量を示している。
Here, referring to FIGS. 35 and 36, the fuel injection control by the conventional device as referred to in
FIG. 35 is an explanatory diagram showing a stroke table of each cylinder (first cylinder, third cylinder, fourth cylinder, and second cylinder) in a four-cylinder four-cycle engine, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing cylinder number. Show.
FIG. 36 is an explanatory diagram showing the characteristics of the intake air amount during transient operation by the fuel injection control of FIG. 35, where the horizontal axis shows time and the vertical axis shows the intake air amount.
図35において、「吸」、「圧」、「膨」および「排」は、それぞれ、「吸気行程」、「圧縮行程」、「膨張行程」および「排気行程」を示し、ハッチング部は、燃料噴射時期を示している。
また、各行程を結合する白抜き矢印は、燃料噴射量の算出に用いられる吸入空気量の参照状態を示し、α、β、γは、それぞれ第4気筒の燃料噴射時期、第4気筒の吸気行程、第1気筒の吸気行程を示している。
In FIG. 35, “intake”, “pressure”, “expansion”, and “exhaust” indicate “intake stroke”, “compression stroke”, “expansion stroke”, and “exhaust stroke”, respectively. The injection timing is shown.
The white arrows connecting the strokes indicate the reference state of the intake air amount used for calculating the fuel injection amount. Α, β, and γ are the fuel injection timing of the fourth cylinder and the intake air of the fourth cylinder, respectively. The stroke and the intake stroke of the first cylinder are shown.
また、図36において、実線の特性曲線は、燃料噴射量の算出に用いる吸入空気量を示し、破線の特性曲線は、実際の吸入空気量を示し、1点鎖線の特性曲線は、第1の吸入空気量推定手段(後述する)のみを用いて算出した吸入空気量を示している。
図36の各吸入空気量の相互関係から分かるように、吸入空気量が急変(たとえば、急増)する過渡運転時においては、実際の吸入空気量(破線)に対して、第1の吸入空気量推定手段のみを用いて算出される吸入空気量(1点鎖線)は小さい値となり、従来装置の燃料噴射制御に用いられる吸入空気量(実線)は、さらに小さい値となる。
In FIG. 36, the solid characteristic curve indicates the intake air amount used for calculating the fuel injection amount, the broken characteristic curve indicates the actual intake air amount, and the one-dot chain line characteristic curve indicates the first characteristic curve. The intake air amount calculated using only the intake air amount estimating means (described later) is shown.
As can be seen from the interrelationships between the intake air amounts in FIG. 36, during the transient operation in which the intake air amount changes suddenly (for example, rapidly increases), the first intake air amount with respect to the actual intake air amount (broken line). The intake air amount (one-dot chain line) calculated using only the estimation means is a small value, and the intake air amount (solid line) used for the fuel injection control of the conventional device is a smaller value.
まず、図35において、第4気筒の燃料噴射時期αに注目した場合を例にとって、従来装置による燃料噴射制御をについて説明する。
前述のとおり、たとえば第4気筒の燃料噴射時期αで噴射される燃料は、実際には第4気筒の吸気行程βにおいて第4気筒内に吸引されるので、第4気筒の吸気行程βでの吸入空気量に応じて噴射量を制御することが望ましい。
First, referring to FIG. 35, fuel injection control by the conventional device will be described by taking as an example a case where attention is paid to the fuel injection timing α of the fourth cylinder.
As described above, for example, the fuel injected at the fuel injection timing α of the fourth cylinder is actually sucked into the fourth cylinder during the intake stroke β of the fourth cylinder. It is desirable to control the injection amount in accordance with the intake air amount.
しかし、図35から明らかなように、第4気筒の吸気行程βよりも前に第4気筒の燃料噴射時期αが到来するので、第4気筒の燃料噴射時期αにおいて第4気筒の吸気行程βに基づく燃料制御を実現することはできない。
したがって、従来装置においては、第1気筒の吸気行程γで推定した吸入空気量に基づいて、第4気筒の燃料噴射時期αでの燃料噴射量を制御している。
However, as apparent from FIG. 35, since the fuel injection timing α of the fourth cylinder arrives before the intake stroke β of the fourth cylinder, the intake stroke β of the fourth cylinder at the fuel injection timing α of the fourth cylinder. It is impossible to realize fuel control based on the above.
Therefore, in the conventional apparatus, the fuel injection amount at the fuel injection timing α of the fourth cylinder is controlled based on the intake air amount estimated by the intake stroke γ of the first cylinder.
この場合、特に過渡運転時においては、たとえばスロットルの流路面積が急激に変化すると、図36内の吸入空気量(実線)で示すように、実際の吸入空気量(破線)と燃料量算出に用いる吸入空気量とのずれが大きくなり、排ガスや燃費、ドライバビリティなどに悪影響を与えてしまうことが分かる。 In this case, particularly during transient operation, when the flow path area of the throttle changes rapidly, for example, as shown by the intake air amount (solid line) in FIG. 36, the actual intake air amount (broken line) and the fuel amount are calculated. It can be seen that the deviation from the amount of intake air to be used increases, which adversely affects exhaust gas, fuel consumption, drivability, and the like.
また、上記従来装置による燃料噴射制御においては、スロットル下流圧力、筒内圧力、筒内への吸入空気量および排出空気量の推定に際し、3箇所(スロットル弁、吸気弁および排気弁)での通過流量を推定しているので、制御ユニット内で実行する計算負荷が大きくなる。
特に、内燃機関の回転数(以下、「エンジン回転数」という)が大きくなればなるほど、各部の通過流量推定のための計算の許容時間が減少していくので、計算負荷が大きい場合には推定演算が間に合わなくなる。
また、計算負荷増大による許容時間減少に対処するために、さらに高機能の制御ユニットを設置すると、コストアップを招くことになる。
Further, in the fuel injection control by the above-mentioned conventional device, when the throttle downstream pressure, the in-cylinder pressure, the intake air amount into the cylinder and the exhaust air amount are estimated, the passage at three locations (throttle valve, intake valve and exhaust valve) is performed. Since the flow rate is estimated, the calculation load executed in the control unit increases.
In particular, the greater the number of revolutions of the internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine speed”), the shorter the allowable calculation time for estimating the passage flow rate of each part. Calculations are not in time.
Further, if a more sophisticated control unit is installed in order to cope with a decrease in allowable time due to an increase in calculation load, a cost increase will be caused.
そこで、この問題を解消するために、特許文献1の燃料噴射制御(クランク角にしたがうリアルタイムでのスロットル下流圧力および筒内圧力と、吸入空気量との推定と)に加えて、たとえば第1の吸入空気量推定手段を用いることが考えられる。
第1の吸入空気量推定手段は、制御対象気筒の噴射開始時期までに、クランク角(実際の制御基準位置)に先駆けて、制御対象気筒の吸気弁閉成完了時点の筒内への吸入空気量を予測推定するように構成される。これにより、推定した制御対象気筒への吸入空気量に基づいて、前述の従来装置よりも高精度な燃料噴射制御を実現するようになっている。
Therefore, in order to solve this problem, in addition to the fuel injection control of Patent Document 1 (estimation of the throttle downstream pressure and in-cylinder pressure and the intake air amount in real time according to the crank angle), for example, the first It is conceivable to use intake air amount estimation means.
The first intake air amount estimating means takes the intake air into the cylinder at the time when the intake valve closing of the control target cylinder is completed prior to the crank angle (actual control reference position) by the injection start timing of the control target cylinder. It is configured to predict and estimate the quantity. As a result, fuel injection control with higher accuracy than that of the above-described conventional device is realized based on the estimated intake air amount to the control target cylinder.
しかし、第1の吸入空気量推定手段においては、流体力学の式に基づき制御対象気筒の吸気弁閉成完了時点の筒内への吸入空気量をクランク角に先駆けて予測推定する際に、吸入空気量の予測推定を開始する吸入空気量推定開始時期から吸気弁閉成完了時点までの間での、実際のスロットル流路面積変化を考慮していない。 However, in the first intake air amount estimation means, when the intake air amount into the cylinder at the time when the intake valve closing of the control target cylinder is completed is predicted and estimated prior to the crank angle based on the fluid dynamic equation, the intake air amount is estimated. It does not take into account the actual change in the throttle flow path area from the intake air amount estimation start timing at which the air amount prediction estimation is started until the intake valve closing completion time.
したがって、吸入空気量推定開始時期から吸気弁閉成完了時点までの間で、実際のスロットル流路面積が大きく変化するような過渡状態においては、第1の吸入空気量推定手段を用いたとしても、図36に示すように、実際の吸入空気量(破線)と燃料量算出に用いる吸入空気量(1点鎖線)との間にずれが生じて、結局、排ガスや燃費、ドライバビリティなどに悪影響を与えてしまうことになる。 Therefore, even if the first intake air amount estimation means is used in a transient state where the actual throttle flow passage area changes greatly between the intake air amount estimation start timing and the intake valve closing completion time. As shown in FIG. 36, a deviation occurs between the actual intake air amount (broken line) and the intake air amount (one-dot chain line) used for calculating the fuel amount, which eventually adversely affects exhaust gas, fuel consumption, drivability, and the like. Will be given.
従来の内燃機関制御装置では、特許文献1に記載の従来装置の場合には、クランク角にしたがって、リアルタイムでのスロットル下流圧力および筒内圧力と、筒内への吸入空気量および排出空気量とを推定しているので、燃料噴射制御に用いる吸入空気量として、たとえば、制御対象気筒が吸気行程を完了する2行程前に吸気行程を完了した他気筒の吸入空気量を用いる必要があり、特に過渡運転時に実際の吸入空気量と燃料量算出に用いる吸入空気量とのずれが大きくなり、排ガスや燃費、ドライバビリティなどに悪影響を与えるという課題があった。
In the conventional internal combustion engine control device, in the case of the conventional device described in
また、特許文献1に記載の従来装置の場合には、スロットル下流圧力、筒内圧力、筒内への吸入空気量および排出空気量の推定に際し、3箇所(スロットル弁、吸気弁、排気弁)での通過流量を推定しているので、制御ユニット内で実行される計算負荷が大きいという課題があった。
また、エンジン回転数が大きくなると、各部の通過流量の推定計算の許容時間が減少して推定計算が間に合わなくなるので、これを回避しようとすると、さらに高機能の制御ユニットを設置する必要が生じ、コストアップを招くという課題があった。
In the case of the conventional device described in
In addition, when the engine speed increases, the allowable calculation time of the estimated flow rate of each part decreases and the estimation calculation is not in time, so to avoid this, it becomes necessary to install a more sophisticated control unit, There was a problem of increasing the cost.
また、特許文献1の燃料噴射制御に加えて第1の吸入空気量推定手段を用い、制御対象気筒の噴射開始時期までに、クランク角に先駆けて制御対象気筒の吸気弁閉成完了時点の筒内への吸入空気量を予測推定して、予測推定した制御対象気筒への吸入空気量に基づく燃料噴射制御を適用したとしても、吸入空気量推定開始時期から吸気弁閉成完了時点までの間での実際のスロットル流路面積変化を考慮していないので、過渡運転状態では、やはり実際の吸入空気量と燃料量算出に用いる吸入空気量との間にずれが生じてしまい、結局、排ガスや燃費、ドライバビリティなどに悪影響を与えてしまうという課題があった。
Further, in addition to the fuel injection control of
この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、制御対象気筒の噴射開始時期までに、吸気弁閉成完了時点の筒内への吸入空気量をクランク角に先駆けて予測推定する際に、過渡運転状態での流路面積の変化を考慮して、吸入空気量推定開始時期から吸気弁閉成完了時点までの間の吸入空気量制御手段の流路面積を予測推定することにより、吸入空気量をより高精度に推定することのできる内燃機関制御装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and predicts the intake air amount into the cylinder at the time of completion of intake valve closing prior to the crank angle by the injection start timing of the cylinder to be controlled. The flow area of the intake air amount control means between the intake air amount estimation start timing and the intake valve closing completion time is estimated and estimated in consideration of the change of the flow area in the transient operation state. Thus, an object of the present invention is to obtain an internal combustion engine control device that can estimate the intake air amount with higher accuracy.
この発明による内燃機関制御装置は、流路面積を制御することにより内燃機関への吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、吸入空気量制御手段の流路面積を算出する流路面積算出手段と、吸入空気量制御手段の下流側の圧力を検出する下流圧力検出手段と、エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、内燃機関の筒内に吸引される吸入空気量を推定する吸入空気量推定手段とを備え、流路面積算出手段は、流路面積を検出する流路面積検出手段と、吸入空気量推定手段が吸入空気量の推定処理を開始する吸入空気量推定開始時期から、内燃機関の制御対象気筒の吸気弁が閉成完了する吸気弁閉成完了時点までの間の、流路面積を予測推定する流路面積予測手段とを含み、吸入空気量推定手段は、吸入空気量制御手段の上流側および下流側の各圧力と、流路面積と、エンジン回転数と、内燃機関の吸入空気温度と、内燃機関の筒内容積とを用いて、吸入空気量推定開始時期から、制御対象気筒に対して燃料噴射を開始する噴射開始時期までの間に、吸気弁閉成完了時点までの吸入空気量を予測推定するものである。 An internal combustion engine control apparatus according to the present invention includes an intake air amount control means for controlling an intake air amount to an internal combustion engine by controlling a flow passage area, and a flow passage area calculation for calculating a flow passage area of the intake air amount control means. Means, a downstream pressure detecting means for detecting the pressure downstream of the intake air amount control means, a rotation speed detecting means for detecting the engine speed, and an intake air for estimating the intake air amount sucked into the cylinder of the internal combustion engine An air amount estimation means, the flow path area calculation means from the flow path area detection means for detecting the flow path area, and the intake air amount estimation start timing when the intake air amount estimation means starts the intake air amount estimation processing And an intake air amount estimating means for predicting and estimating the flow area until the intake valve closing completion time of the intake valve of the cylinder to be controlled of the internal combustion engine is completed. Upstream and below the air volume control means Fuel to the cylinder to be controlled from the intake air amount estimation start time using each pressure on the side, the flow path area, the engine speed, the intake air temperature of the internal combustion engine, and the cylinder volume of the internal combustion engine The intake air amount until the intake valve closing completion time is predicted and estimated before the injection start timing at which the injection is started.
この発明によれば、スロットル開度を予測推定することにより、スロットル開度が急激に変化(増加または減少)する過渡運転時においても、実際の吸入空気量と燃料量制御に用いる吸入空気量との間にずれが生じるのを回避することができる。 According to the present invention, by predicting and estimating the throttle opening, the actual intake air amount and the intake air amount used for the fuel amount control can be obtained even during transient operation in which the throttle opening changes rapidly (increase or decrease). It is possible to avoid a shift between the two.
実施の形態1.
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、前述の第1の吸入空気量推定手段による演算処理について説明する。
第1の吸入空気量推定手段は、上記特許文献1のリアルタイム下流圧推定制御(流体力学の式に基づき、クランク角にしたがう所定周期ごとにリアルタイムでのスロットル下流圧力および筒内圧力と、吸入空気量とを推定する制御)を実行するのみでなく、吸入空気量予測推定制御(クランク角に先駆けて、噴射開始時期までに、吸気弁閉成完了時点の筒内への吸入空気量を予測推定する制御)も実行する。
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, calculation processing by the first intake air amount estimation means will be described.
The first intake air amount estimation means is a real-time downstream pressure estimation control of the above-mentioned Patent Document 1 (based on a fluid dynamic equation, a throttle downstream pressure and a cylinder pressure in real time at every predetermined period according to a crank angle, and intake air. Control to estimate the intake air amount) and predictive estimation of the intake air amount into the cylinder at the completion of intake valve closing by the start of injection prior to the crank angle Control).
第1の吸入空気量推定手段によるリアルタイムでの下流圧力推定制御および吸入空気量の予測推定制御において、任意のクランク角CAにおけるスロットル下流圧力P(CA)は、たとえば以下の式(1)のような漸化式で推定される。 In the real-time downstream pressure estimation control and the intake air amount prediction estimation control by the first intake air amount estimation means, the throttle downstream pressure P (CA) at an arbitrary crank angle CA is expressed by, for example, the following equation (1): It is estimated with a recurrence formula.
ただし、式(1)において、各変数は、それぞれ、以下を示している。 However, in the equation (1), each variable indicates the following.
なお、g(CA,ΔCA)は、所定周期ΔCAの他に、クランク角CAでのスロットル下流圧力推定のために用いられる関数(スロットル通過流量の推定関数など)を示す。
また、式(1)の右辺は、以下のように、
In addition, the right side of Equation (1) is as follows:
を推定するための関数である。つまり、任意のクランク角CA−ΔCAでのスロットル下流圧力P(CA−ΔCA)は、クランク角CAでのスロットル下流圧力P(CA)を推定するための基礎となる。
クランク角CAは、吸気行程時の上死点TDCを基準としたクランク角度であり、4気筒の4サイクルエンジンの場合、0[°]〜720[°]で1周期となる。
Is a function for estimating. That is, the throttle downstream pressure P (CA−ΔCA) at an arbitrary crank angle CA−ΔCA is a basis for estimating the throttle downstream pressure P (CA) at the crank angle CA.
The crank angle CA is a crank angle based on the top dead center TDC during the intake stroke. In the case of a four-cylinder four-cycle engine, the crank angle CA is one cycle from 0 [°] to 720 [°].
吸入空気量予測推定制御は、噴射開始時期よりも前の所定時期(以下、「所定時期A」という)から、吸気弁閉成完了時点の筒内への吸入空気量を即座に推定することを目的とし、スロットルの上流圧力および下流圧力と、スロットルの流路面積と、内燃機関の筒内容積と、エンジン回転数および吸入空気温度とから、流体力学の式に基づく式(1)のような漸化式を、クランク角に先駆けて吸気弁閉成完了時点に達するまで繰り返すことにより、吸気弁閉成完了時点でのスロットル下流圧力P(CA)および筒内圧力と、吸入空気量との推定処理を完了させる。 The intake air amount prediction estimation control immediately estimates the intake air amount into the cylinder at the time when the intake valve closing is completed from a predetermined time (hereinafter referred to as “predetermined time A”) before the injection start time. The purpose is to obtain an equation (1) based on a hydrodynamic equation from the upstream and downstream pressures of the throttle, the flow passage area of the throttle, the cylinder volume of the internal combustion engine, the engine speed and the intake air temperature. By repeating the recurrence formula until the intake valve closing completion time is reached prior to the crank angle, the throttle downstream pressure P (CA) and the cylinder pressure at the time of intake valve closing completion and the intake air amount are estimated. Complete the process.
以下、便宜上、吸入空気量予測推定制御でのスロットル下流圧力および内燃機関の筒内圧力を、それぞれ「予測推定下流圧」および「予測推定筒内圧力」と称する。
また、吸気弁閉成完了時点の予測推定下流圧および予測推定筒内圧力を、それぞれ「燃料制御用下流圧」および「燃料制御用筒内圧力」と称する。
また、燃料制御用筒内圧力と吸気弁閉成完了時点の内燃機関の筒内容積および吸入空気温度とから推定される吸入空気量を、「燃料制御用吸入空気量」と称する。
さらに、リアルタイム下流圧推定制御におけるスロットル下流圧力および筒内圧力を、それぞれ「推定下流圧」および「推定筒内圧力」と称する。
Hereinafter, for convenience, the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure of the internal combustion engine in the intake air amount prediction estimation control are referred to as “predicted estimated downstream pressure” and “predicted estimated in-cylinder pressure”, respectively.
Further, the predicted estimated downstream pressure and the predicted estimated in-cylinder pressure at the time of completion of intake valve closing are referred to as “fuel control downstream pressure” and “fuel control in-cylinder pressure”, respectively.
Further, the intake air amount estimated from the in-cylinder pressure for fuel control and the in-cylinder volume and intake air temperature of the internal combustion engine at the time when the intake valve is closed is referred to as “fuel control intake air amount”.
Further, the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure in the real-time downstream pressure estimation control are referred to as “estimated downstream pressure” and “estimated in-cylinder pressure”, respectively.
この発明の実施の形態1においては、吸入空気量予測推定制御の際に、所定時期Aから吸気弁閉成完了時点までの間のスロットル流路面積の変化を考慮するために、所定時期Aから吸気弁閉成完了時点までの間のスロットル流路面積を予測推定するが、スロットル流路面積は、スロットル開度に依存するので、スロットル開度を予測推定することとする。
このように、スロットル開度を予測推定することにより、スロットル開度が急激に変化(増加または減少)する過渡運転時においても、実際の吸入空気量と燃料量制御に用いる吸入空気量との間にずれが生じることはない。
In the first embodiment of the present invention, in the intake air amount prediction estimation control, in order to consider the change in the throttle flow path area from the predetermined time A to the completion time of intake valve closing, The throttle flow path area until the intake valve closing completion time is predicted and estimated. Since the throttle flow path area depends on the throttle opening, the throttle opening is predicted and estimated.
Thus, by predicting and estimating the throttle opening, even during transient operation where the throttle opening changes rapidly (increase or decrease), the actual intake air amount and the intake air amount used for fuel amount control There will be no deviation.
図1はこの発明の実施の形態1により予測推定される流路面積(スロットル開度)の推定特性を示す説明図であり、横軸は時間、縦軸はスロットル開度を示している。
図1において、点線の特性曲線は実際のスロットル開度を示し、1点鎖線は第1の吸入空気量推定手段による推定制御で用いるスロットル開度を示し、実線はこの発明の実施の形態1による吸入空気量予測推定制御で用いるスロットル開度を示している。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an estimation characteristic of a channel area (throttle opening) predicted and estimated according to
In FIG. 1, the dotted characteristic curve indicates the actual throttle opening, the one-dot chain line indicates the throttle opening used in the estimation control by the first intake air amount estimation means, and the solid line indicates the first embodiment of the present invention. The throttle opening used in intake air amount prediction estimation control is shown.
また、図1内の破線から2点鎖線までの矢印区間は、この発明の実施の形態1による吸入空気量予測推定制御でのスロットル開度の予測推定対象となる区間であり、各区間(吸入空気量予測推定制御)の開始時期(破線)は所定時期Aに設定され、各区間の終了時期(2点鎖線)は吸気弁閉成完了時期に対応している。 Further, an arrow section from a broken line to a chain double-dashed line in FIG. 1 is a section that is a target for estimation of throttle opening in the intake air amount prediction estimation control according to the first embodiment of the present invention. The start time (broken line) of the air amount prediction estimation control) is set to a predetermined time A, and the end time (two-dot chain line) of each section corresponds to the intake valve closing completion time.
図1は過渡運転時(所定時期Aから吸気弁閉成完了時点までの間のスロットル開度の変化が大きい運転状態)における特性を示しており、図1において、この発明の実施の形態1による吸入空気量予測推定制御の際に用いられるスロットル開度(実線)と、実際のスロットル開度(点線)との関係から明らかなように、吸入空気量予測推定制御の際に用いられるスロットル開度は、実際のスロットル開度の変化にほぼ追従して変化する。 FIG. 1 shows characteristics during transient operation (an operation state in which the change in throttle opening is large from the predetermined timing A to the completion of intake valve closing). FIG. 1 shows the characteristics according to the first embodiment of the present invention. As is clear from the relationship between the throttle opening (solid line) used during intake air amount prediction estimation control and the actual throttle opening (dotted line), throttle opening used during intake air amount prediction estimation control Changes substantially following changes in the actual throttle opening.
すなわち、図1において、第1の吸入空気量推定手段のみによる吸入空気量予測推定制御では、所定時期Aで検出したスロットル開度(1点鎖線参照)が用いられるので、実際のスロットル開度(点線参照)との差異が大きくなる。
これに対して、この発明の実施の形態1による吸入空気量予測推定制御では、所定時期A(破線参照)から吸気弁閉成完了時点(2点鎖線参照)までの間のスロットル開度を予測推定することにより、吸入空気量予測推定制御の際に用いるスロットル開度(実線)と実際のスロットル開度(点線)との差異を小さくすることができる。
That is, in FIG. 1, in the intake air amount prediction estimation control using only the first intake air amount estimation means, the throttle opening (see the one-dot chain line) detected at the predetermined time A is used, so the actual throttle opening ( The difference from the dotted line reference) becomes large.
In contrast, in the intake air amount prediction estimation control according to the first embodiment of the present invention, the throttle opening between the predetermined timing A (see the broken line) and the intake valve closing completion time (see the two-dot chain line) is predicted. By estimating, the difference between the throttle opening (solid line) used in the intake air amount prediction estimation control and the actual throttle opening (dotted line) can be reduced.
以下、便宜上、吸入空気量予測推定制御の際に用いるスロットル開度を予測推定する制御をスロットル開度予測推定制御と称し、このスロットル開度予測推定制御により求められるスロットル開度を予測推定スロットル開度と称する。
図2はこの発明の実施の形態1による予測推定下流圧の設定処理を示す説明図であり、横軸はクランク角、縦軸はスロットル下流圧力と各サイクルでの推定下流圧とを示している。
Hereinafter, for convenience, the control for predicting and estimating the throttle opening used in the intake air amount predictive estimation control is referred to as throttle opening prediction estimation control, and the throttle opening obtained by the throttle opening prediction estimation control is estimated and estimated throttle opening. Called degrees.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the process of setting the predicted estimated downstream pressure according to the first embodiment of the present invention. The horizontal axis shows the crank angle, and the vertical axis shows the throttle downstream pressure and the estimated downstream pressure in each cycle. .
図2において、予測推定下流圧は、実際のスロットル下流圧力、NサイクルおよびN+1サイクルでの推定下流圧と関連して示されている。
すなわち、ここでは、多連スロットルシステムを想定しており、図2中の上段はクランク角と実際のスロットル下流圧力との関係を示し、図2中の中段はクランク角とNサイクルにおける推定下流圧および予測推定下流圧との関係を示し、図2中の下段はクランク角とN+1サイクルにおける推定下流圧との関係を示している。
In FIG. 2, the predicted estimated downstream pressure is shown in relation to the actual throttle downstream pressure, the estimated downstream pressure at N cycles and N + 1 cycles.
That is, here, a multiple throttle system is assumed, the upper stage in FIG. 2 shows the relationship between the crank angle and the actual throttle downstream pressure, and the middle stage in FIG. 2 shows the crank angle and the estimated downstream pressure in the N cycle. FIG. 2 shows the relationship between the crank angle and the estimated downstream pressure in the N + 1 cycle.
この発明の実施の形態1によれば、図2に示すように、リアルタイム下流圧推定制御により所定周期ごとに推定下流圧力を推定する一方で、所定時期Aから噴射開始時期までの期間中に、吸入空気量予測推定制御によって燃料制御用下流圧を推定する。
このとき、吸入空気量予測推定制御を開始するために、所定時期Aでのスロットル下流圧力を求める必要があるが、所定時期Aでのスロットル下流圧力は、図2に示すように、リアルタイム下流圧推定制御による推定処理で求めることができる。
または、気筒ごとのスロットルの下流側に圧力センサを設け、クランク角が制御対象気筒の所定時期Aに到達したときに、圧力センサにより取得したスロットル下流圧力の検出値を所定時期Aでのスロットル下流圧力として用いることもできる。
According to
At this time, in order to start the intake air amount prediction estimation control, it is necessary to obtain the throttle downstream pressure at the predetermined time A. The throttle downstream pressure at the predetermined time A is calculated as shown in FIG. It can be obtained by estimation processing based on estimation control.
Alternatively, a pressure sensor is provided on the downstream side of the throttle for each cylinder, and when the crank angle reaches the predetermined timing A of the cylinder to be controlled, the detected value of the throttle downstream pressure acquired by the pressure sensor is set to the throttle downstream at the predetermined timing A. It can also be used as pressure.
また、特許文献1では、3箇所(スロットル弁、吸気弁、排気弁)の通過流量をリアルタイムに推定して、スロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量などを推定していたが、これに対し、第1の吸入空気量推定手段は、スロットル部の通過流量のみを推定してスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量などを推定することにより、計算負荷を抑制している。
Further, in
具体的には、多連スロットルシステムに第1の吸入空気量推定手段を適用した場合、スロットル上流側から吸気弁までの吸気通路をモデル化した「吸気弁閉モデル」と、スロットル上流側から容積変化を考慮した筒内までの吸気通路をモデル化した「吸気弁開モデル」との、2つの吸入空気量推定モデルが用いられる。
吸気弁閉モデルは、吸気弁が閉じているときのスロットル下流圧力および筒内圧力と、吸入空気量などとを推定するために用いられ、吸気弁開モデルは、吸気弁が開いているときのスロットル下流圧力および筒内圧力と、吸入空気量などとを推定するために用いられる。
Specifically, when the first intake air amount estimation means is applied to the multiple throttle system, an “intake valve closed model” that models the intake passage from the upstream side of the throttle to the intake valve, and a volume from the upstream side of the throttle. Two intake air amount estimation models are used, which are an “intake valve opening model” that models the intake passage to the cylinder in consideration of changes.
The intake valve closed model is used to estimate the throttle downstream pressure and in-cylinder pressure when the intake valve is closed, the intake air amount, and the like, and the intake valve open model is used when the intake valve is open. It is used to estimate the throttle downstream pressure and cylinder pressure, the intake air amount, and the like.
なお、各気筒の吸気管が集合する吸気通路内にスロットルが設置され、内燃機関の吸入空気量を制御する一般的な集合部スロットルシステムでは、スロットル上流側から容積変化を考慮した各筒内までの吸気通路をモデル化した「集合部スロットルシステムモデル」(後述する)が用いられる。 In a general collective throttle system in which a throttle is installed in the intake passage where the intake pipes of the cylinders gather to control the intake air amount of the internal combustion engine, from the upstream side of the throttle to the inside of each cylinder taking into account the volume change A "collector throttle system model" (described later) that models the intake passage of the engine is used.
また、燃料制御用下流圧、燃料制御用筒内圧力および燃料制御用吸入空気量の推定処理時に用いられる大気圧および吸入空気温度を、大気圧センサおよび温度センサから取得して、各センサ検出値を用いることにより、さらに高精度の燃料制御用下流圧、燃料制御用筒内圧力および燃料制御用吸入空気量を推定することができる。 Further, the atmospheric pressure and the intake air temperature used in the estimation process of the fuel control downstream pressure, the fuel control cylinder pressure and the fuel control intake air amount are acquired from the atmospheric pressure sensor and the temperature sensor, and the detected values of the respective sensors are obtained. By using this, it is possible to estimate the fuel control downstream pressure, the fuel control in-cylinder pressure, and the fuel control intake air amount with higher accuracy.
以下、この発明の実施の形態1について、気筒ごとにスロットルを設置した多連スロットルシステムに適用した場合を例にとって説明する。
この発明の実施の形態1では、リアルタイム下流圧推定制御による所定時期Aでの推定下流圧の推定と、スロットル開度予測推定制御により所定時期Aから吸気弁閉成完了時点までの間のスロットル開度を予測推定したうえで、所定時期Aでの推定下流圧に基づいて、吸入空気量予測推定制御による燃料制御用吸入空気量の予測推定を行う。
Hereinafter,
In
また、この発明の実施の形態1では、推定下流圧や燃料制御用吸入空気量の推定処理において、スロットル上流側から吸気弁までの吸気通路をモデル化した「吸気弁閉モデル」と、スロットル上流側から容積変化を考慮した筒内までの吸気通路をモデル化した「吸気弁開モデル」とを用いる。 In the first embodiment of the present invention, in the process of estimating the estimated downstream pressure and the intake air amount for fuel control, an “intake valve closed model” that models the intake passage from the throttle upstream side to the intake valve, and the throttle upstream An “intake valve opening model” is used in which the intake passage from the side to the cylinder in consideration of the volume change is modeled.
吸気弁閉モデルおよび吸気弁開モデルは、スロットル上流圧力およびスロットル下流圧力と、筒内圧力、スロットル流路面積、筒内容積、エンジン回転数および吸入空気温度とから、流体力学の式に基づいてスロットル通過流量を推定し、推定したスロットル通過流量および筒内容積の変化から、新たなスロットル下流圧力および筒内圧力を推定計算する。
つまり、従来装置のように3ヶ所(スロットル部、吸気弁部、排気弁部)の通過流量を計算するのではなく、スロットル部のみの通過流量を計算することにより、計算負荷を抑制している。
The intake valve closed model and intake valve open model are based on fluid dynamics equations based on throttle upstream pressure and throttle downstream pressure, cylinder pressure, throttle flow path area, cylinder volume, engine speed, and intake air temperature. The throttle passage flow rate is estimated, and new throttle downstream pressure and in-cylinder pressure are estimated and calculated from the estimated throttle passage flow rate and changes in the cylinder volume.
In other words, the calculation load is suppressed by calculating the passage flow rate of only the throttle portion, instead of calculating the passage flow rate of three places (throttle portion, intake valve portion, exhaust valve portion) as in the conventional device. .
以下、図3を参照しながら、この発明の実施の形態1についてさらに詳細に説明する。
図3はこの発明の実施の形態1に係る内燃機関制御装置のシステム全体を概略的に示す構成図であり、4気筒に対応した多連スロットルシステムを示している。
なお、図3においては、代表的に1つの気筒(第1気筒)10のみが示されているが、内燃機関(エンジン)の第2気筒〜第4気筒も同様に構成されている。
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG.
FIG. 3 is a block diagram schematically showing the entire system of the internal combustion engine control apparatus according to
In FIG. 3, only one cylinder (first cylinder) 10 is representatively shown, but the second to fourth cylinders of the internal combustion engine (engine) are similarly configured.
図3において、内燃機関には、気筒10ごとに吸入空気量を制限するスロットル弁1と、燃料噴射量および燃料噴射時期を制御する燃料噴射弁2と、内燃機関への吸入空気量および吸気時期を制御する吸気弁3と、内燃機関からの排出空気量および排気時期を制御する排気弁4と、気筒10内の混合気を燃焼させるための火花を発生する点火プラグ11とが設けられている。
3, the internal combustion engine includes a
また、内燃機関の本体部を構成するクランク軸12には、クランク角検出信号(内燃機関の制御基準位置およびエンジン回転数を示す)を生成するためのクランク角センサ5が設けられている。
さらに、吸気通路の最上流側には、内燃機関への吸入空気を浄化するためのエアクリーナ13が設けられている。
The
Furthermore, an
気筒10ごとに設置されたスロットル弁1は、スロットル弁1ごとに設置されたスロットルアクチュエータ6により駆動される。
スロットル1の下流側の吸気通路9は、吸気弁3を介して気筒10に連通されている。
The
An
マイクロコンピュータからなるスロットル制御ユニット7は、スロットルアクチュエータ6に対してスロットル開度制御信号を出力することにより、スロットル弁1の開度を電子的に制御する。
同様に、マイクロコンピュータからなるエンジン制御ユニット8は、燃料噴射弁2に対して燃料噴射制御信号を出力することにより、燃料噴射弁2による燃料噴射量および燃料噴射時期を電子的に制御するとともに、点火プラグ11に対して点火制御信号を出力することにより、点火プラグ11による点火時期を電子的に制御する。
A
Similarly, the
スロットル制御ユニット7は、エンジン制御ユニット8に対して、燃料制御用吸入空気量信号を入力する。
また、エンジン制御ユニット8は、スロットル制御ユニット7に対して、目標吸入空気量信号と、気筒ごとの制御基準位置に対応するクランク角信号(クランク角CAを示す)と、エンジン回転数信号(エンジン回転数Neを示す)とを入力する。
The
The
スロットルアクチュエータ6は、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ(以下、「TPS」という)を有しており、TPSによるスロットル開度検出信号(スロットル開度THを示す)をスロットル制御ユニット7に入力する。
なお、スロットル制御ユニット7は、スロットルアクチュエータ6ごとに対応して複数設置されており、各スロットル弁1は、各スロットル制御ユニット7により各個別に制御されるものとする。
The
Note that a plurality of
スロットル制御ユニット7は、スロットルアクチュエータ6から入力されるスロットル開度検出信号と、エンジン制御ユニット8から入力されるエンジン回転数信号、クランク角信号および目標吸入空気量信号とに基づいて、スロットルアクチュエータ6に対するスロットル開度制御信号と、エンジン制御ユニット8に対する燃料制御用吸入空気量信号とを生成する。
Based on the throttle opening detection signal input from the
スロットル制御ユニット7は、スロットル開度検出信号、燃料制御用吸入空気量信号および目標吸入空気量信号から、目標スロットル開度を決定するとともに、エンジン回転数信号およびクランク角信号などから、燃料制御用吸入空気量などの推定処理を実行する。
なお、図3において、スロットル下流圧力とは、スロットル1の下流側の吸気通路9内の圧力、筒内圧力とは、内燃機関の気筒10内の圧力のことである。
The
In FIG. 3, the throttle downstream pressure is the pressure in the
エンジン制御ユニット8は、アクセルポジションセンサ(図示せず)から入力されるアクセル踏み込み量検出信号と、クランク角センサ5から入力されるクランク角検出信号と、スロットル制御ユニット7から入力される燃料制御用吸入空気量信号とに基づいて、各気筒の燃料噴射弁2に対する燃料噴射制御信号を出力する。
The
エンジン制御ユニット8は、クランク角検出信号からエンジン回転数Neおよびクランク角CAを検出し、アクセル踏み込み量および燃料制御用吸入空気量などから目標吸入空気量を決定し、燃料制御用吸入空気量および運転状態に基づく目標空燃比などから燃料噴射量を決定する。
なお、燃料噴射弁2は、各気筒に対応して設置されており、気筒ごとに独立して燃料を噴射するものとする。
The
In addition, the
ところで、前述のように、第1の吸入空気量推定手段のみの場合は、流体力学の式に基づいて制御対象気筒の吸気弁閉成完了時点の筒内への吸入空気量を、クランク角に先駆けて予測推定する際に、筒内への吸入空気量推定開始時期から吸気弁閉成完了時点までの間での実際のスロットル流路面積の変化を考慮していない。
これに対し、この発明の実施の形態1においては、さらに、スロットル開度の予測推定制御を加えることにより、吸入空気量推定開始時期から吸気弁閉成完了時点までの間での実際のスロットル流路面積変化を考慮して、吸入空気量をより高精度に推定するように構成されている。
By the way, as described above, when only the first intake air amount estimation means is used, the intake air amount into the cylinder at the time when the intake valve closing of the control target cylinder is completed is calculated based on the fluid dynamics equation as the crank angle. When predicting and estimating for the first time, changes in the actual throttle flow path area from the start of intake air amount estimation into the cylinder to the completion of intake valve closing are not taken into consideration.
On the other hand, in the first embodiment of the present invention, the actual throttle flow between the intake air amount estimation start time and the intake valve closing completion time is further added by adding the predictive estimation control of the throttle opening. In consideration of the change in the road area, the intake air amount is estimated with higher accuracy.
すなわち、スロットル制御ユニット7は、スロットル上流圧力、スロットル下流圧力、流路面積、エンジン回転数Ne、筒内容積、吸入空気温度を用いて、燃料の噴射開始時期までに、制御対象気筒の吸気弁閉成完了時点での吸入空気量を予測推定する吸入空気量予測推定手段と、スロットル流路面積を検出する流路面積検出手段と、吸入空気量推定開始時期から吸気弁閉成完了時点までの間のスロットル流路面積を予測推定する流路面積予測推定手段とを備えている。
That is, the
また、スロットル制御ユニット7内の第1の吸入空気量推定手段は、制御対象気筒の吸気弁閉成完了時点の筒内への吸入空気量をクランク角に先駆けて予測推定する際に、吸入空気量推定開始時期から吸気弁閉成完了時点までの間のスロットル流路面積を予測推定するようになっている。
Further, the first intake air amount estimating means in the
以下、図4の説明図を参照しながら、この発明の実施の形態1によるスロットル開度予測推定制御について、さらに詳細に説明する。
図4はスロットル開度予測推定制御で推定された予測推定スロットル開度の特性(時間変化)を示している。なお、予測推定スロットル開度は、所定時期A(時期A)から吸気弁閉成完了時点(時期C)までの間に予測推定したスロットル開度である。
Hereinafter, the throttle opening prediction estimation control according to the first embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the explanatory diagram of FIG.
FIG. 4 shows the predicted estimated throttle opening characteristic (time change) estimated by the throttle opening predictive estimation control. Note that the predicted estimated throttle opening is a throttle opening estimated and predicted between the predetermined timing A (time A) and the intake valve closing completion time (timing C).
図4において、横軸は時間、縦軸はスロットル開度(実際の検出スロットル開度または予測スロットル開度)であり、時期B(所定時期Aよりも前の一意的な時期)で検出された実際のスロットル開度THBと、時期Aで検出された実際のスロットル開度THAと、スロットル開度THBおよびTHAを結ぶ直線の傾きDABと、時期Aから時期C(吸気弁閉タイミング)までの間の予測推定されたスロットル開度THEと、目標スロットル開度THTとの関係が示されている。 In FIG. 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the throttle opening (actually detected throttle opening or predicted throttle opening), which was detected at time B (a unique time before the predetermined time A). Between the actual throttle opening THB, the actual throttle opening THA detected at time A, the slope DAB of the straight line connecting the throttle openings THB and THA, and from time A to time C (intake valve closing timing) The relationship between the estimated throttle opening THE and the target throttle opening THT is shown.
なお、時期AおよびCの間のスロットル開度THEは、時期BおよびAの間のスロットル開度の線形補間を伸展して予測推定される。
また、予測推定されたスロットル開度THEは、目標スロットル開度THTに達した後は、図4に示すように、目標スロットル開度THTに固定される。
The throttle opening THE between the periods A and C is estimated by extending linear interpolation of the throttle opening between the periods B and A.
Further, after reaching the target throttle opening degree THT, the predicted estimated throttle opening degree THE is fixed to the target throttle opening degree THT as shown in FIG.
図4に示すように、スロットル制御ユニット7は、スロットル開度予測推定制御において、所定時期Aで検出した実際のスロットル開度THAと、所定時期Aよりも前の一意的な時期Bに検出した実際のスロットル開度THBとの線形補間を伸展することにより、所定時期Aから時期Cまでの予測推定スロットル開度THEを予測推定する。
なお、時期Bは、たとえば、所定時期Aから、所定制御周期(所定クランク角に対応)前の時期に設定される。
As shown in FIG. 4, the
The time B is set, for example, to a time before the predetermined control period (corresponding to a predetermined crank angle) from the predetermined time A.
上記スロットル開度予測推定制御において、スロットル制御ユニット7は、時期C(吸気弁閉成完了時期)までに、予測推定スロットル開度THEが目標スロットル開度THTに達する場合には、目標スロットル開度THTに達した以降の予測推定スロットル開度THEを、時期Cに至るまで目標スロットル開度に固定する。
予測推定スロットル開度THEは、以上の手順からなるスロットル開度予測推定制御によって求められる。
In the throttle opening predictive estimation control, when the predicted estimated throttle opening THE reaches the target throttle opening THT by timing C (intake valve closing completion timing), the
The predicted estimated throttle opening THE is obtained by the throttle opening predictive estimation control having the above procedure.
また、スロットル制御ユニット7は、2つの吸入空気量推定モデルを備えており、各種センサからの運転状態情報に基づいて吸気弁3の状態を判定し、吸気弁3の状態に応じて、図5に示す吸気弁閉モデルと、図6に示す吸気弁開モデルとの2つの吸入空気量推定モデルを切り替えて用いる。
Further, the
図5に示す吸気弁閉モデルは、計算負荷を小さくすることを達成するために、スロットル弁1の通過流量のみを推定して、スロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量などを推定するモデルであり、多連スロットルシステムにおいて、スロットル弁1の上流側から吸気弁3までの吸気通路をモデル化したものである。
また、図6に示す吸気弁開モデルは、スロットル弁1の上流側から容積変化を考慮した筒内までの吸気通路をモデル化したものである。
The intake valve closing model shown in FIG. 5 is a model that estimates only the flow rate through the
The intake valve opening model shown in FIG. 6 is a model of the intake passage from the upstream side of the
ここで、この発明の実施の形態1で用いる吸気弁閉モデル(図5参照)と吸気弁開モデル(図6参照)とについて説明する。
図5において、流路面積ATは、スロットル弁1の開口部の流路(投影)面積に相当する。
また、図5および図6において、圧力P、容積V、温度Tの後に付されたサブスクリプト「1」、「2」、「3」、「23」は、それぞれ、「スロットル弁1の上流側」、「スロットル弁1の下流側〜吸気弁3」、「気筒10内」、「スロットル弁1の下流側〜気筒10内」を示している。
Here, the intake valve closing model (see FIG. 5) and the intake valve opening model (see FIG. 6) used in
In FIG. 5, the channel area AT corresponds to the channel (projected) area of the opening of the
5 and 6, subscripts “1”, “2”, “3”, and “23” attached after pressure P, volume V, and temperature T are respectively “upstream of
図5の吸気弁閉モデルは、「吸気弁3の閉成完了時点のクランク角IVC」から「吸気弁3が開き始める開弁開始時点のクランク角IVO」までの、吸気弁3の閉成状態に対応したモデルである。
以下、吸気弁3の開弁開始時点を「IVO」、吸気弁3の閉成完了時点を「IVC」と称する。
The intake valve closed model of FIG. 5 is a closed state of the
Hereinafter, the opening time of the
一方、図6の吸気弁開モデルは、「吸気弁3の開弁開始時点のクランク角IVO」から「吸気弁3の閉成完了時点のクランク角IVC」までの、吸気弁3の開放状態に対応したモデルである。
なお、各モデルにおいて、吸入空気の温度T1は、領域によらず一定(スロットル上流側の温度T1のまま)であるとする。
On the other hand, in the intake valve opening model of FIG. 6, the
In each model, it is assumed that the temperature T 1 of the intake air is constant (the temperature T 1 on the upstream side of the throttle is constant) regardless of the region.
吸気弁閉モデル(図5)は、吸気弁3が閉じている状態での、スロットル通過流量、スロットル下流圧力および吸入空気量などを推定するために、スロットル上流側と、スロットル開口部と、スロットル弁1から吸気弁3までのスロットル下流側とにより形成されており、筒内は考慮していない。
The intake valve closed model (FIG. 5) is used to estimate the throttle flow rate, the throttle downstream pressure, the intake air amount, and the like when the
図5の吸気弁閉モデルにおいて、スロットル上流側は、スロットル上流圧力P1および吸入空気温度T1により構成され、スロットル開口部は、スロットル流路面積ATにより構成される。
スロットル開口部を通過する吸入空気は、スロットル上流圧力P1およびスロットル下流圧力P2から圧力を受ける。
In the closed intake valve model of FIG. 5, the throttle upstream side is constituted by the throttle upstream pressure P 1 and the intake air temperature T 1 , and the throttle opening is constituted by the throttle flow path area AT .
Intake air passing through the throttle opening is subjected to pressure from the throttle upstream pressure P 1 and the throttle downstream pressure P 2.
また、スロットル下流側は、スロットル下流圧力P2と、スロットル下流容積V2と、吸入空気温度T1とにより構成される。
なお、スロットル上流側の圧力P1は、ほぼ大気圧として取り扱われ、スロットル上流側の吸入空気温度T1は、全域で一定として取り扱われる。
図5の吸気弁閉モデルにおけるスロットル通過流量は、流体力学の式に基づき、以下の式(2)、(3)から推定される。
Further, the throttle downstream is constituted by a throttle downstream pressure P 2, a throttle downstream volume V 2, and the suction air temperature T 1.
Note that the pressure P 1 on the upstream side of the throttle is handled as substantially atmospheric pressure, and the intake air temperature T 1 on the upstream side of the throttle is handled as being constant throughout.
The throttle passage flow rate in the closed intake valve model of FIG. 5 is estimated from the following equations (2) and (3) based on the hydrodynamic equation.
ただし、式(2)、(3)において、各変数は、それぞれ、以下を示している。 However, in the equations (2) and (3), each variable indicates the following.
式(2)、(3)は、単位時間当りのスロットル通過流量を示しており、スロットル弁1を通過する吸入空気の速度が音速になるか否かの指標である「スロットル上流側の圧力P1とスロットル下流側の圧力P2との圧力比(=P2/P1)」に応じて、使い分けられる。
すなわち、式(2)は、スロットル弁1を通過する吸入空気の速度が音速未満となる条件(P2/P1>0.5283)を満たす場合に適用され、式(3)は、音速となる条件(P2/P1≦0.5283)を満たす場合に適用される。
Expressions (2) and (3) indicate the throttle passage flow rate per unit time, which is an index indicating whether or not the speed of the intake air passing through the
That is, Expression (2) is applied when the condition that the velocity of the intake air passing through the
以下、スロットル制御ユニット7は、式(2)、(3)で求めた単位時間当りのスロットル通過流量と、所定周期と、スロットル下流圧力P2と、スロットル下流容積V2と、吸入空気温度T1とに基づき、気体の状態方程式を用いて、所定周期後のスロットル下流圧力を推定する。
Hereinafter, the
こうして推定されたスロットル下流圧力は、さらに、所定周期後のスロットル下流圧力を推定する際の基礎として用いられる。
上記処理を所定周期ごとに実行し、吸気弁3が開き始める時点に達したところで、図6の吸気弁開モデルに切り替える。
The throttle downstream pressure estimated in this way is further used as a basis for estimating the throttle downstream pressure after a predetermined period.
The above process is executed at predetermined intervals, and when the
図6に示す吸気弁開モデルは、吸気弁3が開いている状態での、スロットル通過流量、スロットル下流圧力、筒内圧力および吸入空気量などを推定するために、スロットル上流側と、スロットル開口部と、スロットル弁1から吸気弁3までのスロットル下流側と、クランク角にしたがって容積が変化する筒内とにより形成されている。
The intake valve opening model shown in FIG. 6 includes a throttle upstream side, a throttle opening in order to estimate a throttle passage flow rate, a throttle downstream pressure, an in-cylinder pressure, an intake air amount, and the like when the
図6の吸気弁開モデルにおいて、スロットル上流側、スロットル開口部およびスロットル下流側に関しては、吸気弁閉モデル(図5参照)と同様の構成である。また、この場合も、吸入空気温度T1は、前述と同様に、全域で一定として取り扱われる。
筒内は、筒内圧力P3と、筒内容積V3と、吸入空気温度T1とにより構成され、筒内容積V3は、クランク角にしたがって変化する。
In the intake valve opening model of FIG. 6, the throttle upstream side, the throttle opening, and the throttle downstream side have the same configuration as the intake valve closed model (see FIG. 5). Also in this case, the intake air temperature T 1 of, like described above, are treated as constant across.
The in-cylinder is constituted by an in-cylinder pressure P 3 , an in-cylinder volume V 3, and an intake air temperature T 1, and the in-cylinder volume V 3 changes according to the crank angle.
また、筒内圧力P3は、吸気弁3が開き始める時点を除いて、スロットル下流圧力P2と平衡しており、スロットル弁1の下流側から気筒10内までの圧力P23は、P23=P2=P3の関係を満たすものとする。
吸気弁3の開弁開始時点のスロットル通過流量を推定する場合、まず、吸気弁3が開き始める時点のスロットル下流圧力と筒内圧力とが平衡したときの圧力を推定する必要がある。
Further, the in-cylinder pressure P 3 is balanced with the throttle downstream pressure P 2 except when the
When estimating the throttle passage flow rate when the
この理由は、以下のとおりである。
すなわち、吸気弁3が開く直前は排気行程なので、筒内は、ほぼ大気圧であり、この状態で吸気弁3が開くと、ほぼ大気圧の筒内と、負圧になっているスロットル下流側とが連通状態となって、スロットル下流圧力と筒内圧力が平衡状態になるからである。
圧力平衡後のスロットル下流圧力および筒内圧力は、気体の状態方程式に基づき、以下の式(4)により推定される。
The reason for this is as follows.
That is, since the exhaust stroke is performed immediately before the
The throttle downstream pressure and in-cylinder pressure after pressure equilibrium are estimated by the following equation (4) based on the gas state equation.
ただし、式(4)において、各変数は、それぞれ、以下を示している。 However, in the equation (4), each variable indicates the following.
なお、吸気弁3が開き始める時点の筒内圧力は、ほぼ大気圧となっているので、スロットル上流圧力P1と等しく、以下の関係が成り立つ。
Incidentally, the cylinder pressure when the
また、図6の吸気弁開モデルにおいて、スロットル通過流量を推定する際に、図5の吸気弁閉モデルと扱いが異なる点は、筒内容積の変化によりスロットル下流圧力および筒内圧力が変化するので、これらの変化を考慮する必要があることである。
そこで、スロットル通過流量の推定の際に、まず、所定周期の間にスロットル弁1からの流量がないものと仮定したうえで、筒内容積が変化したときのスロットル下流圧力および筒内圧力を、以下の式(5)により推定し、推定したスロットル下流圧力および筒内圧力に基づき、以下の式(6)、(7)によりスロットル通過流量を推定する。
Further, in the intake valve open model of FIG. 6, when the throttle flow rate is estimated, the difference from the intake valve closed model of FIG. 5 is that the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure change due to the change in the in-cylinder volume. So these changes need to be taken into account.
Therefore, when estimating the flow rate through the throttle, first, assuming that there is no flow rate from the
ただし、式(5)〜(7)において、各変数は、それぞれ、以下を示している。 However, in Expressions (5) to (7), each variable indicates the following.
式(6)、(7)は、前述の式(2)、(3)と同様の式である。
なお、吸気弁3が開き始める時点では、前述の式(4)で、圧力平衡後のスロットル下流圧力および筒内圧力
以下、単位時間当りのスロットル通過流量と、所定周期と、現時点(スロットル弁1からの流量がないものと仮定したとき)のスロットル下流圧力および筒内圧力
推定したスロットル下流圧力および筒内圧力は、さらに、所定周期後のスロットル下流圧力および筒内圧力を推定する際の基礎として用いられる。
Expressions (6) and (7) are similar to the expressions (2) and (3) described above.
At the time when the
Hereinafter, the throttle downstream flow rate per unit time, the predetermined cycle, the current throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure (assuming there is no flow rate from the throttle valve 1)
The estimated throttle downstream pressure and in-cylinder pressure are further used as a basis for estimating the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure after a predetermined period.
上記処理を所定周期ごとに実行し、吸気弁閉成完了時点に到達したところで、筒内圧力、筒内容積および吸入空気温度に基づき、気体の状態方程式を用いて、筒内への吸入空気量を推定した後、図5の吸気弁閉モデルに切り替える。
以下、図5および図6のモデルを交互に切り替えながら、推定処理を実行する。
The above processing is executed at predetermined intervals, and when the intake valve closing completion time is reached, the amount of intake air into the cylinder using the gas state equation based on the in-cylinder pressure, the in-cylinder volume, and the intake air temperature. Is then switched to the intake valve closed model of FIG.
Hereinafter, the estimation process is executed while alternately switching the models of FIGS. 5 and 6.
次に、図7〜図20を参照しながら、この発明の実施の形態1によるスロットル制御ユニット7で実行される第1の吸入空気量推定フローについて説明する。
図7〜図15は第1の吸入空気量推定フローを示すフローチャートであり、図16は吸気弁3のバルブタイミングマップを示す説明図である。
また、図17は面積項マップ、図18は速度項マップ、図19は筒内容積マップであり、図20は所定時期Aマップである。
Next, a first intake air amount estimation flow executed by the
7 to 15 are flowcharts showing a first intake air amount estimation flow, and FIG. 16 is an explanatory diagram showing a valve timing map of the
17 is an area term map, FIG. 18 is a velocity term map, FIG. 19 is an in-cylinder volume map, and FIG. 20 is a predetermined time A map.
図16のバルブタイミングマップにおいて、吸気弁3の開閉状態は、各クランク角IVC、IVOに応じて設定される。
図17の面積項マップにおいて、面積項(スロットル弁1の流路面積)は、スロットル開度に応じて増減する。
図18の速度項マップにおいて、速度項(スロットル弁1を通過する吸入空気の流速)は、所定周期ΔCA前のスロットル下流圧力P2_oldとスロットル上流圧力P1との比が0.5283以下となって、音速を越えると一定値となる。
図19の筒内容積マップにおいて、筒内容積は、クランク角(吸入行程および圧縮行程など)に応じて周期的に増減する。
図20の所定時期Aマップにおいて、所定時期Aは、エンジン回転数Neが高くなるほど、燃料の噴射開始時期に対して段階的に早く(進角側に)なる。
In the valve timing map of FIG. 16, the open / close state of the
In the area term map of FIG. 17, the area term (the flow path area of the throttle valve 1) increases or decreases according to the throttle opening.
In the speed term map of FIG. 18, the speed term (the flow velocity of the intake air passing through the throttle valve 1) is such that the ratio of the throttle downstream pressure P 2 —old and the throttle upstream pressure P 1 before the predetermined period ΔCA is 0.5283 or less. When the sound speed is exceeded, it becomes a constant value.
In the in-cylinder volume map of FIG. 19, the in-cylinder volume periodically increases and decreases according to the crank angle (intake stroke, compression stroke, etc.).
In the predetermined time A map of FIG. 20, the predetermined time A becomes earlier in stages (advanced side) with respect to the fuel injection start time as the engine speed Ne becomes higher.
なお、図7〜図15の第1の吸入空気量推定フローにおいては、図5、図6に示した吸気弁開モデルおよび吸気弁閉モデルを用いることとする。
また、スロットル制御ユニット7内には、スロットル上流圧力P1(=定数)および吸気温度T1(=定数)の各値が組み込まれるとともに、吸気弁3の開閉判定用として、クランク角をパラメータとした吸気弁3のバルブタイミングマップ(図16参照)が組み込まれているものとする。
In the first intake air amount estimation flow of FIGS. 7 to 15, the intake valve open model and the intake valve close model shown in FIGS. 5 and 6 are used.
Further, the
図7〜図15に示す第1の吸入空気量推定フローは、クランク角基準の所定周期ΔCAごとに、エンジン制御ユニット8からスロットル制御ユニット7に送られるトリガを受けたときに実行される。
これにより、吸入空気量予測推定制御に基づいて、予測推定下流圧、予測推定筒内圧力および燃料制御用吸入空気量を推定し、リアルタイム下流圧推定制御に基づいて、推定下流圧および推定筒内圧力を推定するとともに、スロットル開度予測推定制御に基づいて、予測推定スロットル開度THEを推定するようになっている。
The first intake air amount estimation flow shown in FIGS. 7 to 15 is executed when a trigger sent from the
Thus, the estimated estimated downstream pressure, the estimated estimated in-cylinder pressure and the intake air amount for fuel control are estimated based on the intake air amount predictive estimation control, and the estimated downstream pressure and estimated in-cylinder are estimated based on the real-time downstream pressure estimation control. While estimating the pressure, the estimated estimated throttle opening THE is estimated based on the throttle opening predictive estimation control.
第1の吸入空気量推定フローは、リアルタイム下流圧推定制御を実行する図7〜図9の制御ロジック(特に、ステップs1、s2、s4〜s20)と、吸入空気量予測推定制御を実行する図12〜図14の制御ロジックと、スロットル開度予測推定制御を実行する図15の制御ロジックとにより構成される。 The first intake air amount estimation flow is a diagram for executing the real-time downstream pressure estimation control in FIG. 7 to FIG. 9 (particularly, steps s1, s2, s4 to s20) and the intake air amount prediction estimation control. 12 to 14 and the control logic of FIG. 15 for executing the throttle opening prediction estimation control.
なお、吸気弁閉モデル計算を実行する図10の制御ロジックは、図7内のステップs7の具体的処理を示している。
同様に、吸気弁開モデル計算を実行する図11の制御ロジックは、図7内のステップs9の具体的処理を示している。
Note that the control logic of FIG. 10 for executing the intake valve closing model calculation shows the specific processing of step s7 in FIG.
Similarly, the control logic of FIG. 11 for executing the intake valve opening model calculation shows the specific processing of step s9 in FIG.
スロットル開度予測推定制御(図15)においては、図4とともに説明した前述の方法に基づき、以下の式(18)を用いて、予測推定スロットル開度THEを算出する。 In the throttle opening prediction estimation control (FIG. 15), the predicted estimated throttle opening THE is calculated using the following equation (18) based on the above-described method described with reference to FIG.
ただし、式(18)において、各変数は、それぞれ、以下を示している。 However, in Equation (18), each variable indicates the following.
ここで、直線の傾きDABは、以下の式(19)から算出する。 Here, the slope DAB of the straight line is calculated from the following equation (19).
ただし、式(19)において、各変数は、それぞれ、以下を示している。 However, in the equation (19), each variable indicates the following.
また、吸入空気量予測推定制御およびリアルタイム下流圧推定制御においては、上記式(2)〜(7)と、気体の状態方程式とを用いて、予測推定下流圧および燃料制御用吸入空気量などを算出する。
第1の吸入空気量推定フロー内においては、上記式(2)、(3)、(6)、(7)で示した単位時間当りのスロットル通過流量と気体の状態方程式とに基づき、所定周期ΔCA前から現時点までのスロットル通過流量によって変化するスロットル下流圧力を、以下の式(8)により算出する。
Further, in the intake air amount prediction estimation control and the real-time downstream pressure estimation control, the estimated estimated downstream pressure, the intake air amount for fuel control, and the like are calculated using the above equations (2) to (7) and the gas state equation. calculate.
In the first intake air amount estimation flow, based on the throttle passage flow rate per unit time and the gas state equation shown in the above formulas (2), (3), (6), and (7), a predetermined cycle The throttle downstream pressure that changes depending on the throttle passage flow rate from before ΔCA to the present time is calculated by the following equation (8).
ただし、式(8)において、各変数は、それぞれ、以下を示している。 However, in Equation (8), each variable indicates the following.
ここで、面積項は、スロットル流路面積を示し、スロットル開度THをパラメータとした面積項マップ(図17)から算出する。マップ値は、実際にスロットル通過流量を測定し、この測定値を基に算出(または、スロットル開口部の投影面積から計算するなどにより決定)する。
また、式(8)において、各変数は、それぞれ、以下を示している。
Here, the area term indicates the throttle flow path area and is calculated from an area term map (FIG. 17) using the throttle opening TH as a parameter. The map value is calculated by actually measuring the flow rate through the throttle, and calculating (or determining from the projected area of the throttle opening) based on the measured value.
In the equation (8), each variable indicates the following.
ここで、筒内容積は、クランク角にしたがって、気筒10内のピストンが上下動することにより変化するので、変化する筒内容積
さらに、式(8)において、変数は、以下のとおりである。
Here, the in-cylinder volume changes as the piston in the
Furthermore, in Equation (8), the variables are as follows.
また、上記式(4)で説明したように、吸気弁3の開弁開始時点のスロットル通過流量を推定する場合、まず、吸気弁3の開弁開始時点のスロットル下流圧力と筒内圧力とが平衡したときの圧力を推定する必要がある。
よって、第1の吸入空気量推定フロー内では、式(4)に基づく以下の式(9)により、上記平衡したときの圧力を算出する。
Also, as explained in the above equation (4), when estimating the throttle passage flow rate at the time when the
Therefore, in the first intake air amount estimation flow, the pressure at the equilibrium is calculated by the following equation (9) based on the equation (4).
ただし、式(9)において、各変数は、それぞれ、以下を示している。 However, in Equation (9), each variable indicates the following.
さらに、式(5)で示したように、図6の吸気弁開モデルでスロットル下流圧力および筒内圧力などを算出する際に、所定周期ΔCA間でスロットル弁1からの流量がないものと仮定したうえで、筒内容積が変化した後のスロットル下流圧力および筒内圧力を算出する必要がある。
よって、第1の吸入空気量推定フローでは、筒内容積が変化した後のスロットル下流圧力および筒内圧力を以下の式(10)により算出する。
Further, as shown in the equation (5), when calculating the throttle downstream pressure and the cylinder pressure in the intake valve opening model of FIG. 6, it is assumed that there is no flow rate from the
Therefore, in the first intake air amount estimation flow, the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure after the in-cylinder volume is changed are calculated by the following equation (10).
ただし、式(10)において、各変数は、それぞれ、以下を示している。 However, in the equation (10), each variable indicates the following.
上記式(8)〜(10)を、図5の吸気弁閉モデル(式(8)のみ)と、図6の吸気弁開モデル(式(8)、(10)、および、吸気弁3の開き始め時点で式(9))とで使い分けて、スロットル下流圧力と、吸気弁3が開いているときの筒内圧力とを推定(または、予測推定)する。
なお、予測推定される燃料制御用筒内圧力、筒内容積および吸入空気温度から、気体の状態方程式を用いて、吸気弁閉成完了時点で筒内に吸引した吸入空気量を予測推定することができる。
The above formulas (8) to (10) are expressed by the intake valve closing model (only the formula (8)) in FIG. 5 and the intake valve opening model (the formulas (8) and (10)) in FIG. At the beginning of opening, the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure when the
It should be noted that the estimated intake air amount sucked into the cylinder at the time of completion of intake valve closing is estimated from the estimated fuel control cylinder pressure, cylinder volume and intake air temperature using the gas equation of state. Can do.
以下、フロー内のステップごとに説明する。
なお、第1の吸入空気量推定フロー内においては、式(8)〜(10)における現時点でのクランク角CA1、計算周期ΔCA1に、各値を代入するものとする。
図7において、まず、スロットル制御ユニット7内の吸入空気量推定手段は、内燃機関(エンジン)が作動中であるか否かを判定する(ステップs1)。
Hereinafter, each step in the flow will be described.
In the first intake air amount estimation flow, each value is substituted into the current crank angle CA1 and calculation cycle ΔCA1 in the equations (8) to (10).
In FIG. 7, first, the intake air amount estimation means in the
ステップs1において、内燃機関が停止している(すなわち、NO)と判定されれば、スロットル弁1を介して吸気流量がスロットル弁1の下流側容積に溜まる状態であって、スロットル下流圧力P2が大気圧まで回復し、スロットル上流圧力P2がほぼ大気圧になるものと見なされる。
If it is determined in step s1 that the internal combustion engine is stopped (that is, NO), the intake flow rate is accumulated in the downstream volume of the
したがって、所定周期ΔCA前のスロットル下流圧力P2_oldとしてスロットル上流圧力P1を設定するために、「P2_old=P1」の演算処理を実行し(ステップs3)、ノード「4」を介して図9の処理に進み、第1の吸入空気量推定フロー(図7〜図9)を終了し、次のトリガを受けるまで待機する。 Therefore, in order to set the throttle upstream pressure P 1 as the throttle downstream pressure P 2 _old before the predetermined period ΔCA, the calculation process of “P 2 _old = P 1 ” is executed (step s3), and the node “4” is passed through. Then, the process proceeds to the process of FIG. 9 to end the first intake air amount estimation flow (FIGS. 7 to 9) and wait until the next trigger is received.
一方、ステップs1において、エンジン作動中(すなわち、YES)と判定されれば、エンジン制御ユニット8からクランク角CA、エンジン回転数Neを読み込むとともに、スロットルアクチュエータ6からスロットル開度THを読み込み(ステップs2)、内燃機関の運転状態を判別する。
On the other hand, if it is determined in step s1 that the engine is operating (that is, YES), the crank angle CA and the engine speed Ne are read from the
続いて、吸気弁3のバルブタイミングマップ(図16)を参照し、現時点のクランク角CAにおいて吸気弁3が閉じているか否かを判定する(ステップs4)。
ステップs4において、吸気弁3が開いている(すなわち、NO)と判定されれば、ノード「2」を介して図8の処理(ステップs12)に進む。
一方、ステップs4において、吸気弁3が閉じている(すなわち、YES)と判定されれば、続いて、ステップs4と同様に、前サイクル(所定周期ΔCA前)のクランク角(=CA−ΔCA)で吸気弁3が閉じていたか否かを判定する(ステップs5)。
Subsequently, it is determined whether or not the
If it is determined in step s4 that the
On the other hand, if it is determined in step s4 that the
ステップs5において、吸気弁3が閉じていた(すなわち、YES)と判定されれば、計算周期ΔCA1として所定周期ΔCAを設定するために、「ΔCA1=ΔCA」の処理を実行し、また、現時点でのクランク角CA1として現在のクランク角CAを設定するために、「CA1=CA」の処理を実行する(ステップs6)。
If it is determined in step s5 that the
続いて、吸気弁閉モデル(図5)の計算を用いたリアルタイム下流圧推定制御により、推定下流圧を算出し(ステップs7)、ノード「1」を介して図9の処理(ステップs21)に進む。
なお、吸気弁閉モデル計算(ステップs7)の具体的な処理手順については、図10を参照しながら後述する。
Subsequently, the estimated downstream pressure is calculated by real-time downstream pressure estimation control using the calculation of the intake valve closing model (FIG. 5) (step s7), and the process of FIG. 9 (step s21) is performed via the node “1”. move on.
A specific processing procedure of the intake valve closing model calculation (step s7) will be described later with reference to FIG.
一方、ステップs5において、前サイクルで吸気弁3が開いていた(すなわち、NO)と判定されれば、閉成完了時点のクランク角IVCでの推定下流圧および推定筒内圧力を算出するために、計算周期ΔCA1の設定処理「ΔCA1=IVC−(CA−ΔCA)」を実行し、また、現時点でのクランク角CA1として閉成完了時点のクランク角IVCを設定するために、「CA1=IVC」の処理を実行する(ステップs8)。
On the other hand, if it is determined in step s5 that the
続いて、吸気弁開モデル(図6)の計算を用いたリアルタイム下流圧推定制御により、吸気弁閉成完了時点のクランク角IVCでの推定下流圧および推定筒内圧力を算出する(ステップs9)。
なお、吸気弁開モデル計算(ステップs9)の具体的な処理手順については、図11を参照しながら後述する。
Subsequently, the estimated downstream pressure and the estimated in-cylinder pressure at the crank angle IVC at the time when the intake valve closing is completed are calculated by the real-time downstream pressure estimation control using the calculation of the intake valve opening model (FIG. 6) (step s9). .
A specific processing procedure of the intake valve opening model calculation (step s9) will be described later with reference to FIG.
次に、エンジン回転数Neと所定時期Aマップ(図20)とに基づき、所定時期Aを算出し(ステップs10)、続いて、計算周期ΔCA1の設定処理「ΔCA1=CA−IVC」を実行するとともに、現時点のクランク角CA1の設定処理「CA1=CA」を実行し(ステップs11)、ステップs7に進む。
上記ステップs10、s11を介したステップs7までの処理により、リアルタイム下流圧推定制御による吸気弁閉成完了時点(クランク角IVC)以降の推定下流圧を算出する。
なお、所定時期Aの算出処理(ステップs10)の詳細については、後述する。
Next, based on the engine speed Ne and the predetermined time A map (FIG. 20), the predetermined time A is calculated (step s10), and subsequently, the setting process “ΔCA1 = CA−IVC” for the calculation period ΔCA1 is executed. At the same time, the current crank angle CA1 setting process “CA1 = CA” is executed (step s11), and the process proceeds to step s7.
By the processing up to step s7 through steps s10 and s11, the estimated downstream pressure after the intake valve closing completion time (crank angle IVC) by the real-time downstream pressure estimation control is calculated.
Details of the calculation process (step s10) of the predetermined time A will be described later.
図7内の吸気弁閉モデル計算(ステップs7)は、図10に示す処理(ステップs27〜s32)により構成される。
図10において、まず、エンジン回転数Neおよび計算周期ΔCA1に基づき、時間項
In FIG. 10, first, based on the engine speed Ne and the calculation cycle ΔCA1, the time term
続いて、所定周期ΔCA前のスロットル下流圧力P2_oldとスロットル上流圧力P1との比
次に、前述の式(8)を用いて、現時点のクランク角CA1での推定下流圧を算出し(ステップs31)、所定周期ΔCA前のスロットル下流圧力P2_oldとして、以下のように、現時点のスロットル下流圧力を設定する(ステップs32)。 Next, the estimated downstream pressure at the current crank angle CA1 is calculated using the above equation (8) (step s31), and the throttle downstream pressure P 2 _old before the predetermined period ΔCA is calculated as follows. The throttle downstream pressure is set (step s32).
こうして吸気弁閉モデル(図10)の計算処理を終了すると、図1内のステップs7を抜け出て、ノード「1」を介して図9内のステップs21に進む。 When the calculation process of the intake valve closing model (FIG. 10) is thus completed, the process exits step s7 in FIG. 1 and proceeds to step s21 in FIG. 9 via the node “1”.
一方、前サイクルのクランク角(=CA−ΔCA)で吸気弁3が開いており、かつ現時点のクランク角(=CA)で吸気弁3が閉じている場合、つまり、図7内のステップs5からステップs8に進んだ場合は、吸気弁閉モデル計算(ステップs9)が実行される。
吸気弁開モデル計算(ステップs9)は、図11に示す処理(ステップs33〜s41)により構成される。
図11において、まず、エンジン回転数Neおよび計算周期ΔCA1に基づき、時間項
The intake valve opening model calculation (step s9) is configured by the processing (steps s33 to s41) shown in FIG.
In FIG. 11, first, based on the engine speed Ne and the calculation cycle ΔCA1, the time term
また、式(10)を用いて、吸気弁開モデルでCA1での(スロットルからの流量がないと仮定したときの)推定下流圧および推定筒内圧力を算出する(ステップs35)。
続いて、所定周期ΔCA前のスロットル下流圧力P2_oldとして、以下のように、現時点のスロットル下流圧力を設定する(ステップs36)。
Further, using equation (10), the estimated downstream pressure and the estimated in-cylinder pressure at CA1 (assuming that there is no flow rate from the throttle) in the intake valve opening model are calculated (step s35).
Subsequently, as the throttle downstream pressure P 2 _old before the predetermined period ΔCA, the current throttle downstream pressure is set as follows (step s36).
また、所定周期ΔCA前のスロットル下流圧力P2_oldとスロットル上流圧力P1との比
次に、前述の式(8)を用いて、現時点のクランク角CA1での推定下流圧および推定筒内圧力を算出し(ステップs39)、所定周期ΔCA前の筒内容積V3_oldとして、以下のように、現時点の筒内容積を設定する(ステップs40)。
Further, the ratio between the throttle downstream pressure P 2 _old and the throttle upstream pressure P 1 before the predetermined period ΔCA
Next, the estimated downstream pressure and estimated in-cylinder pressure at the current crank angle CA1 are calculated using the above-described equation (8) (step s39), and the in-cylinder volume V 3 _old before the predetermined period ΔCA is as follows: Thus, the current in-cylinder volume is set (step s40).
また、所定周期ΔCA前のスロットル下流圧力P2_oldとして、以下のように、現時点のスロットル下流圧力を設定する(ステップs41)。 Further, as the throttle downstream pressure P 2 _old before the predetermined period ΔCA, the current throttle downstream pressure is set as follows (step s41).
こうして吸気弁開モデル(図11)の計算処理を終了すると、図1内のステップs9を抜け出て、次のステップs10に進む。
なお、ステップs10における所定時期Aの算出処理は、エンジン回転数Neと図20の所定時期Aマップ(エンジン回転数Neをパラメータとしたマップ)とに基づいて実行される。
When the calculation process of the intake valve opening model (FIG. 11) is thus completed, the process exits step s9 in FIG. 1 and proceeds to the next step s10.
The calculation process of the predetermined time A in step s10 is executed based on the engine speed Ne and the predetermined time A map (a map using the engine speed Ne as a parameter) in FIG.
図20に示すように、所定時期Aは、エンジン回転数Neが増加するにつれて、推定処理時間を確保するために、吸入空気量予測推定制御の開始が早まる方向に、所定周期ΔCAずつ進角側にシフトされる。
こうして所定時期Aが算出された後、ステップs11において、「ΔCA1=CA−IVC」と、「CA1=CA」とが実行され、吸気弁閉成完了時点(クランク角IVC)以降の推定下流圧の算出処理に備える。
また、ステップs7において、吸気弁閉モデル計算を実行して、現時点のクランク角CA1での推定下流圧を算出し、図9内のステップs21に進む。
As shown in FIG. 20, at a predetermined time A, in order to secure the estimation processing time as the engine speed Ne increases, the advance side is increased by a predetermined period ΔCA in a direction in which the start of the intake air amount prediction estimation control is advanced. Shifted to.
After the predetermined timing A is calculated in this way, in step s11, “ΔCA1 = CA−IVC” and “CA1 = CA” are executed, and the estimated downstream pressure after the intake valve closing completion time (crank angle IVC) is reached. Prepare for the calculation process.
Further, in step s7, the intake valve closing model calculation is executed to calculate the estimated downstream pressure at the current crank angle CA1, and the process proceeds to step s21 in FIG.
次に、図7内のステップs4において、現時点(=CA)で吸気弁3が開いている(すなわち、NO)と判定された場合の処理について説明する。
この場合、ステップs4から、ノード「2」を介して図8の処理に進む。
図8において、まず、前サイクルのクランク角(=CA−ΔCA)で、すでに吸気弁3が開いていたか否かを判定する(ステップs12)。
Next, the processing in the case where it is determined in step s4 in FIG. 7 that the
In this case, the process proceeds from step s4 to the process of FIG. 8 via the node “2”.
In FIG. 8, first, it is determined whether or not the
ステップs12において、吸気弁3がすでに開いていた(すなわち、YES)と判定されれば、前述のステップs6と同様に「ΔCA1=ΔCA」および「CA1=CA」を実行し、続いて、ステップs9で説明した吸気弁開モデル計算を実行してCA1での推定下流圧および推定筒内圧力を算出し(ステップs14)、図9内のステップs21に進む。
If it is determined in step s12 that the
一方、ステップs12において、前サイクル(=CA−ΔCA)では吸気弁3が閉じていた(すなわち、NO)と判定されれば、開弁開始時点のクランク角IVOでの推定下流圧を算出する処理(ステップs15、s16)と、クランク角IVO以降の推定下流圧および推定筒内圧力を算出する処理(ステップs17〜s20、s14)を実行する。
On the other hand, if it is determined in step s12 that the
まず、クランク角IVOでの推定下流圧を算出するために、計算周期ΔCA1の設定処理「ΔCA1=IVO−(CA−ΔCA)」を実行し、また、現時点でのクランク角CA1として開弁開始時点のクランク角IVOを設定するために、「CA1=IVO」の処理を実行する(ステップs15)。 First, in order to calculate the estimated downstream pressure at the crank angle IVO, the setting process “ΔCA1 = IVO− (CA−ΔCA)” of the calculation cycle ΔCA1 is executed, and the valve opening start time is set as the current crank angle CA1. In order to set the crank angle IVO, the process of “CA1 = IVO” is executed (step s15).
続いて、前述(ステップs7)と同様の吸気弁閉モデル計算処理により、開弁開始時点のクランク角IVOでの推定下流圧を算出する(ステップs16)。
また、クランク角IVOと筒内容積マップ(図19)とに基づき、クランク角IVOでの筒内容積
続いて、クランク角IVOでのスロットル下流圧力と筒内圧力とが平衡したときの圧力を、前述の式(9)を用いた推定演算により算出する(ステップs18)。
以下、前述と同様に、所定周期ΔCA前のスロットル下流圧力P2_oldを、以下のように設定する(ステップs19)。
Subsequently, the estimated downstream pressure at the crank angle IVO at the valve opening start time is calculated by the intake valve closing model calculation process similar to that described above (step s7) (step s16).
Further, based on the crank angle IVO and the in-cylinder volume map (FIG. 19), the in-cylinder volume at the crank angle IVO.
Subsequently, the pressure when the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure at the crank angle IVO are balanced is calculated by the estimation calculation using the above-described equation (9) (step s18).
Thereafter, similarly to the above, the throttle downstream pressure P 2 —old before the predetermined period ΔCA is set as follows (step s19).
また、「ΔCA1=CA−IVO」および「CA1=CA」の処理を実行して(ステップs20)、吸気弁開モデル計算(ステップs14)に進み、現時点のクランク角CA1での推定下流圧および推定筒内圧力を算出した後、ノード「3」を介して図9内のステップs21に進む。 Further, the processing of “ΔCA1 = CA−IVO” and “CA1 = CA” is executed (step s20), and the process proceeds to the intake valve opening model calculation (step s14), and the estimated downstream pressure and estimated at the current crank angle CA1. After the in-cylinder pressure is calculated, the process proceeds to step s21 in FIG. 9 via the node “3”.
次に、図9内の処理(ステップs21〜s23)について説明する。
ステップs21以降の処理は、吸入空気量予測推定制御およびスロットル開度予測推定制御に相当する。
図9において、まず、吸入空気量予測推定制御を実行すべきか否かを判定するために、クランク角CAが所定時期Aであるか否かを判定する(ステップs21)。
Next, the process (steps s21 to s23) in FIG. 9 will be described.
The processing after step s21 corresponds to intake air amount prediction estimation control and throttle opening prediction estimation control.
In FIG. 9, first, in order to determine whether or not the intake air amount prediction estimation control should be executed, it is determined whether or not the crank angle CA is at a predetermined time A (step s21).
ステップs21において、クランク角CAが所定時期Aである(すなわち、YES)と判定されれば、吸入空気量予測推定制御およびスロットル開度予測推定制御による燃料制御用吸入空気量の算出処理を実行する(ステップs23)。
ステップs23は、図12〜図14に示す処理(ステップs42〜s65)により構成される。
If it is determined in step s21 that the crank angle CA is the predetermined time A (that is, YES), the calculation process of the intake air amount for fuel control by the intake air amount prediction estimation control and the throttle opening prediction estimation control is executed. (Step s23).
Step s23 includes the processes shown in FIGS. 12 to 14 (steps s42 to s65).
図12において、まず、吸入空気量予測推定制御およびスロットル開度予測推定制御の前準備処理を実行し(ステップs42、s43、s64)、また、スロットル開度予測推定制御により予測推定スロットル開度THEを算出する(ステップs44、s45、s65)。
続いて、図12〜図14において、吸入空気量予測推定制御により、吸気弁閉成完了時点(クランク角IVC)での予測推定下流圧および予測推定筒内圧力(=燃料制御用下流圧および燃料制御用筒内圧力)を算出する(ステップs46〜s61)。
さらに、図14において、燃料制御用筒内圧力から燃料制御用吸入空気量を算出し(ステップs62)、ステップs43と同様のステップs63を介して、ステップs23の処理ルーチンを終了し、図9内のステップs22に進む。
In FIG. 12, first, pre-preparation processing for intake air amount prediction estimation control and throttle opening prediction estimation control is executed (steps s42, s43, s64), and predicted estimated throttle opening THE by throttle opening prediction estimation control. Is calculated (steps s44, s45, s65).
Subsequently, in FIGS. 12 to 14, the estimated estimated downstream pressure and estimated estimated in-cylinder pressure (= downstream pressure for fuel control and fuel) at the intake valve closing completion time (crank angle IVC) by intake air amount predictive estimation control. In-cylinder pressure for control) is calculated (steps s46 to s61).
Further, in FIG. 14, the fuel control intake air amount is calculated from the fuel control in-cylinder pressure (step s62), and the processing routine of step s23 is terminated via step s63 similar to step s43. The process proceeds to step s22.
図12のステップs42においては、「CA’=CA」および「THE=TH」の処理を実行する。
ここで、CA’は、吸入空気量予測推定制御およびスロットル開度予測推定制御の実行時に用いられるクランク角である。
In step s42 of FIG. 12, processing of “CA ′ = CA” and “THE = TH” is executed.
Here, CA ′ is a crank angle used when the intake air amount prediction estimation control and the throttle opening prediction estimation control are executed.
次に、ステップs43において、所定周期ΔCA前のスロットル下流圧力P2_oldとして、以下のように、現時点のスロットル下流圧力を設定する。 Next, in step s43, the current throttle downstream pressure is set as follows as the throttle downstream pressure P 2 _old before the predetermined period ΔCA.
これにより、現時点(=所定時期A)での推定下流圧を保存する。
また、ステップs64において、以下の式(20)により、スロットル開度予測推定制御で用いる直線補間の傾きDABを算出する。
Thereby, the estimated downstream pressure at the present time (= predetermined time A) is stored.
In step s64, the slope DAB of linear interpolation used in the throttle opening prediction estimation control is calculated by the following equation (20).
ただし、式(20)において、TH_oldは、所定周期ΔCA前のスロットル開度(前回履歴値)を示している。
なお、式(20)は、前述の式(19)とほぼ同様であり、一部変数を変形したのみである。すなわち、式(19)内のスロットル開度THA、THBは、式(20)内の所定時期Aのスロットル開度TH、前回の所定時期Aのスロットル開度TH_oldにそれぞれ対応する。
However, in Expression (20), TH_old represents the throttle opening (previous history value) before the predetermined period ΔCA.
Equation (20) is substantially the same as Equation (19) described above, and only some variables are modified. That is, the throttle openings THA and THB in the equation (19) respectively correspond to the throttle opening TH at the predetermined timing A and the previous throttle opening TH_old in the predetermined timing A in the equation (20).
以下のステップs44〜s61およびs65は、クランク角CA’が吸気弁閉成完了時点のクランク角IVCに達するまで繰り返されるループ制御である。
まず、クランク角CA’の増加処理「CA’=CA’+ΔCA」を実行し(ステップs45)、クランク角CA’を所定周期ΔCAだけ進めた後、ステップs65に進む。
The following steps s44 to s61 and s65 are loop control that is repeated until the crank angle CA ′ reaches the crank angle IVC at the completion of intake valve closing.
First, the crank angle CA ′ increasing process “CA ′ = CA ′ + ΔCA” is executed (step s45), the crank angle CA ′ is advanced by a predetermined period ΔCA, and then the process proceeds to step s65.
ステップs65においては、予測推定スロットル開度の計算処理を実行することにより、予測推定スロットル開度THEを算出する。
予測推定スロットル開度THEの計算処理(ステップs65)は、図15に示す処理(ステップs66〜s69)により構成される。
In step s65, a predicted estimated throttle opening THE is calculated by executing a predicted estimated throttle opening calculation process.
The calculation process (step s65) of the predicted estimated throttle opening THE is configured by the processes (steps s66 to s69) shown in FIG.
図15において、まず、予測推定スロットル開度THEがすでに目標スロットル開度THTに達しているか否かを判定する(ステップs66)。
ステップs66において、予測推定スロットル開度THEが目標スロットル開度THTに達している(すなわち、YES)と判定されれば、図15の処理ルーチンを抜け出て、図12内のステップs46に進む。
In FIG. 15, first, it is determined whether or not the predicted estimated throttle opening THE has already reached the target throttle opening THT (step s66).
If it is determined in step s66 that the predicted estimated throttle opening THE has reached the target throttle opening THT (that is, YES), the process routine of FIG. 15 is exited and the process proceeds to step s46 in FIG.
一方、ステップs66において、予測推定スロットル開度THEが目標スロットル開度THTに達していない(すなわち、NO)と判定されれば、傾きDABの線形補間を用いて、クランク角CA’での予測推定スロットル開度THEを、以下の式(21)により算出する(ステップs67)。 On the other hand, if it is determined in step s66 that the predicted estimated throttle opening THE has not reached the target throttle opening THT (that is, NO), the predicted estimation at the crank angle CA ′ is performed using linear interpolation of the slope DAB. The throttle opening THE is calculated from the following equation (21) (step s67).
なお、式(21)は、前述の式(18)とほぼ同様であり、一部変数を変形したのみである。
こうして、クランク角CA’での予測推定スロットル開度THEを算出後、続いて、予測推定スロットル開度THEが目標スロットル開度THTに達したか否かを判定し(ステップs68)、THE<THT(すなわち、NO)と判定されれば、図15の処理ルーチンを抜け出て、図12内のステップs46に進む。
Equation (21) is substantially the same as Equation (18) described above, and only some variables are modified.
Thus, after calculating the predicted estimated throttle opening THE at the crank angle CA ′, it is then determined whether or not the predicted estimated throttle opening THE has reached the target throttle opening THT (step s68), and THE <THT If it is determined (that is, NO), the process routine of FIG. 15 is exited and the process proceeds to step s46 in FIG.
一方、ステップs68において、予測推定スロットル開度THEが目標スロットル開度THTに達した(すなわち、YES)と判定されれば、以下のように、予測推定スロットル開度THEの固定設定処理を実行して(ステップs69)、図12内のステップs46に進む。 On the other hand, if it is determined in step s68 that the predicted estimated throttle opening degree THE has reached the target throttle opening degree THT (that is, YES), a fixed setting process of the predicted estimated throttle opening degree THE is executed as follows. (Step s69), the process proceeds to step s46 in FIG.
ところで、図12、図13内のステップs46〜s60は、前述の図7、図8内のステップs4〜s20と比べれば明らかなように、クランク角がCAからCA’に変更されている点と、吸気弁閉モデル計算(ステップs49、s56)および吸気弁開モデル計算(ステップs51、s54)での面積項
したがって、ステップs4〜s20と対応するステップs46〜s60については詳述を省略する。
具体的には、両者において、各ステップは、以下の(a)〜(c)の対応関係にある。
Therefore, detailed description of steps s46 to s60 corresponding to steps s4 to s20 is omitted.
Specifically, in both, each step has the following correspondence (a) to (c).
(a)「ステップs46〜s49」は、前述の「ステップs4〜s7」(前サイクル(=CA−ΔCA)で吸気弁3が閉じていて、現時点(=CA)で吸気弁3が閉じている状態)に対応する。
(b)「ステップs46、s52〜s54」は、前述の「ステップs4、s12〜s14」(前サイクル(=CA−ΔCA)で吸気弁3が開いていて、現時点(=CA)で吸気弁3が開いている状態)に対応する。
(c)「ステップs46、s52、s55〜s60を介したステップs54」は、前述の「ステップs4、s12、s15〜s20を介したステップs14」(前サイクル(=CA−ΔCA)で吸気弁3が閉じていて、現時点(=CA)で吸気弁3が開いている状態)に対応する。
(A) In “steps s46 to s49”, the aforementioned “steps s4 to s7” (the previous cycle (= CA−ΔCA) is closed, and the
(B) “Steps s46, s52 to s54” are the above-mentioned “Steps s4, s12 to s14” (the
(C) “Step s54 via steps s46, s52, s55 to s60” is replaced with “step s14 via steps s4, s12, s15 to s20” described above (in the previous cycle (= CA−ΔCA), the
なお、前述の「ステップs4、s5、s8〜s11を介したステップs7」(前サイクル(=CA−ΔCA)で吸気弁3が開いていて、現時点(=CA)で吸気弁3が閉じている状態)に関しては、図12、図13においては、吸入空気量予測推定制御で吸気弁閉成完了時点(クランク角IVC)以降の予測推定下流圧を算出する必要はないため、「ステップs4、s5、s8〜s11を介したステップs7」のうちの「ステップs7、s10、s11」に相当する処理を省いた「ステップs4、s5、s8、s9」と「ステップs46、s47、d50、d51」とが対応する。
In addition, the above-described “step s7 via steps s4, s5, s8 to s11” (the
さらに、上述したとおり、図12、図13内の吸気弁閉モデル計算(ステップs49、s56)におけるステップs30(図10参照)の面積項
以下、図12〜図14に示すステップs44〜s61のループ制御を実行して、吸気弁閉成完了時点のクランク角IVCでの燃料制御用下流圧および燃料制御用筒内圧力を算出した後、図14内のステップs62に進む。
ステップs62において、スロットル制御ユニット7は、燃料制御用筒内圧力と、吸気弁閉成完了時点のクランク角IVCでの筒内容積と、吸入空気温度とに基づき、気体の状態方程式を用いて燃料制御用吸入空気量を算出し、算出した燃料制御用吸入空気量をエンジン制御ユニット8に送信する。
Hereinafter, after executing the loop control of steps s44 to s61 shown in FIGS. 12 to 14 to calculate the downstream pressure for fuel control and the in-cylinder pressure for fuel control at the crank angle IVC when the intake valve closing is completed, Proceed to step s62 in FIG.
In step s62, the
続いて、所定周期ΔCA前のスロットル下流圧力P2_oldとして、以下のように、所定時期Aでのスロットル下流圧力を設定する(ステップs63)。 Subsequently, as the throttle downstream pressure P 2 _old before the predetermined period ΔCA, the throttle downstream pressure at the predetermined time A is set as follows (step s63).
これにより、次回のトリガを受け取った後に実行するリアルタイム下流圧推定制御に備える。
以下、図14の処理ルーチンを抜け出て、図9内のステップs22に進む。
このように、図9において、ステップs21で「NO」(クランク角CAが所定時期Aでない)と判定された場合、および、ステップs23(燃料制御用吸入空気量算出処理)が終了してステップs63(図14)まで実行された場合には、ステップs22に進む。
ステップs22においては、所定周期ΔCA前のスロットル開度TH_oldとして、以下のように、今回の所定時期Aにおけるスロットル開度THを設定する。
This prepares for real-time downstream pressure estimation control to be executed after receiving the next trigger.
Thereafter, the process routine of FIG. 14 is exited, and the process proceeds to step s22 in FIG.
As described above, in FIG. 9, when it is determined as “NO” in step s21 (the crank angle CA is not the predetermined timing A), and step s23 (fuel control intake air amount calculation processing) is completed, and step s63 is completed. When the process is executed up to (FIG. 14), the process proceeds to step s22.
In step s22, the throttle opening TH at the present predetermined time A is set as follows as the throttle opening TH_old before the predetermined period ΔCA.
これにより、現時点でのスロットル開度THを保存したうえで、第1の吸入空気量推定フローを終了し、次のトリガを受け取るまで待機する。
上記処理を内燃機関動作中に気筒ごとに具備されたスロットル制御ユニット7で実行することにより、エアフローセンサや圧力センサを具備しない構成(図3)においても、所定時期Aから燃料の噴射開始時期までにクランク角に先駆けて制御対象気筒の燃料制御用吸入空気量を予測推定することができる。
このとき、予測推定処理の際に、図4に示したように、所定時期Aから吸気弁閉成完了時点までの間のスロットル開度THEを予測推定する。
As a result, the current throttle opening TH is stored, the first intake air amount estimation flow is terminated, and the process waits until the next trigger is received.
By executing the above processing by the
At this time, in the prediction estimation process, as shown in FIG. 4, the throttle opening THE from the predetermined time A to the intake valve closing completion time is predicted and estimated.
以上のように、この発明の実施の形態1に係る内燃機関制御装置は、流路面積を制御することにより内燃機関への吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段(スロットル弁1)と、吸入空気量制御手段の流路面積を算出する流路面積算出手段(スロットル制御ユニット7)と、吸入空気量制御手段の下流側の圧力を検出する下流圧力検出手段(スロットル制御ユニット7)と、エンジン回転数Neを検出する回転数検出手段(クランク角センサ5、エンジン制御ユニット8)と、内燃機関の筒内に吸引される吸入空気量を推定する吸入空気量推定手段(スロットル制御ユニット7)とを備えている。
As described above, the internal combustion engine control apparatus according to
また、流路面積算出手段は、流路面積(スロットル開度TH)を検出する流路面積検出手段(TPS)と、吸入空気量推定手段が吸入空気量の推定処理を開始する吸入空気量推定開始時期から、内燃機関の制御対象気筒の吸気弁が閉成完了する吸気弁閉成完了時点(クランク角IVC)までの間の、流路面積を予測推定する流路面積予測手段とを含む。
吸入空気量推定手段は、吸入空気量制御手段の上流側および下流側の各圧力と、流路面積と、エンジン回転数Neと、内燃機関の吸入空気温度と、内燃機関の筒内容積とを用いて、吸入空気量推定開始時期から、制御対象気筒に対して燃料噴射を開始する噴射開始時期までの間に、吸気弁閉成完了時点までの吸入空気量を予測推定する。
Further, the flow path area calculating means includes a flow path area detecting means (TPS) for detecting the flow path area (throttle opening TH), and an intake air amount estimating means for starting the intake air amount estimating process by the intake air amount estimating means. And a passage area predicting means for predicting and estimating the passage area from the start time to the intake valve closing completion point (crank angle IVC) at which the intake valve of the control target cylinder of the internal combustion engine is closed.
The intake air amount estimation means includes the upstream and downstream pressures of the intake air amount control means, the flow passage area, the engine speed Ne, the intake air temperature of the internal combustion engine, and the cylinder volume of the internal combustion engine. By using this, the intake air amount until the intake valve closing completion time is predicted and estimated between the intake air amount estimation start timing and the injection start timing at which fuel injection to the controlled cylinder is started.
また、流路面積推定手段は、吸入空気量推定開始時期(所定時期A)と、吸入空気量推定開始時期よりも以前の所定時期(時期B)に検出された流路面積とを用いて、吸入空気量推定開始時期から吸気弁閉成完了時点までの間の吸入空気量制御手段の流路面積を予測推定する。
流路面積推定手段により予測推定される流路面積は、所定値(目標スロットル開度THT)に到達した後から吸気弁閉成完了時点までの期間にわたって、所定値に固定設定される。
吸入空気量制御手段は、流路面積を目標値に制御するとともに、吸入空気量推定開始時期における流路面積の目標値を所定値に設定する。
Further, the channel area estimation means uses the intake air amount estimation start timing (predetermined timing A) and the channel area detected at a predetermined timing (timing B) before the intake air amount estimation start timing, The flow passage area of the intake air amount control means between the intake air amount estimation start timing and the intake valve closing completion time is predicted and estimated.
The flow path area predicted and estimated by the flow path area estimation means is fixedly set to a predetermined value over a period from when the predetermined value (target throttle opening degree THT) is reached to when the intake valve closing is completed.
The intake air amount control means controls the flow channel area to a target value and sets the target value of the flow channel area at the intake air amount estimation start timing to a predetermined value.
吸入空気量推定手段は、吸入空気量推定開始時期から吸気弁閉成完了時点までの間に筒内に吸引される吸入空気量を、吸気弁閉成完了時点の筒内圧力に基づいて推定する。
また、吸入空気量推定手段は、予測推定下流圧設定手段を含み、予測推定下流圧設定手段は、内燃機関のクランク角に先駆けて推定される吸気弁閉成完了時点での予測推定下流圧を、吸気弁閉成完了時点の筒内圧力として設定する。
The intake air amount estimation means estimates the intake air amount sucked into the cylinder between the intake air amount estimation start timing and the intake valve closing completion time based on the in-cylinder pressure at the intake valve closing completion time. .
The intake air amount estimating means includes a predicted estimated downstream pressure setting means, and the predicted estimated downstream pressure setting means calculates the estimated estimated downstream pressure at the time when the intake valve closing completion is estimated prior to the crank angle of the internal combustion engine. The in-cylinder pressure when the intake valve closing is completed is set.
予測推定下流圧設定手段は、前回の予測推定下流圧と、吸入空気量制御手段の上流側の圧力と、吸入空気量制御手段の流路面積と、内燃機関の筒内容積と、エンジン回転数Neと、内燃機関の吸入空気温度とに基づいて、前回から所定周期後の予測推定下流圧を推定するとともに、前回から所定周期ΔCA後の予測推定下流圧の推定処理を繰り返し実行することによって、吸気弁閉成完了時点の予測推定下流圧を推定する。
予測推定下流圧の推定処理を開始する下流圧推定開始時期は、噴射開始時期よりも前の所定時期に設定されており、所定時期は、エンジン回転数Neが増加するほど、噴射開始時期に対して下流圧推定開始時期が早まる方向にシフトされる。
The predicted estimated downstream pressure setting means includes the previous estimated estimated downstream pressure, the pressure upstream of the intake air amount control means, the flow passage area of the intake air amount control means, the cylinder volume of the internal combustion engine, and the engine speed. By estimating the estimated estimated downstream pressure after a predetermined period from the previous time based on Ne and the intake air temperature of the internal combustion engine, and repeatedly executing the estimated estimated downstream pressure after the predetermined period ΔCA from the previous time, Estimate the estimated estimated downstream pressure when the intake valve is closed.
The downstream pressure estimation start timing for starting the estimation process of the predicted estimated downstream pressure is set to a predetermined timing before the injection start timing. The predetermined timing is greater than the injection start timing as the engine speed Ne increases. Thus, the downstream pressure estimation start timing is shifted in a direction that is advanced.
また、内燃機関の複数の気筒10の各々に対応して設けられた各吸気弁3に、複数の独立吸気管の一端を連通し、各独立吸気管の他端に集合部を連通し、各独立吸気管に吸入空気量制限手段を配設した構成において、吸入空気量推定手段(スロットル制御ユニット7)は、2つの吸入空気量推定モデルを有しており、2つの吸入空気量推定モデルは、吸入空気量制御手段の上流側から各吸気弁3までの吸気通路をモデル化した「吸気弁閉モデル」と、吸入空気量制御手段の上流側から容積変化を考慮した筒内までの吸気通路をモデル化した「吸気弁開モデル」とからなっている。
Further, each
下流圧力検出手段は、前回推定した吸入空気量制御手段の下流側の圧力と、吸入空気量制御手段の上流側の圧力と、吸入空気量制御手段の流路面積と、内燃機関の筒内容積と、エンジン回転数Neと、内燃機関の吸入空気温度とに基づいて、今回の吸入空気量制御手段の下流側の圧力を推定する。
また、下流圧力検出手段は、今回の吸入空気量制御手段の下流側の圧力を、内燃機関のクランク角CAにしたがう所定周期ΔCAごとに推定する。
The downstream pressure detection means includes the previously estimated downstream pressure of the intake air amount control means, the upstream pressure of the intake air amount control means, the flow passage area of the intake air amount control means, and the cylinder volume of the internal combustion engine. Then, based on the engine speed Ne and the intake air temperature of the internal combustion engine, the pressure on the downstream side of the current intake air amount control means is estimated.
Further, the downstream pressure detection means estimates the downstream pressure of the current intake air amount control means for each predetermined period ΔCA according to the crank angle CA of the internal combustion engine.
また、吸入空気量制御手段は、スロットル弁1を含み、流路面積検出手段および流路面積予測手段を含む流路面積算出手段は、スロットル弁1の開度に基づいて流路面積を算出する。
さらに、回転数検出手段は、内燃機関のクランク角CAを検出するクランク角センサ5を含み、エンジン回転数Neを検出するとともに、クランク角CA(動作行程)に基づいて設定される筒内容積を検出する。
The intake air amount control means includes the
Further, the rotational speed detection means includes a
この発明の実施の形態1によれば、上記制御により、吸入空気量予測推定制御を開始する時期から吸気弁閉成完了時点までの間で実際のスロットル開度が大きく変化するような過渡運転状態においても、吸入空気量予測推定制御の際に用いるスロットル開度と実際のスロットル開度との差異を小さく抑制することができるので、推定される制御対象気筒への燃料制御用吸入空気量の精度が向上して、高精度な燃料噴射制御を実現することができる。
According to
また、従来装置のように3箇所(スロットル弁1、吸気弁3、排気弁4)の通過流量計算を実行するのではなく、スロットル弁1の通過流量のみを計算して、スロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量を推定することができるので、計算負荷を軽減することができる。
Further, instead of calculating the passage flow rate at three locations (
さらに、上記説明では、図3のように、スロットル制御ユニット7において吸入空気量の推定処理を実行し、エンジン制御ユニット8において燃料量演算処理を実行するシステムを例にとって説明したが、当然のことながら、スロットル制御ユニット7の機能をエンジン制御ユニット8に統合して、吸入空気量の推定をエンジン制御ユニット8ですべての処理を実行してもよい。
Further, in the above description, as shown in FIG. 3, a description has been given of a system in which the
実施の形態2.
なお、上記実施の形態1(図3)では、スロットル下流圧力を検出するセンサを特に設置せず、スロットル制御ユニット7内のリアルタイム下流圧推定制御により、所定時期Aでのスロットル下流圧力を推定したが、図21に示すように、所定時期Aでのスロットル下流圧力を圧力センサ14により検出してもよい。
In the first embodiment (FIG. 3), the sensor for detecting the throttle downstream pressure is not particularly installed, and the throttle downstream pressure at the predetermined time A is estimated by the real-time downstream pressure estimation control in the
図21はこの発明の実施の形態2に係る内燃機関制御装置のシステム全体を概略的に示す構成図であり、前述(図3参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「A」を付して詳述を省略する。
また、図21においては、前述と同様に多連スロットルのシステム構成を示しており、気筒10として、代表的に第1気筒のみ示しているが、第2気筒〜第4気筒も同様に構成されている。
FIG. 21 is a block diagram schematically showing the entire system of the internal combustion engine control apparatus according to
FIG. 21 shows the system configuration of the multiple throttle as described above, and only the first cylinder is representatively shown as the
図21において、図3との相違点は、各スロットル弁1の下流側の吸気通路9に圧力センサ14が設けられている点のみである。
この場合、スロットル制御ユニット7Aは、圧力センサ14により検出した所定時期Aでのスロットル下流圧力に基づいて、前述のスロットル開度予測推定制御および吸入空気量予測推定制御を実行することにより、燃料制御用吸入空気量の推定を行う。
21 differs from FIG. 3 only in that a
In this case, the
また、前述と同様に、推定下流圧や燃料制御用吸入空気量の推定処理における計算負荷を従来装置よりも低減するため、吸気弁閉モデル(図5)および吸気弁開モデル(図6)を用いる。
これにより、従来装置のように3ヶ所(スロットル部、吸気弁部、排気弁部)の通過流量を計算するのではなく、スロットル部のみの通過流量のみが計算されることになる。
Similarly to the above, the intake valve closing model (FIG. 5) and the intake valve opening model (FIG. 6) are used in order to reduce the calculation load in the estimation downstream pressure and fuel control intake air amount estimation process compared to the conventional apparatus. Use.
Thus, instead of calculating the passage flow rate at three locations (throttle part, intake valve part, exhaust valve part) as in the conventional device, only the passage flow rate of the throttle part is calculated.
図21において、圧力センサ14は、各スロットル制御ユニット7Aに対してスロットル下流圧力検出信号を送信する。
なお、図5、図6と同様の構成および式からなる吸気弁閉モデルおよび吸気弁開モデルについては、説明を省略する。
In FIG. 21, the
Note that the description of the intake valve closing model and the intake valve opening model having the same configurations and equations as in FIGS. 5 and 6 will be omitted.
次に、図22のフローチャートを参照しながら、図21内のスロットル制御ユニット7A内で実行される第2の吸入空気量推定フローについて説明する。
図22において、ステップs10およびs23は、前述(図7、図9参照)と同一の処理である。
また、図22に示す第2の吸入空気量推定フローは、前述と同様に、各スロットル弁1が個別制御の多連スロットルシステムに設けられていることから、図5、図6の吸気弁開モデルおよび吸気弁閉モデルを用いて実行される。
Next, the second intake air amount estimation flow executed in the
In FIG. 22, steps s10 and s23 are the same processing as described above (see FIGS. 7 and 9).
Also, the second intake air amount estimation flow shown in FIG. 22 is similar to the above, because each
さらに、第2の吸入空気量推定フローは、クランク角CAが、所定時期Aマップ(図20参照)から算出される所定周期Aに到達した時点で、エンジン制御ユニット8からスロットル制御ユニット7Aに対してトリガが送られたときに実行される。
これにより、スロットル開度予測推定制御により所定時期Aから吸気弁閉成完了時点までの間のスロットル開度を予測推定したうえで、吸入空気量予測推定制御により、予測推定下流圧、予測推定筒内圧力および燃料制御用吸入空気量を推定するようになっている。
Further, the second intake air amount estimation flow is such that when the crank angle CA reaches a predetermined period A calculated from a predetermined time A map (see FIG. 20), the
Accordingly, the throttle opening prediction prediction control is used to predict and estimate the throttle opening from the predetermined timing A to the intake valve closing completion time, and then the intake air amount prediction estimation control is used to predict the predicted estimated downstream pressure and the predicted estimation cylinder. The internal pressure and the intake air amount for fuel control are estimated.
また、前述と同様に、スロットル制御ユニット7Aには、スロットル上流圧力P1の値、吸入空気温度T1の値が入力されるとともに、クランク角CAをパラメータとした吸気弁3のバルブタイミングマップ(図16参照)が組み込まれている。
Further, in the same manner as described above, the
第2の吸入空気量推定フローは、スロットル開度予測推定制御および吸入空気量予測推定制御を実行する制御ロジックのみで構成されている。
つまり、前述の第1の吸入空気量推定フローと同様に、第2の吸入空気量推定フロー内においても、前述の式(8)〜(10)、(20)、(21)と、気体の状態方程式および各種マップ(図16〜図20)とを用いて、予測推定下流圧や燃料制御用吸入空気量などが算出されることになる。
The second intake air amount estimation flow is configured only by control logic that executes throttle opening prediction estimation control and intake air amount prediction estimation control.
That is, in the same way as the first intake air amount estimation flow described above, the above-described equations (8) to (10), (20), (21) The predicted estimated downstream pressure, the intake air amount for fuel control, and the like are calculated using the state equation and various maps (FIGS. 16 to 20).
図22において、スロットル制御ユニット7Aは、エンジン制御ユニット8からトリガを受けた後、まず、エンジン制御ユニット8からクランク角CA、エンジン回転数Neを読み込むとともに、スロットルアクチュエータ6からスロットル開度THを読み込み、圧力センサ14からスロットル下流圧力を読み込む(ステップs101)。
なお、スロットル制御ユニット7Aにおいては、第2の吸入空気量推定フローの開始前に、所定時期Aの所定周期ΔCA前に検出したスロットル開度
次に、ステップs23においては、前述と同一の処理(図12内のステップs42〜s65)により、燃料制御用吸入空気量を算出する。
続いて、ステップs10においては、前述と同一の処理により、所定時期Aを算出してエンジン制御ユニット8に送信する。
In FIG. 22, after receiving the trigger from the
In the
Next, in step s23, the intake air amount for fuel control is calculated by the same processing as described above (steps s42 to s65 in FIG. 12).
Subsequently, in step s10, the predetermined time A is calculated and transmitted to the
以下、図22の第2の吸入空気量推定フローを終了し、次のトリガを受け取るまで待機する。
以上の処理を、内燃機関動作中に、気筒ごとに設けられたスロットル制御ユニット7Aで実行することにより、圧力センサ14を用いた燃料制御用吸入空気量の推定処理を完了することができる。
Thereafter, the second intake air amount estimation flow in FIG. 22 is terminated, and the process waits until the next trigger is received.
By executing the above processing with the
この発明の実施の形態2に係る第2の吸入空気量推定フロー(図22)によれば、気筒ごとに圧力センサ14が設けられていることから、前述の実施の形態1と比べてコスト高となるが、第1の吸入空気量推定フロー(図7〜図9)と比べれば分かるように、さらに簡単な制御ロジックで燃料制御用吸入空気量の推定処理を実行することができる。
また、所定時期Aでのスロットル下流圧力を圧力センサ14で検出しているので、実際の圧力検出値に基づき、さらに高精度な燃料制御用吸入空気量の推定を実現することができる。
According to the second intake air amount estimation flow (FIG. 22) according to the second embodiment of the present invention, since the
Further, since the pressure downstream of the throttle at the predetermined time A is detected by the
実施の形態3.
なお、上記実施の形態1、2では、多連スロットルシステムに適用した例について説明したが、図23に示すように、集合部スロットルシステムに適用してもよい。
図23はこの発明の実施の形態3に係る内燃機関制御装置のシステム全体を概略的に示す構成図であり、前述(図3、図21参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「B」を付して詳述を省略する。
In the first and second embodiments, the example applied to the multiple throttle system has been described. However, as shown in FIG. 23, the present invention may be applied to a collective throttle system.
FIG. 23 is a block diagram schematically showing the entire system of the internal combustion engine control apparatus according to
図23において、前述との相違点は、吸気通路の集合部にスロットル弁1を設けた点、スロットル下流側の吸気通路9Bが集合部に位置する点、および、スロットル弁1の上流側に大気圧センサ15および温度センサ16を設けた点である。
この場合、大気圧センサ15および温度センサ16を設けることにより、前述の実施の形態1、2では適用しなかった大気圧補正処理および吸入空気温度補正処理が組み込まれている。
In FIG. 23, the difference from the above is that the
In this case, by providing the
この発明の実施の形態3においては、前述と同様に、リアルタイム下流圧推定制御により、所定時期Aでの推定下流圧の推定処理を実行するとともに、スロットル開度予測推定制御により、所定時期Aから吸気弁閉成完了時点(クランク角IVC)までの間のスロットル開度を予測推定したうえで、所定時期Aでの推定下流圧に基づいた吸入空気量予測推定制御による燃料制御用吸入空気量の推定処理を実行する。 In the third embodiment of the present invention, the estimated downstream pressure is estimated at the predetermined timing A by the real-time downstream pressure estimation control as described above, and from the predetermined timing A by the throttle opening prediction estimation control. After predicting and estimating the throttle opening until the intake valve closing completion time (crank angle IVC), the intake air amount for fuel control by the intake air amount predictive estimation control based on the estimated downstream pressure at the predetermined time A is determined. Perform the estimation process.
また、前述の実施の形態1、2では、推定下流圧および燃料制御用吸入空気量の推定処理に要する計算負荷を低減するために、吸気弁閉モデルおよび吸気弁開モデルを用いてスロットル部のみの通過流量を計算したが、この発明の実施の形態3では、スロットル上流から容積変化を考慮した各筒内までの吸気通路をモデル化した「集合部スロットルシステムモデル」を用いて、スロットル部のみの通過流量を計算して計算負荷を低減している。 In the above-described first and second embodiments, in order to reduce the calculation load required for the estimation downstream pressure and fuel control intake air amount estimation processing, only the throttle unit is used by using the intake valve closing model and the intake valve opening model. In the third embodiment of the present invention, only the throttle part is obtained by using the “collection part throttle system model” in which the intake passage from the upstream side of the throttle to the inside of each cylinder in consideration of the volume change is modeled. The calculation load is reduced by calculating the passage flow rate.
なお、この発明の実施の形態3において、前述の吸気弁閉モデルおよび吸気弁開モデルを用いない理由は、集合部スロットルシステムにおいては、スロットル下流側9Bで各気筒がスロットル弁1で遮蔽されることなく連通しているので、少なくとも1つの気筒10の吸気弁3が常時開いており、さらに、2つ以上の気筒10の吸気弁3が開いている場合では、吸気弁3が開いているすべての気筒10の筒内容積を考慮する必要があるからである。
In the third embodiment of the present invention, the reason why the intake valve closed model and the intake valve open model are not used is that in the collective throttle system, each cylinder is shielded by the
また、この発明の実施の形態3では、リアルタイム下流圧推定制御および吸入空気量予測推定制御の実行時に用いるスロットル上流圧力および吸入空気温度を、センサ検出値で補正する制御も合わせて実行する。 Further, in the third embodiment of the present invention, control for correcting the throttle upstream pressure and the intake air temperature used when executing the real-time downstream pressure estimation control and the intake air amount prediction estimation control with the sensor detection value is also executed.
図23に示した集合部スロットルシステムにおいて、前述と同様に、4気筒エンジンの場合を例にとって説明する。なお、気筒10として、代表的に第1気筒のみを示したが、内燃機関の第2気筒〜第4気筒も同様に構成されている。
内燃機関には、前述と同様に、吸入空気量を制限するスロットル弁1が設けられ、スロットル弁1は、スロットル制御ユニット7Bからのスロットル開度制御信号により電子制御される。
The collective throttle system shown in FIG. 23 will be described by taking the case of a four-cylinder engine as an example, as described above. Although only the first cylinder is representatively shown as the
As described above, the internal combustion engine is provided with a
スロットルアクチュエータ6に設けられたTPSは、スロットル開度検出信号(TH)をスロットル制御ユニット7Bに送信する。
また、スロットル制御ユニット7Bには、エンジン制御ユニット8Bからエンジン回転数信号(Ne)、クランク角信号(CA)、目標吸入空気量信号、大気圧信号、吸入空気温度信号が入力される。
一方、エンジン制御ユニット8Bには、スロットル制御ユニット7Bから燃料制御用吸入空気量信号が入力される。
The TPS provided in the
The throttle control unit 7B receives the engine speed signal (Ne), crank angle signal (CA), target intake air amount signal, atmospheric pressure signal, and intake air temperature signal from the engine control unit 8B.
On the other hand, a fuel control intake air amount signal is input to the engine control unit 8B from the throttle control unit 7B.
スロットル制御ユニット7Bは、スロットル開度検出信号(TH)、燃料制御用吸入空気量および目標吸入空気量信号に基づき、目標スロットル開度THTを決定するとともに、エンジン回転数検出信号(Ne)、クランク角信号(CA)、大気圧および吸入空気温度などに基づき、燃料制御用吸入空気量などの推定処理を実行する。
なお、図23において、スロットル下流圧力とは、スロットル下流側9Bでの圧力に相当する。
The throttle control unit 7B determines the target throttle opening degree THT based on the throttle opening degree detection signal (TH), the fuel control intake air amount and the target intake air amount signal, as well as the engine speed detection signal (Ne), the crank Based on the angular signal (CA), the atmospheric pressure, the intake air temperature, and the like, an estimation process such as an intake air amount for fuel control is executed.
In FIG. 23, the throttle downstream pressure corresponds to the pressure on the throttle downstream side 9B.
エンジン制御ユニット8Bには、前述の燃料制御用吸入空気量信号、アクセル踏み込み量検出信号およびクランク角検出信号が入力されるとともに、大気圧センサ15からの大気圧検出信号と、温度センサ16からの吸入空気温度検出信号とが入力される。
大気圧センサ15と温度センサ16は、スロットル弁1とエアクリーナ13との間の吸気通路内に設置されている。
The engine control unit 8B receives the fuel control intake air amount signal, the accelerator depression amount detection signal, and the crank angle detection signal as well as the atmospheric pressure detection signal from the
The
これにより、エンジン制御ユニット8Bからは、各気筒10の燃料噴射弁2に対する燃料噴射制御信号と、各気筒10の点火プラグ11に対する点火制御信号とが出力されるとともに、スロットル制御ユニット7Bに対して、エンジン回転数信号、クランク角信号、目標吸入空気量信号、大気圧信号、吸入空気温度信号が出力される。
エンジン制御ユニット8Bは、クランク角検出信号からエンジン回転数Neおよびクランク角CAを検出し、アクセル踏み込み量および燃料制御用吸入空気量などから、目標吸入空気量を決定し、燃料制御用吸入空気量および目標空燃比などから燃料噴射量を決定する。
As a result, the engine control unit 8B outputs a fuel injection control signal for the
The engine control unit 8B detects the engine speed Ne and the crank angle CA from the crank angle detection signal, determines the target intake air amount from the accelerator depression amount, the fuel control intake air amount, and the like, and the fuel control intake air amount. The fuel injection amount is determined from the target air-fuel ratio and the like.
燃料噴射弁2は、気筒10ごとに独立で燃料を噴射する。
また、この場合も、前述と同様に、所定時期Aから吸気弁閉成完了時点(クランク角IVC)までの間のスロットル開度THEを予測推定するが、構成および式などは、前述と同様なので説明を省略する。
The
Also in this case, similarly to the above, the throttle opening THE from the predetermined time A to the intake valve closing completion time (crank angle IVC) is estimated and estimated. However, the configuration and formula are the same as described above. Description is omitted.
また、この発明の実施の形態3において、スロットル制御ユニット7Bは、図24に示すように、計算負荷を低減するために、集合部スロットルシステムにおいて、スロットル上流から、容積変化を考慮した各筒内までの間の吸気通路をモデル化した「集合部スロットルシステムモデル」を用いる。
これにより、スロットル弁1の通過流量のみを推定して、スロットル下流圧力、筒内圧力および吸入空気量などを推定することができる。
Further, in the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 24, the throttle control unit 7B is arranged in each cylinder considering the volume change from the upstream side of the throttle in the collective throttle system in order to reduce the calculation load. The "collection part throttle system model" that models the intake passage between the two is used.
Thus, only the flow rate through the
ここで、図24に説明図を参照しながら、この発明の実施の形態態3で用いられる集合部スロットルシステムモデルについて説明する。
図24において、IVO、IVCは、前述(図5、図6参照)と同様のクランク角である。
また、前述と同様に、吸入空気温度は一定(すべての領域で温度T1)としており、圧力P、容積V、温度Tに付されたサブスクリプト「1」、「2」は、それぞれ「スロットル弁上流側」、「スロットル下流側〜吸気弁3」を示している。
また、サブスクリプト「4」〜「7」は、それぞれ「第1気筒内」〜「第4気筒内」を示している。
Here, the collective throttle system model used in the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 24, IVO and IVC are crank angles similar to those described above (see FIGS. 5 and 6).
Similarly to the above, the intake air temperature is constant (temperature T1 in all regions), and the subscripts “1” and “2” attached to the pressure P, volume V, and temperature T are “throttle valves”, respectively. "Upstream side", "Throttle downstream side to
The subscripts “4” to “7” indicate “inside the first cylinder” to “inside the fourth cylinder”, respectively.
図24に示す集合部スロットルシステムモデルは、スロットル通過流量、スロットル下流圧力、筒内圧力および吸入空気量などを推定するためのモデルであり、スロットル上流側と、スロットル開口部と、スロットル下流側9Bから吸気弁3までの領域と、スロットル下流側9Bを介した各筒内までの領域と、により構成される。
The collective part throttle system model shown in FIG. 24 is a model for estimating the throttle passage flow rate, the throttle downstream pressure, the in-cylinder pressure, the intake air amount, and the like. The throttle upstream side, the throttle opening, and the throttle downstream side 9B To the
図24において、スロットル上流側からスロットル下流側9Bまでの領域は、吸気弁閉モデル(図5)および吸気弁開モデル(図6)と同じ構成である。
すなわち、スロットル上流側は、スロットル上流圧力P1および吸入空気温度T1により構成され、スロットル開口部は、スロットル流路面積ATにより構成され、スロットル開口部を通過する吸入空気は、スロットル上流圧力P1およびスロットル下流圧力P2から圧力を受ける。
また、スロットル下流側9Bは、スロットル下流圧力P2、スロットル下流容積V2および吸入空気温度T1により構成される。
In FIG. 24, the region from the throttle upstream side to the throttle downstream side 9B has the same configuration as the intake valve closed model (FIG. 5) and the intake valve open model (FIG. 6).
That is, the throttle upstream side is configured by the throttle upstream pressure P 1 and the intake air temperature T 1 , the throttle opening is configured by the throttle flow path area AT, and the intake air passing through the throttle opening is the throttle upstream pressure. It receives the pressure from P 1 and the throttle downstream pressure P 2.
Further, the throttle downstream side 9B is constituted by a throttle downstream pressure P 2 , a throttle downstream volume V 2, and an intake air temperature T 1 .
一方、図24に示す筒内において、個々の気筒10の筒内構成は、前述の吸気弁開モデル(図6)での筒内構造と同様に、筒内圧力P4〜P7と、筒内容積V4〜V7と、吸入空気温度T1とにより構成される。
ここで、筒内容積V4〜V7は、各気筒10内のピストンの上下動により変化する(ただし、吸気弁3の閉弁中は無視できる)。
また、筒内圧力P4〜P7は、開弁開始時点(クランク角IVO)の直後を除いて、スロットル下流圧力P2と吸気弁開の他気筒圧力とが圧力平衡状態となる(ただし、吸気弁3の閉弁中は無視できる)。
On the other hand, in the cylinder shown in FIG. 24, the in-cylinder configuration of each
Here, the in-cylinder volumes V 4 to V 7 change due to the vertical movement of the piston in each cylinder 10 (however, it can be ignored while the
Further, the cylinder pressure P 4 to P 7, except immediately after the valve opening start time (crank angle IVO), a throttle downstream pressure P2 and the other cylinder pressure opening the intake valve is pressure equilibrium state (however, the intake It can be ignored while
すなわち、筒内容積V4〜V7は、クランク角CAにしたがって変化し、筒内圧力P4〜P7については、吸気弁3の開弁開始時点(IVO)を除いて、吸気弁3が開いている各気筒の筒内圧力とスロットル下流圧力P2とが平衡しているものとする。
なお、スロットル上流圧力P1は、ほぼ大気圧として取り扱い、吸入空気温度T1は全域で一定として取り扱う。
In other words, the in-cylinder volumes V 4 to V 7 change according to the crank angle CA. For the in-cylinder pressures P 4 to P 7 , except for the valve opening start time (IVO) of the
The throttle upstream pressure P 1 is handled as almost atmospheric pressure, and the intake air temperature T 1 is handled as constant throughout the area.
或る気筒10の吸気弁3の開弁開始時点でのスロットル通過流量を推定する場合、スロットル制御ユニット7Bは、まず、吸気弁3の開弁開始時点での「スロットル下流圧力および吸気弁3が開いている各気筒10の筒内圧力」と、制御対象気筒の筒内圧力が平衡したときの圧力を推定する必要がある。
When estimating the throttle passage flow rate at the start of opening of the
なぜなら、吸気弁3の開弁開始時点の直前は排気行程なので、制御対象気筒の筒内はほぼ大気圧であり、この状態で吸気弁3が開くと、ほぼ大気圧の筒内と、負圧になっている「スロットル下流側9Bおよび吸気弁3が開いている各気筒の筒内」の領域とが連通状態となり、「スロットル下流圧力および吸気弁3が開いている各気筒10の筒内圧力」と、制御対象気筒の筒内圧力とが平衡状態になるからである。
This is because the exhaust stroke immediately before the start of opening of the
圧力平衡後のスロットル下流圧力および吸気弁3が開いている各気筒の筒内圧力は、気体の状態方程式に基づき、以下の式(11)から推定される。
The throttle downstream pressure after pressure equilibrium and the in-cylinder pressure of each cylinder in which the
ただし、式(11)において、各変数は、それぞれ、以下を示している。 However, in Equation (11), each variable indicates the following.
ところで、前述(図6参照)の吸気弁開モデルと同様に、各気筒の筒内容積の変化によりスロットル下流圧力および筒内圧力が変化するので、これらも考慮する必要がある。
そこで、スロットル通過流量の推定の際に、まず所定周期ΔCAの間にスロットル弁1からの流量がないと仮定したうえで、各気筒の筒内容積が変化したときのスロットル下流圧力および筒内圧力を以下の式(12)により推定し、推定したスロットル下流圧力および筒内圧力に基づき、スロットル通過流量を以下の式(13)、(14)のように推定する。
By the way, as with the intake valve opening model described above (see FIG. 6), the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure change due to the change in the in-cylinder volume of each cylinder.
Therefore, when estimating the flow rate through the throttle, first, assuming that there is no flow rate from the
ただし、式(11)において、各変数は、それぞれ、以下を示している。 However, in Equation (11), each variable indicates the following.
なお、式(13)、(14)は、前述の式(2)、(3)と同様に、スロットル弁1を通過する吸入空気の速度が音速に達したか否かの指標(スロットル弁1の上流および下流の圧力比)に応じて場合分けしている。
また、第1気筒〜第4気筒のいずれかの気筒の吸気弁3が開き始める時点においては、吸気弁3が開く気筒の開弁開始時点でのクランク角IVOでの推定下流圧
Further, when the
上記の単位時間当りスロットル通過流量と、所定周期ΔCAと、現時点(スロットル弁1からの流量がないと仮定したとき)のスロットル下流圧力および吸気弁3が開いている各気筒の筒内圧力
推定したスロットル下流圧力および吸気弁3が開いている各気筒の筒内圧力は、続いて、所定周期ΔCA後のスロットル下流圧力および吸気弁3が開いている各気筒の筒内圧力を推定する際の基礎となる。
以下、上記処理が所定周期ΔCAごとに実行される。
The estimated throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure of each cylinder in which the
Thereafter, the above process is executed every predetermined period ΔCA.
次に、図25〜図32のフローチャートとともに、図33および図34の説明図を参照しながら、この発明の実施の形態3によるスロットル制御ユニット7Bで実行される第3の吸入空気量推定フローについて説明する。
図33は吸気弁3のバルブタイミング(上段)および所定時期A(下段)の各マップを示す説明図であり、図34は速度項マップ(3次元マップ)を示す説明図である。
Next, referring to the explanatory diagrams of FIGS. 33 and 34 together with the flowcharts of FIGS. 25 to 32, the third intake air amount estimation flow executed by the throttle control unit 7B according to the third embodiment of the present invention will be described. explain.
FIG. 33 is an explanatory diagram showing maps of the valve timing (upper stage) and the predetermined timing A (lower stage) of the
なお、第3の吸入空気量推定フローにおいては、前述と同様に、図24の集合部スロットルシステムモデルを用いることとする。
また、スロットル制御ユニット7Bには、クランク角CAをパラメータとした各吸気弁3のバルブタイミングマップ(図33内の吸気弁開閉の判定に使用)が組み込まれている。
In the third intake air amount estimation flow, the collective part throttle system model shown in FIG. 24 is used as described above.
The throttle control unit 7B incorporates a valve timing map of each intake valve 3 (used for determination of intake valve opening / closing in FIG. 33) using the crank angle CA as a parameter.
第3の吸入空気量推定フローは、クランク角基準の所定周期ΔCAごとに、エンジン制御ユニット8Bからスロットル制御ユニット7Bに送られるトリガを受けたときに実行される。
すなわち、吸入空気量予測推定制御により、予測推定下流圧、予測推定筒内圧力および燃料制御用吸入空気量を予測推定し、リアルタイム下流圧推定制御により、推定下流圧および推定筒内圧力を推定し、また、スロットル開度予測推定制御により予測推定スロットル開度を予測推定する。
The third intake air amount estimation flow is executed when a trigger sent from the engine control unit 8B to the throttle control unit 7B is received every predetermined cycle ΔCA based on the crank angle.
That is, the estimated estimated downstream pressure, the estimated estimated in-cylinder pressure and the intake air amount for fuel control are estimated and estimated by the intake air amount predictive estimation control, and the estimated downstream pressure and estimated in-cylinder pressure are estimated by the real-time downstream pressure estimation control. Further, the predicted estimated throttle opening is predicted and estimated by the throttle opening predictive estimation control.
ここで、図25〜図32に示した第3の吸入空気量推定フローの処理手順について、数式を参照しながら、概略的に説明する。
第3の吸入空気量推定フローは、吸入空気量予測推定制御を行う制御ロジック(図30〜32)と、リアルタイム下流圧推定制御を行う制御ロジック(ステップs201、s202、s204〜s223)と、前述(図12内のステップs65、図15参照)と同様のスロットル開度予測推定制御を行う制御ロジックと、吸入空気温度および大気圧の補正を行う制御ロジック(ステップs200)とから構成される。
Here, the processing procedure of the third intake air amount estimation flow shown in FIGS. 25 to 32 will be schematically described with reference to mathematical expressions.
The third intake air amount estimation flow includes control logic (FIGS. 30 to 32) for performing intake air amount prediction estimation control, control logic (steps s201, s202, s204 to s223) for performing real-time downstream pressure estimation control, The control logic is the same as (step s65 in FIG. 12, see FIG. 15), and includes control logic (step s200) that corrects intake air temperature and atmospheric pressure.
吸入空気量予測推定制御およびリアルタイム下流圧推定制御においては、上記式(11)〜(14)と気体の状態方程式とに基づき、予測推定下流圧および燃料制御用吸入空気量などを算出する。
第3の吸入空気量推定フロー内においては、上記式(13)、(14)で示した単位時間当りスロットル通過流量と気体の状態方程式とに基づき、所定周期ΔCA間のスロットル通過流量によって変化するスロットル下流圧力を以下の式(15)から算出する。
In the intake air amount prediction estimation control and the real-time downstream pressure estimation control, the predicted estimated downstream pressure, the fuel control intake air amount, and the like are calculated based on the above equations (11) to (14) and the gas state equation.
In the third intake air amount estimation flow, the flow varies depending on the throttle passage flow rate during a predetermined period ΔCA based on the throttle passage flow rate per unit time and the gas state equation shown in the above formulas (13) and (14). The throttle downstream pressure is calculated from the following equation (15).
ただし、式(15)において、各変数は、それぞれ、以下を示している。 However, in the equation (15), each variable indicates the following.
ここで、面積項は、スロットル流路面積を示し、前述の実施の形態1と同様に、スロットル開度THをパラメータとした面積項マップ(図17参照)から算出される。
マップ値は、実際にスロットル通過流量を測定してその測定値に基づいて算出するか、または、スロットル開口部の投影面積から計算するなどにより決定される。
また、式(15)において、各変数は、それぞれ、以下を示している。
Here, the area term indicates the throttle flow path area, and is calculated from an area term map (see FIG. 17) using the throttle opening TH as a parameter, as in the first embodiment.
The map value is determined by actually measuring the flow rate through the throttle and calculating the map value based on the measured value or by calculating from the projected area of the throttle opening.
In the formula (15), each variable represents the following.
ここで、速度項は、「スロットル部の単位面積当り流量および単位時間当り流量」に気体定数および吸入空気温度を乗算したものであり、所定周期ΔCA前のスロットル下流圧力P2_oldとスロットル上流圧力P1との比「P2_old/P1」と、スロットル上流圧力P1の2乗と吸入空気温度T1との比「P1 2/T1」とをパラメータとした3次元マップからなる速度項マップ(図34参照)に基づいて算出される。
Here, the speed term is obtained by multiplying “the flow rate per unit area of the throttle unit and the flow rate per unit time” by the gas constant and the intake air temperature, and the throttle downstream pressure P 2 —old and the throttle upstream pressure before the predetermined period ΔCA. the
図34に示す速度項マップにおいて、「P1 2/T1」を固定パラメータとして見た場合のY−Y’軸上(左下の2点鎖線枠内参照)の特性図(横軸が「P2_old/P1」)では、前述の図18と同様の傾向となる。
一方、「P2_old/P1」を固定パラメータとして見た場合のX−X’軸上(右上の2点鎖線枠内参照)の特性図(横軸が「P1 2/T1」)では、1次関数にしたがう比例増加の関係となる。
また、式(15)内の変数は、以下のとおりである。
In the velocity term map shown in FIG. 34, a characteristic diagram on the YY ′ axis (see the two-dot chain line in the lower left) when “P 1 2 / T 1 ” is viewed as a fixed parameter (the horizontal axis indicates “P in 2 _old / P 1 "), the same tendency as FIG. 18 described above.
On the other hand, when “P 2 _old / P 1 ” is viewed as a fixed parameter, a characteristic diagram on the XX ′ axis (see the two-dot chain line in the upper right) (the horizontal axis is “P 1 2 / T 1 ”) Then, it becomes the relationship of the proportional increase according to a linear function.
Moreover, the variables in Formula (15) are as follows.
なお、体積項(各気筒の筒内容積)の値は、上述したとおり、上下動するピストンによりクランク角CAに応じて変化する。そこで、吸気弁3が開いている各気筒(吸気弁閉成完了時点IVCに達した気筒を含む)の筒内容積Vk_new(k=4〜7:ただし、吸気弁3が閉じている気筒および開弁開始時点IVOに達した気筒は無視する)は、前述と同様に、クランク角CAをパラメータとした筒内容積マップ(図19参照)に基づいて算出する。
Note that the value of the volume term (cylinder volume of each cylinder) varies according to the crank angle CA by the vertically moving piston as described above. Therefore, the in-cylinder volume Vk_new (k = 4 to 7: where the
ここで、各気筒の筒内容積は、同時期では値が異なるものの、単に位相をずらした形で表される。よって、クランク角CAをパラメータとした筒内容積マップとしては、第1気筒の筒内容積を算出するものとし、第2気筒〜第4気筒の各筒内容積に関しては、クランク角CAの位相をずらすことで筒内容積マップを用いて算出することとする。
たとえば、第3気筒の筒内容積を求める場合、クランク角CAを180°遅角させた値をパラメータとして筒内容積マップを参照することになる。
さらに、式(15)内の変数は、以下のとおりである。
Here, the in-cylinder volume of each cylinder is expressed in a form in which the phase is simply shifted, although the values differ at the same time. Therefore, the in-cylinder volume map with the crank angle CA as a parameter calculates the in-cylinder volume of the first cylinder, and the in-cylinder volume of the second to fourth cylinders has a phase of the crank angle CA. The displacement is calculated using the in-cylinder volume map.
For example, when obtaining the in-cylinder volume of the third cylinder, the in-cylinder volume map is referred to using a value obtained by retarding the crank angle CA by 180 ° as a parameter.
Furthermore, the variables in equation (15) are as follows.
また、上記式(11)で説明したように、いずれかの気筒10の吸気弁3の開弁開始時点IVOでのスロットル通過流量を推定する場合、まず、吸気弁3の開弁開始時点IVOでのスロットル下流圧力および吸気弁3が開いている筒内圧力と、制御対象気筒の筒内圧力とが平衡したときの圧力を推定する必要がある。
したがって、第3の吸入空気量推定フロー内では、前述の式(11)に基づく以下の式(16)により、上記のように平衡したときの圧力を算出する。
Further, as described in the above equation (11), when estimating the throttle passage flow rate at the valve opening start time IVO of the
Therefore, in the third intake air amount estimation flow, the pressure when the balance is achieved as described above is calculated by the following equation (16) based on the aforementioned equation (11).
ただし、式(16)において、各変数は、それぞれ、以下を示している。 However, in the equation (16), each variable indicates the following.
さらに、前述の式(12)のように、集合部スロットルシステムモデル(図24)に基づいてスロットル下流圧力および吸気弁3が開いている各気筒の筒内圧力などを算出する際に、所定周期ΔCA間でスロットル弁1からの流量がないと仮定したうえで、各気筒の筒内容積が変化した後のスロットル下流圧力および吸気弁3が開いている各気筒の筒内圧力を算出する必要がある。
したがって、第3の吸入空気量推定フロー内では、各気筒10の筒内容積が変化した後のスロットル下流圧力および筒内圧力を以下の式(17)により算出する。
Further, when calculating the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure of each cylinder in which the
Therefore, in the third intake air amount estimation flow, the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure after the in-cylinder volume of each
ただし、式(17)において、各変数は、それぞれ、以下を示している。 However, in the equation (17), each variable indicates the following.
このように、上記式(15)〜(17)を用いて、スロットル下流圧力および吸気弁3が開いている各気筒の筒内圧力を推定または予測推定する。
また、予測推定される燃料制御用筒内圧力および筒内容積と吸入空気温度とから、気体の状態方程式を用いて、吸気弁閉成完了時点で筒内に吸引した吸入空気量を予測推定することができる。
Thus, using the above equations (15) to (17), the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure of each cylinder in which the
Further, the estimated intake air amount sucked into the cylinder at the time when the intake valve is closed is predicted and estimated from the estimated fuel control in-cylinder pressure, the in-cylinder volume, and the intake air temperature using the gas state equation. be able to.
以下、第3の吸入空気量推定フローについて、フローチャート内のステップごとに詳細に説明する。
なお、第3の吸入空気量推定フロー内では、上記式(15)〜(17)における現時点のクランク角をCA1、計算周期をΔCA1とおいて、CA1、ΔCA1に値を代入するものとする。
また、各ステップs22、s64、s65は、前述(実施の形態1参照)と同一処理を実行するものとする。
Hereinafter, the third intake air amount estimation flow will be described in detail for each step in the flowchart.
In the third intake air amount estimation flow, assuming that the current crank angle in the above formulas (15) to (17) is CA1 and the calculation cycle is ΔCA1, values are substituted into CA1 and ΔCA1.
Each step s22, s64, s65 is assumed to execute the same processing as described above (see the first embodiment).
図25において、スロットル制御ユニット7Bは、まず、エンジン制御ユニット8Bから、大気圧、吸入空気温度(大気圧センサ15および温度センサ16の検出値)を読み込み(ステップs200)、読み込んだ大気圧センサ値をP1に代入し、吸入空気温度センサ値をT1に代入する。
In FIG. 25, the throttle control unit 7B first reads the atmospheric pressure and the intake air temperature (detected values of the
続いて、エンジンが作動中か否かを判定し(ステップs201)、エンジン停止中(すなわち、NO)と判定されれば、スロットル弁1を介して吸気流量がスロットル下流容積に溜まり、スロットル下流圧力が大気圧まで回復する状態なので、前述(図7)のステップs3と同様に、「P2_old=P1」を実行する(ステップs203)。
以下、ノード「7」を介して図7に進み、第3の吸入空気量推定フローを終了して、次のトリガを受け取るまで待機する。
Subsequently, it is determined whether or not the engine is operating (step s201). If it is determined that the engine is stopped (that is, NO), the intake flow rate is accumulated in the throttle downstream volume via the
Then, the process proceeds to FIG. 7 via the node “7”, ends the third intake air amount estimation flow, and waits until the next trigger is received.
一方、ステップs201において、エンジン作動中(すなわち、YES)と判定されれば、エンジン制御ユニット8Bからクランク角CA、エンジン回転数Neを読み込むとともに、スロットルアクチュエータ6からスロットル開度THを読み込み(ステップs202)、続いて、各気筒の吸気弁のバルブタイミングマップ(図33内の上段)を参照して、前サイクル(=CA−ΔCA)から現時点(=CA)までの間に、いずれかの気筒のクランク角IVCまたはIVOに到達したか否かを判定する(ステップs204)。 On the other hand, if it is determined in step s201 that the engine is operating (that is, YES), the crank angle CA and the engine speed Ne are read from the engine control unit 8B, and the throttle opening TH is read from the throttle actuator 6 (step s202). ) Subsequently, referring to the valve timing map of the intake valve of each cylinder (upper stage in FIG. 33), the cylinder of any cylinder during the period from the previous cycle (= CA−ΔCA) to the current time (= CA). It is determined whether or not the crank angle IVC or IVO has been reached (step s204).
ステップs204において、いずれかの気筒のIVCまたはIVOに到達した(すなわち、YES)と判定されれば、後述する処理(ステップs206)に進む。
一方、ステップs204において、いずれの気筒もIVCまたはIVOに到達していない(すなわち、NO)と判定されれば、ノード「1」を介して図27内の処理に進み、ステップs205およびs223により、リアルタイム下流圧推定制御を実行し、クランク角CAでの推定下流圧および吸気弁3が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出する。
If it is determined in step s204 that the IVC or IVO of any cylinder has been reached (that is, YES), the process proceeds to a process (step s206) described later.
On the other hand, if it is determined in step s204 that none of the cylinders has reached IVC or IVO (that is, NO), the process proceeds to the process in FIG. 27 via node “1”, and in steps s205 and s223, Real time downstream pressure estimation control is executed to calculate the estimated downstream pressure at the crank angle CA and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the
図27において、まず、「ΔCA1=ΔCA」と「CA1=CA」とを実行し(ステップs205)、続いて、推定下流圧計算を実行する(ステップs223)。
推定下流圧計算(ステップs223)は、図28に示すように、ステップs230〜s241により構成される。
In FIG. 27, first, “ΔCA1 = ΔCA” and “CA1 = CA” are executed (step s205), and then the estimated downstream pressure calculation is executed (step s223).
The estimated downstream pressure calculation (step s223) includes steps s230 to s241 as shown in FIG.
図28において、まず、エンジン回転数Neと所定周期ΔCA1とから時間項
続いて、現時点のクランク角CA1と筒内容積マップ(図19参照)とに基づいて、クランク角CA1での吸気弁3の開いている各気筒(IVCに達した気筒を含む)の筒内容積の和
Subsequently, based on the current crank angle CA1 and the in-cylinder volume map (see FIG. 19), the in-cylinder volume of each cylinder (including the cylinder that has reached IVC) at which the
次に、前述の式(17)を用いて、クランク角CA1での(スロットル弁1からの流量がないと仮定したときの)推定下流圧および吸気弁3が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出する(ステップs232)。
続いて、前述(図10)のステップs32と同様に、以下の処理を実行する(ステップs233)。
Next, using the above equation (17), the estimated downstream pressure at the crank angle CA1 (assuming that there is no flow rate from the throttle valve 1) and the estimated in-cylinder of each cylinder in which the
Subsequently, the following processing is executed (step s233) similarly to step s32 described above (FIG. 10).
また、前述の比
また、式(15)から、クランク角CA1での推定下流圧および吸気弁3が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出し(ステップs236)、続いて、各吸気弁3のバルブタイミングマップ(図33内の上段)から、クランク角CA1が第1気筒〜第4気筒のいずれかの気筒のIVCまたはIVOであるか否かを判定する(ステップs237)。
ステップs237において、クランク角CA1が第1気筒〜第4気筒のいずれの気筒のIVCまたはIVOでもない(すなわち、NO)と判定されれば、以下のように、今回筒内容積Vnewを前回値として代入する処理を実行する(ステップs238)。
Further, from equation (15), the estimated downstream pressure at the crank angle CA1 and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the
If it is determined in step s237 that the crank angle CA1 is not IVC or IVO of any of the first to fourth cylinders (that is, NO), the current in-cylinder volume Vnew is set as the previous value as follows. The substitution process is executed (step s238).
続いて、ステップs233と同様に、以下の処理を実行する(ステップs241)。 Subsequently, similarly to step s233, the following processing is executed (step s241).
以下、図28の処理ルーチンを終了して、後述する図27内の判定処理(ステップs224)に進む。
一方、ステップs237において、クランク角CA1が第1気筒〜第4気筒のいずれかの気筒のIVCまたはIVOである(すなわち、YES)と判定されれば、筒内容積マップ(図19)を用いて、
この場合、今回筒内容積Vnewが「吸気弁3が開いている各気筒(IVCに達した気筒を含む)の筒内容積の和」であるのに対し、前回筒内容積Voldは、「吸気弁3が開いている各気筒(IVOに達した気筒を含む)の筒内容積の和」であって、Vnewとは定義が異なる。
Thereafter, the processing routine in FIG. 28 is terminated, and the process proceeds to a determination process (step s224) in FIG. 27 described later.
On the other hand, if it is determined in step s237 that the crank angle CA1 is IVC or IVO of any of the first to fourth cylinders (ie, YES), the in-cylinder volume map (FIG. 19) is used. ,
In this case, the current in-cylinder volume Vnew is “the sum of the in-cylinder volumes of each cylinder (including cylinders that have reached IVC) in which the
したがって、クランク角CA1が第1気筒〜第4気筒のいずれかの気筒のIVCまたはIVOである場合には、単純に、
すなわち、クランク角CA1と筒内容積マップとからクランク角CA1での「吸気弁3が開いている各気筒(IVCを含む)の筒内容積の和」
That is, from the crank angle CA1 and the in-cylinder volume map, “the sum of the in-cylinder volume of each cylinder (including IVC) in which the
その後、ステップs241に進み、以下のように前述の処理を実行し、図27内の判定ステップs224(後述する)に進む。 Thereafter, the process proceeds to step s241, where the above-described processing is executed as follows, and the process proceeds to determination step s224 (described later) in FIG.
一方、図25に戻り、ステップs204において、いずれかの気筒のIVCまたはIVOに到達した(すなわち、YES)と判定されれば、所定周期ΔCA間をIVCまたはIVOごとに区切って、以下のように、推定下流圧などの算出処理を実行する(ステップs206〜s223)。
この算出処理の実行理由は、前述の式(11)〜(17)に関連して述べたように、たとえば、開弁開始時点IVOでは、吸気弁3が開き始める気筒の筒内圧力と「スロットル下流圧力および吸気弁3が開いている各気筒の筒内圧力」とが平衡したときの圧力を算出する必要があるからである。
On the other hand, returning to FIG. 25, if it is determined in step s204 that the IVC or IVO of any cylinder has been reached (ie, YES), the predetermined period ΔCA is divided for each IVC or IVO, as follows. Then, calculation processing such as estimated downstream pressure is executed (steps s206 to s223).
The reason for executing this calculation process is, for example, as described in relation to the aforementioned equations (11) to (17), for example, at the valve opening start time IVO, the in-cylinder pressure of the cylinder at which the
まず、各気筒の吸気弁3のバルブタイミングマップ(図33内の上段)を参照することにより、到達したいずれかの気筒のIVCまたはIVOのうち、一番早く到達したのはIVOの方であるか否かを判定する(ステップs206)。
ステップs206において、IVCの方が早く到達した(すなわち、NO)と判定されれば、後述する処理(ステップs215に進む。
First, referring to the valve timing map of the
If it is determined in step s206 that IVC has arrived earlier (that is, NO), the process proceeds to a process described later (step s215).
一方、ステップs206において、IVOの方が早く到達した(すなわち、YES)と判定されれば、先に到達したクランク角IVO(以下、「IVO_F」という)での推定下流圧を算出するために、「ΔCA1=IVO_F−(CA−ΔCA)」と「CA1=IVO_F」とを実行する(ステップs207)。
また、前述(図27内のステップs223)と同様に、推定下流圧計算を実行して(ステップs208)、クランク角IVO_Fでの推定下流圧および吸気弁3が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出し(ステップs208)、IVO計算を実行する(ステップs209)。
On the other hand, if it is determined in step s206 that IVO has arrived earlier (that is, YES), in order to calculate the estimated downstream pressure at the crank angle IVO that has reached earlier (hereinafter referred to as “IVO_F”), “ΔCA1 = IVO_F− (CA−ΔCA)” and “CA1 = IVO_F” are executed (step s207).
Similarly to the above (step s223 in FIG. 27), the estimated downstream pressure is calculated (step s208), and the estimated downstream pressure at the crank angle IVO_F and the estimated in-cylinder of each cylinder in which the
IVO計算(ステップs209)は、図29に示すとおり、ステップs242およびs243により構成される。
図29において、まず、開弁開始時点のクランク角IVO(ここでは、早く到達したIVO_F)での「スロットル下流圧力および吸気弁3が開いている各気筒の筒内圧力」と吸気弁3が開き始める気筒の筒内圧力とが平衡したときの圧力を、前述の式(16)を用いた算出処理により推定する(ステップs242)。
続いて、ステップs233およびs241と同様に、以下の処理を実行する(ステップs243)。
The IVO calculation (step s209) includes steps s242 and s243 as shown in FIG.
In FIG. 29, first, “the throttle downstream pressure and the in-cylinder pressure of each cylinder in which the
Subsequently, similarly to steps s233 and s241, the following processing is executed (step s243).
以下、図29の処理ルーチンを終了して、図25内のステップs210に進み、クランク角IVO_Fに到達した後、クランク角CAに至るまでに、いずれかの気筒のIVCにも到達したか否かを判定する(ステップs210)。
ステップs210において、いずれの気筒のIVCにも到達しない(すなわち、NO)と判定されれば、ノード「3」を介して、後述する図26内の処理(ステップs214)に進む。
Thereafter, the processing routine of FIG. 29 is ended, and the process proceeds to step s210 in FIG. 25, and after reaching the crank angle IVO_F, whether or not the IVC of any cylinder has been reached before reaching the crank angle CA. Is determined (step s210).
If it is determined in step s210 that the IVC of any cylinder is not reached (that is, NO), the process proceeds to the process in FIG. 26 (step s214) described later via the node “3”.
一方、ステップs210において、いずれかの気筒のIVCに到達した(すなわち、YES)と判定されれば、ノード「2」を介して図26内の処理に進み、IVO_Fより後に到達したクランク角IVC(以下、「IVC_L」という)での推定下流圧などを算出するために、「ΔCA1=IVC_L−IVO_F」と「CA1=IVC_L」とを実行する(ステップs211)。 On the other hand, if it is determined in step s210 that the IVC of any cylinder has been reached (that is, YES), the process proceeds to the process in FIG. 26 via the node “2”, and the crank angle IVC ( Hereinafter, “ΔCA1 = IVC_L−IVO_F” and “CA1 = IVC_L” are executed in order to calculate the estimated downstream pressure at “IVC_L” (step s211).
続いて、前述(図27内のステップs223)と同様の推定下流圧計算を実行して、クランク角IVC_Lでの推定下流圧および吸気弁3が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出する(ステップs212)。
また、クランク角CAでの推定下流圧などを算出するために、「ΔCA1=CA−IVC_L」と「CA1=CA」とを実行し(ステップs213)、ノード「6」を介して図27内のステップs223に進み、クランク角CAでの推定下流圧および吸気弁3が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出した後、ステップs224(後述する)に進む。
Subsequently, the estimated downstream pressure calculation similar to that described above (step s223 in FIG. 27) is executed to calculate the estimated downstream pressure at the crank angle IVC_L and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the
Further, in order to calculate the estimated downstream pressure at the crank angle CA, etc., “ΔCA1 = CA−IVC_L” and “CA1 = CA” are executed (step s213), and in FIG. 27 via the node “6”. Proceeding to step s223, after calculating the estimated downstream pressure at the crank angle CA and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the
一方、図25内のステップs210において、IVO_Fに到達後からクランク角CAに至るまでに、いずれの気筒のIVCにも到達しない(すなわち、NO)と判定された場合には、図26内のステップs214に進み、クランク角CAでの推定下流圧などを算出するために、「ΔCA1=CA−IVO_F」と「CA1=CA」とを実行する。
続いて、ノード「6」を介して図27内のステップs223に進み、クランク角CAでの推定下流圧および吸気弁3が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出した後、ステップs224に進む。
On the other hand, when it is determined in step s210 in FIG. 25 that the IVC of any cylinder is not reached (ie, NO) after reaching IVO_F until reaching the crank angle CA, the step in FIG. Proceeding to s214, “ΔCA1 = CA−IVO_F” and “CA1 = CA” are executed in order to calculate the estimated downstream pressure or the like at the crank angle CA.
Subsequently, the process proceeds to step s223 in FIG. 27 via the node “6”, and after calculating the estimated downstream pressure at the crank angle CA and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the
一方、図25内のステップs206において、到達したいずれかの気筒のIVCまたはIVOのうち、早く到達したのはIVCである(すなわち、NO)と判定された場合には、先に到達したIVC(以下、「IVC_F」という)での推定下流圧を算出するために、「ΔCA1=IVC_F−(CA−ΔCA)」と「CA1=IVC_F」とを実行する(ステップs215)。 On the other hand, if it is determined in step s206 in FIG. 25 that IVC or IVO of any of the cylinders that have arrived has reached IVC earlier (that is, NO), IVC ( Hereinafter, “ΔCA1 = IVC_F− (CA−ΔCA)” and “CA1 = IVC_F” are executed in order to calculate the estimated downstream pressure at “IVC_F” (step s215).
また、前述(ステップs208、s223)と同様に、推定下流圧計算を実行して(ステップs216)、クランク角IVC_Fでの推定下流圧および吸気弁3が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出する。
続いて、IVC_Fに到達後からクランク角CAに至るまでに、いずれかの気筒のIVOにも到達したか否かを判定する(ステップs217)。
Similarly to the above (Steps s208, s223), the estimated downstream pressure is calculated (Step s216), and the estimated downstream pressure at the crank angle IVC_F and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder where the
Subsequently, it is determined whether or not the IVO of any cylinder has been reached after reaching IVC_F until reaching the crank angle CA (step s217).
ステップs217において、いずれの気筒のIVCにも到達しない(すなわち、NO)と判定されれば、ノード「5」を介して、後述する図26内の処理(ステップs222)に進む。
一方、ステップs217において、いずれかの気筒のIVOに到達した(すなわち、YES)と判定されれば、ノード「4」を介して図26内のステップs218に進み、クランク角IVC_Fよりも後に到達したクランク角IVO(以下、「IVO_L」という)での推定下流圧などを算出するために、「ΔCA1=IVO_L−IVC_F」と「CA1=IVO_L」との処理を実行する。
If it is determined in step s217 that the IVC of any cylinder is not reached (ie, NO), the process proceeds to the process in FIG. 26 (step s222) described later via the node “5”.
On the other hand, if it is determined in step s217 that the IVO of any cylinder has been reached (that is, YES), the process proceeds to step s218 in FIG. 26 via the node “4”, and has reached after the crank angle IVC_F. In order to calculate the estimated downstream pressure at the crank angle IVO (hereinafter referred to as “IVO_L”), the processes of “ΔCA1 = IVO_L−IVC_F” and “CA1 = IVO_L” are executed.
続いて、前述(ステップs223)と同様に、推定下流圧計算を実行して(ステップs219)、IVC_Fよりも後に到達したクランク角IVO_Lでの推定下流圧および吸気弁3が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出する。
また、前述(ステップs209)と同様に、IVO計算を実行して(ステップs220)、クランク角IVO(ここでは、IVO_L)での「スロットル下流圧力および吸気弁3が開いている各気筒の筒内圧力」と吸気弁3が開き始める気筒の筒内圧力とが平衡したときの圧力を推定する。
Subsequently, in the same manner as described above (step s223), the estimated downstream pressure is calculated (step s219), and the estimated downstream pressure at the crank angle IVO_L reached after IVC_F and each cylinder in which the
Similarly to the above (step s209), the IVO calculation is executed (step s220), and the “cylinder angle IVO (here, IVO_L)” indicates that “the throttle downstream pressure and the cylinder in each cylinder in which the
続いて、クランク角CAでの推定下流圧などを算出するために、「ΔCA1=CA−IVO_L」と「CA1=CA」との処理を実行し(ステップs221)、ノード「6」を介して図27内のステップs223に進む。
以下、前述と同様に、クランク角CAでの推定下流圧および吸気弁3が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出し(ステップs223)、ステップs224に進む。
Subsequently, in order to calculate the estimated downstream pressure at the crank angle CA and the like, processing of “ΔCA1 = CA−IVO_L” and “CA1 = CA” is executed (step s221), and the process is performed via the node “6”. The process proceeds to step s223 in step 27.
Thereafter, as described above, the estimated downstream pressure at the crank angle CA and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the
一方、ステップs217において、IVC_Fへの到達後からクランク角CAに至るまでに、いずれの気筒のIVCにも到達しない(すなわち、NO)と判定された場合は、図26内のステップs222に進み、クランク角CAでの推定下流圧などを算出するために、「ΔCA1=CA−IVC_F」と「CA1=CA」との処理を実行する。
以下、ノード「6」を介して図27内のステップs223に進み、前述と同様に、クランク角CAでの推定下流圧および吸気弁3が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出した後、ステップs224に進む。
On the other hand, if it is determined in step s217 that the IVC of any cylinder is not reached (ie, NO) after reaching IVC_F until the crank angle CA is reached, the process proceeds to step s222 in FIG. In order to calculate the estimated downstream pressure and the like at the crank angle CA, the processing of “ΔCA1 = CA−IVC_F” and “CA1 = CA” is executed.
Thereafter, the process proceeds to step s223 in FIG. 27 via the node “6”, and after calculating the estimated downstream pressure at the crank angle CA and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the
以上のように、ステップs201〜s223からなるリアルタイム下流圧推定制御により、推定下流圧および吸気弁3が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出する。
続いて、図27内のステップs224〜s225において、吸入空気量予測推定制御の判定処理と、吸入空気量予測推定制御およびスロットル開度予測推定制御とを実行する。
As described above, the estimated downstream pressure and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the
Subsequently, in steps s224 to s225 in FIG. 27, the determination process of the intake air amount prediction estimation control, the intake air amount prediction estimation control, and the throttle opening prediction estimation control are executed.
まず、図27内の判定処理において、クランク角CAがいずれかの気筒の所定時期Aであるか否かを判定する(ステップs224)。
なお、各気筒の所定時期Aは、エンジン回転数Neと所定時期Aマップ(図33内の下段のエンジン回転数Neをパラメータとしたマップ)とから算出される。
図33において、下段マップから分かるように、各気筒の所定時期Aは、エンジン回転数Ne(1点鎖線参照)が増加するにつれて、推定処理時間を確保するために、吸入空気量予測推定制御の開始時期が早まる方向に、所定周期ΔCAずつシフトされる。
First, in the determination process in FIG. 27, it is determined whether or not the crank angle CA is the predetermined timing A of any cylinder (step s224).
The predetermined time A of each cylinder is calculated from the engine speed Ne and a predetermined time A map (a map using the lower engine speed Ne in FIG. 33 as a parameter).
In FIG. 33, as can be seen from the lower map, the predetermined time A of each cylinder is set to the intake air amount prediction estimation control in order to secure the estimation processing time as the engine speed Ne (see the one-dot chain line) increases. The start period is shifted by a predetermined period ΔCA in a direction that is advanced.
上記ステップs224において、クランク角CAがいずれの気筒の所定時期Aでもない(すなわち、NO)と判定されれば、後述する判定処理(ステップs226)に進む。
一方、ステップs224において、クランク角CAがいずれかの気筒の所定時期Aである(すなわち、YES)と判定されれば、吸入空気量予測推定制御およびスロットル開度予測推定制御による燃料制御用吸入空気量の算出処理を実行する(ステップs225)。
If it is determined in step s224 that the crank angle CA is not the predetermined timing A of any cylinder (that is, NO), the process proceeds to a determination process (step s226) described later.
On the other hand, if it is determined in step s224 that the crank angle CA is the predetermined timing A of any cylinder (that is, YES), the intake air for fuel control by the intake air amount prediction estimation control and the throttle opening prediction estimation control is determined. An amount calculation process is executed (step s225).
燃料制御用吸入空気量の算出処理(ステップs225)は、図30〜図32に示す処理(ステップs244〜s274、s64および65)により構成される。 The fuel control intake air amount calculation process (step s225) includes the processes shown in FIGS. 30 to 32 (steps s244 to s274, s64, and 65).
まず、図30内のステップs244〜s246およびs64により、吸入空気量予測推定制御およびスロットル開度予測推定制御の前準備処理を実行する。 First, in steps s244 to s246 and s64 in FIG. 30, a preparatory process for intake air amount prediction estimation control and throttle opening prediction estimation control is executed.
また、図30〜図32内のステップs247〜s271およびs65において、スロットル開度予測推定制御による予測推定スロットル開度を算出したうえで、吸入空気量予測推定制御により、制御対象気筒(燃料制御用吸入空気量算出の対象気筒)のクランク角IVCでの予測推定下流圧および吸気弁3が開いている各気筒の予測推定筒内圧力(=燃料制御用下流圧および燃料制御用筒内圧力)を算出する。
Further, in steps s247 to s271 and s65 in FIG. 30 to FIG. 32, after calculating the predicted estimated throttle opening by the throttle opening predictive estimation control, the intake air amount prediction estimation control performs the control target cylinder (for fuel control). The estimated estimated downstream pressure at the crank angle IVC of the intake air amount calculation target cylinder) and the estimated estimated in-cylinder pressure (= downstream pressure for fuel control and in-cylinder pressure for fuel control) of each cylinder in which the
さらに、図32内のステップs272により、燃料制御用筒内圧力から燃料制御用吸入空気量を算出した後、ステップs273およびs274を介して燃料制御用吸入空気量の算出処理(図27内のステップs225)を終了し、ステップs226に進む。
次に、図30〜図32とともに、数式を参照しながら、燃料制御用吸入空気量の算出処理の各ステップについて説明する。
Further, after calculating the fuel control intake air amount from the fuel control cylinder pressure in step s272 in FIG. 32, the fuel control intake air amount calculation processing (step in FIG. 27) is performed via steps s273 and s274. s225) is ended, and the process proceeds to step s226.
Next, each step of the calculation process of the intake air amount for fuel control will be described with reference to equations together with FIGS.
図30において、まず、「CA’=CA」と「THE=TH」との処理を実行する(ステップs244)。
ここで、CA’は吸入空気量予測推定制御およびスロットル開度予測推定制御を実行する際に用いるクランク角であり、THEは吸入空気量予測推定制御の際に用いる予測推定スロットル開度である。
In FIG. 30, first, processing of “CA ′ = CA” and “THE = TH” is executed (step s244).
Here, CA ′ is a crank angle used when executing the intake air amount prediction estimation control and the throttle opening prediction estimation control, and THE is a predicted estimated throttle opening used during the intake air amount prediction estimation control.
続いて、前述のステップs43と同様に、以下のように、現時点(所定時期A)でのスロットル下流圧力を設定する(ステップs245)。 Subsequently, similarly to the above-described step s43, the throttle downstream pressure at the present time (predetermined time A) is set as follows (step s245).
また、以下のように、現時点(所定時期A)での筒内容積を設定する(ステップs246)。 Further, as described below, the in-cylinder volume at the present time (predetermined time A) is set (step s246).
また、上記処理を実行して、現時点(=制御対象気筒の所定時期A)での「推定下流圧および吸気弁3が開いている各気筒の推定筒内圧力」と「吸気弁3が開いている各気筒(IVOに達した気筒を含む)の筒内容積の和」を保存する。
Further, by executing the above processing, “the estimated downstream pressure and the estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the
さらに、前述の式(20)から、スロットル開度予測推定制御で用いる直線補間の傾きDABを算出し(ステップs64)、次のループ制御(ステップs247〜s271およびs65)に進む。
ステップs247〜s271およびs65は、クランク角CA’が制御対象気筒のIVCに達するまで、ループ実行される。
Further, the slope DAB of linear interpolation used in the throttle opening prediction estimation control is calculated from the above equation (20) (step s64), and the process proceeds to the next loop control (steps s247 to s271 and s65).
Steps s247 to s271 and s65 are executed in a loop until the crank angle CA ′ reaches the IVC of the cylinder to be controlled.
まず、図30において、「CA’=CA’+ΔCA」を実行して(ステップs248)、クランク角CA’を所定周期ΔCA分だけ進めた後、前述(図12、図15参照)と同様の処理(ステップs65)を実行し、予測推定スロットル開度計算により、予測推定スロットル開度THEを算出する。 First, in FIG. 30, “CA ′ = CA ′ + ΔCA” is executed (step s248), the crank angle CA ′ is advanced by a predetermined period ΔCA, and then the same processing as described above (see FIGS. 12 and 15). (Step s65) is executed, and the predicted estimated throttle opening THE is calculated by calculating the predicted estimated throttle opening.
続く処理(ステップs249〜s270)は、図25〜図27と図30〜図32との各フローチャートを見比べれば分かるように、クランク角CAがCA’となっている点と、推定下流圧計算での面積項
すなわち、上記各フローチャートの処理は、以下の(d)、(e)のように対応するので、ステップs249〜s270については詳述を省略する。
In the subsequent processing (steps s249 to s270), as can be understood by comparing the flowcharts of FIGS. 25 to 27 and FIGS. 30 to 32, the crank angle CA is CA ′ and the estimated downstream pressure is calculated. Area terms in
That is, the processes in the flowcharts correspond to the following (d) and (e), and thus detailed description of steps s249 to s270 is omitted.
(d)「ステップs249、s250、s270」は、前述の「ステップs204、s205、s223(前回クランク角CA−ΔCAから今回クランク角CAまでの間に、いずれの気筒のIVOおよびIVCにも到達しない状態)」に対応する。
(e)「ステップs249、s251〜s255、s260、s270」は、前述の「ステップs204、s206〜s210、s214、s223(CA−ΔCAからCAまでの間に、いずれかの気筒のIVOに到達する状態)」に対応する。
(D) “Steps s249, s250, and s270” do not reach the IVO and IVC of any cylinder from the above-mentioned “Steps s204, s205, and s223 (from the previous crank angle CA−ΔCA to the current crank angle CA). State) ”.
(E) “Steps s249, s251 to s255, s260, s270” reaches the IVO of any cylinder during the above-mentioned “Steps s204, s206 to s210, s214, s223 (CA−ΔCA to CA). State) ”.
なお、前述の「ステップs204、s206〜s213、s223(CA−ΔCAからCAまでの間に、まず、いずれかの気筒のIVOに到達した後、いずれかの気筒のIVCに到達する状態)」に関して、吸入空気量予測推定制御の目的は、制御対象気筒のIVCでの予測推定下流圧および吸気弁3が開いている各気筒の予測推定筒内圧力を算出することにある。
In addition, regarding the above-mentioned “steps s204, s206 to s213, s223 (a state in which, from CA−ΔCA to CA, first, after reaching IVO of any cylinder, then reaching IVC of any cylinder)”. The purpose of the intake air amount predictive estimation control is to calculate the predicted estimated downstream pressure at the IVC of the cylinder to be controlled and the predicted estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the
したがって、前述の「ステップs204、s206〜s213、s223」と、図30〜図32内の「ステップs249、s251〜s257、s259、s270」とが対応したうえで、図31内のステップs257(クランク角IVC_Lでの予測推定下流圧および吸気弁3が開いている各気筒の予測推定筒内圧力の算出処理)の実行後に、ステップs258(クランク角IVC_Lが制御対象気筒のクランク角IVCであるか否かを判定する制御ロジック)が組み込まれている。
Therefore, after the above-mentioned “steps s204, s206 to s213, s223” correspond to “steps s249, s251 to s257, s259, s270” in FIGS. 30 to 32, step s257 (crank in FIG. 31). After execution of the predicted estimated downstream pressure at the angle IVC_L and the predicted estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the
これにより、図31内のステップs258において、クランク角IVC_Lが制御対象気筒のクランク角IVCでない(すなわち、NO)と判定されれば、ステップs259に進み、IVC_Lが制御対象気筒のIVCである(すなわち、YES)と判定されれば、ノード「11」を介して図32内のステップs271に進み、ループ制御を抜け出るようになっている。 Accordingly, if it is determined in step s258 in FIG. 31 that the crank angle IVC_L is not the crank angle IVC of the control target cylinder (ie, NO), the process proceeds to step s259, and IVC_L is the IVC of the control target cylinder (ie, If YES, the process proceeds to step s271 in FIG. 32 via the node “11” to exit the loop control.
同様にして、図30〜図32の「ステップs249、s251、s261、s262、s264〜s268、s270」は、前述の「ステップs204、s206、s215〜s221、s223(CA−ΔCAからCAまでの間に、まず、いずれかの気筒のIVCに到達した後、いずれかの気筒のIVOに到達する状態)」に対応したうえで、ステップs262(IVC_Fでの予測推定下流圧および吸気弁3が開いている各気筒の予測推定筒内圧力の算出処理)の後に、図31内のステップs263において、ステップs258と同様の判定制御処理が組み込まれている。
Similarly, “steps s249, s251, s261, s262, s264 to s268, s270” in FIG. 30 to FIG. 32 are the same as “steps s204, s206, s215 to s221, s223 (between CA−ΔCA and CA). First, after reaching the IVC of any cylinder and then reaching the IVO of any cylinder), step s262 (the predicted estimated downstream pressure at IVC_F and the
また、「ステップs249、s251、s261、s262、s264、s269、s270」は、前述の「ステップs204、s206、s215〜s217、s222、s223(CA−ΔCAからCAまでの間に、いずれかの気筒のIVCに到達する状態)」に対応したうえで、ステップs262(IVC_Fでの予測推定下流圧および吸気弁3が開いている各気筒の予測推定筒内圧力の算出処理)の後に、ステップs263において、ステップs258と同様の判定制御処理が組み込まれている。
Further, “Steps s249, s251, s261, s262, s264, s269, s270” is the same as the above-mentioned “Steps s204, s206, s215 to s217, s222, s223 (any cylinder between CA−ΔCA and CA). In step s263, after step s262 (calculation processing of the predicted estimated downstream pressure in IVC_F and the predicted estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the
さらに、上述したように、ステップs253、s257、s262、s266、s270での推定下流圧計算におけるステップs235(図28参照)の面積項
上記推定演算により、制御対象気筒のIVCでの予測推定下流圧および吸気弁3が開いている各気筒の予測推定筒内圧力(=燃料制御用下流圧および燃料制御用筒内圧力)を算出した後、図32内のステップs272に進む。
ステップs272においては、燃料制御用筒内圧力、制御対象気筒のIVCでの筒内容積および吸入空気温度に基づき、気体の状態方程式を用いて、燃料制御用吸入空気量を算出し、算出した燃料制御用吸入空気量をエンジン制御ユニット8Bに送信した後、ステップs273に進む。
By the above estimation calculation, the estimated estimated downstream pressure at the IVC of the cylinder to be controlled and the estimated estimated in-cylinder pressure of each cylinder in which the
In step s272, based on the cylinder pressure for fuel control, the cylinder volume at the IVC of the cylinder to be controlled and the intake air temperature, the intake air amount for fuel control is calculated using the gas state equation, and the calculated fuel is calculated. After the control intake air amount is transmitted to the engine control unit 8B, the process proceeds to step s273.
ステップs273においては、前述ステップs63と同様に、所定周期ΔCA前のスロットル下流圧力P2_oldとして、以下のように、所定時期Aでのスロットル下流圧力を設定する。 In step s273, as in step s63 described above, the throttle downstream pressure at the predetermined time A is set as follows as the throttle downstream pressure P 2 _old before the predetermined period ΔCA.
続いて、ステップs274において、以下のように、現時点(所定時期A)での筒内容積を前回値として設定する。 Subsequently, in step s274, the in-cylinder volume at the present time (predetermined time A) is set as the previous value as follows.
ステップs226においては、クランク角CAが各気筒の所定時期Aの算出時期であるか否かを判定する。
所定時期Aの算出時期は、たとえば第1気筒の吸気行程のTDC(上死点クランク角)などに設定され、4ストロークサイクルに1回程度の頻度となるようしておく。
ステップs226において、クランク角CAが所定時期A(算出時期)でない(すなわち、NO)と判定されれば、前述(図9参照)と同様のステップs22に進む。
In step s226, it is determined whether or not the crank angle CA is the calculation time of the predetermined time A of each cylinder.
The calculation time of the predetermined time A is set to, for example, the TDC (top dead center crank angle) of the intake stroke of the first cylinder, and is set to have a frequency of about once every four stroke cycles.
If it is determined in step s226 that the crank angle CA is not the predetermined time A (calculation time) (that is, NO), the process proceeds to step s22 similar to the above (see FIG. 9).
一方、ステップs226において、クランク角CAが所定時期A(算出時期)である(すなわち、YES)と判定されれば、各気筒の所定時期Aをエンジン回転数Neと所定時期Aマップ(図33内の下段参照)から算出して(ステップs227)、ステップs22に進む。 On the other hand, if it is determined in step s226 that the crank angle CA is the predetermined time A (calculation time) (that is, YES), the predetermined time A of each cylinder is set to the engine speed Ne and the predetermined time A map (in FIG. 33). (Refer to the lower stage) (step s227), and the process proceeds to step s22.
ステップs22においては、前述(実施の形態1)と同様に、以下の処理を実行する。 In step s22, the following processing is executed as described above (Embodiment 1).
これにより、現時点でのスロットル開度を保存したうえで、第3の吸入空気量推定フローを終了し、次のトリガを受け取るまで待機する。
以下、スロットル制御ユニット7Bは、以上の処理を、内燃機関の始動時から停止時までにわたって実行する。
As a result, the current throttle opening is stored, the third intake air amount estimation flow is terminated, and the process waits until the next trigger is received.
Hereinafter, the throttle control unit 7B performs the above processing from the start to the stop of the internal combustion engine.
以上のように、この発明の実施の形態3に係る内燃機関制御装置(図23参照)は、内燃機関の複数の気筒10の各々に対応する複数の独立吸気管と、各独立吸気管の一端に連通された集合部と、集合部に配設された吸入空気量制限手段(スロットル弁1)とを備え、スロットル弁1およびスロットル制御ユニット7Bを含む吸入空気量推定手段は、吸入空気量制御手段(スロットル弁1)の上流側から容積変化を考慮した筒内までの吸気通路をモデル化した吸入空気量推定モデル(図24の集合部スロットルシステムモデル)を有する。
As described above, the internal combustion engine control apparatus (see FIG. 23) according to
これにより、制御対象気筒の燃料噴射を開始する時期までにクランク角に先駆けて制御対象気筒の吸気弁閉成完了時点の吸入空気量を予測推定する際に、吸入空気量推定開始時期から吸気弁閉成完了時点までの間のスロットル流路面積を予測推定するとともに、吸入空気量推定開始時期から吸気弁閉成完了時点までの間のスロットル流路面積変化を考慮することができるので、特に内燃機関の過渡運転時において高精度な燃料噴射制御を実現することができる。
すなわち、図23に示す集合部スロットルシステムにおいても、前述の実施の形態1、2と同様に、推定した制御対象気筒への燃料制御用吸入空気量を用いて、高精度な燃料噴射制御を行うことができる。
Thus, when the intake air amount at the time of completion of intake valve closing of the control target cylinder is predicted and estimated prior to the crank angle by the time when fuel injection of the control target cylinder is started, the intake valve is estimated from the intake air amount estimation start timing. In particular, it is possible to predict and estimate the throttle flow area until the completion of closing, and to take into account changes in the throttle flow area from the intake air amount estimation start timing to the completion of intake valve closing. Highly accurate fuel injection control can be realized during the transient operation of the engine.
That is, in the collective throttle system shown in FIG. 23, as in the first and second embodiments, highly accurate fuel injection control is performed using the estimated intake air amount for fuel control to the control target cylinder. be able to.
また、内燃機関の運転状態を検出する各種センサとして、スロットル弁1の上流側の吸気通路に、大気圧を検出する大気圧センサ15および温度センサ16が設けられており、吸入空気量制御手段の上流側の圧力は、大気圧センサにより検出される大気圧に基づいて補正され、吸入空気温度は、温度センサ16の検出信号に基づいて補正される。
このように、各センサ検出値に基づいて、一定期間ごとに大気圧と吸入空気温度を補正することにより、さらに高精度な燃料制御用吸入空気量を推定することができる。
Further, as various sensors for detecting the operating state of the internal combustion engine, an
In this way, by correcting the atmospheric pressure and the intake air temperature at regular intervals based on the sensor detection values, it is possible to estimate the intake air amount for fuel control with higher accuracy.
なお、大気圧および吸入空気温度の補正処理は、前述の実施の形態1、2においても、スロットル弁1の上流側に大気圧センサ15および温度センサ16を設け、上記実施の形態3と同様の補正制御を組み込むことにより、適用することができる。
The correction process for the atmospheric pressure and the intake air temperature is the same as in the third embodiment described above by providing the
また、上記実施の形態1〜3(図1、図21、図23)では、吸入空気量制御手段として、スロットル制御ユニット7、7A、7Bの制御下で駆動されるスロットルアクチュエータ6およびスロットル弁1からなる電子スロットルを用いた場合について説明したが、通常のワイヤ駆動式の機械スロットル弁を用いた場合にも同様に適用可能なことは言うまでもない。
In the first to third embodiments (FIGS. 1, 21, and 23), as the intake air amount control means, the
1 スロットル弁、2 燃料噴射弁、3 吸気弁、5 クランク角センサ、6 スロットルアクチュエータ、7、7A、7B スロットル制御ユニット、8、8B エンジン制御ユニット、9 スロットル下流側、10 気筒、12 クランク軸、14 圧力センサ、15 大気圧センサ、16 温度センサ。 1 throttle valve, 2 fuel injection valve, 3 intake valve, 5 crank angle sensor, 6 throttle actuator, 7, 7A, 7B throttle control unit, 8, 8B engine control unit, 9 throttle downstream side, 10 cylinder, 12 crankshaft, 14 pressure sensors, 15 atmospheric pressure sensors, 16 temperature sensors.
Claims (17)
前記吸入空気量制御手段の流路面積を算出する流路面積算出手段と、
前記吸入空気量制御手段の下流側の圧力を検出する下流圧力検出手段と、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記内燃機関の筒内に吸引される吸入空気量を推定する吸入空気量推定手段とを備え、
前記流路面積算出手段は、
前記流路面積を検出する流路面積検出手段と、
前記吸入空気量推定手段が前記吸入空気量の推定処理を開始する吸入空気量推定開始時期から、前記内燃機関の制御対象気筒の吸気弁が閉成完了する吸気弁閉成完了時点までの間の、前記流路面積を予測推定する流路面積予測手段とを含み、
前記吸入空気量推定手段は、
前記吸入空気量制御手段の上流側および下流側の各圧力と、前記流路面積と、前記内燃機関の回転数と、前記内燃機関の吸入空気温度と、前記内燃機関の筒内容積とを用いて、
前記吸入空気量推定開始時期から、前記制御対象気筒に対して燃料噴射を開始する噴射開始時期までの間に、前記吸気弁閉成完了時点までの前記吸入空気量を予測推定することを特徴とする内燃機関制御装置。 Intake air amount control means for controlling the intake air amount to the internal combustion engine by controlling the flow path area;
Channel area calculating means for calculating the channel area of the intake air amount control means;
Downstream pressure detection means for detecting the pressure on the downstream side of the intake air amount control means;
A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the internal combustion engine;
An intake air amount estimating means for estimating an intake air amount sucked into a cylinder of the internal combustion engine,
The flow path area calculating means includes
Channel area detecting means for detecting the channel area;
Between the intake air amount estimation start timing at which the intake air amount estimation means starts the intake air amount estimation process and the intake valve closing completion point of the control target cylinder of the internal combustion engine. And a channel area predicting means for predicting and estimating the channel area,
The intake air amount estimation means includes
Using the upstream and downstream pressures of the intake air amount control means, the flow path area, the rotational speed of the internal combustion engine, the intake air temperature of the internal combustion engine, and the cylinder volume of the internal combustion engine And
Predicting and estimating the intake air amount until the intake valve closing completion time from the intake air amount estimation start timing to an injection start timing at which fuel injection to the control target cylinder is started An internal combustion engine control device.
前記予測推定下流圧設定手段は、前記内燃機関のクランク角に先駆けて推定される前記吸気弁閉成完了時点での予測推定下流圧を、前記吸気弁閉成完了時点の筒内圧力として設定することを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の内燃機関制御装置。 The intake air amount estimating means includes a predicted estimated downstream pressure setting means,
The predicted estimated downstream pressure setting means sets the predicted estimated downstream pressure at the completion time of the intake valve closing estimated prior to the crank angle of the internal combustion engine as the in-cylinder pressure at the completion time of the intake valve closing. The internal combustion engine control device according to any one of claims 1 to 5, wherein
前回の予測推定下流圧と、前記吸入空気量制御手段の上流側の圧力と、前記流路面積と、前記内燃機関の筒内容積と、前記内燃機関の回転数と、前記内燃機関の吸入空気温度とに基づいて、前回から所定周期後の予測推定下流圧を推定するとともに、
前記前回から所定周期後の予測推定下流圧の推定処理を繰り返し実行することによって、前記吸気弁閉成完了時点の予測推定下流圧を推定することを特徴とする請求項6に記載の内燃機関制御装置。 The predicted estimated downstream pressure setting means includes
The previous estimated estimated downstream pressure, the pressure upstream of the intake air amount control means, the flow path area, the cylinder volume of the internal combustion engine, the rotational speed of the internal combustion engine, and the intake air of the internal combustion engine Based on the temperature and the estimated estimated downstream pressure after a predetermined period from the previous time,
The internal combustion engine control according to claim 6, wherein the estimated estimated downstream pressure at the completion time of the intake valve closing is estimated by repeatedly executing the estimated estimated downstream pressure estimation process after a predetermined period from the previous time. apparatus.
前記所定時期は、前記内燃機関の回転数が増加するほど、前記噴射開始時期に対して前記下流圧推定開始時期が早まる方向にシフトされることを特徴とする請求項7に記載の内燃機関制御装置。 The downstream pressure estimation start time for starting the estimation process of the predicted estimated downstream pressure is set to a predetermined time before the injection start time,
The internal combustion engine control according to claim 7, wherein the predetermined time is shifted in a direction in which the downstream pressure estimation start time is advanced with respect to the injection start time as the rotational speed of the internal combustion engine increases. apparatus.
前記各吸気弁に一端が連通された複数の独立吸気管と、
前記各独立吸気管の一端に連通された集合部と、
前記各独立吸気管に配設された吸入空気量制限手段とを備え、
前記吸入空気量推定手段は、2つの吸入空気量推定モデルを有し、
前記2つの吸入空気量推定モデルは、
前記吸入空気量制御手段の上流側から前記各吸気弁までの吸気通路をモデル化した吸気弁閉モデルと、
前記吸入空気量制御手段の上流側から容積変化を考慮した前記筒内までの吸気通路をモデル化した吸気弁開モデルと
からなることを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の内燃機関制御装置。 A plurality of intake valves corresponding to each of a plurality of cylinders of the internal combustion engine;
A plurality of independent intake pipes each having one end communicating with each intake valve;
A collecting portion communicated with one end of each independent intake pipe;
An intake air amount limiting means disposed in each of the independent intake pipes,
The intake air amount estimation means has two intake air amount estimation models,
The two intake air amount estimation models are:
An intake valve closing model that models an intake passage from the upstream side of the intake air amount control means to each intake valve;
9. An intake valve opening model that models an intake passage from the upstream side of the intake air amount control means to the cylinder in consideration of a volume change. The internal combustion engine control device according to item.
前記各独立吸気管の一端に連通された集合部と、
前記集合部に配設された吸入空気量制限手段とを備え、
前記吸入空気量推定手段は、前記吸入空気量制御手段の上流側から容積変化を考慮した前記筒内までの吸気通路をモデル化した吸入空気量推定モデルを有することを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の内燃機関制御装置。 A plurality of independent intake pipes corresponding to each of the plurality of cylinders of the internal combustion engine;
A collecting portion communicated with one end of each independent intake pipe;
An intake air amount limiting means disposed in the collecting portion;
2. The intake air amount estimation unit includes an intake air amount estimation model that models an intake passage from an upstream side of the intake air amount control unit to the cylinder in consideration of a volume change. The internal combustion engine control apparatus according to any one of claims 8 to 9.
前記吸入空気量制御手段の下流側の圧力は、前記圧力センサの検出信号に基づいて検出されることを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載の内燃機関制御装置。 The downstream pressure detection means includes a pressure sensor disposed on the downstream side of the intake air amount control means,
11. The internal combustion engine control device according to claim 1, wherein the pressure on the downstream side of the intake air amount control means is detected based on a detection signal of the pressure sensor. .
前記流路面積検出手段および前記流路面積予測手段を含む前記流路面積算出手段は、前記スロットル弁の開度に基づいて前記流路面積を算出することを特徴とする請求項1から請求項13までのいずれか1項に記載の内燃機関制御装置。 The intake air amount control means includes a throttle valve,
The flow path area calculation means including the flow path area detection means and the flow path area prediction means calculates the flow path area based on an opening of the throttle valve. 14. The internal combustion engine control device according to any one of up to 13.
前記吸入空気量制御手段の上流側の圧力は、前記大気圧センサにより検出される大気圧に基づいて補正されることを特徴とする請求項1から請求項15までのいずれか1項に記載の内燃機関制御装置。 It has an atmospheric pressure sensor that detects atmospheric pressure,
The pressure on the upstream side of the intake air amount control means is corrected based on an atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor, according to any one of claims 1 to 15. Internal combustion engine control device.
前記吸入空気温度は、前記温度センサの検出信号に基づいて補正されることを特徴とする請求項1から請求項16までのいずれか1項に記載の内燃機関制御装置。 A temperature sensor disposed in the intake passage of the internal combustion engine;
The internal combustion engine control device according to any one of claims 1 to 16, wherein the intake air temperature is corrected based on a detection signal of the temperature sensor.
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