JP2007231840A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for an internal combustion engine controlling an internal combustion engine by appropriately grasping response delay of an air flow meter. <P>SOLUTION: This control device is provided with the air flow meter 41 provided in an engine intake air passage, a throttle model M10 estimating throttle passing air flow rate, and an AFM model M50 calculating estimated output value of the air flow meter by using AFM mode calculation formula based on estimation value of throttle passing air flow rate calculated by the throttle model, and controls the internal combustion engine by using actual measurement value and predicted output value of the air flow meter. Moreover, the control device is provided with an error calculation means calculating error between predicted output value of the air flow meter and actual measurement value of the air flow meter, and a model calculation formula correction means correcting the AMF model calculation formula based on error calculated by the error calculation means when throttle passing air flow rate increases and error calculated by the error calculation means when throttle passing air flow rate decreases. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.

内燃機関の吸気系統を、スロットル弁、吸気管、吸気弁、エアフロメータ等の要素に分けてそれぞれの要素毎にモデル化して数式で表すことにより内燃機関の筒内充填空気量を計算によって求め、求められた筒内充填空気量を利用して内燃機関を制御する内燃機関の制御装置が知られている。   The intake system of the internal combustion engine is divided into elements such as a throttle valve, an intake pipe, an intake valve, an air flow meter, etc., modeled for each element, and expressed by a mathematical expression to obtain an in-cylinder charged air amount of the internal combustion engine by calculation, 2. Description of the Related Art A control device for an internal combustion engine that controls the internal combustion engine by using the obtained in-cylinder charged air amount is known.

このようなエアモデルを用いた制御装置では、エアフロメータの出力を利用するものも多い。ところが、エアフロメータの出力はエアフロメータが設けられた吸気管内を通過する空気流量(以下、「エアフロ通過空気流量」と称す)に対して遅れが生じてしまう(これは例えば、熱線式のエアフロメータを用いた場合にはエアフロメータ自体のヒートマスによるものである)。このため、内燃機関の定常運転時にはエアフロメータにより比較的正確にエアフロ通過空気流量を検出することができるが、内燃機関の過渡運転時にはエアフロメータではエアフロ通過空気流量を正確に検出することができない。   Many of control devices using such an air model utilize the output of an air flow meter. However, the output of the air flow meter is delayed with respect to the air flow rate (hereinafter referred to as “air flow passage air flow rate”) that passes through the intake pipe provided with the air flow meter (for example, a hot wire type air flow meter). Is due to the heat mass of the air flow meter itself). For this reason, although the airflow meter can detect the airflow passing air flow rate relatively accurately during the steady operation of the internal combustion engine, the airflow meter cannot accurately detect the airflow passing air flow rate during the transient operation of the internal combustion engine.

このようにエアフロメータには実際のエアフロ通過空気流量に対して応答遅れが存在するため、内燃機関の過渡運転時にエアフロメータの出力を実際のエアフロ通過空気流量として利用してエアモデルにより筒内充填空気量を算出すると、算出された筒内充填空気量は実際の筒内充填空気量とは大きく異なった値となってしまい、その結果、内燃機関の運転を最適に制御することができなくなってしまう。   As described above, since the air flow meter has a response delay with respect to the actual air flow passing air flow rate, the air model uses the output of the air flow meter as the actual air flow passing air flow rate during the transient operation of the internal combustion engine, and the cylinder filling air When the amount is calculated, the calculated in-cylinder charged air amount becomes a value significantly different from the actual in-cylinder charged air amount, and as a result, the operation of the internal combustion engine cannot be optimally controlled. .

そこで、特許文献1に記載の装置では、吸気系モデルの入力側にエアフロメータの出力の応答遅れを位相進み補償で補償する応答遅れ補償要素を設け、この応答遅れ補償要素の出力を吸気系モデルに入力することとしている。すなわち、時定数を用いた数式を利用してエアフロメータの出力値からエアフロメータに存在する応答遅れ分を補償した値を他の吸気系モデルに入力することとしている。これにより、内燃機関の過渡運転時におけるエアフロメータの応答遅れの問題を改善することとしている。   Therefore, in the apparatus described in Patent Document 1, a response delay compensation element that compensates the response delay of the output of the air flow meter by phase advance compensation is provided on the input side of the intake system model, and the output of this response delay compensation element is used as the intake system model. I am going to enter it. That is, a value obtained by compensating the response delay existing in the air flow meter from the output value of the air flow meter using a mathematical expression using a time constant is input to another intake system model. Thus, the problem of the response delay of the air flow meter during transient operation of the internal combustion engine is improved.

特開2003−314347JP 2003-314347 A 特開2002−130042JP2002-130042 特開2000−320391JP 2000-320391

ところで、エアフロメータの応答遅れ分を適切に補償するためには、補償のために用いられる数式で利用される時定数を最適な値に設定することが必要とされる。ここで、一般に、時定数を最適な値に設定するためには、上記補償のために用いられる数式の入力値(例えば、エアフロメータの出力値)と出力値(例えば、実際のエアフロ通過空気流量)との関係を求めることが必要となる。   By the way, in order to appropriately compensate for the response delay of the air flow meter, it is necessary to set the time constant used in the mathematical formula used for compensation to an optimum value. Here, in general, in order to set the time constant to an optimum value, an input value (for example, an output value of an air flow meter) and an output value (for example, an actual air flow passing air flow rate) used for the above compensation are used. ) Is required.

ところが、実際のエアフロ通過空気流量を求めることは不可能であるため、上述したようなエアフロメータの出力値と実際のエアフロ通過空気流量との関係を求めることはできず、よってこの関係から時定数を設定することはできない。そこで、特許文献1に記載の装置では、エアフロ通過空気流量の代わりに機関回転数を用いており、よって機関回転数とエアフロメータの出力変化量とに基づいて時定数を設定することとしている。しかしながら、機関回転数はエアフロ通過空気流量を正確に表すものではないため、機関回転数に基づいて時定数を設定しても、時定数を適切に設定することは困難である。   However, since it is impossible to determine the actual airflow passing air flow rate, the relationship between the output value of the airflow meter as described above and the actual airflow passing air flow rate cannot be determined. Cannot be set. Therefore, in the apparatus described in Patent Document 1, the engine speed is used instead of the airflow passing air flow rate, and therefore the time constant is set based on the engine speed and the output change amount of the airflow meter. However, since the engine speed does not accurately represent the airflow passing air flow rate, it is difficult to set the time constant appropriately even if the time constant is set based on the engine speed.

そこで、本発明の目的は、エアフロメータの応答遅れを適切に把握し、把握したエアフロメータの応答遅れを考慮して内燃機関を制御する内燃機関の制御装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that appropriately grasps the response delay of the air flow meter and controls the internal combustion engine in consideration of the grasped response delay of the air flow meter.

上記課題を解決するために、第1の発明では、機関吸気通路に設けられたエアフロメータと、スロットル通過空気流量を推定するスロットル通過空気流量推定手段と、上記スロットル通過空気流量推定手段により推定されたスロットル通過空気流量の推定値に基づいてエアフロメータモデル計算式を用いてエアフロメータによって出力されるであろう出力値を予想出力値として算出するエアフロメータモデルとを具備し、上記エアフロメータの実測値と上記エアフロメータモデルによって算出されたエアフロメータの予想出力値とを用いて内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置において、上記エアフロメータモデルによって算出されたエアフロメータの予想出力値と、上記エアフロメータの実測値との間の誤差を算出する誤差算出手段と、スロットル通過空気流量が増大しているときに上記誤差算出手段によって算出された誤差とスロットル通過空気流量が減少しているときに上記誤差算出手段によって算出された誤差とに基づいて上記エアフロメータモデル計算式を修正するモデル計算式修正手段とをさらに具備する。
スロットル通過空気流量が増大しているときのエアフロメータの予想出力値と実測値との間の誤差と、スロットル通過空気流量が減少しているときのエアフロメータの予想出力値と実測値との間の誤差とが等しい場合にはエアフロメータモデル計算式は比較的適切に実際のエアフロメータにおける応答遅れを表していると言える。第1の発明によれば、これら誤差に基づいてエアフロメータモデル計算式を修正しているため適切にエアフロメータモデル計算式を修正することができる。
なお、上記エアフロメータモデルによって算出されたエアフロメータの予想出力値は、下記本発明の実施形態における予想出力値に加えて修正出力値を含むものである。
In order to solve the above problems, in the first invention, the air flow meter provided in the engine intake passage, the throttle passing air flow rate estimating means for estimating the throttle passing air flow rate, and the throttle passing air flow rate estimating means are estimated. An air flow meter model for calculating an output value that would be output by the air flow meter using an air flow meter model calculation formula based on the estimated value of the air flow rate through the throttle, and the actual measurement of the air flow meter. In the control device for an internal combustion engine that controls the internal combustion engine using the value and the predicted output value of the air flow meter calculated by the air flow meter model, the predicted output value of the air flow meter calculated by the air flow meter model and the above An error calculating means for calculating an error between the measured value of the air flow meter and The air flow meter model calculation based on the error calculated by the error calculation means when the throttle passage air flow rate is increasing and the error calculated by the error calculation means when the throttle passage air flow rate is decreasing. Model calculation formula correcting means for correcting the formula is further provided.
Between the expected output value of the air flow meter when the throttle air flow rate is increasing and the actual measurement value, and between the expected output value of the air flow meter when the throttle air flow rate is decreasing and the actual measurement value It can be said that the airflow model calculation formula represents the response delay in the actual airflow meter relatively appropriately. According to the first aspect, since the air flow meter model calculation formula is corrected based on these errors, the air flow meter model calculation formula can be appropriately corrected.
Note that the predicted output value of the air flow meter calculated by the air flow meter model includes a corrected output value in addition to the predicted output value in the embodiment of the present invention described below.

第2の発明では、第1の発明において、上記モデル計算式修正手段は、上記誤差算出手段によって算出される誤差がスロットル通過空気流量が増大しているときと減少しているときとで等しくなるように上記エアフロメータモデル計算式を修正する。   In the second invention, in the first invention, the model calculation formula correcting means is equal when the error calculated by the error calculating means is increasing and when the throttle passage air flow rate is decreasing. Thus, the above air flow meter model calculation formula is corrected.

上記課題を解決するために、第3の発明では、機関吸気通路に設けられたエアフロメータと、スロットル通過空気流量を推定するスロットル通過空気流量推定手段と、上記スロットル通過空気流量推定手段により推定されたスロットル通過空気流量の推定値に基づいてエアフロメータモデル計算式を用いてエアフロメータによって出力されるであろう出力値を予想出力値として算出するエアフロメータモデルとを具備し、上記エアフロメータの実測値と上記エアフロメータモデルによって算出されたエアフロメータの予想出力値とを用いて内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置において、上記エアフロメータモデルによって算出されたエアフロメータの予想出力値と、上記エアフロメータの実測値との間の誤差を算出する誤差算出手段と、内燃機関が加速しているときに上記誤差算出手段によって算出された誤差と内燃機関が減速しているときに上記誤差算出手段によって算出された誤差とに基づいて上記エアフロメータモデル計算式を修正するモデル計算式修正手段とをさらに具備する。
内燃機関が加速しているときのエアフロメータの予想出力値と実測値との間の誤差と、内燃機関が減速しているときのエアフロメータの予想出力値と実測値との間の誤差とが等しい場合にはエアフロメータモデル計算式は比較的適切に実際のエアフロメータにおける応答遅れを表していると言える。第3の発明によれば、これら誤差に基づいてエアフロメータモデル計算式を修正しているため適切にエアフロメータモデル計算式を修正することができる。
In order to solve the above-mentioned problem, in the third invention, the air flow meter provided in the engine intake passage, the throttle passage air flow estimation means for estimating the throttle passage air flow, and the throttle passage air flow estimation means are estimated. An air flow meter model for calculating an output value that would be output by the air flow meter using an air flow meter model calculation formula based on the estimated value of the air flow rate through the throttle, and the actual measurement of the air flow meter. In the control device for an internal combustion engine that controls the internal combustion engine using the value and the predicted output value of the air flow meter calculated by the air flow meter model, the predicted output value of the air flow meter calculated by the air flow meter model and the above An error calculating means for calculating an error between the measured value of the air flow meter and The air flow meter model calculation formula is corrected based on the error calculated by the error calculation means when the internal combustion engine is accelerating and the error calculated by the error calculation means when the internal combustion engine is decelerating. Model calculation formula correcting means is further provided.
There is an error between the expected output value of the air flow meter when the internal combustion engine is accelerating and the actual measured value, and an error between the expected output value of the air flow meter when the internal combustion engine is decelerating and the actual measured value. If they are equal, it can be said that the airflow model calculation formula relatively appropriately represents the response delay in the actual airflow meter. According to the third aspect, since the air flow meter model calculation formula is corrected based on these errors, the air flow meter model calculation formula can be appropriately corrected.

第4の発明では、第3の発明において、上記モデル計算式修正手段は、上記誤差算出手段によって算出される誤差が内燃機関が加速しているときと減速しているときとで等しくなるように上記エアフロメータモデル計算式を修正する。   According to a fourth aspect, in the third aspect, the model calculation formula correcting means is configured such that the error calculated by the error calculating means is equal when the internal combustion engine is accelerating and when the internal combustion engine is decelerating. Correct the above air flow meter model formula.

第5の発明では、第1〜第4のいずれか一つの発明において、上記エアフロメータモデル計算式には実際のスロットル通過空気流量の変化に対するエアフロメータの応答時間に関する時定数が用いられており、上記モデル計算式修正手段は該時定数を修正する。   In a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, a time constant relating to a response time of the air flow meter with respect to a change in an actual throttle passage air flow rate is used in the air flow meter model calculation formula, The model calculation formula correcting means corrects the time constant.

本発明によれば、エアフロメータの応答遅れを表すエアフロメータモデル計算式を適切に修正することができるため、エアフロメータの応答遅れを適切に把握することができるようになる。   According to the present invention, it is possible to appropriately correct the air flow meter model calculation formula representing the response delay of the air flow meter, so that the response delay of the air flow meter can be properly grasped.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1に概略的に示した機関本体1は筒内噴射型火花点火式内燃機関を示す。しかしながら、本発明をポート噴射型火花点火式内燃機関等の別の火花点火式内燃機関や圧縮自着火式内燃機関に適用してもよい。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The engine body 1 schematically shown in FIG. 1 represents a direct injection spark ignition type internal combustion engine. However, the present invention may be applied to another spark ignition internal combustion engine such as a port injection type spark ignition internal combustion engine or a compression self-ignition internal combustion engine.

図1に示したように、本発明の実施形態では機関本体1はシリンダブロック2と、シリンダブロック2内で往復動するピストン3と、シリンダブロック2上に固定されたシリンダヘッド4とを具備する。ピストン3とシリンダヘッド4との間には燃焼室5が形成される。シリンダヘッド4には各気筒毎に吸気弁6と、吸気ポート7と、排気弁8と、排気ポート9とが配置される。さらに、図1に示したようにシリンダヘッド4の内壁面の中央部には点火プラグ10が配置され、シリンダヘッド4内壁面周辺部には燃料噴射弁11が配置される。また、ピストン3の頂面には燃料噴射弁11の下方から点火プラグ10の下方まで延びるキャビティ12が形成されている。さらに、シリンダヘッド4には、吸気弁6の位相角およびバルブリフト量を連続的に変更可能な吸気弁制御装置13が設けられている。   As shown in FIG. 1, in the embodiment of the present invention, the engine body 1 includes a cylinder block 2, a piston 3 that reciprocates within the cylinder block 2, and a cylinder head 4 fixed on the cylinder block 2. . A combustion chamber 5 is formed between the piston 3 and the cylinder head 4. In the cylinder head 4, an intake valve 6, an intake port 7, an exhaust valve 8, and an exhaust port 9 are arranged for each cylinder. Further, as shown in FIG. 1, a spark plug 10 is disposed at the center of the inner wall surface of the cylinder head 4, and a fuel injection valve 11 is disposed around the inner wall surface of the cylinder head 4. Further, a cavity 12 extending from the lower side of the fuel injection valve 11 to the lower side of the spark plug 10 is formed on the top surface of the piston 3. Further, the cylinder head 4 is provided with an intake valve control device 13 capable of continuously changing the phase angle and the valve lift amount of the intake valve 6.

各気筒の吸気ポート7は吸気枝管14を介してサージタンク15に連結され、サージタンク15は吸気管16を介してエアクリーナ17に連結される。吸気管16内にはステップモータ18によって駆動されるスロットル弁19が配置される。一方、各気筒の排気ポート9は排気管20に連結され、この排気管20は排気浄化触媒21を内蔵したケーシング22に連結される。なお、以下の説明では、スロットル弁19から吸気弁6までの吸気枝管14、サージタンク15、吸気管16等の部分を吸気管部分23と称す。   The intake port 7 of each cylinder is connected to a surge tank 15 via an intake branch pipe 14, and the surge tank 15 is connected to an air cleaner 17 via an intake pipe 16. A throttle valve 19 driven by a step motor 18 is disposed in the intake pipe 16. On the other hand, the exhaust port 9 of each cylinder is connected to an exhaust pipe 20, and the exhaust pipe 20 is connected to a casing 22 containing an exhaust purification catalyst 21. In the following description, portions of the intake branch pipe 14, the surge tank 15, the intake pipe 16 and the like from the throttle valve 19 to the intake valve 6 are referred to as an intake pipe portion 23.

電子制御ユニット(ECU)31はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス32を介して相互に接続されたRAM(ランダムアクセスメモリ)33、ROM(リードオンリメモリ)34、CPU(マイクロプロセッサ)35、入力ポート36および出力ポート37を具備する。サージタンク13には、吸気管部分23内の空気(吸気ガス)の圧力を検出するための吸気管内圧力センサ40が設けられており、吸気管内圧力センサ40は吸気管部分23内の圧力に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧が対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。   The electronic control unit (ECU) 31 comprises a digital computer, and is connected to each other via a bidirectional bus 32, a RAM (random access memory) 33, a ROM (read only memory) 34, a CPU (microprocessor) 35, an input. A port 36 and an output port 37 are provided. The surge tank 13 is provided with an intake pipe pressure sensor 40 for detecting the pressure of air (intake gas) in the intake pipe portion 23, and the intake pipe pressure sensor 40 is proportional to the pressure in the intake pipe portion 23. The output voltage is generated, and this output voltage is input to the input port 36 via the corresponding AD converter 38.

また、スロットル弁19の上流側の吸気管16には吸気管16内を通過して流れる吸入空気流量を検出するエアフロメータ41が設けられており、本実施形態におけるエアフロメータ41の構成については後述する。さらに、エアクリーナ17近傍には吸気温度を検出する吸気温度センサ42と、大気圧を検出する大気圧センサ43とが設けられる。スロットル弁19にはスロットル弁19の開度を検出するスロットル弁開度センサ44が設けられており、スロットル弁開度センサ44はスロットル弁開度に対応する出力信号を発生させる。これらエアフロメータ41、吸気温度センサ42、大気圧センサ43およびスロットル弁開度センサ44はそれぞれ吸入空気流量(質量流量)、吸気温度(大気温度)、大気圧およびスロットル弁開度に対応する出力信号を発生し、この出力信号が対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。   The intake pipe 16 upstream of the throttle valve 19 is provided with an air flow meter 41 for detecting the flow rate of intake air flowing through the intake pipe 16, and the configuration of the air flow meter 41 in this embodiment will be described later. To do. Further, an intake air temperature sensor 42 for detecting the intake air temperature and an atmospheric pressure sensor 43 for detecting the atmospheric pressure are provided in the vicinity of the air cleaner 17. The throttle valve 19 is provided with a throttle valve opening sensor 44 that detects the opening of the throttle valve 19, and the throttle valve opening sensor 44 generates an output signal corresponding to the throttle valve opening. These air flow meter 41, intake air temperature sensor 42, atmospheric pressure sensor 43 and throttle valve opening sensor 44 output signals corresponding to intake air flow rate (mass flow rate), intake air temperature (atmospheric temperature), atmospheric pressure and throttle valve opening, respectively. This output signal is input to the input port 36 via the corresponding AD converter 38.

また、アクセルペダル45にはアクセルペダル45の踏込み量に比例した出力電圧を発生する踏込み量センサ46が接続され、踏込み量センサ46の出力電圧は対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。また、クランク角センサ47は例えばクランクシャフトが15度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート36に入力される。CPU35ではこのクランク角センサ47の出力パルスから機関回転数が計算される。   The accelerator pedal 45 is connected to a depression amount sensor 46 that generates an output voltage proportional to the depression amount of the accelerator pedal 45, and the output voltage of the depression amount sensor 46 is input to the input port 36 via the corresponding AD converter 38. Entered. The crank angle sensor 47 generates an output pulse every time the crankshaft rotates 15 degrees, for example, and this output pulse is input to the input port 36. The CPU 35 calculates the engine speed from the output pulse of the crank angle sensor 47.

一方、出力ポート37は対応する駆動回路39を介して点火プラグ10、燃料噴射弁11、吸気弁制御装置13およびステップモータ18に接続される。   On the other hand, the output port 37 is connected to the spark plug 10, the fuel injection valve 11, the intake valve control device 13, and the step motor 18 via a corresponding drive circuit 39.

図2は本実施形態で用いられるエアフロメータ41の概略斜視図を、図3は図2に示したエアフロメータ41の熱線計量部の拡大斜視図である。本実施形態では、エアフロメータ41は、熱線式流量計とされており、図2に示したように吸気管16内を流れる空気の一部をバイパスさせるバイパス通路と、このバイパス通路にバイパスされた吸入空気の質量流量を計測する熱線計量部41aと、計測された質量流量に応じた電圧を出力する信号処理部41bとを有する。熱線計量部41aは図3に示したように白金熱線から成る吸気温度計測用抵抗41a1と、この吸気温度計測用抵抗41a1を信号処理部41bに連結して保持するサポート部41a2と、加熱用抵抗(ボビン部)41a3と、この加熱用抵抗41a3を信号処理部41bに連結して保持するサポート部41a4とを備える。信号処理部41bは、吸気温度計測用抵抗41a1と加熱用抵抗41a3とで構成されるブリッジ回路を有し、このブリッジ回路により吸気温度計測用抵抗41a1と加熱用抵抗41a3との温度差を常に一定に維持するように加熱用抵抗41a3に供給する電力を調整すると共に、この供給する電力を電圧に変換して出力するようになっている。エアフロメータ41の出力電圧Vgとエアフロメータ41が配置された吸気管16内を通過する空気の流量(以下、「エアフロ通過空気流量」と称す)との関係は図4に示した通りである。   FIG. 2 is a schematic perspective view of an air flow meter 41 used in the present embodiment, and FIG. 3 is an enlarged perspective view of a heat ray measuring unit of the air flow meter 41 shown in FIG. In the present embodiment, the air flow meter 41 is a hot-wire flow meter, and as shown in FIG. 2, the air flow meter 41 is bypassed by a bypass passage that bypasses a part of the air flowing in the intake pipe 16 and the bypass passage. It has a hot-wire measuring unit 41a that measures the mass flow rate of the intake air, and a signal processing unit 41b that outputs a voltage corresponding to the measured mass flow rate. As shown in FIG. 3, the hot wire measuring unit 41a includes an intake air temperature measurement resistor 41a1 made of platinum heat wire, a support unit 41a2 that holds the intake air temperature measurement resistor 41a1 connected to the signal processing unit 41b, and a heating resistor. (Bobbin portion) 41a3 and a support portion 41a4 for connecting and holding the heating resistor 41a3 to the signal processing portion 41b. The signal processing unit 41b has a bridge circuit composed of an intake air temperature measurement resistor 41a1 and a heating resistor 41a3, and a temperature difference between the intake air temperature measurement resistor 41a1 and the heating resistor 41a3 is always constant by this bridge circuit. The power supplied to the heating resistor 41a3 is adjusted so that the power is maintained, and the supplied power is converted into a voltage and output. The relationship between the output voltage Vg of the air flow meter 41 and the flow rate of air passing through the intake pipe 16 in which the air flow meter 41 is disposed (hereinafter referred to as “air flow passage air flow rate”) is as shown in FIG.

ところで、内燃機関の制御装置では、内燃機関の燃焼室5において燃焼される混合気の空燃比を目標空燃比にするために、吸気弁6が閉じたときに燃焼室5内に充填されている空気の量(以下、「筒内充填空気量Mc」と称す)を推定し、推定された筒内充填空気量Mcに基づいて混合気の空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射弁11によって内燃機関の燃焼室5(または吸気通路)に噴射する燃料の量(以下、「燃料噴射量」と称す)を定めている。したがって、内燃機関の燃焼室5において燃焼される混合気の空燃比を正確に目標空燃比とするためには、筒内充填空気量Mcを正確に推定する必要がある。   By the way, in the control device for the internal combustion engine, the combustion chamber 5 is filled when the intake valve 6 is closed in order to set the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the combustion chamber 5 of the internal combustion engine to the target air-fuel ratio. The amount of air (hereinafter referred to as “cylinder charged air amount Mc”) is estimated, and the fuel injection valve 11 is set so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the target air-fuel ratio based on the estimated cylinder charged air amount Mc. Defines the amount of fuel injected into the combustion chamber 5 (or intake passage) of the internal combustion engine (hereinafter referred to as “fuel injection amount”). Therefore, in order to accurately set the air-fuel ratio of the air-fuel mixture combusted in the combustion chamber 5 of the internal combustion engine to the target air-fuel ratio, it is necessary to accurately estimate the cylinder charge air amount Mc.

通常、筒内充填空気量Mcは、エアフロメータ等の多数のセンサ、およびこれらセンサからの出力値を引数とした多数のマップから推定される。ところが、このようにマップを用いて筒内充填空気量Mcを推定する場合、推定される筒内充填空気量Mcの値をより正確なものにするためには、必要なマップの数およびその引数の数が多くなる。このようにマップの数が多くなると、マップを保存するためのECUのROMを記憶容量の大きいものにしなければならず、内燃機関の制御装置の製造コストが高くなってしまう。さらに、各マップを作成するにはマップが用いられる内燃機関の形式毎に適合作業を行わなければならないが、この適合作業における測定点はマップの数およびその引数の数に応じて増大するため、マップの数およびその引数の数が多くなると適合作業の工数も増大してしまう。   Usually, the in-cylinder charged air amount Mc is estimated from a large number of sensors such as an air flow meter and a large number of maps using output values from these sensors as arguments. However, when the in-cylinder charged air amount Mc is estimated using the map in this way, in order to make the estimated value of the in-cylinder charged air amount Mc more accurate, the number of necessary maps and their arguments are required. The number of will increase. If the number of maps increases in this way, the ROM of the ECU for storing the maps must have a large storage capacity, which increases the manufacturing cost of the control device for the internal combustion engine. Furthermore, in order to create each map, a calibration operation must be performed for each type of internal combustion engine in which the map is used, but the number of measurement points in this calibration operation increases according to the number of maps and the number of arguments thereof. If the number of maps and the number of arguments increase, the number of man-hours for fitting work will increase.

そこで、マップを用いずに様々なモデルを用いて、数値計算により筒内充填空気量Mcを算出する内燃機関の制御装置が検討されている。このような制御装置では、数値計算を多用することにより必要なマップの数を極力減らすようにしており、これにより適合作業を行う際の工数を大幅に削減しながらも、筒内充填空気量Mcを正確に算出することができる。このような制御装置のうち本願出願人により提案されたものの一つに、図5に示したエアモデルを搭載した制御装置がある。図示したエアモデルM1は内燃機関に適用される最も単純なモデルであり、以下このエアモデルM1について説明する。   In view of this, a control device for an internal combustion engine that calculates the in-cylinder charged air amount Mc by numerical calculation using various models without using a map has been studied. In such a control apparatus, the number of necessary maps is reduced as much as possible by using a lot of numerical calculations. This greatly reduces the number of man-hours for performing the fitting work, but also the in-cylinder charged air amount Mc Can be calculated accurately. Among such control devices, one proposed by the applicant of the present application is a control device equipped with the air model shown in FIG. The illustrated air model M1 is the simplest model applied to an internal combustion engine, and the air model M1 will be described below.

エアモデルM1は、図5に示したようにスロットルモデルM10、吸気管モデルM20、吸気弁モデルM30を備える。スロットルモデルM10には、スロットル弁開度センサ44によって検出されたスロットル弁19の開度(スロットル弁開度)θtと、大気圧センサ43によって検出された内燃機関周囲の大気圧(または、吸気管16に吸入される空気の圧力)Paと、吸気温度センサ42によって検出された内燃機関周囲の大気温度(または、吸気管16に吸入される空気の温度)Taと、後述する吸気管モデルM20において算出された吸気管部分23内の圧力(以下、「吸気管内圧力Pm」と称す)とが入力され、これら入力された各パラメータの値を後述するスロットルモデルM10のモデル計算式に代入することで、単位時間当たりにスロットル弁19を通過する空気の流量(以下、「スロットル通過空気流量mt」と称す)が算出される。スロットルモデルM10において算出されたスロットル通過空気流量mtは、吸気管モデルM20へ入力される。   As shown in FIG. 5, the air model M1 includes a throttle model M10, an intake pipe model M20, and an intake valve model M30. The throttle model M10 includes an opening (throttle valve opening) θt of the throttle valve 19 detected by the throttle valve opening sensor 44 and an atmospheric pressure (or intake pipe) around the internal combustion engine detected by the atmospheric pressure sensor 43. 16) Pa, the atmospheric temperature around the internal combustion engine detected by the intake air temperature sensor 42 (or the temperature of air sucked into the intake pipe 16) Ta, and an intake pipe model M20 described later. The calculated pressure in the intake pipe portion 23 (hereinafter referred to as “intake pipe pressure Pm”) is input, and the values of these input parameters are substituted into a model calculation formula of a throttle model M10 described later. The flow rate of air passing through the throttle valve 19 per unit time (hereinafter referred to as “throttle passage air flow rate mt”) is calculated. The throttle passage air flow rate mt calculated in the throttle model M10 is input to the intake pipe model M20.

吸気管モデルM20には、スロットルモデルM10において算出されたスロットル通過空気流量mtと、以下で詳述する単位時間当たりに燃焼室5内に流入する空気の流量(以下、「筒内吸入空気流量mc」と称す。)とが入力され、これら入力された各パラメータの値を後述する吸気管モデルM20のモデル計算式に代入することで、吸気管部分23内に存在する空気の圧力(以下、「吸気管内圧力Pm」と称す)と吸気管部分23内に存在する空気の温度(以下、「吸気管内温度Tm」と称す)とが算出される。吸気管モデルM20において算出された吸気管内圧力Pmと吸気管内温度Tmは共に吸気弁モデルM30へ入力され、さらに吸気管内圧力PmはスロットルモデルM10にも入力される。   The intake pipe model M20 includes a throttle passage air flow rate mt calculated in the throttle model M10 and a flow rate of air flowing into the combustion chamber 5 per unit time described in detail below (hereinafter referred to as “cylinder intake air flow rate mc”. And the values of the input parameters are substituted into a model calculation formula of an intake pipe model M20, which will be described later, so that the pressure of the air existing in the intake pipe portion 23 (hereinafter, “ And the temperature of the air existing in the intake pipe portion 23 (hereinafter referred to as “intake pipe temperature Tm”). The intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm calculated in the intake pipe model M20 are both input to the intake valve model M30, and the intake pipe pressure Pm is also input to the throttle model M10.

吸気弁モデルM30には、吸気管モデルM20において算出された吸気管内圧力Pmおよび吸気管内温度Tmの他に大気温度Taが入力され、これら入力された各パラメータの値を後述する吸気弁モデルM30のモデル計算式に代入することで、筒内吸入空気流量mcが算出される。算出された筒内吸入空気流量mcは、筒内充填空気量Mcに変換され、この筒内充填空気量Mcに基づいて燃料噴射弁からの燃料噴射量が決定される。また、吸気弁モデルM30において算出された筒内吸入空気流量mcは吸気管モデルM20に入力される。   In addition to the intake pipe pressure Pm and the intake pipe temperature Tm calculated in the intake pipe model M20, an atmospheric temperature Ta is input to the intake valve model M30, and the values of these input parameters are set in the intake valve model M30 described later. By substituting in the model calculation formula, the cylinder intake air flow rate mc is calculated. The calculated in-cylinder intake air flow rate mc is converted into the in-cylinder charged air amount Mc, and the fuel injection amount from the fuel injection valve is determined based on the in-cylinder charged air amount Mc. The in-cylinder intake air flow rate mc calculated in the intake valve model M30 is input to the intake pipe model M20.

図5から分かるように、エアモデルM1では或るモデルにおいて算出されたパラメータの値が別のモデルへの入力値として利用されるので、エアモデルM1全体では、実際に入力される値はスロットル弁開度θt、大気圧Pa、および大気温度Taの三つのパラメータのみであり、これら三つのパラメータから筒内充填空気量Mcが算出される。   As can be seen from FIG. 5, in the air model M1, the parameter value calculated in one model is used as an input value to another model. Therefore, in the entire air model M1, the actually input value is the throttle valve opening. There are only three parameters of θt, atmospheric pressure Pa, and atmospheric temperature Ta, and the in-cylinder charged air amount Mc is calculated from these three parameters.

次に、エアモデルM1の各モデルM10〜M30について説明する。
スロットルモデルM10では、大気圧Pa、大気温度Ta、吸気管内圧力Pm、スロットル弁開度θtから、下記式(1)に基づいてスロットル通過空気流量mtが算出される。ここで、式(1)におけるμtはスロットル弁における流量係数で、スロットル弁開度θtの関数であり、よって図6に示したようなマップから定まる。また、Atはスロットル弁の開口断面積を示し、スロットル弁開度θtの関数であり、図7に示したようなマップから定まる。また、Rは気体定数に関する定数であり、実際には気体定数を1mol当たりの気体(空気)の質量Mlmolで除算した値である。

Figure 2007231840
Next, each model M10 to M30 of the air model M1 will be described.
In the throttle model M10, the throttle passage air flow rate mt is calculated from the atmospheric pressure Pa, the atmospheric temperature Ta, the intake pipe pressure Pm, and the throttle valve opening degree θt based on the following equation (1). Here, μt in the equation (1) is a flow coefficient in the throttle valve, which is a function of the throttle valve opening θt, and is thus determined from a map as shown in FIG. Further, At indicates the opening cross-sectional area of the throttle valve, which is a function of the throttle valve opening θt, and is determined from a map as shown in FIG. R is a constant related to the gas constant, and is actually a value obtained by dividing the gas constant by the mass Mlmol of gas (air) per mol.
Figure 2007231840

また、Φ(Pm/Pa)は下記式(2)に示した関数であり、この式(2)におけるκは比熱比(一定値とする)である。この関数Φ(Pm/Pa)は図8に示したようなグラフに表すことができるので、このようなグラフをマップとしてECU31のROM34に保存し、実際には式(2)を用いて計算するのではなくマップからΦ(Pm/Pa)の値を求めるようにしてもよい。

Figure 2007231840
Φ (Pm / Pa) is a function shown in the following formula (2), and κ in the formula (2) is a specific heat ratio (a constant value). Since this function Φ (Pm / Pa) can be expressed in a graph as shown in FIG. 8, such a graph is stored as a map in the ROM 34 of the ECU 31 and is actually calculated using the equation (2). Alternatively, the value of Φ (Pm / Pa) may be obtained from the map.
Figure 2007231840

これらスロットルモデルM10の式(1)および式(2)は、スロットル弁19上流の気体の圧力を大気圧Pa、スロットル弁19上流の気体の温度を大気温度Ta、スロットル弁19の下流の気体の圧力を吸気管内圧力Pmとして、図9に示したようなスロットル弁19のモデルに対して、質量保存則、エネルギ保存則および運動量保存則を適用し、さらに気体の状態方程式、比熱比の定義式、およびマイヤーの関係式を利用することによって得られる。   Expressions (1) and (2) of the throttle model M10 are such that the gas pressure upstream of the throttle valve 19 is the atmospheric pressure Pa, the gas temperature upstream of the throttle valve 19 is the atmospheric temperature Ta, and the gas downstream of the throttle valve 19 is Applying the law of conservation of mass, the law of conservation of energy and the law of conservation of momentum to the model of the throttle valve 19 as shown in FIG. , And by using the Mayer relation.

吸気管モデルM20では、スロットル通過空気流量mt、筒内吸入空気流量mc、および大気温度Taから、下記式(3)および式(4)に基づいて吸気管内圧力Pmおよび吸気管内温度Tmが算出される。なお、式(3)および式(4)におけるVmはスロットル弁19から吸気弁6までの吸気枝管14、サージタンク15、吸気管16等の部分(吸気管部分23)の容積に等しい定数である。

Figure 2007231840
Figure 2007231840
In the intake pipe model M20, the intake pipe internal pressure Pm and the intake pipe internal temperature Tm are calculated from the throttle passage air flow rate mt, the cylinder intake air flow rate mc, and the atmospheric temperature Ta based on the following formulas (3) and (4). The Vm in the equations (3) and (4) is a constant equal to the volume of the intake branch pipe 14, the surge tank 15, the intake pipe 16 and the like (intake pipe portion 23) from the throttle valve 19 to the intake valve 6. is there.
Figure 2007231840
Figure 2007231840

ここで、吸気管モデルM20について図10を参照して説明する。吸気管部分23の総気体量(総空気量)をMとすると、総気体量Mの時間的変化は、吸気管部分23に流入する気体の流量、すなわちスロットル通過空気流量mtと、吸気管部分23から流出する気体の流量、すなわち筒内吸入空気流量mcとの差に等しいため、質量保存則により下記式(5)が得られ、この式(5)および吸気管部分23における気体の状態方程式(Pm・Vm=M・R・Tm)より、式(3)が得られる。

Figure 2007231840
Here, the intake pipe model M20 will be described with reference to FIG. When the total gas amount (total air amount) in the intake pipe portion 23 is M, the temporal change in the total gas amount M is the flow rate of the gas flowing into the intake pipe portion 23, that is, the throttle passage air flow rate mt, and the intake pipe portion. 23 is equal to the difference between the flow rate of the gas flowing out from the cylinder 23, that is, the in-cylinder intake air flow rate mc, and the following equation (5) is obtained by the law of conservation of mass. From (Pm · Vm = M · R · Tm), Equation (3) is obtained.
Figure 2007231840

また、吸気管部分23の気体のエネルギM・Cv・Tmの時間的変化量は、吸気管部分23に流入する気体のエネルギと吸気管部分23から流出する気体のエネルギとの差に等しい。このため、吸気管部分23に流入する気体の温度を大気温度Ta、吸気管部分23から流出する気体の温度を吸気管内温度Tmとすると、エネルギ保存則により下記式(6)が得られ、この式(6)および上記気体の状態方程式より、式(4)が得られる。

Figure 2007231840
Further, the temporal change amount of the gas energy M · Cv · Tm in the intake pipe portion 23 is equal to the difference between the energy of the gas flowing into the intake pipe portion 23 and the energy of the gas flowing out of the intake pipe portion 23. Therefore, when the temperature of the gas flowing into the intake pipe portion 23 is the atmospheric temperature Ta and the temperature of the gas flowing out from the intake pipe portion 23 is the intake pipe temperature Tm, the following equation (6) is obtained from the energy conservation law. Equation (4) is obtained from Equation (6) and the gas equation of state.
Figure 2007231840

吸気弁モデルM30では、吸気管内圧力Pm、吸気管内温度Tm、および大気温度Taから、下記式(7)に基づいて、筒内吸入空気流量mcが算出される。なお、式(7)におけるa、bは、機関回転数Neから、さらに吸気弁6の位相角(バルブタイミング)および作用角を変更できる可変動弁機構を備えた内燃機関の場合には吸気弁6の位相角、作用角から定まる値である。

Figure 2007231840
In the intake valve model M30, the in-cylinder intake air flow rate mc is calculated from the intake pipe internal pressure Pm, the intake pipe internal temperature Tm, and the atmospheric temperature Ta based on the following equation (7). In the equation (7), a and b are intake valves in the case of an internal combustion engine having a variable valve mechanism that can change the phase angle (valve timing) and operating angle of the intake valve 6 from the engine speed Ne. 6 is a value determined from the phase angle and the working angle.
Figure 2007231840

上述した吸気弁モデルM30について図11を参照して説明する。一般に、吸気弁6が閉じたときに燃焼室5内に充填されている空気の量である筒内充填空気量Mcは、吸気弁6が閉弁するとき(吸気弁閉弁時)に確定し、吸気弁6閉弁時の燃焼室5内の圧力に比例する。また、吸気弁6閉弁時の燃焼室5内の圧力は吸気弁6上流の気体の圧力、すなわち吸気管内圧力Pmと等しいとみなすことができる。したがって、筒内充填空気量Mcは、吸気管内圧力Pmに比例すると近似することができる。   The above-described intake valve model M30 will be described with reference to FIG. In general, the in-cylinder charged air amount Mc, which is the amount of air charged in the combustion chamber 5 when the intake valve 6 is closed, is determined when the intake valve 6 is closed (when the intake valve is closed). This is proportional to the pressure in the combustion chamber 5 when the intake valve 6 is closed. Further, the pressure in the combustion chamber 5 when the intake valve 6 is closed can be regarded as being equal to the pressure of the gas upstream of the intake valve 6, that is, the intake pipe pressure Pm. Therefore, the cylinder charge air amount Mc can be approximated as being proportional to the intake pipe pressure Pm.

ここで、一定時間(例えば、クランク角720°分)当たりに吸気管部分23から流出する全空気流量を平均化したもの、または一定時間(例えば、クランク角720°分)当たりに吸気管部分23から全ての気筒の燃焼室5に吸入される空気量を上記一定時間で除算したものを筒内吸入空気流量mc(以下で詳述する)とすると、筒内充填空気量Mcが吸気管内圧力Pmに比例することから、筒内吸入空気流量mcも吸気管内圧力Pmに比例すると考えられる。このことから、理論および経験則に基づいて、上記式(7)が得られる。なお、式(7)における値aは比例係数であり、値bは燃焼室5内に残存していた既燃ガスを表す値(排気弁8閉弁時に燃焼室5内に残る既燃ガス量を後述する時間ΔT180°で除算したものに相当)である。また、実際の運転では過渡運転時に吸気管内温度Tmが大きく変化する場合があるため、これに対する補正として理論および経験則に基づいて導かれたTa/Tmが乗算されている。   Here, the average air flow rate flowing out of the intake pipe portion 23 per a certain time (for example, a crank angle of 720 °), or the intake pipe portion 23 per a certain time (for example, a crank angle of 720 °). If the cylinder intake air flow rate mc (described in detail below) is obtained by dividing the amount of air sucked into the combustion chambers 5 of all cylinders by the predetermined time, the cylinder charge air amount Mc becomes the intake pipe pressure Pm. Therefore, it is considered that the in-cylinder intake air flow rate mc is also proportional to the intake pipe pressure Pm. From this, the above formula (7) is obtained based on the theory and empirical rules. The value a in the equation (7) is a proportional coefficient, and the value b is a value representing the burned gas remaining in the combustion chamber 5 (the amount of burned gas remaining in the combustion chamber 5 when the exhaust valve 8 is closed). Is equivalent to a value divided by time ΔT180 ° described later). In actual operation, the intake pipe temperature Tm may change greatly during transient operation, and Ta / Tm derived based on theory and empirical rule is multiplied as a correction for this.

ここで、筒内吸入空気流量mcについて、図12を参照して内燃機関が4気筒である場合について説明する。なお、図12は横軸がクランクシャフトの回転角度、縦軸が単位時間当たりに吸気管部分23から燃焼室5に実際に流入する空気の流量である。図12に示したように、4気筒の内燃機関では、吸気弁6が例えば1番気筒、3番気筒、4番気筒、2番気筒の順に開弁し、各気筒に対応する吸気弁6の開弁量に応じて吸気管部分23から各気筒の燃焼室5内へ空気が流入する。例えば、吸気管部分23から各気筒の燃焼室5内に流入する空気の流量の変位は図12に破線で示した通りであり、これを総合して吸気管部分23から全気筒の燃焼室5に流入する空気の流量は図12に実線で示した通りである。また、例えば1番気筒への筒内充填空気量Mcは図12に斜線で示した通りである。   Here, the cylinder intake air flow rate mc will be described with reference to FIG. 12 when the internal combustion engine has four cylinders. In FIG. 12, the horizontal axis represents the rotation angle of the crankshaft, and the vertical axis represents the flow rate of air actually flowing from the intake pipe portion 23 into the combustion chamber 5 per unit time. As shown in FIG. 12, in the four-cylinder internal combustion engine, the intake valve 6 is opened in the order of, for example, the first cylinder, the third cylinder, the fourth cylinder, and the second cylinder, and the intake valve 6 corresponding to each cylinder is opened. Air flows from the intake pipe portion 23 into the combustion chamber 5 of each cylinder according to the valve opening amount. For example, the displacement of the flow rate of air flowing into the combustion chamber 5 of each cylinder from the intake pipe portion 23 is as shown by a broken line in FIG. The flow rate of the air flowing into is as shown by the solid line in FIG. Further, for example, the in-cylinder charged air amount Mc to the first cylinder is as shown by hatching in FIG.

これに対して、実線で示した吸気管部分23から全ての気筒の燃焼室5に流入する空気の流量を平均化したものが筒内吸入空気流量mcであり、図中に一点鎖線で示す。そして、この一点鎖線で示した筒内吸入空気流量mcに、4気筒の場合にはクランクシャフトが180°(すなわち、4ストローク式内燃機関において1サイクル中にクランクシャフトが回転する角度720°を気筒数で割った角度)回転するのにかかる時間ΔT180°を乗算したものが筒内充填空気量Mcとなる。したがって、吸気弁モデルM30で算出された筒内吸入空気流量mcにΔT180°を乗算することで、筒内充填空気量Mcが算出される(Mc=mc・ΔT180°)。より詳細には、筒内充填空気量Mcが吸気弁閉弁時の圧力に比例することを考慮して、吸気弁閉弁時の筒内吸入空気流量mcにΔT180°を乗算したものが筒内充填空気量Mcとされる。   On the other hand, the in-cylinder intake air flow rate mc is obtained by averaging the flow rate of the air flowing into the combustion chambers 5 of all the cylinders from the intake pipe portion 23 shown by the solid line, and is indicated by a one-dot chain line in the drawing. In the cylinder intake air flow rate mc indicated by the one-dot chain line, in the case of four cylinders, the crankshaft is 180 ° (that is, the angle 720 ° at which the crankshaft rotates during one cycle in the four-stroke internal combustion engine) The in-cylinder charged air amount Mc is obtained by multiplying the time ΔT180 ° required for rotation by an angle divided by the number. Therefore, the cylinder intake air amount Mc is calculated by multiplying the cylinder intake air flow rate mc calculated by the intake valve model M30 by ΔT180 ° (Mc = mc · ΔT180 °). More specifically, in consideration of the fact that the in-cylinder charged air amount Mc is proportional to the pressure when the intake valve is closed, the in-cylinder intake air flow rate mc when the intake valve is closed is multiplied by ΔT180 °. The filling air amount Mc.

次に、上記エアモデルM1を内燃機関の制御装置に実装して、実際に筒内充填空気量Mcを算出する場合について説明する。筒内充填空気量McはエアモデルM1を用いて、上記式(1)、式(3)、式(4)、および式(7)を解くことにより表される。この場合、ECU31で処理するために、これらの式を離散化する必要がある。時刻t、計算間隔Δtを用いて式(1)、式(3)、式(4)、および式(7)を離散化すると、それぞれ下記式(8)、式(9)、式(10)、および式(11)が得られる。なお、吸気管内温度Tm(t+Δt)は、式(9)および式(10)によってそれぞれ算出されたPm/Tm(t+Δt)およびPm(t+Δt)から、式(12)によって算出される。

Figure 2007231840
Figure 2007231840
Figure 2007231840
Figure 2007231840
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Next, a case where the air model M1 is mounted on a control device for an internal combustion engine and the in-cylinder charged air amount Mc is actually calculated will be described. The in-cylinder charged air amount Mc is expressed by solving the above formula (1), formula (3), formula (4), and formula (7) using the air model M1. In this case, in order to be processed by the ECU 31, these equations need to be discretized. When the formula (1), the formula (3), the formula (4), and the formula (7) are discretized using the time t and the calculation interval Δt, the following formulas (8), (9), and (10) are respectively obtained. And Equation (11) is obtained. The intake pipe internal temperature Tm (t + Δt) is calculated by equation (12) from Pm / Tm (t + Δt) and Pm (t + Δt) calculated by equations (9) and (10), respectively.
Figure 2007231840
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Figure 2007231840
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このようにして実装されたエアモデルM1では、スロットルモデルM10の式(8)で算出された時刻tにおけるスロットル通過空気流量mt(t)と、吸気弁モデルM30の式(11)で算出された時刻tにおける筒内吸入空気流量mc(t)とが、吸気管モデルM20の式(9)および式(10)に代入され、これにより時刻t+Δtにおける吸気管内圧力Pm(t+Δt)および吸気管内温度Tm(t+Δt)が算出される。次いで、算出されたPm(t+Δt)およびTm(t+Δt)は、スロットルモデルM10および吸気弁モデルM30の式(8)および式(11)に代入され、これにより時刻t+Δtにおけるスロットル通過空気流量mt(t+Δt)および筒内吸入空気流量mc(t+Δt)が算出される。そして、このような計算を繰り返すことによって、スロットル弁開度θt、大気圧Pa、および大気温度Taから、任意の時刻tにおける筒内吸入空気流量mcが算出され、算出された筒内吸入空気流量mcに上記時間ΔT180°を乗算することで、任意の時刻tにおける筒内充填空気量Mcが算出される。   In the air model M1 implemented in this way, the throttle passage air flow rate mt (t) at time t calculated by the equation (8) of the throttle model M10 and the time calculated by the equation (11) of the intake valve model M30. The in-cylinder intake air flow rate mc (t) at t is substituted into the equations (9) and (10) of the intake pipe model M20, whereby the intake pipe internal pressure Pm (t + Δt) and the intake pipe internal temperature Tm (at time t + Δt) t + Δt) is calculated. Next, the calculated Pm (t + Δt) and Tm (t + Δt) are substituted into the equations (8) and (11) of the throttle model M10 and the intake valve model M30, whereby the throttle passage air flow rate mt (t + Δt) at time t + Δt. ) And the cylinder intake air flow rate mc (t + Δt). Then, by repeating such calculation, the cylinder intake air flow rate mc at any time t is calculated from the throttle valve opening θt, the atmospheric pressure Pa, and the atmospheric temperature Ta, and the calculated cylinder intake air flow rate is calculated. By multiplying mc by the time ΔT180 °, the in-cylinder charged air amount Mc at an arbitrary time t is calculated.

なお、内燃機関の始動時には、すなわち時刻t=0においては、吸気管内圧力Pmは大気圧と等しい(Pm(0)=Pa)とされ、吸気管内温度Tmは大気温度と等しい(Tm(0)=Ta)とされて、各モデルM10〜M30における計算が開始される。   At the time of starting the internal combustion engine, that is, at time t = 0, the intake pipe pressure Pm is equal to the atmospheric pressure (Pm (0) = Pa), and the intake pipe temperature Tm is equal to the atmospheric temperature (Tm (0)). = Ta), the calculation in each of the models M10 to M30 is started.

なお、上記エアモデルM1では、大気温度Taおよび大気圧Paが一定であるとしているが、時刻によって変化する値としてもよく、例えば、大気温度を検出するための吸気温度センサによって時刻tにおいて検出された値を大気温度Ta(t)、大気圧を検出するための大気圧センサによって時刻tにおいて検出された値を大気圧Pa(t)として上記式(8)、式(10)、および式(11)に代入するようにしてもよい。   In the air model M1, the atmospheric temperature Ta and the atmospheric pressure Pa are assumed to be constant. However, the air model M1 may be a value that changes depending on the time, for example, detected at the time t by an intake temperature sensor for detecting the atmospheric temperature. Assuming that the value is the atmospheric temperature Ta (t) and the value detected at time t by the atmospheric pressure sensor for detecting the atmospheric pressure is the atmospheric pressure Pa (t), the above equations (8), (10), and (11) ) May be substituted.

ところで、上述したように上記エアモデルM1は内燃機関に適用される最も単純なモデルであり、上記エアモデルM1によって算出される筒内充填空気量Mcは実際の筒内充填空気量に対して誤差が生じ易い。そこで、図13に示した後述するエアモデルM2では、エアモデルによって筒内充填空気量をより高い精度で算出すべく、上記スロットル弁開度θt、大気圧Pa、および大気温度Taの三つのパラメータに加えて、エアフロメータ41の出力値AFMに基づいて筒内充填空気量Mcを算出することとしている。以下、このエアモデルM2について説明する。   As described above, the air model M1 is the simplest model applied to an internal combustion engine, and the cylinder charge air amount Mc calculated by the air model M1 has an error with respect to the actual cylinder charge air amount. easy. Therefore, in the air model M2 shown in FIG. 13 to be described later, in addition to the above three parameters of the throttle valve opening θt, the atmospheric pressure Pa, and the atmospheric temperature Ta, the air model calculates the in-cylinder charged air amount with higher accuracy. Thus, the in-cylinder charged air amount Mc is calculated based on the output value AFM of the air flow meter 41. Hereinafter, the air model M2 will be described.

エアモデルM2は、上記スロットルモデルM10、吸気管モデルM20、および吸気弁モデルM30に加えて、電子制御スロットルモデルM40、およびエアフロメータモデル(AFMモデル)M50を備える。電子制御スロットルモデルM40には、アクセルペダル45の踏込み量に比例した出力電圧を発生する踏込み量センサ46の出力値Accpが入力され、これに基づいて現時刻から所定時間T0先の時刻においてスロットル弁19が到達すると予想されるスロットル弁開度(以下、「所定時間後のスロットル弁開度」と称す)θtfが算出される。   The air model M2 includes an electronically controlled throttle model M40 and an air flow meter model (AFM model) M50 in addition to the throttle model M10, the intake pipe model M20, and the intake valve model M30. The electronically controlled throttle model M40 receives the output value Accp of the depression amount sensor 46 that generates an output voltage proportional to the depression amount of the accelerator pedal 45, and based on this, the throttle valve at a time T0 ahead of the current time. A throttle valve opening (hereinafter referred to as “throttle valve opening after a predetermined time”) θtf that is expected to reach 19 is calculated.

また、AFMモデルM50には、スロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量(以下、「スロットル通過空気流量の推定値」と称す)mtが入力され、この入力された値を後述するAFMモデルM50のモデル計算式に代入することで、実際にスロットル弁19の配置された吸気管16内を上記スロットル通過空気流量の推定値mtだけ空気が流れていると仮定した場合にエアフロメータ41が出力するであろう出力値(以下、「予想出力値」と称す)AFMmtが算出される。なお、以下の説明では、各モデルM10等によって算出された値については「推定値」と表記することとする。   Further, the AFM model M50 receives a throttle passage air flow rate (hereinafter referred to as an “estimated value of the throttle passage air flow rate”) mt calculated by the throttle model M10, and this input value is used as an AFM model M50 described later. By substituting this into the model calculation formula, the air flow meter 41 outputs when it is assumed that air is actually flowing through the intake pipe 16 where the throttle valve 19 is disposed for the estimated value mt of the throttle passage air flow rate. An output value (hereinafter referred to as “expected output value”) AFMmt that will be calculated. In the following description, a value calculated by each model M10 or the like is referred to as an “estimated value”.

すなわち、エアフロメータ41の出力は、実際のエアフロ通過空気流量(エアフロ通過空気流量とスロットル通過空気流量はほぼ同一であると考えられるため、以下ではスロットル通過空気流量として説明する)に対して固有の応答特性に基づく応答遅れを有しており、したがって現在の実際のスロットル通過空気流量のみに対応した値となっているわけではない。AFMモデルM50は、この応答特性をシュミレートしたモデルであり、上記エアフロメータ41の応答遅れを考慮した上で、予想出力値を算出する。   That is, the output of the air flow meter 41 is specific to the actual air flow passing air flow rate (the air flow passing air flow rate and the throttle passing air flow rate are considered to be substantially the same, and will be described below as the throttle passing air flow rate). There is a response delay based on the response characteristics, and therefore, the value does not correspond only to the current actual throttle passage air flow rate. The AFM model M50 is a model simulating this response characteristic, and calculates an expected output value in consideration of the response delay of the air flow meter 41.

ここで、エアモデルM2は、図13に示したように、三つのモデルブロックM2'、M2''、M2'''に分けて考えることができる。モデルブロックM2'では、踏込み量センサ46の出力値Accpに基づいて電子制御スロットルモデルM40により所定時間後のスロットル弁開度の推定値θtfが算出されると共に、算出された所定時間後のスロットル弁開度の推定値θtfに基づいてスロットルモデルM10'により所定時間後のスロットル通過空気流量の推定値mtfが算出される。そして、算出された所定時間後のスロットル通過空気流量の推定値mtfに基づいて吸気弁モデルM20'により所定時間後の吸気管内圧力の推定値Pmfが算出される。算出された所定時間後の吸気管内圧力の推定値PmfはスロットルモデルM10'及び吸気弁モデルM30'に入力される。吸気弁モデルM30'では、所定時間後の吸気管内圧力の推定値Pmfに基づいて所定時間後の筒内吸入空気流量の推定値mcfが算出され、吸気管モデルM20'に入力される。   Here, the air model M2 can be divided into three model blocks M2 ′, M2 ″, and M2 ′ ″ as shown in FIG. In the model block M2 ′, an estimated value θtf of the throttle valve opening after a predetermined time is calculated by the electronic control throttle model M40 based on the output value Accp of the depression amount sensor 46, and the throttle valve after the calculated predetermined time Based on the estimated value θtf of the opening, an estimated value mtf of the throttle passage air flow after a predetermined time is calculated by the throttle model M10 ′. Then, the estimated value Pmf of the intake pipe pressure after the predetermined time is calculated by the intake valve model M20 ′ based on the calculated estimated value mtf of the throttle passage air flow after the predetermined time. The calculated estimated value Pmf of the intake pipe pressure after a predetermined time is input to the throttle model M10 ′ and the intake valve model M30 ′. In the intake valve model M30 ′, an estimated value mcf of the in-cylinder intake air flow after a predetermined time is calculated based on the estimated value Pmf of the intake pipe pressure after a predetermined time, and is input to the intake pipe model M20 ′.

したがって、エアモデルM2のモデルブロックM2'全体では、所定時間後のスロットル弁開度θtfを入力することにより、所定時間後の筒内吸入空気流量の推定値mcfおよび所定時間後の吸気管内圧力の推定値Pmfが算出される。このように、所定時間後の筒内吸入空気流量の推定値mcf等を算出することにより、実際の空燃比を目標空燃比に一致させ易くなる。すなわち、内燃機関の過渡運転時には筒内吸入空気流量は刻々と変化しており、よって現在の筒内吸入空気流量(或いは、現在の筒内吸入空気流量から算出された筒内充填空気量)に基づいて燃料噴射量を算出しても実際に噴射するときには既に筒内吸入空気流量が変化してしまっている場合があり、現在の筒内吸入空気流量を正確に算出することができても結果的に実際の空燃比が目標空燃比と異なったものとなってしまうことがある。これに対して、所定時間後の筒内吸入空気流量に基づいて燃料噴射量を算出すれば、実際に噴射するときにその筒内吸入空気流量となっており、よって実際の空燃比を目標空燃比に一致させ易くなる。   Therefore, in the entire model block M2 ′ of the air model M2, by inputting the throttle valve opening θtf after a predetermined time, the estimated value mcf of the cylinder intake air flow after the predetermined time and the estimation of the intake pipe pressure after the predetermined time are estimated. A value Pmf is calculated. Thus, by calculating the estimated value mcf of the in-cylinder intake air flow after a predetermined time, it becomes easy to make the actual air-fuel ratio coincide with the target air-fuel ratio. That is, during the transient operation of the internal combustion engine, the in-cylinder intake air flow rate changes every moment, so that the current in-cylinder intake air flow rate (or the in-cylinder charged air amount calculated from the current in-cylinder intake air flow rate) is obtained. Even if the fuel injection amount is calculated based on this, the cylinder intake air flow rate may have already changed when the fuel is actually injected, and even if the current cylinder intake air flow rate can be accurately calculated, the result Therefore, the actual air / fuel ratio may differ from the target air / fuel ratio. On the other hand, if the fuel injection amount is calculated based on the in-cylinder intake air flow rate after a predetermined time, the in-cylinder intake air flow rate is obtained when the fuel is actually injected. It becomes easy to match the fuel ratio.

ただし、モデルブロックM2'では電子制御スロットルモデルM40が存在する点を除いて上記エアモデルM1と同様な計算が行われているため、モデルブロックM2'で算出された所定時間後の筒内吸入空気流量の推定値mcfに基づいて筒内充填空気量Mcを算出すると、上述したように実際の筒内充填空気量に対して誤差が生じ易い。   However, since the model block M2 ′ performs the same calculation as the air model M1 except that the electronic control throttle model M40 exists, the in-cylinder intake air flow rate after a predetermined time calculated in the model block M2 ′ When the in-cylinder charged air amount Mc is calculated based on the estimated value mcf, an error is likely to occur with respect to the actual in-cylinder charged air amount as described above.

そこで、エアモデルM2では、エアフロメータ41の出力に基づいて、モデルブロックM2'において算出された吸気管内圧力の推定値Pmfを修正し、修正した吸気管内圧力Pmfinに基づいて筒内充填空気量Mcを算出することとしている。   Therefore, in the air model M2, the estimated value Pmf of the intake pipe pressure calculated in the model block M2 ′ is corrected based on the output of the air flow meter 41, and the in-cylinder charged air amount Mc is calculated based on the corrected intake pipe pressure Pmfin. We are going to calculate.

すなわち、モデルブロックM2''において、スロットル弁開度センサ44によって検出された現在のスロットル弁開度θtcに基づいて上記エアモデルM1と同様な計算が行われる。すなわち、スロットルモデルM10''には現在のスロットル弁開度θtcが入力されると共に現在のスロットル通過空気流量の推定値mtcが出力され、吸気管モデルM20''には現在のスロットル通過空気流量の推定値mtcが入力されると共に現在の吸気管内圧力の推定値Pmcが出力され、この吸気管内圧力PmcがスロットルモデルM10''及び吸気弁モデルM30''に入力される。吸気弁モデルM30''では現在の筒内吸入空気流量の推定値mccが算出され、吸気管モデルM20''に入力される。   That is, in the model block M2 ″, the same calculation as that of the air model M1 is performed based on the current throttle valve opening θtc detected by the throttle valve opening sensor 44. That is, the current throttle valve opening θtc is input to the throttle model M10 ″ and the estimated value mtc of the current throttle passage air flow rate is output, and the intake pipe model M20 ″ has the current throttle passage air flow rate. An estimated value mtc is input and an estimated value Pmc of the current intake pipe pressure is output, and the intake pipe pressure Pmc is input to the throttle model M10 ″ and the intake valve model M30 ″. In the intake valve model M30 ″, an estimated value mcc of the current in-cylinder intake air flow rate is calculated and input to the intake pipe model M20 ″.

そして、上記計算において算出された現在のスロットル通過空気流量の推定値mtcに基づいてAFMモデルM50によりエアフロメータ41の応答遅れを考慮した予想出力値AFMmtが算出され、このようにして算出された予想出力値AFMmtがスロットル通過空気流量として吸気管モデルM20'''に入力される。そして、吸気管モデルM20'''および吸気弁モデルM30'''により上述したのと同様な方法で吸気管内圧力の推定値Pmmdlが算出される。このようにして算出された吸気管内圧力の推定値Pmmdlは、現在のスロットル弁開度θtcに基づいてモデルブロックM2'と同様なエアモデルを利用して算出されたエアフロメータ41によって出力されるであろう出力値にスロットル通過空気流量が等しいと仮定した場合における吸気管内圧力を示している(以下、「AFMモデルを用いた吸気管内圧力の推定値」と称す)。   Based on the estimated value mtc of the current throttle passage air flow calculated in the above calculation, the AFM model M50 calculates the expected output value AFMmt that takes into account the response delay of the air flow meter 41, and thus the predicted value thus calculated. The output value AFMmt is input to the intake pipe model M20 ′ ″ as the throttle passage air flow rate. Then, the estimated value Pmmdl of the intake pipe pressure is calculated by the intake pipe model M20 ′ ″ and the intake valve model M30 ′ ″ by the same method as described above. The estimated value Pmmdl of the intake pipe pressure calculated in this way is output by the air flow meter 41 calculated using the same air model as the model block M2 ′ based on the current throttle valve opening θtc. It shows the intake pipe pressure when it is assumed that the flow rate of air passing through the throttle is equal to the wax output value (hereinafter referred to as “estimated value of intake pipe pressure using the AFM model”).

一方、モデルブロックM2'''では、実際のエアフロメータ41の出力値AFMがスロットル通過空気流量として吸気管モデルM20''''に入力され、吸気管モデルM20''''により吸気管内圧力の推定値Pmafmが出力される。吸気弁モデルM30''''には吸気管内圧力の推定値Pmafmが入力され、筒内吸入空気流量mcafmが出力され、吸気管モデルM20''''に再び入力される。このようにして算出された吸気管内圧力の推定値Pmafmは、スロットル通過空気流量がエアフロメータ41の出力値に等しいと仮定した場合における吸気管内圧力を示している(以下、「エアフロメータの出力に基づく吸気管内圧力の推定値」と称す)。   On the other hand, in the model block M2 ′ ″, the actual output value AFM of the air flow meter 41 is inputted to the intake pipe model M20 ″ ″ as the throttle passage air flow rate, and the intake pipe model M20 ″ ″ controls the intake pipe pressure. An estimated value Pmafm is output. The estimated value Pmafm of the intake pipe pressure is input to the intake valve model M30 ″ ″, the in-cylinder intake air flow rate mcafm is output, and is input again to the intake pipe model M20 ″ ″. The estimated value Pmafm of the intake pipe pressure calculated in this way indicates the intake pipe pressure when the throttle passage air flow rate is assumed to be equal to the output value of the air flow meter 41 (hereinafter referred to as “the output of the air flow meter”). Based on the estimated value of the intake pipe pressure).

したがって、AFMモデルを用いた吸気管内圧力の推定値Pmmdlとエアフロメータの出力に基づく吸気管内圧力の推定値Pmafmとの差分は、エアモデルによって算出された現在の吸気管内圧力とエアフロメータ41に基づいて算出された吸気管内圧力との誤差を表している。したがって、この差分をモデルブロックM2'において算出された吸気管内圧力の推定値Pmfに加算した吸気管内圧力の推定値Pmfin(=Pmf+Pmafm−Pmmdl)は実際の吸気管内圧力とほぼ一致する。そして、この吸気管内圧力の推定値Pmfinが吸気管モデルM30に入力され、吸気管モデルM30によって算出された筒内吸入空気流量の推定値mcfinに基づいて筒内充填空気量の推定値Mcが算出され、この筒内充填空気量の推定値Mcに基づいて燃料噴射量が算出される。   Therefore, the difference between the estimated value Pmmdl of the intake pipe pressure using the AFM model and the estimated value Pmafm of the intake pipe pressure based on the output of the air flow meter is based on the current intake pipe pressure calculated by the air model and the air flow meter 41. It represents an error from the calculated intake pipe pressure. Therefore, the estimated value Pmfin (= Pmf + Pmafm−Pmmdl) of the intake pipe pressure obtained by adding this difference to the estimated value Pmf of the intake pipe pressure calculated in the model block M2 ′ substantially matches the actual intake pipe pressure. The estimated value Pmfin of the intake pipe pressure is input to the intake pipe model M30, and the estimated value Mc of the in-cylinder charged air amount is calculated based on the estimated value mcfin of the in-cylinder intake air flow rate calculated by the intake pipe model M30. Then, the fuel injection amount is calculated based on the estimated value Mc of the in-cylinder charged air amount.

次に、電子制御スロットルモデルM40及びAFMモデルM50について説明する。
電子制御スロットルモデルM40は、アクセルペダル45の踏込み量に基づいて現時刻から所定時間T0後のスロットル弁開度θtfを算出するモデルである。本実施形態においては、踏込み量センサ46によって検出されたアクセルペダル踏込み量Accpと、図14に示したマップとに基づいて暫定的な目標スロットル弁開度θr1が求められ、この暫定的な目標スロットル弁開度θr1を所定時間T(例えば、64msec)だけ遅延させた値が最終的な目標スロットル弁開度θrとして決定される。そして、ECU31は、実際のスロットル弁開度が目標スロットル弁開度θrとなるようにステップモータ18に対して駆動信号を送出する。
Next, the electronic control throttle model M40 and the AFM model M50 will be described.
The electronically controlled throttle model M40 is a model that calculates the throttle valve opening degree θtf after a predetermined time T0 from the current time based on the depression amount of the accelerator pedal 45. In the present embodiment, the provisional target throttle valve opening θr1 is obtained based on the accelerator pedal depression amount Accp detected by the depression amount sensor 46 and the map shown in FIG. A value obtained by delaying the valve opening θr1 by a predetermined time T (for example, 64 msec) is determined as the final target throttle valve opening θr. Then, the ECU 31 sends a drive signal to the step motor 18 so that the actual throttle valve opening becomes the target throttle valve opening θr.

このように、現時刻の目標スロットル弁開度θrは、現時刻から所定時間Tだけ前の時刻におけるアクセルペダル踏込み量Accpに応じて決定された暫定的な目標スロットル弁開度θr1と等しいから、現時刻から所定時間T0(0≦T0≦T)だけ後の時刻における目標スロットル弁開度θrは現時刻から時間(T−T0)前における暫定的な目標スロットル弁開度θr1と等しい。また、ステップモータ18の作動遅れ時間を無視すれば、目標スロットル弁開度θrは実際のスロットル弁開度と等しい。このような考えに基づき、電子制御スロットルモデルM40では、現時刻から時間(T−T0)前における暫定的な目標スロットル弁開度θr1を現時刻から所定時間T0だけ後の時刻tにおけるスロットル弁開度(所定時間後のスロットル弁開度)θtfとして推定する。なお、ステップモータ18の作動遅れ時間を考慮に加えて、所定時間後のスロットル弁開度θtfを設定してもよい。   Thus, the target throttle valve opening degree θr at the current time is equal to the provisional target throttle valve opening degree θr1 determined according to the accelerator pedal depression amount Accp at the time before the predetermined time T from the current time. The target throttle valve opening θr at a time after a predetermined time T0 (0 ≦ T0 ≦ T) from the current time is equal to the temporary target throttle valve opening θr1 before the time (T−T0) from the current time. If the operation delay time of the step motor 18 is ignored, the target throttle valve opening θr is equal to the actual throttle valve opening. Based on this idea, in the electronically controlled throttle model M40, the provisional target throttle valve opening θr1 before the time (T-T0) from the current time is set to the throttle valve opening at the time t after the predetermined time T0 from the current time. Degree (throttle valve opening after a predetermined time) θtf. In addition to the operation delay time of the step motor 18, the throttle valve opening θtf after a predetermined time may be set.

次に、AFMモデルM50について具体的に説明する。エアフロメータ41では、上述したように吸気温度計測用抵抗41a1と加熱用抵抗(ボビン部)41a3との温度差を常に一定に維持するように加熱用抵抗41a3に供給する電力を調整するとともに、その供給電力に基づいてエアフロ通過空気流量を算出するようにしている。ここで、この供給電力はボビン部41a3およびサポート部41a4から吸気管16内を通過する空気への放熱量を示すことから、エアフロメータ41はボビン部41a3およびサポート部41a4からの放熱量に基づいてエアフロ通過空気流量を算出すると言い換えることができる。   Next, the AFM model M50 will be specifically described. In the air flow meter 41, as described above, the power supplied to the heating resistor 41a3 is adjusted so that the temperature difference between the intake temperature measuring resistor 41a1 and the heating resistor (bobbin portion) 41a3 is always kept constant. The airflow passage air flow rate is calculated based on the supplied power. Here, since the supplied power indicates the amount of heat released from the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 to the air passing through the intake pipe 16, the air flow meter 41 is based on the amount of heat released from the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4. In other words, the airflow passing air flow rate is calculated.

ここで、ボビン部41a3は、より詳細には円筒状のセラミックスボビンに白金熱線を巻回し、その外周にガラスをコーティングすることにより形成される。このため、白金熱線から周囲の空気への放熱は白金熱線と周囲の空気との間にガラス層が介在することにより遅れてしまう。したがって、吸気管16内を通過する空気の流量が急激に増大したような場合であっても、ボビン部41a3からの単位時間当たりの放熱量(以下、単に「放熱量」と称す)は直ぐには増大せず、或る程度の遅れをもって増大することになる。換言すると、ボビン部41a3からの放熱量は実際のエアフロ通過空気流量に対して応答遅れが存在する。また、同様なことがサポート部41a4からの放熱量についても言え、サポート部41a4からの放熱量は実際のエアフロ通過空気流量に対して応答遅れが存在する。   More specifically, the bobbin portion 41a3 is formed by winding a platinum hot wire around a cylindrical ceramic bobbin and coating the outer periphery thereof with glass. For this reason, heat dissipation from the platinum heat wire to the surrounding air is delayed due to the glass layer interposed between the platinum heat wire and the surrounding air. Therefore, even when the flow rate of the air passing through the intake pipe 16 suddenly increases, the amount of heat released from the bobbin portion 41a3 per unit time (hereinafter simply referred to as “heat dissipation amount”) is not immediately available. It does not increase, but increases with some delay. In other words, the amount of heat released from the bobbin portion 41a3 has a response delay with respect to the actual airflow passing air flow rate. The same applies to the amount of heat released from the support portion 41a4. The amount of heat released from the support portion 41a4 has a response delay with respect to the actual airflow passing air flow rate.

この応答遅れは、一次遅れに近似することができることがわかっており、ボビン部41a3の放熱量の応答遅れは次式(13)で表される。ここで、式(13)におけるωbはエアフロメータ41の出力値から換算したボビン部41a3の放熱量、すなわち放熱遅れが生じた結果ボビン部41a3の白金熱線から実際に放熱される放熱量(以下、「遅れ放熱量」と称す)を示している。また、式(13)におけるWbは、応答遅れを補償した放熱量、すなわち放熱遅れが生じないと仮定した場合におけるボビン部41a3の白金熱線から放熱される放熱量(以下、「完全放熱量」と称す)を示している。すなわち、完全放熱量Wbは、内燃機関が定常運転を行っているときにおける放熱量に等しく、基本的にエアフロメータ41近傍の吸気管16内を通過する空気流量のみの関数である。エアフロメータ41近傍の吸気管16内を通過する空気流量はスロットル通過空気流とほぼ等しいため、完全放熱量Wbはスロットル通過空気流量の関数と考えることができ、スロットル通過空気流量とボビン部41a3からの完全放熱量Wbとの関係は図15のように表すことができる。さらに、式(13)におけるτbは、ボビン部41a3からの放熱における一次遅れの時定数であり、その算出方法については後述する。

Figure 2007231840
It is known that this response delay can be approximated to a first-order delay, and the response delay of the heat radiation amount of the bobbin portion 41a3 is expressed by the following equation (13). Here, ω b in the equation (13) is a heat dissipation amount of the bobbin portion 41a3 converted from the output value of the air flow meter 41, that is, a heat dissipation amount actually radiated from the platinum heat wire of the bobbin portion 41a3 as a result of the heat dissipation delay (hereinafter referred to as “heat dissipation amount”). , Referred to as “delayed heat release amount”). W b in the equation (13) is a heat dissipation amount compensated for the response delay, that is, a heat dissipation amount radiated from the platinum heat wire of the bobbin portion 41a3 when it is assumed that no heat dissipation delay occurs (hereinafter referred to as “complete heat dissipation amount”). Designated). That is, the complete heat radiation amount W b is equal to the heat radiation amount when the internal combustion engine is in steady operation, and is basically a function of only the flow rate of air passing through the intake pipe 16 near the air flow meter 41. Since the flow rate of air passing through the intake pipe 16 near the air flow meter 41 is substantially equal to the flow rate of air passing through the throttle, the complete heat radiation amount W b can be considered as a function of the flow rate of air passing through the throttle. relationship between the true heat radiation amount W b from can be represented as in Figure 15. Further, τ b in the equation (13) is a time constant of a first-order lag in heat radiation from the bobbin portion 41a3, and a calculation method thereof will be described later.
Figure 2007231840

同様に、サポート部41a4の放熱量の応答遅れは次式(14)で表される。サポート部41a4からの完全放熱量Wbもスロットル通過空気流量の関数と考えることができ、スロットル通過空気流量とサポート部41a4からの完全放熱量Wsとの関係は図15のように表すことができる。また、式(14)におけるτsは、サポート部41a4からの放熱における一次遅れの時定数である。

Figure 2007231840
Similarly, the response delay of the heat radiation amount of the support portion 41a4 is expressed by the following equation (14). The complete heat release amount W b from the support portion 41a4 can also be considered as a function of the throttle passage air flow rate, and the relationship between the throttle passage air flow rate and the complete heat release amount W s from the support portion 41a4 can be expressed as shown in FIG. it can. Further, τ s in the equation (14) is a time constant of a first-order lag in heat dissipation from the support portion 41a4.
Figure 2007231840

式(13)および式(14)によりボビン部41a3およびサポート部41a4からの遅れ放熱量ωb、ωsが算出される。エアフロメータ41では、放熱遅れが生じた結果ボビン部41a3およびサポート部41a4から実際に放熱される放熱量、すなわち遅れ放熱量に応じて出力電圧が変化するため、式(13)および式(14)によって算出された遅れ放熱量の和(ωb+ωs)に基づいてエアフロメータ41が出力するであろう出力値(予想出力値)AFMmtが算出される。本実施形態では、エアフロメータ41における遅れ放熱量の和(ωb+ωs)とエアフロメータ41の予想出力値AFMmtとの関係を予め実験的にまたは計算によって求め、図16に示したようなマップとしてECU31のROM34に記憶させておく。そして、式(13)および式(14)から算出された遅れ放熱量の和ωb+ωsに基づいて上記マップを用いてエアフロメータ41の予想出力値AFMmtが算出される。なお、上記マップを用いた遅れ放熱量の和ωb+ωsに基づくエアフロメータ41の予想出力値AFMmtの算出は下記式(15)のように表すことができる。

Figure 2007231840
Delayed heat radiation amounts ω b and ω s from the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 are calculated by the equations (13) and (14). In the air flow meter 41, the output voltage changes according to the amount of heat radiated from the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 as a result of the heat radiation delay, that is, the amount of delayed heat radiation, so the equations (13) and (14) The output value (expected output value) AFMmt that the airflow meter 41 will output is calculated based on the sum of the delayed heat radiation amount calculated by (ω b + ω s ). In the present embodiment, the relationship between the sum of the delayed heat release amount (ω b + ω s ) in the air flow meter 41 and the expected output value AFMmt of the air flow meter 41 is obtained in advance experimentally or by calculation, and a map as shown in FIG. Is stored in the ROM 34 of the ECU 31. Then, the expected output value AFMmt of the air flow meter 41 is calculated using the map based on the sum of delayed heat dissipation ω b + ω s calculated from the equations (13) and (14). The calculation of the expected output value AFMmt of the air flow meter 41 based on the sum of delayed heat dissipation ω b + ω s using the above map can be expressed as the following equation (15).
Figure 2007231840

なお、ボビン部41a3の一次遅れの時定数τbは下記式(16)によって、またサポート部41a4の一次遅れの時定数τsは下記式(17)によって算出される。式(16)および式(17)において、uは、エアフロメータ41の検出部における流路、すなわちエアフロメータ41のバイパス通路における単位断面積当たりの空気流量である。単位断面積当たりの空気流量uはエアフロメータ41の出力値AFMに基づいてマップによりまたは所定の計算式により算出される。また、kb、ks、mb、msは予め実験または計算によって求められる定数であり、kb、mbがボビン部41a3についての定数、ks、msがサポート部41a4についての定数をそれぞれ示している。ボビン部41a3とサポート部41a4とでは応答遅れの度合いが異なるので、ボビン部41a3とサポート部41a4とを分離して時定数を設定することによってスロットル通過空気流量から予想出力値を算出するための算出精度を向上させることとしている。

Figure 2007231840
Figure 2007231840
The primary delay time constant τ b of the bobbin portion 41a3 is calculated by the following equation (16), and the primary delay time constant τ s of the support portion 41a4 is calculated by the following equation (17). In Expression (16) and Expression (17), u is an air flow rate per unit cross-sectional area in the flow path in the detection unit of the air flow meter 41, that is, in the bypass passage of the air flow meter 41. The air flow rate u per unit sectional area is calculated based on the output value AFM of the air flow meter 41 by a map or by a predetermined calculation formula. K b , k s , m b , and m s are constants obtained in advance by experiment or calculation, k b and m b are constants for the bobbin portion 41a3, and k s and m s are constants for the support portion 41a4. Respectively. Since the degree of response delay differs between the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4, a calculation for calculating an expected output value from the air flow rate through the throttle by setting the time constant by separating the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4. The accuracy is to be improved.
Figure 2007231840
Figure 2007231840

次に、上記AFMモデルM50を内燃機関の制御装置に実装して、実際にスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtからエアフロメータ41の予想出力値AFMmtを算出する場合について説明する。エアフロメータ41の予想出力値AFMmtはAFMモデルM50を用いて、上記式(13)、式(14)を解くことにより表される。この場合、ECU31で処理するために、これらの式を離散化する必要がある。時刻t、計算間隔Δtを用いて式(13)、式(14)を離散化すると、それぞれ下記式(18)、式(19)が得られる。

Figure 2007231840
Figure 2007231840
Next, a description will be given of a case where the AFM model M50 is mounted on a control device for an internal combustion engine and the expected output value AFMmt of the air flow meter 41 is calculated from the estimated value mt of the air flow rate through the throttle actually calculated by the throttle model M10. To do. The expected output value AFMmt of the air flow meter 41 is expressed by solving the above equations (13) and (14) using the AFM model M50. In this case, in order to be processed by the ECU 31, these equations need to be discretized. When the equations (13) and (14) are discretized using the time t and the calculation interval Δt, the following equations (18) and (19) are obtained, respectively.
Figure 2007231840
Figure 2007231840

このようにして実装されたAFMモデルM50では、時刻tにおけるボビン部41a3からの遅れ放熱量ωb(t)、サポート部41a4からの遅れ放熱量ωs(t)およびスロットルモデルM10の式(8)で算出された時刻tにおけるスロットル通過空気流量の推定値mt(t)が式(18)および式(19)に代入され、これにより時刻t+Δtにおけるボビン部41a3からの遅れ放熱量ωb(t+Δt)およびサポート部41a4からの遅れ放熱量ωs(t+Δt)が算出される。そして、これら遅れ放熱量ωb(t+Δt)およびωs(t+Δt)を用いて式(15)により時刻t+Δtにおけるエアフロメータ41の予想出力値AFMmt(t+Δt)が算出される。 In the AFM model M50 mounted in this way, the delayed heat release amount ω b (t) from the bobbin portion 41a3, the delayed heat release amount ω s (t) from the support portion 41a4 at time t, and the formula (8 ), The estimated value mt (t) of the air flow rate through the throttle at time t calculated in step (8) is substituted into the equations (18) and (19), whereby the delayed heat release ω b (t + Δt from the bobbin portion 41a3 at time t + Δt. ) And the delayed heat radiation amount ω s (t + Δt) from the support portion 41a4. Then, the predicted output value AFMmt (t + Δt) of the air flow meter 41 at time t + Δt is calculated by the equation (15) using these delayed heat radiation amounts ω b (t + Δt) and ω s (t + Δt).

ところで、上記したように図5および図13に記載の装置ではスロットル弁開度θt、大気温度Taおよび大気圧Pa等を入力するモデル計算式を用いて機関始動時からの逐次計算により筒内充填吸気量が算出される。このため、エアモデルの各要素モデルにモデル化誤差が生じていると、算出される筒内充填吸気量は不正確になり燃料噴射量の正確な算出ができなくなる。   By the way, in the apparatus shown in FIGS. 5 and 13 as described above, in-cylinder filling is performed by sequential calculation from the start of the engine using a model calculation formula for inputting the throttle valve opening θt, the atmospheric temperature Ta, the atmospheric pressure Pa, and the like. An intake air amount is calculated. For this reason, if there is a modeling error in each element model of the air model, the calculated in-cylinder charged intake air amount becomes inaccurate and the fuel injection amount cannot be accurately calculated.

一方、エアモデルの各要素モデル(スロットルモデルM10、吸気管モデルM20、吸気弁モデルM30、電子制御スロットルモデルM40、AFMモデルM50)を考えると、モデル化そのものには誤差がない場合であっても、使用による特性の変化や製作公差によるばらつきなどによりモデル化誤差が生じている場合がある。そこで、本実施形態では各要素モデルについて修正を行うこととしており、特に本実施形態ではスロットルモデルM10とAFMモデルM50とを修正するようにしている。   On the other hand, considering each element model of the air model (throttle model M10, intake pipe model M20, intake valve model M30, electronically controlled throttle model M40, AFM model M50), even if there is no error in the modeling itself, Modeling errors may occur due to changes in characteristics due to use or variations due to manufacturing tolerances. Therefore, in this embodiment, each element model is corrected. In particular, in this embodiment, the throttle model M10 and the AFM model M50 are corrected.

以下、本実施形態のモデル修正方法について説明する。本実施形態では、現在の実際のエアフロ通過空気流量、スロットル弁開度、吸気管内圧力を、それぞれエアフロメータ41、スロットル弁開度センサ44、吸気圧センサ40で実測し、これらの値を用いて図5の筒内充填吸気量計算とは独立してスロットルモデルM10、AFMモデルM50等についての修正操作を行う。   Hereinafter, the model correction method of this embodiment will be described. In the present embodiment, the current actual airflow passing air flow rate, throttle valve opening, and intake pipe pressure are measured by the airflow meter 41, throttle valve opening sensor 44, and intake pressure sensor 40, respectively, and these values are used. A correction operation is performed on the throttle model M10, the AFM model M50, and the like independently of the cylinder intake air amount calculation in FIG.

まず、スロットルモデルM10の修正操作について説明する。図17は、スロットルモデルM10の修正操作を説明するブロック図である。図17に示したように、スロットルモデルの修正操作を行う際には、AFMモデルM50が用いられる。   First, the correction operation of the throttle model M10 will be described. FIG. 17 is a block diagram illustrating a correction operation of the throttle model M10. As shown in FIG. 17, the AFM model M50 is used when the throttle model is corrected.

本実施形態では、吸気圧センサ40とスロットル弁開度センサ44とで実測した現在の吸気管内圧力Pmとスロットル弁開度θt(および大気圧Pa、大気温度Ta)とを用いてスロットルモデルM10(図5)によって算出されるスロットル通過空気流量の推定値mtが、エアフロメータ41の出力から算出した現在のスロットル通過空気流量に一致するようにスロットルモデルM10の式(1)を修正する。   In the present embodiment, the throttle model M10 (with the current intake pipe pressure Pm and the throttle valve opening θt (and the atmospheric pressure Pa, the atmospheric temperature Ta) measured by the intake pressure sensor 40 and the throttle valve opening sensor 44 are used. The formula (1) of the throttle model M10 is corrected so that the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by FIG. 5) matches the current throttle passage air flow rate calculated from the output of the air flow meter 41.

すなわち、図17において、実測値Pmとスロットル弁開度θtとを用いてスロットルモデルM10の式(1)によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtをAFMモデルM50に入力すると、実際のスロットル通過空気流量が上記スロットル通過空気流量の推定値mtとなっていたと仮定した場合におけるエアフロメータ41の予想出力値AFMmtに変換される。   That is, in FIG. 17, when the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the equation (1) of the throttle model M10 using the actual measurement value Pm and the throttle valve opening θt is input to the AFM model M50, the actual throttle It is converted into an expected output value AFMmt of the air flow meter 41 when it is assumed that the passing air flow rate is the estimated value mt of the throttle passing air flow rate.

したがって、スロットルモデルM10にモデル化誤差が含まれていない場合、すなわち実際のスロットル通過空気流量とスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtとが一致している場合には、実際のエアフロメータ41の出力値AFMとAFMモデルM50の予想出力値AFMmtとが一致するはずであり、一致していない場合には実際のスロットル通過空気流量とスロットル通過空気流量の推定値mtとが一致していないと考えられ、よってスロットルモデルM10にモデル化誤差が生じていると考えられる。   Therefore, when the modeling error is not included in the throttle model M10, that is, when the actual throttle passing air flow rate matches the estimated value mt of the throttle passing air flow rate calculated by the throttle model M10, The output value AFM of the air flow meter 41 should match the expected output value AFMmt of the AFM model M50. If they do not match, the actual throttle passage air flow rate and the estimated value mt of the throttle passage air flow rate are equal. Therefore, it is considered that a modeling error has occurred in the throttle model M10.

したがって、出力値AFMと予想出力値AFMmtとが一致しない場合には、スロットルモデルM10に生じているモデル化誤差を補償するために、予想出力値AFMmtがエアフロメータ41の出力値(実測値)AFMに一致するようにスロットルモデルM10のモデル計算式を修正する必要がある。   Therefore, when the output value AFM and the predicted output value AFMmt do not match, the predicted output value AFMmt is the output value (actual value) AFM of the air flow meter 41 in order to compensate for the modeling error occurring in the throttle model M10. It is necessary to correct the model calculation formula of the throttle model M10 so that

ここで、本実施形態では、上述したようにスロットルモデルM10の計算式として、下記式(20)を用いている。

Figure 2007231840
上記式(20)のパラメータのうち流量係数μtは製品毎のばらつきや使用による特性変化の影響を受けやすい。したがって、本実施形態では、スロットルモデルM10の式(20)により算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtをAFMモデルM50の式(13)および式(14)に代入して算出された予想出力値AFMmtがエアフロメータ41の出力値AFMに一致するように流量係数μtの値を修正することとしている。これにより、スロットルモデルM10が修正され、スロットルモデルM10を用いた計算結果をエアフロメータ41の出力値と一致させることができるようになり、よってスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtを実際のスロットル通過空気流量に一致させることができるようになる。なお、当然ながらスロットルモデルM10の上記修正結果は図5筒内充填吸気量Mcの計算にも同時に反映され、筒内充填吸気量Mcの推定精度が向上するようになる。 Here, in the present embodiment, as described above, the following formula (20) is used as the calculation formula of the throttle model M10.
Figure 2007231840
Among the parameters of the above equation (20), the flow coefficient μt is easily affected by variations among products and characteristic changes due to use. Therefore, in this embodiment, the expected output calculated by substituting the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the equation (20) of the throttle model M10 into the equations (13) and (14) of the AFM model M50. The value of the flow coefficient μt is corrected so that the value AFMmt matches the output value AFM of the air flow meter 41. As a result, the throttle model M10 is corrected, and the calculation result using the throttle model M10 can be made to coincide with the output value of the air flow meter 41. Therefore, the estimated value of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10. It becomes possible to make mt equal to the actual throttle passage air flow rate. Of course, the correction result of the throttle model M10 is also reflected in the calculation of the in-cylinder charged intake air amount Mc in FIG. 5, so that the estimation accuracy of the in-cylinder charged intake air amount Mc is improved.

このような流量係数μtの値の修正方法としては、例えば、下記式(21)によるものが考えられる。なお、式(21)におけるμt’は修正後の流量係数である。

Figure 2007231840
As a method for correcting the value of the flow coefficient μt, for example, the following equation (21) is conceivable. Note that μt ′ in the equation (21) is a corrected flow coefficient.
Figure 2007231840

ところが、式(21)により流量係数μtの値を修正すると、内燃機関が定常運転を行っているときには適切に修正することができるが、内燃機関が過渡運転を行っているときには適切に修正することができない。以下、このことについて図18を参照して簡単に説明する。   However, if the value of the flow coefficient μt is corrected by the equation (21), it can be appropriately corrected when the internal combustion engine is in steady operation, but it should be appropriately corrected when the internal combustion engine is in transient operation. I can't. Hereinafter, this will be briefly described with reference to FIG.

図18は、スロットル弁開度θtと空気流量に関する各種パラメータの値とのタイムチャートである。図中、時刻t0はスロットル弁開度θtがθt0となったとき、時刻t1はスロットル弁開度θtがθt1となったときを示している。また、図18は、実際のスロットル通過空気流量(図18中の実線)と、スロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mt(図18中の一点鎖線)とが時刻t0前まではずれているが、時刻t0以降はほぼ一致している場合のタイムチャートを示している。すなわち、図18は、時刻t0前、すなわちスロットル弁開度θtがθt0よりも小さいときには、流量係数μtの値に誤差が生じていてスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtが実際のスロットル通過空気流量からずれてしまっていると共に、時刻t0以降、すなわちスロットル弁開度θtがθt0以上であるときには、流量係数μtの値に誤差がほとんどなく、スロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtが実際のスロットル通過空気流量にほぼ一致している場合のタイムチャートを示している。 FIG. 18 is a time chart of the throttle valve opening θt and the values of various parameters relating to the air flow rate. In the figure, time t 0 shows when the throttle valve opening θt becomes θt 0, and time t 1 shows when the throttle valve opening θt becomes θt 1 . 18 shows that the actual throttle passage air flow rate (solid line in FIG. 18) and the estimated value mt of throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10 (dotted line in FIG. 18) are before time t 0. The time chart is shown in the case where the values are substantially the same after time t 0 . That is, FIG. 18 shows an estimated value of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10 because an error has occurred in the value of the flow coefficient μt before the time t 0 , that is, when the throttle valve opening θt is smaller than θt 0. When mt has deviated from the actual air flow rate through the throttle and after time t 0 , that is, when the throttle valve opening θt is greater than or equal to θt 0 , there is almost no error in the value of the flow coefficient μt. The time chart in the case where the estimated value mt of the calculated throttle passage air flow rate substantially matches the actual throttle passage air flow rate is shown.

上述したように、エアフロメータ41には放熱遅れに基づく応答遅れがあるため、図18に示したように実際のスロットル通過空気流量が変化している場合に、エアフロメータ41の出力値AFM(図18中の破線)には実際のスロットル通過空気流量に対して遅れが生じる。特に、エアフロメータ41の出力値AFMを実際のスロットル通過空気流量に対して一次遅れで近似することができることを考えると、エアフロメータ41の現在の出力値AFMは現在の実際のスロットル通過空気流量のみに応じて変化するわけではなく、過去の実際のスロットル通過空気流量の履歴にも応じて変化する。   As described above, since the air flow meter 41 has a response delay due to a heat release delay, when the actual flow rate of air passing through the throttle changes as shown in FIG. 18 is a delay with respect to the actual throttle passage air flow rate. In particular, considering that the output value AFM of the air flow meter 41 can be approximated with a first-order lag with respect to the actual throttle passage air flow rate, the current output value AFM of the air flow meter 41 is only the current actual throttle passage air flow rate. It does not change according to the above, but also changes according to the past actual throttle passage air flow history.

また、上述したようにAFMモデルM50ではエアフロメータ41の放熱遅れに基づく応答遅れが考慮されているため、図18に示したように実際のスロットル通過空気流量が変化している場合には、AFMモデルM50によって算出される予想出力値AFMmtにもスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtに対して遅れが生じている。   Further, as described above, in the AFM model M50, the response delay based on the heat release delay of the air flow meter 41 is taken into consideration, and therefore, when the actual flow rate of air passing through the throttle changes as shown in FIG. The expected output value AFMmt calculated by the model M50 is also delayed with respect to the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10.

このため、図18に示したように、時刻t0以降においてスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtが実際のスロットル通過空気流量にほぼ一致しているにも関わらず、時刻t0以降においてエアフロメータ41の出力値AFMとAFMモデルM50によって算出された予想出力値AFMmtとは一致していない。したがって、例えば、出力値AFMと予想出力値AFMmtとを用いて式(21)によってスロットルモデルM10の流量係数μtを修正しようとすると、時刻t0以降において流量係数μtには誤差が無いにも関わらず、流量係数μtが修正されてしまうことになる。 For this reason, as shown in FIG. 18, the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10 after time t 0 substantially coincides with the actual throttle passage air flow rate. After t 0 , the output value AFM of the air flow meter 41 does not match the expected output value AFMmt calculated by the AFM model M50. Therefore, for example, if the flow coefficient μt of the throttle model M10 is to be corrected by the equation (21) using the output value AFM and the predicted output value AFMmt, the flow coefficient μt has no error after time t 0. Therefore, the flow coefficient μt is corrected.

或いは、流量係数μtの値の修正方法としては、例えば、下記式(22)によるものが考えられる。このように、積分を用いることにより、エアフロメータ41の出力値AFMに存在するノイズの影響を抑制することができる。

Figure 2007231840
Alternatively, as a method for correcting the value of the flow coefficient μt, for example, the following equation (22) is conceivable. Thus, by using the integration, it is possible to suppress the influence of noise existing in the output value AFM of the air flow meter 41.
Figure 2007231840

ところが、式(22)により流量係数μtの値を修正する場合であっても、内燃機関が定常運転を行っているときには適切に修正することができるが、内燃機関が過渡運転を行っているときには適切に修正することができない。以下、このことについて簡単に説明する。   However, even when the value of the flow coefficient μt is corrected by the equation (22), it can be appropriately corrected when the internal combustion engine is in steady operation, but when the internal combustion engine is in transient operation. It cannot be corrected properly. This will be briefly described below.

ここで、流量係数μtのマップは、図6では連続的に示されているが、実際には一定の機関運転領域に区切られており、流量係数μtのマップ値は機関運転領域毎に設定される。具体的には、流量係数μtのマップは図19に示したようにスロットル弁開度θtを複数のマップ領域に分割し、スロットル弁開度θtの各マップ領域毎に一つの流量係数μtのマップ値が設定される。したがって、流量係数μtを修正する場合にはスロットル弁開度θtの各マップ領域毎にそのマップ領域に対応する流量係数μtの値を修正することになる。   Here, although the map of the flow coefficient μt is shown continuously in FIG. 6, it is actually divided into certain engine operating areas, and the map value of the flow coefficient μt is set for each engine operating area. The Specifically, the map of the flow coefficient μt is obtained by dividing the throttle valve opening θt into a plurality of map areas as shown in FIG. 19, and one map of the flow coefficient μt for each map area of the throttle valve opening θt. Value is set. Therefore, when the flow coefficient μt is corrected, the value of the flow coefficient μt corresponding to the map area is corrected for each map area of the throttle valve opening θt.

図18に示した例を参照すると、スロットル弁開度θtの一つのマップ領域がθt0からθt1である場合、スロットル弁開度θtがそのマップ領域内にある期間は時刻t0から時刻t1までとなっている。したがって、このスロットル弁開度θtがこのマップ領域にある場合における流量係数μtの値の誤差率を、時刻t0から時刻t1までのエアフロメータ41の出力値AFMの平均値とAFMモデルM50によって算出された予想出力値AFMmtの平均値との比に基づいて算出すると、比較的正確に流量係数μtの値の誤差を補償することができると考えられ、斯かる考えに基づいて式(22)による流量係数μtの値の修正が提案されている。より詳細には、式(22)では、エアフロメータ41の出力値AFMの平均値とその予想出力値AFMmtの平均値との比は、エアフロメータ41の出力値AFMの積分値とその予想出力値AFMmtの積分値との比に等しいため、式(22)では現在マップに保存されている流量係数μt(θt)に、エアフロメータ41の出力値AFMの積分値(図18中の面積S1+S2)を予想出力値AFMmtの積分値(図18中の面積S1)で除算したものを乗算することによって(θt・(S1+S2)/S1)、流量係数μt(θt)を修正した値μt’(θt)を算出している。 Referring to the example shown in FIG. 18, when one map region of the throttle valve opening θt is θt 0 to θt 1 , the period during which the throttle valve opening θt is within the map region is from time t 0 to time t. It is up to 1 . Therefore, the error rate of the value of the flow coefficient μt when the throttle valve opening θt is in this map region is determined by the average value of the output value AFM of the air flow meter 41 from the time t 0 to the time t 1 and the AFM model M50. When calculated based on the ratio of the calculated expected output value AFMmt to the average value, it is considered that the error in the value of the flow coefficient μt can be compensated relatively accurately. Based on this idea, the equation (22) The correction of the value of the flow coefficient μt by has been proposed. More specifically, in the equation (22), the ratio between the average value of the output value AFM of the air flow meter 41 and the average value of the expected output value AFMmt is the integrated value of the output value AFM of the air flow meter 41 and the expected output value thereof. Since it is equal to the ratio with the integrated value of AFMmt, in equation (22), the integrated value of the output value AFM of the air flow meter 41 (area S 1 + S in FIG. 18) is added to the flow coefficient μt (θt) currently stored in the map. 2 ) is multiplied by an integral value of the expected output value AFMmt (area S 1 in FIG. 18) (θt · (S 1 + S 2 ) / S 1 ) to correct the flow coefficient μt (θt) The calculated value μt ′ (θt) is calculated.

ところが、上述したように、図18に示した例では、時刻t0以降は実際のスロットル通過空気流量とスロットルモデルM10により算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtとがほぼ一致しているにも関わらず、エアフロメータ41に応答遅れが存在するため、エアフロメータ41の出力値AFMの時刻t0から時刻t1までの積分値(S1+S2)とAFMモデルM50によって算出された予想出力値AFMmtの時刻t0から時刻t1までの積分値(S1)とが一致しない。このため、スロットル弁開度θtがθt1からθt2であるマップ領域における流量係数μtには誤差が無いにも関わらず流量係数μtが修正されてしまうことになる。 However, as described above, in the example shown in FIG. 18, the actual throttle passage air flow rate and the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10 substantially coincide after time t 0 . Nevertheless, since there is a response delay in the air flow meter 41, the integrated value (S 1 + S 2 ) of the output value AFM of the air flow meter 41 from time t 0 to time t 1 and the expected output calculated by the AFM model M50. The integrated value (S 1 ) of the value AFMmt from time t 0 to time t 1 does not match. For this reason, the flow coefficient μt is corrected even though there is no error in the flow coefficient μt in the map region where the throttle valve opening θt is θt 1 to θt 2 .

このように、式(21)および式(22)により流量係数μtの値を修正すると、内燃機関が定常運転を行っているときには的確に修正することができるが、内燃機関が過渡運転を行っているときには的確に修正することができない。そこで、本発明では、内燃機関が過渡運転を行っているときにおいても的確に流量係数μtの値を修正することができるような内燃機関の制御装置を提供する。   As described above, when the value of the flow coefficient μt is corrected by the equations (21) and (22), it can be accurately corrected when the internal combustion engine is in steady operation, but the internal combustion engine is in transient operation. When it is, it cannot be corrected accurately. Therefore, the present invention provides a control apparatus for an internal combustion engine that can accurately correct the value of the flow coefficient μt even when the internal combustion engine is in a transient operation.

図20は、図18と同様に、スロットル弁開度θtと空気流量に関する各種パラメータの値とのタイムチャートである。以下では、図20を参照して、スロットル弁開度θtがθt0からθt1であるマップ領域Aにおける、流量係数μtの修正について考える。式(13)および式(14)に示したように、AFMモデルM50では、スロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtに対して一次遅れが存在するとしてエアフロメータ41の予想出力値AFMmtを算出している。このため、AFMモデルM50の予想出力値AFMmtは、スロットルモデルM10によって算出された現在のスロットル通過空気流量の推定値mtだけでなく所定時間前のスロットル通過空気流量の推定値mtに基づいて算出されることになる。 FIG. 20 is a time chart of the throttle valve opening θt and the values of various parameters relating to the air flow rate, as in FIG. Hereinafter, with reference to FIG. 20, the correction of the flow coefficient μt in the map region A where the throttle valve opening θt is θt 0 to θt 1 will be considered. As shown in the equations (13) and (14), in the AFM model M50, it is assumed that there is a first-order lag with respect to the estimated value mt of the air flow rate through the throttle calculated by the throttle model M10. The value AFMmt is calculated. For this reason, the expected output value AFMmt of the AFM model M50 is calculated based not only on the estimated value mt of the current throttle passage air flow calculated by the throttle model M10 but also on the estimated value mt of the throttle passage air flow before a predetermined time. Will be.

例えば、図20に示したように時刻t0においてスロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入したとき、時刻t0以降においてAFMモデルM50によって算出された予想出力値AFMmtは、時刻t0以降においてスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtだけでなく、時刻t0以前にスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtを用いて算出されることになる。すなわち、AFMモデルM50によって算出される予想出力値AFMmtは、スロットル弁開度θtがマップ領域A以外のマップ領域にあるときのスロットル通過空気流量の推定値mtに基づいて算出されることになる。 For example, when the throttle valve opening θt at time t 0 as shown in FIG. 20 has penetrated the map area A, expected output value AFMmt calculated by AFM model M50 at time t 0 and later, at time t 0 after Not only the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10 but also the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10 before the time t 0 is calculated. That is, the expected output value AFMmt calculated by the AFM model M50 is calculated based on the estimated value mt of the throttle passage air flow rate when the throttle valve opening degree θt is in the map region other than the map region A.

ここで、上述したように図20に示した例では、スロットル弁開度θtがθt0からθt1であるマップ領域Aに対応する流量係数μtの修正を行おうとしており、流量係数μtの修正を行うに当たって実際のスロットル通過空気流量とスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtとの比をエアフロメータ41の出力値AFMとAFMモデルM50によって算出された予想出力値AFMmtとの比から算出しようとしている。ところが、スロットル弁開度θtがマップ領域Aにある場合においてAFMモデルM50によって算出される予想出力値AFMmtは、マップ領域A以外のマップ領域におけるスロットル通過空気流量の推定値mtの影響を受けており、よってスロットル弁開度θtがマップ領域Aにある場合におけるエアフロメータ41の出力値AFMとAFMモデルM50によって算出される予想出力値AFMmtとの比は、スロットル弁開度θtがマップ領域Aにある場合における実際のスロットル通過空気流量とスロットル通過空気流量の推定値mtとの比を表したものではないものとなっている。 Here, as described above, in the example shown in FIG. 20, the flow coefficient μt corresponding to the map area A where the throttle valve opening θt is θt 0 to θt 1 is to be corrected, and the flow coefficient μt is corrected. The ratio between the actual throttle passage air flow rate and the estimated throttle passage air flow rate mt calculated by the throttle model M10 is calculated as the ratio between the output value AFM of the air flow meter 41 and the expected output value AFMmt calculated by the AFM model M50. I am trying to calculate from the ratio. However, when the throttle valve opening θt is in the map area A, the expected output value AFMmt calculated by the AFM model M50 is influenced by the estimated value mt of the throttle passage air flow rate in the map area other than the map area A. Therefore, when the throttle valve opening degree θt is in the map area A, the ratio between the output value AFM of the air flow meter 41 and the expected output value AFMmt calculated by the AFM model M50 is that the throttle valve opening degree θt is in the map area A. In this case, the ratio of the actual throttle passage air flow rate to the estimated value mt of the throttle passage air flow rate is not shown.

そこで、本実施形態では、スロットル弁開度θtがマップ領域Aにある場合における流量係数μtを修正するときには、AFMモデルM50によって算出された予想出力値AFMmtを直接利用せずに、この予想出力値AFMmtからスロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入する前(図20に示した例では、スロットル弁開度θtがθt0よりも小さいとき)のスロットル通過空気流量の推定値mtの影響を除去した値(以下、「修正出力値」と称す)AFMmteを用いることとする。 Therefore, in the present embodiment, when correcting the flow coefficient μt when the throttle valve opening θt is in the map region A, the predicted output value AFMmt calculated by the AFM model M50 is not directly used, but the predicted output value. The influence of the estimated value mt of the air flow rate through the throttle before the throttle valve opening θt enters the map area A from the AFMmt (in the example shown in FIG. 20, when the throttle valve opening θt is smaller than θt 0 ) is removed. The value (hereinafter referred to as “corrected output value”) AFMmte is used.

本実施形態では、修正出力値AFMmteの算出は基本的にAFMモデルM50における予想出力値AFMmtの算出と同様に行われる。すなわち、下記式(23)および式(24)によりボビン部41a3およびサポート部41a4の遅れ放熱量ωbe、ωseが算出され、算出された遅れ放熱量ωbe、ωseに基づいて式(25)により図18に示したマップと同様なマップから修正出力値AFMmteが算出される。式(23)および式(24)は、ECU31で処理するために時刻t、計算間隔Δtを用いて下記式(26)および式(27)のように離散化されて用いられる。

Figure 2007231840
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In the present embodiment, the calculation of the corrected output value AFMmt is basically performed in the same manner as the calculation of the expected output value AFMmt in the AFM model M50. That is, the delayed heat radiation amounts ω be and ω se of the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 are calculated by the following equations (23) and (24), and the equation (25) is calculated based on the calculated delayed heat radiation amounts ω be and ω se. ) To calculate the corrected output value AFMmte from a map similar to the map shown in FIG. Expressions (23) and (24) are discretized as shown in the following expressions (26) and (27) using the time t and the calculation interval Δt for processing by the ECU 31.
Figure 2007231840
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ただし、AFMモデルM50における予想出力値AFMmtの算出と異なり、修正出力値AFMmteの算出はマップ領域毎に行われる。すなわち、スロットル弁開度θtが或るマップ領域に侵入したとき、図20に示した例ではスロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入したとき(すなわちスロットル弁開度θtがθt0となったとき)にそのマップ領域における修正出力値AFMmteの算出が開始されると共に、スロットル弁開度θtがそのマップ領域から離脱したとき、図20に示した例ではスロットル弁開度θtがマップ領域Aから離脱したとき(すなわちスロットル弁開度θtがθt1となったとき)にそのマップ領域における修正出力値AFMmteの算出が終了せしめられる。 However, unlike the calculation of the expected output value AFMmt in the AFM model M50, the correction output value AFMmt is calculated for each map area. That is, when the throttle valve opening θt enters a certain map area, in the example shown in FIG. 20, when the throttle valve opening θt enters the map area A (that is, the throttle valve opening θt becomes θt 0 ). When the calculation of the corrected output value AFMmte in the map area is started and the throttle valve opening degree θt departs from the map area, the throttle valve opening degree θt is changed from the map area A in the example shown in FIG. The calculation of the corrected output value AFMmte in the map area is completed when the vehicle has left (that is, when the throttle valve opening θt becomes θt 1 ).

そして、修正出力値AFMmteの算出にあたっては、スロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入する前にスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mt(以下、「過去のスロットル通過空気流量の推定値mt」と称す)の影響を除去するために、スロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入したときの修正出力値AFMmteの値(以下、「初期値」と称す)を、エアフロメータ41の出力値AFMとほぼ同様な値になるようにしている。   In calculating the corrected output value AFMmte, an estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10 before the throttle valve opening θt enters the map area A (hereinafter referred to as “the past throttle passage air flow rate”). In order to eliminate the influence of the estimated value mt ”, the value of the corrected output value AFMmte (hereinafter referred to as“ initial value ”) when the throttle valve opening θt enters the map area A is referred to as an air flow meter. The output value AFM of 41 is almost the same value.

すなわち、上述したように修正出力値AFMmteはECU31において上記離散化された式(26)および式(27)に基づいて算出されるが、これら式(26)および式(27)には初期値以外に過去の(スロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入する前の)スロットル通過空気流量の推定値mtが影響するような項は存在しない。逆に言うと、初期値を過去のスロットル通過空気流量の推定値mtの影響を受けていない値に設定しさえすれば、修正出力値AFMmteに対する過去のスロットル通過空気流量の推定値mtの影響を最小限に抑制することができる。   That is, as described above, the corrected output value AFMmte is calculated in the ECU 31 based on the discretized equations (26) and (27), but these equations (26) and (27) are other than the initial values. There is no term in which the estimated value mt of the throttle passage air flow rate (before the throttle valve opening θt enters the map area A) is affected. Conversely, as long as the initial value is set to a value that is not affected by the estimated value mt of the past throttle passage air flow rate, the influence of the estimated value mt of the past throttle passage air flow rate on the corrected output value AFMmte is reduced. It can be minimized.

本実施形態では、スロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入したときの修正出力値AFMmteの初期値をそのときのエアフロメータ41の出力値AFMとほぼ同様な値としているため、修正出力値AFMmteの初期値は過去のスロットル通過空気流量の推定値mtに基づいて定まる値ではなく、スロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入したときのエアフロメータ41の出力値AFMに基づいて定まる値であり、よって修正出力値AFMmteから過去のスロットル通過空気流量の推定値mtの影響が除去される。   In the present embodiment, the initial value of the corrected output value AFMmte when the throttle valve opening θt enters the map area A is set to a value almost the same as the output value AFM of the air flow meter 41 at that time, so the corrected output value AFMmte Is not a value determined based on the estimated value mt of the past throttle passage air flow rate, but a value determined based on the output value AFM of the air flow meter 41 when the throttle valve opening θt enters the map area A. Therefore, the influence of the estimated value mt of the past throttle passage air flow rate is removed from the corrected output value AFMmte.

このように、修正出力値AFMmteの初期値をエアフロメータ41の出力値AFMとほぼ同様な値として式(23)および式(24)によってその後の修正出力値AFMmtを算出するためには、時刻t0におけるボビン部41a3の遅れ放熱量およびサポート部41a4の遅れ放熱量を時刻t0におけるボビン部41a3からの実際の放熱量およびサポート部41a4からの実際の放熱量に一致させることが必要である。ところが、時刻t0におけるエアフロメータ41の出力値AFMから時刻t0におけるボビン部41a3およびサポート部41a4からの実際の放熱量を算出することは困難である。すなわち、図18に示したマップ等によってエアフロメータ41の出力値AFMからボビン部41a3およびサポート部41a4からの実際の放熱量を合計した値を求めることはできるが、ボビン部41a3およびサポー部41a4それぞれからの実際の放熱量を求めることはできない。 Thus, in order to calculate the subsequent corrected output value AFMmt by the equations (23) and (24) with the initial value of the corrected output value AFMmte being substantially similar to the output value AFM of the air flow meter 41, the time t 0 it is necessary to match the actual amount of heat dissipated from the actual heat radiation amount and support section 41a4 of the bobbin portion 41a3 at time t 0 the delay amount of heat radiation delay heat radiation amount and support section 41a4 of the bobbin portion 41a3 in. However, it is difficult to calculate the actual amount of heat radiation from the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 at time t 0 from the output value AFM of the air flow meter 41 at time t 0. That is, the total amount of actual heat radiation from the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 can be obtained from the output value AFM of the air flow meter 41 by using the map shown in FIG. 18 or the like, but the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 respectively. It is not possible to determine the actual heat dissipation from

そこで、本実施形態では、エアフロメータ41のボビン部41a3およびサポート部41a4それぞれからの実際の放熱量を比較的正確に算出することができるオブザーバを用いるようにしている。このオブザーバは、時刻やスロットル弁開度θtのマップ領域とは無関係に、常にエアフロメータ41のボビン部41a3およびサポート部41a4それぞれからの実際の放熱量の近似値を算出している。   Therefore, in the present embodiment, an observer that can calculate the actual heat radiation amount from each of the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 of the air flow meter 41 relatively accurately is used. This observer always calculates an approximate value of the actual heat radiation amount from each of the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 of the air flow meter 41 regardless of the time and the map region of the throttle valve opening θt.

具体的には、オブザーバは、下記式(28)および式(29)によってボビン部41a3からの実際の放熱量の近似値(以下、「近似放熱量」と称す)ωboおよびサポート部41a4からの実際の放熱量の近似値(以下、「近似放熱量」と称す)ωsoをそれぞれ算出している。式(28)および式(29)において、KIは積分制御等に用いられる積分係数と同様な係数である。また、AFMmtoはオブザーバによって算出された近似放熱量ωbo、ωsoを合計した値に基づいて下記式(30)により(すなわち、図18のマップにより)算出された値である。

Figure 2007231840
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Specifically, the observer uses the following equation (28) and equation (29) to approximate the actual heat radiation amount from the bobbin portion 41a3 (hereinafter referred to as “approximate heat radiation amount”) ω bo and the support portion 41a4. Approximate values of actual heat dissipation (hereinafter referred to as “approximate heat dissipation”) ω so are respectively calculated. In the formula (28) and Equation (29), K I is the same coefficient and integration coefficient used for integral control or the like. AFMmto is a value calculated by the following equation (30) (that is, from the map of FIG. 18) based on the sum of the approximate heat dissipation amounts ω bo and ω so calculated by the observer.
Figure 2007231840
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したがって、オブザーバでは、エアフロメータ41の出力値AFMとオブザーバによって算出された近似放熱量ωbo、ωsoに基づいて算出されるエアフロメータ41の出力値(以下、「近似出力値」と称す)AFMmtoとの偏差(AFM−AFMmto)を時間的に累積する。この出力値AFMと近似出力値AFMmtoとの偏差の累積値は、実際のスロットル通過空気流量とスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtとの誤差に基づいて変化し、この誤差の絶対値が大きいほど上記偏差の累積値の絶対値が大きくなる。したがって、スロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtに、出力値AFMとオブザーバによって算出された近似出力値AFMmtoとの偏差の累積値に係数KIを乗じた値を加算することで、実際のスロットル通過空気流量とスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtとの誤差を或る程度補償することができる。これにより、オブザーバでは、実際のスロットル通過空気流量とほぼ等しいスロットル通過空気流量に基づいて近似放熱量ωbo、ωsoが算出されるため、オブザーバによって算出された近似放熱量ωbo、ωsoはボビン部41a3およびサポート部41a4からの実際の放熱量とほぼ等しい値となっている。 Therefore, in the observer, the output value AFMmto of the air flow meter 41 calculated based on the output value AFM of the air flow meter 41 and the approximate heat dissipation ω bo and ω so calculated by the observer (hereinafter referred to as “approximate output value”). (AFM-AFMmto) is accumulated over time. The cumulative value of the deviation between the output value AFM and the approximate output value AFMmto changes based on the error between the actual throttle passage air flow rate and the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10. The absolute value of the cumulative value of the deviation increases as the absolute value of increases. Therefore, the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10, adding the value obtained by multiplying the coefficient K I to the accumulated value of the deviation between the calculated approximate output value AFMmto the output value AFM and observer Thus, an error between the actual throttle passing air flow rate and the estimated value mt of the throttle passing air flow rate calculated by the throttle model M10 can be compensated to some extent. Thus, the observer, the actual throttle-passing air flow rate substantially equal to the throttle-passing air flow rate approximate heat dissipation omega bo based on, for omega so is calculated, approximating the heat radiation amount calculated by the observer omega bo, omega so the The actual heat radiation amount from the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 is almost equal.

なお、上記オブザーバを内燃機関の制御装置に実装して、スロットル通過空気流量の推定値mtおよびエアフロメータ41の出力値AFMから近似放熱量ωbo、ωsoを算出するためには、式(28)および式(29)を離散化する必要がある。時刻t、計算間隔Δtを用いて式(28)および式(29)を離散化すると、それぞれ下記式(31)および式(32)が得られる。なお、式(31)および式(32)中のΔAFMINT(t)は、時刻tにおけるAFM(t)−AFMmto(t)の累積値であり、下記式(33)により表される。

Figure 2007231840
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In order to calculate the approximate heat radiation amounts ω bo and ω so from the estimated value mt of the throttle passage air flow rate and the output value AFM of the air flow meter 41 by mounting the observer in the control device of the internal combustion engine, the equation (28 ) And equation (29) need to be discretized. When the equations (28) and (29) are discretized using the time t and the calculation interval Δt, the following equations (31) and (32) are obtained, respectively. In addition, ΔAFMINT (t) in Expression (31) and Expression (32) is a cumulative value of AFM (t) −AFMmto (t) at time t, and is expressed by Expression (33) below.
Figure 2007231840
Figure 2007231840
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このようにして実装されたオブザーバでは、時刻tにおけるボビン部41a3およびサポート部41a4からの近似放熱量ωbo(t)およびωso(t)、スロットルモデルM10の式(8)によって算出された時刻tにおけるスロットル通過空気流量の推定値mt(t)、時刻tにおけるエアフロメータ41の出力値AFM(t)、および時刻tにおいてオブザーバによって算出された近似出力値AFMmto(t)が式(31)、式(32)および式(33)に代入され、これにより時刻t+Δtにおける近似放熱量ωbo(t+Δt)およびωso(t+Δt)が算出される。そして、これら近似放熱量ωbo(t+Δt)およびωso(t+Δt)に基づいて式(30)により時刻t+Δtにおける近似出力値AFMmto(t+Δt)が算出され、この時刻t+Δtにおける近似出力値AFMmto(t+Δt)はその後の近似放熱量ωboおよびωsoの算出に利用される。そして、このような計算を繰り返すことによって、スロットル通過空気流量の推定値mt、エアフロメータ41の出力値AFMから、任意の時刻tにおける近似放熱量ωbo、ωsoが算出される。 In the observer implemented in this way, the approximate heat dissipation amounts ω bo (t) and ω so (t) from the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 at time t, the time calculated by the equation (8) of the throttle model M10. The estimated value mt (t) of the air flow rate through the throttle at t, the output value AFM (t) of the air flow meter 41 at time t, and the approximate output value AFMmto (t) calculated by the observer at time t are expressed by Equation (31), Substituting into Equations (32) and (33), approximate heat dissipation amounts ω bo (t + Δt) and ω so (t + Δt) at time t + Δt are calculated. Then, based on these approximate heat dissipation amounts ω bo (t + Δt) and ω so (t + Δt), an approximate output value AFMmto (t + Δt) at time t + Δt is calculated by equation (30), and the approximate output value AFMmto (t + Δt) at time t + Δt. Is used for the subsequent calculation of the approximate heat dissipation ω bo and ω so . Then, by repeating such calculation, the approximate heat dissipation amounts ω bo and ω so at an arbitrary time t are calculated from the estimated value mt of the air flow rate through the throttle and the output value AFM of the air flow meter 41.

図21は、図20の時刻t0〜t1における流量に関するパラメータの推移を拡大して示したタイムチャートである。図21から分かるように、オブザーバによって算出された近似出力値AFMmto(図21中の短い破線)は、エアフロメータ41の出力値AFMとほぼ同様な値となっている。上述したように修正出力値AFMmteの算出にあたっては、スロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入したときに、すなわち時刻t0においてオブザーバによって算出されたボビン部41a3の近似放熱量ωboおよびサポート部41a4の近似放熱量ωsoが用いられる。したがって、修正出力値AFMmteの算出においては、遅れ放熱量ωbe、ωseの初期値、すなわち時刻t0における遅れ放熱量ωbe(t0)、ωse(t0)はオブザーバによって算出された時刻t0における近似放熱量ωbo(t0)、ωse(t0)とされる(ωbe(t0)=ωbo(t0)、ωse(t0)=ωso(t0))。このため、時刻t0における修正出力値AFMmteは、時刻t0におけるオブザーバの近似出力値AFMmtoと同一の値となる。 FIG. 21 is a time chart showing an enlarged transition of the parameter relating to the flow rate at times t 0 to t 1 in FIG. As can be seen from FIG. 21, the approximate output value AFMmto (short broken line in FIG. 21) calculated by the observer is almost the same value as the output value AFM of the air flow meter 41. As described above, in calculating the corrected output value AFMmte, when the throttle valve opening θt enters the map area A, that is, at the time t 0 , the approximate heat release amount ω bo of the bobbin portion 41a3 and the support portion An approximate heat release amount ω so of 41a4 is used. Therefore, in the calculation of the corrected output value AFMmte, the initial values of the delayed heat radiation amounts ω be and ω se , that is, the delayed heat radiation amounts ω be (t 0 ) and ω se (t 0 ) at the time t 0 were calculated by the observer. Approximate heat dissipation ω bo (t 0 ) and ω se (t 0 ) at time t 0be (t 0 ) = ω bo (t 0 ), ω se (t 0 ) = ω so (t 0 )). Therefore, fix the output value AFMmte at time t 0 has the same value as the approximate output value AFMmto of the observer at time t 0.

そして、修正出力値AFMmteの算出に当たっては、遅れ放熱量ωbe、ωseの初期値、すなわち時刻t0における遅れ放熱量ωbe(t0)、ωse(t0)が算出された後に、上述した式(26)および式(27)によって時刻t0以降における遅れ放熱量ωbe(t)、ωse(t)が算出され、そしてこれら時刻t0以降の時刻tにおける遅れ放熱量ωbe(t)、ωse(t)に基づいて上記式(25)を用いて時刻t0以降の時刻tにおける修正出力値AFMmte(t)が算出される。このようにして算出された修正出力値AFMmteは図21に点線で示したように推移する。すなわち、修正出力値AFMmteは時刻t0においてはオブザーバによって算出された近似出力値AFMmtoと同一の値となっており、その後徐々にAFMモデルM50によって算出された予想出力値AFMmtに近づくように推移する。 Then, when the calculation of the corrected output value AFMmte, delay heat dissipation omega BE, the initial value of omega se, i.e. lag heat radiation amount omega BE at time t 0 (t 0), after ω se (t 0) is calculated, above expression (26) and lag heat radiation amount at time t 0 after the equation (27) omega bE (t), omega se (t) is calculated, and delay the heat radiation amount omega bE in these time t 0 after the time t Based on (t) and ω se (t), the corrected output value AFMmte (t) at time t after time t 0 is calculated using the above equation (25). The corrected output value AFMmte calculated in this way changes as shown by the dotted line in FIG. That is, the corrected output value AFMmte is the same value as the approximate output value AFMmto calculated by the observer at time t 0 , and then gradually shifts to approach the expected output value AFMmt calculated by the AFM model M50. .

このようにして算出された修正出力値AFMmteは、上述したようにスロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入する前のスロットル通過空気流量の推定値mtの影響が除去された値となっている。このため、マップ領域Aにおけるエアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmteとの比は、マップ領域Aにおける実際のスロットル通過空気流量とスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量との比を比較的正確に示しており、すなわちマップ領域AにおけるスロットルモデルM10の流量係数μtの誤差率を示している。したがって、上記式(22)と同様に、エアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmteとに基づいて下記式(34)により誤差率Errが算出される。

Figure 2007231840
The corrected output value AFMmte calculated in this way is a value from which the influence of the estimated value mt of the throttle passage air flow rate before the throttle valve opening θt enters the map area A is removed as described above. . For this reason, the ratio between the output value AFM of the air flow meter 41 and the corrected output value AFMmte in the map area A is the ratio of the actual throttle passing air flow rate in the map area A and the throttle passing air flow rate calculated by the throttle model M10. This is shown relatively accurately, that is, the error rate of the flow coefficient μt of the throttle model M10 in the map area A is shown. Therefore, similarly to the above equation (22), the error rate Err is calculated by the following equation (34) based on the output value AFM of the air flow meter 41 and the corrected output value AFMmte.
Figure 2007231840

すなわち、誤差率Errは、スロットル弁開度θtが特定のマップ領域(図20、21に示した例ではマップ領域A)にある間に亘ってエアフロメータ41の出力値AFMを積分した値、すなわち時刻t0からt1に亘って出力値AFMを積分した値(図21中の面積S3+S4)を、スロットル弁開度θtが上記特定のマップ領域(図20、21に示した例ではマップ領域A)にある間に亘って修正出力値AFMmteを積分した値、すなわち修正出力値AFMmteを時刻t0からt1に亘って積分した値(図21中の面積S3)で除算した値((S3+S4)/S3)に等しい。このようにして算出された誤差率Errを上記特定のマップ領域(図20、21に示した例ではマップ領域A)の流量係数μtのマップ値に乗算することで、流量係数μtのマップ値が的確に修正される。 That is, the error rate Err is a value obtained by integrating the output value AFM of the air flow meter 41 while the throttle valve opening θt is in a specific map region (map region A in the examples shown in FIGS. 20 and 21), that is, A value obtained by integrating the output value AFM from time t 0 to t 1 (area S 3 + S 4 in FIG. 21), the throttle valve opening θt is the specific map region (in the example shown in FIGS. 20 and 21). The value obtained by integrating the corrected output value AFMmte over the map area A), that is, the value obtained by dividing the corrected output value AFMmte by the value (area S 3 in FIG. 21) integrated from the time t 0 to t 1 . It is equal to ((S 3 + S 4 ) / S 3 ). By multiplying the error rate Err calculated in this way by the map value of the flow coefficient μt in the specific map area (the map area A in the examples shown in FIGS. 20 and 21), the map value of the flow coefficient μt is obtained. Corrected accurately.

なお、上記実施形態では、スロットル弁開度θtがθt0〜θt1であるマップ領域Aに対応する流量係数μtのマップ値を修正する場合について示したが、他のマップ領域においても同様にそのマップ領域に対応する流量係数μtのマップ値が修正せしめられる。これにより、内燃機関の過渡運転中であっても各マップ領域に対応する流量係数μtのマップ値が的確に修正せしめられる。 In the above embodiment, the map value of the flow coefficient μt corresponding to the map area A where the throttle valve opening θt is θt 0 to θt 1 has been described. However, the same applies to other map areas as well. The map value of the flow coefficient μt corresponding to the map area is corrected. Thereby, even during the transient operation of the internal combustion engine, the map value of the flow coefficient μt corresponding to each map area can be corrected accurately.

ところで、上述したように、修正出力値AFMmteを用いることでスロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入する前のスロットル通過空気流量の推定値mtの影響が除去される。ところが、エアフロメータ41の出力値AFMもスロットル弁開度θtがマップ領域Aに侵入する前の実際のスロットル通過空気流量の影響を受けており、上述したように修正出力値AFMmteを用いたとしてもエアフロメータ41の出力値AFMから過去の実際のスロットル通過空気流量の影響を除去することができない。このため、上述したように、エアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmteとに基づいて算出されたスロットルモデルM10の流量係数μtの誤差率は、実際の流量係数μtの誤差率に対して僅かに異なった値となる。   By the way, as described above, by using the corrected output value AFMmte, the influence of the estimated value mt of the throttle passage air flow before the throttle valve opening θt enters the map area A is removed. However, the output value AFM of the air flow meter 41 is also affected by the actual throttle passage air flow rate before the throttle valve opening θt enters the map area A, and even if the corrected output value AFMmte is used as described above. The influence of the past actual throttle passage air flow rate cannot be removed from the output value AFM of the air flow meter 41. For this reason, as described above, the error rate of the flow coefficient μt of the throttle model M10 calculated based on the output value AFM and the corrected output value AFMmte of the air flow meter 41 is different from the error rate of the actual flow coefficient μt. Slightly different values.

そこで、上記実施形態の変更例では、エアフロメータ41の出力値AFMから過去の実際のスロットル通過空気流量の影響を除去することとしている。以下、エアフロメータ41の出力値AFMから過去の実際のスロットル通過空気流量の影響を除去してスロットルモデルM10の流量係数μtの誤差率を正確に算出する方法について説明する。   Therefore, in the modified example of the above embodiment, the influence of the past actual throttle passage air flow rate is removed from the output value AFM of the air flow meter 41. Hereinafter, a method for accurately calculating the error rate of the flow coefficient μt of the throttle model M10 by removing the influence of the past actual throttle passage air flow rate from the output value AFM of the air flow meter 41 will be described.

ところで、一般に、エアフロメータ41等のセンサの応答は、初期値応答とゼロ応答とに分離することができる。ここで、初期値応答とは、或る時刻t以降の状態量がゼロであると仮定した場合における時刻t以降のセンサの出力値の推移であり、ゼロ応答とは、或る時刻tまで状態量がゼロであると仮定した場合における時刻t以降のセンサの出力値の推移である。   Incidentally, in general, the response of a sensor such as the air flow meter 41 can be separated into an initial value response and a zero response. Here, the initial value response is a transition of the output value of the sensor after time t when it is assumed that the state quantity after a certain time t is zero, and the zero response is a state until a certain time t. It is a transition of the output value of the sensor after time t when it is assumed that the quantity is zero.

図22は、エアフロメータ41の出力値AFMについての初期値応答曲線とゼロ応答曲線とを示す図である。ここで、Φ1は時刻0を基準とした初期値応答曲線(破線)を示しており、時刻0以降に実際のスロットル通過空気流量がゼロであると仮定した場合におけるエアフロメータ41の出力値の推移を示している。また、Φ2は時刻0を基準としたゼロ応答曲線(一点鎖線)を示しており、時刻0までの実際のスロットル通過空気流量がゼロであると仮定した場合、すなわち時刻0からエアフロメータ41での計測が開始された場合におけるエアフロメータ41の出力値の推移を示している。 FIG. 22 is a diagram showing an initial value response curve and a zero response curve for the output value AFM of the air flow meter 41. Here, Φ 1 indicates an initial value response curve (broken line) with respect to time 0, and the output value of the air flow meter 41 when it is assumed that the actual air flow rate through the throttle is zero after time 0. It shows the transition. Also, Φ 2 indicates a zero response curve (one-dot chain line) with respect to time 0. When it is assumed that the actual flow rate of air passing through the throttle up to time 0 is zero, that is, from time 0, the air flow meter 41 The transition of the output value of the air flow meter 41 when the measurement is started is shown.

すなわち、初期値応答曲線は時刻0におけるエアフロメータ41の出力値に応じて、すなわち時刻0よりも前の実際のスロットル通過空気流量に応じて変化するのに対して、ゼロ応答曲線は時刻0以降における実際のスロットル通過空気流量に応じて変化する。そして、時刻0以降の各時刻tにおけるエアフロメータ41の出力値AFM(t)は、初期値応答曲線の時刻tにおける値Φ1(t)とゼロ応答曲線の時刻tにおける値Φ2(t)とを合計した値に等しい(AFM(t)=Φ1(t)+Φ2(t))。そして、このようなエアフロメータ41の出力値AFMと、初期値応答曲線の各時刻における値Φ1と、ゼロ応答曲線の各時刻における値Φ2との関係は、基準となる時刻(図22に示した例では時刻0)を如何なる時刻にしても成立する。 That is, the initial value response curve changes according to the output value of the air flow meter 41 at time 0, that is, according to the actual throttle passage air flow before time 0, while the zero response curve changes from time 0. It changes according to the actual throttle passage air flow rate at. The output value AFM (t) of the air flow meter 41 at each time t after time 0 is a value Φ 1 (t) at the time t of the initial value response curve and a value Φ 2 (t) at the time t of the zero response curve. (AFM (t) = Φ 1 (t) + Φ 2 (t)). The relationship between the output value AFM of the air flow meter 41, the value Φ 1 at each time of the initial value response curve, and the value Φ 2 at each time of the zero response curve is a reference time (see FIG. 22). In the example shown, the time 0) is established at any time.

上述したようにゼロ応答曲線は所定時刻以降における実際のスロットル通過空気流量に応じて変化するため、特定のマップ領域に侵入した時刻を基準としたエアフロメータ41の出力値AFMのゼロ応答曲線からは、その特定のマップ領域に侵入する前の実際のスロットル通過空気流量の影響が除去されている。したがって、斯かるゼロ応答曲線を求め、これと修正出力値AFMmteについてのゼロ応答曲線(正確には、修正出力値AFMmteについてのゼロ応答曲線に対応する曲線)とを後述するように比較することにより、上記特定のマップ領域に侵入する前の実際のスロットル通過空気流量の影響を除去して、流量係数μの誤差率を的確に算出することができる。   As described above, the zero response curve changes in accordance with the actual throttle passage air flow rate after a predetermined time. Therefore, from the zero response curve of the output value AFM of the air flow meter 41 based on the time of entry into the specific map area, The effect of the actual throttle passage air flow before entering that particular map area has been eliminated. Therefore, by obtaining such a zero response curve and comparing it with the zero response curve for the corrected output value AFMmte (more precisely, the curve corresponding to the zero response curve for the corrected output value AFMmte), as described later. The error rate of the flow coefficient μ can be accurately calculated by removing the influence of the actual throttle passage air flow before entering the specific map area.

ただし、時刻t0を基準としたゼロ応答を算出するのは困難であることから、本実施形態では、エアフロメータ41の出力値AFMから時刻t0を基準とした初期値応答曲線の各時刻における値Φ1を減算することでゼロ応答を算出することとしている(Φ2(t)=AFM(t)−Φ1(t))。 However, since it is difficult to calculate the zero response based on the time t 0 , in this embodiment, the initial value response curve based on the time t 0 from the output value AFM of the air flow meter 41 at each time. The zero response is calculated by subtracting the value Φ 12 (t) = AFM (t) −Φ 1 (t)).

ここで、時刻t0を基準とした初期値応答曲線の各時刻における値Φ1の算出方法について説明する。上述したように初期値応答曲線の各時刻における値Φ1は、時刻t0以降に実際のスロットル通過空気流量がゼロであると仮定した場合におけるエアフロメータ41の出力値の推移を示しているため、上記式(13)および式(14)のスロットル通過空気流量の推定値mtをゼロとすることにより求めることができる。すなわち、初期値応答曲線についての放熱量ωbi、ωsiは下記式(35)および式(36)により表される。この場合、時刻t0における放熱量ωbi(t0)、ωsi(t0)は、時刻t0における実際の放熱量の近似値である近似放熱量ωbo(t0)、ωso(t0)が用いられる。

Figure 2007231840
Figure 2007231840
Here, a method of calculating the value Φ 1 at each time of the initial value response curve with the time t 0 as a reference will be described. As described above, the value Φ 1 at each time of the initial value response curve indicates the transition of the output value of the air flow meter 41 when it is assumed that the actual throttle passage air flow rate is zero after the time t 0 . The estimated value mt of the air flow rate through the throttle in the above equations (13) and (14) can be obtained by setting it to zero. That is, the heat dissipation amounts ω bi and ω si for the initial value response curve are expressed by the following equations (35) and (36). In this case, the heat radiation amount omega bi (t 0) at time t 0, omega si (t 0) is an approximation of actual heat radiation amount at time t 0 approximate heat radiation amount ω bo (t 0), ω so ( t 0 ) is used.
Figure 2007231840
Figure 2007231840

そして、式(35)、(36)により算出された放熱量ωbi、ωsiに基づいて、式(37)により図18に示したマップと同様なマップから初期値応答曲線の各時刻における値Φ1が算出される。なお、式(35)および式(36)は、ECU31で処理するために離散化されて用いられる。

Figure 2007231840
Then, based on the heat radiation amounts ω bi and ω si calculated by the equations (35) and (36), the value at each time of the initial value response curve from the map similar to the map shown in FIG. 18 by the equation (37). Φ 1 is calculated. Equations (35) and (36) are discretized for use by ECU 31.
Figure 2007231840

このようにして算出された時刻t0を基準とした初期値応答曲線の各時刻における値Φ1をエアフロメータ41の出力値AFMから減算することにより、エアフロメータ41の出力値についての時刻t0を基準としたゼロ応答曲線の各時刻における値Φ2が算出される。 By subtracting the value Φ 1 at each time of the initial value response curve based on the time t 0 calculated in this way from the output value AFM of the air flow meter 41, the time t 0 for the output value of the air flow meter 41 is obtained. A value Φ 2 at each time of the zero response curve with reference to is calculated.

また、修正出力値AFMmteも時刻t0において近似放熱量ωbo、ωsoを利用しているため、修正出力値AFMmteから上述した初期値応答曲線の各時刻における値Φ1を減算することにより、修正出力値AFMmteについてのゼロ応答曲線の各時刻における値が算出される。このため、本実施形態では、スロットルモデルM10の流量係数μtの誤差率Errを算出するにあたって、エアフロメータ41の出力値AFMと、修正出力値AFMmteと、エアフロメータ41の出力値についての時刻t0を基準とした初期値応答曲線の各時刻における値Φ1とを用いて下記式(38)により算出される。

Figure 2007231840
Since the corrected output value AFMmte also uses the approximate heat dissipation ω bo and ω so at time t 0 , by subtracting the value Φ 1 at each time of the initial value response curve described above from the corrected output value AFMmte, A value at each time of the zero response curve for the corrected output value AFMmte is calculated. For this reason, in this embodiment, when calculating the error rate Err of the flow coefficient μt of the throttle model M10, the time t 0 regarding the output value AFM of the air flow meter 41, the corrected output value AFM mte, and the output value of the air flow meter 41. Is calculated by the following equation (38) using the value Φ 1 at each time of the initial value response curve with reference to.
Figure 2007231840

このように、流量係数μtの誤差率を算出するにあたって、修正出力値AFMmteを用いることにより、AFMモデルM50によって算出された予想出力値AFMmtに存在する過去のスロットル通過空気流量の推定値mtの影響が除去され、すなわち所定時間前のスロットル通過空気流量の影響で予想出力値AFMmtに含まれている成分を予想出力値AFMmtから除去される。さらに、エアフロメータ41の出力値AFMおよび修正出力値AFMmteから初期値応答曲線の各時刻における値Φ1を減算することにより、エアフロメータ41の出力値AFM等に存在する過去の実際のスロットル通過空気流量の影響が除去され、すなわち所定時間前のスロットル通過空気流量の影響でエアフロメータの出力値AFMに含まれている成分をこのエアフロメータの出力値から除去することができる。 As described above, in calculating the error rate of the flow coefficient μt, by using the corrected output value AFMmt, the influence of the estimated value mt of the past throttle passage air flow rate existing in the expected output value AFMmt calculated by the AFM model M50 is obtained. That is, the component included in the predicted output value AFMmt is removed from the predicted output value AFMmt due to the influence of the flow rate of air passing through the throttle a predetermined time ago. Further, by subtracting the value Φ 1 at each time of the initial value response curve from the output value AFM and the corrected output value AFMmte of the air flow meter 41, past actual throttle passage air existing in the output value AFM of the air flow meter 41 and the like. The influence of the flow rate is removed, that is, the component included in the output value AFM of the air flow meter can be removed from the output value of the air flow meter due to the influence of the air flow rate through the throttle before a predetermined time.

このため、上記式(38)により算出された誤差率Errはスロットル弁開度θtが所定のマップ領域内にあるときの実際のスロットル通過空気流量およびスロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値に基づいて算出されることになるため、スロットル弁開度θtが所定のマップ領域内にあるときの流量係数の誤差率を正確に算出することができる。   For this reason, the error rate Err calculated by the above equation (38) is the actual throttle passing air flow rate when the throttle valve opening θt is within the predetermined map region and the throttle passing air flow rate calculated by the throttle model M10. Since the calculation is based on the estimated value, the error rate of the flow coefficient when the throttle valve opening degree θt is within a predetermined map region can be accurately calculated.

次に、AFMモデルM50の修正操作について説明する。AFMモデルM50の修正操作について説明するにあたり、まずAFMモデルM50のモデル計算式(13)、(14)で用いられるボビン部41a3およびサポート部41a4からの放熱における一次遅れの時定数τBおよびτSを修正する必要性について説明する。 Next, the correction operation of the AFM model M50 will be described. In describing the correction operation of the AFM model M50, first, the time constants τ B and τ S of the first-order lag in heat radiation from the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 used in the model calculation formulas (13) and (14) of the AFM model M50. The necessity of correcting the will be described.

内燃機関の運転に伴ってエアフロメータ41のボビン部41a3およびサポート部41a4にはデポジットが付着する。このようにデポジットが付着すると、ボビン部41a3およびサポート部41a4の熱容量が大きくなり、ボビン部41a3およびサポート部41a4からの放熱に遅れが生じる。このため、ボビン部41a3およびサポート部41a4へのデポジットの付着に伴って、AFMモデルM50の式(13)、(14)で用いられる時定数τBおよびτSに誤差が生じる。このように時定数τBおよびτSに誤差が生じると、上記エアモデルM2によって算出される筒内充填空気量Mcに誤差が生じる。 With the operation of the internal combustion engine, deposits adhere to the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 of the air flow meter 41. When deposits are attached in this manner, the heat capacities of the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4 increase, and a delay occurs in heat dissipation from the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4. For this reason, an error occurs in the time constants τ B and τ S used in the equations (13) and (14) of the AFM model M50 with the deposits attached to the bobbin portion 41a3 and the support portion 41a4. Thus, when an error occurs in the time constants τ B and τ S , an error occurs in the in-cylinder charged air amount Mc calculated by the air model M2.

図23は、モデルブロックM2'、M2''、M2'''によって算出される吸気管内圧力のタイムチャートである。図13を用いて説明したように、エアモデルM2では、モデルブロックM2'で算出された所定時間後の吸気管内圧力Pmf(図中の実線)に、モデルブロックM2'''で算出されたエアフロメータの出力に基づく吸気管内圧力の推定値Pmafm(図中の破線)とモデルブロックM2''で算出されたAFMモデルM50を用いた吸気管内圧力の推定値Pmmdl(図中の一点鎖線)との差分(図中のα)を加算することとしている。   FIG. 23 is a time chart of the intake pipe pressure calculated by the model blocks M2 ′, M2 ″, M2 ′ ″. As described with reference to FIG. 13, in the air model M2, the air flow meter calculated in the model block M2 ′ ″ is added to the intake pipe pressure Pmf (solid line in the figure) after a predetermined time calculated in the model block M2 ′. The difference between the estimated value Pmafm of the intake pipe pressure based on the output of the engine (broken line in the figure) and the estimated value Pmmdl of the intake pipe using the AFM model M50 calculated by the model block M2 ″ (dashed line in the figure) (Α in the figure) is to be added.

ここで、例えばAFMモデルM50の時定数τbおよびτsが実際のエアフロメータ41における一次遅れに対応していなくて大きすぎる場合、モデルブロックM2''で算出されたAFMモデルM50を用いた吸気管内圧力の推定値は図23にPmmdl’で示した二点鎖線のように推移してしまう。すなわち、上述したように差分αは、AFMモデルM50の時定数τbおよびτsが適切な値になっていればエアモデルによって算出された現在の吸気管内圧力とエアフロメータ41に基づいて算出された吸気管内圧力との誤差を的確に表しているが、AFMモデルM50の時定数τbおよびτsが適切な値になっていないと斯かる誤差を的確に表していない。したがって、AFMモデルM50の時定数τbおよびτsが適切でない場合に所定時間後の吸気管内圧力Pmfに差分αを加えたものに基づいて筒内充填空気量Mcを算出すると、筒内充填空気量Mcを適切に算出することができない。このため、エアモデルM2において筒内充填空気量Mcを適切に算出するためには、AFMモデルM50において用いられる時定数τbおよびτsを実際のエアフロメータ41における一次遅れに対応するような適切な値に設定する必要がある。 Here, for example, when the time constants τ b and τ s of the AFM model M50 do not correspond to the actual first-order lag in the air flow meter 41 and are too large, intake using the AFM model M50 calculated in the model block M2 ″ The estimated value of the in-pipe pressure changes as shown by a two-dot chain line indicated by Pmmdl ′ in FIG. That is, as described above, the difference α is calculated based on the current intake pipe pressure calculated by the air model and the air flow meter 41 if the time constants τ b and τ s of the AFM model M50 are appropriate values. Although the error from the intake pipe pressure is accurately represented, the error is not accurately represented unless the time constants τ b and τ s of the AFM model M50 are appropriate values. Accordingly, if the cylinder charge air amount Mc is calculated based on the intake pipe pressure Pmf after a predetermined time plus the difference α when the time constants τ b and τ s of the AFM model M50 are not appropriate, the cylinder charge air The amount Mc cannot be calculated appropriately. For this reason, in order to appropriately calculate the in-cylinder charged air amount Mc in the air model M2, the time constants τ b and τ s used in the AFM model M50 are appropriately set so as to correspond to the primary delay in the actual air flow meter 41. Must be set to a value.

次に、AFMモデルM50のモデル計算式、特に時定数τbおよびτsの修正についての基本概念について説明する。上述したように、スロットルモデルM10の修正操作において用いられた修正出力値AFMmteは、AFMモデルM50を用いて算出された値であり、したがって当然時定数τbおよびτsの影響を受ける。 Next, a basic concept for correcting the model calculation formula of the AFM model M50, particularly the time constants τ b and τ s will be described. As described above, the corrected output value AFMmte used in the correction operation of the throttle model M10 is a value calculated using the AFM model M50, and is naturally influenced by the time constants τ b and τ s .

図24は、空気流量に関する各種パラメータの値のタイムチャートである。図24は、特に、実際のスロットル通過空気流量とスロットルモデルM10によって算出されるスロットル通過空気流量の推定値mtとの間に誤差があり、実際のスロットル通過空気流量よりもスロットル通過空気流量の推定値mtの方が小さい場合の各種パラメータの値の推移を示している。   FIG. 24 is a time chart of values of various parameters regarding the air flow rate. In FIG. 24, in particular, there is an error between the actual throttle passage air flow rate and the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10, and the estimation of the throttle passage air flow rate is larger than the actual throttle passage air flow rate. The transition of the values of various parameters when the value mt is smaller is shown.

図24(a)は、実際のスロットル通過空気流量が徐々に増大している場合(すなわち、内燃機関の加速時)、図24(b)は、実際のスロットル通過空気流量が徐々に減少している場合(すなわち、内燃機関の減速時)をそれぞれ示している。また、図中のAFMはエアフロメータ41の出力値、AFMmteはAFMモデルM50で用いられる時定数τbおよびτsが実際の一次遅れに対応した適切な値となっている場合に算出される修正出力値、AFMmte'はAFMモデルM50で用いられる時定数τbおよびτsが適切な値よりも小さい値となっている場合に算出される修正出力値、AFMmte''はAFMモデルM50で用いられる時定数τbおよびτsが適切な値よりも大きな値となっている場合に算出された修正出力値をそれぞれ示している。 24A shows a case where the actual throttle passage air flow rate is gradually increasing (that is, during acceleration of the internal combustion engine), and FIG. 24B shows a case where the actual throttle passage air flow rate is gradually reduced. (Ie, when the internal combustion engine is decelerating). In the figure, AFM is an output value of the air flow meter 41, and AFMmte is a correction calculated when the time constants τ b and τ s used in the AFM model M50 are appropriate values corresponding to the actual first-order delay. The output value, AFMmte ′, is a corrected output value calculated when the time constants τ b and τ s used in the AFM model M50 are smaller than appropriate values, and AFMmte ″ is used in the AFM model M50. The corrected output values calculated when the time constants τ b and τ s are larger than appropriate values are shown.

図24(a)に示したようにスロットル通過空気流量が徐々に増大している場合、AFMモデルM50で用いられる時定数τbおよびτsが適切な値よりも小さな値になっていると、修正出力値AFMmteが大きくなる傾向にある。この理由は以下の通りである。すなわち、修正出力値AFMmteは、基本的に、スロットルモデルM10によって算出されたスロットル通過空気流量の推定値mtに基づいてAFMモデルM50によって算出される。そして、AFMモデルM50で用いられる時定数τbおよびτsが適切な値よりも小さいと、エアフロメータ41の実際の応答遅れよりも小さい応答遅れが生じているものとして修正出力値AFMmteが算出されることになる。実際のスロットル通過空気流量が増大している場合には、このようにエアフロメータ41の応答遅れが実際よりも小さいものとして修正出力値AFMmteが算出されると、増大しているスロットル通過空気流量の推定値mtに迅速に応答して修正出力値AFMmteは直ぐに上昇し、図24(a)に一点鎖線で示したAFMmte'のように推移し、大きい値となる。特に、図24(a)に示した例では、修正出力値がAFMmte'のように大きい値となると、エアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmte'との間の差分ΔAFMは小さいものとなる。 When the throttle passage air flow rate gradually increases as shown in FIG. 24A, the time constants τ b and τ s used in the AFM model M50 are smaller than appropriate values. The corrected output value AFMmte tends to increase. The reason is as follows. That is, the corrected output value AFMmte is basically calculated by the AFM model M50 based on the estimated value mt of the throttle passage air flow rate calculated by the throttle model M10. When the time constants τ b and τ s used in the AFM model M50 are smaller than appropriate values, the corrected output value AFMmte is calculated as a response delay smaller than the actual response delay of the air flow meter 41. Will be. When the actual throttle passage air flow rate is increasing, when the corrected output value AFMmte is calculated on the assumption that the response delay of the air flow meter 41 is smaller than the actual response, the increasing throttle passage air flow rate In response to the estimated value mt quickly, the corrected output value AFMmte immediately rises, changes like AFMmte ′ indicated by a one-dot chain line in FIG. 24A, and becomes a large value. In particular, in the example shown in FIG. 24A, when the corrected output value is a large value such as AFMmte ′, the difference ΔAFM between the output value AFM of the air flow meter 41 and the corrected output value AFMmte ′ is small. Become.

一方、図24(a)に示したようにスロットル通過空気流量が徐々に増大している場合、AFMモデルM50で用いられる時定数τbおよびτsが適切な値よりも大きな値となっていると、修正出力値AFMmteが小さくなる傾向にある。すなわち、AFMモデルM50で用いられる時定数τbおよびτsが大きいと、エアフロメータ41の実際の応答遅れよりも大きい応答遅れが生じているものとして修正出力値AFMmteが算出されることになる。実際のスロットル通過空気流量が増大している場合には、このようにエアフロメータ41の応答遅れが実際よりも大きいものとして修正出力値AFMmteが算出されると、増大しているスロットル通過空気流量の推定値mtにゆっくり応答して修正出力値AFMmteは大きく遅れて上昇し、図24(a)に二点鎖線で示したAFMmte''のように推移し、小さい値となる。特に、図24(a)に示した例では、修正出力値がAFMmte''のように小さい値となると、エアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmte''との間の差分ΔAFMは大きいものとなる。 On the other hand, when the throttle passage air flow rate gradually increases as shown in FIG. 24A, the time constants τ b and τ s used in the AFM model M50 are larger than appropriate values. Then, the corrected output value AFMmte tends to be small. That is, if the time constants τ b and τ s used in the AFM model M50 are large, the corrected output value AFMmte is calculated as a response delay larger than the actual response delay of the air flow meter 41. When the actual throttle passage air flow rate is increasing, if the corrected output value AFMmte is calculated on the assumption that the response delay of the air flow meter 41 is larger than the actual one, the increased throttle passage air flow rate In response to the estimated value mt slowly, the corrected output value AFMmte rises with a large delay, transitions like AFMmte ″ indicated by a two-dot chain line in FIG. 24A, and becomes a small value. In particular, in the example shown in FIG. 24A, when the corrected output value is a small value such as AFMmte ″, the difference ΔAFM between the output value AFM of the air flow meter 41 and the corrected output value AFMmte ″ is large. It will be a thing.

また、図24(b)に示したように、スロットル通過空気流量が徐々に減少している場合、AFMモデルM50で用いられる時定数τbおよびτsが適切な値よりも小さな値となっていると、修正出力値AFMmteが小さくなる傾向にある。すなわち、上述したように時定数τbおよびτsが小さいとエアフロメータ41の実際の応答遅れよりも小さな応答遅れが生じているものとして修正出力値AFMmteが算出されるため、減少しているスロットル通過空気流量の推定値mtに迅速に応答して修正出力値AFMmteは直ぐに下降し、図24(b)に一点鎖線で示したAFMmte'のように推移し、小さい値となる。特に、図24(b)に示した例では、修正出力値がAFMmte’のように小さい値となると、エアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmte'との間の差分ΔAFMは大きいものとなる。 Further, as shown in FIG. 24B, when the throttle passage air flow rate is gradually decreasing, the time constants τ b and τ s used in the AFM model M50 are smaller than appropriate values. The corrected output value AFMmte tends to be small. That is, as described above, when the time constants τ b and τ s are small, the corrected output value AFMmte is calculated as a response delay smaller than the actual response delay of the air flow meter 41, and therefore the throttle that is decreasing In response to the estimated value mt of the passing air flow rate quickly, the corrected output value AFMmte immediately falls, transitions like AFMmte ′ indicated by a one-dot chain line in FIG. 24B, and becomes a small value. In particular, in the example shown in FIG. 24B, when the corrected output value becomes a small value such as AFMmte ′, the difference ΔAFM between the output value AFM of the air flow meter 41 and the corrected output value AFMmte ′ is large. Become.

一方、図24(b)に示したように、スロットル通過空気流量が徐々に減少している場合、AFMモデルM50で用いられる時定数τbおよびτsが適切な値よりも大きな値となっていると、修正出力値AFMmteが大きくなる傾向にある。すなわち、上述したように時定数τbおよびτsが大きいとエアフロメータ41の実際の応答遅れよりも大きな応答遅れが生じているものとして修正出力値AFMmteが算出されるため、減少しているスロットル通過空気流量の推定値mtにゆっくりと応答して修正出力値AFMmteは大きく遅れて下降し、図24(b)に二点鎖線で示したAFMmte''のように推移し、大きい値となる。特に、図24(b)に示した例では、修正出力値がAFMmteのように大きい値となると、エアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmte''との間の差分ΔAFMは小さいものとなる。 On the other hand, as shown in FIG. 24B, when the throttle passage air flow rate is gradually decreasing, the time constants τ b and τ s used in the AFM model M50 are larger than appropriate values. The corrected output value AFMmte tends to increase. That is, as described above, when the time constants τ b and τ s are large, the corrected output value AFMmte is calculated assuming that a response delay larger than the actual response delay of the air flow meter 41 is generated. Slowly responding to the estimated value mt of the passing air flow rate, the corrected output value AFMmte descends with a large delay, transitions like AFMmte ″ indicated by a two-dot chain line in FIG. 24B, and becomes a large value. In particular, in the example shown in FIG. 24B, when the corrected output value is a large value such as AFMmte, the difference ΔAFM between the output value AFM of the air flow meter 41 and the corrected output value AFMmte ″ is small. Become.

上記説明をまとめると、AFMモデルM50で用いられる時定数τbおよびτsが適切な値よりも小さい場合、スロットル通過空気流量が増大しているときには修正出力値AFMmteが大きい値となる(図24(a)のAFMmte'参照)のに対して、スロットル通過空気流量が減少しているときには修正出力値AFMmteが小さい値となる(図24(b)のAFMmte'参照)。逆に、AFMモデルM50で用いられる時定数τbおよびτsが最適な値よりも大きい場合、スロットル通過空気流量が増大しているときには修正出力値AFMmteが小さい値となる(図24(a)のAFMmte''参照)のに対して、スロットル通過空気流量が減少しているときには修正出力値AFMmteが大きい値となる(図24(b)のAFMmte''参照)。 In summary, when the time constants τ b and τ s used in the AFM model M50 are smaller than appropriate values, the corrected output value AFMmte becomes a large value when the throttle-passing air flow rate is increasing (FIG. 24). On the other hand, when the throttle passage air flow rate is decreasing, the corrected output value AFMmte becomes a small value (see AFMmte ′ in FIG. 24B). Conversely, when the time constants τ b and τ s used in the AFM model M50 are larger than the optimum values, the corrected output value AFMmte becomes a small value when the throttle passage air flow rate is increasing (FIG. 24A). On the other hand, when the throttle passage air flow rate decreases, the corrected output value AFMmte becomes a large value (see AFMmte ″ in FIG. 24B).

特に、図24に示したように、実際のスロットル通過空気流量よりもスロットルモデルM10によって算出されるスロットル通過空気流量の推定値mtの方が小さい場合、時定数τbおよびτsが最適な値よりも小さいと、スロットル通過空気流量が増大しているときにはエアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmteとの差分ΔAFMが小さくなり、逆にスロットル通過空気流量が減少しているときにはこの差分ΔAFMが大きくなる。一方、時定数τbおよびτsが最適な値よりも大きいと、スロットル通過空気流量が増大しているときにはエアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmteとの差分ΔAFMが大きくなり、逆にスロットル通過空気流量が増大しているときにはこの差分ΔAFMが小さくなる。さらに、時定数τbおよびτsが最適な値となっている場合、スロットル通過空気流量が増大しているときであってもスロットル通過空気流量が減少しているときであってもエアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmteとの差分ΔAFMはほぼ同じ値となる。 In particular, as shown in FIG. 24, when the estimated value mt of the throttle passage air flow calculated by the throttle model M10 is smaller than the actual throttle passage air flow, the time constants τ b and τ s are optimum values. Is smaller than the difference ΔAFM between the output value AFM of the air flow meter 41 and the corrected output value AFMmte when the throttle passage air flow rate is increasing, and conversely when the throttle passage air flow rate is decreasing, the difference ΔAFM. Becomes larger. On the other hand, when the time constants τ b and τ s are larger than the optimum values, the difference ΔAFM between the output value AFM of the air flow meter 41 and the corrected output value AFMmte becomes large when the throttle passage air flow rate is increasing. This difference ΔAFM decreases when the throttle-passing air flow rate increases. Further, when the time constants τ b and τ s are optimum values, the air flow meter 41 is used even when the throttle passage air flow rate is increasing or when the throttle passage air flow rate is decreasing. The difference ΔAFM between the output value AFM and the corrected output value AFMmte is almost the same value.

そこで、本発明では、AFMモデルM50で用いられる時定数τbおよびτsが最適な値となるようにすべく、スロットル通過空気流量が増大しているときとスロットル通過空気流量が減少しているときとでエアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmteとの差分ΔAFMが異なる値となる場合には、差分ΔAFMが同じ値となるように時定数τbおよびτsを修正することとしている。 Therefore, in the present invention, when the throttle passage air flow rate is increasing and when the throttle passage air flow rate is increasing, the time constants τ b and τ s used in the AFM model M50 are optimized. When the difference ΔAFM between the output value AFM of the air flow meter 41 and the corrected output value AFMmte is different from time to time, the time constants τ b and τ s are corrected so that the difference ΔAFM becomes the same value. .

特に、本実施形態では、上述したように時定数τbおよびτsは、式(16)および式(17)によってそれぞれ算出されるが、このうち定数kbおよびksを修正することとしている。また、この定数kbおよびksは、一定の機関運転領域毎に定められて、図19に示したマップと同様なマップとしてECU31のROM34に保存されている。具体的には、定数kbおよびksのマップは、スロットル弁開度θtを複数のマップ領域に分割し、スロットル弁開度θtの各マップ領域毎に一つの定数kbおよびksのマップ値が設定される。したがって、定数kbおよびksを修正する場合にはスロットル弁開度θtの各マップ領域毎にそのマップ領域に対応する定数kbおよびksのマップ値を修正することになる。 In particular, in the present embodiment, as described above, the time constants τ b and τ s are calculated by the equations (16) and (17), respectively. Of these, the constants k b and k s are corrected. . The constants k b and k s are determined for each fixed engine operating region and are stored in the ROM 34 of the ECU 31 as a map similar to the map shown in FIG. Specifically, the map of the constants k b and k s divides the throttle valve opening θt into a plurality of map areas, and one constant k b and k s map for each map area of the throttle valve opening θt. Value is set. Therefore, when the constants k b and k s are corrected, the map values of the constants k b and k s corresponding to the map area are corrected for each map area of the throttle valve opening θt.

したがって、本実施形態では、スロットル弁開度θtが或るマップ領域にあるときのエアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmteとに基づいて、そのマップ領域に対応する定数kbおよびksのマップ値を修正することとしている。 Therefore, in the present embodiment, based on the output value AFM and the corrected output value AFMmte of the air flow meter 41 when the throttle valve opening degree θt is in a certain map area, the constants k b and k s corresponding to the map area. I am going to modify the map value.

具体的には、時定数τbおよびτsの定数kbおよびksは下記のように修正される。まず、スロットル通過空気流量が増大しているときに、スロットル弁開度θtが或るマップ領域に侵入した時刻をt0、離脱した時刻をt1とすると、時刻t0から時刻t1までのエアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmteとの差分ΔAFMの積分値(すなわち、図25において斜線で示された出力値AFMの実線、修正出力値AFMmteの破線、時刻t0の直線および時刻t1の直線で囲まれた部分の面積)を、時刻t0から時刻t1までの時間で除算したもの(以下、これを「平均誤差」と称す)ΔAFMaveが下記式(39)によって算出される。

Figure 2007231840
Specifically, the constants k b and k s of the time constants τ b and τ s are corrected as follows. First, when the throttle passage air flow rate is increasing, the time when the throttle valve opening θt enters a certain map region is t 0 , and the time when the throttle valve opening θt leaves is t 1 , from time t 0 to time t 1 . The integrated value of the difference ΔAFM between the output value AFM of the air flow meter 41 and the corrected output value AFMmte (that is, the solid line of the output value AFM indicated by hatching in FIG. 25, the broken line of the corrected output value AFMmte, the straight line at time t 0 , and the time ΔAMFave obtained by dividing the area surrounded by the straight line t 1 by the time from time t 0 to time t 1 (hereinafter referred to as “average error”) is calculated by the following equation (39). The
Figure 2007231840

そして、スロットル通過空気流量が減少しているときにも同様にして、スロットル弁開度θtが上記或るマップ領域に侵入してから離脱するまでのエアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmteとの差分ΔAFMの積分値を、スロットル弁開度θtが上記或るマップ領域に侵入してから離脱するまでの時間で除算した平均誤差ΔAFMaveが上記式(39)によって算出される。   Similarly, when the throttle-passing air flow rate is decreasing, the output value AFM and the corrected output value AFMmte of the air flow meter 41 from when the throttle valve opening degree θt enters the certain map area until it leaves. An average error ΔAFMave obtained by dividing the integral value of the difference ΔAFM with the time from when the throttle valve opening θt enters the certain map area until it leaves is calculated by the above equation (39).

このようにして、スロットル通過空気流量が増大しているときおよび減少しているときそれぞれについて少なくとも一回、或るマップ領域に対応する平均誤差ΔAFMaveが算出される。そして、平均誤差ΔAFMaveが正である場合、すなわちエアフロメータ41の出力値が修正出力値AFMmteよりも大きい場合、スロットル通過空気流量が増大しているときに算出された平均誤差(以下、「増大時の平均誤差ΔAFMavei」と称す)がスロットル通過空気流量が減少しているときに算出された平均誤差(以下、「減少時の平均誤差ΔAFMaved」と称す)よりも小さいときには時定数τbおよびτsが大きくなるように定数kbおよびksの値を修正し、増大時の平均誤差ΔAFMaveiが減少時の平均誤差ΔAFMavedよりも大きいときには時定数τbおよびτsが小さくなるように定数kbおよびksの値を修正する。 In this way, the average error ΔAFMave corresponding to a certain map area is calculated at least once each time the throttle passage air flow rate increases and decreases. When the average error ΔAFMave is positive, that is, when the output value of the air flow meter 41 is larger than the corrected output value AFMmte, the average error calculated when the throttle passage air flow rate is increasing (hereinafter referred to as “when increasing”). Time constant τ b and τ s when the average error ΔFMavei is smaller than the average error calculated when the throttle passage air flow rate is decreasing (hereinafter referred to as “average error ΔAFMave at the time of decrease”). The values of the constants k b and k s are corrected so as to increase, and the constants k b and τ s are reduced so that the time constants τ b and τ s decrease when the average error ΔAFMavei at the time of increase is larger than the average error ΔAFMaveed at the time of decrease Correct the value of k s .

一方、平均誤差ΔAFMaveが負である場合、すなわちエアフロメータ41の出力値が修正出力値AFMmteよりも小さい場合、増大時の平均誤差ΔAFMaveiが減少時の平均誤差ΔAFMavedよりも大きいときには時定数τbおよびτsが大きくなるように定数kbおよびksの値を修正し、増大時の平均誤差ΔAFMaveiが減少時の平均誤差ΔAFMavedよりも小さいときには時定数τbおよびτsが小さくなるように定数kbおよびksの値を修正する。 On the other hand, when the average error ΔAFMave is negative, that is, when the output value of the air flow meter 41 is smaller than the corrected output value AFMmte, the time constant τ b and the average error ΔAFMavei at the time of increase are larger than the average error ΔAFMave at the time of decrease. The values of the constants k b and k s are corrected so that τ s becomes large, and the constant k so that the time constants τ b and τ s become small when the average error ΔAFMavei when increasing is smaller than the average error ΔAFMaveed when decreasing Correct the values of b and k s .

さらに、増大時の平均誤差ΔAFMaveiと減少時の平均誤差ΔAFMavedとがほぼ同一である場合には、AFMモデルM50の時定数τbおよびτsは適切な値となっていると考えられるため、これら時定数τbおよびτsの修正を行わない。 Furthermore, when the average error ΔAFMavei at the time of increase and the average error ΔAFMaved at the time of decrease are substantially the same, the time constants τ b and τ s of the AFM model M50 are considered to be appropriate values. The time constants τ b and τ s are not corrected.

また、増大時の平均誤差ΔAFMaveiと減少時の平均誤差ΔAFMavedとの間の差分ΔidはAFMモデルM50で用いられる時定数τbおよびτsのずれの大きさを表しており、この差分Δidが大きいほど適切な値からの時定数τbおよびτsのずれが大きい。 The difference Δid between the average error ΔAFMavei at the time of increase and the average error ΔAFMaved at the time of decrease represents the magnitude of deviation of the time constants τ b and τ s used in the AFM model M50, and this difference Δid is large. The deviation of the time constants τ b and τ s from appropriate values is large.

そこで、本実施形態では、時定数τbおよびτsを修正する際には、すなわち定数kbおよびksの値を修正する際には、増大時の平均誤差ΔAFMaveiと減少時の平均誤差ΔAFMavedとの間の差分Δidに応じて定数kbおよびksの修正率Mdfを定めるようにしており、この差分Δidが大きくなるほど定数kbおよびksの修正割合が大きくなるようにしている。なお、平均誤差ΔAFMaveの差分Δidと時定数τbおよびτsの修正量との関係はシミュレーションによって計算することができるため、或いは予め実験によって算出することができるため、これに基づいて平均誤差ΔAFMaveの差分Δidと修正率Mdfとの関係をマップとしてECU31のROM34に保存するようにしている。そして、機関運転時において上述したように算出された平均誤差ΔAFMaveの差分Δidに基づいてこのマップにより修正率Mdfが算出されると共に、現在の定数kbおよびksにこの修正率Mdfを乗算したものがそれぞれ新たな定数kbおよびksとされる(kb=Mdf・kb、ks=Mdf・ks)。 Therefore, in the present embodiment, when correcting the time constants τ b and τ s , that is, when correcting the values of the constants k b and k s , the average error ΔAFMavei at the time of increase and the average error ΔAFMaved at the time of decrease. The correction rate Mdf of the constants k b and k s is determined according to the difference Δid between and the constants k b and k s so that the correction rate of the constants k b and k s increases as the difference Δid increases. Note that the relationship between the difference Δid of the average error ΔAFMave and the correction amount of the time constants τ b and τ s can be calculated by simulation or can be calculated in advance by experiment, and based on this, the average error ΔAFMave can be calculated. The relationship between the difference Δid and the correction rate Mdf is stored in the ROM 34 of the ECU 31 as a map. The correction rate Mdf is calculated from this map based on the difference Δid of the average error ΔAFMave calculated as described above during engine operation, and the current constants k b and k s are multiplied by the correction rate Mdf. Are the new constants k b and k s , respectively (k b = Mdf · k b , k s = Mdf · k s ).

このようにして、AFMモデルM50の時定数τbおよびτsの定数kbおよびksを修正することにより、時定数τbおよびτsを実際のエアフロメータ41における一次遅れに対応するような適切な値へと修正することができる。 In this way, the constants k b and k s of the time constants τ b and τ s of the AFM model M50 are corrected so that the time constants τ b and τ s correspond to the first order delay in the actual air flow meter 41. It can be corrected to an appropriate value.

なお、スロットル通過空気流量が増大しているときまたは減少しているときであるか否かは、例えば、スロットル弁開度θtが或るマップ領域に侵入してから離脱するまでの間におけるエアフロメータ41の出力値AFMまたはスロットル通過空気流量mtの増減によって判断される。また、スロットル弁開度θtが或るマップ領域に侵入してから離脱するまでの時間が所定時間よりも長い場合には単位時間当たりのスロットル通過空気流量の増大または減少の程度が小さいため、平均誤差ΔAFMaveの算出を行わないようにしてもよい。   Note that whether or not the throttle passage air flow rate is increasing or decreasing is, for example, an air flow meter between the time when the throttle valve opening θt enters a certain map region and then leaves. This is determined by an increase or decrease in the output value AFM of 41 or the air flow rate mt passing through the throttle. In addition, when the time from when the throttle valve opening θt enters a certain map area to when it is longer than a predetermined time, the degree of increase or decrease of the throttle passage air flow rate per unit time is small. The error ΔAFMave may not be calculated.

図26は、増大時の平均誤差ΔAFMaveiまたは減少時の平均誤差ΔAFMavedの算出・保存制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。図26に示した制御ルーチンは一定時間間隔の割り込みによって行われる。   FIG. 26 is a flowchart showing a control routine for calculating / saving control of the average error ΔAFMavei at the time of increase or the average error ΔAFMaved at the time of decrease. The control routine shown in FIG. 26 is performed by interruption at regular time intervals.

まず、ステップ101では、スロットル弁開度θtが所定のマップ領域にあるか否かが判定される。スロットル弁開度θtが上記所定のマップ領域に侵入したときには、ステップ101においてスロットル弁開度θtが所定のマップ領域にあると判定されてステップ102およびステップ103へと進む。ステップ102およびステップ103では、エアフロメータ41の出力値AFMが検出されると共に修正出力値AFMmteが算出される。次いで、ステップ104では、侵入フラグXが1とされる。なお、この侵入フラグXは、スロットル弁開度θtが所定のマップ領域にある場合に1とされ、それ以外の場合に0とされるフラグである。そしてスロットル弁開度θtが上記所定のマップ領域内にある間はこれらステップ101〜104が繰り返される。   First, in step 101, it is determined whether or not the throttle valve opening θt is in a predetermined map region. When the throttle valve opening θt has entered the predetermined map area, it is determined in step 101 that the throttle valve opening θt is in the predetermined map area, and the routine proceeds to step 102 and step 103. In step 102 and step 103, the output value AFM of the air flow meter 41 is detected and the corrected output value AFMmte is calculated. Next, in step 104, the intrusion flag X is set to 1. The intrusion flag X is a flag that is set to 1 when the throttle valve opening degree θt is in a predetermined map region, and is set to 0 in other cases. The steps 101 to 104 are repeated while the throttle valve opening θt is within the predetermined map region.

その後、スロットル弁開度θtが上記所定のマップ領域から離脱すると、ステップ101からステップ105へと進む。ステップ105では、侵入フラグXが1であるか否かが判定される。スロットル弁開度θtが上記所定のマップ領域から離脱した直後には侵入フラグXが1のままとなっており、この場合にはステップ106へと進む。ステップ106では、ステップ102およびステップ103において検出および算出されたエアフロメータの出力値AFMおよび修正出力値AFMmteに基づいて式(39)により平均誤差ΔAFMaveが算出される。   Thereafter, when the throttle valve opening θt departs from the predetermined map area, the routine proceeds from step 101 to step 105. In step 105, it is determined whether or not the intrusion flag X is 1. Immediately after the throttle valve opening θt departs from the predetermined map area, the intrusion flag X remains 1, and in this case, the routine proceeds to step 106. In step 106, the average error ΔAFMave is calculated by the equation (39) based on the output value AFM and the corrected output value AFMmte detected and calculated in steps 102 and 103.

次いで、ステップ107では、ステップ106において算出された平均誤差ΔAFMaveが所定値P以上であるか否かが判定される。所定値Pは、比較的小さい値であり、それよりも平均誤差ΔAFMaveが小さいとエアフロメータ41のノイズの影響が大きくなってしまうような値である。ステップ107において、平均誤差ΔAFMaveが所定値Pよりも小さいと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられる。一方、平均誤差ΔAFMaveが所定値P以上であると判定された場合にはステップ108へと進む。ステップ108では、スロットル弁開度θtが上記所定のマップ領域内にある間にエアフロメータ41の出力値AFMが増大したかまたは減少したかが判定される。   Next, at step 107, it is determined whether or not the average error ΔAFMave calculated at step 106 is greater than or equal to a predetermined value P. The predetermined value P is a relatively small value, and is such a value that the influence of the noise of the air flow meter 41 becomes large if the average error ΔAFMave is smaller than that. If it is determined in step 107 that the average error ΔAFMave is smaller than the predetermined value P, the control routine is terminated. On the other hand, if it is determined that the average error ΔAFMave is equal to or greater than the predetermined value P, the routine proceeds to step 108. In step 108, it is determined whether the output value AFM of the air flow meter 41 has increased or decreased while the throttle valve opening θt is within the predetermined map region.

次いで、ステップ109では、ステップ108においてスロットル弁開度θtが上記所定のマップ領域内にある間にエアフロメータ41の出力値AFMが増大したと判定された場合には、ステップ106で算出された平均誤差ΔAFMaveを増大時の平均誤差ΔAFMaveiとしてECU31のROM34に保存し、一方、ステップ108においてスロットル弁開度θtが上記所定のマップ領域内にある間にエアフロメータ41の出力値AFMが減少したと判定された場合には、ステップ106で算出された平均誤差ΔAFMaveを減少時の平均誤差ΔAFMaveiとしてECU31のROM34に保存する。次いで、ステップ110において侵入フラグが0とされて制御ルーチンが終了せしめられる。そして、その次のルーチンでは、ステップ105において侵入フラグが1でないと判定されて、制御ルーチンが終了せしめられる。   Next, in step 109, if it is determined in step 108 that the output value AFM of the air flow meter 41 has increased while the throttle valve opening θt is within the predetermined map area, the average calculated in step 106 is determined. The error ΔAFMave is stored in the ROM 34 of the ECU 31 as the average error ΔAFMavei at the time of increase. On the other hand, in step 108, it is determined that the output value AFM of the air flow meter 41 has decreased while the throttle valve opening θt is within the predetermined map area. In the case where it is determined, the average error ΔAFMave calculated in step 106 is stored in the ROM 34 of the ECU 31 as the average error ΔAFMavei at the time of decrease. Next, at step 110, the intrusion flag is set to 0 and the control routine is terminated. In the next routine, it is determined in step 105 that the intrusion flag is not 1, and the control routine is terminated.

図27は、図26に示した制御ルーチンによって算出・保存された増大時の平均誤差ΔAFMaveiおよび減少時の平均誤差ΔAFMavedに基づいて時定数τbおよびτsの定数kbおよびksを修正する制御ルーチンを示すフローチャートである。図27に示した制御ルーチンは、前回本制御ルーチンを実行してからΔAFMaveiおよびΔAFMavedが少なくともそれぞれ一つずつ図26に示した制御ルーチンによって算出された後に開始される。 27 corrects the constants k b and k s of the time constants τ b and τ s based on the average error ΔAFMavei at the time of increase and the average error ΔAFMave at the time of decrease calculated and stored by the control routine shown in FIG. It is a flowchart which shows a control routine. The control routine shown in FIG. 27 is started after ΔAFMavei and ΔAFMaveed are each calculated by the control routine shown in FIG. 26 one by one after the previous execution of this control routine.

まず、ステップ121では、図26に示したΔAFMavedの算出・保存制御のステップ109で算出された増大時の平均誤差ΔAFMaveiおよび減少時の平均誤差ΔAFMavedが取得される。次いで、ステップ122では、ステップ121で取得された増大時の平均誤差ΔAFMavei(複数取得された場合にはその平均値)からステップ121で取得された減少時の平均誤差ΔAFMavedを減算して差分Δidが算出される(Δid=ΔAFMavei−ΔAFMaved)。次いで、ステップ123では、ステップ122で算出されたΔidに基づいてマップにより修正率Mdfが算出される。次いで、ステップ124では、AFMモデルM50の時定数τbおよびτsの現在の定数kbおよびksにステップ123で算出された修正率Mdfを乗算したものが新たな定数kbおよびksとされる(kb=Mdf・kb、ks=Mdf・ks)。 First, at step 121, the average error ΔAFMavei at the time of increase and the average error ΔAFMaved at the time of decrease calculated in step 109 of ΔAFMave calculation / storage control shown in FIG. 26 are acquired. Next, at step 122, the difference Δid is obtained by subtracting the decrease average error ΔAFMaveed acquired at step 121 from the average error ΔAFMavei at the time of increase acquired at step 121 (or the average value when there are a plurality of times). Calculated (Δid = ΔAFMavei−ΔAFMaveed). Next, at step 123, a correction rate Mdf is calculated by a map based on Δid calculated at step 122. Next, at step 124, the current constants k b and k s of the time constants τ b and τ s of the AFM model M50 are multiplied by the correction rate Mdf calculated at step 123 to obtain new constants k b and k s . (K b = Mdf · k b , k s = Mdf · k s ).

なお、上記実施形態では、平均誤差ΔAFMaveをエアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmteとの差分に基づいた値としているが、エアフロメータ41の出力値AFMと予想出力値AFMmtとの差分に基づいた値としてもよい。   In the above embodiment, the average error ΔAFMave is a value based on the difference between the output value AFM of the air flow meter 41 and the corrected output value AFMmte, but the difference between the output value AFM of the air flow meter 41 and the expected output value AFMmt is used. It is good also as a value based on.

また、上記実施形態では、スロットル通過空気流量が増大しているときとスロットル通過空気流量が減少しているときとのエアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmteとの差分ΔAFMに基づいて時定数τbおよびτsを修正することとしているが、これに限らず、例えば内燃機関の加速時と内燃機関の減速時とのエアフロメータ41の出力値AFMと修正出力値AFMmteとの差分等、スロットル通過空気流量が変化するようにスロットル通過空気流量以外の運転パラメータが変化しているときのこれら出力値の差分に基づいて時定数を修正するようにしてもよい。 In the above embodiment, the time is based on the difference ΔAFM between the output value AFM of the air flow meter 41 and the corrected output value AFMmte when the throttle passage air flow rate is increasing and when the throttle passage air flow rate is decreasing. Although the constants τ b and τ s are to be corrected, the present invention is not limited to this. For example, the difference between the output value AFM of the air flow meter 41 and the corrected output value AFMmte when the internal combustion engine is accelerated and when the internal combustion engine is decelerated, etc. The time constant may be corrected based on the difference between these output values when operating parameters other than the throttle passing air flow rate are changed so that the throttle passing air flow rate changes.

本発明の制御装置を搭載した内燃機関全体を示す図である。It is a figure which shows the whole internal combustion engine carrying the control apparatus of this invention. 図1に示したエアフロメータの概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the air flow meter shown in FIG. 図2に示したエアフロメータの熱線計量部の拡大斜視図である。It is an expansion perspective view of the heat ray measuring part of the air flow meter shown in FIG. エアフロメータの出力電圧とエアフロ通過空気流量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the output voltage of an airflow meter, and an airflow passage air flow rate. エアモデルのブロック図である。It is a block diagram of an air model. スロットル弁開度と流量係数との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a throttle-valve opening degree and a flow coefficient. スロットル弁開度と開口断面積との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a throttle-valve opening degree and opening cross-sectional area. 関数Φ(Pm/Pa)を示す図である。It is a figure which shows function (PHI) (Pm / Pa). スロットルモデルの基本概念を示す図である。It is a figure which shows the basic concept of a throttle model. 吸気管モデルの基本概念を示す図である。It is a figure which shows the basic concept of an intake pipe model. 吸気弁モデルの基本概念を示す図である。It is a figure which shows the basic concept of an intake valve model. 筒内充填ガス量および筒内吸気ガス量の定義に関する図である。It is a figure regarding the definition of the cylinder filling gas amount and the cylinder intake gas amount. 図5に示したエアモデルとは別のエアモデルのブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of an air model different from the air model shown in FIG. 5. アクセルペダル踏込み量と目標スロットル弁開度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between accelerator pedal depression amount and target throttle valve opening. スロットル通過空気流量と完全放熱量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a throttle passage air flow rate and complete heat dissipation. 遅れ放熱量の和とエアフロメータの予想出力値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the sum of delayed heat dissipation, and the estimated output value of an airflow meter. スロットルモデルの修正操作を示す図である。It is a figure which shows correction operation of a throttle model. スロットル弁開度と空気流量に関する各種パラメータの値とのタイムチャートである。It is a time chart with the value of various parameters about a throttle valve opening and an air flow rate. スロットル弁開度に基づいて定められた流量係数のマップを示すである。It is a map of a flow coefficient determined based on the throttle valve opening. スロットル弁開度と空気流量に関する各種パラメータの値とのタイムチャートである。It is a time chart with the value of various parameters about a throttle valve opening and an air flow rate. 図20の一部を拡大した図である。It is the figure which expanded a part of FIG. 初期値応答とゼロ応答とを説明するための図である。It is a figure for demonstrating an initial value response and a zero response. 吸気管内圧力のタイムチャートである。It is a time chart of the pressure in an intake pipe. エアフロメータの出力値と修正出力値とのタイムチャートである。It is a time chart of the output value and corrected output value of an air flow meter. 空気流量に関する各種パラメータの値とのタイムチャートである。It is a time chart with the value of the various parameters regarding an air flow rate. 増大時の平均誤差または減少時の平均誤差の算出・保存制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine of calculation / preservation | save control of the average error at the time of increase, or the average error at the time of decrease. 時定数τbおよびτsの定数kbおよびksを修正する制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart showing a control routine for correcting the constants k b and k s of the time constant tau b and tau s.

符号の説明Explanation of symbols

1 機関本体
5 燃焼室
6 吸気弁
7 吸気ポート
8 排気弁
11 燃料噴射弁
14 吸気枝管
15 サージタンク
16 吸気管
19 スロットル弁
23 吸気管部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 5 Combustion chamber 6 Intake valve 7 Intake port 8 Exhaust valve 11 Fuel injection valve 14 Intake branch pipe 15 Surge tank 16 Intake pipe 19 Throttle valve 23 Intake pipe part

Claims (5)

機関吸気通路に設けられたエアフロメータと、
スロットル通過空気流量を推定するスロットル通過空気流量推定手段と、
上記スロットル通過空気流量推定手段により推定されたスロットル通過空気流量の推定値に基づいてエアフロメータモデル計算式を用いてエアフロメータによって出力されるであろう出力値を予想出力値として算出するエアフロメータモデルとを具備し、
上記エアフロメータの実測値と上記エアフロメータモデルによって算出されたエアフロメータの予想出力値とを用いて内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置において、
上記エアフロメータモデルによって算出されたエアフロメータの予想出力値と、上記エアフロメータの実測値との間の誤差を算出する誤差算出手段と、
スロットル通過空気流量が増大しているときに上記誤差算出手段によって算出された誤差とスロットル通過空気流量が減少しているときに上記誤差算出手段によって算出された誤差とに基づいて上記エアフロメータモデル計算式を修正するモデル計算式修正手段とをさらに具備する、内燃機関の制御装置。
An air flow meter provided in the engine intake passage;
A throttle passage air flow rate estimating means for estimating a throttle passage air flow rate;
An air flow meter model that calculates an output value that would be output by the air flow meter using an air flow meter model calculation formula based on the estimated value of the throttle flow air flow rate estimated by the throttle passage air flow rate estimation means. And
In the control device for an internal combustion engine that controls the internal combustion engine using an actual measurement value of the air flow meter and an expected output value of the air flow meter calculated by the air flow meter model,
Error calculating means for calculating an error between an expected output value of the air flow meter calculated by the air flow meter model and an actual measurement value of the air flow meter;
The air flow meter model calculation based on the error calculated by the error calculation means when the throttle passage air flow rate is increasing and the error calculated by the error calculation means when the throttle passage air flow rate is decreasing. A control device for an internal combustion engine, further comprising model calculation formula correcting means for correcting the formula.
上記モデル計算式修正手段は、上記誤差算出手段によって算出される誤差がスロットル通過空気流量が増大しているときと減少しているときとで等しくなるように上記エアフロメータモデル計算式を修正する、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。   The model calculation formula correction means corrects the air flow meter model calculation formula so that the error calculated by the error calculation means is equal between when the throttle passage air flow rate is increasing and when it is decreasing. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1. 機関吸気通路に設けられたエアフロメータと、
スロットル通過空気流量を推定するスロットル通過空気流量推定手段と、
上記スロットル通過空気流量推定手段により推定されたスロットル通過空気流量の推定値に基づいてエアフロメータモデル計算式を用いてエアフロメータによって出力されるであろう出力値を予想出力値として算出するエアフロメータモデルとを具備し、
上記エアフロメータの実測値と上記エアフロメータモデルによって算出されたエアフロメータの予想出力値とを用いて内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置において、
上記エアフロメータモデルによって算出されたエアフロメータの予想出力値と、上記エアフロメータの実測値との間の誤差を算出する誤差算出手段と、
内燃機関が加速しているときに上記誤差算出手段によって算出された誤差と内燃機関が減速しているときに上記誤差算出手段によって算出された誤差とに基づいて上記エアフロメータモデル計算式を修正するモデル計算式修正手段とをさらに具備する、内燃機関の制御装置。
An air flow meter provided in the engine intake passage;
A throttle passage air flow rate estimating means for estimating a throttle passage air flow rate;
An air flow meter model that calculates an output value that would be output by the air flow meter using an air flow meter model calculation formula based on the estimated value of the throttle flow air flow rate estimated by the throttle passage air flow rate estimation means. And
In the control device for an internal combustion engine that controls the internal combustion engine using an actual measurement value of the air flow meter and an expected output value of the air flow meter calculated by the air flow meter model,
Error calculating means for calculating an error between an expected output value of the air flow meter calculated by the air flow meter model and an actual measurement value of the air flow meter;
The air flow meter model calculation formula is corrected based on the error calculated by the error calculation means when the internal combustion engine is accelerating and the error calculated by the error calculation means when the internal combustion engine is decelerating. A control device for an internal combustion engine, further comprising model calculation formula correcting means.
上記モデル計算式修正手段は、上記誤差算出手段によって算出される誤差が内燃機関が加速しているときと減速しているときとで等しくなるように上記エアフロメータモデル計算式を修正する、請求項3に記載の内燃機関の制御装置。   The model calculation formula correcting means corrects the air flow meter model calculation formula so that the error calculated by the error calculating means is equal when the internal combustion engine is accelerating and when decelerating. The control device for an internal combustion engine according to claim 3. 上記エアフロメータモデル計算式には実際のスロットル通過空気流量の変化に対するエアフロメータの応答時間に関する時定数が用いられており、上記モデル計算式修正手段は該時定数を修正する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。   5. A time constant relating to a response time of the air flow meter with respect to an actual change in the air flow rate through the throttle is used in the air flow meter model calculation formula, and the model calculation formula correcting means corrects the time constant. The control device for an internal combustion engine according to any one of the above.
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