JP2009002249A - 内燃機関のスロットル上流圧推定装置 - Google Patents
内燃機関のスロットル上流圧推定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009002249A JP2009002249A JP2007164512A JP2007164512A JP2009002249A JP 2009002249 A JP2009002249 A JP 2009002249A JP 2007164512 A JP2007164512 A JP 2007164512A JP 2007164512 A JP2007164512 A JP 2007164512A JP 2009002249 A JP2009002249 A JP 2009002249A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- pthrup
- throttle upstream
- upstream pressure
- intake
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
【課題】スロットル上流圧の推定に用いるモデルの適合工数を不要又は削減しながらスロットル上流圧の推定精度を確保する。
【解決手段】吸気圧センサで検出した吸気圧Ｐm （スロットル下流圧）と前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)との圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i-1)］が所定値Ｂよりも大きい非臨界圧領域では、吸気系モデルの式に含まれる２つの項のスロットル上流圧Ｐthrup(i)のうちの一方を前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)で代用して今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を演算する。前記圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i-1)］が所定値Ｂ以下の臨界圧領域では、吸気圧Ｐm と今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)との圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］をパラメータとする物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）を一定値ｆc と見なして、今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を演算する。
【選択図】図５
【解決手段】吸気圧センサで検出した吸気圧Ｐm （スロットル下流圧）と前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)との圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i-1)］が所定値Ｂよりも大きい非臨界圧領域では、吸気系モデルの式に含まれる２つの項のスロットル上流圧Ｐthrup(i)のうちの一方を前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)で代用して今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を演算する。前記圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i-1)］が所定値Ｂ以下の臨界圧領域では、吸気圧Ｐm と今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)との圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］をパラメータとする物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）を一定値ｆc と見なして、今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を演算する。
【選択図】図５
Description
本発明は、吸気系モデルを用いてスロットルバルブの上流側圧力を演算する内燃機関のスロットル上流圧推定装置に関する発明である。
将来、益々厳しくなる排出ガス浄化規制に対応するには、空燃比制御（燃料噴射制御）を高精度化する必要があり、そのためには、エンジンの筒内に充填される空気量（筒内充填空気量）を精度良く演算して、その筒内充填空気量に見合った適正な燃料噴射量を設定する必要がある。
筒内充填空気量の演算精度を高めるには、スロットルバルブの上流側圧力（以下「スロットル上流圧」という）のデータを必要とする。ここで、スロットル上流圧は、自然吸気エンジンでは大気圧に相当するが、過給機付きのエンジンの場合は、過給機の過給圧が発生する運転領域では、過給圧によってスロットル上流圧が大気圧によりも高くなる。
従来より、スロットル上流圧（又は大気圧）を検出する圧力センサを設けたものがあるが、コストアップするという欠点がある。
そこで、過給機付きのエンジンにおいては、特許文献１（特開２００６−２２７６３号公報）、特許文献２（特開２００６−１９４１０７号公報）に記載されているように、過給機のコンプレッサによる過給効果をモデル化したコンプレッサモデル（ターボチャージャモデル）を用いてスロットル上流圧（コンプレッサ下流圧）を演算するようにしたものがある。
特開２００６−２２７６３号公報
特開２００６−１９４１０７号公報
しかし、コンプレッサモデル（ターボチャージャモデル）は、適合対象が多いため、適合工数が多くなるばかりか、個々の適合対象の製造ばらつきの影響が大きく、スロットル上流圧の推定値のばらつきが大きくなるという欠点がある。
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、スロットル上流圧の推定に用いるモデルの適合工数を不要又は削減しながらスロットル上流圧の推定精度を確保することができる内燃機関のスロットル上流圧推定装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブの下流側圧力（以下「吸気圧」という）Ｐm を検出する吸気圧検出手段と、前記スロットルバルブの上流側圧力（以下「スロットル上流圧」という）の変化とスロットル開度の変化が吸気圧Ｐm の変化を生じさせて実際の筒内充填空気量の変化を生じさせるまでの吸入空気の挙動をモデル化した吸気系モデルの式を用いてスロットル上流圧を演算する処理を所定周期で繰り返すスロットル上流圧推定手段とを備え、前記スロットル上流圧推定手段は、前記吸気系モデルの式に含まれる複数のスロットル上流圧のうちの一部を前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)で代用して今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を演算するようにしたものである。
本発明は、筒内充填空気量を算出する吸気系モデルを用いてスロットル上流圧を演算することで、新たな適合工数を不要又は削減することを可能にする技術思想である。
但し、筒内充填空気量を算出する吸気系モデルの式には、スロットル上流圧をパラメータとする複数の項が含まれ、特に、吸気圧Ｐm と今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)との圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］で決まる物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）を算出する関数は複雑であるため、吸気系モデルの式を今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)に関して解くことは困難である。
そこで、本発明では、吸気系モデルの式に含まれる複数のスロットル上流圧のうちの一部を前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)で代用して今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を演算するようにしたものである。つまり、図３、図４に示すように、過渡変化時にスロットルバルブの下流側圧力（以下「吸気圧」という）Ｐm がステップ状に急変しても、その変化に比べればスロットル上流圧の変化は微小であり、前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)と今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)との差は微小であるため、吸気系モデルの式に含まれる複数のスロットル上流圧Ｐthrup(i)のうちの一部を前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)で代用しても、モデル精度を確保することができる。これにより、筒内充填空気量を算出する吸気系モデルを用いてスロットル上流圧を精度良く演算することが可能となるため、スロットル上流圧Ｐthrup(i)の推定に用いるモデルの適合工数を不要又は削減しながらスロットル上流圧Ｐthrup(i)の推定精度を確保することができる。
この場合、請求項２のように、吸気系モデルの式は、次の［数３］式を用いるようにすれば良い。
上記［数３］式において、吸気圧Ｐm と今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)との圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］で決まる物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）を算出する関数は複雑であるため、まず、上記［数３］式を変形して得られた次の［数４］式により物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）を算出する。
物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）の算出後、図２（ｂ）に示す物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）の逆変換マップｆ｛ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）｝を用いて、物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）の算出値に応じた圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］を算出して、今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を次式により算出するようにすれば良い。
Ｐthrup(i)＝Ｐm ／ｆ｛ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）｝
Ｐthrup(i)＝Ｐm ／ｆ｛ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）｝
ところで、図２（ａ）に示すように、吸気圧Ｐm と今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)との圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］で決まる物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）は、当該圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］が所定値Ｂ以下の領域では、一定値となる。
この特性を考慮して、請求項３のように、吸気圧検出手段で検出した吸気圧Ｐm と前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)との圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i-1)］が所定値Ｂよりも大きい場合に、前記前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)を含む前記［数３］、［数４］式を用いて今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を演算し、前記圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i-1)］が所定値Ｂ以下の場合には、吸気圧Ｐm と今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)との圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］で決まる物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）を一定値ｆc と見なして、次の［数５］式により今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を演算するようにすれば良い。
このようにすれば、圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］に応じて今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を演算する２つの式を適切に切り換えることができ、今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を精度良く演算することができる。
また、請求項４のように、前記前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)の初期値として内燃機関の始動直前に前記吸気圧検出手段で検出した吸気圧Ｐm を用いるようにすると良い。要するに、内燃機関の停止中は、吸気通路内がスロットルバルブの上流側も下流側も大気圧の空気で満たされた状態となっているため、前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)の初期値は、大気圧相当値を用いれば良く、また、内燃機関の始動直前に吸気圧検出手段で検出した吸気圧Ｐm は大気圧相当値であるため、前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)の初期値として内燃機関の始動直前の吸気圧Ｐm を使用できる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を過給機付きの内燃機関に適用して具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２（吸気通路）の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４（吸入空気量検出手段）が設けられ、このエアフローメータ１４には、吸気温度Ｔを検出する吸気温度センサ（図示せず）が設けられている。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２（吸気通路）の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４（吸入空気量検出手段）が設けられ、このエアフローメータ１４には、吸気温度Ｔを検出する吸気温度センサ（図示せず）が設けられている。
このエアフローメータ１４の下流側には、後述する排気タービン式過給機２５のコンプレッサ２７と、このコンプレッサ２７で加圧された吸入空気を冷却するインタークーラー３１が設けられている。このインタークーラー３１の下流側には、モータ等によって開度調節されるスロットルバルブ１５と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ１６とが設けられている。
更に、スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７には、スロットルバルブ１５の下流側圧力（以下「吸気圧」という）Ｐm を検出する吸気圧センサ１８（吸気圧検出手段）が設けられている。また、サージタンク１７には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２０が取り付けられている。
また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２１が取り付けられ、各点火プラグ２１の火花放電によって各気筒の混合気に着火される。更に、エンジン１１には、吸気バルブ４１と排気バルブ４２の開閉タイミング（バルブタイミング）ＶＶＴをエンジン運転状態に応じて変化させる可変バルブタイミング装置４３，４４が搭載されている。尚、吸気側の可変バルブタイミング装置４３のみを設け、排気側の可変バルブタイミング装置４４を省略した構成としても良く、勿論、吸排気両側の可変バルブタイミング装置４３，４４を省略した構成としても良い。
一方、エンジン１１の排気管２２（排気通路）には、排出ガスの空燃比を検出する空燃比センサ２４が設けられ、この空燃比センサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２３が設けられている。
このエンジン１１には、排気タービン式の過給機２５が搭載されている。この過給機２５は、排気管２２のうちの空燃比センサ２４と触媒２３との間に排気タービン２６が配置され、吸気管１２のうちのエアフローメータ１４とスロットルバルブ１５との間にコンプレッサ２７が配置されている。過給機２５は、排気タービン２６とコンプレッサ２７とが連結され、排出ガスの運動エネルギーで排気タービン２６を回転駆動することでコンプレッサ２７を回転駆動して吸入空気を過給するようになっている。
更に、吸気管１２には、スロットルバルブ１５の上流側においてコンプレッサ２７の上流側と下流側とをバイパスさせる吸気バイパス通路２８が設けられ、この吸気バイパス通路２８の途中に、吸気バイパス通路２８を開閉するエアバイパスバルブ（以下「ＡＢＶ」と表記する）２９が設けられている。このＡＢＶ２９は、ＡＢＶ用バキュームスイッチングバルブ３０を制御することでＡＢＶ２９の開閉動作が制御されるようになっている。
一方、排気管２２には、排気タービン２６の上流側と下流側とをバイパスさせる排気バイパス通路３２が設けられ、この排気バイパス通路３２の途中に、排気バイパス通路３２を開閉するウェイストゲートバルブ（以下「ＷＧＶ」と表記する）３３が設けられている。このＷＧＶ３３は、ＷＧＶ用バキュームスイッチングバルブ３４を制御してダイヤフラム式のアクチュエータ３５を制御することでＷＧＶ３３の開度が制御されるようになっている。
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温Ｔhwを検出する冷却水温センサ３６や、エンジン１１のクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ３７が取り付けられている。このクランク角センサ３７の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度Ｎe が検出される。
これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３８に入力される。このＥＣＵ３８は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御ルーチンを実行することで、燃料噴射量や点火時期を制御すると共に、ＷＧＶ３３の開度を制御して排気タービン２６に供給する排出ガス量を制御することで、排気タービン２６とコンプレッサ２７の回転を制御して過給圧を制御する。
更に、ＥＣＵ３８は、スロットルバルブ１５の上流側圧力（以下「スロットル上流圧」という）の変化とスロットル開度の変化が吸気圧Ｐm の変化を生じさせて実際の筒内充填空気量の変化を生じさせるまでの吸入空気の挙動をモデル化した吸気系モデルの式を用いてスロットル上流圧を演算する処理を所定周期で繰り返すスロットル上流圧推定手段として機能する。
一般に、筒内充填空気量を算出する吸気系モデルのうち、スロットル通過空気量を算出する式は、次式で表される。
ここで、吸気圧Ｐm とスロットル上流圧Ｐthrup(i)との圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］で決まる物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）は、当該圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］に応じて次の（３）式と（４）式のいずれかが選択される。
ところで、前記［数６］式で表される吸気系モデルの式には、スロットル上流圧Ｐthrup(i)をパラメータとする２つの項が含まれ、特に、圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］で決まる物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）を算出する関数［数７］は複雑であるため、吸気系モデルの式をスロットル上流圧Ｐthrup(i)に関して解くことは困難である。
そこで、本実施例では、吸気系モデルの式に含まれる２つの項のスロットル上流圧Ｐthrup(i)のうちの一方を前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)で代用して今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を演算するようにしている。つまり、図３、図４に示すように、過渡変化時に、スロットル下流圧である吸気圧Ｐm がステップ状に急変しても、その変化に比べればスロットル上流圧の変化は微小であり、前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)と今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)との差は微小であるため、吸気系モデルの式に含まれる２つの項のスロットル上流圧Ｐthrup(i)のうちの一方を前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)で代用しても、モデル精度を確保することができる。
この場合、スロットル上流圧Ｐthrup(i)を演算するのに用いる吸気系モデルの式は、次の［数８］式を用いる。
上記［数８］式において、吸気圧Ｐm と今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)との圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］で決まる物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）を算出する関数［数７］は複雑であるため、まず、上記［数８］式を変形して得られた次の［数９］式により物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）を算出する。
物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）の算出後、図２（ｂ）に示す物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）の逆変換マップｆ｛ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）｝を用いて、物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）の算出値に応じた圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］を算出して、今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を次式により算出する。
Ｐthrup(i)＝Ｐm ／ｆ｛ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）｝
Ｐthrup(i)＝Ｐm ／ｆ｛ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）｝
ところで、図２（ａ）に示すように、圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］で決まる物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）は、当該圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］が所定値Ｂ以下の領域では、一定値ｆc となる。
以下、物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）が一定値ｆc となる圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］が所定値Ｂ以下の領域を「臨界圧領域」と呼び、所定値Ｂよりも大きい領域を「非臨界圧領域」と呼ぶ。所定値Ｂは、次式で表される。
このような物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）の特性を考慮して、吸気圧センサ１８で検出した吸気圧Ｐm と前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)との圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i-1)］が所定値Ｂよりも大きい非臨界圧領域では、前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)を含む前記［数８］、［数９］式を用いて今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を演算する。
一方、前記圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i-1)］が所定値Ｂ以下の臨界圧領域では、吸気圧Ｐm と今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)との圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］で決まる物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）を一定値ｆc と見なして、今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を次の［数１１］式により演算する。
このようにすれば、圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］に応じて今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を演算する２つの式を適切に切り換えることができ、今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を精度良く演算することができる。
また、前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)の初期値としてエンジン始動直前に吸気圧センサ１８で検出した吸気圧Ｐm を用いる。要するに、エンジン停止中は、吸気通路内がスロットルバルブ１５の上流側も下流側も大気圧の空気で満たされた状態となっているため、前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)の初期値は、大気圧相当値を用いれば良く、また、エンジン始動直前に吸気圧センサ１８で検出した吸気圧Ｐm は大気圧相当値であるため、前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)の初期値としてエンジン始動直前の吸気圧Ｐm を使用できる。
以上説明したスロットル上流圧Ｐthrup(i)を演算は、ＥＣＵ３８によって図５乃至図１１の各ルーチンに従って実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。
［スロットル上流圧推定演算メインルーチン］
図５のスロットル上流圧推定演算メインルーチンは、ＥＣＵ３８の電源オン中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいうスロットル上流圧推定手段として機能する。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、吸気圧センサ１８で検出した吸気圧Ｐm 、吸気温度Ｔ、エンジン回転速度Ｎe 、バルブタイミングＶＶＴ、冷却水温Ｔhw等が読み込まれる。
［スロットル上流圧推定演算メインルーチン］
図５のスロットル上流圧推定演算メインルーチンは、ＥＣＵ３８の電源オン中に所定周期で実行され、特許請求の範囲でいうスロットル上流圧推定手段として機能する。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、吸気圧センサ１８で検出した吸気圧Ｐm 、吸気温度Ｔ、エンジン回転速度Ｎe 、バルブタイミングＶＶＴ、冷却水温Ｔhw等が読み込まれる。
この後、ステップ１０２に進み、吸気圧Ｐm と前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)との圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i-1)］が所定値Ｂ以下となる臨界圧領域［図２（ａ）参照］であるか否かを判定する。この際、前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)の初期値は、エンジン始動直前に吸気圧センサ１８で検出した吸気圧Ｐm が用いられる。
上記ステップ１０２で、臨界圧領域（Ｐm ／Ｐthrup(i-1)≦Ｂ）と判定されれば、ステップ１０３に進み、後述する図６の臨界圧領域でのスロットル上流圧推定演算ルーチンを実行し、非臨界圧領域（Ｐm ／Ｐthrup(i-1)＞Ｂ）と判定されれば、ステップ１０４に進み、後述する図７の非臨界圧領域でのスロットル上流圧推定演算ルーチンを実行する。
［臨界圧領域でのスロットル上流圧推定演算ルーチン］
図６の臨界圧領域でのスロットル上流圧推定演算ルーチンは、図５のスロットル上流圧推定演算メインルーチンのステップ１０３で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、後述する図８の吸気圧に基づくスロットル通過空気量演算ルーチンを実行して、吸気圧センサ１８で検出した吸気圧Ｐm に基づいてスロットル通過空気量Ｑinを演算する。
図６の臨界圧領域でのスロットル上流圧推定演算ルーチンは、図５のスロットル上流圧推定演算メインルーチンのステップ１０３で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、後述する図８の吸気圧に基づくスロットル通過空気量演算ルーチンを実行して、吸気圧センサ１８で検出した吸気圧Ｐm に基づいてスロットル通過空気量Ｑinを演算する。
この後、ステップ２０２に進み、後述する図１０の臨界圧領域でのｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i-1)）演算ルーチンを実行して、臨界圧領域における物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i-1)）を演算する。この臨界圧領域における物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i-1)）は、一定値ｆc となる。この後、ステップ２０３に進み、後述する図１１のスロットル流量パラメータμ・Ａ演算ルーチンを実行することで、スロットル流量パラメータμ・Ａを演算する。
この後、ステップ２０４に進み、臨界圧領域における物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i-1)）を用いて、今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を次式により演算する。
［非臨界圧領域でのスロットル上流圧推定演算ルーチン］
図７の非臨界圧領域でのスロットル上流圧推定演算ルーチンは、図５のスロットル上流圧推定演算メインルーチンのステップ１０４で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ３０１で、後述する図８の吸気圧に基づくスロットル通過空気量演算ルーチンを実行して、吸気圧センサ１８で検出した吸気圧Ｐm に基づいてスロットル通過空気量Ｑinを演算する。
図７の非臨界圧領域でのスロットル上流圧推定演算ルーチンは、図５のスロットル上流圧推定演算メインルーチンのステップ１０４で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ３０１で、後述する図８の吸気圧に基づくスロットル通過空気量演算ルーチンを実行して、吸気圧センサ１８で検出した吸気圧Ｐm に基づいてスロットル通過空気量Ｑinを演算する。
この後、ステップ３０２に進み、前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)を用いて圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］で決まる物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）を次式により算出する。
この後、ステップ３０３に進み、図２（ｂ）に示す物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）の逆変換マップｆ｛ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）｝を用いて、物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）の算出値に応じた圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］を算出して、今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を次式により算出する。
Ｐthrup(i)＝Ｐm ／ｆ｛ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）｝
Ｐthrup(i)＝Ｐm ／ｆ｛ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）｝
［吸気圧に基づくスロットル通過空気量演算ルーチン］
図８の吸気圧に基づくスロットル通過空気量演算ルーチンは、図６のステップ２０１と図７のステップ３０１で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ４０１で、吸気圧Ｐm に基づいてスロットル下流吸気通路内の空気量Ｑm を次式により演算する。
Ｑm ＝Ｐm ・Ｖim／（Ｒ・Ｔ）
ここで、Ｖimはスロットル下流吸気通路の内容積、Ｒは気体定数、Ｔは吸気温度である。
図８の吸気圧に基づくスロットル通過空気量演算ルーチンは、図６のステップ２０１と図７のステップ３０１で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ４０１で、吸気圧Ｐm に基づいてスロットル下流吸気通路内の空気量Ｑm を次式により演算する。
Ｑm ＝Ｐm ・Ｖim／（Ｒ・Ｔ）
ここで、Ｖimはスロットル下流吸気通路の内容積、Ｒは気体定数、Ｔは吸気温度である。
この後、ステップ４０２に進み、後述する図９の体積効率η演算ルーチンを実行することで、体積効率ηを演算し、次のステップ４０３で、体積効率ηを用いて、モデル時定数τＩＭを次式により演算する。
τＩＭ＝２・Ｖim／（Ｖc ・η・Ｎe ／６０）
ここで、Ｖimはスロットル下流吸気通路の内容積、Ｖc はシリンダ容積、Ｎe はエンジン回転速度（ｒｐｍ）である。
τＩＭ＝２・Ｖim／（Ｖc ・η・Ｎe ／６０）
ここで、Ｖimはスロットル下流吸気通路の内容積、Ｖc はシリンダ容積、Ｎe はエンジン回転速度（ｒｐｍ）である。
この後、ステップ４０４に進み、モデル時定数τＩＭを用いて、吸気圧Ｐm に基づくスロットル通過空気量Ｇinを次式により演算する。
Ｇin＝｛Ｑm(i)−Ｑm(i-1)｝／Ｔs ＋Ｑm(i-1)／τＩＭ
ここで、Ｑm(i)は今回のスロットル下流吸気通路内の空気量、Ｑm(i-1)は前回のスロットル下流吸気通路内の空気量、Ｔs はサンプリング時間である。
Ｇin＝｛Ｑm(i)−Ｑm(i-1)｝／Ｔs ＋Ｑm(i-1)／τＩＭ
ここで、Ｑm(i)は今回のスロットル下流吸気通路内の空気量、Ｑm(i-1)は前回のスロットル下流吸気通路内の空気量、Ｔs はサンプリング時間である。
［体積効率η演算ルーチン］
図９の体積効率η演算ルーチンは、前記図８の吸気圧に基づくスロットル通過空気量演算ルーチンのステップ４０２で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、ステップ５０１で、圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i-1)］、エンジン回転速度Ｎe 、バルブタイミングＶＶＴをパラメータとする体積効率マップを検索して、現在のエンジン運転状態に応じた基本体積効率ηr を演算し、この基本体積効率ηr を冷却水温Ｔhwに応じた補正値で補正して体積効率ηを求める。
図９の体積効率η演算ルーチンは、前記図８の吸気圧に基づくスロットル通過空気量演算ルーチンのステップ４０２で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、ステップ５０１で、圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i-1)］、エンジン回転速度Ｎe 、バルブタイミングＶＶＴをパラメータとする体積効率マップを検索して、現在のエンジン運転状態に応じた基本体積効率ηr を演算し、この基本体積効率ηr を冷却水温Ｔhwに応じた補正値で補正して体積効率ηを求める。
［臨界圧領域でのｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i-1)）演算ルーチン］
図１０の臨界圧領域でのｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i-1)）演算ルーチンは、図６の臨界圧領域でのスロットル上流圧推定演算ルーチンのステップ２０２で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ６０１で、臨界圧領域における物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i-1)）を次式により演算する。
図１０の臨界圧領域でのｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i-1)）演算ルーチンは、図６の臨界圧領域でのスロットル上流圧推定演算ルーチンのステップ２０２で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ６０１で、臨界圧領域における物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i-1)）を次式により演算する。
この場合、臨界圧領域における物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i-1)）は、一定値ｆc となるため、予め上式により算出した一定値ｆc をＥＣＵ３８のＲＯＭに記憶しておき、これを読み込むようにしても良い。
［スロットル流量パラメータμ・Ａ演算ルーチン］
図１１のスロットル流量パラメータμ・Ａ演算ルーチンは、図６の臨界圧領域でのスロットル上流圧推定演算ルーチンのステップ２０３で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ７０１で、現在のスロットル開度θを読み込み、次のステップ７０２で、スロットル開度θをパラメータとするスロットル流量パラメータμ・Ａのマップを検索して、現在のスロットル開度θに応じたスロットル流量パラメータμ・Ａを算出する。
図１１のスロットル流量パラメータμ・Ａ演算ルーチンは、図６の臨界圧領域でのスロットル上流圧推定演算ルーチンのステップ２０３で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ７０１で、現在のスロットル開度θを読み込み、次のステップ７０２で、スロットル開度θをパラメータとするスロットル流量パラメータμ・Ａのマップを検索して、現在のスロットル開度θに応じたスロットル流量パラメータμ・Ａを算出する。
尚、現在のスロットル開度θからスロットル開口有効断面積Ａを下記の式により算出して、このスロットル開口有効断面積Ａと流量係数μとを乗算してスロットル流量パラメータμ・Ａを求めるようにしても良い。
Ａ＝π・ｒ２ （１−ｃｏｓ２ θ）
ここで、πは円周率、ｒはスロットルバルブ１５の半径［ｍ］である。
Ａ＝π・ｒ２ （１−ｃｏｓ２ θ）
ここで、πは円周率、ｒはスロットルバルブ１５の半径［ｍ］である。
以上説明した図５乃至図１１の各ルーチンによって推定演算された今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)は、吸気系モデルを用いて筒内充填空気量を推定する際に用いられる。
以上説明した本実施例では、図３、図４に示すように、過渡変化時に、スロットルバルブ１５の下流側圧力である吸気圧Ｐm がステップ状に急変しても、その変化に比べればスロットル上流圧の変化は微小であり、前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)と今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)との差は微小であることに着目して、吸気系モデルの式に含まれる２つの項のスロットル上流圧Ｐthrup(i)のうちの一方を前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)で代用することで、モデル精度を確保しながら、吸気系モデルの式を今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)に関して解くことを可能としたものである。これにより、筒内充填空気量を算出する吸気系モデルを用いてスロットル上流圧Ｐthrup(i)を精度良く演算することが可能となるため、スロットル上流圧Ｐthrup(i)の推定に用いるモデルの適合工数を不要又は削減しながらスロットル上流圧Ｐthrup(i)の推定精度を確保することができる。
尚、本発明は、過給機付きエンジンに限定されず、過給機を持たない自然吸気エンジンにも適用して実施できる。
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管（吸気通路）、１４…エアフローメータ（吸入空気量検出手段）、１５…スロットルバルブ、１８…吸気圧センサ（吸気圧検出手段）、２０…燃料噴射弁、２１…点火プラグ、２２…排気管（排気通路）、２４…空燃比センサ、２５…過給機、２６…排気タービン、２７…コンプレッサ、２８…吸気バイパス通路、２９…ＡＢＶ（エアバイパスバルブ）、３２…排気バイパス通路、３３…ＷＧＶ（ウェイストゲートバルブ）、３８…ＥＣＵ（スロットル上流圧推定手段）
Claims (4)
- 内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブの下流側圧力（以下「吸気圧」という）Ｐm を検出する吸気圧検出手段と、
前記スロットルバルブの上流側圧力（以下「スロットル上流圧」という）の変化とスロットル開度の変化が吸気圧Ｐm の変化を生じさせて実際の筒内充填空気量の変化を生じさせるまでの吸入空気の挙動をモデル化した吸気系モデルの式を用いてスロットル上流圧を演算する処理を所定周期で繰り返すスロットル上流圧推定手段とを備え、
前記スロットル上流圧推定手段は、前記吸気系モデルの式に含まれる複数のスロットル上流圧のうちの一部を前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)で代用して今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を演算することを特徴とする内燃機関のスロットル上流圧推定装置。 - 前記吸気系モデルの式は、次の［数１］式で表されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のスロットル上流圧推定装置。
- 前記スロットル上流圧推定手段は、前記吸気圧検出手段で検出した吸気圧Ｐm と前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)との圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i-1)］が所定値よりも大きい場合に、前記前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)を用いた前記［数１］式により今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を演算し、
前記圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i-1)］が所定値以下の場合には、吸気圧Ｐm と今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)との圧力比［Ｐm ／Ｐthrup(i)］で決まる物理値ｆ（Ｐm ／Ｐthrup(i)）を一定値ｆc と見なして、次の［数２］式により今回のスロットル上流圧Ｐthrup(i)を演算することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のスロットル上流圧推定装置。
- 前記スロットル上流圧推定手段は、前記前回のスロットル上流圧Ｐthrup(i-1)の初期値として内燃機関の始動直前に前記吸気圧検出手段で検出した吸気圧Ｐm を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関のスロットル上流圧推定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007164512A JP2009002249A (ja) | 2007-06-22 | 2007-06-22 | 内燃機関のスロットル上流圧推定装置 |
| US12/119,781 US7681442B2 (en) | 2007-06-22 | 2008-05-13 | Throttle upstream pressure estimating apparatus and cylinder charged air quantity calculating apparatus for internal combustion engine |
| US12/659,053 US7905135B2 (en) | 2007-06-22 | 2010-02-24 | Throttle upstream pressure estimating apparatus and cylinder charged air quantity calculating apparatus for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007164512A JP2009002249A (ja) | 2007-06-22 | 2007-06-22 | 内燃機関のスロットル上流圧推定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009002249A true JP2009002249A (ja) | 2009-01-08 |
Family
ID=40318900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007164512A Pending JP2009002249A (ja) | 2007-06-22 | 2007-06-22 | 内燃機関のスロットル上流圧推定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009002249A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011135730A1 (ja) * | 2010-04-27 | 2011-11-03 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関システム制御装置 |
| JP2013019400A (ja) * | 2011-07-14 | 2013-01-31 | Isuzu Motors Ltd | 吸入空気量演算方法 |
| JP2013019399A (ja) * | 2011-07-14 | 2013-01-31 | Isuzu Motors Ltd | 空気流量センサ校正装置 |
| JP2016061228A (ja) * | 2014-09-18 | 2016-04-25 | 三菱電機株式会社 | 過給機付き内燃機関の制御装置及び過給機付き内燃機関の制御方法 |
| JP2016065484A (ja) * | 2014-09-24 | 2016-04-28 | トヨタ自動車株式会社 | スロットル上流圧力の推定装置 |
-
2007
- 2007-06-22 JP JP2007164512A patent/JP2009002249A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011135730A1 (ja) * | 2010-04-27 | 2011-11-03 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関システム制御装置 |
| JP2013019400A (ja) * | 2011-07-14 | 2013-01-31 | Isuzu Motors Ltd | 吸入空気量演算方法 |
| JP2013019399A (ja) * | 2011-07-14 | 2013-01-31 | Isuzu Motors Ltd | 空気流量センサ校正装置 |
| JP2016061228A (ja) * | 2014-09-18 | 2016-04-25 | 三菱電機株式会社 | 過給機付き内燃機関の制御装置及び過給機付き内燃機関の制御方法 |
| CN106194458A (zh) * | 2014-09-18 | 2016-12-07 | 三菱电机株式会社 | 带增压器的内燃机的控制装置及带增压器的内燃机的控制方法 |
| JP2016065484A (ja) * | 2014-09-24 | 2016-04-28 | トヨタ自動車株式会社 | スロットル上流圧力の推定装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4583038B2 (ja) | 過給機付き内燃機関の過給圧推定装置 | |
| US7905135B2 (en) | Throttle upstream pressure estimating apparatus and cylinder charged air quantity calculating apparatus for internal combustion engine | |
| JP4375369B2 (ja) | 過給機付き内燃機関の制御装置 | |
| JP2006274834A (ja) | 内燃機関の過給圧制御装置 | |
| CN110645110B (zh) | 内燃机控制装置 | |
| JP2005307847A (ja) | 内燃機関の空気量算出装置 | |
| JP4501834B2 (ja) | エンジンの燃料制御装置 | |
| JP2015166571A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| JP5146619B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| JP2009002249A (ja) | 内燃機関のスロットル上流圧推定装置 | |
| JP2007009877A (ja) | 過給圧制御システムの異常診断装置 | |
| JP2009007940A (ja) | 内燃機関の筒内充填空気量演算装置 | |
| JP6691498B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| JP2007303294A (ja) | 過給機付き内燃機関の制御装置 | |
| JP2015014202A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| JP6201439B2 (ja) | 内燃機関の制御装置および制御方法 | |
| JP5800090B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| JP5338709B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| JP2014240630A (ja) | 内燃機関のｅｇｒ制御装置 | |
| JP2006063802A (ja) | 内燃機関の空気量推定装置 | |
| JP2006017053A (ja) | 過給機付き内燃機関の燃料噴射時期制御装置 | |
| JP5911272B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| JP2019044653A (ja) | 制御システム及び制御方法 | |
| JP2007009740A (ja) | 電動コンプレッサの制御装置 | |
| JP2014020252A (ja) | 内燃機関の制御装置 |